KR101515034B1 - 광간섭 단층촬상장치 및 그 제어장치 - Google Patents

Abstract

복수의 측정빔을 피검사물에 주사하고, 상기 복수의 측정빔의 귀환빔과 참조빔을 간섭시켜서 얻어진 복수의 간섭빔의 신호로부터, 상기 피검사물의 단층화상 혹은 단면화상을 취득하는 단층촬상장치로서, 복수점에서 상기 피검사물을 측정하기 위해 상기 복수의 간섭빔의 신호를 취득하도록 상기 복수의 간섭빔을 검출하되, 상기 복수의 간섭빔 각각을 검출하기 위한 화소수가 다른 센서; 상기 복수의 간섭빔 각각에 대해 상기 단층촬상장치의 광학시스템의 상기 화소수의 차이에 의해 서로 다른 광학특성을 취득하는, 취득 수단; 및 상기 복수의 간섭빔의 신호에 근거한 합성처리와 상기 광학특성의 차이에 근거한 보정처리에 의해, 상기 피검사물의 단층화상 혹은 단면화상을 생성하는 생성 수단을 구비한다.

Description

광간섭 단층촬상장치 및 그 제어장치{OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHIC IMAGING APPARATUS AND CONTROL APPARATUS THEREFOR}

본 발명은, 단층촬상장치 및 단층촬상장치의 제어장치에 관한 것이다.

현재, 안과장치를 구현하는 여러 가지 종류의 안과장치가 사용되고 있다. 예를 들면, 눈을 관찰하는 광학기기로서, 전안부 촬영기, 안저 카메라, 공초점 레이저 주사 검안경이 있다. 이들의 기기 중에서도, 저 코히어런트 광을 이용한 광간섭 단층촬영(ＯＣＴ)에 의해 피검사물의 고해상도 단층화상을 촬영하는 광 단층 촬상장치가 있다. 따라서, 광 단층 촬상장치는, 망막의 전문외래에서는 필요 불가결한 장치가 되고 있다. 이하, 광 단층 촬상장치를 사용한 본 장치를, ＯＣＴ장치로서 설명한다.

상기 ＯＣＴ장치는, 저 코히어런트 광을, 참조빔과 측정빔으로 나누고, 그 측정빔을 피검사물에 조사하고, 그 피검사물로부터의 귀환빔과 참조빔을 간섭시킴으로써 피검사물의 단면을 측정한다. 즉, 측정빔을 피검사물에 스캔함으로써, 2차원이나 3차원의 단층화상을 얻을 수 있다. 피검사물이 눈과 같은 생체일 경우, 눈의 움직임으로 인해 화상이 왜곡되기도 한다. 따라서, 고속 및 고감도로 피검사물의 화상을 측정하는 것이 요구되고 있다.

고속 및 고감도로 피사체를 측정하기 위한 방법으로서, 피검사물의 복수점을 동시에 측정하는 방법이 일본 특허출원공개 2008-508068호에 개시되어 있다. 이 방법에 의하면, 하나의 광원으로부터 방출된 빔을 슬릿으로 분할함으로써 복수의 광원을 발생한다. 그리고, 그 얻어진 각 빔을, 빔 스플리터에 의해, 측정빔과 참조빔으로 나눈다. 상기 측정빔은 피검사물에 조사된다. 그리고, 피검사물로부터의 귀환빔과 참조빔을 빔 스플리터로 합성한다. 그 후, 복수의 합성 빔은 그레이팅에 입사되어서, 2차원 센서에서 동시에 검출된다. 이렇게, 일본 특허출원공개 2008-508068호에 기술된 방법은, 복수의 측정빔을 동시에 사용하여 피사체의 고속 측정을 실현한다.

그렇지만, 복수점을 동시에 측정하여 얻어진 복수의 단층화상을 결합해서 한 장의 화상을 생성하는 경우, 광학계의 구성에 따라 접속 부분이 현저해진다. 달리 말하면, 복수점의 각각의 측정에 사용된 광학계의 부재가 완전하게 등가이면, 그 접속 부분은 문제가 안될 것이다. 그렇지만, 그 부재가 등가가 아니면, 단층화상의 깊이 방향의 차이로 인해, 콘트라스트나 분해능의 차이가 일어나기도 한다.

또한, 복수의 측정빔을 사용해서 복수점을 동시에 측정하는 ＯＣＴ장치로부터 얻어진 3차원 데이터로부터, 2차원의 강도 화상(측정빔에 대하여 수직한 방향의 단면화상)을 작성할 때, 장치구성에 따라, 단면화상내의 각 영역의 차이가 현저한 상기 2차원 강도 화상이 되기도 한다. 예를 들면, 복수점의 측정을 동시에 행하여 얻어진 단층화상으로부터 한 장의 단면화상을 생성하는 경우, 광학계의 구성에 따라, 상기 접속 부분이 현저하기도 한다. 즉, 복수점의 측정에 사용된 광학계가 완전하게 등가이면, 문제가 안된다. 그렇지만, 상기 광학계가 등가가 아니면, 단층화상의 깊이 방향으로 상기 화상의 콘트라스트나 분해능이 일관적이지 않기도 하다.

본 발명은, 복수의 측정빔을 사용해서 얻어진 복수의 합성빔의 신호로부터 단면화상을 취득하는데 사용된 단층촬상장치에 있어서, 광학계에 의해 생긴 단면화상간의 차이, 혹은 단면화상내의 영역간의 차이를 현저하지 않게 하는 것을 대상으로 삼는다.

본 발명의 일 국면에 의하면, 복수의 측정빔을 피검사물에 주사하고, 상기 복수의 측정빔의 귀환빔과 참조빔을 간섭시켜서 얻어진 복수의 간섭빔의 신호로부터, 상기 피검사물의 단층화상 혹은 단면화상을 취득하는 단층촬상장치로서, 복수점에서 상기 피검사물을 측정하기 위해 상기 복수의 간섭빔의 신호를 취득하도록 상기 복수의 간섭빔을 검출하되, 상기 복수의 간섭빔 각각을 검출하기 위한 화소수가 다른 센서; 상기 복수의 간섭빔 각각에 대해 상기 단층촬상장치의 광학시스템의 상기 화소수의 차이에 의해 서로 다른 광학특성을 취득하는, 취득 수단; 및 상기 복수의 간섭빔의 신호에 근거한 합성처리와 상기 광학특성의 차이에 근거한 보정처리에 의해, 상기 피검사물의 단층화상 혹은 단면화상을 생성하는 생성 수단을 구비한다.

본 발명의 또 다른 특징들 및 국면들은, 첨부된 도면들을 참조하여 다음의 예시적 실시예들의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 명세서에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부도면들은, 본 발명의 예시적 실시예들, 특징들 및 국면들을 나타내고, 이 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 제1 예시적 실시예에 따른 광단층 촬상장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 제1 예시적 실시예에 따른 분광기의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 롤 오프(Ｒｏｌｌ-Ｏｆｆ)의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 제1 예시적 실시예에 따른 신호 처리 공정을 도시한 도면이다.
도 5a는 제1 예시적 실시예에 따른 안저를 도시한 도면이다.
도 5b는 제1 예시적 실시예에 따른 선Ａ-Ａ'단면을 도시한 도면이다.
도 5c는 제1 예시적 실시예에 따른 선Ｂ-Ｂ'단면을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 예시적 실시예에 따른 광단층 촬상장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 분산 보상 후의 깊이 분해능을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 예시적 실시예에 따른 신호 처리 공정을 도시한 도면이다.
도 9a는 제3 예시적 실시예에 따른 모형눈의 2차원 강도 화상을 도시한 도면이다.
도 9b는 제3 예시적 실시예에 따른 모형눈의 영역의 단층화상을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제4 예시적 실시예에 따른 신호 처리 공정을 도시한 도면이다.
도 11은 제4 예시적 실시예에 따른 단층화상의 3차원 배치를 도시한 도면이다.
도 12a는 본 발명의 제5 예시적 실시예에 따른 신호 처리 공정을 도시한 도면이다.
도 12b는 제5 예시적 실시예에 따른 파장 필터를 도시한 도면이다.
도 13a는 제5 예시적 실시예에 따른 필터를 사용하지 않고 촬영된 2차원 강도 화상을 도시한 도면이다.
도 13b는 제5 예시적 실시예에 따른 깊이 필터를 사용하여 촬영된 2차원 강도 화상을 도시한 도면이다.
도 13c는 제5 예시적 실시예에 따른 파장 필터를 사용하여 촬영된 2차원 강도 화상을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 각종 예시적 실시예, 특징 및 국면을, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 발명의 제1 예시적 실시예에 따른 광 단층 화상장치의 구성을 도시한 도면이다. ＯＣＴ장치(100)는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 전체로서 미켈슨(Michelson) 간섭계를 구성하고 있다. 본 실시예에 의하면, 분광기의 구성의 특성의 차이에 의해 발생된 화상의 접속 부분에서의 차이가 덜 현저하다. 본 실시예 및 다른 예시적 실시예의 각 기능의 처리는, 컴퓨터에 의해 기록 매체로부터 컴퓨터 실행 가능한 프로그램을 판독하여 실행될 수 있다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 실시예에 따른 단층촬상장치 및 단층촬상장치의 제어장치의 구성에 관하여 설명한다.

광원(101)으로부터 방출된 출사 빔(104)은, 싱글 모드 파이버(110)에 의해 인도된 후 광 커플러(156)에 입사하고, 광 커플러(156)에서 출사 빔(104-1∼104-3)으로 분할된다. 출사 빔(104-1∼104-3)은, 제1 광로와, 제2 광로와, 제3 광로를 각각 통과한다.

한층 더, 이 3개의 출사 빔(104-1∼104-3)은, 편광 콘트롤러(153-1)를 통과하고, 광 커플러(131-1∼131-3)에서 참조빔(105-1∼105-3)과 측정빔(106-1∼106-3)으로 각각 분할된다. 이 3개의 측정빔(106-1∼106-3)은, 관찰 대상인 피검안(107)의 망막(127)의 각 측정 장소에 의해 반사 혹은 산란된 후, 귀환빔(108-1∼108-3)으로서 복귀된다.

그리고, 광 커플러(131-1∼131-3)에 의해, 참조빔 경로를 경유해 이동한 귀환빔(108-1∼108-3)과 참조빔(105-1∼105-3)은, 광학적으로 다중화되어 합성빔(142-1∼142-3)이 된다. 이 합성빔(142-1∼142-3)은, 투과형 회절격자(141)에 의해 파장에 따라 분할되어, 라인 센서(139)에 입사된다. 라인 센서(139)는 센서 소자마다 각 파장의 광강도를 전압으로 변환한다. 그리고, 그 얻어진 신호를 사용하여서, 피검안(107)의 단층화상이 얻어진다.

다음에, 광원(101)의 구성에 관하여 설명한다. 광원(101)은, 대표적인 저 코히어런트 광원인 초발광 다이오드(ＳＬＤ)다. 상기 광빔이 피검안을 측정하는데 사용되므로, 근적외광이 적절하다. 한층 더, 그 광의 파장은, 그 파장이 상기 얻어진 단층화상의 가로방향의 분해능에 영향을 주기 때문에, 단파장인 것이 바람직하다. 여기에서는, 중심파장 840ｎｍ, 파장폭 50ｎｍ인 광빔을 사용한다. 관찰 대상의 측정 부위에 따라서는, 다른 파장을 선택할 수 있다. 또한, 아래의 설명에서는 광원으로서 ＳＬＤ를 선택했지만, 광원이 저 코히어런트 광을 출사할 수 있으면 다른 광원이 사용될 수 있다. 따라서, 증폭형 자발광(ＡＳＥ)에서 생성된 광도 사용될 수 있다.

다음에, 참조빔(105)의 참조빔 경로에 관하여 설명한다. 광 커플러(131-1∼131-3)에 의해 분할된 3개의 참조빔(105-1∼105-3)은, 편광 콘트롤러(153-2)를 통과하고, 렌즈(135-1)를 거쳐 대략 평행빔이 된다. 그 후, 참조빔(105-1∼105-3)은 분산 보상용 유리(115)를 통과하고, 렌즈(135-2)에 의해 미러(114)에 집광된다. 그 후에, 참조빔(105-1∼105-3)은 미러(114)에서 방향을 바꾸고, 그 참조빔(105-1∼105-3)은 다시 광 커플러(131-1∼131-3)를 향한다. 그 후, 참조빔(105-1∼105-3)은 광 커플러(131-1∼131-3)를 통과하고, 라인 센서(139)에 인도된다. 또한, 분산 보상용 유리(115)는, 측정빔(106)이 피검안(107)으로 이동하고 주사 광학계를 거쳐 복귀할 때에 일어나는 분산을, 참조빔(105)에 대하여 보상하는데 사용된다.

아래의 설명에서는, 예를 들면 일본인의 평균적인 안구의 직경 L=23mm을 사용한다. 한층 더, 전동 스테이지(117)가 설치되어 있다. 그 전동 스테이지(117)는, 화살표로 나타낸 방향으로 이동한다. 전동 스테이지(117)는, 참조빔(105)의 광로 길이를 조정/제어하는데 사용된다. 또한, 전동 스테이지(117)는, 컴퓨터(125)에 의해 제어된다. 본 실시예에서는, 미러(114), 전동 스테이지(117) 및 분산 보상용 유리(115)인 동일한 부재를 3개의 광로 각각에 사용했지만, 다른 부재도 사용될 수 있다.

다음에, 측정빔(106)의 측정빔 경로에 관하여 설명한다. 광 커플러(131-1∼131-3)에 의해 분할된 측정빔(106-1∼106-3)의 각각은, 편광 콘트롤러(153-4)를 통과하고, 렌즈(120-3)에 입사된다. 측정빔(106-1∼106-3)의 각각은, 평행 빔으로서 렌즈(120-3)를 출사하여, 주사 광학계에 구비된 ＸＹ스캐너(119)의 미러에 입사된다. 간단함을 기하기 위해 ＸＹ스캐너(119)가 하나의 미러로서 기술하였지만, 그 ＸＹ스캐너는 실제로 X스캔용 미러와 Y스캔용 미러의 2매의 미러가 서로 근접하게 배치된다. ＸＹ스캐너(119)는, 망막(127)을 광축에 수직한 방향으로 래스터(raster) 스캔을 행한다.

측정빔(106-1∼106-3)의 각각의 중심이 ＸＹ스캐너(119)의 미러의 회전중심과 거의 일치하도록 렌즈 120-1과 렌즈 120-3이 조정된다. 렌즈 120-1, 120-2는 측정빔(106-1∼106-3)이 망막(127)을 주사하기 위한 광학계다. 측정빔(106)은, 각막(126) 부근의 점을 지지점으로 하여서, 망막(127)을 스캔한다. 측정빔(106-1∼106-3) 각각은, 망막상의 임의의 위치에 결상한다.

전동 스테이지(117-2)는, 화살표로 나타낸 방향으로 이동하고, 렌즈(120-2)의 위치를 조정/제어하는데 사용된다. 그 렌즈(120-2)의 위치를 조정함으로써, 조작자는 피검안(107)의 망막(127)의 원하는 층에 측정빔(106-1∼106-3)의 각각을 집광하여, 관찰할 수 있다. 측정빔(106-1∼106-3)이 피검안(107)에 입사하면, 그 빔은 망막(127)으로부터 반사되거나 산란된다. 그 후, 귀환빔(108-1∼108-3)은 광 커플러(131-1∼131-3)를 통과하고, 라인 센서(139)에 인도된다. 전동 스테이지(117-2)는 컴퓨터(125)에 의해 제어된다. 이상의 구성에 의하면, 3개의 측정빔을 동시에 스캔할 수 있다.

다음에, 검출계의 구성에 관하여 설명한다. 망막(127)에서 반사되거나 산란된 귀환빔(108-1∼108-3)과 참조빔(105-1∼105-3)은, 광 커플러(131-1∼131-3)에 의해 광학적으로 다중화된다. 그리고, 상기 광학적으로 다중화된 합성빔(142-1∼142-3)은 분광기에 입사된다. 그 결과, 스펙트럼을 얻는다. 그 스펙트럼에 대하여, 컴퓨터(125)가 신호 처리를 행함으로써 단층화상을 얻는다.

다음에, 분광기를 설명한다. 본 실시예의 분광기의 구성에서는, 복수의 합성빔을 한 개의 라인 센서로 처리한다. 이에 따라, 2차원 센서를 가지는 분광기에 비교해서 저비용 분광기를 실현한다.

도 2는, 도 1에 나타낸 분광기의 상세한 구성을 설명하는 도면이다. 도 2에서, 3개의 합성빔(142-1∼142-3)이 분광기에 입사된다. 파이버단(160-1∼160-3)이 사이에 간격을 두고 배치되어 있다. 합성빔(142-1∼142-3)은, 파이버단(160-1∼160-3)에 각각 입사된다. 합성빔이 렌즈(135)의 주면에 수직하게 입사하도록, 즉 텔레센트릭하게(telecentrically) 입사하도록 파이버단(160-1∼160-3)의 방향이 미리 조정되어 있다.

합성빔은, 렌즈(135)에 입사된다. 렌즈(135)에 의해 상기 합성빔(142-1∼142-3)은 대략 평행해지고, 3개의 합성빔(142-1∼142-3)은 투과형 회절격자(141)에 입사된다. 광량의 손실을 저감하기 위해서, 투과형 회절격자(141)의 위치는 광학계의 동공 근방에 배치하고, 투과형 회절격자(141)의 표면에 조리개를 설치할 필요가 있다. 또한, 투과형 회절격자(141)가 렌즈(135)의 주면에 대하여 비스듬하게 배치되므로, 투과형 회절격자(141)의 표면에서 광속은 타원형이 된다. 그 때문에, 투과형 회절격자(141)의 표면에 설치한 조리개는 타원형으로 할 필요가 있다.

투과형 회절격자(141)로 회절된 합성빔(142-1∼142-3) 각각은, 렌즈(143)에 입사된다. 도 2에 도시된 상기 회절된 합성빔은, 중심파장만의 광속을 나타내고, 그 밖의 파장의 상기 회절된 합성빔의 주광선은 그 도면을 간략화하도록 기재되어 있다. 렌즈(143)에 입사한 각각의 회절된 합성빔(142-1∼142-3) 각각은, 라인 센서(139) 위에 결상되어, 화살표(161-1∼161-3)로 나타낸 위치에 스펙트럼이 관찰된다.

표 1은, 본 실시예에서 사용된 측정빔의 파장의 상한과 하한 및 중심파장의 840ｎｍ에 대해서 정리한 것이다. 이 표 1로부터 알 수 있듯이, 입사각에 따라 회절각이 다르다. 그 결과, 결상위치가 합성빔에 따라 다르다. 한층 더, 화소당 12μm의 센서 소자가 검출에 사용될 때, 화소수가 각 합성빔에 따라 변경된다. 즉, 단층촬상장치내의 광학계의 구성에 의존하여, 라인 센서(139) 위에 있어서의 각 합성빔의 분포 특성이 변화된다.

[표 1]

제1 예시적 실시예에서의 합성빔과 결상 위치간의 관계

다음에, 분광기에서 얻어진 스펙트럼에 의해, 라인 센서상에 있어서 ＯＣＴ신호가 왜곡되는 이유를 간단한 모델로 설명한다. 분광기는 파장에 대하여 데이터가 규칙적인 간격으로 얻어지도록 설계하고 있지만, 상기 신호 처리로 파수에 대하여 규칙적인 간격으로 변환하므로, 이하의 설명에서는 파수에 대하여 동일한 간격으로 실현되는 것으로 가정한다. 우선, 파장 분할 후의 스펙트럼을 파수k에 따라 s(k)로서 표현한다. 분광기의 라인 센서의 크기가 유한하므로, 그 윈도우 함수를 g(k)로서 표현하면, 분광기에서 얻어진 스펙트럼은 다음식(1)에 의해 얻어진다.

ＯＣＴ는 파수 스펙트럼의 푸리에(Fourier) 변환에 의해 얻어질 수 있다. 식(1)이 콘볼루션이므로, ＯＣＴ는 아래의 식(2)와 같이 푸리에 변환후의 함수의 곱셈과 등가다.

윈도우 함수g(k)가 폭W 높이 1의 방형파인 경우, 그 푸리에 변환은 식(3)과 같이 나타내진다.

즉, 이상적인 ＯＣＴ상이 ＦＦＴ(s)인 것에 대해서, 식(3)과 같은 사인 함수가 곱해지므로, 강도는 원점에서 최초의 노드까지 감쇠된다. 이것은, 일반적으로 롤 오프(감쇠특성)라고 부른다. 또한, 이 롤 오프는 폭W에 의해 변화된다. 즉, 상기 폭W가 분광기의 분해능(파수)에 해당하기 때문에, 분해능이 좋으면, 상기 롤 오프의 경사가 완만해진다. 그 분해능이 나쁘면, 그 롤 오프의 경사가 급해진다.

도 3은 롤 오프의 예를 나타낸다. 가로축이 거리를 나타내고, 세로축이 강도(디지털 값/12비트 센서)를 나타낸다. 이 측정에서 사용된 광학계는, 분산 보상용 유리(115)와 스캐너가 없는 도 1의 참조빔 경로에 의거하여 2개의 광로에 등가이다.

측정빔 경로의 미러의 위치는, 코히어런스 게이트에 대하여 -2000과 2000μm의 사이에서 이산적으로 변경된다. 각 위치에서 코히어런스 함수를 측정하고, 그 얻어진 데이터가 표시된다. 코히어런스 게이트는, 참조빔 경로와 측정빔 경로의 광로 길이가 일치하는 위치다. 또한, 원점부근의 영역이 광원의 자기 상관함수에 관련되므로, 원점 부근의 데이터를 배제하고 있다. 점선은, 코히어런스 함수의 각 피크를 그려서 얻어진 포락선이다. 상기 점선은, 코히어런스 게이트로부터의 거리가 증가함에 따라 상기 강도가 감소하고, 상기 롤 오프가 일어난 것을 가리킨다.

도 4는 제1 예시적 실시예의 신호 처리의 공정을 나타낸다. 공정A1에서는, 측정을 시작한다. 이 측정이 시작되기 전에, ＯＣＴ장치가 기동되어 있고, 피검안이 배치되어 있다. 한층 더, 측정에 필요한 조정이 조작자에 의해 행해진다.

공정A2에서는, 3개의 측정빔(106-1∼106-3)을 ＸＹ스캐너(119)를 거쳐 주사하는 것에 의해 얻어진 신호를 라인 센서(139)에서 검출한다. 그 검출된 데이터를 컴퓨터(125)가 제1 취득 수단으로서 기능해서 취득한다.

도 5a는, 안저(501)와 측정빔의 주사 범위의 모식도를 나타낸다. 안저(501)는, 황반(502), 시신경유두(503) 및 혈관(504)을 포함한다. 3개의 측정빔은, 각각, 제1 주사 범위(505), 제2 주사 범위(506) 및 제3 주사 범위(507)를 주사한다. 각 영역은, 인접하는 영역과 중첩부를 갖는다. 제1 주사 범위(505) 및 제2 주사 범위(506)는, 중첩영역(508)을 갖는다. 제2 주사 범위(506) 및 제3 주사 범위(507)는, 중첩영역(509)을 갖는다. 상기 중첩부의 영역은, 상기 주사 범위의 20% 정도다.

좌표축은 도시된 것처럼 설정된다. x방향이 빠른 스캔(Ｆａｓｔ-Ｓｃａｎ) 방향이다. y방향이 느린 스캔(Ｓｌｏｗ-Ｓｃａｎ) 방향이다. z방향이 지면의 뒤쪽으로부터 앞쪽으로의 방향이다. 이하의 설명에서는, 한 개의 측정빔당 x방향으로는 512라인이 주사되고, y방향으로는 200라인이 주사된다. 또한, y방향으로는, 중첩부를 제외하면 3개의 측정빔으로 512라인을 주사하고 있다.

라인 센서(139)에는, 3개의 측정빔에서 얻어진 합성빔(142-1∼142-3)이 입사한다. 그 후, 4096화소의 일차원 데이터가 취득된다. x방향의 연속하는 512라인의 데이터는, 이차원 배열의 데이터를 단위로서 보존된다(4096×512, 12비트). 주사가 종료하면, 이 데이터가 1측정빔에 대해서 200개 보존되게 된다.

공정A3에서는, 컴퓨터(125)는, 라인 센서(139)로부터 취득한 데이터를 사용하여 각 측정빔에 대응한 단층화상을 생성한다. 생성되는 단층화상은, 측정빔의 방출 방향에 평행한 단면의 단층화상이다. 컴퓨터(125)는, 단층화상 보정을 위해, 라인 센서(139) 위에 있어서의 각 합성빔의 분포 특성에 관한 데이터를 취득하도록 구성된 제2 취득 수단으로서도 기능한다.

다음에, 광학계의 구성에 의한 안저의 깊이 방향의 차이로서, 단층화상의 물리적인 분해능에 관하여 설명한다. 이 분해능은, 일반적으로 광원의 대역폭에 의해 결정된다. 스펙트럼-도메인(ＳＤ)-ＯＣＴ에 있어서는, 신호 처리에 사용하는 최대 화소와 최소 화소가 광원의 최대 파수와 최소 파수에 일치하면, 상기 분해능은 식(4)로 표현된다.

따라서, 파장이 815ｎｍ-865ｎｍ이면, 분해능은 공기중에서 7μm가 된다. 또한, 이 값은, 하나의 화소의 거리와 일치한다. 예를 들면, 하나의 화소의 거리가 7μm이면, 도 3의 1000μm의 위치는, 142화소일 것이다. 그렇지만, 표 1과 같이 합성빔에 따라 화소수가 다른 경우, 3개의 측정빔으로 화상 사이즈가 달라서, 불편이 생긴다. 그 때문에, 화소수를 늘려, 같은 사이즈의 화상을 얻는다. 고속 푸리에 변환을 하기 위해서 제로의 화소를 추가해서(제로 패딩) 2의 ｎ승의 데이터를 생성하는 것이 편리하다.

한편, 이것은, 수치적으로 대역폭이 증가되고, 화소당 등가의 거리가 짧아진다는 것을 의미한다. 예를 들면, 합성빔(142-2)에서는, 유효 화소수가 870이고, 154개의 제로가 추가된다. 전후로 제로가 동일하게 추가되면, 그것은 대략 810ｎｍ-869ｎｍ의 대역으로서 간주된다. 따라서, 화소당 등가의 거리(하나의 화소에 대응한 물리 거리로 환산)가 6μm이 된다. 당연히, 계산에 사용된 화소의 거리가 광원의 대역보다 좁으면, 화소당 등가의 거리는 물리적인 분해능보다 나빠진다.

단층화상의 생성은, 라인당의 화소수(이 경우에 1024)를 일치한 후에 행해진다. 단층화상의 생성은, 일반적인 ＯＣＴ상의 생성 처리, 이를테면 고정 노이즈 제거, 파장파수 변환 및 푸리에 변환에 따라 행해진다.

다음에, 도 5b는, 선Ａ-Ａ'단면의 Ｂ-스캔 화상이다. 이 도 5b에 나타낸 Ｂ-스캔 화상이 단일의 측정빔에 의해 얻어지므로, 그 화상은 자연스럽다. 한편, 도 5c는, 선Ｂ-Ｂ'단면의 Ｂ-스캔 화상이다. 다른 합성빔을 사용하여서 도 5c에 도시된 Ｂ-스캔 화상을 얻으므로, 하나의 화소당의 분해능의 차이로 인해, 단면에 불연속이 발생하게 된다. 이것은, 경계면에서 혈관등의 구조가 없어지거나 출현하므로, 선Ｃ-Ｃ'단면의 Ｃ-스캔 화상에 중요한 영향을 미친다. 또한, 분해능으로 인한 차이 이외에 롤 오프의 차이에 의해 생긴 콘트라스트로 인한 차이도 발생한다.

공정A3에서는, 각 합성빔에 대응한 Ｄｂ(p, q, r)의 단층화상을 얻는다. "p"는 z방향을 가리킨다. 라인당 화소의 수가 1024이지만, 푸리에 변환에 따라 화소들이 대칭적이므로 화소 0 내지 511만이 추출된다. "q"는 x방향(화소 0-511)을 가리킨다. "r"은 y방향(화소 0-199)을 가리킨다. 아울러, "b"는 합성빔의 번호(1-3)이다.

데이터의 확장 방법으로서, 스펙트럼 데이터를 미리 보간할 수 있어, 1024화소의 스펙트럼으로 나타내고 나서 상기 푸리에 변환을 행한다. 또한, 라인당 화소수를 표 1의 화소수로 설정할 수 있고, 그 후, 각 단층화상을 생성한 후 보간을 행할 수 있다.

공정A4에서는, 깊이 방향의 보정을 행한다. 우선, z방향으로 리샘플링을 행한다. 이것은, 화소당 등가의 거리를 3개의 측정빔의 사이에서 일치시키기 위한 것이다. 여기에서는, 하나의 화소의 기준 거리는, 2번째의 측정빔(측정 영역의 중앙부의 측정빔)의 등가의 거리다. 직선 보간을 행하면, 그것은, 각 측정빔의 화소당 등가의 거리를 Ｌｂ로 하는 경우 최대의 정수함수를 사용해서 아래의 식(5)로 표현된다. [x]는, "x"를 넘지 않는 최대의 정수다. 또한, q, r에 관해서는 같으므로, z방향의 p만을 사용하고 있다.

보간한 결과, 각 측정빔에 대한 요소수가 다르지만, 최소의 요소수로 그 수를 조정한다. 또한, 그 수를 더욱 적게 할 수 있다. 특히, 피검사물이 눈일 경우, 화소당 등가의 거리가 6μm이기 때문에, 400화소는 2.4mm에 해당한다. 따라서, 그것은 망막을 측정하는데 충분하다. 여기에서는, i가 0-399이다.

다음에, z방향으로 깊이 방향의 콘트라스트를 규격화한다. 모든 측정빔의 롤 오프 특성을 미리 측정 또는 시뮬레이션 해서 구해둔다.

롤 오프특성을 Ｒｂ(p)이라고 하면, 콘트라스트는 다음의 식(6)과 같이 나타내진다.

롤 오프의 특성을 2번째의 측정빔으로 조정할 수 있다.

공정A5에서는, 각 측정빔의 화상의 얼라인먼트를 행한다. 즉, 피검사물이 눈과 같은 움직이는 피사체이면, 측정의 시간차이로 인해, 화상의 위치가 벗어날 경우가 있다. 달리 말하면, 도 5a의 제1영역 내지 제3영역은, 동시에 본 도면의 좌측위로부터 x방향으로 주사된다. 이때, 상기 중첩영역(508, 509)은, 같은 위치의 데이터가 필요할지라도 측정빔으로 인해 오정렬될 경우가 있다. 이러한 경우에는, 상기 중첩영역에 있는 혈관등의 특징점을 일치시킨다.

공정A4에서, 식(7)에 따라 규격화하는 경우, 깊이 방향으로 화상을 이동시킨다는 것은, 롤 오프의 특성에 따라 콘트라스트가 변화되는 것을 의미한다. 그 때문에, 콘트라스트의 조정은 공정A5의 후에 행해질 수 있다. 본 장치는, 움직이지 않는 피검자를 관찰할 때 위치 어긋남이 일어나지 않도록 미리 조정된다.

공정A6에서는, 단층화상을 생성한다. 상기 신호 처리에 의하면, 3D 볼륨 데이터를 얻을 수 있다. 그리고, 접속 부분이 자연적인 화상을 생성할 수 있다. 선Ａ-Ａ'단면, 선Ｂ-Ｂ'단면 또는 선Ｃ-Ｃ'단면의 임의의 위치에서 상기 화상이 잘리는 경우도, 상기 접속 부분이 자연적이다.

공정A7에서는, 측정을 종료한다. 별도의 피검자가 있으면, 상기 공정들을 반복한다.

측정데이터가 이용 가능하면, 이 측정데이터에 신호 처리를 가하는 것만으로 단층화상을 얻을 수 있다.

상술한 처리에 의하면, 분광기의 특성을 주로 하는 화상간의 차이를 적게 함으로써, 접속 부분이 눈에 띄지 않는 단층화상을 얻을 수 있다.

다음에, 본 발명의 제2 예시적 실시예에 관하여 설명한다. 이하의 설명에서는, 주로 제1 예시적 실시예와의 차이점에 관하여 설명한다. 본 실시예에 따른 ＯＣＴ장치(600)는, 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 제1 예시적 실시예와 같은 미켈슨 간섭계를 구성하고 있다. 분산 보상용 유리(601)의 두께가 각 측정빔에 해당 두께와 다른 점과 분광기가 측정빔에 대하여 등가의 3대를 사용하고 있는 점이 제1 예시적 실시예와 다르다.

이제, 광각 뷰(view) 측정을 행할 때 해결할 과제에 관하여 설명한다. 측정빔 경로에 있어서, 측정빔(106-1∼106-3)이 렌즈(120-1, 120-2, 120-3)를 지나는 위치가 다르다. 이것은, 렌즈의 수차에 관련된 문제가 발생하는 것을 의미한다. 이 문제를 해결하기 위해서, 참조빔 105-1 및 105-3이 지나는 분산 보상용 유리의 위치는, 참조빔 105-2가 지나는 분산 보상용 유리의 위치보다 얇다.

즉, 광각 뷰 측정을 행할 때, 제1 예시적 실시예와 같이 분산 보상용 유리의 두께가 균일한 경우에는, 렌즈의 주변부에서 깊이 및 횡방향으로 분해능의 저하가 일어난다. 그 이유는, 각 측정빔이 주사에 의해 2차원 방법으로 유리의 두께가 다른 위치를 지나지만, 분산 보상용 유리는 균일한 두께로 설정되어 있기 때문이다.

광각 뷰의 경우에는, 주변부의 유리의 두께의 차이가 특히 커진다. 한편, 본 실시예와 같이, 분산 보상용 유리의 두께를 변경하는 경우에는, 경계면에 대해서 화상의 접속 부분이 눈에 띌 것이다. 검출 광로에 있어서는 등가의 분광기를 이용하고 있으므로, 그 분광기에 관련된 상기 접속 부분의 문제는 최소화된다.

다음에, 분산의 영향에 대해서 자세하게 설명한다. 상기 설명에 사용한 도 3의 포락선은, 측정오차를 고려해도 플러스측과 마이너스측에서 엄밀하게 대칭으로 되어 있지 않는다. 이는, 그 간섭계에 사용된 부재의 차이에 기인한다. 그 부재는, 예를 들면, 광 커플러나 파이버가 있다. 이와 같이, 광학계가 단순한 경우에도, 그 광학계는 상기 부재로 인한 약간의 차이를 포함한다. 그 때문에, 제2 예시적 실시예와 같이 참조빔 경로에 있어서 분산 보상용 유리의 두께를 바꾸고, 뷰의 광각에 대응한 측정빔 경로를 사용할 경우에는, 감쇠곡선의 차이가 일어날 뿐만 아니라, 깊이 분해능에서의 차이도 일어날 수 있다.

분산의 차이에 의해 차이가 생긴 경우에는, 분산 보상을 신호 처리로 행할 수 있다. 분산의 큰 차이가 그것을 보정하기 위해 유리가 필요하지만, 그 차이가 작으면, 신호 처리로 보정될 수 있다. 그 신호 처리는, 해석함수인 힐베르트(Hilbert) 변환을 사용하여서 행해진다.

달리 말하면, 식(1)의 스펙트럼이 실수부이고, 힐베르트 변환(ＨＴ) 후의 식(1)의 스펙트럼이 허수부인 경우, 허수단위i를 사용해서 아래의 식(8)에 의해 해석함수를 얻는다.

식(8)의 위상성분에 대하여, 아래의 식(9)에서의 2차(a2) 및 3차(a3)의 위상성분에 대하여 보정을 행한다.

k₀은 파수의 중심이고, φ₀은 초기 위상이다. 보정을 행한 후의 식(8)의 실수부를 새로운 스펙트럼으로 대체함으로써, 신호 처리에 의해 위상보상을 행할 수 있다.

다음에, 상술한 실험에서 사용한 간단한 광학계에 대하여, 17mm 두께의 유리와 18mm 두께의 유리를 각 참조빔 경로와 각 측정빔 경로에 설치한 경우에 관하여 설명한다. 도 7은 플러스측의 영역에서, 분해능이 향상되도록 분산 보상의 파라미터 a2, a3을 결정하는 경우를 나타낸다.

원점(코히어런스 게이트)의 플러스측과 마이너스측 사이에서 감쇠가 크게 변화되는 것을 알 수 있다. 따라서, 포락선은, 원점에 대하여 비대칭이다. 또한, 마이너스측의 깊이 분해능이 플러스측의 깊이 분해능에 비교하여 저하된다. 달리 말하면, 분산 보상을 행했을 경우에, 상기 얻어진 분산은, 식(4)로 표현된 분해능과는 항상 일치하지 않는다.

다음에, 분산 보상을 보정하는데 사용된 신호 처리에 관하여 설명한다. 본 실시예에 따른 신호 처리는, 공정A3 및 공정A4에서의 처리에 관해 제1 예시적 실시예에서의 처리와 다르다. 이들 공정은, 공정 A3' 와 A4'로 대체된다(미도시됨).

공정A1에서는, 측정을 시작한다. 공정A2에서는, 3개의 측정빔과 3개의 참조빔을 합성하여서 얻어진 합성빔을 라인 센서(139)로 검출한다. 그리고, 그 검출된 데이터를 컴퓨터(125)가 취득한다.

공정A3'에서는, 컴퓨터(125)가, 라인 센서(139)에서 얻어진 데이터에 의거하여 각 측정빔에 대응한 단층화상을 생성한다. 경계면에서의 분해능이 일치하도록 분산 보상의 파라미터를 조정한다. 즉, 경계영역 508 및 509를 사용하여서, 그 영역의 분해능이 같도록 그 파라미터를 조정한다. 하드웨어에 기인하는 오차를 처리하기 위해서, 파라미터는 각 에어리어(506, 507, 508)에 대해서 미리 준비해둔다. B-스캔 화상마다 파라미터를 준비할 수 있거나, 한층 더 라인마다 파라미터를 준비할 수 있다.

피검사물의 영향에 의한 분산을 보정할 때, 화상을 비교하면서 파라미터를 결정한다.

공정A4'에서는, 깊이 방향의 보정을 행한다. 분산 보상의 파라미터에 대응한 포락선을 미리 준비해 둔다. 이 곡선에 따라 식(6)과 식(7)로 표현된 처리를 행한다.

공정A5에서는, 측정빔을 얼라인먼트 한다. 공정A6에서는, 단층화상을 생성한다. 공정A7에서는, 측정처리를 종료한다.

이상의 처리에 의하면, 분산의 차이에 의해 주로 생긴 화상간의 차이를 적게 하고, 접속 부분이 눈에 띄지 않는 단층화상을 얻을 수 있다.

본 발명의 제3 예시적 실시예에 따른 광간섭 단층촬상장치는, 복수의 측정빔을 측정빔 경로를 거쳐서 피검사물에 방출한다. 귀환빔은 측정빔 경로를 거쳐서 검출 위치에 인도된다. 측정빔은, 스캐너에 의해 피검사물을 주사하는데 사용된다. 참조빔은, 참조빔 경로를 거쳐서 검출 위치에 인도된다. 그 검출 위치에 인도된 귀환빔과 참조빔은 합성빔으로서 센서에 의해 검출된다. 참조빔 경로에는 미러가 위치되어 있다. 스테이지에 의해 코히어런스 게이트의 위치를 조정할 수 있다. 각 부의 처리는, 컴퓨터가 대체 장치로서 기능함에 의해 기록 매체에 격납된 컴퓨터 프로그램을 판독하고, 그처리를 행하여서 행해질 수 있다.

이하, 제3 예시적 실시예에 대해서 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 실시예의 ＯＣＴ장치는, 복수의 측정빔을 사용하며, 분광기의 부재의 특성의 차이에 의해 생긴 접속 부분의 차이를 눈에 뜨이기 어렵게 하는데 유용하다.

이제, 도 8 및 도 1을 참조하여 제3 예시적 실시예에 따른 신호 처리 공정을 설명한다. 공정A1에서는, 측정을 시작한다. 측정을 시작하기 전에, ＯＣＴ장치(200)가 기동되어 있고, 후술하는 피검안이 측정 위치에 배치되어 있다. 한층 더, 측정에 필요한 조정이 조작자에 의해 행해진다.

공정A2에서는, 복수의 합성빔의 신호를 취득한다. 여기에서는, 3개의 측정빔(106-1∼106-3)을 ＸＹ스캐너(119)로 주사하는 것에 의해 얻어진 신호를, 라인 센서(139)로 검출한다. 그 얻어진 데이터를, 컴퓨터(125)가 제1 취득 수단으로서 기능해서 취득한다. 도 1의 좌표계에 대해서, x방향으로는 512라인이 주사되고, y방향으로는 200라인이 주사된다. 중첩 부분을 제외하면, y방향의 3개의 측정빔으로 500라인이 주사된다.

라인 센서(139)에는, 3개의 측정빔으로부터 얻어진 합성빔(142-1∼142-3)이 입사되고, 1차원의 4096화소의 Ａ-스캔 데이터가 취득된다. 그리고, x방향의 연속하는 512라인의 데이터를, 2차원 배열의 Ｂ-스캔 데이터를 단위로서 보존한다(4096×512, 12비트). 주사가 종료하면, 200개의 데이터가 일 측정에 대해서 보존된다.

도 9a 및 9b는, 상술한 방법을 사용하여서 측정된 모형눈의 화상을 나타낸다. 도 9a 및 9b는, 파이버의 길이에 관한 장치의 차이를 보정하는데 사용된 코히어런스 게이트의 위치의 조정이 행해지지 않고 있는 상태에서 촬상한 화상을 나타낸다. 모형눈은, 생체눈과 같은 광학특성, 크기 및 용량을 갖는 유리구다. 모형눈의 안저부에는, 동심원 및 방사패턴이 형성된다. 또한, 코히어런스 게이트는, 참조빔 경로의 광학거리가 측정빔 경로의 광학거리와 같은 위치다. 투과형 회절격자(141)의 위치를 이동시킴으로써, 코히어런스 게이트의 위치를 조정할 수 있다.

도 9a는 2차원 강도 화상을 나타낸다. 도 9b는 3개의 측정 영역에 걸쳐 연장되는 제1라인의 단층화상을 나타낸다. 3개의 측정빔 각각에 대하여, 흰 화살표로 나타낸 제1영역(401), 제2영역(402) 및 제3영역(403)이 있다. 상기 영역의 경계에서 점선으로 둘러싸여진 중첩 부분(404, 405)이 존재한다.

공정A3에서는, ＯＣＴ장치(100)(단층촬상장치)의 특성에 따라 신호 처리를 행한다. 상기한 바와 같이, ＯＣＴ장치(100)의 특성은, 라인 센서(139)에 의해 검출된 상기 합성빔의 분포 특성에 영향을 준다. 따라서, 컴퓨터(125)는, 합성빔의 분포 특성을 취득하는 제2 취득 수단으로서도 기능한다. 이제, 2차원 강도 화상(측정빔의 발광 방향에 대하여 수직한 단면화상)에 관하여 설명한다. ＯＣＴ장치의 경우, 분광기에서 검출된 광의 강도Ｉ_det는 참조빔 및 귀환빔의 전장이 Ｅｒ 및 Ｅｓ이고, 파수가 k인 경우, 다음식(10)으로 표현된다.

우변의 제1항이 참조빔의 자기상관성분Ｉ_ｒ, 제2항이 참조빔과 귀환빔의 상호상관인 간섭 성분Ｉ_ｒｓ, 제3항이 귀환빔의 자기상관성분Ｉ_ｓ가 된다. 주사형 레이저 검안경(ＳＬＯ)장치가 귀환빔을 검출하므로, 제3항의 파수에 대한 적분이 ＳＬＯ상에 해당한다. 한편, ＯＣＴ 장치는, 제2항의 간섭 성분으로부터 단층화상을 생성한다. 또한, 제3항은 제1항 및 제2항보다 작기 때문에, 라인 센서를 사용하는 ＯＣＴ 장치에 의해 제3항을 검출하는 것은 어렵다. 그러나, 제2항의 간섭 성분을 적분함으로써, ＳＬＯ상에 해당하는 2차원 강도 화상을 생성할 수 있다. 도 10을 참조하여 이 신호 처리를 상세하게 설명한다.

공정S1-1에서는, 각 합성빔의 파형을 추출하고, 정형한다. 우선, 각 A-스캔 데이터에 제로의 요소를 추가해서 2의 ｎ승의 데이터, 예를 들면 2048개를 얻는다. 이렇게 하여, 단층화상이 생성될 때의 화소 분해능을 향상시킬 수 있다.

공정S1-2에서는, 노이즈 제거를 행한다. 노이즈의 제거는, 참조빔의 성분 및 간섭 성분에 포함된 고정 패턴을 제거하여서 행해진다. 미리 취득한 참조빔의 성분은 뺄셈에 사용될 수 있거나, B-스캔 데이터의 파장의 평균치를 사용할 수 있다. 이에 따라, 식(10)의 제2항의 성분을 추출할 수 있다.

공정S1-3에서는, 단층화상을 생성한다. 각 측정빔의 Ａ-스캔데이터는 파장에 대하여 규칙적인 간격의 데이터이기 때문에, 파장/파수 변환을 행하여, 파수에 대하여 규칙적인 간격의 데이터를 얻는다. 다음에, 이 데이터에 이산 푸리에 변환을 실행하여, 깊이방향에 대한 강도 데이터를 얻는다.

그렇지만, 이 분광기에 있어서는, 검출 광의 라인 센서에 결상하는 영역이 다르므로, 하나의 화소에 대한 깊이 방향의 분해능 및 깊이 방향의 감쇠특성(롤 오프)의 수치가 다르다. 그 때문에, z방향으로 리샘플링을 행함으로써, 깊이 방향의 분해능이 균일해진다. 하나의 화소에 대한 기준 거리는, 제2 측정빔(측정 영역이 중앙부에 있는 측정빔)의 분해능이다.

한층 더, 깊이 방향의 감쇠특성을 균일하게 하기 위한 보정을 행한다. 보정을 행하기 전에, 모든 측정빔의 감쇠특성을 미리 측정 또는 시뮬레이션 해서 보존해둔다. 그리고, 그 보존된 감쇠특성은, 중앙의 측정빔의 강도로 환산한다. 그 보정을 행할 때는, 분광기의 특성으로 인한 차이뿐만 아니라, 측정 경로에서의 분산도 고려한다.

공정S1-4에서는, 깊이 필터를 실행한다. 즉, z방향으로 리샘플링을 행하기 때문에, 각 측정빔의 Ｂ-스캔 화상의 길이는 다르다. 이와 같이 하여, 그 화상들은 깊이 필터에 의해 추출되어서 그 화상의 길이는 같다. 이렇게 하여서, 단층화상을 얻는다. 한층 더, 각 측정 영역에 있어서, 상기 화상들은, 노이즈나 투과율로 인한 화상의 다이나믹 레인지에서의 차이가 제거되도록 조정된다. 즉, 다른 측정빔으로 측정한 경계 부분(404, 405)에 대응한 같은 위치의 Ｂ-스캔 단층화상이 같은 화상이 되도록, 측정 영역 전체의 화상을 조정한다. 이렇게 해서 얻어진 단층화상은, 측정빔에 의하지 않고 유사한 깊이 분해능 및 깊이 방향의 감쇠특성을 갖는다.

공정A4에서는, 각 영역의 2차원 강도 화상을 얻는다. 공정S3에서 얻은 Ｂ-스캔의 단층화상의 신호를 라인마다 적분함으로써, 영역마다 200×512의 2차원 강도 화상을 얻을 수 있다.

공정A5 및 A6에서는, 3개의 측정빔으로 취득한 영역 전체의 2차원 강도 화상을 얻는다. 전체 영역의 2차원 강도 화상을 얻을 때, 중첩부를 배제하고, 화상들의 Ｘ 및 Ｙ방향의 위치를 정렬하고, 필요에 따라서 콘트라스트를 조정한다.

그 후, 그 장치 특성에 따른 신호 처리가 행해진 ＯＣＴ장치를 사용하여서 피검안을 측정한다.

이상과 같이 다른 측정빔이여도, 경계영역에 있어서의 같은 위치의 단층화상을 같게 배치함으로써, 주로 분광기의 특성으로 인한 화상간의 차이를 감소시키고, 접속 부분이 눈에 띄지 않는 2차원 강도 화상을 얻을 수 있다.

장치 특성에 대응한 신호 처리가 이루어진 3차원의 단층화상의 데이터도 생성되고, ＸＺ평면 및 ＸＹ평면 위의 접속 부분이 눈에 띄지 않는 화상을 얻을 수 있다.

다음에, 본 발명의 제4 예시적 실시예에 관하여 설명한다. 여기에서는, 주로 제3 예시적 실시예와의 차이에 관하여 설명한다. 본 실시예에 의하면, 각 측정빔을 사용하여 코히어런스 게이트의 위치를 변경한 후 측정한다. 즉, ＯＣＴ측정에 있어서는, 감쇠특성에 의해, 코히어런스 게이트가 피검사물의 측정 위치에 가까울수록 신호 강도는 증가한다. 그 때문에, 만곡하고 있거나, 기울고 있거나 하는 안저를 측정할 때, 각 측정빔의 코히어런스 게이트의 위치를 최적의 위치에 위치 결정하는 것이 편하다. 그 결과, 2차원 강도 화상을 생성할 때, 영역들간의 차이가 눈에 띄게 된다. 또한, 제3 예시적 실시예에서는 모형눈을 사용한 예를 나타냈지만, 본 실시예에서는, 피검안을 실제로 측정하고 있다.

장치 구성간의 차이는, 전동 스테이지(117)에서 설정된 참조 미러(114)가 각 측정빔에 대하여 독립적으로 제어할 수 있게 되어 있는 것이다. 이것에 의해, 코히어런스 게이트의 각 위치는 독립적으로 조정될 수 있다.

다음에, 도 8 및 도 10을 참조하여 신호 처리 공정을 설명한다. 제3 예시적 실시예와의 차이에 관하여 설명한다.

공정A2에서는, 복수의 합성빔을 취득한다. 우선, 측정 영역마다의 깊이 위치를 설정한다. 이 설정 방법을 결정하기 전에, 미리 얼라인먼트시 등에 종방향 및 횡방향의 단층화상을 취득한다. 그리고 나서, 상기 설정 방법은, 그 취득된 정보에 의거하여 결정된다. 일반적인 얼라인먼트법을 사용하므로, 그 얼라인먼트법의 설명은 생략한다. 그 후에, 각 영역의 측정을 행한다. 제1영역의 코히어런스 게이트가 제3영역의 코히어런스 게이트와 위치가 같게 설정되고, 제2영역의 코히어런스 게이트가 그 밖의 영역의 코히어런스 게이트에 비교하여 상기 망막에 보다 가깝게 설정된다는 가정에서 다음의 설명을 한다.

공정A3에서는, 장치 특성에 따른 신호 처리를 행한다. 여기에서는, 코히어런스 게이트의 위치가 각 측정빔에 대해 다른 경우를 설명한다.

공정S1-1에서는, 파형정형을 행한다. 공정S1-2에서는, 노이즈 제거를 행한다.

공정S1-3에서는, 단층화상 생성을 행한다. 우선, 각 측정빔의 Ａ-스캔 데이터에 대하여, 파장/파수 변환을 행하고 나서, 이산 푸리에 변환을 실행한다. 이에 따라 깊이에 대한 강도 데이터를 얻는다. 각 측정 영역에 대하여 동등한 분광기를 사용하고 있기 때문에, 깊이 분해능 및 코히어런스 게이트로부터의 감쇠특성은 서로 동일하다고 한다. 그렇지만, 코히어런스 게이트의 위치가 다르기 때문에, 코히어런스 게이트의 위치가 가장 먼 화상에 있어서의 코히어런스 게이트의 위치에 따라, 화상을 생성한다. 코히어런스 게이트의 위치는, 참조 미러(114)의 위치에 따라 판단될 수 있다.

도 11은 각 영역의 Ｂ-스캔의 단층화상의 상대적인 위치 관계를 모식적으로 나타낸다. 각 측정빔의 Ｂ-스캔 화상은, 점선으로 표시된 제1 단층화상(601), 실선으로 표시된 제2 단층화상(602), 및 파선으로 표시된 제3 단층화상(603)이다. 제1 단층화상과 제3 단층화상의 코히어런스 게이트의 위치는, 제2 단층화상의 코히어런스 게이트의 위치에 비교하여 피검사물로부터 멀다. 그 결과, 제1 추가 데이터(604) 및 제3 추가 데이터(606)는, 깊은 위치에 추가된다.

한편, 제2 추가 데이터(605)는 얕은 위치에 추가된다. 추가되는 데이터는, 예를 들면 노이즈 레벨의 평균이나 제로다. 이렇게 함에 따라, 모든 영역 있어서의 깊이 방향의 범위가 일치한다. 그리고 나서, 깊이 방향의 감쇠특성은, 영역마다 동일한 특성을 얻도록 보정된다. 이 결과, 같은 층의 콘트라스트는 연속적으로 된다.

공정S1-4에서는, 깊이 필터를 실행한다. 그렇지만, 모든 영역에 있어서의 화소수가 같아지도록 조정하고 있기 때문에, 이러한 처리는, 특정한 층이 추출되지 않으면 필요 없다.

공정A4에서는, 각 영역의 2차원 강도 화상을 얻는다. 공정S3에서 얻어진 Ｂ-스캔의 단층화상의 신호를 라인마다 적분함으로써, 영역마다 200×512의 2차원 강도 화상을 얻는다.

공정A5 및 A6에서는, 3개의 측정빔으로부터 취득한 전체 영역의 2차원 강도 화상을 얻는다. 전체 영역의 2차원 강도 화상을 얻을 때, 중첩 영역을 배제하고, 화상의 Ｘ 및 Ｙ방향의 위치를 일치시킨다.

이상과 같은 처리에 의하면, 코히어런스 게이트의 위치에 의한 2차원 강도 화상의 차이를 적게 하고, 접속 부분이 눈에 띄지 않는 2차원 강도 화상을 생성할 수 있다. 또한, 3차원의 단층화상의 데이터가 생성되고, ＸＺ평면 및 ＸＹ평면상의 접속부가 눈에 띄지 않는 화상을 얻을 수 있다.

본 발명의 제5 예시적 실시예에 관하여 설명한다. 하기의 설명에서는, 주로 제3 예시적 실시예와의 차이에 관하여 설명한다. 본 실시예는, 광원을 측정 영역마다 준비한다는 점에서 상기 제3 예시적 실시예와 다르다. ＳＬＤ광원의 광량이 충분하지 않은 경우가 있다. 이러한 경우에, 하나의 광원으로부터의 광을 분기하고, 복수의 측정 영역을 동시에 빔을 조사하는 것이 가능하지 않다. 한편, 복수의 광원을 사용하는 경우, 그 광원이 같은 제조사인 경우에도, 스펙트럼 형상이나 파장대역등의 특성이 달라도 된다. 이 결과, 각 영역의 2차원 강도 화상에서 차이가 일어난다.

장치들간의 차이는, 광원(101)에 대해 3개의 다른 광원을 사용하는 것과, 독립적이고 등가의 3개의 분광기를 사용하는 것이다.

다음에, 신호 처리 공정의 차이에 관하여 설명한다. 도 12a는 도 8에 있어서의 공정Ａ3의 신호 처리 공정을 나타낸다. 여기에서는, 파장 스펙트럼 및 대역이 다른 경우에 관하여 설명한다.

공정S3-1에서는, 공정A2에서 얻어진 신호에 대하여, 파장 필터를 실행한다. 도 12b는 파장 스펙트럼을 나타낸다. 각 측정빔으로부터 같은 파장대역을 얻도록 필터링을 조정한다. 같은 대역의 필터링은, 각 분광기에 각 측정빔을 넣어서 그 얻어진 데이터를 비교해서 결정된다. 여기에서는, 상기 파장이 제2영역의 광원에 일치하도록 분광기의 필터링 위치를 설정한다.

공정S3-2에서는, 파형 정형을 행한다. 각 광원 스펙트럼의 형상이 다른 경우에는, 각 참조빔의 스펙트럼이 중앙의 측정빔의 스펙트럼과 같아지도록 보정을 행한다. 그렇지만, 상기 방법은 이러한 보정에 한정되지 않고, 각 측정빔을 각 참조빔으로 제산을 하는 규격화도 행해질 수 있다.

공정S3-3에서는, 노이즈를 제거한다. 이 공정은, 식(10)에서의 간섭빔의 성분을 추출하는 것이다.

공정A4에서는, 각 영역의 2차원 강도 화상을 얻는다. 여기에서는, 공정S3-3에서 얻어진 간섭빔 성분의 스펙트럼을 각 화소에서 2승 평균한 뒤에 라인마다 적분한다. 그 결과, 영역마다 2차원 강도 화상(200×512)이 얻어진다.

공정A5 및 A6에서는, 3개의 측정빔으로부터 취득한 전체 영역의 2차원 강도 화상을 얻는다. 이 공정에서는, 중첩 영역을 배제하고, 각 화상은 Ｘ 및 방향으로 정렬된다. 한층 더, 각 측정 영역은, 노이즈나 투과율에 의존한 화상의 다이나믹 레인지가 같게 되도록 조정되고 나서, 전체 영역의 2차원 강도 화상을 얻는다.

이상과 같이 다른 광원으로부터 측정빔을 방출하는 경우에도, 측정 영역들간의 차이를 적게 하고, 접속 부분이 눈에 띄지 않는 2차원 강도 화상을 얻을 수 있다.

도 13a, 13b 및 13c는, 한 개의 측정빔으로 촬영한 안저의 2차원 강도 화상을 나타낸다. 상기 화상은 다른 처리가 이루어진다. 도 13a는 필터를 사용하지 않는 경우다. 도 13b는 깊이 필터를 사용하는 경우다. 도 13c는 파장 필터를 사용하는 경우다. 깊이 필터의 범위를 적극적으로 좁힘으로써, 특정 영역의 층의 구조를 추출할 수 있다. 또한, 파장 필터를 사용하여서, 특정한 파장을 강조할 수 있다.

예를 들면, 조영제나 마커에 반응하는 파장을 선택함으로써 상기 조영제나 마커를 사용하여 촬영을 행할 때, 상기 조영제가 목표로 하는 부분의 위치의 상태를 확인할 때 사용될 수 있는 화상을 얻을 수 있다. 상기 예시적 실시예들에 의하면, 상기 측정빔에 대하여 수직한 단면화상(2차원 강도화상)의 처리에 관하여 설명한다. 그렇지만, 측정빔에 대하여 수직방향과 다른 각도에서 촬영된 단면화상에 상기 처리를 적용하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명의 국면들은, 메모리 디바이스에 기록된 프로그램을 판독 및 실행하여 상기 실시예(들)의 기능들을 수행하는 시스템 또는 장치(또는 CPU 또는 MPU 등의 디바이스들)의 컴퓨터에 의해서, 또한, 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 수행된 단계들, 예를 들면, 메모리 디바이스에 기록된 프로그램을 판독 및 실행하여 상기 실시예(들)의 기능들을 수행하는 방법에 의해, 실현될 수도 있다. 이를 위해, 상기 프로그램은, 예를 들면, 네트워크를 통해 또는, 여러 가지 형태의 메모리 디바이스의 기록매체(예를 들면, 컴퓨터 판독 가능한 매체)로부터, 상기 컴퓨터에 제공된다.

본 발명을 예시적 실시예들을 참조하여 기재하였지만, 본 발명은 상기 개시된 예시적 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 아래의 청구항의 범위는, 모든 변형, 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 아주 넓게 해석해야 한다.

본 출원은, 여기서 전체적으로 참고로 포함된, 2010년 3월 31일에 제출된 일본국 특허출원번호 2010-082809와, 2010년 3월 31일에 제출된 일본국 특허출원번호 2010-082812의 이점을 청구한다.

Claims (9)

1. 복수의 측정빔을 피검사물에 주사하고, 상기 복수의 측정빔의 귀환빔과 참조빔을 간섭시켜서 얻어진 복수의 간섭빔의 신호로부터, 상기 피검사물의 단층화상 혹은 단면화상을 취득하는 단층촬상장치로서,
   복수점에서 상기 피검사물을 측정하기 위해 상기 복수의 간섭빔의 신호를 취득하도록 상기 복수의 간섭빔을 검출하되, 상기 복수의 간섭빔 각각을 검출하기 위한 화소수가 다른 센서;
   상기 복수의 간섭빔 각각에 대해 상기 단층촬상장치의 광학시스템의 상기 화소수의 차이에 의해 서로 다른 광학특성을 취득하는, 취득 수단; 및
   상기 복수의 간섭빔의 신호에 근거한 합성처리와 상기 광학특성의 차이에 근거한 보정처리에 의해, 상기 피검사물의 단층화상 혹은 단면화상을 생성하는 생성 수단을 구비한, 단층촬상장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 생성 수단은, 상기 광학특성에 근거해 상기 복수의 간섭빔의 신호를 보정하고, 상기 복수의 간섭빔의 상기 보정된 신호로부터 상기 피검사물의 복수의 단층화상을 생성하고,
   상기 단층촬상장치는, 상기 복수의 단층화상의 정렬을 행하고, 상기 정렬된 상기 복수의 단층화상을 합성하는 합성 수단을 더 구비한, 단층촬상장치.
   
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 광학특성은, 상기 단층촬상장치내의 상기 복수의 간섭빔을 회절시키는 회절격자의 구성에 근거한 특성인, 단층촬상장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 간섭빔의 신호 각각은, 상기 복수의 측정빔의 방출 방향에 평행한 상기 피검사물의 단면을 나타내는, 단층촬상장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 단면화상은, 상기 복수의 측정빔의 방출 방향에 대하여 수직한 면의 단면화상인, 단층촬상장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 생성 수단은, 파장 스펙트럼에 근거하여, 상기 복수의 측정빔의 방출 방향에 대하여 수직한 면의 단면화상을 생성하는, 단층촬상장치.
   
8. 복수의 측정빔을 피검사물에 주사하고, 상기 복수의 측정빔의 귀환빔과 참조빔을 간섭시켜서 얻어진 복수의 간섭빔의 신호로부터, 상기 피검사물의 단층화상 혹은 단면화상을 취득하는 단층촬상장치의 제어장치로서,
   복수점에서 상기 피검사물을 측정하기 위해 상기 복수의 간섭빔 각각을 검출하기 위한 화소수가 다른 센서에 의해 검출되는 상기 복수의 간섭빔의 신호를 취득하는, 제1 취득 수단;
   상기 복수의 간섭빔 각각에 대해 상기 단층촬상장치의 광학시스템의 상기 화소수의 차이에 의해 서로 다른 광학특성을 취득하는, 제2 취득 수단; 및
   상기 복수의 간섭빔의 신호에 근거한 합성처리와 상기 광학특성의 차이에 근거한 보정처리에 의해, 상기 피검사물의 단층화상 혹은 단면화상을 생성하는 생성 수단을 구비한, 단층촬상장치의 제어장치.
   
9. 복수의 측정빔을 피검사물에 주사하고, 상기 복수의 측정빔의 귀환빔과 참조빔을 간섭시켜서 얻어진 복수의 간섭빔의 신호로부터, 상기 피검사물의 단층화상 혹은 단면화상을 취득하는 단층촬상장치의 제어장치로서 컴퓨터를 기능시키는 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 매체로서,
   복수점에서 상기 피검사물을 측정하기 위해 상기 복수의 간섭빔 각각을 검출하기 위한 화소수가 다른 센서에 의해 검출되는 상기 복수의 간섭빔의 신호를 취득하는, 제1 취득 수단;
   상기 복수의 간섭빔 각각에 대해 상기 단층촬상장치의 광학시스템의 상기 화소수의 차이에 의해 서로 다른 광학특성을 취득하는, 제2 취득 수단; 및
   상기 복수의 간섭빔의 신호에 근거한 합성처리와 상기 광학특성의 차이에 근거한 보정처리에 의해, 상기 피검사물의 단층화상 혹은 단면화상을 생성하는 생성 수단을 구비한, 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 매체.

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