JP2011027715A - 光干渉断層法を用いる撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源やセンサの状態を検知することにより、ＯＣＴ装置の故障等の不具合を簡便な構成により正確に検知することのできる装置を提供する。
【解決手段】 まず、本発明に係る撮像装置は、検出部１１１により合成光（被検査物１１９からの戻り光１１５と参照光１１３とが合成した光）を検出可能な第１の状態と検出部１１１により参照光１１３を検出可能な第２の状態とを切り替える切替部１１６を備える。
そして、本発明に係る撮像装置は、前記第２の状態で検出部１１１により検出された参照光の光量に基づいて、第１の状態に切り替え可能に構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光干渉断層法を用いる撮像装置及び撮像方法に関し、特に眼底や皮膚などの観察に用いられる光干渉断層法を用いる撮像装置及び撮像方法に関する。

現在、低コヒーレンス光による干渉を利用した光干渉断層法（ＯＣＴ： Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を用いる撮像装置（以下、ＯＣＴ装置とも呼ぶ。）が実用化されている。これは、被検査物に入射する光の波長程度の分解能で断層画像を取得できるため、被検査物の断層画像を高解像度に撮像することができる。

ここで、光の送受信を繰り返すプローブを有するＯＣＴ装置が、特許文献１に開示されている。この特許文献１には次の事項が開示されている。すなわち、出射される測定光の強度が、たとえ生体組織を損傷させない範囲に抑えられていたとしても連続して照射されることで、結果的に、生体組織に何らかの影響を及ぼす可能性がある。

この課題を解決するために、前記プローブが装置に接続されたか否かに基づいて、該プローブに伝送される光を遮断する遮断手段を制御している。これにより、前記プローブが装置に接続されていない場合、装置の外部に射出される光を遮断することができるので、上述した課題による人体への影響を回避することができる。

特開２００９−６６０１４号公報

上述したように、医療機器において、診断の観点からＯＣＴ装置の外部に射出される光の状態を検知することが求められる。

ところで、医療機器において、ＯＣＴ装置の状態、特に測定光の状態や装置が故障しているか否かを検知することも上述同様に求められている。

そこで、本発明の目的は、ＯＣＴ装置の状態を簡便な構成により正確に検知することのできる装置の提供である。

本発明に係る撮像装置は、
光干渉断層法を用いて被検査物を撮像するための撮像装置であって、
光を発生させる光源と、
前記光源からの光を測定光と参照光とに分割する分割部と、
前記被検査物からの戻り光と前記参照光との合成光を検出する検出部と、
前記検出部により前記合成光を検出可能な第１の状態と前記検出部により前記参照光を検出可能な第２の状態とを切り替える切替部と、を備え、
前記第２の状態で前記検出部により検出された前記参照光の光量に基づいて、前記第１の状態に切り替え可能に構成されることを特徴とする。

また、別の本発明に係る撮像装置は、
光干渉断層法を用いて被検査物を撮像するための撮像装置であって、
光を発生させる光源と、
前記光源からの光を測定光と参照光とに分割する分割部と、
前記参照光を検出する検出部と、を備え、
前記検出部により検出された前記参照光の光量に基づいて、前記被検査物に前記測定光を導光可能に構成されることを特徴とする。

また、別の本発明に係る撮像装置は、
光干渉断層法を用いて被検査物を撮像するための撮像装置であって、
光を発生させる光源と、
前記光源からの光を測定光と参照光とに分割する分割部と、
前記参照光を分割して得た光量検知光を検出する光量検知光検出部と、を備え、
前記光量検知光検出部により検出された前記光量検知光の光量に基づいて、前記被検査物に前記測定光を導光可能に構成、あるいは前記被検査物に導光される前記測定光を減光可能に構成されることを特徴とする。

また、別の本発明に係る撮像装置は、
光干渉断層法を用いて被検査物を撮像するための撮像装置であって、
光を発生させる光源と、
前記光源からの光を測定光と参照光とに分割する分割部と、
前記測定光を分割して得た検査光を入射させる波長選択反射手段と、
前記被検査物からの戻り光と、前記波長選択反射手段からの検査戻り光と、前記参照光と、の合成光を検出するための検出部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る撮像方法は、
光干渉断層法を用いて被検査物を撮像するための撮像方法であって、
光を発生させる工程と、
前記発生された光を測定光と参照光とに分割する工程と、
前記参照光を検出する工程と、
前記検出された前記参照光の光量に基づいて、前記測定光を前記被検査物に導光する工程と、
を含むことを特徴とする。

また、別の本発明に係る撮像方法は、
光干渉断層法を用いて被検査物を撮像するための撮像方法であって、
光を発生させる工程と、
前記発生された光を測定光と参照光とに分割する工程と、
前記参照光を分割して得た光量検知光を検出する工程と、
前記検出された前記光量検知光の光量に基づいて、前記測定光を前記被検査物に導光する、あるいは、前記被検査物に導光される前記測定光を減光する工程と、
を含むことを特徴とする。

本発明によれば、ＯＣＴ装置の状態を簡便な構成により正確に検知することができる。

本発明の実施例１における撮像装置の光学系を説明する図 本発明の実施例１におけるフローチャートを説明する図 本発明の実施例１におけるスペクトルデータを説明する図 本発明の実施例２におけるフローチャートを説明する図 本発明の実施例３における撮像装置の光学系を説明する図 本発明の実施例４と５における撮像装置の光学系を説明する図 本発明の実施例５におけるスペクトルデータを説明する図

本実施形態に係る光干渉断層法を用いる撮像装置（光干渉断層法を用いて被検査物を撮像するための撮像装置とも呼ぶ。）について、図１を用いて説明する。ここで、図１はマイケルソン干渉計で表しているが、本発明は図５のマッハツェンダー干渉計の構成も含む。また、本発明は、図６（ａ）のマルチビーム光学系の構成も含む。

（撮像装置の構成）
まず、１０１は、光（低コヒーレンス光）を発生させるための光源である。前記光源１０１には、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）を適用することができる。また、前記光源１０１には、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）も適用することができる。また、前記光源１０１には、チタンサファイアレーザなどの超短パルスレーザも適用することができる。このように、前記光源１０１は、低コヒーレンス光を発生させることの出来るものなら何でも良い。さらに、前記光源１０１から発生される光の波長は、特に制限されるものではないが、４００ｎｍから２μｍの範囲である。なお、波長の帯域は広いほど縦分解能がよくなる。一般的に中心波長が８５０ｎｍの場合、空気中において、５０ｎｍの帯域では、６μｍの分解能、１００ｎｍの帯域では、３μｍの分解能である。

次に、１０４は、光源１０１からの光を測定光１１４と参照光１１３とに分割するための分割部である。分割部１０４には、ビームスプリッターや、ファイバーカプラなどを適用することができる。このように、前記分割部１０４は、光を分割出来るものなら何でも良い。また、分割する比率も被検査物によって適宜最適なものを選択する。

また、１１１は、被検査物（被験者の眼１１９）からの戻り光１１５と参照光１１３との合成光を検出するための検出部である。ここで、ＦＤ−ＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ：フーリエドメイン法。）の一つであるＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ：スペクトラルドメイン法、後分光。）の場合、検出部１１１（分光器）は、前記合成光を分光するための分光素子を有する。このとき、前記分光素子は、回折格子やプリズムなどであり、光を分光出来れば何でも良い。また、検出部１１１は、前記分光素子により前記分光された光を検出するためのセンサを有する。前記センサは、ラインセンサーや２次元センサなどであり、光を検出できれば何でも良い。

また、ＦＤ−ＯＣＴの一つであるＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｏｕｒｃｅ Ｓｗｅｐｔ−ＯＣＴ、先分光。）の場合、異なる波長の光を異なる時間で発生させる光源を用いるので、それぞれの光による合成光を、フォトダイオードなどのセンサにより検出することができる。このとき、スペクトル情報を取得するために前記分光素子を用いる必要はない。また、ＦＤ−ＯＣＴとは別の方式であるＴＤ−ＯＣＴ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ：タイムドメイン法）のとき、ＳＳ−ＯＣＴと同様に、検出部１１１をセンサにより構成することができる。

また、本実施形態に係る撮像装置は、戻り光１１５を前記合成させる第１の状態（戻り光１１５が合成部１０４に導かれる状態）と該第１の状態とは異なる第２の状態とを切り替えるための切替部１１６を備える。換言すると、切替部１１６は、検出部１１１により上記合成光を検出可能な第１の状態と検出部１１１により参照光１１３を検出可能な第２の状態とを切り替えることができる。

ここで、本実施形態に係る撮像装置は、検出部１１１により検出された参照光１１３の光量に基づいて、被検査物１１９に測定光１１４を導光可能に構成される。

例えば、切替部１１６は、測定光１１４の光路を遮蔽可能に構成される。このとき、前記第２の状態は、前記遮蔽された状態である。また、切替部１１６は、測定光１１４の透過率を制御可能に構成されることが好ましい。これらの場合、切替部１１６には、例えば、後述のシャッターなどを適用することができる。また、切替部１１６は、被検査物１１９に導光する測定光１１４の光量を変更可能に構成される、と換言することもできる。

また、切替部１１６は、測定光１１４を反射するためのミラーなどの反射部材を含み構成されても良い。このとき、前記第２の状態で検出部１１１により検出された参照光１１３及び前記反射された測定光に基づいて、前記第１の状態に切り替えることが好ましい。また、透過率を制御する場合、円形の穴を有する回転式のシャッターを適用することができる。このとき、円形の穴には、透過率に基づくフィルタなどを設けることが好ましい。

さらに、切替部１１６は、測定光１１４の光路を変更可能に構成されても良い。このとき、前記第２の状態は、前記変更された状態である。この場合、切替部１１６には、例えば、測定光１１４を被検査物１１９において走査するための走査光学部（例えば、ＸＹスキャナ１０８）などを適用することができるが、光路を変更可能であれば何でも良い。

そして、本実施形態に係る撮像装置は、前記第１の状態と前記第２の状態とを切り替え可能に構成される。あるいは、前記第１の状態と前記第２の状態とを切り替えるように切替部１１６を制御するための制御部１１７を備えることが好ましい。このとき、制御部１１７は、前記第２の状態で検出部１１１により検出された参照光１１３の光量に基づいて、前記第１の状態に切り替える。また、前記第１の状態で検出部１１１により検出された前記合成光の光量に基づいて、前記第２の状態に切り替え可能に構成されても良い。あるいは、被検査物１１９に導光される測定光１１４を減光可能に構成されると、換言することもできる。なお、前記減光とは、前記遮断や前記透過率を低くすること意味する。

これにより、検出部１１１で検出される参照光１１３の光量を検知することができるため、光源１０１やセンサの状態を検知することができる。そのため、装置の故障を簡便な構成により正確に検知することができる。

ここで、検出部１１１により検出された参照光１１３の光量と設定値（図２のＡ５の説明で詳述）とを比較するための比較部を備えることが好ましい。故障か否かの判断基準となる値を前記設定値（基準値）として設定することにより、装置の故障を検知することができる。

このとき、前記光量が前記設定値の範囲内の場合、前記第２の状態から前記第１の状態に切り替えることが好ましい。また、前記光量が前記設定値の範囲外の場合、前記第２の状態を維持することが好ましい。これは、参照光１１３の光量が前記設定値よりも大きいとき、必要以上の光量が装置の外部に射出されている可能性があるからである。

（撮像方法）
本実施形態に係る光干渉断層法を用いる撮像方法は、以下のａ）からｅ）の工程を少なくとも含む。
ａ）測定光の光路を遮断あるいは変更させる工程（例えば、図２のＡ１）。
ｂ）光を発生させる工程（例えば、図２のＡ３）。
ｃ）前記発生された光を前記測定光と参照光とに分割する工程（例えば、図２のＡ３）。
ｄ）前記参照光の光量を検出する工程（例えば、図２のＡ３）。
ｅ）前記検出された参照光の光量に基づいて、前記測定光の光路を遮断あるいは変更させた状態とは異なる状態に切り替える工程（例えば、図２のＡ６）。

また、以下のｆ）からｉ）の工程を含むことが好ましい。
ｆ）前記検出された参照光の光量と設定値とを比較する工程（例えば、図２のＡ５）。
ｇ）前記比較された結果に基づいて、前記測定光の光路を遮断あるいは変更させた状態とは異なる状態に切り替える工程（例えば、図２のＡ６）。
ｈ）被検査物からの戻り光と前記参照光との合成光を検出する工程（例えば、図２のＡ７）。
ｉ）前記検出された合成光から断層画像を形成する工程（例えば、図２のＡ７）。

なお、ａ）の工程は、光を発生させるための光源などを常時ＯＮにして、発生させ続けていても良い。また、本実施形態に係る撮像装置の制御方法として、処理部におけるシーケンスとして、ｅ）からｉ）の工程を行っても良い。

（記憶媒体とプログラム）
ここで、別の実施形態として、上述の実施形態に係る撮像方法を、コンピューターに実行させるためのプログラムとして、コンピューターが読み取り可能な記憶媒体（例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ブルーレイディスクなど）に格納しても良い。また、別の実施形態として、上述の撮像方法をコンピューターに実行させるためのプログラムでも良い。

つぎに、本発明の実施例について説明する。

（実施例１：マイケルソン干渉計）
実施例１に係る光干渉断層法を用いる撮像装置について、図１を用いて説明する。図１は、本実施例のマイケルソン型の光学系（マイケルソン干渉計）を用いる撮像装置を説明するための模式図である。

光源１０１から出射した光はレンズ１０３−１を介し、ビームスプリッター１０４によって測定光１１４と参照光１１３とに分割される。測定光１１４は、ＸＹスキャナ１０８、対物レンズ１０５を介して眼１１９に到達する。なお、シャッター１１６によって測定光１１４を遮断することができる。このシャッター１１６はシャッター制御機構１１７によって制御される。シャッター制御機構１１７への信号はコンピューター１１２から出される。当然、シャッター制御機構１１７への信号は、コンピューター１１２と異なるハードウェアであってもよい。この場合、分光器１１１からのデータを直接演算することによって、より早く故障等の装置の状態の検知を行うことができる。

ここでは、測定光１１４を遮断すると戻り光１１５は生じず、したがって光路に入ってこない。遮断とは、装置の筐体から測定光１１４を出さないことである。なお、光路に遮光部材としてシャッターを置くことのほかに、ミラーによって光路を変更して遮光物にあてる、光を吸収する部材を置くなどであってもよい。また、場合によってミラーを置き、光路に光を戻してもよい。

光路を遮断した場合には、戻り光１１５および迷光は光路に入らないようにすることができる。ここで、迷光とは、被検査物の有無に関わらず光路に入ってくる、蛍光灯、ディスプレイ、日光などの発光体からの光のことである。

測定光１１４の遮断が解除されると、測定光１１４は、ＸＹスキャナ１０８、対物レンズ１１５、角膜１１８を通り、網膜１２０に到達する。網膜１２０で、散乱および反射された戻り光１１５は、対物レンズ１０５、ＸＹスキャナ１０８、ビームスプリッター１０４の順で戻る。さらに、レンズ１０３−２を介して、分光器１１１に導かれる。分光器１１１は、レンズ、グレーティング、撮像素子などから構成される。撮像素子としては、ＣＣＤやＣＭＯＳ方式のラインセンサーが用いられる。

一方、参照光１１３は分散補償ガラス１０７を介し、参照ミラー１０９によって反射され、再度分散補償ガラス１０７を通り、ビームスプリッター１０４へ戻る。分散補償ガラス１０７は、眼および対物レンズの分散を補償するためのものである。参照ミラー１０９はミラー調整機構１１０によって参照光路の光路長を調整することができる。なお、測定光路において、参照光路と光路長が一致するところをコヒーレンスゲートと呼ぶ。眼の網膜を測定する場合にはこのコヒーレンスゲートを網膜に近くなるように配置する。これら参照光１１３と戻り光１１５はビームスプリッター１０４により合波され、分光器１１１に導かれる。

光源１０１は、代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）が用いられる。その波長は、例えば中心波長８４０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。なお、バンド幅は得られる断層像の光軸方向の分解能に影響するため重要なパラメーターとなる。また、光源の種類は、ここではＳＬＤを選択したが、低コヒーレント光が出射できればよく、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等も用いることができる。当然、被検査物の内容によっては、ハロゲンランプなどの他の光源を利用してもよい。ただし、波長は、得られる断層像の横方向の分解能に影響するため、横方向の分解能を重視する場合には短波長であることが望ましい。

コンピューター１１２は、分光器１１１、ＸＹスキャナー１０８、シャッター制御機構１１７、ミラー調整機構１１０、フォーカス調整機構１０６を制御する。当然、コンピューター１１２は、データの入力、画像処理、画像表示、データの保存なども行うことができる。

（撮像方法）
次に、本実施例に係る撮像方法について、図２のフローチャートを用いて説明する。特に、分光スペクトルの取得とシャッターの制御を説明する。

まず、Ａ１は、測定を開始する工程である。この工程では、光源１０１、分光器１１１、ＸＹスキャナ１０８、ミラー調整機構１１０などの初期設定を行うことが好ましい。

次に、Ａ２は、シャッター１１６を閉める工程である。この状態にすることによって、測定光路には不要な迷光のない状態で分光スペクトルを取得することができる。

また、Ａ３は、分光スペクトルを取得する工程である。この工程では、シャッター１１６は閉まった状態であり、参照光１１３を取得することになる。分光器１１１のラインセンサーが２０４８画素であれば、２０４８の要素の強度データを得ることができる。図３は、参照光１１３の分光スペクトルのデータで、２つのピークを有するスペクトル形状である。横軸は、画素、縦軸は、階調であり、それぞれ、波長と光の強度に相当する。画素は０〜２０４７番、諧調は１２ビットなので０〜４０９５となる。当然、スペクトルの形状は光源によって様々であり、また分光器のラインセンサーの仕様も様々であるためこれに限ったものではない。なお、ここでは分光器を利用しているが、タイムドメイン方式やＳｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ方式の場合には、フォトダイオードやアバランシェフォトダイオードなどが好適に用いられる。

また、Ａ４は、Ａ３で取得された分光スペクトルを演算する工程である。ここでは、２０４８の配列データを平均する。図３の場合、平均値は１４３７である。当然、全ての要素を平均する必要はなく、例えば、３５０画素〜１３７３画素までを第１の範囲３０１として、平均してもよい。このときの平均値は、２４４６である。このように範囲を狭めることによって故障を検知する感度を上げることができる。

さらに、所定の画素数ごとに分けて平均してもよい。例えば、第２の範囲３０２、２００画素〜７１１画素および第３の範囲９８０画素〜１４９１画素を設定する。それぞれの領域の平均値は、２０７１と２４３６である。このように分割を細かくすることによって、細かい故障の分析を行うことができる。また、平均である必要ではなく加算、乗算などであってもよいし、最大値、極大値、極小値であってもよい。

また、Ａ５は、Ａ４で演算された結果が条件を満たすかどうかを判断する。ここで、条件とは、Ａ４で演算された結果が、設定値（基準値）を満たしているか（該基準値の範囲内か）どうかのことである。設定値が一つであれば、その設定値を超えた場合に故障が発生していると判断してＥ１の工程に進む。この場合の故障の内容は、光量増加などと推定できる。設定値を超えていない場合にはＡ６の工程に進む。例えば、全範囲を平均した時の設定値を２０００とした場合、１４３７はそれ以下であるため、Ａ６の工程に進む。

当然、設定値は２つ以上用意してもよい。この場合、設定値１＜設定値２のようにして、設定値２を超えると故障が発生していると判断してＥ１の工程に進む。この場合、光源１０１の故障などと判断することができる。逆に設定値１より小さい場合も、故障と判断し、Ｅ１の工程に進む。この場合、光量が低下・不足しているか、分光器１１１のラインセンサーの感度が劣化していると推定することができる。設定値１と設定値２の間であれば、Ａ６の工程に進む。

当然、第２の範囲３０２と第３の範囲３０３のようにそれぞれに設定値を設定することができる。このとき、設定値の片方を満たさない場合には、故障と判断してＥ１の工程に進む。この場合、分光器１１１のラインセンサーが光軸に対して回転しているなどと推定できる。

ここで、Ｅ１は、エラー処理を行う工程である。エラー処理は、シャッター１１６を閉めた状態であることを確認した後、エラー表示を行う。必要に応じて、光源を切り、終了動作を行う。

また、Ａ６は、シャッターを開く工程である。この工程では、測定光が被検査物に照射され、戻り光が測定光路に入り合波光を測定できるようになる。

また、Ａ７は、断層画像を撮像する工程である。この工程では、コヒーレンスゲートの調整、フォーカスの調整、固視等の位置調整などのアライメントを行う。次に、断層像を撮像する。ＸＹスキャナー１０８の動きに同期させて、分光スペクトルを取得する。Ｘ方向のように一軸だけを連続的に動かしながら、撮像すれば２次元像が得られる。Ｘ方向をＦａｓｔ−Ａｘｉｓ、Ｙ方向をＳｌｏｗ−Ａｘｉｓに設定して撮像すれば、３次元像を取得することができる。これらが終わればＡ８の工程に進む。

なお、断層画像はおおまかには次のようにして得られる。まず、波長に対して等間隔なラインセンサーのデータを、波数に対して等間隔な波数スペクトルに変換する。次に、ＦＦＴ処理を行った後、必要範囲を切り出す。当然、ノイズの除去や画像の補正は適宜行う。また、画像処理はデータを取得した後にまとめて行ってもよい。

また、Ａ８は、検者によるコンピューター１１２への入力が「終了」であるか否かを判断する工程である。左右眼の反対側の眼を撮像する、別の人の測定するなどの場合にはＡ７の断層撮像に戻る。終了する場合にはＡ９の工程に進む。

そして、Ａ９は、測定を終了する工程である。このとき、光源１０１、分光器１１１、ＸＹスキャナ１０８、ミラー調整機構１１０、フォーカス調整機構１０６などを初期状態に戻すことが好ましい。

このように、断層画像を撮影する分光器１１１のラインセンサーのデータを用いて、測定光の状態・装置故障の判断を行い、シャッター１１６の開閉の制御を行うことができる。そのため、追加のハードウェアが不要であるためコストの上昇にならない。特に、測定光の状態・装置故障の判断を撮像に用いるラインセンサーの測定値そのもので行うことができるため、より正確に測定光の状態・装置の故障の判断をすることができる。

（実施例２：起動時と測定前において、故障検知）
実施例２に係る光干渉断層法を用いる撮像方法について、図４を用いて説明する。特に、スペクトルの取得とシャッターの制御について説明する。ここでは、実施例１との差異について説明する。実施例１との差異は、装置を起動する際と断層画像を撮像する前とで、それぞれ状態検知を行うことである。

装置を起動する際には、分光器のラインセンサーや光源が十分に温まっていないことが原因で、定常状態になっていない場合が多い。そのため、状態検知の信頼性が低くなることがある。また、起動時だけの状態検知では、使用中の故障を検知することができない。一方、毎回精密な状態検知を行うのは時間がかかる。従って、起動時に精密な故障検知を行い、その後は簡易な故障検知のみを行うことが優位となる場合がある。
まず、Ｂ１は、測定を開始する工程である。

次に、Ｂ２は、分光スペクトルを取得する工程である。この分光スペクトルを取得する際には、１０分程度の暖機運転（低負荷で一定期間行う運転）を行い、通常状態にしてから測定を行う好ましい。この工程では、測定光１１４が遮断され、被検査物からの戻り光１１５が測定されない状態である。

また、Ｂ３は、Ｂ２で取得された分光スペクトルを演算する工程である。まず、前記取得された分光スペクトルを所定の画素数ごとに分割する。このとき、前記分割数を１６区間、２５６画素に分け、それぞれの範囲の平均値を算出する。次に、極大値、極小値を取得する。更に、分光スペクトルの微分値を算出する。ここでは、隣りの画素との差分とする。

また、Ｂ４は、装置に故障等の不具合があるか否かを判断する工程である。例えば、各区間の平均値が設定範囲内であれば、起動時の不具合はないと判断する。また、極大値、極小値の画素位置および階調や微分値が設定範囲内であれば、起動時の不具合はないと判断し、Ｂ５の工程に進む。また、これらを満たさない場合は、Ｅ２のエラー処理の工程に進む。

ここで、Ｅ２では、シャッター１１６が閉まっている事を確認する。場合によっては、装置の終了動作などを行う。まず、各区間の設定値と比較して、一部または全部の階調値が小さければ、光源１０１の劣化または分光器１１１のラインセンサーの感度の劣化などと推定できる。設定値より大きければ、光学部品の欠落などで透過率が上がったなどと推定できる。当然、区間を多くすることによって状態検知の精度を向上することができる。

次に、極大値、極小値の画素および諧調を設定値と比較することによって、ラインセンサーの位置ずれ、分光器１１１のフォーカスずれなどの不具合と推定することができる。分光器のラインセンサーの一画素は１０マイクロメートルと小さいことから、温度変化によって位置がずれることがあるためこのような不具合が発生する可能性がある。

また、分光スペクトルの微分によって、分光器１１１のラインセンサーの回路の不具合と推定することができる。回路部品の劣化やアースの取り方などによってノイズが大きくなるような場合にこのような不具合が発生する可能性がある。

また、Ｂ５は、分光スペクトルを取得する。ここからは、起動時の状態検知ではなく、断層撮像取得前の状態検知である。

また、Ｂ６は、Ｂ５で取得された分光スペクトルを演算する工程である。このときの演算は、起動時に精密に測定しているために、簡易的なものでよく、極大値、極小値を設定値と比較する。なお、一般的には断層像を撮影する前には、患者情報等を入力するのでそのような時間で状態検知を行うことができる。

また、Ｂ７は、装置が故障等の不具合が発生しているか否かを判断する工程である。この工程では、設定値と比較し、設定範囲内であればＢ８の工程に進む。設定範囲外であれば、直ちにＥ３の工程に進む。
また、Ｂ８は、シャッター１１６を開ける工程である。

また、Ｂ９は、断層画像を撮像する工程である。この工程では、コヒーレンスゲートの調整、フォーカスの調整、固視等の位置調整などのアライメントを行ってから、断層画像を撮像する。このとき、ＸＹスキャナー１０８の動きに同期させて、分光スペクトルを取得する。

また、Ｂ１０は、シャッター１１６を閉める工程である。これは、次のＢ１１の後、Ｂ５に戻る場合に、シャッター１１６を閉じた状態で分光スペクトルを取得するためである。

ここで、Ｂ１１は、検者によるコンピューター１１２への入力が「終了」であるか否かを判断する工程である。左右眼の反対側の眼を撮像する、別の人の測定するなどの場合にはＢ５の断層撮像に戻る。終了する場合にはＢ１２に進む。
そして、Ｂ１２は、測定を終了する工程である。

本実施例では、起動時と測定前において、状態検知を精密な検知と簡易な検知を行う。その結果、撮像した時期にかかわらず、正確で、再現性の良い断層撮像を行うことができる。また、不具合が発生した状態ではシャッター１１６を制御することによって、測定光が外に出ないようにすることができる。

（実施例３：マッハツェンダー干渉計）
実施例３に係る光干渉断層法を用いる撮像装置について、図５を用いて説明する。図５は、本実施例のマッハツェンダー型の光学系（マッハツェンダー干渉計）を用いる撮像装置を説明するための模式図である。ここでは、実施例１との差異について説明する。この光学系は、光源の故障等の不具合を確認する手段を別途有している。

光源１０１から出射した光は光分岐部材５０４、ファイバーカプラ５０１−１を介し、測定光５０７と参照光５０６とに分割される。光分岐部材５０４で分岐された光は検出器５０５で検出される。ここでは、フォトディテクタを用いて、光源のパワーを検出する。この信号はコンピューター１１２に入力される。光源にパワーモニターがついているような場合には、そのパワーモニターの出力をコンピューターに入力してもよい。なお、コンピューターでなく、別のハードウェアであってもよい。

測定光５０７は、サーキュレーター５０２−２のポート１に入り、ポート２から出て、レンズ５０３−２に到達する。測定光５０７は、シャッター１１６による遮断が解除されると、ＸＹスキャナ１０８、対物レンズ１０５、角膜１１８を介して網膜１２０に到達する。網膜で散乱および反射された戻り光５０８は、対物レンズ１０５、ＸＹスキャナ１０８を戻って、サーキュレーター５０２−２のポート２に入り、ポート３を出て、ファイバーカプラ５０１−２に到達する。

一方、参照光５０６はサーキュレーター５０２−１、レンズ５０３−１、分散補償ガラス１０７を介し、参照ミラー１０９によって反射される。反射された参照光５０６は、分散補償ガラス１０７を介し、レンズ５０３−１、サーキュレーター５０２−１に戻り、ファイバーカプラ５０１−２に到達する。参照ミラー１０９はミラー調整機構１１０によって光路長を調整することができる。参照光５０６と戻り光５０８はファイバーカプラ５０１−２により合波され、分光器１１１に導かれる。

ここで、測定光５０７をシャッター１１６によって遮断する場合について説明する。シャッター１１６はシャッター制御機構１１７によって制御される。その制御信号は、コンピューター１１２から出される。この光路をシャッター１１６で遮断すると戻り光５０８は生じず、従って光路に入ってこない構成である。そのため、遮断した状態で分光器１１１により分光スペクトルを測定すると参照光５０６の分光スペクトルを検出することができる。正常な状態であれば、実施例１又は実施例２で説明したような設定した範囲内に収まる。設定範囲外であれば、エラーを表示する。その際、検出器５０５の出力が設定した範囲内であるかを確認する。設定範囲内であれば、不具合は光源１０１でないと判断できる。検出器５０５の出力が設定した範囲外であれば、光源１０１の不具合と判断できる。

なお、シャッター１１６の代わりに、ＸＹスキャナ１０８を使ってシャッターと同等の効果を持たせることもできる。ただし、ＸＹスキャナの仕様は変更しなければならない場合もある。ＸＹスキャナ１０８は、そのオフセットによって光の方向を変えることができる。光の方向を視野絞り（不図示）の範囲外になるように制御すれば、筐体から外に光が出なくなる。この場合、外からの迷光は、分光器まで到達しない。

また、シャッター１１６をミラーにした場合は、測定光５０７が反射されることになる。そのため、分光器１１１には測定光５０７と参照光５０６の合波光が検出される。この場合、参照ミラーの位置を変えると干渉状態に変化が生じる。正常な状態であれば、参照ミラー１０９の位置が同じであれば、再現性がある。つまり、参照ミラー１０９を同じ位置に制御した時で、設定範囲でない場合は、光路の状態変化による故障と推定することができる。

本実施例では、故障等の不具合の原因を特定するために、光源１０１の信号の確認手段を別途有することによって、光源とその他の構成要素の故障等の不具合を切り分けることができる。不具合が発生した状態ではシャッター１１６を制御することによって、測定光が外に出ないようにすることができる。

（実施例４：マルチビーム光学系）
実施例４に係る光干渉断層計を用いる撮像装置（ＯＣＴ装置）について、図６（ａ）を用いて説明する。本実施例のＯＣＴ装置は、図６（ａ）に示されるように、全体としてマイケルソン干渉系を構成している。

すなわち、複数の光源から射出された光を、それぞれ測定光と参照光に分割する。そして、測定光はそれぞれの測定光路を通り被検査物に照射され、複数の測定光による戻り光と参照光路を経由した参照光とを合波して光干渉させた複数の合波光を用い、被検査物の断層画像を撮像するＯＣＴシステムを備えた構成である。

具体的には、複数の光源６０１−１〜３から出射した光は、それぞれファイバーカプラ６０２−１〜３により測定光６１９−１〜３と参照光６２０−１〜３に分割される。さらに、参照光６２０−１〜３のそれぞれは、偏光調整器６０３−１〜３を通過し、ファイバーカプラ６０２−４〜６（参照光分割部とも呼ぶ。）により光量検知用の光（光量検知光）６２１−１〜３と参照光６２２−１〜３とに分割される。光量検知光６２１−１〜３はそれぞれ検出器６１２−１〜３（光量検知光検出部とも呼ぶ。）で検出される。ここでは、検出器６１２−１〜３としてフォトディテクタを用いて光量を検出する。検出器６１２−１〜３から出力される光量を示すそれぞれの信号は、コンピューター６１８に入力される。なお、コンピューターでなく、専用のハードウェアで構成してもよい。

測定光６１９−１〜３は偏光調整器６０３−４〜６を通過し、対物レンズ６０４−１を介してＸＹスキャナ６０５のミラーに入射される。ここでは簡単のため、ＸＹスキャナ６０５は１つのミラーとして記したが、実際にはＸスキャン用ミラーとＹスキャン用ミラーとの２枚のミラーが近接して配置され、網膜６０９上を光軸に垂直な方向にラスタースキャンするものでもよい。また、測定光６１９−１〜３のそれぞれの中心はＸＹスキャナ６０５のミラーの回転中心と一致するように対物レンズ６０４−１、２等が調整されている。

ＸＹスキャナ６０５から出射された光は、対物レンズ６０４−２、３、被検眼６０８の角膜６０７を介して網膜６０９に到達する。網膜６０９で散乱および反射された戻り光６２３−１〜３は、対物レンズ６０４−２、３、ＸＹスキャナ６０５、対物レンズ６０４−１を戻って、ファイバーカプラ６０２−１〜３に到達する。なお、シャッター６１０によって測定光６１９−１〜３を遮断することができる。また、対物レンズ６０４−３は、フォーカス調整手段６０６によって、光軸方向に移動することができる。

一方、参照光６２０−１〜３は、レンズ６１３−１〜３、分散補償用ガラス６１４−１〜３を通過し、レンズ６１３−４〜６にて参照ミラー６１５−１〜３に集光される。

次に、参照光６２２−１〜３は、参照ミラー６１５−１〜３にて方向を変え、レンズ６１３−４〜６、分散補償用ガラス６１４−１〜３、レンズ６１３−１〜３を介してファイバーカプラ６０２−４〜６に戻り、偏光調整器６０３−１〜３を通過してファイバーカプラ６０２−１〜３に到達する。ここで、分散補償用ガラス６１４−１〜３は、被検眼６０８を測定光６１９−１〜３が往復した時の分散を、参照光６２２−１〜３に対して補償するものである。さらに、ミラー調整機構６１６−１〜３によって参照光６２２−１〜３の光路長を、調整・制御することができる。参照光６２２−１〜３と戻り光６２３−１〜３はファイバーカプラ６０２−１〜３によりそれぞれ合波され、分光器６１７に導かれる。

測定光６１９−１〜３をシャッター６１０によって遮断する場合、シャッター６１０はシャッター制御機構６１１によって制御される。その制御信号は、コンピューター６１８から出される。正常な状態では、検出器６１２−１〜３の出力がそれぞれ実施例１〜３で説明したような設定した範囲内に収まる。設定範囲外であれば、エラーを表示し、シャッター６１０によって測定光６１９−１〜３を遮断する。

このように、参照光を分割し、参照光から分割した光の光量を検出し正常な状態であるか否かを判断して制御することで、測定光に影響を与えることなく、即ち、画質に影響を与えることがなく装置が正常であるか否かを判断することができる。

以上のような構成にすることで、参照光路において参照光の一部を検出することで、測定光が被検査物に入射するときの光量損失よりも少ない光量損失の光を光量検知光として利用することができる。したがって、光源からの光を効率的に使用することができる。

また、参照ミラーに向かう途中で参照光から光量検知光を分割することで、変動の少ない参照光側で光量を検知することができ、即ち、正確に装置が正常であるか否かを判断することができる。なお、参照ミラーで反射した参照光を光量検知光として分割しても良い。

（実施例５：波長選択反射手段）
実施例５に係る光干渉断層法を用いる撮像装置について図６（ｂ）を用いて説明する。図６（ｂ）はマイケルソン型干渉計を用いる撮像装置を説明する図である。光源６５１から出射した光は、ファイバー６５２を通して、ファイバーカプラなどのビームスプリッター６５４によって参照アーム６７６を伝播する参照光６６３とサンプルアーム６７７を伝播する測定光６６４に分割される。測定光６６４及び参照光６６３は、それぞれレンズ６５３による空間放射まではファイバー中を伝播する。

参照光６６３は分散補償ガラス６５７を介し、参照ミラー６５９によって反射され、再度分散補償ガラス６５７を通り、ビームスプリッター６５４へ戻る。参照ミラー６５９はミラー調整機構６６０によって参照光路の光路長を調整するために移動可能である。

測定光６６４は、ビームスプリッター６７２（測定光分割部とも呼ぶ。）によって分割される。そのうち一方は、上述の実施例と同じようにＸＹスキャナ６５８、対物レンズ６５５−１、２を介して被測定物である眼６６９に到達する。なお、対物レンズ６５５−２は、フォーカス調整機構６５６によって、光軸方向に移動することができる。

また、ビームスプリッター６７２によって分割された他方の光を、検査光６６６とする。検査光伝播部６７８は、光干渉断層装置の状態を把握するためのものである。検査光伝播部６７８には、複数のファイバーブラッググレーティング６７３（波長選択反射手段とも呼ぶ。）と、ファイバーブラッググレーティング６７３を透過してきた検査光６６６をビームスプリッター６７２（測定光分割部とも呼ぶ。）へ反射するのを抑制する抑制部６７４と、複数のファイバーブラッググレーティング６７３からの検査戻り光を制御する制御材６７５と、により構成される。抑制部６７４は、反射を抑制する部材であれば何れでもよく、具体的には反射防止膜や光吸収素子などを用いる。またはサーキュレーターや光スイッチなどで全く別の方向へ検査光を逃がす構成でもよい。

ここで、ファイバーブラッググレーティング６７３（波長選択反射手段とも呼ぶ。）を以下に説明する。ファイバーブラッググレーティングは特定の波長を精度良く反射する機能をファイバー中に作りこんだ素子であり、ファイバーに位相マスクを通じて紫外線を照射される事でファイバーのコア内に周期的な屈折率変調を導入する事で実現される。ファイバーブラッググレーティングはコアの屈折率変調の間隔によって反射する波長が異なる。ファイバーブラッググレーティングは、ファイバーの温度上昇による熱膨張やファイバーの引っ張りによる応力変化により、屈折率変調間隔が変化する。それに伴い、反射する波長間隔が変化する。典型的な値としてファイバーブラッググレーティングは０．０１ｎｍ／℃の反射ピーク特性の温度依存性を有する。具体的には１０℃の温度上昇による熱膨張で反射ピークが０．１ｎｍ長波長側へずれる。本実施例ではこの現象を利用し、光干渉断層装置のサンプルアームのみならず、光源や分光器などの状態変化を検知する事が可能になる。

図６（ｂ）、図７（ａ）と（ｂ）を用いて上記事項を説明する。図７（ａ）は、光干渉断層装置の干渉信号の一例である。横軸はセンサ画素を表し、分光器６６１で分光された波長に対応する。また縦軸は、強度（階調）を表す。この状態に、ファイバーブラッググレーティング６７３で反射した検査光を重畳すると図７（ｂ）のようになる。すなわち、ピーク７０１、７０２、７０３を持つような干渉信号が現れる。また、ファイバーカプラ６５４から参照ミラーまでの距離と、ファイバーカプラ６５４からファイバーブラッググレーティング６７３までの距離とが、ほぼ同じになるように構成されることが好ましい。なお、分光器６６１で分光された光は、センサ６７１により各波長の強度として検出される。また、検出された強度は、コンピューター６６２に記憶される。

ここで、ファイバーカプラ６７２の分岐比は、網膜に分岐される光強度が高くなるように調整しておくことが好ましい。これは、網膜６７０からの反射強度に対してファイバーブラッググレーティング６７３の反射強度の方が、圧倒的に高いためである。例えば、ファイバーカプラ６７２の分岐比を９９：１（網膜に入射する光路への分岐が「９９」）とすることが好ましい。そのため本実施例では検査光伝播部６７８による測定光ロスの影響は少ない。

ここでサンプルアームにおけるファイバー内温度上昇を考える。その際、サンプルアームと物理的に接続しているファイバーブラッググレーティング６７３は、温度上昇の度合いによって屈折率変調間隔が変化し、その結果反射ピーク波長がずれるという現象が起こる。この現象は図７（ｃ）に示すように重畳された検査戻り光が通常とは異なるセンサ画素に入射し、その結果干渉信号のピークの変動を引き起こす。ファイバーブラッググレーティング６７３を複数導入することにより、より詳細に光干渉断層装置の状態を検知する事が可能である。

具体的には、図７（ｃ）に示すように一つの検査戻り光のみが通常入射する画素よりシフト（ピーク７０１が左側のピーク値７０２にシフト）した場合は分光器やセンサの一部の異常が考えられる。また検査戻り光が通常入射する画素より同じ方向（例えば、図中における３つのピークが同じように長波長側）にシフトした場合は、ファイバーの温度異常やセンサ全体のずれなどが考えられる。また検査戻り光が通常入射する画素より二つの方向（図中におけるピーク７０３が長波長側、ピーク７０１が短波長側）にずれた場合は、分光器異常が考えられる。また、検査戻り光の強度が変調した場合は、光源異常やセンサ感度の劣化が考えられる。干渉信号における検査戻り光のピーク強度変動の程度から、原因の切り分けがある程度可能である。

以上のようにファイバーブラッググレーティングによる検査戻り光を検証する事によって、光干渉断層装置の異常の原因を詳細に検証する事が可能である。また、上記理由によりファイバーブラッググレーティングは複数あるのが望ましい。

以下では検査戻り光を制御する制御部６７５について説明する。サンプルアームや光源の異常を精度良く検知するためには、検査光伝播部とサンプルアームが物理的に接続しているのが望ましい。一方で、被測定物である眼６６９を測定する際には検査戻り光は干渉信号に重畳されない図７（ａ）の状態が望ましい。また検査戻り光強度を求める際にも必要である。

具体的には図７（ｂ）から図７（ａ）の差分を求める方法がある。干渉信号に時間的な変動成分があるには、図７（ａ）の信号を複数回取得し、平均化処理する事で時間変動をある程度除去する事が可能である。制御部６７５として偏波コントローラーを導入して、参照光や測定光と干渉させない方法が挙げられる。偏波コントローラー６７５で偏波面を意図的に参照光や測定光からずらす事によって、検査戻り光を干渉信号に重畳させるのを防ぐ事ができる。または光ファイバースイッチを用いる事で、検査戻り光の行き先を被測定体測定時に別方向へ出射する事も可能である。

１０１ 光源
１０２ 光ファイバー
１０３ レンズ
１０４ ビームスプリッター
１０５ 対物レンズ
１０６ フォーカス調整機構
１０７ 分散補償ガラス
１０８ ＸＹスキャナ
１０９ 参照ミラー
１１０ ミラー調整機構
１１１ 分光器
１１２ コンピューター
１１３ 参照光
１１４ 測定光
１１５ 戻り光
１１６ シャッター
１１７ シャッター制御機構
１１８ 角膜
１１９ 眼
１２０ 網膜

Claims (15)

1. 光干渉断層法を用いて被検査物を撮像するための撮像装置であって、
   光を発生させる光源と、
   前記光源からの光を測定光と参照光とに分割する分割部と、
   前記被検査物からの戻り光と前記参照光との合成光を検出する検出部と、
   前記検出部により前記合成光を検出可能な第１の状態と前記検出部により前記参照光を検出可能な第２の状態とを切り替える切替部と、を備え、
   前記第２の状態で前記検出部により検出された前記参照光の光量に基づいて、前記第１の状態に切り替え可能に構成されることを特徴とする撮像装置。
2. 前記光量と設定値とを比較する比較部を備え、
   前記光量が前記設定値の範囲内の場合、前記第２の状態から前記第１の状態に切り替える、あるいは、
   前記光量が前記設定値の範囲外の場合、前記第２の状態を維持することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第１の状態と前記第２の状態とを切り替えるように前記切替部を制御するための制御部を備え、
   前記切替部は、前記被検査物に導光する前記測定光の光量を変更可能に構成、あるいは前記測定光の光路を変更可能に構成されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の撮像装置。
4. 前記切替部は、前記測定光の光路を遮蔽可能に構成、あるいは前記測定光の透過率を制御可能に構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記第１の状態で前記検出部により検出された前記合成光の光量に基づいて、前記第２の状態に切り替え可能に構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 光干渉断層法を用いて被検査物を撮像するための撮像装置であって、
   光を発生させる光源と、
   前記光源からの光を測定光と参照光とに分割する分割部と、
   前記参照光を検出する検出部と、を備え、
   前記検出部により検出された前記参照光の光量に基づいて、前記被検査物に前記測定光を導光可能に構成されることを特徴とする撮像装置。
7. 光干渉断層法を用いて被検査物を撮像するための撮像装置であって、
   光を発生させる光源と、
   前記光源からの光を測定光と参照光とに分割する分割部と、
   前記参照光を分割して得た光量検知光を検出する光量検知光検出部と、を備え、
   前記光量検知光検出部により検出された前記光量検知光の光量に基づいて、前記被検査物に前記測定光を導光可能に構成、あるいは前記被検査物に導光される前記測定光を減光可能に構成されることを特徴とする撮像装置。
8. 前記光量が設定値の範囲内の場合、前記測定光を前記被検査物に導光可能に構成され、
   前記光量が設定値の範囲外の場合、前記被検査物に導光される前記測定光を減光可能に構成されることを特徴とする請求項６あるいは７に記載の撮像装置。
9. 光干渉断層法を用いて被検査物を撮像するための撮像方法であって、
   光を発生させる工程と、
   前記発生された光を測定光と参照光とに分割する工程と、
   前記参照光を検出する工程と、
   前記検出された前記参照光の光量に基づいて、前記測定光を前記被検査物に導光する工程と、
   を含むことを特徴とする撮像方法。
10. 前記光量と設定値とを比較する工程を含み、
    前記光量が前記設定値の範囲内の場合、前記測定光を前記被検査物に導光する、あるいは、
    前記光量が前記設定値の範囲外の場合、前記被検査物に導光しないことを特徴とする請求項９に記載の撮像方法。
11. 光干渉断層法を用いて被検査物を撮像するための撮像方法であって、
    光を発生させる工程と、
    前記発生された光を測定光と参照光とに分割する工程と、
    前記参照光を分割して得た光量検知光を検出する工程と、
    前記検出された前記光量検知光の光量に基づいて、前記測定光を前記被検査物に導光する、あるいは、前記被検査物に導光される前記測定光を減光する工程と、
    を含むことを特徴とする撮像方法。
12. 前記光量と設定値とを比較する工程を含み、
    前記光量が前記設定値の範囲内の場合、前記測定光を前記被検査物に導光する、あるいは、
    前記光量が前記設定値の範囲外の場合、前記被検査物に導光される前記測定光を減光することを特徴とする請求項１１に記載の撮像方法。
13. 請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の撮像方法をコンピューターに実行させることを特徴とするプログラム。
14. 光干渉断層法を用いて被検査物を撮像するための撮像装置であって、
    光を発生させる光源と、
    前記光源からの光を測定光と参照光とに分割する分割部と、
    前記測定光を分割して得た検査光を入射させる波長選択反射手段と、
    前記被検査物からの戻り光と、前記波長選択反射手段からの検査戻り光と、前記参照光と、の合成光を検出するための検出部と、を備えることを特徴とする撮像装置。
15. 前記測定光を分割して前記検査光を得るための測定光分割部を備え、
    前記測定光分割部から前記波長選択反射手段までの光路が、ファイバーで構成され、
    前記波長選択反射手段が、複数のファイバーブラッググレーティングで構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。

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