JP2015068775A - 光コヒーレンストモグラフィー装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 従来技術の欠点の少なくとも一つを解決する。
【解決手段】 ＳＳ−ＯＣＴ光学系を備えるＯＣＴ装置であって、干渉信号光を、第１干渉信号光と、前記第１干渉信号光に対して位相差を持つ第２干渉信号光とに分割する光分割器と、第１検出器と第２検出器からの検出信号を処理して平衡検出を行うための平衡検出器と、第１検出器と第２検出器のいずれか一方と、光分割器との間に配置され、第１干渉信号光又は第２干渉信号光のいずれかによるＦＰＮを発生させるための光学部材と、平衡検出器における各サンプリングポイントに対する波数成分のマッピング状態を補正するための補正情報を、平衡検出器から出力される検出信号に含まれるＦＰＮの信号成分に基づいて演算により求める演算処理手段と、を備える。
【選択図】 図１

Description

被検物（例えば、眼）の内部情報を得る光コヒーレンストモグラフィー装置
光干渉断層計（Optical Coherence Tomography：OCT）の一つとして、波長掃引光源を用いたＳＳ−ＯＣＴ（Swept Source OCT）が知られている。ＳＳ−ＯＣＴは、
波長掃引光源によって出射波長を時間的に変化させ、被検物からの反射光と参照光とを含むスペクトルを、光検出器によって検出する。光検出器から出力されたスペクトル信号は、フーリエ解析を経て、深さ情報に変換される。
ところで、波長掃引光源による波長変化は、必ずしも時間に対して比例しないので、フーリエ変換処理において、波数（Ｋ）と深さ（Ｚ）との関係は必ずしも比例しない可能性がある。その結果として、例えば、本来の深さプロファイルが崩れた情報を含むＯＣＴ信号が取得される可能性がある。
その対策の一つとして、ＯＣＴの干渉光学系とは別の干渉計が設けられ、波数に関するマッピングデータが生成される（非特許文献１参照）。ＳＤ−ＯＣＴでは、測定光路中に配置された金のミラーが複数回撮影され、それらの信号から波数に関するマッピングデータが生成される（非特許文献２参照。）。
しかしながら、非特許文献１の方式は、別の干渉計が必要となる。また、仮に、金ミラーを用いたデータ作成を用いるとしても、本来の測定とは別の時間でデータを取得する必要があるので、本来の測定に対する時間的な揺らぎの影響に対応できなかった。
本発明は、上記従来技術の欠点の少なくとも一つを解決する光コヒーレンストモグラフィー装置を提供することを技術課題とする。
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
出射波長を時間的に掃引させる波長掃引光源を用いたＳＳ−ＯＣＴ光学系を備え、前記波長掃引光源による出射波長の変化に応じて測定光と参照光との干渉信号をサンプリングし、サンプリングによって得られた各波長での干渉信号に基づいて被検物の内部情報を得る光コヒーレンストモグラフィー装置であって、
前記測定光と前記参照光との干渉によって生じた干渉信号光を、第１干渉信号光と、前記第１干渉信号光に対して位相差を持つ第２干渉信号光とに分割する光分割器と、
前記第１干渉信号光を検出するための第１検出器と、前記第２干渉信号光を検出するための第２検出器とを備え、前記第１検出器と前記第２検出器からの検出信号を処理して平衡検出を行うための平衡検出器と、
前記第１検出器と前記第２検出器のいずれか一方と、前記光分割器との間に配置され、前記第１干渉信号光又は前記第２干渉信号光のいずれかによる定常パターンノイズを発生させるための光学部材と、
前記平衡検出器における各サンプリングポイントに対する波数成分のマッピング状態を補正するための補正情報を、前記平衡検出器から出力される検出信号に含まれる前記定常パターンノイズに対応する信号成分に基づいて演算により求める演算処理手段と、
を備えることを特徴とする。
本実施形態の実施例に係る装置の構成について説明するための図である。 キャリブレーションに用いるカバーガラスに入射した光束の干渉を示した図である。 波数マッピングの補正処理を模式的に示した図である。 本実施形態の変容例１に係る装置の構成について説明するための図である。 本実施形態の変容例２に係る装置の構成について説明するための図である。
本発明の実施形態の一例について図面に基づいて説明する。図１〜図５は本実施形態の実施例に係る図である。
＜概要＞
本実施形態のＳＳ−ＯＣＴ装置１は、平衡検出器１２１における各サンプリングポイントに対する波数成分のマッピング状態を補正するための補正情報を、平衡検出器１２１から出力される検出信号に含まれる定常パターンノイズに対応する信号成分に基づいて演算により求める。得られた補正情報は、波数毎の干渉信号に基づいて被検物の内部情報を求める際に用いられる。
＜基本的構成＞
ＳＳ−ＯＣＴ装置１は、ＳＳ−ＯＣＴを基本的構成とする。ＳＳ−ＯＣＴ装置１は、干渉光学系１００（ＯＣＴ光学系）、演算制御器（演算処理器）７０を主に備える。本装置の技術は、例えば、被検物の反射強度を検出するためのスタンダートＯＣＴに適用されてもよい。また、偏光感受ＯＣＴ（ＰＳ−ＯＣＴ：polarization sensitive OCT）、被検物の位相状態を検出するためのドップラＯＣＴにおいても適用されてもよい。もちろん、ＰＳ−ＯＣＴとドップラーＯＣＴとが複合されたマルチファンクションＯＣＴに適用されてもよい。
干渉光学系１００には、出射波長を時間的に掃引させる波長掃引光源（例えば、光源１０２）を用いるＳＳ−ＯＣＴ光学系が用いられる。ＳＳ−ＯＣＴ装置１は、例えば、波長掃引光源による出射波長の変化に応じて測定光と参照光との干渉信号をサンプリングし、サンプリングによって得られた各波長での干渉信号に基づいて被検物の内部情報を得る。
干渉光学系１００は、ＯＣＴ原理を用いて被検物の断層像を得るための干渉計に係る構成を有する。干渉光学系１００は、スプリッタ（光分割器）、測定光路、参照光路、コンバイナ（光合成器）、光検出器（以下、検出器）１２０を有する。スプリッタ（例えば、カップラー１０４）は、波長掃引光源からの光を測定光路と参照光路に分割する。スプリッタ、コンバイナには、例えば、ビームスプリッタ、ハーフミラー、ファイバーカップラ、サーキュレータ等が用いられる。測定光路は、光を被検物に導くための構成を有する。参照光路は、光を装置内で進行させ、測定光と干渉させるための構成を有する。コンバイナは、被検物で反射された測定光路からの測定光と、参照光路からの参照光とを合成（干渉）させる。光スキャナ１０８は、例えば、測定光路に配置され、測定光を被検物上で走査するために用いられる。
光分割器（例えば、ビームスプリッタ３５０、カップラー４５０）は、測定光と参照光との干渉によって生じた干渉信号光を、第１干渉信号光と、第１干渉信号に対して位相差を持つ第２干渉信号光とに分割する。この光分割器は、例えば、測定光と参照光との干渉が生じる位置以降の光路に配置される。
＜平衡検出器＞
検出器１２０は、測定光と参照光との干渉により生じた干渉信号光を受光する。本実施形態の検出器１２０には、平衡検出器１２１が用いられる。平衡検出器１２１は、第１干渉信号光を検出するための第１検出器１２１ａと、第２干渉信号光を検出するための第２検出器１２１ｂとを備える。平衡検出器１２１は、第１検出器１２１ａと第２検出器１２１ｂからの検出信号を処理して平衡検出を行うために用いられる。
＜パターンノイズ発生部材＞
第１検出器１２１ａと第２検出器１２１ｂのいずれか一方と、光分割器（例えば、ビームスプリッタ３５０、カップラー４５０）との間には、第１干渉信号光又は第２干渉信号光のいずれかによる定常パターンノイズを発生させるための光学部材（例えば、カバーガラス４００）が配置される。このような光学部材は、例えば、光学部材の前面と後面のそれぞれが、光軸に対して垂直に交わるように配置されてもよい。
なお、上記のような光学部材は、第１検出器１２１ａと第２検出器１２１ｂのいずれか一方のうち、光分割器（例えば、ビームスプリッタ３５０、カップラー４５０）による光分割比率の高い方に配置されてもよい。この場合、第１検出器１２１ａと第２検出器１２１ｂとの間の信号強度の不均衡が減少される。
＜演算処理＞
演算制御器７０は、装置の各構成の制御処理、画像処理、演算処理、の少なくともいずれかを実行できる。例えば、演算制御器７０は、検出器１２０からの検出信号を得る。演算制御器７０は、各波長での干渉信号光を含むスペクトル信号を得て、スペクトル信号を処理する。演算制御器７０は、スペクトル信号を処理して被検物の内部情報（例えば、深さ方向に関する被検物のデータ（深さ情報））を得る。
さらに、演算制御器７０は、測定光の走査等によって異なる位置で得られた内部情報を並べて被検物の情報（例えば、形態情報、偏光特性など）を得てもよい。演算制御器７０は、得られた結果をメモリ７２に記憶する。演算制御器７０は、得られた結果をモニタ７５（画像表示部）に表示してもよい。
スペクトル信号（スペクトルデータ）は、波長λの関数として書き換えられ、波数ｋ（＝２π／λ）に関して等間隔な関数Ｉ（ｋ）に変換される。演算制御器７０は、波数ｋ空間でのスペクトル信号をフーリエ変換することにより深さ（Ｚ）領域における信号分布を得る。
本実施形態では、演算制御器７０は、平衡検出器１２１における各サンプリングポイントに対する波数成分のマッピング状態を補正するための補正情報を、平衡検出器１２１から出力される検出信号に含まれる定常パターンノイズ（ＦＰＮ：Fixed Pattern Noise）に対応する信号成分に基づいて演算により求める。
演算制御器７０、例えば、得られた補正情報を用いて各波長成分と各サンプリングポイントとの対応関係を補正し、補正された対応関係を用いて被検物の内部情報を得てもよい。なお、演算制御器７０は、例えば、所定のフレームレートにて取得されるスペクトル信号に対してそれぞれ補正情報を取得し、取得された補正情報を用いて内部情報を得てもよい。
フーリエ変換後の情報は、Ｚ空間での実数成分と虚数成分を含む信号として表される。形態情報を得る場合、演算制御器７０は、例えば、Ｚ空間での信号における実数成分と虚数成分の絶対値を求めることによりＡスキャン信号（深さ方向における信号強度値）を得る。演算制御器７０は、異なる位置で得られたＡスキャン信号を並べて、被検物の断層形態画像を得ることもできる。
被検物は、眼（前眼部、眼底等）、皮膚など生体のほか、生体以外の材料であってもよい。
＜スペクトル信号の位相ずれ＞
演算制御器７０は、例えば、各波長での干渉信号を含むスペクトル信号の位相ずれを、前述のパターンノイズ発生部材による定常パターンノイズを用いて補正してもよい。演算制御器７０は、位相ずれを補正した後において、前述のように、各サンプリングポイントに対する波数成分のマッピング状態を補正するようにしてもよい。
例えば、スペクトル信号の位相ずれについて、演算制御器７０は、Ａスキャン信号を処理して定常パターンノイズの深さ位置を求め、求められた深さ位置に対応するスペクトル信号の位相情報を求める。定常パターンノイズの深さ位置は、前述のパターンノイズ発生部材にて発生された干渉成分の深さ位置に対応する。
より詳細には、演算制御器７０は、ＦＰＮが検出された深さ位置（ＦＰＮ検出位置）Ｚ０におけるＦ（Ｚ０）に基づいて、ＦＰＮ検出位置でのスペクトル信号の位相φ（Ｚ０）を検出してもよい。位相φ（Ｚ０）は、横軸：波数ｋ、縦軸：位相φである関数である。例えば、位相φ（Ｚ０）は、ＦＰＮ検出位置Ｚ０におけるフーリエ変換値Ｆ（Ｚ０）の実数部RealＦ（Ｚ０）と虚数部ImagＦ（Ｚ０）の比のArc Tangent（逆正接）から求められる。ここで、Arc Tangent処理によってフーリエ変換値の実数部と虚数部の比の逆正接が算出され、位相φが得られる。
次いで、演算制御器７０は、取得されたＦＰＮ検出位置Ｚ０の位相φに基づいて、干渉信号ｆ（ｋ）の位相ずれ（位置ずれ量）が除去されるように各Ａスキャンのフーリエ変換値Ｆ（Ｚ）の補正処理を行う（なお、上記処理の詳しい手法については、特開２０１３−１５６２２９号公報を参考にされたい）。
＜実施例＞
下記実施例では、光コヒーレンストモグラフィー装置として、図１に示されるＳＳ−ＯＣＴ装置１が用いられ、被検物は、眼の眼底である。
ＳＳ−ＯＣＴ装置１は、波長掃引式ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ：Swept Source-OCT）を基本的構成とし、波長掃引光源（波長可変光源）１０２、干渉光学系（ＯＣＴ光学系）１００、演算制御器（演算処理器）７０、を主に備える。その他、ＯＣＴ装置１には、メモリ７２、モニタ７５、図示無き正面像観察系及び固視標投影系が設けられる。演算制御器（以下、制御器（制御部））７０は、光源１０２、干渉光学系１００、メモリ７２、モニタ７５に接続されている。
干渉光学系１００には、ＳＳ−ＯＣＴ（Swept Source-OCT）方式が用いられる。光源１０２として波長掃引光源（波長走査型光源）が用いられる。光源１０２は、出射波長を時間的に高速で変化させる。
波長掃引光源の場合、光源１０２は、例えば、レーザ媒体、共振器、及び波長選択フィルタによって構成される。波長選択フィルタとして、例えば、回折格子とポリゴンミラーの組み合わせ、ファブリー・ペローエタロンを用いたフィルタが用いられても良い。
本実施例では、瞬間輝線幅が短く、共振器長が短い光源としてＡＸＳＵＮ社のTUNABLE LASER が用いられる（例えば、λc=1060nm、Δλ=110nm、δλ=0.055nm、共振器長~14mm）。このような波長掃引光源は、例えば、米国公開２００９／００５９９７１号に記載されている。
カップラー（スプリッタ）１０４は、光源１０２から出射された光を測定光（測定光）と参照光に分割する。サーキュレータ１０３はカップラー１０４からの光を光ファイバー１０５に導光し、光ファイバー１０５からの光を光ファイバー１１９に導光する。なお、サーキュレータ１０３は、カップラーであってもよい。
干渉光学系１００は、測定光学系１０６によって測定光を眼Ｅの眼底Ｅｆに導く。干渉光学系１００は、参照光学系１１０に参照光を導く。干渉信号光は、眼底Ｅｆによって反射された測定光と参照光との干渉によって取得される。干渉光学系１００は、取得された干渉信号光を検出器（受光素子）１２０に受光させる。
測定光学系１０６には、光ファイバー１０５、光スキャナ１０８、及び対物レンズ系が順次設けられている。測定光は、サーキュレータ１０３、光ファイバー１０５を介して光スキャナ１０８に向かう。測定光は、光スキャナ１０８によって反射方向が変えられる。光スキャナ１０８によって偏向された光は、対物レンズ系によって平行ビームとなって眼Ｅに入射し、眼底Ｅｆ上に入射される。
光スキャナ１０８は、眼底Ｅｆ上でＸＹ方向（横断方向）に測定光を走査させる。光スキャナ１０８は、瞳孔と略共役な位置に配置される。光スキャナ１０８は、例えば、２つのガルバノミラーであり、その反射角度が駆動機構によって任意に調整される。
光源１０２から出射された光束は、その反射（進行）方向が変化され、眼底上で任意の方向に走査される。光スキャナ１０８としては、例えば、反射ミラー（ガルバノミラー、ポリゴンミラー、レゾナントスキャナ）の他、光の進行（偏向）方向を変化させる音響光学素子（ＡＯＭ）等が用いられてもよい。
制御器７０は、光スキャナ１０８の駆動を制御することにより、眼底Ｅｆの深さ方向に対して垂直な方向（横断方向）に測定光を走査させる。各測定光の眼底Ｅｆからの後方散乱光（反射光）は、対物レンズ系、光スキャナ１０８、光ファイバー１０５、サーキュレータ１０３、光ファイバー１１９を経て、ビームスプリッタ３５０に達する。後方散乱光は、ビームスプリッタ３５０にて参照光と合波されて干渉する。
参照光学系１１０は、眼底Ｅｆでの測定光の反射によって取得される反射光と合成される参照光を生成する。参照光学系１１０は、マイケルソンタイプであってもよいし、マッハツェンダタイプであっても良い。本実施例では、参照光学系１１０は、透過光学系（例えば、光ファイバー）によって形成され、カップラー１０４からの光を戻さず透過させることにより検出器１２０へと導く。参照光学系１１０は、例えば、反射光学系（例えば、参照ミラー）によって形成され、カップラー１０４からの光を反射光学系により反射することにより再度カップラー１０４に戻し、検出器１２０に導いてもよい。
本装置は、測定光と参照光との光路長差を調整するために干渉光学系１００に配置された光学部材の少なくとも一部を光軸方向に移動させる。例えば、参照光学系１１０は、参照光路中の光学部材を移動させることにより、測定光と参照光との光路長差を調整する構成を有する。光路長差を変更するための構成は、測定光路中に配置されてもよい。例えば、測定光路中に配置された光学部材（例えば、光ファイバーの端部）が光軸方向に移動される。
ビームスプリッタ３５０は、干渉信号光を複数（本実施例では２つ）に分割する。ビームスプリッタ３５０によって分割された光路の一方には、カバーガラス４００、第１検出器１２１ａが配置され、他方には、第２検出器１２１ｂが配置されている。
平衡検出器１２１は、ビームスプリッタ３５０によって分割された干渉信号光を、第１検出器１２１ａ、第２検出器１２１ｂによって検出することによって平衡検出を行う。第１検出器１２１ａからの干渉信号と第２検出器１２１ｂからの干渉信号は、１８０°の位相差を有する。平衡検出器１２１は、第１検出器１２１ａ、第２検出器１２１ｂからの検出信号を処理する回路を備え、第１検出器１２１ａからの干渉信号と、反転処理された第２検出器１２１ｂからの干渉信号との差分を得ることによって、ＤＣ（直流）成分の抑制を可能とする。
各検出器は、例えば、受光部が一つのみからなるポイントセンサであって、例えば、アバランシェ・フォト・ダイオードが用いられる。各検出器は、互いに離間して配置されてもよい。
ビームスプリッタ３５０によって分割された光の一方は、カバーガラス４００、第１の光ファイバー１３１ａ及び第１の集光レンズ１３２ａを介して第１検出器１２１ａに受光される。ビームスプリッタ３５０によって分割された光の他方は、第２の光ファイバー１３１ｂ及び第２の集光レンズ１３２ｂを介して、第２検出器１２１ｂに受光される。
カバーガラス４００は、ビームスプリッタ３５０によって分割された光の一方によってキャリブレーション用の干渉光を発生させるための光学部材として用いられる。
カバーガラス４００は、既知の厚さｄを有する。カバーガラス４００の前面と後面はそれぞれ、光軸Ｌ３に対して垂直に交わるように配置される。カバーガラス４００を通過する干渉信号光は、カバーガラス４００をそのまま透過する透過光と、カバーガラス４００内で２ｎ（ｎ＝１、２、３・・・）回反射してカバーガラスを通過する内部反射光に分けられる（図２参照）。透過光と内部反射光は互いに干渉され、干渉光が生成される。
カバーガラス４００によって発生された干渉光は、第１検出器１２１ａによって、定常パターンノイズ（fixed pattern noise）として検出される。カバーガラス４００をそのまま透過した光のピークと、カバーガラス４００内で２回反射してカバーガラスを通過した光のピークは、カバーガラス４００の厚さの２ｎ倍（２ｎｄ）離れて検出される。
なお、上記例では、カバーガラス４００は、ビームスプリッタ３５０と第１検出器１２１ａとの間に配置されているが、カバーガラス４００は、ビームスプリッタ３５０と第２検出器１２１ｂとの間に配置されてもよい。
なお、第１検出器１２１ａと第２検出器１２１ｂのいずれか側に配置するか決定する際、カバーガラス４００は、光が多く導光される側に配置されてもよい。ビームスプリッタ３５０（あるいは下記カップラー４５０）によって光を分割する場合、５０：５０に分割されず、強度のバランスが悪くなる可能性がある。そこで、光が多く導光される側にカバーガラスが配置されることによって、カバーガラス１４０によって光が減衰し、強度のバランスのずれが減少される。
なお、平衡検出器１２１における一方の検出器側にカバーガラス４００を設け、平衡検出器における他方の検出器側にカバーガラスを設けない理由は、平衡検出器１２１によってＤＣ成分を取り除く際、カバーガラスによる干渉成分を検出信号に残存させるためである。つまり、同じ厚さのカバーガラスを両方に設けた場合、双方の干渉成分がＤＣ成分として相殺され、検出信号から除去されてしまい、キャリブレーションが困難となる。つまり、本発明者らは、第１検出器１２１ａ、第２検出器１２１ｂの一方にカバーガラス４００を介した光を入射させることによって、キャリブレーション用干渉成分を干渉信号に含ませることが可能であることを見出した。
なお、上記に限定されず、異なる定常パターンノイズが発生するように、平衡検出器１２１の両方に厚さの異なる光学部材が配置されてもよい。この場合、定常パターンノイズとして２つの周波数の信号が干渉信号に包含される。例えば、周波数が低い方の信号を優先的に用いてキャリブレーションが行われることによって、補正の精度が向上される。
また、本実施例では、カバーガラス４００が光路に固定的に配置されているが、これに限るものではなく、カバーガラス４００が光路に挿脱可能であって、必要に応じて光路に挿入されてもよい。
光源１０２により出射波長が変化されると、これに対応する干渉信号光が平衡検出器１２１に受光される。結果的に、各波長での干渉信号光が、スペクトル光として平衡検出器１２１に受光される。第１検出器１２１ａ及び第２検出器１２１ｂは、予め設定された一定のサンプリングレートにて干渉信号光を検出する。これによって、サンプリングレートに対応するサンプリングのポイント数が設定される。なお、光源１０２は、出射波長を時間的に変化させるので、平衡検出器１２１による各サンプリングポイントは、光源１０２の各出射波長（波数）と一対の関係となる。平衡検出器１２１から出力された各波長での干渉信号が、スペクトル信号として制御器７０に取り込まれる。得られたスペクトル信号に基づき、深さプロファイルが形成される。
制御器７０は、光スキャナ１０８の駆動を制御し、眼底Ｅｆ上で測定光を横断方向に走査させる。制御器７０は、各走査位置での深さプロファイルを順次並べることにより眼底断層画像を形成させる。
以下に、サンプリングポイントｐに対する各波長成分（波数成分）のマッピング状態（波数サンプリングマッピング）を、カバーガラス４００によるキャリブレーション成分に基づいて補正する場合の一例を示す。
図２に示すように、キャリブレーション用の光は、カバーガラス４００を介した際に、カバーガラス１４０を透過する第１の成分Ｅ１（透過する光束）と、カバーガラス４００の内部で２回反射した第２の成分Ｅ２（後面で１回反射して前面で１回反射した光束）を含む複数の光となり、第１検出器１２１ａに受光される。
平衡検出器１２１にて得られるスペクトル信号は、カバーガラス４００によって干渉したキャリブレーション用の光の情報を持つこととなる。なお、カバーガラス４００の屈折率ｎ，及び厚さｄは、予め判っているものとする。なお、厚さｄは、本実施形態における干渉光学系１００が持つ測定レンジよりも狭い厚さとされる。
キャリブレーション用の光束が平衡検出器１２１に検出された光の波長λは、以下の式（１）にて表される。
ここで、第１近似としてＣ＝Ｄ＝０と考え、Ａ＝λ0（光源の中心波長）とする。また、想定された波長幅（例えば設計値）を充足するようにＢの値が決定される。ここに、ｐは、検出器におけるサンプリングポイント（ｐ）であり、１回の波長掃引でのサンプリング範囲における中間値を０とおく。例えば、本実施形態でのサンプリング数が、2048ポイントであったとすると、ｐは-1024〜1023までの値をとることとなる。
次に、偶数倍（本実施形態では４倍とする）の０パッディング（padding）したデータを元に、ｋ空間（ｋは波数）が等間隔になるように線形して干渉強度Ｉ（ｋ）を求める。Ｉ（ｋ）にｋに関するFFT（高速フーリエ変換）を適用し、カバーガラスの光学的な厚さｎｄの２倍に相当するピークから２ｎｄ≡ｚ（peak）を求める。次に正の周波数成分だけを取り出した後、IFFT（逆高速フーリエ変換）を行い、その実部と虚部から位相φ（ｋ）を求める。
第１検出器１２１ａに受光される干渉光は、カバーガラス４００を透過する第１の成分Ｅ１＝Ｅ0exp（ikz）と、カバーガラス１４０で２回反射した分位相が遅れた第２の成分Ｅ２＝rＥ0exp（ik（z+２nd））の干渉なので（ｒはカバーガラスのトータルの反射率）、その強度分布Ｉ（ｋ）は、以下の式（２）
と表され、前述した位相φ（ｋ）は、式（２）からexp（ik２nd）を取り出し、その位相を求めることを意味する。仮に波長掃引光源によって変化されるスペクトル信号における波数サンプリングマッピングが完璧であるなら、以下の式（３）
に示されるような直線になるはずであるが、波数マッピングが不完全なら直線とはならない。
ここでｚ（peak）は次のように求められる。干渉成分はexp（ikz）と一般化でき、ｋとｚにはkz＝２πの関係がある。これから、ｚはＮをサンプリングポイント数、ｋmaxとｋminを各サンプリングポイントで検出されるｋ値の最大・最小値として、以下の式（４）
として、表すことができる。なお、ｉ＝０，１，２，・・・，Ｎ／２
ここで、ｚ（peak）に相当する干渉信号が、ｉ（peak）番目のサンプリングポイントで検出されたとすると、ｚ（peak）は以下の式（５）
と表すことができる。
φ（ｋ）は理想的には傾きｚ（peak）、切片０の直線になるはずなので、２次、３次の非線形項をσとすると、ｋは以下の式（６）
と補正される。これから補正された波長λ´がλ´＝２π／ｋ´と決まる。ここでσは以下の式（７）
と展開したときの非線形項σ＝ｂ2ｋ２+ｂ3ｋ３である。
なお、図３は、補正演算を行うことにより、補正されるスペクトル信号のマッピングを模式的に示した図である。また、補正されたφ（ｋmin）、φ（ｋmax）の値が、理想値であるｚ（peak）・ｋmin、ｚ（peak）・ｋmaxから所定の許容範囲内（例えば、１Ｅ―５程度）であれば収束したと判断し、この条件が満たされなければ、上述の補正されたλ´を用いて再度同様の演算を繰り返す。
このように制御器７０は、平衡検出器１２１にて得られるスペクトル信号から補正情報を演算により求め、得られた補正情報はメモリ７２に記憶させる。これにより、平衡検出器１２１にて検出された各波長成分と、各サンプリングポイントとの対応関係がより正確に求められることとなる。
上記のような構成によれば、複雑な光学系、回路系を設けることなく、簡単な装置構成によって、ＳＳ−ＯＣＴにおける波数マッピングを適正化できるので、有利である。
なお、上記構成においては、ビームスプリッタ３５０によって干渉信号光を分割したが、これに限定されない。例えば、図４に示すように、カップラー４５０によって干渉信号光を分割してもよい。
また、２チャンネル検波の場合、各チャンネルにおける一方の検出器側にそれぞれカバーガラス４００が配置されてもよい（図５参照）。２チャンネル検波は、例えば、偏光感受ＳＳ−ＯＣＴにおいて適用されてもよい（詳しい構成については、例えば、特開２０１３−１４８４８２号公報を参考にされたい）。２チャンネル検波は、偏光感受ＳＳ−ＯＣＴの他、例えば、Dual Beam SS-OCT(眼底上の2つの領域を同時に撮影するＯＣＴ)、Dual Beam Doppler SS-OCT(ビーム間にDelayをつけてDoppler信号を得るＯＣＴ)、偏光を利用したFull Range SS-OCT等に適用されうる。
例えば、垂直偏光検出器（第１のチャンネル）１２１Ｖは、偏光ビームスプリッタ３６０、３６５によって分割された垂直偏光成分を，第１受光素子１２１Ｖａ、第２受光素子１２１Ｖｂにより平衡検出を行う。水平偏光検出器（第２のチャンネル）１２１Ｈは、偏光ビームスプリッタ３６０、３６５によって分割された水平偏光成分を，第１受光素子１２１Ｈａ、第２受光素子１２１Ｈｂにより平衡検出を行う。
１ ＳＳ−ＯＣＴ装置
７０ 演算制御器（演算処理器）
１００ 干渉光学系１００（ＯＣＴ光学系）
１０２ 光源
１２１ 平衡検出器
１２１ａ 第１検出器
１２１ｂ 第２検出器
３５０ ビームスプリッタ
４００ カバーガラス
４５０ カップラー

Claims (6)

  1. 出射波長を時間的に掃引させる波長掃引光源を用いたＳＳ−ＯＣＴ光学系を備え、前記波長掃引光源による出射波長の変化に応じて測定光と参照光との干渉信号をサンプリングし、サンプリングによって得られた各波長での干渉信号に基づいて被検物の内部情報を得る光コヒーレンストモグラフィー装置であって、
    前記測定光と前記参照光との干渉によって生じた干渉信号光を、第１干渉信号光と、前記第１干渉信号光に対して位相差を持つ第２干渉信号光とに分割する光分割器と、
    前記第１干渉信号光を検出するための第１検出器と、前記第２干渉信号光を検出するための第２検出器とを備え、前記第１検出器と前記第２検出器からの検出信号を処理して平衡検出を行うための平衡検出器と、
    前記第１検出器と前記第２検出器のいずれか一方と、前記光分割器との間に配置され、前記第１干渉信号光又は前記第２干渉信号光のいずれかによる定常パターンノイズを発生させるための光学部材と、
    前記平衡検出器における各サンプリングポイントに対する波数成分のマッピング状態を補正するための補正情報を、前記平衡検出器から出力される検出信号に含まれる前記定常パターンノイズに対応する信号成分に基づいて演算により求める演算処理手段と、
    を備えることを特徴とする光コヒーレンストモグラフィー装置。
  2. 前記光学部材の前面と後面は、それぞれ光軸に対して垂直に交わるように配置されることを特徴とする請求項１の光コヒーレンストモグラフィー装置。
  3. 前記平衡検出器は、第１平衡検出器であって、
    さらに、前記第１干渉信号光を検出するための第３検出器と、前記第２干渉信号光を検出するための第４検出器とを備え、前記第３検出器と前記第４検出器からの検出信号を処理して平衡検出を行うための第２平衡検出器と、
    前記第３検出器と前記第４検出器のいずれか一方と、前記光分割器との間に配置され、第１干渉信号光又は第２干渉信号光のいずれかによる定常パターンノイズを発生させるための第２の光学部材と、
    を備え、
    前記演算処理手段は、さらに、前記第２平衡検出器から出力される検出信号に含まれる前記定常パターンノイズに対応する信号成分に基づいて、前記第２平衡検出器における各サンプリングポイントに対する波数成分のマッピング状態を補正するための補正情報を演算により求めることを特徴とする請求項１又は２の光コヒーレンストモグラフィー装置。
  4. 前記第１検出器及び前記第３検出器は、垂直偏光成分を持つ各波長での干渉信号を検出するための垂直偏光検出器として、
    前記第２検出器及び前記第４検出器は、水平偏光成分を持つ各波長での干渉信号を検出するための水平偏光検出器として用いられ、
    前記垂直偏光成分及び前記水平変更成分を持つ各波長での干渉信号に基づいて被検物の偏光特性を求めることを特徴とする請求項３の光コヒーレンストモグラフィー装置。
  5. 前記光学部材は、前記第１検出器と前記第２検出器のいずれか一方と、前記光分割器との間に配置される場合において、前記光分割器による光分割比率の高い方に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの光コヒーレンストモグラフィー装置。
  6. 前記演算処理手段は、前記各波長での干渉信号を含むスペクトル信号の位相ずれを、前記平衡検出器から出力される検出信号に含まれる前記定常パターンノイズに対応する信号成分に基づいて補正することを特徴とする請求項１〜５のいずれかの光コヒーレンストモグラフィー装置。
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