JP2017201257A - 光断層像撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サンプルクロック（ｋ−ｃｌｏｃｋ）の周波数を逓倍化することなく、簡易な方法で取得した干渉信号を倍の周波数でサンプリング可能な光断層像撮影装置を提供する。【解決手段】周期的に光の周波数を掃引する光源１０の一部の光を入力光とするｋ−ｃｌｏｃｋ発生部１１０と測定用干渉信号をサンプリングする２つのＡ／Ｄコンバータ２０２および２０３を備えて、Ａ／Ｄコンバータ２０２ではｋ−ｃｌｏｃｋ信号の立ち上がりでサンプリングし、Ａ／Ｄコンバータ２０３ではｋ−ｃｌｏｃｋ信号の立ち下がりでサンプリングして、元のｋ−ｃｌｏｃｋ信号の周波数の倍で測定用干渉信号をサンプリングできるようにした。【選択図】図４

Description

光断層画像撮影装置に関し、特に眼科医療等に用いられる波長掃引型の光源を用いた光周波数掃引型ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）や偏光感受型ＯＣＴ（ＰＳ−ＯＣＴ）に関する。

光干渉断層計（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、以下「ＯＣＴ」と表記する。）は、生体の断層画像を光の干渉を利用して計測するものであり、特に眼科において角膜や網膜などの２次元・３次元断層画像を得るために広く用いられている手法である。上述のＯＣＴにはいくつかの基本方式が存在しており、その中でも光周波数掃引型ＯＣＴ（ｓｗｅｐｔ−ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ、以下「ＳＳ−ＯＣＴ」と表記する）と呼ばれる手法が注目されている。

ＳＳ−ＯＣＴでは、光源から光周波数が高速に掃引された光が出射され、その光を眼球などの被測定物に照射している。被測定物からは散乱光が反射し、干渉計を用いて散乱光を検出している。検出される生の信号（干渉信号）は干渉スペクトルであり、この干渉信号をフーリエ解析することで被測定物の深さ方向に分解された光散乱強度分布を得ることができる。この被測定物の深さ方向に分解された光散乱強度分布を一般にＡ−ｓｃａｎのＯＣＴ信号と呼んでいる。さらに被測定物に照射するビームを横方向にスキャンすることで、２次元の光散乱強度分布、または３次元の光散乱強度分布を得ることができる。

一般にＳＳ−ＯＣＴでは、干渉信号のサンプリングが高速に行われている。このサンプリングは等光周波数間隔で行われることが望ましい。例えば、サンプリングが等光周波数間隔（光の周波数に対して均等な周波数間隔）に行われないと、Ａ−ｓｃａｎのＯＣＴ信号に歪みが生じて分解能が大きく悪化することが知られている。

サンプリングを等光周波数間隔で行う方法として、光学的に生成したサンプルクロックを利用する方法が知られている。この方法では、ＯＣＴで用いられる干渉計とは別に、例えばマッハツェンダー（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）干渉計やマイケルソン（Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ）干渉計が構築されている（例えば、特許文献１から３参照）。マッハツェンダー干渉計やマイケルソン干渉計の出力は、入力される光の周波数に対して等間隔な正弦波となる。そのため、マッハツェンダー干渉計やマイケルソン干渉計の出力（クロック用の干渉信号）は、上述のサンプルクロックとして利用することができる。このようなサンプルクロックはｋ−ｃｌｏｃｋと呼ばれることが多い。

特開２０１３−１８１７９０号公報 特許第５２６９８０９号公報 特開２０１５−１１２２０７号公報

特許文献１に開示されているように、ＳＳ−ＯＣＴでは光周波数を掃引する波長掃引光源から出射された光を用いて、ｋ−ｃｌｏｃｋの元となるクロック用の干渉信号が生成される。そのため、ｋ−ｃｌｏｃｋは、波長掃引光源の性能の影響を直接的に受けることとなる。一般にＳＳ−ＯＣＴの波長掃引光源を用いた場合、干渉計における光路長差が大きくなると干渉縞の振幅が小さくなるという性質がある。この性質はｋ−ｃｌｏｃｋに入力されるクロック用の信号を生成する干渉計でも同様である。そのため、高周波のｋ−ｃｌｏｃｋを生成しようとすると干渉縞の振幅が小さくなり、高周波のｋ−ｃｌｏｃｋ生成が難しくなる。また、可能な光路長差の大きさは光源である光のコヒーレント長の長さで制限を受けるため、この理由にもより、高周波のｋ−ｃｌｏｃｋを生成することが難しいという問題がある。

上記の問題を解決するものとして、特許文献２や特許文献３に開示されているように、電気的位相シフタまたは光学的位相シフタを用いてｋ−ｃｌｏｃｋの周波数を倍にする方法が提案されている。これらの方法ではｋ−ｃｌｏｃｋ信号を２つに分岐し、一方のｋ−ｃｌｏｃｋ信号を電気的位相シフタや光学的位相シフタを用いて位相をずらして、位相がずれた２つのｋ−ｃｌｏｃｋを論理回路で処理することにより、所定の周波数または所定範囲の周波数についてｋ−ｃｌｏｃｋの周波数を倍にすることができる。

しかしながら、クロック用干渉信号の干渉縞には上述の特定範囲を超えた広範囲の周波数が含まれている。特許文献２に開示された電気的位相シフタに用いた方法では、電気的位相シフタによる位相シフト量は、クロック用干渉信号の周波数に依存するため、上述のように特定範囲を超えた広範囲の周波数を含む場合、電気的位相シフタでは、すべての周波数成分について同じ位相シフト量を与えることが困難となる。その結果、電気的位相シフタを用いてｋ−ｃｌｏｃｋの周波数を倍にした場合、等間隔なｋ−ｃｌｏｃｋ周波数を生成することが難しいという問題がある。

特許文献３に開示された光学的位相シフタに用いた方法では、光源から出射された周波数が掃引された入力光の一部が導かれる第１の光路と、入力光の別の一部が導かれる第２の光路と、第１の光路で導かれる入力光の位相をシフトさせる光学位相シフタ（例えば、１／４波長板）とを備えて、第１の光路で導かれ位相シフトされた入力光および第２の光路に導かれた入力光とを合成して生成した干渉光を分離して位相の異なる２つのサンプルクロック用干渉信号（ｋ−ｃｌｏｃｋ）を生成し、論理回路を用いてｋ−ｃｌｏｃｋの周波数を逓倍する。このように、第１の光路で導かれる入力光の位相を１／４波長板などの光学位相シフタでシフトさせることにより、特許文献２のように電気的位相シフタを用いた場合の問題が解決され、周波数に対して等間隔であり、かつ、周波数を倍にしたｋ−ｃｌｏｃｋが生成できる。

しかしながら、特許文献３に開示されたサンプルクロック用干渉光生成部は構成が複雑であり、使用する光学部品も増えて、高コストになりやすい。また、光学系が複雑なため、光学調整も難しいという問題がある。

さらに、特許文献２や特許文献３で開示された方法では、サンプリングクロック（ｋ−ｃｌｏｃｋ）の周波数を２倍にするため、サンプリングに用いるＡ／Ｄコンバータもそれに応じて高速サンプリング可能なものを採用する必要があり、Ａ／Ｄコンバータが高価になりやすい。また、サンプリングの周波数によっては対応するＡ／Ｄコンバータが入手できない可能性もある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、サンプルクロック（ｋ−ｃｌｏｃｋ）の周波数を逓倍化することなく、簡易な方法で取得した干渉信号を倍の周波数でサンプリング可能な光断層像撮影装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため請求項１に係る光断層像撮影装置は、周期的に光の周波数を掃引する光源と、光源からの光から分岐された第１分岐光を被検物の内部に照射すると共にその反射光を導く測定光学系と、光源からの光から第１分岐光とは別に分岐された第２分岐光を案内して参照光とする参照光学系と、測定光学系により導かれた反射光と参照光学系により案内された参照光とが合成された干渉光を受光して干渉信号を出力する受光部と、干渉信号をサンプリングする少なくとも２つのＡ／Ｄコンバータとを備え、少なくとも２つのＡ／Ｄコンバータの各々は、サンプルクロックの異なるエッジでのタイミングにより順次サンプリングを行うことを特徴とする。

請求項２に係る光断層像撮影装置は、請求項１に記載の光断層像撮影装置であって、少なくとも２つのＡ／Ｄコンバータとして、第１Ａ／Ｄコンバータと第２Ａ／Ｄコンバータとを備え、第１Ａ／Ｄコンバータは、サンプルクロックの立ち上りのタイミングでサンプリングを行い、第２Ａ／Ｄコンバータは、サンプルクロックの立ち下りのタイミングでサンプリングを行うことを特徴とする。

請求項３に係る光断層像撮影装置は、請求項２に記載の光断層像撮影装置であって、サンプルクロックは、デューティ比が５０：５０であることを特徴とする。

請求項４に係る光断層像撮影装置は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の光断層像撮影装置であって、サンプリングクロックは、光源の一部の光を入力光とするサンプルクロック干渉光学系で発生するサンプルクロック用干渉光を用いて生成することを特徴とする。

請求項５に係る光断層像撮影装置は、請求項４に記載の光断層像撮影装置であって、サンプルクロック干渉光学系は、マッハツェンダー干渉光学系であることを特徴とする。

請求項６に係る光断層像撮影装置は、請求項４に記載の光断層像撮影装置であって、サンプルクロック干渉光学系は、マイケルソン干渉光学系であることを特徴とする。

請求項１に係る光断層像撮影装置では、取得された干渉信号を少なくとも２つのＡ／Ｄコンバータを用いてサンプリングする。そして、各々のＡ／Ｄコンバータではサンプルクロックの異なるエッジのタイミングでサンプリングする。例えば、サンプルクロックの各エッジを順番に使用し、２つ以上のＡ／Ｄコンバータの各々を順次サンプリングすることにより、干渉信号を多くのタイミングでサンプリングできるため、サンプルクロックを逓倍することなく、より高い周波数で干渉信号をサンプリングすることができる。

請求項２に係る光断層像撮影装置では、少なくとも２つのＡ／Ｄコンバータの内、１つのＡ／Ｄコンバータ（第１Ａ／Ｄコンバータ）は、サンプルクロックの立ち上りのタイミングでサンプリングを行い、他の１つのＡ／Ｄコンバータ（第２Ａ／Ｄコンバータ）は、サンプルクロックの立ち下りのタイミングでサンプリングを行う。これにより、元のサンプルクロックの周波数より高い周波数で干渉信号をサンプリングすることができる。

請求項３に係る光断層像撮影装置では、サンプルクロックのデューティ比を５０：５０にする。これにより、第１および第２Ａ／Ｄコンバータで交互にサンプリングする際に、各々のサンプリングの時間間隔は均等になり、第１および第２Ａ／Ｄコンバータの各々に対して均等な処理時間を確保することができる。
また、１つのＡ／Ｄコンバータではサンプリングクロックの立ち上がりのタイミングで、他の１つのＡ／Ｄコンバータではサンプルクロック立ち下がりのタイミングで干渉信号をサンプルリングすることにより、サンプルクロックを逓倍することなく、元のサンプルクロックの２倍の周波数で干渉信号をサンプリングすることができる。

また、使用するＡ／Ｄコンバータは必要なサンプリング周波数の半分のサンプリング周波数のＡ／Ｄコンバータが採用できることやサンプリング周波数を倍にする際、特許文献３に開示されたような光学的位相シフタを用いた複雑な光学系は必要がないことから、コストを削減することができる。さらに、光学調整も容易になることから、光学調整の不具合などで生じるサンプリングの不具合も防止することができる。

請求項４に係る光断層像撮影装置では、Ａ／Ｄコンバータのサンプルクロックは、光源の一部の光を入力光とするサンプルクロック干渉光学系で生成するサンプルクロック用干渉光を用いて生成する。周期的に光の周波数を掃引する光源を入力光とする干渉光学系から得られるサンプルクロック干渉光は、周波数的に等間隔な正弦波であることから、容易に周波数的に等間隔であり、かつ、デューティ比が５０：５０の矩形波であるサンプルクロック（ｋ−ｃｌｏｃｋ）を生成することができる。

また、サンプリングクロックが周波数的に等間隔であるため、Ａ／Ｄコンバータでサンプリングされた干渉信号は、光源の非直線性（時間に対して波長変化が直線的ではない）の影響を排除することができる。また、光源が光の周波数を掃引する周期に揺らぎが生じても、サンプリングクロックは同じ光源から生成したものであるため、サンプリングクロック（ｋ−ｃｌｏｃｋ）も光の周波数を掃引する周期の揺らぎに応じて変調するため、Ａ／Ｄコンバータでサンプリングされた干渉信号は、光の周波数を掃引する周期の揺らぎの影響も排除することができる。これにより、光源を要因とする不具合に関する補正処理が不要になり、簡易な構成により、高品質で、かつ、深いレンジの断層像が撮影することができる。
ここで、サンプルクロック干渉光学系は、請求項５に記載のマッハツェンダー干渉光学系を採用してもよいし、請求項６に記載のマイケルソン干渉光学系を採用してもよい。このような干渉光学系を採用することにより、効率的に周波数的に等間隔であり、かつ、デューティ比が５０：５０の矩形波であるサンプルクロック（ｋ−ｃｌｏｃｋ）を生成することができる。

本発明の一実施形態に係るＳＳ−ＯＣＴの構成を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る信号処理部の構成を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る（ａ）光源の周波数掃引、（ｂ）ｋ−ｃｌｏｃｋおよび（ｃ）測定用干渉信号の関係を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る測定用干渉信号をｋ−ｃｌｏｃｋでサンプリングする方法を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る２つのＡ／Ｄコンバータでサンプリングしたサンプリングデータから測定用干渉信号を再構築する方法を説明する図である。

以下、本発明の一実施形態に係るＳＳ−ＯＣＴついて図１および図２を参照して説明する。本実施形態では、本願発明の光断層画像装置をＳＳ−ＯＣＴ１に適用し、本願発明の光断層像撮影装置用サンプルクロック発生部を、マッハツェンダー干渉計を用いたｋ−ｃｌｏｃｋ発生部１１０（以下、「ｋ−ｃｌｏｃｋ発生部１１０」とも表記する。）で構成した場合について説明する。本実施形態のＳＳ−ＯＣＴ１は、例えば、眼科医療等においてサンプル（被検物）６０の断層像を撮影に用いて好適なものである。

ＳＳ−ＯＣＴ１には、図１に示すように、周波数が掃引された入力光を出射する光源１０と、サンプル６０における断層像の撮影に用いられるＯＣＴ干渉系２０と、断層像を取得するサンプリング周期を規定するサンプルクロック信号（以下、「ｋ−ｃｌｏｃｋ信号」とも表記する。）を生成するｋ−ｃｌｏｃｋ発生部１１０と、信号処理部２００が主に設けられている。尚、光源１０およびＯＣＴ干渉系２０、ｋ−ｃｌｏｃｋ発生部１１０をまとめて断層像取得部（ＯＣＴシステム）１００とここでは記載する。

光源１０から出射される入力光は、例えば、単一モードファイバ（Ｓｉｎｇｌｅ ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ）などの光ファイバにより導かれ、サンプル６０の断層像撮影に利用されるとともに、サンプルクロック信号の生成にも利用されるものである。光源１０とＯＣＴ干渉系２０およびｋ−ｃｌｏｃｋ発生部１１０との間には、出射された入力光を分岐させるＳＭＦＣ（単一モードファイバカプラ、Ｓｉｎｇｌｅ ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ ｃｏｕｐｌｅｒ）１１が設けられ、ＳＭＦＣ１１により入力光は、ＯＣＴ干渉系２０およびｋ−ｃｌｏｃｋ発生部１１０に向けて分岐される。

なお、光源１０における入力光の周波数を掃引する方法は、公知の方法を用いることができ特に限定するものではない。また、周波数の掃引は時間に対して、周波数が線形に増減するものであってもよいし、非線形に増減するものであってもよい。

ＯＣＴ干渉系２０には、分岐された入力光を更に分岐させるＳＭＦＣ２１と、更に分岐された一方の入力光を用いてサンプル６０の測定を行う測定光学系３１と、更に分岐された他方の入力光を参照光とする参照光学系４１と、サンプル６０の反射光および参照光が構成した測定用干渉光を受光して測定用干渉信号を出力する受光部５１と、が主に設けられている。そして、受光部５１から出力する測定用干渉信号は信号処理部２００に入力し、信号処理部２００にて演算処理を実施して測定用干渉信号に基づいたサンプル６０の断層像を求めることができる。

ＳＭＦＣ２１は、ＳＭＦＣ１１により分岐された入力光の一方が入射されるものであり、入射された入力光を更に測定光学系３１に導かれるものと、参照光学系４１に導かれるものに分岐するものである。

測定光学系３１には、入力光をサンプル６０に照射するとともにサンプル６０から反射した反射光が入射する照射光学系３２と、入力光を照射光学系３２に導くとともに反射光を受光部５１に導く測定側サーキュレータ（Ｃｉｒｃｌａｔｏｒ）３３と、が主に設けられている。

照射光学系３２は、サンプル６０に入力光を照射するとともに、サンプル６０からの反射光を導くための光学系である。照射光学系３２は、レンズや反射ミラーやサンプル６０の奥行き方向に対して垂直方向に入力光を走査可能なガルバノミラーなどの光学素子の組み合わせにより構成されるものであり、特にその構成を限定するものではない。

測定側サーキュレータ３３は、ＳＭＦＣ２１と照射光学系３２と受光部５１との間に配置された光学素子である。測定側サーキュレータ３３により、ＳＭＦＣ２１から導かれた入力光は照射光学系３２へ導かれ、照射光学系３２から導かれた反射光は受光部５１へ導かれる。

参照光学系４１には、入力光を参照光に変換する参照部４２と、入力光を参照部４２に導くとともに参照光を受光部５１に導く参照側サーキュレータ４３と、が主に設けられている。本実施形態において参照部４２は、入射された入力光を参照光として出射するプリズムである。参照部４２は、サンプル６０を測定する前に測定光学系の光路長と参照光学系の光路長とを一致させるために移動可能とされている。サンプル６０の測定中は、参照部４２の位置は固定される。

参照側サーキュレータ４３は、ＳＭＦＣ２１と参照部４２と受光部５１との間に配置された光学素子である。参照側サーキュレータ４３により、ＳＭＦＣ２１から導かれた入力光は参照部４２へ導かれ、参照部４２から導かれた参照光は受光部５１へ導かれる。

受光部５１は、測定光学系３１から導かれた反射光、および参照光学系４１から導かれた参照光を合成した測定用干渉光を受光する光検出器であり、本実施形態ではバランス型光検出器が用いられたものである。測定光学系３１および参照光学系４１と、受光部５１との間にはＳＭＦＣ５２が配置され、参照光学系４１とＳＭＦＣ５２との間には偏光制御部である偏光コントローラ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５３が配置されている。

ＳＭＦＣ５２は、測定光学系３１から導かれた反射光と、参照光学系４１から導かれた参照光とを合成して測定用干渉光を生成するものであり、かつ、合成された測定用干渉光を１８０°位相が異なる２つの測定用干渉光に分岐させて受光部５１に導くものでもある。そして、受光部５１により、１８０°位相が異なる２つの測定用干渉用光を差動増幅することにより、コモンノイズがキャンセルされ、高いＳ／Ｎ比の測定用干渉信号（電気信号）が受光部５１から出力される。受光部５１は、本実施形態ではバランス型光検出器を採用したが、コモンノイズなどのノイズ成分の影響が低い場合は簡易な１入力の検出器などを採用してもよい。

偏光コントローラ５３は、参照光学系４１からＳＭＦＣ５２に導かれる参照光の偏光を制御する素子である。偏光コントローラ５３としては、インライン型やパドル型など、公知の形式のものを用いることができ特に限定するものではない。

次に、ｋ−ｃｌｏｃｋ発生部１１０について説明する。ｋ−ｃｌｏｃｋ発生部１１０は、上述のように、ＳＳ−ＯＣＴ１におけるサンプリング周期を規定するｋ−ｃｌｏｃｋ信号を生成するものである。本実施形態では、マッハツェンダー干渉計を用いたｋ−ｃｌｏｃｋ発生部１１０の例を適用して説明する。

ｋ−ｃｌｏｃｋ発生部１１０は、ＳＭＦＣ１１により分岐された光源１０からの入力光を２つの光路に分岐するＳＭＦＣ１０１と、分岐した一方の光路に配置されるディレイラインＤと、分岐した２つの光を合成してサンプルクロック用干渉光を生成するＳＭＦＣ１０２と、ＳＭＦＣ１０２で生成したサンプルクロック用干渉光を受光するバランス型検出器１０４とで構成される。上述のように、ディレイラインＤはＳＭＦＣ１０１で分岐した２つの光路の一方に配置され、分岐した２つの光路長に光路長差ｄを設けるものである。ディレイラインＤは、所定の長さのファイバであってもよいし、または、ミラーとプリズムとで構成した光学系であってもよい。ここで設定した光路長差ｄに基づいて、ＳＭＦＣ１０２で生成するサンプルクロック用干渉光の周波数が設定される。そして、このように生成されるサンプルクロック用干渉光は、バランス型検出器１０４を介してサンプルクロック（ｋ−ｃｌｏｃｋ）用干渉信号として周波数的に等間隔な正弦波となり、後述のように、測定用干渉信号をサンプリングするサンプリングクロック（ｋ−ｃｌｏｃｋ信号）として用いる。

ここで、本実施形態ではマッハツェンダー干渉計を採用したが、これに限定するものではなく、ミラーやプリズムなどを用いたマイケルソン干渉計など他の公知の干渉計を採用してもよい。

次に、信号処理部２００について、図２を参照して説明する。断層像取得部（ＯＣＴシステム）１００で生成された測定用干渉信号およびサンプルクロック用干渉信号（ｋ−ｃｌｏｃｋ信号）は信号処理部２００に入力される。

信号処理部２００は、主に、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号を矩形波に変換するコンバータ２０１と、測定用干渉信号をデジタル信号に変換する２つのＡ／Ｄコンバータ２０２および２０３と、デジタル信号としてサンプリングされた測定用干渉信号を演算処理する演算部２０４と、演算部２０４で測定用干渉信号を断層像に処理されたデータなどを記憶する記憶部２０５とで構成されている。そして、外部には、モニタやキーボード、マウスなどが接続されている。演算部２０４は、受光部５１から出力される測定用干渉信号に基づいてサンプル６０の断層像を演算処理により求めるものであり、求められた断層像はモニタにより表示される。なお、演算部２０４において行われる処理としては、公知の処理を用いることができ、処理の内容を特に限定するものではない。

次に、本実施形態の光源１０の周波数掃引、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号および測定用干渉信号の関係について図３を参照して説明する。

図３（ａ）は時間ｔに対して光源１０の周波数（ｋ）の掃引の様子を示した図である。光源１０から出射される入力光は時間ｔ１からｔ２の間に周波数（波数）がｋ１からｋ２に掃引される。そして、光源１０から出射される入力光の一部がｋ−ｃｌｏｃｋ発生部１１０に入力して、図３（ｂ）に示すようなｋ−ｃｌｏｃｋ信号が生成される。尚、図３（ｂ）に示すｋ−ｃｌｏｃｋ信号はサンプルクロック（ｋ−ｃｌｏｃｋ）用干渉信号をコンバータ２０１により矩形波に変換したものであり、周波数的に等間隔であり、かつ、Ｄｕｔｙ比が５０：５０の矩形波である。図３（ｃ）は測定用干渉信号であり、後述のように、図３（ｂ）に示すｋ−ｃｌｏｃｋ信号をサンプリングクロックとして、２つのＡ／Ｄコンバータ２０２および２０３によりサンプリングされ、デジタル信号として演算部２０４に入力され、演算部２０４にて演算処理を実施してサンプル６０の断層像を求める。

次に、本実施形態の特徴である測定用干渉信号を、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号をサンプリングクロックとして、２つのＡ／Ｄコンバータ２０２および２０３によりサンプリングする方法について図４および図５を参照して説明する。

図４（ａ）は、２つのＡ／Ｄコンバータ２０２および２０３に入力される測定用干渉信号を示す。測定用干渉信号は、サンプル６０のいろいろな深さ位置からの反射光に基づいた干渉光信号であり、深さ位置に基づいた複数の周波数を持つ干渉信号が重なり合った信号である。一般に深い位置からの干渉光（干渉信号）ほど周波数が大きい。ＳＳ−ＯＣＴ１ではこのような測定用干渉信号をフーリエ変換して周波数毎の強度信号を取得してサンプル６０の深さ方向に対する断層像を求める。

図４（ｂ）は、Ａ／Ｄコンバータ２０２による測定用干渉信号のサンプリングを示したものである。Ａ／Ｄコンバータ２０２では、サンプリングクロックであるｋ−ｃｌｏｃｋ信号の立ち上がりのタイミングで測定用干渉信号をサンプリングする。サンプリングしたデータは印「●」で示す。

図４（ｃ）は、Ａ／Ｄコンバータ２０３による測定用干渉信号のサンプリングを示したものである。Ａ／Ｄコンバータ２０３では、サンプリングクロックであるｋ−ｃｌｏｃｋ信号の立ち下がりのタイミングで測定用干渉信号をサンプリングする。サンプリングしたデータは印「×」で示す。

２つのＡ／Ｄコンバータ２０２および２０３でサンプリングされたデータは記憶部２０５に保存される。

Ａ／Ｄコンバータは一般にサンプリングクロックの立ち上がりのタイミング或いは立下りのタイミングで入力されたアナログ信号をサンプリングする。サンプリングクロックの立ち上がりのタイミングでサンプリングするか、或いは立下りのタイミングでサンプリングするかは、採用するＡ／Ｄコンバータの機能設定により設定できる。

サンプリングクロックであるｋ−ｃｌｏｃｋ信号は、上述のようにＤｕｔｙ比が５０：５０の矩形波であることから、本実施形態のように、Ａ／Ｄコンバータ２０２では「立ち上がり」のタイミングで、Ａ／Ｄコンバータ２０３では「立ち下がり」のタイミングで測定用干渉信号をサンプリングするように予め設定しておくことにより、Ａ／Ｄコンバータ２０２における隣接する２つのサンプリングのちょうど中間点のタイミングでＡ／Ｄコンバータ２０３のサンプリングが実施される。これにより、記憶部２０５に保存された２つのＡ／Ｄコンバータ２０２および２０３でサンプリングされたデータを用いて、測定用干渉信号をサンプリングクロックであるｋ−ｃｌｏｃｋ信号の周波数の倍でサンプリングすることができるのである。

図５は、本実施形態に係る２つのＡ／Ｄコンバータ２０２および２０３でサンプリングしたサンプリングデータから測定用干渉信号を再構築する方法を説明する図である。

図５（ａ）は、Ａ／Ｄコンバータ２０２のサンプリングデータとＡ／Ｄコンバータ２０３のサンプリングデータを示した図であり、図５（ｂ）は、Ａ／Ｄコンバータ２０２のサンプリングデータとＡ／Ｄコンバータ２０３のサンプリングデータとを重ねた図である。図５（ａ）のように、各Ａ／Ｄコンバータ２０２、２０３でサンプリングしたデータでは、測定用干渉信号が正確に取得できないが、Ａ／Ｄコンバータ２０２とＡ／Ｄコンバータ２０３とのデータを重ねてサンプリングクロックであるｋ−ｃｌｏｃｋ信号の周波数の倍で測定用干渉信号をサンプリングすることにより、図５（ｃ）に示すように測定用干渉信号を精度よく再構築することができるのである。

上記のように、本実施形態にかかるＳＳ−ＯＣＴ１によれば、特許文献２や特許文献３のようにサンプリングクロック（ｋ−ｃｌｏｃｋ信号）の周波数を逓倍化することなく、簡易な構成および方法で取得した測定用干渉信号を倍の周波数でサンプリングすることができるのである。そのため、必要とする周波数の半分のサンプリング周波数のＡ／Ｄコンバータを採用することができるため、コストが低減できる。また、特許文献３に開示されたｋ−ｃｌｏｃｋ信号を倍にするための複雑な光学系の代わりに簡易な干渉計が採用可能である。

また、本実施形態にかかるＳＳ−ＯＣＴ１では、光源１０から出射される入力光から生成したｋ−ｃｌｏｃｋ信号をＡ／Ｄコンバータ２０２および２０３のサンプリングクロックとして用いている。そのため、サンプリングクロックは周波数的に等間隔であるため、Ａ／Ｄコンバータ２０２および２０３でサンプリングされた測定用干渉信号は、光源１０の非直線性（時間に対して周波数変化が直線的ではない）の影響を排除することができる。また、光源１０の周波数の掃引の周期に揺らぎが生じても、サンプリングクロックは同じ光源から生成したものであるため、サンプリングクロック（ｋ−ｃｌｏｃｋ信号）も光源１０の周波数の掃引の周期の揺らぎに応じて変調するため、Ａ／Ｄコンバータ２０２および２０３でサンプリングされた測定用干渉信号は、光源１０の周波数の掃引の周期の揺らぎの影響も排除することができる。

ここで、ＳＳ−ＯＣＴ１は光断層像撮影装置の一例であり、光源１０は光源の一例であり、受光部５１は受光部の一例であり、Ａ／Ｄコンバータ２０２および２０３はＡ／Ｄコンバータの一例であり、ｋ−ｃｌｏｃｋ発生部１１０はサンプルクロック干渉光学系の一例である。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本発明を上記の実施形態に適用したものに限られることなく、これらの実施形態を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定するものではない。

測定用干渉信号をサンプリングするＡ／Ｄコンバータは２つに限定されるものではない。例えば、Ａ／Ｄコンバータを３つ以上備え、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号の異なるエッジで個々のＡ／Ｄコンバータを順次サンプリングを行うことも可能である。これにより、Ａ／Ｄコンバータの数だけ異なったタイミングで多くのデータがサンプリングできるため、高い精度で測定干渉信号をサンプリングすることができる。

また、ｋ−ｃｌｏｃｋ発生部１１０を特許文献３の図２に開示されたように、１／４波長板を用いて互いに１／４波長位相差を持つ２つのｋ−ｃｌｏｃｋ信号を生成するｋ−ｃｌｏｃｋ発生部と４つのＡ／Ｄコンバータを採用し、１つのｋ−ｃｌｏｃｋ信号を上記実施形態のように、２つのＡ／Ｄコンバータのサンプリングクロックとし、１／４波長位相差を持つ他の１つのｋ−ｃｌｏｃｋ信号で上記実施形態のように他の２つのＡ／Ｄコンバータのサンプリングクロックとすることにより、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号の周波数を逓倍化することなく、測定用干渉信号を元のｋ−ｃｌｏｃｋ信号の４倍の周波数でサンプリングすることができる。

さらに、１／８波長板も採用して、元のｋ−ｃｌｏｃｋ信号対して１／８波長位相差を持つｋ−ｃｌｏｃｋ信号を生成し、測定用干渉信号を８つのＡ／Ｄコンバータで上記実施形態のようにサンプリングすることにより、測定用干渉信号を元のｋ−ｃｌｏｃｋ信号の８倍の周波数でサンプリングすることも可能である。すなわち、上記実施形態に限定されることなく、ｋ−ｃｌｏｃｋ発生部の構成やＡ／Ｄコンバータの数を適宜設定することにより、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号の周波数を逓倍化することなく、測定用干渉信号を高い周波数でサンプリングできるため、高い周波数の測定用干渉信号もサンプリングすることができる。これにより、サンプル６０に対して、深さ方向のレンジが大きな断層像が取得できるのである。

１・・ＳＳ−ＯＣＴ（光断層像撮影装置）
１０・・光源
３１・・測定光学系
４１・・参照光学系
５１・・受光部
６０・・サンプル（被検物）
１００・・断層像取得部（ＯＣＴシステム）
２００・・信号処理部
２０２、２０３・・Ａ／Ｄコンバータ

Claims (6)

1. 周期的に光の周波数を掃引する光源と、
   前記光源からの光から分岐された第１分岐光を被検物の内部に照射すると共にその反射光を導く測定光学系と、
   前記光源からの光から前記第１分岐光とは別に分岐された第２分岐光を案内して参照光とする参照光学系と、
   前記測定光学系により導かれた反射光と前記参照光学系により案内された参照光とが合成された干渉光を受光して干渉信号を出力する受光部と、
   前記干渉信号をサンプリングする少なくとも２つのＡ／Ｄコンバータとを備え、
   前記少なくとも２つのＡ／Ｄコンバータの各々は、サンプルクロックの異なるエッジでのタイミングにより順次サンプリングを行うことを特徴とする光断層像撮影装置。
2. 前記少なくとも２つのＡ／Ｄコンバータとして、第１Ａ／Ｄコンバータと第２Ａ／Ｄコンバータとを備え、
   前記第１Ａ／Ｄコンバータは、前記サンプルクロックの立ち上りのタイミングでサンプリングを行い、
   前記第２Ａ／Ｄコンバータは、前記サンプルクロックの立ち下りのタイミングでサンプリングを行うことを特徴とする請求項１に記載の光断層像撮影装置。
3. 前記サンプルクロックは、デューティ比が５０：５０であることを特徴とする請求項２に記載の光断層像撮影装置。
4. 前記サンプリングクロックは、前記光源の一部の光を入力光とするサンプルクロック干渉光学系で発生するサンプルクロック用干渉光を用いて生成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の光断層像撮影装置。
5. 前記サンプルクロック干渉光学系は、マッハツェンダー干渉光学系であることを特徴とする請求項４記載の光断層像撮影装置。
6. 前記サンプルクロック干渉光学系は、マイケルソン干渉光学系であることを特徴とする請求項４記載の光断層像撮影装置。