JP2020505586A - 多重モード眼科光コヒーレンストモグラフィの動的モード切り替え - Google Patents

Abstract

掃引型源ＯＣＴ干渉信号に基づき半深度および全深度ＯＣＴ画像を選択的に生成するための技術および装置。例示的方法は、第１のサンプリングレートと第１のサンプリングレートの２倍である第２のサンプリングレートとから選ぶ工程と、サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を生成するために、第１のサンプリングレートに対応する周波数範囲を有するｋクロック信号を使用して、選択されたサンプリングレートで掃引型源光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）干渉信号をサンプリングする工程とを含む。本方法はさらに、第１のサンプリングレートが選択された場合には結果として得られるＯＣＴ画像が半深度画像となり、第２のサンプリングレートが選択された場合には結果として得られるＯＣＴ画像が全深度画像となるようにＯＣＴ画像を取得するために、サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を処理する工程を含む。

Description

本開示は、一般的には、眼科用途において使用されるような光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）に関し、具体的には、モード切り替え回路を使用して半深度（ｈａｌｆ−ｄｅｐｔｈ）ＯＣＴ画像と全深度（ｆｕｌｌ−ｄｅｐｔｈ）ＯＣＴ画像とを選択的に生成するための技術および装置に関する。

光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）は高分解能断面撮像を行うために使用される技術である。これはしばしば、例えばリアルタイムで微細スケールで人間の眼などの生体組織構造を撮像することに適用される。光波が物体またはサンプルから反射され、コンピュータは、反射されるとどのように波が変化するかに関する情報を使用することによりサンプルの断面の画像またはサンプルの３次元ボリュームレンダリング（ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｖｏｌｕｍｅ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）を生成する。

ＯＣＴはフーリエ領域処理の時間領域処理に基づき行われ得る。後者の手法は、掃引型源（ｓｗｅｐｔ−ｓｏｕｒｃｅ）ＯＣＴとして知られた技術を含み、ここでは、サンプルを照射するために使用される光信号のスペクトル成分が時間的に符号化される。換言すれば、光源は光帯域全体にわたって掃引され（または階段状にされ）、干渉信号が、源信号と、光帯域全体にわたるいくつかの点でサンプリングされた反射信号との合成により生成される。光帯域全体にわたって均等に離間された点で干渉信号をサンプリングするように通常は設計されるサンプリングクロックは「ｋクロック」と呼ばれ、その結果のサンプル（光周波数領域または「ｋ空間」内のサンプルである）は「ｋ空間」サンプルと呼ばれる。

実際には、光源は、撮像されている物体（例えば眼）の表面上の一連の点の各点へ逐次的に向けられ、スペクトル帯域幅全体にわたるｋ空間サンプルはこれらの点の各点で収集される。各点に対応するｋ空間サンプルは、撮像された物体内のある範囲の深度に対応する画像データを提供するために周知のデジタル信号処理技術（すなわち「Ａ走査」）を使用して処理される。一連の点全体にわたるＡ走査はＢ走査を生成するためにコンパイルされ、撮像された物体に沿った連続「行」に対応する複数のＢ走査は３次元画像データを形成するためにコンパイルされ得る。掃引型源ＯＣＴにおいて使用されるフーリエ領域処理の理由で、ｚ軸走査（干渉の基準アームの長さが、撮像された物体内の様々な深度における情報を取得するために逐次的に変更される）は必要とされないということが理解される。むしろ、深度情報は、ｋ空間サンプルのスペクトル周波数増分のサイズに逆に対応する深度の範囲全体にわたってｋ空間サンプルの処理から取得される。

以下に詳細に説明されるのは、掃引型源ＯＣＴ干渉信号に基づき、そして少なくともいくつかの実施形態ではモード切り替え回路を使用することにより、半深度および全深度ＯＣＴ画像を選択的に生成するためのいくつかの技術および装置である。

いくつかの実施形態による例示的方法は、第１のサンプリングレートと第１のサンプリングレートの２倍である第２のサンプリングレートとから選ぶ工程と、サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を生成するために、第１のサンプリングレートに対応する周波数範囲を有するｋクロック信号を使用することにより、選択されたサンプリングレートで掃引型源光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）干渉信号をサンプリングする工程と、を含む。本方法はさらに、第１のサンプリングレートが選択された場合には結果として得られるＯＣＴ画像が半深度画像となり、第２のサンプリングレートが選択された場合には結果として得られるＯＣＴ画像が全深度画像となるようにＯＣＴ画像を取得するために、サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を処理する工程を含む。

いくつかの実施形態では、掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程は、第１のサンプリングレートまたは第２のサンプリングレートが選択されるかに基づき、ハーフレートモードまたはフルレートモードのいずれかで掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングするためにｋクロック信号を使用する工程を含み、ハーフレートモードは、ｋクロック信号のあらゆる立上りエッジまたはｋクロック信号のあらゆる立下りエッジのいずれかであるが両エッジではないエッジで掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程を含み、フルレートモードは、ｋクロック信号のあらゆる立上りエッジおよびあらゆる立下りエッジで掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程を含む。他の実施形態では、選択されたサンプリングレートで掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程は、第１のサンプリングレートが選択された場合、サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を取得するために、第１のＡ／Ｄ変換器およびｋクロック信号を使用することにより掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程を含み、第２のサンプリングレートが選択された場合、第１のレートで第１のサンプリングされた出力を取得するために、第１のＡ／Ｄ変換器およびｋクロック信号を使用することにより掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程と、第１のレートで第２のサンプリングされた出力を取得するために第１のＡ／Ｄ変換器を使用して掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程と並列に、第２のＡ／Ｄ変換器およびｋクロック信号の位相シフトレプリカを使用して掃引型源ＯＣＴ干渉信号もまたサンプリングする工程であって、その結果の第２のサンプリングされた出力は第１のサンプリングされた出力に対して時間的にシフトされる、工程とを含む。これらの実施形態では、第１のサンプリングされた出力と第２のサンプリングされた出力はサンプリングされたＯＣＴ干渉信号を取得するために合成される。これらの実施形態のいくつかでは、ｋクロック信号の位相シフトされたレプリカが選択的に生成される（すなわち、第２のサンプリングレートが選択された場合に）。

上に要約した技術のうちの１つまたは複数を行うための装置もまた以下に詳細に説明される。一例は、掃引型源ＯＣＴ干渉信号に基づき半深度ＯＣＴ画像または全深度ＯＣＴ画像を選択的に生成するように構成された光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）データ取得および処理回路である。ここで、ＯＣＴデータ取得および処理回路は、サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を生成するためにｋクロック信号を使用して、第１のサンプリングレートまたは第２のサンプリングレートで掃引型源ＯＣＴ干渉信号を選択的にサンプリングするように構成されたアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器回路を含む。ここで、第２のサンプリングレートは第１のサンプリングレートの２倍であり、第１のサンプリングレートまたは第２のサンプリングレートでのサンプリングはレート選択信号に基づく。例示的ＯＣＴデータ取得および処理回路はさらに、第１のサンプリングレートが選択された場合にはＯＣＴ画像が半深度画像となり、第２のサンプリングレートが選択されている場合にはＯＣＴ画像が全深度画像となるようにＯＣＴ画像を取得するために、サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を処理するように構成されたデジタル信号処理回路を含む。

いくつかの実施形態では、上に要約した例示的ＯＣＴデータ取得および処理回路内のＡ／Ｄ変換器回路は、レート選択信号に応答して、ハーフレートモードまたはフルレートモードのいずれかで、ｋクロック信号を使用して、掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングすることにより、サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を生成するように構成されたデュアルレートＡ／Ｄ変換器を含む。ここで、ハーフレートモードは、ｋクロック信号のあらゆる立上りエッジまたはｋクロック信号のあらゆる立下りエッジのいずれかであるが両エッジではないエッジで掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程を含み、フルレートモードは、ｋクロック信号のあらゆる立上りエッジおよびあらゆる立下りエッジで掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程を含む。

他の実施形態では、上に要約した例示的ＯＣＴデータ取得および処理回路内のＡ／Ｄ変換器回路はその代りに、ｋクロック信号から第１および第２のＡ／Ｄクロック信号を生成するように構成されたｋクロックダブラー回路であって、第１のＡ／Ｄクロック信号はｋクロック信号のレプリカであり、第２のＡ／Ｄクロック信号はｋクロック信号の位相シフトされたレプリカである、ｋクロックダブラー回路と、第１および第２のＡ／Ｄ変換器であって、それぞれは掃引型源ＯＣＴ干渉信号を受信するように構成され、それぞれは、それぞれのサンプリングされた出力を生成するために第１および第２のＡ／Ｄクロック信号をそれぞれ使用して、掃引型源ＯＣＴ干渉信号を選択的にサンプリングするように構成された、第１および第２のＡ／Ｄ変換器と、を含む。これらの実施形態におけるＡ／Ｄ変換器回路はさらに、サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を生成するために、サンプリングされた出力同士を合成するように構成されたマルチプレクサを含む。これらの実施形態におけるＡ／Ｄ変換器回路は、レート選択信号に応答してハーフレートモードまたはフルレートモードのいずれかで動作するように構成され、Ａ／Ｄ変換器の一方だけがハーフレートモードで活性化され、そしてＡ／Ｄ変換器の両方がフルレートモードで活性化される。これらの実施形態のいくつかでは、ｋクロックダブラー回路は、レート選択信号に応答して第１のＡ／Ｄクロック信号および第２のＡ／Ｄクロック信号の一方または両方を選択的に生成するように構成される。

本発明を具現化するものとして上に要約され以下に詳細に説明される特定方法および装置は、本発明の制限としてではなく例示の目的で示されるということが理解されるようになる。ここに詳述される本発明のいくつかの原理および特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく様々な実施形態において採用され得る。

例示的掃引型源光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）システムの部品を示す。 従来のデジタル取得および処理回路の部品を示すブロック図である。 本開示の発明のいくつかの実施形態に合致する例示的デジタル取得および処理回路の部品を示す。 本開示の発明の他の実施形態に合致する別の例示的デジタル取得および処理回路の部品を示す。 本発明の実施形態に合致する例示的方法を示す処理フロー図である。 本発明のいくつかの実施形態による処理フロー図からの１工程の詳細を示す処理フロー図である。 本発明の実施形態に合致する例示的方法を示す処理フロー図である。 本発明のいくつかの実施形態による処理フロー図からの１工程の詳細を示す処理フロー図である。 例示的半域および全域ＯＣＴ画像を示す。

眼科用途では、ＯＣＴのような低コヒーレンス干渉法技術が、眼層の間隔に関する情報を提供するために使用される。眼科生物測定法は、全眼長に対して行われる測定だけでなく、眼の前部からの解剖学的および光学的パラメータを測定することも必要とする。しかし、眼の全長を測定することは、より浅い深度の測定を必要とする前部測定を行うことに対しいくつかの性能トレードオフを必要とする。

ＯＣＴシステムが眼の前眼房と全眼との両方を撮像することを可能にするためのいくつかの方法が実証された。これらの方法は、例えば、長い光学遅延またはデュアル光学遅延を使用する工程と、数値的再サンプリングを行う工程と、ＯＣＴデータのデジタル信号処理においてミラー像曖昧性を除去する工程と、ミラー像曖昧性をＯＣＴデータから除去する工程と、またはＯＣＴデータから画像のエイリアス成分を展開する工程と、を含む。しかし、これらの方法のそれぞれは、いずれかのシステム性能の妥協を必要とする、またはシステム設計制約に影響を与える。

掃引型源ＯＣＴ（ＳＳＯＣＴ）では、光周波数領域内のサンプルステップサイズに対応するｋクロック周期の選択がＯＣＴ撮像性能に影響を与える。一般的に言えば、人間の眼などのサンプル内のより大きな深度全体にわたる撮像は、光帯域内の細かなステップサイズに対応する、より高いサンプリングレートを必要とする。

本発明の実施形態は、スペクトル領域内でサンプリングされるＯＣＴシステム（すなわち所謂掃引型源ＯＣＴシステム（すなわちＳＳＯＣＴシステム））の、例えばｋクロック周期を複数回選択的にサンプリングすることにより、測定深度（ｒａｎｇｉｎｇ ｄｅｐｔｈ）の動的切り替えを支援する能力を提供する。これは、撮像深度がデジタル取得ボードおよびレーザ掃引レートの簡単なデジタルソフトウェアスイッチにより拡大され得るようにする。本明細書において説明される技術および装置により、生のＯＣＴデータのサンプリングは、複数のクロック発振器または光機械的切り替え機構の必要無しに、測定深度の高速調整を提供するように操作され得る。同時測定結果が、処理されたＯＣＴ画像の空間分解能を妥協することなく提供される。

本明細書で説明される技術および装置は、眼科撮像および生物測定法に特に有用であり、様々な眼科用途のための眼の半域または全域画像を選択的に提供するために使用され得る。全域画像は例えば眼の全深度の撮像を可能にする約４０ミリメートルの深度範囲を有し得、一方、半域画像は例えば眼の前部の撮像を可能にする約２０ミリメートルの深度範囲を有し得る。全域画像の例および半域画像の対応する例が図９に示される。図９では、全域画像はこの場合は４０ｍｍの測定深度全体にわたる眼の完全な軸方向長を測定する。半域画像はこの場合は２０ｍｍの測定深度全体にわたる眼の前眼房を測定する。図９では、半域画像は角膜および水晶体の画像を含み、一方、全域画像は角膜、水晶体、および網膜の画像を含む。一般的に、半域画像は、眼の前眼房に関連付けられた寸法（角膜厚および曲率、レンズ厚および曲率、ならびに前眼房深さなど）を判断するために使用され得、一方、全域画像は眼の軸方向長などの寸法を判断するために使用され得る。

以下に続くこれらの技術の詳細説明の文脈を提供するために、図１が最初に説明される。図１は、掃引型光源１００、干渉計２００、検出システム１５０、ｋクロック源３００、および表示システム１８０を含む例示的ＳＳＯＣＴシステム１０を示す。本明細書に示される詳細は単なる例であるということが理解されることになり、他のシステムは周知のやり方で変化し得る。

掃引型光源１００は通常、所定光学的チューニング範囲全体にわたって繰り返し（例えば１キロヘルツ（ｋＨｚ）以上の走査繰り返し率で１００ｎｍ以上の範囲にわたって）走査する、掃引された光信号を生成するように波長チューニングのために設計される。走査補充（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｒｅｐｌｅｔｉｏｎ）レート（「レーザ掃引レート」または「掃引レート」とも呼ばれる）は、レーザが当該波長の範囲にわたって全掃引を行うレートである。例えば、レーザが１０６０ｎｍの中心波長を有し、１００ｎｍの範囲（すなわち１０１０ｎｍ〜１１１０ｎｍ）にわたって掃引されれば、掃引レートは波長の１００ｎｍ範囲が掃引されるレートである。掃引レートが１キロヘルツである場合、１００ｎｍの波長の範囲は１マイクロ秒内に（すなわち１秒当たり１０００回）掃引される。ｋクロック源３００は、掃引型光源１００からの出力がそのチューニング範囲全体にわたって掃引されるので、均等に離間された光周波数サンプリング間隔でｋクロック信号を生成するように構成される。この特別な例の干渉計２００は、例えば約１０６０ｎｍまたは約１３１０ｎｍの光波長での動作のために設計されたＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒタイプ干渉計として実現される。この干渉計は撮像された物体５（人間の眼であり得る）から反射された光信号を解析するために使用される。干渉計２００は、１０６０ｎｍまたは８３０ｎｍの中心波長など異なる波長用に設計されると異なる設計に基づき得るということが理解される。一例では、掃引型光源１００の中心波長は１０６０ｎｍであり、掃引型光源１００は１００ｎｍ範囲にわたって掃引される。

同図に見られるように、掃引型光源１００から掃引された光出力は光ファイバ１１０を介し干渉計内の光ファイバ結合器２１０へ結合される。光ファイバ結合器２１０は、例えば９０／１０光ファイバ結合器であり得る。掃引された光信号は結合器２１０により基準アーム２２０とサンプルアーム２１２との間に割り当てられる。

基準アーム２２０の光ファイバはファイバ端面２２４で終端する。図示された実装形態では、基準アームファイバ端面２２４から出た光１０２Ｒは、レンズ２２６により平行にされ、ミラー２２８により反射される。一例では、ミラー２２８は調整可能ファイバツーミラー（ｆｉｂｅｒ−ｔｏ−ｍｉｒｒｏｒ）距離を有する。この距離は、撮像されている深度範囲内の基準点（すなわち基準アーム２２０とサンプルアーム２１２との間のゼロパス長差のサンプル５内の位置）を判断する。この距離は、いくつかの実施形態では、様々なサンプリングプローブおよび／または撮像されるサンプルに関し調整され得る。基準ミラー２２８から戻る光は、基準アームサーキュレータ２２２へ戻され、５０／５０ファイバ結合器２４０へ導かれる。

サンプルアーム２１２上のファイバはサンプルアームプローブ２１６で終端する。出射する掃引された光信号１０２Ｓはプローブ２１６によりサンプル５上へ焦点を合わせられる。サンプル５から戻る光は、サンプルアームサーキュレータ２１４へ戻され、５０／５０ファイバ結合器２４０へ導かれる。基準アーム信号およびサンプルアーム信号は光干渉信号を生成するためにファイバ結合器２４０内で合成される。

光干渉信号は検出システム１５０内で検出され処理される。特に、図１に示す実装形態では、２つの光検出器１５２を含む平衡型受信器がファイバ結合器２４０の出力のそれぞれに位置する。平衡型受信器１５２からの電子的干渉信号は、データ取得および処理システム１５５による処理のための干渉信号１５８を生成するために増幅器１５４により増幅される。

検出システム１５０のデータ取得および処理システム１５５は、増幅器１５４から出力される干渉信号をサンプリングするために使用される。ｋクロック源３００からのｋクロック信号は、光学的掃引型源システム１００のシステムデータ取得と周波数チューニングとを同期させるためにデータ取得システム１５５により使用される。光学的掃引型源システム１００の光学的チューニングは時間に関し線形ではないかもしれないので、ｋクロック信号は、不規則周期を有し、したがって基本周波数を有しなく、むしろサンプリングレートと見なさ得る平均周波数により特徴付けられる周波数範囲を有するということに留意されたい。

通常、サンプルの上の合焦されたプローブビーム点の各点でのスペクトル応答が掃引型光源１００の周波数チューニングから生成されるように、これらの点を空間的に（例えばｘ−ｙ的やり方またはθ−ｚ的やり方で）ラスター走査することによりサンプル５の完全なデータセットが収集されると、データ取得および処理システムは、サンプル５の画像を再構築して２Ｄまたは３Ｄトモグラフィ再構成を行うために周知技術に従ってフーリエ変換をデータに対し行う。次に、データ取得および処理により生成される情報は映像モニターなどの表示システム１８０により表示され得る。

図２は、例示的データ取得および処理システム１５５のさらなる詳細を示す。描かれたレベルでは、図示されたデータ取得および処理システム１５５は、以下にさらに詳細に説明される独創的技術だけでなく従来技術にも整合する。同図に見られるように、データ取得および処理システム１５５は、ｋクロック信号３０２をサンプリングクロックとして使用することにより干渉信号１５８をサンプリングするように構成されたアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器を含む。これは、サンプリングされたＯＣＴ信号をサンプリングチャネル１７上に生成し、サンプリングされたＯＣＴ信号はフーリエ処理および画像再生のためにデジタルシグナルプロセッサ回路２０へ提供される。

図３は本発明のいくつかの実施形態に合致する例示的データ取得および処理システム３０Ａを示す。データ取得および処理システム３０Ａは、図１のシステム内のデータ取得および処理システム１５５に置き換えられ得るが、他のＳＳＯＣＴシステムにおいても使用され得る。

データ取得および処理システム３０Ａは、図２のＡ／Ｄ変換器１５のようにｋクロック信号をサンプリングクロックとして使用することにより干渉信号１５８をサンプリングするように構成されたデュアルレートＡ／Ｄ変換器を含む。しかし、図２のＡ／Ｄ変換器とは異なり、デュアルレートＡ／Ｄ変換器３５は、レート選択信号に応答してハーフレートモードまたはフルレートモードのいずれかでｋクロック信号を使用することにより掃引型源ＯＣＴ干渉信号１５８をサンプリングすることにより、サンプリングされたＯＣＴ干渉信号をサンプリングチャネル３７上に生成するように構成される。ハーフレートモード（例えばレート選択入力の「０」の値により選択されるように）で操作される場合、デュアルレートＡ／Ｄ変換器３５は、ｋクロック信号のあらゆる立上りエッジまたはｋクロック信号のあらゆる立下りエッジのいずれかであるが両エッジではないエッジで掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする。フルレートモード（例えばレート選択入力の「１」の値により選択されるように）で操作される場合、デュアルレートＡ／Ｄ変換器３５は、ｋクロック信号のあらゆる立上りエッジおよびあらゆる立下りエッジで掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする。したがって、フルレートモードは、ハーフレートモードの一周期当たり１つのサンプルと比較し、ｋクロックの周期毎に２つのサンプルを生成する。このとき、サンプリングチャネル３７は、ハーフレートモードまたはフルレートモードが選択されるかに依存して２つの異なるサンプル帯域幅を支援するデュアルレートチャネルであるということが理解されることになる。ここで、ハーフレートモードまたはフルレートモードを選択することは、干渉信号１５８をサンプリングするための第１のサンプリングレートまたは第２のサンプリングレート（ｋ領域内の）を選択することと等価であり、第２のサンプリングレートは第１のレートの２倍である。

別の例では、サンプリングレートとレーザ掃引レートとの両方はハーフレートモードとフルレートモードとで異なる。一般的に、ハーフレートモードに関し、サンプリングレートはフルレートモードのサンプリングレートの半分であり、掃引レートはフルレートモードの掃引レートの２倍である。図３において、データ取得および処理システム３０Ａは、図２のＡ／Ｄ変換器１５のようにｋクロック信号をサンプリングクロックとして使用することにより干渉信号１５８をサンプリングするように構成されたデュアルレートＡ／Ｄ変換器を含む。しかし、図２のＡ／Ｄ変換器とは異なり、デュアルレートＡ／Ｄ変換器３５は、レート選択信号に応答してハーフレートモードまたはフルレートモードのいずれかでそして選択された掃引レートでｋクロック信号を使用することにより掃引型源ＯＣＴ干渉信号１５８をサンプリングすることにより、サンプリングされたＯＣＴ干渉信号をサンプリングチャネル３７上に生成するように構成される。ハーフレートモード（例えばレート選択入力の「０」の値により選択されるように）で操作される場合、デュアルレートＡ／Ｄ変換器３５は、ｋクロック信号のあらゆる立上りエッジまたはｋクロック信号のあらゆる立下りエッジのいずれかであるが両エッジではないエッジで掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする。加えて、Ｒの掃引レート（例えば２ｋＨｚ）が、ハーフレートモードで動作する際に使用される。フルレートモード（例えばレート選択入力の「１」の値により選択されるように）で操作される場合、デュアルレートＡ／Ｄ変換器３５は、ｋクロック信号のあらゆる立上りエッジおよびあらゆる立下りエッジで掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする。加えて、Ｒ／２の掃引レート（例えば１ｋＨｚ）が、フルレートモードで動作する際に使用される。したがって、フルレートモードは、ハーフレートモードの一周期当たり１つのサンプルと比較して、ｋクロックの周期毎に２つのサンプルを生成する。加えて、レーザは、フルレングスモードではハーフレートモードにおけるレートで（レートＲで）より２倍速く（レートＲ／２で）その波長の範囲にわたって掃引される。このとき、サンプリングチャネル３７は、ハーフレートモードまたはフルレートモードが選択されるかに依存して２つの異なるサンプル帯域幅を支援するデュアルレートチャネルであるということが理解されることになる。ここで、ハーフレートモードまたはフルレートモードを選択することは、干渉信号１５８をサンプリングするための第１のサンプリングレートまたは第２のサンプリングレート（ｋ領域内の）を選択することと等価であり、第２のサンプリングレートは第１のレートの２倍である。このとき、サンプリングチャネル３７は、ハーフレートモードまたはフルレートモードが選択されるかに依存して２つの異なる掃引レートを支援するデュアルレートチャネルであるということも理解されることになる。ここで、ハーフレートモードまたはフルレートモードを選択することは第１または第２の掃引レートを選択することと等価であり、第２の掃引レートは第１の掃引レートの半分である。

データ取得および処理回路３０Ａは、デュアルレートＡ／Ｄ変換器３５に加えて、デジタル信号処理回路４０をさらに含む。図２のデジタル信号処理回路２０のように、デジタル信号処理回路４０は、再び周知技術を使用して、サンプリングチャネル３７を介し提供されるサンプリングされたＯＣＴ干渉信号に基づきフーリエ処理および画像再生を行う。しかし、デジタル信号処理回路４０は、ハーフレートモードおよびフルレートモードそれぞれに対応して半深度ＯＣＴ画像または全深度ＯＣＴ画像を選択的に生成する。

図４は、本開示の発明のいくつかの実施形態に合致するデータ取得および処理回路の別の例を示す。図４に見られるように、データ取得および処理回路は、それぞれが干渉信号１５８を別々にサンプリングするように構成されるように並列に構成された２つのＡ／Ｄ変換器５５を含む。第１のＡ／Ｄ変換器と第２のＡ／Ｄ変換器とへのクロック（ＣＬＫ）入力はそれぞれ、クロック信号５８Ａ、５８Ｂとしてそれぞれ図に示されるｋクロック信号の２つの異なるレプリカにより駆動される。ここで、一方のクロック信号（５８Ｂ）は他方のクロック信号（５８Ａ）に対して位相シフト（すなわち遅延）される。図示の例では、この位相シフトは、様々な位相シフトが（例えばｋ領域内で一様なサンプリング間隔を提供するために）採用され得るが、約１８０度である。第１および第２のｋクロック信号５８Ａ、５８Ｂは、ｋクロックダブラー回路５７により図４に示す回路において生成される。第１のＡ／Ｄ変換器５５の出力と第２のＡ／Ｄ変換器５５の出力は、サンプリングチャネル３７を介しデジタルシグナルプロセッサ回路４０へ提供されるサンプリングされたＯＣＴ干渉信号を生成するためにマルチプレクサ（ＭＵＸ）６０により合成される。図３に示す回路の場合と同様に、デジタル信号処理回路４０は、ハーフレートモードおよびフルレートモードそれぞれに対応して半深度ＯＣＴ画像または全深度ＯＣＴ画像を選択的に生成するために、再び周知技術を使用して、サンプリングチャネル３７を介し提供されるサンプリングされたＯＣＴ干渉信号に基づきフーリエ処理および画像再生を行う。

データ取得および処理回路３０Ｂがフルレートモードで操作される場合、両方のＡ／Ｄ変換器５５は、例えばＡ／Ｄ変換器回路５５へのイネーブル（ＥＮ）入力を介し活性化される。Ａ／Ｄ変換器回路へ提供される逆相サンプリングクロックのために、サンプルはｋ領域内のインターリーブされた周波数間隔で採取されることになる。マルチプレクサ６０は、フルレートサンプリングされたＯＣＴ干渉信号を生成するために、これらのサンプルを受信された順序で合成することによりこれらをインターリーブする。

別の例では、サンプリングレートとレーザ掃引レートとの両方はハーフレートモードとフルレートモードとで異なる。一般的に、ハーフレートモードに関し、サンプリングレートはフルレートモードのサンプリングレートの半分であり、掃引レートはフルレートモードの掃引レートの２倍である。データ取得および処理回路３０Ｂがフルレートモードで操作される場合、両方のＡ／Ｄ変換器５５は、例えばＡ／Ｄ変換器回路５５へのイネーブル（ＥＮ）入力を介し活性化される。Ａ／Ｄ変換器回路へ提供される逆相サンプリングクロックのために、サンプルはｋ領域内のインターリーブされた周波数間隔で採取されることになる。マルチプレクサ６０は、フルレートサンプリングされたＯＣＴ干渉信号を生成するために、これらのサンプルを受信された順序で合成することによりこれらをインターリーブする。加えて、フルレートモードでは、掃引型源レーザの掃引レートＲ／２が使用される（すなわち、フルレートモードのレーザの掃引レートはハーフレートモードの掃引レートの半分である）。

データ取得および処理回路３０Ｂがハーフレートモードで操作される場合、Ａ／Ｄ変換器５５の一方だけが活性化される。いくつかの実施形態では、これはイネーブル（ＥＮ）入力により行われ得る（例えば一方のイネーブル（ＥＮ）入力を「０」へ、他の他方のイネーブル（ＥＮ）入力を「１」へ設定することにより）。他の実施形態では、マルチプレクサ６０は、Ａ／Ｄ変換器の一方だけからの入力を受け入れるように制御され得る。さらに他の実施形態では、一方のＡ／Ｄ変換器５５は、レート選択入力の制御下で、そのクロック信号を抑制することにより実効的に不活性化され得る（例えば、ｋクロックダブラー回路５７から出力される一方のクロック信号を非活性化することにより）。したがって、いくつかの実施形態では、ｋクロックダブラー回路５７はレート選択信号に応答して第１および第２のＡ／Ｄクロック信号５８Ａ、５８Ｂの一方または両方を選択的に生成するように構成される。いくつかの実施形態では、この後者の手法は、一方のＡ／Ｄ変換器５５だけが活性化されるようにＡ／Ｄ変換器５５のイネーブル入力を制御することと組み合わせられ得るということに留意されたい。

上に指摘したように、データ取得および処理回路３０Ａ、３０Ｂは図１に示すＳＳＯＣＴシステム１０内のデータ取得および処理回路１５５に置き換えられ得る。より一般的には、当然、これらの回路とその変形形態とのいずれも、データ取得および処理回路３０Ａまたは３０Ｂが、掃引型光源および掃引型光源の出力へ結合された干渉計と組み合わせられるように、幅広い種類のＳＳＯＣＴシステムのうちの任意のものに含まれ得る。ここで、干渉計は、干渉計により生成された光干渉信号から掃引型源ＯＣＴ干渉信号１５８を生成するように構成された検出回路を含む。

上記詳細を念頭に置いて、図５は、掃引型源ＯＣＴ干渉信号に基づき半深度ＯＣＴ画像または全深度ＯＣＴ画像を選択的に生成するための例示的方法を示す処理フロー図であるということが理解される。ブロック５１０に見られるように、本方法は第１のサンプリングレートと第１のサンプリングレートの２倍である第２のサンプリングレートとから選ぶ工程を含む。ブロック５２０に示すように、次に、掃引型源光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）干渉信号は、サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を生成するために、第１のサンプリングレートに対応する周波数範囲を有するｋクロック信号を使用することにより、選択されたサンプリングレートでサンプリングされる。ブロック５３０に示すように、次に、サンプリングされたＯＣＴ干渉信号は、第１のサンプリングレートが選択された場合にはＯＣＴ画像が半深度画像となり、第２のサンプリングレートが選択された場合にはＯＣＴ画像が全深度画像となるように、ＯＣＴ画像を取得するように処理される。

いくつかの実施形態では、掃引型源ＯＣＴ干渉信号のサンプリング（ブロック５２０に示す）は、第１のサンプリングレートまたは第２のサンプリングレートが選択されるかに基づき、ハーフレートモードまたはフルレートモードのいずれかで掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングするためにｋクロック信号を使用する工程を含み、ハーフレートモードは、ｋクロック信号のあらゆる立上りエッジまたはｋクロック信号のあらゆる立下りエッジのいずれかであるが両エッジではないエッジで掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程を含み、フルレートモードは、ｋクロック信号のあらゆる立上りエッジおよびあらゆる立下りエッジで掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程を含む。

他の実施形態では、選択されたサンプリングレートでの掃引型源ＯＣＴ干渉信号のサンプリングは、第１のサンプリングレートが選択された場合、サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を取得するために、第１のＡ／Ｄ変換器およびｋクロック信号を使用することにより掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程と、第２のサンプリングレートが選択された場合、第１のレートで第１のサンプリングされた出力を取得するために、第１のＡ／Ｄ変換器およびｋクロック信号を使用することにより掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程と、第１のレートで第２のサンプリングされた出力を取得するために、第１のＡ／Ｄ変換器を使用して掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程と並行して第２のＡ／Ｄ変換器およびｋクロック信号の位相シフトレプリカを使用して掃引型源ＯＣＴ干渉信号もまたサンプリングする工程であって、第２のサンプリングされた出力は第１のサンプリングされた出力に対して時間的にシフトされる、工程と、サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を取得するために第１のサンプリングされた出力と第２のサンプリングされた出力とを合成する工程と、を含む。この代替案は、ブロック５２０Ａに詳述されるように図６に示される。これらの実施形態のうちのいくつかでは、ｋクロック信号の位相シフトされたレプリカだけが選択的に生成され得る（すなわち第２のサンプリングレートが選択された場合）ということに留意されたい。

図５に示す方法は全ＳＳＯＣＴシステムの文脈で考察されると、本明細書で示されないいくつかの他の工程および技術を含み得るということが理解される。通常、当然、データ取得および処理回路において行われ得る図５に示す工程は例えば、干渉計へ結合された掃引型光源を使用することにより掃引型源ＯＣＴ干渉信号を生成する工程と併せて行われ、干渉計は、干渉計により生成される光干渉信号から掃引型源ＯＣＴ干渉信号を生成するように構成された検出器を含む。半深度または全深度画像の表示および／または後処理がいくつかの実施形態においても行われ得る。

上記詳細を念頭に置いて、図７は掃引型源ＯＣＴ干渉信号に基づき半深度ＯＣＴ画像または全深度ＯＣＴ画像を選択的に生成するための例示的方法を示す処理フロー図であるということが理解される。ブロック７１０に見られるように、本方法は、第１のサンプリングレートと第１のサンプリングレートの２倍である第２のサンプリングレートとから選ぶ工程と、第１のレーザ掃引レートと第１のレーザ掃引レートの半分である第２のレーザ掃引レートとから選ぶ工程と、を含む。ブロック７２０に示すように、掃引型源レーザは選択された掃引レートで操作され、一方、掃引型源光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）干渉信号は、サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を生成するために第１のサンプリングレートに対応する周波数範囲を有するｋクロック信号を使用することにより、選択されたサンプリングレートでサンプリングされる。次に、ブロック７３０に示すように、サンプリングされたＯＣＴ干渉信号は、第１のサンプリングレートおよび第１の掃引レートが選択された場合はＯＣＴ画像が半深度画像となり、第２のサンプリングレートおよび第２の掃引レートが選択された場合はＯＣＴ画像が全深度画像となるように、ＯＣＴ画像を取得するように処理される。

いくつかの実施形態では、掃引型源ＯＣＴ干渉信号のサンプリング（ブロック７２０に示す）は、第１のサンプリングレートまたは第２のサンプリングレートが選択されるかに基づき、ハーフレートモードまたはフルレートモードのいずれかで掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングするためにｋクロック信号を使用する工程と、第１の掃引レートまたは第２の掃引レートが選択されたかに基づき、ハーフレートモードまたはフルレートモードのいずれかにおいて、第１または第２の掃引レートで掃引型源レーザを同時に操作する工程と、を含む。このようにして、ハーフレートモードは、掃引型源レーザを第１の掃引レートＲで操作している間に、ｋクロック信号のあらゆる立上りエッジまたはｋクロック信号のあらゆる立下りエッジのいずれかであるが両エッジではないエッジで掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程を含む。フルレートモードは、掃引型源レーザをＲ／２の掃引レートで操作している間に、ｋクロック信号のあらゆる立上りエッジおよびあらゆる立下りエッジで掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程を含む。

他の実施形態では、選択されたサンプリングレートでの掃引型源ＯＣＴ干渉信号のサンプリングは、第１のサンプリングレートが選択された場合、掃引型源レーザを第１の掃引レートで操作している間に、サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を取得するために、第１のＡ／Ｄ変換器およびｋクロック信号を使用することにより掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程と、第２のサンプリングレートが選択された場合、掃引型源レーザを第２の掃引レートで操作する工程と、第１のサンプリングされた出力を第１のレートで取得するために、第１のＡ／Ｄ変換器およびｋクロック信号を使用することにより掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程と、第１のレートで第２のサンプリングされた出力を取得するために第１のＡ／Ｄ変換器を使用して掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程と並列に、第２のＡ／Ｄ変換器およびｋクロック信号の位相シフトレプリカを使用して掃引型源ＯＣＴ干渉信号もまたサンプリングする工程であって、第２のサンプリングされた出力は第１のサンプリングされた出力に対して時間的にシフトされる、工程と、サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を取得するために、第１のサンプリングされた出力と第２のサンプリングされた出力とを合成する工程と、を含む。この代替案は、ブロック７２０Ａに詳述されるように図８に示される。これらの実施形態のうちのいくつかでは、ｋクロック信号の位相シフトされたレプリカだけが選択的に生成され得る（すなわち第２のサンプリングレートが選択された場合）ということに留意されたい。

図７に示す方法は全ＳＳＯＣＴシステムの文脈で考察されると、本明細書で示されないいくつかの他の工程および技術を含み得るということが理解される。通常は、当然、データ取得および処理回路において行われ得る図７に示す工程は例えば、干渉計へ結合された掃引型光源を使用することにより掃引型源ＯＣＴ干渉信号を生成する工程と併せて行われ、掃引型光源はある掃引レートで操作され、干渉計は、干渉計により生成される光干渉信号から掃引型源ＯＣＴ干渉信号を生成するように構成された検出器を含む。半深度または全深度画像の表示および／または後処理はいくつかの実施形態においても行われ得る。

本発明はその好ましい実施形態を参照し具体的に示され説明されたが、形式と詳細の様々な変更は添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることが、当業者により理解されることになる。

Claims (10)

1. 掃引型源ＯＣＴ干渉信号に基づき半深度ＯＣＴ画像または全深度ＯＣＴ画像を選択的に生成する方法であって、
   第１のサンプリングレートと前記第１のサンプリングレートの２倍である第２のサンプリングレートとから選ぶ工程と、
   第１の掃引レートと前記第１の掃引レートの半分である第２の掃引レートとから選ぶ工程と、
   掃引型光源を前記選択された掃引レートで操作する工程と、
   サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を生成するために、前記第１のサンプリングレートに対応する周波数範囲を有するｋクロック信号を使用して、前記選択されたサンプリングレートで前記掃引型源光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）干渉信号をサンプリングする工程と、
   前記第１のサンプリングレートが選択された場合にはＯＣＴ画像が半深度画像となり、前記第２のサンプリングレートが選択された場合には前記ＯＣＴ画像が全深度画像となるように前記ＯＣＴ画像を取得するために、前記サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を処理する工程と、を含む方法。
2. 前記掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする前記工程は、前記第１のサンプリングレートまたは前記第２のサンプリングレートが選択されるかに基づき、ハーフレートモードまたはフルレートモードのいずれかで前記掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングするために前記ｋクロック信号を使用する工程を含み、
   前記ハーフレートモードは、前記ｋクロック信号のあらゆる立上りエッジまたは前記ｋクロック信号のあらゆる立下りエッジのいずれかであるが両エッジではないエッジで前記掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程を含み、
   前記フルレートモードは、前記ｋクロック信号のあらゆる立上りエッジおよびあらゆる立下りエッジで前記掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記選択されたサンプリングレートで前記掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする前記工程は、
   前記第１のサンプリングレートが選択された場合に、前記サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を取得するために、第１のＡ／Ｄ変換器および前記ｋクロック信号を使用して前記掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程と、
   前記第２のサンプリングレートが選択された場合に、
   第１のサンプリングされた出力を前記第１のレートで取得するために前記第１のＡ／Ｄ変換器および前記ｋクロック信号を使用して前記掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程と、
   前記第１のレートで第２のサンプリングされた出力を取得するために前記第１のＡ／Ｄ変換器を使用して前記掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程と並列に第２のＡ／Ｄ変換器および前記ｋクロック信号の位相シフトレプリカを使用して前記掃引型源ＯＣＴ干渉信号もまたサンプリングする工程であって、前記第２のサンプリングされた出力は前記第１のサンプリングされた出力に対して時間的にシフトされる、工程と
   前記サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を取得するために前記第１のサンプリングされた出力と前記第２のサンプリングされた出力とを合成する工程と、を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記第２のサンプリングレートが選択された場合に前記ｋクロック信号の前記位相シフトされたレプリカを選択的に生成する工程をさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 干渉計へ結合された前記掃引型光源を使用して前記掃引型源ＯＣＴ干渉信号を生成する工程であって、前記干渉計は、前記干渉計により生成される光干渉信号から前記掃引型源ＯＣＴ干渉信号を生成するように構成された検出器を含む、工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 掃引型源ＯＣＴ干渉信号に基づき半深度ＯＣＴ画像または全深度ＯＣＴ画像を選択的に生成するように構成された光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）データ取得および処理回路であって、前記ＯＣＴデータ取得および処理回路は、
   サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を生成するためにｋクロック信号を使用して、第１の掃引レートまたは第２の掃引レートで掃引型光源を操作しながら第１のサンプリングレートまたは第２のサンプリングレートで前記掃引型源ＯＣＴ干渉信号を選択的にサンプリングするように構成されたアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器回路であって、前記第２のサンプリングレートは前記第１のサンプリングレートの２倍であり、前記第１のサンプリングレートまたは第２のサンプリングレートでの前記サンプリングはレート選択信号に基づき、さらに前記第２の掃引レートは前記第１の掃引レートの半分である、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器回路と、
   前記第１のサンプリングレートが選択された場合にはＯＣＴ画像が半深度画像となり、前記第２のサンプリングレートが選択された場合には前記ＯＣＴ画像が全深度画像となるように前記ＯＣＴ画像を取得するために、前記サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を処理するように構成されたデジタル信号処理回路と、を含む、ＯＣＴデータ取得および処理回路。
7. 前記Ａ／Ｄ変換器回路は、前記レート選択信号に応答して、ハーフレートモードまたはフルレートモードのいずれかで、前記ｋクロック信号を使用して、前記掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングすることにより、前記サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を生成するように構成されたデュアルレートＡ／Ｄ変換器を含み、
   前記ハーフレートモードは、前記ｋクロック信号のあらゆる立上りエッジまたは前記ｋクロック信号のあらゆる立下りエッジのいずれかであるが両エッジではないエッジで前記掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程を含み、
   前記フルレートモードは、前記ｋクロック信号のあらゆる立上りエッジおよびあらゆる立下りエッジで前記掃引型源ＯＣＴ干渉信号をサンプリングする工程を含む、請求項６に記載のＯＣＴデータ取得および処理回路。
8. 前記Ａ／Ｄ変換器回路は、
   前記ｋクロック信号から第１および第２のＡ／Ｄクロック信号を生成するように構成されたｋクロックダブラー回路であって、前記第１のＡ／Ｄクロック信号は前記ｋクロック信号のレプリカであり、前記第２のＡ／Ｄクロック信号は前記ｋクロック信号の位相シフトされたレプリカである、ｋクロックダブラー回路と、
   第１および第２のＡ／Ｄ変換器であって、それぞれは前記掃引型源ＯＣＴ干渉信号を受信するように構成され、それぞれは、それぞれのサンプリングされた出力を生成するために前記第１および前記第２のＡ／Ｄクロック信号をそれぞれ使用して、前記掃引型源ＯＣＴ干渉信号を選択的にサンプリングするように構成される、第１および第２のＡ／Ｄ変換器と、
   前記サンプリングされたＯＣＴ干渉信号を生成するために前記サンプリングされた出力同士を合成するように構成されたマルチプレクサと、を含み、
   前記Ａ／Ｄ変換器回路は前記レート選択信号に応答してハーフレートモードまたはフルレートモードのいずれかで動作するように構成され、前記Ａ／Ｄ変換器の一方だけが前記ハーフレートモードで活性化され、前記Ａ／Ｄ変換器の両方が前記フルレートモードで活性化される、請求項６に記載のＯＣＴデータ取得および処理回路。
9. 前記ｋクロックダブラー回路は、前記レート選択信号に応答して前記第１のＡ／Ｄクロック信号および前記第２のＡ／Ｄクロック信号の一方または両方を選択的に生成するように構成される、請求項８に記載のＯＣＴデータ取得および処理回路。
10. 請求項６に記載のＯＣＴデータ取得および処理回路を含むＯＣＴシステムであって、さらに、
    前記掃引型光源と、
    前記掃引型光源の出力へ結合された干渉計であって、前記干渉計は、前記干渉計により生成される光干渉信号から前記掃引型源ＯＣＴ干渉信号を生成するように構成された検出器回路を含む、干渉計とを含む、ＯＣＴシステム。

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