JP6556199B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置及び撮像方法に関する。

現在、光学機器を用いた眼科用機器として、様々なものが使用されている。例えば、眼を観察する機器として、前眼部撮影機、眼底カメラ、共焦点レーザ走査検眼鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ：ＳＬＯ）等、様々な機器が使用されている。中でも、多波長光波干渉を利用した光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）による光断層画像撮像装置は、試料の断層画像を高解像度に得ることができる装置である。そのため、光断層画像撮像装置は眼科用機器として網膜の専門外来では必要不可欠な装置になりつつある。

光断層画像撮像装置（以下、「ＯＣＴ装置」）によると、低コヒーレント光である測定光を、被検査物に照射し、その被検査物からの後方散乱光を、干渉系または干渉光学系を用いることで高感度に測定することができる。この低コヒーレント光は、その波長幅を広くすることで、高解像度の断層画像を得ることができるという特徴を持つ。また、ＯＣＴ装置は測定光を、被検査物上に走査することで、高解像度の断層画像を得ることができる。そのため、被検査物として被検眼の眼底における網膜の断層画像が取得され、網膜の眼科診断等において広く利用されている。

ＯＣＴ装置は、装置と被検眼のアライメント調整のために、眼底観察や前眼観察などの光学系が搭載されるのが一般的である。ＯＣＴ装置をこれらの光学系と共用させるために、各光学系で異なる波長の光源を使用し、ダイクロイックミラーなどの光路分岐部により波長分離をし、波長に応じた光路分離を行うことで装置が構成される。ＯＣＴ装置により取得された断層画像は、測定光学部と参照光学部における光の分散を考慮し、光の分散によりシフトした位相を波長毎に戻す補正処理が行われる。例えば、特許文献１においては、眼底断層像に基づいて位相ずれ量を計算することで分散補正を行っている。

特開２０１０−１２１１１号公報

上記の光路分岐部であるダイクロイックミラーの波長分離の精度を高くすると、ダイクロイックミラーの膜数が多くなり、それによりダイクロイックミラーの位相特性が、光の波長に応じて任意の曲線（異なる位相特性）を示すようになる。異なる位相特性には分散を考慮して補正できる位相特性と、分散を考慮しても補正できない不規則（irregular）な位相特性が含まれる。不規則な位相特性に関しては、上述した分散を考慮した補正処理でＯＣＴ画像を補正することができなくなり、ＯＣＴ画像（被検査物の断層画像）が光軸方向に滲んでしまうという課題が生じ得る。干渉光の位相特性として分散を考慮して補正できる位相特性と、分散を考慮しても補正できない不規則な位相特性とが含まれる場合にも精度よく被検査物の断層画像を取得できることが好ましい。

上記の課題に鑑み、本発明は干渉光の位相特性として分散を考慮して補正できる位相特性と、分散を考慮しても補正できない不規則な位相特性とが含まれる場合にも精度よく被検査物の断層画像を取得可能な撮像技術を提供する。

上記の目的を達成する本発明の一つの側面にかかる撮像装置は、
光源からの光を参照光と測定光とに分割する分割手段と、
前記分割手段と被検査物とを結ぶ測定光路中に設けられ、前記測定光を反射することで前記測定光を前記被検査物に導き、且つ前記光源の光の波長とは異なる第１の波長の光に対する前記被検査物からの戻り光を透過する第１のダイクロイックミラーであって、複数の層により構成される第１のダイクロイックミラーと、
前記分割手段と参照物体とを結ぶ参照光路中に配置され、前記参照光を反射することで前記参照光を前記参照物体へ導く参照ダイクロイックミラーであって、複数の層により構成される参照ダイクロイックミラーと、
前記測定光が照射された前記被検査物からの戻り光と前記参照光が照射された前記参照物体からの参照戻り光との干渉光を受光する受光手段と、
前記被検査物を観察するための観察光路に設けられ、前記透過された戻り光に基づき前記被検査物の画像を取得するための撮像手段と、を有し、
前記参照光を導く参照光路中に配置されている前記参照ダイクロイックミラーは、前記第１のダイクロイックミラーの前記光源の波長に対する位相特性に対応する位相特性を有することを特徴とする。

本発明によれば、干渉光の位相特性として分散を考慮して補正できる位相特性と、分散を考慮しても補正できない不規則な位相特性とが含まれる場合にも精度よく被検査物の断層画像を取得することができる。

第１実施形態の光断層画像撮像装置の概略構成を示す図。 被検査物に測定光を走査している例を示す図。 表示部の表示を例示する図。 第２実施形態の光断層画像撮像装置の処理の流れを説明する図。 干渉信号と干渉信号のフーリエ変換後の信号波形を例示する図。 第２実施形態の光断層画像撮像装置の機能構成を示す図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

（第１実施形態）
図１は、撮像装置（光断層画像撮像装置：ＯＣＴ装置）の概略構成を示す図であり、光学ヘッド９００は被検査物（例えば、被検眼の前眼部、眼底）の画像（２次元の画像、３次元の断層画像）を取得する。

光学ヘッド９００部の内部には、対物レンズ１０１−１が被検査物（例えば、被検眼１００）に対向する位置に配置されている。対物レンズ１０１−１の光路上（光軸上）には、光路分岐部を構成する第１のダイクロイックミラー１０２（第１の光学素子）が配置されている。また、第１のダイクロイックミラー１０２により反射される光の光路上（光軸上）には、光路分岐部を構成する第２のダイクロイックミラー１０３（第２の光学素子）が配置されている。

第１のダイクロイックミラー１０２および第２のダイクロイックミラー１０３は光の波長帯域に応じて光を反射し、または透過して光を被検査物に導き、被検査物からの戻り光を波長に応じた光路に導く光路分岐部として機能する。第１のダイクロイックミラー１０２により光が反射され、第２のダイクロイックミラー１０３を透過する光の光路をＯＣＴ光学系の測定光路Ｌ１とする。第１のダイクロイックミラー１０２により光が反射され、更に、第２のダイクロイックミラー１０３により反射される光の光路を眼底観察光路および固視灯光路Ｌ２とする。第１のダイクロイックミラー１０２を透過する光の光路を前眼観察光路Ｌ３とする。

前眼観察光路Ｌ３にはレンズ１４１、前眼部（第１の部位）を観察するための赤外線ＣＣＤ１４２（第１の撮像部）が配置されている。この赤外線ＣＣＤ１４２（第１の撮像部）は不図示の前眼観察用照明光の波長、具体的には９７０ｎｍ付近（第１の波長）に感度を持つものである。すなわち、不図示の前眼観察用照明光から射出され被検眼１００により反射された光は第１のダイクロイックミラー１０２を透過して赤外線ＣＣＤ１４２に至る。なお、波長の値等の数値は例示であり上記の値に限定されるものではない。以下に記載の波長の値等の数値についても同様である。

眼底観察光路および固視灯光路Ｌ２上には、第３ダイクロイックミラー１０４が配置されており、光の波長帯域に応じて第３ダイクロイックミラー１０４は光路を分岐する。第３ダイクロイックミラー１０４によって反射された光は眼底（第２の部位）を観察するためのＣＣＤ１１４（第２の撮像部）側に分岐し、固視灯１１３から射出された光は第３ダイクロイックミラー１０４を透過する。固視灯１１３は可視光を発生して被検者の固視を促すものである。

眼底観察光路および固視灯光路Ｌ２にはレンズ１０１−２、１１１、１１２が配置されている。このうち、レンズ１１１はフォーカス調整用（合焦調整用）のレンズであり、固視灯および眼底観察用の合焦調整のため不図示のモータ駆動によって光路上を移動する。ＣＣＤ１１４（第２の撮像部）は眼底観察用の画像を取得する。ＣＣＤ１１４（第２の撮像部）は不図示の眼底観察用照明光の波長、具体的には７８０ｎｍ付近（第２の波長）に感度を持つものである。本実施形態においては、ＣＣＤ１１４で眼底の観察画像を取得する構成としたが、異なる構成としてもよい。例えば、スキャナを用いてレーザからの光を眼底上に走査し、走査した眼底からの反射光を受光素子（受光部）で受光し、眼底の観察画像を形成してもよい。

測定光路Ｌ１は、ＯＣＴ光学系を構成しており被検査物（例えば、被検眼１００の眼底）の断層画像を取得するために、被検査物に光を照射し、かつ被検査物から戻された光を導くための光路である。測定光路Ｌ１には、レンズ１０１−３、ミラー１２１、光を被検査物上（例えば、被検眼１００の眼底上）で走査するための測定光走査部（Ｘスキャナ１２２−１、Ｙスキャナ１２２−２）が配置されている。

ファイバー端１２６は、測定光を測定光路Ｌ１に入射する測定光の光源であり、ファイバー端１２６は、被検査物（例えば、被検眼１００の眼底）に対して光学的に共役位置に配置されている。Ｙスキャナ１２２−２とファイバー端１２６との間にはレンズ１２３、１２４が配置されている。このうち、レンズ１２３はフォーカス調整用（合焦調整用）のレンズであり、被検査物の測定用の合焦調整のため不図示のモータ駆動によって光路上を移動する。合焦調整は、ファイバー端１２６から出射する光を被検査物（例えば、被検眼１００の眼底）上に結像するように行われる。Ｘスキャナ１２２−１、Ｙスキャナ１２２−２の間の光路は紙面内において構成されているが、実際は紙面垂直方向に構成されている。

次に、測定光源１３０からの光路と参照光学系、分光器の構成について説明する。参照光を導く参照光路には、光路分岐部を構成するダイクロイックミラーの位相特性に対応する位相特性を有する光学素子が配置されている。測定光源の波長に対する位相特性として、参照光路には光路分岐部を構成する光学素子（ダイクロイックミラー）の測定光源の波長に対する位相特性と同一の位相特性を有する光学素子が配置されている。尚、位相特性は同一のものに限定されるものではない。光学素子の製造プロセスで生じ得る誤差により位相特性は相違するものとなる。かかる誤差を考慮して、参照光路の光学素子と光路分岐部を構成する光学素子とが略同一の位相特性を有するものであればよい。

測定光源１３０、光カプラー１２５、光カプラー１２５に接続されて一体化しているシングルモードの光ファイバー１２５−１〜４、レンズ１５１、分散補償ガラス１５２、ミラー１５３、分光器１８０はマイケルソン干渉系を構成している。測定光源１３０から出射された光は光ファイバー１２５−１を通り、光カプラー１２５を介して光ファイバー１２５−２側の測定光と光ファイバー１２５−３側の参照光とに分割される。測定光は前述のＯＣＴ光学系の測定光路Ｌ１を通じ、観察対象である被検査物（例えば、被検眼１００）に照射される。すなわち、測定光はミラー１２１に反射された後、第２のダイクロイックミラー１０３を透過し、第１のダイクロイックミラー１０２により反射されて被検査物１００に至る。被検査物（被検眼１００の場合、網膜）からの戻り光（反射光や散乱光を含む）は同じ測定光路Ｌ１を通じて光カプラー１２５に到達する。

一方、参照光が通過する光路として、光ファイバー１２５−３、レンズ１５１、分散補償ガラス１５２、ミラー１５４−１、ミラー１５４−２、ガラス板１５５、ミラー１５３は参照光路を構成する。尚、ミラー１５４−１、ミラー１５４−２は、光学素子として光を反射するために表面を鏡面加工したプレートでもよい。参照光は、光ファイバー１２５−３、レンズ１５１、測定光と参照光との分散を合わせるために挿入された分散補償ガラス１５２を介し、ミラー１５４−１とミラー１５４−２で反射され、ガラス板１５５を透過して、ミラー１５３（参照ミラー）に到達する。ミラー１５３（参照ミラー）に到達した参照光は、ミラー１５３により元の方向へ反射され、同じ参照光路を戻り、光カプラー１２５に到達する。なお、ガラス板１５５を備えない構成とすることも可能である。

ここで、ミラー１５４−１およびミラー１５４−２のうちいずれか一方は、第１のダイクロイックミラー１０２と同じ位相特性（入射する光の波長に対する位相特性）のミラーを使用している。例えば、ミラー１５４−１およびミラー１５４−２のうちいずれか一方は、第１のダイクロイックミラー１０２と同じミラーを用いている。また、ミラー１５４−１もしくはミラー１５４−２の光の入射角度と、第１のダイクロイックミラー１０２の光の入射角度とは同じ入射角度（例えば、略４５°）になるように構成されている。なお、ミラー１５４−１もしくはミラー１５４−２の光の入射角度と、第１のダイクロイックミラー１０２の光の入射角度とは完全に同じ入射角度でなくともよく、略同じ入射角度であればよい。すなわち、本明細書において「同じ」とは完全に同一の場合および略同一の場合を含む概念である。第１のダイクロイックミラー１０２の位相特性と同じ位相特性のミラーを参照光路に配置し、同じ入射角度に配置する。これにより、測定光路Ｌ１と参照光路との間で、入射した光の波長に対する位相特性が相殺される。そして、第１のダイクロイックミラーが持っている光の波長に応じて異なる位相特性（分散を考慮して補正できる位相特性、および分散を考慮しても補正できない不規則な位相特性を含む位相特性）の影響を打ち消す（低減する）ことが可能になる。また、同様の目的で、第２のダイクロイックミラー１０３とガラス板１５５とは同じ位相特性を有している。例えば、ガラス板１５５は、第２のダイクロイックミラー１０３と同じミラーを用いている。また、第２のダイクロイックミラー１０３とガラス板１５５とは同じ入射角度（例えば、略４５°）になるように配置されている。

本実施形態では、ミラー１５４−１もしくはミラー１５４−２を第１のダイクロイックミラー１０２の位相特性と対応する位相特性にし、ガラス板１５５を第２のダイクロイックミラー１０３の位相特性と対応する位相特性にしたが、これに限定されない。光の分散によりシフトした位相を波長毎に戻す補正処理により光軸方向に滲まない断層画像の構築ができれば、参照光路に配置する光学素子を光路分岐部の光学素子の位相特性と対応する位相特性にしなくてもよい。例えば、光の分散によりシフトした位相を波長毎に戻す補正処理により被検査物の断層画像を取得できる場合、ミラー１５４−１もしくは１５４−２の位相特性を第１のダイクロイックミラー１０２の位相特性と対応する位相特性にしなくてもよい。または、ガラス板１５５の位相特性を第２のダイクロイックミラー１０３の位相特性と対応する位相特性にしなくてもよい。光の分散によりシフトした位相を波長毎に戻す補正処理により被検査物の断層画像を取得できる場合とは、例えば第１のダイクロイックミラー１０２と第２のダイクロイックミラー１０３とのどちらか一方に関して分散を考慮した補正処理が可能な場合である。例えば、一方のダイクロイックミラーの膜数が少なく分散を考慮しても補正できない不規則（irregular）な位相特性が含まれないか少ない場合には数値的な処理である補正処理により位相特性による影響を低減することができる。この場合、場合には一方のダイクロイックミラーに関しては参照光路にあるミラーまたはガラス板と対応する位相特性としなくともよい。また、補正処理を行ってみて一方のダイクロイックミラーに関する位相特性による影響を低減することができる場合には一方のダイクロイックミラーに関しては参照光路にあるミラーまたはガラス板と対応する位相特性としなくともよい。

被検査物からの戻り光と、参照光路を介した参照光とは、光カプラー１２５によって合波され干渉光となる。ここで、測定光路の光路長と参照光路の光路長とがほぼ同一となったときに測定光と参照光との間で干渉が生じる。ミラー１５３は不図示のモータおよび駆動機構によって光軸方向に調整可能に保持され、被検査物（例えば、被検眼１００）によって変わる測定光の光路長に参照光の光路長を合わせることが可能である。干渉光は光ファイバー１２５−４を介して分光器１８０に導かれる。

分光器１８０はレンズ１８１、１８３、回折格子１８２、ラインセンサ１８４から構成される。光ファイバー１１７−４から出射された干渉光はレンズ１８１を介して略平行光となった後、回折格子１８２で分光され、レンズ１８３によってラインセンサ１８４に結像される。

次に、測定光源１３０について説明する。測定光源１３０は、例えば、代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）を用いることができる。中心波長は８５５ｎｍ、波長バンド幅は約１００ｎｍである。ここで、バンド幅は、得られる断層画像の光軸方向の分解能に影響するため、重要なパラメータである。また、光源の種類は、ＳＬＤに限定されるものではなく、低コヒーレント光が出射できればよく、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等を用いることも可能である。中心波長は被検査物として、例えば、眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適する。また、中心波長は得られる断層画像の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましい。双方の理由から中心波長を８５５ｎｍとした。

本実施形態では干渉計としてマイケルソン干渉計を用いたが、本発明の趣旨はこの例に限定されるものではなく、例えば、マッハツェンダー干渉計を用いてもよい。測定光と参照光との光量差に応じて光量差が大きい場合にはマッハツェンダー干渉計を、光量差が比較的小さい場合にはマイケルソン干渉計を用いることが望ましい。

（断層画像の撮像方法）
図１の光断層画像撮像装置（ＯＣＴ装置）を用いた被検査物の断層画像の撮像方法について説明する。光断層画像撮像装置（ＯＣＴ装置）は測定光走査部（Ｘスキャナ１２２−１、Ｙスキャナ１２２−２）を制御することで、被検査物（例えば、被検眼１００の眼底）における所望の部位の断層画像を取得することができる。

図２は、被検査物（例えば、被検眼１００）に測定光２０１を照射し、眼底２０２をｘ方向に測定光２０１を走査している様子を示している。眼底２０２におけるｘ方向の撮像範囲から所定の撮像本数の戻り光を図１のラインセンサ１８４で受光する。ｘ方向のある位置で得られるラインセンサ１８４上の輝度分布を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、ＦＦＴで得られた線状の輝度分布をモニタに示すために濃度あるいはカラー情報に変換したものをＡスキャン画像と呼ぶ。この複数のＡスキャン画像を並べた２次元の画像をＢスキャン画像と呼ぶ。１つのＢスキャン画像を構築するための複数のＡスキャン画像を撮像した後、ｙ方向のスキャン位置を移動させて再びｘ方向のスキャンを行うことにより、複数のＢスキャン画像を得る。複数のＢスキャン画像、あるいは複数のＢスキャン画像から構築した３次元の断層画像を表示部３００（モニタ）に表示することで検者（操作者）が被検眼の診断に用いることができる。

図３は、表示部３００（モニタ）の表示を例示する図である。表示部３００は、２次元の前眼画像３１０、眼底画像３１１および断層画像３１２を並べて表示する。前眼画像３１０は赤外線ＣＣＤ１４２の出力から処理され表示された画像であり、眼底画像３１１はＣＣＤ１１４の出力から処理され表示された画像であり、断層画像３１２はラインセンサ１８４の出力から前述の処理をされ構築されたものである。

本実施形態によれば、測定光学部の光路分岐部の位相特性として、分散を考慮して補正できる位相特性と、分散を考慮しても補正できない不規則な位相特性とが含まれる場合にも精度よく被検査物の断層画像を取得ことが可能になる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、光路分岐部の位相特性を補正する構成として、参照光を導く参照光路に、光路分岐部を構成するダイクロイックミラーの位相特性と対応する位相特性を有する光学素子が配置されている構成を説明した。本実施形態では戻り光と参照光との干渉光を受光するための測定光学部の全体（測定光路Ｌ１上の光路分岐部、レンズ、ミラー、光ファイバー等）について位相特性の影響を数値的な演算処理（補正処理）により取り除く構成を説明する。本実施形態で説明する測定光学部全体の光の波長に応じて異なる位相特性には、分散を考慮して補正できる位相特性と、分散を考慮しても補正できない不規則な位相特性とが含まれる。本実施形態で説明する演算処理（補正処理）は、これら２つの位相特性を補正するものである。なお、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて実施することとしてもよい。例えば、第１実施形態において第１のダイクロイックミラー１０２とミラー１５４−１とを対応する位相特性としたが、それぞれに対する光の入射角度にズレがある場合にも以下に示す処理により入射角度にズレによる影響を低減し、確実に精度の良い被検査物の断層画像を取得することができる。

第２実施形態にかかる撮像装置（光断層画像撮像装置：ＯＣＴ装置）の基本的な構成は、図１で説明した第１実施形態の装置構成と同様である。以下の説明では、第１実施形態の装置構成と相違する部分について説明する。本実施形態では、参照光路の光学素子（ミラー１５４−１もしくはミラー１５４−２、およびガラス板１５５）の位相特性は光路分岐部を構成するダイクロイックミラーの位相特性と同一でなくてもよい。ミラー１５４−１もしくはミラー１５４−２は金属膜（アルミ、銀、金、銅等）を有するミラーでも良く、また第１のダイクロイックミラー１０２と同じ位相特性のミラーでも良い。また、ガラス板１５５も通常の反射防止膜を施していても、第２のダイクロイックミラー１０３と同じ位相特性のガラスでも良い。

図６は、本実施形態にかかる撮像装置（光断層画像撮像装置：ＯＣＴ装置）の機能構成を説明する図である。光学ヘッド９００について、ミラー１５４−１もしくはミラー１５４−２、およびガラス板１５５の位相特性は限定されない点で第１実施形態の構成と相違する。その他の光学ヘッド９００および分光器１８０の構成は第１実施形態と同じである。撮像部６１５は、光源からの光に対する被検査物からの戻り光に基づき被検査物の所定の部位の画像を取得する。尚、光学ヘッド９００には、光を被検査物に導き、被検査物からの戻り光を波長に応じた光路に導く光路分岐部（第１のダイクロイックミラー１０２、第２のダイクロイックミラー１０３）が含まれる。

分割部６０１は、前眼部（第１の部位）、または眼底（第２の部位）を撮像するための光源の波長とは異なる波長の測定光源１３０の光を参照光と測定光とに分割する。

干渉信号取得部６０２はラインセンサ１８４で受光された干渉光のスペクトルを取得して、波長に対する干渉光のスペクトルの強度分布を波数に対する強度分布に変換する。ここで、ラインセンサ１８４は測定光に対する被検査物からの戻り光と参照光との干渉光を受光する受光部として機能する。そして、干渉信号取得部６０２は波数に対する強度分布の変換結果（干渉光の強度を示す信号）から、参照光の強度の測定結果（参照光の強度を示す信号）および測定光の強度の測定結果（測定光の強度を示す信号）の差分を求める。この差分演算の結果により、干渉信号取得部６０２は、光路分岐部を介して導かれた測定光に対する被検査物からの戻り光と参照光との干渉光の干渉信号を取得する。

フーリエ変換部６０３は、干渉信号取得部６０２により取得された干渉信号に対してフーリエ変換を行う。ハイパスフィルター処理部６０４は、フーリエ変換部６０３によるフーリエ変換後の信号に対してハイパスフィルター処理を行う。ハイパスフィルター処理により、フーリエ変換部６０３のフーリエ変換によって得られた正負のフーリエ変換信号のうち、正成分の信号のみを取得する。逆フーリエ変換部６０５は、ハイパスフィルター処理部６０４によってハイパスフィルター処理された信号に対して逆フーリエ変換を行う。

位相測定部６０６は、干渉信号取得部６０２により取得された干渉信号の偏角成分を取得することにより干渉信号の位相を測定する。位相アンラッピング部６０７は、位相測定部６０６により測定された位相に対して位相アンラッピング処理を行い不連続の位相を連続的な位相する。

絶対値算出部６０８はハイパスフィルター処理部６０４のハイパスフィルター処理により得られた正成分の信号を絶対値に変換する。周波数検出部６０９は、絶対値算出部６０８により得られた絶対値の信号のピーク位置を検出することにより、（２）式の干渉信号の周波数を検出する。位相算出部６１０は、周波数検出部６０９により検出された干渉信号の周波数から干渉信号の位相を算出する。

位相特性取得部６１１は位相アンラッピング部６０７で得られた実信号の位相から位相算出部６１０で算出された位相を引くことで、干渉信号から干渉光の位相特性を示す情報（位相関数）を取得する。

干渉信号補正部６２０は、干渉信号取得部６０２により取得された干渉信号を複素数形式にし、同様に、位相特性取得部６１１で取得された位相特性を示す情報（位相関数）を複素数形式にして、両者を乗算する演算処理を行う。干渉信号補正部６２０の演算結果により、（２）式の干渉信号から干渉光の位相特性を示す情報が含まれる被検査物の情報（信号）と、干渉光の位相特性を示す情報が含まれない被検査物の情報（信号）とを分離する。

干渉信号補正部６２０は干渉光の位相特性を示す情報が含まれる被検査物の情報（信号）と、干渉光の位相特性を示す情報が含まれない被検査物の情報（信号）とを分離後、複素数形式で演算された演算結果を実数形式に変換する。干渉信号補正部６２０の演算処理によって、干渉信号は、干渉光の位相特性を示す情報が含まれる被検査物の情報（信号）と、干渉光の位相特性を示す情報が含まれない被検査物の情報（信号）とに分離される。そして、干渉信号補正部６２０は、分離した情報（信号）のうち、干渉光の位相特性を示す情報が含まれない被検査物の情報（信号）を、補正した干渉信号として断層画像取得部６２２に出力する。

断層画像取得部６２２は、干渉信号補正部６２０の数値処理（補正処理）の結果に基づき、干渉信号から分離された干渉光の位相特性を示す情報が含まれない被検査物の情報（信号）を用いて被検査物の断層画像を取得する。

表示部３００は撮像部６１５により取得された２次元の前眼画像、眼底画像および断層画像取得部６２２により取得された断層画像を並べて表示する（図３）。

（断層画像の撮像方法）
次に、撮像装置を用いた断層画像の撮像方法について説明する。第１実施形態と同様に、撮像装置はＸスキャナ１２２−１、Ｙスキャナ１２２−２を制御することで、被検査物（例えば、被検眼１００の眼底）における所望の部位の断層画像を取得することができる。例えば、図２に示すように、被検眼１００に測定光２０１を照射し、眼底２０２をｘ方向に走査し、眼底２０２におけるｘ方向の撮像範囲から所定の撮像本数の情報をラインセンサ１８４で取得する。

図４は本実施形態にかかる撮像装置の測定光学部全体の位相特性を取得するキャリブレーションと、キャリブレーションの結果により干渉信号を補正して断層画像を取得する処理の流れを説明する図である。

（撮像装置の位相特性の取得（キャリブレーション））
まず、始めに撮像装置（ＯＣＴ装置）の測定光学部全体の位相特性を取得するキャリブレーションの流れを説明する。ステップＳ４０１では、被検眼１００の代わりに眼と同じ分散量を持つガラスと、被検眼１００の眼底位置に相当する位置（ｚ_ａ）に反射物であるミラーと、を被検査物として配置する。このミラーから反射された戻り光は、光路分岐部（第１のダイクロイックミラー１０２、第２のダイクロイックミラー１０３）に導かれてファイバー端１２６に戻される。干渉信号取得部６０２は、戻り光と参照光路から戻された参照光とを光カプラー１２５によって合波して干渉光を生成する。生成された干渉光は、光ファイバー１２５−４を介して分光器１８０のラインセンサ１８４で受光される。ラインセンサ１８４は、測定光に対する被検査物からの戻り光と参照光との干渉光を受光する受光部として機能する。干渉信号取得部６０２はラインセンサ１８４で受光された干渉光のスペクトルを取得する。

ステップＳ４０２において、干渉信号取得部６０２は波長に対する干渉光のスペクトルの強度分布を波数に対する強度分布に変換する。波長と波数の関係は、ｋ＝２π／λ（ｋは波数、λは波長）で表わされる。波数に対する強度分布を以下の式で定義する。

ここで、I_ref 、I_objはそれぞれ参照光の強度を示す信号、測定光の強度を示す信号である。ｚ_ａは図１のＺ方向に配置されるミラーの座標である。φ（ｋ）は、測定光学部の全体の位相特性を示す情報（位相関数）である。例えば、測定光学部を構成する光学素子として、光路分岐部（ダイクロイックミラー）に着目した場合、光路分岐部の位相特性を示す位相関数である。φ（ｋ）がここで求めるべき位相関数である。また参照光路、測定光路にそれぞれに設けた不図示のシャッター等の光遮断部によりそれぞれ片方の光路を遮断し、I_ref 、I_objの測定をそれぞれ行う。干渉信号取得部６０２は、（１）式の波数に対する強度分布の変換結果から測定により得られた測定結果（I_ref 、I_obj）の差分をとることにより、（２）式の干渉信号を取得する。

通常、ミラー位置に対応する単一の周波数のみが観測される。ダイクロイックミラーの位相特性が分散を考慮して補正できる位相特性及び分散を考慮しても補正できない不規則な位相特性を含む位相特性を示す場合、波数（ｋ）に応じたφ（ｋ）が付加された複数の干渉信号の周波数が観測される。

ステップＳ４０３において、フーリエ変換部６０３は先のステップＳ４０２で取得された干渉信号に対してフーリエ変換を行う。

ステップＳ４０４において、ハイパスフィルター処理部６０４はフーリエ変換後の信号をハイパスフィルター処理により、ステップＳ４０３で得られた正負のフーリエ変換信号のうち、正成分の信号のみを取得する。

ステップＳ４０５において、逆フーリエ変換部６０５はステップＳ４０４でハイパスフィルター処理により取得された正成分の信号に対して逆フーリエ変換を行う。

ステップＳ４０６において、位相測定部６０６は干渉信号の位相を測定する。ステップＳ４０４のハイパスフィルター処理により正成分のみの信号にすることにより極座標表記で表わすことができる。位相測定部６０６は極座標表記された干渉信号から偏角成分を取得することにより干渉信号の位相を測定することができる。

ステップＳ４０７において、位相アンラッピング部６０７はステップＳ４０６で測定された位相に対して位相アンラッピング処理を行い、例えば、−３６０°から＋３６０°の間で不連続の位相を連続的な位相にする。ここで得られた位相をΨ（ｋ）とする（ｋは波数）。

ステップＳ４０８において、絶対値算出部６０８はステップＳ４０４のハイパスフィルター処理により得られた正成分の信号を絶対値に変換する。

ステップＳ４０９において、周波数検出部６０９はステップＳ４０８の処理により得られた正成分の絶対値の信号のピーク位置を検出することにより、（２）式の干渉信号の周波数を検出する。

ステップＳ４１０において、位相算出部６１０はステップＳ４０９で検出された干渉信号の周波数から（３）式で示される位相を算出する。

ｙ（ｋ）は位相、ｋは波数、Ｎはラインセンサ１８４の画素数である。ここで、位相算出部６１０はステップＳ４０９で得られた周波数ｆを用いた（３）式の演算処理により干渉信号の位相（位相成分）を算出する。

ステップＳ４１１において、位相特性取得部６１１は、（４）式に従って、ステップＳ４０７で得られた実信号の位相（Ψ（ｋ））から、ステップＳ４１０で算出された位相（ｙ（ｋ））の差分を求める。位相特性取得部６１１は、干渉信号から干渉光の位相特性を示す情報（位相関数φ（ｋ））を（４）式の差分処理により取得する。

位相特性が分散を考慮して補正できる位相特性、および分散を考慮しても補正できない不規則な位相特性を含む位相特性を示す場合、（４）式で示される干渉光の位相特性を示す情報（位相関数φ（ｋ））が（２）式に付加される。この場合、キャリブレーションにより取得された位相特性を示す情報（位相関数φ（ｋ））を用いて、干渉信号から位相特性の影響を取り除く補正処理を行うため、ステップＳ４２０以降の処理を行う。

尚、本実施形態では、ＯＣＴ装置内部の演算処理によりＯＣＴ装置における測定光学部全体の位相特性を取得する例を説明した。本発明の趣旨はこの例に限定されず、ＯＣＴ装置の外部に予め測定光学部全体の位相特性を測定した測定結果を記憶しておき、外部のデータベース、またはサーバからＯＣＴ装置の測定光学部全体の位相特性の測定結果を取得してもよい。この場合、ＯＣＴ装置は、外部のデータベース、またはサーバと通信し、データを取得するための通信部６１２を備える。表示部３００は通信部６１２を介して取得したデータを表示し、検者（操作者）は通信部６１２を介して取得されたデータを確認することも可能である。

次に干渉信号から測定光学部全体の位相特性の影響を数値的な演算処理により取り除く補正処理を行い、補正された干渉信号に基づき断層画像を取得する処理の流れを説明する。

（断層画像の取得）
ステップＳ４２０で、干渉信号補正部６２０は（２）式の干渉信号から干渉光の位相特性を示す情報が含まれる被検査物の情報（信号）と、干渉光の位相特性を示す情報が含まれない被検査物の情報（信号）とを分離する。

本ステップでは、まず、干渉信号補正部６２０は、ステップＳ４０２で抽出された干渉信号（（２）式））を複素数形式に変換する。同様に、干渉信号補正部６２０は、ステップＳ４１１で取得された位相（（４）式）を複素数形式（例えば、ｅ^{-ｉφ（ｋ）}）に変換する。そして、干渉信号補正部６２０は、複素数形式に変換された干渉信号と位相とを乗算する演算処理を行う。この演算処理の結果は（５）式となる。

（５）式を展開し、√I_refI_objを省略すると、（６）式となる。

（６）式の第二項は測定光学部の全体の位相特性を示す情報（位相関数φ（ｋ））を含む信号（干渉光の位相特性を示す情報が含まれる信号）として抽出される。（６）式の第一項は測定光学部の全体の位相特性を示す情報（位相関数φ（ｋ））の影響がない信号（干渉光の位相特性を示す情報が含まれない信号）となる。ＯＣＴ装置の測定光学部全体（例えば、第１のダイクロイックミラー１０２、第２のダイクロイックミラー１０３、ミラー１２１、光ファイバー１２５−２等）の影響を除いた被検査物の情報のみが抽出される。

図５は干渉信号（original signal）５０１と干渉信号をフーリエ変換した後の信号の波形を例示する図である。干渉信号（original signal）５０１は正側の信号および負側の信号ともにピークが低く、ピークの立ち上がりが緩やかであり、ピークのすその間隔がブロードな波形である。positive signal５０２は（６）式の信号をフーリエ変換したもので、正側のピークの立ち上がりがシャープであり、かつ波形のピークが高くなる。これは（６）式の第一項（ｅ^ikz）に対応する信号である。第一項に対する信号は測定光学部の全体の位相特性を示す情報を含まない信号（干渉光の位相特性を示す情報が含まれない信号）であり、この信号は被検査物のみの情報と対応している。

それに対して、positive signal５０２の負側は干渉信号（original signal）５０１よりもピークが低く、さらにピークの立ち上がりが緩やかであり、ピークのすその間隔が干渉信号５０１よりもブロードな波形となっている。これは式（６）の第二項（ｅ^{-i(kz+2φ(k))} ）に対応する信号である。第二項に対する信号は測定光学部の全体の位相特性を示す情報が含まれる信号（干渉光の位相特性を示す情報が含まれる信号）である。

ステップＳ４２０の演算処理では、位相関数の複素数形式として、ｅ^-iφ(k)を干渉信号に掛けた例を説明した。位相関数の複素数形式として、ｅ^+iφ(k)を干渉信号に掛けると、図５のnegative signal５０３に示すように負側のピークの立ち上がりがシャープとなり、かつ波形のピークが高くなる。

これにより、正の信号をＯＣＴ信号として使う場合には、ｅ^-iφ(k)を干渉信号（original signal）５０１に掛けるのが良い。また、負の信号をＯＣＴ信号として使う場合には、ｅ^+iφ(k)を干渉信号（original signal）５０１に掛けるのが良いことが分かる。ステップＳ４２０の処理をＡスキャンごとに行う。

ステップＳ４２１において、干渉信号補正部６２０は、先のステップＳ４２０で複素数形式により演算された（６）式を実数形式に変換する。干渉信号補正部６２０は、分離した信号のうち、測定光学部の全体の位相特性を示す情報が含まれない被検査物の信号（干渉光の位相特性を示す情報が含まれない信号）を、補正した干渉信号として断層画像取得部６２２に出力する。

ステップＳ４２２において、断層画像取得部６２２は、ステップＳ４２０、Ｓ４２１で干渉信号から分離された干渉光の位相特性を示す情報が含まれない信号を用いて被検査物の断層画像を取得する（断層画像の構築）。Ａスキャン画像からＢスキャン画像を構築する方法は第１実施形態と同様である。取得された断層画像は、第１実施形態と同様に表示部３００に表示される（図３）。干渉光の位相特性を示す情報が含まれない信号を用いることで、測定光学部全体の位相特性として分散を考慮して補正できる位相特性と、分散を考慮しても補正できない不規則な位相特性とが含まれる場合にも精度よく被検査物の断層画像を取得することができる。

（その他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１８０：分光器、３００：表示部、６０１：分割部、
６１５：撮像部、６２０：干渉信号補正部、６２２：断層画像取得部

Claims (16)

1. 光源からの光を参照光と測定光とに分割する分割手段と、
   前記分割手段と被検査物とを結ぶ測定光路中に設けられ、前記測定光を反射することで前記測定光を前記被検査物に導き、且つ前記光源の光の波長とは異なる第１の波長の光に対する前記被検査物からの戻り光を透過する第１のダイクロイックミラーであって、複数の層により構成される第１のダイクロイックミラーと、
   前記分割手段と参照物体とを結ぶ参照光路中に配置され、前記参照光を反射することで前記参照光を前記参照物体へ導く参照ダイクロイックミラーであって、複数の層により構成される参照ダイクロイックミラーと、
   前記測定光が照射された前記被検査物からの戻り光と前記参照光が照射された前記参照物体からの参照戻り光との干渉光を受光する受光手段と、
   前記被検査物を観察するための観察光路に設けられ、前記透過された戻り光に基づき前記被検査物の画像を取得するための撮像手段と、を有し、
   前記参照光を導く参照光路中に配置されている前記参照ダイクロイックミラーは、前記第１のダイクロイックミラーの前記光源の波長に対する位相特性に対応する位相特性を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記第１のダイクロイックミラーが前記測定光に与える分散は前記参照ダイクロイックミラーが前記参照光に与える分散に対応してい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のダイクロイックミラーが前記測定光に与える分散は前記参照ダイクロイックミラーが前記参照光に与える分散と同じであることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記第１のダイクロイックミラーおよび前記参照ダイクロイックミラーのそれぞれは複数の層により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. 前記被検査物は被検眼であり、
   前記撮像手段は、前記透過された戻り光に基づき前記被検眼の前眼の画像を取得する第１の撮像手段であり、
   前記撮像装置は、前記光源の光の波長および前記第１の波長とは異なる第２の波長の光に対する前記被検査物からの戻り光であって、前記第１のダイクロイックミラーにより反射された戻り光を反射する第２のダイクロイックミラーと、
   前記第２のダイクロイックミラーにより反射された戻り光に基づき前記被検眼の眼底の画像を取得する第２の撮像手段と、を更に有し、
   前記測定光は前記第２のダイクロイックミラーを透過す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. 前記撮像手段で取得される画像と、前記受光手段の出力に基づいて取得される断層画像とを並べて表示する表示手段を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記光源からの光の中心波長は８５５ｎｍであって、
   前記第１のダイクロイックミラーおよび前記参照ダイクロイックミラーはそれぞれ波長が８５５ｎｍの光を反射し、波長が９７０ｎｍの光を透過する特性を有することを特徴する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記被検査物は被検眼であ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。
9. 前記戻り光は前記第１のダイクロイックミラーにより前記受光手段に向かって反射され、前記参照戻り光は前記参照ダイクロイックミラーにより前記受光手段に向かって反射されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記第１のダイクロイックミラーに対する前記測定光の入射角度と前記参照ダイクロイックミラーに対する前記参照光の入射角度とが同じになるように前記第１のダイクロイックミラーおよび前記参照ダイクロイックミラーが配置されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 前記測定光に対する被検査物からの戻り光と前記参照光との干渉光の位相特性を示す情報を用いて、前記干渉光から前記干渉光の位相特性を示す情報が含まれる信号と、前記干渉光の位相特性を示す情報が含まれない信号とを分離する干渉信号補正手段と、
    前記干渉光の位相特性を示す情報が含まれない信号を用いて、前記被検査物の断層画像を取得する断層画像取得手段と、
    を更に備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
12. 前記干渉信号補正手段は、前記受光手段によって受光された前記干渉光の位相特性を示す情報を用いて、前記干渉光から前記干渉光の位相特性を示す情報が含まれる信号と、前記干渉光の位相特性を示す情報が含まれない信号とを分離することを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
13. 前記受光手段で受光された前記干渉光の干渉信号を取得する干渉信号取得手段と、
    前記干渉信号から前記干渉光の位相特性を示す情報を取得する位相特性取得手段と、
    を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
14. 前記干渉信号取得手段は、前記干渉光の強度を示す信号から、前記測定光の強度を示す信号および前記参照光の強度を示す信号の差分をとることにより前記干渉信号を取得することを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
15. 前記干渉信号に対してフーリエ変換を行なうフーリエ変換手段と、
    前記フーリエ変換された信号に対してハイパスフィルター処理を行い、正成分の信号を取得するフィルター処理手段と、
    前記ハイパスフィルター処理された信号から偏角成分を取得することにより前記干渉信号の位相を測定する位相測定手段と、
    前記ハイパスフィルター処理された信号のピークを検出することにより前記干渉信号の周波数を検出する周波数検出手段と、
    前記周波数から前記干渉信号の位相を算出する位相算出手段と、を更に備え、
    前記位相特性取得手段は、前記測定された前記干渉信号の位相と、前記算出された前記干渉信号の位相との差分から前記位相特性を示す情報を取得することを特徴とする請求項１３または１４に記載の撮像装置。
16. 光源からの光を参照光と測定光とに分割する分割手段と、前記分割手段と被検査物とを結ぶ測定光路中に設けられ、前記測定光を反射することで前記測定光を前記被検査物に導き、且つ前記光源の光の波長とは異なる第１の波長の光に対する前記被検査物からの戻り光を透過する第１のダイクロイックミラーであって、複数の層により構成される第１のダイクロイックミラーと、前記分割手段と参照物体とを結ぶ参照光路中に配置され、前記参照光を反射することで前記参照光を前記参照物体へ導く参照ダイクロイックミラーであって、複数の層により構成される参照ダイクロイックミラーと、を有し、前記参照光を導く参照光路中に配置されている前記参照ダイクロイックミラーは、前記第１のダイクロイックミラーの前記光源の波長に対する位相特性に対応する位相特性を有している、撮像装置の撮像方法であって、
    前記測定光が照射された前記被検査物からの戻り光と前記参照光が照射された前記参照物体からの参照戻り光との干渉光を受光処理する受光工程と、
    前記被検査物を観察するための観察光路に設けられた撮像手段により、前記第１のダイクロイックミラーを透過した戻り光に基づき前記被検査物の画像を取得するための撮像工程と、
    を有することを特徴とする撮像方法。

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