JP6601189B2 - 光コヒーレンストモグラフィ装置および干渉信号処理プログラム - Google Patents

Description

本開示は、被検物（例えば、眼）の内部情報を得るための光コヒーレンストモグラフィ装置および干渉信号処理プログラムに関する。

光干渉断層計（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ）の一種として、測定光と参照光が合成された干渉光を複数の干渉光に分割し、複数のチャンネルによって干渉光を検出するものが知られている。例えば、特許文献１には、干渉光における垂直偏光成分の平衡検出を行う第１のチャンネルと、干渉光における水平偏光成分の平衡検出を行う第２のチャンネルを備えた光コヒーレンストモグラフィ装置（以下、「ＯＣＴ装置」という場合もある）が開示されている。

特開２０１５−６８７５５号公報

複数のチャンネルを備えたＯＣＴ装置では、それぞれのチャンネル間の特性に差が存在する場合がある。従来の技術では、それぞれのチャンネル間の特性差の影響で、取得される内部情報の正確性が低下する場合があった。

本開示の典型的な目的は、被検物の内部情報をより正確に取得することが可能な光コヒーレンストモグラフィ装置および干渉信号処理プログラムを提供することである。

本開示における典型的な実施形態が提供する光コヒーレンストモグラフィ装置は、測定光源と、前記測定光源から出射された測定光と参照光が合成された干渉光を、複数の干渉光に分割する分割光学系と、前記分割光学系によって分割された複数の干渉光のうち、１つまたは複数の干渉光を検出して第１干渉信号を出力する第１チャンネルと、前記分割光学系によって分割された複数の干渉光のうち、前記第１チャンネルによって検出される干渉光とは異なる１つまたは複数の干渉光を検出して第２干渉信号を出力する第２チャンネルと、前記第１干渉信号および前記第２干渉信号を入力して処理することで、被検物の内部情報を取得する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１チャンネルと前記第２チャンネルの間の特性差に起因する、前記第１干渉信号と前記第２干渉信号の間の波長帯域のずれである帯域ずれを補償して、前記内部情報を取得する。

本開示における典型的な実施形態が提供する干渉信号処理プログラムは、光コヒーレンストモグラフィ装置によって取得された干渉信号を処理することで被検物の内部情報を取得する処理装置において実行される干渉信号処理プログラムであって、前記光コヒーレンストモグラフィ装置は、測定光源と、前記測定光源から出射された測定光と参照光が合成された干渉光を、複数の干渉光に分割する分割光学系と、前記分割光学系によって分割された複数の干渉光のうち、１つまたは複数の干渉光を検出して第１干渉信号を出力する第１チャンネルと、前記分割光学系によって分割された複数の干渉光のうち、前記第１チャンネルによって検出される干渉光とは異なる１つまたは複数の干渉光を検出して第２干渉信号を出力する第２チャンネルと、を備え、前記処理装置のプロセッサが前記干渉信号処理プログラムを実行することで、前記第１チャンネルと前記第２チャンネルの間の特性差に起因する、前記第１干渉信号と前記第２干渉信号の間の波長帯域のずれである帯域ずれを補償して、前記内部情報を取得する処理ステップを前記処理装置に実行させる。

本開示に係る光コヒーレンストモグラフィ装置および干渉信号処理プログラムによると、被検物の内部情報がより正確に取得される。

本実施形態のＯＣＴ装置１の構成を説明するための概略図である。 ＦＰＮ光学部材２５に入射した光束の干渉を概略的に示す図である。 ＦＰＮ光学部材２５に由来する第１干渉信号および第２干渉信号のピークの位置を複素平面上で示す図である。

＜概要＞
本開示で例示する実施形態（以下、「本実施形態」という）では、ＯＣＴ装置は、ＯＣＴ光学系、分割光学系、第１チャンネル、第２チャンネル、および制御部を備える。

ＯＣＴ光学系は、被検物の内部情報を取得するための光干渉光学系である。ＯＣＴ光学系は、測定光源、光分割器、および光合成器を備える。測定光源は、被検物の内部情報を取得するための光を出射する。光分割器は、測定光源から出射された光を、測定光と参照光に分割する。光合成器は、被検物に照射されて反射された測定光と、参照光路を通過した参照光とを合成することで、干渉光を生成する。

なお、光分割器と光合成器は別部材であってもよいし、１つの部材（例えばカップラー）が光分割器と光合成器を兼ねてもよい。また、本実施形態では、光分割器としてカップラーが用いられており、光合成器としてビームスプリッタが用いられている。しかし、光分割器および光合成器の構成を変更することも可能である。例えば、光分割器としてビームスプリッタを使用してもよいし、光合成器としてカップラーを使用してもよい。

分割光学系は、測定光と参照光が合成された干渉光を、複数の干渉光に分割する。第１チャンネルは、分割光学系によって分割された複数の干渉光のうち、１つまたは複数の干渉光を検出して第１干渉信号を出力する。第２チャンネルは、分割光学系によって分割された複数の干渉光のうち、第１チャンネルによって検出される干渉光とは異なる１つまたは複数の干渉光を検出して第２干渉信号を出力する。なお、ＯＣＴ装置が３つ以上のチャンネルを備えている場合でも、本実施形態で例示する技術の少なくとも一部を適用できる。

制御部は、複数のチャンネルの各々から出力される複数の干渉信号（本実施形態では第１干渉信号および第２干渉信号）を入力して処理することで、被検物の内部情報を取得する。詳細には、本実施形態の制御部は、第１チャンネルと第２チャンネルの間の特性差に起因する、複数の干渉信号の間の波長帯域のずれ（以下、「帯域ずれ」という）を補償して、被検物の内部情報を取得する。この場合、複数のチャンネル間に特性差が存在する場合でも、特性差による影響が低下する。その結果、取得される内部情報の正確性が向上する。

なお、制御部が補償する帯域ずれは、複数の干渉信号間における波長帯域の範囲のずれ（位相ずれ）、および、波長帯域の幅の大きさのずれの少なくともいずれかであってもよい。波長帯域の範囲のずれが生じている場合とは、例えば、第１干渉信号の波長帯域の範囲が１０００〜１１００ｎｍであるのに対し、第２干渉信号の波長帯域の範囲が１００１〜１１０１ｎｍである場合等を示す。また、波長帯域の幅の大きさのずれが生じている場合とは、例えば、第１干渉信号の波長帯域の帯域幅が１００ｎｍであるのに対し、第２干渉信号の波長帯域の帯域幅が１０１ｎｍである場合等を示す。

第１チャンネルは、第１検出器および第１ＡＤ変換器を備えていてもよい。第１検出器は干渉光を検出する。第１ＡＤ変換器は、第１検出器によって検出されたアナログの信号からデジタルの第１干渉信号を生成して出力する。第２チャンネルは、第２検出器および第２ＡＤ変換器を備えていてもよい。。第２検出器は干渉光を検出する。第２ＡＤ変換器は、第２検出器によって検出されたアナログの信号からデジタルの第２干渉信号を生成して出力する。この場合、制御部は、干渉信号をそれぞれのチャンネルから適切に入力することができる。

帯域ずれは、第１検出器と第２検出器の間の個体差、第１ＡＤ変換器および第２ＡＤ変換器の各々から制御部が干渉信号を入力するタイミング（サンプリングタイミング）の差、および、複数の検出器の各々によって検出される干渉光の光路長差の少なくともいずれかに起因する帯域ずれであってもよい。この場合、ＯＣＴ装置は、複数のチャンネルを使用しつつ、それぞれのチャンネル間の特性差の影響を適切に抑制することができる。

本実施形態では、分割光学系で分割されて第１チャンネルに向かう干渉光と、分割光学系で分割されて第２チャンネルに向かう干渉光の位相差が、分割光学系によって所定値に定まる。制御部は、第１干渉信号および第２干渉信号における位相差を、分割光学系によって定まる所定値に調整する（近づける）ことで、帯域ずれを補償してもよい。この場合、ＯＣＴ装置は、それぞれのチャンネル間に特性差が存在する場合でも、複数の干渉信号の位相差を所定値に近づけて内部情報を取得することができる。なお、本実施形態では、分割光学系によって定まる２つの干渉信号の位相差の所定値はπである。しかし、位相差の所定値がπに限定されないことは言うまでもない。位相差の所定値が「０」であっても良い。

ＯＣＴ装置は、第１干渉信号および第２干渉信号に定常パターンノイズ（以下、「ＦＰＮ」と表す場合もある）を発生させる光学部材を備えていてもよい。制御部は、第１干渉信号および第２干渉信号に含まれる、ＦＰＮに対応する信号成分に基づいて、帯域ずれを補償してもよい。この場合、光学部材の影響で実際に検出される固定ノイズを基準として、帯域ずれが補償される。その結果、補償の精度が向上する。

なお、ＯＣＴ装置は、ＦＰＮを発生させずに帯域ずれを補償することも可能である。例えば、ＯＣＴ装置は、チャンネル間の特性差に関する特性差情報を、理論値または実験値に基づいて予め取得していてもよい。この場合、ＯＣＴ装置は、複数の干渉信号間の帯域ずれを、特性差情報に基づいて補償してもよい。例えば、ＯＣＴ装置は、第１ＡＤ変換器および第２ＡＤ変換器の各々から制御部が干渉信号を入力するタイミングの差を、特性差情報として取得していてもよい。この場合、ＯＣＴ装置は、干渉信号を入力するタイミングの差から、帯域ずれの補償量を決定してもよい。

ＯＣＴ装置は、ＰＳ−ＳＳ−ＯＣＴの構成を備えていてもよい。ＰＳ−ＯＣＴとは、偏光感受ＯＣＴ（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ＯＣＴ）であり、被検物の内部の複屈折性（リタデーション）、偏光軸（アクシスオリエンテーション）、複減衰（ダイアッテネーション）等の少なくともいずれかを取得することができる。ＳＳ−ＯＣＴとは、波長掃引光源を用いたＳｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴである。

詳細には、ＯＣＴ装置は、第１分割部材と第２分割部材を備えていてもよい。第１分割部材は、所定の位相差を有する複数の干渉光を生成する。第２分割部材は、偏光方向が異なる複数の干渉光を生成する。第１チャンネルは、偏光方向が互いに共通（本実施形態では水平偏光）し、且つ互いの間に位相差を有する２つの干渉光を平衡検出してもよい。第２チャンネルは、偏光方向が互いに共通（本実施形態では垂直偏光）し、且つ互いの間に位相差を有する２つの干渉光を平衡検出してもよい。第１チャンネルが検出する干渉光の偏光方向と、第２チャンネルが検出する干渉光の偏光方向は異なる。この場合、ＯＣＴ装置は、垂直偏光成分および水平偏光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、それぞれのチャンネル間の特性差の影響が低下された状態で取得することができる。

測定光源は、出射波長を時間的に掃引させる波長掃引光源であってもよい。制御部は、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取得してもよい。

第１分割部材によって分割された複数の干渉光の光路のうち、一部の干渉光の光路にのみ、ＦＰＮを発生させる光学部材（以下、「ＦＰＮ光学部材」という）が設けられていてもよい。この場合、ＦＰＮ光学部材を経た干渉光は、第１チャンネルおよび第２チャンネルの各々に入射する。従って、制御部は、第１干渉信号の平衡検出と第２干渉信号の平衡検出を行いつつ、第１干渉信号および第２干渉信号の各々に含まれるＦＰＮに基づいて適切に帯域ずれを補償することができる。

なお、本実施形態では、ＦＰＮ光学部材としてカバーガラスが用いられている。しかし、他の光学部材（例えば、偏光板等）をＦＰＮ光学部材として用いることも可能である。また、ＦＰＮ光学部材を設置する位置を変更することも可能である。例えば、ＯＣＴ装置は、光分割器によって分割された測定光をさらに分割する光学素子を備え、分割された測定光の光路のうちの一部の光路にＦＰＮ光学部材（例えば、カバーガラス、偏光板、ミラー等）を備えていてもよい。

なお、本実施形態で例示する技術の少なくとも一部は、ＰＳ−ＳＳ−ＯＣＴとは異なる構成を備えたＯＣＴ装置にも適用できる。

例えば、ＯＣＴ装置は、ＰＳ−ＳＤ−ＯＣＴの構成を備えていてもよい。ＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）は、波長掃引光源の代わりに、広帯域で固定された波長の光を出射する光源を、測定光源として備えてもよい。また、ＳＤ−ＯＣＴは、干渉光を波長に応じて分解する光分解器（例えば回折格子）を備えていてもよい。この場合、各チャンネルは、光分解器によって波長に応じて分解された光を検出する検出器（例えばラインセンサ）を備えていてもよい。また、ＳＤ−ＯＣＴは、所定の位相差を有する複数の干渉光を生成する第１分割部材を備えずに、第２分割部材のみを備えていてもよい。

また、本実施形態で例示する技術の少なくとも一部は、ドップラーＯＣＴの構成を備えたＯＣＴ装置にも適用できる。また、本実施形態で例示する技術の少なくとも一部は、互いに異なる波長の光を検出する複数のチャンネルを備えたＯＣＴ装置にも適用できる。この場合、ＯＣＴ装置は、干渉光を波長に応じて複数の干渉光に分割し、分割した複数の干渉光の各々を、複数のチャンネルの各々によって検出してもよい。また、それぞれのチャンネルが複数の干渉光の平衡検出を行わない場合でも、本実施形態で例示する技術の少なくとも一部を適用できる。つまり、１つのチャンネルが１つの干渉光を検出してもよい。複数のチャンネルを備えたＯＣＴ装置の他の例としては、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（ビーム間にディレイをつけてドップラー信号を得るＯＣＴ）、偏光を利用したフルレンジＳＳ−ＯＣＴ等がある。これらのＯＣＴ装置に、本実施形態で例示した技術の少なくとも一部を適用してもよい。

制御部は、第１干渉信号に含まれるＦＰＮに対応する信号成分と、第２干渉信号に含まれるＦＰＮに対応する信号成分の位相差を算出してもよい。制御部は、算出した位相差と、帯域ずれが存在しないと仮定した場合の所定の位相差（本実施形態では、分割光学系によって定まる所定値）との差分を、補償する帯域ずれとして算出してもよい。この場合、ＯＣＴ装置は、補償する帯域ずれを、ＦＰＮを用いて適切に算出することができる。

＜実施形態＞
以下、本開示における典型的な実施形態の一例について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本実施形態のＯＣＴ装置１の概略構成について説明する。本実施形態のＯＣＴ装置１は、ＯＣＴ光学系１０、分割光学系２０、第１チャンネル３０、第２チャンネル４０、および制御部５０を備える。

本実施形態のＯＣＴ光学系１０は、ＳＳ−ＯＣＴ方式の干渉光学系である。ＯＣＴ光学系１０は、測定光源１１、カップラー１２、サーキュレータ１３、測定光学系１４、参照光学系１８、およびビームスプリッタ２１を備える。

測定光源１１は、被検物（本実施形態では被検眼Ｅ）の内部情報を取得するための光を出射する。本実施形態の測定光源１１は、波長掃引光源（波長走査型光源）であり、出射波長を時間的に高速で変化させる。波長掃引光源は、例えば、レーザ媒体、共振器、および波長選択フィルタを備えてもよい。波長選択フィルタには、例えば、回折格子とポリゴンミラーの組み合わせ、または、ファブリー・ペローエタロンを用いたフィルタ等が用いられてもよい。なお、ＳＳ−ＯＣＴ方式以外の方式を用いる場合には、測定光源１１は波長掃引光源である必要は無い。

カップラー１２は、測定光源１１から出射された光を測定光と参照光に分割する光分割器として用いられている。サーキュレータ１３は、カップラー１２からの測定光を測定光学系１４の光ファイバ１５に導光すると共に、光ファイバ１５からの光を光ファイバ１７に導光する。なお、サーキュレータ１３はカップラーであってもよい。

測定光学系１４は、測定光を被検物（例えば、被検眼Ｅの眼底または前眼部等）に導くと共に、被検物によって反射された測定光の反射光を光ファイバ１７に導く。本実施形態の測定光学系１４は、光ファイバ１５、光スキャナ１６、および対物レンズ系を備える。測定光は、サーキュレータ１３および光ファイバ１５を介して光スキャナ１６に向かう。光スキャナ１６は、測定光の反射方向を変更する。光スキャナ１６によって偏向された測定光は、対物レンズ系によって平行ビームとなって被検物に入射する。光スキャナ１６は、被検物内でＸＹ方向（横断方向）に測定光を走査させることができる。光スキャナ１６には、光の進行方向を変更することが可能な各種構成（例えば、ガルバノミラー、ポリゴンミラー、レゾナントスキャナ、および音響光学素子等）を用いることができる。一例として、本実施形態では２つのガルバノミラーが光スキャナ１６として用いられている。

被検物からの測定光の反射光（後方散乱光）は、対物レンズ系、光スキャナ１６、光ファイバ１５、サーキュレータ１３、および光ファイバ１７を経て、ビームスプリッタ２１に達する。

参照光学系１８は、測定光の反射光と合成される参照光を生成する。参照光学系１８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よい。本実施形態の参照光学系１８は、透過光学系（例えば光ファイバ）を備え、カップラー１２からの光を戻さずに透過させてビームスプリッタ２１へ導く。なお、参照光学系１８は反射光学系を備えていてもよい。この場合、参照光学系１８は、カップラー１２からの光を反射光学系によって反射させることで、参照光を生成してもよい。

本実施形態のＯＣＴ光学系１０は、測定光と参照光の光路長差を調整するための光学部材を備える。例えば、ＯＣＴ装置１０は、参照光学系１８の光路に配置された光学部材を光軸方向に移動させることで、測定光と参照光の光路長差を調整してもよい。光路長差を調整するための光学部材は、測定光の光路中に設けられていてもよい。

ビームスプリッタ２１は、測定光の反射光と、参照光学系１８を経た参照光とを合成（合波）させて、干渉光を生成する。つまり、ビームスプリッタ２１は、測定光と参照光を合成する光合成器として機能する。また、詳細は後述するが、ビームスプリッタ２１は、干渉光を複数の干渉光に分割する分割光学系２０の少なくとも一部を兼ねる。ただし、光合成器の構成を変更することも可能である。例えば、光合成器が分割光学系２０とは別に設けられていてもよい。光合成器としてカップラーが使用されてもよい。測定光源１１から出射された光を分割するカップラー１２（光分割器）が、光合成器を兼ねてもよい。

分割光学系２０は、測定光（詳細には、測定光の反射光）と参照光とが合成された干渉光を、複数の干渉光に分割する。一例として、本実施形態の分割光学系２０は、ＰＳ−ＯＣＴ方式によって被検物の内部の複屈折性を取得するための構成を備える。詳細には、本実施形態の分割光学系２０は、ビームスプリッタ２１、第１偏光ビームスプリッタ２２、および第２偏光ビームスプリッタ２３を備える。

ビームスプリッタ２１は、所定の位相差を互いに有する複数（本実施形態では２つ）の干渉光を生成する第１分割部材として機能する。詳細には、ビームスプリッタ２１を透過する光と、ビームスプリッタ２１によって反射する光の間には、π／２の位相差が生じる。本実施形態のビームスプリッタ２１は、光ファイバ１７を経た測定光を透過させつつ、参照光学系１８を経た参照光を反射させることで、両者を合成させて第１干渉光を生成する。また、本実施形態のビームスプリッタ２１は、光ファイバ１７を経た測定光を反射させつつ、参照光学系１８を経た参照光を透過させることで、両者を合成させて第２干渉光を生成する。第１干渉光と第２干渉光の位相差はπとなる。

偏光ビームスプリッタ２２，２３は、干渉光を、水平偏光成分（ｐ偏光成分）を持つ干渉光と垂直偏光成分（ｓ偏光成分）を持つ干渉光に分割する第２分割部材として機能する。詳細には、第１偏光ビームスプリッタ２２は、第１干渉光を透過させることで、水平偏光成分を持つ干渉光Ａを生成すると共に、第１干渉光を反射させることで、垂直偏光成分を持つ干渉光Ｂを生成する。また、第２偏光ビームスプリッタ２３は、第２干渉光を透過させることで、水平偏光成分を持つ干渉光Ｃを生成すると共に、第２干渉光を反射させることで、垂直偏光成分を持つ干渉光Ｄを生成する。

なお、分割光学系２０の構成を変更することも可能である。例えば、本実施形態のビームスプリッタ２１は、測定光と参照光を合成して干渉光を生成する光合成器と、干渉光を複数の干渉光に分割する分割部材を兼ねる。しかし、前述したように、光合成器と分割部材が別に設けられていてもよい。また、ＰＳ−ＯＣＴ方式における分割光学系は、光合成器によって生成された干渉光を、偏光方向が異なる複数の干渉光に第２分割部材によって分割した後に、分割したそれぞれの干渉光を、第１分割部材によってさらに分割してもよい。また、ＰＳ−ＯＣＴ方式以外の方式である場合には、分割光学系は、第２分割部材を用いずに複数の干渉光を生成してもよい。第１分割部材としてビームスプリッタ以外の光学部材（例えば、カップラー等）が用いられてもよい。第２分割部材として偏光ビームスプリッタ以外の光学部材が用いられてもよい。

第１チャンネル３０および第２チャンネル４０は、分割光学系２０によって分割された干渉光を検出して干渉信号を出力する。本実施形態の第１チャンネル３０は、第１検出器３１と第１ＡＤ変換器（第１デジタイザー）３４を備える。第１検出器３１は、分割光学系２０によって分割された複数の干渉光のうちの１つまたは複数（本実施形態では２つ）を検出する。第１ＡＤ変換器３４は、第１検出器３１によって検出されたアナログの信号からデジタルの第１干渉信号を生成して出力する。また、本実施形態の第２チャンネル４０は、第２検出器４１と第２ＡＤ変換器（第２デジタイザー）４４を備える。第２検出器４１は、分割光学系２０によって分割された複数の干渉光のうち、第１チャンネル３０によって検出される干渉光とは異なる１つまたは複数（本実施形態では２つ）の干渉光を検出する。第２ＡＤ変換器４４は、第２検出器４１によって検出されたアナログの信号からデジタルの第２干渉信号を生成して出力する。

詳細には、第１検出器３１は、干渉光Ａを検出する検出部３２Ａと、干渉光Ｃを検出する検出部３２Ｃを備える平衡検出器であり、２つの干渉光Ａ，Ｃを平衡検出する。前述したように、分割光学系２０によって分割されて第１チャンネル３０（第１検出器３１）に向かう干渉光Ａと干渉光Ｃは、偏光方向が互いに共通（本実施形態では水平偏光）し、且つ互いの間に位相差（本実施形態では位相差π）を有する。また、第２検出器４１は、干渉光Ｂを検出する検出部４２Ｂと、干渉光Ｄを検出する検出部４２Ｄを備える平衡検出器であり、２つの干渉光Ｂ，Ｄを平衡検出する。分割光学系２０によって分割されて第２チャンネル４０（第２検出器４１）に向かう干渉光Ｂと干渉光Ｄは、偏光方向が互いに共通（本実施形態では垂直偏光）し、且つ互いの間に位相差（本実施形態では位相差π）を有する。この場合、ＯＣＴ装置１は、水平偏光成分および垂直偏光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取得することができる。

ＯＣＴ装置１は、第１干渉信号および第２干渉信号に定常パターンノイズ（ＦＰＮ）を発生させるＦＰＮ光学部材２５を備える。本実施形態では、ＦＰＮ光学部材２５は、ビームスプリッタ（第１分割部材）２１によって分割される複数の干渉光の光路のうち、一部の干渉光の光路に設けられている。詳細には、本実施形態のＦＰＮ光学部材２５は、ビームスプリッタ２１と第１偏光ビームスプリッタ２２の間の干渉光の光路に設けられている。この場合、第１干渉信号および第２干渉信号の両方に、共通のＦＰＮ光学部材２５によってＦＰＮが発生する。従って、例えば、第１偏光ビームスプリッタ２２によって分割される２つの干渉光の光路の各々にＦＰＮ光学部材を設ける場合等に比べて、ＦＰＮを利用した帯域ずれの補償精度が向上する。

図２に示すように、本実施形態のＦＰＮ光学部材２５には、一例として、既知の厚みＤを有するカバーガラスが用いられている。ＦＰＮ光学部材２５の前面と後面は、共に、干渉光の光軸に対して垂直に交わるように配置される。ＦＰＮ光学部材２５を通過する干渉光は、ＦＰＮ光学部材２５をそのまま透過する透過光Ｅ１と、ＦＰＮ光学部材２５内で２ｎ（ｎ＝１，２，３・・・）回反射して透過する透過光（図２では、２回反射する透過光Ｅ２のみを図示）に分けられる。透過光と内部反射光は互いに干渉する。ＦＰＮ光学部材２５によって発生した干渉光は、第１チャンネル３０および第２チャンネル４０によってＦＰＮとして検出される。ＦＰＮ光学部材２５をそのまま透過する光のピークと、ＦＰＮ光学部材２５内で２ｎ回反射した後に透過する光のピークは、ＦＰＮ光学部材２５の厚さの２ｎ倍離れて検出される。

なお、ＦＰＮ光学部材の配置位置を変更することも可能である。例えば、ビームスプリッタ２１と第１偏光ビームスプリッタ２２の間でなく、ビームスプリッタ２１と第２偏光ビームスプリッタ２３の間にＦＰＮ光学部材が配置されてもよい。第１偏光ビームスプリッタ２２によって分割される２つの干渉光の光路の各々にＦＰＮ光学部材が配置されてもよい。第２偏光ビームスプリッタ２３によって分割される２つの干渉光の光路の各々にＦＰＮ光学部材が配置されてもよい。また、ＯＣＴ装置１は、光分割器（本実施形態ではカップラー１２）によって分割された測定光をさらに分割する光学素子を備え、分割された測定光の光路のうちの一部の光路にＦＰＮ光学部材を備えていてもよい。また、カバーガラス以外の光学部材（例えば、偏光板またはミラー等）をＦＰＮ光学部材として用いることも可能である。

制御部５０は、ＯＣＴ装置１の動作を制御する。例えば、制御部５０は、第１チャンネル３０と第２チャンネル（詳細には、第１ＡＤ変換器３４と第２ＡＤ変換器４４）から第１干渉信号および第２干渉信号を入力して処理することで、被検物の内部情報を取得する。制御部５０は、ＣＰＵ（プロセッサ）５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、および不揮発性メモリ（Ｎｏｎ−ｖｏｌａｔｉｌｅ ｍｅｍｏｒｙ：ＮＶＭ）５４を備える。ＣＰＵ５１は、ＯＣＴ装置１における各部の制御（例えば、測定光源１１の制御、光スキャナ１６の制御、干渉信号の処理制御等）を司る。ＲＯＭ５２には、各種プログラム、初期値等が記憶されている。ＲＡＭ５３は、各種情報を一時的に記憶する。不揮発性メモリ５４は、電源の供給が遮断されても記憶内容を保持できる非一過性の記憶媒体である。例えば、ハードディスクドライブ、フラッシュＲＯＭ、および着脱可能なＵＳＢメモリ等を不揮発性メモリ５４として使用してもよい。本実施形態では、後述する帯域ずれ補償処理を実行するための干渉信号処理プログラム等が不揮発性メモリ５４に記憶される。

本実施形態では、ＯＣＴ光学系１０および制御部５０等が１つの筐体に内蔵された一体型のＯＣＴ装置１を例示する。しかし、ＯＣＴ装置１は、筐体が異なる複数の装置を備えていてもよいことは言うまでもない。例えば、ＯＣＴ装置１は、ＯＣＴ光学系１０等を内蔵する光学装置と、光学装置に有線または無線で接続されるパーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という）とを備えていてもよい。この場合、光学装置が備える制御部と、ＰＣの制御部とが共にＯＣＴ装置１の制御部５０として機能しても良い。つまり、制御部５０は複数のプロセッサを備えていてもよい。また、ＰＣの制御部が単独でＯＣＴ装置１の制御部５０として機能しても良い。また、本実施形態では、干渉信号を処理して内部情報を取得する処理装置をＯＣＴ装置１が兼ねる。しかし、ＯＣＴ装置１以外の装置（例えばＰＣ）が、ＯＣＴ装置１によって取得された干渉信号を処理する処理装置として機能してもよい。

図３を参照して、本実施形態の制御部５０が実行する帯域ずれの補償方法（帯域ずれ補償処理）の一例について説明する。複数のチャンネルを備えたＯＣＴ装置では、それぞれのチャンネル間の特性に差が存在する影響で、複数の干渉信号の間の波長帯域のずれ（帯域ずれ）が生じる場合がある。一例として、本実施形態では、第１検出器３１と第２検出器４１の間の個体差、第１ＡＤ変換器３４および第２ＡＤ変換器４４の各々から制御部５０が干渉信号を入力するタイミング（サンプリングタイミング）の差、および、複数の検出器３１，４１の各々によって検出される干渉光の光路長差の少なくともいずれかに起因して、帯域ずれが生じる場合がある。帯域ずれが生じると、被検物の内部情報を正確に取得することが困難になる。特に、高周波になる程、帯域ずれの影響が顕著になる。本実施形態の制御部５０は、帯域ずれを補償して被検物の内部情報（例えば、断層画像、複屈折性等の少なくともいずれか）を取得する。

一例として、本実施形態の制御部５０は、第１干渉信号および第２干渉信号における位相差を、分割光学系２０によって定まる所定値に調整することで、２つの干渉信号における帯域ずれを補償する。前述したように、本実施形態の分割光学系２０は、第１チャンネル３０に検出させる干渉光と、第２チャンネル４０に検出させる干渉光の位相差がπとなるように、干渉光を分割する。従って、制御部５０は、２つの干渉信号における位相差を所定値πに調整することで、帯域ずれを補償する。

本実施形態では、第１干渉信号および第２干渉信号にＦＰＮを発生させるＦＰＮ光学部材２５が設けられている。制御部５０は、第１干渉信号および第２干渉信号に含まれる、ＦＰＮに対応する信号成分に基づいて、帯域ずれを補償する。

図３で例示する複素平面では、第１チャンネル３０から取得される（つまり、水平偏光成分から取得される）第１干渉信号のうち、ＦＰＮ光学部材２５に由来する信号成分のピークの位置が、Ｉ_Ｈ（ｐｅａｋ）で示されている。また、第２チャンネル４０から取得される（つまり、垂直偏光成分から取得される）第２干渉信号のうち、ＦＰＮ光学部材２５に由来する信号成分のピークの位置が、Ｉ_Ｖ（ｐｅａｋ）で示されている。Ｉ_Ｈ（ｐｅａｋ）とＩ_Ｖ（ｐｅａｋ）は同一のＦＰＮ光学部材２５に由来しており、且つ、分割光学系２０によって定まる２つの干渉信号の位相差はπである。従って、帯域ずれが存在しないと仮定すると、Ｉ_Ｈ（ｐｅａｋ）とＩ_Ｖ（ｐｅａｋ）の位相差Δφは所定値πとなるはずである。つまり、本実施形態では、帯域ずれが存在しない場合、複素平面上において、Ｉ_Ｈ（ｐｅａｋ）とＩ_Ｖ（ｐｅａｋ）は原点を通る同一直線上に位置する。しかし、図３に示す例では、帯域ずれの影響で、Ｉ_Ｈ（ｐｅａｋ）とＩ_Ｖ（ｐｅａｋ）の位相差Δφが所定値πに対してずれている。本実施形態の制御部５０は、Ｉ_Ｈ（ｐｅａｋ）とＩ_Ｖ（ｐｅａｋ）の位相差Δφを算出する。制御部５０は、算出した位相差Δφと、帯域ずれが存在しないと仮定した場合の位相差の所定値πとの差分を、帯域ずれの補償値として算出する。制御部５０は、検出された第１干渉信号と第２干渉信号の少なくともいずれかに対して、補償値に基づく処理を行うことで、第１干渉信号と第２干渉信号の波長帯域の関係を適切な関係に補正する。図３に示す例では、帯域ずれが補償されることで、Ｉ_Ｖ（ｐｅａｋ）がＩ´_Ｖ（ｐｅａｋ）に補正されている。その結果、２つの干渉信号の波長帯域の関係が適切な関係（本実施形態では、位相差が所定値πとなる関係）となっている。

制御部５０が実行する帯域ずれの補償方法の具体例について、さらに詳細に説明する。制御部５０は、第１チャンネル３０を介して水平偏光成分から取得される第１干渉信号のうち、ＦＰＮ光学部材２５に由来する信号成分Ｉ_Ｈを求める。信号成分Ｉ_Ｈは、以下の（数１）によって表される。なお、Ｉ_ｒは参照光の水平偏光成分に基づく信号、Ｉ_ｐは測定光の水平偏光成分に基づく信号、ｋは波数、ΔｚはＩ_ｒとＩ_ｐの距離差を示す。

制御部５０は、第２チャンネル４０を介して垂直偏光成分から取得される第２干渉信号のうち、ＦＰＮ光学部材２５に由来する信号成分Ｉ_Ｖを求める。信号成分Ｉ_Ｖは、以下の（数２）によって表される。なお、Ｉ´_ｒは参照光の垂直偏光成分に基づく信号、Ｉ´_ｐは測定光の垂直偏光成分に基づく信号、ｒは帯域ずれ（本実施形態では、２つの干渉信号間における波長帯域の範囲のずれ）を示す。

制御部５０は、信号成分Ｉ_Ｈと信号成分Ｉ_Ｖの位相差Δφを算出する。位相差Δφは、例えば、以下の（数３）によって表される。

制御部５０は、帯域ずれが存在しないと仮定した場合の位相差の所定値（本実施形態ではπ）と、算出した位相差Δφとの差分を、帯域ずれの補償値として算出する。制御部５０は、算出した補償値に基づいて、第１干渉信号と第２干渉信号の帯域ずれを補償する。例えば、被検物に由来する干渉信号を含む第２干渉信号に対して補償値に基づく処理を行うことで、第１干渉信号と第２干渉信号の波長帯域の関係を補正することが可能である。この場合、補正後の第２干渉信号Ｉ´_Ｖは、以下の（数４）によって求められる。なお、第１干渉信号に対して補償値に基づく処理を行ってもよいことは言うまでもない。

なお、本実施形態で説明した帯域ずれの補償方法は一例に過ぎない。従って、他の方法で帯域ずれを補償することも可能である。例えば、上記の（数４）では、第２干渉信号に対して補償値に基づく処理が行われる。しかし、第１干渉信号に対して補償値に基づく処理を行ってもよいことは言うまでもない。また、制御部５０は、ＦＰＮを利用せずに帯域ずれを補償することも可能である。例えば、制御部５０は、チャンネル間の特性差に関する特性差情報を、理論値または実験値に基づいて予め取得していてもよい。この場合、制御部５０は、予め取得している特性差情報に基づいて帯域ずれを補償してもよい。特性差情報には、例えば、第１ＡＤ変換器３４および第２ＡＤ変換器４４の各々から制御部５０が干渉信号を入力するタイミングの差等を用いることができる。また、ＯＣＴ装置１は、チャンネル間の特性差に基づく補償値を予め取得していてもよい。

干渉信号Ｉ_Ｈ、Ｉ_Ｖ、Ｉ´_Ｖ等を求める際に、平行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してもよい。マッピング状態を補正する方法については、例えば、特開２０１５−６８７７５号公報に記載されている。

ＯＣＴ装置１の機械的構成等を変更することも可能である。例えば、本実施形態のＯＣＴ装置１は２つのチャンネル３０，４０を備える。しかし、３つ以上のチャンネルを備えるＯＣＴ装置でも、本実施形態で例示した技術の少なくとも一部を適用できる。

１ ＯＣＴ装置
１１ 測定光源
２０ 分割光学系
２１ ビームスプリッタ
２２ 第１偏光ビームスプリッタ
２３ 第２偏光ビームスプリッタ
２５ ＦＰＮ光学部材
３０ 第１チャンネル
３１ 第１検出器
３４ 第１ＡＤ変換器
４０ 第２チャンネル
４１ 第２検出器
４４ 第２ＡＤ変換器
５０ 制御部

Claims (5)

1. 光コヒーレンストモグラフィ装置であって、
   測定光源と、
   前記測定光源から出射された測定光と参照光が合成された干渉光を、複数の干渉光に分割する分割光学系と、
   前記分割光学系によって分割された複数の干渉光のうち、１つまたは複数の干渉光を検出して第１干渉信号を出力する第１チャンネルと、
   前記分割光学系によって分割された複数の干渉光のうち、前記第１チャンネルによって検出される干渉光とは異なる１つまたは複数の干渉光を検出して第２干渉信号を出力する第２チャンネルと、
   前記第１干渉信号および前記第２干渉信号を入力して処理することで、被検物の内部情報を取得する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記第１チャンネルと前記第２チャンネルの間の特性差に起因する、前記第１干渉信号と前記第２干渉信号の間の波長帯域のずれである帯域ずれを補償して、前記内部情報を取得することを特徴とする光コヒーレンストモグラフィ装置。
2. 請求項１の光コヒーレンストモグラフィ装置であって、
   前記第１チャンネルは、
   干渉光を検出する第１検出器と、
   前記第１検出器によって検出されたアナログの信号からデジタルの前記第１干渉信号を生成して出力する第１ＡＤ変換器とを備え、
   前記第２チャンネルは、
   干渉光を検出する第２検出器と、
   前記第２検出器によって検出されたアナログの信号からデジタルの前記第２干渉信号を生成して出力する第２ＡＤ変換器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装置。
3. 請求項２の光コヒーレンストモグラフィ装置であって、
   前記帯域ずれは、
   前記第１検出器と前記第２検出器の間の個体差、
   前記第１ＡＤ変換器および前記第２ＡＤ変換器の各々から前記制御部が干渉信号を入力するタイミングの差、および、
   前記第１検出器が検出する干渉光の光路長と、前記第２検出器が検出する干渉光の光路長の差、
   の少なくともいずれかに起因する波長帯域のずれであることを特徴とする光コヒーレンストモグラフィ装置。
4. 請求項１から３のいずれかの光コヒーレンストモグラフィ装置であって、
   前記分割光学系で分割されて前記第１チャンネルに向かう干渉光と、前記分割光学系で分割されて前記第２チャンネルに向かう干渉光の位相差が、前記分割光学系によって所定値に定まると共に、
   前記制御部は、
   入力した前記第１干渉信号および前記第２干渉信号における位相差を前記所定値に調整することで、前記帯域ずれを補償することを特徴とする光コヒーレンストモグラフィ装置。
5. 光コヒーレンストモグラフィ装置によって取得された干渉信号を処理することで被検物の内部情報を取得する処理装置において実行される干渉信号処理プログラムであって、
   前記光コヒーレンストモグラフィ装置は、
   測定光源と、
   前記測定光源から出射された測定光と参照光が合成された干渉光を、複数の干渉光に分割する分割光学系と、
   前記分割光学系によって分割された複数の干渉光のうち、１つまたは複数の干渉光を検出して第１干渉信号を出力する第１チャンネルと、
   前記分割光学系によって分割された複数の干渉光のうち、前記第１チャンネルによって検出される干渉光とは異なる１つまたは複数の干渉光を検出して第２干渉信号を出力する第２チャンネルと、
   を備え、
   前記処理装置のプロセッサが前記干渉信号処理プログラムを実行することで、
   前記第１チャンネルと前記第２チャンネルの間の特性差に起因する、前記第１干渉信号と前記第２干渉信号の間の波長帯域のずれである帯域ずれを補償して、前記内部情報を取得する処理ステップを前記処理装置に実行させることを特徴とする干渉信号処理プログラム。