JP6690390B2 - 光コヒーレンストモグラフィー装置 - Google Patents
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Description
本開示は、測定光と参照光との光干渉を利用して被検物を計測する光コヒーレンストモグラフィー装置に関する。
測定光と参照光との光干渉を利用して被検物を計測する光コヒーレンストモグラフィー装置において、測定光を複数のビームに分離した２ビーム型光コヒーレンストモグラフィー装置が知られている（特許文献１、特許文献２参照）。
さらに、被検物の偏光特性を測定するための構成として、偏光感受型ＯＣＴ（ＰＳ−ＯＣＴ：：polarization sensitive OCT）が知られている。
上記装置の改良として、特許文献３、４が知られており、光遅延路を用いて一つの光検出器によって複数の断層画像を得ようとするものである。
特許文献１、２の場合、スペクトルメータが２つ必要な点、偏光を使って２光束に分離する必要があるなど、複雑であり、実用的には、改善の余地がある。
偏光感受型ＯＣＴの場合、同一部位に関する断層像を複数取得するためには、所定のフレームレートにて連続的に取得される断層像から複数の断層像を抽出する、もしくは複数の検出系を設ける必要があった。
また、特許文献３、４の装置であっても、眼から戻ってくる光がスプリッタ等によって減衰される等、改善の余地がある。
本開示は、上記背景技術の少なくとも一つの側面に関して改善しう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、本開示は以下のような構成を備えることを特徴とする。
ＯＣＴ光源から出射された光を、第１の測定光路と参照光路に分割する第１の光分割器と、
第１の測定光路からの測定光を第２の光分割器を介して被検物に導光するための導光光学系であって、前記測定光による前記被検物からの反射光を前記第１の測定光路と第２の測定光路に分割する前記第２の光分割器を備える導光光学系と、
前記第１の測定光路を経由した前記反射光と、前記参照光路を経由した参照光との干渉である第１の干渉と、前記第２の測定光路を経由した前記反射光と、前記参照光路を経由した参照光との干渉である第２の干渉とを検出するための検出光学系と、
前記検出光学系から出力される出力信号を処理して被検物のＯＣＴデータを得る演算処理器と、 を備える。
第１の測定光路からの測定光を第２の光分割器を介して被検物に導光するための導光光学系であって、前記測定光による前記被検物からの反射光を前記第１の測定光路と第２の測定光路に分割する前記第２の光分割器を備える導光光学系と、
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前記検出光学系から出力される出力信号を処理して被検物のＯＣＴデータを得る演算処理器と、 を備える。
本開示に係る装置を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態に係る光コヒーレンストモグラフィー装置は、第１の光分割器（例えば、カップラ１０４）と、第２の光分割器（例えば、偏光ビームスプリッタ３０２）を備える導光光学系（例えば、導光光学系２００）と、検出光学系（例えば、検出器１２０）と、演算処理器（例えば、演算制御器７０）を備えてもよい。なお、第１の光分割器、第２の光分割器は、光路を分割するための光路分割器（optical path splitter）であってもよく、例えば、光路を分割するための光学部材が用いられてもよい。
第１の光分割器は、ＯＣＴ光源（例えば、光源１０２）から出射された光を、第１の測定光路（例えば、光ファイバー１０５）と参照光路（例えば、参照光学系１１０）に分割してもよい。導光光学系は、第１の測定光路からの測定光（試料光ともいう）を第２の光分割器を介して被検物に導光してもよい。導光光学系は、例えば、対物レンズ系を備えてもよいし、対物ミラー系を備えてもよい。
第２の光分割器は、測定光による被検物からの反射光を第１の測定光路と第２の測定光路（例えば、光ファイバー３０６）に分割してもよい。第２の光分割器は、測定光路に配置されてもよい。第２の光分割器は、測定光による被検物からの反射光を第１の測定光路に戻すと共に、第２の測定光路に新たに導光してもよい。第２の光分割器は、被検物からの反射光を３つ以上の光路に分割してもよい。
第２の光分割器は、さらに、第１の測定光路からの測定光を第１の測定光（例えば、第１の測定光（Ｐ））と第２の測定光（例えば、第２の測定光（Ｓ））に分割してもよい。第２の光分割器は、第１の測定光を透過し、第２の測定光を反射する特性を備えてもよい。第２の光分割器は、第１の測定光路からの測定光を、互いに偏光成分が異なる第１の測定光と第２の測定光に分割する特性を備えてもよい。この場合、３つ以上の測定光に分割してもよい。
検出光学系は、第１の測定光路を経由した反射光と、参照光路を経由した参照光との干渉である第１の干渉と、第２の測定光路を経由した反射光と、参照光路を経由した参照光との干渉である第２の干渉とを検出してもよい。検出光学系は、光検出器（例えば、検出器１２０）を備えてもよい。検出光学系は、第１の干渉を検出するための第１の光検出器と、第２の干渉を検出するための第２の光検出器とを別々に備えてもよい。検出光学系は、単一の検出器によって第１の干渉と第２の干渉を検出してもよい。
演算処理器は、検出光学系から出力される出力信号を処理して被検物のＯＣＴデータを得てもよい。取得されるＯＣＴデータは、形態断層画像の他、モーションコントラストデータ、偏光特性データ等の機能ＯＣＴデータであってもよい。
＜基本的構成＞
ＯＣＴ装置（例えば、ＯＣＴ装置１）において、フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー（ＦＤ−ＯＣＴ）が基本的構成であってもよい。ＯＣＴ装置は、例えば、ＯＣＴ光学系（例えば、ＯＣＴ光学系１００）、演算制御器（例えば、制御器７０）を含む。本装置の技術は、例えば、偏光感受ＯＣＴ（ＰＳ−ＯＣＴ：polarization sensitive OCT）に適用されるが、もちろん、被検物の反射強度を検出するためのスダンダートＯＣＴ、被検物のモーションコントラストデータを検出するためのＯＣＴアンジオグラフィー（例えば、ドップラＯＣＴ）においても適用されてもよい。また、ＰＳ−ＯＣＴとＯＣＴアンジオグラフィーとが複合されたマルチファンクションＯＣＴであってもよい。ＦＤ−ＯＣＴとしては、波長掃引式ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ：Swept source-OCT）、スペクトルドメインＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ：Spectral Domain OCT）が代表的である。
ＯＣＴ装置（例えば、ＯＣＴ装置１）において、フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー（ＦＤ−ＯＣＴ）が基本的構成であってもよい。ＯＣＴ装置は、例えば、ＯＣＴ光学系（例えば、ＯＣＴ光学系１００）、演算制御器（例えば、制御器７０）を含む。本装置の技術は、例えば、偏光感受ＯＣＴ（ＰＳ−ＯＣＴ：polarization sensitive OCT）に適用されるが、もちろん、被検物の反射強度を検出するためのスダンダートＯＣＴ、被検物のモーションコントラストデータを検出するためのＯＣＴアンジオグラフィー（例えば、ドップラＯＣＴ）においても適用されてもよい。また、ＰＳ−ＯＣＴとＯＣＴアンジオグラフィーとが複合されたマルチファンクションＯＣＴであってもよい。ＦＤ−ＯＣＴとしては、波長掃引式ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ：Swept source-OCT）、スペクトルドメインＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ：Spectral Domain OCT）が代表的である。
ＯＣＴ光学系は、ＯＣＴ原理を用いて被検物の断層像（ＯＣＴ断層像）を得るための干渉計に係る構成を備えてもよい。ＯＣＴ光学系は、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）を備えてもよい。スプリッタ（例えば、カップラ１０４）は、光源（例えば、光源１０２）からの光を測定光路と参照光路に分割してもよい。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備えてもよい。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備えてもよい。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）させてもよい。検出器（例えば、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してもよい。測定光路には、光スキャナ（例えば、光スキャナ１０８）が設けられてもよく、光スキャナは、例えば、測定光を被検物上で走査するために用いられる。
演算制御器（以下、制御器）は、装置の各構成の制御処理、画像処理、演算処理、等を行ってもよい。例えば、制御器は、検出器からの検出信号を処理することによって、ＯＣＴデータを得てもよい。制御器は、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してもよい。制御器は、スペクトル信号を処理して深さ方向に関する被検物のデータ（深さ情報）を得てもよい。
さらに、制御器は、測定光の走査等によって異なる位置で得られた深さ情報を並べて被検物の情報（形態情報、偏光特性など）を得てもよい。制御器は、得られた結果を記憶部（例えば、メモリ７２）に記憶してもよい。制御器は、得られた結果を表示部（例えば、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）に変換されてもよい。あるいは、初めから波数ｋに関して等間隔な関数Ｉ（ｋ）として取得されてもよい（Ｋ―ＣＬＯＣＫ技術）。制御器は、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ＯＣＴデータを得てもよい。
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てもよい。制御器は、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）を得てもよい。制御器は、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てもよい。
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。
＜スペクトルの多重化技術＞
本実施形態に係るＯＣＴ光学系には、互いに光路長差を持つ少なくとも２つの光を生成させるための光路長差生成器（例えば、光遅延路３００）が配置されてもよい。光路長差生成器は、光遅延路であってもよい。光路長差生成器は、基準光路と迂回光路を備えてもよい。光路長差生成器は、測定光路又は参照光路の少なくともいずれかに配置されてもよい。
本実施形態に係るＯＣＴ光学系には、互いに光路長差を持つ少なくとも２つの光を生成させるための光路長差生成器（例えば、光遅延路３００）が配置されてもよい。光路長差生成器は、光遅延路であってもよい。光路長差生成器は、基準光路と迂回光路を備えてもよい。光路長差生成器は、測定光路又は参照光路の少なくともいずれかに配置されてもよい。
光路長差生成器は、例えば、第２の光分割器（例えば、偏光ビームスプリッタ３０２）を備えてもよい。光分割器は、光路を基準光路（例えば、基準回路３００ａ）と迂回光路（例えば、迂回回路３００ｂ）に分割してもよい。光遅延路が付与する光路長差は、深さ方向における断層像の撮影範囲において、一方の光によって形成される断層像が前方に形成され、他方の光によって形成される断層像が後方に形成されるように設定されてもよい。光遅延路に用いられる光分割器は、ハーフミラー、ビームスプリッタ（例えば、偏光ビームスプリッタ）、ファイバーカップラ、サーキュレータであってもよい。なお、光遅延路は、光分割器によって分割された後の２つの測定光との間で光路長差を生成してもよい。
光路長差生成器によって生成された光路長差は、結果的に、互いに光路長差を持つ複数の干渉信号光を生成する。測定光と参照光との干渉により生じた干渉信号光は、基準光路に基づく第１干渉信号光と、迂回光路に基づく第２干渉信号光を含む。光遅延路に偏光分割器（例えば、偏光ビームスプリッタ３０２）を設けることにより、異なる偏光状態に対応する複数の干渉信号光を得ることができる。
各波長での干渉信号光が検出器に受光され、スペクトル信号として検出器によって検出されてもよい。光検出器は、光路長差を互いに持つ第１スペクトル信号と第２スペクトル信号を検出してもよい。この場合、スペクトル信号は、第１スペクトル信号と第２スペクトル信号が多重化されている。第１スペクトル信号は、各波長での第１干渉信号光を含み、第２スペクトル信号は、各波長での第２干渉信号光を含む。第１スペクトル信号と第２スペクトル信号は、光路長差のため、スペクトルによって形成される干渉縞の粗密が異なる。なお、光遅延路に偏光分割器（例えば、偏光ビームスプリッタ）を設けることによって、互いに偏光状態が異なる複数のスペクトル信号を検出してもよい。この場合、スペクトル信号は、互いに偏光状態が異なる複数のスペクトル信号が多重化されている。
制御器は、検出器からの多重スペクトル信号を処理して、被検物の深さ方向に関するＯＣＴデータを得てもよい。深さ情報には、第１スペクトル信号に対応する深さ情報（例えば、第１の深さ情報Ｉ（ｒ１，ｐ，ｐ）、第２の深さ情報Ｉ（ｒ１，ｐ，ｓ））と、第２スペクトル信号に対応する深さ情報（例えば、第３の深さ情報Ｉ（ｒ２，ｓ，ｓ）、第４の深さ情報Ｉ（ｒ２，ｓ，ｐ））が含まれる。第１スペクトル信号に対応する深さ情報と第２スペクトル信号に対応する深さ情報は、深さ方向に関して分離された状態で取得される。これらの深さ情報は、例えば、被検物上の同一領域に関して得られてもよい。
制御器は、例えば、横断方向に関する各位置での多重スペクトル信号を処理して、被検物の複数の断層像を同時に含む断層画像データを得る。断層画像データには、第１スペクトル信号に対応する断層像（例えば、第１の断層像ＴＰＰ、第２の断層像ＴＰＳ）と、第２スペクトル信号に対応する断層像（例えば、第３の断層像ＴＳＳ、第４の断層像ＴＳＰ）が含まれる。
第１に、多重スペクトル信号に基づく深さ情報は、例えば、ＰＳ−ＯＣＴでの被検物の偏光状態の検出に利用されると有利である。
第２に、多重スペクトル信号に基づく深さ情報は、被検物に関する複数の断層像を含むため、例えば、画像合成処理（例えば、加算平均処理、モーションコントラスト計測処理）に用いられると有利である。これにより、画像合成画像を短時間で取得できる。
例えば、制御器７０は、深さ方向に関して形成位置が異なる複数の断層像を位置合わせして加算平均画像（又はモーションコントラスト画像）を得てもよい。
なお、ＳＳ−ＯＣＴに用いられる波長可変光源に関して、瞬間輝線幅の狭い波長可変光源を用いるのが有利である。このような光源により、光路長が異なる２つの断層画像が，ほぼ同じ干渉強度を保ち、かつ、分離された状態で取得される。撮像範囲に関して、深さ方向に分離された複数の断層像を含む範囲が確保される。
＜ＰＳ−ＯＣＴでの適用＞
本実施形態の装置をＰＳ−ＯＣＴにおいて適用する場合、測定光路（例えば、光遅延路３００）には、偏光成分が互いに異なる複数の光を生成するための偏光生成器（例えば、偏光ビームスプリッタ３０２）が設けられてもよい。偏光生成器は、偏光成分が互いに直交する複数の光を生成してもよく、例えば、互いに直交する直線偏光に生成する構成、互いに直交する円偏光に生成する構成であってもよい。なお、円偏光が生成される場合、例えば、偏光ビームスプリッタと被検眼との間に１／４波長板が配置されることによって円偏光が形成されてもよい。また、生成される複数の光は、必ずしも、偏光成分が互いに直交する関係でなくてもよい。また、偏光生成器は、直線偏光と円偏光の光を生成してもよい。偏光生成器によって、偏光成分が互いに異なる第１の測定光（Ｐ）と第２の測定光（Ｓ）が被検物に照射される。
本実施形態の装置をＰＳ−ＯＣＴにおいて適用する場合、測定光路（例えば、光遅延路３００）には、偏光成分が互いに異なる複数の光を生成するための偏光生成器（例えば、偏光ビームスプリッタ３０２）が設けられてもよい。偏光生成器は、偏光成分が互いに直交する複数の光を生成してもよく、例えば、互いに直交する直線偏光に生成する構成、互いに直交する円偏光に生成する構成であってもよい。なお、円偏光が生成される場合、例えば、偏光ビームスプリッタと被検眼との間に１／４波長板が配置されることによって円偏光が形成されてもよい。また、生成される複数の光は、必ずしも、偏光成分が互いに直交する関係でなくてもよい。また、偏光生成器は、直線偏光と円偏光の光を生成してもよい。偏光生成器によって、偏光成分が互いに異なる第１の測定光（Ｐ）と第２の測定光（Ｓ）が被検物に照射される。
この場合、検出光学系は、偏光生成器によって生成された複数の測定光（例えば、第１の測定光（Ｐ）、第２の測定光（Ｓ））による反射光である偏光反射光と参照光との干渉を検出してもよい。検出光学系は、第１の測定光路を経由した偏光反射光と、参照光路を経由した参照光との干渉である第１の干渉と、第２の測定光路を経由した偏光反射光と、参照光路を経由した参照光との干渉である第２の干渉とを検出してもよい。
ここで、検出光学系に設けられた光検出器は、第１の測定光による被検物からの偏光反射光と参照光との干渉と、第２の測定光による被検物からの偏光反射光と参照光との干渉を検出してもよい。ここで、被検物で反射された第１測定光は、反射において偏光方向が維持された第１偏光反射光（ＰＰ）と、反射において偏光方向が変更された第２偏光反射光（ＰＳ）を含んでもよい。第１偏光反射光と第２偏光反射光は、偏光方向に関して互いに直交してもよい。また、被検物で反射された第２測定光は、眼底反射において偏光方向が維持された第３偏光反射光（ＳＳ）と、反射において偏光方向が変更された第４偏光反射光（ＳＰ）と、を含んでもよい。光遅延路が用いられる場合、例えば、第１偏光反射光及び第２偏光反射光は、第３偏光反射光及び第４偏光反射光に対して光路長差を含んでもよい。
検出器は、各偏光反射光を一つの検出器又は複数の検出器にて検出してもよい。複数の検出器を用いる場合、第１の検出器は、第１偏光反射光（ＰＰ）及び第３偏光反射光を検出し、第２の検出器は、第２偏光反射光（ＰＳ）と、第４偏光反射光（ＳＰ）を検出してもよい。
偏光生成器、検出器は、偏光成分が互いに異なる２つの光を生成、検出する点で一致すればよい。例えば、生成器は、互いに直交する直線偏光を生成し、検出器は、互いに直交する直線偏光を検出する。また、生成器は、互いに直交する円偏光を生成し、検出器は、例えば、互いに直交する直線偏光をそれぞれ検出してもよい。また、生成器、検出器における偏光方向の一致は、必ずしも必要ない。
２つの偏光状態P1、P2は、多重スペクトル信号に基づく深さ情報を利用して取得されてもよい。偏光状態P1は、第１の偏光反射光（ＰＰ）に基づく深さ情報と、第２の偏光反射光（ＰＳ）に基づく深さ情報とに基づいて取得されてもよい。偏光状態P2は、第３の偏光反射光（ＳＳ）に基づく深さ情報と、第４の偏光反射光（ＳＰ）に基づく深さ情報とに基づいて取得されてもよい。
＜少なくとも２つのビーム照射＞
導光光学系は、第２の光分割器によって分割される第１の測定光と第２の測定光を被検物の異なる位置に照射しながら走査する走査光学系を備えてもよい。つまり、測定光は、第２の光分割器を介して、互いに独立した２つのビームに分けられてもよい。分けられた２つのビームの一方に対し、光路長差生成器によって光路長差が付与されてもよい。各ビームは、異なる部位に同時に照射され、光スキャナによって被検物上で走査されてもよい。
導光光学系は、第２の光分割器によって分割される第１の測定光と第２の測定光を被検物の異なる位置に照射しながら走査する走査光学系を備えてもよい。つまり、測定光は、第２の光分割器を介して、互いに独立した２つのビームに分けられてもよい。分けられた２つのビームの一方に対し、光路長差生成器によって光路長差が付与されてもよい。各ビームは、異なる部位に同時に照射され、光スキャナによって被検物上で走査されてもよい。
制御器は、検出光学系から出力される出力信号を処理することによって、第１ビームによって形成される第１断層画像と第２ビームによって形成される第２断層画像を取得してもよい。光路長差が付与される場合、深さ方向における断層画像の撮影範囲において、一方のビームによって形成される断層画像が前方に形成され、他方のビームによって形成される断層画像が後方に形成されるように、光路長差が設定されてもよい。
走査光学系は、例えば、一回の走査に関して、２つのビームの分離方向に関して２つのビームを走査させることにより、被検物上の同じ位置に各ビームを走査してもよい。
制御器は、検出光学系からの出力信号を処理することにより、同一部位での取得時間が異なる少なくとも２つの断層像を取得すると共に、同一部位に関するモーションコントラストデータを取得してもよい。
ＯＣＴ装置１の走査光学系は、例えば、一回の走査に関して、各ビームの分離方向とは異なる方向に２つのビームを走査させることにより、被検物上の異なる位置に各ビームを走査してもよい。制御器は、検出光学系から出力される出力信号を処理して、異なる走査位置に関する第１断層画像と第２断層画像を取得してもよい。
＜光結合器（図３、図４参照）＞
導光光学系は、さらに、第２の光分割器よりも被検物側に配置され、第２の光分割器によって分割された第１の測定光と第２の測定光を結合させる光結合器（例えば、偏光ビームスプリッタ３０３）を備えてもよい。この場合、光結合器は、第１の測定光を透過し、第２の測定光を反射する光結合器であってもよい。
光結合器は、被検物に向かう第１の測定光と第２の測定光を結合させると共に、第１の測定光による被検物からの反射光と、第２の測定光による被検物からの反射光を分割してもよい。光結合器によって分割された反射光は、第２の光分割器にそれぞれ導光されてもよい。
さらに、第２の光分割器と光結合器との間において、第１の測定光と第２の測定光のいずれか一方の進行を可変とする光偏向器（例えば、光偏向器３０５）が設けられてもよい。光偏向器の駆動によって、第１の測定光と第２の測定光における分離状態が制御されてもよい。この場合、第１の測定光と第２の測定光とが同軸に調整されてもよいし、第１の測定光と第２の測定光とが分離されてもよい。また、第１の測定光と第２の測定光との分離量が調整されてもよい。
この場合、例えば、光偏向器の駆動によって測定光の進行角度を変更することによって第１の測定光と第２の測定光における分離状態を制御してもよい（図３参照）。この場合、例えば、測定光の進行角度を変更することによって、第１の測定光と第２の測定光とが走査光学系にて互いに一定の角度差を持って走査されるように、走査光学系への入射角に角度差が導入されてもよい。測定光の進行角度は、例えば、反射ミラーの回転によって行われてもよい。
また、例えば、光偏向器の駆動によって測定光の進行位置を平行に移動させることによって第１の測定光と第２の測定光における分離状態を制御してもよい（図４参照）。測定光の平行移動は、例えば、反射ミラーのスライド移動によって行われてもよい。この場合、走査光学系と光結合器との間にレンズが配置されてもよい。
＜光結合器（図３、図４参照）＞
導光光学系は、さらに、第２の光分割器よりも被検物側に配置され、第２の光分割器によって分割された第１の測定光と第２の測定光を結合させる光結合器（例えば、偏光ビームスプリッタ３０３）を備えてもよい。この場合、光結合器は、第１の測定光を透過し、第２の測定光を反射する光結合器であってもよい。
光結合器は、被検物に向かう第１の測定光と第２の測定光を結合させると共に、第１の測定光による被検物からの反射光と、第２の測定光による被検物からの反射光を分割してもよい。光結合器によって分割された反射光は、第２の光分割器にそれぞれ導光されてもよい。
さらに、第２の光分割器と光結合器との間において、第１の測定光と第２の測定光のいずれか一方の進行を可変とする光偏向器（例えば、光偏向器３０５）が設けられてもよい。光偏向器の駆動によって、第１の測定光と第２の測定光における分離状態が制御されてもよい。この場合、第１の測定光と第２の測定光とが同軸に調整されてもよいし、第１の測定光と第２の測定光とが分離されてもよい。また、第１の測定光と第２の測定光との分離量が調整されてもよい。
この場合、例えば、光偏向器の駆動によって測定光の進行角度を変更することによって第１の測定光と第２の測定光における分離状態を制御してもよい（図３参照）。この場合、例えば、測定光の進行角度を変更することによって、第１の測定光と第２の測定光とが走査光学系にて互いに一定の角度差を持って走査されるように、走査光学系への入射角に角度差が導入されてもよい。測定光の進行角度は、例えば、反射ミラーの回転によって行われてもよい。
また、例えば、光偏向器の駆動によって測定光の進行位置を平行に移動させることによって第１の測定光と第２の測定光における分離状態を制御してもよい（図４参照）。測定光の平行移動は、例えば、反射ミラーのスライド移動によって行われてもよい。この場合、走査光学系と光結合器との間にレンズが配置されてもよい。
＜キャリブレーション＞
本装置は、ファイバー光学系によって測定光路、参照光路、検出光学系の少なくとも一部が形成されてもよい。ここで、演算処理器は、被検物の偏光特性を解析する際、既知のキャリブレーション試料での測定結果を用いて、前記ファイバー光学系による偏光成分に関してキャリブレーションを行ってもよい。
本装置は、ファイバー光学系によって測定光路、参照光路、検出光学系の少なくとも一部が形成されてもよい。ここで、演算処理器は、被検物の偏光特性を解析する際、既知のキャリブレーション試料での測定結果を用いて、前記ファイバー光学系による偏光成分に関してキャリブレーションを行ってもよい。
なお、このキャリブレーション処理については、ファイバーベースのＰＳ−ＯＣＴであれば、前述の光学系でなくとも、適用可能である。
＜実施例＞
実施例では、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）装置として、図１に示されるＯＣＴ装置１が用いられる。被検物は、眼の眼底であってもよい。実施例の装置は、干渉信号における互いに直交する偏光成分を異なる検出器にて検出可能な構成を有してもよい。
実施例では、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）装置として、図１に示されるＯＣＴ装置１が用いられる。被検物は、眼の眼底であってもよい。実施例の装置は、干渉信号における互いに直交する偏光成分を異なる検出器にて検出可能な構成を有してもよい。
ＯＣＴ装置１は、波長掃引式ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ：Swept Source OCT）を基本的構成とし、波長可変光源１０２、ＯＣＴ光学系（干渉光学系）１００、演算制御器（以下、制御器）７０と、を含んでもよい。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てもよい。制御器７０は、波長可変光源１０２、ＯＣＴ光学系１００、メモリ７２、モニタ７５に接続されていてもよい。
ＯＣＴ光学系１００には、ＳＳ−ＯＣＴ方式が用いられてもよい。光源１０２としては、出射波長を時間的に高速で変化させる波長可変光源（波長走査型光源）が用いられてもよい。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挙げられる。
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 が用いられてもよい（例えば、λc=1060nm、Δλ=110nm、δλ=0.055nm、共振器長~14mm）。このような波長可変光源は、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、光分割器として用いられ、光源１０２から出射された光を測定光（試料光ともいう）と参照光に分割してもよい。ここで、測定光は、光ファイバー１０５を介して、光遅延路３００に達する。なお、カップラー１０４は、サーキュレータであってもよい。
ＯＣＴ光学系１００は、測定光学系１０６を介して測定光を眼Ｅの眼底Ｅｆに導く。ＯＣＴ光学系１００は、参照光学系１１０に参照光を導く。ＯＣＴ光学系１００は、眼底Ｅｆによって反射された測定光と参照光との干渉を検出器（受光素子）１２０に受光する。
測定光学系１０６は、例えば、光遅延路３００、光スキャナ１０８、及び導光光学系２００を備えてもよい。光遅延路３００は、基準光路３００ａと迂回光路３００ｂを有し、互いに光路長差を持つ少なくとも２つの光を生成させるために設けられてもよい。例えば、測定光路に光遅延路３００が配置された場合、基準光路３００ａと迂回光路３００ｂによって、互いに光路長差を持つ少なくとも２つの測定光が形成される。迂回光路３００ｂは、基準光路３００ａよりも光路長が長いので、迂回光路３００ｂを通過する測定光は、基準光路を通過する測定光に対し光学的遅延（光路長差）が生じる。
光遅延路３００は、偏光ビームスプリッタ３０２、光反射部材３０４を備えてもよい。光遅延路３００は、測定光を２つの光路に分割し、一方の測定光に対して他方の測定光の光路長を遅延させてもよい。偏光ビームスプリッタ３０２は、光ファイバー１０５からの測定光を基準光路３００ａ（第１測定光路）と迂回光路３００ｂ（第２測定光路）に分割する。以下、測定光に関し、基準光路３００ａを通過する光を第１の測定光（Ｐ）、迂回光路３００ｂを通過する光を第２の測定光（Ｓ）として説明する。つまり、偏光ビームスプリッタ３０２は、光ファイバー１０５からの光を、第１の測定光と第２の測定光に分割する。
偏光ビームスプリッタ３０２は、光ファイバー１０５からの光を、互いに直交する偏光成分に分割してもよい。つまり、第１の測定光と第２の測定光は、偏光成分に関して互いに直交した関係であってもよい。なお、偏光ビームスプリッタ３０２は、一方の偏光成分を透過させ、他方の偏光成分を反射する特性を持っていてもよい。偏光ビームスプリッタ３０２によって、結果的に、偏光成分が互いに直交する測定光がそれぞれ被検眼に照射される。
ここで、第１の測定光は、光スキャナ１０８、導光光学系２００を介して眼Ｅに向かう。第２の測定光は、光反射部材３０４、光スキャナ１０８、導光光学系２００を介して眼Ｅに向かう。なお、光反射部材３０４は、第２の測定光の主光線が、第１の測定光の主光線に対して交差するように配置されてもよい。
なお、光反射部材３０４は、例えば、全反射ミラー、プリズムなどの光学部材であってもよい。光遅延路３００を形成する光学部材は、図１のように互いに離れた光学配置であってもよいし、プリズム等により一体化された光学配置であってもよい。
第１の測定光と第２の測定光は、光スキャナ１０８によって反射方向が変えられてもよい。光スキャナ１０８によって偏向された光は、導光光学系２００によって平行光となり、眼Ｅに入射後、眼底Ｅｆ上に照射される。
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てもよい。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、光スキャナ１０８によって反射（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、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。
ここで、第１測定光の主光線と第２測定光の主光線は、瞳共役位置（光スキャナ）において交差するので、瞳上で一旦交差した後、眼底Ｅｆに到達する。第１測定光Ｐと第２測定光Ｓは、走査方向に関して適宜間隔Δをおいて空間的に分離される。このようにして、走査方向に間隔Δをおいて、第１測定光Ｐと第２測定光Ｓからなる２つのプローブビームが形成される。図１において、ｒ１は第１測定光Ｐの照射位置、ｒ２は第２測定光Ｓの照射位置を示す。
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）に第１測定光と第２測定光を走査させてもよい。第１測定光と第２測定光は、走査方向に関して互いに分離されてもよい。制御器７０は、眼底上の同じ走査ライン上において第１測定光と第２測定光が異なる位置に同時に照射されるように、光スキャナ１０８の走査方向を調整してもよい。
ここで、第１測定光Ｐと第２測定光Ｓのそれぞれの眼底Ｅｆからの反射光（散乱光）は、導光光学系２００、光スキャナ１０８を介して、光遅延路３００に達する。眼底で反射された第１測定光Ｐは、導光光学系２００、光スキャナ１０８、基準光路３００ａを介して偏光ビームスプリッタ３０２に達する。眼底で反射された第２測定光Ｓは、導光光学系２００、光スキャナ１０８、迂回光路３００ｂを介して偏光ビームスプリッタ３０２に達する。
偏光ビームスプリッタ３０２は、眼底で反射された第１測定光を分割してもよい。偏光ビームスプリッタ３０２は、第１測定光の一方を光ファイバー１０５に戻すと共に、第１測定光の他方を光ファイバー３０６に新たに導く。その後、第１測定光の一方は、光ファイバー１０５、カップラー１０４、光ファイバー３１０に向かう。
偏光ビームスプリッタ３０２は、眼底で反射された第１測定光を互いに直交する偏光成分に分割してもよい。ここで、眼底で反射された第１測定光は、眼底反射において偏光方向が維持された第１偏光反射光（ＰＰ）と、眼底反射において偏光方向が変更された第２偏光反射光（ＰＳ）を含む。第１偏光反射光と第２偏光反射光は、偏光方向に関して互いに直交する。また、第２偏光反射光は、眼底に照射される前の第２の測定光と同じ偏光成分を持つ。偏光ビームスプリッタ３０２は、例えば、第１偏光反射光を光ファイバー１０５に戻すと共に、第２偏光反射光を光ファイバー３０６に新たに導く。
偏光ビームスプリッタ３０２は、眼底で反射された第２測定光を分割してもよい。偏光ビームスプリッタ３０２は、第２測定光の一方を光ファイバー１０５に戻すと共に、第２測定光の他方を光ファイバー３０６に新たに導く。その後、第２測定光の一方は、光ファイバー１０５、カップラー１０４、光ファイバー３１０に向かう。
偏光ビームスプリッタ３０２は、眼底で反射された第２測定光を互いに直交する偏光成分に分割してもよい。ここで、眼底で反射された第２測定光は、眼底反射において偏光方向が維持された第３偏光反射光（ＳＳ）と、眼底反射において偏光方向が変更された第４偏光反射光（ＳＰ）と、を含む。第３偏光反射光と第４偏光反射光は、偏光方向に関して互いに直交する。また、第４偏光反射光は、眼底に照射される前の第１の測定光と同じ偏光成分を持つ。偏光ビームスプリッタ３０２は、例えば、第３偏光反射光を光ファイバー１０５に戻すと共に、第４偏光反射光を光ファイバー３０６に新たに導く。
ここで、偏光ビームスプリッタ３０２は、互いに直交する偏光成分に関して反射光を分割する特性を持つ。したがって、第１偏光反射光ＰＰと第３偏光反射光ＳＳが、光ファイバー１０５に向かい、第２偏光反射光ＰＳと第４偏光反射光ＳＰが、光ファイバー３０６に向かう。なお、第３偏光反射光ＳＳは、第１偏光反射光ＰＰに対し光学的遅延（光路長差）を含む。第４偏光反射光ＳＰは、第２偏光反射光ＰＳに対し光学的遅延（光路長差）を含む。眼底Ｅｆでの測定光の反射によって取得される反射光（第１偏光反射光ＰＰ、第２偏光反射光ＰＳ、第３偏光反射光ＳＳ、第４偏光反射光ＳＰ）は、それぞれ、参照光と合波されて干渉する。
参照光学系１１０は、測定光による眼底反射光と合成される参照光を生成する。参照光学系１１０は、参照光を分割する光分割器３１２を備えてもよい。光分割器３１２に分割された参照光に関し、参照光の一方は光ファイバー３１４に向かい、参照光の他方は、光ファイバー３１６に向かう。
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。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調整器（光路長差変更部）を備えてもよい。調整器は、測定光と参照光の少なくともいずれかの光路長を変更するためのアクチュエータを備えてもよい。例えば、調整器は、ＯＣＴ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ことによって、光路長差を調整する。例えば、調整器は、参照光学系１１０に配置され、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してもよい。光路長差を調整するための構成は、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てもよい。
検出器１２０は、第１の偏光検出器１２２と第２の偏光検出器１２４とを備えてもよい。第１の偏光検出器１２２と第２の偏光検出器１２４は、互いに直交する偏光成分の干渉をそれぞれ検出してもよい。
第１の偏光検出器１２２と第２の偏光検出器１２４は、それぞれ、第１受光素子と第２受光素子からなる平衡検出器（Balanced Detector）であってもよい。平衡検出器は、第１受光素子からの干渉信号と第２受光素子からの干渉信号との差分を得ることによって、干渉信号に含まれる不要なノイズを削減できる。各受光素子は、受光部が一つのみからなるポイントセンサであってもよい、例えば、アバランシェ・フォト・ダイオードが用いられる。
第１の偏光検出器１２２と第２の偏光検出器１２４によって受光される干渉信号光は、それぞれ、偏光成分が互いに直交すると共に光路長差を持つ２つの測定光に対応する干渉信号光を含んでいる。
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検出器１２０に受光され、結果的に、スペクトル信号として検出器１２０によって検出される。
第１の偏光検出器１２２と第２の偏光検出器１２４によって検出される各スペクトル信号は、眼底に照射された第１の測定光と第２の測定光のうち、第１の測定光に基づいて形成された第１スペクトル信号と、偏光成分に関して直交する第２の測定光に基づいて形成された第２スペクトル信号と、を含む。第１スペクトル信号と第２スペクトル信号は、光路長差を持つため、スペクトルによって形成される干渉縞の粗密が異なる。
より詳細には、第１の偏光検出器１２２は、第１の偏光反射光ＰＰに基づいて形成されるスペクトル信号と、第３の偏光反射光ＳＳに基づいて形成されるスペクトル信号とを検出する。第２の偏光検出器１２４は、第２の偏光反射光ＰＳに基づいて形成されるスペクトル信号と、第４の偏光反射光ＳＰに基づいて形成されるスペクトル信号とを検出する。
制御器７０は、第１の偏光検出器１２２と第２の偏光検出器１２４によって検出される各スペクトル信号を処理して、互いに直交する偏光成分に関する深さ情報を得る。
より詳細には、制御器７０は、第１の偏光検出器１２２によって検出されたスペクトル信号に基づいて、第１の深さ情報Ｉ（ｒ１，ｐ，ｐ）と、第３の深さ情報（ｒ２，ｓ，ｓ）を得る。第１の深さ情報Ｉ（ｒ１，ｐ，ｐ）は、第１の偏光反射光ＰＰのスペクトル信号に基づく深さ情報であり、第３の深さ情報Ｉ（ｒ２，ｓ，ｓ）は、第３の偏光反射光ＳＳに基づく深さ情報である。例えば、Ｉ（ｒ１，ｐ，ｐ）は、照射位置ｒ１からの第１の偏光反射光ＰＰによって形成された深さ情報を表わす。
制御器７０は、第２の偏光検出器１２４によって検出されたスペクトル信号に基づいて、第２の深さ情報Ｉ（ｒ１，ｐ，ｓ）と、第４の深さ情報Ｉ（ｒ２，ｓ，ｐ）を得る。第２の深さ情報Ｉ（ｒ１，ｐ，ｓ）は、第２の偏光反射光ＰＳのスペクトル信号に基づく深さ情報であり、第４の深さ情報Ｉ（ｒ２，ｓ，ｐ）は、第４の偏光反射光ＳＰに基づく深さ情報である。
＜断層画像の取得＞
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情報を順次並べることにより眼底断層画像を形成させる。
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情報を順次並べることにより眼底断層画像を形成させる。
図２Ａ、図２Ｂは、多重スペクトル信号に基づいて取得された断層画像データを示す例であり、図２Ａは、第１の偏光検出器によって取得された断層画像データであり、図２Ｂは、第２の偏光検出器によって取得された断層画像データである。なお、フーリエ解析によって取得された断層画像データには、実像とミラーイメージ（虚像）が含まれるが、図２Ａ、図２Ｂは、実像のみを抽出した画像である。
制御器７０は、互いに直交する偏光成分に関する深さ情報を、走査方向に関してそれぞれ並べてもよい。これによって、互いに直交する偏光成分に関する第１の断層画像データ及び第２の断層画像データを得てもよい。各断層画像データは、深さ方向に分離された眼底Ｅｆの複数の断層像を含む。なお、断層画像データは、例えば、各深さ情報における実虚成分の絶対値を求めることにより形成されてもよい。
第１の断層画像データは、第１の深さ情報に基づく第１の断層像ＴＰＰと、第３の深さ情報に基づく第３の断層像ＴＳＳとを含み、第１の偏光検出器１２２からの出力信号に基づいて生成される。第２の断層画像データは、第２の深さ情報に基づく第２の断層像ＴＰＳと、第４の深さ情報に基づく第４の断層像ＴＳＰとを含み、第２の偏光検出器１２４からの出力信号に基づいて生成される。
制御器７０は、第１の断層画像データ及び第２の断層画像データから、第１の断層像ＴＰＰ、第２の断層像ＴＰＳ、第３の断層像ＴＳＳ、第４の断層像ＴＰＳの少なくともいずれかを抽出し、モニタ７５の画面上に断層像を表示させてもよい。制御器７０は、第１の断層画像データ及び第２の断層画像データを連続的に取得し、動画の断層像を表示させてもよい。
＜光路長差ΔＺ、横方向へのシフト量Δｔ＞
各断層画像データにおける撮像領域Ｇ１において、第１の断層像ＴＰＰ及び第２の断層像ＴＰＳが前方の領域に形成され、第３の断層像ＴＳＳ及び第４の断層像ＴＳＰが後方の領域に形成されてもよい。深さ方向の撮像位置の差は、第１測定光と第２測定光との間の光路長差によって生じる。
各断層画像データにおける撮像領域Ｇ１において、第１の断層像ＴＰＰ及び第２の断層像ＴＰＳが前方の領域に形成され、第３の断層像ＴＳＳ及び第４の断層像ＴＳＰが後方の領域に形成されてもよい。深さ方向の撮像位置の差は、第１測定光と第２測定光との間の光路長差によって生じる。
また、第１の断層像ＴＰＰ及び第２の断層像ＴＰＳは、第３の断層像ＴＳＳ及び第４の断層像ＴＳＰに対して、横方向（走査方向）に関してシフトした状態で形成される。つまり、同一の撮像部位に対応する深さ情報は、横方向に関してずれている。横方向の撮像位置の差は、第１測定光と第２測定光との間の照射位置の違いによって生じる。
例えば、図２Ａにおいて、第１の断層像ＴＰＰ上の点Ｐ１（ｚ1、ｔ1）と第３の断層像ＴＳＳ上の点Ｐ２（ｚ2、ｔ2）は、深さ方向及び横方向に関して同一部位の関係にある。深さ方向における断層像のシフト量Δｚは、第１測定光と第２測定光の間の光路差に対応し、予め既知である。例えば、ピクセル単位でシフト量Δｚが算出される。ｚ2＝ｚ1＋Δｚの関係が成り立つ。
また、横方向における断層像のシフト量Δｔは、第１測定光と第２測定光の間の照射位置のずれに対応し、予め既知である。例えば、ピクセル単位でシフト量Δｔが算出される。ｔ2＝ｔ1＋Δｄｔの関係が成り立つ。シフト量Δｔは、光学シミュレーションにより求められてもよいし、断層画像データ上における第１断層像と第２断層像のずれ量に基づいて求められてもよい。
＜加算平均画像の取得＞
制御器７０は、第１の断層画像データ及び第２の断層画像データに含まれる少なくとも２つの断層像を用いて加算平均画像を取得してもよい。例えば、制御器７０は、第１の断層画像データから、第１の断層像ＴＰＰと第３の断層像ＴＳＳとを抽出する。制御器７０は、これらを画像処理により位置合わせし、加算平均画像を取得できる。もちろん、制御器７０は、第２の断層画像データにおける２つの断層像に基づいて加算平均画像を得てもよい。また、制御器７０は、第１の断層画像データでの断層像と第２の断層画像データでの断層像を用いて加算平均画像を取得してもよい。
制御器７０は、第１の断層画像データ及び第２の断層画像データに含まれる少なくとも２つの断層像を用いて加算平均画像を取得してもよい。例えば、制御器７０は、第１の断層画像データから、第１の断層像ＴＰＰと第３の断層像ＴＳＳとを抽出する。制御器７０は、これらを画像処理により位置合わせし、加算平均画像を取得できる。もちろん、制御器７０は、第２の断層画像データにおける２つの断層像に基づいて加算平均画像を得てもよい。また、制御器７０は、第１の断層画像データでの断層像と第２の断層画像データでの断層像を用いて加算平均画像を取得してもよい。
このようにすれば、スペックルノイズが中和された加算平均画像を短時間で取得できる。なお、制御器７０は、第１の断層画像データ及び第２の断層画像データを連続的に取得し、時系列にて取得された断層画像データに含まれる複数の断層像を処理して加算平均画像を得てもよい。これにより、さらに良好な画像を短時間で取得できる。加算平均画像を得る場合、制御器７０は、各断層像の基礎となるＺ空間での実虚成分を利用して加算平均画像を取得してもよい。
＜眼底造影画像（ＯＣＴモーションコントラスト画像）の取得＞
制御器７０は、同一部位でのスペクトル信号の取得時間が異なる少なくとも２フレームの断層像に基づいて、モーションコントラスト画像を取得してもよい。例えば、制御器７０は、第１の断層画像データにおける第１の断層像ＴＰＰと第３の断層像ＴＳＳに基づいて、同一部位に対応する点での位相の変化量を求めるようにしてもよい。制御器７０は、第２の断層画像データにおける第２の断層像ＴＰＳと第４の断層像ＴＳＰに基づいて、同一部位に対応する点での位相の変化量を求めるようにしてもよい。もちろん、制御器７０は、第１の断層画像データでの断層像と第２の断層画像データでの断層像を用いて位相の変化量を求めてもよい。
制御器７０は、同一部位でのスペクトル信号の取得時間が異なる少なくとも２フレームの断層像に基づいて、モーションコントラスト画像を取得してもよい。例えば、制御器７０は、第１の断層画像データにおける第１の断層像ＴＰＰと第３の断層像ＴＳＳに基づいて、同一部位に対応する点での位相の変化量を求めるようにしてもよい。制御器７０は、第２の断層画像データにおける第２の断層像ＴＰＳと第４の断層像ＴＳＰに基づいて、同一部位に対応する点での位相の変化量を求めるようにしてもよい。もちろん、制御器７０は、第１の断層画像データでの断層像と第２の断層画像データでの断層像を用いて位相の変化量を求めてもよい。
例えば、点Ｐ１（ｚ1、ｔ1）、点Ｐ２（ｚ2、ｔ2）上での位相Φ１（ｚ1、ｔ1）、Φ２（ｚ2、ｔ2）は、順に
通常のOCT強度
の関係にある。なお、Imは複素数の虚部を、Reは複素数の実部をとることを表す。nはn=1~N-1とし、一つの点をN回のAscanで測定することを表している。
位相の変化ΔΦ(z,Δt)は
位相の変化ΔΦ(z,Δt)は
となる。Φ0はサンプル全体の動きや初期位相差を表す。
以上のように、制御器７０は、複素ＯＣＴ信号の位相差に関する深さ方向のプロファイルを取得し、このプロファイルの大きさに応じて濃淡をつけることによって、モーションコントラスト画像を取得できる。さらに、算出された位相差と血管の方向に基づいて血流速度が算出されてもよい。
なお、制御器７０は、光スキャナ１０８の駆動を制御し、眼底Ｅｆ上で測定光を二次元的に走査することにより３次元モーションコントラストデータを得てもよい。制御器７０は、各位置におけるモーションコントラストデータを得ることにより、眼底平面上の二次元的なモーショントントラスト正面画像（En-face画像）を取得してもよい。制御器７０は、得られた正面画像をモニタ７５上に表示する。
なお、複素ＯＣＴ信号に基づいてモーションコントラストを算出する手法としては、上記手法に限定されない。例えば、複素ＯＣＴ信号のベクトル差分を算出する方法、複素ＯＣＴ信号の位相差及びベクトル差分を掛け合わせる方法であってもよい。
＜偏光検出＞
制御器７０は、前述の第１の深さ情報〜第４の深さ情報に基づいて眼底Ｅｆの複屈折特性を求めてもよい。この場合、各深さ情報における実部と虚部の情報が用いられる。
制御器７０は、前述の第１の深さ情報〜第４の深さ情報に基づいて眼底Ｅｆの複屈折特性を求めてもよい。この場合、各深さ情報における実部と虚部の情報が用いられる。
より詳細には、制御器７０は、第１の深さ情報及び第２の深さ情報に基づいて第１の偏光状態を得る。第１の深さ情報及び第２の深さ情報は、第１測定光Ｐに基づく深さ情報であり、偏光成分が互いに直交する。制御器７０は、第３の深さ情報及び第４の深さ情報に基づいて第２の偏光状態を得る。第３の深さ情報及び第４の深さ情報は、第２測定光Ｓに基づく深さ情報であり、偏光成分が互いに直交する。
制御器７０は、第１の偏光状態と第２の偏光状態に基づいて、眼底表面を基準として眼底Ｅｆのある位置における複屈折特性を得る。制御器７０は、複屈折特性を深さ方向に関して求めることにより、深さ方向に関する眼底Ｅｆの複屈折特性分布を示す偏光深さ情報を得る。
制御器７０は、各位置での偏光深さ情報を走査方向に関して並べることにより、ある切断面での眼底Ｅｆの複屈折分布（例えば、偏光深さ情報画像）を求める。制御器７０は、求められた複屈折分布をモニタ７５上に表示する。
なお、制御器７０は、光スキャナ１０８の駆動を制御し、眼底Ｅｆ上で測定光を二次元的に走査することにより３次元データを得てもよい。制御器７０は、各位置における偏光深さ情報を得ることにより、眼底Ｅｆ上の二次元的な複屈折分布を示すマップを得る。制御器７０は、得られたマップをモニタ７５上に表示する。
なお、偏光情報を求める具体的手法としては、例えば、ストークス・パラメータを用いた手法（例えば、B. Hyle Park, M.C. Pierce, Barry Cense, S.H Yun, B.E.Bouma, J.F. de Boer, “Real-time fiber-based multi-functional spectral domain optical coherence tomography at 1.3μm", Optics Express, Vol13('05), pp3931-3944参照）であってもよいし、ジョーンズベクトルを用いた方法（例えば、特開２００７−２９８４６１号公報参照）であってもよい。その他、多重スペクトル信号に基づいて偏光情報を得る手法としては、例えば、特開２０１３−１４８４８２号公報を参考にされたい。
本実施例の一側面として、第１の光分割器（例えば、カップラー１０４）は、光源（例えば、光源１０２）からの光を第１の光路（例えば、光ファイバー１０５）と参照光路（例えば、参照光学系１１０）に分割する。第２の光分割器（例えば、偏光ビームスプリッタ３０２）は、第１の光路（例えば、光ファイバー１０５）からの光を第１の測定光Ｐと第２の測定光Ｓに分割すると共に、第１の測定光Ｐによる眼底反射光と第２測定光Ｓによる眼底反射光を第１の光路と第２の光路（例えば、光ファイバー３０６）に分割する。第１の光検出器（例えば、第１の偏光検出器１２２）は、第１の光路を経由した眼底反射光と、参照光路を経由した参照光との干渉である第１の干渉を検出する。第２の光検出器（例えば、第２の偏光検出器１２４）は、第２の光路を経由した眼底反射光と、参照光路を経由した参照光との干渉である第２の干渉を検出する。これによって、ＯＣＴ光学系において、眼底反射光が有効に活用され、眼底反射光の光量損失が改善される。
また、本実施例の他の側面として、偏光ビームスプリッタ（例えば、偏光ビームスプリッタ３０２）は、ＯＣＴ光源からの光を互いに直交する偏光成分に分割すると共に、眼底からの光を互いに直交する偏光成分に分割する。これによって、投光系と受光系の両方に偏光ビームスプリッタをそれぞれ設ける必要が必ずしもなくなる。結果として、複雑になりがちなＰＳ−ＯＣＴの装置構成を簡略化できる。なお、偏光ビームスプリッタが必ずしも用いられる必要はなく、例えば、本実施例をＰＳ−ＯＣＴに適用しない場合、偏光ビームスプリッタ３０２の代わりに、ハーフミラー等の光分割器が用いられてもよい。
また、本実施例の他の側面として、光遅延路（例えば、光遅延路３００）は、第２の光分割器によって分割された第１の測定光と第２の測定光のどちらか一方に対し、他方の測定光の光路長を遅延させる。これによって、ＯＣＴデータを得る際、第１の測定光によるＯＣＴデータ（例えば、第１の深さ情報、第２の深さ情報）と、第２の測定光によるＯＣＴデータ（第３の深さ情報、第４の深さ情報）が深さ方向に関して分離される。これによって、各ＯＣＴデータに基づく解析処理が可能となる。
＜変容例＞
なお、上記説明においては、第１の光検出器と第２の光検出器が異なる構成としたが、これに限定されない。例えば、ＯＣＴ光学系は、単一の光検出器が、第１の干渉と第２の干渉を検出する構成であってもよい。この場合、第１の光路と第２の光路との間で光路長差が設けられることによって、各ＯＣＴデータが分離されてもよい。この場合、深さ方向に分離された４つのＯＣＴデータが検出される。そこで、深さ方向における撮像範囲を確保するために、撮像範囲が長い波長可変光源、フルレンジ化技術等が用いられてもよい。
なお、上記説明においては、第１の光検出器と第２の光検出器が異なる構成としたが、これに限定されない。例えば、ＯＣＴ光学系は、単一の光検出器が、第１の干渉と第２の干渉を検出する構成であってもよい。この場合、第１の光路と第２の光路との間で光路長差が設けられることによって、各ＯＣＴデータが分離されてもよい。この場合、深さ方向に分離された４つのＯＣＴデータが検出される。そこで、深さ方向における撮像範囲を確保するために、撮像範囲が長い波長可変光源、フルレンジ化技術等が用いられてもよい。
なお、上記説明において、ＯＣＴ光学系は、第１の光分割器によって分割された光を、第１の光路と第２の光路に導光する構成であってもよい。この場合、第２の光分割器は、さらに、第２の光路からの光を第１の測定光Ｐと第２の測定光Ｓに分割すると共に、第１の測定光Ｐによる眼底反射光と第２の測定光Ｓによる眼底反射光を第１の光路と第２の光路に分割してもよい。また、迂回光路が設けられない構成であってもよい。この場合、第２の光分割器は、第１の光路からの光によって第１の測定光Ｐを生成し、第２の光路からの光によって第２の測定光Ｓを生成してもよい。第２の光分割器は、第１の測定光Ｐによる眼底反射光と第２測定光Ｓによる眼底反射光を第１の光路と第２の光路に分割してもよい。
なお、上記説明においては、第１の測定光Ｐと第２の測定光Ｓが眼底上の異なる位置に照射されたが、これに限定されない。例えば、ＯＣＴ光学系は、第１の測定光Ｐと第２の測定光Ｓが眼底上の同一位置に照射される構成であってもよい。この場合、第２光分割器によって分割された第１の測定光Ｐと第２の測定光Ｓを結合させる光結合器（例えば、偏光ビームスプリッタ３０３）が、例えば、光スキャナと第２光分割器との間に設けられてもよい。
なお、上記説明においては、ＯＣＴ光学系がファイバー光学系をベースとして構築されたが、これに限定されず、バルク光学系をベースとして構築されてもよい。また、上記説明において、バルク光学系として図示された構成に関して、ファイバー光学系によって構築されてもよい。
＜キャリブレーション＞
以下に、キャリブレーションの具体例を示す。このキャリブレーションは、測定光路と参照光路の少なくともいずれかがファイバーで構築された場合において、測定光路と参照光路との間の固有の偏光成分のずれを補正するために利用できる。また、上記実施形態のように、複数の測定光路（複数の参照光路でもよい）が設けられる場合においても、これらの偏光成分のずれを補正するために用いられる。このようにすれば、被検物の偏光特性を求める際に、装置固有の影響による誤差が軽減され、精度よく偏光特性を特定できる。
以下に、キャリブレーションの具体例を示す。このキャリブレーションは、測定光路と参照光路の少なくともいずれかがファイバーで構築された場合において、測定光路と参照光路との間の固有の偏光成分のずれを補正するために利用できる。また、上記実施形態のように、複数の測定光路（複数の参照光路でもよい）が設けられる場合においても、これらの偏光成分のずれを補正するために用いられる。このようにすれば、被検物の偏光特性を求める際に、装置固有の影響による誤差が軽減され、精度よく偏光特性を特定できる。
ファイバー１０５から出て偏光ビームスプリッタ３０２出射後の測定光のJonesベクトルは、Esampを振幅、kを波数、δをp偏光とs偏光の2光束の光路長差、γを強度差として、次のように表される。
これから、偏光ビームスプリッタ３０２を通過して検出器１２２に向かう光束と検出器１２４に向かう光束のファイバー入射直前での状態は、それぞれ次のように表される。
以上を用いて、検出器１２２及び検出器１２４における干渉信号を計算する。
1).検出器１２２での干渉信号
偏光ビームスプリッタ３０２〜検出器１２２までのfiberのJones Matrix JM1を
1).検出器１２２での干渉信号
偏光ビームスプリッタ３０２〜検出器１２２までのfiberのJones Matrix JM1を
検出器１２２での参照光は、Eref1を振幅、zref1を参照光路長、α1、β1、φ1を実定数として、
式８の波数ｋに関するフーリエ変換により、
2).検出器１２４での干渉信号
偏光ビームスプリッタ３０２〜検出器１２４までのfiberのJones Matrix JM2を
検出器１２４での参照光は、Eref2を振幅、zref2を参照光路長、α2、β2、φ2を実定数として、
式１３の波数ｋに関するフーリエ変換により、
以上より、
検出器１２２で得られるOCT信号には、
１０５ 光ファイバー
１２２ 光検出器
１２４ 光検出器
３００ 光遅延路
３０２ 偏光ビームスプリッタ
３０６ 光ファイバー
１２２ 光検出器
１２４ 光検出器
３００ 光遅延路
３０２ 偏光ビームスプリッタ
３０６ 光ファイバー
Claims (5)
- ＯＣＴ光源から出射された光を、第１の測定光路と参照光路に分割する第１の光分割器と、
第１の測定光路からの測定光を第２の光分割器を介して被検物に導光するための導光光学系であって、前記測定光による前記被検物からの反射光を前記第１の測定光路と第２の測定光路に分割する前記第２の光分割器を備える導光光学系と、
前記第１の測定光路を経由した前記反射光と、前記参照光路を経由した参照光との干渉である第１の干渉と、前記第２の測定光路を経由した前記反射光と、前記参照光路を経由した参照光との干渉である第２の干渉とを検出するための検出光学系と、
前記検出光学系から出力される出力信号を処理して被検物のＯＣＴデータを得る演算処理器と、
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ー装置。 - 前記第２の光分割器は、さらに、第１の測定光路からの測定光を第１の測定光と第２の測定光に分割す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。
- 前記走査光学系は、前記第１の測定光と前記第２の測定光の分離方向に関して各測定光
を走査させ、
前記演算制御器は、前記検出光学系からの出力信号を処理して、同一部位での取得時間が異なる少なくとも２つの断層像を取得すると共に、前記同一部位に関するモーションコントラストデータを取得する請求項１又は２の光コヒーレンストモグラフィー装置。 - 前記第１の測定光路からの測定光において、偏光成分が互いに異なる少なくとも２つの測定光を生成するための偏光生成器を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの光コヒーレンストモグラフィー装置。
- 前記検出光学系は、前記第１の干渉を検出するための第１の光検出器と、前記第２の干渉を検出するための第２の光検出器とを備え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。
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