JP7144822B2 - 光断層画像撮影装置 - Google Patents

Description

本明細書に開示する技術は、干渉信号をサンプリングする複数の信号処理部を備える光断層画像撮影装置に関する。

干渉信号をサンプリングする複数の信号処理部を備える光断層画像撮影装置が開発されている。このような光断層画像撮影装置は、干渉光を干渉信号に変換する複数の検出器を備えており、複数の検出器のそれぞれに対して信号処理部が設けられている。すなわち、光断層画像撮影装置は、複数の信号処理部を備えている。複数の検出器のそれぞれは、干渉光から干渉信号を生成する。複数の信号処理部のそれぞれは、複数の検出器のうちの対応する１つの検出器から出力される干渉信号をサンプリングする。複数の信号処理部は、外部から入力されるトリガー信号に基づくタイミングで干渉信号をサンプリングする。そして、複数の信号処理部でそれぞれサンプリングされた干渉信号を用いて断層画像が生成される。例えば、特許文献１に、複数の信号処理部を備える光断層画像撮影装置の一例が開示されている。

特開２０１６－５７１９７号公報

この種の光断層画像撮影装置では、複数の信号処理部は、外部から入力されるトリガー信号に基づくタイミングでそれぞれ干渉信号をサンプリングする。そして、複数の信号処理部はそれぞれ干渉信号を処理し、それらの処理結果に基づいて断層画像が生成される。このため、各信号処理部で正しいタイミングで干渉信号がサンプリングされないと、正確な断層画像を生成できないことになる。しかしながら、光学系や電気配線の寸法誤差等によって、それぞれの信号処理部がトリガー信号を取得するタイミングがずれることがある。このような場合には、複数の信号処理部でサンプリングされた干渉信号が同期しないため、正しい断像画像を生成できないという問題があった。本明細書は、複数の信号処理部のサンプリングタイミングのずれを精度よく補正する技術を開示する。

本明細書に開示する光断層画像撮影装置は、光源と、光源の光から測定光を生成すると共に生成した測定光を被検物に照射して被検物からの反射光を生成する測定光生成部と、光源の光から参照光を生成する参照光生成部と、測定光生成部で生成される被検物からの反射光と参照光生成部で生成される参照光とを合波して干渉光を生成する干渉光生成部と、干渉光生成部で生成された干渉光から干渉信号を検出する干渉光検出部と、干渉光検出部で検出された干渉信号から被検物の断層画像を生成する演算部と、を備えている。干渉光検出部は、干渉光を干渉信号に変換する第１の検出器及び第２の検出器と、第１の検出器から出力される干渉信号をサンプリングする第１の信号処理部と、第２の検出器から出力される干渉信号をサンプリングする第２の信号処理部とを備えている。第１及び第２の信号処理部のそれぞれは、当該信号処理部に外部から入力されたタイミングで前記干渉信号をサンプリングする。演算部は、第１及び第２の信号処理部のそれぞれでサンプリングされた干渉信号を用いて断層画像を生成する。測定光生成部で生成される反射光には、第１の光路長を有する第１補正光と、第１の光路長とは異なる第２の光路長を有する第２補正光が少なくとも含まれている。演算部は、第１及び第２の信号処理部のそれぞれでサンプリングされた干渉信号に含まれる第１補正光による第１補正信号と前記第２補正光による第２補正信号を用いて、第１及び第２の信号処理部のサンプリングタイミングのずれを補正する。

上記の光断層画像撮影装置では、測定光生成部において生成される被検物の反射光には、第１補正光と、第１補正光と光路長が異なる第２補正光を含んでいる。このため、第１及び第２の信号処理部でそれぞれサンプリングされる干渉信号のいずれにも、第１補正光による第１補正信号と、第２補正光による第２補正信号が含まれる。演算部は、これらの補正信号を用いることによって、複数の信号処理部でそれぞれサンプリングされた干渉信号のサンプリングタイミングのずれを補正する。このため、第１の信号処理部と第２の信号処理部とでサンプリングタイミングがずれてしまった場合であっても、サンプリングタイミングを同期させることができる。これにより、正しい断層画像を生成することができる。

実施例に係る光断層画像撮影装置の光学系の概略構成を示す図。 図１の要部ＩＩの拡大図。 実施例に係る光断層画像撮影装置の制御系を示すブロック図。 サンプリングトリガー／クロック発生器の構成を示すブロック図。 複数の信号処理部のサンプリングタイミングのずれを補正する処理の一例を示すフローチャート。 第１信号処理部と第ｊ信号処理部の間のサンプリングのずれ量を検出する処理の一例を示すフローチャート。 図６のステップＳ３８の処理の詳細を示すフローチャート。 図６のステップＳ４２の処理の詳細を示すフローチャート。 図６のステップＳ４４の処理の詳細を示すフローチャート。 複数の信号処理部のサンプリングタイミングのずれを補正したときの、波長板の回転角と位相遅延量との関係を示す図。 複数の信号処理部のサンプリングタイミングのずれを補正したときの、波長板の回転角と測定された波長板の角度との関係を示す図。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

（特徴１）本明細書が開示する光断層画像撮影装置では、測定光生成部は、測定光の光路を分岐する分岐手段と、分岐手段によって分岐された一方の光路上に配置される光路長調整手段と、を備えていてもよい。分岐手段によって分岐された他方の光路上の光によって、被検物に照射される測定光を生成してもよい。光路長調整手段によって光路長が調整された第１補正光と第２補正光が生成されてもよい。このような構成によると、分岐手段によって、被検物の反射光を生成する光路と、第１補正光及び第２補正光を生成する光路が分岐される。このため、被検物の反射光を生成するための光路とは別個の光路上に第１補正光及び第２補正光が生成され、第１補正光及び第２補正光を好適に生成することができる。

（特徴２）本明細書が開示する光断層画像撮影装置では、光路長調整手段は、分岐手段によって分岐された一方の光路上に配置され、測定光の一部が通過する光学素子を備えていてもよい。測定光生成部は、光学素子を通過する光によって第１補正光を生成し、光学素子を通過しない光によって第２補正光を生成してもよい。このような構成によると、測定光の一部が通過する光学素子を設置することによって、光路を分岐させる数を増加させることなく、同一の光路上に光路長の異なる複数の光を生成できる。したがって、部品点数を増加させることなく、第１補正光と第２補正光を生成することができる。

（特徴３）本明細書が開示する光断層画像撮影装置では、測定光路長調整手段は、分岐手段によって分岐された一方の光路上に配置され、測定光の一部が通過する光学素子を備えていてもよい。測定光生成部は、第１の回数だけ光学素子を通過する光によって第１補正光を生成し、第１の回数とは異なる第２の回数だけ光学素子を通過する光によって第２補正光を生成してもよい。このような構成によっても、同一の光路上に光路長の異なる複数の光を生成でき、部品点数を増加させることなく第１補正光と第２補正光を生成することができる。

以下、実施例に係る光断層画像撮影装置について説明する。本実施例の光断層画像撮影装置は、波長掃引型の光源を用いた波長掃引型のフーリエドメイン方式（ｓｗｅｐｔ－ｓｏｕｒｃｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＳＳ－ＯＣＴ）で、被検物の偏光特性を捉えることが可能な偏光感受型ＯＣＴ（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ－ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ＯＣＴ：ＰＳ－ＯＣＴ）の装置である。なお、本明細書に開示の技術は、偏光感受型ＯＣＴに限定されるものではなく、通常のＯＣＴ、例えば眼底ＯＣＴや前眼部ＯＣＴにも適用することも可能である。また、ＯＣＴの方式も、ＳＳ－ＯＣＴに限定するものではなく、フーリエドメイン方式を用いた他の方式、例えば、スペクトルドメインＯＣＴ（ｓｐｅｃｔｒａｌ－ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ：ＳＤ－ＯＣＴ）や、フーリエドメイン方式以外の方式（例えば、タイムドメイン方式等）に適用することも可能である。

図１に示すように、本実施例の光断層画像撮影装置は、光源１１と、光源１１の光から測定光を生成する測定光生成部（２１～２９，３１，３２，４０１～４０４）と、光源１１の光から参照光を生成する参照光生成部（４１～４６，５１）と、測定光生成部で生成される被検物５００からの反射光と参照光生成部で生成される参照光とを合波して干渉光を生成する干渉光生成部６０，７０と、干渉光生成部６０，７０で生成された干渉光を検出する干渉光検出部８０，９０と、を備えている。

（光源）
光源１１は、波長掃引型の光源であり、出射される光の波長（波数）が所定の周期で変化する。被検物５００に照射される光の波長が変化（掃引）するため、被検物５００からの反射光と参照光との干渉光から得られる信号をフーリエ解析することで、被検物５００の深さ方向の各部位から反射される光の強度分布を得ることができる。

なお、光源１１には、偏光制御装置１２及びファイバカプラ１３が接続され、ファイバカプラ１３にはＰＭＦＣ（偏波保持ファイバカプラ）１４及びサンプリングトリガー／クロック発生器１００が接続されている。したがって、光源１１から出力される光は、偏光制御装置１２及びファイバカプラ１３を介して、ＰＭＦＣ１４及びサンプルトリガー／クロック発生器１００のそれぞれに入力される。サンプリングトリガー／クロック発生器１００は、光源１１の光を用いて、後述する信号処理器８３，９３それぞれのサンプリングトリガー及びサンプリングクロックを生成する。

（測定光生成部）
測定光生成部（２１～２９，３１，３２，４０１～４０４）は、ＰＭＦＣ１４に接続されたＰＭＦＣ２１と、ＰＭＦＣ２１から分岐する２つの測定光路Ｓ１，Ｓ２と、２つの測定光路Ｓ１，Ｓ２を接続する偏光ビームコンバイナ／スプリッタ２５と、偏光ビームコンバイナ／スプリッタ２５に接続されるＳＭＦＣ（シングルモードファイバカプラ）２６と、ＳＭＦＣ２６から分岐する２つの測定光路Ｓ３，Ｓ４と、測定光路Ｓ３に接続されるレンズ２７、ガルバノミラー２８，２９及びレンズ３０と、測定光路Ｓ４に接続されるレンズ４０１，４０２、ミラー４０３及びガラスブロック４０４（図２参照）を備えている。測定光路Ｓ１には、光路長差生成部２２とサーキュレータ２３が配置されている。測定光路Ｓ２には、サーキュレータ２４のみが配置されている。したがって、測定光路Ｓ１と測定光路Ｓ２との光路長差ΔＬは、光路長差生成部２２によって生成される。光路長差ΔＬは、被検物５００の深さ方向の測定範囲よりも長く設定してもよい。これにより、光路長差の異なる干渉光が重なることを防止できる。光路長差生成部２２には、例えば、光ファイバが用いられてもよいし、ミラーやプリズム等の光学系が用いられてもよい。本実施例では、光路長差生成部２２に、１ｍのＰＭファイバを用いている。また、測定光生成部は、ＰＭＦＣ３１，３２をさらに備えている。ＰＭＦＣ３１は、サーキュレータ２３に接続されている。ＰＭＦＣ３２は、サーキュレータ２４に接続されている。

上記の測定光生成部（２１～２９，３１，３２，４０１～４０４）には、ＰＭＦＣ１４で分岐された一方の光（すなわち、測定光）が入力される。ＰＭＦＣ２１は、ＰＭＦＣ１４から入力する測定光を、第１測定光と第２測定光に分割する。ＰＭＦＣ２１で分割された第１測定光は測定光路Ｓ１に導かれ、第２測定光は測定光路Ｓ２に導かれる。測定光路Ｓ１に導かれた第１測定光は、光路長差生成部２２及びサーキュレータ２３を通って偏光ビームコンバイナ／スプリッタ２５に入力される。測定光路Ｓ２に導かれた第２測定光は、サーキュレータ２４を通って偏光ビームコンバイナ／スプリッタ２５に入力される。ＰＭファイバ３０４は、偏光ビームコンバイナ／スプリッタ２５に、ＰＭファイバ３０２に対して円周方向に９０度回転した状態で接続される。これにより、偏光ビームコンバイナ／スプリッタ２５に入力される第２測定光は、第１測定光に対して直交する偏光成分を持った光となる。測定光路Ｓ１に光路長差生成部２２が設けられているため、第１測定光は第２測定光に対して光路長差生成部２２の距離だけ遅延している（すなわち、光路長差ΔＬが生じている）。偏光ビームコンバイナ／スプリッタ２５は、入力される第１測定光と第２測定光を重畳する。

偏光ビームコンバイナ／スプリッタ２５から出力される光（第１測定光と第２測定光が重畳された光）はＳＭＦＣ２６に入力され、ＳＭＦＣ２６は、入力された光を第３測定光と第４測定光に分割する。ＳＭＦＣ２６で分割された第３測定光は測定光路Ｓ３に導かれ、第４測定光は測定光路Ｓ４に導かれる。測定光路Ｓ３に導かれた第３測定光は、レンズ２７、ガルバノミラー２８、２９及びレンズ３０を介して被検物５００に照射される。被検物５００に照射される光は、ガルバノミラー２８，２９によってｘ－ｙ方向に走査される。被検物５００に照射された光は、被検物５００の表面や内部で反射する。被検物５００からの反射光は、入射経路とは逆に、レンズ３０、ガルバノミラー２９，２８及びレンズ２７を通って、ＳＭＦＣ２６に入力され、偏光ビームコンバイナ／スプリッタ２５に入力される。

図２に示すように、測定光路Ｓ４に導かれた第４測定光は、レンズ４０１に照射される。レンズ４０１，４０２の間には、ガラスブロック４０４が配置されている。ガラスブロック４０４は、レンズ４０１から照射される第４測定光の一部が通過するように配置されている。例えば、図２では、ガラスブロック４０４は、レンズ４０１から照射される第４測定光のうち、下方の略半分の光が通過すると共に上方の略半分の光が通過しないように配置される。これにより、レンズ４０１から照射される第４測定光の一部（図２では下方を通る光）は、ガラスブロック４０４を通過し、レンズ４０２を介してミラー４０３に照射される。一方、レンズ４０１から照射される第４測定光の他の部分（図２では上方を通る光）は、ガラスブロック４０４を通過することなく、レンズ４０２を介してミラー４０３に照射される。ミラー４０３からの反射光は、レンズ４０２を通過し、その一部がガラスブロック４０４を通過してレンズ４０１に照射され、他の部分がガラスブロック４０４を通過することなくレンズ４０１に照射される。そして、レンズ４０１を通過して、ＳＭＦＣ２６に入力される。したがって、ＳＭＦＣ２６には、ガラスブロック４０４を通過した光と、ガラスブロック４０４を通過しない光が入力される。なお、ガラスブロック４０４を通過した光は、ガラスブロック４０４を１回通過した光（すなわち、レンズ４０１，４０２の間を往復する際に往路と復路のどちらか一方のみがガラスブロック４０４を通過した光）であってもよいし、ガラスブロック４０４を２回通過した光（すなわち、レンズ４０１，４０２の間を往復する際に往路と復路の両方でガラスブロック４０４を通過した光）であってもよいし、それら両方であってもよい。ミラー４０３及びガラスブロック４０４は、測定光路Ｓ４を通った測定光が、計測レンジのナイキスト周波数近傍に測定されるように配置される。ＳＭＦＣ２６に入力された光は、偏光ビームコンバイナ／スプリッタ２５に入力される。

偏光ビームコンバイナ／スプリッタ２５に入力された被検物５００の反射光及びミラー４０３の反射光は、偏光ビームコンバイナ／スプリッタ２５で互いに直交する２つの偏光成分に分割される。ここでは便宜上それらを水平偏光反射光（水平偏光成分）と垂直偏光反射光（垂直偏光成分）と呼ぶ。そして、水平偏光反射光は測定光路Ｓ１に導かれ、垂直偏光反射光は測定光路Ｓ２に導かれる。水平偏光反射光は、サーキュレータ２３により光路が変更され、ＰＭＦＣ３１に入力される。ＰＭＦＣ３１は、入力される水平偏光反射光を分岐して、ＰＭＦＣ６１，７１のそれぞれに入力する。したがって、ＰＭＦＣ６１，７１に入力される水平偏光反射光には、第１測定光による反射光成分と、第２測定光による反射光成分が含まれている。垂直偏光反射光は、サーキュレータ２４により光路が変更され、ＰＭＦＣ３２に入力される。ＰＭＦＣ３２は、入力される垂直偏光反射光を分岐して、ＰＭＦＣ６２，７２に入力する。したがって、ＰＭＦＣ６２，７２に入力される垂直偏光反射光には、第１測定光による反射光成分と、第２測定光による反射光成分が含まれている。

（参照光生成部）
参照光生成部（４１～４６，５１）は、ＰＭＦＣ１４に接続されたサーキュレータ４１と、サーキュレータ４１に接続された参照遅延ライン（４２，４３）と、サーキュレータ４１に接続されたＰＭＦＣ４４と、ＰＭＦＣ４４から分岐する２つの参照光路Ｒ１，Ｒ２と、参照光路Ｒ１に接続されるＰＭＦＣ４６と、参照光路Ｒ２に接続されるＰＭＦＣ５１を備えている。参照光路Ｒ１には、光路長差生成部４５が配置されている。参照光路Ｒ２には、光路長差生成部は設けられていない。したがって、参照光路Ｒ１と参照光路Ｒ２との光路長差ΔＬ’は、光路長差生成部４５によって生成される。光路長差生成部４５には、例えば、光ファイバが用いられる。光路長差生成部４５の光路長ΔＬ’は、光路長差生成部２２の光路長ΔＬと同一としてもよい。光路長差ΔＬとΔＬ’を同一にすることで、後述する複数の干渉光の被検物５００に対する深さ位置が同一となる。すなわち、取得される複数の断層像の位置合わせが不要となる。

上記の参照光生成部（４１～４６，５１）には、ＰＭＦＣ１４で分岐された他方の光（すなわち、参照光）が入力される。ＰＭＦＣ１４から入力される参照光は、サーキュレータ４１を通って参照遅延ライン（４２，４３）に入力される。参照遅延ライン（４２，４３）は、コリメータレンズ４２と参照ミラー４３によって構成されている。参照遅延ライン（４２，４３）に入力された参照光は、コリメータレンズ４２を介して参照ミラー４３に照射される。参照ミラー４３で反射された参照光は、コリメータレンズ４２を介してサーキュレータ４１に入力される。ここで、参照ミラー４３は、コリメータレンズ４２に対して近接又は離間する方向に移動可能となっている。本実施例では、測定を開始する前に、被検物５００からの信号がＯＣＴの深さ方向の測定範囲内に収まるように、参照ミラー４３の位置を調整している。

参照ミラー４３で反射された参照光は、サーキュレータ４１により光路が変更され、ＰＭＦＣ４４に入力される。ＰＭＦＣ４４は、入力する参照光を、第１参照光と第２参照光に分岐する。第１参照光は参照光路Ｒ１に導かれ、第２参照光は参照光路Ｒ２に導かれる。第１参照光は、光路長差生成部４５を通ってＰＭＦＣ４６に入力される。ＰＭＦＣ４６に入力された参照光は、第１分岐参照光と第２分岐参照光に分岐される。第１分岐参照光は、コリメータレンズ４７、レンズ４８を通ってＰＭＦＣ６１に入力される。第２分岐参照光は、コリメータレンズ４９、レンズ５０を通って、ＰＭＦＣ６２に入力される。第２参照光は、ＰＭＦＣ５１に入力され、第３分岐参照光と第４分岐参照光に分割される。第３分岐参照光は、コリメータレンズ５２、レンズ５３を通って、ＰＭＦＣ７１に入力される。第４分岐参照光は、コリメータレンズ５４、レンズ５５を通って、ＰＭＦＣ７２に入力される。

（干渉光生成部）
干渉光生成部６０，７０は、第１干渉光生成部６０と、第２干渉光生成部７０を備えている。第１干渉光生成部６０は、ＰＭＦＣ６１，６２を有している。上述したように、ＰＭＦＣ６１には、測定光生成部より水平偏光反射光が入力され、参照光生成部より第１分岐参照光（光路長差ΔＬを有する光）が入力される。ここで、水平偏光反射光には、第１測定光による反射光成分（光路長差ΔＬを有する光）と、第２測定光による反射光成分（光路長差ΔＬを有しない光）が含まれている。したがって、ＰＭＦＣ６１では、水平偏光反射光のうち第１測定光による反射光成分（光路長差ΔＬを有する光）と、第１分岐参照光とが合波されて第１干渉光（水平偏光成分）が生成される。

また、ＰＭＦＣ６２には、測定光生成部より垂直偏光反射光が入力され、参照光生成部より第２分岐参照光（光路長差ΔＬを有する光）が入力される。ここで、垂直偏光反射光には、第１測定光による反射光成分（光路長差ΔＬを有する光）と、第２測定光による反射光成分（光路長差ΔＬを有しない光）が含まれている。したがって、ＰＭＦＣ６２では、垂直偏光反射光のうち第１測定光による反射光成分（光路長差ΔＬを有する光）と、第２分岐参照光とが合波されて第２干渉光（垂直偏光成分）が生成される。

第２干渉光生成部７０は、ＰＭＦＣ７１，７２を有している。上述したように、ＰＭＦＣ７１には、測定光生成部より水平偏光反射光が入力され、参照光生成部より第３分岐参照光（光路長差ΔＬを有しない光）が入力される。したがって、ＰＭＦＣ７１では、水平偏光反射光のうち第２測定光による反射光成分（光路長差ΔＬを有しない光）と、第３分岐参照光とが合波されて第３干渉光（水平偏光成分）が生成される。

また、ＰＭＦＣ７２には、測定光生成部より垂直偏光反射光が入力され、参照光生成部より第４分岐参照光（光路長差ΔＬを有しない光）が入力される。したがって、ＰＭＦＣ７２では、垂直偏光反射光のうち第２測定光による反射光成分（光路長差ΔＬを有しない光）と、第４分岐参照光とが合波されて第４干渉光（垂直偏光成分）が生成される。第１干渉光と第２干渉光は測定光路Ｓ１を経由した測定光に対応しており、第３干渉光と第４干渉光は測定光路Ｓ２を経由した測定光に対応している。

（干渉光検出部）
干渉光検出部８０，９０は、第１干渉光生成部６０で生成された干渉光（第１干渉光及び第２干渉光）を検出する第１干渉光検出部８０と、第２干渉光生成部７０で生成された干渉光（第３干渉光及び第４干渉光）を検出する第２干渉光検出部９０を備えている。

第１干渉光検出部８０は、バランス型光検出器８１，８２（以下、単に「検出器８１，８２」ともいう）と、検出器８１，８２に接続された信号処理器８３を備えている。検出器８１にはＰＭＦＣ６１が接続されており、検出器８１の出力端子には信号処理器８３が接続されている。ＰＭＦＣ６１は、第１干渉光を、位相が１８０度異なる２つの干渉光に分岐して、検出器８１に入力する。検出器８１は、ＰＭＦＣ６１から入力する位相が１８０度異なる２つの干渉光に対して、差動増幅及びノイズ低減処理を実施し、電気信号（第１干渉信号）に変換し、第１干渉信号を信号処理器８３に出力する。すなわち、第１干渉信号は、水平偏光測定光による被検物５００及びミラー４０３からの水平偏光反射光と参照光の干渉信号ＨＨである。同様に、検出器８２にはＰＭＦＣ６２が接続されており、検出器８２の出力端子には信号処理器８３が接続されている。ＰＭＦＣ６２は、第２干渉光を、位相が１８０度異なる２つの干渉光に分岐して、検出器８２に入力する。検出器８２は、位相が１８０度異なる２つの干渉光に対して、差動増幅及びノイズ低減処理を実施し、電気信号（第２干渉信号）に変換し、第２干渉信号を信号処理器８３に出力する。すなわち、第２干渉信号は、水平偏光測定光による被検物５００及びミラー４０３からの垂直偏光反射光と参照光の干渉信号ＨＶである。

信号処理器８３は、第１干渉信号が入力される第１信号処理部８４と、第２干渉信号が入力される第２信号処理部８５を備えている。第１信号処理部８４は、サンプリングトリガー／クロック発生器１００から信号処理器８３に入力されるサンプリングトリガー及びサンプリングクロックに基づいて、第１干渉信号をサンプリングする。また、第２信号処理部８５は、サンプリングトリガー／クロック発生器１００から信号処理器８３に入力されるサンプリングトリガー及びサンプリングクロックに基づいて、第２干渉信号をサンプリングする。第１信号処理部８４及び第２信号処理部８５でサンプリングされた第１干渉信号と第２干渉信号は、後述する演算部２０２に入力される。信号処理器８３には、公知のデータ収集装置（いわゆる、ＤＡＱ）を用いることができる。

第２干渉光検出部９０は、第１干渉光検出部８０と同様に、バランス型光検出器９１，９２（以下、単に「検出器９１，９２」ともいう）と、検出器９１，９２に接続された信号処理器９３を備えている。検出器９１にはＰＭＦＣ７１が接続されており、検出器９１の出力端子には信号処理器９３が接続されている。ＰＭＦＣ７１は、第３干渉光を、位相が１８０度異なる２つの干渉光に分岐して、検出器９１に入力する。検出器９１は、位相が１８０度異なる２つの干渉光に対して、差動増幅及びノイズ低減処理を実施し、電気信号（第３干渉信号）に変換し、第３干渉信号を信号処理器９３に出力する。すなわち、第３干渉信号は、垂直偏光測定光による被検物５００及びミラー４０３からの水平偏光反射光と参照光の干渉信号ＶＨである。同様に、検出器９２にはＰＭＦＣ７２が接続されており、検出器９２の出力端子には信号処理器９３が接続されている。ＰＭＦＣ７２は、第４干渉光を、位相が１８０度異なる２つの干渉光に分岐して、検出器９２に入力する。検出器９２は、位相が１８０度異なる２つの干渉光に対して、差動増幅及びノイズ低減処理を実施し、電気信号（第４干渉信号）に変換し、第４干渉信号を信号処理器９３に出力する。すなわち、第４干渉信号は、垂直偏光測定光からによる被検物５００及びミラー４０３の垂直偏光反射光と参照光の干渉信号ＶＶである。

信号処理器９３は、第３干渉信号が入力される第３信号処理部９４と、第４干渉信号が入力される第４信号処理部９５を備えている。第３信号処理部９４は、サンプリングトリガー／クロック発生器１００から信号処理器９３に入力されるサンプリングトリガー及びサンプリングクロックに基づいて、第３干渉信号をサンプリングする。また、第４信号処理部９５は、サンプリングトリガー／クロック発生器１００から信号処理器９３に入力されるサンプリングトリガー及びサンプリングクロックに基づいて、第４干渉信号をサンプリングする。第３信号処理部９４及び第４信号処理部９５でサンプリングされた第３干渉信号と第４干渉信号とは、後述する演算部２０２に入力される。信号処理器９３にも、公知のデータ収集装置（いわゆる、ＤＡＱ）を用いることができる。このような構成によると、被検物５００の４つの偏光特性を表す干渉信号を取得することができる。なお、本実施例では、２つの信号処理部を備える信号処理器８３，９３用いているが、このような構成に限定されない。例えば、４つの信号処理部を備える１つの信号処理器を用いてもよいし、１つの信号処理部を備える信号処理器を４つ用いてもよい。

次に、本実施例に係る光断層画像撮影装置の制御系の構成を説明する。図３に示すように、光断層画像撮影装置は演算装置２００によって制御される。演算装置２００は、演算部２０２と、第１干渉光検出部８０と、第２干渉光検出部９０によって構成されている。第１干渉光検出部８０と、第２干渉光検出部９０と、演算部２０２は、測定部１０に接続されている。演算部２０２は、測定部１０に制御信号を出力し、ガルバノミラー２８及び２９を駆動することで測定光の被検物５００への入射位置を走査する。第１干渉光検出部８０は、測定部１０から入力される干渉信号（干渉信号ＨＨと干渉信号ＨＶ）に対して、サンプリングトリガー１をトリガーにして、測定部１０から入力されるサンプリングクロック１に基づいて、第１サンプリングデータを取得し、演算部２０２に第１サンプリングデータを出力する。演算部２０２は、第１サンプリングデータにフーリエ変換処理等の演算処理を行い、ＨＨ断層画像とＨＶ断層画像を生成する。第２干渉光検出部９０は、サンプリングトリガー２をトリガーにして、測定部１０から入力される干渉信号（干渉信号ＶＨと干渉信号ＶＶ）に対して、測定部１０から入力されるサンプリングクロック２に基づいて、第２サンプリングデータを取得し、演算部２０２に第２サンプリングデータを出力する。演算部２０２は、第２サンプリングデータにフーリエ変換処理等の演算処理を行い、ＶＨ断層画像とＶＶ断層画像を生成する。ここで、ＨＨ断層画像と、ＶＨ断層画像と、ＨＶ断層画像と、ＶＶ断層画像とは、同一位置の断層画像である。このため、演算部２０２は、被検物５００のジョーンズ行列を表す４つの偏光特性（ＨＨ、ＨＶ，ＶＨ，ＶＶ）の断層画像を生成することができる。

図４に示すように、サンプリングトリガー／クロック発生器１００は、ファイバカプラ１０２と、サンプリングトリガー発生器（１４０～１５２）と、サンプリングクロック発生器（１６０～１７２）を備えている。光源１１からの光は、ファイバカプラ１３とファイバカプラ１０２を介して、サンプリングトリガー発生器１４０及びサンプリングクロック発生器１６０にそれぞれ入力される。

（サンプリングトリガー発生器）
サンプリングトリガー発生器１４０は、例えば、ＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）１４４を用いて、サンプリングトリガーを生成してもよい。図４に示すように、ＦＢＧ１４４は、光源１１から入射される光の特定の波長のみを反射して、サンプリングトリガーを生成する。生成されたサンプリングトリガーは、分配器１５０に入力される。分配器１５０は、サンプリングトリガーを、サンプリングトリガー１とサンプリングトリガー２に分配する。サンプリングトリガー１は、信号遅延回路１５２を介して、演算部２０２に入力される。サンプリングトリガー２は、そのまま演算部２０２に入力される。サンプリングトリガー１は、第１干渉光検出部８０から演算部２０２に入力される干渉信号（第１干渉信号と第２干渉信号）のトリガー信号となる。サンプリングトリガー２は、第２干渉光検出部９０から演算部２０２に入力される干渉信号（第３干渉信号と第４干渉信号）のトリガー信号となる。信号遅延回路１５２は、サンプリングトリガー１がサンプリングトリガー２に対して、光路長差生成部２２の光路長差ΔＬの分だけ時間が遅延するように設計されている。これにより、第１干渉光検出部８０から入力される干渉信号のサンプリングを開始する周波数と、第２干渉光検出部９０から入力される干渉信号のサンプリングを開始する周波数を同じにすることができる。ここで、サンプリングトリガー１だけを生成してもよい。光路長差ΔＬが既知であるので、第２干渉光検出部９０から入力される干渉をサンプリングする際、サンプリングトリガー１から光路長差ΔＬの分だけ時間を遅延するようにサンプリングを開始すればよい。

（サンプリングクロック発生器）
サンプリングクロック発生器は、例えば、マッハツェンダー干渉計で構成されていてもよい。図４に示すように、サンプリングクロック発生器は、マッハツェンダー干渉計を用いて、等周波数のサンプリングクロックを生成する。マッハツェンダー干渉計で生成されたサンプリングクロックは、分配器１７２に入力される。分配器１７２は、サンプリングクロックを、サンプリングクロック１とサンプリングクロック２に分配する。サンプリングクロック１は、信号遅延回路１７４を通って、第１干渉光検出部８０に入力される。サンプリングクロック２は、そのまま第２干渉光検出部９０に入力される。信号遅延回路１７４は、光路長差２２の光路長差ΔＬの分だけ時間が遅延するように設計されている。これにより、光路長差生成部２２の分だけ遅延している干渉光に対しても、同じタイミングでサンプリングすることができる。これにより、取得する複数の断層画像の位置ずれが防止できる。本実施例では、サンプリングクロックを生成するのに、マッハツェンダー干渉計を用いている。しかしながら、サンプリングクロックを生成するのに、マイケルソン干渉計を用いてもよいし、電気回路を用いてもよい。また、光源に、サンプリングクロック発生器を備えた光源を用いて、サンプリングロックを生成してもよい。

次に、４つの信号処理部８４，８５，９４，９５の間で生じるサンプリングタイミングのずれを補正する処理について説明する。上述したように、干渉光検出部８０，９０には、４つの信号処理部８４，８５，９４，９５が同期してサンプリングを開始するようにトリガー信号が入力される。しかしながら、サンプリングトリガー／クロック発生器１００の誤差等によって、４つの信号処理部８４，８５，９４，９５のそれぞれにトリガー信号が到達するタイミングがずれることがある。また、干渉光検出部８０，９０に入力される４つの干渉光はそれぞれ別個の干渉計によって生成されるため、それぞれの干渉計の光路長に製造上の誤差が生じる。このため、４つの信号処理部８４，８５，９４，９５のサンプリングタイミングにずれが生じる。このようなサンプリングタイミングのずれを補正するために、演算部２０２は、以下の処理を実行する。

図５に示すように、まず、前処理として、演算部２０２は、干渉光検出部８０，９０に入力される光の波長分散量の差によって生じるずれを補正する（Ｓ１２）。上述したように、各検出器８１、８２、９１、９２に入力される干渉光は別個に並列配置された干渉計によって生成されるため、各干渉計の光路長（例えば、ファイバ長）がそれぞれ異なる。これによって、各検出器８１、８２、９１、９２に入力される干渉光の波長分散量に差が生じる。これを、ミラー４０３で反射された光（以下、補正光ともいう）を用いて補正する。

ステップＳ１２は、以下の手順で行われる。なお、以下では、第１信号処理部８４、第２信号処理部８５、第３信号処理部９４及び第４信号処理部９５を第ｊ信号処理部（ｊ＝１～４）とし、各信号処理部８４，８５，９４，９５でサンプリングされた干渉信号が深さ方向に１～ｎ_ａｌｌ本あるとする。

まず、演算部２０２は、第ｊ信号処理器でサンプリングされた干渉信号の中から補正光の干渉信号のうちの１つであるｎ番目の干渉信号を窓関数で切り出す。切り出された干渉信号を逆フーリエ変換することで得られる補正光の複素スペクトル信号は、以下の数１で表す。なお、ｋは波数を示す。

このとき、補正光の複素スペクトル信号を、以下の数２を用いて算出することによって、補正光の複素スペクトル信号から効果的にノイズを低減する。なお、ｉは虚数単位である。

上記の数２の位相成分を、以下の数３で示す。

演算部２０２は、数３で示す位相成分に位相アンラッピングを行い、多項式フィッティングを行う。多項式フィッティングの次数は何次でも構わないが、たとえば２次とすることができる。これによって、複素スペクトル信号から位相ノイズを効果的に低減する。ここで、このフィッティングで得られた位相を以下の数４で示す。

このとき、第ｊ信号処理部でサンプリングされるｎ番目の複素スペクトル信号は、以下のように補正される。

さらに、数５をフーリエ変換することによって、ｎ番目の複素のＡスキャン信号を算出する（以下の数６）。なお、Ａスキャンは深さ方向の信号強度の分布を示し、ｚは深さ方向の位置を示す。

次に、演算部２０２は、スペクトルデータの整数シフトの絶対値を検出する（Ｓ１４）。各信号処理部８４，８５，９４，９５におけるサンプリングのタイミングは、トリガー信号によって決定される。すなわち、各信号処理部８４，８５，９４，９５は、干渉光検出部８０，９０に入力されるトリガー信号に基づいてサンプリングを開始する。上述したように、各信号処理器８３，９３にトリガー信号が入力されるタイミングがずれることがある。また、１つの信号処理器が備える複数の信号処理部（例えば、信号処理器８３が備える信号処理部８４，８５及び／又は信号処理器９３が備える信号処理部９４，９５）間で、トリガー信号が到達するタイミングがずれることがある。このような場合に生じるずれはわずかであり、具体的には、サンプリングタイミングが１ピクセルずれる。このようなずれ（以下、スペクトルデータの整数シフトともいう）を、補正光を用いて補正する。

ステップＳ１４は、以下の手順で行われる。まず、ステップＳ１４における計算のための一時的な変数として、ｎ番目のＡスキャン信号を以下の数７のように定義する。

また、測定したスペクトルデータがサンプリングの整数倍分シフトしたために起きる位相シフトを以下の数８で表し、干渉計の揺らぎに起因する相対位相揺らぎを以下の数９で表す。

すると、ｎ番目のＡスキャン信号とｎ＋１番目のＡスキャン信号の間の信号位相差は、以下の数１０で表される。

ここで、Ａスキャン信号には、スペクトルデータの整数シフト以外のずれが含まれており、例えば、各信号処理部８４，８５，９４，９５でサンプリングされたデータには、異なる位相ドリフトが生じている。ｎ番目のＡスキャン信号とｎ＋１番目のＡスキャン信号とでは、検出時間差が小さいため、位相ドリフトの影響も小さい。このため、ｎ番目のＡスキャン信号とｎ＋１番目のＡスキャン信号の間に信号位相差がある場合には、この位相差は、位相ドリフト等の影響ではなく、スペクトルデータの整数シフトの影響で生じていると考えられる。したがって、数１０を用いることによって、スペクトルデータの整数シフトが生じているか否かを判定できる。

ここで、補正光の深さ方向の位置をｚ_ｍ１とし、ナイキスト周波数に相当する深さ方向の位置をｚ_ｍａｘとする。演算部２０２は、測定したＡスキャン信号のスペクトルデータが＋１ピクセル又は－１ピクセルずれている場合、Ａスキャン信号の位置ｚ_ｍ１における位相シフト量は、フーリエ変換のシフト則を用いて以下の数１１によって算出できる。

したがって、上記の数１１をモニタすることによって、Ａスキャン信号のスペクトルデータが１ピクセルずれているか否かを判別できる。

次いで、測定されたｎ番目のＡスキャン信号とｎ＋１番目のＡスキャン信号との間の位置ｚ_ｍ１における位相シフト量を、以下の数１２で表す。

演算部２０２は、数１２に示す位相シフト量の値に応じて、ｎ＋１番目のＡスキャン信号を、以下の数１３のように置き換える。

演算部２０２は、上記の数１３を用いて、ｎ＋１番目のＡスキャン信号とｎ＋２番目のＡスキャン信号についても同様に算出する。このように、ｎ＝１から開始して上記の算出を繰り返すと、全てのＡスキャン信号について、１番目のＡスキャン信号に対する元スペクトルの整数倍のずれを補正した状態で表すことができる。

上記のように算出すると、サンプリングタイミングがずれている場合、そのずれが＋１ピクセルであるのか、－１ピクセルであるのかを原理的には判別可能である。しかしながら、補正光の深さ方向の位置ｚ_ｍ１はナイキスト周波数の深さ方向の位置ｚ_ｍａｘの近傍であるため、ノイズの影響で、上記数８で示す位相シフト量にエイリアシングが発生すると、符号が判別できないことがある。したがって、ステップＳ１４では符号については判別せず、ずれ量の絶対値を検出し、＋か－のいずれかに１ピクセル分ずれているのか、又はずれ量が０であるのかを判別する。したがって、１番目のＡスキャン信号に対するｎ番目のＡスキャン信号の相対的なサンプリングのずれ量の絶対値は、以下の数１４に示すように決定される。

すなわち、演算部２０２は、上記の数１１で示すＡスキャン信号の位置ｚ_ｍ１における位相シフト量の１／２を閾値として、上記の数１２で示す測定されたｎ番目のＡスキャン信号とｎ＋１番目のＡスキャン信号との間の位置ｚ_ｍ１における位相シフト量がこの閾値以上である場合には、スペクトルデータの整数シフトの絶対値が１と決定し、この閾値より小さい場合には、スペクトルデータの整数シフトの絶対値が０であると決定する。

次に、演算部２０２は、ステップＳ１４で検出されたサンプリングのずれ量の絶対値の符号を検出する（Ｓ１６）。上記の数１４で決定されたずれ量の絶対値は、各信号処理部８４，８５，９４，９５における１番目のＡスキャン信号とｎ番目のＡスキャン信号の相対的な関係であり、４つの信号処理部８４，８５，９４，９５間においてずれが生じているか否かは不明である。これを求めるために、異なる深さ方向の位置に測定された２つの補正光の信号を用いる。

ステップＳ１６は、以下の手順で行われる。まず、２つの補正光の深さ方向の位置をｚ_ｍ１、ｚ_ｍ２とする。ただし、ｚ_ｍａｘ＞ｚ_ｍ１＞ｚ_ｍ２＞０と仮定する。２つの補正光は、測定光路Ｓ４に分岐した光のうち、ガラスブロック４０４を通過しなかった光と、ガラスブロック４０４を通過した光である。なお、上述したように、２つの補正光は、ガラスブロック４０４を１回通過した光と、ガラスブロック４０４を２回通過した光であってもよい。２つの補正光の信号を、以下の数１５、数１６で示す。

ここで、上記の数１５の一部を以下の数１７で示し、数１６の一部を以下の数１８で示す。

ステップＳ１６では、第１信号処理部に対する第ｊ信号処理部の間のサンプリングのずれ量を算出するため、第１信号処理部の２つの補正光の信号の位相が共に０となるように数１７及び数１８を定義しても、一般性は失われない。このため、以下の数１９のように定義する。

演算部２０２は、２つの補正光の位置ｚ_ｍ１、ｚ_ｍ２の間の相対値を算出して、さらにこの２つの補正光の各信号処理部８４，８５，９４，９５の間の相対値を、以下の数２０のように算出する。

さらに、演算部２０２は、ステップＳ１４において数１４を用いて決定したサンプリングのずれ量の絶対値に応じて、数２０で算出した相対値の平均値を算出する。サンプリングのずれ量の絶対値を０と決定した場合の相対値の平均値を以下の数２１で示し、サンプリングのずれ量の絶対値を１と決定した場合の相対値の平均値を以下の数２２で示す。

上記の数２１、数２２のパラメータを用いることによって、第１信号処理部と第ｊ信号処理部の間のサンプリングのずれ量が、１ピクセル、－１ピクセル又は０ピクセルのいずれであるのかを判別できる。

図６～図９を参照して、第１信号処理部と第ｊ信号処理部の間のサンプリングのずれ量を検出する処理についてさらに説明する。ここで、第ｊ信号処理部でサンプリングされたｎ番目のＡスキャン信号におけるサンプリングのずれ量を、以下の数２３で示す。

図６は、数２３で示す値（以下、単に「サンプリングのずれ量」ともいう）の検出方法を示すフローチャートである。

図６に示すように、まず、演算部２０２は、第１信号処理部の１番目のＡキャン信号について検出するため、ｊ＝１と設定し（Ｓ３２）、次いで、ｎ＝１と設定する（Ｓ３４）。

次に、演算部２０２は、上記の数２２に示すサンプリングのずれ量の絶対値の平均値が０でないかを判定する（Ｓ３６）。数２２で示す値が０の場合（ステップＳ３６でＮＯの場合）にはステップＳ３８に進み、数２２で示す値が０でない場合（ステップＳ３６でＹＥＳの場合）にはステップＳ４０に進む。

ここで、ステップＳ３８に示す、数２２で示す値が０の場合（ステップＳ３６でＮＯの場合）の処理について、図７を参照して説明する。ステップＳ３８では、数２２で示す値が０であるため、数２２ではなく数２１が適用される。図７に示すように、まず、演算部２０２は、数２１の位相成分の絶対値が閾値より大きいか否かを判定する（Ｓ５２）。ここでの閾値は、Ａスキャン信号の位置ｚ_ｍ１，ｚ_ｍ２の間の位相シフト量の１／２である。数２１の位相成分の絶対値が閾値以下の場合（ステップＳ５２でＮＯの場合）、サンプリングのずれ量が０と決定される（Ｓ５４）。一方、数２１の位相成分の絶対値が閾値より大きい場合（ステップＳ５２でＹＥＳの場合）、サンプリングのずれ量の絶対値が１と決定される。

サンプリングのずれ量の絶対値が１と決定されると（ステップＳ５２でＹＥＳの場合）、演算部２０２は、数２１の位相成分が０以上であるか否かを判定する（Ｓ５６）。数２１の位相成分が０以上である場合（ステップＳ５６でＹＥＳの場合）、サンプリングのずれ量が１と決定される（Ｓ５８）。一方、数２１の位相成分が０より小さい場合（ステップＳ５６でＮＯの場合）、サンプリングのずれ量が－１と決定される（Ｓ６０）。ステップＳ５４～ステップＳ６０のいずれかによってサンプリングのずれ量が決定されると、図６のステップＳ４６に進む。

一方、数２２で示す値が０でない場合（ステップＳ３６でＹＥＳの場合）、演算部２０２は、数２１の位相成分の絶対値が数２２の位相成分の絶対値以上であるか否かを判定する（Ｓ４０）。数２２で示す値が０でない場合には、数２１と数２２のいずれを適用するかを決定できない。そこで、数２１の位相成分の絶対値と数２２の位相成分の絶対値を比較し、数２１の位相成分の絶対値が数２２の位相成分の絶対値以上である場合には、数２１を適用し、数２１の位相成分の絶対値が数２２の位相成分の絶対値より小さい場合には、数２２を適用する。数２１の位相成分の絶対値が数２２の位相成分の絶対値以上である場合（ステップＳ４０でＹＥＳの場合）にはステップＳ４２に進み、数２１の位相成分の絶対値が数２２の位相成分の絶対値より小さい場合（ステップＳ４０でＮＯの場合）にはステップＳ４４に進む。

ここで、ステップＳ４２に示す、数２１の位相成分の絶対値が数２２の位相成分の絶対値以上である場合（ステップＳ４０でＹＥＳの場合）の処理について、図８を参照して説明する。図８に示すように、まず、演算部２０２は、数１４で決定されるサンプリングのずれ量の絶対値が０であるか否かを判定する（Ｓ６２）。数１４を用いることによって、サンプリングのずれ量の絶対値が１である（すなわち、＋１又は－１である）か、又は０であるかを判定できる。サンプリングのずれ量の絶対値が０でない場合（ステップＳ６２でＮＯの場合）、サンプリングのずれ量が０と決定される（Ｓ６４）。一方、サンプリングのずれ量の絶対値が０である場合（ステップＳ６２でＹＥＳの場合）、サンプリングのずれ量の絶対値が１と決定される。

サンプリングのずれ量の絶対値が１と決定されると（ステップＳ６２でＹＥＳの場合）、演算部２０２は、数２１の位相成分が０以上であるか否かを判定する（Ｓ６６）。数２１の位相成分が０以上である場合（ステップＳ６６でＹＥＳの場合）、サンプリングのずれ量が１と決定される（Ｓ６８）。一方、数２１の位相成分が０より小さい場合（ステップＳ６６でＮＯの場合）、サンプリングのずれ量が－１と決定される（Ｓ７０）。ステップＳ６４～ステップＳ７０のいずれかによってサンプリングのずれ量が決定されると、図６のステップＳ４６に進む。

また、ステップＳ４４に示す、数２１の位相成分の絶対値が数２２の位相成分の絶対値より小さい場合の処理について、図９を参照して説明する。図９に示すように、まず、演算部２０２は、数１４で決定されるサンプリングのずれ量の絶対値が０であるか否かを判定する（Ｓ７２）。サンプリングのずれ量の絶対値が０である場合（ステップＳ７２でＹＥＳの場合）、サンプリングのずれ量が０と決定される（Ｓ７４）。一方、サンプリングのずれ量の絶対値が０でない場合（ステップＳ７２でＮＯの場合）、サンプリングのずれ量の絶対値が１と決定される。なお、上記のステップＳ６２（図８参照）では、数１４で決定されるサンプリングのずれ量の絶対値が０でない場合にサンプリングのずれ量が０と決定され、サンプリングのずれ量の絶対値が０である場合にサンプリングのずれ量の絶対値が１と決定されており、ステップＳ７２と分岐が逆になっている。これは、ステップＳ６２（すなわち、ステップＳ４２）とステップＳ７２（すなわち、ステップＳ４４）に分岐させたステップＳ４０（図６参照）において、数１４で決定されるサンプリングのずれ量の絶対値の意味が逆になるか否かを判定したためである。

サンプリングのずれ量の絶対値が１と決定されると（ステップＳ７２でＮＯの場合）、演算部２０２は、数２２の位相成分が０以上であるか否かを判定する（Ｓ７６）。数２２の位相成分が０以上である場合（ステップＳ７６でＹＥＳの場合）、サンプリングのずれ量が１と決定される（Ｓ７８）。一方、数２２の位相成分が０より小さい場合（ステップＳ７６でＮＯの場合）、サンプリングのずれ量が－１と決定される（Ｓ８０）。ステップＳ７４～ステップＳ８０のいずれかによってサンプリングのずれ量が決定されると、図６のステップＳ４６に進む。

ステップＳ３８、ステップＳ４２又はステップＳ４４の処理が終了すると、演算部２０２は、全てのＡスキャン信号（ｎ＝１～ｎ_ａｌｌ）についてサンプリングのずれ量を決定したか否か（すなわち、ステップＳ５４～ステップＳ６０、ステップＳ６４～ステップＳ７０又はステップＳ７４～ステップＳ８０の処理を実行したか否か）を判定する（Ｓ４６）。全てのＡスキャン信号についてサンプリングのずれ量を決定していない場合（ステップＳ４６でＮＯの場合）には、ステップＳ３６に戻り、ステップＳ３６～ステップＳ４４の処理を繰り返す。そして、全てのＡスキャン信号についてサンプリングのずれ量が決定されたら（ステップＳ４６でＹＥＳの場合）、演算部２０２は、全ての信号処理器（ｊ＝１～４）についてサンプリングのずれ量を決定したか否かを判定する（Ｓ４８）。全ての信号処理器についてサンプリングのずれ量を決定していない場合（ステップＳ４８でＮＯの場合）には、ステップＳ３４に戻り、ステップＳ３４～ステップＳ４６の処理を繰り返す。そして、全ての信号処理器についてサンプリングのずれ量が決定されたら（ステップＳ４８でＹＥＳの場合）、サンプリングのずれ量の検出を終了する。

図６～図９のフローチャートに示す処理を実行することによって、各信号処理部８４，８５，９４，９５でサンプリングされた１～ｎ_ａｌｌ番目の全てのＡスキャン信号におけるサンプリングのずれ量をそれぞれ算出できる。これを用いて、以下の数２４に示すように各信号処理部８４，８５，９４，９５でサンプリングされた信号が補正される。

次に、図５に戻り、演算部２０２は、各信号処理部８４，８５，９４，９５でサンプリングされたデータごとに生じた位相ドリフトを補正する（Ｓ１８）。上述したように、各信号処理部８４，８５，９４，９５でサンプリングされたデータごとに異なる位相ドリフトが生じている。ステップＳ１８では、この位相ドリフトを補正する。ここで、深さ方向の位置がｚ_ｍ１の補正光の信号を、以下の数２５に示す。

そして、演算部２０２は、数２６を用いて、各信号処理部８４，８５，９４，９５でサンプリングされたデータごとに生じた位相ドリフトを補正する。

次に、演算部２０２は、光断層画像撮影装置ごとに発生するサブピクセル分のシフトを補正する（Ｓ２０）。上述したように、各信号処理部８４，８５，９４，９５でサンプリングされた信号には、サンプリングタイミングのずれに起因した誤差（ずれ）が含まれる。このずれ量は、各光断層画像撮影装置の構成に依存するものであるため、同一の装置であれば常に一定である。ステップＳ２０では、このようにして生じるずれを補正する。

ステップＳ２０では、図示しない複数のミラー（すなわち、ミラー４０３とは異なるミラー）の信号を用いて補正する。この複数のミラーは、深さ方向の位置がｚ＝０からｚ＝ｚ_ｍａｘの範囲内に配置する。ここで、複数のミラーを深さ方向にｌ_ａｌｌ箇所配置したとする。そして、深さ方向にｌ番目に配置したミラーについて、第１信号処理部と第ｊ信号処理部の間の相対位相を、以下の数２７で表す。

この数２７で表す値は、以下の数２８を用いて算出できる。

また、第１信号処理部と第ｊ信号処理部の間の相対位相と、ｚ＝０に最も近い位置である、ｌ＝１となるときの相対位相との関係は、以下の数２９のように算出される。

演算部２０２は、上記の数２９を用いて、ｌ＝１からｌ＝ｌ_ａｌｌまでのすべてのｌに対応する値を算出し、線形フィッティングによりｚとの間の傾きａ_ｊを算出する。そして、演算部２０２は、これを以下の数３０に適用し、装置に依存して発生するサブピクセルシフトを補正する。

次に、ジョーンズ行列の再構成を行う（Ｓ２２）。ステップＳ１２～ステップＳ２０によって、４つの信号処理部８４，８５，９４，９５でサンプリングされた全ての深さ方向の信号位相が、深さ方向の位置ｚ_ｍ１の補正光の信号の位相に対する相対値で示されている。また、本実施例の光断層画像撮影装置では、４つの信号処理部８４，８５，９４，９５によってジョーンズ行列の各要素が取得される。この場合、本来であればジョーンズ行列はユニタリ行列となるが、ステップＳ１２～ステップＳ２０の操作によって、ユニタリ行列ではなくなる。ここで、各信号処理部８４，８５，９４，９５でサンプリングされた信号とジョーンズ行列との関係が、以下の数３１のようになっているとする。

この場合に、数３１に示す式をユニタリ行列にするために、演算部２０２は、以下の数３２に示すように再構成する。

以上により、各信号処理部８４，８５，９４，９５のサンプリングタイミングの同期補正が完了し、ジョーンズ行列が再構成される。ジョーンズ行列が再構成されると、再構成されたジョーンズ行列を用いて被検物５００の偏光特性を算出でき、被検物５００の断層画像を生成することができる。

なお、本発明者が行なった実験では、上記の光断層画像撮影装置において、各信号処理部８４，８５，９４，９５のサンプリングタイミングの同期ずれを補正できることが確認されている。実験では、位相遅延量が既知の波長板を用いた。具体的には、往復で１．３５ラジアンの位相遅延量を持つ波長板を用いた。この波長板を０度～１８０度の間で１０度ずつ回転させ、波長板のジョーンズ行列を測定した。そして、測定したジョーンズ行列を固有値分解して、波長板の位相遅延量と複屈折軸を算出した。

図１０は、波長板の回転角（横軸）と位相遅延量（縦軸）との関係を示している。また、グラフＡは、上述のステップＳ１２及びステップＳ１４の処理を実行（さらに詳細には、数１～数１３に示す式まで適用）し、ステップＳ１６～ステップＳ２０の処理を実行していない場合を示している。グラフＢは、ステップＳ１２～ステップＳ１８の処理を実行し、ステップＳ２０の処理を実行していない場合を示している。グラフＣは、ステップＳ１２～ステップＳ２０の処理（すなわち、全ての処理）を実行した場合を示している。なお、破線は理論値を示している。

図１０に示すように、グラフＡは、波長板の回転角に依存して位相遅延量が変化しており、正しい位相遅延量を得られなかった。すなわち、同期ずれを補正できていなかった。一方、グラフＢは、波長板の回転角に応じた位相遅延量の変化が小さく、理論値（破線）に近くなっている。したがって、グラフＢの場合には、同期ずれをほとんど補正できていることがわかった。また、グラフＣは、波長板の回転角に応じた位相遅延量の変化はほとんど見られず、理論値と略一致している。すなわち、グラフＣの場合には、同期ずれを補正できていることがわかった。したがって、上述したように補正光を用いた補正処理を実行することによって、同期ずれを補正できることが確認できた。

また、図１１は、設定した波長板の回転角（横軸）と測定された波長板の角度（縦軸）との関係を示している。なお、グラフＡ～グラフＣ及び破線については、図１０と同様であるため詳細な説明は省略する。図１１においても、図１０と同様の結果を確認することができた。すなわち、図１１に示すように、グラフＡでは理論値に近い結果を得られなかった。一方、グラフＢは理論値に近い結果が得られた。そして、グラフＣは、グラフＢよりさらに理論値に近い結果が得られた。これらの結果から、上述したように補正光を用いた補正処理を実行することによって、同期ずれを補正できることが確認できた。

なお、本実施例の光断層画像撮影装置は、測定光路Ｓ４が構成されるように測定光を分岐し、測定光路Ｓ４上にミラー４０３及びガラスブロック４０４を配置しているが、このような構成に限定されない。測定光が２つ以上の補正光を含むように構成されていればよく、例えば、さらに多くの測定光路を構成するように測定光を分岐し、２つ以上の補正光を別個の測定光路によって生成するように構成されていてもよい。

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

１０：測定部
１１：光源
２６： ＳＭＦＣ
４３：参照ミラー
６０、７０：干渉光生成部
８０、９０：干渉光検出部
８１、８２、９１、９２：バランス型光検出器
８３、９３：信号処理器
８４、８５、９４、９５：信号処理部
１００：サンプリングトリガー／クロック発生器
１４０：サンプリングトリガー発生器
１６０：サンプリングロック発生器
２００：演算装置
２０２：演算部
４０３：ミラー
４０４：ガラスブロック
５００：被検物
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４：測定光路
Ｒ１、Ｒ２：参照光路

Claims (2)

1. 偏光感受型の光断層画像撮影装置であって、
   光源と、
   前記光源の光から測定光を生成すると共に、生成した前記測定光を被検物に照射して前記被検物からの反射光を生成する測定光生成部と、
   前記光源の光から参照光を生成する参照光生成部と、
   前記測定光生成部で生成される前記被検物からの前記反射光と、前記参照光生成部で生成される前記参照光とを合波して干渉光を生成する干渉光生成部と、
   前記干渉光生成部で生成された前記干渉光から干渉信号を検出する干渉光検出部と、
   前記干渉光検出部で検出された干渉信号から前記被検物の断層画像を生成する演算部と、を備えており、
   前記干渉光検出部は、前記干渉光を干渉信号に変換する第１の検出器及び第２の検出器と、前記第１の検出器から出力される前記干渉信号をサンプリングする第１の信号処理部と、前記第２の検出器から出力される前記干渉信号をサンプリングする第２の信号処理部とを備え、
   前記第１及び第２の信号処理部のそれぞれは、当該信号処理部に外部から入力されたタイミングで前記干渉信号をサンプリングし、
   前記演算部は、前記第１及び第２の信号処理部のそれぞれでサンプリングされた前記干渉信号を用いて、ジョーンズ行列で表される被検物の偏光特性の前記断層画像を生成し、
   前記測定光生成部で生成される前記反射光には、第１の光路長を有する第１補正光と、前記第１の光路長とは異なる第２の光路長を有する第２補正光が少なくとも含まれており、
   前記演算部は、前記第１及び第２の信号処理部のそれぞれでサンプリングされた前記干渉信号に含まれる前記第１補正光による第１補正信号と前記第２補正光による第２補正信号を用いて、前記第１及び第２の信号処理部のサンプリングタイミングの同期ずれを補正し、補正後の干渉信号を用いてジョーンズ行列を再構成し、
   前記測定光生成部は、
   前記測定光の光路を分岐する分岐手段と、
   前記分岐手段によって分岐された一方の光路上に配置される光路長調整手段と、を備えており、
   前記分岐手段によって分岐された他方の光路上の光によって、前記被検物に照射される測定光を生成し、
   前記光路長調整手段によって光路長が調整された前記第１補正光と前記第２補正光が生成され、
   前記光路長調整手段は、前記分岐手段によって分岐された一方の光路上に配置され、前記測定光の一部が通過するガラスブロックを備えており、
   前記測定光生成部は、前記ガラスブロックを通過する光によって前記第１補正光を生成し、前記ガラスブロックを通過しない光によって前記第２補正光を生成する、光断層画像撮影装置。
2. 偏光感受型の光断層画像撮影装置であって、
   光源と、
   前記光源の光から測定光を生成すると共に、生成した前記測定光を被検物に照射して前記被検物からの反射光を生成する測定光生成部と、
   前記光源の光から参照光を生成する参照光生成部と、
   前記測定光生成部で生成される前記被検物からの前記反射光と、前記参照光生成部で生成される前記参照光とを合波して干渉光を生成する干渉光生成部と、
   前記干渉光生成部で生成された前記干渉光から干渉信号を検出する干渉光検出部と、
   前記干渉光検出部で検出された干渉信号から前記被検物の断層画像を生成する演算部と、を備えており、
   前記干渉光検出部は、前記干渉光を干渉信号に変換する第１の検出器及び第２の検出器と、前記第１の検出器から出力される前記干渉信号をサンプリングする第１の信号処理部と、前記第２の検出器から出力される前記干渉信号をサンプリングする第２の信号処理部とを備え、
   前記第１及び第２の信号処理部のそれぞれは、当該信号処理部に外部から入力されたタイミングで前記干渉信号をサンプリングし、
   前記演算部は、前記第１及び第２の信号処理部のそれぞれでサンプリングされた前記干渉信号を用いて、ジョーンズ行列で表される被検物の偏光特性の前記断層画像を生成し、
   前記測定光生成部で生成される前記反射光には、第１の光路長を有する第１補正光と、前記第１の光路長とは異なる第２の光路長を有する第２補正光が少なくとも含まれており、
   前記演算部は、前記第１及び第２の信号処理部のそれぞれでサンプリングされた前記干渉信号に含まれる前記第１補正光による第１補正信号と前記第２補正光による第２補正信号を用いて、前記第１及び第２の信号処理部のサンプリングタイミングの同期ずれを補正し、補正後の干渉信号を用いてジョーンズ行列を再構成し、
   前記測定光生成部は、
   前記測定光の光路を分岐する分岐手段と、
   前記分岐手段によって分岐された一方の光路上に配置される光路長調整手段と、を備えており、
   前記分岐手段によって分岐された他方の光路上の光によって、前記被検物に照射される測定光を生成し、
   前記光路長調整手段によって光路長が調整された前記第１補正光と前記第２補正光が生成され、
   前記光路長調整手段は、前記分岐手段によって分岐された一方の光路上に配置され、前記測定光の一部が通過するガラスブロックを備えており、
   前記測定光生成部は、第１の回数だけ前記ガラスブロックを通過する光によって前記第１補正光を生成し、前記第１の回数とは異なる第２の回数だけ前記ガラスブロックを通過する光によって前記第２補正光を生成する、光断層画像撮影装置。
   

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