KR20120023104A

KR20120023104A - 광학 단층 촬상장치

Info

Publication number: KR20120023104A
Application number: KR1020117030117A
Authority: KR
Inventors: 히로후미 요시다; 켄지 무토
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2010-05-19
Publication date: 2012-03-12
Also published as: EP2433116A1; CN102439426A; US20120062901A1; US8982357B2; JP2011007775A; WO2010134624A1; KR101459494B1; CN102439426B; JP5645445B2

Abstract

광간섭 단층 촬상장치(100)는 광원(101), 광원으로부터의 광을 복수의 측정광(106-1 ~ 106-3) 및 그에 대응하는 수의 참조광(105-1 ~ 105-3)으로 분할하는 수단(156, 131-1 ~ 131-3), 눈(107)의 망막(127) 등의 피검사물을 횡단해서 상기 복수의 측정광을 주사하는 수단(119), 피검사물로부터의 합성광 및 참조광(142-1 ~ 142-3)을 검출하는 검출부를 구비하고, 상기 검출부는 분광 소자(141)와 센서(139)를 구비하고, 상기 센서는 각각의 분광된 합성광이 포커스되는 복수의 영역을 포함하고, 상기 영역은 분광 방향 또는 분광 방향에 직교한 방향으로 배치되어 있고, 또 상기 검출부의 광학적 배율을 고려하여, 합성광이 상기 검출부에 입사하는 파이버단 사이의 간격을 조정하는 것으로, 상기 영역 사이의 간격을 조정하는 수단을 구비한다.

Description

광학 단층 촬상장치{OPTICAL TOMOGRAPHY DEVICE}

본 발명은, 광간섭 단층법을 이용하는 촬상 장치 및 촬상 방법에 관한 것으로, 안저나 피부 등의 관찰에 이용되는 의료기기에 관한 것이다.

최근, 저코히렌스광의 간섭을 이용한 광간섭 단층법(OCT：Optical Coherence　Tomography)를 이용하는 촬상 장치(이하, OCT 장치라고도 칭함)가 실용화되고 있다.

OCT 장치는, 측정광을 샘플에 조사해서, 그 샘플로부터의 후방 산란광(리턴광)과 참조광을 간섭시키는 것으로, 고해상도의 단층 화상을 얻을 수 있다. 그 때문에, 피검안의 안저에 있어서의 망막의 단층 화상이 취득되어서, OCT 장치가 망막의 안과 진단 등에 있어서 널리 이용되고 있다.

여기서, OCT의 방식에는, 주로, TD－OCT(Time　Domain－OCT)와 FD－OCT(Fourier　Domain－OCT)의 2개의 방식이 있다. FD－OCT는, 스펙트럼 정보를 푸리에 변환함으로써, 깊이 방향의 위치에 대응하는 강도 정보를 일괄해 취득하는 방식이다. 이 때문에, FD－OCT는, 깊이 방향의 위치를 취득하기 위해서 코히렌스 게이트 위치를 변경하는 TD－OCT보다, 고속으로 단층 화상을 취득할 수가 있다.

망막의 안과 진단 등에 있어서의 OCT의 측정에서는, (고시 미동(involuntary eye movement)으로 대표되는) 안구 운동에 의해, 단층 화상의 위치 어긋남이나 결락(欠落)이 생길 가능성이 있다. 특히, 넓은 화각으로 측정을 행하면, 단층 화상의 취득에 시간이 걸리기 때문에, 단층 화상의 위치 어긋남이나 결락이 생길 상기 가능성이 증가한다.

따라서, 측정 시간을 짧게 하기 위해서, 복수의 빔을 이용해, 1개의 빔당 측정 영역을 좁게 하는 방법이, 일본특허공보 제2875181호(특허 문헌 1)에 개시되어 있다. 특허 문헌 1에서는, 9개의 빔을 각각 측정광과 참조광으로 나누는 간섭계를 이용한다. 각각의 빔로부터 얻은 간섭광을 분광하고, 분광된 간섭광을 복수의 빔에 대해서 동일한 2차원 센서 어레이로 검출한다.

또, 편광 상태가 다른 복수의 간섭광을 취득해, 1개의 분광기에 의해 OCT의 측정을 행하는 편광 OCT에 관해서, "Single　Camera　Based　Spectral　Domain　Plarization　Sensitive　Optical　Coherence　Tomography," 2007/Vol. 15, NO. 3/Optics Express　1054에 개시되어 있다. 이것에 의해, 1개의 분광기에 있어서의 1개의 라인 센서로, 2개의 간섭광을 취득함으로써, 장치의 소형화를 달성하고 있다. 덧붙여, 복수의 빔을 이용해, 1개의 빔당 측정 영역을 좁게 하는 방법에 관해서는, 상기 문헌에 개시되어 있지 않다.

일본특허공보 제2875181호

Single　Camera　Based　Spectral　Domain　Plarization　Sensitive　Optical　Coherence　Tomography, 2007/Vol. 15, NO. 3/Optics Express　1054

그런데, 광원으로부터 발생하는 광은, 광원 자체의 열 움직임 등에 의해, 의도한 파장폭보다 긴 파장폭을 갖는 광을 발생한다.

그 때문에, 일본특허공보 제 2875181호에서는, 복수의 분광된 간섭광이, 2 차원 센서 어레이 상에서 서로 겹치지 않게 하기 위해서, 각각의 간섭광을 검출하는 영역 간의 간격을 충분히 크게 한다. 왜냐하면, 복수의 간섭광이 센서 상에서 서로 겹치면, 간섭광 사이에 크로스토크(crosstalk)가 발생해, 결과적으로 얻는 단층 화상에 노이즈가 발생하기 때문이다.

여기서, 검출 영역들을 충분히 서로 떨어뜨려 분리시킬 필요가 있으므로, 검출에 사용하지 않는 화소를 설치하게 된다. 그 때문에, 2차원 어레이 센서에 필요한 화소의 수가 증가하므로, 판독 속도도 늦어진다.

덧붙여, 센서에 포커스하는 빔 간의 간격을 어느 정도 크게 하는지에 관해서는, 개시도 시사도 되어 있지 않다. 그 때문에, 일본특허공보 제 2875181호에 개시되어 있는 간격은, 필요 이상으로 넓은 간격을 제공하고 있다고 생각된다.

또, "Single　Camera　Based　Spectral　Domain　Polarization　Sensitive　Optical　Coherence　Tomography," 2007/Vol. 15, NO. 3/Optics Express　1054에서는, 라인 센서에 집광되는 2개의 간섭광 간의 간격에 관해서, 아무런 개시도 시사도 되어 있지 않다. 포커스되는 빔들이 서로 분리되어 있지 않으면, 역시 그 빔 사이에 크로스토크가 발생한다.

본 발명에 따른 광간섭 단층법을 이용하는 촬상 장치는, 광을 발생시키기 위한 광원과, 상기 광원으로부터의 빛을 참조광과 측정광으로 분할하기 위한 분할부와, 상기 측정광을 피검사물에 대해 주사하기 위한 주사 광학부와, 상기 피검사물로부터의 리턴광과 상기 참조광이 서로 합성된 합성광을 검출하기 위한 검출부를 구비한다. 상기 피검사물에 대해서 주사하기 위해 사용된 복수의 상기 측정광을 상기 검사물에 대해 주사한다. 상기 검출부는, 복수의 상기 합성광을 분광하기 위한 분광 소자와, 상기 분광된 복수의 합성광을 검출하기 위한 센서를 포함하고, 상기 분광된 빛은 분광된 제1 빛과 분광된 제2 빛을 포함한다. 상기 센서는, 상기 분광된 제1 및 제 2의 빛을 각각 포커스하는 제 1의 영역과 제 2의 영역을 포함한다. 상기 제 1의 영역과 상기 제 2의 영역은, 상기 분광의 방향으로 배치되거나, 혹은 상기 분광의 방향에 대해서 대략 수직의 방향으로 배치된다. 상기 제 1의 영역과 상기 제 2의 영역과의 간격은, 상기 복수의 합성광을 사출하는 복수의 파이버단 사이의 간격과 상기 검출부에 있어서의 광학적 배율을 이용해 조정된다.

본 발명에 따른 촬상장치는, 복수의 측정광을 조사한 피검사물로부터 리턴하는 복수의 리턴광과, 상기 복수의 측정광에 대응하는 복수의 참조광을 합성해서 형성된 복수의 합성광을 분광하는 단일의 분광 유닛과, 상기 단일의 분광 유닛에 대해서 대략 공역한 위치에서 또 상기 단일의 분광 유닛에 대한 입각으로 상기 복수의 합성광을 조사하는 분광측 조사 유닛과, 상기 단일의 분광 유닛으로부터의 상기 복수의 합성광에 근거해 복수의 광을 검출하는 센서와, 상기 센서에서 검출된 상기 복수의 광에 근거해 피검사물의 광간섭 단층 화상을 취득하는 취득 유닛을 구비한다.

본 발명에 의하면, 센서에 집광하는 복수의 간섭광 간의 센서에 있어서의 간격을 규정함으로써, 간섭광 사이에 크로스토크가 발생하지 않는 구성을 제공할 수가 있다.

본 발명의 추가의 특징은 첨부도면을 참조하면서 이하의 예시적인 실시예의 설명르로부터 분명해질 것이다.

도 1a 및 1b는 제1 및 제2 실시예에 있어서의 광간섭 단층법을 이용하는 촬상 장치의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2a 내지 2d는 제1 실시예에 있어서의 OCT 장치의 단층 화상의 취득에 대해 설명하기 위한 모식도이다.
도 3a 및 3b는 제1 실시예에 있어서의 분광기의 구성에 있어서의 각 부재의 위치 관계를 설명하기 위한 모식도이다.
도 4a 내지 4c는 제1 실시예에 있어서의 라인 센서에서의, 분광 위치와 크로스토크에 대해 설명하기 위한 모식도이다.
도 5a 및 5b는 제2 실시예에 있어서의 분광기의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6은 제3 실시예에 있어서의 분광기의 구성에 있어서의 각 부재의 위치 관계를 설명하기 위한 모식도이다.
도 7a 및 7b는 제3 실시예에 있어서의 분광기의 구성에 있어서의 각 부재의 위치 관계를 설명하기 위한 모식도이다.
도 8a 및 8b는 제4 실시예에 있어서의 파이버단의 조정 기구를 설명하는 도면이다.
도 9a 내지 9c는 제4 실시예에 있어서의 간섭광의 강도 분포를 설명하는 도면이다.
도 10a 및 10b는 제4 실시예에 있어서의 파이버단의 조정에 대해 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 광간섭 단층법을 이용하는 촬상 장치에 대해, 도 1a 및 1b을 참조해서 설명한다.

우선, 참조번호 101은, 광(저코히렌스광)을 발생시키기 위한 광원이다. 광원(101)에는, SLD(Super　Luminescent　Diode)를 적용할 수가 있다. 또, 광원(101)에는, ASE(Amplified　Spontaneous　Emission)도 적용할 수가 있다. 또, 광원(101)에는, 티탄 사파이어 레이저 등의 초단 펄스 레이저도 적용할 수가 있다. 이와 같이, 광원(101)은, 저코히렌스광을 발생시킬 수가 있는 것이라면 어떤 것이든 괜찮다. 게다가, 상기 광원(101)으로부터 발생하는 광의 파장은, 특히 제한되는 것은 아니지만, 400nm에서 2㎛의 범위이다. 그리고, OCT를 실현하기 위한 파장 폭으로서는, 예를 들면 1nm이상, 바람직하게는 10nm이상, 더욱 바람직하게는 30nm이상이 좋다.

다음에, 참조번호 131(131-1~131-3)은, 상기 광원(101)으로부터의 광을 참조광과 측정광으로 분할하기 위한 분할부이다. 상기 분할부(131)에는, 빔 분할기나, 파이버 커플러 등을 적용할 수가 있다. 이와 같이, 상기 분할부(131)는, 광을 분할 할 수 있는 것이라면 어떤 것이든 괜찮다.

또, 참조번호 119는, 상기 측정광을 피검사물(피검안(107))에 대해 주사하기 위한 주사 광학부이다. 예를 들면, 상기 주사 광학부(119)는, 갈바노 스캐너(galvano scanner)가 매우 적합하게 이용된다. 그렇지만, 광을 피검사물에 주사할 수 있는 것이라면 어떤 것이든 괜찮다.

도 1b는, 상기 피검사물(107)로부터의 리턴광과 참조광의 합성광을 검출하기 위한 검출부(분광기)이다. 상기 검출부는, 복수의 상기 합성광 142(142-1~142-3)를 분광하기 위한 분광 소자를 포함한다. 상기 분광 소자(141)는, 예를 들면 회절 격자나 프리즘이며, 광을 분광할 수 있으면 어떤 것이든 괜찮다. 또, 상기 검출부는, 상기 분광 소자(141)에 의해 분광된 복수의 광을 검출하기 위한 센서(139)를 갖는다. 상기 센서(139)는, 라인 센서, 2차원 센서 등이며, 광을 검출할 수 있으면 어떤 것이든 괜찮다. 여기서, 상기 복수의 합성광(142)은, 복수의 파이버단 160(160-1~160-3)으로부터 사출된다.

또, 상기 피검사물(107)에 주사하기 위해 사용되는 복수의 상기 측정광을 피검사물(107)에 대해 주사할 수 있다. 마이켈슨(Michelson)형 간섭계가 복수의 측정광을 형성하기 위해 이용하는 방법은 마흐 젠더(Mach-Zehnder)형 간섭계가 복수의 측정광을 형성하기 위해 이용하는 방법과는 다르다(후술).

상기 센서(139)는, 분광된 제1및 제 2의 광(예를 들면, 상기 복수의 합성광(142)이, 각각 상기 분광 소자(141)를 투과한 후에 취득한 광)을 각각 포커스하는 제 1의 영역과 제 2의 영역(예를 들면, 영역 161-1~161-3)을 포함하고 있다. 여기서, 상기 제1 및 제 2의 영역이란, 상기 분광된 복수의 광이 각각 센서에 조사되는 영역(단위는 화소)이다.

상기 제 1의 영역과 상기 제 2의 영역이, 상기 분광 방향(예를 들면, 도 6의 y방향 등)으로 배치되거나, 혹은 상기 분광 방향에 대해서 대략 수직의 방향(예를 들면, 도 6의 x방향 등)으로 배치된다.

상기 제 1의 영역과 상기 제 2의 영역 간의 간격(예를 들면, 도 6에 있어서의 Dx 및 Dy 등)은, 상기 복수의 합성광(142)을 사출하는 복수의 파이버단(160) 사이의 간격과 상기 검출부에 있어서의 광학적 배율(예를 들면, 상기 검출부에 포함되는 렌즈 135와 렌즈 143의 초점 거리의 비에 의해 정해진다. )을 이용해 조정된다.

이것에 의해, 상기 센서(139)에 있어서의 상기 분광된 광 사이에 크로스토크를 억제할 수가 있다. 또, 상기 제 1의 영역과 상기 제 2의 영역을 가능한 한 접근시킬 수가 있다. 즉, 상기 제 1의 영역과 상기 제 2의 영역 간의 간격(단위는 화소)을 짧게(화소 수를 적게) 할 수가 있다.

여기서, 상기 분광된 복수의 광을 각 영역 161마다 포커스하는 것이 바람직하다.

또, 상기 제 1의 영역과 상기 제 2의 영역이, 상기 분광 방향(예를 들면, 도 6의 y방향 등)으로 배치되는 경우, 상기 제 2의 영역에 있어서의 상기 제 1의 영역측의 화소가, 아래와 같이 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 화소는, 상기 제 1의 영역에 포커스되는 광 중, 상기 제 2의 영역에서 검출되는 광의 강도의 10^- ⁴배보다 적은 강도의 광이 검출되는 센서(139)의 영역에 포함된다.

또, 상기 제 1의 영역과 상기 제 2의 영역이, 상기 분광 방향(예를 들면, 도 6의 y방향 등)으로 배치되고 한편 상기 센서(139)가, 상기 제 1의 영역에 대해서 상기 분광 방향에 대략 수직의 방향(예를 들면, 도 6의 x방향 등)으로 배치되는 제3의 영역(도 5a 및 5b 참조)을 포함하는 경우, 아래와 같이 하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제 1의 영역과 상기 제 3의 영역 간의 간격이, 상기 제 1의 영역과 상기 제 2의 영역 간의 간격보다 짧다.

또, 상기 제 1의 영역으로부터 제3의 영역(예를 들면, 도 6에 있어서의 161-1~161-9 등)까지 연장하도록 라인 센서를 설치하는 것이 바람직하다. 또, 상기 파이버단의 상대적 위치에 관해서는, 적어도 파이버단 사이의 간격(예를 들면 도 3a 중 d1, d3)을 조정할 수 있는 기구를 설치하는 것이 바람직하다.

(마이켈슨형 간섭계)

마이켈슨형의 간섭계를 이용하는 경우, 상기 분할부(131)는, 상기 참조광과 상기 측정광을 합성하도록 구성된다. 즉, 상기 분할부(131)는, 광원(101)으로부터 발생된 광을 참조광과 측정광으로 분할하도록 또 참조광과 리턴광을 합성하도록 구성된다.

여기에서, 분할부(131)는 상기 광원(101)으로부터 발생한 광을 복수의 광으로 분할하고, 분할된 복수의 광을 각각 참조광과 측정광으로 분할한다.

또, 상기 복수의 광원으로부터 광을 발생한다. 그리고, 상기 복수의 광을 각각 참조광과 측정광으로 분할한다.

(마흐젠더형 간섭계)

마흐젠더형의 간섭계를 이용하는 경우, 상기 참조광과 상기 측정광을 합성하기 위한 합성부를 설치한다. 상기 합성부는, 예를 들면 파이버 커플러이지만, 광을 합성할 수 있는 것이라면 어떤 것이든 괜찮다.

그리고, 상기 광원(101)으로부터 발생한 광을 상기 측정광과 상기 참조광으로 분할하고, 분할된 측정광과 참조광을 각각 복수의 광으로 분할한다.

(다른 실시예：촬상 방법)

여기서, 다른 실시예에 있어서는, 상술의 실시예에 따른 촬상 장치를 이용하는 촬상 방법을, 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램으로서 컴퓨터가 판독 가능한 기억 매체(예를 들면, 플렉서블 디스크, 하드 디스크, 광디스크, 광학 자기 디스크, CD－ROM, CD－R, 자기 테이프, 불휘발성의 메모리 카드, ROM, EEPROM, 블루 레이 디스크 등)에 저장해도 된다. 또, 다른 실시예는 상술의 촬상 장치를 이용하는 촬상 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램에 관한 것이어도 된다.

[실시예]

(제1 실시예)

제1 실시예에서는, 본 발명을 적용한 광간섭 단층법을 이용하는 촬상 장치(OCT 장치)에 대해, 도 1a 및 1b를 참조해서 설명한다.

본 실시예의 OCT 장치(100)는, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 전체적으로 마이켈슨형 간섭계를 구성하고 있다. 광원으로부터 사출된 광을, 우선 측정광과 참조광으로 분할한다. 그리고, 측정광은 복수의 측정 광로에 제공된다. OCT 장치(100)는, 복수의 측정광의 리턴광과 참조 광로를 통과한 참조광을 합성해 서로 광 간섭시킨 복수의 합성광을 이용해 피검사물의 단층 화상을 촬상하는 OCT 시스템을 포함하고 있다. 덧붙여, 간섭계로서는 마흐젠더형 간섭계를 이용해도 괜찮다. 마흐젠더형 간섭계를 이용하는 경우에는, 마이켈슨형 간섭계와 비교해, 측정광과 참조광의 비가 작은 경우에 취득한 단층 화상이 높은 콘트라스트를 가질 수 있다.

본 명세서에 있어서, 상술한 단층 화상은 "광코히렌스 단층 화상"이라고도 칭한다.

구체적으로는, 도면에 있어서, 광원(101)으로부터 출사한 광인 출사광(104)은 싱글 모드 파이버(110)로 안내되어, 광 커플러(156)에 입사된다. 광 커플러(156)에서, 출사광(104)은 제 1의 광로와 제 2의 광로와 제3의 광로의 3개의 광로에 제공된 출사광 104-1~104-3으로 분할된다.

게다가, 이 3개의 광로에 제공된 출사광 104-1~1043의 각각은, 편광 콘트롤러 153－1을 통과하고, 광 커플러 131-1~131-3를 통해서 참조광 105-1~105-3과 측정광 106-1~106-3으로 분할된다.

이와 같이 분할된 3개의 광로에 제공된 측정광 106-1~106-3은, 관찰 대상인 피검안(107)의 망막(127) 등에 의해 측정광 106-1~106-3을 반사 혹은 산란해서 형성된 리턴광 108-1~108-3이 되어 되돌아온다. 그리고, 광 커플러 131-1~131-3에 의해, 리턴광 108-1~108-3이 참조 광로를 통과한 참조광 105-1~105-3과 합성되어, 합성광 142-1~142-3이 된다. 합성광 142-1~142-3이 형성된 후에, 투과형 회절 격자(141)에 의해 파장마다 분광된다. 분광된 광은 라인 센서(139)에 입사된다. 라인 센서(139)는 위치(파장)마다 광 강도를 전압으로 변환한다. 그 신호를 이용해, 피검안(107)의 단층 화상이 형성된다.

다만, 광로를 복수의 광로로 분기하는 유닛은 이것에 한정되지 않는다. 광을 참조광과 측정광을 분할하는 광 커플러(156)는 커플러 피검사물측과, 커플러 참조 미러측에 각각 배치되고, 광은 커플러에 의해 3개의 측정광과 3개의 참조광으로 분기된다. 또, 참조 미러측에는 광 커플러(156)를 배치하지 않고 참조광은 1개의 광로만으로 구성되어도 괜찮다.

다음에, 광원(101)의 주변에 대해서 설명한다. 광원(101)은 대표적인 저커히렌트 광원인 SLD(Super　Luminescent　Diode)이다. 파장은 840nm, 밴드폭 50nm이다. 여기서, 밴드폭은, 취득하는 단층 화상의 광축 방향의 분해능에 영향을 주기 때문에, 중요한 파라미터이다. 또, 광원으로서는, SLD를 선택했지만, ASE(Amplified　Spontaneous　Emission) 광원 등, 저커히렌트광을 출사할 수 있는 다른 것도 이용할 수가 있다. 또, 파장으로서는 눈을 측정하는 것을 고려하면, 근적외광이 적합하다. 한층 더, 파장은, 취득하는 단층 화상의 횡방향의 분해능에 영향을 주기 때문에, 가능한 한 단파장인 것이 바람직하다. 여기에서는 파장을 840nm로 한다. 관찰 대상의 측정 부위에 따라, 다른 파장을 선택해도 된다.

다음에, 참조광(105)의 광로에 대해 설명한다. 광 커플러 131-1~131-3에 의해 분할되어 3개의 광로에 제공된 참조광 105-1~105-3은, 편광 콘트롤러 153－2와 파이버 길이 가변 유닛 155-1~155-3을 통과해서, 렌즈 135－1에서 대략 평행광이 되어, 렌즈 135-1로부터 출사된다. 다음에, 참조광 105-1~105-3은 분산 보상용 글래스(115)를 통과하고, 렌즈 135－2에 의해 미러(114)에 포커스된다. 다음에, 참조광 105-1~105-3은 미러(114)에서 방향을 바꾸어 다시 광 커플러 131-1~131-3쪽으로 향한다. 다음에, 참조광 105-1~105-3은 광 커플러 131-1~131-3을 통과하고, 라인 센서(139)로 안내된다. 여기서, 분산 보상용 글래스(115)는 피검안(107) 및 주사 광학계 사이를 측정광(106)이 왕복했을 때의 분산을 보상한다. 여기에서는, 일본인의 평균적인 안구의 직경으로서 대표적인 값을 L=23mm로 한다. 참조번호 117은 전동 스테이지이다. 전동 스테이지(117)는 도면에서 머리가 두 개인 화살표의 방향으로 이동할 수가 있고, 참조광(105)의 광로 길이를 조정?제어할 수가 있다. 또, 전동 스테이지(117)는 PC(125)에 의해 제어될 수가 있다. 여기에서는, 3개의 광로에 대해서 같은 미러(114), 같은 전동 스테이지(117) 및 같은 분산 보상용 글래스(115)를, 사용했지만, 각각 독립적으로 구성되어 있어도 된다. 그 경우에는, 참조광 105－1, 105－2 및 105－3의 광로가 변화할 수 있도록 렌즈(135)의 위치와 미러(114)의 위치가 다른 전동 스테이지(117)에 의해 제어된다.

또, 파이버 길이 가변 장치 155-1~155-3은 각 파이버의 길이의 미세 조정을 행할 목적으로 설치되어 있다. 파이버 길이 가변 장치 155-1~155-3은, 측정광 106-1~106-3의 각각의 측정 부위에 따라, 참조광 105-1~105-3의 광로 길이를 조정할 수가 있고, PC(125)로부터 제어될 수가 있다.

다음에, 측정광(106)의 광로에 대해 설명한다.

광 커플러 131-1~131-3에 의해 분할된 측정광 106-1~106-3은, 편광 콘트롤러 153－4를 통과해서, 렌즈 120－3에서 대략 평행광이 되어 렌즈 120-3로부터 출사되어 주사 광학계를 구성하는 XY 스캐너(119)의 미러에 입사된다. 여기에서는, 간단을 위해서, XY 스캐너(119)는 하나의 미러로서 표시되어 있다. 그렇지만, 실제로는 XY 스캐너(119)는 X스캔용 미러와 Y스캔용 미러의 2매의 미러가 근접해 배치되어 있고, 망막(127) 위를 광축에 수직인 방향으로 래스터 스캔한다. 또, 측정광 106-1~106-3의 각각의 중심이 XY 스캐너(119)의 미러의 회전 중심과 거의 일치하도록 렌즈 120－1, 렌즈 120-3 등이 조정된다.

렌즈 120－1 및 렌즈 120－2는 측정광 106－1~106-2이 망막(127)을 주사하기 위한 광학계이며, 측정광이 각막(126)의 부근을 지점으로서 망막(127)을 주사하기 위해서 사용된다. 측정광 106-1~106-3은 각각 망막의 임의의 위치에 포커스된다.

상기 임의 위치를 중심으로서, XY 스캐너(119)를 구동해, 각각의 스캔 화상을 얻는다. 또, 참조 번호 117－2는 전동 스테이지이다. 이 전동 스테이지 117-2는 화살표의 방향으로 이동할 수가 있고, 부수하는 렌즈 120－2의 위치를, 조정?제어할 수가 있다. 렌즈 120－2의 위치를 조정하는 것으로, 피검안(107)의 망막(127)의 소정의 층 위에 측정광(106)을 포커스해서, 망막(127)을 관찰할 수가 있다. 또, 피검안(107)이 굴절 이상을 갖는 경우에도 대응할 수 있다. 측정광 106-1~106-3이 피검안(107)에 입사하면, 측정광 106-1~106-3이 망막(127)에 의한 반사나 산란에 의해 리턴광 108-1~108-3이 된다. 리턴광 108-1~108-3이 광 커플러 131-1~131-3을 통과해, 라인 센서(139)로 안내된다. 여기서, 전동 스테이지 117－2는 PC(125)에 의해 제어될 수가 있다.

본 실시예에서는, 참조번호 118-1~118-3로 나타낸 구성부가 동일 평면상(XZ평면)에 배치되도록 구성되어 있지만, 본 발명은 거기에 한정하는 것은 아니다. 그것들은 도면의 지면에 수직한 방향(y방향)으로도, 또 양쪽 모두의 방향의 성분을 가지도록 배치되어 있어도 괜찮다.

이상의 구성을 취하는 것으로, 3개의 빔이 동시에 주사하기 위해 사용될 수가 있다.

다음에, 본 실시예에 따른 OCT 장치에 있어서의 측정계의 구성에 대해 설명한다. 망막(127)에서 반사나 산란에 의해 형성되어 제 1의 광로와 제 2의 광로를 통해 이동하는 리턴광 108-1~108-3과 참조광 105-1~105-3은 광 커플러 131-1~131-3에 의해 서로 합성된다. 그리고, 합성광(142)은 파이버단으로부터 사출되어 렌즈(135)에 의해 대략 평행광이 된다. 이 대략 평행광은, 검출부를 구성하는 투과형 회절 격자(141)에 조사되어 파장마다 분광된다. 분광된 광은 결상 렌즈(143)에 포커스되고, 라인 센서는 광의 강도를 위치(파장)마다 전압으로 변환한다. 라인 센서(139) 상에서는 파장축 상의 스펙트럼 영역의 간섭 무늬가 3개 관찰되게 된다.

이하에, OCT 장치를 이용한 단층 화상의 취득에 대해 설명한다.

여기에서는, 도 2a 내지 2d를 참조해 망막(127)의 단층 화상(광축에 평행한 면)의 취득에 대해 설명한다.

도 2a는 피검안(107)이 OCT 장치(100)에 의해 관찰되어 있는 상태를 나타내고 있다. 단, 측정광 106－3에 관해서는 도시하고 있지 않다.

도 1a에 나타낸 구성과 동일 또는 대응하는 구성에는 동일한 부호가 첨부되어 있기 때문에, 중복하는 구성에 대한 설명은 생략한다.

도 2a에 나타낸 바와 같이, 측정광 106-1~106-3은 각막(126)을 통과한다. 측정광 106-1~106-3이 망막(127)에 입사하면, 다양한 위치에 있어서 반사나 산란되어 리턴광 108-1~108-3이 된다. 각각의 위치에서의 시간 지연에 의해, 리턴광 108-1~108-3이 라인 센서(139)에 도달한다. 도 2a에서는, 알기 쉽게 하기 위해서, 축을 제외하고 리턴광 108-1~108-3을 기재하고 있다. 그렇지만, 실제로 리턴광 108-1~108-3은, 측정광 106-1~106-3의 광로를 따라 반대 방향으로 주행하는 리턴광이다. 여기에서는, 광원(101)의 밴드폭이 넓고, 공간 코히렌스 길이가 짧기 때문에, 참조 광로의 길이와 측정 광로의 길이가 대충 같은 경우에만, 라인 센서(139)에 의해서, 간섭 무늬를 검출할 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 라인 센서(139)가 취득하는 것은 파장축 상의 스펙트럼 영역의 간섭 무늬이다. 다음에, 파장축 상의 정보인 간섭 무늬를, 라인 센서(139)와 투과형 회절 격자(141)의 특성을 고려해, 합성광 142-1~142-3마다, 광주파수축의 간섭 무늬로 변환한다. 게다가, 변환된 광주파수축의 간섭 무늬를 역푸리에 변환하는 것으로, 깊이 방향의 정보를 얻을 수 있다.

게다가, (간단을 위해서, 측정광 중 측정광 106－1만을 나타내는) 도 2b에 나타낸 것과 같이, XY 스캐너(119)의 X축을 구동하면서, 간섭 무늬를 검출하면, 각 X축의 위치마다 간섭 무늬를 얻을 수 있다. 즉, 각 X축의 위치마다의 깊이 방향의 정보를 얻을 수 있다.

결과적으로, XZ면에서의 리턴광 108－1의 강도의 2차원 분포를 얻을 수 있고, 즉 단층 화상(132)을 얻는다(도 2c 참조). 상술한 바와 같이, 본래는, 단층 화상(132)은 리턴광(108)의 강도를 어레이로 배열한 것이다. 예를 들면, 강도를 그레이 스케일에 맞춰서 표시한다. 여기에서는 취득한 단층 화상의 경계만 강조해 표시하고 있다.

또, 도 2d에 나타내는 것처럼, XY 스캐너(119)를 제어해, 측정광 106-1~106-3을 각각 망막 상에 래스터 스캔하면, 망막 상의 임의의 2개소의 단층 화상을 동시에, 연속해 취득할 수가 있다. 여기에서는, XY 스캐너의 주주사 방향을 X축 방향, XY 스캐너의 부주사 방향을 Y축 방향으로 해서 스캔하는 경우, 결과적으로 복수의 YZ면의 단층 화상을 얻을 수 있다.

다음에, 분광기에 대해, 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 1b는 3개의 합성광(142-1~142-3)이 OCT 장치에 입사했을 경우의 구성을 나타낸다. 파이버단 160-1~160-3이 y방향으로 서로 떨어져 배치되어 있고, 파이버단 160-1~160-3으로부터 각각 합성광 142-1~142-3이 사출된다. 이때, 합성광이 렌즈의 주면에 수직하게 사출되도록, 즉 텔레센트릭씨티(telecentricity)가 되도록 파이버단의 방향이 미리 조정된다. 또 여기서 말하는 "y방향"이란, (분광 유닛인) 투과형 회절 격자(141)가 분광하는 방향으로 평행한 방향이다. 사출된 합성광은, 렌즈(135)에 입사한다. 본 명세서에 있어서, 렌즈(135)는 "분광측 조사부"라고도 칭한다. 렌즈(135)에서 3개의 합성광은 각각 대략 평행광이 되어, 투과형 회절 격자(141)에 입사한다. 투과형 회절 격자(141)는 광학계의 동공 근방(또는 단일의 분광부에 대하여 대략 공역한 위치)에 배치된다. 복수의 합성광은 단일의 분광부에서 교차하도록 조사되는 것이 바람직하다. 여기에서, 광량의 손실을 줄이기 위해서, 투과형 회절 격자의 표면에 조리개(stop)를 설치할 필요가 있다. 또, 투과형 회절 격자(141)는 렌즈(135)의 주면에 대해서 경사져 배치된다. 여기에서, 분광측 조사부(135)는 단일의 분광부에 대하여 입사각을 가지도록 복수의 합성광을 조사한다. 이 때문에, 투과형 회절 격자(141)의 표면에서 광속(복수의 합성광의 조사 영역)은 타원형이 된다. 그 결과, 투과형 회절 격자(141)의 표면에 설치한 조리개는 타원형으로 할 필요가 있다. 즉, 분광부에 조사되는 복수의 합성광의 조사 영역에 근거한 형상을 갖는 조리개 유닛을 설치하는 것이 바람직하다. 투과형 회절 격자에 의해 회절된 합성광은, 각각 ("검출측 조사부"라고도 칭하는) 렌즈(143)에 입사한다. 이때, 검출측 조사부(143)는 조사 영역이 서로 겹치지 않도록 센서(139)에 있어서 복수의 광의 조사 영역 상에 조사를 행한다. 여기에서, 복수의 광은 복수의 합성광이 분광부를 통과한 후의 광이고, 복수의 합성광에 대응한다.

도 1b에 있어서의 회절한 합성광은, 중심 파장을 갖는 광속만이다. 그 외의 파장의 회절한 합성광에 대해서는, 간단을 위해서 주광선만을 기재하고 있다. 또 광축 방향을 z방향으로 하고 있기 때문에, 회절에 의해 좌표가 회전하고 있다. 렌즈(143)에 입사한 각각의 회절한 합성광은, 라인 센서(139) 상에 포커스되고, y방향으로 간섭 무늬 161-1~161-3이 관찰된다. 즉, 파이버단 160-1~160-3의 화상이, 라인 센서(139) 상의 각각 간섭 무늬 161-1~161-3이 되도록 분광기가 구성되어 있다.

도 3a는 본 실시예의 위치 관계를 설명하는 도면을 나타낸다. 도 3a에서는, 간단을 위해서 주광선만을 기재하고 있다. 파이버단 160－1과 파이버단 160-2 사이의 거리와 파이버단 160－3과 파이버단 160－2 사이의 거리를 각각 d1, d3로 하고, 라인 센서(139)에 있어서의 840nm의 중심 파장의 포커스 위치 간의 간격을 각각, D1, D3로 하며, 렌즈(135)의 초점 거리를 f1로 하고, 렌즈(135)로부터 사출한 후의 광축에 대한 합성광 142－1, 142－3의 광선의 기울기를 각각θ1, θ3으로 하면, 다음과 같은 식(1-1) 및 (1-2)가 성립된다.

d1 = f1×tanθ1　　　 (1－1)

d3 = f1×tanθ3　　　 (1－2)

다만, d3, θ3은 부(negative)의 값이 된다.

도 3b는, 투과형 회절 격자에 대한 입사각을 나타낸다. θ1, θ3을 투과형 회절 격자의 법선을 기준으로서 간주하고, 투과형 회절 격자의 법선에 대한 합성광 142－1, 142－3의 입사각을 각각 α1 및 α3으로 하며, 투과형 회절 격자의 법선에 대한 합성광 142－2의 입사각을 A로 하면, 다음과 같은 식(2-1) 및 (2-2)이 성립된다.

α1 = θ1＋A　　　 (2－1)

α3 = θ3＋A　　　 (2－2)

여기서, 입사각 A는, 투과형 회절 격자(141)의 회절 효율이 최대가 되는 입사각으로 설정되어 있다. 본 명세서에 있어서, 회절 효율은 분광 효율이라고도 칭한다.

입사각 A에 대한 n차광의 회절각을 B로 하면, 다음과 같은 식(3)이 성립된다.

sinA ＋ sinB = npΛ　　　 (3)

여기서, p는 투과형 회절 격자(141)의 피치(pitch)이다. 피치란, 투과형 회절 격자(141)에 주기적으로 새겨져 있는 패턴의 폭에 관계되어 있고, 1mm당 몇 개의 패턴이 새겨져 있을지(패턴수/mm)로 나타낸다. 또, Λ는 파장이다. n=1(즉, 1차광을 이용해 분광을 행한다)이고, 회절 격자가 A=B일 때에 회절 효율이 최대가 되면, Δθ와 광원의 파장과 회절 격자의 피치와의 관계는, 이하의 식(4)으로 나타낸다.

A = B = sin^-1(pΛ／2)　　　 (4)

p = 1200패턴/mm, Λ는 840nm(중심 파장)이면, A = B = 30.26°이 된다. 즉, 합성광 142－2의 투과형 회절 격자(141)의 법선에 대한 입사각이 A = 30.26°이 되도록 투과형 회절 격자(141)를 경사져 배치한다.

한편, 투과형 회절 격자(141)의 법선에 대한 합성광 142－1, 142－3의 회절각을 각각 β1,β3으로 하고, 이들 값을 식(3)에 대입하면, 이하의 식(5-1) 및 (5-2)가 성립된다.

sinα1 ＋ sinβ1 = pλ　　　(5－1)

sinα2 ＋ sinβ2 = pλ　　　(5－2)

또, 렌즈(143)의 광축에 대한 합성광 142－1, 142－3의 광선의 경사를 각각Θ1, Θ3으로 하면, 이하의 식(6-1) 및 (6-2)가 성립된다.

Θ1 = β1－B　　　 (6－1)

Θ3 = β3－B　　　 (6－2)

따라서, 라인 센서 상에 있어서의 각각의 포커스 위치는 이하의 식(7-1) 및 (7-2)로 나타낼 수가 있다.

D1 = f2 × tanΘ1　　　 (7－1)

D3 = f2 × tanΘ3　　　 (7－2)

단, f2는 렌즈(143)의 초점 거리이다.

여기서, d1와 d3를 각각 12mm,－12mm로 하고, 렌즈 135의 초점 거리를 100mm, 렌즈 143의 초점 거리를 150mm로 하면, D1, D3를 모두 결정할 수가 있다. 즉, D1, D3은 각각 -16.81mm, 19.38mm가 된다. 즉, 840nm의 파장을 갖는 합성광 142－1, 142－2, 142－3은, 각각 라인 센서(139) 상의 -16.81mm, 0mm, 19.38mm의 위치에 포커스된다.

마찬가지로, 합성광 142-1~142-3의 다른 파장에 대한 라인 센서(139) 상의 포커스 위치도, 식(3)의 Λ을, 이들 다른 파장으로 설정하는 것으로 취득할 수가 있다.

제1 실시예에 있어서의 합성광과 라인 카메라 상의 포커스 위치의 관계에 대해, 표 1에 나타낸다. 대표적으로 측정 파장의 최대와 최소의 865nm와 815nm와 중심 파장의 840nm에 대해 포커스 위치를 결정했다. 표 1로부터 알 수 있는 것처럼, 센서(139)에 있어서의 복수의 광(즉, 복수의 합성광이 분광부를 통과한 후의 광)의 조사 영역의 면적(화소수)이 서로 다르다.

합성광	입사각 α[°]	파장 [nm]	회절각 β[°]	라인 카메라 상의 위치 [mm]
142-1	37.11	815	22.00	-21.78
		840	23.87	-16.81
		865	25.77	-11.80
142-2	30.26	815	28.29	-5.16
		840	30.26	0.00
		865	32.28	5.27
142-3	23.42	815	35.49	13.71
		840	37.63	19.38
		865	39.83	25.27

또, 이러한 위치 관계와 합성광의 프로파일을 도 4a에 나타낸다. 또, 도 4b는 각각의 합성광이 서로 밀접해 라인 센서(139) 상에 포커스되어 있는 모식도이다.

도 4a에 도시한 것처럼, 라인 센서의 영역을 참조번호 142-1~142-3에 따라 분할하고, 푸리에 변환 등의 처리를 행하는 것으로, 측정광 106-1~1063의 망막(127)의 단층 화상을 각각 독립해 취득할 수 있다. 도 4a에 나타낸 바와 같이, 라인 센서 상의 각각의 영역이, 크로스토크를 일으키지 않게 서로 충분히 떨어져 있을 경우에 포커싱을 행한다. 그렇지만, 도 4b와 같이, 영역들이 서로 밀접한 경우에 포커싱을 행하는 경우에는, 크로스토크가 발생한다. 크로스토크가 발생하면, 측정광 106-1~106-3의 망막(127)의 단층 화상은 독립해 취득될 없게 된다. 즉, 한편의 화상에 다른 화상이 서로 겹치면, 단층 화상이 취득된다. 그러므로, 이 화상이 서로 겹치지 않도록, 라인 센서 상의 각각의 영역을 서로 분리시켜 놓는 것이 필요하다. 한편으로 각각의 영역을 서로 너무 분리시켜 놓으면, 필요 이상으로 라인 센서의 화소를 쓸데없이 사용하면, 많은 화소가 필요하게 된다. 그 때문에, 이들 영역을 가능한 한 근접하게 배치하는 것도 필요하다.

여기서, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 한편의 합성광이 다른 한편의 합성광에 기여하는 광량의 최대값을, 크로스토크량 Q로서 정의하고, 한편의 합성광의 광량의 최대값을 Imax로 했을 때에, 다음의 식(8)이 성립되어야 한다.

Q　＜　Imax × 10^-4　　　 (8)

크로스토크량을 식(8)의 범위 내에서 설정하는 것으로, 한편의 화상에 다른 한편의 화상이 실질적으로 서로 겹치지 않고 양호한 단층 화상을 취득할 수가 있다. 또, 식(8)의 범위 내에서, 라인 센서에 포커스되는 간섭 무늬를 가능한 한 근접시키면, 라인 센서의 화소를 낭비하는 일도 없다.

피검사물을 측정했을 경우에, 최대의 신호 레벨과 노이즈 레벨을 서로 비교하면, 그 비는 1：10^- ⁴(40dB)정도이다. 그 때문에, 크로스토크량이 식(8)의 범위 이하이면, 한편의 화상에 다른 한편의 화상이 겹쳐서 형성된 화상의 노이즈 레벨이 이 노이즈 레벨 이하가 되어, 한편의 화상에 있어서의 다른 한편의 화상의 노이즈가 판별되지 않게 된다. 반면, 크로스토크량이 식(8)의 범위 이상이 되면, 한편의 화상이 다른 한편의 화상에 겹쳐서 형성된 화상의 노이즈 레벨이 이 노이즈 레벨 이상이 되어, 한편의 화상에 있어서의 다른 한편의 화상의 노이즈를 판별할 수 있게 된다. 따라서, 겹친 화상을 얻을 수 있게 된다.

본 실시예에 있어서의 크로스토크량 Q가, 식(8)을 충족하고 있는 것을 이하에 나타낼 것이다. 광원(101)으로서, 840nm의 파장을 중심으로 한 1/e²의 강도의 폭에 대해서 50nm의 파장을 갖는 가우스 광원을 이용하면, Imax 10^- ⁴이하의 강도가 되는 파장은 786nm이하, 894nm이상이다. 그러므로 786nm 및 894nm의 파장에서는, 합성광이 인접하는 측정 영역에 포함되지 않으면, 식(8)을 충족하게 된다. 또 다른 실시예에 있어서의 합성광과 라인 카메라 상의 포커스 위치의 관계에 대해, 표 2에 나타낸다. 표 2는 786nm 및 894nm의 파장에 있어서의 포커스 위치를 나타낸다. 또, 이러한 위치 관계와 합성광의 프로파일을 도 4a에 부가해 도 4c에 나타낸다.

합성광	입사각 α[°]	파장 [nm]	회절각 β[°]	라인 카메라 상의 위치 [mm]
142-1	37.11	786	19.87	-27.52
		840	23.87	-16.81
		894	28.00	-5.93
142-2	30.26	786	26.05	-11.05
		840	30.26	0.00
		894	34.67	11.55
142-3	23.42	786	33.07	7.36
		840	37.63	19.38
		894	42.48	32.46

도 4c에 있어서, 알기 쉽게 하기 위해, 786nm 및 894nm의 파장에서의 포커스 위치를 포함한 영역은, 815nm에서 865nm까지의 파장에서의 포커스 위치를 포함한 영역으로부터 변위되어 있다. 합성광 142－1 및 합성광 142－3의 786nm에서 894nm까지의 파장에서의 포커스 위치를 포함하는 영역은, 합성광 142－2의 815nm에서 865nm까지의 파장에서의 포커스 위치를 포함하는 영역에 포함되지 않는다. 또, 합성광 142－2의 786nm에서 894 nm까지의 파장에서의 포커스 위치를 포함하는 영역도 합성광 142－1 및 합성광 142－3의 815nm에서 865nm까지의 파장에서의 포커스 위치를 포함하는 영역에 포함되지 않는다. 합성광 142-1~142-3 사이의 크로스토크량 중, 최대의 크로스토크량 Q를 추측하면, 그것은 합성광 142－2가 합성광 142－1에 미치는 크로스토크량이다. 그것은 합성광의 781nm의 파장을 갖는 광이, 합성광 142－1의 865nm의 파장을 갖는 광에 미치는 크로스토크량이다. 이 크로스토크량 Q = 1.45×10^-5이다. 그러므로, Imax×10^- ⁴이하의 크로스토크량이 되기 때문에, 식(8)으로 나타낸 범위를 충족하고 있다.

따라서, 렌즈 135, 143의 초점 거리와, 파이버단 160-1~160-3 사이의 간격과, 투과형 회절 격자(141)의 피치를 상기 설명한 것과 같이 설정하는 것으로, 라인 센서(139) 상에서 합성광 142-1~142-3 사이에 어떠한 크로스토크도 발생하는 일없이, OCT를 이용해서 촬상 동작을 행했을 때에 한편의 화상과 다른 한편의 화상의 중첩을 실질적으로 없앨 수가 있다. 다만, 여기에서 설정한 렌즈 135, 143의 초점 거리, 파이버단 160-1~160-3 사이의 간격, 및 투과형 회절 격자(141)의 피치는, 단지 초점 거리, 간격, 및 피치의 또 다른 조합 중의 실시예에 있어서의 일례이다. 따라서, 이러한 조합을 변경해도, 크로스토크를 식(8)의 범위 내로 할 수 있다.

식(1) ~ 식(7)을 이용해, 라인 센서 상에 있어서의 포커스 위치 D를 이하의 식(9)으로 결정한다.

[수식 1]

또, 식(9)에 있어서, d=0으로 하면, 이하의 식(10)이 성립된다.

[수식 2]

본 실시예에 있어서, 합성광 142－2와 142－1 사이의 크로스토크를 식(8)과 식(9)을 이용해 산출한다. d만큼 서로 떨어져 있는 파이버단으로부터 사출되는 중심 파장의 강도에 대해서 Imax×10^-4의 강도를 갖는 파장의 포커스 위치와, d=0에 있어서의 측정 파장의 포커스 위치 사이의 거리가 0이상이 되면, 크로스토크가 식(8)을 충족한다. 또, 위에서 설명한 바와 같이, 중심 파장에 대해서 1/e²의 강도가 되는 파장폭에서 측정을 행하고, 가우스 광원을 이용했을 경우, Imax×10^-4의 강도가 되는 파장은, 측정 파장으로부터 대체로 λmax－Λ의 6/5배 진행되는 파장이다. 본 실시예의 경우, λmax－Λ가 25nm이므로, 파장이 865nm ＋ 30nm = 895nm이다. 또, 표 1 및 표 2와 도 4c로부터 알 수 있듯이, 합성광 142－3와 142－2의 포커스 위치 간의 간격이, 합성광 142－2와 142－1의 포커스 위치 간의 간격보다 좁다. 이것은, 회절각의 성질로부터 기인한 것이다. 따라서, 식(9)에 있어서의 d가 부의 값이 되는 경우가, 정이 되는 경우보다 크로스토크에 대해서 엄격한 조건이 된다. 이상의 조건을 고려하면, 이하의 식(11)을 충족하는 것이 식(8)과 등가가 된다.

[수식 3]

다만, dmax는 파이버단 160-1~160-3의 간격 중 최대값이며, λmin는 측정 파장에 있어서의 최소의 파장이며, λmaxover는 측정 파장 중의 최대 파장으로부터 λmax－Λ의 6/5배 진행된 파장이다. 이 조건을 충족하는 것으로, 합성광 142－1과 합성광 142－2 사이의 크로스토크 및, 합성광 142－2와 합성광 142－3 사이의 크로스토크를 식(8)의 범위 이하로 할 수 있다.

상기의 설명에서는, 1차광 사이의 크로스토크를 고려했지만, 1차광과 2차광과의 사이에 크로스토크도 발생한다. 2차광은, 합성광 142－3의 합성광 142－2와는 반대의 방향의 위치에서 검출된다. 즉, 합성광 142－3의 1차광과 합성광 142－1의 2차광 사이의 크로스토크가 가장 가까운 위치에서 2차광이 배치된다. 1차광의 λmax의 포커스 위치와 2차광의 λmin의 포커스 위치를 이하에서 추측한다.

전자는, 식(9)의 λ을 λmax로 했다.

[수식 4]

여기서, dmin는, 파이버단 160-1~160-3의 간격 중의 최소의 간격이고, 본 실시예에서는 d3이다.

또, 후자는 식(9)를 2차광에 관해서 풀었고, 식(13)이 성립된다.

[수식 5]

여기서, dmax는, 파이버단 160-1~160-3의 간격 중에서 최대의 간격이며, 본 실시예에서는 d1이다. 또, λminover는 측정 파장 중의 최대 파장에 λmax－Λ의 6/5배 내려간 파장이다.

따라서, 식(12)이 식(13)보다 작으면, 상술한 크로스토크는 발생하지 않는다. 이 때문에, 이하의 식(14)을 충족할 필요가 있다.

[수식 6]

본 실시예에 있어서는, 우변의 해(solution)는 존재하지 않고, 2차광은 발생하지 않게 하고 있다. 그 조건은 아래와 같다.

pλ ＜－1 혹은 pλ ＞ 1　　　 (15)

예를 들면, 회절 격자의 피치 p를 바꾸는 것으로, 2차광이 발생하는 조건에 대해서는 식(14)을 충족시킬 필요가 있다.

또, 여기서 나타낸 에어리어 센서(139) 상에서의 포커스 위치 간의 관계는, 광학계의 왜곡의 영향을 고려하고 있지 않다. 통상의 광학계에서는, 왜곡이 발생한다. 따라서, 포커스 위치가 여기서 나타낸 위치로부터 수%의 범위만큼 어긋난다. 그러나, 왜곡은 수%의 범위 내에 있다. 또한, 왜곡이 발생해도, 모든 파장의 포커스 위치가 y=0의 위치를 향해서 또는 그 위치로부터 떨어져 시프트되어 있다. 이 때문에, 영향이 큰 크로스토크는 발생하지 않는다. 다만, 회전 비대칭면이나 자유 곡면 등을 렌즈 135나 렌즈 143에 이용했을 경우, 비대칭인 왜곡이 발생할 가능성이 있다. 이러한 비대칭의 왜곡이 큰 경우에는, d1 및 d2의 간격을 조정할 수 있도록 해 둔다.

또, 여기서 이용한 렌즈 135 및 렌즈 143은, 복수의 렌즈로 구성되어 있어도 된다. 또, 그들은 같은 초점 거리를 가진 미러 및 복수의 미러로 구성되어 있어도 된다. 한층 더, 본 실시예에 있어서, 분광 유닛으로서 투과형의 회절 격자를 이용했지만, 반사형의 회절 격자를 이용해도 되고, 또는 프리즘 등의 파장을 분할할 수 있는 소자를 이용해도 된다.

(제2 실시예)

제1 실시예에서는, y방향으로 파이버단 160-1~160-3을 배치하고, y방향으로 관찰되는 3개의 간섭 무늬를 1개의 라인 센서로 검출할 수 있다. 반대로, 제2 실시예에서는, x방향으로 파이버단 160-1~160-3을 배치하고, x방향으로 관찰되는 3개의 간섭 무늬를 센서로 검출한다. 여기서 말하는 "x방향"이란, 분광 유닛인 투과형 회절 격자(141)의 분광 방향에 수직인 방향이다. 이 실시예에 대해서는 이하에 설명한다.

본 제2 실시예에 있어서의 OCT 장치의 구성은, 제1 실시예의 도 1a에 나타내는 OCT 장치와 같기 때문에 이하에서는 설명을 생략한다.

여기에서는, 분광부에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 5a는 합성광(142-1~142-3)이 OCT 장치에 입사했을 경우의 구성을 나타낸다. 여기에서는, 간단을 위해서, 840nm의 파장을 갖는 주광선만을 나타내고 있다. 파이버단 160-1~160-3으로부터 각각 합성광 142-1~142-3이 사출된다. 제1 실시예와 같이, 합성광이 렌즈의 주면에 수직하게 사출되도록 파이버단의 방향이 미리 조정된다. 주면으로부터 사출된 합성광은, 렌즈 135에 입사한다. 렌즈 135에서 3개의 합성광은 각각 대략 평행광이 되고, 투과형 회절 격자(141)에 입사한다. 본 제1 실시예와 같이, 광량의 손실을 저감하기 위해서, 투과형 회절 격자(141)를 광학계의 동공 근방에 배치하고, 투과형 회절 격자(141)의 표면에 조리개(stop)를 배치하며, 조리개를 타원형으로 하는 것이 필요하다. 투과형 회절 격자(141)에서 회절된 합성광은, 각각 렌즈 143에 입사한다. 렌즈 143에 입사한 각각의 회절한 합성광은, 라인 센서 어레이 139A 상에 포커스되고, 간섭 무늬 161-1~161-3이 된다. 즉, 파이버단 160-1~160-3의 화상이, 에어리어 센서 어레이 139A 상에 각각 간섭 무늬 161-1~161-3이 되도록 분광기가 구성되어 있다. 라인 센서 어레이 139A에서는, 3개의 라인 센서가 x방향으로 배열되고, 이 3개의 라인 센서 상에 각각의 간섭 무늬가 형성된다. 또, 에어리어 센서 어레이 139A는, 에어리어 센서여도 괜찮다.

투과형 회절 격자(141)로부터 렌즈 143을 통해서 라인 센서 어레이 139A에 이르는 광로에 대해, xz평면에서 자른 도면을 도 5b에 나타낸다. 투과형 회절 격자(141)로부터 사출된 각 광선은 렌즈 143을 통과하여 에어리어 센서 어레이 139A 상에 포커스된다. 투과형 회절 격자(141)는 1차원의 투과형 회절 격자(141)이기 때문에, 광로를 xz평면으로 자르면 회절이 발생하지 않는다. 그 때문에, 간섭 무늬는 y방향으로만 관찰되고, x방향에서는 관찰되지 않는다.

여기서, dx1와 dx3를 각각 1mm, -1mm로 하고; 제1 실시예와 같이, 렌즈 135의 초점 거리를 100mm, 렌즈 143의 초점 거리를 150mm, 이용하는 투과형 회절 격자(141)의 피치를 p=1200패턴/mm, 중심 파장이 840nm인 광원을 이용한다. x방향에서는, 전술과 같이 회절이 발생하지 않기 때문에, Dx1 및 Dx3는, dx1와 dx3에 광학계의 배율을 곱해서 얻은 거리가 된다. 배율은 -(150/100) = -1.5이다. 즉, Dx1, Dx3는 각각 -1.5mm 및 1.5mm가 된다. 따라서, 합성광 142－1, 142－2, 142－3은, x방향으로 -1.5mm, 0mm, 1.5mm의 위치에 포커스된다.

간섭 무늬 161－2와 161－1 사이와, 간섭 무늬 161-2와 161－3 사이의 크로스토크에 대해 이하에 설명한다. 전술한 대로, xy평면에서는 회절이 발생하지 않기 때문에, x방향으로 간섭 무늬가 관찰되지 않는다. 그 때문에, 간섭 무늬 161－2와 161－1 사이와, 간섭 무늬 161-2와 161－3 사이의 크로스토크는, 간섭 무늬 161-1~161-3의 스폿 직경에 의해 결정된다. 광학계의 수차에도 의존하지만, 상술한 것 같은 광학계를 이용하는 경우, 대체로 에어리어 센서 어레이 139A 상의 스폿 직경은 10um ~ 수십um정도이다. 1/e²의 강도의 폭의 10um 이상의 스폿 형상을 고려하면, 강도가 10^-4가 되는 위치는 약 100um 떨어진 위치이다. 그 때문에, 라인 센서 어레이 139A 상에서 -1.5 mm, 0mm, 1.5mm의 위치에 포커스되는 간섭 무늬는, 강도가 10^-4가 되는 위치의 100um보다도 더 멀리 떨어져 있다. 이 때문에, 크로스토크는 식(8)에 의해 취득되는 것 이하이다. 그 결과, 본 실시예에 있어서는, 식(8)을 충족하는 조건은 아래와 같다

dx × β　＞　0.1mm　　　 (16)

또, 본 실시예에 있어서는, 파이버단 160-1~160-3을 x방향으로 배치했지만, x방향으로부터 y방향으로 회전해 배치해도 된다. x방향으로부터의 회전각을 φ로 하면, 파이버단의 x성분을 산출하는 경우, 관계가 상술한 것과 동일한 것이 된다. 따라서, 식(17)이 성립되면 비슷한 효과를 취득할 수 있다.

dx × cosφ×β　＞　0.1mm　　　 (17)

또, 라인 센서 어레이 139A에 있어서의 합성광 161-1~161-3의 포커스 위치가 지나치게 서로 떨어져 있으면, 광학적인 수차에 의해 왜곡이 발생하거나 스폿 직경이 커진다. 이것에 의해, 라인 센서 어레이의 수광 효율이 떨어져, 화질이 열화된다.

상기의 광학적인 수차는, 광이 렌즈 143의 중심에 가까이 투과할수록 작아지고, 광이 렌즈 143의 외측에 더 가까이 투과할수록 커진다. 라인 센서 어레이 139A 상에서 광학적인 수차를 비교하면, 중심(합성광 161－2의 840nm의 파장의 포커스 위치)으로부터 거리가 멀어짐에 따라 광학적인 수차가 더 커진다. 그 때문에, 거리 Dx1와 Dx3를, 라인 센서 어레이 139A 상에 있어서의 분광 폭 정도로 해 두는 것이 필요하다. 즉, 식(10)을 이용해서, 이하의 관계 혹은 식(18)을 충족해야 한다.

[수식 7]

파이버단 160-1~160-3을 x방향으로부터 y방향으로 회전각 φ만큼 회전했을 경우에는, 좌변이 dx × cosφ × β가 된다.

[수식 8]

식(16) 및 식(18)과, 식(17) 및 식(19)을 충족하는 것으로, 크로스토크를 실질적으로 0으로 줄이면서, 광학적인 수차를 최소화할 수가 있다.

(제3 실시예)

제1 및 제2 실시예에서는, 3개의 분할된 광로가 제공되고, 측정광 106-1~160-3이 각각 망막 상의 임의의 위치에 포커스되며, 3개의 간섭 무늬를 1개의 라인 센서로 검출한다. 반면, 제3 실시예에서는, 9개의 분할된 광로가 제공되고, 각각 망막 상의 임의의 위치에 측정광이 포커스되며, 9개의 간섭 무늬를 복수의 라인을 갖는 1개의 라인 센서로 검출한다.

본 제3 실시예에 있어서의 간섭계의 구성은, 제1 실시예에 따른 도 1a에 나타낸 3개의 광로가 9개의 광로로 교체되게 되어 있다. 그 외의 기본적인 구성요소는 같기 때문에, 그 설명에 대해서는 생략한다.

여기에서는, 분광부에 관해서 구체적으로 설명한다.

도 6은 9개의 합성광(142－1~142-9)이 OCT 장치에 입사했을 경우의 구성을 나타낸다. 여기에서는, 간단을 위해서, 광선을 도시하고 있지 않다. 또, yz단면에서 광로를 자르면, 도 6의 구성은 도 1b의 구성과 완전히 같다. 투과형 회절 격자(141)로부터 렌즈 143을 통해서 라인 센서 어레이 139A에 이르는 광로를 xz단면에서 자르면 도 5b와 같은 구성이 된다. 파이버단 160－1~160-9로부터 각각 합성광 142－1~142-9가 사출된다. 제1 및 제2 실시예와 같이, 합성광이 렌즈의 주면에 수직으로 사출되도록 파이버단의 방향이 미리 조정된다. 주면으로부터 사출된 합성광은, 렌즈 135에 입사한다. 렌즈 135에서 9개의 합성광은 각각 대략 평행광이 되어, 투과형 회절 격자(141)에 입사한다. 제1 및 제2 실시예와 같이, 광량의 손실을 저감하기 위해서, 투과형 회절 격자(141)를 광학계의 동공 근방에 배치하고, 투과형 회절 격자(141)의 표면에 조리개를 설치하며, 조리개를 타원형으로 하는 것이 필요하다. 투과형 회절 격자(141)에서 회절된 합성광은, 각각 렌즈 143에 입사한다. 렌즈 143에 입사한 각각의 회절한 합성광은, 라인 센서 어레이 139A 상에 포커스되고, 간섭 무늬 161－1~161-9가 된다. 즉, 파이버단 160－1~169-9에서의 화상이, 에어리어 센서 어레이 139A 상의 간섭 무늬 161－1~161-9가 되도록 분광기가 구성되어 있다. 라인 센서 어레이 139A에서는, 3개의 라인 센서가 x방향으로 일렬로 배치되어 있고, 이 3개의 라인 센서 상에 각각 3개의 간섭 무늬가 형성되어 있다(즉, 총 9개의 간섭 무늬가 형성되어 있다). 또, 에어리어 센서 어레이 139A는, 에어리어 센서여도 된다.

도 7a는 파이버단 160－1~160-9의 구성을 나타낸다. 파이버단 160－1~160-9는 도 7a에 나타낸 것과 같이, y방향으로 거리 dy1 및 dy3만큼, x방향으로 거리 dx4 및 dx7만큼 떨어져 배치되어 있다.

또, 도 7b는 라인 센서 어레이 139A 상에 포커스된 간섭 무늬를 나타낸다. 검은색 부분은 간섭 무늬 161－1~161-9에 대응한다. 도 7a에 있어서의 파이버단 160－1~160-9가 각각 간섭 무늬 161－1~161-9에 포커스하기 위해서 사용된다. 간섭 무늬 161－1~161-9는 y방향으로 거리 Dy1, Dy3만큼, x방향으로 거리 Dx4, Dx7만큼 떨어져 일렬로 배열되어 있다.

전술한 대로, 본 실시예에 따른 광로를 yz평면에서 자르면, 그 구성은 제1 실시예에 있어서의 도 1b와 정확히 같게 된다. 투과형 회절 격자(141)로부터 렌즈 143을 통해서 라인 센서 어레이 139A에 이르는 광로를, xz평면에서 자르면 도 5b와 같게 된다.

여기서, 제1 실시예와 같이, dy1와 dy2를 각각 12mm,－12mm로 하고, 렌즈 135의 초점 거리를 100mm로 하고, 렌즈 143의 초점 거리를 150mm로 하며, 이용하는 투과형 회절 격자의 피치를 p=1200패턴/mm로 하고, 중심 파장이 840nm인 광원을 이용하면, Dy1, Dy3는, 각각 제1 실시예에 있어서의 D1, D3와 같은 -16.81 mm, 19.38 mm가 된다. 즉, 합성광 142－1, 142-4, 142-7, 합성광 142－2, 142-5, 142-8, 합성광 142－3, 142-6, 142-9의 840nm의 파장을 갖는 광은, y방향으로 각각 라인 센서 어레이 139A 상의 -16.89mm, 0mm, 19.38mm의 위치에 포커스된다. 이와 같이, 합성광 142－1~142-9의 각 파장에 대한 라인 센서 어레이 139A 상의 포커스 위치에 관해서도, 식(3)의 Λ을 각각의 파장에 대해서 취득할 수가 있다. 이들은 제1 실시예와 같게 된다. 865nm의 최대 파장과 815nm의 최소 파장과 840nm의 중심 파장의 포커스 위치는 표 3에 나타나 있다. 또, 크로스토크 간의 관계도, 제1 실시예와 같기 때문에, 식(8)을 충족한다.

합성광	파장 [nm]	라인 카메라 상의 위치 (y 방향) [mm]
142-1, 4, 7	815	-21.78
	840	-16.81
	865	-11.80
142-1, 5, 8	815	-5.16
	840	0.00
	865	5.27
142-3, 6, 9	815	13.71
	840	19.38
	865	25.27

또, 제2 실시예와 같이, dx4와 dx7를 각각 1mm,－1 mm로 하면, Dx4 및 Dx7는, 1.5 mm, -1.5 mm가 된다. 따라서, 합성광 142-1, 142-2, 142-3, 합성광 142-4, 142-5, 142-6, 합성광 142-7, 142-8, 142-9는, x방향으로 0mm, 1.5 mm, -1.5 mm의 위치에 포커스된다. 또, 스폿 직경과 비교해 포커스 위치가 충분히 서로 떨어져 있고, 제2 실시예와 같은 관계가 되기 때문에, 크로스토크가 식(8)을 충족한다.

본 실시예에 있어서는, 파이버단 160-1 ~ 160-9 사이의 x방향의 간격을, 파이버단 160-1 ~ 160-9 사이의 y방향의 간격보다 짧게 하고 있다. 이것은, 투과형 회절 격자(141)의 회절 방향에 관계하고 있다. 본 실시예에서는, y방향으로 회절하고, x방향으로 회절하지 않는 투과형 회절 격자(141)를 이용하고 있기 때문에, 에어리어 센서 어레이 139A에 대해, y방향으로 간섭 무늬가 관찰된다. 그 때문에, 제1 실시예에서 언급한 것처럼, 크로스토크를 고려하면, 파이버단을 어느 정도의 간격만큼 서로 분리시킬 필요가 있다. 한편, x방향에 대해서는, 제2 실시예에서 언급한 것처럼, 간섭 무늬가 관찰되지 않기 때문에, 크로스토크는 스폿 직경으로 결정되어서, y방향의 간격처럼 큰 간격만큼 파이버단을 분리시킬 필요가 없다. 스폿 직경은 10um ~ 수십um정도이기 때문에, 에어리어 센서 어레이 139A상에서 x방향으로의 간격이 1.5mm이면, 충분히 크로스토크가 발생하는 것을 방지하고, x방향에 대해서도 식(8)을 충족한다. 그러므로, 본 실시예에 있어서, 파이버단 160-1 ~ 160-9의 x방향의 간격을, 파이버단 160-1 ~ 160-9의 y방향의 간격보다 짧게 해서, 장치의 소형화를 달성하고 있다.

(제4 실시예)

본 제4 실시예는, 파이버단 간격, 즉 도 3a의 d1, d3를 항상 조정 가능하게 하는 기구를 제공한다는 점에서 제1 실시예와 다르다. 이것에 의해, 예를 들면 파이버단을 포함한 광학 배치가 시간경과에 따라 변화함으로써 라인 센서 상에 있어서의 각 빔의 간섭광 위치의 변위를 보정하는 것이 가능해진다. 그 때문에 시간경과에 따라 변화가 있어도, 크로스토크를 발생하는 일이 없다. 덧붙여, 제1 실시예와 같은 부분은 설명을 생략한다.

구체적인 파이버단 조정 기구에 대해서는 도 8a 및 도 8b를 참조해서 설명한다.

참조번호 1000은 파이버단 유닛부이다.

참조번호 1003-1 ~ 1003-3은, 각각 광 커플러 131-1 ~ 131-3의 분광부에 접속된 파이버이다. 파이버 1003-1~1003-3은, 중심 부재가 예를 들면 석영으로 형성되어 있는 파이버이다. 파이버 1003-1 ~ 1003-3의 파이버단 160-1측, 파이버단 160-2측, 및 파이버단 160-3측이 연마되어 홀딩부 1001-1 ~ 1001-3에 고정되어 있다. 한층 더, 홀딩부 1001-1~1001-3은 조정을 위한 가이드부를 포함하는 파이버 베이스부 1002-1 ~ 1002-3에 접착되어 고정되어 있다.

중앙의 파이버 베이스부 1002－2는, 베이스(1010)에 나사(미도시) 등으로 고정되어 있다. 베이스(1010)를 도 1b에 나타낸 렌즈 135에 대해서 광축 위치(x, y) 및 포커스 위치(z)를 이동시켜 조정하는 경우, 베이스(1010)는 중앙의 파이버단 160－2에 대해서 최적의 위치에 있다.

도 8a에 있어서의 상부의 파이버부 1002－1 및 하부의 파이버부 1002－3은 중앙의 파이버 베이스부 1002－2에 대해서, 파이버 간격 방향(y방향)에 관하여 이동 가능하다. 상부의 파이버 베이스부 1002－1을 예를 들면, y가이드 부재 1008－1에 고정된 핀 1005－1, 1005－2에 대해서, 파이버 베이스부 1002－1에 핀 1005－1 및 1005－2가 각각 삽입되는 가이드부가 설치되어 y방향으로 이동 가능하게 보유되어 있다. 게다가, 파이버 베이스부 1002－1과 1002－2와의 사이에 스프링 1006－1을 설치한다. 이것에 의해, 파이버 베이스부 1002－1은 화살표(y방향 혹은 누르는 방향)의 방향으로 눌러진다. y가이드 부재 1008－1에는 나사구멍(threaded hole)이 설치되고, 조정 나사 1004－1가 구비되어 있다. 조정 나사 1004－1가 파이버 베이스부 1002－1에 접해서, 파이버 베이스부 1002－1의 y방향으로 위치되어 있다. 조정 나사 1004－1의 회전에 의해, 파이버 베이스부 1002－1과 1002－2의 간격을 화살표(이동) 방향으로 가변시킬 수 있고, 그 결과 파이버단 160－1과 160－2와의 간격인 d1를 조정할 수 있다. 동일한 구성을 파이버 베이스부 1002－3에도 제공하는 것으로, d3를 조정할 수 있다. 이 기구에 의해, 장치를 조립할 때, d1, d3를 초기에 조정할 수 있다.

도면 중 d1 및 d3을 조정하면, 이하와 같은 절차를 행한다.

도 1a에 나타낸 컴퓨터(125)를 이용해서, 라인 센서(139)에서 취득한 간섭광의 강도 분포를 나타내는 화상을 출력한다. 출력된 화상은 모니터(미도시)에 표시된다. 출력 화상의 예를 도 9a~9c에 나타낸다. 표시되는 간섭광의 강도 분포는 간섭광 142-1~142-3의 강도를 더한 것이다. 간섭광 142-1~142-3의 강도를 더해서 얻은 강도 분포를 실선으로 나타내고, 각 간섭광 단독의 강도 분포를 점선으로 나타낸다. 강도 분포와 동시에, 크로스토크량 Q의 스레숄드값으로부터 결정되는 크로스토크부의 강도의 가이드 라인도 표시한다. 각 가이드 라인은, Imax×10^-4×2의 값, 즉 간섭광 142－1과 142－2에 관한 식(8)에 의해 크로스토크량을 결정하는 스레숄드값 Imax×10^-4의 합을 나타낸다.

도 9a는, 시간경과에 따른 변화에 의해 d1가 작아졌을 경우의 예를 나타낸다. 최대 크로스토크가 발생하는 화소에서의 간섭광 142－1과 142－2의 강도의 합이 가이드 라인을 넘는 경우, 조정 나사 1004－1을 회전(오른쪽 나사의 경우 좌회전)시켜 d1를 증가시킴으로써, 간섭광 142－1과 142－2를 라인 센서(139) 상에서 서로 분리시켜 이동시킨다. 그리고, 그들을 가이드 라인보다 낮게 표시한다.

반대로, 도 9b에 나타낸 것과 같이, d1이 시간경과에 따른 변화에 의해 증가된 경우, 라인 센서(139)를 지나서 간섭광 142－1이 확장된다. 이 경우, 조정 나사 1004－1을 회전(오른쪽 나사의 경우 우회전)시켜 d1를 작게 해서, 간섭광 142－1과 142－2를 라인 센서(139) 상에서 서로 가까워지게 이동시킨다. 간섭광 142－1을 모두 라인 센서(139)로 취득할 때까지 조정 나사 1004－1을 회전시킨다.

제1 실시예와 같이, 최대 크로스토크량이 간섭광 142－2와 142－1과의 크로스토크에 의해 생기고, 간섭광 142－2의 강도가 높은 경우에 대해서 설명한다. 그렇지만, 다른 경우에도 상기의 방법으로 조정을 행하는 것이 가능하다.

또, 크로스토크량 Q를 기준으로 해서 조정을 행하지만, 각 간섭광마다 단층 화상을 표시하는 것으로 크로스토크가 발생했는지 아닌지를 도 2c에 나타낸 단층 화상에 근거해 판단할 수 있다. 크로스토크가 발생한 경우에는, 실제의 화상과는 다른 정보가 혼입해서 화상이 표시된다. 이 경우, 조정 나사로 d1 및 d3를 증가시키는 방향으로 d1 및 d3를 조정한다.

또, 본 실시예에 따른 파이버 조정 기구는, 도 8b에 나타낸 바와 같이, 파이버단 160－1, 160－3의 파이버단 160－2에 대한 x방향의 상대 위치 조정도 가능하게 구성되어 있다. 파이버단 160－3측에 대해서 설명한다. 베이스(1010)에 고정된 핀 1005－7, 1005－8에 관해서는, 핀 1005－7, 1005－8이 y가이드 부재 1008－2에 삽입되어 있는 가이드부가 설치되어, x방향으로 이동 가능하게 보유되어 있다. 게다가, y가이드 부재 1008－2와 베이스(1010)에 고정되어 있는 부재 1011 사이에 스프링 1006－4를 설치한다. 이것에 의해 y가이드 부재 1008－2는 화살표의 방향(x방향 혹은 누르는 방향)으로 눌러진다. 베이스(1010)에는 나사구멍이 설치되고 조정 나사 1004－4가 구비되어 있다. 조정 나사 1004－4가 y가이드 부재 1008－2에 접해서 y가이드 부재 1008－2를 위치 결정하고 있다. 조정 나사 1004－4의 회전에 의해, y가이드 부재 1008－2와 베이스(1010) 간의 간격을 가변시킬 수 있고, 그 결과, 파이버단 160－2와 160－3과의 x방향의 상대 위치를 조정 가능하게 하고 있다. 동일한 구조를 파이버단 160－1측에도 설치함으로써, 파이버단 160－1과 160－2의 x방향의 상대 위치도 조정 가능하게 하고 있다. 전술의 d1, d3을 조정하는 기구와 같이, 이 기구에 의해, 장치를 조립할 때의 x방향에 관한 초기 조정을 행할 수 있다.

x방향으로 조정을 행하는 조정 기구를 설치하는 것으로, 파이버단 160-1~160-3의 진직도(straightness)의 조정이 가능해진다. 도 9c는 시간경과에 따라 간섭광 142－3의 강도가 변화했을 경우를 예시하고 있다. 간섭광 142－3의 강도가 초기 상태(일점쇄선으로 나타냄)보다 적은 값이 된다. 파이버단 160－1, 160－2로 형성된 직선으로부터, 파이버단 160－3의 라인만이 x방향으로 시프트되어 있다. 상술의 d1, d3의 조정과 같이, 간섭광의 강도 분포를 모니터(미도시)에 표시해, 파이버단 160－3을 조정 나사 1004－4로 회전시켜, 강도를 초기 상태의 강도에 접근하도록 조정하는 것이 가능해진다.

여기까지 언급한 x, y방향을 조정하기 위한 조정 나사 1004의 회전을 모터로 실시해도 된다. 도 10a는 블럭도를 나타낸다. 참조번호 1004-1 ~ 1104-4는 조정 나사를 나타낸다. 참조번호 1012-1 ~ 1012-4는 조정 나사 1004-1 ~ 1004-5에 기계적으로 접속되는 모터를 나타낸다. 참조번호 1013은 모터 제어부를 나타낸다. 참조번호 125는 컴퓨터를 나타낸다. 참조번호 1015는 표시부를 나타낸다. 간섭광의 강도 분포를 표시부(1015)에 표시시키는 것과 동시에 모터 제어부(1013)에 설치된 죠이 스틱(미도시)이나 표시부(1015)에 표시 동작을 행하는 버튼 등에 의해 모터를 제어함으로써, 조정 나사 1004-1 ~ 1004-4를 회전시켜 파이버단 160-1 및 160－3을 조정하는 것이 가능하다.

한층 더, 자동 조정도 가능하다. 도 10b는 플로차트를 나타낸다. 이 플로차트에서는, 예로서 d1를 조정하는 순서에 대해서 설명한다.

스텝 S001에 있어서, 조정을 개시한다.

스텝 S002에 있어서, 라인 센서(139) 상에서 발생하는 주목하는 크로스토크 평가 화소의 강도와 상술의 2×Imax×10^-4의 가이드 라인값을 비교한다. 이 크로스토크 평가 화소는 제1 실시예에서 기술한 최대 크로스토크를 발생하는 합성광 142-2의 781nm의 파장을 갖는 광이 초기 상태에 위치하는 화소이다. 이 화소의 강도가 도 9a에 나타낸 바와 같이, 가이드 라인값 이상인 경우에는, 처리가 스텝 S004로 이행한다. 가이드 라인값보다 낮은 경우에는, 처리가 스텝 S003로 이행한다.

스텝 S004에 있어서, d1을 조정하기 위한 모터 1012-1을 CW방향으로 회전한다. 여기에서는, 모터 1012－1의 회전의 CW 방향이 d1를 증가시키는 방향으로서 정의되고, 한편 모터는 DC 모터이다. 조정을 위한 작은 스텝(예를 들면, 2㎛정도)만큼 파이버단 160－1이 이동하는 시간(기준 시간) 동안 모터가 움직인다. 그 후에, 처리가 스텝 S002로 이행해 강도와 가이드 라인값을 다시 비교한다.

스텝 S003에 있어서, 간섭광 142－1측의 라인 센서 단부 화소의 강도의 값을, 같은 강도의 초기 상태의 값과 비교한다. 초기 상태의 값보다 상기 강도값이 높은 경우에는, 처리가 스텝 S005로 이행하지만, 그 강도값이 초기 상태의 값보다 낮은 경우에는, 처리가 스텝 S006로 이행한다.

스텝 S005에 있어서, d1을 조정하기 위한 모터 1012－1을 CCW 방향으로 회전한다. 여기에서는, 모터 1012－1의 회전의 CCW 방향이 d1를 작게 하는 방향으로서 정의된다. 조정을 위한 작은 스텝(예를 들면 2㎛정도)만큼 파이버단 160－1이 이동하는 시간(기준 시간)동안 모터가 움직인다. 그 후, 처리가 스텝 S002로 이행하여 강도와 가이드 라인값을 다시 비교한다.

스텝 S006에 있어서는, 조정을 종료한다.

또, 스텝 S001로부터의 조정 시간을 계측하는 타이머를 별도로 설치하여 위치 조정에 너무 많은 시간이 걸리는 경우에 에러를 표시하는 것이 가능하다.

상기의 플로차트는 d1을 조정하는 경우만을 나타낸다. d3의 조정에도 같은 플로차트를 이용할 수가 있다. 또, 라인 센서 상의 각 간섭광 영역의 최대 강도를 초기 상태값과 비교하는 것으로 x방향으로의 자동 조정이 가능해진다.

이상 설명한 것처럼, 본 실시예에 있어서, 파이버단 간격 d1 및 d3를 조정 가능한 기구를 설치하는 것에 의해, 시간경과에 따른 변화가 있어도, 크로스토크를 발생하는 일이 없다. 여기서, 제1 실시예의 변형으로서 조정 기구를 구비하는 예를 설명했다. 그렇지만, 제2 실시예에 따른 구성 또는 제3 실시예에 따른 구성에 파이버단 조정 기구를 설치하는 것으로, 같은 효과를 얻는 것이 가능하다.

(그 외의 실시예)

본 발명에 대해서는, 이상 설명한 실시예에 대해서, 각각에 기재한 구체적 구성의 상세에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 각각 구성 요건의 일부가 본 발명을 일탈하지 않는 범위에서 변형해 이용할 수가 있는 것은 말할 필요도 없다.

예를 들면 상기의 제3 실시예에서는, 분광기가, y방향으로 3개의 합성광, x방향으로 3개의 합성광, y 및 x방향으로 3개의 합성광을 분광하도록 구성되어 있지만, 합성광은 어떤 개수든 괜찮다. 홀수개의 합성광을 이용했을 경우에는, 제1 내지 제3 실시예와 같이, 1개의 광을 광축과 얼라인하도록 배치하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 또, 짝수개의 합성광을 이용했을 경우에는, 광학적인 수차의 영향, 회절 효율, 및 회절각을 맞추는 것이 가능하기 때문에, 광축에 대해서 대칭으로 합성광을 배치하는 것이 바람직하다.

또, 상기의 실시예에 있어서, 분광 구조는 분광기의 파이버단 160이 y방향 및 x방향으로 복수 배치되어 있는 것이지만, 이 분광 구조는 파이버 단 160이 각각의 축에 대해 기울어져 있는 것이어도 괜찮다. 특히, x방향으로 기울이는 것이 유효하다. 라인 센서 어레이 139A의 라인 센서 간의 간격이 짧아지고, 파이버단을 배율로 규정된 거리까지 짧게 할 수 없는 경우에는, 파이버단을 기울이는 것으로 실질의 x성분을 짧게 하도록 구성한다.

이상 설명과 같이, 본 실시예에 의하면, 고속 측정과 장치의 소형화를 달성할 수 있다. 또한, 라인 센서 상에서 크로스토크가 발생하지 않게 장치를 구성하는 것으로, 단일의 측정시와 비교해 화질의 열화를 감소시킨 피검사물의 단층 화상을 촬상할 수가 있다. 또, 라인 센서 상에서 크로스토크에 의한 단층 화상의 노이즈가 눈에 띄지 않는 레벨까지, 라인 센서 상의 합성광을 서로 접근시킬 수가 있다.

(기타의 실시예)

본 발명의 국면들은, 상술한 실시예(들)의 기능들을 행하도록 메모리 디바이스 상에 기록된 프로그램을 판독 및 실행하는 시스템 또는 장치의 컴퓨터(또는 CPU 혹은 MPU와 같은 디바이스)에 의해서도 실현될 수 있고, 또 예를 들면 상술한 실시예의 기능을 행하도록 메모리 디바이스 상에 기록된 프로그램을 판독 및 실행함으로써 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 행해지는 방법의 스텝들에 의해 실현될 수 있다. 이 목적을 위해서, 이 프로그램을, 예를 들면 메모리 디바이스(예를 들면, 컴퓨터 판독가능한 매체)로서 기능을 하는 다양한 형태의 기록매체로부터 또는 네트워크를 통해서 컴퓨터에 제공한다.

본 발명은 예시적인 실시 예를 참조하면서 설명되었지만, 본 발명은 이 개시된 예시적인 실시 예에 한정되는 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 이하의 특허청구범위의 범주는 모든 변형 및 균등구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 할 것이다.

본 출원은 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함되어 있는 2009년 5월 22일에 제출된 일본국 공개특허공보 2009-124274호 및 2010년 3월 31일에 제출된 일본국 공개특허공보 2010-082803호로부터 우선권을 주장한다.

Claims

광간섭 단층법을 이용하는 촬상 장치로서,
광을 발생시키는 광원과,
상기 광원으로부터의 광을 참조광과 측정광으로 분할하는 분할부와,
상기 측정광을 피검사물에 주사하는 주사 광학부와,
상기 피검사물로부터의 리턴광과 상기 참조광이 서로 합성된 합성광을 검출하는 검출부를 구비하고,
상기 피검사물에 대해서 주사하기 위해 사용된 복수의 측정광을 상기 검사물에 주사하고,
상기 검출부는, 복수의 합성광을 분광하는 분광 소자와, 상기 분광된 복수의 합성광을 검출하는 센서를 포함하고, 분광된 광은 분광된 제1 광과 분광된 제2 광을 포함하며,
상기 센서는, 상기 분광된 제1 및 제 2 광이 각각 포커스되는 제 1의 영역과 제 2의 영역을 포함하며,
상기 제 1의 영역과 상기 제 2의 영역이, 분광 방향으로 배치되거나, 혹은 상기 분광 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 배치되고,
상기 제 1의 영역과 상기 제 2의 영역 간의 간격은, 상기 복수의 합성광을 사출하는 복수의 파이버단 사이의 간격과 상기 검출부에 있어서의 광학적 배율을 이용해 조정되는, 광간섭 단층법을 이용하는 촬상 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1의 영역과 상기 제 2의 영역이, 상기 분광 방향으로 배치되고,
상기 제 1의 영역에 포커스되는 광 중, 상기 제 2의 영역에서 검출된 광의 강도의 10^-4배보다 낮은 강도를 갖는 광이 검출되는 센서의 영역에 포함되도록, 상기 제 2의 영역에 있어서의 상기 제 1의 영역측의 화소가 배치되는, 광간섭 단층법을 이용하는 촬상 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1의 영역과 상기 제 2의 영역이, 상기 분광 방향으로 배치되고,
상기 센서는, 상기 제 1의 영역에 대해서 상기 분광 방향에 실질적으로 수직으로 배치된 제3의 영역을 포함하며,
상기 제 1의 영역과 상기 제 3의 영역 간의 간격이, 상기 제 1의 영역과 상기 제 2의 영역 간의 간격보다 짧은, 광간섭 단층법을 이용하는 촬상 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 센서는 상기 제 1의 영역으로부터 제3의 영역까지 연장하도록 설치된 라인 센서인, 광간섭 단층법을 이용하는 촬상 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 간격을 조정할 수 있는 기구를 더 구비하는, 광간섭 단층법을 이용하는 촬상 장치.
청구항 1에 기재된 촬상 장치를 이용하는 촬상 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램.
복수의 측정광이 조사된 피검사물로부터 리턴하는 복수의 리턴광과, 상기 복수의 측정광에 대응하는 복수의 참조광을 합성해서 형성된 복수의 합성광을 분광하는 단일의 분광 유닛과,
상기 단일의 분광 유닛에 대해서 실질적으로 공역한 위치에서 또 상기 단일의 분광 유닛에 대한 입각으로 상기 복수의 합성광을 조사하는 분광측 조사 유닛과,
상기 단일의 분광 유닛으로부터의 상기 복수의 합성광에 근거해 복수의 광을 검출하는 센서와,
상기 센서에서 검출된 상기 복수의 광에 근거해 상기 피검사물의 광간섭 단층 화상을 취득하는 취득 유닛을 구비하는, 촬상장치.
제 7 항에 있어서,
상기 분광측 조사 유닛은 상기 단일의 분광 유닛에서 상기 복수의 합성광이 교차하도록 조사를 행하는 촬상장치.
제 7 항에 있어서,
상기 복수의 광의 조사 영역이 서로 겹치지 않도록 상기 조사 영역 상에 조사를 행하는 검출측 조사 유닛을 더 구비하는, 촬상장치.
제 7 항에 있어서,
상기 단일의 분광 유닛은 투과형 분광 유닛인, 촬상장치.
제 9 항에 있어서,
상기 분광측 조사 유닛은 상기 조사 영역이 서로 다른 면적을 갖는 입사각으로 상기 복수의 합성광을 상기 분광 유닛 상에 조사하는, 촬상장치.
제 7 항에 있어서,
상기 분광측 조사 유닛은 상기 단일의 분광 유닛의 분광 효율이 실질적으로 최대가 되는 입사각으로 상기 복수의 합성광을 상기 분광 유닛 상에 조사하는, 촬상장치.
제 7 항에 있어서,
상기 분광 유닛을 조사하는 상기 복수의 합성광의 조사 영역의 형상에 근거한 형상을 갖는 조리개 유닛을 더 구비하는, 촬상장치.
제 13 항에 있어서,
상기 조리개 유닛은 타원형인, 촬상장치.
제 7 항에 있어서,
상기 분광측 조사 유닛의 주면에 실질적으로 수직하게 상기 복수의 합성광이 사출하는 파이버단을 더 구비하는, 촬상장치.