JP6812740B2 - Ｏｃｔ装置 - Google Patents

Description

本開示は、被検物（例えば、眼）のＯＣＴ画像を得るＯＣＴ装置に関する。

複数の波長掃引光源を備え、第１の波長掃引光源による干渉信号と第２の波長掃引光源による干渉信号を接続することによって、断層像を得るＳＳ−ＯＣＴ装置（Swept Source Optical Coherence Tomography装置）が知られている。

特開２０１４−１１５２８０号公報

ところで、上記構成の場合、単一のリファレンス信号を用いて、２つの波長掃引光源から出射されるスペクトル間の位相差を検出し、スペクトル間の波長差については、断層画像のＳＮ比が極大となるようにフィードバックを行うものであった。

しかしながら、フィードバックを行う場合、複数回の演算を行う必要がある。また、正確な波数接続が行われているか定かでなく、また、感度が出ない等の問題が生じた場合、波長が合っていないのか、位相が合っていないのかを検出することが困難である。

本開示は、上記従来技術の少なくとも一つの問題点を鑑み、複数の波長掃引光源を用いてＯＣＴ画像を好適に取得できるＯＣＴ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。

第１のスペクトル帯域において出射波長を掃引させる第１の波長掃引光源と、第２のスペクトル帯域において出射波長を掃引させる第２の波長掃引光源と、を備え、前記第１のスペクトル帯域の光と第２のスペクトル帯域の光を順次出射可能な光源部と、
第１の波長掃引光源及び前記第２の波長掃引光源から出射される光を測定光と参照光に分割し、被検物からの前記測定光の反射光と、前記参照光とが合成された干渉信号光を検出器によって受光するＳＳ−ＯＣＴ光学系と、
前記検出器から出力される前記第１の波長掃引光源による第１のスペクトル干渉信号と、前記第２の波長掃引光源による第２のスペクトル干渉信号とを接続し、接続されたスペクトル干渉信号を処理してＯＣＴ画像を取得可能な演算処理部と、
前記第１の波長掃引光源と前記第２の波長掃引光源との間の位相ずれ及び波長ずれを検出するための検出手段と、
前記検出手段からの検出信号に基づいて、前記第１のスペクトル干渉信号と前記第２のスペクトル干渉信号との間の位相ずれ及び波長ずれを補正する補正手段と、
を備え、
前記検出手段は、複数のＦＰＮを含む信号を検出可能であり、
前記補正手段は、前記検出信号に含まれる前記複数のＦＰＮを処理して前記位相ずれ及び前記波長ずれを求め、前記位相ずれ及び前記波長ずれを補正する。

本開示によれば、複数の波長掃引光源を用いてＯＣＴ画像を好適に取得できる。

本発明の実施形態の一例について図面に基づいて説明する。図１〜図５は本実施形態の実施例に係る図である。

本実施形態のＯＣＴ装置は、複数の波長掃引光源を備えてもよい。この場合、例えば、複数の波長掃引光源から出射されるスペクトル間の位相ずれを第１のＦＰＮ（Fixed Pattern Noise）を処理して取得し、複数の波長掃引光源から出射されるスペクトル間の波長ずれを第２のＦＰＮノイズを処理して取得してもよい。得られたスペクトル間の位相ずれ及び波長ずれは、第１の波長掃引光源による第１のスペクトル干渉信号と第２の波長掃引光源による第２のスペクトル干渉信号とが接続されたスペクトル干渉信号に基づいて被検物のＯＣＴ画像を得る際に用いられてもよい。

＜光源部＞
ＯＣＴ装置１は、例えば、第１の波長掃引光源（以下、第１の光源）と第２の波長掃引光源（以下、第２の光源）とを備える光源部を備えてもよい。この場合、第１の光源は、第１のスペクトル帯域において出射波長を掃引させてもよく、第２の光源は、第２のスペクトル帯域において出射波長を掃引させてもよい。なお、出射波長を掃引する場合、出射波長を時間的に変化させてもよい。なお、光源部は、３つ以上の波長掃引光源を備えてもよい。また、光源部は、第１の光源と第２の光源とが並列的に配置されてもよいし、直列的に配置してもよい。また、第１の光源と第２の光源は、ＶＣＳＥＬ光源であってもよい。

第２の光源は、第１のスペクトル帯域とは異なる第２のスペクトル帯域において出射波長を掃引させてもよい。この場合、例えば、第１のスペクトル帯域と第２のスペクトル帯域は、スペクトルとして連続するスペクトル帯域であってもよく、第２の光源は、第１の光源の出射波長のスペクトル帯域と一部重複してもよい。

光源部は、第１の光源によって掃引される第１のスペクトル帯域の光と、第２の光源によって掃引される第２のスペクトル帯域の光とを順次出射可能な光源部であってもよい。この場合、光源は、第１の光源からの光と第２の光源からの光を時間的に連続して出射してもよいし、第１の光源からの光を出射して所定時間経過後、第２の光源からの光を出射してもよい。また、第１の光源からの光の出射タイミングと第２の光源からの光の出射タイミングが一部重複してもよく、第１の光源からの光の出射が終了する前に、第２の光源からの光の出射を開始してもよい。

光源部は、複数の波長掃引光源からの光を順次出射することによって、第１の光源から出射される光のスペクトル帯域と第２の光源から出射される光のスペクトル帯域を合わせたスペクトル帯域の光を出射でき、単一の波長掃引光源を用いるよりも広帯域における波長掃引が可能となる。

＜ＯＣＴ光学系＞
ＯＣＴ装置は、例えば、ＳＳ−ＯＣＴ光学系（以下、ＯＣＴ光学系）を備えてもよく、複数の波長掃引光源から出射される光を測定光と参照光に分割し、被検物からの測定光の反射光と、参照光とが合成された干渉信号光を検出器によって受光してもよい。

ＳＳ−ＯＣＴ光学系は、被検物の反射強度を検出するためのスタンダードＯＣＴであってもよいし、偏光感受ＯＣＴ（ＰＳ−ＯＣＴ：polarization sensitive OCT）、被検物の位相状態を検出するためのドップラＯＣＴであってもよい。もちろん、ＳＳ−ＯＣＴ光学系は、ＰＳ−ＯＣＴとドップラーＯＣＴ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。

ＯＣＴ光学系（干渉光学系）は、ＯＣＴ原理を用いて被検物のＯＣＴ画像を得るための干渉計に係る構成を有してもよい。なお、本実施形態に係るＯＣＴ装置としては、複数の波長掃引光源によってＡスキャンＯＣＴ信号のみを取得可能な光コヒーレンス干渉計も含まれる。この場合、干渉光学系は、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）、光検出器を備えてもよい。スプリッタは、波長掃引光源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有してもよい。参照光路は、参照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有してもよい。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。なお、検出器は、平衡検出器であってもよい。

＜位相ずれ及ぶ波長ずれを検出するためのずれ検出部＞
ＯＣＴ装置は、第１の光源と第２の光源との間の位相ずれと波長ずれを検出するためのずれ検出部を備えてもよい。ここで、ずれ検出部は、例えば、第１の光源からの光によって生成されるスペクトル信号である第１のスペクトル信号と、第２の光源からの光によって生成されるスペクトル信号である第２のスペクトル信号との間の位相ずれ及び波長ずれを検出するためのずれ検出部であってもよい。なお、ずれ検出部は、複数の波長掃引光源によるスペクトル信号間の位相ずれ及び波長ずれをキャリブレーションするための信号を生成する校正信号生成部として用いられてもよい。なお、ずれ検出部は、検出光学系であってもよい。

ずれ検出部には、例えば、検出器が設けられてもよく、検出器は、第１の光源によって掃引される第１のスペクトル帯域に対応する第１のスペクトル信号を検出し、第２の光源によって掃引される第２のスペクトル帯域に対応する第２のスペクトル信号を検出してもよい。なお、検出器は、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号を、単一の検出器によって検出してもよいし、別々の検出器によって検出してもよい。なお、ずれ検出部からの検出信号が、波長空間（波数空間）から深さ空間に変換されることによって、校正画像が取得されてもよい。

ずれ検出部は、例えば、ＯＣＴ光学系とは別にずれ検出部が設けられてもよい。この場合、例えば、ＯＣＴ光学系とは別に干渉信号光を生成する光学系が構成されてもよく、第１の光源によって掃引される第１のスペクトル帯域に対応する第１のスペクトル干渉信号が生成され、第２の光源によって掃引される第２のスペクトル帯域に対応する第２のスペクトル干渉信号が生成されてもよい。なお、ずれ検出部からの検出信号に基づいて校正画像が得られる場合、校正画像は、ＯＣＴ光学系によって得られるＯＣＴ画像とは異なる画像として生成されてもよい。なお、光源部が、ずれ検出部を備える構成であってもよい。この場合、複数の波長掃引光源とずれ検出部とを備えるＳＳ−ＯＣＴ光源が、単体で製造され、ＯＣＴ装置に搭載されてもよい。

また、ＯＣＴ光学系が、ずれ検出部を兼用してもよい。この場合、第１の光源によって掃引される第１のスペクトル帯域に対応する測定光と参照光とによる第１のスペクトル干渉信号が生成され、第２の光源によって掃引される第２のスペクトル帯域に対応する測定光と参照光とによる第２のスペクトル干渉信号が生成されてもよい。この場合、校正画像は、ＯＣＴ画像として生成されてもよい。なお、ＯＣＴ画像として出力される際には、ＯＣＴ画像に発生されるＦＰＮは、所定のノイズ処理によって除去されてもよい。

ずれ検出部は、複数のＦＰＮを含む信号を検出可能であってもよい。ずれ検出部は、例えば、第１のＦＰＮと第２のＦＰＮを発生させるためのＦＰＮ発生用光学部材を、光路中に備えてもよい。ＦＰＮ発生用光学部材としては、例えば、深さ方向に関して互いに離間した位置に第１のＦＰＮと第２のＦＰＮが発生するように形成された光学部材であってもよい。

ＦＰＮ発生用光学部材としては、例えば、透過系の光路に配置され、エアーギャップを設けた上で、複数の光透過部材（例えば、カバーガラス）が設けられもよい（図２参照）。また、反射系の光路に配置され、ＦＰＮ発生用光学部材として、一部の光を透過して一部の光を反射する第１の光学部材と、第１の光学部材を透過した光を第１の光学部材側に戻す第２の光学部材を備えてもよい（図１０参照）。この場合、ＦＰＮ発生用光学部材は、光源部からの光を反射し、検出器５２２に導く。また、これらに限定されず、ビームスプリッタ等が用いられてもよい（図１１参照）。

ずれ検出部の光路中にＦＰＮ発生用光学部材が配置されることで、ずれ検出部の検出器から出力される検出信号には、第１のＦＰＮと第２のＦＰＮが含まれる。ここで、例えば、第１のＦＰＮは、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間の位相ずれを検出するために用いられ、第２のＦＰＮは、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間の波長ずれを検出するために用いられてもよい。

また、ずれ検出部は、２つのＦＰＮを発生させるための光学部材を備える構成に限定されず、３つ以上のＦＰＮを発生させるための光学部材を備える構成であってもよい。

また、複数のＦＰＮを含む信号を検出する場合、上記構成に限定されない。例えば、第１のＦＰＮと第２のＦＰＮとの少なくともいずれかに関して、ＦＰＮ発生用光学部材が用いられず、スペクトル干渉信号間の接続状態（例えば、位相差及び波長差等）によって生じ得るＦＰＮが利用されてもよい。

なお、ずれ検出部の構成に関して、第１のＦＰＮと第２のＦＰＮの一方が、ＯＣＴ光学系とは別のずれ検出部によって検出され、第１のＦＰＮと第２のＦＰＮの他方が、ＯＣＴ光学系によって検出されてもよい。

＜演算処理＞
ＯＣＴ装置は、例えば、演算処理部を備えてもよい。演算処理部は、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合成による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ＯＣＴ画像を得てもよい。

この場合、演算処理部は、ＯＣＴ光学系の検出器から出力される各波長での干渉信号を含むスペクトル干渉信号を処理してもよい。演算処理部は、スペクトル干渉信号を処理して被検物のＯＣＴ画像を得てもよい。スペクトル干渉信号を処理して被検物のＯＣＴ画像を得る場合、フーリエ変換が用いられてもよい。演算処理部は、測定光の走査等によって異なる位置で得られたＡスキャンＯＣＴ画像を並べて二次元ＯＣＴ画像を得てもよい。得られたＯＣＴ画像は、記憶部（メモリ）に記憶され、表示部に表示されてもよい。

なお、スペクトル干渉信号（スペクトル干渉データ）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。演算処理部は、波数ｋ空間でのスペクトル干渉信号をフーリエ変換することにより深さ（Ｚ）領域における信号分布を得てもよい。

＜スペクトル信号の接続＞
本実施形態において、演算処理部は、ＯＣＴ光学系の検出器から出力される第１のスペクトル干渉信号と第２のスペクトル干渉信号とを接続し、接続されたスペクトル干渉信号を処理してＯＣＴ画像を取得してもよい。この場合、例えば、演算処理部は、第１のスペクトル干渉信号の時間波形と、第２のスペクトル干渉信号の時間波形とを接続してもよい。

複数の波長掃引光源によるスペクトル干渉信号が接続されたスペクトル干渉信号を処理する際、演算処理部は、ずれ検出部からの検出信号に含まれる第１のＦＰＮを処理することによって、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間の位相ずれを求めてもよい。さらに、演算処理部は、ずれ検出部からの検出信号に含まれる第２のＦＰＮを処理して第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間の波長ずれを取得してもよい。

ここで、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間の位相ずれ及び波長ずれとがずれ検出部からの検出信号に基づいて求められることによって、結果として、ＯＣＴ光学系の検出器によって検出された第１のスペクトル干渉信号と第２のスペクトル干渉信号との間の位相ずれ及び波長ずれを求めることができる。なお、ＯＣＴ画像を生成するための演算処理部と、位相ずれ及び波長ずれを求めるための演算処理部は、別の演算処理部であってもよいし、同一の演算処理部であってもよいし、一部の構成が重複する演算処理部であってもよい。

ここで、複数のＦＰＮを用いることによって、例えば、複数フレームの画像を必ずしも用いることなく、接続されるスペクトル干渉信号間の位相ずれと波長ずれを的確に求めることが可能となる。

ＦＰＮを処理して位相ずれ及び波長ずれを求める場合、例えば、ＦＰＮの強度レベルを解析することによって、ＦＰＮに対応する位置でのスペクトル信号におけるφ（ｋ）を求めてもよい。φ（ｋ）は、掃引波長（波数）に応じたスペクトル信号の位相φの変化を示す。φ（ｋ）は、横軸：波数ｋ、縦軸：位相φである関数で表されてもよい。信号強度（振幅）の大きい波数ｋ領域でのφ（ｋ）に関して多項式フィッティングを行い、信号強度が小さい波数ｋ領域でのφ（ｋ）を外挿又は内挿によって求めてもよい。例えば、φ（ｋ）は、ＦＰＮに対応する深さ位置におけるフーリエ変換値（強度値）Ｆの実数部RealＦと虚数部ImagＦの比のArc Tangent（逆正接）から求められてもよい。ここで、Arc Tangent処理によってフーリエ変換値の実数部と虚数部の比の逆正接が算出され、φ（ｋ）が得られる。第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号におけるφ（ｋ）を求めることで、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間での位相ずれ及び波長ずれが算出される。

なお、演算処理部は、例えば、第１のＦＰＮを処理して位相ずれを取得すると共に、第１のＦＰＮよりもゼロディレイ位置から離れた位置に発生したＦＰＮである第２のＦＰＮを処理して波長ずれを取得してもよい。言い換えれば、第１のＦＰＮは、ゼロディレイ位置に対して第２のＦＰＮよりも近い位置に発生してもよい。

ここで、波長空間（波数空間）でのスペクトル信号において、周波数の低い方のスペクトル信号によるＦＰＮを利用して位相ずれが取得され、スペクトル信号における周波数の高い方によるＦＰＮを利用して波長ずれが取得される。周波数の低い方によるＦＰＮが位相ずれの検出に利用されることで、位相ずれを検出する際の分解能が確保され、位相ずれを精度よく測定できる。一方、周波数の高い方によるＦＰＮが波長ずれの検出に利用されることで、波長ずれを検出する際の分解能が確保され、波長ずれを精度よく測定できる。

これらを考慮すると、第１のＦＰＮを発生させるための光学部材は、第１のＦＰＮがゼロディレイに対してより近い位置に形成されるように、ずれ検出部の光路に配置されてもよい。一方、第２のＦＰＮを発生させるための光学部材は、第２のＦＰＮがゼロディレイに対してより遠い位置に形成されるように、ずれ検出部の光路に配置されてもよい。

なお、位相ずれを得る場合、例えば、演算処理部は、第１のＦＰＮを処理することによって、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間での接続部分での位相ずれを少なくとも取得してもよい。

例えば、複数の波長掃引光源の接続領域での位相情報に関して、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号とが連続して接続されるときの位相差を０としたときの第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間の位相差を取得することで、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間での位相に関する接続状態が検出される。ここで、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号が位相に関して連続するとは、例えば、スペクトル信号の接続領域において、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との位相が一致する状態であってもよい。この場合、位相が完全に一致する必要は必ずしもなく、当業者にとって許容されるＯＣＴ画像が取得されるように、位相が一致する場合であってもよい。

なお、波長ずれを得る場合、例えば、演算処理部は、第２のＦＰＮを処理することによって、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間での接続部分での波長ずれを少なくとも取得してもよい。この場合、演算処理部は、第１のＦＰＮを用いて得られた位相ずれを利用して、第２のＦＰＮを用いて得られる第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間での接続部分での位相ずれを予め補正した上で、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間での接続部分での波長ずれを少なくとも取得してもよい。

波長ずれを得る場合、例えば、演算処理部は、波長ずれとして、第１の光源による波長掃引と第２の光源による波長掃引との間の時間的なずれを求めてもよい。例えば、複数の波長掃引光源の接続領域での波長情報に関して、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号とが連続して接続されるときの時間的なずれを０としたときの第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間の波長差（時間差）を取得することで、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間での波長に関する接続状態が検出される。ここで、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号が波長に関して連続するとは、例えば、スペクトル信号の接続領域において、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との波長（波数）が一致する状態であってもよい。この場合、波長が完全に一致する必要は必ずしもなく、当業者にとって許容されるＯＣＴ画像が取得されるように、波長が一致する場合であってもよい。

複数のＦＰＮを処理する場合、例えば、演算処理部は、第１のスペクトル信号に基づく第１の校正画像と、第２のスペクトル信号に基づく第２の校正画像とをそれぞれ取得してもよい。演算処理部は、第１の校正画像に生じた複数のＦＰＮを処理して第１のスペクトル信号に関するφ（ｋ）を第１のＦＰＮと第２のＦＰＮに関してそれぞれ取得し、第２の校正画像に生じた複数のＦＰＮを処理して第２のスペクトル信号に関するφ（ｋ）を第１のＦＰＮと第２のＦＰＮに関してそれぞれ取得してもよい。また、各々取得されたφ（ｋ）を利用して、ＯＣＴ光学系の検出器から出力される第１のスペクトル干渉信号と第２のスペクトル干渉信号との間の位相ずれ及び波長ずれを求めてもよい。

演算処理部は、例えば、第１のスペクトル信号に関する位相情報と第２のスペクトル信号に関する位相情報とに基づいて、接続されるスペクトル信号間の位相ずれを求めることによって、ＯＣＴ光学系の検出器から出力される第１のスペクトル干渉信号と第２のスペクトル干渉信号との間の位相ずれを求めてもよい。また、演算処理部は、例えば、第１のスペクトル信号に関する波長情報と第２のスペクトル信号に関する波長情報とに基づいて、接続されるスペクトル信号間の波長ずれを求めることによって、ＯＣＴ光学系の検出器から出力される第１のスペクトル干渉信号と第２のスペクトル干渉信号との間の波長ずれを求めてもよい。

なお、上記説明においては、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号とでそれぞれ校正画像を取得してスペクトル干渉信号間の位相ずれと波長ずれを求めたが、これに限定されない。演算処理部は、例えば、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号とを接続し、接続された後のスペクトル信号を処理して得られた複数のＦＰＮを処理して、接続された第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号に関するφ（ｋ）を第１のＦＰＮと第２のＦＰＮに関してそれぞれ取得してもよい。例えば、各々得られたφ（ｋ）を利用して、ＯＣＴ光学系の検出器から出力される第１のスペクトル干渉信号と第２のスペクトル干渉信号との間の位相ずれ及び波長ずれを求めてもよい。

この場合、第１のＦＰＮに基づいて得られる位相ずれと、第２のＦＰＮに基づいて得られる波長ずれとのそれぞれにおいて、第１のスペクトル信号に対応する位相情報及び波長情報と、第２のスペクトル信号に対応する位相情報及び波長情報とを、光源部から発光される光を検知する発光検知部等によって得られる切換タイミング等を利用して判別してもよい。

＜接続されるスペクトル干渉信号間の補正＞
ＯＣＴ装置は、例えば、検出部からの検出信号に基づいて、第１のスペクトル干渉信号と第２のスペクトル干渉信号との間の位相ずれ及び波長ずれを補正する補正部を備えてもよい。

演算処理部は、補正部を兼用してもよく、接続されたスペクトル干渉信号を、演算処理部によって取得された位相ずれと波長ずれに基づいて補正してもよく、位相ずれ及び波長ずれが補正された状態で接続されたスペクトル信号を処理してＯＣＴ画像を取得してもよい。この場合、演算処理部は、信号処理によって位相ずれ及び波長ずれを補正し、補正された状態で接続されたスペクトル信号を処理してＯＣＴ画像を取得してもよい。

なお、補正部としては、これに限定されず、第１の波長掃引光源と第２の波長掃引光源の駆動を制御することによって、第１の波長掃引光源から出射されるスペクトルと第２の波長掃引光源から出射されるスペクトル間での位相ずれ及び波長ずれを補正してもよい。

＜マッピング状態の補正＞
演算処理部は、ＯＣＴ光学系の検出器から出力される第１のスペクトル干渉信号の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情報を補正するための補正情報を、ずれ検出部から出力される検出信号に含まれる第２のＦＰＮに対応する信号成分に基づいて演算により求めてもよい。演算処理部は、例えば、得られた補正情報を用いて第１のスペクトル干渉信号の各波長成分と各サンプリングポイントとの対応関係を補正してもよい。

また、演算処理部は、ＯＣＴ光学系の検出器から出力される第２のスペクトル干渉信号の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情報を補正するための補正情報を、ずれ検出部から出力される検出信号に含まれる第２のＦＰＮに対応する信号成分に基づいて演算により求めてもよい。演算処理部は、例えば、得られた補正情報を用いて第２のスペクトル干渉信号の各波長成分と各サンプリングポイントとの対応関係を補正してもよい。

上記のようなマッピング情報の補正を予め行った上で、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間の位相ずれ及び波長ずれを求めて当該ずれ補正を行い、ＯＣＴ画像を取得してもよい。なお、第１の光源と第２の光源として、マッピング状態が適正な光源が用いられる場合、上記マッピング補正は必ずしも必要なく、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間の位相ずれ及び波長ずれの補正が行われてもよい。なお、マッピング情報を補正するための手法としては、例えば、特開２０１５−６８７７５号公報を参照されたい。

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。

＜実施例＞
本実施形態に係る実施例の一例を以下に説明する。図１は本実施例における光コヒーレンストモグラフィー装置の構成について説明する概略構成図である。

光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）装置１は、干渉光学系（ＯＣＴ光学系）１００と、演算制御部（ＣＰＵ）７０と、メモリ７２、モニタ７５、を含む。その他、ＯＣＴ装置１には、図示無き、正面像観察系、固視標投影系が設けられる。

ＯＣＴ光学系１００には、ＳＳ−ＯＣＴ（Swept Source-OCT）方式が用いられ、光源１０２として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）が用いられる。光源部１０２は、出射光の波長を変化させる。検出器１２０は、例えば、受光素子からなる平衡検出器（Balanced Detector）が設けられる。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、例えば、アバランシェ・フォト・ダイオードが用いられる。

ＯＣＴ光学系１００は、光源部１０２から出射された光をカップラー（スプリッタ）１０４によって測定光（測定光）と参照光に分割する。

ＯＣＴ光学系１００は、測定光学系１０６によって測定光を眼Ｅの眼底Ｅｆに導き，また、参照光を参照光学系１１０に導く。ＯＣＴ光学系１００は、眼底Ｅｆによって反射された測定光と，参照光との合成によって取得される干渉光を検出器（受光素子）１２０に受光させる。

測定光学系１０６には、光ファイバー１０５、コリメータレンズ２２、フォーカスレンズ１８、コリメータレンズ１６、光スキャナ１０８、リレーレンズ１１、対物レンズ１０、が順次設けられている。フォーカスレンズ１８は、光軸方向に移動され、被検物に対するフォーカスを調整するために用いられる。

光ファイバー１０５からの測定光は、フォーカスレンズ１８によって集光された後、コリメータレンズ１６によって平行ビームに変換され、ガルバノミラー１４とガルバノミラー１２で構成される光スキャナ１０８によって反射方向が変えられる。そして、光スキャナ１０８によって偏向された光は、リレーレンズ１１によって一旦集光された後、対物レンズ１０によって平行ビームとなって眼Ｅに入射し、眼底Ｅｆ上に入射される。

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る。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１２、１４であり、その反射角度が駆動機構５０によって任意に調整される。

光源部１０２から出射された光束は、その反射（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）等が用いられる。

測定光の眼底Ｅｆからの後方散乱光（反射光）は、対物レンズ１０〜フォーカスレンズ１８を経て、再びカップラー１０４に戻り、参照光と合波されて干渉する。

参照光学系１１０は、眼底Ｅｆでの測定光の反射によって取得される反射光と合成される参照光を生成する。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、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に導く。他の例としては、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。

本装置は、測定光と参照光との光路長差を調整するために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。例えば、参照光学系１１０は、参照光路中の光学部材（例えば、参照ミラー１１１）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する構成を有する。例えば、駆動機構１１２の駆動によって参照ミラー１１１が光軸方向に移動される。光路長差を変更するための構成は、測定光学系１０６の測定光路中に配置されてもよい。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る。

測定光と参照光とが合成された干渉信号光は、カップラー１０４を介して、光ファイバー１１９を通過して検出器１２０に受光される。検出器１２０は、干渉信号光を検出する。

光源部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、スペクトル干渉信号光として検出器１２０に受光される。検出器１２０から出力されたスペクトル干渉信号は、制御部７０に取り込まれ、このスペクトル干渉信号に基づき、ＯＣＴ画像（深さプロファイル）が形成される。

制御部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。制御部７０は、各走査位置でのＯＣＴ画像（深さプロファイル）を順次並べることにより二次元ＯＣＴ画像を形成させる。制御部７０は、演算処理部として用いられてもよい。

以下、上記のようなＯＣＴ装置において、光源部１０２として、複数の波長掃引光源を設けた場合の構成及び動作について説明する。

図２は、光源部１０２の内部構成の一例を示す図である。光源部１０２は、第１の波長掃引光源（以下、第１の光源）５００と、第２の波長掃引光源（以下、第２の光源）５０２とを備える。

第１の光源５００と第２の光源５０２に関して、第１の光源５００によって第１のスペクトル帯域において波長掃引が行われ、第２の光源５０２によって第２のスペクトル帯域において波長掃引が行われる。第１の光源５００と第２の光源５０２が順次発光されることで、広帯域の波長掃引が行われる。第１の光源５００と第２の光源５０２が１サイクル発光されることで、１回のＡスキャン信号を得ることが可能である。第１の光源５００と第２の光源５０２が繰り返し交互に切換られることで、Ａスキャン信号が繰り返し取得される。

第１の光源５００から出射された光は、第１のＳＯＡ（半導体光学増幅器）５０４によって増幅された後、ビームコンバイナ５０８に達する。第２の光源５０２から出射された光は、第２のＳＯＡ５０６によって増幅された後、ビームコンバイナ５０８に達する。

ビームコンバイナ５０８で合波された光は、ＩＳＯ（アイソレータ）５１０によって整流化された後、カップラ５１２で分岐される。カップラ５１２で分岐された一方の光は、ＯＣＴ光学系１００に向かい、他方の光は、波長選択部５１４に向かい、波長選択部５１４によって選択された特定の波長の光が検出器５１６によって検出される。

波長選択部５１４及び検出器５１６は、第１の光源５００と第２の光源５０２の発光タイミングを検知するための検知機構として用いられてもよい。波長選択部５１４は、特定の波長を反射するための特性を備えてもよく、例えば、ＦＢＧ（ファイバー・ブラッグ・グレーティング）、ＦＰＥ（ファブリー・ペロー・エタロン）が用いられてもよい。波長選択部５１４は、例えば、第１の光源５００の掃引範囲における始端波長と終端波長の光、及び第２の光源５０２の掃引範囲における始端波長の光を選択的に検出器５１６に導光する特性を備えてもよい。この場合、追加的には、波長選択部５１４は、第２の光源５０２の掃引範囲における終端波長の光を選択的に検出器５１６に導光する特性を備えてもよい。なお、波長選択部５１４としては、波長掃引光源の掃引範囲における最始端又は最終端の光を必ずしも選択する必要はなく、波長掃引光源の掃引範囲において、ＯＣＴの画像化に用いる波長の始端又は終端の光を選択するような構成であってもよい。なお、波長選択部５１４は、接続領域における波長に関して、第１の光源５００と第２の光源５０２から出射したタイミングを検知するために用いられてもよい。

上記のような検知機構を用いて光検出器５１６によって光が検出されたタイミングを検知することによって、第１の光源と第２の光源による波長掃引において、所定の波長帯域に達したタイミングを検知できる。

ＯＣＴ光学系１００の向かう光の一部は、ずれ検出部５２０に向かう。ずれ検出部５２０は、例えば、検出器５２２において干渉信号光を検出する構成であってもよい。ここで、ずれ検出部５２０は、第１の光路５２６と、第２の光路５２８とを備えてもよく、例えば、一方の光路である第２の光路５２８には、複数のＦＰＮを発生させるためのＦＰＮ発生用光学部材５３０が配置されてもよい。なお、検出器５１６からの検出信号に応じて出力されるトリガ信号によって、ずれ検出部（校正信号生成部）５２０に設けられた検出器５２２での検出信号を取り込むか否かが制御される。なお、検出器５２２は、平衡検出器であってもよい。

ＦＰＮ発生用光学部材５３０としては、例えば、複数のカバーガラス５３１、５３２が、エアーギャップを設けた形で配置されており、複数のカバーガラス間で透過ないし複数回反射され、これが第１の光路を通る光と干渉することで、検出器５２２には、２つ以上の固定パターン信号（ＦＰＮ信号）が生成される。なお、エアーギャップを用いるのは、分散を等しくすることが目的であり、必ずしも必須ではない。なお、複数の光路が設けられる必要は必ずしもなく、複数のガラス板が光路中に配置されることによって生成される第１のＦＰＮに対応する干渉信号と第２のＦＰＮに対応する干渉信号が検出器５２２によって検出されてもよい。この場合、第１のカバーガラスを透過する光と内部反射光とによって、第１のＦＰＮに対応する干渉信号光が生成され、第２のカバーガラスを透過する光と内部反射光とによって、第２のＦＰＮに対応する干渉信号光が生成されてもよい。

図３は、光源部の動作の一例について説明するためのタイムチャートである。第１の光源５００は、λ１〜λ５、第２の光源５０２は、λ５〜λ９の光を順次掃引するものとする。ここで、波長選択部５１４によって選択される波長は、例えば、第１の光源５００と第２の光源５０２とで共通する出射波長であってもよく、その一例として、第１の光源５００の始端波長λ１と、第１の光源５００の終端波長及び第２の光源５０２の始端波長であるλ５に設定されてもよい。

波長選択部５１４は、λ１の光も選択するように設定されてもよい。これによって、λ１の光が第１の光源５００より発光した時点で、検出器５１６に出射光が検出され、これをトリガとして検出器５２２による信号の取込が開始される。その後、第１の光源５００からの光がλ５となるまで掃引される。第１の光源５００からの光がλ５に達すると、検出器５１６によって光が検出され、これをトリガとして、検出器５２２による信号の取込が一時停止され、第２の光源５０２が発光するまで待機となる。

第２の光源５０２が発光次第、再び波長選択部５１４によって選択された光（λ５）が検出器５１６によって再度検出されるので、これをトリガとして検出器５２２による信号の取込が再度開始される。その後、サンプリングポイントの数が、第１の光源５００と第２の光源５０２との合計で、所定のポイント数Ｎに達した時点で、再度取込を停止するように構成されてもよい。例えば、ＦＰＧＡ等を用いて、これらが実現されてもよい。もちろん、波長選択部５１４及び検出器５２２によって、第２の光源からの波長がλ９に達したことが検知されてもよい。

上記動作によって検出器５２２で検出された検出信号は、第１の光源５００によるスペクトル信号と、第２の光源５０２によるスペクトル信号とで、別々に解析可能である。検出器５２２で検出される検出信号には、ＦＰＮ発生用光学部材５３０による複数のＦＰＮが含まれており、複数のＦＰＮは、ＯＣＴ光学系１００の検出器１２０から出力される第１の光源５００による第１のスペクトル干渉信号と、第２の光源５０２による第２のスペクトル干渉信号との間の位相ずれと波長ずれを求めるために用いられてもよい。

この場合、求められた位相ずれと波長ずれによって、ＯＣＴ画像の生成に用いられる第１の光源によるスペクトル干渉信号と第２の光源によるスペクトル信号との間の位相ずれと波長ずれが補正されてもよく、結果として、第１の光源によるスペクトル干渉信号と第２の光源によるスペクトル信号との間での位相と波長とが連続して接続可能となる。

例えば、以下のような位相ずれと補正ずれの検出と補正は、以下の手法によって行われてもよい。演算制御部７０は、検出器５２２から出力される検出信号に含まれる相対的に低周波のＦＰＮ信号（ゼロディレイ位置に近いＦＰＮ信号）から、第１の信号と第２の信号との間の位相の変化を求める。

図４〜図６は、検出器５２２からの検出信号を、波長（波数）空間から深さ空間に変換して、校正画像データを生成した場合の一例を示す図である。この場合、第１のスペクトル信号におけるマッピング状態の補正、第２のスペクトル信号におけるマッピング状態の補正が予め行われていることを前提として説明する。

ここで、第１の信号と第２の信号との間で波長の相対差があるとき、ゼロディレイ位置から遠いほど、画像に劣化が生じるので、結果として、ゼロディレイ位置に遠い方のＦＰＮが劣化する（図４参照）。一方、第１の信号と第２の信号との間で位相の相対差があるとき、深さ方向に関係なく全体に亘って、画像に劣化が生じるので、結果として、ゼロディレイ位置に近い方のＦＰＮと、遠い方のＦＰＮとの両方とが劣化する（図５参照）。なお、第１の信号と第２の信号との間で波長差及び波長差がゼロであるとき、第１のＦＰＮ６１０、第２のＦＰＮと共に鮮明に画像化される（図６参照）。

図７は、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号の位相ずれを求める場合の一例を示す図である。この場合、例えば、ＯＣＴ画像を得るための波長（波数）と位相との対応関係において、スペクトル干渉信号の接続領域での位相が一致するように、位相に関して第２のスペクトル信号がシフトされてもよい。

ここで、第１のＦＰＮを処理して、第１のＦＰＮに関するφ（ｋ）を求める。この場合、第１の光源５００による校正画像と第２の光源５０２による校正画像がそれぞれ取得され、各校正画像での第１のＦＰＮが解析されることで、第１の光源によるφ（ｋ）と第２の光源によるφ（ｋ）が別々に求められてもよい。

ここで、低周波の信号の周波数がゼロに近い領域においては、検出される位相ずれは、２つの波長掃引光源の初期位相差が支配的であると共に、波長差による影響は小さい。そこで、例えば、第１の光源によるスペクトルの位相の変化と、第２の光源によるスペクトルの位相の変化を計算し、第１の光源５００が、波長λ１〜λ５で、位相０〜３π／４、第２の光源５０２が、波長λ５〜λ９で、位相が０〜πまで変化するという状態になっているような場合、接続波長であるλ５における位相ずれは、−π／４であると算出される。これによって、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間での位相ずれが検出される。なお、wrap分を無視するアンラップ処理が行われた状態で、位相ずれが求められてもよい。

例えば、位相ずれが−π／４であると算出された場合、ＯＣＴ画像を得るための波長（波数）と位相との対応関係において、ＯＣＴ光学系１００の検出器１２０から出力される第２のスペクトル干渉信号を位相ずれ分（−π／４）シフトさせることで、第１のスペクトル干渉信号と第２のスペクトル干渉信号との間での位相ずれが補正される。このような位相ずれの補正を、第１のＦＰＮに対応する深さ位置での信号だけでなく、他の深さ位置に対応する信号に適用することによって、各深さ位置に関して、第１のスペクトル干渉信号と第２のスペクトル干渉信号との間での位相ずれが補正される。

図８は、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号の波長ずれを説明するための一例を示す図である。

このようにして求めた相対位相差は、高周波でも生じているはずであるから、次は、相対的に高周波のＦＰＮ（ゼロディレイに遠いＦＰＮ）から、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間での位相の変化を求める。

ここで、仮に、高周波のＦＰＮ（第２のＦＰＮ６２０）が、第１のＦＰＮの周波数の２倍であるとする。この場合、位相ずれ及び波長ずれがない場合、波数の変化に対する位相の変化を示す傾きが２倍である直線が得られる。しかしながら、位相ずれが補正された状態で、波長ずれが残存する場合、第１の光源による第１の信号の波数変化と、初期位相差を考慮した第２の光源による第２の信号の波数変化とで、時間的なずれが生じる。

ここで、ＯＣＴ光学系１００の検出器１２０から出力される第１のスペクトル干渉信号の波長変化と第２のスペクトル干渉信号の波長変化との間の時間的なずれを補正することで、全周波数に亘っての波長成分の補正を行うことが可能となる。例えば、波長掃引幅が常に一定とみなさるような光源の場合、次のような方法となる。

図９は、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間の波長差を補正するための一例を示す図である。この場合、ＯＣＴ画像を得るための波長（波数）と位相との対応関係において、スペクトル干渉信号の接続領域での波長が一致するように、波数（波長）に関して第２のスペクトル信号がシフトされてもよい。これによって、第１のスペクトル干渉信号と第２のスペクトル干渉信号との波長ずれが補正される。このような波長ずれの補正を、第２のＦＰＮに対応する深さ位置での信号だけでなく、他の深さ位置に対応する信号に適用することによって、各深さ位置に関して、第１のスペクトル干渉信号と第２のスペクトル干渉信号との間での波長ずれが補正される。

なお、相対的に高周波の信号の周波数でのＦＰＮを処理して波長差を求める場合、第１の信号と第２の信号間との位相差（初期位相差）の影響は、波長差に対してかなり小さくなるので、これを無視して計算してもよい。

また、相対的に低い周波数信号においても、完全にゼロ周波数にはできないので、第１のスペクトル干渉信号と第２のスペクトル干渉信号との間の波長ずれが残存していると仮定し、低周波と高周波の信号の初期位相と波長ずれを連立して導出してもよい。この場合、一方の値に関して仮定値を設定しておき、他方の値に関して条件に合致する値を算出してもよく、このような算出プロセスを交互に繰り返し、イタレーション処理で、両者が一定量に収まるように、位相ずれと波長ずれを導出してもよい。

なお、上記説明においては、掃引される波長幅が一定である場合を例としたが、これに限定されない。例えば、光源の特性によっては、波数ｋの終端が決まっているとして、ｋの波長幅を変える場合もあり得る。

本実施例における光コヒーレンストモグラフィー装置の構成について説明する概略構成図である。 光源部１０２の内部構成の一例を示す図である。 光源部の動作の一例について説明するためのタイムチャートである。 検出器５２２からの検出信号を、波長（波数）空間から深さ空間に変換して、校正画像データを生成した場合の一例を示す図である。 検出器５２２からの検出信号を、波長（波数）空間から深さ空間に変換して、校正画像データを生成した場合の一例を示す図である。 検出器５２２からの検出信号を、波長（波数）空間から深さ空間に変換して、校正画像データを生成した場合の一例を示す図である。 第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号の位相ずれを求める場合の一例を示す図である。 図８は、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号の波長ずれを説明するための一例を示す図である。 図９は、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間の波長差を補正するための一例を示す図である。 ＦＰＮ発生用光学部材の他の例を示す図である。 ＦＰＮ発生用光学部材の他の例を示す図である。

７０ 制御部（演算処理部）
１０２ 光源部
５００ 第１の波長可変光源
５０２ 第２の波長可変光源
５２０ ずれ検出部

Claims (5)

1. 第１のスペクトル帯域において出射波長を掃引させる第１の波長掃引光源と、第２のスペクトル帯域において出射波長を掃引させる第２の波長掃引光源と、を備え、前記第１のスペクトル帯域の光と第２のスペクトル帯域の光を順次出射可能な光源部と、
   第１の波長掃引光源及び前記第２の波長掃引光源から出射される光を測定光と参照光に分割し、被検物からの前記測定光の反射光と、前記参照光とが合成された干渉信号光を検出器によって受光するＳＳ−ＯＣＴ光学系と、
   前記検出器から出力される前記第１の波長掃引光源による第１のスペクトル干渉信号と、前記第２の波長掃引光源による第２のスペクトル干渉信号とを接続し、接続されたスペクトル干渉信号を処理してＯＣＴ画像を取得可能な演算処理部と、
   前記第１の波長掃引光源と前記第２の波長掃引光源との間の位相ずれ及び波長ずれを検出するための検出手段と、
   前記検出手段からの検出信号に基づいて、前記第１のスペクトル干渉信号と前記第２のスペクトル干渉信号との間の位相ずれ及び波長ずれを補正する補正手段と、
   を備え、
   前記検出手段は、複数のＦＰＮを含む信号を検出可能であり、
   前記補正手段は、前記検出信号に含まれる前記複数のＦＰＮを処理して前記位相ずれ及び前記波長ずれを求め、前記位相ずれ及び前記波長ずれを補正することを特徴とするＯＣＴ装置。
2. 前記補正手段は、第１のＦＰＮを処理して前記位相ずれを求め、第２のＦＰＮを処理して前記波長ずれを求めることを特徴とする請求項１のＯＣＴ装置。
3. 前記検出手段は、前記第１のＦＰＮと前記第２のＦＰＮとの少なくともいずれかを発生させるための光学部材を光路中に備えることを特徴とする請求項２のＯＣＴ装置。
4. 前記補正手段は、前記第１のＦＰＮを処理して前記位相ずれを求めると共に、前記第１のＦＰＮよりもゼロディレイ位置から離れた位置に発生したＦＰＮである第２のＦＰＮを処理して前記波長ずれを求めることを特徴とする請求項２〜３のいずれかのＯＣＴ装置。
5. 前記補正手段は、前記波長ずれとして、前記第１の波長掃引光源による波長掃引と前記第２の波長掃引光源による波長掃引との間の時間的なずれを求めることを特徴とする請求項１〜４のいずれかのＯＣＴ装置。