JP6463051B2 - 光断層画像撮影装置 - Google Patents

Description

本明細書に開示する技術は、光干渉を利用して光断層画像を撮影する装置に関する。

光断層画像撮影装置は、非侵襲、非接触である為、生体組織の断層画像を取得する方法として眼科装置等に広く利用されている。

偏光状態を変化させる複屈折は分子や繊維組織が一定方向に配列する組織において生じる。眼底における網膜では網膜神経繊維層、網膜色素上皮層、血管壁、強膜、篩状板に強い複屈折性が存在する。機能性ＯＣＴの一つである偏光感受型ＯＣＴ（ＰＳ−ＯＣＴ）は、この複屈折性の断層化によるこれら組織の可視化のため、近年、さまざまな偏光感受型ＯＣＴの開発が試みられている。この種の光断層画像撮影装置としては、例えば、特許文献１の装置や、非特許文献１の装置などが知られている。

特許文献１では、偏光感受型ＯＣＴ（ＰＳ−ＯＣＴ）の技術が開示されている。特許文献１の光断層画像撮影装置は、測定光の横断方向への走査と同時に、光源からの偏光ビームを、ＥＯ変調器（偏光変調器、電気光学変調器）を用いて連続的に変調している。連続的に変調した偏向ビームを、測定光と反射光に分岐して、両者のスペクトル干渉によりＯＣＴ計測を行っている。スペクトル干渉成分のうち、垂直偏光成分と水平偏光成分を同時に２つの光検出器で測定することで、被検物の偏光特性を表すジョーンズ行列を取得している。

しかしながら、ＥＯ変調器は高価なものである為、ＥＯ変調器を用いない偏光感受型ＯＣＴの技術が、非特許文献１に開示されている。非特許文献１では、測定光学系は、偏光子と、２つの偏光ビームスプリッタと、２つのダブプリズムを備えている。測定光学系では、光源からの光は水平偏光および垂直偏光に分岐されると共に、水平偏光および垂直偏光に光路長差が生成される。生成された水平偏光と垂直偏光は重畳され、重畳された光が被検物に照射される。被検物からの反射光は、参照光学系で生成された参照光と合波され、干渉光が生成される。被検物に照射される光は、水平偏光と垂直偏光とが重畳されたものであるため、生成される干渉光は、水平偏光の成分による第１の干渉光成分と、垂直偏光の成分による第２の干渉光成分が含まれる。第１の干渉光成分と第２の干渉光成分を同時に２つの光検出器で測定することができる。このように、ＥＯ変調器の代わりに、簡易な光学系を加えることで、被検物の偏光特性を表すジョーンズ行列を取得している。

特許第４３４４８２９号公報

"Passive component based multifunctional Jones matrix swept source optical coherence tomography for Doppler and polarization imaging" ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲ、ＶＯＬ．３７、Ｎｏ．１１Ｊ、Ｊｕｎｅ １、２０１２、ｐ１９５８

非特許文献１の技術では、第１の干渉光成分と、第１干渉光成分から光路長差分だけ遅れる第２の干渉光成分とを有する干渉光信号をＡ／Ｄ変換器で信号処理する。Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数には制限がある。Ａ／Ｄ変換器で光路長が異なる、つまり周波数領域が異なる２つの干渉光成分をサンプリングしようとすると、サンプリング周波数領域を２つに分割して、２つの干渉光成分をサンプリングしなければならない。これにより、１つの干渉光成分に対するサンプリング周波数が、サンプリング可能な周波数領域に対して、１／２のレンジに周波数領域に制限される。このため、２つの偏光状態の画像を同時に取得することができる反面、光断層画像撮影装置の計測レンジ（深さ方向の計測範囲）を１／２にしなければならないという問題が生じる。

本明細書は、深さ方向の計測レンジを狭めることなく、被検物の同じ位置の複数の断層画像を同時に取得することができる光断層画像撮影装置を開示する。

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像を取得する光断層画像撮影装置において、測定光生成部は、光路長の異なる少なくとも２つの測定光を生成し、それら少なくとも２つの測定光を重畳して被検物に照射するとともに、被検物から反射される反射光を少なくとも２つの反射光に分岐し、分岐した少なくとも２つの反射光を干渉光生成部に導き、参照光生成部は、光路長が異なる少なくとも２つの参照光を生成し、干渉光生成部は、測定生成部から導かれた少なくとも２つの反射光と参照光生成部で生成された少なくとも２つの参照光とを、異なる光路長の光同士で合波する少なくとも２つの干渉光生成部と、を備えており、干渉光検出部は、少なくとも２つの干渉光生成部で生成された少なくとも２つの干渉光から少なくとも２つの干渉信号を検出する少なくとも２つの干渉光検出器と、を備えている。

上記の光断層画像撮影装置では、光路長の異なる少なくとも２つの測定を重畳した測定光を被検物に照射し、被検物からの反射光は、少なくとも２つの反射光に分岐され、分岐された少なくとも２つの反射光と、光路長の異なる少なくとも２つの参照光とが合波されて、少なくとも２つの干渉光が生成される。そして、少なくとも２つの干渉光は、少なくとも２つの干渉光検出器で別々に検出されて、少なくとも２つの干渉信号が生成される。このため、干渉光検出器のサンプリング周波数を分割する必要はない。したがって、深さ方向の計測レンジを狭めることなく、被検物の複数の断層画像を同時に取得することができる。

本実施例に係る光断層画像撮影装置の光学系の概略構成図である。 本実施例に係る光断層画像撮影装置の制御系のブロック図である。 本実施例に係るサンプリングトリガー／クロック発生器の構成を詳細に示すブロック図である。 変形例１に係る光断層画像撮影装置の光学系の概略構成図である。 変形例２に係る光断層画像撮影装置の光学系の概略構成図である。

（特徴１） 本明細書に開示する光断層画像撮影装置においては、測定光生成部は、光源の光からの測定光を少なくとも２つの光路に分岐する手段を備えており、分岐した少なくとも２つの光路について、互いに異なる光路長を生じさせる光路長差生成部が、分岐した光路の少なくとも１つの光路に設けていてもよい。このような構成によると、分岐した少なくとも２つの光路の少なくとも１つに光路長差生成部を設けるだけで、光路長差を有する少なくとも２つの測定光を簡易に生成することができる。

（特徴２） 本明細書に開示する光断層画像撮影装置においては、参照光生成部は、光源の光からの測定光を少なくとも２つの光路に分岐する手段を備えており、分岐した少なくとも２つの光路について、互いに異なる光路長を生じさせる光路長差生成部が、分岐した光路の少なくとも１つの光路に設けていてもよい。このような構成によると、分岐した少なくとも２つの光路の少なくとも１つに光路長差生成部を設けるだけで、光路長差を有する少なくとも２つの参照光を簡易に生成することができる。

（特徴３） 本明細書に開示する光断層画像撮影装置においては、少なくとも２つの干渉光検出器で検出された少なくとも２つの干渉信号による少なくとも２つの光断層画像から、１つの光断層画像を生成する画像処理部をさらに備えていてもよい。このような構成によると、同一位置について取得した少なくとも２つの光断層画像を加算平均処理などの画像処理を行うことにより、高画質な光断層画像を得ることができる。

（特徴４） 本明細書に開示する光断層画像撮影装置においては、測定光生成部で分岐した少なくとも２つの異なる光路の光路長差と、参照光生成部で分岐した少なくとも２つの異なる光路の光路長差が、測定光生成部及び参照光生成部で同一であてもよい。このような構成によると、少なくとも２つの干渉光の、被検物に対する深さ位置が同一とすることができる。これにより、取得した少なくとも２つの断層画像の位置合わせが不要になる。

（特徴５） 本明細書に開示する光断層画像撮影装置においては、測定光生成部および参照光生成部の少なくとも２つの異なる光路長のそれぞれの光路長差が、被検物の測定する深さ範囲の距離より長くしてもよい。このような構成によると、光路長差の異なる干渉光が重なることを防止することができる。

（特徴６） 本明細書に開示する光断層画像撮影装置においては、測定光生成部で生成した少なくとも２つの異なる光路長の光路の光は、互いに異なる偏光成分の光であってもよい。これにより、被検物の複屈折特性を把握可能な偏光感受型ＯＣＴによる断層像が取得できる。

（特徴７） 本明細書に開示する光断層画像撮影装置においては、測定光生成部で生成した少なくとも２つの異なる光路長の光路の光は、少なくとも垂直方向と水平方向の偏向を含んでいてもよい。この構成によると、被検物の偏光特性を表すジョーンズ行列を取得することができる。

（特徴９）本明細書に開示する光断層画像撮影装置においては、光断層画像装置の光学系を構成する少なくとも１つの光路は、偏波保持ファイバを備えていてもよい。このような構成によると、特に偏光感受型ＯＣＴに係る光学系が簡易に構成可能になる。

（特徴８） 本明細書に開示する光断層画像撮影装置においては、測定光生成部において、少なくとも２つの異なる光路長の光路の光を、互いに異なる偏光方向の光に分岐する手段又は／及び被検物からの反射光を互いに異なる偏光方向の光に分岐する手段に、偏光ビームコンバイナ／スプリッタを備えていてもよい。これにより、光学系の構成が簡易となるため、光学系における調整が容易になる。

（実施例）
以下、本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（いわゆる、ＳＳ−ＯＣＴ方式）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（いわゆる、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ＯＣＴに限定するものではなく、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、ＳＤ−ＯＣＴ（スペクトルドメイン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に光から測定光を生成する測定光生成部（２１〜２９，３１，３２）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３０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３０に照射される光の波長が変化（掃引）するため、被検物３０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３０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ＰＭ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｉｎｔａｉｎｇ）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、ＰＭカプラ１４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およ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）は、ＰＭカプラ１４に接続されたＰＭカプラ２１と、ＰＭカプラ２１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に接続されるコリメータレンズ２６、光路延長部３０６、ガルバノミラー２７，２８及びレンズ２９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が防止できる。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、ＰＭカプラ３１，３２をさらに備えている。ＰＭカプラ３１は、サーキュレータ２３に接続されている。ＰＭカプラ３２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）には、ＰＭカプラ１４で分岐された一方の光（すなわち、測定光）が入力される。ＰＭカプラ２１は、ＰＭカプラ１４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。ＰＭカプラ２１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、偏向ビームコンバイナ／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、コリメータレンズ２６、ガルバノミラー２７，２８及びレンズ２９を介して被検物３０に照射される。コリメータレンズ２６とガルバノミラー２７の間に,光路延長部３０６を配置してもよい。光路延長部３０６には、例えば、６０ｍ程度のＰＭファイバを図１のように、用いてもよい。これにより、ＰＭファイバが持つ２つのモード間のクロストークの発生を抑制することができる。被検物３０に照射される光は、ガルバノミラー２７，２８によってｘ−ｙ方向に走査される。

被検物３０に照射された光は、被検物３０によって反射される。ここで、被検物３０で反射される光は、被検物３０の表面や被検物の内部で散乱する。被検物３０からの反射光は、入射経路とは逆に、レンズ２９、ガルバノミラー２８，２７及びコリメータレンズ２６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。偏光ビームコンバイナ／スプリッタ２５は、入力される反射光を、互いに直交する偏光成分である水平偏光反射光（水平偏光成分）と垂直偏光反射光（垂直偏光成分）に分割して、それぞれ、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、ＰＭカプラ３１に入力される。ＰＭカプラ３１は、入力される水平偏光反射光を分岐して、ＰＭカプラ６１，７１のそれぞれに入力する。したがって、ＰＭカプラ６１，７１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、ＰＭカプラ３２に入力される。ＰＭカプラ３２は、入力される垂直偏光反射光を分岐して、ＰＭカプラ６２，７２に入力する。したがって、ＰＭカプラ６２，７２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、ＰＭカプラ１４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ＰＭカプラ４４と、ＰＭカプラ４４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ＰＭカプラ４６と、参照光路Ｒ２に接続されるＰＭカプラ５１を備えている。参照光路Ｒ１には、光路長差成部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、ＰＭカプラ１４で分岐された他方の光（すなわち、参照光）が入力される。ＰＭカプラ１４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。光サーキュレータ４１と参照遅延ライン（４２，４３）の間に、光路延長部３０８が配置されていてもよい。光路長延長部３０８には、６０ｍ程度のＰＭファイバを図１のように、用いてもよい。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、ＰＭカプラ１４から第２測定光路Ｓ２を経由する被検物３０までの光路長（測定光路長）と、ＰＭカプラ１４から参照ミラー４３までの光路長（参照光路長）が一致するように、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、ＰＭカプラ４４に入力される。ＰＭカプラ４４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、光路差生成部４５を通ってＰＭカプラ４６に入力される。ＰＭカプラ４６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ＰＭカプラ６１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、ＰＭカプラ６２に入力される。第２参照光は、ＰＭカプラ５１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、ＰＭカプラ７１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、ＰＭカプラ７２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、ＰＭカプラ６１，６２を有している。上述したように、ＰＭカプラ６１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を有する光）が含まれている。したがって、ＰＭカプラ６１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、ＰＭカプラ６２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を有する光）が含まれている。したがって、ＰＭカプラ６２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、ＰＭカプラ７１，７２を有している。上述したように、ＰＭカプラ７１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、ＰＭカプラ７１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、ＰＭカプラ７２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、ＰＭカプラ７２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干渉光検出器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と、バランス型光検出器８１，８２に接続された信号処理器８３を備えている。バランス型光検出器８１にはＰＭカプラ６１が接続されており、バランス型光検出器８１の出力端子には信号処理器８３が接続されている。ＰＭカプラ６１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、バランス型光検出器８１に入力する。バランス型光検出器８１は、ＰＭカプラ６１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、バランス型光検出器８２にはＰＭカプラ６２が接続されており、バランス型光検出器８２の出力端子には信号処理器８３が接続されている。ＰＭカプラ６２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、バランス型検出器８２に入力する。バランス型光検出器８２は、位相が１８０度異なる２つの干渉光に対して、差動増幅およ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、サンプリングトリガー／クロック発生器１００から入力するサンプリングトリガーおよびサンプリングクロックに基づいて、第１干渉信号（第１干渉光による信号）と第２干渉信号（第２干渉光による信号）とをサンプリングする。信号処理器８３でサンプリングされた第１干渉信号と第２干渉信号とは、後述する演算装置１１０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と、バランス型光検出器９１，９２に接続された信号処理器９３を備えている。バランス型光検出器９１にはＰＭカプラ７１が接続されており、バランス型光検出器９１の出力端子には信号処理器９３が接続されている。ＰＭカプラ７１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、バランス型検出器９１に入力する。バランス型光検出器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、バランス型光検出器９２にはＰＭカプラ７２が接続されており、バランス型光検出器９２の出力端子には信号処理器９３が接続されている。ＰＭカプラ７２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、バランス型検出器９１に入力する。バランス型光検出器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、サンプリングトリガー／クロック発生器１００から入力するサンプリングトリガーおよびサンプリングクロックに基づいて、第３干渉信号（第３干渉光による信号）と第４干渉信号（第４干渉光による信号）とをサンプリングする。信号処理器９３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、後述する演算装置１１０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３０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。

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２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２７および２８を駆動することで測定光の被検物３０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３０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３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３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３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。

上述の説明から明らかように、本実施例に係る光断層画像撮影装置では、信号処理器８３，９３で干渉信号を信号処理する際に、サンプリング周波数を２つの領域に分けてサンプリングする必要がない。そのため、信号処理器８３，９３でサンプリング可能な周波数まで干渉信号をサンプリングすることができる。これにより、例えば、非特許文献１に記載の光断層画像撮影装置に対して、深さ方向の計測レンジを２倍にすることができる。

以上、本実施例について詳細に説明したが、これは例示に過ぎず、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。

（変形例１）
例えば、光断層画像撮影装置の光学系の構成は、図１に示す構成に限られず、種々の構成を採ることができる。例えば、図４に示すような構成としてもよい。図４に示す光断層画像撮影装置では、ＰＭカプラ１４からＰＭカプラ３１、３２までの構成が実施例１と異なる。

すなわち、ＰＭカプラ１４において分岐された測定光は、偏光ビームスプリッタ２１に入力され、第１測定光（水平偏光成分）と第２測定光（垂直偏光成分）に分岐される。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。第１測定光は、光路長差生成部２２を通って偏光ビームコンバイナ１１１に入力される。第２測定光は、測定光路Ｓ２を通って偏光ビームコンバイナ１１１に入力される。第１測定光と第２測定光は、偏光ビームコンバイナ１１１で重畳され、サーキュレータ１１２を通って被検物３０に照射される。

被検物３０からの反射光は、入射経路とは逆に、レンズ２９、ガルバノミラー２８および２７、コリメータレンズ２６を通って、サーキュレータ１１２により光路を変更され、偏光ビームスプリッタ１１３に入力される。偏光ビームスプリッタ１１３において、第１反射光（水平偏光成分）と第２反射光（垂直偏光成分）に分岐される。このような構成によっても、上述した実施例と同様の作用効果を奏することができる。

（変形例２）
また、光断層画像撮影装置の光学系の構成は、図５に示すような構成としてもよい。図５に示す光断層画像撮影装置では、図１の偏向ビームコンバイナ／スプリッタ２５から被検物３０までの構成が実施例１と異なる。つまり、偏向ビームコンバイナ／スプリッタ２５の代わりに、偏光ビームスプリッタ４０４を用いた実施例である。

ＰＭカプラ１４において分岐された測定光は、ＰＭカプラ２１で第１測定光と第２測定光に分岐される。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。第１測定光は、光路長差生成部２２と、コリメータレンズ４０２を通って偏光ビームスプリッタ４０４に入力される。第２測定光は、測定光路Ｓ２と、コリメータレンズ４０６を通って偏光ビームスプリッタ４０４に入力される。コリメータレンズ４０６にＰＭファイバが接続される際、ＰＭファイバは９０度回転された状態で接続される。第１測定光と第２測定光は、偏光ビームスプリッタ４０４で重畳され、ガルバノミラー２７，２８、コリメータレンズ２９を介して被検物３０に照射される。被検物３０に照射された光は、被検物３０によって反射される。ここで、被検部３０からの光は、入射経路とは逆に、コリメータレンズ２９、ガルバノミラー２８、２７を通って、偏光ビームスプリッタ４０４に入力される。偏光ビームスプリッタ４０４は、入力される反射光を、互いに直交する偏光成分である水平偏光反射光（水平偏光成分）と垂直偏光反射光（垂直偏光成分）に分割して、それぞれ、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。これにより、図１と同様の作用効果を奏することができる。また、このような構成によると、偏光ビームスプリッタ４０４を用いることで、ＰＭファイバの持つ２つのモード間のクロストークが発生しにくくなる。そのため、図１もしくは図４に示す光路延長部３０６，３０８を挿入する必要はない。

（変形例３）
また、上述した実施例１の光断層画像撮影装置の、コリメータレンズ２６から被検物３０の間に、波長板、例えば、１／４波長板を配置してもよい。このような構成によると、信号処理器８３、９３に入力される第１〜４干渉信号の強度を均一化できる。これによって、第１〜４干渉信号を最適なＳＮＲで測定することができる。

（変形例４）
また、上述した各実施例では、いずれも、偏光感受型ＯＣＴ（ＰＳ−ＯＣＴ）を例として説明したが、前述のように、本発明に係る構成は、偏光感受型ＯＣＴに限定されるものではなく、通常のＯＣＴである眼底ＯＣＴや前眼部ＯＣＴの構成にも適応可能であることは言うまでもない。そして、上述した各実施例では、光路長差を有する２つの測定光を生成して光断層画像を撮影したが、生成する測定光は２つに限られず、光路長差を有する３以上の測定光を生成してもよい。例えば、３つの異なる光路長を有する測定光を用いる場合、これら測定光に対応する３つの参照光を生成すると共に、各光路長に対応する３つの干渉光生成部及び３つの干渉光検出部を設ければよい。これにより、被検物の同じ位置の複数の断層画像を複数取得することができ、それらを加算処理等の画像処理をすることで、高コントラストで、最適なＳＮＲの断層画像が取得できる。

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。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０・・測定部
１１・・光源
１２・・偏光制御装置
１３、１６２、１６６・・ファイバカプラ
１４、３１、３２、４４、４６、５１、６１、６２、７１、７２・・ＰＭカプラ
２１、１１３・・偏光ビームスプリッタ
２２、４５、１６４・・光路長差生成部
２３、２４、４１、１１２、１４２・・光サーキュレータ
２５・・偏光ビームコンバイナ／スプリッタ
２６、４２、４７、４９、５２、５４、４０２、４０６・・コリメータレンズ
２７、２８・・ガルバノミラー
２９、４８、５０、５３、５５・・レンズ
３０・・被検物
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、１６８・・バランス型光検出器
８３、９３・・信号処理器
１００・・サンプリングトリガー／クロック発生器
１１０・・演算装置
１１１・・偏光ビームコンバイナ
１２０・・モニタ
１４０・・サンプリングトリガー発生器
１４４・・ＦＢＧ
１４６・・光検出器
１４８、１７０・・コンパレータ
１５０、１７２・・分配器
１５２、１７４・・信号遅延回路
１６０・・サンプリングロック発生器
３０２、３０４・・ＰＭファイバ
３０６、３０８・・光路延長部
４０４・・偏光ビームスプリッタ
Ｓ１、Ｓ２・・測定光路
Ｒ１、Ｒ２・・参照光路
Ｃ１、Ｃ２・・光路

Claims (8)

1. 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像を取得する光断層画像撮影装置において、
   測定光生成部は、第１光路長となる第１測定光であって、第１偏光成分の光である第１測定光と、第１光路長よりも長い光路長である第２光路長となる第２測定光であって、第１偏光成分に直交する第２偏光成分の光である第２測定光とを生成し、それら第１測定光と第２測定光を重畳して被検物に照射するとともに、被検物から反射される反射光を、第１偏光成分の光である第１反射光と第２偏光成分の光である第２反射光とに分岐して、干渉光生成部に導き、
   参照光生成部は、第３光路長となる第１参照光と、第３光路長よりも長い光路長である第４光路長となる第２参照光とを少なくとも生成し、
   第１光路長と第２光路長の光路長差は、第３光路長と第４光路長の光路長差と等しくされており、
   干渉光生成部は、
   測定光生成部で導かれた第１反射光と参照光生成部で生成された第１参照光とを合波して第１干渉光を生成する第１干渉光生成部と、
   測定光生成部で導かれた第１反射光と参照光生成部で生成された第２参照光とを合波して第２干渉光を生成する第２干渉光生成部と、
   測定光生成部で導かれた第２反射光と参照光生成部で生成された第１参照光とを合波して第３干渉光を生成する第３干渉光生成部と、
   測定光生成部で導かれた第２反射光と参照光生成部で生成された第２参照光とを合波して第４干渉光を生成する第４干渉光生成部と、
   を備えており、
   干渉光検出部は、
   第１干渉光生成部で生成された第１干渉光から第１干渉信号を検出する第１干渉光検出器と、
   第２干渉光生成部で生成された第２干渉光から第２干渉信号を検出する第２干渉光検出器と、
   第３干渉光生成部で生成された第３干渉光から第３干渉信号を検出する第３干渉光検出器と、
   第４干渉光生成部で生成された第４干渉光から第４干渉信号を検出する第４干渉光検出器と、
   を備えており、
   干渉光検出部は、第１〜第４干渉信号を同じタイミングでサンプリングするように構成されている、
   光断層画像撮影装置。
2. 測定光生成部は、光源の光からの測定光を、第１光路長となる第１光路と第２光路長となる第２光路とに分岐する手段を備えており、分岐した第１光路及び第２光路について、互いに異なる光路長を生じさせる光路長差生成部が、第１光路及び第２光路の少なくとも１つの光路に設けられている、請求項１に記載の光断層画像撮影装置。
3. 参照光生成部は、光源の光からの測定光を第３光路長となる第１参照光と第４光路長となる第２参照光とに分岐する手段を備えており、分岐した第３光路及び第４光路について、互いに異なる光路長を生じさせる光路長差生成部が、第３光路及び第４光路の少なくとも１つの光路に設けられている、請求項１又は２に記載の光断層画像撮影装置。
4. 第１干渉光検出器、第２の干渉光検出器、第３の干渉光検出器、及び、第４の干渉光検出器で検出された少なくとも４つの干渉信号による少なくとも４つの光断層画像から、１つの光断層画像を生成する画像処理部をさらに備えている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光断層画像撮影装置。
5. 第１光路長差及び第２光路長差が、被検物の測定する深さ範囲の距離より長い、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光断層画像撮影装置。
6. 第１偏光成分は、垂直偏光成分であり、
   第２偏光成分は、水平偏光成分である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光断層画像撮影装置。
7. 測定光生成部において、第１測定光と第２測定光とを、互いに直交する偏光方向の光に分岐する手段又は／及び被検物からの反射光を互いに直交する偏光方向の光である第３反射光と第４反射光とに分岐する手段に、偏光ビームコンバイナ／スプリッタを備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光断層画像撮影装置。
8. 光断層画像装置の光学系を構成する少なくとも１つの光路は、偏波保持ファイバを備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光断層画像撮影装置。