光断層画像撮像装置及びその撮像方法
【課題】 簡単な構成で精度の高い偏光パラメータを取得し、偏光ＯＣＴ画像を取得できる撮像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 まず、本発明に係る撮像装置は、互いに異なる偏光方向である第一の光１７５−１及び第二の光１７５−２にそれぞれ対応する回折格子１４１への照射光の偏光方向を調整（例えば、偏光保持ファイバー１３４−５や１３４−６の出射端の相対角度を調整。）して回折格子１４１における該照射光の分光特性を互いに揃える。
そして、本発明に係る撮像装置は、互いに異なる偏光方向である第一の光１７５−１及び第二の光１７５−２にそれぞれ対応する上記調整部からの光を分光する回折格子１４１からの光に基づいて被検査物１０７の偏光情報を示す断層画像を取得する。
【解決手段】 まず、本発明に係る撮像装置は、互いに異なる偏光方向である第一の光１７５−１及び第二の光１７５−２にそれぞれ対応する回折格子１４１への照射光の偏光方向を調整（例えば、偏光保持ファイバー１３４−５や１３４−６の出射端の相対角度を調整。）して回折格子１４１における該照射光の分光特性を互いに揃える。
そして、本発明に係る撮像装置は、互いに異なる偏光方向である第一の光１７５−１及び第二の光１７５−２にそれぞれ対応する上記調整部からの光を分光する回折格子１４１からの光に基づいて被検査物１０７の偏光情報を示す断層画像を取得する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光断層画像撮像装置及びその撮像方法に関し、特に、眼科診療等に用いられるＯＣＴにより断層画像を撮る光断層画像撮像装置及びその撮像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多波長光波干渉を利用した光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）は、試料（特に眼底）の断層画像を高分解能に得る方法である。以下、このようなＯＣＴにより断層画像を撮る装置をＯＣＴ装置と記す。
【０００３】
近年、眼科用ＯＣＴ装置において、眼底組織の形状をイメージングする通常のＯＣＴ画像に加えて、眼底組織の光学特性や動き等をイメージングする機能ＯＣＴ画像の取得が試みられている。上記機能ＯＣＴの一つである偏光ＯＣＴは、眼底組織の光学特性の一つである偏光パラメータ（リターデーションとオリエンテーション）を用いてイメージングを行っている。偏光ＯＣＴは、偏光パラメータを利用して、偏光ＯＣＴ画像を構成し、眼底組織の区別やセグメンテーションを行うことができる。偏光ＯＣＴは、試料を観察する測定光に円偏光あるいは偏光変調した光を用い、干渉光を２つの直交する直線偏光として分割して検出する構成をとる。
【０００４】
２つの分光器および波長幅の広い光源を有する偏光ＯＣＴにより高分解能な偏光ＯＣＴ画像を取得する技術が、非特許文献１に開示されている。これは、取得した偏光パラメータを用いて眼底組織のうち網膜色素上皮層が区別された断層画像を描出している。なお、網膜色素上皮層では偏光をランダム化させる偏光解消が起こることが知られている。ここで、非特許文献１の偏光ＯＣＴは、２つの異なる偏光方向（互いに直交する直線偏光）の干渉光に対して、２つの回折格子を用いている。
【０００５】
また、２つの異なる偏光方向の干渉光を１つの分光器に入射して、２つの干渉光を検出する偏光ＯＣＴが、非特許文献２に開示されている。これにより、偏光ＯＣＴの小型化、制御の簡略化を図ることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】“Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ ｆｉｂｅｒ ｂａｓｅｄ ｕｌｔｒａ−ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｄｏｍａｉｎ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ” Ｏｐｔ． Ｅｘｐｒｅｓｓ １７， ２２７０４ （２００９）
【非特許文献２】“Ａｕｔｏｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｐｅｃｔｒａｌ−ｄｏｍａｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ｉｎ ｖｉｖｏ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｒｅｔｉｎａｌ ｎｅｒｖｅ ｆｉｂｅｒ ｌａｙｅｒ ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ” Ｊ． Ｂｉｏｍｅｄ． Ｏｐｔ．， １２， ０４１２０５ （２００７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、一般に、分光器の一つである回折格子の回折効率は、偏光方向に依存する。このため、偏光方向の異なる光では、回折格子の分光特性（回折格子に対する入射光の偏光方向）が異なるため、回折格子の感度が異なる。これにより、偏光パラメータの算出精度に影響するため、非特許文献１及び２は改善の余地を残している。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み、簡単な構成で精度の高い偏光パラメータを取得し、偏光ＯＣＴ画像を取得できる光断層画像撮像装置及びその撮像方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光断層画像撮像装置は、
測定光を照射した被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合成した合成光を互いに異なる偏光方向である第一の光と第二の光とに分割する分割手段と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する回折格子への照射光の偏光方向を調整して該回折格子における該照射光の分光特性を互いに揃える調整手段と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する前記調整手段からの光を分光する前記回折格子からの光に基づいて前記被検査物の偏光情報を示す断層画像を取得する取得手段と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る光断層画像撮像装置は、
測定光を照射した被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合成した合成光を互いに異なる偏光方向である第一の光と第二の光とに分割する工程と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する回折格子への照射光の偏光方向を調整して該回折格子における該照射光の分光特性を互いに揃える工程と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する前記調整された光を分光する前記回折格子からの光に基づいて前記被検査物の偏光情報を示す断層画像を取得する工程と、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、偏光方向の異なる光に対して回折格子の分光特性（回折格子に対する入射光の偏光方向）を揃えることができる。これにより、簡単な構成で精度の高い偏光パラメータを取得し、偏光ＯＣＴ画像を取得できる光断層画像撮像装置及びその撮像方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１におけるＯＣＴ装置の構成について説明する図である。
【図２】本発明の実施例１におけるＯＣＴ装置の断層画像の取得方法を説明する図である。
【図３】本発明の実施例２におけるＯＣＴ装置の検出系について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本実施形態に係る撮像装置について、図１を用いて説明する。なお、図１は本実施形態に係るＯＣＴ（特に偏光ＯＣＴ）の装置構成を説明するための図である。
【００１４】
まず、測定光１０６に基づく光（測定光路に４５°傾けて設けられたλ／４板１６７−２を通過して得た円偏光の光。）を照射した被検査物１０７からの戻り光１０８と、測定光１０６に対応する参照光１０５に基づく光（参照光路に２２．５°傾けて設けられたλ／４板１６７−１を通過して得た直線偏光の光。）とを合成した合成光１４２を互いに異なる偏光方向である第一の光１７５−１と第二の光１７５−２とに分割部１３６により分割する。
【００１５】
次に、互いに異なる偏光方向である第一の光１７５−１及び第二の光１７５−２にそれぞれ対応する回折格子（例えば、透過型グレーティング１４１。）への照射光の偏光方向を調整する。例えば、第一の偏光保持ファイバー１３４−５の出射端と第二の偏光保持ファイバー１３４−６の出射端との相対角度を調整する。このとき、回折格子１４１における該照射光の分光特性（回折格子に対する入射光の偏光方向）を互いに揃える。ここで、上記調整の際、第一の光１７５−１と第二の光１７５−２の偏光方向を揃えて回折格子１４１に照射することが好ましい。
【００１６】
そして、互いに異なる偏光方向である第一の光１７５−１及び第二の光１７５−２にそれぞれ対応する上記調整部からの光を分光する回折格子１４１からの光に基づいて被検査物１０７の偏光情報を示す断層画像（偏光ＯＣＴ画像とも呼ぶ。）を取得する。
【００１７】
これにより、回折格子に対する入射光の偏光方向を互いに揃えることができる。このため、回折格子の偏光依存性による回折効率の低下を抑制することができるので、簡単な構成で精度の高い偏光パラメータを取得し、偏光ＯＣＴ画像を取得できる。
【００１８】
ここで、第一及び第二の光にそれぞれ対応する回折格子１４１からの光をそれぞれ異なる領域で検出する検出部（ラインセンサ１３９）を有することが好ましい。これにより、複数の光を共通の検出部１３９で検出することができる。そして、第一及び第二の光にそれぞれ対応する検出部１３９の各領域からの出力に基づいて被検査物の偏光情報を示す断層画像を取得することができる。
【００１９】
また、第一の光１７５−１に対応する調整部（例えば、上記ファイバーの出射端。）からの光の回折格子１４１における照射位置に、第二の光１７５−２に対応する該調整部からの光を照射することが好ましい。これにより、１つの回折格子で構成できるため、２つの回折格子を用いる装置よりも小型化できる。
【００２０】
次に、本発明を実施するための形態を、以下の実施例により説明する。
【実施例】
【００２１】
［実施例１］
実施例１においては、本発明を適用したＯＣＴ装置について説明する。本実施例では、光源からの測定光を円偏光の状態で被検査物に照射し、被検査物に照射された測定光による戻り光を参照光と合波して干渉させる。さらに、その干渉光の強度を２つの直線偏光に分岐して測定し、被検査物の偏光断層画像を撮る光断層画像撮像装置、いわゆる偏光ＯＣＴが構成される。
【００２２】
また、ＯＣＴ装置は、偏光方向を揃えた干渉光を回折格子に入射することにより、回折効率を最適化し、より正確な偏光パラメータを取得できるように構成されることを特徴とする。
【００２３】
＜全体の概略構成＞
図１を用いて、まず、本実施例におけるＯＣＴ装置の全体の概略構成について、具体的に説明する。本実施例のＯＣＴ装置１００は、図１に示されるように、全体としてマイケルソン干渉系を構成し、多くの光路を光の偏光方向を保持できる偏光保持ファイバーを用いて構成される。
【００２４】
図１において、光源１０１から出射された光は、偏光保持ファイバー１３４−１、光カプラー１３１を介して、参照光１０５と測定光１０６とに、９０：１０の割合で分割される。測定光１０６は、偏光保持ファイバー１３４−４、ＸＹスキャナ１１９、レンズ１２０−１〜２等を介して、観察対象である被検眼１０７に導かれる。
【００２５】
測定光１０６は、観察対象である被検眼１０７によって反射あるいは散乱された戻り光１０８となって戻され、光カプラー１３１によって、参照光路を経由した参照光１０５と合波される。
【００２６】
参照光１０５と戻り光１０８とは合波された後、透過型グレーティング１４１によって波長毎に分光され、ラインカメラ１３９に入射される。ラインカメラ１３９は位置（波長）毎に光強度を電圧に変換し、その信号を用いて、パソコン１２５にて、被検眼１０７の断層画像が構成される。電動ステージ１１７、ＸＹスキャナ１１９はドライバ部１８１を介し、パソコン１２５によって制御され、駆動される。
【００２７】
＜光源＞
つぎに、光源１０１の周辺について説明する。
光源１０１は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）である。波長は８３０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。ここで、バンド幅は、得られる断層画像の光軸方向の分解能に影響するため、重要なパラメータである。また、光源の種類は、ここではＳＬＤを選択したが、低コヒーレント光が出射できればよく、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光源等も用いることができる。また、波長は眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適する。さらに波長は、得られる断層画像の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましく、ここでは８３０ｎｍとする。観察対象の測定部位によっては、他の波長を選んでも良い。
【００２８】
光源１０１から出射された光はシングルモードファイバー１３０、偏光コントローラ１５３、コネクター１５４、偏光保持ファイバー１３４−１を通して、光カプラー１３１に導かれる。偏光コントローラ１５３は出射された光の偏光の状態を調整する役割があり、ここではＹ軸方向（紙面に垂直）の直線偏光に調整される。
【００２９】
＜参照光路＞
つぎに、参照光１０５の光路について説明する。
【００３０】
光カプラー１３１にて分割された参照光１０５は偏光保持ファイバー１３４−２を通して、レンズ１３５−１に導かれ、ビーム径１ｍｍの平行光になるよう、調整される。ここで、参照光１０５はＹ軸方向の直線偏光となっている。
【００３１】
次に、参照光１０５は、λ／４板１６７−１（第一の変更部とも呼ぶ。）、分散補償ガラス１１５を通過し、参照ミラーであるミラー１１４に導かれる。参照光１０５の光路長は、測定光１０６の光路長と略同一に調整されているため、参照光１０５と測定光１０６とを干渉させることができる。次に、参照光１０５は、ミラー１１４にて反射され、再び光カプラー１３１に導かれる。
【００３２】
ここで、λ／４板１６７−１はその進相軸をＹ軸方向に対して２２．５°傾けて設置されている。参照光１０５は、λ／４板１６７−１を２回通過することでＹ軸方向に対して４５°傾いた直線偏光となる。ここで、４５°傾いた直線偏光は、Ｘ軸方向の直線偏光とＹ軸方向の直線偏光とを含む。
【００３３】
さらに、参照光１０５が通過した分散補償用ガラス１１５は被検眼１０７とレンズ１２０−１〜２に測定光１０６が往復した時の分散を、参照光１０５に対して補償するものである。ここでは、日本人の平均的な眼球の直径として代表的な値を想定し、Ｌ＝２４ｍｍとする。
【００３４】
また、１１７−１は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動可能とすることができ、参照光１０５の光路長を調整可能に構成されている。また、電動ステージ１１７−１はパソコン１２５からドライバ部１８１内の電動ステージ駆動ドライバ１８３を介して制御することが可能に構成されている。
【００３５】
＜測定光路＞
つぎに、測定光１０６の光路について説明する。
【００３６】
光カプラー１３１によって分割された測定光１０６は偏光保持ファイバー１３４−４を介して、レンズ１３５−４に導かれ、ビーム径１ｍｍの平行光になるよう調整される。測定光１０６は、λ／４板１６７−２（第二の変更部とも呼ぶ。）を通過し、ＸＹスキャナ１１９にて反射され、レンズ１２０−１〜２を通過し、被検眼１０７に入射される。
【００３７】
ここで、λ／４板１６７−２はその進相軸をＹ軸方向に対して４５°傾けて設置されている。測定光１０６は、λ／４板１６７−２を通過することで、円偏光となって被検眼１０７に入射される。ここで、円偏光は、Ｘ軸方向の直線偏光とＹ軸方向の直線偏光とを含み、互いに位相が９０°ずれている。
【００３８】
また、簡単のため、ＸＹスキャナ１１９は一つのミラーとして記したが、実際にはＸスキャン用ミラーとＹスキャン用ミラーとの２枚のミラーが近接して配置され、網膜１２７上を光軸に垂直な方向にラスタースキャンするものである。また、測定光１０６の中心はＸＹスキャナ１１９のミラーの回転中心と一致するように調整されている。また、ＸＹスキャナ１１９は、パソコン１２５からドライバ部１８１内の光スキャナ駆動ドライバ１８２を介して制御される。
【００３９】
また、レンズ１２０−１〜２は網膜１２７を走査するための光学系であり、測定光１０６を角膜１２６の付近を支点として、網膜１２７をスキャンする役割がある。ここでは、レンズ１２０−１〜２の焦点距離は全て５０ｍｍである。ここでは、レンズ１２０−２は球面レンズを用いているが、被検眼１０７の光学収差（屈折異常）によっては、レンズ１２０−２にシリンドリカルレンズを用いてもよく、また、新たなレンズを測定光１０６の光路に追加してもよい。シリンドリカルレンズは、被検眼１０７が乱視の場合に有効である。
【００４０】
また、１１７−２は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、付随するレンズ１２０−２の位置を、調整し、制御することができる。また、電動ステージ１１７−２はパソコン１２５からドライバ部１８１内の電動ステージ駆動ドライバ１８３を介して制御される。レンズ１２０−２の位置を調整することで、被検眼１０７の網膜１２７の所定の層に測定光１０６を集光し、観察することが可能になる。また、被検眼１０７が屈折異常を有している場合にも対応できる。
【００４１】
測定光１０６は被検眼１０７に入射すると、網膜１２７からの反射や散乱により戻り光１０８となる。参照光１０５と戻り光１０８とは、光カプラー１３１にて合波され、さらに９０：１０に分割される。
【００４２】
＜測定系＞
つぎに、本実施例のＯＣＴ装置における測定系の構成について説明する。
光カプラー１３１にて合波された光１４２は、偏光保持ファイバー１３４−３を通して、偏光カプラー１３６に導かれ、２つの互いに直交する直線偏光である分割光１７５−１〜２に分岐される。
【００４３】
分割光１７５−１は、Ｘ軸方向（紙面に平行）の直線偏光であり、偏光保持ファイバー１３４−５（第一の偏光保持ファイバーとも呼ぶ。）を介して、レンズ１３５−３に入射される。ここで、偏光保持ファイバー１３４−５は、レンズ１３５−３に対して、Ｙ軸方向（紙面に垂直）の直線偏光の状態で出射するように偏光保持ファイバー１３４−５の出射端が配置されている。
【００４４】
また、分割光１７５−２は、Ｙ軸方向の直線偏光であり、偏光保持ファイバー１３４−６（第二の偏光保持ファイバーとも呼ぶ。）を介して、レンズ１３５−３に入射される。ここで、偏光保持ファイバー１３４−６は、レンズ１３５−３に対して、Ｙ軸方向の直線偏光の状態で出射するように偏光保持ファイバー１３４−６の出射端が配置されている。
【００４５】
具体的には、偏光の向きが指定された偏光保持ファイバー１３４−５、１３４−６のそれぞれの端部を、上述のような偏光方向で分割光１７５−１、１７５−２が出射されるような向きに保持することで実現する。
【００４６】
分割光１７５−１〜２は、透過型グレーティング１４１の同一の位置に異なる入射角で到達し、それぞれ波長毎に分光され、レンズ１３５−２で集光され、ラインカメラ１３９の別々の位置に到達する。ここで、分割光１７５−１〜２のそれぞれが透過型グレーティング１４１に対して、同様の偏光方向（ここではＹ軸方向の直線偏光）で入射することになる。そのため、透過型グレーティング１４１の回折効率の偏光依存を考慮する必要がなくなり、透過型グレーティング１４１に入射される偏光（ここではＹ軸方向の直線偏光）に最適化することができる。
【００４７】
分割光１７５−１〜２のそれぞれは、ラインカメラ１３９にて光の強度が位置（波長）毎に検出される。具体的には、ラインカメラ１３９上には波長軸上のスペクトル領域の干渉縞が観察されることになる。
【００４８】
検出された光の強度は、フレームグラバー１４０を用いてパソコン１２５に取り込まれ、データ処理を行い断層画像を形成し、不図示の表示画面に表示される。
【００４９】
ここでは、ラインカメラ１３９は２０４８画素を有し、分割光１７５−１〜２のそれぞれの波長毎（１０２４分割）の強度を得ることができる。
【００５０】
本実施例では、分割光１７５−１〜２のそれぞれがＹ軸方向の直線偏光が透過型グレーティング１４１に対して入射するように構成したが、分割光１７５−１〜２のそれぞれの偏光方向がそろっていればよく、偏光の方向等は何れであってもよい。
【００５１】
＜断層画像の取得方法＞
つぎに、ＯＣＴ装置を用いた断層画像の取得方法について図２（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。
【００５２】
ＯＣＴ装置１００は、ＸＹスキャナ１１９を制御し、ラインカメラ１３９で干渉縞を取得することで、網膜１２７の断層画像を取得することができる。ここでは、特に眼底組織の光学特性の一つである偏光パラメータを用いて断層画像を構成する偏光ＯＣＴ画像（光軸に平行な面、ＸＺ平面）の取得方法について説明する。
【００５３】
図２（ａ）は被検眼１０７の模式図であり、ＯＣＴ装置１００によって観察されている様子を示している。図２（ａ）に示すように、測定光１０６は角膜１２６を通して、網膜１２７に入射すると様々な位置における反射や散乱により戻り光１０８となり、それぞれの位置での時間遅延を伴って、ラインカメラ１３９に到達する。
【００５４】
ここで、参照光路の光路長と測定光路の光路長とがある程度近い場合に、ラインカメラ１３９にて、画素ピッチに対してサンプリング可能な干渉縞が光源１０１の波長幅に対応して検出される。上述のように、ラインカメラ１３９では、波長軸上のスペクトル領域の干渉縞が偏光毎に並列に取得される。
【００５５】
次に、波長軸上の情報である干渉縞を、ラインカメラ１３９と透過型グレーティング１４１との特性を考慮して、光周波数軸の干渉縞に変換する。さらに、変換された光周波数軸の干渉縞を逆フーリエ変換することで、深さ方向の情報が得られる。
【００５６】
さらに、図２（ｂ）に示すように、ＸＹスキャナ１１９を駆動しながら、干渉縞を検知すれば、各Ｘ軸の位置毎に干渉縞が得られ、つまり、各Ｘ軸の位置毎の深さ方向の情報を得ることができる。
【００５７】
ここで、分割光１７５−１〜２の干渉信号の振幅のそれぞれをＡＨ、ＡＶとすると通常のＯＣＴ画像である強度ＯＣＴ画像を構成する反射率Ｒは式（１）で表わすことができる。ここでは、非特許文献１を引用している。
Ｒ∝ＡＨ２＋ ＡＶ２ （１）
さらに、偏光ＯＣＴ画像を構成する偏光パラメータであるリターデーションδとオリエンテーションθとは、それぞれ式（２）と式（３）とで表わすことができる。
δ＝ａｒｃｔａｎ［ＡＶ／ＡＨ］ （２）
θ＝（１８０−ΔΦ）／２ （３）
ここでΦは分割光１７５−１〜２の位相を示し、ΔΦはＡＨとＡＶとの位相差であり、ΔΦ＝ΦＨ−ΦＶである。
【００５８】
結果として、式（１）を用いると、ＸＺ面での戻り光１０８の強度の２次元分布が得られ、それはすなわち断層画像１３２である（図２（ｃ））。本来は、断層画像１３２は上記説明したように、戻り光１０８の強度をアレイ状に並べたものであり、例えばこの強度をグレースケールに当てはめて、表示されるものである。ここでは得られた断層画像の境界のみ強調して表示している。ここで、１４６は色素上皮層、１４７は内境界膜である。
【００５９】
また、式（２）や式（３）を用いると、ＸＺ面での戻り光の偏光方向の２次元分布が得られ、それは偏光ＯＣＴ画像である。特に、式（２）を用いると偏光間の相対的な位相遅れが描出されるリターデーション像が得られる。また、式（３）を用いると偏光の方向変化を示すオリエンテーション像が得られる。偏光ＯＣＴ画像を構成することで、眼底組織の微小な変化や、複屈折が大きいとされる線維構造の変化を描出することが可能になる。
【００６０】
さらに、偏光ＯＣＴ画像の構成には、式（２）〜（３）からわかるように、干渉光の振幅と位相から計算されるため、それらを正確に安定して同時に検出することが重要となってくる。
【００６１】
以上のように、測定光と参照光とを合波した干渉光を偏光毎に２つの分割光に分割し、その２つの分割光を、偏光方向を同一に揃えた状態で回折格子に入射することで、２つの分割光に対する回折格子の効率の偏光依存を考慮する必要がなくなる。結果として、回折格子の効率をある所定の偏光のみに合わせることができ、回折格子の設計を最適化しやすくなる。結果として、ＯＣＴ装置としての測定感度を最適化しやすくなる。また、２つの分割光に対する測定感度を同一にしやすくなり、より精度の高い偏光パラメータの取得が可能になる。また、測定感度の差による偽信号を防ぐことが可能になる。
【００６２】
また、２つの分割光を偏光保持ファイバーに導光し、２つの分割光の偏光方向が同一になるように、偏光保持ファイバーを回折格子に対して配置することで、簡単に２つの分割光の偏光方向を揃えることができる。
【００６３】
また、２つの分割光を回折格子の同一の位置に入射させることで、回折格子のスペースを有効に活用することができる。
【００６４】
また、２つの分割光を一つのラインカメラに入射して、その強度を測定するように構成することで、簡単な構成で偏光ＯＣＴを構成することができる。
【００６５】
［実施例２］
実施例２においては、本発明を適用したＯＣＴ装置について説明する。本実施例では、いわゆる偏光ＯＣＴが構成され、干渉光の測定を行う測定系以外は実施例１と同様の構成をとっている。よって、同様の構成の部分は省略し、測定系についてのみ説明する。
【００６６】
＜測定系＞
本実施例のＯＣＴ装置における測定系の構成について図３を用いて説明する。
光カプラー１３１にて合波された光１４２は、偏光保持ファイバー１３４−３を通して、レンズ１３５−５に導かれ、ウォラストンプリズム１６６に到達する。合波された光１４２は、ウォラストンプリズム１６６によって、ＸＺ平面方向（紙面に平行）の直線偏光である分割光１７５−１と、Ｙ軸方向（紙面に垂直）の直線偏光である分割光１７５−２とに分割される。
【００６７】
分割光１７５−１は、レンズ１３５−６を通って集光され、λ／２板１６８に入射される。ここで、分割光１７５−１はλ／２板１６８によって、偏光方向が９０°回転し、Ｙ軸方向の直線偏光となる。
【００６８】
また、分割光１７５−２は、レンズ１３５−６を通って集光され、光路補償板１６９に入射される。なお、光路補償板１６９は前述のλ／２板１６８に対して、光路長あるいは分散を補償するものである。
【００６９】
さらに、分割光１７５−１〜２は、レンズ１３５−７に入射され、平行光の状態で、透過型グレーティング１４１に到達し、それぞれ波長毎に分光され、レンズ１３５−２で集光され、ラインカメラ１３９の別々の位置に到達する。ここで、分割光１７５−１〜２のそれぞれが透過型グレーティング１４１に対して、同様の偏光方向（ここではＹ軸方向の直線偏光）で入射することになる。そのため、透過型グレーティング１４１の回折効率の偏光依存を考慮する必要がなくなり、透過型グレーティング１４１に入射される偏光（ここではＹ軸方向の直線偏光）に最適化することができる。
【００７０】
分割光１７５−１〜２のそれぞれは、ラインカメラ１３９にて光の強度が位置（波長）毎に検出される。具体的には、ラインカメラ１３９上には波長軸上のスペクトル領域の干渉縞が観察されることになる。
【００７１】
検出された光の強度は、フレームグラバー１４０を用いてパソコン１２５に取り込まれ、データ処理を行い断層画像を形成し、不図示の表示画面に表示される。
【００７２】
こでは、ラインカメラ１３９は２０４８画素を有し、分割光１７５−１〜２のそれぞれの波長毎（１０２４分割）の強度を得ることができる。
【００７３】
本実施例では、分割光１７５−１〜２のそれぞれがＹ軸方向の直線偏光が透過型グレーティング１４１に対して入射するように構成したが、分割光１７５−１〜２のそれぞれの偏光方向がそろっていればよく、偏光の方向等は何れであってもよい。
【００７４】
以上のように、ウォラストンプリズムを用いて、干渉光を２つの分割光に分割し、一方の分割光の光路にλ／２板を、もう一方の光路に補償板をそれぞれ有することで、高精度に２つの分割光の偏光方向を揃えることができる。ここでは、偏光ビームスプリッタとしてウォラストンプリズムを用いたが、干渉光を偏光毎に分割できればよく、サバール板やグラン―トムソンプリズムを用いてもよい。
【００７５】
（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【００７６】
１０１ 光源
１０５ 参照光
１０６ 測定光
１０７ 被検眼
１０８ 戻り光
１１４ ミラー
１１５ 分散補償用ガラス
１１７ 電動ステージ
１１９ ＸＹスキャナ
１２５ パソコン
１２６ 角膜
１２７ 網膜
１３４ 偏光保持ファイバー
１３５ レンズ
１３６ 偏光ファイバーカプラー
１３９ ラインカメラ
１５４ コネクター
１６６ ウォラストンプリズム
１６７ λ／４板
１６８ λ／２板
１６９ 光路補償板
１７５ 分割光
１８１ ドライバ部
１８２ 光スキャナ駆動ドライバ
１８３ 電動ステージ駆動ドライバ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光断層画像撮像装置及びその撮像方法に関し、特に、眼科診療等に用いられるＯＣＴにより断層画像を撮る光断層画像撮像装置及びその撮像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多波長光波干渉を利用した光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）は、試料（特に眼底）の断層画像を高分解能に得る方法である。以下、このようなＯＣＴにより断層画像を撮る装置をＯＣＴ装置と記す。
【０００３】
近年、眼科用ＯＣＴ装置において、眼底組織の形状をイメージングする通常のＯＣＴ画像に加えて、眼底組織の光学特性や動き等をイメージングする機能ＯＣＴ画像の取得が試みられている。上記機能ＯＣＴの一つである偏光ＯＣＴは、眼底組織の光学特性の一つである偏光パラメータ（リターデーションとオリエンテーション）を用いてイメージングを行っている。偏光ＯＣＴは、偏光パラメータを利用して、偏光ＯＣＴ画像を構成し、眼底組織の区別やセグメンテーションを行うことができる。偏光ＯＣＴは、試料を観察する測定光に円偏光あるいは偏光変調した光を用い、干渉光を２つの直交する直線偏光として分割して検出する構成をとる。
【０００４】
２つの分光器および波長幅の広い光源を有する偏光ＯＣＴにより高分解能な偏光ＯＣＴ画像を取得する技術が、非特許文献１に開示されている。これは、取得した偏光パラメータを用いて眼底組織のうち網膜色素上皮層が区別された断層画像を描出している。なお、網膜色素上皮層では偏光をランダム化させる偏光解消が起こることが知られている。ここで、非特許文献１の偏光ＯＣＴは、２つの異なる偏光方向（互いに直交する直線偏光）の干渉光に対して、２つの回折格子を用いている。
【０００５】
また、２つの異なる偏光方向の干渉光を１つの分光器に入射して、２つの干渉光を検出する偏光ＯＣＴが、非特許文献２に開示されている。これにより、偏光ＯＣＴの小型化、制御の簡略化を図ることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】“Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ ｆｉｂｅｒ ｂａｓｅｄ ｕｌｔｒａ−ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｄｏｍａｉｎ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ” Ｏｐｔ． Ｅｘｐｒｅｓｓ １７， ２２７０４ （２００９）
【非特許文献２】“Ａｕｔｏｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｐｅｃｔｒａｌ−ｄｏｍａｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ｉｎ ｖｉｖｏ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｒｅｔｉｎａｌ ｎｅｒｖｅ ｆｉｂｅｒ ｌａｙｅｒ ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ” Ｊ． Ｂｉｏｍｅｄ． Ｏｐｔ．， １２， ０４１２０５ （２００７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、一般に、分光器の一つである回折格子の回折効率は、偏光方向に依存する。このため、偏光方向の異なる光では、回折格子の分光特性（回折格子に対する入射光の偏光方向）が異なるため、回折格子の感度が異なる。これにより、偏光パラメータの算出精度に影響するため、非特許文献１及び２は改善の余地を残している。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み、簡単な構成で精度の高い偏光パラメータを取得し、偏光ＯＣＴ画像を取得できる光断層画像撮像装置及びその撮像方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光断層画像撮像装置は、
測定光を照射した被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合成した合成光を互いに異なる偏光方向である第一の光と第二の光とに分割する分割手段と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する回折格子への照射光の偏光方向を調整して該回折格子における該照射光の分光特性を互いに揃える調整手段と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する前記調整手段からの光を分光する前記回折格子からの光に基づいて前記被検査物の偏光情報を示す断層画像を取得する取得手段と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る光断層画像撮像装置は、
測定光を照射した被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合成した合成光を互いに異なる偏光方向である第一の光と第二の光とに分割する工程と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する回折格子への照射光の偏光方向を調整して該回折格子における該照射光の分光特性を互いに揃える工程と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する前記調整された光を分光する前記回折格子からの光に基づいて前記被検査物の偏光情報を示す断層画像を取得する工程と、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、偏光方向の異なる光に対して回折格子の分光特性（回折格子に対する入射光の偏光方向）を揃えることができる。これにより、簡単な構成で精度の高い偏光パラメータを取得し、偏光ＯＣＴ画像を取得できる光断層画像撮像装置及びその撮像方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１におけるＯＣＴ装置の構成について説明する図である。
【図２】本発明の実施例１におけるＯＣＴ装置の断層画像の取得方法を説明する図である。
【図３】本発明の実施例２におけるＯＣＴ装置の検出系について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本実施形態に係る撮像装置について、図１を用いて説明する。なお、図１は本実施形態に係るＯＣＴ（特に偏光ＯＣＴ）の装置構成を説明するための図である。
【００１４】
まず、測定光１０６に基づく光（測定光路に４５°傾けて設けられたλ／４板１６７−２を通過して得た円偏光の光。）を照射した被検査物１０７からの戻り光１０８と、測定光１０６に対応する参照光１０５に基づく光（参照光路に２２．５°傾けて設けられたλ／４板１６７−１を通過して得た直線偏光の光。）とを合成した合成光１４２を互いに異なる偏光方向である第一の光１７５−１と第二の光１７５−２とに分割部１３６により分割する。
【００１５】
次に、互いに異なる偏光方向である第一の光１７５−１及び第二の光１７５−２にそれぞれ対応する回折格子（例えば、透過型グレーティング１４１。）への照射光の偏光方向を調整する。例えば、第一の偏光保持ファイバー１３４−５の出射端と第二の偏光保持ファイバー１３４−６の出射端との相対角度を調整する。このとき、回折格子１４１における該照射光の分光特性（回折格子に対する入射光の偏光方向）を互いに揃える。ここで、上記調整の際、第一の光１７５−１と第二の光１７５−２の偏光方向を揃えて回折格子１４１に照射することが好ましい。
【００１６】
そして、互いに異なる偏光方向である第一の光１７５−１及び第二の光１７５−２にそれぞれ対応する上記調整部からの光を分光する回折格子１４１からの光に基づいて被検査物１０７の偏光情報を示す断層画像（偏光ＯＣＴ画像とも呼ぶ。）を取得する。
【００１７】
これにより、回折格子に対する入射光の偏光方向を互いに揃えることができる。このため、回折格子の偏光依存性による回折効率の低下を抑制することができるので、簡単な構成で精度の高い偏光パラメータを取得し、偏光ＯＣＴ画像を取得できる。
【００１８】
ここで、第一及び第二の光にそれぞれ対応する回折格子１４１からの光をそれぞれ異なる領域で検出する検出部（ラインセンサ１３９）を有することが好ましい。これにより、複数の光を共通の検出部１３９で検出することができる。そして、第一及び第二の光にそれぞれ対応する検出部１３９の各領域からの出力に基づいて被検査物の偏光情報を示す断層画像を取得することができる。
【００１９】
また、第一の光１７５−１に対応する調整部（例えば、上記ファイバーの出射端。）からの光の回折格子１４１における照射位置に、第二の光１７５−２に対応する該調整部からの光を照射することが好ましい。これにより、１つの回折格子で構成できるため、２つの回折格子を用いる装置よりも小型化できる。
【００２０】
次に、本発明を実施するための形態を、以下の実施例により説明する。
【実施例】
【００２１】
［実施例１］
実施例１においては、本発明を適用したＯＣＴ装置について説明する。本実施例では、光源からの測定光を円偏光の状態で被検査物に照射し、被検査物に照射された測定光による戻り光を参照光と合波して干渉させる。さらに、その干渉光の強度を２つの直線偏光に分岐して測定し、被検査物の偏光断層画像を撮る光断層画像撮像装置、いわゆる偏光ＯＣＴが構成される。
【００２２】
また、ＯＣＴ装置は、偏光方向を揃えた干渉光を回折格子に入射することにより、回折効率を最適化し、より正確な偏光パラメータを取得できるように構成されることを特徴とする。
【００２３】
＜全体の概略構成＞
図１を用いて、まず、本実施例におけるＯＣＴ装置の全体の概略構成について、具体的に説明する。本実施例のＯＣＴ装置１００は、図１に示されるように、全体としてマイケルソン干渉系を構成し、多くの光路を光の偏光方向を保持できる偏光保持ファイバーを用いて構成される。
【００２４】
図１において、光源１０１から出射された光は、偏光保持ファイバー１３４−１、光カプラー１３１を介して、参照光１０５と測定光１０６とに、９０：１０の割合で分割される。測定光１０６は、偏光保持ファイバー１３４−４、ＸＹスキャナ１１９、レンズ１２０−１〜２等を介して、観察対象である被検眼１０７に導かれる。
【００２５】
測定光１０６は、観察対象である被検眼１０７によって反射あるいは散乱された戻り光１０８となって戻され、光カプラー１３１によって、参照光路を経由した参照光１０５と合波される。
【００２６】
参照光１０５と戻り光１０８とは合波された後、透過型グレーティング１４１によって波長毎に分光され、ラインカメラ１３９に入射される。ラインカメラ１３９は位置（波長）毎に光強度を電圧に変換し、その信号を用いて、パソコン１２５にて、被検眼１０７の断層画像が構成される。電動ステージ１１７、ＸＹスキャナ１１９はドライバ部１８１を介し、パソコン１２５によって制御され、駆動される。
【００２７】
＜光源＞
つぎに、光源１０１の周辺について説明する。
光源１０１は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）である。波長は８３０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。ここで、バンド幅は、得られる断層画像の光軸方向の分解能に影響するため、重要なパラメータである。また、光源の種類は、ここではＳＬＤを選択したが、低コヒーレント光が出射できればよく、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光源等も用いることができる。また、波長は眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適する。さらに波長は、得られる断層画像の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましく、ここでは８３０ｎｍとする。観察対象の測定部位によっては、他の波長を選んでも良い。
【００２８】
光源１０１から出射された光はシングルモードファイバー１３０、偏光コントローラ１５３、コネクター１５４、偏光保持ファイバー１３４−１を通して、光カプラー１３１に導かれる。偏光コントローラ１５３は出射された光の偏光の状態を調整する役割があり、ここではＹ軸方向（紙面に垂直）の直線偏光に調整される。
【００２９】
＜参照光路＞
つぎに、参照光１０５の光路について説明する。
【００３０】
光カプラー１３１にて分割された参照光１０５は偏光保持ファイバー１３４−２を通して、レンズ１３５−１に導かれ、ビーム径１ｍｍの平行光になるよう、調整される。ここで、参照光１０５はＹ軸方向の直線偏光となっている。
【００３１】
次に、参照光１０５は、λ／４板１６７−１（第一の変更部とも呼ぶ。）、分散補償ガラス１１５を通過し、参照ミラーであるミラー１１４に導かれる。参照光１０５の光路長は、測定光１０６の光路長と略同一に調整されているため、参照光１０５と測定光１０６とを干渉させることができる。次に、参照光１０５は、ミラー１１４にて反射され、再び光カプラー１３１に導かれる。
【００３２】
ここで、λ／４板１６７−１はその進相軸をＹ軸方向に対して２２．５°傾けて設置されている。参照光１０５は、λ／４板１６７−１を２回通過することでＹ軸方向に対して４５°傾いた直線偏光となる。ここで、４５°傾いた直線偏光は、Ｘ軸方向の直線偏光とＹ軸方向の直線偏光とを含む。
【００３３】
さらに、参照光１０５が通過した分散補償用ガラス１１５は被検眼１０７とレンズ１２０−１〜２に測定光１０６が往復した時の分散を、参照光１０５に対して補償するものである。ここでは、日本人の平均的な眼球の直径として代表的な値を想定し、Ｌ＝２４ｍｍとする。
【００３４】
また、１１７−１は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動可能とすることができ、参照光１０５の光路長を調整可能に構成されている。また、電動ステージ１１７−１はパソコン１２５からドライバ部１８１内の電動ステージ駆動ドライバ１８３を介して制御することが可能に構成されている。
【００３５】
＜測定光路＞
つぎに、測定光１０６の光路について説明する。
【００３６】
光カプラー１３１によって分割された測定光１０６は偏光保持ファイバー１３４−４を介して、レンズ１３５−４に導かれ、ビーム径１ｍｍの平行光になるよう調整される。測定光１０６は、λ／４板１６７−２（第二の変更部とも呼ぶ。）を通過し、ＸＹスキャナ１１９にて反射され、レンズ１２０−１〜２を通過し、被検眼１０７に入射される。
【００３７】
ここで、λ／４板１６７−２はその進相軸をＹ軸方向に対して４５°傾けて設置されている。測定光１０６は、λ／４板１６７−２を通過することで、円偏光となって被検眼１０７に入射される。ここで、円偏光は、Ｘ軸方向の直線偏光とＹ軸方向の直線偏光とを含み、互いに位相が９０°ずれている。
【００３８】
また、簡単のため、ＸＹスキャナ１１９は一つのミラーとして記したが、実際にはＸスキャン用ミラーとＹスキャン用ミラーとの２枚のミラーが近接して配置され、網膜１２７上を光軸に垂直な方向にラスタースキャンするものである。また、測定光１０６の中心はＸＹスキャナ１１９のミラーの回転中心と一致するように調整されている。また、ＸＹスキャナ１１９は、パソコン１２５からドライバ部１８１内の光スキャナ駆動ドライバ１８２を介して制御される。
【００３９】
また、レンズ１２０−１〜２は網膜１２７を走査するための光学系であり、測定光１０６を角膜１２６の付近を支点として、網膜１２７をスキャンする役割がある。ここでは、レンズ１２０−１〜２の焦点距離は全て５０ｍｍである。ここでは、レンズ１２０−２は球面レンズを用いているが、被検眼１０７の光学収差（屈折異常）によっては、レンズ１２０−２にシリンドリカルレンズを用いてもよく、また、新たなレンズを測定光１０６の光路に追加してもよい。シリンドリカルレンズは、被検眼１０７が乱視の場合に有効である。
【００４０】
また、１１７−２は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、付随するレンズ１２０−２の位置を、調整し、制御することができる。また、電動ステージ１１７−２はパソコン１２５からドライバ部１８１内の電動ステージ駆動ドライバ１８３を介して制御される。レンズ１２０−２の位置を調整することで、被検眼１０７の網膜１２７の所定の層に測定光１０６を集光し、観察することが可能になる。また、被検眼１０７が屈折異常を有している場合にも対応できる。
【００４１】
測定光１０６は被検眼１０７に入射すると、網膜１２７からの反射や散乱により戻り光１０８となる。参照光１０５と戻り光１０８とは、光カプラー１３１にて合波され、さらに９０：１０に分割される。
【００４２】
＜測定系＞
つぎに、本実施例のＯＣＴ装置における測定系の構成について説明する。
光カプラー１３１にて合波された光１４２は、偏光保持ファイバー１３４−３を通して、偏光カプラー１３６に導かれ、２つの互いに直交する直線偏光である分割光１７５−１〜２に分岐される。
【００４３】
分割光１７５−１は、Ｘ軸方向（紙面に平行）の直線偏光であり、偏光保持ファイバー１３４−５（第一の偏光保持ファイバーとも呼ぶ。）を介して、レンズ１３５−３に入射される。ここで、偏光保持ファイバー１３４−５は、レンズ１３５−３に対して、Ｙ軸方向（紙面に垂直）の直線偏光の状態で出射するように偏光保持ファイバー１３４−５の出射端が配置されている。
【００４４】
また、分割光１７５−２は、Ｙ軸方向の直線偏光であり、偏光保持ファイバー１３４−６（第二の偏光保持ファイバーとも呼ぶ。）を介して、レンズ１３５−３に入射される。ここで、偏光保持ファイバー１３４−６は、レンズ１３５−３に対して、Ｙ軸方向の直線偏光の状態で出射するように偏光保持ファイバー１３４−６の出射端が配置されている。
【００４５】
具体的には、偏光の向きが指定された偏光保持ファイバー１３４−５、１３４−６のそれぞれの端部を、上述のような偏光方向で分割光１７５−１、１７５−２が出射されるような向きに保持することで実現する。
【００４６】
分割光１７５−１〜２は、透過型グレーティング１４１の同一の位置に異なる入射角で到達し、それぞれ波長毎に分光され、レンズ１３５−２で集光され、ラインカメラ１３９の別々の位置に到達する。ここで、分割光１７５−１〜２のそれぞれが透過型グレーティング１４１に対して、同様の偏光方向（ここではＹ軸方向の直線偏光）で入射することになる。そのため、透過型グレーティング１４１の回折効率の偏光依存を考慮する必要がなくなり、透過型グレーティング１４１に入射される偏光（ここではＹ軸方向の直線偏光）に最適化することができる。
【００４７】
分割光１７５−１〜２のそれぞれは、ラインカメラ１３９にて光の強度が位置（波長）毎に検出される。具体的には、ラインカメラ１３９上には波長軸上のスペクトル領域の干渉縞が観察されることになる。
【００４８】
検出された光の強度は、フレームグラバー１４０を用いてパソコン１２５に取り込まれ、データ処理を行い断層画像を形成し、不図示の表示画面に表示される。
【００４９】
ここでは、ラインカメラ１３９は２０４８画素を有し、分割光１７５−１〜２のそれぞれの波長毎（１０２４分割）の強度を得ることができる。
【００５０】
本実施例では、分割光１７５−１〜２のそれぞれがＹ軸方向の直線偏光が透過型グレーティング１４１に対して入射するように構成したが、分割光１７５−１〜２のそれぞれの偏光方向がそろっていればよく、偏光の方向等は何れであってもよい。
【００５１】
＜断層画像の取得方法＞
つぎに、ＯＣＴ装置を用いた断層画像の取得方法について図２（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。
【００５２】
ＯＣＴ装置１００は、ＸＹスキャナ１１９を制御し、ラインカメラ１３９で干渉縞を取得することで、網膜１２７の断層画像を取得することができる。ここでは、特に眼底組織の光学特性の一つである偏光パラメータを用いて断層画像を構成する偏光ＯＣＴ画像（光軸に平行な面、ＸＺ平面）の取得方法について説明する。
【００５３】
図２（ａ）は被検眼１０７の模式図であり、ＯＣＴ装置１００によって観察されている様子を示している。図２（ａ）に示すように、測定光１０６は角膜１２６を通して、網膜１２７に入射すると様々な位置における反射や散乱により戻り光１０８となり、それぞれの位置での時間遅延を伴って、ラインカメラ１３９に到達する。
【００５４】
ここで、参照光路の光路長と測定光路の光路長とがある程度近い場合に、ラインカメラ１３９にて、画素ピッチに対してサンプリング可能な干渉縞が光源１０１の波長幅に対応して検出される。上述のように、ラインカメラ１３９では、波長軸上のスペクトル領域の干渉縞が偏光毎に並列に取得される。
【００５５】
次に、波長軸上の情報である干渉縞を、ラインカメラ１３９と透過型グレーティング１４１との特性を考慮して、光周波数軸の干渉縞に変換する。さらに、変換された光周波数軸の干渉縞を逆フーリエ変換することで、深さ方向の情報が得られる。
【００５６】
さらに、図２（ｂ）に示すように、ＸＹスキャナ１１９を駆動しながら、干渉縞を検知すれば、各Ｘ軸の位置毎に干渉縞が得られ、つまり、各Ｘ軸の位置毎の深さ方向の情報を得ることができる。
【００５７】
ここで、分割光１７５−１〜２の干渉信号の振幅のそれぞれをＡＨ、ＡＶとすると通常のＯＣＴ画像である強度ＯＣＴ画像を構成する反射率Ｒは式（１）で表わすことができる。ここでは、非特許文献１を引用している。
Ｒ∝ＡＨ２＋ ＡＶ２ （１）
さらに、偏光ＯＣＴ画像を構成する偏光パラメータであるリターデーションδとオリエンテーションθとは、それぞれ式（２）と式（３）とで表わすことができる。
δ＝ａｒｃｔａｎ［ＡＶ／ＡＨ］ （２）
θ＝（１８０−ΔΦ）／２ （３）
ここでΦは分割光１７５−１〜２の位相を示し、ΔΦはＡＨとＡＶとの位相差であり、ΔΦ＝ΦＨ−ΦＶである。
【００５８】
結果として、式（１）を用いると、ＸＺ面での戻り光１０８の強度の２次元分布が得られ、それはすなわち断層画像１３２である（図２（ｃ））。本来は、断層画像１３２は上記説明したように、戻り光１０８の強度をアレイ状に並べたものであり、例えばこの強度をグレースケールに当てはめて、表示されるものである。ここでは得られた断層画像の境界のみ強調して表示している。ここで、１４６は色素上皮層、１４７は内境界膜である。
【００５９】
また、式（２）や式（３）を用いると、ＸＺ面での戻り光の偏光方向の２次元分布が得られ、それは偏光ＯＣＴ画像である。特に、式（２）を用いると偏光間の相対的な位相遅れが描出されるリターデーション像が得られる。また、式（３）を用いると偏光の方向変化を示すオリエンテーション像が得られる。偏光ＯＣＴ画像を構成することで、眼底組織の微小な変化や、複屈折が大きいとされる線維構造の変化を描出することが可能になる。
【００６０】
さらに、偏光ＯＣＴ画像の構成には、式（２）〜（３）からわかるように、干渉光の振幅と位相から計算されるため、それらを正確に安定して同時に検出することが重要となってくる。
【００６１】
以上のように、測定光と参照光とを合波した干渉光を偏光毎に２つの分割光に分割し、その２つの分割光を、偏光方向を同一に揃えた状態で回折格子に入射することで、２つの分割光に対する回折格子の効率の偏光依存を考慮する必要がなくなる。結果として、回折格子の効率をある所定の偏光のみに合わせることができ、回折格子の設計を最適化しやすくなる。結果として、ＯＣＴ装置としての測定感度を最適化しやすくなる。また、２つの分割光に対する測定感度を同一にしやすくなり、より精度の高い偏光パラメータの取得が可能になる。また、測定感度の差による偽信号を防ぐことが可能になる。
【００６２】
また、２つの分割光を偏光保持ファイバーに導光し、２つの分割光の偏光方向が同一になるように、偏光保持ファイバーを回折格子に対して配置することで、簡単に２つの分割光の偏光方向を揃えることができる。
【００６３】
また、２つの分割光を回折格子の同一の位置に入射させることで、回折格子のスペースを有効に活用することができる。
【００６４】
また、２つの分割光を一つのラインカメラに入射して、その強度を測定するように構成することで、簡単な構成で偏光ＯＣＴを構成することができる。
【００６５】
［実施例２］
実施例２においては、本発明を適用したＯＣＴ装置について説明する。本実施例では、いわゆる偏光ＯＣＴが構成され、干渉光の測定を行う測定系以外は実施例１と同様の構成をとっている。よって、同様の構成の部分は省略し、測定系についてのみ説明する。
【００６６】
＜測定系＞
本実施例のＯＣＴ装置における測定系の構成について図３を用いて説明する。
光カプラー１３１にて合波された光１４２は、偏光保持ファイバー１３４−３を通して、レンズ１３５−５に導かれ、ウォラストンプリズム１６６に到達する。合波された光１４２は、ウォラストンプリズム１６６によって、ＸＺ平面方向（紙面に平行）の直線偏光である分割光１７５−１と、Ｙ軸方向（紙面に垂直）の直線偏光である分割光１７５−２とに分割される。
【００６７】
分割光１７５−１は、レンズ１３５−６を通って集光され、λ／２板１６８に入射される。ここで、分割光１７５−１はλ／２板１６８によって、偏光方向が９０°回転し、Ｙ軸方向の直線偏光となる。
【００６８】
また、分割光１７５−２は、レンズ１３５−６を通って集光され、光路補償板１６９に入射される。なお、光路補償板１６９は前述のλ／２板１６８に対して、光路長あるいは分散を補償するものである。
【００６９】
さらに、分割光１７５−１〜２は、レンズ１３５−７に入射され、平行光の状態で、透過型グレーティング１４１に到達し、それぞれ波長毎に分光され、レンズ１３５−２で集光され、ラインカメラ１３９の別々の位置に到達する。ここで、分割光１７５−１〜２のそれぞれが透過型グレーティング１４１に対して、同様の偏光方向（ここではＹ軸方向の直線偏光）で入射することになる。そのため、透過型グレーティング１４１の回折効率の偏光依存を考慮する必要がなくなり、透過型グレーティング１４１に入射される偏光（ここではＹ軸方向の直線偏光）に最適化することができる。
【００７０】
分割光１７５−１〜２のそれぞれは、ラインカメラ１３９にて光の強度が位置（波長）毎に検出される。具体的には、ラインカメラ１３９上には波長軸上のスペクトル領域の干渉縞が観察されることになる。
【００７１】
検出された光の強度は、フレームグラバー１４０を用いてパソコン１２５に取り込まれ、データ処理を行い断層画像を形成し、不図示の表示画面に表示される。
【００７２】
こでは、ラインカメラ１３９は２０４８画素を有し、分割光１７５−１〜２のそれぞれの波長毎（１０２４分割）の強度を得ることができる。
【００７３】
本実施例では、分割光１７５−１〜２のそれぞれがＹ軸方向の直線偏光が透過型グレーティング１４１に対して入射するように構成したが、分割光１７５−１〜２のそれぞれの偏光方向がそろっていればよく、偏光の方向等は何れであってもよい。
【００７４】
以上のように、ウォラストンプリズムを用いて、干渉光を２つの分割光に分割し、一方の分割光の光路にλ／２板を、もう一方の光路に補償板をそれぞれ有することで、高精度に２つの分割光の偏光方向を揃えることができる。ここでは、偏光ビームスプリッタとしてウォラストンプリズムを用いたが、干渉光を偏光毎に分割できればよく、サバール板やグラン―トムソンプリズムを用いてもよい。
【００７５】
（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【００７６】
１０１ 光源
１０５ 参照光
１０６ 測定光
１０７ 被検眼
１０８ 戻り光
１１４ ミラー
１１５ 分散補償用ガラス
１１７ 電動ステージ
１１９ ＸＹスキャナ
１２５ パソコン
１２６ 角膜
１２７ 網膜
１３４ 偏光保持ファイバー
１３５ レンズ
１３６ 偏光ファイバーカプラー
１３９ ラインカメラ
１５４ コネクター
１６６ ウォラストンプリズム
１６７ λ／４板
１６８ λ／２板
１６９ 光路補償板
１７５ 分割光
１８１ ドライバ部
１８２ 光スキャナ駆動ドライバ
１８３ 電動ステージ駆動ドライバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定光を照射した被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合成した合成光を互いに異なる偏光方向である第一の光と第二の光とに分割する分割手段と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する回折格子への照射光の偏光方向を調整して該回折格子における該照射光の分光特性を互いに揃える調整手段と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する前記調整手段からの光を分光する前記回折格子と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する前記回折格子からの光を検出する検出手段と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する前記検出手段からの出力に基づいて前記被検査物の偏光情報を示す断層画像を取得する取得手段と、
を有することを特徴とする光断層画像撮像装置。
【請求項２】
前記調整手段が、
前記第一の光を導光する第一の偏光保持ファイバーと、
前記第二の光を導光する第二の偏光保持ファイバーと、を有し、
前記第一及び第二の偏光保持ファイバーの出射端の相対角度を調整して前記第一及び第二の光の偏光方向を揃えて前記回折格子に照射することを特徴とする請求項１に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項３】
前記調整手段が、
前記第一の光の光路に設けられ、該第一の光の偏光方向を回転して前記第二の光の偏光方向に揃える回転手段と、
前記第二の光の光路に設けられ、前記回転手段で生じる前記第一の光の分散を補償する補償手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項４】
前記調整手段が、前記第一の光に対応する光の前記回折格子における照射位置に、前記第二の光に対応する光を照射することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項５】
前記検出手段が、前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する前記回折格子からの光をそれぞれ異なる領域で検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項６】
前記参照光の光路に設けられ、該参照光の偏光方向を変更する第一の変更手段と、
前記測定光の光路に設けられ、該測定光の偏光方向を変更する第二の変更手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項７】
前記第一の変更手段が、前記参照光を直線偏光に変更し、
前記第二の変更手段が、前記測定光を円偏光に変更することを特徴とする請求項６に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項８】
測定光を照射した被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合成した合成光を互いに異なる偏光方向である第一の光と第二の光とに分割する工程と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する回折格子への照射光の偏光方向を調整して該回折格子における該照射光の分光特性を互いに揃える工程と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する前記調整された光を分光する前記回折格子からの光に基づいて前記被検査物の偏光情報を示す断層画像を取得する工程と、
を含むことを特徴とする光断層画像撮像方法。
【請求項９】
前記調整工程が、前記第一及び第二の光の偏光方向を揃えて前記回折格子に照射する工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の光断層画像撮像方法。
【請求項１０】
測定光を照射した被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合成した合成光を互いに異なる偏光方向である第一の光と第二の光とに分割する分割手段と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する回折格子への照射光の偏光方向を調整して該回折格子における該照射光の分光特性を互いに揃える調整手段と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する前記調整手段からの光を分光する前記回折格子からの光に基づいて前記被検査物の偏光情報を示す断層画像を取得する取得手段と、
を有することを特徴とする光断層画像撮像装置。
【請求項１１】
前記調整手段が、前記第一及び第二の光の偏光方向を揃えて前記回折格子に照射することを特徴とする請求項１０に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項１２】
光源からの光を測定光と参照光とに分割し、被検査物である被検眼に照射された該測定光による戻り光と、参照光路を経由した該参照光とを合波した干渉光を回折格子により分光し、該分光された光の強度により前記被検査物の断層画像を得る撮像装置であって、
前記干渉光を異なる偏光方向の第一の光と第二の光とに分割する分割手段と、
前記回折格子へ入射される前記第一の光と前記第二の光との偏光方向を揃える手段と、
を有することを特徴とする光断層画像撮像装置。
【請求項１】
測定光を照射した被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合成した合成光を互いに異なる偏光方向である第一の光と第二の光とに分割する分割手段と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する回折格子への照射光の偏光方向を調整して該回折格子における該照射光の分光特性を互いに揃える調整手段と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する前記調整手段からの光を分光する前記回折格子と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する前記回折格子からの光を検出する検出手段と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する前記検出手段からの出力に基づいて前記被検査物の偏光情報を示す断層画像を取得する取得手段と、
を有することを特徴とする光断層画像撮像装置。
【請求項２】
前記調整手段が、
前記第一の光を導光する第一の偏光保持ファイバーと、
前記第二の光を導光する第二の偏光保持ファイバーと、を有し、
前記第一及び第二の偏光保持ファイバーの出射端の相対角度を調整して前記第一及び第二の光の偏光方向を揃えて前記回折格子に照射することを特徴とする請求項１に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項３】
前記調整手段が、
前記第一の光の光路に設けられ、該第一の光の偏光方向を回転して前記第二の光の偏光方向に揃える回転手段と、
前記第二の光の光路に設けられ、前記回転手段で生じる前記第一の光の分散を補償する補償手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項４】
前記調整手段が、前記第一の光に対応する光の前記回折格子における照射位置に、前記第二の光に対応する光を照射することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項５】
前記検出手段が、前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する前記回折格子からの光をそれぞれ異なる領域で検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項６】
前記参照光の光路に設けられ、該参照光の偏光方向を変更する第一の変更手段と、
前記測定光の光路に設けられ、該測定光の偏光方向を変更する第二の変更手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項７】
前記第一の変更手段が、前記参照光を直線偏光に変更し、
前記第二の変更手段が、前記測定光を円偏光に変更することを特徴とする請求項６に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項８】
測定光を照射した被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合成した合成光を互いに異なる偏光方向である第一の光と第二の光とに分割する工程と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する回折格子への照射光の偏光方向を調整して該回折格子における該照射光の分光特性を互いに揃える工程と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する前記調整された光を分光する前記回折格子からの光に基づいて前記被検査物の偏光情報を示す断層画像を取得する工程と、
を含むことを特徴とする光断層画像撮像方法。
【請求項９】
前記調整工程が、前記第一及び第二の光の偏光方向を揃えて前記回折格子に照射する工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の光断層画像撮像方法。
【請求項１０】
測定光を照射した被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合成した合成光を互いに異なる偏光方向である第一の光と第二の光とに分割する分割手段と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する回折格子への照射光の偏光方向を調整して該回折格子における該照射光の分光特性を互いに揃える調整手段と、
前記第一及び第二の光にそれぞれ対応する前記調整手段からの光を分光する前記回折格子からの光に基づいて前記被検査物の偏光情報を示す断層画像を取得する取得手段と、
を有することを特徴とする光断層画像撮像装置。
【請求項１１】
前記調整手段が、前記第一及び第二の光の偏光方向を揃えて前記回折格子に照射することを特徴とする請求項１０に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項１２】
光源からの光を測定光と参照光とに分割し、被検査物である被検眼に照射された該測定光による戻り光と、参照光路を経由した該参照光とを合波した干渉光を回折格子により分光し、該分光された光の強度により前記被検査物の断層画像を得る撮像装置であって、
前記干渉光を異なる偏光方向の第一の光と第二の光とに分割する分割手段と、
前記回折格子へ入射される前記第一の光と前記第二の光との偏光方向を揃える手段と、
を有することを特徴とする光断層画像撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１８１２９（Ｐ２０１２−１８１２９Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５６９１９（Ｐ２０１０−１５６９１９）
【出願日】平成２２年７月９日（２０１０．７．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月９日（２０１０．７．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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