光断層画像撮像装置
【課題】大まかな撮像を行うための低解像度モードと、詳細な画像を得る高解像度モードを備え、特に高解度像モードにおける断層像の撮像を高速化することが可能となる光断層画像撮像装置を提供する。
【解決手段】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波した光に基づいて前記被検査物の断層画像を取得する光断層画像撮像装置であって、
前記測定光の光束径を変更する光束径変更手段と、
前記合波した光を分光する分光手段と、
前記光束径変更手段により前記測定光の光束径を大きくした場合、前記分光された光の照射される範囲を狭くする範囲変更手段と、
前記範囲変更手段からの光を検出する検出手段と、
を有する構成とする。
【解決手段】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波した光に基づいて前記被検査物の断層画像を取得する光断層画像撮像装置であって、
前記測定光の光束径を変更する光束径変更手段と、
前記合波した光を分光する分光手段と、
前記光束径変更手段により前記測定光の光束径を大きくした場合、前記分光された光の照射される範囲を狭くする範囲変更手段と、
前記範囲変更手段からの光を検出する検出手段と、
を有する構成とする。
【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に関し、特に眼科診療等に用いられる光断層画像撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、光学機器を用いた眼科用機器として、様々なものが使用されている。
例えば、眼を観察する光学機器として、前眼部撮影機、眼底カメラ、共焦点レーザー走査検眼鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ：ＳＬＯ）、等様々な機器が使用されている。
中でも、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（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：以下、これをＯＣＴと記す。）による光断層画像撮像装置は、試料の断層像を高分解能に得ることができる装置である。
このようなＯＣＴは、眼科用機器として網膜の専門外来では必要不可欠な装置になりつつある。
【０００３】
上記光断層画像撮像装置によると、低コヒーレント光である測定光を、サンプルに照射し、そのサンプルからの後方散乱光を、干渉系を用いることで高感度に測定することができる。
また、光断層画像撮像装置は該測定光を、該サンプル上にスキャンすることで、断層像を高分解能に得ることができる。
そのため、被検眼の眼底における網膜の断層像を高分解能に撮像することも可能であることから、網膜の眼科診断等において広く利用されている。
近年、眼科用光断層画像撮像装置は従来のタイムドメイン方式から、より高速な撮像が可能なフーリエドメイン方式に移行しつつある。
被検眼における特定の奥行き毎に情報を取得するタイムドメイン方式に対して、フーリエドメイン方式は、奥行き方向の情報を一括して取得するため、高速な撮像を可能にしている。
高速な撮像は、固視微動に代表される眼球運動による画像のブレや欠落を防ぐことを可能にしている。
【０００４】
一方、従来において、このような高解像度化と撮像に要する時間の短縮化の両方の要請を満たすため、特許文献１ではつぎのような光学装置が提案されている。
すなわち、ＯＣＴとＯＣＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）とを使い分けるようにした生体試料の内部を観察する光学装置が提案されている。
この装置では、生体試料内の大きな構造の確認等にはＯＣＴを用い、その中の注目領域を更に細かい分解能で観察する際には、ＯＣＭに切り換え可能に構成されている。
その際、ＯＣＴとＯＣＭとでは焦点深度が大きく異なることから、光束径変換光学系を用いて、小さい開口数を有するＯＣＴと、大きい開口数を有するＯＣＭとに対し、それぞれに応じた光束径が設定できるように構成されている。
これにより、高Ｓ／Ｎ比での観察が可能とされている。
また、特許文献２では、フーリエドメイン方式によりＯＣＴそのものにより高解像を達成するようにした光断層画像撮像装置が提案されている。
この装置では、狭い焦点深度を補うために、光路長調整手段を用いて被測定物を深さ方向に合焦位置を移動させて複数の画像を得、それを合成することで被測定物の横方向および光軸方向の分解能の高い断層画像の取得ができるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１７４７６９号公報
【特許文献２】特開２００７−１０１２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来例のものにおいては、つぎのような課題を有している。
例えば、特許文献１では、高解像度で撮像するため光束径を大きくした際にはＯＣＴ撮像を行わない。
そのため、光束径変換光学系を用いて高解像度の撮像する際に測定光のビーム径を大きくすることによって生じるＯＣＴ撮像における課題、等については考慮されていない。
また、上記特許文献２においては、画像の重ね合わせに際してどのように高速化を図るか等について何も開示されておらず、また複数画像取得、および画像合成のために時間がかかる。
一方、光断層画像撮像装置による眼科診断等においては、上記したように被検者の負担を軽くするため、撮像に要する時間を短くすることが強く望まれている。以上のように、従来例のものにおいては、ＯＣＴにより高解像度の断層像を撮像する際に、撮像時間の短縮化をどのように図るか等について考慮されていない。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、大まかな撮像を行うための低解像度モードと、詳細な画像を得る高解像度モードを備え、特に高解度像モードにおける断層像の撮像を高速化することが可能となる光断層画像撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、つぎのように構成した光断層画像撮像装置及び光断層画像撮像装置の制御方法を提供するものである。
本発明の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波した光に基づいて前記被検査物の断層画像を取得する光断層画像撮像装置であって、
前記測定光の光束径を変更する光束径変更手段と、
前記合波した光を分光する分光手段と、
前記光束径変更手段により前記測定光の光束径を大きくした場合、前記分光された光の照射される範囲を狭くする範囲変更手段と、
前記範囲変更手段からの光を検出する検出手段と、
を有することを特徴とする。
また、本発明の光断層画像撮像装置の制御方法は、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波した光に基づいて前記被検査物の断層画像を取得する光断層画像撮像装置の制御方法であって、
前記測定光の光束径を変更する工程と、
前記測定光の光束径を大きくした場合、前記合波した光の照射される範囲を狭くする工程と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大まかな撮像を行うための低解像度モードと、詳細な画像を得る高解像度モードを備え、特に高解度像モードにおける断層像の撮像を高速化することが可能となる光断層画像撮像装置を実現することができる。
これにより、眼科診断等において、被検者の負担が少ない網膜断層像の撮像が可能となる光断層画像撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１と実施例２における光断層画像撮像装置の光学系の構成について説明する図であり、図１（ａ）は実施例１、図１（ｂ）は実施例２の構成を説明する図である。
【図２】本発明の実施例１について説明する図である。図２（ａ）−（ｄ）はゲート位置と焦点深度範囲との関係を説明する図であり、図２（ｅ）−（ｈ）は光束径変換手段を説明する図である。
【図３】本発明の実施例１と実施例２におけるラインセンサの動作を説明する図である。図３（ａ）、（ｂ）は実施例１の、また図３（ｃ）、（ｄ）は実施例２の、ラインセンサの動作を説明する図である。
【図４】本発明の実施例３について説明する図である。図４（ａ）は光断層画像撮像装置の光学系の構成について説明する図であり、図４（ｂ）−（ｅ）はゾーンフォーカス時のゲート位置と焦点深度範囲との関係を説明する図である。
【図５】本発明の実施例４と実施例５における光断層画像撮像装置の分光器について説明する図である。図５（ａ）、（ｂ）は実施例４の、図５（ｃ）、（ｄ）は実施例５の分光器について説明する図である。
【図６】本発明の実施例４と実施例５におけるラインセンサの動作を説明する図である。図６（ａ）、（ｂ）は実施例４の、また図６（ｃ）、（ｄ）は実施例５の、ラインセンサの動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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】
【００１２】
［実施例１］
実施例１においては、図１（ａ）を用いて本発明を適用した、光断層画像撮像装置について説明する。
図１（ａ）において、１００は光断層画像撮像装置、１０１は光源、１０３はビームスプリッタ、１０５は参照光、１０６は測定光、１４２は合波された光、１０７は被検査物であるところの被検眼である。
１０８は戻り光、１１０はシングルモードファイバー、１１１，１２０，１３５はレンズ、１１４はミラーである。
１１５は分散補償用ガラス、１１７は電動ステージ、１１９はＸＹスキャナ、１２５はパソコンである。
１２６は角膜、１２７は網膜、１３６は光束径変更手段であるところの可変ビームエキスパンダー、１５０は検出手段であるところの分光器、１３９はラインカメラ、１４０はフレームグラバー、１４１は分光手段であるところの透過型グレーティングである。
【００１３】
本実施例の光断層画像撮像装置においては、フーリエドメイン方式のＯＣＴ装置（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）が構成されている。
まず、図１（ａ）を用いて、本実施例における光断層画像撮像装置の光学系全体の概略構成について説明する。
本実施例の光断層画像撮像装置１００は、図１（ａ）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ている。
図中、光源１０１から出射した光がビームスプリッタ１０３によって参照光１０５と測定光１０６とに分割される。測定光１０６は、可変ビームエキスパンダー１３６を通過して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となって戻される。
そして、ビームスプリッタ１０３によって、参照光１０５と合波される。参照光１０５と戻り光１０８とは合波された後、合波された光を検出する検出手段を構成する分光器１５０に導かれる。
分光器１５０は、分光手段を構成する透過型グレーティング１４１、結像手段を構成するレンズ１３５−２、ラインカメラ１３９を備える。
分光器１５０内の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はラインカメラ１３９内の光電変換素子アレイであるところのラインセンサによって各位置（波長）毎に光強度を電圧に変換し、その信号を用いて、被検眼１０７の断層像が構成される。この断層像の構成方法については後述する。
【００１４】
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８４０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。
ここで、バンド幅は、得られる断層像の光軸方向の分解能に影響するため、重要なパラメーターである。
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８４０ｎｍとする。被検査物によっては、他の波長を選んでも良い。
光源１０１から出射された光はシングルモードファイバー１１０を通して、レンズ１１１に導かれ、平行光として出射される。
【００１５】
つぎに、各モードとビーム径可変の対応関係について説明する。
可変ビームエキスパンダー１３６は光束径調整手段を構成しており、測定光１０６の光束径を変化させる役割がある。
光束径を１ｍｍ〜４ｍｍの間で変化させることができる。光束径調整手段としては可変ビームエキスパンダーに限定せず、径の異なる絞りを選択して測定光の光路に挿入することで変えることもできる。
ここで可変ビームエキスパンダーは、不図示の正と負のレンズの組み合わせで構成され、各々のレンズ間隔を変化させることで光束径を大きくしたり（図２（ｇ））、逆に小さくしたり（図２（ｅ））するものである。
この装置においては低解像度モード時の光束径を１ｍｍとし、高解像度モード時の光束径を４ｍｍとする。
ここで、低解像度モードでは図２（ｅ）に示す網膜１２７上のスポット径が大きい状態である。
このモードは網膜のなるべく広い範囲を粗く撮像することを目的としている。
高解像度モードは図２（ｇ）に示す網膜１２７上のスポット径が小さい状態である。このモードは網膜の注目したい部分を詳細に見るモードである。
【００１６】
一方、図２中の焦点深度（ＤＯＦ）１３７は式（２）を用いると、低解像度モードの際の光束径１ｍｍの時（図２（ｅ））の焦点深度（ＤＯＦlと記載する）はおよそ±１ｍｍ（焦点深度範囲としては２ｍｍ）となる。
また、光束径４ｍｍの時（図２（ｇ））の焦点深度（ＤＯＦhと記載する）にはおよそ±０．０５ｍｍ（焦点深度範囲としては０．１ｍｍ）となる。
また、横分解能Ｒｘｙは各々式（１）を用いると光束径１ｍｍの時（図２（ｅ））にはおよそ２０μｍ、光束径４ｍｍの時（図２（ｇ））にはおよそ５μｍとなり、高解像度モードでは横分解能の高い高精細な断層像が得られる。
Ｒｘｙ＝ｋ1・λ／ＮＡ・・・式（１）
で表され、ｋ1は０．５程度の定数である。
一方、結像系の焦点深度（ＤＯＦ）は、
ＤＯＦ＝±ｋ2・（λ／ＮＡ2）・・・式（２）
で表され、ｋ2は０．６程度の定数である。
ここで、ＤＯＦは焦点深度、Ｒｘｙは横分解能、ＮＡは平行な測定光を結像する眼における開口数、λは測定光の中心波長である。
ＮＡは光束径と眼の焦点距離で求められ、眼の焦点距離を２２．５ｍｍとして、ＮＡ≒ｄ／（２・ｆ）で（ただしｄは光束径、ｆは測定時の眼の焦点距離）である。
光束径１ｍｍの場合、ＮＡd=1mmが０．０２２、光束径４ｍｍの場合のＮＡd=4mm＝０．０８８を上記計算に用いた。
【００１７】
つぎに、参照光１０５の光路について説明する。
ビームスプリッタ１０３によって分割された参照光１０５はミラー１１４−２に入射されて方向を変え、レンズ１３５−１により参照ミラー１１４−１に集光され、反射されることで、再びビームスプリッタ１０３に向かう。
次に、参照光１０５はビームスプリッタ１０３を通過し、分光器１５０に導かれる。
ここで、１１５は分散補償用ガラスである。分散補償用ガラス１１５は被検眼１０７に測定光１０６が往復した時の分散、つまり被測定物である眼球、結像に用いられる光学系の分散を参照光１０５に対して補償するものである。
さらに、１１７−１は参照ミラーの位置を制御する制御手段を構成する電動ステージ（参照ミラー位置変更手段）である。これにより撮像開始から撮像終了までの間における参照光１０５の光路長を調整・制御することができる。
また、電動ステージ１１７−１はパソコン１２５により制御することができる。
【００１８】
次に、測定光１０６の光路について説明する。
ビームスプリッタ１０３によって分割された測定光１０６は、ＸＹスキャナ１１９のミラーに入射される。
ここでは、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。
レンズ１２０−１、１２０−２は被検査物である網膜１２７を走査するための被検査物に測定光を集光させる集光手段を構成する光学系である。
これは、図１（ａ）に示すように、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、１２０−２の焦点距離はそれぞれ５０ｍｍ、５０ｍｍである。
また、１１７−２は集光手段の位置を制御する制御手段を構成する電動ステージ（集光位置変更手段）であり、付随するレンズ１２０−２の位置を、調整・制御することができる。
レンズ１２０−２の位置を調整することで、撮像開始から撮像終了までの間における被検査物である被検眼１０７の網膜１２７の所望の層に測定光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。
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となり、ビームスプリッタ１０３で反射され、ラインカメラ１３９に導かれる。
ここで、電動ステージ１１７−２もパソコン１２５により制御することができる。
【００１９】
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。
網膜１２７にて反射や散乱された光である戻り光１０８は、ビームスプリッタ１０３で反射される。
ここで、参照光１０５と戻り光１０８とはビームスプリッタ１０３の後方で合波されるように調整される。
そして、合波された光１４２は透過型グレーティング１４１によって波長毎に分光され、レンズ１３５−２で集光され、ラインカメラ１３９にて光の強度が各位置（波長）毎に電圧に変換される。
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。
ここでは、ラインカメラ１３９内部の、光電変換素子アレイであるところのラインセンサ上にレンズ１３５−２で結像される５０ｎｍの分光された光が、おおよそラインカメラで読み出すラインセンサの画素数に相当するように設計、調整されている。
ラインセンサは一列に並べられた光電変換素子が得た信号を時間的に順次読み出すように構成されている。
ただし、本実施例においてはラインセンサは２つのレジスタ部を設け、奇数番の画素は一方のレジスタ部、偶数番の画素はもう一方のレジスタ部に接続されている。
【００２０】
一方、５０ｎｍの分光された光はラインカメラ１３９内部のセンサ１０２４画素分の幅に結像されている。
図１（ｂ）にはラインセンサ１３９−１を模式的に示し、ラインセンサ１３９−１上に分光された光λｓ（８１５ｎｍ）からλｅ（８６５ｎｍ）までの光が結像される。
得られた電圧信号群はフレームグラバー１４０にてデジタル値に変換されて、パソコン１２５にてデータ処理を行い断層像を形成する。
ここでは、ラインカメラ１３９は前述のように１０２４画素を有し、合波された光１４２の波長毎の強度を得ることができる。
【００２１】
つぎに、本装置を用いた断層像の取得方法について説明する。
図１（ａ）、図２（ａ）〜（ｄ）を用いて、網膜１２７の断層像（光軸に平行な面）の取得方法について説明する。
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となりラインカメラ１３９に到達する。
ここでは、光源１０１のバンド幅が広く、空間コヒーレンス長が短いために、参照光路の光路長と測定光路の光路長とが略等しい場合に、ラインセンサ１３９−１（図３（ａ）、（ｂ）参照）にて、干渉縞が検出できる。
上記したように、ラインセンサ１３９−１で取得されるのは波長軸上のスペクトル領域の干渉縞となる。
次に、波長軸上の情報である該干渉縞を、ラインセンサ１３９−１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。
さらに、ＸＹスキャナ１１９のＸ軸を駆動しながら、該干渉縞を検知すれば、各Ｘ軸の位置毎に干渉縞が得られる。
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。
深さ方向（ＸＹＺ座標のＺ方向）に関するＸ方向のある位置の一次元データをＡスキャンと呼ぶ。
撮像する全Ｘ位置のＡスキャンを順次Ｘスキャナが回転する時系列に並べていくと結果として、ＸＺ面での戻り光１０８の強度の２次元分布が得られ、図２（ａ）〜（ｄ）に示すような断層像が得られる。これをＢスキャンと呼ぶ。
【００２２】
上記の低解像度モードと高解像度モードでは被測定物でのスポット径が異なり、特に高解像度モードではその横分解能をＢスキャンで活かすために各Ｘ軸上での位置を細かく得ることが必要で、分解能である５μｍ程度の間隔でＡスキャンを得て後Ｂスキャンを合成する。
また、低解像度モードではこれも分解能２０μｍ程度の間隔でＡスキャンを得るようにする。
なお、断層像は上記説明したように、得られるＢスキャンの強度をアレイ状に並べたものであり、例えば該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像の境界のみ強調して表示している。
【００２３】
つぎに、ゲートからの測定距離と画素数、焦点深度との関係について説明する。
ここで、図２（ａ）〜（ｄ）において測定光側における参照ミラー１１４−１と同じ光路長の位置をゲート位置Ｇとし、Ｇから本装置で撮像できる光学距離を撮像光学距離Ｄｅｐとする。
ここで、撮像する部分の光学距離が長くなった場合に干渉縞は細かくなって行く。
細かくなった干渉縞を検知できる限界を考えると、撮像光学距離Ｄｅｐは分光される波長幅とラインセンサ１３９−１で受ける波長幅に対応する画素数で決定される。
Ｄｅｐ＝Ｎ／（４・ΔＫ）・・・式（３）
ここで、Ｄｅｐは撮像光学距離、ΔＫは測定に用いる光源の波長幅の波数表現、Ｎは合波された光が含む波長のバンド幅が結像される領域の画素数である。
ΔＫはλsを波長バンド幅の一番短い波長、λeを波長バンド幅の一番長い波長とすると式（４）で求められ、本実施例のλs＝８１５ｎｍ、λe＝８６５ｎｍを代入すると７．１×１０-5（１／ｎｍ）となる。
ΔＫ＝｜１／λs−１／λe｜・・・式（４）
このΔＫの値を式（３）に代入すると読み込み画素数１０２４画素の際はＤｅｐ1024＝３．６ｍｍ、読み込み画素５１２画素の際はＤｅｐ512＝１．８ｍｍとなる。
【００２４】
一方、図２（ａ）−（ｄ）中のゲート位置Ｇと被測定物との関係はフーリエドメイン方式のＯＣＴ装置の場合にはゲート位置Ｇと被測定物の表面とを離すことが一般的である。
ゲート位置Ｇが被測定物の内部に入った場合にフーリエ変換で得られる鏡像と実像が重なってしまう、という問題が基本的に存在するからでる。
また、被測定物における焦点位置を調整し、焦点深度範囲に被測定物を最大入れるようにした場合に被測定物の深さ方向に関して最も広い範囲が良好に撮像できる。
【００２５】
つぎに、各モードについてゲート位置と焦点深度範囲、撮像光学距離との関係について説明する。
まず、図２（ａ）、（ｂ）を用いて、低解像度モードの場合について説明する。前述した通り光束径が１ｍｍであり、焦点深度範囲は２ｍｍである。
図１（ａ）で示すように、被測定物に対して電動ステージ１１７−１によって参照ミラー１１４−１を移動させる。
これによって調整されたゲート位置ＧからＺ方向に焦点深度範囲に入るように電動ステージ１１７−２によってレンズ１２０−２を移動させ焦点位置を調整したとする。
読み込み画素数を１０２４画素とすると撮像光学距離Ｄｅｐ1024＝３．６ｍｍ＞焦点深度ＤＯＦl＝２ｍｍとなり、焦点深度内にある被測定物の情報がこのモードで撮像できる。
また、図２（ｂ）のように、被測定物に凹凸があってゲート位置Ｇを被測定物表面から離す場合に、注目部分が焦点深度内に入るように調整する。
これにより、撮像光学距離Ｄｅｐ1024＝３．５ｍｍ≧（焦点深度＋ゲート位置と被測定物表面との距離）の条件内で、鏡像の影響が無く撮像することができる。
【００２６】
つぎに、図２（ｃ）、（ｄ）を用いて、高解像度モードの場合について説明する。
光束径が４ｍｍであり、焦点深度は０．１ｍｍである。ゲート位置Ｇと被測定物表面を概略一致させたうえで焦点位置を調整し被測定物表面から０．１ｍｍの範囲を深度内に入れたとする。
高解像で得たい被測定物の構造が焦点深度近傍のみにある場合、つまりＺ方向に深い側の情報を得なくてよい場合には、ラインセンサ全画素を読み込む必要は無い。
このような場合には、図３（ｂ）のように、ラインセンサを一画素間引きして読み込む。これにより読み込み時間を短くすることができる。
すなわち、Ａスキャン一本の取得時間が短くなる。
ラインセンサの間引き読みを行い、画素数を間引いて読み込み画素数を５１２画素とすると、撮像距離Ｄｅｐ512＝１．８ｍｍ＞焦点深度＝０．１ｍｍとなり、焦点深度内にある被測定物の情報がこのモードで撮像できる。
また、上記低解像度モードと同様に、例えば被測定物に凹凸があってゲート位置Ｇを被測定物表面から離す場合も撮像光学距離Ｄｅｐ512＝１．８ｍｍ≧（焦点深度＋ゲート位置と被測定物表面との距離）の条件内で鏡像の影響無く撮像ができる。
間引く場合のラインセンサ１３９−１の構成としては、前述したようにレジスタ部を２つ用意して並ぶ画素を交互に接続し、この間引く際に片側のレジスタ部（例えば奇数番の画素が接続されるレジスタ部）からのみ読み込むようにする、等の構成が挙げられる。
【００２７】
この高解像度モードの場合には、Ａスキャン読み込み画素数を減らすことができるので、Ａスキャン高解像度モードで多くのＡスキャンを得て合成する場合に被測定物の撮像時間を全１０２４画素読み出すことに対して短縮できる。
より高速なＡスキャン取得のために読み込み画素数を２個間引く、あるいは３個間引いて、読み込むことも可能である。
その際には、光束径によって決まる焦点深度ＤＯＦと注目したい部位の深さとの関係から求まる撮像光学距離Ｄｅｐを満たす画素数であればよい。
例えば、上記の例で言えば４ｍｍの光束径で深度が０．１ｍｍなのでゲート位置から０．１ｍｍまでの深さだけ撮像する場合、撮像光学距離Ｄｅｐが３個間引いて読み出すと読み出し画素数は２５６画素となる。
２５６画素の場合には式（３）から撮像光学距離Ｄｅｐ256＝０．９ｍｍであるため、ゲート位置と焦点深度範囲の調整によってはこの画素数でも十分に測定で可能であり、よりＡスキャン取得を高速とできる。
【００２８】
以上述べたように本実施例の光断層画像撮像装置においては、低解像度モードと高解像度モードを備えた上で高解像モードの際には合焦範囲が小さくなるため、被検査物によっては撮像する深さ方向の範囲を狭くしてもよく、その場合に読み出し画素を少なくできる。
このように、Ａスキャン取得時間が短縮できるため、全画素読み出すことに対して高速化が可能となる。
また、Ｂスキャンを構築する場合には基となる１本のＡスキャンを構成する画素が少なくなって処理演算が高速とできるため効果的である。
本実施例においては、光束径を限定するものではなく、例えば低解像度モードを２ｍｍ径、高解像度モードを６ｍｍ径などと変形することは容易である。
【００２９】
［実施例２］
つぎに、図１（ｂ）を用いて実施例２におけるフーリエドメイン方式の光断層画像撮像装置について説明する。
本実施例においては、実施例１とは異なり、検出手段を複数備え、これら検出手段における分光器がそれぞれ異なった構成とされている。
その他の装置としての構成は、実施例１と同様であるから重複する部分の説明は省略する。
まず、本実施例における光断層画像撮像装置の光学系の全体の概略構成について説明する。
図１（ｂ）において、２００は光断層画像撮像装置、２０１は光源、２０３、２５２はビームスプリッタ、２０５は参照光、２０６は測定光、２４３は合波された光（干渉光）、２０７は被検眼、２０８は戻り光、２１０はシングルモードファイバーである。
２１１、２２０、２３５、２３６はレンズ、２１４はミラーである。２１５は分散補償用ガラス、２１７は電動ステージ、２１９はＸＹスキャナ、２２５はパソコンである。
２２６は角膜、２２７は網膜、２３６は光束径変更手段であるところの可変ビームエキスパンダー、２５０、２５１は分光器、２３８、２３９はラインカメラ、２４０はフレームグラバー、２４１、２４２は透過型グレーティングである。
【００３０】
本実施例のＯＣＴ装置２００は、干渉光２４３が合波されるまでは実施例１と同様である。
干渉光２４３はビームスプリッタ２５２により分割され一部は分光器２５０、もう一方は分光器２５１に導かれる。各々の分光器の動作の概要は実施例１と同様である。
光源については実施例１と同様の物を用い、ＳＬＤの波長は８４０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。
また、可変ビームエキスパンダー２３６は、測定光２０６の光束径を変化させる役割がある。
光束径を１ｍｍ〜４ｍｍの間で変化させることができる。
本実施例についても低解像度モードは光束径１ｍｍ、高解像度モードは光束径４ｍｍとする。
したがって、各々の焦点深度ＤＯＦ、分解能の値も実施例１と同様である。
また、測定光、参照光の光路についても実施例１と同様である。
【００３１】
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。
合波された光２４３はビームスプリッタ２５２によって分岐されて各分光器２５０、２５１に導かれる。
ここで、分光器２５０は低解像度モード用の分光器であり、分光器２５１は高解像度モードの分光器である。
各々の分光器２５０、２５１は透過型グレーティング２４１、２４２によって波長毎に分光され、レンズ２３５−２、２３６−２で集光され、ラインカメラ２３８、２３９にて光の強度が各位置（波長）毎に電圧に変換される。
この際に低解像度モードの際はラインカメラ２３８を、高解像度モードの際は２３９を各々駆動する。
具体的には、ラインカメラ２３８、２３９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。
ラインカメラ２３８、２３９内部のラインセンサ上にここでレンズ２３５−２、２３６−２で結像される５０ｎｍの分光された光がおおよそラインカメラで読み出すラインセンサの画素数に相当するように設計、調整されている。
なお、各ラインセンサは実施例１とは異なり各々一つのレジスタ部のみが設けられている。
【００３２】
具体的には５０ｎｍの分光された光のバンド幅は、分光器２５０ではラインカメラ２３８内部のセンサ１０２４画素分の幅に結像されている。
図３（ｃ）にはラインセンサ２３８−１を模式的に示し、ラインセンサ２３８−１上に分光された光λs（８１５ｎｍ）からλe（８６５ｎｍ）までの光が結像される。
また、５０ｎｍの分光された光のバンド幅は分光器２５１ではラインカメラ２３９内部のセンサ５１２画素分の幅に結像されている。
図３（ｄ）にはラインセンサ２３９−１を模式的に示し、ラインセンサ２３９−１上に分光された光λs（８１５ｎｍ）からλe（８６５ｎｍ）までの光が結像される。
各分光器によってバンド幅とラインセンサ画素数との比を変更する手段としては、レンズの焦点距離、透過型グレーティングのピッチ、ラインセンサそのものの一画素の幅のいずれでも変更でき、その組み合わせでもよい。
フレームグラバー２４０は低解像度モードの際はラインカメラ２３８から、高解像度モードの際はラインカメラ２３９から得られた電圧信号群をデジタル値に変換して、パソコン２２５にてデータ処理を行い断層像を形成する。
ここでは、ラインカメラ２３９は合波された光２４３の波長毎の強度を得ることができる。
なお、断層像の取得方法は実施例１と同様のため説明を省略する。各モードの場合の撮像光学距離も実施例１と同様である。
ゲート距離と焦点深度との関係については、低解像度モードの際は動作が実施例１と同様のため説明を省略する。
【００３３】
つぎに、本実施例における高解像度モードの場合について説明する。
基本的なゲート位置、焦点深度範囲の位置関係は実施例１と同様である。
光束径が４ｍｍであり、焦点深度は０．１ｍｍである。ゲート位置Ｇと被測定物表面を概略一致させたうえで焦点位置を調整し被測定物表面から０．１ｍｍの範囲を深度内に入れたとする。
高解像度モードで選択する分光器２５１のラインセンサ２３９−１は５１２画素のため、撮像距離Ｄｅｐ512＝１．８ｍｍ＞焦点深度＝０．１ｍｍとなり、焦点深度内にある被測定物の情報がこのモードで撮像できる。
また、上記低解像度モードと同様に、例えば被測定物に凹凸があってゲート位置Ｇを被測定物表面から離す場合も撮像光学距離Ｄｅｐ512＝１．８ｍｍ≧（焦点深度＋ゲート位置と被測定物表面との距離）の条件内で鏡像の影響無く撮像ができる。
この高解像度モードの場合には、Ａスキャン読み込み画素数を減らすことができるので、Ａスキャン高解像度モードで沢山のＡスキャンを得て合成する場合に被測定物の撮像時間を全画素読み出しに対して短縮できる。
【００３４】
以上述べたように本実施例の光断層画像撮像装置においては、低解像度モードと高解像度モードを備えた上で、高解像度モードの場合に読み出し画素を少なくしたラインセンサを設けた分光器を選択可能にした。
この際に、センサの読み出し時間が減少することによりＡスキャン取得時間が短縮できるため、高速化が可能となる。
本実施例においては、光束径を限定するものではなく、例えば低解像度モードを２ｍｍ径、高解像度モードを６ｍｍ径などと変形可能なことは実施例１と同様である。
【００３５】
［実施例３］
つぎに、図４を用いて、実施例３におけるフーリエドメイン方式の光断層画像撮像装置について説明する。
本実施例においては、実施例１に比較して高解像度モードにおいて段階的にピント位置を変えて各々の位置で得られたＢスキャンの複数画像をつなぎ合わせるゾーンフォーカスの手法を採用したものである。
これにより、高解像度モードによる狭い焦点深度時の取得断層像を結果的により深い位置まで得る構成とすることが可能となる。
その他の装置としての構成は実施例１と同様のため重複する部分の説明は省略する。
【００３６】
まず、本実施例における光断層画像撮像装置の光学系の全体の概略構成について説明する。
図４（ａ）において、３００は光断層画像撮像装置、３０１は光源、３０３はビームスプリッタ、３０５は参照光、３０６は測定光、３４２は合波された光、３０７は被検眼、３０８は戻り光、３１０はシングルモードファイバーである。
３１１、３２０、３３５はレンズ、３１４はミラー、３１５は分散補償用ガラス、３１７は電動ステージ、３１９はＸＹスキャナ、３２５はパソコンである。
３２６は角膜、３２７は網膜、３３６は光束径変更手段であるところの可変ビームエキスパンダー、３５０は分光器、３３９はラインカメラ、３４０はフレームグラバー、３４１は透過型グレーティングである。
【００３７】
本実施例の光断層画像撮像装置３００は、低解像度モード時の動作は実施例１と同様である。
高解像度モードの撮像動時に、集光手段を構成するレンズ３２０−２の位置を制御する制御手段である電動ステージ３１７−２により、微小ステップ量移動させる。
そのレンズ３２０−２のステップ移動に伴い、参照ミラー３１４−１も参照ミラーの位置を制御する制御手段である電動ステージ３１７−１によって、微小ステップ移動させる。その移動量については後述する。
光源については実施例１と同様の物を用い、ＳＬＤの波長は８４０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。
【００３８】
また、可変ビームエキスパンダー３３６は、測定光３０６の光束径を変化させる役割がある。光束径を１ｍｍ〜４ｍｍの間で変化させることができる。
本実施例では低解像度モードは光束径１ｍｍ、高解像度モードは光束径２ｍｍとする。
したがって、低解像度モードの焦点深度ＤＯＦ、分解能の値は実施例１と同様であり、高解像度モードの焦点深度はＮＡd=2mmはＮＡ＝ｄ／（２・ｆ）より０．０４４となり、式（２）よりおよそ±０．３ｍｍ（焦点深度範囲は０．６ｍｍ）となる。また分解能Ｒｘｙd=2mmは約１０μｍとなる。
また、測定光、参照光の光路についても実施例１と同様である。
測定系の構成も実施例１と同様であり、高解像度モードの際にラインカメラ３３９のラインセンサ３３９−１で画素の間引き読みをする点も同様である。
したがって、ラインセンサのレジスタ部の構成も実施例１と同様である。
【００３９】
ここで、高解像度モードの際のゾーンフォーカス動作と撮像光学距離Ｄｅｐ512との関係を図４（ｂ）〜（ｄ）を用いて説明する。
この高解像度モードではゾーンフォーカスを４段階に分けて動作させてＢスキャン画像を取り込み、後につなぎ合わせの画像合成を行うものである。
図４（ｂ）〜（ｄ）はゾーンフォーカスの各段階のゲート位置Ｇと焦点深度範囲ＤＯＦhを示すものである。
図４（ｂ）は第一段階のゾーンフォーカスの状態を示し、ＤＯＦhは被測定物である網膜表面付近に位置させるようにレンズ３２０−２を調整しておく。
一方、ゲート位置ＧはＤＯＦhよりも上方に位置させるようにミラー３１４−１を移動させ調整しておく。
この位置において通常のＢスキャンの画像を取得してパソコン３２５内の不図示のメモリに蓄積しておく。
【００４０】
次のゾーンフォーカスの段階では、図４（ｃ）に示すように焦点深度範囲ＤＯＦhとゲート位置Ｇを同時に移動させる。
この際電動ステージ３１７−２によるレンズ３２０−２の移動によって焦点深度範囲ＤＯＦhはＤＯＦhの長さ０．６ｍｍよりも０．１ｍｍ短い０．５ｍｍだけＺ方向に移動させる。
ゲート位置もそれに伴って電動ステージ３１７−１によって参照ミラー３１４−１を０．５ｍｍ移動させている。この状態でＢスキャンを取得する。
焦点深度範囲よりも移動距離が短いのは取得した画像のつなぎ合わせの際に重ねあわせる部分の画像を、焦点深度内にある高解像度な画像とすることでつなぎ合わせの精度向上を図るものである。
次のゾーンフォーカスの段階も同様に焦点深度範囲ＤＯＦhとゲート位置Ｇを０．５ｍｍづつ移動させてＢスキャンを取得する。
この４つのＢスキャンの画像から４段階の移動による焦点深度範囲の総計は２ｍｍとなる。
この４つのＢスキャン画像をパソコン３２５上でゾーンフォーカスの移動距離に応じてつなぎ合わせてＺ方向に広範囲の画像が高い横分解能で得られることとなる。
【００４１】
ゲート位置Ｇを焦点深度範囲の調整とともに動かすことは、５１２画素読み出しにおける撮像光学距離Ｄｅｐ512＝１．８ｍｍよりもゾーンフォーカスで得ようとする画像のＺ方向長さ２ｍｍが大きいため必須となる。
また、フーリエドメインＯＣＴの特徴としてゲート位置から離れるほど得られる信号強度が低くなることがある。
各ゾーンフォーカスの段階でのＢスキャン取得時にゲート位置Ｇと焦点深度範囲との距離が同一であること、ゲート位置固定の条件よりも信号強度の点で有利である。
ここで、高解像度モードの際に画素数を減じて５１２画素としていることで、実施例１と同様に１０２４画素の読み出しに比較して読み出し速度が速いことに加え、処理速度が速い。
すなわち、ゾーンフォーカスで得たＢスキャンをつなぎ合わせる処理の際にゾーンフォーカス一段分のＢスキャン画像が小さいことから処理速度が速くなる。
【００４２】
以上述べたように本実施例の光断層画像撮像装置においては、低解像度モードと高解像度モードを備えた上で、高解像度モードの際にゾーンフォーカスの手法を用いている。
そのため、ゾーンフォーカス時に読み出し画素を少なくすることができ、Ａスキャン取得時間が短縮、ひいてはＢスキャン画像取得時間の短縮が可能となる。
さらに、ゾーンフォーカスで得たＢスキャンをつなぎ合わせる処理の際にゾーンフォーカス一段分のＢスキャン画像が小さいため処理を速くすることができる。なお、本実施例においては、光束径を限定するものではなく、例えば低解像度モードを２ｍｍ径、高解像度モードを４ｍｍ径とすることなどが可能なことは実施例１と同様である。
【００４３】
［実施例４］
つぎに、図５（ａ）、（ｂ）を用いて、実施例４におけるフーリエドメイン方式の光断層画像撮像装置について説明する。
本実施例においては、実施例３に比較して分光器の構成が異なり、光電変換素子アレイ一画素当たりの波長幅を前記ズームレンズによって変更して該光電変換素子アレイに結像させるように構成されている。
そして、結像させた範囲の画素のデータにより、前記断層画像を形成するように構成されている。
その他の装置としての構成は、実施例３と同様のため重複する部分の説明を省略する。
図５において、４５０は分光器、４４１は透過型グレーティング、４３５−２、４３５−３はレンズであり、この２つのレンズの組み合わせでズームレンズを形成する。
４３９はラインカメラである。
【００４４】
本実施例の光断層画像撮像装置は、低解像度モード時、高解像度モード時の動作は分光器部分を除いて同じである。
すなわち、高解像度モード時の焦点深度範囲の調整、ゲート位置の調整、段階的に焦点深度範囲位置を変えてＢスキャンを取得するゾーンフォーカスの手順なども同じである。
光源については実施例１と同様の物を用い、ＳＬＤの波長は８４０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。
低解像度モードは可変エキスパンダーによって光束径１ｍｍ、高解像度モードは光束径２ｍｍとする。
したがって、各モードの焦点深度ＤＯＦ、分解能の値は実施例３と同様である。また、測定光、参照光の光路についても実施例１と同様である。
【００４５】
ここで、分光器周りの動作について図５（ａ）、（ｂ）、および図６（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
まず、低解像度モードにおける分光器の状態について説明する。
実施例１〜３と同様に、合波された光は分光器４５０に導かれる。
ここで、低解像モード度の際には、図５（ａ）のようにレンズ４３５−２、４３５−３はズームレンズとして長焦点状態に調整されている。
透過型グレーティング４４１によって波長毎に分光された合波された光は、レンズ４３５−２、４３５−３で集光される。
そして、ラインカメラ４３９内部のラインセンサ４３９−１上に結像され、５０ｎｍのバンド幅の分光された光がラインセンサの画素数に相当するようにズームレンズとして各レンズ４３５−２、４３５−３は調整されている。
具体的には図６（ａ）に示すように５０ｎｍの分光された光はラインカメラ４３９内部のセンサ１０２４画素分の幅に結像されている。
図６（ａ）にはラインセンサ４３９−１を模式的に示し、ラインセンサ４３９−１上に分光された光λs（８１５ｎｍ）からλe（８６５ｎｍ）までの光が結像される。これは実施例３と同様な分光器の状態である。
【００４６】
次に、高解像度モードにおける分光器の状態について説明する。
高解像度モードの際には図５（ｂ）のようにレンズ４３５−２、４３５−３はズームレンズとして短焦点の状態に調整されている。
それにより、透過型グレーティング４４１によって波長毎に分光された光、つまり５０ｎｍのバンド幅の光は図６（ｂ）上の５１２画素の幅に結像される。
読み出しの際は１０２４画素分のデータを読み出すが、各焦点深度位置におけるＢスキャン画像を構築する際のＦＦＴなどの処理、各Ｂスキャンをつなぎ合わせる際には５１２画素分のデータを用いる。すなわち、光電変換素子アレイ上に結像される合波した光の像相当部分の画素のみのデータを用いる。
これによって、高解像度モード時の画像構築の際の時間を短くすることができると共に、実施例３に比較してラインセンサの間引き読みに比較して合波された光の光量を損失しないため、得られる画像のコントラストが高くなる。
【００４７】
さらに、光電変換素子アレイを領域分割し、該分割された少なくとも一つの領域における画素のデータを、該領域分割された他の領域から独立して読み出し可能に構成してもよい。
具体的には、例えばラインセンサ４３９−１にあらかじめ中央部分の５１２画素に対して独立に読み出せるようにレジスタ部を設けることにより、高解像度モードにおいてラインセンサ４３９−１の中央部分における５１２画素のみを読み出せるようにしてもよい。
その際には、画像構築の高速化に加え、読み出す場合に１０２４画素分のデータを読み出す必要がないことから、ラインセンサの読み出し時間も短縮でき、より一層、撮像時間の短縮化を図ることができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施例においては、ゾーンフォーカスを用いた高解像度モードによる撮像において、光量損失が無いことで画像のコントラストが高く、撮像が短時間にできる。
本実施例において、ズームレンズによる結像範囲は１０２４、５１２画素に限定するものでは無く、例えば２５６画素など自由に選択できるものである。
また、ラインセンサに対してレンズがズーム動作をすることで結像位置がずれてしまうことも考えられるが、その際はモードによってラインセンサとレンズの位置関係を自動、あるいは手動で調整する機構を備えてもよい。
【００４９】
［実施例５］
つぎに、図５（ｃ）、（ｄ）を用いて、実施例５におけるフーリエドメイン方式の光断層画像撮像装置について説明する。
本実施例においては、実施例４に対して分光器の構成が異なる。
その他の装置としての構成は実施例４と同様のため重複する部分の説明は省略する。
図５（ｃ）、（ｄ）において、５５０は分光器、５４１は透過型グレーティング、５３５−２、５３５−３はレンズであり、この２つのレンズの組み合わせでズームレンズを形成する。
５３９はラインカメラである。５５５はラインカメラ５３９とレンズ５３５−２、５３５−３の位置を相対的に移動させるカメラ移動リニアアクチュエータである。
【００５０】
本実施例の光断層画像撮像装置は、低解像度モード時、高解像度モード時の動作は分光器部分を除いて実施例３、４と同じである。
すなわち、高解像度モード時の焦点深度範囲の調整、ゲート位置の調整、段階的に焦点深度範囲位置を変えてＢスキャンを取得する手順も同様である。
光源については、実施例１と同様の物を用い、ＳＬＤの波長は８４０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。
低解像度モードは可変エキスパンダーによって光束径１ｍｍ、高解像度モードは光束径２ｍｍとする。よって各モードの焦点深度ＤＯＦ、スポット径の値は実施例３、４と同様である。
また、測定光、参照光の光路についても実施例１と同様である。
【００５１】
ここで分光器周りの動作について、図５（ｃ）、（ｄ）、および図６（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）を用いて説明する。
まず、低解像度モードにおける分光器の状態について説明する。
実施例１〜３と同様に、合波された光は分光器５５０に導かれる。
ここで、低解像度モードの際には、図５（ｃ）のようにレンズ５３５−２、５３５−３はズームレンズとして長焦点状態に調整されている。
さらに、カメラ移動リニアアクチュエータ５５５にてラインカメラ５３９内のラインセンサ中心とレンズ５３５−２、５３５−３からなるズームレンズの光軸がおおよそ一致するように位置されている。
透過型グレーティング５４１によって波長毎に分光された光は、レンズ５３５−２、５３５−３で集光される。
そして、ラインカメラ５３９内部のラインセンサ５３９−１上に結像される５０ｎｍのバンド幅の光がラインセンサの画素数に相当するようにズームレンズとして各レンズ５３５−２、５３５−３は調整されている。
具体的には、図６（ｃ）に示すようにラインカメラ５３９内部のラインセンサ１０２４画素分の幅に結像されている。
図６（ｃ）にはラインセンサ５３９−１を模式的に示し、ラインセンサ５３９−１上に分光された光λs（８１５ｎｍ）からλe（８６５ｎｍ）までの光が結像される。これは実施例４と同様な分光器の状態である。
【００５２】
次に、高解像度モードにおける分光器の状態について説明する。
高解像度モードの際には、図５（ｄ）のようにレンズ５３５−２、５３５−３はズームレンズとして短焦点の状態に調整されている。
それと共に、さらにカメラ移動リニアアクチュエータ５５５にてラインカメラ５３９内のラインセンサの図５（ｄ）中下側にレンズ５３５−２、５３５−３からなるズームレンズの光軸がおおよそ一致するように位置されている。
具体的には、図６（ｄ）に示すようにラインセンサ５３９−１の図中下側の６８３画素のおよそ中央にズームレンズとしての光軸がおおよそ一致している。
それにより、透過型グレーティング５４１によって波長毎に分光された光、つまり５０ｎｍの範囲の光は図６（ｄ）上の６８３画素の幅に結像される。ここでラインセンサ５３９−１にあらかじめこの６８３画素と、この状態で結像範囲外の３４１画素に対して独立に読み出せるようにレジスタ部を設けている。
したがって、高解像度モードの図６（ｄ）の状態においてラインセンサ５３９−１の必要な６８３画素のみを読み出す。
これらにより、ラインセンサの読み出し時間が短縮できるため、より撮像が短時間にできる。
さらに、高解像度モードにおいて、図６（ｅ）のような結像状態にレンズ５３５−２、５３５−３と、ラインカメラ位置を調整してもよい。
その際には撮像光学距離は３４１画素分（式（３）より１．２ｍｍ）となるが、ゾーンフォーカスをより細かく行う場合などはこのようにしてもよく、その際にはラインセンサの読み出し時間がより短縮できる。
【００５３】
以上に説明したように、本実施例においては、ゾーンフォーカスを用いた高解像度モードによる撮像において、光量損失が無く画像のコントラストが高く、撮像が短時間にできる。それと共に、エリアセンサを非対称に領域分割し、ズームレンズの結像位置を移動させることで撮像光学距離を多様に変えることができ、高解像度モードの際の撮像速度選択の自由度を上げることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０１、２０１：光源
１０３、２０３：ビームスプリッタ
１０５、２０５：参照光
１０６、２０６：測定光
１０７、２０７：被検眼
１０８、２０８：戻り光
１１７、２１７：電動ステージ
１１９、２１９：ＸＹスキャナ
１２５、２２５：パソコン
１３６、２３６：可変ビームエキスパンダー（光束径変更手段）
１３９、２３８、２３９：ラインカメラ
１３９−１、２３８−１、２３９−１：ラインセンサ
１４０、２４０：フレームグラバー
１４１、２４１：透過型グレーティング
１５０、２５０、２５１：分光器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光断層画像撮像装置に関し、特に眼科診療等に用いられる光断層画像撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、光学機器を用いた眼科用機器として、様々なものが使用されている。
例えば、眼を観察する光学機器として、前眼部撮影機、眼底カメラ、共焦点レーザー走査検眼鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ：ＳＬＯ）、等様々な機器が使用されている。
中でも、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（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：以下、これをＯＣＴと記す。）による光断層画像撮像装置は、試料の断層像を高分解能に得ることができる装置である。
このようなＯＣＴは、眼科用機器として網膜の専門外来では必要不可欠な装置になりつつある。
【０００３】
上記光断層画像撮像装置によると、低コヒーレント光である測定光を、サンプルに照射し、そのサンプルからの後方散乱光を、干渉系を用いることで高感度に測定することができる。
また、光断層画像撮像装置は該測定光を、該サンプル上にスキャンすることで、断層像を高分解能に得ることができる。
そのため、被検眼の眼底における網膜の断層像を高分解能に撮像することも可能であることから、網膜の眼科診断等において広く利用されている。
近年、眼科用光断層画像撮像装置は従来のタイムドメイン方式から、より高速な撮像が可能なフーリエドメイン方式に移行しつつある。
被検眼における特定の奥行き毎に情報を取得するタイムドメイン方式に対して、フーリエドメイン方式は、奥行き方向の情報を一括して取得するため、高速な撮像を可能にしている。
高速な撮像は、固視微動に代表される眼球運動による画像のブレや欠落を防ぐことを可能にしている。
【０００４】
一方、従来において、このような高解像度化と撮像に要する時間の短縮化の両方の要請を満たすため、特許文献１ではつぎのような光学装置が提案されている。
すなわち、ＯＣＴとＯＣＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）とを使い分けるようにした生体試料の内部を観察する光学装置が提案されている。
この装置では、生体試料内の大きな構造の確認等にはＯＣＴを用い、その中の注目領域を更に細かい分解能で観察する際には、ＯＣＭに切り換え可能に構成されている。
その際、ＯＣＴとＯＣＭとでは焦点深度が大きく異なることから、光束径変換光学系を用いて、小さい開口数を有するＯＣＴと、大きい開口数を有するＯＣＭとに対し、それぞれに応じた光束径が設定できるように構成されている。
これにより、高Ｓ／Ｎ比での観察が可能とされている。
また、特許文献２では、フーリエドメイン方式によりＯＣＴそのものにより高解像を達成するようにした光断層画像撮像装置が提案されている。
この装置では、狭い焦点深度を補うために、光路長調整手段を用いて被測定物を深さ方向に合焦位置を移動させて複数の画像を得、それを合成することで被測定物の横方向および光軸方向の分解能の高い断層画像の取得ができるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１７４７６９号公報
【特許文献２】特開２００７−１０１２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来例のものにおいては、つぎのような課題を有している。
例えば、特許文献１では、高解像度で撮像するため光束径を大きくした際にはＯＣＴ撮像を行わない。
そのため、光束径変換光学系を用いて高解像度の撮像する際に測定光のビーム径を大きくすることによって生じるＯＣＴ撮像における課題、等については考慮されていない。
また、上記特許文献２においては、画像の重ね合わせに際してどのように高速化を図るか等について何も開示されておらず、また複数画像取得、および画像合成のために時間がかかる。
一方、光断層画像撮像装置による眼科診断等においては、上記したように被検者の負担を軽くするため、撮像に要する時間を短くすることが強く望まれている。以上のように、従来例のものにおいては、ＯＣＴにより高解像度の断層像を撮像する際に、撮像時間の短縮化をどのように図るか等について考慮されていない。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、大まかな撮像を行うための低解像度モードと、詳細な画像を得る高解像度モードを備え、特に高解度像モードにおける断層像の撮像を高速化することが可能となる光断層画像撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、つぎのように構成した光断層画像撮像装置及び光断層画像撮像装置の制御方法を提供するものである。
本発明の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波した光に基づいて前記被検査物の断層画像を取得する光断層画像撮像装置であって、
前記測定光の光束径を変更する光束径変更手段と、
前記合波した光を分光する分光手段と、
前記光束径変更手段により前記測定光の光束径を大きくした場合、前記分光された光の照射される範囲を狭くする範囲変更手段と、
前記範囲変更手段からの光を検出する検出手段と、
を有することを特徴とする。
また、本発明の光断層画像撮像装置の制御方法は、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波した光に基づいて前記被検査物の断層画像を取得する光断層画像撮像装置の制御方法であって、
前記測定光の光束径を変更する工程と、
前記測定光の光束径を大きくした場合、前記合波した光の照射される範囲を狭くする工程と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大まかな撮像を行うための低解像度モードと、詳細な画像を得る高解像度モードを備え、特に高解度像モードにおける断層像の撮像を高速化することが可能となる光断層画像撮像装置を実現することができる。
これにより、眼科診断等において、被検者の負担が少ない網膜断層像の撮像が可能となる光断層画像撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１と実施例２における光断層画像撮像装置の光学系の構成について説明する図であり、図１（ａ）は実施例１、図１（ｂ）は実施例２の構成を説明する図である。
【図２】本発明の実施例１について説明する図である。図２（ａ）−（ｄ）はゲート位置と焦点深度範囲との関係を説明する図であり、図２（ｅ）−（ｈ）は光束径変換手段を説明する図である。
【図３】本発明の実施例１と実施例２におけるラインセンサの動作を説明する図である。図３（ａ）、（ｂ）は実施例１の、また図３（ｃ）、（ｄ）は実施例２の、ラインセンサの動作を説明する図である。
【図４】本発明の実施例３について説明する図である。図４（ａ）は光断層画像撮像装置の光学系の構成について説明する図であり、図４（ｂ）−（ｅ）はゾーンフォーカス時のゲート位置と焦点深度範囲との関係を説明する図である。
【図５】本発明の実施例４と実施例５における光断層画像撮像装置の分光器について説明する図である。図５（ａ）、（ｂ）は実施例４の、図５（ｃ）、（ｄ）は実施例５の分光器について説明する図である。
【図６】本発明の実施例４と実施例５におけるラインセンサの動作を説明する図である。図６（ａ）、（ｂ）は実施例４の、また図６（ｃ）、（ｄ）は実施例５の、ラインセンサの動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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】
【００１２】
［実施例１］
実施例１においては、図１（ａ）を用いて本発明を適用した、光断層画像撮像装置について説明する。
図１（ａ）において、１００は光断層画像撮像装置、１０１は光源、１０３はビームスプリッタ、１０５は参照光、１０６は測定光、１４２は合波された光、１０７は被検査物であるところの被検眼である。
１０８は戻り光、１１０はシングルモードファイバー、１１１，１２０，１３５はレンズ、１１４はミラーである。
１１５は分散補償用ガラス、１１７は電動ステージ、１１９はＸＹスキャナ、１２５はパソコンである。
１２６は角膜、１２７は網膜、１３６は光束径変更手段であるところの可変ビームエキスパンダー、１５０は検出手段であるところの分光器、１３９はラインカメラ、１４０はフレームグラバー、１４１は分光手段であるところの透過型グレーティングである。
【００１３】
本実施例の光断層画像撮像装置においては、フーリエドメイン方式のＯＣＴ装置（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）が構成されている。
まず、図１（ａ）を用いて、本実施例における光断層画像撮像装置の光学系全体の概略構成について説明する。
本実施例の光断層画像撮像装置１００は、図１（ａ）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ている。
図中、光源１０１から出射した光がビームスプリッタ１０３によって参照光１０５と測定光１０６とに分割される。測定光１０６は、可変ビームエキスパンダー１３６を通過して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となって戻される。
そして、ビームスプリッタ１０３によって、参照光１０５と合波される。参照光１０５と戻り光１０８とは合波された後、合波された光を検出する検出手段を構成する分光器１５０に導かれる。
分光器１５０は、分光手段を構成する透過型グレーティング１４１、結像手段を構成するレンズ１３５−２、ラインカメラ１３９を備える。
分光器１５０内の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はラインカメラ１３９内の光電変換素子アレイであるところのラインセンサによって各位置（波長）毎に光強度を電圧に変換し、その信号を用いて、被検眼１０７の断層像が構成される。この断層像の構成方法については後述する。
【００１４】
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８４０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。
ここで、バンド幅は、得られる断層像の光軸方向の分解能に影響するため、重要なパラメーターである。
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８４０ｎｍとする。被検査物によっては、他の波長を選んでも良い。
光源１０１から出射された光はシングルモードファイバー１１０を通して、レンズ１１１に導かれ、平行光として出射される。
【００１５】
つぎに、各モードとビーム径可変の対応関係について説明する。
可変ビームエキスパンダー１３６は光束径調整手段を構成しており、測定光１０６の光束径を変化させる役割がある。
光束径を１ｍｍ〜４ｍｍの間で変化させることができる。光束径調整手段としては可変ビームエキスパンダーに限定せず、径の異なる絞りを選択して測定光の光路に挿入することで変えることもできる。
ここで可変ビームエキスパンダーは、不図示の正と負のレンズの組み合わせで構成され、各々のレンズ間隔を変化させることで光束径を大きくしたり（図２（ｇ））、逆に小さくしたり（図２（ｅ））するものである。
この装置においては低解像度モード時の光束径を１ｍｍとし、高解像度モード時の光束径を４ｍｍとする。
ここで、低解像度モードでは図２（ｅ）に示す網膜１２７上のスポット径が大きい状態である。
このモードは網膜のなるべく広い範囲を粗く撮像することを目的としている。
高解像度モードは図２（ｇ）に示す網膜１２７上のスポット径が小さい状態である。このモードは網膜の注目したい部分を詳細に見るモードである。
【００１６】
一方、図２中の焦点深度（ＤＯＦ）１３７は式（２）を用いると、低解像度モードの際の光束径１ｍｍの時（図２（ｅ））の焦点深度（ＤＯＦlと記載する）はおよそ±１ｍｍ（焦点深度範囲としては２ｍｍ）となる。
また、光束径４ｍｍの時（図２（ｇ））の焦点深度（ＤＯＦhと記載する）にはおよそ±０．０５ｍｍ（焦点深度範囲としては０．１ｍｍ）となる。
また、横分解能Ｒｘｙは各々式（１）を用いると光束径１ｍｍの時（図２（ｅ））にはおよそ２０μｍ、光束径４ｍｍの時（図２（ｇ））にはおよそ５μｍとなり、高解像度モードでは横分解能の高い高精細な断層像が得られる。
Ｒｘｙ＝ｋ1・λ／ＮＡ・・・式（１）
で表され、ｋ1は０．５程度の定数である。
一方、結像系の焦点深度（ＤＯＦ）は、
ＤＯＦ＝±ｋ2・（λ／ＮＡ2）・・・式（２）
で表され、ｋ2は０．６程度の定数である。
ここで、ＤＯＦは焦点深度、Ｒｘｙは横分解能、ＮＡは平行な測定光を結像する眼における開口数、λは測定光の中心波長である。
ＮＡは光束径と眼の焦点距離で求められ、眼の焦点距離を２２．５ｍｍとして、ＮＡ≒ｄ／（２・ｆ）で（ただしｄは光束径、ｆは測定時の眼の焦点距離）である。
光束径１ｍｍの場合、ＮＡd=1mmが０．０２２、光束径４ｍｍの場合のＮＡd=4mm＝０．０８８を上記計算に用いた。
【００１７】
つぎに、参照光１０５の光路について説明する。
ビームスプリッタ１０３によって分割された参照光１０５はミラー１１４−２に入射されて方向を変え、レンズ１３５−１により参照ミラー１１４−１に集光され、反射されることで、再びビームスプリッタ１０３に向かう。
次に、参照光１０５はビームスプリッタ１０３を通過し、分光器１５０に導かれる。
ここで、１１５は分散補償用ガラスである。分散補償用ガラス１１５は被検眼１０７に測定光１０６が往復した時の分散、つまり被測定物である眼球、結像に用いられる光学系の分散を参照光１０５に対して補償するものである。
さらに、１１７−１は参照ミラーの位置を制御する制御手段を構成する電動ステージ（参照ミラー位置変更手段）である。これにより撮像開始から撮像終了までの間における参照光１０５の光路長を調整・制御することができる。
また、電動ステージ１１７−１はパソコン１２５により制御することができる。
【００１８】
次に、測定光１０６の光路について説明する。
ビームスプリッタ１０３によって分割された測定光１０６は、ＸＹスキャナ１１９のミラーに入射される。
ここでは、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。
レンズ１２０−１、１２０−２は被検査物である網膜１２７を走査するための被検査物に測定光を集光させる集光手段を構成する光学系である。
これは、図１（ａ）に示すように、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、１２０−２の焦点距離はそれぞれ５０ｍｍ、５０ｍｍである。
また、１１７−２は集光手段の位置を制御する制御手段を構成する電動ステージ（集光位置変更手段）であり、付随するレンズ１２０−２の位置を、調整・制御することができる。
レンズ１２０−２の位置を調整することで、撮像開始から撮像終了までの間における被検査物である被検眼１０７の網膜１２７の所望の層に測定光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。
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となり、ビームスプリッタ１０３で反射され、ラインカメラ１３９に導かれる。
ここで、電動ステージ１１７−２もパソコン１２５により制御することができる。
【００１９】
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。
網膜１２７にて反射や散乱された光である戻り光１０８は、ビームスプリッタ１０３で反射される。
ここで、参照光１０５と戻り光１０８とはビームスプリッタ１０３の後方で合波されるように調整される。
そして、合波された光１４２は透過型グレーティング１４１によって波長毎に分光され、レンズ１３５−２で集光され、ラインカメラ１３９にて光の強度が各位置（波長）毎に電圧に変換される。
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。
ここでは、ラインカメラ１３９内部の、光電変換素子アレイであるところのラインセンサ上にレンズ１３５−２で結像される５０ｎｍの分光された光が、おおよそラインカメラで読み出すラインセンサの画素数に相当するように設計、調整されている。
ラインセンサは一列に並べられた光電変換素子が得た信号を時間的に順次読み出すように構成されている。
ただし、本実施例においてはラインセンサは２つのレジスタ部を設け、奇数番の画素は一方のレジスタ部、偶数番の画素はもう一方のレジスタ部に接続されている。
【００２０】
一方、５０ｎｍの分光された光はラインカメラ１３９内部のセンサ１０２４画素分の幅に結像されている。
図１（ｂ）にはラインセンサ１３９−１を模式的に示し、ラインセンサ１３９−１上に分光された光λｓ（８１５ｎｍ）からλｅ（８６５ｎｍ）までの光が結像される。
得られた電圧信号群はフレームグラバー１４０にてデジタル値に変換されて、パソコン１２５にてデータ処理を行い断層像を形成する。
ここでは、ラインカメラ１３９は前述のように１０２４画素を有し、合波された光１４２の波長毎の強度を得ることができる。
【００２１】
つぎに、本装置を用いた断層像の取得方法について説明する。
図１（ａ）、図２（ａ）〜（ｄ）を用いて、網膜１２７の断層像（光軸に平行な面）の取得方法について説明する。
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となりラインカメラ１３９に到達する。
ここでは、光源１０１のバンド幅が広く、空間コヒーレンス長が短いために、参照光路の光路長と測定光路の光路長とが略等しい場合に、ラインセンサ１３９−１（図３（ａ）、（ｂ）参照）にて、干渉縞が検出できる。
上記したように、ラインセンサ１３９−１で取得されるのは波長軸上のスペクトル領域の干渉縞となる。
次に、波長軸上の情報である該干渉縞を、ラインセンサ１３９−１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。
さらに、ＸＹスキャナ１１９のＸ軸を駆動しながら、該干渉縞を検知すれば、各Ｘ軸の位置毎に干渉縞が得られる。
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。
深さ方向（ＸＹＺ座標のＺ方向）に関するＸ方向のある位置の一次元データをＡスキャンと呼ぶ。
撮像する全Ｘ位置のＡスキャンを順次Ｘスキャナが回転する時系列に並べていくと結果として、ＸＺ面での戻り光１０８の強度の２次元分布が得られ、図２（ａ）〜（ｄ）に示すような断層像が得られる。これをＢスキャンと呼ぶ。
【００２２】
上記の低解像度モードと高解像度モードでは被測定物でのスポット径が異なり、特に高解像度モードではその横分解能をＢスキャンで活かすために各Ｘ軸上での位置を細かく得ることが必要で、分解能である５μｍ程度の間隔でＡスキャンを得て後Ｂスキャンを合成する。
また、低解像度モードではこれも分解能２０μｍ程度の間隔でＡスキャンを得るようにする。
なお、断層像は上記説明したように、得られるＢスキャンの強度をアレイ状に並べたものであり、例えば該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像の境界のみ強調して表示している。
【００２３】
つぎに、ゲートからの測定距離と画素数、焦点深度との関係について説明する。
ここで、図２（ａ）〜（ｄ）において測定光側における参照ミラー１１４−１と同じ光路長の位置をゲート位置Ｇとし、Ｇから本装置で撮像できる光学距離を撮像光学距離Ｄｅｐとする。
ここで、撮像する部分の光学距離が長くなった場合に干渉縞は細かくなって行く。
細かくなった干渉縞を検知できる限界を考えると、撮像光学距離Ｄｅｐは分光される波長幅とラインセンサ１３９−１で受ける波長幅に対応する画素数で決定される。
Ｄｅｐ＝Ｎ／（４・ΔＫ）・・・式（３）
ここで、Ｄｅｐは撮像光学距離、ΔＫは測定に用いる光源の波長幅の波数表現、Ｎは合波された光が含む波長のバンド幅が結像される領域の画素数である。
ΔＫはλsを波長バンド幅の一番短い波長、λeを波長バンド幅の一番長い波長とすると式（４）で求められ、本実施例のλs＝８１５ｎｍ、λe＝８６５ｎｍを代入すると７．１×１０-5（１／ｎｍ）となる。
ΔＫ＝｜１／λs−１／λe｜・・・式（４）
このΔＫの値を式（３）に代入すると読み込み画素数１０２４画素の際はＤｅｐ1024＝３．６ｍｍ、読み込み画素５１２画素の際はＤｅｐ512＝１．８ｍｍとなる。
【００２４】
一方、図２（ａ）−（ｄ）中のゲート位置Ｇと被測定物との関係はフーリエドメイン方式のＯＣＴ装置の場合にはゲート位置Ｇと被測定物の表面とを離すことが一般的である。
ゲート位置Ｇが被測定物の内部に入った場合にフーリエ変換で得られる鏡像と実像が重なってしまう、という問題が基本的に存在するからでる。
また、被測定物における焦点位置を調整し、焦点深度範囲に被測定物を最大入れるようにした場合に被測定物の深さ方向に関して最も広い範囲が良好に撮像できる。
【００２５】
つぎに、各モードについてゲート位置と焦点深度範囲、撮像光学距離との関係について説明する。
まず、図２（ａ）、（ｂ）を用いて、低解像度モードの場合について説明する。前述した通り光束径が１ｍｍであり、焦点深度範囲は２ｍｍである。
図１（ａ）で示すように、被測定物に対して電動ステージ１１７−１によって参照ミラー１１４−１を移動させる。
これによって調整されたゲート位置ＧからＺ方向に焦点深度範囲に入るように電動ステージ１１７−２によってレンズ１２０−２を移動させ焦点位置を調整したとする。
読み込み画素数を１０２４画素とすると撮像光学距離Ｄｅｐ1024＝３．６ｍｍ＞焦点深度ＤＯＦl＝２ｍｍとなり、焦点深度内にある被測定物の情報がこのモードで撮像できる。
また、図２（ｂ）のように、被測定物に凹凸があってゲート位置Ｇを被測定物表面から離す場合に、注目部分が焦点深度内に入るように調整する。
これにより、撮像光学距離Ｄｅｐ1024＝３．５ｍｍ≧（焦点深度＋ゲート位置と被測定物表面との距離）の条件内で、鏡像の影響が無く撮像することができる。
【００２６】
つぎに、図２（ｃ）、（ｄ）を用いて、高解像度モードの場合について説明する。
光束径が４ｍｍであり、焦点深度は０．１ｍｍである。ゲート位置Ｇと被測定物表面を概略一致させたうえで焦点位置を調整し被測定物表面から０．１ｍｍの範囲を深度内に入れたとする。
高解像で得たい被測定物の構造が焦点深度近傍のみにある場合、つまりＺ方向に深い側の情報を得なくてよい場合には、ラインセンサ全画素を読み込む必要は無い。
このような場合には、図３（ｂ）のように、ラインセンサを一画素間引きして読み込む。これにより読み込み時間を短くすることができる。
すなわち、Ａスキャン一本の取得時間が短くなる。
ラインセンサの間引き読みを行い、画素数を間引いて読み込み画素数を５１２画素とすると、撮像距離Ｄｅｐ512＝１．８ｍｍ＞焦点深度＝０．１ｍｍとなり、焦点深度内にある被測定物の情報がこのモードで撮像できる。
また、上記低解像度モードと同様に、例えば被測定物に凹凸があってゲート位置Ｇを被測定物表面から離す場合も撮像光学距離Ｄｅｐ512＝１．８ｍｍ≧（焦点深度＋ゲート位置と被測定物表面との距離）の条件内で鏡像の影響無く撮像ができる。
間引く場合のラインセンサ１３９−１の構成としては、前述したようにレジスタ部を２つ用意して並ぶ画素を交互に接続し、この間引く際に片側のレジスタ部（例えば奇数番の画素が接続されるレジスタ部）からのみ読み込むようにする、等の構成が挙げられる。
【００２７】
この高解像度モードの場合には、Ａスキャン読み込み画素数を減らすことができるので、Ａスキャン高解像度モードで多くのＡスキャンを得て合成する場合に被測定物の撮像時間を全１０２４画素読み出すことに対して短縮できる。
より高速なＡスキャン取得のために読み込み画素数を２個間引く、あるいは３個間引いて、読み込むことも可能である。
その際には、光束径によって決まる焦点深度ＤＯＦと注目したい部位の深さとの関係から求まる撮像光学距離Ｄｅｐを満たす画素数であればよい。
例えば、上記の例で言えば４ｍｍの光束径で深度が０．１ｍｍなのでゲート位置から０．１ｍｍまでの深さだけ撮像する場合、撮像光学距離Ｄｅｐが３個間引いて読み出すと読み出し画素数は２５６画素となる。
２５６画素の場合には式（３）から撮像光学距離Ｄｅｐ256＝０．９ｍｍであるため、ゲート位置と焦点深度範囲の調整によってはこの画素数でも十分に測定で可能であり、よりＡスキャン取得を高速とできる。
【００２８】
以上述べたように本実施例の光断層画像撮像装置においては、低解像度モードと高解像度モードを備えた上で高解像モードの際には合焦範囲が小さくなるため、被検査物によっては撮像する深さ方向の範囲を狭くしてもよく、その場合に読み出し画素を少なくできる。
このように、Ａスキャン取得時間が短縮できるため、全画素読み出すことに対して高速化が可能となる。
また、Ｂスキャンを構築する場合には基となる１本のＡスキャンを構成する画素が少なくなって処理演算が高速とできるため効果的である。
本実施例においては、光束径を限定するものではなく、例えば低解像度モードを２ｍｍ径、高解像度モードを６ｍｍ径などと変形することは容易である。
【００２９】
［実施例２］
つぎに、図１（ｂ）を用いて実施例２におけるフーリエドメイン方式の光断層画像撮像装置について説明する。
本実施例においては、実施例１とは異なり、検出手段を複数備え、これら検出手段における分光器がそれぞれ異なった構成とされている。
その他の装置としての構成は、実施例１と同様であるから重複する部分の説明は省略する。
まず、本実施例における光断層画像撮像装置の光学系の全体の概略構成について説明する。
図１（ｂ）において、２００は光断層画像撮像装置、２０１は光源、２０３、２５２はビームスプリッタ、２０５は参照光、２０６は測定光、２４３は合波された光（干渉光）、２０７は被検眼、２０８は戻り光、２１０はシングルモードファイバーである。
２１１、２２０、２３５、２３６はレンズ、２１４はミラーである。２１５は分散補償用ガラス、２１７は電動ステージ、２１９はＸＹスキャナ、２２５はパソコンである。
２２６は角膜、２２７は網膜、２３６は光束径変更手段であるところの可変ビームエキスパンダー、２５０、２５１は分光器、２３８、２３９はラインカメラ、２４０はフレームグラバー、２４１、２４２は透過型グレーティングである。
【００３０】
本実施例のＯＣＴ装置２００は、干渉光２４３が合波されるまでは実施例１と同様である。
干渉光２４３はビームスプリッタ２５２により分割され一部は分光器２５０、もう一方は分光器２５１に導かれる。各々の分光器の動作の概要は実施例１と同様である。
光源については実施例１と同様の物を用い、ＳＬＤの波長は８４０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。
また、可変ビームエキスパンダー２３６は、測定光２０６の光束径を変化させる役割がある。
光束径を１ｍｍ〜４ｍｍの間で変化させることができる。
本実施例についても低解像度モードは光束径１ｍｍ、高解像度モードは光束径４ｍｍとする。
したがって、各々の焦点深度ＤＯＦ、分解能の値も実施例１と同様である。
また、測定光、参照光の光路についても実施例１と同様である。
【００３１】
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。
合波された光２４３はビームスプリッタ２５２によって分岐されて各分光器２５０、２５１に導かれる。
ここで、分光器２５０は低解像度モード用の分光器であり、分光器２５１は高解像度モードの分光器である。
各々の分光器２５０、２５１は透過型グレーティング２４１、２４２によって波長毎に分光され、レンズ２３５−２、２３６−２で集光され、ラインカメラ２３８、２３９にて光の強度が各位置（波長）毎に電圧に変換される。
この際に低解像度モードの際はラインカメラ２３８を、高解像度モードの際は２３９を各々駆動する。
具体的には、ラインカメラ２３８、２３９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。
ラインカメラ２３８、２３９内部のラインセンサ上にここでレンズ２３５−２、２３６−２で結像される５０ｎｍの分光された光がおおよそラインカメラで読み出すラインセンサの画素数に相当するように設計、調整されている。
なお、各ラインセンサは実施例１とは異なり各々一つのレジスタ部のみが設けられている。
【００３２】
具体的には５０ｎｍの分光された光のバンド幅は、分光器２５０ではラインカメラ２３８内部のセンサ１０２４画素分の幅に結像されている。
図３（ｃ）にはラインセンサ２３８−１を模式的に示し、ラインセンサ２３８−１上に分光された光λs（８１５ｎｍ）からλe（８６５ｎｍ）までの光が結像される。
また、５０ｎｍの分光された光のバンド幅は分光器２５１ではラインカメラ２３９内部のセンサ５１２画素分の幅に結像されている。
図３（ｄ）にはラインセンサ２３９−１を模式的に示し、ラインセンサ２３９−１上に分光された光λs（８１５ｎｍ）からλe（８６５ｎｍ）までの光が結像される。
各分光器によってバンド幅とラインセンサ画素数との比を変更する手段としては、レンズの焦点距離、透過型グレーティングのピッチ、ラインセンサそのものの一画素の幅のいずれでも変更でき、その組み合わせでもよい。
フレームグラバー２４０は低解像度モードの際はラインカメラ２３８から、高解像度モードの際はラインカメラ２３９から得られた電圧信号群をデジタル値に変換して、パソコン２２５にてデータ処理を行い断層像を形成する。
ここでは、ラインカメラ２３９は合波された光２４３の波長毎の強度を得ることができる。
なお、断層像の取得方法は実施例１と同様のため説明を省略する。各モードの場合の撮像光学距離も実施例１と同様である。
ゲート距離と焦点深度との関係については、低解像度モードの際は動作が実施例１と同様のため説明を省略する。
【００３３】
つぎに、本実施例における高解像度モードの場合について説明する。
基本的なゲート位置、焦点深度範囲の位置関係は実施例１と同様である。
光束径が４ｍｍであり、焦点深度は０．１ｍｍである。ゲート位置Ｇと被測定物表面を概略一致させたうえで焦点位置を調整し被測定物表面から０．１ｍｍの範囲を深度内に入れたとする。
高解像度モードで選択する分光器２５１のラインセンサ２３９−１は５１２画素のため、撮像距離Ｄｅｐ512＝１．８ｍｍ＞焦点深度＝０．１ｍｍとなり、焦点深度内にある被測定物の情報がこのモードで撮像できる。
また、上記低解像度モードと同様に、例えば被測定物に凹凸があってゲート位置Ｇを被測定物表面から離す場合も撮像光学距離Ｄｅｐ512＝１．８ｍｍ≧（焦点深度＋ゲート位置と被測定物表面との距離）の条件内で鏡像の影響無く撮像ができる。
この高解像度モードの場合には、Ａスキャン読み込み画素数を減らすことができるので、Ａスキャン高解像度モードで沢山のＡスキャンを得て合成する場合に被測定物の撮像時間を全画素読み出しに対して短縮できる。
【００３４】
以上述べたように本実施例の光断層画像撮像装置においては、低解像度モードと高解像度モードを備えた上で、高解像度モードの場合に読み出し画素を少なくしたラインセンサを設けた分光器を選択可能にした。
この際に、センサの読み出し時間が減少することによりＡスキャン取得時間が短縮できるため、高速化が可能となる。
本実施例においては、光束径を限定するものではなく、例えば低解像度モードを２ｍｍ径、高解像度モードを６ｍｍ径などと変形可能なことは実施例１と同様である。
【００３５】
［実施例３］
つぎに、図４を用いて、実施例３におけるフーリエドメイン方式の光断層画像撮像装置について説明する。
本実施例においては、実施例１に比較して高解像度モードにおいて段階的にピント位置を変えて各々の位置で得られたＢスキャンの複数画像をつなぎ合わせるゾーンフォーカスの手法を採用したものである。
これにより、高解像度モードによる狭い焦点深度時の取得断層像を結果的により深い位置まで得る構成とすることが可能となる。
その他の装置としての構成は実施例１と同様のため重複する部分の説明は省略する。
【００３６】
まず、本実施例における光断層画像撮像装置の光学系の全体の概略構成について説明する。
図４（ａ）において、３００は光断層画像撮像装置、３０１は光源、３０３はビームスプリッタ、３０５は参照光、３０６は測定光、３４２は合波された光、３０７は被検眼、３０８は戻り光、３１０はシングルモードファイバーである。
３１１、３２０、３３５はレンズ、３１４はミラー、３１５は分散補償用ガラス、３１７は電動ステージ、３１９はＸＹスキャナ、３２５はパソコンである。
３２６は角膜、３２７は網膜、３３６は光束径変更手段であるところの可変ビームエキスパンダー、３５０は分光器、３３９はラインカメラ、３４０はフレームグラバー、３４１は透過型グレーティングである。
【００３７】
本実施例の光断層画像撮像装置３００は、低解像度モード時の動作は実施例１と同様である。
高解像度モードの撮像動時に、集光手段を構成するレンズ３２０−２の位置を制御する制御手段である電動ステージ３１７−２により、微小ステップ量移動させる。
そのレンズ３２０−２のステップ移動に伴い、参照ミラー３１４−１も参照ミラーの位置を制御する制御手段である電動ステージ３１７−１によって、微小ステップ移動させる。その移動量については後述する。
光源については実施例１と同様の物を用い、ＳＬＤの波長は８４０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。
【００３８】
また、可変ビームエキスパンダー３３６は、測定光３０６の光束径を変化させる役割がある。光束径を１ｍｍ〜４ｍｍの間で変化させることができる。
本実施例では低解像度モードは光束径１ｍｍ、高解像度モードは光束径２ｍｍとする。
したがって、低解像度モードの焦点深度ＤＯＦ、分解能の値は実施例１と同様であり、高解像度モードの焦点深度はＮＡd=2mmはＮＡ＝ｄ／（２・ｆ）より０．０４４となり、式（２）よりおよそ±０．３ｍｍ（焦点深度範囲は０．６ｍｍ）となる。また分解能Ｒｘｙd=2mmは約１０μｍとなる。
また、測定光、参照光の光路についても実施例１と同様である。
測定系の構成も実施例１と同様であり、高解像度モードの際にラインカメラ３３９のラインセンサ３３９−１で画素の間引き読みをする点も同様である。
したがって、ラインセンサのレジスタ部の構成も実施例１と同様である。
【００３９】
ここで、高解像度モードの際のゾーンフォーカス動作と撮像光学距離Ｄｅｐ512との関係を図４（ｂ）〜（ｄ）を用いて説明する。
この高解像度モードではゾーンフォーカスを４段階に分けて動作させてＢスキャン画像を取り込み、後につなぎ合わせの画像合成を行うものである。
図４（ｂ）〜（ｄ）はゾーンフォーカスの各段階のゲート位置Ｇと焦点深度範囲ＤＯＦhを示すものである。
図４（ｂ）は第一段階のゾーンフォーカスの状態を示し、ＤＯＦhは被測定物である網膜表面付近に位置させるようにレンズ３２０−２を調整しておく。
一方、ゲート位置ＧはＤＯＦhよりも上方に位置させるようにミラー３１４−１を移動させ調整しておく。
この位置において通常のＢスキャンの画像を取得してパソコン３２５内の不図示のメモリに蓄積しておく。
【００４０】
次のゾーンフォーカスの段階では、図４（ｃ）に示すように焦点深度範囲ＤＯＦhとゲート位置Ｇを同時に移動させる。
この際電動ステージ３１７−２によるレンズ３２０−２の移動によって焦点深度範囲ＤＯＦhはＤＯＦhの長さ０．６ｍｍよりも０．１ｍｍ短い０．５ｍｍだけＺ方向に移動させる。
ゲート位置もそれに伴って電動ステージ３１７−１によって参照ミラー３１４−１を０．５ｍｍ移動させている。この状態でＢスキャンを取得する。
焦点深度範囲よりも移動距離が短いのは取得した画像のつなぎ合わせの際に重ねあわせる部分の画像を、焦点深度内にある高解像度な画像とすることでつなぎ合わせの精度向上を図るものである。
次のゾーンフォーカスの段階も同様に焦点深度範囲ＤＯＦhとゲート位置Ｇを０．５ｍｍづつ移動させてＢスキャンを取得する。
この４つのＢスキャンの画像から４段階の移動による焦点深度範囲の総計は２ｍｍとなる。
この４つのＢスキャン画像をパソコン３２５上でゾーンフォーカスの移動距離に応じてつなぎ合わせてＺ方向に広範囲の画像が高い横分解能で得られることとなる。
【００４１】
ゲート位置Ｇを焦点深度範囲の調整とともに動かすことは、５１２画素読み出しにおける撮像光学距離Ｄｅｐ512＝１．８ｍｍよりもゾーンフォーカスで得ようとする画像のＺ方向長さ２ｍｍが大きいため必須となる。
また、フーリエドメインＯＣＴの特徴としてゲート位置から離れるほど得られる信号強度が低くなることがある。
各ゾーンフォーカスの段階でのＢスキャン取得時にゲート位置Ｇと焦点深度範囲との距離が同一であること、ゲート位置固定の条件よりも信号強度の点で有利である。
ここで、高解像度モードの際に画素数を減じて５１２画素としていることで、実施例１と同様に１０２４画素の読み出しに比較して読み出し速度が速いことに加え、処理速度が速い。
すなわち、ゾーンフォーカスで得たＢスキャンをつなぎ合わせる処理の際にゾーンフォーカス一段分のＢスキャン画像が小さいことから処理速度が速くなる。
【００４２】
以上述べたように本実施例の光断層画像撮像装置においては、低解像度モードと高解像度モードを備えた上で、高解像度モードの際にゾーンフォーカスの手法を用いている。
そのため、ゾーンフォーカス時に読み出し画素を少なくすることができ、Ａスキャン取得時間が短縮、ひいてはＢスキャン画像取得時間の短縮が可能となる。
さらに、ゾーンフォーカスで得たＢスキャンをつなぎ合わせる処理の際にゾーンフォーカス一段分のＢスキャン画像が小さいため処理を速くすることができる。なお、本実施例においては、光束径を限定するものではなく、例えば低解像度モードを２ｍｍ径、高解像度モードを４ｍｍ径とすることなどが可能なことは実施例１と同様である。
【００４３】
［実施例４］
つぎに、図５（ａ）、（ｂ）を用いて、実施例４におけるフーリエドメイン方式の光断層画像撮像装置について説明する。
本実施例においては、実施例３に比較して分光器の構成が異なり、光電変換素子アレイ一画素当たりの波長幅を前記ズームレンズによって変更して該光電変換素子アレイに結像させるように構成されている。
そして、結像させた範囲の画素のデータにより、前記断層画像を形成するように構成されている。
その他の装置としての構成は、実施例３と同様のため重複する部分の説明を省略する。
図５において、４５０は分光器、４４１は透過型グレーティング、４３５−２、４３５−３はレンズであり、この２つのレンズの組み合わせでズームレンズを形成する。
４３９はラインカメラである。
【００４４】
本実施例の光断層画像撮像装置は、低解像度モード時、高解像度モード時の動作は分光器部分を除いて同じである。
すなわち、高解像度モード時の焦点深度範囲の調整、ゲート位置の調整、段階的に焦点深度範囲位置を変えてＢスキャンを取得するゾーンフォーカスの手順なども同じである。
光源については実施例１と同様の物を用い、ＳＬＤの波長は８４０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。
低解像度モードは可変エキスパンダーによって光束径１ｍｍ、高解像度モードは光束径２ｍｍとする。
したがって、各モードの焦点深度ＤＯＦ、分解能の値は実施例３と同様である。また、測定光、参照光の光路についても実施例１と同様である。
【００４５】
ここで、分光器周りの動作について図５（ａ）、（ｂ）、および図６（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
まず、低解像度モードにおける分光器の状態について説明する。
実施例１〜３と同様に、合波された光は分光器４５０に導かれる。
ここで、低解像モード度の際には、図５（ａ）のようにレンズ４３５−２、４３５−３はズームレンズとして長焦点状態に調整されている。
透過型グレーティング４４１によって波長毎に分光された合波された光は、レンズ４３５−２、４３５−３で集光される。
そして、ラインカメラ４３９内部のラインセンサ４３９−１上に結像され、５０ｎｍのバンド幅の分光された光がラインセンサの画素数に相当するようにズームレンズとして各レンズ４３５−２、４３５−３は調整されている。
具体的には図６（ａ）に示すように５０ｎｍの分光された光はラインカメラ４３９内部のセンサ１０２４画素分の幅に結像されている。
図６（ａ）にはラインセンサ４３９−１を模式的に示し、ラインセンサ４３９−１上に分光された光λs（８１５ｎｍ）からλe（８６５ｎｍ）までの光が結像される。これは実施例３と同様な分光器の状態である。
【００４６】
次に、高解像度モードにおける分光器の状態について説明する。
高解像度モードの際には図５（ｂ）のようにレンズ４３５−２、４３５−３はズームレンズとして短焦点の状態に調整されている。
それにより、透過型グレーティング４４１によって波長毎に分光された光、つまり５０ｎｍのバンド幅の光は図６（ｂ）上の５１２画素の幅に結像される。
読み出しの際は１０２４画素分のデータを読み出すが、各焦点深度位置におけるＢスキャン画像を構築する際のＦＦＴなどの処理、各Ｂスキャンをつなぎ合わせる際には５１２画素分のデータを用いる。すなわち、光電変換素子アレイ上に結像される合波した光の像相当部分の画素のみのデータを用いる。
これによって、高解像度モード時の画像構築の際の時間を短くすることができると共に、実施例３に比較してラインセンサの間引き読みに比較して合波された光の光量を損失しないため、得られる画像のコントラストが高くなる。
【００４７】
さらに、光電変換素子アレイを領域分割し、該分割された少なくとも一つの領域における画素のデータを、該領域分割された他の領域から独立して読み出し可能に構成してもよい。
具体的には、例えばラインセンサ４３９−１にあらかじめ中央部分の５１２画素に対して独立に読み出せるようにレジスタ部を設けることにより、高解像度モードにおいてラインセンサ４３９−１の中央部分における５１２画素のみを読み出せるようにしてもよい。
その際には、画像構築の高速化に加え、読み出す場合に１０２４画素分のデータを読み出す必要がないことから、ラインセンサの読み出し時間も短縮でき、より一層、撮像時間の短縮化を図ることができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施例においては、ゾーンフォーカスを用いた高解像度モードによる撮像において、光量損失が無いことで画像のコントラストが高く、撮像が短時間にできる。
本実施例において、ズームレンズによる結像範囲は１０２４、５１２画素に限定するものでは無く、例えば２５６画素など自由に選択できるものである。
また、ラインセンサに対してレンズがズーム動作をすることで結像位置がずれてしまうことも考えられるが、その際はモードによってラインセンサとレンズの位置関係を自動、あるいは手動で調整する機構を備えてもよい。
【００４９】
［実施例５］
つぎに、図５（ｃ）、（ｄ）を用いて、実施例５におけるフーリエドメイン方式の光断層画像撮像装置について説明する。
本実施例においては、実施例４に対して分光器の構成が異なる。
その他の装置としての構成は実施例４と同様のため重複する部分の説明は省略する。
図５（ｃ）、（ｄ）において、５５０は分光器、５４１は透過型グレーティング、５３５−２、５３５−３はレンズであり、この２つのレンズの組み合わせでズームレンズを形成する。
５３９はラインカメラである。５５５はラインカメラ５３９とレンズ５３５−２、５３５−３の位置を相対的に移動させるカメラ移動リニアアクチュエータである。
【００５０】
本実施例の光断層画像撮像装置は、低解像度モード時、高解像度モード時の動作は分光器部分を除いて実施例３、４と同じである。
すなわち、高解像度モード時の焦点深度範囲の調整、ゲート位置の調整、段階的に焦点深度範囲位置を変えてＢスキャンを取得する手順も同様である。
光源については、実施例１と同様の物を用い、ＳＬＤの波長は８４０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。
低解像度モードは可変エキスパンダーによって光束径１ｍｍ、高解像度モードは光束径２ｍｍとする。よって各モードの焦点深度ＤＯＦ、スポット径の値は実施例３、４と同様である。
また、測定光、参照光の光路についても実施例１と同様である。
【００５１】
ここで分光器周りの動作について、図５（ｃ）、（ｄ）、および図６（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）を用いて説明する。
まず、低解像度モードにおける分光器の状態について説明する。
実施例１〜３と同様に、合波された光は分光器５５０に導かれる。
ここで、低解像度モードの際には、図５（ｃ）のようにレンズ５３５−２、５３５−３はズームレンズとして長焦点状態に調整されている。
さらに、カメラ移動リニアアクチュエータ５５５にてラインカメラ５３９内のラインセンサ中心とレンズ５３５−２、５３５−３からなるズームレンズの光軸がおおよそ一致するように位置されている。
透過型グレーティング５４１によって波長毎に分光された光は、レンズ５３５−２、５３５−３で集光される。
そして、ラインカメラ５３９内部のラインセンサ５３９−１上に結像される５０ｎｍのバンド幅の光がラインセンサの画素数に相当するようにズームレンズとして各レンズ５３５−２、５３５−３は調整されている。
具体的には、図６（ｃ）に示すようにラインカメラ５３９内部のラインセンサ１０２４画素分の幅に結像されている。
図６（ｃ）にはラインセンサ５３９−１を模式的に示し、ラインセンサ５３９−１上に分光された光λs（８１５ｎｍ）からλe（８６５ｎｍ）までの光が結像される。これは実施例４と同様な分光器の状態である。
【００５２】
次に、高解像度モードにおける分光器の状態について説明する。
高解像度モードの際には、図５（ｄ）のようにレンズ５３５−２、５３５−３はズームレンズとして短焦点の状態に調整されている。
それと共に、さらにカメラ移動リニアアクチュエータ５５５にてラインカメラ５３９内のラインセンサの図５（ｄ）中下側にレンズ５３５−２、５３５−３からなるズームレンズの光軸がおおよそ一致するように位置されている。
具体的には、図６（ｄ）に示すようにラインセンサ５３９−１の図中下側の６８３画素のおよそ中央にズームレンズとしての光軸がおおよそ一致している。
それにより、透過型グレーティング５４１によって波長毎に分光された光、つまり５０ｎｍの範囲の光は図６（ｄ）上の６８３画素の幅に結像される。ここでラインセンサ５３９−１にあらかじめこの６８３画素と、この状態で結像範囲外の３４１画素に対して独立に読み出せるようにレジスタ部を設けている。
したがって、高解像度モードの図６（ｄ）の状態においてラインセンサ５３９−１の必要な６８３画素のみを読み出す。
これらにより、ラインセンサの読み出し時間が短縮できるため、より撮像が短時間にできる。
さらに、高解像度モードにおいて、図６（ｅ）のような結像状態にレンズ５３５−２、５３５−３と、ラインカメラ位置を調整してもよい。
その際には撮像光学距離は３４１画素分（式（３）より１．２ｍｍ）となるが、ゾーンフォーカスをより細かく行う場合などはこのようにしてもよく、その際にはラインセンサの読み出し時間がより短縮できる。
【００５３】
以上に説明したように、本実施例においては、ゾーンフォーカスを用いた高解像度モードによる撮像において、光量損失が無く画像のコントラストが高く、撮像が短時間にできる。それと共に、エリアセンサを非対称に領域分割し、ズームレンズの結像位置を移動させることで撮像光学距離を多様に変えることができ、高解像度モードの際の撮像速度選択の自由度を上げることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０１、２０１：光源
１０３、２０３：ビームスプリッタ
１０５、２０５：参照光
１０６、２０６：測定光
１０７、２０７：被検眼
１０８、２０８：戻り光
１１７、２１７：電動ステージ
１１９、２１９：ＸＹスキャナ
１２５、２２５：パソコン
１３６、２３６：可変ビームエキスパンダー（光束径変更手段）
１３９、２３８、２３９：ラインカメラ
１３９−１、２３８−１、２３９−１：ラインセンサ
１４０、２４０：フレームグラバー
１４１、２４１：透過型グレーティング
１５０、２５０、２５１：分光器
【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波した光に基づいて前記被検査物の断層画像を取得する光断層画像撮像装置であって、
前記測定光の光束径を変更する光束径変更手段と、
前記合波した光を分光する分光手段と、
前記光束径変更手段により前記測定光の光束径を大きくした場合、前記分光された光の照射される範囲を狭くする範囲変更手段と、
前記範囲変更手段からの光を検出する検出手段と、
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】
前記測定光が前記被検査物に集光する位置を該被検査物の深さ方向に変更する集光位置変更手段を有し、
前記光束径変更手段が前記測定光の光束径を大きくした場合、前記集光位置変更手段により前記集光する位置を変更させて前記被検査物における異なる深さ位置で該被検査物の断層画像を取得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】
前記集光する位置の変更に連動させて、前記参照光の光路に設けられた参照ミラーの位置を変更する参照ミラー位置変更手段を有することを特徴とする請求項２に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項４】
前記範囲変更手段が、前記検出手段における前記断層画像の取得に用いる画素数と前記測定光の波長バンド幅との比を変更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】
前記光束径変更手段が前記測定光の光束径を大きくした場合、前記検出手段における読み出し画素数を減らして前記被検査物を撮像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】
前記検出手段を複数備え、
これらの複数の検出手段は、前記検出手段の画素数と前記測定光の波長バンド幅との比が、それぞれ異なる構成を有し、
前記光束径変更手段により変更された光束径に基づいて、前記複数の検出手段のいずれかを選択することが可能に構成されてい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７】
前記検出手段が結像手段を含み構成され、
前記結像手段は、ズームレンズによって構成され、
前記光束径変更手段により変更された光束径に基づいて、前記検出手段の一画素当たりの波長幅を前記ズームレンズによって変更して該検出手段に結像させ、
前記結像させた範囲の画素のデータにより、前記断層画像を形成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８】
前記結像手段により前記検出手段における領域分割された少なくとも一つの領域に結像させた範囲の画素のデータが、前記領域分割された他の領域から独立して読み出し可能に構成されていることを特徴とする請求項７に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項９】
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波した光に基づいて前記被検査物の断層画像を取得する光断層画像撮像装置の制御方法であって、
前記測定光の光束径を変更する工程と、
前記測定光の光束径を大きくした場合、前記合波した光の照射される範囲を狭くする工程と、
を有することを特徴とする光断層画像撮像装置の制御方法。
【請求項１０】
前記測定光の光束径を大きくした場合、前記測定光が前記被検査物に集光する位置を変更させて前記被検査物における異なる深さ位置で該被検査物の断層画像を取得する工程を有することを特徴とする請求項９に記載の光断層画像撮像装置の制御方法。
【請求項１１】
前記集光する位置の変更に連動させて、前記参照光の光路に設けられた参照ミラーの位置を変更する工程を有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の制御方法。
【請求項１２】
前記測定光の光束径を大きくした場合、前記照射される範囲を狭くした光を検出する際の読み出し画素数を減らして前記被検査物を撮像することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の光断層画像撮像装置の制御方法。
【請求項１３】
請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の光断層画像撮像装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【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波した光に基づいて前記被検査物の断層画像を取得する光断層画像撮像装置であって、
前記測定光の光束径を変更する光束径変更手段と、
前記合波した光を分光する分光手段と、
前記光束径変更手段により前記測定光の光束径を大きくした場合、前記分光された光の照射される範囲を狭くする範囲変更手段と、
前記範囲変更手段からの光を検出する検出手段と、
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】
前記測定光が前記被検査物に集光する位置を該被検査物の深さ方向に変更する集光位置変更手段を有し、
前記光束径変更手段が前記測定光の光束径を大きくした場合、前記集光位置変更手段により前記集光する位置を変更させて前記被検査物における異なる深さ位置で該被検査物の断層画像を取得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】
前記集光する位置の変更に連動させて、前記参照光の光路に設けられた参照ミラーの位置を変更する参照ミラー位置変更手段を有することを特徴とする請求項２に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項４】
前記範囲変更手段が、前記検出手段における前記断層画像の取得に用いる画素数と前記測定光の波長バンド幅との比を変更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】
前記光束径変更手段が前記測定光の光束径を大きくした場合、前記検出手段における読み出し画素数を減らして前記被検査物を撮像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】
前記検出手段を複数備え、
これらの複数の検出手段は、前記検出手段の画素数と前記測定光の波長バンド幅との比が、それぞれ異なる構成を有し、
前記光束径変更手段により変更された光束径に基づいて、前記複数の検出手段のいずれかを選択することが可能に構成されてい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７】
前記検出手段が結像手段を含み構成され、
前記結像手段は、ズームレンズによって構成され、
前記光束径変更手段により変更された光束径に基づいて、前記検出手段の一画素当たりの波長幅を前記ズームレンズによって変更して該検出手段に結像させ、
前記結像させた範囲の画素のデータにより、前記断層画像を形成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８】
前記結像手段により前記検出手段における領域分割された少なくとも一つの領域に結像させた範囲の画素のデータが、前記領域分割された他の領域から独立して読み出し可能に構成されていることを特徴とする請求項７に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項９】
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波した光に基づいて前記被検査物の断層画像を取得する光断層画像撮像装置の制御方法であって、
前記測定光の光束径を変更する工程と、
前記測定光の光束径を大きくした場合、前記合波した光の照射される範囲を狭くする工程と、
を有することを特徴とする光断層画像撮像装置の制御方法。
【請求項１０】
前記測定光の光束径を大きくした場合、前記測定光が前記被検査物に集光する位置を変更させて前記被検査物における異なる深さ位置で該被検査物の断層画像を取得する工程を有することを特徴とする請求項９に記載の光断層画像撮像装置の制御方法。
【請求項１１】
前記集光する位置の変更に連動させて、前記参照光の光路に設けられた参照ミラーの位置を変更する工程を有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の制御方法。
【請求項１２】
前記測定光の光束径を大きくした場合、前記照射される範囲を狭くした光を検出する際の読み出し画素数を減らして前記被検査物を撮像することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の光断層画像撮像装置の制御方法。
【請求項１３】
請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の光断層画像撮像装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２２８５４４（Ｐ２０１２−２２８５４４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６２３４２（Ｐ２０１２−１６２３４２）
【出願日】平成２４年７月２３日（２０１２．７．２３）
【分割の表示】特願２００９−１７４９２８（Ｐ２００９−１７４９２８）の分割
【原出願日】平成２１年７月２８日（２００９．７．２８）
【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１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月２３日（２０１２．７．２３）
【分割の表示】特願２００９−１７４９２８（Ｐ２００９−１７４９２８）の分割
【原出願日】平成２１年７月２８日（２００９．７．２８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]