JP5491064B2 - 光画像計測装置 - Google Patents

Description

この発明は、光コヒーレンストモグラフィ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を用いて被測定物体の断層像を形成する光画像計測装置に関する。

近年、レーザ光源等からの光ビームを用いて被測定物体の表面形態や内部形態を表す画像を形成する光コヒーレンストモグラフィが注目を集めている。光コヒーレンストモグラフィは、Ｘ線ＣＴ装置のような人体に対する侵襲性を持たないことから、特に医療分野や生物学分野における応用の展開が期待されている。

特許文献１には、光コヒーレンストモグラフィを適用した装置が開示されている。この装置は、測定腕が回転式転向鏡（ガルバノミラー）により物体を走査し、参照腕に参照ミラーが設置されており、その出口に計測腕及び参照腕からの光束の干渉光の強度を分光器で分析する干渉器が設けられている。更に、参照腕は、参照光光束位相を不連続な値で段階的に変えるように構成されている。

特許文献１の装置は、いわゆる「フーリエドメインＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）」の手法を用いるものである。すなわち、被測定物体に対して低コヒーレンス光のビームを照射し、その反射光と参照光とを重ね合わせて干渉光を生成し、この干渉光のスペクトル強度分布を取得してフーリエ変換を施すことにより被測定物体の深度方向（ｚ方向）の形態を画像化するものである。なお、このタイプの手法は、スペクトラルドメイン（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ）とも呼ばれる。

更に、特許文献１に記載の装置は、光ビーム（信号光）を走査するガルバノミラーを備え、それにより被測定物体の所望の測定対象領域の画像を形成するようになっている。この装置においては、ｚ方向に直交する１方向（ｘ方向）にのみ光ビームを走査するように構成されているので、この装置により形成される画像は、光ビームの走査方向（ｘ方向）に沿った深度方向（ｚ方向）の２次元断層像となる。

特許文献２には、信号光を水平方向（ｘ方向）及び垂直方向（ｙ方向）に走査することにより水平方向の２次元断層像を複数形成し、これら複数の断層像に基づいて測定範囲の３次元の断層情報を取得して画像化する技術が開示されている。この３次元画像化としては、たとえば、複数の断層像を垂直方向に並べて表示させる方法や（スタックデータなどと呼ばれる）、複数の断層像にレンダリング処理を施して３次元画像を形成する方法などが考えられる。

特許文献３、４には、他のタイプのＯＣＴ装置が開示されている。特許文献３には、被測定物体に照射される光の波長を走査し、各波長の光の反射光と参照光とを重ね合わせて得られる干渉光に基づいてスペクトル強度分布を取得し、それに対してフーリエ変換を施すことにより被測定物体の形態を画像化するＯＣＴ装置が記載されている。このようなＯＣＴ装置は、スウェプトソース（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ）タイプなどと呼ばれる。なお、スウェプトソースタイプはフーリエドメインタイプの一例である。

また、特許文献４には、所定のビーム径を有する光を被測定物体に照射し、その反射光と参照光とを重ね合わせて得られる干渉光の成分を解析することにより、光の進行方向に直交する断面における被測定物体の画像を形成するＯＣＴ装置が記載されている。このようなＯＣＴ装置は、フルフィールド（ｆｕｌｌ−ｆｉｅｌｄ）タイプ、或いはエンフェイス（ｅｎ−ｆａｃｅ）タイプなどと呼ばれる。

特許文献５には、光コヒーレンストモグラフィを眼科分野に適用した眼底観察装置が開示されている。なお、光コヒーレンストモグラフィが適用される以前の眼底観察装置としては眼底カメラが知られている（たとえば特許文献６を参照）。光コヒーレンストモグラフィを用いた眼底観察装置は、眼底を前方から撮影するだけの眼底カメラと比較して、眼底の断層像や３次元画像を取得できるという利点がある。そのため、診断精度の向上や病変の早期発見への寄与が期待されている。また、光コヒーレンストモグラフィを利用して角膜の断層像を取得する装置も知られている（たとえば特許文献７を参照）。

特許文献８にも、光コヒーレンストモグラフィを応用した眼科装置（眼底観察装置）が開示されている。この眼科装置の光学系は、光源からの低コヒーレンス光を参照光と信号光（測定光）とに分割する第１のカプラと、被検眼に信号光を導くとともに信号光の眼底反射光を第１のカプラに導く信号光路と、第２のカプラと、信号光と第１のカプラから第２のカプラに導く光ファイバと、参照光を第１のカプラから第２のカプラに導く参照光路とを有し、第２のカプラにより信号光と参照光とを重畳させて干渉光を生成し、この干渉光のスペクトルを検出するように構成されている。更に、光源と第１のカプラとの間には、大光量（強い強度）の光が光源に入射することによって光源の故障や性能劣化を防止するアイソレータが設けられている。

また、この眼科装置の参照光路は、第１のカプラに接続された光ファイバと、第２のカプラに接続された光ファイバとを含んでいる。これら光ファイバの間には、コリメータレンズ、光路長補正用ガラス、減衰フィルタ及びフォーカシングレンズが設けられている。第２のカプラに接続された光ファイバのファイバ端とフォーカシングレンズは、参照光の光路長を変更するために一体的に移動可能とされている。

特開平１１−３２５８４９号公報 特開２００２−１３９４２１号公報 特開２００７−２４６７７号公報 特開２００６−１５３８３８号公報 特開２００８−７３０９９公報 特開平９−２７６２３２号公報 特開平８−２０６０７５号公報 特開２００７−１５１６２２号公報

しかしながら、上記のような従来の光画像計測装置には次のような問題がある。まず、光源を守るためのアイソレータは高価であり、装置自体も高価になってしまう。更に、アイソレータを通過する際に低コヒーレンス光の偏光状態が変化して、画質が劣化するおそれがある。

また、特許文献８の装置のような構成では、偏光状態の補正（偏光補正）や、分散補償（信号光と参照光の波長分散特性を合わせること）を光学的に行うことができず、形成される画像の質が劣化するおそれがある。なお、画像処理によって画質向上を図ることも可能であるが、分散補償等を光学的に行う方が一般に精度が高い。また、医療分野においては、被検体の状態をより正確に把握するために画像の確度を高める必要があり、そのためには画像処理に頼るよりも、光学的に画質を向上させて被検体の状態をより正確に反映した画像を取得することが望ましい。

この発明は、以上のような問題を解決するためになされたもので、その目的は、アイソレータを用いなくても光源の故障や性能劣化を防止することが可能な光画像計測装置を提供することにある。また、この発明は、光学的に画質の向上を図ることが可能な光画像計測装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光源と、前記光源から出力された光を信号光と参照光とに分割し、信号光路を介して被測定物体を経由した前記信号光と参照光路を経由した参照光とを重畳させて干渉光を生成し、前記生成された干渉光を検出して検出信号を生成する光学系と、前記生成された検出信号に基づいて前記被測定物体の画像を形成する画像形成手段と、を有する光画像計測装置であって、前記光学系は、前記光源から出力された光を導光する第１の光ファイバと、前記導光された光を信号光と参照光とに分割する第１のファイバカプラと、第２のファイバカプラとを含むとともに、前記信号光路として、前記第１のファイバカプラに一端が接続され、前記信号光を前記被測定物体に向けて導光するとともに前記被測定物体を経由した信号光を前記第１のファイバカプラに導光する第２の光ファイバと、前記第２の光ファイバにより前記第１のファイバカプラに導光された信号光を前記第２のファイバカプラに導光する第３の光ファイバとを含み、前記参照光路として、前記第１のファイバカプラに一端が接続され、前記参照光を導光する第４の光ファイバと、前記第４の光ファイバの他端から出射された参照光を複数回反射させる反射手段と、前記反射手段を経由し一端に入射された参照光を前記第２のファイバカプラに導光する第５の光ファイバと、前記第４の光ファイバと前記第５の光ファイバとの間の光路上に設けられ、前記参照光の偏光状態を調整する偏光調整手段とを含み、前記反射手段は、前記反射手段を経由して前記第５の光ファイバの一端に向かう参照光の向きが前記第４の光ファイバの他端から出射され前記反射手段に向かう参照光の向きと平行になるように、参照光を反射させ、前記第２のファイバカプラは、前記第３の光ファイバにより導光された信号光と前記第５の光ファイバにより導光された参照光とを重畳させて干渉光を生成する、ことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光画像計測装置であって、前記反射手段は、前記参照光を偶数回反射させる、ことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の光画像計測装置であって、前記反射手段は、前記参照光を分割するビームスプリッタと、該分割された一方の参照光を複数回反射させて前記ビームスプリッタに導く第１の反射部材と、他方の参照光を複数回反射させて前記ビームスプリッタに導く第２の反射部材とを含み、前記第１の反射部材及び前記第２の反射部材は、前記一方の参照光の光路長と前記他方の参照光の光路長とが異なるように前記ビームスプリッタに対して配置され、前記第５の光ファイバは、前記第１の反射部材を経由した前記一方の参照光及び／又は前記第２の反射部材を経由した前記他方の参照光を前記第２のファイバカプラに導光し、前記画像形成手段は、前記一方の参照光と前記信号光との干渉光の検出信号に基づいて前記被測定物体の第１の深度の画像を形成し、前記他方の参照光と前記信号光との干渉光の検出信号に基づいて前記被測定物体の第２の深度の画像を形成する、ことを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光画像計測装置であって、前記光学系は、前記反射手段を移動させて前記参照光路の光路長を変更する変更手段を含む、ことを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光画像計測装置であって、前記分散調整手段は、一対のプリズムと、前記一対のプリズムを相対的に移動させる移動手段とを含む、ことを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光画像計測装置であって、前記偏光調整手段は、円偏光若しくは楕円偏光を直線偏光に又は直線偏光を円偏光若しくは楕円偏光にそれぞれ変換する２つの１／４波長板と、前記２つの１／４波長板の間に配置され、前記参照光の偏光面の向きを変更する１／２波長板と、前記１／２波長板を回転させる回転手段とを含む、ことを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光画像計測装置であって、前記偏光調整手段は、前記参照光の偏光状態を直線偏光に変換する偏光板と、直線偏光に変換された前記参照光を円偏光に変換する１／４波長板と、前記偏光板を回転させる回転手段とを含む、ことを特徴とする。

この発明に係る光画像計測装置は、低コヒーレンス光を信号光と参照光とに分割する第１のファイバカプラと、信号光路を経由した信号光と参照光路を経由した参照光とを重畳させる第２のファイバカプラとを備える。

信号光路には、信号光を被測定物体に向けて導光するとともに被測定物体を経由した信号光を第１のファイバカプラに導光する第２の光ファイバと、当該導光された信号光を第２のファイバカプラに導光する第３の光ファイバとが設けられている。

また、参照光路には、参照光を導光する第４の光ファイバと、第４の光ファイバから出射された参照光を複数回反射させる反射手段と、反射手段を経由した参照光を第２のファイバカプラに導光する第５の光ファイバと、第４の光ファイバと第５の光ファイバとの間の光路上に設けられた分散調整手段及び／又は偏光調整手段とが設けられている。

第２のファイバカプラは、第３の光ファイバにより導光された信号光と第５の光ファイバにより導光された参照光とを重畳させて干渉光を生成して検出信号を生成する。画像形成手段は、生成された検出信号に基づいて被測定物体の画像を形成する。

このような構成により、光源に対する参照光の入射を回避できる。また、被測定物体を経由して第１のファイバカプラに入射した信号光の一部が第１の光ファイバを通じて光源に到達するが、信号光路の各種光学素子や被測定物体を通過してきた当該信号光の光量は比較的小さく、更に当該信号光の一部が光源に入射するのみである。これらを勘案すると、光源に戻ってくる光の光量は十分に小さく、したがって、アイソレータを用いなくても光源の故障や性能劣化を防止できる。

更に、参照光路に分散調整手段や偏光調整手段が設けられているので、これらを用いて参照光の分散特性や偏光状態を調整することにより、光学的に画質向上を図ることが可能である。

このように、この発明に係る光画像計測装置によれば、アイソレータを用いなくても光源の故障や性能劣化を防止でき、また、光学的に画質向上を図ることが可能である。

この発明に係る光画像計測装置（眼科装置）の実施形態の全体構成の一例を表す概略構成図である。 この発明に係る光画像計測装置（眼科装置）の実施形態におけるＯＣＴユニットの構成の一例を表す概略構成図である。 この発明に係る光画像計測装置（眼科装置）の実施形態の制御系の構成の一例を表す概略ブロック図である。 この発明に係る光画像計測装置（眼科装置）の実施形態におけるＯＣＴユニットの構成の一例を表す概略構成図である。 この発明に係る光画像計測装置（眼科装置）の実施形態の制御系の構成の一例を表す概略ブロック図である。

この発明に係る光画像計測装置の実施形態の一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

この発明に係る光画像計測装置は、光コヒーレンストモグラフィを用いて被測定物体の断層像や３次元画像を形成する。この発明に係る光画像計測装置としては、信号光や参照光を光ファイバにより導光する任意の構成が適用される。なお、光コヒーレンストモグラフィにより取得される画像をＯＣＴ画像と呼ぶことがある。

以下の実施形態では、フーリエドメインタイプの手法を用いて眼底や角膜のＯＣＴ画像を取得する構成について詳しく説明する。特に、この実施形態では、特許文献５に開示された装置と同様に、眼底カメラと光画像計測装置とを組み合わせた構成を具備する眼科装置を取り上げる。

なお、他の構成を適用する場合においても、この実施形態と同様の光画像計測装置（ファイバ光学系）の構成を適用することで同様の作用及び効果が得られる。たとえば、光画像計測装置単体からなる構成であっても、またはフーリエドメイン以外のタイプ（スウェプトソースタイプ等）を利用する場合であっても、この実施形態と同様の構成を適用することが可能である。

〈第１の実施形態〉
［構成］
眼科装置１は、図１に示すように、眼底カメラユニット１Ａ、ＯＣＴユニット１５０及び演算制御装置２００を含んで構成される。眼底カメラユニット１Ａは、従来の眼底カメラとほぼ同様の光学系を有する。眼底カメラは、眼底の表面を撮影して２次元画像を取得する装置である。また、眼底カメラは、眼底血管の形態の撮影に利用される。ＯＣＴユニット１５０は、眼底のＯＣＴ画像を取得するための光学系を格納している。演算制御装置２００は、各種の演算処理や制御処理等を実行するコンピュータを具備している。

ＯＣＴユニット１５０には、接続線１５２の一端が取り付けられている。接続線１５２の他端には、接続線１５２を眼底カメラユニット１Ａに接続するコネクタ部１５１が取り付けられている。接続線１５２の内部には、信号光を導光する光ファイバ（図２に示す光ファイバ１６５）が導通されている。ＯＣＴユニット１５０と眼底カメラユニット１Ａは、接続線１５２を介して光学的に接続されている。演算制御装置２００は、眼底カメラユニット１Ａ及びＯＣＴユニット１５０のそれぞれと、電気信号を伝達する通信線を介して接続されている。

〔眼底カメラユニット〕
眼底カメラユニット１Ａは、眼底表面の形態を表す２次元画像を形成するための光学系を有する。ここで、眼底表面の２次元画像には、眼底表面を撮影したカラー画像やモノクロ画像、更には蛍光画像（フルオレセイン蛍光画像、インドシアニングリーン蛍光画像等）などが含まれる。

眼底カメラユニット１Ａには、従来の眼底カメラと同様に、照明光学系１００と撮影光学系１２０が設けられている。照明光学系１００は眼底Ｅｆに照明光を照射する。撮影光学系１２０は、この照明光の眼底反射光を撮像装置１０、１２に導く。また、撮影光学系１２０は、ＯＣＴユニット１５０からの信号光を眼底Ｅｆに導くとともに、眼底Ｅｆを経由した信号光をＯＣＴユニット１５０に導く。

照明光学系１００は、従来の眼底カメラと同様に、観察光源１０１、コンデンサレンズ１０２、撮影光源１０３、コンデンサレンズ１０４、エキサイタフィルタ１０５及び１０６、リング透光板１０７（リングスリット１０７ａ）、ミラー１０８、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）１０９、照明絞り１１０、リレーレンズ１１１、孔開きミラー１１２、対物レンズ１１３を含んで構成される。

観察光源１０１は、たとえば約７００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲の近赤外領域の波長を含む照明光を出力する。この近赤外光は、ＯＣＴユニット１５０で使用する光の波長よりも短く設定されている（後述）。撮影光源１０３は、たとえば約４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の可視領域の波長を含む照明光を出力する。

観察光源１０１から出力された照明光は、コンデンサレンズ１０２、１０４、（エキサイタフィルタ１０５又は１０６、）リング透光板１０７、ミラー１０８、ＬＣＤ１０９、照明絞り１１０、リレーレンズ１１１を介して孔開きミラー１１２に到達する。更に、この照明光は、孔開きミラー１１２により反射され、対物レンズ１１３を介して被検眼Ｅに入射して眼底Ｅｆを照明する。一方、撮影光源１０３から出力された照明光は、コンデンサレンズ１０４から対物レンズ１１３までを経由して被検眼Ｅに入射して眼底Ｅｆを照明する。

撮影光学系１２０は、対物レンズ１１３、孔開きミラー１１２（の孔部１１２ａ）、撮影絞り１２１、バリアフィルタ１２２及び１２３、変倍レンズ１２４、リレーレンズ１２５、撮影レンズ１２６、ダイクロイックミラー１３４、フィールドレンズ（視野レンズ）１２８、ハーフミラー１３５、リレーレンズ１３１、ダイクロイックミラー１３６、撮影レンズ１３３、撮像装置１０、反射ミラー１３７、撮影レンズ１３８、撮像装置１２、レンズ１３９及びＬＣＤ１４０を含んで構成される。撮影光学系１２０は、従来の眼底カメラとほぼ同様の構成を有する。

ダイクロイックミラー１３４は、照明光学系１００からの照明光の眼底反射光（約４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲に含まれる波長を有する）を反射する。また、ダイクロイックミラー１３４は、ＯＣＴユニット１５０からの信号光ＬＳ（たとえば約８００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲に含まれる波長を有する；図２を参照）を透過させる。

ダイクロイックミラー１３６は、観察光源１０１からの照明光の眼底反射光を反射する。また、ダイクロイックミラー１３６は、撮影光源１０３からの照明光の眼底反射光を透過させる。

ＬＣＤ１４０は、被検眼Ｅを固視させるための固視標（内部固視標）を表示する。ＬＣＤ１４０からの光は、レンズ１３９により集光され、ハーフミラー１３５により反射され、フィールドレンズ１２８を経由してダイクロイックミラー１３６に反射される。更に、この光は、撮影レンズ１２６、リレーレンズ１２５、変倍レンズ１２４、孔開きミラー１１２（の孔部１１２ａ）、対物レンズ１１３等を経由して被検眼Ｅに入射する。それにより、眼底Ｅｆに内部固視標が投影される。

ＬＣＤ１４０による内部固視標の表示位置を変更することにより、被検眼Ｅの固視方向を変更することができる。被検眼Ｅの固視方向としては、たとえば従来の眼底カメラと同様に、眼底Ｅｆの黄斑部を中心とする画像を取得するための固視方向や、視神経乳頭を中心とする画像を取得するための固視方向や、黄斑部と視神経乳頭との間の眼底中心を中心とする画像を取得するための固視方向などがある。

撮像装置１０には撮像素子１０ａが内蔵されている。撮像装置１０は、特に近赤外領域の波長の光を検出可能である。つまり、撮像装置１０は、近赤外光を検出する赤外線テレビカメラとして機能する。撮像装置１０は、近赤外光を検出して映像信号を出力する。撮像素子１０ａは、たとえば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の任意の撮像素子（エリアセンサ）である。

撮像装置１２には、撮像素子１２ａが内蔵されている。撮像装置１２は、特に可視領域の波長の光を検出可能である。つまり、撮像装置１２は、可視光を検出するテレビカメラとして機能する。撮像装置１２は、可視光を検出して映像信号を出力する。撮像素子１２ａは、撮像素子１０ａと同様に、任意の撮像素子（エリアセンサ）により構成される。

タッチパネルモニタ１１は、各撮像素子１０ａ、１２ａからの映像信号に基づいて眼底画像Ｅｆ′を表示する。また、この映像信号は演算制御装置２００に送られる。

眼底カメラユニット１Ａには、走査ユニット１４１とレンズ１４２とが設けられている。走査ユニット１４１は、ＯＣＴユニット１５０から出力される信号光ＬＳの眼底Ｅｆに対する照射位置を走査する。

走査ユニット１４１は、図１に示すｘｙ平面上において信号光ＬＳを走査する。そのために、走査ユニット１４１には、たとえば、ｘ方向への走査用のガルバノミラーと、ｙ方向への走査用のガルバノミラーとが設けられている。

〔ＯＣＴユニット〕
次に、ＯＣＴユニット１５０の構成について図２を参照しつつ説明する。ＯＣＴユニット１５０は、低コヒーレンス光を参照光と信号光に分割し、所定の信号光路を介して被測定物体（被検眼）を経由した信号光と所定の参照光路を経由した参照光とを干渉させて干渉光を生成し、この干渉光を検出する光学系とを備えている。干渉光の検出結果（検出信号）は演算制御装置２００に送られる。

低コヒーレンス光源１６０は、広帯域の低コヒーレンス光Ｌ０を出力する広帯域光源である。この広帯域光源としては、たとえば、スーパールミネセントダイオード（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ：ＳＬＤ）や、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）などを用いることができる。低コヒーレンス光源１６０は、この発明の「光源」の一例である。

低コヒーレンス光Ｌ０は、たとえば、近赤外領域の波長の光を含み、かつ、数十マイクロメートル程度の時間的コヒーレンス長を有する。低コヒーレンス光Ｌ０は、眼底カメラユニット１Ａの照明光（波長約４００ｎｍ〜８００ｎｍ）よりも長い波長、たとえば約８００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲の波長を含んでいる。

低コヒーレンス光源１６０から出力された低コヒーレンス光Ｌ０は、光ファイバ１６１を通じてファイバカプラ１６２に導かれる。光ファイバ１６１は、たとえばシングルモードファイバやＰＭファイバ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ ｆｉｂｅｒ；偏波面保持ファイバ）等により構成される。ファイバカプラ１６２は、低コヒーレンス光Ｌ０を参照光ＬＲと信号光ＬＳとに分割する。ファイバカプラ１６２は、たとえば、低コヒーレンス光Ｌ０の光量の８０パーセントを参照光ＬＲとし、２０パーセントを信号光ＬＳとするように構成されている。ファイバカプラ１６２による低コヒーレンス光Ｌ０の分割比率は、被検眼Ｅに対して照射可能な光量の規格値や、低コヒーレンス光源１６０の出力光量などを勘案して予め決定される。

なお、ファイバカプラ１６２は、光を分割する手段（スプリッタ；ｓｐｌｉｔｔｅｒ）、及び、光を重畳する手段（カプラ；ｃｏｕｐｌｅｒ）の双方の作用を有するが、ここでは慣用的に「ファイバカプラ」と称する（ファイバカプラ１６７についても同様）。

ファイバカプラ１６２により生成された参照光ＬＲは、シングルモードファイバ等からなる光ファイバ１６３により導光され、そのファイバ端から出射される。このファイバ端にはコリメータ１７１が取り付けられている。コリメータ１７１には、たとえば、ファイバ端から出射された参照光ＬＲを平行光束にするコリメータレンズが設けられている。

コリメータ１７１により平行光束とされた参照光ＬＲは、分散補償部材１７２を経由する。分散補償部材１７２は、たとえば一対の（つまり二つの）プリズム（くさび型プリズム、三角プリズム等）により構成される。一対のプリズムは、後述の駆動機構により相対的に移動される。その移動方向は、たとえば、参照光ＬＲの進行方向に対して直交する方向である。なお、「相対的に移動する」とは、二つのプリズムの一方又は双方を移動させることを意味し、換言すると、二つのプリズムの一方から見た他方の位置が変化するような運動を意味する。

一対のプリズムは、たとえば形成されるＯＣＴ画像が最適な画質になる位置に移動される。画質の評価は、公知の任意の画像処理を用いて行うことができる。また、ＯＣＴ画像を肉眼観察しながら一対のプリズムの位置を決定してもよい。

また、干渉光の検出信号の状態（振幅レベル等）が好適になる位置に一対のプリズムを配置させてもよい。検出信号の状態の適否は、たとえば、事前に設定された閾値を参照することによって判定可能である。

一対のプリズムの位置は、任意のタイミングで決定することが可能である。たとえば、各被検眼毎に、各計測毎に、或いは毎日の装置起動時のように、被測定物体の実際の計測を行う前に、一対のプリズムの位置を決定することができる。また、装置のメンテナンスを行う際に一対のプリズムの位置を決定してもよい。この位置決定作業は、手作業で行ってもよいし、自動的に実行されるようにしてもよい。

更に、被検眼Ｅを計測していない状態で一対のプリズムの位置を決定することも可能である。その場合、たとえば模型眼を被測定物体とすることができる。

なお、被検眼Ｅを計測しつつ一対のプリズムの位置を決定する場合には、信号光路や参照光路の光学素子による分散だけでなく、被検眼Ｅ自身の分散をも考慮することが可能である。他方、被検眼Ｅを計測していない状態で一対のプリズムの位置を決定する場合には、信号光路の（少なくとも一部の）光学素子による分散と、参照光路の光学素子による分散とを合わせるような分散補償となる。

また、信号光路や参照光路に配置された各種の光学素子の分散値を予め取得しておき、この情報を参照して一対のプリズムの位置を決定することも可能である。

分散補償部材１７２を経由した参照光ＬＲは、コーナーキューブ１７３に到達する。コーナーキューブ１７３は、たとえば、互いに直交する２つの反射面１７３ａ、１７３ｂを有し、入射した参照光ＬＲを同じ方向（ただし光軸は一致しない）に反射する部材である。なお、３つの反射面を有するコーナーキューブを適用することも可能である。

コーナーキューブ１７３は、後述の駆動機構によって、図２中の両側矢印に示すように参照光ＬＲの進行方向に沿って移動可能とされている。それにより、参照光ＬＲの光路長が変更される。参照光ＬＲの光路長は、被検眼Ｅの眼軸長やワーキングディスタンス（対物レンズ１１３と被検眼Ｅとの間の距離）などに応じて変更することができる。

コーナーキューブ１７３を経由した参照光ＬＲは、偏光補正部材１７４を経由する。偏光補正部材１７４は、たとえば、２枚の１／４波長板と、１／２波長板とを含んで構成される。１／２波長板は、２枚の１／４波長板の間に配置される。

１／４波長板は、一般に、通過する光の常光線成分と異常光線成分との間の位相差をπ／２ずらす偏光子であり、その作用は、円偏光若しくは楕円偏光を直線偏光に、又は、直線偏光を円偏光若しくは楕円偏光に変換するものである。なお、光学的主軸に対して偏光面を４５度傾けて入射させた直線偏光は円偏光に変換される。また、１／２波長板は、一般に、互いに直交する方向に振動する２つの直線偏光成分の間に１／２波長分の位相差を生じさせる偏光子であり、光ビームの偏光面を回転させるように作用する。

１つ目の１／４波長板は、コーナーキューブ１７３を経由した参照光ＬＲの偏光状態を変換する。具体的に説明すると、コーナーキューブ１７３を経由した参照光ＬＲが円偏光である場合、１つ目の波長板は、これを直線偏光に変換する。逆に、コーナーキューブ１７３を経由した参照光ＬＲが直線偏光である場合、１つ目の波長板は、これを円偏光に変換する。なお、１つ目の波長板は、楕円偏光を直線偏光に、直線偏光を楕円偏光にそれぞれ変換するものであってもよい。

１／２波長板は、１／４波長板により偏光状態が変換された参照光ＬＲの偏光面の向きを変更する。１／２波長板は、後述の駆動機構により、参照光路の光軸を中心に回転される。１／２波長板は、たとえば形成されるＯＣＴ画像が最適な画質になる位置に回転される。画質の評価は、公知の任意の画像処理を用いて行うことができる。また、ＯＣＴ画像を肉眼観察しながら１／２波長板の回転位置を決定してもよい。この位置決定作業は、手作業で行ってもよいし、自動的に実行されるようにしてもよい。

また、干渉光の検出信号の状態（振幅レベル等）が好適になる位置に１／２波長板を回転させてもよい。検出信号の状態の適否は、たとえば、事前に設定された閾値を参照することによって判定可能である。

１／２波長板の回転位置は、任意のタイミングで決定することが可能である。たとえば、各被検眼毎に、或いは各計測毎に、１／２波長板の回転位置を決定することができる。

更に、被検眼Ｅを計測していない状態で１／２波長板の回転位置を決定することも可能である。その場合、たとえば模型眼を被測定物体とすることができる。また、反射ミラーを配置して１／２波長板の回転位置を決定してもよい。

２つ目の１／４波長板について説明する。１／２波長板を回転させて参照光ＬＲの偏光面と信号光ＬＳの偏光面とを（ほぼ）一致させた後に、２つ目の１／４波長板を回転させて、それぞれの偏光度を（ほぼ）一致させて、最適な画質が得られるようにする。一例として、画像の良し悪しの評価値を参考にして、２つ目の１／４波長板を回転させることができる。

ここで、参照光ＬＲの光路長補正について説明する。この光路長補正は、良好な干渉信号を得るために、信号光ＬＳの光路長と参照光ＬＲの光路長とを（ほぼ）一致させるものである。一例として、参照光路に配置されたコーナーキューブ１７３を、良好な干渉信号が得られる位置に移動させることにより実施される。干渉信号の良否は、たとえば、画像の良し悪しの評価値を参考にしたり、実際の画像を観察して評価したりすることによって評価できる。

偏光補正部材１７４を経由した参照光ＬＲは、コリメータ１７５により集束光とされて光ファイバ１６４に入射し、ファイバカプラ１６７に導光される。なお、参照光路には、光量を減少させる光学素子など、任意の光学素子を適宜に設けることも可能である。

濃度フィルタ１９６は、参照光ＬＲの光量を減少させる減光フィルタとして作用する。濃度フィルタ１９６は、たとえば、回転型のＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタにより構成される。濃度フィルタ１９６は、図示しない駆動機構によって回転駆動されて、干渉光ＬＣの生成に寄与する参照光ＬＲの光量を変更する。

次に、信号光路について説明する。ファイバカプラ１６２により生成された信号光ＬＳは、シングルモードファイバ等からなる光ファイバ１６５（接続線１５２の内部を通っている）により導光されて眼底カメラユニット１Ａに案内される。更に、信号光ＬＳは、レンズ１４２、走査ユニット１４１、ダイクロイックミラー１３４、撮影レンズ１２６、リレーレンズ１２５、変倍レンズ１２４、撮影絞り１２１、孔開きミラー１１２の孔部１１２ａ、対物レンズ１１３を経由して被検眼Ｅに照射されて眼底Ｅｆに照射される。なお、信号光ＬＳを眼底Ｅｆに照射させるときには、バリアフィルタ１２２、１２３は事前に光路から退避される。

被検眼Ｅに入射した信号光ＬＳは、眼底Ｅｆ上にて集束して反射される。このとき、信号光ＬＳは、眼底Ｅｆの表面で反射されるだけでなく、眼底Ｅｆの深部領域にも到達して屈折率境界において散乱される。したがって、眼底Ｅｆを経由した信号光ＬＳは、眼底Ｅｆの表面形態を反映する情報と、眼底Ｅｆの深層組織の屈折率境界における後方散乱の状態を反映する情報とを含んでいる。この光を単に「信号光ＬＳの眼底反射光」と呼ぶことがある。

信号光ＬＳの眼底反射光は、被検眼Ｅに向かう信号光ＬＳと同じ経路を逆方向に案内されて光ファイバ１６５の端面に集光される。更に、信号光ＬＳの眼底反射光は、光ファイバ１６５を通じてＯＣＴユニット１５０に入射してファイバカプラ１６２に戻ってくる。

信号光ＬＳの一部は、ファイバカプラ１６２を介して光ファイバ１６６に入射し、ファイバカプラ１６７に導光される。なお、信号光ＬＳの残りの部分は、光ファイバ１６１に入射して低コヒーレンス光源１６０に戻ってくるが、信号光路上の光学素子や被検眼Ｅを通過する際に信号光ＬＳの光量は減衰すること、更に、ファイバカプラ１６２により生成される信号光ＬＳの光量が参照光ＬＲの光量に比べて十分に小さい（上記の例では、信号光：参照光＝２：８）ことなどを勘案すると、信号光ＬＳの戻り光が低コヒーレンス光源１６０の故障や性能低下を引き起こすおそれはない。

ファイバカプラ１６７は、光ファイバ１６４により導光された参照光ＬＲと、光ファイバ１６６により導光された信号光ＬＳとを重ね合わせて干渉光ＬＣを生成する。ファイバカプラ１６７は、参照光ＬＲと信号光ＬＳとをたとえば１：９の割合で重畳させる。干渉光ＬＣは、シングルモードファイバ等からなる光ファイバ１６８を通じてスペクトロメータ１８０に導かれる。

スペクトロメータ（分光計）１８０は、干渉光ＬＣのスペクトル成分を検出する。スペクトロメータ１８０は、コリメータレンズ１８１、回折格子１８２、結像レンズ１８３、ＣＣＤ１８４を含んで構成される。回折格子１８２は、透過型でも反射型でもよい。また、ＣＣＤ１８４に代えて、ＣＭＯＳ等の他の光検出素子（ラインセンサ又はエリアセンサ）を用いることも可能である。

スペクトロメータ１８０に入射した干渉光ＬＣは、コリメータレンズ１８１により平行光束とされ、回折格子１８２によって分光（スペクトル分解）される。分光された干渉光ＬＣは、結像レンズ１８３によってＣＣＤ１８４の撮像面上に結像される。ＣＣＤ１８４は、分光された干渉光ＬＣの各スペクトル成分を検出して電荷に変換する。ＣＣＤ１８４は、この電荷を蓄積して検出信号を生成する。更に、ＣＣＤ１８４は、この検出信号を演算制御装置２００に送る。

〔演算制御装置〕
演算制御装置２００について説明する。演算制御装置２００は、ＣＣＤ１８４から入力される検出信号を解析して眼底ＥｆのＯＣＴ画像を形成する。そのための演算処理は、従来のフーリエドメインタイプのＯＣＴ装置と同様である。

また、演算制御装置２００は、眼底カメラユニット１Ａ及びＯＣＴユニット１５０の各部を制御する。

眼底カメラユニット１Ａの制御として、演算制御装置２００は、観察光源１０１や撮影光源１０３による照明光の出力制御、エキサイタフィルタ１０５、１０６やバリアフィルタ１２２、１２３の光路上への挿入／退避動作の制御、ＬＣＤ１４０等の表示装置の動作制御、照明絞り１１０の移動制御（絞り値の制御）、撮影絞り１２１の絞り値の制御、変倍レンズ１２４の移動制御（倍率の制御）などを行う。更に、演算制御装置２００は、走査ユニット１４１を制御して信号光ＬＳを走査させる。

また、ＯＣＴユニット１５０の制御として、演算制御装置２００は、低コヒーレンス光源１６０による低コヒーレンス光Ｌ０の出力制御や、ＣＣＤ１８４による電荷蓄積時間や電荷蓄積タイミングや信号送信タイミングの制御などを行う。更に、演算制御装置２００は、分散補償部材１７２の一対のプリズムの移動制御、コーナーキューブ１７３の移動制御、偏光補正部材１７４の１／２波長板の回転制御などを行う。

演算制御装置２００は、従来のコンピュータと同様に、マイクロプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ、キーボード、マウス、ディスプレイ、通信インターフェイスなどを含んで構成される。ハードディスクドライブには、眼科装置１を制御するためのコンピュータプログラムが記憶されている。また、演算制御装置２００は、ＣＣＤ１８４からの検出信号に基づいてＯＣＴ画像を形成する専用の回路基板を備えていてもよい。

演算制御装置２００は、眼底カメラユニット１Ａと同じ筺体内に格納されていてもよい。その場合、上記ディスプレイはタッチパネルモニタ１１と同じものであってよく、上記マウス等の操作デバイスは、従来の眼底カメラと同様のジョイスティック、ボタン、スイッチ等であってよい。また、ＯＣＴユニット１５０についても眼底カメラユニット１Ａと同じ筺体内に格納されていてもよい。

〔制御系〕
眼科装置１の制御系の構成について図３を参照しつつ説明する。

（制御部）
眼科装置１の制御系は、演算制御装置２００の制御部２１０を中心に構成される。制御部２１０は、たとえば、前述のマイクロプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ、通信インターフェイス等を含んで構成される。

制御部２１０には、主制御部２１１と記憶部２１２が設けられている。主制御部２１１は、前述した各種の制御を司る。

記憶部２１２は、各種のデータを記憶する。記憶部２１２に記憶されるデータとしては、たとえば、ＯＣＴ画像の画像データ、眼底画像Ｅｆ′の画像データ、被検眼情報などがある。被検眼情報は、患者ＩＤや氏名などの被検者に関する情報や、左眼／右眼の識別情報などの被検眼に関する情報を含む。主制御部２１１は、記憶部２１２にデータを書き込む処理や、記憶部２１２からデータを読み出す処理を行う。

（画像形成部）
画像形成部２２０は、撮像装置１０、１２からの映像信号を受けて眼底画像Ｅｆ′の画像データを形成する。

また、画像形成部２２０は、ＣＣＤ１８４からの検出信号に基づいて眼底Ｅｆの断層像の画像データを形成する。この処理には、従来のフーリエドメインタイプの光コヒーレンストモグラフィと同様に、ノイズ除去（ノイズ低減）、フィルタ処理、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）などの処理が含まれている。

画像形成部２２０は、たとえば、前述の回路基板や通信インターフェイス等を含んで構成される。なお、この明細書では、「画像データ」と、それに基づいて呈示される「画像」とを同一視することがある。

（画像処理部）
画像処理部２３０は、画像形成部２２０により形成された画像に対して各種の画像処理や解析処理を施す。たとえば、画像処理部２３０は、画像の輝度補正や分散補正等の各種補正処理などを実行する。

また、画像処理部２３０は、画像形成部２２０により形成された断層像の間の画素を補間する補間処理等を実行することにより、眼底Ｅｆの３次元画像の画像データを形成する。

なお、３次元画像の画像データとは、３次元座標系により画素の位置が定義された画像データを意味する。３次元画像の画像データとしては、３次元的に配列されたボクセルからなる画像データがある。この画像データは、ボリュームデータ或いはボクセルデータなどと呼ばれる。ボリュームデータに基づく画像を表示させる場合、画像処理部２３０は、このボリュームデータに対してレンダリング処理（ボリュームレンダリングやＭＩＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ：最大値投影）など）を施して、特定の視線方向から見たときの擬似的な３次元画像の画像データを形成する。表示部２４０等の表示デバイスには、この擬似的な３次元画像が表示される。

また、３次元画像の画像データとして、複数の断層像のスタックデータを形成することも可能である。スタックデータは、複数の走査線に沿って得られた複数の断層像を、走査線の位置関係に基づいて３次元的に配列させることで得られる画像データである。すなわち、スタックデータは、元々個別の２次元座標系により定義されていた複数の断層像を、一つの３次元座標系により表現する（つまり一つの３次元空間に埋め込む）ことにより得られる画像データである。

また、画像処理部２３０は、分散補償や偏光補正を実行する際の画質評価処理を行う。この処理は、前述のように、画質を評価するための任意の公知の処理である。なお、肉眼観察により画質を評価する場合、画像処理部２３０は画像評価処理を行う必要はない。

画像処理部２３０は、たとえば、前述のマイクロプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ、回路基板等を含んで構成される。

（表示部、操作部）
表示部２４０は、ディスプレイを含んで構成される。操作部２５０は、キーボード、マウス、ジョイスティック、ボタン、キー、スイッチ等、各種の入力デバイスや操作デバイスを含んで構成される。

なお、表示部２４０と操作部２５０は、それぞれ個別のデバイスとして構成される必要はない。たとえばタッチパネル方式のＬＣＤのように、表示部２４０と操作部２５０とが一体化されたデバイスを用いることも可能である。

（駆動機構）
前述のように、ＯＣＴユニット１５０には各種の駆動機構が設けられている。光路長変更機構２６０は、コーナーキューブ１７３を参照光ＬＲの進行方向に沿って移動させることにより、参照光ＬＲの光路長（参照光路長）を変更する。光路長変更機構２６０は、この発明の「変更手段」に相当する。

分散補償駆動機構２７０は、分散補償部材１７２の一対のプリズムを相対的に移動させることにより、参照光ＬＲの分散の状態を変更する。分散補償駆動機構２７０は、この発明の「移動手段」に相当する。偏光補正駆動機構２８０は、偏光補正部材１７４の１／２波長板を回転させる。偏光補正駆動機構２８０は、この発明の「回転手段」に相当する。

これらの駆動機構２６０、２７０、２８０は、それぞれ、ステッピングモータ（パルスモータ）等の駆動力発生部と、発生された駆動力を駆動対象部材に伝達するギア等の伝達部材とを含んで構成される。主制御部２１１は、各駆動力発生部に対して制御信号（パルス信号等）を送信してこれを制御することにより、各駆動対象部材（コーナーキューブ１７３、分散補償部材１７２、偏光補正部材１７４）を移動させる。ここで、画像処理や信号処理等の結果に基づいて自動的に各駆動機構２６０、２７０、２８０を制御するように構成することもできるし、操作部２５０に対する操作内容に応じて各駆動機構２６０、２７０、２８０を制御するように構成することもできる。ここで、自動的な制御は、たとえば、実際に断層像を形成しつつ断層像の画像状態（フレーム中における眼底Ｅｆの画像位置や、ノイズの混入度合など）を評価し、この評価値が所定の許容範囲内に入るように参照光ＬＲの分散特性や偏光状態を調整することにより実現できる。また、ＣＣＤ１８４から出力される検出信号や、これに基づいて得られる信号（スペクトル強度分布等）を解析し、その信号特性（信号の最大強度等）が所定の許容範囲内に入るように分散特性や偏光状態を調整するように構成しても、制御の自動化を図ることが可能である。

また、各駆動対象部材を手動で移動させるように構成することも可能である。その場合、眼科装置１の筺体表面にハンドルやレバー等の操作部材が設けられるとともに、操作部材に対する操作内容を伝達する伝達部材を設けられる。

〔信号光の走査及びＯＣＴ画像について〕
ここで、信号光ＬＳの走査及びＯＣＴ画像について説明しておく。

眼科装置１による信号光ＬＳの走査態様としては、たとえば、水平スキャン、垂直スキャン、十字スキャン、放射スキャン、円スキャン、同心円スキャン、螺旋スキャンなどがある。これらの走査態様は、眼底の観察部位、解析対象（網膜厚など）、走査に要する時間、走査の精密さなどを考慮して適宜に選択的に使用される。

水平スキャンは、信号光ＬＳを水平方向（ｘ方向）に走査させるものである。水平スキャンには、垂直方向（ｙ方向）に配列された複数の水平方向に延びる走査線に沿って信号光ＬＳを走査させる態様も含まれる。この態様においては、走査線の間隔を任意に設定することが可能である。走査線の間隔を十分に狭くすることにより、前述の３次元画像を形成することができる（３次元スキャン）。垂直スキャンについても同様である。

十字スキャンは、互いに直交する２本の直線状の軌跡（直線軌跡）からなる十字型の軌跡に沿って信号光ＬＳを走査するものである。放射スキャンは、所定の角度を介して配列された複数の直線軌跡からなる放射状の軌跡に沿って信号光ＬＳを走査するものである。なお、十字スキャンは放射スキャンの一例である。

円スキャンは、円形状の軌跡に沿って信号光ＬＳを走査させるものである。同心円スキャンは、所定の中心位置の周りに同心円状に配列された複数の円形状の軌跡に沿って信号光ＬＳを走査させるものである。円スキャンは同心円スキャンの特殊例と考えられる。螺旋スキャンは、螺旋状の軌跡に沿って信号光ＬＳを走査するものである。

走査ユニット１４１は、前述のような構成により、信号光ＬＳをｘ方向及びｙ方向にそれぞれ独立に走査できるので、ｘｙ面上の任意の軌跡に沿って信号光ＬＳを走査することが可能である。それにより、上記のような各種の走査態様を実現できる。

上記のような態様で信号光ＬＳを走査することにより、走査線（走査軌跡）に沿った深度方向（ｘ方向）の断層像を形成することができる。また、特に走査線の間隔が十分に狭い場合には、前述の３次元画像を形成することができる。

［作用・効果］
以上のような眼科装置１の作用及び効果について説明する。

眼科装置１は、低コヒーレンス光Ｌ０を信号光ＬＳと参照光ＬＲとに分割するファイバカプラ１６２（第１のファイバカプラ）と、信号光路を介して被検眼Ｅを経由した信号光ＬＳと参照光路を経由した参照光ＬＲとを干渉させるファイバカプラ１６７（第２のファイバカプラ）とを備えている。

ここで、信号光ＬＳは、ファイバカプラ１６２を経由してファイバカプラ１６７に導光される。このとき、信号光ＬＳの一部が低コヒーレンス光源１６０に入射するが、前述のようにその光量は小さく、また参照光ＬＲが低コヒーレンス光源１６０に戻ってこないことから、低コヒーレンス光源１６０の故障や性能劣化は起こらない。

なお、信号光路には、光ファイバ１６５、１６６が設けられている。光ファイバ１６５は、ファイバカプラ１６２に一端が接続されており、信号光ＬＳを被検眼Ｅに向かって導光するとともに、信号光ＬＳの眼底反射光をファイバカプラ１６２に導光する。また、光ファイバ１６６は、ファイバカプラ１６２に導光された信号光ＬＳの眼底反射光をファイバカプラ１６７に導光する。前者はこの発明の「第２の光ファイバ」に相当し、後者は「第３の光ファイバ」に相当する。なお、光ファイバ１６１は「第１の光ファイバ」に相当する。

他方、参照光ＬＲは、ファイバカプラ１６２を通らない参照光路を経由してファイバカプラ１６７に導光されて信号光ＬＳと重畳される。参照光路には、光ファイバ１６３、１６４、コリメータ１７１、１７５、分散補償部材１７２、コーナーキューブ１７３、偏光補正部材１７４が設けられている。

光ファイバ１６３は、ファイバカプラ１６２に一端が接続されており、この発明の「第４の光ファイバ」に相当する。コーナーキューブ１７３は、光ファイバ１６３から出射された参照光ＬＲを複数回（ここでは２回）反射させるように構成されており、「反射手段」に相当する。光ファイバ１６４は、コーナーキューブ１７３を経由した参照光ＬＲをファイバカプラ１６７に導光するもので、「第５の光ファイバ」に相当する。

分散補償部材１７２は、信号光ＬＳと参照光ＬＲとの間の分散の差を補償するためのもので、参照光ＬＲの分散特性を調整（変更）するように作用する。分散補償部材１７２は、分散補償駆動機構２７０とともに「分散調整手段」を構成する。偏光補正部材１７４は、参照光ＬＲの偏光状態の調整（変更）を行うもので、偏光補正駆動機構２８０とともに「偏光調整手段」を構成する。分散補償部材１７２と偏光補正部材１７４は、それぞれ、光ファイバ１６３と光ファイバ１６４との間の参照光路上の任意の位置に配置される。

ファイバカプラ１６７は、信号光路を経由した信号光ＬＳと参照光路を経由した参照光ＬＲとを重畳して干渉光ＬＣを生成する。スペクトロメータ１８０は、干渉光ＬＣ（のスペクトル成分）を検出して検出信号を生成する。画像形成部２２０（画像形成手段）は、信号光ＬＳの走査線に沿った複数の走査点に対応する複数の検出信号に基づいて、当該走査線に沿った眼底Ｅｆの断面の形態を表わす断層像を形成する。

このような眼科装置１によれば、アイソレータを用いなくても低コヒーレンス光源１６０の故障や性能劣化を防止でき、また、分散補償や偏光補正を行って光学的に画質の向上を図ることが可能である。

ところで、第４の光ファイバから出射された参照光の進行方向に対して反射面を斜設するとともに、その反射方向に第５の光ファイバを配置すれば、１回の反射回数で同様の効果が得られると考えられる。

しかし、このような構成では、参照光路長を変更するのが難しくなるという問題が生じる。すなわち、参照光路長を変更するために反射面を移動させると、参照光の反射方向が変わり、それに応じて第５の光ファイバの位置を変更する必要がある。極めて精緻な位置調整が必要な光コヒーレンストモグラフィにおいては、このような連動動作を高精度で行うことは困難である。このような事情に鑑み、この実施形態では、参照光を複数回反射させるようになっている。

また、この実施形態では、参照光を２回反射させているが、これは、上記の問題を最も簡便に解決可能な構成だからである。また、コーナーキューブを用いることにより、反射前及び反射後の参照光の進行方向を平行にすることができる。このとき、第４の光ファイバの出射端近傍と、第５の光ファイバの入射端近傍とは平行に配置されるが、このような配置は単一の反射面の場合よりも精度の向上を図りやすい。

また、特許文献８のように、第４の光ファイバの出射端と第５の光ファイバの入射端とを向かい合わせに配置させて参照光を反射させない構成においては、参照光路長を変更するために光ファイバ自体を移動させる必要がある。この場合、筺体内に配設された光ファイバの曲がり方（曲率等）が変化し、それにより参照光の偏光状態等が乱されて画質が劣化するおそれがある。更に、この実施形態に係る構成では、参照光路長を所定距離だけ変更させるときに、この所定距離の半分の距離だけコーナーキューブを移動させればよいが、特許文献８のような構成では当該所定距離だけ移動させる必要がある。このように移動距離が長くなると、ファイバ端同士の位置の対向関係にズレが生じるおそれがある。

この実施形態は、上記のような様々な問題を解決するものである。なお、３次元のコーナーキューブを用いて反射回数を３回にしても同様である。反射回数が４回以上の場合（特に偶数回の場合）については、第２の実施形態で説明する。

〈第２の実施形態〉
この実施形態では、第１の実施形態よりも多い回数だけ参照光を反射させる構成の光画像計測装置を例示する。

この実施形態に係る光画像計測装置（眼科装置）は、第１の実施形態の眼科装置１と同様の全体構成を有する（図１を参照）。また、眼底カメラユニットについても第１の実施形態と同様である（図１を参照）。以下、第１の実施形態と同様の構成部分については、同じ符号を付して説明する。

この実施形態の眼科装置のＯＣＴユニット１５０の構成例を図４に示し、制御系の構成例を図５に示す。

この実施形態のＯＣＴユニット１５０におけるファイバ光学系は、第１の実施形態と同様である。すなわち、このＯＣＴユニット１５０には、低コヒーレンス光源１６０、２つのファイバカプラ１６２、１６７、６本の光ファイバ１６１、１６３〜１６６、１６８、及びスペクトロメータ１８０を備えている。

この実施形態の特徴は参照光路である。光ファイバ１６３により導光された参照光ＬＲは、コリメータ１７１により平行光束とされ、１／４波長板１９０により偏光状態が変換される。参照光ＬＲが円偏光又は楕円偏光の場合、１／４波長板１９０はこれを直線偏光に変換する。また、参照光ＬＲが直線偏光の場合、１／４波長板１９０はこれを円偏光又は楕円偏光に変換する。

なお、この実施形態では、参照光ＬＲは１／４波長板１９０を２回経由するので、光ファイバ１６４に入射する参照光ＬＲは元の種類の偏光状態になる。１／４波長板１９０は、波長板回転機構３００により参照光路の光軸を中心に回転され、それにより参照光ＬＲの偏光補正がなされる。

参照光ＬＲを１回経由した参照光ＬＲは、コーナーキューブ１９１により２回（或いは３回以上：以下同様）反射されて進行方向を転換し、ビームスプリッタ１９２に入射する。ビームスプリッタ１９２は参照光ＬＲを二分割する。コーナーキューブ１９１は、第１の実施形態と同様に、参照光ＬＲの進行方向に沿って移動可能に構成されていてもよい。

ビームスプリッタ１９２により二分割された各光路上にはシャッタ１９３、１９５が設けられている。各シャッタ１９３，１９５は、当該光路を進行する参照光ＬＲを遮断するものである。各シャッタ１９３、１９５は、光路切替機構３２０により、光路に対して挿入／退避が可能とされている。

シャッタ１９３が光路から退避されている場合、ビームスプリッタ１９２を透過した参照光ＬＲ（の一部）は、コーナーキューブ１９４により２回（或いは３回以上）反射されて進行方向を転換し、ビームスプリッタ１９２に再度入射する。ビームスプリッタ１９２を再度透過した参照光ＬＲは、コーナーキューブ１９１により２回反射されて進行方向を転換し、１／４波長板１９０を透過して元の種類の偏光状態に変換され、コリメータ１７５により集束光とされて光ファイバ１６４の入射端に入射する。

他方、シャッタ１９５側の光路には、濃度フィルタ１９６が設けられている。濃度フィルタ１９６は、透過光の光量を減衰させるフィルタである。濃度フィルタ１９６は、フィルタ移動機構３３０により、光路に対して挿入／退避が可能とされている。

シャッタ１９５が光路から退避されている場合、ビームスプリッタ１９２により反射された参照光ＬＲ（の一部）は、（必要に応じて濃度フィルタ１９６を透過し、）コーナーキューブ１９７により２回（或いは３回以上）反射されて進行方向を転換し、ビームスプリッタ１９２に再度入射する。ビームスプリッタ１９２に再度反射された参照光ＬＲは、コーナーキューブ１９１により２回反射されて進行方向を転換し、１／４波長板１９０を透過して元の種類の偏光状態に変換され、コリメータ１７５により集束光とされて光ファイバ１６４の入射端に入射する。

各コーナーキューブ１９４、１９７は、光路長変更機構３１０により、参照光ＬＲの進行方向に沿って移動可能とされる。光路長変更機構３１０は、制御部２１０に制御されて動作するものであり、二つのコーナーキューブ１９４、１９７をそれぞれ独立に移動させることもできるし、互いに連係させて移動させることもできる。

なお、実際の眼科検査においては、たとえば、コーナーキューブ１９４を経由した参照光ＬＲは眼底の計測に用いられ、コーナーキューブ１９７を経由した参照光ＬＲは前眼部（角膜等）の計測に用いられる。ワーキングディスタンスに応じて光路長を変更する場合には、二つのコーナーキューブ１９４、１９７の移動を連係させることができる。一方、被検眼の眼軸長に応じて光路長を変更する場合には、二つのコーナーキューブ１９４、１９７をそれぞれ独立に移動させることができる。また、眼底のみ計測する場合や前眼部のみ計測する場合、更には双方の部位を同時に計測する場合であって一方のみ深度調整を行う場合にも、独立の移動形態を適用できる。

光ファイバ１６４に入射した参照光ＬＲは、ファイバカプラ１６７に導光される。他方、ファイバカプラ１６２により生成された信号光ＬＳは、光ファイバ１６５、眼底カメラユニット１Ａを経由して被検眼Ｅに照射される。更に、被検眼Ｅの眼底Ｅｆや前眼部により反射された信号光ＬＳは、眼底カメラユニット１Ａ、光ファイバ１６５、ファイバカプラ１６２、光ファイバ１６６を経由してファイバカプラ１６７に導光される。

ファイバカプラ１６７は、光ファイバ１６４からの参照光ＬＲと、光ファイバ１６６からの信号光ＬＳとを重畳させて干渉光ＬＣを生成する。干渉光ＬＣは、光ファイバ１６８によってスペクトロメータ１８０に導光される。スペクトロメータ１８０は、光ファイバ１６８から出射された干渉光ＬＣをコリメータレンズ１８１によって平行光束にし、回折格子１８２により干渉光ＬＣをスペクトル分解する。干渉光ＬＣの各スペクトル成分は、結像レンズ１８３によりＣＣＤ１８４の撮像面に結像される。ＣＣＤ１８４は、各スペクトル成分を検出して検出信号を生成する。

画像形成部２２０は、ＣＣＤ１８４からの検出信号に基づいて被検眼Ｅの断層像を形成する。また、画像処理部２３０は、複数の断層像に基づいて３次元画像を形成する。

この眼科装置（光画像計測装置）の作用及び効果について説明する。この眼科装置は、コーナーキューブ１９１とともに、参照光ＬＲを分割するビームスプリッタ１９２と、分割後の一方の参照光ＬＲを複数回反射させてビームスプリッタ１９２に導くコーナーキューブ１９４（第１の反射部材）と、他方の参照光ＬＲを複数回反射させてビームスプリッタ１９２に導くコーナーキューブ１９７（第２の反射部材）とを備えている。

更に、この眼科装置は、コーナーキューブ１９４を経由した参照光ＬＲと、信号光ＬＳの眼底反射光とを重畳させて干渉光ＬＣを生成して検出し、この検出結果（検出信号）に基づいて眼底Ｅｆ（第１の深度）のＯＣＴ画像を形成する。

また、この眼科装置は、コーナーキューブ１９７を経由した参照光ＬＲと、信号光ＬＳの前眼部での反射光とを重畳させて干渉光ＬＣを生成して検出し、この検出結果（検出信号）に基づいて前眼部（第２の深度）のＯＣＴ画像を形成する。

更に、この眼科装置の参照光路には、参照光ＬＲの偏光補正を行う１／４波長板１９０が設けられている。なお、第１の実施形態と同様の分散調整手段や偏光調整手段を設けることも可能である。

このような眼科装置によれば、第１の実施形態と同様に、アイソレータを用いなくても低コヒーレンス光源１６０の故障や性能劣化を防止できる。また、このような眼科装置によれば、分散補償や偏光補正を行って光学的に画質向上を図ることが可能である。

なお、この眼科装置における参照光の反射回数は、コーナーキューブ１９１において４回（往復）、ビームスプリッタ１９２において０回又は２回、各コーナーキューブ１９４、１９７において２回の、合計６回又は８回である。また、これらの部材は、この発明の「反射手段」に相当する。

第１の実施形態において説明した各種構成を第２の実施形態に係る眼科装置に適用することが可能である。

［変形例］
以上に説明した構成は、この発明を好適に実施するための一例に過ぎない。よって、この発明の要旨の範囲内における任意の変形を適宜に施すことが可能である。

たとえば、第１の実施形態においては、分散調整手段と偏光調整手段の双方が設けられているが、これらのうちの一方のみを設けた構成を採用することも可能である。また、分散調整手段や偏光調整手段は、上記実施形態で説明したものには限定されず、同様の機能を有する任意の構成の光学素子に置換することができる。

たとえば、偏光調整手段として、参照光の偏光状態を直線偏光に変換する偏光板と、直線偏光に変換された参照光を円偏光に変換する１／４波長板と、偏光板を回転させる回転手段とを設けることが可能である。それにより、画質を評価しつつ偏光板の回転位置を決定することにより偏光補正を行うことができる。

第２の実施形態では、参照光を二分割して二つの深度のＯＣＴ画像を形成するようになっているが、参照光を三つ以上に分割することにより三つ以上の深度のＯＣＴ画像を形成可能に構成することも可能である。そのためには、たとえば、二つ以上のビームスプリッタを設けるとともに、分割後の三つ以上の参照光路のそれぞれに反射部材（コーナーキューブ等）やシャッタなどを設ければよい。

上記の実施形態においては、コーナーキューブを移動させて信号光ＬＳの光路と参照光ＬＲの光路との光路長差を変更しているが、光路長差を変更する手法はこれに限定されるものではない。たとえば、被検眼に対して眼底カメラユニットやＯＣＴユニットを移動させて信号光の光路長を変更することにより光路長差を変更することができる。また、特に被測定物体が生体部位でない場合などには、被測定物体を深度方向（ｚ方向）に移動させることにより光路長差を変更することも可能である。

また、この発明に係る構成を、眼科以外の分野で使用される光画像計測装置に適用することも可能である。たとえば、他の医療分野（皮膚科や歯科等）、生物学分野、工業分野などで用いられる光画像計測装置に対して、この発明に係る構成を適用することが可能である。

上記の実施形態におけるコンピュータプログラムを、コンピュータのドライブ装置によって読み取り可能な任意の記録媒体に記憶させることができる。この記録媒体としては、たとえば、光ディスク、光磁気ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ／ＤＶＤ−ＲＡＭ／ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＭＯ等）、磁気記憶媒体（ハードディスク／フロッピー（登録商標）ディスク／ＺＩＰ等）などを用いることが可能である。また、ハードディスクドライブやメモリ等の記憶装置に記憶させることも可能である。更に、インターネットやＬＡＮ等のネットワークを通じてこのプログラムを送受信することも可能である。

１ 眼科装置
１Ａ 眼底カメラユニット
１４１ 走査ユニット
１５０ ＯＣＴユニット
１６０ 低コヒーレンス光源
１６１、１６３、１６４、１６５、１６６、１６８ 光ファイバ
１６２、１６７ ファイバカプラ
１７３、１９１、１９４，１９７ コーナーキューブ
１７２ 分散補償部材
１７４ 偏光補正部材
１８０ スペクトロメータ
１８２ 回折格子
１８４ ＣＣＤ
１９０ １／４波長板
１９２ ビームスプリッタ
１９３、１９５ シャッタ
１９６ 濃度フィルタ
２００ 演算制御装置
２１０ 制御部
２２０ 画像形成部
２３０ 画像処理部
２４０ 表示部
２５０ 操作部
２６０、３１０ 光路長変更機構
２７０ 分散補償駆動機構
２８０ 偏光補正駆動機構
３００ 波長板回転機構
３２０ 光路切替機構
３３０ フィルタ移動機構

Claims (7)

1. 光源と、
   前記光源から出力された光を信号光と参照光とに分割し、信号光路を介して被測定物体を経由した前記信号光と参照光路を経由した参照光とを重畳させて干渉光を生成し、前記生成された干渉光を検出して検出信号を生成する光学系と、
   前記生成された検出信号に基づいて前記被測定物体の画像を形成する画像形成手段と、
   を有する光画像計測装置であって、
   前記光学系は、
   前記光源から出力された光を導光する第１の光ファイバと、前記導光された光を信号光と参照光とに分割する第１のファイバカプラと、第２のファイバカプラとを含むとともに、
   前記信号光路として、前記第１のファイバカプラに一端が接続され、前記信号光を前記被測定物体に向けて導光するとともに前記被測定物体を経由した信号光を前記第１のファイバカプラに導光する第２の光ファイバと、前記第２の光ファイバにより前記第１のファイバカプラに導光された信号光を前記第２のファイバカプラに導光する第３の光ファイバとを含み、
   前記参照光路として、前記第１のファイバカプラに一端が接続され、前記参照光を導光する第４の光ファイバと、前記第４の光ファイバの他端から出射された参照光を複数回反射させる反射手段と、前記反射手段を経由し一端に入射された参照光を前記第２のファイバカプラに導光する第５の光ファイバと、前記第４の光ファイバと前記第５の光ファイバとの間の光路上に設けられ、前記参照光の偏光状態を調整する偏光調整手段とを含み、
   前記反射手段は、前記反射手段を経由して前記第５の光ファイバの一端に向かう参照光の向きが前記第４の光ファイバの他端から出射され前記反射手段に向かう参照光の向きと平行になるように、参照光を反射させ、
   前記第２のファイバカプラは、前記第３の光ファイバにより導光された信号光と前記第５の光ファイバにより導光された参照光とを重畳させて干渉光を生成する、
   ことを特徴とする光画像計測装置。
2. 前記反射手段は、前記参照光を偶数回反射させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光画像計測装置。
3. 前記反射手段は、前記参照光を分割するビームスプリッタと、該分割された一方の参照光を複数回反射させて前記ビームスプリッタに導く第１の反射部材と、他方の参照光を複数回反射させて前記ビームスプリッタに導く第２の反射部材とを含み、
   前記第１の反射部材及び前記第２の反射部材は、前記一方の参照光の光路長と前記他方の参照光の光路長とが異なるように前記ビームスプリッタに対して配置され、
   前記第５の光ファイバは、前記第１の反射部材を経由した前記一方の参照光及び／又は前記第２の反射部材を経由した前記他方の参照光を前記第２のファイバカプラに導光し、
   前記画像形成手段は、前記一方の参照光と前記信号光との干渉光の検出信号に基づいて前記被測定物体の第１の深度の画像を形成し、前記他方の参照光と前記信号光との干渉光の検出信号に基づいて前記被測定物体の第２の深度の画像を形成する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光画像計測装置。
4. 前記光学系は、前記反射手段を移動させて前記参照光路の光路長を変更する変更手段を含む、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光画像計測装置。
5. 前記分散調整手段は、一対のプリズムと、前記一対のプリズムを相対的に移動させる移動手段とを含む、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光画像計測装置。
6. 前記偏光調整手段は、円偏光若しくは楕円偏光を直線偏光に又は直線偏光を円偏光若しくは楕円偏光にそれぞれ変換する２つの１／４波長板と、前記２つの１／４波長板の間に配置され、前記参照光の偏光面の向きを変更する１／２波長板と、前記１／２波長板を回転させる回転手段とを含む、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光画像計測装置。
7. 前記偏光調整手段は、前記参照光の偏光状態を直線偏光に変換する偏光板と、直線偏光に変換された前記参照光を円偏光に変換する１／４波長板と、前記偏光板を回転させる回転手段とを含む、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光画像計測装置。

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