特許 7002201 リスケーリング及びダイナミックレンジ増大を含む位相安定化スウェプトソース光コヒーレンストモグラフィ（ＳＳ－ＯＣＴ）の方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-04

(45)【発行日】2022-01-20

(54)【発明の名称】リスケーリング及びダイナミックレンジ増大を含む位相安定化スウェプトソース光コヒーレンストモグラフィ（ＳＳ－ＯＣＴ）の方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/17 20060101AFI20220113BHJP

【ＦＩ】

G01N21/17 630

【請求項の数】 11

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2017033430

(22)【出願日】2017-02-24

(65)【公開番号】P2017151106

(43)【公開日】2017-08-31

【審査請求日】2020-02-04

(31)【優先権主張番号】15/440,713

(32)【優先日】2017-02-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/299,461

(32)【優先日】2016-02-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/299,484

(32)【優先日】2016-02-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/299,397

(32)【優先日】2016-02-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】000220343

【氏名又は名称】株式会社トプコン

(74)【代理人】

【識別番号】100124626

【弁理士】

【氏名又は名称】榎並 智和

(72)【発明者】

【氏名】ワング・ゼングォ

(72)【発明者】

【氏名】キム・ヨンシク

(72)【発明者】

【氏名】リュー・ジョナサン

(72)【発明者】

【氏名】チャン・キンプイ

【審査官】赤木 貴則

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５０３４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１３８０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３９５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１８１７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２００８０２８３１２（ＤＥ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００２５４７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０５１３６０２１（ＣＮ，Ａ）

【文献】BIEDERMANN B. R. et al.，Real time en face Fourier-domain optical coherence tomography with direct hardware frequency demodulation，Optics Letters，2008年10月30日，Vol. 33, No. 21，p. 2556-2558

【文献】SHARMA, P. et al.，Single mode fiber based polarization sensitive optical coherence tomography using a swept laser source，Journal of Optics，2011年10月28日，Vol. 13，p. 115301, 1-6，doi: 10.1088/2040-8978/13/11/115301

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／００－Ｇ０１Ｎ ２１／０１

Ｇ０１Ｎ ２１／１７－Ｇ０１Ｎ ２１／６１

Ｇ０１Ｂ ９／００－Ｇ０１Ｂ ９／１０

Ａ６１Ｂ １／００－Ａ６１Ｂ １／３２

Ａ６１Ｂ ３／００－Ａ６１Ｂ ３／１８

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）システムを用いて画像化を行う方法であって、
ファイバーブラッググレーティングからの光信号を検出する検出器により生成されるシグネチャ信号であり、当該ＯＣＴシステムの光源掃引の同期情報を伝達する第１電気信号を生成し、
検出器によりＯＣＴインターフェログラム信号を生成し、
電気信号ミキサーにより前記第１電気信号と前記ＯＣＴインターフェログラム信号とを電気的に混合し、
前記電気的に混合された前記第１電気信号及び前記ＯＣＴインターフェログラム信号を含む出力信号を生成し、
少なくともフーリエ変換を介して前記出力信号から画像を生成し、
前記電気信号ミキサーは、前記第１電気信号を第１入力にて受け、前記検出器からの前記ＯＣＴインターフェログラム信号を第２入力にて受け、アナログ－デジタル変換器に前記出力信号を出力する、
方法。

【請求項2】

更に、時間遅延を導入し、前記第１電気信号のパルス幅を調整する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記時間遅延は、それぞれのＡスキャンについて動的に調整可能である、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１電気信号のパルス幅は、当該ＯＣＴシステムのｋ－クロック又は前記アナログ－デジタル変換器のクロックに相関している、請求項１から３のいずれかに記載の方法。

【請求項5】

前記第１電気信号は、当該ＯＣＴシステムの光源掃引の非線形性の情報を含む干渉信号に基づき生成されたリスケーリング信号である、請求項１から４のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

前記干渉信号は、２つのミラー、ガラスプレートの２つの表面、又は、マッハ－ツェンダー干渉計によって生成される、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

更に、
第２電気信号を生成し、
前記第１電気信号、前記第２電気信号、及び前記ＯＣＴインターフェログラム信号を、前記電気信号ミキサーにより電気的に混合し、
生成された前記出力信号は、電気的に混合された前記第１電気信号、前記第２電気信号、及び前記ＯＣＴインターフェログラム信号を含み、
前記第２電気信号はリスケーリング信号である、
請求項１から６のいずれかに記載の方法。

【請求項8】

更に、アナログ－デジタル変換よりも前に、前記出力信号又は前記ＯＣＴインターフェログラム信号の受動的電気的減衰により当該ＯＣＴシステムのダイナミックレンジを調整する、請求項１から７のいずれかに記載の方法。

【請求項9】

前記受動的電気的減衰は、受動的電気的アッテネーター、又は前記検出器のゲインの最適化によって得られる、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記検出器のゲインの最適化は、当該ＯＣＴシステムのノイズ解析に基づく、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれかに記載の方法を実行するための光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）システムであって、
前記ＯＣＴインターフェログラム信号を出力する前記検出器と、
前記電気信号ミキサーと、
前記アナログ－デジタル変換器と、
信号処理プロセッサーと
を含み、
前記電気信号ミキサーは、前記第１電気信号を第１入力にて受け、前記検出器からの前記ＯＣＴインターフェログラム信号を第２入力にて受け、前記出力信号を生成し、前記アナログ－デジタル変換器に前記出力信号を出力し、
前記信号処理プロセッサーは、前記画像の生成を行う、
ＯＣＴシステム。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本願は、以下の出願に基づく優先権を主張し、これらの全体が参照によって本願に援用される：２０１６年２月２４日に出願された「位相安定化スウェプトソース光コヒーレンストモグラフィ（ＳＳ－ＯＣＴ）の方法及び装置」と題する米国仮特許出願第６２／２９９，３９７号；２０１６年２月２４日に出願された「ダイナミックレンジ増大を含む位相安定化スウェプトソース光コヒーレンストモグラフィ（ＳＳ－ＯＣＴ）の方法及び装置」と題する米国仮特許出願第６２／２９９，４６１号；２０１６年２月２４日に出願された「リスケーリングを含む位相安定化スウェプトソース光コヒーレンストモグラフィ（ＳＳ－ＯＣＴ）の方法及び装置」と題する米国仮特許出願第６２／２９９，４８４号。

【背景技術】

【0002】

位相不安定性は、スウェプトソース光コヒーレンストモグラフィ（ＳＳ－ＯＣＴ）システムに伴う共通の問題である。スウェプトソースＯＣＴの位相不安定性の要因には、ＯＣＴシステム内の光源（例えば波長掃引レーザー）と電気的掃引トリガー（光源の各波長掃引期間の開始時にスキャナーを動作させるためのトリガー）との間の非同期と、アナログ－デジタル変換プロセスに内在するトリガーの不安定性とが含まれる。この問題に対処するために様々なアプローチが為されてきた。しかし、それぞれのアプローチはそれぞれの問題をはらんでいる。多くのアプローチでは、光源に同期したｋ－クロック（ここで、ｋ＝波数＝２π／波長）を、アナログ－デジタル変換器のクロック信号として、一定の内部クロックの代わりに利用している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

例えば、第１のアプローチでは、ＯＣＴ信号（ここで、ＯＣＴ信号は、一般に、ＯＣＴシステムにおいて検出される信号（例えばインターフェログラム）を意味する。）と、レーザー掃引に同期した光学的シグネチャ信号（例えば、ファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧ）により生成されるような信号）とを、単一のアナログ－デジタルチャネルで同時に検出しデジタル化する。光学的シグネチャ信号及びｋ－クロック情報に基づき（例えば、ｋ－空間内において）スペクトルを整列させることにより、位相ジッター補正が実行される。しかしながら、このアプローチによれば、ＯＣＴのそれぞれの応用のために最適な仕様のＦＢＧを決定するという複雑な問題がある。この最適化には、中心波長、反射率（シグネチャ信号の振幅）、及びパルス幅の決定が含まれる。これは、部分的に、ＦＢＧ信号が飽和しＯＣＴ画像化性能の低下させることを原因とする。更に、もし波長掃引レーザーのデバイス間のばらつきが大きい場合には、ＦＢＧの１つ以上のグループについて、その性能の最適化のためにそのようなばらつきを調整する必要がある。これは、大量生産を妨げる原因となりうる。

【0004】

同様に、第２のアプローチでは、レーザー掃引に同期したトリガー信号（例えば、ＦＢＧ又は光学フィルターにより生成される）によりアナログ－デジタル変換プロセスを開始しつつ、ＯＣＴ信号を単一のアナログ－デジタルチャネルでデジタル化する。このトリガー信号は、ＯＣＴ信号とは別に光検出器により検出され、ｋ－クロックに基づくＯＣＴ信号のデジタル化を開始するために用いられる。このアプローチは、ＯＣＴシステムにおける光源（例えば、波長掃引レーザー）と電気的掃引トリガーとの間の非同期に対処するものであるが、アナログ－デジタル変換プロセスに内在する不定性に対処するものではない。したがって、この不定性に起因する位相ジッターに対処することはやはり不可能である。

【0005】

第３のアプローチでは、アナログ－デジタル変換器は、ＯＣＴ信号とＦＢＧ信号とを並行してデジタル化するために少なくとも２つの入力チャネルを備える。すなわち、例えば、同じデータ収集ユニット上の２つの異なるチャネルにより、同じｋ－クロックを用いて、ＯＣＴ信号と光学的シグネチャ信号とを検出しデジタル化する。ＯＣＴスペクトルの整列（例えば、チャネル１）を光学的シグネチャ信号（例えば、チャネル２）に基づき実行することで位相ジッター補正が行われる。しかし、このようなハードウェア上の付加的な要請により、このアプローチでは一般にシステムのコストが増大する。更に、（２つのチャネルシステムにおいて）２倍の量のデータを収集するため、必要な演算能力や演算時間が増大してしまう。その上、２つのチャネルを用いても信号を完全に同期させることはできず、付加的な位相ジッターが残ってしまう。その原因は、アナログ－デジタル変換を行っているときに２つのチャネルを同期できないことにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

ここで説明される第１の例によれば、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）システムは、電気的ＯＣＴ信号を出力する検出器と、アナログ－デジタル変換器と、電気信号ミキサーとを含み、前記電気信号ミキサーは、第１電気信号を第１入力にて受け、前記検出器からの前記電気的ＯＣＴ信号を第２入力にて受け、前記アナログ－デジタル変換器に出力信号を出力し、前記出力信号は、前記第１電気信号及び前記電気的ＯＣＴ信号の双方の電気的に混合された結合である。

【0007】

第１の例の様々な実施形態において、以下のいずれかを適用することができる。前記第１電気信号は、光信号を検出する第２検出器により生成された電気的シグネチャ信号である。前記第２検出器は、ファイバーブラッググレーティングからの前記光信号を検出し、前記第１電気信号は、前記ファイバーブラッググレーティングからの前記光信号に基づく。前記第１電気信号は、当該ＯＣＴシステムの光源掃引の同期情報を伝達する。前記電気信号ミキサーは、前記第１入力及び前記第２入力の少なくとも一方に作動的に接続された時間遅延線を含み、前記第１電気信号及び前記電気的ＯＣＴ信号の少なくとも一方は、混合される前に時間遅延される。前記時間遅延線は、前記第１電気信号のパルス幅と遅延の量とを調整する。前記時間遅延は、それぞれのＡスキャンについて動的に調整可能である。前記電気信号ミキサーは、前記第１入力及び前記第２入力の少なくとも一方に作動的に接続されたフィルターを更に含み、前記第１電気信号及び前記電気的ＯＣＴ信号の少なくとも一方は、混合される前にフィルター処理される。前記電気信号ミキサーは、前記第１入力及び前記第２入力の少なくとも一方に作動的に接続された増幅器を更に含み、前記第１電気信号及び前記電気的ＯＣＴ信号の少なくとも一方は、混合される前に増幅される。前記第１電気信号のパルス幅は、当該ＯＣＴシステムのｋ－クロック又は前記アナログ－デジタル変換器のクロックに相関している。前記第１電気信号は、当該ＯＣＴシステムの光源掃引の非線形性の情報を含む干渉信号に基づき生成されたリスケーリング信号である。前記干渉信号は、２つのミラー、ガラスプレートの２つの表面、又は、マッハ－ツェンダー干渉計によって生成される。ｋ－クロックを利用しない。前記電気信号ミキサーは、更に、第２電気信号を第３入力にて受け、前記出力信号は、前記第１電気信号、前記第２電気信号、及び前記電気的ＯＣＴ信号の電気的に混合された結合であり、前記第１電気信号はシグネチャ信号であり、前記第２電気信号はリスケーリング信号である。

【0008】

第２の例によれば、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）システムを用いて画像化を行う方法は、第１電気信号を生成し、検出器により電気的ＯＣＴ信号を生成し、電気信号ミキサーにより前記第１電気信号と前記電気的ＯＣＴ信号とを電気的に混合し、前記電気的に混合された前記第１電気信号及び前記電気的ＯＣＴ信号を含む出力信号を生成し、前記電気信号ミキサーは、前記第１電気信号を第１入力にて受け、前記検出器からの前記電気的ＯＣＴ信号を第２入力にて受け、アナログ－デジタル変換器に前記出力信号を出力する。

【0009】

第２の例の様々な実施形態において、以下のいずれかを適用することができる。前記第１電気信号は、光信号を検出する検出器により生成されたシグネチャ信号である。前記検出器は、ファイバーブラッググレーティングからの前記光信号を検出し、前記第１電気信号は、前記ファイバーブラッググレーティングからの前記光信号に基づく。前記第１電気信号は、当該ＯＣＴシステムの光源掃引の同期情報を伝達する。混合よりも前に、前記第１電気信号及び前記電気的ＯＣＴ信号の少なくとも一方に時間遅延を導入する。更に、時間遅延を導入し、前記第１電気信号のパルス幅を調整する。前記時間遅延は、それぞれのＡスキャンについて動的に調整可能である。更に、混合よりも前に、前記第１電気信号及び前記電気的ＯＣＴ信号の少なくとも一方をフィルター処理する。更に、混合よりも前に、前記第１電気信号及び前記電気的ＯＣＴ信号の少なくとも一方を増幅する。前記第１電気信号のパルス幅は、当該ＯＣＴシステムのｋ－クロック又は前記アナログ－デジタル変換器のクロックに相関している。前記第１電気信号は、当該ＯＣＴシステムの光源掃引の非線形性の情報を含む干渉信号に基づき生成されたリスケーリング信号である。前記干渉信号は、２つのミラー、ガラスプレートの２つの表面、又は、マッハ－ツェンダー干渉計によって生成される。更に、第２電気信号を生成し、前記第１電気信号、前記第２電気信号、及び前記電気的ＯＣＴ信号を、前記電気信号ミキサーにより電気的に混合し、生成された前記出力信号は、電気的に混合された前記第１電気信号、前記第２電気信号、及び前記電気的ＯＣＴ信号を含み、前記第１電気信号はシグネチャ信号であり、前記第２電気信号はリスケーリング信号である。更に、アナログ－デジタル変換よりも前に、前記出力信号又は前記電気的ＯＣＴ信号の受動的電気的減衰により当該ＯＣＴシステムのダイナミックレンジを調整する。前記受動的電気的減衰は、受動的電気的アッテネーター、又は前記検出器のゲインの最適化によって得られる。前記検出器のゲインの最適化は、当該ＯＣＴシステムのノイズ解析に基づく。

【0010】

第３の例によれば、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）システムを用いて画像化を行う方法は、検出器により電気的ＯＣＴ信号を生成し、アナログ－デジタル変換よりも前に、前記電気的ＯＣＴ信号の受動的電気的減衰により当該ＯＣＴシステムのダイナミックレンジを調整する。

【0011】

第３の例の様々な実施形態において、以下のいずれかを適用することができる。前記受動的電気的減衰は、受動的電気的アッテネーター、又は前記検出器のゲインの最適化によって得られる。当該ＯＣＴシステムのノイズを解析し、前記検出器のゲインの最適化は、当該ノイズ解析に基づく。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】ＯＣＴ信号とシグネチャ信号とを電気的に合成するための例示的な実施形態のフローチャートを示す。

【0013】

【図2A】ここに説明される電気的合成の単純化された概略図を示す。

【図2B】ここに説明される電気的合成の単純化された概略図を示す。

【0014】

【図3】ここに説明される電気信号ミキサーについての構造的概略図を示す。

【0015】

【図4】ここに説明される電気信号ミキサーについての他の構造的概略図を示す。

【0016】

【図5】ここに説明される電気信号ミキサーのミキサーについての同等な電気的概略図である。

【0017】

【図6】ここに説明される電気信号ミキサーのミキサーについての他の同等な電気的概略図である。

【0018】

【図7A】ＯＣＴ信号とシグネチャ信号との光学的及び電気的な合成を関連付けて示している。

【図7B】ＯＣＴ信号とシグネチャ信号との光学的及び電気的な合成を関連付けて示している。

【0019】

【図8】電気信号ミキサーに入力される信号に時間遅延を引き起こすための実施形態の具体化を示す。

【0020】

【図9】電気信号ミキサーに入力される信号に時間遅延を引き起こすための他の実施形態の具体化を示す。

【0021】

【図10】ここに説明される電気信号ミキサーについての他の構造的概略図を示す。

【0022】

【図11A】受動的減衰８ｄＢの場合にＯＣＴシステムから得られる様々な信号のノイズを示す。

【図11B】受動的減衰１５ｄＢ（図１１Ｂ）の場合にＯＣＴシステムから得られる様々な信号のノイズを示す。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本開示は、ＯＣＴシステムにおける前述した位相ジッターの問題に対処することが可能であり、且つ、前述した現在の方法の限界を克服することが可能な方法及び装置に関する。簡単に言えば、シグネチャ信号及び／又はリスケーリング信号をＯＣＴ信号に電気的に合成するために電気信号ミキサーが利用される。光学的な実施形態よりむしろ、これら信号の電気的な実施形態を組み合わせることにより、合成よりも前にこれら信号を個別に処理してもよい。例えば、これら信号を増幅したり、フィルター処理したりしてよく、また、ユーザ定義の時間遅延により誘導されてもよい。このようにして、結果として得られる混合された信号を、例えば、より容易に識別でき、Ａスキャンの整列のためにより良く利用することができる。更に、付加的な信号（例えば、シグネチャ信号及びリスケーリング信号）によるノイズが混入しにくくなり、さもなければ付加的な信号がＯＣＴ信号に干渉しにくくなる。

【0024】

より具体的には、ＯＣＴシステムに電気信号ミキサーを設けることによって位相安定化が達成される。図１に示すように、ＯＣＴシステムの部分として考えられる光検出器により、ＯＣＴインターフェログラム信号とシグネチャ信号（例えば、ファイバーブラッググレーティングからのシグネチャ信号）とが検出される（１０６、１０８）。電気信号ミキサー１００は、ＯＣＴインターフェログラム１０２とシグネチャ信号１０４とを電子的に合成する。任意的ではあるが、ＯＣＴインターフェログラム１０２及びシグネチャ信号１０４に対して独立に時間遅延を与えてもよい（１１０、１１２）。例えば、或る実施形態において、シグネチャ信号１０４のみに時間遅延１１２を導入してもよい。

【0025】

この電気的な合成の単純化された概略図を図２Ａに示し、他のアプローチにおいて使用される光学的な合成の概略図を図２Ｂに示す。図２Ａにおいて、それぞれ検出されて電気信号に変換された後にこれら信号が合成されるが、図２Ｂでは、光学的な実施形態のこれら信号が単一の光検出器によって検出され、それから単一の電気信号が出力される。ここで、バランス検出器２０４よりも前において光学的ＯＣＴ信号２０２に光学的に結合されるファイバーブラッググレーティング２００により生成された光学的ＦＢＧ信号をＦＢＧｏで示す。また、光検出器２０４により検出された後に出力される電気的ＯＣＴ信号２０８に電気的に合成される電気的ＦＢＧ信号（例えば、ＦＢＧｏ信号を検出する光検出器により出力される電気的ＦＢＧ信号）をＦＢＧｅで示す。

【0026】

図１の参照に戻る。結果として得られる信号は、次に、単一チャネルのアナログ－デジタル変換器によってデジタル化される（１１４）。続いて、（例えば、後処理において）軸スキャン（Ａスキャン）の集合をそれぞれのＡスキャンにおけるＦＢＧ信号に基づき数値的に整列することによって（１１６）、ＯＣＴ位相安定化を達成することができる。最後に、これらＡスキャンのフーリエ変換を介して、インターフェログラムを、深さ情報を有するＯＣＴデータに変換することができる（１１８）。このようにして、干渉することのない、さもなければＯＣＴ信号内のデータを変化させないように、カスタマイズされたＦＢＧ信号を適用することができる。よって、Ａスキャンを整列させるときの参照としてＦＢＧ信号をより容易に且つ好適に利用することができる。カスタマイズされたＦＢＧ信号の例として、パルス幅、振幅、時間遅延、及び、他の類似の電気信号の特性がある。或るいくつかの実施形態において、パルス幅が、ＯＣＴシステムのｋ－クロックに相関していてもよい。

【0027】

ＦＢＧ信号はここに説明されているが、任意の信号を同じ要領で用いることができ、そのような信号、又は、そのような信号の一部が、光源（例えば、レーザー）の掃引の同期情報を伝達するものであればよい。更に、レーザー掃引の同期情報を伝達する光学的／電気的信号（又は、その一部）から、そのような信号（又は、そのような信号の一部）を得るようにしてもよい。そのような信号は、例えば、スパイクパルス、矩形、正弦波形などであってよく、また、任意の周波数で発生してもよい。更に、前述したＡスキャンの数値的な整列は、任意の数値的方法に基づいていてよい。例えば、ピーク検出、相関に基づくアルゴリズム、及び／又は、ＯＣＴ信号に合成されデジタル化されるシグネチャ信号のカスタマイズされた形状に対し最適に作用するようにカスタマイズされたアルゴリズムがある。

【0028】

前述した例の構造的な概略図を図３に示す。この例によれば、ＯＣＴ信号は、光検出器３００によって検出され、電気信号ミキサー３１８の第１入力チャネル３０２に電気的ＯＣＴ信号として入力される。同様に、ＦＢＧ信号は、他の光検出器３０４により検出され、電気信号ミキサー３１８の第２入力チャネル３０６に電気的シグネチャ信号として入力される。第１及び第２入力チャネル３０２、３０６にそれぞれ対応するプログラマブル時間遅延線３０８、３１０は、対応する信号にユーザ定義の時間遅延量を導入する。これら２つの信号は、アナログ信号ミキサー３１２により加算され、出力チャネル３１４を介して出力される。そして、この出力信号は、データ収集ユニット３１６内のアナログ－デジタル変換器によってデジタル化される。

【0029】

第２の実施形態を図４に示す。この実施形態によれば、電気信号ミキサー４１２は、３つ以上の入力チャネルを含む。例えば、第３光検出器４００により検出された第２ＦＢＧ信号のための入力チャネル４０２が付加される。任意的ではあるが、電気信号ミキサー４１２は、前述した時間遅延４０８を付加することに加えて、信号の混合よりも前に、入力信号にフィルター処理を施すためのフィルター４０４、及び／又は、入力信号を増幅するための増幅器４０６を含んでいてもよい。フィルター４０４は、ローパス、ハイパス、及びバンドパスを含む、任意の種類であってよい。フィルター４０４は、アナログでもデジタルでもよい。同様に、任意の増幅器４０６を用いてよく、また、増幅器４０６はアナログでもデジタルでもよい。なお、前述した遅延についても任意的である。フィルター４０４、遅延線４０８、及び増幅器４０６は、それぞれの入力チャネルからのそれぞれの信号について同じでもよいし、それぞれの入力チャネルからのそれぞれの信号ごとに個別であってもよい。換言すると、それぞれの入力信号の処理を独立に行ってもよい。

【0030】

３つ以上の入力チャネルを有する電気信号ミキサー４１２について図４ではフィルター４０４及び増幅器４０６が示されているが、例えば図３の実施形態に示すように２つの入力チャネルを有する電気信号ミキサー３１８に、これら特徴を組み込むことも可能である。そして、全ての入力信号がミキサー４１０により電気的に合成され、図３に関する前述の場合と同様に、出力チャネル４１４からデータ収集ユニット３１６に出力される。他の実施形態において、ミキサー３１２、４１０により出力される合成出力信号に、フィルター処理、増幅処理、及び遅延処理を付加的又は代替的に適用することができる。

【0031】

電気信号ミキサー３１８、４１２のミキサー３１２、４１０の例示的な実施形態についての同等な電気的概略図を図５及び図６に示す。なお、図５及び図６は、例示的な概略を示すものに過ぎず、限定を意図するものではない。むしろ、ここに示されて説明されるミキサーの特徴を、様々な変形において実施することが可能である。

【0032】

図５に示すミキサー５００によれば、ＲＣ回路Ｒ３及びＣ１（５０２）と、ＲＣ回路Ｒ４及びＣ２（５０４）が、ＤＣ信号を遮断し、短絡を防止する。ＲＣ回路５０２、５０４は、ＲＣ回路の時定数に基づいて時間遅延を誘導してもよい。所望の時定数、ＤＣレベルなどに応じた抵抗や静電容量の値に基づいて、ＲＣ回路５０２、５０４の構成要素を選択してもよい。また、ＲＣ回路５０２、５０４の構成要素は、可変抵抗器、可変コンデンサーなどを用いて動的にプログラム可能であってもよい。ＲＣ回路５０２、５０４は、同じ構成でもよいし、対応する入力信号に応じて異なった構成でもよい。そして、これら２つの入力信号はオペアンプ５０６の非反転端子にて合成され、その出力信号がオペアンプ５０６から出力される。

【0033】

同様に、図６に示すミキサー６００によれば、Ｃ５及びＲ５（６０２）とＣ５及びＲ６（６０４）との加算が、それぞれ、付加的に入力信号にフィルター処理を施す。類似の同等な回路を適用することももちろん可能である。なお、ミキサー５００、６００内の時間遅延及びフィルターは、図３及び図４に示すフィルター４０４、増幅器４０６、及び遅延線３０８、３１０、４０８に付加される。

【0034】

図７Ａ及び図７Ｂは、信号の光学的合成を利用した他のアプローチに関する前述した方法を概念的に示す。図７Ａから分かるように、（矢印で示す）ＦＢＧｏ信号が光学的ＯＣＴ信号と光学的に合成される場合、掃引範囲の変動により、結果として得られる信号内のＦＢＧ信号が「なくなる」。換言すると、ＦＢＧｏ信号は、多くの光学的ＯＣＴ信号も生成されるときに生成される。よって、ＯＣＴ信号からＦＢＧ信号を容易に識別することができず、Ａスキャンを整列するときにＦＢＧ信号の位置を特定することが困難になるおそれがある。更に、光学的ＯＣＴ信号に対するＦＢＧｏ信号の導入は、それ自身のアーティファクトを、結果として得られる信号に引き起こす。よって、たとえこのアーティファクトを除去したり処理したりしても、画像の質が低下する可能性がある。

【0035】

逆に、図７Ｂに示すように、（同じく矢印で示す）ＦＢＧｅ信号が時間遅延され電気的ＯＣＴ信号と電子的に合成される場合、ＦＢＧｅ信号はより一層識別可能であり、結果として得られるＯＣＴ信号と干渉しない。換言すると、電気的ＯＣＴ信号と合成されるときにＯＣＴ信号データの外部にＦＢＧｅ信号が存在するように、ＦＢＧｅ信号に時間遅延を与えることができる。したがって、ＦＢＧｅ信号は、検出されたいずれのデータとも干渉せず、また、それを劣化させることもない。図７Ｂは、ＯＣＴ信号よりも後のＦＢＧｅ信号を示す。他の実施形態において、ＯＣＴ信号よりも前にＦＢＧｅ信号を発生するようにＯＣＴ信号に時間遅延を施してもよい。

【0036】

図８及び図９は、電気信号ミキサーに入力される信号（例えば、ＦＢＧ信号）に時間遅延を誘導するための電気信号ミキサーの時間遅延線の例示的な実施形態を示す。例えば、図８は、単安定マルチバイブレーターに基づく遅延のブロック図、及び、各ステップでの信号の変化の対応する可視化を示す。図８に示す実施形態によれば、２μｓ信号がＦＢＧｅ信号に付加される。次に、この信号が反転され、１０ｎｓ信号が付加される。これにより、パルス幅１０ｎｓを有する２μｓだけ遅延されたＦＢＧｅ信号が生成される。使用されるマルチバイブレーターを変更することで、遅延及びパルス幅を調整してもよい。パルス幅は、アナログ－デジタル変換器のクロック又はｋ－クロックに相関していてよい。更に、それぞれのＡスキャンについて時間遅延の量が固定されている必要はない。むしろ、それぞれのＡスキャンについて、時間遅延の量を動的に調整することができる。

【0037】

図９に示す実施形態は、１０ビットダウンカウンターを用いたカウンターベースの遅延を利用している。なお、アップカウンターを用いることも可能である。また、任意の電子的時間遅延線を用いることもでき、更に、そのような遅延の量はユーザ定義されてもプログラム可能でもよい。例えば、遅延の量は、使用される構成要素によって選択可能であってよく、また、マイクロプロセッサーを介してデジタル的に制御されてもよい。上記の例に加えて、時間遅延線は、単純な電気ケーブル、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）ベースの回路基板、デジタル信号処理ベースの回路基板、又は、他の類似のプロセッサー及びハードウェアを用いてそのように実装してもよい。

【0038】

図１０に示すように、電気信号ミキサー１０００は、付加的な入力チャネル１００２にて電気的リスケーリング信号を受信する。このリスケーリング信号は、リスケーリングのための干渉信号を受ける検出器１００６により出力される。この干渉信号は、例えば、マッハ－ツェンダー干渉計１００８、２つのミラー、又は、ガラスプレートの２つの表面によって生成されてよく、又は、相対的な位相シフトを決定できる類似のデバイスによって生成されてもよい。ＦＢＧｅ信号及び電気的ＯＣＴ信号と同様に、前述したように、リスケーリング信号にフィルター処理を施したり、リスケーリング信号を増幅したり、リスケーリング信号に置換遅延を与えたりしてよい。そして、この信号と、電気信号ミキサー１０００の他のチャネルにて入力されたＦＢＧｅ信号及び電気的ＯＣＴ信号とを電気的に混合し、前述した要領で出力チャネル１０１４から出力することができる。

【0039】

図１０に示す実施形態においては、アナログ－デジタル変換／デジタル化を行うために、アナログ－デジタル変換器の内部クロック１００６がｋ－クロックの代わりに設けられる。このような実施形態によれば、ｋ－クロックを用いることなくＯＣＴシステムを動作させることができる。このようにして、例えば、２つのミラー又はガラスプレートの２つの表面により生成された干渉信号のような、よりクリーンでレーザー掃引の非線形性の情報を伝達する信号を、ＯＣＴ信号に合成することができる。そうすることで、ｋ－クロックを用いる必要がなくなる。ｋ－クロックを必要とすることなく、固定周波数の内部クロックをデジタル化のために利用することができる。これにより、システムのコストを低減でき、及び／又は、システム設計のフレキシビリティを促進することができる。

【0040】

リスケーリングのために、更に、掃引の非線形性がＯＣＴイメージングに及ぼす影響を抑制するために、そのような干渉信号を使用することも可能である。なお、そのようなコンセプトを、位相ジッター補正の促進及び／又は位相曖昧性（ｐｈａｓｅ ａｍｂｉｇｕｉｔｙ）の除去のために検討される位相ジッター補正方法に組み合わせることができる。

【0041】

図示は省略するが、電気信号ミキサーからの出力信号を受信するデータ収集ユニットは、更に、後処理用のマイクロプロセッサー（例えば、信号処理プロセッサー）に接続されていてよい。例えば、この後処理は、前述したＡスキャンの整列、更なるフィルター処理信号、Ｂスキャン、Ｃスキャン、正面画像の生成、画像のセグメンテーションなどを含んでよい。

【0042】

ここに説明される他の態様によれば、アナログ－デジタル変換よりも前に受動的電気的減衰を適用することで、ＯＣＴシステムのダイナミックレンジ（分光器を用いたスペクトラルドメインＯＣＴ及びスウェプトソースＯＣＴの双方を含む）を調整することができる。そのような特性により、必ずしも感度の妥協を伴うことなく、画像化システムのダイナミックレンジを最適化することが可能となる。受動的電気的アッテネーター（減衰器）及び／又はＯＣＴシステムの光検出器のゲインの最適化によって、受動的電気的減衰を実現することができる。そのような最適化は、ショットノイズ、相対強度ノイズ、センサーノイズ、及びアナログ－デジタルデジタル化ノイズを含む、システムのノイズ解析に基づくものであってよい。受動的減衰は、減衰された信号の信号対ノイズ比に影響を及ぼすことなく、少なくとも１５ｄＢに至るまで実施することができる。そのような受動的減衰は、例えば、眼の前眼部／角膜のＯＣＴイメージングに適用可能である。ここで、角膜頂点からの反射は非常に強く、典型的には光検出器を飽和させ、アーティファクトを生ずる。受動的電気的減衰により、信号対ノイズ比の妥協を伴うことなく、この反射の影響を軽減することが可能である。

【0043】

ここで、受動的減衰は、電気的ＯＣＴ信号に適用可能であり、例えば、電気的シグネチャ信号（例えば、ＦＢＧ信号）との混合より前の増幅器４０６による電気信号の混合において適用可能である。他の実施形態において、データ収集ユニットによる収集より前の合成された出力信号に、受動的減衰を適用してもよい。この減衰は、ディスクリート電子部品、プロセッサー等の集積回路などを用いて実現可能である。

【0044】

図１１Ａ及び図１１Ｂは、それぞれ、受動的減衰８ｄＢ及び受動的減衰１５ｄＢの場合における様々な信号のノイズレベルを示す。同図から分かるように、Ｘ軸は、サンプル画像のピクセル番号を表し、Ｙ軸は、ＯＣＴシステムからの信号又はノイズの強度を表す。図示された信号／ノイズは、干渉信号からのもの（Ｉｎｔ）、サンプルからの信号が遮断されたときの参照信号のノイズフロア（Ｒｅｆ）、バランス検出器が光を検出していないときの熱ノイズフロア（ＢＰＤ）、データ収集ユニットに接続されたシングルエンド差動変換器（ｏｎｅ ｓｉｎｇｌｅ－ｅｎｄｅｄ－ｔｏ－ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）のノイズフロア（ＳＥ２ＤＩＦＦ）、及び、データ収集ユニットに入力がないときのデータ収集ノイズフロア（ＤＡＱ）を含む。図１１Ａ及び図１１Ｂを比較すると、減衰を８ｄＢから１５ｄＢに増加させることで、ＢＰＤ及びＤＡＱのノイズフロアの間の相違を減少できることが分かる。換言すると、ここで、前述した受動的減衰により、ＯＣＴシステムのダイナミックレンジを増大することができる。

【0045】

ここに説明された様々な実施形態は、ＯＣＴシステムから得られる眼の画像データを参照できる。しかしながら、例えば超音波のように、眼以外の対象に関する画像データを得るための、他のタイプのイメージング装置を用いて取得された画像データに対し、本開示に係る技術及び処理を同様に適用してもよい。

【0046】

また、プロセッサーによりハードウェア及び／又はソフトウェアを介して自動的に上記の態様、実施形態、及び例を実施するようにしてもよい。ここに使用される「プロセッサー」は、任意個数の電気部品（例えば、抵抗器、トランジスター、コンデンサー、インダクターなどを含む）を含む任意の電気回路（又は、その部分）を指す。この回路は、例えば、集積回路、集積回路のセット、マイクロコントローラー、マイクロプロセッサー、プリント回路基板（ＰＣＢ）等に設けられたディスクリート電子部品の集まりを含む、任意の形態の回路であってよい。プロセッサーは、ランダムアクセスメモリー、フラッシュメモリー、デジタルハードディスクなどの或る形態のメモリ（揮発性又は不揮発性）に格納された命令を実行可能であってよい。プロセッサーは、スタンドアローンでも、画像データの処理以外の動作のために使用されるコンピュータの部分であってもよい。なお、以上の説明は非限定的であり、以上に説明した例は、想起される多くの適用可能なプロセッサーのうちのほんの幾つかに過ぎない。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】