特許 7488394 改良されたフルレンジ光コヒーレンストモグラフィ

(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】2024-05-13

(45)【発行日】2024-05-21

(54)【発明の名称】改良されたフルレンジ光コヒーレンストモグラフィ

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/17 20060101AFI20240514BHJP

   A61B 3/10 20060101ALI20240514BHJP

【ＦＩ】

G01N21/17 630

A61B3/10 100

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2023074349

(22)【出願日】2023-04-28

(65)【公開番号】P2024015961

(43)【公開日】2024-02-06

【審査請求日】2023-04-28

(31)【優先権主張番号】17/814,615

(32)【優先日】2022-07-25

(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】ウェイ・シャン

(72)【発明者】

【氏名】コー・トニー

【審査官】井上 徹

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００５／０１８５６８５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１４－５２４０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０１００４９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】Yoshiaki YASUNO et al.，Simultaneous B-M-mode scanning method for real-time full-range Fourier domain optical coherence tomography，Applied Optics，2006年03月10日，Vol. 45，No. 8，PP.1861-1865

【文献】Yoshiaki YASUNO et al.，Real Time and Full-range Complex Fourier Domain Optical Coherence Tomography，Optical and Quantum Electronics，2005年，Vol. 37，PP.1157-1163

【文献】Yoshiaki YASUNO et al.，High-speed full-range Fourier domain optical coherence tomography by simultaneous B-M-mode scanning，SPIE Proceedings，2005年，Vol.5690， PP.137-142

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／００－Ｇ０１Ｎ ２１／０１

Ｇ０１Ｎ ２１／１７－Ｇ０１Ｎ ２１／６１

Ａ６１Ｂ ３／００－Ａ６１Ｂ ３／１８

Ｇ０２Ｆ １／００－Ｇ０２Ｆ １／１２５

Ｇ０２Ｆ １／２１－Ｇ０２Ｆ ７／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

干渉装置内の光源及び分光器と、
位相を増加させる正の位相変調と位相を減少させる負の位相変調とを誘起することによって、分光器によって検出される光の位相を調整するように構成された位相変調器と、
前記調整された位相に基づいて、前記分光器によって検出された信号の位相を再構成し、前記分光器によって検出された信号の振幅と前記再構成された位相とに基づいて、フルレンジ画像を生成するように構成されたプロセッサと、
を含み、
前記位相変調器は、入射光を長さの異なる２つのディレイラインに選択的に通過させ、前記２つのディレイラインを通過した光を結合することで得られた光を出力するように構成されたフォトニック集積回路を含み、
前記正の位相変調及び前記負の位相変調は、１回のＢ－スキャン中にそれぞれ少なくとも１回ずつ誘起される、イメージングシステム。

【請求項2】

前記位相変調器は、三角波形に従って制御される、請求項１に記載のイメージングシステム。

【請求項3】

前記プロセッサが、前記誘起された正の位相変調と前記誘起された負の位相変調とに基づいて、前記分光器によって検出された前記信号の位相を別々に再構成し、正に調整された画像と負に調整された画像とを生成するように構成され、
前記プロセッサは、前記正に調整された画像と前記負に調整された画像とを合成することにより、前記フルレンジ画像を生成するように構成されている、請求項１又は請求項２に記載のイメージングシステム。

【請求項4】

前記干渉装置によってイメージングされる対象物を高速スキャン軸に沿ってスキャンするように構成されたスキャン光学系を更に含み、
前記スキャン光学系は、前記位相変調器が前記正の位相変調を誘起する場合と前記負の位相変調を誘起する場合とを切り替えるとき、前記高速スキャン軸に沿って前記対象物の一部のスキャンを繰り返すように構成される、請求項１又は請求項２に記載のイメージングシステム。

【請求項5】

前記位相変調器は、前記干渉装置のサンプルアーム内に配置される、請求項１又は請求項２に記載のイメージングシステム。

【請求項6】

前記位相変調器は、前記干渉装置の参照アーム内に配置される、請求項１又は請求項２に記載のイメージングシステム。

【請求項7】

前記位相変調器は、前記１回のＢ－スキャンの各Ａ－ライン間で、π／２だけ位相を調整するように構成される、請求項１又は請求項２に記載のイメージングシステム。

【請求項8】

干渉イメージングシステムで、入射光で対象物をスキャンし、
前記干渉イメージングシステムからの干渉信号の位相を光学的に変調し、
前記光学的に変調された干渉信号を検出し、
少なくとも４つのＡ－ライン又はＢ－スキャンにより得られたデータを結合して単一の値とすることで得られる位相を決定し、前記決定された位相に基づいて前記検出された干渉信号の位相を再構成し、
前記検出された干渉信号の振幅と前記再構成された位相とに基づいて、フルレンジ画像を生成し、
前記位相の光学的な変調は、フォトニック集積回路に形成された長さの異なる２つのディレイラインに入射光を選択的に通過させ、前記２つのディレイラインを通過した光を結合することで得られた光を出力することを含む、イメージング方法。

【請求項9】

前記位相の光学的な変調は、１回のＢ－スキャンで正の位相変調と負の位相変調を誘起することを含み、
前記位相は、前記正の位相変調と前記負の位相変調とに基づいて、調整された位相を別々に再構成されたものであり、
前記方法は、前記正の位相変調の再構成された位相に基づいて正に調整された画像を生成することと、前記負の位相変調の再構成された位相に基づいて負に調整された画像を生成することとを、更に含み、
前記フルレンジ画像を生成することは、前記正に調整された画像と前記負に調整された画像とを合成することを含む、請求項８に記載のイメージング方法。

【請求項10】

前記位相の光学的な変調は、各Ａ－ライン、及び／又は、各Ｂ－スキャンの間にπ／２だけ位相を誘起することを含む、請求項８又は請求項９に記載のイメージング方法。

【請求項11】

前記フルレンジ画像を生成することは、複素信号に対してフーリエ変換を行うことを含み、
前記複素信号の実部は、前記少なくとも４つのＡ－ライン又はＢ－スキャンのうち少なくとも２つによって表され、前記複素信号の虚部は、前記少なくとも４つのＡ－ライン又はＢ－スキャンのうち異なる少なくとも２つによって表され、
前記複素信号の実部及び虚部を表すＡ－ライン又はＢ－ラインは、前記再構成された位相に基づいて決定される、請求項８又は請求項９に記載のイメージング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、改良されたフルレンジ光コヒーレンストモグラフィに関する。

【背景技術】

【0002】

光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）は、非侵襲的なイメージング技術であり、眼科分野において多く用いられる。ＯＣＴは、干渉法の原理を利用して、対象物（被検者の眼など）を画像化（ｉｍａｇｉｎｇ）し、情報を収集する。特に、光源からの光は、イメージング対象物によって反射されるサンプルアームと、ミラーなどの参照物体によって反射される参照アームとに分割される。そして、反射光は、分光器やフォトダイオードなどによって捕捉される干渉縞を有する光信号を生成するように、検出アームにおいて光学的に結合される。検出された光信号は、対象物を再構成してＯＣＴ画像を生成するように処理される。

【0003】

ＯＣＴシステムによって検出された光信号には、振幅部と位相部とが含まれる。しかしながら、分光器のカメラは、光信号の振幅部だけを捕捉する。そのため、光信号の位相部が失われ、ＯＣＴ画像は、振幅部だけを用いて再構成される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

位相信号の損失に起因して、再構成されたＯＣＴ画像は、複素共役な鏡像を有する。図１Ａと図１Ｂとを参照すると、これら２つの画像は、ＤＣラインとして知られているセンターピークに関して対称である。画像がＤＣラインを横切る場合、画像が重なることがある。画像のミラーリングのため、画像範囲の半分（「ハーフレンジ」ＯＣＴ画像）のみが使用可能である。

【0005】

鏡像を除去し、使用可能な画像範囲を２倍にする（つまり、ＯＣＴ画像の「フルレンジ」を利用する）技術がいくつか開発されているが、これらの技術にはいくつかの欠陥がある。例えば、ピエゾステージを使用する技術では、移動範囲が非常に限られているため、位相調整範囲が制限され、広視野のイメージングには十分でない場合がある。更に、ピエゾステージは高価である。ガルバノスキャナの中心から入射光ビームをオフセットする技術は、固定されたスキャンパターンでのみ機能する。更に、これらの技術は高密度スキャンを必要とするため、スキャン時間が長くなり、必要な処理能力も増加する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一例によれば、イメージングシステムは、干渉装置内の光源及び分光器と、位相を増加させる正の位相変調と位相を減少させる負の位相変調とを誘起することによって、分光器によって検出される光の位相を調整するように構成された位相変調器と、前記調整された位相に基づいて、前記分光器によって検出された信号の位相を再構成し、前記分光器によって検出された信号の振幅と前記再構成された位相とに基づいて、フルレンジ画像を生成するように構成されたプロセッサとを含み、前記正の位相変調及び前記負の位相変調は、１回のＢ－スキャン中にそれぞれ少なくとも１回ずつ誘起される。

【0007】

上記例の様々な実施形態において、前記位相変調器は、三角波形に従って制御される； 前記位相変調器は、回転可能なガラスを含む位相ガルバノである； 前記ガラスは、Ｂ－スキャンの少なくとも一部の間に、線形的に回転するように構成される； 前記ガラスは、三角波形に従って前記Ｂ－スキャン中に回転するように構成される； 前記位相変調器は、フォトニック集積回路である； 前記プロセッサが、前記誘起された正の位相変調と前記誘起された負の位相変調とに基づいて、前記分光器によって検出された前記信号の位相を別々に再構成し、正に調整された画像と負に調整された画像とを生成するように構成され、前記プロセッサは、前記正に調整された画像と前記負に調整された画像とを合成することにより、前記フルレンジ画像を生成するように構成されている； 前記システムは、更に、前記干渉装置によってイメージングされる対象物を高速スキャン軸に沿ってスキャンするように構成されたスキャン光学系を含み、前記スキャン光学系は、前記位相変調器が前記正の位相変調を誘起する場合と前記負の位相変調を誘起する場合とを切り替えるとき、前記高速スキャン軸に沿って前記対象物の一部のスキャンを繰り返すように構成される； 前記位相変調器は、前記干渉装置のサンプルアーム内に配置される； 前記位相変調器は、前記干渉装置の参照アーム内に配置される、及び／又は、前記位相変調器は、前記１回のＢ－スキャンの各Ａ－ライン間で、π／２だけ位相を調整するように構成される。

【0008】

本開示の別の例によれば、イメージング方法は、干渉イメージングシステムで、入射光で対象物をスキャンし、前記干渉イメージングシステムからの干渉信号の位相を光学的に変調し、前記光学的に変調された干渉信号を検出し、少なくとも４つのＡ－ライン又はＢ－スキャンに基づいて代表的な位相を決定することにより、前記変調された位相に基づいて前記検出された信号の位相を再構成し、前記検出された信号の振幅と前記再構成された位相とに基づいて、フルレンジ画像を生成する。

【0009】

上記例の様々な実施形態において、前記位相の光学的な変調は、１回のＢ－スキャンで正の位相変調と負の位相変調を誘起することを含み、前記位相は、前記正の位相変調と前記負の位相変調とに基づいて、調整された位相を別々に再構成されたものであり、前記方法は、前記正の位相変調の再構成された位相に基づいて正に調整された画像を生成することと、前記負の位相変調の再構成された位相に基づいて負に調整された画像を生成することとを、更に含み、前記フルレンジ画像を生成することは、前記正に調整された画像と前記負に調整された画像とを合成することを含む； 前記位相の光学的な変調は、各Ａ－ライン、及び／又は、各Ｂ－スキャンの間にπ／２だけ位相を誘起すことを含む； 前記位相の光学的な変調は、三角波形に従って位相ガルバノを回転させることを含む； 前記位相の光学的な変調は、フォトニック集積回路を介して光路を切り替えることを含む、及び／又は、前記フルレンジ画像を生成することは、複素信号に対してフーリエ変換を行うことを含み、前記複素信号の実部は、前記少なくとも４つのＡ－ライン又はＢ－スキャンのうち少なくとも２つによって表され、前記複素信号の虚部は、前記少なくとも４つのＡ－ライン又はＢ－スキャンのうち異なる少なくとも２つによって表され、前記複素信号の実部及び虚部を表すＡ－ライン又はＢ－ラインは、前記再構成された位相に基づいて決定される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】図１Ａは、従来の「ハーフレンジ」画像の一例を概念的に示したものである。

【図1B】図１Ｂは、従来の「フルレンジ」画像の一例を概念的に示したものである。

【図2A】図２Ａは、従来の「ハーフレンジ」ＯＣＴ画像の一例である。

【図2B】図２Ｂは、本開示に係る「フルレンジ」ＯＣＴ画像の一例である。

【図3】図３は、光コヒーレンストモグラフィシステムの概略図の一例を示したものである。

【図4】図４は、位相ガルバノの一例を示したものである。

【図5A】図５Ａは、フォトニック集積回路の一例を模式的に示したものである。

【図5B】図５Ｂは、フォトニック集積回路の一例を模式的に示したものである。

【図6A】図６Ａは、第１例の位相変調を誘起するための位相及び高速スキャンガルバノ制御信号の例を示す図である。

【図6B】図６Ｂは、第２例の位相変調を誘起するための位相及び高速スキャンガルバノ制御信号の例を示す図である。

【図6C】図６Ｃは、第３例の位相変調を誘起するための位相及び高速スキャンガルバノ制御信号の例を示す図である。

【図6D】図６Ｄは、第４例の位相変調を誘起するための位相及び高速スキャンガルバノ制御信号の例を示す図である。

【図7】図７は、フルレンジＯＣＴ画像の再構成方法を示す図である。

【図8】図８は、正に調整されたＯＣＴ画像と負に調整されたＯＣＴ画像とをつなぎ合わせた図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以上により、本開示は、現行技術における欠陥のないフルレンジＯＣＴイメージング（撮像）に関するものである。図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、本開示によれば、従来のハーフレンジＯＣＴ画像（図２Ａ）に関連する複素共役アーチファクト（鏡像）を軽減又は除去して、イメージング深さ範囲を２倍にして「フルレンジ」ＯＣＴ画像（図２Ｂ）を生成することが可能である。これは、既存の技術に伴う高密度スキャンや調整範囲の制限を受けることなく、よりコンパクトで費用対効果の高い方法で実現することができる。

【0012】

図３は、ＯＣＴシステムの一例を示す。図３に見られるように、システムは、光源１００を含む。光源１００によって発生された光は、例えば、ビームスプリッタ（光学系１０８の一部として）によって分割され、参照アーム１０４とサンプルアーム１０６とに送られる。サンプルアーム１０６内の光は、眼１１２の網膜のような対象物で後方散乱、又は、その他の方法で反射される。参照アーム１０４内の光は、ミラー１１０などの物体によって、後方散乱、又は、その他の方法で反射される。サンプルアーム１０４と参照アーム１０６からの光は、光学系１０８で再結合され、対応する干渉信号が検出器１０２によって検出される。分光器などの検出器１０２は、干渉信号に対応する電気信号をプロセッサ１１４に出力し、そこでＯＣＴ信号データに保存及び処理することができる。プロセッサ１１４は、その後、対応する画像を更に生成したり、又は、その他の方法でデータの解析を実行したりすることができる。プロセッサ１１４は、処理された画像、又は、それらの画像の解析に関連する情報を出力するためのディスプレイを含む入力／出力インターフェース（図示せず）と接続されていてもよい。入力／出力インターフェースは、システムへのユーザー入力を受け付けるためのボタン、キー、又は、他のコントロールキーなどのハードウェアを含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサ１１４は、光源及びイメージング処理を制御するためにも使用され得る。

【0013】

単一の位置（例えば、Ｘ－Ｙ点）で収集されたＯＣＴ信号データを、Ａ－ライン（Ｘ－Ｙ位置におけるＺ深度方向の情報を含む）と称する。そして、スキャン光学系１１６は、光源１００からの入射光を画像化対象物上でスキャンパターンに沿って進行させ、対象物の２次元又は３次元データを収集する。例えば、従来のスキャンパターンでは、Ａ－ラインは高速スキャン軸（Ｘ方向、Ｙ方向のいずれか一方）に沿って順次に取り込まれ、その後、システムが高速スキャン軸の終点に到達すると、スキャンは低速スキャン軸（Ｘ方向、Ｙ方向の他方）に沿って１ステップ進み、高速スキャン軸に沿った取り込みを繰り返す。これは、所望の量（ｖｏｌｕｍｅ）のデータが取り込まれるまで継続する。当然ながら、スキャン光学系１１６によって他のスキャンパターンが採用されてもよい。低速スキャン軸上の点（例えば、Ｘ－Ｙ平面上、又は、Ｙ－Ｚ平面上）における高速スキャン軸に沿ったＡ－ラインの収集、又は、その逆の場合は、Ｂ－スキャンと称される。

【0014】

光信号の位相部を取得してフルレンジＯＣＴ画像を生成するために、可変周波数（位相変調信号）が、位相変調器１１８によって光信号に付加される。図３に示すように、位相変調器１１８は、参照アーム１０４、又は、サンプルアーム１０６において、それ自体の素子として実装されてよい。しかしながら、位相変調器１１８は、スキャン光学系１１６の一部として、さもなければ参照アーム１０４及び／又はサンプルアーム１０６の一部として、光学系１０８と一体化されるか、さもなければ光学系１０８の一部となり得ることを理解されたい。更に、位相変調器１１８は、サンプルアーム１０６内のスキャン光学系１１６の前、又は、後に含まれてもよい。位相変調器１１８は、光信号の光路長を制御することにより光信号の位相を調整する。好ましくは、位相変調器１１８は、各Ａ－ライン間及び／又は各Ｂ－ライン間の位相変化を誘起する。

【0015】

図４に示す一実施形態によれば、位相変調器１１８は、制御信号に従ってガルバノモータなどのアクチュエータによって回転される既知の厚さを有するガラス２００（位相ガルバノ）である。図に見られるように、光２０２は、位相ガルバノに入射し、素子２０４（例えば、位相変調器１１８が参照アーム１０４内にある場合は参照ミラー、又は、位相変調器１１８がサンプルアーム１０６内にある場合は対象物１１２）によって反射され、光２０６は、位相ガルバノから出射する。入射光２０２、及び、出射光２０６は、それぞれ、ガラスの回転角に依存する経路長に沿ってガラス２００を通過する。例えば、位相ガルバノのガラス２００は、第１位置２００＿１（光２０２、２０６に対して９０度になる位置）において、光が通過する経路長がガラス２００の厚さｄ＿１に等しくなることが示されている。これに対して、第２位置２００＿２（光２０２、２０６に対して４５度になる位置）においてガラス２００を通る経路長ｄ＿２は、ガラス２００の幅ｄ＿１より大きい。経路長ｄ＿１、ｄ＿２が異なると、光が通過するのに要する時間が異なる。従って、ガラス２００が回転されると、光２０２、２０６に遅延（位相変調信号）が誘起され、その結果、光信号が得られる。光２０２、２０６の相対的な位置は一例に過ぎず、光はガラス２００の全長にわたって位相変調器に入射して出射することが可能であることを理解されたい。

【0016】

ガラス２００が回転される（すなわち、円形に調整される）ため、一定の厚みを有するガラス２００を通る経路長の変化は線形的ではない。言い換えれば、ガラス２００を通る経路長の変化は、ガラス２００の回転角度と線形関係にはない。その結果、このような位相ガルバノによって誘起される位相変調信号は一定ではない。言い換えれば、任意の２つの位置で位相ガルバノによって（すなわち、位相ガルバノの回転によって）誘起される位相の差は、同じではない。

【0017】

特に、傾斜したガラスの光路は、次のように与えられる。

【数1】

ここで、ｄはガラス内の光路であり、ｎはガラスの反射率であり、ｄ１はガラスの厚さであり、θは傾斜角度である。従って、隣接する位置間（例えば、隣接するＡ－ライン間、又は、隣接するＢ－スキャン間）の経路差は、次のように与えられる。

【数2】

ここで、Δθは隣接する位置（ある位置に相関する位相ガルバノ角度がθであり、別の位置に相関する位相ガルバノ角度が（θ＋Δθ）である）間の位相ガルバノ回転角度差である。位相ガルバノガラスが４５度回転し、隣接する位置間の回転角度が小さいと仮定すると、隣接する位置間の経路差は次のように簡略化できる。

【数3】

【0018】

別の実施形態によれば、位相変調器１１８は、図５Ａ及び図５Ｂに図示されるようなフォトニック集積回路（ＰＩＣ）内の光ディレイラインであってもよい。上記のように、位相変調器用のＰＩＣは、別個の素子であってもよいし、光学系１０８、又は、スキャナ１１６と一体化さてもよい。ＰＩＣを用いる場合、制御信号は、長さの異なる２つのラインの間で光路を切り替えるように、ＰＩＣに供給されるデジタル信号であってよい。図５Ａ及び図５Ｂの例では、光は、変調信号によって制御される光スイッチに入力される。光スイッチは、入力された光を、集積ディレイライン１（経路長ｘを有する）、又は、集積ディレイライン２（経路長（ｘ±Δλ／４）、すなわち、通過する光の中心波長の１／４の長さを有する）のいずれかに選択的に通過させる。図５Ａの例では、２つのディレイラインは、集積カプラによって結合され、光は、集積カプラから出力される。図５Ｂの例では、各ディレイライン内の光は、集積反射器によって反射され、集積ディレイラインを二度通過し、光スイッチから出力される。

【0019】

各集積ディレイラインの遅延は、図５Ａ、及び、図５Ｂに記した遅延とは異なってもよいことを理解されたい。例えば、図５Ｂの実施形態では光が反射して各ディレイラインを２回通過するため、各ラインの長さは所望の長さ／遅延の半分であってよい。例えば、図５Ｂの集積ディレイライン１の長さはｘに等しく、集積ディレイライン２の長さは（ｘ±Δλ／４）に等しくてもよい。いくつかの実施形態では、ディレイライン間の経路長の差は、中心波長の１／４よりより大きくてもよいし、小さくてもよい。更に、１つのＰＩＣ内に、３以上のディレイラインが実装されていてもよい。

【0020】

位相変調信号は、特定の周波数と振幅における波形に従って調整され、その波形は位相変調器１１８に対する制御、又は、誘起された位相変調そのものとして適用される。以下の例に関して説明するように、波形は、鋸歯状、階段状、三角形、又は、類似のパターンの形態を取ることができる。一般的に、波形は、フルレンジＯＣＴ画像の消光比が最大になるように決定される。それにより、複素共役なアーチファクト／鏡像を最小化することができる。すなわち、消光比は、信号と複素共役アーチファクトとの比などとして定義することができ、アーチファクトの量を最小化することで比を最大化することができる。図６Ａ～図６Ｄは、本開示の異なる複数の例に係る位相変調信号を誘起するための、（位相ガルバノ位相変調器１１８を制御するための）様々な位相ガルバノ制御信号及び（高速イメージング軸のスキャン光学系１１６を制御するための）高速スキャンガルバノ制御信号を示す。

【0021】

図６Ａに示す第１の例によれば、位相ガルバノ制御信号は、各Ｂ－スキャン（高速スキャンガルバノ制御信号の１周期）の間に、位相ガルバノの一定の回転（又は、ＰＩＣ内のディレイラインの変化）を生じさせる。これにより、Ｂ－スキャン内変調が発生する。各Ｂ－スキャン内では、位相ガルバノ制御信号は、位相ガルバノの一定の回転を生じさせる。つまり、Ｂ－スキャンの隣接するＡ－ライン間の角度の変化は、Ｂ－スキャンの全体にわたって一定である。この例では，位相ガルバノ信号は、高速スキャンガルバノ制御信号をそのまま反映したものであり、それぞれが鋸歯状波形を有する。

【0022】

これに対し、図６Ｂに示す例では、位相ガルバノ制御信号は、Ｂ－スキャンの間だけで変化する。これにより、Ｂ－スキャン間変調が発生する。すなわち、図６Ｂの例によれば、１回のＢ－スキャンにおいて、Ａ－ラインごとに（例えば、低速移動軸上の１スキャン点における高速スキャン軸に沿って）同じ位相変調が誘起される。スキャンパターンが高速スキャン軸の終点に到達すると、次のＢ－スキャンで異なる位相変調信号が導入されるように、位相ガルバノが回転される（又は、ＰＩＣ内でディレイラインが切り替えられる）。このような位相ガルバノ制御は、階段状パターンに相当する。

【0023】

図６Ｃの例は、三角形の波形を示す。図６Ａの例と同様に、図６Ｃの波形は、Ｂ－スキャン内変調を誘起する。しかしながら、図６Ａの例とは対照的に、位相ガルバノの回転がＢ－スキャン中に１回以上方向転換する。例えば、Ｂ－スキャンにおける複数のＡ－ラインの最初の部分（例えば、複数のＡ－ラインの半分）に対して位相ガルバノを一方向に回転させ（正の傾斜の位相ガルバノ制御信号）、次に、Ｂ－スキャンにおける複数のＡ－ラインの後半の残りの部分に対して逆方向に回転させてもよい（負の傾斜の位相ガルバノ制御信号）。つまり、１つのＢ－スキャン内で位相ガルバノを前後に回転させてもよい。位相変調器１１８がＰＩＣであるとき、この効果は、複数のＡ－ラインの最初の部分について、増加する経路長／遅延を有するディレイラインを順次に切り替え、次に、複数のＡ－ラインの後半の残りの部分について、経路長／遅延を連続的に減少させるディレイラインを順次に逆戻りさせることによって達成することができる。一般に、遅延を増加させることは正の位相変調信号を生成し、逆に、遅延を反転、又は、減少させることは負の位相変調信号を生成すると言われる。このように、図６Ｃの例は、少なくとも１つの正の位相変調信号と少なくとも１つの負の位相変調信号を発生させる。図６Ｃの例の位相変調プロトコルは、調整範囲を向上させ、広視野イメージングにおける調整範囲の制限を回避することができる。

【0024】

位相変調信号を反転（例えば、正から負へ）させると、アーチファクトが発生する場合がある。これらのアーチファクトは、位相変調信号が反転したときに高速スキャン方向にスキャンを反転させることによって、除去、又は、軽減され得る。このようなスキャンプロトコルは、図６Ｄの例で図示されている。図６Ｄに見られるように、高速スキャン方向のスキャンは、所定数のＡ－ライン（例えば、６４個のＡ－ライン）を戻り、位相変調信号が方向を変えるとスキャンを再開する。つまり、位相ガルバノの方向転換時にスキャンされたＡ－ラインは、方向転換に続いて再スキャンされる。特に、図６Ｄに見られるように、位相ガルバノ制御信号は、Ｂ－スキャンの最初の５１２個のＡ－ラインに対して増加する。それにより、位相ガルバノを第１の方向に回転させることができる。この間、高速スキャンガルバノ制御信号もまた増加し、高速スキャン軸に沿ったスキャンを進行させる。その後、位相ガルバノ制御信号は、Ｂ－スキャンの残りの５１２個のＡ－ラインに対して減少する。それにより、位相ガルバノの方向を開始位置まで反転させることができる。位相ガルバノを反転させると、高速スキャンガルバノ制御信号が減少し、６４個のＡ－ラインに相当する分だけスキャナが戻る。その後、１０２４個のＡ－ラインが取得されるまで、再び高速スキャン方向にスキャンを進める。

【0025】

図６Ｄの例は、１つのＢ－スキャン中の１回の方向転換のみを示しているが、位相ガルバノが方向を変更する（正から負、又は、負から正のいずれか）たびに、上記のプロセスを繰り返すことができることを理解されたい。いくつかの実施形態では、図６Ｃに示した三角波形のように、各方向の複数の変化が単一のＢ－スキャン内で発生してもよい。

【0026】

イメージングが完了すると（対象物のすべての関心領域からデータを取得するためのスキャンプロトコルの完了後）、図７に示す方法に従ってフルレンジＯＣＴ画像を再構成することができる。要するに、誘起された位相変調信号を含む、検出器１０２によって捕捉された（且つ、従来のハーフレンジＯＣＴ画像を生成するために使用可能な）原強度データは、光信号の位相部を再構成するために処理される。そして、原強度データから再構成された位相部と振幅部の両方は、フルレンジのＯＣＴ画像を再構成するために用いられる。

【0027】

一実施形態によれば、位相部は、多要素結合技術（ｍｕｌｔｉ－ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）で再構成することができる。要するに、この技術は、データの複数の要素（例えば、Ａ－ライン、又は、Ｂ－スキャン）を結合して単一の代表値にすることによって、代表位相信号を生成する。例えば、４要素再構成技術は、４つの隣接するＡ－ラインのデータを結合して、４つの結合されたＡ－ラインの１つを代表する位相を生成することができる。

【0028】

それぞれ強度Ｉ_１～Ｉ_４を有する任意の４つのデータ要素（例えば、Ａ－ライン、又は、Ｂ－スキャン１～４）に対して、代表的な位相は、以下のように与えることができる。

【数4】

５以上のデータ要素に基づいて位相を決定する場合、代表的な位相は、複数の４要素サブセットについて決定される。例えば、５つのデータ要素（例えば、Ａ－ライン、又は、Ｂ－スキャン１～５）から再構成された位相は、第１の４要素サブセット（例えば、Ａ－ライン、又は、Ｂ－スキャン１～４）と第２の４要素サブセット（例えば、Ａ－ライン、又は、Ｂ－スキャン２～５）を結合したものに基づくものとなる。各４要素サブセットの位相は、上記のフォーマットに従う。しかしながら、４要素サブセットの間の相対的な位相がπ／２だけ異なる場合（例えば、誘起された位相変調信号が各要素間でπ／２の間隔で調整される場合）、上記の位相式の分子と分母が反転する。従って、要素２～５の代表的な位相（又は、π／２だけ位相オフセットを有する４要素の他のセット）は、以下のように与えることができる。

【数5】

【0029】

そして、４要素サブセットは、以下のように結合される。

【数6】

ここで、Ｎ_１及びＮ_２は、それぞれ第１の４要素サブセット及び第２の４要素サブセットの位相の分子であり、Ｄ１及びＤ２は、それぞれ第１の４要素サブセット及び第２の４要素サブセットの位相の分母である。従って、５つの要素に基づく代表的な位相は、次のように与えることができる。

【数7】

その他の要素の使用も同様の形式に従い、以下の表１に示す。

【表1】

【0030】

各Ｂ－スキャンの位相と振幅の情報が分かれば、フルレンジＯＣＴ画像を再構成することができる。より詳細には、その後、複数の要素の原強度データは、代表的な位相の分子を実部とし、代表的な位相の分母を虚部として再構成された複素信号で表現することができる。従って、４つの要素（Ａ－ライン、又は、Ｂ－スキャン）に基づく複素信号は、次のように与えることができる。

【数8】

そして、従来技術のように実信号だけでなく、複素信号にフーリエ変換を施すことでＯＣＴ画像を生成することができる。

【0031】

異なる位相変調に関連するアーチファクトを除去するために、位相変調信号の調整方向を考慮することができる。例えば、Ｂ－スキャン内で位相が変調される場合、正の調整方向（位相遅延が増加）に対応する原強度データは、負の調整方向（位相遅延が減少）に対応する強度データとは別に、図７に関して上述したように処理される。図８に示すように、このような別処理により、正に調整されたＯＣＴ画像と負に調整されたＯＣＴ画像とが生成される。これらの画像をつなぎ合わせて、最終的なフルレンジＯＣＴ画像を作成することができる。つなぎ合わせ（ｓｔｉｔｃｈｉｎｇ）は、調整されたＯＣＴ画像のそれぞれから適切なＡ－ラインを結合することによって実行され得る。

【0032】

例えば、図８に見られるように、各調整されたＯＣＴ画像における実像部分に関連するＡ－ラインは合成され、各調整されたＯＣＴ画像における鏡像に関連するＡ－ラインは破棄される。上述のように位相変調ガルバノ制御信号（従って、位相が正に調整されているか負に調整されているか）と高速スキャンガルバノ（Ａ－ラインを示す）との関係が既知であるため、各画像から使用する適切なＡ－ラインは既知である。重なり合うＡ－ライン（例えば、図６Ｄに関して上述した反転高速スキャンガルバノに起因した）は、平均化、最大値又は最小値の使用、正に調整されたＡ－ラインの使用、負に調整されたＡ－ラインの使用などによって結合することができる。他の実施形態では、正又は負に調整された画像の一方からの虚数成分が、分散補償技術で反転される。

【0033】

様々な特徴が上記に提示されているが、これらの特徴は、単独で使用してもよいし、任意の組み合わせで使用されてもよいことを理解されたい。更に、特許請求の範囲に記載された例が属する技術分野の当業者にとって、変形及び修正が生じる可能性があることを理解されたい。

【符号の説明】

【0034】

１００ 光源
１０２ 検出器
１０４ 参照アーム
１０６ サンプルアーム
１０８ 光学系
１１０ ミラー
１１２ 眼（対象物）
１１４ プロセッサ
１１６ スキャン光学系
１１８ 位相変調器
２００ ガラス
２０２ 光（入射光）
２０４ 素子
２０６ 光（出射光）

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7】

【図8】