JP2007127425A - Correction method in optical tomographic imaging method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a method for correcting the strains of a three-dimensional image due to the movement of matter to be measured using only three-dimensional measuring data, without having to use a complex added systems, such as compensation optics or a motion track. <P>SOLUTION: In this optical tomographic imaging method, based on optical coherence tomography 1 for acquiring a plurality of the two-dimensional tomographic images parallel to the axis in the depth direction of the matter 8 to be measured to constitute a three-dimensional image by using the optical coherence tomography 1, while positionally shifting them in the direction vertical to the two-dimensional tomographic images, the positional shift of a plurality of the respective acquired two-dimensional tomographic images, due to the movement of the matter 8 to be measured is detected using digital correlation and the correction of the positional shift of the two-dimensional tomographic images, is performed on the basis of the detection result. Then, by reconstructing the three-dimensional image, the strains of the three-dimensional image of the optical tomographic image of the optical coherent tomography are corrected, based on the movement of the matter 8 to be measured. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光コヒーレンストモグラフィーの光断層画像化法におけるモーションアーチファクト補正法に関する。ここで、「モーションアーチファクト」とは、「被計測物体の動きによる画像歪み」を意味する用語として光コヒーレンストモグラフィーの技術分野では通常使用されている。   The present invention relates to a motion artifact correction method in optical tomography of optical coherence tomography. Here, “motion artifact” is usually used in the technical field of optical coherence tomography as a term meaning “image distortion due to movement of an object to be measured”.

医療分野等で用いられる非破壊断層計測技術の1つとして、時間的に低コヒーレンスな光をプローブ(探針)として用いる光断層画像化法「光コヒーレンストモグラフィー」(OCT)がある(特許文献1参照)。OCTは、光を計測プローブとして用いるため、被計測物体の屈折率分布、分光情報、偏光情報(複屈折率分布)等が計測できるという利点がある。   As one of non-destructive tomographic measurement techniques used in the medical field or the like, there is an optical tomographic imaging method “optical coherence tomography” (OCT) using temporally low coherence light as a probe (probe) (Patent Document 1). reference). Since OCT uses light as a measurement probe, it has the advantage that it can measure the refractive index distribution, spectral information, polarization information (birefringence distribution), etc. of the measured object.

基本的なOCT43は、マイケルソン干渉計を基本としており、その原理を図6で説明する。光源44から射出された光は、コリメートレンズ45で平行化された後に、ビームスプリッター46により参照光と物体光に分割される。物体光は、物体アーム内の対物レンズ47によって被計測物体48に集光され、そこで散乱・反射された後に再び対物レンズ47、ビームスプリッター46に戻る。   The basic OCT 43 is based on a Michelson interferometer, and its principle will be described with reference to FIG. The light emitted from the light source 44 is collimated by the collimator lens 45 and then divided into reference light and object light by the beam splitter 46. The object light is condensed on the measurement object 48 by the objective lens 47 in the object arm, scattered and reflected there, and then returns to the objective lens 47 and the beam splitter 46 again.

一方、参照光は参照アーム内の対物レンズ49を通過した後に参照鏡50によって反射され、再び対物レンズ49を通してビームスプリッター46に戻る。このようにビームスプリッター46に戻った物体光と参照光は、物体光とともに集光レンズ51に入射し光検出器52(フォトダイオード等)に集光される。   On the other hand, the reference light passes through the objective lens 49 in the reference arm, is reflected by the reference mirror 50, and returns to the beam splitter 46 through the objective lens 49 again. The object light and the reference light that have returned to the beam splitter 46 in this way are incident on the condensing lens 51 together with the object light and are collected on the photodetector 52 (photodiode or the like).

OCTの光源44は、時間的に低コヒーレンスな光(異なった時刻に光源から出た光同士は極めて干渉しにくい光)の光源を利用する。時間的低コヒーレンス光を光源としたマイケルソン型の干渉計では、参照アームと物体アームの距離がほぼ等しいときにのみ干渉信号が現れる。この結果、参照アームと物体アームの光路長差(τ)を変化させながら、光検出器52で干渉信号の強度を計測すると、光路長差に対する干渉信号(インターフェログラム)が得られる。   The light source 44 of the OCT uses a light source of light having low temporal coherence (light emitted from the light source at different times is extremely difficult to interfere with each other). In a Michelson interferometer using temporally low coherence light as a light source, an interference signal appears only when the distance between the reference arm and the object arm is approximately equal. As a result, when the intensity of the interference signal is measured by the photodetector 52 while changing the optical path length difference (τ) between the reference arm and the object arm, an interference signal (interferogram) for the optical path length difference is obtained.

そのインターフェログラムの形状が、被計測物体48の奥行き方向の反射率分布を示しており、1次元の軸方向走査により被計測物体48の奥行き方向の構造を得ることができる。このように、OCT43では、光路長走査により、被計測物体48の奥行き方向の構造を計測できる。   The shape of the interferogram shows the reflectance distribution in the depth direction of the measurement object 48, and the structure in the depth direction of the measurement object 48 can be obtained by one-dimensional axial scanning. Thus, in the OCT 43, the structure in the depth direction of the measurement object 48 can be measured by optical path length scanning.

このような軸方向の走査のほかに、横方向の機械的走査を加え、2次元の走査を行うことで被計測物体の2次元断面画像が得られる。この横方向の走査を行う走査装置としては、被計測物体を直接移動させる構成、物体は固定したままで対物レンズをシフトさせる構成、被計測物体も対物レンズも固定したままで、対物レンズの瞳面付近においたガルバノミラーの角度を回転させる構成等が用いられている。   In addition to the scanning in the axial direction, a two-dimensional cross-sectional image of the object to be measured can be obtained by performing a two-dimensional scanning by adding a horizontal mechanical scanning. The scanning device that performs the horizontal scanning includes a configuration in which the object to be measured is directly moved, a configuration in which the objective lens is shifted while the object is fixed, and a pupil of the objective lens while the object to be measured and the objective lens are fixed. The structure etc. which rotate the angle of the galvanometer mirror in the surface vicinity are used.

以上の基本的なOCTが発展したものとして、光源の波長を走査してスペクトル干渉信号を得る波長走査型OCT(Swept Source OCT、略して「SS−OCT」という。)と、分光器を用いてスペクトル信号を得るスペクトルドメインOCTがあり、後者としてフーリエドメインOCT(Fourier Domain OCT、略して「FD−OCT」という。特許文献2参照)、及び偏光感受型OCT(Polarization-Sensitive OCT、略して「PS−OCT」という。特許文献3参照)がある。   As a development of the above basic OCT, a wavelength scanning OCT (Swept Source OCT, abbreviated as “SS-OCT” for short) that scans the wavelength of a light source to obtain a spectrum interference signal, and a spectroscope are used. There is a spectral domain OCT for obtaining a spectral signal. The latter includes Fourier domain OCT (Fourier Domain OCT, abbreviated as “FD-OCT”; see Patent Document 2), and polarization-sensitive OCT (Polarization-Sensitive OCT, abbreviated as “PS”. -OCT "(see Patent Document 3).

波長走査型OCTは、高速波長スキャニングレーザーにより光源の波長を変え、スペクトル信号と同期取得された光源走査信号を用いて干渉信号を最配列し、信号処理を加えることで3次元光断層画像を得るものである。なお、光源の波長を変える手段として、モノクロメーターを利用したものでも、波長走査型OCTとして利用可能である。   The wavelength scanning type OCT obtains a three-dimensional optical tomographic image by changing the wavelength of a light source with a high-speed wavelength scanning laser, rearranging interference signals using a light source scanning signal acquired in synchronization with a spectrum signal, and applying signal processing Is. As a means for changing the wavelength of the light source, a device using a monochromator can be used as the wavelength scanning OCT.

フーリエドメインOCTは、被計測物体からの反射光の波長スペクトルを、スペクトロメーター(スペクトル分光器)で取得し、このスペクトル強度分布に対してフーリエ変換することで、実空間(OCT信号空間)上での信号を取り出すことを特徴とするものであり、このフーリエドメインOCTは、奥行き方向の走査を行う必要がなく、x軸方向の走査を行うことで被計測物体の断面構造を計測可能である。   In the Fourier domain OCT, the wavelength spectrum of the reflected light from the object to be measured is acquired with a spectrometer (spectrum spectrometer), and Fourier transform is performed on this spectrum intensity distribution, so that the real space (OCT signal space) is obtained. This Fourier domain OCT does not need to scan in the depth direction, and can measure the cross-sectional structure of the object to be measured by scanning in the x-axis direction.

偏光感受型OCTは、フーリエドメインOCTと同様に、被計測物体からの反射光の波長スペクトルをスペクトル分光器で取得するものであるが、入射光及び参照光をそれぞれ1/2波長板、1/4波長板等を通して水平直線偏光、垂直直線偏光、45°直線偏光、円偏光として、被計測物体からの反射光と参照光を重ねて1/2波長板、1/4波長板等を通して、例えば水平偏光成分だけをスペクトル分光器に入射させて干渉させ、物体光の特定偏光状態をもつ成分だけを取り出してフーリエ変換するものである。この偏光感受型OCTも、奥行き方向の走査を行う必要がない。
特開2002−310897号公報 特開平11−325849号公報 特開2004−028970号公報
Like the Fourier domain OCT, the polarization-sensitive OCT acquires the wavelength spectrum of the reflected light from the object to be measured with a spectrum spectrometer. For example, horizontal linearly polarized light, vertical linearly polarized light, 45 ° linearly polarized light, and circularly polarized light passed through a four-wavelength plate, etc. Only the horizontally polarized component is incident on the spectrum spectrometer to cause interference, and only the component having a specific polarization state of the object light is extracted and subjected to Fourier transform. This polarization sensitive OCT also does not need to scan in the depth direction.
JP 2002-310897 A JP 11-325849 A JP 2004-028970 A

ところで、生体の形状を3次元計測においては、被計測物体が動き、測定時間内に被計測物体と測定器の相対的な位置関係が移動すると、被計測物体そのものの動きに由来する画像のゆがみが生じていた。   By the way, in the three-dimensional measurement of the shape of a living body, if the object to be measured moves and the relative positional relationship between the object to be measured and the measuring instrument moves within the measurement time, the image is distorted due to the movement of the object to be measured itself. Has occurred.

従来、その解決手段として、補償光学系やモーショントラック(移動を逐次測定する手段)等を用いて実時間的に計測位置の補正を行うことが主に行われている。しかしながら、補償光学系やモーショントラックは、きわめて複雑な手段であり、これらの手段を付設することは、高価であり、その取扱も面倒である。   Conventionally, as a means for solving the problem, correction of a measurement position is mainly performed in real time using an adaptive optical system, a motion track (means for sequentially measuring movement), or the like. However, the compensation optical system and the motion track are extremely complicated means, and it is expensive and troublesome to attach these means.

即ち、従来用いられていた補償光学系は、反射像などをモニターし、その形状や位置などが測定中変化しないように形状可変鏡(鏡の表面形状をコンピュータ制御などで変形させる)等を用いて被測定物の動きを補償するように光学系を変化させるものであり、形状可変鏡、液晶光学素子、プリズムなどが用いられる。   That is, the conventionally used adaptive optics system uses a variable-shape mirror (the surface shape of the mirror is deformed by computer control etc.) to monitor the reflected image and the like so that its shape and position do not change during measurement. The optical system is changed so as to compensate for the movement of the object to be measured, and a deformable mirror, a liquid crystal optical element, a prism, or the like is used.

被測定物のモニター計測システム、光学系の補償量の計算、光学系変形、変形後の被測定物のモニター、光学系の補償量の計算、光学系変形というフィードバックループで安定化する事が多く、システムも複雑で光学系も高価である。また、安定する保証がない。   Measured object monitoring measurement system, optical system compensation amount calculation, optical system deformation, post-deformation monitor object measurement, optical system compensation amount calculation, optical system deformation feedback loop The system is complicated and the optical system is expensive. There is no guarantee of stability.

モーショントラックは、上記補償光学系の簡易版であり、被測定物の特定の点をモニターし、その動きから被測定物の移動をモニターするものであり、やはり別の光学系と処理システムが必要である。   A motion track is a simplified version of the above-mentioned adaptive optics system that monitors a specific point of the object to be measured and monitors the movement of the object to be measured from its movement, which also requires a separate optical system and processing system. It is.

本発明は上記従来の問題を解決することを目的とするものであり、この解決手段として補償光学やモーショントラックなどの複雑な追加システムを用いず、3次元計測データのみを用いて、被計測物体の動きを補正する手段を実現することを課題とするものであり、具体的には、同時計測した複数の1次元画像によって構成される2次元断層画像間の初期相対的位置や歪みを画像間の相関のピーク位置の移動によって補正する手段を実現するものである。   The object of the present invention is to solve the above-described conventional problems, and as a means for solving this problem, an object to be measured is used by using only three-dimensional measurement data without using a complicated additional system such as adaptive optics or a motion track. In particular, the initial relative position and distortion between two-dimensional tomographic images composed of a plurality of one-dimensional images measured at the same time can be determined between the images. The means for correcting by the movement of the correlation peak position is realized.

本発明は上記課題を解決するために、コヒーレンストモグラフィーを用いて、被計測物体の奥行き方向の軸に平行な2次元断層画像を、該2次元断層画像に垂直方向に位置をずらしながら複数取得し3次元画像を構成する光コヒーレンストモグラフィーによる光断層画像化法において、前記計測物体の移動ぶれに起因する前記複数取得したそれぞれの2次元断層画像の位置ずれをデジタル相関を用いて検出し、該検出結果に基づいて2次元断層画像の位置ずれの補正を行い、前記3次元画像を再構成することを特徴とする光コヒーレンストモグラフィーの光断層画像化法における被計測物体の移動による3次元画像の歪みを補正する方法を提供する。   In order to solve the above problems, the present invention acquires a plurality of two-dimensional tomographic images parallel to the depth direction axis of the object to be measured while shifting the position in the vertical direction with respect to the two-dimensional tomographic image using coherence tomography. In an optical tomographic imaging method using optical coherence tomography constituting a three-dimensional image, a positional shift of each of the plurality of two-dimensional acquired two-dimensional tomographic images caused by movement blur of the measurement object is detected using digital correlation, and the detection is performed. The distortion of the three-dimensional image due to the movement of the object to be measured in the optical tomography method of optical coherence tomography, wherein the positional deviation of the two-dimensional tomographic image is corrected based on the result and the three-dimensional image is reconstructed. A method for correcting the above is provided.

前記光コヒーレンストモグラフィーの光断層画像化法における被計測物体の移動による前記3次元画像の歪みを補正する方法では、前記デジタル相関のピークのヒストグラムをとり、平均値より大きく、また、比較的小さな偏差をもったピークを有効な相関のピークとして抽出するようにしてもよい。   In the method of correcting the distortion of the three-dimensional image due to the movement of the object to be measured in the optical tomographic imaging method of optical coherence tomography, a histogram of the peak of the digital correlation is taken, and the deviation is larger than the average value and relatively small. A peak having the above may be extracted as an effective correlation peak.

前記光コヒーレンストモグラフィーの光断層画像化法における被計測物体の移動による前記3次元画像の歪みを補正する方法では、前記有効な相関のピーク位置を多項式で補完し、その0次又は1次関数による写像により被測定物体の移動による像の歪みを補正するようにしてもよい。   In the method of correcting the distortion of the three-dimensional image due to the movement of the object to be measured in the optical tomographic imaging method of optical coherence tomography, the effective correlation peak position is complemented with a polynomial, and the zero-order or linear function is used. Image distortion due to movement of the object to be measured may be corrected by mapping.

前記光コヒーレンストモグラフィーの光断層画像化法における被計測物体の移動による前記3次元画像の歪みを補正する方法では、前記2次元断層画像の全部、ノイズの少ない部分又は注目している部分のデータを用いて前記2次元断層画像の歪みを補正し、該補正データを前記3次元画像の画像の全体または一部に適用し前記3次元画像を再構成するようにしてもよい。   In the method of correcting the distortion of the three-dimensional image due to the movement of the object to be measured in the optical tomographic imaging method of the optical coherence tomography, all of the two-dimensional tomographic image, data of a portion with less noise or a portion of interest is obtained. It is also possible to correct distortion of the two-dimensional tomographic image and apply the correction data to all or part of the image of the three-dimensional image to reconstruct the three-dimensional image.

前記光コヒーレンストモグラフィーの光断層画像化法における被計測物体の移動による前記3次元画像の歪みを補正する方法では、前記2次元断層画像の画像全体の相関ではなく、被測定物体と同じ動きをする基準となる面をモニターし、その位置を基準に被測定物体の動きを補償保線するようにしてもよい。   In the method of correcting the distortion of the three-dimensional image due to the movement of the object to be measured in the optical tomography method of optical coherence tomography, the same movement as the object to be measured is performed, not the correlation of the entire image of the two-dimensional tomographic image. A reference surface may be monitored, and the movement of the object to be measured may be compensated with reference to the position.

本発明の方法は、以上のとおりであるから、補償光学やモーショントラックなどの複雑、高価、且つ取扱が面倒な追加システムを用いず、3次元計測データのみを用いて、被計測物体の動きに由来する画像の歪みを補正することができる。   Since the method of the present invention is as described above, the movement of the object to be measured is performed using only the three-dimensional measurement data without using a complicated, expensive, and cumbersome additional system such as adaptive optics and a motion track. It is possible to correct the distortion of the derived image.

本発明に係る光コヒーレンストモグラフィーの光断層画像化法におけるモーションアーチファクト補正法の最良の形態を実施例に基づき図面を参照して、以下説明する。   The best mode of the motion artifact correction method in the optical tomographic imaging method of optical coherence tomography according to the present invention will be described below with reference to the drawings based on the embodiments.

図1は、FD−OCT1の全体構成を示す図である。広帯域光源2、低コヒーレンス干渉計3、及び分光器4(スペクトロメーター)とを備えている。このFD−OCT1は、低コヒーレンス干渉の原理を用いて奥行き方向の分解能を得ているため、光源として、SLD( スーパールミネツセントダイオード)や超短パルスレーザー等の広帯域光源2が用いられる。   FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of the FD-OCT 1. A broadband light source 2, a low coherence interferometer 3, and a spectrometer 4 (spectrometer) are provided. Since the FD-OCT 1 obtains resolution in the depth direction using the principle of low coherence interference, a broadband light source 2 such as an SLD (super luminescent diode) or an ultrashort pulse laser is used as a light source.

広帯域光源2から出た光は、まずビームスプリッター5で物体光と参照光に分割される。このうち物体光は、レンズ6を通してガルバノミラー7で反射され被計測物体8(眼底などの生体試料)を照射し、そこで反射、散乱された後に分光器4に導かれる。一方、参照光はレンズ9を通して参照鏡10(平面鏡)で反射された後に物体光と並行に分光器4に導かれる。これらの二つの光は分光器4の回折格子11によって同時に分光され、スペクトル領域で干渉し、結果、スペクトル干渉縞がCCD12によって計測される。   The light emitted from the broadband light source 2 is first split into object light and reference light by the beam splitter 5. Of these, the object light is reflected by the galvanometer mirror 7 through the lens 6 and irradiates the measurement object 8 (biological sample such as the fundus), and is reflected and scattered there and then guided to the spectrometer 4. On the other hand, the reference light is reflected by the reference mirror 10 (plane mirror) through the lens 9 and then guided to the spectroscope 4 in parallel with the object light. These two lights are simultaneously dispersed by the diffraction grating 11 of the spectroscope 4 and interfere in the spectral region. As a result, the spectral interference fringes are measured by the CCD 12.

このスペクトル干渉縞に対して適当な信号処理を行うことで、被計測物体8のある点における深さ方向1次元の屈折率分布の微分、つまり、反射率分布を得ることが可能となる。さらに、被計測物体8上の計測点をガルバノミラー7を駆動し1次元走査することにより2次元断層画像(FD−OCT画像)を得ることができる。   By performing appropriate signal processing on the spectral interference fringes, it is possible to obtain a differential of the one-dimensional refractive index distribution in the depth direction at a certain point of the measured object 8, that is, a reflectance distribution. Furthermore, a two-dimensional tomographic image (FD-OCT image) can be obtained by driving the galvanometer mirror 7 and one-dimensionally scanning a measurement point on the measurement object 8.

通常のOCTでは、2次元断層画像を得るために、深さ(光軸)方向の走査(この走査を「A−スキャン」と言い、この方向を「A−方向」とも言う。)と、縦方向の操作(この走査を「B−スキャン」と言い、この方向を「B−方向」とも言う。)の2次元の機械的走査が必要なのに対して、FD−OCT1では、A−スキャンは不要で一回の測定で深さ方向の後方散乱データを取得することができるから、B−スキャンの1次元の機械的走査しか必要とされない。要するに、FD−OCT1では、面内に2次元走査(B−スキャンおよびC−スキャン)をすることにより高速な断層計測が可能で、被計測物体8内部の3次元情報を得ることができる。   In normal OCT, in order to obtain a two-dimensional tomographic image, scanning in the depth (optical axis) direction (this scanning is referred to as “A-scan”, and this direction is also referred to as “A-direction”), and vertical. FD-OCT1 does not require an A-scan, whereas two-dimensional mechanical scanning of a direction operation (this scan is referred to as a “B-scan” and this direction is also referred to as a “B-direction”) is required. Therefore, only one-dimensional mechanical scanning of B-scan is required because the backscattering data in the depth direction can be acquired by one measurement. In short, in FD-OCT1, by performing two-dimensional scanning (B-scan and C-scan) in a plane, high-speed tomographic measurement is possible, and three-dimensional information inside the measurement object 8 can be obtained.

本発明は、以上のようなFD−OCT1において、被計測物体8の3次元データを取得し、計算機中で3次元立体画像を再構成する際、被計測物体8そのものの動きに由来する画像のゆがみを補正するために、被計測物体8の2次元断層画像を、その横方向の位置をずらしながら複数取得し(この走査を「C−スキャン」と言い、この方向を「C−方向」とも言う。)、それぞれの2次元断層の位置ずれをデジタル相関を用いて検出し、補正を行う方法で、計測データそのものの情報を用いて位置関係を補正することを特徴とする方法である。以下、さらに詳細に説明する。   In the FD-OCT 1 as described above, the present invention acquires the three-dimensional data of the measured object 8 and reconstructs the three-dimensional stereoscopic image in the computer. In order to correct the distortion, a plurality of two-dimensional tomographic images of the measurement object 8 are acquired while shifting the position in the horizontal direction (this scanning is called “C-scan”, and this direction is also called “C-direction”). This is a method that detects and corrects the positional deviation of each two-dimensional slice using digital correlation, and corrects the positional relationship using information of the measurement data itself. This will be described in more detail below.

FD−OCT1において、図2(a)に示すように、横方向の第1の位置でのB−スキャンで得られる2次元断面画像C1(en−face像)とし、第1の位置から微小距離sだけ横方向に移動した第2の位置でのB−スキャンで得られる2次元断面画像C2とする。これら2枚の画像C1、C2は、それぞれ別の時間に計測されたため被計測物体8(生体)のA方向への運動により相対的な位置がずれている可能性がある。また、B方向にスキャンしていく時に、被計測物体8がA方向に運動する場合もある。   In FD-OCT1, as shown in FIG. 2A, a two-dimensional cross-sectional image C1 (en-face image) obtained by B-scan at the first position in the lateral direction is used, and a minute distance from the first position. A two-dimensional cross-sectional image C2 obtained by B-scan at the second position moved laterally by s. Since these two images C1 and C2 are measured at different times, there is a possibility that their relative positions are shifted due to the movement of the measured object 8 (living body) in the A direction. Further, the object to be measured 8 may move in the A direction when scanning in the B direction.

この2枚の画像C1、C2は被計測物体8(生体)内の別の位置情報ではあるから完全に一致することはないが、きわめて近傍(微小距離s)であるので、2枚の画像C1、C2どうしには強い相関が期待される。この相関を利用して被計測物体8の運動による位置情報のずれを画像C2の変形によって補正し、画像C1に接続することにより3次元的な情報の接続を行うことができる。   Since the two images C1 and C2 are different position information in the measurement object 8 (living body), they do not completely coincide with each other, but are very close to each other (a minute distance s). , C2 is expected to have a strong correlation. By utilizing this correlation, the positional information shift due to the movement of the measurement object 8 is corrected by the deformation of the image C2, and the connection to the image C1 makes it possible to connect the three-dimensional information.

画像C1、C2どうしの相関をとるには、図2(b)に示すように、画像C1の1番目のB1におけるB−スキャンデータをB11とする。図2(c)に示すように、画像C2の対応するB2におけるB−スキャンデータをB21とする。これらは、それぞれB1、B2におけるA方向(被計測物体8の奥行き方向)のラインデータである。   In order to obtain a correlation between the images C1 and C2, as shown in FIG. 2B, the B-scan data in the first B1 of the image C1 is set to B11. As shown in FIG. 2C, the B-scan data in B2 corresponding to the image C2 is B21. These are line data in the A direction (the depth direction of the measured object 8) in B1 and B2, respectively.

これら2つのラインデータの位置関係を得るため、これらの相互相関をとる。具体的にはB11のフーリエ変換と、B21のフーリエ転換の複素共役データの積をとり、その結果を逆フーリエ変換することで相関データを得ることができる。この相関のピークがデータ間の横ずれ量を表す。この手順を、画像C1、C2の全てのB−スキャンデータについて行いピーク位置を求める。   In order to obtain the positional relationship between these two line data, these cross-correlations are taken. Specifically, correlation data can be obtained by taking the product of the complex conjugate data of B11 Fourier transform and B21 Fourier transform, and inverse Fourier transforming the result. This correlation peak represents the amount of lateral deviation between data. This procedure is performed for all the B-scan data of the images C1 and C2, and the peak position is obtained.

(有効な相関を取る趣旨)
被計測物体8である場合の生体データはノイズを多量に含んでいるため相関ピークのゴーストが多数現れる可能性がある。生体計測ではノイズも多く、また、構造が急速に変化する部分もあると思われるので、検出されたピークが必ずしも生体の移動に対応しているとは限らない。また、何も写っていない場所でこの補正をしても意味が無い。
(The purpose of taking an effective correlation)
Since the biological data in the case of the object to be measured 8 contains a large amount of noise, a large number of correlation peak ghosts may appear. In living body measurement, there is a lot of noise, and it seems that there is a part where the structure changes rapidly. Therefore, the detected peak does not necessarily correspond to the movement of the living body. Even if this correction is performed in a place where nothing is shown, there is no point.

即ち、上記C−スキャン画像(C1やC2)には被測定物の断層像が写っているが、何も写っていない部分やノイズの多い部分も存在する。そうした部分に適用しても相関のピークが得にくくエラーが起こってしまう。   That is, the C-scan image (C1 or C2) includes a tomographic image of the object to be measured, but there are portions where nothing is captured and portions where there is a lot of noise. Even if it is applied to such a part, it is difficult to obtain a correlation peak and an error occurs.

(有効な相関をとる手段)
このため、有効な相関のピークを抽出する方法として、相関ピークの値のヒストグラムをとり閾値(平均値)より大きいピークを有効とする方法をとる。有効な相関ピークの抽出する方法として、相関ピークのヒストグラムをとり平均値より大きいピークを有効とする方法をとる。
(Means to take effective correlation)
For this reason, as a method of extracting effective correlation peaks, a method of taking a histogram of correlation peak values and making peaks larger than a threshold value (average value) effective. As a method of extracting effective correlation peaks, a method of taking a histogram of correlation peaks and making a peak larger than the average value effective is adopted.

具体的には、B11とB21の相関をとるとき、一方のデータを横ずらしして積分を求める。下記の数式1で、NはB11およびB21などのデータ数、xはB11データの値(画像の濃度)、yはB21のデータの値とした場合、R(k)が相関の値(大きさ)になる。   Specifically, when the correlation between B11 and B21 is taken, the integral is obtained by shifting one data sideways. In the following formula 1, when N is the number of data such as B11 and B21, x is the value of B11 data (image density), and y is the value of B21 data, R (k) is the correlation value (magnitude). )become.

Figure 2007127425
Figure 2007127425

ここで、kは、ずらし量であり「相関距離」である。上記数式1でRが最大になるkの値が「相関のピーク位置」であり、B11とB21の相関が最大となるずらし量である。相関の値をkの関数として模式的に表すと、図3(a)に示すギザギザの波線となる。このkの値のうち、閾値より大きく、相関のピークの位置(kの値)がかけ離れていないものを選択する。   Here, k is a shift amount and is a “correlation distance”. The value of k at which R is maximized in Equation 1 is the “correlation peak position”, and is the shift amount at which the correlation between B11 and B21 is maximized. When the correlation value is schematically expressed as a function of k, the jagged wavy line shown in FIG. Among the k values, a value that is larger than the threshold and whose correlation peak position (k value) is not far apart is selected.

ここで「閾値」は、数式1のRが相関のピークの値がR全体の、例えば平均値である。それより小さい相関のピークはノイズとみなす。要するに、B11とB21の相関を計算し相関のピークを検出したとき、「相関のピークの値が小さい」(図3(b)参照)、即ち特定の値(通常平均値を使うことが多い)より小さいものは、ノイズとしてデータから除く。   Here, the “threshold value” is, for example, an average value in which R in Equation 1 is the correlation peak value of R as a whole. Smaller correlation peaks are considered noise. In short, when the correlation between B11 and B21 is calculated and the correlation peak is detected, “the value of the correlation peak is small” (see FIG. 3B), that is, a specific value (usually an average value is often used). Smaller ones are excluded from the data as noise.

そして、相関のピークの位置は被測定物の移動を表しているため、その移動量は経験的にわかっている(1mm/秒以内など)。そこで、「相関ピークの位置」について、下記の数式2で示す平均と、下記数式3で示す分散を計算する。ここで、kは「相関のピークの位置」、iはB−スキャンの位置であり、図3(b)は、このB−スキャンの位置を横軸とし、これに対する相関のピークの位置を縦軸として模式的に示した図である。 Since the position of the correlation peak indicates the movement of the object to be measured, the movement amount is empirically known (such as within 1 mm / second). Therefore, with respect to the “correlation peak position”, the average represented by the following Equation 2 and the variance represented by the following Equation 3 are calculated. Here, k i is the “correlation peak position”, i is the B-scan position, and FIG. 3B shows the position of the correlation peak with respect to this B-scan position on the horizontal axis. It is the figure typically shown as a vertical axis | shaft.

Figure 2007127425
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Figure 2007127425
Figure 2007127425

上記「相関のピークの位置(kの値)がかけ離れていないものを選択する」とは、図3(b)に示すように、「ピーク位置が大きくずれている」データも除外する意味である。ここで、「ピーク位置が大きくずれている」とは下記数式4を満たしているk(係数の3は一つの例であり、場合によって異なる。)ということであり、iはBスキャン方向のパラメータなので、iを変えながらkを求め、数式4を満たすかどうか確かめ、満たしていれば、「ピーク位置が大きくずれている」として除外する。換言すると、「下記数式4に示すようなkをピーク位置が大きくずれているとして除外する」ということである。 The above-mentioned “select the one whose correlation peak position (value of k) is not far apart” means to exclude “the peak position is greatly shifted” as shown in FIG. . Here, “the peak position is greatly deviated” means that k i satisfying the following formula 4 (coefficient 3 is an example and varies depending on the case), and i is in the B scan direction. Since it is a parameter, k i is obtained while changing i , whether or not Expression 4 is satisfied is confirmed, and if it is satisfied, it is excluded as “the peak position is greatly deviated”. In other words, “k i as shown in Equation 4 below is excluded as the peak position is greatly shifted”.

Figure 2007127425
Figure 2007127425

なお、図3(b)に示す「シフト量」とは、C1画像を0(基準)としてC2画像の移動量のことである。図3(b)中の点線は1つ前の画像(C1画像)の位置である。C2画像を横ずらし、あるいは、平行四辺形に変形して接続するので、そのずらし量(相関のピークの位置)をシフト量とよんでいる。実線は、有効なkについて直線でフィッティングした結果得られるものである。 The “shift amount” shown in FIG. 3B is the amount of movement of the C2 image with the C1 image as 0 (reference). The dotted line in FIG. 3B is the position of the previous image (C1 image). Since the C2 image is shifted laterally or deformed into a parallelogram and connected, the shift amount (correlation peak position) is called a shift amount. The solid line is obtained result of fitting a straight line for valid k i.

(相関のピークから補正する手段)
こうして有効なピークが抽出されるが、有効な相関のピークの位置について、多項式でフィッティングを行う。計測中の生体の動きはそれほど大きくないので、メジアンシフト、あるいは1次関数が有効である。従って、C2画像はC1画像に対して、A−方向に横ずれ、あるいは平行四辺形に変形すれば相対的な位置関係を保つことができる。
(Means for correcting from correlation peaks)
An effective peak is extracted in this way, and fitting is performed using a polynomial for the position of an effective correlation peak. Since the movement of the living body during measurement is not so large, a median shift or a linear function is effective. Therefore, the relative positional relationship can be maintained if the C2 image is laterally shifted in the A-direction or deformed into a parallelogram with respect to the C1 image.

これをさらに詳しく説明する。生体の運動はなめらかであるとして相関のピークの位置を低次多項式(0次または1次関数)で近似し、すべてのA−スキャン画像を1つの関数で移動(写像)する。ここで、「1つの関数」とは、BX1像すべてについて、位置によらず、同じ関数で移動、変形(写像)するということである。これは、計測時間内で被測定物の動きは滑らかであるという前提があるからである。   This will be described in more detail. Since the movement of the living body is smooth, the position of the correlation peak is approximated by a low-order polynomial (0th order or linear function), and all A-scan images are moved (mapped) by one function. Here, “one function” means that all the BX1 images are moved and deformed (mapped) by the same function regardless of the position. This is because there is a premise that the movement of the object to be measured is smooth within the measurement time.

即ち、C1画像とC2画像を接続するために、B11像とB21の関係を決めるのに、BX1について全部同じシフト量を与えるとC2画像をそのシフト量分だけずらしてC1画像に接続する。この場合0次関数で近似(フィッティング)したことになり、この0次関数(横ずれ)でフィッティングした、C1画像とC2画像のずれ量を、前述のとおり、「シフト量」と言うが、この「シフト量」の分だけ横ずらしして重ねると3次元像のモーションアーチファクトが補正される。   That is, in order to connect the C1 image and the C2 image, when the same shift amount is given to BX1 in order to determine the relationship between the B11 image and B21, the C2 image is shifted by the shift amount and connected to the C1 image. In this case, the approximation (fitting) is performed with a zero-order function, and the shift amount between the C1 image and the C2 image fitted with this zero-order function (lateral shift) is referred to as “shift amount” as described above. If they are shifted laterally by the amount of “shift amount”, the motion artifact of the three-dimensional image is corrected.

このようにしてC1画像を基準としてC2画像を接続して3次元画像を作る場合、B−スキャン及びC−スキャン中に運動があるため、C1に対してC2をA−スキャン方向に移動して接続する必要がある。B−スキャン中に被計測物体8の動きがなければ、C1画像とC2画像の接続は、単なる横ずらし(横移動)で良いが、C2画像取得中、つまり、B−スキャン中に被計測物体8に動きがある場合、C2画像を平行四辺形に変形してC1画像と接続する。1次関数でフィッティングすれば、右上がりまたは右下がりの直線になる。   In this way, when a C2 image is connected on the basis of the C1 image to create a three-dimensional image, there is movement during B-scan and C-scan, so C2 is moved in the A-scan direction with respect to C1. Need to connect. If there is no movement of the measured object 8 during the B-scan, the connection between the C1 image and the C2 image may be simply shifted laterally (lateral movement), but the measured object is being acquired during the C2 image acquisition, that is, during the B-scan. If there is movement in 8, the C2 image is transformed into a parallelogram and connected to the C1 image. When fitting with a linear function, it becomes a straight line that goes up or down to the right.

以上のとおり補正されたC−スキャン画像を積み重ねていくことにより3次元像を構築することができる。このような補正を行わないと、C−スキャン方向に波打った画像となってしまう。   A three-dimensional image can be constructed by stacking the C-scan images corrected as described above. If such correction is not performed, an image wavy in the C-scan direction is obtained.

(別の補正手段)
上記とは異なる方法での補正方法を以下に説明する。この方法では、OCTにおいて参照鏡10を複数おくことで、複数の参照面を設定することができる。例えば、眼球の場合、1つの参照面で前眼部(角膜など)を計測し、第2の参照面で網膜などを測定する事が可能となる。
(Another correction method)
A correction method using a method different from the above will be described below. In this method, it is possible to set a plurality of reference planes by providing a plurality of reference mirrors 10 in OCT. For example, in the case of an eyeball, it is possible to measure an anterior segment (cornea or the like) with one reference plane and measure a retina or the like with a second reference plane.

これら2つの計測を同時に1枚のA−B−スキャン画像(特定のC−スキャン画像)に記録することができまる。角膜の形状が既知であれば、それを基準に複数のC−スキャン画像を接続し3次元画像を構築することができる。この場合、網膜のモーションアーチファクトを補正できる。   These two measurements can be recorded simultaneously on one A-B-scan image (specific C-scan image). If the shape of the cornea is known, a three-dimensional image can be constructed by connecting a plurality of C-scan images based on the shape of the cornea. In this case, motion artifacts of the retina can be corrected.

この補正方法では、2次元断層画像全体の相関(画像として記録されている物の相関)ではなく、被測定物体と同じ動きをする基準となる面をモニターし、その位置を基準に被測定物体の動きを補正するのであり、上記の例では角膜と網膜は眼球で一体なので同じ動きをすると期待され、角膜の形状はあらかじめわかっているので、その面をモニターし、複数の画像に含まれる像がなめらかにつながるように相関のピークをとって、角膜の位置(というか形状)その位置だけずらして接続する方法である。   In this correction method, instead of the correlation of the whole two-dimensional tomographic image (correlation of the object recorded as an image), the reference surface that moves in the same manner as the object to be measured is monitored, and the object to be measured is based on the position. In the above example, the cornea and retina are integrated in the eyeball, so it is expected to move the same, and the shape of the cornea is known in advance, so its surface is monitored and images included in multiple images In this method, correlation peaks are taken so as to connect smoothly, and the position (or shape) of the cornea is shifted by that position.

図4は、実施例2のPS−FD−OCT13(偏光感受型スペクトル干渉トモグラフィー装置)の全体構成を示す図である。実施例1と同様に、広帯域光源2、低コヒーレンス干渉計3(マイケルソン干渉計)、及び分光器4(スペクトロメーター)とを備えている。具体的な構成について、以下、作用とともに説明する。   FIG. 4 is a diagram illustrating an overall configuration of PS-FD-OCT13 (polarization-sensitive spectral interference tomography apparatus) according to the second embodiment. As in the first embodiment, a broadband light source 2, a low coherence interferometer 3 (Michelson interferometer), and a spectrometer 4 (spectrometer) are provided. A specific configuration will be described below together with the operation.

広帯域光源2から出た光は、光ウェッジ14によりパワーを減少された後、偏光子15により水平直線偏光(以下「H」という)となる。そして、入射光の偏光状態を、1/2波長板16と1/4波長板17により、水平直線偏光(H)、垂直直線偏光(以下「V」という)、45°直線偏光(以下「P」という)及び右周り円偏光(以下「R」という)の4通りのいずれかに選択的に調整し、ビームスプリッター5で参照光と被計測物体8に入射する光とに分ける。   The light emitted from the broadband light source 2 is reduced in power by the optical wedge 14 and then becomes horizontal linearly polarized light (hereinafter referred to as “H”) by the polarizer 15. Then, the polarization state of the incident light is converted into horizontal linearly polarized light (H), vertical linearly polarized light (hereinafter referred to as “V”), 45 ° linearly polarized light (hereinafter referred to as “P”) by the ½ wavelength plate 16 and the ¼ wavelength plate 17. ”) And right-handed circularly polarized light (hereinafter referred to as“ R ”), and selectively adjusts the beam into reference light and light incident on the object to be measured 8 by the beam splitter 5.

ビームスプリッター5で分けられた参照光は、参照光光学系の参照鏡10、2枚の1/4波長板18、19により、偏光状態がH、V、P、Rとなるように調整されビームスプリッター5に再び入射される。一方、被計測物体8に入射する光はレンズ6により被計測物体8上の1点に集光され、反射され物体光としてビームスプリッター5に向かう。ビームスプリッター5は、上記入射してくる参照光を透過させ物体光を45°反射させて、両者を重ね合わせる。   The reference light divided by the beam splitter 5 is adjusted by the reference mirror 10 of the reference light optical system and the two quarter-wave plates 18 and 19 so that the polarization state becomes H, V, P, and R. It is incident again on the splitter 5. On the other hand, the light incident on the measurement object 8 is collected by the lens 6 at one point on the measurement object 8 and reflected to the beam splitter 5 as object light. The beam splitter 5 transmits the incident reference light and reflects the object light by 45 °, and superimposes them.

このようにして重ね合わせられてビームスプリッター5から出てくる偏光状態がH、V、P、Rとなるように調整された参照光と、被計測物体8から反射してきた物体光は、ミラー20で反射されてから1/4波長板21及び1/2波長板22を通して偏光状態をHにされ、回折格子11、レンズ23及びCCD12からなる分光器4に入射する。   The reference light adjusted in such a manner that the polarization state emitted from the beam splitter 5 is superimposed as H, V, P, and R and the object light reflected from the measured object 8 are mirror 20. Then, the polarization state is changed to H through the quarter-wave plate 21 and the half-wave plate 22 and enters the spectroscope 4 including the diffraction grating 11, the lens 23, and the CCD 12.

このように特定偏光の参照光(H、V、P、Rのいずれかの偏光状態の参照光)と物体光を干渉させることにより、物体光の特定偏光成分だけがCCD12上にスペクトル干渉縞を作り、その結果、物体光のうち参照光と同じ偏光状態をもつ成分だけを信号として取り出すことができる。そして、このスペクトル干渉縞をコンピュータ(図示せず。)に取り込み、画像のy軸のある1点から横1行を抜き取って離散フーリエ変換(DFT:Discrete Fourier transform、FFT:Fast Fourier transform)により空間的なフーリエ変換を計算する。   In this way, by causing the reference light of specific polarization (reference light in any polarization state of H, V, P, or R) to interfere with the object light, only the specific polarization component of the object light causes spectral interference fringes on the CCD 12. As a result, only the component having the same polarization state as the reference light in the object light can be extracted as a signal. Then, this spectral interference fringe is taken into a computer (not shown), one horizontal line is extracted from one point on the y-axis of the image, and a space is obtained by discrete Fourier transform (DFT: Fast Fourier transform). Compute a general Fourier transform.

これにより、参照光と物体光との一次元相関信号が得られる。さらにこれらの信号強度を組み合わせてミュラー行列(Mueller matrix)を求めることにより、被計測物体8の内部の偏光情報を捉えることができる。   Thereby, a one-dimensional correlation signal between the reference beam and the object beam is obtained. Further, by obtaining a Mueller matrix by combining these signal intensities, polarization information inside the object to be measured 8 can be captured.

この実施例2は、実施例1と同様に、被計測物体8そのものの動きに由来する画像のゆがみを補正するために、被計測物体8の2次元断層画像を、その横方向の位置をずらしながら複数取得し(この走査を「C−スキャン」と言い、この方向を「C−方向」とも言う。)、それぞれの2次元断層の位置ずれをデジタル相関を用いて検出し、補正を行う方法であり、計測データそのものの情報を用いて位置関係を補正することを特徴とする方法であり、その詳細は、実施例1と全く同じであるから、その説明は省略する。   In the second embodiment, as in the first embodiment, in order to correct the distortion of the image resulting from the movement of the measured object 8 itself, the horizontal position of the two-dimensional tomographic image of the measured object 8 is shifted. (This scan is referred to as “C-scan”, and this direction is also referred to as “C-direction.”), And the positional deviation of each two-dimensional slice is detected using digital correlation and corrected. In this method, the positional relationship is corrected using information of the measurement data itself, and the details thereof are exactly the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

図5は、本発明の実施例3の補正方法を適用する波長走査型OCT24の全体構成を示す図である。波長走査型光源25から出射された出力光を、ファイバ26を通してファイバカップラー27に送る。この出力光を、ファイバカップラー27において、ファイバ28を通して被計測物体29への照射する物体光と、ファイバ30を通して固定参照鏡31に照射する参照光に分割する。   FIG. 5 is a diagram illustrating an overall configuration of a wavelength scanning OCT 24 to which the correction method according to the third embodiment of the present invention is applied. The output light emitted from the wavelength scanning light source 25 is sent to the fiber coupler 27 through the fiber 26. In the fiber coupler 27, the output light is divided into object light that is irradiated onto the measurement object 29 through the fiber 28 and reference light that is irradiated onto the fixed reference mirror 31 through the fiber 30.

物体光は、ファイバ28、レンズ32、角度が可変な走査鏡33及びレンズ34を介して、被計測物体29に照射、反射され、同じルートでファイバカップラー27に戻る。参照光は、ファイバ30、レンズ35及びレンズ36を介して固定参照鏡31に照射、反射されて同じルートでファイバカップラー27に戻る。   The object light is irradiated and reflected on the measurement object 29 through the fiber 28, the lens 32, the scanning mirror 33 and the lens 34 having variable angles, and returns to the fiber coupler 27 through the same route. The reference light is irradiated and reflected on the fixed reference mirror 31 through the fiber 30, the lens 35, and the lens 36, and returns to the fiber coupler 27 through the same route.

そして、これらの物体光と参照光はファイバカップラー27で重ねられ、ファイバ37を通して光検知器38(PD(フォトダイオード)等のポイントセンサが使用される。)に送られ、スペクトル干渉信号として検出され、コンピュータ39に取り込まれる。光検知器38における検知出力に基づいて、被計測物体29の奥行き方向(A方向)と走査鏡の走査方向(B方向)の断面画像が形成される。コンピュータ39にはディスプレー40が接続されている。   Then, the object light and the reference light are overlapped by the fiber coupler 27 and sent to the optical detector 38 (a point sensor such as a PD (photodiode) is used) through the fiber 37 and detected as a spectrum interference signal. Is taken into the computer 39. Based on the detection output of the photodetector 38, cross-sectional images of the measured object 29 in the depth direction (A direction) and the scanning direction of the scanning mirror (B direction) are formed. A display 40 is connected to the computer 39.

ここで、波長走査型光源25は、時間的に波長を変化させて走査する光源であり、即ち波長が時間依存性を有する光源である。これにより、固定参照鏡31を走査(移動。A−スキャン)することなく、 被計測物体29の奥行き方向の反射率分布を得て奥行き方向の構造を取得することができ、1次方向の走査(B−スキャン)をするだけで、二次元の断層画像を形成することができる。   Here, the wavelength scanning light source 25 is a light source that scans while changing the wavelength with time, that is, a light source having a wavelength-dependent wavelength. This makes it possible to obtain the reflectance distribution in the depth direction of the object 29 to be measured and to obtain the structure in the depth direction without scanning (moving, A-scan) the fixed reference mirror 31. Scanning in the primary direction A two-dimensional tomographic image can be formed simply by performing (B-scan).

この実施例3は、実施例1と同様に、被計測物体29そのものの動きに由来する画像のゆがみを補正するために、被計測物体29の2次元断層画像を、その横方向の位置をずらしながら複数取得し、それぞれの2次元断層の位置ずれをデジタル相関を用いて検出し、補正を行う方法であり、計測データそのものの情報を用いて位置関係を補正することを特徴とする方法であり、その詳細は、実施例1と全く同じであるから、その説明は省略する。   In the third embodiment, as in the first embodiment, in order to correct the distortion of the image resulting from the movement of the measured object 29 itself, the horizontal position of the two-dimensional tomographic image of the measured object 29 is shifted. In this method, a plurality of images are acquired, and the positional deviation of each two-dimensional slice is detected using digital correlation, and correction is performed, and the positional relationship is corrected using information of measurement data itself. The details are the same as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted.

以上、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることは言うまでもない。   The best mode for carrying out the present invention has been described above based on the embodiments. However, the present invention is not limited to such embodiments, and the technical matters described in the claims are not limited. It goes without saying that there are various embodiments within the scope.

本発明の補正方法は、補償光学やモーショントラックなどの複雑な追加システムを用いず構成が簡単となり、3次元計測データのみを用いて被計測物体の動きを補正して画像の歪みを少なくすることができるから、特に、眼底検査等、生体試料の動きやぶれで画像が歪むと正確な検査のできないような眼科等の医療分野における光断層画像化装置の補正方法として適用すると有効である。   The correction method of the present invention is simple in configuration without using a complicated additional system such as adaptive optics or a motion track, and corrects the movement of the object to be measured using only three-dimensional measurement data to reduce image distortion. Therefore, it is particularly effective when applied as a correction method for an optical tomographic imaging apparatus in a medical field such as ophthalmology in which an accurate examination cannot be performed when an image is distorted due to movement or shaking of a biological sample such as a fundus examination.

本発明の実施例1を適用するFD−OCTの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of FD-OCT to which Example 1 of this invention is applied. 実施例1の原理、作用を説明するための模式的な説明図である。FIG. 3 is a schematic explanatory diagram for explaining the principle and operation of the first embodiment. (a)は相関の値(大きさ)を相関距離kの関数として模式的に表した図であり、(b)はB−スキャンに対する相関ピーク位置を示す図である。(A) is a diagram schematically showing a correlation value (magnitude) as a function of a correlation distance k, and (b) is a diagram showing a correlation peak position with respect to a B-scan. 本発明の実施例2を適用するPS−FD−OCTの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of PS-FD-OCT to which Example 2 of this invention is applied. 本発明の実施例3を適用するSS−OCTの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of SS-OCT to which Example 3 of this invention is applied. 従来のOCTを説明する図である。It is a figure explaining the conventional OCT.

符号の説明Explanation of symbols

1 FD−OCT
2 広帯域光源
3 低コヒーレンス干渉計
4 分光器
5 ビームスプリッター
6、9、23、32、34、35、36 レンズ
7 ガルバノミラー
8 被計測物体
10 参照鏡
11 回折格子
12 CCD
13 PS−FD−OCT
14 光ウェッジ
15 偏光子
16、22 1/2波長板
17、18、19、21 1/4波長板
20 ミラー
24 波長走査型OCT
25 波長走査型光源
26、28、37 ファイバ
27 ファイバカップラー
29、48 被計測物体
30 ファイバ
31 固定参照鏡
33 走査鏡
38 光検知器
39 コンピュータ
40 ディスプレー
43 OCT
44 光源
45 コリメートレンズ
46 ビームスプリッター
47 物体アーム内の対物レンズ
49 参照アーム内の対物レンズ
50 参照鏡
51 集光レンズ
52 (フォトダイオード等)光検出器
1 FD-OCT
2 Broadband light source
3 Low coherence interferometer
4 Spectrometer
5 Beam splitter
6, 9, 23, 32, 34, 35, 36 Lens
7 Galvano mirror
8 Object to be measured
10 Reference mirror
11 Diffraction grating
12 CCD
13 PS-FD-OCT
14 Light wedge
15 Polarizer
16, 22 1/2 wavelength plate
17, 18, 19, 21 1/4 wave plate
20 mirror
24 wavelength scanning OCT
25 wavelength scanning light source
26, 28, 37 fiber
27 Fiber coupler
29, 48 Object to be measured
30 fiber
31 Fixed reference mirror
33 Scanning mirror
38 Light detector
39 computers
40 display
43 OCT
44 Light source
45 Collimating lens
46 Beam splitter
47 Objective lens in the object arm
49 Objective lens in the reference arm
50 reference mirror
51 condenser lens
52 (Photodiode etc.) Photodetector

Claims (5)

光コヒーレンストモグラフィーを用いて、被計測物体の奥行き方向の軸に平行な2次元断層画像を、該2次元断層画像に垂直方向に位置をずらしながら複数取得し3次元画像を構成する光コヒーレンストモグラフィーによる光断層画像化法において、
前記計測物体の移動ぶれに起因する前記複数取得したそれぞれの2次元断層画像の位置ずれをデジタル相関を用いて検出し、
該検出結果に基づいて2次元断層画像の位置ずれの補正を行い、前記3次元画像を再構成することを特徴とする光コヒーレンストモグラフィーの光断層画像化法における被計測物体の移動による3次元画像の歪みを補正する方法。
Using optical coherence tomography, a plurality of two-dimensional tomographic images parallel to the depth axis of the object to be measured are acquired while shifting the position in the vertical direction with respect to the two-dimensional tomographic image to form a three-dimensional image. In optical tomography,
Detecting a positional shift of each of the plurality of two-dimensional tomographic images acquired due to the movement of the measurement object using digital correlation;
Based on the detection result, the displacement of the two-dimensional tomographic image is corrected, and the three-dimensional image is reconstructed, and the three-dimensional image is generated by the movement of the object to be measured in the optical tomography method of optical coherence tomography. To correct distortion.
前記デジタル相関のピークのヒストグラムをとり、平均値より大きく、また、比較的小さな偏差をもったピークを有効な相関のピークとして抽出することを特徴とする光コヒーレンストモグラフィーの光断層画像化法における被計測物体の移動による3次元画像の歪みを補正する方法。   A histogram of the peak of the digital correlation is taken, and a peak that is larger than the average value and has a relatively small deviation is extracted as an effective correlation peak. A method for correcting distortion of a three-dimensional image due to movement of a measurement object. 前記有効な相関のピーク位置を多項式で補完し、その0次又は1次関数による写像により被測定物体の移動による像の歪みを補正することを特徴とする光コヒーレンストモグラフィーの光断層画像化法における被計測物体の移動による3次元画像の歪みを補正する方法。   In the optical tomographic imaging method of optical coherence tomography, the effective correlation peak position is supplemented with a polynomial, and distortion of the image due to movement of the object to be measured is corrected by mapping with a zero-order or linear function. A method for correcting distortion of a three-dimensional image due to movement of an object to be measured. 前記2次元断層画像の全部、ノイズの少ない部分又は注目している部分のデータを用いて前記2次元断層画像の歪みを補正し、該補正データを前記3次元画像の画像の全体または一部に適用し前記3次元画像を再構成することを特徴とする光コヒーレンストモグラフィーの光断層画像化法における被計測物体の移動による3次元画像の歪みを補正する方法。   The distortion of the two-dimensional tomographic image is corrected using data of the entire two-dimensional tomographic image, a part with less noise or a part of interest, and the correction data is applied to all or a part of the image of the three-dimensional image. A method for correcting distortion of a three-dimensional image due to movement of an object to be measured in an optical tomographic imaging method of optical coherence tomography, which is applied and reconstructs the three-dimensional image. 前記2次元断層画像の画像全体の相関ではなく、被測定物体と同じ動きをする基準となる面をモニターし、その位置を基準に被測定物体の動きを補償保線することを特徴とする光コヒーレンストモグラフィーの光断層画像化法における被計測物体の移動による3次元画像の歪みを補正する方法。   Optical coherence is characterized by monitoring a reference surface that moves in the same manner as the object to be measured instead of the correlation of the whole image of the two-dimensional tomographic image, and compensating for the movement of the object to be measured based on the position. A method of correcting distortion of a three-dimensional image due to movement of an object to be measured in tomographic optical tomography.
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