JP5371315B2 - 光干渉断層撮像方法および光干渉断層撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、光干渉断層撮像装置に関し、特に医療分野に用いられる干渉光学系を有する光干渉断層撮像装置に関するものである。

現在、光学機器を用いた眼科用機器には様々なものが使用されている。例えば、前眼部撮影機、眼底カメラ、共焦点レーザー走査検眼鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ： ＳＬＯ）等である。中でも、光干渉断層撮像装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ、以下ＯＣＴ装置と記す）は、被検査物の断層像を高解像度に得る装置であり、網膜の専門外来では必要不可欠な装置になりつつある。

上記ＯＣＴ装置は、光源として低コヒーレント光を用いる。光源からの光はビームスプリッタなどの分割光路を介して測定光と参照光に分ける。一方の測定光は、測定光路を介して眼などの被検査物に照射し、その戻り光を検出光路を介して検出位置に導く。戻り光とは、被検査物に対する光の照射方向における界面に関する情報等が含まれる反射光や散乱光のことである。他方の参照光は参照光路を介して参照ミラーなどで反射させ、検出位置に導く。この戻り光と参照光を干渉させ、解析することによって被検査物の層構造の情報を得ることができる。さらに、低コヒーレント光を２次元にスキャンすることで３次元の断層像を得ることができる。

特許文献１には医療分野に用いられるＯＣＴ装置が開示されている。ここでは、被検査物の一点の測定に対し参照ミラーを不連続に３回位置変化させて分光スペクトルを得る。スキャナなどによって一次元スキャンすることで所望のエリアで必要な分光スペクトルを得ることができる。最後に、これらのデータを解析することによって２次元の断層像を得ている。
特開平１１−３２５８４９

特許文献１では所望のエリアにおける一点の測定に対して、複数回参照ミラーの位置を変化させている。この方式は、測定に時間がかかるだけでなく、参照ミラーの精密な位置制御も求められる。

一方、医療分野で用いられるＯＣＴ装置においては、参照ミラーを固定して、分光器からの波長スペクトルを波数スペクトルに変換し、フーリエ変換により断層を計測する方法がある。この方式はフーリエドメインＯＣＴ装置（ＦＤ−ＯＣＴ）などと呼ばれ、広帯域の光源を用いる方式と光源の波長を掃引する方式などがある。通常、ＦＤ−ＯＣＴにおいて波長スペクトルを波数スペクトルに変換する際、波数が波長の逆数であるため、波数スペクトルが等間隔にならない。当然このままフーリエ変換を行うと正確な断層情報を得られない場合がある。そのため、波長スペクトルを物理現象に忠実な等間隔の波数スペクトルに変換し、より正確な断層情報を得ることができる信号処理方法が求められていた。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、より正確な断層情報を得ることにある。

本発明に係る光干渉断層撮像方法は、
測定光が照射された被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とが干渉した干渉光を用いて、前記被検査物の断層を撮像する光干渉断層撮像方法であって、
前記干渉光の波長スペクトルを取得する波長スペクトル取得工程と、
前記取得された波長スペクトルを補間して、該取得された波長スペクトルの要素数を増やす工程と、
前記補間された波長スペクトルを波数スペクトルに変換し、要素数を減らして、該変換された波数スペクトルから略等間隔の波数スペクトルを取得する波数スペクトル取得工程と、
前記略等間隔の波数スペクトルから前記被検査物の断層の情報を取得する断層情報取得工程と、
を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る光干渉断層撮像装置は、
測定光が照射された被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とが干渉した干渉光を用いて、前記被検査物の断層を撮像する光干渉断層撮像装置であって、
前記干渉光の波長スペクトルを取得する波長スペクトル取得手段と、
前記取得された波長スペクトルを補間して、該取得された波長スペクトルの要素数を増やす手段と、
前記補間された波長スペクトルを波数スペクトルに変換し、要素数を減らして、該変換された波数スペクトルから略等間隔の波数スペクトルを取得する波数スペクトル取得手段と、
前記略等間隔の波数スペクトルから前記被検査物の断層の情報を取得する断層情報取得手段と、
を有することを特徴とする。
また、本発明に係るコンピュータプログラムは、
測定光が照射された被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とが干渉した干渉光を用いて、前記被検査物の断層を撮像するためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータに、
前記干渉光の波長スペクトルを取得する波長スペクトル取得工程と、
前記取得された波長スペクトルを補間して、該取得された波長スペクトルの要素数を増やす工程と、
前記補間された波長スペクトルを波数スペクトルに変換し、要素数を減らして、該変換された波数スペクトルから略等間隔の波数スペクトルを取得する波数スペクトル取得工程と、
前記略等間隔の波数スペクトルから前記被検査物の断層の情報を取得する断層情報取得工程と、
を実行させることを特徴とする。

本発明によればフーリエドメインの光干渉断層撮像装置において、波長スペクトルから物理現象に忠実な等間隔の波数スペクトルを得ることができ、より正確な断層情報を得ることができる。

本発明の実施形態において、光干渉断層撮像装置は、光源からの光を分割光路を介して測定光と参照光とに分割する手段を有する。また、測定光を測定光路を介して被検査物に照射し、かつ測定光の前記被検査物からの戻り光を検出光路を介して検出位置に導くことができる。さらに、参照光を参照光路を介して検出位置に導いて、検出位置に導かれた戻り光と参照光とが干渉した干渉光の波長スペクトルを得ることができる。そして、波長スペクトル解析手段をもって断層画像を撮像することができる。さらに、波長スペクトル解析手段は、波長スペクトルを取得する第１の工程を有する。次に、波長スペクトルの要素数を増やす第２の工程を有する。さらに、波長スペクトルを波数スペクトルに変換し、要素数を減らして、等間隔の波数スペクトルにする第３の工程を有する。そして、波数スペクトルから被検査物の断層の情報を取得する第４の工程を有することができる。なお、第１の工程における波長スペクトルの要素数が十分に多い場合には、第２の工程は省略しても良い。

次に、本発明の実施例について説明する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態においては、本発明を適用した光干渉断層撮像装置について図面を用いて説明する。

＜光学系の構成＞
最初に、図１を参照して、ＯＣＴ装置の構成を大まかに説明する。光源１０１から出射した光はレンズ１０２を介し、ビームスプリッタ１０３によって測定光１１２と参照光１１４とに分割される。測定光１１２は、ＸＹスキャナ１０４、対物レンズ１０５を介して被検査物１０６に到達する。被検査物には透過性の膜が設けられており、それらの表面および界面で散乱および反射された戻り光１１３は、対物レンズ１０５、ＸＹスキャナ１０４、ビームスプリッタ１０３の順で戻る。さらに、結像レンズ１０７を介して、検出位置に配置された分光器１０８に到達する。一方、参照光１１４は参照ミラー１１５によって反射される。なお、参照ミラー１１５は位置調整機構１１６によって光路長を調整することができる。また、参照光１１４はビームスプリッタ１０３によって、戻り光１１３と合波される。

光源１０１は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）である。その波長は例えば８３０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。なお、バンド幅は得られる断層像の光軸方向の分解能に影響するため重要なパラメーターとなる。また、光源の種類は、ここではＳＬＤを選択したが、低コヒーレント光が出射できればよく、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等も用いることができる。当然、被検査物の内容によっては、ハロゲンランプなどの他の光源を利用してもよい。ただし、波長は、得られる断層像の横方向の分解能に影響するため、横方向の分解能を重視する場合には短波長であることが望ましい。

分光器１０８は、プリズム１０９および撮像素子１１０などで構成されており、測定光を分光する。撮像素子１１０としては、ＣＣＤ型ラインセンサーを採用可能である。分光した光は分光器内部の撮像素子によって波長のスペクトルデータとして取得される。

撮像素子で撮像された波長のスペクトルデータはコンピューター１１１で解析される。すなわち、コンピューター１１１が波長スペクトル解析手段に相当する。当然コンピューターは解析を行うだけでなく、データの記憶、画像の表示、測定の指令を出す機能などを有している。また、コンピューター制御によりＸＹスキャナで測定光を被検査物に対して光軸に垂直な方向にラスタースキャンし、被検査物の断面像を得ることができる。コンピューター１１１は、ＣＰＵおよびメモリーなどから構成され、ＣＰＵがプログラムを実行することで上記の各機能を実現する。ただし、上記の各機能の一部または全部を専用のハードウェアによって実現しても構わない。

＜信号処理＞
本発明の信号処理工程について図２を用いて説明する。

まず、Ｓ１の工程にて、分光器から波長スペクトルを取得する（波長スペクトル取得工程）。このときのサンプリング数は撮像素子１１０の画素数のＮ（例えば２０４８）個である。スペクトルの情報としては、波長とその波長に対する強度である。まず、波長は分光器１０８の特性で決まるので一次元配列に予め格納しておく。取得した強度データは別の一次元配列に格納する。ここで、ｉ番目の波長および強度の要素をそれぞれ、ｓ_λ（ｉ）、ｓ_Ｉ（ｉ）とし、便宜的にこの組み合わせを（ｓ_λ（ｉ），ｓ_Ｉ（ｉ））として表示する。その要素ｉは０番からＮ−１番までである。図３（ａ）は波長に対する強度のグラフを模式的に示したものである。サンプリング間隔は波長に対して等間隔で、波長の最小値は８０５ｎｍ、最大値は８５５ｎｍである。なお、分光器１０８の特性によっては、波
長に対して等間隔でない場合もある。そのような場合には適宜補間した要素を用いてもよい。

次に、Ｓ２の工程にて、波長スペクトルを補間し、サンプリング点の数（要素数）をＭ倍（例えば１６倍）に増やした波長スペクトルデータを生成する（要素数拡張工程）。補間する方法は直線補間などが挙げられる。補間する前のｉ番目の要素は補間した後にＭ・ｉ番目の要素となる。なお、Ｍ・ｉはＭとｉの乗算である。Ｍ・ｉ番目とＭ・（ｉ＋１）番目の要素の間はＭ・ｉ＋ｊと表すことができる。ただし、ｉは０からＮ−１，ｊは０からＭ−１で、Ｍ・Ｎ個の全ての要素を重複することなく記述することができる。直線補間の場合、Ｍ・ｉ＋ｊ番目の要素は（ｓ_λ（ｉ），ｓ_Ｉ（ｉ））および（ｓ_λ（ｉ＋１），ｓ_Ｉ（ｉ＋１））を用いると数式１のように表される。

図３（ｂ）に補間した後の波長に対する強度のグラフを模式的に示す。サンプリング間隔は等間隔で、要素数がＭ倍になっているため高密度になる。

Ｓ３の工程にて、波長スペクトルを波数スペクトルに変換する（波数スペクトル取得工程）。波数は波長の逆数である。従って、ｉ番目の波数および強度の要素を（ｐ_ｗ（ｉ）、ｐ_Ｉ（ｉ））として、数式２のように表される。すなわち、波数に対して昇順に並べ直すと強度の順番が反転する。なお、要素数は０番からＭ・Ｎ−１番までのＭ・Ｎ個である。

図３（ｃ）に波数に対する強度のグラフを模式的に示す。波長に対して等間隔であるため、波数に変換すると、波数が小さくなるほど高密度になっている。

Ｓ４の工程にて、再サンプリングを行う。ｐ_ｗ（０）からｐ_ｗ（Ｍ・Ｎ−１）の間のサンプリング数をＰ・Ｎとして、そのときの要素を（ｕ_ｗ（ｋ），ｕ_Ｉ（ｋ））とする。Ｐは例えば２である。このとき、ｕ_ｗ（ｋ）は数式３のようになる。

一方ｕ_Ｉ（ｋ）は以下のように決定する。このアルゴリズムでは、まず、ｕ_ｗ（ｋ）に最も近いｐ_ｗ（ｊ）を探し、それに対応するｐ_I（ｊ）をｕ_Ｉ（ｋ）に代入する。

すなわち、

を満たす、ｐ_ｗ（ｊ）を探す。そして以下の数式５に示すようにｕ_Ｉ（ｋ）を決定する。

なお、ＭがＰに対して十分大きければこの方法によって十分精度の高いサンプリングが行える。そうでない場合には、ｕ_ｗ（ｋ）の値に応じて、ｐ_I（ｊ）およびｐ_I（ｊ＋１）を使って直線補間をしてｕ_Ｉ（ｋ）を計算してもよい。

図３（ｄ）に等間隔にサンプリングした波数に対する強度のグラフを模式的に示す。従来の方法においては、波長スペクトルから要素数を変更しないまま波数スペクトルに変換していた。波長は波数の逆数であるから不等間隔であり、解析に必要な物理現象に忠実な等間隔の波数スペクトルを得ることが難しかった。一方、本発明の方法では、等間隔の波数スペクトルを得ることができるので、正確な解析が行えるようになる。さらに、データ数はＮ個からＮ・Ｍ個に増やし、波数に変換するときにＮ・Ｐ個に減らしている。ここで、Ｍを十分大きくすることによって、波数スペクトルをより正確に取得することができる。

Ｓ５の工程にて、フーリエ変換を行い、被検査物の断層を計測する（断層情報取得工程）。計測した断層のデータはコンピューターのメモリーやハードディスクに順次格納される。

Ｓ６の工程にて、全ての検査領域でのデータ処理が終了したかどうかを判断する。終了していない場合はＳ１に戻り、全ての検査領域でデータ処理が終了するまで行う。

Ｓ７の工程にて、Ｓ５の工程にて計算した断層のデータから３Ｄの断層像を形成することができる。

なお本発明の方法では、要素数がＳ１の工程のＮ個から、Ｓ２の工程でＭ・Ｎ個になり，Ｓ４の工程でＮ・Ｐになっているが、かならずしもＮの倍数にする必要はない。つまり、Ｓ２の工程でＳ１以上の要素数にし、Ｓ２の工程よりＳ３の要素数が少なければよい。また、Ｓ１の工程で十分の要素数があれば、Ｓ２の工程を飛ばして、Ｓ４の工程でＳ１の工程の要素数より減らしてもよい。当然、Ｓ２の工程の要素数をＳ１の工程の要素数より増やした後、Ｓ４の工程の要素数をＳ１の工程の要素数より減らしてもよい。Ｓ４の工程の要素数を減らすことによってＳ５の工程以降の時間を短縮することができる。さらに、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４の工程の要素数を２のべき乗にすることによって高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行うことができる。なお、離散値のフーリエ変換はＤＦＴと呼ばれ、ＦＦＴはその特殊な場合である。

上記の信号処理は、汎用のコンピューターに組み込んだプログラムによって実行してもよいが、当然、別のハードウェアとして専用のＬＳＩを用いてもよい。また、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｌｌｅｙ）などを用いてもよい。

［第２の実施形態］
第２の実施形態においては、本発明を適用した眼科用のＯＣＴ装置の光学系について図４を用いて詳しく説明する。

＜光学系の構成＞
図４は、全体としてマッハツェンダー干渉系を構成している。光源４０１から出射された光はシングルモードファイバー４１０−１を通して、レンズ４１１−１に導かれる。さらに、ビームスプリッタ４０３−１によって参照光４０５と測定光４０６とに分割される。測定光４０６は、被検査物である眼４０７によって反射や散乱により戻り光４０８となって戻された後、ビームスプリッタ４０３−２によって、参照光４０５と合波され、分光器４２１に入射する。なお、光源４０１は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）である。波長は眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適する。

参照光４０５の光路について説明する。ビームスプリッタ４０３−１によって分割された参照光４０５はミラー４１４−１〜３に連続して入射され、方向を変えることで、ビームスプリッタ４０３−２により分光器４２１に入射される。ここで、４１５−１〜２は分散補償用ガラスである。分散補償用ガラス４１５−１の長さはＬ１であり、一般的な眼の奥行きの２倍と等しいことが望ましい。分散補償用ガラス４１５−１は眼４０７に測定光４０６が往復したときの分散を、参照光４０５に対して補償するものである。ここでは、日本人の平均的な眼球の直径とされる２３ｍｍの２倍のＬ１＝４６ｍｍとする。さらに、４１７は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、参照光４０５の光路長を、調整・制御することができる。分散補償用ガラス４１５−２は眼４０７のスキャンに用いられるレンズ４２０−１，２の分散補償を目的としたものである。

測定光４０６の光路について説明する。ビームスプリッタ４０３−１によって分割された測定光４０６は、ビームスプリッタ４０３−３で反射される。次に、ＸＹスキャナ４１９のミラーに入射される。ＸＹスキャナ４１９は、網膜４２３上を光軸に垂直な方向にラスタースキャンするものである。また、測定光４０６の中心はＸＹスキャナ４１９のミラーの回転中心と一致するように調整されている。レンズ４２０−１，２は網膜４２３を走査するための光学系であり、測定光４０６を角膜４２２の付近を支点として、網膜４２３をスキャンする役割がある。ここでは、レンズ４２０−１，２の焦点距離はそれぞれ５０ｍｍ、５０ｍｍである。測定光４０６は眼４０７に入射すると、網膜４２３からの反射や散乱により戻り光４０８となる。さらに、戻り光４０８はビームスプリッタ４０３−３によって戻り光４０８−１と４０８−２とに分割され、その一方である戻り光４０８−１は、分光器４２１に導かれる。ここで、分光器４２１は、回折格子型分光器である。その中の撮像素子はＣＣＤ型ラインセンサーである。分光器４２１で取得された波長スペクトルなどのデータはコンピューター４２５に取り入れられる。

また、もう一方の戻り光４０８−２はビームスプリッタ４０３−１を透過され、検出器４２４に導かれる。検出器４２４は、干渉信号と同様に、電気的にコンピューター４２５に取り入れられ、戻り光４０８−２の強度を記録および表示とを行うことができる。また、検出器４２４で得られる信号は、網膜４２３での反射や散乱による戻り光４０８−２の強度信号であり、深さ分解能を持たない。検出器４２４は、例えば高速・高感度な光センサであるＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）が用いられる。

＜信号処理＞
信号処理方法においては、第１の実施形態との差異について、図５，６を参照して説明する。この方式では、先にデータを取得する点、範囲を拡張する方法が第１の実施形態と
の主な違いとなる。なお、図５は本実施形態における信号処理の流れを示すフローチャートであり、図６は信号処理における信号の様子を説明する図である。

Ｓ１の工程では第１の実施形態と同様に波長スペクトル（図６（ａ））を取得する。なお、ｉ番目の波長および強度の要素をそれぞれ、ｓ_λ（ｉ）、ｓ_Ｉ（ｉ）とする。取得したスペクトルのデータはコンピューター４２５のメモリーやハードディスクに順次格納される。

Ｓ８の工程では波長スペクトルの取得が検査領域の各位置で終了したかどうかを判断する。全検査領域で終了した場合はＳ２−１の工程に進む。信号処理に時間がかかるような場合は、検査領域のデータの取得を信号処理より優先して行うことが重要である。例えば、被検査物が目のように動くようなものである場合である。

Ｓ２−１の工程で波長スペクトルデータに対してフーリエ変換を行う。強度の要素Ｓ_Ｉ（ｉ）は数式６のようになる。フーリエ変換後の信号は、図６（ｂ）に示すようになる。一般にｉ番目の要素とＮ−ｉ番目の要素の強度は同じであり、Ｎ／２を境とするミラー像となる。また、０番目の要素は定数成分である。

なお、分光器４２１の特性によりスペクトルデータが波長に対して等間隔でない場合は、等間隔に補間したｓ_λ（ｉ）、ｓ_Ｉ（ｉ）を利用してもよい。この判断基準は例えば等間隔に分割したときと比較して１％以上の誤差があるときである。

Ｓ２−２の工程で、Ｓ_Ｉ（ｉ）のＮ／２番目の要素を境に分け、その間にゼロを挿入し、数式７のようにＭＮ個の要素となるように拡張する（Ｍは２以上の整数）。当然、ｉは整数である。要素数を拡張したスペクトルデータを図６（ｃ）に示す。なお、Ｎ／２が整数の時はＮ／２の要素は２回使うことになる。従って、ｉ番目の要素のフーリエ変換とＭＮ−ｉ番目の要素が一致する。ただし、Ｎ／２付近のデータは、サンプリング定理による復元できる限界なので、０となるようなシステムになっていることが望ましい。

Ｓ２−３の工程で、このＳ’_Ｉ（ｉ）を逆フーリエ変換することによって、図６（ｄ）に示すように、Ｓ２−１における波長スペクトルを補間する。そのときのスペクトル（ｓ’_λ（ｉ）、ｓ’_Ｉ（ｉ））はそれぞれ、数式８、９に示される。すなわち、ｓ’_λ（ｉ）は第１の実施形態と同様に波数区間を等間隔に分割することで、Ｍ倍に要素数を増やす。ｓ’_Ｉ（ｉ）はＳ’_Ｉ（ｉ）を逆フーリエ変換し、さらにＭ倍することによって得られる。

なお、ｓ’_Ｉ（ｋ）には数式１０のような関係がある。

すなわち、ｓ’_Ｉ（ｉ）のＭ・ｋ番目の要素は、Ｓ_Ｉ（ｉ）に逆フーリエ変換を施したものであり、ｓ_Ｉ（ｉ）のｋ番目の要素と一致する。当然、その間は補間されている。

なお、フーリエ変換を用いる場合には、Ｍ・Ｎ−１番目の要素がＭ・Ｎ−２番目の要素に対して大きく離れる場合がある。そのような場合には、ハミングウィンドウ、三角ウィンドウ、ブラックマンウィンドウなどのウィンドウ関数を用いることができる。このようなウィンドウ関数を予め用いておくと、Ｓ５の工程でフーリエ変換する際にウィンドウ関数が必要なくなる。また、この処理が不都合な場合には適宜Ｍ・Ｎ−２番目および元のＮ−１番目の要素を用いてＭ・Ｎ−１番目の要素を計算し、入れ替えてもよい。

Ｓ３の工程にて、第１の実施形態と同様に波長スペクトルを波数スペクトルに変換する。

Ｓ４の工程にて、再サンプリングを行い、波数に対して等間隔のＮ・Ｐ個の要素数にする。

Ｓ５の工程にて、Ｎ・Ｐ画素の強度データをフーリエ変換し、断層の情報を得ることができる。

Ｓ９の工程にて、全検査領域のデータ処理が終了したかどうかを判断する。データ処理した結果は、順次メモリーやハードディスクに記憶する。

Ｓ７の工程にて、Ｓ５の工程にて計算した結果から断層像を形成する。Ｓ１の工程にて検査領域の各位置についてスペクトルを取った後にＳ２−１の工程以降の信号処理を行う。このため、眼の計測時間を最小限にすることができる。

ここで、第２の実施形態による信号処理方法がＯＣＴ装置に向いている例について説明する。リファレンスミラーと網膜で反射した光が干渉する条件は屈折率ｎ、リファレンスミラーと網膜の空間距離の差ｄ、整数ｍ、波数ｋを用いると、光が屈折率の低い媒質から屈折率の高い媒質へ入射するときに反射する場合、強めあう条件として数式１１のように表される。

また、弱めあう条件として数式１２のように表される。なお、光が屈折率の高い媒質から屈折率の低い媒質へ入射するときに反射する場合、強めあう条件と弱めあう条件は逆になる。

このように強度は波数に対して周期的な関数として表される。Ｓ５の工程にて、フーリエ変換を行うことにより断層像を得られるのもこの理由による。当然波長に対しても周期的であることから、直線的に補間するよりも適した方法であるといえる。

図１は、第１の実施形態における光断層診断装置の光学系を説明する図である。 図２は、第１の実施形態における信号処理の流れを示すフローチャートである。 図３は、第１の実施形態における信号の様子を示し、（ａ）は波長に対する強度、（ｂ）は補間処理後の波長に対する強度、（ｃ）は波数に対する強度、（ｄ）は再サンプリングした後の波数に対する強度、をそれぞれ示す図である。 図４は、第２の実施形態における眼科用の光断層診断装置の光学系を説明する図である。 図５は、第２の実施形態における信号処理の流れを示すフローチャートである。 図６は、第２の実施形態における信号の様子を示し、（ａ）は取得される波長スペクトル、（ｂ）は（ａ）をフーリエ変換したもの、（ｃ）は（ｂ）の中央部にゼロを挿入し要素数を拡張したもの、（ｄ）は（ｃ）を逆フーリエ変換して得られる要素数が拡張した波長スペクトル、をそれぞれ示す図である。

符号の説明

１０１：光源
１０２：レンズ
１０３：ビームスプリッタ
１０４：ＸＹスキャナ
１０５：対物レンズ
１０６：被検査物
１０７：結像レンズ
１０８：分光器
１０９：プリズム
１１０：撮像素子
１１１：コンピューター
１１２：測定光
１１３：戻り光
１１４：参照光
１１５：参照ミラー
１１６：位置調整機構
４０１：光源
４０３：ビームスプリッタ
４０５：参照光
４０６：測定光
４０７：眼
４０８：戻り光
４１０：シングルモードファイバー
４１１：レンズ
４１４：ミラー
４１５：分散補償用ガラス
４１７：電動ステージ
４１９：ＸＹスキャナ
４２０：レンズ
４２１：分光器
４２２：角膜
４２３：網膜
４２４：検出器
４２５：コンピューター

Claims (20)

1. 測定光が照射された被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とが干渉した干渉光を用いて、前記被検査物の断層を撮像する光干渉断層撮像方法であって、
   前記干渉光の波長スペクトルを取得する波長スペクトル取得工程と、
   前記取得された波長スペクトルを補間して、該取得された波長スペクトルの要素数を増やす工程と、
   前記補間された波長スペクトルを波数スペクトルに変換し、要素数を減らして、該変換された波数スペクトルから略等間隔の波数スペクトルを取得する波数スペクトル取得工程と、
   前記略等間隔の波数スペクトルから前記被検査物の断層の情報を取得する断層情報取得工程と、
   を含むことを特徴とする光干渉断層撮像方法。
2. 前記波長スペクトル取得工程において取得される波長スペクトルは、略等間隔の波長スペクトルであり、
   前記波長スペクトルの要素数を増やす工程では、前記取得された波長スペクトルの要素数を整数倍にして前記補間を行うことで、前記取得された波長スペクトルの要素数を増やす、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光干渉断層撮像方法。
3. 前記波数スペクトル取得工程では、波数の間隔が略等間隔となるようにサンプリング点を決定し、各サンプリング点における強度は、波長スペクトルから変換された波数スペクトルにおいて該サンプリング点の波数に最も近い波数での強度として求める
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光干渉断層撮像方法。
4. 前記波数スペクトル取得工程では、波数の間隔が略等間隔となるようにサンプリング点を決定し、各サンプリング点における強度は、波長スペクトルから変換された波数スペクトルにおいて該サンプリング点の波数に最も近い２つの波数での強度から補間によって求める
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光干渉断層撮像方法。
5. 前記波長スペクトルの要素数を増やす工程では、前記波長スペクトルに対してフーリエ変換を行い、下記の式に示すようにフーリエ変換後の要素Ｓ_Ｉ（ｉ）の要素数を拡張したＳ’_Ｉ（ｉ）を得て、このＳ’_Ｉ（ｉ）を逆フーリエ変換することによって要素数が増えた波長スペクトルを得る
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光干渉断層撮像方法。
   

   

   
   ただし、ＮはＳ_Ｉ（ｉ）の要素数、Ｍは２以上の整数。
6. 前記波長スペクトル取得工程と前記波数スペクトル取得工程との少なくともいずれかにおいて、取得されるスペクトルの要素数が２のべき乗である
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光干渉断層撮像方法。
7. 前記波長スペクトル取得工程と前記波数スペクトル取得工程と前記波長スペクトルの要素数を増やす工程の少なくともいずれかにおいて、取得または生成されるスペクトルの要素数が２のべき乗である
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光干渉断層撮像方法。
8. 前記波長スペクトル取得工程におけるスペクトルの要素数よりも、前記波数スペクトル取得工程におけるスペクトルの要素数の方が少ない
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像方法。
9. 前記波長スペクトル取得工程において、被検査物の検査領域の各位置から波長スペクトルを取得してから、取得した波長スペクトルの各々について、前記波数スペクトル取得工程および断層情報取得工程を実施する
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像方法。
10. 前記取得された断層の情報を用いて、前記被検査物の断層画像を画面に表示させる工程を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像方法。
11. 前記被検査物の検査領域の各位置で前記被検査物の断層の情報が取得されたかどうかを判断する工程を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像方法。
12. 前記被検査物の検査領域の各位置で前記波長スペクトルが取得されたかどうかを判断する工程を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像方法。
13. 前記被検査物は眼であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像方法。
14. 測定光が照射された被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とが干渉した干渉光を用いて、前記被検査物の断層を撮像する光干渉断層撮像装置であって、
    前記干渉光の波長スペクトルを取得する波長スペクトル取得手段と、
    前記取得された波長スペクトルを補間して、該取得された波長スペクトルの要素数を増やす手段と、
    前記補間された波長スペクトルを波数スペクトルに変換し、要素数を減らして、該変換された波数スペクトルから略等間隔の波数スペクトルを取得する波数スペクトル取得手段と、
    前記略等間隔の波数スペクトルから前記被検査物の断層の情報を取得する断層情報取得手段と、
    を有することを特徴とする光干渉断層撮像装置。
15. 前記波長スペクトル取得手段が取得する波長スペクトルは、略等間隔の波長スペクトルであり、
    前記要素数を増やす手段は、前記波長スペクトル取得手段によって取得された波長スペクトルの要素数を整数倍にして前記補間を行うことで、前記波長スペクトル取得手段によって取得された波長スペクトルの要素数を増やす、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の光干渉断層撮像装置。
16. 前記波長スペクトル取得手段が取得するスペクトルの要素数よりも、前記波数スペクトル取得手段が取得するスペクトルの要素数の方が少ない、
    ことを特徴とする請求項１４または１５に記載の光干渉断層撮像装置。
17. 前記波長スペクトル取得手段が、被検査物の検査領域の各位置から波長スペクトルを取得してから、取得した波長スペクトルの各々について、前記波数スペクトル取得手段による前記波数スペクトルの取得および前記断層情報取得手段による前記断層の情報の取得を実施する、
    ことを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
18. 前記取得された断層の情報を用いて、前記被検査物の断層画像を画面に表示させる表示手段を備える、
    ことを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
19. 前記被検査物は眼であることを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
20. 測定光が照射された被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とが干渉した干渉光を用いて、前記被検査物の断層を撮像するためのコンピュータプログラムであって、
    コンピュータに、
    前記干渉光の波長スペクトルを取得する波長スペクトル取得工程と、
    前記取得された波長スペクトルを補間して、該取得された波長スペクトルの要素数を増やす工程と、
    前記補間された波長スペクトルを波数スペクトルに変換し、要素数を減らして、該変換された波数スペクトルから略等間隔の波数スペクトルを取得する波数スペクトル取得工程と、
    前記略等間隔の波数スペクトルから前記被検査物の断層の情報を取得する断層情報取得工程と、
    を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
    

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