JP6465557B2 - 断層撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、断層像撮影装置及び断層像の画像処理方法に関する。

近年、眼科検査のために用いられる検査装置として、光干渉断層法（Optical Coherence Tomography：ＯＣＴ）により被検者の被検眼（眼球）の断層像を撮影する光干渉断層撮影装置が供されてきている。

光干渉断層撮影装置においては、タイムドメイン方式と呼ばれる、ミラーを動かして参照光の光路長を機械的に変化させながら断層像取得を行うタイムドメインＯＣＴと、フーリエドメイン方式と呼ばれる、分光器を用いてスペクトル情報を検出し断層像取得を行うスペクトルドメインＯＣＴ、もしくは、波長掃引光源を用いてスペクトル干渉信号を検出し断層像取得を行う光波長掃引ＯＣＴとがある。

一般にＯＣＴでは、被検眼の深さ方向の一次元の信号を取得し（Ａスキャン）、そして、測定光を被検眼に対して一次元走査することで二次元断層像を取得し（Ｂスキャン）、さらに、二次元断層像を、被検眼に対して位置をずらしながら繰り返し取得することで三次元断層像を得る（Ｃスキャン）。

ＯＣＴによる断層像取得方法は、通常、光源の光を分岐して参照物（主にミラーやプリズム）と被測定物（被検眼など）に照射し、参照物及び被測定物からの反射光を合波して干渉光を生成し、生成した干渉光を受光素子などで電気信号（干渉信号）に変換し、その後、所定のサンプリングクロックでデジタル化処理した後、画像処理を実施して断層像を生成し、生成された断層像は記憶装置に記憶され、モニタなどに表示される。

ところが、ＯＣＴの断層像には、光学系内部の意図しない反射によって、毎回同じ位置に現れる、いわゆる、固定パターンノイズが含まれることがある。そこで、通常、断層像を生成する際、この固定パターンノイズの除去を行っている。

特許文献１には、その固定パターンノイズを除去する方法が開示されている。すなわち、断層像を生成する際、検出した複数のＡスキャン信号（干渉信号）を平均することで固定パターンノイズを抽出し、これを入力した干渉信号から減算することで、固定パターンノイズを除去するとされている。

特開２０１３−２０８３９３号公報

ところが、検出した複数のＡスキャン信号は、上述のように、所定のサンプリングクロックにより、デジタル信号として取り込まれ、画像処理されるが、常に同じタイミングで取り込まれるわけではない。

そのため、取り込まれた各Ａスキャン信号（以下、Ａスキャンデータ）には意図しないずれ（位相ずれ）が生じ、各Ａスキャンデータに現れる固定パターンノイズの位置にもずれ（位相ずれ）が生じることから、特許文献１に開示されているような固定パターンノイズ除去方法を実施しても、完全に固定パターンノイズを除去することができなかった。

所定のサンプリングクロックによるＡスキャン信号の取込みタイミングのずれは、波長掃引光源を用いてスペクトル干渉信号を検出し断層像取得を行う光波長掃引ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）で現れやすい。ＳＳ−ＯＣＴの場合、取込み開始のトリガ信号とサンプリングクロックを用いてＡスキャン信号を取り込むため、Ａスキャン信号間で取り込むタイミングがずれやすいことが要因である。そのため、特許文献１に開示されているような固定パターンノイズ除去方法を実施しても、固定パターンノイズが残りやすいという問題があった。

本発明は、上記記載した問題を解決することを目的とし、Ａスキャン信号間で取り込むタイミングのずれを抑制することで、より鮮明な断層像を生成可能とすると共に、固定パターンノイズの除去効果を改善し、より精度の高い断層像を生成し表示可能な断層像撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、波長掃引光源と、波長掃引光源から被検物および参照物に照射した光束の戻り光を干渉させる干渉光学系と、干渉光学系において干渉された干渉光を受光する受光手段と、受光手段により取得された干渉信号を処理する演算部とを有し、２次元或いは／及び３次元の断層像を取得する断層像撮影装置であって、波長掃引光源の出力光の一部を用いて干渉光を前記受光手段へ取込みを開始するためのトリガ（Ａトリガ）信号を生成するＡトリガ生成手段と、干渉光を前記受光手段に取込むためのサンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成手段と、サンプリングクロックとＡトリガの発生タイミングを所定の関係に制御する制御手段と、２次元断層像画像（Ｂスキャン画像）から演算処理により固定パターンノイズ（ＦＰＮ）を除去するＦＰＮ除去手段をさらに備え、制御手段はＦＰＮ除去手段によるＦＰＮの除去後のＢスキャン画像からＦＰＮ評価値を算出し、算出したＦＰＮ評価値が所定の値以下になるようにＡトリガ及び／或いはサンプリングクロックのタイミングを制御することを特徴とする。

Ａトリガとサンプリングクロックのタイミングを一定の関係に制御して、Ａスキャン信号（干渉信号）を取込んでＡスキャンデータ（デジタル化したデータ）を取得するため、サンプリングのタイミングのずれによるＡスキャンデータの位置すれが抑制される。そのため、より鮮明な（複数のＡスキャンデータから生成される）Ｂスキャン像（２次元断像像）或いは／及びＣスキャン像（３次元断層像）が取得可能である。

また、Ａスキャン信号（干渉信号）の中に含まれる固定パターンノイズの位置ずれも抑制することができる。つまり、演算部への取込まれたＡスキャンデータの位置すれ（位相ずれ）が抑制されるため、Ａスキャンデータの中の固定パターンノイズ（周波数波形）の位置ずれ（位相ずれ）も抑制される（一定の位置になる）のである。

Ａスキャンデータで検出される固定パターンノイズの位置が一定の位置で検出された状態で固定パターンノイズ除去を行うため、固定パターンノイズ除去が容易になると共に、固定パターンノイズを効率よく減らすことが可能である。

ＦＰＮ評価値を用いることにより、Ａトリガとサンプリングクロックのタイミングをハードウェア上で制御する必要がないため、制御が容易になる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の断層像撮影装置であって、ＦＰＮ評価値はＢスキャン像の所定の深さ範囲の画素値の総和を算出することを特徴とする。

Ｂスキャン像の中で固定パターンノイズが検出される領域の画素値の総和を算出し、その値をＦＰＮ評価値とすることで、より厳密な制御が可能になる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２のいずれか１項に記載の断層像撮影装置であって、ＦＰＮ除去手段は、深さ方向の各１次元の信号（Ａスキャンデータ）の平均値である平均Ａスキャンデータを算出し、元の各Ａスキャンデータから平均Ａスキャンデータを差し引くことを実施することを特徴とする。

各Ａスキャンデータのデータ値（干渉信号強度値）を積算することで、各Ａスキャンデータの不定位置に存在する被測定物からの干渉信号はキャンセルされ、固定パターンノイズの干渉信号のみが積算される。積算された固定パターンノイズの干渉信号から平均値（平均Ａスキャンデータ）を算出して、元の各Ａスキャンデータから差し引くことで、各Ａスキャンデータから固定パターンノイズを効率よく除去することが可能である。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１又は２のいずれか１項に記載の断層像撮影装置であって、ＦＰＮ除去手段は、深さ方向の各Ａスキャンデータのメディアン（中央値）である中央値Ａスキャンデータを算出し、元の各Ａスキャンデータから中央値Ａスキャンデータを差し引くことを実施することを特徴とする。

各Ａスキャンデータのデータ値（干渉信号強度値）を積算すると、各Ａスキャンデータの不定位置に存在する被測定物からの干渉信号は精算されず、固定パターンノイズの干渉信号のみが積算される。そこで、精算されたＡスキャンデータのメディアン（中央値）を算出して求めたＡスキャンデータ（中央値Ａスキャンデータ）は固定パターンノイズに起因するＡスキャンデータとなる。そこで、元の各Ａスキャンデータから中央値Ａスキャンデータ差し引くことで、各Ａスキャンデータから固定パターンノイズを効率よく除去することが可能である。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の断層像撮影装置であって、サンプリングクロック生成手段は、光源の出力光の一部を用いて等光周波数間隔なクロック（k-clock）を生成することを特徴とする。

等光周波数間隔なクロック（k-clock）をサンプリングクロックとして用いることにより、波長掃引光源の時間に対する光の周波数（波長）変化が非直線的であっても、測定干渉信号は光源の非直線性に影響することなくサンプリングされる。そのため、光源の非直線性のための誤差を補正する必要もなく、短時間で精度よく測定干渉信号をサンプリングすることが可能である。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の断層像撮影装置であって、Ａトリガ生成手段は、ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）などにより掃引波長の中の特定の波長を受光器により受光して生成することを特徴とする。

掃引波長の中の特定の波長を用いることにより、Ａトリガの発生タイミングが安定するため、サンプリングクロックのタイミングとＡトリガのタイミングを所定の関係に制御することが容易になり得る。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の断層像撮影装置であって、前記断層像を表示する表示部と、画像切替え手段をさらに備え、該画像切替え手段により、前記表示部にＦＰＮ除去前の画像とＦＰＮ除去後の画像を切替えて表示可能とすることを特徴とする。

モニタに表示する断層像を画像切替手段により、固定パターンノイズ除去前の画像と固定パターンノイズ除去後の画像を切り替えて表示するため、固定パターンノイズ除去の効果が視覚的に確認できると共に、固定パターンノイズ除去が正しく行われているか、つまり、被測定物からの干渉信号まで除去していないか確認可能である。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の断層像撮影装置であって、ＦＰＮ除去前の断層像とＦＰＮ除去後の断層像を１つの画面に同時に表示することを特徴とする。

固定パターンノイズ除去前の画像と固定パターンノイズ除去後の画像が同時に表示するため、より容易に、固定パターンノイズ除去の効果が視覚的に確認できると共に、固定パターンノイズ除去が正しく行われているか、つまり、被測定物からの干渉信号まで除去していないか確認可能である。

また、請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の断層像撮影装置であって、演算部は複数のＦＰＮ除去方法と、ＦＰＮ除去方法を選択する選択手段を備えたことを特徴とする。

固定パターンノイズ除去が完全に行われていなかったり、又は、正しく行われていない、つまり、上述のように被測定物からの干渉信号まで除去していまっている場合は、選択手段で固定パターンノイズ除去方法を変更し、より正しい除去やより効果的な除去を行うことが可能である。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の断層像撮影装置であって、ＦＰＮ評価値の所定の値を可変可能な可変手段を備えることを特徴とする。

上述のように、固定パターンノイズ除去が完全に行われていなかったり、又は、正しく行われていない、つまり、上述のように被測定物からの干渉信号まで除去していまっている場合は、ＦＰＮ評価値の所定の値を変更することで、より正しい除去やより効果的な除去を行うことを可能にする。

上記のように、本発明にかかる断層像撮影装置によれば、Ａスキャン信号間で取り込むタイミングのずれを抑制することで、固定パターンノイズの除去を効率良く除去し、かつ、より鮮明な断層画像を生成し表示可能になるのである。

断層像取得部の詳細を示した図である。 断層像撮影装置の構成を示した図である。 本発明にかかる一実施例の操作フローを説明した図である。 ３次元断層像の取得までのフローを説明する図である。 固定パターンノイズ（ＦＰＮ）の除去前のＢスキャン像（ａ）と固定パターンノイズ（ＦＰＮ）の除去後のＢスキャン像（ｂ）の一例である。 ＦＰＮ評価値の算出方法の一例を説明する図である。 ＦＰＮ評価値の算出方法の一例を説明する図である。 Aスキャン信号のＡＤボードへの取込方法を説明する図である。 Ａトリガ、k-clock及び干渉信号（Ａスキャン信号）のタイミングチャートを説明する図である。 Ａトリガの揺らぎによるＡスキャンデータの影響の一例を説明した図である。 Ａスキャン信号について説明した図である。 Ａスキャンデータの中のＦＰＮデータについて説明した図である。 Ｂスキャン断層像のモニタ表示の一例を説明する図である。 Ｂスキャン断層像のモニタ表示の一例を説明する図である。 Ｂスキャン断層像のモニタ表示の一例を説明する図である。 本発明にかかる別の一実施例の操作フローを説明した図である。

以下、本発明の一実施例に係る断層像撮影装置について図面を参照して説明する。
[第１の実施形態]
図１には断層像取得部１００の詳細構成を示す。

図１に示すように、断層像取得部１００では被検眼Ｅの眼底部（眼底網膜）Ｅｒ上に測定光を照射することにより、眼底部Ｅｒの三次元断層像を撮影する。本実施形態では、時間的に波長を変化させて走査する波長掃引光源１０１を用いたフーリエドメイン（光周波数掃引）方式が採用されている。

そして、取得した干渉信号の制御装置２００のＡＤボード２０１への取込み開始トリガ（Ａトリガ）は、波長掃引光源１０１の光の一部をＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）に入力し予めした特定の波長の反射光を受光素子にて検出してＡトリガを生成するＡトリガ生成部１２１から生成するようになっている。また、取得した干渉信号の制御装置２００のＡＤボード２０１への取込みタイミングクロックは、干渉系などを用いて等光周波数間隔なクロック（k-clock）を生成するk-clock生成部１２０から生成されるようになっている。

波長掃引光源１０１から出力された光は光ファイバを通して、まず最初に、第１のファイバーカプラ１１８に入力され、この第１のファイバーカプラ１１８において、例えば９９：１の比率で測定干渉系へ入力される光と上記Ａトリガ及びk-clockを生成するための光とに分波されて出力される。そして、Ａトリガ及びk-clockを生成するための光は、光ファイバを通して第２のファイバーカプラ１１９に入力され、この第２のファイバーカプラ１１９において、例えば５０：５０の比率で、k-clock生成部１２０とＡトリガ生成部１２１とに分波されて出力される。

第１のファイバーカプラ１１８において測定干渉系へ入力された光は、光ファイバを通して偏波コントローラ１０２及びアイソレータ１０３に入力しその後光ファイバを通して第３のファイバーカプラ１０４に入力され、この第３のファイバーカプラ１０４において、例えば１０：９０の比率で、参照光と測定光とに分波されて出力される。そのうち参照光は、光ファイバを通ってコリメータレンズ１１２に入力し、ディレイラインユニット１１３に入射される。ディレイラインユニット１１３は眼底の網膜上に参照光路を合わせる光路長調整用のユニット部であり、ＯＣＴ断層像を測定する前に、測定光路長と参照光路長を合わせる。

そして、ディレイラインユニット１１３から放射された参照光はコリメータレンズ１１４から光ファイバを通り偏波コントローラ１１５に入力しその後光ファイバを通して第４のファイバーカプラ１１６の第１の入力部に入力される。

一方、前記第３のファイバーカプラ１０４から出力された測定光は、光ファイバを通ってコリメータレンズ１０５に入力し、ガルバノミラーユニット１０６に入力される。ガルバノミラーユニット１０６は、測定光を走査させるためのもので、ガルバノドライバ１０７により、ガルバノミラーユニット１０６は測定光を被検眼の眼底面において水平方向に及び垂直方向に走査されるようになっている。

前記ガルバノミラーユニット１０６から出力された測定光はレンズ１０８を通り、対物レンズ１０９を通して図示しない検査窓から出射され、被検眼Ｅに入射される。被検眼Ｅに入射された測定光は、眼底部Ｅｒの各組織部分（網膜、脈絡膜等）にて反射し、その反射光が、検査窓から入射され、上記と逆に、対物レンズ１０９、レンズ１０８、ガルバノミラーユニット１０６を通って、コリメータレンズ１０５に入力される。そして、その反射光は、光ファイバを通って前記第３のファイバーカプラ１０４を通った後、光ファイバを通して第４のファイバーカプラ１１６の第２の入力部に入力される。

この第４のファイバーカプラ１１６において、眼底部Ｅｒからの反射光と、前記光ファイバを通って入力された参照光とが、例えば５０：５０の比率で合波され、その信号が光ファイバを介して差動増幅検出器１１７に入力される。検出器１１７においては、波長毎の干渉が計測され、計測された干渉信号が、制御装置２００に設けられたＡＤボード２０１に入力される。さらに、制御装置２００に設けられた演算部２０２において、干渉信号に対するフーリエ変換などの処理が行われ、もって走査線に沿う眼底網膜Ｅｒの断層像が取得されるのである。（図２）

このとき、詳しくは後述するように、前記ガルバノミラーユニット１０６による測定光のスキャンパターン、言い換えると走査線（Ｂスキャン）の方向は、制御装置２００において設定されるようになっている。そして、制御装置２００（演算部２０２）からの指令信号に基づいてガルバノドライバ１０７がガルバノミラーユニット１０６を制御するようになっている。尚、得られた眼底部Ｅｒの断層像のデータは、記憶部２０３に記憶される。（図２）

また、計測された干渉信号の制御装置２００に設けられたＡＤボード２０１への取込みは、上述のように、Ａトリガ生成部１２１で生成されたＡトリガで開始され、k-clock生成部１２０で生成されたk-clockのタイミングで取りこまれる。

次に図３〜図５を参照しながら、３次元断層像の取得方法について説明する。図３はＢスキャン像撮像から三次元断層像構築までの、本発明の断層像撮影装置の一連の処理フローを示したものである。

ＯＣＴにて撮影を開始する前に、ディレイラインユニット１１３内にある参照鏡を移動し、測定光路長と参照光路長を一致させる（ステップ３０１）。その後、断層像取得部１００にて、断層像（Ｂスキャン像）を取得する（ステップ３０２）。そして、ステップ３０３で取得したＢスキャン像（複数のＡスキャン信号）をＡトリガとk-clockによりＡＤボード２０１に取込まれる。

図４は、断層像取得部１００による断層像（Ｂスキャン像）を取得する様子を示したものである。図４（ａ）は被検眼Ｅの眼底網膜の一例を、図４（ｂ）は断層像取得部１００から取得して得られた眼底網膜４０１の複数の２次元断層像（Ｂスキャン像）の例を示している。そして、図４（ｃ）は本実施例にて生成された眼底部の３次元断層像の例を示している。尚、図４（ａ）〜（ｃ）のｘ軸はＢスキャンのスキャン方向を、ｙ軸はＣスキャンの方向を示す。更に、図４（ｂ）、（ｃ）のｚ軸はＡスキャン信号の奥行き方向、つまり眼底部の深さ方向を示す。

図４（ｂ）の４０４は取得した２次元断層像であり、ガルバノミラーユニット１０６をｘ方向にスキャンさせながら、演算部２０２がＡスキャン信号４０３を再構築して作成される。この２次元断層像がＢスキャン像であり、眼底網膜４０１に対する奥行き方向（ｚ方向）と直交するｘ方向の２次元の断面、すなわち図４（ｂ）におけるｘ軸及びｚ軸で規定される平面における２次元断層像である。図４（ａ）の４０２は２次元断層像４０４の撮影位置を示す。

ステップ３０３で取り込まれたＢスキャン像には固定パターンノイズが含まれているので、ステップ３０４で固定パターンノイズ（ＦＰＮ）の除去を実施する。

ここで実施する固定パターンノイズ除去は、特許文献１で開示されているような、通常実施されている方法でもよい。すなわち、Ｂスキャンにより取得した複数のＡスキャン信号（干渉信号）を平均することで固定パターンノイズを抽出し、これを入力した干渉信号から減算して固定パターンノイズを除去する。

固定パターンノイズ除去処理した後に、ステップ３０５でＢスキャンにより取得した複数のＡスキャン信号（干渉信号）をフーリエ変換して、Ｂスキャン断層像を取得する。

図５（ａ）は固定パターンノイズ（ＦＰＮ）の除去を実施していない場合のＢスキャン断層像の、（ｂ）は固定パターンノイズ（ＦＰＮ）の除去を実施した場合のＢスキャン断層像を模式的に表現した一例である。図中のＡ〜Ｃは断層像の中のいくつかの境界面を示す。例えば（境界面）Ａは外境界膜、（境界面）ＢはＩＳ−ＯＳライン、（境界面）Ｃは網膜色素上皮を示している。その他、錐体外節の終末端やＣＳＩ（脈絡膜と強膜の境界）なども存在するが、図５では省略されている。

固定パターンノイズ（ＦＰＮ）の除去を実施しないと、例えば、図５（ａ）のＢスキャン断層像５０１のように、境界面Ｃの下方（深い方向）に固定パターンノイズ５０４が現れる。そこで、ステップ３０４の固定パターンノイズ除去処理を実施することで、図５（ｂ）のように、固定パターンノイズ５０４が排除されるのである。

ところが、実際にはステップ３０３で、ステップ３０２で取得した複数のＡスキャン信号を取込む際、取込み開始信号であるＡトリガのタイミングとＡＤボードに取込むk-clockのタイミングが一定ではないため、取り込まれた各Ａスキャンデータには位置ずれ（位相ずれ）が生じ、各Ａスキャンデータに含まれる固定パターンノイズの位置が各Ａスキャンデータ間でずれてしまい、ステップ３０４の固定パターンノイズ除去処理を実施しても図５（ｃ）のＢスキャン断層像５０３のように固定パターンノイズ５０４′が残ってしまうことがある。

そこで、本発明では、この残った固定パターンノイズ５０４′をステップ３０７でＦＰＮ評価値として定量的に求め、ステップ３１０で、求めたＦＰＮ評価値が予め設定した値（例えば、断層像として許容できるレベルの固定パターンノイズ）と比較する。そして、求めたＦＰＮ評価値が予め設定した値以上の場合は、固定パターンノイズは適切に除去されていないと判断し、ステップ３１４でＡトリガのディレイを制御して、Ａトリガのタイミングとk-clockのタイミングの関係を変更した後、ステップ３０２に戻りＢスキャン像を再度取得する。求めたＦＰＮ評価値が予め設定した値より小さければ、固定パターンノイズは有効に除去されたものと判断し、ステップ３０９に進み、Ｙ軸方向に所定の距離分スキャン（Ｃスキャン）する。

ステップ３１０で、Ｃスキャンで所定のＹ軸方向の距離分移動したかどうかを判断し、Ｙ軸方向の移動距離が所定のＹ軸方向の距離分移動していない場合はステップ３０２に戻る。Ｙ軸方向の移動距離が所定のＹ軸方向の距離分移動した場合はＣスキャンが終了したものと判断して、次のステップ３１１に進む。

Ｃスキャンが終了したら、ステップ３１１で取得した複数のＢスキャン断層像に対してシフトアベレージ処理を行う。シフトアベレージ処理は隣り合った１つ以上のＢスキャン断層像の加算平均処理を行い、画像のノイズ成分を除去する処理のことである。その後、ステップ３１２でＢスキャン断層像を重ね合わせて３次元断層像（ボリュームデータ）に再構築する。図４（ｂ）は各撮影位置における複数のＢスキャン画像を取得する様子を示したものであり、図４（ｃ）は、複数のＢスキャン画像から生成された３次元断層像（ボリュームデータ）を示す。

ステップ３１２で生成された３次元断層像（ボリュームデータ）はステップ３１３で記憶部２０３に記憶される。

ここで、図６を参照して、ステップ３０７におけるＦＰＮ評価値の算出方法について説明する。図６（ａ）のＢスキャン断層像６０１は固定パターンノイズ除去を行っていない断層像の模式図の例である。固定パターンノイズ除去を行わないと、固定パターンノイズ６０２が断層像６０１の一定の深さ位置にＸ方向全域に渡って現れる。そこで、図６（ａ）に示す複数の矢印のように同じ深さ位置における画素値をＸ方向に加算して得られた画素値の総和を深さ位置に対してプロットしたのが図６（ｂ）である。図６（ｂ）に示すように、固定パターンノイズが現れる位置Ｐ（Ｚ）にピークが得られるので、ピーク位置Ｐ（Ｚ）を記憶する。

そして、ステップ３０７においては図６（ｃ）のように固定パターンノイズ処理を実施したＢスキャン断層像６０３に対し、深さ位置Ｐ（Ｚ）に対し所定の範囲（Ｐ（Ｚ）±Δ）におけるＢスキャン断層像の範囲（点線の枠に囲まれた領域６０４）の画素値の総和値を算出して、その総和値をＦＰＮ評価値とする。

図６（ｃ）では画素値の総和値を点線の枠に囲まれた領域６０４のように、Ｘ方向全域に対して算出しているが、勿論、これに限るわけではない。例えば、固定パターンノイズが現れる付近に特徴ある部位が存在しているような場合は、ステップ３１４でＡトリガのタイミング位置をいくら変化させてもＦＰＮ評価値は所定の値より小さくならないことがある。そのような場合は、特徴ある部位を避けた領域に限定して画素値の総和値を求めてＦＰＮ評価値としたり、又は、Ｘ方向で複数の領域に等分に分割して、それぞれの領域で画素値の総和値を求め、他の領域に比べ極端に値が大きいものを排除し、残った領域の画素値の総和値の和をＦＰＮ評価値としてもよい。

固定パターンノイズが現れる位置Ｐ（Ｚ）を求める方法は図６（ａ）、（ｂ）に示した方法に限らない。図７はステップ３０４での固定パターンノイズを除去における手順の一部である。図７（ａ）はＡスキャンデータ（干渉信号）であり、（ｂ）は複数のＡスキャンデータからなるＢスキャン像（フーリエ変換前の干渉データの集まり）である。図７（ｂ）に図示する矢印方向に同じ位置のピクセルで平均化すると被測定物の干渉信号はキャンセルされ、図７（ｃ）に示す固定パターンノイズにかかる周波数信号（ＦＰＮ成分）が検出される。固定パターンノイズ除去は各ＡスキャンデータからこのＦＰＮ成分を引いて、Ｂスキャン像から固定パターンノイズの除去を実施する。そこで、このＦＰＮ成分をフーリエ変換すると、図７（ｄ）のように深さ位置に対して信号強度をプロットしたデータが得られる。図７（ｄ）における信号強度のピークの深さ位置が上記図６（ａ）、（ｂ）で求めたＰ（Ｚ）と同等なものとなり、図７に示す方法で求めたＰ（Ｚ）を用いてＦＰＮ評価値を算出してもよい。

次に、本発明によるＡスキャン信号のＡＤボード２０１への取込方法について、図８及び９を参照して説明する。

図８（ａ）は図２における演算部２０２の詳細を示した図である。Ａトリガ生成部１２１で生成されたＡトリガ信号はコンパレータ２１０で矩形波に変換され、ディレイライン２１１に入力する。そして、Ａトリガ信号はＡトリガクロックとして、ディレイライン２１１で所定の時間遅延処理がなされて演算処理部２１２に入力する。一方、測定信号であるＡスキャン信号はＡＤボード２０１に入力され、k-clock生成部１２０で生成されたk-clockのクロックタイミング、例えば、k-clockの立ち上がりのタイミングで取り込まれてデジタル信号として演算処理部２１２に入力する。演算処理部２１２では、入力されたＡトリガクロックのタイミング、例えば、Ａトリガクロックの立ち上がりのタイミングで入力されたデジタル信号に変換したＡスキャンデータ（デジタル処理前のＡスキャン信号と区別するため、デジタル信号処理後のＡスキャン信号をＡスキャンデータと記載する）を断層像用の信号として取込み、記憶部２０３に記憶する。記憶された複数のＡスキャンデータからＢスキャン像が得られるのである。

図８（ｂ）は図１におけるＡトリガ生成部１２１及びk-clock生成部１２０の詳細を示した図である。上述のように、k-clockはＡスキャン信号をＡＤボードに取込むための信号であり、ＡトリガはＡスキャンデータの演算処理部２１２への取込を開始するための信号である。ここで、Ａトリガやサンプリングクロックであるk-clockの生成に関する以下で説明する構成は一例に過ぎず、ＡＤボードへの取込みや演算処理部２１２への取込を開始できるクロック信号が生成可能であれば、他の構成で生成してもよい。

図８（ｂ）に示すように、Ａトリガは波長掃引光源１０１の一部の光をＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）に入力して生成する。ＦＢＧは特定の波長だけを反射する回折格子を持つファイバであり、波長掃引光源１０１が掃引する波長範囲にある予め設定した特定の波長の光のみ受光素子ＰＤで検出することで、波長掃引毎に同じタイミング（同じ波長）の信号を得ることができる。この信号をコンパレータ２１０に入力することで、波長掃引毎に同じタイミングの矩形波が得られ、この矩形波をＡトリガ信号としてＡスキャンデータの演算処理部２１２への取込開始に用いるのである。また、k-clockは波長掃引光源１０１の一部の光をマッハツェンダ干渉系に入力し、得られた干渉光をバランス型受光素子ＢＰＤで受光し、コンパレータで矩形波に変換して生成する。k-clockの周波数はマッハツェンダ干渉系内の一方の光路中にあるディレイラインＤを調整することで可変可能である。これも、マッハツェンダ干渉系に限ったものではなく、ミラーやプリズムなどを用いたマイケルソン干渉系を採用してもよい。このように、波長掃引光源１０１の光をマッハツェンダ干渉系などを用いることで、等光周波数間隔なクロックであるk-clockが生成できるのである。

また、波長掃引光源１０１の波長掃引特性が時間に対して直線性を保証されているのであれば、上記のように波長掃引光源１０１の光と干渉系を用いないで、電気的な回路だけで（等時間間隔な）サンプリングクロックを生成して用いてもよい。さらに、たとえ直線性が保証されていない場合でも、リスケーリングなどの補正処理を行えば、電気的な回路だけで生成したサンプリングクロックを採用することが可能である。

図９は、本発明にかかる、Ａトリガ、k-clock及び干渉信号（Ａスキャン信号）のタイミングチャートである。Ａトリガの立ち上がりでＡスキャン信号の演算処理部２１２へのサンプリング（取込み）が開始され、k-clockの立ち上がりのタイミングで予め決められた所定のＡスキャン信号の範囲を取り込むようになっている。矢印で示された範囲のＡスキャン信号から取得した複数のＡスキャンデータを演算処理部２１２内で画像処理などを実施してＢスキャン断層像や３Ｄ断層像を取得し、モニタなどの表示部に表示されるのである。

ところが、Ａトリガやk-clockのタイミングは常に一定ではない。つまり、波長掃引光源１０１の波長掃引には揺らぎが存在するため、その光源を用いて生成したＡトリガやk-clockのタイミングにも揺らぎが存在する。

図１０はＡトリガの揺らぎによる演算処理部２１２内に取り込まれるＡスキャンデータの影響の一例を説明した図である。（ａ）はＡトリガの立ち上がりのタイミングとk-clockのタイミングが一定の場合のそれぞれのタイミングチャートを示す。Ａトリガの立ち上がりとk-clockの立ち上がりの時間差ΔＴ１及びΔＴ２が同じであるため、随時取り込まれるＡスキャンデータ（ｎ）、Ａスキャンデータ（ｎ＋１）・・・の取込み開始タイミングが一定であり、各Ａスキャンデータ間には位相ずれが抑制される。そのため、取り込まれた複数のＡスキャンデータからなるＢスキャン像も位相ずれが抑制され、Ｂスキャン像をフーリエ変換することで、鮮明なＢスキャン断層像が得られるのである。そして、複数のＢスキャン断層像からなる３Ｄ断層像も結果的に鮮明なものが取得できるのである。

図１０（ｂ）はＡトリガの立ち上がりのタイミングとk-clockのタイミングがずれた場合のそれぞれのタイミングチャートを示す。Ａトリガの立ち上がりとk-clockの立ち上がりの時間差（図では、ΔＴ１とΔＴ２など）が異なるため、随時取り込まれるＡスキャンデータ（ｎ）、Ａスキャンデータ（ｎ＋１）・・・の取込み開始タイミングにずれが生じ、各Ａスキャンデータ間に位相ずれは生じる。図１０（ｂ）から取り込まれるＡスキャンデータ（ｎ）とＡスキャンデータ（ｎ＋１）に位相ずれが生じていることがわかる。そのため、取り込まれた複数のＡスキャンデータからなるＢスキャン像にも位相ずれが生じ、Ｂスキャン像をフーリエ変換すると、鮮明なＢスキャン断層像が得られない恐れがある。

ここで、図１１を参照して、取り込まれるＡスキャン信号について説明する。図１１（ａ）のように、Ａスキャン信号は被測定物（例えば、眼底部）の干渉信号（測定干渉光学系から取得した干渉信号）に、例えば受光素子部における光の反射などで生じる、いわゆる固定パターンノイズ（ＦＰＮ）の周波数信号が合わさった信号となる。上述のように、固定パターンノイズを含んだ干渉信号を取込み、フーリエを行い、Ｂスキャン断層像を取得すると、図１１（ｂ）に示すように、一定の深さ位置に固定パターンノイズに起因する固定パターンノイズ像が現れる。

ところが、上述の図１０（ｂ）で説明したように、Ａトリガの立ち上がりとk-clockの立ち上がりのタイミングが一定でないと、取込んだＡスキャン信号の中の固定パターンノイズにも位相ずれが生じる。図１２は取込んだＡスキャンデータの中のＦＰＮデータを示したものである。図１２（ａ）はＡトリガの立ち上がりとk-clockの立ち上がりのタイミングが一定で、各Ａスキャンデータの位置ずれ（位相ずれ）がない場合で、図１２（ｂ）はＡトリガの立ち上がりとk-clockの立ち上がりのタイミングが一定でなく、各Ａスキャンデータの位置ずれ（位相ずれ）がある場合の各ＦＰＮデータを加算平均したＦＰＮデータを示す。

各Ａスキャンデータを加算平均すると、測定干渉データはＡスキャンデータ毎に異なるためキャンセルされ、加算平均後のデータは固定パターンノイズ（ＦＰＮ）データのみのデータが得られる。Ａトリガの立ち上がりとk-clockの立ち上がりのタイミングが一定の場合は、加算平均のＦＰＮデータ（ａ）は各Ａスキャンデータの中のＦＰＮデータと同じであるため、各Ａスキャンデータに対して加算平均のＦＰＮデータ（ａ）を差し引くと、ＦＰＮは完全に除去され、Ｂスキャン断層像１２０１のように、ＦＰＮのない断層像が得られる。ところが、Ａトリガの立ち上がりとk-clockの立ち上がりのタイミングが一定でない場合は、加算平均のＦＰＮデータ（ｂ）は各Ａスキャンデータの中のＦＰＮデータと異なるため、各Ａスキャンデータに対して加算平均のＦＰＮデータ（ｂ）を差し引いても、Ｂスキャン断層像１２０２のように、ＦＰＮが残る。

そこで、Ａトリガの立ち上がりとk-clockの立ち上がりのタイミングが一定になるように、Ａトリガのディレイライン２１１（図８）を制御する。逆に言えば、上述で説明したＦＰＮ評価値が所定の値以下になる（ステップ３０８）ようにＡトリガのディレイライン２１１を制御する（ステップ３１４）ことで、Ａトリガの立ち上がりとk-clockの立ち上がりのタイミングが一定になり、ＦＰＮのないＢスキャン断層像が得られるのである。

図１３はモニタに表示されるＦＰＮ除去前のＢスキャン断層像１３０３とＦＰＮ除去後のＢスキャン断層像１３０４を示したもので、切替ボタン（図中のＦＰＮ除去１３０４と戻り１３０５）により、モニタに表示するＢスキャン断層像を切替できるようにした一例を示したものである。例えば、最初の画面１３０１にはＦＰＮ除去前のＢスキャン断層像１３０３を表示し、ＦＰＮ除去ボタン１３０４を押すと、ＦＰＮ除去が実施され、ＦＰＮ除去後の画面１３０２が表示される。この画面で戻りボタン１３０５を押すと、ＦＰＮ除去前の画面１３０１に切り替わるようになっている。

図１４はモニタ画面１４０１にＦＰＮ除去前のＢスキャン断層像１４０２とＦＰＮ除去後のＢスキャン断層像１４０３を同時に表示するようにした一例を示したものである。同時に表示することにより、上述の図１３の場合に比べ、ＦＰＮ除去前のＢスキャン断層像１４０２とＦＰＮ除去後のＢスキャン断層像１４０３の比較が容易にできる。戻りボタン１４０４は、例えば通常画面に戻るためのボタンである。

図１３や図１４のように、ＦＰＮ除去前のＢスキャン断層像とＦＰＮ除去後のＢスキャン断層像を比較可能にすることにより、ＦＰＮ除去後のＢスキャン断層像を評価できる。例えば、ＦＰＮ除去後のＢスキャン断層像に表示されている画像中にノイズらしきものが存在している場合、それがノイズなのかそれとも被測定物の像なのか判断可能になる。また、固定パターンノイズが被測定物の像付近に存在する場合、ＦＰＮ除去により被測定物の像まで除去してしまうこともある。この場合、ＦＰＮ除去前のＢスキャン断層像とＦＰＮ除去後のＢスキャン断層像を比較することで、その判断が可能になるのである。

上記のように、ＦＰＮ除去前のＢスキャン断層像とＦＰＮ除去後のＢスキャン断層像を比較した結果、ＦＰＮ除去が未完全であったり、また、被測定物の像まで除去してしまっている場合の対処方法として、ＦＰＮ評価値の判断基準を変更したり、又は、ＦＰＮ除去方法の変更が考えられる。図１５にその一例を示す。ＦＰＮ評価値ボタン（＋ボタンとーボタン）１５０４はステップ３０８でＦＰＮ評価値を判定する所定値を変更するためのボタンである。＋ボタンとーボタンでＦＰＮ評価値を判定する所定値を変更できる。さらに、ＦＰＮ除去方法ボタン１５０５は、ＦＰＮ除去方法を変更するためのボタンで、上記実施例では、各Ａスキャンデータのデータ値の平均値を算出して、平均Ａスキャンデータを求めて、元の各Ａスキャンデータから平均Ａスキャンデータを差し引いてＦＰＮ除去を実施しているが、他の方法も実施できるようにこのボタンで選択できるようになる。他の方法の一例としては、各Ａスキャンデータのデータ値のメディアン（中央値）を算出して、中央値Ａスキャンデータを求めて、元の各Ａスキャンデータから中央値Ａスキャンデータを差し引く方法も用いてもよい。図１５では、ＦＰＮ評価値ボタン１５０４とＦＰＮ除去方法ボタン１５０５を同一画面に両方備えているが、これも、必ずしも両方必要なわけではなく、いずれか１つであってもよい。

以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明はかかる実施形態における具体的な記載によって、何等、限定的に解釈されるものでなく、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることが、理解されるべきである。

上記実施例では、ＦＰＮ評価値を算出し、ＦＰＮ評価値が所定の値以下になるようにＡトリガのディレイライン２１１を制御してＡトリガのタイミングを調整しているが、ＦＰＮ評価値を必ずしも求める必要はない。例えば図１０に示すＡトリガの立ち上がりとk-clockの立ち上がりの時間差ΔＴ（ΔＴ１やΔＴ２）を直接検出して、時間差ΔＴが一定になるようにＡトリガのディレイライン２１１を制御してもよい。

また、上記実施例ではＡトリガのディレイライン２１１を制御しているが、k-clock生成部１２０内のディレイＤを調整してk-clockの周波数を制御してもよいし、さらに、k-clock生成部１２０内にディレイラインを設けて、ディレイラインを制御してk-clockのタイミングを調整してもよいし、Ａトリガの制御とk-clockの制御を組み合わせて実施することも可能である。Ａトリガの制御とk-clockの制御を組み合わせることにより、より厳密な制御が可能になる。

また、操作フローは図３で参照したものに限らない。例えば、図１６のように、まずＣスキャンまで実施し、その後全てのＡスキャンデータに対してＦＰＮ除去（ステップ１６０６）を実施し、ＦＰＮ除去後全てのＡスキャンデータをフーリエ変換し（ステップ１６０７）、全てのデータ（断層像データ）からＦＰＮ評価値を算出（ステップ１６０８）してもいい。この場合、一度にＡトリガのディレイ制御を実施するため、図３の方法に比べて短時間で実施可能となる共に、全ての断層像データからＦＰＮ評価値を算出するため、より精度の高いＦＰＮ除去が可能になる。

１００・・断層画像取得部
１０１・・波長掃引光源
１０４・・第１のファイバーカプラ
１０６・・ガルバノミラーユニット
１１３・・ディレイラインユニット
１１６・・第２のファイバーカプラ
２０１・・ＡＤボード
２０２・・演算部
２０３・・記憶部

Claims (10)

1. 波長掃引光源と、
   該波長掃引光源から被検物および参照物に照射した光束の戻り光を干渉させる干渉光学系と、
   該干渉光学系において干渉された干渉光を受光する受光手段と、
   該受光手段により取得された干渉信号を処理する演算部とを有し、
   ２次元或いは／及び３次元の断層像を取得する断層像撮影装置であって、
   前記波長掃引光源の出力光の一部を用いて前記干渉光を前記受光手段へ取込みを開始するためのトリガ（Ａトリガ）信号を生成するＡトリガ生成手段と、
   前記干渉光を前記受光手段に取込むためのサンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成手段と、
   サンプリングクロックとＡトリガの発生タイミングを所定の関係に制御する制御手段と、
   ２次元断層像画像（Ｂスキャン画像）から演算処理により固定パターンノイズ（ＦＰＮ）を除去するＦＰＮ除去手段をさらに備え、
   前記制御手段は前記ＦＰＮ除去手段によるＦＰＮの除去後のＢスキャン画像からＦＰＮ評価値を算出し、算出したＦＰＮ評価値が所定の値以下になるようにＡトリガ及び／或いはサンプリングクロックのタイミングを制御することを特徴とする断層像撮影装置。
2. 前記ＦＰＮ評価値はＢスキャン画像の所定の深さ範囲の画素値の総和を算出することを特徴とする請求項１に記載の断層像撮影装置。
3. 前記ＦＰＮ除去手段は、深さ方向の各１次元の信号（Ａスキャンデータ）の平均値である平均Ａスキャンデータを算出し、元の各Ａスキャンデータから平均Ａスキャンデータを差し引くことを実施することを特徴とする請求項１又は２に記載の断層像撮影装置。
4. 前記ＦＰＮ除去手段は、深さ方向の各Ａスキャンデータのメディアン（中央値）である中央値Ａスキャンデータを算出し、元の各Ａスキャンデータから中央値Ａスキャンデータを差し引くことを実施することを特徴とする請求項１又は２に記載の断層像撮影装置。
5. 前記サンプリングクロック生成手段は、光源の出力光の一部を用いて等光周波数間隔なクロック（k-clock）を生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の断層像撮影装置。
6. 前記Ａトリガ生成手段は、ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）などにより掃引波長の中の特定の波長を受光器により受光して生成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の断層像撮影装置。
7. 前記断層像を表示する表示部と、画像切替え手段をさらに備え、該画像切替え手段により、前記表示部にＦＰＮ除去前の画像とＦＰＮ除去後の画像とを切替えて表示可能とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の断層像撮影装置。
8. ＦＰＮ除去前の断層像とＦＰＮ除去後の断層像を１つの画面に同時に表示することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の断層像撮影装置。
9. 前記演算部は複数のＦＰＮ除去方法と該ＦＰＮ除去方法を選択する選択手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の断層像撮影装置。
10. 前記ＦＰＮ評価値の所定の値を可変可能な可変手段を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の断層像撮影装置。