JP2009244207A - Optical tomographic imaging apparatus and tomographic image acquiring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、波長掃引光源を用いたOCT光断層画像化装置および断層画像取得方法に関する。 The present invention relates to an OCT optical tomographic imaging apparatus and a tomographic image acquisition method using a wavelength swept light source.
生体組織等の測定対象を切断せずに断面画像を取得する装置として、OCT(Optical Coherence Tomography)計測を利用した光断層画像化装置がある。
このOCT計測は、光干渉計測の一種であり、光源から射出された光を測定光と参照光との2つに分け、測定光と参照光との光路長が光源のコヒーレンス長以内の範囲で一致したときにのみ光干渉が検出されることを利用した計測方法である。
As an apparatus for acquiring a cross-sectional image without cutting a measurement target such as a living tissue, there is an optical tomographic imaging apparatus using OCT (Optical Coherence Tomography) measurement.
This OCT measurement is a type of optical interferometry, in which the light emitted from the light source is divided into measurement light and reference light, and the optical path length of the measurement light and reference light is within the coherence length of the light source. This is a measurement method using the fact that optical interference is detected only when they match.
光断層画像化装置としては、参照光の光路長を変更することで測定対象に対する測定位置(測定深さ)を変更して断層画像を取得する、TD−OCT(Time Domain OCT)によるものと、参照光の光路長を変更するのではなく、各光周波数成分毎の干渉光強度を測定して得られたスペクトル干渉波形をフーリエ変換することにより、光軸方向の断層画像を得る、SD−OCT(Spectral Domain OCT)およびSS−OCT(Swept Source OCT)によるものが知られている。 As an optical tomographic imaging apparatus, a tomographic image is obtained by changing a measurement position (measurement depth) with respect to a measurement object by changing an optical path length of reference light, and by TD-OCT (Time Domain OCT), SD-OCT which obtains a tomographic image in the optical axis direction by Fourier-transforming the spectral interference waveform obtained by measuring the interference light intensity for each optical frequency component instead of changing the optical path length of the reference light (Spectral Domain OCT) and SS-OCT (Swept Source OCT) are known.
SS−OCTでは、光源のコヒーレンス長内に測定したい範囲が入るように、対象物から反射してきた信号光(測定光)と参照光の光路長が一致する基準位置(ゼロパス位置)を調整し、一旦ゼロパス位置を合わせたらその位置に固定して、干渉信号を検出し、検出された干渉信号をフーリエ変換して、各特徴周波数の絶対値をプロットすることで、光路長を変更せずに断層画像を得ている。 In SS-OCT, the reference position (zero path position) where the optical path length of the signal light reflected from the object (measurement light) and the reference light matches so that the range to be measured falls within the coherence length of the light source, Once the zero-pass position is aligned, it is fixed at that position, the interference signal is detected, the detected interference signal is Fourier transformed, and the absolute value of each characteristic frequency is plotted. I have an image.
特にSS方式およびTD方式では、一度に取得できる測定範囲は光源のコヒーレンス長内に限定される。そのため、例えば、特許文献1では、眼底検査装置で用いられるOCT装置が、コヒーレンス長が短いためにそのOCT横画像が網膜の断片を示すに過ぎず、従来の走査レーザ検眼鏡(SLO)に比べて解釈が困難であることを課題として、コヒーレンス長が10μmから300μmの範囲の非常に小さいコヒーレンス長を有する光源を使用したOCTにおいて、参照光路を段階的に変化させて、異なる奥行きにおいて横OCT画像を収集し、収集された横OCT画像をソフトウェア処理して横画像を作る光学マッピング装置が提案されている。
この技術は、参照光路を段階的に変化させて複数回に分けてOCT画像を収集することで、1回の測定では測定不能な範囲にわたるOCT画像を得ようとするものである。
In particular, in the SS method and the TD method, the measurement range that can be acquired at a time is limited to the coherence length of the light source. Therefore, for example, in Patent Document 1, since the OCT apparatus used in the fundus examination apparatus has a short coherence length, the OCT lateral image only shows a fragment of the retina, which is compared with a conventional scanning laser ophthalmoscope (SLO). In the OCT using a light source having a very small coherence length in the range of 10 μm to 300 μm, the horizontal OCT image is obtained at different depths by changing the reference optical path stepwise. And an optical mapping apparatus that creates a horizontal image by processing the collected horizontal OCT image by software.
In this technique, an OCT image is acquired over a range that cannot be measured by one measurement by changing the reference optical path stepwise and collecting the OCT image in a plurality of times.
コヒーレンス長が十分長い光源を用いるOCT(SS−OCT)の場合、1回の測定で測定対象を捉えることができる。
しかし、1回の測定で測定可能な範囲内であっても、低コヒーレンス光の特徴から、干渉強度はゼロパス位置から遠くなる程、干渉強度が小さくなり、画像が劣化するという課題がある。例えば医療診断画像の場合、診断対象部位やその状況によって、測定関心領域の深度が異なるが、測定関心領域がゼロパス位置から遠かった場合、十分な画質が得られない場合もある。
In the case of OCT (SS-OCT) using a light source having a sufficiently long coherence length, a measurement target can be captured by a single measurement.
However, even within the range that can be measured by a single measurement, due to the characteristics of low-coherence light, there is a problem that the interference intensity decreases as the distance from the zero-pass position decreases, and the image deteriorates. For example, in the case of a medical diagnostic image, the depth of the measurement region of interest varies depending on the diagnosis target region and its situation, but if the measurement region of interest is far from the zero-pass position, sufficient image quality may not be obtained.
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、SD−OCTに比べてコヒーレンス長が長い、波長掃引光源を用いるSS−OCTにおいて、測定関心領域の位置(深度)によらず、測定関心領域を高解像に測定できる光断層画像化装置および断層画像取得方法を提供することにある。 The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and perform measurement regardless of the position (depth) of the region of interest in SS-OCT using a wavelength swept light source, which has a longer coherence length than SD-OCT. An object of the present invention is to provide an optical tomographic imaging apparatus and a tomographic image acquisition method capable of measuring a region of interest with high resolution.
上記課題を解決するために、本発明は、波長掃引光源と、
前記波長掃引光源から射出された光を測定光と参照光に分岐する分岐部と、
前記分岐部からの前記測定光を測定対象に照射するとともに、その測定対象からの反射光を取得する測定部を、外筒に内包する光プローブと、
前記参照光の光路長を調整することにより、測定深度方向の第1基準位置を測定範囲の内縁部に設定する光路長調整部と、
前記第1基準位置に対して測定深度が所定量異なり測定範囲の外縁部となる第2基準位置を与える光路長が予め設定されており、前記光路長調整部によって調整された前記参照光の光路長または前記反射光の光路長を変更して、前記第1基準位置と前記第2基準位置とを切り替える光路長切替部と、
前記光路長調整部および前記光路長切替部を制御する制御部と、
前記光路長調整部および前記光路長切替部の下流側に配置され、前記測定部で取得された反射光と前記参照光とを合波して干渉光を生成する合波部と、
前記合波部で生成された前記干渉光を干渉信号として検出する干渉光検出部と、
前記干渉光検出部で検出された前記干渉信号から断層画像を取得する断層画像取得処理部とを有する光断層画像化装置を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides a wavelength swept light source,
A branching unit for branching light emitted from the wavelength swept light source into measurement light and reference light;
While irradiating the measurement light from the branch part to the measurement object, and a measurement part for acquiring the reflected light from the measurement object, an optical probe including in an outer cylinder,
An optical path length adjustment unit that sets the first reference position in the measurement depth direction at the inner edge of the measurement range by adjusting the optical path length of the reference light;
The optical path length of the reference light adjusted by the optical path length adjustment unit is preset with an optical path length that provides a second reference position that is a predetermined amount different in measurement depth from the first reference position and serves as an outer edge of the measurement range. An optical path length switching unit that switches between the first reference position and the second reference position by changing the length or the optical path length of the reflected light;
A control unit for controlling the optical path length adjusting unit and the optical path length switching unit;
A multiplexing unit that is arranged downstream of the optical path length adjustment unit and the optical path length switching unit, and combines the reflected light acquired by the measurement unit and the reference light to generate interference light;
An interference light detection unit that detects the interference light generated by the multiplexing unit as an interference signal;
An optical tomographic imaging apparatus including a tomographic image acquisition processing unit that acquires a tomographic image from the interference signal detected by the interference light detection unit is provided.
ここで、前記制御部は、前記測定部による測定中に、前記光路長切替部を前記第1基準位置および前記第2基準位置に切り替え、前記断層画像取得処理部は、同一の測定対象について、前記光路長切替部で切り替えられた前記第1基準位置および前記第2基準位置の両方に基づく2つの断層画像を取得するのが好ましい。 Here, the control unit switches the optical path length switching unit to the first reference position and the second reference position during measurement by the measurement unit, the tomographic image acquisition processing unit, for the same measurement object, It is preferable to acquire two tomographic images based on both the first reference position and the second reference position switched by the optical path length switching unit.
また、前記制御部は、前記測定部による測定中に、前記測定部の回転走査周期または平面走査周期と同期させて、前記光路長切替部を前記第1基準位置および前記第2基準位置に切り替え、前記断層画像取得処理部は、前記第1基準位置に基づく断層画像の全部または前記第1基準位置側の部分と、前記第2基準位置に基づく断層画像の全部または前記第2基準位置側の部分とを合成して合成断層画像を取得するのが好ましい。 In addition, the control unit switches the optical path length switching unit to the first reference position and the second reference position in synchronization with the rotational scanning period or the planar scanning period of the measuring unit during measurement by the measuring unit. The tomographic image acquisition processing unit includes the entire tomographic image based on the first reference position or the portion on the first reference position side, and the entire tomographic image based on the second reference position or on the second reference position side. It is preferable to obtain a composite tomographic image by combining the portions.
また、前記光路長切替部は、前記第2基準位置を与える光路長として、複数の光路長を有するのが好ましい。
さらに、測定部位毎に予め設定された前記第2基準位置のパラメータを保持するパラメータ記憶部を有し、前記制御部は、入力された測定部位情報に応じて前記パラメータ記憶部から前記第2基準位置のパラメータを読み出して、読み出した前記パラメータに応じて前記光路長切替部を切り替えるのが好ましい。
The optical path length switching unit preferably has a plurality of optical path lengths as the optical path length giving the second reference position.
Furthermore, it has a parameter memory | storage part which hold | maintains the parameter of the said 2nd reference position preset for every measurement site | part, The said control part is a said 2nd reference | standard from the said parameter memory | storage part according to the input measurement site | part information. It is preferable that the position parameter is read and the optical path length switching unit is switched according to the read parameter.
また、前記パラメータ記憶部は、1の測定部位情報について前記パラメータを複数有し、前記制御部は、入力された指示情報に応じて、前記第2基準位置のパラメータを読み出して、読み出した前記パラメータに応じて前記光路長切替部を切り替えるのが好ましい。 Further, the parameter storage unit has a plurality of parameters for one measurement site information, and the control unit reads out the parameter of the second reference position according to the input instruction information, and reads out the parameter It is preferable to switch the optical path length switching unit according to the above.
また、前記断層画像取得処理部は、前記光プローブの先端と測定対象との距離を検出する検出部を有し、前記制御部は、前記断層画像取得処理部が検出した前記光プローブの先端と測定対象との距離が所定距離以上あるときは、前記光路長切替部を前記第1基準位置に対応する光路に切り替えるのが好ましい。 The tomographic image acquisition processing unit includes a detection unit that detects a distance between a tip of the optical probe and a measurement target, and the control unit includes a tip of the optical probe detected by the tomographic image acquisition processing unit. When the distance to the measurement target is greater than or equal to a predetermined distance, it is preferable to switch the optical path length switching unit to an optical path corresponding to the first reference position.
また、前記制御部は、前記断層画像取得処理部が検出した前記光プローブの先端と測定対象との距離が所定距離以上あるときに、前記測定範囲の内縁部に最も近い測定対象の表面に前記第1基準位置を合わせるように、前記光路長切替部または光路長調整部を調整するのが好ましい。 In addition, the control unit, when the distance between the tip of the optical probe detected by the tomographic image acquisition processing unit and the measurement target is a predetermined distance or more, on the surface of the measurement target closest to the inner edge of the measurement range The optical path length switching unit or the optical path length adjusting unit is preferably adjusted so that the first reference position is matched.
また、前記光プローブは、前記測定部と、前記測定部への前記測定光および前記測定部からの前記反射光を伝達する光ファイバとを回転させる駆動部を有し、前記断層画像取得処理部は、前記測定部の回転に対応する円形の二次元断層画像を得るものであり、かつ、前記第1基準位置の調整量、および、調整後の前記第1基準位置と調整前の前記第1基準位置について得られる断層画像の中心との距離から、前記調整後の前記第1基準位置に基づいて得られた断層画像を補正するのが好ましい。 The optical probe includes a driving unit that rotates the measurement unit and an optical fiber that transmits the measurement light to the measurement unit and the reflected light from the measurement unit, and the tomographic image acquisition processing unit Is to obtain a circular two-dimensional tomographic image corresponding to the rotation of the measurement unit, and the adjustment amount of the first reference position, and the first reference position after adjustment and the first before adjustment. It is preferable to correct the tomographic image obtained based on the adjusted first reference position from the distance from the center of the tomographic image obtained for the reference position.
また、前記光路長切替部は、長さの異なる複数の光路と、前記複数の光路を切り替える切替手段とを有するのが好ましい。
また、前記光路長切替部は、前記光路長調整部の光路長調整手段を移動させて、複数の光路長に光路を切り替えるのが好ましい。
The optical path length switching unit preferably includes a plurality of optical paths having different lengths and switching means for switching the plurality of optical paths.
The optical path length switching unit preferably switches the optical path to a plurality of optical path lengths by moving the optical path length adjusting means of the optical path length adjusting unit.
また、本発明は、上記に記載の光断層画像化装置における断層画像取得方法であって、
測定関心領域に応じて前記第1基準位置および前記第2基準位置の一方が選択された場合に、選択された一方の前記基準位置に前記光路長切替部を切り替えて、
前記切り替えた前記基準位置に基づく断層画像を取得する断層画像取得方法を提供する。
The present invention also provides a tomographic image acquisition method in the optical tomographic imaging apparatus described above,
When one of the first reference position and the second reference position is selected according to the measurement region of interest, the optical path length switching unit is switched to the selected one of the reference positions,
Provided is a tomographic image acquisition method for acquiring a tomographic image based on the switched reference position.
また、本発明は、上記に記載の光断層画像化装置における断層画像取得方法であって、
前記測定部による測定中に、前記光路長切替部を前記第1基準位置および前記第2基準位置に切り替え、
同一の測定対象について、前記第1基準位置および前記第2基準位置の両方に基づく2つの断層画像を取得する断層画像取得方法を提供する。
The present invention also provides a tomographic image acquisition method in the optical tomographic imaging apparatus described above,
During the measurement by the measurement unit, the optical path length switching unit is switched to the first reference position and the second reference position,
Provided is a tomographic image acquisition method for acquiring two tomographic images based on both the first reference position and the second reference position for the same measurement object.
上記方法において、前記測定部による測定中に、前記測定部の回転走査周期または平面走査周期と同期させて、前記光路長切替部を前記第1基準位置および前記第2基準位置に切り替え、前記第1基準位置に基づく断層画像の前記第1基準位置側の部分と、前記第2基準位置に基づく断層画像の前記第2基準位置側の部分とを合成して合成断層画像を取得するのが好ましい。 In the above method, during the measurement by the measurement unit, the optical path length switching unit is switched to the first reference position and the second reference position in synchronization with the rotational scanning period or the planar scanning period of the measurement unit, It is preferable to obtain a combined tomographic image by synthesizing the portion on the first reference position side of the tomographic image based on the first reference position and the portion on the second reference position side of the tomographic image based on the second reference position. .
また、本発明は、上記に記載の光断層画像化装置における断層画像取得方法であって、
測定部位情報が入力されることにより、前記パラメータ記憶部から前記第2基準位置のパラメータを読み出して、読み出した前記パラメータに応じて前記光路長切替部を切り替える断層画像取得方法を提供する。
The present invention also provides a tomographic image acquisition method in the optical tomographic imaging apparatus described above,
Provided is a tomographic image acquisition method for reading the parameter of the second reference position from the parameter storage unit by inputting measurement site information and switching the optical path length switching unit according to the read parameter.
上記の方法において、前記光プローブの先端と測定対象との距離を検出し、
検出した前記光プローブの先端と測定対象との距離が所定距離以上あるときは、前記第1基準位置を自動で選択するのが好ましい。
In the above method, the distance between the tip of the optical probe and the measurement object is detected,
When the detected distance between the tip of the optical probe and the measurement target is greater than or equal to a predetermined distance, it is preferable to automatically select the first reference position.
また、検出した前記光プローブの先端と測定対象との距離が所定距離以上あるときは、前記測定範囲の内縁部に最も近い測定対象の表面に前記第1基準位置を合わせるように、前記光路長調整部を調整するのが好ましい。 Further, when the detected distance between the tip of the optical probe and the measurement target is equal to or greater than a predetermined distance, the optical path length is adjusted so that the first reference position is aligned with the surface of the measurement target closest to the inner edge of the measurement range. It is preferable to adjust the adjustment unit.
また、前記測定部の回転に対応する円形の二次元断層画像を得る場合において、前記第1基準位置の調整量、および、調整後の前記第1基準位置と調整前の前記第1基準位置について得られる断層画像の中心との距離から、前記調整後の前記第1基準位置に基づいて得られた断層画像を補正して、調整前の前記第1基準位置について得られる断層画像と同様の画像を生成するのが好ましい。 Further, when obtaining a circular two-dimensional tomographic image corresponding to the rotation of the measurement unit, the adjustment amount of the first reference position, the adjusted first reference position, and the first reference position before adjustment. An image similar to the tomographic image obtained for the first reference position before adjustment by correcting the tomographic image obtained based on the adjusted first reference position from the distance from the center of the obtained tomographic image. Is preferably produced.
本発明によれば、波長掃引光源を用いるSS−OCTにおいて、測定の基準位置(ゼロパス位置)を測定可能範囲の内側と外側とに切替可能な構成としたことにより、測定関心領域の位置(深度)によらず、測定関心領域を高解像に測定することができる。
また、本発明の一態様では、ゼロパス位置を測定可能範囲の内側と外側とに切り替えて測定することにより得られた画像を合成することにより、測定可能範囲の全体について高解像な画像を得ることができる。
According to the present invention, in SS-OCT using a wavelength-swept light source, the measurement reference position (zero path position) can be switched between the inner side and the outer side of the measurable range. ), The measurement region of interest can be measured with high resolution.
In one embodiment of the present invention, a high-resolution image is obtained for the entire measurable range by synthesizing images obtained by switching and measuring the zero-pass position between the inside and outside of the measurable range. be able to.
また、本発明の一態様では、測定部位毎に、ゼロパス位置のパラメータが用意されており、オペレータが、測定部位がどこであるかの情報(測定部位情報)を入力するだけで、ゼロパス位置を自動で即時に切り替えて測定することができるので、測定の高速化および装置の利便性を向上させることができる。 Further, in one aspect of the present invention, a zero-pass position parameter is prepared for each measurement site, and the operator can automatically set the zero-pass position simply by inputting information on the measurement site (measurement site information). Thus, the measurement can be switched immediately and the measurement speed can be increased and the convenience of the apparatus can be improved.
さらに、本発明の一態様では、測定装置のプローブが測定対象(サンプル)から一定距離以上離れた状態であることを検知すると、自動的に、ゼロパス位置を測定可能範囲の内側に切り替え、さらには、プローブに最も近い測定対象の表面にゼロパス位置を合わせるので、表示画像において、表面付近の解像度を上げて全体の形状を把握し易くすることができ、測定の利便性を向上させることができる。 Furthermore, in one aspect of the present invention, when it is detected that the probe of the measuring device is at a certain distance or more from the measurement target (sample), the zero-pass position is automatically switched to the inside of the measurable range, Since the zero-pass position is aligned with the surface of the measurement object closest to the probe, it is possible to increase the resolution near the surface in the display image so that the overall shape can be easily grasped, and the convenience of measurement can be improved.
本発明に係る光断層画像化装置およびおよび断層画像取得方法を、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。 An optical tomographic imaging apparatus and a tomographic image acquisition method according to the present invention will be described below in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、本発明の断層画像取得方法を実施する本発明の光断層画像化装置の第1実施形態の概略構成を示すブロック図である。図1に示す光断層画像化装置10は、波長掃引光源を用い、測定光で測定対象を走査して反射光を得て、反射光と参照光との干渉光に基づいて測定光の光軸方向の断層画像を得る、いわゆるSS−OCT(Swept Source OCT)装置である。
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of an optical tomographic imaging apparatus of the present invention that implements a tomographic image acquisition method of the present invention. The optical
光断層画像化装置10は、光を射出する光源ユニット12と、光源ユニット12から射出された光を測定光と参照光に分岐し、かつ、測定光の測定対象からの反射光と参照光とを合波して干渉光を生成する分岐合波部14と、測定光を導光して測定対象に照射するとともに、測定対象からの反射光を受光する光プローブ16と、参照光の光路長を調整する光路長調整部18と、参照光の光路長を異なる光路長に選択的に切り替える光路長切替部34と、分岐合波部14で生成された干渉光を干渉信号として検出する干渉光検出部20と、干渉光検出部20で検出された干渉信号を処理する処理部22と、処理部22で取得された光断層画像(以下単に「断層画像」ともいう。)を表示する表示部24と、光路長調整部18および光路長切替部34を含む光断層画像化装置10の全体を制御する制御部32と、外部からの各種条件の入力や設定の変更等の指示入力を受け付ける操作部36とを有する。
The optical
また、光断層画像化装置10は、測定光の回転走査のために光プローブの測定部を回転させる回転駆動部26や、光源ユニット12から射出された光を分光する光ファイバカプラ28や、光源光(レーザ光)光を検出する検出部30aおよび反射光を検出する検出部30bを有する。また、各構成要素間の光の経路として光ファイバFBを用い、この光ファイバによって各部に光源光(レーザ光)La、測定光L1、参照光L2、反射光L3、および干渉光L4を導光している。以下、各部について詳細に説明する。
In addition, the optical
光源ユニット12は、半導体光増幅器40と、光分岐器42と、コリメータレンズ44と、回折格子素子46と、光学系48と、回転多面鏡50とを有し、周波数を一定の周期で掃引させたレーザ光Laを射出する。
The
半導体光増幅器(半導体利得媒質)40は、駆動電流が印加されることで、微弱な放出光を射出し、また、入射された光を増幅する。半導体光増幅器40には、光ファイバFB10の両端が接続されてループが形成されている。すなわち、光ファイバFB10の一端は、半導体光増幅器40から光が射出される部分に接続されており、光ファイバFB10の他端は、半導体光増幅器40に光を入射する部分に接続されており、半導体光増幅器40から射出された光は、光ファイバFB10に射出され、再び半導体光増幅器40に入射する。このように、半導体光増幅器40および光ファイバFB10で光路のループを形成することで、半導体光増幅器40および光ファイバFB10が光共振器となり、半導体光増幅器40に駆動電流が印加されることで、パルス状のレーザ光が生成される。
The semiconductor optical amplifier (semiconductor gain medium) 40 emits weak emission light and amplifies incident light when a drive current is applied. In the semiconductor
光分岐器42は、光ファイバFB10の光路上に設けられ、光ファイバFB11とも接続している。光分岐器42は、光ファイバFB10内を導波される光の一部を光ファイバFB11に分岐させる。コリメータレンズ44は、光ファイバFB11の他端、すなわち光ファイバFB10と接続していない端部の近傍に配置され、光ファイバFB11から射出された光を平行光にする。回折格子素子46は、コリメータレンズ44で生成された平行光の光路上に所定角度に傾斜して配置されている。回折格子素子46は、コリメータレンズ44から射出される平行光を分光する。
The
光学系48は、回折格子素子46で分光された光の光路上に配置されている。光学系48は、複数のレンズで構成されており、回折格子素子46で分光された光を屈折させ、屈折させた光を平行光にする。回転多面鏡50は、光学系48で生成された平行光の光路上に配置され、平行光を反射させる。回転多面鏡50は、図1中、R1方向に等速で回転する回転体である。回転多面鏡50は、回転軸に垂直な面が正八角形であり、平行光が照射される側面(八角形の各辺を構成する面)が、照射された光を反射する反射面で構成されている。回転多面鏡50は、回転することで、各反射面の角度を光学系48の光軸に対して変化させる。
The
光ファイバFB11から射出された光は、コリメータレンズ44、回折格子素子46、光学系48を通り、回転多面鏡50で反射される。反射された光は、光学系48、回折格子素子46、コリメータレンズ44を通り、光ファイバFB11に入射する。
The light emitted from the optical fiber FB11 passes through the
上述したように、回転多面鏡50の反射面の角度が光学系48の光軸に対して変化するため、回転多面鏡50が光を反射する角度は時間により変化する。このため、回折格子素子46により分光された光のうち、特定の周波数域の光だけが、再び光ファイバFB11に入射する。ここで、光ファイバFB11に入射する特定の周波数域の光は、光学系48の光軸と回転多面鏡50の反射面との角度により決まるため、光ファイバFB11に入射する光の周波数域は、光学系48の光軸と回転多面鏡50の反射面との角度の変化により変化する。
As described above, since the angle of the reflecting surface of the
光ファイバFB11に入射した特定の周波数域の光は、光分岐器42から光ファイバFB10に入射され、光ファイバFB10の光と合波される。これにより、光ファイバFB10に導光されるパルス状のレーザ光は、特定の周波数域のレーザ光となり、この特定周波数域のレーザ光Laが光ファイバFB1に射出される。ここで、回転多面鏡50が矢印R1方向に等速で回転しているため、再び光ファイバFB11に入射される光の波長λは、時間の経過に伴って一定の周期で変化する。これにより、光ファイバFB1に射出されるレーザ光Laの周波数も、時間の経過に伴って一定の周期で変化する。
The light in a specific frequency range that has entered the optical fiber FB11 is incident on the optical fiber FB10 from the
光源ユニット12は、このような構成であり、波長掃引されたレーザ光Laを光ファイバFB1側に射出する。
The
次に、分岐合波部14は、例えば2×2の光ファイバカプラで構成されており、光ファイバFB1、光ファイバFB2、光ファイバFB3、光ファイバFB4とそれぞれ光学的に接続されている。
Next, the branching / combining
分岐合波部14は、光源ユニット12から光ファイバFB1を介して入射した光Laを測定光L1と参照光L2とに分割し、測定光L1を光ファイバFB2に入射させ、参照光L2を光ファイバFB3に入射させる。また、分岐合波部14は、光ファイバFB3に入射され、光路長切替部34および光路長調整部18を経由して光ファイバFB3を戻り、再び分岐合波部14に入射した参照光L2と、光ファイバFB2に入射された測定光L1に基づいて光プローブ16で取得され、光ファイバFB2を戻って再び分岐合波部14に入射した、測定対象Sからの反射光L3とを合波し、光ファイバFB4に射出する。
The branching / combining
光プローブ16は、被検体内に挿入されて測定対象Sの測定を行う器具である。光プローブ16は、その基端部が光ファイバFB2と接続されており、光ファイバFB2から入射された測定光L1を、その先端部まで導光し、先端部の測定部において測定対象Sに照射するとともに、測定対象Sからの反射光L3を受光する。また、光プローブ16は、回転駆動部26によって測定部が回転され、測定光L1を、光プローブ16の軸周りに回転走査する。
The
図2に、光プローブ16の先端部の拡大断面図を示す。図2に示すように、光プローブ16は、プローブ外筒(シース)52と、プローブ外筒52の先端を閉塞するキャップ54と、光ファイバ56と、フレキシブルシャフト58と、固定部材(スリーブ)60と、光学レンズ62とを有する。
FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional view of the distal end portion of the
プローブ外筒52は、可撓性を有する筒状の部材であり、少なくともその先端部の測定光L1および反射光L3を通過させる部分は、光を透過する材料(透明な材料)で形成されている。
The probe
光ファイバ56は、プローブ外筒52の内部に挿通されており、その基端部が光ファイバFB2に接続され、その先端が測定部となる光学レンズ62に接続されている。光ファイバ56は、光ファイバFB2から射出された測定光L1を光学レンズ62まで導波するとともに、光学レンズ62で取得した、測定光L1に対する測定対象Sからの反射光L3を、光ファイバFB2まで導波する。
The
光学レンズ62は、光ファイバ56の先端に、光学的に接続されて配置されている。光学レンズ62は、いわゆる半球レンズであり、光ファイバ56から射出された測定光L1を測定対象Sに対して集光する。また、光学レンズ62は、測定光L1の測定対象Sにおける反射光L3を集光し、光ファイバ56に入射させる。
The
光ファイバ56の先端と光学レンズ62の接続部分は、固定部材60によって保持されており、この固定部材60には、フレキシブルシャフト58が取り付けられている。フレキシブルシャフト58は、中空の部分に光ファイバ56を収容し、プローブ外筒52の基端部まで延在している。フレキシブルシャフト58の基端部は、回転駆動部26に接続されている。回転駆動部26は、フレキシブルシャフト58を回転駆動することで、光ファイバ56および光学レンズ62をプローブ外筒52に対し、例えば図2における矢印R2方向に回転させる。
A connecting portion between the tip of the
光ファイバ56は、プローブ外筒52に対して回転自在な状態で支持されている。また、光ファイバ56と光ファイバFB2とは、ロータリージョイント等で接続されており、光ファイバ56の回転が光ファイバFB2に伝達しない状態で、光学的に接続されている。
The
また、回転駆動部26は、回転エンコーダ(図示せず)を備えており、回転エンコーダからの信号に基づいて、光学レンズ62の位置情報(角度情報)から測定光L1の照射位置を検出し、位置情報として処理部22へ送る。
The
光プローブ16は、基本的に以上のような構成であり、回転駆動部26により光ファイバ56およびフレキシブルシャフト58が図2中矢印R2方向に回転されることで、光学レンズ62から射出される測定光L1を測定対象Sに対し矢印R1方向(プローブ外筒52の円周方向)に対し走査しながら照射し、反射光L3を取得する。これにより、プローブ外筒52の円周方向の全周において、測定対象Sを反射した反射光L3を取得することができる。
The
光路長調整部18は、参照光L2の光路長を調整する部分である。光路長調整部18は、分岐合波部14に接続され、レーザ光Laから分岐された参照光L2の導波路である光ファイバFB3に、光路長切替部32を介して接続されている。光路長調整部18と光路長切替部32とは、光ファイバFB6で接続されている。
The optical path
光路長調整部18は、光ファイバFB6から射出された参照光L2を平行光にする第1光学レンズ64と、第1光学レンズ64で平行光にされた光を集光する第2光学レンズ66と、第2光学レンズ66で集光された光を反射させる反射ミラー68と、第2光学レンズ66および反射ミラー68を固定的に支持する基台70と、基台70を光軸方向に平行な方向に移動させるミラー移動機構72とを有する。
The optical path
光路長調整部18は、第1光学レンズ64と第2光学レンズ66との距離を変化させることで参照光L2の光路長を調整し、測定光L1によって測定する測定対象の深度の基準位置(以下、ゼロパス位置という。)を設定する。
The optical path
第1光学レンズ64は、光ファイバFB6のコアから射出された参照光L2を平行光にするとともに、反射ミラー68で反射された参照光L2を光ファイバFB6のコアに集光する。第2光学レンズ66は、第1光学レンズ64により平行光にされた参照光L2を反射ミラー68上に集光するとともに、反射ミラー68により反射された参照光L2を平行光にする。このように、第1光学レンズ64と第2光学レンズ66とにより共焦点光学系が形成されている。反射ミラー68は、第2光学レンズ66で集光される光の焦点に配置されており、第2光学レンズ66で集光された参照光L2を反射する。
The first
光ファイバFB6から射出した参照光L2は、第1光学レンズ64により平行光になり、第2光学レンズ66により反射ミラー68上に集光される。その後、反射ミラー68により反射された参照光L2は、第2光学レンズ66により平行光になり、第1光学レンズ64により光ファイバFB6のコアに集光される。
The reference light L2 emitted from the optical fiber FB6 becomes parallel light by the first
ミラー移動機構72は、基台70を第1光学レンズ64の光軸方向(図1中、矢印A方向)に移動させる。ミラー移動機構72は、制御部32によって制御され、基台70を光軸方向に移動させることで、第1光学レンズ64と第2光学レンズ66との距離を変化させて、参照光L2の光路長を調整する。
The
光路長切替部34は、本発明の特徴とする部分であり、分岐合波部14と光路長調整部18との間に配置されている。分岐合波部14と光路長切替部34とは、光ファイバFB3で接続されており、光路長切替部34と光路長調整部18とは、光ファイバFB6で接続されている。
The optical path
光路長切替部34は、予め設定された2種類の光路長に切り替え可能な構成を有しており、制御部32からの制御により、光路長を選択的に切り替える。2種類の光路長の差は、光断層画像化装置10における測定可能範囲の深度の最大値と最小値の差にほぼ等しくなるように設定される。したがって、光路長切替部34の一方の光路長に対して光路長調整部18でゼロパス位置(深度方向の測定範囲の基準位置)が設定された後、光路長切替部34で光路長が切り替えられると、ゼロパス位置が、測定可能範囲の反対側の縁部に切り替わる。
The optical path
光路長切替部34は、光路長を切り替えると、選択されている光路、すなわち前後の光ファイバFB3,FB6に接続している光路長の情報をゼロパス情報として、制御部32に送る。
When the optical path length is switched, the optical path
光路長切替部34の具体的な構成は、所定の光路長に切り替えられるものであれば、特に限定されない。光路長切替部34としては、次のような構成を例示することができる。
The specific configuration of the optical path
例えば、光路長切替部34は、長さが異なる複数の光ファイバと、その光ファイバを切り替える光スイッチによって構成することができる。すなわち、図3の(A)に示すように、光路長切替部34を、光路長の異なる2本の光ファイバFB100およびFB102と、光ファイバFB3から射出された参照光L2を射出する光路を、光ファイバFB100およびFB102のどちらかに切り替える光スイッチSW1と、光スイッチSW1に連動して、光ファイバFB100および光ファイバFB102を切り替える光スイッチSW2とを有する構成とし、光スイッチSW1および光スイッチSW2を切り替えることで、参照光L2の光路長を瞬時に切り替える。
For example, the optical path
これにより、光スイッチSW1およびSW2により光ファイバFB100を経由する第1の光路と、光スイッチSW1およびSW2を切り替えて光ファイバFB102を経由する第2の光路とで、参照光L2の光路長を、光ファイバFB100と光ファイバFB102の光路差の分だけ変化させる。 Thus, the optical path length of the reference light L2 is changed between the first optical path that passes through the optical fiber FB100 by the optical switches SW1 and SW2 and the second optical path that switches the optical switches SW1 and SW2 and passes through the optical fiber FB102. It is changed by the amount of the optical path difference between the optical fiber FB100 and the optical fiber FB102.
また、別の例として、光路長切替部34は、複数の空間距離が選択できる光スイッチを用いて構成することができる。例えば、図3の(B)に示すように、光路長切替部34を、反射ミラーMR1およびMR2の位置が異なり光路長が異なる空間L1およびL2と、空間L1,L2を切り替える光スイッチSW1およびSW2とを有する構成としてもよい。
As another example, the optical path
また、光路長切替部34は、非接触で空間長を切り替える構成としてもよい。すなわち、図3の(C)に示すように、固定ミラーMR3とMEMSミラーまたはガルバノミラーMR4の振り角制御を用い、MEMSミラーまたはガルバノミラーMR3を予め設定された角度R3に振って、空間L3,L4を切り替えて、空間長を切り替えることにより、非接触で光路長を切り替えることができる。
Further, the optical path
あるいは、光路長切替部34は、反射ミラーの高速駆動によって光路長を切り替える構成としてもよい。例えば、光路長切替部34として、光路長調整部18を兼用し、または、光路長調整部18と同様の構成を光路長切替部34として別途設けて、ミラー移動機構72を用いた遅延器を高速で動作させて、光路長を切り替えることもできる。
Alternatively, the optical path
干渉光検出部20は、分岐合波部14で参照光L2と反射光L3とを合波して生成された干渉光L4を干渉信号として検出する。干渉光検出部20は、光ファイバFB4によって分岐合波部14と接続されている。干渉光検出部20の入り口側には、光ファイバカプラ28によって光ファイバFB1から光ファイバFB5に分岐したレーザ光Laの光強度を検出する検出器30aと、分岐合波部14からの干渉光L4の光強度を検出する検出器30bとが接続されており、検出器30aおよび検出器30bの検出結果が干渉光検出部20に送られる。干渉光検出部20は、検出器30aおよび検出器30bの検出結果に基づいて、干渉光L4の光強度のバランスを調整する。
The interference
処理部22は、干渉光検出部20で検出した干渉信号から断層画像を取得する。図4に、処理部22の概略構成を示す。図4に示すように、処理部22は、干渉信号取得手段80と、A/D変換手段82と、断層情報生成手段86と、画像補正手段88とを有する。
The
干渉信号取得手段80は、干渉光検出部20で検出された干渉信号を取得し、さらに、回転駆動機構26で検出された測定位置の位置情報、具体的には、回転方向における光学レンズ62の位置情報から検出された測定光L1の照射位置の情報を取得し、干渉信号と測定位置の位置情報とを対応付ける。
The interference
干渉信号と測定位置の位置情報との対応付けは、次のようにして行うことができる。
まず、光学レンズ62の1回転あたりの測定回数は、光学レンズ62の回転速度と、測定光L1の周波数を掃引させる周期とから決定される。光学レンズ62の回転、および、干渉信号の取得回数、すなわち測定光L1の掃引の周期は一定とすると、測定光L1による測定位置は、光学レンズ62の回転軸を中心として所定角度ずつ移動していく。
The correlation between the interference signal and the position information of the measurement position can be performed as follows.
First, the number of measurements per rotation of the
干渉信号を取得した位置が所定角度ずつ移動するため、それぞれの干渉信号の測定位置にライン番号nを対応付けることができる。例えば、光学レンズ62が1回転する間に干渉信号を1024回取得するものとすると、n=1〜1024のライン番号を、干渉信号の取得位置(測定位置)として割り当てることができる。なお、光学レンズ62は回転しているため、n=1024の測定位置とn=1の測定位置とは隣接する。測定位置の位置情報が対応付けられた干渉信号は、A/D変換手段82へ送られる。
Since the position where the interference signal is acquired moves by a predetermined angle, the line number n can be associated with the measurement position of each interference signal. For example, assuming that the interference signal is acquired 1024 times during one rotation of the
A/D変換手段82は、干渉信号取得手段80で測定位置の位置情報と対応つけられたアナログ信号として出力されている干渉信号をデジタル信号に変換する。デジタル変換された干渉信号は、断層情報生成手段86へ送られる。
The A /
断層情報生成手段86は、A/D変換手段82でデジタル信号に変換された干渉信号に対しFFT(高速フーリエ変換)処理を行い、周波数成分と強度との関係の情報を取得し、取得した情報を処理することで、深さ方向の断層画像を取得する。
The tomographic
ここで、断層情報生成手段86は、干渉信号と、制御部32から送られたゼロパス位置情報とから、設定されているゼロパス位置が、測定範囲の、光プローブ16から見て手前側(測定深度の浅い側、内側)なのか奥側(測定深度の深い側、外側)なのかを判断し、その判断結果に応じて、深さ方向の断層画像を生成する。ゼロパス位置が手前側であれば、FFT処理後の奥側に向かう方向の結果を用い、ゼロパス位置が奥側であれば、FFT処理後の奥側のゼロパス位置から手前側である光プローブ16の中心に向かう方向の結果を用いることで、測定範囲内で取得された適切な干渉信号から断層画像を生成することができる。
Here, the tomographic information generation means 86 uses the interference signal and the zero path position information sent from the
断層情報生成手段86における画像の生成は、「武田 光夫、「光周波数走査スペクトル干渉顕微鏡」、光技術コンタクト、2003、Vol41、No7、p426−p432」に記載の技術を用いて行うことができる。簡単に説明すれば、次のとおりである。 The generation of an image in the tomographic information generation means 86 can be performed using a technique described in “Mitsuo Takeda,“ Optical Frequency Scanning Spectrum Interference Microscope ”, Optical Technology Contact, 2003, Vol41, No7, p426-p432”. The following is a brief description.
測定光L1が測定対象Sに照射されたとき、測定対象Sの各深さからの反射光L3と参照光L2とがいろいろな光路長差をもって干渉しあう際の各光路長差lに対する干渉縞の光強度をS(l)とすると、干渉光検出部20において検出される干渉信号の光強度I(k)は、
I(k)=∫0 ∞S(l)[1+cos(kl)]dl
で表される。ここで、kは波数、lは光路長差である。上式は波数k=ω/cを変数とする光周波数領域のインターフェログラムとして与えられていると考えることができる。このため、断層情報生成手段86において、干渉光検出部20で検出したスペクトル干渉縞に高速フーリエ変換を施し、干渉光L4の光強度S(l)を決定することにより、測定対象Sの測定開始位置からの距離情報と反射強度情報とを取得し、断層画像を生成することができる。
When the measurement light L1 is irradiated onto the measurement object S, interference fringes with respect to each optical path length difference l when the reflected light L3 from the depth of the measurement object S and the reference light L2 interfere with each other with various optical path length differences. Is S (l), the light intensity I (k) of the interference signal detected by the
I (k) = ∫ 0 ∞ S (l) [1 + cos (kl)] dl
It is represented by Here, k is the wave number, and l is the optical path length difference. It can be considered that the above equation is given as an interferogram in the optical frequency domain with the wave number k = ω / c as a variable. For this reason, the tomographic information generation means 86 performs the fast Fourier transform on the spectral interference fringes detected by the interference
画像補正手段88は、断層画像生成手段86により生成された断層画像に対し、対数変換、ラジアル変換を施し、ライン番号順に配置し、光学レンズの回転中心を中心とした円形の画像とする。さらに、画像補正手段88は、断層画像に対し、鮮鋭化処理、平滑化処理等を施すことにより画質を補正する。画像補正手段88は、画質補正が施された断層画像を表示部24に送信する。
The
画像補正手段88から表示部24への断層画像の送信タイミングは、特に限定されず、1ラインの処理が終わる毎に表示部24へ送信し、表示部24において、1ライン毎に書き換えて表示させてもよいし、全ラインの処理、すなわち光学レンズ62を1周させて取得した全画像の処理が終了し、1枚の円形の断層画像が形成された段階で表示部24へ送信してもよい。
The transmission timing of the tomographic image from the
表示部24は、CRTやLCD等の表示装置であり、画像補正手段88から送信された断層画像を表示する。操作部36は、キーボードやマウス等の通常の入力手段を備える。また、表示部24に操作画面を表示し、操作部36として機能させてもよい。
The
制御部32は、光路長調整部18および光路長切替部34を含め、光断層画像化装置10の各部を制御する。制御部32には、処理部22、表示部24、操作部36が接続されている。例えば、制御部32は、操作部36の入力手段から入力されたオペレータの指示に基づいて、光路長切替部34や光路長調整部18の動作を制御する。また、制御部32は、処理部22における処理条件の入力や、表示部24の表示設定の変更等を行う。
The
また、制御部32は、光路長切替部34から送られてきたゼロパス位置情報を受け取って、処理部22の断層情報生成手段86に、そのゼロパス位置情報を供給する。
Further, the
次に、光断層画像化装置10の作用について説明する。
光断層画像化装置10では、測定に先立ち、まず、ゼロパス位置の初期設定が行われる。ゼロパス位置の設定は、制御部32が光路長調整部18を制御することにより行う。制御部32は、ミラー移動機構72を駆動して、基台70を矢印A方向に移動させることにより、測定可能領域内に測定対象Sが位置し、かつ、ゼロパス位置が測定対象Sの手前側(内側)となるように、光路長を調整して、ゼロパス位置を設定する。
Next, the operation of the optical
In the optical
このゼロパスの初期設定のとき、光路長切替部34は、短い方の光路長(第1光路長とする。)が選択された状態としておく。この第1光路長が、測定対象Sの手前側に設定されたゼロパス位置(第1ゼロパス位置とする。)に対応する。光路長切替部34は、第1光路長が選択されていること、すなわち手前側の第1ゼロパス位置が設定されていることを示す情報を、ゼロパス位置情報として制御部32へ送る。
At the initial setting of the zero path, the optical path
第1ゼロパス位置を設定した後、光プローブ16を被検体内に挿入して、測定を開始する。まず、光源ユニット12からレーザ光Laを射出する。射出されたレーザ光Laは、分岐合波部14により測定光L1と参照光L2とに分割される。測定光L1は、光プローブ16に導波されて、測定対象Sに照射される。測定光L1が測定対象Sの各深さ位置で反射されて得られた光が、反射光L3として光プローブ16に入射する。この反射光L3は、分岐合波部14へ送られる。
After setting the first zero-pass position, the
一方、参照光L2は、光路長切替部34を経由して、光路長調整部18に入射される。そして、光路長調整部18により光路長が調整された参照光L2が、再び光路長切替部34を経由して分岐合波部14に入射される。分岐合波部14では、測定対象Sからの反射光L3と、光路長調整部18により光路長が調整された参照光L2とを合波して、反射光L3と参照光L2との干渉光L4を生成する。干渉光は、干渉光検出部20に送られ、干渉信号として検出される。
On the other hand, the reference light L <b> 2 enters the optical path
干渉光検出部20で検出された干渉信号は、処理部22へ送られ、処理部22で断層画像を作成するための処理が施される。処理部22は、まず、干渉信号取得手段80で、ライン番号n(nは任意の数)の干渉信号を取得し、A/D変換手段82で、干渉信号取得手段80が取得したアナログ信号の干渉信号をデジタル信号に変換する。次に、断層情報生成手段86で、A/D変換された干渉信号にFFT処理を行い、FFT処理の結果から、ライン番号nの断層画像を取得する。
The interference signal detected by the interference
このとき、断層情報生成手段86には、制御部32からゼロパス位置情報が送られており、そのゼロパス位置情報に応じて、ゼロパス位置の内側または外側のFFT処理後の結果を用いる。ここでは、ゼロパス位置は、測定対象Sの内側に設定されているので、FFT処理後の外側に向かう方向の結果を用いる。これにより、ゼロパス位置から外側へ一定距離の範囲が測定可能範囲となる。
At this time, zero path position information is sent from the
このようにして取得された断層画像は、画質補正手段88に送られ、ラジアル処理、鮮鋭化処理等の、表示するための画像処理が施される。その後、表示部24に送られて表示される。
The tomographic image acquired in this way is sent to the image quality correction means 88 and subjected to image processing for display such as radial processing and sharpening processing. Then, it is sent to the
このようにして取得された断層画像の模式図を図5(A)に示す。図5(A)において、画像の中心には、光プローブ16が映し出されている。符号112で示す円は、光プローブ16のプローブ外筒(シース)52の内面であり、符号114で示す円がプローブ外筒52の外面である。また、ゼロパス110は、プローブ外筒52の内面112にほぼ一致する位置に設定されている。したがって、ゼロパス110は、測定対象Sの手前側(内側)に設定されている。
A schematic diagram of the tomographic image acquired in this way is shown in FIG. In FIG. 5A, the
波長掃引光源を用いるSS−OCT装置では、例えば、ゼロパスから10mmまでが測定可能範囲となる。しかし、本発明者の知見によれば、この測定可能範囲内であっても、全範囲において均一に高解像な画像が得られるわけではなく、ゼロパス位置に近い程、高解像な画像になり、ゼロパス位置から離れる程、低解像な画像になる。これは、低コヒーレンス光の特徴から、ゼロパス位置に近い程干渉信号が強く(干渉強度が大きく)、ゼロパス位置から遠い程干渉信号が弱く(干渉強度が小さく)なるためと考えられた。 In the SS-OCT apparatus using the wavelength swept light source, for example, the measurable range is from zero path to 10 mm. However, according to the knowledge of the present inventor, even within this measurable range, a uniform high resolution image is not obtained in the entire range, and the closer to the zero path position, the higher the resolution image. Thus, the farther from the zero-pass position, the lower the resolution of the image. This was considered due to the characteristic of low coherence light that the closer to the zero-path position, the stronger the interference signal (the higher the interference intensity), and the farther from the zero-path position, the weaker the interference signal (the interference intensity becomes smaller).
図5(A)の例では、ゼロパス110が、プローブ外筒52の内面112付近に設定されているため、測定範囲の手前側(内側)、すなわちゼロパス110からの距離が近い領域にある対象116については、高解像な断層画像を取得することができる。一方、測定範囲の奥側(外側)の領域にある対象118は、ゼロパス110からの距離が遠いため干渉信号が弱くなり、低解像な断層画像となってしまう。
In the example of FIG. 5A, since the zero
したがって、測定範囲の手前側にある対象116の領域が関心領域である場合には、ゼロパス110を測定範囲の内側縁部に設定して得られた図5(A)が、有効な画像となる。これに対し、測定範囲の奥側にある対象118の領域が関心領域である場合には、その関心領域について高解像な画像を得るために、光路長切替部34を切り替えて、ゼロパス位置を測定範囲の外側に切り替える。
Therefore, when the region of the
光路長切替部34は、測定中でも切り替えることができる。オペレータは、表示部24に表示された断層画像を観察し、関心領域がゼロパス位置から遠いために十分な断層画像が得られていないと判断した場合には、操作部36から、ゼロパス位置の切り替え指示を入力する。
The optical path
操作部36から入力された指示は、制御部32に送られ、制御部32が、光路長切替部34を切り替えるように制御する。それにより、光路長切替部34は、異なる光路長、ここでは長いほうの光路長(第2光路長とする。)に接続を切り替える。この第2光路長は、初期設定において手前側に設定された第1ゼロパス位置から所定距離だけ離れた、測定可能範囲の奥側の縁部に対応し、光路長切替部34が第2光路長に切り替えられることで、ゼロパス位置が、測定可能範囲の奥側の縁部の第2ゼロパス位置に切り替わる。
The instruction input from the
また、制御部32は、光路長切替部34を切り替えるとともに、第2光路長に切り替えたことを示す情報、すなわち、奥側の第2ゼロパス位置が設定されていることを示す情報を、ゼロパス位置情報として、処理部22の断層情報生成手段86へ送る。
In addition, the
光路長切替部34を切り替えた後、上述したのと同様の方法で、断層画像を取得する。このとき、処理部22の断層情報生成手段86では、制御部32からのゼロパス位置情報、すなわち、ゼロパスが外側に設定されているという情報に応じて、ゼロパス位置から内側へ向かう方向のFFT処理後の結果を用いる。これにより、ゼロパス位置から内側へ一定距離の範囲の断層画像が取得される。
After switching the optical path
このようにして取得された断層画像の模式図を図5(B)に示す。図5(B)では、測定範囲の奥側(外側)の縁部近傍にゼロパス110が設定されているので、測定範囲の中央より外側の領域は、ゼロパス110からの距離が近くなり、高解像な断層画像を取得することができる。したがって、測定範囲の外側の領域にある対象118が、高解像度で表示される。
A schematic diagram of the tomographic image acquired in this way is shown in FIG. In FIG. 5B, since the zero
ここで、ゼロパス110を測定範囲の外側に設定した場合、干渉光が測定対象の深くまで到達する必要があり干渉光は減衰するが、ゼロパス位置からの距離が近いためS/N比が上がり、高解像な断層画像を取得することができる。
Here, when the zero
一方、測定範囲の中央より手前側(内側)にある領域は、ゼロパス110からの距離が遠いため干渉信号が弱くなり、低解像な断層画像となる。したがって、測定範囲の内側の領域にある対象116が、低解像度で表示されている。
On the other hand, in the region on the front side (inside) of the center of the measurement range, the interference signal is weak because the distance from the zero
このように、本発明の光断層画像化装置10によれば、測定中であっても、ゼロパス位置を測定範囲の手前側(内側)と奥側(外側)とに切り替えることで、測定範囲のうち高解像な断層画像が取得できる深さ方向の領域を容易に切り替えることができ、関心領域を高解像な画像で取得することができる。
Thus, according to the optical
なお、上記では、ゼロパス位置の初期位置を測定範囲の手前側(内側)に設定し、測定範囲の奥側の位置へ任意に切り替えることとしたが、ゼロパス位置の初期位置を測定範囲の奥側(外側)に設定してもよい。 In the above, the initial position of the zero-pass position is set to the front side (inside) of the measurement range and arbitrarily switched to a position on the back side of the measurement range. However, the initial position of the zero-pass position is set to the back side of the measurement range. (Outside) may be set.
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図6は、本発明の光断層画像化装置の第2実施形態の概略構成を模式的に示すブロック図である。図6に示す光断層画像化装置100は、図1の光断層画像化装置10に、さらにパラメータ記憶部38を追加したものであり、その他の構成は光断層画像化装置10と基本的に同様であるので、同様の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。以下、主に、光断層画像化装置100が光断層画像化装置10と異なる点について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a block diagram schematically showing a schematic configuration of the second embodiment of the optical tomographic imaging apparatus of the present invention. The optical
光断層画像化装置100には、制御部32に接続されたパラメータ記憶部38が設けられている。パラメータ記憶部38は、測定部位および関心領域に応じたゼロパスの位置パラメータを記憶する。
The optical
光断層画像化装置100を医療用の装置とした場合、光プローブ16によって測定する部位(測定対象S)が、食道であるか、胃であるかなどのように異なる場合、主たる関心領域の表面からの深さは異なる。また、同じ測定部位であっても、目的や症状等によって、関心領域の深さは異なってくる。
When the optical
上述したように、コヒーレンス光によって断層画像の情報を取得するOCT装置では、ゼロパス位置に近い程、高解像な画像を得ることができ、ゼロパス位置から離れる程、画像が劣化する。したがって、関心領域について高解像な画像を得るための、ゼロパス位置の好ましい値は、それぞれの測定部位および関心領域によって異なることになる。 As described above, in an OCT apparatus that acquires tomographic image information using coherence light, a higher resolution image can be obtained as the position is closer to the zero-pass position, and the image is degraded as the distance from the zero-pass position is increased. Therefore, the preferred value of the zero-pass position for obtaining a high-resolution image for the region of interest will differ depending on the respective measurement site and region of interest.
なお、通常、測定範囲の手前側のゼロパス位置(第1ゼロパス位置)は、初期値として光プローブ16のプローブ外筒52の内面の位置に設定された、信頼度の高い位置なので、測定部位ごとに切り替えるゼロパス位置は、測定範囲の奥側(外側)の第2ゼロパス位置とするのが好ましい。
Normally, the zero-pass position (first zero-pass position) on the front side of the measurement range is a highly reliable position set as the initial position of the inner surface of the probe
上記より、光断層画像化装置100では、それぞれの測定部位に対応して、第2ゼロパス位置の位置パラメータを予め設定し、パラメータ記憶部38に記憶させる。さらに、好ましくは、それぞれの測定部位について、関心領域の深さ範囲に応じたゼロパス位置パラメータを、パラメータ記憶部38に記憶させる。
As described above, in the optical
また、光路長切替部34には、ゼロパス位置パラメータに対応する光路長の光路を複数用意し、パラメータに応じて切り替え可能とする。あるいは、光路長切替部34を、ゼロパス位置パラメータに応じて光路長を任意に切り替え可能な構成とする。
Further, the optical path
光路長切替部34が任意に光路長を変更できる構成の場合には、パラメータ記憶部38に記憶されるパラメータを、オペレータが自由に設定できるようにしてもよい。また、単に、第2ゼロパス位置の切り替え位置を段階的に用意するとともに、各位置に対応するパラメータをパラメータ記憶部38に記憶させておき、オペレータが関心領域の深度の範囲を選択することで、第2ゼロパス位置を切り替えられるようにしてもよい。
When the optical path
図7を参照して、光断層画像化装置100における第2ゼロパス位置の設定方法を説明する。測定開始時または測定中において、オペレータによる操作部36からの指示入力があると、制御部32は、入力された測定部位情報または関心領域の深さ情報を取得し(ステップS11)、取得した測定部位情報に基づいて、パラメータ記憶部38から、その測定部位情報に対応するパラメータを選択し、読み出す(ステップS12)。
With reference to FIG. 7, a method of setting the second zero-pass position in the optical
次に、制御部32は、パラメータ記憶部38から読み出したパラメータに応じて光路長切替部34を切り替えて、参照光L2の光路長を切り替える(ステップS13)。参照光L2の光路長が切り替わることで、ゼロパス位置が切り替わる。
Next, the
また、制御部32は、ステップS13で光路長切替部34を切り替えるとともに、処理部22へ、パラメータ記憶部38から読み出したパラメータに対応するゼロパス位置情報を供給する。処理部は、断層情報生成手段86での断層画像の生成において、処理部22から供給されたゼロパス位置情報に応じた干渉信号について処理をすることで、適切な領域の断層情報を生成する。
In addition, the
このように、測定部位および関心領域によってパラメータを保持することにより、測定部位および関心領域に応じて、容易にゼロパス位置を切り替えることができる。また、測定部位および関心領域を、測定中に変更する場合であっても、容易にゼロパス位置を切り替えることができ、測定を高速化できるとともに、光断層画像化装置の利便性をより一層向上させることができる。 In this way, by holding parameters according to the measurement site and the region of interest, the zero-pass position can be easily switched according to the measurement site and the region of interest. Further, even when the measurement site and the region of interest are changed during measurement, the zero-pass position can be easily switched, the measurement can be speeded up, and the convenience of the optical tomographic imaging apparatus is further improved. be able to.
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
上述の第1実施形態および第2実施形態では、関心領域に応じて、手前側(内側)にゼロパス位置を設定して取得した断層画像と、奥側(外側)にゼロパス位置を設定して取得した断層画像とが、それぞれ得られた。そして、そのようにして得た画像は、図5(A)および(B)を用いて説明したように、ゼロパス位置に近い領域については高解像で、ゼロパス位置から遠い領域についてはそれよりも低解像な画像となっていた。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment and the second embodiment described above, the tomographic image acquired by setting the zero path position on the near side (inside) and the zero path position on the back side (outside) are acquired according to the region of interest. Obtained tomographic images. Then, as described with reference to FIGS. 5 (A) and 5 (B), the image thus obtained has high resolution in the region close to the zero-pass position, and more than that in the region far from the zero-pass position. The image was low resolution.
これに対し、本実施形態では、手前側(内側)にゼロパス位置を設定して取得した断層画像と、奥側(外側)にゼロパス位置を設定して取得した断層画像とを合成し、全体として高解像な断層画像を取得する。 On the other hand, in the present embodiment, the tomographic image acquired by setting the zero path position on the near side (inside) and the tomographic image acquired by setting the zero path position on the back side (outside) are combined, and as a whole Acquire high-resolution tomographic images.
図8は、本実施形態の光断層画像化装置における処理部22Aの概略構成を示すブロック図である。図8に示す処理部22Aは、断層情報生成手段86と画質補正手段88との間に、画像合成手段87を有している点が、上述の例における処理部22(図4参照)と異なっている。また、本実施形態では、処理部22A以外の構成は、上記第1実施形態の光断層画像化装置10または第2実施形態の光断層画像化装置100と同様である。以下では、図1の光断層画像化装置10を参照して本実施形態について説明する。
FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of the
本実施形態において、光断層画像化装置10では、まず、光路長切替部34が第1光路長に切り替えられている状態で、光路長調整部18によって、ゼロパス位置の初期設定が行われる。それにより、初期設定値として、光プローブ16のプローブ外筒52の内面に、第1ゼロパス位置が設定され、この位置が測定範囲の最も内側となる。次に、操作部36からの指示入力により、制御部32によって、光路長切替部34が第2光路長に切り替えられ、第2ゼロパス位置に切り替わる。
In the present embodiment, in the optical
制御部32は、回転駆動機構26により光プローブ16の光学レンズ62(図2参照)を回転させるとともに、その回転走査周期と同期させて、光路長切替部34によってゼロパス位置を測定範囲の内側と外側に切り替えながら、測定対象Sの測定を行う。例えば、光学レンズ62の1回転毎に、測定範囲の内側の第1ゼロパス位置と、外側の第2ゼロパス位置とが切り替えられる。
The
光断層画像化装置10を、測定光L1を平面走査させる装置とした場合には、光学レンズの平面走査周期と同期させて、ゼロパス位置を切り替えて測定すればよい。
When the optical
処理部22Aは、光プローブ16で得られた反射光L3に基づく干渉光L4から検出された干渉信号を受け取って、干渉信号取得手段80において、干渉信号と、測定位置の位置情報とを対応付ける。測定位置の位置情報が対応付けられた干渉信号は、A/D変換手段82でデジタル信号に変換され、断層情報生成手段86へ送られる。
The
断層情報生成手段86は、光路長切替部34におけるゼロパスの切り替え時の情報に基づいて、第1ゼロパス位置で取得された干渉信号と、第2ゼロパス位置で取得された干渉信号とを分け、それぞれについて、対応するゼロパス位置情報に基づいて選択された干渉信号にFFT処理を行い、2つの断層画像を取得する。すなわち、第1ゼロパス位置で取得された干渉信号については、FFT処理後の奥側に向かう方向の結果を用いて断層画像情報を生成し、第2ゼロパス位置で取得された干渉信号については、FFT処理後の手前側に向かう方向の結果を用いて断層画像情報を生成する。これにより、同一の測定対象Sについて、測定範囲の手前側(内側)が高解像な断層画像と、測定範囲の奥側(外側)が高解像な断層画像の2枚の画像を取得することができる。
The tomographic information generation means 86 separates the interference signal acquired at the first zero path position and the interference signal acquired at the second zero path position based on the information at the time of switching the zero path in the optical path
次に、画像合成手段87は、断層情報生成手段86で得られた2つの断層画像を合成して、1つの合成画像を生成する。2つの断層画像は、取得された時刻がわずかに異なるので、両画像間には若干の変動が含まれると考えられる。そのため、両画像の縮尺を合わせることにより、その変動等を補正して、画像合成を行うのが好ましい。両画像は、例えば、第1ゼロパス位置の画像と第2ゼロパス位置の画像のそれぞれで、プローブ外筒52の外面と、測定対象Sの表面の同位置との距離を算出し、片方の値に一致させるようにすることで、その縮尺を合わせることができる。
Next, the
画像合成手段87による画像合成方法は、例えば、図9に示すように、第1ゼロパス位置で得られた画像のうちの、ゼロパス位置から測定範囲の半分まで、すなわち画像の内側半分の、高解像な断層画像122と、第2ゼロパス位置で得られた画像のうちの、ゼロパス位置から測定範囲の半分まで、すなわち画像の外側半分の高解像な断層画像124とを、画像採用域の境界117で合わせ、全体が高解像な断層画像を得る方法が挙げられる。
For example, as shown in FIG. 9, the image composition method by the image composition means 87 is a high-resolution image from the zero-pass position to half of the measurement range, that is, the inner half of the image, of the images obtained at the first zero-pass position. The image
それぞれの画像における画像採用域の幅は、その画像のゼロパス位置から測定範囲の反対側の縁部までの間で、任意に変更できるようにするのが好ましい。例えば、操作部36からの入力により、各画像の採用域の幅を設定および変更できるようにしてもよい。それにより、画像採用域は、半径方向に50%(半分)ずつとすることや、内側70%、外側30%などのように、任意の比率とすることができる。
It is preferable that the width of the image adoption area in each image can be arbitrarily changed between the zero-pass position of the image and the edge on the opposite side of the measurement range. For example, the width of the adoption area of each image may be set and changed by input from the
画像採用域の境界領域は、幅を持たせ、境界領域の両画像に重み付けをしてつなぎ合わせるようにしてもよい。また、2つの画像の一方または両方について、測定範囲全体を画像採用域とし、すなわち、取得した画像全体を用い、重み付けをして合成してもよい。これらの条件の設定も、操作部36から任意に、または選択的に行えるようにすればよい。
The boundary area of the image adoption area may have a width, and both images in the boundary area may be weighted and connected. Further, for one or both of the two images, the entire measurement range may be used as an image adoption area, that is, the entire acquired image may be used for weighting and synthesis. These conditions may be set arbitrarily or selectively from the
画像合成手段87で合成された断層画像は、画質補正手段88によって画像補正が施され、表示部24に表示される。
The tomographic image synthesized by the
上記第3実施形態によれば、ゼロパス位置を手前側(内側)と奥側(外側)とに切り替えて2つの断層画像を取得し、それぞれの断層画像のうち高解像の部分を合成することで、全体として高解像な1つの断層画像を取得して、表示部24に表示できるので、深さの異なる関心領域である対象116と対象118の両方について、その場で直接、高解像な断層画像を確認することができる。
According to the third embodiment, the zero-pass position is switched between the front side (inside) and the back side (outside) to acquire two tomographic images, and the high-resolution part of each tomographic image is synthesized. Thus, since one tomographic image having a high resolution as a whole can be acquired and displayed on the
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
本実施形態では、ゼロパス位置を測定領域の内側と外側に切り替え可能な本発明の光断層画像化装置において、光プローブ16が測定対象Sから離れているときは、自動的に内側の第1ゼロパス位置に切り替えて、測定対象Sの表面付近がよく見えるようにする。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, in the optical tomographic imaging apparatus of the present invention capable of switching the zero path position to the inside and the outside of the measurement region, when the
図10は、本実施形態の光断層画像化装置における処理部22Bの概略構成を示すブロック図である。図10に示す処理部22Bは、A/D変換手段82の下流に、接触情報取得手段84を有している点が、上述の第1実施形態および第2実施形態における処理部22(図4参照)と異なっている。また、本実施形態では、処理部22B以外の構成は、上記第1実施形態の光断層画像化装置10または第2実施形態の光断層画像化装置100と同様である。
FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of the
接触情報取得手段84は、光プローブ16と測定対象Sの位置関係、すなわちそれらの距離を検出し、光プローブ16が測定対象Sに接触しているか否かの情報(接触情報)を取得して、その接触情報を制御部32へ出力する。
The contact
制御部32は、接触情報取得手段84から接触情報を受け取ると、その情報に応じて光路長切替部34を制御する。すなわち、制御部32は、光プローブ16が測定対象Sから離れていた場合には、ゼロパス位置を、測定範囲の内縁部の第1ゼロパス位置に自動的に切り替えるように、光路長切替部34を制御する。なお、上述したように、第1ゼロパス位置は、光プローブ16のプローブ外筒52の内面に設定されている。
When receiving the contact information from the contact
このように、光プローブ16が測定対象Sから一定距離以上離れているときには、ゼロパス位置を第1ゼロパス位置に切り替えることにより、測定対象Sの表面の解像度を上げることができる。それにより、測定対象Sの全体の形状が把握し易くなり、測定の利便性を向上させることができる。
Thus, when the
以下に、接触情報取得手段84における接触情報の取得方法について説明する。
接触情報取得手段84は、A/D変換手段82でデジタル信号に変換された干渉信号を用い、光プローブ16の、測定光L1が透過する位置におけるプローブ外筒52の外表面の位置と、プローブ外筒52に最も近い測定対象Sの表面の位置とを検出して、それらの距離から、プローブ外筒52と測定対象Sとの接触状態を検出する。
Below, the contact information acquisition method in the contact information acquisition means 84 is demonstrated.
The contact information acquisition means 84 uses the interference signal converted into a digital signal by the A / D conversion means 82, and the position of the outer surface of the probe
プローブ外筒52の外表面の位置は、次のように検出する。
まず、任意の1ライン分の干渉信号にFFT処理を行って取得した、周波数成分と干渉強度との関係の情報において、その周波数成分を、深さ方向(回転中心から離れる方向)の情報に置き換えることで、深さ方向と強度との関係の情報を取得する。
The position of the outer surface of the probe
First, in the information on the relationship between the frequency component and the interference intensity obtained by performing the FFT process on the interference signal for an arbitrary line, the frequency component is replaced with information in the depth direction (the direction away from the rotation center). Thus, information on the relationship between the depth direction and the strength is acquired.
図12は、干渉信号にFFT処理を行って取得した計算結果(深さ方向の位置と干渉強度との関係)の一例を示すグラフである。図12では、横軸を深さ方向とし、縦軸を強度としている。図12において、強度のピークが検出されている深さが、物性が変わっている位置を示す。 FIG. 12 is a graph showing an example of a calculation result (relationship between position in the depth direction and interference intensity) obtained by performing FFT processing on an interference signal. In FIG. 12, the horizontal axis represents the depth direction, and the vertical axis represents the strength. In FIG. 12, the depth at which the intensity peak is detected indicates the position where the physical properties have changed.
光断層画像化装置10において、光プローブ16の光学レンズ62から射出された測定光L1が、最初に反射される物質は、プローブ外筒52であるため、図12における最初のピーク位置P1は、プローブ外筒52の外表面の位置を示すことになる。ここで、光プローブ16において、光学レンズ62とプローブ外筒52は、同軸に配置されている。したがって、光学レンズ62の光軸とプローブ外筒52の外周面との距離は、測定位置によらず一定となるので、1つのラインで検出したプローブ外筒52の外周面の位置を、全測定位置について用いることができる。
In the optical
なお、図12は、測定対象Sを測定したときの干渉信号による結果であるが、プローブ外筒52の外表面の位置の測定には、通常は、測定対象Sを測定しないときの干渉信号を用いる。その場合は、図12において、ピークP1より深い位置のピークは表れない。
FIG. 12 shows the result of the interference signal when the measurement target S is measured. Usually, the measurement of the position of the outer surface of the probe
次に、プローブ外筒52と測定対象Sとの接触状態の検出について説明する。
まず、上述したプローブ外筒52の外周面の位置の検出と同様に、1ライン分の干渉信号にFFT処理を行い、深さ方向と干渉強度の情報を取得する。これにより、図12のようなグラフが得られる。
Next, detection of the contact state between the probe
First, similarly to the detection of the position of the outer peripheral surface of the probe
図12において、深さ方向に複数のピークが検出されている。この複数のピークのうち、最初のピークP1は、上述したように、プローブ外筒52の外周面を示し、ピークP1の次のピークP2が、測定対象Sの表面を示すことになる。
In FIG. 12, a plurality of peaks are detected in the depth direction. Among the plurality of peaks, the first peak P1 indicates the outer peripheral surface of the probe
この結果に基づき、接触情報取得手段84は、プローブ外筒52の外表面と測定対象Sの表面との距離を検出し、検出した距離から、プローブ外筒52と測定対象Sとの接触状態を検出する。すなわち、接触情報取得手段84は、プローブ外筒52と測定対象Sとの距離が閾値以下の場合は、プローブ外筒52と測定対象Sとが接触状態であると判定し、検出した距離が閾値より大きい場合は、プローブ外筒52と測定対象Sとが非接触状態であると判定する。
Based on this result, the contact information acquisition means 84 detects the distance between the outer surface of the probe
隣のラインについても同様にして、プローブ外筒52と測定対象Sとの接触状態を判定する。このような、判定をライン毎に、全測定領域、すなわちプローブ外筒52の全周について行う。次いで、接触情報取得手段84は、全周の測定対象Sとプローブ外周との接触状態の判定結果に基づいて、プローブ外筒52と測定対象Sとの接触領域の有無を検出して、その検出結果を接触情報として制御部32に出力する。
The contact state between the probe
次に、本発明の第4の実施形態の他の例について説明する。
上述の例では、ゼロパス位置を手前側(内側)に切り替えることとしたが、制御部32は、接触情報取得手段84からの接触情報に基づいて、ゼロパス位置を、最も近い測定対象Sの表面に合わせるように、光路長切替部34を調整してもよい。この場合は、接触情報として、プローブ外筒52と測定対象Sとの接触領域の有無の情報に加え、測定対象Sの位置(深さ)の情報も、接触情報取得手段84から制御部32に出力する。また、光路長切替部34は、第1ゼロパス位置を任意の位置に設定できる構成とする。
Next, another example of the fourth embodiment of the present invention will be described.
In the above example, the zero-pass position is switched to the near side (inside), but the
プローブ外筒52と測定対象Sとが非接触状態であると検出した場合に、ゼロパス位置を、プローブ外筒52と測定対象Sとの距離が最も近いラインのピークP2の位置に合わせることで、測定対象Sの表面付近を、より一層、高解像で測定することができる。
When it is detected that the probe
この場合は、処理部22の接触情報取得手段84が、全測定領域(光プローブ16の全周)のうち、プローブ外筒52と測定対象Sとの距離が一番近いライン番号における、測定対象Sの表面の位置、すなわちピークP2の位置の情報を、接触情報として制御部32に出力する。
In this case, the contact information acquisition means 84 of the
制御部32は、受け取ったピークP2の位置の情報に基づいて、プローブ外筒52の内周面に設定されている現在のゼロパス位置(第1ゼロパス位置)からのゼロパス位置の移動量を算出し、その結果に基づいて、光路長切替部34の光路長を切り替える。このようにして、ゼロパス位置を測定対象Sの表面と設定した後に、光プローブ16を回転走査させ、干渉信号を取得する。
The
ここで、処理部22は、取得した干渉信号より断層画像を生成するが、手前側(内側)のゼロパス位置を初期位置として設定された位置から移動させているので、そのままでは、通常通りの断層画像を生成することができない。すなわち、断層情報生成手段86は、第1ゼロパス位置がプローブ外筒52の内面に一致しているものとして、プローブ外筒52の中心から内面までの距離をオフセットとして各ラインに加えることで、図5や図11に示すような、プローブ外筒52の軸を中心とする円形の画像を生成する。しかし、移動後の第1ゼロパス位置は、プローブ外筒52の中心からさらに所定量移動した、等距離上を移動する。言い換えれば、移動後の第1ゼロパス位置は、元の第1ゼロパス位置、すなわちプローブ外筒52の内表面から所定量移動した、等距離上を移動する。そのため、第1ゼロパス位置を移動した後の干渉信号による画像は、元の処理設定のままでは、実際のプローブ外筒52と測定対象Sとの位置関係とは異なる様子を示してしまう。
Here, the
そこで、処理部22の断層情報生成手段86において、断層画像を生成するときに、ゼロパス位置の移動量と、元の画像の中心の距離を計算し、実際のプローブ外筒52を中心とした円表示となるように演算して表示する。すなわち、ゼロパス位置を移動させた移動量の分だけ画像を深さ方向(または光軸方向)にオフセットさせる。
Therefore, when the tomographic information generating means 86 of the
このように、測定対象Sとプローブ外周とが非接触状態である場合に、ゼロパス位置を測定対象Sの表面に設定することにより、より測定対象Sの表面付近を高解像で測定することができる。 In this way, when the measurement target S and the probe outer periphery are in a non-contact state, the vicinity of the surface of the measurement target S can be measured with higher resolution by setting the zero-pass position on the surface of the measurement target S. it can.
なお、上記の例では、第1ゼロパス位置の移動を、光路長切替部34の光路長の調整によって行っているが、光路長調整部18を調整することにより、第1ゼロパス位置を移動させるようにしてもよい。
In the above example, the movement of the first zero path position is performed by adjusting the optical path length of the optical path
なお、上記では、測定光を回転走査させる光断層画像化装置について説明したが、本発明の光断層画像化装置は、測定光を平面走査させて測定対象の光断層画像を生成する装置にも適用可能である。 In the above description, the optical tomographic imaging apparatus that rotationally scans the measurement light has been described. However, the optical tomographic imaging apparatus of the present invention is also an apparatus that generates an optical tomographic image of a measurement target by performing planar scanning of the measurement light. Applicable.
また、上記では、好ましい形態として、参照光L2の光路長を切り替えることで、ゼロパス位置を切り替える形態について説明したが、測定光L1の光路長を切り替えて、ゼロパス位置を切り替えるようにすることも可能である。 In the above description, the preferred embodiment has been described in which the zero path position is switched by switching the optical path length of the reference light L2. However, it is also possible to switch the zero path position by switching the optical path length of the measurement light L1. It is.
以上、本発明の光断層画像化装置および断層画像取得方法について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。 The optical tomographic imaging apparatus and tomographic image acquisition method of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements can be made without departing from the gist of the present invention. And changes may be made.
10、100 光断層画像化装置
12 光源ユニット
14 分岐合波部
16 光プローブ
18 光路長調整部
20 干渉光検出部
22、22A、22B 処理部
24 表示部
26 回転駆動部
28 光ファイバカプラ
30a、30b 検出部
32 制御部
34 光路長切替部
36 操作部
38 パラメータ記憶部
40 半導体光増幅器
42 光分岐器
44 コリメータレンズ
46 回折格子素子
48 光学系
50 回転多面鏡(ポリゴンミラー)
52 プローブ外筒(シース)
54 キャップ
56 光ファイバ
58 フレキシブルシャフト
60 固定部材(スリーブ)
62 光学レンズ
64 第1光学レンズ
66 第2光学レンズ
68 反射ミラー
70 基台
72 ミラー駆動機構
80 干渉信号取得手段
82 A/D変換手段
84 接触状態検出手段
86 断層情報生成手段
87 画像合成手段
88 画像補正手段
S 測定対象
DESCRIPTION OF
52 Probe outer tube (sheath)
54
62
Claims (18)
前記波長掃引光源から射出された光を測定光と参照光に分岐する分岐部と、
前記分岐部からの前記測定光を測定対象に照射するとともに、その測定対象からの反射光を取得する測定部を、外筒に内包する光プローブと、
前記参照光の光路長を調整することにより、測定深度方向の第1基準位置を測定範囲の内縁部に設定する光路長調整部と、
前記第1基準位置に対して測定深度が所定量異なり測定範囲の外縁部となる第2基準位置を与える光路長が予め設定されており、前記光路長調整部によって調整された前記参照光の光路長または前記反射光の光路長を変更して、前記第1基準位置と前記第2基準位置とを切り替える光路長切替部と、
前記光路長調整部および前記光路長切替部を制御する制御部と、
前記光路長調整部および前記光路長切替部の下流側に配置され、前記測定部で取得された反射光と前記参照光とを合波して干渉光を生成する合波部と、
前記合波部で生成された前記干渉光を干渉信号として検出する干渉光検出部と、
前記干渉光検出部で検出された前記干渉信号から断層画像を取得する断層画像取得処理部とを有する光断層画像化装置。 A wavelength swept light source;
A branching unit for branching light emitted from the wavelength swept light source into measurement light and reference light;
While irradiating the measurement light from the branch part to the measurement object, and a measurement part for acquiring the reflected light from the measurement object, an optical probe including in an outer cylinder,
An optical path length adjustment unit that sets the first reference position in the measurement depth direction at the inner edge of the measurement range by adjusting the optical path length of the reference light;
The optical path length of the reference light adjusted by the optical path length adjustment unit is preset with an optical path length that provides a second reference position that is a predetermined amount different in measurement depth from the first reference position and serves as an outer edge of the measurement range. An optical path length switching unit that switches between the first reference position and the second reference position by changing the length or the optical path length of the reflected light;
A control unit for controlling the optical path length adjusting unit and the optical path length switching unit;
A multiplexing unit that is arranged downstream of the optical path length adjustment unit and the optical path length switching unit, and combines the reflected light acquired by the measurement unit and the reference light to generate interference light;
An interference light detection unit that detects the interference light generated by the multiplexing unit as an interference signal;
An optical tomographic imaging apparatus comprising: a tomographic image acquisition processing unit that acquires a tomographic image from the interference signal detected by the interference light detection unit.
前記断層画像取得処理部は、同一の測定対象について、前記光路長切替部で切り替えられた前記第1基準位置および前記第2基準位置の両方に基づく2つの断層画像を取得する請求項1に記載の光断層画像化装置。 The control unit switches the optical path length switching unit to the first reference position and the second reference position during measurement by the measurement unit,
The tomographic image acquisition processing unit acquires two tomographic images based on both the first reference position and the second reference position switched by the optical path length switching unit for the same measurement target. Optical tomographic imaging device.
前記断層画像取得処理部は、前記第1基準位置に基づく断層画像の全部または前記第1基準位置側の部分と、前記第2基準位置に基づく断層画像の全部または前記第2基準位置側の部分とを合成して合成断層画像を取得する請求項2に記載の光断層画像化装置。 The control unit switches the optical path length switching unit to the first reference position and the second reference position in synchronization with a rotational scanning period or a plane scanning period of the measuring unit during measurement by the measuring unit,
The tomographic image acquisition processing unit includes the entire tomographic image based on the first reference position or a part on the first reference position side, and the entire tomographic image based on the second reference position or a part on the second reference position side. The optical tomographic imaging apparatus according to claim 2, wherein a combined tomographic image is acquired by combining the two.
前記制御部は、入力された測定部位情報に応じて前記パラメータ記憶部から前記第2基準位置のパラメータを読み出して、読み出した前記パラメータに応じて前記光路長切替部を切り替える請求項4に記載の光断層画像化装置。 Furthermore, it has a parameter storage unit that holds parameters of the second reference position set in advance for each measurement site,
The said control part reads the parameter of the said 2nd reference position from the said parameter memory | storage part according to the input measurement site | part information, and switches the said optical path length switching part according to the read said parameter. Optical tomographic imaging device.
前記制御部は、入力された指示情報に応じて、前記第2基準位置のパラメータを読み出して、読み出した前記パラメータに応じて前記光路長切替部を切り替える請求項5に記載の光断層画像化装置。 The parameter storage unit has a plurality of the parameters for one measurement site information,
The optical tomography apparatus according to claim 5, wherein the control unit reads a parameter of the second reference position in accordance with input instruction information, and switches the optical path length switching unit in accordance with the read parameter. .
前記制御部は、前記断層画像取得処理部が検出した前記光プローブの先端と測定対象との距離が所定距離以上あるときは、前記光路長切替部を前記第1基準位置に対応する光路に切り替える請求項1に記載の光断層画像化装置。 The tomographic image acquisition processing unit includes a detection unit that detects a distance between a tip of the optical probe and a measurement target;
The control unit switches the optical path length switching unit to an optical path corresponding to the first reference position when the distance between the tip of the optical probe detected by the tomographic image acquisition processing unit and the measurement target is equal to or greater than a predetermined distance. The optical tomographic imaging apparatus according to claim 1.
前記断層画像取得処理部は、前記測定部の回転に対応する円形の二次元断層画像を得るものであり、かつ、前記第1基準位置の調整量、および、調整後の前記第1基準位置と調整前の前記第1基準位置について得られる断層画像の中心との距離から、前記調整後の前記第1基準位置に基づいて得られた断層画像を補正する請求項8に記載の光断層画像化装置。 The optical probe includes a drive unit that rotates the measurement unit and an optical fiber that transmits the measurement light to the measurement unit and the reflected light from the measurement unit;
The tomographic image acquisition processing unit obtains a circular two-dimensional tomographic image corresponding to the rotation of the measuring unit, and the adjustment amount of the first reference position and the adjusted first reference position The optical tomographic imaging according to claim 8, wherein the tomographic image obtained based on the first reference position after the adjustment is corrected from a distance from the center of the tomographic image obtained for the first reference position before the adjustment. apparatus.
測定関心領域に応じて前記第1基準位置および前記第2基準位置の一方が選択された場合に、選択された一方の前記基準位置に前記光路長切替部を切り替えて、
前記切り替えた前記基準位置に基づく断層画像を取得する断層画像取得方法。 A tomographic image acquisition method in the optical tomographic imaging apparatus according to claim 1,
When one of the first reference position and the second reference position is selected according to the measurement region of interest, the optical path length switching unit is switched to the selected one of the reference positions,
A tomographic image acquisition method for acquiring a tomographic image based on the switched reference position.
前記測定部による測定中に、前記光路長切替部を前記第1基準位置および前記第2基準位置に切り替え、
同一の測定対象について、前記第1基準位置および前記第2基準位置の両方に基づく2つの断層画像を取得する断層画像取得方法。 A tomographic image acquisition method in the optical tomographic imaging apparatus according to claim 1,
During the measurement by the measurement unit, the optical path length switching unit is switched to the first reference position and the second reference position,
A tomographic image acquisition method for acquiring two tomographic images based on both the first reference position and the second reference position for the same measurement object.
前記第1基準位置に基づく断層画像の前記第1基準位置側の部分と、前記第2基準位置に基づく断層画像の前記第2基準位置側の部分とを合成して合成断層画像を取得する請求項13に記載の断層画像取得方法。 During the measurement by the measuring unit, the optical path length switching unit is switched to the first reference position and the second reference position in synchronization with the rotational scanning period or the planar scanning period of the measuring unit,
A combined tomographic image is obtained by synthesizing a portion on the first reference position side of a tomographic image based on the first reference position and a portion on the second reference position side of a tomographic image based on the second reference position. Item 14. The tomographic image acquisition method according to Item 13.
測定部位情報が入力されることにより、前記パラメータ記憶部から前記第2基準位置のパラメータを読み出して、読み出した前記パラメータに応じて前記光路長切替部を切り替える断層画像取得方法。 A tomographic image acquisition method in the optical tomographic imaging apparatus according to claim 5,
A tomographic image acquisition method for reading a parameter of the second reference position from the parameter storage unit and switching the optical path length switching unit according to the read parameter when measurement site information is input.
検出した前記光プローブの先端と測定対象との距離が所定距離以上あるときは、前記第1基準位置を自動で選択する請求項12に記載の断層画像取得方法。 Detecting the distance between the tip of the optical probe and the measurement object,
The tomographic image acquisition method according to claim 12, wherein the first reference position is automatically selected when the detected distance between the tip of the optical probe and the measurement target is a predetermined distance or more.
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