JP2009530614A - フーリエ領域光コヒーレンス・トモグラフィーに基づく実時間直角位相投影を実行するための方法、システム及びコンピュータプログラム製品 - Google Patents

Abstract

実時間直角位相投影に基づくFDOCTを実行するための方法、システム及びコンピュータプログラム製品が開示される。一実施形態によれば、複数のインターフェログラム信号が位相シフトされる。複数のインターフェログラム信号のそれぞれにフーリエ変換が適用される。複数の変換されたインターフェログラム信号の深さ依存性が後に除去される。複数の変換されたインターフェログラム信号のそれぞれについて、実直角位相成分と、虚数直角位相成分とが後に計算される。導かれた実成分を得るため、変換されたインターフェログラム信号の実直角位相成分が結合され、導かれた虚数成分を得るため、変換されたインターフェログラム信号の虚数直角位相成分が結合される。導かれた虚数成分と倍率との積に対し、導かれた実成分を加えることにより、対象の全範囲深さプロファイルが構成される。その後、全範囲深さプロファイルを用い対象の全範囲深さ画像が生成される。

Description

（政府の権利）
本書の主題は、アメリカ国立眼研究所(NEI)によって授与された連邦補助金番号No. EY013516によって支持されるアメリカ合衆国政府と共になされた。アメリカ合衆国政府はこの発明について所定の権利を有する。
（関連する出願への相互参照）
本出願は、2006年3月16日出願の米国仮特許出願No. 60/782,915の利益を主張する。この仮特許出願の内容は参照することにより全体が本書に援用される。

（技術分野）
本書に記述される主題は、フーリエ領域(FD)変換の利用、並びにそれらの干渉法及び光コヒーレンス・トモグラフィー(OCT)の分野への応用に関する。特に、本書に記述される主題は、FDOCTに基づく実時間直角位相投影の実行に関する。

近年の光コヒーレンス・トモグラフィー(OCT)の発達は、生物組織の高速断面像のためのフーリエ領域(FD)技術に集中してきた。すなわち、FD技術は、従来のOCT技術に対して増大する信号対雑音比(SNR)及び増大するロバスト性を提供する。FDOCT技術のSNRの優位は、より高速の画像取得に用いられてもよく、それによって生体の実用的な３次元OCT画像を可能とする。FDOCTにおいて、試料内の散乱体の位置は、試料からの後方散乱光と参照光との混合により生成される実数値のスペクトル インターフェログラム（spectral interferogram）のフーリエ変換によって取得される。インターフェログラムのフーリエ変換は、エルミート対称性（Hermititan symmetric）であり、それによって正及び負の距離が区別できない複素共役アーチファクト（artifact）を取り込む。実際に、この対称性のアーチファクトは、正又は負の移動範囲内全体に試料を設置することによって回避することができ、このようにして全画像の奥行き（depth）の潜在性の半分のみを利用する。このような片側だけ（one sided）の画像化は薄い対象物には適するが、FDOCTシステムの有限なスペクトル分解能に典型的に関係する、感度の特徴的な（characteristic）ロールオフにより、広がった対象物の画像化が限られる。

正及び負の距離が区別される全範囲（Full-range）画像化は、位相シフト干渉法から取り入れた技術を用いた干渉OCT信号の複素成分を間接的に測定することにより得られる。インターフェログラムの虚数成分は、９０度単位で参照反射（reference reflection）の位相をシフトさせることにより得られる。位相シフトは、離散的に進む（discretely stepped）圧電変換器(PZT)が搭載された反射体、又は参照アーム（reference arm）内の電気光学変調器を用い、分光計に基づくFDOCTシステムで実証されてきた。インターフェログラムを連続してシフトさせる１つの欠点は、重大な画像破損が、得られた実際の位相シフトにおける微小な偏差（例えば、色の偏差）から生じ、又は位相をシフトした捕捉の間の微小な（例えば、サブ波長（sub-wavelength））試料の動きから生じることである。

近年、直線偏光した光を用い、２つの位相をシフトした信号の瞬間的な捕捉が実証された。この技術は、複屈折試料に存在する潜在的な画像破損によって制限されたのと同様に、２つの位相をシフトした信号しか有しない（それは複素信号の再構成を制限する）ことによって制限された。分光計に基づくFDOCTシステム及び掃引信号源（swept source）(SS)FDOCTシステムのために３×３結合したファイバー結合器を用い、３つの位相をシフトしたインターフェログラムを瞬間的に捕捉する方法もまた使用されてきた。しかしながら、複素共役画像の再構成のためのこれらのタイプのシステムの能力は、ファイバー結合器に関する分割比の波長依存性によって限定されることがある。さらに、周波数シフトに基づく全範囲画像化へのアプローチが考慮されているが、この方法は分光計に基づくシステムと互換性（compatible with）がない。

注目すべきは、上記した位相をシフトしたFDOCT技術のすべては、位相器の波長依存性から生じるのと同様に、位相シフトの較正誤りから生じる画像破損を欠点として持っている。位相シフトの異常の補償により、及び位相シフトした取得の間での軸方向の試料の移動の計算により、対称性のアーチファクトの抑制を改善するための計算技術が以前から存在してきた。しかし、FDOCT画像に存在する複素共役アーチファクトの除去に取り組む方法はまったくなかった。
従って、FDOCT画像の複素共役アーチファクトを除去する有効な方法への要求が存在する。

本書に記述される主題は、FDOCTに基づく実時間直角位相投影を実行するための方法、システム及びコンピュータプログラム製品を含む。一の方法は、複数のインターフェログラム信号の位相シフトを含む。複数のインターフェログラム信号のそれぞれにフーリエ変換が適用される。複数の変換されたインターフェログラム信号の深さ依存性がその後に除去される。複数の変換されたインターフェログラム信号のそれぞれについて、実数（real）直角位相成分と、虚数直角位相成分とがその後に計算される。導かれた実数成分を得るため、変換されたインターフェログラム信号の実数直角位相成分が結合され、導かれた虚数成分を得るため、変換されたインターフェログラム信号の虚数直角位相成分が結合される。導かれた虚数成分と倍率（scaling factor）との積に対し、導かれた実数成分を加えることにより、対象の全範囲深さプロファイルが構成される。その後、全範囲深さプロファイルを用い、対象の全範囲深さ画像が生成される。

FDOCTに基づく実時間直角位相投影を実行するための本書に記述される主題は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又は任意のそれらの組合せで実行されてもよい。そのようなものとして、本書で用いられる"機能"又は"モジュール"という用語は、記述される特徴（feature）を実行するためのハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアを表す。１つの例示的な実行において、本書に記述される主題は、コンピュータ読取可能な媒体に実現されたコンピュータ実行可能な命令を含むコンピュータプログラム製品を用いて実行されてよい。本書に記述される主題を実行するのに適した例示的なコンピュータ読取可能な媒体は、ディスクメモリデバイス、チップメモリデバイス、プログラム可能な論理素子、特定用途向け集積回路、及びダウンロード可能な電気信号を含む。さらに、本書に記述される主題を実行するコンピュータプログラム製品は、単一の素子(device)若しくは計算プラットホームに存在することができ、又は複数の素子若しくは計算プラットホームに分散されることができる。

本書に記述される主題の好適な実施形態は、添付の図面を参照してここで説明される。
本主題は、フーリエ分解（Fourier decomposition）を用い、位相シフトした信号を直交基底系（basis set）に投影することにより、FDOCT画像内の複素共役アーチファクトを除去するための方法に関連する。一実施形態において、直角位相投影（quadrature projection）処理が用いられる。直角位相投影は、位相シフトした信号をベクトルとして表示することを含む。一般に上記ベクトルは、フーリエ変換される位相シフトした信号の実数成分及び虚数成分から導かれる。これらのベクトルはその後、実数軸及び虚数軸に投影される。直角位相投影処理に付随する１つの重要な特徴は、９０度シフト干渉法で誤って調整された位相シフトの影響を受けず、非(non-)９０度位相シフト手法での各位相シフトに対する象限位置（quadrant location）を予め決定することだけを必要とすることである。

図１は、本主題を実行するのに用いられてよい典型的なOCTシステムを図示する。図１は、前眼部（ocular anterior segment）の高速、実時間画像化に用いられる典型的な３×３掃引信号源OCT (SSOCT)システムに関連して本主題を記述するが、本書に記述される主題は一般に他のOCT用途に適用してもよく、又は任意の適切な干渉計装置又はシステムで実行されてもよい。

図１に関し、OCTシステム100は、光源102、半導体光増幅器(SOA)104、複数の検出器106_1…3、ファイバー結合器108、反射（reflectance）ミラー110、試料112、1/4(4^th)検出器114、第１の光サーキュレータ120、第２の光サーキュレータ122、及び再較正（recalibration ）干渉計116を含む。又、OCTシステム100は、処理装置132及びディスプレイユニット136を含んでもよい。

光源102は、任意の広帯域の短コヒーレンス長光源（例えば、複数の波長又はモードを持つ光源）、又は任意の同等の光源機構を含んでもよい。一実施形態において、光源102は波長可変（tunable）のファブリ・ペロー ファイバーリング掃引（swept）レーザであってよい。その代わり、必要に応じて光源102が狭帯域の光源を含んでもよい。光源102に続いてSOA104がある。一実施形態において、SOA104はブースター（booster）半導体光増幅器を含んでもよい。SOA104によって増幅された後、光源信号は光サーキュレータ120を経由してファイバー結合器108に進む。ファイバー結合器108は、３×３ファイバー結合器又はそれと同等の機構を含んでもよい。一実施形態において、ファイバー結合器108は、光源信号を３つの光路に分割するよう設計され、光ファイバーをベースとするスプリッタである。光サーキュレータ120は、光源102から試料アーム128及び参照アーム126に光をより効率良く送るために用いられる要素である。光サーキュレータ120は、試料から検出器106₁へ戻る後方散乱光の経路（routing）を補助（aids ）している。一の例示的な実施形態において、ファイバー結合器108からの３つの光路は、試料アーム128、参照アーム126、及び第２の光サーキュレータ122を経由して再較正干渉計116へ導かれる。同様に、ファイバー結合器108は、該結合器の分割比によって決まるインターフェログラム信号に、所定の位相シフトを生じさせるよう構成されてもよい。

試料アーム128において、光源信号は試料112に達すると共に、光の少量がファイバー結合器108に反射して戻る。参照アーム126において、光源信号は移動性の参照ミラー110に達すると共に、光源の信号光の一部がファイバー結合器108に反射して戻る。試料アーム128及び参照アーム126の両方から反射して戻る光線は、その後、参照ミラー110と試料112との経路長によって決まるファイバー結合器108内で（構成的又は破壊的方法のいずれかで）再結合される。試料112から反射され又は後方散乱された光と、参照ミラー110からの光との干渉縞は、試料112内の散乱の位置及び散乱振幅についての情報を含む。

反射された光を再結合した後、ファイバー結合器108は光信号を分割し、分割された光（すなわち、検出器信号）を検出器106_1…3に供給する。検出器106_1…3は、分光計、アレイ検出器、又は複素干渉信号を導くために検出器信号を処理する任意の同等の構成要素を含んでもよい。特に、参照ミラー110が参照アームでの経路長を変更するにつれ、検出器は、反射された光の一連の構成的及び破壊的結合を観測する。特に、一連の光結合は、インターフェログラムを生成するために用いられてよい。検出器106_1…3からの検出器信号は、最終的に処理装置132に受信される。一実施形態において、検出器信号は処理装置132に到達する前にフィルターをかけられてもよい。処理装置132は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、個人用デジタル補助装置（PDA）、及びそれと同等のもののような、任意の処理機構を含んでよい。特に、処理装置132は、フィルターをかけられた検出器信号から複素インターフェログラム信号を得るために計算を実行するのに関与する。その後、処理装置132は、ディスプレイユニット136に提供される信号出力を生成する。ディスプレイユニット136は、コンピュータモニター、ラップトップ画面、テレビジョン、及びそれと同等のもののような、任意の表示画面を含んでよい。特に、ディスプレイユニット136は、複素インターフェログラム信号から構成される、複素共役分解（resolved）された画像を表示可能である。

システム100は、複素共役分解されたFDOCT画像を容易に表示するよう構成されてもよい。特に、処理装置132は、以下の方法200を実行するために要求される、いくつもの計算の多いタスク（computation intensive tasks）を実行するのに適していてもよい。一実施形態において、処理装置132は、この目的を達成するためのソフトウェアプログラム、又は任意の他のコンピュータ読取可能な媒体を実行してもよい。

図２は、本書に記述される主題の実施形態に従う、実時間、直角位相投影に基づいたフーリエ領域(FD) 光コヒーレンス・トモグラフィー(OCT)を実行するための例示的な方法200を図示するフローチャートである。図２に関し、ブロック202で、複数のインターフェログラム信号のそれぞれは、誘発（induced）位相シフトによって分割される。一実施形態において、インターフェログラム信号は、位相シフトするFDOCTシステム内の検出器信号の干渉成分から得られる。検出器信号のインターフェログラム成分は、S_n(k)∝ΣA_mcos(2Δ_Ｚm k+θ_m +φ_n)で表されてよく、ここで、ΔZ_m,A_m及びθ_mはそれぞれ軸方向距離、反射率、及び解析される試料でのm番目の散乱体（例えば、偏光粒子又は孔）の相対位相を表す。同様に、φ_nは、n番目の位相シフトされた取得物に対して導入される付加的な位相シフトを表す。

３つの分離したインターフェログラム信号（又はインターフェログラム）、S₁(k), S₂(k), 及びS₃(k)が120度の公称（nominal）位相シフトによって分離される仮定を検討する。さらに具体的に言うと、各インターフェログラム信号は、前の信号に関して120度位相シフトされている。例えば、S₂(k)はS₁(k)に関して120度シフトされ、S₃(k)はS₂(k)から120度位相シフトされている。図３は、位相シフトされたインターフェログラム信号、S₁(k), S₂(k), 及びS₃(k)の例示的説明である。一実施形態において、インターフェログラム信号は、検出器106からの出力として提供される。

ブロック204で、各インターフェログラム信号のフーリエ変換が行われる。特に、インターフェログラム信号、S₁(k), S₂(k), 及びS₃(k)のそれぞれは、フーリエ変換操作を受ける。一実施形態において、それぞれ位相シフトされたインターフェログラム信号のフーリエ変換は、その値がサイン及びコサイン関数の和による、インターフェログラム信号の最小二乗フィット（fit）の係数である複素配列であってもよい。離散的にサンプルされたシステムについて、離散フーリエ変換（DFT）、又は高速フーリエ変換（FFT）（試料の数が２のべき乗である場合）が用いられてもよい。インターフェログラム信号が外部の位相シフト（つまり、波長未満に対応する）によってのみ異なるため、各信号のフーリエ変換、
は同一の深さプロファイル（depth profile）強度を持つ。しかし、図４に示すように、誘発位相シフトφ_nにより、それぞれ対応する深さにおける位相が異なる。図４は、複素平面における、フーリエ変換され位相シフトしたインターフェログラム信号を図示する。フーリエ変換されたインターフェログラム信号
は、角度θ_m＋φ_nで深さ分解した量
をプロット（plot）することにより複素平面上でベクトル的に（vectorally）表現され、ここでθ_mの可能な値は0から2πまでである。本主題に従うインターフェログラムを生成するため、付加的な反射体が用いられてもよいが、図４は目的の明瞭のために単一の反射体についての結果のみを示す。

図２に戻り、ブロック206で、誘発位相シフトφ_nに伴う全ての深さでの位相を揃えるため、位相θ_mの深さ依存性が除去される。位相シフトしたインターフェログラム信号の直角位相成分を正確に合計するため、2π分布（distribution）を満たすθ_mの知見が必要である。各反射体の位相を単純に計算する（account）ため、１つの検出器信号の位相プロファイルは、それぞれ位相シフトした信号から、その位相プロファイルを差引くことにより、１つの位相シフトした信号に対して人為的に（artificially）ゼロに揃えられ、このようにして、ファイバー結合器によって誘導された位相関係が維持される。一実施形態において、このことは第１の変換されたインターフェログラム信号の位相プロファイルを差引くことによって達成されてもよく、第１の変換されたインターフェログラム信号は、変換され位相シフトした信号のそれぞれから、正の実数軸に一致するよう任意に選択される。特に、式
が用いられてよい。一例として、第２の変換された信号
の整列（aligning）は、第１の信号の位相プロファイルから第２の信号の位相プロファイルを差引くことにより決定されてもよい（つまり、
）。単一の反射体について、この整列処理（つまり、位相の差引き）の結果が図５にベクトル的に示され、それは、変換された信号
が正の実数軸に一致し、一方で残りの位相シフトした信号は位相シフトφ_nによって導入された角度に強いられていることを示す。特に、シフトしたインターフェログラム信号の間の位相関係が維持される。この位相減算（subtraction）は、最大で半波長（たとえば、最大でπ）だけ各散乱体の無視できる軸方向シフトを生じさせ、それはOCＴで用いられる実際の光源のコヒーレンス長より非常に小さい。第１の変換された検出器信号についての位相が参照（reference）され、φ_nの知見が必要とされないことに注意されたい。

図２に戻り、ブロック208で、それぞれ位相参照された信号
の直角位相成分が決定される。図５の破線矢印に示されるように、このステップは、各ベクトル（それぞれ変換され位相シフトした信号に関連する）の実数軸及び虚数軸への投影を計算することと類似である。一実施形態において、このことは、単に複素数値（complex valued）化され変換された信号
を直交座標で表現すると共に、各インターフェログラムについて対応する実数部及び虚数部
を決定することにより、フーリエ分解によって実行されてもよい。

図５に関し、変換された信号
のそれぞれは、直交座標、又は"直角位相成分"に分解される。例えば、
は、直角位相成分
に分解され、
は、
に分解される。図５に明確に図示されていないが、
は、同様に直角位相成分
及び
に分解されるが、
が完全に実数軸上（及びそのために、成分
に等しい）に位置するため、
は値を持たない。

特に、コサイン及びサイン基底（basis）関数が直交するため、導かれた
及び
は、誘発位相シフトφ_nに関係なく直角位相にある。さらに具体的に、この操作は、それぞれ正の実数軸及び虚数軸に並ぶコサイン及びサイン基底関数に関し（with）、位相参照された信号のフーリエ分解に対応する。これらの分解された信号は、このように正確に90度の差で位相に分離され、このようにして直角位相にあると称される。コサイン及びサイン基底関数を用いてフーリエ分解を選択することは一般的であるが、任意の直交基底関数の組に適合する直角位相投影アルゴリズムの処理に不可欠ではない。又、波数（つまり、波長の逆数）へのφ_nの依存性は、投影の直交性に影響を及ぼさない。
及び
は実数値であり、
の深さプロファイルは基準位置に関して対称であり、一方で
は非対称である。

図２に関し、ブロック210で、変換され位相シフトした信号の直角位相成分が結合される。90度位相シフト手法と共に用いられる場合、実数軸又は虚数軸に沿った投影のみが保持される。特に、直交成分の非ゼロ値は、誤って較正された位相シフト及び／又は試料ドリフトの結合を表す。直角位相投影が非90度位相シフト手法と共に用いられる場合、実数成分及び虚数成分は同様の振幅を持ち、両者は保持される。どちらの直角位相投影された成分が、δ_n ^RE=±1及びδ_n ^IM=±1を用いて表される軸に対し平行に並ぶか又は軸に対し平行でないかを決定するため、各φ_nの推定が必要とされる。各δ_nの符号がφ_nの象限位置にのみ依存するため、直角位相投影アルゴリズムは、実際の誘発位相シフトの較正誤り又はドリフトの影響を受けない。図６に示すように、関係
を用い、導かれた実数信号及び虚数信号がこのように決定される。

図２に戻り、任意のブロック212で、実数及び虚数の直角位相成分への異なる寄与を計算するため、導かれた直角位相成分
及び
が拡大縮小される。特に、導かれた実数及び虚数信号は、それらの各振幅を正規化するためにスケーリング（scaling）を必要としてもよい。最適の倍率を決定するため、種々の手法が用いられてもよい。例えば、実数及び虚数ベクトルの合計大きさの割当て（ration）を考慮することにより、正規化スカラー（scalar）が得られる。その代わり、強力な反射体からのあらゆる可能な複素共役アーチファクトを抑制するための最適な倍率βを決定するため、手動又はコンピュータによる反復プロセスが用いられてもよい。一実施形態において、
に対する
の最大値の比としてβを計算することにより、導かれた直角位相成分が互いに対して拡大縮小（scaled）される。他の実施形態において、拡大縮小(scaling)係数βは、導かれた虚数信号の全エネルギに対する、導かれた実数信号の全エネルギの比を表してもよい。特に、βは、
として表されてもよい。

図２に戻り、ブロック214で、複素共役分解された画像が得られる。一実施形態において、前記複素共役分解された画像（例えば、Ａスキャン超音波生体認証（A-scan ultrasound biometry））は、導かれた実数成分と、拡大縮小された虚数成分とを直接合計する、つまり、
により得られる。このことは、正及び負の距離の明確な区別を可能とする。図７に合計が示され、それは
における対称複素共役アーチファクトピークが、
における非対称ピークによって相殺されることを示し、それによって全範囲深さプロファイル
を生じさせる（これは複素共役分解された画像を構成するため最終的に用いられてよい）。

本書に記述された直角位相投影処理は、図１に示すように、３×３マイケルソン型干渉計のポートから同時に取得された、３つの非90度位相シフトしたインターフェログラムを用いて実証された。光源は、1310nmに中心がある84nmFWHMの光源バンド幅で、試料において8mWを超える平均出力（average power）の条件で、波長可変のファブリ・ペロー ファイバーリング掃引レーザ（例えば、マイクロンオプティクス（Micron Optics））であり、ブースター半導体光増幅器（例えば、インフェニックス（InPhenix））に続いた。光源は、前進及び後進掃引の両方を処理することにより6.67kHzの有効ライン速度の条件で、3.33kHzの三角波で駆動された。試料アームは、検流計が搭載された走査ミラーを有する特製のスリットランプ（slit lamp）上に搭載された。"最近接"アルゴリズムを用いてデータチャンネル（data channel）を再サンプリングするため、２×２ファイバーマイケルソン干渉計からの較正信号が使用された。すべての４つのチャンネルは、４つの光ダイオード検出器(例えば、ニューフォーカス（New Focus）; D_1-3, モデル1817, 及びD₄, モデル1617)から、10MHz(例えば、ナショナルインスツルメンツ（National Instruments） PCI 6115)で同時にデジタル化された。

試料での光強度（optical power）は、前眼部の画像化のために3.75mWに低減され、この値は総合感度（system sensitivity）を測定するために用いられた。複素共役抑制（suppression）及び総合感度測定は、試料アームでの-5OdB減衰器について、図８に表されている。複素共役分解されたＡ-スキャンは、対称アーチファクトの>30dB抑制を達成する。図８に示されるように、両面の画像深さは6.6mmであった。再結合損失に帰するピーク総合感度はDCの近くで103dBと測定され、深さ走査の両端で8dBだけ減少した。

図９は、人間の志願者の前眼部の生体内全深さ画像を図示する。画像は、直角位相投影処理と３×３ SS OCTシステムの組合せを用いて得られた。３×３干渉計からの位相シフトしたインターフェログラムが同時に得られたため、試料の移動に起因した複素共役分解された画像の破損は観測されなかった。一実施形態において、画像処理は、Ｃ^＋＋プログラム又は任意の他の適切なプログラム言語を実行する標準デスクトップコンピュータ（例えば、インテルペンティアムD 3.2 GHz）によって実行されてよい。最近接再サンプリング及び直角位相投影アルゴリズムは、毎秒6.7フレームで、フレーム当り800ラインに対し、1,024点のA-スキャンで実時間で実行及び表示されてもよい。図９において、生成された複素共役分解された画像901は、分解されていない画像902（フーリエ変換された検出器出力を平均して得られる）に対して比較された。特に、画像901は全深さの、生体内で得られた人間の前眼部のアーチファクトの無い画像を実証する。反対に、画像902は、複素共役アーチファクトによって改変された人間の前眼部を図示する。

結論として、任意の空間（spaced）位相シフトと共に、複素共役分解されたFDOCTのための方法が提示される。この方法は、３×３ファイバー結合器を用いて〜120度位相シフトした干渉法について記述されたが、本主題は一般に、他の位相シフト技術によって得られ誤って較正された位相シフトの補正に適用できる。

本書に記述される主題の範囲を逸脱しない限り、本書に記述される主題の各種の詳細を変更してよいことは理解されるであろう。さらに、前述の記述は説明を目的としたものに過ぎず、限定を目的としたものではない。

本書に記述された主題の実施形態に従う例示的なOCT干渉法システムを示す図である。 本書に記述される主題の実施形態に従う、直角位相投影処理を実行するための例示的なプロセスを図示するフローチャートである。 本書に記述される主題の実施形態に従う、位相シフトされたインターフェログラム信号を示す図である。 本書に記述される主題の実施形態に従い、複素平面においてベクトル的に表現されフーリエ変換された信号を示す図である。 本書に記述される主題の実施形態に従う、実数軸及び虚数軸へのベクトルの投影を示す図である。 本書に記述される主題の実施形態に従い、導かれた実数信号及び虚数信号を示す図である。 本書に記述される主題の実施形態に従い、全範囲深さプロファイルを決定するための対称複素共役アーチファクトピークの相殺を示す図である。 本書に記述される主題の実施形態に従い、複素共役分解されたＡ-スキャンを示すチャートである。 本書に記述される主題の実施形態に従い、前眼部の生体内全深さ画像の対である。

Claims (33)

1. 対象の全範囲画像を生成するための実時間直角位相投影処理を実行する方法であって、前記方法は：
   (a)光源から関心ある対象に光を投影すると共に前記対象及び少なくとも１つの参照光源から反射される光を検出することで生成される複数のインターフェログラム信号のそれぞれに、フーリエ変換を適用する段階と、
   (b)前記複数の変換されたインターフェログラム信号に関連する相対位相の深さ依存性を除去する段階と、
   (c)前記複数の変換されたインターフェログラム信号のそれぞれについて、実数直角位相成分と、虚数直角位相成分とを計算する段階と、
   (d)導かれた実数成分を生成するため、前記変換されたインターフェログラム信号の前記実数直角位相成分を結合すると共に、導かれた虚数成分を生成するため、前記変換されたインターフェログラム信号の前記虚数直角位相成分を結合する段階と、
   (e)前記導かれた虚数成分と倍率との積に、前記導かれた実数成分を加えることにより、前記対象の全範囲深さプロファイルを構成する段階と、
   (f)前記全範囲深さプロファイルを用い、前記対象の全範囲深さ画像を生成する段階と、
   を備える方法。
2. 前記複数のインターフェログラム信号は、第１のインターフェログラム信号と残りの複数のインターフェログラム信号とを含み、前記残りの複数のインターフェログラム信号のそれぞれは、誘発位相シフトの角度に従って前記第１のインターフェログラム信号から位相シフトされる請求項１記載の方法。
3. 前記除去段階は、前記複数の変換されたインターフェログラム信号に属する第１の変換されたインターフェログラム信号の位相プロファイルを、残りの複数の変換されたインターフェログラム信号のそれぞれから差引く段階を含む請求項１記載の方法。
4. 前記差引き段階は、
   として表され、
   は前記第１の変換されたインターフェログラム信号であり、
   は前記残りの複数の変換されたインターフェログラム信号の１つを表す請求項３記載の方法。
5. 前記除去段階は：
   (a) 前記複数の変換されたインターフェログラム信号に属する第１の変換されたインターフェログラムのベクトル表現を、正の実数軸へ揃える段階と、
   (b) 残りの複数の変換されたインターフェログラム信号のそれぞれのベクトル表現を、誘発位相シフトの角度にシフトさせる段階と、
   を含む請求項１記載の方法。
6. 前記計算段階は、前記複数の変換されたインターフェログラム信号のそれぞれの、実数軸及び虚数軸へのベクトル投影を決定する段階を含む請求項１記載の方法。
7. 前記決定段階は、各ベクトル投影を直交座標で表現し、かつ各ベクトル投影についての実数直角位相成分と虚数直角位相成分とを得ることにより実行される請求項６記載の方法。
8. 前記結合段階はそれぞれ、前記導かれた実数成分を生成するため、前記ベクトル投影の前記実数直角位相成分を合計すると共に、前記導かれた虚数成分を生成するため、前記ベクトル投影の前記虚数直角位相成分を合計することを含む請求項７記載の方法。
9. 前記倍率は、前記導かれた実数成分及び前記導かれた虚数成分の合計大きさの比を含む請求項１記載の方法。
10. 前記倍率βは、
    として表される値を含み、ここで
    は前記導かれた実数成分の全エネルギであり、
    は前記導かれた虚数成分の全エネルギである請求項１記載の方法。
11. 前記複数のインターフェログラム信号は、検出器信号の干渉成分を含む請求項１記載の方法。
12. 前記全範囲深さプロファイルは、複素共役分解された画像を構成するために用いられる請求項１記載の方法。
13. 前記フーリエ変換は、離散フーリエ変換及び高速フーリエ変換の少なくとも１つを含む請求項１記載の方法。
14. 前記フーリエ変換は、サイン及びコサイン関数の和による、前記複数のインターフェログラム信号の少なくとも１つの最小二乗フィットの係数である値を有する複素配列を含む請求項１記載の方法。
15. 前記関心ある対象は、生体組織を含む請求項１記載の方法。
16. 前記生体組織は、人間の目の前眼部を含む請求項１５記載の方法。
17. 対象の全範囲画像を生成するための実時間直角位相投影処理を実行するシステムであって、前記システムは：
    (a) 光源から関心ある対象に光を投影すると共に前記対象及び少なくとも１つの参照光源から反射される光を検出することで生成される複数のインターフェログラム信号を生成するための干渉計；並びに
    (b)前記複数の変換されたインターフェログラム信号に関連する相対位相の深さ依存性を除去し、前記複数の変換されたインターフェログラム信号のそれぞれについて、実数直角位相成分と虚数直角位相成分とを計算し、導かれた実数成分を生成するため、前記変換されたインターフェログラム信号の前記実数直角位相成分を結合すると共に、導かれた虚数成分を生成するため、前記変換されたインターフェログラム信号の前記虚数直角位相成分を結合し、前記導かれた虚数成分と倍率との積に、前記導かれた実数成分を加えることにより、前記対象の全範囲深さプロファイルを構成し；及び前記全範囲深さプロファイルを用い、前記対象の全範囲深さ画像を生成するための処理装置、
    を備えるシステム。
18. 前記複数のインターフェログラム信号は、第１のインターフェログラム信号と残りの複数のインターフェログラム信号とを含み、前記残りの複数のインターフェログラム信号のそれぞれは、誘発位相シフトの角度に従って前記第１のインターフェログラム信号から位相シフトされる請求項１７記載のシステム。
19. 前記処理装置はさらに、前記複数の変換されたインターフェログラム信号に属する第１の変換されたインターフェログラム信号の位相プロファイルを、残りの複数の変換されたインターフェログラム信号のそれぞれから差引くことに適する請求項１７記載のシステム。
20. 前記位相プロファイルの差引きは、
    として表され、
    は前記第１の変換されたインターフェログラム信号であり、
    は前記残りの複数の変換されたインターフェログラム信号の１つを表す請求項１９記載のシステム。
21. 前記処理装置はさらに、
    (a) 前記複数の変換されたインターフェログラム信号に属する第１の変換されたインターフェログラムのベクトル表現を、正の実数軸へ揃え、
    (b) 残りの複数の変換されたインターフェログラム信号のそれぞれのベクトル表現を、誘発位相シフトの角度にシフトさせる、
    ことに適する請求項１７記載のシステム。
22. 前記処理装置はさらに、前記複数の変換されたインターフェログラム信号のそれぞれの、実数軸及び虚数軸へのベクトル投影を決定することに適する請求項１７記載のシステム。
23. 前記処理装置はさらに、各ベクトル投影を直交座標で表現し、かつ各ベクトル投影についての実数直角位相成分と虚数直角位相成分とを得ることに適する請求項２２記載のシステム。
24. 前記処理装置はさらに、それぞれ、前記導かれた実数成分を生成するため、前記ベクトル投影の前記実数直角位相成分を合計すると共に、前記導かれた虚数成分を生成するため、前記ベクトル投影の前記虚数直角位相成分を合計することに適する請求項２３記載のシステム。
25. 前記倍率は、前記導かれた実数成分及び前記導かれた虚数成分の合計大きさの比を含む請求項１７記載のシステム。
26. 前記倍率βは、
    として表される値を含み、ここで
    は前記導かれた実数成分の全エネルギであり、
    は前記導かれた虚数成分の全エネルギである請求項１７記載のシステム。
27. 前記複数のインターフェログラム信号は、検出器信号の干渉成分を含む請求項１７記載のシステム。
28. 前記全範囲深さプロファイルは、複素共役分解された画像を構成するために用いられる請求項１７記載のシステム。
29. 前記フーリエ変換は、離散フーリエ変換及び高速フーリエ変換の少なくとも１つを含む請求項１７記載のシステム。
30. 前記フーリエ変換は、サイン及びコサイン関数の和による、前記複数のインターフェログラム信号の少なくとも１つの最小二乗フィットの係数である値を有する複素配列を含む請求項１７記載のシステム。
31. 前記関心ある対象は、生体組織を含む請求項１７記載のシステム。
32. 前記生体組織は、人間の眼の前眼部を含む請求項３１記載のシステム。
33. (a)光源から関心ある対象に光を投影すると共に前記対象及び少なくとも１つの参照光源から反射される光を検出することで生成される複数のインターフェログラム信号のそれぞれに、フーリエ変換を適用する段階と、
    (b)前記複数の変換されたインターフェログラム信号に関連する相対位相の深さ依存性を除去する段階と、
    (c)前記複数の変換されたインターフェログラム信号のそれぞれについて、実数直角位相成分と、虚数直角位相成分とを計算する段階と、
    (d)導かれた実数成分を生成するため、前記変換されたインターフェログラム信号の前記実数直角位相成分を結合すると共に、導かれた虚数成分を生成するため、前記変換されたインターフェログラム信号の前記虚数直角位相成分を結合する段階と、
    (e)前記導かれた虚数成分と倍率との積に、前記導かれた実数成分を加えることにより、前記対象の全範囲深さプロファイルを構成する段階と、
    (f)前記全範囲深さプロファイルを用い、前記対象の全範囲深さ画像を生成する段階と、
    を含むステップを実行するため、コンピュータ読取可能な媒体に実現されたコンピュータ実行可能な命令を含むコンピュータプログラム製品。