JP2014021128A - 断層映像生成方法及び断層映像生成装置 - Google Patents

断層映像生成方法及び断層映像生成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】断層映像生成方法及び断層映像生成装置を提供する。
【解決手段】ピクセルが配列されたパターンによって入射される光線の位相を変調させる空間光変調器の少なくとも一つの基本パターンを決定し、基本パターンに対して、垂直方向または水平方向に所定の個数ほどピクセルの配列を移動させる空間シフト変調を行って、基本パターンの複数のシフトパターンを獲得し、空間光変調器を通過して、対象体に入射された光線により獲得される光線のスペクトル信号を利用して、基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについての断層映像を生成し、生成された断層映像に基づいて、基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択し、選択されたパターンを利用して、対象体についての最終断層映像を生成する断層映像生成方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、光を利用して、断層映像を生成する断層映像生成方法及び断層映像生成装置に関する。
単色性、凝集性及び方向性を有する光の特性を利用して、現在、多様な分野で光を活用している。バイオ分野及び医療分野において、光は、組織または細胞の観察、病気の診断、またはレーザ手術などで多様に活用されている。
前記のような光の色々な特性を利用すれば、生きている組織または細胞の高解像度の撮影が可能であるので、人体または生命体を直接切開せずに、その内部構造を観察できる。したがって、医療分野では、各種の疾病の原因、位置及び進行経過などを容易かつ安全に把握するのに活用される。光を利用した人体の断層映像の撮影においては、人体または生命体の深いところの細胞または組織までに光を透過させるように、光の透過深さを増加させることが要求される。
本発明が解決しようとする課題は、光の透過深さが増加した断層映像生成方法及び断層映像生成装置を提供することにある。また、前記方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することにある。断層映像生成方法及び断層映像生成装置が解決しようとする課題は、前述したような課題に限定されず、他の課題も存在する。
本発明の一側面による断層映像生成方法は、ピクセルが配列されたパターンによって入射される光線の位相を変調させる空間光変調器の少なくとも一つの基本パターンを決定するステップと、前記基本パターンに対して、垂直方向または水平方向に所定の個数ほどピクセルの配列を移動させる空間シフト変調を行って、前記基本パターンの複数のシフトパターンを獲得するステップと、前記空間光変調器を通過して、対象体に入射された光線により獲得される光線のスペクトル信号を利用して、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについての断層映像を生成するステップと、前記生成された断層映像に基づいて、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択するステップと、前記選択されたパターンを利用して、前記対象体についての最終断層映像を生成するステップと、を含む。
本発明の一側面による断層映像生成装置は、光線を出力する光出力部と、ピクセルが配列されたパターンによって、光線の位相を変調させる空間光変調器と、前記空間光変調器の少なくとも一つの基本パターンを決定し、前記基本パターンに対して、垂直方向または水平方向に所定の個数ほどピクセルの配列を移動させる空間シフト変調を行って、前記基本パターンの複数のシフトパターンを獲得し、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれが、前記空間光変調器に順次に適用されるように、前記空間光変調器を制御する変調制御部と、前記空間光変調器を通過して、前記対象体に入射された光線により獲得される光線に基づいて、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについてのスペクトル信号を検出する検出部と、前記スペクトル信号を利用して、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについての断層映像を生成する映像生成部と、前記生成された断層映像に基づいて、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択する映像処理部と、を備え、前記映像生成部は、前記空間光変調器に前記選択されたパターンが適用されて獲得された光線のスペクトル信号を利用して、前記対象体の最終断層映像を生成する。
本発明の他の側面による光干渉断層撮影装置は、光線を出力する光出力部と、ピクセルが配列されたパターンによって、光線の位相を変調させる空間光変調器と、前記空間光変調器の少なくとも一つの基本パターンを決定し、前記基本パターンに対して、垂直方向または水平方向に所定の個数ほどピクセルの配列を移動させる空間シフト変調を行って、前記基本パターンの複数のシフトパターンを獲得し、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれが、前記空間光変調器に順次に適用されるように、前記空間光変調器を制御する変調制御部と、前記光出力部から出力された光線を、測定光線と参照光線とに分離し、前記測定光線を対象体に照射し、前記測定光線が対象体から反射されて戻った応答光線を受信する干渉計と、前記応答光線と前記参照光線とにより発生する干渉信号を検出し、前記干渉信号に基づいて、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについてのスペクトル信号を検出する検出部と、前記スペクトル信号を利用して、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについての断層映像を生成する映像生成部と、前記生成された断層映像に基づいて、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択する映像処理部と、を備え、前記映像生成部は、前記空間光変調器に前記選択されたパターンが適用されて獲得された干渉信号に基づいたスペクトル信号を利用して、前記対象体の最終断層映像を生成し、前記空間光変調器は、前記光出力部から出力された光線、前記測定光線または前記参照光線のうちいずれか一つの位相を変調させる。
本発明のさらに他の側面において、断層映像生成方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供する。
本発明によれば、対象体の断層映像を生成するにあたって、基本パターンに対して空間シフト変調を行って獲得された複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成するパターンを選択することによって、当該対象体の物質特性に最も適した位相変調量を反映したパターンを利用して、透過深さが増加した最適の断層映像を生成することができる。
本発明の一実施形態による断層映像生成装置を示すブロック図である。 （Ａ） 図１に示した空間光変調器により位相の変調されていない光線が対象体に透過されてフォーカシングされた様子を示す図であり、（Ｂ） 図１に示した空間光変調器により位相が変調された光線が対象体に透過されてフォーカシングされた様子を示す図である。 図１に示した変調制御部で、基本パターンの空間シフト変調を行って獲得した複数のシフトパターンを示す図である。 図１に示した変調制御部で、基本パターンの空間シフト変調を行って、複数のシフトパターンを獲得する作業を示す図である。 図１に示した映像処理部により生成された位相変調スペクトル映像のうち、規則的な位相変化を表す位相変調スペクトル映像を選別する作業を示す図である。 図１に示した断層映像生成装置の一実施形態に該当する光干渉断層撮影装置を示す図である。 本発明の一実施形態による断層映像生成方法を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態による断層映像生成方法を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態による断層映像生成装置を示すブロック図である。図１を参照すれば、断層映像生成装置１００は、光出力部１１０、空間光変調器１２０、変調制御部１３０、検出部１４０、映像生成部１５０及び映像処理部１６０から構成される。
図１に示した断層映像生成装置１００は、本実施形態の特徴が不明瞭になることを防止するために、本実施形態に係る構成要素のみが示されている。したがって、図１に示した構成要素以外に、他の汎用的な構成要素がさらに含まれてもよいことを、当業者ならば理解できるであろう。
本実施形態による断層映像生成装置１００は、光を利用して、対象体の断層映像を獲得する装置であって、光干渉断層撮影装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ： ＯＣＴ）、光干渉顕微鏡（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ： ＯＣＭ）及び光学顕微鏡のように、光干渉性に基づいて、断層映像を獲得できる全ての光学映像装置を含む。
光出力部１１０は、対象体１０に入射される光線を出力する。この時、光出力部１１０は、波長可変光、レーザなどを出力するが、これらに限定されない。光出力部１１０から出力された光線は、空間光変調器１２０を経て、対象体１０に入射される。
空間光変調器１２０は、ピクセルが配列されたパターンによって、光線の位相を変調させる。この時、空間光変調器１２０は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）となるが、これに限定されない。空間光変調器１２０の位相変調に係る具体的な説明は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を参照する。
変調制御部１３０は、空間光変調器１２０の少なくとも一つの基本パターンを決定し、基本パターンに対して空間シフト変調を行って、基本パターンの複数のシフトパターンを獲得する。変調制御部１３０は、獲得された基本パターン、及び基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれが、空間光変調器１２０に順次に適用されるように、空間光変調器１２０を制御する。
基本パターンは、空間シフト変調を行う基準となるパターンを表す。空間シフト変調は、一つの基本パターンに対して、垂直方向または水平方向に所定の個数ほどピクセルの配列を移動させたシフトパターンを獲得する。変調制御部１３０は、一つの基本パターンに対して、複数のシフトパターンを獲得する。変調制御部１３０の空間シフト変調に係る具体的な説明は、図３及び図４を参照する。
検出部１４０は、空間光変調器１２０を通過して、対象体１０に入射された光線により獲得される光線に基づいて、基本パターン、及び基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについてのスペクトル信号を検出する。この時、対象体１０に入射された光線により獲得される光線は、光線が対象体１０に入射されつつ、透過、反射、散乱などの現象により獲得される光線を表す。例えば、獲得される光線は、対象体１０に入射された測定光線により獲得された応答光線と参照光線との干渉現象を起こして獲得される光線となる。他の例として、獲得される光線は、応答光線と参照光線それぞれの二次ハーモニック信号間の干渉現象を起こして獲得される光線となる。ただし、これらに限定されない。
映像生成部１５０は、スペクトル信号を利用して、基本パターン、及び基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについての断層映像を生成する。例えば、変調制御部１３０は、基本パターンを空間光変調器１２０に適用し、検出部１４０は、適用された基本パターンについてのスペクトル信号を検出し、映像生成部１５０は、基本パターンのスペクトル信号についての断層映像を生成する。次いで、変調制御部１３０は、基本パターンを垂直方向または水平方向に空間シフト変調した第１シフトパターンを、空間光変調器１２０に適用し、検出部１４０は、第１シフトパターンについてのスペクトル信号を検出し、映像生成部１５０は、第１シフトパターンのスペクトル信号についての断層映像を生成する。同様に、変調制御部１３０は、第１シフトパターンとシフト方向及びシフト量を異ならせて、基本パターンを空間シフト変調した第２シフトパターン、第３シフトパターンなどの複数のシフトパターンを獲得し、映像生成部１５０は、複数のシフトパターンが順次に適用して獲得されたスペクトル信号を利用して、第２シフトパターン、第３シフトパターン及び残りのシフトパターンについての断層映像を獲得する。
映像処理部１６０は、各基本パターン、及び当該基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択する。この時、最も鮮明な断層映像は、対象体１０に入射された光線がいずれも同位相（ｉｎ−ｐｈａｓｅ）となる断層映像であって、対象体１０に入射された光線が同位相となる場合、同位相の光線が対象体１０の一点にフォーカシングされて、光線のエネルギーが最大に表れる。したがって、最も鮮明な断層映像は、獲得された断層映像で光のエネルギーが最大に表れる場合であって、獲得された断層映像のうち、最も高い光の強度、すなわち、最も明るい断層映像となる。映像処理部１６０は、各基本パターン、及び当該基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像として選択された断層映像に対応する一つのパターンを選択する。この時、映像処理部１６０が最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを決定する作業は、コンピュータアルゴリズムなどにより自動的に行われる。
本実施形態による映像処理部１６０は、少なくとも一つ以上のプロセッサに該当するか、または少なくとも一つ以上のプロセッサを含む。また、映像処理部１６０は、図１に示したように、断層映像生成装置１００の内部に位置するが、これに限定されず、断層映像生成装置１００の外部に位置してもよい。
映像生成部１５０は、映像処理部１６０で選択されたパターンを空間光変調器１２０に適用して検出されたスペクトル信号を利用して、対象体１０の最終断層映像を生成する。
本発明の一実施形態によって、断層映像生成装置１００は、複数の基本パターンを利用して、対象体１０に入射される光線それぞれの位相を変調して、対象体１０に最適化された最終断層映像を生成する。
これによれば、変調制御部１３０は、対象体１０に対して複数の基本パターンを決定し、複数の基本パターンそれぞれに対して、複数のシフトパターンを獲得する。この時、変調制御部１３０は、複数の基本パターンそれぞれが、他の基本パターンの空間シフト変調による光線の位相変化に対して非相関関係になるように、複数の基本パターンを決定する。一実施形態として、変調制御部１３０は、複数の基本パターンそれぞれが、他の基本パターンと互いに直交関係にあるように、複数の基本パターンを決定する。また、非相関関係にある複数の基本パターンは、アダマール（Ｈａｄａｍａｒｄ）パターンの順列（ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎ）に基づいて決定される。
変調制御部１３０は、複数の基本パターンそれぞれに対して空間シフト変調を行って、各基本パターンの複数のシフトパターンを獲得する。変調制御部１３０は、獲得された複数の基本パターン、及び各基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについての断層映像を生成するために、複数の基本パターン、及び各基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれを、空間光変調器１２０に順次に適用する。空間光変調器１２０に適用されたパターンによって、映像生成部１５０は、複数の基本パターン、及び各基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについての断層映像を生成する。
映像処理部１６０は、各基本パターン、及び当該基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択する作業を、前記複数の基本パターンそれぞれに対して反復して、複数の選択されたパターンを獲得する。この時、複数の選択されたパターンは、対象体１０の物質特性に合わせて、対象体１０に入射された光線の位相を最適に変調させるパターンの集合に該当する。複数の基本パターンそれぞれに対して、各基本パターンに対応する最適の位相変調量を、一つのパターンに適用するために、映像処理部１６０は、複数の選択されたパターンを、一つの加重パターンとして合わせる。この時、加重パターンを空間光変調器１２０に適用するために、映像処理部１６０は、加重パターンを、所定のしきい値を基準として二値化し、二値化された最終パターンを形成する。映像生成部１５０は、最終パターンを利用して、対象体についての最終断層映像を生成する。最終断層映像は、対象体１０の物質特性によって、位相が変調されて最適化された断層映像に該当する。
本発明の一実施形態によって、断層映像生成装置１００は、複数の基本パターンのうち、規則的な位相変化を表す一部の基本パターンのみを利用して、最終パターンを生成する。映像処理部１６０は、規則的な位相変化を表す一部の基本パターンのみを選別するために、各基本パターン、及び当該基本パターンの複数のシフトパターンのスペクトル映像を利用して、一つの位相変調スペクトル映像を生成する。
すなわち、映像生成部１５０は、スペクトル信号に基づいて、各基本パターン、及び当該基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについてのスペクトル映像を獲得する。映像処理部１６０は、各基本パターンのスペクトル映像を基準として、空間シフト変調のシフト方向及びシフト量によって、当該基本パターンの複数のシフトパターンのスペクトル映像をマトリックス形態に配列して、空間シフト変調による光線の位相変化を表す一つの位相変調スペクトル映像を生成する。映像処理部１６０は、複数の基本パターンそれぞれに対して、一つの位相変調スペクトル映像を生成する作業を反復して、複数の位相変調スペクトル映像を獲得する。
映像処理部１６０は、複数の位相変調スペクトル映像のうち、規則的な位相変化を表す位相変調スペクトル映像の基本パターン、及び各基本パターンのシフトパターンのみを最終パターンの生成に利用する。これによって、映像処理部１６０は、複数の位相変調スペクトル映像のうち、規則的な位相変化を表す位相変調スペクトル映像の基本パターンのみに対して、各基本パターン、及び当該基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択する作業を行う。映像処理部１６０は、規則的な位相変化を表す位相変調スペクトル映像の基本パターンのみに対して、選択する作業を行って、獲得されたパターンのみを利用して、最終パターンを生成する。
この時、規則的な位相変化は、空間シフト変調による位相変化量が一定の規則性をもって変わるのである。例えば、位相変調スペクトル映像に表れる位相変化が正弦曲線の特性を有する場合、規則的な位相変化を有すると決定する。この時、映像処理部１６０が、当該位相変調スペクトル映像が規則的な位相変化を有するか決定する作業は、コンピュータアルゴリズムなどにより自動的に行われる。
本発明の一実施形態によって、断層映像生成装置１００は、光制御部（図示せず）をさらに備える。光制御部（図示せず）は、対象体１０で光線をフォーカシングする透過深さに該当する関心領域（Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ： ＲＯＩ）を決定し、決定された関心領域に光線がフォーカシングされるように、光線を制御する。映像生成部１５０は、決定された対象体１０の関心領域に対して、最適の位相変調量を有する最終パターンを獲得する作業を行って獲得された最終パターンを利用して、最終断層映像を生成する。
光制御部（図示せず）は、対象体１０で光線がフォーカシングされる透過深さの異なる複数の関心領域を決定する。これによって、光制御部（図示せず）は、複数の関心領域に光線が順次にフォーカシングされるように、光線を制御する。映像生成部１５０は、対象体１０の複数の関心領域に対して、順次に最終断層映像を生成して、複数の最終断層映像を獲得する。映像処理部１６０は、複数の最終断層映像を連結して、編集された一つの断層映像を生成する。これによって、断層映像生成装置１００は、各透過深さに最適化された最適断層映像を結合して、全体の透過深さに対応する一つの最終断層映像を獲得する。
一実施形態によれば、光制御部（図示せず）は、対象体１０の透過深さによるスペクトル信号の強度を基準として、光線をフォーカシングする対象体１０の透過深さを決定し、決定された透過深さに該当する領域を、関心領域として決定する。例えば、基本パターン及び複数のシフトパターンそれぞれに対して、最も強度の高いスペクトル信号を利用して、断層映像を生成する。対象体１０の透過深さが深くなるにつれて、スペクトル信号の強度は次第に低くなる。これによって、断層映像生成装置１００は、最も強度の高いスペクトル信号を基準として、断層映像を生成して、一定の透過深さの断層映像を獲得する。光制御部がスペクトル信号の強度を基準として、光線をフォーカシングする対象体１０の透過深さを決定する作業は、コンピュータアルゴリズムなどにより自動的に行われる。
また、光制御部（図示せず）は、対象体１０で光線が入射される位置を水平に移動させる。映像生成部１５０は、入射される光線の位置が移動することによって、移動した光線の各位置に対応する複数の最終断層映像を順次に獲得し、映像処理部１６０は、複数の最終断層映像を連結して、対象体１０の全体の移動距離に対応する領域の一つの最終断層映像を生成する。これによって、断層映像生成装置１００は、光制御部（図示せず）により移動した位置に最適化された最適断層映像を結合して、全体の水平移動距離に対応する一つの最終断層映像を獲得する。
図２（Ａ）は、図１に示した空間光変調器により位相の変調されていない光線が対象体に透過されてフォーカシングされた様子を示す図である。
図２（Ａ）を参照すれば、空間光変調器１２０に入射されて、対象体１０の内部でフォーカシングされる線は、光出力部１１０から出力された光線を表す。各光線の位相変調量は、Φ１，Φ２，Φ３で表される。図２（Ａ）の光線の位相変調量は０であって、図２（Ａ）の光線は、空間光変調器１２０により位相が変調されていない光線である。光出力部１１０から出力された光線が、対象体１０に入射される。この時、断層映像が生成される対象体１０の物質特性は、不均一かつ混濁している。これによって、同一の位相で対象体１０に入射された光線が対象体１０を透過しつつ、光線それぞれの位相が変更されてフォーカシングされるので、断層映像を獲得する地点で、光線は同位相とならず、光線のフォーカシングされたエネルギーも、同位相の場合に比べて減少する。
図２（Ｂ）は、図１に示した空間光変調器により位相が変調された光線が対象体に透過されてフォーカシングされた様子を示す図である。図２（Ａ）と同様に、図２（Ｂ）の空間光変調器１２０に入射されて、対象体１０の内部でフォーカシングされる線は、光出力部１１０から出力された光線を表し、断層映像が生成される対象体１０の物質特性は、不均一かつ混濁している。
図２（Ｂ）の光線は、空間光変調器１２０により位相が変調されて、対象体１０に透過される。図２（Ｂ）の各光線の空間光変調器１２０による位相変調量は、それぞれΦ１＝１．３２，Φ２＝−２．１，Φ３＝０．７１で表される。図２（Ｂ）の光線は、空間光変調器１２０により位相がそれぞれ異なって変調されて、対象体１０に透過される。それぞれ異なる位相で対象体１０に入射された光線は、対象体１０を透過しつつ、断層映像を獲得する地点で同位相となり、光線のフォーカシングされたエネルギーが最大になる。
不均一かつ混濁している対象体１０に対して入射された光線のフォーカシングエネルギーを最大にするために、本実施形態による断層映像生成装置１００は、空間シフト変調を活用して、光線それぞれについての位相変調量を制御する。
本実施形態による断層映像生成装置１００は、空間シフト変調を利用して獲得された基本パターンの複数のシフトパターンと基本パターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成するパターンを選択することによって、当該対象体１０の物質特性に最も適した位相変調量を反映したパターンを利用して、最適な断層映像を生成する。
図３は、図１に示した変調制御部で、基本パターンの空間シフト変調を行って獲得された複数のシフトパターンを示す図である。図３に示したパターンは、一つの基本パターンを基準として、水平方向に一つずつピクセルの配列を移動させて獲得されたシフトパターンを表す。
変調制御部１３０は、第１基本パターン３１０を決定し、第１基本パターン３１０に対して、水平方向に空間シフト変調を行って、複数のシフトパターン３２０，３３０，３４０を獲得する。
第１シフトパターンは、Ｂ１ １で表示され、第１基本パターン３１０であるＢ１を基準として、ｘ軸（水平方向）に０ほど、ｙ軸（垂直方向）に０ほど移動したものであって、第１基本パターン３１０と同一である。第１基本パターン３１０の第２シフトパターン３２０は、Ｂ２ １で表示され、第１基本パターン３１０であるＢ１を基準として、ｘ軸（水平方向）に１ほど、ｙ軸（垂直方向）に０ほど移動したことを表す。第１基本パターン３１０の第３シフトパターン３３０は、Ｂ３ １で表示され、第１基本パターン３１０であるＢ１を基準として、ｘ軸（水平方向）に２ほど、ｙ軸（垂直方向）に０ほど移動したことを表す。図３で変調制御部１３０は、第１基本パターン３１０を基準として、水平方向に一つずつ９回の空間シフト変調を行って、１０個のシフトパターンを獲得する。第１基本パターン３１０の最後のシフトパターンである第１０パターン３４０は、Ｂ１０ １で表示され、第１基本パターン３１０であるＢ１を基準として、ｘ軸（水平方向）に９ほど、ｙ軸（垂直方向）に０ほど移動したものである。
変調制御部１３０は、第１基本パターン３１０の垂直方向に対しても、空間シフト変調を行う。変調制御部１３０は、基本パターン３１０及び水平方向に空間シフト変調された１０個のシフトパターンそれぞれを、垂直方向に一つずつ９回の空間シフト変調して、基本パターン３１０を含めて総計１００個のシフトパターンを獲得する。
変調制御部１３０は、総計１００個のシフトパターンを順次に空間光変調器１２０に適用し、映像生成部１５０は、シフトパターンそれぞれについて、断層映像を生成する。
断層映像生成装置１００は、第１基本パターン３１０以外の他の基本パターンに対して、以上のように空間シフト変調を行って、複数のシフトパターンを獲得し、各基本パターン、及び当該基本パターンのシフトパターンそれぞれを、空間光変調器１２０に適用して、断層映像を生成する。
図４は、図１に示した変調制御部で、基本パターンの空間シフト変調を行って、複数のシフトパターンを獲得する作業を示す図である。図４を参照すれば、空間光変調器１２０に適用されるパターンのピクセルの配列を表す。以下、説明の便宜上、図４の空間光変調器１２０は、ＤＭＤであるとして説明する。ＤＭＤは、入射される光線を反射させる微小なミラーで構成されて、各微小ミラーをオン／オフに制御し、オン／オフになったピクセルの配列によって、パターンを形成する。以下、説明の便宜上、黒色をオン、白色をオフであると仮定して説明する。ただし、オン／オフの色は、逆に表現されてもよい。
空間光変調器１２０での基本パターンに対する空間シフト変調の実行は、空間光変調器１２０で、ピクセルのオン／オフ配列により形成された一つの基本パターンに対して、垂直方向または水平方向に所定の個数ほどピクセルのオン／オフ配列を移動させる。
図４を参照すれば、第１基本パターン３５０に対して、空間光変調器１２０のオン／オフ配列で、最も左側列のピクセルは、上から四番目のピクセルを除いていずれもオフ状態である。第１基本パターン３５０に対して、垂直方向に１ほど空間シフト変調された第１シフトパターン３６０を見れば、最も左側列でオン状態であるピクセルが上から五番目のピクセルに移動した。第１基本パターン３５０に対して、垂直方向に４ほど空間シフト変調された第４シフトパターン３７０を見れば、最も左側列でオン状態であるピクセルが上から三番目のピクセルに移動した。
本実施形態において、空間シフト変調は、基本パターンに対して、垂直方向に一つずつ移動させるものと示したが、これに限定されない。
以上のように、変調制御部１３０は、一つの基本パターンを基準として、空間光変調器１２０のピクセルのオン／オフ配列を、垂直方向または水平方向に順次に移動するように制御することによって、空間シフト変調を行う。
図５は、図１に示した映像処理部により生成された位相変調スペクトル映像のうち、規則的な位相変化を表す位相変調スペクトル映像を選別する作業を示す図である。図５に示した位相変調スペクトル映像は、各基本パターンに対して、９９回の空間シフト変調を行って、獲得された１００個のシフトパターンのスペクトル映像で構成されている。
図５には、総計１０個の基本パターンについての位相変調スペクトル映像のうちの一部である６個のスペクトル映像のみが示されている。
映像生成部１５０は、検出部１４０で獲得されたスペクトル信号に基づいて、各基本パターン、及び当該基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについてのスペクトル映像を獲得する。映像処理部１６０は、各基本パターンのスペクトル映像を基準として、空間シフト変調のシフト方向及びシフト量によって、当該基本パターンの複数のシフトパターンのスペクトル映像をマトリックス形態に配列して、空間シフト変調による光線の位相変化を表す一つの位相変調スペクトル映像を生成する。図５の各位相変調スペクトル映像には、１００個のシフトパターンのスペクトル映像がシフト方向及びシフト量によってマトリックス形態に配列されている。
第１基本パターン（Ｂａｓｉｓ１）についての位相変調スペクトル映像４１０は、空間シフト変調によって、規則的な位相変化を表している。特に、位相変調スペクトル映像４１０は、正弦曲線の特性の位相変化を表している。第３基本パターン（Ｂａｓｉｓ３）についての位相変調スペクトル映像４２０は、位相変調スペクトル映像４１０に比べて、規則的な位相変化の程度が低下するが、右側の位相変調スペクトル映像４４０，４５０，４６０に比べて、正弦曲線の特性の位相変化を表している。第１０基本パターン（Ｂａｓｉｓ１０）についての位相変調スペクトル映像４３０も同様に、空間シフト変調によって、規則的な位相変化を表している。
一方、第２基本パターン（Ｂａｓｉｓ２）についての位相変調スペクトル映像４４０は、空間シフト変調によって、不規則な位相変化を表している。残りの位相変調スペクトル映像４５０，４６０も同様に、空間シフト変調による位相変化が不規則であり、正弦曲線の特性が表れていない。
これによって、映像処理部１６０は、複数の位相変調スペクトル映像４１０ないし４６０のうち、規則的な位相変化を表す位相変調スペクトル映像４１０ないし４３０の基本パターン、及び各基本パターンのシフトパターンのみが最終パターンの生成に利用する。すなわち、変調制御部１３０は、規則的な位相変化を表す位相変調スペクトル映像４１０ないし４３０の第１基本パターン、第３基本パターン及び第１０基本パターン、並びに各基本パターンの１００個のシフトパターンのみに対して、空間光変調器１２０に適用する。これによって、映像生成部１５０は、第１基本パターン、第３基本パターン及び第１０基本パターン、並びに各基本パターンの１００個のシフトパターンそれぞれのみに対して、断層映像を生成する。映像処理部１６０は、第１基本パターン、第３基本パターン及び第１０基本パターンのみに対して、各基本パターン、及び当該基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択する作業を行う。
以上のように、断層映像生成装置１００は、規則的な位相変化を表す位相変調スペクトル映像の基本パターン、及び各基本パターンのシフトパターンのみを最終パターンの生成に利用する。
図６は、図１に示した断層映像生成装置の一実施形態に該当する光干渉断層撮影装置を示す図である。図６を参照すれば、光干渉断層撮影装置５００は、光出力部５１０、空間光変調器５２１、変調制御部５３０、検出部５４０、映像生成部５５０、映像処理部５６０、干渉計５７０及び光プローブ５８０から構成される。図１において、光出力部１１０、空間光変調器１２０、変調制御部１３０、検出部１４０、映像生成部１５０及び映像処理部１６０について記載された内容は、図６に示した光出力部５１０、空間光変調器５２１、変調制御部５３０、検出部５４０、映像生成部５５０及び映像処理部５６０にも適用可能であるので、重複した説明は省略する。したがって、下記に省略した内容であるとしても、図１ないし図５に示した断層映像生成装置１００について前述した内容は、図６に示した光干渉断層撮影装置５００にも適用されるということが分かる。
図６に示した光干渉断層撮影装置５００は、本実施形態の特徴が不明瞭になることを防止するために、本実施形態に係る構成要素のみが示されている。したがって、図６に示した構成要素以外に、他の汎用的な構成要素がさらに含まれてもよいことを、当業者ならば理解できるであろう。
光出力部５１０は、光線を出力する。この時、光出力部５１０から出力される光線は、波長可変光またはレーザに該当するが、これらに限定されない。光出力部５１０は、出力された光線を干渉計５７０に伝達する。本発明の一実施形態によれば、光出力部５１０と干渉計５７０との間に、空間光変調器５２１が位置する。これによって、空間光変調器５２１により位相の変調された光が干渉計５７０に伝達される。
空間光変調器５２１は、ピクセルが配列されたパターンによって、光線の位相を変調させる。光干渉断層撮影装置５００の空間光変調器５２１は、光出力部５１０から放出された光線、測定光線または参照光線のうちいずれか一つの位相を変調させる。図６を参照すれば、光干渉断層撮影装置５００の空間光変調器５２１は、光出力部５１０と干渉計５７０との間の位置だけでなく、第２位置５２２または第３位置５２３にも位置してもよい。すなわち、空間光変調器５２１は、光出力部５１０と干渉計５７０との間、干渉計５７０の基準ミラー５７４とビームスプリッタ５７２との間、ビームスプリッタ５７２から分離された測定光線が入射されるプローブ５８０側の位置のうちいずれか一つに位置してもよい。
変調制御部５３０は、空間光変調器５２１の少なくとも一つの基本パターンを決定し、基本パターンに対して、垂直方向または水平方向に所定の個数ほどピクセルの配列を移動させる空間シフト変調を行って、基本パターンの複数のシフトパターンを獲得し、基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれが、空間光変調器５２１に順次に適用されるように、空間光変調器５２１を制御する。
干渉計５７０は、光出力部５１０から出力された光線を、測定光線と参照光線とに分離し、測定光線を対象体１０に照射し、測定光線が対象体１０から反射されて戻った応答光線を受信する。
検出部５４０は、応答光線と参照光線とにより発生する干渉信号を検出し、干渉信号に基づいて、基本パターン、及び基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについてのスペクトル信号を検出する。検出部５４０は、検出したスペクトル信号を映像生成部５５０に伝達する。
映像生成部５５０は、スペクトル信号を利用して、基本パターン、及び基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについての断層映像を生成する。
映像処理部５６０は、生成された断層映像に基づいて、基本パターン、及び基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択する。映像生成部５５０は、空間光変調器５２１に選択されたパターンが適用されて、獲得された干渉信号に基づいたスペクトル信号を利用して、対象体１０の最終断層映像を生成する。
干渉計５７０は、ビームスプリッタ５７２及び基準ミラー５７４を備える。光出力部５１０から伝達された光線は、ビームスプリッタ５７２で測定光線と参照光線とに分離される。ビームスプリッタ５７２で分離された光線のうち、測定光線は、光プローブ５８０に伝達され、参照光線は、基準ミラー５７４に伝達されて反射された後、再びビームスプリッタ５７２に戻る。一方、光プローブ５８０に伝達された測定光線は、光プローブ５８０を通じて、内部の断層映像を撮影する対象体１０に照射され、照射された測定光線が対象体１０から反射された応答光線は、光プローブ５８０を通じて、干渉計５７０のビームスプリッタ５７２に伝達される。伝達された応答光線と、基準ミラー５７４から反射された参照光線は、ビームスプリッタ５７２で干渉を起こす。
光プローブ５８０は、コリメーターレンズ５８２、ガルバノスキャナ５８４及びレンズ５８６を備える。ここで、ガルバノスキャナ５８４は、一定の軸を中心として、一定の半径回転が可能なミラーであって、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）から、回転に必要な駆動力を得るＭＥＭＳスキャナとして具現される。干渉計５７０から伝達された測定光は、光プローブ５８０のコリメーターレンズ５８２を通過して視準され、ガルバノスキャナ５８４から反射されることによって、進行方向が調節されて、レンズ５８６を通過した後、対象体１０に照射される。
これによって、光干渉断層撮影装置５００は、空間シフト変調を利用して獲得された基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成するパターンを選択し、当該対象体１０の物質特性に最も適した位相変調量を反映したパターンを獲得し、獲得されたパターンを利用して、透過深さが増加した最適の断層映像を生成する。
図７は、本発明の一実施形態による断層映像生成方法を示すフローチャートである。図７を参照すれば、図７に示した方法は、図１ないし図６に示した断層映像生成装置１００または光干渉断層撮影装置５００で時系列的に処理されるステップで構成される。したがって、下記に省略した内容であるとしても、図１ないし図６に示した断層映像生成装置１００または光干渉断層撮影装置５００について前述した内容は、図７に示した方法にも適用されるということが分かる。
ステップ６１０で、変調制御部１３０は、ピクセルが配列されたパターンによって、入射される光線の位相を変調させる空間光変調器１２０の少なくとも一つの基本パターンを決定する。
ステップ６２０で、変調制御部１３０は、基本パターンに対して、垂直方向または水平方向に所定の個数ほどピクセルの配列を移動させる空間シフト変調を行って、前記基本パターンの複数のシフトパターンを獲得する。
ステップ６３０で、映像生成部１５０は、空間光変調器１２０を通過して、対象体１０に入射された光線により獲得される光線のスペクトル信号を利用して、基本パターン、及び基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについての断層映像を生成する。
ステップ６４０で、映像処理部１６０は、生成された断層映像に基づいて、基本パターン、及び基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択する。
ステップ６５０で、映像生成部１５０は、選択されたパターンを利用して、対象体１０についての最終断層映像を生成する。
図８は、本発明の他の実施形態による断層映像生成方法を示すフローチャートである。図８を参照すれば、図８に示した方法は、図１ないし図６に示した断層映像生成装置１００または光干渉断層撮影装置５００で時系列的に処理されるステップで構成される。したがって、下記に省略した内容であるとしても、図１ないし図６に示した断層映像生成装置１００または光干渉断層撮影装置５００について前述した内容は、図８に示した方法にも適用されるということが分かる。
ステップ７１０で、変調制御部１３０は、ピクセルが配列されたパターンによって入射される光線の位相を変調させる空間光変調器１２０の複数の基本パターンを決定する。変調制御部１３０は、各基本パターンに対して、垂直方向または水平方向に所定の個数ほどピクセルの配列を移動させる空間シフト変調を行って、各基本パターンの複数のシフトパターンを獲得する。
この時、対象体１０についての複数の基本パターンそれぞれは、他の基本パターンの空間シフト変調による光線の位相変化に対して非相関関係にある。例えば、基本パターンＢ１、基本パターンＢ２及び基本パターンＢ１００は、それぞれ非相関関係にあり、各基本パターンに対して行われた空間シフト変調による位相変化に互いに影響を及ぼさない。
ステップ７２０で、映像処理部１６０は、空間光変調器１２０を通過して、対象体１０に入射された光線により獲得される光線のスペクトル信号を利用して、基本パターン、及び基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについての断層映像を生成する。映像処理部１６０は、生成された断層映像に基づいて、各基本パターン、及び当該基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択する。断層映像生成装置１００は、各基本パターン、及び当該基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択する作業を、複数の基本パターンそれぞれに対して反復して、複数の選択されたパターンを獲得する。
ステップ７３０で、映像処理部１６０は、各基本パターン、及び当該基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれのスペクトル映像を利用して、各基本パターンに対して、位相変調スペクトル映像を生成し、位相変調スペクトル映像のうち、規則的な位相変化を表す位相変調スペクトル映像を選別する。ステップ７３０に示したグラフは、各基本パターンについての位相変調スペクトル映像の位相変化を表すものである。この時、規則的な位相変化は、位相変化が正弦曲線の特性を有することを表す。ステップ７３０で、基本パターンＢ１、Ｂ３及びＢ１００についての位相変調スペクトル映像の位相変化が正弦曲線の特性を表す。これによって、基本パターンＢ１、Ｂ３及びＢ１００の複数のシフトパターンのみが、最終パターンを生成するのに使われる。
この時、映像処理部１６０は、次のような方法により位相変調スペクトル映像を生成する。映像生成部１５０は、スペクトル信号に基づいて、各基本パターン、及び当該基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについてのスペクトル映像を獲得する。映像処理部１６０は、各基本パターンのスペクトル映像を基準として、前記空間シフト変調のシフト方向及びシフト量によって、当該基本パターンの複数のシフトパターンのスペクトル映像をマトリックス形態に配列して、空間シフト変調による光線の位相変化を表す一つの位相変調スペクトル映像を生成する。映像処理部１６０は、各基本パターン、及び当該基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについてのスペクトル映像を獲得する作業と、獲得されたスペクトル映像を利用して、一つの位相変調スペクトル映像を生成する作業とを、複数の基本パターンそれぞれに対して反復して、複数の位相変調スペクトル映像を獲得する。
一実施形態によれば、ステップ７２０で、映像処理部１６０により行われる各基本パターン、及び当該基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択する作業は、ステップ７２０で予め行われず、複数の位相変調スペクトル映像のうち、規則的な位相変化を表す位相変調スペクトル映像の基本パターンのみに対して行われてもよい。ステップ７４０で、基本パターンＢ１，Ｂ３及びＢ１００に対して、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンは、Ｂ４ １、Ｂ５ ３及びＢ１０ １００となる。
ステップ７４０で、映像処理部１６０は、複数の選択されたパターンを、一つの加重パターンとして合わせる。図８を参照すれば、Ｂ４ １、Ｂ５ ３及びＢ１０ １００のパターンのみを合わせて、一つの加重パターンを生成する。
ステップ７５０で、映像処理部１６０は、加重パターンに対して、所定のしきい値を基準として二値化された最終パターンを形成する。
ステップ７６０で、映像生成部１５０は、最終パターンを利用して、対象体１０についての最終断層映像を生成する。
以上で述べられた断層映像生成方法を利用して、当該対象体の物質特性に最も適した位相変調量が反映された透過深さが増加した最適の断層映像を生成することができる。
一方、前述した方法は、コンピュータで実行されるプログラムで作成可能であり、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を利用して、前記プログラムを動作させる汎用のデジタルコンピュータで具現される。また、前述した方法で使われたデータの構造は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に、色々な手段を通じて記録される。前記コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、磁気記録媒体（例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光学的読み取り媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）のような記録媒体を含む。
当業者ならば、本発明は、前述した本質的な特性から逸脱しない範囲で変形された形態に具現されることを理解できるであろう。したがって、開示された方法は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されなければならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく、特許請求の範囲に表れており、これと同等な範囲内にある全ての相違点は、本発明に含まれたものと解釈されなければならない。
本発明は、例えば、バイオ及び医療関連の技術分野に適用可能である。
１００ 断層映像生成装置
１１０、５１０ 光出力部
１２０、５２１、５２２、５２３ 空間光変調器
１３０、５３０ 変調制御部
１４０、５４０ 検出部
１５０、５５０ 映像生成部
１６０、５６０ 映像処理部
５００ 光干渉断層撮影装置
５７０ 干渉計
５８０ 光プローブ

Claims (23)

  1. 断層映像生成方法において、
    ピクセルが配列されたパターンによって入射される光線の位相を変調させる空間光変調器の少なくとも一つの基本パターンを決定するステップと、
    前記基本パターンに対して、垂直方向または水平方向に所定の個数ほどピクセルの配列を移動させる空間シフト変調を行って、前記基本パターンの複数のシフトパターンを獲得するステップと、
    前記空間光変調器を通過して、対象体に入射された光線により獲得される光線のスペクトル信号を利用して、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについての断層映像を生成するステップと、
    前記生成された断層映像に基づいて、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択するステップと、
    前記選択されたパターンを利用して、前記対象体についての最終断層映像を生成するステップと、を含むことを特徴とする断層映像生成方法。
  2. 前記空間光変調器は、前記対象体に対して複数の基本パターンを有し、前記複数の基本パターンそれぞれは、他の基本パターンの空間シフト変調による光線の位相変化に対して非相関関係にあることを特徴とする請求項１に記載の断層映像生成方法。
  3. 前記空間光変調器は、前記対象体に対して複数の基本パターンを有し、
    前記選択するステップは、更に
    各基本パターン、及び当該基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択する作業を、前記複数の基本パターンそれぞれに対して反復して、複数の選択されたパターンを獲得するステップと、
    前記複数の選択されたパターンを、一つの加重パターンとして合わせるステップと、
    前記加重パターンに対して、所定のしきい値を基準として二値化した最終パターンを形成するステップと、を含み、
    前記最終断層映像を生成するステップは、前記最終パターンを利用して、前記対象体についての最終断層映像を生成することを特徴とする請求項１に記載の断層映像生成方法。
  4. 前記対象体で光線をフォーカシングする透過深さに該当する関心領域（Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ： ＲＯＩ）を決定するステップをさらに含み、
    前記関心領域に対して、前記断層映像生成方法のステップを反復して、前記関心領域についての最終断層映像を生成することを特徴とする請求項１に記載の断層映像生成方法。
  5. 前記対象体で光線をフォーカシングする透過深さの異なる複数の関心領域を決定するステップをさらに含み、
    前記複数の関心領域それぞれに対して、前記断層映像生成方法のステップを反復して、前記複数の関心領域についての複数の最終断層映像を生成し、前記複数の最終断層映像を結合して、編集された一つの断層映像を生成することを特徴とする請求項１に記載の断層映像生成方法。
  6. 前記関心領域を決定するステップは、
    前記対象体の透過深さによる前記スペクトル信号の強度を基準として、光線をフォーカシングする前記対象体の透過深さを決定し、前記決定された透過深さに該当する領域を、前記関心領域として決定することを特徴とする請求項４に記載の断層映像生成方法。
  7. 前記スペクトル信号に基づいて、各基本パターン、及び当該基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについてのスペクトル映像を獲得するステップと、
    各基本パターンのスペクトル映像を基準として、前記空間シフト変調のシフト方向及びシフト量によって、当該基本パターンの複数のシフトパターンのスペクトル映像をマトリックス形態に配列して、前記空間シフト変調による光線の位相変化を表す一つの位相変調スペクトル映像を生成するステップと、をさらに含み、
    前記スペクトル映像を獲得するステップと、前記一つの位相変調スペクトル映像を生成するステップとを、前記複数の基本パターンそれぞれに対して反復して、複数の位相変調スペクトル映像を獲得し、
    前記複数の位相変調スペクトル映像のうち、規則的な位相変化を表す位相変調スペクトル映像の基本パターンのみに対して、前記最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択するステップを行って、前記最終パターンを生成することを特徴とする請求項３に記載の断層映像生成方法。
  8. 前記規則的な位相変化は、位相変化が正弦曲線の特性を有することを特徴とする請求項７に記載の断層映像生成方法。
  9. 前記対象体で光線が入射する位置を水平に移動しつつ、前記断層映像生成方法のステップを反復して、複数の最終断層映像を獲得し、前記複数の最終断層映像を利用して、前記対象体で全体の移動距離に対応する領域の一つの最終断層映像を生成することを特徴とする請求項１に記載の断層映像生成方法。
  10. 前記空間光変調器は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）であることを特徴とする請求項１に記載の断層映像生成方法。
  11. 前記複数の基本パターンは、アダマール（Ｈａｄａｍａｒｄ）パターンの順列（ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎ）に基づいて決定されることを特徴とする請求項２に記載の断層映像生成方法。
  12. 前記断層映像生成方法は、光干渉断層撮影装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ： ＯＣＴ）、または光干渉顕微鏡（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ： ＯＣＭ）で行われることを特徴とする請求項１に記載の断層映像生成方法。
  13. 請求項１ないし１２のうちいずれか一項に記載の断層映像生成方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とする、コンピュータで読み取り可能な記録媒体。
  14. 断層映像生成装置において、
    光線を出力する光出力部と、
    ピクセルが配列されたパターンによって、光線の位相を変調させる空間光変調器と、
    前記空間光変調器の少なくとも一つの基本パターンを決定し、前記基本パターンに対して、垂直方向または水平方向に所定の個数ほどピクセルの配列を移動させる空間シフト変調を行って、前記基本パターンの複数のシフトパターンを獲得し、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれが、前記空間光変調器に順次に適用されるように、前記空間光変調器を制御する変調制御部と、
    前記空間光変調器を通過して、対象体に入射された光線により獲得される光線に基づいて、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについてのスペクトル信号を検出する検出部と、
    前記スペクトル信号を利用して、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについての断層映像を生成する映像生成部と、
    前記生成された断層映像に基づいて、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択する映像処理部と、を備え、
    前記映像生成部は、前記空間光変調器に、前記選択されたパターンが適用されて獲得された光線のスペクトル信号を利用して、前記対象体の最終断層映像を生成することを特徴とする断層映像生成装置。
  15. 前記変調制御部は、前記対象体に対して複数の基本パターンを決定し、前記複数の基本パターンそれぞれに対して、前記空間シフト変調を行って、各基本パターンの複数のシフトパターンを獲得し、
    前記複数の基本パターンそれぞれは、他の基本パターンの前記空間シフト変調による光線の位相変化に対して非相関関係にあることを特徴とする請求項１４に記載の断層映像生成装置。
  16. 前記変調制御部は、前記対象体に対して複数の基本パターンを決定し、前記複数の基本パターンそれぞれに対して、前記空間シフト変調を行って、各基本パターンの複数のシフトパターンを獲得し、前記複数の基本パターン、及び各基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれを、前記空間光変調器に順次に適用し、
    前記映像処理部は、各基本パターン、及び当該基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択する作業を、前記複数の基本パターンそれぞれに対して反復して、複数の選択されたパターンを獲得し、前記複数の選択されたパターンを、一つの加重パターンとして合わせ、前記加重パターンに対して、所定のしきい値を基準として二値化した最終パターンを形成し、
    前記映像生成部は、前記最終パターンを利用して、前記対象体についての最終断層映像を生成することを特徴とする請求項１４に記載の断層映像生成装置。
  17. 前記対象体で光線をフォーカシングする透過深さに該当する関心領域を決定し、前記決定された関心領域に光線がフォーカシングされるように、光線を制御する光制御部をさらに備え、
    前記映像生成部は、前記対象体の前記関心領域に対して、前記最終断層映像を生成することを特徴とする請求項１４に記載の断層映像生成装置。
  18. 前記対象体で光線をフォーカシングする透過深さに該当する関心領域を決定し、前記決定された関心領域に光線がフォーカシングされるように、光線を制御する光制御部をさらに備え、
    前記光制御部は、前記対象体で光線をフォーカシングする透過深さの異なる複数の関心領域を決定し、前記複数の関心領域に光線が順次にフォーカシングされるように、光線を制御し、
    前記映像生成部は、前記対象体の前記複数の関心領域に対して、順次前記最終断層映像を生成して、複数の最終断層映像を獲得し、
    前記映像処理部は、前記複数の最終断層映像を結合して、編集された一つの断層映像を生成することを特徴とする請求項１４または１６に記載の断層映像生成装置。
  19. 前記光制御部は、前記対象体の透過深さによる前記スペクトル信号の強度を基準として、光線をフォーカシングする前記対象体の透過深さを決定し、前記決定された透過深さに該当する領域を、前記関心領域として決定することを特徴とする請求項１７に記載の断層映像生成装置。
  20. 前記映像生成部は、前記スペクトル信号に基づいて、各基本パターン、及び当該基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについてのスペクトル映像を獲得し、
    前記映像処理部は、各基本パターンのスペクトル映像を基準として、前記空間シフト変調のシフト方向及びシフト量によって、当該基本パターンの複数のシフトパターンのスペクトル映像を、マトリックス形態に配列して、前記空間シフト変調による光線の位相変化を表す一つの位相変調スペクトル映像を生成し、
    前記映像処理部は、前記複数の基本パターンそれぞれに対して、前記一つの位相変調スペクトル映像を生成する作業を反復して、複数の位相変調スペクトル映像を獲得し、前記複数の位相変調スペクトル映像のうち、規則的な位相変化を表す位相変調スペクトル映像の基本パターンのみに対して、各基本パターン、及び当該基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択する作業を行うことを特徴とする請求項１６に記載の断層映像生成装置。
  21. 前記規則的な位相変化は、位相変化が正弦曲線の特性を有することを特徴とする請求項２０に記載の断層映像生成装置。
  22. 前記対象体で光線をフォーカシングする透過深さに該当する関心領域を決定し、前記決定された関心領域に光線がフォーカシングされるように、光線を制御する光制御部をさらに備え、
    前記光制御部は、前記対象体で光線が入射される位置を水平に移動させ、
    前記映像生成部は、前記入射される光線の位置が移動することによって、移動した光線の各位置に対応する複数の最終断層映像を順次に獲得し、
    前記映像処理部は、前記複数の最終断層映像を利用して、前記対象体で全体の移動距離に対応する領域の一つの最終断層映像を生成することを特徴とする請求項１４に記載の断層映像生成装置。
  23. 光干渉断層撮影装置において、
    光線を出力する光出力部と、
    ピクセルが配列されたパターンによって、光線の位相を変調させる空間光変調器と、
    前記空間光変調器の少なくとも一つの基本パターンを決定し、前記基本パターンに対して、垂直方向または水平方向に所定の個数ほどピクセルの配列を移動させる空間シフト変調を行って、前記基本パターンの複数のシフトパターンを獲得し、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれが、前記空間光変調器に順次に適用されるように、前記空間光変調器を制御する変調制御部と、
    前記光出力部から出力された光線を、測定光線と参照光線とに分離し、前記測定光線を対象体に照射し、前記測定光線が対象体から反射されて戻った応答光線を受信する干渉計と、
    前記応答光線と前記参照光線により発生する干渉信号を検出し、前記干渉信号に基づいて、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについてのスペクトル信号を検出する検出部と、
    前記スペクトル信号を利用して、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンそれぞれについての断層映像を生成する映像生成部と、
    前記生成された断層映像に基づいて、前記基本パターン、及び前記基本パターンの複数のシフトパターンのうち、最も鮮明な断層映像を生成する一つのパターンを選択する映像処理部と、を備え、
    前記映像生成部は、前記空間光変調器に、前記選択されたパターンが適用されて獲得された干渉信号に基づいたスペクトル信号を利用して、前記対象体の最終断層映像を生成し、
    前記空間光変調器は、前記光出力部から出力された光線、前記測定光線、または前記参照光線のうちいずれか一つの位相を変調させることを特徴とする光干渉断層撮影装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021111812A1 (ja) * 2019-12-04 2021-06-10 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 ガス検出装置、ガス検出システム、およびガス検出方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6969164B2 (ja) * 2017-05-31 2021-11-24 株式会社リコー 評価装置、評価プログラム及び評価方法
EP3627093B1 (en) * 2018-09-21 2022-11-09 Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk Apparatus for parallel fourier domain optical coherence tomography imaging and imaging method using parallel fourier domain optical coherence tomography
CN109115723A (zh) * 2018-09-30 2019-01-01 深圳市太赫兹科技创新研究院 基于数字微镜设备的光学相干层析成像装置及成像方法
CN111220087B (zh) * 2018-11-26 2022-06-14 致茂电子(苏州)有限公司 表面形貌检测方法
CN109945801A (zh) * 2019-03-29 2019-06-28 中国科学院光电技术研究所 一种基于空域相移单帧图像调制度解调方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3934490B2 (ja) * 2002-06-21 2007-06-20 フジノン株式会社 低コヒーレント干渉縞解析方法
EP1611470B1 (en) 2003-03-31 2015-10-14 The General Hospital Corporation Speckle reduction in optical coherence tomography by path length encoded angular compounding
CN101304683B (zh) 2005-09-29 2012-12-12 通用医疗公司 以渐进增加的分辨率观察和分析一个或多个生物样品的方法和用于该方法的设备
WO2007100935A2 (en) 2006-01-20 2007-09-07 The General Hospital Corporation Systems, arrangement and process for providing speckle reductions using a wave front modulation for optical coherence tomography
US20090128824A1 (en) 2006-01-24 2009-05-21 Rainer Leitgeb Optical imaging system with extended depth of focus
JP2009527770A (ja) 2006-02-24 2009-07-30 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション 角度分解型のフーリエドメイン光干渉断層撮影法を遂行する方法及びシステム
US7460248B2 (en) 2006-05-15 2008-12-02 Carestream Health, Inc. Tissue imaging system
JP2010501877A (ja) 2006-08-25 2010-01-21 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション ボリュメトリック・フィルタリング法を使用して光コヒーレンス・トモグラフィ画像形成の機能を向上させる装置及び方法
GB0812712D0 (en) * 2008-07-10 2008-08-20 Imp Innovations Ltd Improved endoscope
JP5483996B2 (ja) 2009-10-23 2014-05-07 キヤノン株式会社 補償光学装置、撮像装置、補償光学方法
JP5553635B2 (ja) 2009-10-23 2014-07-16 キヤノン株式会社 補償光学装置、撮像装置および補償光学方法、撮像方法
JP5574670B2 (ja) 2009-10-30 2014-08-20 キヤノン株式会社 補償光学装置、撮像装置および補償光学方法
US8830573B2 (en) * 2009-11-10 2014-09-09 California Institute Of Technology Optical phase conjugation 4Pi microscope
JP5721412B2 (ja) 2010-12-02 2015-05-20 キヤノン株式会社 眼科装置、血流速算出方法およびプログラム
JP5731815B2 (ja) 2010-12-20 2015-06-10 キヤノン株式会社 撮像方法、撮像装置、およびプログラム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021111812A1 (ja) * 2019-12-04 2021-06-10 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 ガス検出装置、ガス検出システム、およびガス検出方法
JP2021089204A (ja) * 2019-12-04 2021-06-10 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 ガス検出装置、ガス検出システム、およびガス検出方法

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