JP2015129730A - 光学的測定方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】鮮明な光断層画像を得ることができる光学的測定方法を提供する。
【解決手段】本実施形態の光学測定方法は、当該干渉光スペクトルを取得する第１ステップと、干渉光スペクトルに分散の影響を変化させる関数を乗じ、当該関数を乗じた干渉光スペクトルのフーリエ変換の結果に基づき、光断層画像を取得する第２ステップと、測定原点よりも光源部１０側で生じる拡散反射光Ｌ４に対応する像がフーリエ変換により測定原点で折り返されて形成される折り返し像Ａ，Ｂを光断層画像から除いた後、光断層画像の鮮明さに関する指標値を算出する第３ステップと、を備え、関数を様々に設定して第２ステップおよび第３ステップを複数回繰り返し、複数の関数のうち情報エントロピーを最大とさせる関数を分散補償関数に決定し、当該分散補償関数を用いて第２ステップを行って取得される光断層画像を分散補償後の光断層画像とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学的測定方法に関するものである。
光コヒーレンストモグラフィ（Optical Coherence Tomography:ＯＣＴ）に拠る光学的測定方法は、光の干渉を用いて対象物の深さ方向の反射量分布を測定することができる。この光学的測定方法は、高い空間分解能で対象物の内部の構造を画像化することができることから、近年では生体計測に応用されている。
ＯＣＴの方式は、ＴＤ−ＯＣＴ（Time-Domain OCT、時間領域ＯＣＴ）とＦＤ−ＯＣＴ（Fourier-Domain OCT、フーリエ領域ＯＣＴ）とに大別される。ＴＤ−ＯＣＴでは、低コヒーレント光を２分岐して参照光と測定光とし、参照光を反射体に照射したときに該反射体で生じる反射光と、測定光を対象物に照射したときに対象物で生じる拡散反射光とを互いに干渉させ、両光の間の光路長差を走査しながら当該干渉光の強度を求め、各光路長差における干渉光強度に基づいて対象物の光断層画像を求める。また、ＦＤ−ＯＣＴでは、広帯域光を２分岐して参照光と測定光とし、参照光を反射体に照射したときに該反射体で生じる反射光と、測定光を対象物に照射したときに対象物で生じる拡散反射光とを互いに干渉させて干渉光スペクトルを取得し、当該干渉光スペクトルのフーリエ変換の結果に基づいて対象物の光断層画像を求める。
ＦＤ−ＯＣＴは、ＴＤ−ＯＣＴと比べて短時間に光断層画像を取得することができることから、現在では主流となってきている。また、ＦＤ−ＯＣＴは、広帯域光源および分光器を用いる構成（Spectral-domain OCT）と、波長掃引型光源および単一または複数の検出器を用いる構成（Swept-source OCT）とに分けられる。
ＦＤ−ＯＣＴでは、装置に分散、即ち、屈折率の波長依存性があると測定光と参照光との光路長差にも波長依存性が生じるため、得られる光断層画像が不鮮明になる場合がある。そこで、干渉光スペクトルに分散補償関数を乗じてからフーリエ変換し、光断層画像を得ることが行われている。この分散補償関数を決定する際には、予め様々な関数を干渉光スペクトルに乗じて分散の影響を変化させ、得られた光断層画像を最も鮮明にする関数を分散補償関数に決定する手法が採用されている。
また、光断層画像の鮮明さに関する指標として、例えば、反射ピークを形成するデータ点数（非特許文献１参照）や、画像の輝度分布を定量化した情報エントロピーという値（非特許文献２参照）を用いることが提案されている。
しかし、上記のようにして決定した分散補償関数によっては鮮明な光断層画像が得られない場合があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、鮮明な光断層画像を得ることができる光学的測定方法を提供することを目的とする。
本発明の光学的測定方法は、広帯域光源から出力される広帯域光を２分岐して参照光および測定光とし、参照光を反射体に照射したときに該反射体で生じる反射光と、測定光を対象物に照射したときに該対象物で生じる拡散反射光とを互いに干渉させ、当該干渉光スペクトルを取得する第１ステップと、干渉光スペクトルに分散の影響を変化させる関数を乗じ、当該関数を乗じた干渉光スペクトルのフーリエ変換の結果に基づき、測定光の光路上における位置であって、参照光の光路上における反射体の位置に対応する位置を測定原点とするとともに、当該測定原点よりも広帯域光源の逆側を測定範囲とする光断層画像を取得する第２ステップと、測定原点よりも広帯域光源側で生じる拡散反射光に対応する像がフーリエ変換により測定原点で折り返されて形成される折り返し像を光断層画像から除いた後、光断層画像の鮮明さに関する指標値を算出する第３ステップと、を備え、関数を様々に設定して第２ステップおよび第３ステップを複数回繰り返し、複数の関数のうち指標値を最大とさせる関数を分散補償関数に決定し、当該分散補償関数を用いて第２ステップを行って取得される光断層画像を分散補償後の光断層画像とする。
本発明の光学的測定方法は、第３ステップが、折り返し像を光断層画像から除く操作に加えてＤＣ成分の像および多重反射の像を光断層画像から除く操作を含んでもよい。
本発明の光学的測定方法は、広帯域光源から出力される広帯域光を２分岐して参照光および測定光とし、参照光を反射体に照射したときに該反射体で生じる反射光と、測定光を対象物に照射したときに該対象物で生じる拡散反射光とを互いに干渉させ、当該干渉光スペクトルを取得する第１ステップと、干渉光スペクトルに分散の影響を変化させる関数を乗じ、当該関数を乗じた干渉光スペクトルのフーリエ変換の結果に基づき、測定光の光路上における位置であって、参照光の光路上における反射体の位置に対応する位置を測定原点とするとともに、当該測定原点よりも広帯域光源の逆側を測定範囲とする光断層画像を取得する第２ステップと、光断層画像の鮮明さに関する指標値を算出する第３ステップと、測定原点よりも広帯域光源側で生じる拡散反射光に対応する像がフーリエ変換により測定原点で折り返されて形成される折り返し像の光断層画像における位置に基づいて測定光と参照光との光路長差を調整することで、折り返し像が第３ステップにおいて算出される指標値に与える影響を低減する第４ステップと、を備え、第４ステップにおいて光路長差の調整を行った後に第１ステップを行うとともに、関数を様々に設定して第２ステップおよび第３ステップを複数回繰り返し、複数の関数のうち指標値を最大とさせる関数を分散補償関数に決定し、当該分散補償関数を用いて第２ステップを行って取得される光断層画像を分散補償後の光断層画像とする。
本発明によれば、鮮明な光断層画像を得ることができる。
光学的測定装置の構成を示す図である。 測定部に用いられる測定プローブの構成を示す図である。 第２ステップで得られる光断層画像である。 各係数に対する情報エントロピーの関係を示すグラフである。 波数に対する補償量の関係を示すグラフである。 測定光と参照光との光路長差の変化による光断層画像の変化を示す図である。 図３の光断層画像を測定したときよりもマイナス側に測定原点を移動させて測定した光断層画像である。 図７の光断層画像について分散補償した後の光断層画像である。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（第１実施形態）
図１は、光学的測定装置１の構成を示す図である。光学的測定装置１は、ＦＤ−ＯＣＴによって対象物２の光断層画像を取得するものであって、光源部（広帯域光源）１０、干渉部２０、参照部３０、測定部４０、検出部５０、解析部６０および表示部７０を備える。
光源部１０は広帯域光を出力する。ＯＣＴでは、対象物２の深さ方向の空間分解能は光の帯域幅に反比例し、スペクトル形状にも依存する。したがって、光源部１０として、広帯域かつ平坦度の高いスペクトルを有した光を出力することができるものが好ましい。光源部１０は、帯域幅１０ｎｍ以上の連続した波長帯域において強度−３０ｄＢｍ／ｎｍ以上である広帯域光を出力するのが好適である。
光源部１０として、例えば、希土類元素が添加されたガラスを光増幅媒体として備え広帯域の自然放出（ＡＳＥ）光を出力することができるＡＳＥ光源、光導波路における非線形光学現象によって帯域が拡大されたスーパーコンティニウム（ＳＣ）光を出力することができるＳＣ光源、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）を含む光源、等が好適に用いられる。また、光源部１０は、波長可変レーザ光源のように時間的に波長を掃引することで全体の帯域幅が１０ｎｍとなるものであってもよいし、複数の光源それぞれから出力される各波長帯域の光を用いることで全体の帯域幅が１０ｎｍとなるものであってもよい。
干渉部２０は、光源部１０からから出力される広帯域光を２分岐して参照光Ｌ１および測定光Ｌ２とし、参照光Ｌ１を反射体３１に照射するとともに当該照射に伴う反射体３１からの反射光Ｌ３を入力し、測定光Ｌ２を対象物２に照射するとともに当該照射に伴う対象物２からの拡散反射光Ｌ４を入力し、これら反射光Ｌ３と拡散反射光Ｌ４とを互いに干渉させて当該干渉光Ｌ５を検出部５０へ出力する。
参照部３０は、干渉部２０と反射体３１との間の光学系を含み、干渉部２０からの参照光Ｌ１を反射体３１へ導き、反射体３１からの反射光Ｌ３を干渉部２０へ導く。また、反射体３１の位置を干渉部２０に近づく方向および遠ざかる方向に移動させ、参照光Ｌ１の光路長を変化させる移動部３２が設けられている。
測定部４０は、干渉部２０と対象物２との間の光学系を含み、干渉部２０からの測定光Ｌ２を対象物２へ導き、対象物２からの拡散反射光Ｌ４を干渉部２０へ導く。また、対象物２への測定光Ｌ２の照射位置を走査する走査部４１が設けられている。
検出部５０は干渉部２０から出力される干渉光Ｌ５のスペクトルを検出する。解析部６０は、検出部５０により検出された干渉光スペクトルに分散の影響を変化させる関数を乗じてから、当該関数を乗じた干渉光スペクトルをフーリエ変換し、そのフーリエ変換の結果に基づいて光断層画像を取得する。光断層画像は、測定光Ｌ２の光路上における位置であって、参照光Ｌ１の光路上における反射体３１の位置に対応する位置を測定原点とするとともに、当該測定原点よりも光源部１０の逆側（測定原点のプラス側という）を測定範囲とするものである。解析部６０は、走査部４１により対象物２への測定光Ｌ２の照射位置を走査することで、その走査の際の各照射位置において光断層画像を取得して、２次元または３次元の光断層画像を取得することができる。
また、解析部６０は光断層画像の鮮明さに関する指標値を算出する。この指標値としては、例えば非特許文献１に開示されるような反射ピークのデータ点数や、非特許文献２に開示されるような情報エントロピーを用いることができる。ＯＣＴはもともと２０μｍ程度の高分解能を特徴とし、装置の分散による画像のぼけが無視できないことが多い。このため、解析部６０は、算出した指標値に基づいて分散補償関数を決定し、分散補償後の光断層画像を取得する分散補償処理を更に行う。当該分散補償処理については後述する。表示部７０は、解析部６０により取得された光断層画像を表示する。
図２は、測定部に用いられる測定プローブの構成を示す図である。測定プローブ４２は、光ファイバ４３、レンズ４４、プローブ内装体４５、およびプローブ外装体４６を備える。光ファイバ４３は、一端４３ａ側から測定光Ｌ２を入力するとともに、レンズ４４と融着された他端４３ｂ側から測定光Ｌ２を出力する。レンズ４４は、光ファイバ４３の他端４３ｂと融着され測定光Ｌ２を入力する入力面４４ａと、入力した測定光Ｌ２の進行方向に対して４５°傾斜した傾斜面４４ｂと、測定光Ｌ２の進行方向に平行な出力面４４ｃとを有する。レンズ４４は、測定光Ｌ２を入力面４４ａから入力し、傾斜面４４ｂで９０°反射させ、出力面４４ｃから対象物２へと出力する。プローブ内装体４５は、レンズ４４を取り囲むようにして設けられている。プローブ外装体４６は、光ファイバ４３およびレンズ４４を全体的に取り囲むようにして設けられている。
本実施形態の光学的測定方法では、このような光学的測定装置１を用いて、対象物２の光断層画像を取得することができる。本実施形態の光学的測定方法は、以下のような第１〜３ステップを備えている。第１ステップおいて、光源部１０から出力される広帯域光を２分岐して参照光Ｌ１および測定光Ｌ２とし、参照光Ｌ１を反射体に照射したときに該反射体で生じる反射光Ｌ３と、測定光Ｌ２を対象物に照射したときに該対象物で生じる拡散反射光Ｌ４とを互いに干渉させ、干渉光スペクトルを取得する。当該第１ステップは検出部５０により実施される。
このとき検出される干渉光スペクトルは、干渉にかかわらない成分Ｉ０と干渉成分との和で表され、波数をｋ、測定原点からの対象物２の深さ方向の距離をｚ、対象物２内での光の反射強度に関する項をＣ(z)、分散の影響による遅延をΦ(k)とすると、概念的には以下の式で表される。この式において、１行目の第２項が干渉の項で、２行目の第２項がフーリエ変換後に通常の光断層画像として現れる成分である。
I(k)=I0+∫dz{2C(z)cos(2kz+Φ(k))}
=I0+∫dz{C(z)exp(i2kz+iΦ(k))}+∫dz{C(z)exp(-i2kz-iΦ(k))}
分散の影響による遅延Φ(k)、およびこれを補償する分散補償関数exp(-iΦ(k))が未知であるため、分散補償処理を行うにはこれらを決定する必要がある。そこでまず、第２ステップにおいて、干渉光スペクトルに分散の影響を変化させる関数exp(-iΦ´(k))を乗じ、当該関数を乗じた干渉光スペクトルをフーリエ変換する。このフーリエ変換の結果に基づき、光断層画像を取得する。当該第２ステップは解析部６０により実施される。
図３は、第２ステップで得られる光断層画像である。この光断層画像は、図２の測定プローブ４２におけるレンズ４４の傾斜面４４ｂ上のＸ点を測定原点とし、測定範囲内に測定プローブ４２のみがある状態で測定したものである。同図には、折り返し像Ａ，Ｂおよび通常の像Ｃが示されている。ＯＣＴの光断層画像には、測定原点よりも光源部１０側（測定原点のマイナス側という）の位置で生じる拡散反射光Ｌ４に対応する像が測定原点で折り返されて測定原点のプラス側に折り返し像として形成される性質がある。折り返し像Ａ，Ｂは、測定原点のマイナス側の測定範囲外で生じる拡散反射光Ｌ４に対応する像がフーリエ変換により測定原点で折り返されて形成されたものであり、本実施形態では、例えば光ファイバ４３とレンズ４４との融着面の像である。通常の像Ｃは、測定範囲内で生じる拡散反射光Ｌ４に対応する像であり、本実施形態では、例えばプローブ内装体４５およびプローブ外装体４６の像である。
続いて、第３ステップにおいて、折り返し像Ａ，Ｂを光断層画像から除いた後、光断層画像の鮮明さに関する指標値を算出する。ここでは、指標値として上述の情報エントロピーを用いる。情報エントロピーとは、単純に言えば画像の輝度分布の様子を定量化したもので、輝度分布が一様だと大きくなり、輝度分布が偏っていると小さくなる。例えば突出した高い輝度を示すピクセルがあると、その画像の情報エントロピーは低くなる。当該第３ステップは解析部６０により実施される。
本実施形態の光学的測定方法は、このような第１〜３ステップを備え、関数exp(-iΦ´(k))を様々に設定して第２ステップおよび第３ステップを複数回繰り返す。ここで、関数exp(-iΦ´(k))を様々に設定する際は、Φ´(k)を以下のような多項式と仮定し、その係数を変化させたものをΦ´(k)とする。
Φ´(k)=c0+c１k+c２k2+c３k3+c４k4…
一般的には低次の項の方が支配的と考えられるので低次の項の係数ｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４の順に決定していく。しかし、ｋの０次の項の係数ｃ０は干渉縞全体の位相が同じだけ回転するので光断層画像に影響はなく、ｋの一次の項の係数ｃ１は光断層画像を深さ方向に平行移動させるだけなので、実際にはｋの二次以降の項の係数を決定していけばよい。
図４は、各係数に対する情報エントロピーの変化を示すグラフである。この図に示されるように、各係数ｃ２，ｃ３，ｃ４のそれぞれを順に−１０から１０まで変化させ、情報エントロピーが最少となる各係数ｃ２，ｃ３，ｃ４の値を決定する。図５は、波数に対する補償量の関係を示すグラフである。Φ(k)は、ｋの四次の項の係数ｃ４まで計算して決定したものである。Φ(k)の量が分散補償による補償量とされる。
複数の関数exp(-iΦ´(k))のうち情報エントロピーを最大とさせる関数を分散補償関数exp(-iΦ(k))に決定し、当該分散補償関数を用いて第２ステップを行って取得される光断層画像を分散補償後の光断層画像とする。ここで、分散補償関数を用いて第２ステップを再度行って分散補償後の光断層画像を得てもよいし、当該分散補償関数に決定された関数を用いて第２ステップを行った際に得た光断層画像がメモリ等の記憶装置に保存されていれば、それを分散補償後の光断層画像としてもよい。このような分散補償処理は、解析部６０により実施される。
本実施形態の光学測定方法の作用効果について以下に説明する。本実施形態の光学測定方法は、光源部１０から出力される広帯域光を２分岐して参照光Ｌ１および測定光Ｌ２とし、参照光Ｌ１を反射体３１に照射したときに該反射体３１で生じる反射光Ｌ３と、測定光Ｌ２を対象物２に照射したときに該対象物２で生じる拡散反射光Ｌ４とを互いに干渉させ、当該干渉光スペクトルを取得する第１ステップと、干渉光スペクトルに分散の影響を変化させる関数を乗じ、当該関数を乗じた干渉光スペクトルのフーリエ変換の結果に基づき、測定光Ｌ２の光路上における位置であって、参照光Ｌ１の光路上における反射体３１の位置に対応する位置を測定原点とするとともに、当該測定原点のプラス側を測定範囲とする光断層画像を取得する第２ステップと、測定原点のマイナス側で生じる拡散反射光Ｌ４に対応する像がフーリエ変換により測定原点で折り返されて形成される折り返し像Ａ，Ｂを光断層画像から除いた後、光断層画像の鮮明さに関する指標値として情報エントロピーを算出する第３ステップと、を備え、関数を様々に設定して第２ステップおよび第３ステップを複数回繰り返し、複数の関数のうち情報エントロピーを最大とさせる関数を分散補償関数に決定し、当該分散補償関数を用いて第２ステップを行って取得される光断層画像を分散補償後の光断層画像とする。
これによれば、正しく分散補償を行うと逆にぼけて分解能を低下させる傾向がある折り返し像Ａ，Ｂをデータ処理により光断層画像から除いた後、光断層画像の鮮明さに関する指標値として情報エントロピーを算出するので、折り返し像Ａ，Ｂの影響を受けずに光断層画像の鮮明さの定量化を正しく行うことができる。このように鮮明さの定量化を正しく行うことができるので、鮮明な光断層画像を得ることが可能となる。
ＯＣＴ装置は基本的には測定原点のマイナス側に拡散反射光Ｌ４を生じさせる反射点がないように設計される。しかし、測定プローブ４２における測定光Ｌ２の出力部付近では、例えば、光ファイバ４３とレンズ４４との融着面といった部分により、拡散反射光Ｌ４の発生が避けられない場合もある。また、これらの拡散反射光Ｌ４に対応する像が折り返し像を形成した場合でも、対象物２の像と重なるほど原点のマイナス側にはないため、光断層画像としては気にされない。しかし、上述のように鮮明さの定量化においては障害となるため、本実施形態の光学的測定方法により折り返し像を除いて光断層画像の鮮明さの定量化を行うことで、鮮明な光断層画像を得ることが可能となる。
なお、本実施形態では光断層画像から折り返し像のみを除去することとしたが、これに限られない。図６は、ＤＣ成分の像および多重反射の像を有する光断層画像である。同図（ａ）は、測定原点を図２のＸ点とする光断層画像である。同図（ｂ）は、移動部３２により反射体３１の位置を干渉部２０に近づく方向に移動させ、参照光Ｌ１の光路長を短くすることで、測定原点をＸ点よりマイナス側の位置、即ち、Ｘ点より干渉部２０に近い位置に移動させて測定した光断層画像である。測定光Ｌ２と参照光Ｌ１との光路長差の調整による測定原点の移動に伴い、通常の像Ｃは移動するのに対し、像Ｄおよび像Ｅは移動しない。
ＤＣ成分の像Ｄは干渉縞にＤＣ成分があるとフーリエ変換後に光断層画像の原点付近に現れる。多重反射の像Ｅは測定装置内の多重反射を主な発生原因とし、測定原点の位置に関係なく光断層画像の同じ位置に現れる。例えば、これらのＤおよび像Ｅについても指標値の計算から除去することとしてもよい。これらの２つの像は、上述のように測定原点の移動に伴っては移動しないので、データ処理により除去することが好ましい。具体的には、上記第３ステップが、折り返し像Ａ，Ｂを光断層画像から除く操作に加えてＤＣ成分の像Ｄおよび多重反射の像Ｅを光断層画像から除く操作を含むこととする。なお、光断層画像における各像が、ＤＣ成分の像Ｄおよび多重反射の像Ｅに該当するか否かは、測定原点を移動させたときに光断層画像における位置が変わるか否かで判断することができる。
また、本実施形態では、分散補償関数を決定する際に用いる光断層画像のデータとして同じ光学的測定装置１で測定した同じ対象物２、ここでは測定プローブ４２の光断層画像のデータを用いることとしたが、同じ光学的測定装置１で測定した別の対象物２の光断層画像のデータを用いることとしてもよい。例えば、分散補償関数を決定する際に測定プローブ４２だけによる光断層画像を用い、分散補償関数を決定後に生体測定を行うようにしてもよい。
（第２実施形態）
第２実施形態の光学的測定方法は、第１実施形態と同じ光学的測定装置１を用いて、対象物２の光断層画像を取得することができる。本実施形態の光学的測定方法は、以下のような第１〜４ステップを備えている。第１ステップおよび第２ステップは第１実施形態の第１ステップおよび第２ステップと同じである。
第３ステップにおいて、光断層画像の鮮明さに関する指標値を算出する。ここでは、指標値として上述の情報エントロピーを用いる。第３ステップは、折り返し像Ａ，Ｂを光断層画像から除く必要がない点で第１実施形態の第３ステップと相違している。当該第３ステップは、解析部６０により実施される。
第４ステップにおいて、折り返し像Ａ，Ｂの光断層画像における位置に基づいて測定光Ｌ２と参照光Ｌ１との光路長差を調整することで、折り返し像Ａ，Ｂが指標値に与える影響を低減する。ここでは、移動部３２により反射体３１の位置を干渉部２０に近づく方向に移動させ、参照光Ｌ１の光路長を短くすることで、測定原点をレンズ４４の傾斜面４４ｂから干渉部２０に近い位置、即ちマイナス側に移動させる。当該第４ステップは解析部６０により実施される。
図７は、図３の光断層画像を測定したときよりもマイナス側に測定原点を移動させて測定した光断層画像である。測定原点がマイナス側に移動したことにより、図３の光断層画像においてｚ方向の中央付近に存在した折り返し像Ａ，Ｂが、通常の像Ａ，Ｂとなってｚ方向の原点付近に移動している。また、図３の光断層画像においてｚ方向の原点寄りに存在した通常の像Ｃが、ｚ方向に原点から遠ざかる位置に移動している。
本実施形態の光学的測定方法は、以上のような第１〜４ステップを備え、第４ステップにおいて光路長差の調整を行った後に第１ステップを行うとともに、関数exp(-iΦ´(k))を様々に設定して第２ステップおよび第３ステップを繰り返す。このとき第１実施形態と同様に、Φ´(k)を多項式と仮定し、その係数ｃ２，ｃ３，ｃ４のそれぞれを順に変化させてΦ´(k)を様々に設定する。そして、複数の関数exp(-iΦ´(k))のうち情報エントロピーを最大とさせる関数を分散補償関数exp(-iΦ(k))に決定し、当該分散補償関数を用いて第２ステップを行って取得される光断層画像を分散補償後の光断層画像とする。ここで、分散補償関数を用いて第２ステップを再度行って分散補償後の光断層画像を得てもよいし、当該分散補償関数に決定された関数を用いて第２ステップを行った際に得た光断層画像がメモリ等の記憶装置に保存されていれば、それを分散補償後の光断層画像としてもよい。このような分散補償処理は、解析部６０により実施される。
図８は、図７の光断層画像について分散補償した後の光断層画像である。通常の像Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれは図７よりも図８において輝度分布が偏り鮮明になっている。
本実施形態の光学測定方法の作用効果について以下に説明する。本実施形態の光学測定方法は、光源部１０から出力される広帯域光を２分岐して参照光Ｌ１および測定光Ｌ２とし、参照光Ｌ１を反射体３１に照射したときに該反射体３１で生じる反射光Ｌ３と、測定光Ｌ２を対象物２に照射したときに該対象物２で生じる拡散反射光Ｌ４とを互いに干渉させ、当該干渉光スペクトルを取得する第１ステップと、干渉光スペクトルに分散の影響を変化させる関数を乗じ、当該関数を乗じた干渉光スペクトルのフーリエ変換の結果に基づき、測定光Ｌ２の光路上における位置であって、参照光Ｌ１の光路上における反射体３１の位置に対応する位置を測定原点とするとともに、当該測定原点のプラス側を測定範囲とする光断層画像を取得する第２ステップと、光断層画像の鮮明さに関する指標値として情報エントロピーを算出する第３ステップと、測定原点のマイナス側で生じる拡散反射光Ｌ４に対応する像がフーリエ変換により測定原点で折り返されて形成される折り返し像Ａ，Ｂの光断層画像における位置に基づいて測定光Ｌ２と参照光Ｌ１との光路長差を調整することで、折り返し像Ａ，Ｂを通常の像Ａ，Ｂとし、折り返し像Ａ，Ｂが第３ステップにおいて算出される情報エントロピーに与える影響を低減する第４ステップと、を備え、第４ステップにおいて光路長差の調整を行った後に第１ステップを行うとともに、関数を様々に設定して第２ステップおよび第３ステップを複数回繰り返し、複数の関数のうち情報エントロピーを最大とさせる関数を分散補償関数に決定し、当該分散補償関数を用いて第２ステップを行って取得される光断層画像を分散補償後の光断層画像とする。
これによれば、正しく分散補償を行うと逆にぼける傾向がある折り返し像Ａ，Ｂを、測定光Ｌ２と参照光Ｌ１との光路長差を調整することにより、折り返し像としてではなく通常の像Ａ，Ｂとして光断層画像に現れるようにした後、光断層画像の鮮明さに関する指標値として情報エントロピーを算出するので、折り返し像Ａ，Ｂの影響を受けずに光断層画像の鮮明さの定量化を正しく行うことができる。このように鮮明さの定量化を正しく行うことができるので、鮮明な光断層画像を得ることが可能となる。
折り返し像Ａ，Ｂを光断層画像からデータ処理により除く第１実施形態の方法は、簡便で実用的であるものの、折り返し像Ａ，Ｂが測定したい対象物２の通常の像Ｃに重なっている場合は実施が困難である。測定光Ｌ２と参照光Ｌ１との光路長差を調整することにより折り返し像Ａ，Ｂが情報エントロピーに与える影響を低減する本実施形態の方法は、このような場合に優位性を有する。
なお、本実施形態では、折り返し像Ａ，Ｂを全て通常の像Ａ，Ｂとするまで測定光Ｌ２と参照光Ｌ１との光路長差を調整することとしたが、これに限られない。例えば、折り返し像Ａだけを通常の像Ａとすることによっても、折り返し像Ａ，Ｂが第３ステップにおいて算出される情報エントロピーに与える影響を低減することができる。
２…対象物、１０…光源部（広帯域光源）、３１…反射体、Ｌ１…参照光、Ｌ２…測定光、Ｌ３…反射光、Ｌ４…拡散反射光。

Claims (3)

  1. 広帯域光源から出力される広帯域光を２分岐して参照光および測定光とし、前記参照光を反射体に照射したときに該反射体で生じる反射光と、前記測定光を対象物に照射したときに該対象物で生じる拡散反射光とを互いに干渉させ、当該干渉光スペクトルを取得する第１ステップと、
    前記干渉光スペクトルに分散の影響を変化させる関数を乗じ、当該関数を乗じた干渉光スペクトルのフーリエ変換の結果に基づき、前記測定光の光路上における位置であって、前記参照光の光路上における前記反射体の位置に対応する位置を測定原点とするとともに、当該測定原点よりも前記広帯域光源の逆側を測定範囲とする光断層画像を取得する第２ステップと、
    前記測定原点よりも前記広帯域光源側で生じる前記拡散反射光に対応する像がフーリエ変換により前記測定原点で折り返されて形成される折り返し像を前記光断層画像から除いた後、前記光断層画像の鮮明さに関する指標値を算出する第３ステップと、
    を備え、
    前記関数を様々に設定して前記第２ステップおよび前記第３ステップを複数回繰り返し、複数の前記関数のうち前記指標値を最大とさせる関数を分散補償関数に決定し、当該分散補償関数を用いて前記第２ステップを行って取得される光断層画像を分散補償後の光断層画像とする、光学的測定方法。
  2. 前記第３ステップが、前記折り返し像を前記光断層画像から除く操作に加えてＤＣ成分の像および多重反射の像を前記光断層画像から除く操作を含む、請求項１に記載の光学的測定方法。
  3. 広帯域光源から出力される広帯域光を２分岐して参照光および測定光とし、前記参照光を反射体に照射したときに該反射体で生じる反射光と、前記測定光を対象物に照射したときに該対象物で生じる拡散反射光とを互いに干渉させ、当該干渉光スペクトルを取得する第１ステップと、
    前記干渉光スペクトルに分散の影響を変化させる関数を乗じ、当該関数を乗じた干渉光スペクトルのフーリエ変換の結果に基づき、前記測定光の光路上における位置であって、前記参照光の光路上における前記反射体の位置に対応する位置を測定原点とするとともに、当該測定原点よりも前記広帯域光源の逆側を測定範囲とする光断層画像を取得する第２ステップと、
    前記光断層画像の鮮明さに関する指標値を算出する第３ステップと、
    前記測定原点よりも前記広帯域光源側で生じる前記拡散反射光に対応する像がフーリエ変換により前記測定原点で折り返されて形成される折り返し像の前記光断層画像における位置に基づいて前記測定光と前記参照光との光路長差を調整することで、前記折り返し像が前記第３ステップにおいて算出される前記指標値に与える影響を低減する第４ステップと、
    を備え、
    前記第４ステップにおいて前記光路長差の調整を行った後に前記第１ステップを行うとともに、前記関数を様々に設定して第２ステップおよび第３ステップを複数回繰り返し、複数の前記関数のうち前記指標値を最大とさせる関数を分散補償関数に決定し、当該分散補償関数を用いて前記第２ステップを行って取得される光断層画像を分散補償後の光断層画像とする、光学的測定方法。


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