JP2016075585A - 撮像装置、断層画像のノイズ低減方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】測定途中に干渉光の強度が変動しても、固定パターンノイズを除去することを可能とする。
【解決手段】撮像装置において、光源から出射された光を参照光と測定光とに分岐する光分岐手段と、測定光を被検査物に照射することにより得られる戻り光と参照光とを干渉させて得られる干渉光より干渉信号を取得する干渉信号検出手段と、干渉光に含まれるノイズ成分を含むノイズ信号を取得するノイズ信号取得手段と、干渉信号とノイズ信号との一方の強度を補正する補正手段と、一方が補正された干渉信号とノイズ信号とを用いて、干渉信号に含まれるノイズ成分を除去するノイズ除去手段と、を配する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光干渉断層法を用いて被検査物の断層画像を撮像する撮像装置、断層画像のノイズ除去方法、及びプログラムに関する。

低コヒーレント光による干渉を利用した光干渉断層法（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を用いる撮像装置（以下、ＯＣＴ装置と呼ぶ。）が知られている。この装置では、被検査物の断層画像を高解像度に撮像できる。

ＯＣＴ装置においては、ビームスプリッタなどにより光源からの光を測定光と参照光とに分けて用いる。測定光は眼などの被検査物に照射され、その被検査物により反射、散乱されて被検眼からの戻り光となる。該戻り光は参照ミラーを経由した参照光と合波され、干渉光として検出器に導かれる。戻り光には、光の照射方向における被検査物の界面に関する情報等が含まれる。戻り光と参照光との干渉光を検出器で検出し、得られた干渉信号を解析することによって被検査物の断層画像が得られる。

また、ＯＣＴ装置においては、参照ミラーを固定して波長スペクトルを取得し、該波長スペクトルのフーリエ変換により断層を計測するフーリエドメイン（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ）方式のＯＣＴ装置（以下、ＦＤ−ＯＣＴ装置と記す）が、非特許文献１に開示されている。このＦＤ−ＯＣＴ装置には、分光器を用いるＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ−ＯＣＴ）や光源の波長を掃引するＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ−ＯＣＴ）がある（非特許文献１参照）。

ＯＣＴ装置にて被検査物の断層画像を撮影する場合、参照光自身の分光強度分布も同時にフーリエ変換するため、この周波数成分毎の強度情報がノイズとして画像に現れる。また、光学系の内部で多重反射があると、これらの多重反射光との干渉に起因した周波数成分が現れ、この場合にも、当該周波数成分に起因したノイズが画像に現れてしまう。

このようなノイズを取り除く方法として、光源の分光強度分布情報を予め測定しておき、ノイズを取り除く方法が知られている（非特許文献２参照）。しかしながら、光源から射出される光の強度が安定していない場合や、光学要素の透過率や振動、温度変化等により光量が変化する場合には、ノイズの強度自体も変化してしまい、依然としてノイズが残ってしまう。

このノイズを除去することを目的として、特許文献１に記載の装置が提案されている。当該装置では、参照光と測定光を干渉させて得た干渉信号を検出する系とは別に、補正用の参照光信号を検出する系を配する。これら系により干渉信号と参照光信号とを別々に検出し、参照光信号により干渉信号を補正している。当該技術によれば、干渉信号と補正用信号とを同時に測定する為、参照光の光量変動（すなわち、干渉信号の光量変動）があっても、ノイズを除去できる。

特開２０１１−２４２１７７号公報

Ａ．Ｆ．Ｆｅｒｃｈｅｒ，Ｃ．Ｋ．Ｈｉｔｚｅｎｂｅｒｇｅｒ，Ｇ．Ｋａｍｐ，Ｓ．Ｙ．Ｅｌ−Ｚａｉａｔ，Ｏｐｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．１１７，４３‐４８，（１９９５） Ｓ． Ｍｏｏｎ, Ｓ． Ｗ． Ｌｅｅ, Ｚ． Ｃｈｅｎ， Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ，Ｖｏｌ．１８， Ｎｏ．２３， ２４３９５−２４４０４（２０１０）

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、補正用の参照光信号を取得する為に、光学系及び検出器が別途必要となる。また、個々の検出器間で干渉光と補正用の参照光信号との光量のバランスを調整する事が必要となる。このため、装置の構成及び調整が複雑になってしまう。

本発明は以上の状況に鑑みて為されたものであって、装置を複雑化することなく簡単な装置構成で、干渉信号の光量変動があってもノイズを低減できるＯＣＴ装置等の撮像装置、断層画像のノイズ除去方法及びプログラムの提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る撮像装置は、
光源から出射された光を参照光と測定光とに分岐する光分岐手段と、
前記測定光を被検査物に照射することにより得られる戻り光と前記参照光とを干渉させて得られる干渉光より干渉信号を取得する干渉信号検出手段と、
前記干渉光に含まれるノイズ成分を含むノイズ信号を取得するノイズ信号取得手段と、
前記干渉信号と前記ノイズ信号との一方の強度を補正する補正手段と、
前記一方が補正された前記干渉信号と前記ノイズ信号とを用いて、前記干渉信号に含まれる前記ノイズ成分を除去するノイズ除去手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、干渉信号の光量変動があっても、簡単な装置構成でノイズ成分を低減した被検査物の断層画像を取得できる。

本発明の第一の実施形態における処理フローを示すチャートである。 本発明の第一の実施形態における画像処理装置の全体構成の概略図である。 光干渉断層撮影法の干渉信号及び干渉断層信号の一例を示す図である。 光干渉断層撮影法の固定パターンノイズの干渉信号及び干渉断層信号の一例を示す図である。 本発明の第一の実施形態における固定パターンノイズ除去後の干渉信号及び干渉断層信号の一例を示す図である。 本発明の第一の実施形態における干渉断層信号の一例を示す図である。 本発明の第一の実施形態における断層画像の一例 本発明の第二の実施形態における画像処理装置の全体構成の概略図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

（第一の実施形態）
本発明の第一の実施形態に係る光干渉断層撮像装置（ＯＣＴ装置）の構成の一例についてその概略を図２に示す。ＯＣＴ装置は、光源１と、ファイバカップラ４と、サンプルアーム（測定光路）３１と、リファレンスアーム（参照光路）３２と、分光器３３と、制御部４０とを具備して構成される。本実施形態においては、フーリエドメイン方式の光干渉断層法を撮像装置に適用し、被検査物として眼底の断層画像を取得する場合について説明する。なお、被検査物は、眼底に限られず、例えば人間の皮膚等とし、ＯＣＴ装置としてこの断層画像を取得することとしてもよい。

光源１は、低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）であり、中心波長８５０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍの光を出射する。なお、本実施形態では光源１としてＳＬＤを用いたが、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等、低コヒーレント光が出射できる光源であれば何れでもよい。また、中心波長およびバンド幅の値は一例であり上記の値に限定されるものではない。

光源１から出射された光は、ファイバ２、偏光コントローラ３を介して、ファイバカップラ４に導かれ、測定光と参照光とに分岐される。本実施形態において、ファイバカップラ４は光源から出射された光を参照光と測定光とに分岐する光分岐手段を構成する。偏光コントローラ３は、光源１から出射した光の偏光の状態を調整するものである。偏光状態の調整は、測定光と参照光とがより干渉するように行われる。

ファイバカップラ４の分岐比は、９０（参照光）：１０（測定光）である。なお分岐比はこの値に限定されるものではなく他の値であってもよい。分岐された測定光は、ファイバ５を介してサンプルアーム３１に導かれ、コリメータ６から平行光として出射される。測定光は、その後Ｘスキャナ７、レンズ８、９、及びＹスキャナ１０を介し、ミラー１１に到達する。Ｘスキャナ７及びＹスキャナ１０は、駆動制御部４１により制御される。Ｘスキャナ７とＹスキャナ１０とは、眼底Ｅｒにおいて測定光をそれぞれ水平及び垂直方向にスキャンするガルバノミラーによって構成する。これらスキャナを制御することで、眼底Ｅｒで所望の範囲の領域を測定光により走査することができる。ミラー１１で反射した測定光は、レンズ１２を通過する。

測定光の光路には、シャッター１３が挿脱自在に配置されている。シャッター１３は駆動制御部４１により制御され、被検査物を撮影する時には、測定光の光路から退避される。測定光を遮光する時には、駆動制御部４１はシャッター１３を測定光の光路中に挿入する。

測定光は、ステージ１５上に乗ったフォーカスレンズ１４により、被検査物である眼の前眼部Ｅａを介し、眼底Ｅｒの網膜層にフォーカスされる。眼底Ｅｒを照射した測定光は各網膜層で反射・散乱し、上述の光学経路を逆に経由してファイバカップラ４に戻る。

一方、ファイバカップラ４で分岐した参照光は、ファイバ１６を介してリファレンスアーム３２に導かれ、コリメータ１７から平行光として出射される。該参照光は、光量調整用のＮＤフィルタ１８及び分散補償ガラス１９を介し、コヒーレンスゲートステージ２０上のミラー２１で反射し、ファイバカップラ４に戻る。コヒーレンスゲートステージ２０は、被検者の眼軸長の相違等に対応する。従って、駆動制御部４１により、光軸方向の停止位置を制御する。

ファイバカップラ４に戻った測定光と参照光とは合波されて干渉光となる。干渉光は、ファイバ２２を介し、分光器３３に導光される。分光器３３において、干渉光はコリメータ２３を介し、グレーティング２４で分光され、レンズ２５を経て、ラインカメラ２６で受光される。ラインカメラ２６で受光した光は、光の強度に応じた電気信号として出力され、該電気信号は信号処理部４２で受けられる。本実施形態における分光器３３、ラインカメラ２６、若しくは信号処理部４２を含む構成は、測定光を被検査物に照射することにより得られる戻り光と参照光とを干渉させた干渉信号を取得する干渉信号検出手段を構成する。また、これら構成は、干渉光に含まれるノイズ成分を有するノイズ信号を取得するノイズ信号取得手段としても機能する。

制御装置４０について説明する。制御装置４０は、駆動制御部４１、信号処理部４２、制御部４３、及び表示部４４を有する。

駆動制御部４１は、上述の通りスキャナ７、１０、ステージ１５、２０等の各部のアクチュエータを制御する。

信号処理部４２は、ラインカメラ２６から出力される電気信号に基づき、画像の生成、生成された画像の解析、及び解析結果の可視化情報の生成を行う。なお、画像の生成などの詳細については、後述する。

制御部４３は、本装置全体を制御すると共に、信号処理部４２で生成された画像等を表示部４４の表示画面に表示する。表示部４４は、制御部４３の制御の下、後述するように種々の情報を表示する。ここで、表示部４４は、例えば、液晶等のディスプレイである。なお、信号処理部４２で生成された画像データは、制御部４３に有線で送信されてもよいし、無線で送信されてもよい。この場合、制御部４３を画像処理装置とみなすことができる。

信号処理部４２は、ラインカメラ２６から入力された干渉信号に対して、ＳＤ−ＯＣＴに用いられる再構成処理を行うことで、断層信号を生成する。ここで、被検査物の眼底Ｅｒからの戻り光と、参照ミラー２１からの参照光との干渉光は、位相差を有する。この位相差は、ファイバカップラ４から眼底Ｅｒまでの光路長と、ファイバカップラ４から参照ミラー２１までの光路長との差に起因して生じる。そして、この位相差が波長により異なるため、干渉光によりラインカメラ２６上に現れる分光強度分布には干渉縞（干渉信号）が生じる。この強度分布（干渉縞）の周期を求めることにより、反射物体の位置に対応した明るさを求めることができる。

ここで、上述したラインカメラ２６で検出される信号（干渉信号）に含まれるノイズ成分について説明する。ラインカメラ２６で検出される干渉信号（干渉縞の強度分布）の概略についていその一例を図３（ａ）に、干渉信号をフーリエ変換することで得られる断層信号の概略についてその一例を図３（ｂ）に示す。図３（ａ）は周波数に対する分光強度の変化を、図３（ｂ）は被検査物の深さ方向についての分光強度の変化を各々示している。干渉信号５０（実線）には、被検査物の形状等を示す干渉成分の他、光源１の分光強度分布を示す波形５１の成分（破線）や、光路途中での多重反射等に起因する干渉成分も含まれている。周波数成分毎の強度情報を求める際に、戻り光との干渉成分以外の強度分布が干渉光に含まれていると、それはノイズとなり画質品質の低下を招いてしまう。光路途中の多重反射等に起因するノイズを固定パターンノイズ（ＦＰＮ：Ｆｉｘｅｄ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｎｏｉｓｅ）と呼ぶ。

図３（ｂ）の断層信号の例では、被検査物に由来する断層信号５２に加えて、自己相関によるノイズ５３、固定パターンノイズ５４、５５が重畳している。

さらに、光源の強度が安定していない場合や、光学要素の透過率や振動、温度変化等により干渉信号の光量が変化する場合には、ノイズの強度自体も変化する。筆者らが検討した結果、光量の変動は、平均値に対し±２０％程度の変動幅で、０．１〜数Ｈｚオーダの振動あるいは、より長周期のドリフトとして観察された。なお、この変動幅や周期は、ＯＣＴ装置の構成や環境に依存する為、変動幅や周期は一定とは限らない。

次に、第一の実施形態に係るＯＣＴ装置のノイズ除去のフローチャートを図１に示す。当該ノイズ除去処理は、固定パターンノイズ信号及び干渉信号の取得と解析、信号の補正とノイズ除去からなる。被検査物（眼）に対し、位置合わせやフォーカス、コヒーレンスゲート等の調整が完了した後に、本フローチャートを開始する。なお、本実施形態等においてはノイズを除去すると述べているが、実際にノイズを眼前になくすることは困難であり、当該文言は信号処理上その影響が無視できる程度までノイズを低減することを意味する。

始めに、ＯＣＴ装置が有する固定パターンノイズ信号（ＦＰＮ信号）を測定する（Ｓ１）。ＦＰＮ信号は、測定光を遮断した状態で、参照光路および測定光路からラインカメラ２６に至る光の強度分布を測定することで取得できる。ここで参照光路からラインカメラ２６に至る光にはミラー２１によって反射された参照光の他に例えば参照光路に供えられた部材（例えばＮＤフィルタ１８、分散補償ガラス１９等）により反射された光等も含まれる。また、測定光路からラインカメラ２６に至る光には測定光路に備えられた部材（例えばレンズ８、９、１２等）により反射された光等も含まれる。なお、ＦＰＮ信号は光量変動の影響を減らすため、光量変動の周期に対し十分長い測定時間（測定回数）で平均化することが望ましい。測定光を遮断する手段としては、シャッター１３等の遮蔽物を制御して測定光の光路に挿入し、測定光の遮光をすればよい。あるいは、スキャナを制御することで、測定光を被検査物から外すことで測定光がラインカメラ２６で検出されないようにしてもよい。即ち、スキャナ等の反射体を測定光の光路に設け、測定光を被検査物の外に向かわせて測定光がラインカメラ２６により検出されないようにすればよい。シャッターは測定光を吸収あるいは拡散することでラインカメラ２６に向かう測定光を減らする（理想的には０にする）ことを目的として配置されるものである。
なお、上記の例では、ＦＰＮ信号を測定するためにシャッター１３を用いているが、ラインカメラに２６に向かる測定光を減らす構成はこれに限定されるものではない。例えば、被検眼をＯＣＴ装置に対向させない状態で（被検眼なしの状態で）、シャッター１３を用いずに光源１から光を射出させ、その結果ラインカメラ２６が受光した光に基づいてＦＰＮ信号を測定することとしてもよい。このようにすれば、測定光路におけるフォーカスレンズ１４による反射光に起因するノイズもＦＰＮ信号に含めることが可能となり、より精度の高いノイズ低減が可能となる。また、図２においては対物レンズの図示を省略しているが、シャッター１３を用いない場合には対物レンズによる反射光に起因するノイズもＦＰＮ信号に含めることができる。
また、当該目的においてシャッター１３を用いる場合は、ＦＰＮ信号により多くのノイズを含めるために測定光路において可能な限り被検眼側に挿入することが望ましい。例えば、シャッター１３は、光学素子のうち被検眼に最も近い位置に備えられた不図示の対物レンズの被検眼に対して反対側であり、且つ、対物レンズの隣に挿入することとする。言い換えれば、シャッター１３を不図示の対物レンズとフォーカスレンズ１４との間に挿入する。
なお、ＦＰＮ信号の測定はＯＣＴ装置の電源を入れたことを契機としてキャリブレーションの一環として開始されることとしてもよいし、被検者が変更されたことを契機として実行されることとしもよい。ＯＣＴ装置の電源を入れた時や被検者の変更時は被検眼がＯＣＴ装置に対向していない可能性が高くシャッター１３を用いないＦＰＮ信号の測定タイミングとして好適である。

測定されたＦＰＮ信号における強度分布の例を図４（ａ）に示す。ＦＰＮ信号５６（実線）には、光源１の分光強度分布を示す波形５１の成分（破線）や、光路途中での多重反射等に起因する干渉成分が含まれている。

次に、ＦＰＮ信号を信号処理部４２でフーリエ変換し、深さ信号（ＦＰＮ断層信号）に変換する（Ｓ２）。ＦＰＮ断層信号の例を図４（ｂ）に示す。なお、本実施形態において、該信号処理部４２は、干渉信号とノイズ信号とをそれぞれフーリエ変換して干渉断層信号とノイズ断層信号（ＦＰＮ断層信号）とを取得する信号処理手段を構成する。

次に、ＦＰＮ断層信号から、自己相関によるノイズ５３及び固定パターンノイズ５４、５５を検出する（Ｓ３）。信号処理部４２は固定パターンノイズを検出すると、被検査物(眼底)での深さ方向のノイズ検出位置と該ノイズの検出範囲とを記憶する。即ち、該信号処理部４２は、信号処理手段として、ＦＰＮ断層信号からノイズ成分に対応する深さ位置を求め、これを記憶する。

固定パターンノイズは、固定パターンノイズに相当する所定の輝度を持つピークから検出できる。固定パターンノイズ以外の部分は、ほぼ一定で微弱なホワイトノイズに相当する強度となり、容易に判別できる。図４（ｂ）の例では、ピーク５４、５５が固定パターンノイズに、検出位置Ｚ_１、Ｚ_２が固定パターンノイズの位置に、検出範囲Ｗ_１、Ｗ_２が固定パターンノイズの範囲に、それぞれ相当する。なお、固定パターンノイズが現れる位置と範囲が既知の場合は、予め固定パターンノイズの位置と範囲を規定しておき、検出時にこれらデータを用いてもよい。

次に、検出した固定パターンノイズ各々の強度を取得する（Ｓ４）。信号処理部４２は、取得した固定パターンノイズの強度を記憶する。図４（ｂ）の例では固定パターンノイズの強度が強度Ａ_１０、Ａ_２０に各々相当する。取得した固定パターンノイズの情報は、後述する信号の補正及びノイズ除去処理で使用する。

次に、駆動制御部４１はシャッター１３を光路から退避させる。その後、被検査物に測定光を照射し、測定光と参照光とを合波した干渉信号における強度分布を測定する（Ｓ５）。測定された干渉信号の強度分布の例は、前述したように図３（ａ）に示される。なお、干渉信号５０としては、スキャナによる走査で、断層画像や３次元像に相当する複数個の信号を得ることとしてもよい。

次に、干渉信号を信号処理部４２でフーリエ変換し、深さ信号（干渉断層信号）に変換する（Ｓ６）。干渉断層信号の例は、前述したように図３（ｂ）に示される。干渉断層信号には、被検察物に由来する断層信号５２に加えて、自己相関によるノイズ５３、固定パターンノイズ５４、５５が重畳している。

次に、干渉断層信号中の固定パターンノイズの強度を取得する（Ｓ７）。固定パターンノイズの強度は、Ｓ３及びＳ４で検出した固定パターンノイズの位置と範囲に対応する部分から取得する。図３（ｂ）の例では、固定パターンノイズの位置がＺ_１、Ｚ_２、範囲がＷ_１、Ｗ_２、強度がＡ_１１、Ａ_２１に各々取得されたデータに相当する。

次に、Ｓ４及びＳ７で各々取得した両信号における固定パターンノイズの強度を比較することで、補正係数を取得する（Ｓ８）。補正係数の取得方法の一例を、図３（ｂ）に示す干渉断層信号と図４（ｂ）に示すＦＰＮ断層信号の例を使って説明する。図３（ｂ）の例では、干渉断層信号に重畳する固定パターンノイズの強度がＡ_１１、Ａ_２１に相当する。図４（ｂ）の例では、固定パターンノイズの強度がＡ_１０、Ａ_２０に相当する。補正係数をαとおくと、補正係数αは式１のように取得すればよい。

ただし、Ｎは検出した固定パターンノイズの数、Ａ_ｎ０はＦＰＮ断層信号のｎ個目の固定パターンノイズの強度、Ａ_ｎ１は干渉断層信号に重畳するｎ個目の固定パターンノイズの強度、α_ｎはｎ個目の固定パターンノイズに対する補正係数を表す。補正係数αは、式１に示すようにＮ個の固定パターンノイズの補正係数α_ｎの平均値から取得する。即ち、複数のノイズ成分がＦＰＮ信号に存在する場合、各ノイズ成分に対応する複数の補正係数から実際に干渉断層信号等の補正に用いる補正係数を得ることが好ましい。補正係数αは、ＦＰＮ信号取得時の光量に対する干渉信号取得時の光量の変動量に相当する。

次に、補正係数に基づいて、信号を補正する（Ｓ９）。信号の補正方法は、例えば補正係数αを用いてＦＰＮ断層信号を式２に従って補正する。
（ＦＰＮ断層信号）ｎｅｗ＝α×（ＦＰＮ断層信号）・・（式２）
ただし、（ＦＰＮ断層信号）は補正前のＦＰＮ断層信号を、（ＦＰＮ断層信号）ｎｅｗは補正後のＦＰＮ断層信号を表す。

最後に、干渉断層信号から補正後のＦＰＮ断層信号を引き算するＤＣサブトラクション処理を行う（Ｓ１０）。ＤＣサブトラクション処理後の干渉断層信号の例を図５（ｂ）に示す。ＦＰＮ信号取得時の光量に対する干渉信号取得時の光量変動に対応した補正を行うため、図５（ｂ）に示すように、固定パターンノイズに相当する信号が除去できる。

以上の処理を個々の断層信号に対し行う事で、断層画像（Ｂスキャン）や３次元像（Ｃスキャン）の撮影中に光量変動があっても、固定パターンノイズを除去できる。

以上述べた干渉信号とノイズ信号との一方の強度の補正は、信号処理部４２において補正手段として機能するモジュール領域により実行される。また、一方が補正された干渉信号とノイズ信号とを用いて、干渉信号に含まれるノイズ成分を除去するＤＣサブトラクション処理は、信号処理部４２においてノイズ除去手段として機能するモジュール領域により実行される。

図１のフローチャートの変形例について説明する。
Ｓ９の信号の補正と、Ｓ１０のＤＣサブトラクション処理を断層信号に対して行うとして説明したが、フーリエ変換前の信号に対し補正及びＤＣサブトラクション処理を行ってもよい。フーリエ変換前の信号に対しＤＣサブトラクション処理を行った例を図５（ａ）に示す。図５（ａ）は測定光の周波数と分光強度との関係を示している。ＤＣサブトラクション処理を行った干渉信号５７は、負の成分も有する。

また、自己相関によるノイズ５３も、固定パターンノイズと同様に補正とノイズ除去処理をしてもよい。

補正係数の取得と補正は、固定パターンノイズ毎に行ってもよい。つまり、Ｓ８において、固定パターンノイズ毎に補正係数α_ｎを取得する（添え字ｎはｎ個目の固定パターンノイズを表す）。この場合、Ｓ９において、個々の固定パターンノイズに対応した範囲Ｗ_ｎに対して、対応した補正係数α_ｎでＦＰＮ断層信号に補正を行う。即ち、ノイズ信号にノイズ成分が複数存在する場合、補正手段はそれぞれのノイズ成分毎に補正係数を取得し、ノイズ成分毎に補正を行うことが好ましい。

固定パターンノイズ毎に補正を行うことで、より細かく固定パターンノイズの除去ができる。

また、Ｓ８中で算出する固定パターンノイズ毎の補正係数α_ｎが、予め定めた閾値を超える場合、当該ノイズについては補正係数の算出から除外してもよい。除外の仕方は、例えば、（式１）の計算において閾値を超えた固定パターンノイズの補正係数を除いた補正係数α_ｎで平均して全体の補正係数αを算出すればよい。

固定パターンノイズ毎に補正を行う場合は、閾値を超える固定パターンノイズの補正には、隣接する固定パターンノイズの補正係数を用いればよい。あるいは、Ｂスキャン等複数の断層信号を取得している場合は、隣り合う断層信号から補正係数を推定してもよい。補正係数に閾値を設けることで、固定パターンノイズに被検査物の干渉信号が重畳した際に過剰に補正することを防ぐことができる。

前述した閾値に関しては、固定パターンノイズの光量変動量の最大値から決定すればよい。光量の変動量はＯＣＴ装置の特性によって変わるので、事前に変動量を計測して、閾値を決定すればよい。例えば、光量の平均値に対し最大＋２０％の光量変動がある場合、閾値を１．２とすればよい。閾値には、測定誤差を見込んで余裕を持たせてもよい。閾値をＯＣＴ装置の光量変動の最大値に合わせて設定することで、ＯＣＴ装置の特性に合わせて過剰補正を防止した補正を行うことができる。なお、光量変動の幅および閾値の値は上記の値に限定されるものではなく他の値であってもよい。

また、Ｓ９において、補正係数により補正する信号は、干渉断層信号（あるいは干渉信号）であってもよい。干渉断層信号は、式３に従って補正すればよい。
（干渉断層信号）ｎｅｗ＝１／α×（干渉断層信号）・・（式３）
ただし、（干渉断層信号）は、干渉断層信号の深さ方向に対する強度を、（干渉断層信号）ｎｅｗは補正後の信号を表す。その後、Ｓ１０において補正後の干渉断層信号に対し、ＦＰＮ信号でＤＣサブトラクション処理を行う。干渉断層信号を補正することで、固定パターンノイズの除去に加えて、被検査物の干渉信号の変動も合わせて補正することができる。

また、図１に示される各ステップは、一部のステップの順番を入れ替えることが可能である。例えば、ＦＰＮ信号の取得は、干渉信号の測定後であってもよい。つまり、最初にＳ５の干渉信号の測定を行った後、ＦＰＮ信号の取得および固定パターンノイズの解析（Ｓ１から４）を行い、その後に干渉信号の解析及び信号補正を行う（Ｓ６から１０）こととしてもよい。

また、干渉信号の測定後にＦＰＮ信号の取得を行う場合、ＦＰＮ信号を別途測定する代わりに、断層画像を形成する干渉信号からＦＰＮ信号を得てもよい。例えば、干渉信号のアンサンブル平均により干渉信号中の固定パターンノイズ以外の干渉成分を相殺することで、ＦＰＮ信号が得られる。ここで、アンサンブル平均とはＡスキャン方向に信号の加算平均を行うことを指す。このように加算平均を行うと被検眼の構造のランダム性から被検眼の構造を示す信号はキャンセルされＦＰＮ信号が残るため、ＦＰＮ信号を取得することが可能となる。ＦＰＮ信号を用いて、断層信号毎に補正係数を取得して、補正とＤＣサブトラクションとの処理を行えばよい。干渉信号からＦＰＮ信号を取得することにより、より干渉信号と、ＦＰＮ信号がより近い時間間隔で補正を行うことができる。従って、断層画像測定毎に固定パターンノイズの発生位置が変動しても、補正を行うことができる。

また、ＯＣＴ装置の断層画像撮影において、断層画像一枚の中では干渉信号の光量変動が十分小さいとみなせる場合、補正係数の取得と補正とを断層画像毎に行ってもよい。例えば、ＦＰＮ信号を測定後、３次元像（Ｃスキャン）の撮影を行う際に、断層画像毎に補正係数の取得及び、補正を行う。補正係数の取得は、例えば、断層画像を構成する干渉断層信号毎に補正係数を取得し、平均化を行えばよい。あるいは、代表的な干渉断層信号を選択して、補正係数を取得してもよい。代表的な干渉断層信号としては、断層画像の両端と中央等の断層信号が挙げられる。また、閾値を外れる補正係数は除外して補正係数の平均化をしてもよい。この場合、断層画像を構成する複数の干渉信号から補正係数の取得を行うことになる為、安定して補正係数の取得を行うことができる。また、断層画像を複数個に分割して、補正係数の取得と補正処理を行ってもよい。

また、補正係数の取得を行う為に、固定パターンノイズを発生する部材を光路中に配置してもよい。この場合、例えば、断層画像表示領域外に固定パターンノイズが現れるようにＯＣＴ装置の光路中に光の一部を反射する反射手段を設けることが考えられる。この場合に、反射手段は、例えば参照アーム３２のコリメータ１７とミラー２１の間に配置すればよい。これにより、固定パターンノイズは、干渉信号断層画像及びＦＰＮ断層画像を得る際に検出可能であって、且つ画像の表示領域内で得られる。なお、該実施形態の場合に、反射手段は、ガラス板等半透明の部材を用いる。そして、反射手段の位置と厚さを調整して、断層画像表示領域外に固定パターンノイズが現れるようにする。例えば、断層画像表示領域の最上部が参照光路と測定光路との光路長差が０の位置に想到する場合、ガラス板の厚さを参照光路と測定光路との光路長差を断層画像表示領域の高さに対応する該光路長差より大きくする。これによって断層画像表示領域外に固定パターンノイズが現れるようにすることが可能である。当該実施形態のＦＰＮ断層画像を図６（ａ）に、干渉信号断層画像を図６（ｂ）に示す。図６（ａ）及び図６（ｂ）中のＷ_ＲＯＩは断層画像の深さ方向における表示領域に相当する。図６（ａ）のＦＰＮ断層画像には、表示領域にかかる固定パターンノイズ２００、自己相関ノイズ２０１、及び反射手段による固定パターンノイズ２０２がある。また、図６（ｂ）の干渉信号断層画像には、被検査物の干渉信号に固定パターンノイズが重畳した信号２０３、自己相関ノイズ２０４、及び反射手段による固定パターンノイズ２０５がある。反射手段による固定パターンノイズ２０２、２０５においては、相対的に被検査物の干渉断層信号の強度が小さい。従って、反射手段による固定パターンノイズでは被検査物における干渉光の影響を受けずに、固定パターンノイズの強度Ｐ_０、Ｐ_１の取得を行うことができる。よって、より正確な補正係数を取得できる。図６（ａ）及び図６（ｂ）の信号に対し、補正後の信号を用いてＤＣサブトラクション処理をした干渉断層信号を図６（ｃ）に示す。図６（ｃ）の干渉信号断層画像には、被検査物の干渉信号２０６のみが現れ、ノイズが除去できる。図６の例で、眼底の断層画像を得た例を図７に示す。本実施形態の場合、図７の断層画像表示領域外に固定パターンノイズが現れるように反射手段を配置すればよい。
以上で、説明した変形例は適宜、組合せてもよい。

（第二の実施形態）
次に、本実施形態の第二の実施形態について説明する。本発明の第二の実施の形態に係わる光干渉断層撮像装置（ＯＣＴ装置）の概略構成を図８に示す。本実施形態においては、偏光検知型のＯＣＴ装置を用いる。なお、第一の実施形態と同様の構成については説明を省略し、異なる構成について以下で説明する。

光源１より射出した光は、偏光制御手段たる偏光コントローラ３で、偏光状態が垂直方向の直線偏光に調整される。また、偏光状態調整後の光は、偏光分離手段たる偏波保持ファイバカップラ１０４で、互いに直交する偏光成分として測定光と参照光とに分岐される。測定光はサンプルアーム３１の測定光の光軸上に配置されたλ／４波長板１５１により、直線偏光から円偏光に変換されて、被検査物（眼底Ｅｒ）に照射される。当該測定光は、被検査物の偏光特性の影響を受けながら反射され、偏波保持ファイバカップラ１０４に戻る。参照光は、レファレンスアーム３２の参照光の光軸上に配置されたλ／４波長板１５２により、垂直方向の直線偏光から４５°の直線偏光に変換されて偏波保持ファイバカップラ１０４に戻る。偏波保持ファイバカップラ１０４に戻った測定光と参照光とは合波されて干渉光となる。干渉光は、偏光ビームスプリッタ１５３により、互いに直交する偏光成分に分岐される。分岐した偏光成分について、各々を水平成分と垂直成分と表記する。分岐後の偏光成分は、それぞれ、ファイバ１５４、１５５を介して、分光器１６０、１７０に導光する。即ち、本実施形態では、偏光成分の各々より干渉信号が検知可能となるように干渉信号検出手段は偏光分離後の測定光の数に応じて配される。従って、ノイズ信号取得手段についても、偏光成分それぞれについてノイズ信号を取得可能となるように各々の偏光成分に応じて配される。分光器１６０、１７０内では、それぞれコリメータ１６１、１７１を介した干渉光について、グレーティング１６２、１７２で分光し、レンズ１６３、１７３を経て、ラインカメラ１６４、１７４で受光する。受光した光はそれぞれの偏光成分の光の強度に応じた電気信号として変換され、出力された該電気信号は信号処理部４２で受けられる。信号処理部４２では、偏光成分をフーリエ変換した断層信号の強度及び位相差から、偏光パラメータ（リタデーションとオリエンテーション）を得る。

本発明の第二の実施の形態における固定パターンノイズ除去について説明する。本実施形態では、互いに直交する２つの偏光成分（水平成分と垂直成分）に関して、それぞれＦＰＮ信号、及び干渉信号を取得する。第一の実施形態と同様に、水平成分と垂直成分それぞれに関して、補正係数を取得し、補正とＤＣサブトラクションとの処理を実施する。偏光成分毎に補正とＤＣサブトラクション処理を実施する為、偏光成分毎に固定パターンノイズ変動があっても、固定パターンノイズの除去をできる。

次に、その他の実施の形態について説明する。第一の実施形態では、干渉信号とＦＰＮ信号との一方を他方の強度に合わせるとしたが、これに限定されない。他方に合わせる代わりに、予め規定した強度に干渉信号とＦＰＮ信号とを規格化してもよい。規格化は例えば、事前に被検査物として、眼の替わりとなる測定物（模型眼や反射ミラー）を使用して干渉信号の強度や固定パターンノイズを取得・記憶しておき、規格化の基準とすればよい。以上の構成とする事で、ＯＣＴ装置の光量に変動があっても、同一もしくは略同一の表示輝度で比較することができる。

さらに本発明は、ＯＣＴ装置本体に限定されない。光干渉画像データのノイズ除去法にも適用できる。例えば、ＯＣＴ装置と別の処理装置で、ノイズ除去を行ってもよい。

また、ＯＣＴ装置と別の処理装置でノイズ除去を行う場合、干渉信号を平均化することで、ＦＰＮ信号を生成してもよい。以上の構成とする事で、ＦＰＮ信号が無い光干渉画像データからもＦＰＮ信号を生成し、本発明のノイズ除去を行うことができる。

なお、本発明においては、本実施例に記載した装置に限定されない。例えば、コンピュータに前述のノイズ除去法の信号処理を実行させるプログラムであってもよい。

以上が本発明の代表的な実施形態であるが、本発明は、上記及び図面に示す実施形態に限定することなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施できるものである。例えば、ＳＤ−ＯＣＴの例で説明したが、ＳＳ−ＯＣＴにも適用可能である。

以上で述べた本実施形態によれば、測定中に輝度の変動があっても、固定パターンノイズの除去を行うことができる。従って、安定した画像を取得する事ができる。

（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１ 光源
３ 偏光コントローラ
４ ファイバカップラ
２１ ミラー
２６ ラインカメラ
３１ サンプルアーム
３２ リファレンスアーム
３３ 分光器
４０ 制御部
１５１ λ/４波長板
１５２ λ/４波長板
１５３ 偏光ビームスプリッタ
１６０ 分光器
１７０ 分光器

Claims (22)

1. 光源から出射された光を参照光と測定光とに分岐する光分岐手段と、
   前記測定光を被検査物に照射することにより得られる戻り光と前記参照光とを干渉させて得られる干渉光より干渉信号を取得する干渉信号検出手段と、
   前記干渉光に含まれるノイズ成分を含むノイズ信号を取得するノイズ信号取得手段と、
   前記干渉信号と前記ノイズ信号との一方の強度を補正する補正手段と、
   前記一方が補正された前記干渉信号と前記ノイズ信号とを用いて、前記干渉信号に含まれる前記ノイズ成分を除去するノイズ除去手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記干渉信号と前記ノイズ信号とをそれぞれフーリエ変換して干渉断層信号とノイズ断層信号とを取得して、前記ノイズ断層信号からノイズ成分に対応する深さ位置を求める信号処理手段を有し、
   前記補正手段は、前記求められた深さ位置に対応する干渉断層信号及びノイズ断層信号それぞれのノイズ成分の強度に基づいて、前記補正に用いる補正係数を得ることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記ノイズ信号に前記ノイズ成分が複数存在する場合、
   前記補正手段はそれぞれのノイズ成分毎に補正係数を取得し、前記複数の補正係数から前記補正手段が前記補正に用いる補正係数を得ることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記ノイズ信号に前記ノイズ成分が複数存在する場合、
   前記補正手段はそれぞれのノイズ成分毎に補正係数を取得し、前記ノイズ成分毎に前記補正をすることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
5. 前記ノイズ信号に前記ノイズ成分が複数存在し、且つそれぞれのノイズ成分毎に前記補正手段が補正係数を取得した際に、前記取得した補正係数が予め定めた閾値を超える場合は、
   前記補正手段は前記補正に用いる補正係数から前記閾値を超えた補正係数を除くことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の撮像装置。
6. 前記閾値は前記ノイズ信号の光量変動量に応じた値であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記閾値は前記ノイズ信号の光量変動量の最大値に応じた値であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
8. 前記撮像装置の光路中に配置された前記光の一部を反射する反射手段を有し、
   前記干渉信号検出手段及びノイズ信号取得手段は、前記被検査物の断層画像を得る際に検出可能であって且つ前記断層画像を表示する際の表示領域外に前記反射手段により得られるノイズ成分を取得し、
   前記補正手段は、前記得られるノイズ成分が重畳する前記干渉信号及び前記ノイズ信号の強度に基づいて、前記補正手段が前記補正に用いる補正係数を得ることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の撮像装置。
9. 前記補正手段は、前記干渉信号に含まれる前記ノイズ成分の強度に合わせて、前記ノイズ信号に対して前記補正を行うことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の撮像装置。
10. 前記補正手段は、前記干渉信号に含まれる前記ノイズ成分の強度に合わせて、前記ノイズ断層信号に対して前記補正を行うことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
11. 前記補正手段は、前記ノイズ信号に含まれる前記ノイズ成分の強度に合わせて、前記干渉信号に対して前記補正を行うことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の撮像装置。
12. 前記補正手段は、前記ノイズ信号に含まれる前記ノイズ成分の強度に合わせて、前記干渉断層信号に対して前記補正を行うことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
13. 前記干渉信号検出手段に至る前記測定光を遮断する手段を有し、
    前記ノイズ信号取得手段は、前記手段が前記測定光を遮断した状態で、前記干渉信号検出手段により前記ノイズ信号を取得することを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の撮像装置。
14. 前記測定光を遮断する手段は、前記測定光の光路に挿入する遮蔽物を有することを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
15. 前記測定光を遮断する手段は、前記測定光の光路に設けられて前記測定光を被検査物の外に向かわせて前記測定光が前記干渉信号検出手段により検出されないようにする反射体を有することを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
16. 前記ノイズ信号取得手段は、前記被検査物の断層画像を形成する複数の前記干渉信号を平均することにより、前記ノイズ信号を得ることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の撮像装置。
17. 前記補正手段は、前記被検査物について複数の断層画像を得る際に、前記断層画像毎について前記ノイズ信号と前記干渉信号とにおいて対応して含まれるノイズ成分の強度を補正する際に用いる補正係数を取得し、
    前記断層画像毎に前記補正を行うことを特徴とする請求項１乃至１５の何れか一項に記載の撮像装置。
18. 前記光源から射出された光の偏光状態を制御する偏光制御手段と、
    前記光を互いに直交する偏光成分に分離する偏光分離手段と、を有し、
    前記干渉信号検出手段は前記偏光成分それぞれについて前記干渉信号を検知可能となるように配され、
    前記ノイズ信号取得手段は前記偏光成分それぞれについて前記ノイズ信号を取得可能となるように配され、
    前記補正手段は前記偏光成分それぞれに対し前記干渉信号と前記ノイズ信号の一方の強度を補正し、
    前記ノイズ除去手段は前記一方が補正された前記干渉信号と前記ノイズ信号とを用いて、前記干渉信号に含まれる前記ノイズ成分を除去することを特徴とする請求項１乃至１７の何れか一項に記載の撮像装置。
19. 光源から射出された光から分離されて被検査物に照射された測定光より得られる戻り光と前記光から分離された参照光より得られた干渉光に基づいて検出手段により得られる干渉信号と、
    前記干渉光に含まれるノイズ成分を含むノイズ信号と、を得る工程と、
    前記干渉信号と前記ノイズ信号の強度を予め規定した強度に規格化する工程と、
    前記規格化された前記干渉信号と前記ノイズ信号とに基づいて、前記干渉信号から前記ノイズ成分を除去する工程と、を有することを特徴とする断層画像のノイズ除去方法。
20. 光源から射出された光から分離されて被検査物に照射された測定光より得られる戻り光と前記光から分離された参照光より得られた干渉光に基づいて検出手段により得られる干渉信号と、
    前記干渉光に含まれるノイズ成分を含むノイズ信号と、を得る工程と、
    前記干渉信号と前記ノイズ信号の一方の強度を他方の強度に合わせる工程と、
    前記一方が補正された前記干渉信号と前記ノイズ信号とに基づいて、前記干渉信号から前記ノイズ成分を除去することを特徴とする断層画像のノイズ除去方法。
21. 前記ノイズ信号を得る工程は、前記断層画像を形成する前記干渉信号の強度分布の平均値を算出する工程を含むことを特徴とする請求項２０記載の断層画像のノイズ除去方法。
22. コンピュータに、請求項１９乃至２１の何れか一項に記載されたノイズ除去方法の各工程を実行させるためのプログラム。

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