JP2017153748A - Optical tomographic photographing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、被検体の組織の断層画像を撮影する光断層像撮影装置に関する。 The present disclosure relates to an optical tomography apparatus that captures tomographic images of a tissue of a subject.
従来、被検体の所定部位における断層画像を撮影することができる装置として、光断層干渉計(Optical Coherence Tomography:OCT)を用いた装置が知られている。OCTを用いた光断層像撮影装置は、光源から出射された光を測定光と参照光に分割し、分割した測定光を被検体の組織に走査させながら照射する。組織によって反射された測定光を参照光と合成し、合成した光の干渉信号から、組織の深さ方向の情報を取得する。光断層像撮影装置は、取得した深さ方向の情報を用いて断層画像を生成することができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus using an optical coherence tomography (OCT) is known as an apparatus that can take a tomographic image at a predetermined part of a subject. An optical tomography apparatus using OCT divides light emitted from a light source into measurement light and reference light, and irradiates the divided measurement light while scanning the tissue of the subject. The measurement light reflected by the tissue is combined with the reference light, and information on the depth direction of the tissue is acquired from the interference signal of the combined light. The optical tomography apparatus can generate a tomographic image using the acquired information in the depth direction.
光断層像撮影装置の一種として、被検体内に挿入可能なプローブの先端から測定光を照射することで、組織の断層画像を被検体内から撮影するプローブ型の装置がある(特許文献1参照)。 One type of optical tomography apparatus is a probe-type apparatus that captures a tomographic image of a tissue from within the subject by irradiating measurement light from the tip of a probe that can be inserted into the subject (see Patent Document 1). ).
上記のようなプローブ型の装置において、断層画像の画像形成条件が調整される場合がある。例えば、コントラストを改善するために、一旦撮影された断層画像の輝度分布が調整されることが考えられる。しかし、断層画像全体に含まれるノイズ成分の影響により、適正にコントラストを調整することは容易ではない。 In the probe type apparatus as described above, the image forming conditions of the tomographic image may be adjusted. For example, in order to improve the contrast, it is conceivable that the luminance distribution of the tomographic image once taken is adjusted. However, it is not easy to properly adjust the contrast due to the influence of noise components included in the entire tomographic image.
本開示は、従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、良好な断層画像を得ることができるプローブ型の光断層像撮影装置を提供することを技術課題とする。 The present disclosure has been made in view of the problems of the prior art, and an object of the present disclosure is to provide a probe-type optical tomography apparatus capable of obtaining a good tomographic image.
本開示の第1態様に係る光断層像撮影装置は、光源から出力された光を測定光と参照光とに分割し、被検体内に挿入されるプローブを介して,被検体に前記測定光を照射し,且つ,前記測定光を繰り返し走査し、前記測定光の反射光と前記参照光との干渉を検出器によって検出する干渉光学系と、前記検出器からのOCT信号に基づいて断層画像を取得する画像取得手段と、前記画像取得手段によって取得される断層画像のうち、前記プローブにおける遮光部よりも前記プローブの外側の領域であって、前記遮光部によって前記測定光が遮られる閉口部エリアにおける輝度分布に基づいて前記断層画像のコントラストを調整するコントラスト調整手段と、を備える。 The optical tomography apparatus according to the first aspect of the present disclosure divides light output from a light source into measurement light and reference light, and transmits the measurement light to the subject via a probe inserted into the subject. An interference optical system that repeatedly scans the measurement light and detects interference between the reflected light of the measurement light and the reference light by a detector, and a tomographic image based on an OCT signal from the detector Of the tomographic image acquired by the image acquisition means, and a closed portion where the measurement light is shielded by the light shielding portion, which is an area outside the light shielding portion of the probe. Contrast adjustment means for adjusting the contrast of the tomographic image based on the luminance distribution in the area.
本開示の第2態様に係る光断層像撮影装置は、光源から出力された光を測定光と参照光とに分割し、被検体内に挿入されるプローブを介して,被検体に前記測定光を照射し,且つ,前記測定光を繰り返し走査し、前記測定光の反射光と前記参照光との干渉を検出器によって検出する干渉光学系と、前記検出器からのOCT信号に基づいて断層画像を取得する画像取得手段と、前記プローブにおける遮光部よりも前記プローブの外側の領域であって、前記遮光部によって前記測定光が遮られる閉口部エリアについてのOCT信号または前記断層画像に基づいて、前記断層画像の形成条件を設定する条件調整手段と、を備える光断層像撮影装置。 The optical tomography apparatus according to the second aspect of the present disclosure divides light output from a light source into measurement light and reference light, and transmits the measurement light to the subject via a probe inserted into the subject. An interference optical system that repeatedly scans the measurement light and detects interference between the reflected light of the measurement light and the reference light by a detector, and a tomographic image based on an OCT signal from the detector Based on the OCT signal or the tomographic image of the closed area where the measurement light is shielded by the light-shielding part, which is an area outside the probe with respect to the light-shielding part in the probe. An optical tomographic imaging apparatus comprising: a condition adjusting unit that sets a forming condition of the tomographic image.
本開示の装置によれば、良好な断層画像が得られやすいという効果がある。 According to the apparatus of the present disclosure, there is an effect that a good tomographic image can be easily obtained.
以下、本開示における1つの実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
まず、図1を参照して、本実施形態に係る光断層像撮影装置(以下、「撮影装置」と省略する)1の概略構成について説明する。撮影装置1は、被検体内の組織の断層画像(Bスキャン画像)を、被検体内に挿入されるプローブ2を利用して撮影する。 First, a schematic configuration of an optical tomography apparatus (hereinafter abbreviated as “imaging apparatus”) 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The imaging device 1 captures a tomographic image (B-scan image) of a tissue in a subject using a probe 2 inserted into the subject.
以下、具体例として、撮影装置1は、眼科撮影装置であるものとする。即ち、被検眼Eの内部組織(例えば、網膜)の断層画像が、撮影装置1によって撮影される。しかし、本開示は、眼以外の被検体(例えば、内臓、耳等)の断層画像を撮影する装置にも適用できる。撮影装置1は、測定部10と制御部30を備える。 Hereinafter, as a specific example, the imaging device 1 is assumed to be an ophthalmic imaging device. That is, a tomographic image of the internal tissue (for example, retina) of the eye E is imaged by the imaging device 1. However, the present disclosure can also be applied to an apparatus that captures tomographic images of subjects other than the eyes (for example, internal organs, ears, etc.). The photographing apparatus 1 includes a measurement unit 10 and a control unit 30.
測定部10は、光断層干渉計(OCT:Optical Coherence Tomography)の構成(例えば、干渉光学系)を備える。本実施形態の測定部10は、測定光源11、エイミング光源12、カップラー13、カップラー14、参照光学系15、装着部16、ファイバ回転モータ18、検出器(受光素子)19および光路長変更ユニット20を備える。 The measurement unit 10 includes an optical tomography (OCT: Optical Coherence Tomography) configuration (for example, an interference optical system). The measurement unit 10 of this embodiment includes a measurement light source 11, an aiming light source 12, a coupler 13, a coupler 14, a reference optical system 15, a mounting unit 16, a fiber rotation motor 18, a detector (light receiving element) 19, and an optical path length changing unit 20. Is provided.
測定光源11は、断層画像を取得するための光を出射する。一例として、本実施形態の撮影装置1は、出射するレーザ光の波長を高速で変化させることが可能な測定光源11を備えることで、Swept−source OCT(SS−OCT)計測によって断層画像を取得する。本実施形態の測定光源11は、レーザ媒体、共振器、および波長選択フィルタ等によって構成される。波長選択フィルタとして、例えば、回折格子とポリゴンミラーの組み合わせ、または、ファブリー・ペローエタロンを用いたフィルタ等を採用できる。 The measurement light source 11 emits light for acquiring a tomographic image. As an example, the imaging apparatus 1 according to the present embodiment includes a measurement light source 11 that can change the wavelength of the emitted laser light at high speed, thereby acquiring a tomographic image by sweep-source OCT (SS-OCT) measurement. To do. The measurement light source 11 of the present embodiment includes a laser medium, a resonator, a wavelength selection filter, and the like. As the wavelength selection filter, for example, a combination of a diffraction grating and a polygon mirror, or a filter using a Fabry-Perot etalon can be employed.
エイミング光源12は、測定光の照射位置(つまり、断層画像の撮影位置。)を示すための可視光であるエイミング光を出射する。 The aiming light source 12 emits aiming light that is visible light to indicate the irradiation position of the measurement light (that is, the tomographic image capturing position).
カップラー13は、測定光源11から出射された光と、エイミング光源12から出射されたエイミング光と、の2つの光の光軸を一致させる。カップラー14は、カップラー13から入射された光を、測定光(試料光)と参照光に分割する。測定光は、装着部16に装着されたプローブ2に導光される。参照光は、参照光学系15に導光される。また、カップラー14は、被検眼Eによって反射された測定光(反射測定光)と、参照光学系15によって生成された参照光とを合成して干渉光を生成する。カップラー14は、生成した干渉光を検出器19に受光させる。 The coupler 13 matches the optical axes of the two light beams, the light emitted from the measurement light source 11 and the aiming light emitted from the aiming light source 12. The coupler 14 divides the light incident from the coupler 13 into measurement light (sample light) and reference light. The measurement light is guided to the probe 2 mounted on the mounting unit 16. The reference light is guided to the reference optical system 15. Further, the coupler 14 combines the measurement light reflected by the eye E (reflection measurement light) and the reference light generated by the reference optical system 15 to generate interference light. The coupler 14 causes the detector 19 to receive the generated interference light.
参照光学系15は、カップラー14から導光された参照光を再びカップラー14に戻す。参照光学系15は、反射光学系であってもよいし(特開2014−188276号公報)、透過光学系であってもよい(特開2010−220774号公報等)。 The reference optical system 15 returns the reference light guided from the coupler 14 to the coupler 14 again. The reference optical system 15 may be a reflection optical system (Japanese Patent Laid-Open No. 2014-188276) or a transmission optical system (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-220774).
また、測定部10は、測定光と参照光の光路長差を変更する光路長変更ユニット20を有する。 The measurement unit 10 also includes an optical path length changing unit 20 that changes the optical path length difference between the measurement light and the reference light.
検出器19は、反射測定光と参照光の干渉状態を検出する。換言すると、検出器19は、カップラー14によって生成された干渉光の干渉信号を検出する。より詳細には、フーリエドメインOCTの場合には、干渉光のスペクトル強度が検出器19によって検出され、スペクトル強度データに対するフーリエ変換によって、所定範囲における深さプロファイル(Aスキャン信号)が取得される。また、走査位置毎に深さプロファイルを収集し、深さプロファイルを並べることで、断層画像(Bスキャン画像 図3参照)が形成される。 The detector 19 detects an interference state between the reflected measurement light and the reference light. In other words, the detector 19 detects the interference signal of the interference light generated by the coupler 14. More specifically, in the case of Fourier domain OCT, the spectral intensity of the interference light is detected by the detector 19, and a depth profile (A scan signal) in a predetermined range is obtained by Fourier transform on the spectral intensity data. Further, by collecting depth profiles for each scanning position and arranging the depth profiles, a tomographic image (B scan image (see FIG. 3)) is formed.
前述したように、本実施形態の撮影装置1には、SS−OCTが採用されている。しかし、撮影装置1には、種々のOCTを採用できる。例えば、Spectral−domain OCT(SD−OCT)、Time−domain OCT(TD−OCT)等のいずれを撮影装置1に採用してもよい。SS−OCTを採用する場合、複数の受光素子を有する平衡検出器を検出器19として採用することが望ましい。平衡検出器を用いる場合、撮影装置1は、複数の受光素子からの干渉信号の差分を得て、干渉信号に含まれる不要なノイズを削減することができる。その結果、断層画像の品質が向上する。 As described above, SS-OCT is employed in the imaging apparatus 1 of the present embodiment. However, various types of OCT can be adopted for the imaging apparatus 1. For example, any of Spectral-domain OCT (SD-OCT), Time-domain OCT (TD-OCT), and the like may be employed in the imaging apparatus 1. When employing SS-OCT, it is desirable to employ a balanced detector having a plurality of light receiving elements as the detector 19. When the balance detector is used, the imaging apparatus 1 can obtain the difference between the interference signals from the plurality of light receiving elements, and reduce unnecessary noise included in the interference signals. As a result, the quality of the tomographic image is improved.
装着部(例えばコネクタ)16には、プローブ2におけるファイバ4の後端部(基端部)が着脱可能に装着される。装着部16に対してプローブ2が装着されることによって、カップラー14によって分割された測定光の導光路(例えば、測定部10内のファイバ4)と、プローブ2とが接続される。 A rear end portion (base end portion) of the fiber 4 in the probe 2 is detachably attached to the attachment portion (for example, connector) 16. When the probe 2 is attached to the attachment unit 16, the probe 2 is connected to the measurement light guide path (for example, the fiber 4 in the measurement unit 10) divided by the coupler 14.
ファイバ回転モータ(以下、「モータ」と省略する)18は、ファイバ4が装着された装着部16を、ファイバ4の軸を中心として回転させることができる。つまり、モータ18は、装着部16を回転させることでファイバ4を回転させる。その結果として、本実施形態では、測定光およびエイミング光が走査される(詳細は後述する)。モータ18には、回転検出センサ18aが設けられている。回転検出センサ18aは、後端部におけるファイバ4の回転を1回転毎に検出すると共に、検出毎(つまり、1回転毎)に信号を制御部30へ出力する。回転検出センサ18aからの信号は、各々の断層画像(Bスキャン画像)の生成開始のタイミングを決定するために利用される。 A fiber rotation motor (hereinafter abbreviated as “motor”) 18 can rotate the mounting portion 16 to which the fiber 4 is mounted about the axis of the fiber 4. That is, the motor 18 rotates the fiber 4 by rotating the mounting portion 16. As a result, in this embodiment, measurement light and aiming light are scanned (details will be described later). The motor 18 is provided with a rotation detection sensor 18a. The rotation detection sensor 18a detects the rotation of the fiber 4 at the rear end for each rotation and outputs a signal to the control unit 30 for each detection (that is, for each rotation). A signal from the rotation detection sensor 18a is used to determine the generation start timing of each tomographic image (B-scan image).
ここで、図1および図2を参照して、装着部16に装着されるプローブ2について説明する。本実施形態のプローブ2は、プローブ本体3と、ファイバ4と、を備える。また、プローブ本体3は、ハンドピース5、およびニードル6を有する。 Here, the probe 2 attached to the attachment part 16 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The probe 2 of this embodiment includes a probe main body 3 and a fiber 4. The probe body 3 includes a hand piece 5 and a needle 6.
ファイバ4は、プローブ本体3に挿入されており,プローブ本体3の外部からのニードル6の先端部まで、測定部10のカップラー14から導かれた測定光とエイミング光を導光する。 The fiber 4 is inserted into the probe main body 3 and guides the measurement light and aiming light guided from the coupler 14 of the measurement unit 10 to the tip of the needle 6 from the outside of the probe main body 3.
ファイバ4は、図示無きトルクコイルによって被覆されている。トルクコイルは、トルク伝達部の一例であり、モータ18からのトルクをファイバ4に伝達する。これにより、ファイバ4がトルクコイルと共に回転される。本実施形態において、ファイバ4およびトルクコイル7は、ハンドピース5に対して自在に回転する。 The fiber 4 is covered with a torque coil (not shown). The torque coil is an example of a torque transmission unit, and transmits torque from the motor 18 to the fiber 4. Thereby, the fiber 4 is rotated together with the torque coil. In this embodiment, the fiber 4 and the torque coil 7 rotate freely with respect to the handpiece 5.
ハンドピース5は、作業者(例えば、検者、術者等)によって把持される略筒状の部材である。ニードル6は、ハンドピース5の先端に設けられており、ハンドピース5の外径よりも小さい外径を有する。ニードル6の先端部は、被検体(例えば、被検眼E)の内部に挿入される。ファイバ4は、ハンドピース5の後端部に接続し、ニードル6の先端部まで延びている。プローブ2は、ファイバ4によって導光された測定光およびエイミング光を走査させながら、それぞれの光を先端部から出射することができる。 The handpiece 5 is a substantially cylindrical member that is gripped by an operator (for example, an examiner, an operator, etc.). The needle 6 is provided at the tip of the handpiece 5 and has an outer diameter smaller than the outer diameter of the handpiece 5. The tip of the needle 6 is inserted into the subject (for example, the eye E). The fiber 4 is connected to the rear end of the handpiece 5 and extends to the tip of the needle 6. The probe 2 can emit each light from the tip while scanning the measurement light and aiming light guided by the fiber 4.
ここで、図2を参照して、プローブ2における先端部の構造を、より詳細に説明する。ニードル6の先端部には、遮光部材61、外筒66、保持部68、および偏向部71等が設けられている。 Here, with reference to FIG. 2, the structure of the front-end | tip part in the probe 2 is demonstrated in detail. A light shielding member 61, an outer cylinder 66, a holding part 68, a deflecting part 71, and the like are provided at the tip of the needle 6.
遮光部材61は、ファイバ4の先端側の周囲(特に、保持部68および偏向部71の周囲)を囲む。本実施形態では、遮光部材61の形状は、略筒状である。遮光部材61は、測定光およびエイミング光を遮光する材質によって形成されている。遮光部材61のうち、軸線方向において偏向部71が位置する部位の近傍には、測定光およびエイミング光の走査方向(軸周りの方向)に所定の幅を有する切欠き62(又は、開口)が形成されている。偏向部71から照射された光は、切欠き62の内側の領域63(以下、「透過領域63」という。)では外部に透過されるが、切欠き62が形成されていない領域64(以下、「遮光領域64」という。)では遮光部材61によって遮光される。 The light shielding member 61 surrounds the periphery of the fiber 4 (particularly, the periphery of the holding unit 68 and the deflecting unit 71). In the present embodiment, the shape of the light shielding member 61 is substantially cylindrical. The light blocking member 61 is formed of a material that blocks measurement light and aiming light. A notch 62 (or opening) having a predetermined width in the scanning direction (direction around the axis) of the measurement light and aiming light is provided in the vicinity of the portion where the deflection unit 71 is located in the axial direction of the light shielding member 61. Is formed. The light emitted from the deflecting unit 71 is transmitted to the outside in the region 63 inside the notch 62 (hereinafter referred to as “transmission region 63”), but the region 64 where the notch 62 is not formed (hereinafter referred to as “transmission region 63”). In the “light shielding region 64”), light is shielded by the light shielding member 61.
本実施形態では、遮光部材61の内側の面には粗面加工が施されている。つまり、遮光部材61の内側の面には、微細な多数の凹凸が形成されている。この場合、遮光領域64では、遮光部材61の内側の面に照射された光が散乱する。従って、遮光部材61の内側が光を散乱させにくい場合(例えば、内側の面に鏡面加工が施されている場合)に比べて、遮光領域64で反射された反射光が偏向部71に戻らない可能性が低下する。つまり、鏡面加工等が施されている場合には、偏向部71とは異なる方向に光が反射すると、偏向部71には反射光は入射しない。反射光が散乱すると、反射光は偏向部71に戻りやすい。よって、撮影装置1は、測定光が遮光領域64に照射されていることを検出する場合に、遮光領域64で反射された反射光を用いてより確実な検出を行うことができる。 In the present embodiment, the inner surface of the light shielding member 61 is roughened. That is, a large number of fine irregularities are formed on the inner surface of the light shielding member 61. In this case, in the light shielding region 64, the light irradiated on the inner surface of the light shielding member 61 is scattered. Accordingly, the reflected light reflected by the light shielding region 64 does not return to the deflecting unit 71 as compared with the case where the inner side of the light shielding member 61 hardly scatters light (for example, when the inner surface is mirror-finished). The possibility decreases. That is, when mirror processing or the like is performed, when light is reflected in a direction different from that of the deflecting unit 71, no reflected light is incident on the deflecting unit 71. When the reflected light is scattered, the reflected light easily returns to the deflecting unit 71. Therefore, the imaging apparatus 1 can perform more reliable detection using the reflected light reflected by the light shielding region 64 when detecting that the measurement light is irradiated on the light shielding region 64.
なお、本実施形態の透過領域63の形状は略矩形であるが、透過領域63の大きさ、形状、数等を変更できることは言うまでもない。また、透過領域63と遮光領域64を形成するための具体的な方法も変更できる。例えば、測定光およびエイミング光を透過する材質と、遮光する材質とを組み合わせて遮光部材61を製造することで、透過領域63と遮光領域64を形成してもよい。 In addition, although the shape of the transmissive area | region 63 of this embodiment is a substantially rectangular shape, it cannot be overemphasized that the magnitude | size of the transmissive area | region 63, a shape, a number, etc. can be changed. In addition, a specific method for forming the transmission region 63 and the light shielding region 64 can be changed. For example, the light-transmitting region 63 and the light-shielding region 64 may be formed by manufacturing the light-shielding member 61 by combining a material that transmits measurement light and aiming light and a material that shields light.
外筒66は、測定光およびエイミング光を透過する材質によって形成されており、遮光部材61の外側を閉塞する。従って、外筒66は、血液、硝子体の組織等が内側に侵入することを防止しつつ、透過領域63の内側と外側との間における光の透過を許容する。なお、外筒66は遮光部材61の内側に位置してもよい。 The outer cylinder 66 is made of a material that transmits measurement light and aiming light, and closes the outside of the light shielding member 61. Therefore, the outer cylinder 66 allows light to pass between the inside and the outside of the transmission region 63 while preventing blood, vitreous tissue and the like from entering inside. The outer cylinder 66 may be positioned inside the light shielding member 61.
保持部68は、外形略円柱状の部材であり、遮光部材61に対して固定されている。保持部68の軸心部分には、ファイバ4を回転可能な状態で挿通する挿通孔69が形成されている。保持部68は、遮光部材61に対するファイバ4の軸の位置を一定にした状態で、ファイバ4を回転可能に保持する。 The holding portion 68 is a substantially cylindrical member having an outer shape, and is fixed to the light shielding member 61. An insertion hole 69 through which the fiber 4 is inserted in a rotatable state is formed in the axial center portion of the holding portion 68. The holding unit 68 holds the fiber 4 in a rotatable manner in a state where the position of the axis of the fiber 4 with respect to the light shielding member 61 is fixed.
偏向部71は、ファイバ4の先端部に設けられている。偏向部71は、ファイバ4の先端部から出射された光を偏向させる。偏向部71によって偏向された光は、透過領域63を通過したときに被検体の組織に照射される。なお、本実施形態において、偏向部71によって偏向された光は、所定の距離で集光される。偏向部71は、例えば、ボールレンズであってもよいし、プリズムであってもよい。また、偏向部71は、組織で反射された反射測定光を受光し、ファイバ4に入射させる。本実施形態の偏向部71は、ファイバ4の軸方向に対して約70度の角度で光を偏向させるが、偏向の角度は適宜変更できる。なお、ファイバ4のうち、保持部68よりも後端側の部分の外周には、トルクコイル73が設けられている。トルクコイル73は、モータ18の回転をファイバ4に伝達するために利用される。 The deflection unit 71 is provided at the tip of the fiber 4. The deflecting unit 71 deflects the light emitted from the tip of the fiber 4. The light deflected by the deflecting unit 71 is irradiated to the tissue of the subject when passing through the transmission region 63. In the present embodiment, the light deflected by the deflecting unit 71 is collected at a predetermined distance. The deflecting unit 71 may be, for example, a ball lens or a prism. The deflecting unit 71 receives reflected measurement light reflected by the tissue and makes it incident on the fiber 4. The deflecting unit 71 of this embodiment deflects light at an angle of about 70 degrees with respect to the axial direction of the fiber 4, but the angle of deflection can be changed as appropriate. A torque coil 73 is provided on the outer periphery of the rear end portion of the fiber 4 with respect to the holding portion 68. The torque coil 73 is used to transmit the rotation of the motor 18 to the fiber 4.
なお、撮影装置1は、測定光のフォーカス調整を行うための光学系等の種々の構成を、測定部10またはプローブ2に備えてもよい。これらの詳細な説明は省略する。 Note that the imaging apparatus 1 may include various configurations such as an optical system for adjusting the focus of the measurement light in the measurement unit 10 or the probe 2. These detailed explanations are omitted.
次に、図1を参照して、装置の制御系を説明する。制御部30は、CPU(プロセッサ)31、RAM32、ROM33、および不揮発性メモリ34等を備える。CPU31は、撮影装置1、および周辺機器の制御を司る。RAM32は、各種情報を一時的に記憶する。ROM33には、各種プログラム、初期値等が記憶されている。不揮発性メモリ34は、電源の供給が遮断されても記憶内容を保持できる非一過性の記憶媒体である。例えば、ハードディスクドライブ、フラッシュROM、および、撮影装置1に着脱可能に装着されるUSBメモリ等を、不揮発性メモリ34として使用することができる。不揮発性メモリ34には、撮影制御プログラムが記憶されている。また、不揮発性メモリ34には、撮影された断層画像等の各種情報が記憶される。 Next, the control system of the apparatus will be described with reference to FIG. The control unit 30 includes a CPU (processor) 31, a RAM 32, a ROM 33, a nonvolatile memory 34, and the like. The CPU 31 controls the photographing apparatus 1 and peripheral devices. The RAM 32 temporarily stores various information. The ROM 33 stores various programs, initial values, and the like. The nonvolatile memory 34 is a non-transitory storage medium that can retain stored contents even when power supply is interrupted. For example, a hard disk drive, a flash ROM, and a USB memory that is detachably attached to the photographing apparatus 1 can be used as the nonvolatile memory 34. The nonvolatile memory 34 stores an imaging control program. The nonvolatile memory 34 stores various information such as a captured tomographic image.
本実施形態では、測定部10に接続されたパーソナルコンピュータ(以下、「PC」という。)が制御部30として用いられる。しかし、PCを用いずに、測定部10と制御部30を1つのデバイスとして一体化させてもよい。また、制御部30は、複数の制御部(つまり、複数のプロセッサ)によって構成されてもよい。例えば、PCに設けられた第一制御部と、測定部10内に設けられた第二制御部とによって、撮影装置1の制御部30が構成されてもよい。この場合、例えば、PCの第一制御部は、PCに接続された操作部の操作に基づいて、撮影の開始および終了等を第二制御部に対して指示すればよい。第二制御部は、第一制御部からの指示に従って、測定光源11、エイミング光源12、モータ18等の動作を制御すればよい。また、干渉信号に基づく画像の生成処理等は、第一制御部および第二制御部のいずれで行ってもよい。 In the present embodiment, a personal computer (hereinafter referred to as “PC”) connected to the measurement unit 10 is used as the control unit 30. However, the measurement unit 10 and the control unit 30 may be integrated as one device without using a PC. The control unit 30 may be configured by a plurality of control units (that is, a plurality of processors). For example, the control unit 30 of the photographing apparatus 1 may be configured by a first control unit provided in the PC and a second control unit provided in the measurement unit 10. In this case, for example, the first control unit of the PC may instruct the second control unit to start and end shooting based on the operation of the operation unit connected to the PC. The second control unit may control the operations of the measurement light source 11, the aiming light source 12, the motor 18 and the like according to instructions from the first control unit. Further, the image generation processing based on the interference signal may be performed by either the first control unit or the second control unit.
制御部30には、表示部41、操作部42、および手術顕微鏡46等の周辺機器が電気的に接続される。表示部41には、後述する断層画像等が表示される。表示部41は、PCのディスプレイであってもよいし、撮影装置1専用のディスプレイであってもよい。また、表示部41は、複数のディスプレイが併用されてもよい。操作部42は、作業者による各種操作指示を認識するためのデバイスである。操作部42には、例えば、マウス、ジョイスティック、キーボード、タッチパネル等の少なくともいずれかを用いてもよい。 Peripheral devices such as a display unit 41, an operation unit 42, and a surgical microscope 46 are electrically connected to the control unit 30. The display unit 41 displays a tomographic image, which will be described later. The display unit 41 may be a PC display or a display dedicated to the photographing apparatus 1. The display unit 41 may be used in combination with a plurality of displays. The operation unit 42 is a device for recognizing various operation instructions by an operator. For the operation unit 42, for example, at least one of a mouse, a joystick, a keyboard, a touch panel, and the like may be used.
なお、本実施形態では、検出器19からの信号に基づいて断層画像を形成する画像形成部を、制御部30が兼用する。この場合、例えば、制御部30は、検出器19からの信号をフーリエ変換することで、深さプロファイル(Aスキャン)を取得し、走査位置毎に取得された深さプロファイルを並べることで、断層画像(Bスキャン画像)を生成する。本実施形態において、プローブ2の軸周りに走査されるため、各々の深さプロファイルは、プローブ2の軸に原点が置かれる極座標系によって表現されている。制御部30は、この極座標系によって表現された被検体の断層画像データを取得してもよい。より詳細には、図3に示すような、画像の横軸が角度に対応し,且つ,縦軸が深さに対応する極座標系での断層画像が取得されてもよい。 In the present embodiment, the control unit 30 also serves as an image forming unit that forms a tomographic image based on a signal from the detector 19. In this case, for example, the control unit 30 performs a Fourier transform on the signal from the detector 19 to obtain a depth profile (A scan), and arranges the obtained depth profiles for each scanning position, so An image (B-scan image) is generated. In this embodiment, since scanning is performed around the axis of the probe 2, each depth profile is expressed by a polar coordinate system in which the origin is placed on the axis of the probe 2. The control unit 30 may acquire tomographic image data of the subject expressed by this polar coordinate system. More specifically, as shown in FIG. 3, a tomographic image in a polar coordinate system in which the horizontal axis of the image corresponds to the angle and the vertical axis corresponds to the depth may be acquired.
また、極座標系によって表現される断層画像ではなく、直交座標によって表現された断層画像が取得されてもよい。ここでいう、直交座標によって表現された断層画像では、図4に示すように、実空間において互いに直交する軸(例えば、X軸(水平方向の軸)とZ軸(深さ方向の軸))が、画像上でも直交するように表現される。このような直交座標によって表現された断層画像は、例えば、極座標系によって表現された断層画像から変換されたものであってもよい(例えば、本出願人による特開2015−104582号公報参照)。 Further, not a tomographic image expressed by a polar coordinate system but a tomographic image expressed by orthogonal coordinates may be acquired. In the tomographic image expressed by the orthogonal coordinates here, as shown in FIG. 4, axes that are orthogonal to each other in the real space (for example, the X axis (horizontal axis) and the Z axis (depth axis)). Are expressed so as to be orthogonal on the image. Such a tomographic image represented by orthogonal coordinates may be, for example, a transform from a tomographic image represented by a polar coordinate system (see, for example, JP-A-2015-104582 by the present applicant).
ここで、図3を参照し、撮影装置1において生成される断層画像の一例について説明する。 Here, an example of a tomographic image generated in the imaging apparatus 1 will be described with reference to FIG.
図3に示すように、撮影装置1において生成される断層画像は、いくつかの領域に区分することができる。図3における像101は、内部反射像である。ここでいう、内部反射像101は、プローブ2の内部での部材の反射に基づいて形成される。本実施形態において、内部反射像101は、遮光部材61(より詳細には、遮光領域64)による測定光の反射に基づいて形成される。以下の説明では、便宜上、内部反射像101を基準として、各領域の説明を行う。 As shown in FIG. 3, the tomographic image generated by the imaging apparatus 1 can be divided into several regions. An image 101 in FIG. 3 is an internal reflection image. The internal reflection image 101 here is formed based on the reflection of the member inside the probe 2. In the present embodiment, the internal reflection image 101 is formed based on the reflection of measurement light by the light shielding member 61 (more specifically, the light shielding region 64). In the following description, each region will be described with reference to the internal reflection image 101 for convenience.
図3における閉口部エリアは、遮光部材61の外側(プローブ2の外側)であって、遮光部材61(遮光領域64)によって測定光が到達しない(換言すれば、遮ぎられる)領域である。断層画像において、閉口部エリアは、走査方向に関する位置が内部反射像101と略同一であって、内部反射像101よりも、プローブ2から離間する側(プローブ2の外側。深さ方向に関し,より深い側。図3の例では、紙面下側)の領域である。 The closed area in FIG. 3 is an area outside the light shielding member 61 (outside the probe 2), and the measurement light does not reach (in other words, is blocked) by the light shielding member 61 (light shielding area 64). In the tomographic image, the position of the closed portion area in the scanning direction is substantially the same as that of the internal reflection image 101, and is closer to the probe 2 than the internal reflection image 101 (outside of the probe 2. This is a region on the deep side (in the example of FIG. 3, the lower side of the drawing).
図3における開口部エリアは、遮光部材61の外側であって、遮光部材61(より詳細には、透過領域(開口))を通過する測定光が照射される領域である。断層画像において、閉口部エリアは、走査方向に関する位置が内部反射像101と略同一であって、内部反射像101よりも、プローブ2から離間する側の領域である。開口部エリアに形成される像(被検体の像110等)は、遮光部材61を通過した測定光によって形成される。 The opening area in FIG. 3 is an area outside the light shielding member 61 and irradiated with measurement light that passes through the light shielding member 61 (more specifically, the transmission area (opening)). In the tomographic image, the closed area is a region that is substantially the same in position in the scanning direction as the internal reflection image 101 and is farther from the probe 2 than the internal reflection image 101. An image (an object image 110 or the like) formed in the opening area is formed by measurement light that has passed through the light shielding member 61.
ところで、図3では、内部反射像101よりもプローブ2から離間する側において、反射像120(第2の内部反射像)が現れる例が示されている。反射像120の起因となる反射箇所としては、例えば、ファイバ4とプローブ2内の図示無きレンズとの接合部分等が考えられる。このように、反射像120は、光学系の設計、および、深さ方向に関する画像取得範囲等の装置設計に応じて生じるものである。例えば、反射像120と内部反射像101との相対的な位置関係は、プローブ2と被検体との位置関係に関わらず一定であってもよい。なお、当業者は、断層画像中に反射像120が含まれないように光学系などの装置設計を行ってもよい。 FIG. 3 shows an example in which the reflected image 120 (second internal reflected image) appears on the side farther from the probe 2 than the internal reflected image 101. As a reflection location that causes the reflection image 120, for example, a joint portion between the fiber 4 and a lens (not shown) in the probe 2 can be considered. Thus, the reflected image 120 is generated according to the design of the optical system and the device design such as the image acquisition range in the depth direction. For example, the relative positional relationship between the reflected image 120 and the internal reflected image 101 may be constant regardless of the positional relationship between the probe 2 and the subject. A person skilled in the art may design an apparatus such as an optical system so that the reflected image 120 is not included in the tomographic image.
なお、図3に示すように、断層画像中に反射像120が現れる場合、開口部エリアおよび閉口部エリアからは、少なくとも反射像120およびその近傍領域が除外されているものとする。例えば、図3の断層画像においては、内部反射像101と、反射像120と、の間に存在する領域が、開口部エリアおよび閉口部エリアとして利用される。 As shown in FIG. 3, when the reflected image 120 appears in the tomographic image, it is assumed that at least the reflected image 120 and its vicinity region are excluded from the opening area and the closed area. For example, in the tomographic image of FIG. 3, regions existing between the internal reflection image 101 and the reflection image 120 are used as the opening area and the closing area.
図3に示すプローブ2の内側エリアは、深さ方向に関して、内部反射像101が配置される領域である。図3に示す遮光部エリアは、深さ方向に関する内部反射像101の位置、または、内部反射像101を含む内部反射像101の近傍の範囲にて、走査方向に伸びる帯状の領域として示される。遮光部材61と、プローブ2の先端(ニードル6の先端,より具体的には、偏向部71)との距離は、既知であるので、内部反射像101,および/または,遮光部エリアは、撮影装置1において、断層画像における深さ方向の基準として利用可能である。 The inner area of the probe 2 shown in FIG. 3 is an area where the internal reflection image 101 is arranged in the depth direction. The light shielding area shown in FIG. 3 is shown as a band-like region extending in the scanning direction at the position of the internal reflection image 101 in the depth direction or in the vicinity of the internal reflection image 101 including the internal reflection image 101. Since the distance between the light shielding member 61 and the tip of the probe 2 (tip of the needle 6, more specifically, the deflecting unit 71) is known, the internal reflection image 101 and / or the light shielding unit area is photographed. In the apparatus 1, it can be used as a reference in the depth direction in a tomographic image.
以上説明した断層画像における各エリアは、制御部30による画像処理によって、個別に検出可能(識別可能)であってもよい。 Each area in the tomographic image described above may be individually detectable (identifiable) by image processing by the control unit 30.
また、図3では、OCT信号における信号強度の高い画素ほど高い輝度を持つように視覚化(画像化)された,断層画像を例示した。以下の説明においては、特段の断りが無い限り、OCT信号の信号強度と画素における輝度との対応関係が図3と同様の断層画像が生成されるものとする。但し、断層画像として、例えば、図3を白黒反転したような画像が生成されてもよい。この場合における断層画像は、深さプロファイルにおいて信号強度の低い画素ほど高い輝度を持つように視覚化(画像化)される。 FIG. 3 illustrates a tomographic image visualized (imaged) so that a pixel having a higher signal intensity in the OCT signal has higher luminance. In the following description, it is assumed that a tomographic image in which the correspondence relationship between the signal intensity of the OCT signal and the luminance at the pixel is the same as in FIG. 3 is generated unless otherwise specified. However, as the tomographic image, for example, an image obtained by reversing black and white in FIG. 3 may be generated. The tomographic image in this case is visualized (imaged) so that a pixel having a lower signal intensity in the depth profile has a higher luminance.
手術顕微鏡46は、被検体(本実施形態では被検眼E)の内部を、手術中、診断中、またはこれらの訓練中に拡大表示する。作業者は、手術顕微鏡46を覗き込みながら手術、診断、またはこれらの訓練(本実施形態では、これらをまとめて「作業」という。)を行う。また、本実施形態では、制御部30は、手術顕微鏡46によって撮影された画像を取得し、表示部41に表示させることができる。この場合、作業者は、観察光学系によって撮影された画像を確認しながら作業を行うことができる。なお、作業者が肉眼でプローブ2の先端部近傍を注視する場合でも、本開示は適用できる。 The surgical microscope 46 enlarges and displays the inside of the subject (the eye E in this embodiment) during surgery, during diagnosis, or during training thereof. The operator performs surgery, diagnosis, or training thereof while looking into the surgical microscope 46 (in the present embodiment, these are collectively referred to as “work”). In the present embodiment, the control unit 30 can acquire an image photographed by the surgical microscope 46 and display the image on the display unit 41. In this case, the operator can work while confirming the image photographed by the observation optical system. Note that the present disclosure can be applied even when the operator gazes near the tip of the probe 2 with the naked eye.
本実施形態では、被検体表面において、断層画像が取得される位置にエイミング光が照射されるので、エイミング光による輝線301によって、作業者は、撮影位置を確認できる(図5参照)。 In the present embodiment, the aiming light is irradiated to the position where the tomographic image is acquired on the surface of the subject, so that the operator can confirm the imaging position by the bright line 301 by the aiming light (see FIG. 5).
以下、図6を参照して、撮影装置1の動作について説明する。ここでは、撮影装置1で実行されるコントラスト調整処理について説明する。コントラスト調整処理は、断層画像のコントラストを調整するために行われる。本実施形態において、コントラストは、断層画像の閉口部エリアにおける画素の統計情報(主には、輝度分布)に基づいて調整される。以下の説明では、統計情報として、輝度の統計情報(輝度分布)が利用される。なお、輝度分布以外の統計情報の具体例としては、例えば、断層画像がカラー画像である場合、色相,および,彩度のいずれか等についての統計情報であってもよい。以下、詳細な説明を行う。 Hereinafter, the operation of the photographing apparatus 1 will be described with reference to FIG. Here, the contrast adjustment process executed in the photographing apparatus 1 will be described. The contrast adjustment process is performed to adjust the contrast of the tomographic image. In the present embodiment, the contrast is adjusted based on pixel statistical information (mainly luminance distribution) in the closed area of the tomographic image. In the following description, luminance statistical information (luminance distribution) is used as the statistical information. In addition, as a specific example of the statistical information other than the luminance distribution, for example, when the tomographic image is a color image, the statistical information on one of hue and saturation may be used. Detailed description will be given below.
ここで図6を参照し、コントラスト調整方法の一具体例を説明する。 A specific example of the contrast adjustment method will now be described with reference to FIG.
被検体(被検眼E)が断層画像として撮像される場合において、断層画像の開口部エリアを構成する画素の輝度分布(ヒストグラム)は、被検体の像110を構成する画素による輝度分布(ヒストグラム)と、背景領域を構成する画素の輝度分布(ヒストグラム)と、を含んでいる。両者を重ねあわせたものが、開口部エリアを構成する画素の輝度分布である。なお、ここでいう、背景領域は、断層画像の背景となる箇所である。例えば、図3に示す断層画像の開口部エリアにおいては、被検体の像110を除いた箇所である。図3に示す断層画像では、背景領域の輝度が、階調範囲において、比較的低輝度側に分布する。そして、この分布の範囲が、被検体の像110の輝度分布と一部重複する場合がある。 When the subject (the subject eye E) is captured as a tomographic image, the luminance distribution (histogram) of the pixels constituting the opening area of the tomographic image is the luminance distribution (histogram) of the pixels constituting the subject image 110. And the luminance distribution (histogram) of the pixels constituting the background region. A superimposition of the two is the luminance distribution of the pixels constituting the aperture area. Note that the background region referred to here is a portion serving as the background of the tomographic image. For example, the opening area of the tomographic image shown in FIG. In the tomographic image shown in FIG. 3, the luminance of the background region is distributed on the relatively low luminance side in the gradation range. In some cases, this distribution range partially overlaps with the luminance distribution of the image 110 of the subject.
ここで、コントラストの調整手法としては、断層画像(または、開口部エリア)の輝度分布(ヒストグラム)に対し、低輝度側、および、高輝度側のそれぞれに、閾値を設定し、2つの閾値に挟まれる分布が、階調範囲の広範囲に伸展するように、各画素の輝度値が調整される。典型的には、オフセット調整(画像輝度値の加算/減算補正)、および、ゲイン調整(画像輝度値の乗算補正)を組み合わせて調整が行われる。 Here, as a contrast adjustment method, threshold values are set on the low-luminance side and the high-luminance side of the luminance distribution (histogram) of the tomographic image (or opening area), and two threshold values are set. The luminance value of each pixel is adjusted so that the sandwiched distribution extends over a wide gradation range. Typically, the adjustment is performed by combining offset adjustment (image luminance value addition / subtraction correction) and gain adjustment (image luminance value multiplication correction).
被検体の像110における白とび,および,黒つぶれを抑制し、且つ、コントラストを良好に伸展させるためには、上述の2つの閾値の一方または両方が、背景領域の輝度分布に対し、一定の位置関係となるように設定される、或いは、被検体110の像の成分に対し、一定の位置関係となるように設定される、のいずれかであることが好ましいと考えられる。 In order to suppress overexposure and underexposure in the image 110 of the subject and to improve the contrast well, one or both of the two threshold values described above are constant with respect to the luminance distribution of the background region. It is considered preferable that the position is set so as to be in a positional relationship, or is set so as to be in a certain positional relationship with respect to the image component of the subject 110.
しかしながら、開口部エリア(または断層画像全体)のヒストグラムにおいて、被検体の像110の成分は、画像毎に異なりうる。特に、プローブ型の装置では、この傾向が顕著である。すなわち、1つの装置が、種々の被検体(例えば、種々の組織)の撮影に利用されるので、被検体毎に、被検体とプローブ2との位置関係が異なることが考えられ、更に、被検体とプローブ2との位置関係が、作業の内容および状況に応じて適宜異なることが考えられるからである。 However, in the histogram of the opening area (or the entire tomographic image), the components of the subject image 110 may differ from image to image. In particular, this tendency is remarkable in the probe type apparatus. That is, since one apparatus is used for imaging various subjects (for example, various tissues), the positional relationship between the subject and the probe 2 may be different for each subject. This is because it is conceivable that the positional relationship between the specimen and the probe 2 is appropriately different depending on the content and situation of the work.
また、開口部エリア(または断層画像全体)のヒストグラムにおいて、背景領域と、被検体110の像の成分(輝度分布)とを、直接的に分離することは難しい。 Further, in the histogram of the opening area (or the entire tomographic image), it is difficult to directly separate the background region and the component of the image of the subject 110 (luminance distribution).
これらの理由から、開口部エリア(または断層画像全体)のヒストグラムに基づいて、閾値を上記したいずれかの位置関係で設定することは困難となる。開口部エリア(または断層画像の全体)のヒストグラムに基づいて輝度調整が行われる場合、画像毎に閾値の位置が大きく異なり得る。その結果、コントラストが調整されることで、断層画像毎の輝度が安定しなくなってしまう恐れがある。 For these reasons, it is difficult to set the threshold value in any of the above-described positional relationships based on the histogram of the opening area (or the entire tomographic image). When the brightness adjustment is performed based on the histogram of the opening area (or the entire tomographic image), the position of the threshold value may be greatly different for each image. As a result, the brightness of each tomographic image may not be stable due to the contrast being adjusted.
これに対し、本実施形態では、閉口部エリアにおける輝度分布に基づいて、断層画像のコントラストが制御部30によって調整される。閉口部エリアでは、測定光が遮光部材61で遮られることにより、閉口部エリアは、被検体の種別、作業の内容および状況等によらず、像が生じ得ないものと考えられる。このため、閉口部エリアにおける輝度分布は、開口部エリアにおける背景領域の輝度分布と、同様の特徴を持っていると考えられる。例えば、閉口部エリアにおける輝度分布と、開口部エリアにおける背景領域の輝度分布と、の間で、例えば、ヒストグラムにおける平均値,中央値,最頻値,分散,および,偏差等が一致することが考えられる。 In contrast, in the present embodiment, the contrast of the tomographic image is adjusted by the control unit 30 based on the luminance distribution in the closed area. In the closed area, the measurement light is blocked by the light shielding member 61, so that it is considered that no image can be generated in the closed area regardless of the type of the subject, the contents of the work, the situation, and the like. For this reason, it is considered that the luminance distribution in the closed area has the same characteristics as the luminance distribution of the background area in the opening area. For example, the average value, median value, mode value, variance, deviation, etc. in the histogram may match between the luminance distribution in the closed area and the luminance distribution in the background area in the opening area. Conceivable.
閉口部エリアにおける輝度分布には、被検体の像110の成分の影響がない。これにより、例えば、開口部エリアの輝度分布を利用して、背景領域の輝度分布に対し、一定の位置関係となるような閾値を設定することが可能となる。換言すれば、上述の閾値を、被検体の像110の成分によらず、設定することができる。 The luminance distribution in the closed area is not affected by the component of the subject image 110. Accordingly, for example, it is possible to set a threshold value that has a certain positional relationship with respect to the luminance distribution of the background region by using the luminance distribution of the opening area. In other words, the above-described threshold value can be set regardless of the component of the image 110 of the subject.
より具体的に説明する。例えば、閉口部エリアにおける輝度分布の平均値,中央値,または最頻値が、コントラスト調整のために設定される低輝度側の閾値(黒レベルという)として検出されてもよい。そして、黒レベルの値に応じて、断層画像に対するオフセット調整(ここでは、画像輝度値の加算/減算補正)が行われてもよい。図6の例では、断層画像における各画素の輝度値が、黒レベルの値分だけ低輝度側にシフトさせる減算補正が行われる。 This will be described more specifically. For example, the average value, median value, or mode value of the luminance distribution in the closed area may be detected as a low-luminance threshold value (referred to as a black level) set for contrast adjustment. Then, offset adjustment (in this case, image luminance value addition / subtraction correction) may be performed on the tomographic image in accordance with the black level value. In the example of FIG. 6, subtraction correction is performed in which the luminance value of each pixel in the tomographic image is shifted to the low luminance side by the black level value.
この場合において、高輝度側の閾値(白レベルという)は、例えば、黒レベルよりも高階調側における開口部エリアのヒストグラムを考慮して設定されてもよいし、予め定められた黒レベルと白レベルとの対応関係(例えば、比例関係等)に基づいて設定されてもよい。いずれの場合も、画像毎に安定して、高輝度側の閾値を設定することができる。 In this case, the threshold on the high luminance side (referred to as white level) may be set in consideration of the histogram of the opening area on the higher gradation side than the black level, for example, or a predetermined black level and white It may be set based on a correspondence relationship with the level (for example, a proportional relationship). In any case, the threshold value on the high luminance side can be set stably for each image.
ここで、白レベルを、黒レベルよりも高階調側における開口部エリアのヒストグラムを考慮して設定する場合の具体例を示す。例えば、開口部エリアのヒストグラムから、背景領域の成分を、制御部30は、閉口部エリアにおけるヒストグラムに基づいて取り除くことができる。その結果、被検体110の像のヒストグラムを得ることができる。被検体の像110における統計的な特徴値(例えば、平均値,中央値,または,最頻値から、標準偏差σの所定数倍の位置にある値)が、白レベルとして検出されてもよい。 Here, a specific example in the case where the white level is set in consideration of the histogram of the opening area on the higher gradation side than the black level will be described. For example, the control unit 30 can remove the background region component from the histogram of the opening area based on the histogram of the closed area. As a result, a histogram of the image of the subject 110 can be obtained. A statistical feature value in the image 110 of the subject (for example, a value at a position that is a predetermined multiple of the standard deviation σ from the average value, median value, or mode value) may be detected as a white level. .
さらに、このようにして特定された2つの閾値の間隔から、断層画像のコントラストを伸展させるためのゲインの補正量を導くことができる。そして、制御部30によって、オフセットが行われた状態の断層画像のコントラストが、求めたゲインの補正量に応じて伸展される。このようなコントラスト調整の結果として、コントラストが良好に調整された断層画像を、安定して得ることができる。 Furthermore, a gain correction amount for extending the contrast of the tomographic image can be derived from the interval between the two threshold values specified in this way. The contrast of the tomographic image in the offset state is extended by the control unit 30 according to the obtained gain correction amount. As a result of such contrast adjustment, it is possible to stably obtain a tomographic image whose contrast is well adjusted.
このようなコントラストの調整処理は、例えば、リアルタイムに撮影される断層画像の動画像(ライブ画像という)に対して行われてもよいし、ワンショットの撮影画像に対して行われてもよい。ライブ画像および撮影画像は、それぞれ、検出器19からの信号を処理して得られた1フレーム分の断層画像であってもよいし、複数フレーム分の断層画像を合成(例えば、加算平均)することで得られた合成画像であってもよい。 Such contrast adjustment processing may be performed on a moving image (referred to as a live image) of a tomographic image captured in real time, or may be performed on a one-shot captured image. Each of the live image and the captured image may be a tomographic image for one frame obtained by processing a signal from the detector 19, or a tomographic image for a plurality of frames is synthesized (for example, addition averaged). The composite image obtained by this may be sufficient.
なお、ある断層画像に対し、コントラスト調整が行われる場合、その断層画像におけるコントラスト調整のための閾値(黒レベルおよび白レベル)、あるいは補正量(例えば、オフセットおよびゲイン)は、そのある断層画像における統計情報(例えば、閉口部エリアの輝度分布,および,開口部エリアの輝度分布)のみに基づいて検出される必要はない。例えば、複数の断層画像が検出器19からの信号に基づいて時間的に連続して取得される場合においては、次のようにして閾値または補正量が検出されてもよい。すなわち、連続して取得される断層画像の1枚であって,コントラストが調整される断層画像(便宜上、第1断層画像と称す)の他に、その第1断層画像と取得タイミングが連続する少なくとも1枚の断層画像(便宜上、第2断層画像と称す)における画素の統計情報を考慮して、第1断層画像における閾値または補正量が検出されてもよい。例えば、第1断層画像における閉口部エリアの輝度分布と,各第2断層画像における閉口部エリアの輝度分布と,に基づいてオフセット量が検出される。この場合において、オフセット量は、第1断層画像の閉口部エリアにおける輝度分布の平均値(中央値,または,最頻値でもよい)と、各々の第2断層画像の閉口部エリアにおける輝度分布の平均値(中央値,または,最頻値でもよい)とを、第1断層画像および第2断層画像の合計枚数で平均した値であってもよい。このようなオフセット量に基づいて各々の断層画像におけるコントラストが調整された結果、連続する複数の断層画像の間で、オフセットの差が抑制される。なお、オフセット量を検出するうえで処理される第1断層画像および第2断層画像の合計枚数は、一定であってもよい。 Note that when contrast adjustment is performed on a tomographic image, threshold values (black level and white level) or correction amounts (for example, offset and gain) for the contrast adjustment in the tomographic image are set in the tomographic image. It is not necessary to detect only based on statistical information (for example, the luminance distribution of the closed area and the luminance distribution of the opening area). For example, when a plurality of tomographic images are acquired continuously in time based on the signal from the detector 19, the threshold value or the correction amount may be detected as follows. That is, it is one of the tomographic images acquired continuously, and in addition to the tomographic image whose contrast is adjusted (referred to as the first tomographic image for convenience), at least the acquisition timing of the first tomographic image is continuous. The threshold value or correction amount in the first tomographic image may be detected in consideration of pixel statistical information in one tomographic image (referred to as a second tomographic image for convenience). For example, the offset amount is detected based on the luminance distribution of the closed area in the first tomographic image and the luminance distribution of the closed area in each second tomographic image. In this case, the offset amount is the average value of the luminance distribution in the closed area of the first tomographic image (which may be a median or mode) and the luminance distribution in the closed area of each second tomographic image. An average value (which may be a median value or a mode value) may be a value obtained by averaging the total number of first tomographic images and second tomographic images. As a result of adjusting the contrast in each tomographic image based on such an offset amount, a difference in offset between a plurality of consecutive tomographic images is suppressed. Note that the total number of first tomographic images and second tomographic images processed in detecting the offset amount may be constant.
そして、制御部30は、コントラスト調整後の第1断層画像に基づく動画像を、表示部41に表示させてもよい。この場合、動画像の表示は、撮影とリアルタイムに行われてもよい。 Then, the control unit 30 may cause the display unit 41 to display a moving image based on the first tomographic image after the contrast adjustment. In this case, the moving image display may be performed in real time with shooting.
但し、必ずしもこれに限られるものではなく、予め不揮発性メモリ34等に記憶されている複数枚の断層画像を動画像として再生する場合に、各断層画像に対するコントラスト調整が行われてもよい。この場合、ある断層画像に対するコントラスト調整のための閾値、又は、補正量(例えば、オフセット量、ゲインの補正量等)は、ある断層画像よりも前に(過去に)取得された断層画像だけでなく、ある断層画像よりも後に取得された断層画像を利用して取得されてもよい。 However, the present invention is not necessarily limited to this, and when a plurality of tomographic images stored in advance in the nonvolatile memory 34 or the like are reproduced as moving images, contrast adjustment may be performed on each tomographic image. In this case, the threshold value or the correction amount (for example, the offset amount, the gain correction amount, etc.) for contrast adjustment with respect to a certain tomographic image is only the tomographic image acquired before (in the past) before the certain tomographic image. Instead, it may be acquired using a tomographic image acquired after a certain tomographic image.
また、動画像は、上記実施形態で示した、各フレームが、コントラスト調整後の断層画像による加算平均画像で構成される動画像であってもよい。また、各フレームが、コントラスト調整後の新たな断層画像そのもの(或いは、RAW画像から汎用フォーマットへの変換しただけの画像)で形成される動画像でもよい。 Further, the moving image may be a moving image in which each frame is composed of an addition average image based on a tomographic image after contrast adjustment, as described in the above embodiment. Each frame may be a moving image formed by a new tomographic image itself after contrast adjustment (or an image obtained by converting a RAW image into a general-purpose format).
上記のコントラスト調整処理の結果として、連続して取得された断層画像の間における明るさの差が抑制される。故に、例えば、動画像において、ちらつくような明るさの変化が抑制される。 As a result of the contrast adjustment process, a difference in brightness between successively acquired tomographic images is suppressed. Therefore, for example, a flickering brightness change is suppressed in a moving image.
なお、OCT信号において信号強度の低い画素ほど高い輝度を持つように視覚化(画像化)された断層画像(図3を白黒反転したような画像)に対しても、上記と同様のコントラスト調整手法で、適正にコントラストを調整し得る。但し、この場合、被検体の像の黒レベルではなく、白レベルが閉口部エリアの輝度分布から特定されて、オフセット調整等が行われる。 It should be noted that the same contrast adjustment method as described above is applied to a tomographic image (an image obtained by reversing black and white in FIG. 3) visualized (imaged) so that a pixel with lower signal intensity in the OCT signal has higher luminance. Thus, the contrast can be adjusted appropriately. However, in this case, not the black level of the image of the subject but the white level is specified from the luminance distribution in the closed area, and offset adjustment or the like is performed.
以上、実施形態に基づいて説明を行ったが、本開示は、上記実施形態に限定られることなく、種々の変形が可能である。 As described above, the description has been given based on the embodiment, but the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
例えば、上記実施形態では、少なくとも黒レベル(本実施形態でのオフセット値)が、開口部エリアの背景領域の成分に対し、一定の位置関係となるように設定される場合を説明した。但し、閉口部エリアにおける輝度分布に基づいて、開口部エリアにおける被検体の像110についての輝度分布を特定できるので、コントラスト調整のための2つの閾値または補正量が、開口部エリアの輝度分布と閉口部エリアの輝度分布とにより特定される被検体の像110についての輝度分布に基づいて検出されてもよい。 For example, in the above embodiment, a case has been described in which at least the black level (offset value in the present embodiment) is set to have a certain positional relationship with respect to the component of the background area of the opening area. However, since the luminance distribution of the subject image 110 in the opening area can be specified based on the luminance distribution in the closed area, two thresholds or correction amounts for contrast adjustment are the luminance distribution in the opening area. The detection may be performed based on the luminance distribution of the subject image 110 specified by the luminance distribution of the closed area.
より具体的には、閉口部エリアの輝度分布と、背景領域の輝度分布が同様の特徴量を示すことを利用して、開口部エリアの輝度分布と閉口部エリアの輝度分布との比較することで、被検体の像についての輝度分布が制御部30によって取得される。そして、この輝度分布から、被検体の像における黒レベルを示す輝度値と、白レベルを示す輝度値と、を検出してもよい。例えば、被検体の像についての輝度分布の平均値(中央値、又は最頻値でもよい)から所定の位置関係にある値を、各基準位置として定めてもよい。そして、黒レベルを示す輝度値に応じたオフセット、および、黒レベルを示す輝度値と白レベルを示す輝度値とに応じたゲインの補正量で、断層画像のコントラストが調整されてもよい。 More specifically, using the fact that the luminance distribution in the closed area and the luminance distribution in the background area show similar feature amounts, the luminance distribution in the opening area and the luminance distribution in the closed area are compared. Thus, the luminance distribution for the image of the subject is acquired by the control unit 30. Then, from this luminance distribution, a luminance value indicating the black level and a luminance value indicating the white level in the image of the subject may be detected. For example, a value having a predetermined positional relationship from an average value (which may be a median value or a mode value) of the luminance distribution for the image of the subject may be determined as each reference position. Then, the contrast of the tomographic image may be adjusted with an offset corresponding to the luminance value indicating the black level and a gain correction amount corresponding to the luminance value indicating the black level and the luminance value indicating the white level.
即ち、黒レベルを示す輝度値の分だけ、断層画像全体の輝度値を、オフセット(加算/減算補正)したうえで、黒レベルを示す輝度値と白レベルを示す輝度値との間隔が階調範囲全体に広がるようなゲインの補正量で、輝度分布を伸展させてもよい。この場合、コントラストを良好に伸展させるうえで、被検体の像110の像における黒つぶれ、および白とびが、より好適に抑制されやすい。 That is, after the luminance value of the entire tomographic image is offset (addition / subtraction correction) by the luminance value indicating the black level, the interval between the luminance value indicating the black level and the luminance value indicating the white level is a gradation. The luminance distribution may be extended with a gain correction amount that extends over the entire range. In this case, in order to satisfactorily extend the contrast, blackout and overexposure in the image 110 of the subject are more easily suppressed.
また、上記実施形態において、コントラスト調整は、画像処理として行われる場合について説明したが、信号処理として行われてもよい。即ち、検出器19から出力されるOCT信号が、画像データ化される前のデータに対して、本開示の技術が適用されることで、コントラストが調整された状態の断層画像が取得されてもよい。 In the above-described embodiment, the case where the contrast adjustment is performed as image processing has been described. However, the contrast adjustment may be performed as signal processing. That is, the technique of the present disclosure is applied to the data before the OCT signal output from the detector 19 is converted into image data, so that a tomographic image with a contrast adjusted can be acquired. Good.
また、断層画像が、RAW形式から、汎用フォーマットの形式に変更される装置の場合、コントラストの調整処理は、RAW形式の断層画像に対して施されてもよいし、汎用フォーマットの形式の断層画像に対して施されてもよい。但し、一般に、汎用フォーマットの画像よりも、RAW画像のほうが、例えば、高階調に表現される等、情報量が多い。このため、上記のように、断層画像のコントラストが断層画像を構成する画素の統計情報に基づいて調整される場合には、上記に示したように、RAW画像の段階でコントラストが調整されたほうが、より良好な調整結果が得られる。 In the case of an apparatus in which the tomographic image is changed from the RAW format to the general-purpose format, the contrast adjustment process may be performed on the RAW-format tomographic image, or the tomographic image in the general-format format. May be applied. However, in general, a RAW image has a larger amount of information than an image in a general format, for example, it is expressed in a high gradation. Therefore, as described above, when the contrast of the tomographic image is adjusted based on the statistical information of the pixels constituting the tomographic image, it is better to adjust the contrast at the RAW image stage as described above. Better adjustment results can be obtained.
なお、上記実施形態では、断層画像のうち、閉口部エリアにおける輝度分布に基づいて断層画像のコントラストが調整される場合を説明した。しかし、開口部エリアにおける画像情報(またはOCT信号)を利用して、コントラスト以外の画像形成条件が制御部30によって調整されてもよい。画像形成条件は、例えば、ノイズに関する条件であってもよい。例えば、上記実施形態では、コントラスト調整前の背景領域におけるヒストグラムの広がりは、ノイズによるものである。そして、コントラスト(画像形成条件の一種)が調整された結果として、ノイズ成分が、より狭い階調範囲で分布するようになる。 In the above-described embodiment, the case where the contrast of the tomographic image is adjusted based on the luminance distribution in the closed area of the tomographic image has been described. However, the image forming conditions other than the contrast may be adjusted by the control unit 30 using the image information (or OCT signal) in the opening area. The image forming condition may be a condition relating to noise, for example. For example, in the above embodiment, the spread of the histogram in the background area before contrast adjustment is due to noise. As a result of adjusting the contrast (a kind of image forming condition), noise components are distributed in a narrower gradation range.
1 光断層像撮影装置
2 プローブ
10 干渉光学系
11 測定光源
19 検出器
30 制御部
61 遮光部材
63 透過領域
64 遮光領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical tomography apparatus 2 Probe 10 Interference optical system 11 Measuring light source 19 Detector 30 Control part 61 Light shielding member 63 Transmission area 64 Light shielding area
Claims (9)
前記検出器からのOCT信号に基づいて断層画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段によって取得される断層画像のうち、前記プローブにおける遮光部よりも前記プローブの外側の領域であって、前記遮光部によって前記測定光が遮られる閉口部エリアにおける輝度分布に基づいて前記断層画像のコントラストを調整するコントラスト調整手段と、を備える光断層像撮影装置。 Splitting the light output from the light source into measurement light and reference light, irradiating the subject with the measurement light via a probe inserted into the subject, and repeatedly scanning the measurement light, An interference optical system for detecting interference between reflected light of measurement light and the reference light by a detector;
Image acquisition means for acquiring a tomographic image based on an OCT signal from the detector;
Of the tomographic image acquired by the image acquisition means, the region is located outside the probe from the light shielding portion of the probe and is based on the luminance distribution in the closed portion area where the measurement light is shielded by the light shielding portion. An optical tomography apparatus comprising: a contrast adjusting unit that adjusts a contrast of a tomographic image.
前記コントラスト調整手段は、連続して取得される断層画像の1つである第1断層画像における前記オフセット量を、前記第1断層画像における前記閉口部エリアの輝度分布と,前記第1断層画像と取得されたタイミングが連続する少なくとも1枚の第2断層画像における前記閉口部エリアの輝度分布と,に基づいて取得し、取得した前記オフセット量に基づいて前記第1断層画像の輝度値を調整する請求項2記載の光断層像撮影装置。 The image acquisition means acquires a plurality of the tomographic images continuously in time based on a signal from the detector,
The contrast adjustment means calculates the offset amount in a first tomographic image, which is one of the tomographic images acquired continuously, the luminance distribution of the closed area in the first tomographic image, the first tomographic image, Based on the brightness distribution of the closed area in at least one second tomographic image in which the acquired timings are continuous, the brightness value of the first tomographic image is adjusted based on the acquired offset amount. The optical tomography apparatus according to claim 2.
更に、前記第コントラスト調整手段によって輝度値が調整された新たな断層画像に基づく動画像をリアルタイムに表示させる表示制御手段を備える請求項3記載の光断層像撮影装置。 The first tomographic image is a new tomographic image sequentially acquired by the tomographic image acquisition means, and the second tomographic image is a tomographic image acquired in the past than the tomographic image, and is a new tomographic image. One or more tomographic images included in a certain number of consecutive images and acquired timings,
4. The optical tomography apparatus according to claim 3, further comprising display control means for displaying in real time a moving image based on a new tomographic image whose luminance value has been adjusted by the first contrast adjusting means.
前記断層画像のうち、前記開口部エリアにおける輝度分布と前記閉口部エリアにおける輝度分布との比較に基づいて、前記断層画像におけるゲインの補正量を取得し、取得されたゲインの補正量で、前記断層画像の輝度値を調整する請求項2から5のいずれかに記載の光断層像撮影装置。 The contrast adjusting means includes
Based on the comparison between the luminance distribution in the opening area and the luminance distribution in the closed area in the tomographic image, the gain correction amount in the tomographic image is acquired, and the acquired gain correction amount is The optical tomographic imaging apparatus according to claim 2, wherein the luminance value of the tomographic image is adjusted.
前記断層画像のうち,被検体の像についての輝度分布を、前記プローブにおける遮光部よりも前記プローブの外側の領域であって,前記測定光が通過する領域である開口部エリアの輝度分布と、前記プローブにおける遮光部よりも前記プローブの外側の領域であって、前記遮光部によって前記測定光が遮られる領域である閉口部エリアの輝度分布とに基づいて取得し、
更に、前記被検体の像についての輝度分布に基づいて、前記断層画像の輝度分布における実質的な黒レベルを示す輝度値と、前記断層画像の輝度分布における実質的な白レベルを示す輝度値と、を検出し、
前記黒レベルを示す輝度値および白レベルを示す輝度値の一方に応じたオフセット量、および、前記黒レベルを示す輝度値と前記白レベルを示す輝度値との間隔に応じたゲインの補正量で、前記断層画像の輝度値を調整する請求項1記載の光断層像撮影装置。 The contrast adjusting means includes
Among the tomographic images, the luminance distribution of the subject image is a luminance distribution in an opening area that is an area outside the probe with respect to the light shielding part in the probe and through which the measurement light passes, Obtained based on the luminance distribution of the closed area that is an area outside the probe than the light shielding part in the probe and is an area where the measurement light is shielded by the light shielding part,
Furthermore, based on the luminance distribution for the image of the subject, a luminance value indicating a substantial black level in the luminance distribution of the tomographic image, and a luminance value indicating a substantial white level in the luminance distribution of the tomographic image; , Detect and
An offset amount corresponding to one of the luminance value indicating the black level and the luminance value indicating the white level, and a gain correction amount corresponding to the interval between the luminance value indicating the black level and the luminance value indicating the white level The optical tomography apparatus according to claim 1, wherein a luminance value of the tomographic image is adjusted.
前記コントラスト調整手段は、前記RAW形式で表現される断層画像のコントラストを調整し、
RAW形式で表現されるコントラスト調整後の断層画像をRAW形式と比べて少ない階調数で表現される汎用フォーマットの形式に変換するための変換手段を有する請求項1から7のいずれかに記載の光断層像撮影装置。 The tomographic image acquired by the image acquisition means is an image expressed in RAW format,
The contrast adjusting means adjusts a contrast of the tomographic image expressed in the RAW format;
8. The conversion unit according to claim 1, further comprising a conversion unit configured to convert the tomographic image after contrast adjustment expressed in the RAW format into a general-purpose format expressed with a smaller number of gradations than in the RAW format. Optical tomography system.
前記検出器からのOCT信号に基づいて断層画像を取得する画像取得手段と、
前記プローブにおける遮光部よりも前記プローブの外側の領域であって、前記遮光部によって前記測定光が遮られる閉口部エリアについてのOCT信号または前記断層画像に基づいて、前記断層画像の形成条件を設定する条件調整手段と、を備える光断層像撮影装置。 Splitting the light output from the light source into measurement light and reference light, irradiating the subject with the measurement light via a probe inserted into the subject, and repeatedly scanning the measurement light, An interference optical system for detecting interference between reflected light of measurement light and the reference light by a detector;
Image acquisition means for acquiring a tomographic image based on an OCT signal from the detector;
A tomographic image forming condition is set based on an OCT signal or a tomographic image of a closed area where the measurement light is shielded by the light-shielding portion, which is outside the light-shielding portion of the probe. And an optical tomography apparatus comprising:
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