JP2022046218A - Optical interference tomographic imaging apparatus and control method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光干渉断層像装置およびその制御方法に関する。 The present invention relates to an optical interference tomographic image apparatus and a control method thereof.
生体など測定対象の断層画像を非破壊、非侵襲で取得する方法として、光干渉断層画像撮像法(Optical Coherence Tomography、以下OCTという)が実用化されている。OCTは、特に眼科領域で被検眼の眼底における網膜の断層画像が取得され、網膜の診断等において広く利用されている。 Optical coherence tomography (hereinafter referred to as OCT) has been put into practical use as a method for acquiring a tomographic image of a measurement target such as a living body in a non-destructive and non-invasive manner. OCT acquires tomographic images of the retina in the fundus of the eye to be inspected, especially in the field of ophthalmology, and is widely used in diagnosis of the retina and the like.
OCTは、測定対象で反射した測定光と参照鏡で反射した参照光を干渉させ、その干渉信号の時間依存性または波数依存性を解析することにより断層画像を得ている。このような光干渉断層画像装置として、発振波長を変えることができる波長掃引光源を使用した波長掃引光OCT(SS-OCT:Swept Source Optical Coherence Tomography)装置が知られている。 OCT obtains a tomographic image by interfering the measurement light reflected by the measurement target with the reference light reflected by the reference mirror and analyzing the time dependence or wave number dependence of the interference signal. As such an optical coherence tomography device, a wavelength sweep light OCT (SS-OCT: Swept Source Optical Coherence Tomography) device using a wavelength sweep light source capable of changing the oscillation wavelength is known.
SS-OCTで断層画像を得る方法のひとつに、波長掃引光源から放射される光の一部からk-clock信号と呼ばれる信号を生成し、干渉信号のサンプリングのタイミングとして用いるものがある。 One of the methods for obtaining a tomographic image by SS-OCT is to generate a signal called a k-lock signal from a part of the light emitted from the wavelength sweep light source and use it as the timing of sampling the interference signal.
干渉信号およびk-clock信号は、波長掃引光源の出力光から分岐し、それぞれ異なる経路をたどる。このため、経路間に大幅な時間差が生じると干渉信号のサンプリングのタイミングがずれ、ノイズが発生して所望の断層画像が得られない。経路間に時間差が生じた場合のノイズの例として、断層画像に網膜の不要な複製(ゴースト)が写り込むことがある。 The interference signal and the k-clock signal branch off from the output light of the wavelength sweep light source and follow different paths. Therefore, if a large time difference occurs between the paths, the timing of sampling the interference signal shifts, noise occurs, and a desired tomographic image cannot be obtained. An example of noise when there is a time lag between paths is the appearance of unwanted replicas (ghosts) of the retina in a tomographic image.
干渉信号のサンプリングのタイミングに関する先行例としては、特開2015-198757号公報において、波長掃引光源の出力光から生成されるトリガとサンプリングクロックを調整することで固定パターンノイズを除去する方法が開示されている。この方法は、干渉計内の光学素子の意図しない散乱によって生じるノイズの除去効果を改善することは可能であるが、断層画像のゴーストを除去する効果は期待できない。 As a precedent example regarding the timing of sampling of an interference signal, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-198757 discloses a method of removing fixed pattern noise by adjusting a trigger and a sampling clock generated from the output light of a wavelength sweep light source. ing. Although this method can improve the noise removing effect caused by the unintended scattering of the optical element in the interferometer, the effect of removing the ghost of the tomographic image cannot be expected.
上述のように、干渉信号とk-clock信号の波長掃引光源からのそれぞれの光路長に時間差(光路長差)が生じた場合に発生する断層画像の不要なゴーストを低減することを課題とする。 As described above, it is an object to reduce unnecessary ghosts of tomographic images generated when a time difference (optical path length difference) occurs in each optical path length from the wavelength sweep light source of the interference signal and the k-clock signal. ..
本発明は、得られる断層画像のゴーストを削除あるいは低減するSS-OCTを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide SS-OCT that deletes or reduces ghosts in the obtained tomographic image.
上記課題を解決するために本発明の光干渉断層像装置は、波長掃引光源から出力される光を用いて、被検体の断層画像を取得する光干渉断層像装置であって、前記光を用いてclock信号を生成するclock信号生成手段と、前記光を前記被検体に照射することにより得られる干渉光を、電気信号に変換する受光手段と、前記clock信号を用いて、前記電気信号をデータ列に変換する変換手段と、前記データ列をフーリエ変換して深さ方向の強度信号を得る取得手段と、前記深さ方向の強度信号に含まれる複数のピークの信号強度を調整する調整手段を有する。 In order to solve the above problems, the optical interference tomographic image apparatus of the present invention is an optical interference tomographic image apparatus that acquires a tomographic image of a subject by using light output from a wavelength sweep light source, and uses the light. Data of the electric signal is obtained by using the lock signal generation means for generating the lock signal, the light receiving means for converting the interference light obtained by irradiating the subject with the light into an electric signal, and the lock signal. A conversion means for converting into a column, an acquisition means for obtaining an intensity signal in the depth direction by Fourier transforming the data string, and an adjusting means for adjusting the signal intensity of a plurality of peaks included in the intensity signal in the depth direction. Have.
本発明によって、得られる断層画像のゴーストを削除あるいは低減することができる。 According to the present invention, the ghost of the obtained tomographic image can be deleted or reduced.
本発明の一実施形態について図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。以下の説明は本質的に、説明的及び例示的なものにすぎず、いかなる形でも、本開示及びその用途又は使用を限定することを意図していない。実施形態において示されるコンポーネントの相対的構成、並びに、ステップ、数値表現及び数値は、別段の具体的な指示がない限り、本開示の範囲を限定しない。当業者によってよく知られている技法、方法及びデバイスは、以下で論考する実施形態を可能にするために当業者がこれらの詳細を知る必要がないので、詳細に論考されていない場合がある。 An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The following description is merely explanatory and exemplary in nature and is not intended to limit this disclosure and its uses or uses in any way. The relative configurations of the components shown in the embodiments, as well as the steps, numerical representations and numerical values, do not limit the scope of the present disclosure unless otherwise specified. Techniques, methods and devices well known to those of skill in the art may not be discussed in detail as those of skill in the art do not need to know these details to enable the embodiments discussed below.
[第1の実施形態]
本実施形態の光干渉断層像装置により撮像できるものは、例えば、被検眼の眼底の網膜の断層画像である。
[First Embodiment]
What can be imaged by the optical interference tomographic image apparatus of the present embodiment is, for example, a tomographic image of the retina of the fundus of the eye to be inspected.
(装置構成)
図1は、本発明の第1の実施形態における光干渉断層像装置の全体構成を示す図である。図1において、光干渉断層信号を取得する光干渉断層画像取得部100と制御部143から構成されている。制御部143は、信号処理部144、信号取得制御部145、表示制御部149と表示部146から構成される。さらに、信号処理部144は、画像生成部147とマップ生成部148から構成される。
(Device configuration)
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an optical interference tomographic image apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, it is composed of an optical interference tomographic
(光干渉断層画像取得部100)
光源101は、波長掃引(Swept Source:以下SS)光源であり、例えば、掃引波長が1000nmから1100nmの1050nmを中心とした範囲の光を射出する。光源101は共振器を有し、その共振器長は例えば50mmの長さを有する。
(Optical interference tomographic image acquisition unit 100)
The
光源101から射出される光は、ファイバ150を介し、光分岐要素151に導かれて分岐され、それぞれファイバ102、ファイバ152-1に導かれる。ファイバ152-1に導かれた光は、ディレイ調整部153、ファイバ152-2を介してk-clock生成部154に導かれる。ディレイ調整部153、k-clock生成部154の詳細は後述する。
The light emitted from the
ファイバ102を介した光は光分岐要素110に導かれ、測定光と参照光とに分岐される。この時の分岐比は、30(測定光):70(参照光)とした。分岐された測定光は、ファイバ111を経由し、ファイバの端部111aから出射し、コリメータ112によって平行光となる。平行光となった測定光は、被検眼118の眼底Erにおいて測定光を走査するガルバノスキャナ114、スキャンレンズ115、フォーカスレンズ116を介して被検眼118に入射する。ここで、ガルバノスキャナ114は単一のミラーとして図示しているが、実際は被検眼118の眼底Erをラスタースキャンするように2つのガルバノスキャナ(X軸スキャナ114X、Y軸スキャナ114Y)によって構成される。
The light passing through the
また、フォーカスレンズ116は、ステージ117上に固定されており、ステージ117を光軸方向に移動させることで、フォーカス調整を行うことができる。ガルバノスキャナ114とステージ117は、信号取得制御部145によって制御され、被検眼118の眼底Erの所望の範囲(断層画像の取得範囲、断層画像の取得位置、測定光の照射位置ともいう)で測定光を走査することができる。
Further, the
なお、本実施形態では詳細な説明はしていないが、眼底Erの動きを検出しガルバノスキャナ114のミラーを眼底Erの動きに追従させながら走査させるトラッキング機能が付与されていることが望ましい。トラッキング機能については、一般的な技術を用いて実装することが可能であるため、その説明は省略する。
Although not described in detail in this embodiment, it is desirable that a tracking function for detecting the movement of the fundus Er and scanning the mirror of the
測定光は、ステージ117上に搭載されたフォーカスレンズ116により、被検眼118に入射し、眼底Er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・散乱し上述の光学系路を通り光分岐要素110に戻る。光分岐要素110に入射した測定光の戻り光は、ファイバ126を経由し、光分岐要素128に入射する。
The measurement light is incident on the eye to be inspected 118 by the
一方、光分岐要素110で分岐された参照光は、ファイバ119a、偏光制御器150、ファイバ119bを経由し、ファイバの端部119cから射出され、コリメータ120によって平行光とされる。偏光制御器150は参照光の偏光を所望の偏光状態へと変化させることができる。参照光は、分散補償ガラス122、NDフィルタ123、コリメータ124を介し、ファイバ127のファイバ端127aへ結合される。コリメータレンズ124とファイバ127の一端はコヒーレンスゲートステージ125の上に固定されており、被検者の眼軸長の相違等に対応して光軸方向に駆動するように信号取得制御部145で制御される。なお、本実施形態では参照光の光路長を変更しているが、測定光の光路と参照光の光路との光路長差を変更できる構成であればよい。また、ファイバ119とファイバ127が直線で対抗している例を説明したが、光路にミラーを配置し光路を曲げてもよい。
On the other hand, the reference light branched by the
ファイバ127を通過した参照光は、光分岐要素128に入射する。光分岐要素128では、測定光の戻り光と参照光が合波、分岐される。この時分岐した光は互いに位相が反転する関係となる。分割された一方の測定光の戻り光と参照光はファイバ129を通ってディテクタ141の一方の入力ポートに入射(受光)する。
The reference light that has passed through the
また、分割されたもう一方の測定光の戻り光と参照光は、ファイバ130を通ってディテクタ141のもう一方の入力ポートに入射する。この時、ディテクタ141の異なる入力ポートに入射した測定光の戻り光は、互いの位相が反転している。また、測定光の戻り光と同様にディテクタ141の異なる入力ポートに入射(受光)した参照光も互いの位相が反転している。その結果、ディテクタ141にて観測される干渉光は、異なる入力ポートによって受光され、干渉縞(波長方向に沿って信号強度に強弱が現れた信号)の位相が反転することになる。ディテクタ141は差動検出器となっており、位相が反転した2つの干渉信号が入力(受光)されると、直流成分を除去した干渉成分のみを出力することができる。
Further, the return light and the reference light of the other divided measurement light pass through the
ディテクタ141で検出された直流成分が除去された電気信号となった干渉信号は、断層画像生成部の一例である信号処理部144に入力される。
The interference signal, which is an electric signal from which the DC component detected by the
制御部143は、信号処理部144、信号取得制御部145、表示部146、表示制御部149によって構成される。また、信号処理部144はさらに、画像生成部147とマップ生成部148を持つ構成となっている。画像生成部147は、送られてくる電気信号から輝度画像(断層画像)を生成する機能を有し、マップ生成部148は輝度画像から層情報(網膜のセグメンテーション)を生成する機能を有する。
The
信号取得制御部145は上述のとおりに各部を制御する。信号処理部144はディテクタ141から出力される信号に基づき、断層画像の生成、生成された断層画像の解析、解析結果の可視情報の生成を行う。
The signal
信号処理部144で生成される画像や解析結果は表示制御部149に送られ、表示制御部149は表示部146の表示画面にそれらを表示させる。ここで表示部146は、例えば液晶ディスプレイである。なお、信号処理部144で生成された画像データは表示制御部149に送られた後、表示部146に有線で送信されてもよいし、無線で送信されてもよい。
The images and analysis results generated by the
また、本実施形態において表示部146等は制御部143に含まれているが、本発明はこれに限らず、制御部143とは別に設けられてもよく、例えばユーザが持ち運び可能な装置の一例であるタブレットを用いてもよい。この場合、表示部にタッチパネル機能を搭載させ、タッチパネル上で画像の表示位置の移動、拡大縮小、表示される画像の変更などを走査可能に構成することが好ましい。
Further, in the present embodiment, the
以上が、被検眼118のある1点における断層に関する情報の取得プロセスの説明である。このように被検眼118の深さ方向の断層に関する情報を取得することをA-scan、深さ方向の断層のグラフをA-scanプロファイルと呼ぶ。また、A-scanと直交する方向で被検体の断層に関する情報、すなわち2次元画像を取得するための走査方向をB-scan、B-scanにより得られる2次元画像を2次元断層画像と呼ぶ。B-scanは、上述したガルバノスキャン114により行われる。
The above is the description of the process of acquiring information on the tomography at one point of the eye to be inspected 118. Acquiring information on the tomographic fault in the depth direction of the
(信号取得)
本実施形態における信号取得の手法を、図1~図3を参照して説明する。
(Signal acquisition)
The method of signal acquisition in this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
k-clock生成部154は、ファイバを介して導かれる光に基づきk-clock信号を生成する。本実施形態ではk-clock信号の生成にマッハツェンダー干渉計を用いた。マッハツェンダー干渉計の2本の腕の光路長差を調整することにより、k-clock信号の波数間隔を調整することが可能である。光路長差を大きくするほどk-clock信号の波数間隔は狭まり、より深い位置までの断層画像を取得することができる。なお、k-clock信号の生成はマッハツェンダー干渉計に限らず、ファブリペロ―干渉計など等波数間隔の干渉信号を生成可能な干渉計を用いることもできる。
The k-
信号処理部144は、k-clock生成部154から信号線160を介してディレイ調整されたk-clock信号(以下、調整後k-clock信号と呼ぶ)を受け取る。図2に調整後k-clock信号の一部の例を示す。信号処理部144は調整後k-clock信号201が上向きにゼロクロスする点202-1~202-5において干渉信号をサンプリングする。
The
図3に示すフローチャートを用いて、本発明におけるA-scanの干渉信号の処理方法を説明する。 The method of processing the interference signal of A-scan in the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
まず、信号処理部144は、干渉信号(ステップS301)およびバックグラウンド信号(ステップS302)を取得する。ここで、バックグラウンド信号とは、ディテクタ141に測定光が入らない状態で取得した信号のことである。次に、信号処理部144は、バックグラウンド信号を用いて、固定ノイズパターンの補正を行う(ステップS303)。固定ノイズパターンの補正は、一般的な技術を用いて行うことが可能である。
First, the
次に、信号処理部144は、干渉信号に窓関数をかけ(ステップS304)、フーリエ変換を行う(ステップS305)。フーリエ変換の結果得られるデータ列の絶対値を計算し(ステップS306)、折り返し像を除去する(ステップS307)。以上の処理により、A-scanプロファイルが得られる。
Next, the
(ディレイ調整)
光分岐要素151で分岐された光は、それぞれ異なる経路を経て制御部143に到達する。干渉信号とk-clock信号の到達のタイミングを適切に合わせるため、ディレイ調整部153でk-clock信号のディレイを調整する。本実施形態では、ディレイ調整部153において異なる長さの光ファイバを接続し直すことができる構成となっている。
(Delay adjustment)
The light branched by the optical branching
ディレイ調整において、被検眼118として模型眼(不図示)を用いる。本実施形態では、角膜、硝子体を模した焦点距離17mm程度の複合レンズと、眼底Erを模した反射ミラーからなる模型眼を用いた。反射ミラーは複合レンズの後側焦点の位置に配置され、眼底で集光した光が反射される構成を模している。また、複合レンズと反射ミラーの間に減光フィルタを挿入することで、ディテクタ141が飽和しない光量となるように調整を行った。
In the delay adjustment, a model eye (not shown) is used as the eye to be inspected 118. In this embodiment, a model eye composed of a composite lens having a focal length of about 17 mm that imitates a cornea and a vitreous body and a reflection mirror that imitates the fundus Er is used. The reflection mirror is placed at the position of the posterior focal point of the composite lens, and imitates the configuration in which the light collected by the fundus is reflected. Further, by inserting a dimming filter between the compound lens and the reflection mirror, the
図4(a)に、この時に得られるA-scanプロファイルを示す。横軸は深さ方向の距離、縦軸は信号強度(対数表示)である。ピーク401が鏡(模型眼)の反射によるものである(以下、第1ピークと呼ぶ)。また、SS光源の寄生発振に起因して生じる細いピーク402が、第1ピーク401のサイドローブを除き、第1ピーク401に次いで最も大きい(以下、第2ピークと呼ぶ)。さらに、広いピーク403、404も存在することがある(以下、ブロードピークと呼ぶ)。
FIG. 4A shows the A-scan profile obtained at this time. The horizontal axis is the distance in the depth direction, and the vertical axis is the signal strength (logarithmic display). The
ピークの検出には一般的なピーク検出法を用いることができる。また、ブロードなピークの検出には、一般的な曲線のスパイク検出や外れ値の検出の技術を併用してA-scanプロファイルを平滑化し、ピーク検出法を用いることで実現できる。 A general peak detection method can be used for peak detection. Further, the detection of a broad peak can be realized by smoothing the A-scan profile by using a general curve spike detection and outlier detection technique in combination and using a peak detection method.
第2ピークやブロードピークを探索する場合、第1ピークのサイドローブの影響を排除するため、範囲423を除外することが望ましい。また、図4(a)に図示されている深さ方向距離のDC付近には大きなピークが存在することが多いため、同様にDC付近の範囲を除外することが望ましい。
When searching for the second peak or Broad Peak, it is desirable to exclude the
第2ピークやブロードピークが大きい場合、網膜の断層画像にゴーストとなって現れる。図5(a)にゴーストが発生した断層画像501を模式的に示す。網膜511において、反射率が高い網膜層(例えば、網膜色素上皮層)に対し、浅い位置のゴースト512や、深い位置のゴースト513が発生する。深い位置のゴースト513は、A-scanのサンプリングにおけるサンプリング定理により断層の折り返しが生じている。特に、ブロードピークが他のピークよりも大きくゴーストの主な原因である場合には、帯状に広がったゴーストが生じる。
When the second peak or Broad Peak is large, it appears as a ghost in the tomographic image of the retina. FIG. 5A schematically shows a
第1ピークやブロードピークは、ディレイの調整によって信号強度が変化する。このため、適切なディレイに設定することで、断層画像のダイナミックレンジを狭めることなくゴーストを除去することが可能である。本発明では、ピークの信号強度に基づく4つの指標を設定し、模型眼を用いた装置の調整において指標がどのように変化するかを測定し、ディレイが最適かどうかを判断する。 The signal strength of the first peak and broad peak changes by adjusting the delay. Therefore, by setting an appropriate delay, it is possible to remove ghosts without narrowing the dynamic range of the tomographic image. In the present invention, four indexes based on the signal strength of the peak are set, how the index changes in the adjustment of the device using the model eye, and whether the delay is optimum or not is determined.
図4(b)を用いて、これら4つの指標((1)~(4))を説明する。なお、第1ピークに対する他のピークの信号強度の差を抑圧比と呼ぶ。また、ブロードなピークに関しては、A-scanの断層の信号強度が最も低くなる点(図4(b)における位置405)における信号強度410(以下、フロアと呼ぶ)を基準とする指標(ブロードピーク高さ)を設ける。
(1)第1ピークの信号強度(431)
(2)第2ピークの抑圧比(432)
(3)ブロードピーク抑圧比(433、435)
(4)ブロードピーク高さ(434、436)
These four indexes ((1) to (4)) will be described with reference to FIG. 4 (b). The difference in signal strength between the first peak and the other peaks is called the suppression ratio. For broad peaks, an index (broad peak) based on the signal strength 410 (hereinafter referred to as floor) at the point where the signal strength of the A-scan fault is the lowest (
(1) Signal strength of the first peak (431)
(2) Suppression ratio of the second peak (432)
(3) Broad peak suppression ratio (433, 435)
(4) Broad Peak height (434, 436)
第1ピークの信号強度は、ディレイ調整によって変化する強度信号の変化量によりディレイが最適かどうかを判断する。また、抑圧比は値が大きいほどゴーストが低減されることを表しており、ブロードピーク高さは値が小さいほどゴーストが低減されることを表している。 The signal strength of the first peak determines whether or not the delay is optimal based on the amount of change in the strength signal that changes due to the delay adjustment. The suppression ratio indicates that the ghost is reduced as the value is larger, and the Broad Peak height indicates that the ghost is reduced as the value is smaller.
図6のフローチャートを用いて、上述の4つの指標に基づく最適なディレイの設定方法を説明する。 The optimum delay setting method based on the above-mentioned four indexes will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、初期ディレイの設定を行う(ステップ601)。本実施形態では、光干渉断層画像取得装置において測定光がたどる光路長の設計値を基準に、k-clockと干渉計の経路の長さがおおよそ一致する長さを持つファイバをディレイ調整部153において接続する。ファイバの接続は操作者が行うか、あるいは光スイッチと複数の長さのファイバを組み合わせ、自動で切り替え可能に構成されるデバイス(不図示)により制御部143が切り替えてもよい。なお、初期ディレイの基準は設計値に限らず、最適なディレイ値に近い値を推測できるならばどのような基準でもよい。例えば、類似の干渉計を有する試作機での実験を通した経験的な値を用いてもよい。適切な初期ディレイを用いることで、局所的な最適ディレイに陥ることを回避できる。
First, the initial delay is set (step 601). In the present embodiment, the
初期ディレイに設定された状態で、制御部143がコヒーレンスゲートステージ125を動かし、第1ピーク401の深さ位置を調整する(ステップ602)。図4(a)に示すように、第2ピーク402やブロードピーク403、404が第1ピーク401と重ならないように調整するのが望ましい。なお、第2ピーク402の位置は図4(a)に示されるとおりに現れるとは限らず、第1ピーク401の近傍に存在したり、第2ピークと同様の細いピークが複数存在したりすることもある(例えば、図4(a)におけるピーク405)。
With the initial delay set, the
また、ブロードピークや細いピークには、ディレイ調整によって低減できる度合いが他のピークに対して相対的に小さいものが存在する。このため、後述の手順によって第2ピークが低減したのちにおいてもゴーストとして残ってしまうピークは、他のピークに重ならないようにコヒーレンスゲートを調整することが望ましい。この方法により、例えば、ディレイの調整に伴い第2ピークが低減され、他の細いピークが新たな第2ピークとなった場合にも抑圧比を測定することが可能である。ブロードピークに関しても同様である。なお、コヒーレンスゲートステージ125の駆動は、表示部146に表示されるA-scanプロファイルのプレビューに基づいて操作者が指示を出す構成であってもよい。
In addition, there are some broad peaks and thin peaks whose degree of reduction by delay adjustment is relatively small compared to other peaks. Therefore, it is desirable to adjust the coherence gate so that the peak that remains as a ghost even after the second peak is reduced by the procedure described later does not overlap with the other peaks. By this method, for example, the suppression ratio can be measured even when the second peak is reduced by adjusting the delay and another thin peak becomes a new second peak. The same is true for Broad Peak. The drive of the
信号処理部144がA-scanプロファイルを取得し(ステップ603)、4つの指標を計算し、記憶する(ステップ604)。ディレイ調整部153において、それぞれ長さの異なる複数のファイバを順次接続して、それぞれで得られる4つの指標を求め、そして、4つの指標の計算と記憶が完了したかを判定する(ステップ605)。終了していない場合には次のディレイを設定(異なる長さのファイバに接続を変更)して(ステップ606)、再度ステップ603、ステップ604を繰り返す。
The
すべてのファイバの接続を試して得られた4つの指標に基づき、信号処理部144がそれぞれの指標が最適となるディレイの算出し、記憶する(ステップ607)。その方法を、図7を参照しつつ説明する。
Based on the four indexes obtained by trying the connection of all the fibers, the
図7では、例としてそれぞれ長さの異なる5本のファイバを用意し、それぞれを接続して得られた4つの指標をプロットしたグラフを示す。 FIG. 7 shows a graph in which five fibers having different lengths are prepared as an example, and four indexes obtained by connecting the fibers are plotted.
図7(a)はディレイを横軸とする、第1ピークの信号強度のプロット701である。本実施形態ではファイバの長さを変更することでディレイを調整しているため、横軸をファイバの長さにしてもよい。第1ピークの信号強度はディレイに対して変化し、ディレイ値711に対して最も高い値を取る。この値711が第1ピークの信号強度に対する最適なディレイであり、本実施形態ではd1の値である。
FIG. 7A is a
図7(b)はディレイを横軸とする、第2ピーク抑圧比のプロット703である。第1ピークの信号強度と同様、ディレイ値712が第2ピーク抑圧比の最適なディレイd2である。
FIG. 7B is a
図7(c)、(d)も同様に、それぞれブロードピーク抑圧比のプロット708、ブロードピーク高さのプロット708である。また、ディレイ値713、714がそれぞれの最適なディレイd3、d4である。
Similarly, FIGS. 7 (c) and 7 (d) are a
信号処理部144は、上述の通りにディレイ値711(d1)、712(d2)、713(d3)、714(d4)を算出し、記憶する。なお、本実施形態では算出された指標の最大値や最小値に対応するディレイ値を最適としたが、これに限られるものではない。例えば、第2ピーク抑圧比のグラフを関数で近似し、その近似関数の最大値に対応するディレイ値を算出してもよい。あるいは、移動平均やメディアンフィルタを適用することでばらつきを補正し、最適なディレイ値を算出することも可能である。
The
ステップ607で算出された4つの指標に対応する4つのディレイ値は、すべて一致するとは限らない。このため、重みづけ平均することによって最終的に適切なディレイ値を算出する必要がある。
The four delay values corresponding to the four indicators calculated in
本実施形態では、ディレイ値に対する指標の変化に基づいて重みづけを決定する。以下に、図7を参照しつつその方法を説明する。 In the present embodiment, the weighting is determined based on the change of the index with respect to the delay value. The method will be described below with reference to FIG. 7.
図7(a)に示される第1ピークの信号強度のプロット701は絶対値を任意にとることができる量であり、重要なのはディレイに対する変化量である。そこで、最大値(上限)702-1を基準とし、許容できる幅(許容幅)を考慮して下限702-2を設定する。許容幅は、例えば、SS-OCTの測定感度を基準とし、ディレイの変化で生じる測定感度の増減に割り当てられる許容幅(バジェット)に基づいて決定すれば良い。本実施形態では、上限702-1と下限702-2で表される許容幅を0.5dBとした。本実施形態では、第1ピークの信号強度はすべてのディレイに対して測定値が許容幅内に収まる。
The
図7(b)に示される第2ピーク抑圧比は、断層画像にゴーストが視認されるかどうかに基づいて許容幅が決定される。断層画像を生成する際のコントラスト調整に必要なダイナミックレンジに依存する。本実施形態では第2ピーク抑圧比の下限704を設定し、その値は例えば30dBである。
The allowable width of the second peak suppression ratio shown in FIG. 7 (b) is determined based on whether or not a ghost is visually recognized in the tomographic image. It depends on the dynamic range required for contrast adjustment when generating tomographic images. In the present embodiment, the
図7(c)、(d)に示されるブロードピーク抑圧比、ブロードピーク高さに関しても同様であり、それぞれ下限706、上限708を設定している。
The same applies to the Broad Peak suppression ratio and Broad Peak height shown in FIGS. 7 (c) and 7 (d), and the
最適なディレイ値の重みづけは、それぞれの指標の許容幅内に収まるディレイの幅を敏感度と考え、その逆数を取った値に基づいて決定する。具体的には、4つの指標に対し、ディレイの幅はそれぞれ幅721、722、723、724で示され、比率は5:4:4:4である。これらの逆数を取り、合計を1に規格化した比率
w1:w2:w3:w4=0.29:0.24:0.24:0.23
を重みづけ係数とし、適切なディレイdoptを以下のように算出する
dopt=w1*d1+w2*d2+w3*d3+w4*d4
The optimum weighting of the delay value is determined based on the value obtained by taking the reciprocal of the delay width within the allowable range of each index as the sensitivity. Specifically, for the four indicators, the delay widths are indicated by
Is used as a weighting coefficient, and an appropriate delay dopt is calculated as follows: dopt = w1 * d1 + w2 * d2 + w3 * d3 + w4 * d4
なお、探索範囲内の所定のディレイ幅に対する各指標の変化量を敏感度と考えて、同様の重みづけ計算を行ってもよい。 The same weighting calculation may be performed by considering the amount of change of each index with respect to a predetermined delay width within the search range as the sensitivity.
本実施形態では、ディレイ調整部153にdoptに対応する長さのファイバを接続することで、図5(b)に示すようなゴーストが低減された断層画像502を得ることができる。なお、doptに対応する長さのファイバを用いる代わりに、doptを算出する際に使用したファイバから、算出したdoptに最も近い長さのファイバを接続するようにしても同等の効果を生じる。
In the present embodiment, by connecting a fiber having a length corresponding to the dot to the
なお、上述の通り、ディレイ調整によって低減できないピークも存在する。図4(b)を初期ディレイの状態とし、図4(c)にディレイ調整後でも低減できないピークが存在する場合を模式的に示す。なお、図の明瞭性を保つため図示を省略しているが、図4(a)に示すピーク402~405に対応する図4(b)(c)のピークを同じ記号で表すものとする。
As described above, there are some peaks that cannot be reduced by delay adjustment. FIG. 4B is the initial delay state, and FIG. 4C schematically shows the case where there is a peak that cannot be reduced even after the delay adjustment. Although not shown in order to maintain the clarity of the figure, the peaks in FIGS. 4 (b) and 4 (c) corresponding to the
図4(c)において、第2ピーク402は抑圧比432から抑圧比442に、ブロードピーク403は抑圧比433から抑圧比443に変化している。ブロードピーク高さも同様に、高さ434から高さ444に変化している。いずれも、ディレイの調整により、ゴーストが低減されている。一方、ピーク404、405はディレイの調整に依存せず、初期ディレイ(図4(b))からディレイ調整後(図4(c))で抑圧比に変化がない。
In FIG. 4 (c), the
このような場合、ディレイの調整で抑圧比が最適となるように、ピークを検出する範囲を制限するのが望ましい。図4(a)を用いて説明すると、ディレイを調整し、第2ピーク402の抑圧比やブロードピーク403の抑圧比、高さを測定するときには、ピークの探索を範囲421に制限する。このことにより、ディレイによって変化しないブロードピーク404、細いピーク405に影響されることなく、適切なディレイを決定することができる。なお、最終的な抑圧比を測定する場合には、範囲421と範囲422をどちらも含めることが望ましい。このことにより、適切なディレイにおいて、ゴーストが低減された状態かどうかを判断することが可能となる。
In such a case, it is desirable to limit the range in which the peak is detected so that the suppression ratio is optimized by adjusting the delay. Explaining with reference to FIG. 4A, when the delay is adjusted and the suppression ratio of the
以上のように、本実施形態によれば、最適なディレイを設定することが可能であり、断層画像に現れるゴーストを除去あるいは低減することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to set the optimum delay, and it is possible to remove or reduce the ghost appearing in the tomographic image.
なお、本実施形態ではディレイ調整部153においてディレイを調整したが、同様の効果は操作者が信号線160を異なる長さの信号線に取り換えることでも得られる。信号線の取り換えによるディレイ調整に対して行う最適化の手順は上述と同様であるため、説明は省略する。
In the present embodiment, the delay is adjusted by the
[第2の実施形態]
第1の実施形態ではディレイ調整部153においてファイバを交換してディレイを調整し、最適なディレイ値を算出したが、本実施形態では電子的なディレイ調整を用いる。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the
図8を参照しつつ、本発明の第2の実施形態について説明する。なお、基本的な構成は第1の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、ディレイ電気回路に関しても当業者にとっては既知の技術で実現できるのでその詳細な説明は省略する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof will be omitted. Further, since the delay electric circuit can be realized by a technique known to those skilled in the art, detailed description thereof will be omitted.
光源101から射出される光は、ファイバ150を介し、光分岐要素151に導かれて分岐され、それぞれファイバ102、ファイバ152に導かれる。ファイバ152に導かれた光は、k-clock生成部154に導かれる。k-clock生成部154にて生成されたk-clock信号は、信号線155を介してディレイ調整部156に導かれる。
The light emitted from the
ディレイ調整部156は、k-clock信号のディレイを制御部143により電気回路を用いて調整可能に構成されている。ディレイ調整に電気回路を用いるため、調整時間が短く、また容易にディレイ調整の間隔を細かく取ることが可能である。調整後k-clock信号は、信号線160を介して制御部143に導かれる。
The delay adjusting unit 156 is configured so that the delay of the k-clock signal can be adjusted by the
図9を参照しつつ、本実施形態における最適なディレイの算出処理を説明する。第1の実施形態と異なり、本実施形態では、最初に第1ピークの信号強度に基づき適切なディレイの探索範囲を決定する。 The optimum delay calculation process in the present embodiment will be described with reference to FIG. 9. Unlike the first embodiment, in the present embodiment, an appropriate delay search range is first determined based on the signal strength of the first peak.
信号取得制御部145がコヒーレンスゲートステージ125を動かし、第1ピーク401の深さ位置を調整する(ステップ901)。次に、第1ピークの信号強度を探索するためのディレイの開始範囲を設定する。この設定値としては、例えば、電気回路で調整しうるディレイの下限の値をとることができる。
The signal
信号処理部144がA-scanプロファイルを取得し(ステップ903)、第1ピークの信号強度を計算、記憶する(ステップ904)。測定を終了するかを判断し(ステップ906)、測定を継続する場合には次のディレイに設定し(ステップ905)、ステップ903、904を繰り返す。
The
信号処理部144にて記憶された第1ピークの信号強度に基づき、信号強度が最大となるディレイを算出し、所定のディレイ値を差し引いたディレイを探索開始として設定する(ステップ907)。ここで、所定のディレイ値とは、電気回路で調整しうるディレイの範囲内で、ディレイの探索範囲を狭めて探索の効率を上げるためにあらかじめ決められた値である。第1ピークの信号強度が最大となるディレイを基準とすることで、局所的な最適ディレイに陥ることを回避することができる。
Based on the signal strength of the first peak stored in the
ステップ908から911までは第1の実施形態と同様である。ただし、測定終了は、探索開始ディレイを基準とし、所定のディレイ幅でステップ908、909が実行されたかを判断する。所定のディレイ幅内に、第1ピークの信号強度が最大となるディレイが含まれるように設定するのが望ましい。
ステップ912から913までは第1の実施形態と同様である。
以上説明の通り、電気回路で調整を行うため、第1の実施形態に比べて不要となるファイバを用意することがなく、細かな間隔で調整を行うことができる。 As described above, since the adjustment is performed by the electric circuit, it is possible to perform the adjustment at fine intervals without preparing unnecessary fibers as compared with the first embodiment.
[第3の実施形態]
第1、第2の実施形態ではk-clockの経路におけるディレイ調整を行ったが、本実施形態では、干渉信号の経路におけるディレイ調整を行う。
[Third Embodiment]
In the first and second embodiments, the delay adjustment in the k-clock path is performed, but in the present embodiment, the delay adjustment in the interference signal path is performed.
図10を参照しつつ、本発明の第3の実施形態について説明する。なお、基本的な構成は第1、第2の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Since the basic configuration is the same as that of the first and second embodiments, detailed description thereof will be omitted.
ディテクタ141で検出された直流成分が除去された電気信号となった干渉信号は、ディレイ調整部157に導かれる。ディレイ調整部157は、干渉信号のディレイを制御部143により電気回路を用いて調整可能に構成されている。ディレイ調整に電気回路を用いるため、調整時間が短く、また容易にディレイ調整の間隔を細かく取ることが可能である。ディレイが調整された干渉信号は、信号線160を介して信号処理部144に導かれる。
The interference signal, which is an electric signal from which the DC component detected by the
ディレイ調整による最適なディレイを算出する手順は、第2の実施形態と同様であるため、その説明は省略する。 Since the procedure for calculating the optimum delay by adjusting the delay is the same as that in the second embodiment, the description thereof will be omitted.
以上のように、本実施形態によれば、適切なディレイを設定することができ、断層画像に現れるゴーストを除去あるいは低減することができる。 As described above, according to the present embodiment, an appropriate delay can be set, and ghosts appearing in the tomographic image can be removed or reduced.
[その他の実施形態]
なお、上述した実施形態では、被検査物が眼の場合について述べているが、眼以外の皮膚や臓器等の被検査物に本発明を適用することも可能である。この場合、本発明は撮像装置以外の、例えば内視鏡等の医療機器としての態様を有する。従って、本発明は撮像装置に例示される画像処理装置として把握され、被検眼は被検査物の一態様として把握されることが好ましい。
[Other embodiments]
In the above-described embodiment, the case where the object to be inspected is an eye is described, but the present invention can also be applied to an object to be inspected such as skin or an organ other than the eye. In this case, the present invention has an aspect as a medical device other than an imaging device, for example, an endoscope. Therefore, it is preferable that the present invention is grasped as an image processing apparatus exemplified by the image pickup apparatus, and the eye to be inspected is grasped as one aspect of the object to be inspected.
また、本発明は、以下のように装置を構成することによっても達成できる。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコード(コンピュータプログラム)を記録した記録媒体(又は記憶媒体)をシステム或いは装置に供給することとしてもよい。 The present invention can also be achieved by configuring the device as follows. That is, a recording medium (or storage medium) in which a program code (computer program) of software that realizes the functions of the above-described embodiment is recorded may be supplied to the system or device.
また、該記録媒体の態様だけでなく、コンピュータの読み取り可能な記録媒体としてもよい。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。この場合、該記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。また、該実施形態は、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。 Further, not only the aspect of the recording medium but also a computer-readable recording medium may be used. Then, the computer (or CPU or MPU) of the system or device reads and executes the program code stored in the recording medium. In this case, the program code itself read from the recording medium realizes the function of the above-described embodiment, and the recording medium on which the program code is recorded constitutes the present invention. The embodiment can also be realized by a circuit (for example, an ASIC) that realizes one or more functions.
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims.・ Can be changed.
101 光源
141 ディテクタ
144 信号処理部
146 表示部
147 画像生成部
148 マップ生成部
153 ディレイ調整部
154 k-clock生成部
101
Claims (12)
前記光を用いてclock信号を生成するclock生成手段と、
前記光を前記被検体に照射することにより得られる干渉光を、電気信号に変換する受光手段と、
前記clock信号を用いて、前記電気信号をデータ列に変換する変換手段と、
前記データ列をフーリエ変換して深さ方向の強度信号を得る取得手段と、
前記深さ方向の強度信号に含まれる複数のピークの信号強度を調整する調整手段を有することを特徴とする光干渉断層像装置。 An optical interference tomographic image device that acquires a tomographic image of a subject using light output from a wavelength sweep light source.
A clock generation means for generating a clock signal using the light, and
A light receiving means that converts the interference light obtained by irradiating the subject with the light into an electric signal, and the light receiving means.
A conversion means for converting the electric signal into a data string using the clock signal, and
An acquisition means for obtaining an intensity signal in the depth direction by Fourier transforming the data string,
An optical interference tomographic image apparatus comprising an adjusting means for adjusting the signal intensities of a plurality of peaks included in the intensity signal in the depth direction.
前記調整手段は、前記検出した複数のピークの信号強度が、複数の指標が適切となるように調整する請求項1乃至6の何れか1項に記載の光干渉断層像装置。 Further having a detecting means for detecting the signal strength of the plurality of peaks,
The optical interference tomographic image apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the adjusting means adjusts the signal intensities of the detected plurality of peaks so that the plurality of indexes are appropriate.
前記光を用いてclock信号を生成するclock生成工程と、
前記光を前記被検体に照射することにより得られる干渉光を、電気信号に変換する受光工程と、
前記clock信号を用いて、前記電気信号をデータ列に変換する変換工程と、
前記データ列をフーリエ変換して深さ方向の強度信号を得る取得工程と、
前記深さ方向の強度信号に含まれる複数のピークの信号強度を調整する調整工程を有することを特徴とする光干渉断層像装置の制御方法。 It is a control method of an optical interference tomographic image device that acquires a tomographic image of a subject using light output from a wavelength sweep light source.
A clock generation step of generating a clock signal using the light and
A light receiving step of converting the interference light obtained by irradiating the subject with the light into an electric signal, and a light receiving step.
A conversion step of converting the electric signal into a data string using the clock signal, and
The acquisition step of obtaining the intensity signal in the depth direction by Fourier transforming the data string, and
A control method for an optical interference tomographic image apparatus, which comprises an adjusting step for adjusting the signal intensities of a plurality of peaks included in the intensity signal in the depth direction.
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