JP5301193B2 - Optical tomographic image forming method and optical tomographic imaging apparatus - Google Patents

Optical tomographic image forming method and optical tomographic imaging apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tomographic image forming method capable of measuring the measuring concerned region in the whole region of a measurable range with high resolving power by one measurement in SS-OCT using a wavelength sweeping light source and capable of obtaining a tomographic image wherein the whole region of the measurable range is displayed with high resolving power, and an optical tomographic imaging apparatus. <P>SOLUTION: A first reference position in a measuring depth direction is set to the inner edge part or outer edge part of a measuring range, a plurality of reference positions respectively different in measuring depth are set with respect to the first reference position, a plurality of the tomographic images based on the first reference position and a plurality of the reference positions are acquired with respect to the same measuring target and a part or the whole of a plurality of the tomographic images is synthesized to form one synthetic tomographic image. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、波長掃引光源を用いたOCT光断層画像化装置および光断層画像形成方法に関する。   The present invention relates to an OCT optical tomographic imaging apparatus and an optical tomographic image forming method using a wavelength swept light source.

生体組織等の測定対象を切断せずに断面画像を取得する装置として、OCT(Optical Coherence Tomography)計測を利用した光断層画像化装置がある。
このOCT計測は、光干渉計測の一種であり、光源から射出された光を測定光と参照光との2つに分け、測定光と参照光との光路長が光源のコヒーレンス長以内の範囲で一致したときにのみ光干渉が検出されることを利用した計測方法である。
As an apparatus for acquiring a cross-sectional image without cutting a measurement target such as a living tissue, there is an optical tomographic imaging apparatus using OCT (Optical Coherence Tomography) measurement.
This OCT measurement is a type of optical interferometry, in which the light emitted from the light source is divided into measurement light and reference light, and the optical path length of the measurement light and reference light is within the coherence length of the light source. This is a measurement method using the fact that optical interference is detected only when they match.

光断層画像化装置としては、参照光の光路長を変更することで測定対象に対する測定位置(測定深さ)を変更して断層画像を取得する、TD−OCT(Time Domain OCT)によるものと、参照光の光路長を変更するのではなく、各光周波数成分毎の干渉光強度を測定して得られたスペクトル干渉波形をフーリエ変換することにより、光軸方向の断層画像を得る、SD−OCT(Spectral Domain OCT)およびSS−OCT(Swept Source OCT)によるものが知られている。   As an optical tomographic imaging apparatus, a tomographic image is obtained by changing a measurement position (measurement depth) with respect to a measurement object by changing an optical path length of reference light, and by TD-OCT (Time Domain OCT), SD-OCT which obtains a tomographic image in the optical axis direction by Fourier-transforming the spectral interference waveform obtained by measuring the interference light intensity for each optical frequency component instead of changing the optical path length of the reference light (Spectral Domain OCT) and SS-OCT (Swept Source OCT) are known.

SS−OCTでは、光源のコヒーレンス長内に測定したい範囲が入るように、対象物から反射してきた信号光(測定光)と参照光の光路長が一致する基準位置(ゼロパス位置)を調整し、一旦ゼロパス位置を合わせたらその位置に固定して、干渉信号を検出し、検出された干渉信号をフーリエ変換して、各特徴周波数の絶対値をプロットすることで、光路長を変更せずに断層画像を得ている。   In SS-OCT, the reference position (zero path position) where the optical path length of the signal light reflected from the object (measurement light) and the reference light matches so that the range to be measured falls within the coherence length of the light source, Once the zero-pass position is aligned, it is fixed at that position, the interference signal is detected, the detected interference signal is Fourier transformed, and the absolute value of each characteristic frequency is plotted. I have an image.

特にSS方式およびTD方式では、一度に取得できる測定範囲は光源のコヒーレンス長内に限定される。そのため、例えば、特許文献1では、眼底検査装置で用いられるOCT装置が、コヒーレンス長が短いためにそのOCT横画像が網膜の断片を示すに過ぎず、従来の走査レーザ検眼鏡(SLO)に比べて解釈が困難であることを課題として、コヒーレンス長が10μmから300μmの範囲の非常に小さいコヒーレンス長を有する光源を使用したOCTにおいて参照光路を段階的に変化させて、異なる奥行きにおいて横OCT画像を収集し、収集された横OCT画像をソフトウェア処理して横画像を作る光学マッピング装置が提案されている。
この技術は、参照光路を段階的に変化させて複数回に分けてOCT画像を収集することで、1回の測定では測定不能な範囲にわたるOCT画像を得ようとするものである。
In particular, in the SS method and the TD method, the measurement range that can be acquired at a time is limited to the coherence length of the light source. Therefore, for example, in Patent Document 1, since the OCT apparatus used in the fundus examination apparatus has a short coherence length, the OCT lateral image only shows a fragment of the retina, which is compared with a conventional scanning laser ophthalmoscope (SLO). In the OCT using a light source having a very small coherence length in the range of 10 μm to 300 μm, the reference optical path is changed stepwise to obtain a horizontal OCT image at different depths. There has been proposed an optical mapping apparatus that collects and processes the collected lateral OCT image by software processing to create a lateral image.
In this technique, an OCT image is acquired over a range that cannot be measured by one measurement by changing the reference optical path stepwise and collecting the OCT image in a plurality of times.

特表2003−516531号公報Special table 2003-516531 gazette

一方、コヒーレンス長が十分長い光源を用いるOCT(SS−OCT)の場合、1回の測定で測定対象を捉えることができる。しかし、1回の測定で測定可能な範囲内であっても、低コヒーレンス光の特徴から、干渉強度はゼロパス位置から遠くなる程、干渉強度が小さくなり、画像が劣化するという課題がある。例えば医療診断画像の場合、診断対象部位やその状況によって、測定関心領域の深度が異なるが、測定関心領域がゼロパス位置から遠かった場合、十分な画質が得られない場合もある。また、測定関心領域が深度の異なる範囲に広がっている場合や、深度の異なる範囲に分散している場合に、ゼロパス位置からの距離によって、一部の領域は高解像であっても他の部分の解像度が劣るなど、全ての測定関心領域について一度に高解像な画像を得るのが難しい場合もある。   On the other hand, in the case of OCT (SS-OCT) using a light source having a sufficiently long coherence length, a measurement object can be captured by one measurement. However, even within the range that can be measured by a single measurement, due to the characteristics of low-coherence light, there is a problem that the interference intensity decreases as the distance from the zero-pass position decreases, and the image deteriorates. For example, in the case of a medical diagnostic image, the depth of the measurement region of interest differs depending on the diagnosis target part and its situation, but if the measurement region of interest is far from the zero-pass position, sufficient image quality may not be obtained. Also, when the measurement region of interest is spread over different depth ranges or distributed over different depth ranges, depending on the distance from the zero path position, some areas may be In some cases, it is difficult to obtain a high-resolution image at once for all the measurement regions of interest, such as inferior resolution.

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、波長掃引光源を用いるSS−OCTにおいて、1回の測定で測定可能な範囲の全域における測定関心領域を高解像に測定することができ、全域が高解像で表示された断層画像を得ることのできる光断層画像形成方法および光断層画像化装置を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to measure a measurement region of interest in a whole range of a measurable range with a high resolution in SS-OCT using a wavelength swept light source. Another object of the present invention is to provide an optical tomographic image forming method and an optical tomographic imaging apparatus capable of obtaining a tomographic image in which the entire area is displayed with high resolution.

上記課題を解決するために、本発明は、波長掃引光源を用いた光断層画像測定による光断層画像形成方法であって、測定深度方向の第1基準位置を測定範囲の内縁部または外縁部に設定し、前記第1基準位置に対して測定深度がそれぞれ異なる複数の基準位置を設定し、同一の測定対象について、前記第1基準位置および前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像を取得し、前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像を取得した後、前記複数の断層画像のそれぞれについて、前記断層画像の信号に含まれる、前記基準位置の反対側の領域の信号に基づく虚信号を判定し、前記断層画像の信号から前記虚信号を除くことで実信号を得て、前記断層画像の前記実信号によって前記複数の断層画像の実像画像を生成し、前記複数の断層画像の前記実像画像を用いて、前記複数の断層画像の一部または全部の領域を合成して1の合成断層画像を形成する光断層画像形成方法を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides an optical tomographic image forming method based on optical tomographic image measurement using a wavelength swept light source, wherein the first reference position in the measurement depth direction is set at the inner edge or outer edge of the measurement range. And setting a plurality of reference positions having different measurement depths with respect to the first reference position, and acquiring a plurality of tomographic images based on the first reference position and the plurality of reference positions for the same measurement object. , After acquiring a plurality of tomographic images based on the plurality of reference positions, for each of the plurality of tomographic images, an imaginary signal based on a signal in a region opposite to the reference position, which is included in the signal of the tomographic image. Determining and obtaining a real signal by removing the imaginary signal from the signal of the tomographic image, generating a real image of the plurality of tomographic images by the real signal of the tomographic image, and Using real images, it provides an optical tomographic image forming method for forming a synthetic tomographic image by combining a part or the entire area of the plurality of tomographic images.

ここで、前記複数の断層画像の合成は、各断層画像の前記基準位置の近傍の領域を含むように行われるのが好ましい。 Here, the synthesis of the plurality of tomographic images is preferably divided line to include a region near the reference position of each tomographic image.

また、前記虚信号の判定は、前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像のそれぞれと、前記第1基準位置に基づく断層画像とを比較し、前記第1基準位置に基づく断層画像に無い信号を虚信号と判定することにより行うのが好ましい。   Further, the determination of the imaginary signal is performed by comparing each of a plurality of tomographic images based on the plurality of reference positions with a tomographic image based on the first reference position, and a signal not present in the tomographic image based on the first reference position. Is preferably determined by determining that is an imaginary signal.

また、前記虚信号の判定は、隣り合う前記基準位置に基づく2つの前記断層画像を比較し、前記基準位置の移動方向と同方向に前記基準位置の移動量の倍の量を移動する信号、または、前記基準位置の移動方向と逆方向に移動する信号以外の信号を、虚信号と判定することにより行うのが好ましい。   Further, the determination of the imaginary signal is a signal that compares two tomographic images based on the adjacent reference positions, and moves a double amount of movement of the reference position in the same direction as the movement direction of the reference position. Alternatively, it is preferable that a signal other than the signal moving in the direction opposite to the moving direction of the reference position is determined as an imaginary signal.

また、前記複数の断層画像の一部または全部に重み付けをして合成するのが好ましい。
また、前記合成断層画像に採用する前記断層画像の範囲は、測定対象に応じて任意に設定されるのが好ましい。
In addition, it is preferable that some or all of the plurality of tomographic images are weighted and synthesized.
Moreover, it is preferable that the range of the tomographic image adopted for the synthetic tomographic image is arbitrarily set according to the measurement target.

また、前記複数の断層画像を取得する前記複数の基準位置の位置パラメータが、測定部位毎に予め記憶されており、入力された前記測定部位情報に対応する前記複数の基準位置の位置パラメータを読み出して、読み出した前記位置パラメータに基づいて前記複数の基準位置を設定するのが好ましい。   Further, position parameters of the plurality of reference positions for acquiring the plurality of tomographic images are stored in advance for each measurement site, and the position parameters of the plurality of reference positions corresponding to the input measurement site information are read out. The plurality of reference positions are preferably set based on the read position parameters.

また、前記複数の基準位置は、測定範囲の外縁部または内縁部となる第2基準位置を含み、前記位置パラメータとして、前記第2基準位置と、前記第1基準位置および前記第2基準位置の間に設定する前記基準位置の数とが記憶されているのが好ましい。   The plurality of reference positions include a second reference position that is an outer edge portion or an inner edge portion of the measurement range, and the position parameter includes the second reference position, the first reference position, and the second reference position. It is preferable that the number of the reference positions set in between is stored.

また、本発明は、波長掃引光源と、
前記波長掃引光源から射出された光を測定光と参照光に分岐する分岐部と、
前記分岐部からの前記測定光を測定対象に照射するとともに、その測定対象からの反射光を取得する測定部を、外筒に内包する光プローブと、
前記参照光の光路長を調整することにより、測定深度方向の第1基準位置を測定範囲の内縁部または外縁部に設定する光路長調整部と、
前記第1基準位置に対して測定深度が異なる複数の基準位置を与える複数の光路長が予め設定されており、前記光路長調整部によって調整された前記参照光の光路長または前記反射光の光路長を変更して、前記第1基準位置および前記複数の基準位置のいずれかに切り替える光路長切替部と、
前記測定部による測定中に、前記測定部の回転走査周期または平面走査周期と同期させて、前記第1基準位置および前記複数の基準位置のいずれかに切り替えるように前記光路長切替部を制御する制御部と、
前記光路長調整部および前記光路長切替部の下流側に配置され、前記測定部で取得された反射光と前記参照光とを合波して干渉光を生成する合波部と、
前記合波部で生成された前記干渉光を干渉信号として検出する干渉光検出部と、
前記干渉光検出部で検出された前記干渉信号から、前記光路長切替部において切り替えた前記第1基準位置および前記複数の基準位置のそれぞれに基づく複数の断層画像を生成する断層画像生成部と、
前記断層画像生成部において取得された前記複数の断層画像の一部または全部の領域を合成して1の合成断層画像を形成する画像合成部とを有し、
前記断層画像生成部は、前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像のそれぞれにおいて、前記断層画像の信号に含まれる、前記基準位置の反対側の領域の信号に基づく虚信号を判定し、前記断層画像の信号から前記虚信号を除いた実信号によって実像画像を生成し、
前記画像合成部は、前記断層画像生成部で生成された、前記複数の断層画像の前記実像画像を用いて、前記複数の断層画像を合成する光断層画像化装置を提供する。
The present invention also provides a wavelength swept light source;
A branching unit for branching light emitted from the wavelength swept light source into measurement light and reference light;
While irradiating the measurement light from the branch part to the measurement object, and a measurement part for acquiring the reflected light from the measurement object, an optical probe including in an outer cylinder,
An optical path length adjustment unit that sets the first reference position in the measurement depth direction at the inner edge or outer edge of the measurement range by adjusting the optical path length of the reference light;
A plurality of optical path lengths giving a plurality of reference positions having different measurement depths with respect to the first reference position are preset, and the optical path length of the reference light or the optical path of the reflected light adjusted by the optical path length adjustment unit An optical path length switching unit that changes the length and switches to one of the first reference position and the plurality of reference positions;
During the measurement by the measurement unit, the optical path length switching unit is controlled to switch to one of the first reference position and the plurality of reference positions in synchronization with the rotational scanning period or the planar scanning period of the measurement unit. A control unit;
A multiplexing unit that is arranged downstream of the optical path length adjustment unit and the optical path length switching unit, and combines the reflected light acquired by the measurement unit and the reference light to generate interference light;
An interference light detection unit that detects the interference light generated by the multiplexing unit as an interference signal;
A tomographic image generator that generates a plurality of tomographic images based on each of the first reference position and the plurality of reference positions switched in the optical path length switching unit from the interference signal detected by the interference light detection unit;
It possesses an image combining unit which forms a composite tomographic image of 1 by combining a part or all of the areas of the acquired plurality of tomographic images in the tomographic image generating unit,
The tomographic image generation unit determines an imaginary signal based on a signal in a region opposite to the reference position, which is included in the signal of the tomographic image, in each of a plurality of tomographic images based on the plurality of reference positions, A real image is generated by a real signal obtained by removing the imaginary signal from the signal of the tomographic image,
The image combining unit provides an optical tomographic imaging apparatus that combines the plurality of tomographic images using the real image images of the plurality of tomographic images generated by the tomographic image generation unit .

ここで、前記画像合成部は、各断層画像の前記基準位置の近傍の領域を含むように前記複数の断層画像を合成するのが好ましい。   Here, it is preferable that the image composition unit synthesizes the plurality of tomographic images so as to include a region in the vicinity of the reference position of each tomographic image.

また、前記断層画像生成部は、前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像のそれぞれと、前記第1基準位置に基づく断層画像とを比較し、前記第1基準位置に基づく断層画像に無い信号を虚信号と判定することにより、前記虚信号を判定するのが好ましい。   The tomographic image generation unit compares each of the plurality of tomographic images based on the plurality of reference positions with a tomographic image based on the first reference position, and a signal that is not present in the tomographic image based on the first reference position. The imaginary signal is preferably determined by determining the imaginary signal.

また、前記断層画像生成部は、隣り合う前記基準位置に基づく2つの前記断層画像を比較し、前記基準位置の移動方向と同方向に前記基準位置の移動量の倍の量を移動する信号、または、前記基準位置の移動方向と逆方向に移動する信号以外の信号を、虚信号と判定することにより、前記虚信号を判定するのが好ましい。   In addition, the tomographic image generation unit compares two tomographic images based on the adjacent reference positions, and a signal that moves a double amount of movement of the reference position in the same direction as the movement direction of the reference position; Alternatively, it is preferable to determine the imaginary signal by determining a signal other than a signal moving in a direction opposite to the moving direction of the reference position as a imaginary signal.

また、前記画像合成部は、前記複数の断層画像の一部または全部に重み付けをして合成するのが好ましい。
また、前記合成断層画像に採用する前記断層画像の範囲は、測定対象に応じて任意に設定されるのが好ましい。
Moreover, it is preferable that the image composition unit weights and composes some or all of the plurality of tomographic images.
Moreover, it is preferable that the range of the tomographic image adopted for the synthetic tomographic image is arbitrarily set according to the measurement target.

さらに、測定部位毎に予め設定された前記複数の基準位置の位置パラメータを記憶するパラメータ記憶部を有し、
前記制御部は、入力された測定部位情報に応じて前記パラメータ記憶部から前記複数の基準位置の位置パラメータを読み出して、読み出した前記位置パラメータに応じて前記光路長切替部を切り替えるのが好ましい。
Furthermore, it has a parameter storage unit for storing position parameters of the plurality of reference positions set in advance for each measurement site,
The control unit preferably reads position parameters of the plurality of reference positions from the parameter storage unit according to the input measurement site information, and switches the optical path length switching unit according to the read position parameters.

また、前記複数の基準位置は、測定範囲の外縁部または内縁部となる第2基準位置を含み、前記パラメータ記憶部は、前記位置パラメータとして、前記第2基準位置と、前記第1基準位置および前記第2基準位置の間に設定する前記基準位置の数とを記憶するのが好ましい。   The plurality of reference positions include a second reference position that is an outer edge or an inner edge of a measurement range, and the parameter storage unit includes the second reference position, the first reference position, and the position parameter as the position parameter. It is preferable to store the number of the reference positions set between the second reference positions.

本発明によれば、波長掃引光源を用いるSS−OCTにおいて、同一の測定対象の測定中に、測定の基準位置(ゼロパス位置)を測定可能範囲で複数回切替可能な構成とし、複数のゼロパス位置について得られた断層画像を合成した1つの合成断層画像を形成するので、測定可能範囲のどの位置に測定関心領域があった場合でも、その測定関心領域を高解像に測定することができる。また、画像深度全域にわたり、高解像度な画像を得ることができる。   According to the present invention, in SS-OCT using a swept wavelength light source, a measurement reference position (zero path position) can be switched multiple times within a measurable range during measurement of the same measurement object, and a plurality of zero path positions Since one tomographic image obtained by synthesizing the tomographic images obtained with respect to is formed, the measurement region of interest can be measured with high resolution regardless of the position of the measurement region of interest. In addition, a high-resolution image can be obtained over the entire image depth.

また、本発明の一態様によれば、測定可能範囲の中間域にゼロパス位置を設定して測定した場合に、測定信号に虚信号が含まれていたときは、その虚信号を判別して、実像部分を抽出することにより、測定関心領域の位置(深度)によらず、測定可能範囲全域を高解像に測定することができる。   In addition, according to one aspect of the present invention, when the measurement signal includes an imaginary signal when the zero-pass position is set in the intermediate range of the measurable range, the imaginary signal is determined, By extracting the real image portion, the entire measurable range can be measured with high resolution regardless of the position (depth) of the measurement region of interest.

また、本発明の一態様では、測定部位毎にゼロパス位置の位置パラメータが用意されており、オペレータが、測定部位がどこであるかの情報(測定部位情報)を入力するだけで、所定の複数のゼロパス位置に自動で即時に切り替えて測定することができるので、測定の高速化および装置の利便性を向上させることができる。   Further, in one aspect of the present invention, a position parameter of the zero-pass position is prepared for each measurement site, and an operator simply inputs information (measurement site information) indicating where the measurement site is, and a plurality of predetermined parameters. Since measurement can be performed by automatically switching to the zero path position immediately, measurement speed can be increased and convenience of the apparatus can be improved.

本発明に係る光断層画像形成方法および光断層画像化装置を、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。   An optical tomographic image forming method and an optical tomographic imaging apparatus according to the present invention will be described below in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

まず、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、本発明の光断層画像形成方法を実施する本発明の光断層画像化装置の第1実施形態の概略構成を示すブロック図である。図1に示す光断層画像化装置10は、波長掃引光源を用い、測定光で測定対象を走査して反射光を得て、反射光と参照光との干渉光に基づいて測定光の光軸方向の断層画像を得る、いわゆるSS−OCT(Swept Source OCT)装置である。   First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of an optical tomographic imaging apparatus according to the present invention for carrying out the optical tomographic image forming method of the present invention. The optical tomographic imaging apparatus 10 shown in FIG. 1 uses a wavelength swept light source, scans the measurement object with the measurement light, obtains the reflected light, and based on the interference light between the reflected light and the reference light, the optical axis of the measurement light This is a so-called SS-OCT (Swept Source OCT) apparatus for obtaining a tomographic image of a direction.

波長掃引光源を用いるSS−OCT装置では、例えば、ゼロパスから10mmまでが測定可能範囲となる。しかし、本発明者の知見によれば、この測定可能範囲内であっても、全範囲において均一に高解像な画像が得られるわけではなく、ゼロパス位置に近い程、高解像な画像になり、ゼロパス位置から離れる程、低解像な画像になる。これは、コヒーレンス光の特徴から、ゼロパス位置に近い程干渉信号が強く(干渉強度が大きく)、ゼロパス位置から遠い程干渉信号が弱く(干渉強度が小さく)なるためと考えられた。   In the SS-OCT apparatus using the wavelength swept light source, for example, the measurable range is from zero path to 10 mm. However, according to the knowledge of the present inventor, even within this measurable range, a uniform high resolution image is not obtained in the entire range, and the closer to the zero path position, the higher the resolution image. Thus, the farther from the zero-pass position, the lower the resolution of the image. This was considered due to the characteristic of coherence light that the closer to the zero-path position, the stronger the interference signal (the higher the interference intensity), and the farther from the zero-path position, the weaker the interference signal (the interference intensity becomes smaller).

このため、本発明は、測定範囲内で複数のゼロパス位置を設定し、同一の測定対象の測定時に、ゼロパス位置を複数回切り替えて、各ゼロパス位置で取得した断層画像の高解像の部分を組み合わせた合成画像を得ることを特徴とする。これにより、本発明によれば、測定範囲全体が高解像な断層画像を得ることができる。   For this reason, the present invention sets a plurality of zero-pass positions within the measurement range, switches the zero-pass position multiple times during measurement of the same measurement object, and obtains a high-resolution portion of the tomographic image acquired at each zero-pass position. A combined composite image is obtained. Thus, according to the present invention, a tomographic image having a high resolution in the entire measurement range can be obtained.

光断層画像化装置10は、光を射出する光源ユニット12と、光源ユニット12から射出された光を測定光と参照光に分岐し、かつ、測定光の測定対象からの反射光と参照光とを合波して干渉光を生成する分岐合波部14と、測定光を導光して測定対象に照射するとともに、測定対象からの反射光を受光する光プローブ16と、参照光の光路長を調整する光路長調整部18と、参照光の光路長を異なる光路長に選択的に切り替える光路長切替部34と、分岐合波部14で生成された干渉光を干渉信号として検出する干渉光検出部20と、干渉光検出部20で検出された干渉信号を処理する処理部22と、処理部22で取得された光断層画像(以下単に「断層画像」ともいう。)を表示する表示部24と、光路長調整部18および光路長切替部34を含む光断層画像化装置10の全体を制御する制御部32と、外部からの各種条件の入力や設定の変更等の指示入力を受け付ける操作部36とを有する。   The optical tomographic imaging apparatus 10 splits the light emitted from the light source unit 12 that emits light into the measurement light and the reference light, and the reflected light and the reference light from the measurement target of the measurement light. Are coupled to each other to generate interference light, the measurement light is guided to irradiate the measurement object, the reflected light from the measurement object is received, and the optical path length of the reference light. An optical path length adjusting unit 18 that adjusts the optical path length of the reference light, an optical path length switching unit 34 that selectively switches the optical path length to a different optical path length, and an interference light that detects the interference light generated by the branching / combining unit 14 as an interference signal The detection unit 20, the processing unit 22 that processes the interference signal detected by the interference light detection unit 20, and the display unit that displays the optical tomographic image (hereinafter also simply referred to as “tomographic image”) acquired by the processing unit 22. 24, an optical path length adjusting unit 18 and an optical path length switching unit And a control unit 32 for controlling the entire optical tomographic imaging system 10, an operation unit 36 that accepts an instruction input such as changing input and set various conditions from the outside including 4.

また、光断層画像化装置10は、測定光の回転走査のために光プローブの測定部を回転させる回転駆動部26や、光源ユニット12から射出された光を分光する光ファイバカプラ28や、光源光(レーザ光)光を検出する検出部30aおよび反射光を検出する検出部30bを有する。また、各構成要素間の光の経路として光ファイバFBを用い、この光ファイバによって各部に光源光(レーザ光)La、測定光L1、参照光L2、反射光L3、および干渉光L4を導光している。以下、各部について詳細に説明する。   In addition, the optical tomographic imaging apparatus 10 includes a rotation drive unit 26 that rotates a measurement unit of an optical probe for rotational scanning of measurement light, an optical fiber coupler 28 that splits light emitted from the light source unit 12, and a light source. It has a detector 30a that detects light (laser light) light and a detector 30b that detects reflected light. Further, an optical fiber FB is used as a light path between the components, and light source light (laser light) La, measurement light L1, reference light L2, reflected light L3, and interference light L4 are guided to each part by this optical fiber. doing. Hereinafter, each part will be described in detail.

光源ユニット12は、半導体光増幅器40と、光分岐器42と、コリメータレンズ44と、回折格子素子46と、光学系48と、回転多面鏡50とを有し、周波数を一定の周期で掃引させたレーザ光Laを射出する。   The light source unit 12 includes a semiconductor optical amplifier 40, an optical splitter 42, a collimator lens 44, a diffraction grating element 46, an optical system 48, and a rotary polygon mirror 50, and sweeps the frequency at a constant period. Laser beam La is emitted.

半導体光増幅器(半導体利得媒質)40は、駆動電流が印加されることで、微弱な放出光を射出し、また、入射された光を増幅する。半導体光増幅器40には、光ファイバFB10の両端が接続されてループが形成されている。すなわち、光ファイバFB10の一端は、半導体光増幅器40から光が射出される部分に接続されており、光ファイバFB10の他端は、半導体光増幅器40に光を入射する部分に接続されており、半導体光増幅器40から射出された光は、光ファイバFB10に射出され、再び半導体光増幅器40に入射する。このように、半導体光増幅器40および光ファイバFB10で光路のループを形成することで、半導体光増幅器40および光ファイバFB10が光共振器となり、半導体光増幅器40に駆動電流が印加されることで、パルス状のレーザ光が生成される。   The semiconductor optical amplifier (semiconductor gain medium) 40 emits weak emission light and amplifies incident light when a drive current is applied. In the semiconductor optical amplifier 40, both ends of the optical fiber FB10 are connected to form a loop. That is, one end of the optical fiber FB10 is connected to a portion where light is emitted from the semiconductor optical amplifier 40, and the other end of the optical fiber FB10 is connected to a portion where light is incident on the semiconductor optical amplifier 40. The light emitted from the semiconductor optical amplifier 40 is emitted to the optical fiber FB10 and enters the semiconductor optical amplifier 40 again. Thus, by forming a loop of the optical path with the semiconductor optical amplifier 40 and the optical fiber FB10, the semiconductor optical amplifier 40 and the optical fiber FB10 become an optical resonator, and a drive current is applied to the semiconductor optical amplifier 40. Pulsed laser light is generated.

光分岐器42は、光ファイバFB10の光路上に設けられ、光ファイバFB11とも接続している。光分岐器42は、光ファイバFB10内を導波される光の一部を光ファイバFB11に分岐させる。コリメータレンズ44は、光ファイバFB11の他端、すなわち光ファイバFB10と接続していない端部の近傍に配置され、光ファイバFB11から射出された光を平行光にする。回折格子素子46は、コリメータレンズ44で生成された平行光の光路上に所定角度に傾斜して配置されている。回折格子素子46は、コリメータレンズ44から射出される平行光を分光する。   The optical splitter 42 is provided on the optical path of the optical fiber FB10 and is also connected to the optical fiber FB11. The optical branching device 42 branches a part of the light guided in the optical fiber FB10 to the optical fiber FB11. The collimator lens 44 is disposed in the vicinity of the other end of the optical fiber FB11, that is, the end not connected to the optical fiber FB10, and collimates the light emitted from the optical fiber FB11. The diffraction grating element 46 is disposed at a predetermined angle on the optical path of the parallel light generated by the collimator lens 44. The diffraction grating element 46 splits the parallel light emitted from the collimator lens 44.

光学系48は、回折格子素子46で分光された光の光路上に配置されている。光学系48は、複数のレンズで構成されており、回折格子素子46で分光された光を屈折させ、屈折させた光を平行光にする。回転多面鏡50は、光学系48で生成された平行光の光路上に配置され、平行光を反射させる。回転多面鏡50は、図1中、R1方向に等速で回転する回転体である。回転多面鏡50は、回転軸に垂直な面が正八角形であり、平行光が照射される側面(八角形の各辺を構成する面)が、照射された光を反射する反射面で構成されている。回転多面鏡50は、回転することで、各反射面の角度を光学系48の光軸に対して変化させる。   The optical system 48 is disposed on the optical path of the light split by the diffraction grating element 46. The optical system 48 is composed of a plurality of lenses, refracts the light split by the diffraction grating element 46, and converts the refracted light into parallel light. The rotating polygon mirror 50 is disposed on the optical path of the parallel light generated by the optical system 48 and reflects the parallel light. The rotary polygon mirror 50 is a rotating body that rotates at a constant speed in the R1 direction in FIG. The rotary polygon mirror 50 has a regular octagonal plane perpendicular to the rotation axis, and side surfaces (surfaces forming each side of the octagon) irradiated with parallel light are configured as reflecting surfaces that reflect the irradiated light. ing. The rotating polygon mirror 50 rotates to change the angle of each reflecting surface with respect to the optical axis of the optical system 48.

光ファイバFB11から射出された光は、コリメータレンズ44、回折格子素子46、光学系48を通り、回転多面鏡50で反射される。反射された光は、光学系48、回折格子素子46、コリメータレンズ44を通り、光ファイバFB11に入射する。   The light emitted from the optical fiber FB11 passes through the collimator lens 44, the diffraction grating element 46, and the optical system 48, and is reflected by the rotary polygon mirror 50. The reflected light passes through the optical system 48, the diffraction grating element 46, and the collimator lens 44 and enters the optical fiber FB11.

上述したように、回転多面鏡50の反射面の角度が光学系48の光軸に対して変化するため、回転多面鏡50が光を反射する角度は時間により変化する。このため、回折格子素子46により分光された光のうち、特定の周波数域の光だけが、再び光ファイバFB11に入射する。ここで、光ファイバFB11に入射する特定の周波数域の光は、光学系48の光軸と回転多面鏡50の反射面との角度により決まるため、光ファイバFB11に入射する光の周波数域は、光学系48の光軸と回転多面鏡50の反射面との角度の変化により変化する。   As described above, since the angle of the reflecting surface of the rotating polygon mirror 50 changes with respect to the optical axis of the optical system 48, the angle at which the rotating polygon mirror 50 reflects light changes with time. For this reason, only the light in a specific frequency region out of the light dispersed by the diffraction grating element 46 enters the optical fiber FB11 again. Here, since the light in a specific frequency range incident on the optical fiber FB11 is determined by the angle between the optical axis of the optical system 48 and the reflecting surface of the rotary polygon mirror 50, the frequency range of the light incident on the optical fiber FB11 is This is changed by a change in the angle between the optical axis of the optical system 48 and the reflecting surface of the rotary polygon mirror 50.

光ファイバFB11に入射した特定の周波数域の光は、光分岐器42から光ファイバFB10に入射され、光ファイバFB10の光と合波される。これにより、光ファイバFB10に導光されるパルス状のレーザ光は、特定の周波数域のレーザ光となり、この特定周波数域のレーザ光Laが光ファイバFB1に射出される。ここで、回転多面鏡50が矢印R1方向に等速で回転しているため、再び光ファイバFB11に入射される光の波長λは、時間の経過に伴って一定の周期で変化する。これにより、光ファイバFB1に射出されるレーザ光Laの周波数も、時間の経過に伴って一定の周期で変化する。   The light in a specific frequency range that has entered the optical fiber FB11 is incident on the optical fiber FB10 from the optical splitter 42, and is combined with the light in the optical fiber FB10. Thereby, the pulsed laser light guided to the optical fiber FB10 becomes laser light in a specific frequency range, and the laser light La in the specific frequency range is emitted to the optical fiber FB1. Here, since the rotary polygon mirror 50 is rotating at a constant speed in the direction of the arrow R1, the wavelength λ of the light incident on the optical fiber FB11 again changes with a constant period as time passes. As a result, the frequency of the laser light La emitted to the optical fiber FB1 also changes at a constant period as time passes.

光源ユニット12は、このような構成であり、波長掃引されたレーザ光Laを光ファイバFB1側に射出する。   The light source unit 12 has such a configuration, and emits the laser light La swept in wavelength toward the optical fiber FB1.

次に、分岐合波部14は、例えば2×2の光ファイバカプラで構成されており、光ファイバFB1、光ファイバFB2、光ファイバFB3、光ファイバFB4とそれぞれ光学的に接続されている。   Next, the branching / combining unit 14 is configured by, for example, a 2 × 2 optical fiber coupler, and is optically connected to the optical fiber FB1, the optical fiber FB2, the optical fiber FB3, and the optical fiber FB4, respectively.

分岐合波部14は、光源ユニット12から光ファイバFB1を介して入射した光Laを測定光L1と参照光L2とに分割し、測定光L1を光ファイバFB2に入射させ、参照光L2を光ファイバFB3に入射させる。また、分岐合波部14は、光ファイバFB3に入射され、光路長切替部34および光路長調整部18を経由して光ファイバFB3を戻り、再び分岐合波部14に入射した参照光L2と、光ファイバFB2に入射された測定光L1に基づいて光プローブ16で取得され、光ファイバFB2を戻って再び分岐合波部14に入射した、測定対象Sからの反射光L3とを合波し、光ファイバFB4に射出する。   The branching / combining unit 14 divides the light La incident from the light source unit 12 through the optical fiber FB1 into the measurement light L1 and the reference light L2, causes the measurement light L1 to enter the optical fiber FB2, and the reference light L2 The light is incident on the fiber FB3. Further, the branching / combining unit 14 is incident on the optical fiber FB3, returns to the optical fiber FB3 via the optical path length switching unit 34 and the optical path length adjusting unit 18, and the reference light L2 incident on the branching / combining unit 14 again. The reflected light L3 from the measurement object S, which is acquired by the optical probe 16 based on the measurement light L1 incident on the optical fiber FB2 and returns to the branching multiplexing unit 14 after returning from the optical fiber FB2, is multiplexed. Injected into the optical fiber FB4.

光プローブ16は、被検体内に挿入されて測定対象Sの測定を行う器具である。光プローブ16は、その基端部が光ファイバFB2と接続されており、光ファイバFB2から入射された測定光L1を、その先端部まで導光し、先端部の測定部において測定対象Sに照射するとともに、測定対象Sからの反射光L3を受光する。また、光プローブ16は、回転駆動部26によって測定部が回転され、測定光L1を、光プローブ16の軸周りに回転走査する。   The optical probe 16 is an instrument that is inserted into a subject and measures the measurement target S. The optical probe 16 has a proximal end connected to the optical fiber FB2, guides the measurement light L1 incident from the optical fiber FB2 to the distal end, and irradiates the measurement target S at the measurement portion at the distal end. In addition, the reflected light L3 from the measuring object S is received. Further, the optical probe 16 is rotated at the measuring unit by the rotation driving unit 26 and rotationally scans the measuring light L <b> 1 around the axis of the optical probe 16.

図2に、光プローブ16の先端部の拡大断面図を示す。図2に示すように、光プローブ16は、プローブ外筒(シース)52と、プローブ外筒52の先端を閉塞するキャップ54と、光ファイバ56と、フレキシブルシャフト58と、固定部材(スリーブ)60と、光学レンズ62とを有する。   FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional view of the distal end portion of the optical probe 16. As shown in FIG. 2, the optical probe 16 includes a probe outer cylinder (sheath) 52, a cap 54 that closes the tip of the probe outer cylinder 52, an optical fiber 56, a flexible shaft 58, and a fixing member (sleeve) 60. And an optical lens 62.

プローブ外筒52は、可撓性を有する筒状の部材であり、少なくともその先端部の測定光L1および反射光L3を通過させる部分は、光を透過する材料(透明な材料)で形成されている。   The probe outer cylinder 52 is a cylindrical member having flexibility, and at least a portion through which the measurement light L1 and reflected light L3 pass is formed of a material that transmits light (transparent material). Yes.

光ファイバ56は、プローブ外筒52の内部に挿通されており、その基端部が光ファイバFB2に接続され、その先端が測定部となる光学レンズ62に接続されている。光ファイバ56は、光ファイバFB2から射出された測定光L1を光学レンズ62まで導波するとともに、光学レンズ62で取得した、測定光L1に対する測定対象Sからの反射光L3を、光ファイバFB2まで導波する。   The optical fiber 56 is inserted into the probe outer cylinder 52, a base end portion thereof is connected to the optical fiber FB2, and a tip end thereof is connected to an optical lens 62 serving as a measurement portion. The optical fiber 56 guides the measurement light L1 emitted from the optical fiber FB2 to the optical lens 62, and receives the reflected light L3 from the measurement target S with respect to the measurement light L1 acquired by the optical lens 62 to the optical fiber FB2. Waveguide.

光学レンズ62は、光ファイバ56の先端に、光学的に接続されて配置されている。光学レンズ62は、いわゆる半球レンズであり、光ファイバ56から射出された測定光L1を測定対象Sに対して集光する。また、光学レンズ62は、測定光L1の測定対象Sにおける反射光L3を集光し、光ファイバ56に入射させる。   The optical lens 62 is optically connected to the tip of the optical fiber 56. The optical lens 62 is a so-called hemispherical lens, and condenses the measurement light L1 emitted from the optical fiber 56 on the measurement object S. Further, the optical lens 62 collects the reflected light L3 of the measuring light L1 on the measuring object S and makes it incident on the optical fiber 56.

光ファイバ56の先端と光学レンズ62の接続部分は、固定部材60によって保持されており、この固定部材60には、フレキシブルシャフト58が取り付けられている。フレキシブルシャフト58は、中空の部分に光ファイバ56を収容し、プローブ外筒52の基端部まで延在している。フレキシブルシャフト58の基端部は、回転駆動部26に接続されている。回転駆動部26は、フレキシブルシャフト58を回転駆動することで、光ファイバ56および光学レンズ62をプローブ外筒52に対し、例えば図2における矢印R2方向に回転させる。   A connecting portion between the tip of the optical fiber 56 and the optical lens 62 is held by a fixing member 60, and a flexible shaft 58 is attached to the fixing member 60. The flexible shaft 58 accommodates the optical fiber 56 in a hollow portion, and extends to the proximal end portion of the probe outer cylinder 52. A base end portion of the flexible shaft 58 is connected to the rotation drive unit 26. The rotation drive unit 26 rotates the flexible shaft 58 to rotate the optical fiber 56 and the optical lens 62 with respect to the probe outer cylinder 52, for example, in the direction of arrow R2 in FIG.

光ファイバ56は、プローブ外筒52に対して回転自在な状態で支持されている。また、光ファイバ56と光ファイバFB2とは、光ロータリージョイント等で接続されており、光ファイバ56の回転が光ファイバFB2に伝達しない状態で、光学的に接続されている。   The optical fiber 56 is supported so as to be rotatable with respect to the probe outer cylinder 52. The optical fiber 56 and the optical fiber FB2 are connected by an optical rotary joint or the like, and are optically connected in a state where the rotation of the optical fiber 56 is not transmitted to the optical fiber FB2.

また、回転駆動部26は、回転エンコーダ(図示せず)を備えており、回転エンコーダからの信号に基づいて、光学レンズ62の位置情報(角度情報)から測定光L1の照射位置を検出し、位置情報として処理部22へ送る。   The rotation drive unit 26 includes a rotary encoder (not shown), detects the irradiation position of the measurement light L1 from the position information (angle information) of the optical lens 62 based on a signal from the rotary encoder, The position information is sent to the processing unit 22.

光プローブ16は、基本的に以上のような構成であり、回転駆動部26により光ファイバ56およびフレキシブルシャフト58が図2中矢印R2方向に回転されることで、光学レンズ62から射出される測定光L1を測定対象Sに対し矢印R1方向(プローブ外筒52の円周方向)に対し走査しながら照射し、反射光L3を取得する。これにより、プローブ外筒52の円周方向の全周において、測定対象Sを反射した反射光L3を取得することができる。   The optical probe 16 is basically configured as described above. The optical fiber 56 and the flexible shaft 58 are rotated in the direction of the arrow R2 in FIG. The reflected light L3 is acquired by irradiating the measurement object S while scanning the measurement target S in the direction of the arrow R1 (circumferential direction of the probe outer cylinder 52). Thereby, the reflected light L3 reflected from the measuring object S can be acquired over the entire circumference of the probe outer cylinder 52 in the circumferential direction.

光路長調整部18は、参照光L2の光路長を調整する部分である。光路長調整部18は、分岐合波部14に接続され、レーザ光Laから分岐された参照光L2の導波路である光ファイバFB3に、光路長切替部34を介して接続されている。光路長調整部18と光路長切替部34とは、光ファイバFB6で接続されている。   The optical path length adjustment unit 18 is a part that adjusts the optical path length of the reference light L2. The optical path length adjusting unit 18 is connected to the branching / combining unit 14 and is connected to an optical fiber FB3 that is a waveguide of the reference light L2 branched from the laser light La via an optical path length switching unit 34. The optical path length adjusting unit 18 and the optical path length switching unit 34 are connected by an optical fiber FB6.

光路長調整部18は、光ファイバFB6から射出された参照光L2を平行光にする第1光学レンズ64と、第1光学レンズ64で平行光にされた光を集光する第2光学レンズ66と、第2光学レンズ66で集光された光を反射させる反射ミラー68と、第2光学レンズ66および反射ミラー68を固定的に支持する基台70と、基台70を光軸方向に平行な方向に移動させるミラー移動機構72とを有する。   The optical path length adjustment unit 18 converts the reference light L2 emitted from the optical fiber FB6 into parallel light, and the second optical lens 66 that condenses the light converted into parallel light by the first optical lens 64. A reflecting mirror 68 that reflects the light collected by the second optical lens 66, a base 70 that fixedly supports the second optical lens 66 and the reflecting mirror 68, and the base 70 parallel to the optical axis direction. And a mirror moving mechanism 72 for moving in a proper direction.

光路長調整部18は、第1光学レンズ64と第2光学レンズ66との距離を変化させることで参照光L2の光路長を調整し、測定光L1によって測定する測定対象の深度の基準位置(以下、ゼロパス位置という。)を設定する。   The optical path length adjustment unit 18 adjusts the optical path length of the reference light L2 by changing the distance between the first optical lens 64 and the second optical lens 66, and determines the reference position of the depth of the measurement target measured by the measurement light L1 ( Hereinafter, this is referred to as a zero path position).

第1光学レンズ64は、光ファイバFB6のコアから射出された参照光L2を平行光にするとともに、反射ミラー68で反射された参照光L2を光ファイバFB6のコアに集光する。第2光学レンズ66は、第1光学レンズ64により平行光にされた参照光L2を反射ミラー68上に集光するとともに、反射ミラー68により反射された参照光L2を平行光にする。このように、第1光学レンズ64と第2光学レンズ66とにより共焦点光学系が形成されている。反射ミラー68は、第2光学レンズ66で集光される光の焦点に配置されており、第2光学レンズ66で集光された参照光L2を反射する。   The first optical lens 64 converts the reference light L2 emitted from the core of the optical fiber FB6 into parallel light, and condenses the reference light L2 reflected by the reflection mirror 68 on the core of the optical fiber FB6. The second optical lens 66 condenses the reference light L2 made parallel by the first optical lens 64 on the reflection mirror 68, and makes the reference light L2 reflected by the reflection mirror 68 parallel. Thus, the first optical lens 64 and the second optical lens 66 form a confocal optical system. The reflection mirror 68 is disposed at the focal point of the light collected by the second optical lens 66 and reflects the reference light L <b> 2 collected by the second optical lens 66.

光ファイバFB6から射出した参照光L2は、第1光学レンズ64により平行光になり、第2光学レンズ66により反射ミラー68上に集光される。その後、反射ミラー68により反射された参照光L2は、第2光学レンズ66により平行光になり、第1光学レンズ64により光ファイバFB6のコアに集光される。   The reference light L2 emitted from the optical fiber FB6 becomes parallel light by the first optical lens 64, and is condensed on the reflection mirror 68 by the second optical lens 66. Thereafter, the reference light L2 reflected by the reflection mirror 68 becomes parallel light by the second optical lens 66, and is condensed on the core of the optical fiber FB6 by the first optical lens 64.

ミラー移動機構72は、基台70を第1光学レンズ64の光軸方向(図1中、矢印A方向)に移動させる。ミラー移動機構72は、制御部32によって制御され、基台70を光軸方向に移動させることで、第1光学レンズ64と第2光学レンズ66との距離を変化させて、参照光L2の光路長を調整する。   The mirror moving mechanism 72 moves the base 70 in the optical axis direction of the first optical lens 64 (in the direction of arrow A in FIG. 1). The mirror moving mechanism 72 is controlled by the control unit 32 and moves the base 70 in the optical axis direction, thereby changing the distance between the first optical lens 64 and the second optical lens 66, and the optical path of the reference light L2. Adjust the length.

光路長切替部34は、分岐合波部14と光路長調整部18との間に配置されている。分岐合波部14と光路長切替部34とは、光ファイバFB3で接続されており、光路長切替部34と光路長調整部18とは、光ファイバFB6で接続されている。   The optical path length switching unit 34 is disposed between the branching / combining unit 14 and the optical path length adjusting unit 18. The branching / combining unit 14 and the optical path length switching unit 34 are connected by an optical fiber FB3, and the optical path length switching unit 34 and the optical path length adjusting unit 18 are connected by an optical fiber FB6.

光路長切替部34は、予め設定された複数の光路長に切り替え可能な構成を有しており、制御部32からの制御により、光路長を選択的に切り替える。光路長切替部34は、ゼロパスの初期位置(第1基準位置)が設定される基準の光路長と、基準の光路長に対して段階的に長さが異なる複数の光路長とを有している。   The optical path length switching unit 34 has a configuration capable of switching to a plurality of preset optical path lengths, and selectively switches the optical path length under the control of the control unit 32. The optical path length switching unit 34 has a reference optical path length in which an initial position (first reference position) of the zero path is set, and a plurality of optical path lengths that are stepwise different from the reference optical path length. Yes.

光路長切替部34における光路長の最大の差は、光断層画像化装置10における測定可能範囲の深度の最大値と最小値の差にほぼ等しいか、それよりも大きくなるように設定される。したがって、光路長切替部34において、最小の光路長から最大の光路長までの範囲で複数段階に光路を切り替えることで、光断層画像取得装置10における測定可能範囲の内縁部から外縁部までの全域において、複数の位置(深さ)における反射光に基づく信号を検出することができる。   The maximum difference in the optical path length in the optical path length switching unit 34 is set to be approximately equal to or greater than the difference between the maximum value and the minimum value in the measurable range in the optical tomographic imaging apparatus 10. Therefore, the optical path length switching unit 34 switches the optical path in a plurality of stages in the range from the minimum optical path length to the maximum optical path length, so that the entire area from the inner edge portion to the outer edge portion of the measurable range in the optical tomographic image acquisition apparatus 10 is obtained. In, a signal based on reflected light at a plurality of positions (depths) can be detected.

本実施形態においては、基準の光路長を最小とし、さらに、基準の光路長から4段階に変化する4つの光路長が設定されている。この光路長の切り替え方法とその作用については、後に詳述する。   In the present embodiment, the reference optical path length is minimized, and four optical path lengths that change in four steps from the reference optical path length are set. This optical path length switching method and its operation will be described in detail later.

光路長切替部34の具体的な構成は、所定の光路長に切り替えられるものであれば、特に限定されない。例えば、光路長切替部34として、図3(A)〜(C)のような構成を挙げることができる。なお、同図では、2つの光路長の切り替え手段について示しているが、光路長切替部34では、同様の構成を繰り返し設けることにより、3つ以上の光路長が用意される。   The specific configuration of the optical path length switching unit 34 is not particularly limited as long as it can be switched to a predetermined optical path length. For example, the optical path length switching unit 34 can be configured as shown in FIGS. In the figure, two optical path length switching means are shown, but the optical path length switching unit 34 prepares three or more optical path lengths by repeatedly providing the same configuration.

一例として、光路長切替部34は、長さが異なる複数の光ファイバと、その光ファイバを切り替える光スイッチによって構成することができる。すなわち、図3の(A)に示すように、光路長切替部34を、光路長の異なる2本の光ファイバFB100およびFB102と、光ファイバFB3から射出された参照光L2を射出する光路を、光ファイバFB100およびFB102のどちらかに切り替える光スイッチSW1と、光スイッチSW1に連動して、光ファイバFB100および光ファイバFB102を切り替える光スイッチSW2とを有する構成とし、光スイッチSW1および光スイッチSW2を切り替えることで、参照光L2の光路長を瞬時に切り替える。   As an example, the optical path length switching unit 34 can be configured by a plurality of optical fibers having different lengths and an optical switch that switches the optical fibers. That is, as shown in FIG. 3A, the optical path length switching unit 34 is configured to change the optical path for emitting the two optical fibers FB100 and FB102 having different optical path lengths and the reference light L2 emitted from the optical fiber FB3. The optical switch SW1 that switches to one of the optical fibers FB100 and FB102 and the optical switch SW2 that switches the optical fiber FB100 and the optical fiber FB102 in conjunction with the optical switch SW1 are configured, and the optical switch SW1 and the optical switch SW2 are switched. Thus, the optical path length of the reference light L2 is instantaneously switched.

これにより、光スイッチSW1およびSW2により光ファイバFB100を経由する第1の光路と、光スイッチSW1およびSW2を切り替えて光ファイバFB102を経由する第2の光路とで、参照光L2の光路長を、光ファイバFB100と光ファイバFB102の光路差の分だけ変化させる。   Thus, the optical path length of the reference light L2 is changed between the first optical path that passes through the optical fiber FB100 by the optical switches SW1 and SW2 and the second optical path that switches the optical switches SW1 and SW2 and passes through the optical fiber FB102. It is changed by the amount of the optical path difference between the optical fiber FB100 and the optical fiber FB102.

また、別の例として、光路長切替部34は、複数の空間距離が選択できる光スイッチを用いて構成することができる。例えば、図3の(B)に示すように、光路長切替部34を、反射ミラーMR1および反射ミラーMR2の位置が異なることにより光路長が異なっている空間L1,L2と、空間L1,L2を切り替える光スイッチSW1およびSW2とを有する構成としてもよい。   As another example, the optical path length switching unit 34 can be configured using an optical switch capable of selecting a plurality of spatial distances. For example, as shown in FIG. 3B, the optical path length switching unit 34 is divided into spaces L1 and L2 and optical spaces L1 and L2 having different optical path lengths due to different positions of the reflecting mirror MR1 and the reflecting mirror MR2. It is good also as a structure which has optical switch SW1 and SW2 to switch.

また、光路長切替部34は、非接触で空間長を切り替える構成としてもよい。すなわち、図3の(C)に示すように、固定ミラーMR3とMEMSミラーまたはガルバノミラーMR4の振り角制御を用い、MEMSミラーまたはガルバノミラーMR3を予め設定された角度R3に振って、空間L3,L4を切り替えて、空間長を切り替えることにより、非接触で光路長を切り替えることができる。   Further, the optical path length switching unit 34 may be configured to switch the space length in a non-contact manner. That is, as shown in FIG. 3C, by using the swing angle control of the fixed mirror MR3 and the MEMS mirror or galvanometer mirror MR4, the MEMS mirror or galvanometer mirror MR3 is swung to a preset angle R3, and the space L3 By switching L4 and switching the space length, the optical path length can be switched without contact.

あるいは、光路長切替部34は、反射ミラーの高速駆動によって光路長を切り替える構成としてもよい。例えば、光路長切替部34として、光路長調整部18を兼用し、または、光路長調整部18と同様の構成を光路長切替部34として別途設けて、ミラー移動機構72を用いた遅延器を高速で動作させて、連続的に光路長を切り替えることもできる。   Alternatively, the optical path length switching unit 34 may be configured to switch the optical path length by high-speed driving of the reflection mirror. For example, the optical path length switching unit 34 is also used as the optical path length adjusting unit 18, or a delay device using the mirror moving mechanism 72 is provided by separately providing the same configuration as the optical path length adjusting unit 18 as the optical path length switching unit 34. The optical path length can be switched continuously by operating at high speed.

干渉光検出部20は、分岐合波部14で参照光L2と反射光L3とを合波して生成された干渉光L4を干渉信号として検出する。干渉光検出部20は、光ファイバFB4によって分岐合波部14と接続されている。干渉光検出部20の入り口側には、光ファイバカプラ28によって光ファイバFB1から光ファイバFB5に分岐したレーザ光Laの光強度を検出する検出器30aと、分岐合波部14からの干渉光L4の光強度を検出する検出器30bとが接続されており、検出器30aおよび検出器30bの検出結果が干渉光検出部20に送られる。干渉光検出部20は、検出器30aおよび検出器30bの検出結果に基づいて、干渉光L4の光強度のバランスを調整する。   The interference light detection unit 20 detects the interference light L4 generated by combining the reference light L2 and the reflected light L3 in the branching multiplexing unit 14 as an interference signal. The interference light detection unit 20 is connected to the branching / combining unit 14 by an optical fiber FB4. At the entrance side of the interference light detection unit 20, a detector 30 a that detects the light intensity of the laser light La branched from the optical fiber FB 1 to the optical fiber FB 5 by the optical fiber coupler 28, and the interference light L 4 from the branching multiplexing unit 14. The detector 30b that detects the light intensity of the detector 30b is connected, and the detection results of the detector 30a and the detector 30b are sent to the interference light detector 20. The interference light detection unit 20 adjusts the balance of the light intensity of the interference light L4 based on the detection results of the detectors 30a and 30b.

処理部22は、干渉光検出部20で検出した干渉信号から断層画像を取得する。図4に、処理部22の概略構成を示す。図4に示すように、処理部22は、干渉信号取得手段80と、A/D変換手段82と、断層情報生成手段84と、断層画像生成手段86と、画像合成手段88と、画質補正手段90とを有する。   The processing unit 22 acquires a tomographic image from the interference signal detected by the interference light detection unit 20. FIG. 4 shows a schematic configuration of the processing unit 22. As shown in FIG. 4, the processing unit 22 includes an interference signal acquisition unit 80, an A / D conversion unit 82, a tomographic information generation unit 84, a tomographic image generation unit 86, an image synthesis unit 88, and an image quality correction unit. 90.

干渉信号取得手段80は、干渉光検出部20で検出された干渉信号を取得し、さらに、回転駆動機構26で検出された測定位置の位置情報、具体的には、回転方向における光学レンズ62の位置情報から検出された測定光L1の照射位置の情報を取得し、干渉信号と測定位置の位置情報とを対応付ける。   The interference signal acquisition unit 80 acquires the interference signal detected by the interference light detection unit 20, and further, the position information of the measurement position detected by the rotation drive mechanism 26, specifically, the optical lens 62 in the rotation direction. Information on the irradiation position of the measurement light L1 detected from the position information is acquired, and the interference signal is associated with the position information on the measurement position.

干渉信号と測定位置の位置情報との対応付けは、次のようにして行うことができる。
まず、光学レンズ62の1回転あたりの測定回数は、光学レンズ62の回転速度と、測定光L1の周波数を掃引させる周期とから決定される。光学レンズ62の回転、および、干渉信号の取得回数、すなわち測定光L1の掃引の周期は一定とすると、測定光L1による測定位置は、光学レンズ62の回転軸を中心として所定角度ずつ移動していく。
The correlation between the interference signal and the position information of the measurement position can be performed as follows.
First, the number of measurements per rotation of the optical lens 62 is determined from the rotation speed of the optical lens 62 and the cycle for sweeping the frequency of the measurement light L1. Assuming that the rotation of the optical lens 62 and the number of acquisitions of interference signals, that is, the cycle of the measurement light L1 are constant, the measurement position by the measurement light L1 moves by a predetermined angle around the rotation axis of the optical lens 62. Go.

干渉信号を取得した位置が所定角度ずつ移動するため、それぞれの干渉信号の測定位置にライン番号mを対応付けることができる。例えば、光学レンズ62が1回転する間に干渉信号を1024回取得するものとすると、m=1〜1024のライン番号を、干渉信号の取得位置(測定位置)として割り当てることができる。なお、光学レンズ62は回転しているため、m=1024の測定位置とm=1の測定位置とは隣接する。測定位置の位置情報が対応付けられた干渉信号は、A/D変換手段82へ送られる。   Since the position where the interference signal is acquired moves by a predetermined angle, the line number m can be associated with the measurement position of each interference signal. For example, if the interference signal is acquired 1024 times during one rotation of the optical lens 62, line numbers m = 1 to 1024 can be assigned as the acquisition position (measurement position) of the interference signal. Since the optical lens 62 is rotating, the measurement position of m = 1024 and the measurement position of m = 1 are adjacent to each other. The interference signal associated with the position information of the measurement position is sent to the A / D conversion means 82.

A/D変換手段82は、干渉信号取得手段80で測定位置の位置情報と対応つけられたアナログ信号として出力されている干渉信号をデジタル信号に変換する。デジタル変換された干渉信号は、断層情報生成手段84へ送られる。   The A / D conversion unit 82 converts the interference signal output as an analog signal associated with the position information of the measurement position by the interference signal acquisition unit 80 into a digital signal. The digitally converted interference signal is sent to the tomographic information generation means 84.

断層情報生成手段84は、A/D変換手段82でデジタル信号に変換された干渉信号に対しFFT(高速フーリエ変換)処理を行い、周波数成分と強度との関係の情報を取得し、取得した情報を処理することで、各測定位置における深さ方向の断層画像を生成する。   The tomographic information generation unit 84 performs FFT (Fast Fourier Transform) processing on the interference signal converted into a digital signal by the A / D conversion unit 82, acquires information on the relationship between the frequency component and the intensity, and acquires the acquired information. To generate a tomographic image in the depth direction at each measurement position.

断層情報生成手段84における画像の生成は、「武田 光夫、「光周波数走査スペクトル干渉顕微鏡」、光技術コンタクト、2003、Vol41、No7、p426−p432」に記載の技術を用いて行うことができる。簡単に説明すれば、次のとおりである。   The generation of the image in the tomographic information generation means 84 can be performed using the technique described in “Mitsuo Takeda,“ Optical Frequency Scanning Spectrum Interference Microscope ”, Optical Technology Contact, 2003, Vol41, No7, p426-p432”. The following is a brief description.

測定光L1が測定対象Sに照射されたとき、測定対象Sの各深さからの反射光L3と参照光L2とがいろいろな光路長差をもって干渉しあう際の各光路長差lに対する干渉縞の光強度をS(l)とすると、干渉光検出部20において検出される干渉信号の光強度I(k)は、
I(k)=∫ S(l)[1+cos(kl)]dl
で表される。ここで、kは波数、lは光路長差である。上式は波数k=ω/cを変数とする光周波数領域のインターフェログラムとして与えられていると考えることができる。このため、断層情報生成手段84において、干渉光検出部20で検出したスペクトル干渉縞に高速フーリエ変換を施し、干渉光L4の光強度S(l)を決定することにより、測定対象Sの測定開始位置からの距離情報と反射強度情報とを取得し、断層画像を生成することができる。
When the measurement light L1 is irradiated onto the measurement object S, interference fringes with respect to each optical path length difference l when the reflected light L3 from the depth of the measurement object S and the reference light L2 interfere with each other with various optical path length differences. Is S (l), the light intensity I (k) of the interference signal detected by the interference light detector 20 is
I (k) = ∫ 0 S (l) [1 + cos (kl)] dl
It is represented by Here, k is the wave number, and l is the optical path length difference. It can be considered that the above equation is given as an interferogram in the optical frequency domain with the wave number k = ω / c as a variable. For this reason, the tomographic information generation means 84 performs the fast Fourier transform on the spectral interference fringes detected by the interference light detection unit 20, and determines the light intensity S (l) of the interference light L4, thereby starting the measurement of the measurement object S. The distance information from the position and the reflection intensity information can be acquired and a tomographic image can be generated.

断層画像生成手段86は、断層情報生成手段84で生成された断層画像が虚像を含んでいる場合には、その虚像を判別して取り除き、実像を表す断層画像に補正する。この補正方法については、後に詳述する。   If the tomographic image generated by the tomographic information generating unit 84 includes a virtual image, the tomographic image generating unit 86 determines and removes the virtual image and corrects it to a tomographic image representing a real image. This correction method will be described in detail later.

また、断層画像生成手段86は、断層情報生成手段84により生成された各測定位置における断層画像に対し、対数変換、ラジアル変換を施し、ライン番号順に配置し、光学レンズの回転中心を中心とした円形の画像とする。断層画像生成手段86では、ゼロパス位置の数に対応する複数の断層画像が生成される。   The tomographic image generation unit 86 performs logarithmic conversion and radial conversion on the tomographic image at each measurement position generated by the tomographic information generation unit 84, arranges them in the order of line numbers, and centers on the rotation center of the optical lens. Let it be a circular image. The tomographic image generation means 86 generates a plurality of tomographic images corresponding to the number of zero path positions.

画像合成手段88は、断層画像生成手段86で得られた複数の断層画像を合成して、1つの合成画像を生成する。   The image synthesizing unit 88 synthesizes a plurality of tomographic images obtained by the tomographic image generating unit 86 to generate one synthesized image.

画像合成手段88による画像合成方法は、各ゼロパス位置について得られた各画像のうち、そのゼロパス位置から、測定対象とする側の次のゼロパス位置までの環状の領域を画像採用域として、ゼロパス位置が異なる複数の画像の各画像採用域を取り出して合成する方法が挙げられる。例えば、測定範囲をn等分割して、n個のゼロパス位置に切り替えてn個の画像を取得したときであれば、各ゼロパス位置から測定範囲の1/nの範囲を、画像採用域とする。このように、ゼロパス位置近傍の領域を画像採用域として合成画像を生成することで、全体が高解像な断層画像を得ることができる。   The image composition method by the image composition means 88 is based on the fact that, among the images obtained for each zero-pass position, an annular area from the zero-pass position to the next zero-pass position on the measurement target side is used as the image adoption area. A method of extracting and synthesizing each image adoption area of a plurality of images having different values. For example, if the measurement range is divided into n equal parts and switched to n zero-pass positions and n images are acquired, the range 1 / n of the measurement range from each zero-pass position is set as the image adoption area. . Thus, by generating a composite image using an area in the vicinity of the zero-pass position as an image adoption area, a tomographic image having a high resolution as a whole can be obtained.

後述するように、図6(A)は、ゼロパス位置Z1(測定範囲の外側の位置)で取得された断層画像を示す模式図であり、Z1〜Z5は切り替えたゼロパス位置を、A1〜A4は、ゼロパス位置Z1〜Z4で取得した画像における画像採用域を示している。この例では、画像合成手段88は、最も奥側(最外側)のゼロパス位置Z1で得られた画像のうちの画像エリアA1と、Z1よりも1つ手前側(内側)のゼロパス位置Z2で得られた画像のうちの画像エリアA2と、Z2よりも1つ手前側(内側)のゼロパス位置Z3で得られた画像のうちの画像エリアA3と、Z3よりも1つ手前側(内側)のゼロパス位置Z4で得られた画像のうちの画像エリアA4とを、ゼロパス位置Z2〜Z4で合わせて合成画像を生成する。   As will be described later, FIG. 6A is a schematic diagram showing a tomographic image acquired at the zero-pass position Z1 (position outside the measurement range), Z1-Z5 are the switched zero-pass positions, and A1-A4 are The image adoption area in the image acquired at the zero-pass positions Z1 to Z4 is shown. In this example, the image synthesizing unit 88 obtains the image area A1 in the image obtained at the innermost (outermost) zero-pass position Z1 and the zero-pass position Z2 one front (inner) from Z1. Among the obtained images, the image area A2 and the zero pass on the front side (inside) of the image area A3 and the front side (inside) of Z3 of the image obtained at the zero pass position Z3 on the front side (inside) of Z2. The composite image is generated by combining the image area A4 in the image obtained at the position Z4 with the zero-pass positions Z2 to Z4.

それぞれの画像における画像採用域の幅は、固定値として設定されていてもよいし、測定範囲(画像の範囲)および分割数(画像数)に応じて、画像合成手段88が自動的に算出して設定してもよい。また、画像採用域の幅は、その画像のゼロパス位置から測定範囲の反対側の縁部までの間で、任意に変更できるようにするのが好ましい。例えば、操作部36からの入力により、各画像の採用域の幅を設定および変更できるようにしてもよい。   The width of the image adoption area in each image may be set as a fixed value, or automatically calculated by the image composition means 88 according to the measurement range (image range) and the number of divisions (number of images). May be set. In addition, it is preferable that the width of the image adoption area can be arbitrarily changed between the zero-pass position of the image and the edge on the opposite side of the measurement range. For example, the width of the adoption area of each image may be set and changed by input from the operation unit 36.

画像採用域の境界領域は、幅を持たせ、境界領域の両画像に重み付けをしてつなぎ合わせるようにしてもよい。また、例えば、奥側(外側)のゼロパス位置で得られた各画像について、ゼロパス位置から手前側(内側)全体を画像採用域とし、すなわち、取得した画像の測定対象とする側の全範囲を用い、重み付けをして合成してもよい。これらの条件の設定も、操作部36から任意に、または選択的に行えるようにすればよい。   The boundary area of the image adoption area may have a width, and both images in the boundary area may be weighted and connected. In addition, for example, for each image obtained at the zero-pass position on the back side (outside), the entire front side (inside) from the zero-pass position is set as the image adoption area, that is, the entire range on the measurement target side of the acquired image Use and weighting may be combined. These conditions may be set arbitrarily or selectively from the operation unit 36.

なお、複数の断層画像は、取得された時がわずかに異なるので、各画像間には若干の変動が含まれると考えられる。そのため、画像合成手段88は、各画像の縮尺を合わせることによりその変動等を補正して、画像合成を行うのが好ましい。   It should be noted that since the plurality of tomographic images are slightly different when acquired, it is considered that there is some variation between the images. Therefore, it is preferable that the image composition unit 88 performs image composition by correcting the variation and the like by adjusting the scale of each image.

画質補正手段90は、断層画像に対し、鮮鋭化処理、平滑化処理等を施すことにより画質を補正する。画質補正手段90は、画質補正が施された断層画像を表示部24に送信する。   The image quality correction unit 90 corrects the image quality by performing sharpening processing, smoothing processing, and the like on the tomographic image. The image quality correction unit 90 transmits the tomographic image subjected to the image quality correction to the display unit 24.

画質補正手段90から表示部24への断層画像の送信タイミングは、特に限定されず、1ラインの処理が終わる毎に表示部24へ送信し、表示部24において、1ライン毎に書き換えて表示させてもよいし、全ラインの処理、すなわち光学レンズ62を1周させて取得した全画像の処理が終了し、1枚の円形の断層画像が形成された段階で表示部24へ送信してもよい。   The transmission timing of the tomographic image from the image quality correction means 90 to the display unit 24 is not particularly limited, and is transmitted to the display unit 24 every time one line processing is completed, and the display unit 24 rewrites and displays each line. Alternatively, the processing of all lines, that is, the processing of all images acquired by rotating the optical lens 62 once, is completed, and it may be transmitted to the display unit 24 when one circular tomographic image is formed. Good.

表示部24は、CRTやLCD等の表示装置であり、画質補正手段90から送信された断層画像を表示する。操作部36は、キーボードやマウス等の通常の入力手段を備える。また、表示部24に操作画面を表示し、操作部36として機能させてもよい。   The display unit 24 is a display device such as a CRT or LCD, and displays the tomographic image transmitted from the image quality correction unit 90. The operation unit 36 includes normal input means such as a keyboard and a mouse. Further, an operation screen may be displayed on the display unit 24 so as to function as the operation unit 36.

制御部32は、光路長調整部18および光路長切替部34を含め、光断層画像化装置10の各部を制御する。制御部32には、処理部22、表示部24、操作部36が接続されている。例えば、制御部32は、操作部36の入力手段から入力されたオペレータの指示に基づいて、光路長切替部34や光路長調整部18の動作を制御する。また、制御部32は、処理部22における処理条件の入力や、表示部24の表示設定の変更等を行う。   The control unit 32 controls each unit of the optical tomographic imaging apparatus 10 including the optical path length adjusting unit 18 and the optical path length switching unit 34. A processing unit 22, a display unit 24, and an operation unit 36 are connected to the control unit 32. For example, the control unit 32 controls operations of the optical path length switching unit 34 and the optical path length adjusting unit 18 based on an operator instruction input from the input unit of the operation unit 36. The control unit 32 also inputs processing conditions in the processing unit 22, changes display settings on the display unit 24, and the like.

また、制御部32は、光路長切替部34に設定されているゼロパス位置情報を取得して、処理部22の断層情報生成手段84に、そのゼロパス位置情報を供給する。   In addition, the control unit 32 acquires the zero-path position information set in the optical path length switching unit 34 and supplies the zero-path position information to the tomographic information generation unit 84 of the processing unit 22.

次に、光断層画像化装置10の作用について説明する。図5は、光断層画像取得装置10の処理部22における合成断層画像形成の処理フローを示す図である。また、図6(A)〜(E)は、切り替えを行った各ゼロパス位置における断層画像の表示例を示す模式図と、その1つの測定位置におけるFFT計算結果を示すグラフである。   Next, the operation of the optical tomographic imaging apparatus 10 will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating a processing flow of synthetic tomographic image formation in the processing unit 22 of the optical tomographic image acquisition apparatus 10. 6A to 6E are a schematic diagram illustrating a display example of a tomographic image at each zero-pass position where switching has been performed, and a graph illustrating an FFT calculation result at one measurement position.

光断層画像化装置10では、測定に先立ち、まず、ゼロパス位置の初期設定が行われる。ゼロパス位置の初期設定は、制御部32が光路長調整部18を制御することにより行う。本例では、測定範囲の最も手前側の位置として、プローブ外筒52の内部にゼロパスの初期位置を設定するものとする。制御部32は、図1の光路長調整部18において、ミラー移動機構72を駆動して、基台70を矢印A方向に移動させることにより、初期ゼロパス位置がプローブ外筒52の内部の所定位置となるように、光路長を調整する。   In the optical tomographic imaging apparatus 10, first, the zero pass position is initially set prior to measurement. The initial setting of the zero path position is performed by the control unit 32 controlling the optical path length adjustment unit 18. In this example, the initial position of the zero path is set inside the probe outer cylinder 52 as the position closest to the measurement range. The control unit 32 drives the mirror moving mechanism 72 in the optical path length adjustment unit 18 of FIG. 1 to move the base 70 in the direction of arrow A, so that the initial zero-pass position is a predetermined position inside the probe outer cylinder 52. The optical path length is adjusted so that

このゼロパスの初期設定のとき、光路長切替部34は、最も短い光路長(第5光路長とする。)が選択された状態としておく。この第5光路長が、測定対象Sの最も手前側に設定された初期ゼロパス位置(第5ゼロパス位置Z5とする。図6(A)および(E)参照。)に対応する。   At the initial setting of the zero path, the optical path length switching unit 34 keeps the state where the shortest optical path length (referred to as the fifth optical path length) is selected. This fifth optical path length corresponds to the initial zero-pass position (referred to as the fifth zero-pass position Z5, see FIGS. 6A and 6E) set on the most front side of the measuring object S.

第5ゼロパス位置Z5を設定した後、光プローブ16を被検体内に挿入して、被検体内の測定部位に光プローブ16が到達した後、測定を開始する。以下、図5に示すフローに沿って説明する。   After setting the fifth zero-pass position Z5, the optical probe 16 is inserted into the subject, and the measurement is started after the optical probe 16 reaches the measurement site in the subject. Hereinafter, it demonstrates along the flow shown in FIG.

まず、制御部32が光路長切替部34を制御して、最も長い光路長(第1光路長とする。)に切り替えることで、ゼロパス位置を、測定範囲の最も奥側のゼロパス位置Z1(第1ゼロパス位置Z1とする。図6(A)参照。)に切り替えて、光測定を行って、測定範囲の全域における測定部位の全体画像を取得する(ステップS11)。   First, the control unit 32 controls the optical path length switching unit 34 to switch to the longest optical path length (referred to as the first optical path length), thereby changing the zero path position to the deepest zero path position Z1 (the first optical path length). Switch to 1 zero-pass position Z1 (see FIG. 6A), and perform optical measurement to obtain an entire image of the measurement site in the entire measurement range (step S11).

ステップS11で取得された断層画像は、表示部24に表示される。ここで表示部24に表示される第1ゼロパス位置Z1にて取得した断層画像の模式図を、図6(A)の左図に示す。図6(A)の右図は、第1ゼロパス位置Z1で取得された、測定範囲全域における、回転走査方向の1つの測定位置であるライン112の信号強度の分布を示している。このグラフにおいて、第1ゼロパス位置Z1が、X軸の原点として示されている。第1ゼロパス位置Z1から中心に向かうにつれて、関心領域S5〜S3に対応するピークと、プローブ外筒52の外周S2および内周S1に対応するピークが、順に現れている。   The tomographic image acquired in step S11 is displayed on the display unit 24. A schematic diagram of the tomographic image acquired at the first zero-pass position Z1 displayed on the display unit 24 is shown in the left diagram of FIG. The right diagram in FIG. 6A shows the signal intensity distribution of the line 112 that is one measurement position in the rotational scanning direction over the entire measurement range, which is acquired at the first zero-pass position Z1. In this graph, the first zero-pass position Z1 is shown as the origin of the X axis. The peaks corresponding to the regions of interest S5 to S3 and the peaks corresponding to the outer circumference S2 and the inner circumference S1 of the probe outer cylinder 52 appear in order from the first zero-pass position Z1 toward the center.

次に、表示された全体画像に基づいて、オペレータによって、測定範囲の分割数n、すなわち測定範囲をいくつに分割して測定するかが入力されることで、制御部32が分割数nを取得し、処理部22へ送る(ステップS12)。ここでは一例として分割数n=4とし、分割幅を均等にして、測定範囲を4等分するものとする。   Next, based on the displayed whole image, the operator inputs the division number n of the measurement range, that is, the number of divisions of the measurement range, and the control unit 32 obtains the division number n. And sent to the processing unit 22 (step S12). Here, as an example, the division number n = 4, the division width is made equal, and the measurement range is equally divided into four.

処理部22は、カウンタiを0にセットし(ステップS13)、iが入力された分割数nに到達するまで、ゼロパス位置を内側に測定範囲の1/nずつ移動させて、断層画像を取得する(ステップS14〜S16)。具体的には、処理部22は、光路長切替部34を、第2ゼロパス位置Z2に対応する光路長(第2光路長という。)に切り替えて、ゼロパス位置を第1ゼロパス位置Z1から、1つ内側にあるゼロパス位置Z2(第2ゼロパス位置Z2という。)に切り替える。そして、第2ゼロパス位置Z2において、第1ゼロパス位置Z1と同様に断層画像を取得する。その後、カウンタiに1を加える。   The processing unit 22 sets the counter i to 0 (step S13), and acquires the tomographic image by moving the zero path position inward by 1 / n of the measurement range until i reaches the input division number n. (Steps S14 to S16). Specifically, the processing unit 22 switches the optical path length switching unit 34 to an optical path length corresponding to the second zero path position Z2 (referred to as a second optical path length), and changes the zero path position from the first zero path position Z1 to 1 Switching to the zero pass position Z2 (referred to as the second zero pass position Z2) located on the inner side. Then, a tomographic image is acquired at the second zero-pass position Z2 similarly to the first zero-pass position Z1. Thereafter, 1 is added to the counter i.

これをi=nとなるまで繰り返し、第2ゼロパス位置Z2よりも1つ内側のゼロパス位置Z3(第3ゼロパス位置Z3という。)、第3ゼロパス位置Z3よりも1つ内側のゼロパス位置Z4(第4ゼロパス位置Z4という。)についても同様に断層画像を取得する。   This is repeated until i = n, and the zero-pass position Z3 that is one inner side than the second zero-pass position Z2 (referred to as the third zero-pass position Z3) and the zero-pass position Z4 that is one inner side than the third zero-pass position Z3 (first Similarly, a tomographic image is acquired for 4 zero-pass position Z4).

最後に全体調整用として、最も手前側である第5ゼロパス位置Z5についても同様に断層画像を取得する。   Finally, a tomographic image is similarly acquired for the fifth zero-pass position Z5 that is closest to the front for overall adjustment.

第2ゼロパス位置Z2にて取得した断層画像の模式図を図6(B)の左図に示す。また、光プローブ16の中心から関心領域S5までのライン112の信号強度の分布を図6(B)の右側の模式的グラフに示す。ここで、第2ゼロパス位置Z2がX軸の原点として示され、第2ゼロパス位置Z2から中心に向かうにつれて、関心領域S4、S3に対応するピークと、プローブ外筒52の外周S2および内周S1に対応するピークが、順に現れている。   A schematic diagram of a tomographic image acquired at the second zero-pass position Z2 is shown in the left diagram of FIG. Further, the signal intensity distribution of the line 112 from the center of the optical probe 16 to the region of interest S5 is shown in the schematic graph on the right side of FIG. Here, the second zero-pass position Z2 is shown as the origin of the X axis, and as it goes from the second zero-pass position Z2 toward the center, the peaks corresponding to the regions of interest S4 and S3, the outer circumference S2 and the inner circumference S1 of the probe outer cylinder 52 are shown. Peaks corresponding to are appearing in order.

ここで、断層情報生成手段84において得られる信号強度は、干渉信号をFFT変換して得られたものであるため、ゼロパスの両側において、ゼロパス位置から等距離の位置について検出される干渉信号が、重ね合わさった情報として表れる。図6(B)の右図では、ライン112において、関心領域S5が、第2ゼロパス位置Z2の測定対象としない側(外側)の直近にあったため、関心領域S5に対応するピークが、関心領域S5aとして虚像となって現れている。   Here, since the signal intensity obtained in the tomographic information generation means 84 is obtained by performing FFT conversion on the interference signal, the interference signals detected at positions equidistant from the zero path position are present on both sides of the zero path. Appears as superimposed information. In the right diagram of FIG. 6B, since the region of interest S5 is in the immediate vicinity of the side not to be measured (outside) of the second zero-pass position Z2 in the line 112, the peak corresponding to the region of interest S5 is the region of interest. It appears as a virtual image as S5a.

第3ゼロパス位置Z3にて取得した断層画像の模式図である図6(C)、および第4ゼロパス位置Z4にて取得した断層画像の模式図である図6(D)においても、同様に、それぞれのゼロパス位置との関係で、虚像である関心領域S5a、S4a、S3aが現れている。   Similarly in FIG. 6C, which is a schematic diagram of a tomographic image acquired at the third zero-pass position Z3, and FIG. 6D, which is a schematic diagram of a tomographic image acquired at the fourth zero-pass position Z4, similarly. Regions of interest S5a, S4a, and S3a that are virtual images appear in relation to the respective zero-pass positions.

第5ゼロパス位置Z5にて取得した断層画像の模式図を図6(E)に示す。ここではゼロパス位置が最も手前側にあるため、ゼロパスの外側を測定対象としている。そのため、信号分布の模式図はちょうど第1ゼロパス位置Z1で取得した信号分布の模式図と反対となる。なお、ゼロパス位置がプローブのほぼ中心にあるため虚像は現れない。   A schematic diagram of a tomographic image acquired at the fifth zero-pass position Z5 is shown in FIG. Here, since the zero-pass position is closest to the front, the measurement object is outside the zero-pass. Therefore, the schematic diagram of the signal distribution is exactly opposite to the schematic diagram of the signal distribution acquired at the first zero path position Z1. Note that no virtual image appears because the zero-pass position is approximately at the center of the probe.

次に、処理部22は、断層画像生成手段86において、第2ゼロパス位置Z2〜第4ゼロパス位置Z4で取得された断層画像に現れている虚像の写り込みを除去する処理を行う。まず、ゼロパス位置Z5で最後に取得した、虚像の写り込みのない全体調整用の全体画像と、第2ゼロパス位置Z2〜第4ゼロパス位置Z4の各ゼロパス位置で取得した画像の、画像採用域とを比較し、実像部分を判定する(ステップS17)。   Next, the processing unit 22 performs a process in the tomographic image generation unit 86 to remove the reflection of the virtual image appearing in the tomographic images acquired at the second zero-pass position Z2 to the fourth zero-pass position Z4. First, an image adoption area of an overall image for overall adjustment that is finally captured at the zero-pass position Z5 and that does not include a virtual image, and an image acquired at each zero-pass position from the second zero-pass position Z2 to the fourth zero-pass position Z4, Are compared to determine the real image portion (step S17).

一例として、図6(C)に示す第3ゼロパス位置Z3の場合の実像部分の判定方法を図7に示す。第3ゼロパス位置Z3では、図7(A)に示すように、関心領域S4、S5に対応する干渉信号が虚像となり、関心領域S4a、S5aとなって現れている。第3ゼロパス位置Z3は、基準とする第1ゼロパス位置Z1から、ゼロパス位置がΔL2だけ移動しているので、図7(B)に示すように、移動量ΔL2分、干渉信号をオフセットする。そして、全体調整用である第5ゼロパス位置Z5の干渉信号の信号分布(図6(E)右図参照。)を、反転させて、図7(B)に重ねることで、干渉信号の信号分布の模式図上で、図7(C)に示すように、第5ゼロパス位置Z5の干渉信号と第3ゼロパス位置Z3の干渉信号とを比較することができる。   As an example, FIG. 7 shows a method for determining a real image portion in the case of the third zero-pass position Z3 shown in FIG. At the third zero-pass position Z3, as shown in FIG. 7A, interference signals corresponding to the regions of interest S4 and S5 become virtual images and appear as regions of interest S4a and S5a. Since the third zero-pass position Z3 has moved by ΔL2 from the reference first zero-pass position Z1, as shown in FIG. 7B, the interference signal is offset by the movement amount ΔL2. Then, the signal distribution of the interference signal at the fifth zero-pass position Z5 for overall adjustment (see the right figure in FIG. 6E) is inverted and superimposed on FIG. As shown in FIG. 7C, the interference signal at the fifth zero-pass position Z5 can be compared with the interference signal at the third zero-pass position Z3.

その結果、X軸の座標が一致しているピーク、すなわちプローブ内周S1、外周S2、関心領域S3は真信号であり、X軸の座標が一致していないピーク、すなわち関心領域S4a、S5aは偽信号であり虚像であると判定することができる。また、ピークが割れている部分は、真信号と偽信号が重なっているものと判定することができる。   As a result, the peaks where the X-axis coordinates coincide, that is, the probe inner circumference S1, the outer circumference S2, and the region of interest S3 are true signals, and the peaks where the X-axis coordinates do not coincide, ie, the regions of interest S4a and S5a are It can be determined to be a false signal and a virtual image. In addition, it can be determined that the portion where the peak is broken overlaps the true signal and the false signal.

実像部分の判定を行った後、図6(A)に示した各々の画像採用域A1〜A4において、前記ステップS17にて判定した実像部分の抽出を行い、虚像と重なっている部分を判定する(ステップS18)。次いで、虚像と重なっていると判定した部分について、他のゼロパス位置で取得した当該部分のデータで補完および補正する(ステップS19)。図7の例において、虚像と判定された関心領域S4a、S5aの信号周囲は重なっているので、当該関心領域S4a、S5aと重なっている部分について、任意の周辺領域を含めて補正対象とする。   After determining the real image portion, the real image portion determined in step S17 is extracted in each of the image adoption areas A1 to A4 shown in FIG. 6A to determine the portion overlapping the virtual image. (Step S18). Next, the portion determined to overlap the virtual image is complemented and corrected with the data of the portion acquired at the other zero-pass position (step S19). In the example of FIG. 7, since the signal surroundings of the regions of interest S4a and S5a determined to be virtual images overlap, a portion overlapping the regions of interest S4a and S5a is set as a correction target including an arbitrary peripheral region.

上記で実像部分の判定を行った図6(C)の例について、虚像と重なっている部分の補完および補正方法を、図8に示す。まず、図8(A)に示す元の干渉信号を、図8(B)に示すように、第3ゼロパス位置Z3の移動量ΔL2分オフセットする。次に、図8(C)に示すように、虚像と判定された関心領域S4a、S5aの信号を含む任意の周辺領域を含めた補正エリアTを設定する。そして、補正エリアTについて、他のゼロパス位置、例えば、図6(B)に示す第2ゼロパス位置Z2で取得した干渉信号をΔL1オフセットした図8(D)の、補正エリアTに相当する部分T2を抽出し、図8(E)に示すように、図8(D)のエリアT2の信号を用いて補正エリアTを補完し、補正エリアTの前後となめらかに繋がるよう補正を行う。   FIG. 8 shows a method for complementing and correcting a portion overlapping the virtual image in the example of FIG. 6C in which the real image portion is determined as described above. First, as shown in FIG. 8B, the original interference signal shown in FIG. 8A is offset by the movement amount ΔL2 of the third zero-pass position Z3. Next, as shown in FIG. 8C, a correction area T including an arbitrary peripheral region including signals of the regions of interest S4a and S5a determined as virtual images is set. For the correction area T, a portion T2 corresponding to the correction area T in FIG. 8D obtained by offsetting the interference signal acquired at another zero-pass position, for example, the second zero-pass position Z2 shown in FIG. 6B by ΔL1. 8E, as shown in FIG. 8E, the correction area T is complemented by using the signal of the area T2 in FIG. 8D, and correction is performed so that it is smoothly connected before and after the correction area T.

ここで、虚像と判定された関心領域S4a、S5aは、円周方向全てのラインに写り込んでいる訳ではなく、一部のラインについてのみ写り込みが生じている。従って、前記虚像と判定された関心領域と重なっている部分が存在するラインのみ、前記補正を行えばよい。例えば、第3ゼロパス位置Z3で取得した断層画像の模式図の、図9(A)に示すエリアA3aにのみ虚像が写り込んでいる場合には、エリアA3aを含むラインだけ、第2ゼロパス位置Z2で取得した断層画像の模式図の図9(B)に示すエリアA3bを用いて補完および補正をすればよい。   Here, the regions of interest S4a and S5a determined to be virtual images are not reflected in all the lines in the circumferential direction, but are reflected only in some lines. Therefore, it is only necessary to perform the correction only on a line where there is a portion overlapping the region of interest determined as the virtual image. For example, when a virtual image is reflected only in the area A3a shown in FIG. 9A in the schematic diagram of the tomographic image acquired at the third zero-pass position Z3, only the line including the area A3a is included in the second zero-pass position Z2. What is necessary is just to complement and correct | amend using area A3b shown to FIG. 9 (B) of the schematic diagram of the tomographic image acquired by (1).

これにより、虚像の写り込みの無いラインは高解像な断層画像が得られ、虚像の写り込みがあるラインも、虚像の写り込みの無いライン程よりわずかに低くなったとしても、全体として、高解像で虚像の写り込みのない断層画像を取得することができる。   As a result, a high-resolution tomographic image is obtained for a line without a virtual image reflection, and even if a line with a virtual image reflection is slightly lower than a line without a virtual image reflection, as a whole, It is possible to obtain a high-resolution tomographic image without a virtual image reflection.

ステップS19までで取得した、実像部分を抽出した各ゼロパス位置における画像採用域を、画像合成手段88にて合成する(ステップS20)。   The image composition area 88 synthesizes the image adoption area at each zero-pass position obtained by extracting the real image portion obtained up to step S19 (step S20).

ここでは一例として、画像を合成するために各ゼロパス位置の画像から、画像採用域を選択し合成を行ったが、各ゼロパス位置の画像全体に重み付けして全体の合成画像を取得してもよく、この場合は、補正エリアTに相当する補正エリアT2部分だけでなく、第2ゼロパス位置Z2で取得した補正エリアT2を含む全領域のデータを用いて補完してもよい。   Here, as an example, in order to synthesize an image, the image adoption area was selected from the images at each zero-pass position and synthesized, but the entire synthesized image may be obtained by weighting the entire image at each zero-pass position. In this case, not only the correction area T2 corresponding to the correction area T but also the data of the entire area including the correction area T2 acquired at the second zero-pass position Z2 may be used for complementation.

また、合成する画像採用域は重畳してもよく、例えば、第3ゼロパス位置Z3で取得される断層画像のエリアA3は、第2ゼロパス位置Z2においても取得されているので、両ゼロパス位置の断層画像を用いて合成断層画像を得ることができる。   In addition, the image adoption area to be combined may be overlapped. For example, the tomographic image area A3 acquired at the third zero-pass position Z3 is also acquired at the second zero-pass position Z2, so A composite tomographic image can be obtained using the image.

なお、上記では、実像判定を行うための比較断層画像として、最後に取得した第5ゼロパス位置Z5の断層画像を用いたが、最初に取得した第1ゼロパス位置Z1の断層画像を用いてもよい。また、断層画像を最も奥側の第1ゼロパス位置Z1から順に取得したが、最も内側の第5ゼロパス位置Z5から取得するものでもよい。また、上記では、ゼロパスの内側を画像採用域としたが、ゼロパスの外側を画像採用域としてもよい。   In the above description, the last acquired tomographic image at the fifth zero-pass position Z5 is used as the comparative tomographic image for performing the real image determination. However, the first acquired tomographic image at the first zero-pass position Z1 may be used. . Further, although the tomographic images are acquired sequentially from the innermost first zero pass position Z1, the tomographic images may be acquired from the innermost fifth zero pass position Z5. In the above description, the inside of the zero pass is the image adoption area, but the outside of the zero path may be the image adoption area.

次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本発明の第2実施形態は第1実施形態と同じ光断層画像化装置10により、ゼロパス位置を中間としたときに発生する虚像の検出方法および実像部分の判定方法が異なっている。図10は本第2実施形態における処理を表すフロー図であるが、第1実施形態とは、各ゼロパス位置における断層画像の取得(ステップS31〜S36)は同様であるので、その詳細な説明は省略する。以下、虚像の検出方法および実像部分の判定方法ついて説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment of the present invention is different from the optical tomographic imaging apparatus 10 of the first embodiment in a method for detecting a virtual image and a method for determining a real image portion that occur when the zero-pass position is in the middle. FIG. 10 is a flowchart showing processing in the second embodiment, but since the tomographic image acquisition (steps S31 to S36) at each zero-pass position is the same as that in the first embodiment, a detailed description thereof will be given. Omitted. Hereinafter, a virtual image detection method and a real image portion determination method will be described.

各ゼロパス位置で取得した画像間において、各関心領域に対応するピークは、前記第1実施形態で図6にて説明したように、ゼロパス位置の移動量に応じて移動する。図11(B)に示す第3ゼロパス位置Z3では、図11(A)に示す1つ前の第2ゼロパス位置Z2よりゼロパス位置が、手前側に移動する。そうすると、図11(B)右図に示すように、干渉信号のグラフでは見かけ上、真の信号である関心領域S1〜S3については奥側へと移動し、すなわちX軸の原点方向へ、ゼロパス位置の移動量、すなわちΔL2−ΔL1だけ移動する。   Between the images acquired at each zero-pass position, the peak corresponding to each region of interest moves according to the amount of movement of the zero-pass position as described in the first embodiment with reference to FIG. At the third zero-pass position Z3 shown in FIG. 11B, the zero-pass position moves to the near side from the second zero-pass position Z2 immediately before shown in FIG. Then, as shown in the right diagram of FIG. 11B, the regions of interest S1 to S3 that are the true signals apparently move to the back side in the interference signal graph, that is, the zero path toward the origin of the X axis. The position is moved by an amount of movement, that is, ΔL2−ΔL1.

しかし、偽の信号、すなわち虚像である関心領域S5aは、手前側へと移動し、X軸の原点から離れる方向へと移動している。このように、干渉信号のグラフ上で、ゼロパス位置の移動方向と逆方向に移動するピーク以外は、虚像として検出する(ステップS37)。
また、虚像である関心領域S4aは、干渉信号のグラフ上で、ゼロパス位置の移動方向と逆方向に移動してはいるが、移動量がΔL2−ΔL1と等しくなく、このような場合にも、ゼロパス位置を超え虚像として写り込んでいるピークとして検出する(ステップS37)。
このような虚像として検出したピークから実像部分を判定する。
However, the region of interest S5a, which is a false signal, that is, a virtual image, moves to the near side and moves in a direction away from the origin of the X axis. In this manner, on the interference signal graph, a peak other than the peak moving in the direction opposite to the moving direction of the zero path position is detected as a virtual image (step S37).
Further, the region of interest S4a, which is a virtual image, moves in the direction opposite to the movement direction of the zero-pass position on the interference signal graph, but the movement amount is not equal to ΔL2−ΔL1, and in such a case, A peak that is reflected as a virtual image beyond the zero-pass position is detected (step S37).
The real image portion is determined from the peak detected as such a virtual image.

実像部分の判定を行った後、各々の画像採用域において、前記ステップS37にて判定した実像部分の抽出を行い、虚像と重なっている部分を判定する(ステップS38)。虚像と判定された関心領域S4a、S5aの信号周囲は、実像と虚像が重なっているので、当該関心領域S4a、S5aと重なっている部分について、任意の周辺領域を含めて補正対象とし補完および補正を行う(ステップS38)。
ここで、虚像と重なっている部分の判定、並びに補完および補正方法の詳細については、前記第1実施形態と同様に行う。
After the real image portion is determined, the real image portion determined in step S37 is extracted in each image adoption area, and the portion overlapping the virtual image is determined (step S38). Since the real image and the virtual image overlap each other around the signal of the region of interest S4a and S5a determined as a virtual image, the portion overlapping the region of interest S4a and S5a is complemented and corrected including any peripheral region Is performed (step S38).
Here, the determination of the portion overlapping the virtual image and the details of the complement and correction methods are performed in the same manner as in the first embodiment.

ステップS38までで取得した、実像部分を抽出した各ゼロパス位置における画像採用域を、画像合成手段88にて合成する(ステップS39)。合成された断層画像は画質補正手段90に送られ、ラジアル処理、鮮鋭化処理等の、表示するための画像処理が施される。その後、表示部24に送られて表示される。
ここで、画像合成方法としては第1実施形態と同様、種々な方法を用いることで、全体として高解像な断層画像が得られる。
The image composition area 88 synthesizes the image adoption area at each zero-pass position obtained by extracting the real image portion obtained up to step S38 (step S39). The combined tomographic image is sent to the image quality correction unit 90 and subjected to image processing for display such as radial processing and sharpening processing. Then, it is sent to the display unit 24 and displayed.
Here, as in the case of the first embodiment, as the image synthesis method, various methods are used, whereby a high-resolution tomographic image as a whole can be obtained.

次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図12は、本発明の光断層画像化装置の第3実施形態の概略構成を模式的に示すブロック図である。図12に示す光断層画像化装置100は、図1の光断層画像化装置10に、さらにパラメータ記憶部38を追加したものであり、その他の構成は光断層画像化装置10と基本的に同様であるので、同様の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。以下、主に、光断層画像化装置100が光断層画像化装置10と異なる点について説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a block diagram schematically showing a schematic configuration of the third embodiment of the optical tomographic imaging apparatus of the present invention. An optical tomographic imaging apparatus 100 shown in FIG. 12 is obtained by adding a parameter storage unit 38 to the optical tomographic imaging apparatus 10 of FIG. 1 and other configurations are basically the same as those of the optical tomographic imaging apparatus 10. Therefore, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the detailed description is abbreviate | omitted. Hereinafter, the difference between the optical tomographic imaging apparatus 100 and the optical tomographic imaging apparatus 10 will be mainly described.

光断層画像化装置100には、制御部32に接続されたパラメータ記憶部38が設けられている。パラメータ記憶部38は、測定部位および関心領域に応じたゼロパスの位置パラメータを記憶する。   The optical tomographic imaging apparatus 100 is provided with a parameter storage unit 38 connected to the control unit 32. The parameter storage unit 38 stores a zero-pass position parameter corresponding to the measurement site and the region of interest.

光断層画像化装置100を医療用の装置とした場合、光プローブ16によって測定する部位(測定対象S)が、食道であるか、胃であるかなどのように異なる場合、主たる関心領域の表面からの深さは異なる。また、同じ測定部位であっても、目的や症状等によって、関心領域の深さは異なってくる。   When the optical tomographic imaging apparatus 100 is a medical apparatus, when the part (measurement target S) measured by the optical probe 16 is different, such as whether it is the esophagus or the stomach, the surface of the main region of interest The depth from is different. Even in the same measurement site, the depth of the region of interest varies depending on the purpose and symptoms.

上述したように、低コヒーレンス光によって断層画像の情報を取得するOCT装置では、ゼロパス位置に近い程、高解像な画像を得ることができ、ゼロパス位置から離れる程、画像が劣化する。したがって、関心領域について高解像な画像を得るための、測定範囲の切替数nは、それぞれの測定部位および関心領域によって異なることになる。   As described above, an OCT apparatus that acquires tomographic image information using low-coherence light can obtain a higher-resolution image as it is closer to the zero-pass position, and the image is degraded as it is farther from the zero-pass position. Therefore, the number n of measurement range switching for obtaining a high-resolution image of the region of interest varies depending on each measurement site and region of interest.

上記より、光断層画像化装置100では、それぞれの測定部位に対応して、各ゼロパス位置の位置パラメータおよび切替数nすなわち分割数nを予め設定し、パラメータ記憶部38に記憶させる。さらに、好ましくは、それぞれの測定部位について、関心領域の深さ範囲に応じた各ゼロパス位置パラメータおよび切替数nを、パラメータ記憶部38に記憶させる。   As described above, in the optical tomographic imaging apparatus 100, the position parameter and the switching number n, that is, the division number n of each zero path position are set in advance and stored in the parameter storage unit 38 corresponding to each measurement site. Furthermore, it is preferable that the parameter storage unit 38 stores each zero-pass position parameter and the switching number n corresponding to the depth range of the region of interest for each measurement site.

ゼロパス位置の位置パラメータとしては、例えば、ある測定部位、さらには、その関心領域の深さに応じて、その関心領域を測定するのに適した、ゼロパスの初期位置(第1基準位置)に対する各ゼロパス位置を設定しておいてもよいし、ゼロパスの初期位置(第1基準位置)とは反対側の、測定範囲の縁部(内縁部または外縁部)に設定されるゼロパス位置(第2基準位置)と、第1基準位置および第2基準位置(内縁部のゼロパス位置および外縁部のゼロパス位置)の間に設定するゼロパスの数とを設定しておいてもよい。   As the position parameter of the zero-pass position, for example, each measurement position and each of the zero-pass initial positions (first reference positions) suitable for measuring the region of interest according to the depth of the region of interest. A zero-pass position may be set, or a zero-pass position (second reference) set at the edge (inner edge or outer edge) of the measurement range on the opposite side of the initial zero-pass position (first reference position). Position) and the number of zero paths set between the first reference position and the second reference position (the zero path position of the inner edge and the zero path position of the outer edge) may be set.

また、光路長切替部34には、ゼロパス位置パラメータに対応する光路長の光路を複数用意し、パラメータおよび切替数nに応じて切り替え可能とする。あるいは、光路長切替部34を、ゼロパス位置パラメータおよび切替数nに応じて光路長を任意に切り替え可能な構成とする。   The optical path length switching unit 34 is provided with a plurality of optical paths having optical path lengths corresponding to the zero path position parameter, and can be switched according to the parameter and the number of switching n. Alternatively, the optical path length switching unit 34 is configured to be able to arbitrarily switch the optical path length according to the zero path position parameter and the switching number n.

光路長切替部34が任意に光路長を変更できる構成の場合には、パラメータ記憶部38に記憶されるパラメータを、オペレータが自由に設定できるようにしてもよい。また、単に、各ゼロパス位置の切り替え位置を段階的に用意するとともに、各位置に対応するパラメータおよび切替数nをパラメータ記憶部38に記憶させておき、オペレータが関心領域の深度の範囲を選択することで、各ゼロパス位置および切替数nを切り替えられるようにしてもよい。   When the optical path length switching unit 34 can arbitrarily change the optical path length, the parameters stored in the parameter storage unit 38 may be freely set by the operator. Further, the switching positions of the zero-pass positions are simply prepared in stages, and the parameters corresponding to the positions and the switching number n are stored in the parameter storage unit 38, and the operator selects the depth range of the region of interest. Thus, each zero path position and the switching number n may be switched.

図13を参照して、光断層画像化装置100における断層画像の形成方法を説明する。測定開始時、ゼロパス位置を測定範囲の最も奥側へ設定し、測定対象の全体画像を取得する(ステップS51)。オペレータより入力された、測定部位あるいは関心領域と、取得した全体画像に基づいて、パラメータ記憶部38より最適なパラメータおよび切替数nを取得する(ステップS52)。   A tomographic image forming method in the optical tomographic imaging apparatus 100 will be described with reference to FIG. At the start of measurement, the zero-pass position is set to the innermost side of the measurement range, and an entire image of the measurement target is acquired (step S51). Based on the measurement region or region of interest input by the operator and the acquired whole image, the optimal parameter and the switching number n are acquired from the parameter storage unit 38 (step S52).

その後、第1実施形態のステップS13〜S20に相当する処理を、ステップS53〜S60にて行うことで、パラメータ記憶部38から取得した切替数nの断層画像を合成した、高解像な断層画像を取得することができる。
あるいは、第2実施形態のステップS33〜S39に相当する処理を行って、パラメータ記憶部38から取得した切替数nの断層画像を合成した、高解像な断層画像を取得してもよい。
Thereafter, processing corresponding to steps S13 to S20 of the first embodiment is performed in steps S53 to S60, so that a high-resolution tomographic image obtained by synthesizing tomographic images of the number n of switching acquired from the parameter storage unit 38 is obtained. Can be obtained.
Alternatively, processing corresponding to steps S33 to S39 of the second embodiment may be performed to obtain a high-resolution tomographic image obtained by synthesizing the tomographic images of the switching number n acquired from the parameter storage unit 38.

このように、測定部位および関心領域によってパラメータおよび切替数nを保持することにより、測定部位および関心領域に応じて、容易にゼロパス位置を切り替えることができる。また、測定部位および関心領域を、測定中に変更する場合であっても、容易にゼロパス位置を切り替えることができ、測定を高速化できるとともに、光断層画像化装置の利便性をより一層向上させることができる。   Thus, by holding the parameter and the switching number n according to the measurement region and the region of interest, the zero-pass position can be easily switched according to the measurement region and the region of interest. Further, even when the measurement site and the region of interest are changed during measurement, the zero-pass position can be easily switched, the measurement can be speeded up, and the convenience of the optical tomographic imaging apparatus is further improved. be able to.

なお、上記では、好ましい形態として、参照光L2の光路長を切り替えることで、ゼロパス位置を切り替える形態について説明したが、測定光L1の光路長を切り替えて、ゼロパス位置を切り替えるようにすることも可能である。   In the above description, the preferred embodiment has been described in which the zero path position is switched by switching the optical path length of the reference light L2. However, it is also possible to switch the zero path position by switching the optical path length of the measurement light L1. It is.

以上、本発明の光断層画像形成方法および光断層画像化装置について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。   The optical tomographic image forming method and the optical tomographic imaging apparatus according to the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various types are possible without departing from the spirit of the present invention. Improvements and changes may be made.

本発明に係る光断層画像化装置の第1実施形態の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of an optical tomographic imaging apparatus according to the present invention. 光プローブの先端部を拡大して示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which expands and shows the front-end | tip part of an optical probe. (A)〜(C)は、光路長切替部の概略構成例を示す模式図である。(A)-(C) are schematic diagrams which show the example of schematic structure of an optical path length switching part. 処理部の一例の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of an example of a process part. 断層画像形成方法の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the tomographic image formation method. (A)〜(E)は、各ゼロパス位置における断層画像の表示例を示す説明図、および干渉信号にFFT処理して取得した計算結果の一例を示す模式的なグラフである。(A)-(E) are explanatory drawings which show the example of a display of the tomographic image in each zero path position, and a typical graph which shows an example of the calculation result acquired by carrying out FFT processing to the interference signal. (A)〜(C)は、偽信号の判定方法の一例を示す説明図である。(A)-(C) are explanatory drawings which show an example of the determination method of a false signal. (A)〜(E)は、実像部分の抽出方法の一例を示す説明図である。(A)-(E) is explanatory drawing which shows an example of the extraction method of a real image part. (A)および(B)は、補正エリアの一例を示す説明図である。(A) And (B) is explanatory drawing which shows an example of a correction area. 本発明に係る光断層画像化装置の第2実施形態の処理を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the process of 2nd Embodiment of the optical tomographic imaging apparatus which concerns on this invention. (A)および(B)は、偽信号の判定方法の他の例を示す説明図である。(A) And (B) is explanatory drawing which shows the other example of the determination method of a false signal. 本発明に係る光断層画像化装置の第2実施形態の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of 2nd Embodiment of the optical tomographic imaging apparatus which concerns on this invention. 図12の光断層画像化装置における断層画像形成方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the tomographic image formation method in the optical tomographic imaging apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10、100 光断層画像化装置
12 光源ユニット
14 分岐合波部
16 光プローブ
18 光路長調整部
20 干渉光検出部
22 処理部
24 表示部
26 回転駆動部
28 光ファイバカプラ
30a、30b 検出部
32 制御部
34 光路長切替部
36 操作部
38 パラメータ記憶部
40 半導体光増幅器
42 光分岐器
44 コリメータレンズ
46 回折格子素子
48 光学系
50 回転多面鏡(ポリゴンミラー)
52 プローブ外筒(シース)
54 キャップ
56 光ファイバ
58 フレキシブルシャフト
60 固定部材(スリーブ)
62 光学レンズ
64 第1光学レンズ
66 第2光学レンズ
68 反射ミラー
70 基台
72 ミラー駆動機構
80 干渉信号取得手段
82 A/D変換手段
84 断層情報生成手段
86 断層画像生成手段
88 画像合成手段
90 画質補正手段
S 測定対象
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 100 Optical tomographic imaging apparatus 12 Light source unit 14 Branching / multiplexing part 16 Optical probe 18 Optical path length adjustment part 20 Interference light detection part 22 Processing part 24 Display part 26 Rotation drive part 28 Optical fiber coupler 30a, 30b Detection part 32 Control Unit 34 optical path length switching unit 36 operation unit 38 parameter storage unit 40 semiconductor optical amplifier 42 optical splitter 44 collimator lens 46 diffraction grating element 48 optical system 50 rotating polygon mirror (polygon mirror)
52 Probe outer tube (sheath)
54 Cap 56 Optical fiber 58 Flexible shaft 60 Fixed member (sleeve)
62 optical lens 64 first optical lens 66 second optical lens 68 reflecting mirror 70 base 72 mirror drive mechanism 80 interference signal acquisition means 82 A / D conversion means 84 tomographic information generating means 86 tomographic image generating means 88 image synthesizing means 90 image quality Correction means S Measurement object

Claims (16)

波長掃引光源を用いた光断層画像測定による光断層画像形成方法であって、
測定深度方向の第1基準位置を測定範囲の内縁部または外縁部に設定し、
前記第1基準位置に対して測定深度がそれぞれ異なる複数の基準位置を設定し、
同一の測定対象について、前記第1基準位置および前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像を取得し、
前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像を取得した後、
前記複数の断層画像のそれぞれについて、前記断層画像の信号に含まれる、前記基準位置の反対側の領域の信号に基づく虚信号を判定し、
前記断層画像の信号から前記虚信号を除くことで実信号を得て、
前記断層画像の前記実信号によって前記複数の断層画像の実像画像を生成し、
前記複数の断層画像の前記実像画像を用いて、前記複数の断層画像の一部または全部の領域を合成して1の合成断層画像を形成する光断層画像形成方法。
An optical tomographic image forming method by optical tomographic image measurement using a wavelength swept light source,
Set the first reference position in the measurement depth direction to the inner edge or outer edge of the measurement range,
A plurality of reference positions each having a different measurement depth with respect to the first reference position;
For the same measurement object, obtain a plurality of tomographic images based on the first reference position and the plurality of reference positions,
After obtaining a plurality of tomographic images based on the plurality of reference positions,
For each of the plurality of tomographic images, determine an imaginary signal based on a signal in a region opposite to the reference position, which is included in the signal of the tomographic image,
Obtain the real signal by removing the imaginary signal from the tomographic image signal,
A real image of the plurality of tomographic images is generated according to the real signal of the tomographic image,
An optical tomographic image forming method for forming one combined tomographic image by combining a part or all of the plurality of tomographic images using the real image of the plurality of tomographic images.
前記複数の断層画像の合成は、各断層画像の前記基準位置の近傍の領域を含むように行われる請求項1に記載の光断層画像形成方法。 The synthesis of a plurality of tomographic images, the optical tomographic image forming method according to claim 1 dividing lines so as to include an area in the vicinity of the reference position of each tomographic image. 前記虚信号の判定は、前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像のそれぞれと、前記第1基準位置に基づく断層画像とを比較し、前記第1基準位置に基づく断層画像に無い信号を虚信号と判定することにより行う請求項1または2に記載の光断層画像形成方法。 The determination of the imaginary signal is performed by comparing each of a plurality of tomographic images based on the plurality of reference positions with a tomographic image based on the first reference position, and imagining a signal not present in the tomographic image based on the first reference position. The optical tomographic image forming method according to claim 1 , wherein the optical tomographic image forming method is performed by determining a signal. 前記虚信号の判定は、隣り合う前記基準位置に基づく2つの前記断層画像を比較し、前記基準位置の移動方向と同方向に前記基準位置の移動量の倍の量を移動する信号、または、前記基準位置の移動方向と逆方向に移動する信号以外の信号を、虚信号と判定することにより行う請求項1または2に記載の光断層画像形成方法。 For the determination of the imaginary signal, the two tomographic images based on the adjacent reference positions are compared, and a signal that moves twice the amount of movement of the reference position in the same direction as the movement direction of the reference position, or signals other than those moved in a direction opposite to the movement direction of the reference position, the optical tomographic image forming method according to claim 1 or 2 carried out by determining the imaginary signal. 前記複数の断層画像の一部または全部に重み付けをして合成する請求項1〜のいずれかに記載の光断層画像形成方法。 Optical tomographic image forming method according to any one of claims 1 to 4 is synthesized by a weighted part or all of the plurality of tomographic images. 前記合成断層画像に採用する前記断層画像の範囲は、測定対象に応じて任意に設定される請求項1〜のいずれかに記載の光断層画像形成方法。 The range of the tomographic image, an optical tomographic image forming method according to any one of claims 1 to 5, which is arbitrarily set in accordance with the measurement object to be adopted in the synthesis tomographic image. 前記複数の断層画像を取得する前記複数の基準位置の位置パラメータが、測定部位毎に予め記憶されており、入力された前記測定部位情報に対応する前記複数の基準位置の位置パラメータを読み出して、読み出した前記位置パラメータに基づいて前記複数の基準位置を設定する請求項1〜のいずれかに記載の光断層画像形成方法。 The position parameters of the plurality of reference positions for acquiring the plurality of tomographic images are stored in advance for each measurement site, and the position parameters of the plurality of reference positions corresponding to the input measurement site information are read out, optical tomographic image forming method according to any one of claims 1 to 6 for setting the plurality of reference positions based on the positional parameters read. 前記複数の基準位置は、測定範囲の外縁部または内縁部となる第2基準位置を含み、
前記位置パラメータとして、前記第2基準位置と、前記第1基準位置および前記第2基準位置の間に設定する前記基準位置の数とが記憶されている請求項に記載の光断層画像形成方法。
The plurality of reference positions include a second reference position that is an outer edge or an inner edge of the measurement range;
The optical tomographic image forming method according to claim 7 , wherein the second reference position and the number of the reference positions set between the first reference position and the second reference position are stored as the position parameters. .
波長掃引光源と、
前記波長掃引光源から射出された光を測定光と参照光に分岐する分岐部と、
前記分岐部からの前記測定光を測定対象に照射するとともに、その測定対象からの反射光を取得する測定部を、外筒に内包する光プローブと、
前記参照光の光路長を調整することにより、測定深度方向の第1基準位置を測定範囲の内縁部または外縁部に設定する光路長調整部と、
前記第1基準位置に対して測定深度が異なる複数の基準位置を与える複数の光路長が予め設定されており、前記光路長調整部によって調整された前記参照光の光路長または前記反射光の光路長を変更して、前記第1基準位置および前記複数の基準位置のいずれかに切り替える光路長切替部と、
前記測定部による測定中に、前記測定部の回転走査周期または平面走査周期と同期させて、前記第1基準位置および前記複数の基準位置のいずれかに切り替えるように前記光路長切替部を制御する制御部と、
前記光路長調整部および前記光路長切替部の下流側に配置され、前記測定部で取得された反射光と前記参照光とを合波して干渉光を生成する合波部と、
前記合波部で生成された前記干渉光を干渉信号として検出する干渉光検出部と、
前記干渉光検出部で検出された前記干渉信号から、前記光路長切替部において切り替えた前記第1基準位置および前記複数の基準位置のそれぞれに基づく複数の断層画像を生成する断層画像生成部と、
前記断層画像生成部において取得された前記複数の断層画像の一部または全部の領域を合成して1の合成断層画像を形成する画像合成部とを有し、
前記断層画像生成部は、前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像のそれぞれにおいて、前記断層画像の信号に含まれる、前記基準位置の反対側の領域の信号に基づく虚信号を判定し、前記断層画像の信号から前記虚信号を除いた実信号によって実像画像を生成し、
前記画像合成部は、前記断層画像生成部で生成された、前記複数の断層画像の前記実像画像を用いて、前記複数の断層画像を合成することを特徴とする光断層画像化装置。
A wavelength swept light source;
A branching unit for branching light emitted from the wavelength swept light source into measurement light and reference light;
While irradiating the measurement light from the branch part to the measurement object, and a measurement part for acquiring the reflected light from the measurement object, an optical probe including in an outer cylinder,
An optical path length adjustment unit that sets the first reference position in the measurement depth direction at the inner edge or outer edge of the measurement range by adjusting the optical path length of the reference light;
A plurality of optical path lengths giving a plurality of reference positions having different measurement depths with respect to the first reference position are preset, and the optical path length of the reference light or the optical path of the reflected light adjusted by the optical path length adjustment unit An optical path length switching unit that changes the length and switches to one of the first reference position and the plurality of reference positions;
During the measurement by the measurement unit, the optical path length switching unit is controlled to switch to one of the first reference position and the plurality of reference positions in synchronization with the rotational scanning period or the planar scanning period of the measurement unit. A control unit;
A multiplexing unit that is arranged downstream of the optical path length adjustment unit and the optical path length switching unit, and combines the reflected light acquired by the measurement unit and the reference light to generate interference light;
An interference light detection unit that detects the interference light generated by the multiplexing unit as an interference signal;
A tomographic image generator that generates a plurality of tomographic images based on each of the first reference position and the plurality of reference positions switched in the optical path length switching unit from the interference signal detected by the interference light detection unit;
It possesses an image combining unit which forms a composite tomographic image of 1 by combining a part or all of the areas of the acquired plurality of tomographic images in the tomographic image generating unit,
The tomographic image generation unit determines an imaginary signal based on a signal in a region opposite to the reference position, which is included in the signal of the tomographic image, in each of a plurality of tomographic images based on the plurality of reference positions, A real image is generated by a real signal obtained by removing the imaginary signal from the signal of the tomographic image,
The image synthesizing section, generated by the tomographic image generating unit, by using the real image of the plurality of tomographic images, the optical tomographic imaging apparatus characterized by combining the plurality of tomographic images.
前記画像合成部は、各断層画像の前記基準位置の近傍の領域を含むように前記複数の断層画像を合成する請求項に記載の光断層画像化装置。 The optical tomographic imaging apparatus according to claim 9 , wherein the image synthesizing unit synthesizes the plurality of tomographic images so as to include an area in the vicinity of the reference position of each tomographic image. 前記断層画像生成部は、前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像のそれぞれと、前記第1基準位置に基づく断層画像とを比較し、前記第1基準位置に基づく断層画像に無い信号を虚信号と判定することにより、前記虚信号を判定する請求項9または10に記載の光断層画像化装置。 The tomographic image generation unit compares each of the plurality of tomographic images based on the plurality of reference positions with the tomographic image based on the first reference position, and generates a signal that is not present in the tomographic image based on the first reference position. The optical tomographic imaging apparatus according to claim 9 or 10 , wherein the imaginary signal is determined by determining a signal. 前記断層画像生成部は、隣り合う前記基準位置に基づく2つの前記断層画像を比較し、前記基準位置の移動方向と同方向に前記基準位置の移動量の倍の量を移動する信号、または、前記基準位置の移動方向と逆方向に移動する信号以外の信号を、虚信号と判定することにより、前記虚信号を判定する請求項9または10に記載の光断層画像化装置。 The tomographic image generation unit compares two tomographic images based on the adjacent reference positions, and a signal for moving an amount twice the amount of movement of the reference position in the same direction as the movement direction of the reference position, or The optical tomographic imaging apparatus according to claim 9 or 10 , wherein the imaginary signal is determined by determining a signal other than a signal moving in a direction opposite to the moving direction of the reference position as a imaginary signal. 前記画像合成部は、前記複数の断層画像の一部または全部に重み付けをして合成する請求項9〜12のいずれかに記載の光断層画像化装置。 The optical tomographic imaging apparatus according to any one of claims 9 to 12 , wherein the image synthesizing unit weights and synthesizes some or all of the plurality of tomographic images. 前記合成断層画像に採用する前記断層画像の範囲は、測定対象に応じて任意に設定される請求項9〜13のいずれかに記載の光断層画像化装置。 The optical tomographic imaging apparatus according to any one of claims 9 to 13 , wherein a range of the tomographic image adopted for the synthetic tomographic image is arbitrarily set according to a measurement target. さらに、測定部位毎に予め設定された前記複数の基準位置の位置パラメータを記憶するパラメータ記憶部を有し、
前記制御部は、入力された測定部位情報に応じて前記パラメータ記憶部から前記複数の基準位置の位置パラメータを読み出して、読み出した前記位置パラメータに応じて前記光路長切替部を切り替える請求項9〜14のいずれかに記載の光断層画像化装置。
Furthermore, it has a parameter storage unit for storing position parameters of the plurality of reference positions set in advance for each measurement site,
Wherein the control unit reads the position parameter of the plurality of reference positions from the parameter storage unit in response to the measurement site information input, claim 9 for switching the optical path length switch unit in response to said position parameters read The optical tomographic imaging apparatus according to any one of 14 .
前記複数の基準位置は、測定範囲の外縁部または内縁部となる第2基準位置を含み、
前記パラメータ記憶部は、前記位置パラメータとして、前記第2基準位置と、前記第1基準位置および前記第2基準位置の間に設定する前記基準位置の数とを記憶する請求項15に記載の光断層画像化装置。
The plurality of reference positions include a second reference position that is an outer edge or an inner edge of the measurement range;
The light according to claim 15 , wherein the parameter storage unit stores, as the position parameter, the second reference position and the number of the reference positions set between the first reference position and the second reference position. Tomographic imaging device.
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