JP6712106B2 - 光干渉断層画像生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光干渉断層画像生成装置に係り、特に、利用者によって把持されたプローブのノズル先端を測定対象に向けて測定対象の内部情報を測定する光干渉断層画像生成装置に関する。

従来、利用者によって把持されたプローブのノズル先端を測定対象に向けて測定対象の内部情報を測定する光干渉断層画像生成装置が知られている（特許文献１参照）。この光干渉断層画像生成装置では、低解像度の光干渉断層画像を表示するプレビューモードにおいて、利用者が把持したプローブのノズル先端を測定対象に向けて動かせば、それに追随した光干渉断層画像や３Ｄ画像がリアルタイムの動画として表示される。また、高解像度の光干渉断層画像を表示する測定モードにおいて、利用者は、手振れ防止等のため、把持したプローブのノズル先端を測定対象に対して当接させる。

特許文献１には、光干渉断層画像生成装置が断層画像を生成し、さらに、測定対象の内部情報に係る３次元情報を取得する手順が開示されている。また、所定の断層面に関しての断層画像と、この元の断層面とは９０度ずれた断層面に関しての断層画像とを表示するモニタ画面が開示されている。この手順によれば、例えば測定対象を深さ方向に向かって横にスライスするような断層面に関しての多数の断層画像を取得している場合、これら横スライスの断層画像を縦方向に重ねることで、測定対象の内部情報に係る３次元情報を取得できる。さらに、この取得した測定対象の内部情報に係る３次元情報を深さ方向に向かって縦方向にスライスすると、元の断層面とは９０度ずれた断層面の断層画像を生成することができる。

特開２０１２−２１１７９７号公報

しかしながら、従来の光干渉断層画像生成装置には、画像の手振れ対策に改良の余地があった。

そこで、本発明では、手振れによる画像の乱れを低減できる光干渉断層画像生成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本願発明者は、利用者によって把持されたプローブのノズル先端を測定対象に向けて測定対象の内部情報を測定する光干渉断層画像生成装置において種々検討を行った。その結果、手振れによる画像の乱れと測定対象の内部情報に係る３次元情報を取得する方法との間に密接な関係があることを見出した。例えば測定対象を深さ方向に向かって横にスライスするような断層面に関しての多数の断層画像を取得している場合、元の断層面とは９０度ずれた断層面に関しての断層画像を生成するのに要する時間は、元の断層面に関しての断層画像を生成するのに要する時間に比べて長時間となるため、手振れの影響が大きくなる。

そこで、本発明に係る光干渉断層画像生成装置は、グリップ部及びノズルを有し、前記グリップ部及び前記ノズルの一方の側から入射する光を時分割駆動によって位置をずらしながら他方の側に反射する２次元走査機構を内蔵したプローブと、光源から射出された光を測定光と参照光とに分割し、前記測定光が前記プローブを介して照射された測定対象から反射して戻ってきた散乱光と前記参照光とを干渉させた干渉光を検出する光学ユニットと、光軸を直交する方向に変換する斜鏡を備えて前記プローブのノズルの先端部に装着され前記測定対象である臼歯に前記斜鏡を当接させて患者の口腔に挿入される支持体と、を備え、術者によって把持された前記プローブを介して前記光源からの光を前記斜鏡が当接した臼歯の咬合面から深さ方向に照射したときに時系列に取得される前記干渉光の検出信号から３次元の光干渉断層画像を生成する光干渉断層画像生成装置であって、前記２次元走査機構によって前記臼歯の咬合面において前記支持体を挿入する方向に直交する方向である横方向に平行に走査させる第１動作モードと、前記臼歯の咬合面において前記支持体を挿入する方向である縦方向に平行に走査させる第２動作モードと、を切り替える制御手段を備え、歯列に直交する臼歯断面の断層画像を撮影する際に、前記２つの動作モードのうち、前記断層画像を生成するのに要する時間が短い前記第２動作モードを選択して、前記断層画像の手振れによる画像の乱れが低減できるように構成したことを特徴とする。

かかる構成によれば、光干渉断層画像生成装置は、光照射面において走査させる向きが互いに９０度ずれた２つの動作モードを切り替えることで、互いに９０度ずれた２種類の断層面に関しての断層画像を短時間に取得することができる。ここで、第１動作モードでは、測定対象を第２方向にスライスするような断層面に関しての断層画像を生成するのに要する時間は、第１方向にスライスするような断層面に関しての断層画像を生成するのに要する時間に比べて長時間となる。一方、第２動作モードにおいて測定対象を第２方向にスライスするような断層面に関しての断層画像を生成するのに要する時間は、第１動作モードにおいて第１方向にスライスするような断層面に関しての断層画像を生成するのに要する時間と同じ時間となる。したがって、表示しようとする断層面に関しての断層画像を生成するのに要する時間が短い動作モードを選択すれば、当該表示しようとする断層面に関しての断層画像の手振れによる画像の乱れを低減できる。
また、かかる構成によれば、術者が把持したプローブのノズルの先端部に装着された支持体を患者の口腔に挿入し、臼歯に斜鏡を当接させることで、光干渉断層画像生成装置の光源からの光を臼歯の上面から深さ方向に照射できる。これにより、臼歯の深さ方向の断層面に関して、手振れによる画像の乱れが低減された断層画像を取得することができる。

また、本発明に係る光干渉断層画像生成装置は、前記２次元走査機構が、回転軸が互いに直交した２つのガルバノミラーで構成されていることが好ましい。

かかる構成によれば、光干渉断層画像生成装置は、２つのガルバノミラーの僅かな回転動作及び停止動作を光源の掃引速度に同期させて高速に行わせることができるので、表示しようとする断層面に関しての断層画像の手振れによる画像の乱れを低減できる。

本発明によれば、光干渉断層画像生成装置は、手振れによる画像の乱れを低減できる。

本発明の実施形態に係る光干渉断層画像生成装置を模式的に示す構成図である。 プローブを示す図であり、（ａ）はプローブの主要部を示す側面図、（ｂ）はプローブ先端の支持体の拡大斜視図、（ｃ）は支持体の拡大中央縦断面図である。 プローブの内部におけるレーザ光の光路の概略図である。 ２次元走査の説明図であって、光照射方向と測定対象の向きとの関係を示す図である。 ２次元走査の説明図であって、光照射面において横方向に平行に走査させる第１動作モードと光干渉断層画像との関係を示す図である。 ２次元走査の説明図であって、光照射面において縦方向に平行に走査させる第２動作モードと光干渉断層画像との関係を示す図である。 ２次元走査の説明図であって、（ａ）は測定対象である臼歯と第１動作モードにおける走査方向との関係、（ｂ）は臼歯と第２動作モードにおける走査方向との関係をそれぞれ示している。 ２次元走査の説明図であって、（ａ）は第１動作モードにおける斜鏡の反射面上の走査、（ｂ）は第１動作モードにおける臼歯上の走査、（ｃ）は第２動作モードにおける斜鏡の反射面上の走査、（ｄ）は第２動作モードにおける臼歯上の走査をそれぞれ示している。

本発明に係る光干渉断層画像生成装置を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、光干渉断層画像生成装置１は、光学ユニット１０と、プローブ３０と、制御ユニット５０と、を主に備え、時系列に取得される干渉光の検出信号から光干渉断層画像を生成するものである。

光学ユニット１０は、一般的な光コヒーレンストモグラフィの各方式が適用可能な光源、光学系、検出部を備えている。図１に示すように、光学ユニット１０は、測定対象２００にレーザ光を周期的に照射する光源１１と、測定対象２００の内部情報を検出するディテクタ２３と、光源１１とディテクタ２３との間の光路中に設けられた光ファイバや各種光学部品等を備えている。光源１１としては、例えばＳＳ−ＯＣＴ（Swept Source Optical Coherence Tomography）方式のレーザ光出力装置を用いることができる。測定対象（被写体）２００は例えば歯牙であるものとする。

ここで、光学ユニット１０の概略を説明する。
光源１１から射出された光は、光分割手段であるカップラ１２により、測定光と参照光とに分けられる。測定光は、サンプルアーム１３のサーキュレータ１４からプローブ３０に入射する。この測定光は、プローブ３０のシャッタ３１が開放状態のときに、コリメータレンズ３２、２次元走査機構３３を経て集光レンズ３４によって測定対象２００に集光され、そこで散乱、反射した後に再び集光レンズ３４、２次元走査機構３３、コリメータレンズ３２を経てサンプルアーム１３のサーキュレータ１４に戻る。戻ってきた測定光はカップラ１６を介してディテクタ２３に入力する。

一方、カップラ１２により分離された参照光は、レファレンスアーム１７のサーキュレータ１８からコリメータレンズ１９を経て集光レンズ２０によってレファレンスミラー２１に集光され、そこで反射した後に再び集光レンズ２０、コリメータレンズ１９を経てサーキュレータ１８に戻る。戻ってきた参照光はカップラ１６を介してディテクタ２３に入力する。つまり、カップラ１６が、測定対象２００で散乱、反射して戻ってきた測定光と、レファレンスミラー２１で反射した参照光とを合波するので、合波により干渉した光（干渉光）をディテクタ２３が測定対象２００の内部情報として検出することができる。なお、サンプルアーム１３の偏光コントローラ１５、及び、レファレンスアーム１７の偏光コントローラ２２は、それぞれ、プローブ３０を含む光干渉断層画像生成装置１内部に生じた偏光を、より偏光の少ない状態に戻すために設置されている。

プローブ３０は、レーザ光を２次元走査する２次元走査機構３３を含み、光学ユニット１０からのレーザ光を測定対象２００に導くと共に、測定対象２００で反射した光を光学ユニット１０に導くものである。プローブ３０は、光信号を伝送する光ファイバで光学ユニット１０に接続され、電気信号の配線で制御ユニット５０に接続されている。撮影時には、利用者は、プローブ３０を把持し、手振れ防止等のためプローブ３０を患者に対して当接させる。

プローブ３０の構成部品、光ファイバ、及び電気信号の配線は、例えば図２（ａ）に示すようなハウジング３に内設される。このハウジング３には、例えば、走査機構収納部３ａと、グリップ部３ｂと、ノズル３ｃと、が形成されている。

走査機構収納部３ａは、２次元走査機構３３（図１参照）を収納する部位である。
グリップ部３ｂは、術者が手でプローブ３０を持つ際に握る部位であり、内部にコリメータレンズ３２（図３参照）等が配置されている。グリップ部３ｂの所定位置には、図示を省略するが複数の操作ボタンが設けられている。複数の操作ボタンとしては、例えば、プローブ３０のシャッタ３１を開放状態にするボタンや測定（撮影）を開始するボタンを含んでいる。

ノズル３ｃの先端には、先端部材３８を介在して着脱可能（交換可能）かつ回動自在に支持体４が装着されている。なお、ノズル３ｃの内部には、２次元走査機構３３で走査された走査光を集光する集光レンズ３４（図３参照）等を収納している。

本実施形態では、支持体４は、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、ハウジング３に着脱可能に内嵌される係合筒部材４ｃと、棒状部４ａと、棒状部４ａと係合筒部材４ｃとを連結する連結具４ｂと、斜鏡４ｊと、を主に備えている。支持体４は、例えば、ステンレス鋼等によって形成されている。

係合筒部材４ｃは、集光レンズ３４の前方に配置され測定光を測定対象２００に照射して散乱光を回収する開口４ｄを有している。係合筒部材４ｃは、フランジ部４ｈの上部前側の連結部４ｅに、棒状部４ａの基端部が係合される。棒状部４ａは、連結具４ｂによって係合筒部材４ｃに着脱可能に固定されている。棒状部４ａは、先端部を斜め下方に約４５度折曲した折曲部４ｉを有する。折曲部４ｉには斜鏡４ｊが接合されている。斜鏡４ｊは、集光レンズ３４の光軸を直交する方向に９０度変換する反射鏡である。

プローブ３０で撮影する際に、ハウジング３の先端部に連結された支持体４を、図２（ｃ）に示すように測定対象２００に当接させることにより、プローブ３０を安定した状態に支持させることができる。この支持体４は、例えば、口腔内組織撮影、臼歯部の咬合面、舌側面、頬側面の撮影、その他、前歯部の舌側面側の断層画像を撮影するのにも適している。また、支持体４は、撮影後、新品あるいは洗浄した支持体４と交換することにより、支持体４を常に清潔な状態にすることができる。

プローブ３０において、撮影用途に応じて、支持体４を、例えば図３に示す円筒型の支持体４Ｂと交換することもできる。また、図２（ｂ）に示した支持体４から、折曲部４ｉや斜鏡４ｊを取り除いたタイプの支持体を用意し、直線的な棒状部４ａの先端部を前歯に当接させて撮影を行うようにしてもよい。

２次元走査機構３３は、プローブ３０のグリップ部３ｂ及びノズル３ｃの一方の側から入射する光を時分割駆動によって位置をずらしながら他方の側に反射するものである。本実施形態では、２次元走査機構３３は、図３に示すように回転軸が互いに直交したガルバノミラー３３Ｖと、ガルバノミラー３３Ｂと、で構成されている。そのため、本実施形態では、ハウジング３には、２つの走査機構収納部３ａが設けられている。なお、図３に示すＡ軸、Ｂ軸及びＶ軸は互いに直交している。

ガルバノミラー３３Ｂは、モータ駆動により、図３におけるＶ軸に沿った軸周りに所定角だけミラー面を回転する。例えばコリメータレンズ３２の側から入射する光は、ガルバノミラー３３Ｂのミラー面の回転により、図３におけるＢ軸に沿って照射位置を平行移動して集光レンズ３４を介して出射される。なお、Ｂ軸方向は、測定対象２００（図４参照）において図４における左右方向に対応している。

ガルバノミラー３３Ｖは、モータ駆動により、図３におけるＡ軸に沿った軸周りに所定角だけミラー面を回転する。例えばコリメータレンズ３２の側から入射する光は、ガルバノミラー３３Ｖのミラー面の回転により、図３におけるＶ軸に沿って照射位置を平行移動して集光レンズ３４を介して出射される。なお、Ｖ軸方向は、測定対象２００（図４参照）において図４における上下方向に対応している。

図１に示すように、制御ユニット５０は、ＡＤ変換回路５１と、ＤＡ変換回路５２と、２次元走査機構制御回路５３と、表示装置５４と、ＯＣＴ（Optical Coherence Tomography）制御装置１００とを備える。

ＡＤ変換回路５１は、ディテクタ２３のアナログ出力信号をデジタル信号に変換するものである。本実施形態では、ＡＤ変換回路５１は、光源１１であるレーザ出力装置から出力されるトリガ（trigger）に同期して信号の収得を開始し、同じくレーザ出力装置から出力されるクロック信号ｃｋのタイミングに合わせて、ディテクタ２３のアナログ出力信号を収得し、デジタル信号に変換する。このデジタル信号は、ＯＣＴ制御装置１００に入力する。

ＤＡ変換回路５２は、ＯＣＴ制御装置１００のデジタル出力信号をアナログ信号に変換するものである。本実施形態では、ＤＡ変換回路５２は、光源１１から出力されるトリガ（trigger）に同期して、ＯＣＴ制御装置１００のデジタル信号をアナログ信号に変換する。このアナログ信号は、２次元走査機構制御回路５３に入力する。

２次元走査機構制御回路５３は、プローブ３０内の２次元走査機構３３を制御するドライバである。２次元走査機構制御回路５３は、ＯＣＴ制御装置１００のアナログ出力信号に基づいて、光源１１から出照されるレーザ光の出力周期に同期して、ガルバノミラー３３Ｂ又はガルバノミラー３３Ｖのモータを駆動又は停止させるモータ駆動信号を出力する。

２次元走査機構制御回路５３は、ガルバノミラー３３Ｂの回転軸を回転させてミラー面の角度を変更する処理と、ガルバノミラー３３Ｖの回転軸を回転させてミラー面の角度を変更する処理と、を異なるタイミングで行う。

表示装置５４は、ＯＣＴ制御装置１００によって生成される光干渉断層画像（以下、単に断層画像という）を表示するものである。表示装置５４は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）等から構成される。

ＯＣＴ制御装置１００は、光源１１から出射される光に同期して２次元走査機構３３を制御することで測定を行うと共に、ディテクタ２３の検出信号を変換したデータから測定対象２００の断層画像等を生成する制御を行うものである。断層画像等は、公知の光干渉断層画像等の生成方法で生成することができる。なお、断層画像等を例えば特開２０１２−２１１７９７号公報に記載された手法を用いて生成するようにしてもよい。

ＯＣＴ制御装置１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ハードディスク、入出力インタフェースを備えたコンピュータから構成される。

ＯＣＴ制御装置１００では、２次元走査機構３３によって測定対象２００における光照射面において横方向（第１方向）に平行に走査させる第１動作モードと、横方向（第１方向）に対して直交する縦方向（第２方向）に平行に走査させる第２動作モードと、備えており、第１動作モードと第２動作モードとを切り替えることができるように構成されている。例えばＯＣＴ制御装置１００に接続されたマウス等のユーザインタフェースによって２次元走査機構３３の動作モードを手動で切り替える操作を行うことができる。また、プローブ３０のグリップ部３ｂの所定位置に切り替えボタンを設けても構わない。

ＯＣＴ制御装置１００が、第１動作モードの制御信号を２次元走査機構制御回路５３に出力したときには、２次元走査機構制御回路５３は、ガルバノミラー３３Ｂの回転に伴った光照射面における左右方向（横方向）の１次元走査、及びガルバノミラー３３Ｖの微小回転に伴った光照射面における上下方向（縦方向）の僅かな移動を、繰り返す制御を行う。

ＯＣＴ制御装置１００が、第２動作モードの制御信号を２次元走査機構制御回路５３に出力したときには、２次元走査機構制御回路５３は、ガルバノミラー３３Ｖの回転に伴った光照射面における上下方向（縦方向）の１次元走査、及びガルバノミラー３３Ｂの微小回転に伴った光照射面における左右方向（横方向）の僅かな移動を、繰り返す制御を行う。

次に、ＯＣＴ制御装置１００によって、測定対象の内部情報に係る３次元情報を取得する手順（以下、立体スキャンと呼ぶ）について図４〜図６を参照（適宜図１〜図３参照）して説明する。ここでは、図４に示すように、測定対象２００の形状が例えば直方体であるものとして説明する。直方体のサイズは、例えば１０ｍｍ×１０ｍｍ×８ｍｍとする。

ここでは、測定対象２００の前面、背面、左側面、右側面、底面及び上面を、それぞれ、Ｓ面、Ｉ面、Ｌ面、Ｒ面、Ａ面及びＰ面と呼ぶことにする。測定対象２００が例えば患者の前歯である場合、図４に示す照射方向で前歯の外側の面（Ｓ面）に測定光（レーザ光）を照射することが好ましいが、測定対象２００が臼歯の場合、測定光の照射方向を下向きに変更した上で、臼歯の咬合面（Ｐ面）に照射することが好ましい。なお、測定光の照射方向は、プローブ３０のノズル３ｃの先端の支持体４を交換することで変更できる。ここでは、一例として、図４に示す照射方向で測定光を測定対象２００に照射するものとして説明する。

図５に示すＡ軸、Ｂ軸、Ｖ軸は、図３に示すプローブ３０におけるＡ軸、Ｂ軸、Ｖ軸に沿った方向を指している。また、ここでは、Ａ軸方向が、図４に示す測定対象２００のＳ面に対するレーザ光の照射方向であるものとする。Ｂ軸方向が図４に示す測定対象２００の左右方向であるものとする。Ｖ軸方向が、図４に示す測定対象２００の上下方向であるものとする。

図５に示すＡスキャンライン３０１は、光源１１からの光（測定光）を測定対象２００に照射したときにＯＣＴ制御装置１００にて取得する、光照射面（Ｓ面）から深さ方向に沿った断層情報（内部情報）を模式的に示している。
測定時、レーザ光は、ガルバノミラー３３Ｂ及びガルバノミラー３３Ｖのミラー面で反射して測定対象２００に照射される。そして、反射、散乱した光が同じルートで戻り、この光信号から検出された電気信号が画像化されることで、Ａスキャンライン３０１のデータが取得される。
ここでは、Ａスキャンライン３０１は、図５に示すＡ軸に沿って予め設定された個数のポイントにおける断層情報（内部情報）を示している。例えば、測定対象２００において内部情報を画像化する領域の深さ方向の長さを８ｍｍとした場合、診断のためには、この８ｍｍの距離の中に例えば、２０４８ポイントを設定することが好ましい。

また、立体スキャンでは、このＡスキャンライン３０１について、Ｂ軸に沿って所定数のポイントを予め設定している。このポイント数は、可視化する画像の解像度や画像を生成するまでに要する時間等の所望の条件に応じて適宜設定することができる。診断のためには、例えば１０ｍｍの距離の中に１００〜４００ポイントを設定することが好ましい。

第１動作モードでは、２次元走査機構制御回路５３は、ガルバノミラー３３Ｖが所定の回転角度のときに、ガルバノミラー３３Ｂの軸を僅かに回転させ、レーザ光の照射位置を、Ｂ軸に沿ってずらしていく。これにより、ＯＣＴ制御装置１００は、所定ポイント数分のＡスキャンライン３０１のデータを取得する。
ＯＣＴ制御装置１００の画像処理手段は、所定ポイント数分のＡスキャンライン３０１を統合することで、測定対象２００を深さ方向に向かって横方向（左右方向）にスライスしたときの内部情報を示す断層画像３０２Ａを得ることができる。この断層画像３０２Ａは、横スライスの断層画像であって、図４に示す測定対象２００の底面（Ａ面）に平行な断層面における画像である。

さらに、立体スキャンでは、このＡスキャンライン３０１について、Ｖ軸に沿って所定数のポイントを予め設定している。このポイント数は、Ｂ軸に沿って設定するポイント数と同様に決定することができる。
測定時、第１動作モードでは、２次元走査機構制御回路５３は、レーザ光の照射位置を、Ｂ軸に沿ってずらしながら、所定ポイント数（例えば４００ポイント）のＡスキャンライン３０１のデータが取得される度に、ガルバノミラー３３Ｖの軸を僅かに回転させて、レーザ光の照射位置を、Ｖ軸に沿って縦方向（上下方向）にずらす。こうして横スライスの断層画像（断層画像３０２Ａ）をＶ軸に沿って縦方向に重ねることで、測定対象２００の内部情報に係る３次元情報３００を取得することができる。ここで、３次元情報３００とは、測定対象２００の内部を３次元的にスキャンした断層画像情報を統合した情報のことである。なお、この３次元情報３００をＡ軸方向（深さ方向）に向かってＶ軸方向（縦方向）にスライスすると、元の断層面とは９０度ずれた断層面の断層画像３０２Ｌ（図６参照）を生成可能である。

第１動作モードでは、断層画像３０２Ａを生成するのに要する時間は、例えば、２次元走査のための設定ポイント数や、光源１１の掃引速度等の条件によって異なる。
一例として次の条件１の場合に断層画像を生成するための所要時間を見積もった。
（条件１）
条件１は、Ａ軸に沿って８ｍｍ中に２０４８ポイント、Ｂ軸に沿って１０ｍｍ中に４００ポイント、Ｖ軸に沿って１０ｍｍ中に４００ポイントを設定し、且つ、中心波長１３１０ｎｍ、掃引波長幅１４０ｎｍ、掃引速度５０ｋＨｚの光源を用いる条件である。

条件１の場合、Ａスキャンライン３０１のデータを取得するのに要する時間は２０μｓであり、断層画像３０２Ａの生成所要時間は２０μｓ×４００＝８ｍｓとなる。この第１動作モードにおいて、断層画像３０２Ａの生成所要時間は短時間であるため、手振れの影響が小さい。表示装置５４に画面表示した断層画像３０２Ａは、手振れによる画像の乱れが無いので、画像診断に好適に用いることができる。

一方、第１動作モードにおいて断層画像３０２Ａをもとに断層画像３０２Ｌ（図６参照）を生成した場合、所要時間は、８ｍｓ×４００＝３．２ｓとなる。
この断層画像３０２Ｌの生成所要時間は、断層画像３０２Ａの生成所要時間と比べて長時間であるため、手振れの影響が大きくなる。断層画像３０２Ｌを表示装置５４に画面表示した場合、断層画像３０２Ａを画面表示した場合と比べて、手振れによる画像の乱れが目立ってしまう。よって、第１動作モードにおいて断層画像３０２Ａをもとに断層画像３０２Ｌを生成してもよいが、この断層画像３０２Ｌは、画像診断に用いない方が好ましい。その代わり、第２動作モードで生成する断層画像３０２Ｌを用いればよい。

光干渉断層画像生成装置１において、第２動作モードでの動きは、第１動作モードでの動きと比べて、ガルバノミラー３３Ｂ及びガルバノミラー３３Ｖの動作順序を入れ替えた点が異なっている。図６に示すＡスキャンライン３０１は、図５に示すＡスキャンライン３０１と同様に、光照射面から深さ方向に沿った予め設定された個数のポイントにおける断層情報（内部情報）を模式的に示している。

この第２動作モードでは、２次元走査機構制御回路５３は、ガルバノミラー３３Ｂが所定の回転角度のときに、ガルバノミラー３３Ｖの軸を僅かに回転させ、レーザ光の照射位置を、Ｖ軸に沿ってずらしていく。これにより、ＯＣＴ制御装置１００は、所定ポイント数分のＡスキャンライン３０１のデータを取得する。
ＯＣＴ制御装置１００の画像処理手段は、所定ポイント数分のＡスキャンライン３０１を統合することで、測定対象２００を深さ方向に向かって縦方向（上下方向）にスライスしたときの内部情報を示す断層画像３０２Ｌを得ることができる。この断層画像３０２Ｌは、縦スライスの断層画像であって、図４に示す測定対象２００の左側面（Ｌ面）に平行な断層面における画像である。

さらに、第２動作モードでは、２次元走査機構制御回路５３は、レーザ光の照射位置を、Ｖ軸に沿ってずらしながら、所定ポイント数（例えば４００ポイント）のＡスキャンライン３０１のデータが取得される度に、ガルバノミラー３３Ｂの軸を僅かに回転させて、レーザ光の照射位置を、Ｂ軸に沿って横方向（左右方向）にずらす。こうして縦スライスの断層画像（断層画像３０２Ｌ）をＢ軸に沿って横方向に重ねることで、第１動作モードと同様に、測定対象２００の内部情報に係る３次元情報３００を取得することができる。なお、この３次元情報３００をＡ軸方向（深さ方向）に向かってＢ軸方向（横方向）にスライスすると、元の断層面とは９０度ずれた断層面の断層画像３０２Ａ（図５参照）を生成可能である。

この第２動作モードにおいて断層画像３０２Ｌを生成するのに要する所要時間を、前記した条件１の場合に見積もった。
条件１の場合、Ａスキャンライン３０１のデータを取得するのに要する時間は２０μｓであり、断層画像３０２Ｌの生成所要時間は２０μｓ×４００＝８ｍｓである。この第２動作モードにおいて、断層画像３０２Ｌの生成所要時間は、第１動作モードにおける断層画像３０２Ａの生成所要時間と同じであって、短時間であるため、手振れの影響が小さい。よって、第２動作モードにおいて表示装置５４に画面表示した断層画像３０２Ｌは、手振れによる画像の乱れが無いので、画像診断に好適に用いることができる。

次に、光干渉断層画像生成装置１による測定の流れについて図７及び図８を参照（適宜図１〜図６参照）して説明する。
術者は、不図示の電源スイッチをＯＮした後、ユーザインタフェースによって２次元走査機構３３の動作モードを例えば第１動作モードに設定する。そして、図１に示すシャッタ３１を開放状態にするボタンを操作し、測定（撮影）を開始するボタンを操作する。
測定対象２００が臼歯の場合、術者は、把持したプローブ３０の先端部に連結された支持体４を、患者の前方から患者の口腔に挿入し、支持体４を図２（ｃ）に示すように臼歯（測定対象２００）に当接させることにより、患者の位置付けを行ってから、測定を行う。なお、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、患者の上下の歯列を模式的に示しており、プローブ３０の先端部に連結された支持体４を、患者の側方から挿入することはできない。

光干渉断層画像生成装置１は、設定に従って、第１動作モードでは、図７（ａ）に示すように、臼歯における光照射面（咬合面）において横方向に平行に走査させ、これにより、断層画像３０２Ａを生成することができる。なお、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す臼歯の咬合面は、図４に示す測定光の照射方向を下向きに変更した場合、測定対象２００のＰ面に対応している。

ここで、第１動作モードにおける２次元走査の具体例について、図７（ａ）、図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照（適宜図１乃至図５参照）して説明する。
プローブ３０の先端部に連結された支持体４の斜鏡４ｊの反射面を図８（ａ）に示す。この図８（ａ）において上側に支持体４の棒状部４ａが配置され、下側に測定対象が配置される。図７（ａ）に示す臼歯上の光照射面２０１を図８（ｂ）に示す。この図８（ｂ）において下側に患者の前歯や口が配置されているものとしている。

２次元走査機構３３においてガルバノミラー３３Ｂのミラー面の所定回転角度内の往路の動きによって、光源１１からの光の照射位置をＢ軸に沿ってずらしていくと、斜鏡４ｊのミラー面や光照射面２０１では、光の照射位置が図示するように左から右に向かってずれていく。なお、光の照射位置の移動方向は右から左に向かう方向でも構わない。
また、２次元走査機構３３においてガルバノミラー３３Ｂのミラー面の所定回転角度内の復路のデータは使用しない。

また、２次元走査機構３３においてガルバノミラー３３Ｖのミラー面の所定回転角度内の往路の動きによって、光源１１からの光の照射位置をＶ軸に沿ってずらしていくと、斜鏡４ｊのミラー面では、光の照射位置が例えば上から下に向かってずれていき、光照射面２０１では、光の照射位置が例えば下（手前）から上（奥）に向かってずれていく。なお、光の照射位置の移動方向は逆方向でも構わない。

また、術者が、ユーザインタフェースによって２次元走査機構３３の動作モードを例えば第２動作モードに設定した場合には、光干渉断層画像生成装置１は、図７（ｂ）に示すように、臼歯における光照射面（咬合面）において縦方向に平行に走査させ、これにより、断層画像３０２Ｌを生成することができる。

ここで、第２動作モードにおける２次元走査の具体例について、図７（ｂ）、図８（ｃ）及び図８（ｄ）を参照（適宜図１乃至図４及び図６参照）して説明する。
プローブ３０の先端部に連結された支持体４の斜鏡４ｊの反射面を図８（ｃ）に示す。この図８（ｃ）において上側に支持体４の棒状部４ａが配置され、下側に測定対象が配置される。図７（ｂ）に示す臼歯上の光照射面２０２を図８（ｄ）に示す。この図８（ｄ）において下側に患者の前歯や口が配置されているものとしている。

２次元走査機構３３においてガルバノミラー３３Ｖのミラー面の所定回転角度内の往路の動きによって、光源１１からの光の照射位置をＶ軸に沿ってずらしていくと、斜鏡４ｊのミラー面や光照射面２０２では、光の照射位置が例えば上から下に向かってずれていき、光照射面２０２では、光の照射位置が例えば下（手前）から上（奥）に向かってずれていく。なお、光の照射位置の移動方向は上から下に向かう方向でも構わない。
また、２次元走査機構３３においてガルバノミラー３３Ｖのミラー面の所定回転角度内の復路のデータは使用しない。

また、２次元走査機構３３においてガルバノミラー３３Ｂのミラー面の所定回転角度内の往路の動きによって、光源１１からの光の照射位置をＢ軸に沿ってずらしていくと、斜鏡４ｊのミラー面や光照射面２０２では、光の照射位置が例えば左から右に向かってずれていく。なお、光の照射位置の移動方向は逆方向でも構わない。

上記構成の光干渉断層画像生成装置１を用いて、術者が、患者の臼歯のう蝕（カリエス）を診断する際には、断層画像３０２Ａ（図５参照）でも画像診断可能であるが、特に、患者の歯と歯が隣り合って接している隣接面２０３（図７（ａ）及び図７（ｂ）参照）に着目したい場合、断層画像３０２Ａ（図５参照）よりも断層画像３０２Ｌ（図６参照）の方が好適である。この場合、仮に第１動作モードにおいて生成した断層像３０２Ｌを画面表示すると、手振れによる画像の乱れが目立ってしまう虞があるが、第２動作モードにおいて生成した断層像３０２Ｌを画面表示した場合、手振れによる画像の乱れがないので、より鮮明な画像から、より早く所望の断層面を見つけ出すことができる。

以上説明したように、光干渉断層画像生成装置１は、光照射面において走査させる向きが互いに９０度ずれた第１動作モード及び第２動作モードを備えており、第１動作モードでは生成所要時間が長い断層画像３０２Ｌを、第２動作モードで短時間に生成することができる。したがって、断層画像３０２Ｌを表示しようとする場合には第２動作モードを選択することで手振れによる画像の乱れを低減することができる。

以上、実施形態に基づいて本発明に係る光干渉断層画像生成装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、前記実施形態では、２次元走査機構３３として、ガルバノミラーを採用した場合について説明したが、これに限らず、二次元ＭＥＭＳミラーを採用することもできる。二次元ＭＥＭＳミラーの素子は、例えば、光を全反射するミラーや、電磁力を発生する電磁駆動用の平面コイル等の可動構造体が形成されたシリコン層と、セラミック台座と、永久磁石と、の三層構造に形成されて、コイルへ通電される電流の大きさに比例してＸ軸方向及びＹ軸方向に静的、動的傾斜する制御が可能になっている。

また、本実施形態では、光源はＳＳ−ＯＣＴ方式であるものとしたが、ＳＤ−ＯＣＴ（Spectrum Domain Optical Coherence Tomography）やＴＤ−ＯＣＴ（Time Domain Optical Coherence Tomography）を用いてもよい。さらに、本発明において、測定対象は、歯牙に限定されるものではない。また、歯科以外の医療機器、非破壊検査等に本発明を適用してもよい。

１ 光干渉断層画像生成装置
３ ハウジング
３ａ 走査機構収納部
３ｂ グリップ部
３ｃ ノズル
４，４Ｂ 支持体
４ａ 棒状部
４ｂ 連結具
４ｃ 係合筒部材
４ｄ 開口
４ｅ 連結部
４ｈ フランジ部
４ｉ 折曲部
４ｊ 斜鏡
１０ 光学ユニット
１１ 光源
１２，１６ カップラ
１３ サンプルアーム
１４，１８ サーキュレータ
１５，２２ 偏光コントローラ
１７ レファレンスアーム
１９ コリメータレンズ
２０ 集光レンズ
２１ レファレンスミラー
２３ ディテクタ
３０ プローブ
３１ シャッタ
３２ コリメータレンズ
３３ ２次元走査機構
３３Ｂ，３３Ｖ ガルバノミラー
３４ 集光レンズ
３８ 先端部材
５０ 制御ユニット
５１ ＡＤ変換回路
５２ ＤＡ変換回路
５３ ２次元走査機構制御回路
５４ 表示装置
１００ ＯＣＴ制御装置
２００ 測定対象

Claims (2)

1. グリップ部及びノズルを有し、前記グリップ部及び前記ノズルの一方の側から入射する光を時分割駆動によって位置をずらしながら他方の側に反射する２次元走査機構を内蔵したプローブと、
   光源から射出された光を測定光と参照光とに分割し、前記測定光が前記プローブを介して照射された測定対象から反射して戻ってきた散乱光と前記参照光とを干渉させた干渉光を検出する光学ユニットと、
   光軸を直交する方向に変換する斜鏡を備えて前記プローブのノズルの先端部に装着され前記測定対象である臼歯に前記斜鏡を当接させて患者の口腔に挿入される支持体と、を備え、
   術者によって把持された前記プローブを介して前記光源からの光を前記斜鏡が当接した臼歯の咬合面から深さ方向に照射したときに時系列に取得される前記干渉光の検出信号から３次元の光干渉断層画像を生成する光干渉断層画像生成装置であって、
   前記２次元走査機構によって前記臼歯の咬合面において前記支持体を挿入する方向に直交する方向である横方向に平行に走査させる第１動作モードと、前記臼歯の咬合面において前記支持体を挿入する方向である縦方向に平行に走査させる第２動作モードと、を切り替える制御手段を備え、
   歯列に直交する臼歯断面の断層画像を撮影する際に、前記２つの動作モードのうち、前記断層画像を生成するのに要する時間が短い前記第２動作モードを選択して、前記断層画像の手振れによる画像の乱れが低減できるように構成したことを特徴とする光干渉断層画像生成装置。
2. 前記２次元走査機構は、回転軸が互いに直交した２つのガルバノミラーで構成されている請求項１に記載の光干渉断層画像生成装置。

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