JP6792025B2 - Ｏｃｔシステム、ｏｃｔ映像生成方法及び格納媒体 - Google Patents

Description

本開示は、ＯＣＴシステムとＯＣＴシステムにおける３次元映像補正方法に関するものである。

一般的なＯＣＴシステムは、レーザビームが基準鏡により反射された基準光と、測定対象であるサンプルにより後方散乱されたサンプル光を用いて測定対象物の３次元映像を生成する。具体的には、ＯＣＴは、サンプル光が基準光と対比して有するようになる光経路の差から示される干渉信号を解析して３次元映像を生成する。基準光の光経路の長さと同一の光経路の長さを有するサンプル光を発生させる深さ位置をｚｅｒｏ−ｄｅｌａｙといい、測定対象サンプルの測定点における深さ形状は、ｚｅｒｏ−ｄｅｌａｙを基準に相対的な位置で示されるようになる。コヒーレンスゲート（Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｇａｔｅ）とは、ｚｅｒｏ−ｄｅｌａｙを基準に干渉が発生して断面映像を得ることができる３次元の範囲を意味する。

ＯＣＴ技術は、物理的な切断なしに光学的に切断面の映像を提供することで、表面に対する２次元映像のみでは確認し難い表面の下の３次元構造の情報を提供する。ＯＣＴ技術で映像化可能な深さ範囲は、ＯＣＴに用いられるレーザビームの波長と光学系の構成などにより決定され、通常、２〜３ｍｍである。このようなＯＣＴ技術は、網膜疾患をはじめとする前眼部とまぶたなどに対する眼科疾患の診断に多様に活用されてきた。また、最近では眼科診断への適用を越え、血管と血流、組織検査などの分野までその適用範囲が次第に広くなっている。特に最近では、ＯＣＴを用いた顕微鏡、即ち、光学断層顕微鏡（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＯＣＭ）が登場するなど、ＯＣＴを用いて高解像度の３次元映像を生成することに関する要求事項が次第に増大している実情である。

ＯＣＴを活用して３次元映像を生成する過程には、レーザビームが対象の測定領域を横方向にスキャンする作業が含まれている。このためにレーザビームは、ＯＣＴシステムの光学系に含まれた一連の回転可能なミラーにより反射される。反射されたレーザビームは、反射角に応じて光学系上の光軸からの互いに異なる位置を通るようになり、これにより、レーザビームが測定する地点が変わってくる。このとき、レーザビームは、同一の地点である光源から照射されるものの、測定地点が変わることによってレーザビームが通る光経路の長さが変わるようになり、これは測定対象であるサンプルから散乱された光が戻るときにも同一に発生する。これにより、測定対象の物体空間で光軸からの横方向位置に応じてｚｅｒｏ−ｄｅｌａｙの深さ位置が変わるようになり、３次元のコヒーレンスゲートボリュームも直方体の形状を有さず、光軸に対して垂直の面が放物面のように曲がる形状となる。ＯＣＴイメージングにおいてコヒーレンスゲート湾曲（Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｇａｔｅ Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ、ＣＧＣ）という現象は、光軸からの横方向位置別にｚｅｒｏ−ｄｅｌａｙの位置が異なるに伴い、当該位置における深さ形状が個別的に移動して示されるものである。

これに関する先行研究として、Ｂｅｎｅｄｉｋｔ Ｗ． Ｇｒａｆなどは、基準面に対する干渉信号を抽出し、ここで波数（ｗａｖｅ−ｎｕｍｂｅｒ）による位相値を分析することで、ＣＧＣ値を算出する。このＣＧＣ値を用いて、サンプルを測定した干渉信号の位相を補正することにより、測定サンプルのＯＣＴイメージのＣＧＣを補正する方式を提案した（Ｂｅｎｅｄｉｋｔ Ｗ． Ｇｒａｆ、ｅｔ ｅｌ．, 「Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｇａｔｅ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ｉｎ ｈｉｇｈ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ」、Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ３５（１８）, ３１２０−３１２２, ２０１０）。このような方式を選択すると、映像内に示されたピクセル解像度より高い解像度で補正が可能である。しかし、位相分析を用いるＢｅｎｅｄｉｋｔが提案した方法は、必要な計算量があまりにも多いという問題がある。ＯＣＴイメージング計算において負荷が多い計算は、フーリエ変換（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）であり、通常、１回のフーリエ変換計算を必要とするが、Ｂｅｎｅｄｉｋｔの方法によりコヒーレンスゲート湾曲を解決するためには、３回のフーリエ変換を必要とする。

本開示の目的は、以上のような従来技術の不便さを解消し、ＯＣＴシステムを用いて高解像度の３次元映像を生成するにおいて、ＣＧＣにより発生する歪曲を補正することを目的とする。

本開示の目的は、ＯＣＴシステムを用いて高解像度の３次元映像を生成するにおいて、ＣＧＣにより発生する歪曲をサブピクセル水準でも少ない計算量だけで補正することを目的とする。

本開示の一実施例によるＯＣＴシステムにより行われる映像補正方法は、基準面に対する干渉信号を取得する段階；前記基準面に対する干渉信号から前記基準面の３次元映像を含む第１映像を生成する段階；前記第１映像からコヒーレンスゲート湾曲（Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｇａｔｅ Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ、ＣＧＣ）プロファイルを抽出する段階；及び前記ＣＧＣプロファイルからＣＧＣフィッティング曲線を生成する段階を含むことを特徴とする。

本開示の他の実施例によるＯＣＴシステムにより行われる映像補正方法は、サンプルに対する干渉信号を取得する段階；前記ＣＧＣフィッティング曲線を用いて前記サンプルに対する干渉信号を補正する段階；及び前記補正された前記サンプルに対する干渉信号から、第２映像を生成する段階をさらに含むことを特徴とする。

本開示の他の実施例によるＯＣＴシステムにより行われる映像補正方法は、前記ＣＧＣプロファイルを抽出する段階が、前記３次元映像のｘ−ｙ平面上のピクセルのうち第１ピクセルセットを選択する段階；及び前記第１ピクセルセットに対して、前記基準面の３次元映像上での定点と、前記基準面の３次元映像上での定点でない地点間の相対的な深さ位置の差を抽出する段階を含むことを特徴とする。

本開示の他の実施例によるＯＣＴシステムにより行われる映像補正方法は、前記第１ピクセルセットを選択する段階において、前記３次元映像のｘ−ｙ平面上のピクセルのうち一部のみが前記第１ピクセルセットとして選択されることを特徴とする。

本開示の他の実施例によるＯＣＴシステムにより行われる映像補正方法は、前記第１ピクセルセットを選択する段階において、前記３次元映像のｘ−ｙ平面上のピクセルのうち一部を前記第１ピクセルセットとして選択するにおいて、各ピクセルに対応する前記干渉信号の強度に基づいて前記第１ピクセルセットを選択することを特徴とする。

本開示の一実施例によるＯＣＴシステムは、干渉計；光感知部；処理部；及び記憶部を含み、前記干渉計は、光源、ビームスプリッタ及び基準鏡を含み、前記光感知部は、前記光源からのレーザビームが前記基準鏡により反射されて生成された基準光と、前記レーザビームが基準面により反射されて生成された反射光により生成される干渉光を受信して干渉信号に切り替え、前記処理部は、基準面に対する干渉信号を取得し、前記干渉信号から前記基準面の３次元映像を含む第１映像を生成し、前記第１映像からＣＧＣプロファイルを抽出し、前記ＣＧＣプロファイルからＣＧＣフィッティング曲線を生成することを特徴とする。

本開示の他の実施例によるＯＣＴシステムは、前記処理部が、サンプルに対する干渉信号を取得し、前記ＣＧＣフィッティング曲線を用いて前記サンプルに対する干渉信号を補正し、前記補正された前記サンプルに対する干渉信号から、第２映像を生成することを特徴とする。

本開示の他の実施例によるＯＣＴシステムは、前記処理部が、前記ＣＧＣプロファイルを抽出するときに、前記３次元映像のｘ−ｙ平面上のピクセルのうち第１ピクセルセットを選択し、前記第１ピクセルセットに対して、前記基準面の３次元映像上での定点と、前記基準面の３次元映像上での定点でない地点間の相対的な深さ位置の差を抽出することを特徴とする。

本開示の他の実施例によるＯＣＴシステムは、前記処理部が、前記第１ピクセルセットを選択するときに、前記３次元映像のｘ−ｙ平面上のピクセルのうち一部のみを前記第１ピクセルセットとして選択することを特徴とする。

本開示の他の実施例によるＯＣＴシステムは、前記処理部が、前記第１ピクセルセットを選択するときに、前記３次元映像のｘ−ｙ平面上のピクセルのうち一部を前記第１ピクセルセットとして選択するにおいて、各ピクセルに対応する前記干渉信号の強度に基づいて前記第１ピクセルセットを選択することを特徴とする。

本開示の一実施例によるコンピュータ読み取り可能媒体は、プロセッサにより実行可能なプログラム命令語が格納されたコンピュータ読み取り可能な格納媒体であって、前記プログラム命令語は、プロセッサにより行われるときに方法を行うように構成され、前記方法は、基準面に対する干渉信号を取得する段階；前記干渉信号から前記基準面の３次元映像を含む第１映像を生成する段階；前記第１映像からＣＧＣプロファイルを抽出する段階；前記ＣＧＣプロファイルからＣＧＣフィッティング曲線を生成する段階；及び前記ＣＧＣフィッティング曲線を用いて前記干渉信号を補正し、補正された干渉信号を生成する段階を含むことを特徴とする。

本開示の他の実施例によるコンピュータ読み取り可能媒体は、前記方法が、サンプルに対する干渉信号を取得する段階；前記ＣＧＣフィッティング曲線を用いて前記サンプルに対する干渉信号を補正する段階；及び前記補正された前記サンプルに対する干渉信号から、第２映像を生成する段階をさらに含むことを特徴とする。

本開示の一実施例によるコンピュータ読み取り可能媒体は、前記ＣＧＣプロファイルを抽出する段階が、前記３次元映像のｘ−ｙ平面上のピクセルのうち第１ピクセルセットを選択する段階；及び前記第１ピクセルセットに対して、前記基準面の３次元映像上での定点と、前記基準面の３次元映像上での定点でない地点間の相対的な深さ位置の差を抽出する段階を含むことを特徴とする。

本開示の一実施例によるコンピュータ読み取り可能媒体は、前記第１ピクセルセットを選択する段階において、前記３次元映像のｘ−ｙ平面上のピクセルのうち一部のみが前記第１ピクセルセットとして選択されることを特徴とする。

本開示の一実施例によるコンピュータ読み取り可能媒体は、前記第１ピクセルセットを選択する段階において、前記３次元映像のｘ−ｙ平面上のピクセルのうち一部を前記第１ピクセルセットとして選択するにおいて、各ピクセルに対応する前記干渉信号の強度に基づいて前記第１ピクセルセットを選択することを特徴とする。

本開示の一実施例によるＯＣＴシステムによると、光学系により発生するＣＧＣ現象による歪曲を補正した３次元映像を生成することができる。

本開示の一実施例によるＯＣＴシステムによると、光学系により発生するＣＧＣ現象による歪曲を補正した３次元映像を少ない計算量のみで補正して生成することができる。

ＣＧＣの発生原理を説明した図である。 ＣＧＣが発生する様態の例示を示す図である。 ＣＧＣにより歪曲された映像の例示を示す図である。 本開示によるＯＣＴ測定システムの一実施例を示すブロック図である。 本開示による３次元映像補正方法の一実施例を示す順序図である。 本開示による３次元補正方法においてＣＧＣプロファイルを生成する方法を説明するための図である。 ＣＧＣにより歪曲された映像とこれを補正した映像を比較する図である。 ＣＧＣにより歪曲された映像とこれを補正した映像を比較する図である。 本開示の他の実施例による３次元映像の校正方法を説明する図である。 本開示の他の実施例による３次元映像の校正方法を説明する図である。

本開示の実施例は、本開示を説明する目的で例示されたものである。本開示の実施例は多様な形態で実施され得、本開示が以下に提示された実施例やこれらの実施例に関する具体的な説明で限定されるものとして解釈してはならない。

本実施例で用いられる用語「部」は、ソフトウェア、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）のようなハードウェアの構成要素を意味する。しかし、「部」は、ハードウェア及びソフトウェアに限定されるものではない。「部」は、アドレッシングできる格納媒体にあるように構成されることもでき、１つまたはそれ以上のプロセッサを再生させるように構成されることもできる。従って、一例として「部」は、ソフトウェアの構成要素、オブジェクト指向ソフトウェアの構成要素、クラス構成要素及びタスク構成要素のような構成要素と、プロセッサ、関数、属性、プロシージャー、サブルーチン、プログラムコードのセグメント、ドライバ、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、アレイ及び変数を含む。構成要素と「部」内で提供される機能は、さらに小さい数の構成要素及び「部」で結合されたり、追加の構成要素と「部」にさらに分離され得る。

本明細書で用いられる全ての技術的用語及び科学的用語は、異なって定義されていない限り、本開示が属する技術分野で通常の知識を有する者に一般に理解される意味を有する。本明細書で用いられる全ての用語は、本開示をさらに明確に説明する目的で選択されたものであって、本開示の範囲を制限するために選択されたものではない。

本願明細書で記述された単数型の表現は、異なって言及しない以上、複数型の表現も共に含み得、これは請求項に記載された単数型の表現にも同様に適用される。

本開示の多様な実施例で用いられた「第１」、「第２」等の表現は、複数の構成要素を相互に区分するために用いるものに過ぎず、当該構成要素の順序または重要度を限定するものではない。

本明細書で用いられる「含む」及び「有する」のような表現は、当該表現が含まれる文句または文章で特に異なって言及されない限り、他の実施例を含む可能性を内包する開放型用語（ｏｐｅｎ−ｅｎｄｅｄ ｔｅｒｍｓ）と理解されなければならない。

本明細書で「〜に基づいて」という表現は、当該表現が含まれる文句で記述される決定、または判断の行為または動作に影響を与える１つ以上の因子を記述するのに用いられ、この表現は決定、または判断の行為または動作に影響を与える追加の因子を排除するものではない。

本明細書において、ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いたり「接続されて」いると言及されたときには、前記ある構成要素が前記他の構成要素に直接的に連結されていたり、または接続されていることもあるものの、前記ある構成要素と前記他の構成要素との間に新たな他の構成要素が存在してもよいと理解されるべきである。

本明細書において、ＯＣＴイメージ、ＯＣＴ映像、またはＯＣＴ３次元映像という表現は、他の付加的な叙述がない限り、ＯＣＴ技術を用いて生成した３次元映像を指すものとして理解されなければならない。また、本明細書においてＯＣＴ測定という表現は、他の付加的な叙述がない限り、ＯＣＴ技術を用いて３次元映像を生成しようとする対象物に対してＯＣＴ技術を適用して干渉信号を確保し、これから３次元映像を生成する過程を指すものとして理解されなければならない。

ＯＣＴシステムは、レーザビームが基準鏡により反射されて生成される基準光と、同一のレーザビームが測定対象物により後方散乱されるサンプル光が形成する干渉信号から測定対象物の深さ形状情報を得て、レーザビームを２次元で横方向スキャンすることにより３次元映像を生成することができる。対象領域に対するスキャンは、例えば、第１方向にレーザを照射して対象領域をスキャンしながら干渉信号を取得し、その後、第１方向に直交する第２方向に沿って第１方向へのスキャンを繰り返して干渉信号を取得する方式からなり得る。このように取得された干渉信号を処理することにより、ＯＣＴシステムは、測定対象の３次元映像を生成することができる。ここで、第１方向を基本スキャン方向または速軸方向（ｆａｓｔ−ａｘｉｓ）と呼ぶことができ、第２方向は補助スキャン方向または遅軸方向（ｓｌｏｗ−ａｘｉｓ）と呼ぶことができる。または、第１方向をｘ軸方向と、第２方向をｙ軸方向と呼ぶことができる。ＯＣＴシステムで測定地点を変更するスキャン方法は、前記のようなラスター（ｒａｓｔｅｒ）方式に限定されるものではなく、その他にもＯＣＴシステムが行うことができる公知のスキャン方法も活用され得る。

測定地点を調整するために一連の回転可能なミラーからなる光学系が、レーザビームの進行経路を調節することができる。これにより、レーザビームが測定対象空間で結像される横方向位置が調節され得る。測定対象の横方向位置に応じてレーザビームが異なる進行経路を通るようになり、横方向位置に応じて光経路の長さが変わり得る。先に説明されたように、光経路の長さで差が生じると、コヒーレンスゲートが歪曲される現象が発生し得る。特に、ＯＣＭの場合、高解像度の映像を得るために光学系に高倍率レンズが含まれ得るが、高倍率レンズを用いると光軸からの横方向距離による光経路の長さの差がさらに大きくなり得、ＣＧＣの程度がさらにひどくなり、ＯＣＴ映像の歪曲もひどくなり得る。

図１は、前記説明によりＣＧＣが発生する原理を示すものである。図１には、レンズ１１０を通過するレーザビーム１２０、１３０がどの地点１６０、１７０をスキャンするかによりレーザビーム１２０、１３０の進行経路が変わり、これにより、光経路の長さ１４０、１５０で発生する差が示されている。ここで、光経路の差の分布は、スキャン領域の中心、光学系の中心軸、またはレンズの中心からの距離に比例して生じ得、例えば、図２に示すように放射形であってもよい。実際にＣＧＣにより映像が歪曲される例示は、図３に示されている。平らな面に対してＯＣＴ技術を用いて生成した映像の垂直断面図である図３には、測定対象の面が平らであるにもかかわらず、実際の映像では測定対象の面が下方に凸な形態で示され、これはＣＧＣにより映像が歪曲された結果である。光学系の構成により、ＣＧＣによる歪曲の様態は変わり得る。先に説明されたように、高解像度の３次元映像を取得しようとするときには、レーザビームがレンズを通過するに伴いスキャン地点間の光経路の差がさらに大きくなり、これにより、実際の構造と映像の差がさらに大きくなる問題がある。

本開示は、このような問題を解決するために提示されたものであって、以下では、ＯＣＴシステムを通じて測定対象物の３次元映像を生成し、ＣＧＣによる映像の歪曲を補正した３次元映像を生成する方法及びこれを具現するためのＯＣＴシステムの動作について、添付の図面を参照して説明する。図面上の同一の構成要素に対しては同一の参照符号を用い、同一の構成要素に対して重複した説明は省略する。

図４は、本開示によるＯＣＴシステム４００を示すものである。図４のＯＣＴシステム４００は、ＯＣＴ技術を用いて測定対象であるサンプルから干渉信号を取得するための干渉計４１０、干渉計から干渉光の伝達を受けて信号を生成し、これを処理するための光感知部４５０及び処理部４６０と格納部４６５を含むことができる。干渉計は、光源４２０、ビームスプリッタ４３０及び基準鏡４４０を含むことができる。ＯＣＴシステム４００がＯＣＴ映像を生成しようとする測定対象であるサンプルは、サンプルホルダ４８０に位置することができる。表示の便宜のために省略されたが、ＯＣＴシステム４００の各構成要素は、光ケーブル、光ファイバー、同軸ケーブルなどのように信号の伝送が可能な有線通信線路か、または無線通信技術を介して相互連結されていることができる。図４に示すシステムの構成は単純に例示的なものであり、通常の技術者は、本開示の思想と対立しない範囲内で必要に応じて構成要素を変更または追加することができ、このような変更または追加も、本開示の範囲に含まれ得ることを明確に理解するであろう。

光源４２０は、ＯＣＴ測定に用いられるレーザビームを照射する。光源４２０には、波長可変レーザが用いられ得る。光源４２０から照射されたレーザビームの一部は、ビームスプリッタ４３０により屈折され、基準鏡４４０により反射されて基準光を生成することができる。光源４２０から照射されたレーザビームの他の一部は、ビームスプリッタ４３０を通過してサンプルホルダ４８０で反射されてサンプル光を形成することができる。

ビームスプリッタ４３０は、光源４２０から照射されたレーザビームの一部を屈折させて基準鏡４４０に照射されるようにすることができる。ビームスプリッタ４３０は、基準鏡４４０で反射された基準光を通過させて光感知部４５０に向かうようにすることができる。ビームスプリッタ４３０は、光源４２０から照射されたレーザビームの他の一部を通過させてサンプルホルダ４８０に照射することができる。ビームスプリッタ４３０は、サンプルホルダ４８０から反射されたサンプル光を屈折させて光感知部４５０に向かうようにすることができる。

光感知部４５０は、反射光とサンプル光から生成される干渉光を干渉信号に変換して処理部４６０に伝達することができる。処理部４６０は、伝達を受けた干渉信号から測定対象の３次元映像を生成することができる。処理部４６０は、３次元映像を追加で処理してＣＧＣを補正するための補正情報を生成することができる。処理部４６０は、生成した補正情報に基づいて、干渉信号を補正することができる。処理部４６０は、補正された干渉信号に基づいて、補正された３次元映像を生成することができる。処理部４６０が補正された３次元映像を生成する詳細な過程は後述する。

ＯＣＴシステム４００は、必要に応じて光感知部４５０及び／または処理部４６０と通信可能に連結された格納部４６５を含むことができる。格納部４６５は、光感知部４５０から干渉信号の伝達を受けて格納することができる。格納部４６５は、格納された干渉信号を処理部４６０に伝達することにより３次元映像を生成させることができる。格納部４６５は、処理部４６０が干渉信号を処理し、３次元映像を生成し、３次元映像を補正するのに必要な命令語をはじめとする一切の情報を格納することができる。格納部４６５は、処理部４６０と一体に構成されたり、処理部４６０の一部として含まれていることができる。

サンプルホルダ４８０は、サンプル４８６が位置するホルダ４８４と、これを覆うカバーグラス４８２で構成され得る。

一方、図４のシステム４００には、光学系４７０が示されている。光学系４７０は、レーザビームの到達地点を調整するためのミラーアレイ４７２と高解像度の映像取得のために必要なレンズ４７４が示されている。先に説明したように、ＯＣＴ技術を用いるにおいて、高解像度の映像を生成する目的で光学系４７０がビームスプリッタ４３０とサンプルホルダ４８０との間に位置することができる。先に説明されたように、ミラーアレイ４７２によりレーザビームの反射方向が変更されながら、レーザビームがレンズ４７４に入射する角度が微細に変わり、レンズに入射するレーザビームの角度差によりスキャン地点の横方向位置別に光経路の長さが変わり、これによりコヒーレンスゲートが曲面をなす現象、即ち、ＣＧＣ現象が発生する。ここで、図４に示す光学系４７０は、高解像度の映像を生成するために用いられ得るミラー及びレンズなどを含む光学系を単純化して表現した例示に過ぎない。高解像度の映像を生成するための方案に応じて光学系４７０の具体的な構成が多様化され得ることを、通常の技術者は明確に理解できるであろう。本開示による装置及び方法は、このように光学系により発生するＣＧＣによる映像の歪曲を補正し、正確な３次元映像を提供することを可能にする。

本開示によるＯＣＴシステムは、実際の測定対象物であるサンプルに対してＯＣＴ測定を行って３次元映像を生成するのに先立ち、ＯＣＴシステムに含まれた光学系により発生するＣＧＣの特性を把握し、これに基づいて補正のための情報を生成することができる。具体的には、ＯＣＴシステムは、一定の基準面に対する３次元映像を生成し、これから補正のための情報を生成することができる。本開示によるＯＣＴシステムが補正のための情報を生成するにおいて、ＯＣＴシステムは、３次元映像から基準面に対応する一連の点などを抽出し、これに基づいてＣＧＣの形状を示すフィッティング曲線を生成することができる。生成されたフィッティング曲線は後に補正のための情報として活用される。補正のための情報が生成された後、実際の測定対象物であるサンプルをサンプルホルダに位置させてＯＣＴ測定を行うことによりＯＣＴシステムがサンプルに対する３次元映像を生成することができる。このようにサンプルに対する３次元測定を行う過程で、ＯＣＴシステムは既に生成した補正のための情報を活用してサンプルに対するＯＣＴ測定中に取得された干渉信号に対して補正を行うことができる。このように補正された干渉信号から３次元映像を生成することにより、ＣＧＣの影響が除去された補正された３次元映像を生成することができる。

図５は、本開示によるＣＧＣ補正方法５００を示す順序図である。本開示によるＣＧＣ補正方法５００は、図４に示したＯＣＴシステム４００により行われ得る。または、具体的にはＯＣＴシステム４００に含まれた処理部４６０により行われ得る。

段階Ｓ１００において、ＯＣＴシステムは、基準面に対する干渉信号を取得することができる。基準面は、サンプルホルダのカバーグラスであってもよい。基準面は、それ以外にもＯＣＴ技術で３次元映像を取得することが可能な平面であってもよい。基準面に対する干渉信号を取得する過程は、先に本開示のＯＣＴシステム４００によりなされ得、その具体的な方法は先に説明されたものと同一であるため、省略する。

段階Ｓ１２０において、ＯＣＴシステムは、干渉信号から第１映像を生成することができる。第１映像は、干渉信号から生成された３次元映像であってもよい。第１映像は、基準面に対する３次元映像を含むことができる。このとき、第１映像にはＯＣＴシステムの現在の設定によって発生したＣＧＣにより基準面の歪曲された映像が含まれ得る。

段階Ｓ１４０において、ＯＣＴシステムは、ＣＧＣプロファイルを計算することができる。ＣＧＣプロファイルは、３次元映像を構成するピクセルのうち、ｘ−ｙ平面上の各位置で発生するＣＧＣの大きさを含むことができる。ここで、ＣＧＣの大きさとは、ＣＧＣにより発生したｚ軸値の差を指し得る。具体的には、ＣＧＣにより実際に平面として示されるべき基準面がＯＣＴにより測定された３次元映像では曲面状に示され得、これにより平面として示されるべき地点と実際の映像で示された地点間のｚ軸方向の深さの差がＣＧＣの大きさとして決定され得る。ＣＧＣプロファイルの精度は、深さ方向へのピクセル分解能に従い、このようなＣＧＣプロファイルをそのまま用いてＣＧＣを補正する場合、ｘ−ｚ断面はフレネルレンズの断面のように補正され、従って、ｘ−ｙ方向で等高線模様の欠陥紋が追加で発生し得る。

図６は、ＣＧＣの大きさ及びＣＧＣプロファイルを決定する方法を説明するための図である。図６は、ＯＣＴ映像を構成するｘ−ｚ平面を示すものであり、歪曲された基準面の映像６２０が示されている。実際には、基準面は一定の厚さを有するものとして映像内に示されるべきであるが、説明の便宜のために、本明細書では単一の線で示すことにする。ここで、基準面の実際の形状は平らであるため、映像内でも平面６１０として示されるべきであるが、ＣＧＣにより映像内の基準面は実際の形状とは異なって歪曲された形態６２０で示されている。ＣＧＣの大きさは、このように映像で示されるｚ軸値の差を意味し、具体的には映像内に歪曲された形態で示される基準面映像のうち定点６３０を基準として基準面の他の地点が定点との間で有する深さの差Δｚを当該地点におけるＣＧＣの大きさと定義する。説明の便宜のために、図６では、特定のｙ位置におけるｘ−ｚ平面のみを基準として説明したが、通常の技術者は、このようなＣＧＣの大きさがｘ−ｙ平面の全ての点に対して測定され得ることを理解できるであろう。

段階Ｓ１６０において、ＯＣＴシステムは、ＣＧＣフィッティング曲線を生成することができる。ＣＧＣフィッティング曲線は、第１映像上でＣＧＣがいかなる形態で示されたかを反映する式の形態で表現され得る。ＣＧＣフィッティング曲線は、段階Ｓ１４０で得たＣＧＣプロファイルに基づいて生成され得る。本開示の一実施例によるＣＧＣ補正方法では、このようにＣＧＣプロファイルを補正にそのまま用いる代わりに、ＣＧＣフィッティング曲線を用いてＣＧＣ補正を行うことにより、ピクセル分解能水準の精度のＣＧＣプロファイルからサブピクセル分解能精度で連続的なＣＧＣ情報を確保することが可能である。具体的には、先に図６を通じて説明されたように、サンプルの第１映像上で、ｘ方向及びｙ方向の各地点でΔｚの値がいくらかに基づいて生成され得る。このようにＣＧＣフィッティング曲線を生成するにおいて、公知のグラフフィッティング方法が用いられ得る。ＣＧＣフィッティング曲線は、式１のようにｘ、ｙに対する２次関数の形態であってもよい。

一方、このようにＣＧＣフィッティング曲線が生成されると、ＯＣＴシステムは後にこれを用いて干渉信号を補正することができる。干渉信号に対する補正は、式２により行われ得る。

式２において、Ｓ_ｃは補正された干渉信号、Ｓは干渉信号、Ｚ_{ｍｉｒｒｏｒ}は先に求められたＣＧＣフィッティング曲線、ｋはレーザの波数を意味し得る。

このように干渉信号を補正した後、補正された干渉信号から３次元映像を生成すると、最終的にＣＧＣによる歪曲が補正された３次元映像を取得することができる。例えば、図７の左側の図は、ＣＧＣによる歪曲が含まれた、基準面に対するｘ−ｚ平面映像であり、平らであるべき基準面が下方に凸に歪曲されたことが示されている。前記方法により干渉信号を補正し、補正された干渉信号から３次元映像を生成すると、図７の右側図のように基準面が平らに補正されて示され得る。

同様に、基準面に対してＯＣＴ測定を行って補正のための情報を生成した後に、ＯＣＴシステムは実際に測定しようとする測定対象のＯＣＴ映像を補正することができる。例えば、段階Ｓ２２０において、ＯＣＴシステムは、実際に３次元映像を生成しようとするサンプルに対するＯＣＴ測定を行うためにサンプルの干渉信号を取得することができる。その後、段階Ｓ２４０において、ＯＣＴシステムは、先に段階Ｓ１６０で生成したＣＧＣフィッティング曲線に基づき、サンプルに対する干渉信号を補正することができる。最後に、段階Ｓ２６０において、ＯＣＴシステムは、補正された干渉信号から３次元映像を生成することができる。このように生成された映像は、ＣＧＣによる歪曲が補正された映像である。図８は、このようにサンプルの３次元映像の歪曲が補正されたものをｚ軸方向から見たものである。既存には、左側のように正確に深さ方向への像が測定されなかった部分が、歪曲が補正されるに伴い、右側図のように正確に映像に示されることを確認することができる。

以上、説明された本開示の一実施例によるＣＧＣ補正方法は、最終的に用いるＯＣＴイメージからピクセル分解能精度１段階でＣＧＣプロファイルを生成し、ＣＧＣプロファイルを関数モデルでフィッティングして最終ＣＧＣ情報を解析的に得るため、サブピクセル精度でＣＧＣ歪曲を補正することが可能である。従来の技術方式によりサブピクセル水準のＣＧＣ補正を行うためには、まず干渉信号から位相値分析をし、これからＣＧＣを計算して補正に活用し、この過程で大量の計算を必要とする。本開示の一実施例によるＣＧＣ補正方法は、計算量を大きく減らしながらもサブピクセルレベルにおけるＣＧＣによる歪曲の補正を可能にする技術的効果を有する。また、計算量が減少したため、ＣＧＣ歪曲を補正するための処理速度を大きく向上させる性能を期待することができる。

一方、本開示の他の実施例によると、ＣＧＣ補正を行うための計算量をさらに減少させながらも、さらに正確な補正を行うことができる。以下では、本開示の他の実施例によるＣＧＣ補正方法を説明する。

先に説明された方法では、映像上に示された各ピクセルに基づいてＣＧＣ式をフィッティングを通じて生成した。しかし、本開示の他の実施例によるＣＧＣ補正方法では、映像上に示された全てのピクセルを活用するのでなく、その中で一部のみをサンプリングして用いることができる。

例えば、干渉信号から生成した映像が、横と縦がそれぞれ１０００ピクセルの映像であれば、前記式１でｘとｙの値を１から１０００まで全てを適用して計１，０００，０００個のピクセルに対してＣＧＣプロファイルを生成する過程を経なければならない。一方、図９には、ｘ方向及びｙ方向に均等に選択されたサンプルピクセルが示されている。このように映像内の全てのｘ及びｙ方向ピクセルではなく、一部サンプリングされたピクセルに対してのみＣＧＣの情報を取得することで、全体の計算量を大幅にさらに減少させることが可能である。先の例示において、ｘ方向及びｙ方向にそれぞれ１００個ずつの座標に対してサンプリングする場合、計１０，０００個のピクセルに対してのみＣＧＣプロファイルを生成し、これに基づいて式１を計算すると、計算量を１／１００に減少させながらも、ＣＧＣフィッティング曲線を生成して干渉信号を補正することができる。このようにピクセルのうち一定部分に対してサンプリングを行った後、サンプリングされたピクセルに対して補正情報を生成して干渉信号を補正すれば、ＣＧＣ歪曲を補正するために必要な計算量を大きく減少させることができる。

さらに、本開示の他の実施例によるＣＧＣ補正方法は、前記のようにＣＧＣ補正パラメーターを生成するためのサンプルを選択するにおいて、基準面からの信号の強度に基づいてサンプルを選択することができる。ＣＧＣ発生の原因となる光経路の差は、レーザ光ビームの中心である光軸と、レーザが反射される実際の地点間の距離が遠ざかるほど大きくなる傾向を有する。従って、ＯＣＴを通じた測定を行ったときに、基準面からの信号の強度がｘ−ｙ平面上に均一の分布を示すのでなく、光軸を中心にして同心円と類似の形態を有することができる。または、レーザビームを測定対象物に照射するための光学系の構成により、このような信号の強度の分布は他の形態を示すこともできる。このような干渉信号の強度の差が、ＣＧＣプロファイルを生成するのに必要なサンプルを選定するのに活用され得る。

例えば、図１０では、レンズなどの光学系を含むＯＣＴシステムで取得した干渉信号の強度がｘ−ｙ平面上に示されている。ここで、レーザビームの光軸から遠くに位置したピクセル１０１０での信号の強度は、光軸に近接する位置の地点１０２０より弱い。従って、地点１０１０で測定されたＣＧＣプロファイルの値は、地点１０２０で示されるＣＧＣプロファイルの値より信頼度が低くなり得る。従って、先に説明されたように、ＣＧＣプロファイルの生成のためのピクセルを選定するにおいて、ｘ軸及びｙ軸方向に均一にサンプルを選定する代わりに、このように信号の強度を考慮してサンプルを選定し、これに基づいてＣＧＣプロファイルを生成することができる。このような方法で生成されたＣＧＣプロファイルに基づいてＣＧＣフィッティング曲線を生成し、干渉信号に対する補正を行えば、均一にサンプルを選定する場合と比較して計算量をさらに減らすことが可能である。一方では、信頼度が低いＣＧＣプロファイル値をＣＧＣフィッティング曲線の生成から除外するようになるため、干渉信号の強度が強いピクセルを追加でサンプルに含ませれば、先の実施例と比較したときに同一の計算量を用いてさらに正確なＣＧＣ補正を行うことも可能である。

前記方法は、特定の実施例を通じて説明されたものの、前記方法はまた、コンピュータで読み取りできる記録媒体にコンピュータが読み取りできるコードとして具現することが可能である。コンピュータが読み取りできる記録媒体は、コンピュータシステムにより読み取られ得るデータが格納される全種類の記録装置を含む。コンピュータが読み取りできる記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ格納装置などを含む。また、コンピュータが読み取りできる記録媒体は、ネットワークで連結されたコンピュータシステムに分散され、分散方式でコンピュータが読み取りできるコードが格納されて実行され得る。また、前記実施例を具現するための機能的な（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ）プログラム、コード及びコードセグメントは、本開示が属する技術分野のプログラマーにより容易に推論され得る。

本明細書では、本開示が一部実施例と関連して説明されたものの、本開示が属する技術分野の当業者が理解できる本開示の精神及び範囲を抜け出ない範囲で多様な変形及び変更がなされ得るという点を知らなければならない。また、そのような変形及び変更は、本明細書に添付された特許請求の範囲内に属するものと考えられるべきである。

４２０：光源
４３０：ビームスプリッタ
４４０：基準鏡
４５０：光感知部
４６０：処理部
４６５：格納部
４７０：光学系
４８０：サンプルホルダ

Claims (12)

1. ＯＣＴシステムにより行われるＯＣＴ映像生成方法であって、
   基準面に対する干渉信号を取得する段階と、
   前記基準面に対する干渉信号から前記基準面の３次元映像を含む第１映像を生成する段階と、
   前記第１映像からコヒーレンスゲート湾曲（Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｇａｔｅ Ｃｕｒｖ
   ａｔｕｒｅ、ＣＧＣ）プロファイルを抽出する段階と、
   前記ＣＧＣプロファイルからＣＧＣフィッティング曲線を生成する段階と、
   サンプルに対する干渉信号を取得する段階と、
   前記ＣＧＣフィッティング曲線を用いて前記サンプルに対する干渉信号を補正する段階と、
   前記補正された前記サンプルに対する干渉信号から、第２映像を生成する段階と、
   を含むＯＣＴ映像生成方法。
2. 前記ＣＧＣプロファイルを抽出する段階は、
   前記３次元映像のｘ−ｙ平面上のピクセルのうち第１ピクセルセットを選択する段階と、
   前記第１ピクセルセットに対して、前記基準面の３次元映像上での定点と、前記基準面の３次元映像上での定点でない地点間の相対的な深さ位置の差を抽出する段階と、
   を含む請求項１に記載のＯＣＴ映像生成方法。
3. 前記第１ピクセルセットを選択する段階では、
   前記３次元映像のｘ−ｙ平面上のピクセルのうち一部のみが前記第１ピクセルセットとして選択される、
   請求項２に記載のＯＣＴ映像生成方法。
4. 前記第１ピクセルセットを選択する段階では、
   前記３次元映像のｘ−ｙ平面上のピクセルのうち一部を前記第１ピクセルセットとして選択するにおいて、各ピクセルに対応する前記干渉信号の強度に基づいて前記第１ピクセルセットを選択する、
   請求項２に記載のＯＣＴ映像生成方法。
5. ＯＣＴシステムであって、
   干渉計と、
   光感知部と、
   処理部と、
   記憶部と、
   を含み、
   前記干渉計は、光源、ビームスプリッタ及び基準鏡を含み、
   前記光感知部は、前記光源からのレーザビームが前記基準鏡により反射されて生成された基準光と、前記レーザビームが基準面により反射されて生成された反射光により生成される干渉光を受信して干渉信号に切り替え、
   前記処理部は、
   基準面に対する干渉信号を取得し、
   前記干渉信号から前記基準面の３次元映像を含む第１映像を生成し、
   前記第１映像からＣＧＣプロファイルを抽出し、
   前記ＣＧＣプロファイルからＣＧＣフィッティング曲線を生成し、
   サンプルに対する干渉信号を取得し、
   前記ＣＧＣフィッティング曲線を用いて前記サンプルに対する干渉信号を補正し、
   前記補正された前記サンプルに対する干渉信号から、第２映像を生成する、
   ＯＣＴシステム。
6. 前記処理部は、前記ＣＧＣプロファイルを抽出するときに、
   前記３次元映像のｘ−ｙ平面上のピクセルのうち第１ピクセルセットを選択し、
   前記第１ピクセルセットに対して、前記基準面の３次元映像上での定点と、前記基準面の３次元映像上での定点でない地点間の相対的な深さ位置の差を抽出する、
   請求項５に記載のＯＣＴシステム。
7. 前記処理部は、前記第１ピクセルセットを選択するときに、
   前記３次元映像のｘ−ｙ平面上のピクセルのうち一部のみを前記第１ピクセルセットとして選択する、
   請求項６に記載のＯＣＴシステム。
8. 前記処理部は、前記第１ピクセルセットを選択するときに、
   前記３次元映像のｘ−ｙ平面上のピクセルのうち一部を前記第１ピクセルセットとして選択するにおいて、各ピクセルに対応する前記干渉信号の強度に基づいて前記第１ピクセルセットを選択する、
   請求項６に記載のＯＣＴシステム。
9. プロセッサにより実行可能なプログラム命令語が格納されたコンピュータ読み取り可能な格納媒体であって、前記プログラム命令語は、プロセッサにより行われるときに方法を行うように構成され、前記方法は、
   基準面に対する干渉信号を取得する段階と、
   前記干渉信号から前記基準面の３次元映像を含む第１映像を生成する段階と、
   前記第１映像からＣＧＣプロファイルを抽出する段階と、
   前記ＣＧＣプロファイルからＣＧＣフィッティング曲線を生成する段階と、
   前記ＣＧＣフィッティング曲線を用いて前記干渉信号を補正し、補正された干渉信号を生成する段階と
   サンプルに対する干渉信号を取得する段階と、
   前記ＣＧＣフィッティング曲線を用いて前記サンプルに対する干渉信号を補正する段階と、
   前記補正された前記サンプルに対する干渉信号から、第２映像を生成する段階と、
   を含むコンピュータ読み取り可能な格納媒体。
10. 前記ＣＧＣプロファイルを抽出する段階は、
    前記３次元映像のｘ−ｙ平面上のピクセルのうち第１ピクセルセットを選択する段階と、
    前記第１ピクセルセットに対して、前記基準面の３次元映像上での定点と、前記基準面の３次元映像上での定点でない地点間の相対的な深さ位置の差を抽出する段階と、
    を含む請求項９に記載のコンピュータ読み取り可能な格納媒体。
11. 前記第１ピクセルセットを選択する段階では、
    前記３次元映像のｘ−ｙ平面上のピクセルのうち一部のみが前記第１ピクセルセットとして選択される、
    請求項１０に記載のコンピュータ読み取り可能な格納媒体。
12. 前記第１ピクセルセットを選択する段階では、
    前記３次元映像のｘ−ｙ平面上のピクセルのうち一部を前記第１ピクセルセットとして選択するにおいて、各ピクセルに対応する前記干渉信号の強度に基づいて前記第１ピクセルセットを選択する、
    請求項１０に記載のコンピュータ読み取り可能な格納媒体。