JP6796133B2 - 波長可変レーザを用いた大面積ｏｃｔシステムと３次元イメージ補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、波長可変レーザを用いた大面積ＯＣＴシステムとそのシステムにおけるイメージの補正方法に関する。

ＯＣＴ技術は、生体組織の断面イメージを１０〜３０ｕｍ程度の解像度でイメージ化することができる医療映像技術である。ＯＣＴシステムは、レーザビームが基準鏡（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｍｉｒｒｏｒ）により反射した基準光と、そのレーザビームが測定対象物によって反射した反射光との間の干渉によって形成される干渉イメージを用いて、測定対象物の３次元ＯＣＴイメージを生成することができる。

ＯＣＴシステムは、測定対象物にレーザビームを照射する方式により、シングルポイントスキャニングＯＣＴシステム（ｓｉｎｇｌｅ ｐｏｉｎｔ ｓｃａｎｎｉｎｇ ＯＣＴ ｓｙｓｔｅｍ）と大面積ＯＣＴシステム（ｆｕｌｌ−ｆｉｅｌｄ ＯＣＴ ｓｙｓｔｅｍ）に区分されることができる。シングルポイントスキャニングＯＣＴシステムでは、測定対象物のあるポイントに照射されるレーザビームを水平方向にスキャニングして取得された干渉イメージを用いて、測定対象物のＯＣＴイメージが生成されることができる。大面積ＯＣＴシステムでは、レーザビームの水平方向へのスキャニングなしに、一定面積を有するレーザビームを測定対象物に照射して取得された干渉イメージを用いて、測定対象物のＯＣＴイメージが生成されることができる。

このように、大面積ＯＣＴシステムは、水平方向へのスキャニング過程なしで、取得された干渉イメージから一度に一定面積に対する干渉信号を取得することができるため、速い速度でＯＣＴイメージを生成することができる。一方、測定対象物のあるポイントを基準に干渉信号取得のために必要な測定時間を比較してみると、大面積ＯＣＴシステムがシングルポイントスキャニングＯＣＴシステムより測定時間が長くなり得る。従って、大面積ＯＣＴシステムで干渉イメージを取得する間に測定対象物の動きがあると、干渉信号が測定対象物の動きに影響を受けやすい。また、測定対象物の動きが含まれた干渉信号を用いて生成されたＯＣＴイメージは、測定対象物の動きによるアーティファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）を含み得る。

本発明が解決しようとする課題は、測定対象物の深さ方向の動き及び水平方向の動きを測定することができる方法、及びこれを用いる大面積ＯＣＴシステムを提供することである。

本発明が解決しようとするさらに他の課題は、測定対象物の深さ方向の動き及び水平方向の動きの測定結果を用いて、ＯＣＴイメージで測定対象物の動きを補償できる方法、及びこれを用いる大面積ＯＣＴシステムを提供することである。

本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステムは、各波数（ｗａｖｅ ｎｕｍｂｅｒ）に対応する波長を有するレーザビームが基準鏡によって反射して生成された基準光と、前記レーザビームが測定対象物によって反射して生成された反射光との間の干渉によって形成される複数の干渉イメージに基づいて、前記測定対象物の深さ方向の動きを決定及び補償するイメージ処理部を含むことができ、前記イメージ処理部は、前記複数の干渉イメージの中で各波数領域（ｗａｖｅ ｎｕｍｂｅｒ ｄｏｍａｉｎ）に含まれた波数のそれぞれに対応する干渉イメージから、前記測定対象物の特定地点に対して、前記波数のそれぞれに対応する干渉強度を取得することができ、前記取得された干渉強度に基づいて前記波数領域に対応する短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを取得でき、前記短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルのそれぞれから前記各波数領域に対応する深さ値を取得することができ、前記取得された深さ値の変動に基づいて前記測定対象物の深さ方向の動きを決定することができる。

一実施例によると、前記イメージ処理部は、予め決定されたサイズのスライディング波数領域ウィンドウ（ｓｌｉｄｉｎｇ ｗａｖｅ ｎｕｍｂｅｒ ｄｏｍａｉｎ ｗｉｎｄｏｗ）を前記複数の干渉イメージに順次適用することによって前記各波数領域に含まれた波数のそれぞれに対応する干渉イメージが選択される際に、前記選択された干渉イメージから前記測定対象物の特定地点に対して、前記波数に対応する干渉強度を取得することができ、前記取得された干渉強度に対して前記波数領域上で短時間フーリエ変換を行い、前記各波数領域に対応する前記短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを取得することができる。

一実施例によると、前記深さ値は、前記短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルのそれぞれのピークに対応する深さ値であってもよい。

一実施例によると、前記イメージ処理部は、前記測定対象物の深さ方向の動きに対応する深さ方向の動き関数を生成することができ、前記深さ方向の動き関数を積分して前記深さ方向の動きに対応する位相補償関数を生成することができ、前記複数の干渉イメージ上の各同一地点での干渉強度を抽出することができ、前記位相補償関数に基づいて、前記同一地点のそれぞれに対して前記抽出された干渉強度の波数領域上での分布を示す干渉信号の位相を補償することによって、前記測定対象物の深さ方向の動きを補償することができる。

一実施例によると、前記大面積ＯＣＴシステムは、前記各波数に対応する複数の干渉イメージを生成する干渉計（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）をさらに含むことができ、前記干渉計は、波長を可変して前記各波数に対応する波長を有するレーザビームを放出する波長可変レーザ、基準鏡、前記波長可変レーザからの前記レーザビームの一部を通過させて前記測定対象物に向かって照射し、前記レーザビームの他の一部を反射させて前記基準鏡に向かって照射するビームスプリッタ、及び前記反射光と前記基準光を前記ビームスプリッタから受信して前記複数の干渉イメージを生成する撮像部を含むことができる。

本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステムで測定対象物の深さ方向の動きを決定及び補償する方法は、各波数に対応する波長を有するレーザビームが基準鏡によって反射して生成された基準光と、前記レーザビームが前記測定対象物によって反射して生成された反射光との間の干渉によって形成される複数の干渉イメージをイメージ処理部が受信する段階、前記複数の干渉イメージの中で各波数領域に含まれた波数のそれぞれに対応する干渉イメージから、前記測定対象物の特定地点に対して、前記波数のそれぞれに対応する干渉強度をイメージ処理部が取得する段階、前記取得された干渉強度に基づいて前記波数領域に対応する短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを前記イメージ処理部が取得する段階、前記短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルのそれぞれから前記各波数領域に対応する深さ値を前記イメージ処理部が取得する段階、及び前記取得された深さ値の変動に基づいて前記測定対象物の深さ方向の動きを前記イメージ処理部が決定する段階を含むことができる。

一実施例によると、前記短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを前記イメージ処理部が取得する段階は、予め決定されたサイズのスライディング波数領域ウィンドウを前記複数の干渉イメージに順次適用することによって前記各波数領域に含まれた波数のそれぞれに対応する干渉イメージが選択される際に、前記選択された干渉イメージから前記測定対象物の特定地点に対して、前記波数に対応する干渉強度を前記イメージ処理部が取得する段階、及び前記取得された干渉強度に対して前記波数領域上で短時間フーリエ変換を行い、前記波数領域に対応する前記短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを前記イメージ処理部が取得する段階を含むことができる。

一実施例によると、前記測定対象物の深さ方向の動きを決定及び補償する方法は、前記測定対象物の深さ方向の動きに対応する深さ方向の動き関数を前記イメージ処理部が生成する段階、前記深さ方向の動き関数を積分して前記深さ方向の動きに対応する位相補償関数を前記イメージ処理部が生成する段階、前記複数の干渉イメージ上の各同一地点での干渉強度をイメージ処理部が抽出する段階、及び前記位相補償関数に基づいて、前記同一地点のそれぞれに対して前記抽出された干渉強度の波数領域上での分布を示す干渉信号の位相を前記イメージ処理部が補償する段階をさらに含むことができる。

本発明の例示的な一実施例によるコンピュータ読み取り可能な格納媒体は、大面積ＯＣＴシステムで測定対象物の深さ方向の動きを決定及び補償する方法の各段階を行う命令語を含むプログラムを格納することができる。

本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステムによると、測定対象物の深さ方向の動きと水平方向の動きが測定されることができ、このような深さ方向の動きと水平方向の動きが同時に測定されることができる。

また、本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステムによると、ＯＣＴイメージで測定対象物の深さ方向の動きと水平方向の動きが補償されることができる。

また、本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステムによると、測定対象物の深さ方向及び水平方向の動きの測定及び補償のためのアルゴリズムを単純化して、速い速度でＯＣＴイメージで測定対象物の動きが補償されることができる。

大面積ＯＣＴシステムにおけるＯＣＴイメージ測定方法及び測定対象物の動きの影響を説明するための図面である。 大面積ＯＣＴシステムで測定対象物である鏡の深さ方向の動きがない際に生成された２次元ＯＣＴイメージである。 大面積ＯＣＴシステムで測定対象物である鏡の深さ方向の動きがある際に生成された２次元ＯＣＴイメージである。 本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステムにおいて、波長可変レーザの波長を順次変更しながら取得された複数の干渉イメージを示す図面である。 本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステムにおいて、干渉イメージにスライディング波数領域ウィンドウを適用して短時間波数領域プロファイルを取得する過程を示す図面である。 本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステムにおいて、複数の干渉イメージのそれぞれで同一地点から干渉強度が取得される過程を示す図面である。 本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステムにおいて、短時間波数領域プロファイルに対して、波数に対する短時間フーリエ変換を行って取得された短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを示す図面である。 本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステムで取得された測定対象物の特定地点での深さ方向の動きを示すスペクトログラムである。 本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステムにおいて、測定対象物である鏡が深さ方向に動かない際に取得された測定対象物の深さ方向の動きを示すスペクトログラムである。 本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステムにおいて、測定対象物である鏡が深さ方向に動いている際に取得された測定対象物の深さ方向の動きを示すスペクトログラムである。 本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステムにおいて、測定対象物である鏡の深さ方向の動きが補償される前の２次元ＯＣＴイメージ及びスペクトログラムである。 本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステムにおいて、測定対象物である鏡の深さ方向の動きが補償された後の２次元ＯＣＴイメージ及びスペクトログラムである。 本発明の一実施例により、大面積ＯＣＴシステムで測定対象物の深さ方向の動きを決定する方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施例により、大面積ＯＣＴシステムで複数の短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルをイメージ処理部が取得する方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施例により、ＯＣＴイメージで測定対象物の深さ方向の動きを補償する方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施例により、大面積ＯＣＴシステムで測定対象物の水平方向の動きを決定し、決定された結果に基づいてＯＣＴイメージで水平方向の動きを補償する方法を説明するための図面である。 本発明の一実施例により、大面積ＯＣＴシステムで測定対象物の水平方向の動きを測定する方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施例により、大面積ＯＣＴシステムで干渉イメージ間の相互相関に基づいて測定対象物の水平方向の動きを測定する方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施例により、ＯＣＴイメージで測定対象物の水平方向の動きを補償する方法を示すフローチャートである。

本発明の実施例は、本発明を説明するための目的で例示されたものである。本発明の実施例は多様な形態で実施され得、本発明が下記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、クラスの構成要素及びタスクの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、サブルーチン、プログラムコードのセグメント、ドライバー、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」にさらに分離されることができる。

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、本発明の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、本発明をさらに明確に説明するための目的で選択されたものであって、本発明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、複数型の表現もともに含むことができ、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。

本発明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ていない限り、他の実施例を含む可能性を内包する開放型用語（ｏｐｅｎ−ｅｎｄｅｄ ｔｅｒｍｓ）と理解されるべきである。

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ことはしない。

本明細書で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が、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することもあると理解されるべきである。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。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する説明は省略する。

大面積ＯＣＴシステムは、一定の照射面積を有するレーザの光が基準鏡によって反射して生成される基準光と、同一のレーザ光が測定対象物によって反射して生成される反射光との間の干渉によって形成される、複数の干渉イメージを用いてＯＣＴイメージを生成することができる。

図１は、大面積ＯＣＴシステムにおけるＯＣＴイメージ測定方法及び測定対象物の動きの影響を説明するための図面である。図１に示した通り、大面積ＯＣＴシステムは、一定の照射面積１２０を有するレーザの光１１０が測定対象物１３０により反射した反射光と、同一のレーザの光１１０が基準鏡によって反射した基準光との間の干渉によって生成される、測定対象物１３０中の照射面積１２０に対応する測定領域に対する干渉イメージを取得することができる。大面積ＯＣＴシステムは、取得された干渉イメージから測定領域に対する干渉信号を抽出して測定対象物１３０の深さ方向１２１の情報を得ることができ、これに基づいてＯＣＴイメージを生成することができる。

ところが、もし大面積ＯＣＴシステムで干渉イメージを取得する間に測定対象物１３０の動きがあると、干渉信号が測定対象物１３０の動きに影響を受けやすい。また、測定対象物１３０の動きが反映された干渉信号を用いて生成されたＯＣＴイメージは、測定対象物１３０の動きによるアーティファクトを含み得る。例えば、大面積ＯＣＴシステムで干渉イメージを取得する間に測定対象物１３０が深さ方向１２１に動くと、生成されたＯＣＴイメージは測定対象物１３０の深さ方向１２１の動きによるアーティファクトを含み得る。

図２及び図３は、大面積ＯＣＴシステムで測定対象物である鏡の深さ方向の動きがない際に生成された２次元ＯＣＴイメージと、測定対象物である鏡の深さ方向の動きがある際に生成された２次元ＯＣＴイメージをそれぞれ示す。図示した２次元ＯＣＴイメージは、測定対象物のｘ軸及びｚ軸（深さ方向の軸）の断面を示すＯＣＴ断面イメージである。大面積ＯＣＴシステムは、測定対象物のｙ軸方向に沿って生成された複数のＯＣＴ断面イメージ（即ち、ｘ軸及びｚ軸断面を示すＯＣＴ断面イメージ）を結合して、３次元ＯＣＴイメージを生成することができる。

図２に示した通り、測定対象物である鏡の深さ方向の動きがない場合には、２次元ＯＣＴイメージ上に鏡の形状２１０が水平線状に示されることができる。一方、図３に示した通り、鏡の深さ方向の動きがある場合には、２次元ＯＣＴイメージ上に深さ方向の動きによるアーティファクトが残像の形態３１０で示されることができる。この場合、２次元ＯＣＴイメージ上で鏡の形状が明確に示されないことがある。

本発明によると、測定対象物の干渉イメージが取得される各時点に対応する短時間Ａ−ｌｉｎｅ（Ａｘｉａｌ−ｌｉｎｅ）プロファイルのピークを観察することによって、測定対象物の深さ方向の動きが測定されることができる。ここで「短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイル」とは、ＯＣＴシステムまたは大面積ＯＣＴシステムにおいて、以下でさらに詳細に説明される実施例により測定対象物に対して取得された干渉イメージの中で短時間の間変換されたレーザの波長領域に対応する波数領域に含まれた干渉イメージ上での、測定対象物の特定地点に対応する地点から取得された干渉強度が、波数領域上で短時間フーリエ変換された結果を意味することができる。従って、このように測定された深さ方向の動きに基づいて干渉信号の位相を補正することで、深さ方向の動きが補償されたＯＣＴイメージが生成されることができる。

また、本発明では、測定対象物の干渉イメージ間の相互相関（ｃｒｏｓｓ−ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）に基づいて測定対象物の水平方向の動きが測定されることができる。従って、このように測定された水平方向の動きに基づいて干渉イメージ間のイメージ整合（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を行うことによって、水平方向の動きが補償されたＯＣＴイメージが生成されることができる。

以下、本発明の多様な実施例による大面積ＯＣＴシステム、特に波長可変レーザを用いる大面積ＯＣＴシステムにおいて、測定対象物の深さ方向及び水平方向の動きを測定し、ＯＣＴイメージにおいて、測定された測定対象物の深さ方向及び水平方向の動きを補償する方法が具体的に説明される。

＜深さ方向の動きの測定及び補償＞

図４は、本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステム４００の構成を示すブロック図である。図示した通り、大面積ＯＣＴシステム４００は、波長可変レーザ４１０、レンズ４２０、ビームスプリッタ４３０、基準鏡４４０、撮像部４６０、格納部４７０、及びイメージ処理部４８０を含むことができる。一実施例によると、大面積ＯＣＴシステム４００は、波長可変レーザ４１０、ビームスプリッタ４３０、基準鏡４４０、及び撮像部４６０等を用いて具現された干渉計（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）によって生成された干渉イメージを用いてＯＣＴイメージを生成することができる。大面積ＯＣＴシステム４００の干渉計の構成は、以上の構成要素とその連結関係に限定されず、実質的に同一の干渉イメージを生成することができる限り、干渉計の構成要素及びその連結関係が多様な方式で変更されることができる。

波長可変レーザ４１０は、波長を可変して各波数（ｗａｖｅ ｎｕｍｂｅｒ）に対応する波長を有するレーザビームを放出することができるレーザであってもよい。波長可変レーザ４１０から照射されるレーザビームの一部は、基準鏡４４０により反射して基準光が生成されることができる。また、波長可変レーザ４１０から照射されるレーザビームの他の一部は、測定対象物４５０に照射され、測定対象物４５０により反射して反射光が生成されることができる。

一実施例によると、波長可変レーザ４１０からのレーザビームがレンズ４２０に照射されると、レンズ４２０が入射するレーザビームを屈折させることによって、一定の照射面積を有するレーザビームが出射されることができる。一例によると、波長可変レーザ４１０とレンズ４２０は、光ファイバー４１２を介して連結されることができる。さらに他の例によると、波長可変レーザ４１０からのレーザビームが自由空間（ｆｒｅｅ ｓｐａｃｅ）または大気を介して直接レンズ４２０に伝達されることもできる。

レンズ４２０によって屈折されたレーザビームの一部は、ビームスプリッタ４３０を通過して測定対象物４５０に向かって照射されることができる。一方、レンズ４２０によって屈折されたレーザビームの他の一部はビームスプリッタ４３０で反射して基準鏡４４０に向かって照射されることができる。また、ビームスプリッタ４３０は、基準鏡４４０から反射したレーザビーム（即ち、基準光）を通過させて撮像部４６０に伝達する一方、測定対象物４５０から反射したレーザビーム（即ち、反射光）を反射させて撮像部４６０に伝達することができる。

撮像部４６０は、反射光と基準光をビームスプリッタ４３０から受信して、基準光と反射光との間の干渉によって形成される干渉イメージを結像することができる。一実施例によると、撮像部４６０は、波長可変レーザ４１０の波長が順次変更される各時点ごとに、干渉イメージを生成することができる。従って、大面積ＯＣＴシステム４００は、波長可変レーザ４１０の波長をスウィーピングする間、干渉計に含まれた撮像部４６０により複数の干渉イメージを順次結像及び生成することができる。一実施例によると、撮像部４６０は、カメラまたはビデオカメラなどを用いて具現されることができるが、これに限定されるものではない。

図５は、本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステム４００において、波長可変レーザ４１０の波長を順次変更しながら取得された複数の干渉イメージ５１０、５２０、５３０、５４０、５５０を示す図面である。例えば、干渉イメージ５１０、５２０、５３０、５４０、５５０は、波長可変レーザ４１０の波長がλ_１、λ_２、λ_３、λ_４及びλ_５に変更される各時点ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、ｔ_４及びｔ_５で撮像部４６０によって生成されることができる。この際に、波長がλ_１からλ_５まで変更される各時点は、波数で定義されることもできる。即ち、図５に示した通り、λ_１、λ_２、λ_３、λ_４及びλ_５はそれぞれ、波数ｋ_１、ｋ_２、ｋ_３、ｋ_４及びｋ_５に対応でき、波数ｋ_１、ｋ_２、ｋ_３、ｋ_４及びｋ_５は、波長がλ_１からλ_５まで変更される各時点を示すことができる。波数ｋ_ｎと波長λ_ｎの間の変換関係は、次の数式を用いて定義されることができる。

図４を再度参照すると、格納部４７０は、撮像部４６０から生成された複数の干渉イメージを受信して保存することができる。一実施例によると、格納部４７０は、少なくとも１つの揮発性メモリ装置または非揮発性メモリ装置のそれぞれまたはこれらの組合わせを用いて具現されることができる。具体的には、格納部４７０は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭなどのような揮発性メモリ装置またはフラッシュメモリ、ハードディスク、ＭＲＡＭ、ＰＲＡＭなどのような非揮発性メモリ装置のそれぞれまたはこれらの組合わせを用いて具現されることができる。

イメージ処理部４８０は、格納部４７０に保存された複数の干渉イメージを用いて、測定対象物４５０のＯＣＴイメージを生成することができる。また、イメージ処理部４８０は、格納部４７０に保存された複数の干渉イメージに基づいて、測定対象物４５０の深さ方向の動きを決定及び補償することができる。図４に示した実施例で、大面積ＯＣＴシステム４００が撮像部４６０とイメージ処理部４８０との間に格納部４７０を含んでいるものの、他の実施例で大面積ＯＣＴシステム４００は、格納部４７０を省略することができ、イメージ処理部４８０が撮像部４６０から直接干渉イメージを受信することもできる。

一実施例によると、大面積ＯＣＴシステム４００は、測定対象物４５０の深さ方向の動きをディスプレイしたりまたは深さ方向の動きが補償されたＯＣＴイメージをディスプレイすることができるディスプレイ部４９０をさらに含むことができる。ディスプレイ部４９０は、イメージ処理部４８０からＯＣＴイメージまたは測定対象物４５０の深さ方向の動きに関する情報を受信してディスプレイすることができる。

以下では、イメージ処理部４８０で測定対象物４５０の深さ方向の動きを決定する方法についてさらに具体的に説明する。

まず、波長可変レーザ４１０の波長をスウィーピングする間、干渉計は複数の干渉イメージを順次生成することができる。干渉計によって生成された複数の干渉イメージは格納部４７０に保存されたり、イメージ処理部４８０に直接伝達されることができる。

イメージ処理部４８０は、複数の干渉イメージの中で各波数領域（ｗａｖｅ ｎｕｍｂｅｒ ｄｏｍａｉｎ）に含まれた波数のそれぞれに対応する干渉イメージから、測定対象物４５０の特定地点に対して、各波数領域に含まれた波数のそれぞれに対応する干渉強度を取得することができる。具体的には、イメージ処理部４８０は、予め決定されたサイズのスライディング波数領域ウィンドウ（ｓｌｉｄｉｎｇ ｗａｖｅ ｎｕｍｂｅｒ ｄｏｍａｉｎ ｗｉｎｄｏｗ）を複数の干渉イメージに順次適用して、複数の干渉イメージの中で各スライディング波数領域ウィンドウに含まれた波数のそれぞれに対応する干渉イメージを抽出することができる。イメージ処理部４８０は、このように取得された各波数領域に含まれた波数のそれぞれに対応する干渉イメージから、測定対象物４５０の特定地点に対して、各波数領域に含まれた波数のそれぞれに対応する干渉強度を取得することができる。

図６は、本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステム４００において、干渉イメージにスライディング波数領域ウィンドウを適用して短時間波数領域プロファイルを取得する過程を示す図面である。ここで「短時間波数領域プロファイル」とは、短時間の間の波長変更に該当する波数の変化に応じた干渉強度の変化を意味することができる。図５及び図６を参照して説明すると、イメージ処理部４８０は、複数の干渉イメージに対して、波数領域でサイズが５であるスライディング波数領域ウィンドウ６６０を適用することによって、波長が４回変化する各短時間の間の干渉強度を順次取得することができる。即ち、スライディング波数領域ウィンドウ６６０が波数領域で移動するに伴い、スライディング波数領域ウィンドウ６６０のサイズ（ｓｉｚｅ）内に含まれる波数にそれぞれ対応する干渉イメージから干渉強度が取得されることができる。例えば、図示した通り、スライディング波数領域ウィンドウ６６０がｋ_１〜ｋ_５の波数領域に適用されると、イメージ処理部４８０は、波数がｋ_１からｋ_５まで変更される短時間の間取得された干渉イメージ５１０、５２０、５３０、５４０、５５０から干渉強度６１０、６２０、６３０、６４０、６５０を取得することができる。以後、イメージ処理部４８０は、波長可変レーザ４１０の波長が変更される順序に従って、次の波数領域、即ち、ｋ_２〜ｋ_６の波数領域にスライディング波数領域ウィンドウ６６０を適用して、干渉強度を取得することができる。

この場合、干渉強度は、複数の干渉イメージ上で、測定対象物４５０の特定地点に対応する同一の地点でそれぞれ取得されることができる。例えば、図７に示した通り、イメージ処理部４８０がｋ_１〜ｋ_５の波数領域にスライディング波数領域ウィンドウ６６０を適用すると、この波数領域で取得された干渉イメージ５１０、５２０、５３０、５４０、５５０上で、測定対象物４５０の特定地点に対応する同一地点５１１、５２１、５３１、５４１、５５１からそれぞれ干渉強度を取得することができる。

このように複数の干渉イメージに対してスライディング波数領域ウィンドウが順次適用されて、各短時間の波数領域での干渉強度が取得されると、イメージ処理部４８０は、各波数領域での干渉強度に基づいて各短時間の波数領域に対応する複数の短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを取得することができる。具体的には、まずイメージ処理部４８０は、各スライディング波数領域ウィンドウを適用して取得された短時間の間の干渉強度に対する短時間波数領域プロファイルを取得することができる。また、イメージ処理部４８０は、取得された短時間波数領域プロファイルのそれぞれに対して波数領域上で短時間フーリエ変換（ｓｈｏｒｔ−ｔｉｍｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行い、複数の短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを取得することができる。

例えば、図６を参照して説明すると、スライディング波数領域ウィンドウ６６０がｋ_１〜ｋ_５の波数領域に適用される際に、イメージ処理部４８０は、この短時間の波数領域での干渉強度６１０、６２０、６３０、６４０、６５０の波数領域分布を示す短時間波数領域プロファイルを取得することができる。イメージ処理部４８０はこの短時間波数領域プロファイルに対して、波数に対する短時間フーリエ変換を行うことによって、短時間波数領域プロファイルから短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを取得することができる。同一の方法で、イメージ処理部４８０は、スライディング波数領域ウィンドウ６６０を順次適用して取得された他の短時間の波数領域での干渉強度に対してもそれぞれ短時間波数領域プロファイルを取得し、これらに対して波数に対する短時間フーリエ変換を行い、短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを取得することができる。

図８は、本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステム４００において、短時間波数領域プロファイルに対して、波数に対する短時間フーリエ変換を行って取得された短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを示す一例である。短時間波数領域プロファイルに対して、波数に対する短時間フーリエ変換を行うと、イメージ処理部４８０は測定対象物４５０の特定地点での深さ（横軸）による短時間波数領域プロファイルの強度（縦軸）情報を取得することができる。図８に示した短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルグラフの横軸に表示されたＡ．Ｕ．は、ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｕｎｉｔを意味する略字である。以下、他の図面に表示されたＡ．Ｕ．も同一の意味を有する。

イメージ処理部４８０は、このような各短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルで深さ値を観察することによって、測定対象物４５０の深さ方向の動きを決定することができる。具体的には、イメージ処理部４８０は、スライディング波数領域ウィンドウを順次適用して取得された短時間波数領域プロファイルに対応する短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルのそれぞれでピークに対応する深さ値を取得することができる。イメージ処理部４８０は、取得された深さ値の波数に対する変動に基づいて測定対象物４５０の深さ方向の動きを決定することができる。この場合、各波数は、波長可変レーザ４１０の波長が変更される各時点に対応できるため、波数に対する変動は、波長可変レーザ４１０の波長が変更される間の時間の経過ないし変化に対応することができる。従って、深さ値の波数に対する変動は、波長可変レーザ４１０の波長が変更される間、深さ値の時間に対する変動を意味することができる。

図９は、本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステム４００で取得された測定対象物４５０の特定地点での深さ方向の動きを示すスペクトログラム（ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ）の例示である。スペクトログラムは、波数（横軸）による深さ（縦軸）値の分布で表現されることができる。図６及び８をともに参照して説明すると、イメージ処理部４８０は、ｋ_１〜ｋ_５の波数領域のスライディング波数領域ウィンドウ６６０から取得された干渉強度６１０、６２０、６３０、６４０、６５０に基づいて図８に示したような短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを取得することができる。イメージ処理部４８０は、取得された短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルでピーク８１０に対応する深さ値９１０を取得することができる。この場合、取得された深さ値９１０は、短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルの取得に適用された波数領域に含まれた波数の代表値、例えば、平均値ないし中央値に対する深さ値９１０として決定されることができる。例えば、ｋ_１〜ｋ_５の波数領域で取得された深さ値９１０は、中央値であるｋ_３に対する深さ値９１０として決定されることができる。

以後、イメージ処理部４８０は、スライディング波数領域ウィンドウ６６０を移動しながら取得された干渉強度に基づいて、それぞれ短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを取得することができる。同一の方法で、イメージ処理部４８０は、取得された各短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルでピークに対応する深さ値を取得することによって、以後の波長変換時点であるｋ_４、ｋ_５、ｋ_６、ｋ_７のそれぞれに対応する測定対象物４５０の深さ値９２０、９３０、９４０、９５０を取得することができる。図９に示した通り、イメージ処理部４８０は、各波長変換時点ｋ_３、ｋ_４、ｋ_５、ｋ_６、ｋ_７に対応する測定対象物４５０の深さ値９１０、９２０、９３０、９４０、９５０を観察することによって、波長可変レーザ４１０の波長をスウィーピングする間の測定対象物４５０の深さ方向の動きを決定することができる。

このように測定対象物４５０の深さ方向の動きが決定されると、イメージ処理部４８０は、ＯＣＴイメージを取得する間の測定対象物４５０の深さ方向の動きをユーザにディスプレイすることができる。また、イメージ処理部４８０は、決定された測定対象物４５０の深さ方向の動きに基づいて、ＯＣＴイメージで深さ方向の動きの影響を補償することができる。

一実施例によると、イメージ処理部４８０は、格納部４７０に干渉計によって生成された全ての干渉イメージを予め保存しておいた後、これを用いて測定対象物４５０の深さ方向の動きを決定し、これをディスプレイ部４９０を介してディスプレイすることができる。さらに他の実施例によると、イメージ処理部４８０は、干渉計によって干渉イメージが生成されるごとに、これを受信してリアルタイムで測定対象物４５０の深さ方向の動きを決定し、ディスプレイ部４９０を介してディスプレイすることができる。

図１０及び図１１は、本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステムにおいて、測定対象物である鏡が深さ方向に動かない際と、その鏡が深さ方向に動く際にそれぞれ取得された測定対象物の深さ方向の動きを示すスペクトログラムである。具体的には、図２及び図３をともに参照して説明すると、図１０は、図２に示した通り、鏡が深さ方向に動かない際に、鏡のある地点２３０を基準として測定された深さ方向の動きを示すスペクトログラムである。深さ方向の動きがないため、波数で表現された波長可変レーザの波長が変更される各時点で、Ａ−ｌｉｎｅプロファイルのピークの深さ方向の位置１０１０に変化がない。一方、図１０の位置１０１０の下方に示した他の白い線は、レーザビームが大面積ＯＣＴシステム４００に用いられた光学部品で反射した反射光との間の干渉によって生成されたアーティファクトである。

図１１は、図３に示した通り、鏡が深さ方向に動いている際に、鏡のある地点３３０を基準として測定された深さ方向の動きを示すスペクトログラムである。深さ方向の動きがあるため、Ａ−ｌｉｎｅプロファイルのピークの深さ方向の位置１１１０が波長可変レーザの波長が変更される各時点で、深さ方向の動きに応じて変化している。

上述の過程を通じて、測定対象物４５０の深さ方向の動きが決定されると、イメージ処理部４８０はこれに基づいて、ＯＣＴイメージで干渉信号の位相に対する深さ方向の動きの影響を補償することができる。このために、イメージ処理部４８０は、測定対象物４５０の深さ方向の動きに対応する深さ方向の動き関数を生成した後、深さ方向の動き関数を積分して測定対象物４５０の深さ方向の動きに対応する位相補償関数を生成することができる。以後、イメージ処理部４８０は、位相補償関数に基づいて、ＯＣＴイメージの生成のための干渉信号の位相を補償することによって、測定対象物４５０の深さ方向の動きを補償することができる。

具体的には、図９を再度参照して説明すると、イメージ処理部４８０は、測定対象物４５０の波長変更の各時点における深さ方向の動きに対応する、波数の変化（例えば、波数がｋ_３、ｋ_４、ｋ_５、ｋ_６、ｋ_７に変化）に応じたＡ−ｌｉｎｅプロファイルのピークの深さ値の変化（例えば、深さ値が９１０、９２０、９３０、９４０、９５０に変化）に対して、カーブフィッティング（ｃｕｒｖｅ ｆｉｔｔｉｎｇ）を実行して深さ方向の動き関数９６０を生成することができる。例えば、カーブフィッティングを実行するための基準関数を、次の通り、定義することができる。

ａ_０＋ａ_１・ｃｏｓ（ｗ_１・ｋ）＋ａ_２・ｓｉｎ（ｗ_１・ｋ）（ここで、ａ_０は定数、ａ_１はコサイン関数の大きさ、ａ_２はサイン関数の大きさ、ｗ_１はコサイン及びサイン関数の周波数、ｋは波数）

イメージ処理部４８０は、波数の変化に応じたＡ−ｌｉｎｅプロファイルのピークの深さ値の変化に対して、前記基準関数を用いたカーブフィッティングを実行して基準関数の変数であるａ_０、ａ_１、ａ_２及びｗ_１の値を決定することができる。イメージ処理部４８０は、決定された変数値を基準関数に適用することによって、測定対象物４５０の深さ方向の動きに対応する深さ方向の動き関数９６０を生成することができる。

カーブフィッティングは、例えば、回帰分析法、線形補間法またはスプライン補間法のように公知となったカーブフィッティングアルゴリズムの中で１つを適宜選択して実行されることができる。また、基準関数は、三角関数、多項関数、Ｂ−スプライン曲線などを含む、測定対象物４５０の動きを十分に表現することができる形態の関数のうちのいずれか１つが選択されることができる。

位相補償関数は、生成された深さ方向の動き関数を波長可変レーザ４１０の波長が変更される区間全体に対応する波数領域を積分区間とした積分を行って生成されることができる。測定対象物４５０の深さ方向の動きがある場合、ＯＣＴイメージの生成に用いられる干渉信号の位相が、深さ方向の動きによって歪曲されることがある。位相補償関数は、波長が変更される各時点における測定対象物４５０の深さ方向の動きによる位相の歪み程度を示すことができる。従って、位相補償関数に基づいて干渉信号の位相を補償することによって、イメージ処理部４８０は、深さ方向の動きの影響が補償されたＯＣＴイメージを生成することができる。

例えば、位相歪みが補償される前の干渉信号をＩ（ｋ）とし、位相歪みが補償された後の干渉信号をＩ_ｃｏｍｐ（ｋ）と仮定する。ここで、干渉信号は、干渉イメージ上で、測定対象物４５０のある一つの地点に対応する地点で取得された干渉強度の波数領域分布を示す信号として定義されることができる。位相補償関数をθ（ｋ）とすると、次の関係式を通じて干渉信号で位相歪みを補償することができる。

Ｉ_ｃｏｍｐ（ｋ）＝Ｉ（ｋ）・ｅ^{−ｉθ（ｋ）}（ここでｋは波数を示す）

イメージ処理部４８０は、前記関係式を通じて干渉イメージ上において、測定対象物４５０のある地点に対応する地点での干渉信号の位相歪みを補償することができる。従って、イメージ処理部４８０は、複数の干渉イメージ上の各同一地点での干渉強度を抽出して、測定対象物４５０の測定領域上で全ての干渉信号を取得した後、同一の方法で全ての干渉信号の位相歪みを補償することによって、深さ方向の動きの影響が全て補償されたＯＣＴイメージを生成することができる。イメージ処理部４８０は、測定対象物４５０の各地点ごとに位相補償関数を生成し、測定対象物４５０の各地点に対応する位相補償関数をそれぞれ用いて測定対象物４５０の各地点での深さ方向の動きを補償することもできる。

図１２は、本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステムにおいて、測定対象物である鏡の深さ方向の動きが補償される前の２次元ＯＣＴイメージ１２１０及びスペクトログラム１２２０を示す。２次元ＯＣＴイメージ１２１０は、測定対象物のｘ軸及びｚ軸（深さ方向の軸）の平面のイメージである。２次元ＯＣＴイメージ１２１０には、鏡の深さ方向の動きがアーティファクトとして含まれており、鏡の平面的形状が明確に示されていない。一方、スペクトログラム１２２０は、鏡のある地点１２１１を基準として、波長可変レーザの波長が変更される各時点における深さ方向の動きを示す。即ち、スペクトログラム１２２０には、鏡の深さ方向の動きが正弦波状と類似に示されている。

図１３は、本発明の一実施例による大面積ＯＣＴシステムにおいて、測定対象物である鏡の深さ方向の動きが補償された後の２次元ＯＣＴイメージ１３１０及びスペクトログラム１３２０を示す。２次元ＯＣＴイメージ１３１０には、鏡の深さ方向の動きが補償されて、ｘ軸及びｚ軸平面上で鏡の平面的形状が明確に示されている。鏡の深さ方向の動きが補償されたため、鏡のある地点１３１１を基準として取得されたスペクトログラム１３２０は、波長可変レーザの波長が変更される各時点におけるＡ−ｌｉｎｅプロファイルのピークの位置が一定に維持されていることを示している。

図１４は、本発明の一実施例により、大面積ＯＣＴシステム４００で測定対象物４５０の深さ方向の動きを決定する方法を示すフローチャートである。以下、各段階について、図面を参照してさらに具体的に測定対象物４５０の深さ方向の動きを決定する方法が説明される。

まず、段階Ｓ１４１０で、イメージ処理部は、各波数に対応する波長を有するレーザビームが基準鏡によって反射して生成された基準光と、レーザビームが測定対象物によって反射して生成された反射光との間の干渉によって形成される複数の干渉イメージを受信することができる。例えば、図４を参照すると、イメージ処理部４８０は、波長可変レーザ４１０、ビームスプリッタ４３０、基準鏡４４０及び撮像部４６０等を用いて具現された干渉計から複数の干渉イメージを受信することができる。この場合、干渉計は、撮像部４６０を介して、波長可変レーザ４１０から放出された、各波数に対応する波長を有するレーザビームが基準鏡４４０で反射した基準光と波長可変レーザ４１０からのレーザビームが測定対象物４５０により反射した反射光との間の干渉によって形成される複数の干渉イメージを生成することができる。一実施例によると、複数の干渉イメージは、波長可変レーザ４１０の波長が順次変更された各時点で生成されることができる。

段階Ｓ１４１０で複数の干渉イメージが受信されると、段階Ｓ１４２０において、イメージ処理部は、複数の干渉イメージの中で各波数領域に含まれた波数のそれぞれに対応する干渉イメージから、測定対象物の特定地点に対して、波数のそれぞれに対応する干渉強度を取得することができる。例えば、イメージ処理部４８０は、予め決定されたサイズのスライディング波数領域ウィンドウを複数の干渉イメージに順次適用して、複数の干渉イメージの中で各スライディング波数領域ウィンドウに含まれた波数のそれぞれに対応する干渉イメージを抽出することができる。イメージ処理部４８０は、このように取得された各波数領域に含まれた波数のそれぞれに対応する干渉イメージから、測定対象物４５０の特定地点に対して、各波数領域に含まれた波数のそれぞれに対応する干渉強度を取得することができる。

次に、段階Ｓ１４３０において、イメージ処理部は、取得された干渉強度に基づいて波数領域に対応する短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを取得することができる。具体的には、図１５を参照して説明すると、イメージ処理部は段階Ｓ１４３１において、予め決定されたサイズのスライディング波数領域ウィンドウを複数の干渉イメージに順次適用することによって、各波数領域に含まれた波数のそれぞれに対応する干渉イメージが選択される際に、選択された干渉イメージから測定対象物の特定地点に対して、波数に対応する干渉強度を取得することができる。

例えば、図５及び図６を参照して説明すると、イメージ処理部４８０は、波数領域でサイズが５であるスライディング波数領域ウィンドウ６６０を複数の干渉イメージに順次適用することによって、波長が４回変化する各波数領域に含まれた波数のそれぞれに対応する干渉イメージが選択されることができる。この際に、イメージ処理部４８０は、選択された干渉イメージから測定対象物４５０の特定地点に対して、各波数領域に含まれた波数のそれぞれに対応する干渉強度を取得することができる。

もしスライディング波数領域ウィンドウ６６０がｋ_１〜ｋ_５の波数領域に適用されると、イメージ処理部４８０は、波数がｋ_１からｋ_５まで変更される短時間の間取得された干渉イメージ５１０、５２０、５３０、５４０、５５０から干渉強度６１０、６２０、６３０、６４０、６５０を取得することができる。以後、イメージ処理部４８０は、波長可変レーザ４１０の波長が変更される順序に従って、次の波数領域であるｋ_２〜ｋ_６の波数領域にスライディング波数領域ウィンドウ６６０を適用して、干渉強度を取得することができる。同一の方式で、イメージ処理部４８０は、スライディング波数領域ウィンドウ６６０を複数の干渉イメージに順次適用することによって、当該波数領域に含まれた波数のそれぞれに対応する干渉強度を取得することができる。この場合、干渉強度は、複数の干渉イメージ上において、測定対象物４５０の特定地点に対応する同一の地点でそれぞれ取得されることができる。

段階Ｓ１４３１で干渉強度が取得されると、段階Ｓ１４３２でイメージ処理部は、取得された干渉強度に対して波数領域上で短時間フーリエ変換を行い、波数領域に対応する短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを取得することができる。例えば、イメージ処理部４８０は、スライディング波数領域ウィンドウ６６０の各波数領域に含まれた波数のそれぞれに対応する干渉強度に対して、当該波数領域上で波数に対する短時間フーリエ変換を行うことによって、短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを取得することができる。具体的には、イメージ処理部４８０は、スライディング波数領域ウィンドウ６６０を順次適用して取得された干渉強度に対して短時間波数領域プロファイルを取得し、取得された短時間波数領域プロファイルのそれぞれに対して波数領域上で短時間フーリエ変換を行い、短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを取得することができる。

例えば、図６を参照すると、スライディング波数領域ウィンドウ６６０がｋ_１〜ｋ_５の波数領域に適用される際に、イメージ処理部４８０はこの短時間の波数領域での干渉強度６１０、６２０、６３０、６４０、６５０の波数領域分布を示す短時間波数領域プロファイルを取得することができる。イメージ処理部４８０は、この短時間波数領域プロファイルに対して、波数に対する短時間フーリエ変換を行うことによって、短時間波数領域プロファイルから短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを取得することができる。同一の方法で、イメージ処理部４８０は、スライディング波数領域ウィンドウ６６０を順次適用して取得された他の短時間の波数領域での干渉強度に対してもそれぞれ短時間波数領域プロファイルを取得し、これらに対して波数に対する短時間フーリエ変換を行い、短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを取得することができる。

再度、図１４を参照すると、段階Ｓ１４４０において、イメージ処理部は、短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルのそれぞれから各波数領域に対応する深さ値を取得することができる。例えば、イメージ処理部４８０は、スライディング波数領域ウィンドウの各波数領域に対応する短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルのそれぞれで短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルのピークに対応する深さ値を取得することができる。取得された深さ値は、波長可変レーザ４１０の波長が変更される各時点における測定対象物４５０の特定地点の深さ値を示すことができる。

次に、段階Ｓ１４５０において、イメージ処理部は、取得された深さ値の変動に基づいて測定対象物の深さ方向の動きを決定することができる。例えば、図９を参照すると、イメージ処理部４８０は、各波長変換時点ｋ_３、ｋ_４、ｋ_５、ｋ_６、ｋ_７に対応する測定対象物４５０の深さ値９１０、９２０、９３０、９４０、９５０の変動を観察することによって、波長可変レーザ４１０の波長をスウィーピングする間の測定対象物４５０の深さ方向の動きを決定することができる。

このように、測定対象物４５０の深さ方向の動きが決定されると、イメージ処理部４８０はこれに基づいて、測定対象物４５０のＯＣＴイメージで深さ方向の動きの影響を補償することができる。具体的には、図１６を参照して説明すると、まず、段階Ｓ１６１０において、イメージ処理部は、測定対象物の深さ方向の動きに対応する深さ方向の動き関数を生成することができる。例えば、図９を参照すると、イメージ処理部４８０は、波長変更の各時点における測定対象物４５０の深さ方向の動きに対応する、波数の変化（例えば、波数がｋ_３、ｋ_４、ｋ_５、ｋ_６、ｋ_７に変化）に応じたＡ−ｌｉｎｅプロファイルのピークの深さ値の変化（例えば、深さ値が９１０、９２０、９３０、９４０、９５０に変化）に対して、カーブフィッティングを実行して深さ方向の動き関数９６０を生成することができる。

段階Ｓ１６１０で深さ方向の動き関数が生成されると、段階Ｓ１６２０でイメージ処理部は、深さ方向の動き関数を積分して深さ方向の動きに対応する位相補償関数を生成することができる。測定対象物４５０の深さ方向の動きがある場合、ＯＣＴイメージの生成に用いられる干渉信号の位相が、深さ方向の動きによって歪曲されることがある。位相補償関数は、波長が変更される各時点における測定対象物４５０の深さ方向の動きによる位相の歪み程度を示すことができる。イメージ処理部４８０は、深さ方向の動き関数を積分することによって、このような位相補償関数を生成することができる。

次に、段階Ｓ１６３０において、深さ方向の動きを補償する対象を取得するために、イメージ処理部は、複数の干渉イメージ上の各同一地点での干渉強度を抽出することができる。一実施例によると、干渉強度の波数領域上での分布を示す干渉信号が深さ方向の動きが補償される対象になり得る。従って、イメージ処理部４８０は、複数の干渉イメージ上の各同一地点での干渉強度を抽出することによって、深さ方向の動きが補償される、測定対象物４５０の測定領域で生成可能な全ての干渉信号を取得することができる。

段階Ｓ１６３０で干渉強度が抽出されると、段階Ｓ１６４０でイメージ処理部は位相補償関数に基づいて、同一地点のそれぞれに対して抽出された干渉強度の波数領域上での分布を示す干渉信号の位相を補償することができる。例えば、位相歪みが補償される前の干渉信号をＩ（ｋ）とし、位相歪みが補償された後の干渉信号をＩ_ｃｏｍｐ（ｋ）とし、位相補償関数をθ（ｋ）とすると、イメージ処理部４８０は次の関係式を通じて干渉信号で位相歪みを補償することができる。

Ｉ_ｃｏｍｐ（ｋ）＝Ｉ（ｋ）・ｅ^{−ｉθ（ｋ）}（ここでｋは波数を示す）

イメージ処理部４８０は、前記関係式を通じて干渉イメージ上で測定対象物４５０のある地点に対応する地点での干渉信号の位相歪みのみを補償することができる。イメージ処理部４８０は、段階Ｓ１６３０で取得された、同一地点のそれぞれに対して抽出された干渉強度を用いて測定対象物４５０の測定領域で生成可能な全ての干渉信号を取得した後、位相補償関数に基づいて全ての干渉信号の位相歪みを補償することができる。このように、干渉イメージ上の全ての地点での干渉信号の位相歪みを補償することによって、イメージ処理部４８０は、深さ方向の動きの影響が全て補償されたＯＣＴイメージを生成することができる。

＜水平方向の動き測定及び補償＞

以下では、大面積ＯＣＴシステム４００で測定対象物４５０の水平方向の動きを測定する方法、及びこれを用いてＯＣＴイメージで水平方向の動きを補償する方法が説明される。

測定対象物４５０の水平方向の動きは、大面積ＯＣＴシステム４００において波長可変レーザ４１０の波長を変更する各時点で干渉イメージを取得する間の測定対象物４５０の水平方向の動きであってもよい。測定対象物４５０が水平方向に動くと、干渉イメージ上の同一地点で測定対象物４５０の他の測定部位が示される。従って、干渉イメージ上の同一地点で干渉信号を取得すると、干渉信号は測定対象物４５０の他の測定部位に関する情報を一部含むことができる。従って、測定対象物４５０の水平方向の動きがあると、生成されたＯＣＴイメージ上で水平方向の動きが残像の形態で示され得る。

例えば、図１７に示した通り、波長可変レーザ４１０の波長が変更される間に測定対象物４５０の水平方向の動きがあると、撮像部４６０で順次取得された干渉イメージ１７１０、１７２０、１７３０、１７４０、１７５０、１７６０、１７７０の一部１７４０、１７７０は、観測視野が移動したような形態で撮影されることができる。従って、干渉イメージ上の同一地点を基準に干渉イメージ１７１０、１７２０、１７３０、１７５０、１７６０と干渉イメージ１７４０、１７７０を比較すると、干渉イメージ１７４０、１７７０には測定対象物４５０の他の測定部位が含まれることができる。

図１８は、本発明の一実施例により、大面積ＯＣＴシステム４００で測定対象物４５０の水平方向の動きを測定する方法を示すフローチャートである。以下、各段階について、図面を参照してさらに具体的に水平方向の動きを測定する方法が説明される。

まず、段階Ｓ１８１０で、イメージ処理部は、波長可変レーザの波長を変更する間に測定対象物の複数の干渉イメージを順次取得することができる。例えば、図４及び図１７を参照すると、イメージ処理部４８０は、波長可変レーザ４１０の波長を変更する間、波長可変レーザ４１０からの光が基準鏡４４０により反射した基準光と、波長可変レーザ４１０からの光が測定対象物４５０により反射した反射光との間の干渉によって形成される複数の干渉イメージ１７１０〜１７７０を順次生成することができる。

段階Ｓ１８１０で複数の干渉イメージが生成されると、段階Ｓ１８２０でイメージ処理部は、複数の干渉イメージのうち、任意の２枚の干渉イメージ間の相互相関（ｃｒｏｓｓ−ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）に基づいて測定対象物の水平方向の動きを測定することができる。例えば、イメージ処理部４８０は、取得された複数の干渉イメージのうち、水平方向の動きが示された任意の２枚の干渉イメージ間の相互相関（ｃｒｏｓｓ−ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）に基づいて測定対象物４５０の水平方向の動きを測定することができる。

一実施例によると、水平方向の動きがなければ、２枚の干渉イメージ間の相互相関が水平方向の動きがある場合に計算された相互相関に比べて大きいこともある。従って、このような原理に基づいて、イメージ処理部４８０は、測定対象物４５０が水平方向に動いた程度を決定することができる。

具体的には、イメージ処理部４８０は、２枚の干渉イメージのうちの一つの干渉イメージの座標値を変化させて干渉イメージを水平方向に移動させることができる。イメージ処理部４８０は、２枚の干渉イメージのうちの一つの干渉イメージを水平方向に移動させて、２つの干渉イメージ間の相互相関が最大になる際の座標値を取得することができる。従って、イメージ処理部４８０は、相互相関が最大になる際の座標値と、水平方向に移動させる前の干渉イメージの座標値との間の差に基づいて、測定対象物４５０が水平方向に動いた程度を決定することができる。

一実施例により、順次取得された全ての干渉イメージに含まれた連続的な２枚の干渉イメージ間の水平方向の動きが全て測定されると、イメージ処理部４８０は、複数の干渉イメージのいずれか一つの干渉イメージを基準に全ての干渉イメージに示した測定対象物４５０の相対的な動きを決定することができる。

以下、図１７を参照して任意の２枚のイメージ間の相互相関に基づいて測定対象物４５０の水平方向の動きを測定する方法がさらに詳しく説明される。

まず、図１７の左側に示した干渉イメージのうち、水平方向の動きを測定しようとする任意の２つの干渉イメージが、干渉イメージ１７６０及び干渉イメージ１７７０であると仮定する。また、図１７の右側には、説明の便宜上、干渉イメージ１７６０及び干渉イメージ１７７０それぞれの拡大した形態である干渉イメージ１７６１及び干渉イメージ１７７１を示した。干渉イメージ１７６０、１７７０のうち干渉イメージ１７７０は、測定対象物４５０の水平方向の動きのある際に取得された干渉イメージであると仮定する。

イメージ処理部４８０は、２つの干渉イメージ１７６１、１７７１のうちの一方の干渉イメージ１７６１を基準として他方の干渉イメージ１７７１の座標値をＸ軸及びＹ軸方向に水平移動させながら、２つの干渉イメージ１７６１、１７７１間の相互相関を計算することができる。その結果、イメージ処理部４８０は、２つの干渉イメージ１７６１、１７７１間の相互相関が最大になる際の干渉イメージ１７７１の座標値を取得することができる。この際、イメージ処理部４８０は、一方の干渉イメージ１７６１を基準として他方の干渉イメージ１７７１全体を水平移動させながら、両干渉イメージ間の相互相関を計算することもできるものの、干渉イメージ１７７１の一部特徴的な領域のみを抽出して、その領域を水平移動させながら干渉イメージ１７６１との相互相関を計算することもできる。イメージ処理部４８０は、干渉イメージ１７７１全体または干渉イメージ１７７１の一部領域の移動前後の座標値の差に基づいて、測定対象物４５０が水平方向に動いた程度を計算することができる。

例えば、干渉イメージ１７７１のある水平地点１７８０の座標をＸ、Ｙと仮定する。また、干渉イメージ１７６１は、固定させたまま干渉イメージ１７７１の座標値をＸ軸及びＹ軸方向にそれぞれａ及びｂだけ移動させた際に、干渉イメージ１７６１及び干渉イメージ１７７１間の相互相関が最大になると仮定する。この場合、イメージ処理部４８０は、干渉イメージ１７７１に示した測定対象物４５０は、干渉イメージ１７６１に示した測定対象物４５０を基準としてＸ軸方向には−ａだけ、Ｙ軸方向には−ｂだけの変化量を有して動いたと決定することができる。

図１９は、上述した本発明の一実施例により、大面積ＯＣＴシステム４００で干渉イメージ間の相互相関に基づいて測定対象物４５０の水平方向の動きを測定する方法がまとめられたフローチャートである。まず、段階Ｓ１８２１において、イメージ処理部は、任意の２枚の干渉イメージ間の相互相関が最大になるように任意の２枚の干渉イメージのうちある干渉イメージを基準にして、残りの干渉イメージの水平方向の座標値を移動させることができる。以後、段階Ｓ１８２２において、イメージ処理部は移動した水平方向座標の移動前後の座標値を比較して、測定対象物の水平方向への変化量を抽出することができる。

次は、測定対象物４５０の水平方向の動きに基づいて、ＯＣＴイメージで水平方向の動きを補償する方法が説明される。図２０は、本発明の一実施例により、ＯＣＴイメージで測定対象物４５０の水平方向の動きを補償する方法を示すフローチャートである。測定対象物４５０の水平方向の動きは、図１８を参照して説明された方法と同一の方法で測定されることができる。従って、測定対象物４５０の水平方向の動きを測定する過程として、イメージ処理部は、段階Ｓ２０１０で波長可変レーザの波長を変更する間に測定対象物の複数の干渉イメージを順次取得することができる。また、イメージ処理部は段階Ｓ２０２０で複数の干渉イメージのうち任意の２枚の干渉イメージ間の相互相関に基づいて測定対象物の水平方向の動きを測定することができる。

このように、段階Ｓ２０１０及び段階Ｓ２０２０を通じて測定対象物の水平方向の動きが測定されると、段階Ｓ２０３０において、イメージ処理部は、測定対象物の水平方向の動きを補償するために、測定された水平方向の動きに基づいて任意の２枚の干渉イメージ間でイメージ整合（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を行うことができる。具体的には、イメージ処理部４８０は、測定された水平方向の動きに基づいて水平方向への変化量を抽出して、抽出された変化量に基づいて任意の２枚の干渉イメージ間でイメージ整合を行うことができる。

ここで、「イメージ整合」とは、座標系が異なるイメージを変形して１つの座標系上のイメージを得るための処理技法を意味することができる。イメージ整合を通じて、あるイメージと他のイメージ間の対応関係が把握され得る。例えば、図１７を参照すると、干渉イメージ１７６１と干渉イメージ１７７１は、たとえ測定対象物４５０の水平方向の動きによって測定対象物４５０がイメージ上で互いにずれているとしても、イメージ整合を通じて各干渉イメージ内の同一の対象に対する座標値が互いにいかに対応するかが把握され得る。従って、任意の２つの干渉イメージ間の水平方向への変化量が抽出されると、イメージ処理部４８０は、１）イメージ整合を用いて、ある干渉イメージと他の干渉イメージに含まれた同一の対象に対する座標の対応関係を把握することができ、２）抽出された水平方向への変化量だけ座標値を変化させて、基準になった干渉イメージと残りの干渉イメージとの間の座標を一致させると、３）任意の２つの干渉イメージに含まれた測定対象物４５０の水平方向の動きが補償されることができる。イメージ処理部４８０は、順次取得された複数の干渉イメージの全てに対して上述の方法で測定対象物４５０の水平方向の動きを補償することで、水平方向の動きが補償されたＯＣＴイメージを生成することができる。

本発明の一実施例による測定対象物４５０の水平方向の動きを測定及び補償する方法によると、干渉イメージに含まれた情報だけで水平方向の動きの測定及び補正が可能である。従って、水平方向の動きの測定及び補償過程が、深さ方向の動きの測定及び補償過程に影響を与えないことができる。一実施例によると、もし測定対象物４５０が深さ方向及び水平方向に動いたとすると、イメージ処理部４８０は、水平方向の動きの測定及び補償過程を先に行った後に、深さ方向の動きの測定及び補償過程を行うことができる。このような順序で測定対象物４５０の水平方向及び深さ方向の動きを補償すると、イメージ処理部４８０は、ＯＣＴイメージで測定対象物４５０の３次元空間上での動きの影響を全て補償することができる。

前記方法は、特定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ることができる記録媒体に、コンピュータが読み取ることができるコードとして実現することが可能である。コンピュータが読み取ることができる記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取られ得るデータが格納される全ての種類の記録装置を含む。コンピュータが読み取ることができる記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ格納装置などがあり、また、キャリアウェーブ（例えば、インターネットを介する伝送）の形態で具現されるものも含む。また、コンピュータが読み取ることができる記録媒体は、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して、分散方式としてコンピュータが読み取ることができるコードが保存されて実行されることができる。また、前記実施例を実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、本発明の属する技術分野のプログラマーによって容易に推論されることができる。

本明細書では、本発明が一部実施例と関連付けられて説明されたものの、本発明の属する技術分野の当業者が理解できる本発明の思想及び範囲を逸脱しない範囲で、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なければならない。

Claims (9)

1. 大面積ＯＣＴ（Ｆｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）システムであって、
   複数の波数（ｗａｖｅ ｎｕｍｂｅｒ）に対応する波長を有するレーザビームが基準鏡によって反射して生成された基準光と、前記レーザビームが測定対象物によって反射して生成された反射光との間の干渉によって形成される複数の干渉イメージに基づいて、前記測定対象物の深さ方向の動き及び水平方向の動きを決定及び補償するイメージ処理部を含み、
   前記イメージ処理部は、
   前記複数の波数のうち各波数領域（ｗａｖｅ ｎｕｍｂｅｒ ｄｏｍａｉｎ）に含まれる各波数を選択し、
   前記複数の干渉イメージのうち前記選択された各波数に対応する干渉イメージから、前記測定対象物の特定地点に対する干渉強度をそれぞれ取得し、
   前記取得された干渉強度に基づいて前記各波数領域に対応する短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルをそれぞれ取得し、
   前記短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルのそれぞれから前記各波数領域に対応する各深さ値をそれぞれ取得し、
   前記取得された各深さ値の変動に基づいて前記測定対象物の深さ方向の動きを決定し、
   前記複数の干渉イメージの中で順次取得された２枚の干渉イメージを選択し、
   前記２枚の干渉イメージのうち１枚の干渉イメージを水平移動したイメージと、前記２枚の干渉イメージのうち他の１枚の干渉イメージとの相互相関を計算し、
   前記相互相関に基づいて、前記測定対象物の水平方向の動きを決定する、
   大面積ＯＣＴシステム。
2. 前記イメージ処理部は、
   予め決定されたサイズのスライディング波数領域ウィンドウ（ｓｌｉｄｉｎｇ ｗａｖｅ ｎｕｍｂｅｒ ｄｏｍａｉｎ ｗｉｎｄｏｗ）を前記複数の干渉イメージに順次適用することによって、前記各波数領域に含まれる前記選択された各波数を選択し、
   
   前記取得された干渉強度に対して前記各波数領域上で短時間フーリエ変換を行い、前記各波数領域に対応する前記短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルをそれぞれ取得する、
   請求項１に記載の大面積ＯＣＴシステム。
3. 前記各深さ値のそれぞれは、前記短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルのそれぞれのピークに対応する各深さ値である、
   請求項１に記載の大面積ＯＣＴシステム。
4. 前記イメージ処理部は、
   前記測定対象物の深さ方向の動きに対応する深さ方向の動き関数を生成し、
   前記深さ方向の動き関数を積分して前記深さ方向の動きに対応する位相補償関数を生成し、
   前記複数の干渉イメージ上の各同一地点での干渉強度を抽出し、
   前記位相補償関数に基づいて、前記同一地点のそれぞれに対して前記抽出された干渉強度の波数領域上での分布を示す干渉信号の位相を補償することによって、前記測定対象物の深さ方向の動きを補償する、
   請求項１に記載の大面積ＯＣＴシステム。
5. 前記各波数に対応する前記複数の干渉イメージを生成する干渉計（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）をさらに含み、
   前記干渉計は、
   波長を可変して前記複数の波数に対応する波長を有する前記レーザビームを放出する波長可変レーザ；
   基準鏡；
   前記波長可変レーザからの前記レーザビームの一部を通過させて前記測定対象物に向かって照射し、前記レーザビームの他の一部を反射させて前記基準鏡に向かって照射するビームスプリッタ；及び
   前記反射光と前記基準光を前記ビームスプリッタから受信して前記複数の干渉イメージを生成する撮像部を含む、
   請求項１に記載の大面積ＯＣＴシステム。
6. 大面積ＯＣＴシステムで測定対象物の深さ方向の動き及び水平方向の動きを決定及び補償する方法であって、
   複数の波数に対応する波長を有するレーザビームが基準鏡によって反射して生成された基準光と、前記レーザビームが前記測定対象物によって反射して生成された反射光との間の干渉によって形成される複数の干渉イメージをイメージ処理部が受信する段階；
   前記複数の波数のうち各波数領域に含まれる各波数を前記イメージ処理部が選択する段階；
   前記複数の干渉イメージのうち前記選択された各波数に対応する干渉イメージから、前記測定対象物の特定地点に対する干渉強度を前記イメージ処理部がそれぞれ取得する段階；
   前記取得された干渉強度に基づいて前記各波数領域に対応する短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを前記イメージ処理部がそれぞれ取得する段階；
   前記短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルのそれぞれから前記各波数領域に対応する各深さ値を前記イメージ処理部がそれぞれ取得する段階；及び
   前記取得された各深さ値の変動に基づいて前記測定対象物の深さ方向の動きを前記イメージ処理部が決定する段階；
   前記複数の干渉イメージの中で順次取得された２枚の干渉イメージを前記イメージ処理部が選択する段階；
   前記２枚の干渉イメージのうち１枚の干渉イメージを水平移動したイメージと、前記２枚の干渉イメージのうち他の１枚の干渉イメージとの相互相関を前記イメージ処理部が計算する段階；及び
   前記相互相関に基づいて、前記測定対象物の水平方向の動きを前記イメージ処理部が決定する段階、
   を含む、測定対象物の深さ方向の動き及び水平方向の動きを決定及び補償する方法。
7. 前記各波数領域に含まれる各波数を前記イメージ処理部が選択する段階は、
   予め決定されたサイズのスライディング波数領域ウィンドウを前記複数の干渉イメージに順次適用することによって、前記各波数領域に含まれる前記選択された各波数を前記イメージ処理部が選択する段階を含み、
   前記短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを前記イメージ処理部がそれぞれ取得する段階は、前記取得された干渉強度に対して前記各波数領域上で短時間フーリエ変換を行い、前記波数領域に対応する前記短時間Ａ−ｌｉｎｅプロファイルを前記イメージ処理部がそれぞれ取得する段階を含む、
   請求項６に記載の測定対象物の深さ方向の動き及び水平方向の動きを決定及び補償する方法。
8. 前記測定対象物の深さ方向の動きに対応する深さ方向の動き関数を前記イメージ処理部が生成する段階；
   前記深さ方向の動き関数を積分して前記深さ方向の動きに対応する位相補償関数を前記イメージ処理部が生成する段階；
   前記複数の干渉イメージ上の各同一地点での干渉強度をイメージ処理部が抽出する段階；及び
   前記位相補償関数に基づいて、前記同一地点のそれぞれに対して前記抽出された干渉強度の波数領域上での分布を示す干渉信号の位相を前記イメージ処理部が補償する段階をさらに含む、
   請求項６に記載の測定対象物の深さ方向の動き及び水平方向の動きを決定及び補償する方法。
9. 請求項６〜請求項８のいずれか一項による大面積ＯＣＴシステムで測定対象物の深さ方向の動き及び水平方向の動きを決定及び補償する方法の各段階を行う命令語を含むプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な格納媒体。