WO2020230329A1 - 光干渉断層撮像装置、撮像方法、及び、撮像プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体 - Google Patents

光干渉断層撮像装置、撮像方法、及び、撮像プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体 Download PDF

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WO2020230329A1
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WO
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measurement
scanning
light
actual measurement
preliminary
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PCT/JP2019/019559
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充文 柴山
中村 滋
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日本電気株式会社
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    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0062Arrangements for scanning
    • A61B5/0066Optical coherence imaging
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • GPHYSICS
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    • G01B9/02Interferometers
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    • G01B9/02Interferometers
    • G01B9/0209Low-coherence interferometers
    • G01B9/02091Tomographic interferometers, e.g. based on optical coherence
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2290/00Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
    • G01B2290/65Spatial scanning object beam

Definitions

  • the present invention relates to an optical interference tomographic imaging apparatus, an imaging method, and a non-temporary computer-readable medium in which an imaging program is stored.
  • OCT optical coherence tomography
  • the measurement target is measured by utilizing the interference between the scattered light from the inside of the measurement target (hereinafter, also referred to as “backscattered light”) and the reference light when the light beam is applied to the measurement target.
  • backscattered light the scattered light from the inside of the measurement target
  • the optical axis direction that is, the depth of the portion (light scattering point) where the object light is scattered in the measurement object is used by utilizing the interference between the object light irradiated and scattered on the object to be measured and the reference light. Identify the position in the direction.
  • structural data spatially decomposed in the depth direction of the object to be measured is obtained.
  • the object light is not 100% reflected only on the surface of the object to be measured, but propagates to the inside to some extent and then scattered backward. Therefore, it is possible to obtain structural data spatially decomposed in the depth direction inside the measurement target portion.
  • the OCT technology includes a Time Domain (TD-OCT) method and a Fourier Domine (FD-OCT) method, but the FD-OCT method is more promising in terms of high speed and high sensitivity.
  • TD-OCT Time Domain
  • FD-OCT Fourier Domine
  • the FD-OCT method is more promising in terms of high speed and high sensitivity.
  • the FD-OCT method when the object light and the reference light are interfered with each other, the interference light spectrum in a wide wavelength band is measured and Fourier transformed to obtain structural data in the depth direction.
  • SD-OCT Spectral Domine
  • SS-OCT Swept Source
  • the object light beam is scanned by a galvano mirror or the like, and the irradiation position of one object light beam is moved.
  • OCT technology has been put to practical use as a tomographic imaging device for the fundus in ophthalmic diagnosis, and its application is being studied as a non-invasive tomographic imaging device for various parts of the living body.
  • FIG. 8 shows a typical configuration of the SS-OCT type optical coherence tomography apparatus 500.
  • a wavelength-swept light pulse is generated from the wavelength-swept laser light source 501.
  • the light emitted from the laser light source 501 is branched into the object light R1 and the reference light R2 in the branch merging device 503 via the circulator 502.
  • the object light R1 is applied to the object to be measured 200 via an irradiation optical system 505 composed of a scanning mirror and a lens such as a fiber collimator 504 and a galvano scanner.
  • the object light R3 scattered in the measurement object 200 returns to the branch merging device 503.
  • the reference light R2 returns to the branch merging device 503 via the reference light mirror 506.
  • the object light R3 scattered from the object to be measured 200 and the reference light R4 reflected from the reference light mirror 506 interfere with each other to obtain interference lights R5 and R6. Therefore, the intensity ratio of the interference light R5 and the interference light R6 is determined by the phase difference between the object light R3 and the reference light R4.
  • the interference light R5 passes through the circulator 502, and the interference light R6 is directly input to the two-input balanced light receiver 507.
  • the intensity ratio of the interference light R5 and the interference light R6 changes according to the wavelength change of the light emitted from the wavelength sweep laser light source 501.
  • the wavelength dependence of the photoelectric conversion output in the balanced light receiver 507 can be measured as an interference light spectrum.
  • the measurement object 200 is provided.
  • the operation of obtaining data indicating the intensity of the backward scattered light (object light) in the depth direction (Z direction) of the position is referred to as "A scan").
  • the irradiation position of the object light beam R1 is moved by the irradiation optical system 505, and the measurement object 200 is scanned.
  • the scanning line direction and the depth direction can be obtained.
  • a map of the intensity of two-dimensional backward scattered light (object light) is obtained as tomographic structure data (hereinafter, the operation of repeating the A scan operation in the scanning line direction (X direction) and connecting the measurement results is described as " Called "B scan").
  • the irradiation optical system 505 repeatedly performs the B scan operation while moving the irradiation position of the object light beam R1 not only in the scanning line direction but also in the direction perpendicular to the scanning line (Y direction), and connects the measurement results.
  • three-dimensional tomographic structure data can be obtained (hereinafter, the operation of repeatedly performing the B scan operation in the direction perpendicular to the scanning line (Y direction) and connecting the measurement results is referred to as "C scan"). ..
  • Central wavelength lambda 0 in the A-scan acquires interference light spectrum of the sample points N wavelength range [Delta] [lambda], by performing discrete Fourier transform on the interference light spectrum, a unit of ⁇ 0 2 / ⁇ length , Structural data in the depth direction can be obtained. Further, assuming that the period of A scan is ⁇ T and the speed of the object light beam R1 in B scan in the scanning line direction is V, the structural data (tomographic structure data) in the scanning line direction with V / ⁇ T as the unit of length is obtained. can get. That is, the position accuracy in the three-dimensional tomographic structure data obtained by the measurement by OCT is determined by the operating conditions of the wavelength sweep laser light source and the galvano scanner.
  • the object to be measured is a living body, it is usually difficult to completely fix the object to be measured, so it is desirable to perform the measurement at high speed.
  • a measurement time corresponding to the time required for the A scan associated with the wavelength sweep of the wavelength sweep laser light source 501 and the time required for the B scan and the C scan associated with the control of the irradiation optical system 505 is required. Further, if the scanning speed is increased, the measurement accuracy is lowered, so that the speeding up is limited.
  • a non-stationary measurement object such as a living body
  • a method of detecting the position of the object to be measured a method using another sensor such as a camera can be considered, but there is a problem that the size and cost of the device increase by the amount of the sensor.
  • Patent Document 1 describes that a B scan is performed at a relatively fast scan rate (a rate for acquiring a relatively coarse image) to detect the position of the object to be measured.
  • Patent Document 2 describes that a wide range of low-resolution images are acquired for a portion whose position and shape are to be confirmed as a whole during B scan. Specifically, in Patent Document 2, B scan is performed using light whose wavelength is swept at a sweep interval wider (coarse) than the sweep interval in the actual measurement in a sweep range wider than the sweep range in the actual measurement. , It is described to acquire an image of a part whose position and shape are to be confirmed as a whole.
  • the wavelength sweep range in the B scan for detecting the position of the object to be measured, is the same as the actual wavelength sweep range, so the position of the object to be measured is detected. The measurement time for this is not reduced sufficiently. Further, in the optical interference tomographic imaging apparatus described in Patent Document 2, the wavelength sweep range is wider than the actual wavelength sweep range in the B scan for acquiring an image of a portion whose position and shape are desired to be confirmed as a whole. ing. Therefore, the measurement time for acquiring an image of a portion whose position or shape is desired to be confirmed as a whole is not sufficiently reduced.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 since the position of the measurement object cannot be detected quickly, it may fail to detect the timing at which the measurement object is at a position suitable for measurement. Therefore, it may not be possible to perform the measurement at the timing when the object to be measured is located in the measurable range.
  • An object of the present invention is a non-temporary computer-readable device containing an optical interference tomographic imaging device, an imaging method, and an imaging program that can detect the position of a measurement object more quickly and measure at an appropriate timing. To provide a medium.
  • the optical interference tomographic imaging apparatus includes a wavelength sweep laser light source, a branch portion that branches the light emitted from the wavelength sweep laser light source into object light and reference light, and outputs from the branch portion.
  • An irradiation unit that irradiates the object light at different positions on the surface of the object to be measured, and a confluence unit that causes the object light scattered from the object to be measured and the reference light to interfere with each other to generate a plurality of interference lights.
  • the measurement unit that generates information on the wavelength dependence of the intensity difference of the plurality of interference lights output from the confluence unit, and the wavelength dependence of the intensity difference of the plurality of interference lights generated by the measurement unit.
  • the structural data in the depth direction of the measurement object is acquired, the irradiation unit is controlled, and the plurality of the object lights are along the direction orthogonal to the depth direction of the measurement object.
  • the wavelength sweep laser light source is provided with a control unit that acquires a plurality of the structural data in the depth direction and connects the acquired plurality of the structural data in the depth direction while moving the irradiation position of the light.
  • Preliminary measurement is performed by emitting light swept in a wavelength sweep range narrower than the wavelength sweep range in the measurement, and the control unit performs the actual measurement by the measurement object based on the result of the preliminary measurement.
  • the control unit determines based on the result of the preliminary measurement that the object to be measured is in a position suitable for performing the actual measurement. In addition, the actual measurement is performed.
  • the optical interference tomographic imaging device emits light swept in a wavelength sweep range narrower than the wavelength sweep range in actual measurement to a wavelength sweep laser light source for preliminary measurement. Based on the result of the preliminary measurement, it is determined whether or not the object to be measured is in a position suitable for performing the actual measurement, and based on the result of the preliminary measurement, the object to be measured is When it is determined that the position is suitable for performing the actual measurement, the actual measurement is performed.
  • the non-temporary computer-readable medium in which the imaging program according to the third aspect of the present invention is stored provides the optical interference tomographic imaging device with light swept in a wavelength sweep range narrower than the wavelength sweep range in actual measurement.
  • the process of performing the actual measurement and the process of performing the actual measurement are executed.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of an optical interference tomographic imaging apparatus 100 according to the present invention.
  • the optical interference tomographic imaging apparatus 100 includes a wavelength sweep laser light source 101, a circulator 102, a branch merging device 103 as a branch portion and a merging portion, an irradiation optical system 105 as an irradiation portion, and a reference optical mirror 106. It includes a balanced light receiver 107 as a measuring unit, an optical spectrum data generating unit 108 as a measuring unit, a control unit 109, and the like.
  • the light emitted from the wavelength sweep laser light source 101 is branched into the object light R1 and the reference light R2 by the branch merging device 103 via the circulator 102.
  • the object light R1 output from the branching / merging device 103 is irradiated to the measurement object 200 via the irradiation optical system 105.
  • the irradiation optical system 105 irradiates the object light beam R1 at different positions on the XY plane of the measurement object 200, and scans a certain range of the measurement object 200.
  • the object light beam R1 irradiated on the measurement object 200 is scattered backward from the measurement object 200 (in the direction opposite to the irradiation direction of the object light beam R1). Then, the object light (backscattered light) R3 scattered from the measurement object 200 returns to the branch merging device 103 via the irradiation optical system 105.
  • the reference light R2 output from the branch merging device 103 is reflected by the reference light mirror 106 and returns to the branch merging device 103.
  • the branch merging device 103 the object light R3 and the reference light R4 interfere with each other, and the interference light R5 and the interference light R6 are obtained.
  • the interference light R5 passes through the circulator 102, and the interference light R6 is directly input to the balanced light receiver 107. Then, information on the intensity difference between the interference light R5 and the interference light R6 is input to the optical spectrum data generation unit 108 from the balanced light receiver 107, respectively.
  • the balanced light receiver 107 photoelectrically converts the intensity difference I (k) between the interference light R5 and the interference light R6.
  • the balanced light receiver 107 inputs information regarding the intensity difference I (k) between the interference light R5 and the interference light R6 obtained by photoelectric conversion to the optical spectrum data generation unit 108.
  • the optical spectrum data generation unit 108 generates interference optical spectrum data based on the signal input from the wavelength sweep laser light source 101 and the signal input from the balanced light receiver 107. Specifically, information regarding a wavelength change of the light emitted from the wavelength sweep laser light source 101 is input to the optical spectrum data generation unit 108 from the wavelength sweep laser light source 101. Further, information regarding the intensity difference I (k) between the interference light R5 and the interference light R6 is input from the balanced light receiver 107 to the optical spectrum data generation unit 108. Then, the optical spectrum data generation unit 108 interferes based on the information on the wavelength change of the light emitted from the wavelength sweep laser light source 101 and the information on the intensity difference I (k) between the interference light R5 and the interference light R6. Optical spectrum data (wavelength dependence of intensity difference I (k) between the interference light R5 and the interference light R6) is generated.
  • the control unit 109 acquires the structural data in the depth direction (Z direction) of the measurement object 200 based on the interference light spectrum data generated by the optical spectrum data generation unit 108. Further, the control unit 109 controls the irradiation optical system 105 to perform a plurality of directions along a direction (at least one of the X direction and the Y direction) orthogonal to the depth direction (Z direction) of the measurement object 200. While moving the irradiation position of the object light R1, a plurality of structural data in the depth direction are acquired. In other words, the control unit 109 acquires a plurality of structural data in the depth direction at different positions along at least one of the X direction and the Y direction of the measurement object 200. Then, the control unit 109 connects the acquired structural data in the depth direction to acquire the two-dimensional or three-dimensional tomographic structure data.
  • control unit 109 controls each unit of the optical interference tomographic imaging apparatus 100 so that the measurement process including the first measurement as the preliminary measurement and the second measurement as the actual measurement is performed.
  • the first measurement is performed to detect the position of the measurement object 200.
  • the second measurement is performed in order to obtain three-dimensional tomographic structure data of the measurement object 200 with desired accuracy.
  • the control unit 109 emits light swept in a wavelength sweep range narrower than the wavelength sweep range in the second measurement (actual measurement).
  • the wavelength sweep laser light source 101 is controlled.
  • the time involved in the A scan in the first measurement is shortened, and the first measurement can be made faster than the second measurement. Therefore, the position of the assumed object 200 can be detected more quickly.
  • the wavelength sweep range of the wavelength sweep laser light source 101 is narrowed, the measurement accuracy in the depth direction (Z direction) is lowered.
  • the purpose of the first measurement is to detect the position of the object to be measured 200, the range of wavelength sweep can be narrowed to the measurement accuracy required for detecting the position.
  • control unit 109 determines whether or not the measurement object 200 is in a position suitable for performing the second measurement based on the result of the first measurement. Further, when the control unit 109 determines that the measurement object 200 is in a position suitable for performing the second measurement based on the result of the first measurement, the second measurement is performed so that the second measurement is performed. , Each part of the optical interference tomographic imaging apparatus 100 is controlled.
  • the wavelength sweep of the wavelength sweep laser light source 101 in the first measurement (preliminary measurement), the wavelength sweep of the wavelength sweep laser light source 101 to the measurement accuracy required for detecting the position of the measurement object 200.
  • the time related to the A scan in the first measurement can be shortened. Therefore, the position of the measurement object 200 can be detected more quickly, and the timing at which the measurement object 200 is at a position suitable for measurement can be detected without being impaired. This makes it possible to provide the optical interference tomographic imaging apparatus 100 capable of detecting the position of the object to be measured 200 more quickly and measuring at an appropriate timing.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the optical interference tomographic imaging apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the optical interference tomographic imaging apparatus 100 includes a wavelength sweep laser light source 101, a circulator 102, a branch merging device 103 as a branch portion and a merging portion, a fiber collimator 104, and an irradiation optical system 105 as an irradiation unit. It includes an optical mirror 106, a balanced light receiver 107 as a measuring unit, an optical spectrum data generating unit 108 as a measuring unit, a control unit 109, and the like.
  • the wavelength sweep laser light source 101 generates an optical pulse whose wavelength is swept according to the wavelength sweep control signal C1 input from the control unit 109. Specifically, the wavelength sweep laser light source 101 operates in the first operation mode or the second operation mode according to the wavelength sweep control signal C1.
  • the first operation mode is an operation mode in which the wavelength sweep range is narrower than that of the second operation mode.
  • the second operation mode is an operation mode in which the wavelength sweep range is wider than that of the first operation mode.
  • the light emitted from the wavelength sweep laser light source 101 is branched into the object light R1 and the reference light R2 by the branch merging device 103 via the circulator 102.
  • the first object light R1 output from the branch merging device 103 is irradiated to the object to be measured 200 via the fiber collimator 104 and the irradiation optical system 105.
  • the irradiation optical system 105 irradiates the object light beam R1 at different positions on the XY plane of the measurement object 200 according to the scan control signal C2 input from the control unit 109, and the measurement object 200. Scan a certain range. More specifically, the irradiation optical system 105 operates in the first operation mode or the second operation mode according to the scan control signal C2.
  • the first operation mode is an operation mode in which the scanning time is shorter than that of the second operation mode.
  • the second operation mode is an operation mode in which the scanning time is longer than that of the first operation mode.
  • the object light beam R1 irradiated on the measurement object 200 is scattered backward from the measurement object 200 (in the direction opposite to the irradiation direction of the object light beam R1). Then, the object light (backscattered light) R3 scattered from the measurement object 200 returns to the branch merging device 103 via the irradiation optical system 105 and the fiber collimator 104.
  • the reference light R2 output from the branch merging device 103 is reflected by the reference light mirror 106 and returns to the branch merging device 103.
  • the object light R3 scattered from the measurement object 200 and the reference light R4 reflected from the reference light mirror 106 interfere with each other to obtain the interference light R5 and the interference light R6.
  • the interference light R5 passes through the circulator 102, and the interference light R6 is directly input to the corresponding balanced light receiver 107. Then, information on the intensity difference between the interference light R5 and the interference light R6 is input to the optical spectrum data generation unit 108 from the balanced light receiver 107, respectively.
  • the balanced receiver 107 is, for example, a receiver in which two photodiodes are connected in series and the connection is an output (differential output).
  • the band of the balanced receiver 107 is 1 GHz or less.
  • LR be the optical path length from when the reference light R2 is branched by the branch merging device 103 to when it is reflected by the reference light mirror 106 and returned to the branch merging device 103.
  • z 0 means a position in the depth direction (Z direction) in which the object light R1 is scattered on the object to be measured 200.
  • the object light R3 and the reference light R4 are superposed and interfere with each other with a phase difference of kz 0 + ⁇ .
  • is a constant that does not depend on k or z 0 .
  • Amplitude E S of the interfering object light R3 in the branching unit 103, when the amplitude of the reference beam R4 and E R, the intensity difference between the interfering light R6 and interference light R5 is It is represented by.
  • the balanced light receiver 107 photoelectrically converts the intensity difference I (k) between the interference light R5 and the interference light R6.
  • the balanced light receiver 107 inputs information regarding the intensity difference I (k) between the interference light R5 and the interference light R6 obtained by photoelectric conversion to the optical spectrum data generation unit 108.
  • the optical spectrum data generation unit 108 uses the interference light spectrum based on the information on the wavelength change of the light emitted from the wavelength sweep laser light source 101 and the information on the intensity difference I (k) between the interference light R5 and the interference light R6. Generate data. Information regarding the wavelength change of the light emitted from the wavelength sweep laser light source 101 is input from the wavelength sweep laser light source 101 to the optical spectrum data generation unit 108. Further, information regarding the intensity difference I (k) between the interference light R5 and the interference light R6 is input from the balanced light receiver 107 to the optical spectrum data generation unit 108. Then, in the interference light spectrum data I (k) obtained by measuring from the wave number k 0 ⁇ ⁇ k / 2 to k 0 + ⁇ k / 2, modulation having a period of 2 ⁇ / z 0 appears.
  • the position of the light scattering point of the object light R1 is one.
  • the object light R1 irradiated to the object to be measured 200 is sequentially backscattered while being attenuated to some extent, so that the light scattering point of the object light R1 is set. It is usually distributed in the range from the surface to a certain depth. If distributed in the depth direction of light scattering points of the object light R1 from z 0 -?
  • the optical spectrum data generation unit 108 inputs the generated interference light spectrum I (k) to the control unit 109.
  • the control unit 109 performs a Fourier transform on the interference light spectrum data I (k).
  • the amplitude J (z) obtained by Fourier transforming the interference light spectrum data I (k) is Will be.
  • the data showing the intensity (amplitude J (z)) of the object light R3 scattered backward at different positions in the depth direction (Z direction) of the object to be measured 200 is a common reference for the object light R3.
  • the operation of obtaining data indicating the intensity of backward scattered light (object light) in the depth direction (Z direction) of a certain position of the measurement object 200, which is obtained by interfering the light R4, is referred to as "A scan". ).
  • control unit 109 controls each unit of the optical interference tomographic imaging device 100.
  • control unit 109 controls the irradiation optical system 105 so that the object light R1 is irradiated to different positions on the XY plane of the measurement object 200.
  • control unit 109 controls the cycle and speed at which the irradiation optical system 105 scans the measurement object 200.
  • control unit 109 controls the irradiation optical system 105 to repeatedly perform the A scan operation while moving the irradiation position of the object light beam R1 in the scanning line direction (at least one of the X direction and the Y direction). .. Then, the control unit 109 connects a plurality of measurement results obtained by repeatedly performing the A scan operation while moving the irradiation position of the object light beam R1 in the scanning line direction. As a result, the control unit 109 repeatedly generates A-scan operation in the scanning line direction (hereinafter, at least one of the X direction and the Y direction) to generate two-dimensional tomographic structure data, and connects the measurement results. The operation is referred to as "B scan").
  • control unit 109 controls the irradiation optical system 105 to repeatedly perform the B scan operation while moving the irradiation position of the object light beam R1 not only in the scanning line direction but also in the direction perpendicular to the scanning line. Then, the control unit 109 connects a plurality of measurement results obtained by repeatedly performing the B scanning operation while moving the irradiation position of the object light beam R1 in the scanning line direction and the direction perpendicular to the scanning line. As a result, the control unit 109 generates three-dimensional tomographic structure data in the X, Y, and Z directions (hereinafter, the B scan operation is repeatedly performed in the scanning line direction and the direction perpendicular to the scanning line, and the measurement result is obtained. The operation of connecting is referred to as "C scan"). Further, the control unit 109 performs a process of connecting a plurality of three-dimensional tomographic structure data obtained by scanning the object light beam R1.
  • control unit 109 controls each unit of the optical interference tomographic imaging device 100 so that the measurement process including the first measurement and the second measurement is performed.
  • the first measurement is performed to detect the position of the measurement object 200.
  • the second measurement is performed in order to obtain three-dimensional tomographic structure data of the measurement object 200 with desired accuracy.
  • the control unit 109 controls the wavelength sweep laser light source 101 and the irradiation optical system 105 so as to operate in the first operation mode.
  • control unit 109 controls the wavelength sweep laser light source 101 and the irradiation optical system 105 so as to operate in the second operation mode.
  • the first operation mode is an operation mode in which the wavelength sweep range of the wavelength sweep laser light source 101 is narrower than that of the second operation mode.
  • the wavelength sweep range of the wavelength sweep laser light source 101 is narrowed, the measurement accuracy in the depth direction (Z direction) is lowered.
  • the purpose of the first measurement is to detect the position of the object to be measured 200, the range of wavelength sweep can be narrowed to the measurement accuracy required for detecting the position.
  • the first operation mode is an operation mode in which the time for the irradiation optical system 105 to scan the object light beam R1 is shorter than that in the second operation mode.
  • the control unit 109 realizes at least one of the following (1) to (3).
  • the irradiation optical system 105 is controlled so as to do so.
  • the scanning speed of the irradiation optical system 105 is made faster than that of the second operation mode.
  • the scanning range of the irradiation optical system 105 is made narrower than that of the second operation mode.
  • Scanning in the irradiation optical system 105 is performed along a Lissajous curve (hereinafter, referred to as Lissajous scan).
  • the purpose of the first measurement is to detect the position of the measurement object 200. Therefore, the time involved in the B scan and the C scan can be shortened by increasing the scanning speed to the measurement accuracy required for position detection in the first measurement. As a result, the position of the measurement object 200 can be detected more quickly. Further, with respect to the above (2), if the scanning range of the irradiation optical system 105 is narrowed, the entire measurement object 200 may not be measured. However, since the purpose of the first measurement is to detect the position of the object to be measured 200, it is not always necessary to measure the whole.
  • the time involved in the B scan and the C scan can be shortened.
  • the position of the measurement object 200 can be detected more quickly.
  • a scanning mirror such as a galvano scanner is usually used for scanning the beam in the irradiation optical system 105.
  • the Lissajous scan is characterized in that the change in the scanning speed is smaller than that in the raster scan, and as a result, the scanning speed can be increased.
  • the time involved in the B scan and the C scan can be shortened by scanning along a locus in which the speed change of the scan is smaller in the first measurement. As a result, the position of the measurement object 200 can be detected more quickly.
  • control unit 109 determines whether or not the measurement object 200 is in a position suitable for performing the second measurement based on the result of the first measurement. Further, when the control unit 109 determines that the measurement object 200 is in a position suitable for performing the second measurement based on the result of the first measurement, the second measurement is performed so that the second measurement is performed. , Each part of the optical interference tomographic imaging apparatus 100 is controlled.
  • control unit 109 includes a CPU (Central Processing Unit) (not shown), a storage unit (not shown), and the like. Then, when the CPU executes the program stored in the storage unit, all the processing in the control unit 109 is realized. Further, the program stored in each storage unit of the control unit 109 includes a code for realizing the processing in each of the control units 109 by being executed by the CPU.
  • the storage unit is configured to include, for example, this program and an arbitrary storage device capable of storing various information used for processing in the control unit 109.
  • the storage device is, for example, a memory or the like.
  • Non-transitory computer-readable media include various types of tangible storage media (tangible storage media).
  • Examples of non-temporary computer-readable media include magnetic recording media (eg, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (eg, magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory) CD-Rs, CDs. -R / W, including semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (Random Access Memory)).
  • the program may also be supplied to the computer by various types of temporary computer-readable media (transitory computer readable media).
  • temporary computer-readable media include electrical, optical, and electromagnetic waves.
  • the temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of an imaging method according to the first embodiment.
  • the imaging method according to the first embodiment includes step S1 in which the optical interference tomographic imaging apparatus 100 performs the first measurement in order to detect the position of the measurement object 200, and the measurement object 200.
  • Step S2 in which the control unit 109 determines whether or not is in a position suitable for performing the second measurement, and the optical interference tomographic imaging apparatus 100 obtains the three-dimensional tomographic structure data of the measurement object 200 with desired accuracy.
  • the control unit 109 controls each unit of the optical interference tomographic imaging device 100 so that the first measurement is performed (step S1).
  • the first measurement is a measurement for detecting the position of the object to be measured 200, and is characterized in that the measurement is performed at a higher speed than the second measurement.
  • the control unit 109 inputs the wavelength sweep control signal C1 to the wavelength sweep laser light source 101, and controls the wavelength sweep laser light source 101 so as to operate in the first operation mode.
  • the first operation mode is an operation mode in which the wavelength sweep range is narrower than that of the second operation mode. Therefore, in the first operation mode, the wavelength sweep is completed earlier than in the second operation mode. As a result, the time required for the A scan is shortened, and the measurement speed can be increased accordingly.
  • the control unit 109 inputs the scan control signal C2 to the irradiation optical system 105 and controls the irradiation optical system 105 so as to operate in the first operation mode.
  • the first operation mode is an operation mode in which the time for scanning the object light beam R1 is shorter than that of the second operation mode. Therefore, in the first operation mode, scanning is completed earlier than in the second operation mode. As a result, the time required for the B scan and the C scan is shortened, so that the measurement speed can be increased accordingly.
  • FIG. 4 shows an example of beam scanning of the irradiation optical system 105 in the first operation mode.
  • X COS (3 ⁇ )
  • Y SIN (4 ⁇ )
  • the locus of the Lissajous scan performed by scanning along the Lissajous curve represented by is shown.
  • the beam scanning in the first operation mode is not limited to the Lissajous scanning, and may be another method as long as the scanning time is short and the position of the measurement object 200 can be detected. For example, scanning may be performed along the spiral locus shown in FIG. 5 or the circular locus shown in FIG.
  • the control unit 109 Determines that the object to be measured 200 is in a position suitable for performing the second measurement.
  • step S2 when the measurement object 200 is not in a position suitable for performing the second measurement (step S2; No), the control unit 109 returns to the process of step S1.
  • step S2 when the object to be measured 200 is in a position suitable for performing the second measurement (step S2; Yes), the control unit 109 sets the optical interference tomographic imaging device so that the second measurement is performed.
  • Each part of 100 is controlled (step S3).
  • the second measurement is a measurement for obtaining three-dimensional tomographic structure data of the measurement object 200 with a desired accuracy, and is characterized in that the measurement is performed with a measurement accuracy higher than that of the first measurement.
  • the control unit 109 inputs the wavelength sweep control signal C1 to the wavelength sweep laser light source 101, and controls the wavelength sweep laser light source 101 so as to operate in the second operation mode.
  • the second operation mode is an operation mode in which the wavelength sweep range is wider than that of the first operation mode. As a result, the measurement accuracy in the depth direction (Z direction) of the second operation mode can be made higher than that of the first operation mode.
  • control unit 109 inputs the scan control signal C2 to the irradiation optical system 105 and controls the irradiation optical system 105 so as to operate in the second operation mode.
  • the measurement is performed with the measurement accuracy and measurement range required to obtain the desired three-dimensional tomographic structure data.
  • the object light beam R1 is scanned at a scanning speed that can achieve the required measurement accuracy and a scanning range that can achieve the required measurement range.
  • the second operation mode is an operation mode in which the time for scanning the object light beam R1 is longer than that of the first operation mode.
  • FIG. 7 shows an example of beam scanning of the irradiation optical system 105 in the second operation mode.
  • the entire measurement range Z1 on the XY plane in the second operation mode is subjected to beam scanning by raster scanning.
  • the object light beam R1 can be uniformly irradiated to the measurement range, so that the measurement can be performed with higher accuracy than the Lissajous scan in the first operation mode.
  • the optical interference tomographic imaging apparatus 100 performs the first measurement until it is determined that the measurement object 200 is in a position suitable for performing the second measurement. Repeat at high speed. Then, the optical interference tomographic imaging apparatus 100 determines that the measurement object 200 is at a position suitable for performing the second measurement, and then performs the second measurement to obtain desired three-dimensional tomographic structure data. It is characterized by.
  • the wavelength sweep laser light source 101 In the first operation mode, the wavelength sweep laser light source 101 generates an optical pulse whose wavelength increases from 1275 nm to 1325 nm for a duration of 5 ⁇ s, and generates the optical pulse at 200 kHz repetition every 5 ⁇ s. Further, in the second operation mode, the wavelength sweep laser light source 101 generates an optical pulse whose wavelength increases from 1250 nm to 1350 nm for a duration of 10 ⁇ s, and generates the optical pulse at 100 kHz repetition every 10 ⁇ s.
  • the irradiation optical system 105 performs the Lissajous scan shown in FIG. 4 at a speed of 50 ms per cycle for a measurement range Z2 of 10 mm ⁇ 10 mm. Further, in the second operation mode, the irradiation optical system 105 performs the raster scan shown in FIG. 6 at a speed of 5 m / s with respect to the measurement range Z2 of 15 mm ⁇ 15 mm.
  • one measurement (one Lissajous scan) is completed in 50 ms, and the repeated measurement (Lissajous scan) is performed at a speed of 20 times per second.
  • the wavelength sweep laser light source 101 reaches the measurement accuracy required for detecting the position of the measurement object 200.
  • the time involved in the A scan in the first measurement can be shortened. Therefore, the position of the measurement object 200 can be detected more quickly, and the timing at which the measurement object 200 is at a position suitable for measurement can be detected without being impaired.
  • This provides a non-temporary computer-readable medium in which the optical interference tomographic imaging apparatus 100, an imaging method, and an imaging program that can detect the position of the measurement object 200 more quickly and measure at an appropriate timing are stored. can do.
  • the irradiation optical system 105 scans a range narrower than the scanning range in the second measurement (actual measurement). If the scanning range of the irradiation optical system 105 is narrowed, the entire measurement object 200 may not be able to be measured. However, since the purpose of the first measurement is to detect the position of the object to be measured 200, it is not always necessary to measure the whole. Therefore, by narrowing the scanning range of the irradiation optical system 105 to the range required for detecting the position of the measurement object 200 in the first measurement, the time involved in the B scan and the C scan can be shortened. As a result, the position of the measurement object 200 can be detected more quickly.
  • the irradiation optical system 105 scans at a speed faster than the scanning speed in the second measurement. Increasing the scanning speed of the irradiation optical system 105 deteriorates the measurement accuracy.
  • the purpose of the first measurement is to detect the position of the measurement object 200. Therefore, the time involved in the B scan and the C scan can be shortened by increasing the scanning speed to the measurement accuracy required for detecting the position in the first measurement. As a result, the position of the measurement object 200 can be detected more quickly.
  • the irradiation optical system 105 scans along a locus having a speed change smaller than the speed change of scanning in the second measurement.
  • a scanning mirror such as a galvano scanner is usually used for scanning the beam in the irradiation optical system 105.
  • the angle of the mirror there is a physical limit to the change in speed.
  • a confluence portion that causes the object light scattered from the measurement object and the reference light to interfere with each other to generate a plurality of interference lights.
  • a measuring unit that generates information on the wavelength dependence of the intensity difference of the plurality of interference lights output from the merging unit, and a measuring unit.
  • the irradiation unit Based on the information regarding the wavelength dependence of the intensity difference of the plurality of interference lights generated by the measurement unit, structural data in the depth direction of the measurement object is acquired, and the irradiation unit is controlled to perform the measurement. While moving the irradiation positions of the plurality of object lights along the direction orthogonal to the depth direction of the object, a plurality of structural data in the depth direction are acquired, and the acquired structures in the depth direction are obtained.
  • the control unit that connects the data and With Preliminary measurement is performed by emitting light swept in a wavelength sweep range narrower than the wavelength sweep range in actual measurement to the wavelength sweep laser light source. Based on the result of the preliminary measurement, the control unit determines whether or not the measurement object is in a position suitable for performing the actual measurement.
  • An optical interference tomographic imaging apparatus that performs the actual measurement when the control unit determines that the measurement object is in a position suitable for performing the actual measurement based on the result of the preliminary measurement. ..
  • Appendix 2 The optical interference tomographic imaging apparatus according to Appendix 1, wherein in the preliminary measurement, the irradiation unit scans a range narrower than the scanning range in the actual measurement.
  • Appendix 3 The optical interference tomographic imaging apparatus according to Appendix 1 or 2, wherein in the preliminary measurement, the irradiation unit scans at a speed higher than the scanning speed in the actual measurement.
  • Optical interference tomographic imaging device 101 Wavelength sweep laser light source 102 Circulator 103 Branch merging device (branch part, merging part) 104 Fiber collimator 105 Irradiation optical system (irradiation part) 106 Reference Optical mirror 107 Balanced receiver (measurement unit) 108 Optical spectrum data generation unit (measurement unit) 109 Control unit R1, R3 Object light R2, R4 Reference light R5, R6 Interference light Z1, Z2 Measurement range 200 Measurement target

Abstract

光干渉断層撮像装置(100)は、波長掃引レーザ光源(101)と、波長掃引レーザ光源(101)から出射された光を物体光と参照光に分岐する分岐合流器(103)と、測定対象物(200)から散乱された物体光と参照光とが干渉して生成された複数の干渉光の強度差の波長依存性に関する情報を生成する光スペクトルデータ生成部(108)と、当該波長依存性に関する情報に基づいて、測定対象物(200)の深さ方向の構造データを取得し、測定対象物(200)の走査方向の異なる位置で取得した複数の深さ方向の構造データを接続する制御部(109)と、を備え、波長掃引レーザ光源(101)に、実際の測定における波長掃引範囲よりも狭い波長掃引範囲で掃引された光を出射させて予備測定を行い、予備測定の結果に基づいて、測定対象物(200)が実際の測定を行うのに適した位置にあると判定した場合に、実際の測定を行う。

Description

光干渉断層撮像装置、撮像方法、及び、撮像プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体
 本発明は、光干渉断層撮像装置、撮像方法、及び、撮像プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体に関する。
 測定対象物の表面近傍の断層撮像を行う技術として、光コヒーレンス・トモグラフィー(Optical Coherence Tomography:OCT)技術がある。当該OCT技術では、光ビームを測定対象物に照射した際の測定対象物の内部からの散乱光(以下、「後方散乱光」とも称する。)と参照光との干渉を利用して、測定対象物の表面近傍の断層撮像を行う。近年、当該OCT技術の医療診断や工業製品検査への適用が拡大している。
 OCT技術では、測定対象物に照射され散乱されてくる物体光と参照光との干渉を利用して、測定対象物において物体光が散乱される部分(光散乱点)の光軸方向すなわち深さ方向における位置を特定する。これにより、測定対象物の深さ方向に空間分解した構造データを得る。物体光は、多くの場合、測定対象物の表面だけで100%反射されることはなくある程度内部まで伝搬してから後方に散乱される。このため、測定対象部の内部の深さ方向に空間分解した構造データを得ることが可能になる。OCT技術には、Time Domain(TD-OCT)方式、Fourier Domain(FD-OCT)方式があるが、高速・高感度という点でFD-OCT方式の方が有望である。FD-OCT方式では、物体光と参照光とを干渉させる際に、広い波長帯域の干渉光スペクトルを測定し、これをフーリエ変換することで深さ方向の構造データを得る。干渉光スペクトルを得る方式として、分光器を用いるSpectral Domain(SD-OCT)方式と、波長を掃引する光源を用いるSwept Source(SS-OCT)方式がある。
 さらに、物体光ビームを当該測定対象物の深さ方向に垂直な面内方向にスキャンすることにより、当該面内方向に空間分解し、且つ、深さ方向に空間分解した断層構造データを得ることできる。これにより、測定対象物の三次元の断層構造データを得ることが可能になる。通常は、ガルバノミラー等によって物体光ビームのスキャンが行われ、1本の物体光ビームの照射位置が移動される。
 OCT技術は、これまでに、眼科診断における眼底の断層撮像装置として実用化されると共に、生体の様々な部位に対する非侵襲の断層撮像装置として適用検討が進められている。
 図8に、SS-OCT方式の光干渉断層撮像装置500の典型的な構成を示す。波長掃引レーザ光源501から、波長掃引された光パルスが生成される。レーザ光源501から出射された光は、サーキュレータ502を経由して分岐合流器503において物体光R1と参照光R2に分岐される。物体光R1はファイバコリメータ504、ガルバノスキャナ等の走査ミラーとレンズから成る照射光学系505を経て、測定対象物200に照射される。そして、測定対象物200において散乱された物体光R3は、分岐合流器503へ戻る。他方、参照光R2は参照光ミラー506を経て、分岐合流器503へ戻る。したがって、分岐合流器503では、測定対象物200から散乱された物体光R3と参照光ミラー506から反射された参照光R4とが干渉し、干渉光R5,R6が得られる。そのため、物体光R3と参照光R4との位相差によって干渉光R5と干渉光R6との強度比が決定される。干渉光R5はサーキュレータ502を経て、干渉光R6は直接に、二入力のバランス型受光器507へ入力される。
 波長掃引レーザ光源501から出射される光の波長変化に伴って干渉光R5と干渉光R6との強度比が変化する。これにより、バランス型受光器507における光電変換出力の波長依存性を干渉光スペクトルとして測定することができる。この干渉光スペクトルを測定しフーリエ変換することによって、深さ方向(Z方向)の異なる位置における後方散乱光(物体光)の強度を示すデータを得ることができる(以下、測定対象物200のある位置の深さ方向(Z方向)の後方散乱光(物体光)の強度を示すデータを得る動作を、「Aスキャン」と称する)。
 また、照射光学系505によって物体光ビームR1の照射位置が移動され、測定対象物200がスキャンされる。照射光学系505によって物体光ビームR1の照射位置を走査線方向(X方向)に移動させながらAスキャン動作を繰り返し行って、その測定結果を接続することにより、走査線方向と深さ方向との二次元の後方散乱光(物体光)の強度のマップが断層構造データとして得られる(以下、走査線方向(X方向)にAスキャン動作を繰り返し行って、その測定結果を接続する動作を、「Bスキャン」と称する)。
 さらに、照射光学系505によって物体光ビームR1の照射位置を走査線方向だけでなく走査線に垂直な方向(Y方向)にも移動させながらBスキャン動作を繰り返し行って、その測定結果を接続することにより、三次元の断層構造データが得られる(以下、走査線に垂直な方向(Y方向)にBスキャン動作を繰り返し行って、その測定結果を接続する動作を、「Cスキャン」と称する)。
 Aスキャンにおいて中心波長λ、波長範囲Δλの標本点数Nの干渉光スペクトルを取得し、当該干渉光スペクトルに対して離散フーリエ変換を行うことにより、λ /Δλを長さの単位とする、深さ方向の構造データが得られる。また、Aスキャンの周期をΔT、Bスキャンにおける物体光ビームR1の走査線方向の速さをVとすると、V/ΔTを長さの単位とする走査線方向の構造データ(断層構造データ)が得られる。すなわち、OCTによる測定で得られた三次元の断層構造データにおける位置精度は、波長掃引レーザ光源やガルバノスキャナなどの動作条件によって決まる。
 測定対象物が生体である場合には、通常、測定対象物を完全に固定して測定することは困難であるため、測定を高速で行うことが望ましい。しかし、波長掃引レーザ光源501の波長掃引に伴うAスキャンに要する時間や、照射光学系505の制御に伴うBスキャン及びCスキャンに要する時間に応じた測定時間を必要とする。さらに、スキャンを高速化すると測定精度が低下するため、高速化には限界があった。
 従って、生体等の静止していない測定対象物を測定する場合には、測定対象物が測定可能な範囲に位置するタイミングで測定を行うことが望ましい。測定対象物の位置を検出する方法として、カメラ等の他のセンサを用いる方法が考えられるが、そのセンサの分だけ装置のサイズやコストが増加するという問題があった。
 そこで、特許文献1には、比較的速いスキャンレート(比較的粗い画像を取得するレート)でBスキャンを実施して測定対象物の位置を検出することが記載されている。
 また、特許文献2には、Bスキャン中に全体的に位置や形状を確認したい部位について広範囲で低解像度の画像を取得することが記載されている。具体的には、特許文献2には、実際の測定における掃引範囲より広い掃引範囲において、実際の測定における掃引間隔より広い(粗い)掃引間隔で波長掃引された光を用いてBスキャンを行って、全体的に位置や形状を確認したい部位についての画像を取得することが記載されている。
特開2016-198280号公報 特開2019-025186号公報
 しかしながら、特許文献1に記載した光干渉断層撮像装置では、測定対象物の位置を検出するBスキャンにおいて、波長掃引範囲は実際の波長掃引範囲と同じであるため、測定対象物の位置を検出するための測定時間が十分に低減されていない。
 また、特許文献2に記載した光干渉断層撮像装置では、全体的に位置や形状を確認したい部位についての画像を取得するためのBスキャンにおいて、波長掃引範囲は実際の波長掃引範囲よりも広くなっている。そのため、全体的に位置や形状を確認したい部位についての画像を取得するための測定時間が十分に低減されていない。
 そのため、特許文献1及び特許文献2では、迅速に測定対象物の位置を検出することができないため、測定対象物が測定に適した位置にあるタイミングを検出し損なう場合がある。そのため、測定対象物が測定可能な範囲に位置するタイミングで測定を行うことができない場合がある。
 本発明の目的は、より迅速に測定対象物の位置を検出して適切なタイミングで測定することができる光干渉断層撮像装置、撮像方法、及び、撮像プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体を提供することにある。
 本発明の第1の態様に係る光干渉断層撮像装置は、波長掃引レーザ光源と、前記波長掃引レーザ光源から出射された光を物体光と参照光に分岐する分岐部と、前記分岐部から出力された前記物体光を測定対象物の表面の異なる位置に照射する照射部と、前記測定対象物から散乱された前記物体光と前記参照光とを干渉させ、複数の干渉光を生成する合流部と、前記合流部から出力された複数の前記干渉光の強度差の波長依存性に関する情報を生成する測定部と、前記測定部によって生成された複数の前記干渉光の強度差の波長依存性に関する情報に基づいて、前記測定対象物の深さ方向の構造データを取得し、前記照射部を制御して、前記測定対象物の前記深さ方向に直交する方向に沿って、複数の前記物体光の照射位置を移動させながら、前記深さ方向の構造データを複数取得し、取得した複数の前記深さ方向の構造データを接続する制御部と、を備え、前記波長掃引レーザ光源に、実際の測定における波長掃引範囲よりも狭い波長掃引範囲で掃引された光を出射させて予備測定を行い、前記制御部が、前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあるか否かを判定し、前記制御部が、前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあると判定した場合に、前記実際の測定を行う。
 本発明の第2の態様に係る撮像方法では、光干渉断層撮像装置が、波長掃引レーザ光源に、実際の測定における波長掃引範囲よりも狭い波長掃引範囲で掃引された光を出射させて予備測定を行い、前記予備測定の結果に基づいて、測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあるか否かを判定し、前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあると判定した場合に、前記実際の測定を行う。
 本発明の第3の態様に係る撮像プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体は、光干渉断層撮像装置に、実際の測定における波長掃引範囲よりも狭い波長掃引範囲で掃引された光を出射して予備測定を行う処理と、前記予備測定の結果に基づいて、測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあるか否かを判定する処理と、前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあると判定した場合に、前記実際の測定を行う処理と、を実行させる。
 より迅速に測定対象物の位置を検出して適切なタイミングで測定することができる光干渉断層撮像装置、撮像方法、及び、撮像プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体を提供することができる。
本発明に係る光干渉断層撮像装置の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1に係る光干渉断層撮像装置の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1に係る撮像方法の一例を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態1に係る光干渉断層撮像装置における物体光ビームの走査の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1に係る光干渉断層撮像装置における物体光ビームの走査の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1に係る光干渉断層撮像装置における物体光ビームの走査の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1に係る光干渉断層撮像装置における物体光ビームの走査の一例を示す図である。 関連する光干渉断層撮像装置の一例を示す図である。
 以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
 図1は、本発明に係る光干渉断層撮像装置100の一例を示す図である。図1に示すように、光干渉断層撮像装置100は、波長掃引レーザ光源101、サーキュレータ102、分岐部及び合流部としての分岐合流器103、照射部としての照射光学系105、参照光ミラー106、測定部としてのバランス型受光器107、測定部としての光スペクトルデータ生成部108、制御部109等を備える。
 波長掃引レーザ光源101から出射された光は、サーキュレータ102を経由して、分岐合流器103によって物体光R1と参照光R2とに分岐される。分岐合流器103から出力された物体光R1は、照射光学系105を経て、測定対象物200に照射される。具体的には、照射光学系105は、物体光ビームR1を測定対象物200のX-Y平面においてそれぞれ異なる位置に照射させ、測定対象物200の一定範囲を走査する。
 測定対象物200に照射された物体光ビームR1は、測定対象物200から後方(物体光ビームR1の照射方向と反対の方向)に散乱される。そして、測定対象物200から散乱された物体光(後方散乱光)R3は、照射光学系105を経て、分岐合流器103へ戻る。
 分岐合流器103から出力された参照光R2は、参照光ミラー106によって反射され、分岐合流器103へ戻る。
 そして、分岐合流器103において、物体光R3と参照光R4とが干渉し、干渉光R5及び干渉光R6が得られる。
 干渉光R5はサーキュレータ102を経て、干渉光R6は直接に、バランス型受光器107へ入力される。そして、バランス型受光器107から、それぞれ、干渉光R5と干渉光R6との強度差に関する情報が光スペクトルデータ生成部108に入力される。
 そして、バランス型受光器107は、干渉光R5と干渉光R6との強度差I(k)を光電変換する。バランス型受光器107は、光電変換することによって得られた干渉光R5と干渉光R6との強度差I(k)に関する情報を光スペクトルデータ生成部108に入力する。
 光スペクトルデータ生成部108は、波長掃引レーザ光源101から入力される信号と、バランス型受光器107から入力される信号に基づいて、干渉光スペクトルデータを生成する。具体的には、波長掃引レーザ光源101から光スペクトルデータ生成部108に、当該波長掃引レーザ光源101から出射される光の波長変化に関する情報が入力される。また、バランス型受光器107から光スペクトルデータ生成部108に、干渉光R5と干渉光R6との強度差I(k)に関する情報が入力される。そして、光スペクトルデータ生成部108は、波長掃引レーザ光源101から出射される光の波長変化に関する情報と、干渉光R5と干渉光R6との強度差I(k)に関する情報とに基づいて、干渉光スペクトルデータ(干渉光R5と干渉光R6との強度差I(k)の波長依存性)を生成する。
 制御部109は、光スペクトルデータ生成部108によって生成された干渉光スペクトルデータに基づいて、測定対象物200の深さ方向(Z方向)の構造データを取得する。また、制御部109は、照射光学系105を制御して、測定対象物200の深さ方向(Z方向)に直交する方向(X方向及びY方向の少なくとも一方の方向)に沿って、複数の物体光R1の照射位置を移動させながら、深さ方向の構造データを複数取得する。換言すれば、制御部109は、測定対象物200のX方向及びY方向の少なくとも一方の方向に沿った異なる位置における深さ方向の構造データを複数取得する。そして、制御部109は、取得した複数の深さ方向の構造データを接続して、二次元又は三次元の断層構造データを取得する。
 また、制御部109は、予備測定としての第1の測定、及び、実際の測定としての第2の測定を含む測定処理が行われるように、光干渉断層撮像装置100の各部を制御する。ここで、第1の測定は、測定対象物200の位置を検出するために行われる。また、第2の測定は、所望の精度で測定対象物200の三次元の断層構造データを得るために行われる。
 具体的には、第1の測定(予備測定)では、制御部109は、第2の測定(実際の測定)における波長掃引範囲よりも狭い波長掃引範囲で掃引された光を出射するように、波長掃引レーザ光源101を制御する。これにより、第1の測定におけるAスキャンに係わる時間が短くなり、第1の測定を第2の測定よりも高速化することができる。そのため、より迅速に想定対象物200の位置を検出することができる。
 波長掃引レーザ光源101の波長掃引の範囲を狭くすると、深さ方向(Z方向)の測定精度が低下する。しかし、第1の測定は、測定対象物200の位置を検出することが目的であるため、位置の検出に必要な測定精度まで、波長掃引の範囲を狭くすることができる。
 そして、制御部109は、第1の測定の結果に基づいて、測定対象物200が第2の測定を行うのに適した位置にあるか否かを判定する。また、制御部109は、第1の測定の結果に基づいて、測定対象物200が第2の測定を行うのに適した位置にあると判定した場合に、第2の測定が行われるように、光干渉断層撮像装置100の各部を制御する。
 以上に説明した本発明に係る光干渉断層撮像装置100によれば、第1の測定(予備測定)において、測定対象物200の位置の検出に必要な測定精度まで波長掃引レーザ光源101の波長掃引の範囲を狭くすることにより、第1の測定におけるAスキャンに係わる時間を短くすることができる。そのため、より迅速に測定対象物200の位置を検出することができ、測定対象物200が測定に適した位置にあるタイミングを検出し損なわずに済む。これにより、より迅速に測定対象物200の位置を検出して適切なタイミングで測定することができる光干渉断層撮像装置100を提供することができる。
 実施の形態1
 本発明の実施の形態1に係る光干渉断層撮像装置100について説明する。図2は、実施の形態1に係る光干渉断層撮像装置100の一例を示す図である。図2に示すように、光干渉断層撮像装置100は、波長掃引レーザ光源101、サーキュレータ102、分岐部及び合流部としての分岐合流器103、ファイバコリメータ104、照射部としての照射光学系105、参照光ミラー106、測定部としてのバランス型受光器107、測定部としての光スペクトルデータ生成部108、制御部109等を備える。
 波長掃引レーザ光源101は、制御部109から入力される波長掃引制御信号C1に従って波長掃引された光パルスを生成する。具体的には、波長掃引レーザ光源101は、波長掃引制御信号C1に従って、第1の動作モード又は第2の動作モードで動作する。ここで、第1の動作モードは、第2の動作モードよりも波長掃引の範囲が狭い動作モードである。逆に、第2の動作モードは、第1の動作モードよりも波長掃引の範囲が広い動作モードである。
 波長掃引レーザ光源101から出射された光は、サーキュレータ102を経由して、分岐合流器103によって物体光R1と参照光R2とに分岐される。分岐合流器103から出力された第1の物体光R1は、ファイバコリメータ104、照射光学系105を経て、測定対象物200に照射される。
 具体的には、照射光学系105は、制御部109から入力されるスキャン制御信号C2に従って、物体光ビームR1を測定対象物200のX-Y平面において異なる位置に照射させ、測定対象物200の一定範囲を走査する。より具体的には、照射光学系105は、スキャン制御信号C2に従って、第1の動作モード又は第2の動作モードで動作する。ここで、第1の動作モードは、第2の動作モードよりも走査時間が短い動作モードである。逆に、第2の動作モードは、第1の動作モードよりも走査時間が長い動作モードである。
 測定対象物200に照射された物体光ビームR1は、測定対象物200から後方(物体光ビームR1の照射方向と反対の方向)に散乱される。そして、測定対象物200から散乱された物体光(後方散乱光)R3は、照射光学系105、ファイバコリメータ104を経て、分岐合流器103へ戻る。
 分岐合流器103から出力された参照光R2は、参照光ミラー106によって反射され、分岐合流器103へ戻る。
 そして、分岐合流器103において、測定対象物200から散乱された物体光R3と、参照光ミラー106から反射された参照光R4とが干渉し、干渉光R5及び干渉光R6が得られる。
 干渉光R5はサーキュレータ102を経て、干渉光R6は直接に、対応するバランス型受光器107へ入力される。そして、バランス型受光器107から、それぞれ、干渉光R5と干渉光R6との強度差に関する情報が光スペクトルデータ生成部108に入力される。なお、バランス型受光器107は、例えば、2つのフォトダイオードが直列に接続され、その接続が出力(差動出力)となっている受光器である。また、バランス型受光器107の帯域は1GHz以下である。
 ここで、波長λ、波数k(=2π/λ)の物体光R3と参照光R4との干渉について説明する。参照光R2が分岐合流器103で分岐されてから参照光ミラー106で反射されて分岐合流器103へ戻るまでの光路長をLとする。これに対し、物体光R1が分岐合流器103で分岐されてから測定対象物200の光散乱点1ヶ所で後方散乱されて分岐合流器103へ戻るまでの光路長をL=L+zとする。ここで、zは、物体光R1が測定対象物200において散乱される深さ方向(Z方向)の位置を意味する。分岐合流器103において、物体光R3と参照光R4とは、位相差kz+φで重ね合わせられ干渉する。ここでφはkやzに依存しない定数である。分岐合流器103で干渉する物体光R3の振幅をE、参照光R4の振幅をEとすると、干渉光R5と干渉光R6との強度差は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 で表される。
 そして、バランス型受光器107は、干渉光R5と干渉光R6との強度差I(k)を光電変換する。バランス型受光器107は、光電変換することによって得られた干渉光R5と干渉光R6との強度差I(k)に関する情報を光スペクトルデータ生成部108に入力する。
 光スペクトルデータ生成部108は、波長掃引レーザ光源101から出射される光の波長変化に関する情報と、干渉光R5と干渉光R6との強度差I(k)に関する情報とに基づいて、干渉光スペクトルデータを生成する。当該波長掃引レーザ光源101から出射される光の波長変化に関する情報は、波長掃引レーザ光源101から光スペクトルデータ生成部108に入力される。また、当該干渉光R5と干渉光R6との強度差I(k)に関する情報は、バランス型受光器107から光スペクトルデータ生成部108に入力される。そして、波数k-Δk/2からk+Δk/2まで測定して得られた干渉光スペクトルデータI(k)には、周期2π/zの変調が現れることになる。
 より具体的には、測定対象物200がミラーの場合、物体光R1の光散乱点位置は1ヶ所である。しかし、測定対象物200がミラーではない場合、測定対象物200に照射された物体光R1は、ある程度内部まで減衰しながら伝搬しつつ順次後方散乱されるため、物体光R1の光散乱点は、通常、表面からある深さまでの範囲に分布する。物体光R1の光散乱点が深さ方向にz-Δzからz+Δzまで分布している場合、干渉光スペクトルI(k)において、周期2π/(z-Δz)から2π/(z+Δz)までの変調が重なって現れる。
 光スペクトルデータ生成部108は、生成した干渉光スペクトルI(k)を制御部109に入力する。
 制御部109は、干渉光スペクトルデータI(k)に対するフーリエ変換を行う。干渉光スペクトルデータI(k)をフーリエ変換して得られる振幅J(z)は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
となる。当該振幅J(z)は、物体光R3の散乱点位置zを反映したz=z(及びz=-z)において、δ関数(デルタ関数)において観察されるピーク(以下、「δ関数状のピーク」と称する。)を示す。
 以上の手順により、測定対象物200の深さ方向(Z方向)の異なる位置で後方散乱された物体光R3の強度(振幅J(z))を示すデータが、当該物体光R3に共通の参照光R4を干渉させることにより得られる(以下、測定対象物200のある位置の深さ方向(Z方向)の後方散乱光(物体光)の強度を示すデータを得る動作を、「Aスキャン」と称する)。
 また、制御部109は、光干渉断層撮像装置100の各部を制御する。
 例えば、制御部109は、物体光R1を測定対象物200のX-Y平面において異なる位置に照射させるように、照射光学系105を制御する。また、制御部109は、照射光学系105が測定対象物200をスキャンする周期及び速度を制御する。
 また、制御部109は、照射光学系105を制御して、物体光ビームR1の照射位置を走査線方向(X方向及びY方向の少なくとも一方の方向)に移動させながらAスキャン動作を繰り返し行わせる。そして、制御部109は、物体光ビームR1の照射位置を走査線方向に移動させながらAスキャン動作を繰り返し行うことによって得られた複数の測定結果を接続する。これにより、制御部109は、二次元の断層構造データを生成する(以下、走査線方向(X方向及びY方向の少なくとも一方の方向)にAスキャン動作を繰り返し行って、その測定結果を接続する動作を、「Bスキャン」と称する)。
 また、制御部109は、照射光学系105を制御して、物体光ビームR1の照射位置を走査線方向だけでなく走査線に垂直な方向にも移動させながらBスキャン動作を繰り返し行わせる。そして、制御部109は、物体光ビームR1の照射位置を走査線方向及び走査線に垂直な方向に移動させながらBスキャン動作を繰り返し行うことによって得られた複数の測定結果を接続する。これにより、制御部109は、X,Y,Z方向の三次元の断層構造データを生成する(以下、走査線方向及び走査線に垂直な方向にBスキャン動作を繰り返し行って、その測定結果を接続する動作を、「Cスキャン」と称する)。
 また、制御部109は、物体光ビームR1を走査することによって得られた複数の三次元の断層構造データを接続する処理を行う。
 さらに、制御部109は、第1の測定及び第2の測定を含む測定処理が行われるように、光干渉断層撮像装置100の各部を制御する。ここで、第1の測定は、測定対象物200の位置を検出するために行われる。また、第2の測定は、所望の精度で測定対象物200の三次元の断層構造データを得るために行われる。
 具体的には、第1の測定では、制御部109は、第1の動作モードで動作するように、波長掃引レーザ光源101及び照射光学系105を制御する。
 また、第2の測定では、制御部109は、第2の動作モードで動作するように、波長掃引レーザ光源101及び照射光学系105を制御する。
 より具体的には、第1の動作モードは、第2の動作モードよりも波長掃引レーザ光源101の波長掃引の範囲が狭い動作モードである。これにより、第1の測定におけるAスキャンに係わる時間が短くなり、第1の測定を第2の測定よりも高速化することができる。そのため、より迅速に測定対象物200の位置を検出することができる。
 波長掃引レーザ光源101の波長掃引の範囲を狭くすると、深さ方向(Z方向)の測定精度が低下する。しかし、第1の測定は、測定対象物200の位置を検出することが目的であるため、位置の検出に必要な測定精度まで、波長掃引の範囲を狭くすることができる。
 また、第1の動作モードは、第2の動作モードよりも照射光学系105が物体光ビームR1を走査する時間が短い動作モードである。これにより、Bスキャン及びCスキャンに係わる時間が短くなり、第1の測定を第2の測定よりも高速化することができる。
 具体的には、第2の動作モードよりも第1の動作モードにおける照射光学系105の走査時間を短くするため、制御部109は、以下の(1)~(3)の少なくとも1つを実現するように照射光学系105を制御する。
(1)照射光学系105の走査の速度を第2の動作モードよりも速くする。
(2)照射光学系105の走査の範囲を第2の動作モードよりも狭くする。
(3)照射光学系105における走査をリサージュ曲線に沿って行う(以下、リサージュスキャンと称する。)。
 上記(1)に関して、照射光学系105の走査の速度を速くすると測定精度が劣化する。しかし、第1の測定は測定対象物200の位置の検出が目的である。そのため、第1の測定において位置の検出に必要な測定精度まで、走査の速度を速くすることにより、Bスキャン及びCスキャンに係わる時間を短くすることができる。これにより、さらに迅速に測定対象物200の位置を検出することができる。
 また、上記(2)に関して、照射光学系105の走査の範囲を狭くすると、測定対象物200の全体を測定できない場合が発生する。しかし、第1の測定は測定対象物200の位置の検出が目的であるため、必ずしも全体を測定する必要はない。そのため、第1の測定において照射光学系105の走査の範囲を測定対象物200の位置の検出に必要な範囲まで狭くすることにより、Bスキャン及びCスキャンに係わる時間を短くすることができる。これにより、さらに迅速に測定対象物200の位置を検出することができる。
 また、上記(3)に関して、照射光学系105におけるビームの走査は、通常、ガルバノスキャナ等の走査ミラーが用いられる。しかし、物理的にミラーの角度を制御する必要があるため、その速度変化には物理的な限界がある。リサージュスキャンはラスタースキャンに比べて、走査の速度変化が小さいという特徴があり、その結果、走査の速度を速くすることができる。換言すれば、第1の測定において走査の速度変化がより小さい軌跡に沿って走査することにより、Bスキャン及びCスキャンに係わる時間を短くすることができる。これにより、さらに迅速に測定対象物200の位置を検出することができる。
 そして、制御部109は、第1の測定の結果に基づいて、測定対象物200が第2の測定を行うのに適した位置にあるか否かを判定する。また、制御部109は、第1の測定の結果に基づいて、測定対象物200が第2の測定を行うのに適した位置にあると判定した場合に、第2の測定が行われるように、光干渉断層撮像装置100の各部を制御する。
 また、制御部109は、図示しないCPU(Central Processing Unit)及び図示しない記憶部等を備える。そして、CPUが記憶部に格納されたプログラムを実行することにより、制御部109における全ての処理が実現する。
 また、制御部109のそれぞれの記憶部に格納されるプログラムは、CPUに実行されることにより、制御部109のそれぞれにおける処理を実現するためのコードを含む。なお、記憶部は、例えば、このプログラムや、制御部109における処理に利用される各種情報を格納することができる任意の記憶装置を含んで構成される。記憶装置は、例えば、メモリ等である。
 また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD-ROM(Read Only Memory)CD-R、CD-R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(Random Access Memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
 次に、図3を参照しながら、本実施の形態1に係る撮像方法について説明する。図3は、本実施の形態1に係る撮像方法の一例について説明するフローチャートである。図3に示すように、本実施の形態1に係る撮像方法は、測定対象物200の位置を検出するために光干渉断層撮像装置100が第1の測定を行うステップS1と、測定対象物200が第2の測定を行うのに適した位置にあるか否かを制御部109が判定するステップS2と、光干渉断層撮像装置100が所望の精度で測定対象物200の三次元断層構造データを得る第2の測定を行うステップS3とを含む。
 まず、図3に示すように、制御部109は、第1の測定が行われるように、光干渉断層撮像装置100の各部を制御する(ステップS1)。第1の測定は、測定対象物200の位置を検出ための測定であり、第2の測定より高速に測定することを特徴とする。
 具体的には、制御部109は、波長掃引制御信号C1を波長掃引レーザ光源101に入力し、第1の動作モードで動作するように波長掃引レーザ光源101を制御する。第1の動作モードは、第2の動作モードよりも波長掃引の範囲が狭い動作モードである。したがって、第1の動作モードでは、第2の動作モードよりも早く波長掃引が完了する。その結果、Aスキャンに係わる時間が短くなるので、その分だけ測定を高速化することができる。
 また、制御部109は、スキャン制御信号C2を照射光学系105に入力し、第1の動作モードで動作するように照射光学系105を制御する。第1の動作モードは、第2の動作モードよりも物体光ビームR1を走査する時間が短い動作モードである。したがって、第1の動作モードでは、第2の動作モードよりも早く走査が完了する。その結果、Bスキャン及びCスキャンに係わる時間が短くなるので、その分だけ測定を高速化することができる。
 図4に、第1の動作モードにおける照射光学系105のビーム走査の一例を示す。図4では、第2の動作モードにおけるX-Y平面上の測定範囲Z1よりも狭い、第1の動作モードにおける測定範囲Z2に対して、
 X=COS(3θ)
 Y=SIN(4θ)
で表されるリサージュ曲線に沿って走査を行ったリサージュスキャンの軌跡を示している。
 なお、第1の動作モードにおけるビーム走査は、リサージュスキャンに限定されず、走査時間が短く、測定対象物200の位置の検出が可能であれば、他の方法であってもよい。例えば、図5に示すうずまき状の軌跡や、図6に示す円状の軌跡に沿って走査を行ってもよい。
 次に、制御部109は、第1の測定で生成した測定対象物200の三次元断層構造データを参照して、測定対象物200が第2の測定を行うのに適した位置にあるか否かを判定する(ステップS2)。例えば、測定対象物200の三次元断層構造データの特定の深さ(例えば、z=z)におけるX-Y平面において、測定対象物200が特定の割合以上で存在する場合、制御部109は、測定対象物200が第2の測定を行うのに適した位置にあると判定する。例えば、X-Y平面上の第1の動作モードにおける測定範囲Z2の全体を100%とした場合、測定対象物200が当該測定範囲Z2において存在する割合が70%以上であるとき、制御部109は、測定対象物200が第2の測定を行うのに適した位置にあると判定する。
 ステップS2において、測定対象物200が第2の測定を行うのに適した位置にない場合(ステップS2;No)、制御部109は、ステップS1の処理に戻る。
 ステップS2において、測定対象物200が第2の測定を行うのに適した位置にある場合(ステップS2;Yes)、制御部109は、第2の測定が行われるように、光干渉断層撮像装置100の各部を制御する(ステップS3)。第2の測定は、所望の精度で測定対象物200の三次元断層構造データを得るための測定であり、第1の測定より高い測定精度で測定することを特徴とする。
 具体的には、制御部109は、波長掃引制御信号C1を波長掃引レーザ光源101に入力し、第2の動作モードで動作するように波長掃引レーザ光源101を制御する。第2の動作モードは、第1の動作モードよりも波長掃引の範囲が広い動作モードである。これにより、第2の動作モードの深さ方向(Z方向)の測定精度を第1の動作モードよりも高くすることができる。
 また、制御部109は、スキャン制御信号C2を照射光学系105に入力し、第2の動作モードで動作するように照射光学系105を制御する。第2の動作モードでは、所望の三次元断層構造データを得るのに必要な測定精度、及び測定範囲で測定を行う。具体的には、必要な測定精度を達成できる走査速度、かつ必要な測定範囲を達成できる走査範囲で、物体光ビームR1を走査する。換言すれば、第2の動作モードは、第1の動作モードよりも物体光ビームR1を走査する時間が長い動作モードである。
 図7に、第2の動作モードにおける照射光学系105のビーム走査の一例を示す。図7では、第2の動作モードにおけるX-Y平面上の測定範囲Z1の全体に対して、ラスタースキャンによりビーム走査を行っている。ラスタースキャンでは、測定範囲に対して、均一に物体光ビームR1を照射することができるため、第1の動作モードにおけるリサージュスキャン等に比べて、高い精度で測定を行うことができる。
 以上説明したように、本実施の形態1に係る光干渉断層撮像装置100は、測定対象物200が第2の測定を行うのに適した位置にあると判定するまでは、第1の測定を高速に繰り返し行う。そして、光干渉断層撮像装置100は、測定対象物200が第2の測定を行うのに適した位置にあると判定した後、第2の測定を行い、所望の三次元断層構造データを得ることを特徴とする。
 以下に、第1の測定及び第2の測定における具体的な数値例を示す。
 波長掃引レーザ光源101は、第1の動作モードでは、持続時間5μsの間に波長が1275nmから1325nmまで増加する光パルスを生成し、当該光パルスを、5μs毎に200kHz繰り返しで生成する。
 また、波長掃引レーザ光源101は、第2の動作モードでは、持続時間10μsの間に波長が1250nmから1350nmまで増加する光パルスを生成し、当該光パルスを、10μs毎に100kHz繰り返しで生成する。
 また、照射光学系105は、第1の動作モードでは、10mm×10mmの測定範囲Z2に対して、1周期50msの速度で、図4に示すリサージュスキャンを行う。
 また、照射光学系105は、第2の動作モードでは、15mm×15mmの測定範囲Z2に対して、5m/sの速度で、図6に示すラスタースキャンを行う。
 従って、第1の測定では、1回の測定(1回のリサージュスキャン)が50msで完了し、毎秒20回の速度で繰り返し測定(リサージュスキャン)が行われることになる。第1の測定における1回の測定(1回のリサージュスキャン)では、10mm×10mmの測定範囲に対して、10000(50ms/5μs=10000)回のAスキャンが行われ、その結果、10000点の深さ方向のデータを得ることができる。
 一方、第2の測定では、1回のBスキャンが3ms(15mm/(5m/s)=3ms)で完了し、15mmのスキャン範囲に対して、300(3ms/10μs=300)回のAスキャンが行われる。BスキャンとCスキャンを同等の測定精度で行うとすると、第2の測定における1回の測定では、15mm×15mmの測定範囲に対して、90000(300×300=90000)回のAスキャンが行わる。その結果、0.9s(10μs(波長掃引レーザ光源101の光パルス生成周期=Aスキャン1回の時間)×90000回=0.9s)で第2の測定が完了し、90000点の深さ方向のデータを得ることができる。
 すなわち、第1の測定は第2の測定に比べて測定が18倍高速であり、第2の測定は第1の測定に比べて測定精度が9倍高いといえる。
 以上に説明した実施の形態1に係る光干渉断層撮像装置100によれば、第1の測定(予備測定)において、測定対象物200の位置の検出に必要な測定精度まで波長掃引レーザ光源101の波長掃引の範囲を狭くすることにより、第1の測定におけるAスキャンに係わる時間を短くすることができる。そのため、より迅速に測定対象物200の位置を検出することができ、測定対象物200が測定に適した位置にあるタイミングを検出し損なわずに済む。これにより、より迅速に測定対象物200の位置を検出して適切なタイミングで測定することができる光干渉断層撮像装置100、撮像方法、撮像プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体を提供することができる。
 また、第1の測定(予備測定)において照射光学系105は、第2の測定(実際の測定)における走査の範囲よりも狭い範囲を走査する。照射光学系105の走査の範囲を狭くすると、測定対象物200の全体を測定できない場合が発生する。しかし、第1の測定は測定対象物200の位置の検出が目的であるため、必ずしも全体を測定する必要はない。そのため、第1の測定において照射光学系105の走査の範囲を測定対象物200の位置の検出に必要な範囲まで狭くすることにより、Bスキャン及びCスキャンに係わる時間を短くすることができる。これにより、さらに迅速に測定対象物200の位置を検出することができる。
 また、第1の測定において照射光学系105は、第2の測定における走査の速度よりも速い速度で走査する。照射光学系105の走査の速度を速くすると測定精度が劣化する。しかし、第1の測定は測定対象物200の位置の検出が目的である。そのため、第1の測定において位置の検出に必要な測定精度まで走査の速度を速くすることにより、Bスキャン及びCスキャンに係わる時間を短くすることができる。これにより、さらに迅速に測定対象物200の位置を検出することができる。
 また、第1の測定において照射光学系105は、第2の測定における走査の速度変化よりも小さい速度変化を有する軌跡に沿って走査する。照射光学系105におけるビームの走査は、通常、ガルバノスキャナ等の走査ミラーが用いられる。しかし、物理的にミラーの角度を制御する必要があるため、その速度変化には物理的な限界がある。第1の測定において走査の速度変化がより小さい軌跡に沿って走査することにより、Bスキャン及びCスキャンに係わる時間を短くすることができる。これにより、さらに迅速に測定対象物200の位置を検出することができる。
 上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
 (付記1)
 波長掃引レーザ光源と、
 前記波長掃引レーザ光源から出射された光を物体光と参照光に分岐する分岐部と、
 前記分岐部から出力された前記物体光を測定対象物の表面の異なる位置に照射する照射部と、
 前記測定対象物から散乱された前記物体光と前記参照光とを干渉させ、複数の干渉光を生成する合流部と、
 前記合流部から出力された複数の前記干渉光の強度差の波長依存性に関する情報を生成する測定部と、
 前記測定部によって生成された複数の前記干渉光の強度差の波長依存性に関する情報に基づいて、前記測定対象物の深さ方向の構造データを取得し、前記照射部を制御して、前記測定対象物の前記深さ方向に直交する方向に沿って、複数の前記物体光の照射位置を移動させながら、前記深さ方向の構造データを複数取得し、取得した複数の前記深さ方向の構造データを接続する制御部と、
 を備え、
 前記波長掃引レーザ光源に、実際の測定における波長掃引範囲よりも狭い波長掃引範囲で掃引された光を出射させて予備測定を行い、
 前記制御部が、前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあるか否かを判定し、
 前記制御部が、前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあると判定した場合に、前記実際の測定を行う、光干渉断層撮像装置。
 (付記2)
 前記予備測定において前記照射部は、前記実際の測定における走査の範囲よりも狭い範囲を走査する、付記1に記載の光干渉断層撮像装置。
 (付記3)
 前記予備測定において前記照射部は、前記実際の測定における走査の速度よりも速い速度で走査する、付記1又は2に記載の光干渉断層撮像装置。
 (付記4)
 前記予備測定において前記照射部は、前記実際の測定における走査の速度変化よりも小さい速度変化を有する軌跡に沿って走査する、付記1乃至3の何れか1つに記載の光干渉断層撮像装置。
 (付記5)
 光干渉断層撮像装置が、
 波長掃引レーザ光源に、実際の測定における波長掃引範囲よりも狭い波長掃引範囲で掃引された光を出射させて予備測定を行い、
 前記予備測定の結果に基づいて、測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあるか否かを判定し、
 前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあると判定した場合に、前記実際の測定を行う、撮像方法。
 (付記6)
 前記光干渉断層撮像装置が、
 前記予備測定において、前記実際の測定における走査の範囲よりも狭い範囲を走査する、付記5に記載の撮像方法。
 (付記7)
 前記光干渉断層撮像装置が、
 前記予備測定において、前記実際の測定における走査の速度よりも速い速度で走査する、付記5又は6に記載の撮像方法。
 (付記8)
 前記光干渉断層撮像装置が、
 前記予備測定において、前記実際の測定における走査の速度変化よりも小さい速度変化を有する軌跡に沿って走査する、付記5乃至7の何れか1つに記載の撮像方法。
 (付記9)
 光干渉断層撮像装置に、
 実際の測定における波長掃引範囲よりも狭い波長掃引範囲で掃引された光を出射して予備測定を行う処理と、
 前記予備測定の結果に基づいて、測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあるか否かを判定する処理と、
 前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあると判定した場合に、前記実際の測定を行う処理と、を実行させる撮像プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
 (付記10)
 前記光干渉断層撮像装置に、
 前記予備測定において、前記実際の測定における走査の範囲よりも狭い範囲を走査する処理を実行させる、付記9に記載の撮像プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
 (付記11)
 前記光干渉断層撮像装置に、
 前記予備測定において、前記実際の測定における走査の速度よりも速い速度で走査する処理を実行させる、付記9又は10に記載の撮像プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
 (付記12)
 前記光干渉断層撮像装置に、
 前記予備測定において、前記実際の測定における走査の速度変化よりも小さい速度変化を有する軌跡に沿って走査する処理を実行させる、付記9乃至11の何れか1つに記載の撮像プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
 以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
 より迅速に測定対象物の位置を検出して適切なタイミングで測定することができる光干渉断層撮像装置100、撮像方法、撮像プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体を提供することができる。
100 光干渉断層撮像装置
101 波長掃引レーザ光源
102 サーキュレータ
103 分岐合流器(分岐部、合流部)
104 ファイバコリメータ
105 照射光学系(照射部)
106 参照光ミラー
107 バランス型受光器(測定部)
108 光スペクトルデータ生成部(測定部)
109 制御部
R1,R3 物体光
R2,R4 参照光
R5,R6 干渉光
Z1,Z2 測定範囲
200 測定対象物

Claims (12)

  1.  波長掃引レーザ光源と、
     前記波長掃引レーザ光源から出射された光を物体光と参照光に分岐する分岐部と、
     前記分岐部から出力された前記物体光を測定対象物の表面の異なる位置に照射する照射部と、
     前記測定対象物から散乱された前記物体光と前記参照光とを干渉させ、複数の干渉光を生成する合流部と、
     前記合流部から出力された複数の前記干渉光の強度差の波長依存性に関する情報を生成する測定部と、
     前記測定部によって生成された複数の前記干渉光の強度差の波長依存性に関する情報に基づいて、前記測定対象物の深さ方向の構造データを取得し、前記照射部を制御して、前記測定対象物の前記深さ方向に直交する方向に沿って、複数の前記物体光の照射位置を移動させながら、前記深さ方向の構造データを複数取得し、取得した複数の前記深さ方向の構造データを接続する制御部と、
     を備え、
     前記波長掃引レーザ光源に、実際の測定における波長掃引範囲よりも狭い波長掃引範囲で掃引された光を出射させて予備測定を行い、
     前記制御部が、前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあるか否かを判定し、
     前記制御部が、前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあると判定した場合に、前記実際の測定を行う、光干渉断層撮像装置。
  2.  前記予備測定において前記照射部は、前記実際の測定における走査の範囲よりも狭い範囲を走査する、請求項1に記載の光干渉断層撮像装置。
  3.  前記予備測定において前記照射部は、前記実際の測定における走査の速度よりも速い速度で走査する、請求項1又は2に記載の光干渉断層撮像装置。
  4.  前記予備測定において前記照射部は、前記実際の測定における走査の速度変化よりも小さい速度変化を有する軌跡に沿って走査する、請求項1乃至3の何れか一項に記載の光干渉断層撮像装置。
  5.  光干渉断層撮像装置が、
     波長掃引レーザ光源に、実際の測定における波長掃引範囲よりも狭い波長掃引範囲で掃引された光を出射させて予備測定を行い、
     前記予備測定の結果に基づいて、測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあるか否かを判定し、
     前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあると判定した場合に、前記実際の測定を行う、撮像方法。
  6.  前記光干渉断層撮像装置が、
     前記予備測定において、前記実際の測定における走査の範囲よりも狭い範囲を走査する、請求項5に記載の撮像方法。
  7.  前記光干渉断層撮像装置が、
     前記予備測定において、前記実際の測定における走査の速度よりも速い速度で走査する、請求項5又は6に記載の撮像方法。
  8.  前記光干渉断層撮像装置が、
     前記予備測定において、前記実際の測定における走査の速度変化よりも小さい速度変化を有する軌跡に沿って走査する、請求項5乃至7の何れか一項に記載の撮像方法。
  9.  光干渉断層撮像装置に、
     実際の測定における波長掃引範囲よりも狭い波長掃引範囲で掃引された光を出射して予備測定を行う処理と、
     前記予備測定の結果に基づいて、測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあるか否かを判定する処理と、
     前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあると判定した場合に、前記実際の測定を行う処理と、を実行させる撮像プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
  10.  前記光干渉断層撮像装置に、
     前記予備測定において、前記実際の測定における走査の範囲よりも狭い範囲を走査する処理を実行させる、請求項9に記載の撮像プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
  11.  前記光干渉断層撮像装置に、
     前記予備測定において、前記実際の測定における走査の速度よりも速い速度で走査する処理を実行させる、請求項9又は10に記載の撮像プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
  12.  前記光干渉断層撮像装置に、
     前記予備測定において、前記実際の測定における走査の速度変化よりも小さい速度変化を有する軌跡に沿って走査する処理を実行させる、請求項9乃至11の何れか一項に記載の撮像プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
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