(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに波長帯域が異なり、それぞれ所定の前記波長帯域内で波長を掃引して複数の光束を射出する光源ユニットと、
前記光源ユニットから射出された前記複数の各光束をそれぞれ測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
前記光分割手段により分割された複数の前記測定光が測定対象に照射されたときの前記測定対象からの反射光と前記参照光との干渉光信号を前記各光束毎に検出する複数の干渉光検出手段と、
前記干渉光検出手段にて検出された複数の前記干渉光信号を合成した合成干渉信号を生成する合成干渉信号生成手段と、
前記合成干渉信号から複数の前記干渉光信号の位相情報を算出する干渉情報算出手段と、
前記干渉情報算出手段にて算出した前記位相情報に基づいて、第１の波長帯域の光束で得られる前記干渉光信号の位相を基準として、前記第１の波長帯域とは異なる波長帯域の前記光束で得られる前記干渉光信号の位相を前記基準とした位相に基づき補正した補正干渉光信号を生成する干渉情報補正手段と、
前記第１の波長帯域の前記干渉光信号及び前記補正干渉光信号を合成した補正合成信号を生成する補正合成信号生成手段と、
を備えたことを特徴とする光断層画像化装置。
【請求項２】
前記補正合成信号より前記測定対象の断層像情報を生成する断層像情報生成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の光断層画像化装置。
【請求項３】
前記干渉情報算出手段は、さらに前記合成干渉信号から前記干渉光信号の信号強度情報を算出することを特徴とする請求項２に記載の光断層画像化装置。
【請求項４】
前記干渉情報算出手段にて算出した前記干渉光信号の前記信号強度情報に基づいて、前記補正合成信号の信号強度エンベロープがガウシアン形状となるように補正する強度補正手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の光断層画像化装置。
【請求項５】
前記干渉光信号及び前記合成干渉信号を、それぞれ所定の分割波長幅にて分割する信号分割手段をさらに備え、
前記干渉情報算出手段は、前記分割波長幅毎に前記位相情報を算出し、
前記干渉情報補正手段は、前記分割波長幅毎に前記補正干渉光信号を生成し、
前記補正合成信号生成手段は、前記分割波長幅毎に前記補正合成信号を生成する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の光断層画像化装置。
【請求項６】
前記複数の光束の波長掃引周期は、同期されていることを特徴とした請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光断層画像化装置。
【請求項７】
互いに波長帯域が異なり、それぞれ所定の前記波長帯域内で波長を掃引して射出される複数の各光束をそれぞれ測定光と参照光とに分割する光分割ステップと、
前記光分割ステップにより分割された複数の前記測定光が測定対象に照射されたときの前記測定対象からの反射光と前記参照光との干渉光信号を前記各光束毎に検出する複数の干渉光検出ステップと、
前記干渉光検出ステップにて検出された複数の前記干渉光信号を合成した合成干渉信号を生成する合成干渉信号生成ステップと、
前記合成干渉信号から複数の前記干渉光信号の位相情報を算出する干渉情報算出ステップと、
前記干渉情報算出ステップにて算出した前記位相情報に基づいて、第１の波長帯域の前記光束で得られる前記干渉光信号の位相を基準として、前記第１の波長帯域とは異なる複数の前記波長帯域の前記光束で得られる前記干渉光信号の位相を前記位相情報に基づき補正した補正干渉光信号を生成する干渉情報補正ステップと、
前記第１の波長帯域の前記干渉光信号及び前記補正干渉光信号を合成した補正合成信号を生成する補正合成信号生成ステップと、
を備えたことを特徴とする光断層画像化装置の干渉信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光断層画像化装置及びその干渉信号処理方法に係り、特にＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）計測により光断層画像を生成する光断層画像化装置及びその干渉信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体組織の光断層画像を取得する際に、ＯＣＴ計測を利用した光断層画像取得装置を用いることが提案されている。たとえば眼底や前眼部、皮膚の断層画像を取得する場合の他に、ＯＣＴプローブ（光プローブ）を用いる動脈血管壁の観察、内視鏡の鉗子チャンネルからＯＣＴプローブを挿入する消化器管の観察など、様々な部位に応用されている。この光断層画像取得装置では、光源から射出された低コヒーレント光を測定光と参照光とに分割した後、該測定光が測定対象に照射されたときの測定対象からの反射光、もしくは後方散乱光と参照光とを合波し、該反射光と参照光との干渉光の強度に基づいて光断層画像を取得する。以下、測定対象からの反射光、後方散乱光をまとめて反射光と標記する。
【０００３】
上記のＯＣＴ計測には、大きくわけてＴＤ−ＯＣＴ（Ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）計測とＦＤ−ＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ）計測の２種類がある。ＴＤ−ＯＣＴ（Ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）計測は、参照光の光路長を変更しながら干渉光強度を測定することにより、測定対象の深さ方向の位置（以下、深さ位置という）に対応した反射光強度分布を取得する方法である。
【０００４】
一方、ＦＤ−ＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ）計測は、参照光と信号光の光路長は変えることなく、光のスペクトル成分毎に干渉光強度を測定し、ここで得られたスペクトル干渉強度信号を計算機にてフーリエ変換に代表される周波数解析を行うことで、深さ位置に対応した反射光強度分布を取得する方法である。ＴＤ―ＯＣＴに存在する機械的な走査が不要となることで、高速な測定が可能となる手法として、近年注目されている。ＦＤ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ）−ＯＣＴ計測を行う装置構成で代表的なものとしては、ＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）装置とＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ）の２種類が挙げられる。
【０００５】
ＯＣＴ計測技術は、特に細胞レベルでの測定による病変部位の特定を非侵襲で行う光バイオプシ（生検）への期待は高い。しかし、現状のＯＣＴの分解能は約１０μｍであり、１０〜２０μｍ大の細胞レベルの観察には不十分であり、さらなる高分解能化が望まれている。
【０００６】
ＯＣＴの軸分解能Δｚは、以下の式（１）により使用する光源のスペクトル幅と中心波長により決定される。
【０００７】
Δｚ＝（２・ｌｎ２／π）・（λ2／Δλ）      ……（１）
Δλ：スペクトル幅、  λ：中心波長
ＯＣＴの分解能を上げるために光源のスペクトル幅を広げることが必要であり、Ti:sapphire光源などの研究開発が進められている。しかしながら、現時点ではこれらの広帯域光源は高価であり、量産性も有していないという欠点がある。
【０００８】
この問題を解決するために、近年、複数の波長帯域を有するＳＬＤを用いて、擬似的に広帯域光源を作り出すことによる高分解能化が検討されている。この擬似的な広帯域化での課題は、生体に一般的に用いられる中心波長１．０μｍおよび１．３μｍのＳＬＤ光源では全スペクトル帯域をカバーできないため、スペクトル帯域が分離してしまうことにある。スペクトル帯の分離は干渉信号を不連続に分断することとなり、ＯＣＴ画像にアーティファクトを生成する原因となってしまう。特に、ＴＤ方式においては取得信号がＯＣＴ画像そのものとなってしまうため、これらのアーティファクト防ぐことは困難である。
【０００９】
そこで、ＦＤ方式を用いた合波ＯＣＴ技術が、例えば以下の特許文献１〜３にて示されている。
【００１０】
特許文献１：複数光源を用いた合波ＯＣＴシステムについて、複数のＯＣＴシステムを組み合わせる合波ＯＣＴ技術。
【００１１】
特許文献２：両端分離されたスペクトルから得られた干渉信号より、中央部の干渉信号を推定するために平均値および重み付け平均値を用いる合波ＯＣＴ技術。
【００１２】
特許文献３：複数の光源を用いた合波ＯＣＴシステムにおいて、可変波長光源の出力をモニタリングし、乗算補正する合波ＯＣＴ技術。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開2008-128708号公報
【特許文献２】特開2008-261768号公報
【特許文献３】特開2006-47264号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述の特許文献１及び２の合波ＯＣＴ技術は、分割されたスペクトルの間の情報の推定についてであり、各スペクトルの平均値や重み付けされた平均値を使用することが開示されているが、現実的に干渉信号での平均値を用いると干渉信号上の位相が不連続となり、アーティファクトの原因となってしまう。
【００１５】
特に、特許文献１の合波ＯＣＴ技術においては、異なるシステムの連結における各システム間の時間的・空間的な干渉信号の不一致について何ら考慮がなされておらず、アーティファクト生成の原因となってしまい、アーティファクトを抑制させるためには、各システム間の位置あわせに非常に高精度が要求されるという課題がある。一方、特許文献２の合波ＯＣＴ技術においては、実際に平均値などを用いて中間スペクトルの推定処理を行うと２つの干渉信号間の位相の不一致により、アーティファクトの原因となるという課題がある。
【００１６】
また、特許文献３の合波ＯＣＴ技術においては、複数の波長を用いて断層像を取得するシステムにおいて、干渉信号の強度をモニタリングし乗算補正することが開示されているが、理想状態では特許文献３の方式でアーティファクトを抑えられるものの、各光源の位相オーダーで揃えるのは現実的な精度では不可能である。すなわち、２つの光源の強度信号を乗算補正することで理想状態ではアーティファクトが発生しないが、現実的には波長の位相オーダー（数ｎｍ）での調整が必要となる。
【００１７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、複数の光源から得られる干渉信号を用いてアーティファクトの発生がない高精細なＯＣＴ画像を得ることのできる光断層画像化装置及びその干渉信号処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するために、本発明の第１態様に係る光断層画像化装置は、互いに波長帯域が異なり、それぞれ所定の前記波長帯域内で波長を掃引して複数の光束を射出する光源ユニットと、前記光源ユニットから射出された前記複数の各光束をそれぞれ測定光と参照光とに分割する光分割手段と、前記光分割手段により分割された複数の前記測定光が測定対象に照射されたときの前記測定対象からの反射光と前記参照光との干渉光信号を前記各光束毎に検出する複数の干渉光検出手段と、前記干渉光検出手段にて検出された複数の前記干渉光信号を合成した合成干渉信号を生成する合成干渉信号生成手段と、前記合成干渉信号から複数の前記干渉光信号の位相情報を算出する干渉情報算出手段と、前記干渉情報算出手段にて算出した前記位相情報に基づいて、第１の波長帯域の光束で得られる前記干渉光信号の位相を基準として、前記第１の波長帯域とは異なる波長帯域の前記光束で得られる前記干渉光信号の位相を前記基準とした位相に基づき補正した補正干渉光信号を生成する干渉情報補正手段と、前記第１の波長帯域の前記干渉光信号及び前記補正干渉光信号を合成した補正合成信号を生成する補正合成信号生成手段と、を備える。
【００１９】
本発明の第１態様によれば、複数の光源から得られる干渉信号を用いてアーティファクトの発生がない高精細なＯＣＴ画像を得ることを可能とする。
【００２０】
本発明の第２態様に係る光断層画像化装置は、第１態様において、前記補正合成信号より前記測定対象の断層像情報を生成する断層像情報生成手段をさらに備える。
【００２２】
本発明の第３態様に係る光断層画像化装置は、第２態様において、前記干渉情報算出手段は、さらに前記合成干渉信号から前記干渉光信号の信号強度情報を算出する。
【００２３】
本発明の第４態様に係る光断層画像化装置は、第３態様において、前記干渉情報算出手段にて算出した前記干渉光信号の前記信号強度情報に基づいて、前記補正合成信号の信号強度エンベロープがガウシアン形状となるように補正する強度補正手段をさらに備える。
【００２４】
本発明の第５態様に係る光断層画像化装置は、第１態様ないし第４態様のいずれかにおいて、前記干渉信号及び前記合成干渉信号を、それぞれ所定の分割波長幅にて分割する信号分割手段をさらに備え、前記干渉情報算出手段は前記分割波長幅毎に前記位相情報を算出し、前記干渉情報補正手段は前記分割波長幅毎に前記補正干渉光信号を生成し、前記補正合成信号生成手段は前記分割波長幅毎に前記補正合成信号を生成する。
【００２５】
本発明の第６態様に係る光断層画像化装置は、第１態様ないし第５態様のいずれかにおいて、前記複数の光束の波長掃引周期は、同期されている。
【００２６】
本発明の第７態様に係る光断層画像化装置の干渉信号処理方法は、互いに波長帯域が異なり、それぞれ所定の前記波長帯域内で波長を掃引して射出される複数の各光束をそれぞれ測定光と参照光とに分割する光分割ステップと、前記光分割ステップにより分割された複数の前記測定光が測定対象に照射されたときの前記測定対象からの反射光と前記参照光との干渉光信号を前記各光束毎に検出する複数の干渉光検出ステップと、前記干渉光検出ステップにて検出された複数の前記干渉光信号を合成した合成干渉信号を生成する合成干渉信号生成ステップと、前記合成干渉信号から複数の前記干渉光信号の位相情報を算出する干渉情報算出ステップと、前記干渉情報算出ステップにて算出した前記位相情報に基づいて、第１の波長帯域の前記光束で得られる前記干渉光信号の位相を基準として、前記第１の波長帯域とは異なる複数の前記波長帯域の前記光束で得られる前記干渉光信号の位相を前記位相情報に基づき補正した補正干渉光信号を生成する干渉情報補正ステップと、前記第１の波長帯域の前記干渉光信号及び前記補正干渉光信号を合成した補正合成信号を生成する補正合成信号生成ステップと、を備える。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、複数の光源から得られる干渉信号を用いてアーティファクトの発生がない高精細なＯＣＴ画像を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】光断層画像化装置の好ましい実施形態を示す模式図
【図２】図１のＯＣＴプローブの要部の構成を示す図
【図３】図１の演算部の構成を示すブロック図
【図４】図１の光源の光源スペクトルが狭帯域の場合の干渉信号のモデル波形を示す図
【図５】図４の干渉信号のモデル波形のＯＣＴ信号を示す図
【図６】図１の光源の光源スペクトルが広帯域の場合の干渉信号のモデル波形を示す図
【図７】図６の干渉信号のモデル波形のＯＣＴ信号を示す図
【図８】図１の光源の光源スペクトルが２つに分離した狭帯域の場合の干渉信号のモデル波形を示す図
【図９】図８の２つの光源スペクトルの位相差が０の場合のＯＣＴ信号のモデル波形を示す図
【図１０】図８の２つの光源スペクトルの位相差がπの場合のＯＣＴ信号のモデル波形を示す図
【図１１】図３の補正合成干渉波生成部にて生成された補正合成干渉波のモデル波形を示す図
【図１２】図１１の補正合成干渉波のエンベロープ補正を説明する図
【図１３】図３の演算部の処理の流れを説明するフローチャート
【図１４】図３の演算部での処理の変形例を説明する第１の図
【図１５】図３の演算部での処理の変形例を説明する第２の図
【図１６】図３の演算部での処理の変形例の流れの要部を示すフローチャート
【図１７】図１の光断層画像化装置のＯＣＴプローブが適用可能な内視鏡装置と併用した画像診断装置を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る光断層画像化装置及びその干渉信号処理方法について詳細に説明する。
【００３１】
図１は光断層画像化装置の好ましい実施形態を示す模式図である。また、図２は図１のＯＣＴプローブの要部の構成を示す図である。
【００３２】
本実施形態の光断層画像化装置１は、例えば体腔内の生体組織や細胞等の測定対象の断層画像をＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ）計測により取得するものであって、図１に示すように、光源ユニット２、光分割手段としての光分割部３Ａ、３Ｂ、合波部６Ａ、６Ｂ、干渉光検出手段としての干渉光検出部８Ａ、８Ｂ、干渉情報算出手段及び干渉情報補正手段としての演算部２０、表示装置１１を有して構成される。なお、演算部２０は、例えばパーソナルコンピュータ等により構成される。
【００３３】
光源ユニット２は、互いに分離した波長帯域Δλａ、Δλｂを有する複数の光束Ｌａ、Ｌｂを射出するものである。具体的には、光源ユニット２は波長帯域Δλａ内において波長を一定の周期で掃引させながらレーザ光を射出する第１光源２Ａと、波長帯域Δλｂ内において波長を一定の周期で掃引させながらレーザ光を射出する第２光源２Ｂを有している。したがって、各光源２Ａ、２Ｂは波長を１周期掃引させたときにそれぞれ波長帯域Δλａ、Δλｂからなる光束Ｌａ、Ｌｂを射出したことになる。
【００３４】
光分割部３Ａ、３Ｂは、例えば、分岐比９０：１０の２×２の光カプラから構成されている。光分割部３Ａは、光束Ｌａを測定光Ｌ１ａと参照光Ｌ２ａとに分割し、光分割部３Ｂは、光束Ｌｂを測定光Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ｂとに分割する。このとき、光分割部３Ａ、３Ｂは、測定光：参照光＝９０：１０の割合で分割する。ここで、測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは、サーキュレータ４Ａ、４Ｂ及び合分波部１２を介してＯＣＴプローブ６００に導波される。
【００３５】
ＯＣＴプローブ６００は、光ロータリコネクタ１８を介して入射された測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを測定対象Ｓまで導波し、測定対象Ｓの同一部位に同時に照射する。また、ＯＣＴプローブ６００は、測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが測定対象Ｓに照射されたときの測定対象Ｓからの反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂを導波する。
【００３６】
なお、ＯＣＴプローブ６００は、図２に示すように、モータ(不図示)により光ロータリコネクタ１８から先端にボールレンズ６８０を設けたファイバ部ＦＢ１が回転する構成となっている。それによりＯＣＴプローブ６００は、測定対象Ｓ上において円周状に光束をラジアル走査（図２の矢印Ｒ）し、２次元断層画像が計測可能となっている。さらに、ＯＣＴプローブ６００は、モータ(不図示)によりＯＣＴプローブ６００の先端が光路の走査円が形成する平面に対して垂直な方向に進退走査（図２の矢印Ｄ１及びＤ２）することにより、３次元断層画像の計測も可能となっている。
【００３７】
図１に戻り、光断層画像化装置１は、光分割部３ＡとＯＣＴプローブ６００の間の光路、光分割部３ＢとＯＣＴプローブ６００の間の光路には合分波部１２を設けている。合分波部１２は、設定されたカットオフ波長に応じて光を合分波する機能を有し、たとえばＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長分割多重）カプラにより構成される。
【００３８】
合分波部１２は、光分割部３Ａ、３Ｂ側からそれぞれ入射された測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを合波してＯＣＴプローブ６００側に射出し、ＯＣＴプローブ６００側から入射された反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂの光を分波してそれぞれ合波部６Ａ、６Ｂ側へ射出する。
【００３９】
反射光Ｌ３ａは合波部６Ａにおいて参照光Ｌ２ａと合波され、反射光Ｌ３ｂは合波部６Ｂにおいて参照光Ｌ２ｂと合波される。
【００４０】
なお、光分割部３Ａから合波部６Ａまでの参照光Ｌ２ａのサーキュレータ５Ａを介した光路には反射型の光路長調整部７Ａが設けられ、光分割部３Ｂから合波部６Ｂまでの参照光Ｌ２ｂのサーキュレータ５Ｂを介した光路には反射型の光路長調整部７Ｂが設けられている。光路長調整部７Ａ、７Ｂは、断層画像の取得を開始する位置を調整するために、それぞれ参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの光路長を変更するものである。
【００４１】
合波部６Ａ、６Ｂは、例えば、分岐比５０：５０の２×２の光ファイバカプラから構成されている。合波部６Ａは反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａを合波して、このとき生じた干渉光Ｌ４ａを干渉光検出部８Ａへ射出する。合波部６Ｂは反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ｂを合波して、このとき生じた干渉光Ｌ４ｂを干渉光検出部８Ｂへ射出する。
【００４２】
なお、本光断層画像化装置１においては、合波部６Ａ、６Ｂはそれぞれ干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂを二分して干渉光検出部８Ａ、８Ｂへ射出し、干渉光検出部８Ａ、８Ｂは二分された干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂをそれぞれ２つの光検出素子を用いてバランス検波する。このバランス検波機構により、光強度ゆらぎの影響を抑え、より鮮明な画像を得ることができる。
【００４３】
干渉光検出部８Ａ、８Ｂは各干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂをそれぞれ光電変換し、各光束Ｌａ、Ｌｂの波長帯域Δλａ、Δλｂごとの複数の干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂとして検出する機能を有している。ここで、干渉光検出部８Ａ、８Ｂは、光源２Ａ、２Ｂからの波長掃引のトリガ信号９Ａ、９Ｂにより同期をとることで、対応する光束を認識するようになっている。このとき、干渉光検出部８Ａ、８Ｂにおいて、各光束毎Ｌａ、Ｌｂの干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂが観測されることになる。干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂは、演算部２０に出力される。
【００４４】
そして、演算部２０にて干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂが信号処理され、断層画像が表示装置１１に表示される。
【００４５】
図３は図１の演算部の構成を示すブロック図である。光断層画像化装置１の演算部２０は、図３に示すように、第１干渉波データ格納部２１、第２干渉波データ格納部２２、合成干渉信号生成手段としての合成干渉波生成部２３、干渉情報算出手段としての強度情報／位相情報算出部２４、干渉情報補正手段としての第２干渉波データ補正部２５、補正合成信号生成手段としての補正合成干渉波生成部２６及び断層像情報生成手段としてのＦＦＴ部２７を備えて構成される。
【００４６】
第１干渉波データ格納部２１は、干渉信号ＩＳａのデジタルデータを格納するものであり、第２干渉波データ格納部２２は、干渉信号ＩＳｂのデジタルデータを格納するものである。
【００４７】
合成干渉波生成部２３は、第１干渉波データ格納部２１に格納された干渉信号ＩＳａのデジタルデータと第２干渉波データ格納部２２に格納された干渉信号ＩＳｂのデジタルデータとを波長帯域毎に合成して合成干渉波（合成干渉信号）を生成するものである。
【００４８】
強度情報／位相情報算出部２４は、合成干渉波生成部２３が生成した合成干渉波より第１干渉波データに対する第２干渉波データの位相差を位相情報として算出すると共に、合成干渉波のエンベロープの強度情報を算出するものである。
【００４９】
第２干渉波データ補正部２５は、強度情報／位相情報算出部２４にて算出された位相情報に基づき、第２干渉波データの位相をシフトさせる補正を実行することで、第２干渉波データを補正干渉光信号に補正し、干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂの位相を連続させるものである。
【００５０】
補正合成干渉波生成部２６は、第１干渉波データ格納部２１に格納された第１干渉波データと、第２干渉波データ補正部２５にて補正された第２干渉波データとを波長帯域毎に合成して補正合成干渉波（補正合成信号）を生成するものである。なお、補正合成干渉波生成部２６は、後述するように補正合成干渉波のエンベロープ（信号強度）を強度情報／位相情報算出部２４にて算出した強度情報に基づき補正する。
【００５１】
ＦＦＴ部２７は、補正合成干渉波生成部２６にて生成された補正合成干渉波を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して測定対象Ｓの断層像情報（ＯＣＴ画像）を生成し、表示装置１１にＯＣＴ画像を表示させるものである。
【００５２】
次に、このように構成された本実施形態の光断層画像化装置１における演算部２０について説明する。
【００５３】
（１）位相補正：
ＯＣＴ画像は、上述したように、参照光と測定光との間での干渉信号をフーリエ変換することで得ることができる。
【００５４】
図４及び図５に図１の光源の光源スペクトルが狭帯域の場合の干渉信号とＯＣＴ信号のモデル波形を示し、図６及び図７に図１の光源の光源スペクトルが広帯域の場合の干渉信号とＯＣＴ信号のモデル波形を示す。また、図８に図１の光源の光源スペクトルが２つに分離した狭帯域の場合の干渉信号のモデル波形を示し、図９に図８の２つの光源スペクトルの位相差が０の場合のＯＣＴ信号のモデル波形を示し、図１０に図８の２つの光源スペクトルの位相差がπの場合のＯＣＴ信号のモデル波形を示す。
【００５５】
図４ないし図７に示すように、広帯域の干渉信号は狭帯域の干渉信号に比べてスペクトル幅が広がった分、分解能の向上がみられる。
【００５６】
一方、図８及び図９に示すように、２つのスペクトルを利用したＯＣＴ画像には信号のピークにアーティファクトが生じているのがわかる。このアーティファクトはスペクトルのエンベロープ関数が畳み込まれているために発生しており、２つのスペクトル間の信号を推定や挿入することで、理想的なガウシアン関数に補正する必要がある。もちろん、２つのスペクトル情報が重なる２つの光源を用いることで信号の補間をしやすくする方法が考えられるが、生体（水）に対する吸収率が低いスペクトル帯ではＳＬＤとしては中心波長１．０μｍと１．３μｍなどの波長帯しか開発されていない。そのため、１．１μｍ〜１．２μｍ間の情報が完全に欠落してしまう問題がある。また、仮に双方が重なるスペクトル帯が得られたとしても、後述する位相の不連続性によるアーティファクトが生じてしまう。
【００５７】
２つのスペクトル間の中間信号を補間する場合、２つのスペクトル信号間の位相に差がある場合、同様にアーティファクトが発生し、それぞれの干渉信号の位相をずらしてフーリエ変換を実施すると、例えば図９に示すように２つのスペクトル間の位相差が０の場合と図１０に示すように２つのスペクトル間の位相差がπの場合とのように、ＯＣＴ信号のピークが振動するようにアーティファクトを生成してしまうことがわかる。
【００５８】
この位相差によるアーティファクトの発生を抑えるため、本実施形態の演算部２０は、第２干渉波データ補正部２５にて分離されたスペクトル帯から得られた信号の位相を連続化させ、補正合成干渉波生成部２６にて合成させる。
【００５９】
（２）強度補正：
一方、位相のみを合わせただけではピーク周囲にアーティファクトができてしまうため、本実施形態の演算部２０は、補正合成干渉波生成部２６にてエンベロープを乗算補正することで、ピーク周囲にできるアーティファクトを抑制する。
【００６０】
図１１は図３の補正合成干渉波生成部にて生成された補正合成干渉波のモデル波形を示す図であり、図１２は図１１の補正合成干渉波のエンベロープ補正を説明する図である。
【００６１】
図１１に示すように、位相補正により補正合成干渉波の位相が連続性を有しており、この補正合成干渉波のエンベロープは、図１２に示すように、エンベロープ７００Ａ、７００Ｂのようになる。このエンベロープ７００Ａ、７００Ｂは、強度情報／位相情報算出部２４にて強度情報として算出される。
【００６２】
そこで、補正合成干渉波生成部２６は、この２つの強度情報７００Ａ、７００Ｂより乗算係数を算出し、算出した乗算係数で補正合成干渉波を補正することで、理想的なエンベロープ７０１を持つ補正合成干渉波を生成する。このようなエンベロープ７０１を有する補正合成干渉波では、ピーク周囲のアーティファクトが減少しており、補正合成干渉波生成部２６は、理想なガウシアン形状に近づけることでアーティファクトの抑制を行う。
【００６３】
続いて、本実施形態における演算部２０の具体的な処理の流れを説明する。図１３は図３の演算部の処理の流れを説明するフローチャートである。
【００６４】
図１３に示すように、演算部２０は、第１干渉波データ格納部２１に干渉信号ＩＳａのデジタルデータを格納し、第２干渉波データ格納部２２に干渉信号ＩＳｂのデジタルデータを格納する（ステップＳ１）。
【００６５】
そして、演算部２０は、第１干渉波データ格納部２１に格納された干渉信号ＩＳａのデジタルデータと第２干渉波データ格納部２２に格納された干渉信号ＩＳｂのデジタルデータとを波長帯域毎に合成して合成干渉波（合成干渉信号）を生成する（ステップＳ２）。
【００６６】
続いて、演算部２０は、強度情報／位相情報算出部２４において、合成干渉波生成部２３が生成した合成干渉波より第１干渉波データに対する第２干渉波データの位相差を位相情報として算出すると共に、合成干渉波のエンベロープの強度情報を算出する（ステップＳ３）。
【００６７】
そして、演算部２０は、第２干渉波データ補正部２５において、強度情報／位相情報算出部２４にて算出された位相情報に基づき、第２干渉波データの位相をシフトさせる補正を実行する（ステップＳ４）。
【００６８】
次に、演算部２０は、補正合成干渉波生成部２６において、第１干渉波データ格納部２１に格納された第１干渉波データ（干渉信号ＩＳａ）と、第２干渉波データ補正部２５にて補正された第２干渉波データ（干渉信号ＩＳｂ）とを波長帯域毎に合成して補正合成干渉波（補正合成信号）を生成する（ステップＳ５）。
【００６９】
また、演算部２０は、補正合成干渉波生成部２６において、補正合成干渉波のエンベロープ（信号強度）を強度情報／位相情報算出部２４にて算出した強度情報に基づき補正する（ステップＳ６）。
【００７０】
そして、演算部２０は、ＦＦＴ部２７において、補正合成干渉波生成部２６にて生成された、位相及びエンベロープ（信号強度）補正された補正合成干渉波を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して測定対象Ｓの断層像情報（ＯＣＴ画像）を生成し、表示装置１１にＯＣＴ画像を表示させる（ステップＳ７）。
【００７１】
このように本実施形態では、（１）位相情報を抽出して後、相対位相差が０となるように調整し、（２）その後ガウシアン形状となるように干渉信号に補正係数を乗算するので、このようにして得られた補正合成干渉波は位相および強度情報が連続的となり、演算部２０は、ＦＦＴ部２７にてアーティファクトのないＦＦＴ信号を得ることができる。
【００７２】
変形例：
次に本実施形態の変形例について説明する。図１４は図３の演算部での処理の変形例を説明する第１の図、図１５は図３の演算部での処理の変形例を説明する第２の図、図１６は図３の演算部での処理の変形例の流れの要部を示すフローチャートである。
【００７３】
実際のＯＣＴ信号においては様々な周波数をもった干渉信号の組み合わせから成り立ち、図１４に示すように、干渉信号である入力信号には各周波数成分での位相情報が含まれることとなる。そのため、合波により実際のＯＣＴ画像の位相を連続化させるためには、各周波数における位相情報を抽出することが必要である。
【００７４】
そこで、変形例では、演算部２０は、各周波数成分での位相情報を計算するために、合成干渉波（合成干渉信号）をＦＦＴし、図１５に示すように、ＦＦＴされた合成干渉波（合成干渉信号）を一定の周波数間隔の分割領域Δで分割し、そこから各分割領域Δ内での位相情報を抽出する。なお、信号分割手段は演算部２０により構成される。
【００７５】
具体的には、演算部２０は、位相情報を計算するために、分割領域Δ内以外の信号を全て削除した後に、例えば中心周波数をゼロ点へシフト移動させ、逆ＦＦＴすることにより分割領域Δ内の強度および位相情報を算出する。
【００７６】
変形例における演算部２０の処理の流れを図１６を用いて説明する。本変形例においては、演算部２０は、図１３に示したステップＳ３〜Ｓ４からなるステップＳ３０の代わりに、図１６に示すステップＳ３１〜Ｓ３５からなるステップＳ３０Ａを実行する。
【００７７】
すなわち、演算部２０は、図１３に示したステップＳ２の処理の後、第２干渉波データ（干渉信号ＩＳｂ）及び合成干渉波（合成干渉信号）をＦＦＴする（ステップＳ３１）。
【００７８】
そして、演算部２０は、ＦＦＴした第２干渉波データ（干渉信号ＩＳｂ）及び合成干渉波（合成干渉信号）を一定の周波数間隔の分割領域Δに分割する（ステップＳ３２）。
【００７９】
次に、演算部２０は、ＦＦＴした合成干渉波（合成干渉信号）において分割領域Δ内以外の信号を全て削除した後に分割領域Δ毎に中心周波数をゼロ点へシフト移動させ、逆ＦＦＴする（ステップＳ３３）。
【００８０】
続いて、演算部２０は、分割領域Δ毎にゼロ点へシフトされた合成干渉波（合成干渉信号）より位相情報及び強度情報を算出する（ステップＳ３４）。
【００８１】
そして、演算部２０は、分割領域Δ毎の第２干渉波データ（干渉信号ＩＳｂ）を逆ＦＦＴして位相情報に基づき第２干渉波データの位相を補正して（ステップＳ３５）、図１３に示したステップＳ５に処理を移行する。
【００８２】
なお、本実施形態は、内視鏡装置と併用した画像診断装置に適用することが可能である。詳細に説明すると、図１７に示すように、本実施形態のＯＣＴプローブ６００と内視鏡装置と併用した画像診断装置５０は、主として内視鏡１００、内視鏡プロセッサ２００、光源装置３００、生体断層画像生成装置としてのＯＣＴプロセッサ４００、及び表示手段としてのモニタ装置である画像表示部５００とから構成されている。尚、内視鏡プロセッサ２００は、光源装置３００を内蔵するように構成されていてもよい。
【００８３】
内視鏡１００は、手元操作部１１２と、この手元操作部１１２に連設される挿入部１１４とを備える。術者は手元操作部１１２を把持して操作し、挿入部１１４を被検者の体内に挿入することによって観察を行う。
【００８４】
手元操作部１１２には、鉗子挿入部１３８が設けられており、この鉗子挿入部１３８が挿入部１１４内に設けられている鉗子チャンネル（不図示）を介して先端部１４４の鉗子口１５６に連通されている。画像診断装置１０では、プローブとしてのＯＣＴプローブ６００を鉗子挿入部１３８から挿入することによって、ＯＣＴプローブ６００を鉗子口１５６から導出する。ＯＣＴプローブ６００は、鉗子挿入部１３８から挿入され、鉗子口１５６から導出される挿入部６０２と、術者がＯＣＴプローブ６００を操作するための操作部６０４、及びコネクタ４０１を介してＯＣＴプロセッサ４００と接続されるケーブル６０６から構成されている。
【００８５】
内視鏡１００の先端部１４４には、観察光学系１５０、照明光学系１５２、及びＣＣＤ（不図示）が配設されている。
【００８６】
観察光学系１５０は、被検体を図示しないＣＣＤの受光面に結像させ、ＣＣＤは受光面上に結像された被検体像を各受光素子によって電気信号に変換する。この実施の形態のＣＣＤは、３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが所定の配列（ベイヤー配列、ハニカム配列）で各画素ごとに配設されたカラーＣＣＤである。
【００８７】
光源装置３００は、可視光を図示しないライトガイドに入射させる。ライトガイドの一端はＬＧコネクタ１２０を介して光源装置３００に接続され、ライトガイドの他端は照明光学系１５２に対面している。光源装置３００から発せられた光は、ライトガイドを経由して照明光学系１５２から出射され、観察光学系１５０の視野範囲を照明する。
【００８８】
内視鏡プロセッサ２００には、ＣＣＤから出力される画像信号が電気コネクタ１１０を介して入力される。このアナログの画像信号は、内視鏡プロセッサ２００内においてデジタルの画像信号に変換され、画像表示部５００の画面に表示するための必要な処理が施される。
【００８９】
このように、内視鏡１００で得られた観察画像のデータが内視鏡プロセッサ２００に出力され、内視鏡プロセッサ２００に接続された画像表示部５００に画像が表示される。
【００９０】
以上、本発明の光断層画像化装置及びその干渉信号処理方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００９１】
１…光断層画像化装置、２…光源ユニット、２Ａ、２Ｂ…光源、３Ａ、３Ｂ…光分割部、６Ａ、６Ｂ…合波部、８Ａ、８Ｂ…干渉光検出部、１１…表示装置、２０…演算部、２１…第１干渉波データ格納部、２２…第２干渉波データ格納部、２３…合成干渉波生成部、２４…強度情報／位相情報算出部、２５…第２干渉波データ補正部、２６…補正合成干渉波生成部、２７…ＦＦＴ部、６００…ＯＣＴプローブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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