(57)【要約】      （修正有）【課題】光トモグラフィー計測により各深さ位置における反射強度を検出し断層画像を取得するときに、効率的に良好な画質の光断層画像を取得する。【解決手段】光トモグラフィー計測において、干渉光Ｌ４を干渉信号として検出し、検出した干渉信号に光源ユニットから出射されるレーザ光のモードホップの情報、又は／及び、スペクトル形状を示す情報、又は／及び、検出される干渉光の瞬時スペクトルを示す情報をパラメータとして有している線形システム行列の演算処理を施すことにより、各深さ位置からの反射強度を取得する。【選択図】図１
2008151734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を射出し、
射出した光を測定光と参照光とに分割し、
分割した前記測定光が測定対象の各深さ位置において反射したときの反射光と前記参照光とを合波し、
合波した前記反射光と前記参照光との干渉光を干渉信号として検出し、
検出した前記干渉信号から各深さ位置の反射強度を線形システム行列を用いて取得し、
取得した前記反射強度を用いて断層画像を生成する
ことを特徴とする断層画像処理方法。
【請求項２】
下記式（１）に示す前記線形システム行列を用いて前記反射強度を取得することを特徴とする請求項１記載の断層画像処理方法。
【数１】
2008151734.tif 000017
【請求項３】
光を測定光と参照光とに分割し、分割した前記測定光が測定対象の各深さ位置において反射したときの反射光と前記参照光とを合波し、合波した前記反射光と前記参照光との干渉光を干渉信号として検出したときに、該干渉信号から断層画像を生成する断層画像処理装置において、
前記干渉信号から前記測定対象の各深さ位置における反射強度を線形システム行列を用いて取得する前記反射強度取得手段と、
該反射強度取得手段により取得された前記反射強度を用いて断層画像を生成する断層画像生成手段と
を有することを特徴とする断層画像処理装置。
【請求項４】
前記反射強度取得手段が、下記式（１）に示す前記線形システム行列を用いて前記反射強度を取得するものであることを特徴とする請求項３記載の断層画像処理装置。
【数２】
2008151734.tif 000018
【請求項５】
光を測定光と参照光とに分割し、分割した前記測定光が測定対象の各深さ位置において反射したときの反射光と前記参照光とを合波し、合波した前記反射光と前記参照光との干渉光を干渉信号として検出したときに、
コンピュータに、
検出した前記干渉信号から各深さ位置からの反射強度を線形システム行列を用いて取得し、
取得した前記反射強度を用いて断層画像を生成する
ことを実行させるための断層画像処理プログラム。
【請求項６】
下記式（１）に示す前記線形システム行列を用いて前記反射強度を取得することを特徴とする請求項５記載の断層画像処理プログラム。
【数３】
2008151734.tif 000019
【請求項７】
光を射出する光源ユニットと、
該光源ユニットから射出された光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
該光分割手段により分割された前記測定光が測定対象の各深さ位置において反射したときの反射光と前記参照光とを合波する合波手段と、
該合波手段により合波された前記反射光と前記参照光との干渉光を干渉信号として検出する干渉光検出手段と、
該干渉光検出手段により検出された前記干渉信号から断層画像を生成する断層画像処理手段と
を備え、
該断層画像処理手段が、
前記干渉信号から前記測定対象の各深さ位置における反射強度を線形システム行列を用いて取得する前記反射強度取得手段と、
該反射強度取得手段により取得された前記反射強度を用いて断層画像を生成する断層画像生成手段と
を有するものであることを特徴とする光断層画像化システム。
【請求項８】
前記反射強度取得手段が、下記式（１）に示す前記線形システム行列を用いて前記反射強度を取得するものであることを特徴とする請求項７記載の光断層画像化システム。
【数４】
2008151734.tif 000020
【請求項９】
前記光源ユニットが低コヒーレンス光を射出するものであることを特徴とする請求項７または８記載の光断層画像化システム。
【請求項１０】
前記光源ユニットが、異なる波長帯域の低コヒーレンス光を射出する複数の光源と、該複数の光源から射出された光を合波して前記光分割手段側に射出する光源合波手段とを備えたものであることを特徴とする請求項９記載の光断層画像化システム。
【請求項１１】
前記光源ユニットが前記波長帯域内において波長が一定の周期で掃引するレーザ光を射出するものであることを特徴とする請求項７または８記載の光断層画像化システム。
【請求項１２】
前記線形システム行列が、前記光源ユニットから射出されるレーザ光のモードホップの情報をパラメータとして有していることを特徴とする請求項１１記載の光断層画像化システム。
【請求項１３】
前記線形システム行列が、前記光源ユニットから射出される光のスペクトル形状を示す情報をパラメータとして有していることを特徴とする請求項７から１２のいずれか１項記載の光断層画像化システム。
【請求項１４】
前記線形システム行列が、前記干渉光検出手段において検出される干渉光の瞬時スペクトルを示す情報を有していることを特徴とする請求項７から１３のいずれか１項記載の光断層画像化システム。
【請求項１５】
前記反射強度取得手段が、Gauss-Jordan法、最急降下法、共役勾配法のいずれかを用いて前記線形システム行列から前記反射強度を取得するものであることを特徴とする請求項８から１４のいずれか１項記載の光断層画像化システム。
【請求項１６】
前記線形システム行列の逆行列を記憶したデータベースをさらに有し、前記反射強度取得手段が、前記データベースに記憶されている前記線形システム行列の逆行列を用いて前記反射強度を取得するものであることを特徴とする請求項８から１５のいずれか１項記載の光断層画像化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）計測により光断層画像を取得する断層画像処理方法、装置ならびにプログラムおよびこれを用いた断層画像化システムに関するものである。
【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が用いられることがある。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。上記のような光断層画像取得装置では、参照光の光路長を変更することにより、測定対象に対する深さ方向の位置（以下、深さ位置という）を変更し光断層画像を取得するＴＤ−ＯＣＴ（Ｔｉｍｅ  ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ）計測を利用した装置がある（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
また、近年では、上述した参照光の光路長を変更することなく高速に光断層画像を取得するＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ）計測を利用したＳＤ−ＯＣＴ装置が提案されている（非特許文献１参照）。このＳＤ−ＯＣＴ装置は、広帯域の低コヒーレント光をマイケルソン型干渉計を用いて測定光と参照光とに分割した後、測定光を測定対象に照射させ、そのとき戻って来た反射光と参照光とを干渉させ、この干渉光を各周波数成分に分解したチャンネルドスペクトルをフーリエ変換することにより、深さ方向の走査を行わずに光断層画像を構成するようにしたものである。さらに、特許文献１においては、干渉光の検出精度を高めるため、干渉光を各スペクトル帯域毎に分光し、分光した干渉光を別々の光検出器で検出する方法が開示されている。
【０００４】
さらに、非特許文献２においては、参照光の光路長の変更を行うことなく高速に光断層画像を取得する装置として、ＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ  ｓｏｕｒｃｅ  ＯＣＴ）計測による光断層画像化装置も提案されている。このＳＳ−ＯＣＴ装置は、光源から射出されるレーザ光の周波数を掃引させて反射光と参照光とを各波長において干渉させ、一連の波長に対する干渉スペクトルをフーリエ変換することにより測定対象の深さ位置における反射光強度を検出し、これを用いて光断層画像を構成するようにしたものである。
【特許文献１】特開２００６−１８９４２４号公報
【非特許文献１】Gerd Hausler and Michael Walter Lindner, "COHERENCE RADAR" AND"SPECTRAL RADAR" - NEW TOOLS FOR DERMATOLOGICAL DIAGNOSＩ, Journal of Biomedical Optics January 1998 vol. 3 No 1 pp.21-31
【非特許文献２】Yoshiaki Yasuno, Violeta Dimitrova Madjarova and Shuichi Makita, "Three-dimensional and high-speed swept-source optical coherence tomography for in vivo investigation of human anterior eye segments," OPTICS EXPRESS 2005 Vol. 13, No. 26.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した非特許文献１、２に示すように、検出された干渉信号をフーリエ変換することにより各深さ位置における反射強度を取得し、この反射強度を用いて断層画像を生成する。ここで、画質の良い断層画像を取得するためには、様々な信号処理が必要となる。たとえば特許文献１に示すように、物質にはある波長の光を吸収してしまう特性があり、光の吸収の仕方は入射する物質によって異なり、物質が同じであっても光の波数により異なる。よって、物質に入射した測定光が物質との相互作用によって吸収されることにより反射光が減衰してしまう場合があり、そのため反射強度の大きさが見かけ上低下してしまうという問題がある。これは特許文献１のようなＴＤ−ＯＣＴ計測に限らず、ＳＤ−ＯＣＴ計測およびＳＳ−ＯＣＴ計測の場合にも該当することであり、この見かけ上低下した反射強度を補間するような信号処理が必要な場合がある。
【０００６】
あるいは、ＳＤ−ＯＣＴ計測やＳＳ−ＯＣＴ計測において、光源から射出される光のスペクトル形状は一様ではなく、ある形状を持っている。この光源を用いて得られた干渉信号に対しフーリエ変換処理を施して反射強度を求める場合、得られる信号は真の信号と入力光のスペクトル形状のフーリエ変換との畳み込みとなり、サイドローブ等の擬信号が現れる。従来、この擬信号による信号劣化を防止するため窓関数処理を行うようになっており、そのための信号処理が必要となる。
【０００７】
また、ＳＳ−ＯＣＴ計測において、光源が連続的に波長を掃引したときに、その波長の変化は時間に対して線形となっている場合があり、干渉信号を時間軸に対し等間隔にサンプリングしたとき、干渉信号は波長に関して線形にサンプリングされることになる。これに対しフーリエ変換処理は干渉信号が波数に対し線形にサンプリングされていることを前提としているため、干渉信号に何らかの補正処理等が必要になる（非特許文献１の図２参照）。
【０００８】
このように、実際に得られた干渉信号から上述した光のスペクトル形状による影響等を最小限に抑えた各深さ位置における反射強度を取得し画質の良い断層画像を取得するためには、様々な信号処理が必要であり、これらの信号処理を効率的に行うことが望まれている。
【０００９】
そこで、本発明は、効率的に良好な画質の光断層画像を取得することができる光断層画像化方法、装置およびプログラムならびにこれを用いた光断層画像化システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の断層画像処理方法は、光を射出し、射出した光を測定光と参照光とに分割し、分割した測定光が測定対象の各深さ位置において反射したときの反射光と参照光とを合波し、合波した反射光と参照光との干渉光を干渉信号として検出し、検出した干渉信号に下記式により定義される演算処理を施すことにより、各深さ位置からの反射強度を取得し、取得した反射強度を用いて断層画像を生成することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の断層画像処理装置は、光を測定光と参照光とに分割し、分割した測定光が測定対象の各深さ位置において反射したときの反射光と参照光とを合波し、合波した反射光と参照光との干渉光を干渉信号として検出したときに、該干渉信号から断層画像を生成する断層画像処理装置において、干渉信号に下記式により定義される演算処理を施すことにより、測定対象の各深さ位置における反射強度を取得する反射強度取得手段と、反射強度取得手段により取得された反射強度を用いて断層画像を生成する断層画像生成手段とを有することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の断層画像処理プログラムは、光を測定光と参照光とに分割し、分割した測定光が測定対象の各深さ位置において反射したときの反射光と参照光とを合波し、合波した反射光と参照光との干渉光を干渉信号として検出したときに、コンピュータに、検出した干渉信号に下記式により定義される演算処理を施すことにより、各深さ位置からの反射強度を取得し、取得した反射強度を用いて断層画像を生成することを実行させることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の光断層画像化システムは、光を射出する光源ユニットと、光源ユニットから射出された光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、光分割手段により分割された測定光が測定対象の各深さ位置において反射したときの反射光と参照光とを合波する合波手段と、合波手段により合波された反射光と参照光との干渉光を干渉信号として検出する干渉光検出手段と、干渉光検出手段により検出された干渉信号から断層画像を生成する断層画像処理手段とを備え、断層画像処理手段が、反射強度検出手段が、干渉信号から反射強度を検出するときに、下記式により定義される演算処理を施して反射強度を取得するものであることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の断層画像処理プログラムは、光を測定光と参照光とに分割し、分割した測定光が測定対象の各深さ位置において反射したときの反射光と参照光とを合波し、合波した反射光と参照光との干渉光を干渉信号として検出したときに、コンピュータに、検出した干渉信号をそれぞれ離散した異なる波長帯域の光から検出した干渉信号毎に分類し、分類した複数の干渉信号をそれぞれ周波数解析することにより、各干渉信号毎に測定対象の各深さ位置からの反射強度を中間反射強度として検出し、検出した複数の中間反射強度を用いて、断層画像の生成に用いる反射強度を生成し、生成した反射強度を用いて断層画像を生成することを実行させることを特徴とするものである。
【００１５】
ここで、線形システム行列は、干渉信号ベクトルを検出する系（干渉計の構成）から導き出されるパラメータからなる行列を意味し、たとえば下記式（１）に示す前記線形システム行列を用いて前記反射強度が取得される。
【数１】
2008151734.tif 000003
【００１６】
この線形システム行列Ｈは、たとえば光源ユニットから射出される光のスペクトル形状を示す情報、瞬時スペクトルの形状を示す情報等をパラメータとして有するものであってもよい。なお、瞬時スペクトルとは、ある瞬間に干渉光検出手段に入射される干渉光は所定の波長の干渉光であることが理想であるが、現実には干渉検出手段におけるサンプリングピッチ等の関係により、所定のスペクトル幅を有する干渉光が検出されるものであり、このある瞬間に検出される干渉光のスペクトル幅のことをいう。
【００１７】
なお、反射強度は線形システム行列を用いて取得されるものであればその算出手法は問わず、たとえばＧａｕｓｓ−Ｊｏｒｄａｎ法等により式（１）より逐次的に反射強度を算出するようにしてもよいし、最急降下法、共役勾配法等により反射強度を算出するようにしてもよい。また、式（１）における線形システム行列の逆行列が予め算出されてデータベースに記憶されており、反射強度取得手段はこのデータベースに記憶された線形システム行列の逆行列を用いて反射強度を取得するようにしても良い。
【００１８】
断層画像の取得に用いられる光は、所定の波長帯域を有する低コヒーレンス光であっていわゆるＳＤ−ＯＣＴ計測により断層画像を取得するものであってよい。なお、光源ユニットは、異なる波長帯域の低コヒーレンス光を射出する複数の光源と、複数の光源から射出された光を合波して前記光分割手段側に射出する光源合波手段とを備えたものであってもよい。また、ＳＤ−ＯＣＴ計測の場合、上述した線形システム行列Ｈが有する光のスペクトル形状は、所定の波長帯域における波長−光強度分布を示すパラメータを意味する。
【００１９】
さらに、断層画像の取得に用いられる光は、所定の波長帯域内において波長が一定の周期で掃引するレーザ光であっていわゆるＳＳ−ＯＣＴ計測により断層画像を取得するものであってもよい。なお、ＳＳ−ＯＣＴ計測の場合、式（１）におけるδＫは掃引される波長帯域幅の最大波数と最小波数との差を意味する。また、上述した線形システム行列Ｈのスペクトル形状を示す情報は、掃引する波長帯域における波長−光強度分布を示すパラメータを意味する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の光断層画像化装置によれば、光を射出し、射出した光を測定光と参照光とに分割し、分割した測定光が測定対象の各深さ位置において反射したときの反射光と参照光とを合波し、合波した反射光と参照光との干渉光を干渉信号として検出し、検出した干渉信号に下記式により定義される演算処理を施すことにより、各深さ位置からの反射強度を取得し、取得した反射強度を用いて断層画像を生成することにより、干渉信号から反射強度を取得するときに、光源ユニット等の干渉計の構成に起因する諸問題や測定対象の波長に対する吸収・屈折特性等の測定対象に依存する諸問題を、各問題に対応してそれぞれ信号処理を行うのではなく、
特に、線形システム行列が下記式（１）の行列式を算出することにより、１度に解決することができるため、効率的に反射強度を算出することができる。
【数２】
2008151734.tif 000004
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の光断層画像化システムの実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の光断層画像化装置の好ましい実施の形態を示す模式図である。光断層画像化システム１は、たと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マッハツェンダ型干渉計を用いたＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ）計測により取得するものであって、光Ｌを射出する光源ユニット１０と、光源ユニット１０から射出された光Ｌを測定光Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割する光分割手段３と、光分割手段により分割された測定光Ｌ１が測定対象Ｓの各深さ位置において反射したときの反射光（後方散乱光）と参照光Ｌ２とを合波する合波手段４と、合波手段４により合波された反射光Ｌ３と参照光Ｌ２との干渉光Ｌ４を干渉信号Ｉとして検出する干渉光検出手段４０と、干渉光検出手段４０により検出された干渉信号Ｉから断層画像を生成する断層画像処理手段５０とを備えている。
【００２２】
光源ユニット１０は、所定の波長帯域を有する低コヒーレンス光を射出するものであって、たとえばＳＬＤ（スーパルミネセンスダイオード）からなる光源１１と、光源１１から射出された光Ｌ２を光ファイバＦＢ１内に入射させるための光学系１２とを有している。
【００２３】
光分割手段３は、たとえば２×２の光カプラから構成されており、光源ユニット１０から光ファイバＦＢ１を介して導波した光Ｌを測定光Ｌ１と参照光Ｌ２に分割する。光分割手段３は、２本の光ファイバＦＢ２、ＦＢ３にそれぞれ光学的に接続されており、測定光Ｌ１は光ファイバＦＢ２により導波され、参照光Ｌ２は光ファイバＦＢ３により導波される。なお、本実施形態における光分割手段３は、合波手段４としても機能するものである。
【００２４】
光ファイバＦＢ２にはプローブ３０が光学的に接続されており、測定光Ｌ１は光ファイバＦＢ２からプローブ３０へ導波される。プローブ３０は、たとえば鉗子口から鉗子チャンネルを介して体腔内に挿入されるものであって、光学コネクタ３１により光ファイバＦＢ２に対し着脱可能に取り付けられている。
【００２５】
一方、光ファイバＦＢ３における参照光Ｌ２の射出側には光路長調整手段２０が配置されている。光路長調整手段２０は、測定対象Ｓに対する測定開始位置を調整するために、参照光Ｌ２の光路長を変えるものであって、コリメータレンズ２１および反射ミラー２２を有している。そして、光ファイバＦＢ３から射出した参照光Ｌ２はコリメータレンズ２１を透過した後、反射ミラー２２により反射され、再びコリメータレンズ２１を介して光ファイバＦＢ３に入射される。
【００２６】
ここで、反射ミラー２２は可動ステージ２３上に配置されており、可動ステージ２３はミラー駆動手段２４により矢印Ａ方向に移動可能に設けられている。そして可動ステージ２３が矢印Ａ方向に移動することにより、参照光Ｌ２の光路長が変更するよう構成されている。
【００２７】
合波手段４は、２×２の光カプラからなり、光路長調整手段２０により光路長の変更が施された参照光Ｌ２と測定対象Ｓからの反射光Ｌ３とを合波し光ファイバＦＢ４を介して干渉光検出手段４０側に射出するように構成されている。
【００２８】
干渉光検出手段４０は、合波手段４により合波された反射光Ｌ３と参照光Ｌ２との干渉光Ｌ４を検出するものであって、光ファイバＦＢ４から射出した干渉光Ｌ４を平行光化するコリメータレンズ４１と、複数の波長帯域を有する干渉光Ｌ４を各波長帯域に分光する分光手段４２と、分光手段４２により分光された各波長帯域の干渉光Ｌ４を光検出部４４上に集光させる光学系４３と、光学系４３により集光された各波長帯域の干渉光Ｌ４を検出する光検出部４４とを有している。
【００２９】
分光手段４２は例えば回折光学素子等から構成されており、そこに入射した干渉光Ｌ４を分光して、光検出部４４に向けて射出する。また光検出部４４は、例えば１次元もしくは２次元に光センサが配列されてなるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）やフォトダイオード等の素子から構成され、各光センサが、上述のように分光された干渉光Ｌ４を波長帯域毎にそれぞれ検出する。
【００３０】
図２は本発明の断層画像処理装置（断層画像処理手段）の好ましい実施の形態を示すブロック図であり、図３を参照して断層画像処理装置５０について説明する。なお、図３のような断層画像処理装置５０の構成は、補助記憶装置に読み込まれた断層画像処理プログラムをコンピュータ（たとえばパーソナルコンピュータ等）上で実行することにより実現される。このとき、この断層画像処理プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体に記憶され、もしくはインターネット等のネットワークを介して配布され、コンピュータにインストールされることになる。
【００３１】
断層画像処理手段５０は、干渉光検出手段４０により光電変換された複数の干渉信号Ｉから測定対象Ｓの各深さ位置における反射強度ｒを検出し、反射強度ｒを用いて測定対象Ｓの断層画像を取得する機能を有している。
【００３２】
具体的には、断層画像処理手段５０は、複数の干渉信号Ｉをパラメータとする列ベクトルからなる干渉信号ベクトルＩから下記の式（１）を用いて各深さ位置における反射強度ｒを取得する反射強度取得手段５１と、反射強度取得手段５１により取得された反射強度ｒを用いて断層画像を生成する断層画像生成手段５３とを有している。
【数３】
2008151734.tif 000005
【００３３】
まず、反射強度取得手段５１において用いられる上記式（１）が導出される過程について具体的に説明する。まず、干渉光Ｌ４の強度は参照光Ｌ２と反射光Ｌ３との合成の二乗で表せるから、以下のようになる。
【数４】
2008151734.tif 000006
【００３４】
ここで、Ｘ=０に光検出部４４があるものとして、上記（２）にＸ=０を代入すると下式（３）を得る。
【数５】
2008151734.tif 000007
【００３５】
式（３）は、波数k（=２π/λ）の光を入力したとき、Ｘ＝０における光検出部４４によって検出される参照光と反射光との干渉光の強度I（k）を表している。以下n（k）をnｋと省略して記載し、式（３）を展開する。
【数６】
2008151734.tif 000008
【００３６】
を得る。
【００３７】
上記式（６）は、ある瞬間に入射される光源が単色光（波数や波長が単一）であると仮定した場合の結果であるが、現実の系ではある瞬間に入射される光は単色ではなく、スペクトルに幅がある（以下、「瞬時スペクトル」と呼ぶ）。瞬時スペクトルをｂ（ｋ）とおき、以下、瞬時スペクトルがある場合について検討する。なお、瞬時スペクトルがたとえば図３に示すようなスペクトル形状を有しているとき、瞬時スペクトルｂ（ｋ）はスペクトル形状の中心と、中心に対し対称となる５つの要素数b0 、b1 、b2 、b1 、b0を用いて表される。
【００３８】
瞬時スペクトルを考慮すると、ある波数ｋの光が入射されるときその付近の波数の光も同時に入射されると考えられる。これはｂ（ｋ）の畳み込みで表現できるから、式（６）は以下のようになる。
【数７】
2008151734.tif 000009
【００３９】
上記式（７）は瞬時スペクトルを考慮した点を除き、式（３）と等価である。現実の系では光源のスペクトルの幅や光の可到達距離は有限である。そこで、光源のスペクトルの幅をδK（δK=kmax-kmin）、光の最大到達距離をＬ（すなわちｚ>Ｌのとき、gk（L）=０）としたとき、式（７）は以下のようになる。
【数８】
2008151734.tif 000010
【００４０】
式（８）に区分求積法を適用する。
【数９】
2008151734.tif 000011
【００４１】
現実の系では、観測点数Ｍ、画素数Ｎは有限であるから、上式は
【数１０】
2008151734.tif 000012
となる。
【００４２】
式（９）は以下のように行列で表現することができる。
【数１１】
2008151734.tif 000013
【００４３】
上記式（１０）を逆に解くことにより、下式（１１）を得る。
【数１２】
2008151734.tif 000014
【００４４】
ここで列ベクトルＣｋは自己相関関数であるから、一般にz=０付近に大きな値を持ち、それ以外は小さな値になる。また、γが１に近ければ式（１１）の右辺第１項は第２項よりも十分大きな値となる。目的とする反射率rはz>０について知りたいのであるから、結局式（１１）の第２項は無視することができる。以上より、
【数１３】
2008151734.tif 000015
を得る。さらに、線形システム行列Ｈ≡ＢＡＣと定義すると、式（１２）は、
【数１４】
2008151734.tif 000016
と表現することができる。
【００４５】
ここで、上述した式（１）に用いられる線形システム行列Ｈ、行列Ｃ、行列Γおよびベクトルｇｋ、ｎｋは、予め計測したパラメータのものが用いられるものであって、このパラメータはデータベースＤＢ１に記憶されている。具体的には、線形システム行列Ｈおよび行列Ｃに用いられる光Ｌに依存するスペクトル形状情報、光の波長帯域幅δＫの情報が記憶されている。またデータベースＤＢ１には、たとえば干渉光検出手段４０の光検出部４４のサンプリング周期内において検出されるスペクトルの幅の情報が瞬時スペクトルの情報として記憶されている。
【００４６】
また、ベクトルｇｋ、ｎｋのパラメータは、各測定対象毎にそれぞれデータベースＤＢ２に記憶されており、特性検出手段５４に測定対象Ｓの種類が入力されたとき、データベースＤＢ２に記憶されたベクトルｇｋ、ｎｋがシステム行列生成手段５２に入力される。ここで、測定対象Ｓの波長に対するベクトルｇｋ、ｎｋがデータベースＤＢ２に記憶されていない場合、断層画像化システム１を用いて測定対象Ｓのプレスキャンが行われ、そのプレ干渉信号ＰＩが特性検出手段５４に入力される。そして、特性検出手段５４において、測定対象Ｓの各波長に対するベクトルｇｋ、ｎｋが算出され、システム行列生成手段５２に入力されるようになっている。
【００４７】
そして、システム行列生成手段５２がデータベースＤＢ１に記憶されている各パラメータを用いて線形システム行列Ｈおよびベクトルｇｋ、ｎｋを用いて式（１）により反射強度を算出するようになっている。なお、式（１）は各行列Ｈ、Ｃ、Γの逆行列になっているため、システム行列生成手段５２が予め逆行列を算出してデータベースＤＢ１に記憶しておき、データベースＤＢ１に記憶している線形システム行列Ｈの逆行列を反射強度取得手段５１に入力するようにしてもよい。これにより、線形システム行列Ｈの逆行列を算出する時間を短縮し効率的な反射強度の取得を行うことができる。
【００４８】
さらに、反射強度取得手段５１はたとえばＧａｕｓｓ−Ｊｏｒｄａｎ法等により上記式（１）から逐次的に反射強度ｒを取得するようにしてもよいし、最急降下法、共役勾配法等を用いて上記式（１）から反射強度ｒを取得するようにしてもよい。
【００４９】
図４は本発明の断層画像処理方法の好ましい実施の形態を示すフローチャートであり、図１から図４を参照して断層画像処理方法について説明する。まず、可動ステージ２３が矢印Ａ方向に移動することにより、測定可能領域内に測定対象Ｓが位置するように光路長の調整が行われる。その後、光源ユニット１０から光Ｌが射出され（ステップＳＴ１）、光Ｌは光分割手段３により測定光Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割される（ステップＳＴ２）。測定光Ｌ１はプローブ３０により体腔内に導波され測定対象Ｓに照射される。そして、測定対象Ｓからの反射光Ｌ３が反射ミラー２２において反射した参照光Ｌ２と合波手段４により合波され（ステップＳＴ３）、反射光Ｌ３と参照光Ｌ２との干渉光Ｌ４が干渉光検出手段４０により検出される（ステップＳＴ４）。この検出された干渉光Ｌ４の信号が画像処理手段５０において上記式（１）を用いて反射強度が算出される（ステップＳＴ５）。そして算出された反射強度ｒを用いて断層画像が生成される。周波数解析されることにより断層画像が取得される（ステップＳＴ５）。
【００５０】
そして、例えばプローブ３０を回転させることにより、測定対象Ｓに対して測定光Ｌ１を１次元方向に走査させれば、この走査方向に沿った各部分において測定対象Ｓの深さ方向の情報が得られるので、この走査方向を含む断層面についての断層画像を取得することができる。なお、測定対象Ｓに対して測定光Ｌ１を、上記走査方向に対して直交する第２の方向に走査させることにより、この第２の方向を含む断層面についての断層画像をさらに取得することも可能である。
【００５１】
このように、反射強度取得手段５１において上記式（１）を用いて反射強度ｒを算出することにより、光断層画像化システム１の各構成要素に起因する諸問題を１度の計算により解決することができる。特に下記に示す（Ａ）入力光のスペクトル形状の問題、（Ｂ）瞬時スペクトルの問題、（Ｃ）吸収の波長依存性の問題、（Ｄ）屈折率の波長依存性の問題、（Ｅ）干渉光検出手段の検出性能の問題を１度の計算により解決することができる。
【００５２】
まず、（Ａ）光のスペクトル形状（波長−光強度分布）の問題について説明する。光Ｌのスペクトル形状が図５（Ａ）に示すように理想的（全周波数について一様）であれば、そのパワースペクトルはδ関数となるから、無限小の解像度が得られる。しかし、現実の系では光源ユニット１０から射出される光Ｌのスペクトル形状は一様にするのは困難であって、たとえば図５（Ｂ）のように複数のピークを有するようなスペクトル形状を持っている。ここで、フーリエ変換処理を用いて反射強度の信号を求める場合、得られる信号は真の信号と入力光のスペクトル形状のフーリエ変換との畳み込みとなる。このため、一様でない光Ｌを用いて得られた反射強度ｒにサイドローブ等の擬信号が現れてしまう場合がある。
【００５３】
ここで、光源ユニット１０から射出される光Ｌのスペクトル形状は予め計測可能なものである。そこで、予め光Ｌのスペクトル形状を計測しておき、その情報を式（１１）における行列Ａで表現する。すなわち、式（１）における線形システム行列Ｈにおいて表現することにより、スペクトル形状の影響を軽減することができる。
【００５４】
さらに、従来では、上述した擬信号を抑えるために窓関数処理をすることが行われている。しかし、窓関数のローパス特性により解像度が低下することが問題となり、たとえば図６（Ａ）のように得られた干渉信号Ｉに対し窓関数処理を施したとき、図６（Ｂ）の波線ようにある深さ位置において急峻なピークとなる波形が得られず、実線のような緩やかな曲線となってしまう。一方、上述の式（１）においては、光Ｌのスペクトル形状を線形システム行列Ｈ内にパラメータ表示してスペクトル形状による影響を軽減しているため、フーリエ変換処理において窓関数を導入する必要がなくなり、窓関数処理による解像度が低下するのを防止することができる。
【００５５】
（Ｂ）瞬時スペクトルの問題について説明する。ある瞬間に干渉光検出手段に入射される干渉光は所定の波長の干渉光であることが理想であるが、現実には干渉検出手段におけるサンプリングピッチ等の関係により、所定のスペクトル幅を有する干渉光が検出される（瞬時スペクトル、図３参照）。このように、ある瞬間において光源ユニット１０から射出される光Ｌが単色でなくスペクトル光である場合、その影響は観測信号に畳み込みの形で現れる（式（６）参照）。したがって、フーリエ変換処理を用いて反射強度の信号を求める場合、得られる信号は真の信号と瞬時スペクトルのフーリエ変換との積となり、深さ位置zが深くなるにつれて奥の信号のゲインが小さくなってしまうという問題がある。ここで、瞬時スペクトルの形状は、光源ユニット１０から射出される光Ｌに依存するものであって、予め計測可能なものである。そこで、予め瞬時スペクトルの形状を計測しておき、その情報を式（１１）における行列Ｂとして表現する。すなわち、式（１）における線形システム行列Ｈにおいて表現し反射強度を求めることにより、瞬時スペクトルの影響を軽減することができる。
【００５６】
（Ｃ）吸収の波長依存性の問題について説明する。物質にはある波長の光を吸収してしまう特性があり、光の吸収の仕方は入射する物質によって異なり、物質が同じであっても光の波数により異なる。よって、物質に入射した測定光Ｌ１が物質との相互作用によって吸収されることにより反射光Ｌ３が減衰してしまう場合があり、そのため反射強度の大きさが見かけ上低下してしまうという問題がある。一方、たとえば生体についての断層画像を取得しようとした場合生体の成分の大部分は水である、といったように、測定対象Ｓの詳細な断層構造（どの深さにどの物質が存在するか）はわからなくても測定対象Ｓ全体としての吸収特性は予め計測することができる。そこで、あらかじめ水等の測定対象Ｓ全体の吸収特性を計測し、式（１１）のベクトルgk（z）として表現する。すなわち、式（１）における行列Ｃおよび線形システム行列Ｈにおいて表現することにより、吸収特性による反射強度の低下を低減することができる。
【００５７】
（Ｄ）屈折率の波長依存性について説明する。光が物質中を通るとき、光の見かけの光路長は真空中を通る場合と比較してn（１≦n）倍となる。nは屈折率と呼ばれる。屈折率は物質によって異なり、物質が同じであっても光の波数により異なる。このため、補正が必要となり問題となる。一方、たとえば生体についての断層画像を取得しようとした場合生体の成分の大部分は水である、といったように、測定対象Ｓの詳細な断層構造（どの深さにどの物質が存在するか）はわからなくても測定対象Ｓ全体としての吸収特性は予め計測することができる。そこで、あらかじめ水等の測定対象Ｓ全体の散乱特性を計測し、その情報を式（１）の行列Ｃの中のnkおよび線形システム行列Ｈで表現することにより、吸収特性による反射強度の低下を低減することができる。
【００５８】
（Ｅ）干渉光検出手段の検出性能の問題について説明する。フーリエ変換処理においては波数ｋ（＝２π／λ）に対し干渉信号が等間隔でサンプリングされていることを仮定している。一方、ディテクタアレイ等に構成された光検出部４４によって干渉信号ＩＳを観測する場合、各ディテクタの波長検出特性により光検出部４４が観測する干渉光Ｌ４の所定の波長帯域が波長（周波数）について線形になっていない場合がある。この光検出部４４によって検出された干渉信号ＩＳに対しフーリエ変換処理を用いるためには何らかの補正処理/補間処理が必要となる。このとき、波数kと波長λとの関係式k=２π/λを用いることで、式（１）における行列Ｃを求めることができることから補間等の必要がなく、それに伴う信号劣化も起きない。
【００５９】
このように、導出した式（１）を用いて干渉信号Ｉから反射強度ｒを算出することにより、上記（Ａ）〜（Ｅ）の諸問題を１度に解決することができる。つまり、上述した（Ａ）〜（Ｅ）の諸問題に対してそれぞれ信号処理を行う必要がなく、干渉信号ベクトルＩから効率的に反射強度ｒを算出することができる。
【００６０】
図７は本発明の光断層画像化システムにおける光源ユニットの別の実施の形態を示す模式図であり、図７を参照して光断層画像処理システムについて説明する。図７の光源ユニット１１０はＳＬＤ（スーパールミネセンスダイオード）からなる複数の光源ＳＬＤ１〜ＳＬＤ４と、複数の光源ＳＬＤ１〜ＳＬＤ４から射出された複数の光を合波する光源合波手段ＤＭ１〜ＤＭ３とを備えている。
【００６１】
光源ＳＬＤ１〜ＳＬＤ４はそれぞれ図８の実線で示すような波長−光強度分布からなる光を射出するものであって、それぞれ異なる中心波長を有し所定の波長幅を備えた光を射出する。光源ＳＬＤ１、ＳＬＤ３は射出方向が直角に交わるように配置されており、光源ＳＬＤ１、ＳＬＤ３からの光は射出光の交点に各射出光と４５度の角度をなすように配置されたダイクロイックミラーＤＭ１により合波されてダイクロイックミラーＤＭ３側に射出される。また、光源ＳＬＤ２、ＳＬＤ４からの光はダイクロイックミラーＤＭ２により合波されて、ダイクロイックミラーＤＭ３に入射する。ダイクロイックミラーＤＭ１による合波光とダイクロイックミラーＤＭ２による合波光はダイクロイックミラーＤＭ３により合波されて最終的に得られた合波光は同一光軸上を進行する。
【００６２】
ここで、各ダイクロイックミラーＤＭ１〜ＤＭ３は図８の波線で示すような反射率特性を有している。つまり、ダイクロイックミラーＤＭ１、ＤＭ２、ＤＭ３のカットオフ波長はそれぞれ、光源ＳＬＤ１と光源ＳＬＤ２の強度曲線の交点、光源ＳＬＤ２と光源ＳＬＤ３の強度曲線の交点、光源ＳＬＤ３と光源ＳＬＤ４の強度曲線の交点となる波長に設定されている。すると、光源ユニット１１０から射出される光Ｌは、図９に示すようなスペクトル形状を有することになる。なお、図９において、４つの光源ＳＬＤ１〜ＳＬＤ４の半値全幅ｗ＝１０ｎｍとしており、４つの光源ＳＬＤ１〜ＳＬＤ４を中心波長の長さの順番に並べたときの隣り合う光源のピーク波長間隔ｄをｄ／ｗ＝１．０、ｄ／ｗ＝０．５、ｄ／ｗ＝２とした各場合につき示している。
【００６３】
しかし、上記のようなダイクロイックミラーによる合波では、ダイクロイックミラーの急峻な波長選択性により、光量損失を少なくできるが、図９に示すように、合波光の発光スペクトルは複数のピークをもつ凹凸のある形状となってしまう。発光スペクトルが凹凸のある形状となると、以下に述べるような問題が生じ、好ましくない。
【００６４】
ＳＤ−ＯＣＴ計測では、検出信号に対して波数空間から位置空間へのフーリエ変換を行い、深さ位置に対する反射率変化の信号を生成する。図１０（Ａ）に合波前の各光源の光の発光スペクトルを破線で、上記ダイクロイックミラーにより最終的に得られた合波光の発光スペクトルを実線で、波数の関数として示し、合波光の発光スペクトルに対してフーリエ変換を行ったものを位置の関数として図１０（Ｂ）に示す。なお、図１０（Ａ）の横軸の目盛は等間隔ではない。合波光の発光スペクトルは、図１０（Ａ）に示すような凹凸のある形状であり、これに対してフーリエ変換を行ったものには図１０（Ｂ）に示すように、サイドローブＳＬが現れる。実際のＳＤ−ＯＣＴ計測では、図１０（Ａ）に示すような測定光の発光スペクトルに基づく信号にＯＣＴ干渉信号が重畳した信号をフーリエ変換する。そのときに図１０（Ｂ）に示すようなサイドローブＳＬが存在すると、サイドローブは、見かけ上はある深さ位置に反射界面が存在することを示す成分と同じとなるので、反射情報に対するノイズとなり、信号を不明瞭にさせ、分解能を低下させる。
【００６５】
発光スペクトルの凹凸で見られるピークとボトムの格差は各光源ＳＬＤ１〜ＳＬＤ４の波長幅と中心波長間隔によって決まる。中心波長間隔を小さくすればピークとボトムの格差は小さくなり、発光スペクトルの凹凸を小さくできるが、合波光の波長幅を広くすることはできず、当初の目的に反することになる。
【００６６】
上記不具合を解決するため、発光スペクトルを平坦化させるような波長選択性を有するフィルターを光路に挿入することも考えられるが、フィルターの波長特性が複雑になるため、実用的ではない。
【００６７】
次に、光源合波手段としてハーフミラーＨＭ１〜ＨＭ３を用いた場合について説明する。図１１に、３つのハーフミラーＨＭ１、ＨＭ２、ＨＭ３を用いて、中心波長の異なる４つの光源ＳＬＤ１、ＳＬＤ２、ＳＬＤ３、ＳＬＤ４の光を合波する光源ユニット１１０ａの構成図を示す。光源ＳＬＤ１、ＳＬＤ３は射出方向が直角に交わるように配置され、射出光の交点に各射出光と４５度の角度をなすように配置されたハーフミラーＨＭ１により、光源ＳＬＤ１、ＳＬＤ３からの光は合波されて、ハーフミラーＨＭ３に入射する。同様に、ハーフミラーＨＭ２により、光源ＳＬＤ２、ＳＬＤ４からの光は合波されて、ハーフミラーＨＭ３に入射する。ハーフミラーＨＭ１による合波光とハーフミラーＨＭ２による合波光はハーフミラーＨＭ３により合波されて最終的に得られた合波光は同一光軸上を進行する。
【００６８】
図１２（Ａ）に４つの光源ＳＬＤ１〜ＳＬＤ４の光を合波して最終的に得られた合波光の発光スペクトルを実線で、合波前の各光源の発光スペクトルを破線で、波数の関数として示す。合波光の発光スペクトルは、図１２（Ａ）に示すような平坦なものとなり、これに対してフーリエ変換を行ったものには図１２（Ｂ）に示すようにサイドローブは現れない。
【００６９】
しかし、ハーフミラーの透過率は約５０％であるため、光量損失が大きいという問題がある。合波する光源数が増加するに従い、ハーフミラーを通過する回数も増え、最終的に利用可能な光量も低下していく。例えば、図１１に示すような構成では、いずれの光源からの光もハーフミラーを２回通過するため、最終的に利用可能な光量は光源からの射出光の２５％となってしまい、非常に効率が悪い。
【００７０】
そこで、たとえば図７のような光合波手段としてダイクロイックミラーを用いて十分な光量を得るとともに、ダイクロイックミラーを用いたことに起因する合波光の発光スペクトルが複数のピークをもつ凹凸のある形状となってしまうのを上述した（Ａ）スペクトル形状の問題において説明したように、式（１）における線形システム行列Ｈにおいて表現することにより、光の利用効率を向上させながら形状の影響を軽減することができる。すなわち、光源ユニット１１０から射出される光Ｌのスペクトル形状は予め計測可能なものである。そこで、予め光Ｌのスペクトル形状を計測しておき、その情報を式（１１）における行列Ａで表現する。すなわち、式（１）における線形システム行列Ｈにおいて表現することにより、光の利用効率を向上させながら形状の影響を軽減することができる。なお、図７に示す光源ユニット１１０において上述した（Ｂ）〜（Ｄ）の諸問題も式（１）により１度に解決することができる。
【００７１】
また、図１０（Ａ）のように複数の光源ＳＬＤ１〜ＳＬＤ４からそれぞれ射出される光の波長帯域が重複している場合について例示しているが、光源ユニット１１０として２つの光源ＳＬＤ１、ＳＬＤ４だけを用い、この２つの光源ＳＬＤ１、ＳＬＤ４を光源合波手段ＤＭ１〜ＤＭ３により合波するものであってもよい。このとき、図１３に示すように、２つの光源ＳＬＤ１、ＳＬＤ４から射出される光の波長帯域が互いに離散することになり、通常はフーリエ変換処理を行うことができない。しかし、光源合波手段ＤＭ１〜ＤＭ３において各光を合波したときのスペクトル形状を式（１１）における行列Ａで表現する、すなわち、式（１）における線形システム行列Ｈにおいて表現することにより、その逆行列から画像化することが可能となる。
【００７２】
図１４は本発明の光断層画像化システムの別の実施の形態を示す模式図であり、図１４を参照して光断層画像処理システム３００について説明する。なお、図１４の光断層画像化システム３００において図１の光断層画像化システム１と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１４に示す光断層画像化装置３００は、測定対象の断層画像を前述のＳＳ−ＯＣＴ計測により取得するものであって、具体的に図１の光断層画像化システム１と異なる点は、光源ユニットおよび干渉光検出手段の構成である。
【００７３】
本装置における光源ユニット３１０は、周波数を一定の周期で掃引させながらレーザ光Ｌaを射出するものである。具体的に該光源ユニット３１０は、半導体光増幅器（半導体利得媒質）３１１と光ファイバＦＢ１０とを有しており、光ファイバＦＢ１０が半導体光増幅器３１１の両端に接続された構造を有している。半導体光増幅器３１１は駆動電流の注入により微弱な放出光を光ファイバＦＢ１０の一端側に射出するとともに、光ファイバＦＢ１０の他端側から入射された光を増幅する機能を有している。そして、半導体光増幅器３１１に駆動電流が供給されたとき、半導体光増幅器３１１および光ファイバＦＢ１０により形成される光共振器によりパルス状のレーザ光Ｌaが光ファイバＦＢ１へ射出されるようになっている。
【００７４】
さらに、光ファイバＦＢ１０には光分岐器３１２が結合されており、光ファイバＦＢ１０内を導波する光の一部が光分岐器３１２から光ファイバＦＢ１１側へ射出されるようになっている。光ファイバＦＢ１１から射出した光はコリメータレンズ３１３、回折格子素子３１４、光学系３１５を介して回転多面鏡（ポリゴンミラー）３１６において反射される。そして反射された光は光学系３１５、回折格子素子３１４、コリメータレンズ３１３を介して再び光ファイバＦＢ１１に入射される。
【００７５】
ここで、この回転多面鏡３１６は矢印Ｒ１方向に回転するものであって、各反射面の角度が光学系３１５の光軸に対して変化するようになっている。これにより、回折格子素子３１４において分光された光のうち、特定の周波数域の光だけが再び光ファイバＦＢ１１に戻るようになる。この光ファイバＦＢ１１に戻る光の周波数は光学系３１５の光軸と反射面との角度によって決まる。そして光ファイバＦＢ１１に入射した特定の周波数域の光が光分岐器３１２から光ファイバＦＢ１０に入射され、結果として特定の周波数域のレーザ光Ｌaが光ファイバＦＢ１側に射出されるようになっている。
【００７６】
したがって、回転多面鏡３１６が矢印Ｒ１方向に等速で回転したとき、再び光ファイバＦＢ１１に入射される光の波長λは、時間の経過に伴って一定の周期で変化することになる。こうして光源ユニット３１０からは、図１５に示すように、一定の周期で波長掃引されたレーザ光Ｌaが光ファイバＦＢ１側に射出される。
【００７７】
干渉光検出手段２４０は、合波手段４により合波された反射光Ｌ３と参照光Ｌ２との干渉光Ｌ４を検出する。そして、断層画像処理手段５０は、干渉光検出手段２４０により検出された干渉光Ｌ４をフーリエ変換することにより、測定対象Ｓの各深さ位置における反射光Ｌ３の強度を検出し、測定対象Ｓの断層画像を取得する。そして、この取得された断層画像が表示装置６０に表示される。なお本例の装置は、干渉光Ｌ４を光ファイバカプラ３で二分した光をそれぞれ光検出器４０ａと４０ｂに導き、バランス検波を行う機構を有している。
【００７８】
このようなＳＳ−ＯＣＴ計測により干渉光検出手段２４０において検出された複数の干渉信号Ｉに対しても上記式（１）による演算を施すことにより、各深さ位置における反射強度ｒを取得することができる。よって、ＳＳ−ＯＣＴ計測においても、上述した（Ａ）〜（Ｅ）の諸問題を１度の計算により効率的に解決することができる。なお、ＳＳ−ＯＣＴ計測の場合、式（１）におけるδＫは掃引される波長帯域幅の最大波数と最小波数との差を意味する。また、上述した線形システム行列Ｈのスペクトル形状を示す情報は、掃引する波長帯域における波長−光強度分布を示すパラメータを意味する。さらに、下記に示すＳＳ−ＯＣＴ計測において（Ｆ）モードホップの問題、（Ｇ）掃引される波長特性の問題をも解決することができる。
【００７９】
（Ｆ）モードホップの問題について説明する。上述したレーザ光にモードポップが発生したとき、上述した光源合波手段（図７〜図１０参照）において説明したような、複数のピークをもつ凹凸のあるスペクトル形状になることによるサイドロープが発生し、これが擬信号となってしまうという問題がある。そこで、例えば入力光の波長等をウォッチしてモードホップの情報を計測しその情報を式（１１）における行列Ａで表現する。すなわち、式（１）における線形システム行列Ｈにおいて表現することにより、検出された干渉信号Ｉから反射強度を算出するとき、反射強度におけるモードホップの影響を軽減することが可能となる。
【００８０】
（Ｇ）掃引される波長特性の問題について説明する。ＳＳ（Swept-Source）−ＯＣＴにおいて、フーリエ変換処理においては波数ｋ（＝２π／λ）に対し干渉信号が等間隔でサンプリングされていることを仮定している。ここで、光源ユニット３１０において図１５のように時間に対し等間隔になるように波長を掃引しながら光を射出した場合、サンプリングピッチΔｔに対する波長変化量Δλは等間隔になる。しかし、波数ｋ（＝２π／λ）については図１６に示すように、サンプリングピッチΔｔに対する波数変化は等間隔にならず、波数ｋに対し等間隔にサンプリングすることができない。よって、このような波長が掃引された光を用いて得られた干渉信号に対しフーリエ変換処理を用いるためには何らかの補正処理/補間処理が必要となる。そこで、波数kと波長λとの関係式k=２π/λを用いることで、式（１）における行列Ｃを求めることができることから補間等の必要がなく、それに伴う信号劣化も起きない。
【００８１】
上記実施の形態によれば、光Ｌ（Ｌａ）を射出し、射出した光Ｌ（Ｌａ）を測定光Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割し、分割した測定光Ｌ１が測定対象Ｓの各深さ位置ｚにおいて反射したときの反射光Ｌ３と参照光Ｌ２とを合波し、合波した反射光Ｌ３と参照光Ｌ２との干渉光Ｌ４を干渉信号Ｉとして検出し、検出した干渉信号Ｉに上記式（１）により定義される演算処理を施すことにより、干渉信号から反射強度を取得するときに、上記（Ａ）〜（Ｄ）の諸問題、さらには（Ｅ）、（Ｆ）の問題に例示されるような光源ユニット等の干渉計の構成に起因する諸問題や測定対象の波長に対する吸収・屈折特性等の測定対象に依存する諸問題を、各問題に対応してそれぞれ信号処理を行うのではなく、下記式（１）の行列式を算出することにより、１度に解決することができるため、効率的に反射強度を算出することができる。
【００８２】
なお、本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されない。たとえば、上記実施の形態において、断層画像の生成後に、特許３７３８７８８号、特許３８１６１５１号、特開２０００−３０６０８９号公報、特開２００１−５７６７７号公報に開示されているようなシャープネス強調処理、ダイナミックレンジ圧縮、ノイズ抑制等の効果を持つ画像処理を施しても良い。その他、一般の画像処理を後処理として施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の断層画像化システムの好ましい実施の形態を示す模式図
【図２】本発明の断層画像処理装置の好ましい実施の形態を示すブロック図
【図３】図１の光源ユニットから射出される光の瞬時スペクトルの一例を示すグラフ
【図４】本発明の断層画像処理方法の好ましい実施の形態を示すフローチャート
【図５】図１の光源ユニットから射出される光の波長−光強度特性の一例を示すグラフ
【図６】図１の干渉信号検出手段において検出される干渉信号および断層画像処理装置において取得される反射強度の一例を示すグラフ
【図７】本発明の断層画像化システムにおける光源ユニットの別の実施の形態を示す模式図
【図８】図７の光源ユニットにおいて複数のＳＬＤからそれぞれ射出される光の波長−光強度特性および光源合波手段の波長−反射率特性を示すグラフ
【図９】図７の光源ユニットにおいて複数のＳＬＤからそれぞれ射出される光を合波したときの合波光の波長−光強度特性を示すグラフ
【図１０】図７の光源ユニットにおいて複数のＳＬＤからそれぞれ射出される光を合波したときの合波光の波長−光強度特性および深さ位置と反射強度との関係を示すグラフ
【図１１】断層画像化システムの光源ユニットの光源合波手段としてハーフミラーを用いた場合の構成を示す模式図
【図１２】図８の光源ユニットにおいて複数のＳＬＤからそれぞれ射出される光を合波したときの合波光の波長−光強度特性および深さ位置と反射強度との関係を示すグラフ
【図１３】光源ユニットの複数の光源から互いに離散した異なる周波数帯域を有する光を合波したときの合波光の波長−光強度特性を示すグラフ
【図１４】本発明の断層画像化システムの別の実施の形態を示す模式図
【図１５】図１４の光源ユニットが射出するレーザ光が一定の周期で連続的に波長掃引される様子を示すグラフ
【図１６】図１４の光源ユニットにおいてレーザ光が一定の周期で離散的に波長掃引される様子を示すグラフ
【符号の説明】
【００８４】
１、３００     光断層画像化システム
３     光分割手段
４     合波手段
１０、１１０、３１０  光源ユニット
３０   プローブ
４０、２４０   干渉光検出手段
５０   断層画像処理手段（断層画像処理装置）
５１   反射強度取得手段
５３   断層画像生成手段
６０   表示装置
Ｌ１   測定光
Ｌ２   参照光
Ｌ３   反射光
Ｌ４   干渉光
ｒ     反射強度（反射率）
Ｓ     測定対象
【図１】
2008151734.tif 000021
【図２】
2008151734.tif 000022
【図３】
2008151734.tif 000023
【図４】
2008151734.tif 000024
【図５】
2008151734.tif 000025
【図６】
2008151734.tif 000026
【図７】
2008151734.tif 000027
【図８】
2008151734.tif 000028
【図９】
2008151734.tif 000029
【図１０】
2008151734.tif 000030
【図１１】
2008151734.tif 000031
【図１２】
2008151734.tif 000032
【図１３】
2008151734.tif 000033
【図１４】
2008151734.tif 000034
【図１５】
2008151734.tif 000035
【図１６】
2008151734.tif 000036