(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長掃引光源を用いた光断層画像測定による光断層画像形成方法であって、
測定深度方向の第１基準位置を測定範囲の内縁部または外縁部に設定し、
前記第１基準位置に対して測定深度がそれぞれ異なる複数の基準位置を設定し、
同一の測定対象について、前記第１基準位置および前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像を取得し、
前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像を取得した後、
前記複数の断層画像のそれぞれについて、前記断層画像の信号に含まれる、前記基準位置の反対側の領域の信号に基づく虚信号を判定し、
前記断層画像の信号から前記虚信号を除くことで実信号を得て、
前記断層画像の前記実信号によって前記複数の断層画像の実像画像を生成し、
前記複数の断層画像の前記実像画像を用いて、前記複数の断層画像の一部または全部の領域を合成して１の合成断層画像を形成する光断層画像形成方法。
【請求項２】
前記複数の断層画像の合成は、各断層画像の前記基準位置の近傍の領域を含むように行われる請求項１に記載の光断層画像形成方法。
【請求項３】
前記虚信号の判定は、前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像のそれぞれと、前記第１基準位置に基づく断層画像とを比較し、前記第１基準位置に基づく断層画像に無い信号を虚信号と判定することにより行う請求項１または２に記載の光断層画像形成方法。
【請求項４】
前記虚信号の判定は、隣り合う前記基準位置に基づく２つの前記断層画像を比較し、前記基準位置の移動方向と同方向に前記基準位置の移動量の倍の量を移動する信号、または、前記基準位置の移動方向と逆方向に移動する信号以外の信号を、虚信号と判定することにより行う請求項１または２に記載の光断層画像形成方法。
【請求項５】
前記複数の断層画像の一部または全部に重み付けをして合成する請求項１〜４のいずれかに記載の光断層画像形成方法。
【請求項６】
前記合成断層画像に採用する前記断層画像の範囲は、測定対象に応じて任意に設定される請求項１〜５のいずれかに記載の光断層画像形成方法。
【請求項７】
前記複数の断層画像を取得する前記複数の基準位置の位置パラメータが、測定部位毎に予め記憶されており、入力された前記測定部位情報に対応する前記複数の基準位置の位置パラメータを読み出して、読み出した前記位置パラメータに基づいて前記複数の基準位置を設定する請求項１〜６のいずれかに記載の光断層画像形成方法。
【請求項８】
前記複数の基準位置は、測定範囲の外縁部または内縁部となる第２基準位置を含み、
前記位置パラメータとして、前記第２基準位置と、前記第１基準位置および前記第２基準位置の間に設定する前記基準位置の数とが記憶されている請求項７に記載の光断層画像形成方法。
【請求項９】
波長掃引光源と、
前記波長掃引光源から射出された光を測定光と参照光に分岐する分岐部と、
前記分岐部からの前記測定光を測定対象に照射するとともに、その測定対象からの反射光を取得する測定部を、外筒に内包する光プローブと、
前記参照光の光路長を調整することにより、測定深度方向の第１基準位置を測定範囲の内縁部または外縁部に設定する光路長調整部と、
前記第１基準位置に対して測定深度が異なる複数の基準位置を与える複数の光路長が予め設定されており、前記光路長調整部によって調整された前記参照光の光路長または前記反射光の光路長を変更して、前記第１基準位置および前記複数の基準位置のいずれかに切り替える光路長切替部と、
前記測定部による測定中に、前記測定部の回転走査周期または平面走査周期と同期させて、前記第１基準位置および前記複数の基準位置のいずれかに切り替えるように前記光路長切替部を制御する制御部と、
前記光路長調整部および前記光路長切替部の下流側に配置され、前記測定部で取得された反射光と前記参照光とを合波して干渉光を生成する合波部と、
前記合波部で生成された前記干渉光を干渉信号として検出する干渉光検出部と、
前記干渉光検出部で検出された前記干渉信号から、前記光路長切替部において切り替えた前記第１基準位置および前記複数の基準位置のそれぞれに基づく複数の断層画像を生成する断層画像生成部と、
前記断層画像生成部において取得された前記複数の断層画像の一部または全部の領域を合成して１の合成断層画像を形成する画像合成部とを有し、
前記断層画像生成部は、前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像のそれぞれにおいて、前記断層画像の信号に含まれる、前記基準位置の反対側の領域の信号に基づく虚信号を判定し、前記断層画像の信号から前記虚信号を除いた実信号によって実像画像を生成し、
前記画像合成部は、前記断層画像生成部で生成された、前記複数の断層画像の前記実像画像を用いて、前記複数の断層画像を合成することを特徴とする光断層画像化装置。
【請求項１０】
前記画像合成部は、各断層画像の前記基準位置の近傍の領域を含むように前記複数の断層画像を合成する請求項９に記載の光断層画像化装置。
【請求項１１】
前記断層画像生成部は、前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像のそれぞれと、前記第１基準位置に基づく断層画像とを比較し、前記第１基準位置に基づく断層画像に無い信号を虚信号と判定することにより、前記虚信号を判定する請求項９または１０に記載の光断層画像化装置。
【請求項１２】
前記断層画像生成部は、隣り合う前記基準位置に基づく２つの前記断層画像を比較し、前記基準位置の移動方向と同方向に前記基準位置の移動量の倍の量を移動する信号、または、前記基準位置の移動方向と逆方向に移動する信号以外の信号を、虚信号と判定することにより、前記虚信号を判定する請求項９または１０に記載の光断層画像化装置。
【請求項１３】
前記画像合成部は、前記複数の断層画像の一部または全部に重み付けをして合成する請求項９〜１２のいずれかに記載の光断層画像化装置。
【請求項１４】
前記合成断層画像に採用する前記断層画像の範囲は、測定対象に応じて任意に設定される請求項９〜１３のいずれかに記載の光断層画像化装置。
【請求項１５】
さらに、測定部位毎に予め設定された前記複数の基準位置の位置パラメータを記憶するパラメータ記憶部を有し、
前記制御部は、入力された測定部位情報に応じて前記パラメータ記憶部から前記複数の基準位置の位置パラメータを読み出して、読み出した前記位置パラメータに応じて前記光路長切替部を切り替える請求項９〜１４のいずれかに記載の光断層画像化装置。
【請求項１６】
前記複数の基準位置は、測定範囲の外縁部または内縁部となる第２基準位置を含み、
前記パラメータ記憶部は、前記位置パラメータとして、前記第２基準位置と、前記第１基準位置および前記第２基準位置の間に設定する前記基準位置の数とを記憶する請求項１５に記載の光断層画像化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長掃引光源を用いたＯＣＴ光断層画像化装置および光断層画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体組織等の測定対象を切断せずに断面画像を取得する装置として、ＯＣＴ（Optical Coherence Tomography）計測を利用した光断層画像化装置がある。
このＯＣＴ計測は、光干渉計測の一種であり、光源から射出された光を測定光と参照光との２つに分け、測定光と参照光との光路長が光源のコヒーレンス長以内の範囲で一致したときにのみ光干渉が検出されることを利用した計測方法である。
【０００３】
光断層画像化装置としては、参照光の光路長を変更することで測定対象に対する測定位置（測定深さ）を変更して断層画像を取得する、ＴＤ−ＯＣＴ（Time Domain OCT）によるものと、参照光の光路長を変更するのではなく、各光周波数成分毎の干渉光強度を測定して得られたスペクトル干渉波形をフーリエ変換することにより、光軸方向の断層画像を得る、ＳＤ−ＯＣＴ（Spectral Domain OCT）およびＳＳ−ＯＣＴ（Swept Source OCT）によるものが知られている。
【０００４】
ＳＳ−ＯＣＴでは、光源のコヒーレンス長内に測定したい範囲が入るように、対象物から反射してきた信号光（測定光）と参照光の光路長が一致する基準位置（ゼロパス位置）を調整し、一旦ゼロパス位置を合わせたらその位置に固定して、干渉信号を検出し、検出された干渉信号をフーリエ変換して、各特徴周波数の絶対値をプロットすることで、光路長を変更せずに断層画像を得ている。
【０００５】
特にＳＳ方式およびＴＤ方式では、一度に取得できる測定範囲は光源のコヒーレンス長内に限定される。そのため、例えば、特許文献１では、眼底検査装置で用いられるＯＣＴ装置が、コヒーレンス長が短いためにそのＯＣＴ横画像が網膜の断片を示すに過ぎず、従来の走査レーザ検眼鏡（ＳＬＯ）に比べて解釈が困難であることを課題として、コヒーレンス長が１０μｍから３００μｍの範囲の非常に小さいコヒーレンス長を有する光源を使用したＯＣＴにおいて参照光路を段階的に変化させて、異なる奥行きにおいて横ＯＣＴ画像を収集し、収集された横ＯＣＴ画像をソフトウェア処理して横画像を作る光学マッピング装置が提案されている。
この技術は、参照光路を段階的に変化させて複数回に分けてＯＣＴ画像を収集することで、１回の測定では測定不能な範囲にわたるＯＣＴ画像を得ようとするものである。
【０００６】
【特許文献１】特表２００３−５１６５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、コヒーレンス長が十分長い光源を用いるＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）の場合、１回の測定で測定対象を捉えることができる。しかし、１回の測定で測定可能な範囲内であっても、低コヒーレンス光の特徴から、干渉強度はゼロパス位置から遠くなる程、干渉強度が小さくなり、画像が劣化するという課題がある。例えば医療診断画像の場合、診断対象部位やその状況によって、測定関心領域の深度が異なるが、測定関心領域がゼロパス位置から遠かった場合、十分な画質が得られない場合もある。また、測定関心領域が深度の異なる範囲に広がっている場合や、深度の異なる範囲に分散している場合に、ゼロパス位置からの距離によって、一部の領域は高解像であっても他の部分の解像度が劣るなど、全ての測定関心領域について一度に高解像な画像を得るのが難しい場合もある。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、波長掃引光源を用いるＳＳ−ＯＣＴにおいて、１回の測定で測定可能な範囲の全域における測定関心領域を高解像に測定することができ、全域が高解像で表示された断層画像を得ることのできる光断層画像形成方法および光断層画像化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、波長掃引光源を用いた光断層画像測定による光断層画像形成方法であって、測定深度方向の第１基準位置を測定範囲の内縁部または外縁部に設定し、前記第１基準位置に対して測定深度がそれぞれ異なる複数の基準位置を設定し、同一の測定対象について、前記第１基準位置および前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像を取得し、前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像を取得した後、前記複数の断層画像のそれぞれについて、前記断層画像の信号に含まれる、前記基準位置の反対側の領域の信号に基づく虚信号を判定し、前記断層画像の信号から前記虚信号を除くことで実信号を得て、前記断層画像の前記実信号によって前記複数の断層画像の実像画像を生成し、前記複数の断層画像の前記実像画像を用いて、前記複数の断層画像の一部または全部の領域を合成して１の合成断層画像を形成する光断層画像形成方法を提供する。
【００１０】
ここで、前記複数の断層画像の合成は、各断層画像の前記基準位置の近傍の領域を含むように行われるのが好ましい。
【００１２】
また、前記虚信号の判定は、前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像のそれぞれと、前記第１基準位置に基づく断層画像とを比較し、前記第１基準位置に基づく断層画像に無い信号を虚信号と判定することにより行うのが好ましい。
【００１３】
また、前記虚信号の判定は、隣り合う前記基準位置に基づく２つの前記断層画像を比較し、前記基準位置の移動方向と同方向に前記基準位置の移動量の倍の量を移動する信号、または、前記基準位置の移動方向と逆方向に移動する信号以外の信号を、虚信号と判定することにより行うのが好ましい。
【００１４】
また、前記複数の断層画像の一部または全部に重み付けをして合成するのが好ましい。
また、前記合成断層画像に採用する前記断層画像の範囲は、測定対象に応じて任意に設定されるのが好ましい。
【００１５】
また、前記複数の断層画像を取得する前記複数の基準位置の位置パラメータが、測定部位毎に予め記憶されており、入力された前記測定部位情報に対応する前記複数の基準位置の位置パラメータを読み出して、読み出した前記位置パラメータに基づいて前記複数の基準位置を設定するのが好ましい。
【００１６】
また、前記複数の基準位置は、測定範囲の外縁部または内縁部となる第２基準位置を含み、前記位置パラメータとして、前記第２基準位置と、前記第１基準位置および前記第２基準位置の間に設定する前記基準位置の数とが記憶されているのが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、波長掃引光源と、
前記波長掃引光源から射出された光を測定光と参照光に分岐する分岐部と、
前記分岐部からの前記測定光を測定対象に照射するとともに、その測定対象からの反射光を取得する測定部を、外筒に内包する光プローブと、
前記参照光の光路長を調整することにより、測定深度方向の第１基準位置を測定範囲の内縁部または外縁部に設定する光路長調整部と、
前記第１基準位置に対して測定深度が異なる複数の基準位置を与える複数の光路長が予め設定されており、前記光路長調整部によって調整された前記参照光の光路長または前記反射光の光路長を変更して、前記第１基準位置および前記複数の基準位置のいずれかに切り替える光路長切替部と、
前記測定部による測定中に、前記測定部の回転走査周期または平面走査周期と同期させて、前記第１基準位置および前記複数の基準位置のいずれかに切り替えるように前記光路長切替部を制御する制御部と、
前記光路長調整部および前記光路長切替部の下流側に配置され、前記測定部で取得された反射光と前記参照光とを合波して干渉光を生成する合波部と、
前記合波部で生成された前記干渉光を干渉信号として検出する干渉光検出部と、
前記干渉光検出部で検出された前記干渉信号から、前記光路長切替部において切り替えた前記第１基準位置および前記複数の基準位置のそれぞれに基づく複数の断層画像を生成する断層画像生成部と、
前記断層画像生成部において取得された前記複数の断層画像の一部または全部の領域を合成して１の合成断層画像を形成する画像合成部とを有し、
前記断層画像生成部は、前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像のそれぞれにおいて、前記断層画像の信号に含まれる、前記基準位置の反対側の領域の信号に基づく虚信号を判定し、前記断層画像の信号から前記虚信号を除いた実信号によって実像画像を生成し、
前記画像合成部は、前記断層画像生成部で生成された、前記複数の断層画像の前記実像画像を用いて、前記複数の断層画像を合成する光断層画像化装置を提供する。
【００１８】
ここで、前記画像合成部は、各断層画像の前記基準位置の近傍の領域を含むように前記複数の断層画像を合成するのが好ましい。
【００２０】
また、前記断層画像生成部は、前記複数の基準位置に基づく複数の断層画像のそれぞれと、前記第１基準位置に基づく断層画像とを比較し、前記第１基準位置に基づく断層画像に無い信号を虚信号と判定することにより、前記虚信号を判定するのが好ましい。
【００２１】
また、前記断層画像生成部は、隣り合う前記基準位置に基づく２つの前記断層画像を比較し、前記基準位置の移動方向と同方向に前記基準位置の移動量の倍の量を移動する信号、または、前記基準位置の移動方向と逆方向に移動する信号以外の信号を、虚信号と判定することにより、前記虚信号を判定するのが好ましい。
【００２２】
また、前記画像合成部は、前記複数の断層画像の一部または全部に重み付けをして合成するのが好ましい。
また、前記合成断層画像に採用する前記断層画像の範囲は、測定対象に応じて任意に設定されるのが好ましい。
【００２３】
さらに、測定部位毎に予め設定された前記複数の基準位置の位置パラメータを記憶するパラメータ記憶部を有し、
前記制御部は、入力された測定部位情報に応じて前記パラメータ記憶部から前記複数の基準位置の位置パラメータを読み出して、読み出した前記位置パラメータに応じて前記光路長切替部を切り替えるのが好ましい。
【００２４】
また、前記複数の基準位置は、測定範囲の外縁部または内縁部となる第２基準位置を含み、前記パラメータ記憶部は、前記位置パラメータとして、前記第２基準位置と、前記第１基準位置および前記第２基準位置の間に設定する前記基準位置の数とを記憶するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、波長掃引光源を用いるＳＳ−ＯＣＴにおいて、同一の測定対象の測定中に、測定の基準位置（ゼロパス位置）を測定可能範囲で複数回切替可能な構成とし、複数のゼロパス位置について得られた断層画像を合成した１つの合成断層画像を形成するので、測定可能範囲のどの位置に測定関心領域があった場合でも、その測定関心領域を高解像に測定することができる。また、画像深度全域にわたり、高解像度な画像を得ることができる。
【００２６】
また、本発明の一態様によれば、測定可能範囲の中間域にゼロパス位置を設定して測定した場合に、測定信号に虚信号が含まれていたときは、その虚信号を判別して、実像部分を抽出することにより、測定関心領域の位置（深度）によらず、測定可能範囲全域を高解像に測定することができる。
【００２７】
また、本発明の一態様では、測定部位毎にゼロパス位置の位置パラメータが用意されており、オペレータが、測定部位がどこであるかの情報（測定部位情報）を入力するだけで、所定の複数のゼロパス位置に自動で即時に切り替えて測定することができるので、測定の高速化および装置の利便性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明に係る光断層画像形成方法および光断層画像化装置を、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
【００２９】
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の光断層画像形成方法を実施する本発明の光断層画像化装置の第１実施形態の概略構成を示すブロック図である。図１に示す光断層画像化装置１０は、波長掃引光源を用い、測定光で測定対象を走査して反射光を得て、反射光と参照光との干渉光に基づいて測定光の光軸方向の断層画像を得る、いわゆるＳＳ−ＯＣＴ（Swept Source OCT）装置である。
【００３０】
波長掃引光源を用いるＳＳ−ＯＣＴ装置では、例えば、ゼロパスから１０ｍｍまでが測定可能範囲となる。しかし、本発明者の知見によれば、この測定可能範囲内であっても、全範囲において均一に高解像な画像が得られるわけではなく、ゼロパス位置に近い程、高解像な画像になり、ゼロパス位置から離れる程、低解像な画像になる。これは、コヒーレンス光の特徴から、ゼロパス位置に近い程干渉信号が強く（干渉強度が大きく）、ゼロパス位置から遠い程干渉信号が弱く（干渉強度が小さく）なるためと考えられた。
【００３１】
このため、本発明は、測定範囲内で複数のゼロパス位置を設定し、同一の測定対象の測定時に、ゼロパス位置を複数回切り替えて、各ゼロパス位置で取得した断層画像の高解像の部分を組み合わせた合成画像を得ることを特徴とする。これにより、本発明によれば、測定範囲全体が高解像な断層画像を得ることができる。
【００３２】
光断層画像化装置１０は、光を射出する光源ユニット１２と、光源ユニット１２から射出された光を測定光と参照光に分岐し、かつ、測定光の測定対象からの反射光と参照光とを合波して干渉光を生成する分岐合波部１４と、測定光を導光して測定対象に照射するとともに、測定対象からの反射光を受光する光プローブ１６と、参照光の光路長を調整する光路長調整部１８と、参照光の光路長を異なる光路長に選択的に切り替える光路長切替部３４と、分岐合波部１４で生成された干渉光を干渉信号として検出する干渉光検出部２０と、干渉光検出部２０で検出された干渉信号を処理する処理部２２と、処理部２２で取得された光断層画像（以下単に「断層画像」ともいう。）を表示する表示部２４と、光路長調整部１８および光路長切替部３４を含む光断層画像化装置１０の全体を制御する制御部３２と、外部からの各種条件の入力や設定の変更等の指示入力を受け付ける操作部３６とを有する。
【００３３】
また、光断層画像化装置１０は、測定光の回転走査のために光プローブの測定部を回転させる回転駆動部２６や、光源ユニット１２から射出された光を分光する光ファイバカプラ２８や、光源光（レーザ光）光を検出する検出部３０ａおよび反射光を検出する検出部３０ｂを有する。また、各構成要素間の光の経路として光ファイバＦＢを用い、この光ファイバによって各部に光源光（レーザ光）Ｌａ、測定光Ｌ１、参照光Ｌ２、反射光Ｌ３、および干渉光Ｌ４を導光している。以下、各部について詳細に説明する。
【００３４】
光源ユニット１２は、半導体光増幅器４０と、光分岐器４２と、コリメータレンズ４４と、回折格子素子４６と、光学系４８と、回転多面鏡５０とを有し、周波数を一定の周期で掃引させたレーザ光Ｌａを射出する。
【００３５】
半導体光増幅器（半導体利得媒質）４０は、駆動電流が印加されることで、微弱な放出光を射出し、また、入射された光を増幅する。半導体光増幅器４０には、光ファイバＦＢ１０の両端が接続されてループが形成されている。すなわち、光ファイバＦＢ１０の一端は、半導体光増幅器４０から光が射出される部分に接続されており、光ファイバＦＢ１０の他端は、半導体光増幅器４０に光を入射する部分に接続されており、半導体光増幅器４０から射出された光は、光ファイバＦＢ１０に射出され、再び半導体光増幅器４０に入射する。このように、半導体光増幅器４０および光ファイバＦＢ１０で光路のループを形成することで、半導体光増幅器４０および光ファイバＦＢ１０が光共振器となり、半導体光増幅器４０に駆動電流が印加されることで、パルス状のレーザ光が生成される。
【００３６】
光分岐器４２は、光ファイバＦＢ１０の光路上に設けられ、光ファイバＦＢ１１とも接続している。光分岐器４２は、光ファイバＦＢ１０内を導波される光の一部を光ファイバＦＢ１１に分岐させる。コリメータレンズ４４は、光ファイバＦＢ１１の他端、すなわち光ファイバＦＢ１０と接続していない端部の近傍に配置され、光ファイバＦＢ１１から射出された光を平行光にする。回折格子素子４６は、コリメータレンズ４４で生成された平行光の光路上に所定角度に傾斜して配置されている。回折格子素子４６は、コリメータレンズ４４から射出される平行光を分光する。
【００３７】
光学系４８は、回折格子素子４６で分光された光の光路上に配置されている。光学系４８は、複数のレンズで構成されており、回折格子素子４６で分光された光を屈折させ、屈折させた光を平行光にする。回転多面鏡５０は、光学系４８で生成された平行光の光路上に配置され、平行光を反射させる。回転多面鏡５０は、図１中、Ｒ１方向に等速で回転する回転体である。回転多面鏡５０は、回転軸に垂直な面が正八角形であり、平行光が照射される側面（八角形の各辺を構成する面）が、照射された光を反射する反射面で構成されている。回転多面鏡５０は、回転することで、各反射面の角度を光学系４８の光軸に対して変化させる。
【００３８】
光ファイバＦＢ１１から射出された光は、コリメータレンズ４４、回折格子素子４６、光学系４８を通り、回転多面鏡５０で反射される。反射された光は、光学系４８、回折格子素子４６、コリメータレンズ４４を通り、光ファイバＦＢ１１に入射する。
【００３９】
上述したように、回転多面鏡５０の反射面の角度が光学系４８の光軸に対して変化するため、回転多面鏡５０が光を反射する角度は時間により変化する。このため、回折格子素子４６により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に入射する。ここで、光ファイバＦＢ１１に入射する特定の周波数域の光は、光学系４８の光軸と回転多面鏡５０の反射面との角度により決まるため、光ファイバＦＢ１１に入射する光の周波数域は、光学系４８の光軸と回転多面鏡５０の反射面との角度の変化により変化する。
【００４０】
光ファイバＦＢ１１に入射した特定の周波数域の光は、光分岐器４２から光ファイバＦＢ１０に入射され、光ファイバＦＢ１０の光と合波される。これにより、光ファイバＦＢ１０に導光されるパルス状のレーザ光は、特定の周波数域のレーザ光となり、この特定周波数域のレーザ光Ｌａが光ファイバＦＢ１に射出される。ここで、回転多面鏡５０が矢印Ｒ１方向に等速で回転しているため、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。これにより、光ファイバＦＢ１に射出されるレーザ光Ｌａの周波数も、時間の経過に伴って一定の周期で変化する。
【００４１】
光源ユニット１２は、このような構成であり、波長掃引されたレーザ光Ｌａを光ファイバＦＢ１側に射出する。
【００４２】
次に、分岐合波部１４は、例えば２×２の光ファイバカプラで構成されており、光ファイバＦＢ１、光ファイバＦＢ２、光ファイバＦＢ３、光ファイバＦＢ４とそれぞれ光学的に接続されている。
【００４３】
分岐合波部１４は、光源ユニット１２から光ファイバＦＢ１を介して入射した光Ｌａを測定光Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割し、測定光Ｌ１を光ファイバＦＢ２に入射させ、参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ３に入射させる。また、分岐合波部１４は、光ファイバＦＢ３に入射され、光路長切替部３４および光路長調整部１８を経由して光ファイバＦＢ３を戻り、再び分岐合波部１４に入射した参照光Ｌ２と、光ファイバＦＢ２に入射された測定光Ｌ１に基づいて光プローブ１６で取得され、光ファイバＦＢ２を戻って再び分岐合波部１４に入射した、測定対象Ｓからの反射光Ｌ３とを合波し、光ファイバＦＢ４に射出する。
【００４４】
光プローブ１６は、被検体内に挿入されて測定対象Ｓの測定を行う器具である。光プローブ１６は、その基端部が光ファイバＦＢ２と接続されており、光ファイバＦＢ２から入射された測定光Ｌ１を、その先端部まで導光し、先端部の測定部において測定対象Ｓに照射するとともに、測定対象Ｓからの反射光Ｌ３を受光する。また、光プローブ１６は、回転駆動部２６によって測定部が回転され、測定光Ｌ１を、光プローブ１６の軸周りに回転走査する。
【００４５】
図２に、光プローブ１６の先端部の拡大断面図を示す。図２に示すように、光プローブ１６は、プローブ外筒（シース）５２と、プローブ外筒５２の先端を閉塞するキャップ５４と、光ファイバ５６と、フレキシブルシャフト５８と、固定部材（スリーブ）６０と、光学レンズ６２とを有する。
【００４６】
プローブ外筒５２は、可撓性を有する筒状の部材であり、少なくともその先端部の測定光Ｌ１および反射光Ｌ３を通過させる部分は、光を透過する材料（透明な材料）で形成されている。
【００４７】
光ファイバ５６は、プローブ外筒５２の内部に挿通されており、その基端部が光ファイバＦＢ２に接続され、その先端が測定部となる光学レンズ６２に接続されている。光ファイバ５６は、光ファイバＦＢ２から射出された測定光Ｌ１を光学レンズ６２まで導波するとともに、光学レンズ６２で取得した、測定光Ｌ１に対する測定対象Ｓからの反射光Ｌ３を、光ファイバＦＢ２まで導波する。
【００４８】
光学レンズ６２は、光ファイバ５６の先端に、光学的に接続されて配置されている。光学レンズ６２は、いわゆる半球レンズであり、光ファイバ５６から射出された測定光Ｌ１を測定対象Ｓに対して集光する。また、光学レンズ６２は、測定光Ｌ１の測定対象Ｓにおける反射光Ｌ３を集光し、光ファイバ５６に入射させる。
【００４９】
光ファイバ５６の先端と光学レンズ６２の接続部分は、固定部材６０によって保持されており、この固定部材６０には、フレキシブルシャフト５８が取り付けられている。フレキシブルシャフト５８は、中空の部分に光ファイバ５６を収容し、プローブ外筒５２の基端部まで延在している。フレキシブルシャフト５８の基端部は、回転駆動部２６に接続されている。回転駆動部２６は、フレキシブルシャフト５８を回転駆動することで、光ファイバ５６および光学レンズ６２をプローブ外筒５２に対し、例えば図２における矢印Ｒ２方向に回転させる。
【００５０】
光ファイバ５６は、プローブ外筒５２に対して回転自在な状態で支持されている。また、光ファイバ５６と光ファイバＦＢ２とは、光ロータリージョイント等で接続されており、光ファイバ５６の回転が光ファイバＦＢ２に伝達しない状態で、光学的に接続されている。
【００５１】
また、回転駆動部２６は、回転エンコーダ（図示せず）を備えており、回転エンコーダからの信号に基づいて、光学レンズ６２の位置情報（角度情報）から測定光Ｌ１の照射位置を検出し、位置情報として処理部２２へ送る。
【００５２】
光プローブ１６は、基本的に以上のような構成であり、回転駆動部２６により光ファイバ５６およびフレキシブルシャフト５８が図２中矢印Ｒ２方向に回転されることで、光学レンズ６２から射出される測定光Ｌ１を測定対象Ｓに対し矢印Ｒ１方向（プローブ外筒５２の円周方向）に対し走査しながら照射し、反射光Ｌ３を取得する。これにより、プローブ外筒５２の円周方向の全周において、測定対象Ｓを反射した反射光Ｌ３を取得することができる。
【００５３】
光路長調整部１８は、参照光Ｌ２の光路長を調整する部分である。光路長調整部１８は、分岐合波部１４に接続され、レーザ光Ｌａから分岐された参照光Ｌ２の導波路である光ファイバＦＢ３に、光路長切替部３４を介して接続されている。光路長調整部１８と光路長切替部３４とは、光ファイバＦＢ６で接続されている。
【００５４】
光路長調整部１８は、光ファイバＦＢ６から射出された参照光Ｌ２を平行光にする第１光学レンズ６４と、第１光学レンズ６４で平行光にされた光を集光する第２光学レンズ６６と、第２光学レンズ６６で集光された光を反射させる反射ミラー６８と、第２光学レンズ６６および反射ミラー６８を固定的に支持する基台７０と、基台７０を光軸方向に平行な方向に移動させるミラー移動機構７２とを有する。
【００５５】
光路長調整部１８は、第１光学レンズ６４と第２光学レンズ６６との距離を変化させることで参照光Ｌ２の光路長を調整し、測定光Ｌ１によって測定する測定対象の深度の基準位置（以下、ゼロパス位置という。）を設定する。
【００５６】
第１光学レンズ６４は、光ファイバＦＢ６のコアから射出された参照光Ｌ２を平行光にするとともに、反射ミラー６８で反射された参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ６のコアに集光する。第２光学レンズ６６は、第１光学レンズ６４により平行光にされた参照光Ｌ２を反射ミラー６８上に集光するとともに、反射ミラー６８により反射された参照光Ｌ２を平行光にする。このように、第１光学レンズ６４と第２光学レンズ６６とにより共焦点光学系が形成されている。反射ミラー６８は、第２光学レンズ６６で集光される光の焦点に配置されており、第２光学レンズ６６で集光された参照光Ｌ２を反射する。
【００５７】
光ファイバＦＢ６から射出した参照光Ｌ２は、第１光学レンズ６４により平行光になり、第２光学レンズ６６により反射ミラー６８上に集光される。その後、反射ミラー６８により反射された参照光Ｌ２は、第２光学レンズ６６により平行光になり、第１光学レンズ６４により光ファイバＦＢ６のコアに集光される。
【００５８】
ミラー移動機構７２は、基台７０を第１光学レンズ６４の光軸方向（図１中、矢印Ａ方向）に移動させる。ミラー移動機構７２は、制御部３２によって制御され、基台７０を光軸方向に移動させることで、第１光学レンズ６４と第２光学レンズ６６との距離を変化させて、参照光Ｌ２の光路長を調整する。
【００５９】
光路長切替部３４は、分岐合波部１４と光路長調整部１８との間に配置されている。分岐合波部１４と光路長切替部３４とは、光ファイバＦＢ３で接続されており、光路長切替部３４と光路長調整部１８とは、光ファイバＦＢ６で接続されている。
【００６０】
光路長切替部３４は、予め設定された複数の光路長に切り替え可能な構成を有しており、制御部３２からの制御により、光路長を選択的に切り替える。光路長切替部３４は、ゼロパスの初期位置（第１基準位置）が設定される基準の光路長と、基準の光路長に対して段階的に長さが異なる複数の光路長とを有している。
【００６１】
光路長切替部３４における光路長の最大の差は、光断層画像化装置１０における測定可能範囲の深度の最大値と最小値の差にほぼ等しいか、それよりも大きくなるように設定される。したがって、光路長切替部３４において、最小の光路長から最大の光路長までの範囲で複数段階に光路を切り替えることで、光断層画像取得装置１０における測定可能範囲の内縁部から外縁部までの全域において、複数の位置（深さ）における反射光に基づく信号を検出することができる。
【００６２】
本実施形態においては、基準の光路長を最小とし、さらに、基準の光路長から４段階に変化する４つの光路長が設定されている。この光路長の切り替え方法とその作用については、後に詳述する。
【００６３】
光路長切替部３４の具体的な構成は、所定の光路長に切り替えられるものであれば、特に限定されない。例えば、光路長切替部３４として、図３（Ａ）〜（Ｃ）のような構成を挙げることができる。なお、同図では、２つの光路長の切り替え手段について示しているが、光路長切替部３４では、同様の構成を繰り返し設けることにより、３つ以上の光路長が用意される。
【００６４】
一例として、光路長切替部３４は、長さが異なる複数の光ファイバと、その光ファイバを切り替える光スイッチによって構成することができる。すなわち、図３の（Ａ）に示すように、光路長切替部３４を、光路長の異なる２本の光ファイバＦＢ１００およびＦＢ１０２と、光ファイバＦＢ３から射出された参照光Ｌ２を射出する光路を、光ファイバＦＢ１００およびＦＢ１０２のどちらかに切り替える光スイッチＳＷ１と、光スイッチＳＷ１に連動して、光ファイバＦＢ１００および光ファイバＦＢ１０２を切り替える光スイッチＳＷ２とを有する構成とし、光スイッチＳＷ１および光スイッチＳＷ２を切り替えることで、参照光Ｌ２の光路長を瞬時に切り替える。
【００６５】
これにより、光スイッチＳＷ１およびＳＷ２により光ファイバＦＢ１００を経由する第１の光路と、光スイッチＳＷ１およびＳＷ２を切り替えて光ファイバＦＢ１０２を経由する第２の光路とで、参照光Ｌ２の光路長を、光ファイバＦＢ１００と光ファイバＦＢ１０２の光路差の分だけ変化させる。
【００６６】
また、別の例として、光路長切替部３４は、複数の空間距離が選択できる光スイッチを用いて構成することができる。例えば、図３の（Ｂ）に示すように、光路長切替部３４を、反射ミラーＭＲ１および反射ミラーＭＲ２の位置が異なることにより光路長が異なっている空間Ｌ１，Ｌ２と、空間Ｌ１，Ｌ２を切り替える光スイッチＳＷ１およびＳＷ２とを有する構成としてもよい。
【００６７】
また、光路長切替部３４は、非接触で空間長を切り替える構成としてもよい。すなわち、図３の（Ｃ）に示すように、固定ミラーＭＲ３とＭＥＭＳミラーまたはガルバノミラーＭＲ４の振り角制御を用い、ＭＥＭＳミラーまたはガルバノミラーＭＲ３を予め設定された角度Ｒ３に振って、空間Ｌ３，Ｌ４を切り替えて、空間長を切り替えることにより、非接触で光路長を切り替えることができる。
【００６８】
あるいは、光路長切替部３４は、反射ミラーの高速駆動によって光路長を切り替える構成としてもよい。例えば、光路長切替部３４として、光路長調整部１８を兼用し、または、光路長調整部１８と同様の構成を光路長切替部３４として別途設けて、ミラー移動機構７２を用いた遅延器を高速で動作させて、連続的に光路長を切り替えることもできる。
【００６９】
干渉光検出部２０は、分岐合波部１４で参照光Ｌ２と反射光Ｌ３とを合波して生成された干渉光Ｌ４を干渉信号として検出する。干渉光検出部２０は、光ファイバＦＢ４によって分岐合波部１４と接続されている。干渉光検出部２０の入り口側には、光ファイバカプラ２８によって光ファイバＦＢ１から光ファイバＦＢ５に分岐したレーザ光Ｌａの光強度を検出する検出器３０ａと、分岐合波部１４からの干渉光Ｌ４の光強度を検出する検出器３０ｂとが接続されており、検出器３０ａおよび検出器３０ｂの検出結果が干渉光検出部２０に送られる。干渉光検出部２０は、検出器３０ａおよび検出器３０ｂの検出結果に基づいて、干渉光Ｌ４の光強度のバランスを調整する。
【００７０】
処理部２２は、干渉光検出部２０で検出した干渉信号から断層画像を取得する。図４に、処理部２２の概略構成を示す。図４に示すように、処理部２２は、干渉信号取得手段８０と、Ａ／Ｄ変換手段８２と、断層情報生成手段８４と、断層画像生成手段８６と、画像合成手段８８と、画質補正手段９０とを有する。
【００７１】
干渉信号取得手段８０は、干渉光検出部２０で検出された干渉信号を取得し、さらに、回転駆動機構２６で検出された測定位置の位置情報、具体的には、回転方向における光学レンズ６２の位置情報から検出された測定光Ｌ１の照射位置の情報を取得し、干渉信号と測定位置の位置情報とを対応付ける。
【００７２】
干渉信号と測定位置の位置情報との対応付けは、次のようにして行うことができる。
まず、光学レンズ６２の１回転あたりの測定回数は、光学レンズ６２の回転速度と、測定光Ｌ１の周波数を掃引させる周期とから決定される。光学レンズ６２の回転、および、干渉信号の取得回数、すなわち測定光Ｌ１の掃引の周期は一定とすると、測定光Ｌ１による測定位置は、光学レンズ６２の回転軸を中心として所定角度ずつ移動していく。
【００７３】
干渉信号を取得した位置が所定角度ずつ移動するため、それぞれの干渉信号の測定位置にライン番号ｍを対応付けることができる。例えば、光学レンズ６２が１回転する間に干渉信号を１０２４回取得するものとすると、ｍ＝１〜１０２４のライン番号を、干渉信号の取得位置（測定位置）として割り当てることができる。なお、光学レンズ６２は回転しているため、ｍ＝１０２４の測定位置とｍ＝１の測定位置とは隣接する。測定位置の位置情報が対応付けられた干渉信号は、Ａ／Ｄ変換手段８２へ送られる。
【００７４】
Ａ／Ｄ変換手段８２は、干渉信号取得手段８０で測定位置の位置情報と対応つけられたアナログ信号として出力されている干渉信号をデジタル信号に変換する。デジタル変換された干渉信号は、断層情報生成手段８４へ送られる。
【００７５】
断層情報生成手段８４は、Ａ／Ｄ変換手段８２でデジタル信号に変換された干渉信号に対しＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を行い、周波数成分と強度との関係の情報を取得し、取得した情報を処理することで、各測定位置における深さ方向の断層画像を生成する。
【００７６】
断層情報生成手段８４における画像の生成は、「武田  光夫、「光周波数走査スペクトル干渉顕微鏡」、光技術コンタクト、２００３、Ｖｏｌ４１、Ｎｏ７、ｐ４２６−ｐ４３２」に記載の技術を用いて行うことができる。簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００７７】
測定光Ｌ１が測定対象Ｓに照射されたとき、測定対象Ｓの各深さからの反射光Ｌ３と参照光Ｌ２とがいろいろな光路長差をもって干渉しあう際の各光路長差ｌに対する干渉縞の光強度をＳ（ｌ）とすると、干渉光検出部２０において検出される干渉信号の光強度Ｉ（ｋ）は、
Ｉ（ｋ）＝∫０∞Ｓ（ｌ）［１＋ｃｏｓ（ｋｌ）］ｄｌ
で表される。ここで、ｋは波数、ｌは光路長差である。上式は波数ｋ＝ω／ｃを変数とする光周波数領域のインターフェログラムとして与えられていると考えることができる。このため、断層情報生成手段８４において、干渉光検出部２０で検出したスペクトル干渉縞に高速フーリエ変換を施し、干渉光Ｌ４の光強度Ｓ（ｌ）を決定することにより、測定対象Ｓの測定開始位置からの距離情報と反射強度情報とを取得し、断層画像を生成することができる。
【００７８】
断層画像生成手段８６は、断層情報生成手段８４で生成された断層画像が虚像を含んでいる場合には、その虚像を判別して取り除き、実像を表す断層画像に補正する。この補正方法については、後に詳述する。
【００７９】
また、断層画像生成手段８６は、断層情報生成手段８４により生成された各測定位置における断層画像に対し、対数変換、ラジアル変換を施し、ライン番号順に配置し、光学レンズの回転中心を中心とした円形の画像とする。断層画像生成手段８６では、ゼロパス位置の数に対応する複数の断層画像が生成される。
【００８０】
画像合成手段８８は、断層画像生成手段８６で得られた複数の断層画像を合成して、１つの合成画像を生成する。
【００８１】
画像合成手段８８による画像合成方法は、各ゼロパス位置について得られた各画像のうち、そのゼロパス位置から、測定対象とする側の次のゼロパス位置までの環状の領域を画像採用域として、ゼロパス位置が異なる複数の画像の各画像採用域を取り出して合成する方法が挙げられる。例えば、測定範囲をｎ等分割して、ｎ個のゼロパス位置に切り替えてｎ個の画像を取得したときであれば、各ゼロパス位置から測定範囲の１／ｎの範囲を、画像採用域とする。このように、ゼロパス位置近傍の領域を画像採用域として合成画像を生成することで、全体が高解像な断層画像を得ることができる。
【００８２】
後述するように、図６（Ａ）は、ゼロパス位置Ｚ１（測定範囲の外側の位置）で取得された断層画像を示す模式図であり、Ｚ１〜Ｚ５は切り替えたゼロパス位置を、Ａ１〜Ａ４は、ゼロパス位置Ｚ１〜Ｚ４で取得した画像における画像採用域を示している。この例では、画像合成手段８８は、最も奥側（最外側）のゼロパス位置Ｚ１で得られた画像のうちの画像エリアＡ１と、Ｚ１よりも１つ手前側（内側）のゼロパス位置Ｚ２で得られた画像のうちの画像エリアＡ２と、Ｚ２よりも１つ手前側（内側）のゼロパス位置Ｚ３で得られた画像のうちの画像エリアＡ３と、Ｚ３よりも１つ手前側（内側）のゼロパス位置Ｚ４で得られた画像のうちの画像エリアＡ４とを、ゼロパス位置Ｚ２〜Ｚ４で合わせて合成画像を生成する。
【００８３】
それぞれの画像における画像採用域の幅は、固定値として設定されていてもよいし、測定範囲（画像の範囲）および分割数（画像数）に応じて、画像合成手段８８が自動的に算出して設定してもよい。また、画像採用域の幅は、その画像のゼロパス位置から測定範囲の反対側の縁部までの間で、任意に変更できるようにするのが好ましい。例えば、操作部３６からの入力により、各画像の採用域の幅を設定および変更できるようにしてもよい。
【００８４】
画像採用域の境界領域は、幅を持たせ、境界領域の両画像に重み付けをしてつなぎ合わせるようにしてもよい。また、例えば、奥側（外側）のゼロパス位置で得られた各画像について、ゼロパス位置から手前側（内側）全体を画像採用域とし、すなわち、取得した画像の測定対象とする側の全範囲を用い、重み付けをして合成してもよい。これらの条件の設定も、操作部３６から任意に、または選択的に行えるようにすればよい。
【００８５】
なお、複数の断層画像は、取得された時がわずかに異なるので、各画像間には若干の変動が含まれると考えられる。そのため、画像合成手段８８は、各画像の縮尺を合わせることによりその変動等を補正して、画像合成を行うのが好ましい。
【００８６】
画質補正手段９０は、断層画像に対し、鮮鋭化処理、平滑化処理等を施すことにより画質を補正する。画質補正手段９０は、画質補正が施された断層画像を表示部２４に送信する。
【００８７】
画質補正手段９０から表示部２４への断層画像の送信タイミングは、特に限定されず、１ラインの処理が終わる毎に表示部２４へ送信し、表示部２４において、１ライン毎に書き換えて表示させてもよいし、全ラインの処理、すなわち光学レンズ６２を１周させて取得した全画像の処理が終了し、１枚の円形の断層画像が形成された段階で表示部２４へ送信してもよい。
【００８８】
表示部２４は、ＣＲＴやＬＣＤ等の表示装置であり、画質補正手段９０から送信された断層画像を表示する。操作部３６は、キーボードやマウス等の通常の入力手段を備える。また、表示部２４に操作画面を表示し、操作部３６として機能させてもよい。
【００８９】
制御部３２は、光路長調整部１８および光路長切替部３４を含め、光断層画像化装置１０の各部を制御する。制御部３２には、処理部２２、表示部２４、操作部３６が接続されている。例えば、制御部３２は、操作部３６の入力手段から入力されたオペレータの指示に基づいて、光路長切替部３４や光路長調整部１８の動作を制御する。また、制御部３２は、処理部２２における処理条件の入力や、表示部２４の表示設定の変更等を行う。
【００９０】
また、制御部３２は、光路長切替部３４に設定されているゼロパス位置情報を取得して、処理部２２の断層情報生成手段８４に、そのゼロパス位置情報を供給する。
【００９１】
次に、光断層画像化装置１０の作用について説明する。図５は、光断層画像取得装置１０の処理部２２における合成断層画像形成の処理フローを示す図である。また、図６（Ａ）〜（Ｅ）は、切り替えを行った各ゼロパス位置における断層画像の表示例を示す模式図と、その１つの測定位置におけるＦＦＴ計算結果を示すグラフである。
【００９２】
光断層画像化装置１０では、測定に先立ち、まず、ゼロパス位置の初期設定が行われる。ゼロパス位置の初期設定は、制御部３２が光路長調整部１８を制御することにより行う。本例では、測定範囲の最も手前側の位置として、プローブ外筒５２の内部にゼロパスの初期位置を設定するものとする。制御部３２は、図１の光路長調整部１８において、ミラー移動機構７２を駆動して、基台７０を矢印Ａ方向に移動させることにより、初期ゼロパス位置がプローブ外筒５２の内部の所定位置となるように、光路長を調整する。
【００９３】
このゼロパスの初期設定のとき、光路長切替部３４は、最も短い光路長（第５光路長とする。）が選択された状態としておく。この第５光路長が、測定対象Ｓの最も手前側に設定された初期ゼロパス位置（第５ゼロパス位置Ｚ５とする。図６（Ａ）および（Ｅ）参照。）に対応する。
【００９４】
第５ゼロパス位置Ｚ５を設定した後、光プローブ１６を被検体内に挿入して、被検体内の測定部位に光プローブ１６が到達した後、測定を開始する。以下、図５に示すフローに沿って説明する。
【００９５】
まず、制御部３２が光路長切替部３４を制御して、最も長い光路長（第１光路長とする。）に切り替えることで、ゼロパス位置を、測定範囲の最も奥側のゼロパス位置Ｚ１（第１ゼロパス位置Ｚ１とする。図６（Ａ）参照。）に切り替えて、光測定を行って、測定範囲の全域における測定部位の全体画像を取得する（ステップＳ１１）。
【００９６】
ステップＳ１１で取得された断層画像は、表示部２４に表示される。ここで表示部２４に表示される第１ゼロパス位置Ｚ１にて取得した断層画像の模式図を、図６（Ａ）の左図に示す。図６（Ａ）の右図は、第１ゼロパス位置Ｚ１で取得された、測定範囲全域における、回転走査方向の１つの測定位置であるライン１１２の信号強度の分布を示している。このグラフにおいて、第１ゼロパス位置Ｚ１が、Ｘ軸の原点として示されている。第１ゼロパス位置Ｚ１から中心に向かうにつれて、関心領域Ｓ５〜Ｓ３に対応するピークと、プローブ外筒５２の外周Ｓ２および内周Ｓ１に対応するピークが、順に現れている。
【００９７】
次に、表示された全体画像に基づいて、オペレータによって、測定範囲の分割数ｎ、すなわち測定範囲をいくつに分割して測定するかが入力されることで、制御部３２が分割数ｎを取得し、処理部２２へ送る（ステップＳ１２）。ここでは一例として分割数ｎ＝４とし、分割幅を均等にして、測定範囲を４等分するものとする。
【００９８】
処理部２２は、カウンタｉを０にセットし（ステップＳ１３）、ｉが入力された分割数ｎに到達するまで、ゼロパス位置を内側に測定範囲の１／ｎずつ移動させて、断層画像を取得する（ステップＳ１４〜Ｓ１６）。具体的には、処理部２２は、光路長切替部３４を、第２ゼロパス位置Ｚ２に対応する光路長（第２光路長という。）に切り替えて、ゼロパス位置を第１ゼロパス位置Ｚ１から、１つ内側にあるゼロパス位置Ｚ２（第２ゼロパス位置Ｚ２という。）に切り替える。そして、第２ゼロパス位置Ｚ２において、第１ゼロパス位置Ｚ１と同様に断層画像を取得する。その後、カウンタｉに１を加える。
【００９９】
これをｉ＝ｎとなるまで繰り返し、第２ゼロパス位置Ｚ２よりも１つ内側のゼロパス位置Ｚ３（第３ゼロパス位置Ｚ３という。）、第３ゼロパス位置Ｚ３よりも１つ内側のゼロパス位置Ｚ４（第４ゼロパス位置Ｚ４という。）についても同様に断層画像を取得する。
【０１００】
最後に全体調整用として、最も手前側である第５ゼロパス位置Ｚ５についても同様に断層画像を取得する。
【０１０１】
第２ゼロパス位置Ｚ２にて取得した断層画像の模式図を図６（Ｂ）の左図に示す。また、光プローブ１６の中心から関心領域Ｓ５までのライン１１２の信号強度の分布を図６（Ｂ）の右側の模式的グラフに示す。ここで、第２ゼロパス位置Ｚ２がＸ軸の原点として示され、第２ゼロパス位置Ｚ２から中心に向かうにつれて、関心領域Ｓ４、Ｓ３に対応するピークと、プローブ外筒５２の外周Ｓ２および内周Ｓ１に対応するピークが、順に現れている。
【０１０２】
ここで、断層情報生成手段８４において得られる信号強度は、干渉信号をＦＦＴ変換して得られたものであるため、ゼロパスの両側において、ゼロパス位置から等距離の位置について検出される干渉信号が、重ね合わさった情報として表れる。図６（Ｂ）の右図では、ライン１１２において、関心領域Ｓ５が、第２ゼロパス位置Ｚ２の測定対象としない側（外側）の直近にあったため、関心領域Ｓ５に対応するピークが、関心領域Ｓ５ａとして虚像となって現れている。
【０１０３】
第３ゼロパス位置Ｚ３にて取得した断層画像の模式図である図６（Ｃ）、および第４ゼロパス位置Ｚ４にて取得した断層画像の模式図である図６（Ｄ）においても、同様に、それぞれのゼロパス位置との関係で、虚像である関心領域Ｓ５ａ、Ｓ４ａ、Ｓ３ａが現れている。
【０１０４】
第５ゼロパス位置Ｚ５にて取得した断層画像の模式図を図６（Ｅ）に示す。ここではゼロパス位置が最も手前側にあるため、ゼロパスの外側を測定対象としている。そのため、信号分布の模式図はちょうど第１ゼロパス位置Ｚ１で取得した信号分布の模式図と反対となる。なお、ゼロパス位置がプローブのほぼ中心にあるため虚像は現れない。
【０１０５】
次に、処理部２２は、断層画像生成手段８６において、第２ゼロパス位置Ｚ２〜第４ゼロパス位置Ｚ４で取得された断層画像に現れている虚像の写り込みを除去する処理を行う。まず、ゼロパス位置Ｚ５で最後に取得した、虚像の写り込みのない全体調整用の全体画像と、第２ゼロパス位置Ｚ２〜第４ゼロパス位置Ｚ４の各ゼロパス位置で取得した画像の、画像採用域とを比較し、実像部分を判定する（ステップＳ１７）。
【０１０６】
一例として、図６（Ｃ）に示す第３ゼロパス位置Ｚ３の場合の実像部分の判定方法を図７に示す。第３ゼロパス位置Ｚ３では、図７（Ａ）に示すように、関心領域Ｓ４、Ｓ５に対応する干渉信号が虚像となり、関心領域Ｓ４ａ、Ｓ５ａとなって現れている。第３ゼロパス位置Ｚ３は、基準とする第１ゼロパス位置Ｚ１から、ゼロパス位置がΔＬ２だけ移動しているので、図７（Ｂ）に示すように、移動量ΔＬ２分、干渉信号をオフセットする。そして、全体調整用である第５ゼロパス位置Ｚ５の干渉信号の信号分布（図６（Ｅ）右図参照。）を、反転させて、図７（Ｂ）に重ねることで、干渉信号の信号分布の模式図上で、図７（Ｃ）に示すように、第５ゼロパス位置Ｚ５の干渉信号と第３ゼロパス位置Ｚ３の干渉信号とを比較することができる。
【０１０７】
その結果、Ｘ軸の座標が一致しているピーク、すなわちプローブ内周Ｓ１、外周Ｓ２、関心領域Ｓ３は真信号であり、Ｘ軸の座標が一致していないピーク、すなわち関心領域Ｓ４ａ、Ｓ５ａは偽信号であり虚像であると判定することができる。また、ピークが割れている部分は、真信号と偽信号が重なっているものと判定することができる。
【０１０８】
実像部分の判定を行った後、図６（Ａ）に示した各々の画像採用域Ａ１〜Ａ４において、前記ステップＳ１７にて判定した実像部分の抽出を行い、虚像と重なっている部分を判定する（ステップＳ１８）。次いで、虚像と重なっていると判定した部分について、他のゼロパス位置で取得した当該部分のデータで補完および補正する（ステップＳ１９）。図７の例において、虚像と判定された関心領域Ｓ４ａ、Ｓ５ａの信号周囲は重なっているので、当該関心領域Ｓ４ａ、Ｓ５ａと重なっている部分について、任意の周辺領域を含めて補正対象とする。
【０１０９】
上記で実像部分の判定を行った図６（Ｃ）の例について、虚像と重なっている部分の補完および補正方法を、図８に示す。まず、図８（Ａ）に示す元の干渉信号を、図８（Ｂ）に示すように、第３ゼロパス位置Ｚ３の移動量ΔＬ２分オフセットする。次に、図８（Ｃ）に示すように、虚像と判定された関心領域Ｓ４ａ、Ｓ５ａの信号を含む任意の周辺領域を含めた補正エリアＴを設定する。そして、補正エリアＴについて、他のゼロパス位置、例えば、図６（Ｂ）に示す第２ゼロパス位置Ｚ２で取得した干渉信号をΔＬ１オフセットした図８（Ｄ）の、補正エリアＴに相当する部分Ｔ２を抽出し、図８（Ｅ）に示すように、図８（Ｄ）のエリアＴ２の信号を用いて補正エリアＴを補完し、補正エリアＴの前後となめらかに繋がるよう補正を行う。
【０１１０】
ここで、虚像と判定された関心領域Ｓ４ａ、Ｓ５ａは、円周方向全てのラインに写り込んでいる訳ではなく、一部のラインについてのみ写り込みが生じている。従って、前記虚像と判定された関心領域と重なっている部分が存在するラインのみ、前記補正を行えばよい。例えば、第３ゼロパス位置Ｚ３で取得した断層画像の模式図の、図９（Ａ）に示すエリアＡ３ａにのみ虚像が写り込んでいる場合には、エリアＡ３ａを含むラインだけ、第２ゼロパス位置Ｚ２で取得した断層画像の模式図の図９（Ｂ）に示すエリアＡ３ｂを用いて補完および補正をすればよい。
【０１１１】
これにより、虚像の写り込みの無いラインは高解像な断層画像が得られ、虚像の写り込みがあるラインも、虚像の写り込みの無いライン程よりわずかに低くなったとしても、全体として、高解像で虚像の写り込みのない断層画像を取得することができる。
【０１１２】
ステップＳ１９までで取得した、実像部分を抽出した各ゼロパス位置における画像採用域を、画像合成手段８８にて合成する（ステップＳ２０）。
【０１１３】
ここでは一例として、画像を合成するために各ゼロパス位置の画像から、画像採用域を選択し合成を行ったが、各ゼロパス位置の画像全体に重み付けして全体の合成画像を取得してもよく、この場合は、補正エリアＴに相当する補正エリアＴ２部分だけでなく、第２ゼロパス位置Ｚ２で取得した補正エリアＴ２を含む全領域のデータを用いて補完してもよい。
【０１１４】
また、合成する画像採用域は重畳してもよく、例えば、第３ゼロパス位置Ｚ３で取得される断層画像のエリアＡ３は、第２ゼロパス位置Ｚ２においても取得されているので、両ゼロパス位置の断層画像を用いて合成断層画像を得ることができる。
【０１１５】
なお、上記では、実像判定を行うための比較断層画像として、最後に取得した第５ゼロパス位置Ｚ５の断層画像を用いたが、最初に取得した第１ゼロパス位置Ｚ１の断層画像を用いてもよい。また、断層画像を最も奥側の第１ゼロパス位置Ｚ１から順に取得したが、最も内側の第５ゼロパス位置Ｚ５から取得するものでもよい。また、上記では、ゼロパスの内側を画像採用域としたが、ゼロパスの外側を画像採用域としてもよい。
【０１１６】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本発明の第２実施形態は第１実施形態と同じ光断層画像化装置１０により、ゼロパス位置を中間としたときに発生する虚像の検出方法および実像部分の判定方法が異なっている。図１０は本第２実施形態における処理を表すフロー図であるが、第１実施形態とは、各ゼロパス位置における断層画像の取得（ステップＳ３１〜Ｓ３６）は同様であるので、その詳細な説明は省略する。以下、虚像の検出方法および実像部分の判定方法ついて説明する。
【０１１７】
各ゼロパス位置で取得した画像間において、各関心領域に対応するピークは、前記第１実施形態で図６にて説明したように、ゼロパス位置の移動量に応じて移動する。図１１（Ｂ）に示す第３ゼロパス位置Ｚ３では、図１１（Ａ）に示す１つ前の第２ゼロパス位置Ｚ２よりゼロパス位置が、手前側に移動する。そうすると、図１１（Ｂ）右図に示すように、干渉信号のグラフでは見かけ上、真の信号である関心領域Ｓ１〜Ｓ３については奥側へと移動し、すなわちＸ軸の原点方向へ、ゼロパス位置の移動量、すなわちΔＬ２−ΔＬ１だけ移動する。
【０１１８】
しかし、偽の信号、すなわち虚像である関心領域Ｓ５ａは、手前側へと移動し、Ｘ軸の原点から離れる方向へと移動している。このように、干渉信号のグラフ上で、ゼロパス位置の移動方向と逆方向に移動するピーク以外は、虚像として検出する（ステップＳ３７）。
また、虚像である関心領域Ｓ４ａは、干渉信号のグラフ上で、ゼロパス位置の移動方向と逆方向に移動してはいるが、移動量がΔＬ２−ΔＬ１と等しくなく、このような場合にも、ゼロパス位置を超え虚像として写り込んでいるピークとして検出する（ステップＳ３７）。
このような虚像として検出したピークから実像部分を判定する。
【０１１９】
実像部分の判定を行った後、各々の画像採用域において、前記ステップＳ３７にて判定した実像部分の抽出を行い、虚像と重なっている部分を判定する（ステップＳ３８）。虚像と判定された関心領域Ｓ４ａ、Ｓ５ａの信号周囲は、実像と虚像が重なっているので、当該関心領域Ｓ４ａ、Ｓ５ａと重なっている部分について、任意の周辺領域を含めて補正対象とし補完および補正を行う（ステップＳ３８）。
ここで、虚像と重なっている部分の判定、並びに補完および補正方法の詳細については、前記第１実施形態と同様に行う。
【０１２０】
ステップＳ３８までで取得した、実像部分を抽出した各ゼロパス位置における画像採用域を、画像合成手段８８にて合成する（ステップＳ３９）。合成された断層画像は画質補正手段９０に送られ、ラジアル処理、鮮鋭化処理等の、表示するための画像処理が施される。その後、表示部２４に送られて表示される。
ここで、画像合成方法としては第１実施形態と同様、種々な方法を用いることで、全体として高解像な断層画像が得られる。
【０１２１】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１２は、本発明の光断層画像化装置の第３実施形態の概略構成を模式的に示すブロック図である。図１２に示す光断層画像化装置１００は、図１の光断層画像化装置１０に、さらにパラメータ記憶部３８を追加したものであり、その他の構成は光断層画像化装置１０と基本的に同様であるので、同様の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。以下、主に、光断層画像化装置１００が光断層画像化装置１０と異なる点について説明する。
【０１２２】
光断層画像化装置１００には、制御部３２に接続されたパラメータ記憶部３８が設けられている。パラメータ記憶部３８は、測定部位および関心領域に応じたゼロパスの位置パラメータを記憶する。
【０１２３】
光断層画像化装置１００を医療用の装置とした場合、光プローブ１６によって測定する部位（測定対象Ｓ）が、食道であるか、胃であるかなどのように異なる場合、主たる関心領域の表面からの深さは異なる。また、同じ測定部位であっても、目的や症状等によって、関心領域の深さは異なってくる。
【０１２４】
上述したように、低コヒーレンス光によって断層画像の情報を取得するＯＣＴ装置では、ゼロパス位置に近い程、高解像な画像を得ることができ、ゼロパス位置から離れる程、画像が劣化する。したがって、関心領域について高解像な画像を得るための、測定範囲の切替数ｎは、それぞれの測定部位および関心領域によって異なることになる。
【０１２５】
上記より、光断層画像化装置１００では、それぞれの測定部位に対応して、各ゼロパス位置の位置パラメータおよび切替数ｎすなわち分割数ｎを予め設定し、パラメータ記憶部３８に記憶させる。さらに、好ましくは、それぞれの測定部位について、関心領域の深さ範囲に応じた各ゼロパス位置パラメータおよび切替数ｎを、パラメータ記憶部３８に記憶させる。
【０１２６】
ゼロパス位置の位置パラメータとしては、例えば、ある測定部位、さらには、その関心領域の深さに応じて、その関心領域を測定するのに適した、ゼロパスの初期位置（第１基準位置）に対する各ゼロパス位置を設定しておいてもよいし、ゼロパスの初期位置（第１基準位置）とは反対側の、測定範囲の縁部（内縁部または外縁部）に設定されるゼロパス位置（第２基準位置）と、第１基準位置および第２基準位置（内縁部のゼロパス位置および外縁部のゼロパス位置）の間に設定するゼロパスの数とを設定しておいてもよい。
【０１２７】
また、光路長切替部３４には、ゼロパス位置パラメータに対応する光路長の光路を複数用意し、パラメータおよび切替数ｎに応じて切り替え可能とする。あるいは、光路長切替部３４を、ゼロパス位置パラメータおよび切替数ｎに応じて光路長を任意に切り替え可能な構成とする。
【０１２８】
光路長切替部３４が任意に光路長を変更できる構成の場合には、パラメータ記憶部３８に記憶されるパラメータを、オペレータが自由に設定できるようにしてもよい。また、単に、各ゼロパス位置の切り替え位置を段階的に用意するとともに、各位置に対応するパラメータおよび切替数ｎをパラメータ記憶部３８に記憶させておき、オペレータが関心領域の深度の範囲を選択することで、各ゼロパス位置および切替数ｎを切り替えられるようにしてもよい。
【０１２９】
図１３を参照して、光断層画像化装置１００における断層画像の形成方法を説明する。測定開始時、ゼロパス位置を測定範囲の最も奥側へ設定し、測定対象の全体画像を取得する（ステップＳ５１）。オペレータより入力された、測定部位あるいは関心領域と、取得した全体画像に基づいて、パラメータ記憶部３８より最適なパラメータおよび切替数ｎを取得する（ステップＳ５２）。
【０１３０】
その後、第１実施形態のステップＳ１３〜Ｓ２０に相当する処理を、ステップＳ５３〜Ｓ６０にて行うことで、パラメータ記憶部３８から取得した切替数ｎの断層画像を合成した、高解像な断層画像を取得することができる。
あるいは、第２実施形態のステップＳ３３〜Ｓ３９に相当する処理を行って、パラメータ記憶部３８から取得した切替数ｎの断層画像を合成した、高解像な断層画像を取得してもよい。
【０１３１】
このように、測定部位および関心領域によってパラメータおよび切替数ｎを保持することにより、測定部位および関心領域に応じて、容易にゼロパス位置を切り替えることができる。また、測定部位および関心領域を、測定中に変更する場合であっても、容易にゼロパス位置を切り替えることができ、測定を高速化できるとともに、光断層画像化装置の利便性をより一層向上させることができる。
【０１３２】
なお、上記では、好ましい形態として、参照光Ｌ２の光路長を切り替えることで、ゼロパス位置を切り替える形態について説明したが、測定光Ｌ１の光路長を切り替えて、ゼロパス位置を切り替えるようにすることも可能である。
【０１３３】
以上、本発明の光断層画像形成方法および光断層画像化装置について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明に係る光断層画像化装置の第１実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】光プローブの先端部を拡大して示す部分断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、光路長切替部の概略構成例を示す模式図である。
【図４】処理部の一例の概略構成を示すブロック図である。
【図５】断層画像形成方法の一例を示すフロー図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｅ）は、各ゼロパス位置における断層画像の表示例を示す説明図、および干渉信号にＦＦＴ処理して取得した計算結果の一例を示す模式的なグラフである。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、偽信号の判定方法の一例を示す説明図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｅ）は、実像部分の抽出方法の一例を示す説明図である。
【図９】（Ａ）および（Ｂ）は、補正エリアの一例を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る光断層画像化装置の第２実施形態の処理を示すフロー図である。
【図１１】（Ａ）および（Ｂ）は、偽信号の判定方法の他の例を示す説明図である。
【図１２】本発明に係る光断層画像化装置の第２実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２の光断層画像化装置における断層画像形成方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１０、１００  光断層画像化装置
１２  光源ユニット
１４  分岐合波部
１６  光プローブ
１８  光路長調整部
２０  干渉光検出部
２２  処理部
２４  表示部
２６  回転駆動部
２８  光ファイバカプラ
３０ａ、３０ｂ  検出部
３２  制御部
３４  光路長切替部
３６  操作部
３８  パラメータ記憶部
４０  半導体光増幅器
４２  光分岐器
４４  コリメータレンズ
４６  回折格子素子
４８  光学系
５０  回転多面鏡（ポリゴンミラー）
５２  プローブ外筒（シース）
５４  キャップ
５６  光ファイバ
５８  フレキシブルシャフト
６０  固定部材（スリーブ）
６２  光学レンズ
６４  第１光学レンズ
６６  第２光学レンズ
６８  反射ミラー
７０  基台
７２  ミラー駆動機構
８０  干渉信号取得手段
８２  Ａ／Ｄ変換手段
８４  断層情報生成手段
８６  断層画像生成手段
８８  画像合成手段
９０  画質補正手段
Ｓ  測定対象
【図１】
0005301193.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005301193.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005301193.tif 000008
【図８】
0005301193.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005301193.tif 000011
【図１１】
0005301193.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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