(57)【要約】【課題】多重反射によるノイズを効果的に除去する信号処理装置、光断層測定装置および信号処理方法を提供すること。【解決手段】信号処理装置は、測定光および参照光を生成し、前記参照光と、被測定物からの前記測定光の戻り光との干渉光の信号強度に基づき、前記被測定物の断層構造を測定する光断層測定装置の信号処理装置である。前記演算部は、前記測定光の戻り光のうち、前記被測定物の表層側から深さ方向に仮想的に設定された複数の層でのそれぞれの1回の反射である単純反射の信号強度を算出するように構成される。また、前記演算部は、前記単純反射の信号強度に基づき、前記複数の層で3回以上反射されて生成される戻り光の信号強度である、多重反射の信号強度を算出するように構成される。【選択図】図２２
2016191596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定光および参照光を生成し、前記参照光と、被測定物からの前記測定光の戻り光との干渉光の信号強度に基づき、前記被測定物の断層構造を測定する光断層測定装置の信号処理装置であって、
前記測定光の戻り光のうち、前記被測定物の表層側から深さ方向に仮想的に設定された複数の層でのそれぞれの1回の反射である単純反射の信号強度を算出し、前記単純反射の信号強度に基づき、前記複数の層で3回以上反射されて生成される戻り光の信号強度である、多重反射の信号強度を算出するように構成された演算部
を具備する信号処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の信号処理装置であって、
前記演算部は、前記複数の層のうち、前記表層を1層目とした場合の3層目以降の層でそれぞれ発生する3重反射の経路が単純反射の経路に分解されることにより生成される疑似単純反射に基づき、前記3層目以降の前記多重反射の信号強度をそれぞれ算出するように構成される
信号処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の信号処理装置であって、
前記演算部は、前記疑似単純反射を含む単純反射の信号強度から、前記3層目以降の前記多重反射の信号強度をそれぞれ差し引くように構成される
信号処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の信号処理装置であって、
前記演算部は、前記複数の層のうち、n（nは2以上の自然数）層目の、前記多重反射の信号強度が差し引かれた前記単純反射の信号強度と、前記n-1層目の透過率に基づき、n層目の反射率を算出するように構成される
信号処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の信号処理装置であって、
前記演算部は、吸収率を前記複数の層で一定として設定し、かつ、1から前記吸収率および前記反射率を差し引いた値として前記透過率を算出するように構成される
信号処理装置。
【請求項６】
測定光および参照光を生成し、前記参照光と、被測定物からの前記測定光の戻り光との干渉光を生成する光学系と、
前記光学系により生成された前記干渉光を検出する検出器と、
前記測定光の戻り光のうち、前記被測定物の表層側から深さ方向に仮想的に設定された複数の層でのそれぞれの1回の反射である単純反射の信号強度を算出し、前記単純反射の信号強度に基づき、前記複数の層で3回以上反射されて生成される戻り光の信号強度である、多重反射の信号強度を算出するように構成された演算部と
を具備する光断層測定装置。
【請求項７】
測定光および参照光を生成し、前記参照光と、被測定物からの前記測定光の戻り光との干渉光の信号強度に基づき、前記被測定物の断層構造を測定する場合の信号処理方法であって、
前記測定光の戻り光のうち、前記被測定物の表層側から深さ方向に仮想的に設定された複数の層でのそれぞれの1回の反射である単純反射の信号強度を算出し、
前記単純反射の信号強度に基づき、前記複数の層で3回以上反射されて生成される戻り光の信号強度である、多重反射の信号強度を算出する
信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、光断層測定装置、これにより得られた信号を処理する信号処理装置および信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
OCT（Optical Coherence Tomography）技術は、一般に、眼球等の断層画像を取得する装置に用いられている。OCT技術を用いた装置の例として、例えば特許文献１には、複数の層で反射された複数の反射光が干渉することにより発生するコヒーレントノイズ（アーチファクト）を除去する光断層撮像装置が開示されている。具体的には、眼底内の高反射層の間で干渉が生じ、断層画像内の測定光と参照光の光路長が等しい位置から高反射層間の距離分離れた位置に、コヒーレンスノイズがアーチファクトとして画像内に生じる。参照光を遮断して測定光のみが用いられることにより、コヒーレントノイズが検出される（特許文献１の明細書段落［００３４］、図３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第5611259号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光断層測定技術では、被測定物内において、測定点以外からの戻り光の光路長が、測定光の光路長と一致する場合、その戻り光および測定光が干渉するので、これがノイズとなる。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、多重反射によるノイズを効果的に除去する信号処理装置、光断層測定装置および信号処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本技術に係る信号処理装置は、測定光および参照光を生成し、前記参照光と、被測定物からの前記測定光の戻り光との干渉光の信号強度に基づき、前記被測定物の断層構造を測定する光断層測定装置の信号処理装置である。
前記演算部は、前記測定光の戻り光のうち、前記被測定物の表層側から深さ方向に仮想的に設定された複数の層でのそれぞれの1回の反射である単純反射の信号強度を算出するように構成される。また、前記演算部は、前記単純反射の信号強度に基づき、前記複数の層で3回以上反射されて生成される戻り光の信号強度である、多重反射の信号強度を算出するように構成される。
この信号処理装置は、単純反射の信号強度に基づき多重反射の信号強度をノイズとして算出するので、その多重反射の信号強度に基づき、これを除去する処理を実行することができる。したがって、多重反射によるノイズを効果的に除去することができる。
【０００７】
前記演算部は、前記複数の層のうち、前記表層を1層目とした場合の3層目以降の層でそれぞれ発生する3重反射の経路が単純反射の経路に分解されることにより生成される疑似単純反射に基づき、前記3層目以降の前記多重反射の信号強度をそれぞれ算出するように構成されていてもよい。
【０００８】
前記演算部は、前記疑似単純反射を含む単純反射の信号強度から、前記3層目以降の前記多重反射の信号強度をそれぞれ差し引くように構成されていてもよい。
これにより、干渉光の信号強度からノイズが効果的に除去される。
【０００９】
前記演算部は、前記複数の層のうち、2層目以降の反射率および1層目以降の透過率に基づき、前記2層目以降の前記単純反射の信号強度を算出するように構成されていてもよい。
これにより、演算部は、より現実的な単純反射の信号強度を得ることができる。
【００１０】
前記演算部は、前記吸収率を前記複数の層で一定として設定し、かつ、1から前記吸収率と前記反射率とを差し引いた値として前記透過率を算出するように構成されていてもよい。
【００１１】
本技術に係る光断層測定装置は、光学系と、検出器と、上記の演算部とを具備する。
前記光学系は、測定光および参照光を生成し、前記参照光と、被測定物からの前記測定光の戻り光との干渉光を生成する。
前記検出器は、前記光学系により生成された前記干渉光を検出する。
【００１２】
本技術に係る信号処理方法は、測定光および参照光を生成し、前記参照光と、被測定物からの前記測定光の戻り光との干渉光の信号強度に基づき、前記被測定物の断層構造を測定する光断層測定装置による信号処理方法であって、以下の要素を備える。
前記信号処理方法は、前記測定光の戻り光のうち、前記被測定物の表層側から深さ方向に仮想的に設定された複数の層で3回以上反射されて生成される戻り光の信号強度である多重反射信号強度を算出するステップを備える。
また、前記信号処理方法は、前記干渉光の信号強度および前記多重反射信号強度に基づき、前記複数の層での1回の反射の信号強度である単純反射信号強度を算出するステップを備える。
【発明の効果】
【００１３】
以上、本技術によれば、多重反射によるノイズを効果的に除去する。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１Ａは、OCTの検出原理を説明するための光断層計の構成を示す。図１Ｂは、図１ＡにおけるTD（Time Domain）方式を用いて光検出器により得られる信号を示す。図１Ｃは、FD（Fourier Domain）方式を用いて光検出器により得られる信号と、その信号をFFT（Fast Fourier Transform）処理した後に得られる信号を示す。
【図２】図２は、戻り光のノイズの発生原理を説明するための図である。
【図３】図３は、多層構造における戻り光の振る舞いを示す。
【図４】図４は、断層信号の簡易モデルを示す。
【図５】図５は、XZ断面の反射率分布図を生成するためのフローチャートである。
【図６】図６Ａ〜Ｃは、このようにして得られた、例えば３通りのnx×nzの反射率の２次元配列を示す。
【図７】図７は、単純反射の計算方法を示すフローチャートである。
【図８】図８Ａ〜Ｃは、図７に示すフローチャートによる計算により得られた、透過率および吸収率を考慮した単純反射の信号をそれぞれ示す。
【図９】図９Ａ〜Ｃは、3重反射による信号を具体的に計算する方法を考えるための図である。
【図１０】図１０は、3重反射の計算方法を示すフローチャートである。
【図１１】図１１Ａ〜Ｃは、図１０に示すフローチャートによる計算により得られた3重反射の信号をそれぞれ示す。
【図１２】図１２Ａ〜Ｃは、図８Ａ〜Ｃで示した単純反射の強度と、図１１Ａ〜Ｃで示した3重反射の合成の強度分布をそれぞれ示す。
【図１３】図１３は、図１２Ａに対応し、単純反射の信号、3重反射の信号、およびこれらの合成による信号のz方向1次元の強度分布を示す。
【図１４】図１４は、図１２Ｂに対応し、単純反射の信号、3重反射の信号、およびこれらの合成による信号のz方向1次元の強度分布を示す。
【図１５】図１５は、図１２Ｃに対応し、単純反射の信号、3重反射の信号、およびこれらの合成による信号のz方向1次元の強度分布を示す。
【図１６】図１６は、本技術の主要部分である3重反射の除去方法を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、単純反射および3重反射の合成の強度分布を計算した結果であり、図１２Ａに対して、本技術のアルゴリズムを適用した結果をそれぞれ示す。
【図１８】図１８は、単純反射および3重反射の合成の強度分布を計算した結果であり、図１２Ｂに対して、本技術のアルゴリズムを適用した結果をそれぞれ示す。
【図１９】図１９は、単純反射および3重反射の合成の強度分布を計算した結果であり、図１２Ｃに対して、本技術のアルゴリズムを適用した結果をそれぞれ示す。
【図２０】図２０Ａ〜Ｄは、反射率の大きさを変化させた場合の、補正後の反射信号強度の計算結果をそれぞれ示す（各図で反射率はそれぞれ一定）。
【図２１】図２１Ａ〜Ｄは、反射率の大きさを変化させた場合の、補正後の反射信号強度の計算結果をそれぞれ示す（各図で反射率はそれぞれ２値）。
【図２２】図２２は、上述の本技術のアルゴリズムを実現する信号処理装置が適用される光断層測定装置の構成の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
１．OCT（Optical Coherence Tomography）の原理
【００１６】
１）OCTの基本的構成
【００１７】
図１Ａは、OCTの検出原理を説明するための光断層計の構成を示す。ここでは、TD（Time Domain）型の光断層計を例として挙げる。光断層計（光断層測定装置）は、基本的にマイケルソン型干渉計のハードウェアにより構成される。
【００１８】
すなわち、光断層計は、広帯域光源１１０、ビームスプリッタ１２０、光検出器１４０、参照ミラー１３０を備える。広帯域光源１１０は、広帯域光（白色光）を発生する光源である。参照ミラー１３０は、光の進行方向（光軸方向）に複数段階で移動するように構成される。広帯域光源１１０からの光が、ビームスプリッタ１２０により測定光Ｍおよび参照光Ｒに分割される。測定光Ｍが被測定物Ｓで反射されて戻り光が生成され、その戻り光は、ビームスプリッタ１２０で反射されて光検出器１４０に入射する。参照光Ｒは、参照ミラー１３０で反射され、ビームスプリッタ１２０を透過し、光検出器１４０に入射する。
【００１９】
戻り光および参照光のそれぞれの光路長が一致した時、それらが干渉し、その干渉光Ｋが光検出器１４０で検出される。光検出器１４０で得られた信号は、例えば図１Ｂに示すように、ヘテロダイン検波により検出される。なお、図１Ｂでは、横軸で示される被測定物の深さ方向で、戻り光の信号強度が高い３つの領域（低周波として検出される領域）が検出されている。
【００２０】
参照ミラー１３０の光軸方向での位置が段階的に変わることにより、参照光の光路長も段階的に変わり、これにより、被測定物内での光の進行方向（深さ方向）において、測定光の光路長が一致する測定点（測定可能な反射位置）が段階的に変わる。すなわち、光断層計は、被測定物の深さ方向に仮想的に設定された複数の層ごとに生成される戻り光の強度を検出することにより、被測定物の内部構造を観測できる。
【００２１】
なお、以降の説明では、「観測」、「測定」の文言を、「測定」に統一して用いる。また、以降の説明において「強度」とは、「信号強度」の意味であり、例えば「反射強度」という言う場合、それは「反射の信号強度」を意味する。
【００２２】
OCTの方式には、主に、上述したTD方式の他、FD-SD（Fourier Domain Spectral Domain）方式や、FD-SS（Fourier Domain Swept Source）方式がある。
【００２３】
FD-SD方式では、TD方式の光源と同じ広帯域光源が使われるが、参照ミラーは固定であり、測定光の戻り光と参照光との干渉光が回折格子で分光（波長分離）される。そして、その分光された光が光検出器により検出される。したがって、高速化と分解能を向上させることが可能である。
【００２４】
FD-SS方式は、高速で波長帰引できる、つまり瞬間ごとに異なる波長帯域を持つコヒーレント光を発生する特殊な光源が必要になるが、高速化、分解能、観察深さの点で優れている。
【００２５】
図１Ｃは、FD-SD、FD-SS方式を用いて、光検出器により得られる信号（左）と、それをFFT（Fast Fourier Transform）処理した後に得られる信号（右）を示す。
【００２６】
２）OCTの信号検出処理
【００２７】
以下、上記FD-SS方式での信号検出処理、すなわち光検出器で検出された信号の処理について説明する。
【００２８】
OCTの出力として欲しい信号は、被測定物での測定光の反射強度である。被測定物の深さ方向をx方向とし、その位置をxとすると、その反射強度の深さ分布は、f(x)である。角振動数ω=2πc/λを持つコヒーレント光は、ビームスプリッタ１２０により参照光と被測定物に照射する光の２つに分けられる。参照光の強度をErとし、被測定物からの戻り光の強度をEsとすと、それらの光強度は、以下の式１、２で表される。xrは参照光の光路長、xsは測定光の光路長、cは光速（3×108[m/s]）である。
【００２９】
【数１】
2016191596.tif 000003
【数２】
2016191596.tif 000004
【００３０】
これら２つが足し合わされて干渉する時の強度Irsは、ω、xr、xsの関数として、以下の式３で表される。
【数３】
2016191596.tif 000005
【００３１】
光路差xを、x=xr-xsと定義すると、式３を、式４に置き換えることができる。
【数４】
2016191596.tif 000006
【００３２】
式４において、定数１は無視することにして、t=x/cとすれば、式４は、以下の式５になる。ただし、ω=2π/Tである。
【数５】
2016191596.tif 000007
【００３３】
式５をフーリエ変換すると、式６が導出される。これがFD-SS OCTの基本原理である。
【数６】
2016191596.tif 000008
【００３４】
サンプリング周波数fs=1/Tで離散的に測定を行うものとすると、k番目の角振動数ωkは、以下の式７で表される。
【数７】
2016191596.tif 000009
【００３５】
n番目の距離差xnとn番目の時間差tnは、光速cによって、以下の式８によって結びつく。
【数８】
2016191596.tif 000010
【００３６】
ある角振動数で得られる強度F(k)は、以下の式９によって表される。
【数９】
2016191596.tif 000011
f(m)がm番目の距離差xmからの反射強度である。
【００３７】
F(k)からf(m)が得られることを期待して、式９に逆フーリエ変換（ＩＤＦＴ）を行うと、式１０が展開される。
【数１０】
2016191596.tif 000012
【００３８】
ここで、式１０のうち式１１については、等比級数の和の公式から、式１２が導出される。
【数１１】
2016191596.tif 000013
【数１２】
2016191596.tif 000014
【００３９】
しかし、式１２において、分母は非ゼロであり、分子はゼロなので、式１２はゼロになる。したがって、以下の式１３、１４が成立する。
【数１３】
2016191596.tif 000015
【数１４】
2016191596.tif 000016
【００４０】
以上より、F(k)にＩＤＦＴを実行すると、以下の式１５が得られる。
【数１５】
2016191596.tif 000017
【００４１】
したがって、f(m)だけを取り出して、深さ方向がxであったときの反射強度の深さ分布としてf(x)を使えばよいことがわかる。
【００４２】
導出されたFD-SS OCTの基本原理から、以下のことがわかる。
（ａ）各波長の光のコヒーレント長はできるだけ長い方が、光路差の大きい深部からの反射光と干渉できる。
（ｂ）帰引して測定できる離散的な波長の数と、深さ方向のスライス数が１対１に対応するので、使える波長の数は多い方がよい。
【００４３】
TD方式においてコヒーレント長の短い光源を使うことで深さ方向の分解能が向上することと、上記（ａ）の事実とは、相反する結果になっている。しかし、重要になるのは（ｂ）の事実である。被測定物の反射率の分布は連続的で層に分かれているわけではない。しかし、FD-SS OCTにおいては、深さ方向の測定位置は連続分布するのではなくて離散的であり、測定可能な層の数は波長の数と一致している。
【００４４】
２．ノイズとなり得る要因
【００４５】
次にOCTの問題点について説明する。図２に示すように、OCTでは測定点以外からの戻り光も、参照光の光路長とその光路長が一致するものであれば干渉するので、これはノイズとなって取得画像に悪影響を与える。
【００４６】
ただし、測定点以外からの戻り光は、測定点よりも"浅い"点で複数回散乱を繰り返したものであり、測定点よりも"深い"ところからの戻り光はノイズ成分にはなり得ない。光路長が一致しないからである。したがって、被測定物の表面を測定する場合は、上記のノイズ成分は存在しないという性質がある。
【００４７】
実際の生体組織においては、散乱が支配的であり、OCTは、その「後方散乱の軸上成分（生体組織で散乱する光のうち、光軸近傍を伝搬する成分）」のみを選択的に検出していることになる。その原理を分かりやすく説明するために、被測定物の表層から所定深さまでの内部領域を、複数の反射面を持つ仮想的な多層構造と考え、各層での振る舞いを、本明細書では「反射」と呼ぶことにする。つまり、「反射光」とは、被測定物内部の任意の層で反射された光である。これに対し、本明細書において「戻り光」とは、被測定物内で1回以上反射され、被測定物から出射されて、光検出器に戻る光を意味する。
【００４８】
図３は、その多層構造における光の振る舞いを示す。実際の生体組織はこのような多層構造になっているわけではない。OCTは、離散的な一定間隔で測定を行っているので、その結果がその測定点付近の代表値であると仮定すれば、図のような多層構造とみなすことができる。また、「層」とは、実際には「深さ位置」を示すが、説明のため、あえて「層」という言葉を使用する。測定点以外からの戻り光のうち軸（光軸）外成分は共焦点化(ピンホール)で除去することができるので、軸に沿う成分だけを考えると、多層構造における光の振る舞いは、以下の性質を持つ。
【００４９】
1層目(表層)は、他層の影響を受けない
2層目は、他層の影響を受けない
3層目は、1、2層目の影響を受ける
4層目は、1〜3層目の影響を受ける
n層目（すなわち、nは自然数）は、1〜n-1層目の影響を受ける
【００５０】
なお、この図３では、3回反射によって戻り光として生成される光が、ノイズとして測定光に混入される光であると規定している。
【００５１】
このような考察から、表層側から深層側へ、1層ごとにノイズ成分（後述する多重反射）の強度を順次算出することにより、理論上、すべてのノイズ成分を算出することができる。
【００５２】
３．断層信号の簡易モデル
【００５３】
図４は、断層信号の簡易モデルを示す。各層の反射率r、透過率t、吸収率aが一定であり、r+t+a=1であると仮定する。n層目から単純反射（1回のみの反射）してくる信号は、下記の式１６に比例する。
【数１６】
2016191596.tif 000018
【００５４】
これと同じ層数2n-1を通過した多重反射の強度（パワー）は、m回反射の場合に、下記の式１７として表せる。ここで言う多重反射は、3回以上の奇数回反射、つまり「戻り光」となる3回以上の反射である。
【数１７】
2016191596.tif 000019
【００５５】
ノイズの大きさは、式１７に多重反射の組合せの数を掛けたものなので、3回反射では式１８となり、5回反射では式１９となる。
【数１８】
2016191596.tif 000020
【数１９】
2016191596.tif 000021
【００５６】
なお、本明細書において、rは厳密な意味での「反射率」ではない。散乱光の正反射方向（つまり深さ方向で光が戻る方向）に伝搬する成分の反射率を、便宜的に「反射率」と呼ぶことにする。
【００５７】
４．3回反射の光路の組合せ
【００５８】
3回反射の組合せの数を考える場合、最短経路問題を考える。最短経路問題では、出発地から３箇所を経由して最短距離2nで目的地にたどり着く経路の組合せの数を考える。そうすると、組合せの数は、以下の式２０で計算することができる。なお、５回以上の多重反射の組合せの数についても、同様に最短経路問題で考えることができる。
【数２０】
2016191596.tif 000022
【００５９】
一般にOCTでは、被測定物の反射率rは、0.1より小さく、５回反射ではrが５乗、７回反射ではrが７乗されるので、その影響は十分に小さくて無視できると考えられる。以下の説明では、簡単のために3回反射だけを取り扱うが、3回反射のみに本技術の適用範囲を限定するものではなく、5回以上の多重反射にも本技術を適用可能である。
【００６０】
本発明者らは、OCTで取得される信号に対して、本来の信号である単純反射、およびノイズ成分になる多重反射の影響を、Matlabを使ったシミュレーションを行って見積もった。
【００６１】
まず、FD-SS OCTでは、深さが離散化されてデータが取得されるので、以下のように、r、a、tの各パラメータの特性を定義する。ここで、深さ方向をz、zに直交する２軸のうち一方の軸に沿う方向をxとする。以下では、説明の簡単のため、zに直交する２軸のうち一方の軸のみを考え、その軸をx方向とする。
【００６２】
（１）反射率：r=rzまたは0
上記したように例えばrz<0.1である。また、rは、「一定値」、「0またはrzの２種類」、または「0〜rzの一様乱数」、の３つの状態があるとする。
【００６３】
（２）吸収率：a=az
例えばaz<0.1である。吸収率aはazで一定であると仮定する。
【００６４】
（３）透過率：t=1-az-rz
透過率tは、反射率および吸収率の分だけ減ると仮定する。
【００６５】
x方向のn個の分割数をnx、深さ方向のn個の分割数をnzとすると、r、a、tはすべてnx×nzの２次元行列になる。戻り光は、r(i,j)=rz(≠0)の領域のみから戻って来る。iはx方向のシーケンスな番号であり、jはz方向のシーケンスな番号である。
【００６６】
各領域の深さ方向zの分解能をdz、zに直交する方向xの分解能をdxとする。測定に使う光源の波長wの分解能をdwとする。波長数と深さ方向の分割数は１対１に対応するので、波長数は自動的にnzになる。
【００６７】
ある深さz(j)からの反射信号は、z(1)からz(j-1)までの領域を透過して、z(j)で反射され、z(j-1)からz(1)までを透過して戻って来る。この事実を、Matlabの記述方法でそのまま書くと、以下のようになる。
prod(t(i,1:j-1))*r(i,j)*prod(t(i,1:j-1))
「prod」は配列の積を示しており、prod(t(i,1:j-1))は、t(1)*t(2)*…*t(j-1)になる。
【００６８】
５．XZ断面の反射率分布図の生成方法
【００６９】
図５は、XZ断面の反射率分布図を生成するためのフローチャートである。最初に層数nzとx方向のピクセル数nxが指定される（ステップ101）。ここでは、吸収率azおよび反射率rzとともに、閾値thrsを定義する（ステップ102）。また、計算の便宜上、閾値thrsによって、以下の３通りの反射率が設定できるようにしている（ステップ103）。
【００７０】
（１）rzで一定（thrs=1）、
（２）0またはrzの２値（0<thrs<1）、
（３）0〜rzの一様乱数（thrs=0）
【００７１】
これらのthrsの設定に応じて、Matlabの関数であるonesまたはrandを使ってnx×nzのすべてが1の配列、または一様乱数の配列が生成され、以下の３通りの配列が算出される。そして、上記（１）〜（３）の反射率が、nx×nzの２次元配列rxzに格納される。
【００７２】
上記（１）では、rz*ones(nx,nz)であり、反射率がrzで一定の配列（ステップ104ａ）
上記（２）では、rz*(rand(nx,nz)>thrs)であり、反射率がrzまたは0の、2値の配列（ステップ104ｂ）
上記（３）では、rz*rand(nx,nz)であり、反射率が0〜rzの範囲の一様乱数となる配列（ステップ104ｃ）
【００７３】
図６Ａ〜Ｃは、このようにして得られた、例えば３通りのnx×nzの反射率の２次元配列を示す。ここではnz=32、nx=4に設定されている。図６Ａは上記（１）に対応し、図６Ｂは上記（２）に対応し、図６Ｃは上記（３）に対応する。図６Ａでは、例えばrz=0.05、図６Ｂでは、例えばrz=0または0.05、図６Ｃでは、r=0〜0.05の範囲でランダム、とされた。吸収率aは図６Ａ〜Ｃすべてにおいて0.05とされた。透過率tは、図６Ａでは0.9、図６Ｂでは0.9と0.95の２値、図６Ｃでは0.9〜0.95の範囲でランダム、とされた。
【００７４】
図６Ａ〜Ｃにおいて、右側の縦長のグラフは、色ごとに分けられた強度の基準を示す。単純反射のみで得られる反射率の２次元配列で示される分布（吸収率および透過率を考慮していない）を、本明細書では「オリジナルの反射率分布モデル」と称する。
【００７５】
なお、出願人は、御庁または御局の求めに応じて、図６Ａ〜Ｃをカラーで提出することも可能である。図８Ａ〜Ｃ、図１１Ａ〜Ｃ、その他のグレースケールの画像についても同様である。
【００７６】
最後に、txz=1-az-rxzという計算が行われ、透過率txzが計算される（ステップ105）。これにより、nx×nzの透過率の２次元配列を得ることができる。ここで、nx×nzの透過率の３次元配列は図示していない。以下では、本来取得したい信号として、ステップ105で求められた単純反射で得られる信号（透過率および吸収率を考慮したもの）の計算方法を説明する。なお、上記「オリジナルの反射率分布モデル」は、本来取得したい信号ではなく、あくまで反射率の２次元配列で示される分布を表している。
【００７７】
６．単純反射のエネルギー（またはその強度）の計算方法
【００７８】
ここでは、本来取得したい信号（透過率および吸収率を考慮したもの）である単純反射の反射率分布（あるいはエネルギー分布）について説明する。図７は、本来取得したい信号である単純反射の計算方法を示すフローチャートである。sr(nx,nz)は、反射エネルギー分布を意味する。
【００７９】
まず、すべての要素が0であるnx×nzの２次元配列srが作成される（ステップ201）。x方向の番号であるiと、z方向の番号であるjをともに1が初期化される（ステップ202）。最上位層（表層）のj=1の場合には（ステップ203のYES）、rxz(i,1)がそのままsr(i,1)に入る（ステップ204）。j>1の場合には（ステップ203のNO）、rxz(i,j)*prod(txz(i,1:j-1))^2が計算される（ステップ205）。これは図４を参照して説明した式１６と同等なものであり、ステップ105で求めた透過率txzを用いた値である。
【００８０】
つまり、ステップ203、205では、複数の層のうち、n層目の反射率およびn-1層目の透過率に基づき、n層目の単純反射の信号強度が算出される。
【００８１】
ステップ205の後、jの値を１つずつ増やしてnzになるまでステップ203〜207が繰り返される。j=nzになったらiを１つだけ増やした後に、jが1に初期化され、ステップ203〜206、208、209が繰り返される。jがnzでiがnxでの計算を終えたら終了する。
【００８２】
本実施形態では、例えばnx=15までの単純反射で得られる信号強度（反射パワー）を以下に示しておく。ここでは簡単のために、sr(i,j)をs(j)、rxz(i,j)をr(j)、txz(i,j)をt(j)と表記している。
【００８３】
s(1) = r(1)
s(2) = t(1))^2
s(3) = t(2)*t(1))^2
s(4) = t(3)*t(2)*t(1))^2
s(5) = t(4)*t(3)*t(2)*t(1))^2
s(6) = t(5)*t(4)*t(3)*t(2)*t(1))^2
s(7) = t(6)*t(5)*t(4)*t(3)*t(2)*t(1))^2
s(8) = t(7)*t(6)*t(5)*t(4)*t(3)*t(2)*t(1))^2
s(9) = t(8)*t(7)*t(6)*t(5)*t(4)*t(3)*t(2)*t(1))^2
s(10) = t(9)*t(8)*t(7)*t(6)*t(5)*t(4)*t(3)*t(2)*t(1))^2
s(11) = t(10)*t(9)*t(8)*t(7)*t(6)*t(5)*t(4)*t(3)*t(2)*t(1))^2
s(12) = t(11)*t(10)*t(9)*t(8)*t(7)*t(6)*t(5)*t(4)*t(3)*t(2)*t(1))^2
s(13) = t(12)*t(11)*t(10)*t(9)*t(8)*t(7)*t(6)*t(5)*t(4)*t(3)*t(2)*t(1))^2
s(14) = t(13)*t(12)*t(11)*t(10)*t(9)*t(8)*t(7)*t(6)*t(5)*t(4)*t(3)*t(2)*t(1))^2
s(15) = t(14)*t(13)*t(12)*t(11)*t(10)*t(9)*t(8)*t(7)*t(6)*t(5)*t(4)*t(3)*t(2)*t(1))^2
【００８４】
図８Ａ〜Ｃは、図７に示すフローチャートによる計算により得られた、透過率および吸収率を考慮した単純反射、つまり本来取得したい信号をそれぞれ示す。図８Ａは反射率が一定（rz）の場合、図８Ｂは反射率が２値（0またはrz）の場合、図８Ｃは反射率が一様乱数の場合をそれぞれ示す。
【００８５】
ここでは、nz=32、nx=4に設定されている。図８Ａでは、例えばrz=0.05、図８Ｂでは、例えばrz=0または0.05、図８Ｃでは、r=0〜0.05の範囲でランダム、とされた。吸収率aは図８Ａ〜Ｃすべてにおいて0.05とされた。透過率tは、図８Ａでは0.9、図８Ｂでは0.9と0.95の２値、図８Ｃでは0.9〜0.95の範囲でランダム、とされた。
【００８６】
なお、計算した２次元配列srは、上述のように反射エネルギーの分布を示しており、FD-SS OCTの基本原理で説明したf(x)に相当する。したがって、図８Ａ〜Ｃでは、srの平方根であるsqrt(sr)を強度（パワー）として算出して示している（式３参照）。例えば反射率がr=0.05の時の強度が0.22になっている。図８Ａ〜Ｃでは、nzが大きい（深い）ほど、強度が減少してコントラストが低下することがわかる。
【００８７】
７．多重反射のエネルギー（またはその強度）の計算方法
【００８８】
次に、ノイズとなる多重反射、ここでは3重反射について説明する。
【００８９】
図９Ａ〜Ｃは、3重反射による信号を具体的に計算する方法を考えるための図である。例えば、j層目で単純反射した場合（図９Ａ）の光路長と、同じ光路長を有する3重反射が発生した場合（図９Ｂ）を考える。
【００９０】
透過または反射した層の数が光路長に相当すると考える。図９Ａに示すように、層目での単純反射を考えると、1層目からj-1層目までを往路と復路で2回ずつ透過する。この場合、光路長は2*(j-1)+1=2*j-1となる。
【００９１】
図９Ｂに示すように、3重反射の場合、j層目よりもk層だけ上のj-k層目で最初の反射(#1)をして、さらにそこからm層だけ上の第j-k-m層目で2回目の反射(#2)をする場合、第j-m層目で3回目の反射(#3)が起きれば光路長は、1+2*(j-k-1)+1+1+2*(k-1)=1+2*(j-1)となる。したがって、3重反射は単純反射と同じ光路長になることがわかる。
【００９２】
この3重反射で得られる信号を計算するためには、図９Ｃに示したように、3重反射を単純反射に分解すると分かりやすい。つまり、最初の反射(#1) が起きたj-k層目での単純反射のエネルギーがsr(j-k)であり、2回目の反射(#2)が起きるj-k-m層目での反射が rxz(i,j-k-m)である。また、3回目の反射(#2)が起きるj-m層目での反射がrxz(j-m)、そして反射(#2)から反射(#3)の間を往復する透過率の影響が、(prod(txz(i,j-k-m+1:j-m-1))^2
である。
【００９３】
図１０は、3重反射の計算方法を示すフローチャートである。まず、3重反射のエネルギーを格納するためのnx×nzの２次元配列としてmrが作成される（ステップ301）。説明を簡単にするために、iは固定にして、mr(i,j)を0にするところから始める。また、3重反射は、3層目よりも深い層でしか発生しないので、z方向の番号であるjは3に初期化され、最初の反射が単純反射よりもk層だけ浅いところで起きることを示すパラメータkが0に初期化される（ステップ301）。
【００９４】
次に3重反射が可能であるための条件であるj-k>2が調べられる（ステップ302）。j-k>2が成立する場合、kを１増やすとともに、1回目の反射から2回目の反射までに通過する層数であるmが0に初期化される（ステップ303）。2回目の反射が1層目よりも深い層になるための条件であるj-k-m>1が調べられる（ステップ304）、j-k-m>1が成立する場合、mを１つ増やして、
mpr=sr(i,j-k)*rxz(i,j-k-m)*rxz(i,j-m)=sr(1,2)*rxz(1,1)*rxz(i,2)
が計算される（ステップ305）。
【００９５】
つまり、ステップ305では、図９を参照して説明したように、3重反射の経路が単純反射の経路に分解され、3重反射が、単純反射で疑似的に表されることを意味する。以下、この単純反射を、説明の便宜上、必要に応じて「疑似単純反射」と言う場合もある。
【００９６】
sr(i,j-k)は、j-k層目で単純反射したときのエネルギーである。j-k-m層目での2回目の反射率がrxz(i,j-k-m)、j-m層目での3回目の反射率がrxz(i,j-m)になる。ステップ305において、n=j-k-mは、2回目の反射から3回目の反射までに通過する層の透過率による減衰を考慮するためのパラメータである。n<j-m-1が成立する間（n=j-m-1が成立する直前まで）、透過率txz(i,n)を掛けあわせて計算される（ステップ306のYES、ステップ307）。
【００９７】
n=j-m-1になると（ステップ306のNO）、１つの経路による3重反射のエネルギーmprが計算されるので、これをmr(i,j)に加える（ステップ308）。
【００９８】
2回目の反射が1層目で起きるj-k-m=1（ステップ304のNO）まで、mを1ずつ増やして、ステップ304〜308が繰り返される。ステップ304でNOの場合、1回目の反射がj-1層目より上で起きることをj-k>2（ステップ302）で調べられ、kを1増やし（ステップ303）、以降、ステップ304〜308が繰り返される。これにより、j層目の単純反射の光路長と同じ光路長を持つ3重反射による信号（エネルギー）の和であるmr(i,j)を得ることができる（ステップ308）。
【００９９】
1回目の反射がj-1層目より上で起きない場合（ステップ302のNO）、j<nzが調べられる（ステップ309）。jを3から1ずつ増やして（ステップ310）、計算対象の範囲であるj=nzまで繰り返されると（ステップ309のNO）、あるx位置iにおけるmr(i,j)の計算が終了する。
【０１００】
以上の処理では、上記したようにiを固定とした。図１０では省略しているが、上記処理をi=1からnxまで繰り返して、3重反射による信号mr(i,j)を最終的に得ることができる。
【０１０１】
なお、mrはsrと同様にエネルギーを示している。したがって、その平方根であるsqrt(mr)を、3重反射による信号強度として算出することができる。
【０１０２】
j層目での単純反射と同じ光路長を持つ3重反射の組合せ数は、前述のように(j-1)*(j-2)/2になる。3層目までで1通り、8層目までで21通りとなる。以下、16層目までで560通り、32層目までで4,960通り、64層目までで41,644通り、128層目までで341,376通りとなり、全体の組合せの数は膨大になる。
【０１０３】
８．3重反射で得られる信号
【０１０４】
図１１Ａ〜Ｃは、図１０に示すフローチャートによる計算により得られた3重反射（透過率および吸収率を考慮したもの）の信号をそれぞれ示す。図１１Ａは反射率が一定（rz）の場合、図１１Ｂは反射率が２値（0またはrz）の場合、図１１Ｃは反射率が一様乱数の場合をそれぞれ示す。これらの信号は、図８Ａ〜Ｃと同様に、エネルギーmrの平方根として表される強度分布sqrt(mr)である。
【０１０５】
ここでは、nz=32、nx=4に設定されている。図１１Ａでは、例えばrz=0.05、図１１Ｂでは、例えばrz=0または0.05、図１１Ｃでは、r=0〜0.05の範囲でランダム、とされた。吸収率aは図１１Ａ〜Ｃすべてにおいて0.05とされた。透過率tは、図１１Ａでは0.9、図１１Ｂでは0.9と0.95の２値、図１１Ｃでは0.9〜0.95の範囲でランダム、とされた。
【０１０６】
図８Ａに示したように、単純反射の大きさはZ方向で深くなるにしたがって単調に減少していく。これに対し、図１１Ａに示すように、3重反射の大きさは、浅い層では小さいが、Z方向で深くなるにしたがって急速に増加し、その後、少しずつ減少していくという傾向がある。図１１Ｂ、Ｃを参照すると、それと同様の傾向が見られる。
【０１０７】
９．単純反射および3重反射の合成の信号
【０１０８】
図１２Ａ〜Ｃは、図８Ａ〜Ｃで示した単純反射の強度と、図１１Ａ〜Ｃで示した3重反射の合成の強度分布sqrt(sr+mr)をそれぞれ示す。図１２Ａは、図８Ａと図１１Ａの合成であり、図１２Ｂは、図８Ｂと図１１Ｂの合成であり、図１２Ｃは、図８Ｃと図１１Ｃの合成である。単純反射および3重反射の合成の強度は、実際には、光断層測定装置の光検出器で得られる反射強度を意味する。
【０１０９】
１０．単純反射、3重反射、およびこれらの合成の信号の1次元の強度分布
【０１１０】
図１３〜１５は、単純反射の信号、3重反射の信号、およびこれらの合成による信号のz方向1次元の強度分布（例えばx方向の位置をi=1で固定）をそれぞれ示す。図１３は図１２Ａに対応し、図１４は図１２Ｂに対応し、図１５は図１２Ｃに対応する。
【０１１１】
本来取得したい信号は単純反射の信号である。しかし、これら図１３〜１５に示すように、3重反射の信号がノイズとして発生するため、理論的には、上述したように単純反射および3重反射の合成の信号が光検出器により検出される信号となる。
【０１１２】
図１３に示すように、27層目において、単純反射sqrt(sr)と3重反射sqrt(mr)が交差し、これよりも深いところでは3重反射の影響の方が大きい。つまり、他にノイズ要因が無いと考えると、27層目から深い層では、SN比が0dB以下になる。
【０１１３】
図１２Ｂおよび図１４に示すように、本来信号が無いはずのところに前の層のエコーが現れることで、SN比とコントラストが低下しているのがわかる。
【０１１４】
図１２Ｃおよび図１５に示すように、3重反射の影響によって、全体的にコントラストが低下しているのがわかる。
【０１１５】
以上より、OCTでは、TDやFDなどのOCT方式に関係なく、多重反射の影響でSN比とコントラストが低下し、見たかった画像ではないノイズが含まれた画像を見ることしかできない。
【０１１６】
１１．本技術に係る実施形態による3重反射の除去
【０１１７】
本技術は、主に以下の３つの着眼に基づいている。
（１）1層目と2層目で単純反射した信号と同じ光路長を持つ多重反射は無いので、この２つの信号には多重反射は含まれない。
（２）吸収率が一定であると仮定すれば、3層目以降からの信号に含まれる多重反射の影響は、それよりも浅い層による単純反射の信号から計算することができる。
（３）3層目以降からの単純反射（疑似単純反射を含む）による信号から、多重反射（ここでは3重反射）による信号を除去することで、3層目以降からの単純反射による信号を得ることができる。
【０１１８】
図１６は、本技術の主要部分である3重反射の除去方法を示すフローチャートである。このフローチャートでは、記述を簡単にするために、nx×nzのゼロ行列rc（反射率）、tc（透過率）、sc（補正される反射強度）の生成の図を省略するとともに、x方向のi=1:nxのループも省略している。
【０１１９】
また、単純反射および3重反射の合成の信号強度mcは測定結果として既知である。すなわち、本技術に係るアルゴリズムは、本技術に係る光断層測定装置で測定された結果として得られる既知の、単純反射および3重反射の合成の強度mc（つまり、戻り光である干渉光の信号強度）から、3重反射の信号強度を除去することにより、補正された反射強度scを得るものである。補正された反射強度とは、すなわち、補正の結果得られる（取得目的となる）単純反射の強度である。
【０１２０】
また、このアルゴリズムは、補正された単純反射強度scおよび透過率（および吸収率）に基づき、各層の反射率rcをも得ることができるものである。
【０１２１】
以下、図１６を参照して、その計算方法の詳細を説明する。
【０１２２】
まず、z方向の層番号を示すjが1に設定される（ステップ401）。合成の強度mc(i,1)が、単純反射の信号強度sc(i,1)に代入される（ステップ402）。jの大きさが調べられる（ステップ403）。今、j=1なので、rc(i,1)にはsc(i,1)をそのまま使えばよい（ステップ404）。
【０１２３】
一定の吸収率azを用いて、tc(i,1)=1-az-rc(i,1)という計算が行われ、後で用いられる1層目の透過率tc(i,1)が算出される（ステップ407）。これは、図５で示したステップ105と同じ処理である。
【０１２４】
jの大きさが再び調べられる（ステップ408）。今、j<nzなので、jが1つ増えて2になる（ステップ409）。
【０１２５】
j=2の場合も同様に、合成の強度mc(i,2)が、単純反射の強度sc(i,2)に代入される。j=2の場合、sc(i,2)を、先ほど得られたtc(i,1)の2乗で割ることで、rc(i,2)を得ることができる（ステップ406）。一定の吸収率azを用いて、tc(i,2)=1-az-rc(i,2)という計算が行われ、2層目の透過率tc(i,2)が算出される（ステップ407）。
【０１２６】
jの大きさが再び調べられ（ステップ408）、今、j<nzなので、jが1つ増えて3になる（ステップ409）。これ以降はjが3以上(j>2)の場合について説明する。これ以降では、変数名が異なるだけで、図１０で示したフローチャートとほとんど同じ処理になる。
【０１２７】
まず、合成の強度mc(i,j)が、単純反射の信号強度sc(i,j)に代入される（ステップ402）。j>2の場合、最初の反射が単純反射よりもk層だけ浅い位置で起きることを示すパラメータkが0に初期化される（ステップ405）。
【０１２８】
ステップ412〜416の処理の趣旨は、図１０に示したステップ304〜308の処理の趣旨と同じである。ただし、ステップ416では、疑似単純反射を含む単純反射の信号強度から3重反射の信号強度を差し引いた値が、補正された信号強度scとして求められる点において、ステップ308の処理と異なる。
【０１２９】
3重反射が可能であるための条件であるj-k>2が調べられる（ステップ410）。j-k>2の場合、kを１つ増やすとともに、1回目の反射から2回目の反射までに通過する層数であるmが0に初期化される（ステップ411）。j-k-m>1で、2回目の反射が1層目よりも深い位置で発生する場合（ステップ412のYES）、mを１つ増やして、
mpr=sc(i,j-k)*rc(i,j-k-m)*rc(i,j-m)
が計算される（ステップ413）。すなわち、3重反射が疑似単純反射を含む単純反射に置き換えられる。
【０１３０】
sc(i,j-k)はj-k層目で単純反射したときのエネルギーであり、すでに計算されている。同様に、j-k-m層目による2回目の反射rc(i,j-k-m)、j-m層目による3回目の反射rc(i,j-m)もすでに計算されている。最後のパラメータn=j-k-mは2回目の反射から3回目の反射までに通過する層の透過率による減衰を考慮するために用いられる。
【０１３１】
n<j-m-1（ステップ414）である場合、すでに計算されている透過率tc(i,n)の2乗をmprに掛けあわせて計算される（ステップ415）。n=j-m-1になった段階で（ステップ414のNO）、１つの経路による3重反射のエネルギーmprが計算されるので、これがsc(i,j)から差し引かれる（ステップ416）。このステップ416により、3重反射が除去される。
【０１３２】
2回目の反射が1層目で起きるj-k-m=1（ステップ412のNO）まで、mを１つずつ増やして、ステップ412〜416が繰り返される。ステップ412のNOの場合、1回目の反射がj-1層目より上で起きることがj-k>2（ステップ410）で調べられ、同じことが繰り返されることで、j層目の単純反射と同じ光路長を持つ3重反射による信号を取り除いた単純反射による信号強度sc(i,j)を得ることができる（ステップ416）。
【０１３３】
最後にこのsc(i,j)を、j=1からj-1までの透過率の積の２乗prod(tc(i,1:j-1))^2で割ることで、j層目の反射率rc(i,j)を得ることができる（ステップ417）。この反射率rcの分布を表す画像は、XZ断面を直接観察するような、つまり透過率（および吸収率）が考慮されない反射の画像（図６Ａ〜Ｃ参照）となる。
【０１３４】
ステップ406、417の処理は、n（nは2以上の自然数）層目の、多重反射の信号強度が差し引かれた単純反射の信号強度（ステップ416参照）と、n-1層目の透過率に基づき、n層目の反射率rcが算出されることを意味する。
【０１３５】
jを3から１つずつ増やして、計算対象の範囲であるj=nz（ステップ408のNO）まで以上の計算が繰り返されることで、あるx位置iにおける反射率rc(i,j)の計算が終了する。
【０１３６】
図１７〜１９は、単純反射および3重反射の合成の強度分布を計算した結果であり、図１２Ａ〜Ｃに対して、図１６に示したアルゴリズムを適用した結果をそれぞれ示す。これらは、図１３〜１５と同様に、x方向でi=1（固定）の位置におけるZ方向の強度分布を示している。単純反射および3重反射の合成の強度分布は、実際上は、信号強度mcに対応するものである。なお、図１７〜１９では、単純反射および3重反射のデータも載せている。
【０１３７】
図１７〜１９のいずれの場合も、同じ仮定に基づいた計算をしてはいるが、3重反射の影響は取り除かれて、単純反射による信号を期待通り得ることができている。つまり、図１３〜１５と図１７〜１９とで同じ結果が得られていることがわかる。これまでのOCTシステムでは、測定位置が深くなるにしたがってコントラストが低下してSN比が低下することを避けられなかったが、本技術に係るアルゴリズムを使うことで、SN比が改善された単純反射による信号が得られる。
【０１３８】
また、本技術では、特許文献１のように、多重反射によるアーティファクトを取得する手順を必要とすることなく、効率的なノイズ除去を行うことができる。
【０１３９】
さらに、吸収率が一定であると仮定して反射率rcと透過率tcを計算し、強度分布を表示する代わりに反射率rc（ステップ406、417で算出された値）を表示することで、XZ断面を直接観察したことに相当する、コントラストおよびSN比が高い鮮明な画像を得ることができる。今回のシミュレーションでは、その反射率rcを表示した画像が、図６Ａ〜Ｃに示したXZ断面画像にそれぞれ一致する結果となった。すなわち、既知の測定結果として設定された、単純反射および3重反射の合成の強度mcに、本技術のアルゴリズムが適用された後の反射率分布の画像が、図６Ａ〜Ｃに示したオリジナルの反射率分布モデルとして得られた。
【０１４０】
本技術に係るアルゴリズムの演算量と効果は、深さ方向の層数や、被測定物の透過率および反射率などに依存する。下記の式２１を用いて、n層までの3重反射が起こり得る数を計算する。
【数２１】
2016191596.tif 000023
【０１４１】
式２１による3重反射が起こり得る数の計算結果は、以下の通りである。
層数が16の場合、560、
層数が32の場合、4960、
層数が64の場合、41664、
層数が128の場合、341376、
層数が256の場合、2763520、
層数が512の場合、22238720
【０１４２】
256層目まで測定した場合、つまり、深さ方向のピクセル数が256である場合は、276万通り以上の計算が必要になる。
【０１４３】
以上では、反射率rzの大きさを0.05（0以外として）としていた。図２０Ａ〜Ｄ、図２１Ａ〜Ｄは、反射率の大きさを、それより小さい0.02から0.002まで変化させ、これにともなって透過率および吸収率も小さくした場合における、補正後の単純反射強度scの計算結果を示す。図２０Ａ〜Ｄは反射率が一定の場合、図２１Ａ〜Ｄは反射率が２値の場合を示す。
【０１４４】
反射率r、吸収率a、透過率tは、以下のように設定された。
図２０Ａ、図２１Ａ：r=0.02、a=0.02、t=0.96
図２０Ｂ、図２１Ｂ：r=0.01、a=0.01、t=0.98
図２０Ｃ、図２１Ｃ：r=0.005、a=0.005、t=0.95
図２０Ｄ、図２１Ｄ：r=0.002、a=0.002、t=0.996
【０１４５】
当然のことであるが、反射率や透過率が小さいと、深い位置を測定した時のコントラストやSN比の劣化は小さくなるので、本技術の効果も小さくなる。今回の計算では、本技術の効果が大きいのは、反射率が0.01以上の場合であることがわかった。
【０１４６】
１２．本技術に係る光断層測定装置の構成例
【０１４７】
図２２は、上述の本技術のアルゴリズムを実現する信号処理装置１００が適用される光断層測定装置の構成の例を示す。この光断層測定装置は、光ファイバ光学系を用いており、光源１０、ファイバカプラ２１、２２、コリメータレンズ２５、参照ミラー３０、ガルバノスキャナ５０、対物レンズ２６、差動検出器４０、および信号処理装置１００を備える。
【０１４８】
ファイバカプラ２１は、光源１０からの光を、コリメータレンズ２５、２５へ分波し、また、参照ミラー３０からの参照光および被測定物Ｓからの戻り光を合波して、ファイバカプラ２２へ出力する機能を有する。ガルバノスキャナ５０は、典型的には、z方向（被測定物Ｓの深さ方向）に直交する２軸に光をスキャン可能に構成されたものが用いられる。
【０１４９】
ファイバカプラ２２は、ファイバカプラ２１から出力される、参照光および戻り光の干渉光を分波する。差動検出器４０は、ファイバカプラ２２から分波して出力された干渉光の差動を出力する機能を有する。
【０１５０】
信号処理装置１００は、例えば上述した本技術に係るアルゴリズムを実現するための演算部を備える。すなわち、演算部は、被測定物の複数の層でのそれぞれの1回の反射である単純反射の信号強度を算出し、単純反射の信号強度に基づき、複数の層で3回以上反射されて生成される戻り光の信号強度である、多重反射の信号強度を算出するように構成される。具体的には、演算部は、それら複数の層のうち、3層目以降の層でそれぞれ発生する3重反射の経路が単純反射の経路に分解されることにより生成される疑似単純反射に基づき、3層目以降の多重反射の信号強度をそれぞれ算出するように構成される。
【０１５１】
信号処理装置１００は、典型的には、コンピュータを構成するための、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のハードウェアを備える。また、信号処理装置１００は、上述した計算アルゴリズムをこのコンピュータに実現させるためのソフトウェアを備える。この場合、演算部は、主にＣＰＵおよび上記ソフトウェアにより主に構成される。演算部は、ＣＰＵに代えて、または、ＣＰＵに加えて、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）や、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）等のハードウェアを有していてもよい。
【０１５２】
表示装置２００は、信号処理装置１００により生成された単純反射信号の強度分布を、１次元（z方向）のグラフや、２次元（XZ断面）の画像として、表示する機能を有する。
【０１５３】
１３．他の種々の実施形態
【０１５４】
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
【０１５５】
上記実施形態に係る光断層測定装置の測定対象となる被測定物としては、生体組織や細胞に限られず、無機物であってもよい。
【０１５６】
上記実施形態に係る信号処理装置１００による計算アルゴリズムは、TD、FD-SD、FD-SSなどの方式に依存するものではなく、いずれの方式にも本技術は適用可能である。
【０１５７】
上記実施形態に係る計算アルゴリズムでは、被測定物の各層の吸収率が一定として設定されたが、吸収率は層ごとに所定の関数によって変動されるように設定されてもよい。
【０１５８】
図２２において、例えば信号処理装置１００は、ＷＡＮ（Wide Area Network）やＬＡＮ（Local Area Network）を介して信号処理装置１００に接続されていてもよい。
【０１５９】
例えば、本技術に係る信号処理方法による処理が、複数のコンピュータまたは複数の演算部で実行されるようにシステムが構築されていてもよい。
【０１６０】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）
測定光および参照光を生成し、前記参照光と、被測定物からの前記測定光の戻り光との干渉光の信号強度に基づき、前記被測定物の断層構造を測定する光断層測定装置の信号処理装置であって、
前記測定光の戻り光のうち、前記被測定物の表層側から深さ方向に仮想的に設定された複数の層でのそれぞれの1回の反射である単純反射の信号強度を算出し、前記単純反射の信号強度に基づき、前記複数の層で3回以上反射されて生成される戻り光の信号強度である、多重反射の信号強度を算出するように構成された演算部
を具備する信号処理装置。
（２）
前記（１）に記載の信号処理装置であって、
前記演算部は、前記複数の層のうち、前記表層を1層目とした場合の3層目以降の層でそれぞれ発生する3重反射の経路が単純反射の経路に分解されることにより生成される疑似単純反射に基づき、前記3層目以降の前記多重反射の信号強度をそれぞれ算出するように構成される
信号処理装置。
（３）
前記（２）に記載の信号処理装置であって、
前記演算部は、前記疑似単純反射を含む単純反射の信号強度から、前記3層目以降の前記多重反射の信号強度をそれぞれ差し引くように構成される
信号処理装置。
（４）
前記（１）から（３）のうちいずれか１項に記載の信号処理装置であって、
前記演算部は、前記複数の層のうち、2層目以降の反射率および1層目以降の透過率に基づき、前記2層目以降の前記単純反射の信号強度を算出するように構成される
信号処理装置。
（５）
前記（４）に記載の信号処理装置であって、
前記演算部は、前記吸収率を前記複数の層で一定として設定し、かつ、1から前記吸収率と前記反射率とを差し引いた値として前記透過率を算出するように構成される
信号処理装置。
（６）
測定光および参照光を生成し、前記参照光と、被測定物からの前記測定光の戻り光との干渉光を生成する光学系と、
前記光学系により生成された前記干渉光を検出する検出器と、
前記測定光の戻り光のうち、前記被測定物の表層側から深さ方向に仮想的に設定された複数の層でのそれぞれの1回の反射である単純反射の信号強度を算出し、前記単純反射の信号強度に基づき、前記複数の層で3回以上反射されて生成される戻り光の信号強度である、多重反射の信号強度を算出するように構成された演算部と
を具備する光断層測定装置。
（７）
測定光および参照光を生成し、前記参照光と、被測定物からの前記測定光の戻り光との干渉光の信号強度に基づき、前記被測定物の断層構造を測定する場合の信号処理方法であって、
前記測定光の戻り光のうち、前記被測定物の表層側から深さ方向に仮想的に設定された複数の層でのそれぞれの1回の反射である単純反射の信号強度を算出し、
前記単純反射の信号強度に基づき、前記複数の層で3回以上反射されて生成される戻り光の信号強度である、多重反射の信号強度を算出する
信号処理方法。
【符号の説明】
【０１６１】
１０…光源
２１、２２…ファイバカプラ
３０、１３０…参照ミラー
４０…差動検出器
５０…ガルバノスキャナ
１００…信号処理装置
１１０…広帯域光源
１２０…ビームスプリッタ
１４０…光検出器
【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７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１６】
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【図２２】
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【図１】
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【図６】
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【図８】
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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１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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