(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光プローブの先端に設けられた、測定対象に測定光を照射して反射した反射光を取得する測定部を回転させ、前記測定部が取得した反射光と参照光とを合波した干渉光から測定対象の断層画像を取得する光断層画像取得方法であって、
前記光プローブの外周と前記測定対象との接触状態を検出し、接触状態の検出結果から接触領域を検出する接触領域検出ステップと、
前記測定部を回転させつつ前記反射光を取得して前記干渉光を生成し、前記干渉光を干渉信号として取得する干渉信号取得ステップと、
前記干渉信号が前記接触領域の前記測定対象から反射した反射光から生成した干渉信号の場合は、前記第１の処理条件で前記干渉信号を処理し、前記干渉信号が前記接触領域以外の領域の前記測定対象から反射した反射光から生成した干渉信号の場合は、第２の処理条件で前記干渉信号を処理して断面画像を取得する断面画像取得ステップとを有し、
前記第１の処理条件は、前記第２の処理条件よりも処理精度の高い条件である光断層画像取得方法。
【請求項２】
前記第１の処理条件は、前記第２の処理条件よりも１つの干渉信号の処理量が多い条件である請求項１に記載の光断層画像取得方法。
【請求項３】
前記第１の処理条件は、前記第２の処理条件よりも単位領域あたりに処理する干渉信号の数が多い条件である１または２に記載の光断層画像取得方法。
【請求項４】
さらに、入力された情報に基づいて、前記第１の処理条件及び前記第２の処理条件を設定する条件設定ステップを有する請求項１〜３のいずれかに記載の光断層画像取得方法。
【請求項５】
前記接触領域検出ステップは、
前記測定部から測定光を射出して反射光を取得し、前記光プローブの外周位置を検出するプローブ位置取得ステップと、
前記測定対象を測定する位置で、前記測定部を回転させ、測定光を射出させ反射光を取得し、反射光から前記測定対象の表面の位置を検出する測定対象位置検出ステップと
前記測定対象と前記光プローブの外周との距離を検出する距離検出ステップと、
前記光プローブの外周と前記測定対象の表面との距離が一定以下の領域を前記光プローブが前記測定対象に接触していると判定する接触位置判定ステップと、
前記接触位置判定ステップで判定した結果から前記光プローブの外周と前記接触対象の表面との接触領域を検出する接触領域検出ステップとを有する請求項１〜４のいずれかに記載の光断層画像取得方法。
【請求項６】
前記測定対象位置検出ステップは、前記光プローブ外周よりも外側で前記反射光の強度が一定の敷居値を越えたピークの位置を測定対象の表面として検出する請求項５に記載の光断層画像取得方法。
【請求項７】
さらに、前記測定対象と接触していると判断する距離を設定する距離設定ステップを有する請求項５または６に記載の光断層画像取得方法。
【請求項８】
さらに、前記取得した断層画像に回転及び拡大の少なくとも一方の処理を施し、画面上に表示させる表示ステップを有する請求項１〜７のいずれかに記載の光断層画像取得方法。
【請求項９】
光源と、
前記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、
前記測定光を伝達する光ファイバ、前記光ファイバの先端部に配置され、測定対象に光を照射し、その反射光を取得する測定部、前記光ファイバ及び測定部の外周を覆い、前記測定部から光が射出される領域は透明な材料で形成されている外筒を備える光プローブと、
前記測定部及び前記光ファイバを回転させる駆動部と、
前記測定部で検出された反射光と、前記参照光を合波して干渉光を生成する合波部と、
前記干渉光から干渉信号を検出する干渉光検出部と、
前記光プローブと前記測定対象との接触領域を検出する接触検出部と、
前記接触領域の前記干渉信号を第１の処理条件で処理して断層画像を取得し、前記接触領域以外の領域の前記干渉信号を第２の処理条件で処理して断層画像を取得する断層画像取得部とを有し、
前記第１の処理条件は、前記第２の処理条件よりも処理精度の高い条件である光断層画像化装置。
【請求項１０】
前記第１の処理条件は、前記第２の処理条件よりも１つの干渉信号の処理量が多い条件である請求項９に記載の光断層画像化装置。
【請求項１１】
前記第１の処理条件は、前記第２の処理条件よりも単位領域あたりに処理する干渉信号の数が多い条件である請求項９または１０に記載の光断層画像化装置。
【請求項１２】
さらに、前記第１の処理条件及び前記第２の処理条件を設定する条件設定部を有する請求項９〜１１のいずれかに記載の光断層画像化装置。
【請求項１３】
前記接触検出部は、前記駆動部により前記測定部及び前記光ファイバが所定回数回転される毎に、前記接触領域を検出する請求項９〜１２のいずれかに記載の光断層画像化装置。
【請求項１４】
前記接触検出部は、前記干渉信号から前記光プローブと前記測定対象との距離を算出し、前記距離から前記光プローブと前記測定対象との接触領域を検出する請求項９〜１３に記載の光断層画像化装置。
【請求項１５】
前記接触検出部は、算出した前記光プローブと前記測定対象との距離が一定以下の領域を、接触している状態として検出し、検出した結果から前記接触領域を検出する請求項１４に記載の光断層画像化装置。
【請求項１６】
さらに、前記断層画像取得部で取得した断層画像を表示する表示部を有する請求項９〜１５のいずれかに記載の光断層画像化装置。
【請求項１７】
さらに、前記接触検出部で検出された接触領域を変更する操作部を有する請求項９〜１６のいずれかにに記載の光断層画像化装置。
【請求項１８】
さらに、前記参照光の光路上に設けられ前記参照光の光路長を調整する光路長調整部を有し、
前記光路長調整手段により前記参照光の光路長を変化させることで、測定対象の深さ方向の位置毎の干渉光を生成する請求項９〜１７のいずれかに記載の光断層画像化装置。
【請求項１９】
前記干渉光検出部は、光のスペクトル成分毎に干渉信号を検出し、
前記接触検出部は、前記干渉信号を周波数解析し、解析結果から前記光プローブと前記測定対象との距離を算出し、
前記断層画像取得部は、前記干渉信号を周波数解析し、解析結果から断層画像を取得する請求項９〜１８のいずれか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、測定対象に光を照射し、その反射光から測定対象の断層画像を取得する光断層画像取得方法及び光断層画像化装置に関するものである。
【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方法として、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】
このＯＣＴ計測を利用した光断層画像化装置としては、例えば、特許文献１に、光源と、光源から射出された光を測定光と基準光に分ける第１の光カップラ部と、測定光を測定対象に照射し、反射光を検出する測定部と、測定光と同じ光路長を導光された基準光と、反射光とを干渉させる第２のカップラ部と、干渉結果から断層の画像を検出する演算部を有する光断層画像化装置がある。
特許文献１の光断層画像化装置は、測定部の光ファイバが、ロータリージョイントで回転可能に接続されており、光ファイバを回転させつつ断層画像を取得することで２次元の断層像を取得する。つまり、光ファイバを回転させつつ、測定点の周辺の複数点の断層画像を取得することで、二次元画像を取得する。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３１２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
引用文献１の光断層画像化装置は、光ファイバの先端に設けた測定部を回転させつつ各位置の断層画像を取得することで周囲の二次元の断層画像を取得する装置であり、この光ファイバを気管支、尿管、血管等に挿入し、断層画像を取得することで、生体内部の断層画像を取得することができる。また、回転させることで測定部の全周の断層画像を取得することができる。
【０００６】
本発明の目的は、効率よくかつ簡単に分解能が高く、診断、検査等に好適に用いることができる断層画像を取得することができる光断層画像取得方法及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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明者らは、鋭意検討した結果、光断層画像化装置は、測定部の全周の断層画像を検出しているが、測定部と接触していない部分の画像は、精度、分解能が低くなることを知見した。また、高精度、高分解能な画像を取得するためには、測定部と測定対象とが、接触または接触に近い状態であることが必要であることを知見した。
【０００８】
上記知見に基づいて、本発明者らは、上記課題を解決するために、本発明の第１の態様として、光プローブの先端に設けられた、測定対象に測定光を照射して反射した反射光を取得する測定部を回転させ、前記測定部が取得した反射光と参照光とを合波した干渉光から測定対象の断層画像を取得する光断層画像取得方法であって、前記光プローブの外周と前記測定対象との接触状態を検出し、接触状態の検出結果から接触領域を検出する接触領域検出ステップと、前記測定部を回転させつつ前記反射光を取得して前記干渉光を生成し、前記干渉光を干渉信号として取得する干渉信号取得ステップと、前記干渉信号が前記接触領域の前記測定対象から反射した反射光から生成した干渉信号の場合は、前記第１の処理条件で前記干渉信号を処理し、前記干渉信号が前記接触領域以外の領域の前記測定対象から反射した反射光から生成した干渉信号の場合は、第２の処理条件で前記干渉信号を処理して断面画像を取得する断面画像取得ステップとを有し、前記第１の処理条件は、前記第２の処理条件よりも処理精度の高い条件である光断層画像取得方法を提供するものである。
【０００９】
ここで、前記第１の処理条件は、前記第２の処理条件よりも１つの干渉信号の処理量が多い条件であることが好ましい。また、前記第１の処理条件は、前記第２の処理条件よりも単位領域あたりに処理する干渉信号の数が多い条件であることも好ましい。
さらに、入力された情報に基づいて、前記第１の処理条件及び前記第２の処理条件を設定する条件設定ステップを有することが好ましい。
【００１０】
前記接触領域検出ステップは、前記測定部から測定光を射出して反射光を取得し、前記光プローブの外周位置を検出するプローブ位置取得ステップと、前記測定対象を測定する位置で、前記測定部を回転させ、測定光を射出させ反射光を取得し、反射光から前記測定対象の表面の位置を検出する測定対象位置検出ステップと前記測定対象と前記光プローブの外周との距離を検出する距離検出ステップと、前記光プローブの外周と前記測定対象の表面との距離が一定以下の領域を前記光プローブが前記測定対象に接触していると判定する接触位置判定ステップと、前記接触位置判定ステップで判定した結果から前記光プローブの外周と前記接触対象の表面との接触領域を検出する接触領域検出ステップとを有することが好ましい。
また、前記測定対象位置検出ステップは、前記光プローブ外周よりも外側で前記反射光の強度が一定の敷居値を越えたピークの位置を測定対象の表面として検出することが好ましい。
さらに、前記測定対象と接触していると判断する距離を設定する距離設定ステップを有することが好ましい。
さらに、前記取得した断層画像に回転及び拡大の少なくとも一方の処理を施し、画面上に表示させる表示ステップを有することが好ましい。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様として、光源と、前記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、前記測定光を伝達する光ファイバ、前記光ファイバの先端部に配置され、測定対象に光を照射し、その反射光を取得する測定部、前記光ファイバ及び測定部の外周を覆い、前記測定部から光が射出される領域は透明な材料で形成されている外筒を備える光プローブと、前記測定部及び前記光ファイバを回転させる駆動部と、前記測定部で検出された反射光と、前記参照光を合波して干渉光を生成する合波部と、前記干渉光から干渉信号を検出する干渉光検出部と、前記光プローブと前記測定対象との接触領域を検出する接触検出部と、前記接触領域の前記干渉信号を第１の処理条件で処理して断層画像を取得し、前記接触領域以外の領域の前記干渉信号を第２の処理条件で処理して断層画像を取得する断層画像取得部とを有し、前記第１の処理条件は、前記第２の処理条件よりも処理精度の高い条件である光断層画像化装置を提供するものである。
【００１２】
ここで、前記第１の処理条件は、前記第２の処理条件よりも１つの干渉信号の処理量が多い条件であることが好ましい。また、前記第１の処理条件は、前記第２の処理条件よりも単位領域あたりに処理する干渉信号の数が多い条件であることも好ましい。
【００１３】
さらに、前記第１の処理条件及び前記第２の処理条件を設定する条件設定部を有することが好ましい。
また、前記接触検出部は、前記駆動部により前記測定部及び前記光ファイバが所定回数回転される毎に、前記接触領域を検出することが好ましい。
また、前記接触検出部は、前記干渉信号から前記光プローブと前記測定対象との距離を算出し、前記距離から前記光プローブと前記測定対象との接触領域を検出することが好ましい。
さらに、前記接触検出部は、算出した前記光プローブと前記測定対象との距離が一定以下の領域を、接触している状態として検出し、検出した結果から前記接触領域を検出することが好ましい。
【００１４】
さらに、前記断層画像取得部で取得した断層画像を表示する表示部を有することが好ましい。
さらに、前記接触検出部で検出された接触領域を変更する操作部を有することが好ましい。
さらに、前記参照光の光路上に設けられ前記参照光の光路長を調整する光路長調整部を有し、前記光路長調整手段により前記参照光の光路長を変化させることで、測定対象の深さ方向の位置毎の干渉光を生成することが好ましい。
また、前記干渉光検出部は、光のスペクトル成分毎に干渉信号を検出し、前記接触検出部は、前記干渉信号を周波数解析し、解析結果から前記光プローブと前記測定対象との距離を算出し、前記断層画像取得部は、前記干渉信号を周波数解析し、解析結果から断層画像を取得することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、測定部と測定対象との接触状態を検出し、
測定部と測定対象とが接触していると判定した接触領域とそれ以外の領域との処理条件を異なる条件とし、接触領域の処理条件をより精度の高い断層画像を取得する条件することで、高分解能で診断、検査等に用いる領域の断層画像を高精度な画像とすることができる。
また、精度の低い画像ではあるが接触領域以外の領域の断層画像を取得することで、測定部の外周の全体の構造も把握することができる。
また、接触領域以外の領域を精度の低い条件とすることで、情報の処理量を少なくすることができる。情報の処理量を少なくすることで、処理を高速化し、測定時間を短縮することができる。
これにより、診断、検査等に好適に用いることができる断層画像を取得しつつ、かつ処理を高速化し、測定時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係るに光断層画像取得方法及び光断層画像化装置について、添付の図面に示す実施形態を基に詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の光断層画像取得方法を用いる本発明の光断層画像化装置の一実施形態の光断層画像化装置１０の概略構成を示すブロック図であり、図２は、図１に示す光断層画像化装置１０の光プローブ１６の先端部を拡大して示す部分断面図であり、図３は、図１に示す光断層画像化装置１０の処理部２４の概略構成を示すブロック図である。
【００１８】
図１に示すように、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、反射光と参照光を合波して干渉光を生成する分岐合波部１４と、測定光を導光し測定対象に照射し、さらに測定対象からの反射光を取得する光プローブ１６と、参照光の光路長を調整する光路長調整部１８と、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で取得された断層画像を表示する表示部２４とを有する。さらに、光断層画像化装置１０は、光プローブの測定部等を回転させる回転駆動部２６と、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と、参照光を検出する検出部３０ａと反射光を検出する検出部３０ｂと、処理部２２や表示部２４等への各種条件の入力、設定の変更等を行う操作制御部３２とを有する。また、光の経路として光ファイバを用い、各部に測定光、参照光、反射光等を導光している。
以下、各部について詳細に説明する。
【００１９】
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。
【００２０】
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。この半導体光増幅器４０には、光ファイバＦＢ１０が接続されている。具体的には、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、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。
【００２１】
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内を導波す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、つまり光ファイバＦＢ１０と接続していない端部に配置され、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。
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、平行光を反射する。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り、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。
【００２２】
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。
ここで、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の反射面との角度により変化する。
【００２３】
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、時間の経過に伴った一定の周期で変化する。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
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。
さらに、分岐合波部１４は、光ファイバＦＢ３に入射され、後述する光路長調整部１８により周波数シフトおよび光路長の変更が施された後、光ファイバＦＢ３を戻り、分岐合波部１４に入射した参照光Ｌ２と、後述する光プローブで取得され、光ファイバＦＢ２から分岐合波部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。
【００２６】
光プローブ１６は、回転駆動部２６を介して、光ファイバＦＢ２と接続されており、光ファイバＦＢ２から測定光Ｌ１が入射され、入射された測定光Ｌ１を測定対象Ｓに照射し、測定対象Ｓからの反射光Ｌ３を取得し、取得した反射光Ｌ３を光ファイバＦＢ２に射出する。
この光プローブ１６は、図２に示すように、プローブ外筒５２と、キャップ５４と、光ファイバ５６と、バネ５８と、固定部材６０と、光学レンズ６２とを有する。
【００２７】
プローブ外筒（シース）５２は、可撓性を有する筒状の部材であり、測定光Ｌ１および反射光Ｌ３が透過する材料からなっている。なお、プローブ外筒５２は、測定光Ｌ１および反射光Ｌ３が通過する先端（光ファイバＦＢ２が配置されている側とは反対側の端部）側の一部が光を透過する材料（つまり透明な材料）で形成されていればよい。
キャップ５４は、プローブ外筒５２の先端（光ファイバＦＢ２が配置されている側とは反対側の端部）に設けられ、プローブ外筒５２の先端を閉塞している。
【００２８】
光ファイバ５６は、線状部材であり、プローブ外筒５２内にプローブ外筒５２に沿って収容されており、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、測定光Ｌ１を測定対象Ｓに照射して光学レンズ６２で取得した測定対象Ｓからの反射光Ｌ３を光ファイバＦＢ２まで導波する。
ここで、光ファイバ５６と光ファイバＦＢ２とは、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。また、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配置されている。
バネ５８は、光ファイバ５６の外周に固定されている。また、光ファイバ５６及びバネ５８は、回転駆動部２６に接続されている。
【００２９】
光学レンズ６２は、光ファイバ５６の先端（光ファイバＦＢ２との接続している側とは反対側の端部）に配置されており、先端部が、光ファイバ５６から射出された測定光Ｌ１を測定対象Ｓに対し集光するために略球状の形状で形成されている。
光学レンズ６２は、光ファイバ５６から射出した測定光Ｌ１を測定対象Ｓに対し照射し、測定対象Ｓからの反射光Ｌ３を集光し光ファイバ５６に入射する。
固定部材６０は、光ファイバ５６と光学レンズ６２との接続部の外周に配置されており、光学レンズ６２を光ファイバ５６の端部に固定する。ここで、固定部材による光ファイバ５６と光学レンズ６２の固定方法は特に限定されず、接着剤により、固定部材と光ファイバ５６及び光学レンズ６２を接着させて固定させても、ボルト等を用い機械的構造で固定してもよい。
【００３０】
また、回転駆動部２６は、光ファイバ５６及びバネ５８と接続されており、光ファイバ５６及びバネ５８を回転させることで、光学レンズ６２をプローブ外筒１１に対し矢印Ｒ２方向に回転させる。また、回転駆動部２６は、回転エンコーダを備え（図示せず）、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の照射位置を検出する。つまり、回転している光学レンズ６２の回転方向における基準位置に対する角度を検出して、測定位置を検出する。
【００３１】
光プローブ１０は、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及びバネ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。
【００３２】
光路長調整部１８は、光ファイバＦＢ３の参照光Ｌ２の射出側（つまり、光ファイバＦＢ３の分岐合波部１４とは反対側の端部）に配置されている。
光路長調整部１８は、光ファイバＦＢ３から射出された光を平行光にする第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する反射ミラー６８と、第２光学レンズ６６及び反射ミラー６８を支持する基台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駆動機構７２とを有し、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の光路長を調整する。
【００３３】
第１光学レンズ６４は、光ファイバＦＢ３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ＦＢ３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。
また、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。
【００３４】
これにより、光ファイバＦＢ３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ＦＢ３のコアに集光される。
【００３５】
また、基台７０は、第２光学レンズ６６と反射ミラー６８とを固定し、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矢印Ａ方向）に移動させる。
ミラー移動機構７２で、基台７０を矢印Ａ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との距離を変更することができ、参照光Ｌ２の光路長を調整することができる。
【００３６】
干渉光検出部２０は、光ファイバＦＢ４と接続されており、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。
ここで、光断層画像化装置１０は、光ファイバＦＢ１から光ファイバＦＢ５にレーザ光Ｌａを分岐する光ファイバカプラ２８と、光ファイバカプラ２８から分岐させた光ファイバＦＢ５に設けられ、分岐されたレーザ光Ｌaの光強度を検出する検出器３０ａと、光ファイバＦＢ４の光路上に干渉光Ｌ４の光強度を検出する検出器３０ｂとを有する。
干渉光検出部２０は、検出器３０ａ及び検出器３０ｂの検出結果に基づいて、光ファイバＦＢ４から検出する干渉光Ｌ４の光強度のバランスを調整する。
【００３７】
処理部２２は、干渉光検出部２０で検出した干渉信号から、測定位置における光プローブ１６と測定対象Ｓとの接触している領域、より正確には、光プローブ１６のプローブ外筒５２の表面と測定対象Ｓの表面とが接触しているとみなせる領域を検出し、さらに、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３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、接触領域検出手段８４と、断層画像生成手段８６と、画像補正手段８８とを有する。
【００３８】
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位置の位置情報を取得し、干渉信号と測定位置の位置情報を対応付ける。
ここで、図４は、光プローブの測定位置の位置情報を説明するための説明図である。
本実施形態では、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、光学レンズ６２の１回転あたりの測定回数が決定する。本実施形態では、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。また、光学レンズ６２の回転と、干渉信号の取得（つまり測定光Ｌ１の掃引の周期）は、一定である。
したがって、図４に示すように、測定光Ｌ１の位置、つまり測定位置は、ｎ＝１から順に回転中心を中心として所定角度ずつ移動していく。このように干渉信号を取得した位置は、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ｎを対応付けることができる。また、光学レンズ６２は回転しているため、ｎ＝１０２４の測定位置とｎ＝１の測定位置とは隣接している。
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に送られる。
【００３９】
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。
測定位置の位置情報が対応付けられ、デジタル変換された干渉信号は、接触領域検出手段８４及び断層情報精生成手段８６に送られる。
【００４０】
接触領域検出手段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をＦＦＴ（高速フーリエ変換）にかけ干渉信号の周波数成分と強度との関係を取得し、検出した周波数成分と強度との関係の周波数成分と、深さ方向（回転中心から離れる方向）とを対応つけることで、深さ方向と強度との関係の情報を取得する。接触領域検出手段８４は、深さ方向と強度との関係の情報から、測定光Ｌ１が透過する位置におけるプローブ外筒５２の表面の位置（以下「プローブ外周の位置」という。）及び測定光Ｌ１が透過する位置におけるプローブ外筒５２と測定対象Ｓとの接触領域を検出する。
【００４１】
プローブ外周の位置の検出について説明する。
まず、任意の１ライン分の干渉信号にＦＦＴをかけて取得した周波数成分と強度との関係の情報をさらに処理し、深さ方向と強度との関係の情報を取得する。図５は、干渉信号にＦＦＴをかけて取得した計算結果の模式的な一例を示すグラフである。ここで、図５では、横軸を深さ方向とし、縦軸を強度とした。
図５に示すように、強度が高くなっている部分や、強度のピーク（以下単に「ピーク」という。）を検出している位置が、物性が変わっている位置となる。つまり、空気と物質または、物質と他の特性の物質との境界位置となる。ここで、ピークの定義は、特に限定されず、強度が一定以上の値となった場合、また、強度の変化量が一定以上となった場合等種々の設定とすることができる。
ここで、光学レンズ６２から射出された測定光Ｌ１が、最も近い位置で反射する物質がプローブ外筒５２であるため、最初のピーク位置、つまり、光学レンズ６２に最も近い位置で検出されたピーク（図５では、ピークＰ１）が、プローブ外周の位置となる。
また、光学レンズ６２とプローブ外筒５２は、回転中心を中心として同心円状に配置されている。このため、光学レンズ６２の回転中心とプローブ外周の位置は、測定位置によらず一定距離となるため、１つのラインで検出したプローブ外周の位置を、全周のプローブ外周の位置とすることができる。
このようにして、接触領域検出手段８４は、プローブ外周の位置を検出する。
【００４２】
次に、測定光Ｌ１が透過する位置におけるプローブ外筒５２と測定対象Ｓとの接触領域（以下単に「プローブ外筒５２と測定対象Ｓとの接触領域」という。）の検出について説明する。
【００４３】
まず、プローブ外周の位置の検出と同様に、１ライン分の干渉信号にＦＦＴをかけ、深さ方向の情報を取得する。
検出結果は、図５に示すグラフと同様に、深さ方向に複数のピークが検出される。
この複数検出されたピークのうち、最初のピーク（図５では、ピークＰ１）が、プローブ外筒を検出したピークであり、このプローブ外筒を検出したピークに最も近い位置のピーク（図５では、ピークＰ２）が、測定対象の表面となる。つまり、回転中心に２番目に近い位置（２番目に浅い位置）のピークの位置が測定対象Ｓの表面の位置となる。
【００４４】
次に、検出した測定対象Ｓの表面とプローブ外周との距離を検出し、検出した距離が閾値以下の場合は、測定対象Ｓとプローブ外周とが接触状態である判定し、検出した距離が閾値より大きい場合は、測定対象Ｓとプローブ外周とが非接触状態であると判定する。
【００４５】
次に、隣のラインについても同様にして、干渉信号にＦＦＴをかけ、プローブ外筒を検出したピークに最も近いピークを測定対象Ｓの表面の位置として検出し、測定対象Ｓの表面とプローブ外周との距離を検出し、接触状態であるか否かを判定する。
このような、判定をライン毎に行い、測定領域の全周で、測定対象Ｓとプローブ外周との接触状態を判定する。
【００４６】
次に、全周の測定対象Ｓとプローブ外周との接触状態の判定結果に基づいて、プローブ外筒５２と測定対象Ｓとの接触領域を検出する。
図６を用いて、具体的に説明する。図６（Ａ）及び（Ｂ）は、接触領域の検出方法を説明するための説明図である。ここで、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示す円Ｃ１は、プローブ外周を示す円である。
図６（Ａ）に示すように、全周のピークを検出することで、測定対象Ｓの表面Ｓ１、Ｓ２が検出される。ここで、表面Ｓ１は、プローブ外筒５２と測定対象Ｓとが接触している部分があり、表面Ｓ２を含むその他の領域は、プローブ外筒５２から離れた位置にある。
このような場合、接触領域検出手段８４は、図６（Ｂ）に示すように、表面Ｓ１の接触している部分を中心とした一定範囲の領域Ｄ１をプローブ外筒５２と測定対象Ｓとの接触領域として検出する。
検出したプローブ外筒５２と測定対象Ｓとの接触領域を断層情報生成手段８６に送る。
【００４７】
断層情報取得手段８６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をＦＦＴ（高速フーリエ変換）にかけて取得した周波数成分と強度との関係の情報を処理することで深さ方向の断層画像を取得する。
ここで、断層情報取得部８６は、接触領域検出手段８８から送られた接触領域情報と後述する操作制御部３２から送られる処理条件とに基づいて、接触領域と接触領域以外の領域とで異なる処理条件を設定し、接触領域と判断された位置情報の干渉信号を第１の処理条件で処置し、接触領域以外の位置情報の干渉信号を第２の処理条件で処理して、断層画像を取得する。
ここで、第１の処理条件は、第２の処理条件よりも処理精度が高い条件である。処理条件としては、１つの干渉信号の処理量や、単位領域あたりに処理する干渉信号の数等が例示される。
より具体的には、処理精度の差を１つの干渉信号の処理量でつける場合は、第１の処理条件が第２の処理条件よりも１つの干渉信号の処理量が多い条件とし、単位領域あたりに処理する干渉信号の数でつける場合は、第１の処理条件が第２の処理条件よりも単位領域あたりに処理する干渉信号の数が多い条件とする。
【００４８】
ここで、断層情報取得手段８６における画像の生成について簡単に説明する。なお、この点の詳細については「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」に詳しい記載がなされている。
【００４９】
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、断層情報取得手段８６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。
【００５０】
画像補正手段８８は、断層画像生成手段８６により生成された断層画像に対し、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。
さらに、画像補正手段８８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。
画像補正手段８８は、画質補正が施された断層画像を表示部２４に送信する。
ここで、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に送信し、１ライン毎に書き換えて表示させてもよく、全ラインの処理（つまり、光学レンズを１周させて取得した画像の処置）が終了し１枚の円形の断層画像を形成した段階で送信してもよい。
【００５１】
表示部２４は、ＣＲＴや液晶表示装置等であり、画像補正手段８８から送信された断層画像を表示する。
操作制御部３２は、キーボード、マウス等の入力手段と、入力された情報に基づいて各種条件を管理する制御手段とを有し、処理部２２、表示部２４と接続されている。操作制御部３２は入力力手段からの入力されたオペレータの指示に基づいて、処理部２２の上述した閾値や処理条件等の入力、設定、変更や、表示部２４の表示設定の変更等を行う。操作制御部３２は、操作画面を表示部２４に表示させても、別途表示部を設けてもよい。また、操作制御部３２で、光源ユニット１２、光路長調整部１８、干渉光検出部２０、回転駆動部２６及び検出部３０ａ、３０ｂの動作制御、各種条件の設定を行うようにしてもよい。
光断層画像化装置１０は、基本的に以上のような構成である。
【００５２】
次に、光断層画像化装置１０の作用について説明することで、本発明の光断層画像取得方法及び光断層画像化装置についてより詳細に説明する。
まず、測定対象Ｓを測定した干渉光及び干渉信号の取得方法について説明する。
まず、ミラー駆動機構７２で基台７０を矢印Ａ方向に移動させることにより、測定可能領域内に測定対象Ｓが位置するように光路長を調整し、設定する。
【００５３】
その後、光源ユニット１２からレーザ光Ｌａを射出する。射出されたレーザ光Ｌaは、分岐合波部１４により測定光Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割される。この測定光Ｌ１は、光ファイバＦＢ２及び光プローブ１６を導波されて、測定対象Ｓに照射される。
そして、測定対象Ｓの各深さ位置で反射された光が、反射光Ｌ３として光プローブ１０に入射する。この反射光Ｌ３は、光プローブ１６及び光ファイバＦＢ２を介して分岐合波部１４に入射される。
一方、参照光Ｌ２は光ファイバＦＢ３を介して光路長調整部１８に入射される。そして、光路長調整部１８により光路長が調整された参照光Ｌ２が再び光ファイバＦＢ３を導波し分岐合波部１４に入射される。
そして、分岐合波部１４で測定対象Ｓからの反射光Ｌ３を光路長調整部１８により光路長が調整された参照光Ｌ２と合波する。反射光Ｌ３と参照光Ｌ２との干渉光Ｌ４が生成される。干渉光は、干渉光検出部２０によって干渉信号として検出される。
干渉光及び干渉信号は、以上のようにして検出する。
【００５４】
以下、上記方法により検出した干渉光の処理方法を説明する。
図７は、プローブ外周の位置の検出方法を示すフロー図であり、図８は、接触領域の検出方法を示すフロー図であり、図９は、検出した接触領域に基づいて断層画像を取得する方法を示すフロー図である。
【００５５】
図７を用いて、プローブ外周の位置の検出方法について説明する。
まず、任意の１ライン分の干渉信号を取得する（ステップＳ１０）。具体的には、上述した方法で参照光Ｌ２と反射光Ｌ３とを合波されて生成された干渉光Ｌ４を、干渉信号として干渉光検出部２０で検出する。
次に、検出した干渉信号をＡ／Ｄ変換する（ステップＳ１２）。具体的には、Ａ／Ｄ変換手段８２で、アナログ信号の干渉信号をデジタル信号に変換する。
次に、Ａ／Ｄ変換した干渉信号にＦＦＴをかけて周波数成分と強度との関係の情報を取得し、さらに処理して深さ方向と強度との関係を取得することで、ピーク位置を検出する（ステップＳ１４）。ここで、上述したようにピーク位置は、光を反射した位置となり、基本的に物質の境界面となる。
検出したピーク位置からプローブ外周の位置を検出する（ステップＳ１６）。
具体的には、ピーク位置のうち、光学レンズ６２に最も近い位置で検出されたピークを、プローブ外周の位置として検出する。
このようにして、プローブ外周の位置を検出する。
【００５６】
次に、図８を用いて、プローブ外筒５２と測定対象Ｓとの接触領域の検出方法について説明する。
まず、ライン番号ｎをｎ＝１とする（ステップＳ２０）。ここで、ライン番号とは、任意の１ラインを基準として干渉信号の測定位置の順番に付されている番号である。したがって、光学レンズ６２が一回転する間に干渉信号を１０２４回検出する本実施形態では、１から１０２４まで番号が付されたラインが等間隔に配列されている（上述の図４参照）。
【００５７】
次に、ライン番号ｎの干渉信号を取得する（ステップＳ２２）具体的には、上述した方法で参照光Ｌ２と反射光Ｌ３とを合波されて生成された干渉光Ｌ４を、干渉信号として干渉光検出部２０で検出する。ここでライン番号は、干渉信号取得手段８０で干渉信号に対応付けられた位置情報で判定することができる。
取得した干渉信号のライン番号がｎでない場合は、ライン番号ｎの干渉信号が検出されるまで、干渉信号の取得を繰り返す。
【００５８】
次に、検出した干渉信号をＡ／Ｄ変換する（ステップＳ２４）。具体的には、Ａ／Ｄ変換手段８２で、アナログ信号の干渉信号をデジタル信号に変換する。
次に、Ａ／Ｄ変換した干渉信号にＦＦＴをかけ、ピーク位置を検出する（ステップＳ２６）。ここで、上述したようにピーク位置は、光を反射した位置となり、基本的に物質の境界面となる。
【００５９】
検出したピーク位置から測定対象Ｓの表面の位置を検出する（ステップＳ２８）。
ここで、測定対象Ｓと光プローブ１６との間に、他の物体は、基本的に介在しないので、ステップＳ１６で検出したプローブ外筒を検出した位置に最も近い位置のピーク、つまり、回転中心に２番目に近い位置（２番目に浅い位置）のピークの位置を測定対象Ｓの表面の位置として検出する。
【００６０】
次に、検出した測定対象Ｓの表面とプローブ外周との距離を検出し、検出した距離が閾値Ｘ以下であるかを判定する（Ｓ３０）。
検出した距離が閾値Ｘ以下の場合は、測定対象Ｓとプローブ外周とが接触状態である判定（ステップＳ３２）してステップＳ３６に進み、検出した距離が閾値Ｘより大きい場合は、測定対象Ｓとプローブ外周とが非接触状態であると判定（ステップＳ３４）してステップＳ３６に進む。
【００６１】
次に、ライン番号ｎがＮであるかを判定する（ステップＳ３６）。
ここで、Ｎは、ラインの合計数（つまり、全ラインの数）であり、本実施形態ではＮ＝１０２４である。
【００６２】
ライン番号ｎがＮでなかった場合は、ｎ＝ｎ＋１とし（ステップＳ３８）、ステップＳ２２に進む。ｎを１大きくした後、ステップＳ２２に進むことで、１つ隣のライン番号のプローブ外周と測定対象との接触の有無の判定を行う。
ライン番号ｎがＮである場合は、各ラインの接触判定は終了し、接触範囲テーブルを作成する（ステップＳ４０）。
ここで、接触範囲テーブルは、接触していると判定した領域を中心として所定範囲の領域として検出する。例えば、ライン番号（ａ＋１０）から（ｂ−３０）までが接触していると判定されている場合は、ライン番号ａからライン番号ｂまでを接触領域とする。なお、接触範囲テーブルの設定方法は予め入力されている設定条件に基づいて決定される。
このようにして、接触範囲テーブルを作成し、処理終了となる。
プローブ外周と測定対象との接触領域は、以上のようにして検出する。
操作制御部３２は、作成した接触範囲テーブルと入力または設定されている処理条件とを対応付けを行う。具体的には、接触領域には、第１の処理条件を対応付け、接触領域以外には、第２の処理条件を対応付ける。
【００６３】
次に、図９を用いて、断層画像を取得するための方法について説明する。
まず、任意のライン番号であるライン番号ｎの干渉信号を取得する（ステップＳ５０）。具体的には、上述した方法で参照光Ｌ２と反射光Ｌ３とを合波されて生成された干渉光Ｌ４を、干渉信号として干渉光検出部２０で検出する。
【００６４】
次に、検出した干渉信号をＡ／Ｄ変換する（ステップＳ５２）。具体的には、Ａ／Ｄ変換手段８２で、アナログ信号の干渉信号をデジタル信号に変換する。
次に、ライン番号ｎがステップＳ４０で作成した接触範囲テーブルに含まれるか、つまり、接触領域であるライン番号ａからライン番号ｂの間に含まれるか否かを判定する（ステップＳ５４）。つまり、ａ≦ｎ≦ｂであるか否かを判定する。
ライン番号ｎが、ａ≦ｎ≦ｂを満たしている場合は、処理条件を第１の処理条件とし（ステップＳ５６）、その後ステップＳ５８に進む。
一方、ライン番号ｎが、ａ≦ｎ≦ｂを満たしていない場合、つまり、ｎ＜ａまたはｂ＜ｎの場合は、処理条件を第２の処理条件に設定し（ステップＳ５７）、その後ステップＳ５８に進む。
【００６５】
次に、設定した処理条件に基づいて、Ａ／Ｄ変換した干渉信号にＦＦＴをかける（ステップＳ５８）。つまり、干渉信号に対応付けられたライン番号が接触領域内に該当するライン番号である場合は、第１の処理条件に設定し、干渉信号に対応付けられたライン番号が接触領域内に該当するライン番号ではない場合は、第２の処理条件に設定する。
次に、設定した処理条件に基づいて、ＦＦＴをかけた結果を処理し、ライン番号ｎの断層画像を取得する（ステップＳ６０）。
ここで、断層画像は、上述したようにＦＦＴの結果に基づいて、所定の処理を施し画像を取得する。
なお、本実施形態では、第１の処理条件と第２の処理条件では、１つの干渉信号における処理点数が異なる。つまり、干渉信号のデータのビット数や、１つの干渉信号の処理に用いるデータ点数が第１の処理条件の方が第２の処理条件よりも多くなるように設定されている。
このように、接触領域の干渉信号が第１の処理条件に基づいて処理され、接触領域以外の干渉信号が第２の処理条件に基づいて処理され、
断層画像が取得されたら、ステップＳ６２に進む。
【００６６】
次に、終了指示があるか否かを判定する（ステップＳ６２）。
終了指示がない場合は、ｎ＝ｎ＋１とし、ステップＳ５０に進む。ｎを１大きくした後、ステップＳ５０に進むことで、１つ隣のライン番号の断層画像の取得処理を行う。なお、図示は省略したが、ｎ＝Ｎ＋１となった場合は、ｎを１とし、終了指示があるまで、断層画像の取得を続ける。
終了指示がある場合は、処理を終了する。
以上のようにして測定対象の断層画像を取得する。
【００６７】
このようにして取得された断層画像は、画像補正手段に送られ、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、表示部２４に表示される。
【００６８】
本発明によれば、接触領域検出手段により、測定対象と光プローブとの接触領域を検出することで、高分解能で断層画像が検出される領域を検出、認識することができる。これにより、本実施形態のように信頼性の高い、高分解能の領域のみを処理することが可能となる。
【００６９】
また、断層画像を取得する領域を接触領域に対応する領域を第１の処理条件で高精度に処理し、他の領域は、第２の処理条件に基づいて、第１の処理条件よりも低い精度で処理することで、処理部の負担を少なくすることができ、また、処理にかかる時間を短縮することができ、測定時間を短縮することができる。これにより、安価な演算処理装置（プロセッサ）を用いた場合でも、高速動画表示を行うことができる。高分解能な断層画像の表示を可能にしつつ、装置を安価にすることができる。
また、接触領域に基づいて、光プローブと離れていて、分解能が低く画像が不鮮明で断層画像として用いることが困難な領域の測定対象の画像処理は、粗い画像とし、分解能が高く、実際に必要とする領域である接触領域の断層画像を細かい画像として取得しているため、断層画像を有効に利用することができる。
具体的には、接触領域以外の領域は、元の検出した信号の分解能が低いため高度な処理を施しても分解能が高い画像とはならない。そのため、接触領域以外の領域は、通常の処理をしても診断、検査等に用いることが困難であるため、粗い画像として取得しても診断、検査等には基本的に影響を与えないため、、接触領域を細かい画像として取得することで、断層画像は有効に利用することができる。
また、測定した領域に応じて画像処理を異なる条件で行うことで、全体の情報処理量を増加させることなく、断層画像により高度な画像処理を施すことも可能となる。
さらに、接触領域以外の領域は粗い画像であるが全周の断層画像を取得することで、測定部周辺の全体の構造を把握することができる。全体の構造を把握できるため、光プローブを挿入する操作等をより簡単に行うことができる。
【００７０】
ここで、本実施形態では、第１の処理条件と第２の処理条件とで、１つの干渉信号の処理点数を異なる値としたが、単位領域あたりに処理する干渉信号の数を異なる値としてもよい。つまり、接触領域以外の領域は、処理する干渉信号を間引いて断層画像を取得してもよい。
図１０は、検出した接触領域に基づいて断層画像を算出する方法の他の一例を示すフロー図である。
図１０を用いて、断層画像を取得するための方法の他の一例、具体的には単位領域あたりに処理する干渉信号の数を異なる値とした場合について説明する。ここで、本実施形態では、第１の処理条件が全ての干渉信号を処理するという条件であり、第２の処理条件が、３つのうち１つの干渉信号を処理するという条件とした。また、１つの干渉信号の処理自体は、第１の処理条件、第２の処理条件ともに同様の処理を行う場合とした。
なお、上述した図９の取得方法と同様のステップには、同様の番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７１】
まず、任意のライン番号であるライン番号ｎの干渉信号を取得する（ステップＳ５０）
次に、検出した干渉信号をＡ／Ｄ変換する（ステップＳ５２）。
次に、ライン番号ｎがステップＳ４０で作成した接触範囲テーブルに含まれるか否かを判定する（ステップＳ５４）。
ライン番号ｎが、ａ≦ｎ≦ｂを満たしている場合は、第１の処理条件に該当するため、そのままステップＳ５８に進む。
一方、ライン番号ｎが、ａ≦ｎ≦ｂを満たしていない場合は、第２の処理条件に該当するため、ステップＳ７０に進む。
ステップＳ７０では、ライン番号ｎが３の倍数であるか否かが判定される。
ライン番号ｎが３の倍数である場合は、ステップＳ５８に進み、ライン番号ｎが３の倍数ではない場合は、直前に取得した断面画像をライン番号ｎの画像とする（ステップＳ７２）。つまり、干渉信号の処理を行わずに、既に算出された隣接するラインの断面画像をライン番号ｎの断面画像とする。
【００７２】
次に、Ａ／Ｄ変換した干渉信号にＦＦＴをかけ（ステップＳ５８）、ＦＦＴをかけた結果を処理し、ライン番号ｎの断層画像を取得する（ステップＳ６０）。
なお、本実施形態では、ステップＳ５４から送れた干渉信号もステップＳ７０から送られてきた干渉信号も同様の処理が施される。
このように、断層画像が取得されたら、ステップＳ６２に進む。
次に、終了指示があるか否かを判定する（ステップＳ６２）。
終了指示がない場合は、ｎ＝ｎ＋１とし、ステップＳ５０に進み、終了指示がある場合は、処理を終了する。
【００７３】
このように、接触領域では全ての干渉信号を処理し、接触領域以外の領域で処理する干渉信号を３分の１とすることでも、情報の処理量を減らすことができ、また、接触領域は、高精度に処理することができ、また、全体の構造も把握することができるため、上述と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
なお、本実施形態では、３つのうち１つの干渉信号を処理したが、干渉信号の間引き率（処理頻度）は、特に限定されず、２つのうち１つの干渉信号でも、４つのうち１つの干渉信号でも、単位領域内のラインのうちランダムに一定の個数の干渉信号を処理するように設定してもよい。
さらに、処理条件としては、上述した２つの処理条件を足してもよい。つまり、第２の処理条件は、第１の処理条件よりも、単位領域あたりに処理する干渉信号の数を減らし、かつ、１つの干渉信号の処置も処理量を少なくした条件としてもよい。言い換えれば、第１の処理条件は、第２の処理条件よりも、単位領域あたりに処理する干渉信号の数を増やし、かつ、１つの干渉信号の処置も処理量を多くした条件としてもよい。
これにより、処理する情報量をより少なくすることができ、上記効果をより好適に得ることができる。
【００７５】
ここで、接触範囲テーブルの範囲の設定方法及び接触領域の設定方法は、特に限定されず、閾値以下のラインのみを接触領域とて検出するように設定してもよく、接触していると判定したラインが複数本連続した領域を接触領域として検出するように設定してもよい。また、接触領域の幅、つまり、ライン数を設定してもよい。
また、本実施形態では、接触領域を１つの領域としたが、複数の接触領域を検出することもでき、この場合も接触領域となるライン番号の範囲は複数に分かれるが、上述と同様の処理を行うことができる。
さらに、プローブ外筒と測定対象が接触しているか否かを判断する閾値も任意の値でよく、オペレータの入力や、条件に応じて設定を変更できるようにしてもよい。
【００７６】
また、断層画像取得時に接触領域を一定領域つまり所定ライン数増加させる増加指示部を設けることが好ましい。ここで、増加指示部は、特定のボタンとして新たに設けてもよく、操作制御部の一部に設けてもよい。
増加指示部により接触領域を増加可能とすることで、オペレータが現状で取得している断層画像の周辺部を確認したい場合にも対応することができ、オペレータが所望する情報を好適に提供することができる。
また、操作制御部は、断層画像を取得する領域を変更、増加できることが好ましい。
これにより、接触領域の検出結果に加え、オペレータの希望が所望する領域の断層画像を取得することができる。
【００７７】
また、表示部に断層画像を表示する場合に、さらに、表示した断層画像上に接触領域を重ねて表示してもよく、また、接触状態及び接触領域から、断層画像の信頼性や、測定対象との距離を算出し、断層画像と合わせて表示してもよい。接触領域を検出し、その結果を表示することで、オペレータが分解能の高い領域を簡単に認識することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、回転駆動部のエンコーダから測定光による測定位置を算出したが、本発明はこれに限定されない。例えば、光源から射出される所定周期で掃引されるレーザ光の１周期が干渉信号の１ラインとなるため、このレーザ光の周期からライン数を検出し、ライン数で基準位置からの測定位置を算出するようにしてもよい。
【００７９】
また、本実施形態では、全ラインにおいて測定対象の表面位置を検出したが本発明はこれに限定されず、所定ライン毎、例えば、偶数や、３の倍数のラインにおいて測定対象の表面位置を検出し、接触領域を検出してもよい。このように、検出するラインを減らすことにより、情報の処理量を減らすことができ、処理を高速化することができる。また、接触領域は、接触状態であると判定したラインの周辺を接触領域と設定することができるため、所定ライン毎の検出でも接触領域を適切に検出することができる。
また、本実施形態では、ライン番号ｎ＝１から処理を開始したが、プローブ外周の全周を検出することができれば、その開始位置は特に限定されない。
また、本実施形態では、プローブの外周を１ラインの検出結果のみで算出したが、複数ラインで検出し、算出結果の平均値をプローブの外周の位置としてもよい。
【００８０】
ここで、プローブ外筒と測定対象との接触領域の検出のタイミングは、特に限定されず、回転駆動部が光学レンズ及び光ファイバを一定回数回転させる毎に接触領域を検出しても、オペレータからの検出指示があった時に接触領域を検出してもよい。
ここで、光学レンズ及び光ファイバを一定回数回転させる毎に接触領域を検出することで、自動的に高分解能領域を認識することができ、接触領域が変化した場合にも迅速に対応することができる。
【００８１】
また、接触領域のみの断層画像を取得し、表示部に表示させる場合、画像補正手段は、断層画像部分の表示位置を回転させ、オペレータが確認しやすい位置に回転させてもよく、また断層画像を拡大してもよい。
このように断層画像を回転、拡大させる処理を行い、表示部に表示させることでオペレータが断層画像を確認しやすくすることができる。
【００８２】
また、光断層画像化装置１０では、ＳＳ−ＯＣＴ（swept  source−OCT）計測により、測定対象の断層画像を取得し、測定対象との接触領域を検出したが本発明はこれに限定されない。
【００８３】
図１１は、光断層画像化装置の他の実施形態の概略構成を模式的に示すブロック図である。
ここで、図１１に示す光断層画像化装置１００は、ＳＤ−ＯＣＴ（spectral  domain−OCT）計測により、測定対象の断層画像を取得し、測定対象との接触領域を検出する点を除いて、他の構成は光断層画像化装置１０と同様であるので、同様の構成の部分には、同一の符号を付しその詳細な説明は省略し、以下、光断層画像化装置１００に特有の点について説明する。
【００８４】
光断層画像化装置１０は、光を射出する光源ユニット１０２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、反射光と参照光を合波し、干渉光を生成する分岐合波部１４と、測定光を導光し測定対象に照射し、さらに測定対象からの反射光を趣向する光プローブ１６と、参照光の光路長を調整する光路長調整部１８と、分岐合波部１４で生成された干渉光を検出する干渉光検出部１０４と、干渉光検出部２０で検出された検出結果を処理する処理部２２と、処理部２２で取得された断層画像を表示する表示部２４とを有する。さらに、光断層画像化装置１０は、光プローブの測定部等を回転させる回転駆動部２６と処理部２２や表示部２４等への各種条件の入力、設定の変更等を行う操作入力部３２とを有する。また、光の経路として光ファイバを用い、各部に測定光、参照光、反射光等を導光している。
【００８５】
光源ユニット１０２は、光源１１０と、光学系１１２とを有し、光ファイバＦＢ１に光Ｌａを入射する。
光源１１０は、低コヒーレント光を射出する光出装置であり、例えばＳＬＤ（Super  Luminescent  Diode）やＡＳＥ（Amplified  Spontaneous  Emission）、超短パルスレーザ光を非線形媒質に照射させて広帯域光を得るスーパーコンティニューム等を用いることができる。
光学系１１２は、光源１１０から射出される光の光路上に配置され、光源１１０から射出された光を集光し、光ファイバＦＢ１内に入射させる。
【００８６】
干渉光検出部１０４は、光ファイバＦＢ４から出射した干渉光Ｌ４を平行光化するコリメータレンズ１２２と、複数の波長帯域を有する干渉光Ｌ４を波長帯域毎に分光する分光手段１２４と、分光手段１２４により分光された各波長帯域の干渉光Ｌ４を集光するレンズ１２６と、レンズ１２６で集光された干渉光Ｌ４を検出する光検出手段１２８とを有し、分岐合波部１４により合波された反射光Ｌ３と参照光Ｌ２との干渉光Ｌ４を干渉信号として検出する。
【００８７】
分光手段１２４は、例えば回折格子素子等から構成されており、入射した干渉光Ｌ４を分光して、光検出手段１２８に向けて射出する。
また光検出手段１２８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干渉信号として検出する。
干渉光検出部１０４は、検出した干渉信号を処理部２２に送る。
処理部２２の接触領域検出手段８６及び断層画像生成手段８８は、分光された干渉光Ｌ４毎にＦＦＴにかけることで、ライン毎の周波数成分と強度との関係を算出することができ、この周波数成分と強度との関係をさらに処理し深さ方向と強度との関係を取得することで、光断層画像化装置１０と同様に、深さ方向のピーク位置や、強度分布を得ることができる。
接触領域検出手段８６は、検出した深さ方向のピーク位置や、強度分布からプローブの外周と測定対象との接触領域を検出し、断層画像生成手段８８は、断層画像を取得する。
【００８８】
このように、干渉信号の取得方法は異なるが、光断層画像化装置１００も、接触領域検出手段によりプローブの外周と測定対象との接触領域を検出し、接触領域とそれ以外の領域とを異なる処理条件で処理し、接触領域の断層画像をより高精度に取得することで、光断層画像化装置１０と同様の効果を得ることができる。
【００８９】
次に、図１２は、光断層画像化装置のさらに他の実施形態の概略構成を模式的に示すブロック図である。
ここで、図１２に示す光断層画像化装置２００は、ＴＤ−ＯＣＴ（time  domain−OCT）計測により、測定対象の断層画像を取得し、測定対象との接触領域を検出する点を除いて、他の構成は光断層画像化装置１０と同様であるので、同様の構成の部分には、同一の符号を付しその詳細な説明は省略し、以下、光断層画像化装置１００に特有の点について説明する。
【００９０】
光断層画像化装置１０は、光を射出する光源ユニット２０２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、反射光と参照光を合波し、干渉光を生成する分岐合波部１４と、測定光を導光し測定対象に照射し、さらに測定対象からの反射光を趣向する光プローブ１６と、参照光の光路長を調整し、周期的に変化させる光路長調整部２０４と、分岐合波部１４で生成された干渉光を検出する干渉光検出部２０６と、干渉光検出部２０で検出された検出結果を処理する処理部２２と、処理部２２で取得された断層画像を表示する表示部２４とを有する。さらに、光断層画像化装置１０は、光プローブの測定部等を回転させる回転駆動部２６と、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と、参照光を検出する検出部３０ａと反射光を検出する検出部３０ｂと、処理部２２や表示部２４等への各種条件の入力、設定の変更等を行う操作制御部３２とを有する。また、光の経路として光ファイバを用い、各部に測定光、参照光、反射光等を導光している。
【００９１】
光源ユニット２０２は、光源２０８と、光学系１１２とを有し、光ファイバＦＢ１に光Ｌａを入射する。
光源２０８は、所定波長のレーザ光Ｌａを射出する光出装置である。
光学系１１２は、光源２０８から射出される光の光路上に配置され、光源１１０から射出されたレーザ光Ｌａを集光し、光ファイバＦＢ１内に入射させる。
【００９２】
光路長調整部２０４は、光ファイバＦＢ３から出射した参照光Ｌ２を平行光化するコリメータレンズ２１０と、このコリメータレンズ２１０の光路上に配置され、図中矢印Ａ方向に移動可能とされたミラー２１２と、ミラー２１２を支持する基台２１４と、基台２１４を図中矢印Ａ方向に移動させるミラー移動機構２１６とを有する。
光路長調整部２０４は、ミラー移動機構２１６によりミラー２１２を移動させることでミラー２１２とコリメータレンズ２１との距離を伸縮させ、参照光Ｌ２の光路長を変える。光路長調整部２０４は、ミラー２１２を移動させ、参照光Ｌ２の光路長を変えることで、深さ方向における測定対象Ｓ内の測定位置を変化させる。
また、位相変調器２０７は、参照光Ｌ２の光路中（光ファイバＦＢ３）に配置されており、参照光Ｌ２に対しわずかな周波数シフトを与える。
光路長調整手段２０４により光路長の変更および周波数シフトがなされた参照光Ｌ２は、分岐合波部１４に導波される。
また、上述したように分岐合波部１４は、参照光Ｌ２と反射光Ｌ３とを合波し、干渉光Ｌ４を生成する。
【００９３】
次に、干渉光検出部２０６は、分岐合波部１４から光ファイバＦＢ２を伝搬して来た干渉光Ｌ４の光強度を、たとえばヘテロダイン検波により検出する。具体的には、測定光Ｌ１の全光路長と反射光Ｌ３の全光路長との合計が、参照光Ｌ２の全光路長と等しいときに、参照光Ｌ２と反射光Ｌ３との差周波数で強弱を繰り返すビート信号が発生する。本実施形態ではこのビート信号が干渉信号となる。
したがって、干渉光検出部２０６は、光路長調整部２０４により光路長が変更されて測定対象Ｓの測定位置（深さ）変化している干渉光Ｌ４から、測定位置毎にそれぞれビート信号、つまり干渉信号を検出する。ここで、この測定位置は、参照光の光路長により決定する。したがって、ミラーの位置から測定位置を算出することができる。光路長調整手段２０４は、ミラー位置から測定位置を算出する算出部を有し、算出した測定位置を干渉光検出部２０４及び処理部２２へ出力する。
【００９４】
処理部２２の接触領域検出手段８６及び断層画像生成手段８８は、測定位置毎のビート信号を処理することで、測定位置（つまり深さ方向）と強度との関係を算出する。算出した深さ方向と強度との関係を取得することで、光断層画像化装置１０と同様に、深さ方向のピーク位置や、強度分布を得ることができる。
接触領域検出手段８６は、検出した深さ方向のピーク位置や、強度分布からプローブの外周と測定対象との接触領域を検出し、断層画像生成手段８８は、断層画像を取得する。
【００９５】
このように、干渉信号の取得方法は異なるが、光断層画像化装置２００も、接触領域検出手段によりプローブの外周と測定対象との接触領域を検出し、接触領域とそれ以外の領域とを異なる処理条件で処理し、接触領域の断層画像をより高精度に取得することで光断層画像化装置１０と同様の効果を得ることができる。
【００９６】
以上、本発明に係る光断層画像化装置、接触領域検出方法及びこれを用いる画像処理方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の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。
【００９７】
例えば、上記実施形態では、ＳＳ−ＯＣＴ計測及びＳＤ−ＯＣＴ計測の場合は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いたが、これに限定されず、周波数と強度の関係を算出できる各種周波数解析方法を用いることができる。
【００９８】
また、新たな機構を設けることなく検出できるため装置をよりコンパクトにでき、また、測定位置で検出するためより正確な接触領域の検出ができるため、本実施形態のように光プローブの測定部で検出することが好ましいが、接触領域の検出方法も本実施形態に限定されず、別途センサを設けて接触状態を検出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の接触領域検出方法及び画像処理方法を用いる本発明の光断層画像化装置の一実施形態の光断層画像化装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す光断層画像化装置の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】図１に示す光断層画像化装置の処理部の概略構成を示すブロック図である。
【図４】光プローブの測定位置の位置情報を説明するための説明図である。
【図５】干渉信号にＦＦＴをかけて取得した計算結果の模式的な一例を示すグラフである。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、接触領域の検出方法を説明するための説明図である。
【図７】プローブ外周の位置の検出方法を示すフロー図である。
【図８】接触領域の検出方法を示すフロー図である。
【図９】検出した接触領域に基づいて断層画像を取得する方法の一例を示すフロー図である。
【図１０】検出した接触領域に基づいて断層画像を取得する方法の他の一例を示すフロー図である。
【図１１】本発明の光断層画像化装置の他の実施形態の光断層画像化装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の光断層画像化装置の他の実施形態の光断層画像化装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０、１００、２００  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  操作部
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
５４  キャップ
５６  光ファイバ
５８  バネ
６０  固定部材
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  接触状態検出手段
８６  断層情報生成手段
８８  画像補正手段
Ｓ  測定対象
【図１】
0004874906.tif 000002
【図２】
0004874906.tif 000003
【図３】
0004874906.tif 000004
【図４】
0004874906.tif 000005
【図５】
0004874906.tif 000006
【図６】
0004874906.tif 000007
【図７】
0004874906.tif 000008
【図８】
0004874906.tif 000009
【図９】
0004874906.tif 000010
【図１０】
0004874906.tif 000011
【図１１】
0004874906.tif 000012
【図１２】
0004874906.tif 000013