JP5241293B2 - 光断層画像取得装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検体内に挿入して測定対象に光を走査する光走査プローブ、その光プローブを用いた光断層画像取得装置および方法に関する。

生体組織等の測定対象を切断せずに断層画像を取得する方法として、ＯＣＴ（Optical Coherence Tomography）計測を利用する方法がある。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。

ＯＣＴ計測を用いて断層画像を得る光断層画像化装置において、被検体内に挿入して測定対象に測定光を走査するための光走査プローブが用いられている。このＯＣＴ用の光走査プローブは、例えば、フレキシブルシャフトを回転させることにより、フレキシブルシャフトに接続部材を介して固定されたレンズやミラーと光ファイバとを回転させる機構を有しており、内視鏡の鉗子口に挿入され、被検体内でラジアルスキャンすることにより、体内の断層像の情報を得る。

光走査プローブとして、特許文献１には、挿入部材の内部に、光ファイバを内蔵するフレキシブルシャフトを挿通させ、フレキシブルシャフトの先端部分を軸受けで回転自在に支持し、さらに、フレキシブルシャフトの先端に４５度の傾斜角を有するミラーおよびミラーからの反射光を配光するレンズを設けたものが記載されている。このプローブは、フレキシブルシャフトの基端側がギアを介してモータに接続されており、モータの回転によって、フレキシブルシャフトとミラーおよびレンズとが同時に回転する構成となっている。また、光ファイバをフレキシブルシャフトに固定し、光ファイバとフレキシブルシャフトとを同時に回転させるようにしてもよいとしている。

特許文献２には、プローブ外筒の内部に、その外筒の軸方向に延びる状態に配設された支持部材と、支持部材と並んで配設され、支持部材に固定された光ファイバと、支持部材に固定され、光ファイバの先端から出射した光を外筒の周方向に偏向させるプリズムミラー（光偏向素子）とを備え、支持部材と光ファイバおよびプリズムミラーとを共に回転させる光走査プローブが記載されている。

特開平４−１３５５５０号公報 特開２００７−９７７１３号公報

上記のような光走査プローブは、内視鏡が屈曲する部分では、プローブもそれに従って屈曲する。また、被検体内に挿入されるため、プローブの長さは１〜２ｍと長い。そのため、その屈曲状態等により、フレキシブルシャフト等の回転伝達手段に回転トルクが生じ、プローブにおけるレンズ等の回転が変動してしまう場合がある。回転変動があった場合、得られる断層像は歪を持ってしまい、正しく画像を得る事が出来ない。

例えば、ブローブ（そのレンズ等）に回転変動が無かった場合に得られる画像を図１１（Ａ）に示す画像２００Ａ（測定対象画像２０２Ａ）とすると、内視鏡の屈曲が大きく、ブローブに回転変動が生じた場合、回転速度が下がった部分では、例えば、図１１（Ｂ）に示す画像２００Ｂの測定対象画像２０２Ｂのように、本来の画像よりも間延びした画像となってしまう。反対に、回転速度が上がった部分では、本来の画像よりも詰まった画像となってしまう。なお、図１１（Ａ）および（Ｂ）において、中央の円筒２０４は、プローブの外筒（シース）を表している。

フレキシブルシャフトにより回転駆動を伝達する系において、上記回転変動は、内視鏡下でのプローブの屈曲状態およびプローブ自体の剛性等により発生するトルク変動によるものであるため、回転変動を完全に抑える事は不可能である。また、プローブ内の回転部は非常に小径のため、プローブ内に回転検出用のエンコーダ等を配置する事は非常に困難であり、レンズ等の回転変動を直接検出することは難しい。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、光走査プローブにおいてレンズ等の光測定部に回転変動が発生した場合でも、良好な画像を得ることのできる光断層画像取得装置および方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、光源と、前記光源からの光を測定光として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光測定部を内包し、前記測定光および前記反射光が透過する部分に、その円周を複数に分割する位置に配置された、前記測定光および前記反射光の透過特性が異なるマーキング部分を有する円筒状のシースを備えた光走査プローブと、
前記光走査プローブの前記光測定部を前記光走査プローブの軸について回転させる回転駆動部と、
前記光走査プローブにおいて取得された前記反射光に基づいて、前記光測定部の１回転分に対応する前記測定対象の断層画像を生成する断層画像生成手段と、
前記断層画像生成手段で生成された１または複数の断層画像に基づいて前記マーキング部分の位置を検出するマーキング位置検出手段と、
前記マーキング位置検出手段によって検出された前記マーキング部分の位置に基づいて前記断層画像を補正する補正手段とを有する光断層画像取得装置を提供する。

ここで、前記補正手段は、検出された各マーキング位置間の領域毎に、その断層画像を拡大または縮小して前記断層画像を補正するのが好ましい。
また、前記補正手段は、前記拡大または縮小の補正係数の絶対値が所定値以上のときにのみ、前記断層画像を補正するのが好ましい。
また、前記補正手段は、前記拡大または縮小の補正係数の絶対値が１．０４以上のときにのみ、前記断層画像を補正するのが好ましい。

また、前記マーキング部分は、前記シースの内表面または外表面の粗さを変えることにより散乱特性を変えた部分であるのが好ましい。
また、前記マーキング部分は、前記シースに前記測定光および前記反射光の透過特性が異なる部材を埋め込んだ部分であるのが好ましい。
また、前記マーキング部分は、前記シースの肉厚を異ならせた部分であるのが好ましい。

また、本発明は、回転しながら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光測定部を内包し、前記測定光および前記反射光が透過する部分に、その円周を複数に分割する位置に配置されたマーキング部分を有する円筒状のシースを備えた光走査プローブを用いて、前記測定光に対する測定対象からの前記反射光を取得し、
取得した前記反射光に基づいて前記光測定部の１回転分に対応する前記測定対象の断層画像を生成し、
生成された１または複数の断層画像に基づいて前記マーキング部分の位置を検出し、
検出された前記マーキング部分の位置に基づいて前記断層画像を補正する断層画像取得方法を提供する。

ここで、前記断層画像の補正は、検出された前記マーキング位置間の領域毎に、その断層画像を拡大または縮小して行うのが好ましい。
また、前記断層画像の補正は、前記拡大または縮小の補正係数の絶対値が所定値以上のときのみに行うのが好ましい。
また、前記断層画像の補正は、前記拡大または縮小の補正係数の絶対値が１．０４以上のときのみに行うのが好ましい。

本発明によれば、プローブのシース円周上に、複数に分割した分割位置をマーキングしておき、そのプローブを用いて読み取った画像情報から、マーキング位置を検出して、そのマーキング間隔を算出し、理想間隔からのズレを算出して、そのマーキング間の領域の画像について拡大縮小を行うことにより、画像全体の補正を行うので、光走査プローブにおいてレンズ等の回転変動が発生した場合でも、回転変動がなかったときの画像に相当する良好な画像を得ることができる。

また、本発明によれば、上記のようなプローブの構成とすることにより、そのプローブを用いて得られた画像において、回転変動があった部分を表示することができ、適切な測定または診断が可能な画像を表示することができる。

本発明に係る光断層画像取得装置および方法を、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。

なお、以下では、本発明を、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ＳＳ−ＯＣＴ（Swept Source OCT）装置に適用した例について説明するが、本発明は、ＳＤ−ＯＣＴ（Spectral Domain OCT）装置や、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）装置等、他の方式のＯＣＴ装置に適用することもできる。

図１は、本発明の光断層画像取得装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。図１に示す光断層画像取得装置１０は、光源ユニット１２と、光の分岐／合波部１４と、光走査プローブ１６と、光走査プローブ１６の回転駆動部１７と、光路長調整部１８と、干渉光検出部２０と、画像処理部２２と、画像出力部２４とを有している。光断層画像取得装置１０の光走査プローブ１６以外の部分は、１または複数の処理装置に搭載されており、その装置（装置本体）に光走査プローブ１６が着脱可能に接続される。

また、光断層画像取得装置１０は、図１に示すもの以外にも、装置全体を制御する制御部や、光断層画像取得装置１０における各種の設定およびその変更を行うための指示入力手段である操作部を備えている。

光源ユニット１２には、波長掃引光源が用いられる。

分岐／合波部１４は、光源ユニット１２から発せられた光を測定光と参照光に分岐する。測定光は光走査プローブ１６へ送られ、参照光は光路長調整部１８へ送られる。また、分岐／合波部１４は、光走査プローブ１６から送られてきた測定光に対する測定対象Ｓからの反射光と、光路長調整部１８で光路長が調整されて送られてきた参照光とを合波して干渉光を生成する。

光走査プローブ１６は、その先端部分から測定対象Ｓに向けて測定光を回転走査し、測定光に対する測定対象Ｓからの反射光を受け取って、分岐／合波部１４へ送る。図２は、光走査プローブ１６の構成を示す部分断面図である。図２において、紙面右側が被検体に挿入される先端側であり、紙面左側が装置本体に接続される基端側である。

光走査プローブ１６は、円筒状のシース２６と、シース２６の先端を塞ぐキャップ２８と、シース２６の先端部に配置された光測定部である半球レンズ３０と、先端が半球レンズ３０に接続された光ファイバ３２と、半球レンズ３０および光ファイバ３２の接続部近傍を保持するフェルール３４，３６と、フェルール３４，３６を固定的に保持するスリーブ３８と、先端部がスリーブ３８に固定されたフレキシブルシャフト４０とを備えている。

シース２６は、可撓性を有しており、少なくともその先端部の測定光および反射光が通過する領域Ｗは、光を透過する材料で形成されている。光走査プローブ１６は、シース２６の内部で半球レンズ３０を回転させて、測定対象Ｓを回転走査するものなので、シース２６の光通過領域Ｗは、光走査プローブ１６の軸方向の半球レンズ３０の位置において、その全周に、円筒状に設けられている。

半球レンズ３０は、半球レンズと軸状の支持部材とを一体的に構成したものである。半球レンズ３０の軸状部分の後端に、光ファイバ３２の先端が接触した状態で保持されることで、半球レンズ３０と光ファイバ３２とが光学的に接続されている。半球レンズ３０は、光ファイバ３２によって伝達された測定光を、略４５度の斜面で反射させ、湾曲面で集光させて、半球レンズ３０の回転軸に略直交する方向にある測定対象Ｓに向けて照射する。図２の状態では、左側から入った測定光が、半球レンズ３０で反射され集光されて下方へ照射される。また、半球レンズ３０は、測定対象Ｓからの反射光を集光し、光ファイバ３２へ入射させる。

光ファイバ３２は、シース２６の内部に挿通され、シース２６に対して回転自在な状態で支持されている。光ファイバ３２の基端は、光走査プローブ１６と分岐／合波部１４とをつなぐ他の光ファイバに、光ロータリージョイント（図示せず）によって接続されている。一方、光ファイバ３２の先端は、半球レンズ３０に接続されている。光ファイバ３２は、分岐／合波部１４からの測定光を半球レンズ３０まで導波するとともに、半球レンズ３０で取得された、測定光に対する測定対象Ｓからの反射光を、分岐／合波部１４へ向けて導波する。

フレキシブルシャフト４０は、外面がシース２６の内面に対して摺動可能な状態でシース２６に挿通されており、シース２６に対して回転自在とされている。フレキシブルシャフト４０は、シース２６の基端部まで延在し、中空の部分に光ファイバ３２を収容している。フレキシブルシャフト４０の基端部は、回転駆動部１７に接続されており、回転駆動部１７によって回転駆動される。

フレキシブルシャフト４０が回転することで、フレキシブルシャフト４０の先端に保持された半球レンズ３０が光走査プローブ１６の軸を回転軸として回転し、半球レンズ３０に接続された光ファイバ３２も共に回転する。それにより、半球レンズ３０から発された測定光が、光走査プローブ１６の先端の光通過領域Ｗから周方向に回転しながら出射され、測定対象Ｓが回転走査される。

このような光走査プローブ１６において、シース２６は、測定光および反射光が透過する領域Ｗの、その円周を複数Ｎに分割する位置に、測定光および反射光の透過特性が異なる部分を設けることにより、マーキングがされている。

図３に、光通過領域Ｗにおける、シース２６の横断面図を示す。シース２６は、光通過領域Ｗの内面において、その円周を４等分する４箇所に、散乱特性の異なるマーキング部分２６ａを有している。マーキング部分２６ａは、シース２６の内表面の粗さを大きくすることにより、シース２６の内面の他の部分と散乱特性が異なるようにした部分である。マーキング部分２６ａの表面粗さ、すなわち散乱特性の変化量は、このシース２６を用いた測定によって、後述する画像処理部２２において得られる断層画像において、マーキング部分２６ａが識別可能なように設定される。

マーキング部分２６ａは、シース２６の軸方向に平行に、光通過領域Ｗの全域にわたって設けられる。マーキング部分２６ａは、シース２６の内表面に設けることには限定されず、シース２６の外表面の表面粗さを大きくすることにより設けてもよい。また、マーキング部分２６ａは、シース２６の内面、外面または内部に、散乱特性の異なる物質を埋め込んで形成してもよい。

あるいは、図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、キャップ２８のシース２６との嵌合部分に、シース２６の光通過領域Ｗとは異なる散乱特性を有する物質からなる棒状部材２８ａを取り付けて、または、棒状部材２８ａをキャップ２８の一部として一体的に形成して、キャップ２８をシース２６に嵌めることにより、光通過領域Ｗに棒状部材２８ａを延在させて、マーキング部分２６ｂとすることもできる。図４において、（Ａ）は光通過領域Ｗにおけるシース２６の横断面図、（Ｂ）は、光走査プローブ１６の先端部分の縦断面図である。

また、シース２６の内面、外面または内部に、光透過特性の異なる物質、例えば金属を埋め込んで、マーキング部分２６ａとしてもよいし、光透過特性の異なる物質（例えば金属）を図４の方法によりシース２６内面に配置して、マーキング部分２６ｂとしてもよい。

さらに異なる例として、図５に示すように、分割位置においてシース２６の厚みを変えて、マーキング部分２６ｃとしてもよい。マーキング部分２６ｃは、図５のように、シース２６の外面側に他の部分よりも厚くして凸状に設けてもよいし、内面側に凸状に設けてもよい。また、マーキング部分を、シース２６の他の部分よりも薄くして、内面側または外面側に凹状に設けてもよい。

シース２６の周方向を分割する位置にマーキングする手段は、上記には限定されず、後述する画像処理部２２で処理する干渉信号において分離可能であれば、どのような手段であってもよい。

なお、ここでは、シース２６の円周の分割数Ｎを４とした場合、すなわち、マーキング部分２６ａ〜２６ｃを、シース２６の円筒壁を周方向に４等分する４箇所に設けた例について説明しているが、分割数Ｎ、すなわちマーキング部分の数は、２箇所以上いくつであってもよい。

また、マーキング部分は、完全に測定光および反射光を遮ると、後述する画像処理部２２で得られる断層画像において、その部分の画像が完全に欠落してしまうので、散乱特性を変えること等により、光の少なくとも一部を透過させる形態とするのが好ましい。

図１において、回転駆動部１７は、フレキシブルシャフト４０の基端部を回転駆動する。また、回転駆動部１７は、フレキシブルシャフト４０の基端部の回転量を検出するエンコーダを備えており、そのエンコーダからの出力信号に基づいて、フレキシブルシャフト４０の基準位置からの回転角度を検出し、位置検出信号として、画像処理部２２へ送る。

光路長調整部１８は、参照光の光路長を調整することで、測定光によって測定する測定対象の深度の基準位置（ゼロパス位置）を設定する。本実施形態では、光走査プローブ１６のシース２６の内面にゼロパス位置が設定され、シース２６の内面から参照光の出射方向（シース２６の半径方向）の所定の範囲について、断層画像が取得される。

分岐／合波部１４で分岐された参照光は、光路長調整部１８を経由して、再び分岐／合波部１４へ送られ、分岐／合波部１４において、光走査プローブ１６から送られてきた反射光と合波されて、干渉光が生成される。生成された干渉光は、干渉光検出部２０へ送られる。

干渉光検出部２０は、分岐／合波部１４から送られた干渉光を干渉信号として検出し、検出した干渉信号を画像処理部２２へ送る。

画像処理部２２は、干渉光検出部２０で検出された干渉信号を処理して光断層画像の画像データを生成する。図６に、処理部２２の概略構成を示す。図６に示すように、処理部２２は、干渉信号取得手段４２と、Ａ／Ｄ変換手段４４と、断層情報生成手段４６と、断層画像生成手段４８と、画像補正手段５０と、マーキング位置検出手段５２とを有している。

干渉信号取得手段４２は、干渉光検出部２０で検出された干渉信号を取得する。また、干渉信号取得手段４２は、回転駆動部１７からの位置検出信号を取得して、その位置検出信号に基づいて、フレキシブルシャフト４０の先端に保持された半球レンズ３０の位置（角度）を推定し、推定した半球レンズ３０の位置情報に基づいて、測定光の照射位置、すなわち測定位置を算出する。そして、取得した干渉信号と、算出した測定位置の情報とを対応付ける。ここで、干渉信号取得手段４２は、半球レンズ３０の回転がフレキシブルシャフト４０の基端部の回転に一致しているものとして、半球レンズ３０の位置（角度）を推定する。

このように、干渉信号取得手段４２では、半球レンズ３０の回転がフレキシブルシャフト４０の基端部の回転に一致しているものとして、回転駆動部１７からの位置検出信号から半球レンズ３０の位置を推定している。しかし、実際には、光走査プローブ１６が挿入された内視鏡の挿入部が屈曲または湾曲していること等により、フレキシブルシャフト４０にトルク変動が発生し、フレキシブルシャフト４０の先端と基端で、回転にずれが生じることがある。その場合、干渉信号取得手段４２で算出された測定位置は、実際の測定位置と一致せず、後述する断層画像生成手段４８で生成される断層画像が、歪を持ったものとなってしまい、正しい画像を得ることができない。そこで、光断層画像取得装置１０では、後述するように、画像補正手段５０において、断層画像の歪を補正する。

Ａ／Ｄ変換手段４４は、干渉信号取得手段４２において測定位置の情報と対応付けられた、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４６へ送られる。

断層情報生成手段４６は、Ａ／Ｄ変換手段４４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、周波数成分と強度との関係の情報を取得し、取得した情報に所定の処理を施すことで、各測定位置における、測定対象Ｓの深さ方向の断層画像情報を生成する。

断層画像生成手段４８は、断層画像生成手段４６により生成された半球レンズ３０の１回転分に対応する領域の断層画像情報に対し、対数変換、ラジアル変換を施し、測定位置の順（ライン番号順）に配置し、半球レンズ３０の回転中心を中心とした円形の断層画像とする。

マーキング位置検出手段５２は、断層画像生成手段４８で生成された断層画像から、シース２６のマーキング部分２６ａの位置を検出する。

画像補正手段５０は、マーキング位置検出手段５２による検出結果に基づいて、断層画像を補正する。画像補正手段５０は、さらに、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５０は、画質補正が施された断層画像を表示部２４に送信する。

図７に、散乱特性の異なるマーキング部分２６ａによってマーキングされたシース２６（図３参照）を用いて取得される断層画像を、模式的に示す。図７は、半球レンズ３０に回転変動が実質的に生じなかった場合に取得される画像である。なお、図７には、測定対象Ｓの像は表示していない。

同図に示すように、断層画像１００Ａには、中央部にシース２６の断面１０２が表示される。また、シース２６のマーキング部分２６ａに対応する部分１０２ａが、シース２６の他の部分とは異なる濃度で表示され、その位置が識別可能となっている。マーキング部分２６ａを通過する測定光および反射光が、マーキング部分２６ａによって、他の部分とは異なる散乱特性で散乱されることにより、断層画像１００Ａでは、マーキング部分２６ａに対応する部分１０２ａは、他の部分とコントラストが異なる画像となる。

マーキング位置検出手段５２は、このように、半球レンズ３０の回転方向、すなわち取得される断層画像の周方向に不連続にコントラストが変化していると見なせる部分を、断層画像生成手段４８において生成された断層画像のデータから検出することにより、シース２６のマーキング部分２６ａに対応する部分１０２ａの位置をマーキング位置として検出することができる。具体的には、例えば、測定位置の順に並べられた断層画像情報のうち、値が所定のレベルを超えて大きく変化する測定位置を、マーキング位置として検出（判定）すればよい。

なお、光透過特性の異なるマーキング部分２６ａを持つシース２６を用いた場合にも、図７の例と同様に、断層画像１００において、マーキング部分２６ａとその外側の部分が、同じ円周上の他の部分とは異なる濃度となり、マーキング部分２６ａの位置が識別可能となる。特に、マーキング部分２６ａを金属とした場合には、例えば、マーキング部分２６ａに対応する部分１０２ａが非常に濃く表示され、周方向の他のシース断面１０２の画像とコントラストが明確に異なる画像となる。

図４に示す方法によりマーキング部分２６ｂを形成したシース２６を用いた場合も、マーキング部分２６ｂに対応する部分１０２ａがシース断面１０２の内周側に表れるものの、マーキング部分２６ｂに対応する部分１０２ａが、シース周方向の画像においてコントラストが異なる画像表示となり、マーキング位置が識別可能となる点は、上記と同様である。

また、シース２６の肉厚を異ならせたマーキング部分２６ｃを持つシース２６を用いた場合は、図８に示すように、断層画像１０６において、マーキング部分２６ｃの肉厚が異なるシース断面１０２が表示され、マーキング部分２６ｃに対応する部分１０２ｃの位置が識別可能となる。

マーキング位置検出手段５２によるマーキング部分２６ａの検出（判定）は、断層画像生成手段４８で生成された１つ（１フレーム）の画像から行ってもよいし、Ｓ／Ｎ（ＳＮ比）の観点より、数フレームの平均画像から判断してもよい。

また、マーキング位置検出手段５２におけるマーキング部分２６ａの検出は、手動で入力された指示情報に基づいて行ってもよい。例えば、断層画像生成手段４８で生成された断層画像１００を画像出力部２４のモニタに表示し、オペレータが、モニタに出力された画像を見て、操作部から、モニタ上のマーキング部分２６ａを表示している部分を指定できるようにする。操作部からの指示入力情報は、画像処理部２２のマーキング位置検出手段５２に入力され、マーキング位置検出手段５２が、その指示入力情報に基づいてマーキング位置を検出する。

図９は、断層画像生成手段４８によって生成された断層画像１０６に、マーキング位置検出手段５２によって検出されたマーキング位置Ｐ１〜Ｐ４を重ね合わせた図の一例である。図９において、マーキング位置Ｐ１〜Ｐ４は、マーキング部分に対応する部分１０２ａ（図７参照）と、断層画像１０６の中心とを結んだ線で示されている。断層画像１０６の中心は、半球レンズ３０の回転中心に一致し、シース２６の中心にほぼ一致する。

断層画像１０６は、マーキング位置Ｐ１〜Ｐ４によって、４つの領域Ａ〜Ｄに区分されている。シース２６のマーキング部分２６ａが等間隔に配置されていたのに対し、断層画像１０６のマーキング位置Ｐ１〜Ｐ４の間隔が異なっており、この断層画像１０６の取得時に半球レンズ３０に回転変動があったものと判断できる。

すなわち、例えば、内視鏡の挿入部が被検体内で屈曲していることにより、内視鏡内に挿通された光走査プローブ１６も屈曲状態となった場合、その屈曲状態やフレキシブルシャフト４０の剛性等により、回転駆動部１７によって回転駆動されるフレキシブルシャフト４０にトルク変動が発生し、先端部において回転変動を生じる場合がある。このような回転変動があった場合、フレキシブルシャフト４０の先端に保持される半球レンズ３０にも回転変動が生じる。それにより、断層画像生成手段４８において生成される断層画像が、図９の断層画像１０６のように、歪を持ったものとなり、正しい画像を得ることができない。

そのため、画像補正手段５０は、マーキング位置検出手段５２によって検出されたマーキング位置の情報に基づいて、断層画像を、回転変動が無かったときの画像に相当する画像となるように補正する。

画像補正手段５０は、図９の矢印で示す方向に、断層画像１０６のデータを解析していって、マーキング位置Ｐ１〜Ｐ４を検出し、各マーキング間の位置検出結果に基づいて、各領域Ａ〜Ｄにおける角度変動誤差（回転変動誤差）を算出する。例えば、マーキング位置Ｐ１〜Ｐ４に基づいて、各領域Ａ〜Ｄの扇形の中心角を算出し、シース２６におけるマーキング部分２６ａの配置間の角度と比較することで、角度変動誤差を算出できる。画像補正手段５０は、この算出結果より、各領域Ａ〜Ｄに対する拡大縮小の補正係数を算出し、領域毎に画像を補正する。

この例において、測定に用いたシース２６は、図３に示したように、マーキング部分２６ａが、シース２６の断面を４等分に分割する位置に配置されているので、半球レンズ３０の回転走査が等速であれば、領域Ａ〜Ｄの中心角はいずれも９０度となる。したがって、画像補正手段５０は、領域Ａ〜Ｄの中心角が９０度となるように補正する。図９の断層画像１０６では、領域Ａについては、円周方向に１．２倍に拡大し、領域Ｂについては０．７５倍に縮小し、領域Ｃについては１．０２倍にわずかに拡大し、領域Ｄについては１．０３倍にわずかに拡大する。

これにより、図１０に示すように、マーキング位置Ｐ１は補正位置Ｎ１へ移動し、Ｐ２はＮ２へ、Ｐ３はＮ３へ、Ｐ４はＮ４へ、それぞれ移動する。補正後の断層画像１０６’は、各領域Ａ〜Ｄがほぼ均等となり、各マーキング位置Ｐ１〜Ｐ４が、シース２６のマーキング部分２６ａの位置に対応する位置となり、半球レンズ３０が等速回転した場合の画像に相当する断層画像が得られる。

なお、各領域Ａ〜Ｄの補正について、拡大または縮小の補正係数が所定値よりも小さい場合には、半球レンズ３０の回転変動による画像の歪みを許容することとし、断層画像情報の補正をしないようにしてもよい。それにより、画像補正手段５０における演算処理の負荷を軽減することができ、処理時間を短縮することができる。

例えば、画像補正手段５０において、補正係数の絶対値が１．０４未満の場合は補正せず、１．０４以上の場合にのみ補正するとした場合、図９および図１０の例では、補正係数が１．０２である領域Ｃと、１．０３である領域Ｄについては補正しない。

補正しない範囲は、例えば、通常の光走査プローブの回転走査における、回転変動とは言えない程度の回転誤差に基づいて、その程度の誤差は補正しないように設定すればよい。

回転変動による画像の歪みについて、補正しない範囲を設定した場合、補正後の画像が３６０度の円に対して余ったり、あるいは不足したりする場合が生じる。その場合、余った分については、測定対象Ｓが移っていない部分を削除し、不足した場合は、不足分をそのまま画像無しの状態で表示すればよい。

また、画像補正手段５０におけるマーキング位置検出手段５２の検出結果に基づく断層画像の補正は、全領域について行ってもよいし、ある限られた領域のみ補正することでも構わない。

以上のようにして補正された断層画像の画像データは、図１の画像出力部２４に出力される。画像出力部２４は、画像処理部２２の画像補正手段５０から送信された断層画像データに基づいて、断層画像を可視的に、すなわち、モニタへの表示や記録媒体への記録等により出力する。

このように、光断層画像取得装置１０では、光走査プローブ１６によって取得したスキャン画像（断層画像）から、回転変動を検出することにより、光走査プローブ１６の内部構成や、回転駆動系の構成を変えることなく、画像を補正して本来取得されるべき画像を表示する事が可能となる。

上記の例では、取得された断層画像において、半球レンズ３０の回転変動誤差を補正して、補正後の画像を出力することとしたが、マーキングされたシース２６を用いることで、取得された断層画像には、マーキング位置が表示されるので、補正しない断層画像によっても、半球レンズ３０の回転変動が視覚的に分かるように、断層画像を表示することができる。

例えば、図９の断層画像１０６の場合には、領域Ａでは、回転速度が上がったため画像が詰まって表示されており、領域Ｂでは、回転速度が下がったため画像が間延びして表示されている。領域Ｃおよび領域Ｄは、多少の回転変動があるが、ほぼ正規の速度での回転により測定が行われている領域であることが分かる。このように、マーキング位置Ｐ１〜Ｐ４が示す情報を考慮して断層画像１０６を読み取ることで、適切な測定または診断をすることができる。

また、上記の例では、断層画像生成手段４８において断層画像を構築した後、その断層画像についてマーキング位置検出手段５２による検出を行って、画像補正手段５０で補正することとしたが、断層画像生成手段４８における断層画像の生成過程またはその前に、断層情報生成手段４６から出力された断層画像情報に基づいて、マーキング位置検出手段５２による検出を行って、その結果に基づいて断層画像情報を補正してもよい。

また、上記では、好ましい形態として、シース２６のマーキング部分２６ａを、シース２６の円周断面を等分する位置に設けることとしたが、マーキング部分２６ａは、等分に設けることには限定されない。マーキング部分を、シース２６の円周を不等分に分割する位置に設ける場合には、各マーキング部分の間の角度のパターン（すなわち、マーキング部分の配置パターン）を画像処理部２２に記憶しておき、画像処理部２２の画像補正手段５０で、記憶しておいたパターンと測定されたマーキング位置による各領域の角度パターンとを比較して、半球レンズ３０の回転変動誤差を算出し、断層画像を補正すればよい。

以上、本発明の光断層画像取得装置および方法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。

本発明の光断層画像取得装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。 光走査プローブの構成を示す部分断面図である。 マーキング部分の一構成例を示すシースの横断面図である。 マーキング部分の他の構成例を示す図であり、（Ａ）はシースの横断面図、（Ｂ）は縦断面図である。 マーキング部分の他の構成例を示すシースの横断面図である。 画像処理部の概略構成を示すブロック図である。 断層画像の一例を示す模式図である。 断層画像の他の例を示す模式図である。 断層画像の領域区分を説明する模式図である。 断層画像の領域区分の補正を説明する模式図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、光断層画像取得装置によって取得される断層画像の一例を示す模式図である。

符号の説明

１０ 光断層画像取得装置
１２ 光源ユニット
１４ 分岐／合波部
１６ 光走査プローブ
１８ 光路長調整部
２０ 干渉光検出部
２２ 画像処理部
２４ 画像出力部
２６ シース
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ マーキング部分
２８ キャップ
３０ 半球レンズ
３２ 光ファイバ
３４、３６ フェルール
３８ スリーブ
４０ フレキシブルシャフト
４２ 干渉信号取得手段
４４ Ａ／Ｄ変換手段
４６ 断層情報生成手段
４８ 断層画像生成手段
５０ 画像補正手段
５２ マーキング位置抽出手段
１００Ａ、１００Ｂ、１０６ １０６’ 断層画像
１０２ シース断面
１０２ａ、１０２ｃ マーキング部分に対応する部分

Claims (11)

1. 光源と、
   前記光源からの光を測定光として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光測定部を内包する円筒状のシースを備え、さらに、このシースの前記測定光および前記反射光が透過する光透過領域に、前記シースの軸方向に平行に前記光透過領域の全域に渡って設けられる、前記シースの円周を複数に分割する位置に配置された複数のマーキング部分を有する、光走査プローブと、
   前記光走査プローブの前記光測定部を前記光走査プローブの軸について回転させる回転駆動部と、
   前記光走査プローブにおいて取得された前記反射光に基づいて、前記光測定部の１回転分に対応する前記測定対象の断層画像を生成する断層画像生成手段と、
   前記断層画像生成手段で生成された１または複数の断層画像に基づいて、前記光測定部の回転方向の前記マーキング部分の位置の間隔を検出するマーキング位置検出手段と、
   前記マーキング位置検出手段によって検出された前記マーキング部分の位置の間隔に基づいて前記断層画像を補正する補正手段とを有する光断層画像取得装置。
2. 前記補正手段は、検出された各マーキング位置間の領域毎に、その断層画像を拡大または縮小して前記断層画像を補正する請求項１に記載の光断層画像取得装置。
3. 前記補正手段は、前記拡大または縮小の補正係数の絶対値が所定値以上のときにのみ、前記断層画像を補正する請求項２に記載の光断層画像取得装置。
4. 前記補正手段は、前記拡大または縮小の補正係数の絶対値が１．０４以上のときにのみ、前記断層画像を補正する請求項３に記載の光断層画像取得装置。
5. 前記マーキング部分は、前記シースの内表面または外表面の粗さを変えることにより散乱特性を変えた部分である請求項１〜４のいずれかに記載の光断層画像取得装置。
6. 前記マーキング部分は、前記シースに前記測定光および前記反射光の透過特性が異なる部材を埋め込んだ部分である請求項１〜４のいずれかに記載の光断層画像取得装置。
7. 前記マーキング部分は、前記シースの肉厚を異ならせた部分である請求項１〜４のいずれかに記載の光断層画像取得装置。
8. 回転しながら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光測定部を内包する円筒状のシースを備え、さらに、このシースの前記測定光および前記反射光が透過する光透過領域に、前記シースの軸方向に平行に前記光透過領域の全域に渡って設けられる、前記シースの円周を複数に分割する位置に配置された複数のマーキング部分を有する、光走査プローブを用いて、前記測定光に対する測定対象からの前記反射光を取得し、
   取得した前記反射光に基づいて前記光測定部の１回転分に対応する前記測定対象の断層画像を生成し、
   生成された１または複数の断層画像に基づいて、前記光測定部の回転方向における前記マーキング部分の位置の間隔を検出し、
   検出された前記マーキング部分の位置の間隔に基づいて前記断層画像を補正する断層画像取得方法。
9. 前記断層画像の補正は、検出された前記マーキング位置間の領域毎に、その断層画像を拡大または縮小して行う請求項８に記載の断層画像取得方法。
10. 前記断層画像の補正は、前記拡大または縮小の補正係数の絶対値が所定値以上のときのみに行う請求項９に記載の断層画像取得方法。
11. 前記断層画像の補正は、前記拡大または縮小の補正係数の絶対値が１．０４以上のときのみに行う請求項１０に記載の断層画像取得方法。

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