光断層画像化装置及び光断層画像化方法
【課題】断層画像と表面画像をリアルタイムに同時に描出可能にする。
【解決手段】ＯＣＴプロセッサ４００の信号処理装置２２は、干渉信号に基づいて測定対象の断層データを生成する断層データ生成部４４０と、前記断層データ生成部４４０と並列的に処理を行い、干渉信号に基づいて測定対象の表面データを生成する表面データ生成部４１０と、前記断層データ生成部４４０で生成された断層データに基づく断層画像を構築する断層画像構築部４４６と、前記表面データ生成部４１０で生成された表面データに基づく表面画像を構築する表面画像構築部４２０と、断層画像と表面画像とから表示画像を生成する表示画像生成部４４８と、を備える。
【解決手段】ＯＣＴプロセッサ４００の信号処理装置２２は、干渉信号に基づいて測定対象の断層データを生成する断層データ生成部４４０と、前記断層データ生成部４４０と並列的に処理を行い、干渉信号に基づいて測定対象の表面データを生成する表面データ生成部４１０と、前記断層データ生成部４４０で生成された断層データに基づく断層画像を構築する断層画像構築部４４６と、前記表面データ生成部４１０で生成された表面データに基づく表面画像を構築する表面画像構築部４２０と、断層画像と表面画像とから表示画像を生成する表示画像生成部４４８と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光断層画像化装置及び光断層画像化方法に係り、特に、断層画像と表面画像をリアルタイムに同時に描出可能な光断層画像化装置及び光断層画像化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、癌の診断等の目的で生体の詳細な断層像を取得することが求められている。その方法として、従来から低干渉性光源から出力される光を走査して被検体に対する断層像を得る「Ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ」が提案されている。
【０００３】
また、近年は「Ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ」の欠点である最適な信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得られない、撮像フレームレートが低い、浸透深度（観察深度）が乏しいという問題を解決した改良型のＯＣＴである周波数ドメインＯＣＴ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）が利用さている。
【０００４】
周波数ドメインＯＣＴ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）計測を行う装置構成で代表的なものとしては、ＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）装置とＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ）の２種類が挙げられる。
【０００５】
ＳＤ−ＯＣＴ装置は、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｏｄｅ）やＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光源、白色光といった広帯域の低コヒーレント光を光源に用い、マイケルソン型干渉計等を用いて、広帯域の低コヒーレント光を測定光と参照光とに分割した後、測定光を測定対象に照射させ、そのとき戻ってきた反射光と参照光とを干渉させ、この干渉光をスペクトロメータを用いて各周波数成分に分解し、フォトダイオード等の素子がアレイ状に配列されたディテクタアレイを用いて各周波数成分毎の干渉光強度を測定し、これにより得られたスペクトル干渉強度信号を計算機でフーリエ変換することにより、断層画像を構成するようにしたものである。
【０００６】
一方、ＳＳ−ＯＣＴ装置は、光周波数を時間的に掃引させるレーザを光源に用い、反射光と参照光とを各波長において干渉させ、光周波数の時間変化に対応した信号の時間波形を測定し、これにより得られたスペクトル干渉強度信号を計算機でフーリエ変換することにより断層画像を構成するようにしたものである。
【０００７】
ところで、内視鏡下での癌の診断においては、近年内視鏡で観察した病変の表面状態から癌の進行度合いを判別する手法が一般化している。
【０００８】
そのため、ＯＣＴ装置（光断層画像化装置）においても、従来の断層画像だけでなく、病変の表面状態も同時に観察することができれば、非常に有効である。このような要望から、すべての断層画像を取得した後、３次元ボリュームデータから表面に水平な方向の断層像を生成し、癌の診断に利用する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−６８８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示される技術では、すべての断層画像を取得した後、３次元ボリュームデータから表面に水平な方向の断層像を再構成して表示しているため、リアルタイムに表面状態を観察できないという問題がある。また、すべての断層画像を取得してからでないと、再構成画像を構築できないという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、断層画像と表面画像をリアルタイムに同時に描出することが可能な光断層画像化装置及び光断層画像化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、波長掃引光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号をフーリエ変換することで前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化装置であって、前記干渉信号に基づいて前記測定対象の断層データを生成する断層データ生成手段と、前記断層データ生成手段と並列的に処理を行い、前記干渉信号に基づいて前記測定対象の表面データを生成する表面データ生成手段と、前記断層データ生成手段で生成された断層データに基づく断層画像を構築する断層画像構築手段と、前記表面データ生成手段で生成された表面データに基づく表面画像を構築する表面画像構築手段と、前記断層画像と前記表面画像とから表示画像を生成する表示画像生成手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、断層データの生成と表面データの生成が並列的に行われるので、断層画像と表面画像をリアルタイムに同時に描出することが可能となる。これにより、術者は、病変部の断層画像だけでなく、表面画像も同時に観察することが可能となり、治療方法の選択が容易になる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記表面データ生成手段は、前記干渉信号の振幅値を絶対値化した絶対値データを出力する絶対値化手段と、前記絶対値データを時間方向に全積分する干渉波形データ積分手段と、を備えて構成されることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、前記表面データ生成手段は、前記干渉波形データ積分手段により全積分されたデータを対数変換する対数変換手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明であって、前記表面データ生成手段は、前記干渉信号から低周波成分を除去するハイパスフィルタをさらに備え、前記ハイパスフィルタで低周波成分が除去された干渉信号を前記絶対値化手段に入力することを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発明であって、前記干渉信号をフレーム単位で間引き処理を行うフレーム間引き手段を備え、前記フレーム間引き手段で間引き処理された干渉信号を前記断層データ生成手段に入力することを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記表面データ生成手段は、前記干渉信号をフーリエ変換してフーリエ変換データを出力するフーリエ変換手段と、前記フーリエ変換データを周波数軸方向に全積分するフーリエ変換データ積分手段と、を備えて構成されることを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明であって、前記表面データ生成手段は、前記フーリエ変換データ積分手段により全積分されたデータを対数変換する対数変換手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の発明であって、前記表面データ生成手段は、前記フーリエ変換データから低周波成分を除去するハイパスフィルタをさらに備え、前記ハイパスフィルタで低周波成分が除去されたフーリエ変換データを前記フーリエ変換データ積分手段に入力することを特徴とする。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の発明であって、前記表示画像生成手段は、前記断層画像と前記表面画像を並べた画像を生成することを特徴とする。
【００２２】
また、前記目的を達成するために、請求項１０に記載の発明は、波長掃引光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号をフーリエ変換することで前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化方法であって、前記干渉信号に基づいて前記測定対象の断層データを生成する断層データ生成ステップと、前記断層データ生成ステップと並列的に処理を行い、前記干渉信号に基づいて前記測定対象の表面データを生成する表面データ生成ステップと、前記断層データ生成ステップで生成された断層データに基づく断層画像を構築する断層画像構築ステップと、前記表面データ生成ステップで生成された表面データに基づく表面画像を構築する表面画像構築ステップと、前記断層画像と前記表面画像とから表示画像を生成する表示画像生成ステップと、を備えたことを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、断層データの生成と表面データの生成が並列的に行われるので、断層画像と表面画像をリアルタイムに同時に描出することが可能となる。これにより、術者は、病変部の断層画像だけでなく、表面画像も同時に観察することが可能となり、治療方法の選択が容易になる。
【００２４】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明であって、前記表面データ生成ステップは、前記干渉信号の振幅値を絶対値化した絶対値データを出力する絶対値化ステップと、前記絶対値データを時間方向に全積分する干渉波形データ積分ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２５】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の発明であって、前記表面データ生成ステップは、前記干渉波形データ積分ステップにより全積分されたデータを対数変換する対数変換ステップをさらに含むことを特徴とする。
【００２６】
請求項１３に記載の発明は、請求項１１又は１２に記載の発明であって、前記表面データ生成ステップは、ハイパスフィルタにより前記干渉信号から低周波成分を除去するステップを含み、該ステップにより低周波成分が除去された干渉信号は前記絶対値化ステップに入力されることを特徴とする。
【００２７】
請求項１４に記載の発明は、請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の発明であって、前記干渉信号をフレーム単位で間引き処理を行うフレーム間引きステップを含み、前記フレーム間引きステップで間引き処理された干渉信号は前記断層データ生成ステップに入力されることを特徴とする。
【００２８】
請求項１５に記載の発明は、請求項１０に記載の発明であって、前記表面データ生成ステップは、前記干渉信号をフーリエ変換してフーリエ変換データを出力するフーリエ変換ステップと、前記フーリエ変換データを周波数軸方向に全積分するフーリエ変換データ積分ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２９】
請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の発明であって、前記表面データ生成ステップは、前記フーリエ変換データ積分ステップにより全積分されたデータを対数変換する対数変換ステップをさらに含むことを特徴とする。
【００３０】
請求項１７に記載の発明は、請求項１５又は１６に記載の発明であって、前記表面データ生成ステップは、ハイパスフィルタにより前記フーリエ変換データから低周波成分を除去するステップを含み、該ステップにより低周波成分が除去されたフーリエ変換データは前記フーリエ変換データ積分ステップに入力されることを特徴とする。
【００３１】
請求項１８に記載の発明は、請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載の発明であって、前記表示画像生成ステップは、前記断層画像と前記表面画像を並べた画像を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、断層データの生成と表面データの生成が並列的に行われるので、断層画像と表面画像をリアルタイムに同時に描出することが可能となる。これにより、術者は、病変部の断層画像だけでなく、表面画像も同時に観察することが可能となり、治療方法の選択が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１の実施形態に係る光断層画像化装置を用いた画像診断装置を示す外観図
【図２】図１のＯＣＴプロセッサの内部構成を示すブロック図
【図３】図２のＯＣＴプローブの断面図
【図４】図２の測定対象Ｓに対して光走査がラジアル走査の場合の断層画像のスキャン面を示す図
【図５】図４の断層画像により構築される３次元ボリュームデータを示す図
【図６】図１の内視鏡の鉗子口から導出されたＯＣＴプローブを用いて断層画像を得る様子を示す図
【図７】図２の測定対象Ｓに対してセクタ走査を行って断層画像を取得する構成を示す図
【図８】図７の断層画像により構築される３次元ボリュームデータを示す図
【図９】図２の信号処理部の構成を示すブロック図
【図１０】モニタ装置に表示される画像の一例を示した図
【図１１】第２の実施形態に係る信号処理部の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００３５】
〔第１の実施形態〕
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００３６】
＜画像診断装置の外観＞
図１は本発明の第１の実施形態に係る光断層画像化装置を用いた画像診断装置を示す外観図である。
【００３７】
図１に示すように、画像診断装置１０は、主として内視鏡１００、内視鏡プロセッサ２００、光源装置３００、光断層画像化装置としてのＯＣＴプロセッサ４００、及びモニタ装置５００とから構成されている。なお、内視鏡プロセッサ２００は、光源装置３００を内蔵するように構成されていてもよい。
【００３８】
内視鏡１００は、手元操作部１１２と、この手元操作部１１２に連設される挿入部１１４とを備える。術者は手元操作部１１２を把持して操作し、挿入部１１４を被検者の体内に挿入することによって観察を行う。
【００３９】
手元操作部１１２には、鉗子挿入部１３８が設けられており、この鉗子挿入部１３８が先端部１４４の鉗子口１５６に連通されている。本実施形態では、ＯＣＴプローブ６００を鉗子挿入部１３８から挿入することによって、ＯＣＴプローブ６００を鉗子口１５６から導出する。ＯＣＴプローブ６００は、鉗子挿入部１３８から挿入され、鉗子口１５６から導出される挿入部６０２と、術者がＯＣＴプローブ６００を操作するための操作部６０４、及びコネクタ６１０を介してＯＣＴプロセッサ４００と接続されるケーブル６０６から構成されている。
【００４０】
＜内視鏡、内視鏡プロセッサ、光源装置の構成＞
［内視鏡］
内視鏡１００の先端部１４４には、観察光学系１５０、照明光学系１５２、及びＣＣＤ（不図示）が配設されている。
【００４１】
観察光学系１５０は、被検体を図示しないＣＣＤの受光面に結像させ、ＣＣＤは受光面上に結像された被検体像を各受光素子によって電気信号に変換する。本実施形態のＣＣＤは、３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが所定の配列（ベイヤー配列、ハニカム配列）で各画素毎に配設されたカラーＣＣＤである。
【００４２】
なお、符号１５４は、観察光学系１５０に向けて洗浄液や加圧エアを供給するための洗浄ノズルである。
【００４３】
［光源装置］
光源装置３００は、可視光を図示しないライトガイドに入射させる。ライトガイドの一端はＬＧコネクタ１２０を介して光源装置３００に接続され、ライトガイドの他端は照明光学系１５２に対面している。光源装置３００から発せられた光は、ライトガイドを経由して照明光学系１５２から出射され、観察光学系１５０の視野範囲を照明する。
【００４４】
［内視鏡プロセッサ］
内視鏡プロセッサ２００には、ＣＣＤから出力される画像信号が電気コネクタ１１０を介して入力される。このアナログの画像信号は、内視鏡プロセッサ２００内においてデジタルの画像信号に変換され、モニタ装置５００の画面に表示するための必要な処理が施される。
【００４５】
このように、内視鏡１００で得られた観察画像のデータが内視鏡プロセッサ２００に出力され、内視鏡プロセッサ２００に接続されたモニタ装置５００に画像が表示される。
【００４６】
＜ＯＣＴプロセッサ、ＯＣＴプローブの内部構成＞
図２は図１のＯＣＴプロセッサの内部構成を示すブロック図である。
【００４７】
［ＯＣＴプロセッサ］
図２に示すＯＣＴプロセッサ４００及びＯＣＴプローブ６００は、光干渉断層（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）計測法による測定対象の光断層画像を取得するためのもので、測定のための光Ｌａを射出する第１の光源部（第１の光源ユニット）１２と、第１の光源部１２から射出された光Ｌａを測定光（第１の光束）Ｌ１と参照光Ｌ２に分岐するとともに、被検体である測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３と参照光Ｌ２を合波して干渉光Ｌ４を生成する光ファイバカプラ（分岐合波部）１４と、光ファイバカプラ１４で分岐された測定光Ｌ１を測定対象まで導波するとともに測定対象からの戻り光Ｌ３を導波する回転側光ファイバＦＢ１を備えるＯＣＴプローブ６００と、測定光Ｌ１を回転側光ファイバＦＢ１まで導波するとともに回転側光ファイバＦＢ１によって導波された戻り光Ｌ３を導波する固定側光ファイバＦＢ２と、回転側光ファイバＦＢ１を固定側光ファイバＦＢ２に対して回転可能に接続し、測定光Ｌ１および戻り光Ｌ３を伝送する光コネクタ１８と、光ファイバカプラ１４で生成された干渉光Ｌ４を干渉信号として検出する干渉光検出部２０と、この干渉光検出部２０によって検出された干渉信号を処理して光断層画像（以下、単に「断層画像」とも言う。）を取得する信号処理部２２を有する。また、信号処理部２２で取得された光断層画像はモニタ装置５００に表示される。
【００４８】
また、ＯＣＴプロセッサ４００は、測定の目印を示すためのエイミング光（第２の光束）Ｌｅを射出する第２の光源部（第２の光源ユニット）１３と、参照光Ｌ２の光路長を調整する光路長調整部２６と、第１の光源部１２から射出された光Ｌａを分光する光ファイバカプラ２８と、光ファイバカプラ１４で合波された戻り光Ｌ４およびＬ５を検出する検出器３０ａおよび３０ｂと、信号処理部２２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。
【００４９】
なお、図２に示すＯＣＴプロセッサ４００においては、上述した射出光Ｌａ、エイミング光Ｌｅ、測定光Ｌ１、参照光Ｌ２および戻り光Ｌ３などを含む種々の光を各光デバイスなどの構成要素間で導波し、伝送するための光の経路として、回転側光ファイバＦＢ１および固定側光ファイバＦＢ２を含め種々の光ファイバＦＢ（ＦＢ３、ＦＢ４、ＦＢ５、ＦＢ６、ＦＢ７、ＦＢ８など）が用いられている。
【００５０】
第１の光源部１２は、ＯＣＴの測定のための光（例えば、波長１．３μｍのレーザ光あるいは低コヒーレンス光）を射出するものであり、この第１の光源部１２は周波数を一定の周期で掃引させながら赤外領域である、例えば波長１．３μｍを中心とするレーザ光Ｌａを射出する光源である。この第１の光源部１２は、レーザ光あるいは低コヒーレンス光Ｌａを射出する光源１２ａと、光源１２ａから射出された光Ｌａを集光するレンズ１２ｂとを備えている。また、詳しくは後述するが、第１の光源部１２から射出された光Ｌａは、光ファイバＦＢ４、ＦＢ３を介して光ファイバカプラ１４で測定光Ｌ１と参照光Ｌ２に分割され、測定光Ｌ１は光コネクタ１８に入力される。
【００５１】
また、第２の光源部１３は、エイミング光Ｌｅとして測定部位を確認しやすくするために可視光を射出するものである。例えば、波長０．６６μｍの赤半導体レーザ光、波長０．６３μｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光、波長０．４０５μｍの青半導体レーザ光などを用いることができる。そこで、第２の光源部１３としては、例えば赤色あるいは青色あるいは緑色のレーザ光を射出する半導体レーザ１３ａと、半導体レーザ１３ａから射出されたエイミング光Ｌｅを集光するレンズ１３ｂを備えている。第２の光源部１３から射出されたエイミング光Ｌｅは、光ファイバＦＢ８を介して光コネクタ１８に入力される。
【００５２】
光コネクタ１８では、測定光Ｌ１とエイミング光Ｌｅとが合波され、ＯＣＴプローブ６００内の回転側光ファイバＦＢ１に導波される。
【００５３】
光ファイバカプラ（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、固定側光ファイバＦＢ２、光ファイバＦＢ３、光ファイバＦＢ５、光ファイバＦＢ７とそれぞれ光学的に接続されている。
【００５４】
光ファイバカプラ１４は、第１の光源部１２から光ファイバＦＢ４およびＦＢ３を介して入射した光Ｌａを測定光（第１の光束）Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割し、測定光Ｌ１を固定側光ファイバＦＢ２に入射させ、参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ５に入射させる。
【００５５】
さらに、光ファイバカプラ１４は、光ファイバＦＢ５に入射され後述する光路長調整部２６によって周波数シフトおよび光路長の変更が施されて光ファイバＦＢ５を戻った光Ｌ２と、後述するＯＣＴプローブ６００で取得され固定側光ファイバＦＢ２から導波された光Ｌ３とを合波し、光ファイバＦＢ３（ＦＢ６）および光ファイバＦＢ７に射出する。
【００５６】
ＯＣＴプローブ６００は、光コネクタ１８を介して、固定側光ファイバＦＢ２と接続されており、固定側光ファイバＦＢ２から、光コネクタ１８を介して、エイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１が回転側光ファイバＦＢ１に入射される。入射されたこのエイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１を回転側光ファイバＦＢ１によって伝送して測定対象Ｓに照射する。そして測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を取得し、取得した戻り光Ｌ３を回転側光ファイバＦＢ１によって伝送して、光コネクタ１８を介して、固定側光ファイバＦＢ２に射出するようになっている。
【００５７】
光コネクタ１８は、測定光（第１の光束）Ｌ１とエイミング光（第２の光束）Ｌｅとを合波するものである。
【００５８】
干渉光検出部２０は、光ファイバＦＢ６および光ファイバＦＢ７と接続されており、光ファイバカプラ１４で参照光Ｌ２と戻り光Ｌ３とを合波して生成された干渉光Ｌ４およびＬ５を干渉信号として検出するものである。
【００５９】
ここで、ＯＣＴプロセッサ４００は、光ファイバカプラ２８から分岐させた光ファイバＦＢ６上に設けられ、干渉光Ｌ４の光強度を検出する検出器３０ａと、光ファイバＦＢ７の光路上に干渉光Ｌ５の光強度を検出する検出器３０ｂとを有している。
【００６０】
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、干渉信号を生成する。
【００６１】
信号処理部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し、取得した断層画像をモニタ装置５００へ出力する。なお、本実施形態では、干渉光検出部２０で検出した干渉信号に基づいて測定対象Ｓの断層画像の生成と表面画像の生成が並列的に行われ、モニタ装置５００に断層画像と表面画像がリアルタイムで同時に表示されるようになっている。これを実現するための信号処理部２２の詳細な構成は後述する。
【００６２】
光路長調整部２６は、光ファイバＦＢ５の参照光Ｌ２の射出側（すなわち、光ファイバＦＢ５の光ファイバカプラ１４とは反対側の端部）に配置されている。
【００６３】
光路長調整部２６は、光ファイバＦＢ５から射出された光を平行光にする第１光学レンズ８０と、第１光学レンズ８０で平行光にされた光を集光する第２光学レンズ８２と、第２光学レンズ８２で集光された光を反射する反射ミラー８４と、第２光学レンズ８２および反射ミラー８４を支持する基台８６と、基台８６を光軸方向に平行な方向に移動させるミラー移動機構８８とを有し、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２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。
【００６４】
第１光学レンズ８０は、光ファイバＦＢ５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８４で反射された参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ５のコアに集光する。
【００６５】
また、第２光学レンズ８２は、第１光学レンズ８０により平行光にされた参照光Ｌ２を反射ミラー８４上に集光するとともに、反射ミラー８４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８０と第２光学レンズ８２とにより共焦点光学系が形成されている。
【００６６】
さらに、反射ミラー８４は、第２光学レンズ８２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８２で集光された参照光Ｌ２を反射する。
【００６７】
これにより、光ファイバＦＢ５から射出した参照光Ｌ２は、第１光学レンズ８０により平行光になり、第２光学レンズ８２により反射ミラー８４上に集光される。その後、反射ミラー８４により反射された参照光Ｌ２は、第２光学レンズ８２により平行光になり、第１光学レンズ８０により光ファイバＦＢ５のコアに集光される。
【００６８】
また、基台８６は、第２光学レンズ８２と反射ミラー８４とを固定し、ミラー移動機構８８は、基台８６を第１光学レンズ８０の光軸方向（図２矢印Ａ方向）に移動させる。
【００６９】
ミラー移動機構８８で、基台８６を矢印Ａ方向に移動させることで、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２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。
【００７０】
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、信号処理部２２に接続されている。操作制御部３２は、入力手段から入力されたオペレータの指示に基づいて、信号処理部２２における各種処理条件等の入力、設定、変更等を行う。
【００７１】
なお、操作制御部３２は、操作画面をモニタ装置５００に表示させてもよいし、別途表示部を設けて操作画面を表示させてもよい。また、操作制御部３２で、第１の光源部１２、第２の光源部１３、光コネクタ１８、干渉光検出部２０、光路長ならびに検出器３０ａおよび３０ｂの動作制御や各種条件の設定を行うようにしてもよい。
【００７２】
［ＯＣＴプローブ］
図３は図２のＯＣＴプローブの断面図である。
【００７３】
図３に示すように、挿入部６０２の先端部は、プローブ外筒６２０と、キャップ６２２と、回転側光ファイバＦＢ１と、バネ６２４と、固定部材６２６と、光学レンズ６２８とを有している。
【００７４】
プローブ外筒（シース）６２０は、可撓性を有する筒状の部材であり、光コネクタ１８においてエイミング光Ｌｅが合波された測定光Ｌ１および戻り光Ｌ３が透過する材料からなっている。なお、プローブ外筒６２０は、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）および戻り光Ｌ３が通過する先端（光コネクタ１８と反対側の回転側光ファイバＦＢ１の先端、以下プローブ外筒６２０の先端と言う）側の一部が全周に渡って光を透過する材料（透明な材料）で形成されていればよく、先端以外の部分については光を透過しない材料で形成されていてもよい。
【００７５】
キャップ６２２は、プローブ外筒６２０の先端に設けられ、プローブ外筒６２０の先端を閉塞している。
【００７６】
回転側光ファイバＦＢ１は、線状部材であり、プローブ外筒６２０内にプローブ外筒６２０に沿って収容されており、固定側光ファイバＦＢ２から射出され、光コネクタ１８で光ファイバＦＢ８から射出されたエイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１を光学レンズ６２８まで導波するとともに、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに照射して光学レンズ６２８で取得した測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を光コネクタ１８まで導波し、固定側光ファイバＦＢ２に入射する。
【００７７】
ここで、回転側光ファイバＦＢ１と固定側光ファイバＦＢ２とは、光コネクタ１８によって接続されており、回転側光ファイバＦＢ１の回転が固定側光ファイバＦＢ２に伝達しない状態で、光学的に接続されている。また、回転側光ファイバＦＢ１は、プローブ外筒６２０に対して回転自在、およびプローブ外筒６２０の軸方向に移動自在な状態で配置されている。
【００７８】
バネ６２４は、回転側光ファイバＦＢ１の外周に固定されている。また、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、光コネクタ１８に接続されている。
【００７９】
光学レンズ６２８は、回転側光ファイバＦＢ１の測定側先端（光コネクタ１８と反対側の回転側光ファイバＦＢ１の先端）に配置されており、先端部が、回転側光ファイバＦＢ１から射出された測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）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。
【００８０】
光学レンズ６２８は、回転側光ファイバＦＢ１から射出した測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し照射し、測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を集光し回転側光ファイバＦＢ１に入射する。
【００８１】
固定部材６２６は、回転側光ファイバＦＢ１と光学レンズ６２８との接続部の外周に配置されており、光学レンズ６２８を回転側光ファイバＦＢ１の端部に固定する。ここで、固定部材６２６による回転側光ファイバＦＢ１と光学レンズ６２８の固定方法は、特に限定されず、接着剤により、固定部材６２６と回転側光ファイバＦＢ１および光学レンズ６２８を接着させて固定されても、ボルト等を用い機械的構造で固定してもよい。なお、固定部材６２６は、ジルコニアフェルールやメタルフェルールなど光ファイバの固定や保持あるいは保護のために用いられるものであれば、如何なるものを用いても良い。
【００８２】
また、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、後述する回転筒６５６に接続されており、回転筒６５６によって回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４を回転させることで、光学レンズ６２８をプローブ外筒６２０に対し、矢印Ｒ２方向に回転させる。また、光コネクタ１８は、回転エンコーダを備え、回転エンコーダからの信号に基づいて光学レンズ６２８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６２８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。
【００８３】
さらに、回転側光ファイバＦＢ１、バネ６２４、固定部材６２６、及び光学レンズ６２８は、後述する駆動部により、プローブ外筒６２０内部を矢印Ｓ１方向（鉗子口方向）、及びＳ２方向（プローブ外筒６２０の先端方向）に移動可能に構成されている。
【００８４】
また、図３左側は、ＯＣＴプローブ６００の操作部６０４における回転側光ファイバＦＢ１等の駆動部の概略を示す図である。
【００８５】
プローブ外筒６２０は、固定部材６７０に固定されている。これに対し、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、回転筒６５６に接続されており、回転筒６５６は、モータ６５２の回転に応じてギア６５４を介して回転するように構成されている。回転筒６５６は、光コネクタ１８に接続されており、測定光Ｌ１及び戻り光Ｌ３は、光コネクタ１８を介して回転側光ファイバＦＢ１と固定側光ファイバＦＢ２間を伝送される。
【００８６】
また、これらを内蔵するフレーム６５０は支持部材６６２を備えており、支持部材６６２は、図示しないネジ孔を有している。ネジ孔には進退移動用ボールネジ６６４が咬合しており、進退移動用ボールネジ６６４には、モータ６６０が接続されている。したがって、モータ６６０を回転駆動することによりフレーム６５０を進退移動させ、これにより回転側光ファイバＦＢ１、バネ６２４、固定部材６２６、及び光学レンズ６２８を図３のＳ１及びＳ２方向に移動させることが可能となっている。
【００８７】
ＯＣＴプローブ６００は、以上のような構成であり、光コネクタ１８により回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４が、図３中矢印Ｒ２方向に回転されることで、光学レンズ６２８から射出される測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し、矢印Ｒ２方向（プローブ外筒６２０の円周方向）に対し走査しながら照射し、戻り光Ｌ３を取得する。エイミング光Ｌｅは、測定対象Ｓに、例えば青色、赤色あるいは緑色のスポット光として照射され、このエイミング光Ｌｅの反射光は、モニタ装置５００に表示された観察画像に輝点としても表示される。
【００８８】
これにより、プローブ外筒６２０の円周方向の全周において、測定対象Ｓの所望の部位を正確にとらえることができ、測定対象Ｓを反射した戻り光Ｌ３を取得することができる。
【００８９】
さらに、３次元ボリュームデータを生成するための複数の断層画像を取得する場合は、駆動部により光学レンズ６２８が矢印Ｓ１方向の移動可能範囲の終端まで移動され、断層画像を取得しながら所定量ずつＳ２方向に移動し、又は断層画像取得とＳ２方向への所定量移動を交互に繰り返しながら、移動可能範囲の終端まで移動する。
【００９０】
このように測定対象Ｓに対して所望の範囲の複数枚の波形データを得ることで表面画像を得ることができるとともに、取得した複数の断層画像に基づいて３次元ボリュームデータを得ることができる。
【００９１】
図４は図２の測定対象Ｓに対して光走査がラジアル走査の場合の断層画像のスキャン面を示す図であり、図５は図４の断層画像により構築される３次元ボリュームデータを示す図である。干渉信号により測定対象Ｓの深さ方向（第１の方向）の断層画像を取得し、測定対象Ｓに対し図３矢印Ｒ２方向（プローブ外筒６２０の円周方向）に走査（ラジアル走査）することで、図４に示すように、第１の方向と該第１の方向と直交する第２の方向とからなるスキャン面での断層画像を取得することができる。またさらに、このスキャン面に直交する第３の方向に沿ってスキャン面を移動させることで、図５に示すように、３次元ボリュームデータを生成するための複数の断層画像が取得できる。
【００９２】
図６は図１の内視鏡の鉗子口から導出されたＯＣＴプローブを用いて断層画像を得る様子を示す図である。図６に示すように、ＯＣＴプローブの挿入部６０２の先端部を、測定対象Ｓの所望の部位に近づけて、断層画像を得る。所望の範囲の複数の断層画像を取得する場合は、ＯＣＴプローブ６００本体を移動させる必要はなく、前述の駆動部によりプローブ外筒６２０内で光学レンズ６２８を移動させればよい。
【００９３】
なお、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓにラジアル走査するとしたが、これに限らない。図７は図２の測定対象Ｓに対してセクタ走査を行って断層画像を取得する構成を示す図であり、図８は図７の断層画像により構築される３次元ボリュームデータを示す図である。図７に示すように、ガルバノミラー９００を使用し、測定対象Ｓの上方からセクタ走査を行って断層画像を取得する構成にも適用でき、この場合もスキャン面を移動させることで、図８に示すように、３次元ボリュームデータを生成するための複数の断層画像が取得できる。
【００９４】
［信号処理部］
図９は図２の信号処理部２２及びその周辺部の構成を示すブロック図である。
【００９５】
図９に示すように、干渉光検出部２０は、干渉信号生成部２０ａとＡＤ変換部２０ｂとから構成される。干渉光検出部２０に測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３と参照光Ｌ２を合波した干渉光が入力されると、干渉信号生成部２０ａで干渉光（光信号）から干渉信号（電気信号）が生成される。そして、干渉信号生成部２０ａで生成された干渉信号はＡＤ変換部２０ｂでアナログ信号からデジタル信号に変換され、信号処理部２２に入力される。
【００９６】
本実施形態の信号処理部２２は、表面データを生成する表面データ生成部４１０と、表面データから表面画像を構築する表面画像構築部４２０と、フレーム単位で干渉信号の間引き処理を行うフレーム間引き処理部４３０と、断層データを生成する断層データ生成部４４０と、断層データから断層画像を構築する断層画像構築部４４６と、表面画像と断層画像とからモニタ装置５００に表示するための画像を生成する表示画像生成部４４８と、操作制御部３２からの操作信号に基づき信号処理部２２の各部を制御する制御部４９０とから主に構成される。
【００９７】
干渉光検出部２０から信号処理部２２に入力された干渉信号は２つに分岐され、一方の干渉信号は表面データ生成部４１０に入力され、他方の干渉信号はフレーム間引き処理部４３０を介して断層データ生成部４４０に入力される。
【００９８】
表面データ生成部４１０は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４１２、絶対値化部４１４、積分処理部４１６、及び対数変換部４１８から構成される。
【００９９】
ハイパスフィルタ４１２は、表面データ生成部４１０に入力された干渉信号から低周波成分を除去する。これは、ＯＣＴプローブ６００のプローブ外筒６２０で反射した戻り光による干渉信号成分が低周波側にあるためであり、ハイパスフィルタ４１２によって干渉信号の低周波成分を除去することで、生体からの戻り光による干渉信号成分のみとすることができる。ハイパスフィルタ４１２のカットオフ周波数は、ＯＣＴプローブ６００の最外層（すなわちプローブ外筒６２０）の干渉信号成分の周波数が除去できるように設定する。
【０１００】
絶対値化部４１４は、ハイパスフィルタ４１２で低周波成分が除去された干渉信号の振幅値を絶対値化する。ここでは、干渉信号の波形のマイナス成分をプラス側に反転させることにより絶対値化を行っている。絶対値化の方法としては、干渉信号の波形のマイナス成分をプラス側に反転させるものに限らず、干渉信号の振幅値を２乗して平方根をとるものでもよく、一般的に知られているどのような方法でもよい。
【０１０１】
積分処理部４１６は、絶対値化部４１４で絶対値化された干渉信号に対して積分処理を行う。具体的には、絶対値化された干渉信号のうち１ライン分すべてのデータ、すなわち１ライン分のデータ（干渉信号）を時間方向に全積分することで、そのライン方向における生体の表面データを算出する。ここでは、１ライン分すべてのデータを積分しているが、干渉光検出部２０のＡＤ変換部２０ｂで干渉信号はアナログ信号からデジタル信号に変換されて離散的なデータとなっていることから、１ライン分すべてのデータを加算することでも同じ結果が得られる。このように、通常の断層画像（ＯＣＴ画像）１ライン分の信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行わずに、１ライン分のデータを積分することでそのライン方向の表面データ１点が生成される。さらに、１フレーム分のデータから表面画像１ラインが生成されることになる。
【０１０２】
対数変換部４１８は、積分処理部４１６における積分処理によって得られた表面データの対数変換を行う。対数変換された表面データは、表面画像構築部４２０に入力される。
【０１０３】
表面画像構築部４２０は、表面データ生成部４１０で生成された表面データ（すなわち、対数変換部４１８で対数変換された表面データ）に基づき、モニタ装置５００及びその表示方法にあわせて表面画像を構築する。具体的には、輝度、コントラスト調整、表示サイズにあわせたリサンプル、走査方法に合わせての座標変換などにより表面画像を構築する。このようにして構築された表面画像は、後述の表示画像生成部４４８に入力される。
【０１０４】
フレーム間引き処理部４３０は、干渉光検出部２０から入力された干渉信号に対してフレーム単位で間引き処理を行い、後段の断層データ生成部４４０に間引き処理後の干渉信号を出力する。具体的には、モニタ装置５００のフレームレート以下で干渉信号が出力されるようにフレーム単位で間引き処理を行う。
【０１０５】
これは、例えば、ＯＣＴのラジアル走査では１００Ｈｚの周波数で行われるため、１００ｆｐｓのフレームレートで干渉信号を取得できる。それに対して、モニタ装置５００のフレームレートは通常３０ｆｐｓ程度であるため、干渉光検出部２０で検出された干渉信号をすべて処理したとしても、すべてのフレームを表示することはできない。そのため、この段階で干渉信号をフレーム単位で間引き処理しておくことで、後段の処理にかけられる時間を大きくできる。また、実際には、モニタ装置５００のフレームレートは１５ｆｐｓ程度でも十分に診断可能なので、診断可能な範囲で干渉信号の間引き処理を行うことで後段の処理にかかる負担を軽減することができる。
【０１０６】
本実施形態では、モニタ装置５００のフレームレートに応じてフレーム間引き処理部４３０から出力される干渉信号のフレームレートを自動的に可変させる態様が好ましい。例えば、モニタ装置５００のフレームレートの読み取り手段を設け、この読み取り手段で読み取られたフレームレート以下で干渉信号がフレーム間引き処理部４３０から出力されるようにする。
【０１０７】
また、フレーム間引き処理部４３０から出力される干渉信号のフレームレートを手動で可変できるようにする態様も好ましい。例えば、操作者が操作制御部３２からフレームレート又は間引き率を指定すると、フレーム間引き処理部４３０は指定されたフレームレート又は間引き率に従って干渉信号をフレーム単位で間引き処理を行うようにする。この態様によれば、操作者の意図や好みに応じて断層データ生成部４４０に入力される干渉信号のフレームレートを可変させることができ、信号処理部２２の処理負荷をさらに軽減することが可能となる。
【０１０８】
断層データ生成部４４０は、干渉光検出部２０からフレーム間引き処理部４３０を介して入力された干渉信号に基づき断層データを生成する処理部であり、フーリエ変換部４４２及び対数変換部４４４から構成される。
【０１０９】
フーリエ変換部４４２は、フレーム間引き処理部４３０で間引き処理が施された干渉信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数分解して、測定対象Ｓの各深さ位置における反射光Ｌ３の強度、すなわち深度方向の１ラインの反射強度データ（断層データ）を生成する。
【０１１０】
対数変換部４４４は、フーリエ変換部４４２でフーリエ変換された断層データの対数変換を行う。対数変換された断層データは、断層画像構築部４４６に入力される。
【０１１１】
断層画像構築部４４６は、断層データ生成部４４０で生成された断層データ（すなわち、対数変換部４４４で対数変換された断層データ）からモニタ装置５００及びその表示方法にあわせて断層画像を構築する。具体的には、輝度、コントラストの調整、表示サイズにあわせたリサンプル、ラジアル走査、セクタ走査等の走査方法に合わせての座標変換などにより断層画像を構築する。このようにして構築された断層画像は、後述の表示画像生成部４４８に入力される。
【０１１２】
表示画像生成部４４８は、表面画像構築部４２０で構築された表面画像と、断層画像構築部４４６で構築された断層画像とからモニタ装置５００に表示される画像を生成し、当該画像をモニタ装置５００に対して出力する。
【０１１３】
次に、上記の如く構成された本実施形態の作用について説明する。
【０１１４】
まず、干渉光検出部２０から信号処理部２２に入力され、２つに分岐された干渉信号のうち、一方の干渉信号は表面データ生成部４１０に入力され、表面データの生成処理が行われる。
【０１１５】
表面データ生成部４１０で行われる具体的な処理としては、まず、ハイパスフィルタ４１２で干渉信号から低周波成分が除去される。これにより、プローブ外筒６２０から反射した戻り光による干渉信号成分が除去され、生体から反射した戻り光による干渉信号成分のみとなる。次いで、絶対値化部４１４で干渉信号の振幅値の絶対値化が行われた後、積分処理部４１６で１ライン分すべてのデータ、すなわち１ライン分のデータ（干渉信号）を時間方向に全積分する。これにより、そのライン方向における生体の表面データが算出される。さらに表面データは対数変換部４１８で対数変換される。
【０１１６】
このようにして表面データ生成部４１０で生成された表面データは表面画像構築部４２０に入力される。表面データ生成部４１０では、１ライン（又は１フレーム）分の表面データが蓄積されると、その蓄積された表面データに基づき表面画像の生成が行われる。
【０１１７】
一方、干渉光検出部２０から信号処理部２２に入力され、２つに分岐された干渉信号のうち、他方の干渉信号はフレーム間引き処理部４３０を介して断層データ生成部４４０に入力される。
【０１１８】
フレーム間引き処理部４３０に入力された干渉信号はフレーム単位で間引き処理が行われる。具体的には、モニタ装置５００のフレームレート以下の干渉信号が出力されるように間引き処理が行われる。間引き処理後の干渉信号は断層データ生成部４４０に入力され、断層データの生成処理が行われる。
【０１１９】
断層データ生成部４４０で行われる具体的な処理としては、まず、フレーム間引き処理部４３０で間引き処理された干渉信号が入力されると、フーリエ変換部４４２にてＦＦＴ（高速フーリエ変換）による周波数解析が行われる。これにより、測定対象Ｓの深度方向の反射強度データ（断層データ）が生成される。次いで、フーリエ変換部４４２で生成された断層データは、対数変換部４４４で対数変換される。
【０１２０】
このようにして断層データ生成部４４０で生成された断層データは表面画像構築部４２０に入力される。表面画像構築部４２０では、１フレーム分の断層データが蓄積されると、その蓄積された断層データに基づき断層画像の生成が行われる。
【０１２１】
表示画像生成部４４８では、表面画像構築部４２０で構築された表面画像と表面画像構築部４２０で構築された断層画像とから表示画像が生成される。このようにして生成された表示画像はモニタ装置５００に対して出力される。
【０１２２】
ここで、モニタ装置５００に表示される画像の一例を図１０に示す。同図に示すように、モニタ装置５００の表示画面５０２には表面画像と断層画像が並べて表示される。なお、表示画面５０２の右側に示した断層画像は、左側の表面画像のＰ−Ｐ’線に沿う断面における断層画像を表している。
【０１２３】
図１０に示した例では、断層画像は１フレーム分の断層データが生成される度に更新されるのに対して、表面画像は１ライン（又は１フレーム）分の表面データが生成される度に更新される。例えば、１ライン分の表面データが生成されると、その位置に対応する１点分の表面画像が追加される。そして、ＯＣＴプローブ６００の走査に応じて、図１０の左から右、さらには上から下に向かって次々と表面画像が追加される。このとき、断層画像は、１フレーム分の断層データが生成される度に更新される。なお、１フレーム分の表面データが生成される度に１フレーム分の表面画像（すなわち、図１０の表面画像の１水平ライン）をまとめてするようにしてもよい。
【０１２４】
このように本実施形態によれば、ＯＣＴプローブ６００の走査により取得された干渉信号から断層データの生成と表面データの生成が並列的に行われるので、３次元ボリュームデータから表面画像を再構築することなく、モニタ装置５００に断層画像と表面画像をリアルタイムに同時に表示することが可能となる。これにより、術者は、病変部の断層画像だけでなく、表面画像も同時に観察することが可能となり、治療方法の選択が容易になる。
【０１２５】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
【０１２６】
第１の実施形態では、干渉光検出部２０から入力された干渉信号は２つに分岐され、一方の干渉信号から表面画像が生成され、他方の干渉信号はフレーム単位で間引き処理が行われてから断層画像が生成される。このようにした理由は、モニタ装置５００のフレームレートに適した間隔で干渉信号を間引くことで断層画像の生成を容易にするためである。このとき、表面データの生成処理では、処理の複雑なＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行わずに表面データを生成することができる。
【０１２７】
それに対して、第２の実施形態では、干渉信号の間引き処理が省略された態様であり、ＯＣＴプローブ６００の走査で取得される干渉信号のフレームレート（すなわち、干渉光検出部２０から入力された干渉信号のフレームレート）がモニタ装置５００のフレームレートと同程度の場合に好適な態様である。
【０１２８】
図１１は第２の実施形態に係る信号処理部の構成を示すブロック図である。図１１中、図９と共通又は類似の要素には同一の番号を付している。
【０１２９】
図１１に示すように、第２の実施形態としての信号処理部２２Ｂは、第１の実施形態のフレーム間引き処理部４３０（図９参照）を備えておらず、干渉光検出部２０から出力された干渉信号はフーリエ変換部４５０に入力される。
【０１３０】
フーリエ変換部４５０は、表面データ生成部４１０と断層データ生成部４４０の共通処理部であり、入力された干渉信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数分解して、測定対象Ｓの各深さ位置における反射光Ｌ３の強度、すなわち深度方向の１ラインの反射強度データ（断層データ）を生成する。なお、表面データ生成部４１０と断層データ生成部４４０にフーリエ変換部４５０を個々に設けてもよいのはもちろんである。
【０１３１】
フーリエ変換部４５０から出力される断層データは２つに分岐され、一方の断層データはハイパスフィルタ４１２により低周波成分が除去される。これにより、プローブ外筒６２０から反射した戻り光による干渉信号成分が除去され、生体から反射した戻り光による信号成分のみとされる。さらに、積分処理部４１６により１ライン分すべてのデータが積分され（つまり、フーリエ変換されたデータが周波数軸方向に全積分され）、そのラインに対応する表面データ１点分が出力される。ここでは積分としているが、ＡＤ変換により離散的なデータとなっていることから、１ライン分すべてのデータを加算することでも同じ結果が得られる。積分処理部４１６から出力されたデータは対数変換部４１８で対数変換される。対数変換されたデータは表面画像構築部４２０に入力される。一方、フーリエ変換部４５０から出力された他方の断層データは対数変換部４４４で対数変換された後、断層画像構築部４４６に入力される。これ以降の処理については、第１の実施形態と同様である。
【０１３２】
第２の実施形態によれば、干渉光検出部２０から信号処理部２２Ｂに入力された干渉信号は間引き処理が行われることなく、断層画像の生成処理と表面画像の生成処理が並列的に行われる。このため、ＯＣＴプローブ６００の走査で取得される干渉信号のフレームレート（すなわち、干渉光検出部２０から入力された干渉信号のフレームレート）がモニタ装置５００のフレームレートと同程度の場合に好適な態様であり、干渉信号の間引き処理を省略することができ、信号処理部２２Ｂを簡易な構成とすることが可能となる。
【０１３３】
なお、上述した各実施形態では、ＯＣＴプロセッサ４００としてＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ）装置を用いて説明したが、これに限らず、ＯＣＴプロセッサ４００をＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）装置としても適用可能である。
【０１３４】
以上、本発明の光断層画像化装置及び光断層画像化方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【０１３５】
１０…画像診断装置、２０…干渉光検出部、２０ａ…干渉信号生成部、２０ｂ…ＡＤ変換部、２２…信号処理部、１００…内視鏡、２００…内視鏡プロセッサ、３００…光源装置、４００…ＯＣＴプロセッサ、４１０…表面データ生成部、４１２…ハイパスフィルタ、４１４…絶対値化部、４１６…積分処理部、４１８…対数変換部、４２０…表面画像構築部、４３０…フレーム間引き処理部、４４０…断層データ生成部、４４２…フーリエ変換部、４４４…対数変換部、４４６…断層画像構築部、４４８…表示画像生成部、４５０…フーリエ変換部、４９０…制御部、５００…モニタ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は光断層画像化装置及び光断層画像化方法に係り、特に、断層画像と表面画像をリアルタイムに同時に描出可能な光断層画像化装置及び光断層画像化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、癌の診断等の目的で生体の詳細な断層像を取得することが求められている。その方法として、従来から低干渉性光源から出力される光を走査して被検体に対する断層像を得る「Ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ」が提案されている。
【０００３】
また、近年は「Ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ」の欠点である最適な信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得られない、撮像フレームレートが低い、浸透深度（観察深度）が乏しいという問題を解決した改良型のＯＣＴである周波数ドメインＯＣＴ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）が利用さている。
【０００４】
周波数ドメインＯＣＴ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）計測を行う装置構成で代表的なものとしては、ＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）装置とＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ）の２種類が挙げられる。
【０００５】
ＳＤ−ＯＣＴ装置は、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｏｄｅ）やＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光源、白色光といった広帯域の低コヒーレント光を光源に用い、マイケルソン型干渉計等を用いて、広帯域の低コヒーレント光を測定光と参照光とに分割した後、測定光を測定対象に照射させ、そのとき戻ってきた反射光と参照光とを干渉させ、この干渉光をスペクトロメータを用いて各周波数成分に分解し、フォトダイオード等の素子がアレイ状に配列されたディテクタアレイを用いて各周波数成分毎の干渉光強度を測定し、これにより得られたスペクトル干渉強度信号を計算機でフーリエ変換することにより、断層画像を構成するようにしたものである。
【０００６】
一方、ＳＳ−ＯＣＴ装置は、光周波数を時間的に掃引させるレーザを光源に用い、反射光と参照光とを各波長において干渉させ、光周波数の時間変化に対応した信号の時間波形を測定し、これにより得られたスペクトル干渉強度信号を計算機でフーリエ変換することにより断層画像を構成するようにしたものである。
【０００７】
ところで、内視鏡下での癌の診断においては、近年内視鏡で観察した病変の表面状態から癌の進行度合いを判別する手法が一般化している。
【０００８】
そのため、ＯＣＴ装置（光断層画像化装置）においても、従来の断層画像だけでなく、病変の表面状態も同時に観察することができれば、非常に有効である。このような要望から、すべての断層画像を取得した後、３次元ボリュームデータから表面に水平な方向の断層像を生成し、癌の診断に利用する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−６８８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示される技術では、すべての断層画像を取得した後、３次元ボリュームデータから表面に水平な方向の断層像を再構成して表示しているため、リアルタイムに表面状態を観察できないという問題がある。また、すべての断層画像を取得してからでないと、再構成画像を構築できないという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、断層画像と表面画像をリアルタイムに同時に描出することが可能な光断層画像化装置及び光断層画像化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、波長掃引光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号をフーリエ変換することで前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化装置であって、前記干渉信号に基づいて前記測定対象の断層データを生成する断層データ生成手段と、前記断層データ生成手段と並列的に処理を行い、前記干渉信号に基づいて前記測定対象の表面データを生成する表面データ生成手段と、前記断層データ生成手段で生成された断層データに基づく断層画像を構築する断層画像構築手段と、前記表面データ生成手段で生成された表面データに基づく表面画像を構築する表面画像構築手段と、前記断層画像と前記表面画像とから表示画像を生成する表示画像生成手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、断層データの生成と表面データの生成が並列的に行われるので、断層画像と表面画像をリアルタイムに同時に描出することが可能となる。これにより、術者は、病変部の断層画像だけでなく、表面画像も同時に観察することが可能となり、治療方法の選択が容易になる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記表面データ生成手段は、前記干渉信号の振幅値を絶対値化した絶対値データを出力する絶対値化手段と、前記絶対値データを時間方向に全積分する干渉波形データ積分手段と、を備えて構成されることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、前記表面データ生成手段は、前記干渉波形データ積分手段により全積分されたデータを対数変換する対数変換手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明であって、前記表面データ生成手段は、前記干渉信号から低周波成分を除去するハイパスフィルタをさらに備え、前記ハイパスフィルタで低周波成分が除去された干渉信号を前記絶対値化手段に入力することを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発明であって、前記干渉信号をフレーム単位で間引き処理を行うフレーム間引き手段を備え、前記フレーム間引き手段で間引き処理された干渉信号を前記断層データ生成手段に入力することを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記表面データ生成手段は、前記干渉信号をフーリエ変換してフーリエ変換データを出力するフーリエ変換手段と、前記フーリエ変換データを周波数軸方向に全積分するフーリエ変換データ積分手段と、を備えて構成されることを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明であって、前記表面データ生成手段は、前記フーリエ変換データ積分手段により全積分されたデータを対数変換する対数変換手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の発明であって、前記表面データ生成手段は、前記フーリエ変換データから低周波成分を除去するハイパスフィルタをさらに備え、前記ハイパスフィルタで低周波成分が除去されたフーリエ変換データを前記フーリエ変換データ積分手段に入力することを特徴とする。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の発明であって、前記表示画像生成手段は、前記断層画像と前記表面画像を並べた画像を生成することを特徴とする。
【００２２】
また、前記目的を達成するために、請求項１０に記載の発明は、波長掃引光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号をフーリエ変換することで前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化方法であって、前記干渉信号に基づいて前記測定対象の断層データを生成する断層データ生成ステップと、前記断層データ生成ステップと並列的に処理を行い、前記干渉信号に基づいて前記測定対象の表面データを生成する表面データ生成ステップと、前記断層データ生成ステップで生成された断層データに基づく断層画像を構築する断層画像構築ステップと、前記表面データ生成ステップで生成された表面データに基づく表面画像を構築する表面画像構築ステップと、前記断層画像と前記表面画像とから表示画像を生成する表示画像生成ステップと、を備えたことを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、断層データの生成と表面データの生成が並列的に行われるので、断層画像と表面画像をリアルタイムに同時に描出することが可能となる。これにより、術者は、病変部の断層画像だけでなく、表面画像も同時に観察することが可能となり、治療方法の選択が容易になる。
【００２４】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明であって、前記表面データ生成ステップは、前記干渉信号の振幅値を絶対値化した絶対値データを出力する絶対値化ステップと、前記絶対値データを時間方向に全積分する干渉波形データ積分ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２５】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の発明であって、前記表面データ生成ステップは、前記干渉波形データ積分ステップにより全積分されたデータを対数変換する対数変換ステップをさらに含むことを特徴とする。
【００２６】
請求項１３に記載の発明は、請求項１１又は１２に記載の発明であって、前記表面データ生成ステップは、ハイパスフィルタにより前記干渉信号から低周波成分を除去するステップを含み、該ステップにより低周波成分が除去された干渉信号は前記絶対値化ステップに入力されることを特徴とする。
【００２７】
請求項１４に記載の発明は、請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の発明であって、前記干渉信号をフレーム単位で間引き処理を行うフレーム間引きステップを含み、前記フレーム間引きステップで間引き処理された干渉信号は前記断層データ生成ステップに入力されることを特徴とする。
【００２８】
請求項１５に記載の発明は、請求項１０に記載の発明であって、前記表面データ生成ステップは、前記干渉信号をフーリエ変換してフーリエ変換データを出力するフーリエ変換ステップと、前記フーリエ変換データを周波数軸方向に全積分するフーリエ変換データ積分ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２９】
請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の発明であって、前記表面データ生成ステップは、前記フーリエ変換データ積分ステップにより全積分されたデータを対数変換する対数変換ステップをさらに含むことを特徴とする。
【００３０】
請求項１７に記載の発明は、請求項１５又は１６に記載の発明であって、前記表面データ生成ステップは、ハイパスフィルタにより前記フーリエ変換データから低周波成分を除去するステップを含み、該ステップにより低周波成分が除去されたフーリエ変換データは前記フーリエ変換データ積分ステップに入力されることを特徴とする。
【００３１】
請求項１８に記載の発明は、請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載の発明であって、前記表示画像生成ステップは、前記断層画像と前記表面画像を並べた画像を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、断層データの生成と表面データの生成が並列的に行われるので、断層画像と表面画像をリアルタイムに同時に描出することが可能となる。これにより、術者は、病変部の断層画像だけでなく、表面画像も同時に観察することが可能となり、治療方法の選択が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１の実施形態に係る光断層画像化装置を用いた画像診断装置を示す外観図
【図２】図１のＯＣＴプロセッサの内部構成を示すブロック図
【図３】図２のＯＣＴプローブの断面図
【図４】図２の測定対象Ｓに対して光走査がラジアル走査の場合の断層画像のスキャン面を示す図
【図５】図４の断層画像により構築される３次元ボリュームデータを示す図
【図６】図１の内視鏡の鉗子口から導出されたＯＣＴプローブを用いて断層画像を得る様子を示す図
【図７】図２の測定対象Ｓに対してセクタ走査を行って断層画像を取得する構成を示す図
【図８】図７の断層画像により構築される３次元ボリュームデータを示す図
【図９】図２の信号処理部の構成を示すブロック図
【図１０】モニタ装置に表示される画像の一例を示した図
【図１１】第２の実施形態に係る信号処理部の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００３５】
〔第１の実施形態〕
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００３６】
＜画像診断装置の外観＞
図１は本発明の第１の実施形態に係る光断層画像化装置を用いた画像診断装置を示す外観図である。
【００３７】
図１に示すように、画像診断装置１０は、主として内視鏡１００、内視鏡プロセッサ２００、光源装置３００、光断層画像化装置としてのＯＣＴプロセッサ４００、及びモニタ装置５００とから構成されている。なお、内視鏡プロセッサ２００は、光源装置３００を内蔵するように構成されていてもよい。
【００３８】
内視鏡１００は、手元操作部１１２と、この手元操作部１１２に連設される挿入部１１４とを備える。術者は手元操作部１１２を把持して操作し、挿入部１１４を被検者の体内に挿入することによって観察を行う。
【００３９】
手元操作部１１２には、鉗子挿入部１３８が設けられており、この鉗子挿入部１３８が先端部１４４の鉗子口１５６に連通されている。本実施形態では、ＯＣＴプローブ６００を鉗子挿入部１３８から挿入することによって、ＯＣＴプローブ６００を鉗子口１５６から導出する。ＯＣＴプローブ６００は、鉗子挿入部１３８から挿入され、鉗子口１５６から導出される挿入部６０２と、術者がＯＣＴプローブ６００を操作するための操作部６０４、及びコネクタ６１０を介してＯＣＴプロセッサ４００と接続されるケーブル６０６から構成されている。
【００４０】
＜内視鏡、内視鏡プロセッサ、光源装置の構成＞
［内視鏡］
内視鏡１００の先端部１４４には、観察光学系１５０、照明光学系１５２、及びＣＣＤ（不図示）が配設されている。
【００４１】
観察光学系１５０は、被検体を図示しないＣＣＤの受光面に結像させ、ＣＣＤは受光面上に結像された被検体像を各受光素子によって電気信号に変換する。本実施形態のＣＣＤは、３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが所定の配列（ベイヤー配列、ハニカム配列）で各画素毎に配設されたカラーＣＣＤである。
【００４２】
なお、符号１５４は、観察光学系１５０に向けて洗浄液や加圧エアを供給するための洗浄ノズルである。
【００４３】
［光源装置］
光源装置３００は、可視光を図示しないライトガイドに入射させる。ライトガイドの一端はＬＧコネクタ１２０を介して光源装置３００に接続され、ライトガイドの他端は照明光学系１５２に対面している。光源装置３００から発せられた光は、ライトガイドを経由して照明光学系１５２から出射され、観察光学系１５０の視野範囲を照明する。
【００４４】
［内視鏡プロセッサ］
内視鏡プロセッサ２００には、ＣＣＤから出力される画像信号が電気コネクタ１１０を介して入力される。このアナログの画像信号は、内視鏡プロセッサ２００内においてデジタルの画像信号に変換され、モニタ装置５００の画面に表示するための必要な処理が施される。
【００４５】
このように、内視鏡１００で得られた観察画像のデータが内視鏡プロセッサ２００に出力され、内視鏡プロセッサ２００に接続されたモニタ装置５００に画像が表示される。
【００４６】
＜ＯＣＴプロセッサ、ＯＣＴプローブの内部構成＞
図２は図１のＯＣＴプロセッサの内部構成を示すブロック図である。
【００４７】
［ＯＣＴプロセッサ］
図２に示すＯＣＴプロセッサ４００及びＯＣＴプローブ６００は、光干渉断層（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）計測法による測定対象の光断層画像を取得するためのもので、測定のための光Ｌａを射出する第１の光源部（第１の光源ユニット）１２と、第１の光源部１２から射出された光Ｌａを測定光（第１の光束）Ｌ１と参照光Ｌ２に分岐するとともに、被検体である測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３と参照光Ｌ２を合波して干渉光Ｌ４を生成する光ファイバカプラ（分岐合波部）１４と、光ファイバカプラ１４で分岐された測定光Ｌ１を測定対象まで導波するとともに測定対象からの戻り光Ｌ３を導波する回転側光ファイバＦＢ１を備えるＯＣＴプローブ６００と、測定光Ｌ１を回転側光ファイバＦＢ１まで導波するとともに回転側光ファイバＦＢ１によって導波された戻り光Ｌ３を導波する固定側光ファイバＦＢ２と、回転側光ファイバＦＢ１を固定側光ファイバＦＢ２に対して回転可能に接続し、測定光Ｌ１および戻り光Ｌ３を伝送する光コネクタ１８と、光ファイバカプラ１４で生成された干渉光Ｌ４を干渉信号として検出する干渉光検出部２０と、この干渉光検出部２０によって検出された干渉信号を処理して光断層画像（以下、単に「断層画像」とも言う。）を取得する信号処理部２２を有する。また、信号処理部２２で取得された光断層画像はモニタ装置５００に表示される。
【００４８】
また、ＯＣＴプロセッサ４００は、測定の目印を示すためのエイミング光（第２の光束）Ｌｅを射出する第２の光源部（第２の光源ユニット）１３と、参照光Ｌ２の光路長を調整する光路長調整部２６と、第１の光源部１２から射出された光Ｌａを分光する光ファイバカプラ２８と、光ファイバカプラ１４で合波された戻り光Ｌ４およびＬ５を検出する検出器３０ａおよび３０ｂと、信号処理部２２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。
【００４９】
なお、図２に示すＯＣＴプロセッサ４００においては、上述した射出光Ｌａ、エイミング光Ｌｅ、測定光Ｌ１、参照光Ｌ２および戻り光Ｌ３などを含む種々の光を各光デバイスなどの構成要素間で導波し、伝送するための光の経路として、回転側光ファイバＦＢ１および固定側光ファイバＦＢ２を含め種々の光ファイバＦＢ（ＦＢ３、ＦＢ４、ＦＢ５、ＦＢ６、ＦＢ７、ＦＢ８など）が用いられている。
【００５０】
第１の光源部１２は、ＯＣＴの測定のための光（例えば、波長１．３μｍのレーザ光あるいは低コヒーレンス光）を射出するものであり、この第１の光源部１２は周波数を一定の周期で掃引させながら赤外領域である、例えば波長１．３μｍを中心とするレーザ光Ｌａを射出する光源である。この第１の光源部１２は、レーザ光あるいは低コヒーレンス光Ｌａを射出する光源１２ａと、光源１２ａから射出された光Ｌａを集光するレンズ１２ｂとを備えている。また、詳しくは後述するが、第１の光源部１２から射出された光Ｌａは、光ファイバＦＢ４、ＦＢ３を介して光ファイバカプラ１４で測定光Ｌ１と参照光Ｌ２に分割され、測定光Ｌ１は光コネクタ１８に入力される。
【００５１】
また、第２の光源部１３は、エイミング光Ｌｅとして測定部位を確認しやすくするために可視光を射出するものである。例えば、波長０．６６μｍの赤半導体レーザ光、波長０．６３μｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光、波長０．４０５μｍの青半導体レーザ光などを用いることができる。そこで、第２の光源部１３としては、例えば赤色あるいは青色あるいは緑色のレーザ光を射出する半導体レーザ１３ａと、半導体レーザ１３ａから射出されたエイミング光Ｌｅを集光するレンズ１３ｂを備えている。第２の光源部１３から射出されたエイミング光Ｌｅは、光ファイバＦＢ８を介して光コネクタ１８に入力される。
【００５２】
光コネクタ１８では、測定光Ｌ１とエイミング光Ｌｅとが合波され、ＯＣＴプローブ６００内の回転側光ファイバＦＢ１に導波される。
【００５３】
光ファイバカプラ（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、固定側光ファイバＦＢ２、光ファイバＦＢ３、光ファイバＦＢ５、光ファイバＦＢ７とそれぞれ光学的に接続されている。
【００５４】
光ファイバカプラ１４は、第１の光源部１２から光ファイバＦＢ４およびＦＢ３を介して入射した光Ｌａを測定光（第１の光束）Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割し、測定光Ｌ１を固定側光ファイバＦＢ２に入射させ、参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ５に入射させる。
【００５５】
さらに、光ファイバカプラ１４は、光ファイバＦＢ５に入射され後述する光路長調整部２６によって周波数シフトおよび光路長の変更が施されて光ファイバＦＢ５を戻った光Ｌ２と、後述するＯＣＴプローブ６００で取得され固定側光ファイバＦＢ２から導波された光Ｌ３とを合波し、光ファイバＦＢ３（ＦＢ６）および光ファイバＦＢ７に射出する。
【００５６】
ＯＣＴプローブ６００は、光コネクタ１８を介して、固定側光ファイバＦＢ２と接続されており、固定側光ファイバＦＢ２から、光コネクタ１８を介して、エイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１が回転側光ファイバＦＢ１に入射される。入射されたこのエイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１を回転側光ファイバＦＢ１によって伝送して測定対象Ｓに照射する。そして測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を取得し、取得した戻り光Ｌ３を回転側光ファイバＦＢ１によって伝送して、光コネクタ１８を介して、固定側光ファイバＦＢ２に射出するようになっている。
【００５７】
光コネクタ１８は、測定光（第１の光束）Ｌ１とエイミング光（第２の光束）Ｌｅとを合波するものである。
【００５８】
干渉光検出部２０は、光ファイバＦＢ６および光ファイバＦＢ７と接続されており、光ファイバカプラ１４で参照光Ｌ２と戻り光Ｌ３とを合波して生成された干渉光Ｌ４およびＬ５を干渉信号として検出するものである。
【００５９】
ここで、ＯＣＴプロセッサ４００は、光ファイバカプラ２８から分岐させた光ファイバＦＢ６上に設けられ、干渉光Ｌ４の光強度を検出する検出器３０ａと、光ファイバＦＢ７の光路上に干渉光Ｌ５の光強度を検出する検出器３０ｂとを有している。
【００６０】
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、干渉信号を生成する。
【００６１】
信号処理部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し、取得した断層画像をモニタ装置５００へ出力する。なお、本実施形態では、干渉光検出部２０で検出した干渉信号に基づいて測定対象Ｓの断層画像の生成と表面画像の生成が並列的に行われ、モニタ装置５００に断層画像と表面画像がリアルタイムで同時に表示されるようになっている。これを実現するための信号処理部２２の詳細な構成は後述する。
【００６２】
光路長調整部２６は、光ファイバＦＢ５の参照光Ｌ２の射出側（すなわち、光ファイバＦＢ５の光ファイバカプラ１４とは反対側の端部）に配置されている。
【００６３】
光路長調整部２６は、光ファイバＦＢ５から射出された光を平行光にする第１光学レンズ８０と、第１光学レンズ８０で平行光にされた光を集光する第２光学レンズ８２と、第２光学レンズ８２で集光された光を反射する反射ミラー８４と、第２光学レンズ８２および反射ミラー８４を支持する基台８６と、基台８６を光軸方向に平行な方向に移動させるミラー移動機構８８とを有し、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２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。
【００６４】
第１光学レンズ８０は、光ファイバＦＢ５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８４で反射された参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ５のコアに集光する。
【００６５】
また、第２光学レンズ８２は、第１光学レンズ８０により平行光にされた参照光Ｌ２を反射ミラー８４上に集光するとともに、反射ミラー８４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８０と第２光学レンズ８２とにより共焦点光学系が形成されている。
【００６６】
さらに、反射ミラー８４は、第２光学レンズ８２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８２で集光された参照光Ｌ２を反射する。
【００６７】
これにより、光ファイバＦＢ５から射出した参照光Ｌ２は、第１光学レンズ８０により平行光になり、第２光学レンズ８２により反射ミラー８４上に集光される。その後、反射ミラー８４により反射された参照光Ｌ２は、第２光学レンズ８２により平行光になり、第１光学レンズ８０により光ファイバＦＢ５のコアに集光される。
【００６８】
また、基台８６は、第２光学レンズ８２と反射ミラー８４とを固定し、ミラー移動機構８８は、基台８６を第１光学レンズ８０の光軸方向（図２矢印Ａ方向）に移動させる。
【００６９】
ミラー移動機構８８で、基台８６を矢印Ａ方向に移動させることで、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２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。
【００７０】
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、信号処理部２２に接続されている。操作制御部３２は、入力手段から入力されたオペレータの指示に基づいて、信号処理部２２における各種処理条件等の入力、設定、変更等を行う。
【００７１】
なお、操作制御部３２は、操作画面をモニタ装置５００に表示させてもよいし、別途表示部を設けて操作画面を表示させてもよい。また、操作制御部３２で、第１の光源部１２、第２の光源部１３、光コネクタ１８、干渉光検出部２０、光路長ならびに検出器３０ａおよび３０ｂの動作制御や各種条件の設定を行うようにしてもよい。
【００７２】
［ＯＣＴプローブ］
図３は図２のＯＣＴプローブの断面図である。
【００７３】
図３に示すように、挿入部６０２の先端部は、プローブ外筒６２０と、キャップ６２２と、回転側光ファイバＦＢ１と、バネ６２４と、固定部材６２６と、光学レンズ６２８とを有している。
【００７４】
プローブ外筒（シース）６２０は、可撓性を有する筒状の部材であり、光コネクタ１８においてエイミング光Ｌｅが合波された測定光Ｌ１および戻り光Ｌ３が透過する材料からなっている。なお、プローブ外筒６２０は、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）および戻り光Ｌ３が通過する先端（光コネクタ１８と反対側の回転側光ファイバＦＢ１の先端、以下プローブ外筒６２０の先端と言う）側の一部が全周に渡って光を透過する材料（透明な材料）で形成されていればよく、先端以外の部分については光を透過しない材料で形成されていてもよい。
【００７５】
キャップ６２２は、プローブ外筒６２０の先端に設けられ、プローブ外筒６２０の先端を閉塞している。
【００７６】
回転側光ファイバＦＢ１は、線状部材であり、プローブ外筒６２０内にプローブ外筒６２０に沿って収容されており、固定側光ファイバＦＢ２から射出され、光コネクタ１８で光ファイバＦＢ８から射出されたエイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１を光学レンズ６２８まで導波するとともに、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに照射して光学レンズ６２８で取得した測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を光コネクタ１８まで導波し、固定側光ファイバＦＢ２に入射する。
【００７７】
ここで、回転側光ファイバＦＢ１と固定側光ファイバＦＢ２とは、光コネクタ１８によって接続されており、回転側光ファイバＦＢ１の回転が固定側光ファイバＦＢ２に伝達しない状態で、光学的に接続されている。また、回転側光ファイバＦＢ１は、プローブ外筒６２０に対して回転自在、およびプローブ外筒６２０の軸方向に移動自在な状態で配置されている。
【００７８】
バネ６２４は、回転側光ファイバＦＢ１の外周に固定されている。また、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、光コネクタ１８に接続されている。
【００７９】
光学レンズ６２８は、回転側光ファイバＦＢ１の測定側先端（光コネクタ１８と反対側の回転側光ファイバＦＢ１の先端）に配置されており、先端部が、回転側光ファイバＦＢ１から射出された測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）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。
【００８０】
光学レンズ６２８は、回転側光ファイバＦＢ１から射出した測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し照射し、測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を集光し回転側光ファイバＦＢ１に入射する。
【００８１】
固定部材６２６は、回転側光ファイバＦＢ１と光学レンズ６２８との接続部の外周に配置されており、光学レンズ６２８を回転側光ファイバＦＢ１の端部に固定する。ここで、固定部材６２６による回転側光ファイバＦＢ１と光学レンズ６２８の固定方法は、特に限定されず、接着剤により、固定部材６２６と回転側光ファイバＦＢ１および光学レンズ６２８を接着させて固定されても、ボルト等を用い機械的構造で固定してもよい。なお、固定部材６２６は、ジルコニアフェルールやメタルフェルールなど光ファイバの固定や保持あるいは保護のために用いられるものであれば、如何なるものを用いても良い。
【００８２】
また、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、後述する回転筒６５６に接続されており、回転筒６５６によって回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４を回転させることで、光学レンズ６２８をプローブ外筒６２０に対し、矢印Ｒ２方向に回転させる。また、光コネクタ１８は、回転エンコーダを備え、回転エンコーダからの信号に基づいて光学レンズ６２８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６２８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。
【００８３】
さらに、回転側光ファイバＦＢ１、バネ６２４、固定部材６２６、及び光学レンズ６２８は、後述する駆動部により、プローブ外筒６２０内部を矢印Ｓ１方向（鉗子口方向）、及びＳ２方向（プローブ外筒６２０の先端方向）に移動可能に構成されている。
【００８４】
また、図３左側は、ＯＣＴプローブ６００の操作部６０４における回転側光ファイバＦＢ１等の駆動部の概略を示す図である。
【００８５】
プローブ外筒６２０は、固定部材６７０に固定されている。これに対し、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、回転筒６５６に接続されており、回転筒６５６は、モータ６５２の回転に応じてギア６５４を介して回転するように構成されている。回転筒６５６は、光コネクタ１８に接続されており、測定光Ｌ１及び戻り光Ｌ３は、光コネクタ１８を介して回転側光ファイバＦＢ１と固定側光ファイバＦＢ２間を伝送される。
【００８６】
また、これらを内蔵するフレーム６５０は支持部材６６２を備えており、支持部材６６２は、図示しないネジ孔を有している。ネジ孔には進退移動用ボールネジ６６４が咬合しており、進退移動用ボールネジ６６４には、モータ６６０が接続されている。したがって、モータ６６０を回転駆動することによりフレーム６５０を進退移動させ、これにより回転側光ファイバＦＢ１、バネ６２４、固定部材６２６、及び光学レンズ６２８を図３のＳ１及びＳ２方向に移動させることが可能となっている。
【００８７】
ＯＣＴプローブ６００は、以上のような構成であり、光コネクタ１８により回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４が、図３中矢印Ｒ２方向に回転されることで、光学レンズ６２８から射出される測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し、矢印Ｒ２方向（プローブ外筒６２０の円周方向）に対し走査しながら照射し、戻り光Ｌ３を取得する。エイミング光Ｌｅは、測定対象Ｓに、例えば青色、赤色あるいは緑色のスポット光として照射され、このエイミング光Ｌｅの反射光は、モニタ装置５００に表示された観察画像に輝点としても表示される。
【００８８】
これにより、プローブ外筒６２０の円周方向の全周において、測定対象Ｓの所望の部位を正確にとらえることができ、測定対象Ｓを反射した戻り光Ｌ３を取得することができる。
【００８９】
さらに、３次元ボリュームデータを生成するための複数の断層画像を取得する場合は、駆動部により光学レンズ６２８が矢印Ｓ１方向の移動可能範囲の終端まで移動され、断層画像を取得しながら所定量ずつＳ２方向に移動し、又は断層画像取得とＳ２方向への所定量移動を交互に繰り返しながら、移動可能範囲の終端まで移動する。
【００９０】
このように測定対象Ｓに対して所望の範囲の複数枚の波形データを得ることで表面画像を得ることができるとともに、取得した複数の断層画像に基づいて３次元ボリュームデータを得ることができる。
【００９１】
図４は図２の測定対象Ｓに対して光走査がラジアル走査の場合の断層画像のスキャン面を示す図であり、図５は図４の断層画像により構築される３次元ボリュームデータを示す図である。干渉信号により測定対象Ｓの深さ方向（第１の方向）の断層画像を取得し、測定対象Ｓに対し図３矢印Ｒ２方向（プローブ外筒６２０の円周方向）に走査（ラジアル走査）することで、図４に示すように、第１の方向と該第１の方向と直交する第２の方向とからなるスキャン面での断層画像を取得することができる。またさらに、このスキャン面に直交する第３の方向に沿ってスキャン面を移動させることで、図５に示すように、３次元ボリュームデータを生成するための複数の断層画像が取得できる。
【００９２】
図６は図１の内視鏡の鉗子口から導出されたＯＣＴプローブを用いて断層画像を得る様子を示す図である。図６に示すように、ＯＣＴプローブの挿入部６０２の先端部を、測定対象Ｓの所望の部位に近づけて、断層画像を得る。所望の範囲の複数の断層画像を取得する場合は、ＯＣＴプローブ６００本体を移動させる必要はなく、前述の駆動部によりプローブ外筒６２０内で光学レンズ６２８を移動させればよい。
【００９３】
なお、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓにラジアル走査するとしたが、これに限らない。図７は図２の測定対象Ｓに対してセクタ走査を行って断層画像を取得する構成を示す図であり、図８は図７の断層画像により構築される３次元ボリュームデータを示す図である。図７に示すように、ガルバノミラー９００を使用し、測定対象Ｓの上方からセクタ走査を行って断層画像を取得する構成にも適用でき、この場合もスキャン面を移動させることで、図８に示すように、３次元ボリュームデータを生成するための複数の断層画像が取得できる。
【００９４】
［信号処理部］
図９は図２の信号処理部２２及びその周辺部の構成を示すブロック図である。
【００９５】
図９に示すように、干渉光検出部２０は、干渉信号生成部２０ａとＡＤ変換部２０ｂとから構成される。干渉光検出部２０に測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３と参照光Ｌ２を合波した干渉光が入力されると、干渉信号生成部２０ａで干渉光（光信号）から干渉信号（電気信号）が生成される。そして、干渉信号生成部２０ａで生成された干渉信号はＡＤ変換部２０ｂでアナログ信号からデジタル信号に変換され、信号処理部２２に入力される。
【００９６】
本実施形態の信号処理部２２は、表面データを生成する表面データ生成部４１０と、表面データから表面画像を構築する表面画像構築部４２０と、フレーム単位で干渉信号の間引き処理を行うフレーム間引き処理部４３０と、断層データを生成する断層データ生成部４４０と、断層データから断層画像を構築する断層画像構築部４４６と、表面画像と断層画像とからモニタ装置５００に表示するための画像を生成する表示画像生成部４４８と、操作制御部３２からの操作信号に基づき信号処理部２２の各部を制御する制御部４９０とから主に構成される。
【００９７】
干渉光検出部２０から信号処理部２２に入力された干渉信号は２つに分岐され、一方の干渉信号は表面データ生成部４１０に入力され、他方の干渉信号はフレーム間引き処理部４３０を介して断層データ生成部４４０に入力される。
【００９８】
表面データ生成部４１０は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４１２、絶対値化部４１４、積分処理部４１６、及び対数変換部４１８から構成される。
【００９９】
ハイパスフィルタ４１２は、表面データ生成部４１０に入力された干渉信号から低周波成分を除去する。これは、ＯＣＴプローブ６００のプローブ外筒６２０で反射した戻り光による干渉信号成分が低周波側にあるためであり、ハイパスフィルタ４１２によって干渉信号の低周波成分を除去することで、生体からの戻り光による干渉信号成分のみとすることができる。ハイパスフィルタ４１２のカットオフ周波数は、ＯＣＴプローブ６００の最外層（すなわちプローブ外筒６２０）の干渉信号成分の周波数が除去できるように設定する。
【０１００】
絶対値化部４１４は、ハイパスフィルタ４１２で低周波成分が除去された干渉信号の振幅値を絶対値化する。ここでは、干渉信号の波形のマイナス成分をプラス側に反転させることにより絶対値化を行っている。絶対値化の方法としては、干渉信号の波形のマイナス成分をプラス側に反転させるものに限らず、干渉信号の振幅値を２乗して平方根をとるものでもよく、一般的に知られているどのような方法でもよい。
【０１０１】
積分処理部４１６は、絶対値化部４１４で絶対値化された干渉信号に対して積分処理を行う。具体的には、絶対値化された干渉信号のうち１ライン分すべてのデータ、すなわち１ライン分のデータ（干渉信号）を時間方向に全積分することで、そのライン方向における生体の表面データを算出する。ここでは、１ライン分すべてのデータを積分しているが、干渉光検出部２０のＡＤ変換部２０ｂで干渉信号はアナログ信号からデジタル信号に変換されて離散的なデータとなっていることから、１ライン分すべてのデータを加算することでも同じ結果が得られる。このように、通常の断層画像（ＯＣＴ画像）１ライン分の信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行わずに、１ライン分のデータを積分することでそのライン方向の表面データ１点が生成される。さらに、１フレーム分のデータから表面画像１ラインが生成されることになる。
【０１０２】
対数変換部４１８は、積分処理部４１６における積分処理によって得られた表面データの対数変換を行う。対数変換された表面データは、表面画像構築部４２０に入力される。
【０１０３】
表面画像構築部４２０は、表面データ生成部４１０で生成された表面データ（すなわち、対数変換部４１８で対数変換された表面データ）に基づき、モニタ装置５００及びその表示方法にあわせて表面画像を構築する。具体的には、輝度、コントラスト調整、表示サイズにあわせたリサンプル、走査方法に合わせての座標変換などにより表面画像を構築する。このようにして構築された表面画像は、後述の表示画像生成部４４８に入力される。
【０１０４】
フレーム間引き処理部４３０は、干渉光検出部２０から入力された干渉信号に対してフレーム単位で間引き処理を行い、後段の断層データ生成部４４０に間引き処理後の干渉信号を出力する。具体的には、モニタ装置５００のフレームレート以下で干渉信号が出力されるようにフレーム単位で間引き処理を行う。
【０１０５】
これは、例えば、ＯＣＴのラジアル走査では１００Ｈｚの周波数で行われるため、１００ｆｐｓのフレームレートで干渉信号を取得できる。それに対して、モニタ装置５００のフレームレートは通常３０ｆｐｓ程度であるため、干渉光検出部２０で検出された干渉信号をすべて処理したとしても、すべてのフレームを表示することはできない。そのため、この段階で干渉信号をフレーム単位で間引き処理しておくことで、後段の処理にかけられる時間を大きくできる。また、実際には、モニタ装置５００のフレームレートは１５ｆｐｓ程度でも十分に診断可能なので、診断可能な範囲で干渉信号の間引き処理を行うことで後段の処理にかかる負担を軽減することができる。
【０１０６】
本実施形態では、モニタ装置５００のフレームレートに応じてフレーム間引き処理部４３０から出力される干渉信号のフレームレートを自動的に可変させる態様が好ましい。例えば、モニタ装置５００のフレームレートの読み取り手段を設け、この読み取り手段で読み取られたフレームレート以下で干渉信号がフレーム間引き処理部４３０から出力されるようにする。
【０１０７】
また、フレーム間引き処理部４３０から出力される干渉信号のフレームレートを手動で可変できるようにする態様も好ましい。例えば、操作者が操作制御部３２からフレームレート又は間引き率を指定すると、フレーム間引き処理部４３０は指定されたフレームレート又は間引き率に従って干渉信号をフレーム単位で間引き処理を行うようにする。この態様によれば、操作者の意図や好みに応じて断層データ生成部４４０に入力される干渉信号のフレームレートを可変させることができ、信号処理部２２の処理負荷をさらに軽減することが可能となる。
【０１０８】
断層データ生成部４４０は、干渉光検出部２０からフレーム間引き処理部４３０を介して入力された干渉信号に基づき断層データを生成する処理部であり、フーリエ変換部４４２及び対数変換部４４４から構成される。
【０１０９】
フーリエ変換部４４２は、フレーム間引き処理部４３０で間引き処理が施された干渉信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数分解して、測定対象Ｓの各深さ位置における反射光Ｌ３の強度、すなわち深度方向の１ラインの反射強度データ（断層データ）を生成する。
【０１１０】
対数変換部４４４は、フーリエ変換部４４２でフーリエ変換された断層データの対数変換を行う。対数変換された断層データは、断層画像構築部４４６に入力される。
【０１１１】
断層画像構築部４４６は、断層データ生成部４４０で生成された断層データ（すなわち、対数変換部４４４で対数変換された断層データ）からモニタ装置５００及びその表示方法にあわせて断層画像を構築する。具体的には、輝度、コントラストの調整、表示サイズにあわせたリサンプル、ラジアル走査、セクタ走査等の走査方法に合わせての座標変換などにより断層画像を構築する。このようにして構築された断層画像は、後述の表示画像生成部４４８に入力される。
【０１１２】
表示画像生成部４４８は、表面画像構築部４２０で構築された表面画像と、断層画像構築部４４６で構築された断層画像とからモニタ装置５００に表示される画像を生成し、当該画像をモニタ装置５００に対して出力する。
【０１１３】
次に、上記の如く構成された本実施形態の作用について説明する。
【０１１４】
まず、干渉光検出部２０から信号処理部２２に入力され、２つに分岐された干渉信号のうち、一方の干渉信号は表面データ生成部４１０に入力され、表面データの生成処理が行われる。
【０１１５】
表面データ生成部４１０で行われる具体的な処理としては、まず、ハイパスフィルタ４１２で干渉信号から低周波成分が除去される。これにより、プローブ外筒６２０から反射した戻り光による干渉信号成分が除去され、生体から反射した戻り光による干渉信号成分のみとなる。次いで、絶対値化部４１４で干渉信号の振幅値の絶対値化が行われた後、積分処理部４１６で１ライン分すべてのデータ、すなわち１ライン分のデータ（干渉信号）を時間方向に全積分する。これにより、そのライン方向における生体の表面データが算出される。さらに表面データは対数変換部４１８で対数変換される。
【０１１６】
このようにして表面データ生成部４１０で生成された表面データは表面画像構築部４２０に入力される。表面データ生成部４１０では、１ライン（又は１フレーム）分の表面データが蓄積されると、その蓄積された表面データに基づき表面画像の生成が行われる。
【０１１７】
一方、干渉光検出部２０から信号処理部２２に入力され、２つに分岐された干渉信号のうち、他方の干渉信号はフレーム間引き処理部４３０を介して断層データ生成部４４０に入力される。
【０１１８】
フレーム間引き処理部４３０に入力された干渉信号はフレーム単位で間引き処理が行われる。具体的には、モニタ装置５００のフレームレート以下の干渉信号が出力されるように間引き処理が行われる。間引き処理後の干渉信号は断層データ生成部４４０に入力され、断層データの生成処理が行われる。
【０１１９】
断層データ生成部４４０で行われる具体的な処理としては、まず、フレーム間引き処理部４３０で間引き処理された干渉信号が入力されると、フーリエ変換部４４２にてＦＦＴ（高速フーリエ変換）による周波数解析が行われる。これにより、測定対象Ｓの深度方向の反射強度データ（断層データ）が生成される。次いで、フーリエ変換部４４２で生成された断層データは、対数変換部４４４で対数変換される。
【０１２０】
このようにして断層データ生成部４４０で生成された断層データは表面画像構築部４２０に入力される。表面画像構築部４２０では、１フレーム分の断層データが蓄積されると、その蓄積された断層データに基づき断層画像の生成が行われる。
【０１２１】
表示画像生成部４４８では、表面画像構築部４２０で構築された表面画像と表面画像構築部４２０で構築された断層画像とから表示画像が生成される。このようにして生成された表示画像はモニタ装置５００に対して出力される。
【０１２２】
ここで、モニタ装置５００に表示される画像の一例を図１０に示す。同図に示すように、モニタ装置５００の表示画面５０２には表面画像と断層画像が並べて表示される。なお、表示画面５０２の右側に示した断層画像は、左側の表面画像のＰ−Ｐ’線に沿う断面における断層画像を表している。
【０１２３】
図１０に示した例では、断層画像は１フレーム分の断層データが生成される度に更新されるのに対して、表面画像は１ライン（又は１フレーム）分の表面データが生成される度に更新される。例えば、１ライン分の表面データが生成されると、その位置に対応する１点分の表面画像が追加される。そして、ＯＣＴプローブ６００の走査に応じて、図１０の左から右、さらには上から下に向かって次々と表面画像が追加される。このとき、断層画像は、１フレーム分の断層データが生成される度に更新される。なお、１フレーム分の表面データが生成される度に１フレーム分の表面画像（すなわち、図１０の表面画像の１水平ライン）をまとめてするようにしてもよい。
【０１２４】
このように本実施形態によれば、ＯＣＴプローブ６００の走査により取得された干渉信号から断層データの生成と表面データの生成が並列的に行われるので、３次元ボリュームデータから表面画像を再構築することなく、モニタ装置５００に断層画像と表面画像をリアルタイムに同時に表示することが可能となる。これにより、術者は、病変部の断層画像だけでなく、表面画像も同時に観察することが可能となり、治療方法の選択が容易になる。
【０１２５】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
【０１２６】
第１の実施形態では、干渉光検出部２０から入力された干渉信号は２つに分岐され、一方の干渉信号から表面画像が生成され、他方の干渉信号はフレーム単位で間引き処理が行われてから断層画像が生成される。このようにした理由は、モニタ装置５００のフレームレートに適した間隔で干渉信号を間引くことで断層画像の生成を容易にするためである。このとき、表面データの生成処理では、処理の複雑なＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行わずに表面データを生成することができる。
【０１２７】
それに対して、第２の実施形態では、干渉信号の間引き処理が省略された態様であり、ＯＣＴプローブ６００の走査で取得される干渉信号のフレームレート（すなわち、干渉光検出部２０から入力された干渉信号のフレームレート）がモニタ装置５００のフレームレートと同程度の場合に好適な態様である。
【０１２８】
図１１は第２の実施形態に係る信号処理部の構成を示すブロック図である。図１１中、図９と共通又は類似の要素には同一の番号を付している。
【０１２９】
図１１に示すように、第２の実施形態としての信号処理部２２Ｂは、第１の実施形態のフレーム間引き処理部４３０（図９参照）を備えておらず、干渉光検出部２０から出力された干渉信号はフーリエ変換部４５０に入力される。
【０１３０】
フーリエ変換部４５０は、表面データ生成部４１０と断層データ生成部４４０の共通処理部であり、入力された干渉信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数分解して、測定対象Ｓの各深さ位置における反射光Ｌ３の強度、すなわち深度方向の１ラインの反射強度データ（断層データ）を生成する。なお、表面データ生成部４１０と断層データ生成部４４０にフーリエ変換部４５０を個々に設けてもよいのはもちろんである。
【０１３１】
フーリエ変換部４５０から出力される断層データは２つに分岐され、一方の断層データはハイパスフィルタ４１２により低周波成分が除去される。これにより、プローブ外筒６２０から反射した戻り光による干渉信号成分が除去され、生体から反射した戻り光による信号成分のみとされる。さらに、積分処理部４１６により１ライン分すべてのデータが積分され（つまり、フーリエ変換されたデータが周波数軸方向に全積分され）、そのラインに対応する表面データ１点分が出力される。ここでは積分としているが、ＡＤ変換により離散的なデータとなっていることから、１ライン分すべてのデータを加算することでも同じ結果が得られる。積分処理部４１６から出力されたデータは対数変換部４１８で対数変換される。対数変換されたデータは表面画像構築部４２０に入力される。一方、フーリエ変換部４５０から出力された他方の断層データは対数変換部４４４で対数変換された後、断層画像構築部４４６に入力される。これ以降の処理については、第１の実施形態と同様である。
【０１３２】
第２の実施形態によれば、干渉光検出部２０から信号処理部２２Ｂに入力された干渉信号は間引き処理が行われることなく、断層画像の生成処理と表面画像の生成処理が並列的に行われる。このため、ＯＣＴプローブ６００の走査で取得される干渉信号のフレームレート（すなわち、干渉光検出部２０から入力された干渉信号のフレームレート）がモニタ装置５００のフレームレートと同程度の場合に好適な態様であり、干渉信号の間引き処理を省略することができ、信号処理部２２Ｂを簡易な構成とすることが可能となる。
【０１３３】
なお、上述した各実施形態では、ＯＣＴプロセッサ４００としてＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ）装置を用いて説明したが、これに限らず、ＯＣＴプロセッサ４００をＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）装置としても適用可能である。
【０１３４】
以上、本発明の光断層画像化装置及び光断層画像化方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【０１３５】
１０…画像診断装置、２０…干渉光検出部、２０ａ…干渉信号生成部、２０ｂ…ＡＤ変換部、２２…信号処理部、１００…内視鏡、２００…内視鏡プロセッサ、３００…光源装置、４００…ＯＣＴプロセッサ、４１０…表面データ生成部、４１２…ハイパスフィルタ、４１４…絶対値化部、４１６…積分処理部、４１８…対数変換部、４２０…表面画像構築部、４３０…フレーム間引き処理部、４４０…断層データ生成部、４４２…フーリエ変換部、４４４…対数変換部、４４６…断層画像構築部、４４８…表示画像生成部、４５０…フーリエ変換部、４９０…制御部、５００…モニタ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長掃引光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号をフーリエ変換することで前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化装置であって、
前記干渉信号に基づいて前記測定対象の断層データを生成する断層データ生成手段と、
前記断層データ生成手段と並列的に処理を行い、前記干渉信号に基づいて前記測定対象の表面データを生成する表面データ生成手段と、
前記断層データ生成手段で生成された断層データに基づく断層画像を構築する断層画像構築手段と、
前記表面データ生成手段で生成された表面データに基づく表面画像を構築する表面画像構築手段と、
前記断層画像と前記表面画像とから表示画像を生成する表示画像生成手段と、
を備えたことを特徴とする光断層画像化装置。
【請求項２】
前記表面データ生成手段は、
前記干渉信号の振幅値を絶対値化した絶対値データを出力する絶対値化手段と、
前記絶対値データを時間方向に全積分する干渉波形データ積分手段と、
を備えて構成されることを特徴とする請求項１に記載の光断層画像化装置。
【請求項３】
前記表面データ生成手段は、前記干渉波形データ積分手段により全積分されたデータを対数変換する対数変換手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の光断層画像化装置。
【請求項４】
前記表面データ生成手段は、前記干渉信号から低周波成分を除去するハイパスフィルタをさらに備え、
前記ハイパスフィルタで低周波成分が除去された干渉信号を前記絶対値化手段に入力することを特徴とする請求項２又は３に記載の光断層画像化装置。
【請求項５】
前記干渉信号をフレーム単位で間引き処理を行うフレーム間引き手段を備え、
前記フレーム間引き手段で間引き処理された干渉信号を前記断層データ生成手段に入力することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光断層画像化装置。
【請求項６】
前記表面データ生成手段は、
前記干渉信号をフーリエ変換してフーリエ変換データを出力するフーリエ変換手段と、
前記フーリエ変換データを周波数軸方向に全積分するフーリエ変換データ積分手段と、
を備えて構成されることを特徴とする請求項１に記載の光断層画像化装置。
【請求項７】
前記表面データ生成手段は、前記フーリエ変換データ積分手段により全積分されたデータを対数変換する対数変換手段をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の光断層画像化装置。
【請求項８】
前記表面データ生成手段は、前記フーリエ変換データから低周波成分を除去するハイパスフィルタをさらに備え、
前記ハイパスフィルタで低周波成分が除去されたフーリエ変換データを前記フーリエ変換データ積分手段に入力することを特徴とする請求項６又は７に記載の光断層画像化装置。
【請求項９】
前記表示画像生成手段は、前記断層画像と前記表面画像を並べた画像を生成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光断層画像化装置。
【請求項１０】
波長掃引光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号をフーリエ変換することで前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化方法であって、
前記干渉信号に基づいて前記測定対象の断層データを生成する断層データ生成ステップと、
前記断層データ生成ステップと並列的に処理を行い、前記干渉信号に基づいて前記測定対象の表面データを生成する表面データ生成ステップと、
前記断層データ生成ステップで生成された断層データに基づく断層画像を構築する断層画像構築ステップと、
前記表面データ生成ステップで出力された表面データに基づく表面画像を構築する表面画像構築ステップと、
前記断層画像と前記表面画像とから表示画像を生成する表示画像生成ステップと、
を備えたことを特徴とする光断層画像化方法。
【請求項１１】
前記表面データ生成ステップは、
前記干渉信号の振幅値を絶対値化した絶対値データを出力する絶対値化ステップと、
前記絶対値データを時間方向に全積分する干渉波形データ積分ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の光断層画像化方法。
【請求項１２】
前記表面データ生成ステップは、前記干渉波形データ積分ステップにより全積分されたデータを対数変換する対数変換ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の光断層画像化方法。
【請求項１３】
前記表面データ生成ステップは、ハイパスフィルタにより前記干渉信号から低周波成分を除去するステップを含み、該ステップにより低周波成分が除去された干渉信号は前記絶対値化ステップに入力されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光断層画像化方法。
【請求項１４】
前記干渉信号をフレーム単位で間引き処理を行うフレーム間引きステップを含み、
前記フレーム間引きステップで間引き処理された干渉信号は前記断層データ生成ステップに入力されることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の光断層画像化方法。
【請求項１５】
前記表面データ生成ステップは、
前記干渉信号をフーリエ変換してフーリエ変換データを出力するフーリエ変換ステップと、
前記フーリエ変換データを周波数軸方向に全積分するフーリエ変換データ積分ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の光断層画像化方法。
【請求項１６】
前記表面データ生成ステップは、前記フーリエ変換データ積分ステップにより周波数方向に全積分されたデータを対数変換する対数変換ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の光断層画像化方法。
【請求項１７】
前記表面データ生成ステップは、ハイパスフィルタにより前記フーリエ変換データから低周波成分を除去するステップを含み、該ステップにより低周波成分が除去されたフーリエ変換データは前記フーリエ変換データ積分ステップに入力されることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の光断層画像化方法。
【請求項１８】
前記表示画像生成ステップは、前記断層画像と前記表面画像を並べた画像を生成することを特徴とする請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載の光断層画像化方法。
【請求項１】
波長掃引光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号をフーリエ変換することで前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化装置であって、
前記干渉信号に基づいて前記測定対象の断層データを生成する断層データ生成手段と、
前記断層データ生成手段と並列的に処理を行い、前記干渉信号に基づいて前記測定対象の表面データを生成する表面データ生成手段と、
前記断層データ生成手段で生成された断層データに基づく断層画像を構築する断層画像構築手段と、
前記表面データ生成手段で生成された表面データに基づく表面画像を構築する表面画像構築手段と、
前記断層画像と前記表面画像とから表示画像を生成する表示画像生成手段と、
を備えたことを特徴とする光断層画像化装置。
【請求項２】
前記表面データ生成手段は、
前記干渉信号の振幅値を絶対値化した絶対値データを出力する絶対値化手段と、
前記絶対値データを時間方向に全積分する干渉波形データ積分手段と、
を備えて構成されることを特徴とする請求項１に記載の光断層画像化装置。
【請求項３】
前記表面データ生成手段は、前記干渉波形データ積分手段により全積分されたデータを対数変換する対数変換手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の光断層画像化装置。
【請求項４】
前記表面データ生成手段は、前記干渉信号から低周波成分を除去するハイパスフィルタをさらに備え、
前記ハイパスフィルタで低周波成分が除去された干渉信号を前記絶対値化手段に入力することを特徴とする請求項２又は３に記載の光断層画像化装置。
【請求項５】
前記干渉信号をフレーム単位で間引き処理を行うフレーム間引き手段を備え、
前記フレーム間引き手段で間引き処理された干渉信号を前記断層データ生成手段に入力することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光断層画像化装置。
【請求項６】
前記表面データ生成手段は、
前記干渉信号をフーリエ変換してフーリエ変換データを出力するフーリエ変換手段と、
前記フーリエ変換データを周波数軸方向に全積分するフーリエ変換データ積分手段と、
を備えて構成されることを特徴とする請求項１に記載の光断層画像化装置。
【請求項７】
前記表面データ生成手段は、前記フーリエ変換データ積分手段により全積分されたデータを対数変換する対数変換手段をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の光断層画像化装置。
【請求項８】
前記表面データ生成手段は、前記フーリエ変換データから低周波成分を除去するハイパスフィルタをさらに備え、
前記ハイパスフィルタで低周波成分が除去されたフーリエ変換データを前記フーリエ変換データ積分手段に入力することを特徴とする請求項６又は７に記載の光断層画像化装置。
【請求項９】
前記表示画像生成手段は、前記断層画像と前記表面画像を並べた画像を生成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光断層画像化装置。
【請求項１０】
波長掃引光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号をフーリエ変換することで前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化方法であって、
前記干渉信号に基づいて前記測定対象の断層データを生成する断層データ生成ステップと、
前記断層データ生成ステップと並列的に処理を行い、前記干渉信号に基づいて前記測定対象の表面データを生成する表面データ生成ステップと、
前記断層データ生成ステップで生成された断層データに基づく断層画像を構築する断層画像構築ステップと、
前記表面データ生成ステップで出力された表面データに基づく表面画像を構築する表面画像構築ステップと、
前記断層画像と前記表面画像とから表示画像を生成する表示画像生成ステップと、
を備えたことを特徴とする光断層画像化方法。
【請求項１１】
前記表面データ生成ステップは、
前記干渉信号の振幅値を絶対値化した絶対値データを出力する絶対値化ステップと、
前記絶対値データを時間方向に全積分する干渉波形データ積分ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の光断層画像化方法。
【請求項１２】
前記表面データ生成ステップは、前記干渉波形データ積分ステップにより全積分されたデータを対数変換する対数変換ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の光断層画像化方法。
【請求項１３】
前記表面データ生成ステップは、ハイパスフィルタにより前記干渉信号から低周波成分を除去するステップを含み、該ステップにより低周波成分が除去された干渉信号は前記絶対値化ステップに入力されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光断層画像化方法。
【請求項１４】
前記干渉信号をフレーム単位で間引き処理を行うフレーム間引きステップを含み、
前記フレーム間引きステップで間引き処理された干渉信号は前記断層データ生成ステップに入力されることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の光断層画像化方法。
【請求項１５】
前記表面データ生成ステップは、
前記干渉信号をフーリエ変換してフーリエ変換データを出力するフーリエ変換ステップと、
前記フーリエ変換データを周波数軸方向に全積分するフーリエ変換データ積分ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の光断層画像化方法。
【請求項１６】
前記表面データ生成ステップは、前記フーリエ変換データ積分ステップにより周波数方向に全積分されたデータを対数変換する対数変換ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の光断層画像化方法。
【請求項１７】
前記表面データ生成ステップは、ハイパスフィルタにより前記フーリエ変換データから低周波成分を除去するステップを含み、該ステップにより低周波成分が除去されたフーリエ変換データは前記フーリエ変換データ積分ステップに入力されることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の光断層画像化方法。
【請求項１８】
前記表示画像生成ステップは、前記断層画像と前記表面画像を並べた画像を生成することを特徴とする請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載の光断層画像化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−３２２９６（Ｐ２０１２−３２２９６Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７２６８２（Ｐ２０１０−１７２６８２）
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]