光構造像観察装置、その構造情報処理方法及び光構造像観察装置を備えた内視鏡装置
【課題】浅い位置から深い位置まで高いＳ／Ｎ比と適切な解像度を有する断層画像を生成する。
【解決手段】ＯＣＴプロセッサ４００の処理部２２において、焦点位置指定部２３０は、光構造情報検出部２２０に対して測定光Ｌ１の異なる複数の焦点位置を指定する。光構造情報検出部２２０は、焦点位置指定部２３０から指定された焦点位置において干渉光検出部で検出した干渉信号から光構造情報を検出する。断層構造情報生成部２２５は、光構造情報検出部２２０が検出した光構造情報に基づき測定光Ｌ１の異なる複数の焦点位置毎の断層構造情報を生成する。複数焦点画像合成部２２１は、メモリ２３１に格納された異なる複数の焦点位置毎の断層構造情報に基づいた合成断層画像を生成する。
【解決手段】ＯＣＴプロセッサ４００の処理部２２において、焦点位置指定部２３０は、光構造情報検出部２２０に対して測定光Ｌ１の異なる複数の焦点位置を指定する。光構造情報検出部２２０は、焦点位置指定部２３０から指定された焦点位置において干渉光検出部で検出した干渉信号から光構造情報を検出する。断層構造情報生成部２２５は、光構造情報検出部２２０が検出した光構造情報に基づき測定光Ｌ１の異なる複数の焦点位置毎の断層構造情報を生成する。複数焦点画像合成部２２１は、メモリ２３１に格納された異なる複数の焦点位置毎の断層構造情報に基づいた合成断層画像を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光構造像観察装置、その構造情報処理方法及び光構造像観察装置を備えた内視鏡装置に係り、特に光構造情報の情報処理に特徴のある光構造像観察装置、その構造情報処理方法及び光構造像観察装置を備えた内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体組織の光断層画像を取得する際に、ＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）計測を利用した光断層画像取得装置が用いられることがある。この光断層画像取得装置は、光源から射出された低コヒーレント光を測定光と参照光とに分割した後、該測定光が測定対象に照射されたときの測定対象からの反射光、もしくは後方散乱光と参照光とを合波し、該反射光と参照光との干渉光の強度に基づいて光断層画像を取得するものである。以下、測定対象からの反射光、後方散乱光をまとめて反射光と標記する。
【０００３】
上記のＯＣＴ計測には、大きくわけてＴＤ−ＯＣＴ（Ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）計測とＦＤ−ＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）計測の２種類がある。ＴＤ−ＯＣＴ計測は、参照光の光路長を変更しながら干渉光強度を測定することにより、測定対象の深さ方向の位置（以下、深さ位置という）に対応した反射光強度分布を取得する方法である。
【０００４】
一方、ＦＤ−ＯＣＴ計測は、参照光と信号光の光路長は変えることなく、光のスペクトル成分毎に干渉光強度を測定し、ここで得られたスペクトル干渉強度信号を計算機にてフーリエ変換に代表される周波数解析を行うことで、深さ位置に対応した反射光強度分布を取得する方法である。ＴＤ−ＯＣＴに存在する機械的な走査が不要となることで、高速な測定が可能となる手法として、近年注目されている。
【０００５】
ところで、消化管や気管支など、光学散乱特性が高い組織を対象とするＯＣＴでは、入射光が急激に減衰し、深い部分ではＳ／Ｎ比が落ちるという問題がある。
【０００６】
この問題の解決策として、光の焦点面を表面より深い位置に置くことで、光の集光性で減衰を補償し、深い部分まで描出可能にする手法（非特許文献１）が提案されている。
しかし、深い部分に焦点位置を合わせると、焦点深度と光の散乱の影響から焦点位置より浅い位置では横分解能が落ち、細かい構造情報が失われる。
【０００７】
そこで、焦点位置を表面に合わせ、浅い部分での横解像度を最適化する手法（特許文献１）、中心波長が異なる画像の重ね合わせで深部までの情報を得る手法（特許文献２）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１３３５０９号公報
【特許文献２】特開２００７−１５１６３１号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】生体医工学、Vol. 44 (2006) , No. 4 pp.606-612、"光コヒーレンストモグラフィを用いたヒト指細動脈の断層イメージング"
【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、上記非特許文献１や特許文献１に開示されている手法では、対象の特定位置に焦点位置を合わせることで、観察ターゲットになる構造の視認性を最適化することはできるが、焦点を合わせた位置以外の部分では視認性が良い画像が得られないという問題がある。
【００１１】
また、上記特許文献２に開示されている手法では、中心周波数が複数種類の光源の収差を用いることで、複数の焦点位置の干渉波形を合成表示することは可能であるが、焦点位置の組み合わせが固定されているため、目的や対象の状態に応じて焦点位置を変更することができない。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、浅い位置から深い位置まで高いＳ／Ｎ比と適切な解像度を有する断層画像を生成することのできる光構造像観察装置、その構造情報処理方法及び光構造像観察装置を備えた内視鏡装置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】
【００１３】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の光構造像観察装置は、波長を掃引して光を発する光源手段と、前記光源手段から発した前記光を参照光と測定光に分波する分波手段と、測定対象の深さ方向に前記測定光を照射すると共に前記測定対象にて反射あるいは後方散乱した戻り光を集光する照射／集光手段と、前記深さ方向に直交する面内において前記照射／集光手段の照射位置を所定の走査間隔にて２次元走査する走査手段と、前記照射／集光手段が照射する前記測定光の複数の焦点位置を指定する焦点位置指定手段と、前記複数の焦点位置に前記照射／集光手段の焦点を位置決め駆動する焦点駆動手段と、前記照射／集光手段にて集光した前記戻り光と所定の光路長経路を経た前記参照光とを、前記複数の焦点位置毎に合波させ干渉光を取得する干渉手段と、前記干渉光に基づき、前記複数の焦点位置毎の前記測定対象の断層構造情報を生成する断層構造情報生成手段と、前記複数の焦点位置毎の前記断層構造情報に基づき、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、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項１に記載の光構造像観察装置では、照射／集光手段にて前記測定対象の深さ方向に前記測定光を照射すると共に前記測定対象にて反射あるいは後方散乱した戻り光を集光し、前記走査手段にて前記深さ方向に直交する面内において前記照射／集光手段の照射位置を前記所定の走査間隔にて２次元走査し、前記焦点位置指定手段にて前記照射／集光手段が照射する前記測定光の複数の焦点位置を指定し、前記焦点駆動手段にて前記複数の焦点位置に前記照射／集光手段の焦点を位置決め駆動し、前記干渉手段にて前記戻り光と前記参照光とを前記複数の焦点位置毎に合波させ前記干渉光を取得し、前記断層構造情報生成手段にて前記干渉光に基づき前記複数の焦点位置毎の前記測定対象の前記断層構造情報を生成し、前記断層画像生成手段にて前記複数の焦点位置毎の前記断層構造情報に基づき、前記測定対象の断層画像を生成することで、浅い位置から深い位置まで高いＳ／Ｎ比と適切な解像度を有する断層画像を生成することを可能とする。
【００１５】
請求項２に記載の光構造像観察装置のように、請求項１に記載の光構造像観察装置であって、前記所定の走査間隔より粗いプレ走査間隔にて前記走査手段を走査し、前記プレ走査間隔による走査にて得られた前記断層構造情報に基づき、前記焦点位置指定手段が指定する前記複数の焦点位置を設定する焦点位置設定手段を、さらに備えることが好ましい。
【００１６】
請求項３に記載の光構造像観察装置のように、請求項１または２に記載の光構造像観察装置であって、前記断層構造情報生成手段は前記干渉光に基づき前記測定対象の層を抽出し、前記断層画像生成手段は前記複数の焦点位置のうち前記層に近傍する焦点位置による前記層毎の前記断層構造情報を層近傍構造情報として抽出し、抽出した前記層近傍構造情報を合成することにより前記断層画像を生成することが好ましい。
【００１７】
請求項４に記載の光構造像観察装置のように、請求項１または２に記載の光構造像観察装置であって、前記断層画像生成手段は、前記複数の焦点位置毎の前記断層構造情報を前記深さ方向にて変化する重み付け関数にて演算し、前記複数の焦点位置毎の演算結果を合成することにより前記断層画像を生成することが好ましい。
【００１８】
請求項５に記載の光構造像観察装置のように、請求項１または２に記載の光構造像観察装置であって、前記断層画像生成手段は、前記複数の焦点位置毎の前記断層構造情報における水平解像度のエッジ情報を演算し、前記複数の焦点位置毎の演算結果を合成することにより前記断層画像を生成することが好ましい。
【００１９】
請求項６に記載の光構造像観察装置のように、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光構造像観察装置であって、前記断層画像を少なくとも表示手段に表示させる表示制御手段と、前記表示制御手段が制御する前記表示手段の表示形態を指定する表示形態指定手段と、をさらに備え、前記表示制御手段は前記表示手段が表示する前記断層画像上に、前記複数の焦点位置の位置情報及び前記断層画像生成手段が断層画像を生成する際の画像生成情報を重畳し、前記表示形態指定手段は前記表示手段に重畳表示された前記位置情報及び前記画像生成情報に基づいて入力される入力情報により前記表示形態を指定することが好ましい。
【００２０】
請求項７に記載の光構造像観察装置のように、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の光構造像観察装置であって、前記断層画像生成手段が生成した前記断層画像に基づき前記測定対象の光立体構造画像を生成する立体構造画像生成手段をさらに備えることが好ましい。
【００２１】
請求項８に記載の光構造像観察装置の構造情報処理方法は、波長を掃引して光を発する光源手段と、前記光源手段から発した前記光を参照光と測定光に分波する分波手段と、測定対象の深さ方向に前記測定光を照射すると共に前記測定対象にて反射あるいは後方散乱した戻り光を集光する照射／集光手段と、を備えた光構造像観察装置の構造情報処理方法において、前記深さ方向に直交する面内において前記照射／集光手段の照射位置を所定の走査間隔にて２次元走査する走査ステップと、前記照射／集光手段が照射する前記測定光の複数の焦点位置を指定する焦点位置指定ステップと、前記複数の焦点位置に前記照射／集光手段の焦点を位置決め駆動する焦点駆動ステップと、前記照射／集光手段にて集光した前記戻り光と所定の光路長経路を経た前記参照光とを、前記複数の焦点位置毎に合波させ干渉光を取得する干渉ステップと、前記干渉光に基づき、前記複数の焦点位置毎の前記測定対象の断層構造情報を生成する断層構造情報生成ステップと、前記複数の焦点位置毎の前記断層構造情報に基づき、前記測定対象の断層画像を生成する断層画像生成ステップと、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
請求項９に記載の光構造像観察装置の構造情報処理方法のように、請求項８に記載の光構造像観察装置の構造情報処理方法であって、前記所定の走査間隔より粗いプレ走査間隔にて前記走査手段を走査し、前記プレ走査間隔による走査にて得られた前記断層構造情報に基づき、前記焦点位置指定手段が指定する前記複数の焦点位置を設定する焦点位置設定ステップを、さらに備えることが好ましい。
【００２３】
請求項１０に記載の内視鏡装置は、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の光構造像観察装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、浅い位置から深い位置まで高いＳ／Ｎ比と適切な解像度を有する断層画像を生成することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態に係る光構造像観察装置としてのＯＣＴプロセッサの内部構成を示すブロック図
【図２】図１のＯＣＴプローブの先端構成を示す図
【図３】図１のＯＣＴプローブの変形例１の先端構成を示す図
【図４】図１のＯＣＴプローブの変形例２の先端構成を示す図
【図５】図１のＯＣＴプローブの変形例３の先端構成を示す図
【図６】図１のＯＣＴプローブの変形例４の先端構成を示す図
【図７】図１のＯＣＴプロセッサの処理部の構成を示すブロック図
【図８】図１のＯＣＴプロセッサの処理部での処理の概要を説明する図
【図９】図１のＯＣＴプロセッサの処理部の処理の詳細を示すフローチャート
【図１０】図９の処理における合成断層画像の生成するための異なる焦点位置での取得画像を示す図
【図１１】図９の処理における合成断層画像の生成のための重み付けを説明する第１の図
【図１２】図９の処理における合成断層画像の生成のための重み付けを説明する第２の図
【図１３】第２実施形態に係るＯＣＴプロセッサの処理部の構成を示すブロック図
【図１４】図１３のプレスキャン情報処理部のプレスキャン間隔を説明する図
【図１５】図１３のプレスキャン情報処理部による焦点位置の設定を説明する図
【図１６】図１３のプレスキャン情報処理部による焦点位置の設定のための境界検出法を説明する図
【図１７】図１３のプレスキャン情報処理部による焦点位置の設定のためのコントラスト法を説明する第１の図
【図１８】図１３のプレスキャン情報処理部による焦点位置の設定のためのコントラスト法を説明する第２の図
【図１９】図１３のＯＣＴプロセッサの処理部の処理の詳細を示すフローチャート
【図２０】図１９のプレスキャン情報処理においてプレスキャンでの計測画像情報を用いて焦点位置の組み合わせを決定する方法を説明する第１の図
【図２１】図１９のプレスキャン情報処理においてプレスキャンでの計測画像情報を用いて焦点位置の組み合わせを決定する方法を説明する第２の図
【図２２】図１９のプレスキャン情報処理においてプレスキャンでの計測画像情報を用いて焦点位置の組み合わせを決定する方法を説明する第３の図
【図２３】図１９のプレスキャン情報処理においてプレスキャンでの計測画像情報を用いて焦点位置の組み合わせを決定する方法を説明する第４の図
【図２４】図１９のプレスキャン情報処理においてプレスキャンでの計測画像情報を用いて焦点位置の組み合わせを決定する方法を説明する第５の図
【図２５】図１３の複数焦点画像合成部の合成断層画像の生成処理を説明するための第１の図
【図２６】図１３の複数焦点画像合成部の合成断層画像の生成処理を説明するための第２の図
【図２７】図１３の複数焦点画像合成部の合成断層画像の生成処理を説明するための第３の図
【図２８】図１３の複数焦点画像合成部の合成断層画像の生成処理を説明するための第４の図
【図２９】各実施形態におけるＯＣＴプロセッサ及びＯＣＴプローブと内視鏡装置とからなる画像診断装置の構成を示す図
【図３０】図２９のＯＣＴプローブの先端構成を示す図
【図３１】図２９のＯＣＴプローブの変形例の先端構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る光構造像観察装置、その構造情報処理方法及び光構造像観察装置を備えた内視鏡装置について詳細に説明する。
【００２７】
第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態に係る光構造像観察装置としてのＯＣＴプロセッサの内部構成を示すブロック図である。
【００２８】
図１に示すＯＣＴプロセッサ４００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を射出する光源手段としての第１の光源（第１の光源ユニット）１２と、第１の光源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と後述する光路長調整部２６を経た参照光Ｌ２を合波して干渉光Ｌ４およびＬ５を生成する分波手段としての光ファイバカプラ（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を導波するプローブ側光ファイバＦＢ１を備える光プローブとしてのＯＣＴプローブ６００と、測定光Ｌ１をプローブ側光ファイバＦＢ１まで導波するとともにプローブ側光ファイバＦＢ１によって導波された戻り光Ｌ３を導波する光ファイバＦＢ２と、プローブ側光ファイバＦＢ１を光ファイバＦＢ２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およびＬ５を干渉信号として検出する干渉手段としての干渉光検出部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構造情報を取得し情報処理する処理部２２と、を有する。また、処理部２２で取得された光構造情報に基づいて画像はモニタ装置５００に表示される。
【００２９】
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（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で合波された干渉光Ｌ４およびＬ５を検出する検出部３０ａおよび３０ｂと、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。
【００３０】
なお、図１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、プローブ側光ファイバＦＢ１および光ファイバ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。
【００３１】
第１の光源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、第１の光源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に分岐され、測定光Ｌ１は光コネクタ１８に入力される。
【００３２】
また、第２の光源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。
【００３３】
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内のプローブ側光ファイバＦＢ１に導波される。
【００３４】
光ファイバカプラ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。
【００３５】
光ファイバカプラ１４は、第１の光源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とに分岐し、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ＦＢ５に入射させる。
【００３６】
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。
【００３７】
ＯＣＴプローブ６００は、光コネクタ１８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、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がプローブ側光ファイバ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をプローブ側光ファイバ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をプローブ側光ファイバＦＢ１によって伝送して、光コネクタ１８を介して、光ファイバＦＢ２に射出するようになっている。
【００３８】
また、ＯＣＴプローブ６００は、エイミング光Ｌｅと合波されプローブ側光ファイバＦＢ１から出射された測定光Ｌ１を測定対象Ｓに２次元走査して照射する走査手段及び照射／集光手段としての測定光学系６０１と、測定光学系６０１において測定光Ｌ１を２次元走査するため、また測定光Ｌ１の焦点位置を可変させるための焦点駆動手段としての光学系駆動機構６０２を備えている。
【００３９】
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。
【００４０】
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干渉手段を構成する。
【００４１】
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。
【００４２】
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、光ファイバＦＢ６から検出する干渉光Ｌ４と光ファイバＦＢ７から検出する干渉光Ｌ５をフーリエ変換することにより、測定対象Ｓの各深さ位置における反射光（あるいは後方散乱光）の強度を検出する。
【００４３】
処理部２２は、複数の異なる焦点位置における干渉光検出部２０で抽出した干渉信号から光構造情報を取得し、取得した光構造情報に基づいて光断層構造像及び光立体構造像を生成すると共に、この光立体構造像に対して各種処理を施した画像をモニタ装置５００へ出力する。処理部２２の詳細な構成は後述する。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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１矢印Ａ方向）に移動させる。
【００５１】
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。
【００５２】
操作制御部３２は、図示はしないが、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、処理部２２における各種処理条件等（後述する焦点位置指定情報を含む）の入力、設定、変更等を行う。
【００５３】
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１２、第２の光源１３、光コネクタ１８、干渉光検出部２０、光路長ならびに検出部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。
【００５４】
図２は図１のＯＣＴプローブの構成を示す図である。本実施形態のＯＣＴプローブ６００の測定光学系６０１は、プローブ側光ファイバＦＢ１から出射したエイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１（以下、単に測定光Ｌ１と記す）を測定対象Ｓ上にて走査するためのガルバノミラー６０４と、測定光Ｌ１を平行光に変換しガルバノミラー６０４に集光させるレンズ部６０６とを備えて構成さている。
【００５５】
また、ＯＣＴプローブ６００では、測定対象Ｓは、基台６１０に設けられえた可動ステージ６１１のテーブル６１２に配置される。この可動ステージ６１１は、テーブル６１２を例えば、図２に示すように、ガルバノミラー６０４が走査する走査軸をＹ軸としたときに、このＹ軸に略直交する水平面上の軸であるＸ軸に沿って走査するためのＸ軸可動部６１３と、Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸方向である測定対象Ｓの深さ方向に駆動するＺ軸可動部６１４とを備えて構成されている。
【００５６】
そして、ＯＣＴプローブ６００の光学系駆動機構６０２（図１参照）は、上記のガルバノミラー６０４、Ｘ軸可動部６１３及びＺ軸可動部６１４を駆動するようになっている。
【００５７】
本実施形態のＯＣＴプロセッサ４００及びＯＣＴプローブ６００は、光学系駆動機構６０２により、特にＺ軸可動部６１４をＺ軸方向に進退させることで、測定対象Ｓに対して複数の焦点位置での所望の範囲の複数の光構造情報を得て、取得した複数の光構造情報に基づいて断層画像及び光立体構造画像を得ることができる。
【００５８】
なお、ＯＣＴプローブの構成は計測対象を乗せているステージが深さ方向に動く図２の構成に限らず、以下のＯＣＴプローブの変形例１〜４のように構成することができる。
（１）ＯＣＴプローブの変形例１：測定光学系６０１がＹ軸方向及びＺ軸方向（深さ方向）に動く構成（図３参照）
（２）ＯＣＴプローブの変形例２：レンズ部６０６のレンズの間隔を変える構成（図４参照）
（３）ＯＣＴプローブの変形例３：プローブ側光ファイバＦＢ１及びレンズ部６０６（図５の２点破線内）が全体的に動き、計測対象Ｓに対する光路長を変える構成（図５参照）
（４）ＯＣＴプローブの変形例４：ガルバノミラー６０４及びテーブル６１２（図６の２点破線内）の水平移動により、光路長を変える構成（図６参照）。
【００５９】
図７はＯＣＴプロセッサの処理部の構成を示すブロック図である。図７に示すように、ＯＣＴプロセッサ４００の処理部２２は、焦点位置指定部２３０、光構造情報検出部２２０、断層構造情報生成部２２５、メモリ２３１、複数焦点画像合成部２２１、光立体構造画像構築部２２２、表示制御部２２４及びＩ／Ｆ部２２８を備えて構成される。
【００６０】
焦点位置指定部２３０は、光構造情報検出部２２０に対して測定光Ｌ１の異なる複数の焦点位置を指定するものであって、焦点位置指定手段を構成する。
【００６１】
光構造情報検出部２２０は、焦点位置指定部２３０から指定された焦点位置において、干渉光検出部２０で検出した干渉信号から光構造情報を検出するものである。この光構造情報検出部２２０は、焦点位置指定部２３０から指定された焦点位置に基づいて、ＯＣＴプローブ６００の光学系駆動機構６０２を制御する。
【００６２】
断層構造情報生成部２２５は、光構造情報検出部２２０が検出した光構造情報に基づき、測定光Ｌ１の異なる複数の焦点位置毎の断層構造情報（断層画像データ）を生成するものであって断層構造情報生成手段を構成する。
【００６３】
メモリ２３１は、断層構造情報生成部２２５が生成した断層構造情報（断層画像データ）を異なる複数の焦点位置毎に格納するものである。
【００６４】
複数焦点画像合成部２２１は、メモリ２３１に格納された異なる複数の焦点位置毎の断層構造情報（断層画像データ）に基づいた合成断層画像を生成する断層画像生成手段であり、複数焦点画像合成部２２１が生成する合成断層画像については後述する。
【００６５】
光立体構造画像構築部２２２は、複数焦点画像合成部２２１が生成した合成断層画像に基づいて光立体構造画像を生成するものであって立体構造画像生成手段を構成する。
【００６６】
表示制御部２２７は、複数焦点画像合成部２２１が生成した合成断層画像あるいは光立体構造画像構築部２２２からの光立体構造画像を、Ｉ／Ｆ部２２８を介した操作制御部３２の制御信号によりモニタ装置５００に出力するものであって、表示制御手段を構成する。
【００６７】
Ｉ／Ｆ部２２８は、操作制御部３２からの設定信号、指定信号を各部に送信する通信インターフェイス部であって、表示形態指定手段を構成する。
【００６８】
まず、このように構成された本実施形態のＯＣＴプロセッサ４００の処理部２２における処理の概要を図８を用いて説明する。
【００６９】
図８に示すように、本実施形態の処理部２２は、異なる焦点位置の画像である断層構造情報（図８の焦点位置が浅い画像Ａ及び焦点位置が深い画像Ｂの断層画像データ）を取得し、これらの断層構造情報（画像Ａ及び画像Ｂの断層画像データ）を、例えば加算処理等の画像合成処理により合成した合成画像である合成断層画像を生成することで、浅い位置から深い位置まで高いＳ／Ｎ比と適切な解像度を有する合成断層画像をモニタ装置５００に表示・提示する。
【００７０】
本実施形態のＯＣＴプロセッサ４００の処理部２２の作用の詳細について、図９のフローチャートを用い、図１０ないし図１２を参照して説明する。
【００７１】
図９に示すように、ＯＣＴプロセッサ４００の処理部２２は、パラメータｋを１にセットする（ステップＳ１）。
【００７２】
次に、処理部２２は、焦点位置指定部２３０から第ｋ番目の焦点位置Ｆｄ（ｋ）を取得し、光構造情報検出部２２０にて焦点位置Ｆｄ（ｋ）での測定光Ｌ１の走査（スキャン）を実行し（ステップＳ２）、断層構造情報生成部２２５において焦点位置Ｆｄ（ｋ）における断層構造情報（断層画像データ）を生成する（ステップＳ３）。
【００７３】
ステップＳ３での処理では光構造情報検出部２２０は、スキャンデータをＡ／Ｄ変換、信号処理の過程を経て焦点位置Ｆｄ（ｋ）における断層構造情報（断層画像データ）に変換し、生成した焦点位置Ｆｄ（ｋ）での断層構造情報（断層画像データ）をメモリ２３１に格納する。
【００７４】
そして、処理部２２は、ステップＳ４にてパラメータｋが所定数（スキャンする焦点位置の個数）Ｎを越えたかどうか判断し、パラメータｋがＮを越えていない（ｋ≦Ｎ）ならばステップＳ５にてパラメータｋをインクリメントしステップＳ２に戻り、パラメータｋがＮを越えたならば（ｋ＞Ｎ）、ステップＳ６に進む。
【００７５】
続いて、処理部２２は、複数焦点画像合成部２２１にてメモリ２３１に格納されているＮ個の断層構造情報（断層画像データ）を用いて複数の焦点位置での合成断層画像を生成する（ステップＳ６）。この合成断層画像の生成については後述する。
【００７６】
そして、処理部２２は、光立体構造画像構築部２２２にて複数焦点画像合成部２２１が生成した合成断層画像に基づいて光立体構造画像を生成すると共に、表示制御部２２７により複数焦点画像合成部２２１が生成した合成断層画像あるいは光立体構造画像構築部２２２からの光立体構造画像を、Ｉ／Ｆ部２２８を介した操作制御部３２の制御信号によりモニタ装置５００に表示させる画像表示処理を行い（ステップＳ７）、処理を終了する。
【００７７】
なお、ステップＳ７の画像表示処理においては、適用可能な画像の合成手法の種類、合成パラメータ、計測を行った焦点深さの組み合わせを一緒に表示し、ユーザが指定で変更できるようにすることで、ユーザの使用目的に合った画像を生成、表示することができる。
【００７８】
図９の処理における合成断層画像の生成について説明する。図９の処理により、メモリ２３１には、例えば図１０に示すような焦点位置Ｆｄ（１）、焦点位置Ｆｄ（２）、焦点位置Ｆｄ（３）での取得画像の断層構造情報（断層画像データ）が格納される。
【００７９】
そこで、ステップＳ６の処理では、これら焦点位置Ｆｄ（１）、焦点位置Ｆｄ（２）、焦点位置Ｆｄ（３）での複数の断層構造情報（断層画像データ）を平均化して合成して合成断層画像を生成する。
【００８０】
単純な平均化では、焦点深度を越えた深さの情報まで統合してしまうので、本実施形態では、図１１及び図１２に示すような重み付け関数を用いて焦点位置周辺に重みを付け、強度変換を行った断層構造情報（断層画像データ）を平均化する。
【００８１】
なお、重みを付けに用いる重み付け関数は、焦点深度領域を１、非焦点深度領域を０にした矩形関数でも、焦点位置を中心になだらかに変化するものでもよい。
【００８２】
このように本実施形態では、複数の異なる焦点位置を指定し、指定した異なる焦点位置毎の断層構造情報（断層画像データ）を取得し、これらの断層構造情報（断層画像データ）を合成することで、浅い位置から深い位置まで高いＳ／Ｎ比と適切な解像度を有する断層画像を生成することができる。
【００８３】
第２実施形態：
第２実施形態は、第１実施形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号を付し説明は省略する。
【００８４】
図１３に示すように、第２実施形態の処理部２２は、第１実施形態の構成である焦点位置指定部２３０、光構造情報検出部２２０、断層構造情報生成部２２５、メモリ２３１、複数焦点画像合成部２２１、光立体構造画像構築部２２２、表示制御部２２４及びＩ／Ｆ部２２８に加えて、プレスキャン情報処理部２４０が設けられている。
【００８５】
上記プレスキャン情報処理部２４０は、光構造情報検出部２２０に対して通常の走査間隔よりも粗いプレ走査間隔にて測定光Ｌ１を走査させ、このプレ走査間隔による走査にて得られた前記断層構造情報に基づき、焦点位置指定部２３０が指定する複数の焦点位置Ｆｄ（ｋ）を設定する焦点位置設定手段である。
【００８６】
なお、プレスキャン情報処理部２４０は光構造情報検出部２２０を制御することにより、光学系駆動機構６０２（図１参照）により測定光Ｌ１をプレスキャン時の所定焦点位置、及びプレ走査間隔にて測定対象Ｓを２次元走査する。
【００８７】
その他の構成は第１実施形態と同じである。
【００８８】
ここで、本実施形態におけるプレスキャン情報処理部２４０によるプレスキャンの概要について説明する。
【００８９】
（Ａ）水平分解能：Δx
ＯＣＴの水平分解能Δxは、式（１）に示すように、光源の中心波長λと焦点距離f、試料に当たるビーム径dで決定される。高い水平分解能Δxを得るためには、開口数ＮＡが高いレンズでビームを絞る必要がある。
【００９０】
【数１】
【００９１】
（Ｂ）焦点深度：Ｚ
一方、焦点深度Ｚは水平分解能Δxが小さくなるほど小さくなる。つまり、高い水平分解能Δxを得るためにビームを絞るほど、式（２）で計算される焦点深度Ｚが短くなる。焦点深度は水平分解能の二乗に比例するため、水平分解能Δxが高くなると焦点深度Ｚが急激に減少する。
【００９２】
【数２】
【００９３】
眼底や血管を対象にしているＯＣＴの場合、層構造の計測が重視され、かつ深い部分まで計測できることが要求される。そのために、高い焦点深度を得るために水平分解能を犠牲にしている場合が多い。
【００９４】
しかし消化管や気管支を対象とするＯＣＴの場合は、腺管や血管の走行が診断に重要な情報になるため、高い水平分解能を有する必要がある。一方で、粘膜の表層から深さ数百um前後に位置する粘膜筋板の途切れなど、層構造の変化も計測できる必要がある。
【００９５】
第２実施形態では、水平分解能と計測可能深さの両立という課題を、プレスキャン処理を行い測定光Ｌ１の焦点位置を変化させることで解決する。
【００９６】
測定対象Ｓとなる生体組織は、
（１）注目構造が表面からどの深さにあるのかが未知である
（２）表面の盛り上がり、陥没などにより、計測装置に対する距離が一定ではない
以上２つの理由で、決められた複数の焦点位置でＯＣＴ計測を行う場合、背景や計測対象でない深い位置でも焦点位置を変えながら計測を行うことになり、効率的ではない。特に3次元データを取得する際に、この問題は大きくなる。
【００９７】
測定対象Ｓの表面の位置や観測対象構造の深さを大まかに把握できると、ＯＣＴ計測に必要な焦点位置を数点に限定することができ、効率化できる。
【００９８】
通常ＯＣＴのスキャンは、内部の詳しい情報を得るため、光源の特性により決定される水平・垂直分解能と同等もしくは小さいサンプリング間隔で行われる。しかし表面の位置と内部構造を大まかに把握し、本（通常）スキャンで用いる焦点位置を算出するためには、細かい間隔で計測する必要はない。
【００９９】
３次元フーリエドメインＯＣＴでは、垂直方向のサンプリング間隔はフーリエ変換によるデータ処理で決定され、スキャン速度には大きな影響を与えない。水平方向スキャン（図１４におけるx、y方向)の範囲を制限するか、サンプリング間隔を広く取る（プレ走査間隔とする）ことが、本実施形態におけるプレスキャンの概念である。
【０１００】
プレスキャン時は、内部構造、表面凹凸が未知であるため、なるべく多くの焦点位置で画像を取得する必要がある。そこで、本実施形態では、図１５のように「焦点位置zn=zn-1+焦点深度」になるように設定する。
【０１０１】
プレスキャン結果を用いた焦点深さの組み合わせ設定方法としては、例えば以下の境界検出法あるいはコントラスト法がある。
【０１０２】
境界検出法：
（Ａ）計測すべき層が決まっている場合
図１６に示すように、プレスキャンで得られた画像から、対象の表面と層の境界を抽出する。計測すべき層が表面から境界１までの間の場合、焦点位置は表面の最浅点と境界１の最深点の間で選べば良い。図１６の場合、z1’、 z2’、 z3’が本スキャンで用いる焦点位置になる。
（Ｂ）.計測すべき深さ範囲が決まっている場合
プレスキャンで得られた画像から、対象の表面を抽出する。表面の最浅点を基準点z1’にし、計測深さ範囲をカバーするよう、焦点深度の間隔で焦点位置zn’を決定する。
【０１０３】
コントラスト法：
プレスキャンで取得された画像で、図１７及び図１８のように焦点位置znを中心とした焦点深度範囲の領域で信号強度の標準偏差を計算する。図１７のように構造変化がない領域では標準偏差が小さく、図１８のように構造変化がある領域では標準偏差が大きくなる。標準偏差が一定値以上の焦点位置を、本スキャンで用いる焦点位置に決定する。
【０１０４】
次に、本実施形態のＯＣＴプロセッサ４００の処理部２２の作用の詳細について、図１９のフローチャートを用い、図２０ないし図２４を参照して説明する。
【０１０５】
本実施形態の処理部２２では、図１９に示すように、第１実施形態のステップＳ１〜Ｓ７の処理（図９参照）に先立って、プレスキャン情報処理部２４０にてステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を行う。そこで、本実施形態では、ステップＳ１１〜Ｓ１３のみ説明し、ステップＳ１〜Ｓ７の処理は第１実施形態と同じであるので、説明は省略する。
【０１０６】
図１９に示すように、まず、本実施形態の処理部２２は、プレスキャン情報処理部２４０にて光構造情報検出部２２０を制御し測定対象Ｓを通常走査間隔より粗い間隔でプレスキャンする（ステップＳ１１）。
【０１０７】
次に、処理部２２は、プレスキャン情報処理部２４にて本スキャン時の適切な焦点位置Ｆｄ（ｋ）の組み合わせを決定するプレスキャン情報処理を実行する（ステップＳ１２）。
【０１０８】
そして、処理部２２は、焦点位置指定部２３０に対して、ステップＳ１２にて決定した本スキャン時の焦点位置Ｆｄ（ｋ）を設定し（ステップＳ１３）、ステップＳ１の処理に移行する。
【０１０９】
ステップＳ１２のプレスキャン情報処理により、本スキャン時の焦点位置の変更回数を少なくし、計測時間を短縮することが可能となる。
【０１１０】
なお、プレスキャン情報処理において、プレスキャンでの計測画像情報を用いて焦点位置の組み合わせを決定する方法としては、以下の例が考えられる。
（１）図２０ないし図２２に示すように、対象の表面（境界Ａ：図２０）と、層の境界位置（境界Ｂ：図２１、境界Ｃ：図２２）を検出し、焦点位置Ｆｄ（ｋ）として設定する。なお、ＯＣＴ信号は層と層の境界面で周辺より強い信号が検出されるので、深さ方向信号の微分値を用いる等の手法が有効である。
（２）ＯＣＴの断層像は、図２３及び図２４のように、焦点が合っているヒストグラム部分で高いコントラストを有する。取得した画像から、一定範囲のコントラストを計算し、注目構造で最も高いコントラストが得られた焦点位置を選択する。
【０１１１】
なお、本実施形態では、ステップＳ６において複数焦点画像合成部２２１は、図２５ないし図２７に示すように、メモリ２３１に格納されているＮ個の断層構造情報（断層画像データ）を、プレスキャン情報処理により得られた層単位で切り分け、各層に最も近い焦点位置の断層構造情報（断層画像データ）のみを足し合わせ、複数の焦点位置での合成断層画像を生成することができる。
【０１１２】
また、本実施形態では、ステップＳ６において複数焦点画像合成部２２１は、図２８に示すように、焦点位置が浅い（例えば焦点位置がＦｄ（１））画像から水平方向に解像度の高いエッジを抽出し、焦点位置が深い（例えば焦点位置がＦｄ（２））画像にオーバーレイし、複数の焦点位置での合成断層画像を生成することもできる。
【０１１３】
このように本実施形態では、第１実施形態の効果に加え、プレスキャン情報処理により、焦点位置Ｆｄ（ｋ）が目的や対象の状態に応じて動的に変更でき、浅い位置から深い位置まで高いＳ／Ｎ比と適切な解像度を有する断層画像を生成するのに必要な断層構造情報（断層画像データ）を最小限度の異なる焦点位置Ｆｄ（ｋ）により、効率的に取得することができる。
【０１１４】
なお、上記の各実施形態におけるＯＣＴプロセッサ４００及びＯＣＴプローブ６００は、図２９に示すように、内視鏡装置と共に画像診断装置１０を構成することができる。
【０１１５】
すなわち、図２９に示すように、この画像診断装置１０は、主として内視鏡１００、内視鏡プロセッサ２００、光源装置３００、上述した例えば第１実施形態のＯＣＴプロセッサ４００、及びモニタ装置５００とから構成される。尚、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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。本発明に係る画像診断装置１０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４１０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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。この実施の形態の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）で画素毎に配設されたカラーＣＣＤである。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
鉗子挿入部１３８から挿入するＯＣＴプローブ６００の先端は、例えば図３０に示すように、シースであるプローブシース６２０と、キャップ６２２と、プローブ側光ファイバＦＢ１と、バネ６２４と、固定部材６２６と、照射手段、第１の走査手段及び集光手段としての光学レンズ６２８とを有して構成される。
【０１２４】
プローブシース（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、プローブシース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と反対側のプローブ側光ファイバＦＢ１の先端、以下プローブシース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。
【０１２５】
キャップ６２２は、プローブシース６２０の先端に設けられ、プローブシース６２０の先端を閉塞している。
【０１２６】
プローブ側光ファイバＦＢ１は、線状部材であり、プローブシース６２０内にプローブシース６２０に沿って収容されており、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、光ファイバＦＢ２に入射する（図１参照）。
【０１２７】
ここで、プローブ側光ファイバＦＢ１と光ファイバＦＢ２とは、光コネクタ１８によって接続されており、プローブ側光ファイバＦＢ１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、プローブ側光ファイバＦＢ１は、プローブシース６２０に対して回転自在、及びプローブシース６２０の軸方向に移動自在な状態で配置されている。
【０１２８】
バネ６２４は、プローブ側光ファイバＦＢ１の外周に固定されている。また、プローブ側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、光コネクタ１８に接続されている。
【０１２９】
光学レンズ６２８は、プローブ側光ファイバＦＢ１の測定側先端（光コネクタ１８と反対側のプローブ側光ファイバＦＢ１の先端）に配置されており、先端部が、プローブ側光ファイバ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。
【０１３０】
光学レンズ６２８は、プローブ側光ファイバ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を集光しプローブ側光ファイバＦＢ１に入射する。
【０１３１】
固定部材６２６は、プローブ側光ファイバ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をプローブ側光ファイバＦＢ１の端部に固定する。ここで、固定部材６２６によるプローブ側光ファイバ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とプローブ側光ファイバ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。
【０１３２】
また、プローブ側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、回転筒（不図示）に接続されており、回転筒によってプローブ側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４を回転させることで、光学レンズ６２８をプローブシース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（不図示）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。
【０１３３】
さらに、プローブ側光ファイバＦＢ１、バネ６２４、固定部材６２６、及び光学レンズ６２８は、駆動部（不図示）により、プローブシース６２０内部を矢印Ｓ１方向（鉗子口方向）、及びＳ２方向（プローブシース６２０の先端方向）に移動可能に構成されている。
【０１３４】
上記画像診断装置１０の場合、図３０に示すように、ＯＣＴプローブ６００のプローブシース（シース）６２０には、屈折率を変化させるための液体を注入可能な液体充填部６２０ａがシースの内周全面側に長手軸に沿って設けられており、この液体充填部６２０ａに複数種類の液体を適宜注入することにより、屈折率を変化させ、測定光Ｌ１の焦点位置を可変することができ、これにより、上記実施形態１，２と同様に、浅い位置から深い位置まで高いＳ／Ｎ比と適切な解像度を有する断層画像を生成するのに必要な断層構造情報（断層画像データ）を最小限度の異なる焦点位置Ｆｄ（ｋ）により、効率的に取得することができる。
【０１３５】
また、上記画像診断装置１０の場合、先端部が略球状の形状で形成されている光学レンズ６２８により、プローブ側光ファイバ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に対し集光すると共に液体充填部６２０ａに液体を注入することにより、屈折率を変化させ、測定光Ｌ１の焦点位置を可変するとしたが（図３０参照）、これに限らず、例えば図３１に示すように、モータ６３により駆動されるガルバノミラー６３１にてプローブ側光ファイバＦＢ１からの測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し集光すると共にプローブ側光ファイバＦＢ１の出射端を矢印Ｓ１方向（鉗子口方向）、及びＳ２方向（プローブシース６２０の先端方向）に移動させることで測定光Ｌ１の焦点位置を可変する構成としても、上記実施形態１，２と同様に、浅い位置から深い位置まで高いＳ／Ｎ比と適切な解像度を有する断層画像を生成するのに必要な断層構造情報（断層画像データ）を最小限度の異なる焦点位置Ｆｄ（ｋ）により、効率的に取得することができる。
【０１３６】
以上、本発明の光構造像観察装置、その構造情報処理方法及び光構造像観察装置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】
【０１３７】
２２…処理部、２２０…光構造情報検出部、２２１…複数焦点画像合成部、２２２…光立体構造画像構築部、２２３…表示制御部、２２４…Ｉ／Ｆ部、２２５…断層構造情報生成部、２３０…焦点位置指定部、２３１…メモリ、４００…ＯＣＴプロセッサ、５００…モニタ装置、６００…ＯＣＴプローブ、６０１…測定光学系、６０２…光学系駆動機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は光構造像観察装置、その構造情報処理方法及び光構造像観察装置を備えた内視鏡装置に係り、特に光構造情報の情報処理に特徴のある光構造像観察装置、その構造情報処理方法及び光構造像観察装置を備えた内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体組織の光断層画像を取得する際に、ＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）計測を利用した光断層画像取得装置が用いられることがある。この光断層画像取得装置は、光源から射出された低コヒーレント光を測定光と参照光とに分割した後、該測定光が測定対象に照射されたときの測定対象からの反射光、もしくは後方散乱光と参照光とを合波し、該反射光と参照光との干渉光の強度に基づいて光断層画像を取得するものである。以下、測定対象からの反射光、後方散乱光をまとめて反射光と標記する。
【０００３】
上記のＯＣＴ計測には、大きくわけてＴＤ−ＯＣＴ（Ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）計測とＦＤ−ＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）計測の２種類がある。ＴＤ−ＯＣＴ計測は、参照光の光路長を変更しながら干渉光強度を測定することにより、測定対象の深さ方向の位置（以下、深さ位置という）に対応した反射光強度分布を取得する方法である。
【０００４】
一方、ＦＤ−ＯＣＴ計測は、参照光と信号光の光路長は変えることなく、光のスペクトル成分毎に干渉光強度を測定し、ここで得られたスペクトル干渉強度信号を計算機にてフーリエ変換に代表される周波数解析を行うことで、深さ位置に対応した反射光強度分布を取得する方法である。ＴＤ−ＯＣＴに存在する機械的な走査が不要となることで、高速な測定が可能となる手法として、近年注目されている。
【０００５】
ところで、消化管や気管支など、光学散乱特性が高い組織を対象とするＯＣＴでは、入射光が急激に減衰し、深い部分ではＳ／Ｎ比が落ちるという問題がある。
【０００６】
この問題の解決策として、光の焦点面を表面より深い位置に置くことで、光の集光性で減衰を補償し、深い部分まで描出可能にする手法（非特許文献１）が提案されている。
しかし、深い部分に焦点位置を合わせると、焦点深度と光の散乱の影響から焦点位置より浅い位置では横分解能が落ち、細かい構造情報が失われる。
【０００７】
そこで、焦点位置を表面に合わせ、浅い部分での横解像度を最適化する手法（特許文献１）、中心波長が異なる画像の重ね合わせで深部までの情報を得る手法（特許文献２）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１３３５０９号公報
【特許文献２】特開２００７−１５１６３１号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】生体医工学、Vol. 44 (2006) , No. 4 pp.606-612、"光コヒーレンストモグラフィを用いたヒト指細動脈の断層イメージング"
【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、上記非特許文献１や特許文献１に開示されている手法では、対象の特定位置に焦点位置を合わせることで、観察ターゲットになる構造の視認性を最適化することはできるが、焦点を合わせた位置以外の部分では視認性が良い画像が得られないという問題がある。
【００１１】
また、上記特許文献２に開示されている手法では、中心周波数が複数種類の光源の収差を用いることで、複数の焦点位置の干渉波形を合成表示することは可能であるが、焦点位置の組み合わせが固定されているため、目的や対象の状態に応じて焦点位置を変更することができない。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、浅い位置から深い位置まで高いＳ／Ｎ比と適切な解像度を有する断層画像を生成することのできる光構造像観察装置、その構造情報処理方法及び光構造像観察装置を備えた内視鏡装置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】
【００１３】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の光構造像観察装置は、波長を掃引して光を発する光源手段と、前記光源手段から発した前記光を参照光と測定光に分波する分波手段と、測定対象の深さ方向に前記測定光を照射すると共に前記測定対象にて反射あるいは後方散乱した戻り光を集光する照射／集光手段と、前記深さ方向に直交する面内において前記照射／集光手段の照射位置を所定の走査間隔にて２次元走査する走査手段と、前記照射／集光手段が照射する前記測定光の複数の焦点位置を指定する焦点位置指定手段と、前記複数の焦点位置に前記照射／集光手段の焦点を位置決め駆動する焦点駆動手段と、前記照射／集光手段にて集光した前記戻り光と所定の光路長経路を経た前記参照光とを、前記複数の焦点位置毎に合波させ干渉光を取得する干渉手段と、前記干渉光に基づき、前記複数の焦点位置毎の前記測定対象の断層構造情報を生成する断層構造情報生成手段と、前記複数の焦点位置毎の前記断層構造情報に基づき、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、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項１に記載の光構造像観察装置では、照射／集光手段にて前記測定対象の深さ方向に前記測定光を照射すると共に前記測定対象にて反射あるいは後方散乱した戻り光を集光し、前記走査手段にて前記深さ方向に直交する面内において前記照射／集光手段の照射位置を前記所定の走査間隔にて２次元走査し、前記焦点位置指定手段にて前記照射／集光手段が照射する前記測定光の複数の焦点位置を指定し、前記焦点駆動手段にて前記複数の焦点位置に前記照射／集光手段の焦点を位置決め駆動し、前記干渉手段にて前記戻り光と前記参照光とを前記複数の焦点位置毎に合波させ前記干渉光を取得し、前記断層構造情報生成手段にて前記干渉光に基づき前記複数の焦点位置毎の前記測定対象の前記断層構造情報を生成し、前記断層画像生成手段にて前記複数の焦点位置毎の前記断層構造情報に基づき、前記測定対象の断層画像を生成することで、浅い位置から深い位置まで高いＳ／Ｎ比と適切な解像度を有する断層画像を生成することを可能とする。
【００１５】
請求項２に記載の光構造像観察装置のように、請求項１に記載の光構造像観察装置であって、前記所定の走査間隔より粗いプレ走査間隔にて前記走査手段を走査し、前記プレ走査間隔による走査にて得られた前記断層構造情報に基づき、前記焦点位置指定手段が指定する前記複数の焦点位置を設定する焦点位置設定手段を、さらに備えることが好ましい。
【００１６】
請求項３に記載の光構造像観察装置のように、請求項１または２に記載の光構造像観察装置であって、前記断層構造情報生成手段は前記干渉光に基づき前記測定対象の層を抽出し、前記断層画像生成手段は前記複数の焦点位置のうち前記層に近傍する焦点位置による前記層毎の前記断層構造情報を層近傍構造情報として抽出し、抽出した前記層近傍構造情報を合成することにより前記断層画像を生成することが好ましい。
【００１７】
請求項４に記載の光構造像観察装置のように、請求項１または２に記載の光構造像観察装置であって、前記断層画像生成手段は、前記複数の焦点位置毎の前記断層構造情報を前記深さ方向にて変化する重み付け関数にて演算し、前記複数の焦点位置毎の演算結果を合成することにより前記断層画像を生成することが好ましい。
【００１８】
請求項５に記載の光構造像観察装置のように、請求項１または２に記載の光構造像観察装置であって、前記断層画像生成手段は、前記複数の焦点位置毎の前記断層構造情報における水平解像度のエッジ情報を演算し、前記複数の焦点位置毎の演算結果を合成することにより前記断層画像を生成することが好ましい。
【００１９】
請求項６に記載の光構造像観察装置のように、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光構造像観察装置であって、前記断層画像を少なくとも表示手段に表示させる表示制御手段と、前記表示制御手段が制御する前記表示手段の表示形態を指定する表示形態指定手段と、をさらに備え、前記表示制御手段は前記表示手段が表示する前記断層画像上に、前記複数の焦点位置の位置情報及び前記断層画像生成手段が断層画像を生成する際の画像生成情報を重畳し、前記表示形態指定手段は前記表示手段に重畳表示された前記位置情報及び前記画像生成情報に基づいて入力される入力情報により前記表示形態を指定することが好ましい。
【００２０】
請求項７に記載の光構造像観察装置のように、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の光構造像観察装置であって、前記断層画像生成手段が生成した前記断層画像に基づき前記測定対象の光立体構造画像を生成する立体構造画像生成手段をさらに備えることが好ましい。
【００２１】
請求項８に記載の光構造像観察装置の構造情報処理方法は、波長を掃引して光を発する光源手段と、前記光源手段から発した前記光を参照光と測定光に分波する分波手段と、測定対象の深さ方向に前記測定光を照射すると共に前記測定対象にて反射あるいは後方散乱した戻り光を集光する照射／集光手段と、を備えた光構造像観察装置の構造情報処理方法において、前記深さ方向に直交する面内において前記照射／集光手段の照射位置を所定の走査間隔にて２次元走査する走査ステップと、前記照射／集光手段が照射する前記測定光の複数の焦点位置を指定する焦点位置指定ステップと、前記複数の焦点位置に前記照射／集光手段の焦点を位置決め駆動する焦点駆動ステップと、前記照射／集光手段にて集光した前記戻り光と所定の光路長経路を経た前記参照光とを、前記複数の焦点位置毎に合波させ干渉光を取得する干渉ステップと、前記干渉光に基づき、前記複数の焦点位置毎の前記測定対象の断層構造情報を生成する断層構造情報生成ステップと、前記複数の焦点位置毎の前記断層構造情報に基づき、前記測定対象の断層画像を生成する断層画像生成ステップと、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
請求項９に記載の光構造像観察装置の構造情報処理方法のように、請求項８に記載の光構造像観察装置の構造情報処理方法であって、前記所定の走査間隔より粗いプレ走査間隔にて前記走査手段を走査し、前記プレ走査間隔による走査にて得られた前記断層構造情報に基づき、前記焦点位置指定手段が指定する前記複数の焦点位置を設定する焦点位置設定ステップを、さらに備えることが好ましい。
【００２３】
請求項１０に記載の内視鏡装置は、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の光構造像観察装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、浅い位置から深い位置まで高いＳ／Ｎ比と適切な解像度を有する断層画像を生成することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態に係る光構造像観察装置としてのＯＣＴプロセッサの内部構成を示すブロック図
【図２】図１のＯＣＴプローブの先端構成を示す図
【図３】図１のＯＣＴプローブの変形例１の先端構成を示す図
【図４】図１のＯＣＴプローブの変形例２の先端構成を示す図
【図５】図１のＯＣＴプローブの変形例３の先端構成を示す図
【図６】図１のＯＣＴプローブの変形例４の先端構成を示す図
【図７】図１のＯＣＴプロセッサの処理部の構成を示すブロック図
【図８】図１のＯＣＴプロセッサの処理部での処理の概要を説明する図
【図９】図１のＯＣＴプロセッサの処理部の処理の詳細を示すフローチャート
【図１０】図９の処理における合成断層画像の生成するための異なる焦点位置での取得画像を示す図
【図１１】図９の処理における合成断層画像の生成のための重み付けを説明する第１の図
【図１２】図９の処理における合成断層画像の生成のための重み付けを説明する第２の図
【図１３】第２実施形態に係るＯＣＴプロセッサの処理部の構成を示すブロック図
【図１４】図１３のプレスキャン情報処理部のプレスキャン間隔を説明する図
【図１５】図１３のプレスキャン情報処理部による焦点位置の設定を説明する図
【図１６】図１３のプレスキャン情報処理部による焦点位置の設定のための境界検出法を説明する図
【図１７】図１３のプレスキャン情報処理部による焦点位置の設定のためのコントラスト法を説明する第１の図
【図１８】図１３のプレスキャン情報処理部による焦点位置の設定のためのコントラスト法を説明する第２の図
【図１９】図１３のＯＣＴプロセッサの処理部の処理の詳細を示すフローチャート
【図２０】図１９のプレスキャン情報処理においてプレスキャンでの計測画像情報を用いて焦点位置の組み合わせを決定する方法を説明する第１の図
【図２１】図１９のプレスキャン情報処理においてプレスキャンでの計測画像情報を用いて焦点位置の組み合わせを決定する方法を説明する第２の図
【図２２】図１９のプレスキャン情報処理においてプレスキャンでの計測画像情報を用いて焦点位置の組み合わせを決定する方法を説明する第３の図
【図２３】図１９のプレスキャン情報処理においてプレスキャンでの計測画像情報を用いて焦点位置の組み合わせを決定する方法を説明する第４の図
【図２４】図１９のプレスキャン情報処理においてプレスキャンでの計測画像情報を用いて焦点位置の組み合わせを決定する方法を説明する第５の図
【図２５】図１３の複数焦点画像合成部の合成断層画像の生成処理を説明するための第１の図
【図２６】図１３の複数焦点画像合成部の合成断層画像の生成処理を説明するための第２の図
【図２７】図１３の複数焦点画像合成部の合成断層画像の生成処理を説明するための第３の図
【図２８】図１３の複数焦点画像合成部の合成断層画像の生成処理を説明するための第４の図
【図２９】各実施形態におけるＯＣＴプロセッサ及びＯＣＴプローブと内視鏡装置とからなる画像診断装置の構成を示す図
【図３０】図２９のＯＣＴプローブの先端構成を示す図
【図３１】図２９のＯＣＴプローブの変形例の先端構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る光構造像観察装置、その構造情報処理方法及び光構造像観察装置を備えた内視鏡装置について詳細に説明する。
【００２７】
第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態に係る光構造像観察装置としてのＯＣＴプロセッサの内部構成を示すブロック図である。
【００２８】
図１に示すＯＣＴプロセッサ４００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を射出する光源手段としての第１の光源（第１の光源ユニット）１２と、第１の光源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と後述する光路長調整部２６を経た参照光Ｌ２を合波して干渉光Ｌ４およびＬ５を生成する分波手段としての光ファイバカプラ（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を導波するプローブ側光ファイバＦＢ１を備える光プローブとしてのＯＣＴプローブ６００と、測定光Ｌ１をプローブ側光ファイバＦＢ１まで導波するとともにプローブ側光ファイバＦＢ１によって導波された戻り光Ｌ３を導波する光ファイバＦＢ２と、プローブ側光ファイバＦＢ１を光ファイバＦＢ２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およびＬ５を干渉信号として検出する干渉手段としての干渉光検出部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構造情報を取得し情報処理する処理部２２と、を有する。また、処理部２２で取得された光構造情報に基づいて画像はモニタ装置５００に表示される。
【００２９】
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（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で合波された干渉光Ｌ４およびＬ５を検出する検出部３０ａおよび３０ｂと、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。
【００３０】
なお、図１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、プローブ側光ファイバＦＢ１および光ファイバ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。
【００３１】
第１の光源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、第１の光源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に分岐され、測定光Ｌ１は光コネクタ１８に入力される。
【００３２】
また、第２の光源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。
【００３３】
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内のプローブ側光ファイバＦＢ１に導波される。
【００３４】
光ファイバカプラ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。
【００３５】
光ファイバカプラ１４は、第１の光源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とに分岐し、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ＦＢ５に入射させる。
【００３６】
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。
【００３７】
ＯＣＴプローブ６００は、光コネクタ１８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、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がプローブ側光ファイバ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をプローブ側光ファイバ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をプローブ側光ファイバＦＢ１によって伝送して、光コネクタ１８を介して、光ファイバＦＢ２に射出するようになっている。
【００３８】
また、ＯＣＴプローブ６００は、エイミング光Ｌｅと合波されプローブ側光ファイバＦＢ１から出射された測定光Ｌ１を測定対象Ｓに２次元走査して照射する走査手段及び照射／集光手段としての測定光学系６０１と、測定光学系６０１において測定光Ｌ１を２次元走査するため、また測定光Ｌ１の焦点位置を可変させるための焦点駆動手段としての光学系駆動機構６０２を備えている。
【００３９】
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。
【００４０】
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干渉手段を構成する。
【００４１】
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。
【００４２】
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、光ファイバＦＢ６から検出する干渉光Ｌ４と光ファイバＦＢ７から検出する干渉光Ｌ５をフーリエ変換することにより、測定対象Ｓの各深さ位置における反射光（あるいは後方散乱光）の強度を検出する。
【００４３】
処理部２２は、複数の異なる焦点位置における干渉光検出部２０で抽出した干渉信号から光構造情報を取得し、取得した光構造情報に基づいて光断層構造像及び光立体構造像を生成すると共に、この光立体構造像に対して各種処理を施した画像をモニタ装置５００へ出力する。処理部２２の詳細な構成は後述する。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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１矢印Ａ方向）に移動させる。
【００５１】
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。
【００５２】
操作制御部３２は、図示はしないが、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、処理部２２における各種処理条件等（後述する焦点位置指定情報を含む）の入力、設定、変更等を行う。
【００５３】
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１２、第２の光源１３、光コネクタ１８、干渉光検出部２０、光路長ならびに検出部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。
【００５４】
図２は図１のＯＣＴプローブの構成を示す図である。本実施形態のＯＣＴプローブ６００の測定光学系６０１は、プローブ側光ファイバＦＢ１から出射したエイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１（以下、単に測定光Ｌ１と記す）を測定対象Ｓ上にて走査するためのガルバノミラー６０４と、測定光Ｌ１を平行光に変換しガルバノミラー６０４に集光させるレンズ部６０６とを備えて構成さている。
【００５５】
また、ＯＣＴプローブ６００では、測定対象Ｓは、基台６１０に設けられえた可動ステージ６１１のテーブル６１２に配置される。この可動ステージ６１１は、テーブル６１２を例えば、図２に示すように、ガルバノミラー６０４が走査する走査軸をＹ軸としたときに、このＹ軸に略直交する水平面上の軸であるＸ軸に沿って走査するためのＸ軸可動部６１３と、Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸方向である測定対象Ｓの深さ方向に駆動するＺ軸可動部６１４とを備えて構成されている。
【００５６】
そして、ＯＣＴプローブ６００の光学系駆動機構６０２（図１参照）は、上記のガルバノミラー６０４、Ｘ軸可動部６１３及びＺ軸可動部６１４を駆動するようになっている。
【００５７】
本実施形態のＯＣＴプロセッサ４００及びＯＣＴプローブ６００は、光学系駆動機構６０２により、特にＺ軸可動部６１４をＺ軸方向に進退させることで、測定対象Ｓに対して複数の焦点位置での所望の範囲の複数の光構造情報を得て、取得した複数の光構造情報に基づいて断層画像及び光立体構造画像を得ることができる。
【００５８】
なお、ＯＣＴプローブの構成は計測対象を乗せているステージが深さ方向に動く図２の構成に限らず、以下のＯＣＴプローブの変形例１〜４のように構成することができる。
（１）ＯＣＴプローブの変形例１：測定光学系６０１がＹ軸方向及びＺ軸方向（深さ方向）に動く構成（図３参照）
（２）ＯＣＴプローブの変形例２：レンズ部６０６のレンズの間隔を変える構成（図４参照）
（３）ＯＣＴプローブの変形例３：プローブ側光ファイバＦＢ１及びレンズ部６０６（図５の２点破線内）が全体的に動き、計測対象Ｓに対する光路長を変える構成（図５参照）
（４）ＯＣＴプローブの変形例４：ガルバノミラー６０４及びテーブル６１２（図６の２点破線内）の水平移動により、光路長を変える構成（図６参照）。
【００５９】
図７はＯＣＴプロセッサの処理部の構成を示すブロック図である。図７に示すように、ＯＣＴプロセッサ４００の処理部２２は、焦点位置指定部２３０、光構造情報検出部２２０、断層構造情報生成部２２５、メモリ２３１、複数焦点画像合成部２２１、光立体構造画像構築部２２２、表示制御部２２４及びＩ／Ｆ部２２８を備えて構成される。
【００６０】
焦点位置指定部２３０は、光構造情報検出部２２０に対して測定光Ｌ１の異なる複数の焦点位置を指定するものであって、焦点位置指定手段を構成する。
【００６１】
光構造情報検出部２２０は、焦点位置指定部２３０から指定された焦点位置において、干渉光検出部２０で検出した干渉信号から光構造情報を検出するものである。この光構造情報検出部２２０は、焦点位置指定部２３０から指定された焦点位置に基づいて、ＯＣＴプローブ６００の光学系駆動機構６０２を制御する。
【００６２】
断層構造情報生成部２２５は、光構造情報検出部２２０が検出した光構造情報に基づき、測定光Ｌ１の異なる複数の焦点位置毎の断層構造情報（断層画像データ）を生成するものであって断層構造情報生成手段を構成する。
【００６３】
メモリ２３１は、断層構造情報生成部２２５が生成した断層構造情報（断層画像データ）を異なる複数の焦点位置毎に格納するものである。
【００６４】
複数焦点画像合成部２２１は、メモリ２３１に格納された異なる複数の焦点位置毎の断層構造情報（断層画像データ）に基づいた合成断層画像を生成する断層画像生成手段であり、複数焦点画像合成部２２１が生成する合成断層画像については後述する。
【００６５】
光立体構造画像構築部２２２は、複数焦点画像合成部２２１が生成した合成断層画像に基づいて光立体構造画像を生成するものであって立体構造画像生成手段を構成する。
【００６６】
表示制御部２２７は、複数焦点画像合成部２２１が生成した合成断層画像あるいは光立体構造画像構築部２２２からの光立体構造画像を、Ｉ／Ｆ部２２８を介した操作制御部３２の制御信号によりモニタ装置５００に出力するものであって、表示制御手段を構成する。
【００６７】
Ｉ／Ｆ部２２８は、操作制御部３２からの設定信号、指定信号を各部に送信する通信インターフェイス部であって、表示形態指定手段を構成する。
【００６８】
まず、このように構成された本実施形態のＯＣＴプロセッサ４００の処理部２２における処理の概要を図８を用いて説明する。
【００６９】
図８に示すように、本実施形態の処理部２２は、異なる焦点位置の画像である断層構造情報（図８の焦点位置が浅い画像Ａ及び焦点位置が深い画像Ｂの断層画像データ）を取得し、これらの断層構造情報（画像Ａ及び画像Ｂの断層画像データ）を、例えば加算処理等の画像合成処理により合成した合成画像である合成断層画像を生成することで、浅い位置から深い位置まで高いＳ／Ｎ比と適切な解像度を有する合成断層画像をモニタ装置５００に表示・提示する。
【００７０】
本実施形態のＯＣＴプロセッサ４００の処理部２２の作用の詳細について、図９のフローチャートを用い、図１０ないし図１２を参照して説明する。
【００７１】
図９に示すように、ＯＣＴプロセッサ４００の処理部２２は、パラメータｋを１にセットする（ステップＳ１）。
【００７２】
次に、処理部２２は、焦点位置指定部２３０から第ｋ番目の焦点位置Ｆｄ（ｋ）を取得し、光構造情報検出部２２０にて焦点位置Ｆｄ（ｋ）での測定光Ｌ１の走査（スキャン）を実行し（ステップＳ２）、断層構造情報生成部２２５において焦点位置Ｆｄ（ｋ）における断層構造情報（断層画像データ）を生成する（ステップＳ３）。
【００７３】
ステップＳ３での処理では光構造情報検出部２２０は、スキャンデータをＡ／Ｄ変換、信号処理の過程を経て焦点位置Ｆｄ（ｋ）における断層構造情報（断層画像データ）に変換し、生成した焦点位置Ｆｄ（ｋ）での断層構造情報（断層画像データ）をメモリ２３１に格納する。
【００７４】
そして、処理部２２は、ステップＳ４にてパラメータｋが所定数（スキャンする焦点位置の個数）Ｎを越えたかどうか判断し、パラメータｋがＮを越えていない（ｋ≦Ｎ）ならばステップＳ５にてパラメータｋをインクリメントしステップＳ２に戻り、パラメータｋがＮを越えたならば（ｋ＞Ｎ）、ステップＳ６に進む。
【００７５】
続いて、処理部２２は、複数焦点画像合成部２２１にてメモリ２３１に格納されているＮ個の断層構造情報（断層画像データ）を用いて複数の焦点位置での合成断層画像を生成する（ステップＳ６）。この合成断層画像の生成については後述する。
【００７６】
そして、処理部２２は、光立体構造画像構築部２２２にて複数焦点画像合成部２２１が生成した合成断層画像に基づいて光立体構造画像を生成すると共に、表示制御部２２７により複数焦点画像合成部２２１が生成した合成断層画像あるいは光立体構造画像構築部２２２からの光立体構造画像を、Ｉ／Ｆ部２２８を介した操作制御部３２の制御信号によりモニタ装置５００に表示させる画像表示処理を行い（ステップＳ７）、処理を終了する。
【００７７】
なお、ステップＳ７の画像表示処理においては、適用可能な画像の合成手法の種類、合成パラメータ、計測を行った焦点深さの組み合わせを一緒に表示し、ユーザが指定で変更できるようにすることで、ユーザの使用目的に合った画像を生成、表示することができる。
【００７８】
図９の処理における合成断層画像の生成について説明する。図９の処理により、メモリ２３１には、例えば図１０に示すような焦点位置Ｆｄ（１）、焦点位置Ｆｄ（２）、焦点位置Ｆｄ（３）での取得画像の断層構造情報（断層画像データ）が格納される。
【００７９】
そこで、ステップＳ６の処理では、これら焦点位置Ｆｄ（１）、焦点位置Ｆｄ（２）、焦点位置Ｆｄ（３）での複数の断層構造情報（断層画像データ）を平均化して合成して合成断層画像を生成する。
【００８０】
単純な平均化では、焦点深度を越えた深さの情報まで統合してしまうので、本実施形態では、図１１及び図１２に示すような重み付け関数を用いて焦点位置周辺に重みを付け、強度変換を行った断層構造情報（断層画像データ）を平均化する。
【００８１】
なお、重みを付けに用いる重み付け関数は、焦点深度領域を１、非焦点深度領域を０にした矩形関数でも、焦点位置を中心になだらかに変化するものでもよい。
【００８２】
このように本実施形態では、複数の異なる焦点位置を指定し、指定した異なる焦点位置毎の断層構造情報（断層画像データ）を取得し、これらの断層構造情報（断層画像データ）を合成することで、浅い位置から深い位置まで高いＳ／Ｎ比と適切な解像度を有する断層画像を生成することができる。
【００８３】
第２実施形態：
第２実施形態は、第１実施形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号を付し説明は省略する。
【００８４】
図１３に示すように、第２実施形態の処理部２２は、第１実施形態の構成である焦点位置指定部２３０、光構造情報検出部２２０、断層構造情報生成部２２５、メモリ２３１、複数焦点画像合成部２２１、光立体構造画像構築部２２２、表示制御部２２４及びＩ／Ｆ部２２８に加えて、プレスキャン情報処理部２４０が設けられている。
【００８５】
上記プレスキャン情報処理部２４０は、光構造情報検出部２２０に対して通常の走査間隔よりも粗いプレ走査間隔にて測定光Ｌ１を走査させ、このプレ走査間隔による走査にて得られた前記断層構造情報に基づき、焦点位置指定部２３０が指定する複数の焦点位置Ｆｄ（ｋ）を設定する焦点位置設定手段である。
【００８６】
なお、プレスキャン情報処理部２４０は光構造情報検出部２２０を制御することにより、光学系駆動機構６０２（図１参照）により測定光Ｌ１をプレスキャン時の所定焦点位置、及びプレ走査間隔にて測定対象Ｓを２次元走査する。
【００８７】
その他の構成は第１実施形態と同じである。
【００８８】
ここで、本実施形態におけるプレスキャン情報処理部２４０によるプレスキャンの概要について説明する。
【００８９】
（Ａ）水平分解能：Δx
ＯＣＴの水平分解能Δxは、式（１）に示すように、光源の中心波長λと焦点距離f、試料に当たるビーム径dで決定される。高い水平分解能Δxを得るためには、開口数ＮＡが高いレンズでビームを絞る必要がある。
【００９０】
【数１】
【００９１】
（Ｂ）焦点深度：Ｚ
一方、焦点深度Ｚは水平分解能Δxが小さくなるほど小さくなる。つまり、高い水平分解能Δxを得るためにビームを絞るほど、式（２）で計算される焦点深度Ｚが短くなる。焦点深度は水平分解能の二乗に比例するため、水平分解能Δxが高くなると焦点深度Ｚが急激に減少する。
【００９２】
【数２】
【００９３】
眼底や血管を対象にしているＯＣＴの場合、層構造の計測が重視され、かつ深い部分まで計測できることが要求される。そのために、高い焦点深度を得るために水平分解能を犠牲にしている場合が多い。
【００９４】
しかし消化管や気管支を対象とするＯＣＴの場合は、腺管や血管の走行が診断に重要な情報になるため、高い水平分解能を有する必要がある。一方で、粘膜の表層から深さ数百um前後に位置する粘膜筋板の途切れなど、層構造の変化も計測できる必要がある。
【００９５】
第２実施形態では、水平分解能と計測可能深さの両立という課題を、プレスキャン処理を行い測定光Ｌ１の焦点位置を変化させることで解決する。
【００９６】
測定対象Ｓとなる生体組織は、
（１）注目構造が表面からどの深さにあるのかが未知である
（２）表面の盛り上がり、陥没などにより、計測装置に対する距離が一定ではない
以上２つの理由で、決められた複数の焦点位置でＯＣＴ計測を行う場合、背景や計測対象でない深い位置でも焦点位置を変えながら計測を行うことになり、効率的ではない。特に3次元データを取得する際に、この問題は大きくなる。
【００９７】
測定対象Ｓの表面の位置や観測対象構造の深さを大まかに把握できると、ＯＣＴ計測に必要な焦点位置を数点に限定することができ、効率化できる。
【００９８】
通常ＯＣＴのスキャンは、内部の詳しい情報を得るため、光源の特性により決定される水平・垂直分解能と同等もしくは小さいサンプリング間隔で行われる。しかし表面の位置と内部構造を大まかに把握し、本（通常）スキャンで用いる焦点位置を算出するためには、細かい間隔で計測する必要はない。
【００９９】
３次元フーリエドメインＯＣＴでは、垂直方向のサンプリング間隔はフーリエ変換によるデータ処理で決定され、スキャン速度には大きな影響を与えない。水平方向スキャン（図１４におけるx、y方向)の範囲を制限するか、サンプリング間隔を広く取る（プレ走査間隔とする）ことが、本実施形態におけるプレスキャンの概念である。
【０１００】
プレスキャン時は、内部構造、表面凹凸が未知であるため、なるべく多くの焦点位置で画像を取得する必要がある。そこで、本実施形態では、図１５のように「焦点位置zn=zn-1+焦点深度」になるように設定する。
【０１０１】
プレスキャン結果を用いた焦点深さの組み合わせ設定方法としては、例えば以下の境界検出法あるいはコントラスト法がある。
【０１０２】
境界検出法：
（Ａ）計測すべき層が決まっている場合
図１６に示すように、プレスキャンで得られた画像から、対象の表面と層の境界を抽出する。計測すべき層が表面から境界１までの間の場合、焦点位置は表面の最浅点と境界１の最深点の間で選べば良い。図１６の場合、z1’、 z2’、 z3’が本スキャンで用いる焦点位置になる。
（Ｂ）.計測すべき深さ範囲が決まっている場合
プレスキャンで得られた画像から、対象の表面を抽出する。表面の最浅点を基準点z1’にし、計測深さ範囲をカバーするよう、焦点深度の間隔で焦点位置zn’を決定する。
【０１０３】
コントラスト法：
プレスキャンで取得された画像で、図１７及び図１８のように焦点位置znを中心とした焦点深度範囲の領域で信号強度の標準偏差を計算する。図１７のように構造変化がない領域では標準偏差が小さく、図１８のように構造変化がある領域では標準偏差が大きくなる。標準偏差が一定値以上の焦点位置を、本スキャンで用いる焦点位置に決定する。
【０１０４】
次に、本実施形態のＯＣＴプロセッサ４００の処理部２２の作用の詳細について、図１９のフローチャートを用い、図２０ないし図２４を参照して説明する。
【０１０５】
本実施形態の処理部２２では、図１９に示すように、第１実施形態のステップＳ１〜Ｓ７の処理（図９参照）に先立って、プレスキャン情報処理部２４０にてステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を行う。そこで、本実施形態では、ステップＳ１１〜Ｓ１３のみ説明し、ステップＳ１〜Ｓ７の処理は第１実施形態と同じであるので、説明は省略する。
【０１０６】
図１９に示すように、まず、本実施形態の処理部２２は、プレスキャン情報処理部２４０にて光構造情報検出部２２０を制御し測定対象Ｓを通常走査間隔より粗い間隔でプレスキャンする（ステップＳ１１）。
【０１０７】
次に、処理部２２は、プレスキャン情報処理部２４にて本スキャン時の適切な焦点位置Ｆｄ（ｋ）の組み合わせを決定するプレスキャン情報処理を実行する（ステップＳ１２）。
【０１０８】
そして、処理部２２は、焦点位置指定部２３０に対して、ステップＳ１２にて決定した本スキャン時の焦点位置Ｆｄ（ｋ）を設定し（ステップＳ１３）、ステップＳ１の処理に移行する。
【０１０９】
ステップＳ１２のプレスキャン情報処理により、本スキャン時の焦点位置の変更回数を少なくし、計測時間を短縮することが可能となる。
【０１１０】
なお、プレスキャン情報処理において、プレスキャンでの計測画像情報を用いて焦点位置の組み合わせを決定する方法としては、以下の例が考えられる。
（１）図２０ないし図２２に示すように、対象の表面（境界Ａ：図２０）と、層の境界位置（境界Ｂ：図２１、境界Ｃ：図２２）を検出し、焦点位置Ｆｄ（ｋ）として設定する。なお、ＯＣＴ信号は層と層の境界面で周辺より強い信号が検出されるので、深さ方向信号の微分値を用いる等の手法が有効である。
（２）ＯＣＴの断層像は、図２３及び図２４のように、焦点が合っているヒストグラム部分で高いコントラストを有する。取得した画像から、一定範囲のコントラストを計算し、注目構造で最も高いコントラストが得られた焦点位置を選択する。
【０１１１】
なお、本実施形態では、ステップＳ６において複数焦点画像合成部２２１は、図２５ないし図２７に示すように、メモリ２３１に格納されているＮ個の断層構造情報（断層画像データ）を、プレスキャン情報処理により得られた層単位で切り分け、各層に最も近い焦点位置の断層構造情報（断層画像データ）のみを足し合わせ、複数の焦点位置での合成断層画像を生成することができる。
【０１１２】
また、本実施形態では、ステップＳ６において複数焦点画像合成部２２１は、図２８に示すように、焦点位置が浅い（例えば焦点位置がＦｄ（１））画像から水平方向に解像度の高いエッジを抽出し、焦点位置が深い（例えば焦点位置がＦｄ（２））画像にオーバーレイし、複数の焦点位置での合成断層画像を生成することもできる。
【０１１３】
このように本実施形態では、第１実施形態の効果に加え、プレスキャン情報処理により、焦点位置Ｆｄ（ｋ）が目的や対象の状態に応じて動的に変更でき、浅い位置から深い位置まで高いＳ／Ｎ比と適切な解像度を有する断層画像を生成するのに必要な断層構造情報（断層画像データ）を最小限度の異なる焦点位置Ｆｄ（ｋ）により、効率的に取得することができる。
【０１１４】
なお、上記の各実施形態におけるＯＣＴプロセッサ４００及びＯＣＴプローブ６００は、図２９に示すように、内視鏡装置と共に画像診断装置１０を構成することができる。
【０１１５】
すなわち、図２９に示すように、この画像診断装置１０は、主として内視鏡１００、内視鏡プロセッサ２００、光源装置３００、上述した例えば第１実施形態のＯＣＴプロセッサ４００、及びモニタ装置５００とから構成される。尚、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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。本発明に係る画像診断装置１０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４１０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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。この実施の形態の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）で画素毎に配設されたカラーＣＣＤである。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
鉗子挿入部１３８から挿入するＯＣＴプローブ６００の先端は、例えば図３０に示すように、シースであるプローブシース６２０と、キャップ６２２と、プローブ側光ファイバＦＢ１と、バネ６２４と、固定部材６２６と、照射手段、第１の走査手段及び集光手段としての光学レンズ６２８とを有して構成される。
【０１２４】
プローブシース（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、プローブシース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と反対側のプローブ側光ファイバＦＢ１の先端、以下プローブシース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。
【０１２５】
キャップ６２２は、プローブシース６２０の先端に設けられ、プローブシース６２０の先端を閉塞している。
【０１２６】
プローブ側光ファイバＦＢ１は、線状部材であり、プローブシース６２０内にプローブシース６２０に沿って収容されており、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、光ファイバＦＢ２に入射する（図１参照）。
【０１２７】
ここで、プローブ側光ファイバＦＢ１と光ファイバＦＢ２とは、光コネクタ１８によって接続されており、プローブ側光ファイバＦＢ１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、プローブ側光ファイバＦＢ１は、プローブシース６２０に対して回転自在、及びプローブシース６２０の軸方向に移動自在な状態で配置されている。
【０１２８】
バネ６２４は、プローブ側光ファイバＦＢ１の外周に固定されている。また、プローブ側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、光コネクタ１８に接続されている。
【０１２９】
光学レンズ６２８は、プローブ側光ファイバＦＢ１の測定側先端（光コネクタ１８と反対側のプローブ側光ファイバＦＢ１の先端）に配置されており、先端部が、プローブ側光ファイバ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。
【０１３０】
光学レンズ６２８は、プローブ側光ファイバ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を集光しプローブ側光ファイバＦＢ１に入射する。
【０１３１】
固定部材６２６は、プローブ側光ファイバ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をプローブ側光ファイバＦＢ１の端部に固定する。ここで、固定部材６２６によるプローブ側光ファイバ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とプローブ側光ファイバ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。
【０１３２】
また、プローブ側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、回転筒（不図示）に接続されており、回転筒によってプローブ側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４を回転させることで、光学レンズ６２８をプローブシース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（不図示）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。
【０１３３】
さらに、プローブ側光ファイバＦＢ１、バネ６２４、固定部材６２６、及び光学レンズ６２８は、駆動部（不図示）により、プローブシース６２０内部を矢印Ｓ１方向（鉗子口方向）、及びＳ２方向（プローブシース６２０の先端方向）に移動可能に構成されている。
【０１３４】
上記画像診断装置１０の場合、図３０に示すように、ＯＣＴプローブ６００のプローブシース（シース）６２０には、屈折率を変化させるための液体を注入可能な液体充填部６２０ａがシースの内周全面側に長手軸に沿って設けられており、この液体充填部６２０ａに複数種類の液体を適宜注入することにより、屈折率を変化させ、測定光Ｌ１の焦点位置を可変することができ、これにより、上記実施形態１，２と同様に、浅い位置から深い位置まで高いＳ／Ｎ比と適切な解像度を有する断層画像を生成するのに必要な断層構造情報（断層画像データ）を最小限度の異なる焦点位置Ｆｄ（ｋ）により、効率的に取得することができる。
【０１３５】
また、上記画像診断装置１０の場合、先端部が略球状の形状で形成されている光学レンズ６２８により、プローブ側光ファイバ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に対し集光すると共に液体充填部６２０ａに液体を注入することにより、屈折率を変化させ、測定光Ｌ１の焦点位置を可変するとしたが（図３０参照）、これに限らず、例えば図３１に示すように、モータ６３により駆動されるガルバノミラー６３１にてプローブ側光ファイバＦＢ１からの測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し集光すると共にプローブ側光ファイバＦＢ１の出射端を矢印Ｓ１方向（鉗子口方向）、及びＳ２方向（プローブシース６２０の先端方向）に移動させることで測定光Ｌ１の焦点位置を可変する構成としても、上記実施形態１，２と同様に、浅い位置から深い位置まで高いＳ／Ｎ比と適切な解像度を有する断層画像を生成するのに必要な断層構造情報（断層画像データ）を最小限度の異なる焦点位置Ｆｄ（ｋ）により、効率的に取得することができる。
【０１３６】
以上、本発明の光構造像観察装置、その構造情報処理方法及び光構造像観察装置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】
【０１３７】
２２…処理部、２２０…光構造情報検出部、２２１…複数焦点画像合成部、２２２…光立体構造画像構築部、２２３…表示制御部、２２４…Ｉ／Ｆ部、２２５…断層構造情報生成部、２３０…焦点位置指定部、２３１…メモリ、４００…ＯＣＴプロセッサ、５００…モニタ装置、６００…ＯＣＴプローブ、６０１…測定光学系、６０２…光学系駆動機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長を掃引して光を発する光源手段と、
前記光源手段から発した前記光を参照光と測定光に分波する分波手段と、
測定対象の深さ方向に前記測定光を照射すると共に前記測定対象にて反射あるいは後方散乱した戻り光を集光する照射／集光手段と、
前記深さ方向に直交する面内において前記照射／集光手段の照射位置を所定の走査間隔にて２次元走査する走査手段と、
前記照射／集光手段が照射する前記測定光の複数の焦点位置を指定する焦点位置指定手段と、
前記複数の焦点位置に前記照射／集光手段の焦点を位置決め駆動する焦点駆動手段と、
前記照射／集光手段にて集光した前記戻り光と所定の光路長経路を経た前記参照光とを、前記複数の焦点位置毎に合波させ干渉光を取得する干渉手段と、
前記干渉光に基づき、前記複数の焦点位置毎の前記測定対象の断層構造情報を生成する断層構造情報生成手段と、
前記複数の焦点位置毎の前記断層構造情報に基づき、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、
を備えたことを特徴とする光構造像観察装置。
【請求項２】
前記所定の走査間隔より粗いプレ走査間隔にて前記走査手段を走査し、前記プレ走査間隔による走査にて得られた前記断層構造情報に基づき、前記焦点位置指定手段が指定する前記複数の焦点位置を設定する焦点位置設定手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の光構造像観察装置。
【請求項３】
前記断層構造情報生成手段は前記干渉光に基づき前記測定対象の層を抽出し、前記断層画像生成手段は前記複数の焦点位置のうち前記層に近傍する焦点位置による前記層毎の前記断層構造情報を層近傍構造情報として抽出し、抽出した前記層近傍構造情報を合成することにより前記断層画像を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の光構造像観察装置。
【請求項４】
前記断層画像生成手段は、前記複数の焦点位置毎の前記断層構造情報を前記深さ方向にて変化する重み付け関数にて演算し、前記複数の焦点位置毎の演算結果を合成することにより前記断層画像を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の光構造像観察装置。
【請求項５】
前記断層画像生成手段は、前記複数の焦点位置毎の前記断層構造情報における水平解像度のエッジ情報を演算し、前記複数の焦点位置毎の演算結果を合成することにより前記断層画像を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の光構造像観察装置。
【請求項６】
前記断層画像を少なくとも表示手段に表示させる表示制御手段と、前記表示制御手段が制御する前記表示手段の表示形態を指定する表示形態指定手段と、をさらに備え、前記表示制御手段は前記表示手段が表示する前記断層画像上に、前記複数の焦点位置の位置情報及び前記断層画像生成手段が断層画像を生成する際の画像生成情報を重畳し、前記表示形態指定手段は前記表示手段に重畳表示された前記位置情報及び前記画像生成情報に基づいて入力される入力情報により前記表示形態を指定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光構造像観察装置。
【請求項７】
前記断層画像生成手段が生成した前記断層画像に基づき前記測定対象の光立体構造画像を生成する立体構造画像生成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の光構造像観察装置。
【請求項８】
波長を掃引して光を発する光源手段と、
前記光源手段から発した前記光を参照光と測定光に分波する分波手段と、
測定対象の深さ方向に前記測定光を照射すると共に前記測定対象にて反射あるいは後方散乱した戻り光を集光する照射／集光手段と、を備えた光構造像観察装置の構造情報処理方法において、
前記深さ方向に直交する面内において前記照射／集光手段の照射位置を所定の走査間隔にて２次元走査する走査ステップと、
前記照射／集光手段が照射する前記測定光の複数の焦点位置を指定する焦点位置指定ステップと、
前記複数の焦点位置に前記照射／集光手段の焦点を位置決め駆動する焦点駆動ステップと、
前記照射／集光手段にて集光した前記戻り光と所定の光路長経路を経た前記参照光とを、前記複数の焦点位置毎に合波させ干渉光を取得する干渉ステップと、
前記干渉光に基づき、前記複数の焦点位置毎の前記測定対象の断層構造情報を生成する断層構造情報生成ステップと、
前記複数の焦点位置毎の前記断層構造情報に基づき、前記測定対象の断層画像を生成する断層画像生成ステップと、
を備えたことを特徴とする光構造像観察装置の構造情報処理方法。
【請求項９】
前記所定の走査間隔より粗いプレ走査間隔にて前記走査手段を走査し、前記プレ走査間隔による走査にて得られた前記断層構造情報に基づき、前記焦点位置指定手段が指定する前記複数の焦点位置を設定する焦点位置設定ステップを、さらに備えたことを特徴とする請求項８に記載の光構造像観察装置の構造情報処理方法。
【請求項１０】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の光構造像観察装置を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項１】
波長を掃引して光を発する光源手段と、
前記光源手段から発した前記光を参照光と測定光に分波する分波手段と、
測定対象の深さ方向に前記測定光を照射すると共に前記測定対象にて反射あるいは後方散乱した戻り光を集光する照射／集光手段と、
前記深さ方向に直交する面内において前記照射／集光手段の照射位置を所定の走査間隔にて２次元走査する走査手段と、
前記照射／集光手段が照射する前記測定光の複数の焦点位置を指定する焦点位置指定手段と、
前記複数の焦点位置に前記照射／集光手段の焦点を位置決め駆動する焦点駆動手段と、
前記照射／集光手段にて集光した前記戻り光と所定の光路長経路を経た前記参照光とを、前記複数の焦点位置毎に合波させ干渉光を取得する干渉手段と、
前記干渉光に基づき、前記複数の焦点位置毎の前記測定対象の断層構造情報を生成する断層構造情報生成手段と、
前記複数の焦点位置毎の前記断層構造情報に基づき、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、
を備えたことを特徴とする光構造像観察装置。
【請求項２】
前記所定の走査間隔より粗いプレ走査間隔にて前記走査手段を走査し、前記プレ走査間隔による走査にて得られた前記断層構造情報に基づき、前記焦点位置指定手段が指定する前記複数の焦点位置を設定する焦点位置設定手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の光構造像観察装置。
【請求項３】
前記断層構造情報生成手段は前記干渉光に基づき前記測定対象の層を抽出し、前記断層画像生成手段は前記複数の焦点位置のうち前記層に近傍する焦点位置による前記層毎の前記断層構造情報を層近傍構造情報として抽出し、抽出した前記層近傍構造情報を合成することにより前記断層画像を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の光構造像観察装置。
【請求項４】
前記断層画像生成手段は、前記複数の焦点位置毎の前記断層構造情報を前記深さ方向にて変化する重み付け関数にて演算し、前記複数の焦点位置毎の演算結果を合成することにより前記断層画像を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の光構造像観察装置。
【請求項５】
前記断層画像生成手段は、前記複数の焦点位置毎の前記断層構造情報における水平解像度のエッジ情報を演算し、前記複数の焦点位置毎の演算結果を合成することにより前記断層画像を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の光構造像観察装置。
【請求項６】
前記断層画像を少なくとも表示手段に表示させる表示制御手段と、前記表示制御手段が制御する前記表示手段の表示形態を指定する表示形態指定手段と、をさらに備え、前記表示制御手段は前記表示手段が表示する前記断層画像上に、前記複数の焦点位置の位置情報及び前記断層画像生成手段が断層画像を生成する際の画像生成情報を重畳し、前記表示形態指定手段は前記表示手段に重畳表示された前記位置情報及び前記画像生成情報に基づいて入力される入力情報により前記表示形態を指定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光構造像観察装置。
【請求項７】
前記断層画像生成手段が生成した前記断層画像に基づき前記測定対象の光立体構造画像を生成する立体構造画像生成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の光構造像観察装置。
【請求項８】
波長を掃引して光を発する光源手段と、
前記光源手段から発した前記光を参照光と測定光に分波する分波手段と、
測定対象の深さ方向に前記測定光を照射すると共に前記測定対象にて反射あるいは後方散乱した戻り光を集光する照射／集光手段と、を備えた光構造像観察装置の構造情報処理方法において、
前記深さ方向に直交する面内において前記照射／集光手段の照射位置を所定の走査間隔にて２次元走査する走査ステップと、
前記照射／集光手段が照射する前記測定光の複数の焦点位置を指定する焦点位置指定ステップと、
前記複数の焦点位置に前記照射／集光手段の焦点を位置決め駆動する焦点駆動ステップと、
前記照射／集光手段にて集光した前記戻り光と所定の光路長経路を経た前記参照光とを、前記複数の焦点位置毎に合波させ干渉光を取得する干渉ステップと、
前記干渉光に基づき、前記複数の焦点位置毎の前記測定対象の断層構造情報を生成する断層構造情報生成ステップと、
前記複数の焦点位置毎の前記断層構造情報に基づき、前記測定対象の断層画像を生成する断層画像生成ステップと、
を備えたことを特徴とする光構造像観察装置の構造情報処理方法。
【請求項９】
前記所定の走査間隔より粗いプレ走査間隔にて前記走査手段を走査し、前記プレ走査間隔による走査にて得られた前記断層構造情報に基づき、前記焦点位置指定手段が指定する前記複数の焦点位置を設定する焦点位置設定ステップを、さらに備えたことを特徴とする請求項８に記載の光構造像観察装置の構造情報処理方法。
【請求項１０】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の光構造像観察装置を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−６２３０１（Ｐ２０１１−６２３０１Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１４６０６（Ｐ２００９−２１４６０６）
【出願日】平成２１年９月１６日（２００９．９．１６）
【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２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１６日（２００９．９．１６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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