特許 7044420 ＯＣＴ装置の制御装置およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-22

(45)【発行日】2022-03-30

(54)【発明の名称】ＯＣＴ装置の制御装置およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/045 20060101AFI20220323BHJP

   A61B 1/24 20060101ALI20220323BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20220323BHJP

   A61B 3/10 20060101ALI20220323BHJP

【ＦＩ】

A61B1/045 614

A61B1/24

A61B1/00 526

A61B3/10 100

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021020251

(22)【出願日】2021-02-10

【審査請求日】2021-02-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000141598

【氏名又は名称】株式会社吉田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐川 隆信

【審査官】増渕 俊仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１１３３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２１０２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２１１７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２１３４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１０２８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－９９７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５３７４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ １／００－１／３２

Ａ６１Ｂ ３／００－３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被写体にレーザ光を照射して光干渉により前記被写体の内部情報を測定するＯＣＴ装置の制御装置であって、
被写体におけるレーザ光照射時の測定ポイントの測定値からなる画像データを解析して前記画像データの画素値のヒストグラムを作成し、前記ヒストグラムから画素値の標準偏差を算出し、前記標準偏差を用いた所定の計算により、前記ヒストグラムの山の右側にウィンドウ幅およびウィンドウレベルで特定されるウィンドウを設定するウィンドウ処理手段を備える
ことを特徴とするＯＣＴ装置の制御装置。

【請求項2】

前記レーザ光照射時の測定ポイントの測定値からなる画像データは、歯牙の断面画像データ、または、歯牙の３Ｄ画像データである、
ことを特徴とする請求項１に記載のＯＣＴ装置の制御装置。

【請求項3】

前記ウィンドウ処理手段は、操作者の手動操作により、または、撮影中に所定の時間間隔毎に自動で、前記ウィンドウを設定する処理を実行する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＯＣＴ装置の制御装置。

【請求項4】

前記ウィンドウ処理手段は、前記画素値の標準偏差をσ、前記画素値の平均値をμ、ウィンドウ幅をＷＷ、ウィンドウレベルをＷＬとしたときに、以下の式（１Ａ）および式（１Ｂ）によって定義されたウィンドウ幅およびウィンドウレベルで特定される第１のウィンドウを設定する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のＯＣＴ装置の制御装置。
ＷＷ＝３σ … 式（１Ａ）
ＷＬ＝μ＋３σ／２ … 式（１Ｂ）

【請求項5】

前記ウィンドウ処理手段は、前記画素値の標準偏差をσ、前記画素値のピーク位置をＰｋ、ウィンドウ幅をＷＷ、ウィンドウレベルをＷＬとしたときに、以下の式（２Ａ）および式（２Ｂ）によって定義されたウィンドウ幅およびウィンドウレベルで特定される第２のウィンドウを設定する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のＯＣＴ装置の制御装置。
ＷＷ＝３σ … 式（２Ａ）
ＷＬ＝Ｐｋ＋３σ／２ … 式（２Ｂ）

【請求項6】

前記ウィンドウ処理手段は、前記画素値の標準偏差をσ、前記画素値の平均値をμ、前記画素値のピーク位置をＰｋ、ウィンドウ幅をＷＷ、ウィンドウレベルをＷＬとしたときに、以下の式（３Ａ）および式（３Ｂ）によって定義されたウィンドウ幅およびウィンドウレベルで特定される第３のウィンドウを設定する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のＯＣＴ装置の制御装置。
ＷＷ＝μ＋３σ－Ｐｋ … 式（３Ａ）
ＷＬ＝（μ＋３σ＋Ｐｋ）／２ … 式（３Ｂ）

【請求項7】

前記ウィンドウ処理手段は、操作者の手動操作により、または、撮影中に所定の時間間隔毎に自動で、算出したウィンドウレベルを増減させて前記ウィンドウを設定する
ことを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一項に記載のＯＣＴ装置の制御装置。

【請求項8】

前記ウィンドウ処理手段は、撮影中に取得した前記画像データ、または、撮影済みの前記画像データを解析して前記ウィンドウを設定する
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のＯＣＴ装置の制御装置。

【請求項9】

コンピュータを、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のＯＣＴ装置の制御装置として機能させるためのＯＣＴ装置制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＯＣＴ装置の制御装置およびプログラムに係り、特に歯科用のＯＣＴ装置の制御装置およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、被写体にレーザ光を照射して光干渉により被写体の内部情報を測定する光干渉断層画像生成装置（Optical Coherence Tomography：ＯＣＴ装置）が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載されたＯＣＴ装置においては、撮影により取得された被写体の画像のコントラスト（ＷＷ／ＷＬ）は手動で調整されていた。具体的には、撮影時に、操作者は、撮影画像を見ながら、ＷＷ／ＷＬの値を数値入力するか、または、スライドバー等を操作して設定していた。なお、ＷＷはウィンドウ幅（Window width）であり、ＷＬはウインドウレベル（Window Level）である。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】特許第５８２７０２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

歯牙を被写体とする歯科用のＯＣＴ装置においては、撮影中に、把持したプローブを患者の口腔内に挿入しているため、撮影しながら同時にコントラスト（ＷＷ／ＷＬ）を調整することは非常に困難であった。そこで、通常は歯科医師が撮影を担当し、アシスタントがコントラスト（ＷＷ／ＷＬ）調整等の操作を行っていた。ただし、アシスタントは、画像のコントラスト調整に不慣れであると、断層画像および３Ｄ画像を適切なコントラストで表示するまでに時間が掛かり過ぎてしまうことになるので、コントラスト調整の知識が必要であった。そのため、ＯＣＴ装置の改良の余地があった。

【0005】

本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものであり、コントラスト調整を自動的に行うことのできるＯＣＴ装置の制御装置およびプログラムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するために、本願発明者は、ＯＣＴ装置で歯牙を被写体とし、被写体におけるレーザ光照射時の多数の測定ポイントを設定し、それら測定ポイントの測定値からなる歯牙の断面画像データを取得し、歯牙の断面画像データの画素値のヒストグラムを作成して鋭意検討した。その結果、ヒストグラムの山の右側には歯牙の内部の画素および歯牙の表面の画素が分布し、ヒストグラムの山の左側には歯牙の断面画像にとって不要な部分の画素が分布することを見出した。
そこで、本発明に係るＯＣＴ装置の制御装置は、被写体にレーザ光を照射して光干渉により前記被写体の内部情報を測定するＯＣＴ装置の制御装置であって、被写体におけるレーザ光照射時の測定ポイントの測定値からなる画像データを解析して前記画像データの画素値のヒストグラムを作成し、前記ヒストグラムから画素値の標準偏差を算出し、前記標準偏差を用いた所定の計算により、前記ヒストグラムの山の右側にウィンドウ幅およびウィンドウレベルで特定されるウィンドウを設定するウィンドウ処理手段を備えることを特徴とする。
また、なお、本発明は、コンピュータを、前記したＯＣＴ装置の制御装置として機能させるためのプログラムで実現することもできる。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ＯＣＴ装置で撮影された歯牙の画像のコントラスト調整を自動的に行うことができる。そのため、コントラスト調整の知識が十分とは言えない者でもＯＣＴ装置の撮影をアシストすることができる。また、歯科医師が１人で撮影しながら同時にコントラストを容易に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係るＯＣＴ装置を模式的に示す構成図である。

【図2】図１のウィンドウ処理手段の説明図であって、（ａ）は歯牙の断面画像、（ｂ）はヒストグラム、（ｃ）は３つの画素値グループの画像領域をそれぞれ示している。

【図3】実施例１のＷＷおよびＷＬの模式図である。

【図4】実施例１の全体画面表示例である。

【図5】実施例１のＡ断面画像である。

【図6】実施例１の３Ｄ画像である。

【図7】実施例１のＷＬの値に２００を加算した第１変形例の模式図である。

【図8】実施例１のＷＬの値に４００を加算した第２変形例の模式図である。

【図9】実施例１の第１変形例に係るＡ断面画像である。

【図10】実施例１の第１変形例に係る３Ｄ画像である。

【図11】実施例１の第２変形例に係るＡ断面画像である。

【図12】実施例１の第２変形例に係る３Ｄ画像である。

【図13】実施例２のＷＷおよびＷＬの模式図である。

【図14】実施例３のＷＷおよびＷＬの模式図である。

【図15】実施例２のＡ断面画像である。

【図16】実施例２の３Ｄ画像である。

【図17】実施例３のＡ断面画像である。

【図18】実施例３の３Ｄ画像である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明に係るＯＣＴ装置の制御装置を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。
図１に示すように、ＯＣＴ装置１は、光学ユニット１０と、プローブ３０と、制御ユニット５０と、を主に備え、被写体Ｓにレーザ光を照射して光干渉により被写体Ｓの内部情報を測定するものである。

【0010】

光学ユニット１０は、一般的な光コヒーレンストモグラフィの各方式が適用可能な光源、光学系、検出部を備えている。光学ユニット１０は、被写体Ｓにレーザ光を周期的に照射する光源１１と、被写体Ｓの内部情報を検出するディテクタ（検出器）２３と、光源１１とディテクタ２３との間の光路中に設けられた光ファイバや各種光学部品等を備えている。光源１１としては、例えばＳＳ－ＯＣＴ（Swept Source Optical Coherence Tomography）方式のレーザ光出力装置を用いることができる。被写体Ｓは例えば歯牙であるものとする。

【0011】

ここで、光学ユニット１０の概略を説明する。光源１１から射出された光は、光分割手段であるカップラ１２により、計測光と参照光とに分けられる。計測光は、サンプルアーム１３のサーキュレータ１４からプローブ３０に入射する。この計測光は、プローブ３０のシャッタ３１が開状態において、コリメータレンズ３２、２次元走査機構３３を経て集光レンズ３４によって被写体Ｓに集光され、そこで散乱、反射した後に再び集光レンズ３４、２次元走査機構３３、コリメータレンズ３２を経てサンプルアーム１３のサーキュレータ１４に戻る。戻ってきた計測光はカップラ１６を介してディテクタ２３に入力する。

【0012】

一方、カップラ１２により分離された参照光は、レファレンスアーム１７のサーキュレータ１８からコリメータレンズ１９を経て集光レンズ２０によってレファレンスミラー２１に集光され、そこで反射した後に再び集光レンズ２０、コリメータレンズ１９を経てサーキュレータ１８に戻る。戻ってきた参照光はカップラ１６を介してディテクタ２３に入力する。つまり、カップラ１６が、被写体Ｓで散乱、反射して戻ってきた計測光と、レファレンスミラー２１で反射した参照光とを合波するので、合波により干渉した光（干渉光）をディテクタ２３が被写体Ｓの内部情報として検出することができる。なお、サンプルアーム１３の偏光コントローラ１５、および、レファレンスアーム１７の偏光コントローラ２２は、それぞれ、プローブ３０を含むＯＣＴ装置１内部に生じた偏光を、より偏光の少ない状態に戻すために設置されている。

【0013】

プローブ３０は、レーザ光を２次元走査する２次元走査機構３３を含み、光学ユニット１０からのレーザ光を被写体Ｓに導くと共に、被写体Ｓで反射した光を光学ユニット１０に導くものである。本実施形態では、２次元走査機構３３は、回転軸が互いに直交した２つのガルバノミラー（Ｘ方向ガルバノミラーとＹ方向ガルバノミラー）や、各ガルバノミラーのモータ等で構成されている。ここで、Ｘ方向およびＹ方向とは、プローブ３０の先端が正対する被写体Ｓの表面において横方向（Ｘ方向）および縦方向（Ｙ方向）に対応する。

【0014】

制御ユニット５０は、ＡＤ変換回路５１と、ＤＡ変換回路５２と、２次元走査機構制御回路５３と、表示装置５４と、ＯＣＴ制御装置１００とを備える。
ＡＤ変換回路５１は、ディテクタ２３のアナログ出力信号をデジタル信号に変換するものである。本実施形態では、ＡＤ変換回路５１は、光源１１であるレーザ出力装置から出力されるトリガ（trigger）に同期して信号の収得を開始し、同じくレーザ出力装置から出力されるクロック信号ｃｋのタイミングに合わせて、ディテクタ２３のアナログ出力信号を収得し、デジタル信号に変換する。このデジタル信号は、ＯＣＴ制御装置１００に入力する。

【0015】

ＤＡ変換回路５２は、ＯＣＴ制御装置１００のデジタル出力信号をアナログ信号に変換するものである。本実施形態では、ＤＡ変換回路５２は、光源１１から出力されるトリガ（trigger）に同期して、ＯＣＴ制御装置１００のデジタル信号をアナログ信号に変換する。このアナログ信号は、２次元走査機構制御回路５３に入力する。

【0016】

２次元走査機構制御回路５３は、プローブ３０内の２次元走査機構３３を制御するドライバである。２次元走査機構制御回路５３は、ＯＣＴ制御装置１００のアナログ出力信号に基づいて、光源１１から出照されるレーザ光の出力周期に同期して、ガルバノミラーのモータを駆動または停止させるモータ駆動信号を出力する。２次元走査機構制御回路５３は、一方のガルバノミラーの回転軸を回転させてミラー面の角度を変更する処理と、他方のガルバノミラーの回転軸を回転させてミラー面の角度を変更する処理と、を異なるタイミングで行う。

【0017】

表示装置５４は、ＯＣＴ制御装置１００によって生成される光干渉断層画像（以下、ＯＣＴ画像という）を表示するものである。表示装置５４は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）等から構成される。

【0018】

ＯＣＴ制御装置（ＯＣＴ装置の制御装置）１００は、ＯＣＴ装置１の制御装置であって、光源１１から出射されるレーザ光に同期して２次元走査機構３３を制御することで撮影を行うと共に、ディテクタ２３の検出信号を変換したデータから被写体ＳのＯＣＴ画像を生成する制御を行うものである。ＯＣＴ画像等は、公知の光干渉断層画像等の生成方法で生成することができる。例えば、レーザ光照射時の測定ポイント毎に、ディテクタ２３で収得した、カプラ１６で計測光と参照光との合波による干渉光のアナログ信号を、周波数解析（ＦＦＴ処理）し、被写体Ｓ表面から内部に進む深さ方向（光軸方向）の測定値（Ａラインデータ）を取得する。測定ポイントを横方向（Ｘ方向）に走査することで、ＡラインデータをＸ方向に重ね合わせ、被写体Ｓの断面画像データ（Ａ断面画像）を取得することができる。さらに、測定ポイントをＡ断面に直交する方向（Ｙ方向）に走査することで、このＡ断面画像をＹ方向に重ね合わせ、３Ｄ画像を形成することができる。なお、ＯＣＴ画像等を例えば特許文献１に記載された手法を用いて生成するようにしてもよい。

【0019】

ＯＣＴ制御装置１００は、ウィンドウ処理手段１１０を備えている。ウィンドウ処理手段１１０は、被写体Ｓにおけるレーザ光照射時の測定ポイントの測定値からなる画像データを解析して画像データの画素値のヒストグラムを作成し、ヒストグラムから画素値の標準偏差を算出し、標準偏差を用いた所定の計算により、ヒストグラムの山の右側にウィンドウ幅およびウィンドウレベルで特定されるウィンドウを設定する。ウィンドウ幅およびウィンドウレベルは、一般にＣＴ等の医用画像を表示する際に用いられている。以下では、自動的にヒストグラムを算出して標準偏差等を用いてウィンドウを設定する一連の処理をオートコントラストと呼称する。

【0020】

ここで、オートコントラストに用いる画像データは、例えば、歯牙のＡ断面画像データである。オートコントラストに用いる画像データが、Ａ断面画像である場合、Ａ断面画像における深さ方向（光軸方向）の画素数×幅方向の画素数が、画素の合計の数となる。このＡ断面画像を、その面に直交する方向（Ｙ方向）に重ね合わせると、３Ｄ画像を形成することができる。

【0021】

そのため、オートコントラストに用いる画像データは、例えば、歯牙の３Ｄ画像データであってもよい。このようにオートコントラストに用いる画像データが３Ｄ画像データである場合、Ａ断面画像の深さ方向の画素数×幅方向の画素数×直交する方向の画素数が、画素の合計の数となる。
オートコントラストに用いる画像データは、被写体Ｓにおけるレーザ光照射時の測定ポイントに対応する予め定められた個数の測定値からなる。
すなわち、歯牙の断面画像（Ａ断面画像）の場合、被写体におけるレーザ光照射時の測定ポイントを横方向（Ｘ方向）に走査した時の測定ポイントの個数に対応する予め定められた光軸方向の測定値（Ａラインデータ）の個数からなる画像データを、オートコントラストに用いる画像データとして解析して前記画像データの画素値に関するヒストグラムを作成し所望のウィンドウ処理を行うことができる。
同様に、歯牙の３Ｄ画像の場合、被写体におけるレーザ光照射時の測定ポイントを横方向（Ｘ方向）およびそのＡ断面に直交する方向（Ｙ方向）に走査した時の測定ポイントの個数に対応する予め定められた光軸方向の測定値（Ａラインデータ）の個数からなる画像データを、オートコントラストに用いる画像データとして解析して前記画像データの画素値に関するヒストグラムを作成し所望のウィンドウ処理を行うことができる。

【0022】

ウィンドウ処理手段１１０は、例えば操作者の手動操作によりオートコントラスト（ウィンドウを設定する処理）を実行する。この場合、ＯＣＴ装置１は、オートコントラスト実行ボタンを備え、操作者がオートコントラスト実行ボタンを押したときに、ウィンドウ処理手段１１０は、オートコントラストを実行する。オートコントラスト実行ボタンは、制御ユニット５０の適所またはプローブ３０の適所に設けることができる。アシスタントがＯＣＴ装置の撮影をアシストする場合、オートコントラスト実行ボタンは、制御ユニット５０の側に設けることが好ましい。また、オートコントラスト実行ボタンをプローブ３０若しくはフットコントローラ（図は省略）に設けることで、歯科医師が１人で撮影しながら同時にコントラストを容易に調整することができる。

【0023】

また、ウィンドウ処理手段１１０は、操作者の手動操作によらずに、例えば撮影中に所定の時間間隔毎に自動で、オートコントラスト（ウィンドウを設定する処理）を実行するようにしてもよい。オートコントラストを実行するトリガを手動にするか自動にするかは、オートコントラストを実行しようとする場面に応じて適宜設定することができる。

【0024】

ウィンドウ処理手段１１０は、例えば歯牙の撮影中に取得した画像データを解析してオートコントラストを実行する（ウィンドウを設定する）。ＯＣＴ装置１の操作者は、プレビューモード撮影中に表示装置５４の画面に表示されるプレビュー画像（ＯＣＴの粗い画像）を見ながら、自ら把持するプローブ３０を目的の部位に位置決めする。そして、位置を決めたら、プローブ３０を患者に数秒間固定して計測モード撮影によりＯＣＴの精細画像を記録している。そこで、ウィンドウ処理手段１１０は、プレビュー画像を表示するプレビュー撮影中にオートコントラストを実行するように構成することができる。この場合、画像データは、測定毎に（一定時間毎に）書き換えられていく。これにより、適切なコントラスト（ＷＷ／ＷＬ）が設定されていないためにプレビュー画像が見づらい場合には、オートコントラストを実行することで、表示装置５４の画面に適切なコントラスト（ＷＷ／ＷＬ）のプレビュー画像を表示させることができる。

【0025】

なお、ＷＬが低過ぎて、しかもＷＷが狭く設定されると、暗い部分の面積が少なくなって、全体が白っぽい画像になる。このような画像はコントラストが不適切な画像の一例である。また、ＷＬが高過ぎで、しかもＷＷが狭く設定されると、明るい部分の面積が少なくなって、全体が黒っぽい画像になる。このような画像はコントラストが不適切な画像の他の一例である。

【0026】

オートコントラストを実行しようとする場面は撮影中に限るものではない。ウィンドウ処理手段１１０は、例えば撮影済みの画像データを解析してオートコントラストを実行する（ウィンドウを設定する）ようにしてもよい。すなわち、ウィンドウ処理手段１１０は、計測モード撮影後、または、保存されているＯＣＴ画像データを読込んだときに、オートコントラストを実行するように構成することができる。この場合、計測モード撮影後、メモリ上に、画像データが書き込まれる。このデータが、ＯＣＴ画像データとして、ファイルに保存される。よって、保存されているＯＣＴ画像データは、計測モード撮影後にメモリ上に書き込まれた画像データと同じデータなので、該当ファイルを読込み、データをメモリ上に書込めば、計測モード撮影後と同じ状態になる。これにより、設定されているコントラストが不適切で画像が見づらい場合、オートコントラストを実行することで、表示装置５４の画面に適切なコントラスト（ＷＷ／ＷＬ）のＯＣＴの精細画像を表示させることができる。

【0027】

なお、本実施形態では、一例として、プレビューモードの画像データは、１０２４×１３４×１３４画素のメモリ空間を有する（１画素サイズ：１６ビット、Ａ断面の画素数：１０２４×１３４）。また、計測モードの画像データは、１０２４×４００×４００画素のメモリ空間を有する（１画素サイズ：１６ビット、Ａ断面の画素数：１０２４×４００）。このようにしたのは、オートコントラストにプレビューモードの画像データと計測モードの画像データとの、両方に対応するためである。
すなわち、本実施形態では、プレビューモードで、オートコントラストに歯牙の断面画像（Ａ断面画像）を用いる場合は、１０２４×１３４個の測定値からなる画像データを解析してヒストグラムを作成し、歯牙の３Ｄ画像を用いる場合は、１０２４×１３４×１３４個の測定値からなる画像データを解析してヒストグラムを作成し、所望のウィンドウ処理を行う。
また、計測モードで、オートコントラストに歯牙の断面画像（Ａ断面画像）を用いる場合は、１０２４×４００個の測定値からなる画像データを解析してヒストグラムを作成し、歯牙の３Ｄ画像を用いる場合は、１０２４×４００×４００個の測定値からなる画像データを解析してヒストグラムを作成し、所望のウィンドウ処理を行う。

【0028】

次に、オートコントラストの原理について図２を参照して説明する。図２（ａ）は、ＯＣＴ装置１で得られた臼歯を撮影したＯＣＴ画像（Ａ断面画像）の一例である。図２（ｂ）は、このＡ断面画像について作成した画素値のヒストグラムである。図２（ｂ）では、横軸の数値（画素値）が大きいほど明るく、横軸の数値（画素値）が小さいほど暗いことを示している。そして、図２（ｂ）に示すように、画素の大部分は、破線で囲んだ第１画素値グループ２０１、第２画素値グループ２０２、第３画素値グループ２０３に分類することが可能である。

【0029】

図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示す第１～第３画素値グループ２０１～２０３と、図２（ａ）に示すＡ断面画像の画像領域との対応関係を示す図である。図２（ｃ）において、ハッチングを付した画像領域２１１は、第１画素値グループ２０１に対応した暗い部分の画像領域である。この画像領域２１１は、被写体より上側の空間および被写体内部のレーザ光が到達できず画像にならない領域である。そのため、画像領域２１１は、画像としては不要な部分に相当する。

【0030】

図２（ｃ）において、ハッチングを付した画像領域２１２は、第２画素値グループ２０２に対応した明るい部分の画像領域である。この画像領域２１２は、被写体である歯の内部の領域であって、主にエナメル質や、エナメル質と象牙質との境界部分が含まれ、画像として必要な部分に相当する。図２（ｃ）において、ハッチングを付した画像領域２１３は、第３画素値グループ２０３に対応した最も明るい部分の画像領域である。この画像領域２１３は、被写体である歯の表面や、う蝕等の欠損のある部分が含まれ、画像として必要な部分に相当する。

【0031】

上記のように１つの断面画像の各部分の画素値（画素の明るさ）とヒストグラムとを調べたときに見られる特徴は、歯牙を撮影したＯＣＴ断層画像に、ほぼ共通する特徴である。そこで、第１画素値グループ２０１（暗い部分）は、ＯＣＴ画像としては不要な部分であるため、第２画素値グループ２０２（明るい部分）と、第３画素値グループ２０３（最も明るい部分）のみを表示するようにウィンドウ設定すればよいことが分かる。第２画素値グループ２０２と、第３画素値グループ２０３とは、ヒストグラムの山の右側に位置するので、ウィンドウ処理手段１１０は、オートコントラストによって、ヒストグラムの山の右側にウィンドウを設定する。なお、ヒストグラムの山の右側とは、ヒストグラムの横軸の数値（画素値）が大きくなる側のことである。また、歯牙を撮影したＯＣＴ断層画像においては、ヒストグラムの山の右側とは、歯牙の背景などの不要な画素が配置されている側とは反対側のことである。

【0032】

また、歯牙を撮影したＯＣＴ断層画像は、断面画像の画素値のヒストグラムが正規分布に近似できる傾向にあることが分かった。そこで、ウィンドウ処理手段１１０は、断面画像の画素値のヒストグラムの標準偏差σを用いて、ウィンドウ設定位置を決定することで、ヒストグラムの山の右側の範囲を適切に決定する。

【0033】

（実施例１）
本実施形態では、一例として、ウィンドウ処理手段１１０は、画素値の標準偏差をσ、画素値の平均値をμ、ウィンドウ幅をＷＷ、ウィンドウレベルをＷＬとしたときに、以下の式（１Ａ）および式（１Ｂ）によって定義されたウィンドウ幅およびウィンドウレベルで特定される第１のウィンドウを設定する。
ＷＷ＝３σ … 式（１Ａ）
ＷＬ＝μ＋３σ／２ … 式（１Ｂ）

【0034】

式（１Ａ）のようにＷＷを３σとした理由は、画素値が正規分布していると仮定すると、±３σ区間内に９９．７％の画素が含まれるからである。

【0035】

以下、実験的に求めた実施例１を具体的に説明する。図３は、一例の歯牙を撮影したＯＣＴ画像のＡ断面画像の画素値のヒストグラムである。なお、図４～図６、図９～図１２、図１５～図１８は、ＯＣＴ画像をオートコントラスト処理で計算したＷＷ／ＷＬでウィンドウ処理し、ディスプレイに表示した画面のキャプチャ画像である。

【0036】

この実験において、図３のヒストグラムを解析し、平均値μと、標準偏差σと、ピーク位置Ｐｋと、を求めた。その結果、平均値μ＝４１６．９１、標準偏差σ＝８６４．８３、ピーク位置Ｐｋ＝９３であった。なお、後記する変形例、実施例２、実施例３におけるヒストグラムも、この図３のヒストグラムと同じものであり、算出した平均値μ、標準偏差σおよびピーク位置Ｐｋを共通に利用する。なお、ピーク位置Ｐｋについては実施例２および実施例３で用いる。

【0037】

前記した式（１Ａ）および式（１Ｂ）によれば、ウィンドウ幅ＷＷ、およびウィンドウレベルＷＬの値は、次の通りである。
ＷＷ＝２５９４．４９≒２５９４
ＷＬ＝１７１４．１６≒１７１４
図４～図６は、オートコントラストを実行したときに表示されたＯＣＴ画像の一例である。

【0038】

図４は、表示装置５４の表示画面に、Ａ断面画像、Ｌ断面画像、Ｓ断面画像、En-face画像、および３Ｄ画像を一度に表示させた様子を示している。図４において例えば右下のＳ断面画像は、プローブ３０の先端から被写体Ｓへの光の照射方向（以下、プローブ３０の光軸方向）に対して垂直な断層面の画像である。このＳ断面画像上の十字線の横線５Ａで示す断面の画像は、Ａ断面画像である。Ｓ断面画像上の十字線の縦線５Ｌで示す断面の画像は、Ｌ断面画像である。Ａ断面画像およびＬ断面画像は、プローブ３０の光軸方向に沿った断層面の画像であって、互いに直交する断層面の画像である。En-face画像は、被写体Ｓを上表面側から見た被写体Ｓの表面の情報と、被写体Ｓの深さ方向の情報とを合成した画像（正面画像）である。このEn-face画像には、外表面に本来表れない内部情報も合成されている。なお、Ａ断面画像が基本となる断面画像であり、このＡ断面画像を、その面に直交する方向に重ね合わせると、３Ｄ画像を形成することができる。図５は、このときのＡ断面画像を示し、図６は、このときの３Ｄ画像を示している。３Ｄ画像上の十字線の横線５Ｓで示す断面の画像は、Ｓ断面画像であり、また、縦線５Ｌで示す断面の画像は、Ｌ断面画像である。

【0039】

（実施例１の変形例）
被写体によって、画素の分布に微妙なずれがあり、図２（ｂ）で説明した画像として不要な部分である第１画素値グループ２０１（暗い部分）の範囲が異なる。そのため、前記した式（１Ａ）および式（１Ｂ）で算出したＷＷ／ＷＬ値の設定では、表示に不必要なデータが含まれる場合がある。

【0040】

そこで、ウィンドウ処理手段１１０は、例えば操作者の手動操作により、オートコントラストで算出されたウィンドウレベルを増減させてウィンドウを設定するように構成することができる。この場合、操作者は、表示画像を見ながら、ＷＬのシフト量を増減させ、決定し、その値を保存し、シフト量として使用する。ここで、シフト量の増減は、ＵＰ，ＤＯＷＮキーや、矢印キー、スライダバー等で行うことができる。

【0041】

また、ウィンドウ処理手段１１０は、例えば撮影中に所定の時間間隔毎に自動で、オートコントラストで算出されたウィンドウレベルを増減させてウィンドウを設定するように構成することもできる。この場合、ＷＬの調整は、予め設定した固定値をＷＬ値のシフト量として使用する。そのために、操作者は、例えばＷＬ値増減プリセットボタンを押す。
このように、ウィンドウ処理手段１１０は、手動または自動でＷＬの調整をすることで、操作者は、見易い画像を得ることができる。

【0042】

図７は、実施例１において式（１Ｂ）から算出されたＷＬ値を＋２００シフトした場合の変形例の模式図を示している。なお、図７のヒストグラムは図３のヒストグラムと同じものである。この場合のウィンドウ幅ＷＷ、およびウィンドウレベルＷＬの値は、次の通りである。
ＷＷ＝２５９４
ＷＬ＝１７１４＋２００＝１９１４
図９は、このときのＡ断面画像を示し、図１０は、このときの３Ｄ画像を示している。

【0043】

同様に、図８は、実施例１において式（１Ｂ）から算出されたＷＬ値を＋４００シフトした場合の変形例の模式図を示している。なお、図８のヒストグラムは図３のヒストグラムと同じものである。この場合のウィンドウ幅ＷＷ、およびウィンドウレベルＷＬの値は、次の通りである。
ＷＷ＝２５９４
ＷＬ＝１７１４＋４００＝２１１４
図１１は、このときのＡ断面画像を示し、図１２は、このときの３Ｄ画像を示している。

【0044】

（実施例２）
本実施形態では、他の一例として、ウィンドウ処理手段１１０は、画素値の標準偏差をσ、画素値のピーク位置をＰｋ、ウィンドウ幅をＷＷ、ウィンドウレベルをＷＬとしたときに、以下の式（２Ａ）および式（２Ｂ）によって定義されたウィンドウ幅およびウィンドウレベルで特定される第２のウィンドウを設定することもできる。
ＷＷ＝３σ … 式（２Ａ）
ＷＬ＝Ｐｋ＋３σ／２ … 式（２Ｂ）

【0045】

図１３は、実施例２の模式図を示している。なお、図１３のヒストグラムは図３のヒストグラムと同じものである。前記した式（２Ａ）および式（２Ｂ）によれば、ウィンドウ幅ＷＷ、およびウィンドウレベルＷＬの値は、次の通りである。
ＷＷ＝２５９４．４９≒２５９４
ＷＬ＝１３９０．２５≒１３９０
図１５は、このときのＡ断面画像を示し、図１６は、このときの３Ｄ画像を示している。

【0046】

実施例２は、実施例１の変形例と同様に、ウィンドウ処理手段１１０が手動または自動でＷＬの調整をするように変形することができる。なお、図示を省略するが、実施例２において式（２Ｂ）から算出されたＷＬ値を＋２００シフトした場合や＋４００シフトした場合においても、適切なコントラストのＯＣＴ画像が得られることを確かめることができた。

【0047】

（実施例３）
本実施形態では、さらに他の一例として、ウィンドウ処理手段１１０は、画素値の標準偏差をσ、画素値の平均値をμ、画素値のピーク位置をＰｋ、ウィンドウ幅をＷＷ、ウィンドウレベルをＷＬとしたときに、以下の式（３Ａ）および式（３Ｂ）によって定義されたウィンドウ幅およびウィンドウレベルで特定される第３のウィンドウを設定することもできる。
ＷＷ＝μ＋３σ－Ｐｋ … 式（３Ａ）
ＷＬ＝μ＋３σ＋Ｐｋ／２ … 式（３Ｂ）

【0048】

図１４は、実施例３の模式図を示している。なお、図１４のヒストグラムは図３のヒストグラムと同じものである。前記した式（３Ａ）および式（３Ｂ）によれば、ウィンドウ幅ＷＷ、およびウィンドウレベルＷＬの値は、次の通りである。
ＷＷ＝２９１８．４≒２９１８
ＷＬ＝１５５３．７≒１５５４
図１７は、このときのＡ断面画像を示し、図１８は、このときの３Ｄ画像を示している。

【0049】

実施例３は、実施例１の変形例と同様に、ウィンドウ処理手段１１０が手動または自動でＷＬの調整をするように変形することができる。なお、図示を省略するが、実施例３において式（３Ｂ）から算出されたＷＬ値を＋２００シフトした場合や＋４００シフトした場合においても、適切なコントラストのＯＣＴ画像が得られることを確かめることができた。

【0050】

ＯＣＴ制御装置１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ハードディスク、入出力インタフェースを備えたコンピュータから構成される。

【0051】

本発明は、コンピュータが備えるＣＰＵ、メモリ、ハードディスク等のハードウェア資源を、ＯＣＴ制御装置１００として協調動作させるプログラム（ＯＣＴ装置制御プログラム）で実現することもできる。このプログラムは、通信回線を介して配布してもよく、ＣＤ－ＲＯＭやフラッシュメモリ等の記録媒体に書き込んで配布してもよい。

【0052】

なお、本発明の実施形態を詳述してきたが、本発明は前記した実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更なども含まれる。
例えば、ウィンドウ処理手段１１０は、前記した第１のウィンドウ、第２のウィンドウ、および、第３のウィンドウのうちのいずれか１つだけを設定してもよいが、それに限定されるものではない。撮影対象によっては、第１のウィンドウを設定するよりも、第２のウィンドウや第３のウィンドウを設定する方が、より見やすいコントラストに調整できる場合もある。ここで、撮影対象の違いとしては、例えば歯牙の部位（エナメル質、象牙質、歯の表面）、歯牙の種類（臼歯、前歯）、歯列中の歯牙の位置、画像の種類（Ａ断面画像、Ｌ断面画像、Ｓ断面画像、En-face画像、３Ｄ画像）、患者の個人差などを挙げることができる。ウィンドウ処理手段１１０は、第１ないし第３のウィンドウのうちのいずれか２つを設定できるように構成してもよいし、３つとも設定できるように構成してもよい。例えば３つとも設定できるように構成した場合、歯科医師は、撮影した画像データに対して、第１ないし第３のウィンドウを順番に適応してそれぞれの画像を見比べてみて、コントラスト調整に最も効果のあった１つのウィンドウを選択し、その選択したウィンドウが設定されたときの画像を診断に用いることができる。

【0053】

また、オートコントラストに使用する断面画像は、１つであることに限定されるものではなく、複数であってもよい。複数の断面画像を用いた場合、画素値が平均化されノイズ等の影響を受けにくいため、より正確な値を計算することができる。また、３Ｄ画像をオートコントラストに使用したときにも同様の効果を奏することができる。一方、オートコントラストに使用する断面画像が１つである場合、画像取得時間や計算時間が少なくて済むので、断層画像や３Ｄ画像を適切なコントラストで表示するまでに要する時間を低減する効果がある。

【0054】

２次元走査機構３３として、ガルバノミラーを採用した場合について説明したが、これに限らず、２次元ＭＥＭＳミラーを採用することもできる。２次元ＭＥＭＳミラーの素子は、例えば、光を全反射するミラーや、電磁力を発生する電磁駆動用の平面コイル等の可動構造体が形成されたシリコン層と、セラミック台座と、永久磁石と、の３層構造に形成されて、コイルへ通電される電流の大きさに比例してＸ方向及びＹ方向に静的、動的傾斜する制御が可能になっている。

【符号の説明】

【0055】

１ ＯＣＴ装置
１０ 光学ユニット
１１ 光源
１２ カップラ
１３ サンプルアーム
１４ サーキュレータ
１５ 偏光コントローラ
１６ カップラ
１７ レファレンスアーム
１８ サーキュレータ
１９ コリメータレンズ
２０ 集光レンズ
２１ レファレンスミラー
２２ 偏光コントローラ
２３ ディテクタ
３０ プローブ
３１ シャッタ
３２ コリメータレンズ
３３ ２次元走査機構
３４ 集光レンズ
５０ 制御ユニット
５１ ＡＤ変換回路
５２ ＤＡ変換回路
５３ ２次元走査機構制御回路
５４ 表示装置
１００ ＯＣＴ制御装置
１１０ ウィンドウ処理手段
Ｓ 被写体

【要約】

【課題】コントラスト調整を自動的に行うことのできるＯＣＴ装置の制御装置およびプログラムを提供すること。
【解決手段】ＯＣＴ制御装置１００は、被写体Ｓにレーザ光を照射して光干渉により被写体Ｓの内部情報を測定するＯＣＴ装置１の制御装置であって、被写体Ｓにおけるレーザ光照射時の測定ポイントの測定値からなる画像データを解析して画像データの画素値のヒストグラムを作成し、ヒストグラムから画素値の標準偏差を算出し、標準偏差を用いた所定の計算により、ヒストグラムの山の右側にウィンドウ幅およびウィンドウレベルで特定されるウィンドウを設定するウィンドウ処理手段１１０を備える。
【選択図】図１

【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14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】