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1. WO2008129862 - 光画像計測装置

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明 細 書

発明の名称 光画像計測装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008  

発明の開示

発明が解決しようとする課題

0009   0010   0011   0012   0013  

課題を解決するための手段

0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026  

発明の効果

0027   0028  

図面の簡単な説明

0029   0030  

発明を実施するための最良の形態

0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134   0135   0136   0137   0138   0139   0140   0141   0142   0143   0144   0145   0146   0147   0148   0149   0150   0151   0152   0153   0154   0155   0156   0157   0158   0159   0160   0161   0162   0163   0164   0165   0166   0167   0168   0169   0170   0171   0172   0173   0174   0175   0176   0177   0178   0179   0180   0181   0182   0183   0184   0185   0186   0187   0188   0189   0190   0191  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

明 細 書

光画像計測装置

技術分野

[0001]
 この発明は、被測定物体を光ビームで走査し、その反射光を用いて被測定物体の画像を形成する光画像計測装置に関する。

背景技術

[0002]
 近年、レーザ光源等からの光ビームを用いて被測定物体の表面形態や内部形態を表す画像を形成する光画像計測技術が注目を集めている。この光画像計測技術は、X線CT装置のような人体に対する侵襲性を持たないことから、特に医療分野における応用の展開が期待されている。
[0003]
 特許文献1には、測定腕が回転式転向鏡(ガルバノミラー)により物体を走査し、参照腕に参照ミラーが設置されており、さらにその出口では、計測腕及び参照腕からの光束の干渉によって現れる光の強度が分光器で分析もされるという干渉器が利用されていて、参照腕には参照光光束位相を不連続な値で段階的に変える装置が設けられた構成の光画像計測装置が開示されている。
[0004]
 特許文献1の光画像計測装置は、いわゆる「フーリエドメインOCT(Fourier Domain Optical Coherence Tomography)」の手法を用いるものである。すなわち、被測定物体に対して低コヒーレンス光のビームを照射し、その反射光のスペクトル強度分布を取得し、それをフーリエ変換することにより、被測定物体の深度方向(z方向)の形態を画像化するものである。
[0005]
 更に、特許文献1に記載の光画像計測装置は、光ビーム(信号光)を走査するガルバノミラーを備え、それにより被測定物体の所望の測定対象領域の画像を形成できるようになっている。なお、この光画像計測装置においては、z方向に直交する1方向(x方向)にのみ光ビームを走査するようになっているので、形成される画像は、光ビームの走査方向(x方向)に沿った深度方向(z方向)の2次元断層画像となる。
[0006]
 また、特許文献2には、信号光を水平方向及び垂直方向に走査することにより水平方向の2次元断層画像を複数形成し、これら複数の断層画像に基づいて測定範囲の3次元の断層情報を取得して画像化する技術が開示されている。この3次元画像化としては、たとえば、複数の断層画像を垂直方向に並べて表示させる方法や(スタックデータなどと呼ばれる)、複数の断層画像にレンダリング処理を施して3次元画像を形成する方法などが考えられる。
[0007]
 また、特許文献3には、このような光画像計測装置を眼科分野に適用した構成が開示されている。
[0008]
特許文献1 : 特開平11-325849号公報
特許文献2 : 特開2002-139421号公報
特許文献3 : 特開2003-543号公報

発明の開示

発明が解決しようとする課題

[0009]
 光画像計測装置で画像を取得する前には、被測定物体のどの部位の画像を取得するか設定する必要がある。たとえば眼底の画像を取得する場合には、視神経乳頭や黄斑部や病変部などの注目部位を含むように計測範囲を事前に設定する。
[0010]
 更に、微細な構造を持つ被測定物体の画像を取得する場合、計測範囲を精密に設定しなければならない。しかし、従来の光画像計測装置では、計測範囲を精密に設定することは困難であった。
[0011]
 また、生体のように時間とともに変化する被測定物体の画像を取得する場合には、被測定物体の状態を観察しつつ所望のタイミングで画像を取得できることが望ましい。しかし、従来の光画像計測装置では、所望のタイミングで画像を取得することは難しかった。
[0012]
 この発明は、このような問題を解決するためになされたもので、被測定物体の計測範囲を高精度で設定することが可能な光画像計測装置を提供することを目的とする。
[0013]
 また、この発明は、所望のタイミングで被測定物体の画像を取得することが可能な光画像計測装置を提供することを他の目的とする。

課題を解決するための手段

[0014]
 上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、低コヒーレンス光を信号光と参照光とに分割し、被検眼を経由した前記信号光と参照物体を経由した前記参照光とを重畳させて干渉光を生成する干渉光生成手段と、前記生成された干渉光を検出する検出手段と、前記被検眼に対して前記信号光を走査する走査手段と、を有し、前記検出手段による検出結果に基づいて前記被検眼の画像を形成する光画像計測装置であって、前記被検眼における1つ以上の断面位置を指定するための指定手段と、前記走査手段を制御し、前記指定された各断面位置に沿って信号光を反復走査させる制御手段と、前記反復走査される信号光に基づく干渉光の検出結果に基づいて、前記各断面位置における断層画像を反復して形成する画像形成手段と、前記反復して形成される断層画像に基づいて、前記各断面位置における断層動画像を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。
[0015]
 また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光画像計測装置であって、操作手段を更に備え、前記制御手段は、前記断層動画像が表示されているときに前記操作手段が操作されたことに対応し、前記走査手段を制御して前記指定された断面位置のうちの少なくとも1つの断面位置に沿って信号光を走査させ、前記画像形成手段は、該走査された信号光に基づく干渉光の検出結果に基づいて、前記少なくとも1つの断面位置のそれぞれにおける断層静止画像を形成する、ことを特徴とする。
[0016]
 また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の光画像計測装置であって、前記制御手段は、前記断層動画像を取得するための信号光の走査における走査点の個数を、前記断層静止画像を取得するための信号光の走査における走査点の個数よりも少なく設定する、ことを特徴とする。
[0017]
 また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の光画像計測装置であって、前記制御手段は、前記断層動画像を取得するための計測を行う前に、前記断層静止画像を取得するための信号光の走査点が指定されたときに、前記断層動画像を取得するための走査点として、該指定された走査点よりも少ない個数の走査点を設定する、ことを特徴とする。
[0018]
 また、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の光画像計測装置であって、前記制御手段は、前記信号光の走査点として複数の走査点を配列させた2以上の走査線が指定されたときに、前記2以上の走査線に基づいて前記断層動画像を取得するための走査線を設定する、ことを特徴とする。
[0019]
 また、請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の光画像計測装置であって、前記制御手段は、前記断層動画像を取得するための走査線として、前記2以上の走査線から1つ以上の走査点を除いて得られる2以上の走査線を設定する、ことを特徴とする。
[0020]
 また、請求項7に記載の発明は、請求項5に記載の光画像計測装置であって、前記制御手段は、前記断層動画像を取得するための走査線として、前記2以上の走査線のうちの一部の走査線を設定する、ことを特徴とする。
[0021]
 また、請求項8に記載の発明は、請求項3に記載の光画像計測装置であって、前記制御手段は、前記断層動画像を取得するための計測を行う前に、前記断層動画像を取得するための信号光の走査点が指定されたときに、前記断層静止画像を取得するための走査点として、該指定された走査点よりも多くの個数の走査点を設定する、ことを特徴とする。
[0022]
 また、請求項9に記載の発明は、請求項2に記載の光画像計測装置であって、前記断層動画像を解析して所定の注目領域を抽出する抽出手段を更に備え、前記制御手段は、前記抽出された注目領域に対応する前記被検眼の注目部位を信号光が経由するように、前記断層静止画像を取得するための信号光の走査線を設定する、ことを特徴とする。
[0023]
 また、請求項10に記載の発明は、請求項2に記載の光画像計測装置であって、前記断層動画像を解析して所定の注目領域を抽出する抽出手段を更に備え、前記表示手段は、前記抽出された注目領域を表示する、ことを特徴とする。
[0024]
 また、請求項11に記載の発明は、請求項2に記載の光画像計測装置であって、前記断層動画像を解析して所定の注目領域を抽出する抽出手段と、前記注目領域が抽出されたときに報知を行う報知手段と、を更に備えることを特徴とする。
[0025]
 また、請求項12に記載の発明は、請求項1に記載の光画像計測装置であって、前記表示手段に表示されている断層動画像のフレームを選択的に記録する記録手段を更に備える、ことを特徴とする。
[0026]
 また、請求項13に記載の発明は、請求項1に記載の光画像計測装置であって、前記指定手段は、前記被検眼の画像を撮影する撮影手段と、前記表示手段に表示された前記撮影画像上に断面位置を指定するための指定操作手段とを備える、ことを特徴とする。

発明の効果

[0027]
 この発明によれば、指定された各断面位置に沿って信号光を反復走査し、各断面位置における断層画像を反復的に形成して断層動画像を表示することができるので、オペレータは、断層動画像を観察して被測定物体の計測範囲を指定することができる。それにより、被測定物体の計測範囲を高精度で設定することが可能になる。
[0028]
 また、オペレータは、断層動画像を観察して被測定物体の計測タイミングを指定できるので、所望のタイミングで被測定物体の画像を取得することが可能になる。

図面の簡単な説明

[0029]
[図1] この発明に係る光画像計測装置として機能する眼底観察装置の実施形態の全体構成の一例を表す概略構成図である。
[図2] この発明に係る光画像計測装置として機能する眼底観察装置の実施形態における眼底カメラユニットに内蔵される走査ユニットの構成の一例を表す概略構成図である。
[図3] この発明に係る光画像計測装置として機能する眼底観察装置の実施形態におけるOCTユニットの構成の一例を表す概略構成図である。
[図4] この発明に係る光画像計測装置として機能する眼底観察装置の実施形態における演算制御装置のハードウェア構成の一例を表す概略ブロック図である。
[図5] この発明に係る光画像計測装置として機能する眼底観察装置の実施形態の制御系の構成の一例を表す概略ブロック図である。
[図6] この発明に係る光画像計測装置として機能する眼底観察装置の実施形態の制御系の構成の一例を表す概略ブロック図である。
[図7] この発明に係る光画像計測装置として機能する眼底観察装置の実施形態による信号光の走査態様の一例を表す概略図である。図7(A)は、被検眼に対する信号光の入射側から眼底を見たときの信号光の走査態様の一例を表している。また、図7(B)は、各走査線上の走査点の配列態様の一例を表している。
[図8] この発明に係る光画像計測装置として機能する眼底観察装置の実施形態による信号光の走査態様、及び、各走査線に沿って形成される断層画像の態様の一例を表す概略図である。
[図9] この発明に係る光画像計測装置として機能する眼底観察装置の実施形態の使用形態の一例を表すフローチャートである。
[図10] この発明に係る光画像計測装置として機能する眼底観察装置の実施形態の使用形態の一例を表すフローチャートである。

符号の説明

[0030]
1 眼底観察装置(光画像計測装置)
1A 眼底カメラユニット
140 LCD
141 走査ユニット
141A、141B ガルバノミラー
150 OCTユニット
160 低コヒーレンス光源
162 光カプラ
174 参照ミラー
180 スペクトロメータ
184 CCD
200 演算制御装置
204a 制御プログラム
210 制御部
211 主制御部
212 記憶部
213 走査設定部
214 キャプチャ部
220 画像形成部
230 画像処理部
231 画像抽出部
240 ユーザインターフェイス
240A 表示部
240B 操作部
241、242 ミラー駆動機構
Ri(i=1~m) 走査線
E 被検眼
Ef 眼底

発明を実施するための最良の形態

[0031]
 この発明に係る光画像計測装置の実施形態の一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
[0032]
 この発明に係る光画像計測装置は、眼科分野において使用されるものである。この光画像計測装置は、被検眼の断層画像の動画像(断層動画像)をリアルタイム表示させる機能を備える。ここで、断層動画像は、同じ断面位置を所定の時間間隔で反復的に計測して得られる、時系列に沿った複数の断層画像を所定のフレームレートで表示させた動画像である。
[0033]
[装置構成]
 まず、この発明に係る光画像計測装置の実施形態の構成について図1~図6を参照しながら説明する。ここで、図1は、この発明に係る光画像計測装置としての機能を有する眼底観察装置1の全体構成の一例を表している。図2は、眼底カメラユニット1A内の走査ユニット141の構成の一例を表している。図3は、OCTユニット150の構成の一例を表している。図4は、演算制御装置200のハードウェア構成の一例を表している。図5及び図6は、眼底観察装置1の制御系の構成の一例を表している。
[0034]
[全体構成]
 眼底観察装置1は、図1に示すように、眼底カメラユニット1A、OCTユニット150及び演算制御装置200を含んで構成される。眼底カメラユニット1Aは、眼底表面の2次元画像を撮影する従来の眼底カメラとほぼ同様の光学系を有している。OCTユニット150は、光画像計測装置として機能する光学系を格納している。演算制御装置200は、各種の演算処理や制御処理等を実行するコンピュータを具備している。
[0035]
 OCTユニット150には、接続線152の一端が取り付けられている。接続線152の他端には、接続線152を眼底カメラユニット1Aに接続するコネクタ部151が取り付けられている。接続線152の内部には光ファイバが導通されている。このように、OCTユニット150と眼底カメラユニット1Aは、接続線152を介して光学的に接続されている。
[0036]
〔眼底カメラユニットの構成〕
 眼底カメラユニット1Aは、被検眼の眼底の表面の2次元画像を撮影する。ここで、眼底の表面の2次元画像とは、眼底の表面を撮影したカラー画像やモノクロ画像、更には蛍光画像(フルオレセイン蛍光画像、インドシアニングリーン蛍光画像等)などを表す。眼底カメラユニット1Aは、従来の眼底カメラと同様に、眼底Efを照明する照明光学系100と、この照明光の眼底反射光を撮像装置10に導く撮影光学系120とを備えている。
[0037]
 なお、詳細は後述するが、撮影光学系120における撮像装置10は、近赤外領域の波長を有する照明光を検出する。また、撮影光学系120には、可視領域の波長を有する照明光を検出する撮像装置12が別途設けられている。更に、撮影光学系120は、OCTユニット150からの信号光を眼底Efに導くとともに、眼底Efを経由した信号光をOCTユニット150に導くように作用する。
[0038]
 照明光学系100は、観察光源101、コンデンサレンズ102、撮影光源103、コンデンサレンズ104、エキサイタフィルタ105及び106、リング透光板107、ミラー108、LCD(Liquid Crystal Display)109、照明絞り110、リレーレンズ111、孔開きミラー112、対物レンズ113を含んで構成される。
[0039]
 観察光源101は、たとえば約400nm~700nmの範囲に含まれる可視領域の波長の照明光を出力する。また、撮影光源103は、たとえば約700nm~800nmの範囲に含まれる近赤外領域の波長の照明光を出力する。撮影光源103から出力される近赤外光は、OCTユニット150で使用する光の波長よりも短く設定されている(後述)。
[0040]
 また、撮影光学系120は、対物レンズ113、孔開きミラー112(の孔部112a)、撮影絞り121、バリアフィルタ122及び123、変倍レンズ124、リレーレンズ125、撮影レンズ126、ダイクロイックミラー134、フィールドレンズ(視野レンズ)128、ハーフミラー135、リレーレンズ131、ダイクロイックミラー136、撮影レンズ133、撮像装置10(撮像素子10a)、反射ミラー137、撮影レンズ138、撮像装置12(撮像素子12a)、レンズ139及びLCD140を含んで構成される。
[0041]
 更に、撮影光学系120には、ダイクロイックミラー134、ハーフミラー135、ダイクロイックミラー136、反射ミラー137、撮影レンズ138、レンズ139及びLCD140が設けられている。
[0042]
 ダイクロイックミラー134は、照明光学系100からの照明光の眼底反射光(約400nm~800nmの範囲に含まれる波長を有する)を反射するとともに、OCTユニット150からの信号光LS(たとえば約800nm~900nmの範囲に含まれる波長を有する;後述)を透過させるように構成されている。
[0043]
 また、ダイクロイックミラー136は、照明光学系100からの可視領域の波長を有する照明光(観察光源101から出力される波長約400nm~700nmの可視光)を透過させるとともに、近赤外領域の波長を有する照明光(撮影光源103から出力される波長約700nm~800nmの近赤外光)を反射するように構成されている。
[0044]
 LCD140は、被検眼Eを固視させるための固視標(内部固視標)を表示する。LCD140からの光は、レンズ139により集光された後に、ハーフミラー135により反射され、フィールドレンズ128を経由してダイクロイックミラー136に反射される。更に、この光は、撮影レンズ126、リレーレンズ125、変倍レンズ124、孔開きミラー112(の孔部112a)、対物レンズ113等を経由して、被検眼Eに入射する。それにより、被検眼Eの眼底Efに内部固視標が投影される。
[0045]
 撮像素子10aは、テレビカメラ等の撮像装置10に内蔵されたCCD(Charge Coupled Devices)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子であり、特に、近赤外領域の波長の光を検出する。つまり、撮像装置10は、近赤外光を検出する赤外線テレビカメラである。撮像装置10は、近赤外光を検出した結果として映像信号を出力する。
[0046]
 タッチパネルモニタ11は、この映像信号に基づいて、眼底Efの表面の2次元画像(眼底画像Ef′)を表示する。また、この映像信号は演算制御装置200に送られ、ディスプレイ(後述)に眼底画像が表示される。
[0047]
 なお、撮像装置10による眼底撮影時には、たとえば照明光学系100の撮影光源103から出力される近赤外領域の波長を有する照明光が用いられる。
[0048]
 一方、撮像素子12aは、テレビカメラ等の撮像装置12に内蔵されたCCDやCMOS等の撮像素子であり、特に、可視領域の波長の光を検出する。つまり、撮像装置12は、可視光を検出するテレビカメラである。撮像装置12は、可視光を検出した結果として映像信号を出力する。
[0049]
 タッチパネルモニタ11は、この映像信号に基づいて、眼底Efの表面の2次元画像(眼底画像Ef′)を表示する。また、この映像信号は演算制御装置200に送られ、ディスプレイ(後述)に眼底画像が表示される。
[0050]
 なお、撮像装置12による眼底撮影時には、たとえば照明光学系100の観察光源101から出力される可視領域の波長を有する照明光が用いられる。
[0051]
 眼底カメラユニット1Aには、走査ユニット141とレンズ142とが設けられている。走査ユニット141は、OCTユニット150から出力される光(信号光LS;後述)の眼底Efに対する照射位置を走査するための構成を具備する。走査ユニット141は、この発明の「走査手段」の一例である。
[0052]
 レンズ142は、OCTユニット150から接続線152を通じて導光された信号光LSを平行な光束にして走査ユニット141に入射させる。また、レンズ142は、走査ユニット141を経由してきた信号光LSの眼底反射光を集束させる。
[0053]
 図2に、走査ユニット141の構成の一例を示す。走査ユニット141は、ガルバノミラー141A、141Bと、反射ミラー141C、141Dとを含んで構成されている。
[0054]
 ガルバノミラー141A、141Bは、それぞれ回動軸141a、141bを中心に回動可能に配設された反射ミラーである。各ガルバノミラー141A、141Bは、後述の駆動機構(図5に示すミラー駆動機構241、242)によって回動軸141a、141bを中心にそれぞれ回動される。それにより、各ガルバノミラー141A、141Bの反射面(信号光LSを反射する面)の向きが変更される。
[0055]
 回動軸141a、141bは、互いに直交して配設されている。図2においては、ガルバノミラー141Aの回動軸141aは、紙面に対して平行方向に配設されている。また、ガルバノミラー141Bの回動軸141bは、紙面に対して直交する方向に配設されている。
[0056]
 すなわち、ガルバノミラー141Bは、図2中の両側矢印に示す方向に回動可能に構成され、ガルバノミラー141Aは、当該両側矢印に対して直交する方向に回動可能に構成されている。それにより、ガルバノミラー141A、141Bは、信号光LSの反射方向を互いに直交する方向に変更するようにそれぞれ作用する。図1、図2から分かるように、ガルバノミラー141Aを回動させると信号光LSはx方向に走査され、ガルバノミラー141Bを回動させると信号光LSはy方向に走査される。
[0057]
 ガルバノミラー141A、141Bにより反射された信号光LSは、反射ミラー141C、141Dにより反射され、ガルバノミラー141Aに入射したときと同じ向きに進行するようになっている。
[0058]
 なお、接続線152の内部の光ファイバ152aの端面152bは、レンズ142に対峙して配設される。端面152bから出射された信号光LSは、レンズ142に向かってビーム径を拡大しつつ進行し、レンズ142によって平行な光束とされる。逆に、眼底Efを経由した信号光LSは、レンズ142により端面152bに向けて集束されて光ファイバ152aに入射する。
[0059]
〔OCTユニットの構成〕
 次に、OCTユニット150の構成について図3を参照しつつ説明する。OCTユニット150は、光学的に取得されるデータ(後述のCCD184により検出されるデータ)に基づいて眼底の断層画像を形成するための装置である。
[0060]
 OCTユニット150は、従来の光画像計測装置とほぼ同様の光学系を備えている。すなわち、OCTユニット150は、低コヒーレンス光を参照光と信号光に分割し、被検眼を経由した信号光と参照物体を経由した参照光とを重畳させて干渉光を生成してこれを検出する。この検出結果(検出信号)は演算制御装置200に入力される。演算制御装置200は、この検出信号を解析して被検眼の断層画像を形成する。
[0061]
 低コヒーレンス光源160は、低コヒーレンス光L0を出力するスーパールミネセントダイオード(SLD:Super Luminescent Diode)や発光ダイオード(LED:Light Emitted Diode)等の広帯域光源により構成される。低コヒーレンス光L0は、たとえば、近赤外領域の波長の光を含み、かつ、数十マイクロメートル程度の時間的コヒーレンス長を有する光とされる。
[0062]
 低コヒーレンス光L0は、眼底カメラユニット1Aの照明光(波長約400nm~800nm)よりも長い波長、たとえば約800nm~900nmの範囲に含まれる波長を有する。
[0063]
 低コヒーレンス光源160から出力された低コヒーレンス光L0は、光ファイバ161を通じて光カプラ162に導かれる。光ファイバ161は、たとえばシングルモードファイバないしはPMファイバ(Polarization maintaining fiber;偏波面保持ファイバ)等によって構成されている。光カプラ162は、低コヒーレンス光L0を参照光LRと信号光LSとに分割する。
[0064]
 なお、光カプラ162は、光を分割する手段(スプリッタ;splitter)、及び、光を重畳する手段(カプラ;coupler)の双方として作用するものであるが、ここでは慣用的に「光カプラ」と称することにする。
[0065]
 光カプラ162により生成された参照光LRは、シングルモードファイバ等からなる光ファイバ163により導光されてファイバ端面から出射される。更に、参照光LRは、コリメータレンズ171により平行光束とされた後に、ガラスブロック172及び濃度フィルタ173を経由し、参照ミラー174により反射される。参照ミラー174は、この発明の「参照物体」の例である。
[0066]
 参照ミラー174により反射された参照光LRは、再び濃度フィルタ173及びガラスブロック172を経由し、コリメータレンズ171によって光ファイバ163のファイバ端面に集光され、光ファイバ163を通じて光カプラ162に導かれる。
[0067]
 ここで、ガラスブロック172と濃度フィルタ173は、参照光LRと信号光LSの光路長(光学距離)を合わせるための遅延手段として、また参照光LRと信号光LSの分散特性を合わせるための分散補償手段として作用している。
[0068]
 また、濃度フィルタ173は、参照光の光量を減少させる減光フィルタとしても作用し、たとえば回転型のND(Neutral Density)フィルタによって構成される。濃度フィルタ173は、モータ等の駆動装置を含んで構成される駆動機構(後述の濃度フィルタ駆動機構244;図5参照)によって回転駆動されることで、参照光LRの光量の減少量を変更させるように作用する。それにより、干渉光LCの生成に寄与する参照光LRの光量を変更させることができる。
[0069]
 また、参照ミラー174は、参照光LRの進行方向(図3に示す両側矢印方向)に移動されるようになっている。それにより、被検眼Eの眼軸長やワーキングディスタンス(対物レンズ113と被検眼Eとの距離)などに応じた参照光LRの光路長を確保できる。また、参照ミラー174を移動させることにより、眼底Efの任意の深度位置の画像を取得することが可能である。なお、参照ミラー174は、モータ等の駆動装置を含んで構成される駆動機構(後述の参照ミラー駆動機構243;図5参照)によって移動される。
[0070]
 一方、光カプラ162により生成された信号光LSは、シングルモードファイバ等からなる光ファイバ164により接続線152の端部まで導光される。接続線152の内部には光ファイバ152aが導通されている。なお、光ファイバ164と光ファイバ152aは、単一の光ファイバから形成されていてもよいし、各々の端面同士を接合するなどして一体的に形成されていてもよい。いずれにしても、光ファイバ164、152aは、眼底カメラユニット1AとOCTユニット150との間で、信号光LSを伝送可能に構成されていれば十分である。
[0071]
 信号光LSは、接続線152内部を導光されて眼底カメラユニット1Aに案内される。更に、信号光LSは、レンズ142、走査ユニット141、ダイクロイックミラー134、撮影レンズ126、リレーレンズ125、変倍レンズ124、撮影絞り121、孔開きミラー112の孔部112a、対物レンズ113を経由して被検眼Eに照射される。なお、信号光LSを被検眼Eに照射させるときには、バリアフィルタ122、123は、それぞれ事前に光路から退避される。
[0072]
 被検眼Eに入射した信号光LSは、眼底Ef上にて結像し反射される。このとき、信号光LSは、眼底Efの表面で反射されるだけでなく、眼底Efの深部領域にも到達して屈折率境界において散乱される。したがって、眼底Efを経由した信号光LSは、眼底Efの表面形態を反映する情報と、眼底Efの深層組織の屈折率境界における後方散乱の状態を反映する情報とを含んでいる。この光を単に「信号光LSの眼底反射光」と呼ぶことがある。
[0073]
 信号光LSの眼底反射光は、眼底カメラユニット1A内の上記経路を逆向きに進行して光ファイバ152aの端面152bに集光され、光ファイバ152aを通じてOCTユニット150に入射し、光ファイバ164を通じて光カプラ162に戻ってくる。
[0074]
 光カプラ162は、被検眼Eを経由して戻ってきた信号光LSと、参照ミラー174にて反射された参照光LRとを重畳して干渉光LCを生成する。生成された干渉光LCは、シングルモードファイバ等からなる光ファイバ165を通じてスペクトロメータ180に導かれる。
[0075]
 なお、この実施形態ではマイケルソン型の干渉計を採用しているが、たとえばマッハツェンダー型など任意のタイプの干渉計を適宜に採用することが可能である。
[0076]
 なお、この発明の「干渉光生成手段」は、たとえば、光カプラ162と、信号光LSの光路上の光学部材(つまり光カプラ162と被検眼Eとの間に配置された光学部材)と、参照光LRの光路上の光学部材(つまり光カプラ162と参照ミラー174との間に配置された光学部材)とを含んで構成され、特に、光カプラ162、光ファイバ163、164及び参照ミラー174を具備する干渉計を含んで構成される。
[0077]
 スペクトロメータ(分光計)180は、コリメータレンズ181、回折格子182、結像レンズ183、CCD184を含んで構成される。回折格子182は、光を透過させる透過型の回折格子であってもよいし、光を反射する反射型の回折格子であってもよい。また、CCD184に代えて、CMOS等の他の光検出素子を用いることも可能である。
[0078]
 スペクトロメータ180に入射した干渉光LCは、コリメータレンズ181により平行光束とされ、回折格子182によって分光(スペクトル分解)される。分光された干渉光LCは、結像レンズ183によってCCD184の撮像面上に結像される。CCD184は、分光された干渉光LCの各スペクトルを検出して電気的な信号に変換し、この検出信号を演算制御装置200に出力する。CCD184は、この発明の「検出手段」の一例である。
[0079]
〔演算制御装置の構成〕
 演算制御装置200の構成について説明する。演算制御装置200は、OCTユニット150のCCD184から入力される検出信号を解析して、眼底Efの断層画像を形成する。このときの解析手法は、従来のフーリエドメインOCTの手法と同様である。
[0080]
 また、演算制御装置200は、眼底カメラユニット1Aの撮像装置10、12から出力される映像信号に基づいて眼底Efの表面の形態を示す2次元画像を形成する。
[0081]
 更に、演算制御装置200は、眼底カメラユニット1A及びOCTユニット150の各部を制御する。
[0082]
 眼底カメラユニット1Aの制御として、演算制御装置200は、観察光源101や撮影光源103による照明光の出力制御、エキサイタフィルタ105、106やバリアフィルタ122、123の光路上への挿入/退避動作の制御、LCD140等の表示装置の動作制御、照明絞り110の移動制御(絞り値の制御)、撮影絞り121の絞り値の制御、変倍レンズ124の移動制御(倍率の制御)などを行う。更に、演算制御装置200は、ガルバノミラー141A、141Bの動作制御を行う。
[0083]
 また、OCTユニット150の制御として、演算制御装置200は、低コヒーレンス光源160による低コヒーレンス光L0の出力制御、参照ミラー174の移動制御、濃度フィルタ173の回転動作(参照光LRの光量の減少量の変更動作)の制御、CCD184の蓄積時間の制御などを行う。
[0084]
 このような演算制御装置200のハードウェア構成について図4を参照しつつ説明する。
[0085]
 演算制御装置200は、従来のコンピュータと同様のハードウェア構成を備えている。具体的には、演算制御装置200は、マイクロプロセッサ201、RAM202、ROM203、ハードディスクドライブ(HDD)204、キーボード205、マウス206、ディスプレイ207、画像形成ボード208及び通信インターフェイス(I/F)209を含んで構成される。これら各部は、バス200aにより接続されている。
[0086]
 マイクロプロセッサ201は、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等を含んで構成される。マイクロプロセッサ201は、ハードディスクドライブ204に格納された制御プログラム204aをRAM202上に展開することで、この実施形態に特徴的な動作を実行する。
[0087]
 また、マイクロプロセッサ201は、前述した装置各部の制御や、各種の演算処理などを実行する。また、マイクロプロセッサ201は、キーボード205やマウス206からの操作信号を受け、その操作内容に応じて装置各部を制御する。更に、マイクロプロセッサ201は、ディスプレイ207による表示処理の制御や、通信インターフェイス209によるデータや信号の送受信処理の制御などを行う。
[0088]
 キーボード205、マウス206及びディスプレイ207は、眼底観察装置1のユーザインターフェイスとして使用される。キーボード205は、たとえば文字や数字等をタイピング入力するためのデバイスとして用いられる。マウス206は、ディスプレイ207の表示画面に対する各種入力操作を行うためのデバイスとして用いられる。
[0089]
 また、ディスプレイ207は、たとえばLCDやCRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ等の表示デバイスであり、眼底観察装置1により形成された眼底Efの画像などの各種の画像を表示したり、操作画面や設定画面などの各種の画面を表示したりする。
[0090]
 なお、眼底観察装置1のユーザインターフェイスは、このような構成に限定されるものではなく、たとえばトラックボール、ジョイスティック、タッチパネル式のLCD、眼科検査用のコントロールパネルなどを含んでいてもよい。ユーザインターフェイスとしては、情報を表示出力する機能と、情報を入力したり装置の操作を行ったりする機能とを具備する任意の構成を採用できる。
[0091]
 画像形成ボード208は、眼底Efの画像(画像データ)を形成する処理を行う専用の電子回路である。画像形成ボード208には、眼底画像形成ボード208aとOCT画像形成ボード208bとが設けられている。
[0092]
 眼底画像形成ボード208aは、撮像装置10や撮像装置12からの映像信号に基づいて眼底画像の画像データを形成する専用の電子回路である。
[0093]
 また、OCT画像形成ボード208bは、OCTユニット150のCCD184からの検出信号に基づいて眼底Efの断層画像の画像データを形成する専用の電子回路である。
[0094]
 このような画像形成ボード208を設けることにより、眼底画像や断層画像を形成する処理の処理速度を向上させることができる。
[0095]
 通信インターフェイス209は、マイクロプロセッサ201からの制御信号を、眼底カメラユニット1AやOCTユニット150に送信する。また、通信インターフェイス209は、撮像装置10、12からの映像信号や、OCTユニット150のCCD184からの検出信号を受信して、画像形成ボード208に入力する。このとき、通信インターフェイス209は、撮像装置10、12からの映像信号を眼底画像形成ボード208aに入力し、CCD184からの検出信号をOCT画像形成ボード208bに入力するようになっている。
[0096]
 また、演算制御装置200がLAN(Local Area Network)やインターネット等の通信回線に接続されている場合には、LANカード等のネットワークアダプタやモデム等の通信機器を通信インターフェイス209に具備させ、この通信回線を介してデータ通信を行えるように構成できる。この場合、制御プログラム204aを格納するサーバを通信回線上に設置するとともに、演算制御装置200を当該サーバのクライアント端末として構成することにより、眼底観察装置1を動作させることができる。
[0097]
〔制御系の構成〕
 次に、眼底観察装置1の制御系の構成について図5及び図6を参照しつつ説明する。
[0098]
(制御部)
 眼底観察装置1の制御系は、演算制御装置200の制御部210を中心に構成される。制御部210は、マイクロプロセッサ201、RAM202、ROM203、ハードディスクドライブ204(制御プログラム204a)、通信インターフェイス209等を含んで構成される。
[0099]
 制御部210は、制御プログラム204aに基づいて動作するマイクロプロセッサ201により前述の制御を行う。制御部210には、主制御部211、記憶部212、走査設定部213及びキャプチャ部214が設けられている。制御部210は、この発明の「制御手段」の一例である。
[0100]
 主制御部211は、ミラー駆動機構241、242を制御してガルバノミラー141A、141Bの位置を制御し、それにより、眼底Efに対して信号光LSを走査させる。また、主制御部211は、低コヒーレンス光源160の点灯/消灯の制御、CCD184の制御、濃度フィルタ173を回転させるための濃度フィルタ駆動機構244の制御、参照光LRの進行方向に参照ミラー174を移動させるための参照ミラー駆動機構243の制御など、装置各部の制御を実行する。
[0101]
 また、主制御部211は、眼底観察装置1により撮影される2種類の画像、すなわち眼底画像Ef′と断層画像とを、ユーザインターフェイス(UI)240の表示部240Aに表示させる。これらの画像は、個別に表示させることもできるし、並べて表示させることもできる。
[0102]
 記憶部212は、画像形成部220により形成された画像データなど、各種のデータが記憶される。なお、記憶部212に対するデータの書き込み処理、及び、記憶部212からのデータの読み出し処理は、主制御部211が実行する。
[0103]
 走査設定部213は、信号光LSの走査に関する情報を設定する。たとえば、走査設定部213は、信号光LSの走査点や走査線や走査領域を設定する。この処理の詳細については後述する。
[0104]
 キャプチャ部214は、表示部240Aに表示された画像等の表示情報をキャプチャ(capture)する。たとえば、キャプチャ部214は、眼底Efの断層動画像が表示部240Aに表示されているときに、この断層動画像のフレーム(静止画像)を選択的に記録するように動作する。キャプチャ部214は、この発明の「記録手段」の一例である。
[0105]
(画像形成部)
 画像形成部220は、撮像装置10、12からの映像信号に基づいて眼底画像Ef′の画像データを形成する。また、画像形成部220は、OCTユニット150のCCD184からの検出信号に基づいて眼底Efの断層画像の画像データを形成する。画像形成部220は、この発明の「画像形成手段」の一例である。
[0106]
 画像形成部220は、画像形成ボード208や通信インターフェイス209等を含んで構成される。なお、この明細書では、「画像」と、それに対応する「画像データ」とを同一視することがある。
[0107]
(画像処理部)
 画像処理部230は、画像形成部220により形成された画像の画像データに対して各種の画像処理や解析処理を施す。たとえば、画像処理部230は、画像の輝度補正や分散補正等の各種補正処理などを実行する。
[0108]
 また、画像処理部230は、画像形成部220により形成された断層画像に対し、断層画像間の画素を補間する補間処理等を施すことにより、眼底Efの3次元画像の画像データを形成する。
[0109]
 なお、3次元画像の画像データとは、3次元的に配列された複数のボクセルのそれぞれに画素値を付与して成る画像データである。この画像データは、ボリュームデータ或いはボクセルデータなどと呼ばれる。ボリュームデータに基づく画像を表示させる場合、画像処理部230は、このボリュームデータに対してレンダリング処理(ボリュームレンダリングやMIP(Maximum Intensity Projection:最大値投影)など)を施して、特定の視線方向から見たときの擬似的な3次元画像の画像データを形成する。ディスプレイ207等の表示デバイスには、この画像データに基づく擬似的な3次元画像が表示される。
[0110]
 また、画像処理部230は、複数の断層画像のスタックデータを形成することも可能である。スタックデータは、複数の走査線に沿って得られた複数の断層画像を、走査線の位置関係に基づいて配列させることにより得られる画像データである。
[0111]
 画像処理部230には、画像抽出部231が設けられている。画像抽出部231は、断層動画像を解析して注目領域を抽出する。注目領域とは、眼底Efの注目部位を表す画像領域を意味する。画像抽出部231は、この発明の「抽出手段」の一例である。なお、眼底Efの注目部位としては、視神経乳頭、黄斑部、病変部などがある。また、眼底以外の部位の画像を取得する場合には、その部位に応じた注目領域がある。
[0112]
 注目領域を抽出する処理の具体例を説明する。断層動画像は、複数のフレームにより形成される。画像抽出部231は、少なくとも1つのフレームから注目領域を抽出する。
[0113]
 注目領域が視神経乳頭や黄斑部等の部位に相当する場合、当該部位の形状に基づいて注目領域を抽出できる。たとえば視神経乳頭や黄斑部は、その周辺部位と比較して眼底Efの奥側(z方向)に窪んでいる。画像抽出部231は、フレームの画素値を解析することにより、眼底Efの表面、つまり網膜と硝子体との境界に相当する画像領域を特定する。更に、画像抽出部231は、特定された画像領域の形状を解析してz方向に窪んだ領域を特定し、注目領域として抽出する。
[0114]
 注目領域が病変部である場合について説明する。断層画像中の病変部には、網膜剥離等のように形状から特定可能なものや、腫瘍等のように形状からは特定困難なものなどがある。前者の場合、視神経乳頭等と同様にして抽出できる。一方、後者の場合、病変部は、その周辺部位と異なる画素値(輝度など)で表現されることがある。その場合、画像抽出部231は、フレームの各画素の画素値を参照して病変部に相当する画像領域を特定し、注目領域として抽出できる。
[0115]
 以上のように動作する画像処理部230は、マイクロプロセッサ201、RAM202、ROM203、ハードディスクドライブ204(制御プログラム204a)等を含んで構成されている。
[0116]
(ユーザインターフェイス)
 ユーザインターフェイス(User Interface;UI)240には、表示部240Aと操作部240Bが設けられている。表示部240Aは、ディスプレイ207等の表示デバイスにより構成される。表示部240Aは、この発明の「表示手段」の一例である。
[0117]
 操作部240Bは、キーボード205やマウス206などの入力デバイスや操作デバイスにより構成される。操作部240Bは、この発明の「操作手段」の一例である。また、操作部240Bは、眼底Efにおける断面位置を指定するための「指定手段」、及び、眼底画像Ef′上に断面位置を指定するための「指定操作手段」の一例である。
[0118]
〔信号光の走査及び画像処理について〕
 信号光LSの走査は、前述のように、走査ユニット141のガルバノミラー141A、141Bの反射面の向きを変更することで行う。制御部210は、ミラー駆動機構241、242をそれぞれ制御することで、ガルバノミラー141A、141Bの反射面の向きをそれぞれ変更し、それにより信号光LSを眼底Ef上において走査する。
[0119]
 ガルバノミラー141Aの反射面の向きが変更されると、信号光LSは、眼底Ef上において水平方向(図1のx方向)に走査される。一方、ガルバノミラー141Aの反射面の向きが変更されると、信号光LSは、眼底Ef上において垂直方向(図1のy方向)に走査される。また、ガルバノミラー141A、141Bの双方の反射面の向きを同時に変更させることにより、x方向とy方向とを合成した方向に信号光LSを走査することができる。すなわち、これら2つのガルバノミラー141A、141Bを制御することにより、xy平面上の任意の方向に信号光LSを走査することができる。
[0120]
 図6は、眼底Efの画像を形成するための信号光LSの走査態様の一例を表している。図6(A)は、信号光LSが被検眼Eに入射する方向から眼底Efを見た(つまり図1の-z方向から+z方向を見た)ときの、信号光LSの走査態様の一例を表す。また、図6(B)は、眼底Ef上の各走査線における走査点(画像計測を行う位置)の配列態様の一例を表す。
[0121]
 図6(A)に示すように、信号光LSは、あらかじめ設定された矩形の走査領域R内を走査される。走査領域R内には、x方向に複数(m本)の走査線R1~Rmが設定されている。各走査線Ri(i=1~m)に沿って信号光LSが走査されるときに、干渉光LCの検出信号が生成されるようになっている。
[0122]
 各走査線Riの方向を「主走査方向」と呼び、それに直交する方向を「副走査方向」と呼ぶ。したがって、信号光LSの主走査方向への走査は、ガルバノミラー141Aの反射面の向きを変更することにより実行される。また、副走査方向への走査は、ガルバノミラー141Bの反射面の向きを変更することによって実行される。
[0123]
 各走査線Ri上には、図6(B)に示すように、複数(n個)の走査点Ri1~Rinがあらかじめ設定されている。
[0124]
 図6に示す走査を実行するために、制御部210は、まず、ガルバノミラー141A、141Bを制御し、眼底Efに対する信号光LSの入射目標を第1の走査線R1上の走査開始位置RS(走査点R11)に設定する。続いて、制御部210は、低コヒーレンス光源160を制御し、低コヒーレンス光L0をフラッシュ発光させて、走査開始位置RSに信号光LSを入射させる。CCD184は、この信号光LSの走査開始位置RSにおける眼底反射光に基づく干渉光LCを受光し、検出信号を制御部210に出力する。
[0125]
 次に、制御部210は、ガルバノミラー141Aを制御して、信号光LSを主走査方向に走査して、その入射目標を走査点R12に設定し、低コヒーレンス光L0をフラッシュ発光させて走査点R12に信号光LSを入射させる。CCD184は、この信号光LSの走査点R12における眼底反射光に基づく干渉光LCを受光し、検出信号を制御部210に出力する。
[0126]
 制御部210は、同様にして、信号光LSの入射目標を走査点R13、R14、・・・、R1(n-1)、R1nと順次移動させつつ、各走査点において低コヒーレンス光L0をフラッシュ発光させることにより、各走査点ごとの干渉光LCに対応してCCD184から出力される検出信号を取得する。
[0127]
 第1の走査線R1の最後の走査点R1nにおける計測が終了したら、制御部210は、ガルバノミラー141A、141Bを同時に制御して、信号光LSの入射目標を、線換え走査rに沿って第2の走査線R2の最初の走査点R21まで移動させる。そして、この第2の走査線R2の各走査点R2j(j=1~n)について前述の計測を行うことで、各走査点R2jに対応する検出信号をそれぞれ取得する。
[0128]
 同様に、第3の走査線R3、・・・・、第m-1の走査線R(m-1)、第mの走査線Rmのそれぞれについて計測を行い、各走査点に対応する検出信号を取得する。なお、走査線Rm上の符号REは、走査点Rmnに対応する走査終了位置である。
[0129]
 それにより、制御部210は、走査領域R内のm×n個の走査点Rij(i=1~m、j=1~n)に対応するm×n個の検出信号を取得する。以下、走査点Rijに対応する検出信号をDijと表すことがある。
[0130]
 以上のような走査点の移動と低コヒーレンス光L0の出力との連動制御は、たとえば、ミラー駆動機構241、242に対する制御信号の送信タイミングと、低コヒーレンス光源160に対する制御信号の送信タイミングとを互いに同期させることによって実現できる。
[0131]
 制御部210は、上述のように各ガルバノミラー141A、141Bを動作させるときに、その動作内容を示す情報として走査線Riの位置や走査点Rijの位置(xy座標系における座標)を記憶するようになっている。この記憶内容(走査位置情報)は、従来と同様に画像形成処理などにおいて用いられる。
[0132]
 次に、図6に示す信号光LSの走査を実施した場合における画像処理の例を説明する。
[0133]
 画像形成部220は、各走査線Ri(主走査方向)に沿った眼底Efの断層画像を形成する。また、画像処理部230は、画像形成部220により形成された断層画像に基づいて眼底Efの3次元画像を形成する。
[0134]
 画像形成部220による断層画像の形成処理は、従来と同様に、2段階の演算処理を含んで構成される。第1段階の演算処理においては、各走査点Rijに対応する検出信号Dijに基づいて、その走査点Rijにおける眼底Efの深度方向(図1に示すz方向)の画像を形成する。
[0135]
 図7は、画像形成部220により形成される断層画像の態様を表している。第2段階の演算処理においては、各走査線Riについて、その上のn個の走査点Ri1~Rinにおける深度方向の画像に基づき、この走査線Riに沿った眼底Efの断層画像Giを形成する。このとき、画像形成部220は、各走査点Ri1~Rinの位置情報(前述の走査位置情報)を参照して各走査点Ri1~Rinの配列及び間隔を決定して、この走査線Riを形成するようになっている。以上の処理により、副走査方向(y方向)の異なる位置におけるm個の断層画像G1~Gmが得られる。
[0136]
 次に、画像処理部230による眼底Efの3次元画像の形成処理について説明する。眼底Efの3次元画像は、上記の演算処理により得られたm個の断層画像に基づいて形成される。画像処理部230は、隣接する断層画像Gi、G(i+1)の間の画像を補間する公知の補間処理を行うなどして、眼底Efの3次元画像を形成する。
[0137]
 このとき、画像処理部230は、各走査線Riの位置情報を参照して各走査線Riの配列及び間隔を決定して、この3次元画像を形成するようになっている。この3次元画像には、各走査点Rijの位置情報(前述の走査位置情報)と、深度方向の画像におけるz座標とに基づいて、3次元座標系(x、y、z)が設定される。
[0138]
 また、画像処理部230は、この3次元画像に基づいて、主走査方向(x方向)以外の任意方向の断面における眼底Efの断層画像を形成することができる。断面が指定されると、画像処理部230は、この指定断面上の各走査点(及び/又は補間された深度方向の画像)の位置を特定し、各特定位置における深度方向の画像(及び/又は補間された深度方向の画像)を3次元画像から抽出し、抽出された複数の深度方向の画像を配列させることにより当該指定断面における眼底Efの断層画像を形成する。
[0139]
 なお、図7に示す画像Gmjは、走査線Rm上の走査点Rmjにおける深度方向(z方向)の画像を表している。同様に、前述の第1段階の演算処理において形成される、各走査線Ri上の各走査点Rijにおける深度方向の画像を、「画像Gij」と表す。
[0140]
 図6に示す信号光LSの走査態様は、3次元画像を形成可能とするものであるから、これを「3次元スキャン」と呼ぶことにする。この3次元スキャン以外の走査態様について以下に説明する。まず、主走査方向(x方向)に延びる走査線に沿って信号光LSを走査する「水平スキャン」がある。同様に、副走査方向(y方向)に延びる走査線に沿って信号光LSを走査する「垂直スキャン」がある。
[0141]
 更に、主走査方向に延びる1本の走査線と副走査方向に延びる1本の走査線とを組み合わせて信号光LSを十字型に走査することで「十字スキャン」を実行できる。また、特定位置を通過する向きの異なる複数の直線状の走査線を組み合わせて放射状の走査線に沿って信号光LSを走査することにより、当該特定位置を中心とする「放射スキャン」を行うことができる。
[0142]
 また、信号光LSを円形状の走査線に沿って走査させる「円スキャン」がある。円スキャンは、ガルバノミラー141A、141Bの両方を同時に制御することにより実現できる。また、半径の異なる複数の円スキャンを組み合わせることにより、「同心円スキャン」を行うことができる。また、ガルバノミラー141A、141Bの両方を同時に制御して螺旋状の走査線に沿って信号光LSを走査することにより「螺旋スキャン」を実行できる。
[0143]
 なお、信号光LSの走査態様は、上記のものに限定されるものではない。記憶部212には、各種の走査態様が予め記憶されており、主制御部211は、これらの走査態様を選択可能に表示部240Aに呈示する。オペレータは、操作部240Bを用いるなどして所望の走査態様を選択できる。
[0144]
[使用形態]
 眼底観察装置1の使用形態について説明する。図9のフローチャートは、眼底観察装置1の使用形態の例を表している。
[0145]
 まず、被検眼Eを所定の計測位置(対物レンズ113に対峙する位置)に配置させ、被検眼Eと装置とのアライメントを行う(S1)。アライメントが完了したら、オペレータは、操作部240Bを操作して検査の開始を要求する(S2)。このとき、主制御部211は、必要に応じてLCD140を制御し、被検眼Eに対して内部固視標を呈示させる。
[0146]
 この要求を受けた主制御部211は、観察光源101及び撮像装置12(又は、撮影光源103及び撮像装置10)を制御し、眼底Efの眼底画像Ef′を撮影させるとともに(S3)、撮影された眼底画像Ef′を表示部240Aに表示させる(S4)。
[0147]
 オペレータは、操作部240Bを操作し、表示された眼底画像Ef′上に断面位置を指定する(S5)。ここで指定される断面位置は、眼底Efの断層静止画像の計測位置である。断層静止画像とは、眼底Efの診断において参照される断層画像である。なお、前述の断層動画像は、断層静止画像の計測条件(計測位置や分解能等)の設定に利用される断層画像である。
[0148]
 ステップ5において、オペレータは、眼底Efの注目部位や観察方法等に応じて、断面位置を指定できる。たとえば、眼底Efの注目部位の3次元画像を観察したいときには、3次元スキャンを指定できる。また、注目部位を通過する断面を観察したいときには、水平スキャンや垂直スキャンや十字スキャンや放射スキャンに相当する断面位置を指定できる。また、眼底の或る注目点(中心窩や乳頭中心等)の周囲の状態を観察したいときには、円スキャンや同心円スキャンや螺旋スキャンに相当する断面位置を指定できる。なお、同心円スキャンや螺旋スキャンは、走査線の間隔を小さくすることにより、3次元画像を形成するために適用することができる。
[0149]
 また、ステップ5において、断面位置を設定する代わりに走査線の本数やスキャン態様を指定するようにしてもよい。また、断面位置等とともに、走査線の間隔や走査点の間隔など、信号光LSの走査に関する各種の条件を設定することも可能である。なお、画像形成用の断面位置が決定されることは、図7にも示したように、信号光LSが照射される走査点を決定することと同義と言える。
[0150]
 さて、断層静止画像の計測用の断面位置が指定されると、走査設定部213は、眼底Efの断層動画像を取得するための断面位置を設定する(S6)。
[0151]
 ステップ6の具体例を説明する。走査設定部213は、断層動画像計測用の走査点の個数を、断層静止画像計測用の走査点の個数よりも少なく設定する。たとえば、走査設定部213は、断層静止画像計測用の走査点を間引きすることにより、断層動画像計測用の走査点を設定する。
[0152]
 また、ステップ5で2つ以上の断面位置(走査線)が指定された場合、走査設定部213は、それより少ない本数の走査線を断層動画像計測用として設定することができる。たとえば、断層静止画像計測用に放射スキャンが指定された場合、水平スキャンや垂直スキャンや十字スキャンを設定できる。このとき、スキャンの中心位置は同じとされる。
[0153]
 また、断層静止画像計測用の断面位置と、断層動画像計測用の断面位置は、一方が他方を含んでいる必要はない。たとえば、前者として十字スキャンを適用し、後者として3次元スキャンを適用することも可能である。
[0154]
 オペレータは、操作部240Bを操作して断層動画像の計測を要求する(S7)。この要求を受けた主制御部211は、低コヒーレンス光源160やミラー駆動機構241、242を制御し、ステップ6で設定された各断面位置に沿って信号光LSを反復走査させる。CCD184は、各走査点に対応する干渉光LCを検出して検出信号を出力する。画像形成部220は、CCD184からの検出信号に基づいて、各断面位置の断層画像を反復して形成する。それにより、各断面位置について、所定の時間間隔毎に断層画像が得られる。主制御部211は、各断面位置について反復して形成される断層画像を所定のフレームレートで表示部240Aに表示させることにより、各断面位置における断層動画像を表示させる(S8)。
[0155]
 ステップ8の具体例を説明する。この例では、図7に示す3次元スキャンにおいて、奇数番号の走査線R1、R3、R5、・・・に沿って信号光LSを走査する(偶数番号の走査線R2、R4、・・・は間引きされる)。主制御部211は、走査線R1、R3、R5、・・・の順に信号光LSを走査させる。走査線Rmまで(mが奇数の場合:mが偶数の場合は走査線R(m-1)まで)信号光LSを走査させたら、主制御部211は、信号光LSの照射位置を走査開始位置RSに戻し、再び走査線R1、R3、R5、・・・の順に信号光LSを走査させる。このような走査を実行することにより、走査線R1に沿った断層画像、走査線R3に沿った断層画像、走査線R5に沿った断層画像、・・・を逐次にかつ反復して取得できる。主制御部211は、このように取得される断層画像を、各走査線Ri(i=1、3、5、・・・)毎に所定のフレームレート(たとえば各走査線Riを走査する時間間隔)で更新表示させることにより、各走査線Riにおける断層動画像を表示させる。なお、このように2つ以上の断面位置(走査線)を巡回的に走査する代わりに、任意の順序及び頻度で2つ以上の断面位置を走査することができる。
[0156]
 オペレータは、表示部240Aに表示される断層動画像を観察する。そして、オペレータは、操作部240Bを操作し、断層静止画像の計測範囲や計測タイミングを指定する(S9)。ここで、計測範囲の指定は、たとえば、表示されている断層動画像中の画像領域を、ドラッグ操作等により指定することで行う。なお、指定される画像領域としては、たとえば注目部位に対応する注目領域などがある。また、計測タイミングの指定は、たとえば、表示されている断層動画像を観察し、所望のタイミングになったときに当該断層動画像をクリックすることにより行う。また、計測範囲と計測タイミングの双方を指定する場合、たとえば、先に計測範囲を指定しておくとともに、或る断層動画像が所望のタイミングになったときにその断層動画像をクリックするようにすればよい。
[0157]
 眼底観察装置1は、ステップ9で指定された計測範囲や計測タイミングに応じた断層静止画像を計測する(S10)。計測範囲が指定された場合、主制御部211は、低コヒーレンス光源160やミラー駆動機構241、242を制御し、この計測範囲を含むように当該断面位置に沿って信号光LSを走査させる。CCD184は、信号光LSが照射された各走査点に対応する干渉光LCを検出して検出信号を出力する。画像形成部220は、この検出信号に基づいて断層画像を形成する。この断層画像には、指定された計測範囲の画像が含まれている。なお、2つ以上の断面位置が指定された場合、主制御部211は、これらの断面位置を任意の順序で走査することができる。また、3次元スキャンを実施する場合、画像処理部230は、画像形成部220により形成された複数の断層画像に基づいて、眼底Efの3次元画像を形成する。
[0158]
 ステップ10の具体例を説明する。上記のステップ8の具体例が適用された場合、信号光LSは、たとえば各走査線R1~Rmに沿って走査される。なお、計測範囲が指定された場合には、その計測範囲を含む領域のみを走査することができる。画像形成部220は、各走査線Riに沿った断層画像Giを形成する(i=1~m)。更に、画像処理部230は、これらの断層画像Giに基づいて眼底Efの3次元画像を形成する。
[0159]
 主制御部211は、ステップ10で取得された断層静止画像を表示部240Aに表示させる(S11)。なお、眼底Efの3次元画像が形成された場合、画像処理部230は、レンダリング処理を施して擬似的な3次元画像を形成し、この擬似的な3次元画像が表示される。また、3次元画像が形成された場合、所定の断面位置における断層画像が表示される。この所定の断面位置としては、たとえば、前述の断層動画像の断面位置や、オペレータが新たに指定した断面位置などがある。
[0160]
 オペレータは、表示された断層静止画像を観察して診断等を行う。また、この断層静止画像は、記憶部212等に格納される。
[0161]
 この使用形態のステップ5では任意個数の断面位置を指定できるが、その指定個数は余り多くない方が望ましい(たとえば数本程度であることが望ましい)。その理由としては、たとえば、多数の断面位置を指定した場合、表示部240Aに多数の断層画像が表示され、各断層画像の表示サイズが小さくなったり、表示される断層画像の数が多くなったりして、観察が困難になるおそれがある。また、多数の断面位置を指定すると、信号光LSで全断面位置を一通り走査するのに時間が掛かるため、各断層動画像のフレームレートが小さくなり、好適な動画像を得られないおそれがある。
[0162]
[作用・効果]
 眼底観察装置1の作用及び効果について説明する。
[0163]
 眼底観察装置1は、指定された各断面位置に沿って信号光LSを反復走査し、各断面位置における断層画像を反復して形成することにより、各断面位置における断層動画像を表示するように作用する。
[0164]
 したがって、オペレータは、断層動画像を観察して被測定物体(眼底Ef)の計測範囲を指定することができる。それにより、眼底観察装置1によれば、被測定物体の計測範囲を高精度で設定することが可能である。
[0165]
 また、オペレータは、断層動画像を観察して被測定物体の計測タイミングを指定できる。それにより、眼底観察装置1によれば、所望のタイミングで被測定物体の画像を取得することが可能である。
[0166]
 更に、計測範囲や計測タイミングが指定されたことに対応し、眼底観察装置1は、その指定内容に応じて信号光LSを走査して断層静止画像を取得するようになっている。それにより、高精度で設定された計測範囲の画像を取得でき、また、所望の計測タイミングの画像を取得できる。
[0167]
 また、眼底観察装置1によれば、断層動画像を計測するための走査点の個数を、断層静止画像を計測するための走査点の個数よりも少なく設定するようになっている。したがって、診断等に供される断層静止画像については高分解能で計測を行えるとともに、その準備作業に供される断層動画像については好適な表示サイズ及び好適なフレームレートを実現することができる。特に、断層動画像の走査線の本数を、断層静止画像の走査線の本数よりも少なく設定することにより、この効果は顕著となる。
[0168]
 また、眼底観察装置1によれば、断層静止画像の断面位置等を指定したことに対応し、断層動画像の断面位置等が設定される。したがって、診断等に供される断層静止画像について断面位置等を指定するだけで、その計測範囲等を指定するための断層動画像の断面位置等が自動設定されるので便利である。なお、自動設定された断層動画像の断面位置等を手入力等により変更できるように構成してもよい。
[0169]
[他の使用形態]
 眼底観察装置1の他の使用形態を説明する。
[0170]
 たとえば、上記の使用形態は、断層静止画像の計測位置等が指定されたことに対応して、断層動画像の断面位置等を設定するようになっているが、この逆の動作を実行するように構成することが可能である。すなわち、この発明に係る光画像計測装置は、断層動画像の計測位置等が指定されたことに対応して、断層静止画像の計測位置等を設定するように構成することができる。
[0171]
 断層静止画像のスキャン態様(走査線)をオペレータが指定したときに、このスキャン態様に応じた走査線を断層動画像取得用に設定することができる。一例として、上記使用形態の具体例のように、断層静止画像のスキャン態様が指定されたときに、このスキャン態様に含まれる走査線の一部を断層動画像取得用に設定することができる。
[0172]
 他の例として、断層静止画像用のスキャン態様に含まれる走査線をそのまま断層動画像取得用に設定することも可能である。たとえば、断層静止画像取得用として十字スキャンが指定されたときに、断層動画像取得用としても十字スキャンを設定することができる。この場合であっても、断層動画像用の走査点の個数は、断層静止画像用の走査点の個数よりも少なく設定することが望ましい。
[0173]
 なお、断層動画像の計測位置等を指定する場合であっても、断層静止画像の計測位置等を同様に設定することが可能である。つまり、断層動画像のスキャン態様(走査線)をオペレータが指定したときに、このスキャン態様に応じた走査線を断層静止画像取得用に設定することができ、この断層静止画像取得用のスキャン態様として、指定されたスキャン態様に含まれる走査線の一部を設定してもよいし、指定されたスキャン態様に含まれる走査線をそのまま設定してもよい。
[0174]
 眼底観察装置1の画像抽出部231を用いた使用形態を説明する(図6参照)。画像抽出部231は、前述のように、断層動画像を解析して注目領域を抽出するように作用する。図10のフローチャートは、この使用形態の一例を表している。
[0175]
 まず、上記の使用形態と同様に、アライメントが実施され(S21)、検査の開始が要求されると(S22)、眼底観察装置1は、眼底Efの眼底画像Ef′を撮影し(S23)、眼底画像Ef′を表示する(S24)。
[0176]
 オペレータが、表示された眼底画像Ef′上に断面位置を指定すると(S25)、眼底観察装置1は、断層動画像の取得用の断面位置を設定する(S26)。オペレータが断層動画像の計測を要求すると(S27)、眼底観察装置1は、設定された各断面位置における断層動画像を計測する(S28)。
[0177]
 画像抽出部231は、取得された断層動画像から注目領域を抽出する(S29)。このとき、断層動画像を構成する個々のフレームから注目領域を抽出してもよいし、或るフレームから抽出された注目領域との相関を演算するなどして他のフレームから注目領域を抽出してもよい。また、各断層動画像から注目領域を抽出してもよいし、所定の断層動画像のみから注目領域を抽出してもよい。この所定の断層動画像は、断面位置等に応じて事前に決定されたものもよいし、オペレータが手入力で指定したものでもよい。
[0178]
 主制御部211は、抽出された注目領域とともに断層動画像を表示部240Aに表示させる(S30)。
[0179]
 走査設定部213は、抽出された注目領域を通過するように、断層静止画像の計測範囲を設定する(S31)。より具体的に説明すると、走査設定部213は、まず断層静止画像の取得用の断面位置(走査線)を設定し、各断面位置について、注目領域を通過する計測範囲を設定する。なお、注目領域を通過するか否かは、注目領域の画素の座標値等により判断できる。
[0180]
 オペレータは、必要に応じ、断層静止画像の計測タイミングを指定する(S32)。
[0181]
 眼底観察装置1は、ステップS31やステップS32で決定された計測条件に基づいて、眼底Efの断層静止画像を計測し(S33)、表示部240Aに表示する(S34)。
[0182]
 この使用形態によれば、断層動画像から注目領域を抽出し、その注目領域を通過するように断層静止画像取得用の走査線を設定できるので、注目領域を含む断層画像や3次元画像を容易に取得できる。また、この使用形態によれば、抽出された注目領域を表示できるので、オペレータは注目領域の動画像を観察できる。それにより、注目領域の状態を把握できるなどのメリットがある。
[0183]
 断層動画像から注目領域を抽出した場合に報知を行うことができる。この使用形態は、注目領域が腫瘍等の病変部である場合に特に有効である。報知の手法としては、たとえば、表示部240Aにメッセージを表示させることができる。そのための制御は主制御部211が実行する。なお、報知のために出力される情報は、視覚的な情報には限定されず、聴覚的な情報等の任意の情報を用いることが可能である。
[0184]
 また、注目領域が抽出されたことに対応して報知を行う代わりに、抽出された注目領域が所定の条件を満たすときにのみ報知を行うように構成してもよい。たとえば、抽出された注目領域(腫瘍等)のサイズを計測し、そのサイズが閾値よりも大きい場合に報知を行うように構成できる。
[0185]
 また、経過観察等において、過去の注目領域のサイズや位置を記憶しておき、今回の検査で抽出された注目領域のサイズや位置を過去のものと比較し、サイズが大きくなっている場合や位置が移動している場合などに報知を行うように構成できる。
[0186]
 眼底観察装置1のキャプチャ部214を用いた使用形態を説明する(図6参照)。表示部240Aに断層動画像が表示されているときに、オペレータは、所望のタイミングで操作部240Bを操作する。この操作を受けた主制御部211は、キャプチャ部214を制御し、操作時に表示されている断層動画像のフレームを記憶部212に記憶させる。このようなキャプチャ機能を設けることにより、オペレータは、断層動画像を詳細に観察できるとともに、重要な時相のフレームについては保存しておくことができる。また、断層動画像の分解能で十分な場合には、断層静止画像の計測を省略することが可能である。
[0187]
[変形例]
 以上に説明した構成は、この発明に係る光画像計測装置を好適に実施するための一例に過ぎない。よって、この発明の要旨の範囲内における任意の変形を適宜に施すことが可能である。
[0188]
 上記の実施形態では、被検眼における断面位置を指定するための指定手段として操作部240Bが用いられている。すなわち、上記の実施形態では、オペレータが手入力で断面位置を指定するようになっている。しかし、この発明に係る光画像計測装置は、これに限定されるものではない。たとえば、眼底画像Ef′を解析して特徴点(乳頭中心、中心窩、血管の分岐点、病変部等)を抽出し、この特徴点を連結するなどして断面位置を決定するなど、断面位置を自動的に指定するように構成することも可能である。なお、この解析処理は画像処理部230が行う。
[0189]
 上記の実施形態では、参照ミラー174の位置を変更して信号光LSの光路と参照光LRの光路との光路長差)を変更しているが、光路長差を変更する手法はこれに限定されるものではない。たとえば、被検眼Eに対して眼底カメラユニット1A及びOCTユニット150を一体的に移動させて信号光LSの光路長を変更することにより光路長差を変更することができる。また、被測定物体を深度方向(z方向)に移動させることにより光路長差を変更することもできる。
[0190]
 上記の実施形態で説明した眼底観察装置は、フーリエドメイン型の光画像計測装置を含んで構成されているが、たとえばスウェプトソース(Swept Source)型など、光ビームで被検眼を走査する方式の任意の光画像計測装置に対して、この発明を適用することが可能である。
[0191]
 また、上記の実施形態では、眼底のOCT画像を取得する装置について説明したが、たとえば角膜等の被検眼の他の部位のOCT画像を取得可能な装置に対しても上記実施形態の構成を適用できる。また、この発明は、眼以外の各種の被測定物体のOCT画像を計測する光画像計測装置に適用することも可能である。たとえば、この発明に係る光画像計測装置は、光学分野や生物学分野等の任意の分野に適用できる。

請求の範囲

[1]
 低コヒーレンス光を信号光と参照光とに分割し、被検眼を経由した前記信号光と参照物体を経由した前記参照光とを重畳させて干渉光を生成する干渉光生成手段と、
 前記生成された干渉光を検出する検出手段と、
 前記被検眼に対して前記信号光を走査する走査手段と、
 を有し、前記検出手段による検出結果に基づいて前記被検眼の画像を形成する光画像計測装置であって、
 前記被検眼における1つ以上の断面位置を指定するための指定手段と、
 前記走査手段を制御し、前記指定された各断面位置に沿って信号光を反復走査させる制御手段と、
 前記反復走査される信号光に基づく干渉光の検出結果に基づいて、前記各断面位置における断層画像を反復して形成する画像形成手段と、
 前記反復して形成される断層画像に基づいて、前記各断面位置における断層動画像を表示する表示手段と、
 を備えることを特徴とする光画像計測装置。
[2]
 操作手段を更に備え、
 前記制御手段は、前記断層動画像が表示されているときに前記操作手段が操作されたことに対応し、前記走査手段を制御して前記指定された断面位置のうちの少なくとも1つの断面位置に沿って信号光を走査させ、
 前記画像形成手段は、該走査された信号光に基づく干渉光の検出結果に基づいて、前記少なくとも1つの断面位置のそれぞれにおける断層静止画像を形成する、
 ことを特徴とする請求項1に記載の光画像計測装置。
[3]
 前記制御手段は、前記断層動画像を取得するための信号光の走査における走査点の個数を、前記断層静止画像を取得するための信号光の走査における走査点の個数よりも少なく設定する、
 ことを特徴とする請求項2に記載の光画像計測装置。
[4]
 前記制御手段は、前記断層動画像を取得するための計測を行う前に、前記断層静止画像を取得するための信号光の走査点が指定されたときに、前記断層動画像を取得するための走査点として、該指定された走査点よりも少ない個数の走査点を設定する、
 ことを特徴とする請求項3に記載の光画像計測装置。
[5]
 前記制御手段は、前記信号光の走査点として複数の走査点を配列させた2以上の走査線が指定されたときに、前記2以上の走査線に基づいて前記断層動画像を取得するための走査線を設定する、
 ことを特徴とする請求項4に記載の光画像計測装置。
[6]
 前記制御手段は、前記断層動画像を取得するための走査線として、前記2以上の走査線から1つ以上の走査点を除いて得られる2以上の走査線を設定する、
 ことを特徴とする請求項5に記載の光画像計測装置。
[7]
 前記制御手段は、前記断層動画像を取得するための走査線として、前記2以上の走査線のうちの一部の走査線を設定する、
 ことを特徴とする請求項5に記載の光画像計測装置。
[8]
 前記制御手段は、前記断層動画像を取得するための計測を行う前に、前記断層動画像を取得するための信号光の走査点が指定されたときに、前記断層静止画像を取得するための走査点として、該指定された走査点よりも多くの個数の走査点を設定する、
 ことを特徴とする請求項3に記載の光画像計測装置。
[9]
 前記断層動画像を解析して所定の注目領域を抽出する抽出手段を更に備え、
 前記制御手段は、前記抽出された注目領域に対応する前記被検眼の注目部位を信号光が経由するように、前記断層静止画像を取得するための信号光の走査線を設定する、
 ことを特徴とする請求項2に記載の光画像計測装置。
[10]
 前記断層動画像を解析して所定の注目領域を抽出する抽出手段を更に備え、
 前記表示手段は、前記抽出された注目領域を表示する、
 ことを特徴とする請求項2に記載の光画像計測装置。
[11]
 前記断層動画像を解析して所定の注目領域を抽出する抽出手段と、
 前記注目領域が抽出されたときに報知を行う報知手段と、
 を更に備えることを特徴とする請求項2に記載の光画像計測装置。
[12]
 前記表示手段に表示されている断層動画像のフレームを選択的に記録する記録手段を更に備える、
 ことを特徴とする請求項1に記載の光画像計測装置。
[13]
 前記指定手段は、前記被検眼の画像を撮影する撮影手段と、前記表示手段に表示された前記撮影画像上に断面位置を指定するための指定操作手段とを備える、
 ことを特徴とする請求項1に記載の光画像計測装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]