この発明に係るOCT装置の実施形態の例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この明細書において引用された文献の記載内容や任意の公知技術を、以下の実施形態に援用することが可能である。
OCT装置は、光干渉断層計の機能を有し、被測定物体に対してOCTを実行する。以下の実施形態では、被測定物体として被検眼を例に説明するが、実施形態に係るOCT装置は、被検眼以外の被測定物体に対してOCTを実行するものであってよい。実施形態に係るOCT装置は、例えば眼底や前眼部など、被検眼の任意の部位に対してOCTを実行することが可能である。この明細書では、OCTによって取得される画像をOCT画像と総称することがある。また、OCT画像を形成するための計測動作をOCT計測と呼ぶことがある。
<第1実施形態>
以下では、実施形態に係るOCT装置としてフーリエドメインタイプのOCTを実行可能な眼科撮影装置について説明する。特に、第1実施形態に係る眼科撮影装置は、スペクトラルドメインタイプのOCTの手法を適用可能である。また、以下の実施形態ではOCT装置と眼底カメラとを組み合わせた装置について説明する。しかしながら、眼底カメラ以外のモダリティ、例えばSLO(Scanning Laser Ophthalmoscope)、スリットランプ、眼科手術用顕微鏡、光凝固装置などに、実施形態に係る構成を有するOCT装置を組み合わせることも可能である。また、実施形態に係る構成を、単体のOCT装置に組み込むことも可能である。
[構成]
図1に示すように、眼科撮影装置1は、眼底カメラユニット2、OCTユニット100、及び演算制御ユニット200を含む。眼底カメラユニット2は、従来の眼底カメラとほぼ同様の光学系を有する。OCTユニット100には、OCTを実行するための光学系が設けられている。演算制御ユニット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。
〔眼底カメラユニット〕
図1に示す眼底カメラユニット2には、被検眼Eの眼底Efの表面形態を表す2次元画像(眼底像)を取得するための光学系が設けられている。眼底像には、観察画像や撮影画像などが含まれる。観察画像は、例えば、近赤外光を用いて所定のフレームレートで形成されるモノクロの動画像である。撮影画像は、例えば、可視光をフラッシュ発光して得られるカラー画像、又は近赤外光若しくは可視光を照明光として用いたモノクロの静止画像であってもよい。眼底カメラユニット2は、これら以外の画像、例えばフルオレセイン蛍光画像やインドシアニングリーン蛍光画像や自発蛍光画像などを取得可能に構成されていてもよい。
眼底カメラユニット2には、被検者の顔を支持するための顎受けや額当てが設けられている。更に、眼底カメラユニット2には、照明光学系10と撮影光学系30とが設けられている。照明光学系10は眼底Efに照明光を照射する。撮影光学系30は、この照明光の眼底反射光を撮像装置(CCDイメージセンサ(単にCCDと呼ぶことがある)35、38)に導く。また、撮影光学系30は、OCTユニット100からの測定光を被検眼Eに導くとともに、被検眼Eを経由した測定光をOCTユニット100に導く。
照明光学系10の観察光源11は、例えばハロゲンランプ又はLED(Light Emitting Diode)により構成される。観察光源11から出力された光(観察照明光)は、曲面状の反射面を有する反射ミラー12により反射され、集光レンズ13を経由し、可視カットフィルタ14を透過して近赤外光となる。更に、観察照明光は、撮影光源15の近傍にて一旦集束し、ミラー16により反射され、リレーレンズ17、18、絞り19及びリレーレンズ20を経由する。そして、観察照明光は、孔開きミラー21の周辺部(孔部の周囲の領域)にて反射され、ダイクロイックミラー46を透過し、対物レンズ22により屈折されて眼底Efを照明する。
観察照明光の眼底反射光は、対物レンズ22により屈折され、ダイクロイックミラー46を透過し、孔開きミラー21の中心領域に形成された孔部を通過し、ダイクロイックミラー55を透過し、合焦レンズ31を経由し、ミラー32により反射される。更に、この眼底反射光は、ハーフミラー33Aを透過し、ダイクロイックミラー33により反射され、集光レンズ34によりCCDイメージセンサ35の受光面に結像される。CCDイメージセンサ35は、例えば所定のフレームレートで眼底反射光を検出する。表示装置3には、CCDイメージセンサ35により検出された眼底反射光に基づく画像(観察画像)が表示される。なお、撮影光学系30のピントが前眼部に合わせられている場合、被検眼Eの前眼部の観察画像が表示される。
撮影光源15は、例えばキセノンランプ又はLEDにより構成される。撮影光源15から出力された光(撮影照明光)は、観察照明光と同様の経路を通って眼底Efに照射される。撮影照明光の眼底反射光は、観察照明光のそれと同様の経路を通ってダイクロイックミラー33まで導かれ、ダイクロイックミラー33を透過し、ミラー36により反射され、集光レンズ37によりCCDイメージセンサ38の受光面に結像される。表示装置3には、CCDイメージセンサ38により検出された眼底反射光に基づく画像(撮影画像)が表示される。なお、観察画像を表示する表示装置3と撮影画像を表示する表示装置3は、同一のものであってもよいし、異なるものであってもよい。また、被検眼Eを赤外光で照明して同様の撮影を行う場合には、赤外の撮影画像が表示される。また、撮影光源としてLEDを用いることも可能である。
LCD(Liquid Crystal Display)39は、固視標や視力測定用指標を表示する。固視標は被検眼Eを固視させるための指標であり、眼底撮影時やOCT計測時などに使用される。
LCD39から出力された光は、その一部がハーフミラー33Aにて反射され、ミラー32により反射され、合焦レンズ31及びダイクロイックミラー55を経由し、孔開きミラー21の孔部を通過する。孔部を通過した光は、ダイクロイックミラー46を透過し、対物レンズ22により屈折されて眼底Efに投影される。LCD39の画面上における固視標の表示位置を変更することにより、被検眼Eの固視位置を変更できる。
更に、眼底カメラユニット2には、従来の眼底カメラと同様にアライメント光学系50とフォーカス光学系60とが設けられている。アライメント光学系50は、被検眼Eに対する装置光学系の位置合わせ(アライメント)を行うための指標(アライメント指標)を生成する。フォーカス光学系60は、被検眼Eに対してフォーカス(ピント)を合わせるための指標(スプリット指標)を生成する。
アライメント光学系50のLED51から出力された光(アライメント光)は、絞り52、53及びリレーレンズ54を経由してダイクロイックミラー55により反射され、孔開きミラー21の孔部を通過する。孔部を通過した光は、ダイクロイックミラー46を透過し、対物レンズ22により被検眼Eの角膜に投影される。
アライメント光の角膜反射光は、対物レンズ22、ダイクロイックミラー46及び上記孔部を経由し、その一部がダイクロイックミラー55を透過し、合焦レンズ31を通過し、ミラー32により反射され、ハーフミラー33Aを透過する。ハーフミラー33Aを透過した光は、ダイクロイックミラー33により反射され、集光レンズ34によりCCDイメージセンサ35の受光面に投影される。CCDイメージセンサ35による受光像(アライメント指標)は、観察画像とともに表示装置3に表示される。ユーザは、従来の眼底カメラと同様の操作を行ってアライメントを実施する。また、演算制御ユニット200がアライメント指標の位置を解析して光学系を移動させることによりアライメントを行ってもよい(オートアライメント機能)。
フォーカス調整を行う際には、照明光学系10の光路上に反射棒67の反射面が斜設される。フォーカス光学系60のLED61から出力された光(フォーカス光)は、リレーレンズ62を通過し、スプリット指標板63により2つの光束に分離され、二孔絞り64を通過する。二孔絞り64を通過した光は、ミラー65により反射され、集光レンズ66により反射棒67の反射面に一旦結像されて反射される。更に、フォーカス光は、リレーレンズ20を経由し、孔開きミラー21により反射され、ダイクロイックミラー46を透過し、対物レンズ22により屈折されて眼底Efに投影される。
フォーカス光の眼底反射光は、アライメント光の角膜反射光と同様の経路を通ってCCDイメージセンサ35により検出される。CCDイメージセンサ35による受光像(スプリット指標)は、観察画像とともに表示装置3に表示される。演算制御ユニット200は、従来と同様に、スプリット指標の位置を解析して合焦レンズ31及びフォーカス光学系60を移動させてピント合わせを行う(オートフォーカス機能)。また、スプリット指標を視認しつつ手動でピント合わせを行ってもよい。
ダイクロイックミラー46は、眼底撮影用の光路からOCT用の光路を分岐させている。ダイクロイックミラー46は、OCTに用いられる波長帯の光を反射し、眼底撮影用の光を透過させる。このOCT用の光路には、OCTユニット100側から順に、コリメータレンズユニット40と、光路長変更部41と、光スキャナ42と、合焦レンズ43と、ミラー44と、リレーレンズ45とが設けられている。合焦レンズ43は、OCT用の光路に沿って移動可能である。
コリメータレンズユニット40と光路長変更部41との間の光路(測定光の光路)に対し、板ガラス47が挿脱される。板ガラス47は、既知の厚さと既知の屈折率を有し、光(測定光及びその戻り光)を透過させる平行平面板である。板ガラス47は、コリメータレンズユニット40と光スキャナ42との間の光路の任意の位置で挿脱されてよい。後述するように、被検眼Eの深さ方向のピクセル分解能(表示分解能)の較正値を求めるとき、板ガラス47が当該光路に配置される。被検眼Eの深さ方向は、対物レンズ22の対物光軸(OCTユニット100の光軸、干渉光学系の光軸、OCT用の光路の光軸)の方向である。
光路長変更部41は、図1に示す矢印の方向に移動可能とされ、OCT用の光路の光路長を変更する。この光路長の変更は、被検眼Eの眼軸長に応じた光路長の補正や、干渉状態の調整などに利用される。光路長変更部41は、例えばコーナーキューブと、これを移動する機構とを含んで構成される。
光スキャナ42は、被検眼Eの瞳孔と光学的に共役な位置に配置されている。光スキャナ42は、OCT用の光路を通過する光(測定光LS)の進行方向を変更する。それにより、被検眼Eを測定光LSでスキャンすることができる。光スキャナ42は、例えば、測定光LSをx方向にスキャンするガルバノミラーと、y方向にスキャンするガルバノミラーと、これらを独立に駆動する機構とを含んで構成される。それにより、測定光LSをxy平面上の任意の方向にスキャンすることができる。
〔OCTユニット〕
OCTユニット100の構成の一例を図2に示す。OCTユニット100には、被検眼EのOCT画像を取得するための光学系が設けられている。この光学系は、従来のスペクトラルドメインタイプのOCT装置と同様の構成を有する。すなわち、この光学系は、広帯域光源からの光(低コヒーレンス光)を参照光と測定光とに分割し、被検眼Eの眼底Efを経由した測定光と参照光路を経由した参照光とを干渉させて干渉光を生成し、この干渉光のスペクトル成分を検出するように構成されている。この検出結果(検出信号)は演算制御ユニット200に送られる。
光源ユニット101は広帯域の低コヒーレンス光L0を出力する。低コヒーレンス光L0は、例えば、近赤外領域の波長帯(約800nm〜900nm程度)を含み、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。なお、人眼では視認できない波長帯、例えば1040〜1060nm程度の中心波長を有する近赤外光を低コヒーレンス光L0として用いてもよい。
光源ユニット101は、スーパールミネセントダイオード(Super Luminescent Diode:SLD)や、LEDや、SOA(Semiconductor Optical Amplifier)等の光出力デバイスを含んで構成される。
光源ユニット101から出力された低コヒーレンス光L0は、光ファイバ102によりファイバカプラ103に導かれて測定光LSと参照光LRとに分割される。
参照光LRは、光ファイバ104により導かれてアッテネータ(光減衰器)105に到達する。アッテネータ105は、公知の技術を用いて、演算制御ユニット200の制御の下、光ファイバ104により導かれる参照光LRの光量を自動で調整する。アッテネータ105により光量が調整された参照光LRは、光ファイバ104により導かれて偏波コントローラ(偏波調整器)106に到達する。偏波コントローラ106は、例えば、ループ状にされた光ファイバ104に対して外部から応力を与えることで、光ファイバ104内を導かれる参照光LRの偏光状態を調整する装置である。なお、偏波コントローラ106の構成はこれに限定されるものではなく、任意の公知技術を用いることが可能である。偏波コントローラ106により偏光状態が調整された参照光LRは、ファイバカプラ109に到達する。
ファイバカプラ103により生成された測定光LSは、光ファイバ107により導かれ、コリメータレンズユニット40により平行光束とされる。更に、測定光LSは、光路長変更部41、光スキャナ42、合焦レンズ43、ミラー44、及びリレーレンズ45を経由してダイクロイックミラー46に到達する。上記のように、コリメータレンズユニット40と光路長変更部41との間の測定光LSの光路に対して、板ガラス47が挿脱可能に設けられている。板ガラス47は、演算制御ユニット200の制御の下、移動機構47Aにより移動される。ダイクロイックミラー46に到達した測定光LSは、ダイクロイックミラー46により反射され、対物レンズ22により屈折されて眼底Efに照射される。測定光LSは、眼底Efの様々な深さ位置において散乱(反射を含む)される。眼底Efによる測定光LSの後方散乱光は、往路と同じ経路を逆向きに進行してファイバカプラ103に導かれ、光ファイバ108を経由してファイバカプラ109に到達する。
ファイバカプラ109は、測定光LSの後方散乱光と、アッテネータ105等を経由した参照光LRとを干渉させる。これにより生成された干渉光LCは、光ファイバ110により導かれて出射端111から出射される。更に、干渉光LCは、コリメータレンズ112により平行光束とされ、回折格子(分光器)113により分光(スペクトル分解)され、ズーム光学系114により集光されてCCDイメージセンサ115の受光面に投影される。なお、図2に示す回折格子113は透過型であるが、例えば反射型の回折格子など、他の形態の分光素子を用いることも可能である。
CCDイメージセンサ115は、例えばラインセンサであり、2以上の受光素子(検出素子)が配列され、分光された干渉光LCの各スペクトル成分を検出して電荷に変換する。CCDイメージセンサ115は、この電荷を蓄積して検出信号を生成し、これを演算制御ユニット200に送る。
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、例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。また、CCDイメージセンサに代えて、他の形態のイメージセンサ、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサなどを用いることが可能である。
〔演算制御ユニット〕
演算制御ユニット200の構成について図3及び図4を参照しつつ説明する。なお、図3及び図4においては、眼科撮影装置1のいくつかの構成要素が省略されており、この実施形態を説明するために特に必要な構成要素が選択的に示されている。
演算制御ユニット200は、CCDイメージセンサ115から入力される検出信号を解析して被検眼EのOCT画像を形成する。そのための演算処理は、従来のスペクトラルドメインタイプのOCT装置と同様である。また、演算制御ユニット200は、眼底カメラユニット2、表示装置3及びOCTユニット100の各部を制御する。例えば演算制御ユニット200は、被検眼EのOCT画像を表示装置3に表示させる。演算制御ユニット200は、制御部210と、画像形成部220と、データ処理部230とを含む。
演算制御ユニット200は、例えば、従来のコンピュータと同様に、マイクロプロセッサ、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、ハードディスクドライブ、通信インターフェイスなどを含む。ハードディスクドライブ等の記憶装置には、眼科撮影装置1を制御するためのコンピュータプログラムが記憶されている。演算制御ユニット200は、各種の回路基板、例えばOCT画像を形成するための回路基板を備えていてもよい。また、演算制御ユニット200は、キーボードやマウス等の操作デバイス(入力デバイス)や、LCD等の表示デバイスを備えていてもよい。
(制御部)
眼科撮影装置1の制御系は、制御部210を中心に構成される。制御部210は、例えば、マイクロプロセッサ、RAM、ROM、ハードディスクドライブ、通信インターフェイス等を含んで構成される。制御部210には、主制御部211と記憶部212が設けられている。
(主制御部)
主制御部211は前述の各種制御を行う。特に、図3に示すように、主制御部211は、眼底カメラユニット2に対し、合焦駆動部31A及び43A、CCDイメージセンサ35及び38、LCD39、光路長変更部41、光スキャナ42、及び移動機構47A等を制御する。また、主制御部211は、OCTユニット100に対し、光源ユニット101、アッテネータ105、偏波コントローラ106、ズーム光学系114、及びCCDイメージセンサ115等を制御する。
合焦駆動部31Aは、主制御部211の制御の下、合焦レンズ31を光軸方向に移動させる。それにより、撮影光学系30の合焦位置が変更される。なお、主制御部211は、図示しない光学系駆動部を制御して、眼底カメラユニット2に設けられた光学系を3次元的に移動させることができる。この制御は、アライメントやトラッキングにおいて用いられる。トラッキングとは、被検眼Eの運動に合わせて装置光学系を移動させるものである。トラッキングを行う場合には、事前にアライメントとピント合わせが実行される。トラッキングは、被検眼Eを動画撮影して得られる画像に基づき被検眼Eの位置や向きに合わせて装置光学系をリアルタイムで移動させることにより、アライメントとピントが合った好適な位置関係を維持する機能である。
合焦駆動部43Aは、主制御部211の制御の下、測定光LSの光路に沿って合焦レンズ43を移動させる。それにより、測定光LSの合焦位置が変更される。測定光LSの合焦位置は、測定光LSのビームウェストの深さ位置(z位置)に相当する。
移動機構47Aは、主制御部211の制御の下、測定光LSの光路に対して板ガラス47を挿脱させる。それにより、測定光LSの光路に板ガラス47を配置させたり、測定光LSの光路から板ガラス47を退避させたりすることができる。
光源ユニット101は、主制御部211の制御の下、光源ユニット101から出力された光L0の光束径を変更する。それにより、被検眼Eに入射する測定光LSの光束径(ビーム径)が変更される。例えば、主制御部211は、光L0の光路に配置された絞りを制御したり、互いに光束径が異なる複数の光源の1つを選択し、選択された光源からの光を光L0として出力させたりする。また、測定光LSの光路に絞りを設け、主制御部211は、この絞りを制御することにより測定光LSの光束径を変更するようにしてもよい。
ズーム光学系114は、2以上のレンズ(例えば、2つの凸レンズと、2つの凸レンズの間に配置された1つの凹レンズ)を含み、主制御部211の制御の下、レンズ間隔の変更が可能に構成されている。レンズ間隔を変更することにより、画角が変更され、CCDイメージセンサ115の検出面における1検出素子あたりのスペクトルの波長幅を変更することが可能である。
深さ方向のピクセル分解能Δzは、次の式(1)で表される。式(1)において、定数をCとし、CCDイメージセンサ115の受光スペクトルの中心波長をλ0とし、CCDイメージセンサ115の検出面における1検出素子あたりのスペクトルの波長幅をΔλとし、CCDイメージセンサ115の検出面に配列される検出素子数(表示点数)をNとしている。
式(1)に示す通り、CCDイメージセンサ115の検出面における1検出素子あたりのスペクトルの波長幅Δλを変更することにより、深さ方向のピクセル分解能Δzを変更することができる。波長幅Δλを大きくすることによりピクセル分解能Δzを小さくし、波長幅Δλを小さくすることによりピクセル分解能Δzを大きくすることができる。深さ方向のピクセル分解能Δzを変更することにより、深さ方向の表示範囲を変更することができる。
図5に、実施形態に係るズーム光学系114の動作説明図を示す。図5は、ズーム光学系114により画角が変更された場合の波長幅等の説明図を表す。
ズーム光学系114は、例えば、凸レンズ114Aと、凹レンズ114Bと、凸レンズ114Cとを含む。凹レンズ114Bは、凸レンズ114Aと凸レンズ114Cとの間に配置されている。主制御部211は、凸レンズ114A、凹レンズ114B、及び凸レンズ114Cの少なくとも1つの位置を光軸方向に移動させることにより画角を変更することができる。図5においてCCDイメージセンサ115の右側には、画角ごとに、縦軸(光軸方向)に強度(Intensity)を表し、横軸(光軸に直交する方向)にN個の検出素子(検出画素)の配列位置を表す受光強度分布の模式図が示されている。
図5の上段では、CCDイメージセンサ115の光軸に直交する方向の略中央の位置((N/2)位置)の検出素子では中心波長λ0のスペクトルが最大強度の波長成分として検出される。CCDイメージセンサ115の下端部の位置(≒0位置)から上端部の位置(≒N位置)の検出素子では、回折格子113により分光された各波長のスペクトルが検出される。このとき、CCDイメージセンサ115の受光されるスペクトルの波長幅はΔλ1であり、1検出素子あたりの波長幅はδλ1(=Δλ1/N)であり、深さ方向のピクセル分解能はΔz1である。測定光LSの光路に板ガラス47が配置されているとき、干渉光の検出結果から得られるAスキャン画像又はBスキャン画像には、板ガラス47の表面と裏面とが描出される。
図5の上段より画角が狭くなるようにズーム光学系114が制御されると、図5の中段に示すように、CCDイメージセンサ115の略中央の位置((N/2)位置))の検出素子では中心波長λ0のスペクトルが最大強度の波長成分として検出される。一方、CCDイメージセンサ115の両端部では受光されない。このとき、CCDイメージセンサ115の受光スペクトルの波長幅はΔλ2(Δλ2>Δλ1)となり、1検出素子あたりの波長幅はδλ2(=Δλ2/N、δλ2>δλ1)となり、深さ方向のピクセル分解能はΔz2(Δz2<Δz1)となる。測定光LSの光路に板ガラス47が配置されているとき、干渉光の検出結果から得られるAスキャン画像又はBスキャン画像には、図5の上段より板ガラス47の表面と裏面との間隔が広くなるように描出される。
図5の中段より更に画角が狭くなるようにズーム光学系114が制御されると、図5の下段に示すように、CCDイメージセンサ115の略中央の位置((N/2)位置))の検出素子では中心波長λ0のスペクトルが最大強度の波長成分として検出される。一方、CCDイメージセンサ115の中心部近傍だけスペクトルが受光される。このとき、CCDイメージセンサ115の受光スペクトルの波長幅はΔλ3(Δλ3>Δλ2>Δλ1)となり、1検出素子あたりの波長幅はδλ3(=Δλ3/N、δλ3>δλ2>δλ1)となり、深さ方向のピクセル分解能はΔz3(Δz3<Δz2<Δz1)となる。測定光LSの光路に板ガラス47が配置されているとき、干渉光の検出結果から得られるAスキャン画像又はBスキャン画像には、図5の中段より板ガラス47の表面と裏面との間隔が広くなるように描出される。
以上のように、主制御部211は、ズーム光学系114を制御することにより深さ方向のピクセル分解能を変更することができる。主制御部211は、光源ユニット101等を制御して測定光LSの光束径を変更したとき、更にズーム光学系114を制御して深さ方向のピクセル分解能を変更することが可能である。
主制御部211は、図3に示すように、表示制御部211Aを含む。表示制御部211Aは、画像形成部220により形成されたOCT画像や、データ処理部230によるデータ処理後の情報などを表示装置3に表示させる。
表示制御部211Aは、深さ方向のピクセル分解能でOCT画像(断層像)等を表示装置3に表示させる。ピクセル分解能は、既定のピクセル分解能、又は後述するピクセル分解能の較正値である。ピクセル分解能は、深さ方向の表示分解能であり、1ピクセルあたりの深さ方向の長さを表す。後述するように、深さ方向のピクセル分解能が変更されたとき、ピクセル分解能の較正値は求められる。それにより、新たに形成されたOCT画像を較正値212Aに基づいて表示装置3に表示させたり、較正値212Aに基づいて新たにOCT画像を形成したりすることができる。
例えば、表示制御部211Aは、ピクセル分解能を表す画像とOCT画像とを表示装置3に表示させる。表示制御部211Aは、OCT画像にピクセル分解能を表す画像を重畳させて表示装置3に表示させることが可能である。ピクセル分解能を表す画像には、1ピクセルあたりの深さ方向の長さを表すスケール画像、ピクセル分解能の値を表す画像などがある。スケール画像には、任意に変更可能な基準点を中心として当該ピクセル分解能を単位とした既定の長さを半径とする円画像、当該ピクセル分解能を単位とした既定の長さの線画像などがある。
(記憶部)
記憶部212は、各種のデータを記憶する。記憶部212に記憶されるデータとしては、例えば、OCT画像の画像データ、眼底像の画像データ、ピクセル分解能、ピクセル分解能の較正値212A、被検眼情報などがある。被検眼情報は、患者IDや氏名などの被検者に関する情報や、左眼/右眼の識別情報などの被検眼に関する情報を含む。また、記憶部212には、眼科撮影装置1を動作させるための各種プログラムやデータが記憶されている。
(画像形成部)
画像形成部220は、CCDイメージセンサ115からの検出信号に基づいて、眼底Efの断層像の画像データを形成する。すなわち、画像形成部220は、干渉光学系による干渉光LCの検出結果に基づいて被検眼Eの画像データを形成する。この処理には、従来のスペクトラルドメインタイプのOCTと同様に、ノイズ除去(ノイズ低減)、フィルタ処理、FFT(Fast Fourier Transform)などの処理が含まれている。このようにして取得される画像データは、複数のAライン(被検眼E内における各測定光LSの経路)における反射強度プロファイルを画像化することにより形成された一群の画像データを含むデータセットである。
画像形成部220は、CCDイメージセンサ115からの検出信号と後述のピクセル分解能の較正値とに基づいて、眼底Efの断層像の画像データを形成することが可能である。すなわち、画像形成部220は、干渉光学系による干渉光LCの新たな検出結果とピクセル分解能の較正値とに基づいて被検眼Eの画像データを形成する。例えば、画像形成部220は、干渉光学系による干渉光の新たな検出結果に基づいて眼底Efの断層像を形成し、形成された断層像に対して、所定の基準分解能に対する較正値の比率に応じて深さ方向に画素の補間や間引きを行うことで較正値に対応した断層像を形成する。
画質を向上させるために、同じパターンでのスキャンを複数回繰り返して収集された複数のデータセットを重ね合わせる(加算平均する)ことができる。
画像形成部220は、例えば、前述の回路基板を含んで構成される。なお、この明細書では、「画像データ」と、それに基づく「画像」とを同一視することがある。また、被検眼Eの部位とその画像とを同一視することもある。
(データ処理部)
データ処理部230は、画像形成部220により形成されたOCT画像に対して各種のデータ処理(画像処理)や解析処理を施す。例えば、データ処理部230は、画像の輝度補正や分散補正等の補正処理を実行する。また、データ処理部230は、眼底カメラユニット2により得られた画像(眼底像、前眼部像等)に対して各種の画像処理や解析処理を施す。
データ処理部230は、断層像の間の画素を補間する補間処理などの公知の画像処理を実行することにより、被検眼Eのボリュームデータ(ボクセルデータ)を形成することができる。ボリュームデータに基づく画像を表示させる場合、データ処理部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次元画像を形成する。
データ処理部230は、眼底像とOCT画像との位置合わせを行うことができる。眼底像とOCT画像とが並行して取得される場合には、双方の光学系が同軸であることから、(ほぼ)同時に取得された眼底像とOCT画像とを、撮影光学系30の光軸を基準として位置合わせすることができる。また、眼底像とOCT画像との取得タイミングに関わらず、OCT画像のうち眼底Efの相当する画像領域の少なくとも一部をxy平面に投影して得られる正面画像と、眼底像との位置合わせをすることにより、そのOCT画像とその眼底像とを位置合わせすることも可能である。この位置合わせ手法は、眼底像取得用の光学系とOCT用の光学系とが同軸でない場合においても適用可能である。また、双方の光学系が同軸でない場合であっても、双方の光学系の相対的な位置関係が既知であれば、この相対位置関係を参照して同軸の場合と同様の位置合わせを実行することが可能である。
データ処理部230は、図4に示すように、較正値算出部231と、分解能指定部232とを含む。
較正値算出部231は、ピクセル分解能が変更された状態でOCTユニット100における干渉光の検出結果に基づいて、ピクセル分解能の較正値を求める。図5に示すように、ズーム光学系114によってCCDイメージセンサ115の検出面における1検出素子あたりのスペクトルの波長幅を変更することによりピクセル分解能が変更される。較正値算出部231は、板ガラス47が測定光LSの光路に配置された状態における干渉光の検出結果に基づいて板ガラス47の表面に相当する第1位置と板ガラス47の裏面に相当する第2位置とを特定し、第1位置と第2位置との間の距離に基づいて較正値を求める。
較正値算出部231は、既存の分解能rに代わる分解能の較正値(r+Δr)を直接に求める。なお、較正値算出部231は、既存の分解能rに対する補正値Δrを求め、加算値(r+Δr)を較正値として求めてもよい。
較正値算出部231は、式(2)に従い較正値δを求めることが可能である。式(2)において、板ガラス47の屈折率をn1とし、板ガラス47の光軸方向の厚さをd1とし、板ガラス47の表面に相当する第1位置と裏面に相当する第2位置との間の光軸方向の表示点数をNとし、被検眼Eにおける測定光LSの照射部位の屈折率をn2としている。被検眼Eの眼底Efに測定光LSを照射する場合、n2=1.38とすることができるが、屈折率n2は、測定光LSの照射部位に応じて任意に変更可能である。
制御部210(主制御部211)は、OCT画像の画像データ又は眼底像の画像データに、較正値算出部231により求められた較正値を付帯させて較正値212Aとして記憶部212に記憶させる。制御部210、画像形成部220及びデータ処理部230のそれぞれは、記憶部212に記憶された較正値212Aを読み出し、その後のOCT画像の形成や解析や表示などに用いることができる。
例えば、表示制御部211Aは、記憶部212に記憶された較正値を深さ方向のピクセル分解能として、画像形成部220により干渉光の新たな検出結果に基づいて形成された被検眼Eの断層像を表示装置3に表示させる。それにより、ピクセル分解能が変更された場合であっても、ピクセル分解能の較正値を求め、求められた較正値で表示装置3に表示させることができるので、被検眼Eの任意の部位の厚さ等の測定値の信頼性の低下を防止することが可能になる。
例えば、表示制御部211Aは、較正値と異なるピクセル分解能で表示装置3に第1断層像を表示させ、かつ、記憶部212に記憶された較正値を深さ方向のピクセル分解能として、画像形成部220により形成された第2断層像を表示装置3に表示させる。第1断層像は、過去に取得された所定のピクセル分解能の断層像や、他の眼科撮影装置により取得された所定のピクセル分解能の断層像であってよい。それにより、異なる条件で取得された断層像や当該断層像から得られた測定値を比較することができる。このとき、表示制御部211Aは、較正値算出部231により求められた較正値で第1断層像を表示装置3に表示させ、第1断層像と第2断層像とを同一分解能で表示させてもよい。
例えば、画像形成部220は、OCTユニット100により得られた干渉光の新たな検出結果と記憶部212に記憶された較正値とに基づいて被検眼Eの断層像を形成することが可能である。例えば、表示制御部211Aは、既定のピクセル分解能で、形成された断層像の縮尺を変更しつつ表示装置3に表示させることが可能である。それにより、ピクセル分解能が変更された場合であっても、ピクセル分解能の較正値を求め、求められた較正値に基づいて新たに断層像を形成することができるので、被検眼Eの任意の部位の厚さ等の測定値の信頼性の低下を防止することが可能になる。
分解能指定部232は、深さ方向のピクセル分解能を指定する。分解能指定部232は、主制御部211(制御部210)の制御の下、ピクセル分解能を指定することが可能である。例えば、主制御部211は、動作モードの変更に伴い、分解能指定部232に対し、動作モードに対応したピクセル分解能を指定させる。なお、分解能指定部232は、ユーザによるユーザインターフェイス240(操作部242)に対する操作内容に基づいてピクセル分解能を指定してもよい。主制御部211は、分解能指定部232により指定されたピクセル分解能に基づいてズーム光学系114を制御することによりピクセル分解能を変更する。この場合、画像形成部220は、干渉光の新たな検出結果に基づいて、分解能指定部232により指定されたピクセル分解能で被検眼Eの断層像を形成することができる。また、表示制御部211Aは、分解能指定部232により指定されたピクセル分解能で被検眼Eの断層像を表示装置3に表示させることができる。
以上のように機能するデータ処理部230は、例えば、マイクロプロセッサ、RAM、ROM、ハードディスクドライブ、回路基板等を含んで構成される。ハードディスクドライブ等の記憶装置には、上記機能をマイクロプロセッサに実行させるコンピュータプログラムがあらかじめ格納されている。
(ユーザインターフェイス)
ユーザインターフェイス240には、表示部241と操作部242とが含まれる。表示部241は、前述した演算制御ユニット200の表示デバイスや表示装置3を含んで構成される。操作部242は、前述した演算制御ユニット200の操作デバイスを含んで構成される。操作部242には、眼科撮影装置1の筐体や外部に設けられた各種のボタンやキーが含まれていてもよい。また、表示部241は、眼底カメラユニット2の筺体に設けられたタッチパネルなどの各種表示デバイスを含んでいてもよい。
なお、表示部241と操作部242は、それぞれ個別のデバイスとして構成される必要はない。例えばタッチパネルのように、表示機能と操作機能とが一体化されたデバイスを用いることも可能である。その場合、操作部242は、このタッチパネルとコンピュータプログラムとを含んで構成される。操作部242に対する操作内容は、電気信号として制御部210に入力される。また、表示部241に表示されたグラフィカルユーザインターフェイス(GUI)と、操作部242とを用いて、操作や情報入力を行うようにしてもよい。
OCTユニット100から対物レンズ22までの光学系は、実施形態に係る「干渉光学系」の一例である。主制御部211(制御部210)及びズーム光学系114は、実施形態に係る「分解能変更部」の一例である。表示装置3又は表示部241は、実施形態に係る「表示手段」の一例である。回折格子113は、実施形態に係る「分光部材」の一例である。主制御部211(制御部210)及び光源ユニット101は、実施形態に係る「光束径変更部」の一例である。
[動作例]
眼科撮影装置1の動作について説明する。
図6に、実施形態に係る眼科撮影装置1の動作例のフロー図を示す。図6は、ピクセル分解能の較正値の算出を行う場合の動作例を表す。
(S1)
主制御部211は、測定光LSの光束径を変更するか否かを判定する。例えば、主制御部211は、動作モードの変更に伴い、動作モードに対応した光束径の変更制御を行う。測定光LSの光束径を変更すると判定されたとき(S1:Y)、眼科撮影装置1の動作はS2に移行する。測定光LSの光束径を変更すると判定されなかったとき(S1:N)、眼科撮影装置1の動作はS1に戻る。
(S2)
測定光LSの光束径を変更すると判定されたとき(S1:Y)、主制御部211は、ズーム光学系114を制御することによりピクセル分解能を変更する。測定光LSの光束径が大きくなるように変更されたとき、主制御部211は、ピクセル分解能の値が小さくなるようにズーム光学系114を制御する。測定光LSの光束径が小さくなるように変更されたとき、主制御部211は、ピクセル分解能の値が大きくなるようにズーム光学系114を制御する。主制御部211は、測定光LSの光束径の変化度合いに応じて、ピクセル分解能を変更することが可能である。
(S3)
主制御部211は、移動機構47Aを制御することにより板ガラス47を測定光LSの光路に配置させる。
(S4)
主制御部211は、光源ユニット101から光L0を出力させ、CCDイメージセンサ115により得られた干渉光の検出結果に基づいて画像形成部220にAスキャン画像又はBスキャン画像を形成させる。主制御部211は、画像形成部220により形成されたAスキャン画像又はBスキャン画像をデータ処理部230等に解析させ、板ガラス47の表面に相当する第1位置と裏面に相当する第2位置を検出させる。
(S5)
主制御部211は、S4において検出された板ガラス47の表面に相当する第1位置と裏面に相当する第2位置との間の距離を板ガラス47の厚さd1としてデータ処理部230等に特定させる。
(S6)
主制御部211は、S5において特定された厚さd1を用いて式(2)に従い較正値算出部231にピクセル分解能の較正値を算出させる。
(S7)
主制御部211は、S6において求められたピクセル分解能の較正値を記憶部212に記憶させる。なお、主制御部211は、今後新たに取得されたOCT画像に当該較正値を付帯させて記憶部212に記憶させてもよい。
(S8)
主制御部211は、移動機構47Aを制御することにより測定光LSの光路から板ガラス47を退避させる。
(S9)
主制御部211は、新たにOCT計測を実行させ、S6で求められたピクセル分解能の較正値で、取得されたOCT画像を表示装置3に表示させたり、当該較正値に基づき新たにOCT画像を形成させる。
S9では、例えば、観察光源11からの照明光(可視カットフィルタ14により近赤外光となる)で眼底Efを連続照明することにより、眼底Efの近赤外動画像の取得を開始する。この近赤外動画像は、連続照明が終了するまでリアルタイムで得られる。この動画像を構成する各フレームの画像は、記憶部212に一時記憶され、データ処理部230に逐次送られる。
なお、被検眼Eには、アライメント光学系50によるアライメント指標と、フォーカス光学系60によるスプリット指標とが投影されている。よって、近赤外動画像にはアライメント指標とスプリット指標とが描出されている。これら指標を用いてアライメントやピント合わせを行うことができる。また、被検眼Eには、LCD39による固視標も投影されている。被検者は、この固視標を凝視するように指示を受ける。
次に、データ処理部230は、光学系によって被検眼Eを動画撮影することにより得られるフレームを逐次に解析して、アライメント視標の位置を求め、光学系の移動量を算出する。主制御部211は、データ処理部230により算出された光学系の移動量に基づいて図示しない光学系駆動部を制御することにより、オートアライメントを行う。
続いて、データ処理部230は、光学系によって被検眼Eを動画撮影することにより得られるフレームを逐次に解析して、スプリット視標の位置を求め、合焦レンズ31の移動量を算出する。主制御部211は、データ処理部230により算出された合焦レンズ31の移動量に基づいて合焦駆動部31Aを制御することにより、オートフォーカスを行う。
続いて、主制御部211は、オートトラッキングを開始する。具体的には、データ処理部230は、光学系によって被検眼Eを動画撮影することにより逐次に得られるフレームをリアルタイムで解析して、被検眼Eの動き(位置の変化)を監視する。主制御部211は、逐次に取得される被検眼Eの位置に合わせて光学系を移動させるように図示しない光学系駆動部を制御する。それにより、被検眼Eの動きに対して光学系をリアルタイムで追従させることができ、アライメントとピントが合った好適な位置関係を維持することが可能となる。
主制御部211は、近赤外動画像を表示部241にリアルタイムで表示させる。ユーザは、操作部242を用いることにより、この近赤外動画像上に走査領域を設定する。設定される走査領域は1次元領域でも2次元領域でもよい。なお、測定光LSの走査態様や注目部位(視神経乳頭、黄斑部、病変部等)があらかじめ設定されている場合などには、これら設定内容に基づいて主制御部211が走査領域を設定するように構成することも可能である。具体的には、データ処理部230による画像解析により注目部位を特定し、主制御部211が、この注目部位を含むように(例えば、この注目部位が中心に位置するように)所定パターンの領域を設定する。
また、過去に実施されたOCT計測と同じ走査領域を設定する場合(いわゆるフォローアップ)、主制御部211は、この過去の走査領域をリアルタイム近赤外動画像上に再現して設定することができる。その具体例として、主制御部211は、過去の検査で設定された走査領域を表す情報(走査態様等)と、この走査領域が設定された近赤外眼底像(静止画、例えばフレームでよい)とを対応付けて記憶部212に記憶させている(実用上は、患者IDや左右眼情報とも対応付けられる)。主制御部211は、過去の近赤外眼底像と現在の近赤外動画像のフレームとの位置合わせを行い、過去の近赤外眼底像における走査領域に対応する現在の近赤外動画像中の画像領域を特定する。これにより、過去の検査で適用された走査領域が現在の近赤外動画像に対して設定される。
主制御部211は、光源ユニット101や光路長変更部41を制御するとともに、S5で設定された走査領域に基づいて光スキャナ42を制御することにより、眼底EfのOCT計測を行う。
画像形成部220は、CCDイメージセンサ115により得られた検出信号に基づいて、当該Aラインの断層像(画像)を形成する。走査態様が3次元スキャンである場合、データ処理部230は、画像形成部220により形成された複数の断層像に基づいて眼底Efの3次元画像を形成する。例えば、表示制御部211Aは、S6で求められたピクセル分解能の較正値で、取得されたOCT画像を表示装置3に表示させる。以上で、眼科撮影装置1の動作は終了である(エンド)。
図7に、実施形態に係る眼科撮影装置1の他の動作例のフロー図を示す。図7は、既定のピクセル分解能を所望のピクセル分解能に変更する場合の動作例を表す。
(S11)
主制御部211は、分解能指定部232にピクセル分解能を指定させる。ピクセル分解能の指定は、操作部242に対するユーザの操作内容に基づいて任意のタイミングで実行されてもよいし、眼科撮影装置1における既定のタイミング(例えば、動作モード変更時、出荷時、初期化時、所定の時間間隔等)で実行されてもよい。例えば、分解能指定部232は、ユーザによるユーザインターフェイス240(操作部242)に対する操作内容に基づいてピクセル分解能を指定する。
(S12)
主制御部211は、分解能指定部232により指定されたピクセル分解能になるようにズーム光学系114を制御する。例えば、主制御部211は、分解能指定部232により指定されたピクセル分解能に基づいて、凸レンズ114A、凹レンズ114B、及び凸レンズ114Cの少なくとも1つを光軸方向に所定の移動量だけ移動させる。
(S13)
主制御部211は、S3と同様に、移動機構47Aを制御することにより板ガラス47を測定光LSの光路に配置させる。
(S14)
主制御部211は、S4と同様に、光源ユニット101から光L0を出力させ、CCDイメージセンサ115により得られた干渉光の検出結果に基づいて画像形成部220にAスキャン画像又はBスキャン画像を形成させる。主制御部211は、画像形成部220により形成されたAスキャン画像又はBスキャン画像をデータ処理部230等に解析させ、板ガラス47の表面に相当する第1位置と裏面に相当する第2位置を検出させる。
(S15)
主制御部211は、S5と同様に、S14において検出された板ガラス47の表面に相当する第1位置と裏面に相当する第2位置との間の距離を板ガラス47の厚さd1としてデータ処理部230等に特定させる。
(S16)
主制御部211は、S6と同様に、S15において特定された厚さd1を用いて式(2)に従い較正値算出部231にピクセル分解能の較正値を算出させる。
(S17)
主制御部211は、S11において指定されたピクセル分解能とS16において求められた較正値との差分を求め、求められた差分が所定の閾値以内であるか否かを判定する。求められた差分が所定の閾値以内であると判定されたとき(S17:Y)、眼科撮影装置1の動作はS19に移行する。求められた差分が所定の閾値以内であると判定されなかったとき(S17:N)、眼科撮影装置1の動作はS18に移行する。
(S18)
求められた差分が所定の閾値以内であると判定されなかったとき(S17:N)、主制御部211は、求められた差分に応じてズーム光学系114を制御する。例えば、主制御部211は、凸レンズ114A、凹レンズ114B、及び凸レンズ114Cの少なくとも1つを、求められた差分に応じた方向及び移動量だけ移動させる。眼科撮影装置1の動作はS14に移行する。
(S19)
求められた差分が所定の閾値以内であると判定されたとき(S17:Y)、主制御部211は、S16において求められたピクセル分解能の較正値を記憶部212に記憶させる。なお、主制御部211は、今後新たに取得されたOCT画像に当該較正値を付帯させて記憶部212に記憶させてもよい。
(S20)
主制御部211は、S8と同様に、移動機構47Aを制御することにより測定光LSの光路から板ガラス47を退避させる。
(S21)
主制御部211は、S9と同様に、新たにOCT計測を実行させ、S16で求められたピクセル分解能の較正値で、取得されたOCT画像を表示装置3に表示させたり、当該較正値に基づき新たにOCT画像を形成させる。以上で、眼科撮影装置1の動作は終了である(エンド)。
<第2実施形態>
第1実施形態では、スペクトラルドメインタイプのOCTの手法を適用した場合について説明したが、実施形態に係る眼科撮影装置は、スウェプトソースタイプのOCTの手法が適用されたものであってもよい。第2実施形態に係る眼科撮影装置の構成は第1実施形態に係る眼科撮影装置1の構成とほぼ同様であるため、以下では、第2実施形態に係る眼科撮影装置の構成について第1実施形態との相違点を中心に説明する。
第2実施形態に係る眼科撮影装置の光学系の構成が第1実施形態に係る眼科撮影装置1の光学系の構成と異なる点は、OCTユニットの構成である。第2実施形態に係る眼科撮影装置には、OCTユニット100に代えてOCTユニット300が設けられている。
図8に、第2実施形態に係るOCTユニット300の光学系の構成例を示す。図8において、図2と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
図8に示す光学系は、波長掃引型(波長走査型)光源からの光を測定光と参照光とに分割し、被検眼Eからの測定光の戻り光と参照光路を経由した参照光とを干渉させて干渉光を生成し、この干渉光を検出する干渉光学系である。干渉光学系による干渉光の検出結果(検出信号)は、干渉光のスペクトルを示す信号であり、演算制御ユニット200aに送られる。
光源ユニット301は、一般的なスウェプトソースタイプのOCT装置と同様に、出射光の波長を掃引(走査)可能な波長掃引型(波長走査型)光源302を含む。波長掃引型光源302は、共振器を備え、中心波長が1050nmの光を発するレーザ光源を含む。波長掃引型光源302は、所定の波長掃引範囲の掃引開始タイミングでトリガー信号Atrigを出力する。光源ユニット301は、所定の波長掃引範囲において時間軸に沿って波数が連続的(直線的)に変化するクロックKCを生成し、クロックKCに同期して波長が掃引された光L0を出力する。従って、光源ユニット301は、トリガー信号Atrigに同期して所定の波長掃引範囲において波長が掃引された光L0を出力することができる。光源ユニット301は、人眼では視認できない近赤外の波長帯において、出力波長を時間的に変化させる。
波長掃引型光源302から出力された光は、光ファイバ303によりファイバカプラ304に導かれて光L0と光L1とに分岐される。光L1は、光ファイバ306によりファイバカプラ307に導かれて光L10と光L11とに分岐される。光L10は、光ファイバ309によりファイバカプラ310に導かれる。光L11は、光ファイバ308によりファイバ長可変ユニット311に導かれる。ファイバ長可変ユニット311は、ファイバ長を変更する光学部材である。アクチュエータ312は、演算制御ユニット200aの制御の下、ファイバ長可変ユニット311を駆動することにより所定の光路長分だけファイバ長を変更させる。ファイバ長可変ユニット311から出力された光は、光ファイバ313によりファイバカプラ310に導かれる。ファイバカプラ310は、光ファイバ313により導かれてきた光と光ファイバ309により導かれてきた光との合成光を生成する。ファイバカプラ310から出力された合成光は、光ファイバ314により検出器315に導かれる。検出器315は、ファイバカプラ310により生成された合成光を検出する。検出器315の検出結果が、クロックKCとなる。すなわち、光源ユニット301は、例えば、波長掃引型光源302から出力された光を分岐し、その分岐光を更に分岐することにより得られた2つの分岐光の一方を光学的に遅延させた後、これらの合成光を検出した結果に基づいてクロックKCを生成する。
光L0は、光ファイバ305によりファイバカプラ320に導かれて測定光LSと参照光LRとに分割される。
参照光LRは、光ファイバ321によりアッテネータ322に導かれて、演算制御ユニット200aの制御の下で光量が調整される。アッテネータ322により光量が調整された参照光LRは、光ファイバ323により偏波コントローラ324に導かれる。偏波コントローラ324は、例えば、偏波コントローラ106と同様の構成を有する。偏波コントローラ324により偏光状態が調整された参照光LRは、光ファイバ325によりファイバカプラ326に導かれる。
一方、ファイバカプラ320により生成された測定光LSは、光ファイバ327により導かれ、コリメータレンズユニット40により平行光束とされる。平行光束にされた測定光LSは、光路長変更部41、光スキャナ42、合焦レンズ43、ミラー44、及びリレーレンズ45を経由してダイクロイックミラー46に到達する。コリメータレンズユニット40と光路長変更部41との間の光路(測定光の光路)に対し、板ガラス47が挿脱される。測定光LSは、ダイクロイックミラー46により反射され、対物レンズ22により屈折されて被検眼Eに照射される。測定光LSは、被検眼Eの様々な深さ位置において散乱(反射を含む)される。このような後方散乱光を含む測定光LSの戻り光は、往路と同じ経路を逆向きに進行してファイバカプラ320に導かれ、光ファイバ328を経由してファイバカプラ326に到達する。
ファイバカプラ326は、光ファイバ325を介して入射された測定光LSと、光ファイバ328を介して入射された参照光LRとを合成して(干渉させて)干渉光を生成する。ファイバカプラ326は、所定の分岐比(例えば1:1)で、測定光LSと参照光LRとの干渉光を分岐することにより、一対の干渉光LCを生成する。ファイバカプラ326から出射した一対の干渉光LCは、それぞれ光ファイバ329、330により検出器340に導かれる。
検出器340は、例えば一対の干渉光LCをそれぞれ検出する一対のフォトディテクタを有し、これらによる検出結果の差分を出力するバランスドフォトダイオード(Balanced Photo Diode)である。検出器340は、その検出結果(検出信号)をDAQ(Data Acquisition System)350に送る。DAQ350には、光源ユニット301からクロックKCとトリガー信号Atrigとが供給される。クロックKCは、光源ユニット301において、波長掃引型光源により所定の波長範囲内で掃引(走査)される各波長の出力タイミングに同期して生成される。DAQ350は、トリガー信号Atrigにより波長掃引開始タイミングが指定されると、クロックKCに基づき、検出器340の検出結果をサンプリングする。DAQ350は、サンプリングされた検出器340の検出結果を演算制御ユニット200aに送る。演算制御ユニット200aは、例えば一連の波長走査毎に(Aライン毎に)、検出器340により得られた検出結果に基づくスペクトル分布にフーリエ変換等を施すことにより、各Aラインにおける反射強度プロファイルを形成する。更に、演算制御ユニット200aは、各Aラインの反射強度プロファイルを画像化することにより画像データを形成する。
図9に、第2実施形態に係る演算制御ユニット200aの構成例を示す。図9において、図3又は図8と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
第2実施形態に係る演算制御ユニット200aが第1実施形態に係る演算制御ユニット200と異なる点は、OCTユニット100に代えてOCTユニット300が制御対象である点である。
検出器315により得られた検出強度Iは、式(3)のように表される。式(3)において、光L10の強度をI1とし、光L11の強度をI2とし、光L10の光路長をL1とし、光L11の光路長をL2とし、ファイバ長可変ユニット311により変更された光路長をΔとしている。また、k=2π/λ(λは、波長掃引された各光の波長)である。
主制御部211は、光源ユニット301のアクチュエータ312を制御することにより光L11の光路長を変更することができるため、クロックKCにおけるクロックの間隔を変更することができる。式(3)は、クロックKCにおけるクロックの間隔を変更することにより、検出強度Iが変化することを示す。ピクセル分解能ΔzとΔk(=|L1+Δ−L2|×k)とはフーリエペアの変数(Δz×Δk=定数)であるため、クロックKCにおけるクロックの間隔を変更することによりピクセル分解能Δzを変更することが可能である。
以上のように、第2実施形態によれば、スウェプトソースタイプのOCTにおいてピクセル分解能Δzを変更することができる。このとき、第1実施形態と同様に、測定光LSの光路に板ガラス47を配置させ、干渉光の検出結果から得られるAスキャン画像又はBスキャン画像に描出された板ガラス47の表面に相当する位置と裏面に相当する位置との間の距離を特定することで、ピクセル分解能の較正値が求められる。
なお、光源ユニット301は、主制御部211の制御の下、光源ユニット301から出力された光L0の光束径を変更することが可能である。例えば、主制御部211は、光L0の光路に配置された絞りを制御したり、互いに光束径が異なる複数の光源の1つを選択し、選択された光源からの光を光L0として出力させたりする。また、測定光LSの光路に絞りを設け、主制御部211は、この絞りを制御することにより測定光LSの光束径を変更するようにしてもよい。
OCTユニット300から対物レンズ22までの光学系は、実施形態に係る「干渉光学系」の一例である。主制御部211(制御部210)及び光源ユニット301は、実施形態に係る「分解能変更部」の一例である。
<第2実施形態の変形例>
第2実施形態では、ファイバ長可変ユニット311により光L10の光路長と光L11の光路長との差を変更するようにしたが、実施形態に係るOCTユニット300の構成はこれに限定されるものではない。第2実施形態の変形例に係る眼科撮影装置の構成は第2実施形態に係る眼科撮影装置の構成とほぼ同様であるため、以下では、第2実施形態の変形例に係る眼科撮影装置の構成について第2実施形態との相違点を中心に説明する。
図10に、第2実施形態の変形例に係るOCTユニット300aの光学系の構成例を示す。図10において、図8と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
第2実施形態の変形例に係るOCTユニット300aの光学系の構成が第2実施形態に係るOCTユニット300の光学系の構成と異なる点は、光源ユニット301に代えて光源ユニット301aが設けられた点である。光源ユニット301aの構成が光源ユニット301の構成と異なる点は、ファイバ長可変ユニット311に代えてコーナーキューブ362が設けられた点である。
具体的には、光L10は、光ファイバ309によりファイバカプラ310に導かれる。光L11は、光ファイバ308によりコリメータレンズユニット360に導かれて平行光束となる。平行光束とされた光L11は、コーナーキューブ362に導かれる。コーナーキューブ362は、コリメータレンズユニット360により平行光束となった光L11の進行方向を逆方向に折り返す。コーナーキューブ362に入射する光L11の光路と、コーナーキューブ362から出射する光L11の光路とは平行である。コーナーキューブ362は、光L11の入射光路及び出射光路に沿う方向に移動可能とされている。コーナーキューブ362は、主制御部211の制御の下、移動機構362Aにより移動される。この移動により光L11の光路の長さが変更される。
コーナーキューブ362を経由した光L11は、コリメータレンズユニット363によって平行光束から集束光束に変換されて光ファイバ313に入射し、ファイバカプラ310に導かれる。
ファイバカプラ310は、光ファイバ313により導かれてきた光と光ファイバ309により導かれてきた光との合成光を生成する。ファイバカプラ310から出力された合成光は、検出器315により検出される。検出器315の検出結果が、クロックKCとなる。すなわち、光源ユニット301aは、例えば、波長掃引型光源302から出力された光を分岐し、その分岐光を更に分岐することにより得られた2つの分岐光の一方を光学的に遅延させた後、これらの合成光を検出した結果に基づいてクロックKCを生成する。
第2実施形態の変形例では、第2実施形態と同様の原理でクロックKCにおけるクロックの間隔を変更することによりピクセル分解能Δzを変更することが可能である。
以上のように、第2実施形態の変形例によれば、第2実施形態と同様に、スウェプトソースタイプのOCTにおいてピクセル分解能Δzを変更することができる。このとき、第1実施形態と同様に、測定光LSの光路に板ガラス47を配置させ、干渉光の検出結果から得られるAスキャン画像又はBスキャン画像に描出された板ガラス47の表面に相当する位置と裏面に相当する位置との間の距離を特定することで、ピクセル分解能の較正値が求められる。
なお、光源ユニット301aは、光源ユニット301と同様に、主制御部211の制御の下、光源ユニット301から出力された光L0の光束径を変更することが可能である。
OCTユニット300aから対物レンズ22までの光学系は、実施形態に係る「干渉光学系」の一例である。主制御部211(制御部210)及び光源ユニット301aは、実施形態に係る「分解能変更部」の一例である。
[作用・効果]
実施形態に係るOCT装置の作用及び効果について説明する。
実施形態に係るOCT装置は、干渉光学系(OCTユニット100から対物レンズ22までの光学系、OCTユニット300から対物レンズ22までの光学系、OCTユニット300aから対物レンズ22までの光学系)と、分解能変更部(主制御部211及びズーム光学系114、主制御部211及び光源ユニット301、主制御部211及び光源ユニット301a)と、較正値算出部(較正値算出部231)とを含む。干渉光学系は、光源からの光(光L0)を測定光(測定光LS)と参照光(参照光LR)とに分割し、測定光を被測定物体(被検眼E)に照射し、被測定物体からの戻り光と参照光との干渉光(干渉光LC)を検出する。分解能変更部は、干渉光学系の光軸方向の分解能(深さ方向の分解能、ピクセル分解能、表示分解能)を変更する。較正値算出部は、分解能変更部により分解能が変更された状態における干渉光の検出結果に基づいて、分解能の較正値を求める。
このような構成によれば、干渉光学系の光軸方向の分解能を変更することにより干渉光学系の光軸方向の表示範囲を変更した場合でも、変更後の分解能を較正値として特定することができる。それにより、ユーザは較正値を用いて正確な測定値を取得できるようになるため、被測定物体の所定の部位の厚さ等の測定値の信頼性の低下を防止することができる。従って、測定値の信頼性を低下させることなく、簡素な構成で表示範囲の変更が可能なOCT装置を提供することが可能になる。
また、実施形態に係るOCT装置は、画像形成部(画像形成部220)と、表示制御部(表示制御部211A)とを含んでもよい。画像形成部は、干渉光学系により得られた干渉光の新たな検出結果に基づいて被測定物体の断層像を形成する。表示制御部は、較正値で断層像を表示手段(表示装置3、表示部241)に表示させる。
このような構成によれば、分解能が変更された場合であっても、分解能の較正値を求め、求められた較正値に基づいて表示手段に表示させることができるので、被測定物体の任意の部位の厚さ等の測定値の信頼性の低下を防止することが可能になる。
また、実施形態に係るOCT装置では、表示制御部は、断層像と較正値を表す画像とを表示手段に表示させてもよい。
このような構成によれば、求められた較正値を表す画像を断層像とともに表示手段に表示させるようにしたので、被測定物体の任意の部位の厚さ等の正確な測定値を容易に取得することができる。
また、実施形態に係るOCT装置では、表示制御部は、被測定物体の断層像を較正値と異なる分解能で表示手段に表示させ、かつ、画像形成部により形成された断層像を較正値で表示手段に表示させてもよい。
このような構成によれば、異なる条件で取得された断層像や当該断層像から得られた測定値を比較することが可能になる。
また、実施形態に係るOCT装置は、干渉光学系により得られた干渉光の新たな検出結果と較正値とに基づいて被測定物体の断層像を形成する画像形成部(画像形成部220)を含んでもよい。
このような構成によれば、分解能が変更された場合であっても、分解能の較正値を求め、求められた較正値に基づいて新たに断層像を形成することができるので、被測定物体の任意の部位の厚さ等の測定値の信頼性の低下を防止することが可能になる。
また、実施形態に係るOCT装置は、記憶部(記憶部212)と、較正値を断層像の画像データに付帯させて記憶部に記憶させる制御部(制御部210、主制御部211)と、を含んでもよい。
このような構成によれば、断層像の画像データに付帯された較正値(分解能)を読み出すことができるので、任意の分解能で断層像を解析し、高い信頼性を有する測定値を取得することが可能になる。
また、実施形態に係るOCT装置では、干渉光学系は、干渉光を分光する分光部材(回折格子113)と、2以上の検出素子が配列され、分光部材により分光されたスペクトルを検出する検出器(CCDイメージセンサ115)と、を含み、分解能変更部は、分光部材と検出器との間に配置されたズーム光学系(ズーム光学系114)を含み、ズーム光学系によって検出器の検出面における1検出素子あたりのスペクトルの波長幅を変更することにより分解能を変更してもよい。
このような構成によれば、スペクトラルドメインタイプのOCT装置において分解能を変更した場合であっても、被測定物体の任意の部位の厚さ等の測定値の信頼性の低下を防止することが可能になる。特に、ズーム光学系を用いて分解能を変更するようにしたので、簡素な構成で、被測定物体の任意の部位の厚さ等の測定値の信頼性の低下を防止することが可能になる。
また、実施形態に係るOCT装置では、光源は、所定の波長掃引範囲において時間軸に沿って波数が連続的に変化するクロック(クロックKC)に同期して波長が掃引された光を出力する波長掃引光源(波長掃引型光源302)を含み、分解能変更部は、クロックの間隔を制御することにより分解能を変更してもよい。
このような構成によれば、スウェプトソースタイプのOCT装置において分解能を変更した場合であっても、被測定物体の任意の部位の厚さ等の測定値の信頼性の低下を防止することが可能になる。特に、クロックの間隔を制御することにより分解能を変更するようにしたので、簡素な構成で、被測定物体の任意の部位の厚さ等の測定値の信頼性の低下を防止することが可能になる。
また、実施形態に係るOCT装置は、測定光を透過させる光学部材(板ガラス47)と、測定光の光路に対して光学部材を挿脱させる移動機構(移動機構47A)と、を含み、較正値算出部は、光学部材が測定光の光路に配置された状態における干渉光の検出結果に基づいて光学部材の表面に相当する第1位置と光学部材の裏面に相当する第2位置とを特定し、第1位置と第2位置との間の距離に基づいて較正値を求めてもよい。
このような構成によれば、測定光の光路に対して光学部材を挿脱させることにより較正値を求めるようにしたので、簡素な構成で、信頼性を低下させることなく被測定物体の任意の部位の厚さ等の測定値の取得が可能になる。
また、実施形態に係るOCT装置は、光学部材の屈折率をn1とし、光学部材の光軸方向の厚さをd1とし、第1位置と第2位置との間の光軸方向の表示点数をNとし、被測定物体における測定光の照射部位の屈折率をn2とし、較正値をδとしたとき、較正値算出部は、式δ=(n1×d1)/N/n2に従い較正値を求めてもよい。
このような構成によれば、簡素な処理で高精度に分解能の較正値を求めることができる。
実施形態に係るOCT装置は、干渉光学系(OCTユニット100から対物レンズ22までの光学系、OCTユニット300から対物レンズ22までの光学系、OCTユニット300aから対物レンズ22までの光学系)と、分解能指定部(分解能指定部232)と、分解能変更部(主制御部211及びズーム光学系114、主制御部211及び光源ユニット301、主制御部211及び光源ユニット301a)とを含む。干渉光学系は、光源からの光(光L0)を測定光(測定光LS)と参照光(参照光LR)とに分割し、測定光を被測定物体(被検眼E)に照射し、被測定物体からの戻り光と参照光との干渉光(干渉光LC)を検出する。分解能指定部は、分解能を指定する。分解能変更部は、分解能指定部により指定された分解能に基づいて干渉光学系の光軸方向の分解能を変更する。
このような構成によれば、分解能指定部により指定されたように干渉光学系の光軸方向の分解能を設定するようにしたので、表示範囲が変更された場合でも分解能が特定されるため、測定値の信頼性を低下させることなく、簡素な構成で表示範囲の変更が可能なOCT装置を提供することが可能になる。
また、実施形態に係るOCT装置は、分解能指定部により指定された分解能で被測定物体の断層像を表示手段(表示装置3、表示部241)に表示させる表示制御部(表示制御部211A)を含んでもよい。
このような構成によれば、所望の分解能で断層像を表示手段に表示させることが可能になる。
また、実施形態に係るOCT装置は、干渉光学系により得られた干渉光の新たな検出結果と分解能とに基づいて被測定物体の断層像を形成する画像形成部(画像形成部220)を含んでもよい。
このような構成によれば、所望の分解能で断層像を形成することが可能になる。
また、実施形態に係るOCT装置は、測定光の光束径を変更する光束径変更部(主制御部211(制御部210)及び光源ユニット101、主制御部211及び光源ユニット301、主制御部211及び光源ユニット301a)を含み、光束径変更部により光束径が変更されたとき、分解能変更部は、分解能を変更してもよい。
このような構成によれば、測定光の光束径を変更したときに分解能を変更するようにしたので、光束径の変更に伴う解像度の変更に応じて分解能を変更し、測定値の信頼性を低下させることなく、簡素な構成で表示範囲の変更が可能なOCT装置を提供することが可能になる。
以上に説明した構成は、この発明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(省略、置換、付加等)を適宜に施すことが可能である。適用される構成は、例えば目的に応じて選択される。また、適用される構成に応じ、当業者にとって自明の作用効果や、本明細書において説明された作用効果が得られる。