JP7332131B2 - Optical tomography system - Google Patents

Optical tomography system Download PDF

Info

Publication number
JP7332131B2
JP7332131B2 JP2019061545A JP2019061545A JP7332131B2 JP 7332131 B2 JP7332131 B2 JP 7332131B2 JP 2019061545 A JP2019061545 A JP 2019061545A JP 2019061545 A JP2019061545 A JP 2019061545A JP 7332131 B2 JP7332131 B2 JP 7332131B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
eye
sclera
image
interference
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019061545A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020156909A (en
Inventor
正宏 山成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tomey Corp
Original Assignee
Tomey Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tomey Corp filed Critical Tomey Corp
Priority to JP2019061545A priority Critical patent/JP7332131B2/en
Publication of JP2020156909A publication Critical patent/JP2020156909A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7332131B2 publication Critical patent/JP7332131B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Eye Examination Apparatus (AREA)

Description

特許法第30条第2項適用 平成30年5月19日、第2回日本近視学会総会、ナレッジキャピタルコングレコンベンションセンター(大阪府大阪市北区大深町3-1 グランフロント大阪北館B2F) 〔刊行物等〕 平成31年2月3日、Photonics West 2019、モスコーニセンター(アメリカ合衆国カリフォルニア州サンフランシスコ ハワードストリート747)Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act May 19, 2018, 2nd Annual General Meeting of the Japanese Society of Nearsightedness, Knowledge Capital Congress Convention Center (3-1 Ofukacho, Kita-ku, Osaka, Grand Front Osaka North Building B2F) [Published] Materials] February 3, 2019, Photonics West 2019, Moscone Center (747 Howard Street, San Francisco, CA, USA)

本明細書に開示する技術は、偏光感受型の光断層画像撮影装置に関する。 The technology disclosed in the present specification relates to a polarization-sensitive optical tomography apparatus.

光断層画像撮影装置は、非侵襲、非接触であるため、生体組織の断層画像を取得する方法として眼科装置等に広く利用されている。 2. Description of the Related Art Optical tomographic imaging apparatuses are non-invasive and non-contact, and are widely used in ophthalmic apparatuses and the like as a method for acquiring tomographic images of living tissue.

偏光状態を変化させる複屈折は分子や繊維組織が一定方向に配列する組織において生じる。眼底における網膜では網膜神経繊維層、網膜色素上皮層、血管壁、強膜、篩状板に強い複屈折性が存在する。この複屈折性を利用したこれら組織の可視化のため、機能性の光断層画像撮影装置の一つである偏光感受型の光断層画像撮影装置が開発されている。例えば、特許文献1に、偏光感受型の光断層画像撮影装置の一例が開示されている。 Birefringence that changes the polarization state occurs in a structure in which molecules or fibers are arranged in a certain direction. In the retina of the fundus, strong birefringence exists in the retinal nerve fiber layer, retinal pigment epithelium layer, blood vessel wall, sclera, and cribriform plate. In order to visualize these tissues using this birefringence, a polarization-sensitive optical tomographic imaging apparatus, which is one of functional optical tomographic imaging apparatuses, has been developed. For example, Patent Document 1 discloses an example of a polarization-sensitive optical tomography apparatus.

特開2016-57197号公報JP 2016-57197 A

本明細書は、偏光感受型の光断層画像撮影装置による新たな画像診断に寄与する技術を開示する。 This specification discloses a technique that contributes to new image diagnosis using a polarization-sensitive optical tomography apparatus.

本明細書に開示する光断層画像撮影装置は、偏光感受型の光断層画像撮影装置である。光断層画像撮影装置は、被検眼の断層画像を撮影する撮影部と、演算部と、を備えている。断層画像は、被検眼に第1の偏光波を照射することで撮影された第1断層画像と、被検眼に第1の偏光波とは異なる振動方向を有する第2の偏光波を照射することで撮影された第2断層画像と、を含んでいる。演算部は、第1断層画像と第2断層画像に基づいて、少なくとも被検眼の強膜及び篩状板における線維の走行態様を特定する特定処理を実行可能に構成されている。 The optical tomography apparatus disclosed in this specification is a polarization-sensitive optical tomography apparatus. An optical tomography apparatus includes an imaging unit that captures a tomographic image of an eye to be inspected, and a computing unit. The tomographic images are a first tomographic image captured by irradiating the eye to be inspected with a first polarized wave and a tomographic image by irradiating the eye to be inspected with a second polarized wave having a vibration direction different from that of the first polarized wave. and a second tomographic image taken at. The calculation unit is configured to be capable of executing identification processing for identifying a running mode of fibers in at least the sclera and cribriform plate of the subject's eye based on the first tomographic image and the second tomographic image.

上記の光断層画像撮影装置では、第1断層画像と第2断層画像に基づいて、少なくとも被検眼の強膜及び篩状板における線維の走行態様を特定することができる。これによって、被検眼の強膜や篩状板における線維の走行態様を把握することができ、新たな画像診断に寄与することができる。 In the optical tomography apparatus described above, it is possible to specify the running mode of fibers in at least the sclera and cribriform plate of the subject's eye based on the first tomographic image and the second tomographic image. As a result, it is possible to grasp the running mode of the fibers in the sclera and cribriform plate of the subject's eye, which can contribute to new diagnostic imaging.

実施例に係る光断層画像撮影装置の光学系の概略構成を示す図。1 is a diagram showing a schematic configuration of an optical system of an optical tomography apparatus according to an embodiment; FIG. 実施例に係る光断層画像撮影装置の制御系を示すブロック図。1 is a block diagram showing a control system of an optical tomography apparatus according to an embodiment; FIG. サンプリングトリガー/クロック発生器の構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a sampling trigger/clock generator; FIG. 被検眼の強膜における線維の走行態様を特定する処理の一例を示すフローチャート。4 is a flow chart showing an example of a process for identifying a running mode of fibers in the sclera of an eye to be examined. 光源から出力される光の波長帯の性質を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining properties of wavelength bands of light output from a light source; (a)は被検眼の眼底の断層画像であり、(b)は被検眼の網膜のEn-face画像と網膜の線維の走行態様を示し、(c)は被検眼の強膜のEn-face画像と強膜の線維の走行態様を示す。(a) is a tomographic image of the fundus of the eye to be examined, (b) is an En-face image of the retina of the eye to be examined and the running mode of retinal fibers, and (c) is the En-face of the sclera of the eye to be examined. The image and the running state of the scleral fibers are shown.

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。 The main features of the embodiments described below are listed. It should be noted that the technical elements described below are independent technical elements, and exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims as of the filing. do not have.

(特徴1)本明細書が開示する光断層画像撮影装置は、被検眼の強膜のアンファス画像を表示する表示部をさらに備えていてもよい。表示部は、被検眼の強膜のアンファス画像とともに、強膜のアンファス画像の対応する位置に走行態様を重ねて表示してもよい。このような構成によると、検査者が被検眼の強膜の線維の走行態様をより容易に把握することができる。 (Feature 1) The optical tomography apparatus disclosed in the present specification may further include a display unit that displays an Amphas image of the sclera of the subject's eye. The display unit may display the Amphas image of the sclera of the eye to be inspected together with the running mode superimposed on the corresponding position of the Amphas image of the sclera. With such a configuration, the examiner can more easily grasp the running mode of the scleral fibers of the eye to be examined.

(特徴2)本明細書が開示する光断層画像撮影装置は、表示部に強膜のアンファス画像及び走行態様が重ねて表示されたときに、その表示された画像内において被検眼の深さ方向の断面の位置を指定する指定部をさらに備えていてもよい。表示部は、指定部によって深さ方向の断面の位置が指定されたときに、指定された断面の位置における被検眼の眼底の断面画像を表示してもよい。このような構成によると、検査者が、被検眼の強膜の線維の走行態様において注目する領域について、それに対応する断面画像を容易に確認することができる。このため、被検眼の状態をより正確に把握することができる。 (Feature 2) The optical tomographic imaging apparatus disclosed in the present specification, when an amphas image of the sclera and the running mode are superimposed and displayed on the display unit, shows the depth direction of the eye to be inspected in the displayed image. may further include a designating portion that designates the position of the cross section of the . The display unit may display a cross-sectional image of the fundus of the subject's eye at the specified cross-sectional position when the cross-sectional position in the depth direction is specified by the specifying unit. According to such a configuration, the examiner can easily check the cross-sectional image corresponding to the region of interest in the running mode of the scleral fibers of the eye to be examined. Therefore, it is possible to more accurately grasp the condition of the subject's eye.

(特徴3)本明細書が開示する光断層画像撮影装置では、撮影部は、980nm以上かつ1120nm以下の波長の光を用いて被検眼の眼底を撮影してもよい。このような構成によると、被検眼の眼底を好適に撮影することができる。 (Feature 3) In the optical tomographic imaging apparatus disclosed in this specification, the imaging unit may image the fundus of the subject's eye using light with a wavelength of 980 nm or more and 1120 nm or less. With such a configuration, the fundus of the subject's eye can be photographed favorably.

(特徴4)本明細書が開示する光断層画像撮影装置では、撮影部は、円偏光による第1の偏光波及び第2の偏光波を被検眼に照射してもよい。このような構成によると、強膜や篩状板の線維がどの方向を向いていても測定することができ、線維の走行方向をより確実に特定することができる。 (Feature 4) In the optical tomography apparatus disclosed in this specification, the imaging unit may irradiate the subject's eye with a first polarized wave and a second polarized wave of circularly polarized light. According to such a configuration, the measurement can be performed regardless of the direction in which the fibers of the sclera and cribriform plate are oriented, and the running direction of the fibers can be more reliably specified.

以下、実施例に係る光断層画像撮影装置について説明する。本実施例の光断層画像撮影装置は、波長掃引型の光源を用いた波長掃引型のフーリエドメイン方式(swept-source optical coherence tomography:SS-OCT)で、被検物の偏光特性を捉えることが可能な偏光感受型OCT(polarization-sensitive OCT:PS-OCT)の装置である。 An optical tomography apparatus according to an embodiment will be described below. The optical tomography apparatus of the present embodiment can capture the polarization characteristics of a test object by a wavelength sweeping Fourier domain method (swept-source optical coherence tomography: SS-OCT) using a wavelength sweeping light source. A possible polarization-sensitive OCT (PS-OCT) device.

図1に示すように、本実施例の光断層画像撮影装置は、光源11と、光源11の光から測定光を生成する測定光生成部(21~29、31、32)と、光源11の光から参照光を生成する参照光生成部(41~46、51)と、測定光生成部で生成される被検眼500からの反射光と参照光生成部で生成される参照光とを合波して干渉光を生成する干渉光生成部60、70と、干渉光生成部60、70で生成された干渉光を検出する干渉光検出部80、90を備えている。 As shown in FIG. 1, the optical tomography apparatus of this embodiment includes a light source 11, measurement light generation units (21 to 29, 31, 32) that generate measurement light from the light from the light source 11, and the light source 11. A reference light generator (41 to 46, 51) that generates reference light from light, and the reflected light from the subject's eye 500 generated by the measurement light generator and the reference light generated by the reference light generator are combined. and interference light generators 60 and 70 for generating interference light, and interference light detectors 80 and 90 for detecting the interference light generated by the interference light generators 60 and 70 .

(光源)
光源11は、波長掃引型の光源であり、出射される光の波長(波数)が所定の周期で変化する。被検眼500に照射される光の波長が変化(掃引)するため、被検眼500からの反射光と参照光との干渉光から得られる信号をフーリエ解析することで、被検眼500の深さ方向の各部位から反射される光の強度分布を得ることができる。
(light source)
The light source 11 is a wavelength swept light source, and the wavelength (wave number) of emitted light changes at a predetermined cycle. Since the wavelength of the light irradiated to the subject's eye 500 changes (sweeps), the signal obtained from the interference light between the reflected light from the subject's eye 500 and the reference light is subjected to Fourier analysis to obtain the depth direction of the subject's eye 500. It is possible to obtain the intensity distribution of the light reflected from each part of .

なお、光源11には、偏光制御装置12及びファイバカプラ13が接続され、ファイバカプラ13にはPMFC(偏波保持ファイバカプラ)14及びサンプリングトリガー/クロック発生器100が接続されている。したがって、光源11から出力される光は、偏光制御装置12及びファイバカプラ13を介して、PMFC14及びサンプルトリガー/クロック発生器100のそれぞれに入力される。サンプリングトリガー/クロック発生器100は、光源11の光を用いて、後述する信号処理器83、93それぞれのサンプリングトリガー及びサンプリングクロックを生成する。 A polarization controller 12 and a fiber coupler 13 are connected to the light source 11 , and a PMFC (Polarization Maintaining Fiber Coupler) 14 and a sampling trigger/clock generator 100 are connected to the fiber coupler 13 . Therefore, the light output from the light source 11 is input to the PMFC 14 and the sample trigger/clock generator 100 via the polarization controller 12 and the fiber coupler 13, respectively. The sampling trigger/clock generator 100 uses light from the light source 11 to generate sampling triggers and sampling clocks for signal processors 83 and 93, which will be described later.

(測定光生成部)
測定光生成部(21~29、31、32)は、PMFC14に接続されたPMFC21と、PMFC21から分岐する2つの測定光路S1、S2と、2つの測定光路S1、S2を接続する偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25と、偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25に接続されるコリメータレンズ26、光路延長部306、ガルバノミラー27、28及びレンズ29を備えている。測定光路S1には、光路長差生成部22とサーキュレータ23が配置されている。測定光路S2には、サーキュレータ24のみが配置されている。したがって、測定光路S1と測定光路S2との光路長差ΔLは、光路長差生成部22によって生成される。光路長差ΔLは、被検眼500の深さ方向の測定範囲よりも長く設定してもよい。これにより、光路長差の異なる干渉光が重なることを防止できる。光路長差生成部22には、例えば、光ファイバが用いられてもよいし、ミラーやプリズム等の光学系が用いられてもよい。本実施例では、光路長差生成部22に、1mのPMファイバを用いている。また、測定光生成部は、PMFC31、32をさらに備えている。PMFC31は、サーキュレータ23に接続されている。PMFC32は、サーキュレータ24に接続されている。
(Measurement light generator)
Measurement light generators (21 to 29, 31, 32) include PMFC 21 connected to PMFC 14, two measurement optical paths S1 and S2 branched from PMFC 21, and a polarization beam combiner / It comprises a splitter 25 , a collimator lens 26 connected to the polarization beam combiner/splitter 25 , an optical path extender 306 , galvanomirrors 27 , 28 and a lens 29 . An optical path length difference generator 22 and a circulator 23 are arranged in the measurement optical path S1. Only the circulator 24 is arranged in the measuring optical path S2. Therefore, the optical path length difference ΔL between the measurement optical path S1 and the measurement optical path S2 is generated by the optical path length difference generator 22 . The optical path length difference ΔL may be set longer than the measurement range of the subject's eye 500 in the depth direction. As a result, it is possible to prevent overlapping of interference lights with different optical path length differences. For the optical path length difference generator 22, for example, an optical fiber may be used, or an optical system such as a mirror or a prism may be used. In the present embodiment, a 1 m PM fiber is used for the optical path length difference generator 22 . In addition, the measurement light generator further includes PMFCs 31 and 32 . PMFC 31 is connected to circulator 23 . PMFC 32 is connected to circulator 24 .

上記の測定光生成部(21~29、31、32)には、PMFC14で分岐された一方の光(すなわち、測定光)が入力される。PMFC21は、PMFC14から入力する測定光を、第1測定光と第2測定光に分割する。PMFC21で分割された第1測定光は測定光路S1に導かれ、第2測定光は測定光路S2に導かれる。測定光路S1に導かれた第1測定光は、光路長差生成部22及びサーキュレータ23を通って偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25に入力される。測定光路S2に導かれた第2測定光は、サーキュレータ24を通って偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25に入力される。PMファイバ304は、偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25に、PMファイバ302に対して円周方向に90度回転した状態で接続される。これにより、偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25に入力される第2測定光は、第1測定光に対して直交する偏光成分を持った光となる。測定光路S1に光路長差生成部22が設けられているため、第1測定光は第2測定光に対して光路長差生成部22の距離だけ遅延している(すなわち、光路長差ΔLが生じている)。偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25は、入力される第1測定光と第2測定光を重畳する。偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25から出力される光(第1測定光と第2測定光が重畳された光)は、コリメータレンズ26、ガルバノミラー27、28及びレンズ29を介して被検眼500に照射される。被検眼500に照射される光は、ガルバノミラー27、28によってx-y方向に走査される。 One light branched by the PMFC 14 (that is, the measurement light) is input to the measurement light generators (21 to 29, 31, 32). The PMFC 21 splits the measurement light input from the PMFC 14 into first measurement light and second measurement light. The first measurement light split by the PMFC 21 is guided to the measurement optical path S1, and the second measurement light is guided to the measurement optical path S2. The first measurement light guided to the measurement optical path S1 is input to the polarization beam combiner/splitter 25 through the optical path length difference generator 22 and the circulator 23 . The second measurement light guided to the measurement optical path S2 passes through the circulator 24 and enters the polarization beam combiner/splitter 25 . PM fiber 304 is connected to polarizing beam combiner/splitter 25 circumferentially rotated 90 degrees with respect to PM fiber 302 . As a result, the second measurement light input to the polarization beam combiner/splitter 25 has a polarization component orthogonal to that of the first measurement light. Since the optical path length difference generator 22 is provided in the measurement light path S1, the first measurement light is delayed from the second measurement light by the distance of the optical path length difference generator 22 (that is, the optical path difference ΔL is occurring). The polarization beam combiner/splitter 25 superimposes the input first measurement light and second measurement light. The light output from the polarization beam combiner/splitter 25 (light in which the first measurement light and the second measurement light are superimposed) is applied to the subject's eye 500 via the collimator lens 26, the galvanometer mirrors 27 and 28, and the lens 29. be. The light applied to the eye 500 to be examined is scanned in the xy direction by the galvanomirrors 27 and 28 .

被検眼500に照射された光は、被検眼500によって反射する。ここで、被検眼500で反射される光は、被検眼500の表面や内部で散乱する。被検眼500からの反射光は、入射経路とは逆に、レンズ29、ガルバノミラー28、27及びコリメータレンズ26を通って、SMFC26に入力され、偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25に入力される。偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25は、入力される反射光を、互いに直交する2つの偏光成分に分割する。ここでは便宜上それらを水平偏光反射光(水平偏光成分)と垂直偏光反射光(垂直偏光成分)と呼ぶ。そして、水平偏光反射光は測定光路S1に導かれ、垂直偏光反射光は測定光路S2に導かれる。 The light irradiated to the subject's eye 500 is reflected by the subject's eye 500 . Here, the light reflected by the eye 500 to be examined scatters on the surface and inside the eye 500 to be examined. Reflected light from the subject's eye 500 passes through the lens 29 , the galvanometer mirrors 28 and 27 and the collimator lens 26 in the reverse direction of the incident path, is input to the SMFC 26 , and is input to the polarization beam combiner/splitter 25 . Polarization beam combiner/splitter 25 splits the incoming reflected light into two mutually orthogonal polarization components. Here, for convenience, they are referred to as horizontally polarized reflected light (horizontal polarized component) and vertically polarized reflected light (vertically polarized component). The horizontally polarized reflected light is guided to the measurement optical path S1, and the vertically polarized reflected light is guided to the measurement optical path S2.

水平偏光反射光は、サーキュレータ23により光路が変更され、PMFC31に入力される。PMFC31は、入力される水平偏光反射光を分岐して、PMFC61、71のそれぞれに入力する。したがって、PMFC61、71に入力される水平偏光反射光には、第1測定光による反射光成分と、第2測定光による反射光成分が含まれている。垂直偏光反射光は、サーキュレータ24により光路が変更され、PMFC32に入力される。PMFC32は、入力される垂直偏光反射光を分岐して、PMFC62、72に入力する。したがって、PMFC62、72に入力される垂直偏光反射光には、第1測定光による反射光成分と、第2測定光による反射光成分が含まれている。 The horizontally polarized reflected light has its optical path changed by the circulator 23 and is input to the PMFC 31 . The PMFC 31 splits the input horizontally polarized reflected light and inputs the split light to the PMFCs 61 and 71, respectively. Therefore, the horizontally polarized reflected light input to the PMFCs 61 and 71 contains a reflected light component of the first measurement light and a reflected light component of the second measurement light. The vertically polarized reflected light has its optical path changed by the circulator 24 and is input to the PMFC 32 . The PMFC 32 splits the input vertically polarized reflected light and inputs the split light to the PMFCs 62 and 72 . Therefore, the vertically polarized reflected light input to the PMFCs 62 and 72 contains a reflected light component of the first measurement light and a reflected light component of the second measurement light.

(参照光生成部)
参照光生成部(41~46、51)は、PMFC14に接続されたサーキュレータ41と、サーキュレータ41に接続された参照遅延ライン(42、43)と、サーキュレータ41に接続されたPMFC44と、PMFC44から分岐する2つの参照光路R1、R2と、参照光路R1に接続されるPMFC46と、参照光路R2に接続されるPMFC51を備えている。参照光路R1には、光路長差生成部45が配置されている。参照光路R2には、光路長差生成部は設けられていない。したがって、参照光路R1と参照光路R2との光路長差ΔL’は、光路長差生成部45によって生成される。光路長差生成部45には、例えば、光ファイバが用いられる。光路長差生成部45の光路長ΔL’は、光路長差生成部22の光路長ΔLと同一としてもよい。光路長差ΔLとΔL’を同一にすることで、後述する複数の干渉光の被検眼500に対する深さ位置が同一となる。すなわち、取得される複数の断層像の位置合わせが不要となる。
(Reference beam generator)
The reference light generators (41 to 46, 51) include a circulator 41 connected to the PMFC 14, reference delay lines (42, 43) connected to the circulator 41, a PMFC 44 connected to the circulator 41, and branches from the PMFC 44. A PMFC 46 connected to the reference optical path R1 and a PMFC 51 connected to the reference optical path R2 are provided. An optical path length difference generator 45 is arranged in the reference optical path R1. An optical path length difference generator is not provided in the reference optical path R2. Therefore, the optical path length difference ΔL′ between the reference optical path R1 and the reference optical path R2 is generated by the optical path length difference generator 45. FIG. For example, an optical fiber is used for the optical path length difference generator 45 . The optical path length ΔL′ of the optical path length difference generator 45 may be the same as the optical path length ΔL of the optical path length difference generator 22 . By making the optical path differences ΔL and ΔL′ the same, the depth positions of a plurality of interfering light beams to be examined 500 become the same. In other words, it is not necessary to align a plurality of tomographic images to be acquired.

上記の参照光生成部(41~46、51)には、PMFC14で分岐された他方の光(すなわち、参照光)が入力される。PMFC14から入力される参照光は、サーキュレータ41を通って参照遅延ライン(42、43)に入力される。参照遅延ライン(42、43)は、コリメータレンズ42と参照ミラー43によって構成されている。参照遅延ライン(42、43)に入力された参照光は、コリメータレンズ42を介して参照ミラー43に照射される。参照ミラー43で反射された参照光は、コリメータレンズ42を介してサーキュレータ41に入力される。ここで、参照ミラー43は、コリメータレンズ42に対して近接又は離間する方向に移動可能となっている。本実施例では、測定を開始する前に、被検眼500からの信号がOCTの深さ方向の測定範囲内に収まるように、参照ミラー43の位置を調整している。 The other light (that is, the reference light) branched by the PMFC 14 is input to the reference light generators (41 to 46, 51). The reference light input from PMFC 14 passes through circulator 41 and is input to reference delay lines (42, 43). A reference delay line (42, 43) is composed of a collimator lens 42 and a reference mirror 43. FIG. Reference light input to the reference delay lines ( 42 , 43 ) is applied to the reference mirror 43 via the collimator lens 42 . The reference light reflected by the reference mirror 43 is input to the circulator 41 via the collimator lens 42 . Here, the reference mirror 43 is movable in a direction to approach or separate from the collimator lens 42 . In this embodiment, before starting the measurement, the position of the reference mirror 43 is adjusted so that the signal from the eye 500 to be examined falls within the depth-direction measurement range of OCT.

参照ミラー43で反射された参照光は、サーキュレータ41により光路が変更され、PMFC44に入力される。PMFC44は、入力する参照光を、第1参照光と第2参照光に分岐する。第1参照光は参照光路R1に導かれ、第2参照光は参照光路R2に導かれる。第1参照光は、光路長差生成部45を通ってPMFC46に入力される。PMFC46に入力された参照光は、第1分岐参照光と第2分岐参照光に分岐される。第1分岐参照光は、コリメータレンズ47、レンズ48を通ってPMFC61に入力される。第2分岐参照光は、コリメータレンズ49、レンズ50を通って、PMFC62に入力される。第2参照光は、PMFC51に入力され、第3分岐参照光と第4分岐参照光に分割される。第3分岐参照光は、コリメータレンズ52、レンズ53を通って、PMFC71に入力される。第4分岐参照光は、コリメータレンズ54、レンズ55を通って、PMFC72に入力される。 The reference light reflected by the reference mirror 43 has its optical path changed by the circulator 41 and is input to the PMFC 44 . The PMFC 44 splits the input reference light into a first reference light and a second reference light. The first reference light is guided to the reference optical path R1, and the second reference light is guided to the reference optical path R2. The first reference light is input to PMFC 46 through optical path length difference generator 45 . The reference light input to the PMFC 46 is branched into a first branched reference light and a second branched reference light. The first branched reference light is input to PMFC 61 through collimator lens 47 and lens 48 . The second branched reference light is input to PMFC 62 through collimator lens 49 and lens 50 . The second reference light is input to the PMFC 51 and split into a third branched reference light and a fourth branched reference light. The third branched reference light passes through the collimator lens 52 and the lens 53 and is input to the PMFC 71 . The fourth branched reference light passes through the collimator lens 54 and the lens 55 and is input to the PMFC 72 .

(干渉光生成部)
干渉光生成部60、70は、第1干渉光生成部60と、第2干渉光生成部70を備えている。第1干渉光生成部60は、PMFC61、62を有している。上述したように、PMFC61には、測定光生成部より水平偏光反射光が入力され、参照光生成部より第1分岐参照光(光路長差ΔL’を有する光)が入力される。ここで、水平偏光反射光には、第1測定光による反射光成分(光路長差ΔLを有する光)と、第2測定光による反射光成分(光路長差ΔLを有しない光)が含まれている。したがって、PMFC61では、水平偏光反射光のうち第1測定光による反射光成分(光路長差ΔLを有する光)と、第1分岐参照光とが合波されて第1干渉光(水平偏光成分)が生成される。
(interference light generator)
The interference light generators 60 and 70 include a first interference light generator 60 and a second interference light generator 70 . The first interference light generator 60 has PMFCs 61 and 62 . As described above, the PMFC 61 receives the horizontally polarized reflected light from the measurement light generator and the first branched reference light (the light having the optical path difference ΔL′) from the reference light generator. Here, the horizontally polarized reflected light includes a reflected light component of the first measurement light (light having the optical path difference ΔL) and a reflected light component of the second measurement light (light having no optical path difference ΔL). ing. Therefore, in the PMFC 61, the reflected light component (the light having the optical path difference ΔL) from the first measuring light in the horizontally polarized reflected light and the first branched reference light are combined to form the first interference light (horizontally polarized component). is generated.

また、PMFC62には、測定光生成部より垂直偏光反射光が入力され、参照光生成部より第2分岐参照光(光路長差ΔL’を有する光)が入力される。ここで、垂直偏光反射光には、第1測定光による反射光成分(光路長差ΔLを有する光)と、第2測定光による反射光成分(光路長差ΔLを有しない光)が含まれている。したがって、PMFC62では、垂直偏光反射光のうち第1測定光による反射光成分(光路長差ΔLを有する光)と、第2分岐参照光とが合波されて第2干渉光(垂直偏光成分)が生成される。 The PMFC 62 also receives the vertically polarized reflected light from the measurement light generator and the second branched reference light (the light having the optical path difference ΔL′) from the reference light generator. Here, the vertically polarized reflected light includes a reflected light component of the first measurement light (light having the optical path difference ΔL) and a reflected light component of the second measurement light (light having no optical path difference ΔL). ing. Therefore, in the PMFC 62, the reflected light component (the light having the optical path difference ΔL) from the first measurement light in the vertically polarized reflected light and the second branched reference light are combined to form the second interference light (vertically polarized component). is generated.

第2干渉光生成部70は、PMFC71、72を有している。上述したように、PMFC71には、測定光生成部より水平偏光反射光が入力され、参照光生成部より第3分岐参照光(光路長差ΔL’を有しない光)が入力される。したがって、PMFC71では、水平偏光反射光のうち第2測定光による反射光成分(光路長差ΔLを有しない光)と、第3分岐参照光とが合波されて第3干渉光(水平偏光成分)が生成される。 The second interference light generator 70 has PMFCs 71 and 72 . As described above, the PMFC 71 receives the horizontally polarized reflected light from the measurement light generator and the third branched reference light (light without the optical path difference ΔL′) from the reference light generator. Therefore, in the PMFC 71, the reflected light component (light having no optical path difference ΔL) of the second measurement light among the horizontally polarized reflected light and the third branched reference light are combined to form the third interference light (horizontal polarized component ) is generated.

また、PMFC72には、測定光生成部より垂直偏光反射光が入力され、参照光生成部より第4分岐参照光(光路長差ΔL’を有しない光)が入力される。したがって、PMFC72では、垂直偏光反射光のうち第2測定光による反射光成分(光路長差ΔLを有しない光)と、第4分岐参照光とが合波されて第4干渉光(垂直偏光成分)が生成される。第1干渉光と第2干渉光は測定光路S1を経由した測定光に対応しており、第3干渉光と第4干渉光は測定光路S2を経由した測定光に対応している。 The PMFC 72 also receives the vertically polarized reflected light from the measurement light generator and the fourth branched reference light (light without the optical path difference ΔL′) from the reference light generator. Therefore, in the PMFC 72, the reflected light component of the second measuring light (the light having no optical path difference ΔL) among the vertically polarized reflected light and the fourth branched reference light are combined to form the fourth interference light (vertically polarized component ) is generated. The first interference light and the second interference light correspond to the measurement light passing through the measurement optical path S1, and the third interference light and the fourth interference light correspond to the measurement light passing through the measurement optical path S2.

(干渉光検出部)
干渉光検出部80、90は、第1干渉光生成部60で生成された干渉光(第1干渉光及び第2干渉光)を検出する第1干渉光検出部80と、第2干渉光生成部70で生成された干渉光(第3干渉光及び第4干渉光)を検出する第2干渉光検出部90を備えている。
(interference light detector)
Interference light detection units 80 and 90 include a first interference light detection unit 80 that detects the interference light (first interference light and second interference light) generated by the first interference light generation unit 60, and a second interference light generation unit. A second interference light detection section 90 is provided to detect the interference light (the third interference light and the fourth interference light) generated by the section 70 .

第1干渉光検出部80は、バランス型光検出器81、82(以下、単に「検出器81,82」ともいう)と、検出器81、82に接続された信号処理器83を備えている。検出器81にはPMFC61が接続されており、検出器81の出力端子には信号処理器83が接続されている。PMFC61は、第1干渉光を、位相が180度異なる2つの干渉光に分岐して、検出器81に入力する。検出器81は、PMFC61から入力する位相が180度異なる2つの干渉光に対して、差動増幅及びノイズ低減処理を実施し、電気信号(第1干渉信号)に変換し、第1干渉信号を信号処理器83に出力する。すなわち、第1干渉信号は、水平偏光測定光による被検眼500からの水平偏光反射光と参照光の干渉信号HHである。同様に、検出器82にはPMFC62が接続されており、検出器82の出力端子には信号処理器83が接続されている。PMFC62は、第2干渉光を、位相が180度異なる2つの干渉光に分岐して、検出器82に入力する。検出器82は、位相が180度異なる2つの干渉光に対して、差動増幅及びノイズ低減処理を実施し、電気信号(第2干渉信号)に変換し、第2干渉信号を信号処理器83に出力する。すなわち、第2干渉信号は、水平偏光測定光による被検眼500からの垂直偏光反射光と参照光の干渉信号HVである。 The first interference light detection section 80 includes balanced photodetectors 81 and 82 (hereinafter also simply referred to as “detectors 81 and 82”) and a signal processor 83 connected to the detectors 81 and 82. . A PMFC 61 is connected to the detector 81 , and a signal processor 83 is connected to an output terminal of the detector 81 . The PMFC 61 splits the first interference light into two interference lights with a phase difference of 180 degrees, and inputs them to the detector 81 . The detector 81 performs differential amplification and noise reduction processing on the two interference lights input from the PMFC 61 whose phases differ by 180 degrees, converts them into electrical signals (first interference signals), and converts the first interference signals into electrical signals (first interference signals). Output to the signal processor 83 . That is, the first interference signal is the interference signal HH between the horizontally polarized light reflected from the eye 500 by the horizontally polarized measurement light and the reference light. Similarly, PMFC 62 is connected to detector 82 , and signal processor 83 is connected to the output terminal of detector 82 . The PMFC 62 splits the second interference light into two interference lights with a phase difference of 180 degrees, and inputs them to the detector 82 . The detector 82 performs differential amplification and noise reduction processing on the two interfering lights whose phases differ by 180 degrees, converts them into electrical signals (second interference signals), and converts the second interference signals into signal processors 83 output to That is, the second interference signal is the interference signal HV between the vertically polarized light reflected from the eye 500 by the horizontally polarized measurement light and the reference light.

信号処理器83は、第1干渉信号が入力される第1信号処理部84と、第2干渉信号が入力される第2信号処理部85を備えている。第1信号処理部84は、サンプリングトリガー/クロック発生器100から信号処理器83に入力されるサンプリングトリガー及びサンプリングクロックに基づいて、第1干渉信号をサンプリングする。また、第2信号処理部85は、サンプリングトリガー/クロック発生器100から信号処理器83に入力されるサンプリングトリガー及びサンプリングクロックに基づいて、第2干渉信号をサンプリングする。第1信号処理部84及び第2信号処理部85でサンプリングされた第1干渉信号と第2干渉信号は、後述する演算部202に入力される。信号処理器83には、公知のデータ収集装置(いわゆる、DAQ)を用いることができる。 The signal processor 83 includes a first signal processing section 84 to which the first interference signal is input, and a second signal processing section 85 to which the second interference signal is input. The first signal processor 84 samples the first interference signal based on the sampling trigger and sampling clock input from the sampling trigger/clock generator 100 to the signal processor 83 . Also, the second signal processing unit 85 samples the second interference signal based on the sampling trigger and sampling clock input from the sampling trigger/clock generator 100 to the signal processor 83 . The first interference signal and the second interference signal sampled by the first signal processing section 84 and the second signal processing section 85 are input to the calculation section 202, which will be described later. A known data acquisition device (so-called DAQ) can be used for the signal processor 83 .

第2干渉光検出部90は、第1干渉光検出部80と同様に、バランス型光検出器91、92(以下、単に「検出器91、92」ともいう)と、検出器91、92に接続された信号処理器93を備えている。検出器91にはPMFC71が接続されており、検出器91の出力端子には信号処理器93が接続されている。PMFC71は、第3干渉光を、位相が180度異なる2つの干渉光に分岐して、検出器91に入力する。検出器91は、位相が180度異なる2つの干渉光に対して、差動増幅及びノイズ低減処理を実施し、電気信号(第3干渉信号)に変換し、第3干渉信号を信号処理器93に出力する。すなわち、第3干渉信号は、垂直偏光測定光による被検眼500からの水平偏光反射光と参照光の干渉信号VHである。同様に、検出器92にはPMFC72が接続されており、検出器92の出力端子には信号処理器93が接続されている。PMFC72は、第4干渉光を、位相が180度異なる2つの干渉光に分岐して、検出器92に入力する。検出器92は、位相が180度異なる2つの干渉光に対して、差動増幅及びノイズ低減処理を実施し、電気信号(第4干渉信号)に変換し、第4干渉信号を信号処理器93に出力する。すなわち、第4干渉信号は、垂直偏光測定光からによる被検眼500の垂直偏光反射光と参照光の干渉信号VVである。 Similar to the first interference light detection unit 80, the second interference light detection unit 90 includes balanced photodetectors 91 and 92 (hereinafter also simply referred to as “detectors 91 and 92”) and detectors 91 and 92. It has a connected signal processor 93 . A PMFC 71 is connected to the detector 91 , and a signal processor 93 is connected to the output terminal of the detector 91 . The PMFC 71 splits the third interference light into two interference lights with a phase difference of 180 degrees, and inputs them to the detector 91 . The detector 91 performs differential amplification and noise reduction processing on the two interfering lights whose phases differ by 180 degrees, converts them into electrical signals (third interference signal), and converts the third interference signal into a signal processor 93 output to That is, the third interference signal is the interference signal VH between the horizontally polarized light reflected from the eye 500 by the vertically polarized measurement light and the reference light. Similarly, the PMFC 72 is connected to the detector 92 and the signal processor 93 is connected to the output terminal of the detector 92 . The PMFC 72 splits the fourth interference light into two interference lights with a phase difference of 180 degrees, and inputs them to the detector 92 . The detector 92 performs differential amplification and noise reduction processing on the two interfering lights whose phases are different by 180 degrees, converts them into electrical signals (fourth interference signals), and converts the fourth interference signals to the signal processor 93. output to That is, the fourth interference signal is the interference signal VV between the vertically polarized light reflected from the subject's eye 500 from the vertically polarized measurement light and the reference light.

信号処理器93は、第3干渉信号が入力される第3信号処理部94と、第4干渉信号が入力される第4信号処理部95を備えている。第3信号処理部94は、サンプリングトリガー/クロック発生器100から信号処理器93に入力されるサンプリングトリガー及びサンプリングクロックに基づいて、第3干渉信号をサンプリングする。また、第4信号処理部95は、サンプリングトリガー/クロック発生器100から信号処理器93に入力されるサンプリングトリガー及びサンプリングクロックに基づいて、第4干渉信号をサンプリングする。第3信号処理部94及び第4信号処理部95でサンプリングされた第3干渉信号と第4干渉信号とは、後述する演算部202に入力される。信号処理器93にも、公知のデータ収集装置(いわゆる、DAQ)を用いることができる。このような構成によると、被検眼500の4つの偏光特性を表す干渉信号を取得することができる。なお、本実施例では、2つの信号処理部を備える信号処理器83,93用いているが、このような構成に限定されない。例えば、4つの信号処理部を備える1つの信号処理器を用いてもよいし、1つの信号処理部を備える信号処理器を4つ用いてもよい。 The signal processor 93 includes a third signal processing section 94 to which the third interference signal is input, and a fourth signal processing section 95 to which the fourth interference signal is input. The third signal processor 94 samples the third interference signal based on the sampling trigger and sampling clock input from the sampling trigger/clock generator 100 to the signal processor 93 . Also, the fourth signal processor 95 samples the fourth interference signal based on the sampling trigger and sampling clock input from the sampling trigger/clock generator 100 to the signal processor 93 . The third interference signal and the fourth interference signal sampled by the third signal processing section 94 and the fourth signal processing section 95 are input to the calculation section 202, which will be described later. A known data acquisition device (so-called DAQ) can also be used for the signal processor 93 . According to such a configuration, interference signals representing four polarization characteristics of the eye 500 to be examined can be obtained. In this embodiment, the signal processors 83 and 93 having two signal processors are used, but the configuration is not limited to this. For example, one signal processor having four signal processors may be used, or four signal processors each having one signal processor may be used.

次に、本実施例に係る光断層画像撮影装置の制御系の構成を説明する。図2に示すように、光断層画像撮影装置は演算装置200によって制御される。演算装置200は、演算部202と、第1干渉光検出部80と、第2干渉光検出部90によって構成されている。第1干渉光検出部80と、第2干渉光検出部90と、演算部202は、測定部10に接続されている。演算部202は、測定部10に制御信号を出力し、ガルバノミラー27及び28を駆動することで測定光の被検眼500への入射位置を走査する。第1干渉光検出部80は、測定部10から入力される干渉信号(干渉信号HHと干渉信号HV)に対して、サンプリングトリガー1をトリガーにして、測定部10から入力されるサンプリングクロック1に基づいて、第1サンプリングデータを取得し、演算部202に第1サンプリングデータを出力する。演算部202は、第1サンプリングデータにフーリエ変換処理等の演算処理を行い、HH断層画像とHV断層画像を生成する。第2干渉光検出部90は、サンプリングトリガー2をトリガーにして、測定部10から入力される干渉信号(干渉信号VHと干渉信号VV)に対して、測定部10から入力されるサンプリングクロック2に基づいて、第2サンプリングデータを取得し、演算部202に第2サンプリングデータを出力する。演算部202は、第2サンプリングデータにフーリエ変換処理等の演算処理を行い、VH断層画像とVV断層画像を生成する。ここで、HH断層画像と、VH断層画像と、HV断層画像と、VV断層画像とは、同一位置の断層画像である。このため、演算部202は、被検眼500のジョーンズ行列を表す4つの偏光特性(HH、HV、VH、VV)の断層画像を生成することができる。 Next, the configuration of the control system of the optical tomography apparatus according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 2, the optical tomography apparatus is controlled by an arithmetic unit 200. FIG. The computing device 200 is composed of a computing section 202 , a first interference light detection section 80 and a second interference light detection section 90 . The first interference light detection section 80 , the second interference light detection section 90 and the calculation section 202 are connected to the measurement section 10 . The calculation unit 202 outputs a control signal to the measurement unit 10 and drives the galvanomirrors 27 and 28 to scan the incident position of the measurement light on the eye 500 to be examined. The first interference light detection unit 80 detects the interference signals (interference signal HH and interference signal HV) input from the measurement unit 10 using the sampling trigger 1 as a trigger, and the sampling clock 1 input from the measurement unit 10. Based on this, the first sampling data is acquired and the first sampling data is output to the calculation unit 202 . The calculation unit 202 performs calculation processing such as Fourier transform processing on the first sampling data to generate an HH tomographic image and an HV tomographic image. Triggered by the sampling trigger 2, the second interference light detection unit 90 responds to the interference signals (interference signal VH and interference signal VV) input from the measurement unit 10 by using the sampling clock 2 input from the measurement unit 10. Based on this, it acquires the second sampling data and outputs the second sampling data to the calculation unit 202 . The calculation unit 202 performs calculation processing such as Fourier transform processing on the second sampling data to generate a VH tomographic image and a VV tomographic image. Here, the HH tomographic image, the VH tomographic image, the HV tomographic image, and the VV tomographic image are tomographic images of the same position. Therefore, the calculation unit 202 can generate a tomographic image of four polarization characteristics (HH, HV, VH, VV) representing the Jones matrix of the eye 500 to be examined.

図3に示すように、サンプリングトリガー/クロック発生器100は、ファイバカプラ102と、サンプリングトリガー発生器(140~152)と、サンプリングクロック発生器(160~172)を備えている。光源11からの光は、ファイバカプラ13とファイバカプラ102を介して、サンプリングトリガー発生器140及びサンプリングクロック発生器160にそれぞれ入力される。 As shown in FIG. 3, the sampling trigger/clock generator 100 comprises a fiber coupler 102, sampling trigger generators (140-152), and sampling clock generators (160-172). Light from the light source 11 is input to the sampling trigger generator 140 and the sampling clock generator 160 through the fiber couplers 13 and 102, respectively.

(サンプリングトリガー発生器)
サンプリングトリガー発生器140は、例えば、FBG(Fiber Bragg Grating)144を用いて、サンプリングトリガーを生成してもよい。図3に示すように、FBG144は、光源11から入射される光の特定の波長のみを反射して、サンプリングトリガーを生成する。生成されたサンプリングトリガーは、分配器150に入力される。分配器150は、サンプリングトリガーを、サンプリングトリガー1とサンプリングトリガー2に分配する。サンプリングトリガー1は、信号遅延回路152を介して、演算部202に入力される。サンプリングトリガー2は、そのまま演算部202に入力される。サンプリングトリガー1は、第1干渉光検出部80から演算部202に入力される干渉信号(第1干渉信号と第2干渉信号)のトリガー信号となる。サンプリングトリガー2は、第2干渉光検出部90から演算部202に入力される干渉信号(第3干渉信号と第4干渉信号)のトリガー信号となる。信号遅延回路152は、サンプリングトリガー1がサンプリングトリガー2に対して、光路長差生成部22の光路長差ΔLの分だけ時間が遅延するように設計されている。これにより、第1干渉光検出部80から入力される干渉信号のサンプリングを開始する周波数と、第2干渉光検出部90から入力される干渉信号のサンプリングを開始する周波数を同じにすることができる。ここで、サンプリングトリガー1だけを生成してもよい。光路長差ΔLが既知であるので、第2干渉光検出部90から入力される干渉をサンプリングする際、サンプリングトリガー1から光路長差ΔLの分だけ時間を遅延するようにサンプリングを開始すればよい。
(sampling trigger generator)
The sampling trigger generator 140 may generate sampling triggers using, for example, an FBG (Fiber Bragg Grating) 144 . As shown in FIG. 3, the FBG 144 reflects only specific wavelengths of light incident from the light source 11 to generate sampling triggers. The generated sampling trigger is input to distributor 150 . Distributor 150 distributes the sampling triggers to sampling trigger 1 and sampling trigger 2 . The sampling trigger 1 is input to the calculation section 202 via the signal delay circuit 152 . The sampling trigger 2 is input to the calculation unit 202 as it is. The sampling trigger 1 serves as a trigger signal for interference signals (first interference signal and second interference signal) input from the first interference light detector 80 to the calculator 202 . Sampling trigger 2 serves as a trigger signal for the interference signals (the third interference signal and the fourth interference signal) input from the second interference light detector 90 to the calculator 202 . The signal delay circuit 152 is designed so that the sampling trigger 1 is delayed with respect to the sampling trigger 2 by the optical path length difference ΔL of the optical path length difference generator 22 . As a result, the frequency at which sampling of the interference signal input from the first interference light detection section 80 is started can be the same as the frequency at which sampling of the interference signal input from the second interference light detection section 90 is started. . Here, only sampling trigger 1 may be generated. Since the optical path difference ΔL is known, when sampling the interference input from the second interference light detector 90, sampling may be started with a time delay of the optical path difference ΔL from the sampling trigger 1. .

(サンプリングクロック発生器)
サンプリングクロック発生器は、例えば、マッハツェンダー干渉計で構成されていてもよい。図3に示すように、サンプリングクロック発生器は、マッハツェンダー干渉計を用いて、等周波数のサンプリングクロックを生成する。マッハツェンダー干渉計で生成されたサンプリングクロックは、分配器172に入力される。分配器172は、サンプリングクロックを、サンプリングクロック1とサンプリングクロック2に分配する。サンプリングクロック1は、信号遅延回路174を通って、第1干渉光検出部80に入力される。サンプリングクロック2は、そのまま第2干渉光検出部90に入力される。信号遅延回路174は、光路長差生成部22の光路長差ΔLの分だけ時間が遅延するように設計されている。これにより、光路長差生成部22の分だけ遅延している干渉光に対しても、同じタイミングでサンプリングすることができる。これにより、取得する複数の断層画像の位置ずれが防止できる。本実施例では、サンプリングクロックを生成するのに、マッハツェンダー干渉計を用いている。しかしながら、サンプリングクロックを生成するのに、マイケルソン干渉計を用いてもよいし、電気回路を用いてもよい。また、光源に、サンプリングクロック発生器を備えた光源を用いて、サンプリングロックを生成してもよい。
(sampling clock generator)
The sampling clock generator may, for example, consist of a Mach-Zehnder interferometer. As shown in FIG. 3, the sampling clock generator uses a Mach-Zehnder interferometer to generate equal-frequency sampling clocks. A sampling clock generated by the Mach-Zehnder interferometer is input to the distributor 172 . The distributor 172 distributes the sampling clock to sampling clock 1 and sampling clock 2 . The sampling clock 1 is input to the first interference light detection section 80 through the signal delay circuit 174 . The sampling clock 2 is directly input to the second interference light detector 90 . The signal delay circuit 174 is designed to delay time by the optical path length difference ΔL of the optical path length difference generator 22 . As a result, the interference light delayed by the optical path length difference generator 22 can be sampled at the same timing. Thereby, it is possible to prevent positional deviation of the plurality of tomographic images to be acquired. In this embodiment, a Mach-Zehnder interferometer is used to generate the sampling clock. However, a Michelson interferometer or an electrical circuit may be used to generate the sampling clock. Alternatively, a light source having a sampling clock generator may be used as the light source to generate the sampling lock.

次に、図4~図6を参照して、被検眼500の強膜における線維の走行態様を特定する処理について説明する。図4は、本実施例の光断層画像撮影装置を用いて被検眼500の強膜における線維の走行態様を特定する処理の一例を示すフローチャートである。 Next, processing for identifying the running mode of fibers in the sclera of the eye 500 to be examined will be described with reference to FIGS. 4 to 6. FIG. FIG. 4 is a flow chart showing an example of processing for identifying the running mode of fibers in the sclera of the subject's eye 500 using the optical tomography apparatus of this embodiment.

図4に示すように、まず、演算部202は、被検眼500の眼底の断層画像を取得する(S12)。被検眼500の眼底の断層画像を取得する処理は、以下の手順で実行する。まず、検査者は図示しないジョイスティック等の操作部材を操作して、被検眼500に対して光断層画像撮影装置の位置合わせを行う。すなわち、演算部202は、検査者の操作部材の操作に応じて、図示しない位置調整機構を駆動する。これによって、被検眼500に対する光断層画像撮影装置のxy方向(縦横方向)の位置とz方向(進退動する方向)の位置が調整される。 As shown in FIG. 4, first, the computing unit 202 acquires a tomographic image of the fundus of the subject's eye 500 (S12). The process of acquiring the tomographic image of the fundus of the subject's eye 500 is executed in the following procedure. First, the examiner operates an operation member such as a joystick (not shown) to align the optical tomography apparatus with respect to the eye 500 to be examined. That is, the calculation unit 202 drives a position adjustment mechanism (not shown) according to the operation of the operation member by the examiner. As a result, the position of the optical tomographic imaging apparatus with respect to the eye 500 to be examined is adjusted in the xy direction (longitudinal and horizontal directions) and in the z direction (forward and backward movement direction).

次いで、演算部202は、被検眼500の眼底の断層画像を撮影する。ここで、本実施例における被検眼500の眼底の撮影条件について説明する。本実施例では、被検眼500の強膜の線維の走行態様を特定するため、被検眼500の眼底の断層画像を撮影する際には、強膜まで含むように撮影する必要がある。眼底の強膜を測定するには、光が網膜と脈絡膜を透過する必要がある。さらに、眼の前房や水晶体、硝子体が持つ水の光吸収による光の減衰が低いことが望ましい。これらの条件を満たす光波長として、800nm前後の波長帯と1060nm前後の波長帯が知られている。ここで、図5を参照して具体的に説明する。図5のグラフG1は、矢印で示すように、光の波長及び水の吸収率(Absorption coefficient of water)の関係を示しており、グラフG2は、矢印で示すように、光の波長及び比視感度(Log quantal luminosity efficiency)の関係を示している。図5に示すように、800nm前後の波長帯(A)はおおよそ760~910nmの波長帯であり、近赤外光の中では水による光吸収が小さいため(グラフG1参照)光が眼底によく到達し、視細胞の比視感度も小さいため(グラフG2参照)被検者が眩しさを感じにくい、といった性質を持つ。また、図5で1060nm前後の波長帯(B)はおおよそ980~1120nmの波長帯であり、(A)よりも長波長帯の中では水による光吸収が小さく(グラフG1参照)、さらに視細胞が光を感受しないため(グラフG2参照)被検者は眩しさを全く感じない、といった性質を持つ。これらの波長帯のうち、長波長である1060nm前後の波長帯のほうが光散乱強度が小さいため生体組織への深達度が高いことが知られている。特に、眼底の強膜や視神経乳頭の篩状板、加齢黄斑変性などによって発生する線維性瘢痕組織を測定するには、通常のOCTだけでなく偏光OCTにおいても1060nm前後の波長帯が有利である。このため、本実施例では、光源11から中心波長が1060nmの光を出射して、被検眼500の眼底の断層画像を撮影する。 Next, the calculation unit 202 captures a tomographic image of the fundus of the eye 500 to be examined. Here, imaging conditions for the fundus of the subject's eye 500 in this embodiment will be described. In this embodiment, in order to specify the running mode of the fibers of the sclera of the subject's eye 500, when capturing a tomographic image of the fundus of the subject's eye 500, it is necessary to capture the sclera as well. To measure the sclera of the fundus, light must pass through the retina and choroid. Furthermore, it is desirable that the attenuation of light due to light absorption by water in the anterior chamber, crystalline lens, and vitreous body of the eye is low. As light wavelengths satisfying these conditions, a wavelength band around 800 nm and a wavelength band around 1060 nm are known. Here, a specific description will be given with reference to FIG. Graph G1 in FIG. 5 shows the relationship between the wavelength of light and the absorption coefficient of water, as indicated by arrows, and the graph G2, as indicated by the arrows, shows the wavelength of light and relative It shows the relationship of sensitivity (Log quantal luminosity efficiency). As shown in FIG. 5, the wavelength band around 800 nm (A) is a wavelength band of approximately 760 to 910 nm, and in the near-infrared light, the light absorption by water is small (see graph G1), so the light is good for the fundus. Since the light reaches the photoreceptor and the relative luminosity of the photoreceptor is small (see graph G2), the subject is less likely to perceive glare. In addition, in FIG. 5, the wavelength band (B) around 1060 nm is a wavelength band of approximately 980 to 1120 nm, and the light absorption by water is small in the longer wavelength band than (A) (see graph G1). does not sense light (see graph G2), the subject does not feel glare at all. Among these wavelength bands, it is known that the wavelength band around 1060 nm, which is the longer wavelength, has a lower light scattering intensity and therefore penetrates into living tissue more deeply. In particular, the wavelength band around 1060 nm is advantageous not only for normal OCT but also for polarized OCT in order to measure the fibrous scar tissue generated by the sclera of the fundus, the cribriform plate of the optic disc, and age-related macular degeneration. be. For this reason, in this embodiment, the light source 11 emits light with a center wavelength of 1060 nm, and a tomographic image of the fundus of the subject's eye 500 is captured.

なお、本実施例では、眼底の断層画像を撮影しているが、本実施例の技術を用いて、眼底以外の眼球の線維組織を特定するための画像を撮影することもできる。例えば、波長1310nm帯や1550nm帯、1700nm帯、あるいは可視域の波長帯を用いて前眼部の線維組織を測定することが可能である。 In this embodiment, a tomographic image of the fundus is captured, but the technique of this embodiment can also be used to capture an image for identifying fibrous tissue of the eyeball other than the fundus. For example, it is possible to measure fibrous tissue in the anterior segment of the eye using a wavelength band of 1310 nm, 1550 nm, 1700 nm, or a visible wavelength band.

前眼部の線維組織としては、たとえば角膜実質、線維柱帯、結膜実質、強膜、外眼筋、瞳孔括約筋、瞳孔散大筋、毛様体筋などが挙げられる。疾患眼の線維組織としては翼状片、線維柱帯切除術によって形成された濾過胞の瘢痕組織が挙げられる。また、緑内障濾過手術で用いられる樹脂製インプラントや白内障手術で用いられる樹脂製人工眼内レンズといった人工物にも複屈折を持つ材質が使われることがあり、偏光OCTで測定が可能である。ほかに、前眼部や眼底の部位によらず、一般に血管壁には平滑筋、弾性線維、コラーゲン繊維が存在しており、偏光OCTでそれら線維組織の複屈折が測定できる。 Examples of the fibrous tissue of the anterior segment include corneal stroma, trabecular meshwork, conjunctival stroma, sclera, extraocular muscle, pupillary sphincter muscle, pupillary dilator muscle, and ciliary muscle. Fibrous tissue in diseased eyes includes pterygium and scar tissue of filtering bleb formed by trabeculectomy. Materials having birefringence are sometimes used in artificial objects such as resin implants used in glaucoma filtration surgery and resin artificial intraocular lenses used in cataract surgery, which can be measured by polarization OCT. In addition, smooth muscle, elastic fiber, and collagen fiber generally exist in the blood vessel wall regardless of the site of the anterior segment or fundus, and the birefringence of these fiber tissues can be measured by polarization OCT.

また、OCTの原理としては、参照光の光路長を走査するタイムドメイン方式、分光器を用いるスペクトラルドメイン方式、波長掃引光源を用いるスウェプトソース方式すべてにおいて、上述の各波長帯を用いたOCTが実装可能である。 In addition, as the principle of OCT, OCT using each wavelength band described above is implemented in all of the time domain method that scans the optical path length of the reference light, the spectral domain method that uses a spectrometer, and the swept source method that uses a wavelength swept light source. It is possible.

光源11から出射される光は、右回り又は左回りの円偏光によって被検眼500に入射させる。被検眼500への入射偏光状態として、右回りまたは左回り円偏光を用いると、測定対象物(すなわち、強膜)の線維がどの方向を向いていても線維の複屈折を測定できる。これは、円偏光ならば、偏光を線維の複屈折が持つ軸に並行な成分と垂直な成分に分解したとき、偏光を両方の軸方向に分解した各成分が同じ振幅となり、各軸方向の偏光成分間に発生する位相遅延を確実に測定できるためである。 The light emitted from the light source 11 is incident on the subject's eye 500 as clockwise or counterclockwise circularly polarized light. If right-handed or left-handed circularly polarized light is used as the incident polarization state to the eye 500 to be inspected, the birefringence of the fibers of the object to be measured (that is, the sclera) can be measured regardless of the orientation of the fibers. This is because, in the case of circularly polarized light, when the polarized light is decomposed into a component parallel to the axis of the birefringence of the fiber and a component perpendicular to the axis of the birefringence of the fiber, each component obtained by decomposing the polarized light in both axial directions has the same amplitude. This is because the phase delay occurring between the polarization components can be reliably measured.

なお、本実施例では眼底の強膜を測定するため、光が強膜に到達する前に角膜や視神経線維によって入射偏光状態が変化し、入射偏光状態が強膜の線維方向と一致もしくは直交した直線偏光となる可能性がある。その場合、強膜の複屈折を正確に測定することができない。この現象は、眼底の強膜に限らず、一般に生体のどの部位の測定でも起こりうる。上記の可能性を排除するために、2種類またはそれ以上の異なる入射偏光を用いて対象物のジョーンズ行列を測定する方法がある。偏光OCTでジョーンズ行列を測定すれば、入射偏光状態に関係なく対象物の複屈折を確実に測定することが可能である。 In this example, since the sclera of the fundus is measured, the incident polarization state is changed by the cornea and optic nerve fibers before the light reaches the sclera, and the incident polarization state coincides with or is perpendicular to the fiber direction of the sclera. It can be linearly polarized. In that case, the birefringence of the sclera cannot be measured accurately. This phenomenon is not limited to the sclera of the fundus, but generally can occur in measurements of any part of the living body. To eliminate the above possibilities, there are methods of measuring the Jones matrix of an object using two or more different incident polarizations. By measuring the Jones matrix with polarization OCT, it is possible to reliably measure the birefringence of an object regardless of the incident polarization state.

また、本実施例では、ラスタースキャンを用いて眼底の断層画像を撮影する。なお、眼底の強膜の線維を測定するために眼底の断層画像を撮影する方法としては、ラスタースキャンに限られない。例えば、放射状スキャン、同心円状スキャン等、どのような横方向スキャンを用いても構わないが、強膜の線維が円周方向を向いている視神経乳頭の近傍を含むスキャンであることが望ましい。視神経乳頭近傍の視神経線維と強膜は、視神経乳頭を中心としてそれぞれ放射状・同心円状の線維方向を持つことが知られている。ほかには、正常な網膜中心禍近傍のHenle's fiberは中心禍を中心として放射状の線維方向を持っているため、網膜中心禍をスキャン範囲に含めても良い。このように解剖学的に線維方向が明確な部位をスキャン範囲に含めることで、測定に大きなエラーがないかどうかを確認することができる。 Also, in this embodiment, a tomographic image of the fundus is captured using raster scanning. Note that the method of taking a tomographic image of the fundus for measuring the fibers of the sclera of the fundus is not limited to raster scanning. For example, a radial scan, a concentric scan, or any other lateral scan may be used, but preferably a scan that includes the vicinity of the optic nerve head where the scleral fibers are oriented in the circumferential direction. It is known that the optic nerve fibers and the sclera near the optic nerve head have radial and concentric fiber orientations, respectively, centered on the optic nerve head. In addition, since Henle's fibers in the vicinity of the normal central retinal malformation have radial fiber directions centered on the central retinal malformation, the retinal central malformation may be included in the scanning range. By including a region where the fiber direction is anatomically clear in the scanning range, it is possible to confirm whether or not there is a large error in the measurement.

次に、演算部202は、ステップS12で取得した断層画像から強膜を特定する(S14)。強膜を特定する処理は、以下の手順で実行する。網膜の複屈折・線維走行を測定するには、まず偏光OCTのデータから網膜の内境界膜と視細胞内節外節結合部を決定する必要がある。強膜の複屈折・線維走行を測定するには、まず偏光OCTのデータから網膜の視細胞内節外節結合部と脈絡膜/強膜境界面を決定する必要がある。具体的には、OCT強度画像に対して画像の強度勾配やしきい値による二値化を適用し、適切なパーティクルフィルタを画像に適用することで、上述の各組織・界面を求めることができる。 Next, the calculation unit 202 identifies the sclera from the tomographic image acquired in step S12 (S14). The processing for identifying the sclera is executed in the following procedure. In order to measure the birefringence and fiber running of the retina, it is first necessary to determine the inner limiting membrane of the retina and the junction between the inner and outer segments of the photoreceptors from the polarized OCT data. In order to measure the birefringence and fiber running of the sclera, it is necessary to first determine the junction between the inner and outer segments of the photoreceptors and the choroid/scleral interface of the retina from the polarized OCT data. Specifically, by applying binarization to the OCT intensity image using the image intensity gradient and threshold, and applying an appropriate particle filter to the image, the above-mentioned tissues and interfaces can be obtained. .

なお、強膜を特定する方法は、上記の方法に限定されない。例えば、OCT強度画像に対して上述の各組織・界面について手動でセグメンテーションを行い、深層学習などの手法を用いて教師あり機械学習を行い、任意のOCT強度画像について自動でセグメンテーションを行っても良い。 Note that the method for identifying the sclera is not limited to the above method. For example, the OCT intensity image may be manually segmented for each tissue/interface described above, supervised machine learning may be performed using a technique such as deep learning, and an arbitrary OCT intensity image may be automatically segmented. .

また、そのほかの手法として、脈絡膜/強膜境界面を決定するために、脈絡膜と強膜の特性の違いを利用することも可能である。たとえば、生きた脈絡膜には血液が充満し常に血流が存在する一方、強膜内部に血液は充満していない。眼底の同じ位置で偏光OCTのBスキャンを繰り返し行うと、血流の存在する脈絡膜ではOCTのスペックルパターンが経時変化する。この経時変化をOCT強度または複素信号の経時的な相互相関関数によってパラメーター化・画像化し、OCT強度画像に対するセグメンテーションと同様な画像処理技術を適用することで脈絡膜/強膜界面を決定できる。ここで、相互相関関数の代わりに、偏光OCTで測定されたジョーンズベクトルまたは行列の経時変化を共分散行列によって表し、その時間的または空間的アンサンブル平均を求め、アンサンブル平均された共分散行列の固有値からエントロピーを求めて画像化することも可能である。 Alternatively, differences in the properties of the choroid and sclera can be used to determine the choroid/sclera interface. For example, the viable choroid is filled with blood and there is constant blood flow, while the interior of the sclera is not filled with blood. When the B-scan of the polarized OCT is repeatedly performed at the same position of the fundus, the OCT speckle pattern changes with time in the choroid where blood flow exists. This change over time can be parameterized and imaged by the cross-correlation function of the OCT intensity or complex signal over time, and the choroid/sclera interface can be determined by applying image processing techniques similar to segmentation for OCT intensity images. Here, instead of the cross-correlation function, the temporal change of the Jones vector or matrix measured by polarization OCT is represented by a covariance matrix, its temporal or spatial ensemble average is obtained, and the eigenvalues of the ensemble-averaged covariance matrix It is also possible to obtain the entropy from .

また、正常な脈絡膜はメラニン色素を含むのに対し、強膜はほとんどメラニン色素を含まない。メラニン色素は偏光状態をランダムにする偏光解消性を持つため、それを用いて脈絡膜/強膜境界面を決定しても良い。偏光解消性は、ストークスパラメーターで定義されるdegree of polarization uniformity や Cloude-Pottier decompositionによって算出されるジョーンズ行列の乱雑さを示す指標である偏光エントロピーなどのパラメーターによって定義・可視化することが可能である。 Also, the normal choroid contains melanin pigment, whereas the sclera contains little melanin pigment. Melanin pigments may be used to determine the choroid/scleral interface since they have depolarizing properties that randomize the polarization state. Depolarization can be defined and visualized by parameters such as the degree of polarization uniformity defined by the Stokes parameter and the polarization entropy, which is an index indicating the disorder of the Jones matrix calculated by the Cloude-Pottier decomposition.

また、強膜はコラーゲン線維束による強い複屈折を示すのに対し、脈絡膜は強い複屈折を示さない。偏光OCTで測定できる位相遅延量が脈絡膜と強膜では異なるため、そのコントラストを用いて脈絡膜/強膜境界面を決定しても良い。 Also, the sclera exhibits strong birefringence due to the collagen fiber bundles, whereas the choroid does not exhibit strong birefringence. Since the amount of phase delay measurable by polarization OCT differs between the choroid and the sclera, the contrast may be used to determine the choroid/sclera interface.

上記のように、内境界膜、視細胞内節外節結合部、脈絡膜/強膜境界面はOCTもしくは偏光OCTで得られる様々なパラメーターやコントラストから決定することが可能である。それらセグメンテーションにあたっては、単一の画像、例えばOCT強度画像だけを用いても構わないし、複数の画像やデータ・コントラストを組み合わせてセグメンテーションを行っても構わない。 As described above, the inner limiting membrane, photoreceptor inner segment/outer segment junction, and choroid/scleral interface can be determined from various parameters and contrasts obtained by OCT or polarized OCT. A single image such as an OCT intensity image may be used for segmentation, or a combination of multiple images and data contrast may be used for segmentation.

演算部202は、断層画像から特定した強膜を示す領域を抽出し、強膜のみで構成されるEn-face(アンファス)画像を生成する。具体的には、3次元データについて、Aスキャン毎に深さ方向で最大値や平均値などを算出し、3次元データを2次元のEn-face画像に圧縮する。 The calculation unit 202 extracts a region indicating the specified sclera from the tomographic image, and generates an en-face image composed only of the sclera. Specifically, for the three-dimensional data, the maximum value, average value, etc. are calculated in the depth direction for each A-scan, and the three-dimensional data is compressed into a two-dimensional En-face image.

次に、演算部202は、ステップS14で特定した強膜について、線維の走行態様を特定する(S16)。強膜における線維の走行態様を特定する処理は、以下の手順で実行する。 Next, the calculation unit 202 identifies the running mode of fibers in the sclera identified in step S14 (S16). The process of identifying the running mode of fibers in the sclera is performed by the following procedure.

上記のステップS14において強膜を特定する際に測定された網膜の内境界膜のジョーンズ行列を以下の数1のように定義し、視細胞内節外節結合部のジョーンズ行列を以下の数2のように定義する。 The Jones matrix of the inner limiting membrane of the retina measured when identifying the sclera in step S14 above is defined as in Equation 1 below, and the Jones matrix of the junction between the inner and outer segments of the photoreceptors is defined as Equation 2 below. Define as

Figure 0007332131000001
Figure 0007332131000001

Figure 0007332131000002
Figure 0007332131000002

ここで、Jinは、偏光OCTの光が光源11から内境界膜を照射するまでのすべての偏光特性を表すジョーンズ行列であり、Joutは、内境界膜から反射または散乱した光が参照光と干渉するまでに受けるすべての偏光特性を表すジョーンズ行列である。JILMは、内境界膜における局所的な偏光特性を表すジョーンズ行列である。JPRは、内境界膜から視細胞内節外節結合部の間の偏光特性を表すジョーンズ行列である。上付き文字のtは、行列転置を表す。 Here, J in is a Jones matrix that represents all the polarization characteristics of polarized OCT light from the light source 11 until it irradiates the inner limiting film, and J out is the reference light reflected or scattered from the inner limiting film. is a Jones matrix that represents all the polarization characteristics received until interference with . J ILM is the Jones matrix representing the local polarization properties in the inner limiting membrane. J PR is the Jones matrix representing the polarization properties from the inner limiting membrane to the junction of the inner and outer segments of photoreceptors. The superscript t represents matrix transpose.

このとき、内境界膜から視細胞内節外節結合部までの局所的ジョーンズ行列は、次のように求められる。 At this time, the local Jones matrix from the inner limiting membrane to the junction between the inner and outer segments of photoreceptors is obtained as follows.

Figure 0007332131000003
Figure 0007332131000003

ここで、UPRILMinは、(KILM)-1PRの固有ベクトルで構成される行列であり、ΛPRは、JPRの位相遅延量を含む固有値で構成される対角行列である。UPRILMinとΛPRはともに(KILM)-1PRを固有値分解することで求められる。 Here, U PRILMin is a matrix composed of eigenvectors of (K ILM ) −1 K PR , and Λ PR is a diagonal matrix composed of eigenvalues including the phase delay amount of JP R . Both UPRILMin and ΛPR are obtained by eigenvalue decomposition of ( KILM ) -1KPR .

PRの固有ベクトルで構成される回転行列RPRを用いると、UPRILMinは、以下のように記述することができる。 Using the rotation matrix R PR composed of the eigenvectors of J PR , U PRILMin can be written as follows.

Figure 0007332131000004
Figure 0007332131000004

視細胞内節外節結合部の深さにおいて、横方向のある任意の位置(x1,y1)に対して相対的な複屈折軸は、次式を利用して求めることができる。 The birefringence axis relative to an arbitrary position (x 1 , y 1 ) in the lateral direction at the depth of the junction of the inner and outer segments of the photoreceptors can be obtained using the following equation.

Figure 0007332131000005
Figure 0007332131000005

ここで、U(x,y)は、UPRILMin(x1,y1)(UPRILMin)-1(x1,y1)の固有ベクトルで構成される行列であり、Λ(x-x1,y-y1)は、その相対的な複屈折軸θを(exp(iθ),0;0,exp(-iθ)) という形で含む対角行列である。上記のように、ジョーンズ行列を、例えば3次の回転群であるストークスパラメーターに変換することなく、2次の特殊ユニタリ群の形式を保ったまま、内境界膜から視細胞内節外節結合部の間に存在する複屈折軸の方向を求めることができる。 where U(x, y) is the matrix composed of the eigenvectors of U PRILMin (x 1 , y 1 )(U PRILMin ) −1 (x 1 , y 1 ), and Λ(x−x 1 , yy 1 ) is a diagonal matrix containing its relative birefringence axis θ in the form (exp(iθ),0;0,exp(-iθ)). As described above, without converting the Jones matrix into, for example, the Stokes parameter, which is a third-order rotation group, while maintaining the form of a second-order special unitary group, It is possible to determine the direction of the birefringence axis existing between

強膜の複屈折軸についても上記と類似したアルゴリズムで求めることができる。偏光OCTで測定された脈絡膜/強膜境界膜直下の強膜が持つジョーンズ行列を次のように定義する。 The birefringence axis of the sclera can also be determined by an algorithm similar to the above. The Jones matrix of the sclera just below the choroid/scleral boundary membrane measured by polarized OCT is defined as follows.

Figure 0007332131000006
Figure 0007332131000006

視細胞内節外節結合部から脈絡膜/強膜境界膜直下の強膜の間の局所的ジョーンズ行列は、次のように求められる。 The local Jones matrix between the junction of the inner and outer photoreceptor segments to the sclera just below the choroid/scleral boundary membrane is obtained as follows.

Figure 0007332131000007
Figure 0007332131000007

ここで、以下の数8が成立する。 Here, the following formula 8 holds.

Figure 0007332131000008
Figure 0007332131000008

視細胞内節外節結合部から脈絡膜/強膜境界膜の間には、メラニン色素を持つ網膜色素細胞層と脈絡膜が存在する。メラニン色素からの後方散乱光は偏光解消性を持つことが知られているが、透過光については偏光解消性がない。そのため、網膜色素細胞層と脈絡膜を透過する光は偏光状態が変化せず、ジョーンズ行列は単位行列であると考えることができる。脈絡膜/強膜境界膜直下の強膜が存在する深さにおいて、横方向のある任意の位置(x1,y1)に対して相対的な複屈折軸は、次式を利用して求めることができる。 Between the inner and outer photoreceptor junctions and the choroid/scleral boundary membrane, there is a retinal pigment cell layer with melanin pigment and the choroid. Backscattered light from melanin pigments is known to have depolarizing properties, but transmitted light does not. Therefore, the Jones matrix can be considered to be a unit matrix because the polarization state of light passing through the retinal pigment cell layer and the choroid does not change. The birefringence axis relative to an arbitrary position (x 1 , y 1 ) in the lateral direction at the depth where the sclera exists just below the choroid/scleral limiting membrane can be obtained using the following equation. can be done.

Figure 0007332131000009
Figure 0007332131000009

前述の視細胞内節外節結合部の場合と同様に、上記の数9で示す式の固有値が横方向のある任意の位置(x1,y1)に対して相対的な強膜の複屈折軸の方向を示す。 As in the case of the photoreceptor inner segment-outer segment junction described above, the eigenvalues of the equation shown in Equation 9 above are the scleral complexes relative to an arbitrary position (x 1 , y 1 ) in the lateral direction. Indicates the direction of the axis of refraction.

原理的には、上述の手法によって網膜あるいは強膜が持つ複屈折軸から線維方向・線維走行を求めることができる。しかしながら、偏光OCTで測定されたジョーンズ行列の生データはスペックルノイズを含むため、ノイズ低減処理を適用することが望ましい。 In principle, it is possible to obtain the fiber direction and fiber run from the birefringence axis of the retina or sclera by the above-described method. However, since the Jones matrix raw data measured by polarization OCT contains speckle noise, it is desirable to apply noise reduction processing.

ジョーンズ行列のノイズ低減処理として、たとえばCloude-Pottier decompositionを用いることができる。この方法では、ジョーンズ行列の各要素を4行1列のベクトルに再配置し、そのベクトルから4行4列の共分散行列を求め、ある規定されたカーネルサイズ内のピクセルについてその共分散行列のアンサンブル平均を求め、アンサンブル平均された共分散行列の固有値を求めると、そのカーネルサイズ内のジョーンズ行列を最尤推定することができる。またほかに、グローバル位相で規格化したジョーンズ行列の平均を求める手法も用いることができる。本実施例では、最初にグローバル位相で規格化したジョーンズ行列の平均を、KILMについては深さ5ピクセルについて求め、KScについては深さ20ピクセルについて求める。その後、KILM、KPR及びKScは、各組織深さにおけるEn-face平面上において横方向にカーネルサイズ21×11ピクセルの範囲でCloude-Pottier decompositionを用いてジョーンズ行列のノイズ低減処理を行う。その後、上述の複屈折軸を算出するアルゴリズムを適用し、線維方向を導出する。 Cloude-Pottier decomposition, for example, can be used as Jones matrix noise reduction processing. In this method, each element of the Jones matrix is rearranged into a vector of 4 rows and 1 column, a covariance matrix of 4 rows and 4 columns is obtained from the vector, and the covariance matrix of pixels within a specified kernel size is Finding the ensemble average and finding the eigenvalues of the ensemble averaged covariance matrix allows maximum likelihood estimation of the Jones matrix within that kernel size. Alternatively, a method of finding the average of Jones matrices normalized by the global phase can also be used. In this embodiment, the average of the Jones matrices normalized by the global phase is first determined for K ILM for a depth of 5 pixels and for K Sc for a depth of 20 pixels. K ILM , K PR and K Sc then denoise the Jones matrix using Cloude-Pottier decomposition with a kernel size of 21×11 pixels laterally on the en-face plane at each tissue depth. . The algorithm for calculating the birefringence axis described above is then applied to derive the fiber orientation.

次に、演算部202は、ステップS16で特定した強膜の線維の走行態様をモニタ120に表示させる(S18)。具体的には、図6(c)に示すように、演算部202は、ステップS14で生成した強膜のEn-face画像と共に、強膜のEn-face画像の対応する位置にステップS16で特定した強膜の線維の走行態様を重ねてモニタ120に表示させる。 Next, the calculation unit 202 causes the monitor 120 to display the running mode of the scleral fibers identified in step S16 (S18). Specifically, as shown in FIG. 6(c), the calculation unit 202 specifies the position corresponding to the en-face image of the sclera generated in step S14 and the corresponding position of the en-face image of the sclera in step S16. The monitor 120 superimposes and displays the running state of the scleral fibers.

複屈折軸方向を画像として可視化する方法として、軸方向を任意の疑似カラーマップに対応させて表示することが可能である。しかしながら、カラーマップの色から軸方向を直感的に読解することは必ずしも容易ではない。そこで、軸方向に対応した曲線、いわゆるストリームラインを描出することが可能である。一般にストリームラインを描出するアルゴリズムやソフトウェアは容易に入手可能である。例えば、National Instruments社のLabVIEWへのアドオンとして提供されている、Heliosphere Research LCC社のAdvanced Plotting Toolkitを用いて複屈折軸方向のストリームラインを描出することができる。ほかにも、オープンソースソフトウェアのMatplotlibを用いて同様の処理を行ってもよい。このようにして描出したストリームラインをそれ単体で画像として提示することも可能であるし、ほかの偏光OCT画像に重畳して表示することも可能である。特に、複屈折軸方向を疑似カラーマップで可視化した画像の上にストリームラインを重畳して表示すると、撮影者がデータを直感的に理解するために効果的である。 As a method of visualizing the birefringence axis direction as an image, it is possible to display the axis direction in correspondence with an arbitrary pseudo color map. However, it is not always easy to intuitively read the axial direction from the color map colors. Therefore, it is possible to draw a curve corresponding to the axial direction, a so-called streamline. Algorithms and software for rendering streamlines are generally readily available. For example, the Advanced Plotting Toolkit from Heliosphere Research LCC, which is provided as an add-on to LabVIEW from National Instruments, can be used to draw streamlines along the birefringence axis. Alternatively, similar processing may be performed using open source software Matplotlib. The streamline drawn in this manner can be presented as an image by itself, or it can be displayed superimposed on another polarization OCT image. In particular, it is effective for the photographer to intuitively understand the data by superimposing the streamline on the image in which the birefringence axis direction is visualized with a pseudo-color map.

また、モニタ120に表示された強膜のEn-face画像内の位置を指定すると、その位置に対応する断層画像が表示されてもよい。このとき、モニタ120には、対応する断層画像と強膜のEn-face画像が並んで表示されてもよいし、強膜のEn-face画像から対応する断層画像に表示が切り替わってもよい。指定した位置の断層画像を表示することによって、強膜の線維の走行態様から病変等が疑われる位置について、眼底の断面の状態を確認することができる。このため、病変が疑われる部分の状態をより正確に把握することができる。 Further, when a position in the en-face image of the sclera displayed on the monitor 120 is specified, a tomographic image corresponding to that position may be displayed. At this time, the corresponding tomographic image and the en-face image of the sclera may be displayed side by side on the monitor 120, or the display may be switched from the en-face image of the sclera to the corresponding tomographic image. By displaying the tomographic image of the designated position, the state of the cross section of the fundus can be confirmed for the position where a lesion or the like is suspected from the running pattern of the scleral fibers. Therefore, it is possible to more accurately grasp the state of the portion suspected of having a lesion.

上述の例では偏光OCTで測定された眼底のデータを元にして、網膜内境界膜・視細胞内節外節結合部・脈絡膜/強膜境界膜の各層をセグメンテーションし、網膜内層と強膜の線維走行を可視化する例を示した。この手法は網膜内層や強膜だけでなく、どのような線維組織に対しても適用することができる。たとえば、視神経乳頭内部の篩状板の線維走行を可視化する場合には、上述の視細胞内節外節結合部を視神経線維/篩状板境界と読み替え、脈絡膜/強膜境界膜についても視神経線維/篩状板境界と読み替えることで、篩状板より上部の視神経線維の線維走行および篩状板内部の線維走行を可視化することができる。なお、上述の強膜の例と異なり、この篩状板の例の場合は篩状板の上方に存在する線維である視神経線維が篩状板に接しているため、線維走行の計算に用いるセグメンテーションされた層の数は3層ではなく2層で十分である。 In the above example, based on the fundus data measured by polarized OCT, each layer of the inner retinal limiting membrane, photoreceptor inner segment outer segment junction, choroid/scleral limiting membrane is segmented, and the inner retina and sclera are segmented. An example of visualizing fiber running is shown. This technique can be applied to any fibrous tissue, not just the retinal lining and sclera. For example, when visualizing the fiber running of the cribriform plate inside the optic nerve head, the above-mentioned photoreceptor inner segment/outer segment junction is read as the optic nerve fiber/cribriform plate boundary, and the choroid/scleral boundary membrane is also optic nerve fiber /Boundary of the lamina cribrosa, the fiber running of the optic nerve fibers above the cribriform plate and the fiber running inside the cribriform plate can be visualized. Unlike the above example of the sclera, in the case of this example of the cribriform plate, the optic nerve fibers, which are fibers existing above the cribriform plate, are in contact with the lamina cribriformis. Two layers are sufficient instead of three layers.

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。 Although specific examples of the technology disclosed in this specification have been described above in detail, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. In addition, the technical elements described in this specification or in the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing.

10:測定部
11:光源
43:参照ミラー
60、70:干渉光生成部
80、90:干渉光検出部
81、82、91、92:バランス型光検出器
83、93:信号処理器
84、85、94、95:信号処理部
100:サンプリングトリガー/クロック発生器
140:サンプリングトリガー発生器
160:サンプリングロック発生器
200:演算装置
202:演算部
500:被検眼
S1、S2:測定光路
R1、R2:参照光路
10: Measurement unit 11: Light source 43: Reference mirrors 60, 70: Interference light generators 80, 90: Interference light detection units 81, 82, 91, 92: Balanced photodetectors 83, 93: Signal processors 84, 85 , 94, 95: Signal processing unit 100: Sampling trigger/clock generator 140: Sampling trigger generator 160: Sampling lock generator 200: Arithmetic unit 202: Arithmetic unit 500: Eyes to be examined S1, S2: Measurement optical paths R1, R2: reference path

Claims (5)

偏光感受型の光断層画像撮影装置であって、
被検眼の断層画像を撮影する撮影部と、
演算部と、を備えており、
前記断層画像は、前記被検眼に第1の偏光波を照射することで撮影された第1断層画像と、前記被検眼に前記第1の偏光波とは異なる振動方向を有する第2の偏光波を照射することで撮影された第2断層画像と、を含んでおり、
前記演算部は、前記第1断層画像と前記第2断層画像に基づいて、少なくとも前記被検眼の強膜及び篩状板における線維の走行態様を特定する特定処理を実行可能に構成されている、光断層画像撮影装置。
A polarization-sensitive optical tomography apparatus,
an imaging unit that captures a tomographic image of an eye to be inspected;
and a computing unit,
The tomographic images are a first tomographic image captured by irradiating the eye to be inspected with a first polarized wave, and a second polarized wave having a vibration direction different from that of the first polarized wave in the eye to be inspected. and a second tomographic image taken by irradiating the
The computing unit is configured to be capable of executing a specific process for identifying a running mode of fibers in at least the sclera and cribriform plate of the eye to be examined based on the first tomographic image and the second tomographic image. Optical tomographic imaging device.
前記被検眼の強膜のアンファス画像を表示する表示部をさらに備えており、
前記表示部は、前記被検眼の強膜のアンファス画像とともに、前記強膜のアンファス画像の対応する位置に前記走行態様を重ねて表示する、請求項1に記載の光断層画像撮影装置。
further comprising a display unit for displaying an anphas image of the sclera of the subject's eye,
2. The optical tomographic imaging apparatus according to claim 1 , wherein the display unit displays the Amphas image of the sclera of the subject's eye and the running mode superimposed on a corresponding position of the Amphas image of the sclera.
前記表示部に前記強膜のアンファス画像及び前記走行態様が重ねて表示されたときに、その表示された画像内において前記被検眼の深さ方向の断面の位置を指定する指定部をさらに備えており、
前記表示部は、前記指定部によって前記深さ方向の断面の位置が指定されたときに、前記指定された断面の位置における前記被検眼の眼底の断面画像を表示する、請求項2に記載の光断層画像撮影装置。
a designating unit for designating a cross-sectional position of the subject's eye in the depth direction in the displayed image when the anphas image of the sclera and the running mode are superimposed and displayed on the display unit; cage,
3. The display unit according to claim 2, wherein, when the position of the cross section in the depth direction is specified by the specifying unit, the display unit displays a cross-sectional image of the fundus oculi of the subject's eye at the specified position of the cross section. Optical tomographic imaging device.
前記撮影部は、980nm以上かつ1120nm以下の波長の光を用いて前記被検眼の眼底を撮影する、請求項1~3のいずれか一項に記載の光断層画像撮影装置。 The optical tomographic imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the imaging unit images the fundus of the subject's eye using light with a wavelength of 980 nm or more and 1120 nm or less. 前記撮影部は、円偏光による前記第1の偏光波及び前記第2の偏光波を前記被検眼に照射する、請求項1~4のいずれか一項に記載の光断層画像撮影装置。
The optical tomography apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the imaging unit irradiates the eye to be inspected with the first polarized wave and the second polarized wave of circularly polarized light.
JP2019061545A 2019-03-27 2019-03-27 Optical tomography system Active JP7332131B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019061545A JP7332131B2 (en) 2019-03-27 2019-03-27 Optical tomography system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019061545A JP7332131B2 (en) 2019-03-27 2019-03-27 Optical tomography system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020156909A JP2020156909A (en) 2020-10-01
JP7332131B2 true JP7332131B2 (en) 2023-08-23

Family

ID=72640667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019061545A Active JP7332131B2 (en) 2019-03-27 2019-03-27 Optical tomography system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7332131B2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016028666A (en) 2014-07-23 2016-03-03 国立大学法人東北大学 Fundus analysis device and fundus observation device
JP2016057197A (en) 2014-09-10 2016-04-21 株式会社トーメーコーポレーション Optical tomographic imaging apparatus
JP2017074325A (en) 2015-10-16 2017-04-20 株式会社トプコン Ophthalmologic imaging device and ophthalmologic information processing device
JP2017140316A (en) 2016-02-12 2017-08-17 キヤノン株式会社 Image processing apparatus, image processing method, and program therefor
JP2018068778A (en) 2016-10-31 2018-05-10 株式会社ニデック Ophthalmologic oct analyzer and ophthalmologic analysis program
JP2018121888A (en) 2017-01-31 2018-08-09 株式会社ニデック Optical coherence tomograph

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016028666A (en) 2014-07-23 2016-03-03 国立大学法人東北大学 Fundus analysis device and fundus observation device
US20170273557A1 (en) 2014-07-23 2017-09-28 Tohoku University Fundus analysis apparatus and fundus observation apparatus
JP2016057197A (en) 2014-09-10 2016-04-21 株式会社トーメーコーポレーション Optical tomographic imaging apparatus
JP2017074325A (en) 2015-10-16 2017-04-20 株式会社トプコン Ophthalmologic imaging device and ophthalmologic information processing device
JP2017140316A (en) 2016-02-12 2017-08-17 キヤノン株式会社 Image processing apparatus, image processing method, and program therefor
JP2018068778A (en) 2016-10-31 2018-05-10 株式会社ニデック Ophthalmologic oct analyzer and ophthalmologic analysis program
JP2018121888A (en) 2017-01-31 2018-08-09 株式会社ニデック Optical coherence tomograph

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020156909A (en) 2020-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5149535B2 (en) Polarization-sensitive optical coherence tomography apparatus, signal processing method for the apparatus, and display method for the apparatus
De Boer et al. Polarization sensitive optical coherence tomography–a review
Pircher et al. Polarization sensitive optical coherence tomography in the human eye
Drexler et al. State-of-the-art retinal optical coherence tomography
JP6843521B2 (en) Image processing device and image processing method
JP6685706B2 (en) Image processing apparatus and image processing method
US9888844B2 (en) Control apparatus and control method
JP2021525578A (en) Devices and methods for in vivo measurement of corneal biomechanical responses
US20230346215A1 (en) Multi-modal retinal imaging platform
JP7332131B2 (en) Optical tomography system
Lee et al. Optical coherence tomography for ophthalmic imaging: new technique delivers micron-scale resolution
JP2017080344A (en) Image processing device, image processing method and optical interference tomographic device
JP2017140316A (en) Image processing apparatus, image processing method, and program therefor
Park et al. Polarization-sensitive optical coherence tomography
US20230358669A1 (en) Methods and systems for polarization-sensitive optical coherence tomography
Hosseinaee et al. Non-contact, in-vivo, functional, and structural ophthalmic imaging using multimodal photoacoustic remote sensing (PARS) microscopy and optical coherence tomography (OCT)
Shu Developing Functional Optical Imaging Modalities to Study Retinal Diseases
Targowski et al. Spectral optical coherence tomography for nondestructive examinations
Marsack et al. Imaging the primate retina using polarization-sensitve optical coherence tomography
CN114159018A (en) Optical coherence tomography apparatus and computer program for displaying tomographic image
AKKhurana et al. Fundamentals of Optical Coherence Tomography
Miura et al. Polarization-sensitive Fourier domain optical coherence tomography for the imaging the anterior segment disorder of the eyes
Motschi Advanced signal and image processing for polarization-sensitive optical coherence tomography of the retina
Xu et al. Retinal tissue oxygen imaging by near infrared light and white light interferometry
Shelton et al. Optical Coherence Tomography

Legal Events

Date Code Title Description
A80 Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80

Effective date: 20190408

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220301

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221209

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230302

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230704

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230803

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7332131

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150