JP2009276327A - 光画像計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被測定物体のどの部位の細胞を観察しているか特定することが可能な光画像計測装置を提供する。
【解決手段】光画像計測装置１００は、被測定物体１０００の細胞画像を形成するフルフィールドタイプのＯＣＴ装置として機能するとともに、細胞画像よりも低倍率の被測定物体１０００の低倍画像を形成する装置として機能する。低倍画像に描写される被測定物体１０００の部位は、細胞画像に描写される部位よりも広い。光画像計測装置１００は、低倍画像に描写された被測定物体１０００の画像の形態や、被測定物体１０００以外の領域の画像を解析することにより、低倍画像における細胞画像の位置を特定する。
【選択図】図２

Description

この発明は、被測定物体の表面態様や内部態様を表す画像を形成する光画像計測装置に関する。この発明に係る光画像計測装置は、所定のビーム径を持つ信号光を被測定物体に投射し、その反射光又は透過光を参照光と干渉させて干渉光を生成して検出することにより、被測定物体の表面態様や内部態様を表す画像を形成するものである。

近年、光を用いて被測定物体の表面や内部の画像を形成する光画像計測技術が注目を集めている。光画像計測技術は、従来からのＸ線ＣＴのような人体への侵襲性を持たないことから、特に医療分野における展開が期待されている。

光画像計測技術の代表的な手法として、光干渉断層画像化法（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ；ＯＣＴ）などと呼ばれる手法がある。たとえば特許文献１には、光ビームを信号光と参照光とに分割し、被測定物体を経由した信号光と参照物体を経由した参照光とを干渉させて干渉光を生成して検出することにより、被測定物体の表面や内部の形態や機能状態を表す画像を形成する手法が開示されている。

ここで、被測定物体に投射される信号光は所定のビーム径を有する。それにより、信号光の進行方向に対して略直交する断面の画像が形成される。このような光干渉断層画像化法は、フルフィールド（ｆｕｌｌ−ｆｉｅｌｄ）タイプ、或いはエンフェイス（ｅｎ ｆａｃｅ）タイプなどと呼ばれる。

フルフィールドタイプの光画像計測装置は、深さ方向に重ね合わせた画像を取得する通常の光学顕微鏡と異なり、各深さの画像を取得できるという特徴がある。たとえば、フルフィールドタイプの光画像計測装置によれば、厚み情報を加味した細胞の形態を描写した画像を取得できるため、培養細胞や生体細胞等を観察する分野への適用が期待される。

現在、細胞の観察は各種の顕微鏡を用いて行うことが多い。たとえば位相差顕微鏡や微分干渉顕微鏡は、透明ないし半透明の細胞の観察に利用されている（たとえば特許文献２を参照）。

特開２００７−２１２４６７号公報 特開２００６−２７１２１０号公報

一般に、細胞は時間経過と共にその態様を変化させる。たとえば、再生医療分野においては、培養対象の細胞をシグナル分子などと共に培養皿に配置して細胞を成長させることにより細胞のシート（培養シート、細胞シートなどと呼ばれる）を作成する。そして、培養シートが十分に成長したら、これを培養皿から取り出して生体に移植する。このとき、培養シートが移植に適しているか確認するためには、細胞の状態まで把握することが望ましい。

また、ドナーから摘出された組織（たとえば角膜移植片）の適否を術前に検査する場合についても同様に、移植片の状態を細胞レベルまで把握することが望ましい。更に、生体組織を観察する場合においても、細胞の状態を把握することにより疾患の早期発見が可能となる。

このような細胞レベルの観察を行うためには、高い観察倍率が必要である。観察倍率を高くすると、一度に観察できる領域が狭くなる。そうすると、観察対象（培養シート、移植片、生体組織等）のどの部位を実際に観察しているか把握できないという問題が生じる。

観察部位が特定できないと、移植前に培養シートのどの部位を切除すればよいか分からないといった問題が生じる。また、培養中においては、培養シートのどの部位の成長が不十分か、或いは成長し過ぎたかを特定できない。更に、培養シートの成長を時系列で捉える場合には、同じ部位を繰り返し観察する必要があるが、観察部位が特定できない限り、同じ部位を繰り返し観察することはできない。

また、移植片についても、移植前にどの部位を排除すればよいか特定できない。また、生体組織については、どの部位に異常が生じているか特定できない、経過観察を高確度で行えないといった問題がある。

この発明は、以上のような問題を解決するためになされたものであり、被測定物体のどの部位の細胞を観察しているか特定することが可能な光画像計測装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、所定のビーム径を有する信号光を被測定物体に照射し、前記被測定物体を経由した前記信号光を参照光と干渉させて干渉光を生成し、前記干渉光を検出して前記被測定物体の細胞の形態を描写可能な倍率の細胞画像を形成する第１の形成手段と、前記細胞画像の倍率よりも低い倍率の前記被測定物体の低倍画像を形成する第２の形成手段と、前記低倍画像を解析し、前記低倍画像における前記細胞画像の位置を特定する特定手段と、を備えることを特徴とする光画像計測装置である。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光画像計測装置であって、前記特定手段は、前記低倍画像に描写された前記被測定物体の画像における特徴部位を特定し、該特定された特徴部位に基づいて前記低倍画像における前記細胞画像の位置を特定する、ことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光画像計測装置であって、前記低倍画像は、前記被測定物体の周囲の形態を表す画像を含み、前記特定手段は、前記周囲の形態を表す画像における特徴部位を特定し、該特定された特徴部位に基づいて前記低倍画像における前記細胞画像の位置を特定する、ことを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の光画像計測装置であって、前記第１の形成手段及び前記第２の形成手段は、それぞれ光学系を含み、前記特定手段は、前記低倍画像とともに、前記二つの光学系の位置関係に基づいて、前記低倍画像における前記細胞画像の位置を特定する、ことを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、所定のビーム径を有する信号光を被測定物体に照射し、前記被測定物体を経由した前記信号光を参照光と干渉させて干渉光を生成して検出する光学系を含み、前記検出結果に基づいて前記被測定物体の細胞の形態を描写可能な倍率の細胞画像を形成する第１の形成手段と、前記被測定物体を経由した光を検出する光学系を含み、該検出結果に基づいて前記細胞画像の倍率よりも低い倍率の前記被測定物体の低倍画像を形成する第２の形成手段と、前記二つの光学系の位置関係に基づいて、前記低倍画像における前記細胞画像の位置を特定する特定手段と、を備えることを特徴とする光画像計測装置である。

また、請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の光画像計測装置であって、前記二つの光学系は、互いの光軸が所定の角度を成すように配置されており、前記特定手段は、前記位置関係としての前記所定の角度に基づいて、前記低倍画像における前記細胞画像の位置を特定する、ことを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の光画像計測装置であって、前記二つの光学系は、互いの光軸が一致するように配置されており、前記特定手段は、前記細胞画像の中心位置と低倍画像の中心位置とを一致させるように、前記低倍画像における前記細胞画像の位置を特定する、ことを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１又は請求項５に記載の光画像計測装置であって、表示手段と、前記特定手段により特定された前記細胞画像の位置を表す情報を前記低倍画像とともに表示する制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項９に記載の発明は、請求項１又は請求項５に記載の光画像計測装置であって、前記第１の形成手段は、前記被測定物体に対する信号光の照射位置を変更する変更手段を含み、前記被測定物体の複数の異なる部位のそれぞれの細胞画像を形成し、前記特定手段は、前記複数の細胞画像のそれぞれの前記低倍画像における位置を特定する、ことを特徴とする。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の光画像計測装置であって、表示手段と、前記複数の細胞画像のそれぞれを解析し、前記複数の細胞画像のそれぞれに描写された細胞の異常の有無を判断する判断手段と、前記異常の有無の判断結果と、前記特定手段により特定された前記細胞画像の位置とに基づいて、前記低倍画像における前記異常の有無の分布情報を前記表示手段に表示させる制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項１１に記載の発明は、請求項９に記載の光画像計測装置であって、表示手段と、操作手段と、前記複数の細胞画像のそれぞれを前記表示手段に表示させ、更に、前記表示された細胞画像の細胞の異常の有無が前記操作手段を用いて指定された後に、前記異常の有無の指定結果と、前記特定手段により特定された前記細胞画像の位置とに基づいて、前記低倍画像における前記異常の有無の分布情報を前記表示手段に表示させる制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項１２に記載の発明は、請求項９に記載の光画像計測装置であって、表示手段と、前記特定手段により特定された前記複数の細胞画像のそれぞれの前記低倍画像における位置に基づいて、前記複数の細胞画像を並べて前記表示手段に表示させる制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項１３に記載の発明は、請求項１又は請求項５に記載の光画像計測装置であって、前記被測定物体の過去の低倍画像における過去の細胞画像の位置情報を予め記憶する記憶手段を備え、前記第１の形成手段は、前記被測定物体に対する信号光の照射位置を変更する変更手段を含み、前記特定手段は、新たな低倍画像と前記位置情報とに基づいて、前記新たな低倍画像における前記過去の細胞画像の位置を特定し、前記変更手段は、該特定された位置に対応する前記被測定物体の部位に信号光の照射位置を一致させ、前記第１の形成手段は、前記被測定物体の当該部位に信号光を照射し、前記被測定物体を経由した該信号光を参照光と干渉させて干渉光を生成し、該干渉光を検出して前記被測定物体の新たな細胞画像を形成する、ことを特徴とする。

また、請求項１４に記載の発明は、請求項１又は請求項５に記載の光画像計測装置であって、前記第２の形成手段は、前記被測定物体を撮影する撮影手段を含む、ことを特徴とする。

また、請求項１５に記載の発明は、請求項１又は請求項５に記載の光画像計測装置であって、前記第２の形成手段は、低コヒーレンス光を信号光と参照光とに分割し、前記被測定物体に対する該信号光の照射位置を走査し、各照射位置を経由した該信号光と参照物体を経由した該参照光とを干渉させて干渉光を生成し、該干渉光を検出して前記被測定物体の画像を形成する手段を含む、ことを特徴とする。

この発明の第１の態様によれば、被測定物体の細胞画像と低倍画像とをそれぞれ形成するとともに、低倍画像を解析することにより低倍画像における細胞画像の位置を特定することができる。

また、この発明の第２の態様によれば、被測定物体の細胞画像と低倍画像とをそれぞれ形成するとともに、細胞画像を形成するための光学系と低倍画像を形成するための光学系との位置関係に基づいて、低倍画像における細胞画像の位置を特定することができる。

上記のような発明によれば、被測定物体を細胞レベルで描写した観察範囲の狭い細胞画像と、比較的観察範囲の広い低倍画像とを取得し、更に、低倍画像における細胞画像の位置を特定することができるので、被測定物体のどの部位の細胞を観察しているか特定することが可能である。

この発明に係る光画像計測装置の実施形態の一例を説明する。

［構成］
この実施形態に係る光画像計測装置の構成の一例を図１及び図２に示す。この光画像計測装置１００は、フルフィールドタイプのＯＣＴ装置として機能し、細胞の観察に使用される。特に、光画像計測装置１００は、細胞群を含む被測定物体１０００の観察に用いられる。このような被測定物体１０００としては、たとえば、培養細胞（培養シート）、ドナーから摘出された移植片、生体組織などがある。

フルフィールドタイプのＯＣＴ装置は、たとえば前述の特許文献１に記載されたＯＣＴ装置のように、所定のビーム径を有する信号光を被測定物体に照射するとともに、被測定物体を経由した信号光を参照光と干渉させて干渉光を生成する。この干渉光も所定のビーム径を有する。フルフィールドタイプのＯＣＴ装置は、この干渉光を２次元光センサアレイによって検出することにより、信号光のビーム径に応じた被測定物体の領域の２次元画像を取得する装置である。この２次元画像は、被測定物体に対する信号光の進行方向に直交する面に沿って広がる画像である。

また、フルフィールドタイプのＯＣＴ装置は、信号光と参照光との光路長差を変更することにより、被測定物体の様々な深度における２次元画像を取得できる。たとえば、被測定物体が角膜である場合、角膜の様々な層（角膜上皮層、ボーマン層、角膜実質層、デスメ膜、角膜内皮層）の画像を取得することが可能である。

被測定物体１０００は、計測に適した状態で配設される。たとえば、被測定物体１０００が培養シートである場合、この培養シートは、一般に培養皿に格納される。光画像計測装置１００の光学系と培養シートとの間の屈折率境界の影響を小さくするために、培養皿を培養液で満たしてもよい。更に、培養皿自体を液浸状態で配置してもよい。培養皿は、たとえばステージ上に載置される。このステージは、培養皿を移動可能なステージ（可動ステージ）であってもよい。

被測定物体１０００が移植片である場合、この移植片は、所定の部材（たとえばシャーレ、ガラス板等）に載置される。所定の部材は、可動ステージ上に載置されていてもよい。また、屈折率境界の影響を小さくするために、移植片を液浸状態にしたり、所定の部材自体を液浸状態にしたりすることが可能である。

被測定物体１０００が生体眼である場合、従来の眼底カメラ等と同様に、顎受けや額当てなどを用いて被検者の顔を動かないように保持することが望ましい。また、屈折率境界の影響を小さくするために、従来の超音波診断装置や光画像計測装置等と同様に、光学系と生体眼との間にゼリーや液体などを適用することが可能である。

光画像計測装置１００はハロゲンランプ１を備えている。ハロゲンランプ１は、たとえば無偏光の広帯域光Ｍを出力する。なお、図示は省略するが、ハロゲンランプ１は、通常のハロゲンランプとともに、出力光を導光する光ファイババンドルや、出力光の照射野を一様に照明するためのケーラー照明光学系などを含んで構成することができる。ハロゲンランプ１から出力される無偏光の広帯域光Ｍは、所定のビーム径を有している。

光源は、ハロゲンランプ１には限定されず、無偏光の広帯域光を出力する任意の光源であってよい。たとえば、キセノンランプ等の任意の熱光源（黒体輻射に基づく光源）を適用できる。また、光源は、ランダム偏光の広帯域光を出力するレーザ光源であってもよい。ここで、無偏光とは、直線偏光の光と円偏光の光と楕円偏光の光とを含む偏光状態を意味する。また、ランダム偏光とは、互いに直交する２つの直線偏光成分を有し、各直線偏光成分のパワーが時間的にランダムに変化する偏光状態を意味する（たとえば特開平７−９２６５６号公報を参照）。以下、無偏光の場合についてのみ詳しく説明するが、ランダム偏光の場合も同様の構成で同様の作用効果を得ることができる。

ハロゲンランプ１により出力された広帯域光Ｍは、様々な帯域の光を含んでいる。フィルタ２は、無偏光の広帯域光Ｍの所定帯域のみを透過させるフィルタである。透過させる帯域は、分解能や計測深度等によって決定され、たとえば中心波長７６０ｎｍ程度で１００ｎｍ程度の波長幅の帯域に設定される。この場合、被測定物体１０００の深度方向（図１に示すｚ方向）及びそれに直交する方向（水平方向）について、それぞれ２μｍ程度の分解能の画像を取得できる。なお、フィルタ２を透過した光を同じく広帯域光Ｍと呼ぶことにする。

フィルタ２を透過した無偏光の広帯域光Ｍは、ビームスプリッタ３によって二分割される。すなわち、ビームスプリッタ３による反射光は信号光Ｓを形成し、ビームスプリッタ３を透過した光は参照光Ｒを形成する。ビームスプリッタ３は、ハーフミラー等によって構成される。

信号光Ｓは、無偏光状態を保ったまま対物レンズ１１により被測定物体１０００に合焦される。信号光Ｓは、所定のビーム径で被測定物体１０００に照射される。被測定物体１０００の表面や内部にて反射、散乱された光は、対物レンズ１１を経由してビームスプリッタ３に戻ってくる。

一方、ビームスプリッタ３により生成された無偏光の参照光Ｒは、波長板（λ／４板）４と偏光板５を通過し、反射ミラー６にて反射される。更に、参照光Ｒは、ガラス板７を通過し、対物レンズ８によって参照鏡９の反射面に合焦される。参照鏡９により反射された参照光Ｒは、同じ光路を逆向きに経由してビームスプリッタ３に戻ってくる。

このとき、当初は無偏光であった参照光Ｒは、波長板４と偏光板５を二回経由することにより円偏光に変換される。ガラス板７は、信号光Ｓ及び参照光Ｒの光路（干渉計の両アーム）にて発生する分散の影響を最小にする分散補正光学素子である。

参照鏡９は、参照鏡移動機構１０によって参照光Ｒの進行方向、すなわち参照鏡９の反射面に直交する方向（図１の両側矢印が示す方向）に移動可能とされている。参照鏡移動機構１０は、たとえばピエゾ素子等の駆動手段を含んで構成される。

このように参照鏡９を移動させることにより、信号光Ｓと参照光Ｒの光路長差が変更される。ここで、信号光Ｓの光路長は、ビームスプリッタ３と被測定物体１０００の表面との間の往復距離とする。また、参照光Ｒの光路長は、ビームスプリッタ３と参照鏡９の反射面との間の往復距離とする。信号光Ｓと参照光Ｒの光路長の差を変更することにより、被測定物体１０００の様々な深度位置の画像を選択的に取得することができる。

なお、この実施形態では、参照光Ｒの光路長を変更することで上記光路長差を変更しているが、信号光Ｓの光路長を変更することにより上記光路長差を変更するように構成することも可能である。その場合、装置光学系と被測定物体１０００との間隔を変更する機構を設ける。この機構としては、たとえば、装置光学系をｚ方向に移動させるステージや、被測定物体１０００をｚ方向に移動させるステージなどを適用できる。

被測定物体１０００を経由した信号光Ｓと、参照鏡９を経由した参照光Ｒは、ビームスプリッタ３によって重畳されて干渉光Ｌを生成する。干渉光ＬはＳ偏光成分とＰ偏光成分とを含んでいる。

ビームスプリッタ３によって生成された干渉光Ｌは、開口絞り１２を経由し、結像レンズ（群）１３によって集束光となる。集束光となった干渉光ＬのＳ偏光成分Ｌ１は、偏光ビームスプリッタ１４により反射されてＣＣＤ（イメージセンサ）１６により検出される。一方、干渉光ＬのＰ偏光成分Ｌ２は、偏光ビームスプリッタ１４を透過し、反射ミラー１５により反射されてＣＣＤ（イメージセンサ）１７により検出される。なお、ＣＣＤイメージセンサの代わりに、たとえばＣＭＯＳイメージセンサ等の任意のイメージセンサを適用することが可能である。

各ＣＣＤ１６、１７は、２次元の受光面を有している。Ｓ偏光成分Ｌ１とＰ偏光成分Ｌ２は、それぞれ、所定のビーム径を持ってＣＣＤ１６、１７の受光面に照射される。

Ｓ偏光成分Ｌ１、Ｐ偏光成分Ｌ２をそれぞれ検出したＣＣＤ１６、１７は、それぞれ検出信号をコンピュータ２０に送る。

なお、干渉光Ｌの元になる参照光Ｒは円偏光であり信号光Ｓは無偏光であるから、Ｓ偏光成分Ｌ１とＰ偏光成分Ｌ２は９０度（π／２）の位相差を有している。したがって、ＣＣＤ１６から出力される検出信号Ｃ_Ａと、ＣＣＤ１７から出力される検出信号Ｃ_Ｂは、９０度の位相差を有している。これら検出信号Ｃ_Ａ、Ｃ_Ｂは、それぞれ次式のように表すことができる。

ここで、Ｉ_ｓ（ｘ、ｙ）は信号光Ｓの強度を表し、Ｉ_ｒ（ｘ、ｙ）は参照光Ｒの強度を表している。また、φ（ｘ、ｙ）は初期位相差を表している。また、各検出信号Ｃ_Ａ、Ｃ_Ｂは、背景光成分（非干渉成分、直流成分）Ｉ_ｓ（ｘ、ｙ）＋Ｉ_ｒ（ｘ、ｙ）を含む。更に、検出信号Ｃ_Ａはｃｏｓ成分からなる干渉成分を含み、検出信号Ｃ_Ｂはｓｉｎ成分からなる干渉成分を含んでいる。

なお、式（１）、（２）から分かるように、各検出信号Ｃ_Ａ、Ｃ_Ｂは、空間（ｚ方向に直交するｘ方向、ｙ方向）のみを変数としており、時間を変数として含んでいない。すなわち、本実施形態に係る干渉信号は、空間的変化のみを含むものである。

光画像計測装置１００は、上記のようにフルフィールドタイプのＯＣＴ装置として機能するとともに、被測定物体１０００を撮影する撮像装置としても機能する。この実施形態では、２台の撮像装置１８、１９が設けられている。各撮像装置１８、１９は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の２次元イメージセンサを備えている。撮像装置１８、１９は、この発明の「撮影手段」の一例である。

なお、撮像装置の台数は２台に限定されるものではなく、１台以上の任意台数の撮像装置を設けることが可能である。なお、２台以上の撮像装置を用いる場合、異なる撮像装置により取得された撮影画像を合成することにより立体画像を形成することが可能である。また、撮影光（フラッシュや定常光）を出力するランプを設けることも可能である。また、この実施形態では信号光Ｓの照射位置を挟んで対向する位置に２台の撮像装置１８、１９を設けているが、撮像装置を設ける位置についても任意である。また、被測定物体１０００に対する各撮像装置１８、１９の位置を変更可能に構成することも可能である。

図１では省略されているが、各撮像装置１８、１９は、ケーブル等を介してコンピュータ２０に接続されている。各撮像装置１８、１９は、撮影画像（電気信号）をコンピュータ２０に入力する。また、各撮像装置１８、１９と被測定物体１０００との間に光学系が設けられていてもよい。たとえば各撮像装置１８、１９がデジタルカメラなどである場合には、このような光学系は内蔵されている。なお、このような光学系には、たとえば、変倍レンズ系等のレンズ系、ミラー、プリズムなどが含まれている。

なお、各撮像装置１８、１９による撮影画像の倍率は、フルフィールドタイプのＯＣＴ計測により得られる画像（ＯＣＴ画像）の倍率よりも低い。すなわち、各撮像装置１８、１９による撮影範囲は、ＯＣＴ計測による画像形成範囲よりも広い。各撮像装置１８、１９は、被測定物体１０００の少なくとも一部を含む範囲を撮影する。このとき、被測定物体１０００が載置された部材（培養皿、シャーレ、ガラス板等）の少なくとも一部を含めて撮影することが可能である。また、被測定物体１０００が生体眼である場合には、睫毛、瞼、眉毛、頬など、生体眼の周囲を含めて撮影することが可能である。一方、ＯＣＴ計測では、被測定物体１０００の一部における細胞の形態を表す拡大像を形成する。

以下、各撮像装置１８、１９により得られる画像を「低倍画像」と呼ぶことがある。また、ＯＣＴ計測により得られる画像を「細胞画像」と呼ぶことがある。細胞画像は、被測定物体１０００に含まれる細胞の形態を描写可能な倍率の画像である。低倍画像の倍率は、細胞画像の倍率よりも低く設定されている。低倍画像には、被測定物体１０００の周囲の形態が描写されていてもよい。低倍画像や細胞画像は、それぞれ、静止画像でも動画像でもよい。また、低倍画像と細胞画像とを同時に取得することもできるし、それぞれ個別のタイミングで取得することもできる。

〔制御系の構成〕
光画像計測装置１００の制御系の構成を説明する。図２は、光画像計測装置１００の制御系の構成の一例を表している。

コンピュータ２０は、制御部２１、表示部２２、操作部２３及び信号処理部２４を備えている。

（制御部）
制御部２１は、光画像計測装置１００の各部を制御する。たとえば、制御部２１は、ハロゲンランプ１の点灯／消灯の制御、参照鏡移動機構１０の制御、ＣＣＤ１６、１７の動作制御、表示部２２による表示処理の制御などを行う。また、制御部２１は、撮像装置１８、１９の動作制御として、撮影倍率の変更、撮影の要求、露光量の調整などを行う。制御部２１は、この発明の「制御手段」の一例である。

制御部２１は、ＣＰＵ等のマイクロプロセッサを含んで構成される。また、制御部２１は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ等の記憶装置を含んで構成される。ハードディスクドライブには、装置制御用のコンピュータプログラム（図示せず）が予め記憶されている。このコンピュータプログラムにしたがってマイクロプロセッサが動作することにより、制御部２１による上記の制御が実行される。信号処理部２４についても同様である。

制御部２１は、外部装置との間でデータ通信を行うための通信機器を備えていてもよい。通信機器としては、ＬＡＮカードやモデムなどがある。それにより、制御部２１は、外部のデータベースから各種の情報を取得したり、データベースに情報を登録させたりできる。

（表示部）
表示部２２は、制御部２１により制御されて各種の情報を表示する。表示部２２は、ＬＣＤやＣＲＴディスプレイ等の任意の表示デバイスを含んで構成される。表示部２２は、この発明の「表示手段」の一例である。

（操作部）
操作部２３は、オペレータが光画像計測装置１００を操作したり、各種の情報を入力したりするために用いられる。操作部２３は、マウス、キーボード、ジョイスティック、トラックボール、専用のコントロールパネル等の任意の操作デバイスや入力デバイスを含んで構成される。操作部２３は、この発明の「操作手段」の一例である。

（信号処理部）
信号処理部２４は各種の信号を処理する。信号処理部２４は、ＣＰＵ等のマイクロプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ等を含んで構成される。信号処理部２４には、画像形成部２４１と位置特定部２４２が設けられている。

（画像形成部）
画像形成部２４１は、ＣＣＤ１６、１７から出力された検出信号Ｃ_Ａ、Ｃ_Ｂに基づいて、被測定物体１０００の画像、特に被測定物体１０００の水平方向の画像を形成する。この画像形成処理については後述する。

（位置特定部）
位置特定部２４２は、被測定物体１０００の細胞画像及び低倍画像に基づいて、低倍画像における細胞画像の位置を特定する。位置特定部２４２は、この発明の「特定手段」の一例である。以下、位置特定部２４２が実行する処理の具体例を説明する。

まず、低倍画像に描写された被測定物体１０００の形態に基づいて、低倍画像における細胞画像の位置を特定する手法について説明する。この処理は、たとえば被測定物体１０００の特徴部位が低倍画像に描写される場合に適用可能である。特徴部位としては、たとえば、培養シート（又は移植片；以下同様）の輪郭部位、培養シート中の特徴点（重心位置、尖端部位、染色部位、隆起部位、陥没部位等）、生体眼の瞳孔の輪郭などがある。

この具体例では、まず、低倍画像を解析して被測定物体１０００の特徴部位に対応する画像領域を特定する。この処理は、たとえば、低倍画像を構成する画素の画素値に対して、閾値処理や境界検出処理等の画像処理を施すことにより実行できる。一例として、低倍画像を構成する画素の画素値の変化を追跡し、隣接する画素の画素値の変化が所定値以上となる隣接画素を特定することにより、被測定物体１０００に相当する画像領域とその周囲の画像領域との境界を検出できる。なお、表示された低倍画像に対してオペレータが画像領域を指定するようにしてもよい。

次に、位置特定部２４２は、特定された画像領域に対する細胞画像の位置を特定することにより、低倍画像における細胞画像の位置を特定する。過去の低倍画像における過去の細胞画像の位置情報が既知である場合、位置特定部２４２は、当該特徴部位に対応する過去の低倍画像中の画像領域を特定し、この画像領域に対する過去の細胞画像の位置関係を求める。更に、位置特定部２４２は、この位置関係と新たな低倍画像とに基づいて、新たな低倍画像における過去の細胞画像の位置を特定し、この特定された位置を新たな細胞画像の位置とする。

ＯＣＴ計測用の光学系と各撮像装置１８、１９の光学系との位置関係が既知である場合、この位置関係に基づいて、低倍画像における細胞画像の位置を特定することができる。ここで、ＯＣＴ計測用の光学系は、被測定物体１０００に対して信号光Ｓを照射する対物レンズ１１を含んで構成され、当該光学系の光軸は対物レンズ１１の光軸に一致している。また、各撮像装置１８、１９の光学系は、変倍レンズ系等のレンズ系等を含んで構成され、当該レンズ系の光軸は当該レンズ系の光軸に一致している。

この具体例についてより詳しく説明する。双方の光学系の位置関係が固定されている場合、低倍画像における細胞画像の位置は一定である。なお、画像の倍率を変化させると低倍画像と細胞画像との位置関係も変化するが、倍率毎の位置関係を事前に取得して記憶部２４５に記憶しておくことにより、低倍画像における細胞画像の位置を容易に求めることが可能である。また、図１に示すように、ＯＣＴ計測用の光軸と各撮像装置１８、１９の光軸とが所定の角度（０度は除く）を成している場合には、ＯＣＴ画像の取得深度を変化させると（つまり、参照鏡９を移動させて計測を行うと）、低倍画像と細胞画像との位置関係も変化するが、所定の角度や参照鏡９の位置（ＯＣＴ画像の取得深度）に基づく幾何学演算により、低倍画像における細胞画像の位置を容易に求めることが可能である。

また、双方の光学系の相対位置を変更できる場合であっても、上記具体例と同様にして、双方の画像の計測時における位置関係に基づいて、低倍画像における細胞画像の位置を特定することが可能である。

被測定物体１０００の周囲の形態を表す低倍画像中の画像領域に基づいて細胞画像の位置を特定する手法について説明する。注目対象となる画像領域としては、たとえば、培養シート（又は移植片；以下同様）が載置された培養皿、生体眼の周囲の組織（睫毛、瞼等）などがある。
この具体例においては、培養皿は、方向を特定可能な形状であることが望ましい。たとえば、上下方向（培養皿の底面に対して直交する方向）を軸とする回転について非対称な形状の培養皿を適用できる。このような培養皿は特徴部位（角、辺、曲率など）を有する。また、底面のエッジ近傍や壁面などにマーク（特徴部位）が付された培養皿を適用することも可能である。

この具体例についてより詳しく説明する。まず、位置特定部２４２は、低倍画像を解析し、低倍画像における被測定物体１０００の周囲の画像領域を特定する。この処理は、たとえば、低倍画像を構成する画素の画素値に対して、閾値処理や境界検出処理等の画像処理を施すことにより実行できる。なお、表示された低倍画像に対してオペレータが画像領域を指定するようにしてもよい。

次に、位置特定部２４２は、特定された画像領域における特徴部位を特定する。この処理も、閾値処理や境界検出処理等の画像処理により実現できる。更に、位置特定部２４２は、この特徴部位に対する細胞画像の位置を特定することにより、低倍画像における細胞画像の位置を特定する。この処理は、上記の具体例と同様にして実行できる。

この実施形態では、ＯＣＴ計測用の光軸と各撮像装置１８、１９の光軸とが一致されていない。よって、ＯＣＴ画像と撮影画像の双方を同時に取得することが可能である。特に、撮像装置１８、１９により被測定物体１０００を撮影しながら、被測定物体１０００に信号光Ｓを照射することが可能である。よって、信号光Ｓの波長帯の光を撮像装置１８、１９により検出できる場合、被測定物体１０００に対する信号光Ｓの照射位置を撮影することが可能である。位置特定部２４２は、被測定物体１０００の撮影画像に対して閾値処理等の画像処理を施して信号光Ｓの照射位置を特定することにより、この低倍画像における細胞画像の位置を特定することが可能である。

なお、低倍画像における細胞画像の位置を特定する処理は、上記の具体例に限定されるものではなく、任意の技術を適用して実現することが可能である。

（異常判断部）
異常判断部２４３は、被測定物体１０００の細胞画像を解析して細胞の異常の有無を判断する。異常判断部２４３は、この発明の「判断手段」の一例である。

異常判断部２４３の動作の具体例を説明する。記憶部２４５には細胞情報２４５ａが記憶されている。細胞情報２４５ａは、被測定物体１０００に含まれる細胞の正常な形態（又は異常な形態）に関する情報を含んでいる。より具体的に説明すると、細胞情報２４５ａには、細胞の形態を表す情報として、たとえば、細胞の大きさ（体積、断面積、表面積等）、形状、配列、深度などの様々な項目について、その正常範囲が記録されている。なお、細胞情報２４５ａに記録される正常な形態は、一つの種類の細胞に関するものであってもよいし、複数種類の細胞に関するものであってもよい。後者の例としては、たとえば、角膜を構成する上皮細胞、実質細胞及び内皮細胞のそれぞれの正常な形態に関する情報を細胞情報２４５ａに記録することが可能である。なお、異常判断部２４３により判断される異常は、細胞の形態に関する異常に限定されず、神経線維等の組織の長さの異常や、細胞等の組織の密度の異常などであってもよい。一般に、異常判断部２４３は、光画像計測装置１００により取得される画像によってその有無を把握可能な任意の異常を判定する。

異常判断部２４３は、まず、細胞画像を解析し、この細胞画像に描写された細胞の形態を特定する。特定対象となる形態は、細胞情報２４５ａに含まれる形態（項目）のうちの少なくとも一つである。

細胞の大きさを特定する処理の例を説明する。まず、異常判断部２４３は、細胞画像を構成する画素に対して閾値処理や境界検出処理等の画像処理を施して、一つの細胞を表す画像領域を抽出する。次に、異常判断部２４３は、抽出された画像領域のサイズ（面積、周長、径など）を求める。同様の処理は、たとえば眼科分野のスペキュラーマイクロスコープ（角膜内皮細胞測定装置）などによって実用化されている。

同様に、細胞の形状を特定する処理についても、細胞画像を解析して一つの細胞を表す画像領域を特定し、この画像領域の輪郭を求めることによって実行できる。また、断層画像に基づいて、細胞等の組織の表面の滑らかさや、層の厚みの均一性などを評価するようにしてもよい。

細胞の配列を特定する場合には、細胞画像を解析し、細胞を表す画像領域を複数特定し（特に隣接する複数の細胞についての画像領域を特定する）、これら複数の画像領域の配列を求める。同様の処理は、スペキュラーマイクロスコープなどにより実用化されている。

細胞の深度については、参照鏡９の位置に基づいて求めることが可能である。また、複数の細胞画像（深度方向に配列される複数の水平方向の断層画像）を取得する場合には、これら細胞画像のうちから被測定物体１０００の表面に相当する細胞画像を特定し、この表面の細胞画像から所望の細胞画像までの深度方向の距離を求めることにより、所望の細胞画像の深度を求めることができる。

細胞の形態を特定したら、異常判断部２４３は、特定された細胞の形態と、細胞情報２４５ａに示す正常な細胞の形態とを比較する。特定された形態が正常範囲に含まれていれば、異常判断部２４３は、当該細胞画像に示す細胞の形態は正常であると判断する。一方、特定された形態が正常範囲に含まれていなければ、異常判断部２４３は、当該細胞画像に示す細胞の形態は異常であると判断する。

なお、細胞の正常／異常の判断は、当該細胞画像に描写された複数の細胞の形態に基づいて行うことが望ましい。たとえば、複数の細胞のそれぞれについて正常／異常を判断し、正常と異常の割合に応じて、当該細胞画像に描写された細胞が正常であるか異常であるか判断することができる。また、複数の細胞の形態の統計値（平均値、標準偏差、中央値など）を求め、この統計値が正常範囲に含まれるか判定することにより、当該細胞画像に描写された細胞が正常であるか異常であるか判断することも可能である。一方、細胞画像に描写された各細胞について正常／異常を判断してもよい。

（分布情報生成部）
分布情報生成部２４４は、異常判断部２４３による判断結果と、位置特定部２４２による細胞画像の位置の特定結果とに基づいて、低倍画像における細胞の異常の有無の分布を表す情報（分布情報）を生成する。

分布情報生成部２４４の動作の具体例を説明する。細胞画像が一つだけ形成された場合、たとえば、位置特定部２４２は、この細胞画像の低倍画像における位置を特定する。また、異常判断部２４３は、この細胞画像に描写された各細胞の正常／異常を判断する。このとき、異常判断部２４３は、各細胞の細胞画像における位置を特定することが可能である。分布情報生成部２４４は、分布情報として、低倍画像における細胞画像の分布（位置）と、細胞画像における細胞の正常／異常の分布とを表す情報を生成する。この分布情報は、たとえば、当該細胞画像内における細胞の正常／異常の分布を、色やグラデーションや塗り潰しによって表現する画像データである。

被測定物体１０００の異なる複数の部位について細胞画像が形成された場合においては、たとえば、位置特定部２４２は、各細胞画像の低倍画像における位置を特定する。また、異常判断部２４３は、各細胞画像に描写された多数の細胞の形態の統計値に基づいて、各細胞画像に対して正常／異常の判断を行う。分布情報生成部２４４は、分布情報として、低倍画像における複数の細胞画像の分布（位置）と、複数の細胞画像に対応する正常／異常の分布とを表す情報を生成する。この分布情報は、たとえば、当該低倍画像における細胞の正常／異常の分布を、色やグラデーションや塗り潰しによって表現する画像データである。なお、場合によっては、人体に有害でない手段を用いて、被測定物体（人体、培養シート等）にマーキングを行ったり、このマーキングの情報に基づいて自動的に切片を作成したりすることも可能である。

（記憶部）
記憶部２４５は、上記の細胞情報２４５ａを予め記憶している。また、記憶部２４５は、必要に応じ、被測定物体１０００の過去の低倍画像における過去の細胞画像の位置情報を予め記憶する。この位置情報は、前述のように、新たな低倍画像における新たな細胞画像の位置を特定するときに参照される。この位置情報を記憶する場合、記憶部２４５は、この発明の「記憶手段」の一例として機能する。また、記憶部２４５は、光画像計測装置１００により処理される各種のデータや情報を記憶する。

［動作態様］
光画像計測装置１００の動作態様を説明する。以下、光画像計測装置１００の各種の動作例を説明する。

〔第１の動作例〕
第１の動作例では、低倍画像と細胞画像とを表示するとともに、分布情報を自動で生成して表示する動作の例を説明する。以下、図３のフローチャートを参照する。

まず、被測定物体１０００を所定の計測位置に配置させ、被測定物体１０００に対する装置光学系の位置合わせ（アライメント）を行う（Ｓ１）。

たとえば被測定物体１０００が培養シートや移植片等の物体である場合、この物体（が載置された部材）をステージ上に載置し、このステージを上下、前後、左右に移動させてアライメントを行うことができる。また、光画像計測装置１００の光学系を移動させる機構を設けることによりアライメントを行うように構成してもよい。

また、被測定物体１０００が生体眼等の生体組織である場合、額当てや顎受けによって被検者の動きを抑制した状態で、生体組織を対物レンズ１１の前方に配置させ、更に、光画像計測装置１００の光学系を上下、前後、左右に移動させてアライメントを行うように構成することが可能である。

アライメントが完了したら、被測定物体１０００を撮影して低倍画像を取得するとともに（Ｓ２）、被測定物体１０００の水平方向の断層画像（細胞画像）を形成する（Ｓ３）。ステップ２の撮影は、撮像装置１８、１９により行われる。また、ステップ３のＯＣＴ計測は、図１に示すＯＣＴ計測用の光学系と画像形成部２４１によって行われる。

なお、被測定物体１０００の撮影と、細胞画像の形成は、それぞれ任意のタイミングで行うことが可能である。たとえば、撮影後にＯＣＴ計測を行ってもよいし、ＯＣＴ計測後に撮影を行ってもよいし、撮影とＯＣＴ計測とを同時に行ってもよい。また、撮影を継続する間にＯＣＴ計測を行ってもよいし、ＯＣＴ計測を継続する間に撮影を行ってもよい。以下、細胞画像の形成動作を説明する。

オペレータが操作部２３を用いて所定の計測開始操作を行うと、制御部２１は、ハロゲンランプ１を点灯させる。この動作態様では、ハロゲンランプ１を点灯させた状態にして、広帯域光Ｍの連続光を出力する。

次に、制御部２１は、参照鏡移動機構１０を制御して参照光Ｒの光路長を第１の光路長にする。第１の光路長は、被測定物体１０００の第１の深度位置（ｚ座標値）に対応している。制御部２１は、各ＣＣＤ１６、１７の露光時間を制御する。ＣＣＤ１６、１７は、それぞれ、干渉光検出信号Ｃ_Ａ、Ｃ_Ｂを出力する。

次に、制御部２１は、参照鏡移動機構１０を制御して参照光Ｒの光路長を第２の光路長に切り替える。第２の光路長は、被測定物体１０００の第２の深度位置に対応している。制御部２１は、各ＣＣＤ１６、１７の露光時間を制御して新たな検出信号Ｃ_Ａ′、Ｃ_Ｂ′を出力させる。

ここで、第１の光路長と第２の光路長は、検出信号Ｃ_Ａと検出信号Ｃ_Ａ′とが位相差１８０度（π）を有し、かつ、検出信号Ｃ_Ｂと検出信号Ｃ_Ｂ′とが位相差１８０度（π）を有するような距離間隔となるようにあらかじめ設定されている。なお、検出信号Ｃ_Ａ、Ｃ_Ｂは位相差９０度を有しているので、位相差９０度ごとの４つの検出信号Ｃ_Ａ、Ｃ_Ｂ、Ｃ_Ａ′、Ｃ_Ｂ′が得られたことになる。

画像形成部２４１は、検出信号Ｃ_Ａ、Ｃ_Ａ′（位相差１８０度）を加算し、その和を２で除算することにより、背景光成分Ｉ_ｓ（ｘ、ｙ）＋Ｉ_ｒ（ｘ、ｙ）を演算する。この演算処理は、検出信号Ｃ_Ｂ、Ｃ_Ｂ′（位相差１８０度）を用いて行ってもよい。

更に、画像形成部２４１は、背景光成分Ｉ_ｓ（ｘ、ｙ）＋Ｉ_ｒ（ｘ、ｙ）を各検出信号Ｃ_Ａ、Ｃ_Ｂから減算して干渉成分（ｃｏｓ成分、ｓｉｎ成分）を求める。そして、画像形成部２４１は、各検出信号Ｃ_Ａ、Ｃ_Ｂの干渉成分の二乗和を演算することによりｘｙ方向（水平方向）の断面における画像を形成する。なお、この処理は、検出信号Ｃ_Ａ′、Ｃ_Ｂ′（位相差１８０度）を用いて行ってもよい。

制御部２１は、参照光Ｒの光路長を変更して上記の処理を反復することにより、被測定物体１０００の様々な深度位置におけるｘｙ断面画像（細胞画像）を順次に形成する。

なお、この処理において、制御部２１は、ＣＣＤ１６、１７を所定のフレームレートでかつ同じタイミングで検出信号を出力するように制御するとともに、このフレームレートと、各ＣＣＤ１６、１７の露光タイミングと、参照鏡９の移動タイミングと、参照光Ｒの光路長の変更タイミングとを同期させる。

このとき、各ＣＣＤ１６、１７の露光時間は、フレームレートよりも短く設定される。たとえば、ＣＣＤ１６、１７のフレームレートを３０ｆ／ｓ程度に設定し、露光時間を３０〜５０μｓ程度に設定することができる。

また、中心波長７６０ｎｍ程度で波長幅１００ｎｍ程度の広帯域光Ｍを用いることにより、数μｍ程度の分解能の細胞画像を取得することができる。たとえば、広帯域光Ｍの波長をガウス型と仮定し、被測定物体１０００の屈折率をｎ＝１．３３としたときの分解能の理論値は約１．８μｍとなる。

以上のようにして取得された被測定物体１０００の低倍画像や細胞画像は、たとえば記憶部２４５に記憶される。なお、低倍画像には、被測定物体１０００の周囲（培養皿等）が画像化されていてもよい。

また、前述の可動ステージのように、被測定物体１０００と装置光学系との相対位置を変更することにより、被測定物体１０００に対する信号光Ｓの照射位置を変更する機構（変更手段）を設け、それにより、被測定物体１０００の複数の異なる水平方向の部位における細胞画像を形成することも可能である。

また、被測定物体１０００が生体眼である場合には、生体眼に固視標を投影して視線を誘導する光学系を変更手段として用いることが可能である。なお、固視用の光学系は、眼底カメラやオートレフラクトメータ等の眼科装置において従来から使用されている（たとえば、特開２００７−７４５４号公報、特開２００２−１１９４７４号公報などを参照）。以下、複数の細胞画像が形成された場合について説明する。

位置特定部２４２は、ステップ３で形成された各細胞画像について、ステップ２で取得された低倍画像における位置を特定する（Ｓ４）。続いて、異常判断部２４３は、各細胞画像に描写された細胞の異常の有無を判断する（Ｓ５）。更に、分布情報生成部２４４は、ステップ４で特定された各細胞画像の位置と、ステップ５で判断された各細胞画像の異常の有無とに基づいて、低倍画像における細胞の異常の有無の分布を表す分布情報を生成する（Ｓ６）。

このとき、細胞画像が形成されていない領域については、異常の有無を呈示する必要はない。ただし、当該領域の周囲に位置する細胞画像に基づいて当該領域における異常の有無を判断して呈示したり、医学的知識や知見を考慮して当該領域における異常の有無を判断して呈示したりするように構成することも可能である。

制御部２１は、ステップ４で特定された低倍画像上の位置に各細胞画像を合成し、この合成画像を表示部２２に表示させる（Ｓ７）。なお、低倍画像上の対応位置に各細胞画像を重畳表示させることも可能である。また、低倍画像と細胞画像とを別々に表示させるとともに、各細胞画像の位置を表す情報を低倍画像とともに表示させることも可能である。この表示情報としては、たとえば、各細胞画像に識別情報を付与するとともに、低倍画像において各細胞画像の位置に相当する画像領域を枠状画像で示し、更に、各枠状画像に識別情報を呈示するなどの方法がある。

なお、低倍画像とともに表示される上記の各種表示内容をまとめて「細胞画像の位置を表す情報」と呼ぶ。ここで、「細胞画像の位置を表す情報」は、上記の各種表示内容に限定されるものではなく、低倍画像における細胞画像の位置を認識可能とするものであれば、その態様は不問である。

また、制御部２１は、ステップ６で生成された分布情報を表示部２２に表示させる（Ｓ８）。表示される分布情報は、低倍画像における細胞の正常／異常の分布を、色やグラデーションや塗り潰しによって表現する画像である。また、分布情報は、上記合成画像等に重ねて表示させることもできるし、上記合成画像等とは別に表示させることもできる。また、上記合成画像等と分布情報を同時に表示させることもできるし、それぞれ個別に表示させることもできる。

〔第２の動作例〕
第２の動作例では、低倍画像と細胞画像とを表示するとともに、細胞の異常部位や正常部位を手作業で指定し、この指定結果に基づいて分布情報を生成して表示する動作の例を説明する。以下、図４のフローチャートを参照する。

まず、第１の動作例と同様に、アライメントを行い（Ｓ１１）、被測定物体１０００の低倍画像を取得し（Ｓ１２）、被測定物体１０００の細胞画像を形成する（Ｓ１３）。更に、位置特定部２４２は、低倍画像における各細胞画像の位置を特定する（Ｓ１４）。制御部２１は、低倍画像上の位置に各細胞画像を合成し、この合成画像を表示部２２に表示させる（Ｓ１５）。このとき、細胞画像自体を表示させるようにしてもよい。

続いて、オペレータは、表示された合成画像（又は細胞画像）を観察し、各部の細胞の異常の有無を判断するとともに、操作部２３を操作して当該判断結果を入力する（Ｓ１６）。この操作は、たとえば、マウスのドラッグ操作により、合成画像（又は細胞画像）中の異常領域や正常領域を指定することにより行える。また、細胞画像毎に異常の有無を判断する場合には、マウスやキーボードを用いて細胞画像毎の異常の有無を選択して入力するようにしてもよい。

分布情報生成部２４４は、ステップ１４で特定された各細胞画像の位置と、ステップ１６で指定された各細胞画像の異常の有無とに基づいて、低倍画像における細胞の異常の有無の分布を表す分布情報を生成する（Ｓ１７）。この分布情報についても、第１の動作例と同様に、細胞画像が形成されていない領域や、異常の有無が指定されなかった領域については、異常の有無を呈示する必要はない。制御部２１は、生成された分布情報を表示部２２に表示させる（Ｓ１８）。

〔第３の動作例〕
第３の動作例では、過去の検査と（ほぼ）同じ位置の細胞画像を取得するための動作の例を説明する。以下、図５のフローチャートを参照する。

この動作例においては、この被測定物体１０００について過去に低倍画像と細胞画像が取得されているものとする。そして、過去の低倍画像における過去の細胞画像の位置を表す位置情報が、記憶部２４５に予め記憶されているものとする。この位置情報は、たとえば、過去の低倍画像と過去の細胞画像とに基づいて位置特定部２４２によって生成される。また、位置情報とともに、或いは位置情報に代えて、過去の細胞画像を記憶部２４５に記憶させておくようにしてもよい（この発明の要旨には当該ケースも含まれるものとする）。更に、この動作例においては、被測定物体１０００に対する信号光Ｓの照射位置を変更する変更手段が設けられる。

まず、第１の動作例と同様に、アライメントを行い（Ｓ２１）、被測定物体１０００の低倍画像（新たな低倍画像）を取得する（Ｓ２２）。

位置特定部２４２は、新たな低倍画像と、記憶部２４５に記憶された位置情報とに基づいて、新たな低倍画像における過去の細胞画像の位置を特定する（Ｓ２３）。なお、記憶部２４５に過去の細胞画像が記憶されている場合には、位置特定部２４２は、新たな低倍画像と過去の細胞画像とに基づいて前述の処理を実行することにより、新たな低倍画像における過去の細胞画像の位置を特定できる。

制御部２１は、上記の変更手段を制御し、ステップ２３で特定された過去の細胞画像の位置に対応する被測定物体１０００の部位に信号光Ｓの照射位置を合わせる（Ｓ２４）。

制御部２１は、ハロゲンランプ１、参照鏡移動機構１０、ＣＣＤ１６、１７、画像形成部２４１等を制御し、被測定物体１０００に信号光Ｓを照射させ、被測定物体１０００を経由した信号光Ｓを参照光Ｒと干渉させて干渉光Ｌを生成し、干渉光Ｌを検出して被測定物体１０００の新たな細胞画像を形成させる（Ｓ２５）。更に、制御部２１は、新たな低倍画像上の位置に新たな細胞画像を合成し、この合成画像を表示部２２に表示させる（Ｓ２６）。

なお、第１、第２の動作例と同様に、新たな細胞画像に基づいて、新たな低倍画像における細胞の異常の有無の分布を表す分布情報を生成して表示するようにしてもよい。また、過去の分布情報と新たな分布情報との重畳画像や差分画像を表示することにより、細胞の異常の経時変化を呈示するように構成することも可能である。

［作用・効果］
この実施形態に係る光画像計測装置１００の作用及び効果について説明する。

光画像計測装置１００は、被測定物体１０００の細胞画像を形成するフルフィールドタイプのＯＣＴ装置（第１の形成手段）として機能するとともに、細胞画像よりも低い倍率の被測定物体１０００の低倍画像を形成する装置（第２の形成手段）として機能する。ここで、低倍画像に描写される被測定物体１０００の部位は、一般に、細胞画像に描写される部位よりも広い。光画像計測装置１００は、低倍画像を解析することにより、低倍画像における細胞画像の位置を特定するように作用する。

低倍画像における細胞画像の位置を特定する処理は、前述のように、低倍画像に描写された被測定物体１０００の画像の形態を参照することで実行できる。また、低倍画像における被測定物体１０００の周囲（被測定物体１０００が載置される部材など）の画像に基づいて、低倍画像における細胞画像の位置を特定することも可能である。

また、光画像計測装置１００には、ＯＣＴ画像を形成するための光学系と、低倍画像を形成するための光学系とが設けられている。なお、これら光学系は、少なくとも一部が重複していてもよい。光画像計測装置１００は、被測定物体１０００の低倍画像とともに、これら二つの光学系の位置関係に基づいて、低倍画像における細胞画像の位置を特定することも可能である（前述）。

このような光画像計測装置１００によれば、被測定物体１０００を細胞レベルで描写した観察範囲の狭い細胞画像と、比較的観察範囲の広い低倍画像とを取得し、更に、低倍画像における細胞画像の位置を特定できるので、被測定物体１０００のどの部位の細胞を観察しているか特定することが可能である。

また、上記二つの光学系は、互いの光軸が所定の角度（０度を除く）を成すように配置されている。すなわち、二つの光学系は非同軸に配置されている。このような位置関係に二つの光学系を配置することにより、光軸間の角度を参照して低倍画像における細胞画像の位置を特定することが可能である。また、二つの光学系を非同軸に配置することにより、細胞画像と低倍画像とを同時に取得できる。それにより、低倍画像における細胞画像の位置をより高い確度で特定することが可能となる。なお、二つの光学系が同軸に配置される構成については変形例で説明する。

また、光画像計測装置１００は、特定された細胞画像の位置を表す情報を低倍画像とともに表示するように作用する。このときの表示態様は、低倍画像における細胞画像の位置を認識可能とする任意の態様であってよい。たとえば、低倍画像に細胞画像を埋め込んだ合成画像を表示したり、低倍画像に細胞画像を重ねて表示したり、細胞画像の位置を示す画像を低倍画像に重ねて表示したり、といった表示態様を適用することが可能である。このように構成することで、低倍画像における細胞画像の位置を容易に把握でき、それにより、その細胞画像が被測定物体１０００のどの部位の細胞を描写しているか容易に把握することが可能となる。

また、光画像計測装置１００（の少なくとも細胞画像を形成する機能）には、被測定物体１０００に対する信号光Ｓの照射位置を変更する変更手段が含まれている。このような変更手段を設けることにより、被測定物体１０００の複数の異なる部位の細胞画像をそれぞれ形成でき、それにより、被測定物体１０００の様々な部位の細胞の形態を把握することが可能となる。

更に、光画像計測装置１００は、変更手段を用いて得られた複数の細胞画像のそれぞれを解析して細胞の異常の有無を判断し、その判断結果と細胞画像の位置とに基づいて低倍画像における細胞の異常の有無の分布情報を表示するように作用する。それにより、低倍画像に描写された被測定物体１０００の領域のうち、どの部分の細胞に異常があるか、及び／又はどの部分の細胞が正常であるかを容易に把握することが可能となる。更に、この作用によれば、細胞画像を解析して自動的に細胞の有無を判断できるので、細胞レベルの診断を容易化できる。

また、光画像計測装置１００は、複数の細胞画像を表示させ、それを観察したオペレータ（医師）が手作業で細胞の異常の有無を指定し、その指定結果に基づく分布情報を表示するように構成されていてもよい。この構成によれば、細胞の異常部位や正常部位を医師の判断により適宜に指定できるので、特に熟練した医師にとって有用と考えられる。

また、光画像計測装置１００は、複数の細胞画像のそれぞれの低倍画像における位置に基づいて、複数の細胞画像を並べて表示させることが可能である。したがって、広範囲に亘って被測定物体１０００の細胞の状態を観察できる。また、光画像計測装置１００は、各細胞画像の低倍画像における位置を特定して複数の細胞画像を並べて表示できるので、高い確度で配置された複数の細胞画像を同時に観察できるというメリットがある。なお、複数の細胞画像は、低倍画像との合成画像として表示させてもよいし、低倍画像に重ねて表示させてもよいし、低倍画像とは別に表示させてもよい。なお、細胞画像は、フルフィールドタイプのＯＣＴ技術により形成されるものであるから、被測定物体１０００の様々な深度の状態を画像化できる。よって、複数の細胞画像は、２次元的に配置されて表示されてもよいし、３次元的に配置されて表示されてもよい。

また、被測定物体１０００の過去の低倍画像における過去の細胞画像の位置情報が予め記憶されている場合、光画像計測装置１００は、新たな低倍画像と位置情報とに基づいて、新たな低倍画像における過去の細胞画像の位置を特定し、この特定位置に対応する被測定物体１０００の部位に信号光Ｓの照射位置を一致させ、更に、被測定物体１０００の当該部位に信号光Ｓを照射して新たな細胞画像を形成するように作用する。この作用によれば、過去の細胞画像と（ほぼ）同じ部位の新たな細胞画像を容易に取得することが可能である。したがって、培養シートや移植片の成長状態を経時的に観察できる、生体組織の経過観察を高確度で行えるといった利点がある。

［変形例］
以上に詳述した実施形態は、この発明を好適に実施するための構成の一例に過ぎない。この発明を実施しようとする者は、この発明の要旨の範囲内における任意の変形を適宜に施すことが可能である。以下、このような変形の一例を説明する。

低倍画像は、上記実施形態のような撮影画像には限定されない。たとえば、フルフィールドタイプよりも低倍率なタイプのＯＣＴ技術を用いて低倍画像を取得することができる。このようなＯＣＴ技術としては、たとえば、前述のフーリエドメインタイプやスウェプトソースタイプなどがある。これらのＯＣＴ技術は、低コヒーレンス光を信号光と参照光とに分割し、被測定物体に対する信号光の照射位置を走査し、各照射位置を経由した信号光と参照物体を経由した参照光とを干渉させて干渉光を生成し、この干渉光を検出して被測定物体の画像を形成するものである。

また、ＯＣＴ技術以外の手法で低倍画像を取得することも可能である。たとえば眼科分野においては、蛍光撮影技術、分光撮影技術、ＳＬＯ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ：走査レーザ検眼鏡）などを適用できる。

また、倍率を変更可能な光学系が設けられ、この光学系により細胞画像と低倍画像の双方を形成するように構成することも可能である。また、画像処理によって細胞画像と低倍画像とを形成できるように構成されていてもよい。

細胞画像を形成するための光学系と、低倍画像を形成するための光学系は、同軸に配置されていてもよい。その具体例として、図１における信号光Ｓ、干渉光Ｌ、又は広帯域光Ｍの光路に、ハーフミラー等のビームスプリッタを（定常的に又は挿脱可能に）配置することにより、二つの光学系の光軸を合成するように構成すればよい。このように二つの光学系を同軸に配置されている場合、細胞画像の中心位置と低倍画像の中心位置とを一致させるようにして低倍画像における細胞画像の位置を特定することが可能である。

この発明に係る光画像計測装置は、低倍画像を参照することなく、上記二つの光学系の位置関係に基づいて、低倍画像における細胞画像の位置を特定するように構成できる。その一例として上記の同軸の構成がある。また、二つの光学系の位置関係が既知である場合や、当該位置関係を検出可能に構成される場合には、当該位置関係のみに基づいて低倍画像における細胞画像の位置を特定することが可能である。この変形例に係る光画像計測装置には、所定のビーム径を有する信号光を被測定物体に照射し、被測定物体を経由した信号光を参照光と干渉させて干渉光を生成して検出する光学系と、被測定物体を経由した光を検出する光学系が設けられている。この光画像計測装置は、前者の光学系による検出結果に基づいて被測定物体の細胞の形態を描写可能な倍率の細胞画像を形成するとともに、後者の光学系による検出結果に基づいて細胞画像の倍率よりも低い倍率の低倍画像を形成する。このような発明によれば、上記実施形態と同様に、被測定物体１０００のどの部位の細胞を観察しているか特定することが可能である。また、低倍画像に基づいて細胞画像の位置を特定する上記実施形態と比較して、処理時間の短縮やソフトウェア構成の簡易化が期待できる。

上記実施形態で説明したように、フルフィールドタイプのＯＣＴ計測においては、ゼリーや液体等の媒質を適用して屈折の影響を低減させることが望ましい。一方、この媒質が、細胞画像の位置特定の精度や確度に悪影響を与えるおそれがある。特に、上記二つの光学系が非同軸に配置される場合においては、この悪影響が介在するおそれが高い。ついては、この悪影響を解消又は低減させるための工夫を施すことが可能である。たとえば、この悪影響による誤差を補正するためのパラメータを事前の計測によって求めておき、実際の計測時には、このパラメータを用いて細胞画像の位置を補正することが可能である。また、媒質の屈折率や厚さを考慮した理論的演算によって、同様のパラメータを求めることも可能である。なお、培養シートでゼリーや液体等を使用する場合、培養液の汚染を防止するために蓋などにより密閉した状態で計測を行うことが望ましい。

被測定物体が培養シートである場合、様々な深度の断層画像を形成し、これら断層画像を観察して細胞の重層状態を把握し、それにより移植に適しているか否か判断することができる。また、これら断層画像（又は、これらに基づく３次元画像）に基づいて細胞シートの厚さ（の分布）を検出し、それにより移植に適しているか否か判断することも可能である。また、培養シートが未成熟と判断された場合、装置光学系をインキュベータ内に設けることにより、再度の培養が可能となる。

被測定物体が移植後の角膜細胞の培養シートである場合、位相差顕微鏡や微分干渉顕微鏡を用いて低倍画像を取得し、この低倍画像を観察して移植後の経過を把握することが可能である。

被測定物体が生体眼の角膜である場合、低倍画像に描写された虹彩のパターンの特徴部位（中心位置など）に基づいて、細胞画像の位置を特定するように構成することが可能である。同様に、被測定物体が眼底である場合、低倍画像に描写された眼底の特徴部位（視神経乳頭、中心窩等）に基づいて、細胞画像の位置を特定するように構成することが可能である。

この発明に係る光画像計測装置の実施の形態の全体構成の一例を表す概略図である。 この発明に係る光画像計測装置の実施の形態の制御系の構成の一例を表す概略ブロック図である。 この発明に係る光画像計測装置の実施の形態の動作態様の一例を表すフローチャートである。 この発明に係る光画像計測装置の実施の形態の動作態様の一例を表すフローチャートである。 この発明に係る光画像計測装置の実施の形態の動作態様の一例を表すフローチャートである。

符号の説明

１００ 光画像計測装置
１ ハロゲンランプ
２ フィルタ
３ ビームスプリッタ
４ 波長板
５ 偏光板
６、１５ 反射ミラー
７ ガラス板
８、１１ 対物レンズ
９ 参照鏡
１０ 参照鏡移動機構
１２ 開口絞り
１３ 結像レンズ（群）
１４ 偏光ビームスプリッタ
１６、１７ ＣＣＤ
１８、１９ 撮像装置
２０ コンピュータ
２１ 制御部
２２ 表示部
２３ 操作部
２４ 信号処理部
２４１ 画像形成部
２４２ 位置特定部
２４３ 異常判断部
２４４ 分布情報生成部
２４５ 記憶部
２４５ａ 細胞情報

Claims (15)

1. 所定のビーム径を有する信号光を被測定物体に照射し、前記被測定物体を経由した前記信号光を参照光と干渉させて干渉光を生成し、前記干渉光を検出して前記被測定物体の細胞の形態を描写可能な倍率の細胞画像を形成する第１の形成手段と、
   前記細胞画像の倍率よりも低い倍率の前記被測定物体の低倍画像を形成する第２の形成手段と、
   前記低倍画像を解析し、前記低倍画像における前記細胞画像の位置を特定する特定手段と、
   を備えることを特徴とする光画像計測装置。
2. 前記特定手段は、前記低倍画像に描写された前記被測定物体の画像における特徴部位を特定し、該特定された特徴部位に基づいて前記低倍画像における前記細胞画像の位置を特定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光画像計測装置。
3. 前記低倍画像は、前記被測定物体の周囲の形態を表す画像を含み、
   前記特定手段は、前記周囲の形態を表す画像における特徴部位を特定し、該特定された特徴部位に基づいて前記低倍画像における前記細胞画像の位置を特定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光画像計測装置。
4. 前記第１の形成手段及び前記第２の形成手段は、それぞれ光学系を含み、
   前記特定手段は、前記低倍画像とともに、前記二つの光学系の位置関係に基づいて、前記低倍画像における前記細胞画像の位置を特定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光画像計測装置。
5. 所定のビーム径を有する信号光を被測定物体に照射し、前記被測定物体を経由した前記信号光を参照光と干渉させて干渉光を生成して検出する光学系を含み、前記検出結果に基づいて前記被測定物体の細胞の形態を描写可能な倍率の細胞画像を形成する第１の形成手段と、
   前記被測定物体を経由した光を検出する光学系を含み、該検出結果に基づいて前記細胞画像の倍率よりも低い倍率の前記被測定物体の低倍画像を形成する第２の形成手段と、
   前記二つの光学系の位置関係に基づいて、前記低倍画像における前記細胞画像の位置を特定する特定手段と、
   を備えることを特徴とする光画像計測装置。
6. 前記二つの光学系は、互いの光軸が所定の角度を成すように配置されており、
   前記特定手段は、前記位置関係としての前記所定の角度に基づいて、前記低倍画像における前記細胞画像の位置を特定する、
   ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の光画像計測装置。
7. 前記二つの光学系は、互いの光軸が一致するように配置されており、
   前記特定手段は、前記細胞画像の中心位置と低倍画像の中心位置とを一致させるように、前記低倍画像における前記細胞画像の位置を特定する、
   ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の光画像計測装置。
8. 表示手段と、
   前記特定手段により特定された前記細胞画像の位置を表す情報を前記低倍画像とともに表示する制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は請求項５に記載の光画像計測装置。
9. 前記第１の形成手段は、前記被測定物体に対する信号光の照射位置を変更する変更手段を含み、前記被測定物体の複数の異なる部位のそれぞれの細胞画像を形成し、
   前記特定手段は、前記複数の細胞画像のそれぞれの前記低倍画像における位置を特定する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項５に記載の光画像計測装置。
10. 表示手段と、
    前記複数の細胞画像のそれぞれを解析し、前記複数の細胞画像のそれぞれに描写された細胞の異常の有無を判断する判断手段と、
    前記異常の有無の判断結果と、前記特定手段により特定された前記細胞画像の位置とに基づいて、前記低倍画像における前記異常の有無の分布情報を前記表示手段に表示させる制御手段と、
    を備えることを特徴とする請求項９に記載の光画像計測装置。
11. 表示手段と、
    操作手段と、
    前記複数の細胞画像のそれぞれを前記表示手段に表示させ、更に、前記表示された細胞画像の細胞の異常の有無が前記操作手段を用いて指定された後に、前記異常の有無の指定結果と、前記特定手段により特定された前記細胞画像の位置とに基づいて、前記低倍画像における前記異常の有無の分布情報を前記表示手段に表示させる制御手段と、
    を備えることを特徴とする請求項９に記載の光画像計測装置。
12. 表示手段と、
    前記特定手段により特定された前記複数の細胞画像のそれぞれの前記低倍画像における位置に基づいて、前記複数の細胞画像を並べて前記表示手段に表示させる制御手段と、
    を備えることを特徴とする請求項９に記載の光画像計測装置。
13. 前記被測定物体の過去の低倍画像における過去の細胞画像の位置情報を予め記憶する記憶手段を備え、
    前記第１の形成手段は、前記被測定物体に対する信号光の照射位置を変更する変更手段を含み、
    前記特定手段は、新たな低倍画像と前記位置情報とに基づいて、前記新たな低倍画像における前記過去の細胞画像の位置を特定し、
    前記変更手段は、該特定された位置に対応する前記被測定物体の部位に信号光の照射位置を一致させ、
    前記第１の形成手段は、前記被測定物体の当該部位に信号光を照射し、前記被測定物体を経由した該信号光を参照光と干渉させて干渉光を生成し、該干渉光を検出して前記被測定物体の新たな細胞画像を形成する、
    ことを特徴とする請求項１又は請求項５に記載の光画像計測装置。
14. 前記第２の形成手段は、前記被測定物体を撮影する撮影手段を含む、
    ことを特徴とする請求項１又は請求項５に記載の光画像計測装置。
15. 前記第２の形成手段は、低コヒーレンス光を信号光と参照光とに分割し、前記被測定物体に対する該信号光の照射位置を走査し、各照射位置を経由した該信号光と参照物体を経由した該参照光とを干渉させて干渉光を生成し、該干渉光を検出して前記被測定物体の画像を形成する手段を含む、
    ことを特徴とする請求項１又は請求項５に記載の光画像計測装置。

Images