JP2009291252A - 眼底撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 断層画像に対するフォーカス調整を適正に行う。
【解決手段】 被検眼のＯＣＴ眼底像を得るＯＣＴ光学系２００と、受光素子６８から出力される受光信号に基づいて被検眼の正面眼底画像を得るＳＬＯ光学系３００と、を有し、ＳＬＯ光学系３００によって得られるＳＬＯ眼底像に基づいてＳＬＯ光学系３００の合焦位置情報を取得し、フォーカシングレンズ６３を合焦位置に移動させる。また、ＳＬＯ光学系３００における合焦位置情報に基づいてフォーカシングレンズ２４を移動させた後、さらに、ＯＣＴ光学系２００によって取得される断層画像に基づいて合焦位置情報を取得し、フォーカシングレンズ２４を合焦位置に移動させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被検眼の断層画像を撮影する眼底撮影装置に関する。

被検眼の断層画像を非侵襲で得ることができる眼科撮影装置として、低コヒーレント光を用いた光断層干渉計（Optical Coherence Tomography:OCT）が知られている。そして、前述のようなＯＣＴ光学系にスキャニングレーザオフサルモスコープ（ＳＬＯ）光学系、又は眼底カメラ光学系のように眼底の正面画像を取得可能な観察光学系を複合させ、網膜断層画像と眼底の正面画像を取得することができる装置も提案されている（特許文献１参照）。

このような装置において、検者は、ＳＬＯ光学系もしくは眼底カメラ光学系によって取得される眼底正面画像のフォーカス状態又は眼底に投影されたフォーカス指標の位置関係を表示モニタ上で確認しながら、装置に設けられたフォーカス調整ノブを操作し、眼底正面画像及び眼底断層画像のフォーカス合わせを行っている。すなわち、眼底断層画像のフォーカス合わせについては、眼底正面画像のフォーカス調整をＯＣＴ光学系に適用している。
特開２００６−２１２１５３号公報

しかしながら、観察光学系によって取得される眼底正面画像における合焦位置と、ＯＣＴ光学系によって取得される眼底断層画像における合焦位置は、必ずしも一致しないため、断層画像に対するフォーカス精度は必ずしも十分とはいえなかった。

本発明は、上記問題点を鑑み、断層画像に対するフォーカス調整を適正に行うことができる眼底撮影装置を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１） 低コヒーレント長の光を発する光源から発せられた測定光を眼底上で走査させる走査手段を有し、前記光源から発せられた光によって生成される参照光と被検眼眼底に照射された前記測定光による眼底反射光との合成により得られる干渉光を受光することにより被検眼眼底の断層画像を得る干渉光学系と、
被検眼眼底に照明光を照射する照明光学系と、眼底反射光を受光素子により受光する受光光学系とを有し、受光素子から出力される受光信号に基づいて被検眼の正面眼底画像を得る眼底観察光学系と、
前記受光素子から出力される受光結果に基づいて前記眼底観察光学系の合焦位置情報を取得し、前記受光光学系に配置された第１フォーカス用光学部材を合焦位置に移動させる第１オートフォーカス手段と、
前記第１オートフォーカス手段による前記眼底観察光学系の合焦位置情報に基づいて前記干渉光学系に配置された第２フォーカス用光学部材を移動させた後、さらに、前記干渉光学系によって取得される断層画像に基づいて前記干渉光学系の合焦位置情報を取得し、前記第２フォーカス用光学部材を合焦位置に移動させる第２オートフォーカス手段と、を備えることを特徴とする。
（２） （１）の眼底撮影装置において、
前記第２オートフォーカス手段は、前記第２フォーカス用光学部材が前記第１オートフォーカス手段による前記眼底観察光学系の合焦位置情報に基づいて移動された後、前記干渉光学系に配置された光路長可変用光学部材を前記干渉光学系によって取得される断層画像に基づいて移動させて光路長の自動調整を行い、該光路長の自動調整終了後に取得された断層画像に基づいて前記干渉光学系の合焦位置情報を取得し、第２フォーカス用光学部材を合焦位置に移動させることを特徴とする。
（３） （２）の眼底撮影装置において、
前記眼底観察光学系は、前記光源もしくは前記光源とは異なる光源から発せられた光を第２の測定光として眼底上で走査させる第２走査手段と、前記受光光学系における眼底共役位置に配置された共焦点開口と、を有し、前記第２測定光による眼底反射光を前記共焦点開口を介して受光素子により受光して被検眼の正面画像を得る共焦点光学系であって、
前記第１オートフォーカス手段は、前記受光素子から出力される受光信号によって取得される正面画像に基づいて前記受光光学系の合焦位置情報を取得することを特徴とする。
（４） 低コヒーレント長の光を発する光源から発せられた測定光を眼底上で走査させる走査手段を有し、前記光源から発せられた光によって生成される参照光と被検眼眼底に照射された前記測定光による眼底反射光との合成により得られる干渉光を受光することにより被検眼眼底の断層画像を得る干渉光学系と、
被検眼眼底に照明光を照射する照明光学系と、眼底反射光を受光素子により受光する受光光学系とを有し、受光素子から出力される受光信号に基づいて被検眼の正面眼底画像を得る眼底観察光学系と、
前記受光素子から出力される受光結果に基づいて前記眼底観察光学系の合焦位置情報を取得し、前記受光光学系に配置された第１フォーカス用光学部材を合焦位置に移動させる第１オートフォーカス手段と、
前記第１オートフォーカス手段による前記受光光学系の合焦位置情報に基づいて取得される前記干渉光学系のフォーカス位置情報に対して予め設定されたオフセット量分補正することにより前記干渉光学系の合焦位置情報を取得し、前記干渉光学系に配置された第２フォーカス用光学部材を合焦位置まで移動させる第２オートフォーカス手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、断層画像に対するフォーカス調整を適正に行うことができる。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態の眼底撮影装置の光学系及び制御系を示す図である。なお、本実施形態においては、被検眼の奥行き方向をＺ方向（光軸Ｌ１方向）、水平方向をＸ方向、鉛直方向をＹ方向として説明する。

図１において、その光学系は、被検眼眼底の断層画像を光干渉の技術を用いて非侵襲で得るための干渉光学系（以下、ＯＣＴ光学系とする）２００と、赤外光を用いて被検眼の眼底を照明し観察するためのＳＬＯ眼底像を取得するスキャニングレーザオフサルモスコープ（ＳＬＯ）光学系３００と、に大別される。

なお、４０は光分割部材としてのダイクロイックミラーであり、ＯＣＴ光学系２００に用いられる測定光源２７から発せられる測定光（例えば、λ＝８４０ｎｍ付近）を反射し、ＳＬＯ光学系３００に用いられるＳＬＯ光源６１から発せられるレーザ光（光源２７とは異なる波長の光 例えば、λ＝７８０ｎｍ付近）を透過する特性を有する。この場合、ダイクロイックミラー４０は、ＯＣＴ光学系２００の測定光軸Ｌ２とＳＬＯ光学系３００の測定光軸Ｌ１とを同軸にする。

まず、ダイクロイックミラー４０の反射側に設けられたＯＣＴ光学系２００の構成について説明する。２７はＯＣＴ光学系２００の測定光及び参照光として用いられる低コヒーレントな光を発するＯＣＴ光源であり、例えばＳＬＤ光源等が用いられる。ＯＣＴ光源２７には、例えば、中心波長８４０ｎｍで５０ｎｍの帯域を持つ光源が用いられる。２６は光分割部材と光結合部材としての役割を兼用するファイバーカップラーである。ＯＣＴ光源２７から発せられた光は、導光路としての光ファイバ３８ａを介して、ファイバーカップラー２６によって参照光と測定光とに分割される。測定光は光ファイバ３８ｂを介して被検眼Ｅへと向かい、参照光は光ファイバ３８ｃを介して参照ミラー３１へと向かう。

測定光を被検眼Ｅへ向けて出射する光路には、測定光を出射する光ファイバ３８ｂの端部３９ｂ、被検眼の屈折誤差に合わせて光軸方向に移動可能なフォーカシングレンズ２４、走査駆動機構５１の駆動により眼底上でＸＹ方向に測定光を走査させることが可能な２つのガルバノミラーの組み合せからなる走査部２３と、リレーレンズ２２が配置されている。ダイクロイックミラー４０及び対物レンズ１０は、ＯＣＴ光学系２００からのＯＣＴ測定光を被検眼眼底へと導光する導光光学系としての役割を有する。なお、本実施形態の走査部２３では、２つのガルバノミラーによって測定光の反射角度を任意に調整することにより、眼底上に走査させる測定光の走査方向を任意に設定できるような構成となっている。よって、被検眼眼底の任意の領域の断層画像を得ることが可能となる。なお、光ファイバ３８ｂの端部３９ｂは、被検眼眼底と共役となるように配置される。また、走査部２３の２つのガルバノミラーは、被検眼瞳孔と略共役な位置に配置される。

光ファイバ３８ｂの端部３９ｂから出射した測定光は、フォーカシングレンズ２４を介して、走査部２３に達し、２つのガルバノミラーの駆動により反射方向が変えられる。そして、走査部２３で反射された測定光は、リレーレンズ２２を介して、ダイクロイックミラー４０で反射された後、対物レンズ１０を介して、被検眼眼底に集光される。

そして、眼底で反射した測定光は、対物レンズ１０を介して、ダイクロイックミラー４０で反射し、ＯＣＴ光学系２００に向かい、リレーレンズ２２、走査部２３の２つのガルバノミラー、フォーカシングレンズ２４を介して、光ファイバ３８ｂの端部３９ｂに入射する。端部３９ｂに入射した測定光は、光ファイバ３８ｂ、ファイバーカップラー２６、光ファイバ３８ｄを介して、光ファイバ３８ｄの端部８４ａに達する。

一方、参照光を参照ミラー３１に向けて出射する光路には、参照光を出射する光ファイバ３８ｃの端部３９ｃ、コリメータレンズ２９、参照ミラー３１が配置されている。参照ミラー３１は、参照光の光路長を変化させるべく、参照ミラー駆動機構５０により光軸方向に移動可能な構成となっている。

光ファイバー３８ｃの端部３９ｃから出射した参照光は、コリメータレンズ２９で平行光束とされ、参照ミラー３１で反射された後、コリメータレンズ２９により集光されて光ファイバ３８ｃの端部３９ｃに入射する。端部３９ｃに入射した参照光は、光ファイバ３８ｃを介して、ファイバーカップラー２６に達する。

そして、光源２７から発せられた光によって前述のように生成される参照光と被検眼眼底に照射された測定光による眼底反射光は、ファイバーカップラー２６にて合成され干渉光とされた後、光ファイバ３８ｄを通じて端部８４ｂから出射される。８００は周波数毎の干渉信号を得るために干渉光を周波数成分に分光する分光光学系８００（スペクトロメータ部）であり、コリメータレンズ８０、グレーティングミラー（回折格子）８１、集光レンズ８２、受光素子８３にて構成されている。受光素子８３は、赤外域に感度を有する一次元素子（ラインセンサ）を用いている。

ここで、端部８４ａから出射された干渉光は、コリメータレンズ８０にて平行光とされた後、グレーティングミラー８１にて周波数成分に分光される。そして、周波数成分に分光された干渉光は、集光レンズ８２を介して、受光素子８３の受光面に集光する。これにより、受光素子８３上で干渉縞のスペクトル情報が記録される。そして、そのスペクトル情報が制御部７０へと入力され、フーリエ変換を用いて解析することで、被験者眼の深さ方向における情報が計測可能となる。ここで、制御部７０は、走査部２３により測定光を眼底上で所定の横断方向に走査することにより断層画像を取得できる。例えば、Ｘ方向もしくはＹ方向に走査することにより、被検眼眼底のＸＺ面もしくはＹＺ面における断層画像を取得できる（なお、本実施形態においては、このように測定光を眼底に対して１次元走査し、断層画像を得る方式をＢスキャンとする）。なお、取得された断層画像は、制御部７０に接続されたメモリ７２に記憶される。さらに、測定光をＸＹ方向に２次元的に走査することにより、被検眼眼底の３次元画像を取得することも可能である。なお、本実施形態におけるＯＣＴ画像の取得は、走査部２３に設けられた２つのガルバノミラーによって行われる。

次に、ダイクロイックミラー４０の透過方向に配置されたＳＬＯ光学系（共焦点光学系）３００について説明する。ＳＬＯ光学系３００は、被検眼眼底を照明する照明光学系と、該照明光学系によって照明された被検眼反射光を受光素子により受光する受光光学系とに大別され、受光素子から出力される受光信号に基づいて被検眼眼底の正面画像を得る。

６１は高コヒーレントな光を発するＳＬＯ光源であり、例えば、λ＝７８０ｎｍのレーザダイオード光源が用いられる。ＳＬＯ光源６１から発せられるレーザ光を被検眼Ｅに向けて出射する光路には、被検眼の屈折誤差に合わせて光軸方向に移動可能なフォーカシングレンズ６３、走査駆動機構５２の駆動により眼底上でＸＹ方向に測定光を高速で走査させることが可能なガルバノミラーとポリゴンミラーとの組み合せからなる走査部６４、リレーレンズ６５、対物レンズ１０が配置されている。また、走査部２３のガルバノミラー及びポリゴンミラーの反射面は、被検眼瞳孔と略共役な位置に配置される。

また、ＳＬＯ光源６１とフォーカシングレンズ６３との間には、ビームスプリッタ６２が配置されている。そして、ビームスプリッタ６２の反射方向には、共焦点光学系を構成するための集光レンズ６６と、眼底に共役な位置に置かれる共焦点開口６７と、ＳＬＯ用受光素子６８とが設けられている。

ここで、ＳＬＯ光源６１から発せられたレーザ光（測定光）は、ビームスプリッタ６２を透過した後、フォーカシングレンズ６３を介して、走査部６４に達し、ガルバノミラー及びポリゴンミラーの駆動により反射方向が変えられる。そして、走査部６４で反射されたレーザ光は、リレーレンズ６５を介して、ダイクロイックミラー４０を透過した後、対物レンズ１０を介して、被検眼眼底に集光される。

そして、眼底で反射したレーザ光は、対物レンズ１０、リレーレンズ６５、走査部６４のガルバノミラー及びポリゴンミラー、フォーカシングレンズ６３を経て、ビームスプリッタ６２にて反射される。その後、集光レンズ６６にて集光された後、共焦点開口６７を介して、受光素子６８によって検出される。そして、受光素子６８にて検出された受光信号は制御部７０へと入力される。制御部７０は受光素子６８にて得られた受光信号に基づいて被検眼眼底の正面画像を取得する。取得された正面画像はメモリ７２に記憶される。なお、ＳＬＯ画像の取得は、走査部６４に設けられたガルバノミラーによるレーザ光の縦方向の走査（副走査）とポリゴンミラーによるレーザ光の横方向の走査（主走査）によって行われる。

なお、制御部７０は、表示モニタ７５に接続され、その表示画像を制御する。また、制御部７０には、メモリ７２、測定開始スイッチ７４ａ、測定位置設定スイッチ７４ｂ、撮影開始スイッチ７４ｃ、オートコヒーレンススイッチ７４ｄ、オートフォーカス開始スイッチ７４ｆ、参照ミラー駆動機構５０、フォーカシングレンズ６３を光軸方向に移動させるための第１駆動機構６３ａ、フォーカシングレンズ２４を光軸方向に移動させるための第２駆動機構２４ａ、等が接続されている。

次に、ＢスキャンによりＸＺ面の断層画像（Ｂスキャン画像）を取得する手法について説明する。図２は、ＯＣＴ画像とＳＬＯ画像（左側）を逐次取得する際の動作について説明する図である。ここで、制御部７０は、ＯＣＴ光源２７とＳＬＯ光源６１を交互に点灯させることによって、被検眼の眼底像を得るために被検眼の眼底に照射される照射光を，ＯＣＴ光学系２００を介して照射される測定光とＳＬＯ光学系を介して照射されるレーザ光とで切り換える。よって、制御部７０には、ＯＣＴ光学系２００に配置された受光素子８３によって検出される干渉信号とＳＬＯ光学系３００に配置された受光素子６８によって検出される受光信号が逐次入力される。

ここで、制御部７０は、ＳＬＯ画像の１フレーム分の走査エリアのうち、画像取得に影響を及ぼし難い、上下端部のエリア（図２のハッチング部分）を、ＯＣＴ画像取得に必要な時間分に相当する領域として、その領域に位置する間、ＳＬＯ光源６１をＯＦＦとする。そして、ＳＬＯ光源６１がＯＦＦの間に、ＯＣＴ光源２７をＯＮにしてＢスキャンにてＯＣＴ画像を取得する。一方、ＳＬＯ画像を得るために設定された走査エリア（図２の非ハッチング部分）において、制御部７０は、ＳＬＯ光源６１をＯＮにし、ＯＣＴ光源２７をＯＦＦにして、ＳＬＯ画像を取得する。制御部７０は、このような制御を連続して行い、交互に得られたＳＬＯ画像及びＯＣＴ画像を、表示モニタ７５に同時に動画として表示させる。

以上のような構成を備える装置において、その動作について説明する。ここで、制御部７０は、ＯＣＴ光学系２００及びＳＬＯ光学系３００を駆動制御してＯＣＴ画像及びＳＬＯ画像の各画像を１フレーム毎に取得していき、モニタ７５を表示制御してモニタ７５に表示されるＯＣＴ画像及びＳＬＯ画像を随時更新する。なお、検者の設定によらない最初のＯＣＴ画像の取得位置として、ＳＬＯ画像の中心位置を基準とした走査位置（例えば、Ｘ方向）が設定されている。

まず、検者は、図示なき固視灯を注視するように被験者に指示した後、図示なき前眼部観察用カメラによって撮像される前眼部観察像をモニタ７５上で見ながら、被検眼の瞳孔中心に測定光軸Ｌ１が置かれるように、図示無きジョイスティックを用いてアライメント操作を行う。このようにして被検眼に対するアライメントが完了されると、ＳＬＯ光学系３００による被検眼眼底の正面画像（ＳＬＯ眼底像）が取得されるようになり、モニタ７５上にＳＬＯ眼底像が現れる。

次に、検者は、コントロール部７４に配置されたオートフォーカス開始スイッチ７４ｆを押す。オートフォーカス開始スイッチ７４ｆから操作信号が発せられると、制御部７０は、オートフォーカス制御を開始するためのトリガ信号を発し、ＳＬＯ眼底像に対するオートフォーカスを開始する。

ここで、制御部７０は、受光素子６８から出力される受光信号によって取得されるＳＬＯ眼底像に基づいてＳＬＯ光学系３００の合焦位置情報を取得し、ＳＬＯ光学系３００に配置されたフォーカシングレンズ６３を合焦位置に移動させる（第１のオートフォーカス）。

より具体的には、まず、制御部７０は、受光素子６８から出力される受光信号に基づいて取得されるＳＬＯ眼底像の画像データを微分処理し、微分処理した結果に基づいて微分ヒストグラム情報を取得する。すなわち、制御部７０は、ＳＬＯ光学系３００によって取得されたＳＬＯ眼底像の画像データにエッジ抽出用（例えば、ラプラシアン変換、ＳＯＢＥＬ等）のフィルタを掛けて輪郭画像に変換した後、輪郭画像のヒストグラムを作成する。

図３はＳＬＯ光学系３００によって取得されるＳＬＯ眼底像の画像信号を微分処理した後の微分ヒストグラムの一例を示す図である。図３において、横軸は微分の絶対値（以下、微分値と省略する）ｄ（ｄ＝１、２、・・・２５４）、縦軸は各微分値に対応する画素数Ｈ（ｄ）を、画素数がピークを示した微分値における画素数Ｈ（ｄｐ）で正規化したもの（（Ｈ（ｄ）／Ｈ（ｄｐ））を百分率（％）で表記している。なお、図３のヒストグラムにおいては、端点（ｄ＝０、ｄ＝２５５）の２点のデータを除外している。ここで、微分値ｄは、輪郭画像における輝度値を２５５階調で表したものである。

なお、微分ヒストグラムＨ（ｄ）において、フォーカスが適正な場合、眼底の血管部位におけるエッジが先鋭化されるため、微分値の大きい方の画素数が増加し、フォーカスがずれるに従ってエッジが鈍くなるため、微分値の大きい方の画素数が低下する。

ここで、制御部７０は、前述のように取得されたヒストグラム情報において画像全体で所定の割合以上の画素数を持つ輝度値（微分値）の最大値を用いてＳＬＯ眼底像の結像状態（フォーカス状態）評価値を算出する。例えば、ＳＬＯ眼底像の結像状態を評価するための結像状態評価値Ｃ１として、閾値Ｓ１（例えば、２０％）以上での微分値の最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍｉｎの差を求める（Ｃ１＝Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ）。なお、閾値Ｓ１は、ノイズによる影響を回避しつつ、ＳＬＯ眼底像の結像状態の変化に対して評価値Ｃ１が敏感に変化するような値に設定される。なお、本実施形態において、閾値Ｓ１を２０％程度に設定したのは、ＳＬＯ画像全体に占める範囲の少ない眼底血管部位におけるエッジの先鋭度の変化を精度良く検出するためである。また、上記において、閾値Ｓ１以上での微分値の最大値Ｄｍａｘのみを結像状態評価値Ｃ１として設定するようにしてもよい。

結像状態評価値Ｃ１は、フォーカシングレンズ６３が合焦位置にあるとき（ＳＬＯ眼底像のフォーカスが合っているとき）に高い値を示し、フォーカシングレンズ６３が合焦位置からずれるに従って低くなっていくため、ＳＬＯ眼底像のフォーカス状態（結像状態）の判定に用いることができる。

ここで、制御部７０は、ＳＬＯ光学系３００の受光光学系に配置されたフォーカシングレンズ６３の位置を移動させながら結像状態評価値Ｃ１をサンプリングし、サンプリング結果により合焦状態を判定し、フォーカシングレンズ６３を合焦位置に駆動させる。

例えば、制御部７０は、適正なフォーカス位置を探索するべく、駆動機構６３ａを駆動制御して、フォーカシングレンズ６３の移動可能範囲において離散的に設定された複数の移動位置にフォーカシングレンズ６３を移動させ、各移動位置でのＳＬＯ眼底像を取得する。そして、制御部７０は、移動位置毎に取得されたＳＬＯ眼底像それぞれの微分ヒストグラムを作成し、結像状態評価値Ｃ１をそれぞれ算出する。この場合、制御部７０は、フォーカシングレンズ６３を連続的に移動させていき、連続的に結像状態評価値Ｃ１を算出するようにしてもよい。

図４は結像状態評価値Ｃ１とフォーカシングレンズ６３の移動位置Ｚ１との関係を示すグラフの一例を示す図である。図４においては、−１２Ｄに対応する位置から順に、フォーカシングレンズ６３を２Ｄずつプラス方向に移動させ、順次評価値Ｃ１を算出していき、＋１２Ｄに対応する位置までフォーカシングレンズ６３を移動させた場合のものである。

前述のようにして各フォーカス位置における評価値Ｃ１が得られたら、離散的に取得されたフォーカシングレンズ６３の移動位置Ｚ１と評価値Ｃ１の特性に対して補間処理を施し、ＳＬＯ光学系２００の合焦位置を検出する。例えば、フォーカシングレンズ６３の移動範囲に極大値を持つような関数にて曲線近似し、この曲線において評価値Ｃ１が最大となる移動位置Ｚ１ｐをＳＬＯ光学系３００の合焦位置情報として取得する。なお、上記のような補間処理によってＳＬＯ光学系３００の合焦位置を検出する手法としては、関数近似、重心、平均値の算出等を用いたものが考えられる。

次に、制御部７０は、駆動機構６３ａを駆動制御して、前述のように取得された合焦位置情報に対応する移動位置にフォーカシングレンズ６３を移動させることによりＳＬＯ眼底像に対するフォーカス調整を終了する。

なお、上記のように結像状態評価値Ｃ１をサンプリングする場合、取得される結像状態評価値Ｃ１が上昇後、下降に転じた時点でフォーカシングレンズ６３の移動を停止するようにしてもよい。

また、以上の説明においては、ＳＬＯ眼底像を微分処理させたときの輪郭画像に基づいて合焦状態を検出するものとしたが、ＳＬＯ光学系３００が備える共焦点開口部が狭く、合焦状態の変化による画像全体の明るさの変化が敏感な構成の場合、微分処理前のＳＬＯ眼底像に基づいて合焦状態を検出するようにしてもよい。例えば、ＳＬＯ眼底像全体の輝度値の累計値を結像状態評価値として用い、輝度値の累計値がピークを示す位置を合焦位置として検出するようにしてもよい。

次に、制御部７０は、第１のオートフォーカス制御によるＳＬＯ光学系３００の合焦位置情報に基づいてＯＣＴ光学系２００のフォーカシングレンズ２４を移動させた後、さらに、ＯＣＴ光学系２００によって取得される断層画像に基づいてＯＣＴ光学系２００の合焦位置情報を取得し、フォーカシングレンズ２４を合焦位置に移動させる（第２オートフォーカス）。

まず、制御部７０は、第１のオートフォーカス制御によるＳＬＯ光学系３００の合焦位置情報に基づいてＯＣＴ光学系２００のフォーカス位置情報を取得し、フォーカシングレンズ２４を合焦位置近傍まで移動させる（ＯＣＴ画像に対する粗オートフォーカス）。ここで、制御部７０は、第１のオートフォーカス制御によるフォーカシングレンズ６３の移動位置をＯＣＴ光学系２００のフォーカス位置情報として取得し、そのフォーカス位置情報に基づいて駆動機構２４ａを駆動制御してフォーカシングレンズ２４を合焦位置近傍まで移動させる。

例えば、ＳＬＯ光学系３００の合焦位置が−３Ｄに対応する位置であれば、ＯＣＴ光学系２００のフォーカス位置も同様に−３Ｄに対応する位置になるように制御する。この場合、ＯＣＴ光学系２００のフォーカス位置をＳＬＯ光学系２００の合焦位置に対応するフォーカス位置に設定できるように、フォーカシングレンズ６３の移動位置とフォーカシングレンズ２４の移動位置との間でディオプター換算による対応づけがなされている。

このようにしてＯＣＴ光学系２００のフォーカシングレンズ２４がＳＬＯ光学系３００の合焦位置に対応する移動位置に移動されると、フォーカシングレンズ２４が合焦位置近傍まで移動された状態となるため、ファイバー端部３９ｂに入射される眼底反射光が増加する。

ここで、制御部７０は、フォーカシングレンズ２４が合焦位置近傍まで移動された後、ＯＣＴ光学系２００に配置された光路長可変用光学部材としての参照ミラー５１をＯＣＴ光学系２００によって取得される断層画像に基づいて移動させて光路長の自動調整を行う。この場合、参照光の光路長と測定光の光路長がほぼ一致した状態になると、受光素子８３から出力される干渉信号を眼底の断層画像（以下、ＯＣＴ眼底像）として取得可能な状態となる。

制御部７０は、ラフなオートフォーカス制御の完了後、駆動機構５０を駆動制御して、ＯＣＴ眼底像が取得されるまで、参照ミラー５１を光軸方向に移動させ参照光の光路長を変更させる。図５はＯＣＴ画像の深さ方向における輝度分布を示す図である。

ここで、制御部７０は、参照ミラー５１を光軸方向に移動させながら、受光素子８３からの干渉信号に基づいて取得されるＯＣＴ画像の深さ方向における輝度値のピークＰ１を検出し、輝度値のピークＰ１が所定の閾値ＳＰを超えた否かによって、ＯＣＴ眼底像が取得された否かを判定する。

そして、制御部７０は、輝度値のピークＰ１が所定の閾値ＳＰを超えたとき、ＯＣＴ眼底像が取得されたと判定し、そのＯＣＴ眼底像が実像のものであるか虚像のものであるかを判定する。この場合、ピークＰ１に対する半値幅Ｗが所定の許容幅より小さいとき、ＯＣＴ眼底像を実像と判定する。なお、上記説明においては、半値幅Ｗにより実像・虚像の判定を行うものとしたが、光路長を変化させていくときに順次取得されるＯＣＴ眼底像の実像・虚像の取得順に基づいて実像・虚像の判定を行うようにしてもよい。

そして、制御部７０は、前述のようにして実像が取得されたと判定されると、図６に示すように、深さ方向における輝度分布のピークＰ１が検出された位置を像位置とみなし、予め設定された光路長調整位置（図６中の点線Ｋ参照）と像位置との変位量を算出し、その変位量がなくなるように参照ミラー３１を移動させる。

以上のようにして、光路長の調整がなされたら、ＳＬＯ眼底像と共にモニタ７５上にＯＣＴ眼底像が表示された状態となる。ここで、制御部７０は、光路長の自動調整終了後に取得された断層画像に基づいてＯＣＴ光学系２００の合焦位置情報を取得し、フォーカシングレンズ２４を合焦位置に移動させる（ＯＣＴ眼底像に対する精密なオートフォーカス制御）。

より具体的には、制御部７０は、ＯＣＴ光学系２００によって取得されたＯＣＴ眼底像のヒストグラム情報を取得する。図７はＯＣＴ光学系２００によって取得されるＯＣＴ眼底像の画像信号のヒストグラムの一例を示す図である。図７において、横軸は輝度値ｋ（ｋ＝１，２，・・・・２５４）、縦軸は各輝度値における画素数Ｈ（ｋ）をそれぞれ、画素数がピークを示した輝度値における画素数Ｈ（ｋｐ）で正規化したもの（Ｈ（ｋ）／Ｈ（ｋｐ））を百分率（％）で表記したものである。なお、図７のヒストグラムにおいては、端点（ｋ＝０、ｋ＝２５５）の２点のデータを除外している。

なお、ヒストグラムＨ（ｋ）において、フォーカスが適正な場合、画像全体の輝度レベルが増加するため、輝度値の大きい方の画素数が増加し、フォーカスがずれるに従って画像全体の輝度が低下するため、輝度値の大きい方の画素数が低下する。

ここで、制御部７０は、前述のように取得されたヒストグラム情報において画像全体で所定の割合以上の画素数を持つ輝度値の最大値を用いてＯＣＴ眼底像の結像状態（フォーカス状態）評価値を算出する。例えば、ＯＣＴ眼底像の結像状態を評価するための結像状態評価値Ｃ２として、ヒストグラムにおける閾値Ｓ２（例えば、５％）以上での輝度値の最大値Ｌｍａｘと最小値Ｌｍｉｎの差を求める（Ｃ２＝Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）。なお、閾値Ｓ２は、ノイズによる影響を回避しつつ、ＯＣＴ眼底像の結像状態の変化に対して評価値Ｃ２が敏感に変化するような値に設定されることが好ましい。なお、本実施形態において、閾値Ｓ２を５％程度に設定したのは、ＯＣＴ眼底像全体の中でフォーカス位置の変化に対する輝度値の変化が大きい部分（特に、ＯＣＴ眼底像における視細胞層に対応する部位）における輝度値の変化を精度よく検出するためである。また、上記において、閾値Ｓ２（例えば、５％）以上での輝度値の最大値Ｌｍａｘを結像状態評価値Ｃ２として設定するようにしてもよい。

結像状態評価値Ｃ２は、フォーカシングレンズ２４が合焦位置にあるとき（ＯＣＴ眼底像のフォーカスがあっているとき）に高い値を示し、フォーカシングレンズ２４が合焦位置からずれるに従って低くなっていくため、ＯＣＴ眼底像のフォーカス状態（結像状態）の判定に用いることができる。

ここで、制御部７０は、ＯＣＴ光学系２００の受光光学系に配置されたフォーカシングレンズ２４の位置を移動させながら結像状態評価値Ｃ２をサンプリングし、サンプリング結果により合焦状態を判定し、フォーカシングレンズ２４を合焦位置に駆動させる。

例えば、制御部７０は、ＯＣＴ眼底像の適正なフォーカス位置を探索するべく、駆動機構２４を駆動制御して、前述の第１のオートフォーカス制御によるＳＬＯ光学系３００の合焦位置に対応するフォーカシングレンズ２４の移動位置の前後にてフォーカシングレンズ２４を移動させ、各移動位置毎にＯＣＴ眼底像を取得する。そして、制御部７０は、所得されたＯＣＴ眼底像それぞれのヒストグラムを作成し、結像状態評価値Ｃ２をそれぞれ算出する。

図８は結像状態評価値Ｃ２と移動位置Ｚ２との関係を示すグラフである。図８においては、ＳＬＯ光学系３００の合焦位置に対応する位置（図８では、−０．５Ｄ）を基準に所定範囲内（例えば、±２．０Ｄの範囲内）において、０．２５Ｄステップにてフォーカシングレンズ２４を移動させ、順次評価値Ｃ２を算出したものである。

前述のようにして各フォーカス位置における評価値Ｃ２が得られたら、離散的に取得されたフォーカシングレンズ２４の移動位置Ｚ２と評価値Ｃ２の特性に対して補間処理を施し、ＯＣＴ光学系２００の合焦位置情報を得る。例えば、フォーカシングレンズ２４の移動範囲に極大値を持つような関数にて曲線近似し、この曲線において評価値Ｃ２が最大となる移動位置Ｚ２を合焦位置として検出する。なお、上記のような補間によってＯＣＴ光学系２００の合焦位置を検出する手法としては、関数近似、重心、平均値の算出等を用いた補間が考えられる。

次に、制御部７０は、駆動機構２４ａを駆動制御して、前述のように取得されたＯＣＴ光学系２００の合焦位置に対応する移動位置にフォーカシングレンズ２４を移動させることによりＯＣＴ眼底像に対するフォーカス調整を終了する。

ここで、図９に示すように、同一画面上に表示されるＯＣＴ眼底像及びＳＬＯ眼底像のフォーカスが適正な状態になったら、検者はリアルタイムで観察される表示モニタ７５上のＳＬＯ眼底像から検者の撮影したい断層画像の位置を設定する。検者は、測定位置設定スイッチ７４ｂを操作して、画面上のＳＬＯ眼底像上に電気的に表示される測定位置（取得位置）を表すラインＬＳをＳＬＯ眼底画像に対して移動させていき、測定位置を設定する。そして、制御部７０は、設定された測定位置に基づいてＢスキャンによるＸＺ面の断層画像の撮影動作を行う。

ここで、検者によってラインＬＳがＳＬＯ眼底画像に対して移動されると、制御部７０は、随時測定位置の設定を行い、これに対応する測定位置の断層画像の取得を行う。そして、取得された断層画像を随時モニタ７５の表示画面上に表示する。このようにして、検者の所望する断層画像がモニタ７５に表示され、検者によって撮影開始スイッチ７４ｃが押されると、所望する断層画像と正面画像がメモリ７２に記憶される。

以上のような構成とすれば、ＯＣＴ眼底像のフォーカスをスムーズに行うことができるため、所望する眼底部位におけるＯＣＴ断層像の撮影を容易に行うことができる。

また、以上の説明においては、ＳＬＯ光学系３００によって取得される正面眼底像に基づいてＳＬＯ光学系３００の合焦位置情報を取得し、これに基づいてＯＣＴ光学系１００の合焦位置をラフに調整するものとしたが、これに限るものではない。

より具体的には、赤外光源（例えば、ハロゲンランプ、ＬＥＤ、など）から発せられた赤外光より被検眼眼底全体を照明し、その眼底反射光を二次元撮像素子により撮像することにより正面眼底画像を取得する撮影光学系（いわゆる眼底カメラ光学系）と、低コヒーレント光源を用いてＯＣＴ眼底像を取得するＯＣＴ光学系２００とを備える眼底撮影装置においても、本発明の適用は可能である。この場合、正面眼底画像を撮像するための二次元撮像素子により撮像された赤外眼底像に基づいて眼底カメラ光学系の合焦位置情報を取得する（例えば、前述のＳＬＯ眼底像に基づく合焦位置検出手法の適用が考えられる）。この場合、上記手法に限るものではなく、眼底反射光を受光する受光素子から出力される受光結果に基づいて眼底カメラ光学系の合焦位置情報が取得されるものであればよい。例えば、被検眼眼底にフォーカス用の指標（例えば、スプリット指標）を投影する投影光学系を設け、その眼底反射光による指標像（眼底反射像）を二次元撮像素子により受光し、二次元撮像素子から出力される受光結果に基づいて合焦位置情報を取得するようにしてもよい。

なお、以上の説明においては、フォーカシングレンズ６３、フォーカシングレンズ２４を光軸方向に移動させることによってフォーカスを調整するものとしたが、光学系の結像状態を調整できるフォーカス用光学部材であれば、これに限るものではない。例えば、２つのミラーにより受光光束を折り返すミラーユニットを光軸方向に移動させる構成を用いることが考えられる（例えば、特開２００５−２７９１２１号公報参照）。

また、以上の説明においては、フォーカス用の光学部材がＯＣＴ光学系２００とＳＬＯ光学系３００とで別々に配置されるものとしたが、ＯＣＴ光学系及びＳＬＯ光学系の光源、光走査系、等を共用させた構成であって、フォーカシングレンズがＯＣＴ光学系及びＳＬＯ光学系の共通光路に配置された構成であっても、本発明の適用が可能である。この場合、共用のフォーカシングレンズが光軸方向に移動されると、ＯＣＴ光学系及びＳＬＯ光学系のフォーカス状態が変化される。このような構成の場合、ＯＣＴ眼底像の取得時には、フォーカシングレンズをＯＣＴ光学系の合焦位置に移動させ、ＳＬＯ眼底像の取得時には、フォーカシングレンズをＳＬＯ光学系の合焦位置に移動させるような制御が考えられる。

また、上記構成において、ＳＬＯ眼底像に対するフォーカス調整をさらに精度よく行うべく、ＯＣＴ眼底像を用いて特定された合焦位置に基づいてフォーカシングレンズ６３を移動させるようにしてもよい。より具体的には、ＯＣＴ眼底像を用いて特定された合焦位置に対応するフォーカシングレンズ６３の移動位置に対して所定のオフセット量をかけた移動位置にフォーカシングレンズ６３を移動させるようにしてもよい。なお、所定のオフセット量とは、ＯＣＴ光学系１００では、網膜内部にフォーカスを合わせるのに対して、ＳＬＯ光学系３００では、網膜表面にフォーカスを合わせることを考慮し、フォーカシングレンズ６３の移動位置の調整に関して、ＯＣＴ眼底像に基づいて特定された合焦位置に対してフォーカス位置のずれ量分を補正するためのものである。

なお、以上の説明において、ＯＣＴ眼底像に対するオートフォーカス制御を行う場合、ＯＣＴ光学系３００によって取得されたＯＣＴ眼底像に基づいて精密なオートフォーカス制御を行うものとしたが、ＳＬＯ眼底像に対するオートフォーカス制御によるＳＬＯ光学系２００の合焦位置情報に基づいて取得される干渉光学系３００のフォーカス位置情報に対して予め設定されたオフセット量分補正することにより干渉光学系３００の合焦位置情報を取得し、干渉光学系２００に配置されたフォーカシングレンズ２４を合焦位置まで移動させるようにしてもよい。

なお、ＳＬＯ光学系３００の合焦位置情報を用いてＯＣＴ画像に対するオートフォーカスを行う場合、上記手法に限るものではなく、前述の第１のオートフォーカス制御によるＳＬＯ光学系３００の合焦位置情報に基づいて取得されるＯＣＴ光学系２００のフォーカス位置情報に対して予め設定されたオフセット量分補正することによりＯＣＴ光学系２００の合焦位置情報を取得し、フォーカシングレンズ２４を合焦位置まで移動させるようにしてもよい。

より具体的には、ＳＬＯ光学系３００の合焦位置とＯＣＴ光学系２００の合焦位置とのずれ量の平均値を予め実験により求めておき、オフセット量として予めメモリ７２に記憶させておく。そして、制御部７０は、第１のオートフォーカス制御を行ったときのＳＬＯ光学系３００の合焦位置に対応するＯＣＴ光学系２００のフォーカス位置を算出した後、算出されたフォーカス位置に対してオフセット量を加えた補正後のフォーカス位置をＯＣＴ光学系２００の合焦位置として設定し、フォーカシングレンズ２４をその合焦位置まで移動させる。この場合、例えば、実験により求められたオフセット量が＋０、５Ｄの場合、ＳＬＯ光学系３００の合焦位置が−２．５Ｄのとき、ＯＣＴ光学系２００の合焦位置が−２．０Ｄとして設定される。

なお、本手法によれば、前述のようにＯＣＴ光学系２００によって取得されるＯＣＴ眼底像に基づいてフォーカス調整を行うよりもフォーカス精度が劣る可能性があるが、ＳＬＯ光学系３００の合焦位置に対して上記のような補正をかけた合焦位置がＯＣＴ光学系２００の合焦位置として設定されるため、ＳＬＯ光学系３００の合焦位置に対応するフォーカス位置にフォーカシングレンズ２４を配置する構成よりも良好なフォーカス精度が得られる。

本実施形態の眼底撮影装置の光学系及び制御系を示す図である。 ＯＣＴ画像とＳＬＯ画像（左側）を逐次取得する際の動作について説明する図である。 ＳＬＯ光学系によって取得されるＳＬＯ眼底像の画像信号を微分処理した後の微分ヒストグラムの一例を示す図である。 結像状態評価値Ｃ１とフォーカシングレンズの移動位置Ｚ１との関係を示すグラフの一例を示す図である。 ＯＣＴ画像の深さ方向における輝度分布を示す図である。 モニタに表示されるＯＣＴ眼底像の像位置が調整されたときの図である。 ＯＣＴ光学系によって取得されるＯＣＴ眼底像の画像信号のヒストグラムの一例を示す図である。 結像状態評価値Ｃ２と移動位置Ｚ２との関係を示すグラフである。 ＯＣＴ眼底像及びＳＬＯ眼底像をモニタ上に並列表示したときの図である。

符号の説明

２３ 走査部
２４ フォーカシングレンズ
２４ａ 第２駆動機構
２７ ＯＣＴ光源
６１ ＳＬＯ光源
６３ フォーカシングレンズ
６３ａ 第１駆動機構
６３ 走査部
７０ 制御部
２００ ＯＣＴ光学系
３００ ＳＬＯ光学系

Claims (4)

1. 低コヒーレント長の光を発する光源から発せられた測定光を眼底上で走査させる走査手段を有し、前記光源から発せられた光によって生成される参照光と被検眼眼底に照射された前記測定光による眼底反射光との合成により得られる干渉光を受光することにより被検眼眼底の断層画像を得る干渉光学系と、
   被検眼眼底に照明光を照射する照明光学系と、眼底反射光を受光素子により受光する受光光学系とを有し、受光素子から出力される受光信号に基づいて被検眼の正面眼底画像を得る眼底観察光学系と、
   前記受光素子から出力される受光結果に基づいて前記眼底観察光学系の合焦位置情報を取得し、前記受光光学系に配置された第１フォーカス用光学部材を合焦位置に移動させる第１オートフォーカス手段と、
   前記第１オートフォーカス手段による前記眼底観察光学系の合焦位置情報に基づいて前記干渉光学系に配置された第２フォーカス用光学部材を移動させた後、さらに、前記干渉光学系によって取得される断層画像に基づいて前記干渉光学系の合焦位置情報を取得し、前記第２フォーカス用光学部材を合焦位置に移動させる第２オートフォーカス手段と、を備えることを特徴とする眼底撮影装置。
2. 請求項１の眼底撮影装置において、
   前記第２オートフォーカス手段は、前記第２フォーカス用光学部材が前記第１オートフォーカス手段による前記眼底観察光学系の合焦位置情報に基づいて移動された後、前記干渉光学系に配置された光路長可変用光学部材を前記干渉光学系によって取得される断層画像に基づいて移動させて光路長の自動調整を行い、該光路長の自動調整終了後に取得された断層画像に基づいて前記干渉光学系の合焦位置情報を取得し、第２フォーカス用光学部材を合焦位置に移動させることを特徴とする眼底撮影装置。
3. 請求項２の眼底撮影装置において、
   前記眼底観察光学系は、前記光源もしくは前記光源とは異なる光源から発せられた光を第２の測定光として眼底上で走査させる第２走査手段と、前記受光光学系における眼底共役位置に配置された共焦点開口と、を有し、前記第２測定光による眼底反射光を前記共焦点開口を介して受光素子により受光して被検眼の正面画像を得る共焦点光学系であって、
   前記第１オートフォーカス手段は、前記受光素子から出力される受光信号によって取得される正面画像に基づいて前記受光光学系の合焦位置情報を取得することを特徴とする眼底撮影装置。
4. 低コヒーレント長の光を発する光源から発せられた測定光を眼底上で走査させる走査手段を有し、前記光源から発せられた光によって生成される参照光と被検眼眼底に照射された前記測定光による眼底反射光との合成により得られる干渉光を受光することにより被検眼眼底の断層画像を得る干渉光学系と、
   被検眼眼底に照明光を照射する照明光学系と、眼底反射光を受光素子により受光する受光光学系とを有し、受光素子から出力される受光信号に基づいて被検眼眼底の正面画像を得る眼底観察光学系と、
   前記受光素子から出力される受光結果に基づいて前記眼底観察光学系の合焦位置情報を取得し、前記受光光学系に配置された第１フォーカス用光学部材を合焦位置に移動させる第１オートフォーカス手段と、
   前記第１オートフォーカス手段による前記受光光学系の合焦位置情報に基づいて取得される前記干渉光学系のフォーカス位置情報に対して予め設定されたオフセット量分補正することにより前記干渉光学系の合焦位置情報を取得し、前記干渉光学系に配置された第２フォーカス用光学部材を合焦位置まで移動させる第２オートフォーカス手段と、を備えることを特徴とする眼底撮影装置。