JP2013146447A - 撮影装置、画像処理方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 ＯＣＴでコヒーレントゲートの位置調整が良好に行われる仕組みを提供する。
【解決手段】 本撮影装置は、測定光を照射した被検体からの戻り光と測定光に対応する参照光とを合波した光を分割して得た互いに異なる偏光の光に基づいて、該被検体の偏光状態を示す断層画像を取得する断層画像取得手段と、
前記被検体の偏光状態を示す断層画像における所定の領域の位置情報に応じて前記戻り光と前記参照光との光路長差を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光波干渉を利用した断層画像の撮影に関し、特に、コヒーレントゲートの位置を調整する技術に関する。

多波長光波干渉を利用した光コヒーレンストモグラフィ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：以下、「ＯＣＴ」と呼ぶことがある）は、被検体として例えば人体の眼部等の断層画像を高分解能に得ることができる。
近年、眼、内視鏡を用いた生体の内部臓器、皮膚等を対象とするＯＣＴ装置において、眼底組織の形状をイメージングする通常のＯＣＴ画像に加えて、組織の光学特性や動き等をイメージングするＯＣＴ画像の取得が試みられている。
このようなＯＣＴの一つである偏光ＯＣＴは、試料を観察する測定光に円偏光に変調した光を用い、干渉光を２つの直交する直線偏光として分割して検出し、偏光ＯＣＴ画像を生成する（特許文献１参照）。
偏光ＯＣＴは、従来のＯＣＴと異なる情報が得られることが解明されつつあり、臨床研究が進められている。
ところで、ＯＣＴでは被検体の撮像を行うためにコヒーレントゲートの位置調整として光路長差の調節が重要となる。

ＷＯ２０１０／１２２１１８Ａ１

しかしながら、従来のＯＣＴ画像の情報だけでは被検体の構造物の抽出が難しい場合があり、この構造物を撮像するためのコヒーレントゲートの位置調整が困難となる問題がある。
そこで、コヒーレントゲートの位置調整が良好行われる仕組みを提供することを目的とする。

本発明に係る撮影装は、
置測定光を照射した被検体の偏光状態を示す断層画像を取得する断層画像取得手段と、 被検体の偏光状態を示す断層画像における所定の領域の位置情報に応じて前記戻り光と前記参照光との光路長差を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする。

本発明によればコヒーレントゲートの位置調整が良好行われる仕組みを提供することができる。

本実施形態における撮影装置の全体構成の概略図である。 信号処理部１９０で生成される画像の例である。 本実施形態における処理フローである。 光路長の調整における処理フローである。 本実施形態に係る撮影装置の表示部の表示画面における表示例である。 本実施形態に係る撮影装置の表示部の表示画面における表示例である。 本実施形態に係る撮影装置の表示部の表示画面における表示例である。 本実施形態に係る撮影装置の表示部の表示画面における表示例である。 本実施形態に係る撮影装置の表示部の表示画面における表示例である。 本実施形態に係る撮影装置の表示部の表示画面における表示例である。 本実施形態に係る撮影装置の表示部に表示される２次元の層厚マップの例である。

本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。

［装置の全体構成］
図１は、本実施形態における撮影装置の全体構成の概略図である。

本装置は、偏光ＯＣＴ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ＯＣＴ；以下、ＰＳ−ＯＣＴ）１００、偏光を利用した走査型検眼鏡（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｏｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ：以下、ＰＳ−ＳＬＯ）１４０、前眼部撮像部１６０、内部固視灯１７０、制御部２００から構成される。

内部固視灯１７０を点灯して被検眼に注視させた状態で、前眼部観察部１６０により観察される被検体の前眼部の画像を用いて、装置のアライメントが行われる。アライメント完了後に、ＰＳ−ＯＣＴ１００とＰＳ−ＳＬＯ１４０による眼底の撮像が行われる。

＜ＰＳ−ＯＣＴ１００の構成＞
ＰＳ−ＯＣＴ１００の構成について説明する。

光源１０１は、低コヒーレント光源であるＳＬＤ光源（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）であり、例えば、中心波長８５０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍの光を出射する。光源１０１としてＳＬＤを用いたが、ＡＳＥ光源（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等、低コヒーレント光が出射できる光源であれば何れでも良い。

光源１０１から出射された光は、ＰＭ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ）ファイバ１０２、偏光コントローラ１０３を介して、偏光保持機能を有したファイバカップラ１０４に導かれ、測定光（ＯＣＴ測定光とも言う）と参照光（ＯＣＴ測定光に対応する参照光とも言う）に分岐される。

偏光コントローラ１０３は、光源１０１から出射された光の偏光の状態を調整するものであり、直線偏光に調整される。ファイバカップラ１０４の分岐比は、９０（参照光）：１０（測定光）である。

分岐された測定光は、ＰＭファイバ１０５を介してコリメータ１０６から平行光として出射される。出射された測定光は、眼底Ｅｒにおいて測定光を水平方向にスキャンするガルバノミラーから構成されるＸスキャナ１０７、レンズ１０８、１０９、眼底Ｅｒにおいて測定光を垂直方向にスキャンするガルバノミラーから構成されるＹスキャナ１１０を介し、ダイクロイックミラー１１１に到達する。Ｘスキャナ１０７、Ｙスキャナ１１０は、駆動制御部１８０により制御され、眼底Ｅｒの所望の範囲（断層画像の取得範囲、断層画像の取得位置、測定光の照射位置とも言う）で測定光を走査することができる。ダイクロイックミラー１１１は、８００ｎｍ〜９００ｎｍの光を反射し、それ以外の光を透過する特性を有する。

ダイクロイックミラー１１１により反射された測定光は、レンズ１１２を介し、４５°傾けて設置されたλ／４偏光板１１３（偏光調整部材の一例）を通過する事で位相が９０°ずれ、円偏光の光に偏光制御される。なお、λ／４偏光板１１３の傾きは、例えば、偏光ビームスプリッタを内蔵したファイバカップラ１２３の偏光分割面の光軸からの傾きと対応した角度（配置状態の一例）が好ましい。

なお、λ／４偏光板１１３を光路に対して挿脱可能に構成されることが好ましい。例えば、光軸とは平行な軸を回転軸にしてλ／４偏光板１１３を回転する機械的な構成が考えられる。これにより、ＳＬＯ光学系とＰＳ−ＳＬＯ光学系とを簡単に切り換え可能な小型な装置を実現することができる。また、ＯＣＴ光学系とＰＳ−ＯＣＴ光学系とを簡単に切り換え可能な小型な装置を実現することができる。

ここで、被検眼に入射される光は、λ／４偏光板を４５°傾けて設置することで円偏光の光に偏光制御されるが、被検眼の特性により眼底Ｅｒにおいて円偏光とならない場合がある。そのため、駆動制御部１８０の制御により、λ／４偏光板の傾きを微調整できるように構成されている。

円偏光に偏光制御された測定光は、ステージ１１６上に乗ったフォーカスレンズ１１４により、被検体である眼の前眼部Ｅａを介し、眼底Ｅｒの網膜層にフォーカスされる。眼底Ｅｒを照射した測定光は各網膜層で反射・散乱し、上述の光学経路をファイバカップラ１０４に戻る。

一方、ファイバカプラ１０４で分岐された参照光は、ＰＭファイバ１１７を介してコリメータ１１８から平行光として出射される。出射された参照光は測定光と同様Ｐ偏光から２２．５°Ｓ偏光へ傾けて設置されたλ／４偏光板１１９で偏光制御される。参照光は分散補償ガラス１２０介し、コヒーレンスゲートステージ１２１上のミラー１２２で反射され、ファイバカップラ１０４に戻る。参照光は、λ／４偏光板１１９を二度通過する事で直線偏光の光がファイバカップラ１０４に戻ることになる。

コヒーレンスゲートステージ１２１は、被検者の眼軸長の相違等に対応する為、駆動制御部１８０で制御される。

ファイバカップラ１０４に戻った測定光と参照光は合波されて干渉光となり、偏光ビームスプリッタを内蔵したファイバカップラ１２３に入射され、異なる偏光方向の光（本実施形態では、Ｐ偏光の光とＳ偏光の光）に分岐比５０：５０で分割される。

Ｐ偏光の光は、ＰＭファイバ１２４、コリメータ１３０を介し、グレーティング１３１により分光されレンズ１３２、第二のラインセンサ１３３で受光される。同様に、Ｓ偏光の光は、ＰＭファイバ１２５、コリメータ１２６を介し、グレーティング１２７により分光されレンズ１２８、第一のラインセンサ１２９で受光される。なお、グレーティング１２７、１３１、ラインセンサ１２９、１３３は、各偏光の方向に合わせて配置されているのは言うまでもない。

ラインセンサ１２９、１３３でそれぞれ受光した光は、光の強度に応じた電気信号として出力され、信号処理部１９０（断層画像生成部の一例）で受ける。

λ／４偏光板１１３は偏光ビームスプリッタを基準に傾きを調整しているが、眼底の視神経乳頭中心と黄斑中心を結んだ直線に対し傾きを調整しても良い。また、偏光基準として鉛直方向を基準にして偏光ビームスプリッタ、λ／４偏光板１１３、１１９を調整しても同様の効果が得られる。

＜ＰＳ−ＳＬＯ１４０の構成＞
ＰＳ−ＳＬＯ１４０の構成について説明する。

光源１４１は、半導体レーザであり、本実施例では、例えば、中心波長７８０ｎｍの光を出射する。光源１４１から出射された測定光（ＳＬＯ測定光とも言う）は、ＰＭファイバ１４２を介し、偏光コントローラ１４５で直線偏光になるよう偏光制御され、コリメータ１４３から平行光として出射される。出射された測定光は穴あきミラー１４４の穴あき部を通過し、レンズ１５５を介し、眼底Ｅｒにおいて測定光を水平方向にスキャンするガルバノミラーから構成されるＸスキャナ１４６、レンズ１４７、１４８、眼底Ｅｒにおいて測定光を垂直方向にスキャンするガルバノミラーから構成されるＹスキャナ１４９を介し、ダイクロイックミラー１５４に到達する。Ｘスキャナ１４６、Ｙスキャナ１４９は駆動制御部１８０により制御され、眼底上で所望の範囲を測定光で走査できる。ダイクロイックミラー１５４は、７６０ｎｍ〜８００ｎｍを反射し、それ以外の光を透過する特性を有する。

ダイクロイックミラー１５４にて反射された直線偏光の測定光は、ＰＳ−ＯＣＴ１００と同様の光路を経由し、眼底Ｅｒに到達する。

眼底Ｅｒを照射した測定光は、眼底Ｅｒで反射・散乱され、上述の光学経路をたどり穴あきミラー１４４に達する。穴あきミラー１４４で反射された光が、レンズ１５０を介し、偏光ビームスプリッタ１５１にて異なる偏光方向の光（本実施形態では、Ｐ偏光の光とＳ偏光の光）に分割され、アバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤ）１５２、１５３で受光され、電気信号に変換されて、信号処理部１９０（眼底画像生成部の一例）で受ける。

ここで、穴あきミラー１４４の位置は、被検眼の瞳孔位置と共役となっており、眼底Ｅｒに照射された測定光が反射・散乱された光のうち、瞳孔周辺部を通った光が、穴あきミラー１４４によって反射される。

本実施例では、ＰＳ−ＯＣＴ、ＰＳ−ＳＬＯともにＰＭファイバを用いたが、シングルモードファイバー（ＳＭＦ）でも偏光コントローラを用い偏光を制御する事で同様の構成と効果が得られる。

＜前眼部撮像部１６０＞
前眼部撮像部１６０について説明する。

前眼部撮像部１６０は、波長１０００ｎｍの照明光を発するＬＥＤ１１５−ａ、１１５−ｂから成る照明光源１１５により前眼部Ｅａを照射する。前眼部Ｅａで反射され光は、レンズ１１４、偏光板１１３、レンズ１１２、ダイクロイックミラー１１１、１５４を介し、ダイクロイックミラー１６１に達する。ダイクロイックミラー１６１は、９８０ｎｍ〜１１００ｎｍの光を反射し、それ以外の光を透過する特性を有する。ダイクロイックミラー１６１で反射された光は、レンズ１６２、１６３、１６４を介し、前眼部カメラ１６５で受光される。前眼部カメラ１６５で受光された光は、電気信号に変換され、信号処理部１９０で受ける。

＜内部固視灯１７０＞
内部固視灯１７０について説明する。

内部固視灯１７０は、内部固視灯用表示部１７１、レンズ１７２で構成される。内部固視灯用表示部１７１として複数の発光ダイオード（ＬＤ）がマトリックス状に配置されたものを用いる。発光ダイオードの点灯位置は、駆動制御部１８０の制御により撮像したい部位に合わせて変更される。内部固視灯用表示部１７１からの光は、レンズ１７２を介し、被検眼に導かれる。内部固視灯用表示部１７１から出射される光は５２０ｎｍで、制御部１８０により所望のパターンが表示される。

＜制御部２００＞
本装置全体を制御するための制御部２００について説明する。

制御部２００は、駆動制御部１８０、信号処理部１９０、表示制御部１９１、表示部１９２から構成される。

駆動制御部１８０は、上述の通り各部を制御する。

信号処理部１９０は、第一のラインセンサ１２９及び第二のラインセンサ１３３、ＡＰＤ１５２及び１５３、前眼部カメラ１６５からそれぞれ出力される信号に基づき、画像の生成、生成された画像の解析、解析結果の可視化情報の生成を行う。なお、画像の生成などの詳細については、後述する。

表示制御部１９１は、眼底画像取得部（不図示）と断層画像取得部（不図示）により、断層画像生成部と眼底画像生成部とでそれぞれ生成された画像を取得した画像等を表示部１９２（例えば、液晶等のディスプレイ）の表示画面に表示させる。なお、信号処理部１９０で生成された画像データは、表示制御部１９１に有線で送信されても良いし、無線で送信されても良い。また、本実施形態では、撮影装置について説明しているが、別の本発明の実施形態に係る眼科装置や眼科システムとして、眼底画像取得部がＳＬＯ光学系を含み、断層画像取得部がＯＣＴ光学系を含むように構成しても良い。

表示部１９２は、表示制御部１９１の制御の下、後述するように種々の情報を示す表示形態を表示する。なお、表示制御部１９１からの画像データは、表示部１９２に有線で送信されても良いし、無線で送信されても良い。また、表示部１９２等は、制御部２００に含まれているが、本発明はこれに限らず、制御部２００とは別に設けられても良い。また、表示制御部１９１と表示部１９２とを一体的に構成した、ユーザが持ち運び可能な装置（タブレット）でも良い。この場合、表示部にタッチパネル機能を搭載させ、タッチパネル上で画像の表示位置の移動、拡大縮小、表示される画像の変更等の操作可能に構成することが好ましい。

［画像処理］
次に、信号処理部１９０における画像生成、画像解析について説明する。

＜断層画像生成、及び眼底画像生成＞
信号処理部１９０は、ラインセンサ１２９、１３３から出力されたそれぞれの干渉信号に対して、一般的なＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）に用いられる再構成処理を行うことで、各偏光成分に基づいた２つの断層画像（第一の偏光に対応する断層画像、第二の偏光に対応する断層画像とも言う）を生成する。

まず、信号処理部１９０は、干渉信号から固定パターンノイズ除去を行う。固定パターンノイズ除去は検出した複数のＡスキャン信号を平均することで固定パターンノイズを抽出し、これを入力した干渉信号から減算することで行われる。

次に、信号処理部１９０は、干渉信号を波長から波数に変換し、フーリエ変換を行うことによって断層信号（偏光状態を示す断層信号とも言う）を生成する。

以上の処理を２つの偏光成分の干渉信号に対して行うことにより、２つの断層画像が生成される。

また、信号処理部１９０は、ＡＰＤ１５２、１５３から出力された信号を、Ｘスキャナ１４６、Ｙスキャナ１４９の駆動に同期して整列させることにより、各偏光成分に基づいた２つの眼底画像（第一の偏光に対応する眼底画像、第二の偏光に対応する眼底画像とも言う）を生成する。

＜輝度画像生成＞
信号処理部１９０は、前述した２つの断層信号から輝度画像を生成する。

輝度画像は従来のＯＣＴにおける断層画像と基本的に同じもので、その画素値ｒは第一のラインセンサ１２９、第二のラインセンサ１３３（ラインセンサを「ラインカメラ」と呼ぶ場合もある）から得られた断層信号Ａ_ＨおよびＡ_Ｖから式１によって計算される。

また、同様に、２つの眼底画像から眼底輝度画像を生成する。

図２（ａ）に視神経乳頭部の輝度画像の例を示す。

なお、ファイバカップラ１０４とファイバカップラ１２３の光路の間に図示しないファイバカップラで分光することによりコリメータ、グレーティング、レンズ、ラインセンサを介して輝度画像を直接生成するように構成してもよい。

＜リターデーション画像生成＞
信号処理部１９０は、互いに直行する偏光成分の断層画像からリターデーション画像を生成する。

リターデーション画像の各画素の値δは、断層画像を構成する各画素の位置において、垂直偏光成分と水平偏光成分の間の位相差遅れを数値化したものであり、各断層信号Ａ_ＨおよびＡ_Ｖから式２によって計算される。

図２（ｂ）は、このように生成された視神経乳頭部のリターデーション画像の例を示したものであり、各Ｂスキャン画像に対して式２を計算することによって得ることができる。ここで、上述した通り、リターデーション画像は、２つの偏光が被検眼で受ける影響の違いを示す断層画像のことである。図２（ｂ）は、上記比を示す値を断層画像としてカラーで表示しており、濃淡の濃い場所は上記比を示す値が小さく、濃淡の淡い場所は上記比を示す値が大きいことを表している。そのため、リターデーション画像を生成することにより、複屈折性のある層を把握することが可能となる。なお、詳細は、「Ｅ． Ｇｏｔｚｉｎｇｅｒ ｅｔ ａｌ．， Ｏｐｔ． Ｅｘｐｒｅｓｓ １３， １０２１７， ２００５」に記載されている通りである。

＜リターデーションマップ生成＞
信号処理部１９０は、複数のＢスキャン像に対して得たリターデーション（Ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ）画像からリターデーションマップを生成する。

まず、信号処理部１９０は、各Ｂスキャン画像において、網膜色素上皮層（ＲＰＥ）を検出する。ＲＰＥは偏光を解消する性質を持っているため、各Ａスキャンを深度方向に沿って内境界膜（ＩＬＭ）からＲＰＥを含まない範囲でリターデーションの分布を調べ、その最大値を当該Ａスキャンにおけるリターデーションの代表値とする。

信号処理部１９０は、以上の処理を全てのリターデーション画像に対して行うことにより、リターデーションマップを生成する。

図２（ｃ）に視神経乳頭部のリターデーションマップの例を示す。図において、濃淡の濃い場所は位相差が小さく、濃淡の淡い場所は位相差が大きいことを表している。視神経乳頭部において、複屈折性を持つ層としては網膜神経線維層（ＲＮＦＬ）であり、リターデーションマップは、ＲＮＦＬの複屈折性とＲＮＦＬの厚みよって引き起こされる位相差を表している。そのため、ＲＮＦＬが厚い個所では位相差が大きくなり、ＲＮＦＬが薄い個所では位相差が小さくなる。したがって、リターデーションマップにより、眼底全体のＲＮＦＬの厚みを把握することができ、緑内障の診断に用いることができる。

＜複屈折マップ生成＞
信号処理部１９０は、先に生成されたリターデーション画像の各Ａスキャン画像において、ＩＬＭから網膜神経線維層（ＲＮＦＬ）の範囲でリターデーションδの値を線形近似し、その傾きを当該Ａスキャン画像の網膜上の位置における複屈折として決定する。この処理を取得した全てのリターデーション画像に対して行うことで、複屈折を表すマップを生成する。

すなわち、リターデーションはＲＮＦＬにおける距離と複屈折と積であるため、各Ａスキャン画像において深さとリターデーションの値をプロットすると線形の関係が得られる。したがって、このプロットに対して最小二乗法等により線形近似を行い、その傾きを求めればそれが当該Ａスキャン画像におけるＲＮＦＬの複屈折の値となる。

図２（ｄ）に視神経乳頭部の複屈折マップの例を示す。複屈折マップは、複屈折の値を直接マップ化するため、ＲＮＦＬの厚さが変化しない場合であっても、その繊維構造が変化した場合に、複屈折の変化として描出することができる。

＜ＤＯＰＵ画像生成＞
信号処理部１９０は、取得した断層信号Ａ_Ｈ、Ａ_Ｖとそれらの間の位相差ΔΦから、各画素毎にストークスベクトルＳを式３により計算する。

ただし、ΔΦは２つの断層画像を計算する際に得られる各信号の位相Φ_ＨとΦ_ＶからΔΦ＝Φ_Ｖ−Φ_Ｈとして計算する。

次に信号処理部１９０は、各Ｂスキャン画像を概ね計測光の主走査方向に７０μｍ、深度方向に１８μｍ程度の大きさのウィンドウを設定し、各ウィンドウ内において数Ｃで画素毎に計算されたストークスベクトルの各要素を平均し、式４により当該ウィンドウ内の偏光の均一性ＤＯＰＵ（Ｄｅｇｒｅｅ Ｏｆ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を式４により計算する。

ただし、Ｑ_ｍ、Ｕ_ｍ、Ｖ_ｍは各ウィンドウ内のストークスベクトルの要素Ｑ，Ｕ，Ｖを平均した値である。この処理をＢスキャン画像内の全てのウィンドウに対して行うことで、図２（ｅ）に示す視神経乳頭部のＤＯＰＵ画像（偏光の均一度を示す断層画像とも言う）が生成される。

ＤＯＰＵは偏光の均一性を表す数値であり、偏光が保たれている個所においては１に近い数値となり、偏光が解消された保たれない箇所においては１よりも小さい数値となるものである。網膜内の構造においては、ＲＰＥが偏光状態を解消する性質があるため、ＤＯＰＵ画像においてＲＰＥに対応する部分は、他の領域に対してその値が小さくなる。図において、濃淡が淡い場所がＲＰＥを示している。ＤＯＰＵ画像は、ＲＰＥ等の偏光を解消する層を画像化しているので、病気などによりＲＰＥが変形している場合においても、輝度の変化よりも確実にＲＰＥを画像化出来る。

なお、本明細書において、上述した第一及び第二の偏光に対応する断層画像、リターデーション画像、ＤＯＰＵ画像等を、偏光状態を示す断層画像とも言うことにする。また、本明細書において、上述したリターデーションマップや複屈折マップ等を、偏光状態を示す眼底画像とも言うことにする。ここで、を第一の断層画像と呼び画像を第二の断層画像と呼ぶ場合がある。

＜セグメンテーション＞
信号処理部１９０は、前述した輝度画像を用いて断層画像のセグメンテーションを行う。

まず、信号処理部１９０は、処理の対象とする断層画像に対して、メディアンフィルタとＳｏｂｅｌフィルタをそれぞれ適用して画像を作成する（以下、メディアン画像、Ｓｏｂｅｌ画像とする）。次に、作成したメディアン画像とＳｏｂｅｌ画像から、Ａスキャン毎にプロファイルを作成する。メディアン画像では輝度値のプロファイル、Ｓｏｂｅｌ画像では勾配のプロファイルとなる。そして、Ｓｏｂｅｌ画像から作成したプロファイル内のピークを検出する。検出したピークの前後やピーク間に対応するメディアン画像のプロファイルを参照することで、網膜層の各領域の境界を抽出する。

更に、Ａスキャンラインの方向に各層厚をそれぞれ計測し、各層の層厚マップを作成する。

［処理動作］
次に本撮影装置による処理動作について説明する。

図３は、本撮影装置の処理動作を示すフローチャートである。図４は、図３の調整処理における調整の処理動作を示すフローチャートである。

＜調整＞
まず、ステップＳ１０１において、被検眼を本装置に配置した状態で、本装置と被検眼のアライメントを行う。アライメントの説明に関して、本実施形態に特有な処理について説明し、ワーキングディスタンス等のＸＹＺ方向のアライメント、フォーカスは一般的であるのでその説明は省略する。

（ＰＳ−ＯＣＴ撮像位置の調整）
図５は、調整時に表示部１９２に表示されるウィンドウ４００を示している。図において、表示領域４１０（第一の表示領域とも言う）には、ＰＳ−ＳＬＯ１４０で撮像され、信号処理部１９０で生成された眼底画像（輝度眼底画像、２次元眼底画像とも言う）４１１が表示され、眼底画像４１１上に、ＰＳ−ＯＣＴ１００の撮像範囲（取得範囲、取得位置とも言う）を示す枠４１２が重畳表示されている。

操作者がマウス等の指示装置（不図示）を用いて、ウィンドウ４００に表示されるカーソルで指定し、クリック操作やドラッグ操作等により指示することにより、駆動制御部１８０の制御の下、撮像範囲の設定が行われる。即ち、カーソルで枠４１２を指定し、ドラッグ操作することにより、枠４１２を移動することができる。これにより、駆動制御部１８０がスキャナの駆動角度を制御することにより撮像範囲を設定する。なお、本実施形態のマウスには、例えば、ユーザの手によってマウス本体が２次元的に移動させたときの移動信号を検出するセンサと、ユーザの手によって押圧されたことを検知するための左右２つのマウスボタンと、左右２つのマウスボタンの間に前後左右に回転可能なホイール機構と、が設けられている。また、指示装置は、表示部にタッチパネル機能を搭載させ、タッチパネル上で取得位置を指定しても良い。

（コヒーレンスゲート調整）
コヒーレンスゲート調整は、制御部２００がコヒーレンスゲートステージ１２１を偏光状態を示す断層信号によって駆動することで行う。

すなわち、測定体の光路長差を制御することでコヒーレンスゲートの調整がされる。

選択手段としても機能する制御部２００は、撮影領域の情報を取得する（Ｓ２０１）。これにより、偏光状態を示す断層画像である、リターデーション画像、ＤＯＰＵ画像のいずれを用いるか選択する（Ｓ２０２）。例えば、撮影領域に解剖学的領域としてのＲＰＥが含まれる場合には、ＤＯＰＵ画像を選択する。

次に、制御部２００は前述した方法により、信号処理部１９０が生成したＤＯＰＵ画像における偏光解消層であるＲＰＥおよび網膜層に相当する信号強度を検出する。

ＤＯＰＵ画像においては、ＲＰＥは他の層よりも有意に値が小さいため、閾値を設けることによりＲＰＥおよび他の層を区別することができる。この閾値の値は実験的に求めてもよいが、人眼網膜の場合ＤＯＰＵ画像の値の範囲を０から１に正規化した場合は、凡そ０．５から０．７程度が好適である。なお、輝度画像において硝子体等の輝度レベルが非常に小さい領域は除外することが望ましく、ＤＯＰＵ画像の値が上記の範囲であり、かつ輝度画像の値が一定のレベルである領域をＲＰＥとする。以上により、偏光状態を表す断層画像は図２（ｅ）のＡに示すＲＰＥとＢで示すＲＰＥ以外の内膜層に区別することができる（Ｓ１０３）。

制御部２００は検出したＲＰＥの位置情報を取得する（Ｓ２０３）。そして、ＰＥの位置情報に基づいて、所定の網膜層が生成された断層画像において所望の位置となるようにコヒーレンスゲートステージ１２１を駆動する（Ｓ２０５）。

具体的には、検出したＲＰＥが撮影範囲において、できるだけコヒーレンスゲートに近く、かつ内層膜が視野の範囲にはみ出さないように調整を行う。一方、加齢黄斑変性のようにＲＰＥがダメージを受ける疾病においてはＲＰＥではなく、図２（ｅ）のＢに示す内層膜の信号が所定の位置に来るようにコヒーレンスゲートステージ１２１を調整してもよい。この場合、制御部２００はＤＯＰＵ画像において検出されたＲＰＥの長さ又は面積が一定の値よりも小さい場合に、ＲＰＥではなく内層膜を用いるようにすればよい。あるいは、制御部２００に付属する不図示の記憶装置に被検眼の疾病を記憶しておくようにし、当該被検眼の再検査の際には前記記憶装置から疾病情報を読み出して、コヒーレンスゲートステージ１２１の調整に用いる網膜層を選択するようにしてもよい。

また、制御部２００は、神経線維層あるいは強膜を注目領域とする場合には、ＤＯＰＵ画像ではなくリターデーション画像を用いてコヒーレンスゲート調整を行う。この場合は神経線維層あるいは強膜のように複屈折性を有する層が強調されるため、これに基づいてコヒーレンスゲート調整が行われることとなる。

強膜は最も外層に位置する膜であり、内層膜のように細かい形態変化が起こりにくいため、コヒーレンスゲート調整においてより堅牢な着目部位とすることができる。したがって、内層膜はＤＯＰＵ画像を用い、外層はリターデーション画像から検出した強膜の信号を用いることで、診断に用いる網膜層の全域を対象としてコヒーレンスゲート調整を行うことができる。さらにこのように複数の異なる層に着目してコヒーレンスゲート調整を行うことができるため、疾病により網膜層の形態が崩れている状況においても、ダメージの少ない層に基づいてコヒーレンスゲート調整を行うことができる。

以上はコヒーレンスゲートを自動調整する場合であるが、図５に示す調整用画面において表示領域４３０または４４０に偏光状態を表す断層画像であるＤＯＰＵ画像、リターデーション画像のいずれかを含むよう表示するようにし、これらを操作者が観察しながらマウスのカーソルを操作することによりコヒーレンスゲートステージ１２１を手動で調整するようにしてもよい。この場合にも従来の輝度情報の断層画像では視認できなかった領域を確認できるので、コヒーレンスゲートの調整が精度よく行える効果がある。

（λ／４偏光板の調整）
λ／４偏光板１１３の調整について説明する。

図５において、指示部４１３、４１４は、λ／４偏光板１１３の角度を調整するための表示であり、操作者が指示装置を用いて指示することにより、駆動制御部１８０の制御の下、λ／４偏光板１１３の角度が調整される。指示部４１３は反時計回りの調整を、指示部４１４は時計回りの調整を指示するための表示である。指示部４１３、４１４の横に表示されている数値は、現在のλ／４偏光板１１３の角度を表している。

操作者は、表示領域４３０、４４０（第三の表示領域、第四の表示領域とも言う）にそれぞれ表示された各偏光の断層画像の輝度が同じになるように、マウスを用いてカーソルで指示する。なお、各偏光の断層画像４３１、４４１（第一の偏光に対応する断層画像、第二の偏光に対応する断層画像とも言う）と共にピーク輝度値を表示し、あるいは、それぞれの干渉信号の波形そのものを表示し、それを見ながら調整を行う構成でも良い。なお、各偏光の断層画像４３１、４４１（あるいは後述する断層画像５３１、５４１）には、それぞれの画像の種類を示す表示形態（例えば、Ｐ偏光を示す「Ｐ」の文字や、Ｓ偏光を示す「Ｓ」の文字）を画像に重ねて表示させることが好ましい。これにより、ユーザが画像を誤って認識することを防ぐことができる。もちろん、画像に重ねて表示させずに、画像の上側や横側に表示させても良く、画像と対応させるように表示させれば良い。

また、表示領域４２０（第二の表示領域とも言う）には、この段階では何も表示させなくても良いし、オート調整等の場合には現在の調整状態を示す表示形態（例えば、「λ／４偏光板の調整中」等のメッセージ）を表示させても良い。また、ウィンドウ４００には、被検眼の左右眼等の患者情報を示す表示形態や、撮影モード等の撮影情報を示す表示形態を表示させても良い。

ここで、調整の順番は、前眼部画像（あるいは角膜輝点）を用いたアライメント調整、偏光状態を示す眼底画像を用いたフォーカス調整、偏光状態を示す断層画像を用いたコヒーレンスゲート調整、λ／４偏光板の調整の順番が好ましい。なお、偏光状態を示す断層画像の取得位置の決定は、偏光状態を示す断層画像を用いたコヒーレンスゲート調整前が好ましいが、偏光状態を示す眼底画像の中心領域を取得するように初期設定で決めるようにしても良い。これにより、偏光状態を示す眼底画像よりも精細で狭い範囲を対象にする偏光状態を示す断層画像を精度良く取得可能に簡単に調整することができる。このとき、コヒーレンスゲート調整の完了に応じてλ／４偏光板を自動的に調整しても良いし、偏光状態を示す画像を取得するための信号の入力に応じてλ／４偏光板を自動的に調整しても良い。もちろん、眼科装置の起動時に初期設定画面等でλ／４偏光板を予め調整しておき、撮影毎に調整しないように構成しても良い。

また、λ／４偏光板を光路に対して挿脱可能に構成している場合、調整の順番は、前眼部画像（あるいは角膜輝点）を用いたアライメント調整、ＳＬＯ眼底画像を用いたフォーカス調整、ＯＣＴ断層画像を用いたコヒーレンスゲート調整、λ／４偏光板を光路に挿入、λ／４偏光板の調整の順番が好ましい。これにより、偏光状態を示す画像の取得前の調整を、ユーザが直感的に慣れている通常のＳＬＯ眼底画像やＯＣＴ断層画像を用いて行うことができる。ただし、フォーカス調整の後に、λ／４偏光板を挿入してからＰＳ−ＯＣＴの偏光状態を示す断層画像を用いたコヒーレンスゲート調整を行っても良い。このとき、コヒーレンスゲート調整の完了あるいはフォーカス調整の完了に応じてλ／４偏光板を自動的に光路に挿入しても良いし、偏光状態を示す画像を取得するための信号の入力に応じてλ／４偏光板を自動的に光路に挿入しても良い。

なお、フォーカス調整は、ＳＬＯ眼底画像を用いた粗フォーカス調整の後、ＯＣＴ断層画像を用いた微フォーカス調整を行っても良い。

また、これらの調整は、上記順番で全て自動的に調整しても良いし、表示部に表示された各調整に対応したスライダにカーソルを合わせてドラッグ操作等を行うようにしても良い。また、λ／４偏光板を挿脱する場合、λ／４偏光板を光路に挿入あるいは光路から離脱を指示するためのアイコンを表示部に表示させてもよい。

＜撮像＞〜＜解析＞
ステップＳ１０２〜Ｓ１０４において、光源１０１、光源１４１からそれぞれ測定光を出射して、網膜Ｅｒからの戻り光を、ラインセンサ１２９、１３３、ＡＰＤ１５２、１５３で受光して、信号処理部１９０で、前述の通り各画像を生成・解析する。

＜出力＞
次に、生成した各画像及び解析した結果の出力処理ステップＳ１０５について説明する。

信号処理部１９０において、各画像の生成及び解析が終了すると、その結果に基づき、制御部１９１は、出力情報を生成し、表示部１９２に出力して表示を行う。

図６は、本実施形態における表示部１９２における表示例である。

図において、５００は表示部１９２に表示されるウィンドウであり、表示領域５１０、５２０、５３０、５４０を有する。

表示領域５１０（第一の表示領域とも言う）には、眼底画像５１１が表示され、断層画像の位置を示す矩形の枠５１２が重畳されている。眼底画像５１１としては、眼底輝度画像が表示されるが、偏光信号に基づく眼底画像であっても良い。

表示領域５２０（第二の表示領域とも言う）には、断層画像（輝度断層画像）５２１が表示される。更に、表示領域５２０には、表示される断層画像の種類を選択するためのボタン５２２〜５２５（選択部の一例）が表示される。なお、ボタン５２２〜５２５の代わりにメニューから断層画像の種類を選択するようにしても良い。図６においては、ボタン５２２が選択された状態を示している。

表示領域５３０、５４０（第三の表示領域、第四の表示領域とも言う）には、断層画像（輝度断層画像）５２１を生成するために用いた各偏光信号に基づく、それぞれの断層画像５３１、５４１が表示されている。なお、操作者の指示（メニューからの選択など）に基づき、表示領域５３０、５４０にそれぞれ表示されている画像を、表示領域５１０に表示されている眼底画像（輝度眼底画像）を生成した各偏光信号に基づく、それぞれの眼底画像を表示するようにしても良い。

なお、輝度断層画像５２１、後述するリターデーション画像６２１、ＤＯＰＵ画像７２１等には、それぞれの画像の種類を示す表示形態（例えば、「Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ」の文字、「Ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ」の文字、「ＤＯＰＵ」の文字）を画像に重ねて表示させることが好ましい。これにより、ユーザが画像を誤って認識することを防ぐことができる。もちろん、画像に重ねて表示させずに、画像の上側や横側に表示させても良く、画像と対応させるように表示させれば良い。

ボタン５２３を操作者が指示することにより、表示領域５２０に表示される断層画像を、図７に示すように、リターデーション画像６２１に変更することができる。

表示領域５３０、５４０には、図６と同様に断層画像５３１、５４１が表示される。

ボタン５２４を操作者が指示することにより、表示領域５２０に表示される断層画像を、図８に示すように、ＤＯＰＵ画像７２１に変更することができる。

表示領域５３０には、輝度画像５２１が表示され、表示領域５４０には、リターデーション画像６２１が表示される。ここで、表示領域毎に画像を選択可能なボタンを用意しておくことが好ましい。これにより、ユーザが比較したい画像（例えば、それぞれ異なる偏光状態を示す複数の断層画像）を簡単に選ぶことができる。

ボタン５２５を操作者が指示することにより、表示領域５２０に表示される断層画像を、図９に示すように、セグメンテーション結果の画像８２１に変更することができる。画像８２１は、層境界を示すカラー線分が断層画像に重畳表示され、ＲＰＥが強調表示されている。操作者がカーソルを用いて選択した層が強調表示される。

表示領域５４０には、セグメンテーションに用いられた断層画像（輝度画像）８４１と、ボタン８４２、８４３が表示される。このボタン８４２、８４３を指示することにより、輝度画像８４１と強調表示された層の層厚を示すグラフ９４１（図１０参照）を切り替えることができる。

更に、図１０において、選択された層の厚み情報（例えば図１１に示す２次元の層厚マップ）を、表示領域５３０に表示しても良い。図１１において、選択された層の厚みを色の違いで表している。なお、図１１に示す選択された層の厚みに変えて積算像（特定の層や全体のＰＳ−ＯＣＴに基づく積算像）を表示しても良い。また、操作者の指示により表示される画像を変更する場合について説明したが、診断したい疾病をメニューから選択（疾病名を選択）することにより、疾病に対して予め優先順位づけられた画像を各表示領域に表示するようにしても良い。

以上説明のように本実施形態によれば、生成される各画像を操作者に効率よく提示することができる。

また、操作者が必要とする画像を簡単な操作で選択することができる。特に、予め疾病名と表示する画像を対応付けておくことで更に操作が簡単となる。

更に、測定光の偏光調整を容易に行うことができる。

なお、これらの画像を表示させる表示領域の位置は、本実施形態に限定されず、例えば、眼底画像を表示画面の左側の表示領域に表示させても良い。また、表示させる画像の数も本実施形態に限定されず、例えば、調整時には眼底画像と断層画像との合計２つを表示画面に並べて表示し、撮影後には表示方式を変更し、眼底画像の他に、それぞれ異なる偏光状態を示す複数の断層画像を表示画面に並べて表示させても良い。また、ボタン５２２〜５２５が並ぶ順番や位置等も本実施形態に限らない。

なお、本実施例では、眼科を対象に説明したが、内視鏡、皮膚等にも当業者なら容易に適用できるものである。

（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１００ 偏光ＯＣＴ
１０１ 光源
１０４ ファイバカップラ
１２３ ファイバカップラ
１２９ ラインセンサ
１３３ ラインセンサ
１８０ 駆動制御部
１９０ 信号処理部
１９１ 表示制御部
１９２ 表示部
２００ 制御部

Claims (14)

1. 測定光を照射した被検体の偏光状態を示す断層画像を取得する断層画像取得手段と、
   被検体の偏光状態を示す断層画像における所定の領域の位置情報に応じて前記戻り光と前記参照光との光路長差を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする撮影装置。
2. 前記断層画像は、前記互いに異なる偏光の光の間の位相差に関する情報を示す第一の断層画像、前記互いに異なる偏光の光の間の位相の均一性を示す第二の断層画像のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
3. 前記断層画像取得手段は、前記制御手段で制御された前記光路長差で取得された輝度情報としての断層画像をさらに取得し、
   前記輝度情報としての断層画像を表示する表示制御手段とを更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮影装置。
4. 前記偏光状態を示す断層画像に含まれる網膜層のセグメンテーションを行う解析手段を更に有し、
   前記制御手段は、前記セグメンテーションで得られた層の位置情報に基づいて光路長差を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の撮影装置。
5. 前記第一の断層画像がリターデーション画像であり、前記第二の断層画像がＤＯＰＵ画像であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の撮影装置。
6. 前記第一の断層画像、前記第二の断層画像のいずれかを選択する選択手段を更に有し、
   前記制御手段は、前記選択された断層画像に基づいて制御することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の撮影装置。
7. 前記選択手段は、前記被検体が複屈折性の領域を含む場合には前記第一の断層画像を選択することを特徴とする請求項６に記載の撮影装置。
8. 前記選択手段は、前記被検体が神経線維層、強膜、角膜を含む場合には前記第一の断層画像を選択することを特徴とする請求項６又は７に記載の撮影装置。
9. 前記選択手段は、前記被検体が網膜色素上皮層を含む場合には前記第二の断層画像を選択することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の撮影装置。
10. 測定光を照射した被検体からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合波した光を分割して得た互いに異なる偏光の光に基づいて、該被検眼の偏光状態を示す断層画像を取得する断層画像取得工程と、
    前記断層画像における所定の解剖学的領域の位置情報に応じて前記戻り光と前記参照光との光路長差を制御する制御工程と、
    を有することを特徴とする撮影方法。
11. 請求項１０に記載の撮影方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
12. 光源と、
    前記光源が照射する光を測定光と参照光に分光する第一の手段と、
    前記測定光を照射した被検体からの戻り光と、ミラーに照射した前記参照光の戻り光とを合波する手段と、
    前記合波した光を異なる偏光方向の光に分光する第二の手段と、
    前記第二の手段で分光して得た互いに異なる偏光の光に基づいて、該被検眼の偏光状態を示す断層画像を取得する断層画像取得手段と、
    前記断層画像における所定の領域の位置情報に応じて前記ミラーの位置を制御する制御手段と、
    を有することを特徴とする撮影装置。
13. 被検体の断層画像を取得する撮影装置であって、
    光源と、
    前記光源が照射する光を測定光と参照光に分光するファイバカップラと、
    前記参照光を反射するミラーと、
    前記測定光を照射した被検体からの戻り光と、前記ミラーで反射された参照光とを合波するファイバカップラと、
    前記合波した光を異なる偏光方向の第一の光と第二の光に分光するファイバカップラと、
    前記第一の光を電気信号に変換する第一のラインセンサと、
    前記第二の光を電気信号に変換する第二のラインセンサと、
    第一のラインセンサと第二のラインセンサの電気信号に基づいて、該被検眼の偏光状態を示す断層画像を取得する信号処理部と、
    前記断層画像における所定の領域の位置情報に応じて前記ミラーの位置を制御する制御部と、
    を有することを特徴とする撮影装置。
14. 測定光を照射した被検体からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合波した光を分割して得た互いに異なる偏光の光に基づいて、該被検眼の偏光状態を示す断層画像を取得する断層画像取得工程と、
    被検眼の偏光状態を示す断層画像を表示する工程と、
    操作者の入力に応じて前記戻り光と前記参照光との光路長差を制御する制御工程と、
    を有することを特徴とする撮影方法。