JP2013146448A

JP2013146448A - 撮影装置

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Publication number: JP2013146448A
Application number: JP2012010280A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Iwase; 好彦岩瀬; Tomoyuki Makihira; 朋之牧平; Makoto Sato; 眞佐藤; Kazuhide Miyata; 和英宮田; Ritsuya Tomita; 律也富田; Hiroyuki Arahata; 弘之新畠; Daisuke Kibe; 乃介木辺
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2032-01-20
Also published as: JP6039185B2; US9247873B2; US20130188136A1

Abstract

【課題】偏光ＯＣＴ光学系で取得した画像と、偏光ＳＬＯ光学系で取得した画像とに生じる偏光状態のばらつきを比較的に抑制すること
【解決手段】本撮影装置は、被検体の平面画像を取得する平面画像取得手段の光学系の一部と、前記被検体の断層画像を取得する断層画像取得手段の光学系の一部との共通光路に設けられ、前記平面画像用の測定光及び前記断層画像用の測定光の偏光状態を調整する偏光調整部材と、を有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、被検体を撮影する撮影装置に関する。

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（ＯｐｔｉｃａｌＣｏｈｅｒｅｎｃｅＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ：以下、ＯＣＴ）は、試料（特に眼底）の断層画像を高分解能に得ることができる。
近年、眼科用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、眼底組織の光学特性の一つである偏光パラメータ（リターデーションとオリエンテーション）を用いてイメージングする偏光ＯＣＴ画像が取得されている。
偏光ＯＣＴは、偏光パラメータを利用して、偏光ＯＣＴ画像を構成し、眼底組織の区別やセグメンテーションを行うことができる。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）。

ＷＯ２０１０／１２２１１８Ａ１

ここで、撮影装置として、偏光ＯＣＴ画像の他にも、偏光ＳＬＯ画像を取得できることが好ましい。このとき、偏光ＯＣＴ光学系と偏光ＳＬＯ光学系とが全く別々に設けられていると、偏光ＯＣＴ光学系で取得した画像と、偏光ＳＬＯ光学系で取得した画像とに生じる偏光状態がばらつく可能性がある。
そこで、本発明の目的は、偏光ＯＣＴ光学系で取得した画像と、偏光ＳＬＯ光学系で取得した画像とに生じる偏光状態のばらつきを比較的に抑制することである。

本発明の撮影装置は、
被検体の平面画像を取得する平面画像取得手段と、
前記被検体の断層画像を取得する断層画像取得手段と、
前記平面画像取得手段の光学系の一部と前記断層画像取得手段の光学系の一部との共通光路に設けられ、前記平面画像用の測定光及び前記断層画像用の測定光の偏光状態を調整する偏光調整部材と、を有する。

本発明によれば、偏光ＯＣＴ光学系の一部と偏光ＳＬＯ光学系の一部との共通光路に、両方の測定光の偏光状態を調整する偏光調整部材を有する撮影装置を提供することができる。これにより、偏光ＯＣＴ光学系で取得した画像と、偏光ＳＬＯ光学系で取得した画像とに生じる偏光状態のばらつきを比較的に抑制することができる。

本実施形態における画像処理装置の全体構成の概略図。信号処理部１９０で生成される画像の例。本実施形態における処理フロー。本実施形態に係る画像処理装置の表示部の表示画面における表示例。本実施形態に係る画像処理装置の表示部の表示画面における表示例。本実施形態に係る画像処理装置の表示部の表示画面における表示例。本実施形態に係る画像処理装置の表示部の表示画面における表示例。本実施形態に係る画像処理装置の表示部の表示画面における表示例。本実施形態に係る画像処理装置の表示部の表示画面における表示例。本実施形態に係る画像処理装置の表示部に表示される２次元の層厚マップの例。

本発明に係る撮影装置は、被検眼、皮膚、内臓等の被検体に適用することができる。また、本発明に係る撮影装置としては、例えば、眼科装置や内視鏡等である。以下、本発明の一例として、本実施形態に係る眼科装置について、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一例である「眼科装置」の全体構成の概略図である。なお、後述する信号処理部１９０の少なくとも一部を「画像処理装置」とみなすことができ、また、この場合、「眼科装置」全体を「眼科システム」、あるいは「撮影装置」全体を「撮影システム」とみなすこともできる。

本装置は、偏光ＯＣＴ（ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅＯＣＴ；以下、ＰＳ−ＯＣＴ）１００、偏光を利用した走査型検眼鏡（ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅＳｃａｎｎｉｎｇＬａｓｅｒＯｐｈｏｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ：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（ＳｕｐｅｒＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＤｉｏｄｅ）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（ＡｍｐｌｉｆｉｅｄＳｐｏｎｔａｎｅｏｕｓＥｍｉｓｓｉｏｎ）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（ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＭａｉｎｔａｉｎｉｎｇ）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（以下、「断層画像用の測定光」や「ＯＣＴ測定光」ともいう）と、測定光に対応する参照光とに分割される。

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。

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の所望の範囲で測定光を走査することができる。なお、測定光が走査される眼底上の範囲は、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してみなすことができる。また、Ｘスキャナ１０７、Ｙスキャナ１１０は、ＰＳ−ＯＣＴ用の走査手段の一例であり、共通のＸＹスキャナとして構成しても良い。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、光軸を回転軸としてＰ偏光からＳ偏光に対して４５°傾けて設置されたλ／４偏光板１１３を通過することにより、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は、測定光の偏光状態を調整する測定光用の偏光調整部材の一例である。ここで、後述するＰＳ−ＳＬＯ光学系を適用する場合、λ／４偏光板１１３をＰＳ−ＯＣＴ光学系の一部とＰＳ−ＳＬＯ光学系の一部との共通光路に設けることができる。これにより、ＰＳ−ＳＬＯ光学系で取得した画像と、ＰＳ−ＯＣＴ光学系で取得した画像とに生じる偏光状態のばらつきを比較的に抑制することができる。このとき、ＰＳ−ＳＬＯ用の走査手段と、ＰＳ−ＯＣＴ用の走査手段とは、互いに共役な位置に設けられ、被検眼の瞳と共役な位置に設けることができる。なお、λ／４偏光板１１３の傾きは、λ／４偏光板１１３の状態の一例であり、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を回転軸とした所定の位置からの角度である。

また、λ／４偏光板１１３を光路に対して挿脱可能に構成することができる。例えば、光軸あるいは光軸に平行な軸を回転軸として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に、光軸を回転軸としてＰ偏光からＳ偏光に対して２２．５°傾けて設置されたλ／４偏光板１１９で偏光制御される。なお、λ／４偏光板１１９は、参照光の偏光状態を調整する参照光用の偏光調整部材の一例である。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。なお、コヒーレンスゲートとは、測定光の光路における参照光の光路長に対応する位置のことである。本実施形態では、参照光の光路長を変更しているが、測定光の光路と参照光の光路との光路長差を変更できれば良い。

ファイバカップラ１０４に戻った戻り光と参照光は合波されて干渉光（以下、「合波光」ともいう）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であるＰ偏光の光とＳ偏光の光とに分岐比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、ラインカメラ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、ラインカメラ１２９で受光される。なお、グレーティング１２７、１３１、ラインカメラ１２９、１３３は、各偏光の方向に合わせて配置されている。

ラインカメラ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、断層画像生成部の一例である信号処理部１９０で受ける。

λ／４偏光板１１３、１１９の傾きに関して、偏光ビームスプリッタの偏光分割面の傾きを基準に自動的に調整することができるが、眼底の視神経乳頭中心と黄斑中心を結んだ直線に対して自動的に調整しても良い。このとき、λ／４偏光板１１３、１１９の傾きを検知する傾き検知部（不図示）を有することが好ましい。この傾き検知部により、現在の傾きと所定の傾きになったことを検知することができる。もちろん、受光した光の強度に基づいて、λ／４偏光板１１３、１１９の傾き具合を検知し、所定の強度になるように傾きを調整しても良い。なお、後述するように、ＧＵＩ上に傾きを示すオブジェクトを表示して、ユーザがマウスを用いて調整しても良い。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（以下、「眼底画像用の測定光」や「ＳＬＯ測定光」ともいう）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。なお、Ｘスキャナ１４６、Ｙスキャナ１４９は、ＰＳ−ＳＬＯ用の走査手段の一例であり、共通のＸＹスキャナとして構成しても良い。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（ＡＰＤ）１５２、１５３で受光され、電気信号に変換されて、眼底画像生成部の一例でもある信号処理部１９０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、ラインカメラ１２９及び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の表示画面に表示させる。ここで、表示部１９２は、例えば、液晶等のディスプレイである。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。この場合、表示制御部１９１を画像処理装置とみなすことができる。なお、撮影システムとして、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。なお、本明細書において、被検眼以外の被検体の場合、「眼底画像（眼底輝度画像）」を「平面画像（平面輝度画像）」と換言することができ、また、「眼底画像取得部」を「平面画像取得部」と換言することができる。

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の一例である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。

信号処理部１９０は、ラインカメラ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（ＳｐｅｃｔｒａｌＤｏｍａｉｎＯＣＴ）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つの断層画像である第一の偏光に対応する断層画像と、第二の偏光に対応する断層画像とを生成する。

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、偏光状態を示す断層信号を生成する。

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つの眼底画像である第一の偏光に対応する眼底画像と、第二の偏光に対応する眼底画像とを生成する。

＜断層輝度画像あるいは眼底輝度画像の生成＞
信号処理部１９０は、前述した２つの断層信号から断層輝度画像を生成する。

断層輝度画像は従来の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は各ラインセンサ１２９、１３３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、表示制御部１９１は、λ／４偏光板１１３を光路から外している場合に、従来のＯＣＴの手法により取得した断層輝度画像を表示部１９２に表示させても良いし、従来のＳＬＯの手法により取得した眼底輝度画像を表示部１９２に表示させても良い。

＜リターデーション画像の生成＞
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とが被検眼で受ける影響の比を示す値であり、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．Ｇｏｔｚｉｎｇｅｒｅｔａｌ．，Ｏｐｔ．Ｅｘｐｒｅｓｓ１３，１０２１７，２００５」に記載されている通りである。

また、同様に、信号処理部１９０は、ＡＰＤ１５２及び１５３からの出力に基づいて眼底の平面方向のリターデーション画像を生成することもできる。

＜リターデーションマップの生成＞
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（以下、「ＲＰＥ」ともいう）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（以下、「ＩＬＭ」ともいう）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。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。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（以下、「ＲＮＦＬ」ともいう）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上記比を示す値を表している。そのため、ＲＮＦＬが厚い個所では上記比を示す値が大きくなり、ＲＮＦＬが薄い個所では上記比を示す値が小さくなる。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。

＜複屈折マップの生成＞
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。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。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。

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画像の生成＞
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（ＤｅｇｒｅｅＯｆＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＵｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）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画像が生成される。ここで、上述した通り、ＤＯＰＵ画像は、２つの偏光の均一度を示す断層画像のことである。

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。

また、同様に、信号処理部１９０は、ＡＰＤ１５２及び１５３からの出力に基づいて眼底の平面方向のＤＯＰＵ画像を生成することもできる。

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。

＜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、平滑化の一種としてメディアンフィルタと、エッジ検出の一種としてＳｏｂｅｌフィルタとをそれぞれ適用して、それぞれの画像（以下、「メディアン画像」、「Ｓｏｂｅｌ画像」ともいう）を作成する。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］
次に本画像処理装置による処理動作について説明する。

図３は、本画像処理装置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、コヒーレンスゲートの調整等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４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。第一の表示領域の一例である表示領域４１０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４１１が表示され、眼底画像４１１上に、ＰＳ−ＯＣＴ１００の撮像範囲を示す枠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。

（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４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。なお、表示制御部１９１は、λ／４偏光板１１９の角度を調整する指示部を、指示部４１３と並べて表示部１９２に表示させても良いし、指示部４１３の代わりに表示させても良い。

操作者は、第三の表示領域の一例である表示領域４３０と、第四の表示領域の一例である表示領域４４０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。ここで、各偏光の断層画像４３１、４４１は、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の一例である。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、第二の表示領域の一例である表示領域４２０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。なお、眼底輝度画像と偏光状態を示す断層画像とを交互に取得するように、光路に対するλ／４偏光板１１３の挿脱を繰り返すことが望ましい。これにより、できるだけ小型な眼科装置において、表示制御部１９１は、例えば、眼底輝度画像を表示領域４１０に表示させ、偏光状態を示す断層画像を表示領域４２０に表示させることができる。

ここで、調整の順番は、前眼部画像や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、前眼部画像や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、ラインカメラ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５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。

第一の表示領域の一例である表示領域５１０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。

第二の表示領域の一例である表示領域５２０には、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選択部の一例であるボタン５２２〜５２５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５においては、ボタン５２２が選択された状態を示している。

第三の表示領域の一例である表示領域５３０と、第四の表示領域の一例である表示領域５４０とには、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、例えば、メニューからの選択に基づいて、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、断層輝度画像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６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５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７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８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９参照）を切り替えることができる。

更に、図９において、選択された層の厚み情報（例えば、図１０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１０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１０に示す選択された層の厚みに変えて積算像を表示しても良い。なお、積算像としては、特定の層や全体のＰＳ−ＯＣＴに基づく積算像でも良い。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、診断したい疾病に関する情報、例えば、疾病名をメニューから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。

なお、表示制御部１９１は、上述した各種画像の代わりに、リターデーションマップや複屈折マップを表示部１９２の各表示領域のいずれかに表示させても良い。また、表示制御部１９１は、リターデーションマップや複屈折マップを眼底輝度画像５１１に重ねて表示させても良い。このとき、リターデーションマップや複屈折マップを枠５１２で示される領域に重ねて表示させることが好ましい。

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。

（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。

Claims

被検体の平面画像を取得する平面画像取得手段と、
前記被検体の断層画像を取得する断層画像取得手段と、
前記平面画像取得手段の光学系の一部と前記断層画像取得手段の光学系の一部との共通光路に設けられ、前記平面画像用の測定光及び前記断層画像用の測定光の偏光状態を調整する偏光調整部材と、
を有することを特徴とする撮影装置。
前記平面画像と前記断層画像とを並べて表示手段に表示させる表示制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
前記平面画像取得手段が、前記偏光調整部材により偏光状態を調整された測定光を照射した前記被検体からの戻り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平面画像を取得し、
前記断層画像取得手段が、前記偏光調整部材により偏光状態を調整された測定光を照射した前記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、該被検体の偏光状態を示す断層画像を取得し、
前記表示制御手段が、前記被検体の偏光状態を示す平面画像と該被検体の偏光状態を示す断層画像とを並べて前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項２に記載の撮影装置。
前記断層画像取得手段が、前記被検体の第一及び第二の偏光に対応する断層画像に基づいて該被検体の断層輝度画像を取得し、
前記表示制御手段が、前記断層輝度画像を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項２に記載の撮影装置。
前記平面画像取得手段が、前記被検体の第一及び第二の偏光に対応する平面画像に基づいて該被検体の平面輝度画像を取得し、
前記表示制御手段が、前記平面輝度画像を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項２に記載の撮影装置。