JP2014050761A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第一の位置で被検査物の二次元像の情報である第一の断層画像情報と前記第一の位置とは深さ方向に異なる第二の位置で前記被検査物の二次元像の情報である第二の断層画像情報とが一部重複する領域における二次元像の情報である断層画像情報に基づいて該第一及び第二の断層画像情報の位置合わせを実行し、該位置合わせされた第一及び第二の断層画像情報に基づいて断層画像を再構成する。
【選択図】 図44
Description
第一の位置で被検査物の二次元像の情報である第一の断層画像情報と前記第一の位置とは深さ方向に異なる第二の位置で前記被検査物の二次元像の情報である第二の断層画像情報とを取得する取得手段と、
前記第一及び第二の断層画像情報が一部重複する領域における二次元像の情報である断層画像情報に基づいて、前記第一及び第二の断層画像情報の位置合わせを実行する実行手段と、
前記位置合わせされた第一及び第二の断層画像情報に基づいて、断層画像を再構成する再構成手段と、を有する。
第一の位置で被検査物の二次元像の情報である第一の断層画像情報と前記第一の位置とは深さ方向に異なる第二の位置で前記被検査物の二次元像の情報である第二の断層画像情報とを取得する工程と、
前記第一及び第二の断層画像情報が一部重複する領域における二次元像の情報である断層画像情報に基づいて、前記第一及び第二の断層画像情報の位置合わせを実行する工程と、
前記位置合わせされた第一及び第二の断層画像情報に基づいて、断層画像を再構成する工程と、を有する。
第一の位置で被検査物の二次元像の情報である第一の断層画像情報と、前記第一の位置とは深さ方向に異なる第二の位置で前記被検査物の二次元像の情報である第二の断層画像情報とを取得する取得手段と、
前記第一及び第二の断層画像情報と前記第一及び第二の断層画像情報が一部重複する領域における二次元像の情報である断層画像情報とに基づいて、断層画像を再構成する再構成手段と、を有する。
第一の位置で被検査物の二次元像の情報である第一の断層画像情報と、前記第一の位置とは深さ方向に異なる第二の位置で前記被検査物の二次元像の情報である第二の断層画像情報とを取得する工程と、
前記第一及び第二の断層画像情報と前記第一及び第二の断層画像情報が一部重複する領域における二次元像の情報である断層画像情報とに基づいて、断層画像を再構成する工程と、を有する。
第1の実施形態に係る光干渉断層計(光干渉断層法とも換言できる。)を用いた画像形成方法は、少なくとも以下の1)から4)の工程を有する。
2)前記光軸方向に関して、前記第1の焦点とは異なる第2の焦点を含む位置(第二の位置)における前記被検査物の第2の画像情報(第二の断層画像情報、一次元像、二次元像あるいは三次元像)を取得する第2の画像情報取得工程
3)前記被検査物の断層画像情報であって、且つ前記第1の焦点あるいは前記第2の焦点の少なくとも一方の焦点位置における該被検査物の断層像を含む第3の画像情報をフーリエドメイン法により取得する工程
4)前記第1及び第2の画像情報取得工程によりそれぞれ得られる画像情報同士の位置関係を、前記第3の画像情報を用いて補正して、前記被検査物の断層像または三次元像(三次元断層画像)を形成する工程
上記工程に関して、図1を用いて説明する。なお、上記工程1)、2)及び3)の工程の順番は特に限定されるものではなく、例えば、1)2)3)の順でも、1)3)2)の順でも、3)2)1)の順でもよい。
そして、OCTを実現するための波長幅としては、例えば1pm以上、好ましくは10pm以上、更に好ましくは30pm以上の波長幅であることがよい。チタンサファイアレーザなどの超短パルスレーザなどを光源に用いることもできる。
補正の制御の種類は、主に2種類あり、制御のフローが閉じているか開いているかによって、クローズループとオープンループと呼ばれる。
第1の補正の検出手法について、図43を用いて説明する。
また、本発明における焦点とは、ダイナミックフォーカシングによりフォーカシングした点のことであり、焦点の大きさについて特に限定するものではない。
断層情報を含んでいる。
ことは上述した。
第2の補正の検出手法について、図44を用いて説明する。
第3の補正の検出手法について、図45を用いて説明する。
ここで、別の補正は、以下のとおりである。
前記第1及び第2の画像情報取得工程は、タイムドメイン法により前記被検査物の一次元あるいは二次元像を取得する工程とすることができる。
本実施形態1に係る光干渉断層計を用いた画像形成方法は、具体的には以下の工程により実施することができる。
2)前記光軸方向に関して、前記第1の焦点とは異なる第2の焦点を含む位置における前記被検査物のCスキャン像を、タイムドメイン法により取得する第2の画像情報取得工程
3)前記被検査物の断層画像情報であって、且つ前記第1の焦点あるいは前記第2の焦点の少なくとも一方の焦点位置における該被検査物の断層像を含む第3の画像情報をスペクトラルドメイン法により取得する工程
4)前記第1及び第2の画像情報取得工程によりそれぞれ得られる画像情報同士の位置関係を、前記第3の画像情報を用いて補正して、前記被検査物の断層像または三次元像を形成する工程
(c)SD−OCT取得時、焦点位置限定しないパターン
また、本実施形態1に係る発明は、以下の工程によっても実施することができる。
2)前記光軸方向に関して、前記第1の焦点とは異なる第2の焦点を含む位置における前記被検査物の一次元あるいは二次元像を取得する第2の画像情報取得工程
3)前記被検査物の前記光軸方向に関する断層画像情報をフーリエドメイン法により取得する工程
4)前記第1及び第2の画像情報取得工程によりそれぞれ得られる画像情報同士の位置関係を、前記断層画像情報を用いて補正して、前記被検査物の断層像または三次元像を形成する工程
なお、フーリエドメイン法として、SD−OCTを用いて、補正を行う際には、以下の点を考慮するのがよい。タイムドメイン法による断層像を取得する際にAOMなどの周波数シフタを用いている場合、該周波数シフタの駆動回路からの基準信号により、分光器に入力される光強度も相対的に上下してしまう。これを回避する為に、分光器を利用して、スペクトラルドメイン法により断層情報を得る際には、周期の整数又は半整数倍の時間で取得される光強度情報を積分した値を用いるのがよい。あるいは、前記周波数シフタの基準信号と同期させて、スペクトラルドメイン法により強度検出してもよい。
OCTにおける画像データ取得において、被検査物の面内方向(xy方向)、深さ方向(z軸方向)共に、高い分解能を有することが求められる。
Rz=kz×(λ^2/Δλ) ・・・ (式1)
で表され、光源の波長幅(Δλ)に反比例する。ここで、kzは0.4程度の定数である。横分解能は
Rxy=k1×(λ/NA) ・・・ (式2)
で表され、レンズ等の集光系の開口数NA(Numerical Aperture)に反比例する。ここで、k1は0.5程度の定数である。さらに、集光系の焦点深度DOF(Depth of Focus)は
DOF=k2×(λ/NA^2) ・・・ (式3)
で表され、集光系の口径の二乗に反比例する。ここで、k2は0.6程度の定数である。
ダイナミックフォーカシング、あるいは動的フォーカス)と呼ばれる方法が、前記特許文
献1に開示されている。ここで図34を用いてDFを説明する。
ており、3406を主光線とする光束3403となるようにする。これにより、第1の焦
点3404と第2の焦点3405とがほぼ同じ大きさとなり、横分解能は低いが焦点深度
3407が深くすることができる。
学系)は、3418から3411まで、3419の範囲を可動することができる。また、
レンズは、3416を主光線とし、3418の位置にあるとき光束は3413で、341
1の位置にあるとき光束は3420となる。これにより、合焦光学系でフォーカシングし
続けることができるので、第1の焦点3414と第2の焦点3415との横分解能が高く
、且つ焦点深度3417を深くすることができる。
している。
系をフォーカスすることにより、高い横分解能で測定データを取得し続けることができる
。
や第2の焦点を定め、各焦点を含む断層画像情報を得ることができる。なお、後述する他
の実施形態においてもDFを適用できることはいうまでもない。
TS−OCT(Transversal Scan OCT)と呼ばれる方法は、前記
特許文献1に開示されている。本実施形態に係る発明においても、第1の画像情報取得工
程や第2の画像情報取得工程の際に、各焦点位置における断層像をTS−OCTによる取
得することができる。
違いからAOM(音響光学変調器)等の周波数シフタが好適には用いられる。周波数シフ
タにより疎密な進行波を発生させ、動く回折格子として利用することで、参照光の位相を
リニアに変化させることができる。この周波数シフタを用いることにより、画像データの
キャリアである搬送波を発生させることになる。
とした走査方法とは異なり、Cスキャン(被検査物内の深さ方向に直交する面内方向の走
査)による2次元画像の取得をベースにしている。そして、これら2次元画像を被見物内
の深さ方向に、複数枚取得し、それらを用いて3次元画像を形成する。
方向に移動するため、1回移動したら次移動するまでにするまで、Aスキャンに比べて時
間的に余裕がある。このためTS−OCTは、合焦光学系を動かす際に、可動参照ミラー
と同期させ易く、前述のDFに適した走査方法であるといえる。
本実施形態に係る光干渉断層計を用いた画像形成方法は、以下の工程を有する。
1)被検査物に光を入射する方向である光軸方向に関する第1の焦点を含む位置における
該被検査物の一次元あるいは二次元像を、スペクトラルドメイン法により取得する第1の
画像情報取得工程
2)前記光軸方向に関して、前記第1の焦点とは異なる第2の焦点を含む位置における前
記被検査物の一次元あるいは二次元像を、スペクトラルドメイン法により取得する第2の
画像情報取得工程
3)前記第1あるいは第2の画像情報取得工程の少なくとも一方の工程により得られる前
記被検査物の断層情報を用いて、
前記第1及び第2の画像情報取得工程によりそれぞれ得られる画像情報同士の前記光軸
方向の位置関係を補正して、
前記被検査物の断層像または三次元像を形成する工程
本実施形態に係る画像形成方法を行う為の構成を図2に示す。21は光源、22は光分
割手段(合成機能も兼ねているが、それぞれ別の部材にすることもできる。)、23は反
射板、24は光走査手段(一次元あるいは二次元方向にスキャン)、25はレンズである
。26は被検査物であり、27はレンズ25による焦点位置及びその近傍を表す。28は
分光器、29は波長ごとに検知する為のセンサアレイである。センサアレイ29により、
前記第1及び第2画像情報が取得できる。
が矛盾しない限りそのまま当てはめることができる。
また、本実施形態に係る光干渉断層計を用いた画像形成方法は、
被検査物に光を入射する方向である光軸方向に関する該被検査物の一次元あるいは二次
元像を、前記光軸方向に関する焦点位置を変えながら、スペクトラルドメイン法によりそ
れぞれ取得して、前記被検査物の断層像または三次元像を形成することを特徴とする。焦
点位置は、上述のダイナミックフォーカシング機構を適用して、定めることができる。
除していくことで、データ量を削減することができる。
が矛盾しない限りそのまま当てはめることができる。
本実施形態に係る装置は、既述の実施形態において説明した画像形成方法を行うための
光干渉断層装置である。なお、光干渉断層装置は、画像形成装置を有線あるいは無線で通信可能に接続された眼科装置の一例である。なお、本実施形態は、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。
号光と参照光に分割するための光分割手段と、該参照光と信号光との干渉光を分光して検
知するための検知手段とを有する。各手段の詳細については、下記実施例において詳述し
ている。
光源からの光を参照光と信号光に分割する分割光学系と、信号光を被検物に導き、披検
物内の検査位置を変化させる被検光学系と、当該被検物からの反射光を参照光と合成する
合成光学系を具備する。
コリメートする光学系の略瞳位置、または当該瞳を通過する光束を面積分割することが可
能な瞳以外の位置において、振幅分割手段を具備する。あるいは、瞳分割の作用を持つた
めの光束分割手段と換言することもできる。
された各々の光束の少なくとも一つを前記参照光との非分光的な干渉信号として検出する
非分光干渉信号検出手段と、他の光束の少なくとも一つを前記参照光との分光的な干渉信
号として検出する分光干渉信号検出手段を具備する。そして、当該分光干渉信号検出手段
により得られた前記分光的干渉信号であるところの干渉光信号対波長の関数に対して所定
の数値変換を行う数値変換手段を備える。当該数値変換手段により前記分光干渉信号を干
渉光信号対光到達位置の関数に変換する。
手段により得られた干渉光信号対検査位置の関数について、異なる検査位置を測定した際
に披検物の原点が擾乱により移動したことを以下のように認識する。具体的には、前記他
の分光干渉信号検出手段の出力である前記分光干渉信号より数値変換されて得られた前記
干渉光信号対光到達位置の関数を用いて認識し、前記干渉光信号対検査位置の関数の検査
位置情報について調整を行うことが望ましい。
光源からの光を参照光と信号光に分割する分割光学系と、信号光を被検物に導き、披検
物内の検査位置を変化させる被検光学系と、当該被検物からの反射光を参照光と合成する
合成光学系を具備する。
コリメートする光学系の略瞳位置または当該瞳を通過する光束を面積分割することが可能
な瞳以外の位置において、振幅分割手段を具備する。振幅分割手段とは、所定の部分面積
で前記反射光を振幅分割する手段である。更に、当該分割された各々の光束の少なくとも
一つを前記参照光との分光的な干渉信号として検出する分光干渉信号検出手段と、他の光
束の少なくとも一つを前記参照光との分光的な干渉信号として検出する他の分光干渉信号
検出手段を具備する。そして、前記複数の分光干渉信号検出手段により得られた前記複数
の分光的干渉信号であるところの干渉光信号対波長の関数の複数に対して所定の数値変換
を行う数値変換手段を備える。当該数値変換手段により、前記複数の分光干渉信号を複数
の干渉光信号対光到達位置の関数に変換することができる。
つにより得られた干渉光信号対検査位置の関数について、異なる検査位置を測定した際に
披検物の原点が擾乱により移動したこと以下のように認識する。具体的には、前記他の分
光干渉信号検出手段の出力である前記分光干渉信号より数値変換されて得られた前記干渉
光信号対光到達位置の関数を用いて認識する。そして、前記干渉光信号対検査位置の関数
の検査位置情報について調整を行うことができる。
幅分割手段を、時分割方式の分割手段により構成することもできる。
フーリエドメイン法が、SS−OCTの場合、前記第1及び第2の画像情報を取得する
ためのTD−OCT用の光源と、前記第3の画像情報を取得するためのSS−OCT用の
光源が必要である。すなわち、
また、前記光源は、複数の中心波長を照射するための第1の光源と、単一の中心波長を
照射するための第2の光源である。
持たせるための周波数シフタを有することが好ましいことはすでに述べた。
前記第1の光源が照射する光の経路は、前記第2の光源が照射する光の経路とは異なるよ
うに配置する。この構成により、前記第1の光源が照射する光が、前記周波数シフタによ
る影響を受けることがない。前記周波数シフタによる影響については後述する。
本実施形態に係る光干渉断層法を用いた画像形成方法は、以下の工程により実施するこ
とができる。
である。
該被検査物の第1の画像情報(一次元像、二次元像あるいは三次元像)を取得する第1の
画像情報取得工程
2)前記光軸方向に関して、前記第1の焦点の位置から該第1の焦点とは異なる第2の
焦点の位置まで、ダイナミックフォーカシングにより焦点の位置を変える工程
3)前記第2の焦点の位置における前記被検査物の第2の画像情報(一次元像、二次元
像あるいは三次元像)を取得する第2の画像情報取得工程
4)前記被検査物の断層画像情報であって、且つ前記第1の焦点あるいは前記第2の焦
点の少なくとも一方の焦点の位置における該被検査物の断層像を含む第3の画像情報をフ
ーリエドメイン法により取得する工程
5)前記第3の画像情報を用いて、前記第1の画像情報と前記第2の画像情報との前記
光軸方向に関する位置関係を関連付けて、前記被検査物の断層像または三次元像を形成す
る工程
ここで、前記関連付けられた前記第1の画像情報と前記第2の画像情報との前記光軸方
向に関する位置関係を補正することが好ましい。なお、前記補正に関しては、第1の実施
形態で述べた補正手法を矛盾しないように好適に用いることができる。これにより、深さ
方向に関する画像情報どうしの位置関係の補正することができる。また、ダイナミックフ
ォーカシングにより、横分解能の高い画像情報を取得することができる。
検査物の一次元あるいは二次元像を取得する工程とすることができる。さらに、前記第3
の画像情報を、前述のスペクトラルドメイン法により取得することができる。もちろん、
前述のSS−OCTを利用することによって、前記第3の画像情報を取得することもでき
る。
次に、別の本実施形態に係る光干渉断層法を用いた画像形成方法について説明する。
−OCT(Spectral Domain OCT:スペクトラルドメイン法)を適用
している。以下の工程により実施することができる。
該被検査物のCスキャン像である第1の画像情報を、タイムドメイン法により取得する第
1の画像情報取得工程
2)前記光軸方向に関して、前記第1の焦点の位置から該第1の焦点とは異なる第2の
焦点の位置まで、ダイナミックフォーカシングにより焦点の位置を変える工程
3)前記第2の焦点の位置における前記被検査物のCスキャン像である第2の画像情報
を、タイムドメイン法により取得する第2の画像情報取得工程
4)前記被検査物の断層画像情報であって、且つ前記第1の焦点あるいは前記第2の焦
点の少なくとも一方の焦点位置における該被検査物の断層像を含む第3の画像情報をスペ
クトラルドメイン法により取得する工程
5)前記第3の画像情報を用いて、前記第1の画像情報と前記第2の画像情報との前記
光軸方向に関する位置関係を関連付けて、前記被検査物の断層像または三次元像を形成す
る工程
ここで、前記関連付けられた前記第1の画像情報と前記第2の画像情報との前記光軸方
向に関する位置関係を補正することが好ましい。なお、前記補正に関しては、第1の実施
形態で述べた補正を矛盾しないように好適に用いることができる。これにより、深さ方向
に関する画像情報どうしの位置関係の補正することができる。また、ダイナミックフォー
カシングにより、横分解能の高い画像情報を取得することができる。
いることができる。
ここで、第1の実施形態で述べたように、スペクトラルドメイン法を用いて補正を行う
際には、以下の点を考慮するのがよい。
とが好ましい。前記周波数シフタは、時間に対してリニアに位相(周波数)をシフトさせ
るものである。本実施形態においては、光分割手段(第1の光分割手段)によって分割さ
れた参照光と信号光とのそれぞれの周波数に差を持たせることが好ましい。これにより、
前記参照光と前記信号光とが干渉した際に、うなり(ビート、差周波)を発生させること
ができる。
う。
しかし、光は前記反射によって変化する以外にも、光が通過する経路中の屈折率によって
も変化する。屈折率が変化する原因は、例えば、装置の揺れや光の経路中の空気の温度変
化などである。上述のうなりには、屈折率の変化が光の波長の変化として表れ、前記被検
査物での反射による光の変化が振幅の変化として表れる。これにより、うなりの振幅の変
化を見ることにより、被検査物の画像情報を精度良く取得することができる。
た光を検出した情報と、もう一方の光を検出した光とで差分を取ると、光源から発生した
光に由来する直流成分が消去された情報を取得することができる。これにより、S/N比
を向上させることができる。
、分光器を用いる。前記分光器に入力される前記うなりは、分光器で分光されている間に
、分光された周波数がそれぞれ相対的にシフトしてい、前記断層情報はノイズを含んだ検
出となってしまう。ここで、前記分光器に光が入力される時間よりも、前記周波数シフタ
による光の周波数シフトの時間間隔は、一般的に短い。
よる影響を回避する為に、以下の方法を用いるのが好ましい。
まず、前記周波数シフタの駆動回路からの基準信号と同期させる方法がある。これによ
り、スペクトラルドメイン法による検出時には、スペクトラルドメイン法の検知手段が取
得する信号が、タイムドメイン法の検知手段が取得する信号よりも強くなるように、前記
周波数シフタを制御することができる。
記信号光の周波数をシフトさせるように制御する。具体的には、前記周波数シフタの電源
をオンにして動作させる。
トしないように制御する。具体的には、前記周波数シフタの電源をオフにして動作を中止
させる。
、前記周波数シフタを用いたとしても、上記制御を行うことに限定されない。
また、光経路変換手段を用いて、光の経路を変換する方法もある。
より画像を取得するための経路を光が通るように制御する。また、前記第3の画像情報を
取得する際には、前記スペクトラルドメイン法により画像を取得するための経路を光が通
るように制御する。
光の経路を高速かつ低損失に切り替えることができ、光通信などに用いられる。光スイッ
チの種類には、機械的に光の経路を切り替えるものや、熱光学効果(温度による屈折率の
変化)を利用して光の効果を切り替えるものがある。このとき、光の経路に、光ファイバ
を適用することができるが、本発明はこれに限らない。
、前記第1或いは前記第2の画像情報を取得する際には、前記参照光或いは前記信号光の
周波数をシフトさせるように制御する。さらに、前記第3の画像情報を取得する際には、
前記参照光或いは前記信号光の周波数をシフトしないように制御する。
、前記周波数シフタを用いたとしても、上記制御を行うことに限定されない。
さらに、光分割手段を透過及び反射する光の強度の割合を調整する方法もある。上記調
整は、偏光を変換するための空間偏光変調器を用いることによって行うことができる。前
記空間偏光変調器を制御して偏光の変換を高速に行うことにより、光分割手段(第2の光
分割手段)の反射率(透過率)を調整することができる。ここで、前記第2の光分割手段
は、前記参照光と前記信号光との干渉光を2つに分割するための手段である。すなわち、
前記干渉光を、前記タイムドメイン法により画像を取得するための光と前記スペクトラル
ドメイン法により画像を取得するための光とに分割する。そして、前記第2の光分割手段
を下記のように制御する。
第2の画像情報を取得する際には、前記タイムドメイン法により画像を取得するための光
の方が、前記スペクトラルドメイン法により画像を取得するための光よりも強くなるよう
に制御する。さらに、前記第3の画像情報を取得する際には、前記スペクトラルドメイン
法により画像を取得するための光の方が、前記タイムドメイン法により画像を取得するた
めの光よりも強くなるように制御する。もちろん、上述した周波数シフタの制御と組み合
わせることもできるが、本発明はこれに限らない。
or:光弾性変調器)やEOM(Electro optic modulator:電
気光変調器)などで構成することができる。
本実施形態に係る画像形成方法を行うための光干渉断層装置について説明する。
割するための第1の光分割手段と、該参照光と該信号光との干渉光を検知するための検知
手段とを有する。
りも大きい、840nmを中心波長とする光を発生することのできるものが好ましい。ま
た、前記第1の光分割手段や前記検知手段に関しては、以下の実施例で詳述する。
を用いることが好ましい。
また、別の本実施形態に係る光干渉断層法を用いた画像形成方法について説明する。な
お、本実施形態は、第2の実施形態に前述のダイナミックフォーカシングを適用したもの
である。
該被検査物の第1の画像情報(一次元像、二次元像あるいは三次元像)を、フーリエドメ
イン法により取得する第1の画像情報取得工程
2)前記光軸方向に関して、前記第1の焦点の位置から該第1の焦点とは異なる第2の
焦点の位置まで、ダイナミックフォーカシングにより焦点の位置を変える工程
3)前記第2の焦点の位置における前記被検査物の第2の画像情報(一次元像、二次元
像あるいは三次元像)を、フーリエドメイン法により取得する第2の画像情報取得工程
4)前記第1或いは第2の画像情報取得工程の少なくとも一方の工程により得られる前
記被検査物の断層情報を用いて、前記第1及び第2の画像情報との前記光軸方向に関する
位置関係を関連付けて、前記被検査物の断層像または三次元像を形成する工程
ここで、前記関連付けられた前記第1の画像情報と前記第2の画像情報との前記光軸方
向に関する位置関係を補正することが好ましい。なお、前記補正に関しては、第1の実施
形態で述べた補正を矛盾しないように好適に用いることができる。これにより、深さ方向
に関する画像情報どうしの位置関係の補正することができる。また、ダイナミックフォー
カシングにより、横分解能の高い画像情報を取得することができる。
ことができる。もちろん、前述のSS−OCTを利用することにより、前記第1及び第2
の画像情報を取得することもできる。
すなわち、被検査物に光を入射するための光源と、前記光源からの光を信号光と参照光に
分割するための光分割手段と、該参照光と該信号光との干渉光を検知するための検知手段
である。
説明した事項を、矛盾しない限りそのまま当てはめることができる。
さらに、別の本実施形態に係る光干渉断層法を用いた画像形成方法について説明する。
なお、本実施形態は、第1の実施形態の(c)に、前述のダイナミックフォーカシングを
適用したものである。
該被検査物の第1の画像情報(一次元像、二次元像あるいは三次元像)を取得する第1の
画像情報取得工程
2)前記光軸方向に関して、前記第1の焦点の位置から該第1の焦点とは異なる第2の
焦点の位置まで、ダイナミックフォーカシングにより焦点の位置を変える工程
3)前記第2の焦点の位置における前記被検査物の第2の画像情報(一次元像、二次元
像あるいは三次元像)を取得する第2の画像情報取得工程
4)前記被検査物の前記光軸方向に関する断層画像情報をフーリエドメイン法により取
得する工程
5)前記断層画像情報を用いて、前記第1の画像情報と前記第2の画像情報との前記光
軸方向に関する位置関係を関連付けて、前記被検査物の断層像または三次元像を形成する
工程 ここで、前記関連付けられた前記第1の画像情報と前記第2の画像情報との前記光軸方向に関する位置関係を補正することが好ましい。なお、前記補正に関しては、第1の実施形態で述べた補正を矛盾しないように好適に用いることができる。これにより、深さ方向に関する画像情報どうしの位置関係の補正することができる。また、ダイナミックフォーカシングにより、横分解能の高い画像情報を取得することができる。
実施例1について、図3を用いて説明する。
本実施例で用いた瞳分割光学系401は、図5(b)のように、ガラス基板上に、透過部分504が所定の有効径で規定され、それより周囲は保持手段503となっている。中心部はクロムをガラス基板上に蒸着してなる半透過半反射膜505によって構成されている。半透過・半反射膜505の透過率と反射率は、略同一比率であり、10%程度の吸収を差し引き、透過45%、反射45%程度で構成される。もちろん、この透過率と反射率に限るものではない。
このとき、607が第1の焦点である。また、集光光学系が601にあるとき、集光光学系601を透過した604を主光線とする光束606が、眼底観察対象部位602に入射する。このとき、608が第2の焦点である。以上のように構成することで、低NAの光束605、606が、第1及び第2の焦点607、608のように低い横分解能で、かつ深い焦点深度610とすることができる。
このとき、617が第1の焦点である。また、集光光学系が611にあるとき、集光光学系611を透過した614を主光線とする光束616が、眼底観察対象部位612に入射する。このとき、618が第2の焦点である。ここで、高NAの光束615と616のそれぞれは、第1及び第2の焦点617、618のように高い横分解能で、かつ浅い焦点深度で入射する。しかし、集光光学系が、観察部位の深さに応じ駆動することにより、深い焦点深度620とすることができる。
それぞれ、断層画像700のある深さにおける横方向への走査時の複数点の画像を並べたものである。TD−OCT画像705、707、709と、SD−OCT画像706、708、710がそれぞれ対応している。図7(b)と図7(c)でTS−OCT画像705と707は、深さ方向の情報をそれ自身に持たないが、それぞれに対応したSD−OCT画像706、708があり、これらには深さ方向の情報を持っている。このため、SD−OCT画像どうしを比較し、相関解析することにより、図7(b)の取得時と図7(c)の取得時の間にある深さ方向の位置ずれを補正することが可能である。同様に図7(c)と図7(d)も補正が可能である。ここでは、図7(b)と図7(c)との間で層間隔が広がってしまい、図7(c)と図7(d)との間で層間隔が狭まってしまっているところを、SD−OCT画像の比較(例えば、708と710)によりこれを本来の等間隔に修正する。
そして、高い横分解能のTS−OCT画像を断層方向にも位置ずれなく、3次元画像の再構成、または断層画像の再構成をするものである。再構成された画像は画像表示部805に表示される。
本実施例におけるSD−OCT画像間の具体的な位置合わせの方法について、図9を用いて説明する。もちろん、本発明の位置合わせはこの方法に限らない。
また図9(b)は、2次元断層像902において、位置合わせを行う対象である第1の線画像903及び第2の線画像904を示した。これらの線画像の中で同じx位置に対応する位置合わせ用の第1の位置合わせ点905及び第2の位置合わせ点906を指定する。
第1の位置合わせ点905の画素座標を(0、L)、第2の位置合わせ点906の画素座標を(0、L+1)とし、線画像を取得する際の走査開始点を位置合わせ点として選択した。ここで、x方向の全走査画素数をNxとし、画素座標を(x画素番号、z画素番号)とした。
そして、各画素で得られる信号強度を画像化した模式図がSD−OCT画像1103である。ここでは、横方向(x方向)にほぼ一様な撮像対象としたが、横方向(x方向)にほぼ一様な撮像対象でなくてもよい。例えば、図11(c)のように、横方向(x方向)に対して傾いた要素を持つ撮像対象1104とする。ここで撮像対象1104に、図10(b)のSD−OCT画素1006を重ね合わせたのが、図10(d)の1105である。
そして、各画素で得られる信号強度を画像化した模式図が、SD−OCT画像1103である。
ここで、G(J、L)は画像データをあらわし、Jがx方向、Lがz方向の画素番号を示す指標である。TS−OCT画素の位置であるSD−OCT画像中心をL=L0とし、その上下にL1ずつの画素が取得されているとする。
実施例4について、図17と図18を用いて説明する。ここで本実施例は、実施例2の変形例であり、光の偏光特性を利用して瞳分割を行った。
参照光は周波数シフタ105によって、その光周波数がΔfだけシフトされ、次に光ディレイ部106により反射されるが、光ディレイ部の位置は、光路長が所定の長さとなるように、位置駆動装置107により制御する。参照光は続いて反射ミラー108によって合成光学系116に導かれる。
本発明の第5実施例について、図19を用いて説明する。ここで本実施例は、第4実施例の変形例で、瞳分割を高速に時分割で行う例である。図19において、図17における部分面積偏光調整板1705を空間偏光変調器1901に変更した構成を示した。また、空間偏光変調器1901は、変調器ドライバ1902と接続し、さらにOCT処理装置121gと接続されている。本実施例におけるその他の構成については、第4実施例と同じである。
本発明の実施例6について、図20を用いて説明する。ここで本実施例は、実施例4の変形例であり、新たに光束限定手段を構成に加えている。
本実施例について、図21と図22を用いて説明する。ここで本実施例は、本発明の他の実施例に対して適用できる例である。
本発明の実施例8について、図23を用いて説明する。ここで本実施例は、実施例1の変形例で、光ファイバを用いた。
これにより、偏光ビームスプリッタにおいて、中心部光束は反射され、周縁部光束は透過して、もとの光路を戻る。
本発明の実施例9について、図24を用いて説明する。ここで本実施例は、実施形態2を特定したものであり、SD−OCTの撮像を高NAの結像系とDFを用いて行った。高NAにより取得されたSD−OCT画像を、高横分解能を持つ中心画素と、その深さ方向の周辺の低横分解能を持つ位置合わせ用の画素とに分け、位置合わせの補正を行った。
このような撮像対象では、SD−OCT画像2603に模式的に示したように、深さ方向(z方向)によく分解される。位置合わせの具体的な例は、第2実施例に示したものと同様に行うことができる。
実施例10について、図27を用いて説明する。ここで本実施例は、実施例9の変形例であり、新たに分光用回折格子2701、波長分離結像レンズ2702、ラインセンサ2703、OCT処理部121iを構成に加えた。これらにより、高分解能を持つSD−OCTの画像処理部とは別に、位置合わせ用の画像を取得することができる。
実施例11について、図36を用いて説明する。ここで本実施例は、第1実施例の変形例であり、SD−OCTの代わりにSS−OCTを用いて位置補正を行う構成である。TD−OCTとSS−OCTでは使用する光源が異なることから、新たにSS−OCT用の波長走査光源3601とコリメータ3602を加えた。一方で、SS−OCTにおいては、SD−OCTのように干渉信号の分光は必要なく、波長走査光源3601による照射波長と検出信号を解析することによって断層情報を得ることが可能である。干渉信号の取得はTD−OCTと同一の光電変換検出器120を用いて行うことが可能である。
実施例12について、図39を用いて説明する。TD−OCTの画像品質を向上させるためには、眼から光電変換検出器への光路中に光学部品を置かずダイレクトに入射させることが有効である。
その他の実施例について、図29を用いて説明する。導光分割光学系109で反射された被検査物からの反射光が、分割光学系104を透過し、集光レンズ2901に入射する。集光レンズ2901により単一モード光ファイバ2902に入射し、光電変換検出器2903により光強度信号を検出され、OCT処理部121jに送信される。
なお、本発明の高分解能のOCT光干渉計測装置は、眼底観察や皮膚、内視鏡などの生体観察ならびに、産業上の品質管理などを含み、各種の診断装置、検査装置に利用することができる。
104 分割光学系
105 周波数シフタ
106 光ディレイ部
107 位置駆動装置
110 光走査光学系
113 フォーカス位置駆動装置
116 合成光学系
117 瞳分割光学系
118 集光光学系
119 単一モード光ファイバ
125 分光用回折格子
120 光電変換検出器
125 分光用回折格子
127 ラインセンサ
Claims (18)
- 第一の位置で被検査物の二次元像の情報である第一の断層画像情報と前記第一の位置とは深さ方向に異なる第二の位置で前記被検査物の二次元像の情報である第二の断層画像情報とを取得する取得手段と、
前記第一及び第二の断層画像情報が一部重複する領域における二次元像の情報である断層画像情報に基づいて、前記第一及び第二の断層画像情報の位置合わせを実行する実行手段と、
前記位置合わせされた第一及び第二の断層画像情報に基づいて、断層画像を再構成する再構成手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記実行手段が、前記領域における前記第一及び第二の断層画像情報の信号強度の相関に基づいて、前記位置合わせを実行することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記実行手段が、前記領域における前記第一及び第二の断層画像情報における特徴領域に基づいて、前記位置合わせを実行することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 第一の位置で被検査物の二次元像の情報である第一の断層画像情報と、前記第一の位置とは深さ方向に異なる第二の位置で前記被検査物の二次元像の情報である第二の断層画像情報とを取得する取得手段と、
前記第一及び第二の断層画像情報と前記第一及び第二の断層画像情報が一部重複する領域における二次元像の情報である断層画像情報とに基づいて、断層画像を再構成する再構成手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記第一及び第二の断層画像情報は、深さ方向に一部重複することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記取得手段が、フーリエドメイン法により前記第一及び第二の断層画像情報を取得することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記第一及び第二の断層画像情報は、前記被検査物の複数の二次元像から成る三次元像の情報であり、
前記再構成手段が、前記位置合わせされた第一及び第二の断層画像情報に基づいて、三次元断層画像を前記再構成された断層画像として再構成することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記被検査物は、被検眼であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 請求項8に記載の画像形成装置と通信可能に接続された眼科装置であって、
前記被検眼の前眼部と光学的に共役な位置に配置され、前記被検査物の眼底において前記第一及び第二の断層画像情報を取得するための光を走査する光走査手段を有することを特徴とする眼科装置。 - コンピュータを、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置の各手段として機能させることを特徴とするプログラム。
- 第一の位置で被検査物の二次元像の情報である第一の断層画像情報と前記第一の位置とは深さ方向に異なる第二の位置で前記被検査物の二次元像の情報である第二の断層画像情報とを取得する工程と、
前記第一及び第二の断層画像情報が一部重複する領域における二次元像の情報である断層画像情報に基づいて、前記第一及び第二の断層画像情報の位置合わせを実行する工程と、
前記位置合わせされた第一及び第二の断層画像情報に基づいて、断層画像を再構成する工程と、
を有することを特徴とする画像形成方法。 - 前記実行する工程において、前記領域における前記第一及び第二の断層画像情報の信号強度の相関に基づいて、前記位置合わせを実行することを特徴とする請求項11に記載の画像形成方法。
- 前記実行する工程において、前記領域における前記第一及び第二の断層画像情報における特徴領域に基づいて、前記位置合わせを実行することを特徴とする請求項11に記載の画像形成方法。
- 第一の位置で被検査物の二次元像の情報である第一の断層画像情報と、前記第一の位置とは深さ方向に異なる第二の位置で前記被検査物の二次元像の情報である第二の断層画像情報とを取得する工程と、
前記第一及び第二の断層画像情報と前記第一及び第二の断層画像情報が一部重複する領域における二次元像の情報である断層画像情報とに基づいて、断層画像を再構成する工程と、
を有することを特徴とする画像形成方法。 - 前記第一及び第二の断層画像情報は、深さ方向に一部重複することを特徴とする請求項11乃至14のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記取得する工程において、フーリエドメイン法により前記第一及び第二の断層画像情報を取得することを特徴とする請求項11乃至15のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記第一及び第二の断層画像情報は、前記被検査物の複数の二次元像から成る三次元像の情報であり、
前記再構成する工程において、前記位置合わせされた第一及び第二の断層画像情報に基づいて、三次元断層画像を前記再構成された断層画像として再構成することを特徴とする請求項11乃至16のいずれか1項に記載の画像形成方法。 - 前記被検査物は、被検眼であることを特徴とする請求項11乃至17のいずれか1項に記載の画像形成方法。
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