JP2014226173A - 光断層画像生成装置及び光断層画像生成装置を制御する方法、そのプログラム、記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 対物レンズの中央付近を回避する走査光によって生成される断面画像に基づいて光学部材の位置調整を高い精度で行なうことにより、高品質の断層画像を取得可能とした光断層画像生成装置を提供する。【解決手段】 取得した断層像を利用して光学部材の位置調整が実施可能な構成を有する光断層画像生成装置において、光学部材の位置調整に利用する断層像を取得する場合は集光用レンズの中央領域を避ける走査を実施することを特徴とする。【選択図】 図４

Description

光干渉を利用して断層画像を取得する装置及びその装置の制御方法、そのプログラム、記憶媒体に関するもので、特に取得された断層画像の情報に基づいて光学部材を最適位置へ導く駆動制御技術に関する。

被検眼の検査・撮影等を行なう眼科装置の多くは、被検眼が変わるごとに被検眼と装置の位置関係や光学部材の位置を調整する必要がある。その中でも、被検眼の網膜の断層画像を取得する光干渉断層計は、被検眼前眼部や眼軸長を測定する装置と比較して前述の位置調整が煩雑になりがちで、検査者に負担を強いることが少なくない。

上記の負担を減らすため、特許文献１には、所望する部位への合焦や、断層画像が表示手段の所定位置に表示されるように参照光路長を自動的に調整する制御技術が開示されている。

特開２０１２−２１３４８９号公報

特許文献１に開示されるように、断層画像の合焦や位置調整の自動調整の際に断層画像自身を使用する場合、断層画像にノイズが含まれていると自動調整の精度が低下する。そのため、断層画像を取得する際に、できる限りノイズを含まないにすることが好ましい。

具体的には、取得された断層画像の中には、被検物からの反射光による断層画像だけでなく、対物レンズからの強い反射光（以降、強反射）が観察される事がある。図１は、模擬眼を用いた際に強反射が映りこんだ例である。この強反射は、対物レンズ中央を走査光が通る際に必ず出現するわけではなく、参照光路長との関係で出現の有無が決まる。被検眼に依っては、網膜信号がOCT画像に出ている際に、ほぼ同時に（または網膜信号に重なって）出現してしまう場合があり、
このように、常に同じ場所に出るわけではないという複雑性が、自動調整機能の実装を複雑にし、精度を低下させる要因となる。

以上のことから、対物レンズの中央付近を通らない走査によって断層画像を取得することで強反射の出現を回避する可能性が高いと考えられるが、対物レンズの中央付近を通る測定用光束により取得される断層画像は取得可能領域の中心の情報となるため、特段の事情がない限り除外するのは好ましくない。

従って、アライメントや光学部材の位置調整において利用する断層画像については対物レンズの中央付近を回避した走査光によって取得し、その他に使用することを目的とする断層画像は対物レンズ中央付近も含む走査光により取得することが好ましい。

本発明は、上記事情を鑑み、アライメントあるいは光学部材の位置調整に利用する断層画像の取得に際して、対物レンズの中央付近を回避する走査光により断面画像を生成することにより、精度の高い位置調整を可能とした光断層画像生成装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を備えることを特徴とする。

（１） 被検眼に光束を照射する光源と、前記光束を測定用光束と参照用光束に分離する手段と、前記測定用光束を被検眼の所定位置に照射するために測定用光束を２次元方向に走査する走査手段と、前記走査手段を制御する走査制御手段と、測定光を被検物に集光するための集光用レンズの位置を変更する集光用レンズ位置変更手段と、被検物によって変化する前記測定用光束の光路長と前記参照用光束の光路長を合わせるため、前記参照用光束の光路長を変更する参照用光束光路長変更手段と、前記測定用光束の被検物における反射光と前記参照用光束を干渉させて受光する干渉光受光手段と、受光した干渉光信号に基づいて前記測定用光束の照射位置における断層画像を生成する断層画像生成手段と、生成された断層画像を表示する表示手段を有する光断層画像生成装置において、前記走査制御手段は前記測定用光束が前記光源から前記受光手段に至る経路に配置された前記集光用レンズの中央領域を避けるように走査手段を制御することを特徴とする。
（２） （１）の光断層画像生成装置において、前記光干渉受光手段に受光された干渉信号に基づいて前記表示手段における被検物の断層画像の有無及びその位置を解析する解析手段を有することを特徴とする。
（３） （１）〜（２）の光断層画像生成装置において、前記解析手段が解析した被検物の断層画像の有無及びその位置に基づいて前記参照用光束の光路長を変更して前記表示手段の所定位置に被検物の断層画像を表示することを特徴とする。
（４） （１）〜（３）の光断層画像生成装置において、前記表示手段に表示された被検物の断層画像に基づいて、前記集光用レンズ位置変更手段を制御することを特徴とする。
（５） （１）〜（４）の光断層画像生成装置において、前記走査制御手段は被検物に照射される前記測定用光束の軌跡が閉曲線あるいはその一部を形成するように前記走査手段を制御することを特徴とする。
（６） （５）の光断層画像生成装置において、閉曲線は円環であることを特徴とする。
（７） 被検眼に光束を照射する光源と、前記光束を測定用光束と参照用光束に分離する手段と、前記測定用光束を被検眼の所定位置に照射するために測定用光束を２次元方向に走査する走査手段と、前記走査手段を制御する走査制御手段と、測定光を被検物に集光するための集光用レンズの位置を変更する集光用レンズ位置変更手段と、被検物によって変化する前記測定用光束の光路長と前記参照用光束の光路長を合わせるため、前記参照用光束の光路長を変更する参照用光束光路長変更手段と、前記測定用光束の被検物における反射光と前記参照用光束を干渉させて受光する干渉光受光手段と、受光した干渉光信号に基づいて前記測定用光束の照射部位における断層画像を生成する断層画像生成手段と、前記測定用光束が照射される部位の正面画像を生成する正面画像生成手段と、生成された断層画像あるいは正面画像を表示する表示手段と、前記表示手段に表示された正面画像に測定用光束を照射する基準位置を設定する照射基準位置設定手段とを有する光断層画像生成装置の制御方法であって、前記測定用光束が前記集光用レンズの中央領域を避けるように前記走査手段を制御する走査制御工程と、前記光干渉受光手段に受光された干渉信号に基づいて前記表示手段における被検物の断層画像の有無及びその位置を解析する解析工程と、前記解析工程が解析した被検物の断層画像の有無及びその位置に基づいて前記参照用光束の光路長を変更して前記表示手段の所定位置に被検物の断層画像を表示する断層画像表示工程と、前記断層画像表示工程によって表示された被検物の断層画像に基づいて前記集光用レンズ位置変更手段を制御する工程と、を有することを特徴とする。
（８） （７）の光断層画像生成装置の制御方法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。
（９） （８）のプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能であることを特徴とする記憶媒体。

本発明によれば、断層画像に対物レンズに起因する強反射の出現を回避できるため、断層画像を利用する光学部材の位置調整において精度の高い調整が可能となる。

断層像に対物レンズに起因する強反射が生じた例である。 本発明に関わる光断層画像生成装置の断層像取得部の概要を示した図である。 本発明に関わる光断層画像生成装置の構成を示した図である。 本発明に関わる概略フローを示した図である。 本発明に関わる特徴的な走査の例を示した図である。 走査あるいは被検眼の状態により変化する断層像を示した図である。 モニタに表示される画像の例を示した図である。 調整完了後に断層像を取得する際に実施される走査の例を示した図である。 本発明に関わる特徴的な走査の別の例を示した図である。

以下、本発明の一実施例に係る断層像撮影装置について図面を参照して説明する。

図２には断層像取得部１００の詳細構成を示す。

図２に示すように、断層像取得部１００では被検眼Ｅの眼底部（眼底網膜）E_r上に測定光を照射することにより、眼底部E_rの三次元断層像を撮影する。

光源１０１から出力された光は、光ファイバを通して偏波コントローラ１０２及びアイソレータ１０３に入力しその後光ファイバを通して第１のファイバーカプラ１０４に入力され、この第１のファイバーカプラ１０４において、例えば１０：９０の比率で、参照光と測定光とに分波されて出力される。そのうち参照光は、光ファイバを通ってコリメータレンズ１１２に入力し、ディレイラインユニット１１３に入射される。ディレイラインユニット１１３は眼底の網膜上に参照光路を合わせる光路長調整用のユニット部であり、後述するガルバノミラーユニット１０６に同期して駆動されるガルバノミラーユニット１１３−１及び参照光の進行方向と光路長を変更する位置調整可能なプリズム１１３−２によって構成されている。

そして、ディレイラインユニット１１３から放射された参照光はコリメータレンズ１１４から光ファイバを通り偏波コントローラ１１５に入力しその後光ファイバを通して第２のファイバーカプラ１１６の第１の入力部に入力される。

一方、前記第１のファイバーカプラ１０４から出力された測定光は、光ファイバを通ってコリメータレンズ１０５に入力し、ガルバノミラーユニット１０６に入力される。ガルバノミラーユニット１０６は、測定光を走査させるためのもので、ガルバノドライバ１０７により、ガルバノミラーユニット１０６は測定光を被検眼の眼底面において水平方向に及び垂直方向に走査されるようになっている。

前記ガルバノミラーユニット１０６から出力された測定光はレンズ１０８を通り、対物レンズ１０９を通して図示しない検査窓から出射され、被検眼Ｅに入射される。被検眼Ｅに入射された測定光は、眼底部E_rの各組織部分（網膜、脈絡膜等）にて反射し、その反射光が、検査窓から入射され、上記と逆に、対物レンズ１０９、レンズ１０８、ガルバノミラーユニット１０６を通って、コリメータレンズ１０５に入力される。そして、その反射光は、光ファイバを通って前記第１のファイバーカプラ１０４を通った後、光ファイバを通して第２のファイバーカプラ１１６の第２の入力部に入力される。

この第２のファイバーカプラ１１６において、眼底部Ｅ_ｒからの反射光と、前記光ファイバを通って入力された参照光とが、例えば５０：５０の比率で合波され、その信号が光ファイバを介して差動増幅検出器１１７に入力される。差動増幅検出器１１７においては、波長毎の干渉が計測され、計測された干渉信号が、前記制御装置２００に設けられたＡＤボード２０１に入力される。さらに、制御装置２００に設けられた演算部２０２において、干渉信号に対するフーリエ変換などの処理が行われ、もって走査線に沿う眼底部E_rの断層画像が取得される。（図３）

この際、後述するように前記ガルバノミラーユニット１０６による測定光のスキャンパターン、言い換えると走査線（B−スキャン）の方向は、制御装置２００において設定されるようになっている。そして、制御装置２００（演算部２０２）からの指令信号に基づいてガルバノドライバ１０７がガルバノミラーユニット１０６を制御するようになっている。尚、得られた眼底部E_rの断層画像のデータは、記憶部２０３に記憶される。（図３）

次に、図４あるいはその他の図面を参照しながら本発明の概要ついて説明する。図４は、装置のアライメントから断層像取得までの一連のフローを示したものである。

（Ｓ１１）
前眼部アライメントは、本発明に関わる光干渉断層撮影装置に限らず多くの眼科装置において行なわれているものであり、ここではその構成や手順についての具体的な記載は省略するが、モニタ等に表示された被検眼前眼部像とアライメント用光束の反射像を観察しながら適切な位置関係となるように操作が行われる。

（Ｓ２１）
前眼部アライメントの完了後、測定光が対物レンズ１０９の中心近傍を通らない走査を行なうレンズ中心回避走査モードに移行する。このモードに移行すると、制御装置２００はガルバノミラーユニット１０６に対物レンズ１０９の中心を回避するように測定光束の走査を制御する。

（Ｓ２２）
Ｓ２１において、走査モードがレンズ中心回避モードに切換ると、断層像取得部１００は制御装置２００からに断層像の取得を指示する制御信号を受け、被検眼Eの断層像を取得する。

ここで、レンズ中心回避モード時の走査に関して、基準位置を中心とする周辺領域を円環状に走査（サークルスキャン）する例及び取得される断層像の特徴について以下に説明する。

図５は、本実施例に関わる円環状走査の例を示したもので、被検眼Ｅの眼底で黄斑部と呼ばれる部位を中心とする領域である。中央部『×』は走査の基準（中心）となる位置CP_SCAN、実線の円環PA_CSで示されるのが、CP_SCANを中心として円環状に走査される場所である。図６は、この図５に示した領域において取得した断層像の例を示したものである。

ここで、前述の基準位置CP_SCAN、及び円環状走査PA_CSの径自動で設定される構成でも、検者が手動で設定する構成でも良い。例えば、撮影部位を指定すると、予め準備された制御プログラムが図５に示すような観察画像の解析を行ない、基準位置CP_SCANを自動的に設定するもの、あるいは、図７に示すモニタ５００に設けられた領域５２０に表示される眼底観察像に対してマウス等の入力手段を利用して基準位置を手動で設定するものが挙げられる。

通常、黄斑部の断層像を取得する際は、例えば、図５の基準位置CP_SCANを通る水平線に沿うような直線状の走査が行われることがほとんどであり、結果として取得される断層像は図６の（ａ）や（ｂ）のようになる。ここで、図６（ａ）は正常眼の断層像、図６（ｂ）は強度近視眼の断層像の例を示している。一般的に、強度近視眼の眼底は大きく湾曲することから、強度近視眼の断層像は図６（ｂ）のように、表示部の上下に広がることになる。

この２つの断層像において、ΔL_RS1、ΔL_RS2はそれぞれ網膜断層像上端（R_t）から下端（B）の幅を示している。近年では、広画角の断層像が求められるようになってきているが、広画角になればなるほど、眼球の湾曲部を広く撮影することになり、結果として、表示部の上下方向に大きく広がることになる。強度近視眼のように湾曲の大きい断層像になると、全体が表示部の上下幅に収まらないことや、表示部上端において、折り返しが発生することもある。自動調整は表示部における断層画像を用いて行われるため、強度近視眼に対して直線状走査を行なった際に上述の現象が発生してしまうと、自動調整の精度が低下する可能性がある。

また、図５に図示しない視神経乳頭を直線状に走査した際の断層像は図６（ｃ）のようになる。視神経乳頭は図６（ｃ）に示す通り特徴的な形状をしており、黄斑と同様、眼底疾患の診断に使用される。強度近視を直線状に走査した時と同様に、この特徴的な形状のため、断層像表面（R_t）の上端から下端の幅ΔL_RS3が表示部の深さに対して大きくなり、自動調整の精度が低下することがある。

一方、前述の直線状走査の代わりに図５に実線で示した円環PA_CSに沿うように走査を行なった場合、図６（ｄ）に示すような断層像が取得される。このような円環状走査の場合、眼底湾曲部の同じ深さ位置を走査する可能性が高く、湾曲の影響を受けにくい。なお、ここでは黄斑を対象とする例を示したが、図６（ｃ）に示したように複雑な断面形状を有する視神経乳頭において円環状走査を行なった場合も同様な断層像が取得される。従って、網膜断層像の幅ΔL_CSを減少させることができ、前述のような、自動調整の精度が低下する現象を回避しやすくなる。

以上のように、断層像を利用して眼底断層像の位置を特定する場合、直線状走査により取得される断層像よりも円環状走査による断層像の方が断層像の幅が小さくなり、結果として高い精度で検出可能となる。

参照光光路長の変更は、ディレイラインユニット１１３に設けられている位置調整可能なプリズムを移動させることによって行われる。プリズム最適位置を算出するためには、プリズムの位置を変更して取得される複数の表示部画像を比較することが必要となる。従って、プリズムの移動制御に必要な開始、終了位置ならびに断層像取得間隔(移動量あるいは時間)等の条件は、予め設定されている。プリズムの位置を、初期位置から最終位置まで移動させながら取得された複数の表示部画像は制御装置２００の記憶部２０３に記憶され、演算部２０２によって表示部の画像を解析することにより、断層像の取得に最適なプリズムの位置が算出される。最適位置の算出には、表示部の断層像の有無、表示部における、断層像の輝度ピークの位置、輝度ピークの半値幅等を用い、公知の方法で行われる。

制御装置２００は、前述の算出結果に基づいた制御信号を断層像取得部１００に送ることにより、前述のプリズムを適切な位置に移動させる制御を行なう。

（Ｓ２３）
前述したプリズムの移動が完了すると、自動的に網膜断層画像の合焦調整を自動的に行う。合焦の調整は、対物レンズの移動によって行う。対物レンズ１０９がどこに位置するときに合焦状態となるかを評価するためには、参照光路長の調整同様、対物レンズ１０９の位置を変更して取得される複数の断層像を比較することが必要となる。従って、対物レンズ１０９の移動制御に必要な開始、終了位置ならびに断層像取得間隔(移動量あるいは時間)等の条件は予め設定されている。対物レンズの位置を、初期位置から最終位置まで移動させながら取得された複数の断層像は制御装置２００の記憶部２０３に記憶され、演算部２０２によって断層像を解析することにより、断層像の取得に最適な対物レンズの位置が算出される。最適位置の算出には、輝度ピーク等を利用する公知の方法で行われる。

ここに、合焦位置調整時における、円環状走査による強反射回避の利点を挙げる。強反射は対物レンズによるものであり、断層像の輝度より高い場合が多い。一方、対物レンズの位置と被検物の物理的な位置は異なるため、合焦する対物レンズの位置も異なる。このため、円環状走査等による強反射の回避を行なわず、結果として表示画像内に網膜の断層像と共に強反射が映りこんでしまうと、合焦位置の最適化の際に誤作動を起こす場合がある。

この誤動作は、プログラムのロジックを工夫することにより回避可能ではあるが、本件においては、単に対物レンズ中心を避ける走査を行なうことにより強反射を容易に避けられるため、実装が簡単であるとともに自動調整の精度を向上することができる。

以上の構成とすることにより、良好な断層像の取得が可能な光学配置を実現する。
（Ｓ３１）
上記手順により断層像の取得に適する光学配置に変更された後、制御装置２００はガルバノミラーユニット１０６の制御を、対物レンズ中心を通過する通常の走査を行なうモードに変更する。

（Ｓ４１）
通常走査による断層像を取得する。図８は、基準位置CP_SCANを中心とする四角領域を直線状走査する状態を示したものである。この例は、直線状走査を行なうものであるが必ずしもこれに拘るものではなく、円環状走査による断層像を取得する構成としても良い。

従って、本発明においては簡易的に取得した断層像を利用して適切な撮影条件を決定した後に本撮影を行なうため、高品質の断層像を取得することが可能となる。

前述の説明においては、円環状走査によって取得される断層像を利用することを開示しているが、本発明は円環状の走査に限定されない。図９は、円環以外の走査の例として示すもので、図９（ａ）は四角形状、図９（ｂ）は八角形状に走査する。このような走査においても、レンズ中央領域を通過する走査によって取得される断層像と比較すると、断層像の幅は小さくなる。

従って、レンズ中央領域を避ける走査によって取得された断層像に関しては、その取得時の走査軌跡は円環状である必要はない。また、例えば四角形の対辺の一組を走査領域として取得した断層像であっても、レンズ中央領域を通過する走査によって取得された断層像から導かれる位置移動量より小さくなるため、必ずしも閉領域である必要もない。

以上、本発明に関わる実施例を示したが、上記記載に限定されるものではなく、記載されていない事項について除外されるものではない。

E 被検眼
E_r 眼底部（眼底網膜）
R_t 網膜表面
１０１ 波長走査光源
１０２ 偏波コントローラ
１０３ アイソレータ
１０４ 第１のファイバーカプラ
１０５ コリメータレンズ
１０６ ガルバノミラーユニット
１０７ ガルバノドライバ
１０８ レンズ
１０９ 対物レンズ
１１２ コリメータレンズ
１１３ ディレイラインユニット
１１３−１ ガルバノミラーユニット（ディレイラインユニット内）
１１３−２ プリズム（ディレイラインユニット内）
１１４ コリメータレンズ
１１５ 偏波コントローラ
１１６ 第２のファイバーカプラ
１１７ 作動増幅検出器
２００ 制御装置
２０１ Ａ／Ｄ変換部
２０２ 演算部
２０３ 記憶部
５００ モニタ
５１０ 前眼部観察像
５２０ 眼底観察像
５３０ 断層像
CP_SCAN 基準位置

Claims (9)

1. 被検眼に光束を照射する光源と、
   前記光束を測定用光束と参照用光束に分離する手段と、
   前記測定用光束を被検眼の所定位置に照射するために測定用光束を２次元方向に走査する走査手段と、
   前記走査手段を制御する走査制御手段と、
   測定光を被検物に集光するための集光用レンズの位置を変更する集光用レンズ位置変更手段と、
   被検物によって変化する前記測定用光束の光路長と前記参照用光束の光路長を合わせるため、前記参照用光束の光路長を変更する参照用光束光路長変更手段と、
   前記測定用光束の被検物における反射光と前記参照用光束を干渉させて受光する干渉光受光手段と、
   受光した干渉光信号に基づいて前記測定用光束の照射部位における断層画像を生成する断層画像生成手段と、
   前記測定用光束が照射される部位の正面画像を生成する正面画像生成手段と、
   生成された断層画像あるいは正面画像を表示する表示手段と、
   前記表示手段に表示された正面画像に測定用光束を照射する基準位置を設定する照射基準位置設定手段とを有する光断層画像生成装置において、
   前記走査制御手段は前記測定用光束が前記集光用レンズの中央領域を避けるように前記走査手段を制御することを特徴とする光断層画像生成装置。
2. 前記光干渉受光手段に受光された干渉信号に基づいて前記表示手段における被検物の断層画像の有無及びその位置を解析する解析手段を有することを特徴とする請求項１に記載の光断層画像生成装置。
3. 前記解析手段が解析した被検物の断層画像の有無及びその位置に基づいて前記参照用光束の光路長を変更して前記表示手段の所定位置に被検物の断層画像を表示することを特徴とする請求項１又は２に記載の光断層画像生成装置。
4. 前記表示手段に表示された被検物の断層画像に基づいて前記集光用レンズ位置変更手段を制御することを特徴とする請求項１乃至３に記載の光断層画像生成装置。
5. 前記走査制御手段は被検物に照射される前記測定用光束の軌跡が前記基準位置から所定距離離れた閉曲線あるいはその一部となるように前記走査手段を制御することを特徴とする請求項１乃至４に記載の光断層画像生成装置。
6. 前記閉曲線は前記基準位置を中心とする円環であることを特徴とする請求項５に記載の光断層画像生成装置。
7. 被検眼に光束を照射する光源と、
   前記光束を測定用光束と参照用光束に分離する手段と、
   前記測定用光束を被検眼の所定位置に照射するために測定用光束を２次元方向に走査する走査手段と、
   前記走査手段を制御する走査制御手段と、
   測定光を被検物に集光するための集光用レンズの位置を変更する集光用レンズ位置変更手段と、
   被検物によって変化する前記測定用光束の光路長と前記参照用光束の光路長を合わせるため、前記参照用光束の光路長を変更する参照用光束光路長変更手段と、
   前記測定用光束の被検物における反射光と前記参照用光束を干渉させて受光する干渉光受光手段と、
   受光した干渉光信号に基づいて前記測定用光束の照射部位における断層画像を生成する断層画像生成手段と、
   前記測定用光束が照射される部位の正面画像を生成する正面画像生成手段と、
   生成された断層画像あるいは正面画像を表示する表示手段と、
   前記表示手段に表示された正面画像に測定用光束を照射する基準位置を設定する照射基準位置設定手段とを有する光断層画像生成装置の制御方法であって、
   前記測定用光束が前記集光用レンズの中央領域を避けるように前記走査手段を制御する走査制御工程と、
   前記光干渉受光手段に受光された干渉信号に基づいて前記表示手段における被検物の断層画像の有無及びその位置を解析する解析工程と、
   前記解析工程が解析した被検物の断層画像の有無及びその位置に基づいて前記参照用光束の光路長を変更して前記表示手段の所定位置に被検物の断層画像を表示する断層画像表示工程と、
   前記断層画像表示工程によって表示された被検物の断層画像に基づいて前記集光用レンズ位置変更手段を制御する工程と、を有することを特徴とする光断層画像生成装置の制御方法。
8. 請求項７に記載の光断層画像の生成方法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。
9. 請求項８に記載のプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能であることを特徴とする記憶媒体。