JP2015104582A - 光断層像撮影装置、及び光断層像撮影プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 被検眼を診断するための有用な情報を取得できる。
【解決手段】 被検体内の組織における深さ方向の情報を取得する光断層像撮影装置であって、光源から出射された光束を測定光と参照光に分割する分割手段と、分割された測定光を被検体内に照射するとともに測定光を被検体内で回転走査するプローブ、が装着される装着部と、プローブから照射されて被検体内の組織で反射された測定光と、分割手段によって分割された参照光と、を合成して干渉光を生成する合成手段と、生成された干渉光を第１の干渉信号として測定光の走査位置毎に検出する検出器と、第１の干渉信号を用いて被検体の走査位置毎の断層情報を取得し、断層情報を用いて極座標によって表現された被検体の断層画像データを取得する断層画像取得手段と、断層画像データを、直交座標によって表現された画像データに変換する座標変換手段と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、被検物の組織の断層画像を撮影する光断層像撮影装置、及び光断層像撮影プログラムに関する。

従来、被検物の所定部位における断層画像を撮影することができる装置として、光断層干渉計（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ）を用いた装置が知られている。ＯＣＴを用いた光断層像撮影装置は、光源から出射された光を測定光と参照光に分割し、分割した測定光を被検物の組織に照射する。組織によって反射された測定光を参照光と合成し、合成した光の干渉信号から、組織の深さ方向の情報を取得する。光断層像撮影装置は、取得した深さ方向の情報を用いて断層画像を生成することができる。

被検物内に挿入可能なプローブの先端から測定光を照射することで、組織の断層画像を被検物内から撮影する光断層像撮影装置も提案されている。このような光断層像撮影装置では、プローブ内の光ファイバが回転することによって、測定光が被検物上を走査され、設定された走査角度ごとに検出器によって画像データが取得される（例えば、特許文献１）

特開２０００−１３１２２２号公報

ところで、光ファイバの回転によって取得された画像データは、極座標系によって規定された１次的な画像データの集合である。横軸を走査角度（θ）として、１次的な画像データを、走査ラインごとに並べることによって断層画像（極座標で表現された画像データ）が生成される。このように生成された断層画像は、実際の眼底と形態（形状）が異なる。これによって、例えば、長さが実際と異なるため、視神経層の厚さの測定が難しい場合がある。

本発明は、上記問題点を鑑み、被検眼を診断するための有用な情報を取得できる光断層像撮影装置、及び光断層像撮影プログラムを提供することを目的とする。

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） 被検体内の組織における深さ方向の情報を取得する光断層像撮影装置であって、光源から出射された光束を測定光と参照光に分割する分割手段と、前記分割手段によって分割された前記測定光を被検体内に照射するとともに前記測定光を被検体内で回転走査するプローブ、が装着される装着部と、前記プローブから照射されて前記被検体内の組織で反射された前記測定光と、前記分割手段によって分割された前記参照光と、を合成して干渉光を生成する合成手段と、前記合成手段によって生成された干渉光を第１の干渉信号として前記測定光の走査位置毎に検出する検出器と、前記検出器によって検出された前記第１の干渉信号を用いて前記被検体の走査位置毎の断層情報を取得し、前記断層情報を用いて極座標によって表現された前記被検体の断層画像データを取得する断層画像取得手段と、前記断層画像取得手段によって取得された極座標によって表現された前記被検体の断層画像データを、直交座標によって表現された画像データに変換する座標変換手段と、を備えることを特徴とする。
（２） 被検体内の組織における深さ方向の情報を取得する光断層像撮影装置において実行される光断層像撮影プログラムであって、前記光断層像撮影装置のプロセッサによって実行されることで、光源から出射された光束を測定光と参照光に分割する分割ステップと、前記分割ステップにおいて分割された前記測定光を、プローブによって被検体内に照射するとともに前記測定光を被検体内で回転走査する回転走査ステップと、前記プローブから照射されて前記被検体内の組織で反射された前記測定光と、前記分割ステップにおいて分割された前記参照光と、を合成して干渉光を生成する合成ステップと、前記合成ステップにおいて生成された干渉光を第１の干渉信号として前記測定光の走査位置毎に検出する検出ステップと、前記検出器ステップにおいて検出された前記第１の干渉信号を用いて前記被検体の走査位置毎の断層情報を取得し、前記断層情報を用いて極座標によって表現された前記被検体の断層画像データを取得する断層画像取得ステップと、前記断層画像取得ステップにおいて取得された極座標によって表現された前記被検体の断層画像データを、直交座標によって表現された画像データに変換する座標変換ステップと、を前記光断層像撮影装置に実行させることを特徴とする。

光断層像撮影装置と周辺機器の概略構成を示す図である。 プローブの先端部近傍の拡大図である。 本実施例において、測定光の走査を説明するための概略図である。 本実施例において取得される画像を説明するための図である。 本実施例に用いる式の説明をするための図である。 本実施例にて行われる処理を説明するための図である。 本実施例における画像の長さの測定方法を説明するための図である。

＜概要＞
本実施例の概要を説明する。本実施例の光断層像撮影装置１は、被検体内の組織における深さ方向の情報を取得する。光断層像撮影装置１は、分割手段（例えば、カップラー１４）と、装着部１６と、合成手段（例えば、カップラー１４）と、検出器１８と、断層画像取得手段（例えば、制御部２０、ＣＰＵ２１など）と、座標変換手段（例えば、制御部２０、ＣＰＵ２１など）と、を主に備える。

分割手段は、光源から出射された光束を測定光と参照光に分割する。装着部は、分割手段によって分割された測定光を被検体内に照射するとともに測定光を被検体内で回転走査するプローブ２が装着される。なお、回転走査とは、プローブ２の軸回りにプローブ２内の光学部材（例えば、ファイバ４など）が回転されることによる測定光の回転走査、プローブ２の先端に設けられた光スキャナによる回転走査等を含む。

合成手段は、プローブ２から照射されて被検体内の組織で反射された測定光（第１測定光）と、分割手段によって分割された参照光とを合成して干渉光を生成する。

検出器１８は、第１測定光と干渉光とが合成手段によって生成された干渉光を第１の干渉信号として測定光の走査位置毎に検出する。例えば、干渉光は、測定光の走査角度毎に検出される。

断層画像取得手段は、検出器１８によって検出された第１の干渉信号を用いて被検体の走査位置毎の断層情報を取得し、断層情報を用いて極座標によって表現された被検体の断層画像データを取得する。

座標変換手段は、断層画像取得手段によって取得された極座標によって表現された被検体の断層画像データを、直交座標によって表現された画像データに変換する。

装置１は、極座標によって表現された画像を直交座標によって表現される画像に変換する。これによって、実際の被検体の形態と、画像における被検体の形態とを同様にすることができる。

また、極座標によって表現された画像データを直交座標によって表現される画像データに変換する場合、本装置は、測定光を回転走査するときの回転軸の位置を基準に画像データの変換を行ってもよい。例えば、測定光を回転走査するときの回転軸の位置を極座標系の原点として画像データを変換してもよい。

この場合、例えば、合成手段は、光源から出射され被検体内に照射されることなくプローブ内部で反射された測定光（第２測定光）と、分割手段によって分割された参照光とを合成して干渉光を生成してもよい。そして、この干渉光を第２の干渉信号として検出してもよい。断層画像取得手段は、検出器１８によって検出された第２の干渉信号を用いて、測定光が反射されたプローブ内部の位置情報を取得してもよい。座標変換手段は、断層画像取得手段によって取得されたプローブ内部の位置情報を用いて、プローブが測定光を回転走査するときの回転軸の軸位置を取得してもよい。そして、座標変換手段は、取得された回転軸の軸位置を極座標系の原点として極座標によって表現された被検体の断層画像データを直交座標によって表現された断層画像データに変換してもよい。

なお、プローブ２は、光ファイバ（ファイバともいう）４と、遮蔽部材を内部に備えてもよい。ファイバ４は、装置１の光源から出射される測定光を被検体に導く。遮蔽部材（例えば、外筒６１）は、光ファイバ４から出射した測定光を遮蔽する光学部材である。この場合、合成手段は、第２測定光として遮蔽部材によって反射された測定光と、参照光を合成させてもよい。検出器１８は、遮蔽部材によって反射された測定光と、参照光とが合成された干渉光を第２の干渉信号として検出してもよい。座標変換手段は、この第２の干渉信号を用いて測定光が反射された光学部材（遮蔽部材など）の位置情報を取得してもよい。そして、座標変換手段は、測定光が反射された光学部材の位置情報を用いて、プローブ２が測定光を回転走査するときの回転軸の軸位置を取得してもよい。さらに、座標変換手段は、取得した回転軸の軸位置を極座標系の原点として、被検体の断層画像データを変換してもよい。

また、プローブ２は、ファイバ４に連結され、ファイバから出射された測定光を被検体内に導くための光学部材を内部に備えてもよい。そして、検出器１８は、ファイバ４と光学部材との境界面によって反射された測定光（第２測定光）と、分割手段によって分割された参照光と、が合成手段によって合成された干渉光を第２の干渉信号として検出してもよい。

なお、本装置１は、距離算出手段を備えてもよい。距離算出手段は、被検体内の２点間における距離を、座標変換手段によって座標変換された断層画像データに基づいて算出してもよい。

なお、本装置１は、表示部３１と、表示制御手段断（例えば、制御部２０）と、を備えてもよい。表示部３１は、層画像を表示する。表示制御手段は、断層画像データを断層画像として表示部に表示する。そして、表示制御手段は、座標変換手段によって直交座標に座標変換された断層画像データを断層画像として表示部に表示させてもよい。

なお、制御部２０は、各種制御処理を司るプロセッサ（例えば、ＣＰＵ２１）と、プログラムを記憶する記憶媒体と、を備えてもよい。プロセッサは、分割ステップ、回転走査ステップ、合成ステップ、検出ステップ、断層画像取得ステップ、座標変換ステップ等を光断層像撮影装置１に実行させてもよい。分割ステップは、光源から出射された光束を測定光と参照光に分割するステップである。回転走査ステップは、分割ステップにおいて分割された測定光を、プローブ２によって被検体内に照射するとともに測定光を被検体内で回転走査するステップである。合成ステップは、プローブ２から照射され被検体内の組織で反射された測定光と、分割ステップにおいて分割された参照光と、を合成して干渉光を生成するステップである。検出ステップは、合成ステップにおいて生成された干渉光を第１の干渉信号として測定光の走査位置毎に検出するステップである。断層画像取得ステップは、検出器ステップにおいて検出された第１の干渉信号を用いて被検体の走査位置毎の断層情報を取得し、断層情報を用いて極座標によって表現された被検体の断層画像データを取得するステップである。座標変換ステップは、断層画像取得ステップにおいて取得された極座標によって表現された被検体の断層画像データを、直交座標によって表現された画像データに変換するステップである。
＜実施例＞
以下、本発明の一実施例について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本実施形態に係る光断層像撮影装置１の概略構成について説明する。本実施形態の光断層像撮影装置（光コヒーレンストモグラフィーデバイス）１は、被検体内の組織の断層画像を、被検体内に挿入されるプローブ２を利用して撮影する。本実施形態では、被検眼Ｅの内部組織（例えば、網膜）の断層画像を撮影する眼科撮影装置を例示して説明を行う。しかし、本発明は、眼以外の被検体（例えば、内臓、耳等）の断層画像を撮影する装置にも適用できる。光断層像撮影装置１は、測定部１０と制御部２０を備える。

測定部１０は、光断層干渉計（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）の構成を備える。本実施形態の測定部１０は、測定光源１１、エイミング光源１２、カップラー１３、カップラー１４、参照光学系１５、装着部１６、ファイバ回転モータ１７、および検出器（受光素子）１８を備える。

測定光源１１は、断層画像を取得するための光を出射する。一例として、本実施形態の光断層像撮影装置１は、出射するレーザ光の波長を高速で変化させることが可能な測定光源１１を備えることで、Ｓｗｅｐｔ−ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）計測によって断層画像を取得する。本実施形態の測定光源１１は、レーザ媒体、共振器、および波長選択フィルタ等によって構成される。波長選択フィルタとして、例えば、回折格子とポリゴンミラーの組み合わせ、または、ファブリー・ペローエタロンを用いたフィルタ等を採用できる。

エイミング光源１２は、測定光の照射位置（つまり、深さ方向の情報の取得位置。断層画像を撮影する場合には、断層画像の撮影位置。）を示すための可視光であるエイミング光を出射する。本実施形態のエイミング光源１２は、緑色から赤色までの間でエイミング光の色（波長）を変化させることができる。また、エイミング光源１２は、エイミング光の点滅と常時点灯とを切り替えることができ、点滅の周期を変化させることもできる。

カップラー１３は、測定光源１１から出射された光と、エイミング光源１２から出射されたエイミング光とを合波し、２つの光の光軸を一致させる。カップラー１４は、カップラー１３から入射された光を、測定光（試料光）と参照光に分割する。測定光は、装着部１６に装着されたプローブ２に導波される。参照光は、参照光学系１５に導波される。また、カップラー１４は、被検眼Ｅによって反射された測定光（反射測定光）と、参照光学系１５によって生成された参照光とを合成して干渉光を生成する。カップラー１４は、生成した干渉光を検出器１８に受光させる。

参照光学系１５は、カップラー１４から導波された参照光を再びカップラー１４に戻す。参照光学系１５は、マイケルソンタイプであってもよいし、マッハツェンダタイプであってもよい。本実施形態では、参照光学系１５は、参照ミラー等を備えた反射光学系によって、カップラー１４から導かれた参照光を反射させて、カップラー１４に再び戻す。前述したように、カップラー１４に戻された参照光は、被検眼Ｅによる反射測定光と合成される。なお、参照光学系１５の構成は変更できる。例えば、参照光学系１５は、カップラー１４から導かれた参照光を反射させずに、光ファイバー等の透過光学系によって検出器１８へ透過させてもよい。

装着部（例えばコネクタ）１６には、プローブ２におけるファイバ４の後端部（基端部）が着脱可能に装着される。本実施形態のプローブ２は、ファイバ４、ハンドピース５、および挿入部６（例えば、ニードル）６を備える。ファイバ４は、測定部１０のカップラー１４から導かれた測定光とエイミング光を、挿入部６の先端部まで導波する。ファイバ４はトルクコイル（図示せず）によって被覆されており、ハンドピース５に対して回転自在である。ハンドピース５は、作業者（例えば、検者、術者等）によって把持される略筒状の部材である。挿入部６は、ハンドピース５の先端に設けられており、ハンドピース５の外径よりも小さい外径を有する。挿入部６の先端部は、被検体（例えば、被検眼Ｅ）の内部に挿入される。ファイバ４は、ハンドピース５の後端部に接続し、挿入部６の先端部まで延びている。プローブ２は、ファイバ４によって導波された測定光およびエイミング光を走査させながら、先端部から出射することができる。プローブ２における先端部の構造の詳細については、図２を参照して後述する。

ファイバ回転モータ１７は、プローブ２のファイバ４が装着された装着部１６を、ファイバ４の軸を中心として回転させることができる。つまり、ファイバ回転モータ１７は、装着部１６を回転させることでファイバ４を回転させて、測定光およびエイミング光を走査させる。

検出器１８は、反射測定光と参照光の干渉状態を検出する。換言すると、検出器１８は、カップラー１４によって生成された干渉光の干渉信号を検出する。より詳細には、フーリエドメインＯＣＴの場合には、干渉光のスペクトル強度が検出器１８によって検出され、スペクトル強度データに対するフーリエ変換によって、所定範囲における深さプロファイル（Ａスキャン信号）が取得される。前述したように、本実施形態の光断層像撮影装置１には、ＳＳ−ＯＣＴが採用されている。しかし、光断層像撮影装置１には、種々のＯＣＴを採用できる。例えば、Ｓｐｅｃｔｒａｌ−ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ）、Ｔｉｍｅ−ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ（ＴＤ−ＯＣＴ）等のいずれを光断層像撮影装置１に採用してもよい。ＳＳ−ＯＣＴを採用する場合、複数の受光素子を有する平衡検出器を検出器１８として採用するのが望ましい。平衡検出器を用いる場合、光断層像撮影装置１は、複数の受光素子からの干渉信号の差分を得て、干渉信号に含まれる不要なノイズを削減することができる。その結果、断層画像の品質が向上する。

なお、測定部１０は、測定光と参照光の光路長差を変更する構成を有する。本実施形態の測定部１０は、参照光学系１５が備える光学部材（例えば、参照ミラー）を光軸方向に移動させることで、光路長差を変更する。ただし、光路長差を変更するための構成は、測定光の光路中に配置されてもよい。また、光断層像撮影装置１は、測定光のフォーカス調整を行うための光学系等の種々の構成をさらに備えるが、これらの詳細な説明は省略する。

制御部２０は、ＣＰＵ（プロセッサ）２１、ＲＡＭ２２、ＲＯＭ２３、および不揮発性メモリ２４等を備える。ＣＰＵ２１は、光断層像撮影装置１、および周辺機器の制御を司る。ＲＡＭ２２は、各種情報を一時的に記憶する。ＲＯＭ２３には、各種プログラム、初期値等が記憶されている。不揮発性メモリ２４は、電源の供給が遮断されても記憶内容を保持できる非一過性の記憶媒体である。例えば、ハードディスクドライブ、フラッシュＲＯＭ、および、光断層像撮影装置１に着脱可能に装着されるＵＳＢメモリ等を、不揮発性メモリ２４として使用することができる。不揮発性メモリ２４には、ＣＰＵ２１によって実行される処理を制御するための撮影制御プログラムが記憶されている。また、不揮発性メモリ２４には、撮影された断層画像、プローブ２の先端部と組織との距離等の各種情報が記憶される。

本実施形態では、測定部１０に接続されたパーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という。）が制御部２０として用いられる。しかし、ＰＣを用いずに、測定部１０と制御部２０を１つのデバイスに一体化させてもよい。また、制御部２０は、複数の制御部（つまり、複数のプロセッサ）によって構成されてもよい。例えば、ＰＣに設けられた第一制御部と、測定部１０内に設けられた第二制御部とによって、光断層像撮影装置１の制御部２０が構成されてもよい。この場合、例えば、ＰＣの第一制御部は、ＰＣに接続された操作部の操作に基づいて、撮影の開始および終了等を第二制御部に対して指示すればよい。第二制御部は、第一制御部からの指示に従って、測定光源１１、エイミング光源１２、ファイバ回転モータ１７等の動作を制御すればよい。また、干渉信号に基づく画像の生成処理等は、第一制御部および第二制御部のいずれで行ってもよい。

制御部２０には、表示部３１、操作部３２、スピーカ３３、振動部３４、フットスイッチ３５、および手術顕微鏡３６等の周辺機器が電気的に接続される。表示部３１には、不図示の作業用画面等が表示される。表示部３１は、ＰＣのディスプレイであってもよいし、光断層像撮影装置１専用のディスプレイであってもよい。複数のディスプレイが併用されてもよい。操作部３２は、作業者による各種操作指示を認識するためのデバイスである。操作部３２には、例えば、マウス、ジョイスティック、キーボード、タッチパネル等の少なくともいずれかを用いればよい。スピーカ３３は音声を発生させる。振動部３４は、作業者に感知される振動を発生させることができる。

フットスイッチ３５は、作業者の足元に配置される。作業者は、プローブ２等を注視しながらフットスイッチ３５を操作することができる。手術顕微鏡３６は、被検体（本実施形態では被検眼Ｅ）の内部を、手術中、診断中、またはこれらの訓練中に拡大表示（本実施形態では撮影して拡大表示）する。作業者は、手術顕微鏡３６を覗き込みながら手術、診断、またはこれらの訓練（本実施形態では、これらをまとめて「作業」という。）を行う。また、本実施形態では、制御部２０は、手術顕微鏡３６によって撮影された画像を取得し、表示部３１に表示させることができる。作業中には、作業者の補助者等は、表示部３１に表示された画像を確認することで、作業状況等を確認することができる。なお、手術顕微鏡３６を用いずに本発明を実現することも可能である。例えば、被検体の内部の画像を撮影するための観察光学系を、測定部１０に設けてもよい。この場合、作業者は、観察光学系によって撮影された画像を確認しながら作業を行うことができる。また、作業者が肉眼でプローブ２の先端部近傍を注視する場合でも、本発明は適用できる。

図２を参照して、プローブ２の挿入部６における先端部の構造について詳細に説明する。挿入部６の先端部には、外筒６１、カバー６６、保持部６８、および集光部７１等が設けられている。

外筒６１は、ファイバ４の先端側の周囲（特に、保持部６８および集光部７１の周囲）を覆う。本実施形態では、外筒６１の形状は、先端に半球面状の閉塞部位を有する略筒状である。外筒６１は、測定光およびエイミング光を遮光する材質によって形成されている。外筒６１のうち、軸線方向において集光部７１が位置する部位の近傍には、測定光およびエイミング光の走査方向（軸周りの方向）に所定の幅を有する開口６２が形成されている。集光部７１から照射された光束は、開口６２の内側の領域６３（以下、「透過領域６３」という。）では外部に透過されるが、開口６２が形成されていない領域６４（以下、「遮光領域６４」という。）では外筒６１によって遮光される。

本実施形態では、外筒６１の内側の面には粗面加工が施されている。つまり、外筒６１の内側の面には、微細な多数の凹凸が形成されている。この場合、遮光領域６４では、外筒６１の内側の面に照射された光が散乱する。従って、外筒６１の内側が光を散乱させにくい場合（例えば、内側の面に鏡面加工が施されている場合）に比べて、遮光領域６４で反射された反射光が集光部７１に戻らない可能性が低下する。つまり、鏡面加工等が施されている場合には、集光部７１とは異なる方向に光が反射すると、集光部７１には反射光は入射しない。反射光が散乱すると、反射光は集光部に戻りやすい。よって、光断層像撮影装置１は、測定光が遮光領域６４に照射されていることを検出する場合に、遮光領域６４で反射された反射光を用いてより確実な検出を行うことができる。

なお、本実施形態の透過領域６３の形状は略矩形であるが、透過領域６３の大きさ、形状、数等を変更できることは言うまでもない。また、透過領域６３と遮光領域６４を形成するための具体的な方法も変更できる。例えば、測定光およびエイミング光を透過する材質と、遮光する材質とを組み合わせて外筒６１を製造することで、透過領域６３と遮光領域６４を形成してもよい。

カバー６６は、測定光およびエイミング光を透過する材質によって形成されており、外筒６１の外側を閉塞する。従って、カバー６６は、血液、硝子体の組織等が開口６２から外筒６１の内側に侵入することを防止しつつ、透過領域６３の内側と外側との間における光の透過を許容する。なお、カバー６６は外筒６１の内側に位置してもよい。また、カバー６６は、外筒６１の開口６２のみを閉塞する形状でもよい。

保持部６８は、外形略円柱状の部材であり、外筒６１に対して固定されている。保持部６８の軸心部分には、ファイバ４を回転可能な状態で挿通する挿通孔６９が形成されている。保持部６８は、外筒６１に対するファイバ４の軸の位置を一定にした状態で、ファイバ４を回転可能に保持する。

集光部７１は、ファイバ４の先端部に設けられている。集光部７１は、ファイバ４の先端部から出射された光を偏向させると共に、被検体の組織に集光させる。また、集光部７１は、組織で反射された反射測定光を受光し、ファイバ４に入射させる。本実施形態の集光部７１は、ファイバ４の軸方向に対して約７０度の角度で光を偏向させるが、偏向の角度は適宜変更できる。なお、ファイバ４のうち、保持部６８よりも後端側の部分の外周には、ファイバ４のねじれ等を抑制するためのシャフト７３が設けられている。

図３は、本実施例の光断層像撮影装置１によって、例えば、水平な段差（例えば、ブロックゲージＢＧなど）を測定したときの、走査の様子を示す図である。図３に示すような回転走査によって取得されたデータをそのまま画像化した場合、図４（ａ）に示すような、各走査角度で取得されたデータを並べた画像が生成される。このように極座標で表現された画像データは、実際とは異なった形態で表示される。例えば、平らなものが大きく湾曲して表示されたり、深さによって横のピクセル分解能が変わったりする。図４（ａ）に示すように、水平な段差は、湾曲してしまう。このように極座標で表現された画像データであると、検者は、実際の網膜の断層形状を観察することができず、画像上の距離を測定することが困難である。

従って、本実施形態においては、極座標系で取得された画像を直交座標系に変換することによって、被検体の実際の形態と同様の画像に変換する。これによって、直感的にわかりやすい表示が実現される。また、直交座標系に変換された断層画像は、被検体の部位の長さ（距離）を測定する際に有利である（詳しくは後述する）。

＜変換用テーブル＞
以下、本実施例の画像処理方法の一例として、極座標系で取得された断層像を直交座標系に変換するための変換用テーブルの作成方法について説明する。本実施例では、求めたい画像の座標系（例えば、直交座標系）に対応する極座標を求め、元の画像から補間することで画像の変換を行う。

例えば、座標変換後の直交座標系で表現される画像データ（以下、２次的画像データともいう）（ｘｉ，ｙｊ）を構成するピクセル（ｘｉ，ｙｊ）の各々が、座標変換前の画像データ（以下、１次的画像データともいう）の座標系のどの位置に対応するかを特定し、変換用テーブルを作成する。

図４（ａ）は、水平な段差を撮影した場合の座標変換前の画像データを示す図である。通常、座標変換前の１次的画像データＩ（ｒｉ，θｊ）の各サンプル点（ｒｉ，θｊ）は、右上端を原点とした極座標系のように表現されている。つまり、そのサンプル点（ｒｉ，θｊ）各々の位置は、極座標系で表現されている。例えば、走査線の角度θと、各走査線上における回転中心からサンプル点までの長さｒとで表現されている。

変換用テーブルを作成するにあたって、まず、直交座標系に変換後の画像領域を設定する。この画像領域は、任意に設定できる。例えば、以下の式（１）を用いて各サンプル点（ｒｉ，θｊ）から取り得るｘ，ｙの定義域を取得し、この定義域を参考に変換後の画像領域を設定してもよい。

干渉光学系によって得られた画像データでは、ファイバ４の回転中心から各サンプル点までの距離ｒが分からない。回転中心からの距離ｒが不明であると、後述する式（２）による座標変換が行えなくなってしまう。従って、本実施例においては、回転中心からの距離がわかっているポイントを基準とし、基準から各サンプル点までの距離ｒ´を測定する。そして、回転中心から基準までの長さｒ０と、基準からサンプル点までの距離ｒ´を加算することで、回転中心からサンプル点までの長さｒを求める。

本実施例においては、画像に遮蔽領域６４がラインＳ１として写りこんでいる（図４（ａ）参照）。遮蔽領域６４は、ファイバ４の回転中心からの距離が設計上既知であるため、本実施例では、画像上の遮蔽慮域６４を基準に各サンプル点までの距離を測定する。従って、式（１）に示すように、ｒ０をファイバ４の回転中心から遮蔽領域６４までの距離、ｒ´を遮蔽領域６４からサンプル点までの距離とおくことで、回転中心からサンプル点まで距離ｒが算出される。

図５は、例えば、ｒ（画像データの深さ）が０≦ｒ≦ａの範囲であって、且つ、θ（ファイバ４の走査角度）がα≦θ≦βである場合に、式（１）から得られるｘ，ｙの定義域を表す図である。この条件下におけるｘ，ｙの定義域は、ａ×ｃｏｓβ≦ｘ≦ａ×ｃｏｓα、かつ、０≦ｙ≦ａとなる。

変換後の画像領域は、求められたｘ，ｙの定義域を参考にして、例えば、ｘ，ｙの定義域をすべて含むような範囲に設定されてもよいし、ｘ，ｙの定義域の一部分に設定されてもよい。例えば、図４（ｂ）に示す変換後の画像領域は、ｘ，ｙの定義域よりも広範囲に設定されている。

このように、ｘ，ｙの定義域を考慮して変換後の画像領域が設定されることで、必要な画像領域を極座標データに対して無駄のない画像領域の設定が行える。また、ｘ，ｙの定義域の一部を画像領域に設定することで、例えば、無駄の無い解像度で画像を表示させることができる。もちろん、ｘ，ｙの定義域を求めなくてもよいし、ｘ，ｙの定義域を考慮して画像領域が設定されなくてもよい。

なお、画像領域は、ＣＰＵ２１が自動で設定してもよいし、検者の入力によって設定されてもよい。予めＲＯＭに記憶されていてもよい。また、前述のように、例えば、取り得るｒ，θの範囲が入力されることで、ＣＰＵ２１によってｘ，ｙの定義域が求められ、このｘ，ｙの定義域が考慮されてもよい。

画像領域が設定されると、設定された画像領域における各２次的画像データＩ（ｘｉ，ｙｊ）のピクセル（ｘｉ，ｙｊ）が、１次的画像データＩ（ｒｉ，θｊ）の極座標系ではどの位置に対応するかを求める。以下の式（２）は、ピクセル（ｘｉ，ｙｊ）に対する１次的画像データＩ（ｒｉ，θｊ）の位置を求めるための式の一例である。

式（２）によって、２次的画像データＩ（ｘｉ，ｙｊ）のピクセル（ｘｉ，ｙｊ）各々に関して、極座標系での対応位置を計算する。この計算結果としての対応位置は、サンプル点とピクセルとが一対一対応にならない場合があるが、この場合、各ピクセルの値を、対応位置に近傍するいくつかのサンプル点の値などから補間してもよい。

このように各ピクセルに関してその極座標系での対応位置を計算し、ＲＡＭ２２に次々と書き込んでいく。これにより、２次的画像データＩ（ｘｉ，ｙｊ）を生成し、この２次的画像データＩ（ｘｉ，ｙｊ）をＲＡＭ２２から読み出し、表示する。

座標変換前の画像データ（１次的画像データ）は、ＲＡＭ２２に一旦収められる。ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２２に保持されている１次的画像データＩ（ｒｉ，θｊ）から、表示部３１の表示画面のピクセルマトリクスに応じた２次的画像データＩ（ｘｉ，ｙｊ）に生成する。この２次的画像データＩ（ｘｉ，ｙｊ）の生成処理において、座標の対応付けと補間とが要求される。ＣＰＵ２１で生成された２次的画像データＩ（ｘｉ，ｙｊ）は、ＲＡＭ２２に一旦保持され、表示部３１に読み出される。

本実施例では、２次的画像データＩ（ｘｉ，ｙｊ）の全てのピクセル（ｘｉ，ｙｊ）各々に対応する座標変換前の極座標系での対応位置を、少なくとも測定開始前に予め計算しておき、ＲＡＭ２２に予め格納しておく。

＜距離の測定＞
次いで、座標変換した画像を用いた距離測定方法を説明する。座標変換後の画像データは、１ピクセルの長さに対する実距離が決まっている。例えば、検出器１８によって得られた画像データの５ｍｍの撮影範囲に対して画素数が６８８ピクセルだとすると、１ピクセル辺り実距離５／６８８ｍｍとなる。従って、距離を測定したい部分のピクセル数によって、実距離を求めることができる。

例えば、図７に示すように、座標変換後の画像上に点Ａ及び点Ｂが検者によって指定されたとする。ＣＰＵ２１は、指定された点Ａのピクセルから点Ｂのピクセルまで、横方向に何ピクセル、縦方向に何ピクセルの間隔があるか計測する。前述のように、１ピクセルの長さに対する実距離が決まっているため、点Ａと点Ｂの間の距離を測定することができる。なお、点Ａと点Ｂを結ぶ線分ＡＢが画像に対して斜めである場合には、三平方の定理によって点Ａから点Ｂまでの距離が算出されてもよい。

＜装置の操作および制御動作＞
続いて、装置の操作方法および装置の制御動作を説明する。まず、ＣＰＵ２１は前述のように設定された画像領域の大きさに基づいて変換用テーブルを作成し、ＲＡＭ２２に保存しておく。変換用テーブルの作成は、少なくとも測定前に行われることが好ましい。

変換用テーブルがＲＡＭ２２に保存された後、検者は、プローブ２を被検眼に挿入し、フットスイッチ３５を操作する。フットスイッチ３５は、ＣＰＵ２１に操作信号を出力する。ＣＰＵ２１は、フットスイッチ３５からの操作信号を受け付け、測定を開始する。

ＣＰＵ２１は、測定光源から測定光を出射させ、また、ファイバ４を回転させる。ファイバ４を通過した測定光は、透過領域から被検眼内部に照射され、眼底で反射する。眼底で反射された測定光は、再び透過領域から挿入部６内部に入り、ファイバ４を通る。ファイバ４を通って測定部に戻った測定光は、カップラー１４にて、参照光学系からの参照光と合成されて干渉光となり、検出器１８に検出される。

ＣＰＵ２１は、設定された走査角度θごとに、検出器１８によって検出される１次的画像データの走査角度θｊ及び１次的受光素子の画素の番地ｒｉに応じて、ＲＡＭ２２に保存された変換用テーブルに基づいてＲＡＭ２２に次々と書き込んでいく。

ＣＰＵ２１は、例えば、生成された２次的画像データを表示部３１に表示する。検者は、例えば、フットスイッチ３５を操作し、リアルタイムで測定されている画像をキャプチャする。ＣＰＵは、フットスイッチ３５から操作信号を受信すると、リアルタイム画像を静止画として不揮発性メモリ２４に保存（記憶）する。そして、ＣＰＵ２１は、不揮発性メモリ２４に保存した静止画を画面上に表示部３１に表示する。

検者は、表示部３１に表示された静止画像上の距離を測定したい部分を選択する。例えば、検者は、操作部３２の操作によって画像上の２点を選択する。ＣＰＵ２１は、前述のように、２点間のピクセル数から実距離を測定する。ＣＰＵ２１は、例えば、測定した２点間の実距離を表示部３１に表示部する。
＜変容例＞
なお、本実施例において、遮光領域６４を基準としたがこれに限らない。画像上に基準と成り得る点があれば、その点を基準として測定を行ってもよい。例えば、図４、図７において、ラインＳ２はプローブ内部の光学部材に測定光が反射し、ミラーイメージとして断層画像に写り込んだものである。

この場合、測定光を反射させた光学部材が特定されれば、ラインＳ２を基準としても、各点からファイバの回転中心までの距離を算出できる。このように、プローブの内部の反射光を基準として、プローブの回転中心を求めてもよい。

また、以上の説明において、プローブ内部の位置情報からファイバの回転中心の位置を求め、画像データの変換を行うものとして説明したが、これに限らない。例えば、干渉光路の長さ情報に基づいて、画像データの変換を行うものとしてもよい。

例えば、装着部１６から先端部（例えば、集光部７１）の間において基準的な長さを持つプローブに対し、長さが異なるプローブが装着される場合であっても、基準的な長さを持つプローブに対する長さの差に基づいて、参照光学系１５に設けられる参照ミラーを調整することで、ファイバ４の回転軸を求めてもよい。

なお、以上の説明において、測定前に変換用テーブルを作成するものとしたが、これに限らない。例えば、変換用テーブルを作成することなく、取得された１次的画像データを式（２）に代入して計算していくことで、２次的画像データを算出してもよい。

取得されたθごとの画像から随時テーブル変換を行うものとしたが、これに限らない。例えば、設定された走査角度θにおける走査が完了し、データを取得し終わってから、変換用テーブルによって、２次的画像データに変換するようにしてもよい。

なお、本実施例において、変換用テーブルはＲＡＭ２２に記憶するものと説明したが、これに限らない。例えば、変換用テーブルは、予め、ＲＯＭ２３に記憶されていてよいし、不揮発性メモリ２４に記憶されていてもよい。また、変換用テーブルは、測定ごとに作成されてもよいし、一つの変換用テーブルが複数回の測定で使用されてもよい。複数の変換用テーブルが制御部２０に記憶されていてもよい。

１ 光断層像撮影装置
２ プローブ
１１ 測定光源
１２ エイミング光源
１４ カップラー
１５ 参照光学系
１６ 装着部
１８ 検出器
２０ 制御部
２１ ＣＰＵ
２４ 不揮発性メモリ

Claims (7)

1. 被検体内の組織における深さ方向の情報を取得する光断層像撮影装置であって、
   光源から出射された光束を測定光と参照光に分割する分割手段と、
   前記分割手段によって分割された前記測定光を被検体内に照射するとともに前記測定光を被検体内で回転走査するプローブ、が装着される装着部と、
   前記プローブから照射されて前記被検体内の組織で反射された前記測定光と、前記分割手段によって分割された前記参照光と、を合成して干渉光を生成する合成手段と、
   前記合成手段によって生成された干渉光を第１の干渉信号として前記測定光の走査位置毎に検出する検出器と、
   前記検出器によって検出された前記第１の干渉信号を用いて前記被検体の走査位置毎の断層情報を取得し、前記断層情報を用いて極座標によって表現された前記被検体の断層画像データを取得する断層画像取得手段と、
   前記断層画像取得手段によって取得された極座標によって表現された前記被検体の断層画像データを、直交座標によって表現された画像データに変換する座標変換手段と、を備えることを特徴とする光断層像撮影装置。
2. 前記合成手段は、前記光源から出射され前記被検体内に照射されることなくプローブ内部で反射された前記測定光と、前記分割手段によって分割された前記参照光とを合成して干渉光を生成し、
   前記検出器は、プローブ内部で反射された前記測定光と、前記分割手段によって分割された前記参照光と、が前記合成手段によって合成された干渉光を第２の干渉信号として検出し、
   前記断層画像取得手段は、前記検出器によって検出された前記第２の干渉信号を用いて、前記測定光が反射されたプローブ内部の位置情報を取得し、
   前記座標変換手段は、前記断層画像取得手段によって取得された前記プローブ内部の位置情報を用いて、前記プローブが前記測定光を回転走査するときの回転軸の軸位置を取得し、取得された前記回転軸の軸位置を極座標系の原点として前記極座標によって表現された前記被検体の断層画像データを直交座標によって表現された断層画像データに変換することを特徴とする請求項１の光断層画像撮影装置。
3. 前記プローブは、前記測定光を導く光ファイバと、前記光ファイバから出射した前記測定光を遮蔽する遮蔽部材と、を内部に備え、
   前記検出器は、前記遮蔽部材によって反射された前記測定光と、前記分割手段によって分割された前記参照光と、が前記合成手段によって合成された干渉光を前記第２の干渉信号として検出することを特徴とする請求項２の光断層像撮影装置。
4. 前記プローブは、前記測定光を導く光ファイバと、前記光ファイバに連結され、前記光ファイバから出射された前記測定光を前記被検体内に導くための光学部材と、を内部に備え、
   前記検出器は、前記光ファイバと前記光学部材との境界面によって反射された前記測定光と、前記分割手段によって分割された前記参照光と、が前記合成手段によって合成された干渉光を前記第２の干渉信号として検出することを特徴とする請求項２または３の光断層像撮影装置。
5. 被検体内の２点間における距離を、前記座標変換手段によって座標変換された前記断層画像データに基づいて算出する距離算出手段と、をさらに備えることを特徴とする光断層像撮影装置。
6. 断層画像を表示するための表示部と、前記断層画像データを断層画像として前記表示部に表示させる表示制御手段と、をさらに備え、
   前記表示制御手段は、前記座標変換手段によって直交座標に座標変換された前記断層画像データを断層画像として前記表示部に表示させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの光断層像撮影装置。
7. 被検体内の組織における深さ方向の情報を取得する光断層像撮影装置において実行される光断層像撮影プログラムであって、
   前記光断層像撮影装置のプロセッサによって実行されることで、
   光源から出射された光束を測定光と参照光に分割する分割ステップと、
   前記分割ステップにおいて分割された前記測定光を、プローブによって被検体内に照射するとともに前記測定光を被検体内で回転走査する回転走査ステップと、
   前記プローブから照射されて前記被検体内の組織で反射された前記測定光と、前記分割ステップにおいて分割された前記参照光と、を合成して干渉光を生成する合成ステップと、
   前記合成ステップにおいて生成された干渉光を第１の干渉信号として前記測定光の走査位置毎に検出する検出ステップと、
   前記検出器ステップにおいて検出された前記第１の干渉信号を用いて前記被検体の走査位置毎の断層情報を取得し、前記断層情報を用いて極座標によって表現された前記被検体の断層画像データを取得する断層画像取得ステップと、
   前記断層画像取得ステップにおいて取得された極座標によって表現された前記被検体の断層画像データを、直交座標によって表現された画像データに変換する座標変換ステップと、
   を前記光断層像撮影装置に実行させることを特徴とする光断層像撮影プログラム。