JP2015157120A - 光画像撮像装置および光画像の撮像方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 被検査物である被検眼の光画像の撮像に際し、広い領域で横分解能が高く、撮像前の調整を簡単に行うことが可能となる光画像撮像装置および光画像の撮像方法を提供する。
【解決手段】 光源１０１からの光を測定光１０６とし、被検査物１０７に照射された該測定光１０６による戻り光１０８の強度により前記被検査物１０７の画像を撮像する光画像撮像装置は、以下を有する。まず、前記測定光１０６を前記被検査物１０７に合焦させる光学手段１２０−２である。次に、前記戻り光１０８の収差を測定する収差測定手段１５５である。そして、前記収差測定手段１５５により測定された収差に基づいて、前記光学手段１２０−２を調整するフォーカス調整手段１１７−２である。
【選択図】 図１
【解決手段】 光源１０１からの光を測定光１０６とし、被検査物１０７に照射された該測定光１０６による戻り光１０８の強度により前記被検査物１０７の画像を撮像する光画像撮像装置は、以下を有する。まず、前記測定光１０６を前記被検査物１０７に合焦させる光学手段１２０−２である。次に、前記戻り光１０８の収差を測定する収差測定手段１５５である。そして、前記収差測定手段１５５により測定された収差に基づいて、前記光学手段１２０−２を調整するフォーカス調整手段１１７−２である。
【選択図】 図１
Description
本発明は、光画像撮像装置および光画像の撮像方法に関し、特に眼科診療等に用いられる光画像撮像装置および光画像の撮像方法に関するものである。
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（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）は、試料（特に眼底）の断層画像を高分解能に得る方法である。
以下、このようなＯＣＴにより断層画像を撮像する装置をＯＣＴ装置と記す。
近年、フーリエドメイン方式のＯＣＴ装置において測定光のビーム径を大きくすることにより、横分解能を向上させた網膜の断層画像を取得することが可能になってきた。しかし、 測定光のビーム径の大径化に伴い、網膜の断層画像の取得において、被検眼の収差による断層画像のＳＮ比及び分解能の低下が問題になってきた。
それを解決するために、被検眼の収差を波面センサでリアルタイムに測定し、被検眼にて発生する測定光やその戻り光の収差を波面補正デバイスで補正する補償光学系を有する補償光学ＯＣＴ装置が開発され、高横分解能な断層画像の取得を可能にしている。
このような補償光学系を用いた装置として、特許文献１においては、走査型レーザー検眼鏡（ＳＬＯ装置）において、補償光学系及びポリゴンミラー、ガルバノミラー等を用い、眼底画像を取得可能とした眼科撮影装置が提案されている。この眼科撮影装置では、被検眼の収差を測定し、補償光学系を用いて、眼底に照射された測定光による戻り光の収差を補正することにより、横分解能の劣化を防ぐように構成されている。
また、非特許文献１では、フーリエドメイン方式のＯＣＴ装置において、補償光学系及び色収差補正レンズを用いて、横分解能と縦分解能との両立が図られている。
ここでは、被検眼にて発生する測定光とその戻り光の収差を補償光学系で測定及び補正し、さらに取得した網膜の断層画像を平均化することでスペックルを低減させ、断層画像のコントラストの向上が試みられている。
¨Ｕｌｔｒａｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｗｉｔｈ ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ ａｎｄ ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，¨Ｏｐｔ． Ｅｘｐｒｅｓｓ １６，８１２６（２００８）
上記従来例の補償光学系を有する眼科装置は、上記したように、補償光学系を用いて、被検眼にて発生する測定光やその戻り光の収差を測定及び補正することにより、高横分解能な画像の取得が可能とされている。
しかしながら、これらの従来例のものにおいては、測定光のビーム径の大径化による焦点深度の減少による影響を排除できず、高分解能な画像を取得するうえで、かならずしも満足の得られるものではない。
また、撮像前に、被検査物である各被検眼に合わせた様々な光学調整が必要であり、これらが撮像に際しての制約となっている。
本発明は、上記課題に鑑み、被検査物である被検眼の画像の撮像に際し、広い領域で横分解能が高く、撮像前の調整を簡単に行うことが可能となる光画像撮像装置および光画像の撮像方法を提供することを目的とする。
本発明は、つぎのように構成した光画像撮像装置および光画像の撮像方法を提供するものである。
本発明の光画像撮像装置は、
光源からの光を測定光とし、被検査物に照射された該測定光による戻り光を用いて、前記被検査物の画像を撮像する光画像撮像装置であって、
前記測定光を前記被検査物に合焦させる光学手段と、
前記戻り光の収差を測定する収差測定手段と、
前記収差測定手段により測定された収差に基づいて、前記光学手段を調整するフォーカス調整手段と、を有することを特徴とする。
光源からの光を測定光とし、被検査物に照射された該測定光による戻り光を用いて、前記被検査物の画像を撮像する光画像撮像装置であって、
前記測定光を前記被検査物に合焦させる光学手段と、
前記戻り光の収差を測定する収差測定手段と、
前記収差測定手段により測定された収差に基づいて、前記光学手段を調整するフォーカス調整手段と、を有することを特徴とする。
また、本発明の光画像の撮像方法は、
光源からの光を測定光とし、被検査物に照射された該測定光による戻り光を用いて、前記被検査物の画像を撮像する光画像の撮像方法であって、
収差測定手段を用い、該被検査物の収差を測定する第１の工程と、
前記収差をデフォーカスの成分を含む項を持つ多項式を用いた表現に変換し、当該多項式で表現された収差のデフォーカスの成分を記録する第２の工程と、
前記デフォーカスの成分に基づいて、前記測定光を前記被検査物に合焦させる光学手段を調整する第３の工程と、
を有することを特徴とする。
光源からの光を測定光とし、被検査物に照射された該測定光による戻り光を用いて、前記被検査物の画像を撮像する光画像の撮像方法であって、
収差測定手段を用い、該被検査物の収差を測定する第１の工程と、
前記収差をデフォーカスの成分を含む項を持つ多項式を用いた表現に変換し、当該多項式で表現された収差のデフォーカスの成分を記録する第２の工程と、
前記デフォーカスの成分に基づいて、前記測定光を前記被検査物に合焦させる光学手段を調整する第３の工程と、
を有することを特徴とする。
本発明によれば、被検査物である被検眼の画像の撮像に際し、広い領域で横分解能が高く、撮像前の調整を簡単に行うことが可能となる光画像撮像装置および光画像の撮像方法を実現することができる。
本発明を実施するための形態を、以下の実施例により説明する。
つぎに、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１においては、本発明を適用したＯＣＴ装置について説明する。
ここでは特に、被検眼の平面画像（ＳＬＯ像）と断層画像（ＯＣＴ像）との両方の撮像が可能な高横分解能のＯＣＴ装置について説明する。
実施例１においては、本発明を適用したＯＣＴ装置について説明する。
ここでは特に、被検眼の平面画像（ＳＬＯ像）と断層画像（ＯＣＴ像）との両方の撮像が可能な高横分解能のＯＣＴ装置について説明する。
本実施例では、光源からの測定光を被検査物に照射し、被検査物に照射された該測定光による戻り光の強度により被検査物の平面画像と断層画像とを撮像する光画像撮像装置が構成される。
特に、被検査物の断層画像は、光源からの光を測定光と参照光とに分割し、被検査物に照射された該測定光による戻り光と、参照光路を経由した参照光とを干渉させ、干渉による干渉信号の強度により取得される。その際、合焦位置の異なる複数の断層画像を合成して単一の断層画像を取得するフーリエドメイン方式のＯＣＴ装置が構成され、これにより被検眼の視度によらず良好な断層画像が得られるようにされている。
図１を用いて、まず、本実施例におけるＯＣＴ装置の光学系の全体の概略構成について、具体的に説明する。
本実施例のＯＣＴ装置１００は、図１に示されるように、全体としてマイケルソン干渉系を構成している。
図中、光源１０１から出射した光がビームスプリッタ１０３によって参照光１０５と測定光１０６とに分割される。
測定光１０６は、観察対象である被検眼１０７によって反射あるいは散乱された戻り光１０８となって戻され、ビームスプリッタ１０３によって、参照光１０５と合波される。
参照光１０５と戻り光１０８とは合波された後、透過型グレーティング１４１によって波長毎に分光され、ラインカメラ１３９に入射される。
ラインカメラ１３９は位置（波長）毎に光強度を電圧に変換し、その信号を用いて、被検眼１０７の断層画像が構成される。
図中、光源１０１から出射した光がビームスプリッタ１０３によって参照光１０５と測定光１０６とに分割される。
測定光１０６は、観察対象である被検眼１０７によって反射あるいは散乱された戻り光１０８となって戻され、ビームスプリッタ１０３によって、参照光１０５と合波される。
参照光１０５と戻り光１０８とは合波された後、透過型グレーティング１４１によって波長毎に分光され、ラインカメラ１３９に入射される。
ラインカメラ１３９は位置（波長）毎に光強度を電圧に変換し、その信号を用いて、被検眼１０７の断層画像が構成される。
また、戻り光１０８の一部はビームスプリッタ１５８−３によって、ディテクター１３８に入射される。ディテクター１３８は光強度を電圧に変換し、その信号を用いて、被検眼１０７の平面画像が構成される。
本実施例では、光学系の全体を主にレンズを用いた屈折光学系を用いて、構成しているが、レンズの代わりに球面ミラーを用いた反射光学系によっても構成することができる。
また、光学系の一部を光ファイバーを用いて構成することができる。
つぎに、光源１０１の周辺について説明する。光源１０１は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）である。
波長は８３０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。
ここで、バンド幅は、得られる断層画像の光軸方向の分解能に影響するため、重要なパラメーターである。
また、光源の種類は、ここではＳＬＤを選択したが、低コヒーレント光が出射できればよく、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等も用いることができる。
また、波長は眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適する。さらに波長は、得られる断層画像の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましく、ここでは８３０ｎｍとする。
観察対象の測定部位によっては、他の波長を選んでも良い。光源１０１から出射された光はシングルモードファイバー１１０を通して、レンズ１１１に導かれ、ビーム径２ｍｍの平行光になるよう、調整される。
波長は８３０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。
ここで、バンド幅は、得られる断層画像の光軸方向の分解能に影響するため、重要なパラメーターである。
また、光源の種類は、ここではＳＬＤを選択したが、低コヒーレント光が出射できればよく、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等も用いることができる。
また、波長は眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適する。さらに波長は、得られる断層画像の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましく、ここでは８３０ｎｍとする。
観察対象の測定部位によっては、他の波長を選んでも良い。光源１０１から出射された光はシングルモードファイバー１１０を通して、レンズ１１１に導かれ、ビーム径２ｍｍの平行光になるよう、調整される。
つぎに、参照光１０５の光路について説明する。
ビームスプリッタ１０３によって分割された参照光１０５はミラー１１４−２に入射されて方向を変え、ミラー１１４−１に入射し、反射されることで、再びビームスプリッタ１０３に向かう。
ビームスプリッタ１０３によって分割された参照光１０５はミラー１１４−２に入射されて方向を変え、ミラー１１４−１に入射し、反射されることで、再びビームスプリッタ１０３に向かう。
次に、参照光１０５はビームスプリッタ１０３を通過し、ラインカメラ１３９に導かれる。ここで、１１５は分散補償用ガラスである。
分散補償用ガラス１１５は被検眼１０７に測定光１０６が往復した時の分散を、参照光１０５に対して補償するものである。
ここでは、日本人の平均的な眼球の直径として代表的な値を想定し、Ｌ１＝２３ｍｍとする。
さらに、１１７−１は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、参照光１０５の光路長を、調整・制御することができる。
分散補償用ガラス１１５は被検眼１０７に測定光１０６が往復した時の分散を、参照光１０５に対して補償するものである。
ここでは、日本人の平均的な眼球の直径として代表的な値を想定し、Ｌ１＝２３ｍｍとする。
さらに、１１７−１は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、参照光１０５の光路長を、調整・制御することができる。
また、電動ステージ１１７−１はパソコン１２５により高速に制御することができる。
つぎに、測定光１０６の光路について説明する。
ビームスプリッタ１０３によって分割された測定光１０６は、ビームスプリッタ１５８−１、１５８−３、レンズ１２０−３、１２０−４を通過し、ＸＹスキャナ１１９のミラーに入射される。
ここでは、簡単のため、ＸＹスキャナ１１９は一つのミラーとして記したが、実際にはＸスキャン用ミラーとＹスキャン用ミラーとの２枚のミラーが近接して配置され、網膜１２７上を光軸に垂直な方向にラスタースキャンするものである。また、測定光１０６の中心はＸＹスキャナ１１９のミラーの回転中心と一致するように調整されている。
ここでは、簡単のため、ＸＹスキャナ１１９は一つのミラーとして記したが、実際にはＸスキャン用ミラーとＹスキャン用ミラーとの２枚のミラーが近接して配置され、網膜１２７上を光軸に垂直な方向にラスタースキャンするものである。また、測定光１０６の中心はＸＹスキャナ１１９のミラーの回転中心と一致するように調整されている。
レンズ１２０−１、１２０−２は網膜１２７を走査するための光学系であり、測定光１０６を角膜１２６の付近を支点として、網膜１２７をスキャンする役割がある。
ここでは、レンズ１２０−１、１２０−２の焦点距離はそれぞれ５０ｍｍ、４０ｍｍである。ここで、測定光１０６のビーム径は２ｍｍ、焦点深度は被検眼１０７内で２５０μｍ程度である。
より高分解能な断層画像を取得するために、ビーム径はより大径化してもよい。
しかし、焦点深度はビーム径の２乗に反比例するため、光学調整が困難になる。
ここでは、レンズ１２０−１、１２０−２の焦点距離はそれぞれ５０ｍｍ、４０ｍｍである。ここで、測定光１０６のビーム径は２ｍｍ、焦点深度は被検眼１０７内で２５０μｍ程度である。
より高分解能な断層画像を取得するために、ビーム径はより大径化してもよい。
しかし、焦点深度はビーム径の２乗に反比例するため、光学調整が困難になる。
また、１１７−２は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、付随するフォーカスレンズであるレンズ１２０−２の位置を、調整・制御することができる。
レンズ１２０−２の位置を調整することで、被検眼１０７の網膜１２７の所定の層に測定光１０６を合焦し、観察することが可能になる。
レンズ１２０−２の位置を調整することで、被検眼１０７の網膜１２７の所定の層に測定光１０６を合焦し、観察することが可能になる。
また、被検眼１０７が屈折異常を有している場合にも対応できる。
測定光１０６は被検眼１０７に入射すると、網膜１２７からの反射や散乱により戻り光１０８となり、ビームスプリッタ１０３で反射され、ラインカメラ１３９に導かれる。
測定光１０６は被検眼１０７に入射すると、網膜１２７からの反射や散乱により戻り光１０８となり、ビームスプリッタ１０３で反射され、ラインカメラ１３９に導かれる。
また、戻り光１０８の一部はビームスプリッタ１５８−３で反射され、レンズ１２０−５を介して、ディテクター１３８に導かれる。ここで、１７２はピンホールを有する遮光板であり、戻り光１０８の内、網膜１２７に合焦していない不要な光を遮光する役割がある。また、遮光板１７２はピンホールがレンズ１２０−５の合焦位置に共役になるように配置される。また、ピンホールの直径は例えば５０μｍである。ディテクター１３８は例えば高速・高感度な光センサであるＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）が用いられる。
ここで、電動ステージ１１７−２はパソコン１２５により制御することができ、本実施例の特徴としている。
ここで、電動ステージ１１７−２はパソコン１２５により制御することができ、本実施例の特徴としている。
また、ビームスプリッタ１５８−１にて分割される戻り光１０８の一部は、波面センサ（実施例において収差測定手段に対応する）１５５に入射され、戻り光１０８の収差が測定される。
波面センサ１５５はパソコン１２５に電気的に接続されている。
ここで、角膜１２６とＸＹスキャナ１１９と波面センサ１５５とは光学的に略共役になるよう、レンズ１２０−１〜４が配置され、波面センサ１５５は被検眼１０７の収差を測定することが可能になっている。
波面センサ１５５はパソコン１２５に電気的に接続されている。
ここで、角膜１２６とＸＹスキャナ１１９と波面センサ１５５とは光学的に略共役になるよう、レンズ１２０−１〜４が配置され、波面センサ１５５は被検眼１０７の収差を測定することが可能になっている。
さらに、得られた収差に基づいてレンズ１２０−２の位置を調整・制御し、網膜１２７の所定の層に測定光１０６を合焦することが可能になっている。
ここでは、レンズ１２０−２は球面レンズを用いているが、被検眼１０７の収差（屈折異常）によっては、レンズ１２０−２にシリンドリカルレンズを用いてもよい。
ここでは、レンズ１２０−２は球面レンズを用いているが、被検眼１０７の収差（屈折異常）によっては、レンズ１２０−２にシリンドリカルレンズを用いてもよい。
また、新たなレンズを測定光１０６の光路に追加してもよい。シリンドリカルレンズはツェルニケ多項式のアスティグマの項の補正に効果的であり、また、被検眼１０７が乱視の場合に有効である。
つぎに、本実施例のＯＣＴ装置における測定系の構成について説明する。
ＯＣＴ装置１００は、マイケルソン干渉系による干渉信号の強度から構成される断層画像（ＯＣＴ像）を取得することができる。
その測定系について説明する。網膜１２７にて反射や散乱された光である戻り光１０８の一部は、ビームスプリッタ１０３で反射される。
ＯＣＴ装置１００は、マイケルソン干渉系による干渉信号の強度から構成される断層画像（ＯＣＴ像）を取得することができる。
その測定系について説明する。網膜１２７にて反射や散乱された光である戻り光１０８の一部は、ビームスプリッタ１０３で反射される。
ここで、参照光１０５と戻り光１０８とはビームスプリッタ１０３の後方で合波されるように調整される。
そして、合波された光１４２は透過型グレーティング１４１によって波長毎に分光され、レンズ１３５で集光され、ラインカメラ１３９にて光の強度が位置（波長）毎に電圧に変換される。
具体的には、ラインカメラ１３９上には波長軸上のスペクトル領域の干渉縞が観察されることになる。
得られた電圧信号群はフレームグラバー１４０にてデジタル値に変換されて、パソコン１２５にてデータ処理され、断層画像が形成される。
そして、合波された光１４２は透過型グレーティング１４１によって波長毎に分光され、レンズ１３５で集光され、ラインカメラ１３９にて光の強度が位置（波長）毎に電圧に変換される。
具体的には、ラインカメラ１３９上には波長軸上のスペクトル領域の干渉縞が観察されることになる。
得られた電圧信号群はフレームグラバー１４０にてデジタル値に変換されて、パソコン１２５にてデータ処理され、断層画像が形成される。
ここでは、ラインカメラ１３９は１０２４画素を有し、合波された光１４２の波長毎（１０２４分割）の強度を得ることができる。
また、ＯＣＴ装置１００は、戻り光１０８の強度から構成される平面画像（ＳＬＯ像）を取得することができる。
その測定系について説明する。網膜１２７にて反射や散乱された光である戻り光１０８の一部は、ビームスプリッタ１５８−３で反射される。反射された光は遮光板１７２によって不要な光が遮断された後、ディテクター１３８に到達し、光の強度が電気信号に変換される。
得られた電気信号に対して、パソコン１２５にて走査信号と同期したデータ処理が行われ、平面画像が形成される。また、ビームスプリッタ１５８−１にて分割される戻り光１０８の一部は、波面センサ１５５に入射され、戻り光１０８の収差が測定される。
波面センサ１５５はシャックハルトマン方式の波面センサである。
得られた収差はツェルニケ多項式を用いて表現され、これは被検眼１０７の収差を示している。
ツェルニケ多項式は、チルト（傾き）の項、デフォーカス（ｄｅｆｏｃｕｓ）の項、アスティグマ（非点収差）の項、コマの項、トリフォイルの項等からなる。
波面センサ１５５はシャックハルトマン方式の波面センサである。
得られた収差はツェルニケ多項式を用いて表現され、これは被検眼１０７の収差を示している。
ツェルニケ多項式は、チルト（傾き）の項、デフォーカス（ｄｅｆｏｃｕｓ）の項、アスティグマ（非点収差）の項、コマの項、トリフォイルの項等からなる。
つぎに、ＯＣＴ装置を用いた断層画像の取得方法について説明する。
ＯＣＴ装置１００は、ＸＹスキャナ１１９を制御し、ラインカメラ１３９で干渉縞を取得することで、網膜１２７の断層画像を取得することができる（図１）。
ＯＣＴ装置１００は、ＸＹスキャナ１１９を制御し、ラインカメラ１３９で干渉縞を取得することで、網膜１２７の断層画像を取得することができる（図１）。
ここでは、図２を用いて網膜１２７の断層画像（光軸に平行な面）の取得方法について説明する。
図２（ａ）は被検眼１０７の模式図であり、ＯＣＴ装置１００によって観察されている様子を示している。
図２（ａ）に示すように、測定光１０６は角膜１２６を通して、網膜１２７に入射すると様々な位置における反射や散乱により戻り光１０８となり、それぞれの位置での時間遅延を伴って、ラインカメラ１３９に到達する。
ここでは、光源１０１のバンド幅が広く、コヒーレンス長が短いために、参照光路の光路長と測定光路の光路長とが略等しい場合に、ラインカメラ１３９にて、干渉縞が検出できる。
上述のように、ラインカメラ１３９で取得されるのは波長軸上のスペクトル領域の干渉縞となる。
次に、波長軸上の情報である干渉縞を、ラインカメラ１３９と透過型グレーティング１４１との特性を考慮して、光周波数軸の干渉縞に変換する。
さらに、変換された光周波数軸の干渉縞を逆フーリエ変換することで、深さ方向の情報が得られる。
さらに、図２（ｂ）に示すように、ＸＹスキャナ１１９のＸ軸を駆動しながら、干渉縞を検知すれば、各Ｘ軸の位置毎に干渉縞が得られ、つまり、各Ｘ軸の位置毎の深さ方向の情報を得ることができる。
さらに、図２（ｂ）に示すように、ＸＹスキャナ１１９のＸ軸を駆動しながら、干渉縞を検知すれば、各Ｘ軸の位置毎に干渉縞が得られ、つまり、各Ｘ軸の位置毎の深さ方向の情報を得ることができる。
結果として、ＸＺ面での戻り光１０８の強度の２次元分布が得られ、それはすなわち断層画像１３２である（図２（ｃ））。
本来は、断層画像１３２は上記説明したように、戻り光１０８の強度をアレイ状に並べたものであり、例えば強度をグレースケールに当てはめて、表示されるものである。
ここでは得られた断層画像の境界のみ強調して表示している。ここで、１４６は網膜色素上皮層、１４７は視神経線維層である。
つぎに、ＯＣＴ装置を用いた平面画像の取得方法について説明する。
ＯＣＴ装置１００は、ＸＹスキャナ１１９を制御し、ディテクター１３８で戻り光１０８の強度を取得することで、網膜１２７の平面画像を取得することができる（図１）。
ＯＣＴ装置１００は、ＸＹスキャナ１１９を制御し、ディテクター１３８で戻り光１０８の強度を取得することで、網膜１２７の平面画像を取得することができる（図１）。
ここでは、図２を用いて網膜１２７の平面画像（光軸に垂直な面）の取得方法について説明する。
図２（ａ）は被検眼１０７の模式図であり、ＯＣＴ装置１００によって観察されている様子を示している。
図２（ａ）に示すように、測定光１０６は角膜１２６を通して、網膜１２７に入射すると様々な位置における反射や散乱により戻り光１０８となり、ディテクター１３８に到達する。
図２（ａ）に示すように、測定光１０６は角膜１２６を通して、網膜１２７に入射すると様々な位置における反射や散乱により戻り光１０８となり、ディテクター１３８に到達する。
さらに、図２（ｂ）に示すように、ＸＹスキャナ１１９のＸ軸を駆動しながら、戻り光１０８の強度を検知すれば、各Ｘ軸の位置毎の情報を得ることができる。
さらに、ＸＹスキャナのＹ軸を駆動しながら戻り光１０８の強度を検知すれば、ＸＹ面での戻り光１０８の強度の２次元分布が得られ、それはすなわち平面画像である。
つぎに、本実施例の特徴であるＯＣＴ装置を用いた断層画像の取得手順について、図１、図３及び図４を用いて説明する。ここでは、断層画像の取得手順について説明するが、平面画像の取得にも同様の手順が適用できる。
ここでは、図１に示されるように、ＯＣＴ装置１００は波面センサ１５５にて取得した、被検眼１０７の収差に基づいて、レンズ１２０−２の位置を電動ステージ１１７−２を用いて制御する。
これにより、複数の断層画像を取得し、それらを合成することで、断層画像を取得することができる。
ここでは、２枚の断層画像を取得する場合について説明しているが、何枚であってもよい。
ここでは、図１に示されるように、ＯＣＴ装置１００は波面センサ１５５にて取得した、被検眼１０７の収差に基づいて、レンズ１２０−２の位置を電動ステージ１１７−２を用いて制御する。
これにより、複数の断層画像を取得し、それらを合成することで、断層画像を取得することができる。
ここでは、２枚の断層画像を取得する場合について説明しているが、何枚であってもよい。
特に、測定光１０６のビーム径が大きい場合には、測定光１０６の焦点深度が短くなるため、多くの断層画像を取得・合成することが有効である。
図３はＯＣＴ装置１００の断層画像の取得の手順について説明する図である。
ここでは、図３に示されているように、近視の被検眼１０７の網膜１２７の断層画像を取得する手段が構成されている。
もちろん、被検眼１０７が遠視や乱視であっても同様の手段を用いることができる。
断層画像の取得する手段は以下の（１）〜（６）の工程で、例えば連続して行うものである。
或いは、適宜工程を戻って行うこともできる。図４に、上記断層画像の取得する手順を説明するフロー図を示す。
図３はＯＣＴ装置１００の断層画像の取得の手順について説明する図である。
ここでは、図３に示されているように、近視の被検眼１０７の網膜１２７の断層画像を取得する手段が構成されている。
もちろん、被検眼１０７が遠視や乱視であっても同様の手段を用いることができる。
断層画像の取得する手段は以下の（１）〜（６）の工程で、例えば連続して行うものである。
或いは、適宜工程を戻って行うこともできる。図４に、上記断層画像の取得する手順を説明するフロー図を示す。
（１）ステップ１（図４のＳ１）において、被検眼１０７に固視灯（固視標）１５６を注視させた状態で、測定光１０６を被検眼１０７に対して入射させる。
ここでは、測定光１０６が平行光の状態で、被検眼１０７に対して出射するように、レンズ１２０−２の位置が調整されている（図３（ａ））。
そして、ステップ２（図４のＳ２）において、戻り光１０８を波面センサ１５５で測定し、戻り光１０８の収差を得る（第１の工程）。
ここでは、測定光１０６が平行光の状態で、被検眼１０７に対して出射するように、レンズ１２０−２の位置が調整されている（図３（ａ））。
そして、ステップ２（図４のＳ２）において、戻り光１０８を波面センサ１５５で測定し、戻り光１０８の収差を得る（第１の工程）。
（２）ステップ３（図４のＳ３）において、得られた収差をパソコン１２５にてツェルニケ多項式の表現に変換し、そのデフォーカスの成分をメモリーに記録する（第２の工程）。
これは、被検眼１０７の視度を示している。
これは、被検眼１０７の視度を示している。
（３）ステップ４（図４のＳ４）において、デフォーカスの成分が最小になるように、電動ステージ１１７−２を用いてレンズ１２０−２の位置を調整する（第３の工程）。
ここで、測定光１０６は網膜１２７の網膜色素上皮層（不図示）付近に合焦している状態となっている（図３（ｂ））。例えば、被検眼１０７の視度が−５Ｄであった場合、レンズ１２０−２の位置を、レンズ１２０−１側に８ｍｍ動かすことになる。
ここで、測定光１０６は網膜１２７の網膜色素上皮層（不図示）付近に合焦している状態となっている（図３（ｂ））。例えば、被検眼１０７の視度が−５Ｄであった場合、レンズ１２０−２の位置を、レンズ１２０−１側に８ｍｍ動かすことになる。
（４）ステップ５（図４のＳ５）において、ＸＹスキャナ１１９のＸ軸を駆動しながら、ラインセンサ１３９にて干渉縞を検知して、第１の断層画像１５７−１（ＸＺ面）を得る（図３（ｃ））。
ここで、断層画像１５７における破線は横解像度とコントラストの低い様子を模式的に示している。
つまり、断層画像１５７−１は網膜色素上皮層１４６付近の撮像が良好である様子を示している。
ここで、断層画像１５７における破線は横解像度とコントラストの低い様子を模式的に示している。
つまり、断層画像１５７−１は網膜色素上皮層１４６付近の撮像が良好である様子を示している。
（５）ステップ６（図４のＳ６）において、パソコン１２５を用いて、電動ステージ１１７−２を制御し、レンズ１２０−２の位置を調整し、測定光１０６を視神経線維層１４７の付近に合焦させる（第５の工程）。
ここで、レンズ１２０−２の移動量は（２）で測定した被検眼１０７の視度に基づいて行う。
そして、ステップ７（図４のＳ７）において、上記（４）と同様に第２の断層画像１５７−２を得る（図３（ｄ））。
ここで、レンズ１２０−２の移動量は（２）で測定した被検眼１０７の視度に基づいて行う。
そして、ステップ７（図４のＳ７）において、上記（４）と同様に第２の断層画像１５７−２を得る（図３（ｄ））。
（６）ステップ８（図４のＳ８）において、第１の断層画像１５７−１と第２の断層画像１５７−２とを合成し断層画像１３２を得る（図３（ｅ））。
ここで、断層画像１３２は測定範囲全域において解像度とコントラストが良好であることを示している。
ここで、断層画像１３２は測定範囲全域において解像度とコントラストが良好であることを示している。
以上のように、収差に基づいてフォーカスレンズを調整するフォーカス調整手段を構成することで、被検査物の自体の有する収差を計測し、該収差を補正するように前記フォーカスレンズを調整することが可能になる。
その結果、高横分解能・高測定感度の平面画像・断層画像を得ることが可能になる。
また、合焦状態を定量化することができ、簡単にフォーカスレンズを調整し、撮像前の調整を簡単に行うことができる。
また、フォーカスレンズの調整をデフォーカスの成分に基づいて行うことが可能になる。
なお、上記手順ではデフォーカスの成分に基づく場合について説明したが、前記デフォーカスの成分と前記アスティグマの成分との少なくともいずれかの成分に基づいて、前記フォーカスレンズを調整するように構成することができる。特に、フォーカスレンズにシリンドリカルレンズを用いる場合に特に有効である。結果として、被検眼が近視、遠視、乱視であっても適切にフォーカスレンズを調整することが可能になる。
また、被検査物である被検眼に注視させるための固視標を有することで、ブレの無い断層画像を取得することが可能になる。
また、合焦位置の異なる複数の断層画像を合成して単一の断層画像を取得できるよう構成することで、光軸方向に広い領域で高横分解能の断層画像を取得することが可能になる。
［実施例２］
実施例２においては、本発明を適用した、ＯＣＴ装置について説明する。
ここでは特に、被検眼の断層画像（ＯＣＴ像）を撮像する高横分解能のＯＣＴ装置について説明する。
実施例２においては、本発明を適用した、ＯＣＴ装置について説明する。
ここでは特に、被検眼の断層画像（ＯＣＴ像）を撮像する高横分解能のＯＣＴ装置について説明する。
本実施例では、被検眼にて発生する測定光と戻り光の収差を可変形状ミラー（実施例において収差補正手段に対応する）を用いて補正して断層画像を取得するフーリエドメイン方式のＯＣＴ装置が構成され、被検眼の視度や収差によらず良好な断層画像が得られるようにされている。図５を用いて、まず、本実施例におけるＯＣＴ装置の光学系の全体の概略構成について説明する。
図５には図１の実施例１と同じ構成には同一の符号が付されているので、共通する部分の説明は省略する。
図５において、１３１は光カプラー、１３５はレンズである。
１３０はシングルモードファイバー、１５３は偏光コントローラである。
１５９は可変形状ミラーである。
本実施例のＯＣＴ装置１００は、図５に示されるように、全体として、マイケルソン干渉系を構成している。
図５において、光源１０１から出射された光は、光ファイバー１３０−１と光カプラー１３１とを介して、参照光１０５と測定光１０６とに、９０：１０の割合で分割される。
測定光１０６は、光ファイバー１３０−４と可変形状ミラー１５９とＸＹスキャナ１１９等を介して、観察対象である被検眼１０７に導かれる。
図５において、１３１は光カプラー、１３５はレンズである。
１３０はシングルモードファイバー、１５３は偏光コントローラである。
１５９は可変形状ミラーである。
本実施例のＯＣＴ装置１００は、図５に示されるように、全体として、マイケルソン干渉系を構成している。
図５において、光源１０１から出射された光は、光ファイバー１３０−１と光カプラー１３１とを介して、参照光１０５と測定光１０６とに、９０：１０の割合で分割される。
測定光１０６は、光ファイバー１３０−４と可変形状ミラー１５９とＸＹスキャナ１１９等を介して、観察対象である被検眼１０７に導かれる。
さらに、被検眼１０７にて、測定光１０６は反射や散乱により戻り光１０８となって戻され、光カプラー１３１によって、参照光１０５と合波される。
参照光１０５と戻り光１０８とは合波された後、ラインカメラ１３９に入射され、得られた光強度を用いて、被検眼１０７の断層画像が構成される。
参照光１０５と戻り光１０８とは合波された後、ラインカメラ１３９に入射され、得られた光強度を用いて、被検眼１０７の断層画像が構成される。
つぎに、光源１０１の周辺について説明する。
光源１０１は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）であり、実施例１の光源１０１と同様であるため説明を省略する。
光源１０１から出射された光はシングルモードファイバー１３０−１を通して、光カプラー１３１に導かれ、強度比９０：１０で分割され、それぞれ参照光１０５、測定光１０６となる。
光源１０１は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）であり、実施例１の光源１０１と同様であるため説明を省略する。
光源１０１から出射された光はシングルモードファイバー１３０−１を通して、光カプラー１３１に導かれ、強度比９０：１０で分割され、それぞれ参照光１０５、測定光１０６となる。
つぎに、参照光１０５の光路について説明する。
光カプラー１３１にて分割された参照光１０５はシングルモードファイバー１３０−２を通して、レンズ１３５−１に導かれ、ビーム径２ｍｍの平行光になるよう、調整される。
光カプラー１３１にて分割された参照光１０５はシングルモードファイバー１３０−２を通して、レンズ１３５−１に導かれ、ビーム径２ｍｍの平行光になるよう、調整される。
次に、参照光１０５は、ミラー１１４−２〜３によって、参照ミラーであるミラー１１４−１に導かれる。
次に、ミラー１１４−１にて反射され、再び光カプラー１３１に導かれる。ここで、参照光１０５が通過した分散補償用ガラス１１５は被検眼１０７とレンズ１３５−４〜１０とに測定光１０６が往復した時の分散を、参照光１０５に対して補償するものである。
分散補償用ガラス１１５の長さはＬ２であり、ここではＬ２＝５０ｍｍとする。さらに、１１７−１は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、参照光１０５の光路長を、調整・制御することができる。
分散補償用ガラス１１５の長さはＬ２であり、ここではＬ２＝５０ｍｍとする。さらに、１１７−１は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、参照光１０５の光路長を、調整・制御することができる。
また、電動ステージ１１７−１はパソコン１２５によって制御される。
つぎに、測定光１０６の光路について説明する。
光カプラー１３１によって分割された測定光１０６はシングルモードファイバー１３０−４を介して、レンズ１３５−４に導かれ、ビーム径２ｍｍの平行光になるよう調整される。
測定光１０６は、ビームスプリッタ１５８−２とレンズ１３５−５〜６を通過し、可変形状ミラー１５９に入射される。
光カプラー１３１によって分割された測定光１０６はシングルモードファイバー１３０−４を介して、レンズ１３５−４に導かれ、ビーム径２ｍｍの平行光になるよう調整される。
測定光１０６は、ビームスプリッタ１５８−２とレンズ１３５−５〜６を通過し、可変形状ミラー１５９に入射される。
ここで、可変形状ミラー１５９は波面センサ１５５にて検知した収差に基づいて、測定光１０６と戻り光１０８との収差を、ミラー形状を自在に変形させることで補正するミラーデバイスである。ここでは、収差を補正するデバイスとして可変形状ミラーを用いたが、収差を補正できればよく、液晶を用いた空間光位相変調器等を用いることもできる。
次に、レンズ１３５−７〜８を通過し、ＸＹスキャナ１１９のミラーに入射される。
ここでは、簡単のため、ＸＹスキャナ１１９は一つのミラーとして記したが、実際にはＸスキャン用ミラーとＹスキャン用ミラーとの２枚のミラーが近接して配置され、網膜１２７上を光軸に垂直な方向にラスタースキャンするものである。また、測定光１０６の中心はＸＹスキャナ１１９のミラーの回転中心と一致するように調整されている。
レンズ１３５−９、１３５−１０は網膜１２７を走査するための光学系であり、測定光１０６を角膜１２６の付近を支点として、網膜１２７をスキャンする役割がある。
レンズ１３５−９、１３５−１０は網膜１２７を走査するための光学系であり、測定光１０６を角膜１２６の付近を支点として、網膜１２７をスキャンする役割がある。
ここでは、レンズ１３５−９、１３５−１０の焦点距離はそれぞれ５０ｍｍ、４０ｍｍである。
また、１１７−２は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、付随するレンズ１３５−１０の位置を、調整・制御することができる。
レンズ１３５−１０の位置を調整することで、被検眼１０７の網膜１２７の所定の層に測定光１０６を集光し、観察することが可能になる。
レンズ１３５−１０の位置を調整することで、被検眼１０７の網膜１２７の所定の層に測定光１０６を集光し、観察することが可能になる。
また、被検眼１０７が屈折異常を有している場合にも対応できる。測定光１０６は被検眼１０７に入射すると、網膜１２７からの反射や散乱により戻り光１０８となり、再び光カプラー１３１に導かれ、ラインカメラ１３９に到達する。
ここで、電動ステージ１１７−２はパソコン１２５により制御することができ、本実施例の特徴としている。
また、ビームスプリッタ１５８−２にて分割される戻り光１０８の一部は、波面センサ１５５に入射され、戻り光１０８の収差が測定される。
波面センサ１５５はパソコン１２５に電気的に接続されている。
得られた収差はパソコン１２５を用いて、ツェルニケ多項式を用いて表現され、これは被検眼１０７の有する収差を示している。
得られた収差はツェルニケ多項式を用いて表現される。
波面センサ１５５はパソコン１２５に電気的に接続されている。
得られた収差はパソコン１２５を用いて、ツェルニケ多項式を用いて表現され、これは被検眼１０７の有する収差を示している。
得られた収差はツェルニケ多項式を用いて表現される。
さらに、ツェルニケ多項式のデフォーカスの成分については、レンズ１３５−１０の位置を電動ステージ１１７−２を用いて制御して、補正することができる。デフォーカス以外の成分については、可変形状ミラー１５９の表面形状を制御して、補正することができ、本実施例の特徴としている。
ここで、角膜１２６とＸＹスキャナ１１９と波面センサ１５５と可変形状ミラー１５９とは光学的に共役になるよう、レンズ１３５−５〜１０が配置され、波面センサ１５５は被検眼１０７の有する収差を測定することを可能にしている。
ここでは、レンズ１３５−１０は球面レンズを用いているが、被検眼１０７の収差（屈折異常）によっては、レンズ１３５−１０にシリンドリカルレンズを用いてもよい。
ここでは、レンズ１３５−１０は球面レンズを用いているが、被検眼１０７の収差（屈折異常）によっては、レンズ１３５−１０にシリンドリカルレンズを用いてもよい。
また、新たなレンズを測定光１０６の光路に追加してもよい。
シリンドリカルレンズはツェルニケ多項式のアスティグマの項の補正に効果的であり、また、被検眼１０７が乱視の場合に有効である。
シリンドリカルレンズはツェルニケ多項式のアスティグマの項の補正に効果的であり、また、被検眼１０７が乱視の場合に有効である。
さらに、得られた収差に基づいてレンズ１３５−１０の位置を調整・制御し、網膜１２７の所定の層に測定光１０６を集光した状態で、可変形状ミラー１５９の表面形状を制御する。
そして、被検眼１０７で発生する収差を補正し、より高横分解能な断層画像の取得を可能にしている。つぎに、本実施例のＯＣＴ装置における測定系の構成について説明する。
ＯＣＴ装置１００は、マイケルソン干渉系による干渉信号の強度から構成される断層画像（ＯＣＴ像）を取得することができる。
その測定系について説明すると、網膜１２７にて反射や散乱された光である戻り光１０８は、参照光１０５と光カプラー１３１にて合波される。
そして、合波された光１４２は光ファイバー１３０−３とレンズ１３５−２とを介して、透過型グレーティング１４１に入射される。
ＯＣＴ装置１００は、マイケルソン干渉系による干渉信号の強度から構成される断層画像（ＯＣＴ像）を取得することができる。
その測定系について説明すると、網膜１２７にて反射や散乱された光である戻り光１０８は、参照光１０５と光カプラー１３１にて合波される。
そして、合波された光１４２は光ファイバー１３０−３とレンズ１３５−２とを介して、透過型グレーティング１４１に入射される。
また、合波された光１４２は透過型グレーティング１４１によって波長毎に分光され、レンズ１３５−２で集光され、ラインカメラ１３９にて光の強度が位置（波長）毎に電圧に変換される。
具体的には、ラインカメラ１３９上には波長軸上のスペクトル領域の干渉縞が観察されることになる。
得られた電圧信号群はフレームグラバー１４０にてデジタル値に変換されて、パソコン１２５にてデータ処理を行い断層画像を形成する。
ここでは、ラインカメラ１３９は１０２４画素を有し、合波された光１４２の波長毎（１０２４分割）の強度を得ることができる。
具体的には、ラインカメラ１３９上には波長軸上のスペクトル領域の干渉縞が観察されることになる。
得られた電圧信号群はフレームグラバー１４０にてデジタル値に変換されて、パソコン１２５にてデータ処理を行い断層画像を形成する。
ここでは、ラインカメラ１３９は１０２４画素を有し、合波された光１４２の波長毎（１０２４分割）の強度を得ることができる。
また、ビームスプリッタ１５８−２にて分割される戻り光１０８の一部は、波面センサ１５５に入射され、戻り光１０８の収差が測定される。
波面センサ１５５はシャックハルトマン方式の波面センサである。
得られた収差はツェルニケ多項式を用いて表現され、これは被検眼１０７の収差を示している。ツェルニケ多項式は、チルト（傾き）の項、デフォーカスの項、アスティグマ（非点収差）の項、コマの項、トリフォイルの項等からなる。
なお、ＯＣＴ装置を用いた断層画像の取得方法は、実施例１と同一であるため説明を省略する。
ＯＣＴ装置１００は、ＸＹスキャナ１１９を制御し、ラインカメラ１３９で干渉縞を取得することで、網膜１２７の断層画像を取得することができる。
波面センサ１５５はシャックハルトマン方式の波面センサである。
得られた収差はツェルニケ多項式を用いて表現され、これは被検眼１０７の収差を示している。ツェルニケ多項式は、チルト（傾き）の項、デフォーカスの項、アスティグマ（非点収差）の項、コマの項、トリフォイルの項等からなる。
なお、ＯＣＴ装置を用いた断層画像の取得方法は、実施例１と同一であるため説明を省略する。
ＯＣＴ装置１００は、ＸＹスキャナ１１９を制御し、ラインカメラ１３９で干渉縞を取得することで、網膜１２７の断層画像を取得することができる。
次に、図５〜図７を用いて、本実施例の特徴であるＯＣＴ装置を用いた断層画像の取得手順について説明する。
ここでは、ＯＣＴ装置１００は波面センサ１５５にて取得した、被検眼１０７の収差に基づいて、可変形状ミラー１５９の表面形状を制御し、被検眼１０７で発生する測定光１０６や戻り光１０８の収差を補正し、より高横分解能な断層画像の取得を可能にしている。
さらに、可変形状ミラー１５９を用いて収差を補正した状態で、レンズ１３５−１０の位置を電動ステージ１１７−２を用いて制御することで、２枚の断層画像を取得し、それらを合成することで、高横分解能の断層画像を取得することができる（図５）。
ここでは、２枚の断層画像を取得しているが、何枚であってもよい。特に、測定光１０６のビーム径が大きい場合には、測定光１０６の焦点深度が短くなるため、多くの断層画像を取得・合成することが有効である。
図６はＯＣＴ装置１００の断層画像の取得の手順について説明する図である。
ここでは、２枚の断層画像を取得しているが、何枚であってもよい。特に、測定光１０６のビーム径が大きい場合には、測定光１０６の焦点深度が短くなるため、多くの断層画像を取得・合成することが有効である。
図６はＯＣＴ装置１００の断層画像の取得の手順について説明する図である。
ここでは、近視の被検眼１０７の網膜１２７の断層画像を取得する手段を説明する。
断層画像の取得する手段は以下の（１）〜（７）の工程で、例えば連続して行うものである。
或いは、適宜工程を戻って行うこともできる。また、コンピュータ等を用いて、以下の工程を自動的に行うように構成してもよい。
図７に、上記断層画像の取得する手順を説明するフロー図を示す。
断層画像の取得する手段は以下の（１）〜（７）の工程で、例えば連続して行うものである。
或いは、適宜工程を戻って行うこともできる。また、コンピュータ等を用いて、以下の工程を自動的に行うように構成してもよい。
図７に、上記断層画像の取得する手順を説明するフロー図を示す。
（１）ステップ１（図７のＳ１）において、被検眼１０７に固視灯１５６を注視させた状態で、測定光１０６を被検眼１０７に対して入射する。
ここでは、測定光１０６は平行光の状態で被検眼１０７に対して出射するように、レンズ１３５−１０の位置が調整されている（図６（ａ））。
ここで、測定光１０６のビーム径は２ｍｍ、焦点深度は被検眼１０７内で２５０μｍ程度である。
ここでは、測定光１０６は平行光の状態で被検眼１０７に対して出射するように、レンズ１３５−１０の位置が調整されている（図６（ａ））。
ここで、測定光１０６のビーム径は２ｍｍ、焦点深度は被検眼１０７内で２５０μｍ程度である。
そして、ステップ２（図７のＳ２）において、戻り光１０８を波面センサ１５５で測定し、ステップ３（図７のＳ３）において、戻り光１０８の収差を得る（第１の工程）。
（２）得られた収差をパソコン１２５にてツェルニケ多項式の表現に変換し、そのデフォーカスの成分をメモリーに記録する（第２の工程）。これは、被検眼１０７の視度を示している。
（３）ステップ４（図７のＳ４）において、デフォーカスの成分が最小になるように、電動ステージ１１７−２を用いてレンズ１３５−１０の位置を調整する（第３の工程）。
ここで、測定光１０６は網膜１２７の網膜色素上皮層（不図示）付近に合焦している状態となっている（図６（ｂ））。
ここで、測定光１０６は網膜１２７の網膜色素上皮層（不図示）付近に合焦している状態となっている（図６（ｂ））。
（４）ステップ５（図７のＳ５）において、戻り光１０８を波面センサ１５５で測定し、被検眼１０７の収差を得る。
ステップ６（図７のＳ６）において、得られた収差が最小になるように、可変形状ミラー１５９の表面形状を制御する（第４の工程）。
ここでは、収差が最小になるように、波面センサ１５５、可変形状ミラー１５９、パソコン１２５を用いてフィードバック制御を行い、リアルタイムに可変形状ミラー１５９の表面形状を制御する。ここでは、収差のうち、デフォーカスの成分あるいはアスティグマの成分を無視してフィードバック制御を行い、制御の高速化を図ってもよい。
ステップ６（図７のＳ６）において、得られた収差が最小になるように、可変形状ミラー１５９の表面形状を制御する（第４の工程）。
ここでは、収差が最小になるように、波面センサ１５５、可変形状ミラー１５９、パソコン１２５を用いてフィードバック制御を行い、リアルタイムに可変形状ミラー１５９の表面形状を制御する。ここでは、収差のうち、デフォーカスの成分あるいはアスティグマの成分を無視してフィードバック制御を行い、制御の高速化を図ってもよい。
（５）ステップ７（図７のＳ７）において、ＸＹスキャナ１１９のＸ軸を駆動しながら、ラインセンサ１３９にて干渉縞を検知して、第１の断層画像１５７−１（ＸＺ面）を得る（図６（ｃ））。
ここで、断層画像１５７における破線は横解像度とコントラストの低い様子を模式的に示している。つまり、断層画像１５７−１は網膜色素上皮層１４６付近の撮像が良好である様子を示している。
ここで、断層画像１５７における破線は横解像度とコントラストの低い様子を模式的に示している。つまり、断層画像１５７−１は網膜色素上皮層１４６付近の撮像が良好である様子を示している。
（６）ステップ８（図７のＳ８）において、パソコン１２５を用いて、電動ステージ１１７−２を制御し、レンズ１３５−１０の位置を調整し、測定光１０６を視神経線維層１４７の付近に合焦させる（第５の工程）。
ここで、レンズ１３５−１０の移動量は（２）で測定した被検眼１０７の視度に基づいて行う。
そして、ステップ９（図７のＳ９）において、上記（４）と同様に第２の断層画像１５７−２を得る（図６（ｄ））。
ここで、レンズ１３５−１０の移動量は（２）で測定した被検眼１０７の視度に基づいて行う。
そして、ステップ９（図７のＳ９）において、上記（４）と同様に第２の断層画像１５７−２を得る（図６（ｄ））。
（７）ステップ１０（図７のＳ１０）において、第１の断層画像１５７−１と第２の断層画像１５７−２とを合成し断層画像１３２を得る（図６（ｅ））。
ここで、断層画像１３２は測定範囲全域において解像度とコントラストが良好であることを示している。
さらに、本実施例では被検眼１０７の収差が補正されているため、実施例１と比較して、高横分解能、高コントラストの断層画像が取得される。
ここで、断層画像１３２は測定範囲全域において解像度とコントラストが良好であることを示している。
さらに、本実施例では被検眼１０７の収差が補正されているため、実施例１と比較して、高横分解能、高コントラストの断層画像が取得される。
［実施例３］ 実施例３においては、本発明を適用した、ＯＣＴ装置について説明する。
ここでは特に、被検眼の断層画像（ＯＣＴ像）を撮像する高横分解能のＯＣＴ装置について説明する。
本実施例では、被検眼の収差を可変形状ミラー（実施例における収差補正手段に対応する）を用いて補正して断層画像を取得するフーリエドメイン方式のＯＣＴ装置が構成され、被検眼の視度や収差によらず良好な断層画像が得られるようにされている。
本実施例においては、光学系の全体を主に球面ミラーを用いた反射光学系を用いて、構成している。
図８を用いて、まず、本実施例におけるＯＣＴ装置の光学系の全体の概略構成について説明する。
図８には図５の実施例２と同じ構成には同一の符号が付されているので、共通する部分の説明は省略する。
図８において、１５７はミラー、１６０は球面ミラーである。
図８を用いて、まず、本実施例におけるＯＣＴ装置の光学系の全体の概略構成について説明する。
図８には図５の実施例２と同じ構成には同一の符号が付されているので、共通する部分の説明は省略する。
図８において、１５７はミラー、１６０は球面ミラーである。
本実施例のＯＣＴ装置１００は、図８に示されるように、全体として、マイケルソン干渉系を構成している。
図５において、光源１０１から出射された光は、光ファイバー１３０−１と光カプラー１３１とを介して、参照光１０５と測定光１０６とに、９０：１０の割合で分割される。
測定光１０６は、光ファイバー１３０−４と球面ミラー１６０−１〜９と可変形状ミラー１５９とＸＹスキャナ１１９等を介して、観察対象である被検眼１０７に導かれる。
測定光１０６は、光ファイバー１３０−４と球面ミラー１６０−１〜９と可変形状ミラー１５９とＸＹスキャナ１１９等を介して、観察対象である被検眼１０７に導かれる。
さらに、被検眼１０７にて、測定光１０６は反射や散乱により戻り光１０８となって戻され、光カプラー１３１によって、参照光１０５と合波される。
参照光１０５と戻り光１０８とは合波された後、ラインカメラ１３９に入射され、得られた光強度を用いて、被検眼１０７の断層画像が構成される。
参照光１０５と戻り光１０８とは合波された後、ラインカメラ１３９に入射され、得られた光強度を用いて、被検眼１０７の断層画像が構成される。
つぎに、光源１０１の周辺について説明する。
光源１０１は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）であり、実施例１の光源１０１と同様であるため説明を省略する。
光源１０１から出射された光はシングルモードファイバー１３０−１を通して、光カプラー１３１に導かれ、強度比９０：１０で分割され、それぞれ参照光１０５、測定光１０６となる。
光源１０１は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）であり、実施例１の光源１０１と同様であるため説明を省略する。
光源１０１から出射された光はシングルモードファイバー１３０−１を通して、光カプラー１３１に導かれ、強度比９０：１０で分割され、それぞれ参照光１０５、測定光１０６となる。
つぎに、参照光１０５の光路について説明する。
光カプラー１３１にて分割された参照光１０５はシングルモードファイバー１３０−２を通して、レンズ１３５−１に導かれ、ビーム径２ｍｍの平行光になるよう、調整される。
光カプラー１３１にて分割された参照光１０５はシングルモードファイバー１３０−２を通して、レンズ１３５−１に導かれ、ビーム径２ｍｍの平行光になるよう、調整される。
次に、参照光１０５は、ミラー１５７−１〜４によって、参照ミラーであるミラー１１４に導かれる。
次に、ミラー１１４にて反射され、再び光カプラー１３１に導かれる。ここで、参照光１０５が通過した分散補償用ガラス１１５は被検眼１０７に測定光１０６が往復した時の分散を、参照光１０５に対して補償するものである。
分散補償用ガラス１１５の長さはＬ３であり、ここではＬ３＝４０ｍｍとする。さらに、１１７−１は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、参照光１０５の光路長を、調整・制御することができる。
分散補償用ガラス１１５の長さはＬ３であり、ここではＬ３＝４０ｍｍとする。さらに、１１７−１は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、参照光１０５の光路長を、調整・制御することができる。
また、電動ステージ１１７−１はパソコン１２５によって制御される。
また、参照光１０５の光路長は後述の測定光１０６の光路長と略等しくなっている。そのため、参照光１０５の光路長は実施例２と比較して長くなっている。
つぎに、測定光１０６の光路について説明する。
光カプラー１３１によって分割された測定光１０６はシングルモードファイバー１３０−４を介して、レンズ１３５−４に導かれ、ビーム径２ｍｍの平行光になるよう調整される。
測定光１０６は、ビームスプリッタ１５８と球面ミラー１６０−１〜２を介し、可変形状ミラー１５９に入射される。
光カプラー１３１によって分割された測定光１０６はシングルモードファイバー１３０−４を介して、レンズ１３５−４に導かれ、ビーム径２ｍｍの平行光になるよう調整される。
測定光１０６は、ビームスプリッタ１５８と球面ミラー１６０−１〜２を介し、可変形状ミラー１５９に入射される。
ここで、可変形状ミラー１５９は波面センサ１５５にて検知した収差に基づいて、測定光１０６と戻り光１０８との収差を、ミラー形状を自在に変形させることで補正するミラーデバイスである。ここでは、収差を補正するデバイスとして可変形状ミラーを用いたが、収差を補正できればよく、液晶を用いた空間光位相変調器等を用いることもできる。
次に、レンズ１６０−３〜６を介し、ＸＹスキャナ１１９のミラーに入射される。
ここでは、簡単のため、ＸＹスキャナ１１９は一つのミラーとして記したが、実際にはＸスキャン用ミラーとＹスキャン用ミラーとの２枚のミラーが近接して配置され、網膜１２７上を光軸に垂直な方向にラスタースキャンするものである。また、測定光１０６の中心はＸＹスキャナ１１９のミラーの回転中心と一致するように調整されている。
球面ミラー１６０−７〜９は網膜１２７を走査するための光学系であり、測定光１０６を角膜１２６の付近を支点として、網膜１２７をスキャンする役割がある。
球面ミラー１６０−７〜９は網膜１２７を走査するための光学系であり、測定光１０６を角膜１２６の付近を支点として、網膜１２７をスキャンする役割がある。
また、１１７−２は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、付随する球面ミラー１６０−８の位置を、調整・制御することができる。
球面ミラー１６０−８の位置を調整することで、被検眼１０７の網膜１２７の所定の層に測定光１０６を集光し、観察することが可能になる。
球面ミラー１６０−８の位置を調整することで、被検眼１０７の網膜１２７の所定の層に測定光１０６を集光し、観察することが可能になる。
また、被検眼１０７が屈折異常を有している場合にも対応できる。測定光１０６は被検眼１０７に入射すると、網膜１２７からの反射や散乱により戻り光１０８となり、再び光カプラー１３１に導かれ、ラインカメラ１３９に到達する。
ここで、電動ステージ１１７−２はパソコン１２５により制御することができ、本実施例の特徴としている。
また、ビームスプリッタ１５８にて分割される戻り光１０８の一部は、波面センサ１５５に入射され、戻り光１０８の収差が測定される。
波面センサ１５５はパソコン１２５に電気的に接続されている。
得られた収差はパソコン１２５を用いて、ツェルニケ多項式を用いて表現され、これは被検眼１０７の有する収差を示している。
得られた収差はツェルニケ多項式を用いて表現され、本実施例の特徴としている。
波面センサ１５５はパソコン１２５に電気的に接続されている。
得られた収差はパソコン１２５を用いて、ツェルニケ多項式を用いて表現され、これは被検眼１０７の有する収差を示している。
得られた収差はツェルニケ多項式を用いて表現され、本実施例の特徴としている。
さらに、ツェルニケ多項式のデフォーカスの成分については、球面ミラー１６０−８の位置を電動ステージ１１７−２を用いて制御して、補正することができる。デフォーカス以外の成分については、可変形状ミラー１５９の表面形状を制御して、補正することができ、本実施例の特徴としている。
ここで、角膜１２６とＸＹスキャナ１１９と波面センサ１５５と可変形状ミラー１５９とは光学的に共役になるよう、球面ミラー１６０−１〜９が配置され、波面センサ１５５は被検眼１０７の有する収差を測定することを可能にしている。
さらに、得られた収差に基づいて球面ミラー１６０−８の位置を調整・制御し、網膜１２７の所定の層に測定光１０６を集光した状態で、可変形状ミラー１５９の表面形状を制御する。
そして、被検眼１０７で発生する収差を補正し、より高横分解能な断層画像の取得を可能にしている。
前述の参照光１０５と戻り光１０８とは、光カプラー１３１にて合波され、さらに９０：１０に分割される。
前述の参照光１０５と戻り光１０８とは、光カプラー１３１にて合波され、さらに９０：１０に分割される。
そして、合波された光１４２は透過型グレーティング１４１によって波長毎に分光され、レンズ１３５−３で集光され、ラインカメラ１３９にて光の強度が各位置（波長）毎に電圧に変換される。
具体的には、ラインカメラ１３９上には波長軸上のスペクトル領域の干渉縞が観察されることになる。
得られた電圧信号群はフレームグラバー１４０にてデジタル値に変換されて、パソコン１２５にてデータ処理を行い断層画像を形成する。
具体的には、ラインカメラ１３９上には波長軸上のスペクトル領域の干渉縞が観察されることになる。
得られた電圧信号群はフレームグラバー１４０にてデジタル値に変換されて、パソコン１２５にてデータ処理を行い断層画像を形成する。
ここでは、ラインカメラ１３９は１０２４画素を有し、合波された光１４２の波長毎（１０２４分割）の強度を得ることができる。
つぎに、本実施例のＯＣＴ装置における測定系の構成について説明する。
ＯＣＴ装置１００は、マイケルソン干渉系による干渉信号の強度から構成される断層画像（ＯＣＴ像）を取得することができる。
ＯＣＴ装置１００は、マイケルソン干渉系による干渉信号の強度から構成される断層画像（ＯＣＴ像）を取得することができる。
その測定系については実施例２と同様であるため、説明を省略する。
次に、本実施例の特徴であるＯＣＴ装置を用いた断層画像の取得方法について説明する。
その断層画像の測定方法についても実施例２と同様であるため、説明を省略する。但し、ここでは、実施例２のレンズ１３５−１０の代わりに、球面ミラー１６０−８を用いて、測定光１０６の合焦位置を調整している。
（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。なお、記憶媒体は、コンピュータに実行させるためのプログラムを格納するものである。
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。なお、記憶媒体は、コンピュータに実行させるためのプログラムを格納するものである。
１０１ 光源
１０３、１５８ ビームスプリッタ
１０５ 参照光
１０６ 測定光
１０７ 被検眼
１０８ 戻り光
１１１、１２０、１３５ レンズ
１１４ ミラー
１１５ 分散補償用ガラス
１１７ 電動ステージ
１１９ ＸＹスキャナ
１２５ パソコン
１２６ 角膜
１２７ 網膜
１３８ ディテクター
１７２ 遮光板
１０３、１５８ ビームスプリッタ
１０５ 参照光
１０６ 測定光
１０７ 被検眼
１０８ 戻り光
１１１、１２０、１３５ レンズ
１１４ ミラー
１１５ 分散補償用ガラス
１１７ 電動ステージ
１１９ ＸＹスキャナ
１２５ パソコン
１２６ 角膜
１２７ 網膜
１３８ ディテクター
１７２ 遮光板
Claims (14)
- 光源からの光を測定光とし、被検査物に照射された該測定光による戻り光を用いて、前記被検査物の画像を撮像する光画像撮像装置であって、
前記測定光を前記被検査物に合焦させる光学手段と、
前記戻り光の収差を測定する収差測定手段と、
前記収差測定手段により測定された収差に基づいて、前記光学手段を調整するフォーカス調整手段と、
を有することを特徴とする光画像撮像装置。 - 前記収差をツェルニケ多項式を用いた表現に変換し、該ツェルニケ多項式のデフォーカスあるいはアスティグマの成分の少なくとも何れかを記録する記録手段と、
前記フォーカス調整手段は、前記記録手段に記録された成分に基づいて、前記光学手段を調整する手段であり、
該フォーカス調整手段により、前記光学手段を調整し、前記測定光を前記被検査物の所定の領域に合焦させることを特徴とする請求項１に記載の光画像撮像装置。 - 前記記録手段に記録された前記デフォーカスの成分あるいは前記アスティグマの成分に基づいて、
前記測定光と前記戻り光との少なくともいずれかの収差の補正を行う収差補正手段を有することを特徴とする請求項２に記載の光画像撮像装置。 - 前記デフォーカスの成分と前記アスティグマの成分との少なくともいずれかの成分を除いた前記収差に基づいて、
前記測定光と前記戻り光との少なくともいずれかの収差の補正を行う収差補正手段を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光画像撮像装置。 - 前記被検査物が被検眼であって、
前記被検眼に注視させるための固視標を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光画像撮像装置。 - 光源からの光を測定光と参照光とに分割する手段と、前記被検査物に照射された前記測定光とによる戻り光と、参照光路を経由した前記参照光とを干渉させる手段と、該干渉による干渉信号の強度を検出する手段とにより前記被検査物の断層画像を撮像する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光画像撮像装置。 - 前記撮像される被検査物の断層画像は、合焦位置の異なる複数の断層画像を合成して単一の断層画像を取得することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光画像撮像装置。
- 光源からの光を測定光とし、被検査物に照射された該測定光による戻り光を用いて、前記被検査物の画像を撮像する光画像の撮像方法であって、
収差測定手段を用い、該被検査物の収差を測定する第１の工程と、
前記収差をデフォーカスの成分を含む項を持つ多項式を用いた表現に変換し、
当該多項式で表現された収差のデフォーカスの成分を記録する第２の工程と、
前記デフォーカスの成分に基づいて、前記測定光を前記被検査物に合焦させるフォーカス調整手段を調整する第３の工程と、
を有することを特徴とする光画像の撮像方法。 - 前記多項式がツェルニケ多項式であることを特徴とする請求項８に記載の光画像の撮像方法。
- 前記多項式がアスティグマの成分を含む項を持つ多項式であり、
前記第２の工程において、当該多項式で表現された収差のアスティグマの成分を記録し、
前記第３の工程は、前記第２の工程で記録された収差の成分に基づいて、前記フォーカス調整手段を調整する
ことを特徴とする請求項８あるいは９記載の光画像の撮像方法。 - 前記第３の工程の後に、
前記第２の工程で記録された前記デフォーカスの成分あるいは前記アスティグマの成分に基づいて、
収差補正手段を用いて、前記測定光と戻り光との少なくとも何れかの収差の補正を行う第４の工程を有することを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の光画像の撮像方法。 - 前記第３の工程の後に、または前記第４の工程の後に、
前記フォーカス調整手段により、前記測定光を前記被検査物の所定の領域に合焦させる第５の工程を有することを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項に記載の光画像の撮像方法。 - 前記測定光を前記被検査物の所定の領域に合焦させ断層画像を取得するに際し、合焦位置の異なる複数の断層画像を合成して単一の断層画像を取得することを特徴とする請求項１２に記載の光画像の撮像方法。
- 請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の撮像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。
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|---|---|---|---|---|
| JP2019103746A (ja) * | 2017-12-14 | 2019-06-27 | キヤノン株式会社 | 眼底撮像装置 |
-
2015
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