JP2016209543A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像特徴の方向性に依存した画像処理或いは画像解析を行うことにより、より効果的な対象物の解析を可能とする。
【解決手段】本発明に係る検査装置は、光源からの測定光を被検査物に対して走査する測定光学系と、被検査物に共役な位置に設けられ、測定光の被検査物からの戻り光を複数の光に分割する分割手段と、分割して得た複数の光を受光する受光手段と、受光手段からの複数の強度信号に基づく被検査物の画像データと戻り光の分割方向とを関連付けて記録する記録手段と、関連付けられた分割方向に基づいて画像データを解析する解析手段と、を有することを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、眼科診療に用いられる眼科撮像装置等、検査装置に関するものである。

共焦点レーザー顕微鏡の原理を利用した眼科撮像装置である走査型レーザー検眼鏡（ＳＬＯ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ）は、測定光であるレーザーを眼底に対してラスタースキャンを行い、その戻り光の強度から２次元眼底画像を高分解能かつ高速に得る装置（以下、ＳＬＯ装置）である。

ＳＬＯ装置において、横分解能を向上させるには、測定光が眼底上で微小なスポットになるようにする必要がある。しかしながら、測定光のビーム径の大径化を単に行っても、被検眼にて発生する、測定光やその戻り光の収差によるスポット形状の乱れにより、分解能を向上することは難しい。

近年、それの解決のため、被検眼による収差を測定し、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組み込んだ補償光学ＳＬＯ装置（以下、ＡＯ−ＳＬＯ装置）が開発され、高分解能の２次元画像（ＡＯ−ＳＬＯ像）の取得が現実的になってきている。

他方、画像を取得する眼底の部位或いは組織によっては、あえて眼底の撮像部位に対して非共焦点となる光束を用いた２次元画像（非共焦点画像）を取得することで、共焦点画像では得られない眼底組織の情報を得る試みが行われている。

非特許文献１においては、眼底の非共焦点画像を得る場合、眼底からの戻り光をその結像面上で、２つ以上に分割し、それらを各々の光センサに入射させ、各々の信号を演算（差分）して、眼底の画像化を行う非共焦点ＡＯ−ＳＬＯ装置が提案され、取得される２次元画像（血管画像）のＳＮ比向上が試みられている。また、非特許文献２においても、同様の画像化手法によって、従来の共焦点光学系で観察される画像とは異なる画像特徴を持つ眼細胞の典型的な視細胞画像を取得した結果が報告されている。

特開２０１４−１９８２２４号公報

ＪＯＳＡ Ａ，Ｖｏｌ．３１，Ｉｓｓｕｅ３，ｐｐ．５６９−５７９（２０１４） ＩＯＶＳ，５５，４２４４−４２５１（２０１４）

上記した非共焦点ＡＯ−ＳＬＯ装置で得られる画像には、例えば得られた画像中の血管の左右において鮮鋭度が異なる等、特定の方向への鮮鋭度の依存性が生ずることがある。これを画像特徴の方向性と呼ぶ。このような画像を解析する際にはこの画像特徴の方向性を考慮することが有益であると考えられる。しかしながら、非特許文献１、２においては、この画像特徴の方向性を考慮せず、例えば単に視細胞の大きさ或いは密度を求めて被検眼の病変等の評価を行うといった従来の解析手法（特許文献１）を用いてきた。このような従来の解析では、特定方向への画像特徴の依存性が高い画像の場合、不鮮明な部分を含む非共焦点画像となり、例えば視細胞を十分に検出できない場合が生じる可能性がある。
本発明の目的の一つは、被検査物の画像データを精度良く解析することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る検査装置は、
光源からの測定光を被検査物に対して走査する測定光学系と、
前記被検査物に共役な位置に設けられ、前記測定光の前記被検査物からの戻り光を複数の光に分割する分割手段と、
前記分割して得た複数の光を受光する受光手段と、
前記受光手段からの複数の強度信号に基づく前記被検査物の画像データと、前記戻り光の分割方向とを関連付けて記録する記録手段と、
前記関連付けられた分割方向に基づいて前記画像データを解析する解析手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、画像特徴の方向性に対応する戻り光の分割方向を考慮した画像解析を行うことができる。すなわち、画像特徴の方向性に依存した画像解析を行うことができる。これにより、被検査物の画像データを精度良く解析することができる。

本発明の実施例におけるＳＬＯ装置の全体の構成について説明する図である。 本発明の実施例におけるＳＬＯ装置の光学系の構成を説明する図である。 本発明の実施例におけるＳＬＯ装置の測定光の波長分布を説明する図である。 本発明の実施例におけるＳＬＯ装置による撮像手順を説明する図である。 本発明の実施例におけるＳＬＯ装置の制御ソフト画面の構成を説明する図である。 本発明の実施例における画像処理装置６００の機能構成を説明する図である。 本発明の実施例におけるＳＬＯ装置の第一の光束分割手段の構成を説明する図である。 本発明の実施例におけるＳＬＯ装置の受光部の構成を説明する図である。 本発明の実施例におけるＳＬＯ装置の第二の光束分割手段の構成を説明する図である。 本発明の実施例における画像処理装置６００にて行われる処理の手順を説明する図である。 図１０に示した処理で行われる視細胞解析処理の詳細を説明する図である。 本発明の実施例におけるＳＬＯ装置の第一の光束分割手段の他の構成を説明する図である。 本発明の実施例におけるＳＬＯ装置の第二の光束分割手段の他の構成を説明する図である。

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。なお、以下の実施例は特許請求の範囲に関わる本発明を限定するものではなく、また、本実施例で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。

なお、本発明は、非共焦点ＡＯ−ＳＬＯ装置より得られた、非共焦点ＡＯ−ＳＬＯ画像を得る際の戻り光の分割方向に対して前述した画像特徴の方向性が依存することが多いという知見に基づくものである。本発明によれば、眼底からの戻り光を光束分割する方向と取得した画像とを関連付けて記録することにより、取得した画像に対して画像処理・解析を施す際、該方向に関する情報を利用して分割する方向に依存する画像特徴を考慮した画像解析が実行できる。

本発明の実施例について説明する。
実施例１による検査装置は、被検眼の光学収差によらず良好な２次元画像が得るための補償光学系を備え、撮像対象である被検眼眼底の高分解能の２次元画像（ＡＯ−ＳＬＯ像）特にその非共焦点画像の撮像を行うことができるＡＯ−ＳＬＯ装置を備える。また、本装置にはさらに、ＷＦ−ＳＬＯ装置、前眼部観察装置、および固視灯表示装置が付随している。ＷＦ−ＳＬＯ装置は、ＡＯ−ＳＬＯ像の取得を補助することを目的として、より広画角の２次元画像（ＷＦ−ＳＬＯ像）の撮像を行う。前眼部観察装置は、測定光の入射位置を把握するために用いられる。固視灯表示装置は、撮像箇所を調整するために視線を誘導するために用いられる。

ここでは、高分解能の２次元画像を撮像するために、補償光学系を備えているが、高解像度を実現できる光学系の構成であれば、補償光学系を備えていなくてもよい。

＜装置全体構成＞
図１を用いて、まず、本実施例におけるＡＯ−ＳＬＯ装置１０１の概略構成について具体的に説明する。図１（ａ）はＡＯ−ＳＬＯ装置１０１を上から見た図であり、図１（ｂ）は横から見た図である。

ＡＯ−ＳＬＯ装置１０１は、大まかには、ヘッド部１０２、ステージ部１０３、顔受け部１０４、液晶モニター１０５、および制御ＰＣ１０６を有する。ヘッド部１０２は、主要な光学系を内蔵する。ステージ部１０３は、ヘッド部１０２を水平垂直方向に移動させる。顔受け部１０４は、被検者の顔を乗せ位置を調整する。液晶モニター１０５は、操作画面を表示する。制御ＰＣ１０６は、ＡＯ−ＳＬＯ装置１０１全体を制御し、図６を用いて後述する画像処理装置６００が内蔵されている。

ヘッド部１０２は、ステージ部１０３上に配置され、ジョイスティック１０７を倒すことによって水平方向（図１（ａ）において紙面に平行な方向）に、回転させることによって垂直方向（図１（ａ）において紙面に垂直な方向）に移動できる。顔受け部１０４は、顎を乗せる顎受け１０８と電動ステージによって顎受け１０８を移動させる顎受け駆動部１０９からなる。

＜光学系の構成＞
次に、図２を用いて、ヘッド部１０２に内蔵される光学系について、具体的に説明する。なお、以降で述べる光学系、特にＡＯ−ＳＬＯ部は、本実施例において、光源からの測定光を被検査物に走査する測定光学系を構成する。

光源２０１−１から出射した光は、光カプラー２３１によって参照光２０５と測定光２０６−１とに分割される。測定光２０６−１は、シングルモードファイバー２３０−４、を用いて測定光学系へ導かれ、コリメータレンズ２３５−１、空間光変調器２５９を経て、ＸＹスキャナ２１９−１に至る。該ＸＹスキャナ２１９−１により走査される測定光は、被検眼の屈折異常値を補正可能なフォーカス機能つき対物レンズ２３５−１０、およびダイクロイックミラー２７０−１等を介して観察対象の被検査物である被検眼２０７の眼底２２７へ導かれる。２５６は固視灯であり、固視灯２５６からの光束２５７は、ダイクロイックミラー２７０−１を介して測定光学系へ結合され、被検眼２０７の固視あるいは回旋を促す固視灯を提示する役割を有する。

測定光２０６−１は、被検眼の眼底２２７によって反射あるいは散乱された戻り光２０８となり、光路を逆行し、ビームスプリッタ２５８−３で反射されて、受光部７００を構成するディテクター７０４−１〜３（図８参照）に入射される。ディテクター７０４−１〜３は、戻り光２０８−１の光強度を電圧に変換し、その信号を用いて、被検眼２０７の２次元画像が構成される。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、本実施例では、収差補正デバイスとして反射型の空間光変調器を用いたが、透過型の空間光変調器や、可変形状ミラーを用いても構成することができる。

＜ＡＯ−ＳＬＯ部の光源＞
つぎに、光源２０１−１の周辺について説明する。光源２０１−１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８４０ｎｍであり、バンド幅は５０ｎｍである。ここでは、スペックルノイズの少ない２次元画像を取得するために低コヒーレント光源を選択している。また、光源として、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考慮すると、近赤外光が適する。さらに、波長は得られる２次元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８４０ｎｍ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２０１−１から出射された光は、シングルモードファイバー２３０−１と光カプラー２３１とを介して、参照光２０５と測定光２０６−１とに９０：１０の割合で分割される。２５３−２、２５３−４は偏光コントローラである。

＜ＡＯ−ＳＬＯ部の参照光路＞
次に、参照光２０５の光路について説明する。
光カプラー２３１によって分割された参照光２０５は、光ファイバー２３０−２を介して、光量測定装置２６４に入射される。光量測定装置２６４は参照光２０５の光量を測定することにより、測定光２０６−１の光量をモニターする用途に用いられる。

＜ＡＯ−ＳＬＯ部の測定光路＞
次に、測定光２０６−１の光路について説明する。
光カプラー２３１によって分割された測定光２０６−１は、シングルモードファイバー２３０−４を介してコリメータレンズ２３５−１に導かれ、ビーム径４ｍｍの平行光になるように調整される。

測定光２０６−１は、ビームスプリッタ２５８−３、２５８−１を通過し、レンズ２３５−５〜６を通過し、空間光変調器２５９に入射される。

ここで、空間光変調器２５９は、制御ＰＣ１０６によって、ドライバ部２８１内の空間光変調器ドライバ２８８を介して制御される。

次に、測定光２０６−１は、空間光変調器２５９にて変調され、レンズ２３５−７〜８を通過し、ＸＹスキャナ２１９−１のミラーに入射される。ここでは、簡単のため、ＸＹスキャナ２１９−１は一つのミラーとして記したが、実際にはＸスキャナとＹスキャナとの２枚のミラーが近接して配置され、眼底２２７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２０６−１の光軸中心は、ＸＹスキャナ２１９−１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、Ｘスキャナは測定光２０６−１を紙面に平行な方向に走査するスキャナであり、ここでは共振型スキャナを用いている。駆動周波数は約７．９ｋＨｚである。またＹスキャナは、測定光２０６−１を紙面に垂直な方向に走査するスキャナであり、ここではガルバノスキャナを用いている。駆動波形はのこぎり波であり、周波数は３２Ｈｚ、デューティ比は１６％である。Ｙスキャナの駆動周波数は、ＡＯ−ＳＬＯ像の撮像のフレームレートを決定する重要なパラメータである。

ここで、ＸＹスキャナ２１９−１は制御ＰＣ１０６によってドライバ部２８１内の光スキャナ駆動ドライバ２８２を介して制御される。当該ＸＹスキャナ２１９−１は、測定光学系において光源２０１−１からの測定光２０６−１を被検査物である被検眼の眼底２２７に走査する。

レンズ２３５−９および対物レンズ２３５−１０は、眼底２２７を深さ方向に走査するための光学系であり、測定光２０６−１を被検眼２０７の瞳孔中心を支点として、眼底２２７をスキャンする役割がある。

ここで、測定光２０６−１のビーム径は４ｍｍであるが、より高分解能な光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。

また、対物レンズ２３５−１０を支持するステージ２１７−１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、付随する対物レンズ２３５−１０の位置を動かし、フォーカスを調整することができる。

ここで、電動ステージ２１７−１は、制御ＰＣ１０６によってドライバ部２８１内の電動ステージ駆動ドライバ２８３を介して制御される。

対物レンズ２３５−１０の位置を調整することで、被検眼２０７の眼底２２７の所定の層に、測定光２０６−１を合焦し観察することが可能になる。また、被検眼２０７が屈折異常を有している場合にも対応できる。

測定光２０６−１は、被検眼２０７に入射すると、被検査物である眼底２２７からの反射や散乱により、戻り光２０８−１となり受光部７００へ入射する。入射した戻り光２０８−１は後述する分割手段によって分光されて受光手段であるディテクター７０４−１〜３にそれぞれ到達する。ディテクター７０４−１〜３には、例えば高速且つ高感度な光センサであるＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）やＰＭＴ（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ Ｔｕｂｅ）が用いられる。これらディテクターは、各々が受光する光束の強度信号を各々出力する。

＜受光部＞
次に、図７（ａ）〜図９、および図１２（ａ）〜図１３を用いて受光部７００の概略構成について説明する。
戻り光２０８−１は、被検眼の眼底２２７と略共役な平面である結像面上に配置された第一の光束分割手段である部分反射ミラー７１１で分割且つ反射された光７０８は、結像面に配置されたピンホールを通過してディテクター７０４−１に入射する。そしてピンホール７０７を通過した光７０８はディテクター７０４−１に入射する。以上の構成から、このディテクター７０４−１の出力とデータ取得時点の走査信号とから共焦点光学系による眼底像を形成し且つ表示するための眼底画像データを得ている。この共焦点画像を形成し且つ表示するために用いる共焦点画像データを得る撮像モードを、第二の撮像モードと呼ぶ。即ち、被検眼眼底と共役な平面上に配置される光束分割手段である部分反射ミラー７１１は、被検眼からの戻り光を少なくとも２つ以上の複数の光束（光）に分割する。

一方、部分反射ミラー７１１に入射した他の一部の光７０９は非共焦点画像の形成のため、図７（ａ）に示す分割パターン７１５の中心部の外側にある透過領域７１２を通過し、さらに結像面に配置された光束分割プリズム７０６によって２つの光束に分割される。分割後の光束は、ディテクター７０４−２、７０４−３でそれぞれ受光され、得られた光束の強度に応じた電圧信号を出力する。図９はこれら構成を立体的に示している。ディテクター７０４−２、７０４−３はそれぞれＸスキャナの走査方向と同軸上に配置されている。各ディテクターで得られた電圧信号は、制御ＰＣ１０６内のＡＤボード２７６−１にてデジタル値に変換され、制御ＰＣ１０６に入力する。

ディテクター７０４−２および７０４−３に入射したある時点の光から得たデジタル値をそれぞれＩａ、Ｉｂとすると、下記式からＸ方向に分割した場合の非共焦点画像の画素値Ｉ、すなわち非共焦点画像を形成する眼底画像データを取得する。

このＸ方向の画素値Ｉよって生成した画像を用いて、Ｘ方向に分割した非共焦点画像を取得するモードが第一の撮像モードである。通常得られる画像は、光束分割プリズム７０６によって光束分割された方向に応じた方向に特徴、すなわち画像特徴の方向性をもつ画像となる。装置はＩの値と光束分割の方向、すなわち光束分割プリズムの光軸に対する回転角度に関する情報としてＸスキャナの走査方向をこの第一の撮像モードで撮像した画像とともに記録装置に記録する。当該工程の詳細は、後述する。

ここで、部分反射ミラー７１１は、中心部の反射領域７１４、反射領域７１４の外側に配置される透過領域７１２、および遮光することで透過領域７１２を規定する遮光領域７１３からなる。なお部分反射ミラー７１１は、図７（ａ）および７（ｂ）に示したように、これらを形成して得られた分割パターン７１５、を１組とする分割パターンを複数有してもよい。そして、各種分割パターンの中心は戻り光２０８の光軸中心に位置するように配置される。部分反射ミラー７１１は戻り光２０８の光軸に対して斜めに配置されたときに、各分割パターンの形状が光軸方向から見て円形になるような楕円形状となっている。また、部分反射ミラー７１１は分割パターン選択制御部２８９によって、選択的に分割パターンを切り替えて制御される。

図７に示す分割パターン７１５の切り替え例においては、第二の光束分割手段である光束分割による光束の分割数は２で不変であり、かつ分割パターン７１５はそのサイズを変更する例であり、以下の効果を有する。即ち、反射領域７１４の径が小さい分割パターンを選択すると焦点深度が狭まりコントラストが上がるが、信号対雑音比が小さくなる。逆に径が大きい分割パターンを選択すると焦点深度が広がりコントラストが下がるが、信号対雑音比は比較的大きくなる。このように選択的に分割パターンを切り替えることによって、画像のコントラストと信号対雑音比が良好になるように調整することができる。

ここで、部分反射ミラー７１１は、図７（ａ）に示すように、異なる分割パターンを円形に配置するように形成した遮光板を機械的に回転させて分割パターンを選択してもよい。或いは、図７（ｂ）に示すように複数の分割パターンが１列に並んで配置された遮光板を機械的にスライドさせて選択してもよい。また、例えば、図１２に示す形状としてもよい。詳細には、図１２（ａ）に示すように分割数を４つに増やし、分割の方向、透過領域を分割する遮光領域の幅、反射領域の大きさ各々を変えてこれを回転可能な一反射板に配置することが可能である。なお、光束の分割方向には対応するディテクターを配することが必要である。よって、用いるディテクター個数および配置が一定の場合、図１２（ｂ）に示すように分割方向のみを一定とする等、得ようとする画像に応じて各々のパターンを変えることが好ましい。またこれらパターンの配置が円状ではなく直線状に配置することも当然可能である。即ち、受光部への遮光方法或いは態様はここに記載されている限りではない。

なお、ここで述べる分割方向とは、透過領域７１２を遮光領域７１３にて分割する際の該遮光領域７１３の延在する方向とは垂直な方向に対応する。図７（ｂ）に示す例の場合には全てのパターンにおいて紙面における左右に分割が為されおり、図１２(ｂ)の場合には左右および上下の４つに、図１２（ｃ）の場合には左斜め方向および右斜め方向とで各々上下の４つに分割されることとなる。

また光束分割プリズムとディテクター２つとを分岐点を中心に回転する駆動部を設け、光束分割プリズムとディテクターとを光７０９の光軸に対して手動、または自動で回転させることとしてもよい。当該構成とすることで光束分離プリズムによる光の分岐方向を変え、Ｘスキャナの走査方向に対して特定の方向（角度）に対して分割された光束を用いた非共焦点画像を得ることも可能となる。例えば撮像および解析対象が特定の血管である場合、その特徴を強調した非共焦点画像を得るには、対象血管の走行方向に垂直な方向に光束の分割方向を合わせることが望ましい。この場合、本実施例の装置は、Ｘスキャナの走査方向に対する任意の方向に分割した信号を取得し、画像解析を行うことが可能である。

また、光束分割プリズムによる光束の分割は、２方向のみに限定されるものではない。例えば、任意の方向に分割した信号を取得する方法として、図１３のごとく光束分割プリズムに四角錐プリズムを用い、かつ４つのディテクター７０４−２〜５を設けることで、回転する駆動部を持たずに任意の方向に分割した信号を取得することも可能である。すなわち、４つのディテクターで取得したデジタル値を任意の方向かつ任意の分割の割合で合成することで、演算によって任意の方向に分割した画素値を取得することができる。なお、これらディテクターは、本実施例において分割された光束を受光して各々の光束の強度信号を出力する受光手段を構成する。

このディテクターの数および分割数や分割の方式或いは方向の様式は、前述のもので限定されるものではなく、任意の方法で分割数とその方向とが設定可能であれば良い。この場合、装置は前述の光束分割プリズムの回転角度そのものではなく、演算によって得られる任意の分割方向を算出し、第一の撮像モードで撮像した非共焦点画像とともに記録装置に記録する構成となる。すなわち、撮像モードは、画像に関連付けられて記録装置に記録される。

＜ＷＦ−ＳＬＯ部全体＞
次に、ＷＦ−ＳＬＯ部について図２（ａ）を用いて説明する。
ＷＦ−ＳＬＯ部は基本的にＡＯ−ＳＬＯ部と同様の構成となっている。重複する部分については説明を省略する。

光源２０１−２から出射した光は、レンズ２３５−２、レンズ２３５−１１〜１３、合焦レンズ２３５−１４、ＸＹスキャナ２１９−２、ダイクロイックミラー２７０−１〜３等を介して観察対象である被検眼２０７に導かれる。光源２０１−２は、ＡＯ−ＳＬＯ部と同様にＳＬＤである。波長は９２０ｎｍバンド幅２０ｎｍである。

＜ＷＦ−ＳＬＯ部の測定光路＞
次に、測定光２０６−２の光路について説明する。
光源２０１−２から射出された測定光２０６−２は、レンズ２３５−２、レンズ２３５−１１〜１４、ＸＹスキャナ２１９−２、ダイクロイックミラー２７０−１等を介して観察対象である被検眼２０７に導かれる。

ここで、ＸＹスキャナ２１９−２の構成要素であるＸスキャナは、測定光２０６−２を紙面に平行な方向に走査するスキャナであり、ここでは共振型スキャナを用いている。駆動周波数は約３．９ｋＨｚである。また、Ｙスキャナは測定光２０６−２を紙面に垂直な方向に走査するスキャナであり、ここでは、ガルバノスキャナを用いている。駆動波形はのこぎり波であり、周波数は１５Ｈｚ、デューティ比は１６％である。Ｙスキャナの駆動周波数は、ＷＦ−ＳＬＯ像のフレームレートを決定する重要なパラメータである。

ここで、測定光２０６−２のビーム径は１ｍｍであるが、より高分解能な光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。

測定光２０６−２は、被検眼２０７に入射すると眼底２２７からの反射や散乱により戻り光となる。該戻り光は、ダイクロイックミラー２７０−１〜３、レンズ２３５−１３〜１４、レンズ２３５−２〜４、ＸＹスキャナ２１９−２、ビームスプリッタ２５８−２等を介してディテクター２３８−２に到達する。

＜ビーコン部の説明＞
次に、被検眼２０７にて発生する収差を測定するためのビーコン部について説明する。
光源２０１−３から射出された測定光２０６−３は、レンズ２３５−１５、合焦レンズ１６、ダイクロイックミラー２７０−４等を介して観察対象である被検眼２０７に導かれる。ここで、測定光２０６−３は、角膜２２６からの反射を避けるために、被検眼２０７の中心から偏心して入射される。戻り光２０８−３の一部は、ビームスプリッタ２５８−１およびピンホール２９８を介して、波面センサ２５５に入射され、被検眼２０７で発生する戻り光２０８−３の収差が測定される。ここで、ピンホール２９８は、該戻り光２０８−３以外の不要光を遮蔽する目的で配置されている。波面センサ２５５は、制御ＰＣ１０６に電気的に接続されている。波面センサ２５５は、シャックハルトマン方式の波面センサであり、測定レンジは−１０Ｄ〜＋５Ｄとなっている。得られた収差は、ツェルニケ多項式を用いて表現され、これは被検眼２０７による収差を示している。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、光源２０１−３の中心波長は７６０ｎｍ、波長幅は２０ｎｍである。

ここで、角膜２２６とＸＹスキャナ２１９−１と波面センサ２５５と空間光変調器２５９とは光学的に略共役になるようにレンズ２３５−５〜１０等が配置されている。そのため、波面センサ２５５は、被検眼２０７による収差を測定することが可能になっている。また、空間光変調器２５９は被検眼２０７による収差を補正することが可能になっている。

＜固視灯部＞
固視灯２５６は、発光型のディスプレイモジュールからなり表示面（２７ｍｍ×２７ｍｍ、１２８×１２８画素）をＸＹ平面に有する。ここでは、液晶、有機ＥＬ、ＬＥＤアレイ等を用いることができる。被検眼２０７が、固視灯２５６からの光束２５７を注視することで、被検眼２０７の固視あるいは回旋が促される。固視灯２５６の表示面には例えば図２（ｂ）に示すように、任意の点灯位置２６５に十字のパターンが点滅して表示される。

固視灯２５６からの光束２５７は、レンズ２３５−１７〜１８、ダイクロイックミラー２７０−１〜３を介して眼底２２７に導かれる。また、レンズ２３５−１７および合焦レンズ１８は、固視灯２５６の表示面と眼底２２７とが光学的に略共役になるように配置される。また、固視灯２５６は、制御ＰＣ１０６からドライバ部２８１内の固視灯駆動ドライバ２８４を介して制御される。

＜前眼部観察部＞
次に、前眼部観察部について説明する。
前眼部照明光源(光源)２０１−４から照射された光は、被検眼２０７を照らし、その反射光がダイクロイックミラー２７０−１、２、４、レンズ２３５−１９、２０を介してＣＣＤカメラ２６０に入射する。光源２０１−４は中心波長７４０ｎｍのＬＥＤである。

＜フォーカス、シャッター、乱視補正＞
以上のように、ヘッド部１０２に内蔵される光学系は、ＡＯ−ＳＬＯ部、ＷＦ−ＳＬＯ部、ビーコン部、固視灯部、前眼部観察部からなる。この中でＡＯ−ＳＬＯ部、ＷＦ−ＳＬＯ部、ビーコン部、固視灯部はそれぞれ個別に電動ステージ２１７−１〜４を持ち、４つの電動ステージを連動させて動かしている。ただし、個別にフォーカス位置を調整したい場合には、個別に電動ステージを動かすことで調整可能である。

また、ＡＯ−ＳＬＯ部、ＷＦ−ＳＬＯ部、ビーコン部はそれぞれシャッター（不図示）を備え、シャッターの開閉により個別に被検眼２０７に測定光を入射させるか否かを制御できる。ここではシャッターを用いたが、光源２０１−１〜３を直接ＯＮ／ＯＦＦすることにより、制御することもできる。同様に、前眼部観察部、固視灯部についても、光源２０１−４および固視灯２５６のＯＮ／ＯＦＦにより制御可能である。

また、対物レンズ２３５−１０は交換可能になっており、被検眼２０７による収差（屈折異常）に合わせて球面レンズやシリンドリカルレンズを用いることができる。また１個のレンズに限らず、複数のレンズを組み合わせて配置することも可能である。

＜波長＞
ＡＯ−ＳＬＯ部、ＷＦ−ＳＬＯ部、ビーコン部、固視灯部、前眼部観察部に用いられている光源の各波長分布を図３に示す。それぞれの光をダイクロイックミラー２７０−１〜４で分けるために、それぞれ異なる波長帯になるようにしている。なお、図３は各光源の波長の違いを示すものであり、その強度およびスペクトル形状を規定するものではない。

＜画像化＞
次に、撮像画像の構成方法について説明する。

ディテクター７０４−１〜３において入射された光は、光の強度が電圧に変換される。ディテクター７０４−１〜３で得られた電圧信号は、制御ＰＣ１０６内のＡＤボード２７６−１にてデジタル値に変換され、制御ＰＣ１０６にて、ＸＹスキャナ２１９−１の動作や駆動周波数と同期したデータ処理が行われ、ＡＯ−ＳＬＯ画像が形成される。ここで、ＡＤボード２７６−１の取り込み速度は１５ＭＨｚである。同様に、ディテクター２３８−２で得られた電圧信号は、制御ＰＣ１０６内のＡＤボード２７６−２にてデジタル値に変換され、ＷＦ−ＳＬＯ画像が形成される。これらＡＤボードは、本実施例において、ディテクターからのそれぞれの出力と測定光学系の走査信号とに基づいて画像を形成する画像形成手段を構成する。

＜撮像手順＞
次に、本実施例のＡＯ−ＳＬＯ装置における撮像手順について図４〜５を用いて説明する。
図４に撮像手順を示す。以下に、各ステップについて詳しく述べる。なお、以下に説明するステップで行われる各処理は、特に明記する場合以外は制御ＰＣ１０６によって実行される。

＜ステップＳ２１０＞
ここでは、装置を立ち上げ各種確認を行う。まず制御ＰＣ１０６およびＡＯ−ＳＬＯ装置の電源を入れる。次に、測定用の制御ソフトを起動すると、図５に示す制御ソフト画面が液晶モニター１０５に表示される。ここで被検者に顔を顔受け部１０４にセットしてもらう。

＜ステップＳ２２０＞
ここでは、前眼部画像を取得する。制御ソフト画面の実行ボタン５０１を押すと、前眼部モニター５１２に前眼部の画像が表示される。画面中央に瞳孔の中心が表示画面における所定位置に正しく表示されていない場合は、まずジョイスティック１０７を用いてヘッド部１０２を略正しい位置に動かす。さらに調整が必要な場合は、制御画面上の電動ステージボタン５０３を押し、顎受け駆動部１０９を微動させる。

＜ステップＳ２３０＞
ここではＷＦ−ＳＬＯ像を取得する。略正しい状態で前眼部画像が表示された場合、ＷＦ−ＳＬＯ像がＷＦ−ＳＬＯモニター５１５に表示される。固視灯位置モニター５１３で固視灯を中央位置に設定し、被検眼２０７の視線を中心に誘導する。

次に、ＷＦ−ＳＬＯ強度モニター５１６を見ながら、フォーカス調整ボタン５０４を調整して、ＷＦ−ＳＬＯ強度が大きくなるように調整する。ここで、ＷＦ−ＳＬＯ強度モニター５１６には横軸は時間、縦軸は信号強度でＷＦ−ＳＬＯ部で検出された信号強度が時系列に表示されている。ここで、フォーカス調整ボタン５０４を調整することで、対物レンズ２３５−１０、およびレンズ２３５−１４、１６、１８の位置が同時に調整される。

ＷＦ−ＳＬＯ像が鮮明に表示された場合、ＷＦ−ＳＬＯ記録ボタン５１７を押して、ＷＦ−ＳＬＯデータを保存する。

＜ステップＳ２４０＞
ここではＡＯ−ＳＬＯ像取得位置を決定する。表示されたＷＦ−ＳＬＯ像を確認し、ＡＯ−ＳＬＯ像を取得したい位置を後述の手段を用いて決める。次に、その位置がＷＦ−ＳＬＯモニター５１５の中央にくるように被検眼２０７の視線を誘導する。

ＡＯ−ＳＬＯ像を取得する位置を決める手段は２通りあり、一つは固視灯位置モニター５１３において固視灯の位置を指示する方法、もう一つはＷＦ−ＳＬＯモニター５１５において所望の位置をクリックする方法である。ＷＦ−ＳＬＯモニター５１５上の画素と固視灯の位置を関連付けており、固視灯の位置が自動的に移動し、視線を所望の位置に誘導することができる。

ＡＯ−ＳＬＯ像を取得したい位置がＷＦ−ＳＬＯモニター５１５上中央に移動したのを確認して、次の工程に移る。

＜ステップＳ２５０＞
ここでは収差補正を行う。収差測定ボタン５０６を押すと、ＷＦ−ＳＬＯ測定光である測定光２０６−２が遮断され、ビーコン光のシャッターが開いてビーコン光である測定光２０６−３が被検眼２０７に照射される。波面センサモニター５１４に波面センサ２５５で検出されたハルトマン像が表示される。このハルトマン像から計算された収差が収差補正モニター５１１に表示される。収差はデフォーカス（ｄｅｆｏｃｕｓ）成分（μｍ単位）と、全ての収差量（μｍＲＭＳ単位）に分けて表示される。ここで、ステップＳ２３０において、ＡＯ−ＳＬＯ測定光とビーコン光のフォーカスレンズである対物レンズ２３５−１０、およびレンズ２３５−１６の位置が調整されているため、この工程で収差測定の準備が整っている。具体的には、測定光２０６−３に対する戻り光２０８−３が、ピンホール２９８をケラレることなく通過し、波面センサ２５５に到達する状態になっている。

ここで自動フォーカスボタン５２１を押すと、デフォーカスの値が小さくなるように対物レンズ２３５−１０、およびレンズ２３５−１４、１６、１８の位置が自動的に調整される。

次に収差補正ボタン５２２を押すと、収差量が小さくなる方向に自動的に空間光変調器２５９が調整され、リアルタイムに収差量の値が表示される。ここで、収差量の値が事前に決めておいた閾値（０．０３μｍＲＭＳ）以下になると自動的にＡＯ−ＳＬＯ測定ボタン５０７が押され、次の工程に移動する。ここで、収差量の閾値は任意に設定できる。また、閾値以下にならない場合には、収差補正一時停止ボタン５０８を押し、収差補正を停止したのち、ＡＯ−ＳＬＯ測定ボタン５０７を押すことにより次の工程に移動する。

＜ステップＳ２６０＞
ここではＡＯ−ＳＬＯ像を取得するが、第一の撮像モードで撮像されるＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像の取得のみでも良いし、第二の撮像モードで撮像されるＡＯ−ＳＬＯ像の共焦点画像を同時に取得してもかまわない。以下、同時に両画像を取得可能とする構成であることを前提に説明を進めるが、ＡＯ−ＳＬＯ像と記載した場合、双方の画像もしくは適時選択されたいずれか一方の画像を意味するものとする。ＡＯ−ＳＬＯ測定ボタン５０７が押されると、ビーコン光である測定光２０６−３が遮断され、ＡＯ−ＳＬＯの測定光２０６−１の光路上の不図示のシャッターが開いて測定光２０６−１が被検眼２０７に照射される。ＡＯ−ＳＬＯモニター５１８に収差補正済みのＡＯ−ＳＬＯ像が表示される。また、ＡＯ−ＳＬＯ強度モニター５１９に、ＷＦ−ＳＬＯ強度モニター５１６と同様に、ＡＯ−ＳＬＯ部で検出された信号強度が時系列に表示される。

信号強度が不十分な場合には、ＡＯ−ＳＬＯ強度モニター５１９を見ながらフォーカス、顎受け位置を調整し、信号強度が大きくなるように調整する。

また、撮像条件設定ボタン５２３によって、撮像画角、フレームレート、撮像時間を指定することができる。

また、深さ調整ボタン５２４を調整して、対物レンズ２３５−１０を光軸方向に移動させ、被検眼２０７の深さ方向の撮像範囲を調整することができる。具体的には、眼細胞の典型である視細胞層や神経線維層や色素上皮層等の所望の層の像を取得することができる。

ＡＯ−ＳＬＯ像（例えば共焦点画像）が鮮明に表示された場合、ＡＯ−ＳＬＯ記録ボタン５２０を押して、ＡＯ−ＳＬＯデータを保存する。その後、測定光２０６−１は遮断される。なお、ＡＯ−ＳＬＯ像の焦点深度を変えたい場合は、部分反射ミラー７１１の分割パターンの反射領域の大きさが変わるように分割パターンを変更し、再度ＡＯ−ＳＬＯ像を撮像すればよい。

＜ステップＳ２７０＞
非共焦点モードボタン５２５（図５参照）が押されると、ＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像表示に切り替わる。測定対象に特定の角度の方向依存性がある場合、すなわち特定の血管等の場合、その方向性に合わせて、角度調整部５２６を用いて受光部の光束分割プリズムを回転させる。角度調整部５２６にコマンドを入力すると、回転角度に応じてＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像を得る際の光分割プリズムによる光束の分割方向の角度が変化し、その方向性（角度）が強調された非共焦点画像が観察できる。回転が手動の場合は、手動した回転角度情報を表示するように構成することが望ましい。なお、非共焦点画像の焦点深度を変えたい場合は、部分反射ミラー７１１の分割パターンの透過領域の大きさが変わるように分割パターンを変更し、再度ＡＯ−ＳＬＯ像を撮像すればよい。また、非共焦点画像の表示を行う際に、受光部７００で検出したデジタル値Ｉａ、Ｉｂのうちのどちらかを表示することが可能である。また、それぞれのデジタル値を数１の式について計算して得たＸ方向に分割した場合の画素値Ｉに基づく画像を表示することも選択できる。また、前述のごとく分割方向と対応するプリズムの回転角とに関するこの角度情報は、画像を保存する際にその画像と関連付けて保存される。ここでは、ＡＯ−ＳＬＯ像の共焦点画像と非共焦点画像を切り替えて撮像しているが、同時に撮像することも可能である。その場合に、同時に表示される撮像ソフトの表示画面を有して、双方を確認しながら撮像することも有用である。

＜ステップＳ２８０＞
撮像位置の変更を行う場合にはステップＳ２４０に、左右眼の切り替えを行う場合にはステップＳ２２０に戻る。撮像を終了する場合には、ステップＳ２９０に移動する。

＜ステップＳ２９０＞
ＳＴＯＰボタン５０２を押すと、制御ソフトが停止する。

＜画像生成・解析装置の構成＞
図６は、本実施例における画像処理装置６００の機能構成を示したものである。本実施例では眼細胞の典型例である視細胞の検出を行う画像処理装置を例示しているが、解析対象は視細胞に限らず、血管壁細胞等、観察可能な眼細胞であれば、本発明を適用可能である。

図６において、画像取得部６１０は、ステップＳ２６０により保存されたＡＯ−ＳＬＯ像の共焦点画像、またはＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像および非共焦点画像における光束分割方向に対応するプリズムの回転方向を取得する。取得したＡＯ−ＳＬＯ像の共焦点画像、またはＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像および光束分割方向は制御部６３０を通じて記録手段である記憶部６４０に記憶される。入力情報取得部６２０は、ユーザーによる入力を取得する。画像処理部６５０は、位置合わせ部６５１、距離算出部６５２、眼細胞解析部６５３、および比較部６５４を含む。画像処理部６５０は、取得したＡＯ−ＳＬＯ像の複数の非共焦点画像を相互に位置合わせして各ＡＯ−ＳＬＯ像の共焦点画像、またはＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像における相対位置を求める。また、黄斑を検出するＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像と、画像解析対象となるＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像における位置関係から、画像解析対象領域の黄斑からの距離を取得する。画像処理部６５０は、取得した黄斑からの距離を反映して視細胞解析を行い、密度等の被検眼の検査結果の指標を算出する。さらに画像処理部６５０、特に比較部６５４は、記憶部６４０に保存された正常眼データとの比較を行い、比較結果が明示されるようなグラフや画像を生成する。６６０は出力部であり、算出した指標をモニター等に出力するほか、記憶部６４０に記憶されている処理結果をデータベースに出力する。

＜画像処理装置の処理手順＞
次に、図１０のフローチャートを参照して、本実施例の画像処理装置６００の処理手順を説明する。

＜ステップＳ１０１０＞
ステップＳ１０１０において、画像取得部６１０は、画像処理装置６００に接続されるＳＬＯ装置により、被検眼眼底のＷＦ−ＳＬＯ像と複数のＡＯ−ＳＬＯ像の共焦点画像、またはＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像および非共焦点画像を取得する。これら画像、および画像を形成する強度信号および走査信号を含む画像形成に関するデータは、画像データとして記憶部６４０に保存される。また、この際に使用した戻り光２０８−１の光束分割方向を取得し、制御部６３０を通じて記憶部６４０に保存される。また、制御部６３０は、前述した撮像モードについても、画像データと関連付けて記憶部６４０に保存させる。

また、該ステップにおいて、ＡＯ−ＳＬＯ像の共焦点画像とＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像を同時に撮像する場合、ＡＯ−ＳＬＯ像の共焦点画像についても同様に保存する。

＜ステップＳ１０２０＞
ステップＳ１０２０において、入力情報取得部６２０は、記憶部６４０に保存されているＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像を構成するフレームの中から、基準フレームを選択する。

ＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像は同一箇所を撮像した複数枚のフレームより構成される。しかし被検眼の固視微動のため、撮像位置にはズレがあり、フレーム中にも歪みが生じている。このフレームの中から、歪みが少なく撮像状態が良好なフレームを、ユーザーが基準フレームとして選択する。

ここでは基準フレームをユーザーが選択する場合を示したが、ソフトウェア的に選択する方法も考えられる。例えば輝度の平均値や分散を算出し、平均値や分散が大きなフレームを選択することが考えられる。さらには、周波数解析を行うことで、視細胞の存在を示すリング構造が明確となるフレームを選択することも考えられる。

また、ＡＯ−ＳＬＯ像の共焦点画像とＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像を同時に撮像する場合、基準フレームをＡＯ−ＳＬＯ像の共焦点画像とする方法も考えられる。

こうして各ＡＯ−ＳＬＯ像に対して選択された基準フレームが、制御部６３０を通じて記憶部６４０に保存される。

＜ステップＳ１０３０＞
ステップＳ１０３０において、位置合わせ部６５１は、記憶部６４０に保存されているＳＬＯ装置により取得された複数のＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像の相互の位置合わせを行う。ここで位置合わせは、各ＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像に対して選択された基準フレームを用いて行う。位置合わせに際しては、ＷＦ−ＳＬＯ像に対する実際にＡＯ−ＳＬＯ像を得た部位各々の移動量も併せて算出する。算出された移動量は、制御部６３０を通じて記憶部６４０に保存する。

ステップＳ１０２０において、基準フレームをＡＯ−ＳＬＯ像の共焦点画像とした場合、ＡＯ−ＳＬＯ像の共焦点画像による位置合わせ結果をＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像に反映させ、位置合わせを行うことも可能である。位置合わせ終了後、複数の非共焦点画像は重ね合せられて重畳画像の生成が行われる。

こうして取得されたＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像群の重畳画像は、制御部６３０を通じて記憶部６４０に保存される。さらに出力部６６０を通じてモニター等に表示した後、ステップＳ１０３０に戻る。

＜ステップＳ１０４０＞
ステップＳ１０４０において、入力情報取得部６２０は、ステップＳ１０３０で生成された重畳画像に対して、黄斑中心の位置を取得する。そうして検出した黄斑中心位置を、制御部６３０を通じて記憶部６４０に保存する。

＜ステップＳ１０５０＞
ステップＳ１０５０において、距離算出部６５２は、ステップＳ１０３０で算出されたＷＦ−ＳＬＯ像に対する実際の撮像部位である各ＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像の移動量を算出する。また、距離算出部６５２は、ステップＳ１０４０で取得された黄斑位置から各ＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像までの距離も算出する。

具体的には、黄斑を座標の原点、重畳画像の上側をＹ軸方向、右側をＸ軸方向として、実際の撮像部位である各ＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像における中心の座標を求める。このようにして取得される各ＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像における座標を黄斑座標と呼ぶ。これはステップＳ１０３０で求めた各ＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像における移動量について画像ｉの移動量をベクトルＤｉとし、ステップＳ１０４０で取得された黄斑位置を、ＷＦ−ＳＬＯ像の中心からのベクトルＭとした場合に、Ｄｉ−Ｍで表される。ＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像ｉにおける中心の座標を（Ｘｉ，Ｙｉ）とすれば、その黄斑からの距離Ｒｉは以下のようにして求めることができる。

そして求められた各ＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像における黄斑座標と黄斑からの距離を、制御部６３０を通じて記憶部６４０に保存する。

＜ステップＳ１０６０＞
ステップＳ１０６０において、眼細胞解析部６５３は、ステップＳ１０１０で取得された実際の撮像部位であるＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像に対して、視細胞解析を行う。後述するように、該眼細胞解析部６５３は、ディテクターの出力およびスキャナの走査信号に基づいて生成し記憶された画像データと、これに関連付けられた該画像データ取得時の光束分割手段による光束の分割方向とに基づいて、該画像データの解析を行う。

図１１に視細胞解析の詳細を説明するためのフローチャートを示す。なお、本実施例では、予め準備された視細胞のモデル画像と取得したＡＯ−ＳＬＯ像等との類似度を求め、この類似度を用いて取得画像からの視細胞の検出を行っている。ここで、ＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像は、例えば鮮鋭度等の画像特徴に方向性を有している。本実施例では、この方向性を勘案し、この方向性と一致する方向性を有した濃度勾配成分を有するモデル画像を用いている。すなわち、非共焦点光の分割方向に対応する画像特徴の方向性に基づいて画像データの解析を行っている。より具体的には、例えば戻り光における被共焦点光の分割方向が左右（遮光領域７１３が上下方向に延在する）であって、その右側に分割された光に基づく画像の場合、撮像領域において上下方向に走行する部位に関してはその左側が鮮鋭に表示される。従って、分割方向が右側の場合、画像の左方向の画像特徴を優先的に用いることが好ましい。
以下、解析手順について詳述する。

＜ステップＳ１１１０＞
ステップＳ１１１０において、眼細胞解析部６５３は、ステップＳ１０２０で取得された基準フレームに基づき、視細胞解析の前処理を行うことになる。なお、本実施例で取得できる画像は、第一の撮像モードで撮像される非共焦点画像のみならず、第二の撮像モードで撮像される共焦点画像の場合もある。第二の撮像モードは戻り光の中心部の光を用いた撮像モードであり、第一の撮像モードは該中心部の外側の光を用いた撮像モードである。そこで、実際に処理を行う対象画像の種別、すなわち共焦点画像であるか非共焦点画像のいずれであるかの判別が必要である。この判別は、実際に画像を取得している状態では用いる信号を得るディテクターを選択すればよい。また、予め記憶部に取得された画像データを参照する場合には、これら画像データ各々に対して該画像データの形成に用いた信号が出力されたディテクターの情報を関連付けておけばよい。

非共焦点画像を処理の対象とする場合に、ステップＳ１０２０において、基準フレームがＡＯ−ＳＬＯ像の共焦点画像であった場合、同時に撮像されたＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像フレームを基準フレームとし、前処理を行う。以下の処理工程の説明は、非共焦点画像を処理する前提で説明をしているが、対象画像が第二の撮像モードで撮像される共焦点画像の場合には、公知の画像の特徴点の抽出を行えばよいので、説明を割愛している。なお、共焦点画像では方向性を有さない状態の画像を得ることが好ましいことから、この場合の特徴点の抽出では画像データにおいて方向性のない特徴点を用いることが好ましい。

前処理には複数の方法が考えられるが、ここでは周波数解析によるノイズ除去について示す。具体的には、基準フレームに周波数変換を行い、高周波を除去するフィルタを適用した後に逆変換する。ここでノイズとして除去する高周波のカットオフ値は、視細胞の大きさが最も小さい（視細胞の密度が最も高い）黄斑部付近で２μｍ程度であることが知られているため、２μｍより短い周期の振動を除去する。さらに、視細胞の密度は黄斑から離れるに従って低くなることが知られているため、ステップＳ１０５０で算出した距離に基づきカットオフ周波数を変化させる。例えば、黄斑中心部では２μｍ、黄斑中心から１．０ｍｍの位置までは黄斑からの距離０．５ｍｍに対して１μｍずつ増加、黄斑から１．０ｍｍより離れた位置では４μｍ（固定）となるように決め、黄斑からの距離に応じたカットオフ周波数とする。

さらに、ノイズ除去の方法として、ＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像として取得された複数のフレームを用いて、その重ね合わせを行う方法がある。具体的には、各ＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像の複数枚のフレームを、アフィン変換などでレジストレーション処理を行った後、基準フレームに相当する領域に対して平均値処理を行う。この手法の精度は、レジストレーション処理の精度に依存する。そして上記レジストレーション処理を行った後に、上記周波数変換による高周波成分の除去処理を行う。ノイズ除去の方法は、その他の一般的な処理方法を用いてもよく、記述の内容に限定するものではない。こうして取得された画像を前処理後画像と呼ぶ。

＜ステップＳ１１２０＞
前述のごとく、一般に光束分離した２つの受光信号から生成された非共焦点画像に関して、通常得られる画像は光束分割された方向に応じた方向に特徴、すなわち画像特徴の方向性をもつ画像となる。従って、利用する類似度演算用のモデル画像として、その画像特徴の方向性を利用し効果的な画像解析を行うために非共焦点画像における光束分割方向と略一致した方向に濃度勾配成分をもつものが好適である。モデル画像および後述するフィルタは記憶手段たる記憶部６４０に記憶されている。類似度演算用のモデル画像の作成方法には、複数の方法が考えられる。本実施例では、ステップＳ１１２０において、眼細胞解析部６５３は、視細胞解析用として記憶部６４０に保存され光束分割方向と同方向に濃度勾配成分をもつ類似度演算用のモデル画像として、ガウス関数の一次微分を用いたモデル画像を用いている。

モデル画像の上側Ｔ軸方向、右側をＳ軸方向として、モデル画像の座標を（ｓ，ｔ）とすれば、ガウス関数の一次微分は以下のように求めることができる。

当該式において、ガウス関数の広がり６σおよびモデル画像の大きさは視細胞の大きさに相当し、視細胞の大きさは黄斑から離れるに従って大きくなることが知られている。このため、ステップＳ１０５０で取得した距離に基づきσの値すなわちモデル画像の相対的大きさを自動決定する。具体的には視細胞の直径と黄斑からの距離の関係の近似式を算出し、ステップＳ１０５０で取得した距離を用い、視細胞の直径を算出する。視細胞直径とガウス関数の広がり６σが等値であると考えσを算出し、モデル画像の大きさは算出した視細胞直径を一辺とする正方形と自動決定する。即ち、実際に記憶されている画像データの視細胞の大きさに対するモデル画像の相対的な大きさは、この算出された距離に基づいて算出される。また、該モデル画像等は、前述した外側の光束の分割方向に基づいて決定される。

ここで、視細胞の大きさは黄斑からの距離によって自動算出したが、距離情報をユーザーが手入力する方法や視細胞の大きさをユーザーが手入力する方法によって決定してもよい。もしくは、前処理後画像を用いて、視細胞の大きさを画像から自動決定する方法をとってもよい。例えば、前処理後画像に周波数変換を行い、周波数成分を用いることで視細胞の大きさを決定する方法が考えられる。

上記式は、ＳＬＯ装置における受光部の光束分割方向が主走査方向であった場合のモデル画像生成式である。従って、記憶部６４０に保存されている非共焦点画像における光束分割方向が主走査方向でない場合、対応する方向にモデル画像を回転させる必要があることは言うまでもない。ここでは、ガウスの一次微分によるモデル画像作成について述べたが、非共焦点画像における光束分割方向と同方向に濃度勾配成分をもつフィルタを作成して適用することも可能である。例えば濃度勾配成分を抽出する代表的なフィルタであるＳｏｂｅｌフィルタなどの一般的なエッジ抽出のフィルタを用いる方法も考えられ、記述の方法に限定するものではないが、分割の方向とエッジ抽出の方向を関係付けた処理を行うこととする。また、本実施例では、用いるモデル画像の特性として濃度勾配成分に着目しているが、該モデル画像としては濃度、輝度、鮮鋭度等、或いはこれらの組み合わせにおいて何らかの勾配成分が特定の方向性を有すればよい。

＜ステップＳ１１３０＞
ステップＳ１１３０において、眼細胞解析部６５３は、ステップＳ１１１０で取得された前処理後画像とステップＳ１１２０で作成したモデル画像の類似度を算出する。類似度を算出する方法は複数考えられるが、ここでは正規化相互相関による類似度算出について示す。画像中の座標（ｘ，ｙ）における前処理画像輝度、モデル画像輝度をＩ（ｘ，ｙ），Ｍ（ｘ，ｙ）それぞれの平均輝度を

とすると正規化相互相関画像Ｃ（ｘ，ｙ）は以下のように求めることができる。

こうして取得されたモデル画像との類似度を示す画像をモデル類似度画像と呼ぶ。またステップＳ１１２０でフィルタを作成した場合には、ステップＳ１１１０で取得された前処理後画像に対してフィルタ処理を行い、取得した画像を以降のステップで用いることとする。

＜ステップＳ１１４０＞
ステップＳ１１４０において、眼細胞解析部６５３は、ステップＳ１１３０で取得されたモデル類似度画像に対して、視細胞検出を行う。

まず初めに，モデル類似度画像の輝度の極大値検出を行う。このとき極大値として検出された点同士の距離が、知識として知られる視細胞の大きさよりも小さい場合には、ノイズの影響であるとして検出点同士を統合する処理を行う。ここで用いる視細胞の大きさとして、ステップＳ１１１０と同様、ステップＳ１０５０で求められた画像解析対象となるＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像（実際の撮像部位）の黄斑からの距離に基づき算出することで、より精度の高い検出を行うことができる。

ここでは視細胞検出の一例を示したが、検出法は上記に限定されるものではなく、様々な方法が考えられる。例えば、輝度値がある閾値以上のピクセルのみ選択し、該選択ピクセルが連結している領域の重心を求める方法がある。他には、小領域の特徴量を算出して、パターン認識の手法を用いて検出することも考えられる。具体的には、例えば１１ｘ１１ピクセルの小領域に対して、ガボール特徴量を算出する。視細胞とされる検出点を中心に含む複数の小領域と、含まない複数の小領域から得られるガボール特徴量ベクトルを用いて、サポートベクターマシンによる学習を行う。新たに対象とする小領域に対してガボール特徴量を算出し、上記学習結果を用いることで、該小領域の中心が視細胞であるか否かを判断する。

上記ソフトウェアによる検出に加えて、ユーザーによりマニュアルで修正すること、もしくは初めから検出をユーザーによりマニュアルで検出することも可能である。このとき入力情報取得部６２０は、ステップＳ１１４０で検出した検出点に対してユーザーが修正した検出点の位置を取得する。

＜ステップＳ１１５０＞
ステップＳ１１５０において、眼細胞解析部６５３は、ステップＳ１１４０で検出された検出点に対して、ボロノイ解析を行う。

具体的には、ステップＳ１１４０で検出された全検出点に対して、近傍にある検出点同士の垂直二等分線によって画像内の領域を分割することで、各検出点に属するボロノイ領域を算出する。

＜ステップＳ１１６０＞
ステップＳ１１６０において、眼細胞解析部６５３は、ステップＳ１１４０、ステップＳ１１５０の解析結果に対し、指標を算出する領域を選択する。なお、ここで述べる指標とは、前述したように被検眼と正常眼とを比較した場合に、該被検眼が異常を有しているか否かを判定する際に用いる指標を意味する。

領域の選択法としては、前処理後画像の中からある大きさのエリアを選択することもできるが、検出点ごとに選択領域を設定することも可能である。例えば、各検出点を中心とした大きさ２０μｍの円を考え、その円内を各検出点に対応した領域と考えることができる。さらに、検出点に限らず、適当な間隔をあけたピクセルごとに設定することも可能である。この場合も、例えば縦横１０ピクセルおきに選択したピクセルに対して、大きさ２０μｍの円を考え、その円内に含まれる領域を選択領域とすることができる。

さらに、上記選択領域の黄斑からの距離を算出する。ステップＳ１０５０により、実際の撮像部位である各ＡＯ−ＳＬＯ像の黄斑からの位置が算出されている。上記選択領域のＡＯ−ＳＬＯ像内での位置から、選択領域の中心の黄斑からの距離を算出する。

＜ステップＳ１１７０＞
ステップＳ１１７０において、眼細胞解析部６５３は、ステップＳ１１６０で選択された領域に対して、ステップＳ１１４０、ステップＳ１１５０で取得された結果に基づき、指標を算出する。

ここで指標の例として、ステップＳ１１４０で求められた検出点の数、検出点数を領域の面積で割った密度、ステップＳ１１５０で求められた最近傍検出点までの距離、ボロノイ領域が六角形である割合などがあげられる。

こうして視細胞解析を行った結果および取得した指標を、制御部６３０を通じて記憶部６４０に保存した後、ステップＳ１０６０に戻る。

＜ステップＳ１０７０＞
ステップＳ１０７０において、入力情報取得部６２０は、ステップＳ１０６０で提示された解析結果に対して、ユーザーが修正を行うか否かの判断を取得する。ここでユーザーの修正とは、ステップＳ１０３０で行った各ＡＯ−ＳＬＯ像の位置合わせや、ステップＳ１０４０で行った黄斑の検出に対してである。

具体的には、ステップＳ１０３０のＡＯ−ＳＬＯ像の位置合わせが間違っていると判断した場合には、ユーザーが該ＡＯ−ＳＬＯ像の位置を変更することができる。さらに、ステップＳ１０４０で決められた黄斑の位置を変更することができる。

ユーザーによる修正がない場合には、ステップＳ１０８０に進む。修正が行われた場合には、ステップＳ１０５０に戻り、修正された黄斑位置および各ＡＯ−ＳＬＯ像の位置に基づき再度距離計算を行い、それ以降の処理を行う。

＜ステップＳ１０８０＞
ステップＳ１０８０において、制御部６３０は、記憶部６４０に保存されている、算出した指標や比較結果など記憶部６４０に記憶されている処理結果を、データベースに保存する。

以上述べたように、光束分割した受光信号から生成された非共焦点画像は、画像特徴の方向性を有する。本発明によれば、このような非共焦点画像に対して光束分割の方向と略一致した方向に濃度勾配成分をもつ類似度演算用のモデル画像を用いて解析を行うことで、より精度の高い視細胞の検出を行うことができる。さらに、ＳＬＯ装置により取得した複数のＡＯ−ＳＬＯ像の非共焦点画像を解析して指標を算出する場合に、同一のＡＯ−ＳＬＯ像内に含まれない黄斑との位置関係を考慮しながら、解析を行うことが可能になる。

（その他の実施例）
以上の実施例では、視細胞解析における検出手法について述べた。しかし、血管や腫瘍を検出する際においても非共焦点画像における光束分割方向とフィルタもしくは類似度演算用のモデル画像の濃度勾配成分方向を関連付けて演算することで、検出対象自体、もしくは構造などのエッジ部などを検出することも可能である。

また、本件は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形、変更して実施することができる。例えば、上記の実施例では、被検査物が眼の場合について述べているが、眼以外の皮膚や臓器等の被測定物に本発明を適用することも可能である。この場合、本発明は眼科装置以外の、例えば内視鏡等の医療機器としての態様を有する。従って、本発明は眼科装置に例示される検査装置或いは検査装置の作動方法として把握され、被検眼は被検査物の一態様として把握されることが望ましい。

本発明の実施態様は、前述した実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードによって、実現されることもできる。すなわち、当該プログラムコードを記憶した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、実現される。

１０１ ＡＯ−ＳＬＯ装置
１０２ ヘッド部
１０３ ステージ部
１０４ 顔受け部
１０５ 液晶モニター
１０６ 制御ＰＣ
２０６−１ 測定光
２５９ 空間光変調器
２５６ 固視灯
２５８−３ ビームスプリッタ
７０４−１〜３ ディテクター
２１９−１ ＸＹスキャナ

Claims (20)

1. 光源からの測定光を被検査物に対して走査する測定光学系と、
   前記被検査物に共役な位置に設けられ、前記測定光の前記被検査物からの戻り光を複数の光に分割する分割手段と、
   前記分割して得た複数の光を受光する受光手段と、
   前記受光手段からの複数の強度信号に基づく前記被検査物の画像データと、前記戻り光の分割方向とを関連付けて記録する記録手段と、
   前記関連付けられた分割方向に基づいて前記画像データを解析する解析手段と、を有することを特徴とする検査装置。
2. 前記記録手段は前記画像データを解析する際に用いるモデル画像を記録し、
   前記解析手段は前記戻り光の分割方向に基づいて決定された前記モデル画像を用いて前記画像データを解析することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記記録手段は前記画像データを解析するための少なくとも方向性のある濃度勾配成分を有するモデル画像およびフィルタの少なくともいずれかを記録し、
   前記解析手段は、前記画像データと関連付けて記録された前記分割の方向と一致する方向性のある濃度勾配成分を有する前記モデル画像および前記フィルタの少なくともいずれかを用いて前記画像データを解析することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
4. 前記分割手段は、前記戻り光の分割方向が可変であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の検査装置。
5. 前記分割手段は、前記戻り光の中心部の光を取り出す第一の光束分割手段と前記中心部の外側の部分の光を複数の光に分割する第二の光束分割手段とを有し、
   前記画像データは、前記外側の部分の光より分割された複数の光に応じて前記受光手段より出力された前記強度信号を用いる第一の撮像モードと、前記中心部の光に応じて前記受光手段より出力された前記強度信号を用いる第二の撮像モードと、により生成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の検査装置。
6. 前記記録手段は、前記第一および第二の撮像モードと前記画像データとを関連付けて記録することを特徴とする請求項５に記載の検査装置。
7. 前記解析する画像データが、前記第一の撮像モードおよび前記第二の撮像モードのいずれで取得された画像データであるかを判別する判別手段を有し、
   前記解析手段は、前記取得された画像データが第二の撮像モードで撮像されたと前記判別手段により判別された場合、前記画像データにおいて方向性のない特徴点を抽出する解析を行うことを特徴とする請求項５または６に記載の検査装置。
8. 光源からの光を被検査物に走査して得られる戻り光の中心部の外側を分割して得た光の強度と前記外側の光を分割する分割方向とが関連付けられた画像データを取得する画像データ取得手段と、
   前記分割方向と一致する濃度勾配成分を有するモデル画像およびフィルタの少なくともいずれかを用いて前記画像データを解析する解析手段と、
   を有することを特徴とする検査装置。
9. 前記被検査物は被検眼であって、
   前記被検眼の眼底の撮像部位と黄斑部との距離に関する情報を取得する取得手段と、
   前記距離に関する情報と前記画像データとを関連付けて記録する記録手段とを有し、
   前記解析手段は前記関連付けられた距離に関する情報を用いて前記画像データを解析することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の検査装置。
10. 前記解析手段は、前記分割方向に対応する画像特徴の方向性に基づいて、前記画像データを解析することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の検査装置。
11. 被検査物からの戻り光を分割して得た複数の光に基づいて前記被検査物の非共焦点画像を生成する手段と、
    前記戻り光を分割する分割方向を用いて前記非共焦点画像を解析する解析手段と、を有することを特徴とする画像処理装置。
12. 前記解析手段は、前記分割方向に一致する勾配成分を有するモデル画像およびフィルタの少なくともいずれかを用いて前記非共焦点画像を解析することを特徴とする請求項１１に記載の画像処理装置。
13. 被検査物に共役な位置において、前記被検査物に対して走査された測定光の前記被検査物からの戻り光を複数の光に分割する工程と、
    前記分割された複数の光を受光手段により受光する工程と、
    前記受光手段からの複数の強度信号に基づく前記被検査物の画像データと、前記戻り光の分割方向とを関連付けて記録する工程と、
    前記関連付けられた分割方向に基づいて前記画像データを解析する工程と、を含むことを特徴とする検査装置の作動方法。
14. 被検査物からの戻り光を分割して得た複数の光に基づいて前記被検査物の非共焦点画像を生成する工程と、
    前記戻り光を分割する分割方向を用いて前記非共焦点画像の画像データを解析する工程と、を有することを特徴とする検査装置の作動方法。
15. 被検査物に共役な平面上に設けられた分割手段により、前記被検査物に対して走査された測定光の前記被検査物からの戻り光を、中心部の光と前記中心部の外側の複数の光とに分割する工程と、
    前記分割された外側の光に基づいて得た画像データと前記外側の光を分割する分割方向とを関連付けて取得する工程と、
    前記関連付けられた分割方向と一致する方向性のある濃度勾配成分を有するモデル画像およびフィルタの少なくともいずれかを用いて前記画像データを解析する工程と、
    前記解析する工程による解析結果を表示する工程と、を含むことを特徴とする検査装置の作動方法。
16. 光源からの光を被検査物に走査して得られる戻り光の中心部の外側の光を分割して得た光の強度と前記分割した光の分割方向とが関連付けられた画像データを取得する工程と、
    前記分割方向と一致する濃度勾配成分を有するモデル画像およびフィルタの少なくともいずれかを用いて前記画像データを解析する工程と、を含むことを特徴とする検査装置の作動方法。
17. 前記画像データと前記分割方向とを関連付けて取得する工程は、前記中心部の光に基づいて前記画像を形成する第二の撮像モードで得られた画像データも取得可能であって、
    前記作動方法は、前記解析する画像データが、前記分割された光に基づいて前記画像を形成する第一の撮像モード、および前記第二の撮像モードのいずれで取得された画像データであるかを判別する工程を有し、
    前記解析する工程は、前記取得された画像データが前記第二の撮像モードで撮像されたと判別された場合、前記画像データにおいて方向性のない特徴点を抽出する解析を行うことを特徴とする請求項１５または１６に記載の検査装置の作動方法。
18. 前記被検査物は被検眼であって、
    前記画像データと前記分割方向とを取得する工程は、前記被検眼の眼底の撮像部位と黄斑部との距離に関する情報を取得可能であり、
    前記解析する工程において用いるモデル画像の画像データとの相対的な大きさは、前記得した距離に関する情報に基づき算出することを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか一項に記載の検査装置の作動方法。
19. 前記画像データを解析する工程において、前記分割方向に対応する画像特徴の方向性に基づいて、前記画像データを解析することを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれか一項に記載の検査装置の作動方法。
20. 請求項１３乃至１９のいずれか一項に記載の作動方法の各工程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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