JP2018007924A - 光断層撮像装置、光断層撮像装置の作動方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 光源から射出された光より分割された測定光が照射された被検体からの戻り光と、射出された光より分割された参照光とを合波して得た干渉光より得られる断層情報に基づいて被検体像を含む断層画像を生成する画像生成手段と、被検体と、測定光を被検体に導く測定光学系との距離が所定の距離になるように、測定光学系を駆動する駆動手段と、を有する光断層撮像装置に、測定光が測定光学系を構成する光学素子で反射した反射光と参照光との干渉により生じるゴーストが被検体像に近接して或いは重なって出現する場合に、駆動手段が所定の距離から測定光学系を駆動することを検査者に報知する報知手段を配する。
【選択図】 図10
Description
光源から射出された光より分割された測定光が照射された被検体からの戻り光と、前記射出された光より分割された参照光とを合波して得た干渉光より得られる断層情報に基づいて被検体像を含む断層画像を生成する画像生成手段と、
前記被検体と、前記測定光を前記被検体に導く測定光学系との距離が所定の距離になるように、前記測定光学系を駆動する駆動手段と、
前記測定光が前記測定光学系を構成する光学素子で反射した反射光と前記参照光との干渉により生じるゴーストが前記被検体像に近接して或いは重なって出現する場合に、前記駆動手段が前記所定の距離から前記測定光学系を駆動することを検査者に報知する報知手段と、を有することを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る光断層撮像装置(OCT装置)の構成について、図1を用いて説明する。該OCT装置は、上述したOCT光学系としての光学ヘッド900と、制御系としての制御部187とを備えている。上述したように、OCT装置では、測定光が照射された被検体からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合波した干渉光に基づいて、該被検体の断層画像を取得する。以下の実施形態では、人間の眼である被検眼100を被検体とするOCT装置について述べる。
測定光路OP1は、OCT光学系を形成しており、被検眼100の眼底の断層画像を撮像するために使用される。より具体的には、断層画像を形成するための干渉信号を取得するために使用される。測定光路OP1は、第一ダイクロイックミラー102の反射方向及び第二ダイクロイックミラー103の透過方向に配置される。該測定光路OP1には、第二ダイクロイックミラー103より順に、レンズ101−3、ミラー121、OCT光走査部(122)、合焦レンズ123、及びコリメータレンズであるレンズ124が配置されている。
光路OP2は、第二ダイクロイックミラー103の反射方向に配置され、該第二ダイクロイックミラー103によってOCT光学系の測定光に対して波長分離された眼底観察用の光学系の光路である。該光路OP2には、第二ダイクロイックミラー103より順に、レンズ101−2、観察光走査部(117)、合焦レンズ111、レンズ112、及びプリズム118が配置される。ここで、合焦レンズ111は、不図示の固視灯及び眼底観察用光の合焦調整のためのモータ等の駆動手段191によって、双方向矢印で示される光軸方向に駆動される。プリズム118は、光源115からの眼底観察用の照明光を透過し、眼底からの反射光を後述するシングルディテクター116の方向に反射する。
第一ダイクロイックミラー102の透過方向に位置する前眼部観察光路OP3には、中央部にプリズムが配置されたフィールドレンズ143、レンズ141、及び前眼部観察用の赤外線CCD142が配置される。赤外線CCD142は、不図示の前眼部観察用の照明光の波長、具体的には860nm付近に感度を持つ。該赤外線CCD142は制御部187に接続され、該赤外線CCD142の出力は該制御部187に送られる。制御部187は赤外線CCD142で撮像された画像を解析して、光学ヘッド900と被検眼100とのアライメントのずれ量を算出する。
測定光路OP1において、OCT光走査部(122)であるXスキャナ122−1及びYスキャナ122−2より光源側の構成として、合焦レンズ123、レンズ124、及びOCT光学系で測定光源となる後述するファイバー端126が配置される。該測定光源は、測定光を測定光路OP1に入射させる。光学ヘッド900では、OCT光走査部(122)と被検眼100の前眼部とが光学的に共役の関係である場合に、合焦レンズ123による合焦調整を行うことにより、ファイバー端126と被検眼100の眼底とが光学的に共役な関係になるように設計されている。
次に、図1における光源130から出射された光の光路、及び参照光学系等からなる干渉系等の構成について説明する。本実施形態では、光源内部又は外部にミラーやフィルタを組み合わせた共振器により光を共振させる高速波長掃引光源を光源130として用いている。該光源130、一対のミラー152−1及び152−2、光カプラー125、光カプラー127、光ファイバー125−1〜4及び127−1〜3、及びコリメータレンズ151及び154、によって干渉光学系が構成されている。光ファイバー125−1〜4及び127−1〜3は、各々光カプラー125及び127に接続されて一体化しているシングルモードの光ファイバーである。更に、光ファイバー125−4は、光カプラー127にも接続されている。
本実施形態において例示するOCT装置は、制御部187によりXスキャナ122−1、Yスキャナ122−2を制御する。これにより、被検眼100の眼底における所望部位での測定光の走査を実施し、当該所望部位の断層画像を撮像することができる。図2は、被検眼100に測定光201を照射し、眼底202に対してX方向に測定光を走査している様子を示している。眼底202におけるX方向の撮像範囲で測定光を走査し、その戻り光より所定の撮像本数の情報を差動検出器184により取得する。
次に、光路長調整手段153の動作の詳細について説明する。
例えば光路長調整手段153により調整された参照光の光路長が所望値よりも長い場合の好適な撮像範囲を図4(a)に示す。図4(a)に示す例では、参照光の光路長に対応して測定光が合焦し得る撮像範囲(撮像画角W、撮像深度D)は、被検眼100の眼底より前眼部に対して反対側に離れた位置になってしまっている。この場合、被検眼100の網膜に関する断層画像は観察できない。
光源130について説明する。光源130には、波長変化させる事が可能な波長掃引型(Swept Source)光源を用いている。光源130から射出される光の中心波長は1050nm、掃引幅は約100nmで掃引しながら光を射出する。ここで、中心波長は、被検眼を測定することを鑑みると近赤外光が適している。また、波長バンド幅は、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である。光源130では、光源内部又は外部にミラーやフィルタを組み合わせた共振器を設け、該共振器において複数の波長においてレーザ発振を生じさせている。共振波長を変えつつレーザ発振により得られた光を射出させることで射出光の波長の掃引が行われる。
図6(a)に、Bスキャン画像212に、取得した網膜の断層像である被検体像と共に実像の対物レンズ後面リバイバルゴーストG1が現れた例を示す。なお、以降の説明において、モニタ200においてBスキャン画像212として表示される表示画面中の全域の画像に対応するBスキャン画像212を断層画像と定義する。また、上述したように、取得しようとする網膜自体の断層像を被検体像と称し、対物レンズ後面リバイバルゴーストはそのままリバイバルゴーストと称する。
次に、被検体像213がBスキャン画像212(断層画像)の所定位置に配置されるように光路長調整手段153によって表示位置を調整する方法の一例を説明する。図8(a)は、Bスキャン画像212の表示において、被検体像213の一部が表示範囲を超えて欠けている画面例を示す。なお、同図において、表示画面(撮像範囲)においてBスキャン方向と一致する幅(画角)方向をx方向、該表示画面において撮影深度方向に対応する縦(深度)方向をz方向とする。制御部187は、取得された画像におけるxz座標により規定される各画素に関して、x(1)列からx(n)列まで各列においてz方向に並ぶ画素について、所定値以上の輝度値を有する各画素の輝度値を積算する。また同時に、積算値と共に、被検体像における輝度値のピークを示す画素に関して、z方向(深度方向)での最浅位置(z(i)min)と、最深位置(z(i)max)とを算出する。なお、図8(b)において最浅位置(z(i)min)の輝度値のピークを示す画素は、Bスキャン画像212内に生成される被検体像213(網膜層像)における内境界膜を示す画素に対応する。また、図8(b)において最深浅位置(z(i)max)の輝度値のピークを示す画素は、Bスキャン画像212内に生成される被検体像213(網膜層像)における網膜色素上皮を示す画素に対応する。
次に、本発明の第1の実施形態に係る光断層撮像装置の作動方法である撮影フローについて、図10に示すフローチャートを用いて説明する。 本実施形態に係る撮影フローでは、まずステップS1001において、制御部187により光源115及び光源130の点灯、観察光走査部117及びOCT光走査部122の駆動等、撮影に必要な構成要素の制御を開始する。
第1の実施形態では、ステップS1002において、検査者による不図示のボタンの操作を制御部187が検知することで、装置のアライメント完了が検知されることとしている。しかし、アライメント完了の検知は、当該態様に限られない。例えば、制御部187が光学ヘッド900の移動量からアライメント動作中であるか否かの判定を実行し、一定時間アライメント動作が無ければ、アライメントが完了したと判定してもよい。なお、この場合の移動量の検知には、加速度センサや角速度センサ、光学ヘッド駆動手段300に別途設けたエンコーダ等の物理センサを用いることが可能である。
第1の実施形態では、ステップS1005等で実行される光路長調整手段153の光軸上での位置検出は、ステッピングモーターのパルス数から算出することとしている。しかし、光路長調整手段153の光軸上での位置検出は当該態様に限られない。具体的には、ポテンショメーターを用いて光路長調整手段153の光軸上での絶対位置を検出してもよいし、変位計を用いて基準位置からの移動量を検出してもよい。このような構成とすることにより、万が一光路長調整手段153を駆動する駆動手段193に用いたステッピングモーターが脱調してしまった場合でも、制御部187は光路長調整手段153の正しい位置を検出することができる。
第1の実施形態では、ステップS1009で実行されるアライメント位置の変更の際に、アライメント指標を変更することでこれを報知する態様ついて説明した。また、音声等による報知についても述べたが、報知の態様はこれらに限られない。例えば、表示画面におけるアライメント指標の変更ではなく、操作画面上の表示、例えばダイアログ表示や、装置上でのLED等のランプの点灯パターン等でもよく、またそれらの組み合わせでもよい。このような構成とすることで、作動距離変更の要不要、作動距離変更の終了等を検査者にわかりやすく通知することができる。
なお、本発明は上述した実施形態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、変更を行って実施することができる。例えば、上述した実施形態では、対物レンズの後面からの反射に着目してこれを断層画像から除く形態について詳述しているが、測定光路上の他の光学素子によるゴーストに対しても同様態様により対処可能である。また、ゴーストの出現はコヒーレンスリバイバルに起因するもののみではなく、光源が波長掃引光源でない場合にも測定光路上の各光学部材により生じ得る。本発明は、これらのゴーストに対しても対応可能である。
102 第一ダイクロイックミラー
103 第二ダイクロイックミラー
111、123 合焦レンズ
115、130 光源
116 シングルディテクター
117 観察光走査部
122 OCT光走査部
125、127 光カプラー
143 フィールドレンズ
151、154 コリメータレンズ
152−1、−2 ミラー
153 光路長調整手段
184 差動検出器
186 画像生成手段
187 制御部
193 駆動手段
200 モニタ
300 光学ヘッド駆動手段
900 光学ヘッド
Claims (20)
- 光源から射出された光より分割された測定光が照射された被検体からの戻り光と、前記射出された光より分割された参照光とを合波して得た干渉光より得られる断層情報に基づいて被検体像を含む断層画像を生成する画像生成手段と、
前記被検体と、前記測定光を前記被検体に導く測定光学系との距離が所定の距離になるように、前記測定光学系を駆動する駆動手段と、
前記測定光が前記測定光学系を構成する光学素子で反射した反射光と前記参照光との干渉により生じるゴーストが前記被検体像に近接して或いは重なって出現する場合に、前記駆動手段が前記所定の距離から前記測定光学系を駆動することを検査者に報知する報知手段と、を有することを特徴とする光断層撮像装置。 - 前記断層画像において前記ゴーストが出現する第一の位置を特定する第一の特定手段と、
前記断層情報に基づいて、前記断層画像において前記被検体像が出現する第二の位置を特定する第二の特定手段と、
前記特定された第一の位置と前記特定された第二の位置とに基づいて、前記ゴーストが前記被検体像に近接して或いは重なって出現するか否かを判定する判定手段と、を有することを特徴とする請求項1に記載の光断層撮像装置。 - 前記第一の特定手段は、前記断層情報に基づいて、前記断層画像において前記ゴーストが出現する第一の位置を特定することを特徴とする請求項2に記載の光断層撮像装置。
- 前記第一の特定手段は、前記参照光の光路長と前記ゴーストの出現位置との関係についてのテーブルに基づいて、前記断層画像において前記ゴーストが出現する第一の位置を特定することを特徴とする請求項2に記載の光断層撮像装置。
- 前記テーブルを記憶する記憶手段を更に有し、
前記記憶手段は、前記光断層撮像装置の機体差に関する情報を併せて記憶することを特徴とする請求項4に記載の光断層撮像装置。 - 前記判定手段により前記ゴーストが前記被検体像に近接して或いは重なって出現すると判定された場合、前記報知手段は、前記被検体と前記測定光学系とのアライメントの状態を示すアライメント指標の形状及び色の少なくとも何れかを変更することを特徴とする請求項2乃至5の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
- 前記報知手段は、前記特定された第一の位置と前記特定された第二の位置とに基づいて算出される前記駆動手段による前記測定光学系の前記所定の距離からの駆動量を前記検査者に報知することを特徴とする請求項2乃至6の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
- 前記判定手段により前記ゴーストが前記被検体像に近接して或いは重なって出現すると判定された場合、前記報知手段は、効果音、音声案内、前記光断層撮像装置に配された報知用のランプ、及び前記光断層撮像装置を制御する制御ソフト画面上に表示されるダイアログの少なくとも何れかにより、前記駆動手段が前記所定の距離から前記測定光学系を駆動することを前記検査者に報知することを特徴とする請求項2乃至7の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
- 前記干渉光を得るために、前記測定光の光路長と前記参照光の光路長との差を所定の光路長差に調整する調整手段を更に有することを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
- 前記駆動手段による前記所定の距離からの前記測定光学系の駆動量について駆動許容範囲が定められており、
前記測定光学系の前記所定の距離からの駆動量が前記駆動許容範囲を超える場合には、前記報知手段により前記調整手段による前記光路長差の調整が必要である旨の報知が行われることを特徴とする請求項9に記載の光断層撮像装置。 - 前記被検体は被検眼であり、
前記被検眼の瞳孔径を算出する手段と、
前記算出された瞳孔径に応じて前記駆動許容範囲を変更する手段と、を更に有することを特徴とする請求項10に記載の光断層撮像装置。 - 前記被検体は被検眼であることを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
- 前記駆動手段は、前記被検体に対する前記測定光学系の三次元のアライメントを行うことを特徴とする請求項1乃至12の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
- 前記測定光を前記被検体において二次元で走査する走査部を有し、
前記画像生成手段は、前記測定光の走査により得られた前記被検体の三次元の前記断層情報に基づいて前記断層画像を生成することを特徴とする請求項1乃至13の何れか一項に記載の光断層撮像装置。 - 前記断層画像に出現する前記ゴーストを示す表示形態を、前記断層画像に付記させる表示制御手段を有することを特徴とする請求項1乃至14の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
- 前記光源は波長掃引光源であり、
前記ゴーストは、前記光学素子が前記測定光を反射する反射面までのコヒーレンスゲートからの距離が前記波長掃引光源の共振器長の整数倍となる時に前記反射光と前記参照光との干渉により生じるコヒーレンスリバイバルゴーストであることを特徴とする請求項1乃至15の何れか一項に記載の光断層撮像装置。 - 光源から射出された光より分割された測定光が照射された被検体からの戻り光と、前記射出された光より分割された参照光とを合波して得た干渉光より得られる断層情報に基づいて被検体像を含む断層画像を生成する画像生成手段と、
前記被検体と、前記測定光を前記被検体に導く測定光学系との距離が所定の距離になるように、前記測定光学系を駆動する駆動手段と、を有する光断層撮像装置の作動方法であって、
前記測定光が前記測定光学系を構成する光学素子で反射した反射光と前記参照光との干渉により生じるゴーストが前記被検体像に近接して或いは重なって出現するか否かを判定する工程と、
前記ゴーストが前記被検体像に近接して或いは重なって出現すると判定された場合に、前記駆動手段が前記所定の距離から前記測定光学系を駆動することを検査者に報知する工程と、を含むことを特徴とする光断層撮像装置の作動方法。 - 前記断層情報に基づいて、前記断層画像において前記ゴーストが出現する第一の位置を特定する工程と、
前記断層情報に基づいて、前記断層画像において前記被検体像が出現する第二の位置を特定する工程と、を含み、
前記判定する工程では、前記特定された第一の位置と前記特定された第二の位置とに基づいて、前記ゴーストが前記被検体像に近接して或いは重なって出現するか否かを判定することを特徴とする請求項17に記載の光断層撮像装置の作動方法。 - 前記参照光の光路長と前記ゴーストの出現位置との関係についてのテーブルに基づいて、前記断層画像において前記ゴーストが出現する第一の位置を特定する工程と、
前記断層情報に基づいて、前記断層画像において前記被検体像が出現する第二の位置を特定する工程と、を含み、
前記判定する工程では、前記特定された第一の位置と前記特定された第二の位置とに基づいて、前記ゴーストが前記被検体像に近接して或いは重なって出現するか否かを判定することを特徴とする請求項17に記載の光断層撮像装置の作動方法。 - 請求項17乃至19の何れか一項に記載の光断層撮像装置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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