JP2019154934A - 光画像撮影装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＦＦ−ＯＣＴにおいて高輝度反射ノイズ領域の断層画像への影響を低減し、より良好な画質の光画像を取得する装置を提供する。【解決手段】 本発明の光画像撮影装置は、光源からの光を測定光と参照光に分岐する分岐手段と、前記測定光を測定対象に照射する照射手段と、前記測定対象によって反射された戻り光と前記参照光を合波する合波手段と、前記合波手段により合波された干渉光を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された干渉光に基づき、前記測定対象の断層画像を生成する生成手段と、前記照射手段により前記測定対象に照射する前記測定光の強度分布を変更する変更手段とを有する。【選択図】 図７

Description

本発明は光画像撮影装置およびその制御方法に関し、特に、光断層画像を取得する光画像撮影装置およびその制御方法に関する。

生体などの測定対象の断層画像を非破壊、非侵襲で取得する方法として、光干渉断層撮影法（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を用いた装置（以下、ＯＣＴ）が実用化されている。ＯＣＴの主要な応用先の一つである眼科の分野において、眼底の断層画像は、緑内障や網膜疾患といった疾病の診断を的確に行うのに有用であり、診断では欠かせないものとなっている。

ＯＣＴは、測定対象から反射した戻り光と参照鏡から反射した参照光を干渉させ、その干渉光の強度を解析することにより測定対象の断層画像を得るものである。このようなＯＣＴとして、参照鏡の位置を変えることで測定対象の深さ情報を得るタイムドメインＯＣＴ、干渉光を分光し、深さ情報を周波数情報に置き換えて取得するスペクトラルドメインＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ：Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）、先に波長を分光して出力する波長掃引型ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ：Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ）が知られている。なお、ＳＤ−ＯＣＴとＳＳ−ＯＣＴは総称してフーリエドメインＯＣＴ（ＦＤ−ＯＣＴ：Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）とも呼ばれる。

近年では、眼科でのＯＣＴによる撮影のさらなる高速化が望まれており、例えばＳＳ−ＯＣＴではより高速の波長掃引が可能な光源を搭載することで、撮影時間を短縮する開発が行われている。

ＯＣＴの高速化の実現には、測定対象を点ではなく領域（２次元領域）で照射し、戻り光を２次元センサーで受光する全視野型ＯＣＴ（ＦＦ−ＯＣＴ：Ｆｕｌｌ Ｆｕｉｅｌｄ ＯＣＴ）がある。ＦＦ−ＯＣＴでは撮影領域の全画素の信号を並行して同時に取得するため、デバイスの応答速度に依存する従来のＯＣＴに対し、より高速化が可能である。しかし、２次元で照射・受光するための撮影装置は、測定対象の表面反射の影響を受けやすいという課題がある。そのため眼底カメラでは、穴あきミラーを用いたリング照明光学系で照明と受光系を分離する例や、特許文献１のように、受光系に部分的に遮光系を設ける技術が開示されている。

特表２０１４−５０６５１３号公報

ＦＦ−ＯＣＴの場合、照射および受光系の方向が異なると測定対象の斜め散乱成分を画像化することになり、画質が著しく劣化する。

本発明は上記を鑑み、ＦＦ−ＯＣＴにおいて高輝度反射ノイズ領域の断層画像への影響を低減し、より良好な画質の光画像を取得することが課題である。

本発明の光画像撮影装置は、光源からの光を測定光と参照光に分岐する分岐手段と、前記測定光を測定対象に照射する照射手段と、前記測定対象によって反射された戻り光と前記参照光を合波する合波手段と、前記合波手段により合波された干渉光を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された干渉光に基づき、前記測定対象の断層画像を生成する生成手段と、前記照射手段により前記測定対象に照射する前記測定光の強度分布を変更する変更手段とを有することを特徴とする。

また、本発明の光画像撮影装置の制御方法は、光源からの光を測定光と参照光に分岐手段により分岐する分岐工程と、測定対象に照射する前記測定光の強度分布を変更する変更工程と、前記変更された強度分布の測定光を照射手段で照射された測定対象から反射された戻り光と前記参照光を合波する合波工程と、前記合波された干渉光を検出する検出工程と、前記検出された干渉光に基づき、前記測定対象の断層画像を生成する生成工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、高輝度反射ノイズ領域の断層画像への影響を低減し、より良好な画質の光画像を取得することができる。

本発明の一実施形態の光画像撮影装置の機能ブロック図である。 本発明の一実施形態の光画像撮影装置の側面図である。 本発明の一実施形態における光学系の構成図である。 本発明の一実施形態における干渉画像、干渉信号および断層信号の模式図である。 本発明の一実施形態における表示制御部による表示画面を説明するための図である。 本発明の一実施形態における測定光の照射角度と高輝度ノイズを説明するための図である。 本発明の一実施形態における照射光に強度分を持たせる方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態における撮影のフローチャートである。 本発明の一実施形態における駆動パターンを説明するための模式図である。 本発明の一実施形態における信号処理のフローチャートである。 本発明の一実施形態における信号処理のフローチャートである。 本発明の一実施形態における光源とカメラの動作を説明するためのタイミングチャートである。

以下、本発明の一実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。以下の説明は本質的に、説明的及び例示的なものにすぎず、いかなる形でも、本開示及びその用途又は使用を限定することを意図していない。実施形態において示されるコンポーネントの相対的構成、並びに、ステップ、数値表現及び数値は、別段の具体的な指示がない限り、本開示の範囲を限定しない。当業者によってよく知られている技法、方法及びデバイスは、以下で論考する実施形態を可能にするために当業者がこれらの詳細を知る必要がないので、詳細に論考されていない場合がある。

［実施形態１］
［装置の全体構成］
図１は、本発明による一実施形態の光画像撮影装置としての眼科装置の機能ブロック図である。図１において、制御部３００により制御される光学系１００は測定対象Ｔに対して測定光を照射し、測定対象Ｔからの戻り光を検出する。画像生成部４００は光学系１００の出力である信号Ｓを処理して画像ＩＭを生成し、表示制御部５００に出力する。表示制御部５００は液晶ディスプレイ等の表示デバイスを含み、入力された画像ＩＭを表示する。また、生成された画像ＩＭは、記憶部６００に測定対象Ｔを特定する情報と共に記憶される。

図１に示す眼科装置は、特定の機能を持つハードウェアに接続されたＰＣ（パーソナルコンピュータ）によって実現することが出来る。例えば、光学系１００をハードウェアで実現し、制御部３００、画像生成部４００および表示制御部５００を光学系１００のハードウェアに接続されたＰＣに搭載可能なソフトウェアモジュールで実現することが出来る。

本実施形態に係る眼科装置の概略構成について、眼科装置の側面図である図２を用いて説明する。光学ヘッド２０１は光学系１００を含む眼科装置の筐体であり、図中ＸＹＺ方向に不図示のモータ等により移動するステージ部２５０を用いて、ベース部２５１に対して移動することができる。また、装置２２５はソフトウェアモジュールを搭載したＰＣであり、制御部３００、画像生成部４００、表示制御部５００を兼ねる。記憶装置２２６は測定対象Ｔである被検者の情報を記憶する情報記憶部を兼ね、断層撮影用のプログラムなどを記憶するハードディクである。また、装置２２５からの指示により、取得された画像等をモニタ等の表示デバイス２２８に表示させる。また、入力部２２９はパソコンへの指示を行う入力部であり、具体的にはキーボードやマウス等から構成される。また、顔受け２０５は被検者の顔２９０を固定する。

以下の実施形態においては装置２２５の演算処理装置ＣＰＵ（不図示）が当該ソフトウェアモジュールを実行することで機能を実現するが、本発明はこのような方法に限定されるものではない。画像生成部４００は、例えばＡＳＩＣ等の専用のハードウェアで実現しても良いし、表示制御部はＣＰＵとは異なるＧＰＵ等の専用プロセッサによっても良い。また光学系とＰＣとの接続はネットワークを介した構成によっても本発明の主旨を変更することなく実現が可能である。

次に、各部の詳細な構成について説明を行う。

＜光学系１００の構成＞
図３は、図１における測定対象Ｔを被検眼１１８とした場合の光学系の構成を示す図である。以下に図３を参照して光学系１００の構成について説明する。光学系１００の主要な構成要素は、光源１０１、接眼光学系１４０、参照光学系１５０、受光光学系１６０からなる。

なお、図３には示していないが、眼底の撮影位置を確認するための広画角眼底撮影部、アライメントを容易にするための前眼部観察部、被検眼に固視位置を提示する固視灯光学系を有している。しかしながら、これは公知の構成により実現できるため、その説明は省略する。

光源１０１は波長掃引光源である。制御部３００からの入力に基づき、１回の掃引における掃引を開始する波長および波長幅、さらに１秒当たりの掃引回数である掃引速度等のパラメータを変更することが可能である。本実施形態では、毎秒２５掃引を標準掃引速度としている。また、あらかじめ光源１０１の波長ごとの光強度のデータ（以下、スペクトルデータと呼ぶ）が測定され、記憶部６００に記憶されている。

光源１０１から射出された光は、シングルモードファイバー１０２−１を介し、カプラー１０３で分岐され、分岐された光はそれぞれシングルモードファイバー１０２−２、１０２−３に導かれる。

シングルモードファイバー１０２−２から射出された光１２１は、コリメートレンズ１０５、アパーチャ１０７、空間光位相変調器１０８を介してビームスプリッター１０４に導かれる。

アパーチャ１０７は、光１２１の強度分布が概略均一な領域を切り出すために設けられている。本実施形態においては、光１２１がガウシアン分布をしているため、ピーク強度の半分程度以上となる光１２１の領域がアパーチャ１０７を通過するように構成されている。

さらに、アパーチャ１０７のアパーチャ径は可変であり、眼底Ｅｒを照射する領域を変更することが可能である。この構成により、被検眼１１８が近視や遠視などの場合においても正視の場合と同様の照射領域となるように制御部３００が制御を行う。なお、アパーチャ１０７の制御はフォーカス調整機構１４１と連動して動作する。動作の詳細は後述する。

また、コリメートレンズ１０５の焦点距離は、アパーチャ１０７のアパーチャ径が最も大きくなる条件において光１２１の強度分布が概略均一となるように選択されている。なお、より高出力の光源を使用することで、ピーク強度に対する強度の低下許容量を厳しくし、より均一な領域を選択して使用しても良い。

空間光位相変調器１０８は、透過型液晶ディスプレイで構成され、各画素は独立に２５６階調で透過率を制御することができるため、透過する光１２１に対して部分的に強度分布を付加することができる。

光１２１はビームスプリッター１０４を透過したのち測定光１２２としてフォーカス調整機構１４１、スキャナ１３５、リレー光学系１４２、スキャナ１３６、接眼レンズ１３０、アパーチャ１３１を介して被検眼１１８に導光され、眼底Ｅｒを２次元に照射する。眼底Ｅｒで反射した光は戻り光１２５として光路を逆順にアパーチャ１３１、接眼レンズ１３０、スキャナ１３６、リレー光学系１４２、スキャナ１３５、フォーカス調整機構１４１、ビームスプリッター１０４を介し、受光光学系１６０に入射する。なお、図３では戻り光１２５として眼底の一部が２次元センサー１６４に結像することを模式的に示しているが、測定光１２２によって照射されている眼底Ｅｒの領域はすべて２次元センサー１６４に結像するように構成されている。

フォーカス調整機構１４１はプリズム１４１−４、ミラー１４１−１、１４１−２およびステージ１４１−３で構成され、眼底Ｅｒと２次元センサー１６４との結像関係を調整する。光源１０１の側よりフォーカス調整機構１４１に入射した戻り光１２５は、プリズム１４１−４の片面で反射されたのち、ミラー１４１−１、１４１−２で順次反射され、プリズム１４１−４の別の面で反射される。ミラー１４１−１、１４１−２はステージ１４１−３上に配置されており、ユーザからの入力等に基づき、制御部３００が図中の矢印に示す方向に動かすことで測定光１２２の光路長を変更する。

スキャナ１３５、１３６は反射面の角度が可変なガルバノスキャナであり、それぞれ眼底Ｅｒの照射位置を直交するＸ方向（水平方向）、Ｙ方向（垂直方向）の２方向に移動（ステアリング）することができる。また、スキャナ１３５、１３６は、リレー光学系１４２および接眼レンズ１３０により、被検眼１１８の瞳Ｐと共役関係となるように配置されている。この構成により、スキャナによるステアリングに関わらず、被検眼１１８に入射する測定光１２２が瞳Ｐの概略同じ領域を通過するように制御できる。この制御方法により、測定光１２２が被検眼１１８で部分的に遮られることがなくなり、効率よくステアリングを行うことができる。スキャナ１３５、１３６は本実施形態において、測定対象での位置を変えるために測定光を偏向させる偏向手段に相当する。

アパーチャ１３１は、測定光１２２の眼に近接した集光点の略近傍に配置されており、眼底Ｅｒを好適に照射できるように構成されている。

一方、シングルモードファイバー１０２−２から射出された参照光１２３は、コリメートレンズ１５３、アパーチャ１５６、分散補償ガラス１５２、転送光学素子１５８を介し、ビームスプリッター１０４に導かれる。ここで、分散補償ガラス１５２は、被検眼１１８や光学系１００を構成する光学素子による分散を補償するために用いられる。

シングルモードファイバー１０２−２の射出端およびコリメートレンズ１５３はステージ１５４上に配置されており、被検者の眼軸長の相違等に対応して光軸方向に駆動され、コヒーレンスゲート位置を調整するように制御部３００で制御される。ここで、コヒーレンスゲート位置とは、測定光と戻り光の光路長に対する参照光の光路長の差が無くなる位置を表す。なお、本実施形態では参照光の光路長を変更しているが、測定光と戻り光の光路と参照光の光路との光路長差を変更できればどのような構成でも良い。

また、本実施形態では、シングルモードファイバー１０２−２の射出端およびコリメートレンズ１５３を動かす構成として説明した。しかしながら、例えばアパーチャ１５６の直前にオプトメータを配置する構成であっても良く、縦トラッキングの動作速度を上げるため、重量の少ない素子をステージに搭載する構成を採用することが望ましい。

ビームスプリッター１０４で戻り光と参照光が合波されて干渉光１２４となり、受光光学系１６０に入射する。受光光学系１６０に入射した干渉光１２４は結像光学系１６２を介して２次元センサー１６４で受光され、信号に変換されて２次元センサー１６４の内部メモリ１６５に蓄えられる。ここで、２次元センサー１６４は複数の受光素子（以下、画素と呼ぶ）から構成され、各画素は露光タイミングに従って光を信号に変換する。

図４（ａ）に示す通り、１回の露光により生成される信号は眼底Ｅｒの正面に干渉縞が重畳された干渉画像９７０となる。また、干渉画像の座標９６０は２次元センサー１６４の各画素に対応しており、インデックスｉ＝１、２、・・・、Ｎを用いて（Ｘｉ、Ｙｉ）と表される。ここで、Ｎは干渉画像９７０の総座標数であり、左上が基準座標９６１（Ｘ１、Ｙ１）となっている。また、図４（ｂ）に示す通り、眼底画像９７０上の座標（Ｘｉ、Ｙｉ）における１回の波長掃引の信号は干渉信号９７１となる。また、詳細は後述するが、干渉信号９７１を計算することにより、図４（ｃ）に示す断層信号９７２となり、複数の断層信号から断層画像が生成される。

人眼は固視微動等による揺れが存在するため、被検眼１１８を完全に静止した状態で撮影を行うことは難しい。良好な画質の画像を得るためには、固視微動等の人眼の動きの影響を受けない撮影速度にすることが望ましく、２次元センサーを毎秒４０００フレーム以上で撮影することが好ましい。

後述するプレビュー領域９５２におけるユーザの指定等に基づき、図４（ａ）に示す干渉画像９７０の部分領域９６５のデータが画像生成部４００にリアルタイムに送られ画像化される。この画像はさらに、表示デバイスにリアルタイムに表示される。この構成により膨大なデータ転送が不要となり、ユーザにリアルタイムにプレビュー画像を提示することができる。また、ユーザはプレビュー画像に基づき、フォーカス、コヒーレンスゲート位置あるいは後述するステアリングにおいて、コヒーレントゲート位置等が適切か判断することが可能である。

なお、コリメートレンズ１５３とアパーチャ１５６を適切に選択することにより、参照光１２３は２次元センサー１６４上で、測定光１２２より広い領域に結像される構成となっている。この構成により、光学系の調整に求められる精度が緩和され、より安定して撮影を行うことが可能である。

＜制御部３００＞
次に、制御部３００について説明する。前述したように、本実施形態において制御部３００は、ＣＰＵにより実行されるソフトウェアモジュールであり、光学系１００の各部を制御する。更に、本実施形態において眼科装置全体の動作を制御するとともに、本実施形態において選択手段、計測手段、演算手段として機能する。また、制御部３００は眼科装置を操作するユーザの入力も受け付けるものとする。具体的には、制御部３００には被検眼を特定する被検者ＩＤ等の情報、撮影に必要なパラメータ、眼底を走査するパターンの選択等をキーボードやマウス等の入力部２２９から入力される。そして、これに基づいて各部を制御すると共に得られた信号、画像等のデータを記憶装置２２６に保存する機能を有する。

＜画像生成部４００＞
画像生成部４００は、光学系１００から出力された信号Ｓに対して様々な処理を行う事で、被検眼に関する画像を生成・出力する。

＜表示制御部５００＞
次に、表示制御部５００について説明する。前述したように表示制御部５００は液晶ディスプレイ等の表示デバイスを含み、画像生成部４００から入力した画像を表示画面に表示する。図５は表示制御部５００によって表示される表示画面の構成を示したものである。なお、同図において示される表示画面とは別に、制御部３００によって入力される被検者ＩＤ等の被検眼の特定情報の入力画面が必要であるが、これは公知の構成により実現することができるので、その説明は省略する。

図５において、表示領域９０１は、画像の表示領域９１１、９２１、９３１、９３２、９３５、ユーザが操作可能なユーザーインタフェースである左右眼の切り替えボタン９０２、撮影ボタン９０５、アライメント調整部９０３、フォーカス調整スライダーバー９２３、コヒーレンスゲート調整スライダーバー９３０、コヒーレンスゲート自動調整ボタン９４５およびプルダウンメニュー９３６、９４０が配置されている。

表示領域９１１は前眼部画像が表示され、本体ユニット２０１と被検眼１１８のアライメントを確認することができるようになっている。また、制御部３００が測定光１２２の角膜での散乱光を自動で検出し、輝点９１２として強調表示することで、測定光１２２が被検眼１１８に入射する瞳孔における位置をユーザが容易に視認できるようになっている。また、被検眼１１８の瞳孔中心からの距離を表示領域９１１に重畳表示し、測定光１２２の入射位置が容易に把握できるようにしても良い。なお、前眼部観察部と戻り光を分離するダイクロイックミラー（不図示）の反射率を適切に選択し、表示領域９１１に表示される角膜の反射光の輝度値が飽和しないように構成されている。

表示領域９２１には広域の眼底平面画像がリアルタイムに表示され、撮影領域９５１およびプレビュー領域９５２が重畳表示されている。

プレビュー領域９５２で角膜反射によるノイズを見ることができる。図６（ａ）は測定光１２２が被検眼１１８に対してほぼ垂直に入射する場合を表している。この場合角膜反射によってプレビュー領域９５２のほぼ中心部分に高輝度な反射ノイズが現れる。角膜等の散乱によりある程度の広がりを持った反射ノイズになる。また、図６（ｂ）はステアリング機能により測定光１２２が角度を持って入射する場合を表している。この場合角膜反射によってプレビュー領域９５２の端寄りにある程度の広がりを持った高輝度反射ノイズが現れる。このように測定光１２２の入射位置や角度によって広がりを持った高輝度ノイズを避けるために、空間光位相変調器１０８を用いて角膜等の反射位置に相当する測定光１２２の一部の領域の光強度を弱めること（光強度分布を変更すること）ができる。

測定光１２２が被検眼１１８に対してほぼ垂直に入射する場合、図７（ａ）に示す通り、空間光位相変調器１０８において中心付近の画素の遮蔽度を２５５（ほぼ遮蔽：空間光位相変調器１０８が２５６諧調のため）に設定する。これにより、散乱する位置における測定光がほぼ遮蔽され、角膜等における散乱が抑制される。その結果、プレビュー領域９５２で遮蔽される位置のデータは取得されない（灰色部分）が、得られる断層画像は散乱の影響が低減されノイズ部分の面積は小さくなる。また、ステアリング機能により測定光１２２が角度を持って入射する場合には、図７（ｂ）に示す通り、同様に散乱する位置に相当する測定光を遮蔽することで、断層画像において高輝度ノイズの発生を避けることができる。

このように測定光１２２の入射角度に応じて、制御部３００から空間光位相変調器１０８の遮蔽位置を変更することで測定光の輝度分布を変更して照射することにより、断層画像において効果的に高輝度反射ノイズ領域の発生を避けることができる。

ここでは測定光１２２をステアリングする場合を例示したが、固視灯（不図示）によって被検者視線を動かして撮影する場合においても、入射角度が前述のように変化することに変わりはない。従って固視灯の位置に応じて、空間光位相変調器１０８の遮蔽位置を変更することによっても同様の効果が得られる。

撮影領域９５１は、ユーザが入力部２２９を用いて指定する測定対象となる領域である。また、プレビュー領域９５２は、表示領域９３１、９３２に断層画像をプレビュー表示する位置を指定するものであり、ユーザが入力部２２９を用いて指定する。

以下、撮影領域９５１で指定される領域に基づき取得される一連の干渉画像をボリュームデータと呼ぶ。また、１回の波長掃引で取得される一連の干渉画像を単一ボリュームデータと呼ぶ。ボリュームデータは複数の単一ボリュームから生成される。なお、以下では、ボリュームデータを取得することを撮影、単一ボリュームデータを取得することを単一撮影と呼ぶ。

撮影領域９５１とプレビュー領域９５２は連動して動かすことも独立に動かすこともでき、不図示のスイッチにより連動と独立の動作を切り替えることが可能である。また、プレビュー領域９５２は測定光１２２が眼底Ｅｒを照射する領域に連動して自動で大きさが変わり、ステアリングを行わない単一撮影でデータが取得できる範囲をユーザが容易に判別できるようになっている。

プルダウンメニュー９３６は、表示領域９３５に表示する画像の種類を選択することができ、撮影領域９５１で指定した領域の水平方向、鉛直方向の断層画像のほか、３次元断層画像を選択することができる。

表示領域９３５に断層画像が表示された場合は、表示領域９５１に重畳して表示されている十字線を動かすことにより、断層画像を表示する位置を変更することが可能である。本実施形態では、単一ボリュームデータから計算される水平方向（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）の断層画像が表示領域９３１、垂直方向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）の断層画像が表示領域９３２に表示される。さらに、プレビュー領域９５２には矢印が重畳表示されており、断層画像の取得データの方向が容易に判別できるようになっている。さらに、断層画像の移動、拡大縮小や、コントラストの調整等を行うことが可能である。

また、表示領域９３５に３次元断層画像が表示された場合は、表示領域９３５上で入力部２２９を操作することにより３次元断層画像の移動、回転、拡大縮小およびコントラストの調整が行えるほか、特定の網膜層のみを表示することが可能である。

ユーザの指示により表示される画像を変更する場合について説明したが、診断したい疾病を不図示のメニューから選択（疾病名を選択）することにより、疾病に対して予め優先順位づけられた画像を表示するようにしても良い。

以上説明のように本実施形態によれば、生成される各画像をユーザに効率よく提示することができる。また、ユーザが必要とする画像を簡単な操作で選択することができる。特に、予め疾病名と表示する画像を対応付けておくことで更に操作が簡単となる。

［撮影方法］
次に、本実施形態における撮影方法を図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。

＜ステップＳ５００＞（左右眼の選択）
顔受け２０５に被験者の顔９９０が固定された状態で、ユーザがアライメント調整部９０３のボタンを押下することで、左右眼の選択を行う。制御部３００は、ユーザの左右眼の選択に基づき、あらかじめ記憶部６００に記憶されたデータに基づいて本体ユニット９０１を移動させる。なお、前眼部観察部の取得データ等に基づいて移動量を算出し、より精度よく移動させても良い。

なお、図８には示していないが、広画角眼底撮影部による眼底Ｅｒの広画角眼底画像の取得が撮影に先立ち開始され、所定のフレームレートで取得された広画角眼底画像がリアルタイムに表示領域９２１に表示される。

＜ステップＳ５０１＞（撮影モードの選択）
ユーザがプルダウンメニュー９４０より撮影モードを選択する。標準掃引速度で撮影を行う標準撮影モード（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍｏｄｅ）や、網膜Ｅｒの断層方向の分解能を向上させた高分解能モード（Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ）、標準掃引速度よりも速く撮影を行う高速撮影モード（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｍｏｄｅ）等を選択することができる。

なお、本実施形態では、ユーザが撮影モードを指定するものとしたが、診断したい疾病を不図示のメニューから選択（疾病名を選択）することにより、疾病に対して予め優先順位づけられたパラメータで撮影するようにしても良い。

＜ステップＳ５０２＞（光源の波長掃引開始）
制御部３００は光源１０１を点灯し、ステップＳ５０１で選択された撮影モードに基づき、あらかじめ記憶部６００に記憶された光源の掃引速度や、２次元センサーの撮影領域（ＲＯＩ）等のパラメータを用いて波長掃引を開始する。

また、制御部３００がプレビュー領域９５２に基づいて部分領域９６５のデータを取得し、画像生成部４００が画像化して表示領域９３１、９３２に表示する。

＜ステップＳ５０３＞（アライメント調整）
ユーザが入力部２２９で表示領域９１１に表示された前眼部画像の瞳孔中心をクリックすると、クリック位置に基づき、瞳孔中心が適切にアライメントされるように制御部３００が本体ユニット９０１を移動させる。

ユーザは入力部２２９によりアライメント調整部９０３のボタンをクリックすることでアライメントの微調整を行うことができる。また、表示領域９１１には瞳孔の目標位置を提示する目標円９１３が重畳表示されており、アライメントが適切かどうか、ユーザが容易に判断できるようになっている。

＜ステップＳ５０４＞（フォーカス調整）
ユーザは表示領域９２１に表示される広画角眼底画像を参照しながらフォーカス調整スライダーバー９２３を操作し、フォーカスを調整する。制御部３００はユーザの入力値に基づき、広画角眼底撮影部のフォーカスを調整する。さらに、制御部３００は広画角眼底撮影部のフォーカス調整に連動して、フォーカス調整機構１４１を駆動する。

さらに、制御部３００はフォーカス調整機構１４１の動きに連動してアパーチャ１０７のアパーチャ径の調整を行う。近視の場合、眼底Ｅｒの照射領域が狭まるため、アパーチャ径が大きくなるように駆動する。また、アパーチャ径に連動して、被検眼１１８への入射光量が概略一定となるように制御部３００が光源１０１を制御する。フォーカス調整機構１４１とアパーチャ１０７の連動はあらかじめ記憶部６００に記憶されたパラメータに基づき行われる。

なお、アパーチャ１０７のアパーチャ径は手動で調整することも可能な構成となっており、被検眼１１８の縮瞳等の条件によって眼底Ｅｒの照射領域を変更し、より効率的に撮影を行うことが可能である。

アパーチャ径の調整が自動、手動いずれの場合においても、先述のとおりプレビュー領域９５２の大きさが眼底Ｅｒを照射する領域に連動して表示されるため、ユーザは単一撮影での撮影範囲を容易に視認することが可能である。

なお、フォーカス調整機構１４１は光路長を変化させるため、後述のステップＳ５０６で実施されるコヒーレンスゲート調整よりも先にフォーカスを調整することで調整が容易となる。また、本ステップとは異なるタイミングでフォーカスが調整された場合、コヒーレンスゲートを連動して調整することが望ましい。

＜ステップＳ５０５＞（撮影位置選択）
ユーザは所望のプレビュー位置となるよう、入力部２２９を用いてプレビュー領域９５２の位置の調整を行う。

＜ステップＳ５０６＞（コヒーレンスゲート調整）
ユーザがコヒーレンスゲート自動調整ボタン９４５を押下することにより、制御部３００が画像の輝度値に基づいてコヒーレンスゲート位置を判断し、ステージ１５４を駆動する。

さらに、ユーザは入力部２２９を用いてコヒーレンスゲート調整スライダーバー９３０をスライドさせ、コヒーレンスゲートの微調整を行うことができる。

＜ステップＳ５０７＞（撮影領域調整）
ユーザは表示領域９３１、９３２に表示される画像を確認しながら、所望の撮影範囲となるよう、入力部２２９により撮影領域９５１の位置と大きさ、プレビュー領域９５２の位置の調整を行う。

＜ステップＳ５０８＞（撮影開始）
ユーザが撮影ボタン９０５を押下すると、制御部３００は撮影領域９５１に基づき撮影を開始する。撮影領域９５１がプレビュー領域９５２よりも狭く指定されている場合、制御部３００は撮影領域９５１とプレビュー領域９５２の中心が一致するようにステアリングし、単一撮影を行って単一ボリュームデータを取得する。また、撮影領域９５１がプレビュー領域９５２よりも広く指定されている場合、撮影領域９５１におけるボリュームデータが取得できるように、制御部３００が撮影順序を自動で判断する。

図９（ａ）を用いてボリュームデータの取得方法を説明する。撮影開始後、制御部３００はプレビュー領域９５２を非表示とし、撮影領域９５１におけるボリュームデータが取得されるように自動でステアリングと単一撮影を交互に繰り返す。制御部３００は、記憶部６００にあらかじめ記憶されたパラメータに基づきステアリングの移動量や単一ボリュームデータ間の重なり合いの量を決定し、撮影領域９５１を包含するように制御する。ここで、包含するとは、得られるボリュームデータが撮影領域９５１で指定される領域よりも広いことを指している。このため、ユーザが意図した領域を確実に撮影することが可能である。

単一撮影を行う際のステアリング量などのパラメータは、単一ボリュームデータと関連付けられて記憶部６００に記憶される。

さらに、撮影開始ボタン９０５の押下直後、撮影領域９５１の概略中央の単一撮影を行い、部分領域９６５における断層画像をリファレンス断層画像として記憶部６００に記憶する。以降の単一撮影では、すでに撮影した単一ボリュームデータに隣接するように順次単一撮影を行う。また、部分領域９６５の断層画像をリファレンス断層画像との比較に基づき、次の隣接する撮影位置へステアリングする前に制御部３００が自動でフォーカス、コヒーレンスゲート位置を調整する。また、フォーカスまたはコヒーレンスゲート位置が大幅にずれていると制御部３００が判断した場合、フォーカスまたはコヒーレンスゲート位置を調整して再撮影を行うように構成しても良い。この構成により、常に最適なフォーカスおよびコヒーレンスゲート位置の単一撮影を行うことが可能となる。

なお、図９（ａ）ではアパーチャ１０７のアパーチャ形状が矩形である場合を示したが、図９（ｂ）に示される通り、円形のアパーチャの場合にも同様の撮影手順が適用可能である。すなわち、制御部３００は、記憶部６００にあらかじめ記憶されたパラメータに基づきステアリングの移動量や単一ボリュームデータ間の重なり合いの量を決定し、撮影領域９５１を包含するように制御する。

なお、アパーチャ形状が矩形の場合、撮影時のステアリング移動量や単一ボリューム間の重なり合いの量が容易に決定できる。一方、アパーチャ形状が円形の場合、シングルモードファイバー１０２−２から射出するガウシアンビームを有効に利用することが可能である。

単一撮影が終了した撮影済み領域９５３は、表示領域９２１において半透明のカラーで表示され、ユーザが単一撮影済みかどうか容易に判断することができる。また、単一撮影を行っている領域は撮影中領域９５４として撮影済み領域９５３とは異なるカラーで区別して表示される。さらに、まだ単一撮影が行われていない未撮影領域９５５も撮影中領域９５４、撮影済み領域９５３と異なるカラーで区別して表示される。また、単一撮影に失敗した領域や、再撮影を行った領域はさらに異なるカラー表示等で区別して表示しても良い。以上の表示により、ユーザが撮影の進行状況を容易に把握することが可能である。なお、本実施形態では、カラー表示による区別を行ったが、異なる表示方法、例えばテキストの重畳表示等によりユーザに提示する方法を用いても良い。

撮影開始後、記憶部６００に記憶されたリファレンス広画角眼底画像とリアルタイムに取得される広画角眼底画像に基づき被検眼１１８の動きを検出し、補正するトラッキング（縦トラッキングと区別し、以下では横トラッキングと呼ぶ）を行う。

本実施形態における横トラッキングでは、広画角眼底画像の一部が取得されるたびに、制御部３００が位相限定相関法を用いて被検眼１１８の移動量を算出し、眼底Ｅｒの概略同じ位置を撮影するようにスキャナ１３５、１３６を制御する。この構成により、広画角眼底画像のフレームレートよりも高速な横トラッキングを実現することが可能である。

さらに、断層画像の輝度値に基づきコヒーレンスゲート位置を自動で検出し、ステージ１５４を駆動する縦トラッキングを行っても良い。

＜ステップＳ５０９＞（撮影終了）
ユーザが撮影を継続する場合にはステップＳ５０３に戻り、継続しない場合は撮影を終了する。

［３次元断層画像の生成］
撮影終了後、制御部３００は内部メモリ１６５に格納されたボリュームデータを画像生成部４００に転送する。画像生成部４００は、単一ボリュームデータから単一３次元断層画像を生成し、次に複数の単一３次元断層画像の位置合わせ、貼り合わせ等を行って３次元断層画像を生成する。

まず、図１０に示すフローチャートを用いて単一３次元断層画像の生成方法を説明する。

＜ステップＳ７００＞（位置合わせ）
単一ボリュームデータにおける一連の干渉画像の位置合わせを行う。画像生成部４００は、光源１０１のスペクトルデータにおいて最も強度が高い波長で取得された干渉画像をリファレンスとし、干渉画像の相関計算を行って干渉画像間の位置合わせを行う。

＜ステップＳ７０１＞（座標（Ｘｉ、Ｙｉ）における干渉信号の取得）
画像生成部４００は、座標（Ｘｉ、Ｙｉ）における干渉信号を取得する。

＜ステップＳ７０２＞（スペクトル処理）
以下に述べる通り、ステップＳ７０１で取得した干渉信号のスペクトル処理を行う。

まず、スペクトルデータに適切な倍率をかけ、干渉信号から引き算する。また、本実施形態では等波長間隔で干渉信号が取得されるため、等波数間隔の干渉信号となるようにリスケーリングを行う。さらに、あらかじめ測定し記憶部６００に記憶されたパラメータに基づき、干渉信号の分散補正を行う。

＜ステップＳ７０３＞（窓関数処理）
ステップＳ７０２で処理された干渉信号に、ハニング関数を掛け算する。なお、処理に用いる窓関数はハニング関数に限らず、矩形関数やテューキー関数等を用いることも可能である。

＜ステップＳ７０４＞（ＦＦＴ演算）
ステップＳ７０３で処理された干渉信号をＦＦＴ演算し、断層信号を取得する。図４（ｃ）が断層信号の一例である。

＜ステップＳ７０５＞（記憶）
ステップＳ７０３で取得された断層信号を記憶部６００に記憶する。

＜ステップＳ７０６＞（次の計算の必要可否を判定）
インデックスｉと座標の総数Ｎを比較し、まだ計算すべき座標が残っている場合（ｉ＜Ｎ）はステップＳ７１０で次のインデックスに進めて（ｉ＋＋）ステップＳ７０１に戻り、それ以外の場合には終了する。

以上のステップにより、単一３次元断層画像を生成することが可能である。

次に、図１１に示すフローチャートを用いて３次元断層画像の生成方法を説明する。

＜ステップＳ７５０＞（位置合わせ）
画像生成部４００は、記憶部６００に記憶されたステアリング量、重なり合いの量などのパラメータに基づき、複数の単一３次元断層画像の位置合わせを行う。ステアリング量から隣り合う単一３次元断層画像を特定し、重なり合うと見込まれる領域に基づいて相関計算を行い、単一３次元断層画像の位置を決定する。

＜ステップＳ７５１＞（貼り合わせ）
画像生成部４００は、ステップＳ７５０で決定された位置に基づき、重なり合う領域は平均化処理を行い、単一３次元断層画像の貼り合わせを行う。

以上のステップにより、３次元断層画像を生成することが可能である。生成された３次元断層画像は、撮影領域９５１で指定される大きさに基づいてトリミングされ、表示制御部５００に表示される。

［光源と２次元センサーの動作］
次に、図１２に示すタイミングチャートを参照しながら、本実施形態における光源と２次元センサーの動作方法を説明する。

本実施形態では、ステアリングによる複数の単一撮影や、重ねあわせ処理による信号対雑音比の向上のため同一カ所の複数回の単一撮影を行う。また、コヒーレンスゲート位置の調整を行った場合の再撮影の場合等も含まれる。

図１２（ａ）〜（ｃ）が本実施形態での時系列の動作を表し、それぞれ、（ａ）制御部３００が発するトリガー信号、（ｂ）光源１０１の波長掃引、（ｃ）２次元センサー１６４の露光タイミングである。

制御部３００は図１２（ａ）に示すトリガー信号１１０１の立ち上がりを検出し、あらかじめ設定されたパラメータに基づき、図１２（ｂ）に示す通り、掃引開始波長１１５０から単一波長区間１１５１を切り替えて階段状に光源１０１の波長掃引を行う。掃引を階段状にすることで、２次元センサー１６４の露光タイミングの間は単一波長での信号となるため、分解能を向上させることが可能である。

２次元センサー１６４はグローバルシャッターで動作し、図１２（ｃ）の露光区間１１８０の間隔で動作する。制御部３００はトリガー信号１１０１に基づき、露光区間１１８１に示されるように２次元センサー１６４の露光を中断し、露光区間１１８０で改めて露光を開始する。この方法により、露光が不十分なデータが取り除かれ、効率よく撮影を行うことが可能である。

制御部３００は、所定の波長ステップ数で波長を掃引したのち、掃引開始波長１１５０に戻る。区間１１３０が１回の波長掃引に当たる。また、フライバック区間１１２０は波長を掃引するために光源内部で使用されている掃引（不図示）が初期位置に戻るための動作区間であり、フライバック区間においては制御部３００が光源１０１を消灯するよう制御する。光源が消灯しているため、フライバック区間では眼底Ｅｒが写らない露光区間１１８３となる。この構成により無効なデータが取り除かれ、効率よく撮影を行うことが可能である。

さらに、フライバック区間１１２０でステアリングが行われるよう制御部３００が制御を行う。この制御法により、効率よく撮影を行うことが可能である。また、フライバック区間１１２０で、部分領域９６５の断層画像に基づきコヒーレンスゲート位置の調整等を行っても良く、さらに効率よく撮影を行うことが可能である。

［実施形態２］
実施形態１では測定光１２２の入射角度に応じて、制御部３００から空間光位相変調器１０８の遮蔽位置を変更する例を示したが、プレビュー領域９５２に生じる高輝度反射ノイズの位置に応じて制御することもできる。

空間光位相変調器１０８の全画素の遮蔽度を０（ほぼ透過）の状態でプレビュー領域９５２に画像を表示させる。表示した画像に生じる高輝度反射ノイズを低減させるように、空間光位相変調器１０８の対応画素の遮蔽度を２５５（ほぼ遮蔽）に制御することで高輝度反射ノイズを低減することができる。

空間光位相変調器１０８の対応画素を設定する方法としては、プレビュー領域９５２を見ながら操作者が制御部３００を通じて指示する、プレビュー領域９５２の画像から画像処理により高輝度ノイズ位置を検出して制御部３００を通じて指示する方法がある。指示する際には、制御部３００から自動的に指示しても良いし、操作者が画素位置を変更して指示してもよい。

以上の実施形態では空間光位相変調器１０８の各画素の遮蔽度を０または２５５とする場合の例を示したが、その中間値を取り完全に遮蔽または透過としない場合でも、同様の効果が得られる。また、この方法によれば、遮蔽度を設定する各画素の座標は任意かつ独立に設定できるため、高輝度ノイズが２か所以上の複数になる場合でも、それぞれのノイズに対して個別に対応することができる。

［実施形態３］
前述の実施形態１、２では、空間光位相変調器１０８を用いた実施形態を示した。本実施形態３では、照射する測定光１２２の強度分布を変更させる方法として、一部光量を遮蔽または低減するパターンが描かれたガラス基板、穴あき基板、遮蔽物を測定光の光路中に挿入するようにしでも良い。

この場合、実施形態１で例示した測定光１２２の入射角度や固視灯位置に応じて、ガラス基板、穴あき基板、遮蔽物の光路中心からの位置を移動させることで同様の効果が得られる。

［その他の実施例］
なお、上述した実施形態では、被検体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検体に本発明を適用することも可能である。この場合、本発明は眼科撮影装置以外の、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、本発明は眼科撮影装置に例示される画像取得装置として把握され、被検眼は被検体の一態様として把握されることが好ましい。

また、本発明は、以下のように装置を構成することによっても達成できる。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコード（コンピュータプログラム）を記録した記録媒体（又は記憶媒体）をシステム或いは装置に供給することとしてもよい。また、該記録媒体の態様だけでなく、コンピュータの読み取り可能な記録媒体としてもよい。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。この場合、該記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。また、該実施形態は、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

Claims (7)

1. 光源からの光を測定光と参照光に分岐する分岐手段と、
   前記測定光を測定対象に照射する照射手段と、
   前記測定対象によって反射された戻り光と前記参照光を合波する合波手段と、
   前記合波手段により合波された干渉光を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された干渉光に基づき、前記測定対象の断層画像を生成する生成手段と、
   前記照射手段により前記測定対象に照射する前記測定光の強度分布を変更する変更手段とを有することを特徴とする光画像撮影装置。
2. 前記測定光の前記測定対象での位置を変えるために前記測定光を偏向させる偏向手段を更に有し、
   前記変更手段は、前記偏向手段によって偏向された方向に応じて、前記測定光の強度分布を変更することを特徴とする請求項１に記載の光画像撮影装置。
3. 前記変更手段は、前記断層画像の輝度分布に応じて、前記測定光の強度分布を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の光画像撮影装置。
4. 前記変更手段は、複数の画素を有する透過型液晶ディスプレイを含み、画素の透過率を制御することにより前記測定光の強度分布を変更することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の光画像撮影装置。
5. 前記測定対象は眼であり、
   前記眼の前眼部からの測定光の反射による影響を抑えるために、前記測定光の強度分布を変更することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光画像撮影装置。
6. 光源からの光を測定光と参照光に分岐手段により分岐する分岐工程と、
   測定対象に照射する前記測定光の強度分布を変更する変更工程と、
   前記変更された強度分布の測定光を照射手段で照射された測定対象から反射された戻り光と前記参照光を合波する合波工程と、
   前記合波された干渉光を検出する検出工程と、
   前記検出された干渉光に基づき、前記測定対象の断層画像を生成する生成工程とを有することを特徴とする光画像撮影装置の制御方法。
7. 請求項６に記載の光画像撮影装置の制御方法を、コンピュータに実行させるためのプログラム。

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