JP2020156909A - Optical tomographic image capturing apparatus - Google Patents

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Abstract

To provide a technology that contributes to new diagnostic imaging by polarization-sensitive optical tomographic image capturing apparatus.SOLUTION: An optical tomographic image capturing apparatus is a polarization-sensitive optical tomographic image capturing apparatus. The optical tomographic image capturing apparatus includes an image capturing part for capturing a tomographic image of an eye to be examined, and an arithmetic part. The tomographic image includes a first tomographic image captured by irradiating the eye to be examined with a first polarized wave, and a second tomographic image captured by irradiating, with a second polarized wave having a vibration direction different from that of the first polarized wave, the eye to be examined. The arithmetic part is configured so as to execute specification processing for specifying a running mode of a fiber at least in the sclera and the cribrosa lamina of the eye to be examined based on the first tomographic image and the second tomographic image.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本明細書に開示する技術は、偏光感受型の光断層画像撮影装置に関する。 The technique disclosed herein relates to a polarized light sensitive optical tomography apparatus.

光断層画像撮影装置は、非侵襲、非接触であるため、生体組織の断層画像を取得する方法として眼科装置等に広く利用されている。 Since the optical tomography apparatus is non-invasive and non-contact, it is widely used in ophthalmic apparatus and the like as a method for acquiring a tomographic image of a living tissue.

偏光状態を変化させる複屈折は分子や繊維組織が一定方向に配列する組織において生じる。眼底における網膜では網膜神経繊維層、網膜色素上皮層、血管壁、強膜、篩状板に強い複屈折性が存在する。この複屈折性を利用したこれら組織の可視化のため、機能性の光断層画像撮影装置の一つである偏光感受型の光断層画像撮影装置が開発されている。例えば、特許文献1に、偏光感受型の光断層画像撮影装置の一例が開示されている。 Birefringence that changes the polarization state occurs in a structure in which molecular and fibrous structures are arranged in a certain direction. In the retina at the fundus, strong birefringence is present in the retinal nerve fiber layer, retinal pigment epithelial layer, blood vessel wall, sclera, and lamina cribrosa. In order to visualize these tissues using this birefringence, a polarization-sensitive optical tomography imaging device, which is one of the functional optical tomography imaging devices, has been developed. For example, Patent Document 1 discloses an example of a polarization-sensitive optical tomography imaging apparatus.

特開2016−57197号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-57197

本明細書は、偏光感受型の光断層画像撮影装置による新たな画像診断に寄与する技術を開示する。 The present specification discloses a technique that contributes to a new image diagnosis by a polarization-sensitive optical tomography imaging apparatus.

本明細書に開示する光断層画像撮影装置は、偏光感受型の光断層画像撮影装置である。光断層画像撮影装置は、被検眼の断層画像を撮影する撮影部と、演算部と、を備えている。断層画像は、被検眼に第1の偏光波を照射することで撮影された第1断層画像と、被検眼に第1の偏光波とは異なる振動方向を有する第2の偏光波を照射することで撮影された第2断層画像と、を含んでいる。演算部は、第1断層画像と第2断層画像に基づいて、少なくとも被検眼の強膜及び篩状板における線維の走行態様を特定する特定処理を実行可能に構成されている。 The optical tomography imaging device disclosed in the present specification is a polarization-sensitive optical tomography imaging device. The optical tomography imaging apparatus includes an imaging unit that captures a tomographic image of the eye to be inspected and a calculation unit. The tomographic image is a first tomographic image taken by irradiating the eye to be inspected with a first polarized wave, and a second tomographic image to be irradiated with a second polarized wave having a vibration direction different from that of the first polarized wave. Includes the second tomographic image taken in. The calculation unit is configured to be able to execute a specific process for specifying at least the traveling mode of the fibers in the sclera and the sieve plate of the eye to be inspected based on the first tomographic image and the second tomographic image.

上記の光断層画像撮影装置では、第1断層画像と第2断層画像に基づいて、少なくとも被検眼の強膜及び篩状板における線維の走行態様を特定することができる。これによって、被検眼の強膜や篩状板における線維の走行態様を把握することができ、新たな画像診断に寄与することができる。 In the above-mentioned optical tomographic imaging apparatus, it is possible to identify at least the traveling mode of the fibers in the sclera and the lamina cribrosa of the eye to be inspected based on the first tomographic image and the second tomographic image. As a result, it is possible to grasp the running mode of the fibers in the sclera and the lamina cribrosa of the eye to be inspected, which can contribute to a new diagnostic imaging.

実施例に係る光断層画像撮影装置の光学系の概略構成を示す図。The figure which shows the schematic structure of the optical system of the optical tomography imaging apparatus which concerns on Example. 実施例に係る光断層画像撮影装置の制御系を示すブロック図。The block diagram which shows the control system of the optical tomography imaging apparatus which concerns on Example. サンプリングトリガー/クロック発生器の構成を示すブロック図。A block diagram showing a configuration of a sampling trigger / clock generator. 被検眼の強膜における線維の走行態様を特定する処理の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the process which specifies the running mode of a fiber in the sclera of the eye to be examined. 光源から出力される光の波長帯の性質を説明するための図。The figure for demonstrating the nature of the wavelength band of the light output from a light source. (a)は被検眼の眼底の断層画像であり、(b)は被検眼の網膜のEn−face画像と網膜の線維の走行態様を示し、(c)は被検眼の強膜のEn−face画像と強膜の線維の走行態様を示す。(A) is a tomographic image of the fundus of the eye to be inspected, (b) shows an En-face image of the retina of the inspected eye and a running mode of fibers of the retina, and (c) is an En-face of the sclera of the inspected eye. The image and the running mode of the scleral fibers are shown.

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。 The main features of the examples described below are listed. It should be noted that the technical elements described below are independent technical elements and exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Absent.

(特徴1)本明細書が開示する光断層画像撮影装置は、被検眼の強膜のアンファス画像を表示する表示部をさらに備えていてもよい。表示部は、被検眼の強膜のアンファス画像とともに、強膜のアンファス画像の対応する位置に走行態様を重ねて表示してもよい。このような構成によると、検査者が被検眼の強膜の線維の走行態様をより容易に把握することができる。 (Feature 1) The optical tomography imaging apparatus disclosed in the present specification may further include a display unit for displaying an amphas image of the sclera of the eye to be inspected. The display unit may superimpose the traveling mode on the corresponding position of the scleral amphas image of the eye to be inspected and the sclera amphiscera image. With such a configuration, the examiner can more easily grasp the running mode of the scleral fibers of the eye to be inspected.

(特徴2)本明細書が開示する光断層画像撮影装置は、表示部に強膜のアンファス画像及び走行態様が重ねて表示されたときに、その表示された画像内において被検眼の深さ方向の断面の位置を指定する指定部をさらに備えていてもよい。表示部は、指定部によって深さ方向の断面の位置が指定されたときに、指定された断面の位置における被検眼の眼底の断面画像を表示してもよい。このような構成によると、検査者が、被検眼の強膜の線維の走行態様において注目する領域について、それに対応する断面画像を容易に確認することができる。このため、被検眼の状態をより正確に把握することができる。 (Feature 2) The optical tomographic imaging apparatus disclosed in the present specification is the depth direction of the eye to be inspected in the displayed image when the scleral amphas image and the traveling mode are superimposed on the display unit. It may further include a designated portion for designating the position of the cross section of. When the position of the cross section in the depth direction is designated by the designated unit, the display unit may display a cross-sectional image of the fundus of the eye to be inspected at the position of the designated cross section. With such a configuration, the examiner can easily confirm the cross-sectional image corresponding to the region of interest in the traveling mode of the scleral fibers of the eye to be inspected. Therefore, the state of the eye to be inspected can be grasped more accurately.

(特徴3)本明細書が開示する光断層画像撮影装置では、撮影部は、980nm以上かつ1120nm以下の波長の光を用いて被検眼の眼底を撮影してもよい。このような構成によると、被検眼の眼底を好適に撮影することができる。 (Feature 3) In the optical tomography imaging apparatus disclosed in the present specification, the imaging unit may photograph the fundus of the eye to be inspected using light having a wavelength of 980 nm or more and 1120 nm or less. According to such a configuration, the fundus of the eye to be inspected can be suitably photographed.

(特徴4)本明細書が開示する光断層画像撮影装置では、撮影部は、円偏光による第1の偏光波及び第2の偏光波を被検眼に照射してもよい。このような構成によると、強膜や篩状板の線維がどの方向を向いていても測定することができ、線維の走行方向をより確実に特定することができる。 (Feature 4) In the optical tomography imaging apparatus disclosed in the present specification, the imaging unit may irradiate the eye to be inspected with a first polarized wave and a second polarized wave due to circular polarization. With such a configuration, it is possible to measure the fibers of the sclera or the lamina cribrosa in any direction, and it is possible to more reliably identify the traveling direction of the fibers.

以下、実施例に係る光断層画像撮影装置について説明する。本実施例の光断層画像撮影装置は、波長掃引型の光源を用いた波長掃引型のフーリエドメイン方式(swept−source optical coherence tomography:SS−OCT)で、被検物の偏光特性を捉えることが可能な偏光感受型OCT(polarization−sensitive OCT:PS−OCT)の装置である。 Hereinafter, the optical tomography imaging apparatus according to the embodiment will be described. The optical coherence tomography apparatus of this embodiment can capture the polarization characteristics of a test object by a wavelength sweep type Fourier domain method (swept-source optical coherence tomography: SS-OCT) using a wavelength sweep type light source. It is a possible polarized light-sensitive OCT (polarization-sensitive OCT: PS-OCT) device.

図1に示すように、本実施例の光断層画像撮影装置は、光源11と、光源11の光から測定光を生成する測定光生成部(21〜29、31、32)と、光源11の光から参照光を生成する参照光生成部(41〜46、51)と、測定光生成部で生成される被検眼500からの反射光と参照光生成部で生成される参照光とを合波して干渉光を生成する干渉光生成部60、70と、干渉光生成部60、70で生成された干渉光を検出する干渉光検出部80、90を備えている。 As shown in FIG. 1, the optical tomographic imaging apparatus of this embodiment includes a light source 11, measurement light generation units (21 to 29, 31, 32) that generate measurement light from the light of the light source 11, and light source 11. The reference light generator (41 to 46, 51) that generates the reference light from the light, the reflected light from the eye 500 to be inspected generated by the measurement light generator, and the reference light generated by the reference light generator are combined. It is provided with interference light generation units 60 and 70 that generate interference light, and interference light detection units 80 and 90 that detect interference light generated by the interference light generation units 60 and 70.

(光源)
光源11は、波長掃引型の光源であり、出射される光の波長(波数)が所定の周期で変化する。被検眼500に照射される光の波長が変化(掃引)するため、被検眼500からの反射光と参照光との干渉光から得られる信号をフーリエ解析することで、被検眼500の深さ方向の各部位から反射される光の強度分布を得ることができる。
(light source)
The light source 11 is a wavelength sweep type light source, and the wavelength (wave number) of the emitted light changes at a predetermined cycle. Since the wavelength of the light applied to the eye 500 to be inspected changes (sweeps), the signal obtained from the interference light between the reflected light from the eye 500 to be inspected and the reference light is subjected to Fourier analysis by Fourier analysis in the depth direction of the eye 500 to be inspected. The intensity distribution of the light reflected from each part of the above can be obtained.

なお、光源11には、偏光制御装置12及びファイバカプラ13が接続され、ファイバカプラ13にはPMFC(偏波保持ファイバカプラ)14及びサンプリングトリガー/クロック発生器100が接続されている。したがって、光源11から出力される光は、偏光制御装置12及びファイバカプラ13を介して、PMFC14及びサンプルトリガー/クロック発生器100のそれぞれに入力される。サンプリングトリガー/クロック発生器100は、光源11の光を用いて、後述する信号処理器83、93それぞれのサンプリングトリガー及びサンプリングクロックを生成する。 A polarization control device 12 and a fiber coupler 13 are connected to the light source 11, and a PMFC (polarization holding fiber coupler) 14 and a sampling trigger / clock generator 100 are connected to the fiber coupler 13. Therefore, the light output from the light source 11 is input to the PMFC 14 and the sample trigger / clock generator 100 via the polarization control device 12 and the fiber coupler 13. The sampling trigger / clock generator 100 uses the light of the light source 11 to generate a sampling trigger and a sampling clock for each of the signal processors 83 and 93, which will be described later.

(測定光生成部)
測定光生成部(21〜29、31、32)は、PMFC14に接続されたPMFC21と、PMFC21から分岐する2つの測定光路S1、S2と、2つの測定光路S1、S2を接続する偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25と、偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25に接続されるコリメータレンズ26、光路延長部306、ガルバノミラー27、28及びレンズ29を備えている。測定光路S1には、光路長差生成部22とサーキュレータ23が配置されている。測定光路S2には、サーキュレータ24のみが配置されている。したがって、測定光路S1と測定光路S2との光路長差ΔLは、光路長差生成部22によって生成される。光路長差ΔLは、被検眼500の深さ方向の測定範囲よりも長く設定してもよい。これにより、光路長差の異なる干渉光が重なることを防止できる。光路長差生成部22には、例えば、光ファイバが用いられてもよいし、ミラーやプリズム等の光学系が用いられてもよい。本実施例では、光路長差生成部22に、1mのPMファイバを用いている。また、測定光生成部は、PMFC31、32をさらに備えている。PMFC31は、サーキュレータ23に接続されている。PMFC32は、サーキュレータ24に接続されている。
(Measurement light generator)
The measurement light generators (21 to 29, 31, 32) are a polarized beam combiner that connects the PMFC21 connected to the PMFC14, the two measurement optical paths S1 and S2 branched from the PMFC21, and the two measurement optical paths S1 and S2. It includes a splitter 25, a collimator lens 26 connected to the polarizing beam combiner / splitter 25, an optical path extension 306, galvanometer mirrors 27 and 28, and a lens 29. An optical path length difference generation unit 22 and a circulator 23 are arranged in the measurement optical path S1. Only the circulator 24 is arranged in the measurement optical path S2. Therefore, the optical path length difference ΔL between the measurement optical path S1 and the measurement optical path S2 is generated by the optical path length difference generation unit 22. The optical path length difference ΔL may be set longer than the measurement range in the depth direction of the eye 500 to be inspected. As a result, it is possible to prevent interference lights having different optical path length differences from overlapping. For the optical path length difference generation unit 22, for example, an optical fiber may be used, or an optical system such as a mirror or a prism may be used. In this embodiment, a 1 m PM fiber is used for the optical path length difference generation unit 22. Further, the measurement light generation unit further includes PMFCs 31 and 32. The PMFC 31 is connected to the circulator 23. The PMFC 32 is connected to the circulator 24.

上記の測定光生成部(21〜29、31、32)には、PMFC14で分岐された一方の光(すなわち、測定光)が入力される。PMFC21は、PMFC14から入力する測定光を、第1測定光と第2測定光に分割する。PMFC21で分割された第1測定光は測定光路S1に導かれ、第2測定光は測定光路S2に導かれる。測定光路S1に導かれた第1測定光は、光路長差生成部22及びサーキュレータ23を通って偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25に入力される。測定光路S2に導かれた第2測定光は、サーキュレータ24を通って偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25に入力される。PMファイバ304は、偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25に、PMファイバ302に対して円周方向に90度回転した状態で接続される。これにより、偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25に入力される第2測定光は、第1測定光に対して直交する偏光成分を持った光となる。測定光路S1に光路長差生成部22が設けられているため、第1測定光は第2測定光に対して光路長差生成部22の距離だけ遅延している(すなわち、光路長差ΔLが生じている)。偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25は、入力される第1測定光と第2測定光を重畳する。偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25から出力される光(第1測定光と第2測定光が重畳された光)は、コリメータレンズ26、ガルバノミラー27、28及びレンズ29を介して被検眼500に照射される。被検眼500に照射される光は、ガルバノミラー27、28によってx−y方向に走査される。 One of the lights branched by the PMFC 14 (that is, the measurement light) is input to the measurement light generation unit (21 to 29, 31, 32). The PMFC 21 divides the measurement light input from the PMFC 14 into a first measurement light and a second measurement light. The first measurement light divided by the PMFC 21 is guided to the measurement optical path S1, and the second measurement light is guided to the measurement optical path S2. The first measurement light guided to the measurement optical path S1 is input to the polarized beam combiner / splitter 25 through the optical path length difference generation unit 22 and the circulator 23. The second measurement light guided to the measurement optical path S2 is input to the polarized beam combiner / splitter 25 through the circulator 24. The PM fiber 304 is connected to the polarizing beam combiner / splitter 25 in a state of being rotated 90 degrees in the circumferential direction with respect to the PM fiber 302. As a result, the second measurement light input to the polarized beam combiner / splitter 25 becomes light having a polarization component orthogonal to the first measurement light. Since the optical path length difference generation unit 22 is provided in the measurement optical path S1, the first measurement light is delayed by the distance of the optical path length difference generation unit 22 with respect to the second measurement light (that is, the optical path length difference ΔL is large. Is happening). The polarized beam combiner / splitter 25 superimposes the input first measurement light and the second measurement light. The light output from the polarized beam combiner / splitter 25 (light in which the first measurement light and the second measurement light are superimposed) is applied to the eye 500 to be inspected through the collimator lens 26, the galvanometer mirrors 27 and 28, and the lens 29. To. The light emitted to the eye 500 to be inspected is scanned by the galvanometer mirrors 27 and 28 in the xy direction.

被検眼500に照射された光は、被検眼500によって反射する。ここで、被検眼500で反射される光は、被検眼500の表面や内部で散乱する。被検眼500からの反射光は、入射経路とは逆に、レンズ29、ガルバノミラー28、27及びコリメータレンズ26を通って、SMFC26に入力され、偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25に入力される。偏光ビームコンバイナ/スプリッタ25は、入力される反射光を、互いに直交する2つの偏光成分に分割する。ここでは便宜上それらを水平偏光反射光(水平偏光成分)と垂直偏光反射光(垂直偏光成分)と呼ぶ。そして、水平偏光反射光は測定光路S1に導かれ、垂直偏光反射光は測定光路S2に導かれる。 The light applied to the eye 500 to be inspected is reflected by the eye 500 to be inspected. Here, the light reflected by the eye 500 to be inspected is scattered on or inside the eye 500 to be inspected. The reflected light from the eye 500 to be inspected passes through the lens 29, the galvanometer mirrors 28, 27 and the collimator lens 26, and is input to the SMFC 26, and is input to the polarized beam combiner / splitter 25, contrary to the incident path. The polarized beam combiner / splitter 25 divides the input reflected light into two polarized components that are orthogonal to each other. Here, for convenience, they are referred to as horizontally polarized reflected light (horizontally polarized light component) and vertically polarized light reflected light (vertically polarized light component). Then, the horizontally polarized reflected light is guided to the measurement optical path S1, and the vertically polarized reflected light is guided to the measurement optical path S2.

水平偏光反射光は、サーキュレータ23により光路が変更され、PMFC31に入力される。PMFC31は、入力される水平偏光反射光を分岐して、PMFC61、71のそれぞれに入力する。したがって、PMFC61、71に入力される水平偏光反射光には、第1測定光による反射光成分と、第2測定光による反射光成分が含まれている。垂直偏光反射光は、サーキュレータ24により光路が変更され、PMFC32に入力される。PMFC32は、入力される垂直偏光反射光を分岐して、PMFC62、72に入力する。したがって、PMFC62、72に入力される垂直偏光反射光には、第1測定光による反射光成分と、第2測定光による反射光成分が含まれている。 The optical path of the horizontally polarized reflected light is changed by the circulator 23, and the light is input to the PMFC 31. The PMFC 31 branches the input horizontally polarized reflected light and inputs it to each of the PMFCs 61 and 71. Therefore, the horizontally polarized reflected light input to the PMFCs 61 and 71 includes a reflected light component by the first measurement light and a reflected light component by the second measurement light. The optical path of the vertically polarized reflected light is changed by the circulator 24, and the light is input to the PMFC 32. The PMFC 32 branches the input vertically polarized reflected light and inputs it to the PMFCs 62 and 72. Therefore, the vertically polarized light reflected light input to the PMFCs 62 and 72 includes a reflected light component by the first measurement light and a reflected light component by the second measurement light.

(参照光生成部)
参照光生成部(41〜46、51)は、PMFC14に接続されたサーキュレータ41と、サーキュレータ41に接続された参照遅延ライン(42、43)と、サーキュレータ41に接続されたPMFC44と、PMFC44から分岐する2つの参照光路R1、R2と、参照光路R1に接続されるPMFC46と、参照光路R2に接続されるPMFC51を備えている。参照光路R1には、光路長差生成部45が配置されている。参照光路R2には、光路長差生成部は設けられていない。したがって、参照光路R1と参照光路R2との光路長差ΔL’は、光路長差生成部45によって生成される。光路長差生成部45には、例えば、光ファイバが用いられる。光路長差生成部45の光路長ΔL’は、光路長差生成部22の光路長ΔLと同一としてもよい。光路長差ΔLとΔL’を同一にすることで、後述する複数の干渉光の被検眼500に対する深さ位置が同一となる。すなわち、取得される複数の断層像の位置合わせが不要となる。
(Reference light generator)
The reference optical generators (41 to 46, 51) are branched from the circulator 41 connected to the PMFC 14, the reference delay line (42, 43) connected to the circulator 41, the PMFC 44 connected to the circulator 41, and the PMFC 44. It includes two reference optical paths R1 and R2, a PMFC 46 connected to the reference optical path R1, and a PMFC 51 connected to the reference optical path R2. An optical path length difference generation unit 45 is arranged in the reference optical path R1. The reference optical path R2 is not provided with an optical path length difference generation unit. Therefore, the optical path length difference ΔL'between the reference optical path R1 and the reference optical path R2 is generated by the optical path length difference generation unit 45. For example, an optical fiber is used for the optical path length difference generation unit 45. The optical path length ΔL'of the optical path length difference generation unit 45 may be the same as the optical path length ΔL of the optical path length difference generation unit 22. By making the optical path length difference ΔL and ΔL'the same, the depth positions of the plurality of interference lights described later with respect to the eye 500 to be inspected become the same. That is, it is not necessary to align the acquired tomographic images.

上記の参照光生成部(41〜46、51)には、PMFC14で分岐された他方の光(すなわち、参照光)が入力される。PMFC14から入力される参照光は、サーキュレータ41を通って参照遅延ライン(42、43)に入力される。参照遅延ライン(42、43)は、コリメータレンズ42と参照ミラー43によって構成されている。参照遅延ライン(42、43)に入力された参照光は、コリメータレンズ42を介して参照ミラー43に照射される。参照ミラー43で反射された参照光は、コリメータレンズ42を介してサーキュレータ41に入力される。ここで、参照ミラー43は、コリメータレンズ42に対して近接又は離間する方向に移動可能となっている。本実施例では、測定を開始する前に、被検眼500からの信号がOCTの深さ方向の測定範囲内に収まるように、参照ミラー43の位置を調整している。 The other light branched by the PMFC 14 (that is, the reference light) is input to the reference light generation unit (41 to 46, 51). The reference light input from the PMFC 14 is input to the reference delay lines (42, 43) through the circulator 41. The reference delay line (42, 43) is composed of a collimator lens 42 and a reference mirror 43. The reference light input to the reference delay lines (42, 43) is applied to the reference mirror 43 via the collimator lens 42. The reference light reflected by the reference mirror 43 is input to the circulator 41 via the collimator lens 42. Here, the reference mirror 43 can move in a direction closer to or away from the collimator lens 42. In this embodiment, the position of the reference mirror 43 is adjusted so that the signal from the eye 500 to be inspected falls within the measurement range in the depth direction of the OCT before starting the measurement.

参照ミラー43で反射された参照光は、サーキュレータ41により光路が変更され、PMFC44に入力される。PMFC44は、入力する参照光を、第1参照光と第2参照光に分岐する。第1参照光は参照光路R1に導かれ、第2参照光は参照光路R2に導かれる。第1参照光は、光路長差生成部45を通ってPMFC46に入力される。PMFC46に入力された参照光は、第1分岐参照光と第2分岐参照光に分岐される。第1分岐参照光は、コリメータレンズ47、レンズ48を通ってPMFC61に入力される。第2分岐参照光は、コリメータレンズ49、レンズ50を通って、PMFC62に入力される。第2参照光は、PMFC51に入力され、第3分岐参照光と第4分岐参照光に分割される。第3分岐参照光は、コリメータレンズ52、レンズ53を通って、PMFC71に入力される。第4分岐参照光は、コリメータレンズ54、レンズ55を通って、PMFC72に入力される。 The optical path of the reference light reflected by the reference mirror 43 is changed by the circulator 41 and input to the PMFC 44. The PMFC 44 branches the input reference light into a first reference light and a second reference light. The first reference light is guided to the reference optical path R1, and the second reference light is guided to the reference optical path R2. The first reference light is input to the PMFC 46 through the optical path length difference generation unit 45. The reference light input to the PMFC 46 is branched into a first branch reference light and a second branch reference light. The first branch reference light is input to the PMFC 61 through the collimator lens 47 and the lens 48. The second branch reference light is input to the PMFC 62 through the collimator lens 49 and the lens 50. The second reference light is input to the PMFC 51 and is divided into a third branch reference light and a fourth branch reference light. The third branch reference light is input to the PMFC 71 through the collimator lens 52 and the lens 53. The fourth branch reference light is input to the PMFC 72 through the collimator lens 54 and the lens 55.

(干渉光生成部)
干渉光生成部60、70は、第1干渉光生成部60と、第2干渉光生成部70を備えている。第1干渉光生成部60は、PMFC61、62を有している。上述したように、PMFC61には、測定光生成部より水平偏光反射光が入力され、参照光生成部より第1分岐参照光(光路長差ΔL’を有する光)が入力される。ここで、水平偏光反射光には、第1測定光による反射光成分(光路長差ΔLを有する光)と、第2測定光による反射光成分(光路長差ΔLを有しない光)が含まれている。したがって、PMFC61では、水平偏光反射光のうち第1測定光による反射光成分(光路長差ΔLを有する光)と、第1分岐参照光とが合波されて第1干渉光(水平偏光成分)が生成される。
(Interference light generator)
The interference light generation units 60 and 70 include a first interference light generation unit 60 and a second interference light generation unit 70. The first interference light generation unit 60 has PMFCs 61 and 62. As described above, the horizontally polarized light reflected from the measurement light generation unit is input to the PMFC 61, and the first branch reference light (light having an optical path length difference ΔL') is input from the reference light generation unit. Here, the horizontally polarized reflected light includes a reflected light component (light having an optical path length difference ΔL) due to the first measurement light and a reflected light component (light having no optical path length difference ΔL) due to the second measurement light. ing. Therefore, in the PMFC 61, the reflected light component (light having an optical path length difference ΔL) of the first measurement light and the first branch reference light are combined to form the first interference light (horizontal polarized light component). Is generated.

また、PMFC62には、測定光生成部より垂直偏光反射光が入力され、参照光生成部より第2分岐参照光(光路長差ΔL’を有する光)が入力される。ここで、垂直偏光反射光には、第1測定光による反射光成分(光路長差ΔLを有する光)と、第2測定光による反射光成分(光路長差ΔLを有しない光)が含まれている。したがって、PMFC62では、垂直偏光反射光のうち第1測定光による反射光成分(光路長差ΔLを有する光)と、第2分岐参照光とが合波されて第2干渉光(垂直偏光成分)が生成される。 Further, vertically polarized reflected light is input to the PMFC 62 from the measurement light generation unit, and second branch reference light (light having an optical path length difference ΔL') is input from the reference light generation unit. Here, the vertically polarized reflected light includes a reflected light component (light having an optical path length difference ΔL) due to the first measurement light and a reflected light component (light having no optical path length difference ΔL) due to the second measurement light. ing. Therefore, in the PMFC 62, the reflected light component (light having an optical path length difference ΔL) of the first measurement light and the second branch reference light of the vertically polarized reflected light are combined to form the second interference light (vertically polarized light). Is generated.

第2干渉光生成部70は、PMFC71、72を有している。上述したように、PMFC71には、測定光生成部より水平偏光反射光が入力され、参照光生成部より第3分岐参照光(光路長差ΔL’を有しない光)が入力される。したがって、PMFC71では、水平偏光反射光のうち第2測定光による反射光成分(光路長差ΔLを有しない光)と、第3分岐参照光とが合波されて第3干渉光(水平偏光成分)が生成される。 The second interference light generation unit 70 has PMFCs 71 and 72. As described above, the horizontally polarized light reflected from the measurement light generation unit is input to the PMFC 71, and the third branch reference light (light having no optical path length difference ΔL') is input from the reference light generation unit. Therefore, in the PMFC 71, the reflected light component (light having no optical path length difference ΔL) by the second measurement light and the third branch reference light of the horizontally polarized reflected light are combined to form the third interference light (horizontal polarized light component). ) Is generated.

また、PMFC72には、測定光生成部より垂直偏光反射光が入力され、参照光生成部より第4分岐参照光(光路長差ΔL’を有しない光)が入力される。したがって、PMFC72では、垂直偏光反射光のうち第2測定光による反射光成分(光路長差ΔLを有しない光)と、第4分岐参照光とが合波されて第4干渉光(垂直偏光成分)が生成される。第1干渉光と第2干渉光は測定光路S1を経由した測定光に対応しており、第3干渉光と第4干渉光は測定光路S2を経由した測定光に対応している。 Further, vertically polarized reflected light is input to the PMFC 72 from the measurement light generation unit, and fourth branch reference light (light having no optical path length difference ΔL') is input from the reference light generation unit. Therefore, in the PMFC 72, the reflected light component (light having no optical path length difference ΔL) by the second measurement light and the fourth branch reference light among the vertically polarized reflected light are combined to form the fourth interference light (vertically polarized light component). ) Is generated. The first interference light and the second interference light correspond to the measurement light passing through the measurement light path S1, and the third interference light and the fourth interference light correspond to the measurement light passing through the measurement light path S2.

(干渉光検出部)
干渉光検出部80、90は、第1干渉光生成部60で生成された干渉光(第1干渉光及び第2干渉光)を検出する第1干渉光検出部80と、第2干渉光生成部70で生成された干渉光(第3干渉光及び第4干渉光)を検出する第2干渉光検出部90を備えている。
(Interference light detector)
The interference light detection units 80 and 90 include a first interference light detection unit 80 that detects the interference light (first interference light and the second interference light) generated by the first interference light generation unit 60, and a second interference light generation unit. A second interference light detection unit 90 for detecting the interference light (third interference light and fourth interference light) generated by the unit 70 is provided.

第1干渉光検出部80は、バランス型光検出器81、82(以下、単に「検出器81,82」ともいう)と、検出器81、82に接続された信号処理器83を備えている。検出器81にはPMFC61が接続されており、検出器81の出力端子には信号処理器83が接続されている。PMFC61は、第1干渉光を、位相が180度異なる2つの干渉光に分岐して、検出器81に入力する。検出器81は、PMFC61から入力する位相が180度異なる2つの干渉光に対して、差動増幅及びノイズ低減処理を実施し、電気信号(第1干渉信号)に変換し、第1干渉信号を信号処理器83に出力する。すなわち、第1干渉信号は、水平偏光測定光による被検眼500からの水平偏光反射光と参照光の干渉信号HHである。同様に、検出器82にはPMFC62が接続されており、検出器82の出力端子には信号処理器83が接続されている。PMFC62は、第2干渉光を、位相が180度異なる2つの干渉光に分岐して、検出器82に入力する。検出器82は、位相が180度異なる2つの干渉光に対して、差動増幅及びノイズ低減処理を実施し、電気信号(第2干渉信号)に変換し、第2干渉信号を信号処理器83に出力する。すなわち、第2干渉信号は、水平偏光測定光による被検眼500からの垂直偏光反射光と参照光の干渉信号HVである。 The first interference light detection unit 80 includes balanced photodetectors 81, 82 (hereinafter, also simply referred to as “detectors 81, 82”) and a signal processor 83 connected to the detectors 81, 82. .. A PMFC 61 is connected to the detector 81, and a signal processor 83 is connected to the output terminal of the detector 81. The PMFC 61 branches the first interference light into two interference lights having 180 degrees out of phase and inputs the first interference light to the detector 81. The detector 81 performs differential amplification and noise reduction processing on two interference lights input from the PMFC 61 whose phases differ by 180 degrees, converts them into an electric signal (first interference signal), and converts the first interference signal into an electric signal (first interference signal). Output to the signal processor 83. That is, the first interference signal is the interference signal HH of the horizontally polarized light reflected light from the eye 500 to be inspected and the reference light by the horizontally polarized light measurement light. Similarly, the PMFC 62 is connected to the detector 82, and the signal processor 83 is connected to the output terminal of the detector 82. The PMFC 62 branches the second interference light into two interference lights having 180 degrees out of phase, and inputs the second interference light to the detector 82. The detector 82 performs differential amplification and noise reduction processing on two interference lights having 180 degrees out of phase, converts them into an electric signal (second interference signal), and converts the second interference signal into the signal processor 83. Output to. That is, the second interference signal is the interference signal HV of the vertically polarized light reflected from the eye 500 to be examined and the reference light by the horizontal polarization measurement light.

信号処理器83は、第1干渉信号が入力される第1信号処理部84と、第2干渉信号が入力される第2信号処理部85を備えている。第1信号処理部84は、サンプリングトリガー/クロック発生器100から信号処理器83に入力されるサンプリングトリガー及びサンプリングクロックに基づいて、第1干渉信号をサンプリングする。また、第2信号処理部85は、サンプリングトリガー/クロック発生器100から信号処理器83に入力されるサンプリングトリガー及びサンプリングクロックに基づいて、第2干渉信号をサンプリングする。第1信号処理部84及び第2信号処理部85でサンプリングされた第1干渉信号と第2干渉信号は、後述する演算部202に入力される。信号処理器83には、公知のデータ収集装置(いわゆる、DAQ)を用いることができる。 The signal processor 83 includes a first signal processing unit 84 to which the first interference signal is input and a second signal processing unit 85 to which the second interference signal is input. The first signal processing unit 84 samples the first interference signal based on the sampling trigger and the sampling clock input from the sampling trigger / clock generator 100 to the signal processor 83. Further, the second signal processing unit 85 samples the second interference signal based on the sampling trigger and the sampling clock input from the sampling trigger / clock generator 100 to the signal processor 83. The first interference signal and the second interference signal sampled by the first signal processing unit 84 and the second signal processing unit 85 are input to the calculation unit 202 described later. A known data acquisition device (so-called DAQ) can be used for the signal processor 83.

第2干渉光検出部90は、第1干渉光検出部80と同様に、バランス型光検出器91、92(以下、単に「検出器91、92」ともいう)と、検出器91、92に接続された信号処理器93を備えている。検出器91にはPMFC71が接続されており、検出器91の出力端子には信号処理器93が接続されている。PMFC71は、第3干渉光を、位相が180度異なる2つの干渉光に分岐して、検出器91に入力する。検出器91は、位相が180度異なる2つの干渉光に対して、差動増幅及びノイズ低減処理を実施し、電気信号(第3干渉信号)に変換し、第3干渉信号を信号処理器93に出力する。すなわち、第3干渉信号は、垂直偏光測定光による被検眼500からの水平偏光反射光と参照光の干渉信号VHである。同様に、検出器92にはPMFC72が接続されており、検出器92の出力端子には信号処理器93が接続されている。PMFC72は、第4干渉光を、位相が180度異なる2つの干渉光に分岐して、検出器92に入力する。検出器92は、位相が180度異なる2つの干渉光に対して、差動増幅及びノイズ低減処理を実施し、電気信号(第4干渉信号)に変換し、第4干渉信号を信号処理器93に出力する。すなわち、第4干渉信号は、垂直偏光測定光からによる被検眼500の垂直偏光反射光と参照光の干渉信号VVである。 Similar to the first interference light detection unit 80, the second interference light detection unit 90 includes balanced photodetectors 91, 92 (hereinafter, also simply referred to as “detectors 91, 92”) and detectors 91, 92. It includes a connected signal processor 93. A PMFC 71 is connected to the detector 91, and a signal processor 93 is connected to the output terminal of the detector 91. The PMFC 71 branches the third interference light into two interference lights having 180 degrees out of phase and inputs the third interference light to the detector 91. The detector 91 performs differential amplification and noise reduction processing on two interference lights having 180 degrees out of phase, converts them into an electric signal (third interference signal), and converts the third interference signal into a signal processor 93. Output to. That is, the third interference signal is the interference signal VH of the horizontally polarized light reflected from the eye 500 to be inspected and the reference light by the vertical polarization measurement light. Similarly, the PMFC 72 is connected to the detector 92, and the signal processor 93 is connected to the output terminal of the detector 92. The PMFC 72 branches the fourth interference light into two interference lights having 180 degrees out of phase, and inputs the fourth interference light to the detector 92. The detector 92 performs differential amplification and noise reduction processing on two interference lights having 180 degrees out of phase, converts them into an electric signal (fourth interference signal), and converts the fourth interference signal into a signal processor 93. Output to. That is, the fourth interference signal is the interference signal VV of the vertically polarized light reflected light of the eye 500 to be inspected and the reference light from the vertically polarized light measurement light.

信号処理器93は、第3干渉信号が入力される第3信号処理部94と、第4干渉信号が入力される第4信号処理部95を備えている。第3信号処理部94は、サンプリングトリガー/クロック発生器100から信号処理器93に入力されるサンプリングトリガー及びサンプリングクロックに基づいて、第3干渉信号をサンプリングする。また、第4信号処理部95は、サンプリングトリガー/クロック発生器100から信号処理器93に入力されるサンプリングトリガー及びサンプリングクロックに基づいて、第4干渉信号をサンプリングする。第3信号処理部94及び第4信号処理部95でサンプリングされた第3干渉信号と第4干渉信号とは、後述する演算部202に入力される。信号処理器93にも、公知のデータ収集装置(いわゆる、DAQ)を用いることができる。このような構成によると、被検眼500の4つの偏光特性を表す干渉信号を取得することができる。なお、本実施例では、2つの信号処理部を備える信号処理器83,93用いているが、このような構成に限定されない。例えば、4つの信号処理部を備える1つの信号処理器を用いてもよいし、1つの信号処理部を備える信号処理器を4つ用いてもよい。 The signal processor 93 includes a third signal processing unit 94 to which a third interference signal is input and a fourth signal processing unit 95 to which a fourth interference signal is input. The third signal processing unit 94 samples the third interference signal based on the sampling trigger and the sampling clock input from the sampling trigger / clock generator 100 to the signal processor 93. Further, the fourth signal processing unit 95 samples the fourth interference signal based on the sampling trigger and the sampling clock input from the sampling trigger / clock generator 100 to the signal processor 93. The third interference signal and the fourth interference signal sampled by the third signal processing unit 94 and the fourth signal processing unit 95 are input to the calculation unit 202 described later. A known data acquisition device (so-called DAQ) can also be used for the signal processor 93. According to such a configuration, it is possible to acquire an interference signal representing the four polarization characteristics of the eye 500 to be inspected. In this embodiment, signal processors 83 and 93 including two signal processing units are used, but the configuration is not limited to this. For example, one signal processor having four signal processing units may be used, or four signal processing devices including one signal processing unit may be used.

次に、本実施例に係る光断層画像撮影装置の制御系の構成を説明する。図2に示すように、光断層画像撮影装置は演算装置200によって制御される。演算装置200は、演算部202と、第1干渉光検出部80と、第2干渉光検出部90によって構成されている。第1干渉光検出部80と、第2干渉光検出部90と、演算部202は、測定部10に接続されている。演算部202は、測定部10に制御信号を出力し、ガルバノミラー27及び28を駆動することで測定光の被検眼500への入射位置を走査する。第1干渉光検出部80は、測定部10から入力される干渉信号(干渉信号HHと干渉信号HV)に対して、サンプリングトリガー1をトリガーにして、測定部10から入力されるサンプリングクロック1に基づいて、第1サンプリングデータを取得し、演算部202に第1サンプリングデータを出力する。演算部202は、第1サンプリングデータにフーリエ変換処理等の演算処理を行い、HH断層画像とHV断層画像を生成する。第2干渉光検出部90は、サンプリングトリガー2をトリガーにして、測定部10から入力される干渉信号(干渉信号VHと干渉信号VV)に対して、測定部10から入力されるサンプリングクロック2に基づいて、第2サンプリングデータを取得し、演算部202に第2サンプリングデータを出力する。演算部202は、第2サンプリングデータにフーリエ変換処理等の演算処理を行い、VH断層画像とVV断層画像を生成する。ここで、HH断層画像と、VH断層画像と、HV断層画像と、VV断層画像とは、同一位置の断層画像である。このため、演算部202は、被検眼500のジョーンズ行列を表す4つの偏光特性(HH、HV、VH、VV)の断層画像を生成することができる。 Next, the configuration of the control system of the optical tomography imaging device according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 2, the optical tomography imaging device is controlled by the arithmetic unit 200. The arithmetic unit 200 includes an arithmetic unit 202, a first interference light detection unit 80, and a second interference light detection unit 90. The first interference light detection unit 80, the second interference light detection unit 90, and the calculation unit 202 are connected to the measurement unit 10. The calculation unit 202 outputs a control signal to the measurement unit 10 and drives the galvanometer mirrors 27 and 28 to scan the incident position of the measurement light on the eye 500 to be inspected. The first interference light detection unit 80 triggers the sampling trigger 1 with respect to the interference signals (interference signal HH and interference signal HV) input from the measurement unit 10 to the sampling clock 1 input from the measurement unit 10. Based on this, the first sampling data is acquired, and the first sampling data is output to the calculation unit 202. The calculation unit 202 performs arithmetic processing such as Fourier transform processing on the first sampling data to generate an HH tomographic image and an HV tomographic image. The second interference light detection unit 90 uses the sampling trigger 2 as a trigger to set the sampling clock 2 input from the measurement unit 10 to the interference signal (interference signal VH and interference signal VV) input from the measurement unit 10. Based on this, the second sampling data is acquired, and the second sampling data is output to the calculation unit 202. The calculation unit 202 performs arithmetic processing such as Fourier transform processing on the second sampling data to generate a VH tomographic image and a VV tomographic image. Here, the HH tomographic image, the VH tomographic image, the HV tomographic image, and the VV tomographic image are tomographic images at the same position. Therefore, the calculation unit 202 can generate a tomographic image of four polarization characteristics (HH, HV, VH, VV) representing the Jones matrix of the eye 500 to be inspected.

図3に示すように、サンプリングトリガー/クロック発生器100は、ファイバカプラ102と、サンプリングトリガー発生器(140〜152)と、サンプリングクロック発生器(160〜172)を備えている。光源11からの光は、ファイバカプラ13とファイバカプラ102を介して、サンプリングトリガー発生器140及びサンプリングクロック発生器160にそれぞれ入力される。 As shown in FIG. 3, the sampling trigger / clock generator 100 includes a fiber coupler 102, a sampling trigger generator (140 to 152), and a sampling clock generator (160 to 172). The light from the light source 11 is input to the sampling trigger generator 140 and the sampling clock generator 160, respectively, via the fiber coupler 13 and the fiber coupler 102.

(サンプリングトリガー発生器)
サンプリングトリガー発生器140は、例えば、FBG(Fiber Bragg Grating)144を用いて、サンプリングトリガーを生成してもよい。図3に示すように、FBG144は、光源11から入射される光の特定の波長のみを反射して、サンプリングトリガーを生成する。生成されたサンプリングトリガーは、分配器150に入力される。分配器150は、サンプリングトリガーを、サンプリングトリガー1とサンプリングトリガー2に分配する。サンプリングトリガー1は、信号遅延回路152を介して、演算部202に入力される。サンプリングトリガー2は、そのまま演算部202に入力される。サンプリングトリガー1は、第1干渉光検出部80から演算部202に入力される干渉信号(第1干渉信号と第2干渉信号)のトリガー信号となる。サンプリングトリガー2は、第2干渉光検出部90から演算部202に入力される干渉信号(第3干渉信号と第4干渉信号)のトリガー信号となる。信号遅延回路152は、サンプリングトリガー1がサンプリングトリガー2に対して、光路長差生成部22の光路長差ΔLの分だけ時間が遅延するように設計されている。これにより、第1干渉光検出部80から入力される干渉信号のサンプリングを開始する周波数と、第2干渉光検出部90から入力される干渉信号のサンプリングを開始する周波数を同じにすることができる。ここで、サンプリングトリガー1だけを生成してもよい。光路長差ΔLが既知であるので、第2干渉光検出部90から入力される干渉をサンプリングする際、サンプリングトリガー1から光路長差ΔLの分だけ時間を遅延するようにサンプリングを開始すればよい。
(Sampling trigger generator)
The sampling trigger generator 140 may generate a sampling trigger by using, for example, an FBG (Fiber Bragg Grating) 144. As shown in FIG. 3, the FBG 144 reflects only a specific wavelength of light incident from the light source 11 to generate a sampling trigger. The generated sampling trigger is input to the distributor 150. The distributor 150 distributes the sampling trigger to the sampling trigger 1 and the sampling trigger 2. The sampling trigger 1 is input to the calculation unit 202 via the signal delay circuit 152. The sampling trigger 2 is input to the calculation unit 202 as it is. The sampling trigger 1 is a trigger signal for interference signals (first interference signal and second interference signal) input from the first interference light detection unit 80 to the calculation unit 202. The sampling trigger 2 is a trigger signal for interference signals (third interference signal and fourth interference signal) input from the second interference light detection unit 90 to the calculation unit 202. The signal delay circuit 152 is designed so that the sampling trigger 1 delays the sampling trigger 2 by the amount of the optical path length difference ΔL of the optical path length difference generation unit 22. As a result, the frequency at which sampling of the interference signal input from the first interference light detection unit 80 is started can be made the same as the frequency at which sampling of the interference signal input from the second interference light detection unit 90 is started. .. Here, only the sampling trigger 1 may be generated. Since the optical path length difference ΔL is known, when sampling the interference input from the second interference light detection unit 90, sampling may be started so as to delay the time by the optical path length difference ΔL from the sampling trigger 1. ..

(サンプリングクロック発生器)
サンプリングクロック発生器は、例えば、マッハツェンダー干渉計で構成されていてもよい。図3に示すように、サンプリングクロック発生器は、マッハツェンダー干渉計を用いて、等周波数のサンプリングクロックを生成する。マッハツェンダー干渉計で生成されたサンプリングクロックは、分配器172に入力される。分配器172は、サンプリングクロックを、サンプリングクロック1とサンプリングクロック2に分配する。サンプリングクロック1は、信号遅延回路174を通って、第1干渉光検出部80に入力される。サンプリングクロック2は、そのまま第2干渉光検出部90に入力される。信号遅延回路174は、光路長差生成部22の光路長差ΔLの分だけ時間が遅延するように設計されている。これにより、光路長差生成部22の分だけ遅延している干渉光に対しても、同じタイミングでサンプリングすることができる。これにより、取得する複数の断層画像の位置ずれが防止できる。本実施例では、サンプリングクロックを生成するのに、マッハツェンダー干渉計を用いている。しかしながら、サンプリングクロックを生成するのに、マイケルソン干渉計を用いてもよいし、電気回路を用いてもよい。また、光源に、サンプリングクロック発生器を備えた光源を用いて、サンプリングロックを生成してもよい。
(Sampling clock generator)
The sampling clock generator may be composed of, for example, a Mach-Zehnder interferometer. As shown in FIG. 3, the sampling clock generator uses a Mach-Zehnder interferometer to generate an equal frequency sampling clock. The sampling clock generated by the Mach-Zehnder interferometer is input to the distributor 172. The distributor 172 distributes the sampling clock to the sampling clock 1 and the sampling clock 2. The sampling clock 1 is input to the first interference light detection unit 80 through the signal delay circuit 174. The sampling clock 2 is directly input to the second interference light detection unit 90. The signal delay circuit 174 is designed so that the time is delayed by the optical path length difference ΔL of the optical path length difference generation unit 22. As a result, even the interference light delayed by the optical path length difference generation unit 22 can be sampled at the same timing. As a result, it is possible to prevent misalignment of a plurality of acquired tomographic images. In this embodiment, a Mach-Zehnder interferometer is used to generate the sampling clock. However, a Michelson interferometer may be used or an electric circuit may be used to generate the sampling clock. Further, a sampling lock may be generated by using a light source provided with a sampling clock generator as the light source.

次に、図4〜図6を参照して、被検眼500の強膜における線維の走行態様を特定する処理について説明する。図4は、本実施例の光断層画像撮影装置を用いて被検眼500の強膜における線維の走行態様を特定する処理の一例を示すフローチャートである。 Next, with reference to FIGS. 4 to 6, a process for specifying the traveling mode of the fibers in the sclera of the eye 500 to be inspected will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an example of a process for specifying a traveling mode of fibers in the sclera of the eye 500 to be inspected using the optical tomography imaging apparatus of this embodiment.

図4に示すように、まず、演算部202は、被検眼500の眼底の断層画像を取得する(S12)。被検眼500の眼底の断層画像を取得する処理は、以下の手順で実行する。まず、検査者は図示しないジョイスティック等の操作部材を操作して、被検眼500に対して光断層画像撮影装置の位置合わせを行う。すなわち、演算部202は、検査者の操作部材の操作に応じて、図示しない位置調整機構を駆動する。これによって、被検眼500に対する光断層画像撮影装置のxy方向(縦横方向)の位置とz方向(進退動する方向)の位置が調整される。 As shown in FIG. 4, first, the calculation unit 202 acquires a tomographic image of the fundus of the eye 500 to be inspected (S12). The process of acquiring a tomographic image of the fundus of the eye 500 to be inspected is executed by the following procedure. First, the inspector operates an operating member such as a joystick (not shown) to align the optical tomography imaging device with respect to the eye 500 to be inspected. That is, the calculation unit 202 drives a position adjusting mechanism (not shown) in response to the operation of the operating member of the inspector. As a result, the position of the optical tomography imaging device with respect to the eye 500 to be inspected is adjusted in the xy direction (vertical and horizontal directions) and the position in the z direction (advance and retreat directions).

次いで、演算部202は、被検眼500の眼底の断層画像を撮影する。ここで、本実施例における被検眼500の眼底の撮影条件について説明する。本実施例では、被検眼500の強膜の線維の走行態様を特定するため、被検眼500の眼底の断層画像を撮影する際には、強膜まで含むように撮影する必要がある。眼底の強膜を測定するには、光が網膜と脈絡膜を透過する必要がある。さらに、眼の前房や水晶体、硝子体が持つ水の光吸収による光の減衰が低いことが望ましい。これらの条件を満たす光波長として、800nm前後の波長帯と1060nm前後の波長帯が知られている。ここで、図5を参照して具体的に説明する。図5のグラフG1は、矢印で示すように、光の波長及び水の吸収率(Absorption coefficient of water)の関係を示しており、グラフG2は、矢印で示すように、光の波長及び比視感度(Log quantal luminosity efficiency)の関係を示している。図5に示すように、800nm前後の波長帯(A)はおおよそ760〜910nmの波長帯であり、近赤外光の中では水による光吸収が小さいため(グラフG1参照)光が眼底によく到達し、視細胞の比視感度も小さいため(グラフG2参照)被検者が眩しさを感じにくい、といった性質を持つ。また、図5で1060nm前後の波長帯(B)はおおよそ980〜1120nmの波長帯であり、(A)よりも長波長帯の中では水による光吸収が小さく(グラフG1参照)、さらに視細胞が光を感受しないため(グラフG2参照)被検者は眩しさを全く感じない、といった性質を持つ。これらの波長帯のうち、長波長である1060nm前後の波長帯のほうが光散乱強度が小さいため生体組織への深達度が高いことが知られている。特に、眼底の強膜や視神経乳頭の篩状板、加齢黄斑変性などによって発生する線維性瘢痕組織を測定するには、通常のOCTだけでなく偏光OCTにおいても1060nm前後の波長帯が有利である。このため、本実施例では、光源11から中心波長が1060nmの光を出射して、被検眼500の眼底の断層画像を撮影する。 Next, the calculation unit 202 takes a tomographic image of the fundus of the eye 500 to be inspected. Here, the imaging conditions of the fundus of the eye 500 to be inspected in this embodiment will be described. In this embodiment, in order to specify the traveling mode of the sclera fibers of the eye 500 to be inspected, it is necessary to take a tomographic image of the fundus of the eye 500 to be examined so as to include the sclera. To measure the sclera of the fundus, light needs to pass through the retina and choroid. Furthermore, it is desirable that the anterior chamber of the eye, the crystalline lens, and the vitreous have low light attenuation due to water absorption. As the optical wavelength satisfying these conditions, a wavelength band of about 800 nm and a wavelength band of about 1060 nm are known. Here, a specific description will be given with reference to FIG. Graph G1 of FIG. 5 shows the relationship between the wavelength of light and the absorption coefficient of water as shown by the arrow, and graph G2 shows the wavelength and luminosity of light as shown by the arrow. It shows the relationship of sensitivity (Log quantal luminosity efficiency). As shown in FIG. 5, the wavelength band (A) of about 800 nm is a wavelength band of about 760 to 910 nm, and light absorption by water is small in near-infrared light (see graph G1), so that light is good for the fundus. Since it reaches and the relative luminosity of photoreceptor cells is small (see Graph G2), it has the property that the subject is less likely to feel glare. Further, in FIG. 5, the wavelength band (B) of about 1060 nm is a wavelength band of about 980 to 1120 nm, and the light absorption by water is smaller in the longer wavelength band than that of (A) (see graph G1), and further, photoreceptor cells. However, because it does not sense light (see Graph G2), the subject does not feel any glare. Of these wavelength bands, it is known that the longer wavelength band of around 1060 nm has a lower light scattering intensity and therefore has a higher depth of penetration into living tissues. In particular, in order to measure fibrous scar tissue generated by the sclera of the fundus, the optic disc, age-related macular degeneration, etc., a wavelength band of around 1060 nm is advantageous not only in normal OCT but also in polarized OCT. is there. Therefore, in this embodiment, light having a central wavelength of 1060 nm is emitted from the light source 11, and a tomographic image of the fundus of the eye 500 to be inspected is taken.

なお、本実施例では、眼底の断層画像を撮影しているが、本実施例の技術を用いて、眼底以外の眼球の線維組織を特定するための画像を撮影することもできる。例えば、波長1310nm帯や1550nm帯、1700nm帯、あるいは可視域の波長帯を用いて前眼部の線維組織を測定することが可能である。 In this example, a tomographic image of the fundus is taken, but it is also possible to take an image for identifying the fibrous tissue of the eyeball other than the fundus by using the technique of this example. For example, it is possible to measure the fibrous tissue of the anterior segment using a wavelength band of 1310 nm, 1550 nm, 1700 nm, or a visible wavelength band.

前眼部の線維組織としては、たとえば角膜実質、線維柱帯、結膜実質、強膜、外眼筋、瞳孔括約筋、瞳孔散大筋、毛様体筋などが挙げられる。疾患眼の線維組織としては翼状片、線維柱帯切除術によって形成された濾過胞の瘢痕組織が挙げられる。また、緑内障濾過手術で用いられる樹脂製インプラントや白内障手術で用いられる樹脂製人工眼内レンズといった人工物にも複屈折を持つ材質が使われることがあり、偏光OCTで測定が可能である。ほかに、前眼部や眼底の部位によらず、一般に血管壁には平滑筋、弾性線維、コラーゲン繊維が存在しており、偏光OCTでそれら線維組織の複屈折が測定できる。 Examples of the fibrous tissue of the anterior segment include the stroma, trabecular meshwork, conjunctival parenchyma, sclera, extraocular muscle, iris sphincter muscle, dilator muscle of the pupil, and ciliary muscle. Examples of the fibrous tissue of the diseased eye include pterygium and scar tissue of filter vesicles formed by trabeculectomy. In addition, a material having birefringence may be used for an artificial object such as a resin implant used in glaucoma filtration surgery or a resin artificial intraocular lens used in cataract surgery, and measurement can be performed by polarized OCT. In addition, smooth muscles, elastic fibers, and collagen fibers are generally present in the blood vessel wall regardless of the anterior segment of the eye or the fundus, and the birefringence of these fibrous tissues can be measured by polarized OCT.

また、OCTの原理としては、参照光の光路長を走査するタイムドメイン方式、分光器を用いるスペクトラルドメイン方式、波長掃引光源を用いるスウェプトソース方式すべてにおいて、上述の各波長帯を用いたOCTが実装可能である。 In addition, as the principle of OCT, OCT using each of the above wavelength bands is implemented in all of the time domain method for scanning the optical path length of the reference light, the spectral domain method using a spectroscope, and the swept source method using a wavelength sweep light source. It is possible.

光源11から出射される光は、右回り又は左回りの円偏光によって被検眼500に入射させる。被検眼500への入射偏光状態として、右回りまたは左回り円偏光を用いると、測定対象物(すなわち、強膜)の線維がどの方向を向いていても線維の複屈折を測定できる。これは、円偏光ならば、偏光を線維の複屈折が持つ軸に並行な成分と垂直な成分に分解したとき、偏光を両方の軸方向に分解した各成分が同じ振幅となり、各軸方向の偏光成分間に発生する位相遅延を確実に測定できるためである。 The light emitted from the light source 11 is incident on the eye 500 to be inspected by clockwise or counterclockwise circular polarization. When clockwise or counterclockwise circular polarization is used as the incident polarization state on the eye 500 to be inspected, the birefringence of the fibers can be measured regardless of the direction in which the fibers of the object to be measured (that is, the strong membrane) are oriented. This is because in the case of circularly polarized light, when polarized light is decomposed into a component parallel to the axis and a component perpendicular to the axis of the birefringence of the fiber, each component decomposed in both axial directions has the same amplitude, and in each axial direction. This is because the phase delay generated between the polarization components can be reliably measured.

なお、本実施例では眼底の強膜を測定するため、光が強膜に到達する前に角膜や視神経線維によって入射偏光状態が変化し、入射偏光状態が強膜の線維方向と一致もしくは直交した直線偏光となる可能性がある。その場合、強膜の複屈折を正確に測定することができない。この現象は、眼底の強膜に限らず、一般に生体のどの部位の測定でも起こりうる。上記の可能性を排除するために、2種類またはそれ以上の異なる入射偏光を用いて対象物のジョーンズ行列を測定する方法がある。偏光OCTでジョーンズ行列を測定すれば、入射偏光状態に関係なく対象物の複屈折を確実に測定することが可能である。 In this embodiment, since the sclera of the fundus is measured, the incident polarization state is changed by the cornea and the optic nerve fiber before the light reaches the sclera, and the incident polarization state coincides with or is orthogonal to the sclera fiber direction. It may be linearly polarized. In that case, the birefringence of the sclera cannot be measured accurately. This phenomenon is not limited to the sclera of the fundus, but can generally occur in any part of the living body. To rule out the above possibility, there is a method of measuring the Jones matrix of an object using two or more different incident polarizations. By measuring the Jones matrix with polarized OCT, it is possible to reliably measure the birefringence of an object regardless of the incident polarization state.

また、本実施例では、ラスタースキャンを用いて眼底の断層画像を撮影する。なお、眼底の強膜の線維を測定するために眼底の断層画像を撮影する方法としては、ラスタースキャンに限られない。例えば、放射状スキャン、同心円状スキャン等、どのような横方向スキャンを用いても構わないが、強膜の線維が円周方向を向いている視神経乳頭の近傍を含むスキャンであることが望ましい。視神経乳頭近傍の視神経線維と強膜は、視神経乳頭を中心としてそれぞれ放射状・同心円状の線維方向を持つことが知られている。ほかには、正常な網膜中心禍近傍のHenle's fiberは中心禍を中心として放射状の線維方向を持っているため、網膜中心禍をスキャン範囲に含めても良い。このように解剖学的に線維方向が明確な部位をスキャン範囲に含めることで、測定に大きなエラーがないかどうかを確認することができる。 Further, in this embodiment, a tomographic image of the fundus is taken by using a raster scan. The method of taking a tomographic image of the fundus to measure the scleral fibers of the fundus is not limited to raster scan. For example, any lateral scan such as a radial scan or a concentric scan may be used, but it is desirable that the scan includes the vicinity of the optic nerve head in which the scleral fibers are oriented in the circumferential direction. It is known that the optic nerve fibers and the sclera in the vicinity of the optic nerve head have radial and concentric fiber directions centered on the optic nerve head, respectively. In addition, since Henle's fiber near the normal central retinal defect has a radial fiber direction centered on the central defect, the central retinal defect may be included in the scan range. By including the site where the fiber direction is anatomically clear in the scan range in this way, it is possible to confirm whether or not there is a large error in the measurement.

次に、演算部202は、ステップS12で取得した断層画像から強膜を特定する(S14)。強膜を特定する処理は、以下の手順で実行する。網膜の複屈折・線維走行を測定するには、まず偏光OCTのデータから網膜の内境界膜と視細胞内節外節結合部を決定する必要がある。強膜の複屈折・線維走行を測定するには、まず偏光OCTのデータから網膜の視細胞内節外節結合部と脈絡膜/強膜境界面を決定する必要がある。具体的には、OCT強度画像に対して画像の強度勾配やしきい値による二値化を適用し、適切なパーティクルフィルタを画像に適用することで、上述の各組織・界面を求めることができる。 Next, the calculation unit 202 identifies the sclera from the tomographic image acquired in step S12 (S14). The process of identifying the sclera is performed according to the following procedure. In order to measure birefringence and fiber running of the retina, it is first necessary to determine the inner limiting membrane of the retina and the inner segment outer segment junction of the photoreceptor cells from the polarized OCT data. In order to measure birefringence and scleral run of the sclera, it is first necessary to determine the photoreceptor inner segment outer segment junction of the retina and the choroid / sclera interface from the polarized OCT data. Specifically, the above-mentioned structures and interfaces can be obtained by applying binarization based on the intensity gradient and threshold value of the image to the OCT intensity image and applying an appropriate particle filter to the image. ..

なお、強膜を特定する方法は、上記の方法に限定されない。例えば、OCT強度画像に対して上述の各組織・界面について手動でセグメンテーションを行い、深層学習などの手法を用いて教師あり機械学習を行い、任意のOCT強度画像について自動でセグメンテーションを行っても良い。 The method for identifying the sclera is not limited to the above method. For example, the OCT intensity image may be manually segmented for each of the above-mentioned tissues / interfaces, supervised machine learning may be performed using a technique such as deep learning, and any OCT intensity image may be automatically segmented. ..

また、そのほかの手法として、脈絡膜/強膜境界面を決定するために、脈絡膜と強膜の特性の違いを利用することも可能である。たとえば、生きた脈絡膜には血液が充満し常に血流が存在する一方、強膜内部に血液は充満していない。眼底の同じ位置で偏光OCTのBスキャンを繰り返し行うと、血流の存在する脈絡膜ではOCTのスペックルパターンが経時変化する。この経時変化をOCT強度または複素信号の経時的な相互相関関数によってパラメーター化・画像化し、OCT強度画像に対するセグメンテーションと同様な画像処理技術を適用することで脈絡膜/強膜界面を決定できる。ここで、相互相関関数の代わりに、偏光OCTで測定されたジョーンズベクトルまたは行列の経時変化を共分散行列によって表し、その時間的または空間的アンサンブル平均を求め、アンサンブル平均された共分散行列の固有値からエントロピーを求めて画像化することも可能である。 In addition, as another method, it is possible to utilize the difference in characteristics between the choroid and the sclera in order to determine the choroid / sclera interface. For example, a living choroid is filled with blood and blood flow is always present, while the sclera is not filled with blood. When the B scan of polarized OCT is repeated at the same position on the fundus, the speckle pattern of OCT changes with time in the choroid where blood flow exists. The choroid / sclera interface can be determined by parameterizing and imaging this change with time by the cross-correlation function of the OCT intensity or the complex signal over time and applying the same image processing technique as the segmentation to the OCT intensity image. Here, instead of the cross-correlation function, the change over time of the Jones vector or matrix measured by polarized OCT is represented by the covariance matrix, the temporal or spatial ensemble average is obtained, and the eigenvalue of the ensemble-averaged covariance matrix is obtained. It is also possible to obtain the entropy from and image it.

また、正常な脈絡膜はメラニン色素を含むのに対し、強膜はほとんどメラニン色素を含まない。メラニン色素は偏光状態をランダムにする偏光解消性を持つため、それを用いて脈絡膜/強膜境界面を決定しても良い。偏光解消性は、ストークスパラメーターで定義されるdegree of polarization uniformity や Cloude-Pottier decompositionによって算出されるジョーンズ行列の乱雑さを示す指標である偏光エントロピーなどのパラメーターによって定義・可視化することが可能である。 Also, the normal choroid contains melanin pigment, whereas the sclera contains almost no melanin pigment. Since the melanin dye has a depolarizing property that randomizes the polarization state, it may be used to determine the choroid / sclera interface. Depolarization property can be defined and visualized by parameters such as the degree of polarization uniformity defined by the Stokes parameter and polarization entropy, which is an index showing the disorder of the Jones matrix calculated by Cloude-Pottier decomposition.

また、強膜はコラーゲン線維束による強い複屈折を示すのに対し、脈絡膜は強い複屈折を示さない。偏光OCTで測定できる位相遅延量が脈絡膜と強膜では異なるため、そのコントラストを用いて脈絡膜/強膜境界面を決定しても良い。 In addition, the sclera shows strong birefringence due to collagen fiber bundles, whereas the choroid does not show strong birefringence. Since the amount of phase delay that can be measured by polarized OCT differs between the choroid and the sclera, the contrast may be used to determine the choroid / sclera interface.

上記のように、内境界膜、視細胞内節外節結合部、脈絡膜/強膜境界面はOCTもしくは偏光OCTで得られる様々なパラメーターやコントラストから決定することが可能である。それらセグメンテーションにあたっては、単一の画像、例えばOCT強度画像だけを用いても構わないし、複数の画像やデータ・コントラストを組み合わせてセグメンテーションを行っても構わない。 As described above, the internal limiting membrane, the photoreceptor inner segment outer segment junction, and the choroid / sclera interface can be determined from various parameters and contrasts obtained by OCT or polarized OCT. In the segmentation, only a single image, for example, an OCT intensity image may be used, or a plurality of images or data contrasts may be combined for the segmentation.

演算部202は、断層画像から特定した強膜を示す領域を抽出し、強膜のみで構成されるEn−face(アンファス)画像を生成する。具体的には、3次元データについて、Aスキャン毎に深さ方向で最大値や平均値などを算出し、3次元データを2次元のEn−face画像に圧縮する。 The calculation unit 202 extracts a region showing the specified sclera from the tomographic image and generates an En-face image composed of only the sclera. Specifically, for the three-dimensional data, the maximum value, the average value, and the like are calculated in the depth direction for each A scan, and the three-dimensional data is compressed into a two-dimensional En-face image.

次に、演算部202は、ステップS14で特定した強膜について、線維の走行態様を特定する(S16)。強膜における線維の走行態様を特定する処理は、以下の手順で実行する。 Next, the calculation unit 202 specifies the traveling mode of the fibers with respect to the sclera identified in step S14 (S16). The process of identifying the running mode of the fibers in the sclera is performed by the following procedure.

上記のステップS14において強膜を特定する際に測定された網膜の内境界膜のジョーンズ行列を以下の数1のように定義し、視細胞内節外節結合部のジョーンズ行列を以下の数2のように定義する。 The Jones matrix of the inner limiting membrane of the retina measured when identifying the sclera in step S14 above is defined as the following equation 1, and the Jones matrix of the photoreceptor inner segment outer segment junction is defined as the following equation 2. It is defined as.

ここで、Jinは、偏光OCTの光が光源11から内境界膜を照射するまでのすべての偏光特性を表すジョーンズ行列であり、Joutは、内境界膜から反射または散乱した光が参照光と干渉するまでに受けるすべての偏光特性を表すジョーンズ行列である。JILMは、内境界膜における局所的な偏光特性を表すジョーンズ行列である。JPRは、内境界膜から視細胞内節外節結合部の間の偏光特性を表すジョーンズ行列である。上付き文字のtは、行列転置を表す。 Here, J in is a Jones matrix representing all the polarization characteristics of the polarized OCT light from the light source 11 to irradiating the inner boundary film, and J out is the reference light reflected or scattered from the inner boundary film. It is a Jones matrix that represents all the polarization characteristics that it receives before it interferes with. J ILM is a Jones matrix that represents the local polarization properties of the inner limiting membrane. JP R is a Jones matrix that represents the polarization properties between the inner limiting membrane and the photoreceptor inner segment outer segment junction. The superscript t represents matrix transpose.

このとき、内境界膜から視細胞内節外節結合部までの局所的ジョーンズ行列は、次のように求められる。 At this time, the local Jones matrix from the inner limiting membrane to the inner segment outer segment junction of the photoreceptor cells is obtained as follows.

ここで、UPRILMinは、(KILM)-1PRの固有ベクトルで構成される行列であり、ΛPRは、JPRの位相遅延量を含む固有値で構成される対角行列である。UPRILMinとΛPRはともに(KILM)-1PRを固有値分解することで求められる。 Here, U PRILMin is, (K ILM) is a matrix composed of eigenvectors of -1 K PR, the lambda PR, is a diagonal matrix composed of characteristic values including a phase delay amount of J PR. U PRILMin and lambda PR is calculated by both (K ILM) of -1 K PR to eigenvalue decomposition.

PRの固有ベクトルで構成される回転行列RPRを用いると、UPRILMinは、以下のように記述することができる。 Using the rotation matrix R PR composed of the eigenvectors of J PR , U PRILMin can be described as follows.

視細胞内節外節結合部の深さにおいて、横方向のある任意の位置(x1,y1)に対して相対的な複屈折軸は、次式を利用して求めることができる。 The birefringence axis relative to an arbitrary position (x 1 , y 1 ) in the lateral direction at the depth of the inner segment outer segment junction of the photoreceptor can be obtained by using the following equation.

ここで、U(x,y)は、UPRILMin(x1,y1)(UPRILMin)-1(x1,y1)の固有ベクトルで構成される行列であり、Λ(x−x1,y−y1)は、その相対的な複屈折軸θを(exp(iθ),0;0,exp(−iθ)) という形で含む対角行列である。上記のように、ジョーンズ行列を、例えば3次の回転群であるストークスパラメーターに変換することなく、2次の特殊ユニタリ群の形式を保ったまま、内境界膜から視細胞内節外節結合部の間に存在する複屈折軸の方向を求めることができる。 Here, U (x, y) is a matrix composed of eigenvectors of U PRILMin (x 1 , y 1 ) (U PRILMin ) -1 (x 1 , y 1 ), and is Λ (x − x 1 , y). y-y 1) is the relative birefringent axes θ (exp (iθ), 0 ; is a diagonal matrix containing at 0, exp (-iθ)) that form. As described above, the Jones matrix is not converted to, for example, the Stokes parameter, which is the third-order rotation group, and the inner limiting membrane to the photoreceptor inner segment outer segment junction, while maintaining the form of the second-order special unitary group. The direction of the birefringence axis existing between can be determined.

強膜の複屈折軸についても上記と類似したアルゴリズムで求めることができる。偏光OCTで測定された脈絡膜/強膜境界膜直下の強膜が持つジョーンズ行列を次のように定義する。 The birefringence axis of the sclera can also be obtained by an algorithm similar to the above. The Jones matrix of the sclera just below the choroid / sclera boundary membrane measured by polarized OCT is defined as follows.

視細胞内節外節結合部から脈絡膜/強膜境界膜直下の強膜の間の局所的ジョーンズ行列は、次のように求められる。 The local Jones matrix between the inner segment of the photoreceptor and the sclera just below the choroid / sclera border membrane is determined as follows.

ここで、以下の数8が成立する。 Here, the following equation 8 holds.

視細胞内節外節結合部から脈絡膜/強膜境界膜の間には、メラニン色素を持つ網膜色素細胞層と脈絡膜が存在する。メラニン色素からの後方散乱光は偏光解消性を持つことが知られているが、透過光については偏光解消性がない。そのため、網膜色素細胞層と脈絡膜を透過する光は偏光状態が変化せず、ジョーンズ行列は単位行列であると考えることができる。脈絡膜/強膜境界膜直下の強膜が存在する深さにおいて、横方向のある任意の位置(x1,y1)に対して相対的な複屈折軸は、次式を利用して求めることができる。 Between the inner segment and outer segment junction of the photoreceptor and the choroid / sclera border membrane, there is a retinal pigment cell layer with melanin pigment and a choroid. Backscattered light from a melanin dye is known to have depolarizing properties, but transmitted light does not. Therefore, the polarization state of the light transmitted through the retinal pigment cell layer and the choroid does not change, and the Jones matrix can be considered to be an identity matrix. The birefringence axis relative to an arbitrary position (x 1 , y 1 ) in the lateral direction at the depth where the sclera exists just below the choroid / sclera boundary membrane is calculated using the following equation. Can be done.

前述の視細胞内節外節結合部の場合と同様に、上記の数9で示す式の固有値が横方向のある任意の位置(x1,y1)に対して相対的な強膜の複屈折軸の方向を示す。 Similar to the case of the inner segment outer segment junction of the photoreceptor cells described above, the scleral compound in which the eigenvalue of the equation shown in the above equation 9 is relative to an arbitrary position (x 1 , y 1 ) in the lateral direction. Indicates the direction of the axis of refraction.

原理的には、上述の手法によって網膜あるいは強膜が持つ複屈折軸から線維方向・線維走行を求めることができる。しかしながら、偏光OCTで測定されたジョーンズ行列の生データはスペックルノイズを含むため、ノイズ低減処理を適用することが望ましい。 In principle, the fiber direction and fiber running can be obtained from the birefringence axis of the retina or sclera by the above method. However, since the raw data of the Jones matrix measured by polarized OCT contains speckle noise, it is desirable to apply noise reduction processing.

ジョーンズ行列のノイズ低減処理として、たとえばCloude-Pottier decompositionを用いることができる。この方法では、ジョーンズ行列の各要素を4行1列のベクトルに再配置し、そのベクトルから4行4列の共分散行列を求め、ある規定されたカーネルサイズ内のピクセルについてその共分散行列のアンサンブル平均を求め、アンサンブル平均された共分散行列の固有値を求めると、そのカーネルサイズ内のジョーンズ行列を最尤推定することができる。またほかに、グローバル位相で規格化したジョーンズ行列の平均を求める手法も用いることができる。本実施例では、最初にグローバル位相で規格化したジョーンズ行列の平均を、KILMについては深さ5ピクセルについて求め、KScについては深さ20ピクセルについて求める。その後、KILM、KPR及びKScは、各組織深さにおけるEn−face平面上において横方向にカーネルサイズ21×11ピクセルの範囲でCloude-Pottier decompositionを用いてジョーンズ行列のノイズ低減処理を行う。その後、上述の複屈折軸を算出するアルゴリズムを適用し、線維方向を導出する。 For example, Cloude-Pottier decomposition can be used as the noise reduction processing of the Jones matrix. In this method, each element of the Jones matrix is rearranged into a 4-by-1 vector, the 4-by-4 covariance matrix is obtained from that vector, and the covariance matrix is obtained for pixels within a specified kernel size. By finding the ensemble average and finding the eigenvalues of the ensemble-averaged covariance matrix, the Jones matrix within its kernel size can be estimated most likely. In addition, a method of finding the average of Jones matrices standardized by global phase can also be used. In this embodiment, the average of the Jones matrix first normalized by the global phase is calculated for K ILM at a depth of 5 pixels and for K Sc at a depth of 20 pixels. After that, K ILM , K PR, and K Sc perform noise reduction processing of the Jones matrix using Cloude-Pottier decomposition in the range of kernel size 21 × 11 pixels in the horizontal direction on the En-face plane at each tissue depth. .. Then, the above-mentioned algorithm for calculating the birefringence axis is applied to derive the fiber direction.

次に、演算部202は、ステップS16で特定した強膜の線維の走行態様をモニタ120に表示させる(S18)。具体的には、図6(c)に示すように、演算部202は、ステップS14で生成した強膜のEn−face画像と共に、強膜のEn−face画像の対応する位置にステップS16で特定した強膜の線維の走行態様を重ねてモニタ120に表示させる。 Next, the calculation unit 202 causes the monitor 120 to display the traveling mode of the scleral fibers identified in step S16 (S18). Specifically, as shown in FIG. 6C, the calculation unit 202 identifies the sclera En-face image generated in step S14 and the corresponding position of the sclera En-face image in step S16. The running mode of the scleral fibers is superimposed and displayed on the monitor 120.

複屈折軸方向を画像として可視化する方法として、軸方向を任意の疑似カラーマップに対応させて表示することが可能である。しかしながら、カラーマップの色から軸方向を直感的に読解することは必ずしも容易ではない。そこで、軸方向に対応した曲線、いわゆるストリームラインを描出することが可能である。一般にストリームラインを描出するアルゴリズムやソフトウェアは容易に入手可能である。例えば、National Instruments社のLabVIEWへのアドオンとして提供されている、Heliosphere Research LCC社のAdvanced Plotting Toolkitを用いて複屈折軸方向のストリームラインを描出することができる。ほかにも、オープンソースソフトウェアのMatplotlibを用いて同様の処理を行ってもよい。このようにして描出したストリームラインをそれ単体で画像として提示することも可能であるし、ほかの偏光OCT画像に重畳して表示することも可能である。特に、複屈折軸方向を疑似カラーマップで可視化した画像の上にストリームラインを重畳して表示すると、撮影者がデータを直感的に理解するために効果的である。 As a method of visualizing the birefringence axis direction as an image, it is possible to display the axis direction corresponding to an arbitrary pseudo color map. However, it is not always easy to intuitively read the axial direction from the colors of the color map. Therefore, it is possible to draw a curve corresponding to the axial direction, a so-called streamline. In general, algorithms and software for drawing streamlines are readily available. For example, you can use Heliosphere Research LCC's Advanced Plotting Toolkit, which is provided as an add-on to National Instruments LabVIEW, to draw streamlines in the birefringence axis direction. Alternatively, the same processing may be performed using the open source software Matplotlib. The streamline drawn in this way can be presented as an image by itself, or can be superimposed and displayed on another polarized OCT image. In particular, it is effective for the photographer to intuitively understand the data when the streamline is superimposed and displayed on the image in which the birefringence axis direction is visualized by a pseudo color map.

また、モニタ120に表示された強膜のEn−face画像内の位置を指定すると、その位置に対応する断層画像が表示されてもよい。このとき、モニタ120には、対応する断層画像と強膜のEn−face画像が並んで表示されてもよいし、強膜のEn−face画像から対応する断層画像に表示が切り替わってもよい。指定した位置の断層画像を表示することによって、強膜の線維の走行態様から病変等が疑われる位置について、眼底の断面の状態を確認することができる。このため、病変が疑われる部分の状態をより正確に把握することができる。 Further, when a position in the En-face image of the sclera displayed on the monitor 120 is specified, a tomographic image corresponding to the position may be displayed. At this time, the corresponding tomographic image and the sclera En-face image may be displayed side by side on the monitor 120, or the display may be switched from the sclera En-face image to the corresponding tomographic image. By displaying the tomographic image of the specified position, it is possible to confirm the state of the cross section of the fundus at the position where a lesion or the like is suspected from the traveling mode of the scleral fiber. Therefore, the state of the suspected lesion can be grasped more accurately.

上述の例では偏光OCTで測定された眼底のデータを元にして、網膜内境界膜・視細胞内節外節結合部・脈絡膜/強膜境界膜の各層をセグメンテーションし、網膜内層と強膜の線維走行を可視化する例を示した。この手法は網膜内層や強膜だけでなく、どのような線維組織に対しても適用することができる。たとえば、視神経乳頭内部の篩状板の線維走行を可視化する場合には、上述の視細胞内節外節結合部を視神経線維/篩状板境界と読み替え、脈絡膜/強膜境界膜についても視神経線維/篩状板境界と読み替えることで、篩状板より上部の視神経線維の線維走行および篩状板内部の線維走行を可視化することができる。なお、上述の強膜の例と異なり、この篩状板の例の場合は篩状板の上方に存在する線維である視神経線維が篩状板に接しているため、線維走行の計算に用いるセグメンテーションされた層の数は3層ではなく2層で十分である。 In the above example, based on the data of the fundus measured by polarized OCT, each layer of the inner limiting membrane, the inner segment of the photoreceptor, the choroid / sclera is segmented, and the inner retina and the sclera are segmented. An example of visualizing fiber running is shown. This technique can be applied to any fibrous tissue, not just the retinal lining and sclera. For example, when visualizing the fiber running of the lamina cribrosa inside the optic nerve head, the above-mentioned intraphalangeal extranode junction should be read as the optic nerve fiber / sieving plate boundary, and the choroid / scleral boundary membrane should also be the optic nerve fiber. / By reading the boundary of the optic disc, it is possible to visualize the optic nerve fiber running above the optic disc and the fiber running inside the optic disc. Unlike the sclera example described above, in the case of this sieve plate, the optic nerve fiber, which is a fiber existing above the sieve plate, is in contact with the sieve plate, so that the segmentation used for the calculation of fiber running is performed. It is sufficient to have two layers instead of three.

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。 Although specific examples of the disclosed techniques have been described in detail in the present specification, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above. In addition, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing.

10:測定部
11:光源
43:参照ミラー
60、70:干渉光生成部
80、90:干渉光検出部
81、82、91、92:バランス型光検出器
83、93:信号処理器
84、85、94、95:信号処理部
100:サンプリングトリガー/クロック発生器
140:サンプリングトリガー発生器
160:サンプリングロック発生器
200:演算装置
202:演算部
500:被検眼
S1、S2:測定光路
R1、R2:参照光路
10: Measuring unit 11: Light source 43: Reference mirror 60, 70: Interference light generation unit 80, 90: Interference light detection unit 81, 82, 91, 92: Balanced photodetector 83, 93: Signal processor 84, 85 , 94, 95: Signal processing unit 100: Sampling trigger / clock generator 140: Sampling trigger generator 160: Sampling lock generator 200: Arithmetic device 202: Arithmetic unit 500: Eyes to be inspected S1, S2: Measurement optical path R1, R2: Reference light path

Claims (5)

偏光感受型の光断層画像撮影装置であって、
被検眼の断層画像を撮影する撮影部と、
演算部と、を備えており、
前記断層画像は、前記被検眼に第1の偏光波を照射することで撮影された第1断層画像と、前記被検眼に前記第1の偏光波とは異なる振動方向を有する第2の偏光波を照射することで撮影された第2断層画像と、を含んでおり、
前記演算部は、前記第1断層画像と前記第2断層画像に基づいて、少なくとも前記被検眼の強膜及び篩状板における線維の走行態様を特定する特定処理を実行可能に構成されている、光断層画像撮影装置。
It is a polarized light-sensitive optical tomography imaging device.
The imaging unit that captures the tomographic image of the eye to be inspected,
It has a calculation unit and
The tomographic image includes a first tomographic image taken by irradiating the eye to be inspected with a first polarized wave and a second polarized wave having a vibration direction different from that of the first polarized wave in the eye to be inspected. Includes a second tomographic image taken by irradiating
Based on the first tomographic image and the second tomographic image, the calculation unit is configured to be capable of executing at least a specific process for specifying the traveling mode of the fibers in the sclera and the sieve plate of the eye to be inspected. Optical tomography imaging device.
前記被検眼の強膜のアンファス画像を表示する表示部をさらに備えており、
前記表示部は、前記被検眼の強膜のアンファス画像とともに、前記強膜のアンファス画像の対応する位置に前記走行態様を重ねて表示する、光断層画像撮影装置。
It is further provided with a display unit for displaying an unfussed image of the sclera of the eye to be inspected.
The display unit is an optical tomography imaging apparatus that superimposes the traveling mode on a corresponding position of the sclera amphas image of the eye to be inspected together with the sclera amphiscera image.
前記表示部に前記強膜のアンファス画像及び前記走行態様が重ねて表示されたときに、その表示された画像内において前記被検眼の深さ方向の断面の位置を指定する指定部をさらに備えており、
前記表示部は、前記指定部によって前記深さ方向の断面の位置が指定されたときに、前記指定された断面の位置における前記被検眼の眼底の断面画像を表示する、請求項2に記載の光断層画像撮影装置。
When the sclera amphas image and the traveling mode are superimposed on the display unit, a designation unit for designating the position of the cross section of the eye to be inspected in the depth direction is further provided in the displayed image. Ori,
The display unit according to claim 2, wherein when the position of the cross section in the depth direction is designated by the designated unit, the display unit displays a cross-sectional image of the fundus of the eye to be inspected at the position of the designated cross section. Optical tomography imaging device.
前記撮影部は、980nm以上かつ1120nm以下の波長の光を用いて前記被検眼の眼底を撮影する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光断層画像撮影装置。 The optical tomography imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the imaging unit photographs the fundus of the eye to be inspected using light having a wavelength of 980 nm or more and 1120 nm or less. 前記撮影部は、円偏光による前記第1の偏光波及び前記第2の偏光波を前記被検眼に照射する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光断層画像撮影装置。 The optical tomographic imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the photographing unit irradiates the eye to be inspected with the first polarized wave and the second polarized wave due to circular polarization.
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