JP5236089B1 - 光干渉断層撮像装置、光干渉断層撮像装置の制御方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】被検眼の動きに応じて自動アライメントや眼底トラッキングを行う場合であっても、歪みの少ない断層画像を取得する。
【解決手段】測定光が照射された被検眼からの戻り光と、測定光に対応する参照光とを干渉させた干渉光に基づいて、被検眼の断層画像を取得する光干渉断層撮像装置であって、測定光の光路を含む光学系を移動する移動部と、測定光を被検眼で走査する走査部と、異なる時間に取得した被検眼の複数の画像に基づいて、移動部と走査部とのうち少なくとも一方を制御する制御部と、被検眼の異なる位置の複数の断層画像を取得する場合に、移動部と走査部とのうち少なくとも一方の制御を停止する停止部とを備える。
【選択図】 図９

Description

本発明は、光干渉断層撮像装置、光干渉断層撮像装置の制御方法、およびプログラムに関する。

現在、多波長光波干渉を利用した光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）による光干渉断層撮像装置が知られており、例えば内視鏡での内臓情報や、眼科装置での網膜の情報を得るために用いられ、人体に対する適用分野を広げつつある。眼に適用した光干渉断層撮像装置は眼科用機器として網膜の専門外来では必要不可欠な装置になりつつある。

このような光干渉断層撮像装置とは、低コヒーレント光である測定光を、サンプルに照射し、そのサンプルからの後方散乱光を、干渉系を用いることで測定することを可能にした装置である。測定光をサンプル上の一点に照射した場合、そのサンプル上の一点における深さ方向の画像情報を得ることができる。さらに測定光をサンプル上で走査しながら測定を行うことで、サンプルの断層画像を得ることも可能である。そして、眼底に適用した場合には、測定光を被検眼眼底上で走査することにより被検眼眼底の断層画像を高解像度で撮像することが可能であることから、網膜の眼科診断等において広く利用されている。

光干渉断層撮像装置では、測定対象である眼底を水平方向、または垂直方向に反復走査することによって複数の断層画像を得る撮影方法が一般的である。例えば、眼底上の同じ場所を複数回走査することによって同一部位の複数の眼底断層画像を取得し、それらを加算平均処理することによって高画質な一枚の眼底断層画像を得ることができる。また、走査位置を平行に移動させながら複数回走査することによって、眼底の３次元画像を得ることも可能である。しかしながら、このような複数回の走査を行う場合、全ての撮影を完了するためにある程度の時間を要するため、その間に眼が動いてしまう可能性がある。

これに対して、特許文献１に記載の眼科撮影装置では、被検眼の正面画像を逐次撮影し、得られた複数の正面画像を用いて被検眼の動きを検出し、さらに検出された被検眼の動きに応じて走査位置を補正する方法（眼底トラッキング）が開示されている。このように、光干渉断層撮像装置では被検眼の動きによる影響を低減する処理が重要となる。

一方、光干渉断層撮像装置では、被検眼と装置本体との位置関係を一定に保つことも重要である。高画質な眼底断層画像を得るためには、光干渉断層撮像装置の撮影光軸と被検眼の瞳孔位置とを一致させ、撮影光が瞳孔内に収まるように撮影光学系と被検眼の相対位置を調整する必要がある。

これに対して、特許文献２に記載の眼科装置では、被検眼と光学収納部の相対位置関係を自動的に調整する自動アライメント機構が開示されている。

特開２００８−２９４６７号公報 特許４３５４６０１号公報

しかしながら、特許文献１または特許文献２に記載の装置では、被検眼の断層画像を撮影するため測定光を被検眼上で走査している間に、前述した走査位置の補正（眼底トラッキング）または自動アライメントを行うと、断層画像に歪みが生じることがある。

例えば、断層画像を撮影中に自動アライメントを作動させた場合、自動アライメントによる撮影光軸の偏心により、断層画像上の網膜が傾いたり、上下に移動したりすることがある。特に複数枚の断層画像を得るために複数回の走査を行う場合、ある断層画像上では網膜が水平に位置しているが、別の断層画像上では網膜が傾いて撮影されるような状況が発生する。このように互いに傾きの異なる複数枚の断層画像が撮影された場合、それら複数枚の断層画像から生成される三次元画像上では、各断層画像の傾きの差が網膜形状の歪みとして表れる。

一方、断層画像を撮影中に眼底トラッキングを作動させた場合も、眼底トラッキングによる走査位置の補正によって断層画像に歪みが生じることがある。眼底トラッキングの補正間隔が被検眼上の一点における深さ方向の情報を得る時間（Ａスキャン取得時間）よりも短い場合、一枚の断層画像を得るための各走査点において走査位置の補正が適切になされるため、断層画像の歪みは生じない。しかしながら、眼底トラッキングの補正間隔をＡスキャン取得時間よりも短くすることは困難である。例えば、眼底トラッキングでは眼底の正面画像を用いることが多く、その補正間隔は正面画像の取得間隔以上に高速にすることは難しい。一般的に正面画像の取得間隔は数十ミリ秒程度であり、Ａスキャンの取得間隔（一般的には数十マイクロ秒）よりも低速である。そのため、眼底トラッキングによる補正は、被検眼上での走査において一点毎に行うことは困難であり、ある程度の走査範囲毎に一定間隔で行うことになる。そして一定間隔ごとに走査位置の補正を行った場合、その一定間隔の間に検出された眼の動きを一度に補正することになる。その結果、被検眼上での走査において一定間隔ごとに急激な走査位置の変化を生じることになる。そして、走査位置の急激な変化は、撮影された断層画像上で一定間隔ごとに断層のずれ（歪み）として現れる。

以上のような断層画像上の歪みは、医師による画像診断の妨げになるだけでなく、断層画像の歪みを誤って病変部と認識してしまい、結果として誤診に繋がる恐れがある。また、断層画像上の歪みは多くの光干渉断層撮像装置が持つ網膜層境界の自動認識機能にも悪影響を及ぼす可能性がある。そして誤った網膜層境界の認識が行われた場合、その誤った認識結果に基づく網膜層厚の計測値等が表示されることになり、結果として誤診に繋がる恐れがある。

上記の課題に鑑み、本発明は、被検眼の動きに応じて自動アライメントや眼底トラッキングを行う場合であっても、歪みの少ない断層画像を取得することを目的とする。

上記の目的を達成する本発明に係る光干渉断層撮像装置は、
被検眼の複数の画像それぞれを異なる時間に取得する画像取得手段と、
走査手段を介して測定光が照射された前記被検眼からの戻り光と、前記測定光に対応する参照光とを干渉させた干渉光に基づいて、前記被検眼の複数の断層画像を取得する断層画像取得手段と、
前記複数の画像に基づいて前記走査手段により前記被検眼に対する追尾を行う手段と、
前記走査手段による１つの走査と次の走査との間で走査位置を補正するように、前記追尾を行う手段の動作を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、被検眼の動きに応じて自動アライメントや眼底トラッキングを行う場合であっても、歪みの少ない断層画像を取得することができる。

光干渉断層撮像装置の構成例を示す図。 自動アライメント動作の一例を表すフローチャート。 眼底トラッキング動作の一例を表すフローチャート。 適切なアライメント状態で撮影した断層画像の一例を示す図。 眼球運動が生じた状態で撮影した断層画像の一例を示す図。 自動アライメント作動中に撮影した断層画像の一例を示す図。 自動アライメント作動中に撮影した複数の断層画像の一例を示す図。 図７の複数の断層画像から生成した仮想断層画像の一例を示す図。 自動アライメント制御の一例を表すフローチャート。 眼底トラッキング制御なしでの走査パターンの一例を示す図。 図１０の走査によって得られる断層画像の一例を示す図。 眼底トラッキング制御の一例を表すフローチャート。 眼底トラッキング制御時の走査パターンの一例を示す図。

（第１実施形態）
＜光干渉断層撮像装置の概略構成＞
図１を参照して、第１実施形態に係る光干渉断層撮像装置の概略構成を説明する。光干渉断層撮像装置は、走査部を介して測定光が照射された被検眼からの戻り光と、測定光に対応する参照光とを干渉させた干渉光に基づいて、被検眼の断層画像を取得する。光断層画像撮像装置は、光学ヘッド部１００と、分光器２００と、制御部３００とを備える。以下、光学ヘッド部１００、分光器２００、および制御部３００の構成を順に説明する。

＜光学ヘッド部１００および分光器２００の構成＞
光学ヘッド部１００は、被検眼Ｅの前眼Ｅａや、被検眼眼底Ｅｒの２次元像および断層画像を撮像するための測定光学系で構成されている。以下、光学ヘッド部１００の内部について説明する。被検眼Ｅに対向して対物レンズ１０１−１が設置されており、その光軸上に設けられた、光路分離部と機能する第１ダイクロイックミラー１０２および第２ダイクロイックミラー１０３によって光路が分離される。すなわち、ＯＣＴ光学系の測定光路Ｌ１、眼底観察光路と固視灯光路Ｌ２、および前眼観察光路Ｌ３に波長帯域ごとに分岐される。

光路Ｌ２は、さらに第３ダイクロイックミラー１１８によって眼底観察用のＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）１１５および固視灯１１６への光路に、波長帯域ごとに分岐される。ここで１０１−２，１１１，１１２はレンズであり、レンズ１１１は固視灯および眼底観察用の合焦調整のため不図示のモータによって駆動される。ＡＰＤ１１５は、不図示の眼底観察用照明光の波長、具体的には７８０ｎｍ付近に感度を持つ。一方、固視灯１１６は可視光を発生して被検者の固視を促す。

また、光路Ｌ２には、不図示の眼底観察用照明光源から発せられた光を被検眼Ｅの眼底Ｅｒ上で走査するためのＸスキャナ１１７−１（主走査方向用）、Ｙスキャナ１１７−２（主走査方向と交差する副走査方向用）が配置されている。レンズ１０１−２は、Ｘスキャナ１１７−１、Ｙスキャナ１１７−２の中心位置付近を焦点位置として配置されている。Ｘスキャナ１１７−１は、共振型のミラーで構成されているが、ポリゴンミラーで構成されていても良い。Ｘスキャナ１１７−１、Ｙスキャナ１１７−２の中心位置付近と、被検眼Ｅの瞳の位置は光学的に共役関係となるように構成されている。また、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）１１５は、シングルディテクターであり、眼底Ｅｒから散乱・反射され戻ってきた光を検出する。第３ダイクロイックミラー１１８は、穴あきミラーや、中空のミラーが蒸着されたプリズムであり、照明光と、眼底Ｅｒからの戻り光とを分離する。

光路Ｌ３には、レンズ１４１と、前眼観察用の赤外線ＣＣＤ１４２とが配置されている。この赤外線ＣＣＤ１４２は、不図示の前眼観察用照明光の波長、具体的には９７０ｎｍ付近に感度を持つ。光路Ｌ１は、前述の通りＯＣＴ光学系を成しており被検眼の眼底Ｅｒの断層画像を撮像するために使用される。より具体的には断層画像を形成するための干渉信号を得るために使用される。

光路Ｌ１には、レンズ１０１−３と、ミラー１２１と、光を被検眼の眼底Ｅｒ上で走査するために、走査部として機能するＸスキャナ１２２−１と、Ｙスキャナ１２２−２とが配置されている。さらに、Ｘスキャナ１２２−１、Ｙスキャナ１２２−２の中心位置付近が、レンズ１０１−３の焦点位置となるようにＸスキャナ１２２−１、Ｙスキャナ１２２−２が配置され、さらにＸスキャナ１２２−１、Ｙスキャナ１２２−２の中心位置付近と、被検眼Ｅの瞳の位置とは光学的な共役関係となっている。この構成により、走査部を物点とした光路が、レンズ１０１−１とレンズ１０１−３の間で略平行となる。それによりＸスキャナ１２２−１、Ｙスキャナ１２２−２がスキャンを行っても、第１ダイクロイックミラー１０２および第２ダイクロイックミラー１０３に入射する角度を同じにすることが可能となる。

また、測定光源１３０は、測定光を測定光路に入射させるための光源となる。本実施形態の場合、測定光源１３０はファイバー端であり、被検眼Ｅの眼底Ｅｒと光学的な共役関係を有する。１２３，１２４はレンズであり、そのうちのレンズ１２３は合焦調整をするために不図示のモータによって駆動される。合焦調整は、ファイバー端である測定光源１３０から出射する光を眼底Ｅｒ上に結像するように行われる。合焦調整部として機能するレンズ１２３は、測定光源１３０と、走査部として機能するＸスキャナ１２２−１およびＹスキャナ１２２−２と、の間に配置されている。これにより、より大きなレンズ１０１−３や、また光ファイバー１２５−２を動かす必要がなくなる。

この合焦調整によって、被検眼Ｅの眼底Ｅｒに測定光源１３０の像を結像させることができ、また被検眼Ｅの眼底Ｅｒからの戻り光を、測定光源１３０を通して光ファイバー１２５−２に効率良く戻すことができる。

なお図１において、Ｘスキャナ１２２−１と、Ｙスキャナ１２２−２との間の光路は紙面内において構成されているが、実際は紙面垂直方向に構成されている。さらに、光学ヘッド部１００は、ヘッド駆動部１４０を備えている。ヘッド駆動部１４０は、不図示の３つのモータから構成されており、光学ヘッド部１００を被検眼Ｅに対して３次元（Ｘ、Ｙ、Ｚ）方向に移動可能となるように構成されている。これにより、被検眼Ｅに対する光学ヘッド部１００のアライメントが可能となっている。

次に、測定光源１３０からの光路と参照光学系、分光器２００の構成について説明する。測定光源１３０、光カプラー１２５、光ファイバー１２５−１〜４、レンズ１５１、分散補償用ガラス１５２、ミラー１５３、および分光器２００によってマイケルソン干渉系が構成されている。光ファイバー１２５−１〜４は、光カプラー１２５に接続されて一体化しているシングルモードの光ファイバーである。

測定光源１３０から出射された光は光ファイバー１２５−１を通じ、光カプラー１２５を介して光ファイバー１２５−２側の測定光と、光ファイバー１２５−３側の参照光とに分割される。測定光は前述のＯＣＴ光学系光路を通じ、観察対象である被検眼Ｅの眼底Ｅｒに照射され、網膜による反射や散乱により同じ光路を通じて光カプラー１２５に到達する。

一方、参照光は光ファイバー１２５−３、レンズ１５１、測定光と参照光との分散を合わせるために挿入された分散補償用ガラス１５２を介してミラー１５３に到達し反射される。そして同じ光路を戻り光カプラー１２５に到達する。光カプラー１２５によって、測定光と参照光とが合波され干渉光となる。ここで、測定光の光路長と参照光の光路長とがほぼ同一となったときに干渉を生じる。ミラー１５３は不図示のモータおよび駆動機構によって光軸方向に位置を調整可能に保持され、被検眼Ｅによって変わる測定光の光路長に参照光の光路長を合わせることが可能である。干渉光は光ファイバー１２５−４を介して分光器２００に導かれる。

分光器２００は、レンズ２０１と、回折格子２０２と、レンズ２０３と、ラインセンサ２０４とを備えている。光ファイバー１２５−４から出射された干渉光はレンズ２０１を介して略平行光となった後、回折格子２０２で分光され、レンズ２０３によってラインセンサ２０４に結像される。

次に、測定光源１３０の周辺について説明する。測定光源１３０は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）である。中心波長は８５５ｎｍ、波長バンド幅は約１００ｎｍである。ここで、バンド幅は、得られる断層画像の光軸方向の分解能に影響するため、重要なパラメータである。また、光源の種類は、ここではＳＬＤを選択したが、低コヒーレント光が出射できればよく、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等も用いることができる。中心波長は眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適切である。また、中心波長は得られる断層画像の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましい。双方の理由から中心波長を８５５ｎｍとした。

なお本実施形態では干渉計としてマイケルソン干渉計を用いているが、マッハツェンダー干渉計を用いてもよい。測定光と参照光との光量差に応じて光量差が大きい場合にはマッハツェンダー干渉計を、光量差が比較的小さい場合にはマイケルソン干渉計を用いることが望ましい。

＜制御部３００の構成＞
制御部３００は、光学ヘッド部１００および分光器２００の各部と接続されている。具体的には制御部３００は、光学ヘッド部１００内の赤外線ＣＣＤ１４２と接続されており、被検眼Ｅの前眼部Ｅａの観察画像を生成可能に構成されている。また、制御部３００は、光学ヘッド部１００内のＡＰＤ１１５とも接続されており、被検眼Ｅの眼底Ｅｒの観察画像を生成可能にも構成されている。さらに、制御部３００は、光学ヘッド部１００内のヘッド駆動部１４０とも接続されており、光学ヘッド部１００を被検眼Ｅに対して３次元的に駆動可能に構成されている。

一方、制御部３００は、分光器２００のラインセンサ２０４とも接続されている。これにより分光器２００によって波長分解された測定信号を取得可能であり、さらに測定信号に基づいて被検眼Ｅの断層画像を生成することができる。

生成された被検眼Ｅの前眼部観察画像、眼底観察画像、および断層画像は、制御部３００に接続されたモニタ３０１に表示可能である。

＜被検眼Ｅのアライメント方法＞
次に図２のフローチャートを参照して、本実施形態に係る光干渉断層撮像装置を用いた被検眼Ｅのアライメント方法を説明する。撮影に先立ち、まず検者は被検者を装置の前に着座させる。

ステップＳ２０１において、制御部３００は、検者による不図示のスイッチ操作を受け付けて、自動アライメントを開始する。ステップＳ２０２において、制御部３００は、前眼部画像取得部として機能し、自動アライメントが開始されると、定期的に赤外線ＣＣＤ１４２から前眼部画像を取得して解析する。具体的には、制御部３００は、入力された前眼部画像内の瞳孔領域を検出する。

ステップＳ２０３において、制御部３００は、検出された瞳孔領域の中心位置を算出する。ステップＳ２０４において、制御部３００は、位置ずれ量算出部として機能し、検出された瞳孔領域の中心位置と、前眼部画像の中心位置との変位量（位置ずれ量）を算出する。本実施形態の光干渉断層撮像装置は前眼部画像の中心と対物レンズ１０１−１の光軸とが一致するよう構成されており、ステップＳ２０４で算出される変位量は、被検眼Ｅと測定光軸との位置ずれ量を表している。

ステップＳ２０５において、制御部３００は、ステップＳ２０４で算出された位置ずれ量に応じて、光学ヘッド部１００を移動するようにヘッド駆動部１４０へ指示を行う。ステップＳ２０６において、ヘッド駆動部１４０は、不図示の３つのモータを駆動させて、光学ヘッド部１００の位置を被検眼Ｅに対して３次元（Ｘ、Ｙ、Ｚ）方向に移動させる。移動の結果、光学ヘッド部１００に搭載される対物レンズ１０１−１の光軸の位置は、被検眼Ｅの前眼部Ｅａの瞳孔中心位置に近づくように補正されることになる。

ステップＳ２０７において、制御部３００は、光学ヘッド部１００の移動後に、赤外線ＣＣＤ１４２から前眼部画像が新たに入力されたか否かを判定する。前眼部画像が新たに入力されたと判定された場合（Ｓ２０７；ＹＥＳ）、ステップＳ２０２に戻る。一方、前眼部画像が新たに入力されていないと判定された場合（Ｓ２０７；ＮＯ）、処理を終了する。

この一連の自動アライメント動作によって、対物レンズ１０１−１の光軸位置は常に被検眼Ｅの前眼部Ｅａの瞳孔中心位置を追跡するように移動することになる。仮に被検眼Ｅの視線方向が変化した場合であっても、この自動アライメント動作によって対物レンズ１０１−１の光軸は視線変更後の前眼部Ｅａの瞳孔中心を追尾する。そのため、測定光源１３０から発せられる測定光束が瞳孔によって遮られることなく眼底Ｅｒに照射され、安定した断層画像の撮影が可能となる。

そして、この一連の自動アライメント動作は、被検眼Ｅの眼底部Ｅｒの断層画像を記録するために、被検眼Ｅの眼底部Ｅｒ上での測定光の走査が開始するまで継続する。

なお、本実施形態では赤外線ＣＣＤを用いた前眼部画像に基づいて、被検眼に対する光学系の自動アライメントを行っているが、他の手法を用いてこれを実施してもよい。例えば、アライメント用の指標を被検眼の前眼部に投影し、その反射光を検出することで３次元（Ｘ、Ｙ、Ｚ）方向の自動アライメントを行うことができる。

＜眼底のトラッキング方法＞
次に図３のフローチャートを参照して、被検眼Ｅの状態を観察するために測定光を被検眼Ｅの眼底部Ｅｒに照射する際、被検眼Ｅの動きに伴って生じる測定光照射位置のずれを補正する眼底トラッキング方法を説明する。

ステップＳ３０１において、制御部３００は、前述した自動アライメント動作の開始後、光路Ｌ２を通じた眼底Ｅｒの二次元観察画像の取得動作を開始する。具体的には、制御部３００は、ＡＰＤ１１５から入力される眼底Ｅｒからの反射光の取得を開始する。眼底Ｅｒからの反射光は、Ｘスキャナ１１７−１およびＹスキャナ１１７−２によって眼底Ｅｒ上を二次元的に継続して走査されている。そのため、ＡＰＤ１１５から入力される反射光を定期的に合成することで、定期的に眼底Ｅｒの観察画像を得ることができる。

ステップＳ３０２において、制御部３００は、定期的に取得される眼底観察画像に基づいて、眼底トラッキング動作を開始する。ステップＳ３０３において、制御部３００は、以前に取得された眼底観察画像と現在の眼底観察画像との２つの眼底観察画像を用いて、眼底Ｅｒの移動量を算出する。具体的には、制御部３００は、眼底観察画像上の着目領域の二次元（Ｘ、Ｙ）方向の変位量を算出することによって、眼底Ｅｒの二次元（Ｘ、Ｙ）方向の移動量を算出する。

ステップＳ３０４において、制御部３００は、算出された眼底Ｅｒの移動量に応じて、Ｘスキャナ１２２−１およびＹスキャナ１２２−２を制御し、光路Ｌ１の測定光が常に眼底Ｅｒ上の同一領域に照射されるように走査位置を補正する。

ステップ３０５において、制御部３００は、眼底Ｅｒの二次元観察画像を新たに取得したか否かを判定する。眼底Ｅｒの二次元観察画像を新たに取得したと判定された場合（Ｓ３０５；ＹＥＳ）、ステップＳ３０３に戻る。一方、眼底Ｅｒの二次元観察画像を新たに取得していないと判定された場合（Ｓ３０５；ＮＯ）、処理を終了する。

この一連の眼底トラッキング動作によって、測定光源１３０から眼底Ｅｒに照射される測定光は常に被検眼眼底Ｅｒの動きを追跡するように移動する。そのため、安定した断層画像の撮影が可能となる。そして、この一連の眼底トラッキング動作は、被検眼Ｅの検査を終了するまで継続して行う。

なお、本実施形態では、点走査型ＳＬＯによる眼底観察画像を用いた眼底トラッキングを行っているが、他の手法を用いてこれを実施しても良い。例えば、眼底を広範囲に照射可能な赤外光と赤外線ＣＣＤとを組み合わせて取得された二次元眼底観察画像を用いて、眼底トラッキングを行うことができる。また、光源から形成される任意のパターンを眼底に投影し、その反射光を用いて眼底トラッキングを行うことも可能である。

＜断層画像の撮影方法＞
次に、本実施形態の光干渉断層撮像装置を用いた断層画像の撮影方法について説明する。

検者は制御部３００上の図示しないスイッチを操作して撮影を開始する。制御部３００は、撮影開始の指示に従い、定期的にラインセンサ２０４から出力される干渉光を元に記録用の断層画像の生成を開始する。

ここでラインセンサ２０４から出力される干渉光は、回折格子２０２で分光された周波数毎の信号である。制御部３００は、ラインセンサ２０４の信号をＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理し、眼底Ｅｒ上のある一点における深さ方向の情報を生成する。この眼底Ｅｒ上のある一点における深さ方向の情報生成は、Ａスキャンと呼ぶ。

そして、眼底Ｅｒに照射される測定光は、Ｘスキャナ１２２−１とＹスキャナ１２２−２との少なくとも何れか一方を駆動制御することによって、眼底Ｅｒ上を任意に走査可能である。Ｘスキャナ１２２−１およびＹスキャナ１２２−２により、測定光を被検眼上で走査することができる。

制御部３００は、この任意の軌跡による走査を一回行う間に取得される一連の複数のＡスキャンを一枚の二次元画像に束ねることにより、眼底Ｅｒ上の任意の軌跡における断層画像を生成する。

さらに、制御部３００は、Ｘスキャナ１２２−１とＹスキャナ１２２−２との少なくとも何れか一方を駆動制御することによって、前述の任意の軌跡による走査を複数回繰り返す。同じ軌跡の操作を複数回行った場合、眼底Ｅｒ上の任意の軌跡における複数枚の断層画像を得ることができる。例えば、制御部３００はＸスキャナ１２２−１のみを駆動させてＸ方向の走査を反復実行し、眼底Ｅｒの同一走査線上における複数の断層画像を生成する。また、制御部３００はＸスキャナ１２２−１およびＹスキャナ１２２−２を同時に駆動させて円形の操作を反復実行し、眼底Ｅｒの同一円上における複数の断層画像を生成することもできる。そして制御部３００は、それら複数枚の断層画像を加算平均処理することにより、高画質な一枚の断層画像を生成し、モニタ３０１に表示する。

一方、制御部３００は、Ｘスキャナ１２２−１とＹスキャナ１２２−２との少なくとも何れか一方を駆動制御することによって、前述の任意の軌跡よる走査をＸＹ方向にずらしながら複数回の走査を行うこともできる。例えば、Ｘ方向の走査を一定間隔でＹ方向にずらしながら複数回行うことで、眼底Ｅｒ上の矩形領域全体を覆う複数枚の断層画像を生成する。そして、制御部３００はそれら複数枚の断層画像を合成することで眼底Ｅｒの三次元情報を生成し、モニタ３０１に表示する。

これらのＸスキャナ１２２−１とＹスキャナ１２２−２とによる走査パターンは、不図示のスキャンパターン選択ボタンの押下により、任意に切替可能である。

＜断層画像撮影中の自動アライメント制御＞
ところで、複数の断層画像を撮影するために前述したような複数回の走査を行う場合、それら複数の走査に要する時間は１回の走査と比べて長くなる。例えば本実施形態に係る光干渉断層撮像装置では、眼底Ｅｒ上でＸ方向に１０ｍｍの走査をＹ方向に０．０７８ｍｍずつずらしながら１２８回繰り返すことができるものとする。そして、それら１２８回の走査によって１２８枚の断層画像を取得し、眼底Ｅｒ上の１０ｍｍ×１０ｍｍの範囲の三次元情報を生成することができる。そして、本実施形態に係る光干渉断層撮像装置では、一枚の断層画像は合計１０２４のＡスキャンから構成され、一つのＡスキャンに要する時間は１４．３マイクロ秒である。従って、一枚の断層画像を得るために１０２４×１４．３マイクロ秒＝１４．６ミリ秒を必要とし、全１２８枚の断層画像を得るためには少なくとも１４．６ミリ秒／枚×１２８枚＝１．８７秒を必要とする。

一方、人間の眼球運動は大きく３つの種類（サッケード、ドリフト、トレモロ）に分けることができる。これらの眼球運動は不随意運動の一種であり、例え被検者が固視灯などを注視していたとしても、完全に抑制することは困難である。また、その発生周期は前述した１．８７秒の撮影期間よりも短く、全１２８回の走査を行う間にこれらの眼球運動が複数回発生することが多い。

しかし、これらの眼球運動による瞳孔位置の変化が、撮影される断層画像に与える影響はそれほど大きくない。図４は、被検眼Ｅの前眼部Ｅａの瞳孔中心と対物レンズ１０１−１の光軸とが一致している状態で撮影した断層画像の例である。一方、図５は、瞳孔中心が対物レンズ１０１−１の光軸に対してＸ方向に約１ｍｍずれた状態で撮影した断層画像の例である。図５に示される眼底Ｅｒの断層画像は、図４の断層画像と比べて網膜ＲがＸ方向にずれた状態で撮影されているが、断層画像自体に大きな変形は生じていない。また、この様なＸ方向のずれは前述した眼底トラッキングにより補正可能である。

一方、眼球運動に伴って自動アライメントを作動させた場合、撮影される断層画像には大きな影響が生じる。図６は、図５の状態に対して瞳孔中心と対物レンズ１０１−１の光軸とが一致するよう自動アライメントを作動させて、撮影した断層画像の例である。図４の断層画像と比べてＸ方向のずれが生じているだけでなく、網膜Ｒが大きく傾いていることが分かる。この様な網膜Ｒの傾きは眼底トラッキングでは補正することができない。また、全１２８回の走査を行う間に自動アライメントを作動させた場合、図７に示すように１２８枚の断層画像の途中で網膜Ｒの傾きが大きく変化してしまうことになる。この様な傾きの変化は、特に複数枚の断層画像を再構成して生成する三次元画像において顕著な問題を生じる。図８は、図７に示した１２８枚の断層画像を再構成し、主走査方向に直交する仮想断面画像を表示させた例である。この仮想断面画像では網膜Ｒの形状が大きく変形していることが分かる。網膜Ｒの形態によって眼疾患の診断を行う眼科医にとって、網膜Ｒの傾きの変化は診断の妨げとなるだけでなく、誤診に繋がる恐れもある。

そのため、本実施形態に係る光干渉断層撮像装置は、複数枚の断層画像を撮影するための走査が実行される間に自動アライメントの作動を一時的に停止する処理を行う。以下図９のフローチャートを参照して、その動作を説明する。撮影に先立ち、まず検者は被検者を装置の前に着座させる。なお、走査部として機能するＸスキャナ１２２−１とＹスキャナ１２２−２との少なくとも一方が制御部３００により駆動制御され、被検眼の状態観察用の観察用断層画像を得るための観察用走査と、被検眼の状態記録用の記録用断層画像を得るための記録用走査とを切り替えて実行可能である。

ステップＳ９０１において、制御部３００は、検者による不図示のスイッチ操作を受け付けて、自動アライメントを開始する。ステップＳ９０２において、制御部３００は、アライメント状態を観察するために眼底Ｅｒの観察用断層画像の取得を開始する。

ステップＳ９０３において、制御部３００は、取得した観察用断層画像をモニタ３０１に表示する。検者は、モニタ３０１に表示された観察用断層画像を参照して、アライメント状態の良否を判断することができる。アライメント状態が良好であると検者が判断した場合には、検者は制御部３００が有する不図示のスイッチを操作して断層画像の撮影開始を指示する。

ステップＳ９０４において、制御部３００は、検者により不図示のスイッチが操作されたことに応じて、記録のための断層画像の撮影を開始する。ステップＳ９０５において、制御部３００は、撮影開始の指示を受けると、記録のための撮影に先立ち自動アライメントの作動を停止させる。

ステップＳ９０６において、制御部３００は、記録用の断層画像を生成するための走査を開始する。具体的には、制御部３００は、Ｘスキャナ１２２−１とＹスキャナ１２２−２との少なくとも何れか一方を駆動制御することによって、任意の軌跡による走査を複数回実行する。

ステップＳ９０７において、制御部３００は、全ての走査が完了した後に、自動アライメントの作動を再開する。ステップＳ９０８において、制御部３００は、複数回の走査に対応する複数枚の断層画像を生成する。ステップＳ９０９において、制御部３００は、ステップＳ９０８で生成された複数枚の断層画像を不図示の記録媒体に記録する。以上で図９のフローチャートの処理が終了する。

なお、本実施形態では、記録用の断層画像を取得するための走査を開始する直前に自動アライメントを停止させているが、それより以前の時点で自動アライメントを停止させてもよい。具体的には、自動アライメントにより被検眼の瞳孔位置と光学系の光軸とが略一致したと判断された時点で自動アライメントの作動を停止させてもよい。

なお、複数の断層画像を取得するための信号を受け付ける受付部をさらに設けてもよく、当該受け付けが行われた後に処理が開始される構成であってもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る光干渉断層撮像装置では、少なくとも記録のための断層画像を生成する際に自動アライメントの作動を停止することにより、変形の少ない好適な断層画像を得ることができる。

＜断層画像撮影中の眼底トラッキング制御＞
一枚の断層画像を取得するための走査を行っている間に眼底トラッキングを行った場合にも、撮影される断層画像には大きな影響が生じる。前述したように、本実施形態に係る光干渉断層撮像装置では、一枚の断層画像を得るために１４．６ミリ秒を必要とする。従って、複数枚の断層画像を撮影する場合、約１４．６ミリ秒の周期で眼底Ｅｒ上を複数回走査することになる。この周期は一枚の断層画像を形成するために必要なＡスキャンの本数と、一つのＡスキャンを取得するために必要となる時間に依存している。一方、本実施形態に係る光干渉断層撮像装置では、眼底トラッキングによる走査位置の補正周期は３３．３ミリ秒である。この周期は、補正のための位置ずれ量算出に用いられる眼底Ｅｒの観察画像の取得間隔に依存している。

このように断層画像の取得間隔と眼底観察画像の取得間隔とが異なる場合、図１０に示すように、一枚の断層画像を得るために眼底Ｅｒ上を走査している間に、眼底トラッキングによる走査位置の補正Ｃｉ（ｉ＝１〜３）が行われることになる。また、眼底トラッキングでは、走査位置の補正間隔は長いものの、実際の補正に要する時間は非常に高速である。従って、眼底トラッキングによる走査位置の補正は、補正間隔内に行われた全ての眼球運動に応じて一瞬で補正されるような動作となる。そのため、一枚の断層画像を得るために眼底Ｅｒ上を走査している間に、眼底トラッキングによる走査位置の補正が行われた場合、図１１に示すように網膜層のギャップＧが表れてしまう。網膜層のギャップＧは、網膜層の形状に基づいて眼疾患の診断を行う眼科医にとって、診断の妨げとなるだけでなく、誤診に繋がる恐れもある。

これに対して本実施形態に係る光干渉断層撮像装置は、複数枚の断層画像を撮影する際、各断層画像を得るための走査と走査の間において眼底トラッキングによる走査位置の補正を行い、走査中における当該補正は停止する。以下図１２のフローチャートを参照して、その動作について説明する。撮影に先立ち、まず検者は被検者を装置の前に着座させる。なお、走査部として機能するＸスキャナ１２２−１とＹスキャナ１２２−２との少なくとも一方が制御部３００により駆動制御され、被検眼の状態観察用の観察用断層画像を得るための観察用走査と、被検眼の状態記録用の記録用断層画像を得るための記録用走査とを切り替えて実行可能である。

ステップＳ１２０１において、制御部３００は、検者による不図示のスイッチ操作を受け付けて、自動アライメントを開始する。そして、アライメント状態を観察するために眼底Ｅｒの観察用断層画像の取得を開始する。ステップＳ１２０２において、制御部３００は、取得した観察用断層画像をモニタ３０１に表示する。検者はモニタ３０１に表示された観察用断層画像を参照することにより、アライメント状態の良否を判断することができる。

ステップＳ１２０３において、制御部３００は、検者がアライメント状態が良好であると判断し、制御部３００上の図示しないスイッチの操作を受け付けたことに応じて、記録用断層画像の撮影を開始する。なお、コヒーレンスゲートの調整のために、ステップＳ１２０１−ステップＳ１２０３において、眼底トラッキングに基づく走査位置の補正を行ってもよい。

ステップＳ１２０４において、制御部３００は、走査部として機能するＸスキャナ１２２−１とＹスキャナ１２２−２との少なくとも何れか一方を駆動制御することによって、任意の軌跡による一回の走査を開始する。

ステップＳ１２０５において、制御部３００は、眼底画像取得部として機能し、撮影された眼底画像を取得したか否かを判定する。眼底画像が取得されたと判定された場合（Ｓ１２０５；ＹＥＳ）、ステップＳ１２０６へ進む。一方、眼底画像が取得されなかったと判定された場合（Ｓ１２０５；ＮＯ）、ステップＳ１２０８へ進む。

ステップＳ１２０６において、制御部３００は、移動量算出部として機能し、既に取得されている眼底画像と新たに取得された眼底画像とから、眼底Ｅｒの移動量を算出する。

ステップＳ１２０７において、現在実行されている一回の走査の間に眼底Ｅｒの移動が検出されたことを示す情報と、検出された眼底Ｅｒの移動量を示す情報とを、不図示のメモリに記憶する。その後、ステップＳ１２０８へ進む。ステップＳ１２０８において、制御部３００は、一回の走査を終了する。

ステップＳ１２０９において、制御部３００は、不図示のメモリに記憶された情報に従って、その一回の走査が実行されている間に眼底Ｅｒの移動が検出されたか否かを判定する。眼底Ｅｒの移動が検出されたと判定された場合（Ｓ１２０９；ＹＥＳ）、ステップＳ１２１０へ進む。一方、眼底Ｅｒの移動が検出されなかったと判定された場合（Ｓ１２０９；ＮＯ）、ステップＳ１２１２へ進む。

ステップＳ１２１０において、制御部３００は、不図示のメモリから、算出された移動量を読み出す。ステップＳ１２１１において、制御部３００は、眼底Ｅｒの移動量分をオフセットさせて補正した次の走査開始位置を算出し、次の走査位置を当該オフセットされた走査開始位置に移動させる。

ステップＳ１２１２において、制御部３００は、走査部として機能するＸスキャナ１２２−１とＹスキャナ１２２−２との少なくとも何れか一方を駆動制御することによって、走査位置を次の走査開始位置に移動させる。

ステップＳ１２１３において、制御部３００は、一連の走査が全て終了したか否かを判定する。一連の走査が終了したと判定された場合（Ｓ１２１３；ＹＥＳ）、ステップＳ１２１４へ進む。一方、まだ行っていない次の走査があると判定された場合（Ｓ１２１３；ＮＯ）、ステップＳ１２０４へ戻り、一連の眼底トラッキング動作を繰り返す。

ステップＳ１２１４において、制御部３００は、一連の複数回の走査に対応する複数枚の記録用断層画像を生成する。ステップＳ１２１５において、制御部３００は、ステップＳ１２１４で生成された記録用断層画像をモニタ３０１に表示する。以上で図１２のフローチャートの処理が終了する。このように、一回の走査中には走査位置の補正を停止して、１つの走査と次の走査との間に走査位置の補正を行う。

図１３を参照して、図１２のフローチャートに従って眼底トラッキングを行いながら、眼底Ｅｒの複数回の走査を行った場合の走査例を説明する。眼底Ｅｒの移動が検出されるタイミングをＤｉ（ｉ＝１〜３）、算出された移動量に基づいて走査位置を補正するタイミングをＣｉ（ｉ＝１〜３）とする。図１３に示されるように、Ｄ１において検出された眼底Ｅｒの移動に伴う走査位置の補正は、Ｃ１で示される次の走査の開始時まで遅延される。同様に、Ｄ２およびＤ３において検出された眼底Ｅｒの移動に伴う走査位置の補正は、それぞれＣ２、Ｃ３で示される時点まで遅延される。このような制御を行うことにより、被検眼の眼底Ｅｒ上の各走査は全て途中で途切れることなく最後まで連続して走査される。そのため、撮影された記録用断層画像上に、図１１に示されるような網膜層のギャップＧが現れる可能性を低減することができる。なお、眼底Ｅｒの移動が検出されたＤ１、Ｄ２、Ｄ３での各走査により得られる断層画像については、走査位置の補正を行わないため網膜層のギャップＧが現れる可能性は少ないが、走査中に眼底Ｅｒが移動しているため、得られる断層画像に多少歪みが生じる可能性はある。したがって、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３での各走査により得られた断層画像を除去したり、各走査位置で再度同じ走査を行って断層画像の撮影をやり直したりしてもよい。これにより、さらに歪みの少ない断層画像を取得できる。

なお図１２のフローチャートの処理において、図９のステップＳ９０５およびステップＳ９０７で説明した自動アライメントの停止処理および再開処理も並列して実行してもよい。すなわち、ステップＳ１２０３の処理とステップＳ１２０４の処理との間に、ステップＳ９０５で説明したアライメントの停止処理をさらに実行し、ステップＳ１２１３の処理とステップＳ１２１４の処理との間に、ステップＳ９０７で説明したアライメントの再開処理をさらに実行してもよい。このように、図９の自動アライメントに関する処理と、図１２の眼底トラッキングに基づく走査位置の補正処理とは、少なくとも何れか一方を実行すればよい。

なお、本実施形態では記録用断層画像を取得する際にのみ、各走査間（１つの走査と次の走査との間）で走査位置の補正を行うように制御しているが、観察用断層画像を取得する際にも同様の制御を実施してもよい。その場合、観察用断層画像についても網膜層の歪みを低減することが可能になる。また、観察用断層画像を取得する際には、各走査間（１つの走査と次の走査との間）で走査位置の補正を行うのではなく、眼底Ｅｒの移動を検出した時点で走査位置の補正を行ってもよい。観察用断層画像はリアルタイムの観察動画として表示されるものであり、その表示期間は非常に短く。また、観察用の断層画像は診断に用いられることも無いため、網膜層の多少の歪みは許容可能である。

以上説明したように、本実施形態に係る光干渉断層撮像装置では、走査が実行されている間、被検眼を撮影するための光学系の被検眼に対するアライメントと、被検眼の眼底トラッキングによる走査位置の補正と、の少なくとも何れか一方を停止する。これにより、歪みの少ない断層画像を得ることができる。

（その他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (17)

1. 被検眼の複数の画像それぞれを異なる時間に取得する画像取得手段と、
   走査手段を介して測定光が照射された前記被検眼からの戻り光と、前記測定光に対応する参照光とを干渉させた干渉光に基づいて、前記被検眼の複数の断層画像を取得する断層画像取得手段と、
   前記複数の画像に基づいて前記走査手段により前記被検眼に対する追尾を行う手段と、
   前記走査手段による１つの走査と次の走査との間で走査位置を補正するように、前記追尾を行う手段の動作を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする光干渉断層撮像装置。
2. 前記画像取得手段は、前記被検眼の複数の眼底画像を前記複数の画像として取得し、
   前記追尾を行う手段は、前記複数の眼底画像に基づいて前記走査手段により前記追尾を行うことを特徴とする請求項１に記載の光干渉断層撮像装置。
3. 前記画像取得手段は、前記被検眼の複数の前眼部画像を前記複数の画像として取得し、
   前記測定光の光路を含む光学系を移動する移動手段と、
   前記複数の前眼部画像に基づいて前記移動手段により前記被検眼に対する第２の追尾を行う手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光干渉断層撮像装置。
4. 前記複数の画像に基づいて前記被検眼に対する前記測定光の照射位置ずれを算出する算出手段をさらに備え、
   前記追尾を行う手段は、前記算出された照射位置ずれに基づいて前記追尾を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
5. 前記被検眼の前眼部画像と光学系の光軸位置とに基づいて、前記光学系の前記被検眼に対する位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、
   前記位置ずれ量に基づいて前記光学系の前記被検眼に対するアライメントを行うアライメント手段と、
   をさらに備え、
   前記制御手段は、前記被検眼の記録用断層画像を得るための記録用走査が実行されている間には前記アライメントを停止し、前記記録用走査が終了したら前記アライメントを再開することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
6. 前記制御手段が、前記走査手段による１つの主走査と次の主走査との間で走査位置を補正し且つ前記走査手段による主走査中に前記追尾を停止するように、前記追尾を行う手段の動作を制御することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
7. 前記制御手段が、前記走査手段による副走査中に追尾を行い且つ前記走査手段による主走査中に前記追尾を停止するように、前記追尾を行う手段の動作を制御することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
8. 走査手段を介して測定光が照射された被検眼からの戻り光と、前記測定光に対応する参照光とを干渉させた干渉光に基づいて、前記被検眼の断層画像を取得する光干渉断層撮像装置であって、
   前記被検眼の複数の断層画像を取得する場合に、前記走査手段による副走査中に追尾を行う手段と、
   前記走査手段による主走査中に前記追尾を停止するように、前記追尾を行う手段の動作を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする光干渉断層撮像装置。
9. 走査手段を介して測定光が照射された被検眼からの戻り光と、前記測定光に対応する参照光とを干渉させた干渉光に基づいて、前記被検眼の複数の断層画像を取得する光干渉断層撮像装置の制御方法であって、
   前記被検眼の複数の画像それぞれを異なる時間に取得する工程と、
   前記走査手段による１つの走査と次の走査との間で走査位置を補正するように、前記複数の画像に基づいて前記走査手段により前記被検眼に対する追尾を行う手段の動作を制御する工程と、
   を有することを特徴とする光干渉断層撮像装置の制御方法。
10. 前記取得する工程では、前記被検眼の複数の眼底画像を前記複数の画像として取得し、
    前記追尾を行う工程では、前記走査手段を用いて、前記複数の眼底画像に基づいて前記追尾を行うことを特徴とする請求項９に記載の光干渉断層撮像装置の制御方法。
11. 前記取得する工程では、前記被検眼の複数の前眼部画像を前記複数の画像として取得し、
    前記測定光の光路を含む光学系を移動する移動手段を用いて、前記複数の前眼部画像に基づいて前記被検眼に対する第２の追尾を行う工程をさらに有することを特徴とする請求項９または１０に記載の光干渉断層撮像装置の制御方法。
12. 前記複数の画像に基づいて前記被検眼に対する前記測定光の照射位置ずれを算出する工程を有し、
    前記追尾を行う工程では、前記算出された照射位置ずれに基づいて前記追尾を行うことを特徴とする請求項９乃至１１の何れか１項に記載の光干渉断層撮像装置の制御方法。
13. 前記被検眼の前眼部画像と光学系の光軸位置とに基づいて、前記光学系の前記被検眼に対する位置ずれ量を算出する工程と、
    前記位置ずれ量に基づいて前記光学系の前記被検眼に対するアライメントを行う工程と、
    をさらに有し、
    前記制御する工程では、前記被検眼の記録用断層画像を得るための記録用走査が実行されている間には前記アライメントを停止し、前記記録用走査が終了したら前記アライメントを再開することを特徴とする請求項９乃至１３の何れか１項に記載の光干渉断層撮像装置の制御方法。
14. 前記制御する工程では、前記走査手段による１つの主走査と次の主走査との間で走査位置を補正し且つ前記走査手段による主走査中に前記追尾を停止するように、前記追尾を行う工程での動作を制御することを特徴とする請求項９乃至１３の何れか１項に記載の光干渉断層撮像装置の制御方法。
15. 前記制御する工程では、前記走査手段による副走査中に追尾を行い且つ前記走査手段による主走査中に前記追尾を停止するように、前記追尾を行う工程での動作を制御することを特徴とする請求項９乃至１４の何れか１項に記載の光干渉断層撮像装置の制御方法。
16. 走査手段を介して測定光が照射された被検眼からの戻り光と、前記測定光に対応する参照光とを干渉させた干渉光に基づいて、前記被検眼の断層画像を取得する光干渉断層撮像装置の制御方法であって、
    前記被検眼の複数の断層画像を取得する場合に、前記走査手段による副走査中に追尾を行う工程と、
    前記走査手段による主走査中に前記追尾を停止するように、前記追尾を行う工程での動作を制御する工程と、
    を有することを特徴とする光干渉断層撮像装置の制御方法。
17. 請求項９乃至１６の何れか１項に記載の光干渉断層撮像装置の制御方法の各工程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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