JP5242473B2 - Ophthalmic photographing apparatus and calibration method for ophthalmic photographing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は光コヒーレンストモグラフィー(OCT:Optical coherence tomography)を用いて、被検眼の光学断層画像撮影や光学表面プロファイルを測定する眼科撮影装置に関する。 The present invention relates to an ophthalmologic imaging apparatus that measures optical tomographic imaging and an optical surface profile of a subject's eye using optical coherence tomography (OCT).
従来、分光光学系によるスペクトル干渉を用いた光コヒーレンストモグラフィー(OCT:Optical coherence tomography)にて被検眼の光学断層画像撮影や光学表面プロファイルを測定する眼科撮影装置が知られている。このようなスペクトル干渉を用いた眼科撮影装置の場合、受光素子と受光素子に入射する各波長成分に分光された干渉光との位置関係が重要となるため、受光素子にて得られる受光情報を用いて受光素子と他の光学部材との相対的な位置関係を調整する機構を有した眼科撮影装置が知られている(特許文献1,特許文献2参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, an ophthalmologic photographing apparatus that measures an optical tomographic image of an eye to be examined and an optical surface profile by optical coherence tomography (OCT) using spectral interference by a spectroscopic optical system is known. In the case of such an ophthalmologic photographing apparatus using spectral interference, the positional relationship between the light receiving element and the interference light dispersed into each wavelength component incident on the light receiving element is important. An ophthalmologic photographing apparatus having a mechanism for adjusting a relative positional relationship between a light receiving element and another optical member is known (see Patent Document 1 and Patent Document 2).
このような眼科撮影装置において、より好適な撮影画像を得ようとする場合、各波長成分に分光された干渉光と受光素子の各画素との対応関係を精密に合わせ、感度を高める必要があるが、特許文献1や特許文献2に記載の調整機構では、このような受光素子の受光面における波長成分の分布に対して受光素子の各画素を各波長に対して精密に対応付ける調整は困難であり、より好適な撮影画像の形成に限度がある。 In such an ophthalmologic photographing apparatus, in order to obtain a more suitable photographed image, it is necessary to precisely match the correspondence between the interference light dispersed into each wavelength component and each pixel of the light receiving element to increase sensitivity. However, with the adjustment mechanism described in Patent Document 1 or Patent Document 2, it is difficult to precisely associate each pixel of the light receiving element with each wavelength with respect to the distribution of wavelength components on the light receiving surface of such a light receiving element. There is a limit to the formation of a more suitable photographed image.
本発明は、上記問題点を鑑み、受光素子の受光面上における干渉光の位置ずれに基づく撮影画像の画質の低下を抑え、従来の調整機構では解消できなかったレベルでの感度調整を行うことができ、好適で信頼度の高い断層画像や光学表面プロファイルを得ることのできる眼科撮影装置、及び眼科撮影装置のキャリブレーション方法を提供することを技術課題とする。 In view of the above-described problems, the present invention suppresses the deterioration of the image quality of a photographed image based on the positional deviation of the interference light on the light receiving surface of the light receiving element, and performs sensitivity adjustment at a level that cannot be solved by the conventional adjustment mechanism. It is an object of the present invention to provide an ophthalmologic photographing apparatus capable of obtaining a suitable and highly reliable tomographic image and optical surface profile, and a calibration method for the ophthalmic photographing apparatus.
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is characterized by having the following configuration.
(1) 低コヒーレント長の光の一部を測定光とするとともに前記低コヒーレント長の光の一部を参照光とし,該参照光と前記測定光の反射光とを合成し,干渉させる干渉光学系と、該干渉光学系によって得られた干渉光を各波長成分に分光し,分光された干渉光を受光手段に受光させる分光光学系と、該受光手段からの受光信号に基づいて被検眼の画像情報を取得する眼科撮影装置において、キャリブレーション用の光束を前記分光光学系に導光する導光手段と、前記キャリブレーション用の光束を干渉させるための光学部材と、前記キャリブレーション用の光束を前記受光手段に受光させることによって得られる分光情報に基づいて前記導光手段からの前記キャリブレーション用の光束の出射位置と前記受光手段との相対的な位置関係を調整する調整手段と、該調整手段によって相対的な位置関係が調整された後の前記受光手段にて得られる干渉された前記キャリブレーション用の光束の分光情報に基づいて,前記受光手段の各画素に対する前記各波長成分の分布状態を補正するための補正情報を演算により求める演算手段と、を備えることを特徴とする。
(2) (1)の眼科撮影装置において、前記キャリブレーション用の光束を干渉させるための光学部材は、前記受光手段に対して前記分光光学系よりも前方に位置する光学系の光路に置かれることを特徴とする。
(3) (2)の眼科撮影装置において、前記キャリブレーション用の光束を干渉させるための光学部材は所定の厚みを有したカバーガラスであり、前記キャリブレーション用の光束は前記カバーガラスを透過する光束と前記カバーガラス内部にて2回反射する光束とによって干渉することを特徴とする。
(4) (3)の眼科撮影装置において、前記導光手段は光ファイバであり、前記調整手段は前記光ファイバの出射端,または前記受光手段の位置を変更することにより前記受光手段と前記導光手段からの前記キャリブレーション用の光束の出射位置との相対的な位置関係を調整することを特徴とする。
(5) 被検眼に向けて照射した測定光の反射光と参照光とを合成して干渉光とさせた後,該干渉光を各波長成分に分光して受光手段に受光させ得られた受光結果に基づいて画像情報を得る眼科撮影装置のキャリブレーション方法であって、キャリブレーション用の光束を前記受光手段に受光させることによって得られる分光情報に基づいて前記受光手段と前記導光手段からの前記キャリブレーション用の光束の出射位置との相対的な位置関係を駆動手段を用いて調整する第1ステップと、該第1ステップによって相対的な位置関係が調整された後の前記受光手段にて得られる分光情報に基づいて,前記受光手段の各画素に対する前記各波長成分の分布状態を補正するための補正情報を演算により求める第2ステップと、を有することを特徴とする。
(1) Interferometric optics in which a part of the low coherent length light is used as measurement light and a part of the low coherent length light is used as reference light, and the reference light and the reflected light of the measurement light are combined and interfered with each other. A system, a spectroscopic optical system that splits the interference light obtained by the interference optical system into each wavelength component, and that the received interference light is received by the light receiving means, and a light of the eye to be inspected based on the light reception signal from the light receiving means In an ophthalmologic photographing apparatus that acquires image information, a light guiding unit that guides a calibration beam to the spectroscopic optical system, an optical member that causes the calibration beam to interfere, and the calibration beam Based on spectral information obtained by causing the light receiving means to receive light, the relative positional relationship between the emission position of the calibration light beam from the light guiding means and the light receiving means is adjusted. And each pixel of the light receiving means based on spectral information of the interfered light beam for calibration obtained by the light receiving means after the relative positional relationship is adjusted by the adjusting means Calculating means for calculating correction information for correcting the distribution state of each wavelength component with respect to.
(2) In the ophthalmologic photographing apparatus according to (1), an optical member for causing the calibration light beam to interfere is placed in an optical path of an optical system positioned in front of the spectral optical system with respect to the light receiving means. It is characterized by that.
(3) In the ophthalmologic photographing apparatus according to (2), the optical member for causing the calibration light beam to interfere is a cover glass having a predetermined thickness, and the calibration light beam passes through the cover glass. The light beam interferes with the light beam reflected twice inside the cover glass.
(4) In the ophthalmologic photographing apparatus according to (3), the light guiding means is an optical fiber, and the adjusting means is configured to change the light receiving means and the light guiding means by changing a light emitting end of the optical fiber or a position of the light receiving means. The relative positional relationship with the emission position of the calibration light beam from the light means is adjusted.
(5) The received light obtained by synthesizing the reflected light of the measurement light irradiated toward the eye to be examined and the reference light to make interference light, and then splitting the interference light into each wavelength component and receiving it by the light receiving means A method for calibrating an ophthalmologic photographing apparatus that obtains image information based on a result, wherein the light receiving means and the light guiding means are based on spectral information obtained by causing the light receiving means to receive a calibration light beam. A first step of adjusting a relative positional relationship with the emission position of the calibration light beam using a driving unit; and a light receiving unit after the relative positional relationship is adjusted by the first step. And a second step of calculating correction information for correcting the distribution state of each wavelength component for each pixel of the light receiving means based on the obtained spectral information. To do.
本件発明によれば、受光素子の受光面上における干渉光の位置ずれに基づく撮影画像の画質の低下を抑え、従来の調整機構では解消できなかったレベルでの感度調整を行うことができ、好適で信頼度の高い断層画像や光学表面プロファイルを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the deterioration of the image quality of the captured image based on the positional deviation of the interference light on the light receiving surface of the light receiving element, and to perform sensitivity adjustment at a level that could not be solved by the conventional adjustment mechanism. A tomographic image and an optical surface profile with high reliability can be obtained.
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係る眼科撮影装置の光学系及び制御系を示す図である。なお、本実施形態においては、被検眼の奥行き方向をZ方向(光軸L1方向)、奥行き方向に垂直(被検者の顔面と同一平面)な平面上の水平方向成分をX方向、鉛直方向成分をY方向として説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an optical system and a control system of the ophthalmologic photographing apparatus according to the present embodiment. In this embodiment, the depth direction of the eye to be examined is the Z direction (optical axis L1 direction), the horizontal component on the plane perpendicular to the depth direction (the same plane as the face of the subject) is the X direction, and the vertical direction. The component is described as the Y direction.
図1において、その光学系は、低コヒーレント長の光の一部を測定光とするとともに低コヒーレント長の光の一部を参照光とし,参照光と測定光の反射光とを合成し,干渉させる干渉光学系(OCT光学系)100と、干渉光学系によって得られた干渉光を周波数(波長)毎に分光し,分光された干渉光を受光手段(本実施形態においては、1次元受光素子)に受光させる分光光学系200と、赤外光によって照明された被検眼眼底を二次元受光素子にて撮影することによって眼底観察用の眼底画像を取得することができる眼底観察光学系300と、を備える。干渉光学系100は、測定光学系100aと参照光光学系100bを含む。また、ダイクロイックミラー40は、OCT光学系100の測定光として用いられる波長成分の光を反射し、眼底観察光学系300の観察光として用いられる波長成分の光を透過する特性を有する。
In FIG. 1, the optical system uses a part of the low coherent length light as the measurement light and a part of the low coherent length light as the reference light, and combines the reference light and the reflected light of the measurement light to generate interference. Interference optical system (OCT optical system) 100 to be interfered, and interference light obtained by the interference optical system is dispersed for each frequency (wavelength), and the dispersed interference light is received by light receiving means (in the present embodiment, a one-dimensional light receiving element) ), A fundus observation
まず、OCT光学系100の構成について説明する。27はOCT光学系100の測定光及び参照光として用いられる低コヒーレントな光を発するOCT光源であり、例えばSLD光源等が用いられる。OCT光源27には、例えば、中心波長840nmで50nmの帯域を持つ光源が用いられる。28は、光源27に強い光量の光が入射することによって光源27が故障してしまうのを防止するために、後述する光ファイバ31からの光をカットするためのアイソレータである。26は光分割部材と光結合部材としての役割を兼用するファイバーカップラーである。光源27から発せられた光は、導光路としての光ファイバ30を通過して端部30aより出射され、二つのコリメータレンズの間に配置されたアイソレータ28を介して、光ファイバ31の端部31aに入射し、ファイバーカップラー26に達する。そして、ファイバーカップラー26によって参照光と測定光とに分割され、測定光は光ファイバ32を介して測定光光学系100aに向かい、参照光は光ファイバ33を介して参照光光学系100bに向かう。
First, the configuration of the OCT
被検眼Eへ向けて測定光を出射しその反射光を得る測定光学系100aには、測定光を出射する光ファイバ32の端部32a、被検眼の屈折誤差に合わせて光軸方向に移動可能なリレーレンズ24、測定光の光路長を調整するための光路長補正ガラス41、ガルバノ駆動機構51の駆動により眼底上でXY方向に測定光を高速で走査させることが可能な一対のガルバノミラーからなる走査部23、リレーレンズ22、ダイクロイックミラー40、対物レンズ10が配置されている。なお、光ファイバ32の端部32aは、被検眼眼底と共役となるように配置されている。また、走査部23のガルバノミラーの反射面は、眼底上でXY方向に走査される測定光が被検眼瞳孔によってけられないように、被検眼瞳孔と略共役な位置に配置される。本実施形態では、一対のガルバノミラーの中間位置と被検眼瞳孔とが共役関係になるようにガルバノミラーを配置することにより、被検眼瞳孔と略共役な位置に一対のガルバノミラーの両方の反射面が被検眼瞳孔と略共役な位置に配置されるようになっている。なお、一対のガルバノミラーの両方の反射面が被検眼瞳孔と共役関係になるような光学配置としてもよい。
The measurement
光ファイバ32の端部32aから出射した測定光は、リレーレンズ24、光路長補正ガラス41を介して、走査部23のガルバノミラーに達し、一対のガルバノミラーの駆動により反射方向が変えられる。そして、ガルバノミラーで反射された測定光は、リレーレンズ22を介して、ダイクロイックミラー40で反射された後、対物レンズ10を介して、被検眼眼底に集光される。
The measurement light emitted from the
そして、眼底で反射した測定光は、対物レンズ10を介して、ダイクロイックミラー40で反射し、リレーレンズ22、走査部23のガルバノミラー、光路長補正ガラス41を介して、リレーレンズ24によって集光されたのち、光ファイバ32の端部32aに入射する。端部32aに入射した測定光は、光ファイバ32、ファイバーカップラー26、光ファイバ35を介して、ファイバーカップラー34に達する。
Then, the measurement light reflected from the fundus is reflected by the
一方、参照光の光路長を被検眼の深さ方向(光軸方向)に変化させることができる参照光学系100bには、参照光を出射する光ファイバ33の端部33a、コリメータレンズ60、参照光の光路長を調整するための光路長補正用ガラス61、ファイバーカップラ34に達する際の測定光の光強度と参照光全体の光強度の大きさをほぼ等しいレベルにするための減衰フィルタ62、フォーカシングレンズ63、光ファイバー36の端部36aが配置されている。光路長補正用ガラス61は、複数の波長成分を持つ測定光が測定光学系100aの対物レンズ10、リレーレンズ22、リレーレンズ24を通過したことによる測定光の光路長の変化に合わせて、参照光の光路長を補正するために用いられる。なお、測定光学系100aに配置された光路長補正ガラス41は、参照光光学系100bに減衰フィルタ62を挿入することによる参照光の光路長の変化に合わせて、測定光の光路長を補正するために用いられる。
On the other hand, in the reference
フォーカシングレンズ63及び光ファイバー36の端部36aは、参照光の光路長を変化させるべく、駆動機構50により光軸方向に一体的に移動可能な構成となっている。これにより、従来の参照ミラーを光軸方向に移動させる方式と比べて、構成を簡略化させることができる。
The focusing
光ファイバー33の端部33aから出射した参照光は、コリメータレンズ60で平行光束とされ、光路長補正用ガラス61、減衰フィルタ62を介して、フォーカシングレンズ63によって集光され、光ファイバー36の端部36aに入射する。端部36aに入射した参照光は、光ファイバ36を介して、ファイバーカップラー34に達する。
The reference light emitted from the
ここで、ファイバーカップラー34にて測定光の反射光と参照光とが合成されて干渉光となったのち、光ファイバ39を介して、分光光学系200へと向かう。
Here, the reflected light of the measurement light and the reference light are combined by the
分光光学系200には、コリメータレンズ80、光ファイバ39の端部39aから発せられた干渉光を各波長成分に分光する作用を果たす回折格子81(分散プリズム等を用いてもよい)、回折格子81によって分光された干渉光を集光する集光レンズ82、受光手段として各波長成分に分光された干渉光を受光する受光素子83(本実施形態では、1次元受光素子)が配置されている。光ファイバ39の端部39aから発せられた干渉光(測定光と合成された参照光)は、コリメータレンズ80により平行光となり、回折格子81によって各波長成分に分光され、集光レンズ82を経て、受光素子83に集光する。これにより、受光素子83上でスペクトル干渉縞(パワースペクトル)が記録される。そして、受光素子83からの受光信号は、制御部70へと入力される。ここで、受光素子83にて受光されたパワースペクトルと相関関数との間にはフーリエ変換の関係が存在する。従って、制御部70は、受光素子83で計測されるスペクトル干渉縞をフーリエ変換することで、測定光と参照光の相互相関関数が得られ、これがOCT信号となる。これにより、被検眼の深さ方向の形状が計測可能となる。また、コリメータレンズ80と光ファイバ39の端部39aとの間の光路には、所定の厚さを有したカバーガラス400が配置されている。カバーガラス400の前面と後面は光軸L2に対して垂直に交わる平面とされ、カバーガラス400は後述するキャリブレーション用の光束を干渉させるための役割を持つ。なお、本実施形態ではカバーガラス400はコリメータレンズ80と光ファイバ39の端部39aとの間に配置されるものとしているが、これに限るものではない。カバーガラス400は、分光光学系200よりも前に形成されている光学系の光路であってキャリブレーション用の光束が通る光路内に配置されていればよい。また、本実施形態では、カバーガラス400は所定の光学系の光路に固定的に配置するものとしているが、これに限るものではなく、光路に挿脱可能とし、必要に応じて光路に挿入される構成とすることもできる。
The spectroscopic
次に、受光素子83の位置を分光光学系200の他の部材に対して調整する位置調整機構90の構成について説明する(図2参照)。位置調整機構90は、受光素子83が取り付けられるステージ面91を有し、このステージ面を直線方向の3軸(xyz)方向に移動させる駆動機構92の駆動によって受光素子83を3次元的に移動させることができる。駆動機構92は、受光素子83の1画素あたりの寸法に考慮して、数ミクロンもしくはナノオーダーで位置調整可能なものが好ましく、例えば、直線方向の移動量の最小単位が1μm、回転方向の移動量の最小単位が2分のものを用いる。また、位置調整機構90に用いる駆動機構としては、精密な位置調整ができるように、圧電(ピエゾ)素子やステッピングモータを利用したものが考えられる。なお、本実施形態では受光素子83を駆動機構92によって3次元的に移動可能としているが、受光素子83の移動は少なくとも紙面y軸方向に移動可能とされていればよい。また、位置調整機構90を筐体内に十分に置くスペースがあれば、前述した3次元方向(xyz方向)に加えて2軸の回転方向(xy平面上,及びxz平面上における回転)に対して回転させる回転駆動機構を設けてもよい。また、本実施形態では受光素子83を移動(回転移動も含む)させるものとしたが、これに限るものではなく、他の光学部材に対して相対的に受光素子が移動可能とされる構成であればよい。例えば、分光光学系200に向けて所定の光束を導光する光ファイバ39の出射端39aに位置調整機構を設け、出射端39aの位置及び向きを変更できるようにしてもよい。
Next, the configuration of the
次に、図1に戻って眼底観察光学系300について説明する。眼底観察光学系300には、対物レンズ10、撮像レンズ12、二次元撮像素子13が配置されている。ここで、図示なき眼底観察用照明光学系によって照明された眼底からの反射光は、対物レンズ10、ダイクロイックミラー40、撮像レンズ12を経て、二次元撮像素子13に結像する。そして、2次元撮像素子13から出力される撮像信号は、制御部70へと入力される。そして、制御部70は、撮像素子13によって撮像された眼底画像を表示モニタ75の画面上に表示する。撮像素子13によって撮像された眼底画像は、被検眼眼底の観察や断層画像を取得する際の被検眼に対するアライメントに利用される。72はメモリであり、取得された断層画像や、受光素子83の位置調整を行うためのキャリブレーション情報となる基準分光情報等を記憶する。
Next, returning to FIG. 1, the fundus oculi observation
また、制御部70には、スイッチ部74が接続されている。なお、スイッチ部74には、例えば、測定開始スイッチ、測定位置設定スイッチ、オートコヒーレンススイッチ等が設けられている。
In addition, a
以上のような構成を備える装置において、その動作について説明する。まず、干渉光に対する受光素子83の位置調整(キャリブレーション)について説明する。なお、図5は本実施形態の眼科撮影装置におけるキャリブレーションの流れを示したフローチャートである。
The operation of the apparatus having the above configuration will be described. First, the position adjustment (calibration) of the
本実施形態においては、参照光をキャリブレーション用の光束として用い、受光素子83に参照光のみを入射させるようにした状態にて行う。この場合、参照光と測定光の反射光とを合成させないよう規制するための遮光板99を、測定光が通過する光路中(本実施形態では、検査窓の前)に設置することにより、測定光の反射光が光ファイバ32の端部に達しないようにする。この場合、制御部70による図示なき駆動機構を制御することにより、光路外に置かれた遮光板99を光路内に移動させるようにしてもよい。
In the present embodiment, the reference light is used as a calibration light beam, and only the reference light is incident on the
ここで、検者により装置の電源が投入されると、制御部70は、光源27を点灯する。このとき、光源27より発せられた測定光は、光ファイバ32の端部32aより出射されるが、その反射光が光ファイバ32の端部に達しないように傾斜を持って配置された遮光板99の作用によって、反射光が端部32aに入射しない。よって、結果的に参照光と測定光は合成されることなく、参照光のみが一次元受光素子83に受光される。
Here, when the power source of the apparatus is turned on by the examiner, the
制御部70は、上記のように参照光を受光素子83に受光させることによって得られる分光情報とメモリ72に予め記憶された基準分光情報とに基づいてキャリブレーションを行う。なお、本実施形態において、キャリブレーションの基準となる基準分光情報として、受光素子83の画素と各波長成分との間の対応関係が所定の対応関係にある場合の分光情報であって、分光光学系200に設けられた各光学部材の配置が適正な位置に置かれた状態にある場合に受光素子83に受光された分光情報を用いる。より具体的には、受光素子83の各画素に予め割り当てられた波長成分の光が検出される場合の分光情報であって、受光素子83の各画素毎に適正な光強度が得られる場合の分光情報を用いる。この場合、光源27が発するコヒーレント光の分光情報に等しいものを基準分光情報としても用いることも可能である。
The
以下に、受光素子83の位置を調整する際の基本的な考え方を記す。以下の説明では、図4に示すように、図1における光軸L2方向成分をz方向、光軸L2方向に対して垂直な平面上にあって基準分光情報を検出することができる位置(キャリブレーション完了後の位置)に配置された受光素子83の長手方向と直交する方向成分をy(上下)方向,光軸L2方向に垂直な平面上にあって基準分光情報を検出することができる位置(キャリブレーション完了後の位置)に配置された受光素子83の長手方向成分をx(左右)方向として説明する。なお、受光素子83は、その受光面が集光レンズ82に対して対向するように位置調整機構90のステージ面91上に取り付けられている。
Hereinafter, a basic concept for adjusting the position of the
ここで、メモリ72に記憶された基準分光情報(図3参照)に対して、受光素子83にて検出された分光情報の波形に変化がない状態であって分光情報の全体の光量レベルが減衰している場合には、制御部70は、直線駆動機構92を駆動させ、受光素子83をy方向のいずれかに移動させる。受光素子83がy方向に移動されると、分光情報全体の光量レベルが増加もしくは減衰するので、制御部70は受光素子83に検出された分光情報の変化に応じて、分光情報全体の光量レベルが基準分光情報の波形に近づくように受光素子83をy方向に移動させる。この場合、例えば、分光情報のピークが所定の光量レベルになるようにすればよい。なお、分光光学系200において、集光レンズ82を通った光束が光軸に対して平行となるテレセントリックな光学系を形成している場合には、前述した状態がz方向のずれによるものである場合が考えられる。したがって、このような場合には受光素子83の移動はy方向に加えてz方向も考慮される。
Here, with respect to the reference spectral information stored in the memory 72 (see FIG. 3), the waveform of the spectral information detected by the
また、集光レンズ82を通った光束が光軸に対して平行とならない光学設計(テレセントリック光学系とならない設計)がされており、メモリ72に記憶された基準分光情報(図3参照)に対して、受光素子83にて検出された分光情報の波形がなだらかな状態であって、中央部の光量レベルが減衰し周辺部の光量レベルが増加しているような場合には、制御部70は、駆動機構92を駆動させ、受光素子83をz方向のいずれかに移動させる。受光素子83がz方向に移動されると、分光情報の波形が変化するので、制御部70は、受光素子83に検出された分光情報の変化に応じて、基準分光情報の波形に近づくように受光素子83をz方向に移動させる。
Further, an optical design is made so that the light beam that has passed through the
また、メモリ72に記憶された基準分光情報(図3参照)に対して、受光素子83にて検出された分光情報のピークを検出する受光素子83の画素の位置がシフトしているような場合には、制御部70は、直線駆動機構92を駆動させ、受光素子83をx方向のいずれかに移動させる。受光素子83がx方向に移動されると、受光素子83における分光情報のピークの検出位置がシフトするので、制御部70は、受光素子83に検出された分光情報の変化に応じて、受光素子83におけるピークの検出位置が、基準分光情報におけるピークの検出位置に近づくように(受光素子83における予め設定された一画素にてピークが検出されるようにする)受光素子83をx方向に移動させる。
In addition, the pixel position of the
なお、分光光学系200における光学部材(回折格子81や受光素子83等)の位置ズレは、一方向のみとは限らないため、受光素子83におけるxyzの3方向の移動を考慮してメモリ72に記憶された基準分光情報と可能な限り近似するように位置調整を行う。図5に示すように、制御部70は受光素子83にて検出された分光情報を基準分光情報と比較し、駆動機構92を駆動させて受光素子83の位置調整を行う。受光素子83にて得られる分光情報におけるピーク検出位置の調整、波形の調整、ピークの光量レベルの調整が行われることとなる。なお、受光素子83にて得られる分光情報と基準分光情報とを完全に一致させることは難しいため、基準分光情報に対してある程度の許容幅を持たせておき、受光素子83にて得られる分光情報が、基準分光情報に対して設定した許容範囲内に入るように調整を行えばよい。制御部70は受光素子83の移動後(位置調整後)の分光情報を基準分光情報と比較し、許容範囲内に入っていなければ再び受光素子83の位置調整を行う。許容範囲内に入っていれば、次のステップに移る。なお、前述したように位置調整は、受光素子と他の光学部材との相対的な位置ずれが修正されればよいため、光ファイバ39の出射端39aの位置を調整するようにしてもよい。
Note that the positional deviation of the optical members (the
次のステップでは、位置調整後の受光素子38にて得られたキャリブレーション用の光束の分光情報に基づいて、受光素子38上の各画素に対する各波長成分の分布状態(以下、スペクトロメータの波長マッピングと記す)を補正するための補正情報を演算により求める。 In the next step, the distribution state of each wavelength component for each pixel on the light receiving element 38 (hereinafter referred to as the wavelength of the spectrometer) based on the spectral information of the calibration light beam obtained by the light receiving element 38 after position adjustment. Correction information for correcting (referred to as mapping) is obtained by calculation.
図6に示すように、キャリブレーション用の光束はカバーガラス400を介した際に、カバーガラス400を透過する第1の成分E1(透過する光束)と、カバーガラス400の内部で2回反射した第2の成分E2(後面で1回反射して前面で1回反射した光束)とが合成し干渉光となって受光素子に受光される。したがって受光素子83にて得られる分光情報は、カバーガラス400によって干渉したキャリブレーション用の光束の情報を持つこととなる。なお、カバーガラスの屈折率n,及び厚さdは、予め判っているものとする。なお、厚さdは本実施形態における眼科測定装置のOCT光学系100が持つ測定レンジよりも狭い厚さとされる。
As shown in FIG. 6, when passing through the
キャリブレーション用の光束が受光素子83に受光された光束の波長λは、以下の式(1)にて表される。
The wavelength λ of the light beam received by the
次に、偶数倍(本実施形態では4倍とする)の0パッディング(padding)したデータを元に、k空間(kは波数)等間隔になるように線形して干渉強度I(k)を求める。I(k)にkに関するFFT(高速フーリエ変換)を適用し、カバーガラスの光学的な厚さndの2倍に相当するピークから2nd≡z(peak)を求める。次にリアルイメージだけを取り出した後、(ミラーイメージは捨てる。ピークは原点移動させない)IFFT(逆高速フーリエ変換)を行い、その実部と虚部から位相φ(k)を求める。 Next, based on even padding (4 times in this embodiment) zero-padding data, the interference intensity I (k) is linearly arranged so as to be equally spaced in the k space (k is the wave number). Ask for. By applying FFT (Fast Fourier Transform) relating to k to I (k), 2nd≡z (peak) is obtained from a peak corresponding to twice the optical thickness nd of the cover glass. Next, after taking out only the real image, the mirror image is discarded (the peak is not moved at the origin), and IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) is performed, and the phase φ (k) is obtained from the real part and the imaginary part.
受光素子83に受光される干渉光は、カバーガラス400を透過する第1の成分E1=E0exp(ikz)とカバーガラス400で2回反射した分、位相が遅れた第2の成分E2=rE0exp(ik(z+2nd))の干渉なので(rはカバーガラスのトータルの反射率)、その強度分布I(k)は、以下の式(2)
The interference light received by the
ここでz(peak)は次のように求められる。干渉成分はexp(ikz)と一般化でき、kとzにはkz=2πの関係がある。これから、zはNを受光素子の画素数、kmaxとkminを受光素子で検出されるk値の最大・最小値として、以下の式(4) Here, z (peak) is obtained as follows. The interference component can be generalized as exp (ikz), and k and z have a relationship of kz = 2π. From this, it is assumed that z is the number of pixels of the light receiving element, and kmax and kmin are the maximum and minimum values of the k value detected by the light receiving element,
ここで、z(peak)に相当する干渉信号が、i(peak)番目の画素で検出されたとすると、z(peak)は以下の式(5)
If an interference signal corresponding to z (peak) is detected at the i (peak) th pixel, z (peak) is expressed by the following equation (5).
φ(k)は理想的には傾きz(peak)、切片0の直線になるはずなので、2次、3次の非線形項をσとすると、kは以下の式(6) Since φ (k) should ideally be a straight line with slope z (peak) and intercept 0, assuming that the second-order and third-order nonlinear terms are σ, k is expressed by the following equation (6):
なお、図7は以上のような演算を行うことにより、補正されるスペクトロメータの波長マッピングを模式的に示した図である。また、補正されたφ(kmin)、φ(kmax)の値が、理想値であるz(peak)・kmin、z(peak)・kmaxから所定の許容範囲内(例えば、1E-5程度)であれば収束したと判断し、この条件が満たされなければ、上述の補正されたλ´を用いて再度同様の演算を繰り返す。 FIG. 7 is a diagram schematically showing the wavelength mapping of the spectrometer to be corrected by performing the above calculation. Further, the corrected values of φ (kmin) and φ (kmax) are within a predetermined allowable range (for example, about 1E- 5 ) from the ideal values z (peak) · kmin and z (peak) · kmax. If so, it is determined that it has converged. If this condition is not satisfied, the same calculation is repeated again using the above-mentioned corrected λ ′.
このように制御部70は受光素子83にて得られる分光情報から補正情報を演算により求め、得られた補正情報はメモリ72に記憶させる。これにより受光素子83に受光された各波長成分と各画素との対応関係がより正確に求められることとなる。
Thus, the
このようにして、受光素子83の相対的な位置調整、及び受光素子の各画素と各波長成分との対応関係が適正であると制御部70により判断された場合、制御部70は、被検眼の断層画像を取得するステップに移行する。
Thus, when the
以下に、被検眼の断層画像を取得する際の装置の動作について簡単に説明する。まず、検者は、図示なき前眼部観察用カメラで撮影された画面で瞳孔中心に測定光軸がくるようにアライメントし、被検者に図示なき可動固視灯を注視させ、検者の所望する測定部位に誘導する。検者は、表示モニタ75上の赤外眼底画像に基づいて眼底にフォーカスを合わせる。次にオートコヒーレンススイッチが押されると、制御部70は駆動機構50の駆動により、OCT信号が検出されるまで自動でファイバ36の端部36a及びフォーカシングレンズ63が一体的に移動される。
Below, operation | movement of the apparatus at the time of acquiring the tomographic image of a to-be-tested eye is demonstrated easily. First, the examiner aligns the measurement optical axis at the center of the pupil on the screen imaged by the anterior eye observation camera (not shown), causes the subject to gaze at the movable fixation lamp (not shown), and Guide to the desired measurement site. The examiner focuses on the fundus based on the infrared fundus image on the display monitor 75. Next, when the autocoherence switch is pressed, the
ここで、測定開始スイッチからの入力信号があると、制御部70は、走査部23をXY方向に駆動させることにより、測定光を二次元的に移動させる。この場合、制御部70は、測定光のXY方向の走査に同期して得られる受光素子83からの干渉(受光)信号に対してメモリ72に記憶した補正情報を用いて補正処理を行い、被検眼の深さ方向の情報を取得していくことにより、3次元的なOCT情報を取得することができる。
Here, when there is an input signal from the measurement start switch, the
なお、上記のようなキャリブレーションを行うための専用のモードを設け、キャリブレーションモードに設定するための所定のモード設定スイッチの入力によって、本来の測定(画像取得)とは、独立したキャリブレーション動作が行われるようにしてもよい。 Note that a calibration mode that is independent of the original measurement (image acquisition) is provided by inputting a specific mode setting switch for setting the calibration mode by providing a dedicated mode for performing calibration as described above. May be performed.
また、本実施形態において、基準分光情報は、眼科撮影装置で使用される光学系が適正な位置に置かれた状態にて取得されるものとしているが、この適正位置とは、各光学部材の配置が必ずしも最良な状態を意味するものではなく、信頼性の高い画像情報をキャリブレーションによって再現することができる光学配置位置(状態)が確保されていればよい。 In the present embodiment, the reference spectral information is acquired in a state where the optical system used in the ophthalmologic photographing apparatus is placed at an appropriate position. The arrangement does not necessarily mean the best state, and it is only necessary to secure an optical arrangement position (state) at which highly reliable image information can be reproduced by calibration.
さらに、以上の説明においては、光源27から発せられた参照光をキャリブレーション用の光束として用いるような構成としたが、これに限るものではない。すなわち、分光光学系200に対して所定の光源(専用の光源でもよい)からキャリブレーション用の光束を導光し、導光されたキャリブレーション用の光束を分光光学系200を介して受光素子83に受光させることにより、上記のようなキャリブレーションを行うような構成としてもよい。
Further, in the above description, the reference light emitted from the
27 光源
34 ファイバーカップラー
39 光ファイバ
70 制御部
72 メモリ
80 コリメータレンズ
81 回折格子
82 集光レンズ
83 受光素子
100 OCT光学系
200 分光光学系
300 眼底観察光学系
400 カバーガラス
27
Claims (5)
キャリブレーション用の光束を前記分光光学系に導光する導光手段と、前記キャリブレーション用の光束を干渉させるための光学部材と、前記キャリブレーション用の光束を前記受光手段に受光させることによって得られる分光情報に基づいて前記導光手段からの前記キャリブレーション用の光束の出射位置と前記受光手段との相対的な位置関係を調整する調整手段と、該調整手段によって相対的な位置関係が調整された後の前記受光手段にて得られる干渉された前記キャリブレーション用の光束の分光情報に基づいて,前記受光手段の各画素に対する前記各波長成分の分布状態を補正するための補正情報を演算により求める演算手段と、を備えることを特徴とする眼科撮影装置。 An interference optical system that uses a part of the low-coherent length light as the measurement light and a part of the low-coherent length light as the reference light, and combines and interferes with the reference light and the reflected light of the measurement light; A spectral optical system that separates the interference light obtained by the interference optical system into each wavelength component and causes the light receiving means to receive the split interference light, and image information of the eye to be inspected based on a light reception signal from the light receiving means. In the ophthalmic imaging device to be acquired,
It is obtained by guiding a light beam for calibration to the spectroscopic optical system, an optical member for causing the calibration light beam to interfere, and causing the light receiving unit to receive the light beam for calibration. Adjustment means for adjusting the relative positional relationship between the light emission means and the light receiving means from the light guide means based on the spectral information, and the relative positional relationship is adjusted by the adjustment means Correction information for correcting the distribution state of each wavelength component for each pixel of the light receiving means is calculated based on the spectral information of the interfering light flux for calibration obtained by the light receiving means after An ophthalmologic photographing apparatus comprising: a calculating means obtained by:
キャリブレーション用の光束を前記受光手段に受光させることによって得られる分光情報に基づいて前記受光手段と前記導光手段からの前記キャリブレーション用の光束の出射位置との相対的な位置関係を駆動手段を用いて調整する第1ステップと、
該第1ステップによって相対的な位置関係が調整された後の前記受光手段にて得られる分光情報に基づいて,前記受光手段の各画素に対する前記各波長成分の分布状態を補正するための補正情報を演算により求める第2ステップと、
を有することを特徴とする眼科撮影装置のキャリブレーション方法。 Based on the light reception result obtained by combining the reflected light of the measurement light irradiated toward the eye to be examined and the reference light to make interference light, then splitting the interference light into each wavelength component and receiving it by the light receiving means A method for calibrating an ophthalmologic photographing apparatus for obtaining image information
Based on the spectral information obtained by causing the light receiving means to receive the calibration light beam, the relative positional relationship between the light receiving means and the emission position of the calibration light beam from the light guiding means is driven. A first step of adjusting using
Correction information for correcting the distribution state of each wavelength component for each pixel of the light receiving means based on the spectral information obtained by the light receiving means after the relative positional relationship has been adjusted by the first step. A second step for calculating
A method for calibrating an ophthalmologic photographing apparatus, comprising:
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