JP5590831B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置及び画像処理方法に関するものである。

生活習慣病の早期診断や失明原因の上位を占める各種疾病の早期診断を目的として、従来より、眼部検診が広く行われてきた。このような眼部検診の場合、眼部全体にわたって疾病を見つけることが求められており、検診に際しては、眼部の広い範囲にわたる像を撮影すること（眼底広域像を撮影すること）が必要となってくる。

眼底広域像の撮影は、一般に、眼底カメラや走査型レーザ検眼鏡（ＳＬＯ：Scanning Laser Ophthalmoscope）を用いて行われるが、最近では、光干渉断層計などの断層像撮影装置の利用も提案されている（非特許文献１、２参照）。なお、以下では、光干渉断層計をＯＣＴ（Optical Coherence Tomography)と称することとする。

ＯＣＴなどの断層像撮影装置を用いて眼底広域像を撮影した場合、網膜層内部の状態を３次元的に観察することが可能となるため、疾病の状態を客観的尺度で定量化できるという利点がある。このため、疾病の診断をより的確に行う装置として、断層像撮影装置の眼底広域像への利用の期待が高まっている。

しかし、人間の眼部は、固定された点を注視していた場合であっても、無意識のうちに絶えず微小運動（固視微動）を行っている。このため、ＯＣＴなどのように、撮影開始から終了までの時間がかかる装置の場合、撮影中の眼部の固視微動の影響により、撮影された複数の断層像間に、ずれや歪み等が生じることが考えられる。

図２４は、撮影中の眼部の固視微動により、断層像間にずれや歪みが生じる様子を示した図であり、図２４（ａ）のライン２４２０は、断層像を撮影しようとしている眼部上の撮影位置を表している。ＯＣＴでは、ライン２４２０を構成する複数のラインのうち、最上段のライン上を紙面左上から紙面右上方向に向かって走査していき、紙面右端に到達すると、１つ下の段のラインへと撮影位置を移動し、同様の走査を行う。そして、これらの走査を最下段のラインまで繰り返すことで、断層像の撮影を行っている。

図２４（ｂ）のライン２４３０は、図２４（ａ）に示すライン２４２０に従って走査した場合の、実際の撮影位置を表している。図２４（ｂ）に示すように、実際の撮影位置は、撮影中の眼部の固視微動の影響により、走査ラインの間隔が不均一となっているうえ、走査位置が一定でなくなっているなど、ずれが生じる。

これに対して、撮影中の固視微動の影響を排除し、撮影位置のずれに伴う断層像間の位置ずれを補正するための提案もなされている。例えば、特許文献１では、参照画像（２以上の断層像と直交する１枚の断層像、あるいは眼底画像）を用いて２以上の断層像間の位置ずれを補正する構成が提案されている。

特開２００７−１３０４０３号公報

A.F. Fercher, C.K. Hitzenberger, G. Kamp, and S.Y. Elzaiat, "Measurement of Intraocular Distances by Backscattering Spectral Interferometry," Optics Communications 117, 43 (1995) E.C.W. Lee, J.F. de Boer, M. Mujat, H. Lim, S.H. Yun, "In vivo optical frequency domain imaging of human retina and choroid",Optics Express Vol.14, No.10 (2006)

しかしながら、上記特許文献１のように、走査位置を原点に戻す過程で利用する参照画像を求めるために、２以上の断層像と直交する方向を算出するためには、算出にあたり有効な特徴量を各断層像から抽出しておく必要がある。一方で、眼部の場合、網膜は層構造を有しており、各断層像と直交する方向を算出するための有効な特徴量に乏しい。このため、上記特許文献１の方法では、断層像間の位置ずれを高精度に補正することが困難であると考えられる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、断層像撮影装置を用いて撮影された複数の断層像間において、高精度な位置ずれ補正を実現することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明に係る画像処理装置は以下のような構成を備える。即ち、
複数の測定光を用いることによって得られた複数の断層像を解析する解析手段と、
前記解析の結果に基づいて基準となる断層像を選択する断層像選択手段と、
前記選択された基準断層像を用いて、前記複数の断層像の位置補正を行う断層像位置補正手段と
を備え、
前記複数の測定光は前記断層像の撮影の際に同時に被検査物に照射され、かつ少なくとも１つが位置補正のための信号として用いられることを特徴とする。

本発明によれば、断層像撮影装置を用いて撮影された複数の断層像間において、高精度な位置ずれ補正を実現することが可能となる。

断層像撮影装置の全体構成を示す図である。 断層像取得部の詳細構成を示す図である。 断層像撮影・補正処理の流れを示すフローチャートである。 再構成された３次元断層像を示す図である。 ３次元断層像を構成するＢ−スキャン像の一例を示す図である。 断層像位置補正処理の詳細を示すフローチャートである。 断層像取得部の詳細構成を示す図である。 測定光の配列を示す図である。 生成されたＡ−スキャン信号と眼底網膜との関係を示す図である。 断層像撮影・補正処理の流れを示すフローチャートである。 断層像位置補正処理の流れを示すフローチャートである。 断層像撮影装置の全体構成を示す図である。 断層像取得部の詳細構成を示す図である。 複数のＢ−スキャン像を取得する様子を示す図である。 断層像撮影・補正処理の流れを示すフローチャートである。 網膜層に白斑がある場合の、Ｂ−スキャン像を示す図である。 フォーカス位置を変更した様子を示す図である。 測定光の配列を示す図である。 複数の測定光が主走査方向及び副走査方向に走査する様子を示す図である。 断層像撮影装置の全体構成を示す図である。 断層像撮影・走査制御処理の流れを示すフローチャートである。 断層像取得・走査制御処理の流れを示すフローチャートである。 Ｂ−スキャン像ＨＢとＢ−スキャン像ＬＢの一例を示す図である。 眼部の固視微動を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の各実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態では、眼部の網膜層（眼底網膜）を測定対象とする断層像撮影装置について説明するが、本発明に係る断層像撮影装置の測定対象は、眼底網膜に限定されるものではない。

［第１の実施形態］
＜１．断層像撮影装置の構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る断層像撮影装置１００の全体構成を示す図である。図１に示すように、断層像撮影装置１００は、断層像取得部１１０と、断層像解析部１２０と、記憶部１３０と、断層像選択部１４０と、断層像位置補正部１５０と、断層像出力部１６０とを備える。

断層像取得部１１０は、測定対象である眼底網膜の３次元断層像の撮影処理を行う。具体的には眼底網膜に測定光を照射し、眼底網膜からの反射光と参照光とを干渉させることにより得られた干渉光を用いて、眼底網膜の３次元断層像を再構成する。なお、断層像取得部１１０の詳細構成は後述する。

断層像解析部１２０〜断層像位置補正部１５０は、断層像取得部１１０において撮影された３次元断層像を記憶するとともに、３次元断層像を形成する２次元断層像間における固視微動に伴う位置ずれを補正するための処理（断層像位置補正処理）を行う。なお、断層像解析部１２０〜断層像位置補正部１５０による断層像位置補正処理の詳細は後述する。

断層像出力部１６０は、断層像取得部１１０により撮影された３次元断層像や、断層像解析部１２０〜断層像位置補正部１５０において断層像位置補正処理が施された３次元断層像を、モニタに表示したり、ネットワーク等を介して外部に出力したりする。

＜２．断層像取得部の構成＞
次に、断層像取得部１１０の構成について説明する。図２は、断層像取得部１１０の詳細構成を示す図である。

図２に示すように、断層像取得部１１０では、眼部ＥＢの網膜層（眼底網膜）ＲＴ上に、測定光を照射することにより、眼底網膜ＲＴの３次元断層像を撮影する。本実施形態における断層像取得部１１０では、干渉光を分光して検出した信号をフーリエ変換することにより３次元断層像を再構成する、スペクトラルドメイン方式を採用するものとする。

なお、以降の説明では、図２の紙面に対して垂直な方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向における測定光の走査を主走査と称することとする。また、図２に示すＹ軸方向における測定光の走査を副走査と称することとする。また、図２の紙面左右方向（眼部の奥行き方向、つまり測定光の照射方向）をＺ軸方向とする。

低コヒーレンス光源であるＳＬＤ２０１から出射された光は、ファイバカプラ２０２に入射され、ファイバカプラ２０２にて、測定光Ｂｍと参照光Ｂｒとに分離される。このうち、測定光Ｂｍは光ファイバにより走査光学系２０３に入射され、参照光Ｂｒは参照光コリメータ２０７に入射される。

走査光学系２０３には、レンズＬ１が配されており、入射された測定光Ｂｍをガルバノミラー２０５に集光させる。ガルバノミラー２０５では、集光された測定光Ｂｍを用いて、測定対象である眼底網膜ＲＴを走査する。

なお、ガルバノミラー２０５には駆動軸が２軸設けられており、スキャナ制御部２０４では、眼底網膜ＲＴ上において測定光Ｂｍが主走査方向および副走査方向に走査されるよう、当該駆動軸を介してガルバノミラー２０５を制御する。

ガルバノミラー２０５より出力された測定光Ｂｍは、レンズＬ２及び対物光学系２０６を介して測定対象である眼底網膜ＲＴに到達する。そして、眼底網膜ＲＴにおいて反射し、再び対物光学系２０６、走査光学系２０３を介してファイバカプラ２０２に到達する。

一方、ファイバカプラ２０２から出射された参照光Ｂｒは光ファイバにより参照光コリメータ２０７を介して参照ミラー２０８に導かれる。そして、参照ミラー２０８において反射した後、再びファイバカプラ２０２に到達し、ここで、眼底網膜ＲＴにおいて反射した測定光Ｂｍと干渉することで、干渉光が生成される。生成された干渉光は信号検出部２０９に入力される。

信号検出部２０９では干渉光を検出し、電気信号に変換した後、干渉信号として信号処理部２１０に出力する。信号処理部２１０では、干渉信号に対してフーリエ変換等の信号処理を施すことにより、眼底網膜ＲＴのＺ軸方向の各部での反射率に対応する１次元の信号（以降Ａ−スキャン信号と称する）を生成することで、眼底網膜ＲＴの３次元断層像を再構成する。再構成された眼底網膜ＲＴの３次元断層像は、断層像解析部１２０及び記憶部１３０に送信される。

＜３．断層像撮影・補正処理の説明＞
次に、断層像撮影装置１００における断層像撮影・補正処理の流れについて説明する。図３は、断層像撮影装置１００における断層像撮影・補正処理の流れを示すフローチャートである。

図３に示すように断層像撮影・補正処理が開始されると、ステップＳ３１０では、不図示のキーボードやマウス等を介して操作者より入力された各種設定情報を取得する。具体的には、測定対象の眼底網膜ＲＴ上の部位及び位置（測定位置）、走査速度や走査方向についての指示や、撮影範囲におけるＢ−スキャン像（詳細は後述する）の枚数、Ｂ−スキャン像を構成するＡ−スキャン信号の本数などの設定情報を取得する。取得した設定情報は、断層像取得部１１０へ送信する。

ステップＳ３２０では、送信された設定情報に基づいて断層像取得部１１０が３次元断層像の撮影を開始する。

図４は、断層像取得部１１０が撮影を開始することにより再構成された３次元断層像の一例を示す図である。同図において、４０１は被検体の眼底網膜の一例を、４０３は断層像取得部１１０により生成される眼底網膜４０１の２次元断層像の一例を示している。また、４０５ａまたは４０５は、主走査方向（Ｘ軸方向）を、４０６ａまたは４０６は副走査方向（Ｙ軸方向）をそれぞれ示している。更に、４０８は、Ａ−スキャン信号の奥行き方向（Ｚ軸方向）を示している。

図４に示す２次元断層像４０３は、断層像取得部１１０がガルバノミラー２０５を主走査方向に移動させながら信号処理部２１０がＡ−スキャン信号４０４を１本ずつ再構成することにより生成される。２次元断層像４０３は「Ｂ−スキャン像」と呼ばれ、眼底網膜４０１に対する奥行き方向とそれに直交する方向（Ｘ軸方向）の２次元の断面、すなわち図４に示すＸ軸方向４０５およびＺ軸方向４０８で規定される平面における２次元断層像である。なお、４０２は２次元断層像４０３の撮影位置を示している。

さらに連続的に副走査方向（Ｙ軸方向）にＢ−スキャン像の撮影位置４０２をずらしていくことで（副走査方向に走査することで）、各撮影位置４０２におけるＢ−スキャン像がそれぞれ得られる。４０７は、副走査方向の各撮影位置においてそれぞれ撮影されたＢ−スキャン像から構成される３次元断層像を示している。このように、副走査方向の各撮影位置４０２における複数のＢ−スキャン像を生成することにより３次元断層像が生成される。なお、図４において、Ｌｙは撮影範囲に対するＢ−スキャン像の枚数を示し、ＬｘはＢ−スキャン像を構成するＡ−スキャン信号の本数を示している。また、Ｌｚは、Ａ−スキャン信号のサンプリング数を示している。

断層像取得部１１０において生成された３次元断層像４０７（複数のＢ−スキャン像）は、断層像解析部１２０に送信されるとともに、記憶部１３０に送信される。

ステップＳ３３０では、断層像解析部１２０が、Ｂ−スキャン像の位置ずれ補正に用いられる特徴量を抽出する。

ここで、眼底網膜４０１の３次元断層像の場合、眼底網膜４０１の解剖学的構造はＢ−スキャン像として撮影されることとなる。すなわち、Ｂ−スキャン像より眼底網膜４０１における組織の形状構造に関する特徴量を抽出し、該特徴量に基づいて当該形状構造の連続性を維持するようＢ−スキャン像の位置を補正することで、Ｂ−スキャン像間の位置ずれを補正することができる。そこで、以下では、眼底網膜４０１における組織の形状構造として、血管を例に挙げて、ステップＳ３３０における特徴量の抽出処理を説明する。

図５（ａ）は、３次元断層像４０７を構成するＢ−スキャン像Ｔｉと、Ｂ−スキャン像Ｔｉの血管がない位置におけるＡ−スキャン信号の一例を示す図である。図５（ｂ）は、３次元断層像４０７を構成するＢ−スキャン像Ｔｊと、Ｂ−スキャン像Ｔｊの血管がある位置におけるＡ−スキャン信号の一例を示す図である。

Ｂ−スキャン像Ｔｉ、Ｔｊにおいて、５０１は内境界膜を、５０２は神経線維層境界を、５０３は網膜色素上皮層を、５０４は視細胞内節外節接合部を、５０５は視細胞層を、５０６は血管領域を、５０７は血管下の領域をそれぞれ示している。

図５（ｂ）に示すように、血管がある場合、Ｂ−スキャン像Ｔｊにおいて血管下の領域５０７は血管の影となるため全体的に輝度値が低くなり、その周辺の輝度値とのコントラストが大きくなる。Ｂ−スキャン像におけるこのような特性に鑑みて、本実施形態では、コントラストの変化があったＡ−スキャン信号の位置（Ｘ軸方向の位置）をＢ−スキャン像における組織の形状構造に関する特徴量としてＢ−スキャン像より抽出する。

具体的には、断層像解析部１２０では、下式（式１）に基づき、３次元断層像４０７を構成する各Ｂ−スキャン像に対してコントラストの変化量ｇ（ｉ，ｊ，ｋ）を計算する。

なお、式１において、f（ｉ，ｊ，ｋ）は３次元断層像４０７の位置（ｉ，ｊ，ｋ）における画素値である。Ｌｘは３次元断層像４０７のＸ軸方向４０５の画素数（つまり、Ａ−スキャン信号の本数）である。ＬｚはＺ軸方向４０８の画素数（つまり、Ａ−スキャン信号のサンプリング数）、ＬｙはＹ軸方向４０６の画素数（つまり、Ｂ−スキャン信号の枚数）である。ｗｘとｗｚは、それぞれＸ軸方向４０５とＺ軸方向４０８のコントラスト変化量の重みである。ここでは、ｗｘ＝１とｗｚ＝１とするが、どちらかの方向のコントラストの変化量を優先的に用いる場合には、当該優先的に用いる方向の重みを大きくする。例えば、血管下の領域５０７とその周囲とのコントラストの変化量を優先的に用いる場合には、ｗｚ＞＞ｗｘとする（例えば、ｗｚ＝１０、ｗｘ＝０．１とする）。

なお、本実施形態では、特徴量としてコントラストの変化量を用いる場合について説明するが、Ｂ−スキャン像内で空間的にその周辺との差異があり、それによりＢ−スキャン像の位置を特定することが可能な特徴量であればコントラストの変化量に限られない。

例えば、Ｂ−スキャン像中のエッジ強度を特徴量として用いるようにしてもよい。その場合、エッジ強度は、ラプラシアンフィルタや、Ｓｏｂｅｌフィルタ、Ｃａｎｎｙフィルタなどを用いて算出される。また、その他の特徴量として、Ｂ−スキャン像の空間周波数などを用いるようにしてもよい。

また、本実施形態では、眼底網膜４０１の３次元断層像４０７の各Ｂ−スキャン像間の位置ずれを補正するにあたり、眼底網膜４０１の血管に着目することとしたが、本発明はこれに限られない。例えば、白斑などの病変の形状構造も、Ｂ−スキャン像におけるコントラストの変化量に影響を与えることから、白斑などの病変の形状構造に着目するようにしてもよい。

断層像解析部１２０において抽出された特徴量ｇ（ｉ，ｊ，ｋ）は、記憶部１３０に記憶される。

ステップＳ３４０では、断層像選択部１４０が、各Ｂ−スキャン像より抽出された特徴量を対比し、特徴量の値が大きいＢ−スキャン像を探索し、位置補正用の基準断層像として選択する。具体的には、まず断層像選択部１４０が、３次元断層像４０７を構成する各Ｂ−スキャン像において、ステップＳ３３０において抽出されたコントラストの変化量ｇを積算した値Ｐ（ｋ）を下式（式２）に基づいて計算する。

なお、式２において、Ｐ（ｋ）はｋ番目のＢ−スキャン像Ｂ（ｋ）のコントラストの変化量ｇの積算値を表している。

そして、下式（式３）に基づいて、最大値Ｐ（）を持つｒ番目（ｒは１以上の整数）のＢ−スキャン像Ｂ（ｒ）を求める。

そして、当該ｒ番目のＢ−スキャン像Ｂ（ｒ）を基準断層像として選択する。基準断層像として選択されたＢ−スキャン像の番号ｒは、記憶部１３０に記憶されるとともに、断層像位置補正部１５０へ転送される。

ステップＳ３５０では、断層像位置補正部１５０が、ステップＳ３４０で選択された基準断層像Ｂ（ｒ）と、該基準断層像Ｂ（ｒ）に隣接するＢ−スキャン像との間の位置ずれ補正を行う。そして、順次、隣接するＢ−スキャン像との間の位置ずれ補正を繰り返していく。これにより、３次元断層像４０７を構成する各Ｂ−スキャン像間における位置ずれが補正されていくこととなる。なお、基準断層像Ｂ（ｒ）を用いて位置ずれ補正を繰り返す断層像位置補正処理の詳細フローについては後述する。

断層像位置補正部１５０により位置ずれ補正された３次元断層像４０７は、各々のＢ−スキャン像とその位置補正値（ｘ，ｚ）、すなわちＢ−スキャン像のＸＺ平面内の位置補正値とから構成される。

なお、本実施形態では、ＸＺ平面の位置補正値（ｘ，ｚ）について説明したが、Ｙ軸方向の位置補正値を含め、下式（式４）を用いて各Ｂ−スキャン像（ｋ）の位置補正値（ｘ，ｙ，ｚ）を算出するように構成してもよい。

ただし、Ｓ（ｋ）は、ｋ番目のＢ−スキャン像の位置補正値（ｘ、ｙ、ｚ）である（本実施形態ではＹ軸方向での位置ずれ補正を行わないので、ｙは０となる）。

ステップＳ３６０では、記憶部１３０が、位置ずれ補正された３次元断層像４０７を記憶する。なお、位置ずれ補正された３次元断層像４０７を、断層像出力部１６０を介して不図示の外部データサーバに転送し、当該外部データサーバに記憶するように構成してもよい。

ステップＳ３７０では、断層像撮影装置１００が、断層像撮影・補正処理を終了する旨の指示を受け付けたか否かを判定する。なお、断層像撮影・補正処理を終了する旨の指示は、不図示のキーボードやマウスを介して入力されるものとする。ステップＳ３７０において、断層像撮影・補正処理を終了する旨の指示を受け付けたと判定された場合には、断層像撮影・補正処理を終了する。一方、断層像撮影・補正処理を終了する旨の指示を受け付けていないと判定された場合には、ステップＳ３１０に戻り、次の被検体の眼底網膜の断層像撮影・補正処理（あるいは、同一被検体に対する眼底網膜の再度の断層像撮影・補正処理）を実行する。

＜４．断層像位置補正処理の説明＞
次に、図６を参照しながら、断層像位置補正部１５０が実行する断層像位置補正処理（ステップＳ３５０）の詳細なフローについて説明する。

ステップＳ６１０では、ステップＳ３４０で選択された基準断層像Ｂ（ｒ）を取得する。

ステップＳ６２０では、取得した基準断層像Ｂ（ｒ）に隣接するＢ−スキャン像を特定する番号ａにｒ−１を代入する。

ステップＳ６３０では、取得した基準断層像Ｂ（ｒ）に隣接するＢ−スキャン像を特定する番号ｂにｒ＋１を代入する。

ステップＳ６４０では、ａ番目のＢ−スキャン像Ｂ（ａ）が存在するか否かを判定する。存在すると判定された場合には、ステップＳ６５０へ進む。一方、Ｂ−スキャン像Ｂ（ａ）が存在しないと判定された場合には、ステップＳ６７０へ進む。

ステップＳ６５０では、Ｂ−スキャン像Ｂ（ａ）とＢ−スキャン像Ｂ（ａ＋１）のＸ軸方向、Ｚ軸方向の相対的な位置ずれを補正するための位置補正値を算出する。

なお、隣接するＢ−スキャン像間の位置補正値の算出は、注目領域（以降、ＲＯＩと呼ぶ）を決定し、パターンマッチング法を用いて、隣接するＢ−スキャン像内の同じパターンを検索することで行う。本実施形態ではパターンマッチングにおける類似度として下式（式５）に示すＳＳＤ（sum of squares difference）を用いるものとする。

ただし、式５において、ＣとＤは、それぞれ隣接するＢ−スキャン像Ｂ（ａ＋１）とＢ（ａ）のＲＯＩの画素値であり、ｉ、ｊはＲＯＩ内での画素の位置であり、ＮはＲＯＩ内の総画素数である。

そして隣接するＢ−スキャン像（ａ＋１）に対して、ＲＯＩをＢ−スキャン像（ａ）内において平行移動、すなわちＸ軸方向とＺ軸方向に移動させながら、ＳＳＤが最小になる位置を探索する。そして、ＳＳＤが最小となる位置における位置ずれ量を、隣接するＢ−スキャン像（ａ＋１）の位置補正値（ｘ，ｚ）とする。

なお、ＲＯＩのサイズは、撮影範囲や測定対象の大きさ等を考慮してあらかじめ決定されているものとする。例えば、１２８×１２８画素数などのように固定値としてもよいし、Ｂ−スキャン像全体の中心の３分の２などのように変動値としてもよい。

なお、本実施形態では、ＳＳＤを用いて位置補正値を算出することとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、相互情報量法や相互相関係数など、その他の公知の技術によってＢ−スキャン像の位置補正値の算出を行ってもよい。

算出された位置補正値（ｘ，ｚ）は、Ｂ−スキャン像Ｂ（ａ）に付加され、記憶部１３０に記憶される。

ステップＳ６６０では、位置補正値の算出対象を次のＢ−スキャン像に移行させるため、ａ＝ａ−１を計算する。

ステップＳ６７０では、ｂ番目のＢ−スキャン像Ｂ（ｂ）が存在するか否かを判定する。存在すると判定された場合には、ステップＳ６８０へ進む。一方、Ｂ−スキャン像Ｂ（ｂ）が存在しないと判定された場合には、ステップＳ６９５へ進む。

ステップＳ６８０では、Ｂ−スキャン像Ｂ（ｂ）とＢ−スキャン像Ｂ（ｂ−１）のＸ軸方向の位置補正値及びＺ軸方向の位置補正値を算出する。ここで行われる位置補正値の算出は、ステップＳ６５０で行った位置補正値の算出と同じであるため、ここでは説明を省略する。

算出された位置補正値（ｘ，ｚ）は、Ｂ−スキャン像Ｂ（ｂ）に付加され、記憶部１３０に記憶される。

ステップＳ６９０では、位置補正値の算出対象を次のＢ−スキャン像に移行させるため、ｂ＝ｂ＋１を計算する。

ステップＳ６９５では、３次元断層像４０７を構成する全てのＢ−スキャン像について位置補正値の算出が完了したか否かを判定する。まだ、位置補正値の算出がなされていないＢ−スキャン像があると判定された場合には、ステップＳ６４０へ戻る。一方、３次元断層像４０７を構成するすべてのＢ−スキャン像について位置補正値の算出が完了したと判定された場合には、断層像位置補正処理を終了する。

なお、本実施形態では、位置補正値（ｘ，ｙ，ｚ）をそれぞれのＢ−スキャン像Ｂ（ｙ）に付加して記憶する構成とした。しかしながら、本発明はこれに限定されず、例えばＢ−スキャン像内（ＸＺ面）の各画素（ｘ，ｚ）について位置ずれ補正を行い、位置ずれ補正後のＢ−スキャン像Ｂ（ｙ）を記憶するように構成してもよい。

また、本実施形態では、断層像取得部１１０から３次元断層像を取得して断層像位置補正処理を実行する構成とした。しかしながら、本発明はこれに限定されず、既に記憶部１３０に記憶されている３次元断層像や不図示のデータサーバに記憶されている３次元断層像を読み出して断層像位置補正処理を実行するように構成してもよい。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る断層像撮影装置では、３次元断層像を構成する複数のＢ−スキャン像のうち、組織の形状構造に関する特徴量の積算値が大きいＢ−スキャン像を、基準となるＢ−スキャン像として選択する構成とした。また、該選択したＢ−スキャン像と隣接するＢ−スキャン像について、該選択したＢ−スキャン像に一致するように（形状構造の連続性が維持されるように）、パターンマッチングにより位置ずれ補正を行う構成とした。更に、位置ずれ補正されたＢ−スキャン像と更に隣接するＢ−スキャン像について、該位置ずれ補正されたＢ−スキャン像に一致するように（形状構造の連続性が維持されるように）、該更に隣接するＢ−スキャン像について位置ずれ補正を行う構成とした。

そして、これらの位置ずれ補正を繰り返していくことにより、３次元断層像を構成する複数のＢ−スキャン像間におけるすべての位置ずれを補正する構成とした。

この結果、本実施形態によれば、高精度な位置ずれ補正を実現することが可能となった。

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、Ｂ−スキャン像を基準断層像として３次元断層像を構成する各Ｂ−スキャン像間の位置ずれ補正を行う構成としたが、基準断層像はＢ−スキャン像に限定されるものではない。例えば、連動して（一体的に）走査される複数の測定光を同時に照射することで複数の３次元断層像を同時に撮影する場合にあっては、基準断層像としていずれかの３次元断層像を選択するように構成してもよい。この場合、基準断層像として選択された３次元断層像（基準３次元断層像）を構成する各Ｂ−スキャン像間の位置ずれについては、上記第１の実施形態において説明した方法を用いて、位置ずれ補正を行っていくものとする。一方で、基準３次元断層像以外の３次元断層像については、複数の測定光間における照射位置の相対位置関係を用いて、位置ずれ補正された基準３次元断層像に基づいて、位置ずれ補正を行っていくものとする。以下、本実施形態の詳細について説明する。

なお、本実施形態に係る断層像撮影装置の基本構成は、上記第１の実施形態において図１を用いて説明した断層像撮影装置１００の構成と同じあるため、説明は省略する。ただし、本実施形態の場合、断層像取得部の詳細構成が上記第１の実施形態と異なっている。このため、以下では、断層像取得部の詳細構成について説明するとともに、当該断層像取得部の詳細構成の違いに伴う断層像撮影・補正処理及び断層像位置補正処理の違い等について説明することとする。

＜１．断層像取得部の詳細構成＞
図７は、本実施形態に係る断層像撮影装置１００を構成する断層像取得部７００の詳細構成を示す図である。図７に示すように、断層像取得部７００では、低コヒーレンス光源であるＳＬＤ２０１から出射された光が、ビームスプリッタ７０１において３本の光束に分割され、ファイバカプラ２０２に入射される。ファイバカプラ２０２では、入射された光束を測定光束Ｂｍと参照光束Ｂｒとに分離する。このうち、測定光束Ｂｍについては光ファイバにより走査光学系２０３に入射され、参照光束Ｂｒについては参照光コリメータ２０７に入射される。

走査光学系２０３には、レンズＬ１が配されており、入射された測定光束Ｂｍをガルバノミラー２０５に集光させる。ガルバノミラー２０５では、集光された測定光束Ｂｍを用いて、測定対象である眼底網膜ＲＴを走査する。

なお、走査光学系２０３は、不図示の測定光配列変更部により、入射された測定光束Ｂｍを構成する３本の測定光の、眼底網膜ＲＴに対する入射配列を任意に変更できるよう構成されているものとする。

図８は走査光学系２０３に入射された測定光束Ｂｍの入射配列を示した図である。このうち、図８（ａ）は測定光束Ｂｍを構成する３つの測定光ｐ１、ｐ２およびｐ３が主走査方向に対して垂直に入射された場合を、図８（ｃ）は水平に入射された場合をそれぞれ示している。また、図８（ｂ）および（ｄ）は眼底網膜ＲＴ上での各測定光ｐ１〜ｐ３の主走査方向における配列を示している。

図７に戻る。ガルバノミラー２０５には駆動軸が２軸設けられており、スキャナ制御部２０４では、眼底網膜ＲＴ上において測定光束Ｂｍが主走査方向および副走査方向に走査されるよう、当該駆動軸を介してガルバノミラー２０５を制御する。

ガルバノミラー２０５より出力された測定光束ＢｍはレンズＬ２及び対物光学系２０６を介して測定対象である眼底網膜ＲＴに到達する。そして、眼底網膜ＲＴにおいて反射し、再び対物光学系２０６、走査光学系２０３を介してファイバカプラ２０２に到達する。

一方、ファイバカプラ２０２から出力された参照光束Ｂｒは、光ファイバにより参照光コリメータ２０７を介して参照ミラー２０８に導かれる。そして、参照ミラー２０８において反射した後、再びファイバカプラ２０２に到達し、ここで、眼底網膜ＲＴにおいて反射した測定光束Ｂｍを構成する３つの測定光とそれぞれ干渉することで、３つの干渉光が生成される。生成された３つの干渉光は信号検出部２０９に入力される。

信号検出部２０９では３つの干渉光を検出し、電気信号に変換した後、３つの干渉信号として信号処理部２１０に出力する。信号処理部２１０では、３つの干渉信号それぞれに対してフーリエ変換等の信号処理を施すことにより、眼底網膜ＲＴのＺ軸方向の各部での反射率に対応する３つのＡ−スキャン信号を生成する。

図９は、図８（ｃ）に示す水平配列における３つの測定光束Ｂｍに基づいて生成された３つのＡ−スキャン信号ＡＳ１、ＡＳ２及びＡＳ３を眼底網膜ＲＴとともに示した図である。

図９（ａ）に示すように、断層像取得部７００では、複数の測定光ｐ１〜ｐ３を主走査方向に走査しながらＡ−スキャン信号ＡＳ１、ＡＳ２及びＡＳ３を生成することにより、それぞれ、対応するＢ−スキャン像ＢＳ１、ＢＳ２及びＢＳ３を生成する。

図９（ｂ）のＶ（１）、Ｖ（２）、Ｖ（３）は、それぞれ測定光ｐ１、ｐ２およびｐ３に基づいて生成された３次元断層像であり、眼底網膜ＲＴ上での撮影範囲を表している。

ここで、それぞれの測定光に基づいて生成されたＡ−スキャン信号ＡＳ１、ＡＳ２およびＡＳ３の、眼底網膜ＲＴ上の相対位置関係（オフセット量）は既知である。このため、眼底網膜ＲＴ上の撮影位置（つまり、各測定光の照射位置）をａ、ｂとすると下式（式６、式７）が成り立つ。

なお、上式において、△ｘ（ａ，ｂ）と△ｙ（ａ，ｂ）は、Ａ−スキャン信号ａとＡ−スキャン信号ｂの撮影範囲における相対位置関係（オフセット量）でもある。

＜２．断層像撮影・補正処理の説明＞
次に本実施形態に係る断層像撮影装置における断層像撮影・補正処理の流れについて説明する。図１０は、本実施形態に係る断層像撮影装置における断層像撮影・補正処理の流れを示すフローチャートである。

図１０に示すように断層像撮影・補正処理が開始されると、ステップＳ１０１０では、不図示のキーボードやマウス等を介して操作者より入力された各種設定情報を取得し、断層像取得部７００へ送信する。

なお、設定情報の詳細は、上記第１の実施形態において既に説明済みであるため、ここでは説明を省略する。ただし、本実施形態に係る断層像撮影装置の場合、上記第１の実施形態において説明した設定情報に加え、更に、測定光の数（例えば、“３”）、測定光の配列（例えば、“水平配列”）等の指示も合わせて取得し、断層像取得部７００へ送信する。

ステップＳ１０２０では、送信された設定情報に基づいて断層像取得部１１０が３次元断層像の撮影を開始する。

なお、断層像取得部７００により再構成される３次元断層像は、上記第１の実施形態において図４を用いて説明済みであるため、ここでは説明を省略する。ただし、本実施形態に係る断層像撮影装置の場合、３つのＡ−スキャン信号それぞれに基づいて、並列して３つの３次元断層像が再構成される。断層像取得部７００において生成された３次元断層像Ｖ（１）、Ｖ（２）、Ｖ（３）は、断層像解析部１２０に送信されるとともに、記憶部１３０に送信される。

ステップＳ１０３０では、断層像解析部１２０が、各３次元断層像を構成するＢ−スキャン像の位置ずれ補正に用いられる特徴量を抽出する。なお、特徴量の抽出についての詳細は、上記第１の実施形態において説明済みであるため、ここでは説明を省略する。断層像解析部１２０において抽出された特徴量は、記憶部１３０に記憶される。

ステップＳ１０４０では、断層像選択部１４０が、Ｂ−スキャン像から抽出された特徴量を各３次元断層像ごとに対比し、特徴量の積算値が大きい３次元断層像を探索することで、基準３次元断層像を選択する。

具体的には、まず断層像選択部１４０が、ステップＳ１０１０で取得された各３次元断層像のそれぞれのＢ−スキャン像において、ステップＳ１０３０で抽出されたコントラストの変化量ｇを積算した値ｐ（ｗ）を下式（式８）に基づいて計算する。なお、ｗは、ｗ番目の３次元断層像であることを表しており（０＜＝ｗ＜Ｌｗ）、Ｐ（ｗ）はｗ番目の３次元断層像のコントラストの変化量ｇ（ｉ，ｊ，ｋ）の積算値を表している。

なお、Ｌｗは、３次元断層像の数であって、本実施形態ではＬｗ＝３である。

そして、下式（式９）に基づいて、最大値Ｐ（）をもつｒ番目の３次元断層像Ｖ（ｒ）を求める。

そして、当該ｒ番目の３次元断層像を基準３次元断層像として選択する。基準３次元断層像として選択された３次元断層像の番号ｒは、記憶部１３０に記憶されるとともに、断層像位置補正部１５０へ転送される。

ステップＳ１０５０では、断層像位置補正部１５０が、ステップＳ１０４０で選択された基準３次元断層像Ｖ（ｒ）を構成する各Ｂ−スキャン像の位置ずれ補正を行う。続いて、基準３次元断層像Ｖ（ｒ）以外の３次元断層像について、基準３次元断層像Ｖ（ｒ）との相対位置関係に基づいて位置ずれ補正を行う（なお、断層像位置補正処理の詳細フローは後述する）。

このように、はじめに基準３次元断層像Ｖ（ｒ）について位置ずれ補正を行うのは次のような理由によるものである。上記第１の実施形態において説明したように、眼底網膜の３次元断層像の場合、眼底網膜の解剖学的構造はＢ−スキャン像として撮影されることとなる。一方で、眼底網膜の層構造は、Ｚ軸方向には変化が多くＸ軸方向には変化が少ないという特徴を有している。このため、Ｘ軸方向に変化の多い網膜組織の形状構造に関する特徴量が抽出された３次元断層像が、最も精度よく位置ずれ補正を行うことができる３次元断層像となるということができる。換言すると、ステップＳ１０４０において選択された３次元断層像（つまり、基準３次元断層像）が、複数の３次元断層像の中で最も精度よく位置ずれ補正を行うことができる３次元断層像となる。一方で、本実施形態の場合、最初に位置ずれ補正した３次元断層像以外の他の３次元断層像については、相対位置関係に基づいて位置ずれ補正を行う。このため、最初の位置ずれ補正を高精度に行っておくことが、他の３次元断層像の位置ずれ補正を高精度に行うことにつながってくる。そのため、はじめに基準３次元断層像Ｖ（ｒ）について位置ずれ補正を行うこととしている。

図１０に戻る。ステップＳ１０６０では、記憶部１３０が、位置ずれ補正された３次元断層像を記憶する。

ステップＳ１０７０では、断層像撮影装置１００が、断層像撮影・補正処理を終了する旨の指示を受け付けたか否かを判定する。なお、断層像撮影・補正処理を終了する旨の指示は、不図示のキーボードやマウスを介して入力されるものとする。ステップＳ１０７０において、断層像撮影・補正処理を終了する旨の指示を受け付けたと判定された場合には、断層像撮影・補正処理を終了する。一方、断層像撮影・補正処理を終了する旨の指示を受け付けていないと判定された場合には、ステップＳ１０１０に戻り、次の被検体の眼底網膜の断層像撮影・補正処理（あるいは、同一被検体に対する眼底網膜の再度の断層像撮影・補正処理）を実行する。

＜３．断層像位置補正処理の説明＞
次に、図１１を参照しながら、本実施形態における断層像位置補正処理（ステップＳ１０５０）の詳細フローについて説明する。

ステップＳ１１１０では、ステップＳ１０４０で選択された基準３次元断層像Ｖ（ｒ）を取得し、基準３次元断層像Ｖ（ｒ）を構成する各Ｂ−スキャン像間の位置ずれ補正を行う。なお、基準３次元断層像Ｖ（ｒ）を構成する各Ｂ−スキャン像間の位置ずれ補正のための断層像撮影装置における動作は、上記第１の実施形態において図３を用いて説明したステップＳ３１０からステップＳ３６０に示す断層像撮影装置における動作と同じである。このため、ここでは説明を省略する。

ステップＳ１１２０以降では、ステップＳ１１１０における基準３次元断層像Ｖ（ｒ）の位置ずれ補正の結果を用いて、基準３次元断層像Ｖ（ｒ）以外の３次元断層像の位置ずれ補正を行っていく。なお、上述したように位置ずれ補正を行うにあたり、それぞれの測定光が照射している眼底網膜上の照射位置についての相対位置関係（オフセット量）は既知であるものとする。

ステップＳ１１２０では、ステップＳ１０４０で選択された基準３次元断層像Ｖ（ｒ）以外の３次元断層像Ｖ（ｗ）を記憶部１３０から読み込む。

ステップＳ１１３０では、３次元断層像Ｖ（ｗ）と基準３次元断層像Ｖ（ｒ）と、照射位置についての相対位置関係△ｘ（ｒ，ｗ）及び△ｙ（ｒ，ｗ）とを記憶部１３０から読み込む。

ステップＳ１１４０では、基準３次元断層像Ｖ（ｒ）のそれぞれのＢ−スキャン像の位置ずれ補正の結果を用いて、対応する３次元断層像Ｖ（ｗ）のＢ−スキャン像の位置ずれ補正を下式（式１０）に基づいて行う。

ただし、上式において、ｋは、３次元断層像のｋ番目のＢ−スキャン像であることを示している（０＜＝ｋ＜Ｌｙ）。また、△ｘ（ｒ，ｗ）、△ｙ（ｒ，ｗ）、△ｚ（ｒ，ｗ）は基準３次元断層像Ｖ（ｒ）と３次元断層像Ｖ（ｗ）とがそれぞれ生成される際に照射された各測定光の照射位置の相対位置関係（オフセット量）を示している。なお、本実施形態では、△ｚ（ｒ，ｗ）＝０となる。

ステップＳ１１５０では、まだ位置ずれ補正が行われていない３次元断層像があるか否かを判定する。ステップＳ１１５０において、あると判定された場合には、ステップＳ１１２０へ戻る。一方、すべての３次元断層像について位置ずれ補正が完了したと判定された場合には、、断層像位置補正処理を終了する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る断層像撮影装置では、複数の測定光を用いて並列して撮影することで得られた複数の３次元断層像の中から、位置ずれ補正に適した基準３次元断層像を選択する構成とした。そして、当該基準３次元断層像を構成するＢ−スキャン像については、上記第１の実施形態と同様の位置ずれ補正を行う構成とした。さらに、当該基準３次元断層像以外の３次元断層像については、当該基準３次元断層像についての位置ずれ補正の結果を用いて、相対位置関係に基づいて位置ずれ補正を行う構成とした。

この結果、３次元断層像における複数のＢ−スキャン像間における位置ずれを高い精度で補正することが可能となった。

［第３の実施形態］
上記第２の実施形態では、位置ずれ補正に適した基準３次元断層像を１つ選択する構成とした。しかしながら、通常、３次元断層像内における特徴量の値は均一ではなく、特徴量の値には偏りがある。このため、基準３次元断層像内であっても特徴量の値の小さい領域については、位置ずれ補正の精度が低下してしまう可能性がある。一方、基準３次元断層像内の領域によっては、他の３次元断層像内の対応する領域の方が、特徴量の値が大きくなっている領域もありえる。

そこで、本実施形態では、複数の３次元断層像をそれぞれ複数の領域に分割し、特徴量の値が大きい領域を基準領域断層像として選択し、当該基準領域断層像に基づいて、他の３次元断層像における対応する領域の位置ずれ補正を行うこととする。

なお、本実施形態に係る断層像撮影装置の基本構成は、上記第１の実施形態において図１を用いて説明した断層像撮影装置の構成と同じであるため、説明は省略する。また、本実施形態に係る断層像撮影装置における断層像撮影・補正処理の流れは、上記第２の実施形態と基本的に同じであるため、以下では、相違点（ステップＳ１０４０とステップＳ１０５０）について説明する。

＜断層像撮影・補正処理＞
ステップＳ１０４０では、断層像選択部１４０が、複数の３次元断層像の対応する領域の中から特徴量の値が最も大きい基準領域断層像を探索する。

具体的には、まず、測定光束Ｂｍを構成する３つの測定光それぞれより抽出されたＡ−スキャン信号ＡＳ１、ＡＳ２及びＡＳ３に基づいて生成された３次元断層像Ｖ（１）、Ｖ（２）、Ｖ（３）をそれぞれｎ個（ｎは２以上の整数）の領域に分割する。本実施形態では、Ｖ（１）、Ｖ（２）及びＶ（３）は１２８枚のＢ−スキャン像により構成されており（Ｌｙ＝１２８）、ｎは４であると仮定する。このため、ここでは１２個の領域断層像ＶＲ（ａ，ｂ）が得られる。なお、ａは３次元断層像の番号ａ（ａ＝｛１，２，３｝）を、ｂは、各３次元断層像のｂ番目の領域（ｂ＝｛１，２，３，４｝）を示しているものとする。

ここで、領域ごとに独立して位置ずれ補正をすると領域間の相対位置にずれが残ることに鑑みて、本実施形態に係る断層像撮影装置では、３次元断層像の領域の連続性を維持すべく、隣り合う領域に、共通のＢ−スキャン像を入れている。すなわち、
Ｖ（ａ，１）は、１番目から３３番目のＢ−スキャン像で構成する。
Ｖ（ａ，２）は、３３番目から６５番目のＢ−スキャン像で構成する。
Ｖ（ａ，３）は、６５番目から９７番目のＢ−スキャン像で構成する。
Ｖ（ａ，４）は、９７番目から１２８番目のＢ−スキャン像で構成する。

次に、式８と同様に、領域単位で特徴量の積算値Ｐ（ｗ，ｂ）を行う。ただし、本実施形態では、ｂ番目の領域の範囲で積算を行う。そして、それぞれのｂ番目の領域で、最大の積算値Ｐを持つ領域を下式（式１１）を用いて求める。

なお、Ｖ（ｒ，ｂ）はｒ番目の３次元断層像がｂ番目の領域（ｂは１〜ｎのいずれか）に関して、基準領域断層像として選択されることを示している。それぞれのｂ番目の領域（ｂ＝｛１，２，３，４｝）について選択された基準領域断層像の番号ｒは、記憶部１３０に転送されるとともに、断層像位置補正部１５０へと転送される。

ステップＳ１０５０では、断層像位置補正部１５０が、ステップＳ１０４０で選択されたｂ番目の領域毎の基準領域断層像Ｖ（ｒ，ｂ）を構成する各Ｂ−スキャン像の位置ずれ補正を行う。そして、その結果を用いてその他の３次元断層像の対応する領域の位置ずれ補正を行う。本実施形態で行う３次元断層像の位置ずれ補正は、第２の実施形態の図１１に示す断層像位置補正処理と基本的に同じであるため、ここでは説明を省略する。ただし、本実施形態では、各領域断層像単位でその処理を行う。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る断層像撮影装置では、複数の測定光を用いて並列して撮影することで得られた複数の３次元断層像をそれぞれ複数の領域に分割する構成とした。そして、それぞれの領域から、位置ずれ補正に適した基準領域断層像を選択する構成とした。更に、基準領域断層像を構成するＢ−スキャン像については、上記第１の実施形態と同様の位置ずれ補正を行う構成とした。一方、他の３次元断層像であって、当該基準領域断層像に対応する領域を構成するＢ−スキャン像については、当該基準領域断層像についての位置ずれ補正の結果を用いて、相対位置関係に基づいて位置ずれ補正を行う構成とした。

これにより、３次元断層像における複数のＢ−スキャン像間における位置ずれを高い精度で補正することが可能となった。

［第４の実施形態］
上記第２の実施形態では、位置ずれ補正に適した基準３次元断層像を特徴量に基づいて検索する構成としたが本発明はこれに限定されない。例えば、位置ずれ補正に適した基準３次元断層像を生成可能な測定光（基準測定光）を別途出射し、該基準測定光に基づいて生成された３次元断層像を基準３次元断層像として選択するように構成してもよい。以下、本実施形態の詳細について説明する。

＜１．断層像撮影装置の構成＞
図１２は、本発明の第４の実施形態に係る断層像撮影装置１２００の全体構成を示す図である。図１２に示すように、断層像撮影装置１２００は、断層像取得部１２１０と、記憶部１３０と、断層像選択部１４０と、断層像位置補正部１５０と、断層像出力部１６０と、測定光設定部１２７０とを備える。

なお、断層像撮影装置１２００において、断層像取得部１２１０は、照射条件に応じた複数の測定光を測定対象に照射できるよう構成されているものとする。また、測定光設定部１２７０は、断層像取得部１２１０より出射される測定光の種々の照射条件（測定位置、測定感度、解像度等）を設定できるよう構成されているものとする。

＜２．断層像取得部の詳細構成＞
図１３は、本実施形態に係る断層像撮影装置１２００を構成する断層像取得部１２１０の詳細構成を示す図である。なお、本実施形態に係る断層像取得部１２１０の構成は、上記第２の実施形態において図７を用いて説明した断層像取得部７００と基本的に同じであるため、ここでは、相違点を中心に説明する。

図７に示す断層像取得部７００との相違点は、ＳＬＤ２０１とは異なる光を出射するＳＬＤ１３０１が追加されている点と、ＳＬＤ２０１より出射された光が、ビームスプリッタ７０１において２本の光束に分割されている点である。

これにより、ファイバカプラ２０２には、ＳＬＤ１３０１から出射された１本の光と、ＳＬＤ２０１から出射されビームスプリッタ７０１において分割された２本の光とから構成される３本の光束が入射される。なお、本実施形態において、ＳＬＤ２０１（第２の照射手段）から出射される光は、例えば、８４０ｎｍの波長からなる光である。また、ＳＬＤ１３０１（第１の照射手段）から出射される光は、例えば、１０５０ｎｍの波長からなる光（基準測定光）である。

３本の光束が入射されたファイバカプラ２０２では、入射された光束を測定光束Ｂｍと参照光束Ｂｒとに分離する。このうち、測定光束Ｂｍについては光ファイバにより走査光学系２０３に入射される（ｐ１’、ｐ２’、ｐ３’）。

走査光学系２０３には、レンズＬ１が配されており、入射された測定光束Ｂｍをガルバノミラー２０５に集光させる。ガルバノミラー２０５では、集光された測定光束Ｂｍにより、測定対象である眼底網膜ＲＴ上を走査する。

図１４は、走査光学系２０３より出射された測定光束Ｂｍが、測定対象である眼底網膜ＲＴ上を走査することで、Ｂ−スキャン像を取得する様子を示した図である。図１４（ａ）に示すように、走査光学系２０３より出射された測定光束Ｂｍは、３本の測定光束が主走査方向に平行に移動する。なお、このとき生成されるＢ−スキャン像と測定光束Ｂｍを構成する各測定光との関係は図１４（ｂ）に示すとおりである。上述したように、測定光束Ｂｍのうち、測定光ｐ１’は、測定光ｐ２’、ｐ３’に比べて波長が長いため、測定光ｐ２’、ｐ３’よりも深い領域まで到達する。

ここで、眼底網膜ＲＴにおいては、深い領域に脈絡膜と呼ばれるより太い血管が走行している。このため、測定光ｐ１’に基づいて生成されるＢ−スキャン像は、測定光ｐ２’、ｐ３’に基づいて生成されるＢ−スキャン像に比べ、コントラストの大きいＢ−スキャン像となる。

通常、眼底検査においては、脈絡膜より上の網膜層を高精細に撮影することが望ましいが、網膜層は形状的には層構造であるため、Ｘ軸方向に沿った変化に乏しく、位置ずれ補正を行うための特徴量を捉えにくい。

これに対して、波長の長い測定光（基準測定光）は、脈絡膜を含むＢ−スキャン像を撮影することができるため、Ｘ軸方向に特徴を有するＢ−スキャン像を生成することができる。つまり、Ｂ−スキャン像間の位置ずれ補正を精度よく行うために有効な特徴量を抽出することが可能となる。

＜３．断層像撮影・補正処理の説明＞
次に本実施形態に係る断層像撮影装置における断層像撮影・補正処理の流れについて説明する。図１５は、本実施形態に係る断層像撮影装置における断層像撮影・補正処理の流れを示すフローチャートである。

図１５に示すように、断層像撮影・補正処理が開始されると、ステップＳ１５１０では、不図示のキーボードやマウス等を介して操作者より入力された各種設定情報を取得し、断層像取得部１２１０へ送信する。

なお、設定情報の詳細は、上記第１及び第２の実施形態において既に説明しているため、ここでは説明を省略する。ただし、本実施形態に係る断層像撮影装置の場合、上記第２の実施形態において説明した設定情報に加え、更に、各測定光の照射条件に関する設定情報を取得し送信するものとする。

具体的には、３本の測定光のうちの１本の測定光の波長が、他の２本の測定光の波長よりも長くなるように設定された照射条件を取得し送信する。また、対物光学系２０６のフォーカス位置として、当該長い波長が設定された測定光のフォーカス位置が、深度方向（Ｚ軸方向）に深い位置に設定された照射条件を取得し送信する。

ステップＳ１５２０では、送信された設定情報に基づいて断層像取得部１２１０が３次元断層像の撮影を開始する。なお、断層像取得部１２１０により生成される３次元断層像は、上記第２の実施形態において説明済みであるため、ここでは説明を省略する。ただし、本実施形態に係る断層像撮影装置の場合、３本の測定光のうち、測定光ｐ２’及びｐ３’に基づいて生成されたＡ−スキャン信号は平均化処理される。このため、測定光ｐ２’及びｐ３’に基づいて１つのＢ−スキャン像が生成される。一方、測定光ｐ１’に基づいて生成されたＡ−スキャン信号からは、１つのＢ−スキャン像が生成され、生成されたこれらのＢ−スキャン像はそれぞれ３次元断層像として記憶部１３０に送信される。

このように２本の測定光ｐ２’及びｐ３’に基づいて生成されたＡ−スキャン信号を平均化処理することで、より高いＳＮ比のＢ−スキャン像を生成することが可能となる。

ステップＳ１５３０では、断層像選択部１４０が、測定光（基準測定光）ｐ１’に基づいて再構成された３次元断層像を基準３次元断層像として選択し、該選択結果を断層像位置補正部１２５０に対して送信する。これにより、脈絡膜のコントラストが大きく、位置ずれ補正に適した３次元断層像を基準３次元断層像とすることができる。

ステップＳ１５４０では、基準３次元断層像を構成する各Ｂ−スキャン像間の位置ずれ補正を行う。続いて、２本の測定光ｐ２’及びｐ３’に基づいて生成された３次元断層像の位置ずれ補正を、相対位置関係に基づいて行う。なお、これらの位置ずれ補正は、上記第２の実施形態において、図１１を用いて説明済みであるため、ここでは、説明を省略する。

また、ステップＳ１５５０及びステップＳ１５６０における処理は、上記第２の実施形態におけるステップＳ１０６０及びステップＳ１０７０と同じであるため、ここでは説明を省略する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態では、測定対象の撮影に適した測定光に加え、位置ずれ補正に適した（位置ずれ補正に有効な特徴量が含まれる）３次元断層像を生成可能な波長の長い測定光（基準測定光）を、別途、出射する構成とした。

これにより、位置ずれ補正に適した３次元断層像を生成することが可能となり、当該３次元断層像の位置ずれ補正の結果を用いて、相対位置関係に基づいて他の３次元断層像の位置ずれ補正を行うことが可能となった。

なお、本実施形態においては測定光束を構成する測定光の数を３本としているが、本発明は３本に限定されるものではない。測定光束は位置ずれ補正に適した３次元断層像を生成可能な波長の長い測定光（基準測定光）を少なくとも１本含む任意の本数により構成することが可能である。

また、本実施形態においては、位置ずれ補正に適した３次元断層像を生成可能な波長の長い測定光（基準測定光）に基づいて生成された３次元断層像を基準３次元断層像として選択する構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、測定対象の撮影に適した測定光に基づいて生成された３次元断層像と、位置ずれ補正に適した波長の長い測定光（基準測定光）に基づいて生成された３次元断層像のうち、より位置ずれ補正に適している方を適宜選択するように構成してもよい。

これは、網膜層に白斑のような病変があり、基準測定光が、脈絡膜まで到達できないような場合に特に有効な構成となる。図１６は、網膜層に白斑があり、基準測定光（波長＝１０５０ｎｍ）が脈絡膜まで到達できない様子を示した図である。このように、基準測定光が脈絡膜の３次元断層像を撮影することができない場合、当該基準測定光に基づいて生成された３次元断層像を基準３次元断層像として用いたとしても、精度の高い位置ずれ補正を行うことができない。

一方で、網膜層に白斑のような病変があると、測定対象の撮影に適した測定光（波長＝８４０ｎｍ）に基づいて生成された３次元断層像には、位置ずれ補正に有効な特徴量が含まれることとなる。このような場合には、当該測定対象の撮影に適した測定光に基づいて生成された３次元断層像を基準３次元断層像として選択することで、位置ずれ補正の精度を向上させることが可能となる。

また、本実施形態では、測定光束に波長の異なる測定光が含まれる場合であっても、対応する参照光束を反射する参照ミラーは、共通の参照ミラーを用いる構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、波長の長い参照光を反射させる参照ミラーを別途設ける構成としてもよい。これにより、波長の長い測定光（基準測定光）のコヒーレンスゲートの位置を他の測定光のコヒーレンスゲートの位置よりもより深い位置に設定することが可能となる。具体的には、より脈絡膜に近い領域にコヒーレンスゲートが位置するように、波長の長い参照光を反射させる参照ミラーの可動範囲を調整することが可能となる。

また、本実施形態では、測定光束に波長の異なる基準測定光が含まれる場合であっても、対物光学系２０６により集光される各測定光のフォーカス位置は、共通としたが本発明はこれに限定されない。例えば、波長の長い基準測定光のフォーカス位置を、他の測定光のフォーカス位置よりも遠くに設定するように構成してもよい。

図１７は、波長の異なる測定光間で、フォーカス位置を変更した様子を示す図である。図１７において、（Ａ）は網膜層を示しており、（Ｂ）は脈絡膜を示している。図１７の場合、測定光ｐ２”のフォーカス位置を網膜層としている。また、測定光ｐ１”のフォーカス位置を脈絡膜としている。

フォーカス位置では測定光が最も絞られ、測定分解能が高くなると同時に、コントラストも大きくなる。図１７の例のように、測定光ｐ１”のフォーカス位置を脈絡膜にすることで、脈絡膜のＢ−スキャン像の解像度とコントラストを向上させることが可能となる。この結果、より精度の高い断層像の位置ずれ補正を行うことが可能となる。

［第５の実施形態］
上記第２の実施形態では、複数の測定光がそれぞれ別々の領域を走査するように構成し、それぞれ別々の３次元断層像を構成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、連動して走査する複数の測定光を、副走査方向の第１列目と第２列目とに分けて配列し、第２列目に配列された測定光により前回照射された副走査位置と、第１列目に配列された測定光により今回照射された副走査位置とが同じになるように構成する。そして、前回の副走査位置において第２列目の測定光により生成されたＢ−スキャン像と、今回の副走査位置において第１列目の測定光により生成されたＢ−スキャン像とを取得する構成とする。これにより、これらのＢ−スキャン像（同じ位置に異なるタイミングで照射された測定光に基づいて生成されたＢ−スキャン像）に基づいて、位置ずれ補正を行うことが可能となる。

以下、本実施形態の詳細について説明する。なお、本実施形態に係る断層像撮影装置の基本構成は上記第２の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。ただし、断層像取得部７００の走査光学系２０３の詳細構成が異なっているため、ここでは、走査光学系２０３について説明する。

図１８は、本実施形態に係る断層像撮影装置における走査光学系２０３により出射される測定光の配列を示した図である。図１８（ａ）に示すように、本実施形態に係る断層像撮影装置の場合、測定光束Ｂｍは４つの測定光から構成される。また、図１８（ｂ）に示すように、４つの測定光のうち、測定光ｐ１〜ｐ３（第２の測定光）は主走査方向に水平に配列され、測定光ｐ４（第１の測定光）は、測定光ｐ１〜ｐ３に対して、副走査方向にずらして配列されるものとする。

図１９は、このような配列のもとで、測定光ｐ１〜ｐ４を主走査方向及び副走査方向に走査していく様子を示した図である。図１９（ａ）において、１９００は眼底網膜ＲＴにおける撮影領域を示しており、各測定光ｐ１〜ｐ４は、撮影領域１９００内を走査する。Ｗは、撮影領域１９００におけるＸ軸方向（主走査方向）のＡ−スキャン信号の本数を、ＤはＹ軸方向（副走査方向）のＢ−スキャン像の枚数を示している。また、ｓは測定光ｐ１〜ｐ３の照射位置と、測定光ｐ４の照射位置とのオフセット量（副走査方向のオフセット量）を示している。

図１９（ａ）に示すように、各測定光ｐ１〜ｐ４を主走査方向に走査させることで、各測定光に基づいて、Ｘ軸方向（主走査方向）に、それぞれＷ個のＡ−スキャン信号が生成される。

ここで、測定光ｐ１〜ｐ３は水平に配列されているため、主走査方向に走査する際、所定の時間差で同じ位置を走査することとなる。そこで、同じ位置を走査した際のＡ−スキャン信号については、平均化処理を施し、ノイズを軽減させる。この結果、測定値ｐ１〜ｐ３に基づいてＳＮ比の高い高画質なＢ−スキャン像を生成することができる（第２の生成手段）。ここでは、このようにして生成された高画質のＢ−スキャン像をＨＢ（ｐｙ）と称することとする。なお、ｐｙは、眼底網膜上での副走査方向の走査位置を示している。

一方、測定光ｐ４は、測定光ｐ１〜ｐ３と副走査方向にずれて配列されているため、他の測定光により生成されたＡ−スキャン信号との間で平均化処理を行うことはできない。このため、測定光ｐ４に基づいて生成されるＢ−スキャン像は低画質なＢ−スキャン像となる（第１の生成手段）。なお、このようなＢ−スキャン像をＬＢ（ｐｙ）と称することとする。

図１９（ｂ）は、図１９（ａ）に示す測定光ｐ１〜ｐ４による主走査方向への走査が完了した後、副走査方向に移動した様子を示している。

図１９（ｂ）に示すように、測定光ｐ１〜ｐ４における副走査方向の移動量はｓである。つまり、前回の主走査方向の走査において、測定光ｐ１〜ｐ３が走査した副走査位置を、今回の主走査方向の走査において、測定光ｐ４が走査することとなる。この結果、ＬＢ（ｐｙ＋ｓ）とＨＢ（ｐｙ）は、副走査方向において同じ位置におけるＢ−スキャン像となる。

副走査方向の移動量（ｓ）をこのように設定することで、Ｂ−スキャン像ＬＢ（ｐｙ＋ｓ）と、Ｂ−スキャン像ＨＢ（ｐｙ）とを用いてＢ−スキャン像ＨＢ（ｐｙ＋ｓ）の位置ずれ補正を行うことが可能となる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る断層像撮影装置では、複数の測定光を副走査方向に複数配列する構成とした。また、副走査方向の測定光の照射位置のオフセット量を、副走査方向の移動量と略等しくなるように構成した。

これにより、前回の副走査位置において第ｍ列目（ｍは１以上の整数）の測定光により生成されたＢ−スキャン像と、今回の副走査位置において第ｍ−１列目の測定光により生成されたＢ−スキャン像とを対比することが可能となった。そしてこれらのＢ−スキャン像の対比に基づいて算出される位置補正値を用いて、今回の副走査位置において第ｍ列目の測定光により生成されたＢ−スキャン像の位置ずれ補正を行うことが可能となった。

この結果、３次元断層像における複数のＢ−スキャン像間における位置ずれを高い精度で補正することが可能となった。

［第６の実施形態］
上記第５の実施形態では、前回の副走査位置におけるＢ−スキャン像と今回の副走査位置におけるＢ−スキャン像とに基づいて算出された位置補正値を用いて、Ｂ−スキャン像の位置ずれ補正を行う構成としたが、本発明はこれに限定されない。たとえば、算出された位置補正値を用いて、今回の副走査位置における測定光の走査速度や走査位置を制御するように構成してもよい。以下、本実施形態の詳細について説明する。

＜１．断層像撮影装置の構成＞
図２０は、本発明の第６の実施形態に係る断層像撮影装置２０００の全体構成を示す図である。図２０に示すように、断層像撮影装置２０００は、断層像取得部１２１０と、断層像解析部１２０と、記憶部１３０と、断層像選択部１４０と、断層像位置補正部１５０と、断層像出力部１６０と、断層像取得制御部２０８０とを備える。

なお、断層像取得部１２１０の詳細は、上記第４の実施形態において図１３を用いて説明済みであるため、ここでは説明を省略する。断層像取得制御部２０８０は、断層像位置補正部１５０において算出された位置補正値に基づいて、断層像取得部１２１０より出射される測定光の走査速度や走査位置を制御する。

＜２．断層像撮影・走査制御処理の説明＞
次に本実施形態に係る断層像撮影装置２０００における断層像撮影・走査制御処理の流れについて説明する。図２１は、本実施形態に係る断層像撮影装置２０００における断層像撮影・走査制御処理の流れを示すフローチャートである。

図２１に示すように、断層像撮影・走査制御処理が開始されると、ステップＳ２１１０では、不図示のキーボードやマウス等を介して操作者により入力された各種設定情報を取得し、断層像取得部１２１０へ送信する。なお、設定情報の詳細は、上記第１及び第２の実施形態において説明したため、ここでは説明を省略する。

ステップＳ２１２０では、送信された設定情報に基づいて断層像取得部２０１０が３次元断層像の撮影を開始する。そして、断層像取得制御部２０８０では、ガルバノミラー２０５が測定光を主走査方向に走査させるようスキャナ制御部２０４に指示を出力する。

また、断層像取得制御部２０８０では、測定光に基づいて生成されたＢ−スキャン像を信号処理部２１０から受け取る。なお、１回目の主走査方向の走査では、Ｂ−スキャン像ＨＢ（ｐｙ）とＬＢ（ｐｙ−ｓ）が生成される。なお、ｐｙは、眼底網膜上での副走査方向の走査位置を示している。また、ｓは、副走査方向の移動量（＝第１列目の測定光と第２列目の測定光の照射位置のオフセット量）を示している。

ステップＳ２１３０では、断層像取得部２０１０が、測定光を副走査方向に走査させるガルバノミラー２０５を制御し、ｎ回目（ｎは１以上の整数）の測定光の副走査位置を変更する。ｎ回目の副走査位置において主走査方向に走査することで、Ｂ−スキャン像ＨＢ（ｐｙ＋ｎ×ｓ）とＬＢ（ｐｙ＋（ｎ−１）×ｓ）が生成される。

ステップＳ２１４０では、断層像解析部１２０が、主走査方向への走査中に生成されたＢ−スキャン像ＬＢ（ｐｙ＋（ｎ−１）×ｓ）を取得する。そして、前回（ｎ−１回目）の副走査位置において主走査方向に走査された際に生成されたＢ−スキャン像ＨＢ（ｐｙ＋（ｎ−１）×ｓ）との間で比較を行う。これにより、位置補正値を算出する。さらに、断層像位置補正部１５０が算出した位置補正値に基づいて今回の主走査方向走査時の走査位置及び走査速度を変更する。なお、ステップＳ２１４０における断層像取得・走査制御処理の詳細は後述する。

ステップＳ２１５０では、ｎ＋１回目の副走査位置における主走査方向の走査があるか否かを判定する。ステップＳ２１５０において、ｎ＋１回目の副走査位置における主走査方向の走査があると判定された場合には、ｎの値をインクリメントしたうえで、ステップＳ２１３０に戻る。一方、ステップＳ２１５０において、ｎ＋１回目の副走査位置における主走査方向の走査がないと判定された場合には、ステップＳ２１６０に進む。

ステップＳ２１６０では、記憶部１３０が、走査制御された測定光に基づいて生成された３次元断層像を記憶する。ステップＳ２１７０では、断層像撮影装置２０００が、断層像撮影・走査制御処理を終了する旨の指示を受け付けたか否かを判定する。なお、断層像撮影・走査制御処理を終了する旨の指示は、不図示のキーボードやマウスを介して入力されるものとする。ステップＳ２１７０において、断層像撮影・走査制御処理を終了する旨の指示を受け付けたと判定された場合には、断層像撮影・走査制御処理を終了する。一方、終了する旨の指示を受け付けていないと判定された場合には、ステップＳ２１１０に戻り、次の被検体の眼底網膜の断層像撮影・走査制御処理（あるいは、同一被検体に対する眼底網膜の再度の断層像撮影・走査制御処理）を実行する。

＜３．断層像取得・走査制御処理の説明＞
次に、図２２及び図２３を参照しながら、断層像取得・走査制御処理（ステップＳ２１４０）の詳細な処理の流れについて説明する。図２２は、断層像取得・走査制御処理の流れを示すフローチャートである。また、図２３は、（ｎ−１）回目の副走査位置において生成されたＢ−スキャン像ＨＢ（ｐｙ＋（ｎ−１）×ｓ）及びｎ回目の副走査位置において生成中のＢ−スキャン像ＬＢ（ｐｙ＋（ｎ−１）×ｓ）を示す図である。

ステップＳ２２１０では、信号処理部２１０から取得された測定光ｐ４のＡ−スキャン信号ＬＡ、すなわち、Ｂ−スキャン像ＬＢ（ｐｙ＋（ｎ−１）×ｓ）のＡ−スキャン信号ＬＡを取得する。図２３において、２３２０はＢ−スキャン像ＬＢ（ｐｙ＋（ｎ−１）×ｓ）であり、２３３０はそのＡ−スキャン信号ＬＡである。

ステップＳ２２２０では、断層像位置補正部１５０が、ステップＳ２２１０で取得したＡ−スキャン信号ＬＡと、（ｎ−１）回目の副走査位置において生成されたＢ−スキャン像ＨＢ（ｐｙ＋（ｎ−１）×ｓ）におけるＡ−スキャン信号２３４０とを比較する。そして、Ａ−スキャン信号２３４０の中から、Ａ−スキャン信号ＬＡ（２３３０）に最も類似するＡ−スキャン信号ＬＡ’を検索する。

図２３において、Ａ−スキャン信号２３３０は、Ａ−スキャン信号ＬＡ（２３３０）に最も類似するＡ−スキャン信号ＬＡ’であるとする。この場合、網膜上での測定光ｐ４はＡ−スキャン信号ＬＡ’と同じであると推定し、測定光ｐ４の位置補正値を算出する。

ステップＳ２２３０では、断層像位置補正部１５０が、ステップＳ２２３０で算出された位置補正値を断層像取得制御部２０８０へ転送する。断層像取得制御部２０８０では、測定光ｐ４の位置ずれが軽減されるよう、当該位置補正値に基づいてスキャナ制御部２０４を制御する。これにより、測定光ｐ１〜ｐ４の主走査方向の走査速度や走査位置が制御される。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る断層像撮影装置では、複数の測定光を副走査方向に複数列配する構成とした。また、副走査方向の測定光の照射位置のオフセット量を、副走査方向の移動量と略等しくなるように構成した。更に、前回の副走査位置において第ｍ列目の測定光により生成されたＢ−スキャン像と、今回の副走査位置において第ｍ−１列目の測定光により生成中のＡ−スキャン信号とに基づいて、位置補正値を算出する構成とした。更に、算出された位置補正値に基づいて、今回の副走査位置において現在走査中の測定光の走査速度や、走査位置を制御する構成とした。

この結果、３次元断層像における複数の断層像間における位置ずれを、撮影中に高い精度で補正することが可能となった。

［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 (8)

1. 複数の測定光を用いることによって得られた複数の断層像を解析する解析手段と、
   前記解析の結果に基づいて基準となる断層像を選択する断層像選択手段と、
   前記選択された基準断層像を用いて、前記複数の断層像の位置補正を行う断層像位置補正手段と
   を備え、
   前記複数の測定光は前記断層像の撮影の際に同時に被検査物に照射され、かつ少なくとも１つが位置補正のための信号として用いられることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記解析手段は、断層像において空間的な特徴を抽出する抽出手段を有し、
   前記断層像選択手段は前記特徴が含まれる断層像を選択することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記抽出手段により抽出される特徴量として、空間周波数、コントラスト変化量、エッジ強度、解剖学的構造の存在、病変の存在のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記複数の測定光は、少なくとも一つの測定光と他の測定光の照射条件が異なることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記照射条件には、少なくとも測定光の波長、フォーカスの位置、コヒーレンスゲートの位置のいずれかを含むことを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
6. 解析手段が、複数の測定光を用いることによって得られた複数の断層像を解析する解析工程と、
   断層像選択手段が、前記解析の結果に基づいて基準となる断層像を選択する断層像選択工程と、
   断層像位置補正手段が、前記選択された基準断層像を用いて、前記複数の断層像の位置補正を行う断層像位置補正工程と
   を含み、
   前記複数の測定光は前記断層像の撮影の際に同時に被検査物に照射され、かつ少なくとも１つが位置補正のための信号として用いられることを特徴とする画像処理方法。
7. 請求項６に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させるプログラム。
8. 請求項７に記載のプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

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