JP5618533B2 - 光干渉断層情報取得装置、撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

光干渉断層情報取得装置、撮像装置及び撮像方法 Download PDF

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Description

本発明は、光干渉断層情報取得装置、撮像装置及び撮像方法に関する。特に、光干渉断層法(低コヒーレント光による干渉を用いることにより、眼底の断層情報を高速に高い精度で取得する光干渉断層情報取得装置、撮像装置及び撮像方法に関する。
低コヒーレント光を用いて光干渉断層法(OCT:OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY、以下OCTと呼ぶ。)を用いて被検査物を撮像する技術は、生体計測用高分解能計測技術として研究・開発されている。特に、網膜に関する断層画像を用いることにより、網膜に関する疾患を精度よく検出できる。このことから、眼底用の検査装置として実用化され、なおも性能の向上のための研究開発が進んでいる。
OCTには、主に2つの種類がある。一つは、参照光の光路長を制御することで断層の取得位置を変更するタイムドメイン型のOCT(TD−OCT)である。もう一つは、眼の深さ方向(光学系の光軸方向)のデータを一括で取得できるフーリエドメイン型のOCT(FD−OCT)である。
さらに、フーリエドメイン型のOCTには、2つのタイプがある。一つは、干渉した光を回折格子により分光し、該分光した光をラインセンサで検出するスペクトラルドメイン型のOCT(SD−OCT)である。もう一つは、波長掃引可能な光源を用いるスエプトソース型のOCT(SS−OCT)である。現在、眼の深さ方向のデータを取得する時間がタイムドメイン型のOCTよりも短いことから、スペクトラルドメイン型のOCTが主流である。ところで、眼底用の検査装置の場合、測定中に被験者の動きや瞬き、あるいは固視微動により眼の位置がずれて、画像どうしの位置ずれが生じてしまう。このことから、現状よりも短い時間で測定することが望まれている。ここで、瞳の3次元構造を取得するために、複数点の光を瞳に照射するOCTが、特許文献1に開示されている。
特表2008−508068号公報
特許文献1では、瞳に複数の光を照射することで、1本あたりの測定領域を狭くして測定速度を高速にすることができるが、眼底撮像に関する開示はない。すなわち、特許文献1には、複数の光で眼底の断層画像を取得することに関する開示はない。
ここで、眼底の断層画像を取得する際、固視微動などにより、断層画像どうしの位置ずれが起こる可能性がある。このとき、複数の光を用いて複数の測定領域から断層画像を取得した場合、各断層画像どうしの位置ずれが生じる可能性がある。これでは、各断層画像を用いて、全測定領域における断層画像を再構成することが困難である。
本発明に係る干渉断層情報取得装置は、
参照光路と測定光路とをそれぞれ有する第1及び第2の干渉部と、
前記第1及び第2の干渉部における測定光路からの光をそれぞれ、眼底における第1及び第2の照射位置に集光させるように構成され、且つ該集光された光を眼底において走査するための走査部を有する光学部と、
前記第1及び第2の照射位置に集光された光をそれぞれ、眼底における第1及び第2の走査領域で走査させ、且つ該第1及び第2の走査領域どうしを重複させるように前記走査部を制御するための制御部と、
前記第1及び第2の干渉部における干渉光からそれぞれ、前記第1及び第2の走査領域における第1及び第2の断層情報を取得するための断層情報取得部と、を備え、
前記重複させた領域における前記第1及び第2の断層情報を用いて、前記第1及び第2の走査領域における前記第1及び第2の断層情報から、第3の断層情報を取得することを特徴とする。
また、本発明に係る撮像装置は、
光干渉断層法を用いて被検眼の眼底を撮像するための撮像装置であって、
前記被検眼の前眼部に入射する複数の測定光をそれぞれ前記眼底における複数の照射位置に集光するように構成され、且つ該集光した複数の測定光を該眼底において走査するための走査手段を有する光学手段と、
前記複数の測定光を利用して前記眼底の断層情報を取得するための断層情報取得手段と、
前記複数の照射位置に集光された光をそれぞれ、前記眼底における複数の走査領域で走査され、且つ該複数の走査領域のうち隣り合う走査領域の一部同士を重複させるように前記走査手段を制御するための制御手段と、を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る撮像方法は、
光干渉断層法を用いて被検眼の眼底の撮像するための撮像方法であって、
前記被検眼の前眼部に入射する複数の測定光をそれぞれ前記眼底における複数の照射位置に集光するように構成された光学手段を用いて集光した複数の測定光をそれぞれ前記眼底における複数の走査領域で走査し、且つ該複数の走査領域のうち隣り合う走査領域の一部同士を重複させるように、該集光した複数の測定光を該眼底において走査するための走査手段を制御する工程と、
前記複数の測定光を利用して前記眼底の断層情報を取得する工程と、を含むことを特徴とする。
また、別の本発明に係る撮像装置は、
複数の測定光を照射した被検眼からの複数の戻り光と前記複数の測定光に対応する複数の参照光とが干渉した複数の光に基づいて、前記被検眼の断層画像を取得する撮像装置であって、
前記被検眼の眼底における前記複数の測定光の走査領域のうち隣り合う走査領域の一部を重複させて前記複数の測定光を走査する走査手段と、
前記走査領域における前記眼底の断層画像に基づいて、前記眼底の画像を取得する取得手段と、を有することを特徴とする。
眼底における複数の光の走査領域どうしを重複させることで、固視微動などによる断層画像どうしの位置ずれが起こったとしても、各断層画像を用いて、全測定領域における断層画像を再構成することができる。
本実施形態に係る光干渉断層情報取得装置の構成概要図 実施例1の構成図概略 実施例1の測定アーム及び信号検出アームの構成図概略 実施例1の走査範囲の構成図 オーバーラップエリアにおけるデータの構成の説明図 オーバーラップエリアにおける体積データの形成に関する説明図 照明スポットのクロストークに関する説明図 実施例2の構成概要図 実施例2の変形例と実施例3の説明図 実施例5の構成概要図 実施例3のフロー図 実施例3の説明図(深さ方向の移動の場合)
本実施形態に係る光干渉断層情報取得装置(あるいは光干渉断層法を用いて眼底を撮像するための撮像装置とも呼ぶ。)について、図1(a)を用いて説明する。なお、本発明は、マイケルソン干渉計を適用することもできるし、マッハツェンダー干渉計を適用することもできる。また、本発明における光の伝播は、空間でも良いし、光ファイバーでも良い。
まず、11は、光を発生させるための光源である。光源は、低コヒーレント光を発生させる光源(SLDなど)が望ましい。
次に、12及び13は、参照光路と測定光路とをそれぞれ有する第1及び第2の干渉部である。ここで、前記参照光路及び前記測定光路は、例えば後述する実施例1では、参照光アーム107及び測定アーム111に相当する。
また、14は、前記光源11からの光を前記第1の干渉部12に導かれる光と前記第2の干渉部13に導かれる光とに分割するための分割部(ビームスプリッタなど)である。ここで、本発明は、分割部を用いずに、複数の光源を用いても良い。すなわち、複数の光源からの光をそれぞれ複数の干渉部に導いても良い。
また、15は、前記第1及び第2の干渉部12、13における測定光路からの光をそれぞれ、眼底16における第1及び第2の照射位置17、18に集光させるように構成された光学部である。光学部15は、前記集光された光を眼底16において走査するための走査部19を有している。
ここで、光学部15は、光学部15からの光を前眼部22に照射させる人眼の瞳孔部を介して、眼底16における第1及び第2の照射位置17、18に集光するように構成されることが望ましい。また、光学部15は、レンズを有することが望ましい。このとき、第1及び第2の干渉部12、13における測定光路からの光が前記レンズを透過することにより、それぞれの光に対して分散が生じる。ここで、上記レンズにおける透過する位置が異なると、上記分散も異なることがある。この分散を補償するために、前記第1及び第2の干渉部12、13における参照光路にそれぞれ第1及び第2の分散補償部を設けることが好ましい。なお、分散補償部は、例えば後述する実施例1では、光学ブロック109に相当する。また、前記分散補償部は、前記第1及び第2の干渉部12、13における参照光路に有することが望ましい。
また、前記第1及び第2の照射位置17、18に集光された光の眼底16におけるスポットどうしの距離が、該スポット径(スポットのサイズあるいはスポットの長さ)どうしの和以上(前記スポットのサイズが同じなら、2倍以上)になるように構成されることが望ましい。これにより、前記第1及び第2の照射位置17、18からの戻り光どうしが干渉を避けることができるので、S/Nの良い断層情報を取得することができる。前記第1及び第2の照射位置17、18からの戻り光どうしが干渉してしまうと、取得した断層情報にノイズがのってしまうからである。
ここで、光源からの光をライン照明として眼底を照明し、眼底からの反射光と参照光との干渉信号をエリアセンサで検出するという撮像装置が、Nakamura、“High speed three dimentional human retinal imaging by line field spectral domain optical coherence tomography、Optics Exspress VOL.15,NO12(2007)に開示されている。この論文では、ライン照明することで、走査することなく低干渉断層撮影が可能であるが、眼底上で近接する領域からの光信号がエリアセンサ上に入射することでクロストークを生じる。そこで、上述したように、スポットどうしの距離がスポット径どうしの和以上になるように構成することで、互いのクロストークを低減することができる。これにより、SNの良い断層情報を取得することができる。
さらに、20は、前記第1及び第2の照射位置17、18に集光された光をそれぞれ、眼底16における第1及び第2の走査領域で走査させ、且つ該第1及び第2の走査領域どうし(あるいは複数の走査領域のうち隣り合う走査領域の一部同士。)を重複させるように前記走査部19を制御するための制御部である。ここで、前記制御部20は、前記第1及び第2の走査領域の相対位置が関連付けられるように前記走査部19を制御することが好ましい。なお、前記第1及び第2の走査領域は、例えば後述する実施例1では、走査エリア145に相当し、前記重複された領域は、オーバーラップエリア137に相当する。
さらにまた、21は、前記第1及び第2の干渉部12、13における干渉光からそれぞれ、前記第1及び第2の走査領域における第1及び第2の断層情報を取得するための断層情報取得部である。ここで、前記第1及び第2の干渉部12、13における干渉光はそれぞれ、眼底16からの戻り光と参照光路からの戻り光とを干渉させた光であることが望ましい。
そして、前記第1及び第2の断層情報から第3の断層情報を取得する。例えば、第1の断層情報と第2の断層情報とを統合する。このとき、前記重複させた領域における第1及び第2の断層情報を用いる(例えば、第1の断層情報と第2の断層情報との位置ずれを補正する。)ことで、第1及び第2の断層情報を容易に統合することができる。ここで、前記第3の断層情報は、前記第1及び第2の断層情報どうしを前記重複された領域で統合した情報であり、該統合した情報から断層画像を形成するための画像形成部を備えることが好ましい。また、前記第3の断層情報は、前記第1の断層情報、前記第2の断層情報、前記第1及び第2の断層情報どうしを前記重複された領域で統合した情報のいずれかであることが好ましい。なお、前記画像形成部は、例えば後述する実施例1では、161に相当する。
また、前記走査の副走査方向(あるいは前記第1の走査領域と第2の走査領域とが並ぶ方向に対して略垂直な方向。)に前記第1の断層情報と前記第2の断層情報とを重複させることが好ましい。このとき、前記複数の走査領域においてそれぞれ取得された複数の前記断層情報のうち、前記重複した領域における断層情報を利用する(例えば、断層画像どうしの相互相関を計算する。)ことで、前記走査の主走査方向(あるいは前記重複させる方向。)における隣り合う画像情報どうしの位置合わせを行うことができる。なお、本発明は当然、上記の手法を用いることにより、副走査方向の位置合わせを行うこともできるし、また前記第1の走査領域と第2の走査領域とが並ぶ方向が主走査方向でも良いことは言うまでもない。
(複数の測定光どうしが前眼部で交差)
また、別の本実施形態に係る光干渉断層情報取得装置(あるいは光干渉断層法を用いて眼底を撮像するための撮像装置とも呼ぶ。)について、図1(a)及び図1(b)を用いて説明する。
まず、前眼部22(角膜と水晶体のこと。あるいは角膜と水晶体と眼内レンズとで構成される光学系のこと。)に入射する複数の測定光をそれぞれ眼底16における複数の照射位置(17や18)に集光するように構成される光学部15を備える。また、光学部15は、該集光した複数の測定光を該眼底16において走査するための走査部19を有する。また、前記複数の測定光を利用して前記眼底の断層情報を取得するための断層情報取得部21を備える。すなわち、光を眼底16に照射し、眼底16からの戻り光と参照光との干渉を用いて眼底16における断層情報を計測する。そして、前記光学部は、前記複数の測定光が前記前眼部において互いに交差し且つ前記眼底においてそれぞれ前記複数の照射位置に集光するように構成される。すなわち、前眼部22に複数の光を入射する際、複数の光が交わるように照射する。なお、光学部15(接眼レンズ25など)と前眼部22との相対位置を調整することが望ましい。
具体的にはまず、眼底における第1の照射位置17に集光する第1の光23と、眼底における前記第1の照射位置17とは異なる第2の照射位置18で集光する第2の光24と、が眼底16に照射されるように構成された光学部15を備える。
そして、前記第1の光23と前記第2の光24とが交わり、且つ前記交わる位置に前眼部22が配置されるように構成される。
ここで、マイクロレンズアレイディスク(140、複数の集光レンズがアレイ状に配列された構造のこと。)を用いて、生体組織や生体細胞などの試料Sに対して複数の集束部分が形成されるように、複数の測定光を試料Sに照射する構成が、特開2006−195240号公報に開示されている。この公報には、平行な光を試料Sに照射し、その反射光と参照光との干渉光を検出し、試料Sの断層画像を生成する装置が開示されている。
また、複数の光源と、該複数の光源に共通した物体光結像光学系を有し、共通の参照光結像光源系と光源に対応した位置に離散配置された光センサ部を有する断層撮影装置が、特開平8−252256号公報に開示されている。この公報には、平面の結像面(16)に照射する光干渉装置が開示されている。
ところで、眼底における断層情報を測定するOCT装置に関して、複数の光を眼底に照射する場合、まず前眼部(角膜と水晶体あるいは眼内レンズとで構成されるレンズ)に入射する必要がある。疾病の診断を行うためには、複数の光を眼底に照射する際に、前眼部よりも広い領域に照射(広画角化)することが求められる。
そこで、上述したように、複数の測定光が前眼部において互いに交差し且つ前記眼底においてそれぞれ複数の照射位置に集光するように構成することで、従来よりも広画角であるOCT装置を提供することができる。
ここで、前記第1及び第2の光23、24が照射される領域どうしの位置関係を関連付けるように構成されることが好ましい。これにより、光学系への入射位置などを把握することができる。
また、眼底における前記第1及び第2の光23、24が照射される領域を走査するための走査ミラー(あるいは走査部19)を備えることが好ましい。そして、前記走査ミラーは、前眼部と共役の位置に配置されることが好ましい。これにより、複数のビームを同時に制御することができる。
また、前記第1の光23を干渉させるための参照光を反射するための第1の参照ミラーと、前記第2の光24を干渉させるための参照光を反射するための第2の参照ミラーと、を備えることが好ましい。そして、光学部15の光軸方向における前記第1の参照ミラーと第2の参照ミラーとの相対位置に関して、前記第1の光の光路長と前記第2の光の光路長との差を設けることが好ましい。これにより、光路長差により生じる画像どうしの光軸方向における位置ずれを抑制することができる。
なお、一本ビームの場合には、次のような課題があった。すなわち、画角(光が眼底に照射される領域)を広くすると、ビームが光学系(例えば、レンズ)における異なる光路を通るとき、光路長どうしの差が従来よりも大きくなることがある。このため、一本ビームの場合には、一つの参照ミラーでは制御し切れなかった。
(実施例1:SD−OCT及び3つの走査領域)
実施例1について、以下に説明する。図2は、実施例1の構成の概要を示したものである。
101は、近赤外の低コヒーレンス光を発光する光源(光コヒーレンス光源)である。光源101から発光した光は、光ファイバ102を伝搬し、光分岐手段103(ビームスプリッタ)で、3つの光ファイバ105に分岐される。そして、光ファイバ105で分岐された光は、光カプラ104により参照光アーム107および測定アーム111に分岐される。なお、光源101は、該光源を駆動するための駆動回路129に接続されている。
まず、参照光アーム107について、以下に説明する。
光ファイバ106a、106b、106c(参照光アーム用の光ファイバ)から射出した近赤外の光コヒーレンス光は、コリメート光学系108(コリメータ)を介して、光学ブロック109(ガラスブロック、あるいは分散補償器)に入射する。そして、反射ミラー110で反射し、光ファイバ106a、106b,106cに入射する。光学ブロック109は、それぞれの光路に対応した光学ブロック109a,109b109cとから構成されており、測定アーム111における光学系の分散を補正するものである。反射ミラー110は、それぞれの光路に応じて独立して光路長を制御できるように反射ミラーの位置を制御するための制御部131に接続されている。また、前記制御部131を駆動するための駆動部132により制御される。
次に、測定アーム111について、以下に説明する。
光カプラ104で分岐された光は、光ファイバ112a,112b,112c(測定アーム用の光ファイバ)を介して、ファイバ端120a,120b,120c(射出端)より射出する。図2では、走査部114(スキャナ)の主走査断面を光路に関して展開した状態で示している。ファイバ端120より射出した光は、光学レンズ113により略平行にされる。射出端120a,120b,120cの各光源からの主光線が走査部114の偏向点で交差するように、該走査部が配置されている。ここで、走査部114は、ミラー面を回転可能なガルバノミラーであり、入射した光を偏向する。また、走査部114は、走査部を制御するための制御回路133に接続されている。また、走査部114は、ガルバノミラーを2つ有する2次元の走査部であり、紙面内の主走査方向と紙面垂直方向の副走査方向の2方向に走査することができる。走査部114により走査された光は、結像レンズ115により中間結像面116にファイバ端120の共役像を形成する。対物レンズ117(接眼レンズ)および瞳孔119を通り、被検眼118の眼底(網膜)122上に、ファイバ端120a,120b,120cにそれぞれ対応する照明スポット121a,121b,121cを形成する。走査部114により面内偏向をうける(方向(136))と各照明スポット121a,121b,121cは眼底(網膜)122上を矢印135(走査点移動方向)のように移動することになる。なお、各照明スポットが移動した領域が、走査エリアとなる。この照明スポット位置における反射光が逆光路をたどりファイバ端に入射して、光カプラ104a、104b、104cまで戻ることになる。
また、信号検出アーム128について、以下に説明する。
参照光アーム107および測定アーム111からの戻ってきた光の干渉を信号検出アーム128で検出する。光ファイバ123a,123b,123cを伝搬した光をファイバ端139a,139b,139cから射出する。ファイバ端139a,139b,139cから射出した光は、コリメートレンズ124により平行にされ、分光器125(回折格子)に入射する。分光器125には紙面内垂直方向に周期構造があり紙面垂直方向に分光される。分光された光は、結像レンズ126によりラインセンサ127a,127b,127cに結像される。ラインセンサ127a,127b,127cは検出器を制御するための制御部130に接続されており記憶部160に所定の取得したデータを送るように構成されている。記憶部160のデータを、制御回路134でフーリエ変換することにより眼底の断層画像を出力し表示部159にその断層画像に出力するように構成されている。なお、本実施例は、いわゆるフーリエドメインOCTの方式を用いた眼底用低干渉断層撮像装置である。
本実施例では、眼底上の3つのスポット121a,121b,121cから断層画像を取得するので、データの補正を行うために画像形成部161が接続されており、画像表示部159に表示する画像を補正することができる。
各アームの構成に関して、以下で詳細に説明する。
図3(a)、(b)はそれぞれ、測定アームの主走査断面、副走査断面の構成を示したものである。以降、同符番のものは、同じ機能を表わすものであり説明を省略する。
ここで、走査部114は、主走査部114xおよび副走査部114yとから構成されている。
光ファイバの射出端120a,120b,120cは光学系113,115,117を介して眼底(網膜)122上に照明スポット121a,121b,121cとして結像される。走査部114における主走査偏向方向である矢印136に走査されると、各照明スポット121a,121b,121cは、走査エリア135a,135b,135cのように走査される。このとき各走査エリア間に、オーバーラップエリア137a,137b(重複領域)が設定されている。なお、138は、光束が放射している様子を表している。
次に副走査断面の構成について、説明する。副走査断面の走査方向136yに走査されると走査点の照明スポット121は、走査エリア135yを走査することになる。主走査方向の走査と副走査方向の走査とを、同期をとるように制御することで、眼底上をラスタ走査することができる。
次に信号検出アーム128に関して説明する。図3(c)、(d)は、信号検出アームの光学系部の結像方向を示す断面と分光方向を示す断面である。
図3(c)は、ファイバ端139a,139b,139cが共役位置におかれたラインセンサ127a,127b,127cに結像される構成を示したものであり、本図に示したように各ファイバ端は、それぞれに対応したラインセンサに結像する。
図3(d)は、ファイバ端139bと結像点127bの関係を示している。ファイバ端から発光した光は、分光器(回折格子)125の位置で分光されエリアセンサ127上に、分光スポット141a,141b,141cを波長に応じて形成する。光源からの波長のスペクトルは連続スペクトルであるため、エリアセンサ上にライン結像するようになっている。このスペクトルは、図2における参照光アーム107と測定アーム111との光の干渉によって形成されておりこのラインセンサ上の強度分布をフーリエ変換することのより断層画像をえる。回折格子125は、光源101のスペクトルなどによってそのピッチ、形状が設定されるものである。
図4は眼底における走査範囲の構成をするための図である。眼底(網膜)122に対して、視神経乳頭142と黄斑143を説明のために記載した。視神経乳頭142あるいは黄斑143近傍の網膜の断層画像を取得する場合を説明する。照明スポット121c、121b,121aは、網膜上では略等間隔の離れた位置に形成される。144a,144b,144cはそれぞれの照明スポットの主走査ラインを示しており、本図には不図示の走査手段により走査エリア145a145b,145cを走査するように構成されている。各走査エリア間には、オーバーラップエリア137a,137bが設定されている。各走査エリアは、ラスタ走査され、図4(b)に示したように、より密な走査が行われる。走査線146a,146b,146cは帰線であり、所定の走査点への向うラインである。
図5はオーバーラップエリア137a近傍の拡大図である。走査エリア145cと145bのオーバーラップエリア137が設定されており、各走査エリア145c,145bの走査領域の一部が重なっている。照明スポット121a,121bは走査線144c,144b上をラスタ走査する。
眼底の低干渉断層撮像を行い体積データを取得する場合、図5(b)に示すようにボクセル164の1点、1点に対するデータを生成する必要がある。オーバーラップエリア以外の場合は、ある位置のボクセルに対して、近い位置のデータを割り当てるなどを行うことができる。一方、オーバーラップエリアにおいては、複数の照明スポットにおけるデータが存在することになる。また、各領域の照明スポットの走査線はオーバーラップエリアで一致しない。このような場合における或るボクセルのデータを作成する場合を図5(c)を使って説明する。ボクセル164の所定位置149のデータを作成するために、ある走査線上のデータ取得位置147a,147bの位置におけるデータを記憶部から取り出す。また、147a,147bとは異なる照明スポットの走査線上のデータ取得位置148a,148bの4つのデータを記憶部から取り出す。そして、それぞれのデータの位置とデータ取得位置を用いて内挿(あるいは補間:interpolation)することでデータを生成する。オーバーラップエリア137に関しては、このように異なる走査エリアからのデータを用いて内挿することで領域をスムーズに接続することができる。
図6は、体積データ165を形成する場合を示している。走査エリア146a,146bにおける体積データ165a,165bを取得する場合、眼底に対する断層方向166のデータに関しても、位置を合わせることが必要である。この断層方向の位置に関して、たとえば、図2の反射ミラー110の位置を走査エリアごとに調整して合わせる方法が考えられる。あるいは、それぞれの走査エリアの体積データから、特徴点を抽出して画像で合わせるなどの方法が考えられる。
なお、162aと162bは、それぞれ断層画像を表している。
以上説明したように、所定の領域を複数のスポットで同時に走査することで、スポットの数の分だけより高速にデータを取得することが可能となる。本実施例では、光源101を、近赤外光を発するスーパールミネッセンスダイオードなどを使用することが可能である。また、本実施例においては、1つの光源からの光を、光分岐手段を用いて分岐する構成を示したが、それに限定するものではなく、複数のスポットごとに別の光源を用いても同様の効果が得られる。
図7に各照明スポットの間隔の設定に関して説明する。図7(a)は被検眼118に瞳孔119から照明スポット121a,121bに入射した場合を示している。それぞれのスポット位置における反射光は、それぞれの照明スポットに対応する不図示の光ファイバに入射して信号光を形成する。眼底では光は散乱するため、2つの照明スポットが近接してしまうと互いに成分がノイズとなってしまう。図7(b)は詳細を示したものである。眼底上の照明スポット121a、121bは網膜内の断層取得範囲150で焦点深度エリア153a,153b(可干渉エリア)を有している。このエリア内の散乱等がクロストークとなりノイズ源になる。網膜の表面上でのスポットの広がりを考慮し、眼底上のスポットサイズをspotとするとき、各照明スポット間隔Wdは
Wd>2*spot (1)
と設定するとクロストークによるノイズを低減することができる。
本実施例は、副走査方向に複数の照明スポットを形成しているが、副走査方向における画像取得エリアの画角をwhとし、スポット数をNとし各スポット間隔の角度wsは
ws=wh/N (2)
と設定している。wh方向のデータ取得数をNdとするとスポット間隔wsdは
wsd=wh/Nd (3)
となる。Nd>Nであれば、ノイズ低減に効果がある。
なお、151及び152は、それぞれ、照明スポット121a及び121bに収束する光(収束ビーム)を表している。
本実施例では、図3に示したように3つのラインセンサにより構成した例を示したが、3つのラインセンサが一体的に形成されているものや、エリアセンサ上に結像させても同様の効果が得られる。
(実施例2:5つの走査領域)
実施例2について、以下に説明する。実施例1では、図4に示されているように、眼底を3つの走査領域に分割し、紙面左右方向に主走査方向を設定した。これに対して実施例2では、紙面上下方向に主走査方向を設定し、眼底領域を5つの走査エリアにて構成した場合を示している。なお、光学系の構成に関しては、図2と同様に行うことができる。
図8は、本実施例における眼底上の領域分割の説明をするための図である。眼底上を5つの照明スポット154a,154b、154c,154d,154eで照明し、これらのエリアから低干渉断層撮像を行う。それぞれの照明スポットに対応した不図示の参照光アームおよび信号検出アームを有する。156a〜156eは、主走査方向の走査線を示している。各照明スポットは不図示の走査手段により眼底上を走査され、走査と同期して眼底上の低干渉断層データを取得しそれらの信号は不図示の記録手段に記録される。
加えて、各走査エリア間には、オーバーラップエリア158が形成されている。図5と同様に各走査エリアで記録部により記録されたデータを用いてオーバーラップエリアのデータを画像形成手段で計算する。たとえば、特定の位置157のデータは、その周囲の154a,154bのデータをもとにして形成される。
ここで、本実施例の変形例について、図9(a)を用いて説明する。図9(a)は、走査エリアを4つの走査エリアに分割した場合の例を示している。各走査エリア155の照明スポット154は、図中矢印の主走査方向に走査され、それと略垂直方向に副走査され走査エリアを形成するものである。本実施例においても、オーバーラップエリア158が各領域の間に構成されている。本実施例においても低干渉断層撮影データを得る際、各走査エリアにおけるデータを不図示の記録手段に記録し、体積データとして画像形成手段により形成するように構成している。
(実施例3:固視微動による画像の位置ずれの補正)
本発明の実施例1と2において、人の眼底を観察する場合を考える。人間には固視微動とよばれる現象がある。したがって、眼底を観察中においても、眼底が光学系に対して動いてしまうということが発生する。
例えば、実施例1の図4(a)と(b)を用いてその対応に関して説明する。各走査エリア145a、145b、145cにおけるある瞬間における信号取得位置の相対関係は変化しない。それぞれの走査エリアの紙面左上の領域は、同時に取得されていることになる。
固視微動等の移動が生じない場合、走査エリア145cの下側と走査エリア145bの上側の画像は本来ほぼ重なるはずである。しかしながら、固視微動が生じた場合、走査エリア145cの下側と走査エリア145bの上側の画像は重ならないものとなってしまう。
次に、図9(b)を用いてこの例を説明する。図9(b)は、実施例1と同様の装置において、固視微動が行ったときの画像のずれを模式的に示した図である。
走査エリア145a、145b、145cは、各走査ビームにより取得されるエリアである。線170a、170bおよび、線171a、171bは、眼底上では同一のものであるが、固視微動等が生じたためにずれを生じてしまったものである。オーバラップ領域137a、137bで本来この2つの走査エリアの画像はほぼ重なるべきものであるということが装置構成上わかっている。
従って、オーバラップ領域で画像のずれ量をもとにして、動きがあったかどうかを識別することが可能である。本実施例における画像生成のフローを図11に示す。これらのフローは制御回路134内で行えるものである。
まず、STEP1では、眼底断層画像の測定を開始する。次に、STEP2では、被測定眼と装置のアライメントなどを行う。また、STEP3では、アライメント等が適正であれば、断層測定を開始する。また、STEP4では、エリアごとの眼底の断層画像の撮像を行う。また、STEP5では、信号取得を終了する。ここで、信号取得がうまくいかない場合はSTEP4に戻り再度測定を行う。また、STEP6では、所定のオーバーラップエリアの画像の解析を開始する。また、STEP7では、解析エリアのオーバーラップエリアに動きがあるかどうかを判定する。この動きがあれば、STEP8である第1と第2の領域の移動量を算出する。その結果として、動き量におおじてSTEP9により第3の画像の選択を行う。また、STEP7では、オーバラップ部に動きがない場合、STEP10に進む。また、STEP10では、それまでの処理に従って画像の合成を行う。そして、STEP11では、最終的な断層画像を画像として出力する。
本実施例では、STEP9で、オーバラップ領域の画像のずれ量に応じて、第3の画像を生成する場合と第1あるいは第2の画像を代用する場合を示したが、動きがなかった場合に第1の画像か第2の画像のどちらかを選択するようにしても同様の効果が得られる。
上記では、画像に対する横方向のずれを生じることを例にした。場合によっては、眼球が前後に動いてしまうこともある。このような深さ方向の移動に対しては、コヒーレンスゲートに対する相対位置が変化してしまう。
図12(a)は走査エリア144bと144aを取得しているときに、前後方向に移動が生じてしまった場合を示した図である。本図では、各走査エリアの起点と終点において、前後方向に移動が生じてしまった場合を示している。図12(b)で、上図は、走査エリア144aにおける起点での断層画像、下図は走査エリアの終点での断層画像をあらわしている。双方の画像は、オーバラップ領域137における画像であり、撮像時間が異なるが略同位置での画像である。このため深さ方向の移動がなければほとんど重なる画像である。
実施例1で示したようにスポットを走査する軌跡が異なるために、この2つの画像を用いて第3の画像を通常は制御手段により生成し表示を行っている。
しかしながら、双方の画像を取得している時間が異なるため、移動が生じた場合には片方の画像のみ表示させた方がいい場合がある。
これらを鑑みオーバラップ領域の画像として、第1と第2の画像を双方を利用して第3の画像として生成することも可能であるが、移動が大きい場合など移動量を比較して、移動量の小さい方の画像を用いて第3の画像として使用してもよい。
このような深さ方向のずれの場合も、図11と同様のフローを制御回路内で行うことにより実現することができる。
(実施例4:SS−OCT)
実施例4について、以下に説明する。図10は、実施例4の構成の概要を示したものである。実施例1がフーリエドメインOCTのうちスペクトラルドメインOCT(SD−OCT)で構成した場合であった。これに対して、本実施例では、フーリエドメインOCTのうち波長掃引OCT(SS−OCT)として構成されている。
光源201は、近赤外光を高速に掃引できる波長可変光源である。光源201から発光した光は、光ファイバ202を伝搬し、光分岐手段203で、3つの光ファイバ205に分岐される。光ファイバ205で分岐された光は、光カプラ204で参照光アーム207および測定アーム211に分岐される。
参照光アーム207に関して以下に説明する。光ファイバ206a、206b、206cから射出した近赤外光は、コリメート光学系208を介して、光学ブロック209に入射し、反射ミラー210で反射し、逆の光路をたどり光ファイバ206に再び入射する。光学ブロック209(ガラスブロック、あるいは分散補償器)は、それぞれの光路に対応した光学ブロック209a,209b、209cとから構成されており、測定アーム111における光学系の分散を補正するものである。反射ミラー110は、それぞれの光路に応じて独立して光路長を制御できるように反射位置制御部131に接続されており、位置制御部131を駆動するための駆動部229により制御される。
測定アーム211に関して次に説明する。光カプラ204で分岐された光は、光ファイバ212a,212b,212cを介して、ファイバ端220a,220b,220cより射出する。ファイバ端220より射出した光は、光学系213により略平行化されかつ、射出端220a,220b,220cの各光源の主光線が走査手段214の偏向点で交差するように配置されている。
走査部214は、ミラー面を回転可能なガルバノミラーであり、入射した光を偏向する。走査部214は、走査部を制御するための制御回路227接続されている。ここで、走査部214は、ガルバノミラーを2つ有する2次元走査手段であり、紙面内の主走査方向と紙面垂直方向の副走査方向の2方向に走査することができる。走査部214により走査された光は、結像レンズ215により中間結像面216にファイバ端220の共役像を形成する。中間結像面216の像は、対物レンズ217および瞳孔219を通り、被検眼218の網膜222上に、ファイバ端220a,220b,220cにそれぞれ対応する照明スポット221a,221b,221cを形成する。
走査部214により面内偏向をうける(方向(236))と各照明スポット221a,221b,221cは網膜222上を矢印のように移動することになる。この照明スポット位置における反射光が逆光路をたどりファイバ端に入射して、光カプラ204a、204b、204cまで戻ることになる。
参照光アーム207および測定アーム211からの戻ってきた光の干渉を信号検出アーム228で検出する。
信号検出アーム228は、光ファイバ223a,223b,223cを伝射出する。ファイバ端139a,139b,139cから射出した光を光検出器224a,224b,224cに入射させる。
光源201は、光源を駆動するための駆動回路225に接続されており、発振する波長が高速に掃引される。掃引されるのと同期して、光検出器224は、高速にデータを取得し、該光検出器を駆動するための駆動回路226によりその信号を記録手段233に記録する。また、走査部214は、該走査部を駆動するための駆動回路227に接続されている。駆動回路227と駆動回路225および駆動回路226は制御回路230により同期がとられている。波長掃引に伴う各光検出器からの出力信号を解析することにより、眼底の断層撮像を行う。
実施例1と同様に、各スポットの走査領域にはオーバーラップエリア234が設定されており各走査エリアにおけるデータをもとに画像形成部232により体積データを生成する。
網膜上における走査エリアの配置などに関しては、実施例1、実施例2のような構成を用いてもよい。
このように所定の領域を複数のスポットで同時に走査することで、スポットの数の分だけより高速にデータを取得することが可能となる。
また、走査スポットの間隔においては、実施例1と同様に、
網膜の表面上でのスポットの広がりを考慮し、眼底上のスポットサイズをspotとするとき、各照明スポット間隔Wdは
Wd>2*spot (1)
と設定するとクロストークによるノイズを低減することができる。
本実施例においては、波長掃引型の1つの光源を光分岐手段により分岐するように構成したが、別な波長掃引型の光源を3つ配置しても同様の効果が得られる。
実施例1および実施例3において、走査手段をガルバノミラーとして記述したが、たとえば1次元偏向タイプのガルバノミラーを2つを組み合わせたり、2次元偏向タイプのミラーにより構成しても同様の効果が得られる。より高速の走査するために、共振型の走査ミラーやポリゴンミラーあるいは、光学結晶等などの固体走査手段を配置してもよい。
さらに実施例3に示したように、固視微動および奥行き方向(深さ方向)の移動に対しては、その移動量に応じて第3の画像の生成方法を変えると、より確度の高い画像を形成することができる。
(その他の実施例)
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。なお、記憶媒体は、コンピュータに実行させるためのプログラムを格納するものである。
11 光源
12 第1の干渉部
13 第2の干渉部
14 分割部
15 光学部
16 眼底
17 第1の照射位置
18 第2の照射位置
19 走査部
20 制御部
21 断層情報取得部
22 前眼部
23 第1の光
24 第2の光
25 接眼レンズ

Claims (27)

  1. 照光路と測定光路とをそれぞれ有する第1及び第2の干渉部と、
    前記第1及び第2の干渉部における測定光路からの光をそれぞれ、眼底における第1及び第2の照射位置に集光させるように構成され、且つ該集光された光を眼底において走査するための走査部を有する光学部と、
    前記第1及び第2の照射位置に集光された光をそれぞれ、眼底における第1及び第2の走査領域で走査させ、且つ該第1及び第2の走査領域どうしを重複させるように前記走査部を制御するための制御部と、
    前記第1及び第2の干渉部における干渉光からそれぞれ、前記第1及び第2の走査領域における第1及び第2の断層情報を取得するための断層情報取得部と、を備え、
    前記重複させた領域における前記第1及び第2の断層情報を用いて、前記第1及び第2の走査領域における前記第1及び第2の断層情報から、第3の断層情報を取得することを特徴とする光干渉断層情報取得装置。
  2. 前記第1及び第2の照射位置に集光された光の眼底におけるスポットどうしの距離が、該スポット径どうしの和以上になるように構成されることを特徴とする請求項1に記載の光干渉断層情報取得装置。
  3. 前記光学部からの複数の光を互いに前眼部に交差して入射させることにより、眼底における前記第1及び第2の照射位置に集光するように構成されることを特徴とする請求項1あるいは2に記載の光干渉断層情報取得装置。
  4. 複数の光を前記第1の干渉部に導かれる光と前記第2の干渉部に導かれる光とに分割するための分割部と、
    前記第3の断層情報から断層画像を形成するための画像形成部と、を備え、
    前記第1及び第2の干渉部における干渉光はそれぞれ、眼底からの戻り光と参照光路からの戻り光とを干渉させた光であり、
    前記制御部は、前記第1及び第2の走査領域の相対位置が関連付けられるように前記走査部を制御し、
    前記第3の断層情報は、前記第1の断層情報、前記第2の断層情報、前記第1及び第2の断層情報どうしを前記重複された領域で統合した情報のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光干渉断層情報取得装置。
  5. 前記光学部がレンズを有し、
    前記第1及び第2の干渉部における測定光路からの光がそれぞれ、前記レンズを透過することにより生じる分散を補償するための第1及び第2の分散補償部を、該第1及び第2の干渉部における参照光路に有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光干渉断層情報取得装置。
  6. 光干渉断層法を用いて被検眼の眼底を撮像するための撮像装置であって、
    前記被検眼の前眼部に入射する複数の測定光をそれぞれ前記眼底における複数の照射位置に集光するように構成され、且つ該集光した複数の測定光を該眼底において走査するための走査手段を有する光学手段と、
    前記複数の測定光を利用して前記眼底の断層情報を取得するための断層情報取得手段と、
    前記複数の照射位置に集光された光をそれぞれ、前記眼底における複数の走査領域で走査され、且つ該複数の走査領域のうち隣り合う走査領域の一部同士を重複させるように前記走査手段を制御するための制御手段と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
  7. 前記走査の副走査方向に前記重複させ、
    前記複数の走査領域においてそれぞれ取得された複数の前記断層情報のうち、前記重複した領域における断層情報を利用して、前記走査の主走査方向における隣り合う画像情報どうしの位置合わせを行うことを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。
  8. 記光学手段は、前記複数の測定光が前記前眼部において互いに交差し且つ前記眼底においてそれぞれ前記複数の照射位置に集光するように構成されることを特徴とする請求項6あるいは7に記載の撮像装置。
  9. 複数の測定光を照射した被検眼からの複数の戻り光と前記複数の測定光に対応する複数の参照光とが干渉した複数の光に基づいて、前記被検眼の断層画像を取得する撮像装置であって、
    前記被検眼の眼底における前記複数の測定光の走査領域のうち隣り合う走査領域の一部を重複させて前記複数の測定光を走査する走査手段と、
    前記走査領域における前記眼底の断層画像に基づいて、前記眼底の画像を取得する取得手段と、
    を有することを特徴とする撮像装置。
  10. 前記取得手段が、前記重複した領域における前記眼底の断層画像を用いて前記走査領域における前記眼底の断層画像をつなぎ合わせることにより、前記眼底の画像を取得することを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。
  11. 前記取得手段が、前記重複した領域における前記眼底の断層画像を用いて前記走査領域における前記眼底の断層画像を位置合わせすることにより、前記眼底の画像を取得することを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。
  12. 前記取得手段が、前記重複した領域における前記眼底の断層画像の位置ずれに基づいて、前記眼底の画像を取得することを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。
  13. 前記取得手段が、前記重複した領域における前記眼底の断層画像の位置ずれ量を算出する算出手段を更に有し、
    前記算出手段の算出結果に基づいて前記眼底の画像を取得することを特徴とする請求項12に記載の撮像装置。
  14. 前記走査手段が、前記被検眼の眼底における前記複数の測定光の走査領域のうち隣り合う走査領域の一部を副走査方向において重複させて前記複数の測定光を走査することを特徴とする請求項9乃至13のいずれか1項に記載の撮像装置。
  15. 前記走査手段は、前記被検眼の前眼部と略共役の位置に設けられ、前記複数の測定光に対して共通の走査手段であることを特徴とする請求項9乃至14のいずれか1項に記載の撮像装置。
  16. 前記干渉した複数の光を分光し且つ前記干渉した複数の光に対して共通の分光手段を更に有することを特徴とする請求項9乃至15のいずれか1項に記載の撮像装置。
  17. 前記分光された複数の光をそれぞれ検出する複数の検出手段を更に有することを特徴とする請求項16に記載の撮像装置。
  18. 前記複数の参照光の光路長を独立に変更し且つ前記複数の参照光に対応する複数の参照ミラーを更に有することを特徴とする請求項9乃至17のいずれか1項に記載の撮像装置。
  19. 前記被検眼の前眼部において前記複数の測定光が互いに交差するように、前記複数の測定光を前記前眼部に同時に入射し、前記前眼部に入射した前記複数の測定光を前記眼底における複数の照射位置に集光する光学手段を更に有することを特徴とする請求項9乃至18のいずれか1項に記載の撮像装置。
  20. 光干渉断層法を用いて被検眼の眼底の撮像するための撮像方法であって、
    前記被検眼の前眼部に入射する複数の測定光をそれぞれ前記眼底における複数の照射位置に集光するように構成された光学手段を用いて集光した複数の測定光をそれぞれ前記眼底における複数の走査領域で走査し、且つ該複数の走査領域のうち隣り合う走査領域の一部同士を重複させるように、該集光した複数の測定光を該眼底において走査するための走査手段を制御する工程と、
    前記複数の測定光を利用して前記眼底の断層情報を取得する工程と、
    を含むことを特徴とする撮像方法。
  21. 前記走査の副走査方向に前記重複させ、
    前記複数の走査領域においてそれぞれ取得された複数の前記断層情報のうち、前記重複した領域における断層情報を利用して、前記走査の主走査方向における隣り合う画像情報どうしの位置合わせを行うことを特徴とする請求項20に記載の撮像方法。
  22. 前記光学手段は、前記複数の測定光が前記前眼部において互いに交差し且つ前記眼底においてそれぞれ前記複数の照射位置に集光することを特徴とする請求項20あるいは21に記載の撮像方法。
  23. 複数の測定光を照射した被検眼からの複数の戻り光と前記複数の測定光に対応する複数の参照光とが干渉した複数の光に基づいて、前記被検眼の断層画像を取得する撮像方法であって、
    前記被検眼の眼底における前記複数の測定光の走査領域のうち隣り合う走査領域の一部を重複させて前記複数の測定光を走査する工程と、
    前記走査領域における前記眼底の断層画像に基づいて、前記眼底の画像を取得する工程と、
    を有することを特徴とする撮像方法。
  24. 前記取得する工程において、前記重複した領域における前記眼底の断層画像を用いて前記走査領域における前記眼底の断層画像をつなぎ合わせることにより、前記眼底の画像を取得することを特徴とする請求項23に記載の撮像方法。
  25. 前記取得する工程において、前記重複した領域における前記眼底の断層画像を用いて前記走査領域における前記眼底の断層画像を位置合わせすることにより、前記眼底の画像を取得することを特徴とする請求項23に記載の撮像方法。
  26. 前記走査する工程において、前記被検眼の眼底における前記複数の測定光の走査領域のうち隣り合う走査領域の一部を副走査方向において重複させて前記複数の測定光を走査することを特徴とする請求項23乃至25のいずれか1項に記載の撮像方法。
  27. 請求項20乃至26のいずれか1項に記載の撮像方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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