JP6599973B2

JP6599973B2 - 断層像撮影装置

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Publication number: JP6599973B2
Application number: JP2017502499A
Authority: JP
Inventors: 小林　　直樹; 昌晴水落; 俊明中川
Original assignee: Kowa Co Ltd
Current assignee: Kowa Co Ltd
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2036-02-26
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Description

本発明は、対象物体で反射された測定光と参照物体で反射された参照光を重畳させて生成される干渉光に基づき対象物体の断層画像を形成する断層像撮影装置に関する。

眼科診断装置の一つとして、眼底の断層像を撮影するＯＣＴ(ＯｐｔｉｃａｌＣｏｈｅｒｅｎｃｅＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ)という光干渉を利用した断層像撮影装置が実用化されている。このような断層像撮影装置により、眼底の左右方向をｘ方向、縦方向をｙ方向、奥行きをｚ方向として、ｘｚ方向の断層画像（Ｂスキャン画像）を取得することができる。一般的なＯＣＴの撮影を行えば、例えば４０枚／秒の速度で断層像が撮影され、一度の検査（網膜中のある一部分での撮影）で１００枚以上の網膜の断層画像群が取得できる。

しかし、これらの断層画像はノイズ等が多く含まれているので、そのままの画像一枚一枚は読影に適していない。そこで従来から、読影に適した高品質の画像を生成するために様々な画像処理の方法が提案されており、例えば、撮影済断層画像群の画像に対して加算処理をして、読影用画像を作成するという処理が行われる。特許文献１には、撮影した２次元断層像の全体を加算平均してノイズの少ない断層画像を生成する技術が開示されている。

また、固視微動の影響による断層画像の歪みを回避するためには極力高速に測定することが求められる。特許文献２には、測定に要する時間を短縮するために、複数の測定光を測定領域を少しずらして照射して同一方向に走査し、得られた複数の２次元断層画像を加算平均処理することによってノイズの少ない断層画像を生成する技術が開示されている。

特開２００８−２３７２３８特開２０１０−１８８１１４

特許文献１や特許文献２に示されているように、読影に適した高品質の画像を生成するべく複数の画像を加算平均しても、元の複数の画像よりも精細な画像を得ることはできない。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、読影に適した高品質かつ高密度の読影用画像を得ることができる断層像撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、被検眼眼底上に測定光を走査させて該被検眼眼底の断層像を撮影する断層像撮影手段と、前記撮影された断層像の画像を走査方向に圧縮して新たな断層画像を生成する画像処理手段と、を備えることを特徴とする断層像撮影装置を提供する（発明１）。

上記発明（発明１）においては、前記断層像撮影手段が、第一のスキャン間隔よりも狭い第二のスキャン間隔で走査して被検眼眼底の断層像を撮影し、前記画像処理手段が、前記第二のスキャン間隔で撮影された断層像の画像を走査方向に圧縮して新たな断層画像を生成し、前記新たな断層画像の走査方向の測定幅が、前記第一のスキャン間隔で走査して得られる断層画像の走査方向の測定幅に相当する画像の幅であることが好ましい（発明２）。

被検眼眼底の撮影対象領域を所定のスキャン間隔（第一のスキャン間隔）よりも高いスキャン密度（狭いスキャン間隔、第二のスキャン間隔）で走査して得られる断層像の画像は、同じ撮影対象領域を所定のスキャン間隔（第一のスキャン間隔）で走査して得られる断層像の画像よりもその画像を構成するＡスキャン画像の数が多くなり、高密度の断層画像となる。上記発明（発明２）によれば、この高密度の画像を走査方向に圧縮して新たな断層画像を生成するにあたり、当該新たな断層画像の走査方向の測定幅が所定のスキャン間隔（第一のスキャン間隔）で走査して得られる断層画像の走査方向の測定幅に相当する測定幅となるように生成することにより、所定のスキャン間隔（第一のスキャン間隔）で走査して得られる断層画像と同じ測定幅の断層画像であるが、所定のスキャン間隔（第一のスキャン間隔）で走査して得られる断層画像よりも高密度の画像を得ることができる。

また、このように走査方向に圧縮して所定のスキャン間隔で走査して得られる断層画像と同じ測定幅の断層画像を得る場合は、所定のスキャン間隔で走査して得られる複数枚の断層画像を加算平均して一枚の読影用画像を得る場合にはノイズとみなされて消失させられてしまうスペックルパタンが、得られた新たな断層画像においては逆に強調されて目立つようになるため、スペックルパタンを積極的に利用して断層画像からより詳細な眼底組織の状態に関する情報を得ようとするときに極めて有効な画像を得ることができる。

なお、一般に画像の圧縮とは画像データの容量を縮小する意味に使用されているが、本発明における圧縮とはそのような意味に限定されず、画像の特定方向のサイズだけが縮小されることや、複数の画像を加算平均処理によって一の画像にすること、複数の画像をフィルタ処理によって一の画像にすること、複数の画像から一の画像を選択すること等をも含む概念である。

上記発明（発明２）においては、前記画像処理手段が、前記第二のスキャン間隔で撮影された断層像の画像を構成するＡスキャン画像をｎ個毎に走査方向に圧縮し、圧縮されたＡスキャン画像のそれぞれを走査方向に結合して前記新たな断層画像を生成することが好ましい（発明３）。

上記発明（発明３）においては、前記圧縮されたＡスキャン画像のそれぞれが、ｎ個のＡスキャン画像を走査方向に加算平均処理することによって生成されてもよいし（発明４）、前記圧縮されたＡスキャン画像のそれぞれが、ｎ個のＡスキャン画像をフィルタ処理することによって生成されてもよい（発明５）。

上記発明（発明２〜５）においては、前記第二のスキャン間隔が、前記第一のスキャン間隔の１／ｎであることが好ましい（発明６）。

本発明の断層像撮影装置によれば、読影に適した高品質かつ高密度の読影用画像を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る断層像撮影装置の全体の構成を示す光学図である。同実施形態において実施される高密度スキャン及び画像圧縮の概念を示した説明図である。別の実施形態において実施される高密度スキャン及び画像圧縮の概念を示した説明図である。従来の加算平均によって読影用画像を得る方法と、本発明の高密度スキャン及び画像圧縮によって読影用画像を得る方法とを対比した説明図である。本発明の画像圧縮の別の実施形態を説明する概念図である。本発明の画像圧縮の別の実施形態を説明する概念図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように本実施形態に係る断層像撮影装置は被検眼Ｅの眼底を撮影対象物体とし、当該眼底の所望の領域の断層像をラスタ走査によって撮影するものである。符号１０で示す部分は分波／合波光学系で、この光学系には、波長が７００ｎｍ〜１１００ｎｍで数μｍ〜数十μｍ程度の時間的コヒーレンス長の光を発光する例えばスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）からなる広帯域な低コヒーレンス光源１１が設けられる。

低コヒーレンス光源１１で発生した低コヒーレンス光は、光量調整機構１２を介して光量が調整され、光ファイバ１３ａにより光カプラ１３に入射し、続いて光ファイバ１３ｂ、コリメートレンズ１４を介して分割光学素子としてのビームスプリッタ２０に導かれる。なお、光カプラ１３の代わりに光サーキュレータを用いて分波、合波するようにしてもよい。

ビームスプリッタ２０に入射した光は参照光と測定光に分割される。測定光はフォーカスレンズ３１に入射し、測定光が被検眼Ｅの眼底に合焦される。眼底にピントの合った測定光はミラー３２で反射されてレンズ３３を通過し、ｘ軸走査ミラー（ガルバノミラー）３４、ｙ軸走査ミラー（ガルバノミラー）３５で任意の方向に走査される。ｘ軸、ｙ軸走査ミラー３４、３５で走査された測定光は、スキャンレンズ３６を通過し、ダイクロイックミラー３７で反射された後、対物レンズ３８を通過して眼底に入射し、眼底が測定光でｘ、ｙ方向に走査される。眼底で反射された測定光は上記の経路を逆にたどってビームスプリッタ２０に戻ってくる。

このような光学系で、ビームスプリッタ２０から後のフォーカスレンズ３１、ミラー３２、レンズ３３、ｘ軸走査ミラー３４、ｙ軸走査ミラー３５、スキャンレンズ３６、ダイクロイックミラー３７及び対物レンズ３８は、断層像撮影装置の測定光学系３０を構成している。この測定光学系には、図示した光学部品以外にも適宜ミラー、レンズなどの光学部品が設けられているが、煩雑さを避けるために省略されている。

一方、ビームスプリッタ２０で分割された参照光は、ミラー４１で反射された後、対物レンズ用分散補償ガラス４２、レンズ４３、４４を通過する。その後、ミラー４５で反射されて、対象物体である被検眼Ｅの屈折率分散を補償する被検眼分散補償ガラス５０を通過した後、ダイクロイックミラー４６で反射され、集光レンズ４７、光量を調整する可変アパーチャ４８を通過し、参照ミラー４９に到達する。光路長を合わせるために集光レンズ４７、可変アパーチャ４８と参照ミラー４９は、図１において２重矢印で図示したように、一体で光軸方向に移動する。参照ミラー４９で反射された参照光は上記の光路を逆にたどってビームスプリッタ２０に戻ってくる。

このような光学系で、ミラー４１、対物レンズ用分散補償ガラス４２、レンズ４３、４４、ミラー４５、被検眼分散補償ガラス５０、ダイクロイックミラー４６、集光レンズ４７、参照物体としての参照ミラー４９は断層像撮影装置の参照光学系４０を構成している。この参照光学系には、図示した光学部品以外にも適宜ミラー、レンズなどの光学部品が設けられているが、煩雑さを避けるために省略されている。

ビームスプリッタ２０に戻ってきた測定光と参照光は重畳されて干渉光となり、コリメートレンズ１４、光ファイバ１３ｂ、光カプラ１３を通り、光ファイバ１３ｃを介して分光器１６に入射する。分光器１６は回折格子１６ａ、結像レンズ１６ｂ、ラインセンサ１６ｃなどを有しており、干渉光は、回折格子１６ａで低コヒーレンス光の波長に応じたスペクトルに分光されて結像レンズ１６ｂによりラインセンサ１６ｃに結像される。

ラインセンサ１６ｃからの信号は、コンピュータ１７のＣＰＵなどで実現される断層画像生成手段１８でフーリエ変換を含む信号処理が行われ、眼底の深度方向（ｚ方向）の情報を示す深さ信号が生成される。眼底の走査の各サンプリング時点での干渉光によりそのサンプリング時点での深さ信号（Ａスキャン画像）が得られるので、１走査が終了すると、その走査方向に沿ったＺ方向画像（Ａスキャン画像）からなる二次元の断層画像（Ｂスキャン画像）を生成することができる。

コンピュータ１７は、断層画像生成手段１８で二次元の断層画像を生成するほか、生成した断層画像を走査方向に圧縮して新たな断層画像を生成する画像処理手段１９としての機能も有する。

次に、被検眼Ｅの眼底を所定のスキャン間隔よりも狭いスキャン間隔で走査して被検眼Ｅの眼底の断層像を撮影し、その高いスキャン密度で撮影された断層像から断層画像を生成し、生成された断層画像を走査方向に圧縮して新たな断層画像を生成する流れを説明する。図２は本実施形態において実施される高密度スキャン及び画像圧縮の概念を示した説明図であり、上述した断層像撮影装置を用いて、高密度スキャンによって眼底の断層画像を取得して画像処理する工程が模式的に図示されている。なお、図２、図３において、眼底１００は図１の被検眼Ｅの眼底に対応し、ｙ軸走査ミラー３５は固定されていて、ｘ軸走査ミラー３４が眼底のＹ方向に見て同一箇所をＸ方向（水平方向）に走査するものとする。

図２において、（ａ）に示した眼底１００の所定領域１００ａは、所定のスキャン速度Ｓ_ＨでＸ方向（水平方向）に幅Ｄに亘ってスキャンされ、そのスキャン線が点線で図示されている。なお、所定のスキャン速度Ｓ_Ｈとは、通常眼底の断層像を撮影するときにＸ方向に走査されるスキャン線の標準速度で、本実施形態では、例えば走査幅Ｄが５ｍｍのとき、この幅Ｄを約０．０１〜０．０２秒かけて走査するときのスキャン線の速度である。このＸ方向スキャン時、各サンプリング時点ｔｉ（ｉ＝１、２、３、・・・・・・）で、断層画像が取得される。この断層画像はＡスキャン画像とよばれ、各サンプリング時点でのスキャン線の位置における眼底のＺ方向（深さ方向）の画像を示していて、この各々のＡスキャン画像の網膜上の位置の差（Ｂスキャン方向の位置の差の長さ）がスキャン間隔となる。本実施形態では、Ａスキャン画像はＸ方向の幅が１画素、Ｚ方向に１０画素の長さを有している。Ａスキャン画像の幅及び長さは例示的なもので、この例に限定されるものではない。

図２の（ｂ）には、このようにして取得されたサンプリング時点ｔ１、ｔ２、・・・・・・でのＡスキャン画像Ａ１、Ａ２、・・・・・・が図示されており、サンプリング時点ｔ１０でのスキャン線の眼底位置△におけるＡスキャン画像Ａ１０と、サンプリング時点ｔ２０でのスキャン線の眼底位置○におけるＡスキャン画像Ａ２０とが斜線で図示されている。取得された各Ａスキャン画像はコンピュータ１７内の記憶部（不図示）にそれぞれ画素を対応させて記憶される。

Ｘ方向スキャンはサンプリング時点ｔ２０で終了するので、その後最初の位置に戻って同じ個所がスキャンされる。図２（ａ）では２番目のスキャン線は最初のスキャン線と上下方向にずれているが、これは説明のためになされたもので、実際には重複したスキャン線となる。

２番目のスキャン線では、サンプリング時点ｔ１〜ｔ２０で取得されたのと同じ個所をスキャンして得られたＡスキャン画像Ａ２１〜Ａ４０がサンプリング時点ｔ２１〜４０で取得され、それぞれコンピュータ１７の記憶部に記憶される。Ａスキャン画像Ａ１〜Ａ２０は眼底のＸ方向幅Ｄに亘った断層画像を示しており、Ａスキャン画像Ａ１〜Ａ２０からなる画像はＢスキャン画像とも呼ばれる。また、Ａスキャン画像Ａ２１〜Ａ４０によって、Ａスキャン画像Ａ１〜Ａ２０からなるＢスキャン画像Ｂ１と同じ個所のＢスキャン画像Ｂ２が取得され、２フレームの点線で示した断層画像Ｂ１、Ｂ２がコンピュータ１７の記憶部に記憶される。

本実施形態では、所定のスキャン間隔Ｐ_Ｈの点線で示したスキャン線より狭いスキャン間隔Ｐ_Ｌで同じ眼底領域１００ａが走査される。図２ではこのスキャン線が実線で図示されている。いずれのスキャン線も眼底の同一箇所をＸ方向に走査するので、各スキャン線は重複した線で図示すべきであるが、説明のために上下方向にずれて図示されている。

実線で示したスキャン線は点線で示したスキャン線より、例えば１／ｎ（ｎは２以上の整数）倍のスキャン間隔であり、図２では、ｎ＝２となっている。従って、眼底領域１００ａはスキャン間隔Ｐ_Ｈよりも１／２狭いスキャン間隔、つまりスキャン間隔Ｐ_Ｈの半分の間隔であるスキャン間隔Ｐ_ＬでＸ方向に走査される。

眼底領域１００ａは狭いスキャン間隔Ｐ_Ｌで走査されるので、各サンプリング時点ｔｉでのスキャン線の眼底位置は、水平方向にみて所定のスキャン間隔Ｐ_Ｈ（図２では狭いスキャン間隔Ｐ_Ｌの２倍の幅）のスキャン線でのサンプリング時点ｔｉでのスキャン線の眼底位置の１／２の距離にあり、眼底は１／２細かくＸ方向に高密度に走査される。ここで、高密度の狭い間隔でのスキャンは、所定のスキャン速度Ｓ_Ｈに対して１／２の速度で行われる低速（Ｓ_Ｌ）のＢスキャンとなり、所定のスキャン間隔でのスキャンは低速スキャンに対して２倍速の高速（Ｓ_Ｈ）のＢスキャンとなる。従って、低速Ｓ_Ｌのスキャン線は、例えばサンプリング時点ｔ８では、倍速Ｓ_Ｈのスキャン線がサンプリング時点ｔ４で走査した眼底位置をサンプリングし、その時点でのＡスキャン画像Ａ８が取得され、サンプリング時点ｔ９では、倍速Ｓ_Ｈのスキャン線がサンプリング時点ｔ４とｔ５の中間の時点で走査した眼底位置をサンプリングし、その時点でのＡスキャン画像Ａ９が取得され、サンプリング時点ｔ１０では、倍速Ｓ_Ｈのスキャン線がサンプリング時点ｔ５で走査した眼底位置をサンプリングし、その時点でのＡスキャン画像Ａ１０が取得される。以下同様に、倍速Ｓ_Ｈのスキャン線の各サンプリング時点とその中間の各時点で走査した眼底位置をサンプリングし、スキャン画像Ａ１１〜Ａ２０が取得される。低速Ｓ_Ｌのスキャン線はサンプリング時点ｔ２０の時点でも、スキャン対象となる幅Ｄの１／２しか走査していないので、残りの１／２をサンプリング時点ｔ２１〜ｔ４０でサンプリングし、図２の（ｃ）に示すようなＡスキャン画像Ａ１〜Ａ４０からなるＢスキャン画像Ｂ３が取得される。

このように、撮影対象であるＸ方向幅Ｄを所定のスキャン間隔Ｐ_Ｈよりも１／２の幅のスキャン間隔であるスキャン間隔Ｐ_Ｌで走査して得られたＢスキャン画像を構成するＡスキャン画像の数（４０個）は、同じＸ方向幅Ｄを所定のスキャン間隔Ｐ_Ｈで走査して得られたＢスキャン画像を構成するＡスキャン画像の数（２０個）よりも多くなる。つまり、同一個所を１／２のスキャン間隔で撮影することは１／２低速のスキャン速度で撮影することになり、所定の間隔でのスキャン間隔、すなわち倍速のスキャン線の各サンプリング時点と各サンプリング時点の中間時点での眼底位置をサンプリングすることになり、２倍のサンプリング数で眼底を細かく高密度に走査していることになるので、それだけ高精細の断層画像が得られることになる。ただし、各断層画像を構成するＡスキャン画像それぞれの測定幅（１画素）は変わらないため、このようにして得られるＢスキャン画像Ｂ３はＸ方向に間延びした画像となる。言い換えると、網膜上でＤに相当する範囲でのＢスキャン画像Ｂ３の全体幅での画素数は、Ｂスキャン画像Ｂ１、Ｂ２の画素数の２倍になる。

この高密度のスキャン間隔Ｐ_Ｌで取得されたＢスキャン画像Ｂ３は、図２の（ｅ）に示すようにＸ方向に圧縮されて、新たなＢスキャン画像Ｂ４が生成される。所定のスキャン間隔Ｐ_Ｈよりも１／ｎの幅のスキャン間隔Ｐ_Ｌで取得されたＢスキャン画像を走査方向（Ｘ方向）に圧縮するには、Ａスキャン画像をｎ個毎に走査方向に圧縮し、圧縮されたＡスキャン画像のそれぞれを走査方向に結合して新たな断層画像を生成する。本実施形態においては、スキャン間隔が１／２になったことによりＢスキャン画像Ｂ３を構成するＡスキャン画像の数は２倍になっているから、Ｂスキャン画像Ｂ３を構成するＡスキャン画像Ａ１〜Ａ４０を２個毎にＸ方向に圧縮する。

具体的には、図２（ｄ）に図示したように、Ａスキャン画像Ａ１とＡ２の各画素をＸ方向に加算平均して新たなＡスキャン画像Ａ１´を作成し、以下同様に、Ａスキャン画像Ａ３とＡ４、Ａスキャン画像Ａ５とＡ６、・・・・・・Ａスキャン画像Ａ３９とＡ４０をそれぞれ加算平均して新たなＡスキャン画像Ａ２´、Ａ３´、・・・・・・Ａ２０´を作成する。そして、このように作成されたＡスキャン画像Ａ１´〜Ａ２０´をＸ方向に結合して図２（ｅ）に図示したような画像がＢスキャン画像Ｂ１、Ｂ２の各画像に相当する新たなＢスキャン画像Ｂ４を生成する。

なお、本実施形態においては２個のＡスキャン画像を走査方向に加算平均して新たな１個のＡスキャン画像を作成したが、例えば、２個のＡスキャン画像をフィルタ処理することによって新たな１個のＡスキャン画像を作成してもよい。フィルタ処理としては移動平均処理や中央値処理などが考えられる。また、２個のＡスキャン画像に対してフィルタ処理を行ってから加算するなどの圧縮処理を行ってもよい。

このように水平方向に圧縮されたＢスキャン画像Ｂ４のＸ方向の画像の幅は、所定の間隔幅Ｐ_Ｈのスキャンで得られたＢスキャン画像Ｂ１、Ｂ２の画像の幅と同じになっている。一方、Ｂスキャン画像Ｂ４は、高密度のＢスキャン画像Ｂ３を水平方向に加算平均して得られるものであり、各画素が眼底の細かい部分を記録している。従って、各画素の加算平均も同様に細かい部分の加算平均値となっているので、Ｂスキャン画像Ｂ４はＢスキャン画像Ｂ１、Ｂ２よりも細かい部分の再現性に優れた画像（精細な画像）となっている。

上述のようにして得られたＢスキャン画像Ｂ４は、Ｂスキャン画像Ｂ１、Ｂ２よりも精細な画像であるとともに、スペックルパタンが強調されて目立つようになるため、スペックルパタンを積極的に利用して断層画像からより詳細な眼底組織の状態に関する情報を得ようとするときに極めて有効である。スペックルパタンとは、測定対象における散乱体からの散乱光の無数の重畳によって散乱光強度の高い部分と低い部分とが生じる現象に基づく画像パタンである。スペックルパタン自体は測定対象である眼底の構造を直接に反映するものではないものの、眼底の状態に応じてその生じ方に変化が認められるものではあるため、スペックルパタンを単にノイズとみなすのではなく、その統計的性質を積極的に活用することが研究されている。

従来のように複数のＢスキャン画像を加算平均してノイズの少ない読影用画像を生成するとスペックルパタンは消失するが、本実施形態のように走査方向に圧縮して読影用画像を生成する場合にスペックルパタンが強調されて目立つようになる。これは次のような理由による。

高密度スキャンでは加算対象のサンプリング同士の時間間隔が極めて短く、走査速度も遅いため、サンプリング時間中の空間移動距離も短くなり、サンプリング中にスペックルパタンはほとんど変化せず、高コントラストなスペックル信号が観測できる。一方、低密度スキャンでは、走査速度が早いためサンプリング時間中に移動する空間距離が長く、その間にスペックルパタンは変化し、その平均値がサンプリングされることになるため、スペックルのコントラストが低くなる。また、加算対象のサンプリング同士の時間間隔も長いため、固視微動による位置ずれによってもスペックルパタンが大きく変化することになる。そのため、加算平均処理後の画像においてスペックルのコントラストがより低下することとなる。

例えば図２に示したＢスキャン画像Ｂ１とＢスキャン画像Ｂ２とを加算平均して読影用画像を作成する場合、位置ずれがないという前提に立てば、Ｂスキャン画像Ｂ１のＡ１とＢスキャン画像Ｂ２のＡ２１、Ｂスキャン画像Ｂ１のＡ２とＢスキャン画像Ｂ２のＡ２２、・・・・・・Ｂスキャン画像Ｂ１のＡ２０とＢスキャン画像Ｂ２のＡ４０をそれぞれ加算平均する。

ここで、Ｂスキャン画像Ｂ１のＡ１のサンプリング時点ｔ１とＢスキャン画像Ｂ２のＡ２１のサンプリング時点ｔ２１との間隔はスキャン１回分である。このスキャン１回分の間に固視微動によりスペックルパタンが変化すれば、Ａ１とＡ２１とを加算平均したときに他のノイズと同じようにスペックルパタンも消失してしまい、断層構造のみが残る。加算平均するＡスキャン画像のサンプリング時間の間隔（画像を得た時間の差）が長くなれば長くなるほど固視微動によりスペックルパタンが変化する可能性が高くなる。

一方、本実施形態では測定幅がＢスキャン画像Ｂ１、Ｂ２の測定幅の２倍であるＢスキャン画像Ｂ３の画像の全体の幅をＢスキャン画像Ｂ１、Ｂ２の画像の全体の幅とほぼ同じになるように圧縮するべく、隣接する２個のＡスキャン画像を加算平均して新たなＡスキャン画像を作成し、それらを結合して新たなＢスキャン画像Ｂ４を得るものであるが、加算平均する二つのＡスキャン画像Ａ１とＡスキャン画像Ａ２、Ａスキャン画像Ａ３とＡスキャン画像Ａ４、・・・・・・はそれぞれ連続してサンプリングされたものであり、二つのＡスキャン画像のサンプリング時間の間隔（画像を得た時間の差）は極めて短い。この場合、例えばＡスキャン画像Ａ１とＡスキャン画像Ａ２との間で固視微動によりスペックルパタンが変化することなくほぼ同様のスペックルパタンが発生している可能性が高いため、加算平均しても他のノイズのように消失することなく、逆にスペックルパタンが強調されて目立つこととなる。

次に、図３に示す所定のスキャン間隔よりも１／１０の狭い間隔で高密度のスキャンで眼底の断層画像を取得して画像処理する工程を説明する（ｎ＝１０の場合）。なお、断層像撮影装置の構造は全く同じであり、手順もほぼ同じであるため、重複する説明は省略する。

本実施形態では、図３（ａ）に示した眼底１００の所定領域１００ａを、所定のスキャン間隔Ｐ_ＨでＸ方向（水平方向）に幅Ｄに亘ってスキャンする。所定のスキャン間隔Ｐ_Ｈは１走査で１０００回サンプリングし、図３（ｂ）に示すようにそれぞれＡスキャン画像Ａ１、・・・・・・Ａ１０００の１０００個のＡスキャン画像からなるＢスキャン画像Ｂ１、Ａスキャン画像Ａ１００１、・・・・・・Ａ２０００からなるＢスキャン画像Ｂ２、・・・・・・Ａスキャン画像Ａ９００１、・・・・・・Ａ１００００からなるＢスキャン画像Ｂ１０が作成される。従って、ｔｉ（ｎ＝１〜１００００）のサンプリング時点があり、生成されるＢスキャン画像Ｂ１〜Ｂ１０はそれぞれ同じ個所の画像となっていて、図３（ｆ）に示したように１０フレーム（１０枚）のＢスキャン画像が取得される。

ここで、高密度の狭い間隔でのスキャンは、所定のスキャンに対して見かけ上１／１０の速度で行われる低速Ｓ_Ｌのスキャンとなり、所定のスキャンは低速スキャンに対し１０倍速の高速Ｓ_Ｈのスキャンとなる。一方、低速のスキャン速度Ｓ_Ｌは所定のスキャン速度Ｓ_Ｈより１／１０低速であるので、低速のスキャン速度Ｓ_Ｌのスキャン線は、スキャン速度Ｓ_Ｈのスキャン線のサンプリング時点ｔ（ｉ）とサンプリング時点ｔ（ｉ＋１）時点間の走査距離を１０等分したそれぞれの距離に位置する眼底部分をサンプリング時点ｔ（１０ｉ＋１）、ｔ（１０ｉ＋２）、・・・・・・ｔ（１０ｉ＋９）、ｔ（１０ｉ＋１０）の１０個のサンプリング時点でサンプリングする。従って、１／１０低速のスキャン速度Ｓ_Ｌのスキャンでは、スキャン速度Ｓ_Ｈのスキャン線の各サンプリング時点間の１０箇所の位置を細かく高密度にサンプリングしており、１／１０低速のスキャン速度Ｓ_Ｌのスキャンにより得られるＡスキャン画像は、スキャン速度Ｓ_Ｈのスキャンにより得られるＡスキャン画像より１０倍多くなる。従って、図３（ａ）に示したような低速スキャンによるサンプリング時点ｔ１、・・・・・・ｔ１００００でのサンプリングにより、図３（ｃ）に示すように、速度Ｓ_ＨでのＡスキャン画像数より１０倍多い１００００個のＡスキャン画像Ａ１〜Ａ１００００から構成されるＢスキャン画像Ｂ１１が作成される。Ｂスキャン画像Ｂ１１の画像全体の幅は、Ｂスキャン画像Ｂ１、Ｂ２、・・・・・・Ｂ１０の各画像の全体の幅の１０倍となっている。

この狭いスキャン間隔Ｐ_Ｌで取得されたＢスキャン画像１１は、図３の（ｅ）に示すようにＸ方向に圧縮されて、新たなＢスキャン画像Ｂ１２が生成される。本実施形態においては、スキャン間隔が１／１０になったことによりＢスキャン画像１１を構成するＡスキャン画像の数は１０倍になっているから、Ａスキャン画像を１０個毎にＸ方向に圧縮する。具体的には、隣接する１０個のＡスキャン画像Ａ１〜Ａ１０、Ａ１１〜Ａ２０、Ａ２１〜Ａ３０、・・・・・・Ａ９９９１〜Ａ１００００毎に、図３（ｄ）に示すようにＡスキャン画像の各画素をＸ方向に加算平均して新たなＡスキャン画像Ａ１´、Ａ２´、・・・・・・Ａ１０００´を１０００個作成し、これら１０００個のＡスキャン画像をＸ方向に結合して画像の全体の幅がＢスキャン画像Ｂ１〜Ｂ１０の各画像の全体の幅に相当する新たなＢスキャン画像１２を生成する。

本実施形態のように、狭いスキャン間隔Ｐ_Ｌで高密度スキャンにより得られたＢスキャン画像Ｂ１１を走査方向に圧縮して新たなＢスキャン画像Ｂ１２を生成して読影用画像とする場合と、従来のように所定のスキャン間隔Ｐ_Ｈでスキャンして得られた複数（１０枚）のＢスキャン画像Ｂ１、Ｂ２、・・・・・・Ｂ１０を加算平均して１枚の読影用画像とする場合とを比較すると、一般的には図４のようになる。

従来のように１０枚のＢスキャン画像を加算平均処理する場合、Ａスキャン（サンプリング）本数は１枚のＢスキャン画像に対して１０００本となり、１０枚で合計１００００本である。一方、本実施形態のように高密度スキャンによって得られたＢスキャン画像を走査方向に圧縮する場合も１００００本である。１枚当たりのＢスキャン画像を生成するためには、一般的には従来技術よりも本実施形態の方が１０倍の時間を要するものの、従来技術では１０枚のＢスキャン画像を取得するため、全体としては変わらない。また、読影用画像を構成するＡスキャン画像を得るために加算する回数もいずれも１０回で変わらない。

しかしながら、従来のように１０枚のＢスキャン画像を加算平均処理する場合は加算されるＡスキャン画像のサンプリング時間の間隔（画像を得た時間の差）はスキャン１回分空いているが、これに対して本実施形態のように高密度スキャンによって得られたＢスキャン画像を走査方向に圧縮する場合は連続してサンプリングされた１０本のＡスキャン画像が加算される。画像間のサンプリングされた時間の間隔が長ければ長いほど（画像を得た時間の差が大きいほど）スペックルパタンの変化も大きくなるため、従来技術では加算平均処理によってスペックルパタンが低減し、本実施形態では加算平均処理によってスペックルパタンが強調されることになる。

一方で、本実施形態のように高密度スキャンを行うと、１回のスキャン時間が従来法に比べて長くなるので、その間の被検眼の固視微動の問題への対応方法が必要となる。具体的には、従来方法では固視微動の影響は、１０枚のＢスキャン画像を加算平均処理する場合において、それぞれの画像の位置ずれとして現れていたが、本実施形態では固視微動の影響がＢスキャン画像中の歪みとなって現れる。このような歪みが発生した画像をそのまま用いると読影に支障があるため、適宜その歪みを補正することが望まれる。補正の方法の一つとしては、被検眼の視度情報によって推定される理想的断層像リファレンスモデルに倣って補正する方法もあるが、この方法を採用することにより逆にその被検眼特有の形状の状況を見誤る可能性も否定できない。そこで、本実施形態においては、高密度スキャンを行う前及び／又は後に１回ないしは少数回、高密度スキャンする場所と同じ場所を高速スキャンすることにより歪みの発生する可能性の低い画像（以下基準画像）を取得しておき、高密度スキャンで得られた断層画像の歪みを、その基準画像を使用して補正するという方法を採用する。

以下、基準画像を取得する過程を位置合わせスキャンと呼ぶ。この位置合わせスキャンのスキャン間隔は前述の第一のスキャン間隔でもよいが、短時間で断層画像を取得することが望まれる状況であるので、第一のスキャン間隔よりも広いスキャン間隔で断層画像を取得する、いわゆるドラフトスキャンのようなスキャン間隔でもよい。なお、高密度スキャン時のスキャン間隔は前述の通り、第二のスキャン間隔で行われる。

位置合わせ用の基準画像には走査部位のより正確な構造特徴を有していることが求められるが、前述のように、同一部位を走査したとしても、固視状態により得られた断層画像の構造は、走査毎に異なる形態を示す場合がある。そのため、本実施形態では、位置合わせ用の基準画像が高密度断層画像とほぼ同一の撮影となる（被検眼上の同じ場所を走査する）可能性が一番高くなるようにすべく、高密度スキャン直前に位置合わせスキャンで得られた断層像から基準画像を作成する。この場合、１回のみ位置合わせスキャンをしてその一枚を基準画像にしてもよいし、あるいは複数回位置合わせスキャンを行った上で得られた断層画像群の中の最後の1枚を基準画像とするということでもよい。その他の基準画像の決め方としては、複数の断層画像群の中で相関がもっとも高い１枚を選ぶこと、複数の断層画像群の単純平均画像とすること、複数の断層画像群の位置合わせ平均画像であること、複数の断層画像群の中で相関がもっとも高い１枚を基準とした位置合わせ平均画像であること、など様々なバリエーションが考えられる。

位置合わせスキャンを実行して基準画像を取得、および高密度スキャンを実行して高精細の断層画像を取得できたら、基準画像と高精細の断層画像の位置合わせを行う。この位置合わせ方法としても様々な方法が採用可能である。第一の例としては、セグメンテーションラインのうち同一の１ないし複数の境界のセグメンテーションラインを元に実施することが考えられる。また第二の例としては、血管構造による断層画像の強弱パタンをもとに実施することが考えられる。この場合、走査方向（横方向）の倍率補正、走査速度不均一の補正が可能となる。さらに第三の例としては、同一の１ないし複数の画像の相関を元に実施することが考えられる。

このように、位置合わせスキャンで得られた基準画像と高密度スキャンで得られた断層画像との間で位置合わせを行うことにより、高密度スキャン中に起きる固視微動の影響を極力少なくすることができる。

なお、再検査の時など、事前に同一被検眼の同一箇所の撮影を行っているのであれば、位置合わせスキャンを省略することも可能である。この場合、フォローアップ機能などにより同一部位撮影再現性が担保されている必要があるが、別途事前に撮影した同一部位の断層画像を基準画像とすることができる。また、網膜構造の形態的変化や位置合わせに用いる特徴量に変化がないと認められる場合は、過去または将来撮影するフォローアップ機能により撮影される同一部位の断層画像の適用も可能である。

このように、本実施形態に係る断層像撮影装置によれば、極めて高品質の精細な読影用画像を得ることができる。また、このように走査方向に圧縮して所定のスキャン速度で走査して得られる断層画像と同じ測定幅の断層画像を得る場合は、所定のスキャン速度で走査して得られる複数枚の断層画像を加算平均して一枚の読影用画像を得る場合にはノイズとみなされて消失させられてしまうスペックルパタンが、得られた新たな断層画像においては逆に強調されて目立つようになるため、スペックルパタンを積極的に利用して断層画像からより詳細な眼底組織の状態に関する情報を得ようとするときに極めて有効な画像を得ることができる。また高密度スキャンでの画像取得中に固視微動の影響で発生する断層画像の歪みは、その事前あるいは事後に、より高速でのスキャン（広いスキャン間隔）で得られる断層画像等を利用することにより、歪み補正が可能である。

以上、本発明に係る断層像撮影装置について図面に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、種々の変更実施が可能である。

例えば、上述した実施形態では、スキャン間隔を１／ｎにして走査したとき、当該高密度のスキャンで得られたＢスキャン画像を走査方向に１／ｎに圧縮しているが、スキャン間隔の倍数ｎと、圧縮時の倍数ｎを異なるようにしてもよい。例えば、１／１０の間隔で走査して得られたＢスキャン画像を隣接する１０本のＡスキャン画像ごとに加算平均するのではなく、８〜９本ごとに加算平均し、圧縮された新たなＢスキャン画像を生成するようにしてもよい。また、圧縮時のｎの値によっては、圧縮されたＢスキャン画像の走査方向一画素分に相当する網膜上での幅と、所定の間隔のスキャンで得られたＢスキャン画像の測定幅が異なる場合があるが、両Ｂスキャン画像の測定幅に相当する画像の幅が顕著に相違せず、実用上相当した値になっておれば、スキャン間隔の倍数ｎと、圧縮時の倍数ｎを異なるようにしてもよい。さらにこのとき、同一のＡスキャン画像を重複して演算に用いてもよい。これらの実施形態の概念図を図５及び図６に示す。

例えば、図５の左側の例はこれまで説明してきたスキャン間隔の倍数ｎと圧縮時の倍数ｎが同じである場合だが、右側の例は所定の間隔でスキャンしたときのサンプリング本数Ｌよりも１本サンプリングが多い場合である。このときは隣り合う２本のＡスキャン画像を重複して加算平均していく（すなわち、ｊ＝１〜Ｌで、ｊ番目のＡスキャン画像とｊ＋１番目のＡスキャン画像、次にｊ＋１番目のＡスキャン画像とｊ＋２番目のＡスキャン画像、という具合に加算平均していく）ことにより圧縮された新たなＢスキャン画像を生成する。図６の例では、所定の間隔でスキャンしたサンプリング本数ＰからなるＢスキャン画像を、隣接する３本のＡスキャン画像毎に加算平均していくが、ｊ＝１〜Ｐで、ｊ番目のＡスキャン画像とｊ＋１番目のＡスキャン画像とｊ＋２番目のＡスキャン画像、次にｊ＋２番目のＡスキャン画像とｊ＋３番目のＡスキャン画像とｊ＋４番目のＡスキャン画像、という具合に３本のＡスキャン画像のうち走査方向の最後のＡスキャン画像は重複して次の３本のＡスキャン画像の組にも用いて加算平均していく。

Ｅ被検眼
１０分波／合波光学系
１１低コヒーレンス光源
１２光量調整機構
１３光カプラ
１４コリメートレンズ
１６分光器
１７コンピュータ
１８断層画像生成手段
１９画像処理手段
２０ビームスプリッタ
３０測定光学系
３１フォーカスレンズ
３４ｘ軸走査ミラー
３５ｙ軸走査ミラー
３６スキャンレンズ
３７ダイクロイックミラー
３８対物レンズ
４０参照光学系
４２対物レンズ用分散補償ガラス
４６ダイクロイックミラー
４７集光レンズ
４８可変アパーチャ
４９参照ミラー
５０被検眼分散補償ガラス

Claims

被検眼眼底上に測定光を走査させて該被検眼眼底の断層像を撮影する断層像撮影手段と、
前記撮影された断層像の画像を走査方向に圧縮して新たな断層画像を生成する画像処理手段と、を備えることを特徴とする断層像撮影装置。
前記断層像撮影手段が、第一のスキャン間隔よりも狭い第二のスキャン間隔で走査して被検眼眼底の断層像を撮影し、
前記画像処理手段が、前記第二のスキャン間隔で撮影された断層像の画像を走査方向に圧縮して新たな断層画像を生成し、
前記新たな断層画像の走査方向の測定幅が、前記第一のスキャン間隔で走査して得られる断層画像の走査方向の測定幅に相当する画像の幅であることを特徴とする、請求項１に記載の断層像撮影装置。
前記画像処理手段が、前記第二のスキャン間隔で撮影された断層像の画像を構成するＡスキャン画像をｎ個毎に走査方向に圧縮し、圧縮されたＡスキャン画像のそれぞれを走査方向に結合して前記新たな断層画像を生成することを特徴とする、請求項２に記載の断層像撮影装置。
前記圧縮されたＡスキャン画像のそれぞれが、ｎ個のＡスキャン画像を走査方向に加算平均処理することによって生成されることを特徴とする、請求項３に記載の断層像撮影装置。
前記圧縮されたＡスキャン画像のそれぞれが、ｎ個のＡスキャン画像をフィルタ処理することによって生成されることを特徴とする、請求項３に記載の断層像撮影装置。
前記第二のスキャン間隔が、前記第一のスキャン間隔の１／ｎであることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか１項に記載の断層像撮影装置。