JP6750068B2 - 眼底解析装置 - Google Patents

Description

この発明は、眼底解析装置に関する。

網膜には複数の視細胞が配列されている。眼内に入射した光は視細胞により電気信号に変換された後、網膜の表面近傍に位置する神経節細胞から視神経を介して大脳に伝達される。視細胞には互いに異なる環境下で活性化する錐体と桿体とがある。錐体には互いに異なる波長感度を有する３種類の錐体（Ｌ錐体、Ｍ錐体、Ｓ錐体）がある。このような網膜の機能を検査することにより視覚機能を検査することができる。

網膜の機能を検査するための手法の１つに錐体の分布の評価がある。例えば、フリッカー測光ＥＲＧ（ｆｌｉｃｋｅｒ ｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｒｅｔｉｎｏｇｒａｍ）でＬ錐体の個数とＭ錐体の個数との錐体比を評価する手法が知られている（非特許文献１）。また、フラッシュ光源を用いた補償光学眼底顕微鏡で上記の錐体比を評価する手法が知られている（非特許文献２）。

Ｈｅｉｄｉ Ｈｏｆｅｒ， Ｊｏｓｅｐｈ Ｃａｒｒｏｌｌ， Ｊａｙ Ｎｅｉｔｚ， Ｍａｕｒｅｅｎ Ｎｅｉｔｚ， ａｎｄ Ｄａｖｉｄ Ｒ．Ｗｉｌｌｉａｍｓ， "Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｈｕｍａｎ Ｔｒｉｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ｃｏｎｅ Ｍｏｓａｉｃ"， Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｅｕｒｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｏｃｔｂｅｒ １９， ２００５， ｐｐ．９６６９−９６７９ Ａｕｓｔｉｎ Ｒｏｏｒｄａ， ａｎｄ Ｄａｖｉｄ Ｒ．Ｗｉｌｌｉａｍｓ， "Ｔｈｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｃｏｎｅ ｃｌａｓｓｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｌｉｖｉｎｇ ｈｕｍａｎ ｅｙｅ"， Ｎａｔｕｒｅ， ＶＯＬ ３９７， Ｆｅｂｒｕａｒｙ １１， １９９９， ｐｐ．５２０−５２２

しかしながら、フリッカー測光ＥＲＧの手法は接触式で行われるものであり、この手法では毎回１時間程度の長い測定時間が必要になる。また、フラッシュ光源を用いる手法では、Ｓ／Ｎ比の向上のために例えば５日間以上にわたって測定を毎日行う必要がある。従って、上記のいずれの手法でも被検者の負担が大きくなるという問題がある。

また、フリッカー測光ＥＲＧの手法では測定時間が長くなるため、測定結果のばらつきが大きくなる。フラッシュ光源を用いる手法では、眼の動き等により同一箇所を毎日測定することは非常に困難である。従って、上記のいずれの手法でも、測定が不安定になり、安定して眼底を解析することが難しいという問題がある。

この発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、被検者の負担を軽減し、且つ、安定して眼底を解析することが可能な眼底解析装置を提供することにある。

実施形態の眼底解析装置は、解析部と、分布情報生成部とを含む。解析部は、被検眼の眼底の時系列データを解析することにより光刺激に対する光受容体の反応の時系列変化を求める。分布情報生成部は、時系列変化に基づいて光受容体の分布情報を生成する。解析部は、時系列データに含まれる複数のデータのそれぞれを解析することにより複数の光受容体に相当する複数の光受容体領域を特定する特定部と、特定部により特定された複数の光受容体領域を複数のデータ間において対応付ける対応付け部と、対応付け部により対応付けられた光受容体領域ごとに時系列変化を求める変化算出部と、を含む。分布情報は、全光受容体の個数、光受容体の種別ごとの個数、光受容体の第１種別の個数に対する前記光受容体の第２種別の個数の比、又は所定の基準値を基準とした全光受容体の個数又は光受容体の種別ごとの個数に対する判定結果を表す情報を含む。

実施形態によれば、被検者の負担を軽減し、且つ、安定して眼底を解析することが可能な眼底解析装置を提供することができる。

実施形態に係る眼底解析装置の光学系の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係る眼底解析装置の処理系の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係る眼底解析装置の動作例のフロー図である。 光受容体の波長感度の説明図である。 実施形態に係る眼底解析装置の動作説明図である。 実施形態に係る眼底解析装置の動作説明図である。 実施形態に係る眼底解析装置の動作説明図である。

この発明に係る眼底解析装置の実施形態の例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この明細書において引用された文献の記載内容や任意の公知技術を、以下の実施形態に援用することが可能である。

眼底解析装置は、光刺激に対する網膜のブリーチング（褪色）反応前から反応後(或いは反応途中や反応中の任意の時間)までの間の眼底の時系列データを解析することにより光刺激に対する光受容体の反応の時系列変化を求め、この時系列変化に基づいて光受容体を特定することができる。実施形態に係る眼底解析装置は、被検眼の眼底に対して光刺激のための光を照射する照射系と、走査型レーザー検眼鏡の光学系とを備え、眼底の時系列画像から光受容体の分布情報を生成することが可能である。

［光学系］
図１に、実施形態に係る眼底解析装置の光学系の構成例を示す。図１では、被検眼Ｅの眼底Ｅｆと光学的に共役な位置が眼底共役位置Ｐとして図示され、被検眼Ｅの瞳と光学的に共役な位置が瞳共役位置Ｑとして図示されている。

光学系１００は、第１照射系１１０と、導光系１２０と、第１検出系１４０と、第２検出系１５０と、第３検出系１６０と、前眼部照明系１７０と、固視系１８０と、第２照射系１９０とを備えている。

（第１照射系）
第１照射系１１０は、被検眼Ｅに光を照射するための光学系を備えている。光源１１１は、眼底照明用の光源であり、波長幅が広い光を発する光源であることが望ましい。光源１１１は、例えば中心波長が８４０ｎｍの光を発するものが用いられる。光源１１１として、例えばレーザーダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ：以下、ＬＤ）、スーパールミネッセントダイオード（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ：ＳＬＤ）、レーザードリブンライトソース（Ｌａｓｅｒ Ｄｒｉｖｅｎ Ｌｉｇｈｔ Ｓｏｕｒｃｅ：ＬＤＬＳ）などが挙げられる。光源１１１は、眼底（網膜）と光学的に共役な位置（眼底共役位置）Ｐ又はその近傍に配置されている。

光源１１１には、光を導光系１２０に導く光ファイバ１１２が接続されている。光ファイバ１１２は、シングルモードファイバである。光ファイバ１１２の出射端面は眼底共役位置Ｐ又はその近傍に配置されている。光ファイバ１１２の出射端には、光ファイバ１１２から出射した光を平行光束にするためのレンズ１１３が配置されている。レンズ１１３を通過した光は、絞り１１４の開口部及びレンズ１１５を通過し、ビームスプリッタ１１６に導かれる。絞り１１４は、光源１１１からの光の光量を制限するために用いられる。

ビームスプリッタ１１６は、第１照射系１１０の光路から第１検出系１４０の光路を分離する光路分離部材である。ビームスプリッタ１１６は、レンズ１１５を通過した光を透過させてビームスプリッタ１２１に導くと共に、被検眼Ｅからの眼底反射光を第１検出系１４０に向けて反射する。ビームスプリッタ１１６には、例えば偏光ビームスプリッタが用いられる。

（導光系）
導光系１２０は、第１照射系１１０からの光を被検眼Ｅに導くと共に、被検眼Ｅからの反射光を第１検出系１４０や第２検出系１５０に導くための光学系を備えている。ビームスプリッタ１２１は、導光系１２０の光路を第１照射系１１０の光路と第２検出系１５０の光路とに分割する光路分割部材である。ビームスプリッタ１２１は、ビームスプリッタ１１６を透過した光を波面補正素子１２２に向けて反射すると共に、被検眼Ｅからの眼底反射光を透過させて集光レンズ１５３に導く。ビームスプリッタ１２１には、例えば反射率が１０％であり、透過率が９０％である特性を有するものが用いられる。

波面補正素子１２２は、後述の第１検出系１４０の検出結果に基づいて収差を補正するように変形する素子である。波面補正素子１２２には、例えば、デフォーマブルミラーが用いられる。デフォーマブルミラーは、波面補正を行うための可変形鏡である。デフォーマブルミラーは、複数のアクチュエータによって表面の形状を変形させることが可能なミラーである。波面補正素子１２２の反射面は、被検眼Ｅの瞳と第１検出系１４０のレンズアレイ１４３の検出面と光学的に共役な位置（瞳共役位置）Ｑ又はその近傍に配置されている。波面補正素子１２２には、液晶型空間変調器が用いられてもよい。

波面補正素子１２２の被検眼Ｅの側には、光束を整えるためのレンズ系１２４を介して、光スキャナ１２５が配置されている。光スキャナ１２５は、光源１１１からの光で被検眼Ｅの眼底Ｅｆを走査するために用いられる。光スキャナ１２５は、垂直方向光スキャナ１２５Ｖと、水平方向光スキャナ１２５Ｈとを含む。垂直方向光スキャナ１２５Ｖは、その傾きが変更可能なミラーであり、後述の制御部２００により反射面の傾きが制御される。垂直方向光スキャナ１２５Ｖは、たとえば、眼底面内の垂直方向の走査に用いられる。垂直方向光スキャナ１２５Ｖは、ガルバノミラーなどの低速スキャナであってよい。垂直方向光スキャナ１２５Ｖの被検眼Ｅの側には、レンズ系１２６を介して水平方向光スキャナ１２５Ｈが配置されている。水平方向光スキャナ１２５Ｈは、その傾きが変更可能なミラーであり、制御部２００により反射面の傾きが制御される。水平方向光スキャナ１２５Ｈは、例えば、垂直方向に直交する眼底面内の水平方向の走査に用いられる。垂直方向光スキャナ１２５Ｖ及び水平方向光スキャナ１２５Ｈのいずれか一方は、レゾナントミラーやＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーなどの高速スキャナであってよい。垂直方向光スキャナ１２５Ｖの反射面及び水平方向光スキャナ１２５Ｈの反射面は、被検眼Ｅの瞳と光学的に共役な位置（瞳共役位置）Ｑ又はその近傍に配置されている。

水平方向光スキャナ１２５Ｈの被検眼Ｅの側には、レンズ１２７を介して、視度補正機構１２８が配置されている。視度補正機構１２８は、光を眼底Ｅｆ上に略点像として照射するように調整するための調整手段の一例である。視度補正機構１２８は、被検眼Ｅの屈折力に応じて、眼底共役点の位置を連続的に移動する。それにより、眼底Ｅｆと後述のピンホール１５２と光ファイバ１１２の出射端面とが共役位置に配置される。視度補正機構１２８は、Ｖ字状の視度補正ミラー１２９、１３０を備えている。視度補正ミラー１３０を視度補正ミラー１２９に対して相対的に遠近させることで、眼底Ｅｆに光学系１００の焦点が位置するように調整される。すなわち、視度には個人差や個体差があるが、この視度に違いがあっても、視度補正ミラー１３０の位置を移動することで、眼底Ｅｆに光学系１００の焦点が位置するように、つまり眼底Ｅｆ上に照射光が略点像として集光して照射されるように調整される。なお、視度補正機構１２８において、被検眼Ｅの瞳は無限遠と共役関係にあるため、視度補正ミラー１３０の移動によって光学系１００内の瞳共役関係は変動しない。

視度補正機構１２８の被検眼Ｅの側には、レンズ系１３１を介して、ビームスプリッタ１３２、１３３が配置されている。ビームスプリッタ１３２は、導光系１２０の光路から第３検出系１６０の光路を分離する光路分離部材である。ビームスプリッタ１３２は、例えば光源１１１からの光と後述の前眼部照明系１７０からの光とを分離するダイクロイックミラーである。ビームスプリッタ１３２は、例えば中心波長が９５０ｎｍの光を透過させ、中心波長が８４０ｎｍの光を反射する特性を有する。ビームスプリッタ１３３は、例えば固視系１８０の光路及び第２照射系１９０の光路を導光系１２０の光路に結合するダイクロイックミラーである。ビームスプリッタ１３３は、例えば中心波長が４００ｎｍ〜６００ｎｍの光を透過させ、中心波長が８４０ｎｍ、９５０ｎｍの光を反射する特性を有する。

ビームスプリッタ１３３の被検眼Ｅの側には、対物レンズ１３４が配置されている。対物レンズ１３４は、収差を抑えるために複数のレンズを組み合わせた構造を有している（もちろん、１枚のレンズで構成されていてもよい）。

（第１検出系）
第１検出系（波面検出系）１４０は、被検眼Ｅからの眼底反射光の波面を検出するための光学系を備えている。第１検出系１４０は、波面検出部１４１と、一対のレンズ１４４とを含む。波面検出部１４１は、ハルトマン撮像素子１４２と、その手前に配置されたレンズアレイ１４３とを含むシャックハルトマンセンサーである。ハルトマン撮像素子１４２は、レンズアレイ１４３の焦点位置に配置され、レンズアレイ１４３によって形成される点像を撮像する。ハルトマン撮像素子１４２には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサが用いられる。レンズアレイ１４３は、小さなレンズを格子状に配列したもので、入射光を多数の光束（例えば１６本の光束）に分割しそれぞれ集光する。レンズアレイ１４３の焦点をハルトマン撮像素子１４２により撮像し、各レンズの焦点位置を解析することで、レンズアレイ１４３に入射した光の波面収差を検出することができる。すなわち、レンズアレイ１４３を介して被検眼Ｅの眼底Ｅｆからの反射像を観察することで、当該反射像における波面の乱れを検出することができる。ハルトマン撮像素子１４２により得られた画像は、後述の制御部２００等の画像解析部に送られ、この画像解析部で波面の乱れが解析され、その結果に基づく制御信号（フィードバック信号）が、波面補正素子１２２に送られる。一対のレンズ１４４の間の眼底共役位置Ｐに共焦点絞りが配置されていてもよい。

（第２検出系）
第２検出系（眼底反射光検出系）１５０は、被検眼Ｅの眼底Ｅｆからの反射光を検出するための光学系を備えている。第２検出系１５０は、受光器１５１と、ピンホール１５２と、集光レンズ１５３とを含む。ビームスプリッタ１２１を透過した光は、集光レンズ１５３により受光器１５１の検出面に集光される。ピンホール１５２は、光軸方向に移動可能であり、眼底共役位置Ｐに孔部が配置されるように移動される。受光器１５１の検出面は、眼底共役位置Ｐの近傍に配置されてもよい。受光器１５１は、例えば、アバランシェフォトダイオード（Ａｖａｌａｎｃｈｅ ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ：ＡＰＤ）又は光電子増倍管（ＰｈｏｔｏＭｕｌｔｉｐｌｉｅｒ Ｔｕｂｅ：ＰＭＴ）により構成されている。

（第３検出系、前眼部照明系）
前眼部照明系１７０は、被検眼Ｅの前眼部を照明するための光源を備えている。第３検出系（前眼部反射光検出系）１６０は、前眼部照明系１７０により照明された被検眼Ｅの前眼部からの反射光を検出するための光学系を備えている。前眼部照明系１７０には、例えば、中心波長が９５０ｎｍの光を発するＬＥＤが用いられる。第３検出系１６０は、レンズ１６１と、前眼部撮像素子１６２とを含む。ビームスプリッタ１３２を透過した光は、レンズ１６１により前眼部撮像素子１６２の検出面に集光される。前眼部撮像素子１６２の検出面は、瞳共役位置Ｑ又はその近傍に配置されている。前眼部撮像素子１６２は、例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサにより構成されている。前眼部撮像素子１６２による被検眼Ｅの前眼部からの反射光の検出結果は、前眼部の画像の形成に用いられる。

（固視系）
固視系１８０は、被検眼Ｅを固視させるための光学系を備えている。固視系１８０は、視度調整レンズ１８１と、ビームスプリッタ１８２と、固視標１８３とを含む。視度調整レンズ１８１は、被検眼Ｅの屈折度に応じて光軸方向に移動可能なレンズである。視度調整レンズ１８１は、眼底Ｅｆと固視標１８３とが光学的に共役な位置になるように移動される。ビームスプリッタ１８２は、第２照射系１９０の光路を固視系１８０の光路に結合する光路結合部材である。ビームスプリッタ１８２には、例えば反射率が５０％であり透過率が５０％であるハーフミラーが用いられる。ビームスプリッタ１８２は、光の反射面の一部にミラーが形成されたものであってもよい。固視標１８３は、例えば中心波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの光で被検眼Ｅの眼底Ｅｆに被検眼Ｅを固視させるための指標を投影する。固視標１８３には、例えばフィルムや有機ＥＬやＬＣＤなどが用いられる。ビームスプリッタ１８２は、固視標１８３からの光を透過させてビームスプリッタ１３３に導くと共に、第２照射系１９０からの光をビームスプリッタ１３３に向けて反射する。

（第２照射系）
第２照射系（照射系、光刺激系）１９０は、被検眼Ｅの眼底Ｅｆに対し所定波長の光を照射するための光学系を備えている。第２照射系１９０は、視野絞り１９１と、開口絞り１９２と、レンズ１９３と、波長選択フィルタ１９４と、レンズ１９５と、ブリーチング用光源１９６とを含む。ブリーチング用光源１９６は、被検眼Ｅに刺激光を照射するための光源である。ブリーチング用光源１９６には、例えばハロゲンランプやキセノンランプなどが用いられる。レンズ１９５は、ブリーチング用光源１９６からの光を平行光束にする。波長選択フィルタ１９４は、ブリーチング用光源１９６からの光のうち所定波長の光を透過させる。波長選択フィルタ１９４は、例えば中心波長が６５０ｎｍの光を透過させ、他の波長成分を反射する特性を有するバンドパスフィルタ−などが用いられる。レンズ１９３は、波長選択フィルタ１９４を通過した光を集光する。開口絞り１９２は、レンズ１９３を通過した光の光量を調整するために用いられる。視野絞り１９１は、開口絞り１９２を通過した光のうち眼底Ｅｆを照明する範囲を制限するために用いられる。

以上のような構成において、第１照射系１１０からの光は導光系１２０により被検眼Ｅに導かれる。被検眼Ｅからの眼底反射光は、対物レンズ１３４からビームスプリッタ１２１までの光の経路を逆の向きで進行し、一部がビームスプリッタ１１６に向けて反射され、残りがビームスプリッタ１２１を透過する。ビームスプリッタ１２１により反射された眼底反射光は、ビームスプリッタ１１６により第１検出系１４０に導かれる。第１検出系１４０では、レンズアレイ１４３を介して被検眼Ｅの眼底Ｅｆからの反射像として検出される。後述の制御部２００（又はデータ処理部２２０）は、画像解析部として第１検出系１４０の検出結果に基づき波面の乱れを解析する。波面補正素子１２２は、この解析結果に基づき収差を補正するように変形される。一方、ビームスプリッタ１２１を透過した眼底反射光は、集光レンズ１５３により受光器１５１の検出面に集光される。受光器１５１による眼底反射光の検出結果は、眼底共役点における光の検出結果としてＳＬＯ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ）画像（近赤外画像）の形成に用いられる。

前眼部照明系１７０により照明された被検眼Ｅからの反射光は、ビームスプリッタ１３２を透過し、レンズ１６１により前眼部撮像素子１６２の検出面に集光される。前眼部撮像素子１６２による被検眼Ｅの前眼部からの反射光の検出結果は、前眼部の画像の形成に用いられる。

［処理系］
図２に、実施形態に係る眼底解析装置の処理系の構成例を示す。図２において、図１と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。

（制御部）
実施形態に係る眼底解析装置の処理系は、制御部２００を中心に構成される。制御部２００は、眼底解析装置の各部の制御を行う。制御部２００は、主制御部２０１と、記憶部２０２とを含む。主制御部２０１は、表示制御部２０１Ａを含む。主制御部２０１の機能は、例えばマイクロプロセッサにより実現される。記憶部２０２には、眼底解析装置を制御するためのコンピュータプログラムがあらかじめ格納される。このコンピュータプログラムには、各種の光源制御用プログラム、視度補正機構制御用プログラム、光スキャナ制御用プログラム、各種の検出系制御用プログラム、画像形成用プログラム、データ処理用プログラム、表示制御用プログラム及びユーザインターフェイス用プログラムなどが含まれる。このようなコンピュータプログラムに従って主制御部２０１が動作することにより、制御部２００は制御処理を実行する。

第１照射系１１０に対する制御として、光源１１１の制御、絞り１１４の制御などがある。光源１１１の制御には、光源の点灯、消灯、光量調整などがある。

導光系１２０に対する制御として、波面補正素子１２２の制御、光スキャナ１２５の制御、視度補正機構１２８の制御などがある。波面補正素子１２２がデフォーマブルミラーを含む場合、波面補正素子１２２の制御には、ハルトマン撮像素子１４２の検出結果を用いて形成された画像の解析結果に基づく複数のアクチュエータを駆動する制御などがある。例えばハルトマン撮像素子１４２の検出結果に基づく撮像画像に歪み（波面の歪み）がある場合、その歪みを減少させるようにデフォーマブルミラーの表面形状の変形が行われる。すなわち、第１検出系１４０の検出結果に基づく眼底Ｅｆの画像の歪みが小さくなるように、フィードバック制御により、デフォーマブルミラーの表面形状の変形が行われ、眼底Ｅｆの画像の歪みが抑制される。光スキャナ１２５の制御には、垂直方向光スキャナ１２５Ｖによる走査位置や走査範囲の制御、水平方向光スキャナ１２５Ｈによる走査位置や走査範囲の制御などがある。視度補正機構１２８の制御には、視度に応じた機構駆動部に対する制御などがある。機構駆動部は、視度補正機構１２８を移動させる。

第１検出系１４０に対する制御として、ハルトマン撮像素子１４２の露光調整やゲイン調整や撮影レート調整などがある。

第２検出系１５０に対する制御として、ピンホール１５２を光軸方向に移動させる駆動部に対する制御、受光器１５１の露光調整やゲイン調整や撮影レート調整などがある。

第３検出系１６０に対する制御として、前眼部撮像素子１６２の露光調整やゲイン調整や撮影レート調整などがある。前眼部照明系１７０に対する制御として、前眼部照明光源の点灯、消灯、光量調整、絞り調整などがある。

固視系１８０に対する制御として、固視標１８３における指標の位置の変更や指標の切り替えなどがある。

第２照射系１９０に対する制御として、視野絞り１９１による照明範囲の調整、開口絞り１９２による光量の調整、波長選択フィルタ１９４による波長選択特性の変更、ブリーチング用光源１９６の点灯、消灯、光量調整などがある。

表示制御部２０１Ａは、各種情報を後述のＵＩ部２３０に表示させる。ＵＩ部２３０に表示される情報には、制御部２００により生成された情報、画像形成部２１０により形成された画像、データ処理部２２０によるデータ処理後の情報などがある。

（画像形成部）
画像形成部２１０は、受光器１５１による眼底反射光の検出結果に基づいて時系列画像を形成する。例えば、画像形成部２１０は、受光器１５１から入力される受光信号と、制御部２００から入力される画素位置信号とに基づいて、時系列画像の画像データを形成する。時系列画像には、動画像や所定の時間をおいて形成された複数の静止画像群などがある。また、画像形成部２１０は、前眼部撮像素子１６２による被検眼Ｅの前眼部からの反射光の検出結果に基づいて前眼部画像を形成する。画像形成部２１０により形成された各種の画像（画像データ）は、例えば記憶部２０２に保存される。

（データ処理部）
データ処理部２２０は、各種のデータ処理を実行する。データ処理の例として、画像形成部２１０又は他の装置により形成された画像データに対する処理がある。この処理の例として、各種の画像処理や、画像に対する解析処理や、画像データに基づく画像評価などの診断支援処理がある。

データ処理部２２０は、解析部２２１と、分布情報生成部２２２とを含む。解析部２２１は、特定部２２１Ａと、位置合わせ部２２１Ｂと、変化算出部２２１Ｃとを含む。分布情報生成部２２２は、分類部２２２Ａを含む。

解析部２２１は、被検眼Ｅの眼底Ｅｆの時系列画像を解析することにより光刺激に対する光受容体の反応の時系列変化を求める。光刺激に対する光受容体の反応の時系列変化には、当該光受容体に相当する領域の輝度の時系列変化がある。当該領域の輝度は、画素単位、又は所定のブロック領域単位に求められる。また、解析部２２１は、画像内の輝度の平均値や画像内の輝度の加算値の時系列変化を求めるようにしてもよい。光受容体には、錐体、桿体がある。

特定部２２１Ａは、眼底Ｅｆの時系列画像に含まれるそれぞれの画像を解析することにより複数の光受容体に相当する複数の光受容体領域を特定する。特定部２２１Ａは、各画素の輝度値に基づいてエッジ領域を抽出し、抽出されたエッジ領域の形状が略円形形状である領域を探索することにより、１以上の光受容体領域を特定することが可能である。また、特定部２２１Ａは、それぞれの画像に対して周波数解析を行うことにより１以上の光受容体領域を特定するようにしてもよい。また、特定部２２１Ａは、各画素の輝度値に基づいて、輝度値が所定値以上の領域を光受容体領域として特定してもよい。

位置合わせ部２２１Ｂは、特定部２２１Ａにより特定された複数の光受容体領域を複数の画像間において位置合わせを行う。位置合わせ部２２１Ｂは、公知のマッチング手法で複数の光受容体領域を複数の画像間において位置合わせを行うことが可能である。例えば、位置合わせ部２２１Ｂは、特徴点に基づいて、眼底Ｅｆの時系列画像に含まれるそれぞれの画像間において位置合わせを行う。特徴点には、特定部２２１Ａにより特定された光受容体領域、血管領域、視神経乳頭、黄斑などがある。また、位置合わせ部２２１Ｂは、オプティカルフロー法により推定された画像間の位置ずれをキャンセルするように複数の画像間において位置合わせを行ってもよい。また、位置合わせ部２２１Ｂは、位置合わせ対象の画像間の相関が高くなるように位置合わせを行ってもよい。また、特定した光受容体付近の特徴を利用した特徴記述子から位置合わせを行ってもよい。また、位置合わせ部２２１Ｂは、位置合わせ対象の画像間の特徴記述子を用いて位置合わせを行ってもよい。

変化算出部２２１Ｃは、位置合わせ部２２１Ｂにより位置合わせが行われた光受容体領域ごとに光刺激に対する反応（輝度）の時系列変化を求める。

分布情報生成部２２２は、変化算出部２２１Ｃにより求められた時系列変化に基づいて光受容体の分布情報を生成する。分布情報生成部２２２は、眼底Ｅｆの時系列画像に基づく輝度の時系列変化に基づいて光受容体の属性を特定し、特定された光受容体の属性に関する分布情報を生成することが可能である。光受容体の属性には、光受容体の種別（Ｌ錐体、Ｍ錐体、Ｓ錐体）、光受容体が正常であるか否かなどがある。また、分布情報生成部２２２は、輝度の時系列変化に基づいて光受容体が存在するか否かを特定し、特定された光受容体の存在に関する分布情報を生成することが可能である。分布情報には、ヒストグラム、マップなどがある。また、分布情報は、個数（全光受容体の個数、光受容体の種別ごとの個数）、個数の割合（錐体比など）、又は所定の基準値を基準とした前述の個数に対する判定結果（多い、少ない）を表す情報であってもよい。

分布情報生成部２２２は、分類部２２２Ａを含む。分類部２２２Ａは、変化算出部２２１Ｃにより求められた光受容体領域ごとの輝度の時系列変化に基づいて複数の光受容体領域の分類を行う。分類部２２２Ａは、クラスタリングの手法により複数の光受容体領域の分類を行う。クラスタリングの手法には、階層的クラスタリングや、ｋ平均法などの非階層的クラスタリングなどがある。この実施形態では、分類部２２２Ａは、ｋ平均法（ｋ＝２以上）で複数の光受容体領域の分類を行う。

ｋ平均法では、事前に設定されたｋ個（クラスタ個数）のクラスタのそれぞれについてランダムにクラスタ中心位置を決定し、分類対象の各データを最も近いクラスタ中心位置のクラスタに割り当てる。その後、クラスタごとに重心位置を新たなクラスタ中心位置として求め、クラスタへの割り当てが変化しない、又はクラスタ中心位置の変化量が所定の閾値以下であるときに処理が終了する。

（ユーザインターフェイス部）
ユーザインターフェイス（Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：以下、ＵＩ）部２３０は、ユーザと眼底解析装置との間で情報のやりとりを行うための機能を備える。ＵＩ部２３０は、表示デバイスと操作デバイス（入力デバイス）とを含む。表示デバイスは、表示部を含んでよく、それ以外の表示デバイスを含んでもよい。操作デバイスは、各種のハードウェアキー及び／又はソフトウェアキーを含む。制御部２００は、操作デバイスに対する操作内容を受け、操作内容に対応した制御信号を各部に出力することが可能である。操作デバイスの少なくとも一部と表示デバイスの少なくとも一部とを一体的に構成することが可能である。タッチパネルディスプレイはその一例である。

第２照射系１９０は、実施形態に係る「照射部」の一例である。第１照射系１１０、導光系１２０、第１検出系１４０、第２検出系１５０、第３検出系、固視系１８０、制御部２００及び画像形成部２１０は、実施形態に係る「時系列データ取得部」の一例である。時系列画像は、実施形態に係る「時系列データ」の一例である。位置合わせ部２２１Ｂは、実施形態に係る「対応付け部」の一例である。ＵＩ部２３０（表示デバイス）は、実施形態に係る「表示手段」の一例である。

［動作］
実施形態に係る眼底解析装置の動作について説明する。以下では、前述のブリーチング用光源１９６による刺激光によりＬ錐体とＭ錐体とを分類する場合について説明する。

図３〜図７に、実施形態に係る眼底解析装置の動作の一例を示す。図３は、実施形態に係る眼底解析装置の動作例のフロー図を表す。図４は、光受容体の波長感度の説明図を表す。図４において、横軸は波長を表し、縦軸は光受容体の吸収率を表す。図５は、図３のＳ３の動作説明図を表す。図６は、図３のＳ４の動作説明図を表す。図７は、図３のＳ７の動作説明図を表す。

（Ｓ１）
光受容体は、種別ごとに互いに異なる波長感度を有している。具体的には、図４に示すように、光の吸収率が最大となる波長がＬ錐体、Ｍ錐体、桿体、Ｓ錐体の順序で短くなるように波長感度が互いに異なる。このような光受容体に対して所定波長の光を照射すると、ブリーチング反応によって光受容体の反射率が変化する。そこで、制御部２００は、光学系１００などを制御することにより被検眼Ｅの眼底Ｅｆに対して光刺激のための光を照射し、ブリーチング反応前後の眼底Ｅｆの画像を時系列画像として取得する（Ｓ１）。Ｓ１では、例えば、次のように眼底Ｅｆの時系列画像が取得される。

まず、主制御部２０１は、第１期間Ｔ１だけ光源１１１及びブリーチング用光源１９６をオフにして、被検眼Ｅを暗順応状態にする。

第１期間Ｔ１が経過したとき、主制御部２０１は、光源１１１をオンにして、光スキャナ１２５を制御することにより光源１１１からの光で被検眼Ｅの眼底Ｅｆのスキャンを開始させる。画像形成部２１０は、受光器１５１による眼底反射光の検出結果に基づいて眼底Ｅｆの画像を形成する。主制御部２０１は、画像形成部２１０により形成された眼底Ｅｆの画像をブリーチング反応前の時系列画像として順次に記憶部２０２に保存する。

眼底Ｅｆのスキャン開始後に第２期間Ｔ２が経過したとき、主制御部２０１は、ブリーチング用光源１９６をオンにして、光源１１１からの光による被検眼Ｅの眼底Ｅｆのスキャンを継続させる。前述のように、ブリーチング用光源１９６からの光のうち中心波長が６５０ｎｍの光が刺激光として被検眼Ｅに照射される。当該刺激光に対して、Ｌ錐体の吸収率はＭ錐体の吸収率より高い。画像形成部２１０は、受光器１５１による眼底反射光の検出結果に基づく眼底Ｅｆの画像の形成を引き続き行う。主制御部２０１は、画像形成部２１０により形成された眼底Ｅｆの画像をブリーチング反応後の時系列画像として順次に記憶部２０２に保存する。

ブリーチング用光源１９６をオンにした後に第３期間Ｔ３が経過したとき、主制御部２０１は、光源１１１及びブリーチング用光源１９６をオフにして、眼底Ｅｆのスキャンを停止させる。以上のように、Ｓ１では、被検眼Ｅの眼底Ｅｆに対する中心波長が６５０ｎｍ（所定波長）の光の照射期間を含む期間における眼底Ｅｆの時系列画像が取得される。

（Ｓ２）
特定部２２１Ａは、記憶部２０２に保存されたブリーチング反応前後の眼底Ｅｆの時系列画像を解析することにより錐体（錐体領域）を検出する。Ｓ１では、中心波長が６５０ｎｍの光の照射により、主にＬ錐体及びＭ錐体の輝度が変化するため、特定部２２１Ａは、Ｌ錐体及びＭ錐体を検出する。

（Ｓ３）
位置合わせ部２２１Ｂは、Ｓ１において取得された時系列画像の位置合わせを行う。時系列画像がｎ（ｎは２以上の正の整数）枚の画像により構成される場合、位置合わせ部２２１Ｂは、ｎ枚の画像の位置合わせを行う。それにより、図５に示すように、時系列画像に含まれるそれぞれの画像中のＬ錐体Ｌ１〜ＬｎとＭ錐体Ｍ１〜Ｍｎについて位置合わせが行われる。

（Ｓ４）
変化算出部２２１Ｃは、Ｓ３の位置合わせが行われた各画像において、Ｓ２で検出されたＬ錐体及びＭ錐体のそれぞれの輝度を取得する。それにより、錐体ごとに、図６に示すような輝度の時系列変化が求められる。変化算出部２２１Ｃは、Ｓ３の位置合わせが行われた２以上の画像を平均化した画像から、Ｓ２で検出されたＬ錐体及びＭ錐体のそれぞれの輝度を取得するようにしてもよい。

（Ｓ５）
変化算出部２２１Ｃは、Ｓ４において輝度が取得されたＬ錐体及びＭ錐体から所定の基準に従ってクラスタリング対象外の錐体を除外する処理を行う。クラスタリング対象外の錐体として、血管領域に重なる位置に配置された錐体や、輝度の変化が明らかに大きい（又は小さい）錐体などがある。

（Ｓ６）
分類部２２２Ａは、Ｓ５において除外されなかった錐体に対してｋ平均法によりクラスタリングを行い、Ｌ錐体とＭ錐体とに分類する。すなわち、分類部２２２Ａは、ｎ枚の画像から検出された錐体の輝度の時系列変化の仕方をクラスタリングすることにより当該錐体をＬ錐体又はＭ錐体に振り分ける。

（Ｓ７）
分布情報生成部２２２は、Ｓ６におけるクラスタリング結果に基づいて錐体の分布情報を生成する。表示制御部２０１Ａは、分布情報生成部２２２により生成された分布情報をＵＩ部２３０に表示させる。

例えば、分布情報生成部２２２は、図７に示すように、分類部２２２Ａによる分類結果を表すマップを生成する。図７では、Ｓ２において検出された錐体（Ｌａ、Ｍａ、Ｘａ）の分布、Ｓ５において除外された錐体（Ｘａ）の分布と、Ｓ６において分類されたＬ錐体（Ｌａ）及びＭ錐体（Ｍａ）のそれぞれの分布が表されている。

また、分布情報生成部２２２は、分類部２２２Ａによる分類結果に基づくヒストグラムを生成することが可能である。例えば、分布情報生成部２２２は、Ｓ６のクラスタリング結果を解析するためのヒストグラムを生成する。このようなヒストグラムには、ｋ平均法で求められた各クラスタ中心位置と各錐体までの距離を表すヒストグラムなどがある。

また、分布情報生成部２２２は、Ｓ６において分類されたＬ錐体の個数とＭ錐体の個数との錐体比を求めてもよい。

別の中心波長（例えば、５５０ｎｍ）の光を眼底Ｅｆに照射して、上記と同様の動作を繰り返すことで、Ｌ錐体及びＭ錐体とＳ錐体とを更に分類することが可能である。

なお、上記の実施形態では、中心波長が６５０ｎｍの光を眼底Ｅｆに照射することにより、Ｌ錐体とＭ錐体とを分類する場合について説明したが、中心波長が別の波長の光で他の光受容体を分類してもよい。

［効果］
実施形態に係る眼底解析装置の効果について説明する。

実施形態に係る眼底解析装置は、解析部（解析部２２１）と、分布情報生成部（分布情報生成部２２２）とを含む。解析部は、被検眼（被検眼Ｅ）の眼底（眼底Ｅｆ）の時系列データ（時系列画像）を解析することにより光刺激に対する光受容体（錐体、桿体）の反応の時系列変化を求める。分布情報生成部は、時系列変化に基づいて光受容体の分布情報を生成する。

このような構成によれば、被検眼の眼底の時系列データを取得することにより光受容体の分布情報を生成することができるので、被検者の負担を大幅に軽減することができる。また、時系列データから求められた光刺激に対する光受容体の反応の時系列変化に基づいて光受容体の分布情報を生成するようにしたので、安定して眼底を解析することが可能になる。

また、実施形態に係る眼底解析装置は、照射部（第２照射系１９０）と、時系列データ取得部（第１照射系１１０、導光系１２０、第１検出系１４０、第２検出系１５０、第３検出系、固視系１８０、制御部２００及び画像形成部２１０）とを含んでもよい。照射部は、眼底に所定波長（中心波長が６５０ｎｍ）の光を照射する。時系列データ取得部は、所定波長の光の照射期間を含む期間における時系列データを取得する。

このような構成によれば、被検眼の眼底の時系列データを取得可能で、被検者の負担を軽減し、且つ、安定して眼底を解析することができる眼底解析装置を提供することが可能である。

また、実施形態に係る眼底解析装置では、時系列データは、眼底に対する所定波長の光の照射期間を含む期間において取得された眼底の時系列画像であってもよい。

このような構成によれば、ブリーチング反応の前後の眼底の時系列画像に基づいて光受容体の分布情報を生成することができる。

また、実施形態に係る眼底解析装置では、分布情報は、光受容体の種別の分布を表す情報であってよい。

このような構成によれば、眼底の時系列データに基づいて光受容体の種別の分布を特定することができる。

また、実施形態に係る眼底解析装置では、解析部は、特定部（特定部２２１Ａ）と、対応付け部（位置合わせ部２２１Ｂ）と、変化算出部（変化算出部２２１Ｃ）とを含んでもよい。特定部は、時系列データに含まれる複数のデータのそれぞれを解析することにより複数の光受容体に相当する複数の光受容体領域を特定する。対応付け部は、特定部により特定された複数の光受容体領域を複数のデータ間において対応付ける。変化算出部は、対応付け部により対応付けられた光受容体領域ごとに時系列変化を求める。

このような構成によれば、眼底の時系列データから光受容体領域ごとに時系列変化を精度よく求めることができ、光受容体の分布を高精度に求めることが可能になる。

また、実施形態に係る眼底解析装置では、分布情報生成部は、分類部（分類部２２２Ａ）を含んでもよい。分類部は、変化算出部により算出された光受容体領域ごとの時系列変化に基づいて複数の光受容体領域の分類を行う。

このような構成によれば、光受容体領域ごとに算出された光刺激に対する光受容体の反応の時系列変化に基づいて光受容体領域の分類を行うようにしたので、被検者の負担を軽減し、且つ、安定して眼底を解析することが可能になる。

また、実施形態に係る眼底解析装置は、分類部による分類結果を表すマップを表示手段（ＵＩ部２３０）に表示させる表示制御部（表示制御部２０１Ａ）を含んでもよい。

このような構成によれば、被検者の負担を軽減しつつ、安定して得られた光受容体の分類結果を表すマップを表示手段に表示可能な眼底解析装置を提供することができる。

また、実施形態に係る眼底解析装置は、分類部による分類結果に基づくヒストグラムを表示手段（ＵＩ部２３０）に表示させる表示制御部（表示制御部２０１Ａ）を含んでもよい。

このような構成によれば、被検者の負担を軽減しつつ、安定して得られた光受容体の分類結果に基づくヒストグラムを表示手段に表示可能な眼底解析装置を提供することができる。

また、実施形態に係る眼底解析装置では、光受容体は、錐体を含んでもよい。

このような構成によれば、被検者の負担を軽減し、且つ、安定して錐体の分布情報を生成することが可能な眼底解析装置を提供することができる。

また、実施形態に係る眼底解析装置では、反応の時系列変化は、輝度の時系列変化を含んでもよい。

このような構成によれば、被検眼の眼底の時系列データから求められた光刺激に対する光受容体の輝度の時系列変化に基づいて光受容体の分布情報を生成するようにしたので、被検者の負担を軽減し、且つ、安定して眼底を解析することが可能になる。

＜変形例＞
以上に示された実施形態は、この発明を実施するための一例に過ぎない。この発明を実施しようとする者は、この発明の要旨の範囲内において任意の変形、省略、追加等を施すことが可能である。

前述の実施形態では、光学系１００の構成が図１に示す構成である場合について説明したが、実施形態に係る光学系の構成はこれに限定されるものではない。例えば、図１に示す構成において、光源１１１とブリーチング用光源１９６とが共通の光源により構成されていてもよい。

前述の実施形態では、時系列データがＡＯ−ＳＬＯ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃｓ−ＳＬＯ）により取得された時系列画像である場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。実施形態に係る時系列データは、眼底カメラにより取得された画像であってもよい。

前述の実施形態では、眼底解析装置が光学系１００を備えている場合について説明したが、実施形態に係る眼底解析装置の構成はこれに限定されるものではない。例えば、実施形態に係る眼底解析装置が、制御部２００と、画像形成部２１０と、データ処理部２２０とを含み、光学系１００が眼底解析装置の外部に設けられていてもよい。

前述の実施形態では、Ｌ錐体及びＭ錐体を分類する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｓ錐体や桿体を分類するようにしてもよい。

前述の実施形態では、光刺激に対する光受容体の反応の時系列変化に基づいて光受容体の種別等の分類を行う場合について説明したが、実施形態に係る眼底解析装置はこれに限定されるものではない。実施形態に係る眼底解析装置は、電気刺激に対する光受容体の反応の時系列変化に基づいて光受容体の種別等の分類を行ってもよい。

１００ 光学系
１１０ 第１照射系
１２０ 導光系
１４０ 第１検出系
１５０ 第２検出系
１６０ 第３検出系
１７０ 前眼部照明系
１８０ 固視系
１９０ 第２照射系
２００ 制御部
２０１ 主制御部
２０１Ａ 表示制御部
２０２ 記憶部
２１０ 画像形成部
２２０ データ処理部
２２１ 解析部
２２１Ａ 特定部
２２１Ｂ 位置合わせ部
２２１Ｃ 変化算出部
２２２ 分布情報生成部
２２２Ａ 分類部
２３０ ＵＩ部

Claims (8)

1. 被検眼の眼底の時系列データを解析することにより光刺激に対する光受容体の反応の時系列変化を求める解析部と、
   前記時系列変化に基づいて前記光受容体の分布情報を生成する分布情報生成部と、
   を含み、
   前記解析部は、
   前記時系列データに含まれる複数のデータのそれぞれを解析することにより複数の光受容体に相当する複数の光受容体領域を特定する特定部と、
   前記特定部により特定された前記複数の光受容体領域を前記複数のデータ間において対応付ける対応付け部と、
   前記対応付け部により対応付けられた光受容体領域ごとに前記時系列変化を求める変化算出部と、を含み、
   前記分布情報は、全光受容体の個数、前記光受容体の種別ごとの個数、前記光受容体の第１種別の個数に対する前記光受容体の第２種別の個数の比、又は所定の基準値を基準とした前記全光受容体の個数又は前記光受容体の種別ごとの個数に対する判定結果を表す情報を含む、眼底解析装置。
2. 前記眼底に所定波長の光を照射する照射部と、
   前記所定波長の光の照射期間を含む期間における前記時系列データを取得する時系列データ取得部と、
   を含む請求項１に記載の眼底解析装置。
3. 前記時系列データは、前記眼底に対する所定波長の光の照射期間を含む期間において取得された前記眼底の時系列画像である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の眼底解析装置。
4. 前記分布情報生成部は、前記変化算出部により算出された前記光受容体領域ごとの前記時系列変化に基づいて前記複数の光受容体領域の分類を行う分類部を含む
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の眼底解析装置。
5. 前記分類部による分類結果を表すマップを表示手段に表示させる表示制御部を含む
   ことを特徴とする請求項４に記載の眼底解析装置。
6. 前記分類部による分類結果に基づくヒストグラムを表示手段に表示させる表示制御部を含む
   ことを特徴とする請求項４に記載の眼底解析装置。
7. 前記光受容体は、錐体を含む
   ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の眼底解析装置。
8. 前記反応の時系列変化は、輝度の時系列変化を含む
   ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の眼底解析装置。
   

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