JP6821411B2

JP6821411B2 - 眼科装置

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Publication number: JP6821411B2
Application number: JP2016237684A
Authority: JP
Inventors: ストロジクパーヴェル; オーロウスキースラウォミール; ダラシンスキパーヴェル; パンコウィックマチェイ; ピオトロスキークシシュトフ; 政雄鹿海; 坂川　幸雄; 幸雄坂川
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Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2021-01-27
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Description

本発明は、眼科装置に関する。

現在、光学機器を用いた眼科用機器として、様々なものが使用されている。例えば、眼を観察する光学機器として、前眼部撮影機、眼底カメラ、共焦点レーザー走査検眼鏡（ＳｃａｎｎｉｎｇＬａｓｅｒＯｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ：ＳＬＯ）、等様々な機器が使用されている。特許文献１には、ＳＬＯ画像の生成にインタレース方式を使うことによってフレームレートを上げて、ちらつきを目立たなくする技術が開示されている。

さらに、光干渉断層撮像装置（ＯｐｔｉｃａｌＣｏｈｅｒｅｎｃｅＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ、以下ＯＣＴ装置と記す）は、被検眼の眼底における網膜の断層画像を高解像度に撮像することも可能である。このため、網膜の眼科診断等において広く利用されている。ＯＣＴ装置にＳＬＯを組み合わせた構成の装置も知られている。ＯＣＴ装置は、観察用画面に観察用の眼底正面画像と、観察用の断層画像を操作者に提示する。

ＯＣＴで一度の走査で得られる画像はノイズが多く、ノイズ低減のため、複数回同じ箇所を走査し、得られた画像の加算平均を取る。複数回走査には時間が掛かり、撮影中に、被試眼が動いてしまう可能性がある。

これに対して、被検眼の動きに応じた走査位置の補正（眼底トラッキング）と被検眼と装置本体との位置関係を一定に保つことが重要である。また、眼底トラッキングには、ＳＬＯ画像を用いる事が多い。眼底トラッキングでは、ＳＬＯ画像の時間経過による位置変化量を求め、これによりＯＣＴの撮影位置を補正する。また、ＳＬＯ画像はＯＣＴ検査時に観察像として同時に保存されることがある。

特開平７−１７８０５３号公報

インタレース方式では、全走査線のうち、奇数番目の走査である奇数ラインが取得される奇数フィールドの画像と、偶数番目の走査である偶数ラインが取得される偶数フィールドの画像とを交互に作成する。このとき、被検眼の動きに応じたＳＬＯ画像等の眼底の正面画像の位置ずれを取得する際、奇数ラインと偶数ラインとの１走査線分の位置の差のずれが生じていた。

本発明の目的の一つは、インタレース方式で異なる時間に取得された眼底の複数の正面画像の位置ずれを精度良く取得することである。

本発明に係る眼科装置の一つは、
被検眼の眼底に対して照明光を走査する走査手段と、
前記照明光を前記眼底の第１のフィールドで２次元走査させ、前記第１のフィールドとは異なる第２のフィールドで２次元走査させ、前記第１のフィールドの走査線と前記第２のフィールドの走査線とが走査線に交差する方向において交互に配置されるように、前記走査手段を制御する制御手段と、
前記第１のフィールドにおける前記眼底からの戻り光を用いて異なる時間に前記眼底の複数の第１の正面画像を取得し、前記第２のフィールドにおける前記眼底からの戻り光を用いて異なる時間に前記眼底の複数の第２の正面画像を取得する正面画像取得手段と、を備え、
前記制御手段は、前記複数の第１の正面画像のうち少なくとも１つが眼底トラッキングのための参照画像として選択された場合には、前記複数の第２の正面画像のうち少なくとも１つと前記参照画像との間における前記被検眼の動きによって生じた変位を示す情報と、前記第１のフィールドの走査線と前記第２のフィールドの走査線との間における前記交差する方向のオフセットを示す情報とを用いて、前記眼底トラッキングを実行する。

本発明の一つによれば、インタレース方式で異なる時間に取得された眼底の複数の正面画像の位置ずれを精度良く取得することができる。

第１の実施形態に係る眼科装置の機能構成を示すブロック図である。第１の実施形態に係る撮影部１１０の機能構成を示すブロック図である。本発明の実施形態の一例に係る観察用画面を示す図である。第１の実施形態に係る撮影動作を説明するためのフローチャートである。第１の実施形態に係る参照眼底画像取得動作を説明するためのフローチャートである。第１の実施形態に係るサブピクセル補間動作を説明するための図である。第１の実施形態に係る眼底固視微動検出動作を説明するためのフローチャートである。別の実施形態に係る参照眼底画像取得動作を説明するためのフローチャートである。

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

ここで、本実施形態に係る眼科装置は、異なる時間に眼底の複数の正面画像を取得する際に、奇数番目の走査である奇数ラインが取得される奇数フィールドの走査線と、偶数番目の走査である偶数ラインが取得される偶数フィールドとの走査線とが走査線に交差する方向に対して交互に配置される。ここで、本発明は、１ライン毎に独立して取得される場合に限らず、照明光を眼底の第１のフィールドで２次元走査させ、第１のフィールドとは異なる第２のフィールドで２次元走査させ、第１のフィールドの走査線と第２のフィールドの走査線とが走査線に交差する方向に対して交互に配置されれば良い。例えば、第１のフィールドの往路の走査と第２のフィールドの復路の走査とが交差し、第１のフィールドの復路の走査と第２のフィールドの往路の走査とが交差するようなスキャンでも良い。このとき、例えば、共振スキャナのサイン駆動や、ノコギリの歯型のようなジグザグ駆動であっても良い。

このとき、異なる時間に取得された眼底の複数の正面画像の位置ずれを取得する際に、奇数フィールドと偶数フィールドとの位置の差を考慮することにより、走査線に対して交差する方向である縦方向（副走査方向）の位置ずれを精度良く取得することができる。なお、第１のフィールドに対応する第１の正面画像が参照画像として選択された場合には、第１のフィールドは、奇数フィールドと偶数フィールドとのうちいずれか一方のフィールドであり、第２のフィールドは、他方のフィールドであることが好ましい。

まず、図１（ａ）は、本実施形態による眼科装置の構成図である。眼科装置は、測定光を被検眼上で走査及び撮像することにより画像データを撮影する撮影部１１０と撮影部１１０で取得された画像データから被検眼の眼底画像を生成する画像処理部１２０と画像処理部１２０で生成された被検眼の眼底画像を表示する表示部１３０から構成されている。ここでは、眼底画像は眼底正面画像と断層画像を含む。まず、撮影部１１０の構成について説明する。

（撮影部１１０の説明）
図２（ａ）は、撮影部１１０の構成を示したものである。撮影部１１０は、被検眼１００の眼底の２次元画像（眼底正面画像）の撮影、または、眼底の断層像の撮影を行う。すなわち、撮影部１１０は、被検眼の眼底正面画像または断層画像を撮像する撮像手段の一例として機能する。図２（ａ）は、撮影部１１０の構成の一例を示す図である。撮影部１１０は同図において被検眼１００の眼底正面画像を取得する眼底正面撮影部１１１（正面画像取得手段の一例）と網膜部分に対して測定光をスキャンして断層像を取得する断層像撮影部１１２（断層像取得手段の一例）と前眼部撮影部１１３から構成する。被検眼１００に対向して対物レンズ２１０が設置され、その光軸上に光分割部材２３０と光分割部材２４０が配置されている。これらの光分割部材２３０と光分割部材２４０によって波長帯域ごとに断層像撮影部の光路、眼底正面撮影部１１１の光路、及び前眼部撮影部１１３の光路に分岐される。

本実施形態において眼底正面撮影部１１１はインタレースＳＬＯとし、断層像撮影部１１２は干渉光を分光して検出した信号をフーリエ変換して断層像を生成するスペクトラルドメイン方式とする。なお、以降の説明では図２（ａ）における紙面に垂直な方向をＸ軸とし、Ｘ軸方向の測定光スキャンを水平スキャン、Ｙ軸方向のスキャンを垂直スキャンと称する。

図２（ａ）において低コヒーレンス光源であるＳＬＤ２１１から発せられた光はファイバカプラ２１２に入射する。ファイバカプラ２１２は入射した光を測定光Ｂｍと、測定光に対応する参照光Ｂｒに分離し、測定光Ｂｍは光ファイバにより走査光学系２１３に、参照光Ｂｒは参照光コリメータ２１５に出力される。ＳＬＯ等の正面画像取得用の走査手段とは異なる他の走査手段の一例であるＯＣＴ走査光学系２１３は、入力した測定光Ｂｍを不図示のガルバノミラーに集光してＯＣＴ測定光の走査を行う。ここでは、ガルバノミラーは、水平スキャンをするスキャナと垂直スキャンをするスキャナから構成さる。走査された測定光Ｂｍは光分割部材２３０と光分割部材２４０とを通し、対物光学系２１０を介して被測定物である被検眼１００の網膜に到達し、ここで反射して再び対物光学系２１０、光分割部材２３０、光分割部材２４０とＯＣＴ走査光学系２１３を通ってファイバカプラ２１２に到達する。

一方、ファイバカプラ２１２から出力された参照光Ｂｒは、光ファイバにより参照光コリメータ２１５を介して参照ミラー２１６で反射し、再びファイバカプラ２１２に到達し、ここで測定光Ｂｍと干渉（合波）して干渉光が生成され、ＯＣＴ信号検出部２１８に入力される。参照ミラー２１６の位置を変更することで、参照光の光路長を変更する。ＯＣＴ信号検出部２１８は、干渉光を検出し、電気的な干渉信号を出力する。

さらに、眼底正面撮影部１１１と光分割部材２４０により、眼底正面画像が撮影される。ここでは、ＳＬＯレーザー光源２４１からの光束（照明光）は、光分割部材２４２を通し、ＳＬＯ走査光学系２４３に入力される。ＳＬＯ走査光学系２４３は入力したＳＬＯレーザー光を不図示の走査手段の一例であるスキャナに集光してＳＬＯ測定光の走査を行う。ここでは、スキャナは、水平スキャン（主走査方向の走査）をするポリゴンミラーと垂直スキャン（副走査方向の走査）をするガルバノミラーとから構成される。なお、主走査方向の走査を行う主走査手段としては、ポリゴンミラーの他に、共振スキャナであっても良い。すなわち、ＳＬＯ走査光学系２４３は、眼底に対して照明光を主走査方向で往復走査する主走査手段と、眼底に対して照明光を略等速で走査する副走査手段とを含むように構成されても良い。もちろん、主走査手段は、ガルバノミラーであっても良い。走査されたＳＬＯレーザー光（照明光）は、光分割部材２３０と光分割部材２４０を通し、対物光学系２１０を介して被測定物である被検眼１００の網膜に到達し、ここで反射して再び対物光学系２１０、光分割部材２３０、光分割部材２４０とＳＬＯ走査光学系２４３、光分割部材２４２を通ってＳＬＯ信号検出部２４５へ到達する。ＳＬＯ信号検出部２４５は光を検出し、電気的なＳＬＯ信号を出力する。

前眼部撮影部１１３は、前眼部を照明する不図示の赤外ＬＥＤと、不図示のＣＣＤカメラから構成される。赤外ＬＥＤは発生する赤外光を光分割部材２３０と対物光学系２１０を通して被験者の前眼部を照射する。反射された赤外光は対物光学系２１０と光分割部材２３０を通し、ＣＣＤカメラによって前眼部画像が得られる。

ここでは、ＳＬＯレーザー光源２４１の波長は７５０ｎｍとし、ＳＬＤ２１１の波長は８５０ｎｍとし、前眼部照明用の赤外光は９７０ｎｍとする。ただし、本発明はこれらの波長に限定されることは無い。その他の波長でＯＣＴ、ＳＬＯ、前眼部照明を構成してもよい。

ここでは光分割部材２３０と光分割部材２４０はダイクロミラーとし、光分割部材２４２は孔空きミラーとする。ただし、これらは一例であり、ハーフミラーなどのように光を２つに分割出来る部材を利用しても良い。

図２（ｂ）は、撮像部１１０により再構成される断層像と眼底正面画像を説明する図である。同図において、２５０は撮像部１１０により得られる被検眼の眼底正面画像、２５１は撮像部１１０により得られる網膜の断層像の例を示す。２５２は、水平スキャンの方向を示している。垂直スキャン方向は２５３で表している。Ａ−スキャン２５５の奥行き方向は２５４で表している。眼底正面画像上の点線２５６は、断層像２５１の撮影された位置を示している。

なお、本実施形態では干渉系としてマイケルソン干渉系を用いたが、マッハツェンダー干渉系を用いても良い。測定光と参照光との光量差に応じて、光量差が大きい場合にはマッハツェンダー干渉系を、光量差が比較的小さい場合にはマイケルソン干渉系を用いることが望ましい。また、本発明は、本実施形態以外の光学配置や装置構成にも適用可能である。例えば、本実施形態はフーリエドメイン方式（ＦＤ：ＦｏｕｒｉｅｒＤｏｍａｉｎ）のＯＣＴ装置のうち、スペクトラルドメイン方式（ＳＤ：ＳｐｅｃｔｒａｌＤｏｍａｉｎ）のＯＣＴ装置であるが、本発明を他の方式のＯＣＴ装置にも適用してもよい。特に、本発明は波長掃引光源を用いたスウェプトソース方式（ＳＳ：ＳｗｅｐｔＳｏｕｒｃｅ）のＯＣＴ装置にも適用可能である。

（画像処理部の説明）
次に、画像処理部１２０について説明する。図１（ｂ）は画像処理部１２０の構成を示したものである。画像処理部１２０は画像生成部１２１、記憶部１２２、制御部１２３と画像評価部１２４から構成されている。制御部１２３は、撮像部１１０の制御を行い、被検眼の撮像をする。制御部１２３は、ＯＣＴ走査光学系２１３に走査制御信号を送り、被検眼１００をＸ方向、Ｙ方向に走査する。さらに、制御部１２３は不図示のフォーカスレンズ及び参照ミラー２１６の位置制御もする。また、画像生成部１２１は、ＯＣＴ信号取得部２１８、ＳＬＯ信号取得部２４５、画像処理部１２０内の記憶部１２２と接続されている。また、制御部１２３は複数のＳＬＯ画像の二次元相関演算を行う。これにより、ＳＬＯ画像間の変位量を求めることができ、求めた変位量分、ＯＣＴ撮影位置を補正することで眼底トラッキング動作を行う。また、画像生成部１２１は、ＯＣＴ信号取得部２１８から得られるデータをフーリエ変換し、フーリエ変換後のデータを輝度或いは濃度情報に変換することによって被検眼の深さ方向（Ｚ方向）の画像を取得する。このようなスキャン方式をＡスキャン、得られる断層画像をＡスキャン画像と呼ぶ。このＡスキャンを被検眼１００の所定の横断方向にＯＣＴ走査光学系２１３にて走査することによって、複数のＡスキャン画像を取得することができる。例えばＸ方向に走査すればＸＺ面における断層画像が得られ、Ｙ方向に走査すればＹＺ面における断層画像が得られる。このように被検眼１００を所定の横断方向に走査する方式をＢスキャン、得られる断層画像をＢスキャン画像と呼ぶ。このＢスキャンを被検眼１００の所定の方向にＯＣＴ走査光学系にて繰り返すことによって、複数のＢスキャン画像を取得することができる。例えば、ＸＺ面のＢスキャンをＹ方向に繰り返すことで、ＸＹＺ空間の３次元情報を得ることができる。このような走査をＣスキャンと呼び、得られた複数のＢスキャン画像から成るデータを３次元データと呼ぶ。記憶部１２２は、画像生成部１２１が生成した画像を記憶する。または、被検眼の撮影に使われた撮影パラメータ等を記憶する。画像評価部１２４は、画像生成部１２１が生成した画像、または記憶部１２２の画像の評価を行う。評価は画像全体の鮮鋭度、輝度平均値等のパラメータにより、評価される。このとき、鮮鋭度が高いほど評価としては高くなり、また輝度平均値が暗くなりすぎないよう所定値以上であること等が評価の対象となる。また、画像の不良の判定を行う。ここで判定する画像不良の例は、撮影中に被検眼の瞬きにより画像に残る“瞬き跡”や、固視微動による“インタレース縞”、またはコントラスト不足などがあげられる。

（インタレース方式を用いた眼底正面画像を生成する方法）
次に、眼底正面画像を生成する方法について説明する。制御部１２３は、ＳＬＯ走査光学系２４３に走査制御信号を送り、被検眼１００をＸ方向、Ｙ方向に走査する。さらに、制御部１２３は不図示のフォーカスレンズの位置制御もする。画像生成部１２１は、ＳＬＯ信号取得部２４５から得られる信号情報を走査信号に基づいて得られた輝度値を並べて、ＸＹ方向の眼底正面画像を生成する。ここでは、眼底を走査するＳＬＯ走査光学系を制御しながらインタレース方式を用いた眼底正面画像を用いる。さらに、画像評価部１２４は、眼底正面画像を解析し、その評価を行う。記憶部１２２は、画像生成部１２１、表示部１３０と接続され、画像生成部１２１はＢスキャン画像、３次元データ、眼底正面画像と前眼部画像を生成し、記憶部１２２に記憶する。表示部１３０は、記憶部１２２に記憶されたＢスキャン画像、眼底正面画像、及び前眼部画像を、観察画面として表示する。以上説明した撮影部１１０、画像処理部１２０、表示部１３０から構成される眼科装置において、観察から撮影までの流れを説明する。

観察画面について図３を用いて説明する。図３は、観察時に表示部１３０に表示される観察画面３００を示したものである。観察画面３００には、前眼部画像３１０、眼底正面画像３０１、断層画像３０２、３０３、３０４、３０５、フォーカス調整スライダー３０８、参照ミラー位置調整スライダー３０７、測定開始ボタン３０６がある。点線３０９は、眼底正面画像３０１上の断層画像３０２，３０３，３０４，３０５のスキャン位置を示す。不図示の操作者が前眼部画像３１０を観察しながら対物レンズ２１０の正面に被検眼１００を位置させたあと、ＳＬＯ走査光学系２４３のＸＹ方向の走査により眼底正面画像が生成され、ＯＣＴ走査光学系２１３のＸＹ方向の走査により断層画像が生成される。操作者は眼底正面画像３０１、断層画像３０２，３０３，３０４，３０５を観察しながら不図示のマウスやマウスカーソルを用いてフォーカス調整スライダー３０８、参照ミラー位置調整スライダー３０７、を操作して断層画像のフォーカスや、参照ミラー２１６の位置などを調整する。これら断層画像と眼底正面画像は適宜更新される。更に、眼底正面画像３０１中のスキャンライン３０９は断層画像の取得時に走査される走査位置を示したものであり、眼底正面画像３０１に重畳されている。撮影者はこのスキャンライン３０１をマウスやタッチパネル等の図示なき走査位置変更手段を操作し、所望の走査位置を設定する。

（眼底正面画像生成動作のフローチャート）
次に、図４に示すフローチャートを用いて、本実施形態の眼科装置による眼底正面画像生成の詳細処理を説明する。本実施形態では、眼底正面画像の撮影用スキャンを、フレームレートを上げるためインタレース方式で行う。インタレース方式では、奇数番目の走査である奇数ラインと偶数番目の走査である偶数ラインに分けて画像を取得する。図２（ｃ）はその一例を示す。図２（ｃ）が示すように、奇数ラインの眼底正面画像は、第１の正面画像の一例であり、ラインＬ１、Ｌ３・・・Ｌ１９で構成される。偶数ラインの眼底正面画像は、第２の正面画像の一例であり、ラインＬ２，Ｌ４・・・Ｌ２０で構成される。ここでは、奇数ラインの眼底正面画像と偶数ラインの眼底正面画像をそれぞれ、奇数ラインが取得される奇数フィールドの画像と偶数ラインが取得される偶数フィールドの画像と言う。図４は、測定開始ボタン３０６が押されることにより開始されるＯＣＴ撮影シーケンスのフローチャートである。

＜ステップＳ１００＞
ステップＳ１００では、制御部１２３が、眼底正面撮影部１１１を制御し、画像生成部１２１は眼底トラッキングを行うための参照眼底画像を取得する。参照眼底画像取得の動作の詳細については後述する。

＜ステップＳ１１０＞
ステップＳ１１０では、制御部１２３が、眼底正面画像の時間経過による位置変化を検出することで被検眼の固視微動量を検出する。眼底固視微動検出動作に関しては詳しくは後述する。このステップでは、固視微動量検出に使われた眼底正面画像の記憶部１２２への記憶も行われる。

＜ステップＳ１２０＞
ステップＳ１２０では、制御部１２３が、ステップＳ１１０で検出された固視微動量分ＯＣＴ撮影位置を変更することでＯＣＴ撮影位置の補正を行う。ＯＣＴ撮影位置の補正は、具体的には、制御部１２３がＯＣＴ走査光学系２１３に与える走査制御信号を変更することによっておこなわれる。

＜ステップＳ１３０＞
ステップＳ１３０では、制御部１２３が、断層像撮影部１１２を制御し、被検眼の眼底断層像（Ｂスキャン像）を取得する。

＜ステップＳ１４０＞
ステップＳ１４０では、制御部１２３が、測定が終了したか否かを判断する。ＯＣＴ画像はノイズが多いので、複数回の測定を行い、測定結果の加算平均を行い、ノイズを低減することが行われる。また、前記のようにＢスキャン像の位置をずらしながら複数回取得し、得られたデータを合成することで眼底三次元像（Ｃスキャン）を得ることもできる。測定の終了は、所定の回数のＢスキャンが終了したか、または所定のエリアのスキャンが終了したかによって判定される。測定が終了したか場合はステップＳ１５０に進む。測定が終了していない場合はステップＳ１１０に進み、測定が終了するまで以上の動作を繰り返す。

＜ステップＳ１５０＞
ステップＳ１５０では、制御部１２３が、ＯＣＴ撮影結果と同時に、Ｓ１１０で記憶されてきた一連のＳＬＯ画像から最も評価の高い画像をＯＣＴ撮影時の眼底正面画像として保存する。ＳＬＯ画像の評価は、画像評価部１２４により実行され、鮮鋭度の高さや、輝度平均値が所定値以上であること等が評価の対象になる。

＜ステップＳ１６０＞
ステップＳ１６０では、制御部１２３が、ＯＣＴ撮影結果とステップＳ１５０で選択された眼底正面画像を記憶部１２２に保存する。以上で測定動作が終了する。

（参照眼底画像取得動作のフローチャート）
次に、ステップＳ１００の参照眼底画像取得動作について、図５のフローチャートを用いて説明する。

＜ステップＳ２００＞
ステップＳ２００では、制御部１２３が、眼底正面撮影部１１１を制御し、画像生成部１２１は奇数ラインが取得される奇数フィールドの画像を取得する。

＜ステップＳ２１０＞
ステップＳ２１０では、制御部１２３が、眼底正面撮影部１１１を制御し、画像生成部１２１は偶数ラインが取得される偶数フィールドの画像を取得する。

＜ステップＳ２２０＞
ステップＳ２２０では、制御部１２３が、奇数フィールドの画像と偶数フィールドの画像とに対して二次元相関演算を行う。二次元相関演算は、以下のように行われる。画像１Ｉ_１（Ｘ，Ｙ）と画像２Ｉ_２（Ｘ，Ｙ）の相互相関係数は、次の式（１）で定義される。
Ｒ_１２（ｕ，ｖ）＝∫∫Ｉ_１（Ｘ，Ｙ）Ｉ_２（Ｘ＋ｕ，Ｙ＋ｖ）ｄＸｄＹ・・・（１）

この相互相関関数が明瞭なピークを持てば、そのピーク位置（ｕ_０，ｖ_０）が画像１および画像２の変位量を表す。相関の有無については、（１）式のピーク位置でのＲ_１２（ｕ，ｖ）を所定の閾値と比較することで判断することができる。このように最良の一致度を求める演算方法は相互相関以外の方法、たとえばミニマックス近似アルゴリズムのような方法も知られており、これらの他の方法を本発明で用いてもかまわない。相関演算自体はピクセル単位で行われるが、相関係数のピーク近傍の数点から、補間演算を行うことでサブピクセル単位の変位量を求めることができる。

図６は、サブピクセル補間について説明する図である。図６（ａ）は、相関係数の本来のピーク４０１近傍を示す図である。相関演算でのピークを示すＰ（ｕ_０，ｖ_０）（４００）、およびその隣接ピクセルを示す図である。ピーク４０１の位置を求めるため、図６（ｂ）に示す一次補間をＸ軸方向、Ｙ軸方向についてそれぞれ行う。図６（ｂ）は、Ｐ（ｕ_０，ｖ_０）とＸ軸方向の隣接ピクセルＰ（ｕ_０−１，ｖ_０）、Ｐ（ｕ_０＋１，ｖ_０）とその相関係数を縦軸にプロットしたものである。相関演算でのピークを示すＰ（ｕ_０，ｖ_０）と隣接ピクセルＰ（ｕ_０−１，ｖ_０）、Ｐ（ｕ_０＋１，ｖ_０）との間にそれぞれ直線を引き、傾きの大きい方を採用する。図６（ｂ）では、Ｐ（ｕ_０−１，ｖ_０）、Ｐ（ｕ_０，ｖ_０）を結ぶ直線を採用している。そして残る点から採用した直線と傾きの絶対値は同じで正負が異なる直線を引く。この２直線の交点（図６（ｂ）では交点４０２）の座標を本来のピーク４０１のＸ座標とする。Ｙ軸についても同様の補間計算を行い、ピーク４０１のサブピクセル単位でのＸ座標、Ｙ座標を求めることができる。ここでは一次補間を行ったが、３点を通る二次関数を作り、その極値を求めるようにしても良い。また、ピークを囲むさらに多くの点から三次元曲面で補間しそのピークを求める等その他の補間方法を用いても構わない。

＜ステップＳ２３０＞
ステップＳ２３０では、制御部１２３が、ステップＳ２２０の相関演算結果による相関係数を所定の閾値を比較することで相関の有無を判定する。少なくとも一方のフィールドの画像取得時に瞬きや固視微動による眼振の影響があると相関値は低くなるが相関無しとなった場合はステップＳ２００に戻り、再びフィールドの画像取得を行う。相関有りの場合はステップＳ２４０に進む。

＜ステップＳ２４０＞
ステップＳ２４０では、制御部１２３が、ステップＳ２２０の相関演算結果による変位量が（０，０．５）に近いかどうかを判定する。ここでのＸ方向はピクセル単位、Ｙ方向はインタレースのフィールドでの走査線単位となる。１がフレーム画像の２走査線に相当する。すなわち、ここでのＹ方向の０．５は、奇数フィールドと偶数フィールドの変位量に相当する。変位量が（０，０．５）に近い場合、ステップＳ２５０に進む。変位量が大きい場合はステップＳ２００に戻り、再びフィールドの画像取得を行う。

＜ステップＳ２５０＞
ステップＳ２５０では、画像生成部１２１が、ステップＳ２００で取得した奇数フィールドの画像とステップＳ２１０で取得した偶数フィールドの画像とを合成し、眼底正面画像のフレームデータ（新たな正面画像）を作成する。奇数フィールドの画像データは合成するフレームデータの奇数ラインに、偶数フィールドの画像データは同フレームデータの偶数ラインになるように合成する。すなわち、奇数ラインは、新たな正面画像における奇数フィールドの画像データに対応する領域であり、偶数ラインは、新たな正面画像における偶数フィールドの画像データに対応する領域である。

＜ステップＳ２６０＞
ステップＳ２６０では、制御部１２３が、ステップＳ２５０で合成したフレームデータを眼底トラッキング用の参照画像として記憶部１２２に保存する。

以上により、変位量の少ない奇数フィールドの画像と偶数フィールドの画像とを合成したフレーム画像を眼底トラッキングの参照画像とすることができ、次に説明する固視微動量検知の際にフィールド画像を参照画像にするのに対し縦方向の分解能を高くすることができる。また、参照画像の画質を考慮することにより、被検眼の眼の動きによる歪みに少ない画像を参照画像として選択することができるため、位置ずれをより精度良く取得することができる。

なお、本実施形態の説明では、奇数フィールドの画像と偶数フィールドの画像とをセットで取得する例を説明したが、フィールド単位で順次相関を求め、ステップＳ２４０において奇数フィールドの画像−偶数フィールドの画像の順の相関の場合は、変位量（０、０．５）と比較し、偶数フィールドの画像−奇数フィールドの画像の順の相関の場合は、変位量（０、−０．５）と比較するようにしてもよい。

（眼底固視微動検出動作のフローチャート）
次にステップＳ１１０の眼底固視微動検出動作について、図７のフローチャートを用いて説明する。以下の説明では、ＳＬＯ画像の走査が図２（ｃ）で示したようにＬ１ラインから始まっているため、奇数フィールドを基準として、参照画像と奇数フィールドとの相関を取る場合はオフセットを加えず、偶数フィールドと相関を取る場合はオフセットを加える例を示している。

＜ステップＳ３００＞
ステップＳ１１０の眼底固視微動検出動作が開始されると図７のフローチャートに沿った動作が開始される。まず、ステップＳ３００では制御部１２３が、眼底正面撮影部１１１を制御し、画像生成部１２１はフィールド画像を取得する。

＜ステップＳ３１０＞
ステップＳ３１０では、制御部１２３が、ステップＳ３００で取得したフィールド画像をフレーム化する。フレーム化は以下のように行う。まず、フィールドデータのライン数の２倍のライン数を持つデータエリアを用意する。次に、フィールドデータのｎラインのデータをデータエリアの２ｎー１ラインにコピーする。また、データエリアの２ｎ−１ラインのデータを２ｎラインにコピーする。これにより、フィールドデータの走査線データを２重化したことになる。ここでは、フィールドデータの走査線のデータをフレームデータの走査線に２度書きしているので、「コピー」という表現を用いている。以上により、フィールドデータの２倍のライン数（フレームデータ相当）を持ち、奇数ラインと次の偶数ラインが同じデータを持つ画像データが用意できる。

＜ステップＳ３２０＞
ステップＳ３２０では、制御部１２３が、ステップＳ１００で取得した参照眼底画像に対し、ステップＳ３１０でフレーム化した眼底正面画像との二次元相関演算を行う。ここでの相関演算はフレームデータでの相関演算となるので、Ｘ方向はピクセル単位で変わらないが、Ｙ方向については１走査線単位の変位量となる。また、二次元相関演算は、ステップＳ２２０で説明した方式に従い、サブピクセル単位の変位量を求める。

＜ステップＳ３３０＞
ステップＳ３３０では、制御部１２３が、ステップＳ３００で用いたフィールド画像が奇数フィールドの画像か否かを判断する。奇数フィールドの画像の場合にはステップＳ３４０に進む。そうでない場合、すなわち偶数フィールドの画像の場合にはステップＳ３５０に進む。

＜ステップＳ３４０＞
奇数フィールドの画像の場合、ステップＳ３４０では、制御部１２３が、Ｙ軸方向のオフセットを加えない（すなわちオフセット０）。そして、ステップＳ３６０に進む。

＜ステップＳ３５０＞
偶数フィールドの画像の場合、ステップＳ３５０では、制御部１２３が、Ｙ軸方向に１のオフセットを加える。そして、ステップＳ３６０に進む。この１のオフセットは、奇数フィールドと偶数フィールドとの位置の差を考慮したものである。

＜ステップＳ３６０＞
以上の動作により参照画像とステップＳ３００で取得された眼底正面画像との変位量すなわち被検眼の固視微動量が求められた。ステップＳ３６０では、制御部１２３により求められた固視微動量を記憶部１２２に保存する。

＜ステップＳ３７０＞
ステップＳ３７０では、制御部１２３が、ステップＳ３００で取得した眼底正面画像も記憶部１２２に順次記憶する。ここで記憶されていく一連の眼底正面画像の中よりステップＳ１５０で説明したようにＯＣＴ測定結果を保存する際の眼底正面画像が選択されることになる。以上により固視微動検出動作を終了する。

以上の構成によって、眼底トラッキングの縦方向の精度を向上することができる。また、ＯＣＴ記録時に保存される眼底正面画像を、ＯＣＴ測定中に記憶される眼底正面画像の中から選択することにより、ＯＣＴ記録時に保存用眼底正面画像を取得するのに比べ、測定時間を短縮できる効果がある。

以上の説明では、奇数フィールドを基準とする例を示したが、偶数フィールドを基準にするよう構成しても良い。その場合は、参照画像と偶数フィールドとの相関を取る場合はオフセットを加えず、奇数フィールドと相関を取る場合はオフセット（たとえばＹ軸方向に−１のオフセット）を加えることになる。

なお、本実施例では参照眼底画像として奇数フィールドと偶数フィールドから参照用フレーム画像を合成する例を示したが、合成しないフィールド画像を参照画像としても良い。この場合、奇数フィールドと偶数フィールドを取り、画像評価部１２４により、鮮鋭度や平均輝度値を評価し、評価の高い方を参照画像する。奇数フィールドを参照画像とした場合は、奇数フィールドとの相関を取る場合はオフセット０、偶数フィールドとの相関を取る場合はＹ方向に０．５のオフセットを加える。また、偶数フィールドを参照画像とした場合は、奇数フィールドとの相関を取る場合はＹ方向にオフセット−０．５、偶数フィールドとの相関を取る場合はオフセット０とする。このオフセットの単位は、インタレースのフィールドでの走査線単位となる。相関はサブピクセル単位で行う。このようにすることで、奇数、偶数フィールドの位置差を考慮し縦方向のトラッキング精度を上げることが簡易に可能となる。また、奇数フィールドを参照画像とした場合にはＳＬＯ画像のうち奇数フィールドのみと相関を取っていき、偶数フィールドを参照画像とした場合は偶数フィールドのみと相関を取るよう構成しても構わない。このようにすることで、オフセットの処理を簡易化できる。

また、上述した実施形態の参照眼底画像の取得動作では、変位量の少ないフィールド画像を合成して参照眼底画像を取得していた。代わりに相関演算で求めた変位量、画像をシフトして合成し参照画像とすることもできる。図８は、その他の参照眼底画像の取得動作を説明するフローチャートである。なお、図５と同じ動作をするブロックは同番号を附し説明を省略する。ステップＳ２３０で相関ありとなった場合、ステップＳ２７０に進む。ステップＳ２７０ではステップＳ２２０で求めた変位量、一方のフィールド画像をシフトする。次に、ステップＳ２５０に進み、シフトしたフィールド画像を合成して参照画像を得る。変位が多い場合でも参照画像を取得することができ、測定時間を短縮する効果がある。

なお、本発明は、上述した実施形態において説明した内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変形等が可能である。また、眼科装置としてＯＣＴを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、非接触眼圧計、眼屈折力測定装置、眼底カメラ等でも良く、また、補償光学系を用いたＳＬＯ、ＯＣＴ、眼底カメラ等の眼科装置の全般に適用可能である。

（その他の実施形態）
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

被検眼の眼底に対して照明光を走査する走査手段と、
前記照明光を前記眼底の第１のフィールドで２次元走査させ、前記第１のフィールドとは異なる第２のフィールドで２次元走査させ、前記第１のフィールドの走査線と前記第２のフィールドの走査線とが走査線に交差する方向において交互に配置されるように、前記走査手段を制御する制御手段と、
前記第１のフィールドにおける前記眼底からの戻り光を用いて異なる時間に前記眼底の複数の第１の正面画像を取得し、前記第２のフィールドにおける前記眼底からの戻り光を用いて異なる時間に前記眼底の複数の第２の正面画像を取得する正面画像取得手段と、を備え、
前記制御手段は、前記複数の第１の正面画像のうち少なくとも１つが眼底トラッキングのための参照画像として選択された場合には、前記複数の第２の正面画像のうち少なくとも１つと前記参照画像との間における前記被検眼の動きによって生じた変位を示す情報と、前記第１のフィールドの走査線と前記第２のフィールドの走査線との間における前記交差する方向のオフセットを示す情報とを用いて、前記眼底トラッキングを実行することを特徴とする眼科装置。
前記制御手段は、前記複数の第１の正面画像のうち少なくとも１つが前記参照画像として選択された場合には、更に、前記複数の第１の正面画像のうち前記参照画像として選択された第１の正面画像とは異なる第１の正面画像と前記参照画像との間における前記被検眼の動きによって生じた変位を示す情報を用いて、前記眼底トラッキングを実行することを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
前記第１の正面画像と前記第２の正面画像とのいずれかを前記参照画像として選択する選択手段を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載の眼科装置。
前記第１の正面画像と前記第２の正面画像とを用いて新たな正面画像を生成する生成手段を更に有し、
前記選択手段は、前記新たな正面画像における前記第１の正面画像に対応する領域を前記参照画像として選択可能であることを特徴とする請求項３に記載の眼科装置。
被検眼の眼底に対して照明光を走査する走査手段と、
前記照明光を前記眼底の第１のフィールドで２次元走査させ、前記第１のフィールドとは異なる第２のフィールドで２次元走査させ、前記第１のフィールドの走査線と前記第２のフィールドの走査線とが走査線に交差する方向において交互に配置されるように、前記走査手段を制御する制御手段と、
前記第１のフィールドにおける前記眼底からの戻り光を用いて異なる時間に前記眼底の複数の第１の正面画像を取得し、前記第２のフィールドにおける前記眼底からの戻り光を用いて異なる時間に前記眼底の複数の第２の正面画像を取得する正面画像取得手段と、を備え、
前記制御手段は、前記複数の第１の正面画像のうち少なくとも１つが眼底トラッキングのための参照画像として選択された場合には、前記複数の第１の正面画像のうち前記参照画像として選択された第１の正面画像とは異なる第１の正面画像と前記参照画像との間における前記被検眼の動きによって生じた変位を示す情報を用いて、前記眼底トラッキングを実行し、前記複数の第２の正面画像のうち少なくとも１つが前記参照画像として選択された場合には、前記複数の第２の正面画像のうち前記参照画像として選択された第２の正面画像とは異なる第２の正面画像と前記参照画像との間における前記被検眼の動きによって生じた変位を示す情報を用いて、前記眼底トラッキングを実行することを特徴とする眼科装置。
前記第１のフィールドは、奇数番目に走査された奇数ラインが取得される奇数フィールドと偶数番目に走査された偶数ラインが取得される偶数フィールドとのうちいずれか一方のフィールドであり、
前記第２のフィールドは、他方のフィールドであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の眼科装置。
前記制御手段は、前記第１のフィールドの往路の走査と前記第２のフィールドの復路の走査とが交差し、前記第１のフィールドの復路の走査と前記第２のフィールドの往路の走査とが交差するように、前記走査手段を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の眼科装置。
前記走査手段は、前記眼底に対して前記照明光を主走査方向で往復走査する主走査手段と、前記眼底に対して前記照明光を略等速で走査する副走査手段と、を含むことを特徴とする請求項７に記載の眼科装置。
前記眼底に対して測定光を走査するＯＣＴ走査手段と、
前記測定光を照射した前記眼底からの戻り光と前記測定光に対応する参照光とを合波した光を用いて前記眼底の断層像を取得する断層像取得手段と、を更に有し、
前記制御手段は、前記ＯＣＴ走査手段を制御することにより、前記眼底トラッキングを実行することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の眼科装置。
前記制御手段は、前記参照画像と前記異なる第１の正面画像との二次元相関演算を行うことにより、前記参照画像と前記異なる第１の正面画像との間における前記被検眼の動きによって生じた変位を示す情報を取得し、前記参照画像と前記異なる第２の正面画像との二次元相関演算を行うことにより、前記参照画像と前記異なる第２の正面画像との間における前記被検眼の動きによって生じた変位を示す情報を取得することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の眼科装置。
前記制御手段は、前記二次元相関演算をサブピクセル単位で行うことを特徴とする請求項１０に記載の眼科装置。
被検眼の眼底に対して照明光を走査する走査手段を有する眼科装置の制御方法であって、
前記照明光を前記眼底の第１のフィールドで２次元走査させ、前記第１のフィールドとは異なる第２のフィールドで２次元走査させ、前記第１のフィールドの走査線と前記第２のフィールドの走査線とが走査線に交差する方向において交互に配置されるように、前記走査手段を制御する工程と、
前記第１のフィールドにおける前記眼底からの戻り光を用いて異なる時間に前記眼底の複数の第１の正面画像を取得し、前記第２のフィールドにおける前記眼底からの戻り光を用いて異なる時間に前記眼底の複数の第２の正面画像を取得する工程と、
前記複数の第１の正面画像のうち少なくとも１つが眼底トラッキングのための参照画像として選択された場合には、前記複数の第２の正面画像のうち少なくとも１つと前記参照画像との間における前記被検眼の動きによって生じた変位を示す情報と、前記第１のフィールドの走査線と前記第２のフィールドの走査線との間における前記交差する方向のオフセットを示す情報とを用いて、前記眼底トラッキングを実行する工程と、
を有することを特徴とする眼科装置の制御方法。
被検眼の眼底に対して照明光を走査する走査手段を有する眼科装置の制御方法であって、
前記照明光を前記眼底の第１のフィールドで２次元走査させ、前記第１のフィールドとは異なる第２のフィールドで２次元走査させ、前記第１のフィールドの走査線と前記第２のフィールドの走査線とが走査線に交差する方向において交互に配置されるように、前記走査手段を制御する工程と、
前記第１のフィールドにおける前記眼底からの戻り光を用いて異なる時間に前記眼底の複数の第１の正面画像を取得し、前記第２のフィールドにおける前記眼底からの戻り光を用いて異なる時間に前記眼底の複数の第２の正面画像を取得する工程と、
前記複数の第１の正面画像のうち少なくとも１つが眼底トラッキングのための参照画像として選択された場合には、前記複数の第１の正面画像のうち前記参照画像として選択された第１の正面画像とは異なる第１の正面画像と前記参照画像との間における前記被検眼の動きによって生じた変位を示す情報を用いて、前記眼底トラッキングを実行し、前記複数の第２の正面画像のうち少なくとも１つが前記参照画像として選択された場合には、前記複数の第２の正面画像のうち前記参照画像として選択された第２の正面画像とは異なる第２の正面画像と前記参照画像との間における前記被検眼の動きによって生じた変位を示す情報を用いて、前記眼底トラッキングを実行する工程と、
を有することを特徴とする眼科装置の制御方法。
請求項１２または１３に記載の眼科装置の制御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。