JP6900280B2 - 光干渉断層撮影装置、画像処理装置、画像処理方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、光干渉断層撮影装置、画像処理装置、画像処理方法およびプログラムに関する。

生体などの測定対象の断層像を非破壊、非侵襲で取得する方法として、光干渉断層撮像法を利用した装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、以下ＯＣＴという）が実用化されている。ＯＣＴは、特に眼科診断のための画像を取得する眼科装置として広く利用されている。

ＯＣＴは、測定対象から反射した光と参照鏡から反射した光を干渉させ、その干渉光強度を解析することにより測定対象の断層像を得ている。このようなＯＣＴとして、参照鏡の位置を順次変えることで測定対象の深さ情報を得るタイムドメインＯＣＴ、低コヒーレンス光を用いて干渉させた干渉光を分光し、深さ情報を周波数情報に置き換えて取得するスペクトラルドメインＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ：Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）、波長掃引光源を用い先に波長を分光して出力する波長掃引ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ：Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）が知られている。なお、ＳＤ−ＯＣＴとＳＳ−ＯＣＴは総称してＦＤ−ＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）とも呼ばれる。

近年、これらのＯＣＴを用いて造影剤を用いない血管造影法が提案されている。この血管造影法はＯＣＴアンギオグラフィー（以下ＯＣＴＡという）と呼ばれる。ＯＣＴＡでは、取得される三次元のモーションコントラストデータを深度方向に統合し、二次元平面上に投影することで平面血管画像（以下ＯＣＴＡ画像とも呼ぶ）を生成する。ここでモーションコントラストデータとは同一断面を繰り返し撮影し、その撮影間における被写体の時間的な変化を検出したデータである。このデータは、例えば、複素ＯＣＴ信号の位相差やベクトル差分、或いは強度の時間的な変化を計算することによって得られる（特許文献１）。

特開２０１５−１３１１０７号公報

ここで、ＯＣＴＡでは、同一走査位置において複数の断層像を連続して取得し、その複数の断層像間の差分値等を求めることで血流に相当するモーションコントラストデータを得ている。そのため、複数の断層像は厳密に同一位置で走査し取得される必要がある。連続して取得される複数の断層像の取得時間は数ミリ秒から十数ミリ秒程度と短いが、被検者の顔や眼の動きにより複数の断層像間には微小な位置ずれが生じ得る。断層像間に微小な位置ずれが生じた場合、それらの断層像間の差分値等は本来の値よりも大きな値となり、生成されるＯＣＴＡ画像上に白線などのアーチファクトが生じてしまう。

ところで、従来のＯＣＴでは、この様な断層像間の位置ずれを補正する方法として、断層像間の位置ずれを後処理で補正する方法などが用いられてきた。このとき、主に用いられるテンプレートマッチングでは、探索範囲が大きすぎると、大きな位置ずれでも補正できるようになるが、位置ずれの計算時間が長くなる可能性がある。一方、探索範囲が小さすぎると、位置ずれの計算時間は短くなるが、大きな位置ずれを補正することができなくなる可能性がある。ここで、断層像の取得時間等によっては、被検眼の移動量が異なるため、適切な位置ずれ補正と適切な位置ずれの計算時間との両方を実現するための探索範囲の大きさも異なる。

本発明の目的の一つは、適切な位置ずれ補正と適切な位置ずれの計算時間とを実現することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る光干渉断層撮影装置の一つは、
測定光を照射した被検眼からの戻り光と前記測定光に対応する参照光との干渉光を用いて、前記被検眼の断層像を取得する干渉光学系と、
前記断層像の取得時間に関する情報または前記断層像の撮影画角に関する情報を用いて、前記被検眼の第１の断層像とは異なる時間に取得された前記被検眼の第２の断層像において前記第１の断層像に対応する位置を探索する探索範囲を決定する決定手段と、
前記決定された探索範囲に関する情報を用いて、前記第１の断層像及び前記第２の断層像の位置合わせを行う位置合わせ手段と、を有する。

本発明の一つによれば、適切な位置ずれ補正と適切な位置ずれの計算時間とを実現することができる。

本実施形態における光干渉断層撮影装置の概略構成を示す図である。 本実施形態における画像処理部の概略構成を説明するための構成図である。 本実施形態における複数の断層像の位置合わせを行う手順を示すフローチャートである。 本実施形態における断層像の取得時間間隔と眼の動き量の関係を示す図である。 本実施形態における断層像を複数の縦長の短冊領域に分割する一例を示す図である。 本実施形態における複数の短冊領域ごとに位置合わせを行う一例を示す図である。

本発明を以下の実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に関わる本発明を限定するものではなく、また、本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。例えば、以下の実施形態では、ＯＣＴＡについて述べているが、本発明は一般的なＯＣＴにも適用可能である。また、複数の断層像間の差分値等を求める場合について述べているが、本発明は、例えば、複数の断層像間を合成（加算平均）することにより１枚の断層像を生成する場合等にも適用可能である。すなわち、本発明は、複数の断層像間の位置合わせを行うような場合であれば適用可能である。なお、更に好ましくは、本発明は、測定光が略同一位置で繰り返し走査されるように制御して得た複数の断層像間の位置合わせを行うような場合に適用することである。

このとき、本実施形態の一つによれば、断層像の取得時間に関する情報を用いて（例えば、断層像の取得時間等を考慮して）、複数の断層像の位置合わせの探索範囲を決定することができる。これにより、決定された探索範囲に関する情報（例えば、ある断層像上の一部である矩形領域を示す４点の座標位置）を用いて、複数の断層像の位置合わせを行うことができる。このため、適切な位置ずれ補正と適切な位置ずれの計算時間とを実現することができる。

ここで、断層像の取得時間に関する情報とは、例えば、複数の断層像の取得時間間隔のことである。このとき、複数の断層像の取得時間間隔とは、例えば、走査手段の往復走査における往路と復路とのそれぞれで断層像を取得する場合には、１枚の断層像を取得する取得時間のことである。また、取得時間間隔とは、例えば、走査手段の往復走査における往路では断層像を取得するが復路では断層像を取得しない場合には、連続する２つの断層像の取得時間間隔のことである。このとき、取得時間間隔には、１の主走査の終了時から次の主走査の開始時までの走査手段の移動時間が含まれる。また、取得時間間隔の長い方が、被検眼の移動量は大きい可能性があるため、探索範囲が大きいように設定されることが好ましい。このとき、探索範囲の中心位置は、同一位置でも良いし、異なる位置でも良い。なお、取得時間間隔が長いからといって必ず探索範囲が大きいように設定される必要はない。すなわち、段階的に設定された少なくとも１つの所定の取得時間間隔よりも取得時間間隔が長い場合に、探索範囲が段階的に大きくなるように設定されても良い。すなわち、第１の取得時間間隔よりも長い第２の取得時間間隔では、第１の取得時間間隔に対応する第１の探索範囲よりも大きい第２の探索範囲が設定されれば良い。

また、複数の断層像の取得時間間隔は、例えば、１枚の断層像のＡスキャンデータの数によって決まる。このため、断層像の取得時間に関する情報とは、例えば、１枚の断層像のＡスキャンデータの数のことである。このとき、１枚の断層像のＡスキャンデータの数の多い方が、複数の断層像の取得時間間隔は長く、被検眼の移動量は大きい可能性があるため、探索範囲が大きいように設定されることが好ましい。また、複数の断層像の取得時間間隔は、１枚の断層像のＡスキャンデータの数以外にも、例えば、ＳＤ−ＯＣＴの場合にはラインセンサの読み出し速度によって決まり、また、ＳＳ−ＯＣＴの場合には波長掃引光源の波長掃引速度によって決まる。このとき、ラインセンサの読み出し速度（あるいは波長掃引光源の波長掃引速度）の遅い方が、複数の断層像の取得時間間隔が長く、被検眼の移動量は大きい可能性があるため、探索範囲が大きいように設定されることが好ましい。

ここで、１枚の断層像のＡスキャンデータの数は、被検眼に対して測定光を走査する走査手段の走査速度及び走査角度（１枚の断層像の撮影画角）によって決まる。このため、断層像の取得時間に関する情報とは、例えば、走査手段の走査速度及び走査角度のことである。このとき、走査角度が一定である場合には、走査速度を速くすると１枚の断層像のＡスキャンデータの数は少なくなり、逆に、走査速度を遅くすると１枚の断層像のＡスキャンデータの数は多くなる。また、走査速度が一定である場合には、走査角度を大きくすると１枚の断層像のＡスキャンデータの数は多くなり、逆に、走査角度を小さくすると１枚の断層像のＡスキャンデータの数は少なくなる。

なお、走査手段の走査速度及び走査角度の設定によっては、１枚の断層像の撮影画角が大きいように設定されても、１枚の断層像の取得時間が変更されないように（あるいは短くなるように）設定することが可能である。このように設定された場合には、撮影中に被検眼が移動してしまうことにより、測定光が前眼部に照射される位置によっては、断層像における被検眼の傾きが大きくなる可能性がある。このため、仮に断層像の取得時間が変更されないような（あるいは短くなるような）場合であっても、１枚の断層像の撮影画角に関する情報（例えば、走査手段の走査角度）を用いて位置合わせの探索範囲を設定することが好ましい。このとき、後述するように、深さ方向に対して長い複数の領域が設定され、領域毎に深さ方向の位置合わせを行うことが好ましい。これにより、複数の断層像が連続的に取得される場合に、断層像における被検眼の傾きが大きくなっても、該傾きを補正することができる。

（第１の実施形態）
次に、第１の実施形態について図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る光干渉断層撮影装置の概略構成を示す図である。図１において、１００は光干渉部（干渉光学系）であり、以下に説明する各構成を含む。１０１は、近赤外光を発光する低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１０２ａを伝搬し、光分岐部１０３で測定光と参照光に分岐される。光分岐部１０３により分岐された測定光は、光ファイバ１０２ｂに入射され、走査光学系２００に導かれる。一方、光分岐部１０３により分岐された参照光は、光ファイバ１０２ｃに入射され、反射ミラー１１３へ導かれる。また、光ファイバ１０２ｃに入射した参照光はファイバ端から射出され、コリメート光学系１１１を介して、分散補償光学系１１２に入射し、反射ミラー１１３へと導かれる。反射ミラー１１３で反射した参照光は、光路を逆にたどり再び光ファイバ１０２ｃに入射する。分散補償光学系１１２は、走査光学系２００及び被測定物体である被検眼Ｅ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１１３は、図示しない光路長制御部１１４によって光軸方向に駆動可能なように構成されており、参照光の光路長を、測定光の光路長に対して相対的に変化させることができる。一方、光ファイバ１０２ｂに入射した測定光はファイバ端より射出される。これらの光源１０１、光路長制御部１１４は図示しない制御部１３０の制御下で制御される。次に、走査光学系２００について説明する。走査光学系２００は被検眼Ｅに対して相対的に移動可能なように構成された光学系である。走査光学系の図示しない駆動制御部２０５は、被検眼Ｅの眼軸に対して前後上下左右方向に走査光学系２００を駆動可能なように構成され、被検眼Ｅに対して走査光学系２００をアライメントすることができる。そして、光ファイバ１０２ｂのファイバ端より射出した光は、光学系２０２により略平行化され、走査部２０３へ入射する。走査部２０３は、ミラー面を回転可能なガルバノミラーを２つ有し、一方は水平方向に光を偏向し、他方は垂直方向に光を偏向し、駆動制御部２０５の制御下で入射した光を偏向する。これにより、走査部２０３は、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、被検眼Ｅの眼底Ｅｒ上で測定光を走査することができる。走査部２０３により走査された光は、レンズ２０４を経由して被検眼Ｅの眼底Ｅｒ上に、照明スポットを形成する。走査部２０３により面内偏向をうけると各照明スポットは被検眼Ｅの眼底Ｅｒ上を移動（走査）する。この照明スポット位置における反射光が光路を逆にたどり光ファイバ１０２ｂに入射して、光分岐部１０３まで戻ることになる。

以上の様に、反射ミラー１１３で反射された参照光、及び被検眼Ｅの眼底Ｅｒで反射された測定光は戻り光として光分岐部１０３に戻され干渉して干渉光を発生させる。干渉光は光ファイバ１０２ｄを通過し、レンズ１２２に射出された干渉光は、略平行化され、回折格子１２３に入射する。回折格子１２３には周期構造があり、入力した干渉光を分光する。分光された干渉光は、合焦状態を変更可能な結像レンズ１２４によりラインセンサ１２５に結像される。ラインセンサ１２５は、各センサ部に照射される光の強度に応じた信号を出力するために画像処理部３００に接続されている。

ここで、図２は、画像処理部３００の概略について説明するための構成図である。図２に示すように、画像処理部３００は、再構成部３０１、モーションコントラスト生成部３０２、位置合わせ部３０３、画像生成部３０４、探索範囲設定部３０５を備えている。本実施形態では、ＳＤ方式を用いた光干渉部１００を備えており、光干渉部１００のラインセンサ１２５の出力データを再構成部３０１で波数変換、フーリエ変換することで被検眼の断層像データを生成する。なお、本実施形態はＳＤ方式の光干渉部１００を備えた光干渉断層撮影装置としたが、ＴＤ方式やＳＳ方式の光干渉部を備えた装置であってもよい。また、位置合わせ部３０３は、生成された複数の断層像データ間の位置合わせを行う。また、探索範囲設定部３０５は、位置合わせ部３０３が位置合わせの際に使用する探索範囲を設定する。また、モーションコントラスト生成部３０２は、位置合わせされた複数の断層像データからモーションコントラストデータを生成する。そして、画像生成部３０４は、生成された断層像データやモーションコントラストデータから表示用の画像を生成し、生成された画像をモニタ３１０へ出力する。さらに、画像処理部３００には、ポインティングデバイス３２０とキーボード３２１が接続されている。このポインティングデバイス３２０は回転式ホイールとボタンを備えたマウスであり、モニタ３１０上の任意の位置を指定することができる。なお、本実施形態ではポインティングデバイスとしてマウスを使用しているが、ジョイスティック、タッチパッド、トラックボール、タッチパネル、スタイラスペン等の任意のポインティングデバイスを用いてもよい。このように、本実施形態による光干渉断層撮影装置は、光干渉部１００、走査光学系２００、画像処理部３００で構成される。

また、画像処理部３００の各部の少なくとも一部は、独立した装置として実現してもよい。または、夫々１つもしくは複数のコンピュータにインストールし、コンピュータのＣＰＵにより実行することで、その機能を実現するソフトウェアとして実現してもよい。本実施形態では、各部は、それぞれソフトウェアにより実現され、同一のコンピュータにインストールされているものとする。ＣＰＵは、ＲＡＭやＲＯＭに格納されたプログラムやデータを用いてコンピュータ全体の制御を行う。また、各部の夫々におけるソフトウェアの実行を制御して、各部の機能を実現する。ＲＡＭは、記憶媒体ドライブからロードされたプログラムやデータを一時的に記憶するエリアを備えると共に、ＣＰＵが各種の処理を行うために必要とするワークエリアを備える。ＲＯＭは、一般にコンピュータのプログラムや設定データなどが格納されている。また、画像処理部３００は画像処理ボードで電気回路として構成してもよい。

また、本実施形態に係る光干渉断層撮影装置を用いて、被検眼の断層像を撮影するための制御方法について述べる。まず、検者は、走査光学系２００の前に被検者である患者を着座させ、アライメントや患者情報等を入力した後にＯＣＴ撮影を開始する。光源１０１から射出した光は、光ファイバ１０２ａを通過し光分岐部１０３にて被検眼に向かう測定光と参照ミラー１１３に向かう参照光に分けられる。被検眼に向かう測定光は、光ファイバ１０２ｂを通過しファイバ端から射出され、光学系２０２により略平行化され、走査部２０３へ入射する。走査部２０３はガルバノミラーを有し、該ミラーにより偏向された測定光は光学系２０４を経由して被検眼を照射する。そして被検眼で反射した反射光は経路を逆にたどって光分岐部１０３へと戻される。一方、参照ミラーに向かう参照光は光ファイバ１０２ｃを通過しファイバ端から射出され、コリメート光学系１１１及び分散補償光学系１１２を通して参照ミラー１１３に到達する。参照ミラー１１３で反射された参照光は経路を逆にたどって光分岐部１０３へと戻される。

また、光分岐部１０３に戻ってきた測定光と参照光は相互に干渉し、干渉光となって光ファイバ１０２ｄへと入射し、光学系１２２により略平行化され回折格子１２３に入射する。回折格子１２３に入力された干渉光は結像レンズ１２４によってラインセンサ１２５に結像し、被検眼上の一点における干渉信号を得ることができる。ラインセンサ１２５で取得された干渉信号は、画像処理部３００に出力される。ラインセンサ１２５から出力される干渉信号は、１２ビットの整数形式のデータである。再構成部３０１は、この１２ビットの整数形式のデータに対して波数変換、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、絶対値変換（振幅の取得）を行い、被検眼上の一点における深さ方向の断層像（Ａスキャン）データを生成する。

また、被検眼上の一点における干渉信号を取得した後、走査部２０３はガルバノミラーを駆動し、被検眼上の隣接する一点の干渉光を発生させる。該隣接する一点の干渉光はラインセンサ１２５及び再構成部３０１を経由し、被検眼上の隣接する一点における深さ方向の断層像データとして生成される。この一連の制御を繰り返すことにより、複数のＡスキャンデータから被検眼の一枚の断層像データ（２次元断層像データ）を生成することができる。さらに、走査部２０３は、ガルバノミラーを駆動し、被検眼の同一箇所（同一の走査ライン）を複数回走査して被検眼の同一箇所における複数の断層像データ（２次元断層像データ）を取得する。そして走査部２０３はガルバノミラーを主走査方向に直行する副走査方向に微小に駆動させ、被検眼の別の個所（隣接する走査ライン）における複数の断層像データ（２次元断層像データ）を取得する。この制御を繰り返すことにより、被検眼の所定範囲における複数の断層像データ（３次元断層像データ）を取得することができる。

なお、上記複数の断層像データの取得時間間隔は、各Ａスキャンの取得速度と各断層像データに含まれるＡスキャンデータの数によって定まる。例えば、本実施形態に係る光干渉断層撮影装置では、Ａスキャンの取得速度は７０，０００Ａスキャン／秒であり、各断層像データに含まれるＡスキャンデータの数は２３２〜６９６である。また、各断層像データの取得後にＡスキャン位置を各断層像の先頭の取得位置に戻すための時間として約０．７ミリ秒を必要とする。そのため、各断層像の取得は約４．０ミリ秒から１０．６ミリ秒の取得時間で実行される。また、各断層像の撮影画角は、眼底上で３ミリから１０ミリまでの幅を設定可能である。上記各断層像データに含まれるＡスキャンデータの数が可変である理由は、ＯＣＴＡの撮影画角を拡げた際にＡスキャン密度を高密度に保ち、広画角かつ高画質なＯＣＴＡ画像を得るためである。

なお、上記ではライセンサ１２５から得られた一組の干渉信号をＦＦＴ処理することで被検眼の一点における一つの断層像データを取得している。しかし、干渉信号を複数の組に分割し、分割されたそれぞれの干渉信号に対してＦＦＴ処理を行って、一つの干渉信号から複数の断層像データを取得するように構成することもできる。この方法によれば実際に被検眼の同一箇所を走査した回数よりも多くの断層像データを取得することができる。

また、この光干渉断層撮影装置において、複数の断層像データ間の位置合わせを行う方法について、図３のフローチャートを用いて説明する。まず、再構成部３０１で生成された複数の断層像データは位置合わせ部３０３へと入力（ステップＳ１０１）される。次に、位置合わせ部３０３は、複数の断層像データの中から位置合わせを行う二枚の断層像データを選定（ステップＳ１０２）する。ここで選定される二枚の断層像データは時間的に隣り合う二枚の断層像データである。例えば、同一走査位置で３枚の断層像データを連続して取得した場合、選定される二枚の断層像は「最初の断層像と２枚目の断層像」または「２枚目の断層像と３枚目の断層像」の組み合わせとなる。これは一定時間間隔における画像の変化に基づいて、所定の速度範囲の血流を抽出するためである。しかしながら、所定の速度範囲以外の血流も加えることによってより多くの血流情報を得ようとする場合、時間的に隣り合わない二枚の断層像データを選定することもできる。例えば「最初の断層像と３枚目の断層像」の組み合わせを使用することもできる。そして、位置合わせ部３０３は、選定された二枚の断層像のうち一方の断層像全体をテンプレート画像として設定（ステップＳ１０３）する。

一方、探索範囲設定部３０５は、テンプレート画像が当てはまる位置をもう一方の断層像データから探索するための探索範囲を設定する。ここで、テンプレート画像は、被検眼の第１の断層像の一例である。また、二枚の断層像のうちテンプレート画像とは異なる画像は、第１の断層像とは異なる時間に取得された被検眼の第２の断層像の一例である。すなわち、決定手段の一例である探索範囲設定部３０５は、第２の断層像において第１の断層像に対応する位置を探索する探索範囲を決定する。なお、探索範囲は、もう一方の断層像が当てはまる位置をテンプレート画像から探索するための範囲であっても良い。このとき、テンプレート画像は第２の断層像の一例であり、もう一方の画像は第１の断層像の一例となる。

このとき、決定手段の一例である探索範囲設定部３０５は、探索範囲の設定に先立ち、断層像データの撮影パラメータを取得（ステップＳ１０４）する。ここで、撮影パラメータは、断層像の取得時間に関する情報の一例である。これにより、決定手段の一例である探索範囲設定部３０５は、断層像の取得時間に関する情報（例えば、複数の断層像の取得時間間隔）を用いて探索範囲を決定することができる。ここで取得する撮影パラメータは、各断層像に含まれるＡスキャン数ＮｏＡである。そして、各断層像に含まれるＡスキャン数ＮｏＡに基づき、探索範囲設定部３０５は以下の様にテンプレート画像の探索範囲を設定する。まず、探索範囲設定部３０５は、各断層像に含まれるＡスキャン数ＮｏＡに基づき、各断層像データの取得時間間隔Ｔｂを求める（ステップＳ１０５）。

ここで、Ｔａは単位時間あたりのＡスキャン取得速度、Ｔｒは各断層像取得後に取得位置を先頭の位置に戻すために必要とする時間である。上記の式に撮影パラメータを代入することで、各断層像データの取得時間間隔Ｔｂを求めることができる。なお、ここでは撮影パラメータを用いた計算式（１）により各断層像データの取得時間間隔Ｔｂを求めたが、より簡易的な方法で取得時間間隔Ｔｂを求めても良い。例えば、Ａスキャン数ＮｏＡと取得時間間隔Ｔｂの対応表を事前に用意しておくことで、上記計算を行わずに取得時間間隔Ｔｂを得ることもできる。

また、探索範囲設定部３０５は、取得時間間隔Ｔｂに基づき、テンプレート画像の探索範囲を決定（ステップＳ１０６）する。先に述べたように、一般的なＯＣＴＡ撮影では各断層像データの取得時間間隔Ｔｂは数ミリ秒から十数ミリ秒の間と短い。そのため、取得時間間隔Ｔｂ内の被検眼の動きは略一定とみなすことができる。従って、取得時間間隔Ｔｂと眼の動き量は概ね比例していると言える。また、探索範囲設定部３０５は、上記取得時間間隔Ｔｂと眼の動きの関係性に基づいて探索範囲を設定する。例えば、図４（ａ）に示すように取得時間間隔Ｔｂが４．０ミリ秒（Ａスキャン数ＮｏＡが２３２）の場合、眼の動き量が断層像上で縦方向に概ね＋／−４ピクセル以内に収まる。この場合、図４（ｂ）に示すように取得時間間隔Ｔｂが１０ミリの際の眼の動き量は、断層像上で縦方向に＋／−１０ピクセル以内に収まると推定できる。断層像上での横方向の眼の動きに関しても同様である。さらに、断層像上での眼の動きは、縦横方向の動きだけではなく、傾きの動きも含まれる。この傾きも取得時間間隔Ｔｂに概ね比例していると考えられる。そのため、取得時間間隔Ｔｂが４．０ミリ秒の場合に、眼の傾きずれ量が＋／−１°以内に収まっているとすると、Ｔｂが１０ミリ秒の場合には、眼の傾きずれ量は＋／−２．５°以内に収まると推定される。本実施形態の光干渉断層撮影装置では、上記取得時間間隔Ｔｂと断層像上の縦横方向の動きと、傾きの動きが概ね比例関係にあることを利用している。探索範囲設定部３０５は、断層像上での縦方向の探索範囲Ｓｙ、横方向の探索範囲Ｓｘ、傾きの探索範囲Ｓａを、取得時間間隔Ｔｂに比例するように設定する。

以上の様に、取得時間間隔Ｔｂに基づき、テンプレート画像の探索範囲を設定することで必要以上に広い範囲を探索することを避けることができ、ＯＣＴＡ画像を高速に生成することが可能となる。さらに、テンプレート画像の探索範囲は過去に求めた位置合わせ結果に基づき変更されるようにしても良い。例えば、過去のＯＣＴＡ撮影において複数の断層像間の位置ずれ量が小さかった患者に対し、本実施形態の方法で求めた探索範囲よりも小さな探索範囲を設定することができる。また、取得時間間隔Ｔｂに基づいて求められた探索範囲が所定の上限値を超える場合、上限値以内の探索範囲を設定することが望ましい。これは取得時間間隔Ｔｂが非常に長い場合であっても被検眼の動き量は一定範囲に収まっていることが多く、必要以上に広い範囲を探索する必要がないためである。

そして、位置合わせ部３０３は、設定された探索範囲内でテンプレート画像の位置と傾きを動かし、もう一方の断層像と最も良く一致する縦横位置と傾きを求めることにより、二つの断層像間の位置合わせを行う（ステップＳ１０７）。なお、必ずしも傾きを求めなくても良いし、また、縦方向の位置ずれと横方向の位置ずれのうちいずれか一方については求めなくても良い。例えば、異なる時間に取得された眼底の正面画像（例えば、ＳＬＯによる眼底画像や、ＯＣＴのボリュームデータの少なくとも一部を用いて生成された正面画像）を用いてＯＣＴの走査手段を制御することによりトラッキングを行う場合には、横方向の位置ずれを低減することができるため、横方向の位置ずれを行わずに縦方向の位置ずれを求めても良い。

ここで、本実施形態では、テンプレート画像ともう一方の断層像との位置合わせを行う際の指標として、１から相関値を引いた値である脱相関値を用いている。テンプレート画像全体を探索範囲内で少しずつ、縦位置、横位置、傾き位置をずらしながら、もう一方の断層像との脱相関値を求め、脱相関値が最も小さくなる位置を探索する。そして、この脱相関値が最も小さくなる位置が位置合わせ結果として用いられる。また、上記の様に位置合わせに脱相関値を用いることで、モーションコントラストデータを生成する際の脱相関値演算を省略することができ、ＯＣＴＡ画像生成の高速化が期待できる。なお、ここではテンプレート画像ともう一方の断層像の位置合わせ指標に脱相関値を用いたが、脱相関値の代わりに相関値や差分、比などを用いることもできる。ここで、血流に相当する箇所の断層像間の相関値は他の領域よりも低くなる。これは、血流により値の変化が他の領域よりも大きいためである。そこで、血流に相当するモーションコントラストデータを生成する場合には、相関値ではなく、１から相関値を引いた値である脱相関値を用いることが好ましい。また、テンプレートマッチングの過程で指標値のピークが観測されなかった場合、探索範囲を拡げて再度位置合わせを行うようにしても良い。また、モーションコントラスト生成部３０２は、位置ずれが補正された二つの断層像データ間で以下の式（２）により脱相関値を求める（ステップＳ１０８）。

ここで、Ａｘｙは断層像データＡの位置（ｘ，ｙ）における振幅、Ｂｘｙは断層像データＢの同一位置（ｘ，ｙ）における振幅を示している。結果として得られる脱相関値Ｍｘｙは０から１までの値を取り、二つの振幅値の差異が大きいほど１に近い値となる。そして、上記の脱相関演算を取得した断層像データの枚数分繰り返すことによって複数の脱相関値を求め、それら複数の脱相関値の平均値を求めることで最終的なモーションコントラストデータを取得する。

なお、ここではＦＦＴ後の複素数データの振幅に基づいてモーションコントラストデータを求めたが、モーションコントラストデータの求め方は上記方法に限られるものではない。複素数データの位相情報に基づいてモーションコントラストデータを求めても良いし、振幅と位相の両方の情報に基づいてモーションコントラストを求めても良い。また、複素数データの実部や虚部に基づいてモーションコントラストを求めることもできる。また、上記では二つの値の脱相関値を演算することによってモーションコントラストデータを取得したが、二つの値の差分に基づいてモーションコントラストデータを求めても良いし、二つの値の比に基づいてモーションコントラストデータを求めることもできる。さらに、上記では取得された複数の脱相関値の平均値を求めることで最終的なモーションコントラストデータを得ているが、複数の脱相関値や差分、比の最大値を最終的なモーションコントラストデータとしても良い。

また、画像生成部３０４は、モーションコントラストデータを所定深度範囲で二次元平面上に投影することで最終的なＯＣＴＡ画像を生成（ステップＳ１０９）する。生成されたＯＣＴＡ画像はモニタ３１０に表示（ステップＳ１１０）される。

（第２の実施形態）
第二の実施形態は、ＯＣＴＡ画像の生成をより高速化するため、Ａスキャン数ＮｏＡや撮影画角Ａｂに基づいてテンプレート画像の探索範囲を設定する点のみが第一の実施形態と異なる。そのため、同一の内容については説明を省略する。まず、位置合わせ部３０３は、選定された二枚の断層像のうち一方の断層像を図５に示すように複数（ｎ個）の縦長の短冊領域Ｓ（ｎ）に分割し、それらを複数のテンプレート画像として設定する。次に、探索範囲設定部３０５は、Ａスキャン数ＮｏＡに基づき、各テンプレート画像の探索範囲を決定する。なお、本実施形態では各テンプレート画像に対して断層像上で縦方向の位置合わせのみを行うため、縦方向の探索範囲Ｓｙのみを求める。ここで、横方向の位置合わせを省略している理由は、多くの光干渉断層撮影装置ではトラッキングによる走査位置の補正がなされているため、横方向の位置ずれが少ないためである。また、本実施形態は図６に示すように個々の短冊領域Ｓ（ｎ）をそれぞれ縦方向に位置合わせすることにより、疑似的に傾きの位置ずれを補正することができる。そのため、傾きの位置合わせも省略することができる。本実施形態の光干渉断層撮影装置では、以下の式（３）により短冊状の各テンプレート画像の縦方向の探索範囲Ｓｙを求める。ここで、αとβは定数である。

なお、上記の式ではＡスキャン数ＮｏＡの増加比率と同じ比率で縦方向の探索範囲を増やすのではなく、Ａスキャン数ＮｏＡの増加比率より大きな探索範囲Ｓｙが設定されるように設定されている。これは傾きの位置合わせを複数の短冊領域の縦方向の位置合わせによって疑似的に行っているためである。また、傾きによって生じる縦方向の位置ずれ量は撮影画角Ａｂと比例すると考えられる。そのため、縦方向の探索範囲Ｓｙを設定する際、Ａスキャン数ＮｏＡだけでなく撮影画角Ａｂにも比例するように設定しても良い。また、位置合わせ部３０３は、求められた縦方向の探索範囲Ｓｙ内で短冊状の各テンプレート画像を縦方向に動かし、もう一方の断層像と最も良く一致する縦位置を求める。傾きの位置ずれがある場合、各々の短冊状のテンプレート画像に対して異なる縦方向の位置合わせ結果が得られるが、それらの位置合わせ結果を補間することで、傾きも含めた画像全体の位置合わせが可能となる。以上の様に、Ａスキャン数ＮｏＡや撮影画角Ａｂに基づき、複数のテンプレート画像の縦方向の探索範囲を設定することで、ＯＣＴＡ画像の生成をさらに高速化することができる。

なお、上述の第一の実施形態及び第二の実施形態ではＯＣＴＡ画像の生成を目的として、取得時間間隔ＴｂやＡスキャン数ＮｏＡ、撮影画角Ａｂに基づき、テンプレート画像の探索範囲を設定している。しかし、これらの方法はＯＣＴＡ画像の生成以外にも適用することが可能である。例えば、複数のＯＣＴ断層像を取得し、それらを加算平均して高画質なＯＣＴ断層像を得る場合、複数の断層像間の位置合わせが必要となる。この位置合わせを高速化する方法として、取得時間間隔ＴｂやＡスキャン数ＮｏＡ、撮影画角Ａｂに基づき、テンプレート画像の探索範囲を設定することもできる。

（その他の実施形態）
以上、実施形態を詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能である。具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。

尚、本発明は、ソフトウェアのプログラムをシステム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによって前述した実施形態の機能が達成される場合を含む。この場合、供給されるプログラムは実施形態で図に示したフローチャートに対応したコンピュータプログラムである。

従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。

コンピュータプログラムを供給するためのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体としては以下が挙げられる。例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ）などである。

その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることが挙げられる。この場合、ダウンロードされるプログラムは、圧縮され自動インストール機能を含むファイルであってもよい。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。

また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布するという形態をとることもできる。この場合、所定の条件をクリアしたユーザに、インターネットを介してホームページから暗号を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用して暗号化されたプログラムを実行し、プログラムをコンピュータにインストールさせるようにもできる。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどとの協働で実施形態の機能が実現されてもよい。この場合、ＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれて前述の実施形態の機能の一部或いは全てが実現されてもよい。この場合、機能拡張ボードや機能拡張ユニットにプログラムが書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行う。

Claims (14)

1. 測定光を照射した被検眼からの戻り光と前記測定光に対応する参照光との干渉光を用いて、前記被検眼の断層像を取得する干渉光学系と、
   前記断層像の取得時間に関する情報または前記断層像の撮影画角に関する情報を用いて、前記被検眼の第１の断層像とは異なる時間に取得された前記被検眼の第２の断層像において前記第１の断層像に対応する位置を探索する探索範囲を決定する決定手段と、
   前記決定された探索範囲に関する情報を用いて、前記第１の断層像及び前記第２の断層像の位置合わせを行う位置合わせ手段と、
   を有することを特徴とする光干渉断層撮影装置。
2. 前記断層像の取得時間に関する情報は、異なる時間に取得された前記被検眼の複数の断層像の取得時間間隔であり、
   前記決定手段は、前記取得時間間隔の長い方が大きいように前記探索範囲を決定することを特徴とする請求項１に記載の光干渉断層撮影装置。
3. 前記被検眼に対して前記測定光を走査する走査手段を更に有し、
   前記取得時間間隔は、前記走査手段の往復走査における往路と復路とのそれぞれで前記断層像を取得する場合には、１枚の断層像を取得する取得時間であることを特徴とする請求項２に記載の光干渉断層撮影装置。
4. 前記被検眼に対して前記測定光を走査する走査手段を更に有し、
   前記取得時間間隔は、前記走査手段の往復走査における往路では断層像を取得するが復路では断層像を取得しない場合には、連続する２つの断層像の取得時間間隔であり、前記走査手段による１の主走査の終了時から次の主走査の開始時までの前記走査手段の移動時間を含むことを特徴とする請求項２に記載の光干渉断層撮影装置。
5. 前記断層像の取得時間に関する情報は、１枚の断層像のＡスキャンデータの数であり、前記決定手段は、前記Ａスキャンデータの数の多い方が大きいように前記探索範囲を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の光干渉断層撮影装置。
6. 前記断層像の取得時間に関する情報は、前記干渉光を検出する検出手段の読み出し速度と波長掃引光源の波長掃引速度とのうちいずれかの速度であり、
   前記決定手段は、前記速度の遅い方が大きいように前記探索範囲を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の光干渉断層撮影装置。
7. 前記被検眼に対して前記測定光を走査する走査手段を更に有し、
   前記断層像の取得時間に関する情報は、前記走査手段の走査速度及び走査角度であることを特徴とする請求項１または２に記載の光干渉断層撮影装置。
8. 前記位置合わせ手段は、前記第２の断層像において設定された前記被検眼の深さ方向に長い複数の領域毎に、前記被検眼の深さ方向における前記第１の断層像及び前記第２の断層像の位置ずれを補正することにより、前記第１の断層像及び前記第２の断層像の位置合わせを行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光干渉断層撮影装置。
9. 前記位置合わせが行われた第１の断層像及び第２の断層像を用いてモーションコントラストデータを生成する生成手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光干渉断層撮影装置。
10. 前記位置合わせ手段は、前記決定された探索範囲に関する情報及び前記第１の断層像と前記第２の断層像との間の脱相関値を用いて、前記第１の断層像及び前記第２の断層像の位置合わせを行い、
    前記生成手段は、前記位置合わせに用いられた脱相関値を用いて前記モーションコントラストデータを生成することを特徴とする請求項９に記載の光干渉断層撮影装置。
11. 前記位置合わせ手段は、前記決定された探索範囲に関する情報を用いて、前記測定光が略同一位置で繰り返し走査されるように制御して得た前記第１の断層像と前記第２の断層像との間の位置合わせを行うことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光干渉断層撮影装置。
12. 測定光を照射した被検眼からの戻り光と前記測定光に対応する参照光との干渉光を用いて取得された前記被検眼の断層像の取得時間に関する情報または前記断層像の撮影画角に関する情報を用いて、前記被検眼の第１の断層像とは異なる時間に取得された前記被検眼の第２の断層像において前記第１の断層像に対応する位置を探索する探索範囲を決定する決定手段と、
    前記決定された探索範囲に関する情報を用いて、前記第１の断層像及び前記第２の断層像の位置合わせを行う位置合わせ手段と、
    を有することを特徴とする画像処理装置。
13. 測定光を照射した被検眼からの戻り光と前記測定光に対応する参照光との干渉光を用いて取得された前記被検眼の断層像の取得時間に関する情報または前記断層像の撮影画角に関する情報を用いて、前記被検眼の第１の断層像とは異なる時間に取得された前記被検眼の第２の断層像において前記第１の断層像に対応する位置を探索する探索範囲を決定する工程と、
    前記決定された探索範囲に関する情報を用いて、前記第１の断層像及び前記第２の断層像の位置合わせを行う工程と、
    を有することを特徴とする画像処理方法。
14. 請求項１３に記載の画像処理方法に記載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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