JP7031205B2 - Oct装置 - Google Patents
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Description
以下に、本開示の実施形態を説明する。以下、OCT装置、および、眼科画像処理プログラム、及び方法に関する実施形態を開示する。なお、以下の<>にて分類された項目は、独立又は関連して利用されうる。
図17に、本実施形態のOCT装置の概略構成を示す。本実施形態のOCT装置は、OCT光学系と、画像処理器と、を少なくとも備える。OCT光学系によって検出されたスペクトル干渉信号が、画像処理器で処理されることによって、被検眼のOCTデータが取得される。また、OCT装置は、光スキャナと、導光光学系と、を更に有していてもよい。光スキャナと、対物光学系とは、測定光路上に配置される。このとき、光スキャナは、導光光学系の一部であってもよい。
OCT光学系は、例えば、フーリエドメインOCT光学系(SS-OCT光学系、SD-OCT光学系)であってもよい。OCT光学系は、OCT光源からの光を測定光路と参照光路に分割するための光分割器、および、測定光路を介して被検眼に導かれた測定光と参照光路からの参照光とのスペクトル干渉信号を検出する検出器、を有してもよい。
画像処理器は、OCT光学系から出力されるスペクトル干渉信号を処理して被検眼のOCTデータを取得する。画像処理器は、OCT装置における装置全体の動作を司る制御部によって兼用されていてもよいし、制御部とは別体の画像処理装置であってもよい。画像処理器は、断層画像(Bスキャン画像)、3次元画像、および、OCTモーションコントラスト画像、等の各種画像を、OCTデータに基づいて生成してもよい。
光スキャナは、光分割器からの測定光を偏向し、被検眼の組織上で走査するためのデバイスである。光スキャナによって測定光が組織上で2次元的に走査可能であることが好ましい。光スキャナは、複数個設けられていてもよい。この場合、1方向に測定光を走査する光スキャナを2つ以上組み合わせて設けてもよい。このような光スキャナの具体例としては、ガルバノミラー、レゾナントミラー、ポリゴンミラー、音響光学素子、MEMSスキャナ等が挙げられる。また、2自由度の光スキャナ(単体で2次元的な走査が可能なデバイス)が、本実施形態へ適用されてもよい。
導光光学系は、対物光学系を含み、光分割器から被検眼まで測定光を導く。また、測定光の散乱・反射光のうち、導光光学系へ入射するものを、戻り光としてOCT光学系の検出器へ導く。
1/nf = (n-1)/nr = 0.035・・・(7)
ところで、従来の前眼部OCTは、導光光学系がテレセントリック光学系であり、且つ、集光面が平面となるものが知られているが、このような装置において一度に撮影される範囲は、角膜表面から水晶体前面までがせいぜいであり、角膜表面から水晶体後面までを撮影することはできなかった。集光面の集光面の曲率半径(R)を、R≦28.5mmとした場合、角膜で生じる湾曲と同程度、および、それよりも大きな湾曲を、角膜以外で、更に生じさせることができる。その結果、角膜表面から水晶体後面までが一度に撮影されやすくなる。
光スキャナは、対物光学系の焦点(光源側に形成される焦点であり、図17において、符号Fiで示す)に対して対物光学系から離れた位置に配置されてもよい。その結果、対物光学系から被検眼へ出射する測定光の主光線が、光軸に近づく方向に傾斜してもよい。対物光学系が正の湾曲を有することによって、角膜および強膜におけるスペクトル干渉信号は、周辺部側ほど感度が低下しやすくなってしまうことが考えられる。これに対し、対物光学系から被検眼へ出射する測定光の主光線が光軸に近づく方向に傾斜していることで、角膜、強膜、または、その両方、からの測定光の戻り光を、回収しやすくなる。換言すれば、角膜、強膜、または、その両方、からの戻り光のうち、測定光路外へ反射・散乱されるものの割合が低減される。結果、対物光学系が正の湾曲を有することのデメリットを克服し、角膜、強膜、または、その両方と、水晶体とが、良好に描写された断層像を取得できる。すなわち、前眼部の広範囲において良好な断層像を取得できる。
図16を参照し、後述するように、OCT装置は、更に、撮影する深さ位置を切換えるための切換機構を有していてもよい。上記のような前眼部のOCTデータを取得する構成において、更に、次のような切換機構を有してもよい。即ち、切換機構は、対物光学系に関して走査部が瞳共役な位置に配置されるように光学系を切換るものであってもよい。より詳細には、切換機構は、対物光学系と走査部との位置関係を変更することで、対物光学系に対してレンズを挿脱することで、または、その両方を行うことで、対物光学系に関して走査部が瞳共役な位置に配置させてもよい。走査部が瞳共役な位置に配置されることで、測定光は、走査部の動作に伴って瞳上の一点を中心として旋回される。これにより、虹彩による測定光のケラレを抑制しつつ、眼底上で良好に測定光を走査することができる。
(82+32)/(2×3)=12.167・・・(8)
この値は、角膜によって発生する湾曲の影響を含むから、角膜による湾曲を、式(9)に示すように除くことで、前眼撮影と眼底撮影とを切換え可能なOCT装置において、望ましい集光面の曲率を求めることができる。
その結果、R=21.2354が、対物光学系による集光面の湾曲として、生じることが好ましい。即ち、R≦21の範囲であることが好ましい。
OCT装置は、ノイズ除去部を更に有してもよい。ノイズ除去部は、画像処理器によって兼用されてもよい。ノイズ除去部は、OCTデータにおける直流成分によるノイズを除去する。直流成分は、干渉成分に関連しない信号成分に相当する。
また、上記実施形態におけるOCT装置は、以下のような構成を備えてもよい。
本実施例では、OCT装置として、図1に示される光コヒーレンストモグラフィー(OCT)装置が用いられる。本実施例に係るOCT装置は、例えば、波長掃引式OCT(SS-OCT:Swept Source-OCT)を基本的構成とし、波長可変光源102、干渉光学系(OCT光学系)100、演算制御器(演算制御部)70と、を含む。その他、OCT装置には、メモリ72、表示部75、図示無き正面像観察系及び固視標投影系が設けられてもよい。演算制御器(以下、制御部)70は、波長可変光源102、干渉光学系100、メモリ72、表示部75に接続されている。
導光光学系150は、測定光を眼Eに導くために設けられる。導光光学系150には、例えば、光ファイバー152、カップラー153、コリメータレンズ154、光スキャナ156、及び対物レンズ系158が順次設けられてもよい。この場合、測定光は、光ファイバー152、カップラー153を介して、コリメータレンズ154によって平行ビームとなり、光スキャナ156に向かう。光スキャナ156を通過した光は、対物レンズ系158を介して、眼Eに照射される。測定光は、前眼部及び後眼部の両方に照射され、各組織にて散乱・反射される。
参照光学系110は、眼Eでの測定光の反射によって取得される反射光と合成される参照光を生成する。参照光学系110を経由した参照光は、カップラ(例えば、カップラ350a、350b)にて測定光路からの光と合波されて干渉する。参照光学系110は、マイケルソンタイプであってもよいし、マッハツェンダタイプであってもよい。
検出器120は、測定光路からの光と参照光路からの光による干渉を検出するために設けられている。なお、検出器120は、受光素子であってもよく、例えば、受光部が一つのみからなるポイントセンサであって、例えば、アバランシェ・フォト・ダイオードが用いられてもよい。
FPN生成光学系200は、FPN信号を生成するために設けられてもよい。FPN生成光学系200は、FPNを発生させる光学部材(例えば、第1の光学部材204又は第2の光学部材206)を少なくとも一つ備えてもよい。本実施例において、FPN生成光学系200は、測定光が被検眼に向かう光路から分岐された位置に配置されている。
ここで、カップラー130は、カップラー104からの光を、導光光学系150の光路とFPN生成光学系200の光路に分割すると共に、導光光学系150及びFPN生成光学系200からの光を、第1の検出器350aへと向かう光路(例えば、光ファイバー115~カップラー350a)と、カップラー104へと向かう光路(例えば、光ファイバー105~カップラー104~光ファイバー117~カップラー350b)と、に分割する。
本実施例のOCT光学系100において、複数の偏光調整部が設けられてもよく、例えば、OCT光学系100の光路には、第1の偏光調整部300、第2の偏光調整部302、第3の偏光調整部304が設けられてもよい(図1参照)。
光源102により出射波長が変化されると、これに対応する干渉信号光が検出器120に受光され、結果的に、スペクトル信号として検出器120によって検出される。制御部70は、検出器120によって検出されたスペクトル信号を処理(フーリエ解析)し、被検眼のOCTデータを得る。
制御部70は、CPU(プロセッサ)、RAM、ROM等を備えてもよい(図1参照)。例えば、制御部70のCPUは、OCT装置の制御を司ってもよい。RAMは、各種情報を一時的に記憶する。制御部70のROMには、OCT装置の動作を制御するための各種プログラム、初期値等が記憶されてもよい。
制御部70は、第1の干渉信号に基づく第1のOCTデータと、第2の干渉信号に基づく第2のOCTデータとを、第1の検出器120aによって検出されたFPN信号と第2の検出器120bによって検出されたFPN信号とに基づいて合成することによって合成OCTデータを得てもよい(図3~図5参照)。つまり、FPN信号は、複数のOCTデータを合成するための基準信号として用いられてもよい。ここで、第2のOCTデータは、第1のOCTデータに対して被検眼上の深さ領域の少なくとも一部が異なってもよい。
には、FPN2が形成される。第1のOCTデータは、第1の参照光路110a及び第1の検出器110aを用いて取得され、第2のOCTデータは、第2の参照光路110b及び第2の検出器110bを用いて取得されてもよい。
なお、FPN生成光学系200の光路に遮光部材又は減光部材が配置されることによって、被検眼の観察又は撮影に用いるOCTデータのFPN信号を軽減するようにしてもよい。この場合、第1の光路と第2の光路との少なくともいずれかが遮光又は減光されることで、OCTデータ上でのFPN信号を軽減するようにしてもよい。これらは、診断・観察等に用いるOCTデータを得る場合において有効である。また、これに限定されず、OCTデータに含まれるFPN信号を信号処理によって除去するようにしてもよい。
図7は、本実施例に係るOCT画像データの一例を示す図であり、OCTデータ上には、第1のFPN信号と第2のFPN信号とが同時に形成されている。なお、OCTデータ上には、被検眼のOCT画像が含まれていてもよい。
ここで、ΔZに相当する干渉信号が、i(ΔZ)に対応するサンプリングポイントで検出されるとすると、ΔZは以下の式(3)
本装置は、被検眼のOCTデータを取得するための眼科用OCT装置であってもよい。例えば、眼科用OCT装置としては、眼底のOCTデータと、角膜及び水晶体を含む前眼部のOCTデータと、を取得可能な構成であってもよく、さらに、角膜及び眼底のOCTデータに基づいて眼軸長を測定可能な構成であってもよい。
眼底撮影モードに設定された場合、制御部70は、導光光学系150を制御し、眼底のOCTデータを得るための光学配置に切り替えてもよい。この場合、例えば、制御部70は、被検眼瞳孔上に測定光の旋回点が形成されると共に、測定光の集光位置が眼底上に形成されるように、導光光学系150の光学配置を切り換えてもよい。なお、導光光学系150の光学配置の切替に係る構成については、後述の<導光光学系の光学配置の切替に係る構成>の他、例えば、特開2016-209577号公報を参照されたい。
眼軸長測定モードに設定された場合、制御部70は、導光光学系150を制御し、前述の眼底撮影モードと同一の光学配置に切り替えてもよい。この場合、例えば、制御部70は、瞳孔上に測定光の旋回点が形成される共に、測定光の集光位置が眼底上に形成されるように、導光光学系150の光学配置を切り換えられてもよい。これによって、眼軸長測定の際に得られるOCTデータにおいて、眼底の形態情報(例えば、黄斑付近の情報)を詳細に取得でき、結果として、被検眼の眼軸長を精度よく測定可能となる。
前眼部撮影モードに設定された場合、制御部70は、導光光学系150を制御し、角膜及び水晶体を含む前眼部のOCTデータを得るための光学配置に切り替えてもよい。この場合、被検眼瞳孔よりも装置側に測定光の旋回点が形成されると共に、測定光の集光位置が前眼部上に形成されるように、導光光学系150の光学配置を切り換えてもよい。なお、導光光学系150の光学配置の切換に係る構成については、例えば、特開2016-209577号公報を参照されたい。
制御部70は、第1のOCTデータと第2のOCTデータの一方にてFPN信号を含むOCTデータを取得し、第1のOCTデータと第2のOCTデータの他方においてFPN信号を含まないOCTデータを取得してもよい。また、制御部70は、FPN信号を含むOCTデータにおけるFPN信号に基づいて波数マッピング情報を得て、FPN信号を含まないOCTデータを補正するようにしてもよい。当該構成によれば、複数の検出器を用いる場合において、各検出器に応じてFPN生成光学系を設ける必要が必ずしもなくなる。この場合、制御部70は、FPN信号を含まないOCTデータをリアルタイムで補正するようにしてもよく、これによれば、OCTデータの補正をさらに精度よく補正できる。
例えば、制御部70は、測定光と参照光の少なくともいずれかの光路長を調整し、第1の検出器120aと第2の検出器120bの一方によるOCTデータの取得領域を、角膜と瞳孔(又は虹彩)の少なくともいずれかを含む前眼部に設定すると共に、OCTデータ上の特徴部位の位置に基づいて被検眼に対する装置本体の相対位置情報を検出してもよい。この場合、OCT光学系100における測定光と参照光の光路長差は、予め取得可能であり(予めメモリに記憶されてもよいし、光学部材の位置等に基づいて検出されてもよい。)ゼロディレイ位置は既知であるから、ゼロディレイ位置に対する特徴部位の位置を検出することによって、被検眼に対する装置本体の相対位置情報を検出可能である。
制御部70は、偏光調整部(例えば、第1の偏光調整部300、第2の偏光調整部302、第3の偏光調整部304)を制御し、OCTデータを得る際の偏光状態を調整するようにしてもよい。なお、偏光状態を調整するタイミングとしては、例えば、電源投入時に実施されてもよいし、被検者が変更される毎に実施されてもよい。また、OCT光学系における撮影条件を最適化する最適化制御の際に実施されてもよい。
ここで、導光光学系150に関する実施例を、図16を参照して説明する。
前眼部撮影時と眼底撮影時で集光面の曲率半径が変らない場合は、前述のようにR≦21とすると、前眼部に加え眼底も好適な構成とすることができ、更によい。
以上のようにして取得された前眼部のOCTデータに対し、ノイズ除去処理が施されてもよい。例えば、本実施例では、前眼部OCTデータのうち、水晶体領域を除く領域に対して、DCサブトラクションによるノイズ除去処理が実行される。
上記実施形態のOCT装置は、PS-OCTの構成を備えていてもよい。PS-OCTとは、偏光感受OCT(polarization sensitive OCT)であり、被検物の内部の複屈折性(リタデーション)、偏光軸(アクシスオリエンテーション)、複減衰(ダイアッテネーション)等の少なくともいずれかを取得することができる。
100 OCT光学系
110 参照光学系
120 検出器
Claims (4)
- OCT光源からの光を測定光路と参照光路に分割するための光分割器、および、前記測定光路を介して被検眼に導かれた測定光と前記参照光路からの参照光とのスペクトル干渉信号を検出する検出器、を有するOCT光学系と、前記OCT光学系から出力されるスペクトル干渉信号を処理して被検眼のOCTデータを取得する画像処理器と、を有するOCT装置であって、
前記光分割器からの前記測定光を偏向し、被検眼の組織上で走査する光スキャナと、
前記測定光の集光面が眼底側に凸となって湾曲するように正の湾曲を有する対物光学系を持ち、測定光の集光面を前記被検眼の前眼部に形成する導光光学系と、
を備えるOCT装置。 - 前記対物光学系は、曲率半径(R)が、R≦28.5となる範囲において、正の湾曲を持つ、請求項1記載のOCT装置。
- 前記光スキャナは、前記対物光学系の焦点距離よりも、前記対物光学系から離間して配置されることにより、前記対物光学系から前記被検眼へ向けて出射する測定光の主光線が、前記導光光学系の光軸に近づく方向に傾斜している請求項1又は2記載のOCT装置。
- 前記画像処理器によって取得される前記OCTデータにおける直流成分によるノイズを除去するノイズ除去部を、更に有し、
前記画像処理部は、各走査位置での複数のスペクトルデータを、前記測定光の走査に基づいて取得し、
前記ノイズ除去部は、前記複数のスペクトルデータを、水晶体に照射された前記測定光に基づく第1スペクトルデータと、水晶体の周辺組織へ照射された前記測定光に基づく第2スペクトルデータとに分別し、前記複数のスペクトルデータにおいて前記虹彩よりも深い領域については、前記第1スペクトルデータと前記第2スペクトルデータとのうち、前記第2スペクトルデータにおける直流成分を第1スペクトルデータにおける前記虹彩よりも深い領域での直流成分とみなしてノイズ除去処理を行う、請求項1~3のいずれかに記載のOCT装置。
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