WO2020241699A1

WO2020241699A1 - 光干渉断層撮影装置及び光学モジュール

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Publication number: WO2020241699A1
Application number: PCT/JP2020/020946
Authority: WO
Inventors: 泰史西
Original assignee: 株式会社ニコン
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2020-12-03
Also published as: JPWO2020241699A1

Abstract

光干渉断層撮影装置は、光干渉断層撮影のための光を発生する光源と、前記光源からの光を参照光と測定光とに分割する光分割手段と、前記測定光を走査するための走査手段と、前記測定光の光路に配置され、前記走査手段により走査された測定光を被検眼に出射する光学素子と、前記光学素子を、前記光学素子の光軸に交差する面内で移動させる光学素子駆動手段と、前記被検眼の動きを検出する動き検出手段と、前記動き検出手段により検出された前記被検眼の動き情報に基づいて、前記光学素子駆動手段を制御する駆動制御手段と、前記被検眼からの戻り光と、前記参照光との合成により得られる干渉光を検出する干渉光検出手段と、前記干渉光検出手段により検出された検出信号に基づいて、前記被検眼の断層画像を形成する画像生成手段と、を備える。

Description

光干渉断層撮影装置及び光学モジュール

　本開示の技術は、光干渉断層画像撮影装置および光学モジュールに関する。

　米国特許出願公開第2009/0149742号公報には、被検眼前眼部の断層画像の取得中に、角膜頂点と装置本体との位置関係を一定に保つように、装置本体を追従移動させるオートアイトラッキング手段を備える前眼部光干渉断層撮影装置が開示されている。

　装置本体を追従移動させるような大掛かりな構成でなく、より簡便な構成でアイ・トラッキングを実行できる光干渉断層撮影装置が要望されている。

　本開示の技術の第１の態様の光干渉断層撮影装置は、光干渉断層撮影のための光を発生する光源と、前記光源からの光を参照光と測定光とに分割する光分割手段と、前記測定光を走査するための走査手段と、前記測定光の光路に配置され、前記走査手段により走査された測定光を被検眼に出射する光学素子と、前記光学素子を、前記光学素子の光軸に交差する面内で移動させる光学素子駆動手段と、前記被検眼の動きを検出する動き検出手段と、前記動き検出手段により検出された前記被検眼の動き情報に基づいて、前記光学素子駆動手段を制御する駆動制御手段と、前記被検眼からの戻り光と、前記参照光との合成により得られる干渉光を検出する干渉光検出手段と、前記干渉光検出手段により検出された検出信号に基づいて、前記被検眼の断層画像を形成する画像生成手段と、を備えることを特徴とする。

　本開示の技術の第２の態様の光干渉断層撮影装置は、被検眼を経由した測定光と参照光との干渉光から断層画像を生成する光干渉断層撮影装置であって、前記被検眼の後眼部の断層画像を生成する後眼部観察モードと、前記被検眼の前眼部の断層画像を生成する前眼部観察モードとを有し、前記後眼部観察モードまたは前記前眼部観察モードのいずれかに設定するモード選択手段と、前記モード選択手段が前記後眼部観察モードを選択した場合、前記測定光の前記後眼部での照射位置を前記被検眼の動きに追従させる第１アイ・トラッキング制御を実行し、前記モード選択手段が前記前眼部観察モードを選択した場合、前記測定光の前記前眼部での照射位置を前記被検眼の動きに追従させる第２アイ・トラッキング制御を実行するトラッキング実行手段と、を備えることを特徴とする。

　本開示の技術の第３の態様の光学モジュールは、被検眼を経由した測定光と参照光との干渉光から断層画像を取得する光干渉断層撮影装置に着脱可能な光学モジュールであって、前記測定光の光路に配置される光学素子と、前記光学素子を前記光学素子の光軸と交差する面内で移動させる光学素子駆動手段と、を備えることを特徴とする。

第１実施形態の眼科装置の概略構成図である。第１実施形態の撮影光学系の概略構成図である。前眼部観察用の光学モジュールが、対物レンズの光路に挿入されていない場合の撮影光学系の概略構成図である。前眼部観察用の光学モジュールが、対物レンズの光路に挿入されている場合の撮影光学系の概略構成図である。上図は、前眼部観察用の光学モジュールが第１レンズ群と第２レンズ群との間の光路に挿入されていない場合の第１レンズ群及び第２レンズ群の概略光学構成図であり、下図は、前眼部用のモジュールが第１レンズ群と第２レンズ群との間の光路に挿入されている場合の第１レンズ群及び第２レンズ群の概略光学構成図である。光干渉断層画像生成処理のフローチャートである。第２実施形態の撮影光学系の概略構成図である。第３実施形態の撮影光学系の概略構成図である。

　以下、図面を参照して本開示の技術の実施形態を詳細に説明する。

[第１実施形態]

　以下、本開示の技術の第１実施形態に係る眼科装置１１０について図面を参照して説明する。

　図１には、眼科装置１１０の概略構成が示されている。

　説明の便宜上、走査型レーザ検眼鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｌａｓｅｒ　Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ）を「ＳＬＯ」と称する。また、光干渉断層計（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ　Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を「ＯＣＴ」と称する。

　なお、眼科装置１１０が水平面に設置された場合の水平方向を「Ｘ方向」、水平面に対する垂直方向を「Ｙ方向」、撮影光学系１１６Ａの光軸方向を「Ｚ方向」とする。従って、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は互いに垂直である。

　眼科装置１１０は、撮影装置１４および制御装置１６を含む。撮影装置１４は、被検眼１２の眼底１２Ａの画像を取得するＳＬＯユニット１８と、被検眼１２の断層画像を取得するＯＣＴユニット２０とを備えている。以下、ＳＬＯユニット１８により取得されたＳＬＯデータに基づいて生成された眼底画像をＳＬＯ画像と称する。また、ＯＣＴユニット２０により取得されたＯＣＴデータに基づいて生成された断層画像をＯＣＴ画像と称する。なお、ＳＬＯ画像は、二次元眼底画像と言及されることもある。また、ＯＣＴ画像は、被検眼１２の撮影部位に応じて、眼底断層画像、前眼部断層画像と言及されることもある。
　眼科装置１１０は、本開示の技術の「光干渉断層撮影装置」の一例である。

　制御装置１６は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ（中央処理装置））１６Ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）１６Ｂ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ　ｍｅｍｏｒｙ）１６Ｃ、および入出力（Ｉ／Ｏ）ポート１６Ｄを有するコンピュータを備えている。
　ＣＰＵ１６Ａは、本開示の技術の「駆動制御手段」の一例である。

　制御装置１６は、Ｉ／Ｏポート１６Ｄを介してＣＰＵ１６Ａに接続された入力／表示装置１６Ｅを備えている。入力／表示装置１６Ｅは、被検眼１２の画像を表示したり、ユーザから各種指示を受け付けたりするグラフィックユーザインターフェースを有する。入力／表示装置１６Ｅは、タッチパネル・ディスプレイを用いることができる。

　また、制御装置１６は、Ｉ／Ｏポート１６Ｄに接続された画像処理装置１７を備えている。画像処理装置１７は、撮影装置１４によって得られたデータに基づき被検眼１２の画像を生成する。
　画像処理装置１７は、本開示の技術の「画像生成手段」の一例である。

　上記のように、図１では、眼科装置１１０の制御装置１６が入力／表示装置１６Ｅを備えているが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、眼科装置１１０の制御装置１６は入力／表示装置１６Ｅを備えず、眼科装置１１０とは物理的に独立した別個の入力／表示装置を備えるようにしてもよい。この場合、当該表示装置は、制御装置１６のＣＰＵ１６Ａの制御下で動作する画像処理プロセッサユニットを備える。画像処理プロセッサユニットが、ＣＰＵ１６Ａが出力指示した画像信号に基づいて、ＳＬＯ画像等を表示するようにしてもよい。

　撮影装置１４は、制御装置１６の制御下で作動する。撮影装置１４は、ＳＬＯユニット１８、撮影光学系１１６Ａ、およびＯＣＴユニット２０を含む。撮影光学系１１６Ａは、ＣＰＵ１６Ａの制御下で、撮影光学系駆動部１１６ＭによりＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動される。撮影装置１４と被検眼１２とのアラインメント（位置合わせ）は、例えば、撮影装置１４や、眼科装置１１０をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させることにより、行われてもよい。

　ＳＬＯシステムは、図１に示す制御装置１６、ＳＬＯユニット１８、および撮影光学系１１６Ａによって実現される。

　ＳＬＯユニット１８は、複数の光源を備えている。例えば、図１に示されるように、ＳＬＯユニット１８は、Ｂ光（青色光）の光源４０、Ｇ光（緑色光）の光源４２、Ｒ光（赤色光）の光源４４、およびＩＲ光（赤外線（例えば、近赤外光））の光源４６を備える。各光源４０、４２、４４、４６から出射された光は、各光学部材４８、５０、５２、５４、５６を介して同一光路に指向される。光学部材４８、５６は、ミラーであり、光学部材５０、５２、５４は、ビームスプリッタ―である。Ｂ光は、光学部材４８、５０、５４を経由して、撮影光学系１１６Ａの光路に導かれる。Ｇ光は、光学部材５０、５４を経由して、撮影光学系１１６Ａの光路に導かれる。Ｒ光は、光学部材５２、５４を経由して、撮影光学系１１６Ａの光路に導かれる。ＩＲ光は、光学部材５６、５２を経由して、撮影光学系１１６Ａの光路に導かれる。なお、光源４０、４２、４４、４６としては、ＬＥＤ光源や、レーザ光源を用いることができる。なお、以下には、レーザ光源を用いた例を説明する。光学部材４８、５６として、全反射ミラーを用いることができる。また、光学部材５０、５２、５４として、ダイクロイックミラー、ハーフミラー等を用いることができる。

　ＳＬＯユニット１８は、Ｇ光、Ｒ光、Ｂ光およびＩＲ光をそれぞれ個別に発する発光モードや、それら全てを同時にもしくは幾つかを同時に発する発光モードなど、各種発光モードを切り替え可能に構成されている。
　図１に示す例では、Ｂ光（青色光）の光源４０、Ｇ光の光源４２、Ｒ光の光源４４、およびＩＲ光の光源４６の４つの光源を備えるが、本開示の技術は、これに限定されない。例えば、ＳＬＯユニット１８は、更に、白色光の光源を更に備えていてもよい。この場合、上記各種発光モードに加えて、白色光のみを発する発光モード等を設定してもよい。

　ＳＬＯユニット１８から撮影光学系１１６Ａに入射されたレーザ光は、後述する走査部（１２０、１４２）によってＸ方向およびＹ方向に走査される。走査光は瞳孔２７を経由して、被検眼１２の後眼部（例えば、眼底１２Ａ）に照射される。眼底１２Ａにより反射された反射光は、撮影光学系１１６Ａを経由してＳＬＯユニット１８へ入射される。

　眼底１２Ａで反射された反射光は、ＳＬＯユニット１８に設けられた光検出素子７０、７２、７４、７６で検出される。本実施形態では、複数の光源、すなわち、Ｂ光源４０、Ｇ光源４２、Ｒ光源４４およびＩＲ光源４６に対応させて、ＳＬＯユニット１８は、Ｂ光検出素子７０、Ｇ光検出素子７２、Ｒ光検出素子７４およびＩＲ光検出素子７６を備える。Ｂ光検出素子７０は、ビームスプリッタ６４で反射されたＢ光を検出する。Ｇ光検出素子７２は、ビームスプリッタ６４を透過し、ビームスプリッタ５８で反射されたＧ光を検出する。Ｒ光検出素子７４は、ビームスプリッタ６４、５８を透過し、ビームスプリッタ６０で反射されたＲ光を検出する。ＩＲ光検出素子７６は、ビームスプリッタ６４、５８、６０を透過し、ビームスプリッタ６２で反射されたＩＲ光を検出する。光検出素子７０、７２、７４、７６として、例えば、ＡＰＤ（ａｖａｌａｎｃｈｅ　ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ：アバランシェ・フォトダイオード）が挙げられる。

　画像処理装置１７は、ＣＰＵ１６Ａの制御のもと、Ｂ光検出素子７０、Ｇ光検出素子７２、Ｒ光検出素子７４、およびＩＲ光検出素子７６のそれぞれで検出された信号を用いて、各色に対応するＳＬＯ画像を生成する。各色に対応するＳＬＯ画像には、Ｂ光検出素子７０で検出された信号を用いて生成されたＢ－ＳＬＯ画像、Ｇ光検出素子７２で検出された信号を用いて生成されたＧ－ＳＬＯ画像、Ｒ光検出素子７４で検出された信号を用いて生成されたＲ－ＳＬＯ画像、及びＩＲ光検出素子７６で検出された信号を用いて生成されたＩＲ－ＳＬＯ画像である。また、Ｂ光源４０、Ｇ光源４２、Ｒ光源４４が同時に発光する発光モードの場合、Ｒ光検出素子７４、Ｇ光検出素子７２、及びＢ光検出素子７０で検出されたそれぞれの信号を用いて生成されたＲ－ＳＬＯ画像、Ｇ－ＳＬＯ画像およびＢ－ＳＬＯ画像から、ＲＧＢ－ＳＬＯ画像を合成してもよい。また、Ｇ光源４２、Ｒ光源４４が同時に発光する発光モードの場合、Ｒ光検出素子７４及びＧ光検出素子７２で検出されたそれぞれの信号を用いて生成されたＲ－ＳＬＯ画像およびＧ－ＳＬＯ画像から、ＲＧ－ＳＬＯ画像を合成してもよい。第１実施形態では、ＳＬＯ画像としてＲＧ－ＳＬＯ画像が用いられるが、これに限定されず、他のＳＬＯ画像を用いることができる。
　ビームスプリッタ５８、６０、６２、６４として、ダイクロイックミラー、ハーフミラー等を用いることができる。

　ＯＣＴシステムは、図１に示す制御装置１６、ＯＣＴユニット２０、および撮影光学系１１６Ａによって実現される三次元画像取得装置である。ＯＣＴユニット２０は、光源２０Ａ、センサ（検出素子）２０Ｂ、第１の光カプラ２０Ｃ、参照光学系２０Ｄ、コリメートレンズ２０Ｅ、および第２の光カプラ２０Ｆを含む。

　光源２０Ａは、光干渉断層撮影のための光を発生する。光源２０Ａとしては、例えば、スーパールミネセントダイオード（ＳｕｐｅｒＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＤｉｏｄｅ；ＳＬＤ）を用いることができる。光源２０Ａは、広いスペクトル幅をもつ広帯域光源の低干渉性の光を発生する。光源２０Ａから射出された光は、第１の光カプラ２０Ｃで分割される。分割された一方の光は、測定光として、コリメートレンズ２０Ｅで平行光にされた後、撮影光学系１１６Ａに入射される。測定光は、後述する走査部（１４８、１４２）によってＸ方向およびＹ方向に走査される。走査光は、被検眼の前眼部や、瞳孔２７を経由して後眼部に照射される。前眼部又は後眼部で反射された測定光は、撮影光学系１１６Ａを経由してＯＣＴユニット２０へ入射され、コリメートレンズ２０Ｅおよび第１の光カプラ２０Ｃを介して、第２の光カプラ２０Ｆに入射する。なお、本実施形態では、光源２０ＡとしてＳＬＤを用いるＳＤ－ＯＣＴが例示されているが、これに限定されず、ＳＬＤに替えて波長掃引光源を用いるＳＳ－ＯＣＴが採用されてもよい。
　第１の光カプラ２０Ｃは、本開示の技術の「光分割手段」の一例である。走査部（１４８、１４２）は、本開示の技術の「走査手段」の一例である。

　光源２０Ａから射出され、第１の光カプラ２０Ｃで分割された他方の光は、参照光として、参照光学系２０Ｄへ入射され、参照光学系２０Ｄを経由して、第２の光カプラ２０Ｆに入射する。

　被検眼１２で反射および散乱された測定光（戻り光）と、参照光とは、第２の光カプラ２０Ｆで合成されて干渉光が生成される。干渉光はセンサ２０Ｂで検出される。画像処理装置１７は、センサ２０Ｂからの検出信号（ＯＣＴデータ）に基づいて、断層画像を生成する。
　センサ２０Ｂは、本開示の技術の「干渉光検出手段」の一例である。

　第１実施形態では、ＯＣＴシステムは、被検眼１２の前眼部又は後眼部の断層画像を生成する。

　被検眼１２の前眼部は、前眼セグメントとして、例えば、角膜、虹彩、隅角、水晶体、毛様体、および硝子体の一部を含む部分である。被検眼１２の後眼部は、後眼セグメントとして、例えば、硝子体の残りの一部、網膜、脈絡膜、及び強膜を含む部分である。なお、前眼部に属する硝子体は、硝子体の内、水晶体の最も眼球中心に近い点を通るＸ－Ｙ平面を境界として、角膜側の部分であり、後眼部に属する硝子体は、硝子体の内、前眼部に属する硝子体以外の部分である。
　ＯＣＴシステムは、被検眼１２の前眼部が撮影対象部位である場合、例えば、角膜の断層画像を生成する。また、被検眼１２の後眼部が撮影対象部位である場合、ＯＣＴシステムは、例えば、網膜の断層画像を生成する。

　図２には、撮影光学系１１６Ａの概略構成が示されている。撮影光学系１１６Ａは、被検眼１２側から順に配置された対物レンズ１３０、ビームスプリッタ１７８、水平走査部１４２、リレーレンズ装置１４０、ビームスプリッタ１４７、垂直走査部１２０、１４８、フォーカス調整装置１５０、及びコリメータレンズ１５６を備えている。
　ビームスプリッタ１７８、１４７として、例えば、ダイクロイックミラー、ハーフミラー等を用いることができる。

　水平走査部１４２は、リレーレンズ装置１４０を介して入射したＳＬＯのレーザ光およびＯＣＴの測定光を水平方向に走査する光学スキャナである。本実施形態では、水平走査部１４２は、ＳＬＯ光学系およびＯＣＴ光学系とで共用されているが、この限りでない。ＳＬＯ光学系およびＯＣＴ光学系のそれぞれに水平走査部を設けてもよい。

　コリメータレンズ１５６は、ＯＣＴユニット２０から出射した光が進むファイバの端部１５８から出射される測定光を平行光にする。

　フォーカス調整装置１５０は、複数のレンズ１５２、１５４を備える。被検眼１２における撮影部位に応じて、複数のレンズ１５２、１５４のそれぞれを、適宜光軸方向に移動させることにより、被検眼１２における測定光のフォーカス位置を調整する。なお、図示しないが、フォーカス検出装置を備える場合には、焦点検出の状態に応じてフォーカス調整装置にてレンズ１５２、１５４を駆動して、自動的に焦点合わせをおこなうようにして、オートフォーカス装置を実現することが可能である。

　垂直走査部１４８は、フォーカス調整装置１５０を介して入射した測定光を垂直方向に走査する光学スキャナである。

　垂直走査部１２０は、ＳＬＯユニット１８から入射したレーザ光を垂直方向に走査する光学スキャナである。

　リレーレンズ装置１４０は、複数の正のパワーを有するレンズ１４４、１４６を備える。複数のレンズ１４４、１４６により、垂直走査部１２０、１４８の位置と水平走査部１４２の位置とが共役になるように、リレーレンズ装置１４０が構成されている。より具体的には、両走査部の角度走査の中心位置が共役になるように、リレーレンズ装置１４０が構成されている。

　ビームスプリッタ１４７は、リレーレンズ装置１４０と垂直走査部１４８との間に、配置されている。ビームスプリッタ１４７は、ＳＬＯ光学系とＯＣＴ光学系とを合成する光学部材であって、ＳＬＯユニット１８から出射されたＳＬＯ光をリレーレンズ装置１４０に向けて反射するとともに、ＯＣＴユニット２０から出射された測定光をリレーレンズ装置１４０に向けて透過する。ＯＣＴユニット２０から出射された測定光は、垂直走査部１４８および水平走査部１４２によって二次元走査される。また、ＳＬＯユニット１８から出射された光は、ＳＬＯ光学系を構成する垂直走査部１２０および水平走査部１４２により二次元走査される。
　垂直走査部１２０の走査速度は、本実施形態では、垂直走査部１４８の走査速度より、例えば、複数倍早い。よって、ＯＣＴユニット２０から出射された測定光が垂直走査部１４８により１回垂直走査される間に、ＳＬＯユニット１８から出射された光が垂直走査部１２０により複数回垂直走査される。

　二次元走査されたＯＣＴ測定光およびＳＬＯレーザ光はそれぞれ、共通光学系を構成する対物レンズ１３０を介して被検眼１２へ入射される。被検眼１２で反射されたＳＬＯレーザ光は、対物レンズ１３０、水平走査部１４２、リレーレンズ装置１４０、ビームスプリッタ１４７および垂直走査部１２０を経由して、ＳＬＯユニット１８に入射される。また、被検眼１２を経由したＯＣＴ測定光は、対物レンズ１３０、水平走査部１４２、リレーレンズ装置１４０、ビームスプリッタ１４７、垂直走査部１４８、フォーカス調整装置１５０、およびコリメータレンズ１５６を経由して、ＯＣＴユニット２０へ入射される。

　水平走査部１４２及び垂直走査部１２０、１４８としては、例えば、レゾナントスキャナ、ガルバノミラー、ポリゴンミラー、回転ミラー、ダボプリズム、ダブルダボプリズム、ローテーションプリズム、ＭＥＭＳミラースキャナー、音響光学素子（ＡＯＭ）等が好適に用いられる。本実施形態では、垂直走査部１４８としてガルバノミラーが、また、垂直走査部１２０としてポリゴンミラーが用いられている。なお、ポリゴンミラーや、ガルバノミラーなどの光学スキャナに替えて、ＭＥＭＳミラースキャナーなどの二次元光学スキャナを用いる場合には、入射光をその反射素子で二次元的に角度走査することが可能であるため、リレーレンズ装置１４０を無くしてもよい。

　対物レンズ１３０は、水平走査部１４２側から順に、第１レンズ群１３４と第２レンズ群１３２とを備え、少なくとも第２レンズ群１３２は全体として正のパワーを有する正レンズ群である。第１実施形態では、第１レンズ群１３４も全体として正のパワーを有する正レンズ群である。第１レンズ群１３４及び第２レンズ群１３２の各々は、少なくとも１つの正レンズを備える。第１レンズ群１３４及び第２レンズ群１３２の各々が複数のレンズを備える場合、第１レンズ群１３４及び第２レンズ群１３２の各々は全体として正のパワーを有すれば、負レンズを含んでいてもよい。

　対物レンズ１３０を構成する第１レンズ群１３４と第２レンズ群１３２とは、対物レンズにおけるレンズ面間の光軸上での最大空気間隔によって隔てられている。なお、第１レンズ群１３４と第２レンズ群１３２との間の位置に、パワーを有しないガラス板があったとしても、当該ガラス板は、第１レンズ群１３４及び第２レンズ群１３２の何れかに属するレンズとしては考慮されず、第１レンズ群１３４と第２レンズ群１３２とは、最大空気間隔によって隔てられるとされる。

　撮影光学系１１６Ａは、対物レンズ１３０の光路中に挿脱可能な光学モジュールとして、前眼部観察用の光学モジュール１３６と、光学モジュール１３６の挿脱状態を検知するセンサ１３０Ｓとを備えている。第１実施形態では、後に詳述する通り、光学モジュール１３６が対物レンズ１３０の光路中に配置されない場合、観察光学系として、後眼部観察光学系３００（図３も参照）が構成され、眼科装置１１０はそれにより被検眼１２の後眼部の画像を取得する。一方、光学モジュール１３６が対物レンズ１３０の光路中に挿入された場合、観察光学系として、前眼部観察光学系４００（図４も参照）が構成され、眼科装置１１０はそれにより被検眼１２の前眼部の画像を取得する。第１実施形態では、後に詳述する通り、光学モジュール１３６は、オペレータ（例えば、眼科医）によりマニュアルまたは自動で観察光学系の光路に挿脱される。光学モジュール１３６は、図示しないレール上を移動し、あるいは、ターレットの回転移動により、第１レンズ群１３４と第２レンズ群１３２との間の光路中に挿入され、または光路中から抜去される。前眼部観察用の光学モジュール１３６の挿脱状態を検知するセンサ１３０Ｓは、光学モジュール１３６が撮影光学系に挿入されたこと、または、そこから取り外されたこと、のいずれかを検出するセンサであってもよいし、両方を検出できるセンサであってもよい。
　センサ１３０Ｓは、本開示の技術の「挿入検知手段」の一例である。

　以下、本実施形態において、前眼部観察用の光学モジュール１３６が撮影光学系の光路中に配置されていない状態で被検眼１２を観察する場合を、後眼部観察モード（第１モード）と称する。また、光学モジュール１３６が撮影光学系の光路中に配置された状態で被検眼１２を観察する場合を、前眼部観察モード（第２モード）と称する。

　撮影光学系１１６Ａは、図２に示されるように、前眼部観察用の光学モジュール１３６と異なる光学モジュール１３８をさらに備える。光学モジュール１３８は、主に、後眼部観察モードで使用されるため、以下、後眼部観察用の光学モジュール１３８と称する。後眼部観察用の光学モジュール１３８はビームスプリッタ１７８を備えている。ビームスプリッタ１７８は、対物レンズ１３０と水平走査部１４２との間、より具体的には、第１レンズ群１３４と水平走査部１４２との間の光路中に配置される。

　次に、図３及び図４を参照して、後眼部観察モードおよび前眼部観察モードにおける各々の撮影光学系１１６Ａの構成を説明する。図３は、後眼部観察モードにおける後眼部観察光学系３００を示している。前眼部観察用の光学モジュール１３６は、対物レンズ１３０の光路から抜去されている。図４は、前眼部観察モードにおける前眼部観察光学系４００を示している。前眼部観察用の光学モジュール１３６は、対物レンズ１３０の光路、具体的には水平走査部１４２側の第１レンズ群１３４と被検眼側の第２レンズ群１３２との間の光路中に挿入されている。後眼部観察光学系３００（図３）において、水平走査部１４２に代表される走査面から供給される平行光束の３つの角度の平行光束が、２つの正レンズ群（第１レンズ群１３４及び第２レンズ群１３２）を通して被検眼１２の眼底１２Ａで集光される光線の様子が示されている。また、前眼部観察光学系４００（図４）において、水平走査部１４２から共有される同じく３つの角度の平行光束が２つの正レンズ群（第１レンズ群１３４及び第２レンズ群１３２）と、その間に挿入された光学素子（詳細には後述する負レンズ１６２）とにより、被検眼１２の角膜に集光される光線が示されている。

　後眼部観察光学系３００では、図２に示されるように、垂直走査部１２０、１４８及び水平走査部１４２は、被検眼１２の瞳孔位置Ｐｐに共役となるように、配置される。ＳＬＯ光学系において、垂直走査部１２０および水平走査部１４２により走査されるＳＬＯレーザ光は、対物レンズ１３０を経由して、被検眼１２の瞳孔位置Ｐｐを中心として２次元的に角度走査される。その結果、ＳＬＯレーザ光の集光点が、眼底１２Ａにおいて２次元走査される。また、ＯＣＴ光学系においても同様に、垂直走査部１４８および水平走査部１４２により走査される測定光は、対物レンズ１３０を経由して、被検眼１２の瞳孔位置Ｐｐを中心として二次元的に角度走査される。その結果、測定光の集光点が、眼底１２Ａにおいて二次元走査される。後眼部観察光学系３００を用いて画像取得する後眼部観察モードでは、ＳＬＯユニット１８により眼底二次元画像が、ＯＣＴユニット２０により眼底断層画像がそれぞれ取得される。後述するように、ＯＣＴユニット２０による眼底断層画像の取得期間、ＳＬＯユニット１８は眼底二次元画像を継続して逐次取得する。逐次取得される複数のＳＬＯ画像は、ＯＣＴ撮影時のアイ・トラッキング用の画像として利用される。

　前眼部観察光学系４００では、図４に示されるように、前眼部観察用の光学モジュール１３６が、対物レンズ１３０の光路中、具体的には、対物レンズ１３０を構成する正屈折力の第１レンズ群１３４と正屈折力の第２レンズ群１３２との間の光路中に挿入されている。光学モジュール１３６は、その内部にレンズ等の光学素子を有する。本実施形態では、光学素子は、切換レンズとしての負のパワーを有するレンズ１６２である。負レンズ１６２が対物レンズ１３０の光軸上に配置されると、負レンズ１６２は、後眼部観察光学系３００を前眼部観察光学系４００へ切り換えるための切換えレンズとして作用する。以下では、レンズ１６２を、負レンズ１６２と称したり切換レンズ１６２と称したりする。負レンズ１６２が対物レンズ１３０の光路に挿入された場合、水平走査部１４２の走査位置と被検眼１２の瞳孔位置Ｐｐとは共役にならず、水平走査部１４２の走査位置からの平行光は前眼部に集光される。負レンズ１６２を通過する光束の径は、第１レンズ群１３４及び第２レンズ群１３２の各々を通過する光束径よりも小さい。よって、負レンズ１６２の有効径は対物レンズ１３０を構成するレンズ群の有効径に比べて小さい。負レンズ１６２は、第１レンズ群１３４および第２レンズ群１３２に比べて小型である。そのため、光学モジュール１３６を小型に構成できる。なお、光学素子としては、負レンズ１６２に限定されず、負レンズ１６２に代えて、例えば、フレネルレンズ、ＤОＥ（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｅｌｅｍｅｎｔ）等の光学部材が用いられてもよい。

　次に、前眼部観察用の光学モジュール１３６の構成および機能を詳説する。図３に示すように、光学モジュール１３６は、上述した切換レンズ１６２のほか、切換レンズ駆動部１６２Ｍ、ビームスプリッタ１７０、固視灯１６４、カメラ１６６Ａ、１６６Ｂ、及び照明装置１６８Ａ、１６８Ｂを備えている。光学素子駆動部としての切換レンズ駆動部１６２Ｍは、ＣＰＵ１６Ａの制御下で、対物レンズ１３０の光軸に交差する面内、例えば、光軸に直交する平面内で、切換レンズ１６２を微小に移動させる。固視灯１６４は可視光を発生し、被検眼１２の視線を誘導かつ固定するために使用される。照明装置１６８Ａ、１６８Ｂは赤外光源であり、被検眼１２の前眼部を照明するために使用される。赤外光源は、例えば、ＯＣＴユニット２０から出射される測定光の波長よりも長波長もしくは短波長の赤外光を発する。カメラ１６６Ａ、１６６Ｂは、被検眼１２の前眼部で反射された赤外光の反射光を受光して、前眼部、例えば、角膜反射光像を生成する。ビームスプリッタ１７０は、ＯＣＴ測定光を透過するとともに、固視灯１６４から出射された可視光および照明装置１６８Ａ、１６８Ｂから出射された赤外光を反射する。ビームスプリッタ１７０により反射された可視光および赤外光は、対物レンズ１３０の第２レンズ群１３２を経由して被検眼１２へ指向される。前眼部で反射された赤外光は、ビームスプリッタ１７０で反射されてカメラ１６６Ａ、１６６Ｂで検出される。なお、カメラ１６６Ａ、１６６Ｂは、好適には、ＣＣＤエリアセンサやＣＭＯＳエリアセンサなどの受光素子を備え、時系列に複数の被検眼１２の反射光像を、例えば、動画として出力するよう制御される。カメラ１６６Ａ、１６６Ｂのそれぞれは、被検眼１２の前眼部を異なる方向から撮影する。ＣＰＵ１６Ａは、カメラ１６６Ａ、１６６Ｂのそれぞれから得られた前眼部の画像（例えば、角膜反射光像）を処理して、被検眼１２の前眼部や瞳孔の位置を計算する。算出された前眼部や瞳孔の位置情報は、前眼部のＯＣＴ撮影の開始前に、被検眼１２と眼科装置１１０との位置合わせに利用される。
　カメラ１６６Ａ、１６６Ｂは、本開示の技術の「受光素子」の一例である。照明装置１６８Ａ、１６８Ｂ、カメラ１６６Ａ、１６６Ｂ、およびＣＰＵ１６Ａは、本開示の技術の「動き検出手段」の一例である。

　ＣＰＵ１６Ａで算出された前眼部や瞳孔の位置情報、すなわち、被検眼１２の動きに関する情報は、前眼部の断層画像の取得期間、アイ・トラッキングを実行するための情報として使用される。前眼部観察モードでは、アイ・トラッキングは、ＣＰＵ１６Ａが算出した前眼部や瞳孔の位置情報に基づき、切換レンズ１６２の位置を切換レンズ駆動部１６２Ｍが変化させることにより、実現される。ＯＣＴの測定光は、図４に示されるように、切換レンズ１６２を通って被検眼１２の前眼部に照射される。切換レンズ駆動部１６２Ｍは、切換レンズ１６２を対物レンズ１３０の光軸に交差する面内で移動させることによって、測定光の前眼部における照射位置を変更する。ＣＰＵ１６Ａは、リアルタイムで算出した前眼部や瞳孔の位置情報に基づいて、切換レンズ駆動部１６２Ｍを制御して切換レンズ１６２を動かす。その結果、ＣＰＵ１６Ａは、被検眼１２の動きに合わせて、被検眼１２の前眼部における測定光の照射位置を変更する。切換レンズ１６２の駆動の範囲は、上記の通り、対物レンズ１３０の光軸に交差する面内であり、例えば、光軸に垂直な平面や、光軸上の一点を中心として光軸に交差する曲面が挙げられる。なお、切換レンズ駆動部１６２Ｍとして、カメラ等で利用される防振レンズ機構を使うことができる。これらの技術として、例えば、特開２００７－２４０７３６号公報、特開２００９－２８２４４８号公報、特開２０１０－０１１３０２号公報、特開２０１２－１７３３０１号公報が挙げられる。特段の定めがない限り、これら文献の内容は参照として組み込まれる。

　次に、後眼部観察用の光学モジュール１３８の構成および機能を詳説する。後眼部観察用の光学モジュール１３８は、図２に示されるように、水平走査部１４２と、対物レンズ１３０との間の光路に配置される。後眼部観察用の光学モジュール１３８は、ビームスプリッタ１７８と、モジュール本体１３８Ｈとを備えている。モジュール本体１３８Ｈは、固視灯１７２、カメラ１７４Ａ、１７４Ｂ、及び照明装置１７６Ａ、１７６Ｂを備えている。

　固視灯１７２は、被検眼１２の視線を誘導かつ固定するための可視光を発する。固視灯１７２から発せられた可視光は、ビームスプリッタ１７８で反射されて、対物レンズ１３０を介して、被検眼１２に入射する。

　照明装置１７６Ａ、１７６Ｂは、被検眼１２の前眼部を照明するための照明光として赤外光を発する。赤外光源は、例えば、ＯＣＴユニット２０から出射される測定光や、ＳＬＯユニット１８から出射されるＩＲ光と異なる波長の赤外光を出射する。照明光は、ビームスプリッタ１７８で反射されて、対物レンズ１３０を介して、被検眼１２の前眼部を照明する。

　カメラ１７４Ａ、１７４Ｂは、被検眼１２の前眼部で反射された照明光の反射光を受光して、前眼部、例えば、角膜反射光像を生成する。被検眼１２の前眼部は、異なる方向から２つのカメラ１７４Ａ、１７４Ｂにより撮影される。ビームスプリッタ１７８は、ＯＣＴユニット２０から出射される測定光や、ＳＬＯユニット１８から出射されるＩＲ光を透過するとともに、固視灯１７２から放射された可視光および照明装置１７６Ａ、１７６Ｂから放射された赤外光を反射する。ビームスプリッタ１７８で反射された可視光および赤外光は、対物レンズ１３０を経由して被検眼１２へ指向される。前眼部で反射された赤外光は、ビームスプリッタ１７８で反射されてカメラ１７４Ａ、１７４Ｂで検出される。なお、カメラ１６６Ａ、１６６Ｂは、好適には、ＣＣＤエリアセンサやＣＭＯＳエリアセンサなどの受光素子を備え、時系列に複数の被検眼１２の反射光像を、例えば、動画として出力するよう制御される。カメラ１６６Ａ、１６６Ｂのそれぞれは、被検眼１２の前眼部を異なる方向から撮影する。ＣＰＵ１６Ａは、各々により得られた前眼部の画像を処理して、被検眼１２の前眼部や瞳孔の位置を計算する。算出された前眼部や瞳孔の位置情報は、後眼部断層撮影の開始前に、被検眼１２と眼科装置１１０との位置合わせに利用される。

　本実施形態では、光学モジュール１３８は常に、撮影光学系１１６Ａの光路に挿入された例を説明するが、この限りでない。光学モジュール１３８は、例えば、撮影光学系１１６Ａの光路に挿脱可能に構成されており、前眼部観察モードの間、撮影光学系１１６Ａの光路から抜去してもよい。この場合、光学モジュール１３８は、オペレータ（例えば、眼科医）によりマニュアル又は自動で操作され、図示しないレール上を移動し、或いはターレットの回転移動により、観察光学系の光路中に挿入または抜去される。

　次に、後眼部観察モードおよび前眼部観察モードにおける光学的構成について説明する。図５の上図には、後眼部観察モード（第１モード）における後眼部観察光学系の概要を示している。前眼部観察用の光学モジュール１３６は、対物レンズ１３０の光路に挿入されていない。一方、図５の下図には、前眼部観察モード（第２モード）における前眼部観察光学系の概要を示している。光学モジュール１３６が、対物レンズ１３０の光路に挿入されている。なお、前眼部観察光学系の概略図において、説明の簡便のため、光学モジュール１３６として切換レンズ１６２のみが示されている。

　後眼部観察光学系（図５上図）において、対物レンズ１３０を構成する複数のレンズ群、すなわち、正の第１レンズ群１３４と正の第２レンズ群１３２とは、アフォーカル系を形成し、水平走査部１４２での走査中心（図中Ｐｓ）は、被検眼１２の瞳孔位置Ｐｐと共役になる。ここで、第１レンズ群１３４と第２レンズ群１３２のそれぞれの焦点距離を、ｆ１、f２とすると、第１レンズ群１３４と第２レンズ群１３２との間の距離（群間隔）ｄは、
ｄ＝ｆ１＋ｆ２
である。
　倍率βは、
β＝－ｆ２／ｆ１
である。

　第１実施形態の後眼部観察モード（第１モード）では、水平走査部１４２の走査位置Ｐｓは、被検眼１２の瞳孔位置Ｐｐと共役になっている。水平走査部１４２の走査位置Ｐｓからの平行光は被検眼１２の瞳孔位置Ｐｐを所定の角度でほぼ平行光として通過し、被検眼１２によって眼底１２Ａに集光される。ＯＣＴユニット２０から出射された測定光の、眼底１２Ａでの集光位置は、垂直走査部１２０の位置及び水平走査部１４２の位置(Ｐｓ)での走査角度に依存して決定される。これにより、眼底１２Ａの撮影や観察において、所望の走査位置や走査範囲を設定できる。

　次に、前眼部観察光学系（図５下図）について説明する。この観察光学系では、前眼部観察用の光学モジュール１３６の切換レンズ１６２が対物レンズ１３０の光路に挿入されている。

　前眼部観察モード（第２モード）では、負レンズである切換レンズ１６２が、第１レンズ群１３４と第２レンズ群１３２との間に挿入される。前眼部観察モード（第２モード）では、水平走査部１４２の走査位置Ｐｓと被検眼１２の瞳孔位置Ｐｐとは共役になっておらず、水平走査部１４２の走査位置Ｐｓからの平行光は前眼部に集光される。ＯＣＴユニット２０から出射された測定光の、前眼部での集光位置は、走査部の位置（Pｓ）での走査角度に依存して決定される。これにより、前眼部観察が可能となる。

　ここで、前眼部観察モード（第２モード）における切換レンズ１６２の配置について説明する。切換レンズ１６２の焦点距離をｆ３、第１レンズ群１３４と切換レンズ１６２との間の距離をｘ、走査位置Ｐｓから平行光が第１レンズ群１３４に入射した場合の切換レンズ１６２の物体距離をＳ３、像距離をＳ３’とする。なお、図中の像位置Ｐ３’は、走査位置Ｐｓから平行光が第１レンズ群１３４に入射した場合の切換レンズ１６２による像位置であり、像位置Ｐ３’は被検眼１２の瞳孔位置Ｐｐと共役になっている。切換レンズ１６２についての結像式より、

である。
Ｓ３＝ｆ１－ｘ
より、

が得られる。

　次に、第２レンズ群１３２についても同様に、走査位置Ｐｓから平行光が第１レンズ群１３４に入射した場合の第２レンズ群１３２の物体距離をＳ２、像距離をＳ２’とすると、第２レンズ群１３２についての結像式より、

である。なお、Ｓ２’は、実質的には第２レンズ群１３２と被検眼１２との距離、いわゆる作動距離ＷＤ（Ｗｏｒｋｉｎｇ　Ｄｉｓｔａｎｃｅ（ワーキングディスタンス））である。また、図５から理解されるように、
Ｓ２＝Ｓ３’＋ｄ－ｘ
であり、これより、

が得られる。

　上記（１）式を（２）式に代入すると、

が得られる。
　上記（３）式をｘについて整理すると以下の式を得る。

　この（４）式により、切換レンズ１６２の焦点距離ｆ３を決めるとその位置ｘの値が求められる。

　なお、２つの正の第１レンズ群１３４と第２レンズ群１３２との間の光を平行光とする場合には、ｆ２＝Ｓ２’となるため、上記（３）式より、
ｘ＝ｆ１＋ｆ３・・・（５）
の簡潔な関係式（５）となる。

　近似的には、この関係式（５）で第１レンズ群１３４と第２レンズ群１３２との間に切換レンズ１６２を配置して構成することが可能である。この関係式（５）は、２つの正の第１レンズ群１３４と第２レンズ群１３２が完全なアフォーカル系であり、しかも両群間の光が完全な平行光の場合ではあるが、原理的な構成といえる。実用解としては、前眼部観察モード（第２モード）に好適な収差構造とするために適宜の収差計算により各レンズの形状、厚さや屈折率などを適宜に選択することはいうまでもない。

　第１実施形態では、図５に示した通り、後眼部観察モード（第１モード）であっても、前眼部観察モード（第２モード）であっても、第２レンズ群１３２と被検眼１２との間の距離（作動距離ＷＤ）は変わらない。よって、各観察モードの変更に応じて、被検眼１２と撮影光学系１１６Ａとのアラインメントを再調整する必要がないため、被検者に移動を強いる必要がない。前眼部撮影と後眼部撮影との切替えをスムーズかつ迅速に行うことが可能であるため、一連の撮影にかかる時間を短縮できる。加えて、切換レンズ１６２は小型であるため、切換レンズ１６２の挿脱機構は簡単かつ小型に実現できる。

　次に、第１実施形態に係る眼科装置１１０を用いて、被検眼１２の断層画像を取得する方法を説明する。図６には、断層画像生成処理のフローチャートが示されている。断層画像生成処理は、図示しない断層画像生成スタートボタンがオンされた場合にスタートする。断層画像生成処理は、ＣＰＵ１６Ａが、ＲＯＭ１６Ｃに記憶された断層画像生成処理プログラムを実行することにより、実現される。なお、断層画像生成処理プログラムは、ＲＯＭ１６Ｃに代えて図示しない外部記憶装置に記憶するようにしてもよい。

　まず初めに、被検眼１２の後眼部、例えば、眼底１２Ａの断層画像を取得しようとする場合、オペレータは、前眼部観察用の光学モジュール１３６を使用しない（図３参照）。一方、被検眼１２の前眼部、例えば、角膜の断層画像を生成しようとする場合、オペレータは、光学モジュール１３６を撮影光学系１１６Ａの光路に挿入する（図４参照）。

　ステップ２０２で、ＣＰＵ１６Ａは、センサ１３０Ｓからの信号の入力状態に基づいて、光学モジュール１３６が撮影光学系１１６Ａに挿入されているか否かを判断する。

　光学モジュール１３６が光路に挿入されていると判断された場合、断層画像生成処理は、ステップ２０４に進む。ステップ２０４では、観察モードは、前眼部観察モード（第２モード）に設定される。

　光学モジュール１３６が光路に挿入されていないと判断された場合、断層画像生成処理は、ステップ２１４に進む。ステップ２１４では、観察モードは、後眼部観察モード（第２モード）に設定される。
　ＣＰＵ１６Ａとステップ２０２の処理は、本開示の技術の「モード選択手段」の一例である。即ち、ＣＰＵ１６Ａは、ステップ２０２の判断結果に応じて、後眼部観察モード（第１モード）または前眼部観察モード（第２モード）のいずれかに設定する。

　ステップ２０４では、光学モジュール１３６を用いて、被検眼１２と撮影光学系１１６Ａとのアライメントを行う。具体的には、ＣＰＵ１６Ａは、固視灯１６４、照明装置１６８Ａ、１６８Ｂおよびカメラ１６６Ａ、１６６Ｂをオンする。
　オペレータは患者に固視灯１６４を注視するように促す。患者が固視灯１６４を正面から注視したとき、被検眼１２の視線は撮影光学系１１６Ａの光軸に一致する。ＣＰＵ１６Ａは、カメラ１６６Ａ、１６６Ｂから出力された被検眼１２の前眼部画像を入力／表示装置１６Ｅのモニタに表示する。オペレータは、入力／表示装置１６Ｅのモニタに表示された前眼部画像から、被検眼１２の瞳孔が適切な位置にあるか否かを確認する。

　被検眼１２と撮影光学系１１６Ａとのアラインメントは、ＣＰＵ１６Ａによって自動化してもよい。ＣＰＵ１６Ａは、カメラ１６６Ａ、１６６Ｂから出力される、被検眼１２の前眼部の静止画像又は動画における、例えば、角膜反射光像に基づいて、角膜の頂点（中心位置）を検出する。ＣＰＵ１６Ａは、検出された角膜の頂点と撮影光学系１１６Ａ（眼科装置１１０）の光軸とのずれ（ずれ量及びずれの方向）を計算する。ＣＰＵ１６Ａは、ずれ量及びずれの方向に基づいて、撮影光学系１１６Ａの光軸が角膜の頂点の位置に一致するように、撮影光学系駆動部１１６Ｍを制御して、撮影光学系１１６Ａを移動するようにしてもよい。なお、ＸＹ方向での微調整のために、切換レンズ駆動部１６２Ｍを制御して切換レンズ１６２を撮影光学系１１６Ａの光軸に交差する面内で移動させてもよい。

　被検眼１２と撮影光学系１１６Ａとのアライメントが完了すると、断層画像生成処理は、ステップ２０６に進む。ステップ２０６では、ＣＰＵ１６Ａは、被検眼１２の前眼部の三次元画像データを取得するためにＯＣＴスキャンを開始する。具体的には、ＣＰＵ１６Ａは、ＯＣＴユニット２０を稼働させると共に、水平走査部１４２及び垂直走査部１４８を制御し、被検眼１２の前眼部の予め指定された領域において、測定光を２次元走査する。

　ところで、被検眼１２の前眼部の指定された領域において測定光を２次元走査している間、患者が固視灯１６４を注視していても、意図せずに、固視微動等により被検眼１２が動くことがある。意図しない被検眼の動きにより、ＯＣＴ画像にモーションアーチファクトが発生する場合があるため、被検眼１２の三次元画像データを取得する期間、測定光のスキャン位置の補正、即ち、アイ・トラッキングが実行される。アイ・トラッキングによって、測定光のスキャン位置は、被検眼１２の動きにリアルタイムに追従する。そこで、ＣＰＵ１６Ａは、ステップ２０８、２１０で、測定光の前眼部での照射位置を被検眼１２の動きに追従させる処理を実行する。具体的には以下の通りである。

　ステップ２０８で、ＣＰＵ１６Ａは、光学モジュール１３６のカメラ１６６Ａ、１６６Ｂを制御して、所定時間毎に、被検眼１２の前眼部、例えば、角膜を逐次撮影する。ＣＰＵ１６Ａは、カメラ１６６Ａ、１６６Ｂから出力される逐次画像の各々から角膜の中心位置を抽出し、１つ前の画像（ｎ―１番目の画像）における角膜中心位置と、現在の画像（ｎ番目の画像）における角膜中心位置とのずれ情報（ずれ量、ずれの方向、ずれのベクトルなど）を、被検眼１２の動きとして計算する。なお、ｎは、２以上の自然数であり、所定時間毎に角膜を撮影した回数を示す。
　ずれ情報（ずれ量、ずれの方向、ずれのベクトルなど）は、本開示の技術の「動き情報」の一例である。

　ステップ２１０で、ＣＰＵ１６Ａは、前眼部観察モード（第２モード）におけるアイ・トラッキング制御（第２アイ・トラッキング制御）を実行する。このアイ・トラッキング制御では、切換えレンズ１６２および切換レンズ駆動部１６２Ｍが使用される。切換レンズ駆動部１６２Ｍは、上述の通り、切換えレンズ１６２を対物レンズ１３０の光軸と交差する面内で移動する。切換えレンズ１６２を微小に移動させることによって、測定光の前眼部における照射位置を変更することができる。具体的には、ＣＰＵ１６Ａは、所定時間毎に計算された角膜の中心位置のずれ情報に基づいて、切換レンズ駆動部１６２Ｍをフィードバック制御して切換レンズ１６２を移動させる。その結果、測定光の前眼部における照射位置を、被検眼１２の動きに追従させることができる。

　ステップ２１２で、ＣＰＵ１６Ａは、オペレータにより指定された観察領域についてＯＣＴスキャンが完了したか否かを判断する。ＯＣＴスキャンが完了したと判断されなかった場合、断層画像生成処理はステップ２０８に戻り、ＯＣＴスキャンが完了したと判断された場合、断層画像生成処理は終了する。このように、前眼部観察モードにおけるアイ・トラッキング制御（ステップ２０８、２１０）は、ＯＣＴスキャンが完了するまで、即ち、測定光が被検眼に照射されている期間、実行される。

　なお、断層画像生成処理が完了する場合、ＣＰＵ１６Ａは、光学モジュール１３６の固視灯１６４、カメラ１６６Ａ、１６６Ｂ、及び照明装置１６８Ａ、１６８Ｂ、ならびに、ＯＣＴユニット２０等をオフし、前眼部の三次元画像データの取得を終了する。

　ステップ２０２で光学モジュール１３６が対物レンズ１３０の光路に挿入されていると判断されなかった場合（図３参照）、ステップ２１４で、後眼部観察用の光学モジュール１３８を用いて、被検眼１２と撮影光学系１１６Ａとのアライメントが行われる。ステップ２１４の処理は、後眼部用の光学モジュール１３８の素子（１７２～１７６Ｂ）を用いる点で、ステップ２０４でのアラインメント処理は、ステップ２０４でのアラインメント処理と同様であるため、その説明を省略する。異なる点は、前眼部観察用の光学モジュール１３６を使用するか、後眼部観察用の光学モジュール１３８を使用するか、である。

　ステップ２１４で被検眼１２と撮影光学系１１６Ａとのアライメントが完了すると、断層画像生成処理は、ステップ２１６に進む。ステップ２１６で、ＣＰＵ１６Ａは、後眼部の三次元画像データを取得するためにＯＣＴスキャンを開始する。前眼部の三次元画像データの取得（ステップ２０６）と同様に、被検眼１２の後眼部でＯＣＴスキャンが行われている間、被検眼１２が固視微動等により動くことがあるので、ＣＰＵ１６Ａは、ステップ２１８、２２０のアイ・トラッキング処理により、測定光の眼底での照射位置を被検眼１２の動きに追従させている。具体的には以下の通りである。

　ステップ２１８で、ＣＰＵ１６Ａは、ＳＬＯユニット１８を稼働させて、眼底の三次元データを取得する期間中、眼底二次元画像を連続的に取得する。好適には、ＣＰＵ１６Ａは、ＳＬＯユニット１８からＩＲ光を出射させてＩＲ－ＳＬＯ画像を取得する。ＳＬＯ光学系とＯＣＴ光学系とは対物レンズ１３０および水平走査部１４２を共用するため、ＳＬＯユニット１８で取得される眼底二次元画像は、オペレータに指定された三次元画像データの取得領域を含む。ＣＰＵ１６Ａは、ＳＬＯユニット１８が逐次取得した眼底二次元画像の各々から少なくとも１つの特徴点を抽出する。特徴点として、例えば、血管のパターン、血管の分岐点、視神経乳頭や黄斑の位置などが挙げられる。ＣＰＵ１６Ａは、ＳＬＯユニット１８から眼底二次元画像を取得する毎に、現在の画像（ｎ番目の画像）から抽出された特徴点と、前回取得した画像（ｎ－１番目の画像）から抽出された特徴点とを比較して、特徴点のずれ情報（ずれ量、ずれの方向、ずれのベクトルなど）を、被検眼１２の動きとして計算する。

　ステップ２２０で、ＣＰＵ１６Ａは、ステップ２１８で算出されたずれ情報に基づいて、眼底観察モード（第１モード）における第１アイ・トラッキング制御を実行する。具体的には、ＣＰＵ１６Ａは、ＳＬＯ画像を取得する毎に計算された特徴点のずれ情報から、測定光の眼底１２Ａにおける照射位置が被検眼１２の動きに追従するように、水平走査部１４２、垂直走査部１４８をフィードバック制御する。

　ステップ２２２で、ＣＰＵ１６Ａは、オペレータが指定した領域について三次元画像データの取得が完了したか否かを判断する。三次元画像データの取得が完了したと判断されなかった場合、断層画像生成処理はステップ２１８に戻り、三次元画像データの取得が完了したと判断された場合、断層画像生成処理は終了する。このように、第２アイ・トラッキング制御は、ＯＣＴスキャンが終了するまで、即ち、測定光が被検眼に照射されている期間、実行される。

　なお、断層画像生成処理を完了する場合、ＣＰＵ１６Ａは、後眼部観察用の光学モジュール１３８の固視灯１７２、カメラ１７４Ａ、１７４Ｂ、及び照明装置１７６Ａ、１７６Ｂ、ＯＣＴユニット２０、ＳＬＯユニット１８をオフし、後眼部の三次元画像データの取得を終了する。

　以上説明した第１実施形態にかかる眼科装置１１０は、前眼部観察用の光学モジュール１３６を使用して、１つの眼科装置で、被検眼１２の後眼部および前眼部の両方の三次元画像データを取得する装置を提供することができる。

　また、第１実施形態にかかる眼科装置１１０は、前眼部観察用の光学モジュール１３６を、対物レンズ１３０を構成する第１レンズ群１３４と第２レンズ群１３２との間の光路に挿脱することによって、後眼部観察光学系と前眼部観察光学系とを切換え可能にするので、対物レンズ１３０（特に第２レンズ群１３２）と被検眼１２との間の作動距離ＷＤは、それぞれの光学系（３００、４００）で変わらない。これにより、上記したステップ２０４（前眼部観察モード）およびステップ２１４（後眼部観察モード）では、被検眼１２と撮影光学系１１６Ａとのアライメントをやり直す必要が無いため、後眼部観察モードと、前眼部観察モードとの切換えがスムーズに行われる。

　また、第１実施形態にかかる眼科装置１１０では、前眼部観察用の光学モジュール１３６の光学素子は、対物レンズ１３０（第１レンズ群１３４及び第２レンズ群１３２）の有効径よりも小さな有効径の小型レンズでよいため、光学モジュール１３６を小型化することできる。よって、後眼部観察用光学系と前眼部観察光学系との切り換えが簡単である。

　また、第１実施形態にかかる眼科装置１１０は、被検眼１２の後眼部の三次元画像データを取得する後眼部観察モード（第１モード）と、被検眼１２の前眼部の三次元画像データを取得する前眼部観察モード（第２モード）との各々に応じて、アイ・トラッキング制御を切り換えるようにしたので、各モードに最適なアイ・トラッキング制御を実行することができる。また、各モードに応じて光学モジュール１３６、１３８を使い分けるため、固視灯の焦点調整など、面倒な調節は不要となる。

　以上より、第１実施形態では、眼科装置１１０の利便性を向上させることができる。

　以上説明した第１実施形態では、オペレータは、マニュアルで、前眼部用の光学モジュール１３６を、撮影光学系１１６Ａの光路から離脱させたり光路に挿入したりしているが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、前眼部用の光学モジュール１３６を自動的に、光路から離脱させたり光路に挿入したりする機構を備える。そして、図示しない後眼部断層画像生成ボタンがオンされた場合、又は、前眼部断層画像生成ボタンがオンされた場合、ＣＰＵ１６Ａは、当該機構を制御して、前眼部観察用の光学モジュール１３６を自動的に、光路から離脱させ、又は、光路に挿入させる、ようにしてもよい。当該機構は、本開示の技術の「光学モジュール駆動手段」の一例である。

　第１実施形態では、切換レンズ１６２は対物レンズ１３０の光軸に垂直な平面内で移動可能に配置されているが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、対物レンズ１３０の光軸上のある一点を回転中心として、切換レンズ１６２を回動可能に配置してもよい。この場合、ステップ２０４、２１０、２１４で、対物レンズ１３０の光軸上のある一点を回転中心として切換レンズ１６２を曲面内で回動させる。

　第１実施形態では、被検眼１２から順に、対物レンズ１３０、水平走査部１４２およびリレーレンズ装置１４０を、ＳＬＯ用光学系およびＯＣＴ用光学系で共用される共通光学系としているが、本開示の技術はこれに限定されない。ＳＬＯ用光学系およびＯＣＴ用光学系とで水平走査部１４２を共用する構成に替えて、それぞれの光学系に、水平走査部および垂直走査部を設けても良い。

[第２実施形態]

　次に、第２実施形態を説明する。第２実施形態の構成は、第１実施形態と略同様であるので、同一部分には同一の符号を付してその説明を省略し、主として異なる部分を説明する。

　図７には、第２実施形態の撮影光学系１１６Ｂの概略構成が示されている。
　第１実施形態の撮影光学系１１６Ａでは、前眼部観察用の光学モジュール１３６は、第１レンズ群１３４と第２レンズ群１３２との間に挿脱可能に配置されている。
　これに対し、第２実施形態の撮影光学系１１６Ｂでは、前眼部観察用の光学モジュール１３６Ｂは、第２レンズ群１３２と被検眼１２との間に挿脱可能に配置されている。光学モジュール１３６Ｂが撮影光学系１１６Ｂに挿入されているか否かは、第１実施例と同様に、センサ１３０Ｓから出力される信号に基づいて、ＣＰＵ１６Ａが判定する。

　第２実施形態の光学モジュール１３６Ｂは、第１実施形態の光学モジュール１３６の構成と同様に、切換レンズ１６２Ｂ、切換レンズ駆動部１６２ＭＢ、ビームスプリッタ１７０、固視灯１６４、カメラ１６６Ａ、１６６Ｂ、及び照明装置１６８Ａ、１６８Ｂを備えている。各部材の機能等は、第１実施形態の光学モジュール１３６を構成する各部材と同様なので、切換レンズ１６２Ｂ、切換レンズ駆動部１６２ＭＢを除いて、図示および説明を省略する。また、第２実施形態の後眼部観察用の光学モジュール１３８は、第１実施例の後眼部観察用光学モジュールと同じなので、説明を省略する。

　光学モジュール１３６Ｂが撮影光学系１１６Ｂに挿入されると、切換レンズ１６２Ｂは、対物レンズ１３０の第２レンズ群１３２と、被検眼１２との間の光路に位置する。第２実施形態の切換レンズ１６２Ｂは、正レンズである。第１実施形態と同様に、ＣＰＵ１６Ａは、ステップ２０８および２１０で説明したように、検出された被検眼１２の動きに応じて切換レンズ駆動部１６２ＭＢを駆動させて、切換レンズ１６２Ｂを対物レンズ１３０の光軸と交差する面内で移動させる。それにより、ＯＣＴユニット２０から出射された測定光の、被検眼１２の前眼部での照射位置を変更し、前眼部の三次元画像データの取得期間、アイ・トラッキング制御が行われる。

　なお、第２実施形態では、光学モジュール１３６Ｂが、第２レンズ群１３２と被検眼１２との間に挿脱されため、眼底観察光学系と、前眼部観察光学系とでは、被検眼１２と撮影光学系１１６Ｂとの作動距離ＷＤが変ってしまう。そこで、上記したステップ２０４（前眼部観察モード）およびステップ２１４（後眼部観察モード）では、被検眼１２と撮影光学系１１６ＢとのＺ軸方向のアライメントが各ステップで実行される。

　なお、第２実施形態では、第２レンズ群１３２と被検眼１２との間に挿脱される光学素子としての切換レンズ１６２Ｂは、正レンズであるが、この限りでない。光学素子が撮影光学系１１６Ｂの光路に挿入されたとき、ＯＣＴユニット２０から出射される測定光が被検眼１２の前眼部に集光されればよく、光学素子は、例えば、負のパワーを有するレンズ（負レンズ）としてもよい。

[第３実施形態]

　次に、第３実施形態を説明する。第３実施形態の構成は、第１実施形態と略同様であるので、同一部分には同一の符号を付してその説明を省略し、主として異なる部分を説明する。

　図８には、前眼部観察用の光学モジュール１３６Ｃが挿脱可能に構成された撮影光学系１１６Ｃの例が示されている。

　光学モジュール１３６Ｃは、対物レンズ１３０を構成する第１レンズ群１３４と水平走査部１４２との間に挿脱可能に配置されている。撮影光学系１１６Ｃから抜去された状態（後眼部観察光学系）の光学モジュール１３６Ｃを実線で、また、撮影光学系１１６Ｃに挿入された状態（前眼部観察モード）の光学モジュール１３６Ｃを破線で示している。光学モジュール１３６Ｃが撮影光学系１１６Ｃに挿入されているか否かは、第１および第２実施例と同様に、センサ１４０Ｄから出力される信号に基づいて、ＣＰＵ１６Ａが判定する。

　第３実施形態にかかる前眼部観察用の光学モジュール１３６Ｃは、切換レンズ１６２Ｃと、切換レンズ駆動部１６２ＭＣとを備える。また、第３実施形態にかかる後眼部観察用の光学モジュール１３８は、図示されるように、第１実施例の後眼部観察用の光学モジュールと同じ構成なので、その説明を省略する。

　光学モジュール１３６Ｃは、第１および第２実施形態の光学モジュール１３６、１３６Ｂと異なり、ビームスプリッタ１７０、固視灯１６４、カメラ１６６Ａ、１６６Ｂ、及び照明装置１６８Ａ、１６８Ｂを備えていない。前眼部観察モードのステップ２０４において、被検眼１２と撮影光学系１１６Ｃとの位置合わせは、後眼部観察用の光学モジュール１３８を用いて行われる。具体的には、ステップ２０４では、ＣＰＵ１６Ａは、後眼部観察用の光学モジュール１３８の固視灯１７２、照明装置１７６Ａ、１７６Ｂおよびカメラ１７４Ａ、１７４Ｂをオンする。オペレータは患者に固視灯１７２を注視するように促す。患者が固視灯を正面から注視したとき、被検眼１２の視線は撮影光学系１１６Ｃの光軸に一致する。ＣＰＵ１６Ａは、カメラ１７４Ａ、１７４Ｂから出力された被検眼１２の前眼部画像を入力／表示装置１６Ｅのモニタに表示する。オペレータは、入力／表示装置１６Ｅのモニタに表示された前眼部画像から、被検眼１２の瞳孔が適切な位置にあるか否かを確認する。

　光学モジュール１３６Ｃが撮影光学系１１６Ｃに挿入されると、切換レンズ１６２Ｃは、対物レンズ１３０の第１レンズ群１３４と、水平走査部１４２との間の光路に位置する。第３実施形態の切換レンズ１６２Ｃは、負レンズである。第１および第２実施形態と同様に、ＣＰＵ１６Ａは、ステップ２０８および２１０で説明したように、検出された被検眼１２の動きに応じて切換レンズ駆動部１６２ＭＣを駆動させて、切換レンズ１６２Ｃを対物レンズ１３０の光軸と交差する面内で移動させる。それにより、ＯＣＴユニット２０から出射された測定光の、被検眼１２の前眼部での照射位置を変更し、前眼部の三次元画像データの取得期間、アイ・トラッキング制御が行われる。

　なお、第３実施形態では、第１レンズ群１３４と水平走査部１４２との間に挿脱される光学素子としての切換レンズ１６２Ｃは、負レンズであるが、この限りでない。光学素子が撮影光学系１１６Ｃの光路に挿入されたとき、ＯＣＴユニット２０から出射される測定光が被検眼１２の前眼部に集光されればよく、光学素子は、例えば、正のパワーを有するレンズ（正レンズ）としてもよい。

[更なる変形例]

　以上説明した各例では、対物レンズ１３０は正の第１レンズ群１３４（Ｇ１）を備えているが、本開示の技術はこれらに限定されず、第１レンズ群１３４は、負のパワーを有するレンズ（負レンズ）群としてもよい。

　前述した各例では更に、フォーカス調整を行うようにしてもよい。ファーカス調整は、オートフォーカス装置のみで行うことに限定されず、オートフォーカス装置を含め、対物レンズの第２レンズ群１３２から光源側の光学系、例えば、対物レンズの第２レンズ群１３２、第１レンズ群１３４、切換レンズ１６２、レンズ１４４、１４６の少なくとも１つを移動させるようにしてもよい。

　以上説明した各例では更に、パワーが異なる複数の切換レンズ等の光学素子を用意しておき、予め取得した前眼部（例えば、角膜）の形状に応じて、複数の光学素子の中から、角膜の形状等に応じて、角膜位置により集光できる光学素子に切り換えるようにしてもよい。

　以上説明した各例では更に、前眼部（例えば、角膜）の形状に応じて、第１レンズ群１３４と第２レンズ群１３２との間か、水平走査部１４２と第１レンズ群１３４との間かの、切換レンズ等の光学素子を挿入する位置を切り替えると共に、パワーが異なる複数の切換レンズ等の光学素子の中から、角膜位置により集光できる光学素子を選択し、切り替えた位置に挿入する。

　以上説明した各例では更に、後眼部観察モード（第１モード）でも前眼部観察モード（第２モード）でも１つの検出器で干渉光を検出しているが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、検出能力の異なる２つの検出器を備え、後眼部観察モード（第１モード）では、２つの検出器の一方の検出器により、前眼部観察モード（第２モード）では、２つの検出器の他方の検出器により、干渉光を検出するようにしてもよい。

　以上説明した各例の断層画像生成処理はあくまでも一例である。従って、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよいことは言うまでもない。

　以上説明した各例では、コンピュータを利用したソフトウェア構成により断層画像生成処理が実現される場合を例示したが、本開示の技術はこれに限定されるものではない。例えば、コンピュータを利用したソフトウェア構成に代えて、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェア構成のみによって、断層画像生成処理が実行されるようにしてもよい。断層画像生成処理のうちの一部の処理がソフトウェア構成により実行され、残りの処理がハードウェア構成によって実行されるようにしてもよい。

１１０　　眼科装置
１６Ａ　　ＣＰＵ
１７　　画像処理装置
２０Ｂ　　センサ
２０Ｃ　　第１の光カプラ
１３０Ｓ　　センサ
１３６　　光学モジュール
１４２　水平走査部
１４８　垂直走査部
１６６Ａ、１６６Ｂ　　カメラ
１６８Ａ、１６８Ｂ　　照明装置

Claims

　光干渉断層撮影のための光を発生する光源と、
　前記光源からの光を参照光と測定光とに分割する光分割手段と、
　前記測定光を走査するための走査手段と、
　前記測定光の光路に配置され、前記走査手段により走査された測定光を被検眼に出射する光学素子と、
　前記光学素子を、前記光学素子の光軸に交差する面内で移動させる光学素子駆動手段と、
　前記被検眼の動きを検出する動き検出手段と、
　前記動き検出手段により検出された前記被検眼の動き情報に基づいて、前記光学素子駆動手段を制御する駆動制御手段と、
　前記被検眼からの戻り光と、前記参照光との合成により得られる干渉光を検出する干渉光検出手段と、
　前記干渉光検出手段により検出された検出信号に基づいて、前記被検眼の断層画像を形成する画像生成手段と、
　を備えることを特徴とする光干渉断層撮影装置。
　前記駆動制御手段は、前記測定光が前記被検眼に照射されている期間、前記光学素子駆動手段を制御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。
　前記被検眼の動きを検出する動き検出手段は、
　赤外光を発生する赤外光源と、
　前記被検眼で反射された前記赤外光の反射光を受光して、複数の前記被検眼の反射光像を逐次出力する受光素子と、
　前記受光素子から出力された前記複数の反射光像に基づいて、前記被検眼の動き情報を算出する算出手段と、
　を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光干渉断層撮影装置。
　前記光学素子、前記光学素子駆動手段、前記赤外光源および前記受光素子は、光学モジュールとしてモジュール化されていることを特徴とする請求項３に記載の光干渉断層撮影装置。
　前記光学モジュールは、固視灯を備えることを特徴とする請求項４に記載の光干渉断層撮影装置。
　前記光学モジュールを前記測定光の光路に挿脱するための光学モジュール駆動手段を備えることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光干渉断層撮影装置。
　前記受光素子はエリアセンサであって、前記被検眼の前眼部を撮影することを特徴とする請求項３から請求項６の何れか１項に記載の光干渉断層撮影装置。
　前記光学素子はレンズである、
　ことを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載の光干渉断層撮影装置。
　被検眼を経由した測定光と参照光との干渉光から断層画像を生成する光干渉断層撮影装置であって、
　前記被検眼の後眼部の断層画像を生成する後眼部観察モードと、前記被検眼の前眼部の断層画像を生成する前眼部観察モードとを有し、前記後眼部観察モードまたは前記前眼部観察モードのいずれかに設定するモード選択手段と、
　前記モード選択手段が前記後眼部観察モードを選択した場合、前記測定光の前記後眼部での照射位置を前記被検眼の動きに追従させる第１アイ・トラッキング制御を実行し、前記モード選択手段が前記前眼部観察モードを選択した場合、前記測定光の前記前眼部での照射位置を前記被検眼の動きに追従させる第２アイ・トラッキング制御を実行するトラッキング実行手段と、
　を備えることを特徴とする光干渉断層撮影装置。
　前記測定光の光路に配置される光学素子と、前記光学素子を前記光学素子の光軸に交差する面内で移動させる光学素子駆動手段とを備える光学モジュールと、
　前記光学モジュールの前記測定光の光路への挿入を検知する挿入検知手段と、
　をさらに備え、
　前記モード選択手段は、前記挿入検知手段によって前記光学モジュールの挿入が検知された場合、前記前眼部観察モードを選択する、
　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。
　前記光学素子駆動手段は、前記光学素子を前記光学素子の光軸に直交する面内で移動させる、
　ことを特徴とする請求項１０に記載の光干渉断層撮影装置。
　前記光学素子駆動手段を制御する駆動制御手段をさらに備え、
　前記駆動制御手段は、前記測定光が前記被検眼に照射されている期間、前記光学素子駆動手段を制御することを特徴とする請求項１０又は請求項１１の何れか１項に記載の光干渉断層撮影装置。
　被検眼を経由した測定光と参照光との干渉光から断層画像を取得する光干渉断層撮影装置に着脱可能な光学モジュールであって、
　前記測定光の光路に配置される光学素子と、
　前記光学素子を前記光学素子の光軸と交差する面内で移動させる光学素子駆動手段と、
　を備えることを特徴とする光学モジュール。
　前記被検眼に対して赤外光を照射する赤外光源と、
　前記被検眼で反射された前記赤外光の反射光を受光して、前記被検眼の反射光像を取得する受光素子と、
　をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の光学モジュール。
　固視灯をさらに備えることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の光学モジュール。