JP2010158265A - 光画像計測装置及びその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】一台の光画像計測装置で複数の深度帯のOCT画像を鮮明に撮影することができると共に、その撮影時間を短縮化することのできる光画像計測装置を提供する。
【解決手段】低コヒーレンス光を信号光と参照光とに分割し、その参照光の光路長を少なくとも第1の深度帯と第2の深度帯の何れかに対応した光路長に切り替える。そして、第2の深度帯の断層画像を形成するときには、被測定物体と対物レンズとが規定の作動距離に位置したときに第1の深度帯に信号光を集光させる光学系に対して、その作動距離に位置させたまま、前記信号光を集光させる深さを第2の深度帯に遷移させる深度帯切替えレンズを挿入する。
【選択図】図1

Description

この発明は、光ビームを用いて被測定物体の表面形態や内部形態を表す画像を形成する光画像計測装置及び制御方法に関する。
近年、レーザ光源等からの光ビームを用いて被測定物体の表面形態や内部形態を表す画像を形成する光画像計測技術が注目を集めている。光画像計測技術は、X線CT装置のような人体に対する侵襲性を持たないことから、医療分野や生物学分野における応用の展開が特に期待されている。
特許文献1には、光画像計測技術を適用した装置が開示されている。この装置は、測定腕がガルバノミラーと呼ばれる回転式転向鏡により物体を走査し、参照腕に参照ミラーが設置されており、その出口に計測腕及び参照腕からの光束の干渉光の強度を分光器で分析する干渉器が設けられている。更に、参照腕は、参照光光束位相を不連続な値で段階的に変えるように構成されている。
特許文献1の装置は、いわゆる「フーリエドメインOCT(Fourier Domain Optical Coherence Tomography)」の手法を用いるものである。即ち、被測定物体に対して低コヒーレンス光のビームを照射し、その反射光と参照光とを重ね合わせて干渉光を生成し、この干渉光のスペクトル強度分布を取得してフーリエ変換を施すことにより被測定物体の深度方向(z方向)の形態を画像化するものである。
更に、特許文献1に記載の装置は、光ビーム(信号光)を走査するガルバノミラーを備え、それにより被測定物体の所望の測定対象領域の画像を形成するようになっている。この装置においては、z方向に直交する1方向(x方向)にのみ光ビームを走査するように構成されているので、この装置により形成される画像は、光ビームの走査方向(x方向)に沿った深度方向(z方向)の2次元断層画像となる。
特許文献2には、信号光を水平方向及び垂直方向に走査することにより水平方向の2次元断層画像を複数形成し、これら複数の断層画像に基づいて測定範囲の3次元の断層情報を取得して画像化する技術が開示されている。この3次元画像化としては、例えば、複数の断層画像を垂直方向に並べて表示させる方法や(スタックデータなどと呼ばれる)、複数の断層画像にレンダリング処理を施して3次元画像を形成する方法などが考えられる。
特許文献3、4には、他のタイプの光画像計測装置が開示されている。特許文献3には、被測定物体に照射される光の波長を掃引し、各波長の光の反射光と参照光とを重ね合わせて得られる干渉光に基づいてスペクトル強度分布を取得し、それに対してフーリエ変換を施すことにより被測定物体の形態を画像化する光画像計測装置が記載されている。このような光画像計測装置は、スウェプトソース(Swept Source)タイプなどと呼ばれる。
また、特許文献4には、所定のビーム径を有する光を被測定物体に照射し、その反射光と参照光とを重ね合わせて得られる干渉光の成分を解析することにより、光の進行方向に直交する断面における被測定物体の画像を形成する光画像計測装置が記載されている。このような光画像計測装置は、フルフィールド(full−field)タイプ、或いはエンフェイス(en−face)タイプなどと呼ばれる。
特許文献5には、OCT技術を眼科分野に適用した構成が開示されている。なお、光画像計測装置が眼科分野に応用される以前には、眼底カメラ等の眼科撮影装置が利用されていた(例えば特許文献6を参照)。
OCT技術を用いた眼底撮影装置は、眼底を前方から撮影するだけの眼底カメラと比較して、眼底の断層画像や3次元画像を取得できるという利点がある。そのため、診断精度の向上や病変の早期発見への寄与が期待されている。更に、このOCT技術を用いた光画像計測装置は、被検眼の眼軸長や病変部のサイズや隅角などの物理量の計測用途にもその領域を拡げている。
そこで、特許文献7では、角膜反射光と眼底反射光とから眼軸長を測定し、更に角膜に集光した信号光の反射光と参照光とから前眼部のOCT画像を撮影する光画像計測装置、又は角膜反射光と眼底反射光とから眼軸長を測定し、更に眼底に集光した信号光の反射光と参照光とから眼底のOCT画像を撮影する光画像計測装置が開示されている。即ち、一台で眼軸長の計測と前眼部又は眼底のOCT画像の撮影を行うことのできる技術が開示されている。
このように、一台で被検眼の各種の生体情報を得られるようにすることは、検査の効率化の観点から望まれるものであり、特に近年では、一台の光画像計測装置で眼底と前眼部の両方のOCT画像を撮影することができる技術が待望されている。
しかしながら、光画像計測装置では、鮮明な断層画像を取得しようとすると、その撮影対象となっている深度帯に効率よく信号光を集光させることが必要となる。一般的には、信号光が通過する撮影光学系は、信号光を集光させる位置が一領域に定まっており、それ以外の領域はピントがぼけてしまう。
図13は、一般的な撮影光学系の一部を示す図である。光ファイバ152aの端面152bから出射した信号光は、レンズ142に入射し、平行光束となる。その後、この平行光束となった信号光は、ガルバノミラー等を有する走査ユニット141、撮影レンズ126、リレーレンズ125、合焦レンズ124、及び対物レンズ113を介して一領域に集光する。そこで、被検眼Eの眼底Efに信号光が集光するようなワーキングディスタンスWdに対物レンズ113と角膜頂点Ecとの距離を合わせると、前眼部Eaにはピントが合わない。
そのため、図14(B)に示す眼底EfのOCT画像からは、鮮明な断層画像として各種の生体情報が得られるが、図14(A)に示す前眼部EaのOCT画像からは、角膜頂点Ecからの反射光は強度が高いためにその判別が可能であるが、その他の角膜後面や水晶体の判別は困難であるためそれらの生体情報を得ることはほとんど不可能となる。
そこで、例えば、被検眼Eの眼底Efに信号光が集光するようなワーキングディスタンスWdに対物レンズ113と角膜頂点Ecとの距離を合わせてから、まず眼底EfのOCT画像を撮影し、その後、被検眼Eの前眼部Raに信号光が集光するようなワーキングディスタンスWdに対物レンズ113と角膜頂点Ecとの距離を変更してから、前眼部Eaの両OCT画像を撮影するといった撮影方法が考えられる。
しかし、この撮影方法では、対物レンズ113と角膜頂点Ecとの距離の調整を計二回行わなくてはならないため、検査時間が長時間化してしまい、検者及び被検者の双方に多大な負担を負わせてしまう。
特開平11−325849号公報 特開2002−139421号公報 特開2007−24677号公報 特開2006−153838号公報 特開2008−73099公報 特開平9−276232号公報 特開2007−37984号公報
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、その目的は、一台の光画像計測装置で複数の深度帯のOCT画像を鮮明に撮影することができるとともに、その撮影時間を短縮化することのできる光画像計測装置及びその制御方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の本発明は、被測定物体の少なくとも第1の深度帯と第2の深度帯の断層画像をそれぞれ形成する光画像計測装置であって、低コヒーレンス光を信号光と参照光とに分割する分割手段と、前記参照光の光路長を少なくとも前記第1の深度帯と前記第2の深度帯の何れかに対応した光路長に切り替える切替え手段と、対物レンズと合焦レンズとを含み、前記第1の深度帯に前記信号光を集光させる光学系と、前記光学系に挿脱自在に配置され、前記被測定物体と前記対物レンズとを規定の作動距離に位置させた状態で前記光学系に挿入されると、前記第2の深度帯に前記信号光を集光させる深度帯切替えレンズと、前記切替え手段による前記第2の深度帯に対応する光路長へ切り替えたときに、前記深度帯切替えレンズを前記光学系に挿入させる制御手段と、前記被測定物体から反射して前記光学系を経た前記信号光と前記切替え手段で切り替えられた光路長の光路を経た前記参照光とを干渉させることで干渉光を生成する干渉光生成手段と、前記制御手段の制御に応じた前記干渉光のそれぞれを検出する検出手段と、前記検出手段による検出に基づいて、前記第1の深度帯と前記第2の深度帯の断層画像をそれぞれ形成する画像形成手段と、を備えること、を特徴とする。
前記被測定物体は生体眼であり、前記切替え手段は、前記第1の深度帯としての眼底と前記第2の深度帯としての前眼部の何れかに対応する光路長に切り替え、前記合焦レンズは、前記切替え手段により前記第1の深度帯に対応する光路長に切り替えられるときに、前記生体眼のディオプターに応じて配置位置が変更され、前記制御手段は、前記切替え手段により前記参照光の光路が前記第2の深度帯に対応する光路長に切り替えられるときに、前記合焦レンズの配置位置を規定位置に変更させるようにしてもよい(請求項2記載の発明に相当)。
前記被測定物体は生体眼であり、前記切替え手段は、前記第1の深度帯としての眼底と前記第2の深度帯としての前眼部の何れかに対応する光路長に切り替え、前記光学系は、前記眼底に前記信号光を集光させ、前記深度帯切替えレンズは、前記生体眼と前記対物レンズとが規定の作動距離に位置した状態で前記光学系に挿入されたときに、前記前眼部に前記信号光を集光させ、前記制御手段は、前記生体眼と前記対物レンズとの距離が前記作動距離に合わせられた後、前記眼底から反射した信号光に基づき生成された前記干渉光を検出させる第一の制御工程と、前記第一の制御工程の後、前記参照光の光路を前記前眼部の深度帯に対応する光路長に切り替えさせるとともに、前記作動距離を維持させたまま前記深度帯切替えレンズを前記光学系に挿入させる第二の制御工程と、前記第二の制御工程の後、前記前眼部から反射した信号光に基づき生成された前記干渉光を検出させる第三の制御工程と、を経るようにしてもよい(請求項3記載の発明に相当)。
前記第一の制御工程は、前記生体眼のディオプターに応じて前記合焦レンズの配置位置が変更されるピント調整を更に経た後に行われ、前記第二の制御工程は、前記合焦レンズの配置位置を規定位置に変更させる制御工程を含むようにしてもよい(請求項4記載の発明に相当)。
前記被測定物体は生体眼であり、前記切替え手段は、前記第1の深度帯としての眼底と前記第2の深度帯としての前眼部の何れかに対応する光路長に切り替え、前記光学系は、前記眼底に前記信号光を集光させ、前記深度帯切替えレンズは、前記生体眼と前記対物レンズとが前記規定の作動距離に位置した状態で前記光学系に挿入されたときに、前記前眼部に前記信号光を集光させ、前記制御手段は、前記参照光の光路を前記前眼部に対応する光路長に切り替えさせるとともに、前記深度帯切替えレンズを前記光学系に挿入させる第一の制御工程と、第一の制御工程の後、前記前眼部から反射した信号光に基づく前記干渉光の検出結果を出力させる第二の制御工程と、前記第二の制御工程による前記検出結果に応じた前記生体眼と前記対物レンズとの距離の前記作動距離への位置合わせの後、前記眼底の深度帯に対応する光路長に切り替えさせるとともに、前記作動距離を維持させたまま前記深度帯切替えレンズを前記光学系から待避させる第三の制御工程と、関第三の制御工程の後、前記眼底から反射した信号光に基づき生成された前記干渉光を検出させる第四の制御工程と、を得るようにしてもよい(請求項5記載の発明に相当)。
前記切替え手段は、前記低コヒーレンス光から分割された参照光を2つの分割するビームスプリッタと、前記分割された一方の参照光が通り、前記第1の深度帯に対応する光路長を有する第1の光路と、前記分割された他方の参照光が通り、前記第2の深度帯に対応する光路長を有する第2の光路と、前記第1及び第2の光路を選択的に遮蔽する遮光板と、を含み、前記制御手段は、前記第1の光路への前記遮光板の挿入に同期して、前記深度帯切替えレンズを挿入させるようにしてもよい(請求項6記載の発明に相当)。
また、上記目的を達成するために、請求項7に記載の本発明は、低コヒーレンス光を信号光と参照光とに分割する分割手段と、対物レンズと合焦レンズとを含み眼底に前記信号光を集光させる光学系と、前記生体眼から反射して前記光学系を経た前記信号光と所定の光路長の光路を経た前記参照光とを干渉させることで干渉光を生成する干渉光生成手段と、前記干渉光を検出する検出手段とを有し、前記検出手段の検出信号に基づき断層像を形成する光画像形成装置の制御方法であって、前記生体眼と対物レンズとの距離を前記作動距離に合わせるための第一の制御工程と、予め、前記参照光の光路長を前記眼底の深度帯に対応する第1の光路長に切り替えさせておく第二の制御工程と、前記第一及び第二の制御工程の後、前記眼底から反射した信号光と前記第1の光路長の光路を経た前記参照光との干渉光を検出させる第三の制御工程と、前記第三の制御工程の後、前記生体眼の前眼部の深度帯に対応する第2の光路長に前記参照光の光路長を切り替えさせる第四の制御工程と、第四の制御工程と同期して、前記生体眼と前記対物レンズとを前記規定の作動距離に位置させたまま、前記前眼部に前記信号光を集光させる深度帯切替えレンズを前記光学系に加えさせる第五の制御工程と、前記第四及び第五の工程の後、前記前眼部から反射した前記信号光と前記第2の光路長の光路を経た参照光との干渉光を検出させる第6の制御工程と、前記第三の工程と前記第六の工程で検出した各干渉光に基づき、前記眼底及び前眼部の断層像を形成させる第七の制御工程と、を経ること、を特徴とする。
前記第一の制御工程には、前記生体眼のディオプターに応じて前記合焦レンズの配置位置を変更させるための制御工程を含み、前記第4の制御工程と前記第5の制御工程と同期して、前記合焦レンズを規定の配置位置に変更する第8の制御工程を更に経るようにしてもよい(請求項8記載の発明に相当)。
また、上記目的を達成するために、請求項9に記載の本発明は、低コヒーレンス光を信号光と参照光とに分割する分割手段と、対物レンズと合焦レンズとを含み眼底に前記信号光を集光させる光学系と、前記生体眼から反射して前記光学系を経た前記信号光と所定の光路長の光路を経た前記参照光とを干渉させることで干渉光を生成する干渉光生成手段と、前記干渉光を検出する検出手段とを有し、前記検出手段の検出信号に基づき断層像を形成する光画像形成装置の制御方法であって、前記生体眼の前眼部の深度帯に対応する第1の光路長に前記参照光の光路長を切り替えさせるとともに、前記前眼部に前記信号光を集光させる深度帯切替えレンズを前記光学系に挿入させる第一の制御工程と、前記前眼部から反射した前記信号光と前記第1の光路長の光路を経た参照光との干渉光を検出させる第二の制御工程と、前記干渉光の検出結果に基づき、前記生体眼と対物レンズとの距離を前記作動距離に合わせるための第三の制御工程と、前記第三の制御工程の後、前記眼底の深度帯に対応する第2の光路長に前記参照光の光路長を切り替えさせる第四の制御工程と、前記第四の制御工程に同期して、前記深度帯切替えレンズを前記光学系から待避させる第五の制御工程と、前記第三及び第四の制御工程の後、前記網膜から反射した信号光と前記第2の光路長の光路を経た前記参照光との干渉光を検出する第六の制御工程と、前記第六の制御工程で検出した干渉光に基づき、前記眼底の断層像を形成させる第七の制御工程と、を経ること、を特徴とする。
本発明によれば、第1の深度帯に信号光を集光させる光学系を有していても、深度帯切替えレンズを挿入し、且つ切替え手段によって参照光の光路を第2の深度帯に対応する光路長に切り替えることにより、その深度帯とは異なる第2の深度帯で反射する信号光を効率よく収集することができる。そのため、このような第1の深度帯の撮影を主とする光学系を有する光画像計測装置であっても、第2の深度帯の各深度位置の情報を詳細に収集でき、この第2の深度帯全体を鮮明に撮影することができる。
例えば、第1の深度帯を眼底として、第2の深度帯を前眼部とした場合、この光画像計測装置は、深度帯切替えレンズを挿入することで、眼底のOCT画像に限らず、前眼部のOCT画像を鮮明に撮影することができる。この光画像計測装置で撮影された前眼部のOCT画像は、角膜の表面に限らず、前眼部の各断層位置が鮮明となる。
本実施形態に係る光画像計測装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る光画像計測装置が有するOCTユニットの光学系を示す図である。 本実施形態に係る光画像計測装置が有するアライメント光学系を示す図である。 本実施形態に係る光画像計測装置が有するピント指標投影光学系を示す図である。 本実施形態に係る光画像計測装置が有する演算制御装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る光画像計測装置の第1の動作の前半を示すフローチャートである。 本実施形態に係る光画像計測装置の第1の動作の後半を示すフローチャートである。 本実施形態に係る光画像計測装置の動作中の第1態様を示す図である。 本実施形態に係る光画像計測装置のアライメント及びピント調整の表示態様を示す図である。 本実施形態に係る光画像計測装置の動作中の第2態様を示す図である。 本実施形態に係る光画像計測装置の第2の動作の前半を示すフローチャートである。 本実施形態に係る光画像計測装置の第2の動作の後半を示すフローチャートである。 本実施形態に係る光画像計測装置のワーキングディスタンスに合わせる調整の表示態様を示す図である。 本実施形態に係る光画像計測装置が形成する眼底と前眼部のOCT画像を示す模式図である。 従来に係る光画像計測装置のピントを説明する図である。 従来に係る光画像計測装置が形成する眼底と前眼部のOCT画像を示す模式図である。
この発明に係る光画像計測装置の実施形態の一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る光画像計測装置1の構成を示す図である。また、図2は、光画像計測装置1が有するOCTユニット150の光学系を示す図である。
この実施形態に係る光画像計測装置1は、眼科分野において使用され、被検眼EのOCT画像を取得する装置である。OCT画像は、被検眼Eの断層画像又は3次元画像をいう。なお、生体眼以外の被測定物体のOCT画像を取得する場合についても、同様の構成により同様の効果を得ることが可能である。
また、この光画像計測装置1は、フーリエドメインタイプの手法を適用する構成を有する。特に、この実施形態では、特許文献5に開示された装置とほぼ同様の構成を具備する。但し、他の構成を適用する場合においても、この実施形態と同様の構成を適用することで同様の作用及び効果が得られる。例えば、スウェプトソースタイプのように信号光を走査して計測を行う任意のタイプのOCT技術に対して、この実施形態に係る構成を適用することが可能である。また、フルフィールドタイプのように信号光をスキャンしないタイプのOCT技術に対して、この実施形態に係る構成を適用することも可能である。
この光画像計測装置1は、図1に示すように、眼底カメラユニット1A、OCTユニット150、及び演算制御装置200を含んで構成される。
眼底カメラユニット1Aは、眼底Efの表面を撮影してその2次元画像を取得する装置である。この眼底カメラユニット1Aは、眼底血管の形態の撮影に利用される。眼底Efの表面の2次元画像には、眼底表面を撮影したカラー画像やモノクロ画像、更には蛍光画像などが含まれる。蛍光画像には、フルオレセイン蛍光画像、インドシアニングリーン蛍光画像等が含まれる。
また、眼底カメラユニット1Aは、OCTユニット150に対して被検眼Eに至る光学系の一部を提供している。
OCTユニット150は、被検眼EのOCT画像を取得するための光学系を格納している。このOCTユニット150には、接続線152の一端が取り付けられている。接続線152には、後述する光ファイバ152aが内包されている。接続線152の他端には、接続線152を眼底カメラユニット1Aに接続するコネクタ部151が取り付けられている。OCTユニット150と眼底カメラユニット1Aは、接続線152を介して光学的に接続されている。
眼底カメラユニット1AとOCTユニット150とは、撮影対象とする深度帯を異なる範囲に切り替えて各々撮影可能な光学系の配置関係を有している。深度帯は、角膜頂点Ecを基準として前眼部Eaから眼底Efへの方向に規定した深さ(z方向)の幅で表わされる範囲である。前眼部Eaの深度帯は、例えば角膜頂点Ecからその端部や水晶体の深さまでの連続した領域を指し、眼底Efの深度帯は、網膜が拡がる深さの領域を指す。
演算制御装置200は、各種の演算処理や制御処理等を実行するコンピュータを具備している。この演算制御装置200は、眼底カメラユニット1A及びOCTユニット150のそれぞれと、電気信号を伝達する通信線を介して接続されている。
図1に基づき、眼底カメラユニット1Aについて更に詳細に説明する。
眼底カメラユニット1Aは、従来の眼底カメラと同様に、照明光学系100と撮影光学系120が設けられている。照明光学系100は、眼底Efに照明光を照射する。撮影光学系120は、この照明光の眼底反射光を撮像装置10、12に導く。眼底反射光は、眼底Efで反射した反射光である。また、撮影光学系120は、OCTユニット150からの信号光LSを被検眼Eに導くとともに、被検眼Eで反射した信号光LSをOCTユニット150に導く。即ち、撮影光学系120の一部は、OCTユニット150の光学系の一部を兼ね備える。
照明光学系100は、従来の眼底カメラと同様に、観察光源101、コンデンサレンズ102、撮影光源103、コンデンサレンズ104、エキサイタフィルタ105及び106、リング透光板107、ミラー108、LCD(Liquid Crystal Display)109、照明絞り110、リレーレンズ111、孔開きミラー112、及び対物レンズ113を含んで構成される。
観察光源101は、例えば約700nm〜800nmの範囲の近赤外領域の波長を含む照明光を出力する。コンデンサレンズ102は、観察光源101から発せられた照明光を集光して、照明光を眼底Efにほぼ均等に照明させるための光学素子である。
撮影光源103は、例えば約400nm〜700nmの範囲の可視領域の波長を含む照明光をフラッシュ発光する。この近赤外光は、OCTユニット150で使用する光の波長よりも短く設定されている。コンデンサレンズ104は、撮影光源103から発せられた照明光を集光して、撮影照明光を眼底Efに均等に照射させるための光学素子である。
エキサイタフィルタ105、106は、眼底Efの眼底画像Ef’の蛍光撮影を行うときに使用されるフィルタである。このエキサイタフィルタ105、106は、それぞれ、ソレノイド等の駆動機構によって光路上に挿脱可能とされている。エキサイタフィルタ105は、FAG(フルオレセイン蛍光造影)撮影時に光路上に配置される。エキサイタフィルタ106は、ICG(インドシアニングリーン蛍光造影)撮影時に光路上に配置される。なお、カラー撮影時には、エキサイタフィルタ105、106はともに光路上から退避される。
リング透光板107は、被検眼Eの瞳孔と共役な位置に配置されており、照明光学系100の光軸を中心としたリング透光部107aを備えている。ミラー108は、観察光源101や撮影光源103が発した照明光を撮影光学系120の光軸方向に反射させる。LCD109は、被検眼Eの固視を行うための固視標などを表示する。
照明絞り110は、フレア防止等のために照明光の一部を遮断する絞り部材である。この照明絞り110は、照明光学系100の光軸方向に移動可能に構成されており、それにより眼底Efの照明領域を調整できるようになっている。
孔開きミラー112は、照明光学系100の光軸と撮影光学系120の光軸とを合成する光学素子である。孔開きミラー112の中心領域には孔部112aが開口されている。照明光学系100の光軸と撮影光学系120の光軸は、この孔部112aの略中心位置にて交差するようになっている。
このような照明光学系100において、観察光源101から出力された照明光は、コンデンサレンズ102と104を介して、リング透光板107に照射される。リング透光板107のリング透光部107aを通過した光は、ミラー108により反射され、LCD109、照明絞り110及びリレーレンズ111を経由して孔開きミラー112により反射される。孔開きミラー112により反射された照明光は、撮影光学系120の光軸方向に進行し、対物レンズ113により集束されて被検眼Eに入射して眼底Efを照明する。
このとき、リング透光板107が被検眼Eの瞳孔に共役な位置に配置されていることから、瞳孔上には、被検眼Eに入射する照明光のリング状の像が形成される。照明光の眼底反射光は、この瞳孔上のリング状の像の中心暗部を通じて被検眼Eから出射するようになっている。
眼底Efを撮影するときには、撮影光源103から照明光がフラッシュ発光される。撮影光源103から出力された照明光は、コンデンサレンズ104から対物レンズ113までを観察光源101の照明光と同様に経由して被検眼Eに入射して眼底Efに照射される。この照明光は、エキサイタフィルタ105又は106を介することもある。エキサイタフィルタ105又は106は、蛍光撮影の場合にFAG撮影かICG撮影かに応じて選択的に光路上に配置される。
撮影光学系120は、対物レンズ113、孔部112aを有する孔開きミラー112、撮影絞り121、バリアフィルタ122及び123、合焦レンズ124、リレーレンズ125、撮影レンズ126、ダイクロイックミラー134、フィールドレンズ128、ハーフミラー135、リレーレンズ131、ダイクロイックミラー136、撮影レンズ133、撮像装置10、反射ミラー137、撮影レンズ138、撮像装置12、レンズ139、及びLCD140を含んで構成される。更に、撮影光学系120は、バリアフィルタ122及び123と合焦レンズ124との間に、光路から挿脱可能な深度帯切替えレンズ127を含んで構成される。
撮影絞り121は、大きさの異なる複数の円形の透光部が形成された板状の部材である。複数の透光部は、絞り値の異なる絞りを構成し、駆動機構によって、透光部が択一的に光路上に配置されるようになっている。
バリアフィルタ122及び123は、それぞれ、ソレノイド等の駆動機構によって光路上に挿脱可能とされている。FAG撮影を行うときにはバリアフィルタ122が光路上に配置され、ICG撮影を行うときにはバリアフィルタ123が光路上に配置される。また、カラー撮影を行うときには、バリアフィルタ122、123は、光路上からともに退避される。
合焦レンズ124は、スライダ等によって撮影光学系120の光軸方向に移動可能とされている。この合焦レンズ124は、眼底Efへのピントの微調整に用いられる。撮影光学系120は、被検眼Eと対物レンズ113との間の距離を規定の作動距離(以下、既定の作動距離をワーキングディスタンスWd(working distance)という)に合わせると、眼底Efにピントが合うように設計されている。眼底Efの撮影のためのワーキングディスタンスWdは、例えば角膜頂点Ecと対物レンズ113との間の距離が40.7mm等のように規定されている。但し、ピントは、被検眼Eのディオプターによりズレが生じるため、この合焦レンズ124の移動により微調整を行う。
即ち、合焦レンズ124は、被検眼Eのディオプターに合わせて、その配置位置が撮影光学系120の光軸方向に沿って調整されることにより、眼底Efと光ファイバ152aの端面152bとを共役にする。その共役の時は、OCTユニット150から出力されて対物レンズ113を通った信号光LSは、眼底Efに集光する。また眼底反射光を後方散乱光も含めて効率よく光ファイバ152aの端面152bに導く。換言すると、合焦レンズ124は、OCTユニット150から出力されて対物レンズ113を通った信号光LSを眼底Efに集光させ、眼底反射光を後方散乱光も含めて効率よく光ファイバ152aの端面152bに導く。
深度帯切替えレンズ127は、いわゆるリレーレンズであり、ソレノイド等の駆動機構によって撮影光学系120に対して挿脱自在となっている。この深度帯切替えレンズ127は、ピントを眼底Efの深度帯から前眼部Eaの深度帯に遷移させる。
即ち、深度帯切替えレンズ127は、撮影光学系120の光路上に挿入されることにより、前眼部Eaと光ファイバ152aの端面152bとを共役にする。換言すると、深度帯切替えレンズ127は、OCTユニット150から出力されて光ファイバ152aの端面152bから出射した信号光LSを、対物レンズ113を介して前眼部Eaに集光させる。また、深度帯切替えレンズ127は、対物レンズ113に前眼部Eaからの反射光を後方散乱光を含めて収集させる。後述するように、この深度帯切替えレンズ127は、眼底カメラユニット1AとOCTユニット150により前眼部Eaを撮影する際にも用いられる。
ダイクロイックミラー134は、照明光学系100から出力された照明光の眼底反射光を反射する。この眼底反射光は、約400nm〜800nmの範囲に含まれる波長を有する。また、ダイクロイックミラー134は、OCTユニット150からの信号光LSを透過させる。この信号光LSは、例えば約800nm〜900nmの範囲に含まれる波長を有する。
ダイクロイックミラー136は、観察光源101からの照明光の眼底反射光を反射させる。また、ダイクロイックミラー136は、撮影光源103からの照明光の眼底光を透過する。
LCD140は、被検眼Eを固視させるための内部固視標を表示する。LCD140からの光は、レンズ139により集光され、ハーフミラー135により反射され、フィールドレンズ128を経由してダイクロイックミラー136に反射される。更に、この光は、撮影レンズ126、リレーレンズ125、合焦レンズ124、孔開きミラー112の孔部112a、対物レンズ113等を経由して被検眼Eに入射する。それにより、眼底Efに内部固視標が投影される。
LCD140による内部固視標の表示位置を変更することにより、被検眼Eの固視方向を変更することができる。被検眼Eの固視方向としては、例えば従来の眼底カメラと同様に、眼底Efの黄斑部を中心とする画像を取得するための固視方向や、視神経乳頭を中心とする画像を取得するための固視方向や、黄斑部と視神経乳頭との間の眼底中心を中心とする画像を取得するための固視方向などがある。
撮像装置10には、撮像素子10aが内蔵されている。撮像装置10は、特に近赤外領域の波長の光を検出可能である。つまり、撮像装置10は、近赤外光を検出する赤外線テレビカメラとして機能する。撮像装置10は、近赤外光を検出して映像信号を出力する。撮像素子10aは、例えば、CCD(Charge Coupled Devices)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の任意の撮像素子(エリアセンサ)である。
撮像装置12には、撮像素子12aが内蔵されている。撮像装置12は、特に可視領域の波長の光を検出可能である。つまり、撮像装置12は、可視光を検出するテレビカメラとして機能する。撮像装置12は、可視光を検出して映像信号を出力する。撮像素子12aは、撮像素子10aと同様に、任意の撮像素子(エリアセンサ)により構成される。
タッチパネルモニタ11は、各撮像素子10a、12aからの映像信号に基づいて眼底画像Ef′を表示する。また、この映像信号は演算制御装置200に送られる。
眼底カメラユニット1Aには、走査ユニット141とレンズ142とが設けられている。また、コネクタ152bには、コリメータレンズ152cが配設されている。コリメータレンズ152cは、光ファイバ152aの端面152bを出射した信号光LSを平行光束とする。レンズ142は、平行光束として走査ユニット141を通過した信号光LSを眼底カメラユニット1Aの撮影光学系120における眼底撮影面たる眼底共役面Aに結像する。また、このコリメータレンズ152cは、撮影光学系120を戻り、平行光束となって導かれた信号光LSを光ファイバ152aの端面152bに信号光LSを集光する。
走査ユニット141は、OCTユニット150から出力される信号光LSの被検眼Eに対する照射位置を走査する。この走査ユニット141は、図1に示すxy平面上において信号光LSを走査する。そのために、走査ユニット141には、例えば、x方向への走査用のガルバノミラーと、y方向への走査用のガルバノミラーとが設けられている。
次に、図2に基づき、OCTユニット150について詳細に説明する。
OCTユニット150は、従来のフーリエドメインタイプの光画像計測装置と同様の光学系を備えている。即ち、OCTユニット150は、低コヒーレンス光L0を参照光LRと信号光LSに分割し、被検眼Eで反射した信号光LSと参照物体で反射した参照光LRとを干渉させて干渉光LCを生成する光学系と、この干渉光LCを検出する検出手段とを備えている。干渉光LCの検出結果は、演算制御装置200に送られる。
低コヒーレンス光源160は、広帯域の低コヒーレンス光L0を出力する広帯域光源である。この広帯域光源としては、例えば、スーパールミネセントダイオード(Super Luminescent Diode:SLD)や、発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)などを用いることができる。
低コヒーレンス光L0は、例えば、近赤外領域の波長の光を含み、かつ、数十マイクロメートル程度の時間的コヒーレンス長を有する。低コヒーレンス光L0は、眼底カメラユニット1Aの照明光の波長約400nm〜800nmよりも長い波長、例えば約800nm〜900nmの範囲の波長を含んでいる。
低コヒーレンス光源160から出力された低コヒーレンス光L0は、光ファイバ161を通じて光カプラ162に導かれる。光ファイバ161は、例えばシングルモードファイバやPMファイバ(Polarization maintaining fiber;偏波面保持ファイバ)等により構成される。
光カプラ162は、1本の光ファイバ161を通過する低コヒーレンス光L0を2本の光ファイバ163及び164に分岐させるスプリッタ(splitter)であり、また2本の光ファイバ163及び164の参照光LRと信号光LSとを重畳するカプラ(coupler)である。
光カプラ162により生成された参照光LRは、シングルモードファイバ等からなる光ファイバ163により導光されてそのファイバ端面から出射される。更に、参照光LRは、コリメータレンズ171により平行光束とされ、ガラスブロック172及び濃度フィルタ173を経由する。
ガラスブロック172及び濃度フィルタ173以降には、参照光LRが通過する光路を複数の深度帯の何れかに対応した光路長に切り替える切替え手段が設けられている。
この切替え手段は、ビームスプリッタ175と、二つの参照ミラー174a、174bと、これら参照ミラー174aと174bと対になった遮光板176aと176bとを有する。
濃度フィルタ173を透過した参照光LRは、ビームスプリッタ175により第1の参照光LRaと第2の参照光LRbに分割される。ビームスプリッタ175は、例えばハーフミラーにより構成される。
各参照ミラー174a、174bは、鏡面を光路に直交して配されている。この参照ミラー174aは第1の参照光LRaの光路にあって、この第1の参照光LRaを反射させて元の光路に戻す。参照ミラー174bは、第2の参照光LRbの光路にあって、この第2の参照光LRbを反射させて元の光路に戻す。
この参照ミラー174a、174bは、それぞれ第1、第2の参照光LRb、LRbの進行方向に移動可能される。それにより、被検眼Eの眼軸長やワーキングディスタンスなどに応じて、第1及び第2の参照光LRb、LRbの光路長を確保できる。また、各参照ミラー174a、174bを移動させることにより、被検眼Eの様々な深度位置の計測が可能になる。
参照ミラー174aを介する光路を第1の光路と呼び、参照ミラー174bを介する光路を第2の光路と呼ぶ。参照ミラー174a、174bは、第1の光路の光路長と第2の光路の光路長とが異なるように配置される。即ち、参照ミラー174a、174bは、ビームスプリッタ175に対する距離が互いに異なるように配置される。
例えば、参照ミラー174aは、第1の光路が網膜を含む眼底Efに至る信号光LSの光路長とほぼ等しくなるように配置される。参照ミラー174bは、第2の光路が角膜を含む前眼部Eaに至る信号光LSの光路長とほぼ等しくなるように配置される。この配置位置は、ワーキングディスタンスに対応して予め定められている。
即ち、参照ミラー174aを介する第1の光路は、眼底Efを第1の深度帯としてOCT画像を撮影するために、参照光LRの光路長を調整する光路である。参照ミラー174bを介する第2の光路は、前眼部Eaを第2の深度帯としてOCT画像を撮影するために、参照光LRの光路長を調整する光路である。
遮光板176aと176bは、黒体等の無反射終端であり、光を遮蔽する遮光部材である。遮光板176aと176bは、それぞれソレノイド等の駆動装置によって対応する光路上に挿脱自在となっている。遮光板176aは、参照ミラー174aと対となり、第1の光路上に挿脱自在となっている。遮光板176bは、参照ミラー174bと対となり、第2の光路上に挿脱自在となっている。
これら遮光板176aと176bは、何れか一方が対応する光路上に立ち塞がり、その光路を通過する第1の参照光LRa又は第2の参照光LRbの何れかを遮光する。眼底Efを第1の深度帯として撮影する際には、遮光板176bが第2の光路上に挿入されて第2の参照光LRbが遮光される。前眼部Eaを第2の深度帯として撮影する際には、遮光板176aが第1の光路上に挿入されて第1の参照光LRaが遮光される。
この切替え手段において、ビームスプリッタ175により生成された第1の参照光LRaは、遮光板176aが挿入されていなければ、参照ミラー174aにより反射されてビームスプリッタ175に戻ってくる。他方、ビームスプリッタ175により生成された第2の参照光LRbは、遮光板176bが挿入されていなければ、参照ミラー174bにより反射されてビームスプリッタ175に戻ってくる。遮光板176aと176bは、何れか一方が光路上に挿入されているため、第1の参照光LRaと第2の参照光LRbの何れか一方のみがビームスプリッタ175に戻ってくる。
ビームスプリッタ175に戻ってきた第1の参照光LRaと第2の参照光LRbの何れかは、再び濃度フィルタ173及びガラスブロック172を経由し、コリメータレンズ171によって光ファイバ163の端面に集光され、光ファイバ163を通じて光カプラ162に導かれる。
なお、ガラスブロック172と濃度フィルタ173は、参照光LRと信号光LSの光路長を合わせるための遅延手段として作用する。また、ガラスブロック172と濃度フィルタ173は、参照光LRと信号光LSの分散特性を合わせるための分散補償手段として作用する。
また、濃度フィルタ173は、参照光LRの光量を減少させる減光フィルタとして作用する。濃度フィルタ173は、例えば、回転型のND(Neutral Density)フィルタにより構成される。濃度フィルタ173は、図示しない駆動機構によって回転駆動されて、干渉光LCの生成に寄与する参照光LRの光量を変更する。
他方、光カプラ162により生成された信号光LSは、シングルモードファイバ等からなる光ファイバ164により接続線152の端部まで導光される。ここで、光ファイバ164と光ファイバ152aは、単一の光ファイバから形成されていてもよいし、各々の端面同士を接合するなどして一体的に形成されていてもよい。
信号光LSは、光ファイバ152aにより導光されて端面152bより出射し、眼底カメラユニット1Aに案内される。光ファイバ152aの端面152bより出射した信号光LSは、コリメータレンズ152cにより平行光束となり走査ユニット141を通ってレンズ142により眼底共役面Aに集光する。更に、この信号光LSは、ダイクロイックミラー134、撮影レンズ126、リレーレンズ125、ハーフミラー190、合焦レンズ124、撮影絞り121、孔開きミラー112の孔部112a、対物レンズ113を経由して被検眼Eに照射される。角膜を含む前眼部Eaに信号光LSを照射させる際、換言すると第2の深度帯に信号光LSを照射させる際には、事前に深度帯切替えレンズ127が光路に挿入される。また、信号光LSを被検眼Eに照射させる際には、バリアフィルタ122、123は事前に光路から退避される。ハーフミラー190も光路から退避させてもよい。
被検眼Eで反射した信号光LSは、被検眼Eに向かう信号光LSと同じ経路を逆方向に案内され、レンズ142にて平行光束として出射していれば光ファイバ152aの端面152bに集光される。更に、この信号光LSは、光ファイバ152aを通じてOCTユニット150に入射し、光ファイバ164を通じて光カプラ162に戻ってくる。
ここで、被検眼Eに入射した信号光LSは、被検眼Eの様々な部位にて反射される。例えば、信号光LSは、角膜、水晶体、網膜等の前眼部Eaや眼底Efなどにおいて反射される。このとき、信号光LSは、前眼部Eaや眼底Efの前面で反射されるだけでなく、その深部の屈折率境界において散乱される。例えば、信号光LSは、角膜の前面だけでなく、角膜の後面や角膜細胞の層の境界などにおいても反射される。また、信号光LSは、眼底Efの網膜表面だけでなく、網膜を構成する細胞層の境界や、網膜と脈絡膜との境界などにおいても反射される。また、信号光LSは、水晶体の前面だけでなく後面においても反射される。従って、被検眼Eで反射した信号光LSは、被検眼Eの様々な部位の前面や後面の形態を反映する情報と、その深層組織の屈折率境界における後方散乱の状態を反映する情報とを含んでいる。
但し、後述するアライメント光学系190A及びピント指標投影光学系191を用いて、角膜頂点Ecと対物レンズ113との距離をワーキングディスタンスWdに合わせ、且つ合焦レンズ124の配置位置を調整したときには、OCTユニット150から出射した信号光LSは、眼底共役面Aで集光し、撮影レンズ126、リレーレンズ125、合焦レンズ124、及び対物レンズ113にて眼底Efに集光する。
また、角膜頂点Ecと対物レンズ113との距離をワーキングディスタンスWdに合わせ、合焦レンズ124を規定の位置に戻し、深度帯切替えレンズ127を光路に挿入したときには、撮影レンズ126に入射してリレーレンズ125を経た信号光LSは、合焦レンズ124と深度帯切替えレンズ127と対物レンズ113とにより光路が調整され、前眼部Eaに集光する。また、このとき、前眼部Eaで反射した信号光LSは、対物レンズ113と深度帯切替えレンズ127と合焦レンズ124とにより光路が調整され、リレーレンズ125と撮影レンズ126を経てレンズ142に入射し、平行光束となった後、コリメータレンズ152cで光ファイバ152aの端面152bに集光する。即ち、このときの信号光LSは、前眼部Eaの屈折率境界における後方散乱光が主体となる。
光カプラ162は、被検眼Eで反射して戻ってきた信号光LSと、参照ミラー174a又は174bにより反射されて戻ってきた参照光LRとを重畳する。信号光LSと参照光LRとは、光カプラ162の重畳により干渉して干渉光LCが生成される。干渉光LCは、シングルモードファイバ等からなる光ファイバ165を通じてスペクトロメータ180に導かれる。
スペクトロメータ180は、分光計であり、干渉光LCのスペクトル成分を検出する。スペクトロメータ180は、コリメータレンズ181、回折格子182、結像レンズ183、ラインCCD184(以下、単にCCD184という)を含んで構成される。回折格子182は、透過型でも反射型でもよい。また、CCD184に代えて、CMOS等の他の光検出素子(エリアセンサ)を用いることも可能である。
スペクトロメータ180に入射した干渉光LCは、コリメータレンズ181により平行光束とされ、回折格子182によって分光される。分光された干渉光LCは、結像レンズ183によってCCD184の撮像面上に結像される。CCD184は、分光された干渉光LCの各スペクトル成分を検出して電荷に変換する。CCD184は、この電荷を蓄積して検出信号を生成する。更に、CCD184は、この検出信号を演算制御装置200に送る。
なお、この実施形態ではマイケルソン型の干渉計を採用しているが、例えばマッハツェンダー型など任意のタイプの干渉計を適宜に採用することが可能である。
このような光画像計測装置1においては、所望する深度帯の鮮明なOCT画像を取得するために、まずアライメント調整やピント調整を行うことが重要である。図3は、光画像計測装置1が備えるアライメント光学系190Aを示す図であり、図4は、光画像計測装置1が備えるピント指標投影光学系191を示す図である。
まず、図3に基づき、アライメント光学系190Aについて説明する。
合焦レンズ124とリレーレンズ125との間の光路上には、ハーフミラー190が斜設されている。ハーフミラー190は、図3(A)に示すアライメント光学系190Aの光路と撮影光学系120の光路とを合成するように作用する。アライメント光学系190Aは、被検眼Eの眼底Efの撮影時に眼底Efに対する光学系の位置合わせするための光学系である。
このアライメント輝点は、xy方向のアライメントとz方向のアライメントの双方に用いられる。xy方向のアライメント調整は、被検眼Eの角膜頂点Ecと、照明光学系100及び撮影光学系120の光軸との位置合わせである。z方向のアライメント調整は、被検眼Eと対物レンズ113との間の距離をワーキングディスタンスWdに合わせる調整である。
アライメント光学系190Aは、図3(A)に示すように、ハーフミラー190とともに、アライメント光源190a、ライトガイド190b、反射ミラー190c、2孔絞り190d及びリレーレンズ190eを含んで構成されている。アライメント光源190aは、例えば、アライメント光を出力するLED等の光源を含んで構成される。アライメント光は、近赤外領域の光である。
2孔絞り190dは、図3(B)に示すように、二つの孔部190d1、190d2を有している。孔部190d1、190d2は、例えば円盤状の2孔絞り190dの中心位置190d3に対して対称な位置に形成されている。2孔絞り190dは、その中心位置190d3がアライメント光学系190Aの光軸上に位置するようにして配設される。
ライトガイド190bの射出端190βから出射したアライメント光は、反射ミラー190cにより反射されて2孔絞り190dに導かれる。2孔絞り190dの孔部190d1、190d2を通過したアライメント光は、リレーレンズ190eを経由し、ハーフミラー190により反射されて孔開きミラー112に導かれる。このとき、リレーレンズ190eは、ライトガイド190bの射出端190βの像を孔空きミラー112の孔部112aの中央位置に中間結像させる。中央位置は、撮影光学系120の光軸上の位置に相当する。孔開きミラー112の孔部112aを通過したアライメント光は、対物レンズ113を介して被検眼Eの角膜に投影される。
ここで、角膜頂点Ecと対物レンズ113との位置関係がワーキングディスタンスWdと一致しており、かつ、眼底カメラユニット1Aの光学系の光軸と被検眼Eの眼軸とが一致している場合、2孔絞り190dにより形成される二つのアライメント光束は、角膜頂点Ecと角膜曲率中心との中間位置においてそれぞれ結像するようにして被検眼Eに投影される。
次に、図4に基づき、ピント指標投影光学系191について説明する。
照明光学系100の光路には、ピント指標投影光学系191の一部を構成する棒ミラー191aが被検眼Eの眼底Efと光学的に共役な位置に挿脱可能に配設されている。ピント指標投影光学系191は、ピントの調整に用いられる。棒ミラー191aは、いわゆる視標棒である。
このピント指標投影光学系191は、視標投影光源191b、ピンホール板191c、レンズ191d、プリズム191e、ピント指標板191f、2孔絞り板191g、及びレンズ191hをこの順に有する。そして、視標投影光源191bからの視標光は、ピンホール板191cとレンズ191dを通過して、プリズム191eに至り、プリズム191eからピント指標板191f、2孔絞り板191g、及びレンズ191hを通過して、棒ミラー191aの反射面191a1に至り、リレーレンズ111、孔開きミラー112、及び対物レンズ113を通過して被検眼Eの眼底Efに投影される。
棒ミラー191aの反射面191a1とピント指標板191fとは、共役となっている。しかも、視標投影光源191bからの視標光は、プリズム191e、2孔絞り板191g等の作用により2つに分離されており、被検眼Eの眼底Efと棒ミラー191aの反射面191a1が共役になっていないと、後述するピント指標像191k,191bは左右に2つに分離して見える。
この棒ミラー191aは、反射面191a1を光路に介在させるように照明光学系100の光路に挿脱可能に設けられている。また、ピント指標投影光学系191は、ピント指標板191fと眼底Efとが光学的に共役となるように、照明光学系100の光軸方向に移動するようになっている。
また、このピント指標投影光学系191は、合焦レンズ124と連動して移動する。ピント指標投影光学系191と合焦レンズ124とは、眼底Efと棒ミラー191aの反射面191a1と撮像素子10aや12aと光ファイバ152aの端面152bとが常に光学的に共役になるように連動して移動する。例えば、ピント指標投影光学系191と合焦レンズ124の連動機構としては、ギアを用いた歯車連動機構を用いてもよい。従って、ピント指標をターゲットとして合焦レンズ124を移動させることにより簡便にピント合わせを行うことができる。
このような眼底カメラユニット1A及びOCTユニット150は、演算制御装置200によりその動作が制御される。図5は、演算制御装置200の構成を示すブロック図である。
図5に基づき、演算制御装置200について更に詳細に説明する。
演算制御装置200は、制御部210、画像形成部220、画像処理部230、表示部240、及び操作部250を備える。
制御部210と画像形成部220と画像処理部230とは、従来のコンピュータと同様に、マイクロプロセッサ、RAM、ROM、ハードディスクドライブ、通信インターフェイスなどを含んで構成される。制御部210のハードディスクドライブには、光画像計測装置1を制御するためのコンピュータプログラムが記憶されている。画像形成部220は、CCD184からの検出信号に基づいてOCT画像を形成する専用の回路基板を備えていてもよい。
表示部240は、CRTディスプレイや液晶ディスプレイ等のモニタである。この表示部240は、制御部210から画像の走査信号をうけて、その画像を映像化する。操作部250は、キーボード、マウス、及びジョイスティック等のマンマシン入力インターフェイスである。この操作部250は、起動ボタン、開始ボタン、モード選択ボタン等のボタンを配し、これらボタンの押下に応じた操作信号を制御部210に向けて出力する。
制御部210は、操作部250に設けられた起動ボタンや開始ボタンの押下を契機として、光画像計測装置1を制御し、選択されたモードに応じた順に各深度帯のOCT画像を撮影させる。選択可能なモードとしては、眼底EfのOCT画像の撮影に続けて前眼部EaのOCT画像を撮影させる眼底前眼部モード、前眼部EaのOCT画像の撮影に続けて眼底EfのOCT画像を撮影させる前眼部眼底モードとが用意されている。
眼底カメラユニット1Aに対する制御としては、制御部210は、観察光源101や撮影光源103による照明光の出力制御、エキサイタフィルタ105、106やバリアフィルタ122、123、深度帯切替えレンズ127の光路上への挿入と退避の制御、LCD140等の表示装置の動作制御、アライメント光源190aの点灯と消灯の制御、角膜頂点Ecと対物レンズ113との距離をワーキングディスタンスWdに合わせるアライメント調整の制御、照明絞り110の移動による絞り値の制御、撮影絞り121の絞り値の制御、合焦レンズ124の移動による屈折力補正の制御などを行う。更に、演算制御装置200は、走査ユニット141を制御して信号光LSを走査させる。
また、OCTユニット150に対する制御としては、制御部210は、演算制御装置200は、低コヒーレンス光源160による低コヒーレンス光L0の出力制御、遮光板176a、176bの選択的な挿脱による参照光LRの光路長の切り替え、各参照ミラー174a、174bの移動制御、濃度フィルタ173の回転動作(参照光LRの光量の減少量の変更動作)の制御、CCD184による電荷蓄積時間や電荷蓄積タイミングや信号送信タイミングの制御などを行う。
尚、制御部210は、深度帯切替えレンズ127の光路上への挿入又は退避と遮光板176a、176bの選択的な挿脱による参照光LRの光路長の切り替えについては、同期して行う。
制御部210の制御態様としては、低コヒーレンス光源160、光路長切替え機構177a、177b、レンズ挿脱機構129、参照ミラー駆動機構178a、178b、走査ユニット141等に駆動信号を出力して制御を行う。
具体的には、光画像計測装置1には、光路長切替え機構177a及び177bが設けられている。光路長切替え機構177aは、遮光板176aを光路上に挿脱させるソレノイド等のアクチュエータを含んで構成される。光路長切替え機構177bは、遮光板176bを光路上に挿入させるソレノイド等のアクチュエータを含んで構成される。光路長切替え機構177a及び177bがソレノイドで構成される場合、遮光板176aと176bとは、それぞれソレノイドの可動鉄心に直接又は伝達機構を介して接続されており、可動鉄心の突出又は埋没によって光路上に挿脱される。
制御部210は、眼底EfのOCT画像を撮影させる際、光路長切替え機構177bに駆動信号を出力し、遮光板176bの一方を第2の光路上に挿入させる。他方の遮光板176aが光路上に挿入されている場合には、光路長切替え機構177aに駆動信号を出力して、挿入されている遮光板176aを第1の光路上から待避させる。
また、制御部210は、前眼部EaのOCT画像を撮影させる際、光路長切替え機構177aに駆動信号を出力し、遮光板176aを第1の光路上に挿入させる。他方の遮光板176bが第2の光路上に挿入されている場合には、光路長切替え機構177bに駆動信号を出力して、挿入されている遮光板176bを第2の光路上から待避させる。
眼底EfのOCT画像の撮影に引き続き前眼部EaのOCT画像を撮影する場合、又はその逆の場合には、制御部210は、光路上への挿入する遮光板176a又は176bの上述の交代制御を行う。
また、光画像計測装置1には、レンズ挿脱機構129が設けられている。レンズ挿脱機構129は、深度帯切替えレンズ127を光路上に挿脱させるソレノイド等のアクチュエータを含んで構成される。レンズ挿脱機構129がソレノイドの場合には、深度帯切替えレンズ127は、ソレノイドの可動鉄心に直接又は伝達機構を介して接続されており、可動鉄心の突出又は埋没によって光路上に挿脱される。
制御部210は、眼底EfのOCT画像を撮影させる際、深度帯切替えレンズ127が光路に挿入されていれば、レンズ挿脱機構129に駆動信号を出力し、深度帯切替えレンズ127を光路上から待避させる。また、制御部210は、前眼部EaのOCT画像を撮影させる際、レンズ挿脱機構129に駆動信号を出力し、深度帯切替えレンズ127を光路上に挿入させる。
眼底EfのOCT画像の撮影に引き続き前眼部EaのOCT画像を撮影する場合、制御部210は、深度帯切替えレンズ127を光路上から脱した状態でOCT画像を撮影させ、その撮影が終了すると、深度帯切替えレンズ127を光路上に挿入させ、その状態でOCT画像を撮影させる。一方、前眼部EaのOCT画像の撮影に引き続き眼底EfのOCT画像を撮影する場合、制御部210は、深度帯切替えレンズ127を光路上に挿入させ、その状態でOCT画像を撮影させ、その撮影が終了すると、深度帯切替えレンズ127を光路上から待避させ、その状態でOCT画像を撮影させる。
また、光画像計測装置1には参照ミラー駆動機構178a、178bが設けられている。参照ミラー駆動機構178aは、第1の参照光LRaの進行方向に沿って参照ミラー174aを移動させる。参照ミラー駆動機構178bは、第2の参照光LRbの進行方向に沿って参照ミラー174bを移動させる。
各参照ミラー駆動機構178a、178bは、アクチュエータと伝達機構とを含んで構成される。アクチュエータは、例えばパルスモータにより構成され、制御部210からのパルス信号を受けて、そのパルス数に応じた駆動力を発生する。伝達機構は、例えばギア等を含んで構成され、アクチュエータにより発生された駆動力を参照ミラー174a、174bに伝達する。
また、制御部210は、走査ユニット141の信号光LSによる走査を制御する。
光画像計測装置1による信号光LSの走査態様としては、例えば、水平スキャン、垂直スキャン、十字スキャン、放射スキャン、円スキャン、同心円スキャン、螺旋スキャンなどがある。これらの走査態様は、眼底Efや前眼部Ea等の観察部位、網膜厚等の解析項目、走査に要する時間、走査の精密さなどを考慮して適宜に選択的に使用される。
水平スキャンは、信号光LSを水平方向(x方向)に走査させるものである。水平スキャンには、垂直方向(y方向)に配列された複数の水平方向に延びる走査線に沿って信号光LSを走査させる態様も含まれる。この態様においては、走査線の間隔を任意に設定することが可能である。走査線の間隔を十分に狭くすることにより、前述の3次元画像を形成することができる(3次元スキャン)。垂直スキャンについても同様である。
十字スキャンは、互いに直交する2本の直線状の軌跡(直線軌跡)からなる十字型の軌跡に沿って信号光LSを走査するものである。放射スキャンは、所定の角度を介して配列された複数の直線軌跡からなる放射状の軌跡に沿って信号光LSを走査するものである。なお、十字スキャンは放射スキャンの一例である。
円スキャンは、円形状の軌跡に沿って信号光LSを走査させるものである。同心円スキャンは、所定の中心位置の周りに同心円状に配列された複数の円形状の軌跡に沿って信号光LSを走査させるものである。円スキャンは同心円スキャンの特殊例と考えられる。螺旋スキャンは、螺旋状の軌跡に沿って信号光LSを走査するものである。
走査ユニット141は、前述のような構成により、信号光LSをx方向及びy方向にそれぞれ独立に走査できるので、xy面上の任意の軌跡に沿って信号光LSを走査することが可能である。それにより、上記のような各種の走査態様を実現できる。
上記のような態様で信号光LSを走査することにより、走査線(走査軌跡)に沿った深度方向の断層画像を形成することができる。また、特に走査線の間隔が狭い場合には、前述の3次元画像を形成することができる。
画像形成部220は、CCD184から入力される検出信号を解析して被検眼EのOCT画像を形成する。
特に、画像形成部220は、眼底Efに相当する第1の深度帯にピントが合わせられ、切替え手段により参照光LRの光路長がこの第1の深度帯で反射した信号光LSの光路長に対応させて切り替えられているときには、眼底EfのOCT画像を形成する。また、演算制御装置200は、角膜を含む前眼部Eaに相当する第2の深度帯にピントが合わせられ、切替え手段により参照光LRの光路長がこの第2の深度帯で反射した信号光LSの光路長に対応させて切り替えられているときには、前眼部EaのOCT画像を形成する。
OCT画像を形成するための演算処理は、眼底EfのOCT画像であっても前眼部EaのOCT画像であっても従来のフーリエドメインタイプの光画像計測装置と同様である。この演算処理には、従来のフーリエドメインタイプのOCT技術と同様に、ノイズ除去(ノイズ低減)、フィルタ処理、FFT(Fast Fourier Transform)などの処理が含まれている。
画像処理部230は、画像形成部220により形成された画像に対して各種の画像処理や解析処理を施す。例えば、画像処理部230は、画像の輝度補正や分散補正等の各種補正処理などを実行する。また、画像処理部230は、画像形成部220により形成された断層画像の間の画素を補間する補間処理等を実行することにより、眼底Efや前眼部Eaの3次元画像の画像データを形成する。
なお、3次元画像の画像データとは、3次元座標系により画素の位置が定義された画像データを意味する。3次元画像の画像データとしては、3次元的に配列されたボクセルからなる画像データがある。この画像データは、ボリュームデータ或いはボクセルデータなどと呼ばれる。ボリュームデータに基づく画像を表示させる場合、画像処理部230は、このボリュームデータに対してボリュームレンダリングやMIP(Maximum Intensity Projection:最大値投影)処理などのレンダリング処理を施して、特定の視線方向から見たときの擬似的な3次元画像の画像データを形成する。表示部240等の表示デバイスには、この擬似的な3次元画像が表示される。
また、3次元画像の画像データとして、複数の断層画像のスタックデータを形成することも可能である。スタックデータは、複数の走査線に沿って得られた複数の断層画像を、走査線の位置関係に基づいて3次元的に配列させることで得られる画像データである。即ち、スタックデータは、元々個別の2次元座標系により定義されていた複数の断層画像を、一つの3次元座標系により表現することにより得られる画像データである。
このような光画像計測装置1の各種の動作例について説明する。
図6A及び図6Bに示すフローチャートは、眼底Efを光画像計測技術を用いて計測した後、続けて前眼部Eaを光画像計測技術を用いて計測する眼底前眼部モードの場合の光画像計測装置1の第1の動作の一例を表す。
まず、制御部210は、操作部250に配されたモード選択ボタンの押下により眼底前眼部モードの選択操作を受け付ける(S01)。この眼底前眼部モードの選択を契機として、制御部210は、レンズ挿脱機構129に駆動信号を出力し、図7(A)に示すように、深度帯切替えレンズ127を撮影光学系120の光路から待避させておく(S02)。
それから、制御部210は、被検眼Eに対する光学系のアライメントの制御を行う(S03)。
アライメントを行うための制御では、制御部210は、アライメント光学系190Aのアライメント光源190aを点灯させる。2孔絞り190dを通過した二つのアライメント光束は、対物レンズ113を介して角膜に投影される。角膜から反射した角膜反射光は、撮影光学系120を介して、例えば撮像素子10aにより受光される。撮像素子10aによる撮影画像は、タッチパネルモニタ11や表示部240に表示される。このときのアライメント光の表示態様を図8に示す。
アライメントは、図8に示すように、アライメント輝点P1、P2を被検眼Eに投影してその状態を観察しつつ眼底カメラユニット1Aの位置を調整することにより行う。
タッチパネルモニタ11や表示部240には、括弧形状を有するスケールSが予め表示されている。スケールSは、その中心位置が撮影光学系120の光軸に一致するようにしてディスプレイ等に表示される。この表示中に、アライメント輝点P1、P2が表示される。アライメント輝点P1、P2は、二つのアライメント光束の受光像である。
図8(A)に示すように、アライメント輝点P1、P2は、スケールSに対して上下方向や左右方向にずれた位置に表示されている場合には、被検眼Eの位置と眼底カメラユニット1Aの位置とがy軸方向x方向にずれている。表示中の上下方向は、y軸方向に対応し、左右方向は、x軸方向に対応する。一方、被検眼Eと眼底カメラユニット1Aとのxy方向の位置が一致している場合には、アライメント輝点P1、P2は、図8(B)に示すように、スケールS内に表示される。
また、アライメント輝点P1、P2がそれぞれ別々の位置に表示されている場合には、角膜頂点Ecと対物レンズ113との距離がワーキングディスタンスWdと異なっている。一方、アライメント輝点P1、P2が互いに重なるように表示されている場合には、角膜頂点Ecと対物レンズ113との距離がワーキングディスタンスWdと一致している。
検者は、被検眼Eと眼底カメラユニット1Aとの位置関係を調整することにより、アライメントを実施する。ここで、被検眼Eと眼底カメラユニット1Aとの位置関係の調整は、例えば従来の眼底カメラと同様に、操作部250として用意されたジョイスティックを傾倒させる等によって、眼底カメラユニット1Aの光学系を可動テーブル上にて移動させることにより行われる。
このアライメント調整により、信号光LSが眼底Efに集光し、また眼底Efからの反射光及び後方散乱光が光ファイバ152aの端面152bに集光する。
次に、制御部210は、被検眼Eに対するピント合わせの制御を行う(S04)。
制御部210は、ピント指標投影光学系191の棒ミラー191aを照明光学系100の光路途中に挿入するとともに、視標投影光源191bを点灯させる。光路の途中に介在した棒ミラー191aは、照明光学系100の照明光により眼底Efに影となって投影される。また、視標投影光源191bを出射してピント指標板191fを通過した光束は、2孔絞り191gの作用により2つの光束に分離し、棒ミラー191aの反射面191a1で一度結像して、対物レンズ113等を介して眼底Efにピント視標光束として投影される。
この眼底Efに投影されたピント指標光束と棒ミラー191aの影は、撮影光学系120を介して、例えば撮像素子10aにより受光される。撮像素子10aによる撮影画像は、タッチパネルモニタ11や表示部240に表示される。このときのピント指標光束の表示態様を図8に示す。
図8(A)に示すように、被検眼Eの眼底Efと棒ミラー191aの反射面191a1が共役になっていないと、ピント指標光束によるピント指標像191k,191bは左右に2つに分離して見える。棒ミラー191aの反射面191a1とピント指標板191fは共役に配置されているからである。このとき、被検眼Eの眼底Efと棒ミラー191aの反射面191a1とが共役となる位置に棒ミラー191aが存在していないときには、合焦レンズ124も、被検眼Eの眼底Efと撮像素子10a等や光ファイバ152aの端面152bとが共役になる位置に存在していないため、眼底Efにピントが合っていない。
図8(B)に示すように、被検眼Eの眼底Efと棒ミラー191aの反射面191a1が共役になっていると、ピント指標光束によるピント指標像191kとは191bは一致して見える。このとき、合焦レンズ124は、被検眼Eの眼底Efと撮像素子10a等や光ファイバ152aの端面152bとが共役にする位置に存在する。
検者は、ジョイスティック等の操作部250を操作して、ピント指標投影光学系191を光路に沿って移動させ、タッチパネルモニタ11や表示部240に表示されるピント指標像191kと191bとを一致させる。合焦レンズ124は、ピント指標投影光学系191と歯車連動機構により撮影光学系120の光路に沿って移動し、被検眼Eの眼底Efと撮像素子10a等や光ファイバ152aの端面152bとが共役にする。
このピント調整により、被検眼Eのディオプターに合わせてピントが補正され、図7(A)に示すように、信号光LSが眼底Efに集光し、また眼底Efからの反射光及び後方散乱光が光ファイバ152aの端面152bに集光する。
アライメント調整及びピント調整が終了すると、検者は、操作部250の開始ボタンを押下し、光画像計測装置1に撮影を開始させる(S05)。
この開始ボタンの押下を契機として、制御部210は、参照ミラー駆動機構178aに駆動信号を出力し、参照ミラー174aを眼底Efに対応する位置に配置させる(S06)。更に、制御部210は、光路長切替え機構177bに駆動信号を出力し、図7(B)に示すように、参照ミラー174bに至る第2の光路上に遮光板176bを挿入させる(S07)。
この参照ミラー174aの配置により、参照光LRの光路長は、眼底Efの深度帯に至る光路長と対応する距離となる。この配置位置は、予め規定された位置であり、センサ等により当該位置に参照ミラー174aがこの位置に移動してきたことを検知すると、駆動信号の出力を終了するようにしてもよい。また、前眼部Eaの深度帯に至る光路長を有する第2の光路を遮蔽する遮光板176bを移動させる光路長切替え機構177bに駆動信号を出力し、第2の光路を閉じることで、光画像計測装置1は、眼底EfのOCT画像を計測する態勢となる。
そして、制御部210は、低コヒーレンス光源160、走査ユニット141、CCD184等を制御し、眼底Efの計測を実行させる(S08)。なお、この計測の際には、必要に応じて、内部固視標により被検眼Eを固視させる。画像形成部220は、CCD184から出力される眼底成分の検出信号を収集し(S09)、この検出信号に基づいて眼底Efの断層画像を形成する(S10)。この断層画像の形成は、いわゆるフーリエドメインOCTの手法を用いるものであり、回折格子182で分光することで得られた干渉光のスペクトル強度分布をフーリエ変換することで被検眼Eの深度方向(z方向)の形態を画像化する。
眼底成分の検出信号の収集が終了すると、制御部210は、レンズ挿脱機構129に駆動信号を出力し、図9(A)に示すように、深度帯切替えレンズ127を撮影光学系120の光路に挿入させる(S11)。また、制御部210は、合焦レンズ124の配置位置を規定の位置に移動させる(S12)。
この深度帯切替えレンズ127の挿入により、図9(A)に示すように、角膜を主とする前眼部Eaに信号光LSが集光する。換言すると、この深度帯切替えレンズ127が前眼部Eaと光ファイバ152aの端面152b、前眼部Eaと撮像素子10aや12aとを共役にすることで、前眼部Eaにピントが合わせられる。また、合焦レンズ124を規定の位置に移動させることでこの共役関係がより厳密となり、前眼部Eaがより鮮明になる。
更に、制御部210は、参照ミラー駆動機構178bに駆動信号を出力し、参照ミラー174bを前眼部Eaに対応する位置に配置させる(S13)。また、制御部210は、光路長切替え機構177a及び177bに駆動信号を出力し、図9(B)に示すように、参照ミラー174bに至る第2の光路上から遮光板176bを待避させるとともに(S14)、参照ミラー174aに至る第1の光路上に遮光板176aを挿入させる(S15)。
この参照ミラー174bの配置により、参照光LRの光路長は、前眼部Eaの深度帯に至る光路長と対応する距離となる。この配置位置は、予め規定された位置であり、センサ等により当該位置に参照ミラー174bがこの位置に移動してきたことを検知すると、駆動信号の出力を終了するようにしてもよい。また、眼底Efの深度帯に至る光路長を有する第1の光路を遮光板176aで遮蔽することで、光画像計測装置1は、前眼部EaのOCT画像を計測する態勢となる。
そして、制御部210は、低コヒーレンス光源160、走査ユニット141、CCD184等を制御し、前眼部Eaの計測を実行させる(S16)。なお、この計測の際には、必要に応じて、内部固視標により被検眼Eを固視させる。画像形成部220は、CCD184から出力される前眼部成分の検出信号を収集し(S17)、この検出信号に基づいて前眼部Eaの断層画像を形成する(S18)。
次に、図10A及び図10Bに示すフローチャートは、前眼部Eaを光画像計測技術を用いて計測した後、続けて眼底Efを光画像計測技術を用いて計測する前眼部眼底モードの場合の光画像計測装置1の動作の一例を表す。
まず、制御部210は、操作部250に配されたモード選択ボタンの押下により前眼部眼底モードの選択操作を受け付ける(S21)。この眼底前眼部モードの選択を契機として、制御部210は、レンズ挿脱機構129に駆動信号を出力し、図9(A)に示すように、深度帯切替えレンズ127を撮影光学系120の光路に挿入させる(S22)。また、制御部210は、合焦レンズ124を規定の位置に移動させる(S23)。
更に、制御部210は、参照ミラー駆動機構178bに駆動信号を出力し、参照ミラー174bを前眼部Eaへの光路長に対応する位置に配置させる(S24)。また、制御部210は、光路長切替え機構177aに駆動信号を出力し、図9(B)に示すように、参照ミラー174aに至る第1の光路上に遮光板176aを挿入させる(S25)。
S21〜S25の後、制御部210は、被検眼Eに対する光学系のアライメントの制御を行う。具体的には、制御部210は、低コヒーレンス光源160、走査ユニット141、CCD184等を制御し、信号光LSと参照光LRとの干渉光LCを検出させる(S26)。そして、制御部210は、CCD184が出力する干渉像を表示部240に表示させる(S27)。
干渉像は、フーリエドメインOCTの手法を用いて画像化して結果である。角膜頂点Ecと対物レンズ113との間の距離がワーキングディスタンスWdに合っていない場合、図11(A)に示すように、角膜を含む前眼部Eaから反射した信号光LSと参照光LRとの干渉の結果である干渉像Imは、前眼部Eaの深さが画像化される範囲の外となり、干渉像の画像上では視認できない。または、角膜頂点Ecと対物レンズ113との間の距離がワーキングディスタンスWdに合っていない場合、図11(B)に示すように、角膜を含む前眼部Eaから反射した信号光LSと参照光LRとの干渉の結果である干渉像Imは、ワーキングディスタンスWdと一致しているときとは異なる位置に視認される。
従って、検者は、図11(C)に示すように、表示部240の決まった位置に干渉像Imが表示されるように、被検眼Eと眼底カメラユニット1Aとの位置関係を調整する。表示部240が表示する画像内には、決まった位置を示すマーカMが表示されるようにしてもよい。検者は、このマーカMに干渉像Imが重なるように被検眼Eと眼底カメラユニット1Aとの位置関係を調整する。
尚、制御部210は、アライメント光学系190Aのアライメント光源190aを点灯さてもよい。検者は、アライメント輝点P1、P2を被検眼Eに投影してその状態を観察しつつ行う眼底カメラユニット1Aの位置調整も併用することでワーキングディスタンスWdに合わせる調整精度は更に向上する。
アライメント調整が終了すると、検者は、操作部250の開始ボタンを押下し、光画像計測装置1に撮影を開始させる(S28)。この開始ボタンの押下を契機として、制御部210は、CCD184から出力される前眼部成分の検出信号を画像形成部220に収集させて(S29)、画像形成部220に前眼部Eaの断層画像を形成させる(S30)。
前眼部成分の検出信号の収集が終了すると、制御部210は、レンズ挿脱機構129に駆動信号を出力し、図7(A)に示すように、深度帯切替えレンズ127を撮影光学系120の光路から待避させる(S31)。そして、制御部210は、視標投影光源191bを点灯させ、被検眼Eに対するピント合わせが可能な状態とする(S32)。ピント合わせが終了すると、検者は、操作部250の開始ボタンを再度押下し、光画像計測装置1に撮影を開始させる(S33)。
この開始ボタンの押下を契機として、制御部210は、参照ミラー駆動機構178aに駆動信号を出力し、参照ミラー174aを眼底Efの光路長に対応する位置に配置させる(S34)。また、制御部210は、光路長切替え機構177a及び177bに駆動信号を出力し、図7(B)に示すように、参照ミラー174aに至る第1の光路上から遮光板176aを待避させるとともに(S35)、参照ミラー174bに至る第2の光路上に遮光板176bを挿入させる(S36)。
低コヒーレンス光源160、走査ユニット141、CCD184等を制御し、眼底Efの計測を実行させる(S37)。なお、この計測の際には、必要に応じて、内部固視標により被検眼Eを固視させる。画像形成部220は、CCD184から出力される眼底成分の検出信号を収集し(S38)、この検出信号に基づいて眼底Efの断層画像を形成する(S39)。
以上のような光画像計測装置1の作用及び効果について説明する。
光画像計測装置1は、次のように作用する。まず、光画像計測装置1は、第1の深度帯に信号光LSを集光させる撮影光学系120を有する。更に、光画像計測装置1は、被検眼Eと対物レンズ113との距離がワーキングディスタンスWdに位置しているときに前記第1の深度帯とは異なる第2の深度帯に信号光LSを集光させる深度帯切替えレンズ127を撮影光学系120に挿脱可能に有している。また、参照光LRの光路をこの第1の深度帯と第2の深度帯に対応する光路長に切り替える切替え手段を有している。
従って、この光画像計測装置1では、第1の深度帯に信号光LSを集光させる撮影光学系120を有していても、深度帯切替えレンズ127を挿入し、且つ切替え手段によって参照光LRの光路を第2の深度帯に対応する光路長に切り替えることにより、その深度帯とは異なる第2の深度帯で反射した信号光LSを効率よく収集することができる。そのため、このような第1の深度帯の撮影を主とする撮影光学系120を有する光画像計測装置1であっても、第2の深度帯の各深度位置の情報を詳細に収集でき、この第2の深度帯全体を鮮明に撮影することができる。
例えば、本実施形態で説明したように、第1の深度帯を眼底Efとして、第2の深度帯を前眼部Eaとした場合、この光画像計測装置1は、深度帯切替えレンズ127を挿入することで、図12(B)に示す眼底EfのOCT画像に限らず、図12(A)に示すように前眼部EaのOCT画像を鮮明に撮影することができる。この光画像計測装置1で撮影された前眼部EaのOCT画像は、角膜の表面に限らず、前眼部Eaの各断層位置が鮮明となる。
また、このような光画像計測装置1において、その制御を行う制御部210は、アライメント調整、ピント調整、及び参照光LRの光路を第1の深度帯に対応する光路長に切り替える制御の後、第1の深度帯のOCT画像の撮影を行わせ、次に、深度帯切替えレンズ127を撮影光学系120に挿入させる制御と、参照光LRの光路を第2の深度帯に対応する光路長に切り替える制御の後、第2の深度帯のOCT画像の撮影を行わせる。
従って、最初のアライメント調整とピント調整の後は、検者の操作を介することなく第1の深度帯のOCT画像と第2の深度帯のOCT画像を連続的に撮影することができ、検者と被検者の負担が軽減するとともに、撮影時間の短縮を図ることができる。
また、このような光画像計測装置1において、その制御を行う制御部210は、深度帯切替えレンズ127を挿入させる制御と、参照光LRの光路を前眼部Eaに対応する光路長に切り替える制御の後、低コヒーレンス光L0を出射させて参照光LRと信号光LSの干渉光LCを検出させる。
ワーキングディスタンスWdは、一般的に角膜頂点Ecと対物レンズ113との間の距離で規定される。そのため、前眼部Eaで反射した信号光LSと参照光LRの干渉光LCが検出できれば、角膜頂点Ecと対物レンズ113との距離はワーキングディスタンスWdと一致していることとなる。
従って、このような光画像計測装置1の制御部210は、更に、この干渉光LCの検出及び干渉像の規定位置への表示に基づくワーキングディスタンスWdに合わせる調整が行われた後、前眼部EaのOCT画像の撮影を行わせ、次に、深度帯切替えレンズ127を撮影光学系120から待避させる制御と、参照光LRの光路を眼底Efに対応する光路長に切り替える制御の後、眼底EfのOCT画像の撮影を行わせる。
このため、角膜頂点Ecと対物レンズ113との距離をワーキングディスタンスWdに一致させる精度が向上する。
以上に説明した構成は、この発明を好適に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ける任意の変形を適宜に施すことが可能である。
上記実施形態では、参照光LRの光路を第1の深度帯と第2の深度帯に対応する光路長に切り替えるようにしたが、この光路長を更に異なる深度帯に対応するように切り替えるようにしてもよい。その場合、その更に異なる深度帯に信号光LSを集光させる別の深度帯切替えレンズ127も更に挿脱可能に備え、この更に異なる深度帯のOCT画像を撮影するときには、この別の深度帯切替えレンズ127を挿入するようにする。
参照光LRの光路の光路長を切り替える手段としては、上記実施形態に限らず、各種の態様を適用することが可能である。例えば、参照光LRの光路上に一つの参照ミラーのみを配置し、その参照ミラーの光路に沿った移動により各種の深度帯に対応する光路長を実現してもよい。第1の深度帯のOCT画像を撮影する際には、参照光LRの光路長が第1の深度帯に対応する位置に参照ミラーを移動させる。第2の深度帯のOCT画像を撮影する際には、参照光LRの光路長が第2の深度帯に対応する位置に参照ミラーを移動させる。
また、上記の実施形態におけるコンピュータプログラムを、コンピュータのドライブ装置によって読み取り可能な任意の記録媒体に記憶させることができる。この記録媒体としては、例えば、光ディスク、光磁気ディスク(CD−ROM/DVD−RAM/DVD−ROM/MO等)、磁気記憶媒体(ハードディスク/フロッピー(登録商標)ディスク/ZIP等)などを用いることが可能である。また、ハードディスクドライブやメモリ等の記憶装置に記憶させることも可能である。更に、インターネットやLAN等のネットワークを通じてこのプログラムを送受信することも可能である。
1 光画像計測装置
1A 眼底カメラユニット
10 撮像装置
10a 撮像素子
11 タッチパネルモニタ
12 撮像装置
12a 撮像素子
100 照明光学系
101 観察光源
102 コンデンサレンズ
103 撮影光源
104 コンデンサレンズ
105 エキサイタフィルタ
106 エキサイタフィルタ
107 リング透光板
107a リング透光部
108 ミラー
109 LCD
110 照明絞り
111 リレーレンズ
112 ミラー
112a 孔部
113 対物レンズ
120 撮影光学系
121 撮影絞り
122 バリアフィルタ
123 バリアフィルタ
124 合焦レンズ
125 リレーレンズ
126 撮影レンズ
127 深度帯切替えレンズ
128 フィールドレンズ
129 レンズ挿脱機構
131 リレーレンズ
133 撮影レンズ
134 ダイクロイックミラー
135 ハーフミラー
136 ダイクロイックミラー
137 反射ミラー
138 撮影レンズ
139 レンズ
140 LCD
141 走査ユニット
142 レンズ
150 OCTユニット
151 コネクタ部
152 接続線
152a 光ファイバ
152b 端面
152c コリメータレンズ
160 低コヒーレンス光源
161 光ファイバ
162 光カプラ
163 光ファイバ
164 光ファイバ
165 光ファイバ
171 コリメータレンズ
172 ガラスブロック
173 濃度フィルタ
174a 参照ミラー
174b 参照ミラー
175 ビームスプリッタ
176a 遮光板
176b 遮光板
177a 光路長切替え機構
177b 光路長切替え機構
178a 参照ミラー駆動機構
178b 参照ミラー駆動機構
180 スペクトロメータ
181 コリメータレンズ
182 回折格子
183 結像レンズ
184 CCD
190 ハーフミラー
190A アライメント光学系
190a アライメント光源
190b ライトガイド
190c 反射ミラー
190d 2孔絞り
190d1 孔部
190d2 孔部
190d3 中心位置
190e リレーレンズ
190β 射出端
191 ピント指標投影光学系
191a 棒ミラー
191a1 反射面
191b 視標投影光源
191c ピンホール板
191d レンズ
191e プリズム
191f ピント指標板
191g 2孔絞り板
191h レンズ
191k ピント指標像
200 演算制御装置
210 制御部
220 画像形成部
230 画像処理部
240 表示部
250 操作部
A 眼底共役面
E 被検眼
Ea 前眼部
Ec 角膜頂点
Ef 眼底
Ef′ 眼底画像
L0 低コヒーレンス光
LC 干渉光
LR 参照光
LRa 第1の参照光
LRb 第2の参照光
LS 信号光
Im 干渉像
M マーカ
P1 アライメント輝点
P2 アライメント輝点
S スケール
W ワーキングディスタンス

Claims (9)

  1. 被測定物体の少なくとも第1の深度帯と第2の深度帯の断層画像をそれぞれ形成する光画像計測装置であって、
    低コヒーレンス光を信号光と参照光とに分割する分割手段と、
    前記参照光の光路長を少なくとも前記第1の深度帯と前記第2の深度帯の何れかに対応した光路長に切り替える切替え手段と、
    対物レンズと合焦レンズとを含み、前記第1の深度帯に前記信号光を集光させる光学系と、
    前記光学系に挿脱自在に配置され、前記被測定物体と前記対物レンズとを規定の作動距離に位置させた状態で前記光学系に挿入されると、前記第2の深度帯に前記信号光を集光させる深度帯切替えレンズと、
    前記切替え手段による前記第2の深度帯に対応する光路長へ切り替えたときに、前記深度帯切替えレンズを前記光学系に挿入させる制御手段と、
    前記被測定物体から反射して前記光学系を経た前記信号光と前記切替え手段で切り替えられた光路長の光路を経た前記参照光とを干渉させることで干渉光を生成する干渉光生成手段と、
    前記制御手段の制御に応じた前記干渉光のそれぞれを検出する検出手段と、
    前記検出手段による検出に基づいて、前記第1の深度帯と前記第2の深度帯の断層画像をそれぞれ形成する画像形成手段と、
    を備えること、
    を特徴とする光画像計測装置。
  2. 前記被測定物体は生体眼であり、
    前記切替え手段は、
    前記第1の深度帯としての眼底と前記第2の深度帯としての前眼部の何れかに対応する光路長に切り替え、
    前記合焦レンズは、
    前記切替え手段により前記第1の深度帯に対応する光路長に切り替えられるときに、前記生体眼のディオプターに応じて配置位置が変更され、
    前記制御手段は、
    前記切替え手段により前記参照光の光路が前記第2の深度帯に対応する光路長に切り替えられるときに、前記合焦レンズの配置位置を規定位置に変更させること、
    を特徴とする請求項1記載の光画像計測装置。
  3. 前記被測定物体は生体眼であり、
    前記切替え手段は、
    前記第1の深度帯としての眼底と前記第2の深度帯としての前眼部の何れかに対応する光路長に切り替え、
    前記光学系は、
    前記眼底に前記信号光を集光させ、
    前記深度帯切替えレンズは、
    前記生体眼と前記対物レンズとが規定の作動距離に位置した状態で前記光学系に挿入されたときに、前記前眼部に前記信号光を集光させ、
    前記制御手段は、
    前記生体眼と前記対物レンズとの距離が前記作動距離に合わせられた後、前記眼底から反射した信号光に基づき生成された前記干渉光を検出させる第一の制御工程と、
    前記第一の制御工程の後、前記参照光の光路を前記前眼部の深度帯に対応する光路長に切り替えさせるとともに、前記作動距離を維持させたまま前記深度帯切替えレンズを前記光学系に挿入させる第二の制御工程と、
    前記第二の制御工程の後、前記前眼部から反射した信号光に基づき生成された前記干渉光を検出させる第三の制御工程と、
    を経ること、
    を特徴とする請求項1記載の光画像計測装置。
  4. 前記第一の制御工程は、
    前記生体眼のディオプターに応じて前記合焦レンズの配置位置が変更されるピント調整を更に経た後に行われ、
    前記第二の制御工程は、
    前記合焦レンズの配置位置を規定位置に変更させる制御工程を含むこと、
    を特徴とする請求項3記載の光画像計測装置。
  5. 前記被測定物体は生体眼であり、
    前記切替え手段は、
    前記第1の深度帯としての眼底と前記第2の深度帯としての前眼部の何れかに対応する光路長に切り替え、
    前記光学系は、
    前記眼底に前記信号光を集光させ、
    前記深度帯切替えレンズは、
    前記生体眼と前記対物レンズとが前記規定の作動距離に位置した状態で前記光学系に挿入されたときに、前記前眼部に前記信号光を集光させ、
    前記制御手段は、
    前記参照光の光路を前記前眼部に対応する光路長に切り替えさせるとともに、前記深度帯切替えレンズを前記光学系に挿入させる第一の制御工程と、
    第一の制御工程の後、前記前眼部から反射した信号光に基づく前記干渉光の検出結果を出力させる第二の制御工程と、
    前記第二の制御工程による前記検出結果に応じた前記生体眼と前記対物レンズとの距離の前記作動距離への位置合わせの後、前記眼底の深度帯に対応する光路長に切り替えさせるとともに、前記作動距離を維持させたまま前記深度帯切替えレンズを前記光学系から待避させる第三の制御工程と、
    関第三の制御工程の後、前記眼底から反射した信号光に基づき生成された前記干渉光を検出させる第四の制御工程と、
    を得ること、
    を特徴とする請求項1記載の光画像計測装置。
  6. 前記切替え手段は、
    前記低コヒーレンス光から分割された参照光を2つの分割するビームスプリッタと、
    前記分割された一方の参照光が通り、前記第1の深度帯に対応する光路長を有する第1の光路と、
    前記分割された他方の参照光が通り、前記第2の深度帯に対応する光路長を有する第2の光路と、
    前記第1及び第2の光路を選択的に遮蔽する遮光板と、
    を含み、
    前記制御手段は、
    前記第1の光路への前記遮光板の挿入に同期して、前記深度帯切替えレンズを挿入させること、
    ことを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の光画像計測装置。
  7. 低コヒーレンス光を信号光と参照光とに分割する分割手段と、対物レンズと合焦レンズとを含み眼底に前記信号光を集光させる光学系と、前記生体眼から反射して前記光学系を経た前記信号光と所定の光路長の光路を経た前記参照光とを干渉させることで干渉光を生成する干渉光生成手段と、前記干渉光を検出する検出手段とを有し、前記検出手段の検出信号に基づき断層像を形成する光画像形成装置の制御方法であって、
    前記生体眼と対物レンズとの距離を前記作動距離に合わせるための第一の制御工程と、
    予め、前記参照光の光路長を前記眼底の深度帯に対応する第1の光路長に切り替えさせておく第二の制御工程と、
    前記第一及び第二の制御工程の後、前記眼底から反射した信号光と前記第1の光路長の光路を経た前記参照光との干渉光を検出させる第三の制御工程と、
    前記第三の制御工程の後、前記生体眼の前眼部の深度帯に対応する第2の光路長に前記参照光の光路長を切り替えさせる第四の制御工程と、
    第四の制御工程と同期して、前記生体眼と前記対物レンズとを前記規定の作動距離に位置させたまま、前記前眼部に前記信号光を集光させる深度帯切替えレンズを前記光学系に加えさせる第五の制御工程と、
    前記第四及び第五の工程の後、前記前眼部から反射した前記信号光と前記第2の光路長の光路を経た参照光との干渉光を検出させる第6の制御工程と、
    前記第三の工程と前記第六の工程で検出した各干渉光に基づき、前記眼底及び前眼部の断層像を形成させる第七の制御工程と、
    を経ること、
    を特徴とする光画像計測装置の制御方法。
  8. 前記第一の制御工程には、
    前記生体眼のディオプターに応じて前記合焦レンズの配置位置を変更させるための制御工程を含み、
    前記第四の制御工程と前記第五の制御工程と同期して、前記合焦レンズを規定の配置位置に変更する第八の制御工程を更に経ること、
    を特徴とする請求項7記載の光画像計測装置の制御方法。
  9. 低コヒーレンス光を信号光と参照光とに分割する分割手段と、対物レンズと合焦レンズとを含み眼底に前記信号光を集光させる光学系と、前記生体眼から反射して前記光学系を経た前記信号光と所定の光路長の光路を経た前記参照光とを干渉させることで干渉光を生成する干渉光生成手段と、前記干渉光を検出する検出手段とを有し、前記検出手段の検出信号に基づき断層像を形成する光画像形成装置の制御方法であって、
    前記生体眼の前眼部の深度帯に対応する第1の光路長に前記参照光の光路長を切り替えさせるとともに、前記前眼部に前記信号光を集光させる深度帯切替えレンズを前記光学系に挿入させる第一の制御工程と、
    前記前眼部から反射した前記信号光と前記第1の光路長の光路を経た参照光との干渉光を検出させる第二の制御工程と、
    前記干渉光の検出結果に基づき、前記生体眼と対物レンズとの距離を前記作動距離に合わせるための第三の制御工程と、
    前記第三の制御工程の後、前記眼底の深度帯に対応する第2の光路長に前記参照光の光路長を切り替えさせる第四の制御工程と、
    前記第四の制御工程に同期して、前記深度帯切替えレンズを前記光学系から待避させる第五の制御工程と、
    前記第三及び第四の制御工程の後、前記網膜から反射した信号光と前記第2の光路長の光路を経た前記参照光との干渉光を検出する第六の制御工程と、
    前記第六の制御工程で検出した干渉光に基づき、前記眼底の断層像を形成させる第七の制御工程と、
    を経ること、
    を特徴とする光画像計測装置の制御方法。
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