JP2014147500A - 光断層撮像装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ユーザが、被検査物の断層画像の撮像範囲の大きさを指示すれば、意図した大きさの断層画像を容易に取得できること。
【解決手段】 光断層撮像装置は、断層画像の撮像範囲の大きさを指示する指示手段と、指示手段による指示の後に被検査物に対する深さ方向の位置合わせを行うように、且つ指示された大きさの変更に対応する距離、測定光の光路長を変更するように、測定光光路長変更手段を制御する制御手段を有する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、光断層撮像装置およびその制御方法に関する。例えば、眼科診療等に用いられる光断層撮像装置およびその制御方法に関する。

近年、光を用いて被測定物体の表面や内部の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、従来からのＸ線ＣＴのような人体への侵襲性を持たないことから、特に医療分野において応用の展開が期待されている。なかでも、眼科分野における応用は進展が著しい。

光画像計測技術の代表的な手法として、光コヒーレンストモグラフィ（光干渉断層画像化法：ＯＣＴ）と呼ばれる手法がある。この手法によれば、干渉計を用いているために、高分解能で高感度の計測が可能となる。また、広帯域の微弱な光を照明光として用いることから、被検体に対する安全性が高いという利点もある。

光干渉を利用した光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ：以下、これをＯＣＴ装置と記す。）による光断層撮像装置は、試料の断層像を高解像度に得ることができる装置であり、特に被検眼の前眼部の画像を形成する前眼部光断層撮像装置に関する。

上記ＯＣＴ装置によると、低コヒーレント光である測定光を、サンプルに照射し、そのサンプルからの後方散乱光を、干渉系または干渉光学系を用いることで高感度に測定することができる。また、ＯＣＴ装置は該測定光を、該サンプル上にスキャンすることで、高解像度の断層像を得ることができる。そのため、被検眼の前眼部における角膜部位の断層像が取得され、眼科診断等において利用されている。

ここで、前眼部断層像と眼底断層像の双方を撮像可能にした光断層撮像装置が、特許文献１に開示されている。これは、前眼部撮影モードと眼底撮影モードとに応じて、干渉光学系内部の参照ミラーを、撮影モードに対応する位置に移動させている。

特開２０１１−１４７６１２号公報

ここで、被検眼等の被検査物の断層画像の撮像範囲の大きさを変更することを考える。このとき、被検査物に対して装置本体を光軸方向に移動すること等によって、測定光の光路長を変更する手法が考えられる。この手法では、ユーザは、測定光の光路長をどの程度変更すれば、意図した大きさで断層画像を取得できるのか、容易には分からない。

本発明は、上記課題に鑑み、ユーザが、被検査物の断層画像の撮像範囲の大きさを指示すれば、意図した大きさの断層画像を容易に取得できる光断層撮像装置およびその制御方法の提供を目的とする。

本発明に係る光断層撮像装置は、
測定光を照射した被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合波した光に基づいて、前記被検査物の断層画像を取得する光断層撮像装置であって、
前記測定光の光路長を変更する測定光光路長変更手段と、
前記断層画像の撮像範囲の大きさを指示する指示手段と、
前記指示手段による指示の後に前記被検査物に対する深さ方向の位置合わせを行うように、且つ前記指示された大きさの変更に対応する距離、前記測定光の光路長を変更するように、前記測定光光路長変更手段を制御する制御手段と、を有する。

本発明によれば、断層画像の撮像範囲の大きさを指示すれば、該指示に応じて測定光の光路長を変更することができる。これにより、ユーザは、被検査物の断層画像の撮像範囲の大きさを指示すれば、意図した大きさの断層画像を容易に取得できる。

第１の実施形態に係る装置全体について示した図である。 第１の実施形態に係る測定光学系構成を示した図である。 第１の実施形態に係る被検眼の前眼部をｘ方向にスキャンしている様子を示した説明図である。 第１の実施形態に係る前眼部撮像位置でのスキャン範囲と、該スキャン範囲に応じて得られる画像とを示した説明図である。 第１の実施形態に係る測定操作画面の一例を示した図である。 第１の実施形態に係る測定操作画面の他の例を示した図である。 第１の実施形態に係る測定フローを示した図である。 第１の実施形態に係る前眼部の断層画像の表示例と、当該画像を補正して表示した例とを示す図である。 第２の実施形態に係る装置全体について示した図である。 第４の実施形態に係るポリゴンミラーを示した図である。 第５の実施形態に係る各パラメータを示した図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。

［第１の実施形態］
以下、本実施形態に係る光断層撮像装置（ＯＣＴ装置）について説明する。

（装置の概略構成）
本実施形形態における光断層撮像装置の概略構成について図１を用いて説明する。

図１は、光断層撮像装置の側面図である。２００は光断層撮像装置、９００は前眼部の２次元像および断層画像を撮像するための測定光学系である光学ヘッド、９５０は光学ヘッドを図中ｘｙｚ方向に不図示のモータを用いて移動可能とした移動部であるステージ部である。９５１は後述の分光器を内蔵するベース部である。なお、光学ヘッド９００は、測定光の光路を含む光学部の一例であり、測定光学系の筺体である。また、ステージ部９５０は、被検査物に対して移動する光学部移動機構の一例である。

９２５はステージ部の制御部を兼ねるパソコンであり、ステージ部の制御とともに断層画像の構成等を行う。９２６は被検者情報記憶部を兼ね、断層撮像用のプログラムなどを記憶するハードディスクである。９２８は表示部であるモニタであり、９２９はパソコンへの指示を行う入力部であり、具体的にはキーボードとマウスから構成される。３２３は顎台であり、被検者の顎と額とを固定することで、被検者の眼（被検眼）の固定を促す。３２４は外部固視灯であり、被検者の眼を固視させるのに使用する。後述する内部固視灯と切り替えての使用が可能となっている。

（測定光学系および分光器の構成）
本実施形態の測定光学系および分光器の構成について図２を用いて説明する。

まず、光学ヘッド９００部の内部について説明する。被検眼１００に対向して対物レンズ１０１−１、１０１−２が設置され、その光軸上で反射ミラー１０２およびダイクロイックミラー１０３によってＯＣＴ光学系の光路Ｌ１、前眼部観察と内部固視灯用の光路Ｌ２とに波長帯域ごとに分岐される。

光路Ｌ２はさらに第３ダイクロイックミラー１０４によって前眼部観察用のＣＣＤ１０５および内部固視灯１０６への光路へと上記と同じく波長帯域ごとに分岐される。ここで１０１−３，１０７，１０８はレンズであり、１０７は固視灯および前眼部観察用の合焦調整のため不図示のモータによって駆動される。ＣＣＤ１０５は不図示の前眼部観察用照明光の波長、具体的には７８０ｎｍ付近に感度を持つものである。一方、内部固視灯１０６は可視光を発生して被検者の固視を促すものである。

光路Ｌ１は前述の通りＯＣＴ光学系を成しており被検眼１００の前眼部１００−１の断層画像を撮像するためのものである。より具体的には断層画像を形成するための干渉信号を得るものである。光路Ｌ１には、レンズ１０１−４、ミラー１１３、光を被検眼１００の前眼部１００−１上で走査するためのＸスキャナ１１４−１、Ｙスキャナ１１４−２が配置されている。さらに、１１５，１１６はレンズであり、そのうちのレンズ１１５は、光カプラー１１７に接続されているファイバー１１７−２から出射する光源１１８からの光を前眼部１００−１上に合焦調整をするために不図示のモータによって駆動される。この合焦調整によって前眼部１００−１からの光は同時にファイバー１１７−２先端にスポット状に結像されて入射されることとなる。なお、レンズ１１５は、ＯＣＴフォーカスレンズとも呼び、合焦レンズの一例である。

次に、光源１１８からの光路と参照光学系、分光器の構成について説明する。

１１８は光源、１１９はミラー、１２０は分散補償用ガラス、１１７は前述した光カプラー、１１７−１〜４は光カプラーに接続されて一体化しているシングルモードの光ファイバー、１２１はレンズ、１８０は分光器である。

これらの構成によってマイケルソン干渉計を構成している。光源１１８から出射された光は光ファイバー１１７−１を通じ光カプラー１１７を介して光ファイバー１１７−２側の測定光と光ファイバー１１７−３参照光とに分割される。測定光は前述のＯＣＴ光学系光路を通じ、観察対象である被検眼１００の眼底に照射され、網膜による反射や散乱により同じ光路を通じて光カプラー１１７に到達する。

一方、参照光は光ファイバー１１７−３、レンズ１２１、測定光と参照光の分散を合わせるために挿入された分散補償ガラス１２０を介して参照ミラー１１９に到達し反射される。そして同じ光路を戻り光カプラー１１７に到達する。光カプラー１１７によって、測定光と参照光は合波され干渉光となる。ここで、測定光の光路長と参照光の光路長とが所定の条件を満たす状態となったときに干渉を生じる。参照ミラー１１９は不図示のモータおよび駆動機構によって光軸方向に調整可能に保持され、前眼部１００−１によって変わる測定光の光路長に参照光の光路長を合わせることが可能である。干渉光は光ファイバー１１７−４を介して分光器１８０に導かれる。

分光器１８０はレンズ１８１、１８３、回折格子１８２、ラインセンサ１８４から構成される。光ファイバー１１７−４から出射された干渉光はレンズ１８１を介して略平行光となった後、回折格子１８２で分光され、レンズ１８３によってラインセンサ１８４に結像される。なお、当該ラインセンサ１８４は、本実施形態において干渉光を受光して該干渉光に応じた出力信号を発生、出力する受光素子の一例として示される。

次に、光源１１８の周辺について説明する。光源１１８は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）である。中心波長は８５５ｎｍ、波長バンド幅は約１００ｎｍである。ここで、バンド幅は、得られる断層画像の光軸方向の分解能に影響するため、重要なパラメータである。また、光源の種類は、ここではＳＬＤを選択したが、低コヒーレント光が出射できればよく、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等も用いることができる。中心波長は眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適する。また、中心波長は得られる断層画像の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましい。双方の理由から中心波長を８５５ｎｍとした。

本実施形態では干渉計としてマイケルソン干渉計を用いたが、マッハツェンダー干渉計を用いてもよい。測定光と参照光との光量差に応じて光量差が大きい場合にはマッハツェンダー干渉計を、光量差が比較的小さい場合にはマイケルソン干渉計を用いることが望ましい。

（断層画像の取得方法）
光断層撮像装置を用いた断層画像の取得方法について説明する。光断層撮像装置は、Ｘスキャナ１１４−１、Ｙスキャナ１１４−２を制御することで、被検眼１００の前眼部１００−１における所望部位の断層画像を取得することができる。

図３は、被検眼１００に測定光２０１を照射し、前眼部１００−１をｘ方向にスキャンを行っている様子を示している。前眼部１００−１におけるｘ方向の撮像範囲から所定の撮像本数の情報をラインセンサ１８４で撮像する。ｘ方向のある位置で得られるラインセンサ１８４上の輝度分布を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、該ＦＦＴで得られた線状の輝度分布をモニタに示すために濃度あるいはカラー情報に変換したものをＡスキャン画像と呼ぶ。即ち、受光素子たるラインセンサ１８４において受光された干渉光により得られた出力信号に応じて、Ａスキャン画像としての画像取得が為される。この複数のＡスキャン画像を並べた２次元の画像をＢスキャン画像と呼ぶ。１つのＢスキャン画像を構築するための複数のＡスキャン画像を取得した後、ｙ方向のスキャン位置を移動させて再びｘ方向のスキャンを行うことにより、複数のＢスキャン画像を得る。複数のＢスキャン画像、あるいは複数のＢスキャン画像から構築した３次元断層画像をモニタに表示することで検者が被検眼の診断に用いることができる。

ここで、前眼部の断層画像を得る際の撮像範囲である画角は、後述する図４に示されるｘ方向のスキャン範囲Ｒｏに応じて通常は決定される。またこのスキャン範囲Ｒ０は、スキャナのスキャン角度θと対物レンズ１０１−１から被検眼前眼部までの撮影距離Ｐ０と、により決定される。即ち、撮像領域の大きさを変えたい場合には、スキャン角度θ或いは撮影距離Ｐ０を変更するが、撮影距離Ｐ０の変更は光学ヘッド９００をＺ軸方向に移動する等、測定光の光路長を変更することにより容易に実行できる。このため、本実施形態では光学ヘッド９００を測定光の光路長を変更することにより撮影距離Ｐ０を変更することとし、これら構成を測定光光路長変更手段として定義する。なお、測定光の光路長を変更する構成は例示した本実施形態以外にも存在するが、本実施形態では測定光路長変更手段としてこれらを包括する概念として定義する。

測定光と参照光とを合波させて所望の干渉を得るためには、前述したようにこれら測定光の光路長と参照光の光路長とが所定の条件を満たすように連動することを要する。従って、撮影距離Ｐ０となる前眼部位置での測定光の光路長に応じて、参照光の光路長を変更するように参照ミラー１１９の移動が行われる。

当該参照ミラー１１９及びこれを移動させる構成は、本実施形態における参照光の光路長を変更する参照光光路長変更手段の一例として示される。また、先にも述べたように、合波光より干渉を得るために、参照光の光路長は測定光の光路長に応じて変更されることを要する。本実施形態においては、一例としてパソコン９２５において制御手段（「光路長連動手段」ともいう）として機能するモジュール領域により、測定光光路長変更手段による測定光の光路長の変更に連動させて、参照光光路長変更手段に参照光の光路長の変更を実行させることとしている。

図４は、撮影距離Ｐ０を変化させた時の前眼部撮像位置でのスキャン範囲を示した図と、その際の画角内に表示される断層画像を各々対応させて示している。撮影距離Ｐ０を変化させ且つこの変化に応じて参照ミラー１１９を移動させることにより、スキャン角度θを変えることなく前眼部の撮像範囲の大きさを変える事ができる。図４（ｂ）のように被検眼と装置の距離を遠ざけるように撮影距離をＰｍａｘまで変更し、且つ参照ミラー１１９を当該撮影距離Ｐｍａｘ相当位置まで移動することにより、前眼部を広いスキャン範囲Ｒｍａｘ（画角）で撮像できる。また、図４（ｃ）のように被検眼と装置の距離を近づけるように撮影距離をＰｍｉｎまで変更し、且つ参照ミラー１１９を当該撮影距離Ｐｍｉｎ相当位置まで移動することで、前眼部を拡大するようなスキャン範囲Ｒｍｉｎで撮像できる。

（測定操作画面）
次に、本実施形態に係る測定操作画面について、図５と図６を用いて説明する。ここで、図５は、本実施形態に係る測定操作画面１０００の一例を示した図である。また、図６は、本実施形態に係る測定操作画面１０００の他の例を示した図である。

まず、１１０１は前眼観察用ＣＣＤ１０５によって得られた前眼観察画面、１３０１は取得された断層画像を確認するための断層画像表示画面である。また、１００１は被検眼の左右眼を切り替えるボタンであり、Ｌ、Ｒボタンを押すことにより、左右眼の初期位置に光学ヘッド９００を移動する。１００２はマウスカーソルであり、検者が入力部９２９に含まれるマウスを操作することによりこのマウスカーソル位置を動かす。本測定装置において、マウスカーソルの位置検出手段により、マウスカーソルの位置に応じてアライメント手段が変更できるように構成されている。マウスカーソルの位置検出手段は、マウスカーソルの表示画面上の画素位置からその位置を算出する。測定画面中には範囲を設けておき、設けた範囲とアライメント駆動の対応づけを予め設定しておく。それにより、設定した範囲の画素内にマウスカーソルがあるときには、その設定した範囲で定めたアライメントを行うことができる。またマウスによるアライメント操作は、マウスのホイールを回転させることにより行う。

また、それぞれの画像の近傍に配置されているスライダは、調整を行うためのものである。スライダ１１０３は被検眼に対する撮影距離を指定するものでスライダを動かすのと連動して前眼観察画面内のキャラクタ１００３の大きさが変わるようになっている。更に、キャラクタ１００３の大きさは、前眼部の撮像範囲（画角）の大きさの変更と連動しており、前眼部観察用フォーカスレンズ１０７を所定位置へ移動する。当該フォーカスレンズ１０７は、本実施形態において前眼部に対する焦点合わせを実行するフォーカスレンズを含む前眼部観察手段の一例として示される。スライダ上限が前述した前眼部撮像範囲Ｒｍａｘに、スライダ下限が前眼部撮像範囲Ｒｍｉｎに各々対応している。スライダ１２０３はＯＣＴフォーカス調整を行うものである。ＯＣＴフォーカス調整は、前眼部に対する合焦調整を行うために、レンズ１１５を図示の方向に移動する調整である。また、これらのスライダは、それぞれの画像中においてマウスによるアライメント操作の際にも連動して動くようになっている。即ち、スライダ１２０３によるＯＣＴフォーカス調整とは独立或いは連動し、更にパソコン９２５における制御手段（「合焦連動手段」ともいう）は、測定光光路長変更手段による測定光の光路長の変更に連動させて、前眼部に対する焦点合わせをＯＣＴフォーカスレンズ１１５に実行させる。なお、前眼部観察手段による前眼部に対する合焦操作は、撮影距離の変更を伴う測定光の光路長の変更に応じて為されることを要する。本実施形態では、前述した制御手段（「前眼部用合焦連動手段」ともいう）が、測定光光路長変更手段による測定光の光路長の変更に連動させて、前眼部観察手段による前眼部に対する焦点合わせを実行させることとしている。

また、図６は、図５に対して、スライダ１１０３を撮像範囲選択ボタン１００４に置き換えたものである。このとき、標準（Ｒ０＝６ｍｍ×６ｍｍ）、最大（Ｒｍａｘ＝９ｍｍ×９ｍｍ）、最小（Ｒｍｉｎ＝３ｍｍ×３ｍｍ）が、各々設定されている。このとき、検者による撮像範囲選択ボタン１００４のいずれかの選択に応じて、断層画像の撮像範囲の大きさを変更することができる。なお、前眼部画像１１０２が取得されていない状態で、検者が上記選択を行っても、上記撮像範囲の大きさを変更することができる。

（前眼部の断層画像を取得するフロー）
次に、本実施形態に係るＯＣＴ装置を用いて前眼部の断層画像を取得するフローについて、図７を用いて説明する。ここで、図７は、本実施形態に係る測定フローを示した図であり、検者及びパソコン９２５の動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１において、パソコン９２５は、本フローを開始する。次に、ステップＳ１０２において、パソコン９２５による指示に応じて、前眼部画像１１０２を取得する。このとき、不図示の前眼部照明光は、被検眼１００を照明した後、反射光は対物レンズ１０１−１、１０１−２を通過し、前述した光路Ｌ２を通過して、ＣＣＤ１０５に結像される。ＣＣＤ１０５に結像された前眼部画像は、図示しないＣＣＤ制御部で読み出し、増幅、Ａ／Ｄ変換されて、演算部に入力される。演算部に入力された前眼像は、パソコン９２５に取り込まれる。

また、ステップＳ１０３において、検者は、パソコン９２５への指示を行う入力部９２９を用いて、所望の撮像範囲の大きさに変更する指示をスライダ１１０３に行う。このとき、スライダ１１０３のバーは画面上で移動する。この検者による指示に応じて、制御手段の一例であるパソコン９２５は、変更された大きさに対応する距離となるように、光学ヘッド９００を光軸方向に移動する。また、ステップＳ１０４において、制御手段の一例であるパソコン９２５は、光学ヘッド９００の移動に応じて、該測定光の光路長が変更した距離に対応する位置に参照ミラー１１９を移動する制御を行う。これにより、前眼部断層画像１３０１が撮影フレーム内に配置されるように、コヒーレンスゲートが調整される。なお、参照ミラー１１９の移動と一緒に、前眼部フォーカスレンズ１０７を移動しても良い。また、撮影範囲の大きさの変更の指示に応じて、光学ヘッド９００の移動および参照ミラー１１９の移動を連動して実行するが、このとき、合焦位置を変更するためにＯＣＴフォーカスレンズ１１５の移動を連動して実行しても良い。また、参照ミラー１１９の移動を連動させる代わりに、ＯＣＴフォーカスレンズ１１５の移動を連動させても良い。このとき、後述するステップ１０６を省略することができる。また、各部材を同時に移動しても良いし、各部材の移動タイミングに時間差があっても良い。

また、ステップＳ１０５において、検者の指示に応じて、制御手段の一例であるパソコン９２５は、前眼部に対して光学ヘッド９００を移動して、前眼部に対する光学ヘッド９００の位置合わせ（アライメント）を行う。なお、光学ヘッド９００に対して被検者の顔受け部等を移動することにより、上記位置合わせを行っても良い。また、検者の手動による操作以外に、光学ヘッド９００が自動で移動しても良い。具体的には、ＣＣＤ１０５により撮像された前眼画像から画像処理により被検眼１００の瞳孔位置を検出する。これにより、該検出された瞳孔位置に基づいて光断層撮像装置と被検眼１００とのアライメント位置関係を知ることができる。そして、検出した被検眼１００の瞳孔位置が理想位置となるように、光学ヘッド９００を不図示のＸＹＺステージを駆動することができる。また、このとき、断層画像撮影中に前眼部をトラッキングすることで、検者は常に被検眼１００の前眼部を監視できるため、利便性を向上することができる。

また、ステップ１０６において、検者は、入力部９２９を用いて、前眼部断層画像１３０１の合焦位置を変更する指示をスライダ１２０３に行う。このとき、スライダ１２０３のバーは画面上で移動する。この検者による指示に応じて、制御手段の一例であるパソコン９２５は、ＯＣＴフォーカスレンズ１１５が移動する制御を行う。これにより、ＯＣＴフォーカスを調整することができる。また、ステップ１０７において、検者は、入力部９２９を用いて、撮像ボタン１００５を押す。この検者による指示に応じて、制御手段の一例であるパソコン９２５は、前眼部の断層画像を取得する制御を行う。また、ステップ１０８において、表示制御手段の一例であるパソコン９２５は、前眼部の断層画像をモニタ９２８に表示させる。なお、ステップ１０８において、パソコン９２５は、前眼部の断層画像を補正し、該補正された画像をモニタ９２８に表示させても良い。そして、ステップ１０９において、本フローを終了する。

ここで、ステップ１０８において取得された断層画像は、例えば、標準とした撮影距離Ｐ０の場合に得られる断層画像に対し、同一広さ画面内においてより広範囲な部位の画像、或いは狭い範囲の部位の画像となっている場合がある。後述するように、当該補正は、撮像されたこれらの画像における部位が撮影距離Ｐ０で得られる部位と同じ大きさで表示されるように、表示範囲（画角）を拡大或いは縮小する操作となる。以上の操作はパソコン９２５において画像の表示様式を補正、変更する画像補正手段として機能するモジュール領域により実行される。また、表示手段上において撮影範囲の大きさの変更を指示するためのカーソル等の表示或いはその表示形態は、制御手段に包含される表示制御手段として機能するモジュール領域により実行される。

実際には、前眼部断層像は、標準距離より撮影距離が遠ければ断層深さが変化せずに左右方向のみ狭くなり、標準距離より撮影距離が狭ければ左右方向のみ広くなる。図８は、前眼部断層像の表示画像を補正した例である。図８（１ａ）にて撮影距離Ｐ０に対応した左右方向の視野ｘ０が、撮影距離Ｐｍａｘと遠くなると左右方向の視野ｘｍへと狭くなる。図８（２ｂ）のように左右方向の視野ｘｍを視野ｘ０へ変換して表示する事は既知の画像処理方法により容易に可能である。撮影距離Ｐｍｉｎについても、図８（３ｂ）のように画像を処理して表示できる。更に、図８（２ｂ）及び図８（３ｂ）の画像を元に各種計測を行っても良いし、撮影距離Ｐと左右方向の視野ｘとの比率をかける事により図８（２ａ）、図８（３ａ）の元図を使用して各種計測を行っても良い。

以上説明したように、本実施形態の光断層撮像装置においては、検者が様々な撮像範囲を指定し撮像可能な装置を提供することができる。即ち、光学系の性能を保ったまま様々な視野かつ高解像度の光断層撮像装置を提供することができる。また同時に、被検眼と装置の作動距離を変える事ができるので、被検者の状況に応じて作動距離を長くして撮影する事で被検者の負担を和らげる事ができる。

［第２の実施形態：断層画像の撮像範囲の大きさの指示の後にアライメント］
次に、第２の実施形態について、図９を用いて説明する。本実施形態は、断層画像の撮像範囲の大きさの指示の後にアライメント（あるいは再度アライメント）を行ってから、該指示された大きさに対応する距離、測定光の光路長を変更する。これにより、ユーザは、断層画像の撮像範囲の大きさを指示する前にアライメントがずれてしまっても、意図した大きさの断層画像を確実に取得することができる。

このとき、第２の実施形態では、図９のように、図２に対して、反射ミラー１０２をダイクロイックミラー１１３に置き換え、アライメント光学系の光路Ｌ３を設けている。光路Ｌ３上には、レンズ１０９、スプリットプリズム１１０、レンズ１１１、ＣＣＤ１１２が存在する。ＣＣＤ１１２では、前眼画像が観察されるが、Ｚ方向のアライメント（被検査物に対する深さ方向の位置合わせ）があっていない場合、スプリットプリズム１１０により前眼画像の一部が位置ずれするようになっている。このとき、Ｚ方向のアライメントがあっていると、前眼画像の一部の位置ずれが無くなるため、この画像のずれの方向およびずれ量によりＺ方向のアライメントずれを検知することができる。このＺ方向のアライメントずれをなくすように被検眼に対して装置本体を移動させることにより、Ｚ方向のアライメントができる。Ｘ、Ｙ方向のアライメントは、ＣＣＤ１１２により得られる前眼観察像における瞳孔の位置を検知することで行える。

ここで、例えば、ユーザは、角膜厚分布を撮像する場合には、角膜全体を撮像できるように広い撮像範囲を指定する。また、例えば、ユーザは、隅角を撮像する場合には、隅角を撮像できる程度の狭い撮像範囲を指定する。このように、不図示の撮影モード選択手段により、断層画像を取得する前に、撮影部位等の撮像モードを選択するように構成されても良い。また、アライメントを行った後に、断層画像の撮像範囲の大きさを指示する前に、指示された大きさに対応する距離、測定光の光路長を確実に変更するために、再度アライメントを行っても良い。この場合には、ユーザは、前眼観察像を見ながら撮像範囲の大きさを指示することができる。

［第３の実施形態：測定光の光路長の変更が限界である場合に、スキャン角度を調整］
次に、第３の実施形態に係る光断層撮像装置（ＯＣＴ装置）について、第１の実施形態に記載されたＯＣＴ装置との差異を説明する。

第１の実施形態に記載のＯＣＴ装置では、図４（ａ）に対して、図４（ｂ）、（ｃ）のように、走査手段の走査角度θを変えることなく、前眼部撮像範囲の大きさを変えることができた。つまり、光学ヘッド９００内の光路を変更することなく、拡大と縮小が行えるため、レンズ端の収差の影響や、光束のケラレの影響、走査角度θの変更によるサンプリング密度の変化を考慮する必要がなかった。

本実施形態では、最大撮影距離Ｐｍａｘや最小撮影距離Ｐｍｉｎに到達したときに、さらに走査角度θを変えることで撮像範囲をさらに変更することができる。最大撮影距離Ｐｍａｘに到達したときには、ＸＹスキャナ１１４のスキャン振幅を大きくする。それにより、走査角度θが大きくなる。つまり、スキャン範囲Ｒがより大きくなり、さらに広い範囲を縮小してみることが出来る。

また、最小撮影距離Ｐｍｉｎに到達し、さらに拡大したい場合には、ＸＹスキャナ１１４のスキャン振幅を狭くする。それにより、より狭いスキャン範囲を拡大してみることができ、より拡大された画像を得ることができる。

また、最大撮影距離Ｐｍａｘは、ＯＣＴフォーカスレンズ１１５や参照ミラー１１９の駆動限界などにより決定される。撮影距離Ｐ０を大きくするとスキャン範囲Ｒが広くなるので、より広い範囲を見ることが出来る。つまり、縮小画像が見ることが出来る。一方、最小撮影距離Ｐｍｉｎは、前述のＯＣＴフォーカスレンズ１１５や参照ミラー１１９の駆動限界に加えて、被検眼とＯＣＴ装置の接触など被検眼に対する安全性を確保する距離によっても決定される。

［第４の実施形態：ポリゴンミラー］
次に、第４の実施形態について、図１０を用いて説明する。第１の実施形態においては、Ｘスキャナ１１４−１、Ｙスキャナ１１４−２を動かすことで所望の領域の断層画像を取得する。例えば、Ｘスキャナ１１４−１、Ｙスキャナ１１４−２はそれぞれ、図１０（ａ）に示すような、往復回転運動をするミラー２０１、２０２から構成され、ミラーに当たった光束がＸ、Ｙ方向に、往復して振られるような構成が考えられる。ミラーは、例えば、位置決め精度や繰り返し再現性の高いガルバノモーターによって駆動されるガルバノミラーが考えられる。

本実施形態においては、ＸスキャナとＹスキャナとのうちの少なくとも一つが、図１０（ｂ）に示すような、一方向に回転可能な多角形ミラー（ポリゴンミラー）２０３である。多面体の一面が光束入射位置を通りすぎるまでの回転角度ψが、スキャニングの幅となり、次々に光束入射位置に新しい面が現れることで、光束をＸ、Ｙ方向に、繰り返し振ることができる。この場合、ミラーの移動方向は一方向である為、前述したガルバノミラーによりミラー面を往復運動させるより、高速にスキャンを行うことができる。

一方、前述したガルバノミラーによりミラー面を往復運動させる場合は、ガルバノミラーの傾ける角度を変えることにより、スキャン幅を変更できるが、多角形ミラーを用いた場合は形状によりスキャン幅は一意に決まってしまう。このため、多角形ミラーを用いた場合、スキャン幅を変えることにより撮像範囲の大きさを変更することは容易ではない。そこで、第１の実施形態において示した撮像範囲の大きさの変更の仕方を用いることで、スキャンの高速化を実現しながら、撮像範囲の大きさの変更を可能にできる。

［第５の実施形態：各パラメータの対応表］
次に、第５の実施形態について、図１１を用いて説明する。断層画像の撮像範囲の大きさが指示されると、測定光の光路長と参照光の光路長とＯＣＴフォーカスと前眼部フォーカスとが連動して制御されるが、これらのパラメータの対応関係を、記憶手段の一例であるハードディスク９２６に記憶させ、それを参照することで、上記制御を行うことができる。

例えば、図１１のように、撮影範囲を決めるスキャン幅Ｒ０と測定光の光路長Ｐ０と参照光の光路長ＰｒとＯＣＴフォーカスレンズ位置Ｌｏと前眼部フォーカスレンズ位置Ｌａとの対応関係を予めシミュレーションにより求めておき、対応表を作成し、ハードディスクに記憶させることができる。また、対応表から、各パラメータ同士の関係を近似式１〜４のように求めておき、これらの関係式をハードディスクに記憶させても良い。

Ｐｒ＝ＰＯ＝ｆ_１（ＲＯ） 式２
Ｌｏ＝ｆ_１（ＰＯ） 式３
Ｌａ＝ｆ_２（ＰＯ） 式４
ｐは、対物レンズ１０１−１から角度θで広がるスキャンエリア境界線を対物レンズ側に延長した線の交点と対物レンズ全面頂点の距離であり、光学設計によって決まる値である為、シミュレーションにより予め求めることができる。関数ｆ_１（ＲＯ）、ｆ_２（ＰＯ）は、光学系の設計によって決まり、測定光光路長Ｐｏにおいて適切なＯＣＴフォーカスが得られるＯＣＴフォーカスレンズ位置Ｌｏ、適切な前眼部フォーカスが得られる前眼部フォーカスレンズ位置Ｌａを予めシミュレーションによって求めておき関係を近似式で現わしたものである。

［第６の実施形態：撮像範囲の大きさの指示に応じて、固視灯の大きさを調整］
次に、第６の実施形態に係る光断層撮像装置（ＯＣＴ装置）について、第１の実施形態に記載されたＯＣＴ装置との差異を説明する。第１の実施形態に記載されたＯＣＴ装置では、撮影距離Ｐ０をスキャン範囲Ｒ０に応じて変更し、測定光の光路長を変更する。このとき、被検眼に対して、固視灯１０６の大きさが変化することになる。撮影距離Ｐ０が大きいとき、固視灯は小さく見え、一方、撮影距離Ｐ０が小さいときには、固視灯は大きく見える。このため、被検者に不快感を与える可能性や、固視灯が見えにくくなる場合がある。

これに対して、本実施形態に係るＯＣＴ装置は、不図示の固視灯表示変更手段により、固視灯１０６の表示の大きさが変更できるように構成される。例えば、固視灯がＬＣＤ等の２次元像を表示できる場合には、その表示された２次元像のＸＹ方向の大きさが変更できる。また、固視灯が点光源等の場合には、その大きさを変更できるようにレンズ等の光学部材を追加しても良い。被検眼に対して光学部材の位置を動かすことで、固視灯の拡大や縮小ができる。あるいは、光路Ｌ２にＸＹスキャナが構成され、点光源の点灯と消灯によって、ＸＹスキャンによる２次元像を作り出す場合には、その点光源の点灯と消灯のタイミングを変更して、ＸＹスキャンによる２次元像の大きさを変更できるようにしても良い。

このように、表示の大きさを変更できる固視灯を用いて、以下のように固視灯の大きさを変更する。まず、検者により撮像範囲が指定され、その範囲に応じて撮影距離Ｐ０を大きくしたとき、測定光の光路長が短くなり、被検眼から遠くなるため、固視灯は小さく見える。この場合には、固視灯の表示を大きくすることで、被検眼に対する固視灯の大きさを一定にすることができる。一方、撮影距離Ｐ０を小さくしたときには、測定光の光路長が長くなり、被検眼に近づくため、固視灯は大きく見える。この場合には、固視灯を小さく表示する。つまり、撮影距離Ｐ０と連動して固視灯の大きさを変更することで、固視灯の大きさを一定にすることができる。

［その他の実施形態］
また、本実施形態は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形、変更して実施することができる。例えば、上記の実施例では、被測定物が眼の場合について述べているが、眼以外の皮膚や臓器等の被測定物に本実施形態を適用することも可能である。この場合、本発明は、眼科装置以外の、例えば内視鏡等の医療機器としての態様を有する。従って上述した被検眼は被検査物として理解されることが好ましい。

このように、表示の大きさを変更できる固視灯を用いて、以下のように固視灯の大きさを変更する。まず、検者により撮像範囲が指定され、その範囲に応じて撮影距離Ｐ０を大きくしたとき、測定光の光路長が長くなり、被検眼から遠くなるため、固視灯は小さく見える。この場合には、固視灯の表示を大きくすることで、被検眼に対する固視灯の大きさを一定にすることができる。一方、撮影距離Ｐ０を小さくしたときには、測定光の光路長が短くなり、被検眼に近づくため、固視灯は大きく見える。この場合には、固視灯を小さく表示する。つまり、撮影距離Ｐ０と連動して固視灯の大きさを変更することで、固視灯の大きさを一定にすることができる。

Claims (17)

1. 測定光を照射した被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合波した光に基づいて、前記被検査物の断層画像を取得する光断層撮像装置であって、
   前記測定光の光路長を変更する測定光光路長変更手段と、
   前記断層画像の撮像範囲の大きさを指示する指示手段と、
   前記指示手段による指示の後に前記被検査物に対する深さ方向の位置合わせを行うように、且つ前記指示された大きさの変更に対応する距離、前記測定光の光路長を変更するように、前記測定光光路長変更手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする光断層撮像装置。
2. 前記測定光光路長変更手段は、前記測定光の光路を含む光学部を前記被検査物に対して移動する光学部移動機構を有し、
   前記制御手段が、前記指示手段による指示の後に前記被検査物に対する深さ方向の位置合わせを行うように、且つ前記指示された大きさの変更に対応する距離、前記測定光の光路長を変更するように、前記光学部移動機構を制御することを特徴とする請求項１に記載の光断層撮像装置。
3. 前記断層画像の撮像範囲の大きさの変更を指示する表示形態を表示手段に表示させる表示制御手段を更に有し、
   前記指示手段が、操作手段による操作に応じて前記変更を指示することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の光断層撮像装置。
4. 前記参照光の光路長を変更する参照光光路長変更手段を更に有し、
   前記制御手段が、前記指示手段による指示に応じて、前記測定光光路長変更手段と前記参照光光路長変更手段とを連動させて制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
5. 前記被検査物に対して前記測定光を合焦する合焦レンズを光路に沿って移動する移動手段を更に有し、
   前記制御手段が、前記指示手段による指示に応じて、前記測定光光路長変更手段と前記移動手段とを連動させて制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
6. 固視灯の表示の大きさを変更する固視灯表示変更手段を更に有し、
   前記制御手段が、前記指示手段による指示に応じて、前記測定光光路長変更手段と前記固視灯表示変更手段とを連動させて制御することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
7. 測定光を照射した被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合波した光に基づいて、前記被検査物の断層画像を取得する光断層撮像装置であって、
   前記測定光の光路長を変更する測定光光路長変更手段と、
   固視灯の表示の大きさを変更する固視灯表示変更手段と、
   前記断層画像の撮像範囲の大きさを指示する指示手段と、
   前記指示手段による指示に応じて、前記測定光光路長変更手段と前記固視灯表示変更手段とを連動させて制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする光断層撮像装置。
8. 前記制御手段が、前記撮像範囲を広くする指示の場合には、前記測定光の光路長を短くし且つ前記固視灯を大きくするように、前記測定光光路長変更手段と前記固視灯表示変更手段とを連動させて制御することを特徴とする請求項６あるいは７に記載の光断層撮像装置。
9. 前記断層画像の撮像範囲の大きさとの前記測定光の光路長との関係を示す表と関係式とのうち少なくとも一方を記憶する記憶手段を有し、
   前記制御手段が、前記指示手段による指示に応じて、前記記憶された少なくとも一方を用いて、前記測定光光路長変更手段を制御することを特徴とした請求項１乃至８の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
10. 前記被検査物に対して前記測定光を走査し、一方向に回転可能に構成された走査手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
11. 前記被検査物に対して前記測定光を走査する走査手段を更に有し、
    前記制御手段が、前記測定光の光路長の変更が限界である場合には、前記走査手段の走査角度を変更して前記撮像範囲を変更することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
12. 前記被検査物は被検眼であることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
13. 測定光を照射した被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合波した光に基づいて、前記被検査物の断層画像を取得する光断層撮像装置の制御方法であって、
    前記断層画像の撮像範囲の大きさを指示する工程と、
    前記指示する工程における指示の後に前記被検査物に対する深さ方向の位置合わせを行うように、且つ前記指示された大きさの変更に対応する距離、前記測定光の光路長を変更するように、前記測定光の光路長を変更する測定光光路長変更手段を制御する工程と、
    を有することを特徴とする光断層撮像装置の制御方法。
14. 前記制御する工程において、前記指示手段による指示に応じて、前記測定光光路長変更手段と固視灯の表示の大きさを変更する固視灯表示変更手段とを連動させて制御することを特徴とする請求項１３に記載の光断層撮像装置の制御方法。
15. 測定光を照射した被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合波した光に基づいて、前記被検査物の断層画像を取得する光断層撮像装置の制御方法であって、
    前記断層画像の撮像範囲の大きさを指示する指示手段と、
    前記指示手段による指示に応じて、前記測定光の光路長を変更する測定光光路長変更手段と固視灯の表示の大きさを変更する固視灯表示変更手段とを連動させて制御する工程と、
    を有することを特徴とする光断層撮像装置の制御方法。
16. 前記制御する工程において、前記撮像範囲を広くする指示の場合には、前記測定光の光路長を短くし且つ前記固視灯を大きくするように、前記測定光光路長変更手段と前記固視灯表示変更手段とを連動させて制御することを特徴とする請求項１４あるいは１５に記載の光断層撮像装置の制御方法。
17. 請求項１３乃至１６の何れか一項に記載の光断層撮像装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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