JP6923393B2 - 眼科装置、及びその制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、眼科装置、及びその制御方法に関する。

被検眼を撮影する眼科装置として、光コヒーレンストモグラフィ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：以下、ＯＣＴ）を用いた装置や眼底カメラや走査型レーザー検眼鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ：以下、ＳＬＯ）やスリットランプなどがある。中でも、レーザー光源等からの光ビームを用いて対象眼の表面形態や内部形態を表す画像を形成するＯＣＴが注目を集めている。ＯＣＴは、Ｘ線ＣＴのような人体に対する侵襲性を持たないことから、特に医療分野や生物学分野における応用の展開が期待されている。例えば、眼科分野においては、被検眼の前眼部等の画像を形成したり眼内距離を計測したりする装置が実用化されている。

このような眼科装置において、トラッキングは、被検眼の眼球運動にかかわらず高精細な画像を取得したり高精度に計測したりするための重要な技術である。トラッキングとは、被検眼の眼球運動に合わせて装置光学系を移動させるものである。トラッキングを行う場合、事前にアライメントとピント合わせが実行される。トラッキングは、装置光学系の位置等を眼球運動に追従させることにより、アライメントとピントが合った好適な位置関係を維持する機能である。このようなトラッキングに関する技術については、種々提案されている。

例えば、特許文献１には、眼底カメラを用いて眼底のベース画像及びターゲット画像を取得し、ベース画像及びターゲット画像に対して位相限定相関処理を施して微少な位置ずれ量を求め、求められた位置ずれ量に基づいてトラッキング制御を行う眼科装置が開示されている。

特開２０１５−０４３８９８号公報

被検眼の前眼部の計測や撮影を行う場合、前眼部像を取得し、取得された前眼部像を用いてトラッキング制御が行われる。しかしながら、前眼部像には、眼球運動で移動する瞳孔領域の他に移動しない瞼や睫毛等が描出されるため、位相限定相関処理を用いて位置ずれ量を求めることができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検眼の前眼部の計測や撮影を行う場合に高精度なトラッキングを可能にする技術を提供することにある。

実施形態の第１態様は、被検眼のデータを光学的に収集するための光学系と、互いに異なるタイミングで前記被検眼の前眼部の第１画像と第２画像とを取得する画像取得部と、前記第２画像における部分画像と、前記第１画像における前記部分画像に対応した対応部分画像との間の回転移動量を算出する回転移動量算出部と、前記回転移動量に基づいて前記対応部分画像と前記部分画像との間の回転方向の位置合わせを行う位置合わせ処理部と、前記位置合わせ処理部により位置合わせがなされた前記対応部分画像と前記部分画像とに対して位相限定相関処理を施すことにより、前記対応部分画像と前記部分画像との間の平行移動量を算出する平行移動量算出部と、前記被検眼と前記光学系とを相対的に移動する移動機構と、前記平行移動量に基づいて前記移動機構を制御する制御部と、を含む眼科装置である。

また、実施形態の第２態様は、第１態様において、前記第２画像における前記部分画像を特定する特定部を含み、前記回転移動量算出部は、前記対応部分画像と前記特定部により特定された前記部分画像との間の回転移動量を算出してもよい。

また、実施形態の第３態様では、第２態様において、前記特定部は、前記第１画像と前記第２画像とに基づいて前記部分画像を特定してもよい。

また、実施形態の第４形態では、第３態様において、前記特定部は、前記第２画像において、前記第１画像に対する移動量が第１閾値以上である領域の画像を前記部分画像として特定してもよい。

また、実施形態の第５態様では、第３態様において、前記特定部は、前記第２画像において前記第１画像に対する移動量が第２閾値以下である領域を特定し、前記第２画像における前記特定された領域以外の領域の画像を前記部分画像として特定してもよい。

また、実施形態の第６態様では、第２態様において、前記特定部は、前記第２画像において瞼又は睫毛が描出された領域の画像を特定し、前記第２画像における前記特定された領域以外の画像を前記部分画像として特定してもよい。

また、実施形態の第７態様では、第２態様において、前記特定部は、前記第２画像における所定の領域の画像を前記部分画像として特定してもよい。

また、実施形態の第８態様では、第７態様において、前記所定の領域は、前記被検眼の瞳孔に相当する領域を含み、前記被検眼の上瞼、下瞼、及び睫毛が描出されない領域であってよい。

また、実施形態の第９態様では、第１態様〜第８態様のいずれかにおいて、前記回転移動量算出部は、前記対応部分画像と前記部分画像とに対し位相限定相関処理を施すことにより前記回転移動量を算出してもよい。

また、実施形態の第１０態様は、被検眼のデータを収集するための光学系と、互いに異なるタイミングで前記被検眼の前眼部の第１画像と第２画像とを取得する画像取得部と、前記被検眼と前記光学系とを相対的に移動する移動機構と、を含む眼科装置の制御方法であって、前記第２画像における部分画像と、前記第１画像における前記部分画像に対応した対応部分画像との間の回転移動量を算出する回転移動量算出ステップと、前記回転移動量に基づいて前記対応部分画像と前記部分画像との間の回転方向の位置合わせを行う位置合わせステップと、前記位置合わせステップにおいて位置合わせがなされた前記対応部分画像と前記部分画像とに対して位相限定相関処理を施すことにより、前記対応部分画像と前記部分画像との間の平行移動量を算出する平行移動量算出ステップと、前記平行移動量に基づいて前記移動機構を制御する制御ステップと、を含む眼科装置の制御方法である。

また、実施形態の第１１態様は、第１０態様において、前記第２画像における前記部分画像を特定する特定ステップを含み、前記回転移動量算出ステップでは、前記対応部分画像と前記特定ステップにおいて特定された前記部分画像との間の回転移動量を算出してもよい。

また、実施形態の第１２態様は、第１１態様において、前記特定ステップでは、前記第２画像において、前記第１画像に対する移動量が第１閾値以上である領域の画像を前記部分画像として特定してもよい。

また、実施形態の第１３態様は、第１１態様において、前記特定ステップでは、前記第２画像において前記第１画像に対する移動量が第２閾値以下である領域を特定し、前記第２画像における前記特定された領域以外の領域の画像を前記部分画像として特定してもよい。

また、実施形態の第１４態様は、第１１態様において、前記特定ステップでは、前記第２画像における所定の領域の画像を前記部分画像として特定してもよい。

なお、上記した複数の態様に係る構成を任意に組み合わせることが可能である。

本発明によれば、被検眼の前眼部の計測や撮影を行う場合に高精度なトラッキングを行うことができるようになる。

実施形態に係る眼科装置の光学系の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係る眼科装置の光学系の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係る眼科装置の処理系の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係る眼科装置の処理系の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係る眼科装置の動作を説明するための概略図である。 実施形態に係る眼科装置の処理系の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係る眼科装置の処理系の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係る眼科装置の動作例のフロー図である。 実施形態に係る眼科装置の動作例のフロー図である。 実施形態に係る眼科装置の動作例のフロー図である。 実施形態に係る眼科装置の動作例のフロー図である。 実施形態に係る眼科装置の動作例のフロー図である。 実施形態に係る眼科装置の動作例のフロー図である。

この発明に係る眼科装置、及びその制御方法の実施形態の例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この明細書において引用された文献の記載内容や任意の公知技術を、以下の実施形態に援用することが可能である。

実施形態に係る眼科装置は、少なくともＯＣＴを実行する機能を備え、被測定物体に対してＯＣＴを実行することにより被測定物体に関する情報を取得することが可能な計測装置である。以下、実施形態に係る眼科装置が、被測定物体としての生体眼に対してＯＣＴを実行することにより生体眼を画像化する場合について説明するが、実施形態はこれに限定されない。例えば、実施形態に係る眼科装置は、生体眼に対してＯＣＴを実行することにより眼軸長など生体眼の眼内距離を計測可能であってよい。

実施形態に係る眼科装置は、フーリエドメインＯＣＴと眼底カメラとを組み合わせた眼科装置である。この眼科装置は、スウェプトソースＯＣＴを実行する機能を備えているが、実施形態はこれに限定されない。例えば、ＯＣＴの種別はスウェプトソースＯＣＴには限定されず、スペクトラルドメインＯＣＴ等であってもよい。スウェプトソースＯＣＴは、波長掃引型（波長走査型）光源からの光を測定光と参照光とに分割し、被測定物体を経由した測定光の戻り光を参照光と干渉させて干渉光を生成し、この干渉光をバランスドフォトダイオード等で検出し、波長の掃引及び測定光のスキャンに応じて収集された検出データにフーリエ変換等を施して画像を形成する手法である。スペクトラルドメインＯＣＴは、低コヒーレンス光源からの光を測定光と参照光とに分割し、被測定物体を経由した測定光の戻り光を参照光と干渉させて干渉光を生成し、この干渉光のスペクトル分布を分光器で検出し、検出されたスペクトル分布にフーリエ変換等を施して画像を形成する手法である。

実施形態に係る眼科装置には、眼底カメラの代わりに、走査型レーザー検眼鏡（ＳＬＯ）や、スリットランプ顕微鏡や、前眼部撮影カメラや、手術用顕微鏡や、光凝固装置などが設けられてもよい。この明細書では、ＯＣＴによる計測を「ＯＣＴ計測」と総称し、ＯＣＴによって取得される画像をＯＣＴ画像と総称し、測定光の光路を「測定光路」と表記し、参照光の光路を「参照光路」と表記することがある。

［構成］
図１に示すように、実施形態に係る眼科装置１は、眼底カメラユニット２、ＯＣＴユニット１００及び演算制御ユニット２００を含む。眼底カメラユニット２は、従来の眼底カメラとほぼ同様の光学系を有する。ＯＣＴユニット１００には、ＯＣＴを実行するための光学系が設けられている。演算制御ユニット２００は、各種の演算処理や制御処理等を実行するプロセッサを具備している。

本明細書において「プロセッサ」は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、ＳＰＬＤ（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ））等を含む処理回路を意味する。プロセッサは、例えば、記憶回路や記憶装置に格納されているプログラムを読み出し実行することで、実施形態に係る機能を実現する。

〔眼底カメラユニット〕
眼底カメラユニット２には、被検眼Ｅの眼底Ｅｆの表面形態を表す２次元画像（眼底像）を取得するための光学系が設けられている。眼底像には、観察画像や撮影画像などが含まれる。観察画像は、例えば、近赤外光を用いて所定のフレームレートで形成されるモノクロの動画像である。撮影画像は、例えば、可視光をフラッシュ発光して得られるカラー画像、又は近赤外光若しくは可視光を照明光として用いたモノクロの静止画像であってもよい。眼底カメラユニット２は、これら以外の画像、例えばフルオレセイン蛍光画像やインドシアニングリーン蛍光画像や自発蛍光画像などを取得可能に構成されていてもよい。

眼底カメラユニット２には、被検者の顔を支持するための顎受けや額当てが設けられている。更に、眼底カメラユニット２には、照明光学系１０と撮影光学系３０とが設けられている。照明光学系１０は眼底Ｅｆに照明光を照射する。撮影光学系３０は、この照明光の眼底反射光を撮像装置（ＣＣＤイメージセンサ（単にＣＣＤと呼ぶことがある）３５、３８）に導く。また、撮影光学系３０は、ＯＣＴユニット１００からの測定光を被検眼Ｅに導くとともに、被検眼Ｅを経由した測定光をＯＣＴユニット１００に導く。

照明光学系１０の観察光源１１は、例えばハロゲンランプ又はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）により構成される。観察光源１１から出力された光（観察照明光）は、曲面状の反射面を有する反射ミラー１２により反射され、集光レンズ１３を経由し、可視カットフィルタ１４を透過して近赤外光となる。更に、観察照明光は、撮影光源１５の近傍にて一旦集束し、ミラー１６により反射され、リレーレンズ１７、１８、絞り１９及びリレーレンズ２０を経由する。そして、観察照明光は、孔開きミラー２１の周辺部（孔部の周囲の領域）にて反射され、ダイクロイックミラー４６を透過し、対物レンズ２２により屈折されて眼底Ｅｆを照明する。

観察照明光の眼底反射光は、対物レンズ２２により屈折され、ダイクロイックミラー４６を透過し、孔開きミラー２１の中心領域に形成された孔部を通過し、ダイクロイックミラー５５を透過し、撮影合焦レンズ３１を経由し、ミラー３２により反射される。更に、この眼底反射光は、ハーフミラー３３Ａを透過し、ダイクロイックミラー３３により反射され、集光レンズ３４によりＣＣＤイメージセンサ３５の受光面に結像される。ＣＣＤイメージセンサ３５は、例えば所定のフレームレートで眼底反射光を検出する。表示装置３には、ＣＣＤイメージセンサ３５により検出された眼底反射光に基づく画像（観察画像）が表示される。なお、撮影光学系３０のピントが前眼部に合わせられている場合、前眼部からの観察照明光の反射光がＣＣＤイメージセンサ３５により検出され、当該反射光に基づく前眼部の観察画像が表示される。

撮影光源１５は、例えばキセノンランプ又はＬＥＤにより構成される。撮影光源１５から出力された光（撮影照明光）は、観察照明光と同様の経路を通って眼底Ｅｆに照射される。撮影照明光の眼底反射光は、観察照明光のそれと同様の経路を通ってダイクロイックミラー３３まで導かれ、ダイクロイックミラー３３を透過し、ミラー３６により反射され、集光レンズ３７によりＣＣＤイメージセンサ３８の受光面に結像される。表示装置３には、ＣＣＤイメージセンサ３８により検出された眼底反射光に基づく画像（撮影画像）が表示される。なお、観察画像を表示する表示装置３と撮影画像を表示する表示装置３は、同一のものであってもよいし、異なるものであってもよい。また、被検眼Ｅを赤外光で照明して同様の撮影を行う場合には、赤外の撮影画像が表示される。また、撮影光源としてＬＥＤを用いることも可能である。なお、撮影光学系３０のピントが前眼部に合わせられている場合、前眼部からの観察照明光の反射光がＣＣＤイメージセンサ３８により検出され、当該反射光に基づく前眼部の画像（撮影画像）が表示装置３に表示される。

ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）３９は、固視標や視力測定用視標を表示する。固視標は被検眼Ｅを固視させるための視標であり、眼底撮影時やＯＣＴ計測時などに使用される。

ＬＣＤ３９から出力された光は、その一部がハーフミラー３３Ａにて反射され、ミラー３２に反射され、撮影合焦レンズ３１及びダイクロイックミラー５５を経由し、孔開きミラー２１の孔部を通過する。孔開きミラー２１の孔部を通過した光は、ダイクロイックミラー４６を透過し、対物レンズ２２により屈折されて眼底Ｅｆに照射される。ＬＣＤ３９の画面上における固視標の表示位置を変更することにより、被検眼Ｅの固視位置を変更できる。

更に、眼底カメラユニット２には、従来の眼底カメラと同様にアライメント光学系５０とフォーカス光学系６０が設けられている。アライメント光学系５０は、被検眼Ｅに対する装置光学系の位置合わせ（アライメント）を行うための視標（アライメント視標）を生成する。フォーカス光学系６０は、被検眼Ｅに対してフォーカス（ピント）を合わせるための視標（スプリット視標）を生成する。

アライメント光学系５０のＬＥＤ５１から出力された光（アライメント光）は、絞り５２、５３及びリレーレンズ５４を経由してダイクロイックミラー５５により反射され、孔開きミラー２１の孔部を通過する。孔開きミラー２１の孔部を通過した光は、ダイクロイックミラー４６を透過し、対物レンズ２２により被検眼Ｅの角膜に照射される。

アライメント光の角膜反射光は、対物レンズ２２、ダイクロイックミラー４６及び上記孔部を経由し、その一部がダイクロイックミラー５５を透過し、撮影合焦レンズ３１を通過する。撮影合焦レンズ３１を通過した角膜反射光は、ミラー３２により反射され、ハーフミラー３３Ａを透過し、ダイクロイックミラー３３に反射され、集光レンズ３４によりＣＣＤイメージセンサ３５の受光面に投影される。ＣＣＤイメージセンサ３５による受光像（アライメント視標）は、観察画像とともに表示装置３に表示される。ユーザは、従来の眼底カメラと同様の操作を行ってアライメントを実施する。また、演算制御ユニット２００がアライメント視標の位置を解析して光学系を移動させることによりアライメントを行ってもよい（オートアライメント機能）。

フォーカス光学系６０は、照明光学系１０の光路に沿って移動可能である。撮影合焦レンズ３１は、フォーカス光学系６０の移動に連動して撮影光学系３０の光路に沿って移動可能である。フォーカス光学系６０の反射棒６７は、照明光路に対して挿脱可能である。

フォーカス調整を行う際には、照明光路上に反射棒６７の反射面が斜設される。フォーカス光学系６０のＬＥＤ６１から出力された光（フォーカス光）は、リレーレンズ６２を通過し、スプリット視標板６３により２つの光束に分離され、二孔絞り６４を通過する。二孔絞り６４を通過した光は、ミラー６５により反射され、集光レンズ６６により反射棒６７の反射面に一旦結像されて反射される。反射棒６７の反射面により反射された光は、リレーレンズ２０を経由し、孔開きミラー２１に反射され、ダイクロイックミラー４６を透過し、対物レンズ２２により屈折されて一対のスプリット視標光として被検眼Ｅに照射される。

被検眼Ｅの瞳孔を通過した一対のスプリット視標光は、被検眼Ｅの眼底Ｅｆに到達する。一対のスプリット視標光の眼底反射光は、瞳孔を通過し、照明光の眼底反射光束と同様の経路を通ってＣＣＤイメージセンサ３５により検出される。ＣＣＤイメージセンサ３５による受光像（一対のスプリット視標像）は、観察画像とともに表示装置３に表示される。演算制御ユニット２００は、従来と同様に、一対のスプリット視標像の位置を解析してフォーカス光学系６０を移動させてピント合わせを行う（オートフォーカス機能）。フォーカス光学系６０の移動に連動して撮影合焦レンズ３１を移動することにより、眼底像はＣＣＤイメージセンサ３５の撮像面に結像する。また、一対のスプリット視標像を視認しつつ手動で（後述の操作部２４０Ｂに対する操作で）ピント合わせを行ってもよい。

反射棒６７は、被検眼Ｅの眼底Ｅｆと光学的に略共役な照明光路上の位置に挿入される。照明光学系１０の光路に挿入されている反射棒６７の反射面の位置は、スプリット視標板６３と光学的に略共役な位置である。フォーカス視標光は、前述のように、二孔絞り６４などの作用により２つに分離される。眼底Ｅｆと反射棒６７の反射面とが共役ではない場合、ＣＣＤイメージセンサ３５により取得された一対のスプリット視標像は、例えば、左右方向に２つに分離して表示装置３に表示される。眼底Ｅｆと反射棒６７の反射面とが略共役である場合、ＣＣＤイメージセンサ３５により取得された一対のスプリット視標像は、例えば、上下方向に一致して表示装置３に表示される。眼底Ｅｆとスプリット視標板６３とが常に光学的に共役になるようにフォーカス光学系６０が照明光路に沿って移動されるとこれに連動して撮影合焦レンズ３１が撮影光軸に沿って移動する。眼底Ｅｆとスプリット視標板６３とが共役になっていない場合には一対のスプリット視標像が２つに分離するため、一対のスプリット視標像が上下方向に一致するようにフォーカス光学系６０を移動することにより、撮影合焦レンズ３１の位置が求められる。なお、この実施形態では、一対のスプリット視標像が取得される場合について説明したが、３以上のスプリット視標像であってよい。

ダイクロイックミラー４６は、観察・撮影用の光路からＯＣＴ用の光路を分岐させている。ダイクロイックミラー４６は、ＯＣＴに用いられる波長帯の光を反射し、観察・撮影用の光を透過させる。このＯＣＴ用の光路には、ＯＣＴユニット１００側から順に、コリメータレンズユニット４０と、光路長変更部４１と、光スキャナ４２と、ＯＣＴ合焦レンズ４３と、ミラー４４と、リレーレンズ４５とが設けられている。

コリメータレンズユニット４０は、コリメータレンズを含む。コリメータレンズユニット４０は、光ファイバによりＯＣＴユニット１００と光学的に接続されている。この光ファイバの出射端を臨む位置に、コリメータレンズユニット４０のコリメータレンズが配置されている。コリメータレンズユニット４０は、光ファイバの出射端から出射された測定光ＬＳ（後述）を平行光束にするとともに、被検眼Ｅからの測定光の戻り光を当該出射端に集光する。

光路長変更部４１は、図１に示す矢印の方向に移動可能とされ、ＯＣＴ用の光路の光路長を変更する。この光路長の変更は、被検眼Ｅの眼軸長に応じた光路長の補正や、干渉状態の調整などに利用される。光路長変更部４１は、例えばコーナーキューブと、これを移動する機構とを含んで構成される。

光スキャナ４２は、例えば、被検眼Ｅの瞳孔と光学的に略共役な位置に配置されている。光スキャナ４２は、ＯＣＴ用の光路を通過する光（測定光ＬＳ）の進行方向を変更する。それにより、被検眼Ｅを測定光ＬＳでスキャンすることができる。光スキャナ４２は、例えば、測定光ＬＳをｘ方向にスキャンするガルバノミラーと、ｙ方向にスキャンするガルバノミラーと、これらを独立に駆動する機構とを含んで構成される。それにより、測定光ＬＳをｘｙ平面上の任意の方向にスキャンすることができる。

ＯＣＴ合焦レンズ４３は、測定光ＬＳの光路（干渉光学系の光軸）に沿って移動可能である。

眼科装置１には、被検眼Ｅと対物レンズ２２とに間に配置可能な前置レンズ２３が設けられる。前置レンズ２３は、手動で被検眼Ｅと対物レンズ２２との間に配置可能である。前置レンズ２３は、後述の制御部２１０からの制御を受け、自動で被検眼Ｅと対物レンズ２２との間に配置可能であってもよい。被検眼Ｅと対物レンズ２２との間から前置レンズ２３が退避されている場合、測定光の焦点位置が被検眼Ｅの眼底Ｅｆ又はその近傍に配置され、眼底Ｅｆに対してＯＣＴ計測を行うことができる。被検眼Ｅと対物レンズ２２との間に前置レンズ２３が配置されている場合、測定光の焦点位置が眼底Ｅｆから移動されて前眼部又はその近傍に配置され、前眼部に対してＯＣＴ計測を行うことができる。

〔ＯＣＴユニット〕
ＯＣＴユニット１００の構成の一例を図２に示す。ＯＣＴユニット１００には、被検眼ＥのＯＣＴ画像を取得するための光学系が設けられている。この光学系は、波長掃引型（波長走査型）光源からの光を測定光と参照光とに分割し、被検眼Ｅからの測定光の戻り光と参照光路を経由した参照光とを干渉させて干渉光を生成し、この干渉光を検出する干渉光学系である。干渉光学系による干渉光の検出結果（検出信号）は、干渉光のスペクトルを示す干渉信号であり、演算制御ユニット２００に送られる。

光源ユニット１０１は、一般的なスウェプトソースタイプの眼科装置と同様に、出射光の波長を掃引（走査）可能な波長掃引型（波長走査型）光源を含んで構成される。波長掃引型光源は、共振器を含むレーザー光源を含んで構成される。光源ユニット１０１は、人眼では視認できない近赤外の波長帯において、出力波長を時間的に変化させる。

光源ユニット１０１から出力された光Ｌ０は、光ファイバ１０２により偏波コントローラ１０３に導かれてその偏光状態が調整される。偏波コントローラ１０３は、例えばループ状にされた光ファイバ１０２に対して外部から応力を与えることで、光ファイバ１０２内を導かれる光Ｌ０の偏光状態を調整する。

偏波コントローラ１０３により偏光状態が調整された光Ｌ０は、光ファイバ１０４によりファイバカプラ１０５に導かれて測定光ＬＳと参照光ＬＲとに分割される。

参照光ＬＲは、光ファイバ１１０によりコリメータ１１１に導かれて平行光束となる。平行光束となった参照光ＬＲは、光路長変更部１１４に導かれる。光路長変更部１１４は、図２に示す矢印の方向に移動可能とされ、参照光ＬＲの光路長を変更する。この移動により参照光ＬＲの光路の長さが変更される。この光路長の変更は、被検眼Ｅの眼軸長に応じた光路長の補正や、干渉状態の調整などに利用される。光路長変更部１１４は、例えばコーナーキューブと、これを移動する移動機構とを含んで構成される。この場合、光路長変更部１１４のコーナーキューブは、コリメータ１１１により平行光束とされた参照光ＬＲの進行方向を逆方向に折り返す。コーナーキューブに入射する参照光ＬＲの光路と、コーナーキューブから出射する参照光ＬＲの光路とは平行である。

なお、図１及び図２に示す構成においては、測定光ＬＳの光路（測定光路、測定アーム）の長さを変更するための光路長変更部４１と、参照光ＬＲの光路（参照光路、参照アーム）の長さを変更するための光路長変更部１１４の双方が設けられている。しかしながら、光路長変更部４１及び１１４の一方だけが設けられていてもよい。また、これら以外の光学部材を用いて、参照光路長と測定光路長との差を変更することも可能である。

光路長変更部１１４を経由した参照光ＬＲは、コリメータ１１６によって平行光束から集束光束に変換されて光ファイバ１１７に入射する。

コリメータ１１１と光路長変更部１１４との間の参照光路、及びコリメータ１１６と光路長変更部１１４との間の参照光路の少なくとも一方には、光路長補正部材が配置されていてもよい。光路長補正部材は、参照光ＬＲの光路長（光学距離）と測定光ＬＳの光路長とを合わせるための遅延手段として作用する。

光ファイバ１１７に入射した参照光ＬＲは、偏波コントローラ１１８に導かれてその偏光状態が調整される。偏波コントローラ１１８は、例えば、偏波コントローラ１０３と同様の構成を有する。偏波コントローラ１１８により偏光状態が調整された参照光ＬＲは、光ファイバ１１９によりアッテネータ１２０に導かれて、演算制御ユニット２００の制御の下で光量が調整される。アッテネータ１２０により光量が調整された参照光ＬＲは、光ファイバ１２１によりファイバカプラ１２２に導かれる。

一方、ファイバカプラ１０５により生成された測定光ＬＳは、光ファイバ１２７によりに導かれ、コリメータレンズユニット４０により平行光束とされる。平行光束にされた測定光ＬＳは、光路長変更部４１、光スキャナ４２、ＯＣＴ合焦レンズ４３、ミラー４４及びリレーレンズ４５を経由してダイクロイックミラー４６に導かれる。ダイクロイックミラー４６に導かれてきた測定光ＬＳは、ダイクロイックミラー４６により反射され、対物レンズ２２により屈折されて被検眼Ｅに照射される。測定光ＬＳは、被検眼Ｅの様々な深さ位置において散乱（反射を含む）される。このような後方散乱光を含む測定光ＬＳの戻り光は、往路と同じ経路を逆向きに進行してファイバカプラ１０５に導かれ、光ファイバ１２８を経由してファイバカプラ１２２に到達する。

ファイバカプラ１２２は、光ファイバ１２８を介して入射された測定光ＬＳと、光ファイバ１２１を介して入射された参照光ＬＲとを合成して（干渉させて）干渉光を生成する。ファイバカプラ１２２は、所定の分岐比（例えば１：１）で、測定光ＬＳと参照光ＬＲとの干渉光を分岐することにより、一対の干渉光ＬＣを生成する。ファイバカプラ１２２から出射した一対の干渉光ＬＣは、それぞれ光ファイバ１２３、１２４により検出器１２５に導かれる。

検出器１２５は、例えば一対の干渉光ＬＣをそれぞれ検出する一対のフォトディテクタを有し、これらによる検出結果の差分を出力するバランスドフォトダイオード（Ｂａｌａｎｃｅｄ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）である。検出器１２５は、その検出結果（干渉信号）をＤＡＱ（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）１３０に送る。ＤＡＱ１３０には、光源ユニット１０１からクロックＫＣが供給される。クロックＫＣは、光源ユニット１０１において、波長掃引型光源により所定の波長範囲内で掃引（走査）される各波長の出力タイミングに同期して生成される。光源ユニット１０１は、例えば、各出力波長の光Ｌ０を分岐することにより得られた２つの分岐光の一方を光学的に遅延させた後、これらの合成光を検出した結果に基づいてクロックＫＣを生成する。ＤＡＱ１３０は、クロックＫＣに基づき、検出器１２５の検出結果をサンプリングする。ＤＡＱ１３０は、サンプリングされた検出器１２５の検出結果を演算制御ユニット２００に送る。演算制御ユニット２００は、例えば一連の波長走査毎に（Ａライン毎に）、検出器１２５により得られた検出結果に基づくスペクトル分布にフーリエ変換等を施すことにより、各Ａラインにおける反射強度プロファイルを形成する。更に、演算制御ユニット２００は、各Ａラインの反射強度プロファイルを画像化することにより画像データを形成する。

〔演算制御ユニット〕
演算制御ユニット２００の構成について説明する。演算制御ユニット２００は、検出器１２５から入力される干渉信号を解析して被検眼Ｅ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、従来のスウェプトソースタイプの眼科装置と同様である。

また、演算制御ユニット２００は、眼底カメラユニット２、表示装置３及びＯＣＴユニット１００の各部を制御する。例えば演算制御ユニット２００は、被検眼ＥのＯＣＴ画像を表示装置３に表示させる。

演算制御ユニット２００は、例えば、従来のコンピュータと同様に、マイクロプロセッサ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、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む。ハードディスクドライブ等の記憶装置には、眼科装置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。演算制御ユニット２００は、各種の回路基板、例えばＯＣＴ画像を形成するための回路基板を備えていてもよい。また、演算制御ユニット２００は、キーボードやマウス等の操作デバイス（入力デバイス）や、ＬＣＤ等の表示デバイスを備えていてもよい。

〔制御系〕
眼科装置１の処理系の構成について図３、図４、図６及び図７を参照しつつ説明する。なお、図３においては、眼科装置１のいくつかの構成要素が省略されており、この実施形態を説明するために特に必要な構成要素が選択的に示されている。

（制御部）
演算制御ユニット２００は、制御部２１０と、画像形成部２２０と、データ処理部２３０とを含む。制御部２１０は、例えば、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等を含んで構成される。制御部２１０には、主制御部２１１と記憶部２１２とが設けられている。

主制御部２１１の機能は、例えばマイクロプロセッサにより実現される。記憶部２１２には、眼科装置を制御するためのコンピュータプログラムがあらかじめ格納される。このコンピュータプログラムには、各種の光源制御用プログラム、光スキャナ制御用プログラム、各種の検出器制御用プログラム、画像形成用プログラム、データ処理用プログラム及びユーザインターフェイス用プログラムなどが含まれる。このようなコンピュータプログラムに従って主制御部２１１が動作することにより、制御部２１０は制御処理を実行する。

（主制御部）
主制御部２１１は前述の各種制御を行う。特に、図３に示すように、主制御部２１１は、眼底カメラユニット２の合焦駆動部３１Ａ及び４３Ａ、ＣＣＤイメージセンサ３５及び３８、ＬＣＤ３９、光路長変更部４１、及び光スキャナ４２を制御する。また、主制御部２１１は、光学系駆動部１Ａを制御する。更に、主制御部２１１は、ＯＣＴユニット１００の光源ユニット１０１、光路長変更部１１４、検出器１２５、及びＤＡＱ１３０などを制御する。

合焦駆動部３１Ａは、主制御部２１１からの制御を受け、撮影光学系３０の光軸に沿って撮影合焦レンズ３１を移動させる。合焦駆動部３１Ａには、撮影合焦レンズ３１を保持する保持部材と、この保持部材を移動するための駆動力を発生するアクチュエータと、この駆動力を伝達する伝達機構とが設けられる。アクチュエータは、例えばパルスモータにより構成される。伝達機構は、例えば歯車の組み合わせやラック・アンド・ピニオンなどによって構成される。それにより、主制御部２１１からの制御を受けた合焦駆動部３１Ａが撮影合焦レンズ３１を移動することにより、撮影光学系３０の合焦位置が変更される。なお、手動又はユーザの操作部２４０Ｂに対する操作により合焦駆動部３１Ａが撮影光学系３０の光軸に沿って撮影合焦レンズ３１を移動するようにしてもよい。

合焦駆動部４３Ａは、主制御部２１１からの制御を受け、ＯＣＴユニット１００における干渉光学系の光軸（測定光の光路）に沿ってＯＣＴ合焦レンズ４３を移動させる。合焦駆動部４３Ａには、ＯＣＴ合焦レンズ４３を保持する保持部材と、この保持部材を移動するための駆動力を発生するアクチュエータと、この駆動力を伝達する伝達機構とが設けられる。アクチュエータは、例えばパルスモータにより構成される。伝達機構は、例えば歯車の組み合わせやラック・アンド・ピニオンなどによって構成される。それにより、主制御部２１１からの制御を受けた合焦駆動部４３ＡがＯＣＴ合焦レンズ４３を移動することにより、測定光の合焦位置が変更される。なお、手動又はユーザの操作部２４０Ｂに対する操作により合焦駆動部４３Ａが干渉光学系の光軸に沿ってＯＣＴ合焦レンズ４３を移動するようにしてもよい。

主制御部２１１は、ＣＣＤイメージセンサ３５の露光時間（電荷蓄積時間）、感度、フレームレート等を制御することが可能である。主制御部２１１は、ＣＣＤイメージセンサ３８の露光時間、感度、フレームレート等を制御することが可能である。

主制御部２１１は、ＬＣＤ３９に対して固視標や視力測定用視標の表示制御を行うことが可能である。それにより、被検眼Ｅに呈示される視標の切り替えや視標の種別の変更が可能になる。また、ＬＣＤ３９における視標の表示位置を変更することにより、被検眼Ｅに対する視標呈示位置を変更することが可能である。

主制御部２１１は、光路長変更部４１を制御することにより、参照光ＬＲの光路長と測定光ＬＳの光路長との差を相対的に変更することが可能である。主制御部２１１は、被検眼Ｅの対象部位がＯＣＴ画像のフレーム内における所定の範囲に描出されるように光路長変更部４１を制御する。具体的には、主制御部２１１は、被検眼Ｅの対象部位がＯＣＴ画像のフレーム内における所定のｚ位置（深さ方向の位置）に描出されるように光路長変更部４１を制御することが可能である。

主制御部２１１は、光スキャナ４２を制御することにより被検眼Ｅの眼底Ｅｆ又は前眼部における測定光ＬＳの走査位置を変更することが可能である。

光学系駆動部１Ａは、眼科装置１に設けられた光学系（図１及び図２に示す光学系）を３次元的に移動する。光学系駆動部１Ａは、主制御部２１１からの制御を受け、光学系を移動する。この制御は、アライメントやトラッキングにおいて用いられる。トラッキングとは、被検眼Ｅの運動に合わせて装置光学系を移動させるものである。トラッキングを行う場合には、事前にアライメントとピント合わせが実行される。トラッキングは、被検眼Ｅを動画撮影して得られる画像に基づき被検眼Ｅの位置や向きに合わせて装置光学系をリアルタイムで移動させることにより、アライメントとピントが合った好適な位置関係を維持する機能である。

主制御部２１１は、光源ユニット１０１を制御することにより、光Ｌ０の点灯と消灯の切り替えや、光Ｌ０の光量の変更などを制御することが可能である。

主制御部２１１は、光路長変更部１１４を制御することにより、参照光ＬＲの光路長と測定光ＬＳの光路長との差を相対的に変更することが可能である。主制御部２１１は、被検眼Ｅの対象部位がＯＣＴ画像のフレーム内における所定の範囲に描出されるように光路長変更部１１４を制御する。具体的には、主制御部２１１は、被検眼Ｅの対象部位がＯＣＴ画像のフレーム内における所定のｚ位置に描出されるように光路長変更部１１４を制御することが可能である。主制御部２１１は、光路長変更部４１及び１１４の少なくとも一方を制御することにより、参照光ＬＲの光路長と測定光ＬＳの光路長との差を相対的に変更することが可能である。以下では、主制御部２１１は、光路長変更部１１４だけを制御することにより測定光ＬＳと参照光ＬＲとの光路長差調整を行うものとして説明するが、光路長変更部４１だけを制御することにより参照光ＬＲと測定光ＬＳとの光路長差調整を行ってもよい。

主制御部２１１は、検出器１２５の露光時間（電荷蓄積時間）、感度、フレームレート等を制御することが可能である。また、主制御部２１１は、ＤＡＱ１３０を制御することが可能である。

被検眼Ｅと対物レンズ２２との間から前置レンズ２３が退避されているとき、主制御部２１１は、眼底用トラッキングモードでトラッキング制御を行う。被検眼Ｅと対物レンズ２２との間に前置レンズ２３が配置されているとき、主制御部２１１は、前眼部用トラッキングモードでトラッキング制御を行う。

眼底用トラッキングモードでは、主制御部２１１は、撮影光学系３０により得られた被検眼Ｅの眼底像に基づいてトラッキング制御を行う。眼底像は、互いに異なるタイミングでベース画像及びターゲット画像として取得される。主制御部２１１は、事前に得られた被検眼Ｅの前眼部像であるベース画像を基準として、当該ベース画像の取得後に得られた前眼部像であるターゲット画像の位置ずれ量（位置ずれ方向を含む）を求め、求められた位置ずれ量に基づいてトラッキング制御を行うことが可能である。ベース画像に対するターゲット画像の位置ずれ量は、位相限定相関（Ｐｈａｓｅ Ｏｎｌｙ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ：ＰＯＣ）処理により求められる。主制御部２１１は、求められた位置ずれ量に基づいて光学系駆動部１Ａを制御することが可能である。このような位相限定相関処理を用いた眼底用トラッキングモードについては、特開２０１５−０４３８９８号公報（特許文献１）と同様であるため、詳細な説明を省略する。

前眼部用トラッキングモードでは、主制御部２１１は、撮影光学系３０により得られた被検眼Ｅの前眼部像に基づいてトラッキング制御を行う。前眼部像は、互いに異なるタイミングでベース画像及びターゲット画像として取得される。主制御部２１１は、ターゲット画像における所定領域の画像である部分画像と、ベース画像における部分画像に対応する対応部分画像との位置ずれ量に基づいてトラッキング制御を行うことが可能である。対応部分画像に対する部分画像の位置ずれ量は、位相限定相関処理により求められる。主制御部２１１は、求められた位置ずれ量に基づいて光学系駆動部１Ａを制御することが可能である。

（記憶部）
記憶部２１２は、各種のデータを記憶する。記憶部２１２に記憶されるデータとしては、例えば、ＯＣＴ画像の画像データ、眼底像や前眼部像の画像データ、被検眼情報などがある。被検眼情報は、患者ＩＤや氏名などの被検者に関する情報や、左眼／右眼の識別情報などの被検眼に関する情報を含む。また、記憶部２１２には、眼科装置１を動作させるための各種プログラムや制御情報等のデータが記憶されている。

（画像形成部）
画像形成部２２０は、検出器１２５（ＤＡＱ１３０）からの干渉信号に基づいて眼底Ｅｆや前眼部の断層像の画像データを形成する。この処理には、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。このようにして取得される画像データは、複数のＡライン（被検眼Ｅ内における各測定光ＬＳの経路）における反射強度プロファイルを画像化することにより形成された一群の画像データを含むデータセットである。

画質を向上させるために、同じパターンでのスキャンを複数回繰り返して収集された複数のデータセットを重ね合わせる（加算平均する）ことができる。

また、画像形成部２２０は、ＣＣＤイメージ３５やＣＣＤイメージセンサ３８による被検眼Ｅの前眼部からの反射光の検出結果に基づいて前眼部像を形成することが可能である。

画像形成部２２０は、例えば、前述の回路基板を含んで構成される。なお、この明細書では、「画像データ」と、それに基づく「画像」とを同一視することがある。また、被検眼Ｅの部位とその画像とを同一視することもある。

（データ処理部）
データ処理部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データ処理（画像処理）や解析処理を施す。例えば、データ処理部２３０は、画像の輝度補正や分散補正等の補正処理を実行する。

データ処理部２３０は、断層像の間の画素を補間する補間処理などの公知の画像処理を実行することにより、被検眼Ｅのボリュームデータ（ボクセルデータ）を形成することができる。ボリュームデータに基づく画像を表示させる場合、データ処理部２３０は、このボリュームデータに対して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次元画像を形成する。

データ処理部２３０は、眼底像（又は前眼部像）とＯＣＴ画像との位置合わせを行うことができる。眼底像（又は前眼部像）とＯＣＴ画像とが並行して取得される場合には、双方の光学系が同軸であることから、（ほぼ）同時に取得された眼底像（又は前眼部像）とＯＣＴ画像とを、撮影光学系３０の光軸を基準として位置合わせすることができる。また、眼底像（又は前眼部像）とＯＣＴ画像との取得タイミングに関わらず、ＯＣＴ画像のうち眼底Ｅｆ（又は前眼部像）の相当する画像領域の少なくとも一部をｘｙ平面に投影して得られる正面画像と、眼底像（又は前眼部像）との位置合わせをすることにより、そのＯＣＴ画像とその眼底像（又は前眼部像）とを位置合わせすることも可能である。この位置合わせ手法は、眼底像取得用（又は前眼部像取得用）の光学系とＯＣＴ用の光学系とが同軸でない場合においても適用可能である。また、双方の光学系が同軸でない場合であっても、双方の光学系の相対的な位置関係が既知であれば、この相対位置関係を参照して同軸の場合と同様の位置合わせを実行することが可能である。

図４に示すように、データ処理部２３０には、解析部２３１と、回転移動量算出部２４１と、位置合わせ処理部２４２と、平行移動量算出部２４３とが設けられている。

解析部２３１は、図５に示すように、ターゲット画像ＩＭＧから所定の領域の画像である部分画像ＰＩＭＧを特定する。解析部２３１は、ベース画像とターゲット画像とを解析することによりターゲット画像ＩＭＧにおける部分画像ＰＩＭＧを特定することが可能である。

解析部２３１は、ターゲット画像において、ベース画像に対する移動量が第１閾値以上である領域の画像を部分画像として特定することが可能である。例えば、解析部２３１は、ターゲット画像を複数の領域に分割し、ベース画像に対するターゲット画像の移動量を領域毎に求め、求められた移動量が第１閾値以上である領域の画像を部分画像として特定する。すなわち、解析部２３１は、ターゲット画像において、ベース画像に対して移動する領域の画像を部分画像として特定する。

また、解析部２３１は、ターゲット画像においてベース画像に対する移動量が第２閾値以下である領域（例えば、図５の領域ＡＲ１、ＡＲ２）を特定し、ターゲット画像から当該領域を除いた領域の画像を部分画像として特定することが可能である。例えば、解析部２３１は、ターゲット画像を複数の領域に分割し、ベース画像に対するターゲット画像の移動量を領域毎に求め、求められた移動量が第２閾値以下である領域を特定し、ターゲット画像から特定された領域を除いた領域の画像を部分画像として特定する。すなわち、解析部２３１は、ターゲット画像においてベース画像に対して移動しない領域を特定し、当該領域をターゲット画像から除いた領域を部分画像として特定する。

また、解析部２３１は、ターゲット画像において瞼（上瞼、下瞼）又は睫毛が描出された領域（例えば、図５の領域ＡＲ１、ＡＲ２）の画像を特定し、ターゲット画像から当該領域を除いた領域の画像を部分画像として特定することが可能である。例えば、解析部２３１は、ターゲット画像における各画素の輝度情報から、瞼又は睫毛に相当する形状を含む領域を特定し、ターゲット画像から当該領域を除いた領域の画像を部分画像として特定する。

また、解析部２３１は、ターゲット画像における所定の領域の画像を部分画像として特定すること可能である。所定の領域は、被検眼Ｅの瞳孔に相当する領域を含み、被検眼の上瞼、下瞼、及び睫毛が描出されない領域であってよい。例えば、解析部２３１は、ターゲット画像から予め決められた領域を抽出し、抽出された画像を部分画像として特定する。すなわち、解析部２３１は、ターゲット画像において画角を狭くした領域の画像を部分画像として特定する。

以上のように特定された部分画像には、被検眼Ｅの瞳孔に相当する領域が描出され、且つ被検眼Ｅの上瞼、下瞼、及び睫毛が描出されない。

なお、解析部２３１は、ベース画像において予め決められた領域の画像に基づいて、ターゲット画像における部分画像を特定してもよい。例えば、解析部２３１は、ベース画像における被検眼Ｅの瞳孔に相当する領域の画像から、ターゲット画像における部分画像を特定する。

解析部２３１は、上記のように特定された部分画像に対応する、ベース画像中の対応部分画像を特定する。

（眼底用トラッキングモード）
データ処理部２３０は、ベース画像とターゲット画像との間の位置ずれ量を求め、求められた位置ずれ量に対応した情報を制御部２１０（主制御部２１１）に出力する。位置ずれ量は、ベース画像とターゲット画像との間の１ピクセル未満のサブピクセルレベルの回転方向（ｚ方向の軸を中心とする回転方向）の回転移動量やその回転移動方向、ベース画像とターゲット画像との間のサブピクセルレベルのｘｙ面内における平行移動量やその平行移動方向などを含む。

具体的には、データ処理部２３０は、ベース画像とターゲット画像との間の回転移動量及び回転移動方向をサブピクセルレベルで算出し、算出された回転移動量及び回転移動方向に基づいてベース画像とターゲット画像との間で回転方向の位置合わせを行う。その後、データ処理部２３０は、位置合わせがなされたベース画像とターゲット画像との間の平行移動量及び平行移動方向をサブピクセルレベルで算出する。

回転移動量算出部２４１及び平行移動量算出部２４３は、上記のようにベース画像とターゲット画像とに基づいて、ベース画像に対するターゲット画像の変位（位置ずれ量、位置ずれ方向を含む）を求める。位置合わせ処理部２４２は、ベース画像とターゲット画像との位置合わせを行う。

回転移動量算出部２４１は、ベース画像とターゲット画像との間の回転移動量及び回転移動方向を算出する。回転移動量算出部２４１は、ベース画像とターゲット画像とに対し位相限定相関処理を施すことにより、ベース画像とターゲット画像との間の回転移動量及び回転移動方向を算出することが可能である。このような位相限定相関処理は、特開２０１５−０４３８９８号公報（特許文献１）に開示された処理と同様である。

（前眼部用トラッキングモード）
データ処理部２３０は、ベース画像中の対応部分画像とターゲット画像中の部分画像との間の位置ずれ量を求め、求められた位置ずれ量に対応した情報を制御部２１０（主制御部２１１）に出力する。位置ずれ量は、対応部分画像と部分画像との間の１ピクセル未満のサブピクセルレベルの回転方向（ｚ方向の軸を中心とする回転方向）の回転移動量やその回転移動方向、対応部分画像と部分画像との間のサブピクセルレベルのｘｙ面内における平行移動量やその平行移動方向などを含む。

具体的には、データ処理部２３０は、対応部分画像と部分画像との間の回転移動量及び回転移動方向をサブピクセルレベルで算出し、算出された回転移動量及び回転移動方向に基づいて対応部分画像と部分画像との間で回転方向の位置合わせを行う。その後、データ処理部２３０は、位置合わせがなされた対応部分画像と部分画像との間の平行移動量及び平行移動方向をサブピクセルレベルで算出する。

回転移動量算出部２４１及び平行移動量算出部２４３は、上記のように対応部分画像と部分画像とに基づいて、対応部分画像に対する部分画像の変位（位置ずれ量、位置ずれ方向を含む）を求める。位置合わせ処理部２４２は、対応部分画像と部分画像との位置合わせを行う。

回転移動量算出部２４１は、対応部分画像と部分画像との間の回転移動量及び回転移動方向を算出する。回転移動量算出部２４１は、対応部分画像と部分画像とに対し位相限定相関処理を施すことにより、対応部分画像と部分画像との間の回転移動量及び回転移動方向を算出することが可能である。このような位相限定相関処理は、特開２０１５−０４３８９８号公報（特許文献１）に開示された処理と同様である。

実施形態に係る位相限定相関処理では、例えば、以下のような位相限定相関関数が用いられる。以下、主として前眼部用トラッキングモードの場合について説明するが、対応部分画像を「ベース画像」に置き換え、部分画像を「ターゲット画像」に置き換えることにより眼底用トラッキングモードに適用することが可能である。

まず、画像サイズがＮ_１×Ｎ_２（Ｎ_１、Ｎ_２は正の整数）である対応部分画像（ベース画像）をｆ（ｎ_１，ｎ_２）、部分画像（ターゲット画像）をｇ（ｎ_１，ｎ_２）とする。ここで、離散空間上でｎ_１＝−Ｍ_１，・・・，Ｍ_１とし、Ｎ_１＝２Ｍ_１＋１（Ｍ_１は正の整数）とし、ｆ（ｎ_１，ｎ_２）の２次元離散フーリエ変換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ：以下、ＤＦＴ）の演算結果をＦ（ｋ_１，ｋ_２）とすると、Ｆ（ｋ_１，ｋ_２）は、式（１）のように表される。

式（１）において、Ａ_Ｆ（ｋ_１，ｋ_２）はｆ（ｎ_１，ｎ_２）の振幅成分であり、ｅ^{ｊθＦ（ｋ１，ｋ２）}はｆ（ｎ_１，ｎ_２）の位相成分である。

同様に、離散空間上でｎ_２＝−Ｍ_２，・・・，Ｍ_２とし、Ｎ_２＝２Ｍ_２＋１（Ｍ_２は正の整数）とし、ｇ（ｎ_１，ｎ_２）の２次元ＤＦＴの演算結果をＧ（ｋ_１，ｋ_２）とすると、Ｇ（ｋ_１，ｋ_２）は、式（２）のように表される。

式（２）において、Ａ_Ｇ（ｋ_１，ｋ_２）はｇ（ｎ_１，ｎ_２）の振幅成分であり、ｅ^{ｊθＧ（ｋ１，ｋ２）}はｇ（ｎ_１，ｎ_２）の位相成分である。

位相限定合成処理に用いられる位相限定合成関数は、式（１）及び式（２）を用いて、式（３）のように定義される。

実施形態に係る位相限定相関関数は、式（３）の位相限定合成関数に対して２次元逆離散フーリエ変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ：以下、ＩＤＦＴ）を施すことにより、式（４）のように表される。

連続空間で定義された２次元画像ｓ_ｃ（ｘ_１，ｘ_２）を、ｘ_１方向に微小移動量δ_１だけ、且つ、ｘ_２方向に微小移動量δ_２だけシフトさせて得られる画像は、ｓ_ｃ（ｘ_１−δ_１，ｘ_２−δ_２）と表される。標本化間隔Ｔ_１で標本化された離散空間上の２次元画像ｆ（ｎ_１，ｎ_２）は、式（５）のように定義される。

同様に、標本化間隔Ｔ_２で標本化された離散空間上の２次元画像ｇ（ｎ_１，ｎ_２）は、式（６）のように定義される。

式（５）及び式（６）において、ｎ_１＝−Ｍ_１，・・・，Ｍ_１であり、ｎ_２＝−Ｍ_２，・・・，Ｍ_２である。これにより、離散空間上の２次元画像ｆ（ｎ_１，ｎ_２）、ｇ（ｎ_１，ｎ_２）に関する位相限定相関関数は、式（７）のような一般形で表される。式（７）において、α＝１である。

図６に示すように、回転移動量算出部２４１は、第１変換処理部３０１と、対数変換部３０２と、極座標変換部３０３と、第２変換処理部３０４と、第１位相限定合成部３０５と、第１逆変換処理部３０６とを含む。

第１変換処理部３０１は、対応部分画像（ベース画像）に対し２次元ＤＦＴ処理を施す。また、第１変換処理部３０１は、部分画像（ターゲット画像）に対し２次元ＤＦＴ処理を施す。第１変換処理部３０１により行われる２次元ＤＦＴ処理は、２次元ＤＦＴと、この２次元ＤＦＴの演算結果に対し象限をシフトする公知のシフト処理とを含む。以下、このシフト処理を、「シフト」と呼ぶことがある。なお、第１変換処理部３０１により行われる２次元ＤＦＴは、２次元ＦＦＴであってよい。

対数変換部３０２は、対応部分画像（ベース画像）についての第１変換処理部３０１による演算結果に対し対数変換を施す。また、対数変換部３０２は、部分画像（ターゲット画像）についての第１変換処理部３０１による演算結果に対し対数変換を施す。対数変換部３０２による対数変換は、自然画像において空間周波数の低周波数領域に集中する傾向がある振幅スペクトルを圧縮させる効果を有する。

極座標変換部３０３は、対応部分画像（ベース画像）についての対数変換部３０２による演算結果に対し極座標変換を施す。また、極座標変換部３０３は、部分画像（ターゲット画像）についての対数変換部３０２による演算結果に対し極座標変換を施す。なお、対数変換部３０２による対数変換を行わない場合、極座標変換部３０３は、対応部分画像についての第１変換処理部３０１による演算結果に対し極座標変換を施し、部分画像についての第１変換処理部３０１による演算結果に対し極座標変換を施す。極座標変換部３０３による極座標変換は、回転方向の移動量を式（１）〜式（７）における平行方向（ｎ_１方向やｎ_２方向）の移動量に変換する処理である。

第２変換処理部３０４は、式（１）に示すように、対応部分画像（ベース画像）についての極座標変換部３０３による演算結果に対し２次元ＤＦＴ処理（２次元ＤＦＴ＋シフト）を施す。対応部分画像についての第２変換処理部３０４による処理結果は、第１位相限定合成部３０５による演算処理に先立って、振幅成分で正規化されたベースＰＯＣデータとして、例えば、記憶部２１２に事前に保存される。また、第２変換処理部３０４は、式（２）に示すように、部分画像（ターゲット画像）についての極座標変換部３０３による演算結果に対し２次元ＤＦＴ処理（２次元ＤＦＴ＋シフト）を施す。なお、第２変換処理部３０４により行われる２次元ＤＦＴもまた、２次元ＦＦＴであってよい。

第１位相限定合成部３０５は、式（３）に示すように、対応部分画像（ベース画像）について予め求められたベースＰＯＣデータ（第１データ）と、ターゲット画像についての第２変換処理部３０４による演算結果に基づいて振幅成分で正規化されたターゲットＰＯＣデータ（第２データ）とを合成する位相限定合成処理を行う。

第１逆変換処理部３０６は、第１位相限定合成部３０５による演算結果に対し２次元ＩＤＦＴ処理を施す。第１逆変換処理部３０６により行われる２次元ＩＤＦＴ処理は、２次元ＩＤＦＴと、この２次元ＩＤＦＴの演算結果に対し象限をシフトする公知のシフト処理とを含む。なお、２次元ＩＤＦＴは、２次元逆高速フーリエ変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ：以下、ＩＦＦＴ）により演算してもよい。

回転移動量算出部２４１は、第１逆変換処理部３０６による演算結果に基づいて回転移動量及び回転移動方向を算出する。具体的には、回転移動量算出部２４１は、第１逆変換処理部３０６による演算結果に基づいてピーク位置を特定することにより、ピクセルレベルで回転移動量及び回転移動方向を求める。その後、回転移動量算出部２４１は、ピクセルレベルで特定されたピーク位置の近傍において、式（７）に示す位相限定相関関数の相関値が最大となるときの画素位置を特定することにより、サブピクセルレベルで回転移動量及び回転移動方向を求める。

なお、回転移動量算出部２４１は、位相限定相関処理により回転移動量及び回転移動方向を算出するものでなくてもよく、公知の手法により回転移動量及び回転移動方向を算出してもよい。

平行移動量算出部２４３は、後述の位置合わせ処理部２４２による位置合わせがなされた対応部分画像（ベース画像）と部分画像（ターゲット画像）との間の平行移動量及び平行移動方向を算出する。平行移動量算出部２４３は、位置合わせ処理部２４２による位置合わせがなされた対応部分画像と部分画像とに対し位相限定相関処理を施すことにより、対応部分画像と部分画像との間の平行移動量及び平行移動方向を算出する。このような位相限定相関処理は、特開２０１５−０４３８９８号公報に開示された処理と同様である。

平行移動量算出部２４３は、位置合わせ処理部２４２による位置合わせがなされた対応部分画像と部分画像との間の平行移動量及び平行移動方向を求める。具体的には、平行移動量算出部２４３は、位置合わせ処理部２４２による位置合わせがなされた対応部分画像と部分画像とに対し位相限定相関処理を施すことにより、対応部分画像と部分画像との間の平行移動量及び平行移動方向を算出する。

図７に示すように、平行移動量算出部２４３は、第３変換処理部３１１と、第２位相限定合成部３１２と、第２逆変換処理部３１３とを備えている。

第３変換処理部３１１は、式（１）に示すように、対応部分画像（ベース画像）に対し２次元ＤＦＴ処理（２次元ＤＦＴ＋シフト）を施す。対応部分画像についての第３変換処理部３１１による処理結果は、第２位相限定合成部３１２による演算処理に先立って、振幅成分で正規化されたベースＰＯＣデータ（第３データ）として、例えば、記憶部２１２に事前に保存される。また、第３変換処理部３１１は、式（２）に示すように、部分画像（ターゲット画像）に対し２次元ＤＦＴ処理（２次元ＤＦＴ＋シフト）を施す。なお、第３変換処理部３１１により行われる２次元ＤＦＴは、２次元ＦＦＴであってよい。

第２位相限定合成部３１２は、式（３）に示すように、対応部分画像（ベース画像）について予め求められたベースＰＯＣデータ（第３データ）と、部分画像（ターゲット画像）についての第３変換処理部３１１による演算結果に基づいて、振幅成分で正規化されたターゲットＰＯＣデータ（第４データ）とを合成する位相限定合成処理を行う。

第２逆変換処理部３１３は、第２位相限定合成部３１２による演算結果に対し２次元ＩＤＦＴ処理（２次元ＩＤＦＴ＋シフト）を施す。なお、第２逆変換処理部３１３により行われる２次元ＩＤＦＴは、２次元ＩＦＦＴであってよい。

平行移動量算出部２４３は、第２逆変換処理部３１３による演算結果に基づいて平行移動量及び平行移動方向を算出する。具体的には、平行移動量算出部２４３は、第２逆変換処理部３１３による演算結果に基づいてピーク位置を特定することにより、ピクセルレベルで平行移動量及び平行移動方向を求める。その後、平行移動量算出部２４３は、ピクセルレベルで特定されたピーク位置の近傍において、式（７）に示す位相限定相関関数の相関値が最大となるときの画素位置を特定することにより、サブピクセルレベルで平行移動量及び平行移動方向を求める。

位置合わせ処理部２４２は、回転移動量算出部２４１により求められた回転移動量及び回転移動方向に基づいて対応部分画像と部分画像との間の回転方向の位置合わせを行う。具体的には、位置合わせ処理部２４２は、回転移動量算出部２４１により算出された回転移動量及び回転移動方向に基づいて、対応部分画像を基準に、部分画像に対し回転方向の位置合わせを行う。なお、位置合わせ処理部２４２は、回転移動量算出部２４１により算出された回転移動量及び回転移動方向に基づいて、部分画像を基準に、対応部分画像に対し回転方向の位置合わせを行うようにしてもよい。

以上のように機能するデータ処理部２３０は、例えば、マイクロプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ、回路基板等を含んで構成される。ハードディスクドライブ等の記憶装置には、上記機能をマイクロプロセッサに実行させるコンピュータプログラムがあらかじめ格納されている。

（ユーザインターフェイス）
ユーザインターフェイス２４０には、表示部２４０Ａと操作部２４０Ｂとが含まれる。表示部２４０Ａは、前述した演算制御ユニット２００の表示デバイスや表示装置３を含んで構成される。操作部２４０Ｂは、前述した演算制御ユニット２００の操作デバイスを含んで構成される。操作部２４０Ｂには、眼科装置１の筐体や外部に設けられた各種のボタンやキーが含まれていてもよい。また、表示部２４０Ａは、眼底カメラユニット２の筺体に設けられたタッチパネルなどの各種表示デバイスを含んでいてもよい。

なお、表示部２４０Ａと操作部２４０Ｂは、それぞれ個別のデバイスとして構成される必要はない。例えばタッチパネルのように、表示機能と操作機能とが一体化されたデバイスを用いることも可能である。その場合、操作部２４０Ｂは、このタッチパネルとコンピュータとを含んで構成される。操作部２４０Ｂに対する操作内容は、電気信号として制御部２１０に入力される。また、表示部２４０Ａに表示されたグラフィカルユーザインターフェイス（ＧＵＩ）と、操作部２４０Ｂとを用いて、操作や情報入力を行うようにしてもよい。

図１に示す光学系（特に、撮影光学系３０やＯＣＴユニット１００に含まれる干渉光学系）は、実施形態に係る「光学系」の一例である。ＣＣＤイメージセンサ３５は、実施形態に係る「画像取得部」の一例である。ベース画像は、実施形態に係る「第１画像」の一例である。ターゲット画像は、実施形態に係る「第２画像」の一例である。光学系駆動部１Ａは、実施形態に係る「移動機構」の一例である。解析部２３１は、実施形態に係る「特定部」の一例である。

［動作例］
実施形態に係る眼科装置の動作例について説明する。

図８に、実施形態に係る眼科装置１の動作の一例を表すフロー図を示す。図８では、被検眼Ｅと対物レンズ２２との間に前置レンズ２３が配置されているものとする。

（Ｓ１：前眼部を撮影開始）
まず、観察光源１１からの照明光（可視カットフィルタ１４により近赤外光となる）で前眼部を連続照明することにより、前眼部の近赤外動画像の取得を開始する。この近赤外動画像は、連続照明が終了するまでリアルタイムで得られる。この動画像を構成する各フレームの画像は、フレームメモリ（記憶部２１２）に一時記憶され、データ処理部２３０に逐次送られる。

なお、被検眼Ｅには、アライメント光学系５０によるアライメント視標と、フォーカス光学系６０によるスプリット視標とが投影されている。よって、近赤外動画像にはアライメント視標とスプリット視標とが描画されている。これら視標を用いてアライメントやピント合わせを行うことができる。また、被検眼Ｅには、ＬＣＤ３９による固視標も投影されている。被検者は、この固視標を凝視するように指示を受ける。

（Ｓ２：アライメント）
データ処理部２３０は、光学系によって被検眼Ｅを動画撮影することにより得られるフレームを逐次に解析して、アライメント視標の位置を求め、光学系の移動量を算出する。制御部２１０は、データ処理部２３０により算出された光学系の移動量に基づいて光学系駆動部１Ａを制御することにより、オートアライメントを行う。

（Ｓ３：ピント合わせ）
データ処理部２３０は、光学系によって被検眼Ｅを動画撮影することにより得られるフレームを逐次に解析して、スプリット視標の位置を求め、撮影合焦レンズ３１及びＯＣＴ合焦レンズ４３の移動量を算出する。制御部２１０は、データ処理部２３０により算出された撮影合焦レンズ３１及びＯＣＴ合焦レンズ４３の移動量に基づいて合焦駆動部３１Ａ、４３Ａを制御することにより、オートフォーカスを行う。

（Ｓ４：トラッキングを開始）
続いて、制御部２１０は、オートトラッキングを開始する。具体的には、データ処理部２３０は、光学系によって被検眼Ｅを動画撮影することにより逐次に得られるフレームをリアルタイムで解析して、被検眼Ｅの動き（位置の変化）を監視する。制御部２１０は、逐次に取得される被検眼Ｅの位置に合わせて光学系を移動させるように光学系駆動部１Ａを制御する。それにより、被検眼Ｅの動きに対して光学系をリアルタイムで追従させることができ、アライメントとピントが合った好適な位置関係を維持することが可能となる。

被検眼Ｅと対物レンズ２２との間から前置レンズ２３が退避されているとき、制御部２１０は、上記のように眼底用トラッキングモードでトラッキング制御を実行する。すなわち、データ処理部２３０は、ベース画像とターゲット画像との間のサブピクセルレベルの位置ずれ量を逐次に算出し、制御部２１０は、１又は複数のフレーム毎に、データ処理部２３０において算出された位置ずれ量を補正するように光学系を移動させる。

被検眼Ｅと対物レンズ２２との間に前置レンズ２３が配置されているとき、制御部２１０は、上記のように前眼部用トラッキングモードでトラッキング制御を実行する。すなわち、データ処理部２３０は、対応部分画像と部分画像との間のサブピクセルレベルの位置ずれ量を逐次に算出し、制御部２１０は、１又は複数のフレーム毎に、データ処理部２３０において算出された位置ずれ量を補正するように光学系を移動させる。

（Ｓ５：走査領域を設定）
制御部２１０は、近赤外動画像を表示部２４０Ａにリアルタイムで表示させる。ユーザは、操作部２４０Ｂを用いることにより、この近赤外動画像上に走査領域を設定する。設定される走査領域は１次元領域でも２次元領域でもよい。

(Ｓ６：ＯＣＴ計測)
制御部２１０は、光源ユニット１０１や光路長変更部４１を制御するとともに、ステップＳ５で設定された走査領域に基づいて光スキャナ４２を制御することにより、前眼部のＯＣＴ計測を行う。画像形成部２２０は、得られた検出信号に基づいて前眼部の断層像を形成する。走査態様が３次元スキャンである場合、データ処理部２３０は、画像形成部２２０により形成された複数の断層像に基づいて前眼部の３次元画像を形成する。以上で、この動作例は終了となる（エンド）。

以下、トラッキング制御のための処理例について説明する。眼底用トラッキングモードでのトラッキング制御については、特開２０１５−０４３８９８号公報と同様であるため詳細な説明を省略する。以下、主として前眼部用トラッキングモードでのトラッキング制御の処理例について説明する。

図９に、実施形態に係る前眼部用トラッキングモードでのトラッキング制御のための処理例のフロー図を示す。例えば、被検眼Ｅが変更されたときや撮影モードが変更されたときに、図９に示す処理が実行される。

（Ｓ１１：初期設定）
まず、主制御部２１１は、所定の初期化処理を行う。初期化処理には、リソースの確保や、ベース画像やターゲット画像を取得するためのスキャン領域の設定、データ処理部２３０の初期化などがある。

（Ｓ１２：ベース画像を取得）
次に、主制御部２１１は、撮影光学系３０を用いて被検眼Ｅの前眼部を撮影することによりベース画像を取得させる。取得されたベース画像は、記憶部２１２に保存される。

（Ｓ１３：ターゲット画像を取得）
続いて、主制御部２１１は、ベース画像の取得後に、撮影光学系３０を用いて被検眼Ｅの前眼部を撮影することによりターゲット画像を取得させる。取得されたターゲット画像は、記憶部２１２に保存される。

（Ｓ１４：部分画像を特定）
次に、主制御部２１１は、ステップＳ１３において取得されたターゲット画像における部分画像を解析部２３１に特定させる。解析部２３１は、上記のように、被検眼Ｅの瞳孔に相当する領域が描出され、且つ被検眼Ｅの上瞼、下瞼、及び睫毛が描出されない部分画像を特定する。

（Ｓ１５：対応部分画像を特定）
主制御部２１１は、ステップＳ１２において取得されたベース画像から、ステップＳ１４において特定された部分画像に対応する対応部分画像を特定する。

（Ｓ１６：ベース画像処理）
次に、主制御部２１１は、ステップＳ１５において特定された対応部分画像に対し位相限定相関処理を施すためのベース画像処理をデータ処理部２３０に行わせる。ベース画像処理の詳細については、後述する。

（Ｓ１７：ターゲット画像処理）
続いて、主制御部２１１は、ステップＳ１４において特定された部分画像に対し位相限定相関処理を施すためのターゲット画像処理をデータ処理部２３０に行わせる。ターゲット画像処理では、ステップＳ１５において特定された対応部分画像とステップＳ１４において特定された部分画像とに基づくトラッキング制御のための処理が行われる。ターゲット画像処理の詳細については、後述する。

（Ｓ１８：次？）
主制御部２１１は、次のターゲット画像があるか否かを判別する。次のターゲット画像があると判別されたとき（Ｓ１８：Ｙ）、眼科装置１の動作はステップＳ１３に移行する。次のターゲット画像がないと判別されたとき（Ｓ１８：Ｎ）、眼科装置１の動作はステップＳ１９に移行する。

（Ｓ１９：終了？）
ステップＳ１８において次のターゲット画像がないと判別されたとき（Ｓ１８：Ｎ）、主制御部２１１は、撮影を終了するか否かを判別する。撮影を終了しないと判別されたとき（Ｓ１９：Ｎ）、眼科装置１動作はステップＳ１２に移行する。撮影を終了すると判別されたとき（Ｓ１９：Ｙ）、トラッキング制御のための処理を終了する（エンド）。

次に、ステップＳ１６のベース画像処理について説明する。

図１０に、実施形態に係るベース画像処理のフローの一例を示す。

（Ｓ２１：アポダイゼーション処理）
まず、回転移動量算出部２４１は、対応部分画像（ベース画像）に対しアポダイゼーション処理を施す。アポダイゼーション処理は、アポダイゼーション関数を掛け合わせることにより、メインローブの振幅の低下をある程度抑えつつサイドローブの振幅を低下させて、ダイナミックレンジを高める処理である。アポダイゼーション関数としては、公知のハニング窓やガウス窓や矩形窓などの窓関数がある。アポダイゼーション処理は、例えば、第１変換処理部３０１又は回転移動量算出部２４１における図示しないアポダイゼーション処理部により行われる。

（Ｓ２２：２次元ＤＦＴ）
次に、第１変換処理部３０１は、ステップＳ２１における対応部分画像に対するアポダイゼーション処理の結果に対し２次元ＤＦＴを施す。

（Ｓ２３：対数変換）
次に、対数変換部３０２は、ステップＳ２２における２次元ＤＦＴの処理結果に対し対数変換を施す。対数変換は、２次元ＤＦＴの処理結果の実数成分をＲｅ、虚数成分をＩｍ、対数変換結果をＡｍとすると、式（８）のように表される。これにより、自然画像において空間周波数の低周波数領域に集中する傾向がある振幅スペクトルを圧縮させる。

（Ｓ２４：Ｌｏｇ−Ｐｏｌａｒ変換）
次に、極座標変換部３０３は、ステップＳ２３における対数変換の処理結果に対しＬｏｇ−Ｐｏｌａｒ変換を施す。これにより、動径方向がｘ方向、偏角方向がｙ方向に変換される。

（Ｓ２５：２次元ＤＦＴ）
次に、第２変換処理部３０４は、ステップＳ２４におけるＬｏｇ−Ｐｏｌａｒ変換の処理結果に対し２次元ＤＦＴを施す。

（Ｓ２６：ＰＯＣデータを保存）
次に、回転移動量算出部２４１は、ステップＳ２５における２次元ＤＦＴの処理結果に基づいて振幅成分で正規化し、２次元ＤＦＴの処理結果に基づく第１ベースＰＯＣデータとして記憶部２１２に保存する。ここで、記憶部２１２に保存された第１ベースＰＯＣデータは、回転移動量及び回転方向を算出するための位相限定相関関数の相関値の算出に供される。

（Ｓ２７：アポダイゼーション処理）
続いて、平行移動量算出部２４３は、当該対応部分画像に対し、平行移動量及び平行移動方向を算出するための位相限定相関関数の相関値の算出に供されるベースＰＯＣデータを生成する。そこで、平行移動量算出部２４３は、当該対応部分画像に対しアポダイゼーション処理を施す。このアポダイゼーション処理は、ステップＳ２１と同様の処理である。ステップＳ２１の処理結果が記憶部２１２に保存されている場合、ステップＳ２７の処理を不要にすることができる。

（Ｓ２８：２次元ＤＦＴ）
次に、第３変換処理部３１１は、当該対応部分画像に対するアポダイゼーション処理の結果の実数成分に対し２次元ＤＦＴを施す。

（Ｓ２９：ＰＯＣデータを保存）
次に、平行移動量算出部２４３は、ステップＳ２８における２次元ＤＦＴの処理結果に基づいて振幅成分で正規化し、２次元ＤＦＴの処理結果に基づく第２ベースＰＯＣデータを記憶部２１２に保存する。ここで記憶部２１２に保存された第２ベースＰＯＣデータは、平行移動量及び平行移動方向を算出するための位相限定相関関数の相関値の算出に供される。以上で、ベース画像処理の一連の処理は終了する（エンド）。

次に、ステップＳ１７のターゲット画像処理について説明する。

図１１〜図１３に、実施形態に係るターゲット画像処理のフローの一例を示す。ターゲット画像処理は、ターゲット画像についてターゲットＰＯＣデータを生成する処理と、回転移動量及び回転移動方向の算出処理と、位置合わせ処理と、平行移動量及び平行移動方向の算出処理とを含む。

（Ｓ４１：アポダイゼーション処理）
まず、回転移動量算出部２４１は、当該部分画像に対しアポダイゼーション処理を施す。この処理は、ステップＳ２１と同様であり、第１変換処理部３０１又は回転移動量算出部２４１における図示しないアポダイゼーション処理部により行われる。

（Ｓ４２：２次元ＤＦＴ）
次に、第１変換処理部３０１は、ステップＳ４１における部分画像に対するアポダイゼーション処理の結果に対し２次元ＤＦＴを施す。

（Ｓ４３：対数変換）
次に、対数変換部３０２は、ステップＳ４２における２次元ＤＦＴの処理結果に対し対数変換を施す。この対数変換は、ステップＳ２３と同様である。

（Ｓ４４：Ｌｏｇ−Ｐｏｌａｒ変換）
次に、極座標変換部３０３は、ステップＳ４３における対数変換の処理結果に対しＬｏｇ−Ｐｏｌａｒ変換を施す。このＬｏｇ−Ｐｏｌａｒ変換は、ステップＳ２４と同様である。

（Ｓ４５：２次元ＤＦＴ）
次に、第２変換処理部３０４は、ステップＳ４４におけるＬｏｇ−Ｐｏｌａｒ変換の処理結果に対し２次元ＤＦＴを施す。

（Ｓ４６：位相限定合成処理）
次に、第１位相限定合成部３０５は、ステップＳ２６において記憶部２１２に保存された第１ベースＰＯＣデータと、ステップＳ４５における２次元ＤＦＴの処理結果を振幅成分で正規化したターゲットＰＯＣデータとを用いて、式（３）に示す式に従って位相限定合成処理を行う。ここで、第１ベースＰＯＣデータは、当該部分画像に対して生成されたベースＰＯＣデータである。

（Ｓ４７：２次元ＩＤＦＴ）
次に、第１逆変換処理部３０６は、式（４）に示す式に従ってステップＳ４６における位相限定合成処理の処理結果に対し２次元ＩＤＦＴを施す。

（Ｓ４８：ピーク位置を特定）
ステップＳ４７の処理結果からピーク位置を特定することにより、相関値の高い動径（ｘ方向の座標）と偏角（ｙ方向の座標）とがピクセルレベルで特定される。そこで、回転移動量算出部２４１は、ステップＳ４７の処理結果のピーク値を求め、当該ピーク値に対応したピーク位置のアドレスを取得し、記憶部２１２に保存する。

（Ｓ４９：回転角≦ＴＨ１？）
回転移動量算出部２４１は、記憶部２１２に記憶されたピーク位置のアドレスに基づき、偏角に対応した回転角（絶対値）が閾値ＴＨ１以下であるか否かを判別する。当該回転角が閾値ＴＨ１以下ではないと判別されたとき（Ｓ４９：Ｎ）、回転移動量算出部２４１は、エラーと判断し、一連の処理を終了する（エンド）。一方、当該回転角が閾値ＴＨ１以下であると判別されたとき（Ｓ４９：Ｙ）、回転移動量算出部２４１の処理はステップＳ５０に移行する。

（Ｓ５０：サブピクセルレベルでピーク位置を特定）
当該回転角が閾値ＴＨ１以下であると判別されたとき（Ｓ４９：Ｙ）、回転移動量算出部２４１は、式（７）に従ってサブピクセルレベルで位相限定相関関数の相関値の算出を行う。具体的には、回転移動量算出部２４１は、特開２０１５−０４３８９８号公報に開示されているように、サブピクセルレベルで式（７）に示す位相限定相関関数の複数の相関値を求め、ピーク位置を特定することにより相関値の高い偏角（ｙ方向の座標）を特定する。回転移動量算出部２４１は、特定されたピーク値に対応したアドレスを取得し、記憶部２１２に保存する。

（Ｓ５１：Δθを算出）
次に、回転移動量算出部２４１は、特開２０１５−０４３８９８号公報に開示されているように、サブピクセルレベルで特定されたピーク位置に対応した回転移動量Δθを算出する。回転移動方向は、Δθの符号により特定される。

（Ｓ５２：位置合わせ）
回転移動量Δθが算出されると、位置合わせ処理部２４２は、記憶部２１２に記憶されたターゲット画像を−Δθだけ回転させる。

（Ｓ５３：アポダイゼーション処理）
続いて、平行移動量算出部２４３は、平行移動量及び平行移動方向の算出を行う。すなわち、平行移動量算出部２４３は、ステップＳ５２において位置合わせが行われた部分画像に対しアポダイゼーション処理を施す。この処理は、例えば、第３変換処理部３１１又は平行移動量算出部２４３における図示しないアポダイゼーション処理部により行われる。

（Ｓ５４：２次元ＤＦＴ）
次に、第３変換処理部３１１は、ステップＳ５３における部分画像に対するアポダイゼーション処理の結果に対し２次元ＤＦＴを施す。

（Ｓ５５：位相限定合成処理）
次に、第２位相限定合成部３１２は、ステップＳ２９において記憶部２１２に保存された第２ベースＰＯＣデータと、ステップＳ５４における２次元ＤＦＴの処理結果を振幅成分で正規化したターゲットＰＯＣデータとを用いて、式（３）に示す式に従って位相限定合成処理を行う。

（Ｓ５６：２次元ＩＤＦＴ）
次に、第２逆変換処理部３１３は、式（４）に示す式に従って位相限定合成処理の処理結果に対し２次元ＩＤＦＴを施す。

（Ｓ５７：ピーク位置を特定）
ステップＳ５９の処理結果からピーク位置を特定することにより、相関値のｘ方向の座標とｙ方向の座標とが特定される。平行移動量算出部２４３は、ステップＳ５９の処理結果のピーク値を求め、当該ピーク値に対応したピーク位置のアドレスを取得し、記憶部２１２に保存する。

（Ｓ５８：移動量≦ＴＨ２？）
平行移動量算出部２４３は、記憶部２１２に記憶されたピーク位置のアドレスに基づき、例えばｘ方向の移動量（絶対値）及びｙ方向の移動量（絶対値）が閾値ＴＨ２以下であるか否かを判別する。ｘ方向の移動量及びｙ方向の移動量が閾値ＴＨ２以下ではないと判別されたとき（Ｓ５８：Ｎ）、平行移動量算出部２４３は、エラーと判断し、一連の処理を終了する（エンド）。一方、ｘ方向の移動量及びｙ方向の移動量が閾値ＴＨ２以下であると判別されたとき（Ｓ５８：Ｙ）、平行移動量算出部２４３の処理はＳ５９に移行する。

（Ｓ５９：サブピクセルレベルでピーク位置を特定）
ｘ方向の移動量及びｙ方向の移動量が閾値ＴＨ２以下であると判別されたとき（Ｓ５８：Ｙ）、平行移動量算出部２４３は、式（７）に従ってサブピクセルレベルで位相限定相関関数の相関値の算出を行う。具体的には、平行移動量算出部２４３は、特開２０１５−０４３８９８号公報に開示されているように、サブピクセルレベルで式（７）に示す位相限定相関関数の複数の相関値を求め、ピーク位置を特定することにより相関値の高い移動量（ｘ方向の座標、及びｙ方向の座標）を特定する。平行移動量算出部２４３は、特定されたピーク値に対応したアドレスを取得し、記憶部２１２に保存する。

（Ｓ６０：Δｘ、Δｙを算出）
次に、平行移動量算出部２４３は、特開２０１５−０４３８９８号公報に開示されているように、サブピクセルレベルで特定されたピーク位置に対応した平行移動量Δｘ、Δｙを算出する。平行移動方向は、Δｘ、Δｙの符号により特定される。以上で、ターゲット画像処理の一連の処理は終了する（エンド）。

以上のように算出された回転移動量Δθ及び回転移動方向、並びに平行移動量Δｘ、Δｙ及び平行移動方向は、制御部２１０に出力される。制御部２１０（主制御部２１１）は、算出された平行移動量Δｘ、Δｙに基づいて、光学系駆動部１Ａを制御することにより、装置光学系を３次元的に移動させることでトラッキングを行う。制御部２１０は、回転移動量Δθ及び回転移動方向に基づいて光学系駆動部１Ａを制御してもよい。

［効果］
実施形態に係る眼科装置について説明する。

実施形態に係る眼科装置（１）は、光学系（図１に示す光学系、撮影光学系３０やＯＣＴユニット１００に含まれる干渉光学系）と、画像取得部（ＣＣＤイメージセンサ３５）と、回転移動量算出部（２４１）と、位置合わせ処理部（２４２）と、平行移動量算出部（２４３）と、移動機構（光学系駆動部１Ａ）と、制御部（２１０、主制御部２１１）と、を含む。光学系は、被検眼（Ｅ）のデータを光学的に収集するために用いられる。画像取得部は、互いに異なるタイミングで被検眼の前眼部の第１画像（ベース画像）と第２画像（ターゲット画像）とを取得する。回転移動量算出部は、第２画像における部分画像と、第１画像における部分画像に対応した対応部分画像との間の回転移動量を算出する。位置合わせ処理部は、回転移動量に基づいて対応部分画像と部分画像との間の回転方向の位置合わせを行う。平均移動量算出部は、位置合わせ処理部により位置合わせがなされた対応部分画像と部分画像とに対して位相限定相関処理を施すことにより、対応部分画像と部分画像との間の平行移動量を算出する。移動機構は、被検眼と光学系とを相対的に移動する。制御部は、平行移動量に基づいて移動機構を制御する。

このような構成において、互いに異なるタイミングで取得された被検眼の前眼部の第２画像における部分画像と第１画像における部分画像に対応した対応部分画像との間の回転方向の位置合わせを行い、位置合わせがなされた対応部分画像と部分画像とに対して位相限定相関処理を施すことにより、対応部分画像と部分画像との間の平行移動量を算出して被検眼と光学系とを相対的に移動する眼科装置を提供することができる。それにより、被検眼の前眼部の計測や撮影を行う場合に高精度なトラッキングが可能な眼科装置を提供することができる。

また、実施形態に係る眼科装置は、第２画像における部分画像を特定する特定部（解析部２３１）を含み、回転移動量算出部は、対応部分画像と特定部により特定された部分画像との間の回転移動量を算出してもよい。

このような構成によれば、特定部により特定された部分画像と、第１画像における部分画像に対応した対応部分画像とを用いて高精度なトラッキングが可能な眼科装置を提供することができる。

また、実施形態に係る眼科装置では、特定部は、第１画像と第２画像とに基づいて部分画像を特定してもよい。

このような構成によれば、第１画像と第２画像との差分等から部分画像を特定することができるので、位相限定相関処理の適用に適した部分画像の特定が可能になり、位相限定相関処理により微小な位置ずれ量を求め、より一層高精度なトラッキングが可能になる。

また、実施形態に係る眼科装置では、特定部は、第２画像において、第１画像に対する移動量が第１閾値以上である領域の画像を部分画像として特定してもよい。

このような構成によれば、第１画像に対して移動する部分の画像を部分画像として特定するようにしたので、第１画像及び第２画像に移動しない領域が含まれていても位相限定相関処理により微小な位置ずれ量を求め、より一層高精度なトラッキングが可能になる。

また、実施形態に係る眼科装置では、特定部は、第２画像において第１画像に対する移動量が第２閾値以下である領域を特定し、第２画像における上記特定された領域以外の領域の画像を部分画像として特定してもよい。

このような構成によれば、第１画像に対して移動しない部分を除いた画像を部分画像として特定するようにしたので、第１画像及び第２画像に移動しない領域が含まれていても位相限定相関処理により微小な位置ずれ量を求め、より一層高精度なトラッキングが可能になる。

また、実施形態に係る眼科装置では、特定部は、第２画像において瞼又は睫毛が描出された領域の画像を特定し、第２画像における上記特定された領域以外の画像を部分画像として特定してもよい。

このような構成によれば、第２画像において瞼又は睫毛が描出されない領域の画像を部分画像として特定するようにしたので、第１画像及び第２画像に瞼や睫毛が描出されていても位相限定相関処理により微小な位置ずれ量を求め、より一層高精度なトラッキングが可能になる。

また、実施形態に係る眼科装置では、特定部は、第２画像における所定の領域の画像を部分画像として特定してもよい。

このような構成によれば、第２画像から画角を狭くした部分の画像を部分画像として特定するようにしたので、第１画像及び第２画像に移動しない領域が含まれていても位相限定相関処理により微小な位置ずれ量を求め、より一層高精度なトラッキングが可能になる。

また、実施形態に係る眼科装置では、所定の領域は、被検眼の瞳孔に相当する領域を含み、被検眼の上瞼、下瞼、及び睫毛が描出されない領域であってよい。

このような構成によれば、瞳孔に相当する領域が描出され、且つ上瞼、下瞼及び睫毛が描出されない部分画像を特定するようにしたので、第１画像及び第２画像に移動しない領域が含まれていても位相限定相関処理により微小な位置ずれ量を求めることができるようになる。

また、実施形態に係る眼科装置では、回転移動量算出部は、対応部分画像と部分画像とに対し位相限定相関処理を施すことにより回転移動量を算出してもよい。

このような構成によれば、高精度に（例えば、サブピクセルレベルで）算出された回転移動量に基づいて、対応部分画像と部分画像との間の位置合わせが可能となるので、より微小な位置ずれ量を求め、より一層高精度なトラッキングが可能となる。

また、実施形態に係る眼科装置（１）の制御方法は、被検眼（Ｅ）のデータを収集するための光学系（図１に示す光学系、撮影光学系３０やＯＣＴユニット１００に含まれる干渉光学系）と、互いに異なるタイミングで被検眼の前眼部の第１画像（ベース画像）と第２画像（ターゲット画像）とを取得する画像取得部（ＣＣＤイメージセンサ３５）と、被検眼と光学系とを相対的に移動する移動機構（光学系駆動部１Ａ）と、を含む眼科装置の制御方法である。眼科装置の制御方法は、第２画像における部分画像と、第１画像における部分画像に対応した対応部分画像との間の回転移動量を算出する回転移動量算出ステップと、回転移動量に基づいて対応部分画像と部分画像との間の回転方向の位置合わせを行う位置合わせステップと、位置合わせステップにおいて位置合わせがなされた対応部分画像と部分画像とに対して位相限定相関処理を施すことにより、対応部分画像と部分画像との間の平行移動量を算出する平行移動量算出ステップと、平行移動量に基づいて移動機構を制御する制御ステップと、を含む。

このような構成において、互いに異なるタイミングで取得された被検眼の前眼部の第２画像における部分画像と第１画像における部分画像に対応した対応部分画像との間の回転方向の位置合わせを行い、位置合わせがなされた対応部分画像と部分画像とに対して位相限定相関処理を施すことにより、対応部分画像と部分画像との間の平行移動量を算出して被検眼と光学系とを相対的に移動することができる。それにより、被検眼の前眼部の計測や撮影を行う場合に高精度なトラッキングが可能になる。

また、実施形態に係る眼科装置の制御方法は、第２画像における部分画像を特定する特定ステップを含み、回転移動量算出ステップでは、対応部分画像と特定ステップにおいて上記特定された部分画像との間の回転移動量を算出してもよい。

このような構成によれば、特定ステップにおいて特定された部分画像と、第１画像における部分画像に対応した対応部分画像とを用いて高精度なトラッキングが可能になる。

また、実施形態に係る眼科装置の制御方法は、特定ステップでは、第２画像において、第１画像に対する移動量が第１閾値以上である領域の画像を部分画像として特定してもよい。

このような構成によれば、第１画像に対して移動する部分の画像を部分画像として特定するようにしたので、第１画像及び第２画像に移動しない領域が含まれていても位相限定相関処理により微小な位置ずれ量を求め、より一層高精度なトラッキングが可能になる。

また、実施形態に係る眼科装置の制御方法は、特定ステップでは、第２画像において第１画像に対する移動量が第２閾値以下である領域を特定し、第２画像における上記特定された領域以外の領域の画像を部分画像として特定してもよい。

このような構成によれば、第１画像に対して移動しない部分を除いた画像を部分画像として特定するようにしたので、第１画像及び第２画像に移動しない領域が含まれていても位相限定相関処理により微小な位置ずれ量を求め、より一層高精度なトラッキングが可能になる。

また、実施形態に係る眼科装置の制御方法は、特定ステップでは、第２画像における所定の領域の画像を部分画像として特定してもよい。

このような構成によれば、第２画像から画角を狭くした部分の画像を部分画像として特定するようにしたので、第１画像及び第２画像に移動しない領域が含まれていても位相限定相関処理により微小な位置ずれ量を求め、より一層高精度なトラッキングが可能になる。

＜変形例＞
以上に示された実施形態は、この発明を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いて任意の変形、省略、追加等を施すことが可能である。

前述の実施形態では、光学系の構成が図１に示す構成である場合について説明したが、実施形態に係る光学系の構成はこれに限定されるものではない。実施形態に係る光学系は、レーザー光を眼底における治療部位に照射するための光学系や、被検眼に固視させた状態で視標を移動させるための光学系などを備えていてもよい。

実施形態に係る眼科装置は、互いに異なる２以上の方向から被検眼Ｅの前眼部を撮影するための２以上の前眼部カメラを含んでいてもよい。この場合、実施形態に係る制御部は、これらのカメラを用いて取得された互いに異なる２以上の方向からの前眼部の撮影画像に基づいて得られる視差からｚ方向のアライメントを実行することが可能である。

１ 眼科装置
１Ａ 光学系駆動部
１０ 照明光学系
２３ 前置レンズ
３０ 撮影光学系
３５ ＣＣＤイメージセンサ
１００ ＯＣＴユニット
２１０ 制御部
２１１ 主制御部
２１２ 記憶部
２２０ 画像形成部
２３０ データ処理部
２３１ 解析部
２４１ 回転移動量算出部
２４２ 位置合わせ処理部
２４３ 平行移動量算出部
Ｅ 被検眼

Claims (6)

1. 被検眼のデータを光学的に収集するための光学系と、
   互いに異なるタイミングで前記被検眼の前眼部の第１画像と第２画像とを取得する画像取得部と、
   前記第１画像と前記第２画像とに基づいて前記第２画像における部分画像を特定する特定部と、
   前記特定部により特定された前記第２画像における部分画像と、前記第１画像における前記部分画像に対応した対応部分画像との間の回転移動量を算出する回転移動量算出部と、
   前記回転移動量に基づいて前記対応部分画像と前記部分画像との間の回転方向の位置合わせを行う位置合わせ処理部と、
   前記位置合わせ処理部により位置合わせがなされた前記対応部分画像と前記部分画像とに対して位相限定相関処理を施すことにより、前記対応部分画像と前記部分画像との間の平行移動量を算出する平行移動量算出部と、
   前記被検眼と前記光学系とを相対的に移動する移動機構と、
   前記回転移動量及び前記平行移動量の少なくとも一方に基づいて前記移動機構を制御することでトラッキングを行う制御部と、
   を含む眼科装置。
2. 前記特定部は、前記第２画像において、前記第１画像に対する移動量が第１閾値以上である領域の画像を前記部分画像として特定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
3. 前記特定部は、前記第２画像において前記第１画像に対する移動量が第２閾値以下である領域を特定し、前記第２画像における前記特定された領域以外の領域の画像を前記部分画像として特定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
4. 前記回転移動量算出部は、前記対応部分画像と前記部分画像とに対し位相限定相関処理を施すことにより前記回転移動量を算出する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の眼科装置。
5. 被検眼のデータを収集するための光学系と、
   互いに異なるタイミングで前記被検眼の前眼部の第１画像と第２画像とを取得する画像取得部と、
   前記被検眼と前記光学系とを相対的に移動する移動機構と、を含む眼科装置の制御方法であって、
   前記第２画像において、前記第１画像に対する移動量が第１閾値以上である領域の画像を部分画像として特定する特定ステップと、
   前記特定ステップにおいて特定された前記第２画像における部分画像と、前記第１画像における前記部分画像に対応した対応部分画像との間の回転移動量を算出する回転移動量算出ステップと、
   前記回転移動量に基づいて前記対応部分画像と前記部分画像との間の回転方向の位置合わせを行う位置合わせステップと、
   前記位置合わせステップにおいて位置合わせがなされた前記対応部分画像と前記部分画像とに対して位相限定相関処理を施すことにより、前記対応部分画像と前記部分画像との間の平行移動量を算出する平行移動量算出ステップと、
   前記回転移動量及び前記平行移動量の少なくとも一方に基づいて前記移動機構を制御することでトラッキングを行う制御ステップと、
   を含む眼科装置の制御方法。
6. 被検眼のデータを収集するための光学系と、
   互いに異なるタイミングで前記被検眼の前眼部の第１画像と第２画像とを取得する画像取得部と、
   前記被検眼と前記光学系とを相対的に移動する移動機構と、を含む眼科装置の制御方法であって、
   前記第２画像において前記第１画像に対する移動量が第２閾値以下である領域を特定し、前記第２画像における前記特定された領域以外の領域の画像を部分画像として特定する特定ステップと、
   前記特定ステップにおいて特定された前記第２画像における部分画像と、前記第１画像における前記部分画像に対応した対応部分画像との間の回転移動量を算出する回転移動量算出ステップと、
   前記回転移動量に基づいて前記対応部分画像と前記部分画像との間の回転方向の位置合わせを行う位置合わせステップと、
   前記位置合わせステップにおいて位置合わせがなされた前記対応部分画像と前記部分画像とに対して位相限定相関処理を施すことにより、前記対応部分画像と前記部分画像との間の平行移動量を算出する平行移動量算出ステップと、
   前記回転移動量及び前記平行移動量の少なくとも一方に基づいて前記移動機構を制御することでトラッキングを行う制御ステップと、
   を含む眼科装置の制御方法。

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