この発明に係る眼科装置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、OCTを用いて被検眼の断層像、正面画像、及び3次元画像を形成することが可能である。この明細書では、OCTによって取得される画像をOCT画像と総称することがある。また、OCT画像を形成するための計測動作をOCT計測と呼ぶことがある。
いくつかの実施形態に係る眼科装置は、眼科撮影装置と、眼科測定装置と、眼科治療装置とのうちのいずれか1つ以上を含む。いくつかの実施形態の眼科装置に含まれる眼科撮影装置は、例えば、眼底カメラ、走査型レーザ検眼鏡、スリットランプ検眼鏡、手術用顕微鏡等のうちのいずれか1つ以上である。また、いくつかの実施形態の眼科装置に含まれる眼科測定装置は、例えば、眼屈折検査装置、眼圧計、スペキュラーマイクロスコープ、ウェーブフロントアナライザ、視野計、マイクロペリメータ等のうちのいずれか1つ以上である。また、いくつかの実施形態の眼科装置に含まれる眼科治療装置は、例えば、レーザ治療装置、手術装置、手術用顕微鏡等のうちのいずれか1つ以上である。
以下の実施形態に係る眼科装置は、OCT計測が可能なOCT装置と眼底カメラとを含む。このOCT装置にはスウェプトソースOCTが適用されているが、OCTのタイプはこれに限定されず、他のタイプのOCT(スペクトラルドメインOCT、タイムドメインOCT、アンファスOCT等)が適用されてもよい。また、以下の実施形態に係る構成を、単体のOCT装置に組み込むことも可能である。
以下においては、眼底の画像を取得する場合について詳しく説明するが、撮影対象である眼の部位は眼底に限定されない。例えば、角膜等の前眼部のOCT計測を行うための装置に、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、眼底と前眼部の双方のOCT計測が可能な装置に対してこの実施形態の構成を適用することも可能である。この場合の例として、以下に説明する眼底撮影用の装置に、前眼部撮影用のアタッチメント(対物レンズ、前置レンズ等)を加えた構成を採用することができる。
<構成>
〔光学系〕
図1に示すように、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には、被検眼Eの正面画像を取得するための光学系や機構が設けられている。OCTユニット100には、OCTを実行するための光学系や機構の一部が設けられている。OCTを実行するための光学系や機構の他の一部は、眼底カメラユニット2に設けられている。演算制御ユニット200は、各種の演算や制御を実行する1以上のプロセッサを含む。これらに加え、被検者の顔を支持するための部材(顎受け、額当て等)や、OCTの対象部位を切り替えるためのレンズユニット(例えば、前眼部OCT用アタッチメント)等の任意の要素やユニットが眼科装置1に設けられてもよい。
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))等の回路を意味する。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を撮影するための光学系が設けられている。取得される眼底Efの画像(眼底像、眼底写真等と呼ばれる)は、観察画像、撮影画像等の正面画像である。観察画像は、近赤外光を用いた動画撮影により得られる。撮影画像は、フラッシュ光を用いた静止画像である。更に、眼底カメラユニット2は、被検眼Eの前眼部Eaを撮影して正面画像(前眼部像)を取得することができる。
眼底カメラユニット2は、照明光学系10と撮影光学系30とを含む。照明光学系10は被検眼Eに照明光を照射する。撮影光学系30は、被検眼Eからの照明光の戻り光を検出する。OCTユニット100からの測定光は、眼底カメラユニット2内の光路を通じて被検眼Eに導かれ、その戻り光は、同じ光路を通じてOCTユニット100に導かれる。
照明光学系10の観察光源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により屈折されて被検眼E(眼底Ef又は前眼部Ea)を照明する。被検眼Eからの観察照明光の戻り光は、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を透過する。ダイクロイックミラー55を透過した戻り光は、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、この戻り光は、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によりイメージセンサ35の受光面に結像される。イメージセンサ35は、所定のフレームレートで戻り光を検出する。なお、撮影光学系30のフォーカスは、眼底Ef又は前眼部Eaに合致するように調整される。
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。被検眼Eからの撮影照明光の戻り光は、観察照明光の戻り光と同じ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によりイメージセンサ38の受光面に結像される。
LCD(Liquid Crystal Display)39は固視標や視力測定用視標を表示する。LCD39から出力された光束は、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束は、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に投射される。
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。固視位置の例として、黄斑を中心とする画像を取得するための固視位置や、視神経乳頭を中心とする画像を取得するための固視位置や、黄斑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位置や、黄斑から大きく離れた部位(眼底周辺部)の画像を取得するための固視位置などがある。いくつかの実施形態に係る眼科装置1は、このような固視位置の少なくとも1つを指定するためのGUI(Graphical User Interface)等を含む。いくつかの実施形態に係る眼科装置1は、固視位置(固視標の表示位置)をマニュアルで移動するためのGUI等を含む。
移動可能な固視標を被検眼Eに提示するための構成はLCD等の表示装置には限定されない。例えば、光源アレイ(発光ダイオード(LED)アレイ等)における複数の光源を選択的に点灯させることにより、移動可能な固視標を生成することができる。また、移動可能な1以上の光源により、移動可能な固視標を生成することができる。
また、眼科装置1には、1以上の外部固視光源が設けられてもよい。1以上の外部固視光源の1つは、被検眼Eの僚眼に固視光を投射することが可能である。僚眼における固視光の投射位置は、変更可能である。僚眼に対する固視光の投射位置を変更することにより、被検眼Eの固視位置を変更することができる。外部固視光源による固視位置は、LCD39を用いた被検眼Eの固視位置と同様であってよい。例えば、複数の外部固視光源を選択的に点灯させることにより、移動可能な固視標を生成することができる。また、移動可能な1以上の外部固視光源により、移動可能な固視標を生成することができる。
アライメント光学系50は、被検眼Eに対する光学系のアライメントに用いられるアライメント指標を生成する。LED51から出力されたアライメント光は、絞り52及び53並びにリレーレンズ54を経由し、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に投射される。アライメント光の角膜反射光は、観察照明光の戻り光と同じ経路を通ってイメージセンサ35に導かれる。その受光像(アライメント指標像)に基づいてマニュアルアライメントやオートアライメントを実行できる。
フォーカス光学系60は、被検眼Eに対するフォーカス調整に用いられるスプリット指標を生成する。フォーカス光学系60は、撮影光学系30の光路(撮影光路)に沿った撮影合焦レンズ31の移動に連動して、照明光学系10の光路(照明光路)に沿って移動される。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、反射棒67の反射面が照明光路に傾斜配置される。LED61から出力されたフォーカス光は、リレーレンズ62を通過し、スプリット指標板63により2つの光束に分離され、二孔絞り64を通過し、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。更に、フォーカス光は、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により屈折されて眼底Efに投射される。フォーカス光の眼底反射光は、アライメント光の角膜反射光と同じ経路を通ってイメージセンサ35に導かれる。その受光像(スプリット指標像)に基づいてマニュアルフォーカスやオートフォーカスを実行できる。
ダイクロイックミラー46は、眼底撮影用光路とOCT用光路とを合成する。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、眼底撮影用の光を透過させる。OCT用光路(測定光の光路)には、OCTユニット100側からダイクロイックミラー46側に向かって順に、コリメータレンズユニット40、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が設けられている。
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用光路の長さを変更する。この光路長の変更は、眼軸長に応じた光路長補正や、干渉状態の調整などに利用される。光路長変更部41は、コーナーキューブと、これを移動する機構とを含む。
光スキャナ42は、被検眼Eの瞳孔と光学的に共役な位置に配置される。光スキャナ42は、OCT用光路を通過する測定光LSを偏向する。光スキャナ42は、例えば、2次元走査が可能なガルバノスキャナである。
OCT合焦レンズ43は、OCT用の光学系のフォーカス調整を行うために、測定光LSの光路に沿って移動される。撮影合焦レンズ31の移動、フォーカス光学系60の移動、及びOCT合焦レンズ43の移動を連係的に制御することができる。
[OCTユニット]
図2に例示するように、OCTユニット100には、スウェプトソースOCTを実行するための光学系が設けられている。この光学系は、干渉光学系を含む。この干渉光学系は、波長可変光源(波長掃引型光源)からの光を測定光と参照光とに分割する機能と、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重ね合わせて干渉光を生成する機能と、この干渉光を検出する機能とを備える。干渉光学系により得られた干渉光の検出結果(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、例えば、出射光の波長を高速で変化させる近赤外波長可変レーザを含む。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に変換され、光路長補正部材112及び分散補償部材113を経由し、コーナーキューブ114に導かれる。光路長補正部材112は、参照光LRの光路長と測定光LSの光路長とを合わせるよう作用する。分散補償部材113は、参照光LRと測定光LSとの間の分散特性を合わせるよう作用する。コーナーキューブ114は、参照光LRの入射方向に移動可能であり、それにより参照光LRの光路長が変更される。
コーナーキューブ114を経由した参照光LRは、分散補償部材113及び光路長補正部材112を経由し、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、光ファイバ117に入射する。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、光ファイバ119によりアッテネータ120に導かれて光量が調整され、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により導かれてコリメータレンズユニット40により平行光束に変換され、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を経由する。リレーレンズ45を経由した測定光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に入射する。測定光LSは、被検眼Eの様々な深さ位置において散乱・反射される。被検眼Eからの測定光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。一対の干渉光LCは、それぞれ光ファイバ123及び124を通じて検出器125に導かれる。
検出器125は、例えばバランスドフォトダイオードである。バランスドフォトダイオードは、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含み、これらフォトディテクタにより得られた一対の検出結果の差分を出力する。検出器125は、この出力(検出信号)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、波長可変光源により所定の波長範囲内で掃引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、検出器125から入力される検出信号をクロックKCに基づきサンプリングする。DAQ130は、検出器125からの検出信号のサンプリング結果を演算制御ユニット200に送る。
本例では、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コーナーキューブ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とコーナーキューブ114のいずれか一方のみが設けられもよい。また、これら以外の光学部材を用いて、測定光路長と参照光路長との差を変更することも可能である。
[演算制御ユニット]
演算制御ユニット200は、DAQ130から入力される検出信号を解析して眼底EfのOCT画像を形成する。そのための演算処理は、従来のスウェプトソースタイプのOCT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。
眼底カメラユニット2の制御として、演算制御ユニット200は、観察光源11、撮影光源15、及びLED51、61の動作制御、LCD39の動作制御、撮影合焦レンズ31の移動制御、OCT合焦レンズ43の移動制御、反射棒67の移動制御、フォーカス光学系60の移動制御、光路長変更部41の移動制御、光スキャナ42の動作制御などを行う。
OCTユニット100の制御として、演算制御ユニット200は、光源ユニット101の動作制御、偏波コントローラ103、118の動作制御、アッテネータ120の動作制御、検出器125の動作制御、DAQ130の動作制御などを行う。
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、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。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。
眼底カメラユニット2、表示装置3、OCTユニット100、及び演算制御ユニット200は、一体的に(つまり単一の筺体内に)構成されていてもよいし、2つ以上の筐体に別れて構成されていてもよい。
〔制御系〕
図3及び図4に、眼科装置1の制御系の構成例を示す。図3及び図4において、眼科装置1に含まれる構成要素の一部が省略されている。制御部210、画像形成部220及びデータ処理部230は、例えば、演算制御ユニット200に設けられる。
(制御部)
制御部210は、各種の制御を実行する。制御部210は、主制御部211と記憶部212とを含む。
(主制御部)
主制御部211は、プロセッサを含み、眼科装置1の各部を制御する。例えば、主制御部211は、眼底カメラユニット2の光路長変更部41、光スキャナ42、撮影合焦レンズ31(合焦駆動部31A)、及びフォーカス光学系60、OCT合焦レンズ43(合焦駆動部43A)、イメージセンサ35、38、LCD39、光学系全体(移動機構150)などを制御する。さらに、主制御部211は、OCTユニット100の光源ユニット101、コーナーキューブ114(参照駆動部114A)、アッテネータ120、偏波コントローラ103、118、検出器125、DAQ130などを制御する。
例えば、主制御部211は、手動又は自動で設定された固視位置に対応するLCD39の画面上の位置に固視標を表示する。また、主制御部211は、LCD39に表示されている固視標の表示位置を(連続的に又は段階的に)変更することができる。それにより、固視標を移動することができる(つまり、固視位置を変更することができる)。固視標の表示位置や移動態様は、マニュアルで又は自動的に設定される。マニュアルでの設定は、例えばGUIを用いて行われる。自動的な設定は、例えば、データ処理部230により行われる。
合焦駆動部31Aは、撮影光学系30の光軸方向に撮影合焦レンズ31を移動させるとともに、照明光学系10の光軸方向にフォーカス光学系60を移動させる。それにより、撮影光学系300の合焦位置が変更される。合焦駆動部31Aは、撮影合焦レンズ31を移動させる機構と、フォーカス光学系60を移動させる機構とを個別に有していてよい。合焦駆動部31Aは、フォーカス調整を行うときなどに制御される。
合焦駆動部43Aは、測定光路の光軸方向にOCT合焦レンズ43を移動させる。それにより、測定光LSの合焦位置が変更される。測定光LSの合焦位置は、測定光LSのビームウェストの深さ位置(z位置)に相当する。
移動機構150は、例えば、少なくとも眼底カメラユニット2(光学系)を3次元的に移動する。典型的な例において、移動機構150は、少なくとも眼底カメラユニット2をx方向(左右方向)に移動するための機構と、y方向(上下方向)に移動するための機構と、z方向(奥行き方向、前後方向)に移動するための機構とを含む。x方向に移動するための機構は、例えば、x方向に移動可能なxステージと、xステージを移動するx移動機構とを含む。y方向に移動するための機構は、例えば、例えば、y方向に移動可能なyステージと、yステージを移動するy移動機構とを含む。z方向に移動するための機構は、例えば、z方向に移動可能なzステージと、zステージを移動するz移動機構とを含む。各移動機構は、パルスモータ等のアクチュエータを含み、主制御部211からの制御を受けて動作する。
移動機構150に対する制御は、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には、事前にアライメントとフォーカス調整が実行される。トラッキングは、装置光学系の位置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。いくつかの実施形態では、参照光の光路長(よって、測定光の光路と参照光の光路との間の光路長差)を変更するために移動機構150の制御を行うように構成される。
マニュアルアライメントの場合、光学系に対する被検眼Eの変位がキャンセルされるようにユーザが後述のユーザインターフェイス240に対して操作することにより光学系と被検眼Eとを相対移動させる。例えば、主制御部211は、ユーザインターフェイス240に対する操作内容に対応した制御信号を移動機構150に出力することにより移動機構150を制御して光学系と被検眼Eとを相対移動させる。
オートアライメントの場合、光学系に対する被検眼Eの変位がキャンセルされるように主制御部211が移動機構150を制御することにより光学系と被検眼Eとを相対移動させる。いくつかの実施形態では、主制御部211は、光学系の光軸が被検眼Eの軸に略一致し、かつ、被検眼Eに対する光学系の距離が所定の作動距離になるように制御信号を移動機構150に出力することにより移動機構150を制御して光学系と被検眼Eとを相対移動させる。ここで、作動距離とは、対物レンズ22のワーキングディスタンスとも呼ばれる既定値であり、光学系を用いた測定時(撮影時)における被検眼Eと光学系との間の距離に相当する。
主制御部211は、眼底カメラユニット2等を制御することにより眼底撮影を制御する。また、主制御部211は、眼底カメラユニット2及びOCTユニット100等を制御することによりOCT計測を制御する。主制御部211は、OCT計測を行う前に複数の予備的な動作を実行可能である。予備的な動作としては、アライメント、フォーカス粗調整、光路長差調整、偏光調整、フォーカス微調整などがある。複数の予備的な動作は、所定の順序で実行される。いくつかの実施形態では、複数の予備的な動作は、上記の順序で実行される。
なお、予備的な動作の種別や順序はこれに限定されるものではなく、任意である。例えば、被検眼Eが小瞳孔眼であるか否か判定するための予備動作(小瞳孔判定)を予備的な動作に加えることができる。小瞳孔判定は、例えば、フォーカス粗調整と光路長差調整との間に実行される。いくつかの実施形態では、小瞳孔判定は、以下の一連の処理を含む:被検眼Eの正面画像(前眼部像)の取得する処理;瞳孔に相当する画像領域を特定する処理;特定された瞳孔領域のサイズ(径、周長など)を求める処理;求められたサイズに基づき小瞳孔眼か否か判定する処理(閾値処理);小瞳孔眼であると判定された場合に絞り19を制御する処理。いくつかの実施形態では、瞳孔サイズを求めるために瞳孔領域を円近似または楕円近似する処理を更に含む。
フォーカス粗調整は、前述のスプリット指標を用いたフォーカス調整である。なお、あらかじめ取得された眼屈折力と撮影合焦レンズ31の位置とを関連付けた情報と、被検眼Eの屈折力の測定値とに基づいて撮影合焦レンズ31の位置を決定することにより、フォーカス粗調整を行うこともできる。
一方、フォーカス微調整は、OCT計測の干渉感度に基づいて行われる。例えば、被検眼EのOCT計測を行って干渉信号を取得して干渉強度(干渉感度)をモニタすることにより、干渉強度が最大となるようなOCT合焦レンズ43の位置を求め、その位置にOCT合焦レンズ43を移動させることにより、フォーカス微調整を実行することができる。
光路長差調整においては、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制御される。この制御は、光路長変更部41及び参照駆動部114Aの少なくとも一方に対して行われる。それにより、測定光路と参照光路との間の光路長差が調整される。光路長差調整の基準となる対象部位としては、OCT画像において特徴的な輝度を呈する部位(或いは、反射強度プロファイルにおいて特徴的な反射強度を呈する部位)があらかじめ設定される。具体例として、眼底のOCT計測においては網膜色素上皮層を基準として設定することができ、前眼部のOCT計測においては角膜表面を基準として設定することができる。このように好適な光路長差を探索する自動処理はオートZと呼ばれる。
光路長差調整はオートZには限定されない。例えば、オートZにより達成された好適な画像描出位置を維持する自動処理を実行することが可能である。このような処理はZロックと呼ばれる。Zロックにおいては、例えば、光路長差調整の基準となる対象部位がフレーム内の所定のz位置に描出されている状態が維持されるように光路長変更部41及び参照駆動部114Aの少なくとも一方の制御が行われる。
この実施形態では、Zロックの基準位置(z位置)を指定可能である。すなわち、指定された基準位置(又は当該基準位置に基づいて特定されたZロック位置)に被検眼の対象部位が描出されている状態が維持されるように光路長差調整が行われる。いくつかの実施形態では、OCT仮計測等により得られた干渉光の検出結果に基づいてZロックの基準位置が設定される。いくつかの実施形態では、干渉光の検出結果に基づいて形成されたOCT画像の解析結果に基づいてZロックの基準位置が設定される。いくつかの実施形態では、OCT画像を解析することにより特定されたアーチファクトに基づいてZロックの基準位置が設定される。なお、表示部240Aに表示されたOCT画像に対して操作部240Bを用いてZロックの基準位置が指定可能であってもよい。
偏光調整においては、測定光LSと参照光LRとの干渉効率を最適化するために参照光LRの偏光状態が調整される。
(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からの検出信号をDAQ130でサンプリングすることにより得られたサンプリングデータに基づいて、被検眼EのOCT画像を形成する。画像形成部220により形成されるOCT画像には、Aスキャン画像、Bスキャン画像(断層像)、Cスキャン画像などがある。この処理には、従来のスウェプトソースタイプの光コヒーレンストモグラフィと同様に、ノイズ除去(ノイズ低減)、フィルタ処理、分散補償、FFT(Fast Fourier Transform)などの処理が含まれている。他のタイプのOCT装置の場合、画像形成部220は、そのタイプに応じた公知の処理を実行する。
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。
(データ処理部)
データ処理部230は、被検眼Eの撮影やOCT計測により取得されたデータを処理する。例えば、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、画像の輝度補正等の各種補正処理を実行する。また、データ処理部230は、眼底カメラユニット2により得られた画像(眼底像、前眼部像等)に対して各種の画像処理や解析処理を施す。
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して、眼底Ef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、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(ボリュームレンダリングやMIP(Maximum Intensity Projection:最大値投影)など)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240A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、複数のスキャンラインに沿って得られた複数の断層像を、スキャンライン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。すなわち、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像を、1つの3次元座標系により表現する(つまり1つの3次元空間に埋め込む)ことにより得られる画像データである。
データ処理部230は、取得された3次元データセット(ボリュームデータ、スタックデータ等)に各種のレンダリングを施すことで、任意断面におけるBモード画像(縦断面像、軸方向断面像)、任意断面におけるCモード画像(横断面像、水平断面像)、プロジェクション画像、シャドウグラムなどを形成することができる。Bモード画像やCモード画像のような任意断面の画像は、指定された断面上の画素(ピクセル、ボクセル)を3次元データセットから選択することにより形成される。プロジェクション画像は、3次元データセットを所定方向(Z方向、深さ方向、軸方向)に投影することによって形成される。シャドウグラムは、3次元データセットの一部(たとえば特定層に相当する部分データ)を所定方向に投影することによって形成される。Cモード画像、プロジェクション画像、シャドウグラムのような、被検眼の正面側を視点とする画像を正面画像(en-face画像)と呼ぶ。いくつかの実施形態では、画像形成部220が被検眼Eの正面画像を形成する。
データ処理部230は、OCTにより時系列に収集されたデータ(例えば、Bスキャン画像データ)に基づいて、網膜血管や脈絡膜血管が強調されたBモード画像や正面画像(血管強調画像、アンギオグラム)を構築することができる。例えば、被検眼Eの略同一部位を反復的にスキャンすることにより、時系列のOCTデータを収集することができる。
データ処理部230は、部位特定部231と、アーチファクト特定部232と、Zロック位置取得部233と、光路長差変更量取得部234とを含む。
部位特定部231は、OCTユニット100により得られた干渉光の検出結果を解析することにより被検眼Eの所定の部位を特定し、特定された部位のz位置(深さ位置)を特定する。この実施形態では、部位特定部231は、干渉光の検出結果に基づいて画像形成部220において形成されたOCT画像を解析して、所定の部位のz位置を特定する。所定の部位として、被検眼Eにおいて干渉強度が高い部位が望ましい。いくつかの実施形態では、所定の部位は、眼底Efにおける網膜色素上皮層である。いくつかの実施形態では、所定の部位は、前眼部における角膜前面である。
アーチファクト特定部232は、OCTユニット100により得られた干渉光の検出結果を解析することによりアーチファクトを特定し、アーチファクトの描出位置に基づいてZロックの基準位置を求める。この実施形態では、アーチファクト特定部232は、干渉光の検出結果に基づいて形成されたOCT画像を解析してアーチファクトを特定し、Zロックの基準位置を求める。いくつかの実施形態では、複数のBスキャンにより得られたスキャン結果に基づいてスキャン範囲に対応した被検眼Eの正面画像(プロジェクション画像等)が形成される。アーチファクト特定部232は、形成された被検眼Eの正面画像に基づいてアーチファクトを特定し、特定されたアーチファクトの描出位置に基づいてZロックの基準位置を求める。アーチファクト特定部232は、正面画像に描出されたOCT画像(Bスキャン画像)における所定の部位(網膜、網膜色素上皮層等)の折り返しに起因した折り返しアーチファクトを特定する。いくつかの実施形態では、所定の部位は、部位特定部231により特定される。
図5に、実施形態に係るアーチファクト特定部232の動作説明図を示す。図5は、所定のスキャンエリア内で複数のBスキャンB1、B2、B3、・・・が実行されたときの折り返しに起因したアーチファクトを模式的に表したものである。
Zロック位置が好適でない場合、BスキャンB1、B2、B3、・・・により得られたスキャン結果に基づいて画像形成部220により形成されたBスキャン画像では、網膜等の所定の部位が折り返して表示される。この場合、Zロック位置(又はZロックの基準位置)を変更することで、折り返しの発生しない画像を取得することができる。
データ処理部230は、各Bスキャン画像の上端における折り返し位置P1、P2、P3、・・・の少なくとも1つの深さ位置を含む深さ方向のプロジェクション画像等の正面画像FI0を、複数のBスキャンB1、B2、B3、・・・により得られたスキャン結果に基づいて形成する。正面画像FI0の周辺領域には、各Bスキャンにおける折り返し位置の軌跡に対応した折り返しアーチファクトが描出される。周辺領域には、右上領域、右領域、右下領域、下領域、左下領域、左領域、左上領域、上領域などがある。アーチファクト特定部232は、正面画像FI0の左端又は右端を基準に、正面画像FI0の上端又は下端におけるアーチファクトの折り返し位置までの距離LLに基づいてZロックの基準位置を特定する。アーチファクト特定部232は、正面画像等の輝度情報に基づいてアーチファクトの折り返し位置を特定することが可能である。いくつかの実施形態では、距離LLに対応してZロックの基準位置が関連付けられた制御情報が、例えばアーチファクト特定部232又は記憶部212にあらかじめ記憶される。アーチファクト特定部232は、当該制御情報を参照することによりZロックの基準位置を求める。
いくつかの実施形態では、アーチファクト特定部232は、画像形成部220により形成された被検眼Eの断層像に基づいてZロックの基準位置を求める。アーチファクト特定部232は、取得された断層像に基づいて被検眼Eの網膜における所定の層領域(例えば、網膜色素上皮層)を特定し、断層像の上端から上記の特定された所定の層領域までの距離に基づいてZロック位置の基準位置を求めることができる。
Zロック位置取得部233は、事前に設定されるスキャンエリアにおけるBスキャンに対するZロック位置(z位置)を取得(特定)する。前述のように、この実施形態では、Zロックの基準位置が指定可能である。当該スキャンエリアにおいて複数のBスキャンが行われる場合に、少なくとも1つのBスキャンに対して指定されたZロックの基準位置に基づいて他のBスキャンのZロック位置が取得される。いくつかの実施形態では、Zロック位置取得部233は、Zロックの基準位置z0が指定されたとき、他のBスキャンのいずれかに対してZロック位置(z0+Δz)及び(z0-Δz)の少なくとも1つを取得する。残りのBスキャンのZロック位置は、指定されたZロックの基準位置又はZロック位置取得部233により取得されたZロック位置に基づいて特定される。このZロック位置は、線形補間、2次以上のスプライン曲線、又は所定の関数に従って特定される。
いくつかの実施形態では、Δzは固定値である。いくつかの実施形態では、Δzは、スキャン位置、スキャン範囲、被検眼Eの屈折度、被検眼Eが強度近視眼か否かを示す情報、被検眼EのOCT画像(Bスキャン画像)、及び当該Bスキャンに交差する方向のBスキャンにより得られた被検眼EのBスキャン画像の少なくとも1つに応じて設定される。例えば、スキャン位置等に対応してΔzが関連付けられた制御情報が、例えばZロック位置取得部233又は記憶部212にあらかじめ記憶される。Zロック位置取得部233は、当該制御情報を参照することによりZロック位置を取得する。
光路長差変更量取得部234は、オートZ又はZロックの制御を行うために、測定光路の光路長と参照光路の光路長との差の変更量を特定する。
オートZを行うとき、眼科装置1は、光学系を制御して被検眼E(例えば、眼底Ef)のOCT計測を実行する。このOCT計測においては、例えば、被検眼Eが所定の周波数で反復的にスキャンされる。すなわち、固視標が提示されている被検眼Eに対し、同じスキャンパターンでのOCT計測が繰り返し実行される。いくつかの実施形態では、被検眼Eの実質的に同じ断面がスキャンされる。光路長差変更量取得部234は、このOCT計測により繰り返し取得される干渉光LCの検出結果(反射強度プロファイル、OCT画像など)を解析することで、当該検出結果に基づく像(眼底Efの像)をフレームの特定位置に配置させるための光路長差の変更量を取得する。
いくつかの実施形態では、光路長差変更量取得部234は、部位特定部231により特定された所定の部位のz位置とZロック位置との差分を求め、求められた差分に対応した光路長差の変更量を取得する。
なお、光路長差変更量取得部234により取得される情報は、光路長差(光路長)の変更量そのものには限定されない。例えば、光路長変更部41又は参照駆動部114Aの制御内容(送信パルス数など)や、この変更量を取得する処理の途中で得られる情報(フレーム内における画像のz方向の位置のずれ量など)のように、光路長差の変更量と実質的に同値な情報であってよい。
いくつかの実施形態では、Zロック位置に対する所定の部位のz位置との差分に対応して光路長差の変更量(又は当該変更量に対応した制御情報)があらかじめ関連付けられた制御情報が光路長差変更量取得部234(又は記憶部212)に記憶されている。光路長差変更量取得部234は、制御情報を参照することにより、変更すべき光路長差の変更量を取得する。
主制御部211は、光路長差変更量取得部234により取得された変更量に基づいて光路長変更部41及び参照駆動部114Aの少なくとも一方を制御することでオートZを実行する。このようなオートZの制御については、特開2016-041221号公報と同様であるため、詳細な説明を省略する。
Zロックにおいても、オートZの場合と同様に、被検眼E(例えば、眼底Ef)の断面が所定の周波数で反復的にスキャンされる。いくつかの実施形態では、被検眼Eの実質的に同じ断面がスキャンされる。さらに、光路長差変更量取得部234は、このOCT計測により繰り返し取得される干渉光LCの検出結果を解析することで、Zロック位置に所定の部位の像を配置させるための光路長差の変更量を取得する。
いくつかの実施形態では、光路長差変更量取得部234は、直前に行われたスキャンに対して設定されたZロック位置と当該スキャンに設定されたZロック位置との差分を求め、求められた当該差分に対応した光路長差の変更量を取得する。いくつかの実施形態では、光路長差変更量取得部234は、部位特定部231により特定された所定の部位のz位置とZロック位置との差分をスキャン毎に求め、求められた差分に対応した光路長差の変更量を取得する。
主制御部211は、光路長差変更量取得部234により取得された変更量に基づいて光路長変更部41及び参照駆動部114Aの少なくとも一方を制御することでZロックを実行する。このようなZロックの制御については、特開2016-041221号公報と同様であるため、詳細な説明を省略する。
以上のように機能するデータ処理部230は、例えば、前述の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。例えば眼底カメラユニット2が従来の眼底カメラと同様の筺体を有する場合、操作部240Bは、この筺体に設けられたジョイスティックや操作パネル等を含んでいてもよい。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プログラム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。
〔測定光のスキャン及びOCT画像について〕
ここで、測定光LSのスキャンおよびOCT画像について説明しておく。
眼科装置1による測定光LSのスキャン態様としては、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(渦巻)スキャンなどがある。これらのスキャン態様は、被検眼Eの観察部位、解析対象(網膜厚など)、スキャンに要する時間、スキャン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、スキャン部位を測定光LSで水平方向(x方向)にスキャンさせるものである。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スキャンラインに沿って測定光LSでスキャンさせる態様も含まれる。この態様においては、スキャンラインの間隔を任意に設定することが可能である。また、隣接するスキャンライン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測定光LSでスキャン部位をスキャンさせるものである。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測定光LSでスキャン部位をスキャンさせるものである。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スキャン部位を測定光LSでスキャンさるものである。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スキャン部位を測定光LSでスキャンさせるものである。円スキャンは同心円スキャンの一例である。螺旋スキャンは、回転半径を次第に小さく(または大きく)させながら螺旋状(渦巻状)の軌跡に沿ってスキャン部位を測定光LSでスキャンさせるものである。
光スキャナ42は、互いに直交する方向にスキャン部位を測定光LSでスキャンするように構成されているので、測定光LSでx方向およびy方向にそれぞれ独立にスキャンできる。さらに、光スキャナ42に含まれる2つのガルバノミラーの向きを同時に制御することで、xy面上の任意の軌跡に沿って測定光LSでスキャンすることが可能である。それにより、上記のような各種のスキャン態様を実現できる。
上記のような態様で測定光LSでスキャンすることにより、スキャンライン(走査軌跡)に沿う方向と眼底深度方向(z方向)とにより張られる面における断層像を取得することができる。また、特にスキャンラインの間隔が狭い場合には、前述の3次元画像を取得することができる。
上記のような測定光LSの走査対象となる被検眼E上の領域、つまりOCT計測の対象となる被検眼E上の領域をスキャンエリアと呼ぶ。3次元スキャンにおけるスキャンエリアは、複数の水平スキャンが配列された矩形の領域である。また、同心円スキャンにおけるスキャンエリアは、最大径の円スキャンの軌跡により囲まれる円盤状の領域である。また、放射スキャンにおけるスキャンエリアは、各スキャンラインの両端位置を結んだ円盤状(或いは多角形状)の領域である。
〔Zロック位置の指定について〕
例えば、主制御部211は、当該スキャン中の画像を表示部240Aにライブ表示させる。
図6に、表示部240Aに表示される画像の一例を示す。図6は、表示部240Aの表示画面における表示領域DRに設けられた断層像表示領域DR1と正面画像表示領域DR2とを模式的に表したものである。
例えば、主制御部211は、眼底カメラユニット2を制御することにより取得された眼底像を表示部240Aに表示させる。ユーザは、操作部240Bに対して所定の操作を行うことにより、表示部240Aに表示された眼底像における所望の位置にスキャンエリアを指定することが可能である。主制御部211は、OCTユニット100等を制御することにより、指定されたスキャンエリアに対してOCT計測を実行する。主制御部211は、得られたスキャン結果(干渉光の検出結果)に基づいてBスキャン画像を画像形成部220に形成させると共に、当該スキャン結果を用いてプロジェクション画像をデータ処理部230に形成させる。主制御部211は、形成されたBスキャン画像を断層像表示領域DR1にライブ表示させる。また、主制御部211は、形成されたプロジェクション画像を正面画像表示領域DR2に表示させる。
いくつかの実施形態では、正面画像表示領域DR2に表示された眼底像又はプロジェクション画像に対し、操作部240Bに対する操作によりスキャンエリアが指定される。
以下、アーチファクト特定部232により指定されるZロックの基準位置と、Zロック位置取得部233により指定されるZロック位置について説明する。
(Zロック位置の第1指定例)
図7に、実施形態に係るZロック位置の指定例を説明するための概略図を示す。
例えば、被検眼Eの眼底Efの正面画像(眼底像、又はプロジェクション画像)FIに対してスキャンエリアSAと、スキャンエリアSA内で行われる複数のBスキャンB1~BN(Nは2以上の整数)のスキャン位置とが設定される。各Bスキャンは、ラインスキャンであるものとする。主制御部211は、設定されたスキャンエリアSAに対応した部位に対して複数のBスキャンB1~BN(Nは2以上の整数)を順次に実行する。説明の便宜上、BスキャンB1からBスキャンBNの順序で実行されるものとする。アーチファクト特定部232は、OCT仮計測等により得られた正面画像に基づいて、複数のBスキャンB1~BNの1つであるBスキャンBj(1≦j≦N、jは整数)に対してZロックの基準位置zjを指定する。いくつかの実施形態では、アーチファクト特定部232は、事前のOCT仮計測等により得られた断層像に基づいてZロックの基準位置zjを指定する。
主制御部211は、指定されたZロックの基準位置zjに基づいて、他のBスキャンB1~B(j-1)、B(j+1)~BNに対してZロック位置zjを設定する。光路長差変更量取得部234は、指定されたZロックの位置zjに所定の部位の像を配置させるための光路長差の変更量を取得する。主制御部211は、各Bスキャンにおいて、取得された変更量に基づいて光路長変更部41及び参照駆動部114Aの少なくとも一方を制御することで複数のBスキャンB1~BNを順次に実行する。
(Zロック位置の第2指定例)
図8に、実施形態に係るZロック位置の指定例を説明するための概略図を示す。
本指定例においても、第1指定例と同様に、アーチファクト特定部232は、複数のBスキャンB1~BNの1つであるBスキャンBjに対してZロックの基準位置zjを指定する。
Zロック位置取得部233は、指定されたZロックの基準位置zjに基づいて、BスキャンBi(1≦i<j、iは整数)とBスキャンk(j<k≦N、kは整数)に対するZロック位置(zj-Δz)(Δzは正の数)(又は(zj+Δz))を取得する。Zロック位置取得部233は、BスキャンBiに設定されたzロック位置(zj-Δz)、BスキャンBjに設定されたzロック位置zj、及びBスキャンBkに設定されたzロック位置(zj-Δz)に基づいて所定の補間処理(例えば、線形補間、スプライン補間)を行うことにより残りのBスキャンに対するZロック位置を取得する。ここで、残りのBスキャンは、BスキャンB1~B(i-1)、B(i+1)~B(j-1)、B(j+1)~B(k-1)、B(k+1)~BNである。
すなわち、BスキャンBj(第1のBスキャン)に対してZロックの基準位置zj(第1基準位置)が設定された場合、BスキャンBi(第2のBスキャン)に対し、基準位置zjに対し深さ方向にシフトしたZロック位置zi(第2基準位置)が設定され、BスキャンBk(第3のBスキャン)に対し、基準位置zjとZロック位置ziとに基づいてZロック位置Zk(第3基準位置)が設定される。
主制御部211は、指定されたZロックの基準位置zjと取得されたZロック位置と基づいて、他のBスキャンB1~B(i-1)、B(i+1)~B(j-1)、B(j+1)~B(k-1)、B(k+1)~BNに対してZロック位置を設定する。光路長差変更量取得部234は、Bスキャン毎に、指定されたZロックの位置に所定の部位の像を配置させるための光路長差の変更量を取得する。主制御部211は、各Bスキャンにおいて、取得された変更量に基づいて光路長変更部41及び参照駆動部114Aの少なくとも一方を制御することで複数のBスキャンB1~BNを順次に実行する。
前述のように、Δzは、固定値又は可変値である。
(Zロック位置の第3指定例)
図9に、実施形態に係るZロック位置の指定例を説明するための概略図を示す。
本指定例においては、アーチファクト特定部232は、複数のBスキャンB1~BNのいずれか2つであるBスキャンBi、Bkに対して、それぞれZロックの基準位置zi、zkを指定する。
Zロック位置取得部233は、指定されたZロックの基準位置zi、zkに対して、BスキャンBjに対するZロック位置zjを取得する。Zロック位置取得部233は、BスキャンBiに設定されたzロック位置ziと、BスキャンBkに設定されたzロック位置zkとに基づいて所定の補間処理(例えば、線形補間、スプライン補間)を行うことによりBスキャンBjのZロック位置zjを取得する。同様に、Zロック位置取得部233は、BスキャンB1~B(i-1)、B(i+1)~B(j-1)、B(j+1)~B(k-1)、B(k+1)~BNに対して、それぞれZロック位置を取得する。
すなわち、BスキャンBi(第1のBスキャン)に対してZロックの基準位置zi(第1基準位置)が設定され、BスキャンBk(第2のBスキャン)に対してZロックの基準位置zk(第2基準位置)が設定される。また、BスキャンBj(第3のBスキャン)に対して、基準位置zi、zkに基づいて特定されたZロック位置zj(第3基準位置)が設定される。
主制御部211は、指定されたZロックの基準位置zi、zkと取得されたZロック位置と基づいて、他のBスキャンB1~B(i-1)、B(i+1)~B(k-1)、B(k+1)~BNに対してZロック位置を設定する。光路長差変更量取得部234は、Bスキャン毎に、指定されたZロックの位置に所定の部位の像を配置させるための光路長差の変更量を取得する。主制御部211は、各Bスキャンにおいて、取得された変更量に基づいて光路長変更部41及び参照駆動部114Aの少なくとも一方を制御することで複数のBスキャンB1~BNを順次に実行する。
(Zロック位置の第4指定例)
図10に、実施形態に係るZロック位置の指定例を説明するための概略図を示す。
本指定例においては、アーチファクト特定部232は、複数のBスキャンB1~BNのいずれか3つであるBスキャンBi、Bj、Bkに対して、それぞれZロックの基準位置zi、zj、zkを指定する。例えば、順次に実行される複数のBスキャンB1~BNを前期、中期、後期に分割した場合、前期に実行されるBスキャンBiに対してZロックの基準位置ziを指定し、中期に実行されるBスキャンBjに対してZロックの基準位置zjを指定し、後期に実行されるBスキャンBkに対してZロックの基準位置zkを指定する。
いくつかの実施形態では、第2指定例において、中期に実行されるBスキャンBjに対してZロックの基準位置zjが指定されたとき、前期に実行されるBスキャンBiに対してZロックの基準位置ziとしてZロック位置(zj-Δz1)(又は(zj+Δz1))が設定され、後期に実行されるBスキャンBkに対してZロックの基準位置zkとしてZロック位置(zj-Δz2)(又は(zj+Δz2))が設定されてもよい。いくつかの実施形態では、Δz1はΔz2と等しい。Δzと同様に、Δz1、Δz2は、固定値又は可変値であってよい。
残りのBスキャンのZロック位置は、指定されたZロックの基準位置又はZロック位置取得部233により取得されたZロック位置に基づいて特定される。
すなわち、BスキャンBj(第1のBスキャン)に対してZロックの基準位置zj(第1基準位置)が設定され、BスキャンBk(第2のBスキャン)に対してZロックの基準位置zk(第2基準位置)が設定される。また、BスキャンB(j+1)~B(k-1)のいずれか(第3のBスキャン)に対して、基準位置zj、zkに基づいて特定されたZロック位置(第3基準位置)が設定される。
主制御部211は、指定されたZロックの基準位置zi、zj、zkと、取得されたZロック位置と基づいて、他のBスキャンB1~B(i-1)、B(i+1)~B(j-1)、B(j+1)~B(k-1)、B(k+1)~BNに対してZロック位置を設定する。光路長差変更量取得部234は、Bスキャン毎に、指定されたZロックの位置に所定の部位の像を配置させるための光路長差の変更量を取得する。主制御部211は、各Bスキャンにおいて、取得された変更量に基づいて光路長変更部41及び参照駆動部114Aの少なくとも一方を制御することで複数のBスキャンB1~BNを順次に実行する。
(その他)
いくつかの実施形態では、上記のΔz、Δz1、Δz2は、前述のように、スキャン位置、スキャン範囲、被検眼Eの屈折度、被検眼Eが強度近視眼か否かを示す情報、被検眼EのOCT画像(Bスキャン画像)、及び当該Bスキャンに交差する方向のBスキャンにより得られた被検眼EのBスキャン画像の少なくとも1つに応じて設定される。
実施形態に係る眼科装置1は、被検眼Eに対する装置光学系のアライメント完了後におけるスキャン中心位置に対し、スキャン中心位置が変位した1以上のスキャンエリアを設けることで、より広範囲のスキャンデータを収集することが可能である。
図11~図13に、実施形態に係る眼科装置1により設定可能なスキャン範囲の一例を示す。
図11では、アライメント完了後のスキャン中心位置Oにより規定されるスキャンエリアSC0に対し、スキャン中心位置Oを含むようにスキャンエリアSC1~SC4が設定される。各スキャンエリアは、周辺領域が隣接するスキャンエリアの周辺領域と重複するように配置される。いくつかの実施形態では、スキャンエリアSC0~SC5のスキャンエリアのサイズは同一である。
図12では、アライメント完了後のスキャン中心位置Oにより規定されるスキャンエリアSC0の周辺領域が重複するようにスキャンエリアSC1~SC4が設定される。いくつかの実施形態では、スキャンエリアSC0~SC5のスキャンエリアのサイズは同一である。
図13では、図12と同様に、アライメント完了後のスキャン中心位置Oにより規定されるスキャンエリアSC0の周辺領域が重複するようにスキャンエリアSC1~SC4が設定される。なお、スキャンエリアSC3の右辺側の周辺領域は、スキャンエリアSC2、SC4の左辺側の周辺領域と重複するように配置される。スキャンエリアSC1の左辺側の周辺領域は、スキャンエリアSC2、SC4の右辺側の周辺領域と重複するように配置される。いくつかの実施形態では、スキャンエリアSC0、SC2、SC4のスキャンエリアのサイズは同一であり、スキャンエリアSC1、SC3のスキャンエリアのサイズは同一であり、スキャンエリアSC1のサイズはスキャンエリアSC0のサイズより大きい。
いくつかの実施形態では、上記のΔz、Δz1、Δz2は、図11~図13に示すスキャンエリアの位置(スキャン位置、撮影位置、撮影部位)に対応してあらかじめ決められている。
いくつかの実施形態では、スキャンエリアSC1~SC4のいずれかにおけるBスキャンに対してZロック位置を設定するためのΔz、Δz1、Δz2は、スキャンエリアSC0における所定のBスキャンのスキャン位置と当該Bスキャンのスキャン位置との距離に応じて設定される。
いくつかの実施形態では、スキャンエリアSC1~SC4のいずれかにおけるBスキャンに対してZロック位置を設定するためのΔz、Δz1、Δz2は、スキャンエリアSC0の代表位置(例えば、スキャン中心位置O)と当該スキャンエリアの代表位置との距離に応じて設定される。
いくつかの実施形態では、スキャンエリアSC1~SC4のいずれかにおけるBスキャンに対してZロック位置を設定するためのΔz、Δz1、Δz2は、スキャンエリアSC1~SC4をスキャンするための眼科装置1の制御情報に応じて設定される。当該制御情報の例として、スキャンエリアSC1~SC4をスキャンするために固視位置を変更するためのLCD39に対する制御情報、スキャンエリアSC1~SC4をスキャンするために光スキャナ42を制御するための制御情報がある。
図14に、実施形態に係る眼科装置1により設定可能なスキャン範囲の他の例を示す。
図14では、アライメント完了後のスキャン中心位置Oにより規定されるスキャンエリアSC0に対し、スキャン中心位置Oを含むようにスキャンエリアSC1が設定される。スキャンエリアSC1のサイズは、スキャンエリアSC0のサイズより大きい。
いくつかの実施形態では、上記のΔz、Δz1、Δz2は、スキャンエリアのサイズに対応してあらかじめ決められている。
いくつかの実施形態では、スキャンエリアSC1におけるBスキャンに対してZロック位置を設定するためのΔz、Δz1、Δz2は、スキャンエリアSC0のサイズ(3次元スキャン範囲)に対するスキャンエリアSC1のサイズ(3次元スキャン範囲)に応じて設定される。図13においても、同様に、スキャンエリアSC1(SC3)におけるBスキャンに対してZロック位置を設定するためのΔz、Δz1、Δz2は、スキャンエリアSC0のサイズ(3次元スキャン範囲)に対するスキャンエリアSC1(SC3)のサイズ(3次元スキャン範囲)に応じて設定される。
いくつかの実施形態では、上記のΔz、Δz1、Δz2は、被検眼Eの情報に対応してあらかじめ決められている。被検眼Eの情報として、例えば、別途に被検眼Eに対して行われたレフ測定により得られたレフ測定結果(屈折度)、被検眼Eが強度近視眼であるか否かを示す情報などがある。すなわち、Zロックの基準位置z0が設定されたBスキャン以外のBスキャンに対し、被検眼Eが強度近視眼であるとき基準位置z0に対して第1シフト値だけシフトした位置にZロック位置が設定され、被検眼Eが強度近視眼ではないとき基準位置z0に対して第1シフト値より小さい第2シフト値だけシフトしたZロック位置が設定される。いくつかの実施形態では、レフ測定結果又は被検眼Eが強度近視眼であるか否かを示す情報は、被検眼情報に含まれる。
いくつかの実施形態では、上記のΔz、Δz1、Δz2は、多数の正常眼の測定結果から統計的に導出された標準データに基づいて取得される。
いくつかの実施形態では、Zロックの基準位置z0が設定されたBスキャン以外のBスキャンに対し、基準位置z0に対して、あらかじめ決められた複数のシフト値から選択されたシフト値だけシフトするように設定される。複数のシフト値は、上記の標準データに基づいてあらかじめ決定されてよい。
いくつかの実施形態では、上記のΔz、Δz1、Δz2は、被検眼EのOCT画像(Bスキャン画像)の解析結果に対応してあらかじめ決められている。被検眼EのOCT画像として、例えば、当該3次元スキャン中に実行されたBスキャンにより得られたBスキャン画像、当該Bスキャンに交差する方向のBスキャンにより得られた被検眼EのBスキャン画像などがある。すなわち、いくつかの実施形態では、Zロックの基準位置z0が設定されたBスキャン以外のBスキャンに対し、OCT計測により得られた干渉光の検出結果に基づく像に基づいてZロック位置が設定される。また、いくつかの実施形態では、Zロックの基準位置z0が設定されたBスキャン以外のBスキャンに対し、Zロックの基準位置z0が設定されたBスキャンのスキャン方向と交差する方向のスキャンにより得られた干渉光の検出結果に基づいて設定される。当該Bスキャンに交差する方向のBスキャンのスキャン態様として、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(渦巻)スキャンなどが用いられる。
上記の実施形態において、画像形成部220又はデータ処理部230は、実施形態に係る「画像形成部」の一例である。また、データ処理部230は、実施形態に係る「解析部」の一例である。
[動作]
実施形態に係る眼科装置1の動作について説明する。
図15に、実施形態に係る眼科装置1の動作例のフローチャートを示す。
(S1:スキャンエリアを設定)
まず、ユーザは、操作部240Bを用いて被検眼Eに対してスキャンエリアを設定する。
(S2:アライメント)
主制御部211は、アライメントを実行する。すなわち、主制御部211は、アライメント光学系50を制御して、被検眼Eにアライメント指標を投影させる。このとき、被検眼Eには、LCD39による固視標も投影される。主制御部211は、例えばイメージセンサ35により取得された受光像に基づいて特定された光学系の移動量に基づいて移動機構150を制御し、被検眼Eに対して光学系を当該移動量だけ相対的に移動させる。主制御部211は、この処理を繰り返し実行させる。
(S3:フォーカス)
アライメントが終了すると、主制御部211は、フォーカス調整を開始する。例えば、主制御部211は、眼底Efの正面画像の取得を開始させ、フォーカス光学系60を制御して眼底Efにスプリット指標を投影させる。主制御部211は、例えばイメージセンサ35により取得された受光像に基づいて特定された光学系の移動量に基づいて合焦駆動部31Aを制御し、撮影合焦レンズ31を当該移動量だけ移動させる。ここで、主制御部211は、合焦駆動部43Aを制御してOCT合焦レンズ43を当該移動量だけ移動させる。主制御部211は、この処理を繰り返し実行させる。
いくつかの実施形態では、ステップS2又はステップS3において、複数の予備的な動作が実行される。予備的な動作としては、アライメント、フォーカス粗調整、光路長差調整、偏光調整、フォーカス微調整などがある。
(S4:オートZ)
主制御部211は、OCT計測を開始させる。このOCT計測においては、被検眼E(例えば、眼底Ef)の実質的に同じ断面が所定の周波数で反復的にスキャンされる。続いて、主制御部211は、特開2016-041221号公報で開示された手法と同様に、取得されたOCT画像(または反射強度プロファイルなど)に基づいてオートZを実行する。
ここで、主制御部211は、OCT画像を表示部240Aにライブ表示させる。
(S5:OCT仮計測)
次に、主制御部211は、OCTユニット100等を制御することによりOCT仮計測を実行する。続いて、主制御部211は、画像形成部220及びデータ処理部230を制御することにより、被検眼Eのプロジェクション画像を形成させる。
(S6:Zロックの基準位置を指定)
続いて、主制御部211は、ステップS5において形成されたプロジェクション画像に基づいて折り返しに起因したアーチファクトを特定し、特定されたアーチファクトの描出位置に対応したZロックの基準位置を所定のBスキャンに対して設定する。
なお、ステップS6においてアーチファクトが特定されない場合、所定のBスキャンに対して予め決められたZロックの基準位置が設定される。
(S7:Zロック位置を取得)
主制御部211は、ステップS6において指定されたZロックの基準位置に基づいて、上記のように他のBスキャンに対するZロック位置をZロック位置取得部233に取得させる。
(S8:光路長差を変更)
続いて、主制御部211は、順次にBスキャンを実行する。例えば、主制御部211は、ステップS7において取得されたZロック位置に基づいて光路長差の変更量を光路長差変更量取得部234に取得させる。その後、主制御部211は、取得された光路長差の変更量に基づいて光路長変更部41及び参照駆動部114Aの少なくとも一方を制御する。
(S9:スキャン)
主制御部211は、光スキャナ42を制御することにより測定光LSを偏向し、被検眼Eに対してBスキャンを実行する。
(S10:断層像を形成)
主制御部211は、ステップS9により得られたスキャン結果に基づいて断層像を画像形成部220に形成させる。
(S11:表示)
主制御部211は、ステップS10において形成された断層像を表示部240Aの断層像表示領域DR1に表示させる。
(S12:次?)
主制御部211は、次のBスキャンを実行するか否かを判定する。主制御部211は、ステップS1において設定されたスキャンエリア、又は操作部240Bに対する操作内容に基づいて、次のBスキャンを実行するか否かを判別する。
次のBスキャンを実行すると判別されたとき(S12:Y)、眼科装置1の動作は、ステップS8に移行する。次のBスキャンを実行しないと判別されたとき(S12:N)、眼科装置1の動作は、ステップS13に移行する。
(S13:正面画像を形成)
ステップS12において次のBスキャンを実行しないと判別されたとき(S12:N)、主制御部211は、ステップS1において設定されたスキャンエリアのスキャンデータに基づいてプロジェクション画像をデータ処理部230に形成させる。
(S14:表示)
続いて、主制御部211は、ステップS13において形成されたプロジェクション画像を表示部240Aの正面画像表示領域DR2に表示させる。以上で、眼科装置1の動作は終了である(エンド)。
[効果]
実施形態に係る眼科装置、及びその制御方法について説明する。
いくつかの実施形態は、干渉光学系(OCTユニット100に含まれる光学系)と、画像形成部(220、データ処理部230)と、解析部(データ処理部230)と、制御部(210)と、を含む眼科装置(1)である。干渉光学系は、測定光路と参照光路との光路長差を変更可能に構成される。干渉光学系は、光源(光源ユニット101)からの光(L0)を測定光(LS)と参照光(LR)とに分割し、測定光路を経由した測定光を被検眼(E)に照射し、被検眼からの戻り光と参照光路を経由した参照光との干渉光(LC)を検出する。画像形成部は、干渉光の検出結果に基づいて被検眼の画像を形成する。解析部は、画像形成部により形成された画像(プロジェクション画像、断層像)を解析することにより、被検眼に対するBスキャンの深さ方向の基準位置(Zロックの基準位置)を特定する。制御部は、干渉光の検出結果に基づく像が基準位置に配置されるように各Bスキャンにおいて干渉光学系を制御して光路長差を変更することにより、被検眼のスキャン範囲に対して複数のBスキャンを実行させる。
このような構成では、被検眼に対して実行されるBスキャンに対して、被検眼の画像に基づいて深さ方向の基準位置を特定し、干渉光の検出結果に基づく像が基準位置に配置されるように被検眼に対して複数のBスキャンを実行させる。それにより、OCT計測による計測範囲がxy方向に広くなったりz方向に深くなったりした場合でも、眼球の湾曲状態によっては注目部位が画像化範囲の端に描出されたり、画像化範囲から外れたりする事態を回避することができるようになる。その結果、OCT計測を行う場合の検者や被検者の負担を軽減することが可能になる。
いくつかの実施形態では、解析部は、複数のBスキャンにより得られたスキャン結果に基づいてスキャン範囲に対応した被検眼の正面画像に基づいて基準位置を特定する。
このような構成によれば、被検眼の正面画像に基づいてZロックの基準位置を特定するようにしたので、眼球の湾曲状態によっては注目部位が画像化範囲の端に描出されたり、画像化範囲から外れたりする事態を確実に回避することができるようになる。
いくつかの実施形態では、解析部は、正面画像に描出されたBスキャン画像における折り返しに起因したアーチファクトに基づいて基準位置を特定する。
このような構成によれば、折り返しの発生しないBスキャン画像を容易に取得することが可能になり、OCT計測を行う場合の検者や被検者の負担を軽減することが可能になる。
いくつかの実施形態では、解析部は、正面画像の左端又は右端から正面画像の上端又は下端におけるアーチファクトの位置までの距離に基づいて基準位置を特定する。
このような構成によれば、非常に簡素な処理でアーチファクトを特定することが可能になり、OCT計測を行う場合の検者や被検者の負担を容易に軽減することが可能になる。
いくつかの実施形態では、画像形成部は、干渉光の検出結果に基づいて被検眼の断層像を形成し、解析部は、断層像に基づいて基準位置を特定する。
このような構成によれば、被検眼の断層像に基づいてZロックの基準位置を特定するようにしたので、眼球の湾曲状態によっては注目部位が画像化範囲の端に描出されたり、画像化範囲から外れたりする事態を確実に回避することができるようになる。
いくつかの実施形態では、解析部は、断層像に基づいて被検眼の網膜における所定の層領域を特定し、断層像の上端から上記の特定された所定の層領域までの距離に基づいて基準位置を特定する。
このような構成によれば、非常に簡素な処理でアーチファクトを特定することが可能になり、OCT計測を行う場合の検者や被検者の負担を容易に軽減することが可能になる。
いくつかの実施形態では、複数のBスキャンは、第1のBスキャンと、第2のBスキャンと、第3のBスキャンとを含み、解析部は、第1のBスキャンに対して第1基準位置を特定し、第2のBスキャンに対して第2基準位置を特定し、第3のBスキャンに対して第1基準位置と第2基準位置とに基づいて第3基準位置を特定し、制御部は、干渉光学系を制御することにより第1のBスキャン、第2のBスキャン、及び第3のBスキャンを実行させる。
このような構成によれば、少なくとも2つの基準位置を指定することができるようになるため、眼球の湾曲状態によっては注目部位が画像化範囲の端に描出されたり、画像化範囲から外れたりする事態を容易に回避することができるようになる。その結果、OCT計測を行う場合の検者や被検者の負担を軽減することができるようになる。
いくつかの実施形態では、解析部は、第2のBスキャンに対して、第1基準位置に対し深さ方向にシフトすることにより第2基準位置を設定する。
このような構成によれば、複数のBスキャンに対して複数のZロックの基準位置を設定することができるので、眼球の湾曲状態によっては注目部位が画像化範囲の端に描出されたり、画像化範囲から外れたりする事態を回避することができるようになる。その結果、OCT計測を行う場合の検者や被検者の負担を軽減することが可能になる。
いくつかの実施形態では、解析部は、第1のBスキャンのスキャン位置と第2のBスキャンのスキャン位置との距離に応じて第2基準位置を設定する。
このような構成によれば、スキャン位置に応じてZロック位置が設定されるため、計測範囲が広くなったり、強度近視眼のように眼球の湾曲度が大きくなったりした場合でも、注目部位が画像化範囲の端に描出されたり、画像化範囲から外れたりする事態を回避することが可能になる。
いくつかの実施形態では、解析部は、第1のBスキャンを含む3次元スキャン範囲に対する第2のBスキャンを含む3次元スキャン範囲に応じて第2基準位置を設定する。
このような構成によれば、スキャン範囲に応じてZロック位置が設定されるため、計測範囲が広くなったり、強度近視眼のように眼球の湾曲度が大きくなったりした場合でも、注目部位が画像化範囲の端に描出されたり、画像化範囲から外れたりする事態を回避することが可能になる。
いくつかの実施形態では、解析部は、被検眼の屈折度に応じて第2基準位置を設定する。
このような構成によれば、被検眼の屈折度に応じてZロック位置が設定されるため、計測範囲が広くなったり、強度近視眼のように眼球の湾曲度が大きくなったりした場合でも、注目部位が画像化範囲の端に描出されたり、画像化範囲から外れたりする事態を回避することが可能になる。
いくつかの実施形態では、解析部は、被検眼が強度近視眼であるとき第1基準位置に対して第1シフト値だけシフトした位置に第2基準位置を設定し、被検眼が強度近視眼ではないとき第2基準位置に対して第1シフト値より小さい第2シフト値だけシフとした位置に第2基準位置を設定する。
このような構成によれば、被検眼が強度近視眼であるか否かを示す情報に応じてZロック位置が設定されるため、計測範囲が広くなったり、強度近視眼のように眼球の湾曲度が大きくなったりした場合でも、注目部位が画像化範囲の端に描出されたり、画像化範囲から外れたりする事態を回避することが可能になる。
いくつかの実施形態では、解析部は、第1基準位置に対して、あらかじめ決められた複数のシフト値から選択されたシフト値だけシフトするように第2基準位置を設定する。
このような構成によれば、あらかじめ決められた複数のシフト値の中から選択されたシフト値を用いてZロック位置が設定されるため、計測範囲が広くなったり、強度近視眼のように眼球の湾曲度が大きくなったりした場合でも、注目部位が画像化範囲の端に描出されたり、画像化範囲から外れたりする事態を容易に回避することが可能になる。
いくつかの実施形態では、解析部は、第1のBスキャンのスキャン方向と交差する方向のスキャンにより得られた干渉光の検出結果に基づいて第2基準位置を設定する。
このような構成によれば、第1のBスキャンのスキャン方向と交差する方向のスキャンにより得られた干渉光の検出結果に基づいてZロック位置が設定されるため、注目部位が画像化範囲の端に描出されたり、画像化範囲から外れたりする事態を推測しやすくなる。それにより、計測範囲が広くなったり、強度近視眼のように眼球の湾曲度が大きくなったりした場合でも、注目部位が画像化範囲の端に描出されたり、画像化範囲から外れたりする事態を確実に回避することが可能になる。
いくつかの実施形態では、制御部は、第1のBスキャンのスキャン方向と交差する方向に、第1のBスキャン、第3のBスキャン、及び第2のBスキャンの順序で実行させる。
このような構成によれば、第3のBスキャンに対して特定された基準位置を用いた場合でも、注目部位が画像化範囲の端に描出されたり、画像化範囲から外れたりする事態を回避し易くなる。
上記の実施形態は、スキャンエリア中の任意の数のBスキャンに対してZロックの基準位置を指定する場合に適用することが可能である。例えば、4以上の任意のBスキャンに対してZロックの基準位置を指定することが可能である。
上記の実施形態を実現するためのコンピュータプログラムを、コンピュータ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、半導体メモリ、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、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。