(57)【要約】【課題】被検査物の移動部位が前記測定光の光軸方向に移動した位置情報を検出するに際し、精度を劣化させず、装置の簡素化と低価格化を図ることが可能な光断層画像撮像装置を提供する。【解決手段】被検査物によって反射あるいは散乱された測定光による戻り光と、参照ミラーによって反射された参照光とを用い、前記被検査物の断層画像を撮像する光断層画像撮像装置であって、  参照ミラーの反射位置を制御する反射位置制御手段と、  照明用の光学系によって照明された被検査物の移動部位を、シャインプルーフの原理に基づいてエリアセンサに結像させて観察する移動部位観察用の光学系を備え、該移動部位が前記測定光の光軸方向に移動した際の位置情報を検出する移動部位の位置検出手段と、  移動部位の位置検出手段によって検出された位置情報を元に、前記反射位置制御手段を駆動して参照光の光路長を制御する手段と、を有する構成とする。【選択図】            図１
2010167059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を測定光と参照光とに分割し、前記測定光を被検査物に導くと共に前記参照光を参照ミラーに導き、
前記被検査物によって反射あるいは散乱された前記測定光による戻り光と、前記参照ミラーによって反射された前記参照光とを用い、前記被検査物の断層画像を撮像する光断層画像撮像装置であって、
前記参照ミラーの反射位置を制御する反射位置制御手段と、
光源からの光により照明用の光学系によって照明された前記被検査物の移動部位を、シャインプルーフの原理に基づいてエリアセンサに結像させて前記被検査物の移動部位を観察する移動部位観察用の光学系を備え、
前記被検査物の移動部位が前記測定光の光軸方向に移動した際の位置情報を検出する移動部位の位置検出手段と、
前記移動部位の位置検出手段によって検出された位置情報を元に、前記反射位置制御手段を駆動して前記参照光の光路長を制御し、前記被検査物の移動部位における位置ズレによる前記被検査物の断層画像の変形を低減する手段と、
を有することを特徴とする光断層画像撮像装置。
【請求項２】
前記被検査物が眼であり、前記被検査物の移動部位が前眼部であって、前記位置検出手段は前記眼の角膜における前記測定光の光軸方向への運動による前後位置を検出することが可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項３】
前記光断層画像撮像装置の縦分解能をΔ、前記移動部位観察用の光学系の光学倍率をβ、前記エリアセンサのピッチをｐとしたとき、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光断層画像撮像装置。
Δ×β  ＞  ｐ
【請求項４】
前記光断層画像撮像装置における前記測定光の光路に構成された光学系と、前記被検査物の移動部位を照明する前記照明用の光学系とが、一部において共用されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項５】
前記位置検出手段は、スリット状の光を前記眼の中心位置に照明することにより前記角膜の曲率半径Ｒを予め求め、
前記前眼部の断層像において求められる前記角膜における曲率半径Ｒ’との違いから、前記角膜における頂点座標を算出することが可能に構成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項６】
前記位置検出手段は、スリット状の光を２つクロスさせたクロス光を前記眼の中心位置に照明することにより前記角膜の曲率半径Ｒを予め求め、
前記前眼部の断層像において求められる前記角膜における曲率半径Ｒ’との違いから、前記角膜における頂点座標を算出することが可能に構成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の光断層画像撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光断層画像撮像装置に関し、特に眼科診療等に用いられる光断層画像撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、光学機器を用いた眼科用機器として、様々なものが使用されている。
例えば、眼を観察する光学機器として、前眼部撮影機、眼底カメラ、共焦点レーザー走査検眼鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ：ＳＬＯ）、等様々な機器が使用されている。中でも、多波長光波干渉を利用した光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）による光断層画像撮像装置は、試料の断層像を高解像度に得ることができる装置である。
この装置は、眼科用機器として網膜の専門外来では必要不可欠な装置になりつつある。以下、これをＯＣＴ装置と記す。
【０００３】
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、断層像を高解像度に得ることができる。そのため、被検眼の眼底における網膜の断層像を高解像度に撮像することも可能であることから、網膜の眼科診断等において広く利用されている。
一方で、人間の眼球においては、固視微動と呼ばれる不随意的な眼球運動を有している。そのため、ＯＣＴ装置を用いた網膜の眼科診断等にかかる時間が長くなると、この眼球運動の影響によって、得られる網膜の断層像にはモーションアーチファクトといわれる画像の乱れが生じることになる。
【０００４】
従来、上記モーションアーチファクトを防ぐために、様々な試みがなされて来ている。
例えば、非特許文献１では、眼底観察用のＯＣＴ装置に、別のＯＣＴ装置を用いた方法が開示されている。
この別のＯＣＴ装置は、１３００ｎｍの光源を用いて角膜の断層像を取得し、角膜に対して眼底観察用のＯＣＴ装置の光軸方向（以下、縦方向と呼ぶ）の位置をモニターする装置である。
この角膜の縦方向の位置に応じて、眼底観察用のＯＣＴの参照ミラーを制御して測定する方法が提案されている。
このように角膜の位置を、ＯＣＴを用いて算出することで、眼球運動の影響による網膜の断層像へのモーションアーチファクトを低減させるように構成されている。
【非特許文献１】Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈ  Ｋ．Ｈｉｔｚｅｎｂｅｒｇｅｒ、“Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ＳＬＯ／ＯＣＴ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｈｕｍａｎ  ｒｅｔｉｎａ  ｗｉｔｈ  ａｘｉａｌ  ｅｙｅ  ｍｏｔｉｏｎ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ”、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｓｐｒｅｓｓ  ＶＯＬ．１５，ＮＯ．２５（２００７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したとおり、ＯＣＴ装置を用いて眼底観察を行う際、測定時間が長くなると、得られる網膜の断層像には、眼球の動きに起因するモーションアーチファクトといわれる画像の乱れが生じることになる。
上記した非特許文献１では、モーションアーチファクトを低減させるための配慮がなされているが、網膜の断層像を得るためのＯＣＴにさらに角膜観察用のＯＣＴを用いるため、装置が大掛かりになり、装置のコストも大幅に増えるという課題を有している。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、被検査物の移動部位における位置ズレによる断層画像の変形を低減するため、被検査物の移動部位が前記測定光の光軸方向に移動した位置情報を検出するに際し、
精度を劣化させることなく、装置の簡素化と低価格化を図ることが可能となる光断層画像撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、つぎのように構成した光断層画像撮像装置を提供するものである。
本発明の光断層画像撮像装置は、光源からの光を測定光と参照光とに分割し、前記測定光を被検査物に導くと共に前記参照光を参照ミラーに導き、
前記被検査物によって反射あるいは散乱された前記測定光による戻り光と、前記参照ミラーによって反射された前記参照光とを用い、前記被検査物の断層画像を撮像する光断層画像撮像装置であって、
前記参照ミラーの反射位置を制御する反射位置制御手段と、
光源からの光により照明用の光学系によって照明された前記被検査物の移動部位を、シャインプルーフの原理に基づいてエリアセンサに結像させて前記被検査物の移動部位を観察する移動部位観察用の光学系を備え、
前記被検査物の移動部位が前記測定光の光軸方向に移動した際の位置情報を検出する移動部位の位置検出手段と、
前記移動部位の位置検出手段によって検出された位置情報を元に、前記反射位置制御手段を駆動して前記参照光の光路長を制御し、前記被検査物の移動部位における位置ズレによる前記被検査物の断層画像の変形を低減する手段と、
を有することを特徴とする。
また、本発明の光断層画像撮像装置は、前記被検査物が眼であり、前記被検査物の移動部位が前眼部であって、前記位置検出手段は前記眼の角膜における前記測定光の光軸方向への運動による前後位置を検出することが可能に構成されていることを特徴とする。
また、本発明の光断層画像撮像装置は、前記光断層画像撮像装置の縦分解能をΔ、前記移動部位観察用の光学系の光学倍率をβ、前記エリアセンサのピッチをｐとしたとき、以下の式を満たすことを特徴とする。
Δ×β  ＞  ｐ
また、本発明の光断層画像撮像装置は、前記光断層画像撮像装置における前記測定光の光路に構成された光学系と、前記被検査物の移動部位を照明する前記照明用の光学系とが、一部において共用されていることを特徴とする。
また、本発明の光断層画像撮像装置は、前記位置検出手段が、スリット状の光を前記眼の中心位置に照明することにより前記角膜の曲率半径Ｒを予め求め、
前記前眼部の断層像において求められる前記角膜における曲率半径Ｒ’との違いから、前記角膜における頂点座標を算出することが可能に構成されていることを特徴とする。
また、本発明の光断層画像撮像装置は、前記位置検出手段が、スリット状の光を２つクロスさせたクロス光を前記眼の中心位置に照明することにより前記角膜の曲率半径Ｒを予め求め、
前記前眼部の断層像において求められる前記角膜における曲率半径Ｒ’との違いから、前記角膜における頂点座標を算出することが可能に構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被検査物の移動部位における位置ズレによる断層画像の変形を低減するため、被検査物の移動部位が前記測定光の光軸方向に移動した位置情報を検出するに際し、
精度を劣化させることなく、装置の簡素化と低価格化を図ることが可能となる光断層画像撮像装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
つぎに、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例により説明する。
【実施例】
【００１０】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１として、本発明に適用した光断層画像撮像装置の構成例について説明する。
図１に、本実施例における光断層画像撮像装置測定システムの構成を説明する図を示す。
図１において、１００は干渉計ユニット、２００は測定アームである。
まず、干渉計ユニット１００から説明する。
本実施例の光断層画像撮像装置は、光源からの光を測定光と参照光とに分割し、前記測定光を被検査物に導くと共に前記参照光を参照ミラーに導き、
前記被検査物によって反射あるいは散乱された前記測定光による戻り光と、前記参照ミラーによって反射された前記参照光とを用い、前記被検査物の断層画像を撮像するように構成される。
具体的には、光源１０１には、近赤外光を発光する低コヒーレンス光源が用いられる。
光源１０１から発光した光は、光ファイバ１０２−１を伝搬し、光分岐手段１０３で３つの光ファイバ１０２−２、１０２−３、１０２−４に分岐される。光ファイバ１０２−２は測定アーム２００に、光ファイバ１０２−３は参照光アーム１１０に接続されている。
参照光アーム１１０に関して以下に説明する。光ファイバ１０２−３から射出した近赤外光は、コリメート光学系１１１を介して、光学ブロック１１２に入射し、反射ミラー（参照ミラー）１１３で反射し、逆の光路をたどり光ファイバ１０２−３に入射する。
光学ブロック１１２は、測定アーム２００における光学系の分散を補正するものである。
反射ミラー１１３は、反射位置制御手段１１４に接続されており、この反射位置制御手段１１４により反射ミラー１１３の反射位置が制御される。
この反射位置制御手段を駆動する手段１１５は、後に詳細に説明するように、前記移動部位の位置検出手段によって検出された位置情報を元に、前記反射位置制御手段を駆動して前記参照光の光路長を制御するように構成されている。
これにより、前記被検査物の移動部位における位置ズレによる前記被検査物の断層画像の変形を低減することが可能となる。
【００１１】
つぎに、測定アーム２００について説明する。
以下の実施例の説明において、前記被検査物が眼である場合を例に挙げて説明する。
光分岐手段１０３で分岐された光は、光ファイバ１０２−２を介して射出される。ファイバ端２０１より射出した光は、光学系２０２により略平行化されている。
走査手段２０３は、ミラー面を回転可能なガルバノミラーであり、入射した光を偏向する。走査手段２０３は、走査手段制御回路２５１に接続されている。
図１では、走査手段２０３は、ガルバノミラーを２つ有する２次元走査手段であり、紙面内の主走査方向と紙面垂直方向の副走査方向の２方向に走査することができる。
走査手段２０３により走査された光は、ビームスプリッター２０８を透過し、結像レンズ２０９により中間結像面２１０にファイバ端２０１の共役像を形成する。
対物レンズ２１１、前眼部２２１および瞳孔２２２を通り、被検眼２２０の網膜２２３上に、照明スポットを形成する。前眼部とは、眼の角膜から水晶体の前面までを指す。
走査手段２０３により面内偏向をうけると各照明スポットは網膜２２３上を移動することになる。この照明スポット位置における反射光が逆光路をたどりファイバ端２０１に入射して、光分岐手段１０３まで戻ることになる。
【００１２】
一方、前眼部観察用光源２０５から射出される光は、前眼部照明光学系２０６および２０７を通り、ビームスプリッター２０８で反射され、結像レンズ２０９、対物レンズ２１１により、前眼部２２１に照明スポットを形成する。
ここで、前記光断層画像撮像装置における前記測定光の光路に構成された光学系と、前眼部を照明する照明用の光学系とが、一部において共用されている。
前眼部２２１に形成された照明スポットの散乱・反射光は、前眼部観察用光学系２３１を用いてエリアセンサ２３２上に結像される。エリアセンサ２３２において、前眼部の断層像が得られ、得られた像は信号取得部２５２を介して演算処理部３０１に送られる。
参照光アーム１１０および測定アーム２００からの戻ってきた光の干渉を信号検出アーム１２０で検出する。
【００１３】
信号検出アーム１２０は、光ファイバ１０２−４を伝搬した光をファイバ端１２１から射出する。
ファイバ端１２１から射出した光は光学系１２２により略平行化され、回折格子１２３に入射する。
回折格子１２３には周期構造があり、分光される。分光された光は、結像レンズ１２４によりラインセンサ１２５に結像される。
ラインセンサ１２５は検出器制御手段１２６に接続されており、演算処理部３０１を介して記憶手段３０２に所定の取得したデータを送るように構成されている。
記録手段３０２のデータを、演算処理部３０１でフーリエ変換することにより眼底の断層像を出力し表示手段３０３にその断層像に出力するように構成されている。
本実施例は、いわゆるフーリエドメインＯＣＴの方式を用いた眼底用低干渉断層撮像装置である。
特に、本実施例では、光源からの光により照明用の光学系によって照明された前記被検査物の移動部位を、シャインプルーフの原理に基づいてエリアセンサに結像させて前記被検査物の移動部位を観察する移動部位観察用の光学系を備え、
前記被検査物の移動部位が前記測定光の光軸方向に移動した際の位置情報を検出する移動部位の位置検出手段が構成される。
すなわち、前記位置検出手段は前記眼の角膜における前記測定光の光軸方向への運動による前後位置を検出することが可能に構成されている。これにより、前眼部の断層像から前眼部の位置情報を抽出し、参照光アーム１１０の反射ミラー１１３の位置を随時動かす（トラッキングを行う）ことで、モーションアーチファクトを低減させることができる。
【００１４】
以下に、前眼部照明用の光学系と前眼部観察用の光学系（移動部位観察用の光学系）について、更に詳細に説明する。
図２に、本発明の実施例１における前眼部照明用の光学系と前眼部観察用の光学系の構成を説明する図を示す。図２（ａ）は前眼部照明用の光学系について説明する図であり、図２（ｂ）は前眼部観察用の光学系について説明する図である。
以下において、図１に示された符番と同じのもの、同じ機能を有するものであるから説明を省略する。
まず、図２（ａ）に示される前眼部照明用の光学系について説明する。
光源２０５は例えば波長１３００ｎｍの光源であり、この波長域の特徴として、水の吸収が多いため眼の内部まで光が到達しづらく、前眼部の観察を行いやすいという利点がある。
光源２０５からの照明光は、前眼部照明光学系２０６および２０７を透過し、ビームスプリッター２０８により反射される。
ビームスプリッター２０８は、１３００ｎｍ付近を波長の光を反射し、８００ｎｍ〜９００ｎｍの波長の光を透過する特性とすることで、ＯＣＴの観察と前眼部の照明を同軸で行うことを可能とする。
波長に対する透過・反射の特性は逆でもよく、その際には前眼部照明とＯＣＴの観察光学系の配置は逆となる。ビームスプリッター２０８により反射された照明光は、結像レンズ２０９、対物レンズ２１１により、前眼部２２１に照明スポットを形成する。
照明スポットの縦方向の焦点深度ＤＯＦは、トラッキングする眼の動き以上にしておくことが望ましい。以上の光学系の構成により、前眼部２２１の照明を行う。
【００１５】
つぎに、図２（ｂ）に示される前眼部観察用の光学系について説明する。
図２（ｂ）において、図２（ａ）に示される構成により前眼部２２１に形成された照明スポットの散乱・反射光を、前眼部観察用光学系２３１を用いてエリアセンサ２３２上に結像させる。
前眼部観察用光学系２３１は、照明光学系とは光軸をずらしておく。
眼の位置の違いをエリアセンサ２３２で得られる像の位置の違いとして検出することができる。
これは一般的に、シャインプルーフの原理と呼ばれている。以下にシャインプルーフの原理に基づいた、本実施例の光学系の構成を示す。
【００１６】
光学系の関係を示した図を図３に示す。
図２（ａ）の構成により前眼部Ｉを照明する。前眼部照明位置Ｉからの照明スポットの散乱・反射光のうち角度θの方向に射出された光を検出する。
光学系の主面をＨとしたとき、前眼部照明位置Ｉと主面Ｈとの距離をｓだけ離して光学系を配置する。また配置する角度については、主面Ｈの延長面と、照明光の光軸の交点をＣとしたとき、その成す角をａとして光学系を配置する。
主面Ｈとエリアセンサ面Ｓとの角度θ上の距離をｓ’とすると、ｓ’は、光学系の焦点距離をｆとしたとき、以下の式で決定される。
１／ｓ’＝  １／ｓ  ＋  １／ｆ
また、倍率βはｓ’／ｓとなる。エリアセンサ面Ｓは、その延長面がＣと交差するように、主面Ｈとの成す角ｂが決定される。
以上のような構成をとることにより、前述の通り、眼の位置の違いをエリアセンサで得られる像の位置の違いとして検出することができる。
【００１７】
エリアセンサ２３２で得られる前眼部の断層像を模式的に描いたものを図４に示す。
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で光軸方向（ｚ方向）に眼の位置がそれぞれ異なっている。
通常の光軸が同軸の光学系では、ｚ方向の位置の違いはデフォーカス像としてエリアセンサで検出される。
それに対して本発明では、光学系を前眼部観察用光学系２３１のように軸をずらすことによって、眼の位置の違いをエリアセンサ２３２で得られる像の位置の違いとして検出する。
これによって、前者の方法よりもｚ方向の位置検出精度を上げることが可能となる。
【００１８】
前眼部観察用光学系２３１は不図示のプリズムなどによって光軸を曲げ、エリアセンサ２３２への光の入射角を緩和する構成を採ってもよい。
また、前眼部観察用光学系２３１の光学倍率をβ、ＯＣＴの縦分解能をΔ、エリアセンサのピッチをｐとしたとき、以下の式を満たすことが望ましい。
Δ×β＞ｐ
これにより、センサのピッチを考慮したとしてもＯＣＴの縦分解能Δでトラッキングを行うことができ、ＯＣＴの縦分解能Δの範囲外に眼が動いた場合に、その動きを検知し、反射ミラー１１３の位置を随時動かすことでトラッキングを行うことができる。
【００１９】
ここで、ＯＣＴの縦分解能Δは以下の式で表される。
Δ＝λ×４×ｆ2／Ｄ2
ただし、λは光源の波長、ｆは眼の焦点距離、Ｄは眼に入射するビーム径である。
エリアセンサ２３２において、前眼部の断層像が得られ、得られた像は信号取得部２５２を介して演算処理部３０１に送られる。
演算処理部３０１において、前眼部の断層像から特徴点を抽出する。
例えば、二値化処理や画像の微分値を求めることで空気と角膜の界面情報を抽出し、エリアセンサにおける界面の位置を検出する。
基準位置からの界面の位置ずれをδｚとすると、このδｚのずれ情報を、位置制御手段を駆動する手段１１５に伝え、反射位置制御手段１１４により反射ミラー１１３の位置をδｚ動かすことでトラッキングを行う。
これを逐次行うことで、モーションアーチファクトを低減させることができる。
【００２０】
［実施例２］
つぎに、実施例２について説明する。
本実施例では、前記位置検出手段は、スリット状の光を前記眼の中心位置に照明することにより前記角膜の曲率半径Ｒを予め求め、
前記前眼部の断層像において求められる前記角膜における曲率半径Ｒ’との違いから、前記角膜における頂点座標を算出することが可能に構成されている例について説明する。
すなわち、本実施例では、実施例１で図２に示したように前眼部にスポットを照明したのに対して、スリット状の光を照明する構成例について説明する。
干渉計ユニット１００のレイアウトに関しては、実施例１と同じであるため省略する。
図５に、本発明の実施例２におけ前眼部照明用の光学系を説明する図を示す。
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれｘ断面、ｙ断面、ｚ断面を示している。
光源２０５からの照明光は、前眼部照明光学系２０６を透過し、シリンドリカルレンズ２０７’に入射する。
図６に、シリンドリカルレンズ２０７’の形状を示す。
シリンドリカルレンズは、ｘ断面においては屈折するが、ｚ断面には屈折しない特性を有する。断面により光線の屈折が異なる照明光がビームスプリッター２０８により反射される。
ビームスプリッター２０８により反射された照明光は、結像レンズ２０９、対物レンズ２１１により、前眼部２２１をスリット状に照明する。この照明光は、ｘ断面で見るとスポット状となっているが、ｙ断面で見ると集光せず広いエリアを照明する。
図５の構成により前眼部２２１に形成されたスリット状の照明光の散乱・反射光を、前眼部観察用光学系２３１を用いてエリアセンサ２３２上に結像させる。
前眼部観察用光学系２３１は、照明光学系とは光軸をずらしておく。
シャインプルーフの原理によって、眼の位置の違いをエリアセンサ２３２で得られる像の位置の違いとして検出することができる。
【００２１】
本実施例における眼に対するスリット光の位置ずれに対する前眼部の断層像の違いを説明する図を示す。
図７（ａ）は、エリアセンサ２３２で得られる前眼部の断層像を模式的に描いたものである。
図７（ａ）−１にスリット光の前眼部での照明状態を示し、図７（ｂ）−１にエリアセンサ２３２で得られる前眼部の断層像を示す。
この図７（ａ）の位置を以下で通常位置と呼ぶこととする。
眼の位置の違いをエリアセンサ２３２で得られる像の位置の違いとして検出するのは実施例１と同様である。
また、図７（ｂ）、（ｃ）のように光学系に対して、眼が横方向（ｘ、ｙ方向）に移動した場合においても、そのずれた量を加味しながらｚ方向のトラッキングを行うことができる。
【００２２】
図７（ｂ）は、眼が光学系に対してｙ方向に移動した場合を示すものである。
スリット光に対して眼がｙ方向に移動した場合には、前眼部を切る平面がずれるため、図７（ａ）の通常位置において検出される前眼部の像と比較すると、角膜の曲率が異なる。
そのため、この角膜の曲率差を用いてｙ方向の移動量を算出し、頂点位置を求めることができる。以下にその手順を示す。
ここで言う角膜の曲率半径とは、前眼部の断層像より求めた角膜の近似的な曲率であり、最低３点の角膜の位置座標を求め、最小自乗法などを用いてフィッティングすることで角膜の曲率半径を求めることができる。
【００２３】
まず、角膜の曲率半径を測定する。眼の中心位置にスリット光が当たる位置で、前眼部観察用光学系２３１を用いてエリアセンサ２３２上に前眼部の像を結像させ、その像から曲率半径を求める。
また中心位置が不明瞭な場合には、例えば光源２０５を光軸と垂直方向にずらし、そのずれごとに上記の曲率半径を求める作業を行い、曲率半径が最も大きくなる位置に光源２０５を置く。
これにより角膜の曲率半径を測定することもできる。
次に、角膜を球体とし、通常位置における角膜の頂点の座標を、
（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０、０、０）とすると、角膜の形状は以下の式で表すことができる。
ｘ２＋ｙ２＋（ｚ−Ｒ−ｚ１）２＝Ｒ２        式（１）                    ここで、Ｒは角膜の曲率半径、ｚ１は眼のｚ方向の移動量である。
図７（ａ）の通常位置においては、ｙ＝０で前眼部を切るため、式（１）は
ｘ２＋（ｚ−Ｒ−ｚ１）２＝Ｒ２                式（２）
となる。
この関係をエリアセンサ２３２上に結像していることとなる。ゆえに、ｚ１を読み取ることで、ｚ方向のトラッキングを行うことができる。
一方、図７（ｂ）のようにｙ方向にｙ１だけずれた場合には、ｙ＝ｙ１で前眼部を切るため、式（１）は、
ｘ２＋（ｚ−Ｒ−ｚ１）２＝Ｒ２−ｙ１２＝Ｒ’２        式（３）
となり、
エリアセンサ２３２上の像は曲率半径が、
Ｒ’＝√（Ｒ２−ｙ１２）となる。
【００２４】
エリアセンサ２３２上の像から曲率半径を算出し、最初に測定した角膜の曲率半径Ｒを用いることで、通常位置からのｙ方向の移動量ｙ１２を求めることができる。
ただし、式中でｙ１２になっていることからも分かる通り、ここではｙ１が正の値なのか負の値なのかについては知ることができない。
しかしながら、複数のスリット光を眼に入射させることで、ｙ１の絶対値を知ることはできる。以上から、ｙ方向の移動量ｙ１を考慮した上で、ｚ１を算出し、ｚ方向のトラッキングを行うことができる。
【００２５】
図７（ｃ）は、眼が光学系に対してｘ方向に移動した場合を示すものである。
スリット光に対して眼がｘ方向に移動した場合には、エリアセンサ２３２においてｘ方向に像がずれるため、その像位置からｘ方向の移動量を算出することができる。
また、ｘ方向とｙ方向はそれぞれ独立に求めることができるため、両方に移動した場合においても角膜の頂点座標を算出しｚ方向のトラッキングを行うことができる。
さらに、光学系に対して眼が回転した場合にも、そのずれた量を加味しながらｚ方向のトラッキングを行うことができる。
【００２６】
図８に、本実施例における眼に対する照明光の位置ずれと回転に対して、前眼部の断層像・眼底部の断層像の違いを説明する図を示す。
図８（ａ）は眼が光学系に対して、ｙ方向にシフトした場合であり、図８（ｂ）ｙ方向に回転した場合である。
それぞれ、図８（ａ）−１および図８（ｂ）−１に眼底照明光の光路、図８（ａ）−２および図８（ｂ）−２に前眼部の断層像、図８（ａ）−３および図８（ｂ）−３に眼底の断層像を示している。
シフトした場合と回転した場合で像の違いを比較すると、前眼部の断層像は、不図示の前眼部照明エリアが殆ど変化しないが、眼底の断層像に大きく変化する。
これは、シフトした場合には、眼底の照明エリアがほぼ同じ位置を照明するのに対して、回転した場合には、眼に対して画角がついた光線が入射することになるので、眼底の照明エリアがずれることに因る。
この眼底における照明エリアのずれを検出することで、回転角を算出し、光路長に換算し、ｚ方向のトラッキングを行うことができる。
この回転角と光路長への換算の対応はあらかじめ行っておくことが必要がある。
［実施例３］
つぎに、実施例３について説明する。
【００２７】
本実施例では、前記位置検出手段は、スリット状の光を２つクロスさせたクロス光を前記眼の中心位置に照明することにより前記角膜の曲率半径Ｒを予め求め、
前記前眼部の断層像において求められる前記角膜における曲率半径Ｒ’との違いから、前記角膜における頂点座標を算出することが可能に構成されている例につい説明する。
すなわち、本実施例では、スリット状の光を互いに交差させて（以下クロス光と呼ぶ）照明する構成例について説明する。
干渉計ユニット１００のレイアウトに関しては、実施例１と同じであるため省略する。
図９に、本実施例におけるクロス光を照明するための照明光学系を説明する図を示す。
図９（ａ）はそのｘ断面、図９（ｂ）はそのｙ断面、図９（ｃ）はそのｚ断面を示している。
光源は２つから構成され、２０５−ａはｘ軸方向に伸びるスリット光用、２０５−ｂはｙ軸方向に伸びるスリット光用となっている。
ｘ軸方向に伸びるスリット光用の光学系２０６から２１１は、図５と同じため説明を省略する。
【００２８】
ｙ軸方向に伸びるスリット光用の光学系を以下で説明する。
図９の破線で示した光路がｙ軸方向に伸びるスリット光の光路である。光源２０５−ｂからの照明光は、前眼部照明光学系２０６−ｂを透過し、シリンドリカルレンズ２０７’−ｂに入射する。シリンドリカルレンズ２０７’−ａは、ｘ断面においては屈折せずに、ｚ断面で屈折する特性を有する。
断面により光線の屈折が異なる照明光がビームスプリッター２０８−ｂにより反射される。
ビームスプリッター２０８により反射された照明光は、結像レンズ２０９、対物レンズ２１１により、前眼部２２１をスリット状に照明する。
この照明光は、ｘ断面で見ると集光せず広いエリアを照明するが、ｙ断面で見るとスポット状となり照明する。すなわちｙ軸方向に伸びたスリット光となる。
【００２９】
図９の構成により前眼部２２１に形成されたクロス状の照明光の散乱・反射光を、前眼部観察用光学系を用いてエリアセンサに結像させる。
この際、前眼部観察用光学系を用いてエリアセンサはそれぞれ最低２つ必要であり、また光軸をずらす方向も互いに垂直である必要がある。
図２（ｂ）で示した前眼部観察用光学系を用いてエリアセンサは紙面垂直方向にも設ける。
ｙ方向にずらした前眼部観察用光学系とエリアセンサは、図９で示すクロス光のうちｘ方向に伸びた照明光の散乱・反射光を結像する。
また、ｘ方向にずらした前眼部観察用光学系とエリアセンサは、図９で示すクロス光のうちｙ方向に伸びた照明光の散乱・反射光を結像する。
【００３０】
角膜の頂点の座標を抽出する方法は、実施例２と同じであるため省略する。
以上の構成により、ｘ断面・ｙ断面それぞれの断面において、前眼部の断層像を取得することができる。
これにより、ｘ方向・ｙ方向の移動量をそれぞれ２つの方向から求めることができるため精度が上がる。また、角膜の形状に非対称性がある場合にも、角膜の頂点の座標を抽出することができる。
また、上記クロス光のそれぞれは異なる波長を照射してもよく、光源２０５−ａ、２０５−ｂを波長の異なる光源にし、前眼部の断層像を取得してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例１における光断層画像撮像装置測定システムの構成を説明する図。
【図２】本発明の実施例１における前眼部照明用の光学系と前眼部観察用の光学系の構成を説明する図。
【図３】本発明の実施例１におけるシャインプルーフの原理に基づいた光学系を示す図。
【図４】本発明の実施例１におけるエリアセンサで得られる前眼部の断層像を示す図。
【図５】本発明の実施例２における前眼部照明用の光学系を説明する図。
【図６】本発明の実施例２におけるシリンドリカルレンズの形状を示す図。
【図７】本発明の実施例２における眼に対するスリット光の位置ずれに対する前眼部の断層像の違いを説明する図。
【図８】本発明の実施例２における眼に対する照明光の位置ずれと回転に対して、前眼部の断層像・眼底部の断層像の違いを説明する図。
【図９】本発明の実施例３におけるクロス光を照明するための照明光学系を説明する図。
【符号の説明】
【００３２】
１００：干渉計ユニット
１０１：光源
１０２：光ファイバ
１０３：光分岐手段
１１０：参照光アーム
１１１：コリメート光学系
１１２：光学ブロック
１１３：反射ミラー
１１４：反射位置制御手段
１１５：位置制御手段を駆動する手段
１２０：信号検出アーム
１２１：ファイバ端
１２２：光学系
１２３：回折格子
１２４：結像レンズ
１２５：ラインセンサ
１２６：検出器制御手段
２００：測定アーム
２０１：ファイバ端
２０２：光学系
２０３：走査手段
２０５：光源
２０６：前眼部照明光学系
２０７：前眼部照明光学系
２０７’：シリンドリカルレンズ
２０８：ビームスプリッター
２０９：結像レンズ
２１０：中間結像面
２１１：対物レンズ
２２０：被検眼
２２１：前眼部
２２２：瞳孔
２２３：網膜
２３１：前眼部観察用光学系
２３２：エリアセンサ
２５１：走査手段制御回路
２５２：信号取得部
３０１：演算処理部
３０２：記憶手段
３０３：表示手段
【図１】
2010167059.tif 000003
【図２】
2010167059.tif 000004
【図３】
2010167059.tif 000005
【図４】
2010167059.tif 000006
【図５】
2010167059.tif 000007
【図６】
2010167059.tif 000008
【図７】
2010167059.tif 000009
【図８】
2010167059.tif 000010
【図９】
2010167059.tif 000011