(57)【要約】【課題】ゾーンフォーカスにより深さ方向に画像を分割取得するに際し、複数のフォーカス位置への合焦時間の短縮化を図ることが可能となる光断層画像撮像装置を提供する。【解決手段】所定の撮像深さ範囲内を複数のフォーカスゾーンに分け、複数のフォーカス位置を設定するフォーカス位置設定手段と、  前記所定の撮像深さ範囲内で、該撮像深さ方向の基準位置を少なくとも２つ以上設定する基準位置設定手段と、  前記フォーカス位置設定手段によるフォーカス位置情報と、前記基準位置設定手段により予め設定された２つ以上の基準位置での合焦時の合焦条件を元にして、前記複数のフォーカス位置で順次合焦が行われるように制御するフォーカス制御手段と、  を有する構成とする。【選択図】            図１
2010169503.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、前記測定光を走査光学系の走査を経て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に際し、
前記断層画像を深さ方向に分割取得して再合成するゾーンフォーカスによって光断層画像を撮像する光断層画像撮像装置であって、
所定の撮像深さ範囲内を複数のフォーカスゾーンに分け、複数のフォーカス位置を設定するフォーカス位置設定手段と、
前記所定の撮像深さ範囲内で、該撮像深さ方向の基準位置を少なくとも２つ以上設定する基準位置設定手段と、
前記フォーカス位置設定手段によるフォーカス位置情報と、前記基準位置設定手段により予め設定された２つ以上の基準位置での合焦時の合焦条件を元にして、前記複数のフォーカス位置で順次合焦が行われるように制御するフォーカス制御手段と、
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】
前記合焦時の合焦条件を検出する合焦検出手段と、
前記合焦時の合焦条件を元に、画像内の深さ方向の合焦位置を入力とし、フォーカス機構の位置情報を出力とする変換式あるいは変換テーブルを作成して保持し、前記入力を前記出力へと変換するフォーカス制御データ変換手段と、
フォーカス制御データ変換手段による変換式あるいは変換テーブルと、前記フォーカス位置設定手段によるフォーカス位置情報とによりフォーカス機構の駆動情報を算出するフォーカス駆動情報計算手段と、
を備え、前記フォーカス機構を前記駆動情報に従って前記フォーカス制御手段により駆動制御す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】
前記基準位置での合焦が、前記光断層画像の輝度により求められる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。
【請求項４】
前記基準位置での合焦が、光断層画像の精細度により求められる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。
【請求項５】
横分解能モードと輝度モードとを含む複数のモードから、少なくとも１つのモードを選択するモード選択手段を備え、
前記フォーカス位置設定手段は、前記選択されたモードに基づいて前記フォーカス位置を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光断層撮像装置。
【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、皮膚の断層観察、内視鏡やカテーテルとして構成して消化器、循環器の壁面断層撮影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】
近年、低コヒーレンス干渉計または白色干渉計の技術を応用した光干渉断層イメージング方法および装置が実用化されている。
中でも、多波長光波干渉を利用したオプティカルコヒーレンストモグラフィー（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ）による光断層画像撮像装置（光干渉断層撮像装置）では、試料の断層像を高分解能に得ることができる。
そのため、眼科領域において、眼底・網膜の断層像を得る上で、必要不可欠な装置になりつつある。
また、眼科以外でも、皮膚の断層観察や、内視鏡やカテーテルとして構成して消化器、循環器の壁面断層撮影等が試みられている。以下、これをＯＣＴ装置と記す。
【０００３】
生体を撮像する上で、生体の動きによる画像の乱れ（所謂、Ｍｏｒｔｉｏｎ  Ａｒｔｉｆａｃｔ）は、様々な応用でＯＣＴ装置の課題となっているが、特に眼科画像診断用では、眼球運動の存在により、その診断精度に大きく影響する。
典型的な眼球運動としては、１秒間に１００μｍ程の動きが、眼底の面内方向（以下、横方向と称する。）および深さ方向（以下、縦方向と称する。）の双方に３次元的に生ずる。
このため、眼科応用で最初に実用化されたタイムドメイン（Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ）方式によるＯＣＴ装置では、撮像時間を要することから、３次元画像の取得は実用上は不可能であった。
すなわち、この方式では、その撮像時間がＢスキャン断面像（横方向１次元＋縦方向１次元の２次元像）で１秒程度におよぶため、実質的にＢスキャンの１００枚程度で構成される３次元画像の取得は実用上は不可能であった。
このようなことから、ＯＣＴ装置の高速化は以前より望まれいる。
近年ではフーリエドメイン（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｄｏｍａｉｎ）方式のＯＣＴ装置（以下、これをＦＤ−ＯＣＴ装置と記す。）が、以前のタイムドメイン方式に比べて、１０倍以上の高速化を得られることで普及しつつある。
【０００４】
つぎに、このＦＤ−ＯＣＴ装置の概略構成について説明する。
図１０に、典型的な眼科用ＦＤ−ＯＣＴ装置の模式図を示す。
図中光源１００１により射出した光が単一モード光ファイバ１００２により導光され、ファイバ光結合器１００３に入射する。
ファイバ光結合器１００３は所謂２ｘ２タイプであり、ファイバ１００２からの入射光を２つの出力ファイバに分岐する。
一方の出力ファイバはマイケルソン干渉計の信号光路である人眼底撮像光学系に接続され、他方の出力ファイバは干渉計の参照光路に接続される。
信号光路においては、ファイバ端より射出した光はコリメートレンズ１００４によって平行光に変換され、空間を伝搬し、ＸＹスキャナ１００５に入射する。
ＸＹスキャナ１００５は、２次元的な反射角度制御を行う反射型の光走査装置であり、反射された信号光は走査レンズ１００６と接眼レンズ１００７により、導光されて、人眼１００８に入射する。
ＸＹスキャナ、走査レンズ、接眼レンズにより構成された走査光学系により平行光である信号光は眼の光学作用を含めて、眼底観察対象部位１００９に集光され、かつ、その位置は眼底上の光軸に略垂直な面上を２次元的に走査される。
接眼レンズ１００７により深さ方向のフォーカス位置が調整される。走査とフォーカスの制御はＸＹスキャナ１００５およびフォーカス駆動アクチュエータ１０１０が接続された制御・信号処理手段１１０１によって、他の制御とあわせて統合的に行われる。
眼底観察対象部位１００９からの反射光、後方散乱光のうち略同一の光路を通って逆方向に進行する信号光は再びコリメートレンズ１００４を介してファイバ光結合器１００３に戻る。
【０００５】
一方、参照光はファイバ光結合器１００３より分岐され、コリメートレンズ１００４により平行光に変換され、光ディレイ駆動装置１０１２上に設置された参照光ミラー１０１１にてその光路を逆向きに進行するように反射される。
参照光ミラー１０１１の位置は光ディレイ駆動装置１０１２の制御を行うことによって、参照光路のトータルの光路長が信号光路を基準として所定の長さとなるよう、特に個人差のある眼軸長の補正を含めて、調整・制御される。
並進ステージ１０１１は制御・信号処理手段１１０１に接続されており、他の制御とあわせて統合的にその制御が行われる。
逆向きに進行した参照光は再びコリメートレンズ１００４を介してファイバ光結合器１００３に戻る。
【０００６】
ファイバ光結合器１００３に戻った信号光および参照光は、それぞれ分岐されて光源１００１へ戻る成分と干渉光受光系へ向かう成分に分かれるが、信号光と参照光は同一の単一モードファイバを伝播し、即ち、重ね合わさり、光干渉を生じる。
干渉光受光系は、この従来技術の例においては分光器であり、このＯＣＴ装置は所謂スペクトラルドメインＯＣＴ装置（以下、ＳＤ−ＯＣＴと称する。）を構成する。
コリメートレンズ１００４により平行光となり、反射ミラーによって回折格子に導かれた干渉光は回折格子の作用により、その１次回折光が、含まれる波長成分に応じて異なる角度へ進行する。
異なる角度で結像レンズ１０１５へ入射した干渉光の各波長成分はそれぞれの角度に応じてラインセンサ１０１６上の異なる位置に結像され、ラインセンサのそれぞれの画素に応じた光強度として読み出され、制御・信号処理手段１１０１へ信号が伝送される。
【０００７】
つぎに、制御・信号処理手段１１０１の構成と作用を図１１を用いて説明する。
制御・信号処理手段１１０１では、ＸＹスキャナ１１０５、光ディレイ駆動装置１１１２、フォーカス駆動装置１１１０、ラインセンサ１１１６の各々を制御し、一方で角度、位置、光信号を検出した信号を受け取るドライバおよび取込部がそれぞれ具備されている。
このうち、ライン画像取込部１１０７でラインセンサから伝送された光強度信号列をＦＦＴ処理部１１０８によって高速で逆フーリエ変換処理し、その結果が中央処理部１１０３に送られる。
中央処理部１１０３では、時系列で送られてくる逆フーリエ変換後のデジタル光干渉信号を、つぎのような各信号と比較する。
すなわち、ＸＹスキャナドライバ１１０２からのスキャナ位置信号・同期信号、光ディレイ装置ドライバ１１０５からのディレイ位置信号・同期信号、および、フォーカスドライバ１１０６からのフォーカス位置信号と比較する。
これによって、光干渉信号と眼底観察対象部位上の位置とを対応付ける。
この後、所定の画素毎に光干渉信号が割り振られ、画像化が行われ、画像表示部１１０４に表示される。
このようなＦＤ−ＯＣＴ装置により、眼底について１〜３秒程度の撮像時間での３次元測定が可能となっている。
【０００８】
一方、眼科用ＯＣＴ装置では、失明に至る三大疾病である糖尿病網膜症、緑内障、加齢黄班変性について早期発見を目指して、より高性能なＯＣＴ装置が求められている。
具体的には病変について初期の微小な変化を見つけるために、高分解能のＯＣＴ装置が求められている。
撮像・検査対象は例えば視神経繊維、視細胞、微細血管などの変化である。
分解能のうち縦分解能すなわち深さ方向の分解能はＯＣＴ装置に用いる光源の特性によって決まるため、光源の波長幅を広げる工夫がなされてきている。
その一方で、横分解能は光学的なスポットサイズと焦点深度に相反関係があるため、単純に高ＮＡ（開口数）を持つ集光光学系を構成すればよいというものではない。
【０００９】
これを、以下において具体的、数式と数値例により説明する。
ＯＣＴ装置の分解能は断層方向（縦方向）および断層に垂直な横方向の２つに分けて議論される。
このうち断層方向の分解能は、光源の波長幅によって決まり、波長幅が広いほど断層方向の分解能は向上する。
すなわち、縦方向に狭い範囲が描出される。この縦分解能（Ｒｚ）は、
光源の波長幅、あるいは厳密には、光源から入射された後、システムを通じて検出される波長幅Δλに反比例し、つぎの（式１）で表される。
Ｒｚ＝ｋｚ×（λ＾２／Δλ）……（式１）
ここで、ｋｚは０．４程度の定数である。
実用化された眼科用ＯＣＴではΔλは３０ｎｍ程度から５０ｎｍ、現在は１００ｎｍ程度まで進化してきており、対応する縦分解能は３μｍ程度であり、これは前述した細胞レベルの形態変化に近づきつつある。
【００１０】
一方、横方向の分解能（Ｒｘｙ）は、光学結像的な分解能で決まる。
すなわち、結像系の開口数（ＮＡ）と付随する光学的な収差によって求まる。
無収差を仮定した場合の横分解能は、つぎの（式２）で表される。
Ｒｘｙ＝ｋ１×（λ／ＮＡ）……（式２）
ここで、ｋ１は０．５程度の定数である。
一方、結像系の焦点深度（ＤＯＦ）は、つぎの（式３）で表される。
ＤＯＦ＝ｋ２×（λ／ＮＡ＾２）
ここで、ｋ２は０．６程度の定数である。
すなわち、高い横分解能と深い焦点深度は光学原理的なトレードオフの関係にあり、例えば横分解能を２倍高め、光学スポットサイズ径を半分にすると、これに伴い、焦点深度は、自乗に反比例して、４分の１となってしまう。
【００１１】
ＯＣＴが最も良く実用化されている眼底診断装置においては、例えば、
λ＝０．８４μｍ、ＮＡ＝０．０２程度の値が用いられており、この数値例と上記（式２）、（式３）を用いると、Ｒｘｙ＝２０μｍ，ＤＯＦ＝２ｍｍ程度となる。
人眼の網膜の厚みは０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度であるが、測定の容易さや各種の動きによりフレームアウトしないために２ｍｍ程度の深さ方向撮像範囲を持たせることが一般的である。
これがＤＯＦ値として求められ、したがって、横分解能は光学スポットサイズ直径で２０μｍに留まり、縦分解能の３μｍレベルに比して一桁程度分解能は悪いが、これ以上の高い横分解能を得ることは単純な構成では難しかった。
【００１２】
これに対して、特許文献１には、高ＮＡ光学系の浅いＤＯＦを複数のフォーカスゾーンを設定し、深さ方向に分割取得した画像を再合成する構成により、広い焦点深度範囲に渡って横分解能を達成したゾーンフォーカスによるＯＣＴ装置について開示されている。
このようなゾーンフォーカスは、複数のフォーカス位置にフォーカシングレンズを駆動し、順次に合焦しつつ撮像を行い、深さ方向に分割取得した画像を再合成することにより達成される。
また、フォーカシングレンズの駆動位置を、特定の位置を基準に計算により求めて設定する方法が、特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開２００７−１０１２５０号公報
【特許文献２】特開２００７−５４２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記した従来例のＯＣＴ装置においては、つぎのような課題を有している。
すなわち、ＯＣＴ装置においては、撮像時間をできるだけ短くすることが求められ、特に、眼科用ＯＣＴにこのような構成を用いる場合、撮像時間を短くして被験者である眼科患者への負担を軽減することはきわめて重要なことである。
しかしながら、上記特許文献１のＯＣＴ装置においては、ゾーンフォーカスに際し、複数のフォーカス位置にフォーカシングレンズを駆動し、順次に合焦しつつ撮像を行うという一連の作業について、短時間に効率的に行うことにつき何も開示されていない。
特に、このようなゾーンフォーカスにおいて、高い横分解能を持たせるためにＮＡを上げた場合、反面において焦点深度は短くなることからゾーンフォーカス時に分割取得するフォーカスゾーンの数は多くなるため、これらに対する効率的な合焦が必要とされる。
【００１４】
これらについて、更に説明すると、眼科用ＯＣＴでは、対物、即ち人眼の網膜に対する集光光学系には人眼の角膜や水晶体、硝子体といった生体光学系が含まれており、これらの生体光学系は個人差により被験者ごとに異なることが知られている。
特に、高い横分解能を持つＯＣＴを実現する上では、ＮＡを大きくするため、虹彩に入射する略平行光束についてそのビーム径を太くする必要がある。
しかし、ビーム径を太くすると、人眼の生体光学系のもつ個体差はさらに大きくなる。これは収差の影響が大きくなることによるものである。
人眼の収差は所謂球面収差、コマ収差、非点収差などを含むが、これらはビーム径が太くなるほど影響が大きくなる。
網膜上での光スポットサイズを小さくするように合焦するとしても、個人差により様々な収差がある場合、そのベストフォーカス位置を光学的に一意に定義することは難しい。
そのため、実際には目的とするＯＣＴの画像が良くなるように画像そのものをモニタしながら合焦を行うことになるが、フォーカスゾーンの数は多い場合にはこのようなモニタによる手法は適さない。
すなわち、上記したように、高い横分解能を持たせるためにＮＡを上げると、反面において焦点深度は短くなり、したがって、ゾーンフォーカス時の分割取得するフォーカスゾーンの数は多くなる。
これらについての幾つかの例を表１に示す。
高い横分解能の撮像では１０〜３０ゾーンが必要であり、この数だけ合焦が必要であるため、ＯＣＴ装置の画像が良くなるように画像そのものをモニタしながら合焦を行う方法は適さない。
【００１５】
これに対して、上記したゾーンフォーカスによるＯＣＴ装置によれば、多数のフォーカスゾーン（フォーカス位置）に対し、順次に合焦しつつ撮像を行うことができる。
しかし、上記特許文献１のＯＣＴ装置においては、上記したようにこれらの一連の作業について、できるだけ短時間に効率的に行うことにつき何も開示されていない。
【００１６】
また、上記特許文献２の断層計測装置においては、フォーカシングレンズの駆動位置を、特定の位置を基準に計算により求めて設定するについては開示されている。
しかし、上記した人眼等の生体光学系が個人差により異なることへの対応や、上記したゾーンフォーカスを効率的に行うこと等について、何も開示されていない。
【００１７】
［表１］
2010169503.tif 000003
【００１８】
本発明は、上記課題に鑑み、ゾーンフォーカスにより深さ方向に画像を分割取得するに際し、複数のフォーカス位置への合焦時間の短縮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】
【００１９】
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、前記測定光を走査光学系の走査を経て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に際し、
前記断層画像を深さ方向に分割取得して再合成するゾーンフォーカスによって光断層画像を撮像する光断層画像撮像装置であって、
所定の撮像深さ範囲内を複数のフォーカスゾーンに分け、複数のフォーカス位置を設定するフォーカス位置設定手段と、
前記所定の撮像深さ範囲内で、該撮像深さ方向の基準位置を少なくとも２つ以上設定する基準位置設定手段と、
前記フォーカス位置設定手段によるフォーカス位置情報と、前記基準位置設定手段により予め設定された２つ以上の基準位置での合焦時の合焦条件を元にして、前記複数のフォーカス位置で順次合焦が行われるように制御するフォーカス制御手段と、
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、前記合焦時の合焦条件を検出する合焦検出手段と、
前記合焦時の合焦条件を元に、画像内の深さ方向の合焦位置を入力とし、フォーカス機構の位置情報を出力とする変換式あるいは変換テーブルを作成して保持し、前記入力を前記出力へと変換するフォーカス制御データ変換手段と、
フォーカス制御データ変換手段による変換式あるいは変換テーブルと、前記フォーカス位置設定手段によるフォーカス位置情報とによりフォーカス機構の駆動情報を算出するフォーカス駆動情報計算手段と、
を備え、前記フォーカス機構を前記駆動情報に従って前記フォーカス制御手段により駆動制御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、前記基準位置での合焦が、前記光断層画像の輝度により求められ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、前記基準位置での合焦が、光断層画像の精細度により求められることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ゾーンフォーカスにより深さ方向に画像を分割取得するに際し、複数のフォーカス位置への合焦時間の短縮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】
【００２１】
つぎに、本発明の実施形態における光断層画像撮像装置について説明する。
図１に、本実施形態における光断層画像撮像装置の構成例の全体機能を説明する模式的ブロック図を示す。
本実施形態の光断層画像撮像装置において、プレスキャン設定・撮像手段１０１によりプレスキャンが行われプレスキャン画像データ１０２が得られる。
プレスキャンでは参照光ディレイ位置やフォーカス位置はラフに設定される。
すなわち、最適化された画像を得るための設定は不要であり、全体を表す概要の画像が取得できればよい。
例えば、検者により手動でおおまかに画像が得られる参照光ディレイ位置やフォーカス位置をサーチしてからプレスキャンするようにする。
あるいは、自動でＡスキャン一本分を取得して、信号の出る参照光ディレイ位置をサーチしてもよい。
一方、画像の明るさ（信号強度）を大まかにモニタして、自動でフォーカスを粗く調整して概要が表される程度にすることもできる。
【００２２】
次に、撮像範囲設定手段１０３によりプレスキャン画像１０２に基づき、本撮像する深さ方向の範囲が指定され、撮像範囲データ１０４が得られる。
以下、本実施形態の説明においては、範囲や位置という文言は深さ方向に対して用いられるものとし、深さ方向の範囲を単に範囲と称し、深さ方向の位置を単に位置と称するものとする。
その一方で、横方向について言う場合は横方向範囲，あるいは横方向位置と略さずに称する。
範囲の指定は、画像の輝度（ＯＣＴ信号強度）がある閾値以上の範囲を自動することもでき、あるいは、検者により手動で指定することも可能である。
【００２３】
ゾーンフォーカス位置設定手段（フォーカス位置設定手段）１０５では、所定の撮像深さ範囲内を複数のフォーカスゾーンに分け、複数のフォーカス位置が設定される。
すなわち、撮像範囲データ１０４に基づきゾーンフォーカス位置について複数の位置がゾーンフォーカス位置設定手段１０５により指定され、ゾーンフォーカス位置リスト１０６が作成、記憶される。
【００２４】
一方、基準位置設定手段１０７においては、前記所定の撮像深さ範囲内で、該撮像深さ方向の基準位置を少なくとも２つ以上設定される。
この基準位置設定手段１０７により、撮像範囲データ１０４とプレスキャン画像データ１０２に基づき、基準位置リスト１０８が得られる。
具体的には、プレスキャン画像中の画像の輝度（信号強度）が高い部分を２箇所から４箇所程度、撮像範囲に収まりつつ、できるだけ位置が離れているように選択する。これらは自動検出でも、検者により手動に選択されるようにしてもよい。
【００２５】
特に、人眼の網膜では一般的な撮影対象範囲の略両端に位置する、
（１）表面（内側）の視神経繊維層、および、
（２）視細胞の外節内節境界または色素上皮層の２箇所の高い反射層がある。
このため、これをセグメンテーションして、自動で基準位置を選択することが好ましい。
また、個体差や疾病を持つ患者を被験者とする場合には、必ずしも上記の２部位が高反射層として画像描出されるとは限らないため、標準的な画像構成と異なる場合には、検者によるセミオートモードでの指定により、基準位置を選択することが好ましい。
基準位置リスト１０８は例えば２つの基準位置（深さ位置）を要素に持つ一次元配列であり、これらの要素毎に合焦検出手段１０９によって合焦条件が得られる。
【００２６】
つぎに、本実施形態の合焦検出手段による合焦検出について説明する。
図２に、本実施形態の合焦検出手段によるフローチャートを示す。
まず、基準位置の入力（Ｓ１０）を前述した基準位置リスト１０８により行い、次にＯＣＴ画像測定をして画像データを記憶する（Ｓ１１）。
次に、記憶した画像データの中で画像中の基準位置における輝度を抽出して、数値を記憶する（Ｓ１２）。
次に、フォーカシングレンズを動かし、次のレンズ位置に設定する（Ｓ１３）。
この際、前述した撮像範囲データ１０４に照らしてフォーカシングレンズが全ての範囲を移動していない場合はＯＣＴ画像測定・記憶（Ｓ１１）以下を繰り返す。
全ての範囲を移動した場合は、各々のフォーカス位置で記憶した画面内の基準位置の画像の輝度が最大となるレンズ位置を比較により求める。
以上の構成により、画像中のある基準位置に対しての合焦条件一つがまず求められる。
なお、ここでいう合焦条件とは、画像内の位置とフォーカシングレンズの位置との対応である。
フォーカス機構素子位置検出、記憶手段１１０によりフォーカス機構素子位置データ１１１が検出・保持され、一方、画像内合焦位置記憶手段により対応する画像内合焦位置データ１１３が保持される。
同様にして、基準位置リスト１０８にある基準位置それぞれについて合焦条件が求められる。
次に、変換式または変換テーブル構築手段（フォーカス制御データ変換手段）１１４により、複数の合焦条件を元に画像内合焦位置を入力とし、フォーカス機構素子位置データを出力とする変換式あるいは変換テーブル１１５が作成され、記憶される。
【００２７】
次に、前記フォーカス位置設定手段によるフォーカス位置情報と、前記基準位置設定手段により予め設定された２つ以上の基準位置での合焦時の合焦条件を元にして、前記複数のフォーカス位置で順次合焦が行われるようにフォーカス制御が行われる。
具体的には、ゾーンフォーカス用フォーカス機構素子駆動データ計算手段（フォーカス駆動情報計算手段）１１６において、前記フォーカス制御手段の駆動情報が算出される。
変換式または変換テーブル構築手段１１４による変換式あるいは変換テーブルと、前記フォーカス位置設定手段によるフォーカス位置情報とを用いて算出される。
すなわち、ゾーンフォーカス用フォーカス機構素子駆動データ計算手段１１６に対して、前記ゾーンフォーカス位置リスト（フォーカス位置情報）１０６および変換式／変換テーブル１１５を与えることで、フォーカス機構素子駆動データ１１７が得られる。
この駆動データに従って、順次フォーカス機構素子を駆動制御すれば、所望の画面内合焦位置での合焦が成されるので、合焦する毎にＯＣＴ撮像を行うことで、効率的にゾーンフォーカス方式の高い横分解能のＦＤ−ＯＣＴ画像が得られる。
変換式は個体差のある被験者の人眼に対する実際のＯＣＴ画像データに対応した複数の合焦位置に基づき内挿あるいは外挿により算出されている。
そのため、高精度な合焦が得られ、かつ多数の合焦位置を効率的に求めることが可能となっており、高速にゾーンフォーカス画像を取得することが可能であるため、被験者である患者の負担が軽減される。
【００２８】
つぎに、本実施形態における光断層画像撮像装置の構成例について説明する。図３に、本実施形態における光断層画像撮像装置の構成例について説明する図を示す。
図４に、本実施形態の光断層画像撮像装置における制御・信号処理部分の様態を示す模式図を示す。
図３において、３０１は光源、３０２は光ファイバ、３０３は光ファイバ結合器、３０４はコリメートレンズ、３０５はＸＹスキャナ、３０６は走査レンズ、３０７は接眼レンズ、３０８は人眼、３０９は光干渉撮像位置である。
３１０はフォーカス駆動アクチュエータ、３１１は参照光ミラー、３１２は光ディレイ駆動装置、３１３は反射ミラー、３１４は回折格子、３１５は結像レンズ、３１６はラインセンサである。
【００２９】
本実施形態の光断層画像撮像装置は、制御・信号処理手段４０１を除き、図１０に示したＦＤ−ＯＣＴ装置と基本的に対応する構成を備えている。
ここでは、光源３０１からの光を測定光と参照光とに分割し、前記測定光を走査光学系（ＸＹスキャナ３０５、走査レンズ３０６）の走査を経て被検査物に導くと共に、前記参照光を参照ミラー３１１に導く、
前記被検査物（人眼３０８）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。
その際、本実施形態の光断層画像撮像装置では、前記断層画像を深さ方向に分割取得して再合成するゾーンフォーカスによって光断層画像を撮像するＯＣＴ装置が構成される。
本実施形態の光断層画像撮像装置においては、図３中のフォーカスレンズ駆動アクチュエータ３１０によりフォーカスレンズが駆動され、図４中の対応するフォーカス駆動ドライバ４０６と中央処理部４０３により、前述したように制御される。
中央処理部４０３は上述した図１のフローを司るものであり、必要に応じて、各種ドライバへ指令をし、一方、センサから信号を受け取り画像化処理等を適宜行う。
【００３０】
つぎに、本実施形態における図１に示されるフローチャートの各工程について、更に説明する。
図５に、本実施形態における図１に示されるフローチャートの一工程である撮影範囲指定およびゾーンフォーカス位置指定とプレスキャン画像を説明する摸式図を示す。
この図５には、プレスキャン画像５０１に基づき撮像範囲５０２が設定され、その範囲を所定の間隔で等分割したゾーンフォーカス位置５０３が設定される様子が示されている。
【００３１】
図６に、本実施形態における図１に示されるフローチャートの一工程であるゾーンフォーカス位置の設定による異なる２つのモードの例を説明する模式図を示す。
図６（ａ）に示されるように、同じ集光６０１に対して、左側はビーム径がビームウエストの１．４倍となる焦点深度６０２（所謂コンフォーカルパラメータｂをビームウエストの両側に配置した範囲）を１ゾーンの範囲とする場合である。
これは横分解能重視モードが設定される場合である。
一方、右側はビーム径がビームウエストの√１０倍、単位面積あたりのビーム照射強度が約１０分の１となる範囲を１ゾーンの範囲とする場合であり、画像の輝度１０ｄＢ落ちを目安とする輝度重視モードが設定される場合である。
後者のモードはＯＣＴが共焦点光学構成を利用しているために、焦点深度が浅い場合には撮像範囲の両側で横分解能が悪くなるばかりでなく、画像の輝度が暗くなり、画像自体が無くなってしまうという課題を重視して対応したものである。
上述したように、本実施形態における光断層撮像装置は、横分解能モードと輝度モードとを含む複数のモードから、少なくとも１つのモードを選択するモード選択手段を備えることが好ましい。
これにより、撮像範囲を適宜設定することができる。そして、前記フォーカス位置設定手段により、前記選択されたモードに基づいて前記フォーカス位置が設定される。
【００３２】
図７に、本実施形態における図１に示されるフローチャートの一工程である撮影範囲と基準位置指定とプレスキャン画像を説明する模式図を示す。
図７には、プレスキャン画像５０１と撮像範囲５０２に基づき、画像中の輝度が高く、かつ、撮像範囲内でできるだけ離れた２つの位置である第一基準位置７０１（Ｚ１）、第二基準位置７０２（Ｚ２）が設定される様子が示されている。
図８に、本実施形態における図１に示されるフローチャートの一工程である複数の合焦条件と変換式を説明する模式図を示す。
図８には、つぎのようにその様子が示されている。
第一基準位置７０１、第二基準位置７０２に対してそれぞれ合焦検出が成され、対応するフォーカシングレンズ位置（第一フォーカシング位置８０１（Ｌ１）および第二フォーカシング位置８０２（Ｌ２））が検出され、記憶される。
これらの結果、２次元配列としての２つの合焦条件８０３、８０４が得られ、これに続いて、変換式である一次関数８０５が得られる様子が示されている。
図９に、本実施形態における図１に示されるフローチャートの一工程である変換式からフォーカシング素子の位置が複数得られる様子を説明する模式図を示す。図９には、変換式である一次関数８０５によって、ゾーンフォーカス位置５０３の各要素であるＺｆ１，Ｚｆ２，．．．，Ｚｆｎがそれぞれ変換され、フォーカシング位置９０１の各要素Ｌｆ１，Ｌｆ２，．．．，Ｌｆｎが得られる様子が示されている。
【００３３】
以上述べた本実施形態の構成により、高精度かつ効率的な高横分解能のＯＣＴ撮像が個体差のある人眼について可能となるため、被験者である患者の負担を軽減された高性能な光断層画像撮像装置（光干渉断層撮影装置）が実現される。
しかし本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。
例えば、上述した実施形態ではフォーカシング機構はフォーカシングレンズの移動によるものとしたが、ミラー系でのフォーカシングとしてもよく、この場合ミラーの変形を用いても良い。
また、例えば、上述した実施形態では合焦検出において、画像の基準位置の輝度が最大になることを持って合焦と判断しているが、これについて、例えば、画像の精細度を持って合焦と判断することも勿論できる。
この際には、例えばＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）のように空間周波数に対するコントラストを算出してこれに基づいて合焦することもできる。
さらに、画像内の特徴物を指定して、特徴物の輪郭等の精細度を持って合焦とすることもできる。
【００３４】
また、例えば、上述した実施形態では基準位置の数については２つの例を示したが、この場合には変換式は２点を通る直線である一次関数が好適であるのはいうまでもない。
基準位置の数が３以上の場合には、最小自乗法での直線（一次関数）フィッティングを行う方法、２次以上の高次関数、スプライン補間等を行う方法などを適宜選択でき、さらにこの変換式は連続的な関数でなく離散的なテーブルであってもよい。
したがって、本発明は基準位置の数や変換式、変換テーブルの種類に限定されるものではない。
ただし、基準位置の数を増やしすぎると、本発明の本質である少数の実合焦検出によって多数の合焦を効率良く行うことに反するため、例えば１０以上の基準位置を設定することは現実的ではない。
本発明の高分解能のＯＣＴ光干渉計測装置は、特に人眼の網膜撮影に適応しているが、その他、皮膚、内視鏡などの生体観察ならびに、産業上の品質管理などを含み、各種の診断装置、検査装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態における光断層画像撮像装置の構成例の全体機能を説明する模式的ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の光断層画像撮像装置における合焦検出手段による合焦検出について説明するフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態における光断層画像撮像装置の構成例について説明する図である。
【図４】本発明の実施形態の光断層画像撮像装置における制御・信号処理部分の様態を示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態における図１に示されるフローチャートの一工程である撮影範囲指定およびゾーンフォーカス位置指定とプレスキャン画像を説明する摸式図である。
【図６】本発明の実施形態における図１に示されるフローチャートの一工程であるゾーンフォーカス位置の設定による異なる２つのモードの例を説明する模式図である。
【図７】本発明の実施形態における図１に示されるフローチャートの一工程である撮影範囲と基準位置指定とプレスキャン画像を説明する模式図である。
【図８】本発明の実施形態本実施形態における図１に示されるフローチャートの一工程である複数の合焦条件と変換式を説明する模式図である。
【図９】本発明の実施形態における図１に示されるフローチャートの一工程である変換式からフォーカシング素子の位置が複数得られる様子を説明する模式図である。
【図１０】従来例におけるＦＤ‐ＯＣＴ装置の一例を説明する模式図である。
【図１１】従来例におけるＦＤ−ＯＣＴの制御・信号処理計の一例を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００３６】
３０１：光源
３０２：光ファイバ
３０３：光ファイバ結合器
３０４：コリメートレンズ
３０５：ＸＹスキャナ
３０６：走査レンズ
３０７：接眼レンズ
３０８：人眼
３０９：光干渉撮像位置
３１０：フォーカス駆動アクチュエータ
３１１：参照光ミラー
３１２：光ディレイ駆動装置
３１３：反射ミラー
３１４：回折格子
３１５：結像レンズ
３１６：ラインセンサ
４０１：制御・信号処理手段
４０２：ＸＹスキャナドライバ
４０３：中央処理部
４０４：画像表示部
４０５：光ディレイ駆動ドライバ
４０６：フォーカス駆動ドライバ
４０７：ライン画像取込部
４０８：ＦＦＴ処理部
５０１：プレスキャン画像
５０２：撮像範囲
５０３：ゾーンフォーカス位置
６０１：集光
６０２，６０３：ゾーン範囲
６０４，６０５：ＯＣＴ画素
７０１，７０２：基準位置
８０１，８０２：基準位置でのフォーカシング素子駆動位置
９０１：ゾーンフォーカスでのフォーカシング素子駆動位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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