(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光干渉断層撮影のための方法であって、
それぞれが物体の異なる部分を示す、複数の第１のＯＣＴ部分画像を記録する工程と、
所定の３次元座標系において、少なくとも一つの構造上の特徴の３次元形状を表す基準図形を、前記第１のＯＣＴ部分画像における前記物体の前記少なくとも一つの構造上の特徴の認識によって確認する工程と、
それぞれが前記物体の異なる部分を示す、複数の第２のＯＣＴ部分画像を記録する工程であって、前記第１のＯＣＴ部分画像の数は、前記第２のＯＣＴ部分画像の数よりも少ない工程と、
各第２のＯＣＴ部分画像における構造上の特徴と前記基準図形の特徴が重複するまで、前記第２のＯＣＴ部分画像の少なくとも一部を前記座標系において変位させる工程と、
少なくとも前記特徴が重複した第２のＯＣＴ部分画像から３次元ＯＣＴ画像データの一組を生成する工程とを含む方法。
【請求項２】
前記第１のＯＣＴ部分画像の記録に必要とされる時間は、前記第２のＯＣＴ部分画像の記録に必要とされる時間よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各部分画像のために前記物体の複数のＡスキャンが記録され、前記第１のＯＣＴ部分画像のためのＡスキャンの数は、それぞれ前記第２のＯＣＴ部分画像のためのＡスキャンの数よりも少ないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のＯＣＴ部分画像は、前記物体に亘って規則的なパターンで分配されるＢスキャンによって記録されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のＯＣＴ部分画像は、交差格子状パターンで分配されるＢスキャンによって記録されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のＯＣＴ部分画像は、前記基準図形が前記第１のＯＣＴ部分画像に適合された後、前記第１のＯＣＴ部分画像と前記基準図形の交点が前記基準図形に沿って、実質的に等間隔に分配されて、配置されるような、及び／又は、前記第１のＯＣＴ部分画像と前記基準図形がそれぞれ各部分画像の面法線に対して３０°より大きく６０°より小さい範囲内の角度で交わる交点の数ｎが、Ｎを前記第１のＯＣＴ部分画像の数としたとき、少なくとも２（Ｎ−２）であるような、及び／又は、前記第１のＯＣＴ部分画像と前記基準図形の交点の数ｎが前記基準図形の形状を表すために十分であるような分配パターンで記録されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記第２のＯＣＴ部分画像は、前記物体に亘って不規則なパターンで分配されるＢスキャンによって記録されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記不規則なパターンは、交差格子パターンを含み、前記基準図形の中心領域における該交差格子パターンの格子線密度は、前記基準図形の中心から離れた領域における該交差格子パターンの格子線密度よりも低いことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記不規則なパターンは、角度をずらすようにして互い配置された少なくとも２つの交差格子パターンを含み、これによって、前記不規則なパターンは、特に、約４５°で角度をずらすようにして互いに配置された２つの交差格子パターン又は約６０°で角度をずらすようにして互いに配置された３つの交差格子パターンを含むことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記基準図形を確認する工程は、少なくとも一つの円形図形を前記第１のＯＣＴ部分画像における前記少なくとも一つの構造上の特徴の位置に適合させる工程を含むことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記物体は人の眼球であり、前記少なくとも一つの構造上の特徴は、該眼球の虹彩の内縁及び／又は虹彩の外縁及び／又は該眼球の角膜輪部を含むことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
光干渉断層撮影のための装置であって、
ＯＣＴ画像取得ユニットとコンピューター装置とを含み、該コンピューター装置は、
前記ＯＣＴ画像取得ユニットが、それぞれが物体の異なる部分を示す複数の第１のＯＣＴ部分画像を記録するように、前記ＯＣＴ画像取得ユニットを制御し、
所定の３次元座標系において、少なくとも一つの構造上の特徴の３次元形状を表す基準図形を、前記第１のＯＣＴ部分画像における前記物体の前記少なくとも一つの構造上の特徴の認識によって確認し、
前記ＯＣＴ画像取得ユニットが、それぞれが前記物体の異なる部分を示す複数の第２のＯＣＴ部分画像を記録するように、前記ＯＣＴ画像取得ユニットを制御し、
前記第１のＯＣＴ部分画像の数を前記第２のＯＣＴ部分画像の数よりも少なくするように、前記ＯＣＴ画像取得ユニットは、複数の前記第１のＯＣＴ部分画像と複数の前記第２のＯＣＴ部分画像を記録し、
各第２のＯＣＴ部分画像における構造上の特徴と前記基準図形の特徴が重複するまで、前記第２のＯＣＴ部分画像の少なくとも一部を前記座標系において変位させ、
少なくとも前記特徴が重複した第２のＯＣＴ部分画像から３次元ＯＣＴ画像データの一組を生成するように構成されたものであることを特徴とする装置。
【請求項１３】
前記ＯＣＴ画像取得ユニットは、第１の時間の間、前記第１のＯＣＴ部分画像を記録し、第２の時間の間、前記第２のＯＣＴ部分画像を記録し、前記第１の時間を前記第２の時間よりも短くするように構成されたものであることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記ＯＣＴ画像取得ユニットは、各部分画像のために前記物体の複数のＡスキャンを記録し、前記第１のＯＣＴ部分画像のためのＡスキャンの数を、それぞれ前記第２のＯＣＴ部分画像のためのＡスキャンの数よりも少なくするように構成されたものであることを特徴とする請求項１２又は請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記ＯＣＴ画像取得ユニットは、前記物体に亘って規則的なパターンで分配されるＢスキャンによって前記第１のＯＣＴ部分画像を記録するように構成されたものであることを特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記ＯＣＴ画像取得ユニットは、交差格子状パターンで分配されるＢスキャンによって前記第１のＯＣＴ部分画像を記録するように構成されたものであることを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記ＯＣＴ画像取得ユニットは、前記基準図形が前記第１のＯＣＴ部分画像に適合された後、前記第１のＯＣＴ部分画像と前記基準図形の交点が前記基準図形に沿って、実質的に等間隔に分配されて、配置されるような、及び／又は、前記第１のＯＣＴ部分画像と前記基準図形がそれぞれ各部分画像の面法線に対して３０°より大きく６０°より小さい範囲内の角度で交わる交点の数ｎが、Ｎを前記第１のＯＣＴ部分画像の数としたとき、少なくとも２（Ｎ−２）であるような、及び／又は、前記第１のＯＣＴ部分画像と前記基準図形の交点の数ｎが前記基準図形の形状を表すために十分であるような分配パターンで、前記第１のＯＣＴ部分画像を記録するように構成されたものであることを特徴とする請求項１２から請求項１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記ＯＣＴ画像取得ユニットは、前記物体に亘って不規則なパターンで分配されるＢスキャンによって前記第２のＯＣＴ部分画像を記録するように構成されたものであることを特徴とする請求項１２から請求項１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記ＯＣＴ画像取得ユニットは、前記不規則なパターンに従って第２のＯＣＴ部分画像を記録し、前記不規則なパターンに交差格子パターンを含め、前記基準図形の中心領域における該交差格子パターンの格子線密度を、前記基準図形の中心から離れた領域における該交差格子パターンの格子線密度よりも低くするように構成されたものであることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記ＯＣＴ画像取得ユニットは、前記不規則なパターンに従って第２のＯＣＴ部分画像を記録し、前記不規則なパターンに、角度をずらすようにして互いに配置された少なくとも２つの交差格子パターンを含め、これによって、前記不規則なパターンに、特に、約４５°で角度をずらすようにして互いに配置された２つの交差格子パターン又は約６０°で角度をずらすようにして互いに配置された３つの交差格子パターンを含めるように構成されたものであることを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記コンピューター装置は、少なくとも一つの円形図形を、前記第１のＯＣＴ部分画像における前記少なくとも一つの構造上の特徴の位置に適合させることによって、前記基準図形を確認するように構成されたものであることを特徴とする請求項１２から請求項２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記物体は人の眼球であり、前記少なくとも一つの構造上の特徴は、該眼球の虹彩の内縁及び／又は虹彩の外縁及び／又は該眼球の角膜輪部を含むものであることを特徴とする請求項１２から請求項２１のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光干渉断層撮影のための、特に、検査される物体に関連する３次元画像データの組を生成するための方法に関する。本発明は、更に、光干渉断層撮影のための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光干渉断層撮影（ＯＣＴ）を用いて検査される物体の３次元（３Ｄ）断層画像を作成するために、走査される物体の空間内でそれぞれが層状に配置された多数のＯＣＴ部分画像を記録し、続いて、上記多数の部分画像を互いに対して位置合わせすることが通例的である。このような３Ｄ記録は、個別の部分画像を、その記録の際に記録装置の座標系において元々配置されていたように、互いに対して配置することによって生成されることができる。
【０００３】
しかしながら、このアプローチの問題は、３Ｄ断層画像を示す部分画像を記録する間、眼球が動くことである。個別の部分画像の後続的な３Ｄ記録の最中に、モーションアーチファクトによって、３Ｄ断層画像におけるイメージング誤差が生じる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の態様は、光干渉断層撮影によって検査されることができる物体の３次元表示を可能にする方法を記述することを目的とする。更に、本発明の態様は、このような方法に従って動作する装置を記述することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の方法は、まず、検査される物体の異なる部分を示す、複数の第１のＯＣＴ部分画像を記録する工程を提供する。続いて、所定の３次元座標系において、少なくとも一つの構造上の特徴の３次元形状を表す基準図形が、第１の部分画像における物体の少なくとも一つの構造上の特徴の認識によって確認される。次いで、それぞれが物体の異なる部分を示す、複数の第２のＯＣＴ部分画像が記録される。第２の部分画像のそれぞれと基準図形の特徴が重複するまで、第２の部分画像の少なくとも一部が座標系において変位させられる。最終的に、少なくとも特徴が重複した第２の部分画像から３次元ＯＣＴ画像データの一組が生成される。
【０００６】
すなわち、物体の少なくとも一つの構造上の特徴の多様な縦断面又は横断面の投影画像を示す、複数の第１の部分画像が記録される。次いで、この構造上の特徴は、例えば、第１の部分画像それぞれのイメージ処理によって認識される。これによって、座標系において構造上の特徴の位置を示す、補間座標を確認することができる。構造上の特徴の形状を示す基準図形は、この補間座標に適合されることができる。これに続いて、構造上の特徴の多様な縦断面又は横断面の投影画像を同様に示す、複数の第２の部分画像が記録される。これらの第２の部分画像のそれぞれにおいて、構造上の特徴が認識され、構造上の特徴と対応する位置が座標系において確認される。更に、各第２の部分画像と基準図形の交点の位置を示す、細孔点が確認される。構造上の特徴の位置は、この細孔点と比較することができる。第２の部分画像について、全ての構造上の特徴の位置が細孔点と一致しない場合、第２の部分画像が基準図形に対して正確に合致するように位置合わせされて、構造上の特徴の位置が細孔点と一致するまで、第２の部分画像は、座標系における座標変換によって変位、傾斜及び／又は回転させられる。物体の３Ｄ断層画像を作成するため、最終的に、第１及び／又は第２の部分画像は、画像データの一組全部を生成するように統合されることができる。
【０００７】
その結果、本発明によって、第１の（例えば、比較的短い）時間の間、第１の部分画像が記録され、それによって、予め決定された形状の基準図形の位置、方位及び／又は大きさが決定されることが可能となる。続いて、基準図形は、第２の時間（例えば、第１の時間と比較して長い時間）の間に記録された第２の部分画像を互いに対して適切に位置合わせするために、３Ｄ記録の補助として利用されることができる。これによって、物体の運動によって生じる、物体の３Ｄ断層画像におけるモーションアーチファクトが回避される。その結果、３Ｄ記録は、誤差の少ない物体の３Ｄ投影画像の作成に貢献する。
【０００８】
第１及び／又は第２の部分画像は、例えば、いわゆるＢスキャンを構成する。これらは、物体の平面的な２次元（２Ｄ）ＯＣＴ投影画像を示す。Ｂスキャンは、複数のライン走査、いわゆるＡスキャンに基づいて得ることができる。Ａスキャンは、測定されたＯＣＴインターフェログラムを構成し、物体の軸方向の距離全体に亘る直線的な１次元（１Ｄ）ＯＣＴ投影画像を示す。Ｂスキャンは、一平面上において等しい長さを有し、かつ、互いに平行な複数のＡスキャンから形成され得る。全ての部分画像及び画像データの一組は、適切な記憶メディアに保存されることができる。
【０００９】
検査される物体は、例えば、眼球である。物体は、内部構造上の特徴を有する人工物のような適当な物理的な実体であっても良い。
【００１０】
構造上の特徴の位置及び方位は、置換的に、座標系における物体の位置及び方位を再構成することができる。この目的のため、構造上の特徴は、例えば、物体上又は物体中の広範囲の領域に及ぶ。物体が眼球である場合、構造上の特徴は、例えば、虹彩の内縁及び／又は外縁、及び／又は角膜輪部である。これに代わって、構造上の特徴は、水晶体及び／又は角膜の表面又は内部構造面であっても良い。
【００１１】
基準図形は、構造上の特徴の形状を概略的にシミュレートすることができる。この目的のため、基準図形は、座標系において構造上の特徴の位置及び方位を実質的に再構成する構造上の特徴の単純化されたモデルを示しても良い。従って、基準図形は、楕円形、円板形、内側に同心円の穴を含む円板形、球形、球殻形、円柱形、有限な厚さの円周面を有する円筒形等の幾何学的形状を示すことが考慮される。構造上の特徴が、例えば、虹彩の縁である場合、基準図形は円形形状及び／又は楕円形状を示し得る。構造上の特徴が、例えば、虹彩の内縁及び外縁の両方である場合、基準図形は、互いに対して特定の空間的な位置及び方位を有する二つの円形形状及び／又は二つの楕円形状を含む幾何学的形状を示す。
【００１２】
用語「変位」は、任意の適当な方式で実体の位置及び／又は方位を変更することを示す。例えば、位置及び方位をそれぞれ変更するために、座標変換は、位置及び／又は方位に適用されることができる。座標変換は、座標系のｘ軸、ｙ軸及び／又はｚ軸に平行又は逆平行な少なくとも一つの空間的移動、及び／又は、ｘ軸、ｙ軸及び／又はｚ軸に沿った回転のうち、少なくとも一つの軸周りの空間的回転、及び／又は、座標系における正の角又は負の角へのｘ軸、ｙ軸及び／又はｚ軸間の回転のうち、少なくとも一つの軸周りの空間的回転を含んでいても良い。従って、用語「変位」は、空間における任意の傾きを含んでいても良い。座標変換は、いくつか又は全ての第２の部分画像内の投影画像の個別の構成要素間の相対的な間隔を保存する。このような部分画像において位置及び方位のみが変更される。第２の部分画像の各画像ピクセルの空間座標は影響されるが、ピクセルの色彩値又は色調値は影響されない。
【００１３】
所定の態様において、複数の第１の部分画像の記録のために全体的に費やされる第１の時間は、複数の第２の部分画像の記録のために全体的に費やされる第２の時間よりも短い。第１の時間は、特に、第１の部分画像の数、部分画像ごとに記録されたインターフェログラムの数及びそれらのインターフェログラム一つ一つの記録時間から決定される。個別のインターフェログラムの記録時間は、特に、露光時間、それに続く再加工時間（例えば、インターフェログラムのサンプリング、フーリエ変換のようなイメージ処理工程及び画像認識処理のための時間）及び保存に必要とされる時間から決定される。同様の説明が第２の時間にも適用される。
【００１４】
所定の態様において、第１の部分画像の数は、第２の部分画像の数よりも少なくても良い。例えば、第１の部分画像の数と第２の部分画像の数の比は１：２、１：５、１：１０又は１：１００である。
【００１５】
更に、第１の部分画像の記録時間は、第２の部分画像の記録時間より短くても良い。例えば、第１の部分画像の露光時間、再加工時間及び／又は保存時間は、第２の部分画像の相当する時間より短くても良い。特に、各部分画像のために物体の複数のＡスキャンが記録され、第１の部分画像のためのＡスキャンの数は、第２の部分画像のためのＡスキャンの数よりも少ない。従って、第１の部分画像は２００個のＡスキャンから構成されても良く、Ａスキャンの記録周波数は７０ｋＨｚであっても良い。第２の部分画像は、例えば、５００〜２０００個のＡスキャンから構成され、Ａスキャンは２０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚの記録速度で記録される。
【００１６】
所定の態様において、第１の部分画像のための記録時間は、第１の部分画像の記録の間、物体の典型的な運動によって生じるモーションアーチファクトが実質的に回避されるほど十分に短くても良い。
【００１７】
第１の部分画像は、物体に亘って規則的なパターンで分配されるＢスキャンによって記録されても良い。例えば、第１の部分画像は交差格子状パターンで分配されるＢスキャンによって記録されることができる。例えば、互いに直交するように配置された第１の部分画像が取得され、これによって、隣り合った二つの第１の部分画像はそれぞれ、互いに対して一定の間隔を示す。
【００１８】
これに代わって、第１の部分画像は、第１の部分画像が直線上で互いに交わるように、互いに対して星状に配置されても良い。この直線は、物体の対称軸に一致しても良く、及び／又は、物体の予め決定された点を通っても良い。例えば、この直線は、眼球の瞳孔中心に中心づけられ、光軸に沿って又は角膜頂点を通って走る。
【００１９】
第１の部分画像は、基準図形が第１の部分画像に適合された後、第１の部分画像と基準図形の交点が基準図形に沿って、実質的に等間隔に分配されて、配置されるような分配パターンで記録されても良い。
【００２０】
これに加えて、又はこれに代わって、第１の部分画像は、基準図形が第１の部分画像に適合された後、基準図形が第１の部分画像の面法線と３０°より大きく６０°より小さい範囲内の角度で交わる交点の数ｎが、Ｎを第１の部分画像の数としたとき、少なくとも２（Ｎ−２）であるような分配パターンで記録されても良い。すなわち、基準図形が適合された後、例えば、直交型の交差パターンの第１の部分画像Ｎ個のうち少なくともＮ−２個の第１の部分画像は、基準図形がそれぞれの交点において第１の部分画像の各面法線に対して３０°より大きく６０°より小さい角度を含むようにして、基準図形と交差される。この場合、このような交点の合計は少なくともｎ＝２（Ｎ−２）個であり、これによって、数ｎの交点は互いに異なる、すなわち、これらの交点は互いに重なり合わない。
【００２１】
これに加えて、又はこれに代わって、第１の部分画像は、基準図形が第１の部分画像に適合された後、第１の部分画像と基準図形の交点の数ｎが基準図形の形状を表すために十分であるような分配パターンで記録されても良い。
【００２２】
第２の部分画像もまた、物体に亘って特定のパターンで分配されるＢスキャンによって記録されても良い。このパターンは、例えば、交差格子状パターンを含んでいても良い。この場合、第２の部分画像は互いに直交するように及び／又は平行に配置されても良い。これに加えて、又はこれに代わって、このパターンは、角度をずらすようにして互いに配置された２つの交差格子状パターンを含んでいても良い。例えば、この角度は約４５°である。これに加えて、又はこれに代わって、パターンは、角度をずらすようにして互いに配置された３つの交差格子状パターンを含んでいても良い。例えば、この角度は約６０°である。
【００２３】
第２の部分画像のパターンは不規則であっても良い。例えば、基準図形の中心領域における交差パターンの格子線密度は、基準図形の中心から離れた領域における格子線密度よりも低くても良い。この目的のため、基準図形の中心から離れた領域と交わる、互いに平行に配置された二つの隣り合った第２の部分画像の間隔は、基準図形の中心領域と交わる、互いに平行に配置された二つの隣り合った第２の部分画像の間隔よりも小さくても良い。第２の部分画像が更に、不規則なパターンに基づいた人の眼球の角膜の断面投影画像を含んでいた場合、角膜の非球形領域は、角膜頂点付近の領域よりも高い分解能で示すことができる。従って、角膜の断面投影画像の密度は、角膜の非球面領域を示す領域においてより高い。これらの断面投影画像の位置は、検査される物体における構造層の分割のために、又は、予め決定された表面の形状をゼルニケ多項式によって角膜に適合するために、補間ノードとしての役割を担う。
【００２４】
光干渉断層撮影のための方法は、第１及び／又は第２の部分画像におけるイメージ処理によって、それぞれの部分画像の記録の間に生じたモーションアーチファクトの徴候を認識する工程を任意に含むことができる。モーションアーチファクトの徴候は、例えば、部分画像における構造上の特徴を示すプロファイル内の不連続点、波立ち、収縮及び／又は伸長、及び／又は、一つの部分画像における隣り合ったＡスキャンの低信号対雑音比（ＳＮＲ）を含む。この工程は、次の部分画像が分配パターンに従って取得される前に、「動作中」に起こる。モーションアーチファクトが第１及び／又は第２の部分画像内で認識可能な場合、完全な部分画像が取得されるまで、欠陥のある部分画像が繰り返し取得され得るが、個別の第１及び／又は第２の部分画像の取得は非常に速く行うことができるので、取得に必要とされる記録時間が典型的な眼球運動のタイムスケールと比較して短くなる。
【００２５】
光干渉断層撮影のための装置は、ＯＣＴ画像取得ユニットとコンピューター装置とを含む。このコンピューター装置は、ＯＣＴ画像取得ユニットが、それぞれが物体の異なる部分を示す複数の第１のＯＣＴ部分画像を記録するようにして、ＯＣＴ画像取得ユニットを制御し、所定の３次元座標系において、物体の少なくとも一つの構造上の特徴の３次元形状を表す基準図形を、第１の部分画像における少なくとも一つの構造上の特徴の認識によって確認し、ＯＣＴ画像取得ユニットが、それぞれが物体の異なる部分を示す複数の第２のＯＣＴ部分画像を記録するようにして、ＯＣＴ画像取得ユニットを制御し、第２の部分画像それぞれと基準図形の特徴が重複するまで、第２の部分画像の少なくとも一部を座標系において変位させ、少なくとも特徴が重複した第２の部分画像から３次元ＯＣＴ画像データの一組を生成するように構成される。
【００２６】
本発明による装置は、上記の光干渉断層撮影のための方法を遂行するように構成されることができる。
【００２７】
光干渉断層撮影のための方法及びその方法の個別の工程は、本明細書に記載されている範囲で、適切に構成された装置によって実施することができる。同様の説明がこの方法の工程を実施する装置の動作方式にも適用される。すなわち、本明細書における方法の特徴と装置の特徴は同じである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
以下において、添付された図面に基づき、本発明を更に説明する。
【図１】一態様による光干渉断層撮影のための装置の要素を示すブロック概略図である。
【図２】示された基準図形を用いて第１の部分画像が記録される分配パターンの一例を概略的に示す上面図である。
【図３】図２による分配パターンを３次元的に示す概略図である。
【図４ａ−４ｂ】第１の部分画像の一例を示す概略図である。
【図５】部分画像が記録される分配パターンの別の一例を概略的に示す上面図である。
【図６ａ−６ｂ】第２の部分画像が記録される分配パターンの一例を概略的に示す上面図である。
【図７ａ−７ｃ】第２の部分画像と基準図形の構造が重複するまで、第２の部分画像をｘ軸に平行に変位させる例を示す概略図である。
【図８ａ−８ｃ】第２の部分画像と基準図形の構造が重複するまで、第２の部分画像をｙ軸に逆平行に変位させる例を示す概略図である。
【図９ａ−９ｃ】第２の部分画像と基準図形の構造が重複するまで、第２の部分画像をｚ軸に平行に変位させる例を示す概略図である。
【図１０ａ−１０ｃ】第２の部分画像と基準図形の構造が重複するまで、第２の部分画像をｘ軸に平行な回転軸周りに回転させる例を示す概略図である。
【図１１ａ−１１ｅ】第２の部分画像と基準図形の構造が重複するまで、第２の部分画像を変位させる例を示す概略図である。
【００２９】
図１における光干渉断層撮影のための装置（１０によって示される）は、例において人の眼球１２として示される物体の３Ｄ断層画像を作成するための役割を担う。光干渉断層撮影は、例えば、いわゆるタイムドメイン（ＴＤ）ＯＣＴ又はフーリエドメイン（ＦＤ）ＯＣＴに基づく。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
装置１０は、可干渉光を放射するための光源１４を含む。光源１４は、例えば、ＦＤ−ＯＣＴのためのチューニング可能な光源として示され、又は、広帯域なスペクトルを有する可干渉光を周波数空間内で放射する。光源１４から放射された光は、ビームスプリッター１６に導かれる。ビームスプリッター１６は、マイケルソン干渉計１８の一部を構成し、例えば５０：５０等の決められた分光割合に従って、入射光の出力を分割する。一方のビーム２０は参照アーム内を伝播し、他方のビーム２２はサンプルアーム内を伝播する。図１に示される自由空間の配置に代わって、マイケルソン干渉計１８は、ファイバー型光学コンポーネントによって部分的又は全体的に実現される。
【００３１】
参照アームに分かれた光はミラー２４に入射し、このミラーは光を同軸上で反射し、ビームスプリッター１６に戻す。ＴＤ−ＯＣＴのために、ミラー２４をビーム２０の伝播方向に沿って移動させることが可能である。サンプルアームに分かれた光は検査される物体１２に入射し、この物体は光を後方散乱又は反射し、ビームスプリッター１６の方向に戻す。
【００３２】
図１において、以下で座標系としての役割を担う、装置１０の３次元直交座標系が概略的に示されている。この場合、ｚ軸は、物体１２のすぐ上流領域におけるビーム２２の伝播方向を示す。
【００３３】
サンプルアーム内には更に、光学部品２６及び調節コンポーネント２８が配置される。これらは、ビームスプリッター１６から入ってきたビーム２２の焦点を物体１２に合わせ、その焦点位置を（例えば、横方向ｘ、ｙに、又は空間の３方向ｘ、ｙ、ｚ全ての方向に）調整するように構成される。コンピューター装置３０は、１Ｄ、２Ｄ及び／又は３Ｄ断層画像を得るために、調節コンポーネント２８を制御する。
【００３４】
サンプルアームにおいて物体１２から後方散乱された光は、参照アームにおいてミラー２４から反射されて戻ってきた光と、ビームスプリッター１６において同軸上で重畳され、干渉ビーム３２を生成する。参照アームとサンプルアームにおける光路長は実質的に等しく、その結果、干渉ビーム３２は参照アーム及びサンプルアームからのビーム２０、２２間の干渉を表す。検出器３４’は、時間、波長及び／又は波数の関数として、干渉ビーム３２の強度を記録する。この目的のために、検出器３４’は光ダイオード又はスペクトロメーターの形態をとっても良い。
【００３５】
検出器３４’によって記録された信号は制御装置３０に送られ、この制御装置はその信号から２ＤのＯＣＴ部分画像を確認する。本発明の説明において、コンピューター装置３０と光源１４と検出器３４’とマイケルソン干渉計１８と全ての光学部品２６と調節コンポーネント２８は、コンピューター装置３０によって制御されるＯＣＴ画像取得ユニット３３として理解されることができる。
【００３６】
物体１２の３Ｄ断層画像を作成するため、コンピューター装置３０は、物体１２の走査された空間内で互いに対して取得された部分画像の３Ｄ記録が実施できるような走査パターンに従って、調節コンポーネント２８を制御する。この方法は、以下において図２から図１１を参照してより詳細に説明される。
【００３７】
まず始めに、それぞれが物体１２の異なる部分を示す、複数の第１の部分画像３４が記録され、コンピューター装置３０のメモリに保存される。第１の部分画像３４は、多数のＯＣＴ−Ａスキャンから得られたＯＣＴ−Ｂスキャンを示す。第１の部分画像３４は、例えば、２００個のＡスキャンから構成される。更に、個別のＡスキャンが記録される短い露光時間が選択される。Ａスキャンの記録速度は、例えば、７０ｋＨｚである。
【００３８】
図２に示されるように、本発明の実施例において、縦に３つ、横に３つの第１の部分画像３４が、チェスボードのような直交型の交差パターン３５で取得される。この例において、縦と横の第１の部分画像３４は互いに平行に配置され、隣り合った第１の部分画像３４の間隔ｄは、全ての隣り合った第１の部分画像３４について一定である。図３において、図２に示される第１の部分画像３４の分配パターン及び眼球１２の一部分が３次元的に図示される。
【００３９】
図２及び図３に示される分配パターンに代わって、図５に示される第１の部分画像３４の分配パターンも可能である。この場合、第１の部分画像３４は、第１の部分画像３４が直線Ｇで互いに交わるようにして、互いに対して星状に配置される。図５に示される例において、直線Ｇは、眼球１２の瞳孔中心に中心づけられ、眼球１２の光軸に沿って通る。すなわち、直線Ｇは、ｚ軸に対して実質的に平行である。
【００４０】
図４ａ及び図４ｂに第１の部分画像３４が示される。第１の部分画像３４は、物体１２の少なくとも一つの構造上の特徴３６の断面投影画像を示す。図４ａにおいて、構造上の特徴３６は、例えば、眼球１２の虹彩３８の外縁である。図４ｂにおいて、構造上の特徴３６は、例えば、虹彩３８の外縁及び内縁である。虹彩３８とは別に、第１の部分画像３４には、例えば、角膜４０もイメージングされる。
【００４１】
準備された第１の部分画像３４において、コンピューター装置３０は画像認識アルゴリズムに基づき構造上の特徴３６を認識し、装置１０の座標系においてその構造上の特徴の位置４２を決定する。図２、図４ａ及び図４ｂにおいて、それらの位置４２は、黒で塗られた小さな円によって示される。
【００４２】
図２に示されるように、コンピューター装置３０は、続いて、構造上の特徴３６の３次元形状を示す基準図形４４を、予め確認された、補間ノードとしての役割を担う位置４２に適合する。図２において、基準図形４４は、中心点Ｍ（すなわち、３Ｄ空間座標）と、更に、半径を決定するパラメーターＲによって決定された、虹彩３８の縁を模倣した円形形状を示す。一連の補間ノード４２に関連する基準図形４４の未知のパラメーターＭ及びＲを決定（算定）するため、基準図形４４の補間ノード４２への適合又は合致は、数理最適化手法に基づいてなされる。
【００４３】
基準図形４４が第１の部分画像３４に適合された後、部分画像３４の間隔ｄは、基準図形４４の円周上で補間ノード４２がほとんど等しい間隔を有するように選択される。
【００４４】
これに加えて、又はこれに代わって、第１の部分画像３４は、基準図形４４が第１の部分画像３４に適合された後、第１の部分画像３４と基準図形４４がそれぞれ各部分画像３４の面法線に対して３０°より大きく６０°より小さい範囲内の角度で交わる交点の数ｎが、Ｎを第１の部分画像３４の数としたとき、少なくとも２（Ｎ−２）であるような分配パターン３５で記録されることができる。これは、図２において以下のように例示される。すなわち、基準図形４４が適合された後、直交型の交差パターン３５の６つの第１の画像３４（すなわちＮ＝６）のうち、４つの第１の部分画像３４は、基準図形４４がそれぞれの交点において第１の部分画像３４の各面法線に対して３０°より大きく６０°より小さい角度を含むようにして、基準図形４４と交わる（すなわち、ｎ＝２（Ｎ−２）＝２（６−２）＝８）。
【００４５】
これに加えて、又はこれに代わって、第１の部分画像３４は、基準図形４４が第１の部分画像３４に適合された後、第１の部分画像３４と基準図形４４の交点の数ｎが基準図形４４の形状を表すために十分であるような分配パターン３５で記録されることができる。これも、図２において以下のように例示される。すなわち、基準図形４４が適合された後、直交型の交差パターン３５の６つの第１の画像３４は、１２個の交点で基準図形４４と交わる。これらの１２個の交点のそれぞれは、３つのパラメーター（空間座標ｘ、ｙ、ｚ）によって、３次元空間において表される。その結果、基準図形４４に合致させるために、３６の全パラメーターが利用可能である。例えば、図２に示される円は、（３つのパラメーターからなる）３次元空間における中心点及び（同様に３つのパラメーターからなる）３次元空間における半径（ベクトル）によって表される。従って、基準図形４４を合致させるために、少なくとも６つのパラメーターが必要とされ、そのため、基準図形４４と第１の部分画像３４間の１２個の交点の３６のパラメーターは十分である。
【００４６】
続いて、それぞれが物体１２の異なる部分を示す、複数の第２の部分画像４６が記録され、保存される。第２の部分画像４６もまた、多数のＡスキャンから得られたＢスキャンを示す。第２の部分画像４６は、例えば、一つのＢスキャンあたり２０００個のＡスキャンから構成され、これらのＡスキャンは、例えば、２０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚの記録速度で記録される。従って、第１の部分画像３４と比較して、第２の部分画像４６は、より高い統計量と画像品質を提供する。これによって、信号対雑音比の点において、より高品質な第２の部分画像４６を作成することが可能となる。
【００４７】
図６ａ及び図６ｂに示されるように、第２の部分画像４６は、その取得の最中に、物体１２に亘って不規則なパターン４５で分配される。更に、図６ａ及び図６ｂにおいて、予め見出された基準図形４４が示されている。不規則な分配パターンは、基準図形４４の中心領域４７ａにおける格子線密度が、基準図形４４の中心から離れた領域４７ｂにおける格子線密度よりも低い交差格子パターンを含む。図６ａ及び図６ｂにおいて、中心領域４７ａ及び中心から離れた領域４７ｂは、例として破線によって互いに区切られている。結果として、基準図形４４の中心領域４７ａにおける、互いに平行に配置された二つの隣り合った第２の部分画像４６ａの間隔は、基準図形４４の中心から離れた領域４７ｂにおける、互いに平行に配置された二つの隣り合った第２の部分画像４６ｂの間隔よりも大きい。
【００４８】
図６ａにおいて、第２の部分画像４６は、それらが互いに直交するように及び／又は平行に配置される。しかしながら、これに代わって、第２の部分画像は、互いに直交するように及び／又は平行になるように、及び／又は４５°の角度で互いに交わるようにして配置される、図６ｂに示される分配パターンもまた可能である。従って、不規則なパターンは、角度をずらすようにして互いに配置された２つの交差格子パターンを含む。
【００４９】
図７ａから図１１ｅにおいて、第２の部分画像４６の概略図が示される。第２の部分画像４６は、同様に、構造上の特徴３６の断面投影画像を示す。第２の部分画像４６では、例えば、角膜４０もイメージングされる。第１の部分画像３４の場合のように、コンピューター装置３０は、イメージ処理に基づき、第２の部分画像４６における構造上の特徴３６を確認し、装置１０の座標系においてその構造上の特徴の位置４８を決定する。図７ａにおいて、これらの位置４８は、×印を含む小さな円によって示される。
【００５０】
基準図形４４は図７ａから図１１ｅにおいても表示されている。ここで、基準図形の輪郭は、基準図形４４が観測者から見て第２の部分画像４６の前面に位置している場合、連続的な線によって示される。また、基準図形の輪郭は、基準図形４４が観測者から見て第２の部分画像４６の背面に位置している場合、破線によって示される。
【００５１】
それぞれの第２の部分画像４６について、コンピューター装置３０は演算によって、基準図形４４と第２の部分画像４６が交わる細孔点５０の位置を決定する。この目的のために必要とされる第２の部分画像４６の（最初の）位置及び方位は、分配パターン４５によって予め決定される。図７ａから図１１ｅにおいて、細孔点５０は、位置４８のように、×印を含む小さな円によって示される。細孔点５０は、基準図形４４の連続的な線で示される輪郭と破線で示される輪郭の境目に位置する。
【００５２】
全ての位置４８が細孔点５０と一致しない場合、第２の部分画像４６における全ての位置４８が細孔点５０と一致するまで、コンピューター装置３０は、装置１０の座標系において、第２の部分画像４６を変位させる。この目的のため、コンピューター装置３０は、第２の部分画像４６に関して適切な座標変換を見つけ出す。この変換の最中に、第２の部分画像４６内の個別の投影画像の構成要素４０、４８の間の相対的な間隔全体が保存される。このような部分画像４６の位置及び方位のみが変更される。
【００５３】
図７ａから図１１ｅにおいて、第２の部分画像４６が基準図形４４に対して位置合わせされる際に基となる変位、回転又は座標変換が例示される。小さい矢印はそれぞれ変位又は回転を図示したものである。
【００５４】
図７ａから図７ｃは、ｘ軸に平行な第２の部分画像４６の変位を示す。図７ａにおいて、コンピューター装置３０は、二つの位置４８の間隔が二つの細孔点５０の間隔より短いため、位置４８が細孔点５０と一致していないことを認識する。これは、眼球１２が、基準図形４４の作成と第２の部分画像４６の記録の間の時間に、ｘ軸に逆平行に変位させられたためである。この眼球の移動を補償するために、コンピューター装置３０は、第２の部分画像４６の座標変換を行う。これによって、第２の部分画像４６における各画像ピクセルの空間座標は、座標変換の後に位置４８が細孔点５０に一致するようにして、補正される。
【００５５】
このようにして、第２の部分画像４６は画像ごとに基準図形４４に対して位置合わせされ、保存される。このような３Ｄ記録によって、モーションアーチファクトのない物体１２の３Ｄ断層画像の作成が可能になる。このような方式で、例えば、光軸に直交的な平面の誤差、回転誤差及び／又は横方向への運動等のモーションアーチファクトが補正されることができる。従って、コンピューター装置３０は、特徴と重なり合った第２の部分画像４６から３次元ＯＣＴ画像データの一組を生成し、このデータは検査される物体１２の３Ｄ断層画像として、装置１０のディスプレイユニット５２上に表示される。
【００５６】
図８ａから図８ｃにおいて、第２の部分画像４６の別の座標変換が示される。この座標変換の最中に、第２の部分画像４６はｙ軸に逆平行に変位させられる。図９ａから図９ｃにおいて、第２の部分画像４６の座標変換が更に示される。この場合、変位は装置１０の座標系のｚ軸に対して平行に実施される。
【００５７】
図１０ａから図１０ｃにおいて、第２の部分画像４６の空間的回転が示される。図１０ａにおいて、第１の位置４８は第１の細孔点５０と一致しているが、第２の位置４８は第２の細孔点５０と一致していない。従って、第２の部分画像４６は、ｘ軸に平行な回転軸周りに回転させられる（図１０ｂ参照）。
【００５８】
図１１ａから図１１ｅにおいて、第２の部分画像４６の比較的複雑な変換が示される。この例において、基準図形４４は眼球１２の虹彩３８の内縁及び外縁の両方を示す。この基準図形は、互いに平行に配置された二つの円形形状から構成される。これらの中心点は円形形状の表面に垂直な直線上に位置する。
【００５９】
図１１ａにおいて、虹彩の内縁及び外縁を通る断面と一致する、第２の部分画像４６における４つの位置４８がコンピューター装置３０によって認識されるが、基準図形４４は二つの細孔点５０でのみ第２の部分画像４６と交わっているのが確認される。従って、図１１ｂにおいて示されるように、まず、４つの細孔点５０間の相対的な間隔が位置４８間の相対的な間隔と一致するまで、第２の部分画像４６が、ｘ軸に逆平行に変位させられる（図１１ｃ参照）。次に、図１１ｄにおいて、図１１ｅに示されるように全ての特徴が重複するまで、ｚ軸に平行な第２の部分画像４６の空間的移動が実行される。
【００６０】
更に、コンピューター装置３０は、第１及び／又は第２の部分画像３４、４６におけるイメージ処理によって、それぞれの部分画像３４、４６の記録の間に生じるモーションアーチファクトの徴候を認識するように構成される。部分画像３４、４６においてモーションアーチファクトが確認された場合、コンピューター装置３０は、（完全な部分画像が取得されるまで）欠陥がある部分画像３４、４６の取得を繰り返すようにして、ＯＣＴ画像取得ユニット３３を制御するが、部分画像３４、４６の取得は非常に速く行われるので、個別のＢスキャンがモーションアーチファクトを伴うことはない。
【００６１】
特別に記載がない限り、図面における同一の符号は、同一の要素を示す。そのほかの点に関しては、個別の態様に関連して、図面中で説明される特徴の任意の組み合わせを考慮することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１１ｄ】
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【図１１ｅ】
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