(57)【要約】【課題】微小な位置ずれ量を正確に検出することにより動画像に対するトラッキングへの適用が可能な技術を提供する。【解決手段】眼科装置は、光学系と、回転移動量算出部とを含む。光学系は、被検眼を動画撮影するために用いられる。平行移動量算出部は、光学系により取得された動画像に含まれる第１画像と第２画像とに対し位相限定相関処理を施すことにより、第１画像と第２画像との間の平行移動量を算出する。【選択図】図３
2018075443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検眼を動画撮影するための光学系と、
前記光学系により取得された動画像に含まれる第１画像と第２画像とに対し位相限定相関処理を施すことにより、前記第１画像と前記第２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、
を含む眼科装置。
【請求項２】
前記光学系を移動させる駆動部と、
前記平行移動量算出部により算出された前記平行移動量に基づいて、前記駆動部を制御する制御部と、
を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
【請求項３】
前記平行移動量算出部は、
前記第１画像及び前記第２画像のうち前記第２画像に対し離散フーリエ変換を施す第３変換処理部と、
前記第１画像について予め算出された第３データと、前記第２画像についての前記第３変換処理部による演算結果に基づく第４データとを合成する位相限定合成処理を行う第２位相限定合成部と、
前記第２位相限定合成部による演算結果に対し逆離散フーリエ変換を施す第２逆変換処理部とを含み、
前記第２逆変換処理部による演算結果に基づいて前記平行移動量を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の眼科装置。
【請求項４】
前記第３変換処理部は、
前記第１画像及び前記第２画像のうち前記第１画像に対し離散フーリエ変換を施すことにより、前記第３データを生成することを特徴とする請求項３に記載の眼科装置。
【請求項５】
各演算処理部が、前記第１画像と前記第２画像とに基づく第１位相限定相関関数の第１パラメータを互いに異ならせて前記第１位相限定相関関数の第１相関値をそれぞれ算出する複数の演算処理部を含み、
前記平行移動量算出部は、
前記複数の演算処理部により算出された複数の第１相関値のうち選択された第１相関値に対応した位置ずれ量を前記平行移動量として求めることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の眼科装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検眼の画像を取得する眼科装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検眼の眼底や前眼部を撮影する眼科装置としては、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ＳＬＯ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ）やスリットランプなどがある。中でも、レーザ光源等からの光ビームを用いて被測定物体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。たとえば眼科分野においては、眼底や角膜等の画像を形成する装置が実用化されている。
【０００３】
特許文献１には、いわゆる「フーリエドメインＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ）」の手法を用いた装置が開示されている。すなわち、この装置は、被測定物体に対して低コヒーレンス光のビームを照射し、その反射光と参照光とを重ね合わせて干渉光を生成し、この干渉光のスペクトル強度分布を取得してフーリエ変換を施すことにより被測定物体の深度方向（ｚ方向）の形態を画像化するものである。更に、この装置は、光ビーム（信号光）をｚ方向に直交する１方向（ｘ方向）に走査するガルバノミラーを備え、それにより被測定物体の所望の測定対象領域の画像を形成するようになっている。この装置により形成される画像は、光ビームの走査方向（ｘ方向）に沿った深度方向（ｚ方向）の２次元断層像となる。なお、この手法は、特にスペクトラルドメイン（Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄｏｍａｉｎ）とも呼ばれる。
【０００４】
特許文献２には、信号光を水平方向（ｘ方向）及び垂直方向（ｙ方向）に走査（スキャン）することにより水平方向の２次元断層像を複数形成し、これら複数の断層像に基づいて測定範囲の３次元の断層情報を取得して画像化する技術が開示されている。この３次元画像化技術としては、たとえば、複数の断層像を並べて表示させる方法や（スタックデータなどと呼ばれる）、スタックデータに基づきボリュームデータ（ボクセルデータ）を生成し、このボリュームデータにレンダリング処理を施して３次元画像を形成する方法などがある。
【０００５】
特許文献３、４には、他のタイプのＯＣＴ装置が開示されている。特許文献３には、被測定物体に照射される光の波長を走査（波長掃引）し、各波長の光の反射光と参照光とを重ね合わせて得られる干渉光を検出してスペクトル強度分布を取得し、それに対してフーリエ変換を施すことにより被測定物体の形態を画像化する装置が記載されている。このような装置は、スウェプトソース（Ｓｗｅｐｔ  Ｓｏｕｒｃｅ）タイプなどと呼ばれる。スウェプトソースタイプはフーリエドメインタイプの一種である。
【０００６】
また、特許文献４には、所定のビーム径を有する光を被測定物体に照射し、その反射光と参照光とを重ね合わせて得られる干渉光の成分を解析することにより、光の進行方向に直交する断面における被測定物体の画像を形成するＯＣＴ装置が記載されている。このようなＯＣＴ装置は、フルフィールド（ｆｕｌｌ−ｆｉｅｌｄ）タイプ、或いはインファス（ｅｎ−ｆａｃｅ）タイプなどと呼ばれる。
【０００７】
特許文献５には、ＯＣＴを眼科分野に適用した構成が開示されている。なお、ＯＣＴが応用される以前には、被検眼を観察するための装置として眼底カメラ、スリットランプ、ＳＬＯなどが使用されていた（たとえば特許文献６、特許文献７、特許文献８を参照）。眼底カメラは被検眼に照明光を照射し、その眼底反射光を受光することで眼底を撮影する装置である。スリットランプは、スリット光を用いて角膜の光切片を切り取ることにより角膜の断面の画像を取得する装置である。ＳＬＯは、レーザ光で眼底を走査し、その反射光を光電子増倍管等の高感度な素子で検出することにより眼底表面の形態を画像化する装置である。
【０００８】
ＯＣＴを用いた装置は、高精細の画像を取得できる点、更には断層像や３次元画像を取得できる点などにおいて、眼底カメラ等に対して優位性を持つ。
【０００９】
このように、ＯＣＴを用いた装置は被検眼の様々な部位の観察に適用可能であり、また高精細な画像を取得できることから、様々な眼科疾患の診断への応用がなされてきている。
【００１０】
このようなＯＣＴを用いた装置において、被検眼の固視微動にかかわらず高精細な画像を取得するための眼科装置が知られている（たとえば特許文献９を参照）。また、２つの画像間の位置ずれを求めるため、位相限定相関関数を用いる手法が知られている（たとえば特許文献１０を参照）。この位相限定相関関数については、たとえば非特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−３２５８４９号公報
【特許文献２】特開２００２−１３９４２１号公報
【特許文献３】特開２００７−２４６７７号公報
【特許文献４】特開２００６−１５３８３８号公報
【特許文献５】特開２００８−７３０９９号公報
【特許文献６】特開平９−２７６２３２号公報
【特許文献７】特開２００８−２５９５４４号公報
【特許文献８】特開２００９−１１３８１号公報
【特許文献９】特開２０１１−２１２１０３号公報
【特許文献１０】特開２０１０−１１０３９１号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】長嶋聖、青木孝文、樋口龍雄、小林孝次、「位相限定相関法に基づくサブピクセル画像マッチングの高性能化」、計測自動制御学会東北支部  第２１８回研究集会（２００４．１０．９）、資料番号２１８−１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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動画像を取得するために重要な技術である。このようなトラッキングを行う眼科装置は、できるだけ微小な位置ずれ量を検出し、検出された微小な位置ずれ量に基づく位置ずれの補正が可能に構成されていることが望ましい。しかしながら、非特許文献１に開示された位相限定相関関数を単純に適用した場合、微小な位置ずれ量を正確に検出することができないことがあるという問題がある。
【００１４】
この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的の１つは、微小な位置ずれ量を正確に検出することにより動画像に対するトラッキングへの適用が可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、被検眼を動画撮影するための光学系と、前記光学系により取得された動画像に含まれる第１画像と第２画像とに対し位相限定相関処理を施すことにより、前記第１画像と前記第２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、を含む眼科装置である。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の眼科装置であって、前記光学系を移動させる駆動部と、前記平行移動量算出部により算出された前記平行移動量に基づいて、前記駆動部を制御する制御部と、を含む。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の眼科装置であって、前記平行移動量算出部は、前記第１画像及び前記第２画像のうち前記第２画像に対し離散フーリエ変換を施す第３変換処理部と、前記第１画像について予め求められた第３データと、前記第２画像についての前記第３変換処理部による演算結果に基づく第４データとを合成する位相限定合成処理を行う第２位相限定合成部と、前記第２位相限定合成部による演算結果に対し逆離散フーリエ変換を施す第２逆変換処理部とを含み、前記第２逆変換処理部による演算結果に基づいて前記平行移動量を算出する。
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の眼科装置であって、前記第３変換処理部は、前記第１画像及び前記第２画像のうち前記第１画像に対し離散フーリエ変換を施すことにより、前記第３データを生成する。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の眼科装置であって、各演算処理部が、前記第１画像と前記第２画像とに基づく第１位相限定相関関数の第１パラメータを互いに異ならせて前記第１位相限定相関関数の第１相関値をそれぞれ算出する複数の演算処理部を含み、前記平行移動量算出部は、前記複数の演算処理部により算出された複数の第１相関値のうち選択された第１相関値に対応した位置ずれ量を前記平行移動量として求める。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、位相限定相関処理により２つの画像の間の平行移動量を算出するため、微小な位置ずれ量を正確に検出することが可能となり、動画像に対するトラッキングに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る眼科装置の構成の一例を表す概略図である。
【図２】実施形態に係る眼科装置の構成の一例を表す概略図である。
【図３】実施形態に係る眼科装置の構成の一例を表す概略ブロック図である。
【図４】実施形態に係る眼科装置の構成の一例を表す概略ブロック図である。
【図５】実施形態に係る眼科装置の動作例を表すフローチャートである。
【図６】実施形態に係る眼科装置の構成の一例を表す概略ブロック図である。
【図７】実施形態に係る眼科装置の動作例を表すフローチャートである。
【図８】実施形態に係る眼科装置の動作例を表すフローチャートである。
【図９】実施形態に係る眼科装置の動作例を説明するための概略図である。
【図１０Ａ】実施形態に係る眼科装置の動作例を説明するための概略図である。
【図１０Ｂ】実施形態に係る眼科装置の動作例を説明するための概略図である。
【図１１】実施形態に係る眼科装置の動作例を説明するための概略図である。
【図１２Ａ】実施形態に係る眼科装置の動作例を説明するための概略図である。
【図１２Ｂ】実施形態に係る眼科装置の動作例を説明するための概略図である。
【図１３Ａ】実施形態に係る眼科装置の動作例を説明するための概略図である。
【図１３Ｂ】実施形態に係る眼科装置の動作例を説明するための概略図である。
【図１４】実施形態に係る眼科装置の動作例を表すフローチャートである。
【図１５】実施形態に係る眼科装置の動作例を表すフローチャートである。
【図１６】実施形態に係る眼科装置の動作例を表すフローチャートである。
【図１７】実施形態に係る眼科装置の動作例を説明するための概略図である。
【図１８】実施形態に係る眼科装置の動作例を説明するための概略図である。
【図１９】実施形態に係る眼科装置の動作例を説明するための概略図である。
【図２０】実施形態に係る眼科装置の動作例を説明するための概略図である。
【図２１】実施形態に係る眼科装置の動作例を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明に係る眼科装置の実施形態の一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。この発明に係る眼科装置は、ＯＣＴを用いて被検眼の断層像や３次元画像を形成する。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。なお、この明細書に記載された文献の記載内容を、以下の実施形態の内容として適宜援用することが可能である。
【００１９】
実施形態では、スペクトラルドメインタイプのＯＣＴの手法を用いる場合について説明するが、他のタイプ（たとえばスウェプトソースタイプ）のＯＣＴを用いる眼科装置に対して、実施形態に係る構成を適用することも可能である。また、この実施形態ではＯＣＴ装置と眼底カメラとを組み合わせた装置について説明するが、眼底カメラ以外の撮影装置、たとえばＳＬＯ、スリットランプ、眼科手術用顕微鏡などに、実施形態に係る構成を有するＯＣＴ装置を組み合わせることも可能である。また、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。
【００２０】
〈第１の実施形態〉
［構成］
図１及び図２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を含んで構成される。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、眼底のＯＣＴ画像を取得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コンピュータを具備している。
【００２１】
〔眼底カメラユニット〕
図１に示す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、たとえば、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、たとえば、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、たと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。なお、観察画像は、「動画像」の一例に相当する。
【００２２】
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からの信号光を眼底Ｅｆに導くとともに、眼底Ｅｆを経由した信号光をＯＣＴユニット１００に導く。なお、眼底カメラユニット２における照明光学系１０及び撮影光学系３０は、被検眼の動画像を撮影するための「光学系」の一例に相当する。
【００２３】
照明光学系１０の観察光源１１は、たとえばハロゲンランプにより構成される。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。なお、観察光源としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を用いることも可能である。
【００２４】
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、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３９Ａ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、たと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、撮影光学系のピントが前眼部に合わせられている場合、被検眼Ｅの前眼部の観察画像が表示される。
【００２５】
撮影光源１５は、たとえばキセノンランプにより構成される。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、赤外光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。
【００２６】
ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）３９は、固視標や視力測定用指標を表示する。固視標は被検眼Ｅを固視させるための指標であり、眼底撮影時やＯＣＴ計測時などに使用される。
【００２７】
ＬＣＤ３９から出力された光は、その一部がハーフミラー３９Ａにて反射され、ミラー３２に反射され、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の孔部を通過し、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に投影される。
【００２８】
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。被検眼Ｅの固視位置としては、たとえば従来の眼底カメラと同様に、眼底Ｅｆの黄斑部を中心とする画像を取得するための位置や、視神経乳頭を中心とする画像を取得するための位置や、黄斑部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位置などがある。また、固視標の表示位置を任意に変更することも可能である。
【００２９】
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）を行うための指標（アライメント指標）を生成する。フォーカス光学系６０は、眼底Ｅｆに対してフォーカス（ピント）を合わせるための指標（スプリット指標）を生成する。
【００３０】
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の孔部を通過し、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の角膜に投影される。
【００３１】
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、合焦レンズ３１を通過し、ミラー３２により反射され、ハーフミラー３９Ａ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（アライメント指標）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がアライメント指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）。
【００３２】
フォーカス調整を行う際には、照明光学系１０の光路上に反射棒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に投影される。
【００３３】
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（スプリット指標）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、スプリット指標の位置を解析して合焦レンズ３１及びフォーカス光学系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）。また、スプリット指標を視認しつつ手動でピント合わせを行ってもよい。
【００３４】
ダイクロイックミラー４６は、眼底撮影用の光路からＯＣＴ計測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計測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。このＯＣＴ計測用の光路には、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、ガルバノスキャナ４２と、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。
【００３５】
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計測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、たと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。
【００３６】
ガルバノスキャナ４２は、ＯＣＴ計測用の光路を通過する光（信号光ＬＳ）の進行方向を変更する。それにより、眼底Ｅｆを信号光ＬＳで走査することができる。ガルバノスキャナ４２は、たとえば、信号光ＬＳをｘ方向に走査するガルバノミラーと、ｙ方向に走査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、信号光ＬＳをｘｙ平面上の任意の方向に走査することができる。
【００３７】
〔ＯＣＴユニット〕
図２を参照しつつＯＣＴユニット１００の構成の一例を説明する。ＯＣＴユニット１００には、眼底Ｅｆ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、従来のスペクトラルドメインタイプのＯＣＴ装置と同様の構成を有する。すなわち、この光学系は、低コヒーレンス光を参照光と信号光に分割し、眼底Ｅｆを経由した信号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、この干渉光のスペクトル成分を検出するように構成されている。この検出結果（検出信号）は演算制御ユニット２００に送られる。
【００３８】
なお、スウェプトソースタイプのＯＣＴ装置の場合には、低コヒーレンス光源を出力する光源の代わりに波長掃引光源が設けられる一方、干渉光をスペクトル分解する光学部材が設けられない。一般に、ＯＣＴユニット１００の構成については、光コヒーレンストモグラフィのタイプに応じた公知の技術を任意に適用することができる。
【００３９】
光源ユニット１０１は広帯域の低コヒーレンス光Ｌ０を出力する。低コヒーレンス光Ｌ０は、たとえば、近赤外領域の波長帯（約８００ｎｍ〜９００ｎｍ程度）を含み、数十マイクロメートル程度の時間的コヒーレンス長を有する。なお、人眼では視認できない波長帯、たとえば１０４０〜１０６０ｎｍ程度の中心波長を有する近赤外光を低コヒーレンス光Ｌ０として用いてもよい。
【００４０】
光源ユニット１０１は、スーパールミネセントダイオード（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ：ＳＬＤ）や、ＬＥＤや、ＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）等の光出力デバイスを含んで構成される。
【００４１】
光源ユニット１０１から出力された低コヒーレンス光Ｌ０は、光ファイバ１０２によりファイバカプラ１０３に導かれて信号光ＬＳと参照光ＬＲに分割される。
【００４２】
参照光ＬＲは、光ファイバ１０４により導かれて光減衰器（アッテネータ）１０５に到達する。光減衰器１０５は、公知の技術を用いて、演算制御ユニット２００の制御の下、光ファイバ１０４に導かれる参照光ＬＲの光量を自動で調整する。光減衰器１０５により光量が調整された参照光ＬＲは、光ファイバ１０４により導かれて偏波調整器（偏波コントローラ）１０６に到達する。偏波調整器１０６は、たとえば、ループ状にされた光ファイバ１０４に対して外部から応力を与えることで、光ファイバ１０４内を導かれる参照光ＬＲの偏光状態を調整する装置である。なお、偏波調整器１０６の構成はこれに限定されるものではなく、任意の公知技術を用いることが可能である。偏波調整器１０６により偏光状態が調整された参照光ＬＲは、ファイバカプラ１０９に到達する。
【００４３】
ファイバカプラ１０３により生成された信号光ＬＳは、光ファイバ１０７により導かれ、コリメータレンズユニット４０により平行光束とされる。更に、信号光ＬＳは、光路長変更部４１、ガルバノスキャナ４２、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に到達する。そして、信号光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により屈折されて眼底Ｅｆに照射される。信号光ＬＳは、眼底Ｅｆの様々な深さ位置において散乱（反射を含む）される。眼底Ｅｆによる信号光ＬＳの後方散乱光は、往路と同じ経路を逆向きに進行してファイバカプラ１０３に導かれ、光ファイバ１０８を経由してファイバカプラ１０９に到達する。
【００４４】
ファイバカプラ１０９は、信号光ＬＳの後方散乱光と、光ファイバ１０４を経由した参照光ＬＲとを干渉させる。これにより生成された干渉光ＬＣは、光ファイバ１１０により導かれて出射端１１１から出射される。更に、干渉光ＬＣは、コリメータレンズ１１２により平行光束とされ、回折格子１１３により分光（スペクトル分解）され、集光レンズ１１４により集光されてＣＣＤイメージセンサ１１５の受光面に投影される。なお、図２に示す回折格子１１３は透過型であるが、たとえば反射型の回折格子など、他の形態の分光素子を用いることも可能である。
【００４５】
ＣＣＤイメージセンサ１１５は、たとえばラインセンサであり、分光された干渉光ＬＣの各スペクトル成分を検出して電荷に変換する。ＣＣＤイメージセンサ１１５は、この電荷を蓄積して検出信号を生成し、これを演算制御ユニット２００に送る。
【００４６】
この実施形態ではマイケルソン型の干渉計を採用しているが、たとえばマッハツェンダー型など任意のタイプの干渉計を適宜に採用することが可能である。また、ＣＣＤイメージセンサに代えて、他の形態のイメージセンサ、たとえばＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなどを用いることが可能である。
【００４７】
〔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、ＣＣＤイメージセンサ１１５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、従来のスペクトラルドメインタイプのＯＣＴ装置と同様である。
【００４８】
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。たとえば演算制御ユニット２００は、眼底ＥｆのＯＣＴ画像を表示装置３に表示させる。
【００４９】
また、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、合焦レンズ３１、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、ガルバノスキャナ４２の動作制御、眼底カメラユニット２に設けられた光学系を３次元的に移動させる光学系駆動部９０（図３参照）の移動制御などを行う。
【００５０】
また、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、光減衰器１０５の動作制御、偏波調整器１０６の動作制御、ＣＣＤイメージセンサ１１５の動作制御などを行う。
【００５１】
演算制御ユニット２００は、たとえば、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、たとえば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。
【００５２】
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つ以上の筐体に分かれて構成されていてもよい。
【００５３】
〔制御系〕
眼科装置１の制御系の構成について図３を参照しつつ説明する。
【００５４】
（制御部）
眼科装置１の制御系は、制御部２１０を中心に構成される。制御部２１０は、たとえば、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、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が設けられている。
【００５５】
（主制御部）
主制御部２１１は前述の各種制御を行う。特に、主制御部２１１は、眼底カメラユニット２の合焦駆動部３１Ａ、光路長変更部４１、ガルバノスキャナ４２及び光学系駆動部９０、更にＯＣＴユニット１００の光源ユニット１０１、光減衰器１０５及び偏波調整器１０６を制御する。
【００５６】
合焦駆動部３１Ａは、合焦レンズ３１を光軸方向に移動させる。それにより、撮影光学系３０の合焦位置が変更される。光学系駆動部９０は、眼底カメラユニット２に設けられた光学系を３次元的に移動させる。光学系駆動部９０は、光学系の光軸回りに光学系を回転移動させることも可能であってよい。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。
【００５７】
また、主制御部２１１は、記憶部２１２にデータを書き込む処理や、記憶部２１２からデータを読み出す処理を行う。
【００５８】
（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、たとえば、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。
【００５９】
（画像形成部）
画像形成部２２０は、ＣＣＤイメージセンサ１１５からの検出信号に基づいて、眼底Ｅｆの断層像の画像データを形成する。この処理には、従来のスペクトラルドメイン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：以下、ＦＦＴ）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。
【００６０】
画像形成部２２０は、たとえば、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。
【００６１】
（画像処理部）
画像処理部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。たとえば、画像処理部２３０は、画像の輝度補正等の各種補正処理を実行する。また、画像処理部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。
【００６２】
画像処理部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、画像処理部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。
【００６３】
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、複数の走査線に沿って得られた複数の断層像を、走査線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。
【００６４】
画像処理部２３０は、動画像である観察画像を解析して、各フレームの画像と事前に登録された登録画像との間の位置ずれ量を検出し、検出された位置ずれ量を、トラッキングの制御を行う制御部２１０（主制御部２１１）に出力する。登録画像は、位置ずれ量の検出処理の開始に先立って登録された画像である。このような登録画像として、たとえば観察画像のうちトラッキング開始後の最初のフレームの画像が用いられる。この明細書では、登録画像をベース画像と呼び、各フレームの画像をターゲット画像と呼ぶ。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方向の軸回り）の回転移動量や、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である。この実施形態では、以下で説明する演算処理で算出することにより、位置ずれ量の検出を行う。なお、ベース画像は「第１画像」の一例に相当し、ターゲット画像は「第２画像」の一例に相当する。
【００６５】
画像処理部２３０は、まず、ベース画像とターゲット画像との間の回転移動量をサブピクセルレベルで算出し、この回転移動量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、画像処理部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をサブピクセルレベルで算出する。
【００６６】
このような処理を実現するために、画像処理部２３０には、回転移動量算出部２３１と、位置合わせ部２３２と、平行移動量算出部２３３とが設けられている。なお、画像処理部２３０又は眼底カメラユニット２は、一般的なデジタルカメラと同様に、ＣＣＤイメージセンサ３５、３８からの画像信号をデジタル信号に変換する処理を行う。このデジタル信号は、たとえば図示しないメモリに一時的に記憶され、このメモリに記憶されたデジタル信号がベース画像及びターゲット画像のそれぞれに対応した信号として回転移動量算出部２３１以降の処理に供される。
【００６７】
画像処理部２３０は、後述する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平行移動量を算出する。このとき、画像処理部２３０は、位相限定相関処理に用いられるベース画像についてのＰＯＣ（Ｐｈａｓｅ  Ｏｎｌｙ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）データ（第１データ）については予め算出しておく。以下、ベース画像についてのＰＯＣデータをベースＰＯＣデータと呼び、ターゲット画像についてのＰＯＣデータをターゲットＰＯＣデータと呼ぶことがある。画像処理部２３０は、ターゲット画像ＰＯＣデータ（第２データ）が算出されると、ターゲットＰＯＣデータと予め求められたベースＰＯＣデータとを用いて位相限定相関処理を継続させる。これにより、処理負荷の軽減と処理時間との短縮化とを図り、微小な位置ずれ量を算出する。
【００６８】
（位相限定相関処理）
この実施形態における位相限定相関処理では、たとえば、公知の位相限定相関関数が用いられる。この実施形態では、非特許文献１に開示された位相限定相関関数が用いられるものとする。
【００６９】
まず、画像サイズがＮ１×Ｎ２（Ｎ１、Ｎ２は正の整数）であるベース画像をｆ（ｎ１，ｎ２）、ターゲット画像をｇ（ｎ１，ｎ２）とする。ここで、離散空間上でｎ１＝−Ｍ１，・・・，Ｍ１とし、Ｎ１＝２Ｍ１＋１（Ｍ１は正の整数）とし、ｆ（ｎ１，ｎ２）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（ｋ１，ｋ２）とすると、Ｆ（ｋ１，ｋ２）は、式（１）のように表される。
【００７０】
【数１】
2018075443.tif 000003
【００７１】
式（１）において、ＡＦ（ｋ１，ｋ２）はｆ（ｎ１，ｎ２）の振幅成分であり、ｅｊθＦ（ｋ１，ｋ２）はｆ（ｎ１，ｎ２）の位相成分である。
【００７２】
同様に、離散空間上でｎ２＝−Ｍ２，・・・，Ｍ２とし、Ｎ２＝２Ｍ２＋１（Ｍ２は正の整数）とし、ｇ（ｎ１，ｎ２）の２次元ＤＦＴの演算結果をＧ（ｋ１，ｋ２）とすると、Ｇ（ｋ１，ｋ２）は、式（２）のように表される。
【００７３】
【数２】
2018075443.tif 000004
【００７４】
式（２）において、ＡＧ（ｋ１，ｋ２）はｇ（ｎ１，ｎ２）の振幅成分であり、ｅｊθＧ（ｋ１，ｋ２）はｇ（ｎ１，ｎ２）の位相成分である。
【００７５】
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。
【００７６】
【数３】
2018075443.tif 000005
【００７７】
この実施形態におけ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。
【００７８】
【数４】
2018075443.tif 000006
【００７９】
連続空間で定義された２次元画像ｓｃ（ｘ１，ｘ２）を、ｘ１方向に微小移動量δ１だけ、且つ、ｘ２方向に微小移動量δ２だけシフトさせて得られる画像は、ｓｃ（ｘ１−δ１，ｘ２−δ２）と表される。標本化間隔Ｔ１で標本化された離散空間上の２次元画像ｆ（ｎ１，ｎ２）は、式（５）のように定義される。
【００８０】
【数５】
2018075443.tif 000007
【００８１】
同様に、標本化間隔Ｔ２で標本化された離散空間上の２次元画像ｇ（ｎ１，ｎ２）は、式（６）のように定義される。
【００８２】
【数６】
2018075443.tif 000008
【００８３】
式（５）及び式（６）において、ｎ１＝−Ｍ１，・・・，Ｍ１であり、ｎ２＝−Ｍ２，・・・，Ｍ２である。これにより、離散空間上の２次元画像ｆ（ｎ１，ｎ２）、ｇ（ｎ１，ｎ２）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。
【００８４】
【数７】
2018075443.tif 000009
【００８５】
上記の位相限定相関処理を行う画像処理部２３０の構成の一例について図４を参照しつつ説明する。
【００８６】
（回転移動量算出部）
回転移動量算出部２３１は、ベース画像とターゲット画像との間の回転移動量を算出する。具体的には、回転移動量算出部２３１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を算出する。このような回転移動量算出部２３１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とを備えている。
【００８７】
第１変換処理部３０１は、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、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。
【００８８】
対数変換部３０２は、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、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。
【００８９】
極座標変換部３０３は、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、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、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極座標変換を施し、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（ｎ１方向やｎ２方向）の移動量に変換する処理である。
【００９０】
第２変換処理部３０４は、式（１）に示すように、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。ベース画像についての第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（第１データ）として、たとえば記憶部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、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。
【００９１】
第１位相限定合成部３０５は、式（３）に示すように、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。
【００９２】
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。
【００９３】
回転移動量算出部２３１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を算出する。具体的には、回転移動量算出部２３１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方向の移動量（回転移動量、位置ずれ量）を算出する。その後、回転移動量算出部２３１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方向の移動量（回転移動量、位置ずれ量）を算出する。回転移動量算出部２３１は、「回転移動量算出部」の一例に相当する。
【００９４】
回転移動量算出部２３１は、ベース画像を基準に、ターゲット画像の回転方向の移動量を算出するものとして説明したが、これに限定されるものではない。回転移動量算出部２３１は、ターゲット画像を基準に、ベース画像の回転方向の移動量を算出してもよい。
【００９５】
また、回転移動量算出部２３１は、位相限定相関処理により回転移動量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を算出し、算出された回転移動量を位置合わせ部２３２に出力するようにしてもよい。
【００９６】
（位置合わせ部）
位置合わせ部２３２は、回転移動量算出部２３１により算出された回転移動量に基づいてベース画像とターゲット画像との間の回転方向の位置合わせを行う。具体的には、位置合わせ部２３２は、回転移動量算出部２３１により算出された回転移動量に基づいて、ベース画像を基準に、回転移動量が零となるようにターゲット画像に対し回転方向の位置合わせを行う。なお、位置合わせ部２３２は、回転移動量算出部２３１により算出された回転移動量に基づいて、ターゲット画像を基準に、ベース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。位置合わせ部２３２は、「位置合わせ部」の一例に相当する。
【００９７】
（平行移動量算出部）
平行移動量算出部２３３は、位置合わせ部２３２による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を算出する。具体的には、平行移動量算出部２３３は、位置合わせ部２３２による位置合わせがなされた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平行移動量を算出する。このような平行移動量算出部２３３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。
【００９８】
第３変換処理部３１１は、式（１）に示すように、ベース画像に対し２次元ＤＦＴ処理（２次元ＤＦＴ＋シフト）を施す。ベース画像についての第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、たとえば記憶部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、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。
【００９９】
第２位相限定合成部３１２は、式（３）に示すように、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、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。
【０１００】
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。
【０１０１】
平行移動量算出部２３３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を算出する。具体的には、平行移動量算出部２３３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方向の移動量（平行移動量、位置ずれ量）を算出する。その後、平行移動量算出部２３３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方向の移動量（平行移動量、位置ずれ量）を算出する。平行移動量算出部２３３は、「平行移動量算出部」の一例に相当する。
【０１０２】
平行移動量算出部２３３は、ベース画像を基準に、ターゲット画像の平行方向の移動量を算出するものとして説明したが、これに限定されるものではない。平行移動量算出部２３３は、ターゲット画像を基準に、ベース画像の平行方向の移動量を算出してもよい。
【０１０３】
画像処理部２３０において算出された回転移動量及び平行移動量のうち少なくとも平行移動量は、制御部２１０に出力される。制御部２１０（主制御部２１１）は、画像処理部２３０において算出された平行移動量に基づいて光学系駆動部９０を制御することにより、眼底カメラユニット２に設けられた光学系を３次元的に移動させることでトラッキングを行う。なお、制御部２１０（主制御部２１１）は、画像処理部２３０において算出された回転移動量に基づいて、光学系駆動部９０を制御することにより、眼底カメラユニット２に設けられた光学系を３次元的に移動（回転）させることでトラッキングを行うことも可能である。
【０１０４】
以上のように機能する画像処理部２３０は、たとえば、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予め格納されている。
【０１０５】
（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。たと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。
【０１０６】
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。たと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。
【０１０７】
〔信号光の走査及びＯＣＴ画像について〕
ここで、信号光ＬＳの走査及びＯＣＴ画像について説明しておく。
【０１０８】
眼科装置１による信号光ＬＳの走査態様としては、たとえば、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。これらの走査態様は、眼底の観察部位、解析対象（網膜厚など）、走査に要する時間、走査の精密さなどを考慮して適宜に選択的に使用される。
【０１０９】
水平スキャンは、信号光ＬＳを水平方向（ｘ方向）に走査させるものである。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走査線に沿って信号光ＬＳを走査させる態様も含まれる。この態様においては、走査線の間隔を任意に設定することが可能である。また、隣接する走査線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。
【０１１０】
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信号光ＬＳを走査するものである。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信号光ＬＳを走査するものである。なお、十字スキャンは放射スキャンの一例である。
【０１１１】
円スキャンは、円形状の軌跡に沿って信号光ＬＳを走査させるものである。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信号光ＬＳを走査させるものである。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（又は大きく）させながら螺旋状（渦巻状）の軌跡に沿って信号光ＬＳを走査するものである。
【０１１２】
ガルバノスキャナ４２は、互いに直交する方向に信号光ＬＳを走査するように構成されているので、信号光ＬＳをｘ方向及びｙ方向にそれぞれ独立に走査できる。更に、ガルバノスキャナ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信号光ＬＳを走査することが可能である。それにより、上記のような各種の走査態様を実現できる。
【０１１３】
上記のような態様で信号光ＬＳを走査することにより、走査線（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、特に走査線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。
【０１１４】
上記のような信号光ＬＳの走査対象となる眼底Ｅｆ上の領域、つまりＯＣＴ計測の対象となる眼底Ｅｆ上の領域を走査領域と呼ぶ。３次元スキャンにおける走査領域は、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走査領域は、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走査領域は、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。
【０１１５】
［動作］
眼科装置１の動作について説明する。
【０１１６】
図５は、眼科装置１の動作の一例を表す。この動作例では、画像処理部２３０により算出された位置ずれ量を補正してＯＣＴ計測を行う場合について説明する。この動作例には、画像に基づく被検眼Ｅと装置光学系との位置合わせの処理と、画像に基づく走査領域の設定処理とが含まれる。位置合わせの処理には、ＯＣＴ計測のためのアライメント（オートアライメント）、ピント合わせ（オートフォーカス）、トラッキング（オートトラッキング）が含まれる。
【０１１７】
（Ｓ１：リアルタイム近赤外動画像の取得を開始）
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）で眼底Ｅｆを連続照明することにより、眼底Ｅｆ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、画像処理部２３０に逐次送られる。
【０１１８】
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指標と、フォーカス光学系６０によるスプリット指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指標とスプリット指標とが描画されている。これら指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。
【０１１９】
（Ｓ２：アライメント）
画像処理部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、画像処理部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９０を制御することにより、オートアライメントを行う。
【０１２０】
（Ｓ３：ピント合わせ）
画像処理部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、合焦レンズ３１の移動量を算出する。制御部２１０は、画像処理部２３０により算出された合焦レンズ３１の移動量に基づいて合焦駆動部３１Ａを制御することにより、オートフォーカスを行う。
【０１２１】
（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、画像処理部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９０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。このような画像処理部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、画像処理部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。
【０１２２】
（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。
【０１２３】
なお、信号光ＬＳの走査態様や注目部位（視神経乳頭、黄斑部、病変部等）が予め設定されている場合などには、これら設定内容に基づいて制御部２１０が走査領域を設定するように構成することも可能である。具体的には、画像処理部２３０による画像解析により注目部位を特定し、制御部２１０が、この注目部位を含むように（たとえば、この注目部位が中心に位置するように）所定パターンの領域を設定する。
【０１２４】
また、過去に実施されたＯＣＴ計測と同じ走査領域を設定する場合（いわゆるフォローアップ）、制御部２１０は、この過去の走査領域をリアルタイム近赤外動画像上に再現して設定することができる。その具体例として、制御部２１０は、過去の検査で設定された走査領域を表す情報（走査態様等）と、この走査領域が設定された近赤外眼底像（静止画、たとえばフレームでよい）とを対応付けて記憶部２１２に記憶している（実用上は、患者ＩＤや左右眼情報とも対応付けられる）。制御部２１０は、過去の近赤外眼底像と現在の近赤外動画像のフレームとの位置合わせを行い、過去の近赤外眼底像における走査領域に対応する現在の近赤外動画像中の画像領域を特定する。これにより、過去の検査で適用された走査領域が現在の近赤外動画像に対して設定される。
【０１２５】
(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ガルバノスキャナ４２を制御することにより、眼底Ｅｆ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眼底Ｅｆ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、画像処理部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眼底Ｅｆ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）。
【０１２６】
なお、上記ステップＳ４、Ｓ５の順序を入れ替えてもよい。また、上記ステップＳ４、Ｓ５では、近赤外動画像を表示させ、この近赤外動画像上に走査領域を設定しているが、走査領域の設定態様はこれに限定されるものではない。たとえば、近赤外動画像における一のフレームの画像（基準画像と呼ぶ）を表示させるとともに、そのバックグラウンドでオートトラッキングを実行する。基準画像上に走査領域が設定されると、制御部２１０は、基準画像と、現にオートトラッキングに供されている画像との間の位置合わせを行うことにより、基準画像上に設定された走査領域に対応するリアルタイム近赤外動画像中の画像領域を特定する。この処理によっても上記ステップＳ４、Ｓ５と同様にリアルタイム近赤外動画像中に走査領域を設定できる。更に、この方法によれば、静止画像上に走査領域を設定することができるので、現にオートトラッキングされている動画像上に設定する場合よりも作業の容易化や確実化を図ることができる。
【０１２７】
この動作例において、光学系駆動部９０は「駆動部」の一例に相当し、制御部２１０は、光学系駆動部９０を制御する「制御部」の一例に相当する。
【０１２８】
［効果］
眼科装置１は、実施形態に係る眼科装置の一例である。以下、実施形態に係る眼科装置の効果について説明する。
【０１２９】
実施形態に係る眼科装置は、光学系（たとえば眼底カメラユニット２）と、回転移動量算出部（たとえば回転移動量算出部２３１）と、位置合わせ部（たとえば位置合わせ部２３２）と、平行移動量算出部（たとえば平行移動量算出部２３３）と、駆動部（たとえば光学系駆動部９０）と、制御部（たとえば制御部２１０や主制御部２１１）とを有する。
【０１３０】
光学系は、被検眼を動画撮影するために用いられる。回転移動量算出部は、光学系により取得された動画像に含まれる第１画像と第２画像との間の回転移動量を算出する。位置合わせ部は、回転移動量算出部により算出された回転移動量に基づいて第１画像と第２画像との間の回転方向の位置合わせを行う。平行移動量算出部は、位置合わせ部による位置合わせがなされた第１画像と第２画像とに対し位相限定相関処理を施すことにより、第１画像と第２画像との間の平行移動量を算出する。駆動部は、光学系を移動させる。制御部は、平行移動量算出部により算出された平行移動量に基づいて、駆動部を制御する。
【０１３１】
回転移動量は、回転方向の移動量である。ここで、回転方向は、第１画像や第２画像に交差する軸回りの方向であり、実施形態では、第１画像及び第２画像を撮影する光学系の光軸回りの方向である。平行移動量は、平行方向の移動量である。ここで、平行方向は、第１画像や第２画像と平行な平面上の任意の方向とすることができる。
【０１３２】
このような眼科装置によれば、光学系により撮影される動画像のうち撮影時刻が異なる第１画像と第２画像との間の回転移動量を算出し、算出された回転移動量に基づいて第１画像と第２画像との位置合わせが行われる。その後、位置合わせがなされた第１画像と第２画像とに対し位相限定相関処理を施すことにより、第１画像と第２画像との間の平行移動量をサブピクセルレベルで算出し、算出された平行移動量に基づいて光学系が移動される。これにより、微小な位置ずれ量を正確に検出することができ、検出された微小な位置ずれ量に基づいて光学系を移動させることにより、高精度なトラッキングが可能となる。
【０１３３】
実施形態に係る眼科装置は、回転移動量についても位相限定相関処理を行うことによりサブピクセルレベルで算出するようにしてもよい。この場合、回転移動量算出部は、第１画像と第２画像とに対し位相限定相関処理を施すことにより、第１画像と第２画像との間の回転移動量を算出する。
【０１３４】
このような眼科装置によれば、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、第１画像と第２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を正確に検出することができるようになる。これにより、より一層高精度なトラッキングが可能となる。
【０１３５】
実施形態に係る眼科装置では、回転移動量算出部が、第１変換処理部（たとえば第１変換処理部３０１）と、極座標変換部（たとえば極座標変換部３０３）と、第２変換処理部（たとえば第２変換処理部３０４）と、第１位相限定合成部（たとえば第１位相限定合成部３０５）と、第１逆変換処理部（たとえば第１逆変換処理部３０６）を有していてもよい。この場合、第１変換処理部は、第２画像に対しＤＦＴを施す。極座標変換部は、第２画像についての第１変換処理部による演算結果に対し極座標変換を施す。第２変換処理部は、第２画像についての極座標変換部による演算結果に対しＤＦＴを施す。第１位相限定合成部は、第１画像について予め求められた第１データと、第２画像についての第２変換処理部による演算結果に基づく第２データとを合成する位相限定合成処理を行う。第１逆変換処理部は、第１位相限定合成部による演算結果に対しＩＤＦＴを施す。回転移動量算出部は、第１逆変換処理部による演算結果に基づいて回転移動量を算出する。実施形態における位相限定合成処理は、上記の各種変換を含む。
【０１３６】
このような構成によれば、予め求められた第１データと、公知の変換処理により算出された第２データとを用いて位相限定合成処理を行って回転移動量を算出するようにしたので、処理負荷の軽減と処理時間との短縮化とを図り、高精度なトラッキングの実現に寄与することができる。
【０１３７】
実施形態に係る眼科装置では、回転移動量算出部が、第１画像について、第２画像と同様の変換処理を行って第１データを生成するようにしてもよい。この場合、第１変換処理部は、第１画像に対しＤＦＴを施す。極座標変換部は、第１画像についての第１変換処理部による演算結果に対し極座標変換を施す。第２変換処理部は、第１画像についての極座標変換部による演算結果に対しＤＦＴを施すことにより、第１データを生成する。
【０１３８】
このような眼科装置によれば、第２画像と同様に、位相限定合成処理に供される第１画像についての第１データを生成するようにしたので、所望の動画像について正確に回転移動量を算出してトラッキングに適用することができる。
【０１３９】
実施形態に係る眼科装置では、平行移動量算出部が、第３変換処理部（たとえば第３変換処理部３１１）と、第２位相限定合成部（たとえば第２位相限定合成部３１２）と、第２逆変換処理部（たとえば第２逆変換処理部３１３）とを有していてもよい。第３変換処理部は、位置合わせ部による位置合わせがなされた第２画像に対しＤＦＴを施す。第２位相限定合成部は、第１画像について予め求められた第３データと、第２画像についての第３変換処理部による演算結果に基づく第４データとを合成する位相限定合成処理を行う。第２逆変換処理部は、第２位相限定合成部による演算結果に対してＩＤＦＴを施す。平行移動量算出部は、第２逆変換処理部による演算結果に基づいて平行移動量を算出する。
【０１４０】
このような構成によれば、予め求められた第３データと、公知の変換処理により算出された第４データとを用いて位相限定合成処理を行って平行移動量を算出するようにしたので、処理負荷の軽減と処理時間との短縮化とを図り、高精度なトラッキングの実現に寄与することができる。
【０１４１】
実施形態に係る眼科装置では、平行移動量算出部が、位置合わせ部による位置合わせが行われた第１画像について、第２画像と同様の変換処理を行って第３データを生成するようにしてもよい。この場合、第３変換処理部は、位置合わせ部による位置合わせがなされた第１画像に対しＤＦＴを施すことにより、第３データを生成する。
【０１４２】
このような眼科装置によれば、第２画像と同様に、位相限定合成処理に供される第１画像についての第３データを生成するようにしたので、所望の動画像について正確に平行移動量を算出してトラッキングに適用することができる。
【０１４３】
〈第２の実施形態〉
この実施形態では、並列処理によりサブピクセルレベルでの位置ずれ量の算出が高速化された眼科装置について説明する。
【０１４４】
［構成］
この実施形態に係る眼科装置は、制御部２１０及び画像処理部２３０を除き、第１の実施形態と同様の構成を有する（図１、図２を参照）。この実施形態では、制御部２１０及び画像処理部２３０の機能が、たとえば演算処理ユニット４００によって実現される。
【０１４５】
演算処理ユニット４００の構成について図６を参照しつつ説明する。
【０１４６】
（演算処理ユニット）
演算処理ユニット４００は、中央演算処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：以下、ＣＰＵ）４０１と、第１メモリ４０２と、グラフィカルプロセッシングユニット（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：以下、ＧＰＵ）４１０とを備えている。
【０１４７】
ＣＰＵ４０１は、第１メモリ４０２に記憶されたプログラムを読み込んで、読み込まれたプログラムに対応した処理を実行し、たとえば、制御部２１０（主制御部２１１）の機能を実現する。また、ＣＰＵ４０１は、カーネル関数を起動することによりＧＰＵ４１０を制御する。第１メモリ４０２は、記憶部２１２の機能を実現する。また、第１メモリ４０２は、ＣＰＵ４０１において実行されるプログラムや処理結果の記憶領域や、作業領域として用いられたりする。
【０１４８】
ＧＰＵ４１０は、並列処理制御部４１１と、複数の演算処理部４１２１〜４１２Ｑ（Ｑは２以上の自然数）と、第２メモリ４１３とを備えている。並列処理制御部４１１は、演算処理部４１２１〜４１２Ｑにより実行される演算の並列処理を制御する。演算内容や並列処理の態様は、ＣＰＵ４０１により指定される。並列処理の態様としては、たとえばスレッドの数やブロックの数などがある。演算処理部４１２１〜４１２Ｑのそれぞれは、命令ユニット、複数の演算ユニット、レジスタを有している。演算処理部４１２１〜４１２Ｑは、ＣＰＵ４０１により指定された同一処理を並列に同時実行可能に構成される。並列処理制御部４１１は、ＣＰＵ４０１により指定された処理を並列に実行するように演算処理部４１２１〜４１２Ｑを制御し、Ｑ以上のスレッド数の処理については、複数の演算処理部４１２１〜４１２Ｑを繰り返し用いるように制御する。第２メモリ４１３は、演算処理部４１２１〜４１２Ｑにより共有される共有メモリとして機能する。また、第２メモリ４１３は、各演算処理部の処理結果の保存領域や、作業領域として用いられたりする。
【０１４９】
ＧＰＵ４１０は、画像処理部２３０の回転移動量算出部２３１や平行移動量算出部２３３の演算処理を行う。ＣＰＵ４０１は、ＧＰＵ４１０により行われる演算処理以外の処理を行う。
【０１５０】
ＣＰＵ４０１は、第１メモリ４０２に記憶されたプログラムに従って処理を実行することで、第１メモリ４０２からＧＰＵ４１０に対してデータ転送を行うとともに、ＧＰＵ４１０において実行されるカーネル関数を起動する。そして、ＧＰＵ４１０は、ＣＰＵ４０１により用意された第２メモリ４１３のデータに対し、ＣＰＵ４０１により指定された処理を行う。ＧＰＵ４１０の処理結果は、第２メモリ４１３に保存される。ＣＰＵ４０１は、ＧＰＵ４１０による処理結果を第２メモリ４１３から第１メモリ４０２に戻すようにデータ転送を制御することにより、ＧＰＵ４１０により高速に求められた処理結果を取得することができる。
【０１５１】
［動作］
この実施形態に係る眼科装置の動作について説明する。この実施形態に係る眼科装置の動作は、回転移動量及び平行移動量の算出処理の詳細を除いて、第１の実施形態と同様である。以下では、この実施形態に係る演算処理ユニット４００を用いた回転移動量及び平行移動量の算出処理について具体的に説明する。
【０１５２】
図７は、この実施形態に係る眼科装置における回転移動量及び平行移動量の具体的な算出処理の一例を表す。この動作例は、ユーザにより指示されたトラッキングが開始されることにより実行される処理である。
【０１５３】
（Ｓ１１：初期設定）
まず、ＣＰＵ４０１は、ＧＰＵ４１０を制御するための定数やライブラリの設定、処理を行うための記憶領域の確保、第１メモリ４０２及び第２メモリ４１３の確保、ＧＰＵ４１０のスレッドの設定（たとえば３２×３２×１）やブロックの設定（たとえば１１×１１×１）を行う。複数の演算処理部４１２１〜４１２Ｑのそれぞれは１スレッドの処理を行う。ＣＰＵ４０１は、ＧＰＵ４１０に対し、各スレッドが１ピクセル分の処理（たとえば式（１）〜式（７）の各式の演算）を行うように指定する。
【０１５４】
（Ｓ１２：ベース画像処理）
ユーザによりトラッキングの開始が指示されると、ＣＰＵ４０１は、ベース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行う。ＣＰＵ４０１は、ベース画像を第１メモリ４０２から第２メモリ４１３に転送する制御を行うとともに、ベース画像に対する位相限定相関処理においてＧＰＵ４１０に実行させる処理内容を指定し、当該処理の実行を指示する。ベース画像処理の詳細については、後述する。
【０１５５】
（Ｓ１３：ターゲット画像処理）
ＣＰＵ４０１は、逐次に入力されるターゲット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行う。ＣＰＵ４０１は、ターゲット画像に対する位相限定相関処理においてＧＰＵ４１０に実行させる処理の内容を指定し、当該処理の実行を指示するとともに、処理結果を第２メモリ４１３から第１メモリ４０２に転送する制御を行う。ターゲット画像処理の詳細については、後述する。
【０１５６】
（Ｓ１４：撮影終了？）
撮影対象の被検眼が変わると、ステップＳ１２において行われたベース画像処理の結果が不要になる。そこで、ＣＰＵ４０１は、トラッキングの対象である被検眼Ｅの撮影が終了したか否かを判別する。ＣＰＵ４０１は、たとえば操作部２４０Ｂを介したユーザの操作内容に基づき、被検眼Ｅの撮影が終了したか否かを判別することができる。被検眼Ｅの撮影が終了しないと判別されたとき（Ｓ１４：ＮＯ）、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ１３へ移行する。一方、被検眼Ｅの撮影が終了したと判別されたとき（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４０１は、次のフレームのターゲット画像に対する処理を行うためにステップＳ１５へ移行する。
【０１５７】
（Ｓ１５：次の撮影？）
続いて、別の被検眼に対して撮影を行う場合には、ベース画像処理を再実行する必要がある。そこで、ＣＰＵ４０１は、次の被検眼の撮影の有無を判別する。次の撮影を行わないと判別されたとき（Ｓ１５：ＮＯ）、ＣＰＵ４０１は、一連の処理を終了する（エンド）。一方、次の撮影を行うと判別されたとき（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ１２へ移行する。
【０１５８】
（ベース画像処理）
次に、図８〜図１３Ｂを参照しつつステップＳ１２のベース画像処理の詳細について説明する。図８は、処理フローを表し、図９〜図１３Ｂは、図８の処理フローの各ステップの説明図を表す。
【０１５９】
図８は、この実施形態に係るベース画像処理のフローの一例を表す。以下では、ベース画像のサイズが６４０（ｘ方向）×４８０（ｙ方向）であり、全ピクセルが独立で並列処理が可能であるものとする。また、ＧＰＵ４１０について、同一処理の並列実行が可能な単位である１ワープが３２スレッドであるものとする。
【０１６０】
（Ｓ２１：ベース画像をロード）
まず、ＣＰＵ４０１は、観察画像のうちトラッキングの開始が指示された最初のフレームの画像を、第１メモリ４０２においてベース画像用に確保された記憶領域にロードする。第１メモリ４０２がフレームメモリとして用いられている場合、ＣＰＵ４０１は、たとえばベース画像用に確保された記憶領域に当該最初のフレームの画像を転送する。
【０１６１】
（Ｓ２２：第２メモリへ転送）
続いて、ＣＰＵ４０１は、第１メモリ４０２にロードされたベース画像（図９のＩＭＧ１を参照）を、その中央部を含む３５２×３５２のサイズの領域にクリッピングする（図９のＩＭＧ１０を参照）。「３５２」は、１ワープのスレッド数（この実施形態では「３２」）の整数倍である。なお、「３５２」は、１ワープのスレッド数の任意の整数倍とすることが可能である。クリッピングされた画像は、第１メモリ４０２に保存される。以下では、クリッピングされた画像をベース画像と呼ぶことがある。そして、ＣＰＵ４０１は、第１メモリ４０２に記憶されたクリッピング後の画像（ベース画像）を第２メモリ４１３に転送する。これにより、ＧＰＵ４１０は、指定された処理をベース画像に対して施すことができるようになる。
【０１６２】
（Ｓ２３：アポダイゼーション処理）
ＧＰＵ４１０は、ＣＰＵ４０１により起動されたカーネル関数により、第２メモリ４１３に記憶された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。図９に示すベース画像ＩＭＧ１０に対するアポダイゼーション処理の処理結果のうち実数成分を図１０Ａに表し、虚数成分を「１２８」によりバイアスした状態で図１０Ｂに表す。なお、第１の実施形態において、アポダイゼーション処理は、たとえば、第１変換処理部３０１、又は回転移動量算出部２３１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。
【０１６３】
（Ｓ２４：２次元ＤＦＴ）
ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、ベース画像に対するアポダイゼーション処理の結果（図１０Ａ、図１０Ｂ）に対し２次元ＤＦＴを施す。この２次元ＤＦＴは、第１の実施形態においてベース画像について第１変換処理部３０１により行われる処理と同様である。
【０１６４】
（Ｓ２５：振幅スペクトルを対数変換）
次に、ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、２次元ＤＦＴの処理結果に対し対数変換を施す（図１１を参照）。具体的には、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。この対数変換は、第１の実施形態においてベース画像について対数変換部３０２により行われる処理と同様である。
【０１６５】
【数８】
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【０１６６】
（Ｓ２６：Ｌｏｇ−Ｐｏｌａｒ変換）
次に、ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、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。Ｌｏｇ−Ｐｏｌａｒ変換の実数成分を図１２Ａに表し、虚数成分を「１２８」によりバイアスした状態で図１２Ｂに表す。このＬｏｇ−Ｐｏｌａｒ変換は、第１の実施形態においてベース画像について極座標変換部３０３により行われる処理と同様である。
【０１６７】
（Ｓ２７：２次元ＤＦＴ）
次に、ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、Ｌｏｇ−Ｐｏｌａｒ変換の処理結果に対し２次元ＤＦＴを施す。２次元ＤＦＴの処理結果の実数成分を図１３Ａに表し、虚数成分を図１３Ｂに表す。この２次元ＤＦＴは、第１の実施形態においてベース画像について第２変換処理部３０４により行われる処理と同様である。
【０１６８】
（Ｓ２８：ＰＯＣデータをストア）
次に、ＧＰＵ４１０は、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ベースＰＯＣデータとして第２メモリ４１３に保存する。ここで第２メモリ４１３に保存されたベースＰＯＣデータは、第１データとして回転移動量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。
【０１６９】
（Ｓ２９：アポダイゼーション処理）
続いて、ＧＰＵ４１０は、ベース画像に対し、平行移動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、ＧＰＵ４１０は、ＣＰＵ４０１により起動されたカーネル関数により、第２メモリ４１３に記憶されたベース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Ｓ２３と同様の処理である。ステップＳ２３の処理結果が第２メモリ４１３に保存された場合、ステップＳ２９の処理を不要にすることができる。
【０１７０】
（Ｓ３０：２次元ＤＦＴ）
ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、ベース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。この２次元ＤＦＴは、第１の実施形態においてベース画像について第３変換処理部３１１により行われる処理と同様である。
【０１７１】
（Ｓ３１：ＰＯＣデータをストア）
次に、ＧＰＵ４１０は、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ベースＰＯＣデータとして第２メモリ４１３に保存する。ここで第２メモリ４１３に保存されたベースＰＯＣデータは、第３データとして平行移動量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）。
【０１７２】
（ターゲット画像処理）
次に、図１４〜図２１を参照しつつステップＳ１３のターゲット画像処理の詳細について説明する。図１４〜図１６は、処理フローを表し、図１７〜図２１は、図１４〜図１６の処理フローの各ステップの説明図を表す。
【０１７３】
図１４〜図１６は、この実施形態に係るターゲット画像処理のフローの一例を表す。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、回転移動量の算出処理と、位置合わせ処理と、平行移動量の算出処理とを含む。
【０１７４】
（Ｓ４１：ターゲット画像をロード）
まず、ＣＰＵ４０１は、逐次に入力される各フレームの画像を、第１メモリ４０２においてターゲット画像用に確保された記憶領域にロードする。第１メモリ４０２がフレームメモリとして用いられている場合、ＣＰＵ４０１は、たとえばターゲット画像用に確保された記憶領域に逐次に入力される各フレームの画像を転送する。
【０１７５】
（Ｓ４２：第２メモリへ転送）
続いて、ＣＰＵ４０１は、第１メモリ４０２に記憶されたターゲット画像を、その中央部を含む４１６×４１６のサイズの領域にクリッピングする。「４１６」は、１ワープのスレッド数の整数倍であり、「４１６」は回転を考慮したサイズである。すなわち、ターゲット画像を回転方向に回転させた後でもベース画像と同じ画像サイズを確保するために設定されたサイズである。実際の処理は、ベース画像処理と同様に３５２×３５２のサイズで行われる。クリッピングするサイズは、「３５２」より大きく、スレッド数の整数倍であればよい。クリッピングされた画像は、第１メモリ４０２に保存される。以下では、クリッピングされた画像をターゲット画像と呼ぶことがある。そして、ＣＰＵ４０１は、第１メモリ４０２に記憶されたクリッピング後の画像（ターゲット画像）を第２メモリ４１３に転送する。これにより、ＧＰＵ４１０は、指定された処理をターゲット画像に対して施すことができるようになる。
【０１７６】
（Ｓ４３：アポダイゼーション処理）
ＧＰＵ４１０は、ＣＰＵ４０１により起動されたカーネル関数により、第２メモリ４１３に記憶されたターゲット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Ｓ２３と同様であり、第１の実施形態において第１変換処理部３０１、又は回転移動量算出部２３１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。
【０１７７】
（Ｓ４４：２次元ＤＦＴ）
ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、ターゲット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。この２次元ＤＦＴは、第１の実施形態においてターゲット画像について第１変換処理部３０１により行われる処理と同様である。
【０１７８】
（Ｓ４５：振幅スペクトルを対数変換）
次に、ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、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Ｓ２５と同様であり、第１の実施形態においてターゲット画像について対数変換部３０２により行われる処理と同様である。
【０１７９】
（Ｓ４６：Ｌｏｇ−Ｐｏｌａｒ変換）
次に、ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、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Ｓ２６と同様であり、第１の実施形態においてターゲット画像について極座標変換部３０３により行われる処理と同様である。
【０１８０】
（Ｓ４７：２次元ＤＦＴ）
次に、ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、Ｌｏｇ−Ｐｏｌａｒ変換の処理結果に対し２次元ＤＦＴを施す。この２次元ＤＦＴは、第１の実施形態においてターゲット画像について第２変換処理部３０４により行われる処理と同様である。
【０１８１】
（Ｓ４８：位相限定合成処理）
次に、ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、ステップＳ２８において第２メモリ４１３に保存されたベースＰＯＣデータと、ステップＳ４７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。この処理は、第１の実施形態において第１位相限定合成部３０５により行われる処理と同様である。
【０１８２】
（Ｓ４９：２次元ＩＤＦＴ）
次に、ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、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。２次元ＩＤＦＴの処理結果の実数成分を図１７に表す。この処理は、第１の実施形態において第１逆変換処理部３０６により行われる処理と同様である。
【０１８３】
（Ｓ５０：ピーク位置を特定）
図１７に示すステップＳ４９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、ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、ステップＳ４９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、第２メモリ４１３に保存する。
【０１８４】
（Ｓ５１：第１メモリへ転送）
次に、ＣＰＵ４０１は、第２メモリ４１３に保存されたピーク位置のアドレスを第１メモリ４０２に転送する。これにより、ＣＰＵ４０１は、第１メモリ４０２に記憶されたピーク位置のアドレスに基づいて、サブピクセルレベルで回転移動量（Δθ）の算出を行うことができるようになる。
【０１８５】
（Ｓ５２：回転角≦ＴＨ１？）
ＣＰＵ４０１は、第１メモリ４０２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が第１の閾値ＴＨ１以下であるか否かを判別する。当該回転角が第１の閾値ＴＨ１以下ではないと判別されたとき（Ｓ５２：ＮＯ）、ＣＰＵ４０１は、エラーと判断し、一連の処理を終了する（エンド）。一方、当該回転角が第１の閾値ＴＨ１以下であると判別されたとき（Ｓ５２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ５３に移行する。
【０１８６】
（Ｓ５３：サブピクセルレベルでピーク位置を特定）
当該回転角が第１の閾値ＴＨ１以下であると判別されると、ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、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、ＧＰＵ４１０は、式（７）の位相限定相関関数において、ピーク位置に対応した画素を中心にｎｊ（ｊは１又は２）を＋３〜−３の範囲で、δｊを＋１〜−１の範囲でそれぞれ０．０５ステップずつ変化させた複数の相関値を算出する。すなわち、ピーク位置に対応した画素を中心にｎ１方向（ここではｘ方向、動径方向）及びｎ２方向（ここではｙ方向、偏角方向）に３画素分の範囲で、サブピクセルレベルで複数の相関値を算出する。
【０１８７】
このとき、式（７）に示す位相限定相関関数において、ｎ１＝δ１＝０又はｎ２＝δ２＝０のとき、分母が零になる。分母が零になると、ＧＰＵ４１０では、ゼロ除算の例外処理が発生し、処理速度を低下させる原因となる。そこで、複数の相関値の算出に先立って、制御構文における分岐命令によりｎ１＝δ１＝０又はｎ２＝δ２＝０のチェックを行うことが考えられる。ところが、演算処理部４１２１〜４１２Ｑが、分岐命令が真のときの処理を実行するスレッドと、この分岐命令が偽のときの処理を実行するスレッドとを含む場合、Ｂｒａｎｃｈ  Ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅが発生し、処理速度を低下させる。
【０１８８】
そこで、この実施形態では、式（７）の分母が非零の値となるようにｎ１、ｎ２、δ１、及びδ２を変化させて、式（７）に示す位相限定相関関数の複数の相関値を求める。具体的には、式（７）について、ｎ１及びｎ２を＋３〜−３の範囲においてピクセルレベルで変化させながら、δ１及びδ２については図１８に示すように変化させる。なお、図１８におけるｙ方向は、図１７のｙ方向に合わせて図示している。すなわち、ステップＳ４９における２次元逆ＤＦＴの処理結果のｙ方向（偏角）は、＋１８０度〜−１８０度までの範囲を３５２等分されるため、Δｔ１＝２／３５２とし、δ１を次のようにΔｔ１単位で変化させる。
δ１＝（−１＋Δｔ１／２）  ＝−０．９９７１５９
δ１＝（−１＋３Δｔ１／２）＝−０．９９１４７７
・・・
δ１＝−Δｔ１／２          ＝−０．００２８４１
δ１＝Δｔ１／２            ＝＋０．００２８４１
・・・
δ１＝（１−３Δｔ１／２）  ＝＋０．９９１４７７
δ１＝（１−Δｔ１／２）    ＝＋０．９９７１５９
δ２についても、δ１と同様である。
【０１８９】
こうすることで、式（７）の分母が非零の値となるため、分岐命令によりｎ１＝δ１＝０又はｎ２＝δ２＝０のチェックを行う必要がなくなる。従って、カーネル関数から分岐命令を削除することができる上に、Ｂｒａｎｃｈ  Ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅに起因した処理速度の低下を抑え、演算処理部４１２１〜４１２Ｑによる並列処理を高速化することが可能となる。
【０１９０】
以上のようにｎ１、ｎ２、δ１、及びδ２を変化させて、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）が特定される。ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、式（７）に示す位相限定相関関数の相関値のピーク値を求め、当該ピーク値に対応したアドレスを取得し、第２メモリ４１３に保存する。
【０１９１】
（Ｓ５４：Δθを算出）
次に、ＣＰＵ４０１は、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。
【０１９２】
図１９はステップＳ５４の説明図を表す。図１９においてステップＳ４９における２次元逆ＤＦＴの処理結果Ｒ１と、ステップＳ５３で求められたピーク位置の近傍の位相限定相関関数の相関値を求めた処理結果Ｒ２と、回転移動量Δθとの関係を表す。処理結果Ｒ１からピクセルレベルでピーク位置Ｐ１が特定される。このピーク位置Ｐ１の近傍で、サブピクセルレベルで求められた位相限定相関関数のピーク位置Ｐ２が特定される。ピーク位置Ｐ１における回転移動量Δθ１、ピーク位置Ｐ２の位置ずれ量に対応した回転移動量Δθｓがわかるため、回転移動量Δθは、次のように求められる。
Δθ＝Δθ１＋Δθｓ
【０１９３】
このように、ＧＰＵ４１０では、演算処理部４１２１〜４１２Ｑは、ベース画像とターゲット画像とに基づく第２位相限定相関関数の第２パラメータ（ｎ１、ｎ２、δ１、及びδ２）を互いに異ならせて第２位相限定相関関数の第２相関値を並列に算出する。そして、ＣＰＵ４０１は、演算処理部４１２１〜４１２Ｑにより算出された複数の第２相関値の中から選択された第２相関値に対応した位置ずれ量を回転移動量として求めることができる。
【０１９４】
（Ｓ５５：位置合わせ）
回転移動量Δθが算出されると、ＧＰＵ４１０は、ＣＰＵ４０１により起動されたカーネル関数により、第２メモリ４１３に記憶された４１６×４１６サイズのターゲット画像を−Δθだけ回転させる。
【０１９５】
（Ｓ５６：アポダイゼーション処理）
続いて、ＧＰＵ４１０は、平行移動量の算出を行う。すなわち、ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、ステップＳ５５において位置合わせが行われたターゲット画像に対しアポダイゼーション処理を施す。この処理は、第１の実施形態において第３変換処理部３１１、又は平行移動量算出部２３３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。
【０１９６】
（Ｓ５７：２次元ＤＦＴ）
ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、ターゲット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。この２次元ＤＦＴは、第１の実施形態においてターゲット画像について第３変換処理部３１１により行われる処理と同様である。
【０１９７】
（Ｓ５８：位相限定合成処理）
次に、ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、ステップＳ３１において第２メモリ４１３に保存されたベースＰＯＣデータと、ステップＳ５７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。この処理は、第１の実施形態において第２位相限定合成部３１２により行われる処理と同様である。
【０１９８】
（Ｓ５９：２次元ＩＤＦＴ）
次に、ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、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。２次元ＩＤＦＴの処理結果の実数成分を図２０に表す。この処理は、第１の実施形態において第２逆変換処理部３１３により行われる処理と同様である。
【０１９９】
（Ｓ６０：ピーク位置を特定）
図２０に示すステップ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。ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、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、第２メモリ４１３に保存する。
【０２００】
（Ｓ６１：第１メモリへ転送）
次に、ＣＰＵ４０１は、第２メモリ４１３に保存されたピーク位置のアドレスを第１メモリ４０２に転送する制御を行う。これにより、ＣＰＵ４０１は、第１メモリ４０２に記憶されたピーク位置のアドレスに基づいて、サブピクセルレベルで平行移動量（Δｘ、Δｙ）の算出を行うことができるようになる。
【０２０１】
（Ｓ６２：移動量≦ＴＨ２？）
ＣＰＵ４０１は、第１メモリ４０２に記憶されたピーク位置のアドレスに基づき、たとえばｘ方向の移動量及びｙ方向の移動量が第２の閾値ＴＨ２以下であるか否かを判別する。ｘ方向の移動量及びｙ方向の移動量が第２の閾値ＴＨ２以下ではないと判別されたとき（Ｓ６２：ＮＯ）、ＣＰＵ４０１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方向の移動量が第２の閾値ＴＨ２以下であると判別されたとき（Ｓ６２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ６３に移行する。
【０２０２】
（Ｓ６３：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方向の移動量が第２の閾値ＴＨ２以下であると判別されると、ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、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、ＧＰＵ４１０は、式（７）の位相限定相関関数において、ピーク位置に対応した画素を中心にｎｊ（ｊは１又は２）を＋３〜−３の範囲で、δｊを＋１〜−１の範囲でそれぞれ０．０５ステップずつ変化させた複数の相関値を算出する。すなわち、ピーク位置に対応した画素を中心にｎ１方向（ここではｘ方向）及びｎ２（ここではｙ方向）方向に３画素分の範囲で、サブピクセルレベルで複数の相関値を算出する。
【０２０３】
このとき、ステップＳ５３と同様に、式（７）の分母が非零の値となるようにｎ１、ｎ２、δ１、及びδ２を変化させて、式（７）に示す位相限定相関関数の複数の相関値を求める。具体的には、式（７）について、ｎ１及びｎ２を＋３〜−３の範囲においてピクセルレベルで変化させながら、δ１及びδ２についてもステップＳ５３と同様に変化させる。
【０２０４】
こうすることで、式（７）の分母が非零の値となるため、分岐命令によりｎ１＝δ１＝０又はｎ２＝δ２＝０のチェックを行う必要がなくなる。従って、カーネル関数から分岐命令を削除することができる上に、Ｂｒａｎｃｈ  Ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅに起因した処理速度の低下を抑え、演算処理部４１２１〜４１２Ｑによる並列処理を高速化することが可能となる。
【０２０５】
以上のようにｎ１、ｎ２、δ１、及びδ２を変化させて、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）が特定される。ＧＰＵ４１０は、カーネル関数により、式（７）に示す位相限定相関関数の相関値のピーク値を求め、当該ピーク値に対応したアドレスを取得し、第２メモリ４１３に保存する。
【０２０６】
（Ｓ６４：Δｘ、Δｙを算出）
次に、ＣＰＵ４０１は、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。
【０２０７】
図２１はステップＳ６４の説明図を表す。図２１においてステップＳ５９における２次元逆ＤＦＴの処理結果Ｒ３と、ステップＳ６３で求められたピーク位置の近傍の位相限定相関関数の相関値を求めた処理結果Ｒ４と、平行移動量Δｘ、Δｙとの関係を表す。処理結果Ｒ３からピクセルレベルでピーク位置Ｐ３が特定される。このピーク位置Ｐ３の近傍で、サブピクセルレベルで求められた位相限定相関関数のピーク位置Ｐ４が特定される。なおピーク位置Ｐ３における平行移動量Δｘ１、Δｙ１、ピーク位置Ｐ４の位置ずれ量に対応した平行移動量Δｘｓ、Δｙｓがわかるため、平行移動量Δｘ、Δｙは、次のように求められる。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）。
Δｘ＝Δｘ１＋Δｘｓ
Δｙ＝Δｙ１＋Δｙｓ
【０２０８】
このように、ＧＰＵ４１０において、演算処理部４１２１〜４１２Ｑは、ベース画像とターゲット画像とに基づく第１位相限定相関関数の第１パラメータ（ｎ１、ｎ２、δ１、及びδ２）を互いに異ならせて第１位相限定相関関数の第１相関値を並列に算出する。そして、ＣＰＵ４０１は、演算処理部４１２１〜４１２Ｑにより算出された複数の第１相関値の中から選択された第１相関値に対応した位置ずれ量を平行移動量として求めることができる。
【０２０９】
以上のように算出された回転移動量Δθ及び平行移動量Δｘ、Δｙのうち少なくとも平行移動量Δｘ、Δｙ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９０を制御することにより、眼底カメラユニット２に設けられた光学系を３次元的に移動させることでトラッキングを行う。なお、制御部２１０（主制御部２１１）は、画像処理部２３０において算出された回転移動量Δθに基づいて光学系駆動部９０を制御することにより、眼底カメラユニット２に設けられた光学系を３次元的に移動（回転）させることでトラッキングを行うことも可能である。
【０２１０】
以上説明したように、この実施形態では、サブピクセルレベルで式（７）に示す位相限定相関関数の相関値を求める際に、ピーク位置の近傍をΔｔ１／２だけシフトさせて探索するようにしている。こうすることで、演算処理部４１２１〜４１２Ｑにおいてゼロ除算の例外が発生することがなく、また分母が零になる状態をチェックする分岐命令を不要にすることができる。その結果、Ｂｒａｎｃｈ  Ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅに起因した処理速度の低下を抑え、演算処理部４１２１〜４１２Ｑによる並列処理を高速化（たとえば所定の条件下で処理時間は３／４倍）することが可能となる。
【０２１１】
なお、ベース画像及びターゲット画像の１ピクセルのサイズが３２マイクロメートル×３２マイクロメートルのとき、Δｔ１／２のずれは、平行方向で約０．１（＝３２×０．００２８４１）マイクロメートル程度に相当する。また、Δｔ１／２のずれは、回転方向で約０．００３（＝３６０／３５２×０．００２８４１）度程度に相当する。平行方向及び回転方向のいずれについても、Δｔ１／２のずれは、実用上問題ない。
【０２１２】
［効果］
この実施形態に係る眼科装置は、第１の実施形態の効果に加えて、次のような効果を有する。
【０２１３】
実施形態に係る眼科装置は、平行移動量を算出するために複数の演算処理部（たとえば演算処理部４１２１〜４１２Ｑ）を設けてもよい。複数の演算処理部は、第１パラメータを互いに異ならせて第１画像と第２画像とに基づく第１位相限定相関関数の複数の第１相関値を並列に算出する。この場合、平行移動量算出部は、複数の演算処理部により算出された複数の第１相関値の中から選択された第１相関値に対応した位置ずれ量を平行移動量として求める。
【０２１４】
このような眼科装置によれば、複数の演算処理部による並列処理により、第１パラメータを互いに異ならせて第１位相限定相関関数の複数の第１相関値を算出することができる。そして、これらの中から選択された第１相関値に基づいて平行移動量が求められる。これにより、動画像に対するトラッキングの制御に必要なサブピクセルレベルの平行移動量を高速に求めることができ、高精度なトラッキングが可能となる。
【０２１５】
実施形態に係る眼科装置では、第１パラメータとして、サブピクセルレベルの位置ずれ量を含み、複数の演算処理部は、第１位相限定相関関数の分母が非零の値となるように位置ずれ量を変化させることにより、複数の第１相関値を算出するようにしてもよい。
【０２１６】
このような構成により、第１位相限定相関関数の分母が零か否かをチェックするための制御構文において分岐命令を削除することができるため、Ｂｒａｎｃｈ  Ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅに起因した処理速度の低下を抑え、演算処理部による並列処理を高速化することが可能となる。
【０２１７】
実施形態に係る眼科装置では、複数の演算処理部は、第１範囲内（たとえば＋１〜−１）において、ピクセルレベルの第１画素位置からサブピクセルレベルの第１位置ずれ量（たとえばδ１、δ２）をシフトさせた第１開始位置（たとえば−０．９９７１５９）を始点に、第１ステップ（たとえばΔｔ１）毎に位置ずれ量を変化させる（たとえば−０．９９７１５９、−０．９９１４７７、・・・、−０．００２８４１、＋０．００２８４１、・・・＋０．９９１４７７、＋０．９９７１５９）ことにより、複数の第１相関値を算出するようにしてもよい。
【０２１８】
実施形態に係る眼科装置では、第１ステップ（たとえばΔｔ１）は、第１位置ずれ量（たとえばΔｔ１／２）の２倍であってもよい。
【０２１９】
このような構成によれば、第１位相限定相関関数の分母を非零の値に確実に設定することができるようになる。
【０２２０】
実施形態に係る眼科装置は、複数の演算処理部（たとえば演算処理部４１２１〜４１２Ｑ）により、第２パラメータを互いに異ならせて第１画像と第２画像とに基づく第２位相限定相関関数の複数の第２相関値を並列に算出するようにしてもよい。この場合、回転移動量算出部は、複数の演算処理部により算出された複数の第２相関値の中から選択された第２相関値に対応した位置ずれ量を回転移動量として求める。
【０２２１】
このような眼科装置によれば、複数の演算処理部による並列処理により、第２パラメータを互いに異ならせて第２位相限定相関関数の複数の第２相関値を算出することができる。そして、これらの中から選択された第２相関値に基づいて回転移動量が求められる。これにより、動画像に対するトラッキングの制御に必要なサブピクセルレベルの回転移動量を高速に求めることができ、高精度なトラッキングが可能となる。
【０２２２】
実施形態に係る眼科装置では、第２パラメータとして、サブピクセルレベルの位置ずれ量を含み、複数の演算処理部は、第２位相限定相関関数の分母が非零の値となるように位置ずれ量を変化させることにより、複数の第２相関値を算出するようにしてもよい。
【０２２３】
このような構成により、第２位相限定相関関数の分母が零か否かをチェックするための制御構文において分岐命令を削除することができるため、Ｂｒａｎｃｈ  Ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅに起因した処理速度の低下を抑え、演算処理部による並列処理を高速化することが可能となる。
【０２２４】
実施形態に係る眼科装置では、複数の演算処理部は、第２範囲内（たとえば＋１〜−１）において、ピクセルレベルの第２画素位置からサブピクセルレベルの第２位置ずれ量（たとえばδ１、δ２）をシフトさせた第２開始位置（たとえば−０．９９７１５９）を始点に、第２ステップ（たとえばΔｔ１）毎に位置ずれ量を変化させることにより、複数の第２相関値を算出するようにしてもよい。
【０２２５】
実施形態に係る眼科装置では、第２ステップ（たとえばΔｔ１）は、第２位置ずれ量（たとえばΔｔ１／２）の２倍であってもよい。
【０２２６】
このような構成によれば、第２位相限定相関関数の分母を非零の値に確実に設定することができるようになる。
【０２２７】
［変形例］
以上に説明した構成は、この発明を好適に実施するための一例に過ぎない。よって、この発明の要旨の範囲内における任意の変形（省略、置換、付加等）を適宜に施すことが可能である。
【０２２８】
上記の実施形態において、眼底を近赤外領域の光で照明する場合について特に詳しく説明したが、可視領域（たとえば緑）の光で眼底を照明する構成を適用することも可能である。
【０２２９】
上記の実施形態において、ベース画像及びターゲット画像が２次元画像である場合について特に詳しく説明したが、ベース画像及びターゲット画像がＮ（Ｎは自然数）次元画像である場合にも適用することができる。この場合、たとえば位相限定合成において、２次元ＤＦＴに代えてＮ次元ＤＦＴを行い、２次元ＩＤＦＴに代えてＮ次元ＩＤＦＴを行う。
【０２３０】
上記の実施形態において、サブピクセルレベルで回転移動量を算出し、算出されたサブピクセルレベルの回転移動量に基づいて位置合わせを行う場合について特に詳しく説明したが、ピクセルレベルの回転移動量を算出するようにしてもよい。この場合、算出されたピクセルレベルの回転移動量に基づいて位置合わせが行われ、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をサブピクセルレベルで算出する。なお、位置合わせ部２３２による位置合わせの精度が低下するものの、回転移動量の算出に伴う処理負荷を軽減することができる。
【０２３１】
上記の実施形態において、ベース画像は、トラッキングが指示された後の最初のフレームの画像である場合について説明したが、トラッキング指示された後の数フレーム以降の画像であってもよい。また、上記の実施形態において、動画像を構成する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行う場合について特に詳しく説明したが、ベース画像及びターゲット画像が静止画像であってもよい。
【０２３２】
上記の実施形態においては、光路長変更部４１の位置を変更することにより、信号光ＬＳの光路と参照光ＬＲの光路との光路長差を変更しているが、この光路長差を変更する手法はこれに限定されるものではない。たとえば、参照光の光路に反射ミラー（参照ミラー）を配置し、この参照ミラーを参照光の進行方向に移動させて参照光の光路長を変更することによって、当該光路長差を変更することが可能である。また、被検眼Ｅに対して眼底カメラユニット２やＯＣＴユニット１００を移動させて信号光ＬＳの光路長を変更することにより当該光路長差を変更するようにしてもよい。また、特に被測定物体が生体部位でない場合などには、被測定物体を深度方向（ｚ方向）に移動させることにより光路長差を変更することも可能である。
【０２３３】
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、たとえば、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。
【０２３４】
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。
【符号の説明】
【０２３５】
１  眼科装置
２  眼底カメラユニット
１０  照明光学系
３０  撮影光学系
３１  合焦レンズ
３１Ａ  合焦駆動部
４１  光路長変更部
４２  ガルバノスキャナ
５０  アライメント光学系
６０  フォーカス光学系
９０  光学系駆動部
１００  ＯＣＴユニット
１０１  光源ユニット
１０５  光減衰器
１０６  偏波調整器
１１５  ＣＣＤイメージセンサ
２００  演算制御ユニット
２１０  制御部
２１１  主制御部
２１２  記憶部
２２０  画像形成部
２３０  画像処理部
２３１  回転移動量算出部
２３２  位置合わせ部
２３３  平行移動量算出部
２４０Ａ  表示部
２４０Ｂ  操作部
３０１  第１変換処理部
３０２  対数変換部
３０３  極座標変換部
３０４  第２変換処理部
３０５  第１位相限定合成部
３０６  第１逆変換処理部
３１１  第３変換処理部
３１２  第２位相限定合成部
３１３  第２逆変換処理部
４００  演算処理ユニット
４０１  ＣＰＵ
４０２  第１メモリ
４１０  ＧＰＵ
４１１  並列処理制御部
４１２１〜４１２Ｑ  演算処理部
４１３  第２メモリ
Ｅ  被検眼
Ｅｆ  眼底
ＬＳ  信号光
ＬＲ  参照光
ＬＣ  干渉光
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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