(57)【要約】 【課題】  ＯＣＴ装置において、深さ方向にて分割して得た画像の位置合わせと合成とを容易とし、高い縦分解能と高い横分解能とを両立する。【解決手段】  測定光を照射した被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合波した合波光を用いて、被検査物の断層データを生成する生成手段と、測定光を被検査物上の走査線に沿って走査する走査手段と、被検査物における深さの異なる複数の合焦位置に測定光を合焦させる合焦手段と、を備えるＯＣＴ装置において、同一走査線を測定光で複数回走査させるように走査手段を制御し、複数回の走査の各々の開始に同期して測定光の合焦位置を変化させるように合焦手段を制御する制御手段を更に配し、生成手段は、複数回の走査において、同一の合焦位置にて取得した断層データ同士の位置合わせ情報を取得した後、位置合わせ情報を用いて、合焦位置の異なる複数の断層データの位置合わせを行うこととする。【選択図】  図４
2019180457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定光を照射した被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合波した合波光を用いて、前記被検査物の断層データを生成する生成手段と、
前記測定光で前記被検査物上を走査する走査手段と、
前記被検査物における深さの異なる複数の合焦位置に前記測定光を合焦させる合焦手段と、
前記被検査物上の同一走査線を前記測定光で複数回走査させるように前記走査手段を制御し、前記複数回の走査の各々の走査に応じて前記測定光の合焦位置を変化させるように前記合焦手段を制御する制御手段と、を備え、
前記生成手段は、前記複数回の走査において、同一の合焦位置にて取得した断層データ同士の位置合わせ情報を取得した後、前記位置合わせ情報を用いて、合焦位置の異なる複数の断層データの位置合わせを行うことを特徴とする光断層撮像装置。
【請求項２】
前記生成手段は、前記位置合わせ情報として前記同一の合焦位置にて取得した断層データのオフセット値を算出し、前記合焦位置の異なる複数の断層データの位置合わせの際には、前記オフセット値より算出される補間値を用いることを特徴とする請求項１に記載の光断層撮像装置。
【請求項３】
前記生成手段は、走査線上の複数の測定点より得た合波光を用いて前記断層データを生成し、
前記制御手段は、同一の合焦位置の同一走査線での前記測定光の繰り返し走査において、前記測定光の一の走査時の測定点と次の走査時の測定点とを、前記測定光の走査方向に対して互いに補間的な位置関係となるように配置することを特徴とする請求項１又は２に記載の光断層撮像装置。
【請求項４】
前記生成手段は、前記測定光の前記一の走査時に得られた断層データと、前記次の走査時に得られた断層データとを合成して前記測定光が走査される範囲に対応する合成された断層データを生成することを特徴とする請求項３に記載の光断層撮像装置。
【請求項５】
前記断層データの合成に際し、前記生成手段は、前記測定光の前記一の走査時に得られた断層データの前記走査線に沿った断面での配置と、前記次の走査時に得られた断層データの前記走査線に沿った断面での配置とを位置合わせすることを特徴とする請求項４に記載の光断層撮像装置。
【請求項６】
前記生成手段は、前記断層データから前記複数の合焦位置における同一の合焦位置より得られた断層データを選択して前記断層データのグループを生成することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の光断層撮像装置。
【請求項７】
前記生成手段は、前記生成されたグループ間において、前記深さの方向で対応する位置より得られた断層データを所定の基準に基づいて比較し、比較結果に応じて画像生成に用いる断層データを選択することを特徴とする請求項６に記載の光断層撮像装置。
【請求項８】
前記断層データのグループの各々を用いて、前記走査線に沿った対応する複数の断層画像を生成し、前記複数の断層画像を合成して、合成画像を生成する画像生成手段を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の光断層撮像装置。
【請求項９】
前記画像生成手段は、前記複数の断層画像の各々において合焦位置を中心とする所定の深さ範囲の部分画像を抽出し、前記部分画像と前記部分画像が抽出されていない断層画像とを用いて前記合成画像を生成することを特徴とする請求項８に記載の光断層撮像装置。
【請求項１０】
前記生成手段は、前記位置合わせ情報の取得の際に、前記合焦位置の異なる複数の断層データ間でのコントラスト調整を行うことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の光断層撮像装置。
【請求項１１】
前記戻り光の波面を測定する波面センサーと、前記測定された波面を補正する波面補正デバイスと、を更に備え、
前記合焦手段は、前記波面補正デバイスにより構成されることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の光断層撮像装置。
【請求項１２】
前記波面補正デバイスは、可変形状ミラーであることを特徴とする請求項１１に記載の光断層撮像装置。
【請求項１３】
測定光を照射した被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合波した合波光を用いて、前記被検査物の断層データを生成する生成手段と、
前記測定光で前記被検査物上を走査する走査手段と、
前記被検査物における深さの異なる複数の合焦位置に前記測定光を合焦させる合焦手段と、を備えた光断層撮像装置の制御方法であって、
前記被検査物上の同一走査線を前記測定光で複数回走査させるように前記走査手段を制御し、前記複数回の走査の各々の走査に応じて前記測定光の合焦位置を変化させるように前記合焦手段を制御する工程と、
前記複数回の走査において、同一の合焦位置にて取得した断層データ同士の位置合わせ情報を取得した後、前記位置合わせ情報を用いて、合焦位置の異なる複数の断層データの位置合わせを行う工程と、を含むことを特徴とする光断層撮像装置の制御方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光断層撮像装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検眼に例示される被検査物の光干渉像を取得する光断層撮像装置、該光断層撮像装置の制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、眼科において非侵襲で眼底及び前眼部の断層を観察／計測できる光断層撮像法（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ）を用いた装置（ＯＣＴ装置）が普及している。ＯＣＴ装置は、低コヒーレント光（測定光）を被検眼に照射し、その被検眼からの戻り光を参照光と合波させた干渉光を用いて、被検眼の断層に関する情報を得る装置である。ＯＣＴ装置では、低コヒーレント光を被検眼の眼底上に走査することで、眼底の断層画像を取得することができる。このため、ＯＣＴ装置は、医療において研究から臨床まで広く使われている。
【０００３】
ＯＣＴ装置は、タイムドメインＯＣＴ（ＴＤ−ＯＣＴ）とフーリエドメインＯＣＴ（ＦＤ−ＯＣＴ）の２種に大別されている。更に、ＦＤ−ＯＣＴには、スペクトラルドメインＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ）とスウェプトソースＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）とがある。これらＦＤ−ＯＣＴは、広い波長帯域を有する光源を利用し、干渉光を分光して信号取得を行い、取得した信号にフーリエ変換等の信号処理を施すことで被検眼の断層画像を取得できる。ＳＤ−ＯＣＴでは分光器により空間的に干渉光を分光する。これに対して、ＳＳ−ＯＣＴでは、時間的に異なる波長の光を発する光源を用いて干渉光を時間的に分光する。
【０００４】
これらのＯＣＴ装置において、眼底病変の初期の微小変化を見つけるために、高分解能化が期待されている。眼底病変とは、例えば視神経繊維、視細胞、微細血管などの変化であり、この変化を観察するには１０μｍ以下の分解能が求められる。分解能のうち縦分解能、即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おり、３μｍ程度の分解能が達成されている。
【０００５】
その一方で、横分解能は測定光の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。横方向の分解能（Ｒｘｙ）は、光学結像的な分解能で決まり、ＯＣＴ装置における結像光学系の開口数（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ＯＣＴ装置の横分解能Ｒｘｙは、つぎの（式１）で表される。
Ｒｘｙ＝ｋ１×（λ／ＮＡ）・・・（式１）
ここで、λは測定光の中心波長、ｋ１は０．５程度の定数である。
一方、ＯＣＴ装置における結像光学系の焦点深度（ＤＯＦ）は、つぎの（式２）で表される。
ＤＯＦ＝ｋ２×（λ／ＮＡ＾２）・・・（式２）
ここで、ｋ２は０．６程度の定数である。
【０００６】
即ち、ＯＣＴ装置における高い横分解能と深い焦点深度とは光学原理的なトレードオフの関係にある。従って、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。
【０００７】
現行の一般的なＳＤ−ＯＣＴでは、例えば、λ＝０．８５μｍ、ＮＡ＝０．０２程度の測定光及び結像光学系が用いられている。従って、この数値例と上記（式１）、及び（式２）を用いると、Ｒｘｙ＝２０μｍ及びＤＯＦ＝２ｍｍ程度の条件にて眼底を観察することとなる。人眼の網膜は、通常０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度の厚さを有する。測定の容易さや各種の動きにより網膜断層がフレームアウトしないために、ＯＣＴ装置においては深さ方向に２ｍｍ程度の撮像範囲を持たせることが一般的である。即ち、ＤＯＦ値としてこの撮像範囲が求められ、これに応じて横分解能は光学スポットサイズ直径で２０μｍに留まってしまう。このことは、一般的にＳＤ−ＯＣＴにおいて、現状以上の高い縦分解能と高い横分解能との両立が難しいことを示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１６９５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これに対して、特許文献１では、高ＮＡ光学系より得られる浅いＤＯＦを有する測定光を利用しながら、高い横分解能を得るゾーンフォーカス技術を開示している。当該技術では、複数のフォーカスゾーンを深さ方向に設け、深さ方向にて分割取得した画像を再合成することで深さ方向の広い範囲で高い分解能を得ている。しかし、特許文献１は、合焦条件の異なる画像同士の位置合わせや、画像同士を合成する具体的な手法について何も開示されていない。実際に浅いＤＯＦの測定光を用い、合焦条件を変えて取得した複数の画像間では、注目領域や位置合わせ用の点群を設定しても、画像の輝度値や精細度が異なるため位置合わせが困難である。
【００１０】
本発明は以上の状況に鑑みたものであって、深さ方向にて分割して得た画像の位置合わせと合成とを容易とし、高い縦分解能と高い横分解能とを両立する光断層撮像装置、該光断層撮像装置の制御方法、及びプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る光断層撮像装置は、
測定光を照射した被検査物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合波した合波光を用いて、前記被検査物の断層データを生成する生成手段と、
前記測定光で前記被検査物上を走査する走査手段と、
前記被検査物における深さの異なる複数の合焦位置に前記測定光を合焦させる合焦手段と、
前記被検査物上の同一走査線を前記測定光で複数回走査させるように前記走査手段を制御し、前記複数回の走査の各々の走査に応じて前記測定光の合焦位置を変化させるように前記合焦手段を制御する制御手段と、を備え、
前記生成手段は、前記複数回の走査において、同一の合焦位置にて取得した断層データ同士の位置合わせ情報を取得した後、前記位置合わせ情報を用いて、合焦位置の異なる複数の断層データの位置合わせを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＯＣＴ装置において、深さ方向にて分割して得た画像の位置合わせと合成とを容易とし、高い縦分解能と高い横分解能とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施例に係るＯＣＴ装置の光学系の概略構成を示す模式図である。
【図２】第１の実施例に係るＯＣＴ装置の制御部を説明するためのブロック図である。
【図３】第１の実施例におけるガルバノ駆動波形とフォーカス駆動波形との関係を説明する概念図である。
【図４】第１の実施例におけるＯＣＴ装置の異なる合焦位置の断層画像を順次取得するためのフロー図である。
【図５】第１の実施例におけるＯＣＴ装置において異なる合焦位置の断層画像を取得し、これらを合成する方法を説明する概念図である。
【図６】第２の実施例におけるガルバノ駆動波形とフォーカス駆動波形との関係を説明する概念図である。
【図７】本発明の第２の実施例における断層データの走査線上の取得位置と深さ方向の合焦位置との関係を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための例示的な形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施例で説明される寸法、材料、形状、及び構成要素の相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構成又は様々な条件に応じて変更できる。また、図面において、同一であるか又は機能的に類似している要素を示すために図面間で同じ参照符号を用いる。本発明では、被検眼上の一走査線を測定光で一走査する（１Ｂスキャン）毎に、深さ方向の合焦位置を変更して深さ方向の合焦範囲が狭い複数の断層画像を取得する。そして、同一合焦位置より取得した断層画像から得た位置ずれ情報を用いて、異なる合焦位置より得た複数の断層画像から合焦された状態の領域を部分画像として抽出し、これらを合成して一枚の断層画像を得ている。
【００１５】
［第１の実施例］
［装置構成］
ＯＣＴ装置１０００における図１に示すＯＣＴ光学系１００は、光源１０１、カプラ１０２、測定光学系１０３、参照光学系１０５、及び撮影光学系１０６を備えている。光源１０１は、低コヒーレンス光を発生させる。本実施例では光源１０１としてＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ）光源を用いる。なお、光源１０１には、このＳＬＤに限られず、低コヒーレンス光を発生させることができる光源であれば用いることができる。光源１０１から出射された光は、光ファイバにより光源１０１と接続されるカプラ１０２によって、所望の分岐比の下で測定光と参照光とに分割される。また、本実施例では眼底撮像と波面測定のための光を発する光源を共用しているが、それぞれを別光源とし、光路の途中でこれら出射された光を合波する構成としてもよい。
【００１６】
（測定光学系）
カプラ１０２から光ファイバにより測定光学系１０３に導かれる測定光は、測定光学系に含まれる偏光調整用パドル１３１によって所望の偏光に調整される。その後、測定光は更に光ファイバからコリメータ１３２より補償光学系を有する測定光学系１０３内へ出射される。補償光学系はビームスプリッタ１３３、波面センサー１３４、波面補正デバイス１３６及び、球面ミラー１３５−１〜４から構成される。球面ミラー１３５−１〜１３５−４は、測定光或いは被検眼１４６からの戻り光を、これら光学部材に導光する。これら球面ミラー１３５−１〜４は、少なくとも被検眼１４６の瞳と波面センサー１３４或いは波面補正デバイス１３６とが光学的に共役関係になるように設置されている。
【００１７】
ビームスプリッタ１３３を透過した測定光は、球面ミラー１３５−１と１３５−２で反射されて波面補正デバイス１３６に入射する。波面補正デバイス１３６で反射された測定光は、更に球面ミラー１３５−３と１３５−４で反射され、測定光学系の後段へ導光される。なお、本実施例では、波面補正デバイス１３６として可変形状ミラーを用いた。可変形状ミラーは反射面が複数領域に分割されており、各領域の角度を変えることにより、反射光の波面を変化させることができるミラーである。波面補正デバイスとしては、可変形状ミラーの代わりに液晶光学素子を用いた空間位相変調器を用いることも可能である。その場合、被検眼からの光の両偏光を補正するために、２つの空間位相変調器を用いる場合もある。本実施例においては、波面補正デバイス１３６が、測定光の波面補正機能の他に合焦位置のオフセット機能を兼ねる。
【００１８】
球面ミラー１３５−３，４で反射された測定光は、Ｘガルバノミラー１３７−１と、後段のＹガルバノミラー１３７−２によって、眼底上を２次元に走査する。測定光は、その際に結像光学系により焦点が調整されて被検眼１４６へ導光され、眼底で反射散乱される。本実施例において、結像光学系は球面ミラー１３８，１４４，１４５、ミラー１３９，１４０，１４１，１４３、及びステージ１４２から構成される。ミラー１４０，１４１はステージ１４２に固定され、ステージ１４２が図中矢印にて示す光軸方向に前後移動することで、測定光の光路長を調整する。即ち、ステージ１４２が光軸に対して前後方向に移動することで、被検眼１４６の視度にあわせた測定光の最適な照射を行うことが可能となる。なお、本実施例においては、レンズの裏面反射による波面の誤検出を避けるため、結像光学系に球面ミラーを用いたが、レンズを用いる構成としても良い。
【００１９】
被検眼１４６の網膜により反射散乱された測定光の戻り光は、入射した時の経路を逆に辿り、ビームスプリッタ１３３によって一部は波面センサー１３４に向けて反射される。波面センサー１３４に導かれた光は、戻り光の波面を測定するために用いられる。ここで、ビームスプリッタ１３３で波面センサー１３４に向けて反射された光線は、不図示のリレー光学系を通り、波面センサー１３４に入射する。本実施例において、リレー光学系内にはアパーチャーが設置されており、レンズ等からの不要な反射散乱光を波面センサーに入射させないようにしている。
【００２０】
本実施例では、波面センサー１３４としてシャックハルトマンセンサーを用いた。シャックハルトマンセンサーは、ＣＣＤセンサーの前面にマイクロレンズアレイが配置されており、戻り光がマイクロレンズを通してＣＣＤセンサー上に集光される。このため、測定光はマイクロレンズの個数分のスポットに分割されて集光される。そして、これら各スポットの位置から、入射した戻り光の波面を計算する。具体的には、各スポットの元の位置と測定された位置の差から各収差測定点における波面の傾きが算出される。この傾きを積分することによって、各測定点における位相情報が得られる。また、各スポット位置と測定された位置の差からＺｅｒｎｉｋｅ係数を算出することも可能である。
【００２１】
波面センサー１３４にて受光した波面は波面解析手段１７７（図２参照）に伝えられ、波面解析手段１７７は上述した手順に従って波面を計算する。波面解析手段１７７は制御手段１７４（図２参照）と接続されており、解析の結果を制御手段１７４へ伝達する。制御手段１７４は、戻り光の波面が収差のない波面へと補正されるように波面補正デバイス１３６の画素毎の変調量（補正量）を計算し、波面補正デバイス１３６が変調量に応じて駆動するように指令する。波面補正デバイス１３６は、波面解析手段１７７によって算出された波面の歪みを補正するように、制御手段１７４からの指示に応じて画素毎の変調を行う。波面センサー１３４による波面の測定と波面補正デバイス１３６への変調の指示は繰り返し実行され、常に戻り光が最適な波面となるようにフィードバック制御が行われる。以上のフィードバック制御を行うことで波面が補正された戻り光は、ビームスプリッタ１３３を透過してコリメータ１３２で受光され、カプラ１０２を経由して撮影光学系１０６へ導かれる。
【００２２】
（参照光学系）
一方、カプラ１０２から光ファイバにより参照光学系１０５へ導かれた参照光は、参照光学系に含まれる偏光調整用パドル１５１によって所望の偏光に調整された後、コリメータ１５２により平行光として参照光学系１０５内へ出射される。参照光学系１０５は、コリメータ１５２から順に配置される、ＮＤフィルター１５３及び参照ミラー１５４を有する。コリメータ１５２より平行光として出射された参照光は、ＮＤフィルター１５３を通過することで所定光量に減衰される。その後、参照光は平行光の状態を保持したまま、光軸方向に移動可能で測定光学系１０３との光路長差を補正することができる参照ミラー１５４で反射され、同じ光路へ折り返される。折り返された参照光は、ＮＤフィルター１５３、コリメータ１５２を再び通過した後、カプラ１０２を経由して光ファイバにより撮影光学系１０６へ導かれる。
【００２３】
（撮影光学系）
測定光学系１０３から戻ってきた測定光（戻り光）と参照光学系１０５から戻ってきた参照光とは、カプラ１０２により合波され、光ファイバを介して撮影光学系１０６に導かれる。合波された光は、コリメータ１６２により撮影光学系１０６内に出射される。撮影光学系１０６は、コリメータ１６２より順に配置される回折格子１６３、レンズ１６４、及びラインセンサ１６５を有する。撮影光学系１０６に出射された合波光は、回折格子１６３にて波長に応じて分光された後、レンズ１６４を介してラインセンサ１６５上で結像される。ラインセンサ１６５で受光された合波光に応じた信号は、干渉信号として該ラインセンサ１６５より出力される。なお、ラインセンサ１６５に含まれる複数の画素は、各画素が回折格子１６３によって分光された合波光の各々を受光するように、これらの波長成分に対応して配置される。
【００２４】
（偏光調整）
カプラ１０２から測定光学系１０３と参照光学系１０５とに至る各々の光ファイバ上には、該光ファイバを複数の環状に束ねた偏光調整用パドル１３１，１５１とそれらを駆動する偏光調整駆動手段１８４（図２参照）が設けられている。偏光調整用パドル１３１は、測定光の偏光を調整する場合に有効であり、特に偏光調整の必要性が無い場合には具備されなくてもよい。本実施例では波面補正デバイスとして可変形状ミラーを用いるために必須ではないが、例えば液晶光学素子を用いて波面補正を行う場合においては、液晶光学素子の偏光特性に合わせて測定光の偏光を調整する。また、偏光調整用パドル１５１は、測定光と参照光との干渉状態が良くなるように、測定光の偏光状態に対する参照光の偏光状態を調整できるようになっている。
【００２５】
（ＯＣＴ装置の制御系）
図２に示すように、本実施例に係るＯＣＴ装置１０００は、上述したＯＣＴ光学系１００に加えて、サンプリング部１７１、メモリ１７２、信号処理手段１７３、制御手段１７４、モニタ１７５、操作入力手段１７６、及び波面解析手段１７７を備える。サンプリング部１７１、メモリ１７２、信号処理手段１７３、モニタ１７５、操作入力手段１７６、及び波面解析手段１７７は各々制御手段１７４に接続され、該制御手段１７４により制御される。なお、制御手段１７４及びこれに接続される一部の構成は、汎用のコンピュータを用いて構成してもよいし、ＯＣＴ装置専用のコンピュータによって構成してもよい。また、モニタ１７５は、任意のモニタを用いて構成してもよい。同様に、操作入力手段１７６は、公知のキーボード、マウス等の任意の入力装置を用いて構成してもよい。また、本実施例では、ＯＣＴ光学系１００、制御手段１７４、モニタ１７５、等がそれぞれ別個に構成されているが、これらの一部又は全部を一体的に構成してもよい。
【００２６】
メモリ１７２は、信号処理手段１７３によって生成される後述する断層画像、該断層画像の位置合わせ等に用いた各種データ、入力された被検者の情報、信号処理手段１７３を構成するプログラム等を記憶する。制御手段１７４は、表示制御部として表示部であるモニタ１７５を制御し、メモリ１７２に記憶された各種画像や被検者の情報等をモニタ１７５に表示させる。信号処理手段１７３の各構成要素は、ＡＳＩＣ等の特定の機能を実現する回路等により構成されてもよい。メモリ１７２は、メモリや光ディスク等の任意の記憶装置・記憶媒体を用いて構成することができる。
【００２７】
また、ＯＣＴ光学系１００は、上述した各光学部材を駆動制御するための、フォーカス駆動手段１８１、ガルバノ駆動手段１８２、リフレクタ駆動手段１８３、及び偏光調整駆動手段１８４を有する。フォーカス駆動手段１８１は、ミラー１４０，１４１を支持するステージ１４２に接続され、ステージ１４２を図中矢印にて示す光軸方向に前後移動させる。このような操作により、フォーカス駆動手段１８１は、測定光の合焦位置を移動させ、被検眼１４６の眼底に対する測定光の合焦状態の調整を行う。ガルバノ駆動手段１８２は、Ｘガルバノミラー１３７−１及びＹガルバノミラー１３７−２に接続されてこれらの駆動を制御する。これにより、眼底上に対する測定光の照射位置が制御される。リフレクタ駆動手段１８３は参照ミラー１５４を移動可能に支持し、図中矢印にて示す光軸方向に参照ミラー１５４を移動させる。偏光調整駆動手段１８４は、上述したように偏光調整用パドル１３１，１５１に各々接続されて、測定光及び参照光の偏光状態の調整を行う。
【００２８】
これらフォーカス駆動手段１８１、ガルバノ駆動手段１８２、リフレクタ駆動手段１８３、及び偏光調整駆動手段１８４は制御手段１７４に各々接続されている。また、上述したＯＣＴ光学系１００は例えば一つの筐体に内包されて一体化されており、制御手段１７４と接続される不図示のアライメント駆動手段を介して被検眼１４６とのアライメントが行われる。測定光及び参照光の元となる光を出射する光源１０１は制御手段１７４と接続されており、該制御手段１７４によって光源光の発光等の制御が行われる。
【００２９】
ラインセンサ１６５はサンプリング部１７１及び制御手段１７４と接続されており、該ラインセンサ１６５の出力信号はサンプリング部１７１により干渉信号としてサンプリングされる。サンプリングされた干渉信号は、制御手段１７４を介して信号処理手段１７３に送られ、フーリエ変換等の各種信号処理が施され、これにより断層画像等の画像が生成される。生成された画像はモニタ１７５によって表示され、その際の表示様式やＯＣＴ光学系１００の駆動制御の指示等は操作入力手段１７６を介してユーザーにより行われる。
【００３０】
［撮影方法］
（撮影手順）
上述したＯＣＴ装置１０００においては、断層画像生成のための干渉信号の取得時において、眼底を測定光で走査する際には次に述べる測定光の走査制御が行われる。即ち、ラインセンサ１６５からの出力信号が、ガルバノ駆動手段１８２によって駆動されたガルバノミラー１３７−１，１３７−２の駆動角度に応じて取得される。この時、制御手段１７４は、測定光のビームスポットが眼底の複数の深度に合焦するように波面補正デバイス１３６を制御し（フォーカス制御）、波面を補正しつつ合焦位置を調整する。
【００３１】
なお、このフォーカス制御はガルバノミラー１３７−１，１３７−２による眼底上での測定光の走査に同期して行われる。例えば、本実施例で用いる波面補正デバイス１３６としての可変形状ミラーは、変位応答速度が１［ｍｓ］〜数［ｍｓ］程度であり、同じ測定点で連続的に深さ方向の合焦位置を変えながら撮影を行うと、撮影時間が長くなるため実用的ではない。そのため、本実施例では、ガルバノミラー１３７−１，１３７−２による測定光の主走査の周期にフォーカス制御を同期して干渉信号の取得を行い、後処理によって合焦深さの異なる断層画像間の位置合わせを行う。
【００３２】
次に、図３を参照して、波面補正デバイス１３６による合焦位置変更とガルバノ駆動手段１８２による測定光の走査との連動方法例について説明する。なお、ここでは、説明を容易とするために、測定光の走査に際してＸガルバノミラー１３７−１のみを駆動し、Ｙガルバノミラー１３７−２は駆動しない（主走査のみの）例について述べる。図３はガルバノ駆動手段１８２からＸガルバノミラー１３７−１に送られる駆動信号の波形３０１（ガルバノ駆動波形）と、波面補正デバイス１３６に送られる制御信号の波形３０２（フォーカス駆動波形）とを模式的に示している。なお、ここでは、眼底の深さ方向において、各々深さの異なる４ヵ所の合焦位置に順次スポットを合焦させて信号取得を実行する例を示す。
【００３３】
図３において波形３０１として示されるように、Ｘガルバノミラー１３７−１にはステップ状或いは線形に変化する電圧が与えられ、これに応じて測定光のビームスポットが眼底上の一走査線上を順次移動する。波形３０１上に示される○、●、△及び▲は、各々一走査線上において干渉信号を取得するタイミングを示している。また、波形３０２に示すように、波面補正デバイス１３６（合焦手段）には、設定した合焦位置Ｆ１〜Ｆ４に順次測定光のスポットを合焦させるための電圧が与えられる。同図に示すように、本実施例では、Ｆ１の合焦位置（合焦深さ）で測定光を一走査線上にて走査させ、一走査終了後に再度同一走査線上で測定光を走査させるがその走査開始の際には合焦位置をＦ２としている。このように同一走査線上での測定光の走査を４回繰り返し、且つ１回の走査の開始毎にＦ１、Ｆ２、Ｆ３及びＦ４と順次合焦位置を変更している。即ち、Ｘガルバノミラー１３７−１を駆動するための波形３０１の周期毎に、合焦位置Ｆ１〜Ｆ４に対して順次測定光を合焦させるように、順次切り替えられた電圧が波面補正デバイス１３６に印加される。従って、本実施例に係るＯＣＴ装置は、眼底上の同一の断層画像の取得線について、Ｘガルバノミラー１３７−１，１３７−２の主走査毎に合焦位置の異なる複数の干渉信号を取得する。
【００３４】
なお、制御手段１７４による合焦深さの設定は、撮影前に予め設定したテーブルで管理してもよいし、プレビュー中に設定したテーブルを用いて行ってもよい。例えば、テーブルで管理する場合、プレビュー中に視細胞層へ合焦するようにフォーカス駆動手段１８１がステージ１４２を駆動しておく。そして、本撮影を実行する際には、視細胞層を基準として所定の深さに合焦位置をオフセットさせるように、制御手段１７４が波面補正デバイス１３６に与える電圧の設定値をテーブルで管理する。
【００３５】
また、一方で、プレビュー中に本撮影時にオフセットさせる所謂オフセット電圧のテーブルを作成してもよい。このようにオフセット電圧をプレビュー中に設定する場合は、まず、プレビュー中に視細胞層へ合焦するようにフォーカス駆動手段１８１を用いてステージ１４２を駆動させ、モニタ１７５にこの合焦条件で得られた断層画像を表示する。ユーザーは、プレビューにおいて表示された断層画像を確認しながら、波面補正デバイス１３６によって合焦位置が所望の層にオフセットするように操作入力手段１７６によりオフセット電圧の設定値を指定する。指定された設定値は、順次テーブルに追加される。
【００３６】
測定光で所定の走査線上を一走査する際にサンプリング部１７１で取得された干渉信号は、メモリ１７２にガルバノ駆動角度と共に、一合焦深さより取得した干渉信号群として記憶される。メモリ１７２に記憶されたこのような干渉信号群は、信号処理手段１７３により周波数解析され、これにより被検眼１４６の眼底の一合焦深さに合焦した断層画像が生成される。生成された断層画像はメモリ１７２に記憶されると共に、モニタ１７５に表示される。図３に示す例では、眼底上の所定の走査線上で、合焦深さをＦ１〜Ｆ４にオフセットさせて、眼底上の同一位置において合焦位置の異なる４種の断層画像を生成、記憶することとなる。
【００３７】
なお、同一位置の断層画像を繰り返し取得して加算画像を生成する場合は、上述した撮影手順を設定回数分繰り返せばよい。また、複数位置の断層画像を取得してボリューム画像を生成する場合は、同一位置からの干渉信号群の取得後、ガルバノ駆動手段１８２によってビームスポット位置を副走査方向に１ステップ分オフセットさせればよい。その後、オフセット後の走査線の位置において、同様の測定光の走査と合焦位置の変更とを実行しつつ干渉信号群を取得すればよい。この場合、ガルバノ駆動角度の情報を用いて三次元の眼底ボリューム像を生成し、モニタ１７５に表示することもできる。
【００３８】
なお、制御手段１７４は、撮影中の任意のタイミングでバックグラウンドデータを取得する。バックグラウンドデータとは、本実施例では眼底に測定光が入射しない状態でラインセンサ１６５から出力される信号、即ち参照光のみから得られる信号より得られるデータを指す。実際の取得に際しては、例えばガルバノ駆動手段１８２によりガルバノミラー１３７−１，１３７−２の少なくとも何れかを駆動する。そして、測定光学系１０３から測定光が戻らないように測定光の位置を調整した状態で撮影光学系１０６により信号取得を行うことでバックグラウンドデータを取得する。眼底から得られる干渉信号、或いは周波数解析後のデータからこのバックグラウンドデータを減算することにより、より実態に沿った眼底の断層データを得ることができる。
【００３９】
なお、本明細書において、被検眼１４６より得られる干渉信号に関するデータ、該干渉信号にフーリエ変換等の信号処理を施して得られるデータ、更には当該データに情報処理を施して得られるデータを断層データと総称する。即ち、この断層データは、断層画像を生成するための元となるデータであればよい。或いは、断層画像そのものであってもよい。また、本実施例においては、同一走査線を測定光で繰り返し走査することとしている。しかし、被検眼は所謂固視微動等をしていることから、例えば眼の動きに測定光の走査位置を追随させるトラッキング等の操作を行っても測定光にて同一走査線を精度よく繰り返して走査することは容易ではない。本実施例では、眼底上における所定の線上を測定光で繰り返して走査することを意図してガルバノミラー１３７−１，１３７−２等を制御して測定光を走査する場合を、測定光にて同一走査線を走査すると述べる。例えば、ガルバノミラー１３７−１，１３７−２に印加する制御信号が同じである場合等も、眼底が動かないと仮定した場合には同一走査線を測定光で走査することとなり、上述した条件を満たすこととなる。
【００４０】
（画像生成手順）
次に、本実施例におけるＯＣＴ装置１０００を用い、上述した撮像方法にて取得する干渉信号から断層画像を生成する手順について、図４のフローチャートと、図５の概念図を用いて説明する。なお、以降では、説明を簡単にするため、異なる合焦位置で取得された干渉信号を処理し、一枚の断層画像を合成する手順について説明する。同一位置の断層画像を繰り返し取得して加算画像を生成する場合や、複数位置の断層画像を取得して、ボリューム画像を生成する場合は、以下に説明する手順を繰り返し実行すればよい。
【００４１】
断層画像のプレビューが開始されると、まず、ステップＳ１０１において、制御手段１７４はリフレクタ駆動手段１８３を制御する。そして、ユーザーは、操作入力手段１７６を介して眼底の断層画像がモニタ１７５上の表示部に好適に表示されるように参照ミラー１５４の光軸上の位置を調整する。具体的には、操作入力手段１７６を用いて参照ミラー１５４を光軸方向に移動させ、これに伴って表示範囲（撮像範囲）における断層画像（網膜等の断層画像）の表示位置を動かして、該表示位置をユーザーが調節する。なお、例えば表示画像におけるｚ軸方向の輝度値のピーク位置等を参照して、制御手段１７４が自動で断層画像の表示位置を調整してもよい。
【００４２】
ステップＳ１０２で、制御手段１７４はフォーカス駆動手段１８１を制御し、例えば視細胞層等の任意の層が最も高輝度に表示されるようにステージ１４２の光軸上の位置を調整する。この時、上述した通り、本撮影時のフォーカス駆動テーブルを、断層画像を確認しながらユーザーが設定してもよい。テーブルの作成にあたり、ユーザーは網膜の任意の層が明瞭に表示されるように波面補正デバイス１３６を調整し、その時の設定値をテーブルに保存する。
【００４３】
ステップＳ１０３にて、操作入力手段１７６を介して波面補正を実行する指示が入力されると、波面補正のフィードバック制御が開始される。この制御は、一連の干渉信号の取得が終了した時点で終了されてもよいし、操作入力手段１７６から終了コマンドが入力された時点で終了されてもよい。また、プレビューにおける合焦操作の終了に応じて、制御手段１７４により自動的にこの指示が入力されることとしてもよい。
【００４４】
ステップＳ１０４にて、操作入力手段１７６を介して撮影開始の指示がユーザーより入力されると、制御手段１７４はフローをステップＳ１０５に進め、本撮像のシーケンスへフローを移行させる。なお、本実施例では、波面補正処理の開始及び撮影開始の指示はユーザーより行われることとしている。しかし、特定の条件が満たされたことに応じて制御手段１７４が適宜これら処理の開始の指示を入力することとしてもよい。特定の条件としては、例えばプレビュー時に取得されている輝度値の最大値が所定値を超える、所定値を超える輝度値を有する画素が所定の数を満たす、或いは所定の配置を満たす等が考えられる。
【００４５】
ステップＳ１０５にて、制御手段１７４は本撮影における同一走査線における測定光走査の繰り返しループを設定する。即ち、同一走査線上且つ同一合焦位置（合焦深さ）を測定光でｒ回走査することとし、ループインデックスｋが設定値ｒ以下であれば、ループを実行するように繰り返し回数の設定がされる。そして、ガルバノ駆動手段１８２によってガルバノミラー１３７−１，１３７−２が制御されて、測定光の照射位置が所望の走査線上まで移動される。
【００４６】
ステップＳ１０６にて、制御手段１７４は合焦させる深さ位置の設定に基づいて合焦位置の繰り返しループを設定する。即ち、測定光の合焦位置のオフセットをｎ回実行することとし、ループインデックスｊが設定値ｎ以下であればループを実行するように繰り返しの回数が設定される。例えば図３に示す例では、ｎ＝４となる。そして、制御手段１７４は、１回目の合焦位置に対する測定光の合焦が行われるように波面補正デバイス１３６を制御する。
【００４７】
ステップＳ１０７にて、制御手段１７４は一走査線上での干渉信号の取得の繰り返しループを設定する。即ち、一走査線上にてｍ個の位置にて干渉信号を取得することとし、ループインデックスｉが設定値ｍ以下であればループを実行するように繰り返しの回数が設定される。ガルバノ駆動手段１８２はＸガルバノミラー１３７−１とＹガルバノミラー１３７−２を駆動し、眼底上の最初の干渉信号の取得位置である所望の位置へ測定光のスポットを移動させる。なお、以降の繰り返しループにおいて、測定光のスポットはループインデックスｉに合わせて一走査線上での位置が動かされていく。
【００４８】
ステップＳ１０５〜Ｓ１０７の処理によって干渉信号の取得位置が特定されると、ステップＳ１０８において、制御手段１７４により該取得位置での干渉信号の取得の処理が実行される。具体的には、ステップＳ１０８では、ｊ＝１での合焦深さ（図３の○）にてラインセンサ１６５より出力される干渉信号がサンプリング部１７１により取得され、該干渉信号はメモリ１７２に転送され、保存される。なお、以降の繰り返しループにおいて、測定光の合焦深さはループインデックスｊに合わせて変更される。
【００４９】
ステップＳ１０９にて、制御手段１７４は、ガルバノ駆動手段１８２の制御によって一走査線上の全ての干渉信号の取得位置に対して測定光が照射され、信号取得が行われたか否かを判断する。全ての取得位置からの干渉信号の取得が終了していなければ、制御手段１７４はフローをステップＳ１０７へ戻し、ガルバノ駆動手段１８２を制御して測定光の照射位置を移動させる。そして、次の取得位置からの干渉信号の取得処理が実行される。取得位置としてのループインデックスｉ＝ｍとなり、所定数の干渉信号からなる干渉信号群の取得処理が終了していると判断されれば、フローは次のステップＳ１１０へ進められる。
【００５０】
ステップＳ１１０にて、制御手段１７４は、設定した全ての合焦位置からの干渉信号群を取得したか否かを判断する。全ての合焦位置からの干渉信号群の取得が終了していなければ、制御手段１７４はフローをステップＳ１０６へ戻し、波面補正デバイス１３６を制御して測定光の合焦位置を次の合焦位置にオフセットさせる。そして、次の合焦位置からの干渉信号群の取得処理が実行される。ｊ＝ｎ（図３の例では４）となり、干渉信号群の取得処理が終了していると判断されれば、フローは次のステップ１１１へ進められる。
【００５１】
ステップＳ１１１にて、制御手段１７４は、設定した走査線での測定光の繰り返し走査の回数であるループインデックスｋが設定値ｒに到達したか否かを判断する。繰り返し回数が設定値に到達していなければ、制御手段１７４はフローをステップＳ１０５へ戻し、測定光の走査を継続し、再度合焦位置及び測定光の照射位置を初期位置に復帰させて測定光の走査を開始する。ｋ＝ｒとなり、所定回数の測定光の走査とそれに伴う干渉信号群の取得が終了していると判断されれば、フローは次のステップＳ１１２へ進められる。
【００５２】
ステップＳ１１２において、信号処理手段１７３はラインセンサ１６５によって出力された干渉信号を波数空間信号へ変換した後、これをフーリエ変換することで断層画像を生成する。その際、取得された干渉信号には異なる深さに合焦した干渉信号群が含まれており、信号処理手段１７３は、これら干渉信号群毎より、複数の断層画像若しくは断層データを生成する。よって、生成される断層画像の枚数は、繰返し回数である設定値ｒと合焦位置の設定値ｎの積であるｒ×ｎ枚となる。
【００５３】
ステップＳ１１３では、制御手段１７４は、同一走査線上で、且つ同一の合焦位置（深さ）にて取得された１セットがｒ枚の断層画像同士を比較し、位置合わせのためのオフセット値を算出する。そして、そのオフセット値を用いて、これらｒ枚の断層画像の合成を行う。また、更にそのオフセット値を用いて、同一走査線上の他の合焦位置より取得された他のセットのｒ枚の断層画像同士の合成も実行される。
【００５４】
以下、このような合成処理の詳細について、図５の概念図を用いて更に説明する。図５において、画像１−１及び画像１−２は、視細胞層よりも浅層に位置する網膜浅層に合焦させて、同一走査線上で測定光を走査することにより取得した断層画像の例を示す。一方で、画像２−１及び画像２−２は視細胞層に合焦させて同一走査線上で測定光を走査することにより取得した断層画像の例を示す。即ち、説明の理解を容易とするために、ここでは合焦位置が浅い位置と深い位置の２つの位置、図４に示すフローチャートの場合であればｎ＝２の場合を例示している。また画像１−１，１−２，・・・と画像２−１，２−２，・・・の干渉信号は、同一走査線上を合焦条件を変えながら交互に走査して取得されたものであり、繰返しループの設定値であるｒ枚ずつ存在する。
【００５５】
ここでは、まず、これら画像の内、例えば画像１−１，１−２の網膜浅層に合焦することにより取得した断層画像のみを用いて位置合わせを行う場合を考える。即ち、図５の例においては、まず、隣接する画像１−１と１−２とで位置合わせを行い、オフセット値（Δｘ１，Δｚ１）を求める。画像１−１と画像１−２とでは同一位置に合焦して得た断層画像であることから、共通する特徴点等の抽出が容易であり、従来からの公知の位置合わせの手法を適用して容易にオフセット値が求められる。
【００５６】
ここで、画像１−１、画像２−１、画像１−２、画像２−２、・・・は連続的に取得されている干渉信号群より生成されている画像である。従って、画像１−１の干渉信号群の取得から画像２−１の干渉信号群の取得に要した時間は、画像１−１の干渉信号群の取得から画像１−２の干渉信号群の取得に要した時間の１／２であると推定できる。即ち、画像１−１を取得した時の被検眼１４６の状態から画像２−１を取得したときの状態までの被検眼１４６の動きの量は、画像１−２を取得した時の状態までの動きの量の半分と推定できる。よって、画像１−１と画像２−１との位置合わせには、画像１−１と画像１−２とにより取得されるオフセット値（Δｘ１，Δｚ１）より補完的に求められる半分のオフセット値である（Δｘ１／２，Δｚ１／２）を適用できる。同様に画像１−２に対する画像２−２のオフセット値は、（Δｘ２／２，Δｚ２／２）が適用できる。従って、画像２−１から画像２−２までのオフセット値は、計算により（Δｘ１／２＋Δｘ２／２，Δｚ１／２＋Δｚ２／２）と求められる。
【００５７】
なお、以上のオフセット値の算出は、連続的に取得される画像１−１、画像２−１、画像１−２・・・が１０［ｍｓ］程度の比較的短い時間間隔で取得される信号であり、この短時間間隔では、被検眼の固視による動きが線形であるとの仮定に基づく。従って、位置合わせの結果、極端にオフセット値が大きくなった場合は、サッケード等の瞬間的に大きく眼が動いた場合に取得した干渉信号による画像か、検出エラーによる画像と判断できる。よって、これら画像を、以降の操作で用いる画像合成の対象となる画像より削除してもよい。
【００５８】
なお、図５の例では、合焦条件の設定値ｎが２であるため、画像２−ｎのオフセット値には画像１−ｎで算出したオフセット値の半分の値を適用している。しかし、合焦条件の設定数が増えた場合には、当然ながら補間的に取得される画像には時間間隔に応じた補間値を適用する。例えば、合焦条件の設定値ｎ＝３であり、画像１−ｎのみで位置合わせを行いオフセット値Δｘｎ，Δｚｎを算出した場合を考える。この場合、補間的に取得される画像２−（ｎ−１）から画像２−ｎのオフセット値には、［２／３（Δｘｎ−１）＋１／３（Δｘｎ），２／３（Δｚｎ−１）＋１／３（Δｚｎ）、（Δｘ０＝Δｚ０＝０）］が適用できる。また、画像３−（ｎ−１）から画像３−ｎのオフセット値には［１／３（Δｘｎ−１）＋２／３（Δｘｎ），１／３（Δｚｎ−１）＋２／３（Δｚｎ）、（Δｘ０＝Δｚ０＝０）］が適用できる。
【００５９】
以上の手順により同一合焦位置より取得した干渉信号に基づく断層画像間でのオフセット値が求められる。これらオフセット値に基づいて断層画像各々の位置合わせを行い、これら画像を合成することができる。その結果、例えばコントラストの低い画像であっても、合成によってコントラストを高めた、断層の構造等を明瞭化した合成画像を得ることができる。よって、例えば特徴点の抽出が容易な層周辺でのオフセット値を参照し、特徴点の抽出が困難な合焦深さでの断層画像の位置合わせを行うことも可能となる。なお、高ＮＡのＯＣＴでは、画角が１［ｍｍ］程度と比較的狭く、且つ画像の深度領域も限定されるため、断層画像内から位置合わせの特徴点を抽出しにくい。そのため、位置合わせに際し、画像のコントラストを強調し、ノイズフロアに近い画素値を大幅に削除して、特に信号強度の強い画素のみを抽出して位置合わせを行ってもよい。更に、位置合わせの後、同一合焦条件にて取得された１セットが最大ｒ枚の断層画像に対して加算処理を実施して、画像の鮮明化を図ってもよい。
【００６０】
また、上述した例では、基準とした合焦位置で得た断層画像間のオフセット量を、合焦位置の設定数にて割り算することで補間値を取得し、これを他の合焦位置で得た断層画像間のオフセットの算出に用いている。しかし、補間値の算出様式はこれに限られず、例えば図５の例における画像１−１、１−２、・・・１−ｎのオフセット量の変化を関数として求め、これを用いて算出してもよい。即ち、一般的に用いられる公知の補間値の算出方法を適用することができる。
【００６１】
ステップＳ１１４において、制御手段１７４（信号処理手段１７３）は、ステップＳ１１３にて得られた部分的に合焦された断層画像各々の中から合焦状態のよい領域（合焦領域）を部分画像として抽出する。そして、これら抽出した部分画像を合成し、全深度範囲に対して合焦した断層画像として最終画像を生成する。これにより全深度範囲において合焦された、高い縦分解能と高い横分解能とを両立した断層画像を得ることができる。
【００６２】
なお、この合焦領域の抽出は、設定値に基づいて実行されてもよいし、生成される断層画像の比較から実行されてもよい。例えば、プレビュー中に合焦位置の設定を行う場合であれば、合焦位置の設定値に関連付けて、断層画像内における合焦領域の範囲を記憶させ、本撮影時に干渉信号と共に関連情報として記録する。これにより、ステップＳ１１４の画像合成処理の際に、この関連情報に基づいて合焦領域のみを切り出すことが可能となり、深さ方向に対して部分的に高解像である部分画像を容易に生成することができる。
【００６３】
また、画像を比較して合焦領域を抽出する場合、異なる複数の合焦条件にて取得、画像化された同一部位の断層画像群について、任意の深さ領域毎に輝度や鮮鋭度の代表値（例えば平均値など）を抽出し比較する方法が有効である。ここで、任意の深さ領域とは、例えば断層画像を深さ方向に対して等分割した所定の幅の領域でもよいし、網膜層をセグメンテーションした結果得られる各層に基づいて規定される領域でもよい。深さ方向に対して部分的に高解像である部分画像では、合焦領域において他の断層画像と比べて画素の輝度値が高く、また、鮮鋭度が高い傾向がある。従って、複数の断層画像における同じ深さ範囲においてこれらのパラメータを比較して、値が高い方の断層画像における当該深さ範囲を部分画像として選択、抽出すればよい。
【００６４】
具体的な例として、図５に示した画像１−１，１−２と画像２−１，２−２の場合について説明する。この場合、例えば画像１−１，１−２においてｚ方向に並ぶ各画素値等を比較し、画像２−１，２−２において位置合わせで略同一領域とされた領域でｚ方向に並ぶ各画素値等を比較する。この比較において対応する領域とその周囲の画素値等の差が、一方は閾値を超えており他方はそうでない場合には、閾値を超えた差を有する画素値を有する領域はコントラストが高く、許容される合焦状態で得られた断層データに基づくと判断できる。図５の例でいえば、画像２−１，２−２において太線にて囲まれた領域がこれに対応する。このような閾値処理により合焦位置と判断された領域を画像２−１，２−２より切り出し、これを画像１−１，１−２における対応する領域に貼り付ける等することで、全体として違和感の少ない合成された断層画像が得られる。
【００６５】
また、図５から分かる通り、高い横解像度を有する断層画像は焦点深度が浅くなるため、画像１−１，１−２と画像２−１，２−２とでは全く画質の異なる画像となる。その結果、仮にこれら画像の位置合わせを行おうとしても、利用可能な位置合わせ用の特徴点等が存在しない。従って、従来のような位置合わせ手法を用いても、これら断層画像からの合成画像の生成は困難である。しかし、本実施例では合焦位置の違いに起因して適当な特徴点が存在しない場合であっても、この特徴点を必要とせず従来の位置合わせ手法を用いる必要が無いため、容易且つ高精度に部分画像の合成が可能となる。
【００６６】
なお、上述した実施例では、ステップＳ１１３において、画像２−１と画像２−２の位置合わせには、画像１−１と画像１−２との位置合わせ情報と、画像１−２と画像１−２の次の画像である不図示の画像１−３との位置合わせ情報とを用いている。しかし、画像２−１と画像２−２、更には画像２−ｎまでの位置合わせの様式はこれに限られない。同一の合焦位置で取得されている例えば画像２−１〜画像２−ｎに関しては、共通する特徴点等を見出すことができる場合もある。このような場合、画像２−１〜画像２−ｎについてはこの共通する特徴点等を利用して位置合わせ情報を生成する。そして、画像２−１と画像１−１との間についてのみ、上述した画像１−１と画像１−２とのオフセット値の補間値を用いればよい。
【００６７】
このようにすることで、画像２−１〜画像２−ｎまでの位置合わせが容易となり、例えば上述した方法では削除対象とされた断層画像についても、使用可能な位置合わせ情報を取得して合成に用いることができる。即ち、合焦位置周辺での特徴点等の存在の有無に応じて、位置合わせ情報の使用態様を適宜変更することにより、効率よく合成画像を生成することが可能となる。
【００６８】
以上に述べたように、本実施例では、波面補正デバイスを波面補正手段の他に焦点移動手段として活用し、測定光の一走査に応じて反復的に合焦位置を調整する。そして、眼底上の主走査線を測定光で一走査する毎に高速に焦点位置を切り替えながら信号取得を実行する。例えば、本実施例で挙げた可変形状ミラーを合焦手段として用いた場合、１［ｍｓ］〜数［ｍｓ］程度の高速制御にて合焦位置の変更が可能である。このため、合焦位置の異なる同一走査線の断層画像を、１枚単位で合焦位置を切り替えながら撮影することが可能となる。
【００６９】
また、上述したように合焦条件（合焦位置）を変えながら連続的に断層画像を取得する際の、一の断層画像の取得から次の断層画像の取得までに要する時間間隔は１０［ｍｓ］程度と短い。このため、この連続して取得される断層画像の取得位置に対する眼の固視微動等の影響が軽微であり、補間的に取得される画像の位置合わせを線形補間により実施することでこれら画像間の位置合わせを簡易化することが可能となる。
【００７０】
上述した通り、高い横解像度を有する断層画像は焦点深度が浅くなる。このため、図５に例示したように画像１−１等と画像２−１等では全く画質の異なる画像となってしまい、利用可能な位置合わせのターゲット指標となる特徴点等が存在しない。従って、高速に合焦条件を切り替えない例えば特許文献１に例示する従来の干渉信号取得方法で取得した異なる合焦位置の断層画像間では、位置合わせが困難である。しかし、本実施例で述べた干渉信号取得方法によれば、高速に合焦条件を切り替える利点を生かし、且つ従来の位置合わせ手法の部分的な使用と線形補間法とを併用して、容易且つ高精度に合成画像が生成可能となる。
【００７１】
ここで、上述した本実施例に係るＯＣＴ装置（光断層撮像装置）の一態様としての構成を纏めると、該ＯＣＴ装置は、断層データを生成する生成手段、走査手段、合焦手段、及び制御手段を備える。生成手段は例えば、ラインセンサ１６５、サンプリング部１７１、及びこれらを介して取得した干渉信号に各種処理を施して断層データを生成する信号処理手段１７３、及び断層データを合成する制御手段１７４の一部を備える。これら構成は、測定光を照射した被検眼１４６の眼底（被検査物）からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合波した合波光を用いて、被検眼の断層データを生成する。走査手段は、Ｘガルバノミラー１３７−１、Ｙガルバノミラー１３７−２、及びガルバノ駆動手段１８２を備え、測定光を被検眼１４６の眼底上（被検査物上）で走査する。合焦手段は、ＡＯ−ＯＣＴ装置における波面補正デバイス１３６により構成され、本実施例では可変形状ミラーにより構成される。この合焦手段は、被検眼１４６における眼底（網膜）における深さの異なる複数の合焦位置に測定光を合焦させる。制御手段１７４は、同一走査線を測定光で繰り返して複数回走査させるようにガルバノミラー１３７−１，１３７−２を制御し、複数回の走査の各々の開始に同期して測定光の合焦位置を変化させるように波面補正デバイス１３６を制御する。また、生成手段は更に、複数回の走査において、同一の合焦位置にて取得した断層データ同士の位置合わせ情報を取得した後、取得した位置合わせ情報を用いて合焦位置の異なる複数の断層データの位置合わせを行う。即ち、任意の合焦位置で取得した断層データ（図５の画像１−１、・・・１−ｎ）同士の位置合わせ情報をまず取得する。そして他の異なる合焦位置の断層データ（画像２−１、・・・２−ｎ）同士の位置合わせについては、この取得された位置合わせ情報を用いて実行する。また、この制御手段１７４により実行される測定光の走査及び合焦に関する工程は、ＯＣＴ装置の制御方法に係る発明の一態様を構成する。
【００７２】
ここで、具体的な位置合わせ情報としては、同一の合焦位置にて取得した断層データ間でのオフセット値（Δｘｎ，Δｚｎ）が例示できる。生成手段はこのオフセット値を位置合わせ情報として算出する。そして、他の異なる合焦位置の断層データの位置合わせには、これらオフセット値を用いて算出した補間値を用いる。また、断層データ（断層画像）の合成に際し、信号処理手段１７３は、得られた断層データから複数の合焦位置における同一の合焦位置より得られた断層データを選択して断層データのグループを生成する。図５に示す例の場合、浅い合焦位置により得られた複数の断層データを断層画像の元データとなる１グループとし、深い合焦位置より得られた複数の断層データを断層画像の元データとなる他の１グループとする。
【００７３】
合成画像の生成に際して、断層データのグループの各々を用いて、網膜の走査線に沿った断面に関する複数の断層画像を部分画像として生成し、これら複数の部分画像を合成して合成画像を生成する。この生成処理は信号処理手段１７３及び制御手段１７４が画像生成手段として実行する。なお、合成画像は、断層画像より部分画像を生成してこれらを合成して得てもよく、断層データを抽出し且つ表示画面上の画素にこの断層データを対応させて再配列し、これを画像化することで得てもよい。
【００７４】
生成されたグループ間において、上述した１グループの断層データより生成される断層画像で画像の合成に用いる領域は、信号処理手段１７３により選択される。具体的には、各グループ間において、深さの方向で対応する合焦位置より得られた断層データを所定の基準に基づいて比較する。その比較結果として、例えば、鮮明度やコントラスト等に基づいて合焦状態が適切であるとの判断がされた領域を画像生成に用いる断層データとして選択し、これらを抽出して合成画像の生成に供する部分画像とする。或いは、複数の断層画像の各々において、例えば図５に例示したように、断層画像を生成する際に用いた断層グループにおける合焦位置を中心とする所定の深さ範囲の画像を部分画像として抽出する。そして、この部分画像と該部分画像が抽出されていない断層画像とを張り合わせることで合成画像を生成するとよい。
【００７５】
また、本実施例では、ＯＣＴ装置として、戻り光の波面を測定する波面センサー１３４と、測定された波面を補正する波面補正デバイス１３６と、を備えたＡＯ−ＯＣＴ装置を例示している。ＡＯ−ＯＣＴ装置ではｘｚ方向においてごく小さい領域より高精細の画像を得ようとするため、合焦位置を変えた場合、位置合わせのための特徴点等を抽出することは容易ではない。しかし、本実施例では、波面補正デバイス１３６を合焦手段として用いることができ、上述した処理を実行することで、広い範囲で高精細な画像を得ることができる。しかし、合焦手段として用いる構成は波面補正デバイスに限定されない。即ち、上述した合焦位置の変更速度が所定値以上であって、測定光で所定の走査線上を走査する間に干渉信号取得位置の位置ズレを考慮する必要性が小さくなる速度を有する合焦手段であれば、本実施例において用いることができる。
【００７６】
［第２の実施例］
以下に、本発明の第２の実施例について説明する。なお、本実施例にて用いるＯＣＴ装置の構成に関しては、第１の実施例で用いたＯＣＴ装置と同様であるためここでの説明を省略する。本実施例にて行われる撮影方法は、基本的には第１の実施例で行われた撮影方法と同じく、断層画像単位で合焦条件を変えて網膜断層の撮影をする方式である。しかし、本実施例では干渉信号の取得方法と断層画像の生成方法が異なる。以下、第２の実施例と上述した第１の実施例との相違点に着目して、第２の実施例の詳細について述べる。
【００７７】
[撮影方法]
（撮影手順）
図６を参照して、本実施例に係る網膜断層の撮影方法について説明する。なお、ここでは、説明を容易とするために、測定光の走査に際してＸガルバノミラー１３７−１のみを駆動し、Ｙガルバノミラー１３７−２は駆動しない例について述べる。また、合焦条件の設定数をｎ＝２に設定する場合の例を示すが、設定数はこれに限らず、多数設けても良い。
【００７８】
図６は、図３と同様の様式にて、ガルバノ駆動手段１８２からＸガルバノミラー１３７−１に送られる駆動信号の波形６０１と、波面補正デバイス１３６に送られる制御信号の波形６０２とを模式的に示している。図６において波形６０１として示されるように、Ｘガルバノミラー１３７−１にはステップ状或いは線形に変化する電圧が与えられ、これに応じて測定光のビームスポットが眼底上の一走査線上を順次移動する。波形６０１上に示される○、●、◇及び◆は、各々一走査線上において干渉信号を取得するタイミングを示している。また、○、●、◇及び◆の波形６０１上の配置から明らかなように、●は○の補完的なタイミング或いは補完的な位置となるように、◆は◇の補完的なタイミング或いは補完的な位置となるように設定されている。このことは、一走査線上に並ぶ全ての干渉信号取得位置において、一の測定光走査時の信号取得開始位置から一つおきに○に対応して干渉信号の取得が行われることを意味する。また、次の測定光走査時にこれら○の間の取得位置にて●に対応して干渉信号の取得が行われることを意味する。
【００７９】
更に、波形６０２に示すように、波面補正デバイス１３６（合焦手段）には、設定した合焦位置Ｆ１及びＦ２に順次測定光のスポットを合焦させるための電圧が与えられる。同図に示すように、本実施例では、Ｆ１の合焦位置（合焦深さ）で測定光を一走査線上にて走査させ、一走査終了後に再度同一走査線上で測定光を走査させるがその際には合焦位置をＦ２としている。次に合焦位置を再度Ｆ１とし、更に干渉信号の取得位置を最初の取得位置間隔の１／２だけ走査線方向にずらせて、同一走査線上での測定光の走査を行う。その後、干渉信号の取得位置を維持して、合焦位置を再度Ｆ２として同一走査線上での測定光の走査を行う。
【００８０】
この状態を図７（ａ）に模式的に示している。まず合焦平面７０１に合焦した状態で測定光を走査することで画像１−１を生成するための干渉信号取得位置（○）からの干渉信号の取得を行う。これにより断層面７０３において、太枠で囲まれた領域に合焦された画像１−１を生成する干渉信号群が得られる。次に、合焦位置を合焦平面７０２に変更して、画像２−１を生成するための干渉信号取得位置（◇）からの干渉信号の取得を行う。更に、合焦位置を合焦平面７０１に戻し、更に干渉信号取得位置を干渉信号取得間隔の１／２ずらせて、画像１−２を生成するための干渉信号取得位置（●）からの干渉信号の取得を行う。その後、合焦位置を合焦平面７０２に変更して、画像２−２を生成するための干渉信号取得位置（◆）からの干渉信号の取得を行う。以降この走査を繰り返して行う。本実施例では、こうして得られた断層画像から、第１の実施例で実行した位置合わせ処理により画像１−１と画像１−２、及び画像２−１と画像２−２との合成画像（部分画像）を生成する。
【００８１】
本実施例では、図７（ｂ）における画像１−１と画像１−２、又は画像２−１と画像２−２は、互いにＸ方向に対して補間関係にあり同一の干渉信号の取得点ではない。しかし、一走査線上には通常数百の干渉信号の取得点が存在しており、これら○と●或いは◇と◆との位置的な違いが僅かなため、これらを略同一の測定点と見なして位置合わせを実施することができる。なお、具体的な補完的な干渉信号の取得に際しては、サンプリング部１７１により干渉信号の取得タイミングをずらせるか、Ｘガルバノミラー１３７−１をＸ方向にオフセットさせればよい。
【００８２】
得られた個々の断層画像の位置合わせに関しては、第１の実施例と同様に、画像１−１、・・・、画像１−ｎより位置合わせ情報を得て、これに基づいて画像２−１、・・・、２−ｎのそれぞれで位置合わせを実施すればよい。或いは、画像１−１と画像１−２より画像２−１の位置合わせ情報を得て、この位置合わせ情報を画像２−１〜２−ｎの位置合わせ情報に反映させてもよい。また、基準となる位置合わせ情報を取得するための画像を画像１−１〜１−ｎに固定せず、特徴点等が抽出容易な任意の画像群のみを用いてこの位置合わせを実施してもよい。
【００８３】
本実施例では、位置合わせが終了した後、画像１−１と画像１−２、及び画像２−１と画像２−２の各々の断層データを干渉信号の取得位置に対応させて交互に配置し、１枚の断層画像を生成する。この処理方法によれば、合成画像の生成は、撮影時に取得する干渉信号の取得点の密度を倍増することに相当する。即ち、逆説的には、撮影の際の一走査での撮像密度を粗くし、撮像点数を半減することが可能である。この結果、位置合わせを行う画像間の時間間隔を短くすることが可能となり、固視微動の影響をより低減することが可能となる。従って、また、第１の実施例と異なり繰返し撮影を必要としないため、撮影全体に要する時間の短縮化を図ることが可能となり、撮影における画像全体の歪みの影響も低減することが可能となる。
【００８４】
以上に述べたように、本実施例では、一走査線に含まれる干渉信号の取得点の数を減らすことにより測定光の一走査に要する撮影時間を短縮している。そして、これにより、従来行われていた位置合わせを行うことなく、異なる深さの合焦位置からの断層データの位置合わせを可能としている。しかし、取得点の数を減らすことによって、測定光の一走査により得られる断層画像は解像度や鮮明さに劣るものとなる。本実施例では、同一の走査線に対して、干渉信号の取得位置を変えながら上述した測定光の走査を繰り返し行って取得した断層データを合成することにより、高い解像度で鮮明な画像を得ることを可能としている。また、本実施例では、同一合焦位置で得た画像を合成した後、更にこれら合成済み画像から最終的な高解像度画像を生成している。しかし、高解像度画像の生成順はこれに限られず、先に異なる位置に合焦して得られた断層画像を合成して高解像度な画像を得ておき、これら画像を更に合成して最終画像としてもよい。
【００８５】
本実施例では、従来よりある補償光学系を用いてより高速に且つ深さ方向の複数の位置に合焦した断層画像を取得・生成することを可能としている。なお、上述した実施例では、同一合焦位置について一走査線に対して２回の測定光の走査を実行して干渉信号を取得する場合について述べている。しかし、測定光の走査の回数はこれに限られず、例えば測定光の走査と合焦位置の変更とを連動させつつ干渉信号を取得する際の時間に応じて、更に増加させてもよい。求められる画像の精細度や、許容される撮像時間にもよるが、測定光の走査回数の増加によって、一点における干渉信号の取得に許容される時間を変えることができ、波面補正デバイスに対する即応性等の要求を下げることができる。即ち、ここで述べたように例えば同一走査線上での干渉信号の取得位置を減らすことで、合焦手段に求められる合焦位置の変更速度をより遅くすることも可能となる。従って、合焦手段は、一走査線に配置される干渉信号の取得位置の数等に応じて、公知の種々の焦点位置を変更する構成を用いることができる。
【００８６】
以上により、眼の固視微動による画像劣化の影響を抑制し、上述した位置合わせに関する課題を考慮することなく、高速に複数の深度に合焦した断層画像を取得・生成することが可能となる。この撮影方法は、画像加算をしないボリュームスキャンなどの長時間を要する撮影で特に有効であり、眼の固視微動による画像劣化の影響を抑制し、歪みの少ない高精度な眼底画像を生成することが可能とする。
【００８７】
なお、本実施例におけるＯＣＴ装置では、走査線上に設定される干渉信号の取得位置（測定点）からの合波光を用いて干渉信号を取得し、これにより断層データを生成する。本実施例では、同一の合焦位置で同一走査線での測定光の繰り返し走査において、一の走査時の測定点（例えば図６の○）と次の走査時の測定点（●）とが、測定光の走査方向に対して互いに補完的な位置関係とされる。これにより、測定点○に基づく断層データと測定点●に基づく断層データとが位置的に補完関係となり、一走査時の測定点の数が少なくともこれら断層データを合成することで高解像度な断層データが得られる。なお、位置合わせ情報或いは補間値を算出する際に、断層データ（断層画像）間でのコントラスト調整を行ってもよい。これにより、特徴点等の抽出が容易となり、より精度のより位置合わせ情報等が得られる。
【００８８】
なお、上述した実施例では、ＯＣＴ装置１０００として、ＳＬＤを光源として用いたスペクトラルドメインＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ）装置について述べたが、本発明によるＯＣＴ装置の構成はこれに限られない。例えば、出射光の波長を掃引することができる波長掃引光源を用いた波長掃引型ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）装置等の他の任意の種類のＯＣＴ装置にも本発明を適用することができる。
【００８９】
また、本実施例では、分割手段としてカプラを使用したファイバ光学系を用いているが、コリメータとビームスプリッタを使用した空間光学系を用いてもよい。また、ＯＣＴ装置１０００等の構成は、上述した構成に限られず、ＯＣＴ装置１０００等に含まれる構成の一部をＯＣＴ装置１０００等と別体の構成としてもよい。
【００９０】
また、本実施例では、ＯＣＴ装置の干渉光学系としてマイケルソン干渉計の構成を用いているが、干渉光学系の構成はこれに限られない。例えば、ＯＣＴ装置の干渉光学系はマッハツェンダー干渉計の構成を有していてもよい。
【００９１】
更に、上述した実施例では、被検査物として被検眼の眼底（網膜）を用いた場合を例示しているが、被検査物はこれに限定されない。検査の対象は、前眼部、被検者の皮膚等出あってもよく、本発明はＯＣＴ装置の特性を利用する例えば内視鏡等にも適用可能である。
【００９２】
また、本発明は、上述の実施例の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【００９３】
以上、実施例を参照して本発明について説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではない。本発明の趣旨に反しない範囲で変更された発明、及び本発明と均等な発明も本発明に含まれる。また、上述の各実施例及び変形例は、本発明の趣旨に反しない範囲で適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００９４】
１０１：光源、  １０２：カプラ、  １０３：測定光学系、  １０５：参照光学系、  １０６：撮影光学系、  １３２：コリメータレンズ、  １３３：ビームスプリッタ、  １３４：波面センサー、  １３６：波面補正デバイス、  １３７−１，１３７−２：ガルバノミラー、  １４６：被検眼、  １６５：ラインセンサ、  信号処理手段、１７３、  制御手段：１７４
【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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