(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検眼の眼底の断層画像を取得する画像取得手段と、
前記断層画像の所定の層と、コヒーレンスゲートの位置と、前記被検眼の眼軸長と、に基づいて前記断層画像の撮影時の前記被検眼と前記画像取得手段との距離である作動距離を演算する演算手段と、
前記作動距離に基づいて前記断層画像を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする眼科装置。
【請求項２】
前記断層画像から前記所定の層を抽出する層抽出手段と、
前記断層画像の撮影時の前記コヒーレンスゲートの位置から前記所定の層までの距離である網膜距離を算出する算出手段と、を有し、
前記演算手段は、前記網膜距離と、前記コヒーレンスゲートの位置と、前記被検眼の眼軸長と、に基づいて前記作動距離を演算することを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
【請求項３】
基準位置から前記コヒーレンスゲートの位置までの距離と、前記被検眼の眼軸長と、を取得する眼情報取得手段を有し、
前記演算手段は、前記網膜距離と、前記基準位置から前記コヒーレンスゲートの位置までの距離と、前記被検眼の眼軸長と、に基づいて前記作動距離を演算することを特徴とする請求項２に記載の眼科装置。
【請求項４】
前記作動距離に基づいて設定される基準作動距離での前記被検眼の撮影支援の実行を示す表示形態を表示手段に表示させる表示制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の眼科装置。
【請求項５】
前記基準作動距離が、
前回撮影時と同じ作動距離、
回転中心から網膜までの距離を前回撮影時と等しくする作動距離、
のいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の眼科装置。
【請求項６】
前記補正手段は、前記断層画像における湾曲部の曲率を補正することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の眼科装置。
【請求項７】
被検眼の眼底の断層画像を取得する画像取得手段と、
前記断層画像の所定の層と、コヒーレンスゲートの位置と、前記被検眼の眼軸長と、に基づいて前記断層画像の撮影時の前記被検眼と前記画像取得手段との距離である作動距離を演算する演算手段と、
を有することを特徴とする眼科装置。
【請求項８】
被検眼の眼底の断層画像を取得する画像取得手段と、
前記断層画像の所定の層と、コヒーレンスゲートの位置と、前記被検眼の眼軸長とに基づいて前記断層画像の撮影時の前記被検眼と前記画像取得手段との距離である作動距離を演算する演算手段と、
前記作動距離に基づいて前記断層画像を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする眼科システム。
【請求項９】
被検眼の眼底の断層画像を取得する画像取得工程と、
前記断層画像の所定の層と、コヒーレンスゲートの位置と、前記被検眼の眼軸長と、に基づいて前記断層画像の撮影時の前記被検眼と画像取得手段との距離である作動距離を演算する演算工程と、
前記作動距離に基づいて前記断層画像を補正する補正工程と、
を有することを特徴とする眼科装置の制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の眼科装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼科装置、眼科システム、眼科装置の制御方法、及び該制御方法のプログラムに関し、特に眼科診療等に用いられるこれら装置等に好適な画像処理装置及び画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生活習慣病や失明原因の上位を占める疾病の早期診断を目的として、眼底部の検査が広く行われている。光の干渉を利用して眼底の断層画像を撮影する光断層画像撮影装置（ＯＣＴ；Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）は、眼底の網膜の内部構造の状態を３次元的に観察することが可能であるため、疾病の診断に有用である。眼底の網膜は複数の層構造を示しており、各層の厚みが疾病の進行を示す指標となることが知られているが、ＯＣＴによりそれら層構造の定量的観察が可能となったため、疾病の進行のより正確な把握が期待されている。
【０００３】
近年、アジア地域で多くみられる近視眼のＯＣＴによる観察に注目が集まっている。近視眼では近視眼でない眼底よりも、網膜の湾曲が大きくなる場合があることが知られており、疾病との相関に関心が集まっている。
【０００４】
図３に、近視眼眼底の黄斑付近の断層画像の模式図を示す。図３においてＬ１〜Ｌ４は網膜の層構造の境界を示しており、Ｌ１は内境界膜とその上部の組織との境界（以下ＩＬＭとする）、Ｌ２は神経線維層とその下部の層との境界（以下ＮＦＬとする）、Ｌ３は視細胞内節外節接合部との上部の層との境界（以下ＩＳ／ＯＳとする）、Ｌ４は網膜色素上皮とその下部の組織との境界（以下ＲＰＥとする）を示している。図３に示すように、一般に近視等で湾曲が大きくなった眼底の断層画像においては、網膜層の層厚が実際の層厚より薄くなることが知られている。
【０００５】
ＯＣＴで網膜の撮影を行う場合、ＯＣＴの対物レンズから被撮影眼までの距離を作動距離（ＷＤ）という。この距離は装置によって最適な値が指定され、前眼部を用いたピント合わせの段階で大体この最適値の付近となるよう操作法が決められている。しかし近視眼のように眼軸長が長く湾曲が大きな眼球の場合には、１枚の断層画像内に網膜層を収めるためにこの最適値からはずれたところで撮影を行うことも多い。
【０００６】
ＯＣＴによる撮影では、このＷＤが変化すると撮影された断層画像において網膜の湾曲が変化する。近視眼の観察においては、湾曲の定量的な観察が必要となるため、この湾曲を補正する必要が生じる。
【０００７】
ここで、２つのＯＣＴにより取得される被検眼の前眼部の断層画像と眼底の断層画像とに基づいて該被検眼の眼軸長を計測することが、特許文献１に開示されている。 
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＵＳ２００７／００２６２１７Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の手法を用いると眼軸長の計測は高精度で行うことができるが、２つのＯＣＴが必要であるため、２つのミラーシステムで構成されることとなり、装置が大型化する。
【００１０】
ところで、上述した湾曲を補正するためには、ＯＣＴ断層画像を１枚取得するごとにＷＤを計測する必要がある。そのため、特許文献１のように、ＯＣＴ断層画像を１枚取得するごとにメカ的に眼軸長を計測することになり、ＯＣＴ断層画像１枚を取得する速度が参照ミラーの駆動速度に律束されることになる。あるいは、ＯＣＴ断層画像1枚を取得する程度に高速駆動可能な参照ミラーを用いる必要がある。
【００１１】
本発明は、このような課題を解決するために好適な、眼科装置、眼科システム、眼科装置の制御方法、及び該制御方法のプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、被検眼の眼底の断層画像を取得する画像取得手段と、前記断層画像の所定の層と、コヒーレンスゲートの位置と、前記被検眼の眼軸長と、に基づいて前記断層画像の撮影時の前記被検眼と前記画像取得手段との距離である作動距離を演算する演算手段と、前記作動距離に基づいて前記断層画像を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、断層画像を解析することにより得られる情報に基づき、網膜の湾曲を補正することができる。これにより、近視眼における湾曲の定量的な解析結果を行うことが可能になり、経時的な観察や被検眼間での比較を行うことも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１に係る画像処理装置１０の機能構成を示す図
【図２】実施形態１に係る画像処理装置１０の処理手順を示すフローチャート
【図３】湾曲の大きな網膜断層像の模式図
【図４】ＯＣＴを説明する図
【図５】ＷＤと眼球、撮影画像内の網膜との位置関係を説明する図
【図６】模型眼による湾曲補正の例を示した図
【図７】模型眼による湾曲補正の例を示した図
【図８】実施形態２に係る画像処理装置１０の機能構成を示す図
【図９】実施形態２に係る画像処理装置１０の処理手順を示すフローチャート
【図１０】被検眼の屈折要素のモデルを示す図
【図１１】作動距離と回転中心から網膜までの距離の例を示す図
【図１２】実施形態３に係る画像処理装置１０の機能構成を示す図
【図１３】実施形態３に係る画像処理装置１０の処理手順を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施例１）
本実施例は、近視眼など湾曲が大きくなることが知られている疾病眼の網膜の湾曲を定量的に計測する場合に、撮影時の作動距離（ＷＤ）を用いて撮影された断層画像の網膜の湾曲の変化を補正し、正確な湾曲を計測する。より具体的には、被検眼の眼軸長を取得し、撮影時のコヒーレンスゲート位置と撮影された断層画像の網膜位置からＷＤを計算し、このＷＤの値を基に撮影された断層画像の補正を行う。このような補正を行うことにより、正確な湾曲を計測することが可能となり、被検眼間の比較や経時変化の評価が可能となる。
即ち、基準点から対物レンズまでの距離を取得しておき、被検眼の眼軸長及び撮影時のコヒーレンスゲート位置、撮影された断層画像の網膜位置を取得することによってＷＤを算出することで、湾曲の補正を行っている。
【００１６】
図１は、本実施例に係る画像処理装置１０の機能構成を示したものである。図中の１００は本発明の画像取得手段にあたる画像取得部であり、光断層画像撮影装置（ＯＣＴ）により撮影された断層像、もしくは外部のデータベースに保存された断層画像を直接、あるいは、ネットワーク等を介して取得する。１１０は入力情報取得部であり、被検眼の眼軸長や撮影時のコヒーレンスゲートの位置の情報を、ＯＣＴあるいはデータベースから取得する。取得した情報は制御部１２０を通じて記憶部１３０に記憶される。１４０は網膜層検出部、１５０は作動距離算出部、１６０は画像補正部であり、算出された作動距離に基づき撮影された断層像の検出された層の湾曲が補正されるように画像全体を補正し、その結果は、記憶部１３０に記憶される。１７０は出力部であり、補正された断層像をモニタ等に出力する他、記憶部１３０に記憶されている処理結果をデータベースに保存する。
【００１７】
図４は本実施例で用いられる光断層画像撮影装置の構成を示す図である。光断層画像撮影装置はマイケルソン干渉系で構成されている。光源１０１の出射光１０２はシングルモードファイバ１０７に導かれて光カプラ１０８に入射し、光カプラ１０８にて参照光１０３と測定光１０４とに分割される。そして測定光１０４は、観察対象の網膜１２５の測定個所によって反射あるいは散乱され、戻り光１０５となって光カプラ１０８に戻る。そして光カプラ１０８によって、参照光路を経由してきた参照光１０３と合波され合波光１０６となり、分光器１１９に到達する。
【００１８】
光源１０１は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ）である。波長は眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適する。さらに波長は、得られる断層画像の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましく、ここでは中心波長８４０ｎｍ、波長幅５０ｎｍとする。当然観察対象の測定部位によっては、他の波長を選んでも良い。なお光源の種類は、ここではＳＬＤを選択したが、低コヒーレント光が出射できればよく、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等も用いることができる。
【００１９】
次に、参照光１０３の参照光路について説明する。光カプラ１０８によって分割された参照光１０３は、レンズ１０９−１にて略平行光となって出射される。その後参照光１０３は分散補償用ガラス３１０を通過してミラー１１１にて方向を変える。そして再び光カプラ１０８を介して分光器１１９に導かれる。なお、分散補償用ガラス３１０は被検眼１２４および走査光学系を測定光１０４が往復した時の分散を、参照光１０３に対して補償するものである。ここでは、日本人の平均的な眼球の直径として代表的な値を想定し２４ｍｍとする。参照光の光路長は電動ステージ１１２でミラー１１１を矢印の方向に移動することによって調整可能であり、この光路長と対応するコヒーレンスゲートの位置を調整することができる。コヒーレンスゲートとは、測定光路における参照光路と等距離になる位置のことである。電動ステージ１１２の制御はコンピュータ１２０によって行われ、コンピュータ１２０は撮影が行われる時の電動ステージ１１２の位置の情報と撮影された断層画像とを対応付けて記憶する。
【００２０】
次に、測定光１０４の測定光路について説明する。光カプラ１０８によって分割された測定光１０４は、レンズ１０９−２にて、略平行光となって出射され、走査光学系を構成するＸＹスキャナ１１３のミラーに入射される。図４においてＸＹスキャナ１１３は一つのミラーとしているが、実際にはＸスキャン用ミラーとＹスキャン用ミラーとの２枚のミラーが近接して配置されている。測定光はレンズ１１４、対物レンズ１２８を介して被検眼１２４に到達する。被検眼１２４に到達した測定光１０４は、網膜１２５等により反射され反射光１０５として測定光１０４の経路を逆に辿って光カプラ１０８に入り、参照光１０３と合波される。
【００２１】
また、光カプラ１０８により合波された合波光１０６は、分光器１１９により波長毎に分割されて、それぞれの強度が検出され、コンピュータ３２０に出力される。そして、コンピュータ３２０においてフーリエ変換等の処理が行われて断層画像が生成される。なお、コンピュータ３２０の記憶部には、ＯＣＴの設計値等があらかじめ記憶されており、外部に対して出力可能となっている。
【００２２】
次に作動距離（ＷＤ）について説明する。ここでは、ＷＤ１２６を角膜１２２表面から対物レンズ１２８表面までの距離とする。まず、一般的なＯＣＴの光学系は、眼球の瞳孔１２９が網膜１２５を測定光１０４が走査する際の回転中心となるようにＷＤ１２６の値が設計されている。そのためＷＤ１２６を設計値になるように調整して断層画像の撮影を行うことが望ましい。ただし、ＯＣＴは光学系のＮＡが小さいため焦点深度が深く、その結果設計値からはずれても撮影できる。なお、設計値から大きくはずれると光彩１２７によって光がブロックされたり、焦点がぼけたりすることになる。
【００２３】
本実施例において、図１の画像処理装置１０は、図４の光断層画像撮影装置のコンピュータ３２０から直接断層画像を取得する構成であってもよいし、ネットワークを介して断層画像を取得してもよい。その場合には、ネットワークを介して接続されたデータベースに光断層画像撮影装置で撮影された断層画像及び被検眼の情報が保存され、画像処理装置１０はそのデータベースから断層画像及び被検眼情報を取得する構成となる。
【００２４】
次に、図２のフローチャートを参照して、本実施形態の画像処理装置１０の処理手順を説明する。
【００２５】
＜ステップＳ２１０＞
ステップＳ２１０において、入力情報取得部１１０は、ＯＣＴについての情報、例えば図５に示す基準位置１２１から対物レンズ１２８までの距離である基準距離１５５をコンピュータ３２０から取得し、制御部１２０を通じて記憶部１３０に記憶する。ここで、図５を用いて撮影の基準位置１２１についてより詳細に説明する。本実施例における撮影の基準位置１２１とは、ミラー１１１が原点（ミラー１１１の移動範囲で、参照光路長が最も短くなる位置）に移動した際のコヒーレンスゲートの位置とする。この基準位置１２１から対物レンズまでの距離１５５は固定であり、つねに決まった値となるように設定されている。図５ではわかりやすいように、基準位置１２１が対物レンズ１２８から見て眼球と反対側に書かれているが、実際には対物レンズ１２８からみて眼球と同じ側に存在する。これはミラー１１１の移動範囲が、コヒーレンスゲートの位置が測定対象の想定範囲をカバーしていればよいためである。このため図５に示したように位置関係を定義すると、基準距離１５５はマイナスの値となる。
【００２６】
なお、基準位置１２１は、上記の場合に限定されるものではなく、ミラー１１１の任意の位置の場合としてもよい。参照光路長がある値となる場合のミラー位置を原点とするように調整することで、装置によらず一定の基準距離１５５とすることができる。
【００２７】
＜ステップＳ２２０＞
ステップＳ２２０において、本発明における眼情報取得手段である入力情報取得部１１０は、データベースもしくは操作者の入力部（不図示）による入力により被検眼の情報を取得する。ここで被検眼の情報とは、眼軸長などに代表される被検眼固有の特徴である眼パラメータ等のことであり、これら取得した情報は、制御部１２０を通じて記憶部１３０に記憶される。即ち、眼情報取得手段は、基準位置１２１からコヒーレンスゲートの位置までの距離、及び被検眼の眼軸長等の眼パラメータを取得する。なお、光の性質として、光束は被検眼の内部で曲がって進む。そこで、眼軸長以外に、前眼部（角膜や水晶体等）の屈折率や曲率を用いることにより、上記光の性質を考慮することができるため、断層画像を補正する精度を向上させることができる。
【００２８】
＜ステップＳ２３０＞
ステップＳ２３０において、画像取得部１００は、画像処理装置１０に接続される図４の光断層画像撮影装置、もしくは光断層画像撮影装置により撮影された断層画像を保存するデータベースから、解析対象となる断層画像を取得する。取得された断層画像は、制御部１２０を通じて記憶部１３０に記憶さる。
【００２９】
またこのとき、取得された断層画像が撮影された際のコヒーレンスゲートの位置１２６を取得し、制御部１２０を通じて記憶部１３０に記憶する。コヒーレンスゲートの位置１２６は、断層画像に付加している画像撮影情報ファイルに記載されている場合もあれば、画像のタグ情報として含まれている場合もある。また、基準位置１２１はミラー１１１が原点となるときのコヒーレンスゲートの位置としたため、撮影時のコヒーレンスゲートの位置１２６の値に基づき、コヒーレンスゲートの原点からの移動距離を実距離長に換算すると図５に示したように距離１５３となる。
【００３０】
＜ステップＳ２４０＞
ステップＳ２４０において、網膜層検出部１４０は、記憶部１３０に記憶されている断層画像から網膜層境界を検出する。網膜層検出部１４０は、本発明において断層画像から所定の層を抽出する層抽出部として機能する。層のセグメンテーション手法に関しては様々な手法が知られているが、本実施形態ではエッジ強調フィルタを用いて層境界となるエッジを抽出し、その後網膜層に関する医学知識を用いて検出されたエッジと層境界を対応づける手法を用いた場合について説明する。眼軸長を計測する場合の網膜位置は一般的にＩＬＭであるため、ここではＩＬＭとより高輝度となるＲＰＥの検出について述べるが、他の層境界についても同様の手法により検出することが可能である。
【００３１】
まず網膜層検出部１４０は、断層画像に対して平滑化フィルタ処理を行い、ノイズ成分を除去する。そして、エッジ検出フィルタ処理を行い断層画像からエッジ成分を検出し、層の境界に相当するエッジを抽出する。さらに、エッジ検出をした断層画像から背景領域を特定し、背景領域の輝度値特徴を断層画像から抽出する。そして、次に、エッジ成分のピーク値と、ピーク間の輝度値特徴を用いることで、各層の境界を判定する。
【００３２】
例えば網膜層検出部１４０は、硝子体側から眼底の深度方向にエッジを探索し、エッジ成分のピークと、その上下の輝度特徴と、背景の輝度特徴から、硝子体と網膜層との境界（ＩＬＭ）を判定する。さらに、眼底の深度方向にエッジを探索し、エッジ成分のピークと、ピーク間の輝度特徴と、背景の輝度特徴を参照して、網膜色素上皮層境界（ＲＰＥ）を判定する。以上の処理によって、層の境界を検出することができる。
【００３３】
このようにして検出したＩＬＭの境界（コントロールポイント）を制御部１１０へ送信するとともに、記憶部１３０に記憶する。
【００３４】
今、撮影画像の中心３０１におけるＩＬＭ境界の位置３０２の高さ（ｙ座標）から、ピクセル分解能、屈折率を用いて実距離に換算し、制御部１２０を通じて記憶部１３０に記憶する。
【００３５】
＜ステップＳ２５０＞
ステップＳ２５０において、作動距離算出部１５０は、ステップＳ２１０〜ステップＳ２３０で取得された基準距離１５５、眼軸長１５２、コヒーレンスゲートの距離１５３を記憶部１３０から取得する。当該作動距離算出部１５０は、本発明においてコヒーレンスゲートの位置までの距離、被検眼の眼軸長及び網膜距離に基づいて断層画像の撮影時の被検眼との距離である作動距離を演算する演算手段として機能する。またステップＳ２４０において検出された網膜位置のコントロールポイントを記憶部１３０から取得し、画像内の網膜位置までの画像網膜距離１５４を計算する。この撮影時のコヒーレンスゲートから抽出された層までの画像網膜距離１５４の計算は、前述した構成において算出手段として規定される領域において実行される。具体的には、図３で示したように、画像の中心３０１におけるＩＬＭの位置３０２を取得し、そのｚ座標を求めることで画像の上限から網膜位置までのピクセル数がわかる。画像のピクセル分解能、硝子体の屈折率から実距離長に換算することで、図５の画像網膜距離１５４を取得する。
【００３６】
図５にこれらの距離の位置関係が示されている。
コヒーレンスゲート位置の距離１５３＋画像網膜距離１５４
＝  基準距離１５５＋作動距離１５１＋眼軸長１５２    （式１）
の関係がある。ここで、画像の上端部がコヒーレンスゲート１２６となるように画像が作成されているとする。仮に画像の上端部とコヒーレンスゲート位置にズレΔＬがある場合には、基準距離１５５から上記ズレΔＬを引いた値を新たな基準距離とすることで、同様に計算することができる。式１より作動距離１５１を取得することができる。
このようにして取得した作動距離１５１を、制御部１２０を通じて記憶部１３０に記憶する。
【００３７】
＜ステップＳ２６０＞
ステップＳ２６０において、画像補正部１６０は、ステップＳ２５０で取得した作動距離に基づき、撮影画像の補正を行う。ステップＳ２６０の処理は、図２（ｂ）に示したようにステップＳ２６１の回転中心の計算、ステップＳ２６２の空間座標への変換，ステップＳ２６３の補正画像の作成の３つに分けられる。各ステップに関して、以下に詳細に説明する。
【００３８】
＜ステップＳ２６１＞
ステップＳ２６０において、画像補正部１６０は、ステップＳ２５０で取得した作動距離に基づき、回転中心の計算を行う。当該画像補正部１６０は、本発明において、求めた作動距離に基づいて断層画像を補正する補正手段にあたる。
【００３９】
図５（ｂ）に回転中心を求めるための，光線追跡の概要を説明するための模式図を示す。図５（ｂ）でＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４はそれぞれ角膜、前房、水晶体、硝子体を示す。２０９は対物レンズから見た回転中心、２０２は網膜からみた実効の回転中心を示す。回転中心２０９から角度θ0で入射した光線は、すべて球面で近似された角膜表面、角膜・前房境界、前房・水晶体境界、水晶体・硝子体境界で屈折し網膜に入射する。回転中心２０９から入射した光線は、網膜から見ると実効回転中心２０２から入射したように見える。
【００４０】
角膜、前房、水晶体、硝子体それぞれに対して、曲率半径、厚さ、屈折率のパラメータが与えられる。人眼の場合の平均パラメータを図１０に示す。また模型眼のパラメータは、用いた模型眼ごとに設計された値を用いる。
【００４１】
光線追跡は以下のように行う。まず、ピボット位置から角度θ0で入射する光線は、ピボット位置を原点とすると以下の式で表される。
【数１】
0005728302.tif 000002
【００４２】
角膜表面は、角膜表面がx軸と交わる点のxの値をL1、角膜表面の曲率半径をR1とすると以下の式で表される。
【数２】
0005728302.tif 000003
入射光が角膜表面と交わる交点（x1, y1）は式１と式２より求められる。
【００４３】
上記交点における、角膜表面に垂直な方向と入射光線とのなす角度をθ0+φ1とすると、角度φ1は以下のように求められる。
【数３】
0005728302.tif 000004
【００４４】
また、角膜表面での屈折は、屈折後の光線が角膜表面と垂直な方向となす角をθ1とすると、スネルの公式を用いて以下のように表わされる。
【数４】
0005728302.tif 000005
ここでnは各媒質の屈折率であり、空気中での屈折率n0は1とする。
【００４５】
次に、角膜で屈折した光線が角膜・前房境界に入射する場合を考える。角膜表面で屈折した光線は、交点（x1, y1）と通り、傾きtan(θ1-φ1)をもつ直線で表わされ、角膜・前房境界は、（式2）の場合と同様に、角膜・前房境界がx軸と交わる点のxの値をL2，曲率半径をR2とすると、それぞれ以下の式で表される。
【数５】
0005728302.tif 000006
【００４６】
以下同様に、入射光と角膜・前房境界との交点（x2, y2）を式5と式6から求め、この交点における角膜・前房境界に垂直な方向と入射光線とのなす角をθ1−φ1＋φ2とすると、角度φ2は以下のように求められる。
【数６】
0005728302.tif 000007
【００４７】
スネルの公式より、角膜・前房境界での屈折は、屈折後の光線が角膜・前房境界と垂直な方向となす角をθ2とすると以下のように表わされる。
【数７】
0005728302.tif 000008
【００４８】
このように、すべて球面で近似された角膜表面、角膜・前房境界，前房・水晶体境界、水晶体・硝子体境界での屈折を求めることで、網膜までの光線追跡を行うことができる。ここで、光線と界面の交点を求める際に、(式１)と(式２)、(式５)と(式６)の解は、円と直線の交点であるため、２つ存在するが，眼球の形状を考慮して適切な方の解を選択している。
【００４９】
また、網膜に入射する光線の式は、水晶体・硝子体境界での交点（x4, y4）を通り、傾きtan(θ4-Φ4)をもつ直線より、
【数８】
0005728302.tif 000009
と表わされる。網膜からみると、この直線とｘ軸との交点(ｘp, 0)を回転中心とするスキャンが行われているように見えるため、この交点を実効回転中心２０２とする。
【数９】
0005728302.tif 000010
【００５０】
次に作動距離の変化と実効回転中心２０２の位置関係について説明する。図１１のシミュレーション結果が示すように、回転中心２０２から網膜１２５までの距離は作動距離の変化に比例していない。その理由は角膜や水晶体で屈折するためである。ここで横軸は瞳孔からの作動距離の変化であり、縦軸は回転中心２０２から網膜１２５までの距離である。作動距離が設計値よりも短い場合には、作動距離の変化量より回転中心の移動が小さいことがわかる。逆に作動距離が設計値よりも長い時は、作動距離の変化量より回転中心の移動が大きいことがわかる。
【００５１】
＜ステップＳ２６２＞
ステップＳ２６２において、画像補正部１６０は、ステップＳ２６１で算出した回転中心に基づき、撮影画像の空間座標への変換を行う。図５（ｃ）に座標変換を説明するための模式図を示す。
【００５２】
ＯＣＴによる断層像の撮影は、実効ピボット位置２０２を中心として同心円上に、コヒーレンスゲートの位置１２６より扇形の領域で取得されたシグナルを、四角形に画像化することで取得される（図５（ｃ））。図５（ｃ）では図５（ｂ）と異なり、実効ピボット位置２０２を座標の原点とし、網膜方向をｚ軸、スキャンの振り角に相当する方向をｘ軸としている。
【００５３】
断層画像は画像の左上を原点とし、網膜の深さ方向にｊ、網膜に平行な方向にiとする。画像のサイズは深さ方向にNh、幅方向にNwとする。また網膜からみた走査角をΘとする。
【００５４】
画像のｊ行目の位置はコヒーレンスゲートから等距離の位置であるため、以下のような関係がある。
【数１０】
0005728302.tif 000011
ここでＬは実効ピボット位置からコヒーレンスゲート位置までの実際の距離であり、ｈは網膜深さ方向のピクセル解像度，ｎは屈折率である。(式１１)では画像の上端をコヒーレンスゲート位置としている。
【００５５】
(式１１)、(式１２)の関係を用いると、画像上のピクセル(i,j)の空間座標上での位置は以下のように表わされる。
【数１１】
0005728302.tif 000012
【００５６】
＜ステップＳ２６３＞
ステップＳ２６３において、画像補正部１６０は、ステップＳ２６３の空間座標への変換に基づき、補正画像の作成を行う。そして作成された補正画像を、制御部１２０を通じて記憶部１３０に保存する。
【００５７】
補正画像は、断層像が撮影された領域の実際の位置を反映させて作成する。但し、図５（ｃ）に示したように、その領域は扇形となるため、撮影領域がほぼ含まれるように領域を拡大して画像化する。その際に、ＯＣＴ断層像においては、網膜に平行な方向(画像の横方向)と、網膜の深さ方向(画像の縦方向)で解像度が異なっていることに注意する。これは網膜の深さ方向の情報をより多く取得するためのもので、縦方向に拡大表示されている。補正画像を作成する際には、この縦横比は保存したまま作成する。これは医師にとって、網膜の深さ方向の詳細情報が重要であるためである。
【００５８】
以下に、補正画像を作成する方法の例を示す。入力画像となる断層画像はサイズが縦Nh、横Nwで撮影画角が９mmとする。断層画像上のピクセルを(i,j)で表わす。これに対して、補正画像上のピクセルを(m, l)とし、サイズは断層画像と等しく縦Nh、横Nwとする。但し、補正画像に含まれる領域は、断層画像の領域よりも大きく、幅Wを約10mm、高さHは撮影時の縦横比を保存するサイズとする。また、撮影画像の中心(Nw/2, Nh/2)が補正画像の中心となるように変換する。
【００５９】
まず、断層画像の中心の空間座標を（０，ｚｃｅｎｔｅｒ）とする。
【数１２】
0005728302.tif 000013
【００６０】
補正画像上のピクセル(m, l)に対応する空間座標(x, z)は以下のように表わされる。
【数１３】
0005728302.tif 000014
【００６１】
上記(x, z)に対応する断層画像上のピクセルは、(式１３)、(式１４)の逆変換として以下で表わされる。
【数１４】
0005728302.tif 000015
上記(式１８)、(式１９)で求められる(i, j) は実数であるため、その実数を切り捨て、切り上げによって整数値とした断層画像上のピクセル4点の線形補完より、補正画像上のピクセル(m,l)の画素値を算出する。
【００６２】
＜ステップＳ２７０＞
ステップＳ２７０において、出力部１７０は、ステップＳ２６０で作成された補正画像を、出力部１７０を通じてモニタに表示する。図６に撮影された断層画像とその補正画像の例を示す。図６（ａ）は同一の模型眼を、作動距離を変えながら撮影した断層画像であり、０１が作動距離が最も大きく、番号が増えるにつれて作動距離が小さく（押し込み量が大きく）なる。図６（ａ）に示すように、作動距離が変化すると画像上の湾曲が変化することがわかる。
【００６３】
図６（ｂ）は、図６（ａ）の画像を、本実施低により補正した画像である。また、図７（ａ）は、図６（ａ）の各画像を重ね合わせたものであり、図７（ｂ）は補正後の各画像を重ね合わせたものである。ここで補正画像の大きさは、形状の変化が見やすいように画角を広くして作成してある。図６（ｂ）に示されているように、補正画像においては、湾曲の大きさがほぼ一定となっていることが示される。
【００６４】
＜ステップＳ２８０＞
ステップＳ２８０において、出力部１７０は、ステップＳ２１０〜ステップＳ２５０で取得された被検眼情報及びそれに基づき算出された作動距離を、データベースに保存する。
【００６５】
以上の構成により、ＯＣＴにより網膜の撮影を行う際に、撮影時の作動距離の違いによる湾曲の違いを補正して表示することが可能となり、異なる被検眼における湾曲の差や、同一被検眼の湾曲の変化を定量的に比較することが可能になるという効果がある。
【００６６】
（実施例２）
本実施例では、実施例１で示した方法により撮影時の作動距離を取得した際に、同一被検眼を以前に撮影した場合の作動距離と比較し、その差を提示することで、操作者に同一作動距離で撮影を行うことの撮像支援を行う場合を示す。実施例１によって、例え作動距離が異なって撮影した場合であっても、同一の湾曲となるように補正をすることが可能であることを示したが、一般に補正画像の画質は元の断層画像よりも劣化する。これより、前回撮影の場合の作動距離にできるだけ近い作動距離で撮影を行うことにより、補正しない画像間で網膜の状態を比較することが可能になる。
【００６７】
本実施例に関わる画像処理装置１０の機能構成を図８に示す。但し図中８６０の比較部以外は図１に示したものと変わらないので、説明は省略する。比較部８６０は、取得された断層画像から算出された作動距離と、前回撮影時の作動距離を比較する演算を行う。この場合、前回撮影時の作動距離は、今回の撮影の際の作動距離についての基準となる基準作動距離として扱われる。なお、当該基準作動距離は、前回撮影時の作動距離そのままであっても良く、或いは前回作動距離に所定の係数を乗算する等、該作動距離に基づいて設定されることとしても良い。更には、前述したように回転中心から網膜までの距離を前回撮影時と等しくする作動距離を基準作動距離として扱っても良い。
【００６８】
次に、図９のフローチャートを参照して、本実施形態の画像処理装置１０の処理手順を説明する。ここでステップＳ２１０、Ｓ２２０、Ｓ２４０、Ｓ２５０に関しては、実施例１で示した処理手順と変わらないために、説明は省略する。但し実施例１においては、撮影終了後に撮影された断層画像の湾曲を補正する構成であったが、本実施形態においては、撮影時に前回撮影と同じ作動距離となるよう操作者に情報提示する必要がある。よってステップＳ２１０からステップＳ２５０に関してその処理手順は同様であるが、ステップＳ９３０において取得する断層画像は、実施例１においては撮影された断層画像であったのに対して、本実施例においては、撮影前のプレスキャン画像である点が異なっている。ここでプレスキャン画像とは、粗いサンプリングで高速度に撮影した画像のことで、コヒーレンスゲート位置やフォーカスなどの調整を行うために操作者に提示される。このプレスキャン画像を区別するために、通常通り撮影された断層画像を本スキャン画像と呼ぶ。
【００６９】
本実施例においては、プレスキャン時にコヒーレンスゲート調整等を行う段階で、撮影されているプレスキャン画像の作動距離をリアルタイムで算出して表示する構成となる。
【００７０】
＜ステップＳ９２５＞
ステップＳ９２５において、入力情報取得部１１０は、記憶部１３０に記憶されている被検眼情報から、同一被検眼の前回撮影時の作動距離をデータベースより取得する。そして制御部１２０を通じて記憶部１３０に記憶する。
【００７１】
＜ステップＳ９３０＞
ステップＳ９３０において、画像取得部１００は、画像処理装置１０に接続されるＯＣＴから断層画像を取得する。そして取得した断層画像を、制御部１２０を通じて記憶部１３０に記憶する。
【００７２】
またこのとき、取得画像が撮影された際のコヒーレンスゲートの位置１２６、及び取得した断層画像がプレスキャン画像として得られたものであるか本スキャン画像として得られたものであるかを取得し、制御部１２０を通じて記憶部１３０に記憶する。
【００７３】
＜ステップＳ９６０＞
ステップＳ９６０において、比較部８６０は、ステップＳ９２５で取得された前回撮影時の作動距離と、ステップＳ２５０で取得されたプレスキャン画像撮影時の作動距離を比較し、その差を計算する。そして表示部１７０を通じて不図示のモニタに、計算された差を表示する。
【００７４】
ここで作動距離の前回撮影時との差を表示する方法としては、様々な方法が考えられる。例えばプレスキャン画像の表示画面上に、前回撮影時よりも大きい値であれば正、小さい値であれば負で差分値を提示する方法が考えられる。このとき差分値がプラスマイナス1ｍｍの範囲に収まっていれば数値を青、それよりも大きな差がある場合には赤で表示し、また表示サイズを大きくするなどして注意を促すなどするとより有効となる。
【００７５】
＜ステップＳ９７０＞
ステップＳ９７０において、制御部１２０は、ステップＳ９３０において取得された、撮影画像がプレスキャン画像であるか否かの情報に基づき、処理の分岐を行う。プレスキャン画像であった場合には、ステップＳ９３０に戻り、次の画像を取得して同様の処理を繰り返す。本スキャン画像であった場合には、ステップＳ９８０に進む。
【００７６】
＜ステップＳ９８０＞
ステップＳ９８０において、出力部１７０は、ステップＳ２１０〜ステップＳ９６０で取得された被検眼情報及びそれに基づき算出された作動距離を、データベースに保存する。
【００７７】
即ち、上記実施形態では、基準作動距離を用いて行われる被検眼の撮影結果を表示手段に表示することとし、更に、当該基準作動距離を用いて撮影支援を行ったことを示す表示形態を併せて表示することとしている。以上の構成により、ＯＣＴにより網膜の撮影を行う前にコヒーレンスゲートやフォーカスなどを調整する際に、作動距離の調整も同時に行うことが可能となる。前回撮影時と近い作動距離で撮影を行うことにより、一般に画質が劣化する補正画像ではなく、補正を行わない画像間で網膜の様子を比較することが可能となるという効果がある。なお、上述した、作動距離に基づいて設定された基準作動距離での被検眼の撮影支援が実行されている表示形態を表示手段に表示させる操作は、制御部１２０において本発明における表示制御手段として機能する領域によって実行される。
【００７８】
（実施例３）
実施例２では、前回撮影時と同じ作動距離で撮影することにより、補正を行わない画像間でも、湾曲を含めた網膜の比較を可能とする方法について示した。しかし近視眼において、後部ぶどう腫等の進行が見られる被検眼においては、経過観察の間に眼軸長の伸長が見られる場合がある。このような場合には、作動距離を等しくすることで（前眼部に経時変化がみられなと仮定すると）前眼部からの位置関係が等しい場所に測定光の走査の回転中心を置くことができる。しかし眼軸長の伸長によって、その回転中心から網膜までの距離が変化するため、コヒーレンスゲートの位置の調整を行っても得られる画像間の比較は困難になる。
【００７９】
本実施例においては、特に黄斑周辺の網膜の構造に着目するために、黄斑を中心とした撮影において、黄斑からの距離が等しくなるように回転中心の調整を行うことを特徴とする。黄斑からの距離が前回撮影時と等しくなる作動距離を基準として、現在のプレスキャン画像の作動距離が、その基準からどれだけずれているかの情報を操作者に提示することで、操作者の作動距離の調整をサポートする。
【００８０】
本実施例に関わる画像処理装置１０の機能構成を図１２に示す。但し図中１２６０の回転中心演算部以外は図１に示したものと変わらないので、説明は省略する。回転中心演算部１２６０は、取得された断層画像から算出された作動距離に基づき、回転中心と網膜との距離を算出する。これは実施例１におけるステップＳ２６１の操作に対応する。そして前回撮影時の回転中心から網膜までの距離と等しくなる場合の作動距離と、対象画像における作動距離との差を求める。
【００８１】
さらに、図１３のフローチャートを参照して、本実施形態の画像処理装置１０の処理手順を説明する。ここでも実施例１、実施例２と同じであるステップに関して説明は省略し、内容の異なるステップＳ１３２０、Ｓ１３２５、Ｓ１３６０についてのみ詳細に説明する。
【００８２】
また本実施例においては、実施例２と同様に、プレスキャン時にコヒーレンスゲートの位置の調整等を行う段階で、撮影されているプレスキャン画像から回転中心をリアルタイムで算出し、その値に基づいた表示を行う構成とする。算出された回転中心の値から、回転中心と網膜間の距離を算出し、その距離が前回撮影時の回転中心から網膜間の距離と等しくなるように、作動距離を調節するよう操作者に促す表示となる。
【００８３】
＜ステップＳ１３２０＞
ステップＳ１３２０において、入力情報取得部１１０は、データベースもしくは操作者による入力部（不図示）からの入力により被検眼の情報を取得する。ここで被検眼の情報とは、眼軸長や角膜の曲率などに代表される被検眼の眼パラメータ等のことであり、これら取得した情報を、制御部１２０を通じて記憶部１３０に記憶する。
【００８４】
次に、回転中心演算部１２６０は、ステップＳ２６１と同様の手法を用いて，取得した被検眼の眼パラメータに基づき、作動距離と回転中心の関係を求める。得られた結果の一例が図１１であり、この結果を記憶部１３０に記憶する。
【００８５】
ここで、撮影の際に黄斑を中心に撮影を行う場合には、網膜から回転中心までの距離を黄斑から回転中心までの距離とすることができる。
【００８６】
＜ステップＳ１３２５＞
ステップＳ１３２５において、入力情報取得部１１０は、記憶部１３０に記憶されている被検眼情報から、同一被検眼の前回撮影時の情報をデータベースより取得する。ここで前回撮影時の情報とは、前回撮影時の眼軸長や作動距離、回転中心、網膜から回転中心までの距離などのことである。そしてこれら取得した情報を、制御部１２０を通じて記憶部１３０に記憶する。
【００８７】
＜ステップＳ１３６０＞
ステップＳ１３６０において、回転中心演算部１２６０は、ステップＳ１３２５で取得された前回撮影時の網膜から回転中心までの距離を取得する。そしてステップＳ１３２０で求めた作動距離と回転中心から網膜までの距離の関係を用いて、網膜から前回撮影時と等しい距離に回転中心がくるような作動距離を算出する。
【００８８】
ステップＳ２５０で算出された、現撮影画像の作動距離と比較し、その差を表示部１７０を通じて不図示のモニタに表示する。
【００８９】
以上の構成により、経過観察中に眼軸長が伸長する場合において、網膜とくに黄斑中心から回転中心が前回撮影時と等しくなるように調整して、撮影を行うことが可能となる。同一被検眼でない場合でも、黄斑からつねに等しい距離に回転中心をおいて撮影を行うことにより、黄斑周辺の網膜の様子を同じ条件で観察することが可能になるという効果がある。
【００９０】
（その他の実施形態）
本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００９１】
（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【００９２】
１０      画像処理装置
１００    画像取得部
１１０    入力情報取得部
１２０    制御部
１３０    記憶部
１４０    網膜層抽出部
１５０    作動距離算出部
１６０    画像補正部
１７０    出力部
８６０    比較部
１２６０  回転中心演算部
【図１】
0005728302.tif 000016
【図２】
0005728302.tif 000017
【図３】
0005728302.tif 000018
【図４】
0005728302.tif 000019
【図５】
0005728302.tif 000020
【図６】
0005728302.tif 000021
【図７】
0005728302.tif 000022
【図８】
0005728302.tif 000023
【図９】
0005728302.tif 000024
【図１０】
0005728302.tif 000025
【図１１】
0005728302.tif 000026
【図１２】
0005728302.tif 000027
【図１３】
0005728302.tif 000028