説明

光干渉断層撮像装置及びその処理方法

【課題】
被験者の視線を安定させた状態で眼底の断層像を取得できるようにした技術を提供する。
【解決手段】
光干渉断層撮像装置は、眼底に対して照射する光の光軸に直交する面上で所定方向に沿って1次走査させるとともに、所定方向と直交する直交方向に沿って段階的に1次走査の開始点を変更させることにより眼底の走査領域における各走査ラインに対して光を照射する。ここで、光干渉断層撮像装置は、各走査タイミング毎に、走査領域における複数の走査ラインに対して開始点を変更して設定するとともに、当該該設定した開始点全てからの所定方向に沿った1次走査を所定時間内に実行させる制御手段と、各走査タイミングに対応して実行された1次走査により得られた眼底からの反射光に基づいて眼底の断層像を生成する生成手段とを具備する。ここで、制御手段は、各走査タイミング毎に設定する開始点全ての走査領域における直交方向に沿った座標の平均が、走査領域における直交方向に沿った中心に一致するように開始点を設定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光干渉断層撮像装置及びその処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
光学機器を用いて眼を観察する眼科用機器として、例えば、前眼部撮影機、眼底カメラ、共焦点レーザー走査検眼鏡(Scanning Laser Ophthalmoscope: SLO)、等が知られている。このような機器の中でも、光干渉断層撮像装置(Optical Coherence Tomography:以下、OCT装置と呼ぶ)は、試料(例えば、網膜)の断層像を取得できるため、網膜の専門外来では必要不可欠な装置になりつつある。
【0003】
Bスキャン(1次方向への走査(X/Y方向))をBスキャン方向(例えば、X方向)と直交する方向(例えば、Y方向)に複数回行なうことにより、3次元の眼底像を取得する技術が知られている。この場合、眼底の断層像を3次元で取得できるため、病変の広がりや網膜内の各層の観察、特に、緑内障の原因である視神経細胞層の観察などに非常に有効である。
【0004】
従来、眼底の断層像を3次元で取得する手法としては、特許文献1に記載されるように、起点から終点に向かってBスキャン画像を順次取得する方法が知られている。この技術では、当該画像の取得中、眼球運動が起きないように固視灯と呼ばれる輝点を視野内に置き、視点が動くことを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2009−42197号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
3次元の眼底像を取得する場合、測定光として使用される低コヒーレント光は、一般に、850nm近辺の赤外光を用いて行なわれる。このような赤外光に対して人間の眼は、感度を示さないが、直接光を眼に入射するため、人間の眼は、当該光を赤い光として捉えてしまう。そのため、Bスキャン中、人間の眼には、1本の赤い輝線が見える。
【0007】
上述した従来の技術では、Bスキャン画像を順次取得し、3次元の眼底像を構成するため、人間の眼では、上記輝線が起点から終点に向かい、また、上から下へ移動して行くように見える。この場合、眼球がサッケードと呼ばれる動きをしながら輝線を追いかけてしまう可能性があり、視線(眼球の位置)が変化してしまう恐れがある。
【0008】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被験者の視線を安定させた状態で眼底の断層像を取得できるようにした技術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】
【0009】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、眼底に対して照射する光の光軸に直交する面上で所定方向に沿って1次走査させるとともに、前記所定方向と直交する直交方向に沿って段階的に前記1次走査の開始点を変更させることにより前記眼底の走査領域における各走査ラインに対して前記光を照射する光干渉断層撮像装置であって、各走査タイミング毎に、前記走査領域における複数の走査ラインに対して前記開始点を変更して設定するとともに、該設定した開始点全てからの前記所定方向に沿った前記1次走査を所定時間内に実行させる制御手段と、各走査タイミングに対応して実行された前記1次走査により得られた前記眼底からの反射光に基づいて前記眼底の断層像を生成する生成手段とを具備し、前記制御手段は、各走査タイミング毎に設定する前記開始点全ての前記走査領域における前記直交方向に沿った座標の平均が、前記走査領域における前記直交方向に沿った中心に一致するように前記開始点を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、被験者の視線を安定させた状態で眼底の断層像を取得できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の一実施の形態に係わる光干渉断層撮像装置(OCT装置)の構成の一例を示す図。
【図2】眼底に対して測定光51を2次元的に走査させる際の処理の概要を示す図(実施形態1)。
【図3】図1に示す光干渉断層撮像装置10における処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図4】眼底に対して測定光51を2次元的に走査させる際の処理の概要を示す図(実施形態2)。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【0013】
(実施形態1)
図1は、本発明の一実施の形態に係わる光干渉断層撮像装置(OCT装置)の構成の一例を示す図である。
【0014】
OCT装置10は、例えば、眼科診療等に用いられる。OCT装置10は、被検眼30に向けて低コヒーレント光を照射し、その反射光に基づいて眼底(例えば、網膜)の3次元断層像を取得する。ここで、OCT装置10は、光源11と、ビームスプリッタ12と、XYスキャナ13と、レンズ14と、折り返しミラー15と、駆動装置16と、回折格子17と、レンズ18と、1次元センサ19と、断層像生成部20と、制御部21とを具備して構成される。
【0015】
光源11には、低コヒーレント光源が用いられる。例えば、SLD(Super Luminescent Diode)などを用いれば良い。なお、光源11は、低コヒーレント光を出射できればよく、例えば、ASE(Amplified Spontaneous Emission)などであっても良い。光源11から出射される光は、例えば、波長が830nmであり、その帯域幅(バンド幅)は50nmとなる。本実施形態においては、人間の眼(例えば、網膜)の断層像を取得するため、波長は、近赤外光が適している。なお、波長や帯域幅は、上記例示に限定されず、観察対象の測定部位に応じて適宜すれば良い。
【0016】
ビームスプリッタ12は、光源11から出射された光を測定光51と参照光52とに分岐する。
【0017】
XYスキャナ13は、ビームスプリッタ12により分岐された測定光51を、光軸に直交する面上40における走査対象となる領域(走査領域)41に対して2次元的に走査させる。XYスキャナ13は、一つのミラーとして図示されているが、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おり、被検眼30の眼底に対して測定光51を光軸に直交する面40にラスタースキャンさせる。なお、XYスキャナ13のミラーは、当該ミラーの回転の中心と測定光51の中心とが一致するように調整されている。
【0018】
XYスキャナ13は、測定光51をY方向(X方向と直交する直交方向)へ段階的に傾けながら、測定光51をX方向(所定方向)へBスキャン(1次方向へ走査)させる。すなわち、XYスキャナ13は、走査領域41に対して測定光51を2次元的に走査させる。これにより、眼底の3次元断層像が得られる。
【0019】
制御部21は、OCT装置10における各部の動作を制御する。制御部21は、例えば、光源11の制御、XYスキャナ13の走査制御、断層像生成部20の制御、駆動装置16の駆動の制御等を行なう。
【0020】
ここで、本実施形態に係わるOCT装置10の説明を分かり易くするために、眼底の断層像を取得する際の処理の流れについて簡単に説明する。
【0021】
OCT装置10は、まず、光源11から光を発する。光源11から出射された光は、ビームスプリッタ12に入射される。ビームスプリッタ12は、当該入射光を参照光52と測定光51とに分岐する。ビームスプリッタ12により分岐された測定光51は、XYスキャナ13に入射される。
【0022】
XYスキャナ13に入射した測定光51は、その後、レンズ14に入射し、当該レンズ14の作用により被検眼30の眼底(網膜上)に集光される。測定光51は、被検眼30に入射すると、被検眼30の眼底からの反射や散乱により戻り光53となり、測定光51と同じ光路を経て、レンズ14及びXYスキャナ13を介してビームスプリッタ12に入射する。
【0023】
また、測定光51と同じくビームスプリッタ12により分岐された参照光52は、折り返しミラー15に入射する。折り返しミラー15は、参照光52を元の光路に向けて反射する。これにより、反射光(参照光52)は、同一光路を経て、再度、ビームスプリッタ12に入射する。なお、折り返しミラー15は、駆動装置16により駆動され、光軸方向に沿って移動可能に構成される。これにより、参照光52の光路長は、測定光51の光路長とほぼ同じ長さに制御される。なお、駆動装置16は、例えば、ステッピングモータなどにより、折り返しミラー15を段階的に移動させる。
【0024】
ここで、戻り光53及び参照光52がビームスプリッタ12に入射すると、これら光は、ビームスプリッタ12により合波(干渉光)される。この合波により得られた干渉光54は、回折格子17により分光される。なお、回折格子17による干渉光54の分光は、光源の中心波長及び帯域幅と同じ波長条件で行なわれる。
【0025】
回折格子17により分光された干渉光54は、レンズ18に入射する。レンズ18に入射した光は、当該レンズ18の結像作用により、1次元センサ19上に結像される。1次元センサ19では、各波長に対応した光強度を検出し、電気信号を生成(変換)する。電気信号は、断層像生成部20に送られる。なお、1次元センサ19は、CCD型であっても良いし、CMOS型であっても良い。
【0026】
1次元センサ19からの出力(電気信号)を受けた断層像生成部20は、各波長を波数に変換した後、フーリエ変換を実施する。これにより、被検眼30の断層像(眼底の断層像)が取得される。なお、被検眼30の網膜上における各位置において、参照光52の光路長と等しい測定光51の光路長の位置は、コヒーレンスゲートと呼ばれ、断層像生成部20により生成される断層像では、このコヒーレンスゲートからの距離に対応した像が得られる。
【0027】
次に、図2を用いて、眼底に対して測定光51を2次元的に走査させる際の処理の概要について説明する。なお、この処理は、制御部21が光源11及びXYスキャナ13を制御することで行なわれる。
【0028】
図2には、図1に示す走査領域41が示されている。走査領域41は、眼底の断層像の取得対象となる2次元平面上の領域を示しており、A1〜An及びB1〜Bnが走査対象となるライン(走査ライン)となる。また、W及びTは、眼底の断層像の取得対象となる領域(走査領域)の幅を示している。この場合、測定光51によるX方向への走査(Bスキャン)の幅がWとなっており、測定光51によるY方向への走査の幅がLとなっている。
【0029】
OCT装置10の制御部21は、眼底に対して測定光51を走査する前に、まず、Y方向に沿って走査領域41を2つに分ける。これにより、走査領域41は、Y方向に沿って等間隔に分割した第1の領域61と、第2の領域62とに分けられる。
【0030】
ここで、測定光51の1次方向への走査(1次走査)は、第1の領域61と第2の領域62とに対して交互に行なわれる。より具体的には、A1−A1’、B1−B1’、A2−A2’、B2−B2’A3−A3’、B3−B3’、A4−A4’、B4−B4’・・・、An−An’、Bn−Bn’の順に各走査ラインに対して走査処理が実施される。
【0031】
この走査処理では、各走査タイミング毎に、第1の領域61に対する1次走査と、第2の領域62に対する1次走査とが同時(厳密には所定時間内)に行なわれる。すなわち、各走査タイミング毎に、領域各々に対して1次走査を実施する。このとき、当該2つの走査ライン間のY方向に沿った1次走査の開始点の座標の平均が、常に全走査領域41の中心(以下、領域中心Eと呼ぶ)と一致するように走査処理が行なわれる。
【0032】
また、各走査タイミングに対応して実行される2つの走査ライン分の走査処理は、所定時間内に行なわれる。ここで、所定時間とは、人間の眼が、測定光51の輝線を残像として捉える時間を指しており、その時間は、例えば、30m秒程度といわれている。つまり、人間の眼が測定光51の輝線を残像として捉える時間内に、第1の領域61に対する1次走査と、第2の領域62に対する1次走査とを行なう。これにより、被験者は、第1の領域及び第2の領域62に対する2つの走査ライン分の走査処理が同時に行なわれたと感じる。
【0033】
また、各走査タイミングにおいて、第1の領域61に対する1次走査の開始点と、第2の領域62に対する1次走査の開始点とが徐々に領域中心Eに向かうようにして走査処理が行なわれる。これにより、被験者には、2つの走査ラインが中心に向かって移動するように見える。そのため、視線(眼球)の移動を低減させられる。
【0034】
ここで、図3に示すフローチャートを用いて、図1に示すOCT装置10における処理の流れの一例について説明する。ここでは、眼底に対して測定光51を2次元的に走査させる際の処理の流れの一例について説明する。
【0035】
この処理が開始すると、OCT装置10の制御部21は、まず、走査領域41をY方向に沿って等間隔に2つの領域に分割する。すなわち、図2に示す第1の領域61及び第2の領域62に分割する(S101)。
【0036】
領域の分割が済むと、OCT装置10の制御部21は、Y方向における1次走査の開始点を設定する(S102及びS103)。より具体的には、第1の領域61及び第2の領域61において、中心領域EからY方向に沿って最も遠い位置にある開始点をそれぞれ選択し、その位置を1次走査の開始位置として設定する。図2の場合、第1の領域61に対してはA1を開始点に設定し、第2の領域62に対してはB1を開始点に設定する。
【0037】
このようにして領域各々における1次走査の開始点が決まると、OCT装置10の制御部21は、光源11及びXYスキャナ13を制御して、当該領域各々に設定した開始点からX方向に沿って測定光51を1次走査させる(S104)。これにより、各領域各々から1走査ライン分の断層像が取得される。すなわち、全走査領域41からは2走査ライン分の断層像が取得されることになる。上述した通り、各走査タイミングに対応して実行される第1の領域61に対する1次走査及び第2の領域62に対する1次走査は、人間の眼が残像として輝線を捉える時間内に行なわれる。図2の場合、A1−A1’ラインの1次走査と、B1−B1’ラインの1次走査とが実施される。
【0038】
ここで、OCT装置10の制御部21は、全走査領域41に対する走査処理が終了したか否かを判定する。走査領域41全域に対する走査処理が終了していれば(S105でYES)、この処理を終了する。未走査のラインがあれば(S105でNO)、OCT装置10の制御部21は、第1の領域61及び第2の領域62各々におけるY方向に沿った1次走査の開始点の位置を変更する(S106)。具体的には、両領域に対する開始点の位置を領域中心Eに向けて1段階移動させる。図2の場合、第1の領域61においては、A1からAn方向に向けて開始点の位置を1段階移動させることになり、第2の領域62においては、B1からBn方向に向けて開始点の位置を1段階移動させることになる。
【0039】
その後、OCT装置10は、再度、S104の処理に戻り、上記同様に各領域に対する走査処理を実施する。これにより、両領域に対する開始点の位置を領域中心Eに向かって段階的に変更させながら走査領域41全域に対する走査処理が実施される。
【0040】
以上説明したように本実施形態においては、走査領域41を2個の領域に分割し、各走査タイミング毎に、当該分割した領域各々に対して所定時間内(眼が残像として捉える時間内)に測定光51を1次走査させる。ここで、この走査処理においては、各走査タイミングに対応して実施する1次走査の開始点全てのY方向に沿った座標の平均を、領域中心Eに一致させる。
【0041】
これにより、被験者の視線を安定させた状態(サッケード等による眼球の運動を抑制した状態)で眼底の断層像を取得できることになる。
【0042】
(実施形態2)
次に、実施形態2について説明する。実施形態1においては、走査領域41を2個の領域に分割する場合を例に挙げて説明したが、これに限られず、走査領域41を4以上の偶数個の領域に分割しても上記同様の処理を行なうことができる。
【0043】
そこで、実施形態2においては、走査領域41を4以上の偶数個の領域に分割する場合の一例として、走査領域41を4つに分割する場合について説明する。
【0044】
ここで、図4を用いて、XYスキャナ13により測定光51を2次元方向へ走査させる際の処理の概要について説明する。
【0045】
実施形態2においては、走査領域41をY方向に沿って4つに分ける。これにより、走査領域は、Y方向に沿って等間隔に分割した第1の領域63と、第2の領域64と、第3の領域65と、第4の領域66とに分けられる。
【0046】
ここで、まず、分割された領域各々に対して1次走査(Bスキャン)の開始点を設定する。この場合、A1、B1、C1、D1を開始点として設定する。より具体的には、隣り合う2つの領域をペアとして関連付け、当該ペアとなった領域間の境界からY方向に沿って最も遠い位置にある走査ラインを領域各々から開始点として選択し、その位置を1次走査の開始位置として設定する。そして、当該設定した4つの開始点全てからの1次走査を1セットとして走査処理を実施する。
【0047】
その後、各走査タイミング毎に各領域における開始点を変更しながら、全走査領域41に対して測定光51を走査させる。すなわち、ペアとなる領域各々に対して設定した開始点を段階的に領域間の境界に向けて互いに近付くようにそれぞれ変更して設定する。より具体的には、最初の走査タイミングにおいて、A1、B1、C1、D1を開始点とした1次走査を実施し、次の走査タイミングにおいて、A2、B2、C2、D2を開始点とした1次走査を実施する。それ以降のタイミングにおいても上記同様に開始点を変更して設定し、最後の走査タイミングにおいて、An、Bn、Cn、Dnを開始点とした1次走査を実施する。これにより、眼底に対して測定光51を2次元的に走査させることができる。
【0048】
このように実施形態2においても、実施形態1と同様に、各走査タイミングで実行される1次走査の開始点におけるY方向に沿った座標の平均は、全走査領域41におけるY方向に沿った座標の中心位置(領域中心E)に一致する。
【0049】
なお、実施形態2に係わるOCT装置10の動作は、詳細な動作については実施形態1の動作と相違するものの、全体的な動作(領域分割、開始点の設定及び変更)は、実施形態1と同様の流れで実施されるため、ここでは、その説明については省略する。
【0050】
以上説明したように実施形態2によれば、実施形態1の構成よりも、Y方向への移動が少なく、また、輝線がより分散される。そのため、眼球の運動を抑制した状態で眼底の断層像を取得できることになる。
【0051】
以上が本発明の代表的な実施形態の一例であるが、本発明は、上記及び図面に示す実施形態に限定することなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施できるものである。
【0052】
例えば、実施形態1及び2においては、走査領域41を偶数個の領域に分割し、その分割した領域に対して開始点を設定することにより走査処理を行なう場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。本実施形態は、各走査タイミングで実行される1次走査の開始点におけるY方向に沿った座標の平均が、全走査領域41におけるY方向に沿った座標の中心位置(領域中心E)に一致すれば良く、必ずしも領域分割を行なう必要はない。
【0053】
また、実施形態1及び2においては、分割した各領域に対して測定光51を1ライン毎に走査させる場合を例に挙げて説明したが、これに限られず、測定光51を複数ライン毎に走査させるようにしても良い。この場合、測定光51の走査を分散させることにより得られる効果は多少減るが、Y方向への走査の移動が減るため、全ての走査が終わるまでに要する時間を短縮させられる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
眼底に対して照射する光の光軸に直交する面上で所定方向に沿って1次走査させるとともに、前記所定方向と直交する直交方向に沿って段階的に前記1次走査の開始点を変更させることにより前記眼底の走査領域における各走査ラインに対して前記光を照射する光干渉断層撮像装置であって、
各走査タイミング毎に、前記走査領域における複数の走査ラインに対して前記開始点を変更して設定するとともに、該設定した開始点全てからの前記所定方向に沿った前記1次走査を所定時間内に実行させる制御手段と、
各走査タイミングに対応して実行された前記1次走査により得られた前記眼底からの反射光に基づいて前記眼底の断層像を生成する生成手段と
を具備し、
前記制御手段は、
各走査タイミング毎に設定する前記開始点全ての前記走査領域における前記直交方向に沿った座標の平均が、前記走査領域における前記直交方向に沿った中心に一致するように前記開始点を設定する
ことを特徴とする光干渉断層撮像装置。
【請求項2】
前記制御手段は、
前記走査領域を前記直交方向に沿って等間隔に偶数個の領域に分割する分割手段と、
各走査タイミング毎に、前記分割された領域各々に対して前記開始点を前記直交方向に沿って変更して設定する設定手段と、
各走査タイミング毎に、前記分割された領域各々に対して設定された前記開始点全てからの前記所定方向に沿った前記1次走査を所定時間内に実行させる走査制御手段と
を具備することを特徴とする請求項1記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項3】
前記分割手段は、
前記走査領域を前記直交方向に沿って等間隔に2個の領域に分割し、
前記設定手段は、
最初の走査タイミングにおいては、前記中心から前記直交方向に沿って最も遠い位置にある走査ラインを前記分割された領域各々における前記開始点としてそれぞれ設定し、それ以降の走査タイミングにおいては、前記領域各々に対して設定した開始点を段階的に前記直交方向に沿って互いに近付くようにそれぞれ変更して設定する
ことを特徴とする請求項2記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項4】
前記分割手段は、
前記走査領域を前記直交方向に沿って等間隔に4以上の偶数個の領域に分割し、
前記設定手段は、
最初の走査タイミングにおいては、前記分割された全ての領域を隣り合う2つの領域間でペアとして関連付け、該ペアとなる領域間の境界から前記直交方向に沿って最も遠い位置にある走査ラインを該ペアとなる領域各々における前記開始点としてそれぞれ設定し、以降の走査タイミングにおいては、前記ペアとなる領域各々に対して設定した開始点を段階的に前記領域間の境界に向けて互いに近付くようにそれぞれ変更して設定する
ことを特徴とする請求項2記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項5】
眼底に対して照射する光の光軸に直交する面上で所定方向に沿って1次走査させるとともに、前記所定方向と直交する直交方向に沿って段階的に前記1次走査の開始点を変更させることにより前記眼底の走査領域における各走査ラインに対して前記光を照射する光干渉断層撮像装置の処理方法であって、
制御手段が、各走査タイミング毎に、前記走査領域における複数の走査ラインに対して前記開始点を変更して設定するとともに、該設定した開始点全てからの前記所定方向に沿った前記1次走査を所定時間内に実行させる工程と、
生成手段が、各走査タイミングに対応して実行された前記1次走査により得られた前記眼底からの反射光に基づいて前記眼底の断層像を生成する工程と
を含み、
前記制御手段は、
各走査タイミング毎に設定する前記開始点全ての前記走査領域における前記直交方向に沿った座標の平均が、前記走査領域における前記直交方向に沿った中心に一致するように前記開始点を設定する
ことを特徴とする光干渉断層撮像装置の処理方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2011−234750(P2011−234750A)
【公開日】平成23年11月24日(2011.11.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−105961(P2010−105961)
【出願日】平成22年4月30日(2010.4.30)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】