光断層画像撮像方法および光断層画像撮像装置
【課題】ＯＣＴ装置により撮像される断層画像から被検眼の曲率を正確に計測する。
【解決手段】本発明は、測定光を被検眼に照射して得られる戻り光と参照光とを合波して得られる合波光より断層画像を得る画像撮像方法に関し、被検眼と対物レンズとの距離を計測する第１の工程、被検眼の断層画像を取得する第２の工程、断層画像における曲率を計算する領域を設定する第３の工程、及び計測した距離を用いて設定した領域の曲率を計算する第４の工程、を有することを特徴とする。
【解決手段】本発明は、測定光を被検眼に照射して得られる戻り光と参照光とを合波して得られる合波光より断層画像を得る画像撮像方法に関し、被検眼と対物レンズとの距離を計測する第１の工程、被検眼の断層画像を取得する第２の工程、断層画像における曲率を計算する領域を設定する第３の工程、及び計測した距離を用いて設定した領域の曲率を計算する第４の工程、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光断層画像撮像方法及び光断層画像撮像装置に関し、特に、眼科診療等に用いられる光断層画像撮像方法及び光断層画像撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光学機器を用いた眼科用機器として、様々なものが使用されている。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（ＳＬＯ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ）等である。中でも、低コヒーレンス光を利用した光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）による光断層画像撮像装置は、被検眼の断層画像を高解像度に得ることができる装置であり、眼科用機器として網膜の専門外来では必要不可欠な装置になりつつある。以下、これをＯＣＴ装置と記す。
【０００３】
特許文献１の眼底観察装置は、眼底カメラユニット、ＯＣＴユニット、演算制御装置を含んで構成されている。眼底カメラユニットは眼底の２次元画像を取得し、ＯＣＴユニットは眼底の断層画像を取得する。さらに、眼底の特徴部位を特定し、測定光の照射位置を変更して測定することができる。そして、眼底の断層画像や３次元画像を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７９０３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまでＯＣＴ装置では断層画像や３次元画像を取得してきた。その中で、網膜の曲率など眼の形状を定量的に計測したいという要望が出ている。しかし、一般的なＯＣＴ装置の断層画像は空間的な形状を正しく表示していないため、断層画像から曲率を計測することに適していない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る光断層画像撮像方法は、被検眼と対物レンズとの距離を調整し、測定光を被検眼に照射することで得られる被検眼からの戻り光と参照光との合波光により、被検眼の断層画像を取得する光断層画像撮像方法であって、被検眼と対物レンズとの距離を計測する第１の工程と、被検眼の断層画像を取得する第２の工程と、断層画像における曲率を計算する領域を設定する第３の工程と、計測した距離を用いて、設定した領域の曲率を計算する第４の工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、網膜の曲率など眼の形状を定量的に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ＯＣＴ装置を説明する図
【図２】ワーキングディスタンスと走査半径を説明する図
【図３】ワーキングディスタンスと回転中心−網膜距離の関係を示す図
【図４】ワーキングディスタンスの変化による断層画像と２次元像の変化を示す図
【図５】ワーキングディスタンスの変化による前眼部観察の変化を示す図
【図６】実施例１における信号処理の手順を示す図
【図７】座標変換を説明する図
【図８】実施例２における曲率の計算を説明する図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施例について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１０】
［実施例１］
図１は、実施例１における光断層画像撮像装置の構成を示す図である。
【００１１】
（光学系）
光断層画像撮像装置は、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。
【００１２】
光源１０１は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ光源（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光源を選択したが、低コヒーレント光が出射できればよく、ＡＳＥ光源（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等も用いることができる。
【００１３】
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１１０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１１０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、その長さは、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で矢印の方向に移動することによって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、測定光の光路上において、参照光の光路の長さ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によって行われる。
【００１４】
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１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、ダイクロイックミラー１１５、対物レンズ１２８を介して被検眼１２４に到達する。
【００１５】
ここで、前眼部すなわち角膜１２２の観察について説明する。前眼部の観察のための証明光は対物レンズの外側のリング状の光源（不図示）が使われる。この照明光が角膜１２２で反射し、その反射光が対物レンズ１２８を再度通過し、ダイクロイックミラー１１５で反射され、スプリットプリズム１１６、光学系１１７を介し、観察システム１１８に到達する。なお、スプリットプリズム１１６は、角膜１２２と共役の位置に配置されている。
【００１６】
また、対物レンズ１２８は被検眼１２４に向かい合って配置され、被検眼１２４に測定光を導く際にその形状を整形する。
【００１７】
（ワーキングディスタンス）
次にワーキングディスタンスについて説明する。ここでは、ワーキングディスタンス１２６を角膜１２２表面と対物レンズ１２８表面との長さとする。この長さは、本発明における被検眼と対物レンズとの距離に対応する。まず、一般的なＯＣＴ装置の光学系は、被検眼１２４の瞳孔１２９が、測定光１０４の走査の回転中心となるように設計されている。そのためワーキングディスタンスを設計値になるように、対物レンズ１２８と被検眼１２４の距離を調整してＯＣＴ測定を行うことが望ましい。ただし、ＯＣＴ装置は光学系のＮＡが小さいため焦点深度が深く、その結果、ワーキングディスタンスが設計値からはずれても問題なく撮像できる。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。
【００１８】
ここで図２の眼の模式図を用いてワーキングディスタンスと測定光の走査の回転中心２０２およびコヒーレンスゲートの軌跡２０５の関係について説明する。これらにおいて横軸がファストスキャンのｘ軸、縦軸が深さ方向のｚ軸とする。そして回転中心の原点を設計値である瞳孔の位置とする。なおこの図において回転中心２０２は、網膜２０１に入射する光線をそのまま延長したものが結んだ点であって、角膜や水晶体１２３で屈折した光が結ぶ点ではない。
【００１９】
測定光の走査の回転中心２０２はワーキングディスタンス１２６の変化に伴って移動する。さらに測定光１０４を走査するときの走査半径２０４、走査角２０６もワーキングディスタンス１２６の変化に伴って変わる。また、ｘｙスキャナ１１３は２枚のミラーからなることが多い。例えばｙ軸の回転中心は例えば１ｍｍ対物レンズ側にあるとする。このような場合、３Ｄ測定によるｙ軸方向の移動は別途補正をする必要がある。ここではｘ軸とｙ軸の回転中心が同じとして話を進める。
【００２０】
図２（ａ）は、ワーキングディスタンス１２６が設計値より短いため、回転中心２０２が瞳孔１２９に対して網膜２０１の方にある場合である。当然回転中心２０２と網膜２０１の距離は設計値より短くなる。なお、ＯＣＴ測定において、コヒーレンスゲートは網膜２０１を観察できるように硝子体側に配置する。コヒーレンスゲートの軌跡２０５の位置はリファレンスミラー１１１によって変えることができる。図２（ｂ）は、ワーキングディスタンス１２６が設計値とほぼ一致する時である。回転中心２０２と網膜２０１の距離は設計値である。図２（ｃ）は、ワーキングディスタンス１２６が設計値より長く、回転中心２０２が瞳孔１２９に対して対物レンズ１２８側にある場合である。
【００２１】
これら図２（ａ）〜（ｃ）のように走査半径２０４が長くなるほどその軌跡は平坦になる。つまりＯＣＴ装置では網膜２０１とコヒーレンスゲートの軌跡２０５の差が像となって表示される。そのため、走査半径２０４が長くなるほど見かけ上の湾曲が大きくなる。ただし、ワーキングディスタンス１２６が変化しても、光軸に対して同じ角度で入射する光同士は眼球の同じところに結像するという特性があるため、走査範囲２０７は大きく変わらない。
【００２２】
ここでさらに、ワーキングディスタンス１２６の距離変化と回転中心２０２の位置の関係について説明する。なお、ワーキングディスタンス１２６の設計値からの差２１０を空間距離で変数ｇとして表す。原点を瞳孔１２９にしているので、変数ｇの値はｚ軸の値である。そして回転中心２０２から網膜２０１までの空間距離は、変数ｇを用いてｆ（ｇ）と表す。またコヒーレンスゲートは標準的な眼の網膜位置を基準とし、具体的には瞳孔から２４ｍｍの位置となる。その基準からｚ軸上の差２０３を空間距離で変数ｓとして表す。これらを用いて走査半径２０４Ｌ（ｇ）は数式１のように表わされる。
【数１】
【００２３】
コヒーレンスゲートの移動は、リファレンスミラー１１１の移動量ΔＭに換算すると被検眼の屈折率ｎｈを用いて数式２のように表わされる。
【数２】
【００２４】
ところで、回転中心２０２から網膜２０１までの空間距離ｆ（ｇ）の変化は、ワーキングディスタンス１２６の変化に比例していない。その理由は角膜１２２や水晶体１２３で屈折するためである。図３に回転中心２０２から網膜２０１までの空間距離ｆ（ｇ）のシミュレーション結果を示す。横軸はワーキングディスタンス１２６の設計値からの変化ｇである。縦軸は回転中心２０２から網膜２０１までの空間距離である。ワーキングディスタンス１２６がマイナス側の時は、ワーキングディスタンス１２６の変化量より回転中心の移動が小さいことがわかる。逆にプラス側の時は、ワーキングディスタンス１２６の変化量より回転中心の移動が大きいことがわかる。このシミュレーションは眼軸長が２４ｍｍのモデルを使ったが、眼軸長が変わる場合はｆ（ｇ）も当然変わる。この場合、それぞれの眼軸長のモデルに対してシミュレーションが必要となる。またｘ軸とｙ軸で回転中心が異なる場合はさらにシミュレーションが必要になる。
【００２５】
ここで、ＯＣＴ装置によって模型眼を撮像した例について図４を用いて説明する。この模型眼は、網膜に相当する部分に放射状および円の模様が配置されている。網膜に相当する部分とはガラスの表面である。これらの撮像は、ワーキングディスタンス１２６を変化させ、断層画像において模型眼の網膜位置の頂点がコヒーレンスゲートから等距離になるように調整して測定した。図４（ａ）はワーキングディスタンス１２６が設計値より４ｍｍ短い場合の断層画像、図４（ｂ）はその２次元投影像、図４（ｃ）はワーキングディスタンス１２６が設計値の場合の断層画像、図４（ｄ）はその２次元投影像、図４（ｅ）はワーキングディスタンス１２６が設計値より４ｍｍ長い場合の断層画像、図４（ｆ）はその２次元投影像である。なお、各断層画像には、模型眼の網膜が異なる曲率の円弧として撮像されている。また、投影像の同心円及び放射線は、模型眼の網膜位置に記された同心円及び放射線が撮像されそれが投影されている。円と直線の交点４０４に着目して、その補助線４０５を対応する断層画像に引くと図４（ａ）では補助線の下側、図４（ｅ）では上側に、網膜の像が移動していることがわかる。ただし、図４（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）のように測定範囲はほぼ変化がない。
【００２６】
次に、ワーキングディスタンスの計測について図５を用いて説明する。図５は前眼部の観察システム１１８による角膜の像であり、瞳孔５０１、光彩５０２が観察されている状況である。瞳孔５０１の像はビームスプリットプリズムでｘ軸を境にｙ方向の正の領域と負の領域がそれぞれ分離されて観察システム１１８に結像するように設計されている。図５（ａ）はワーキングディスタンス１２６が設計値より短い場合、図５（ｂ）はワーキングディスタンス１２６が設計値とほぼ一致する場合、図５（ｃ）はワーキングディスタンス１２６が設計値より長い場合である。ワーキングディスタンス１２６が設計値とほぼ一致する場合には、瞳孔５０１は分離されていない像となる。一方ワーキングディスタンス１２６が設計値より短い場合には瞳孔の上の像は右側、長い場合には瞳孔の上の像は左側に移動する。この上下の瞳孔５０１の像の差５０３を計測することによってワーキングディスタンス１２６の長さを知ることができる。
【００２７】
ワーキングディスタンス１２６は上述した本発明における被検眼と対物レンズとの距離に対応し、以上に述べたワーキングディスタンス１２６の長さを知る構成は、本発明における被検眼と対物レンズとの距離を計測する計測手段に対応する。また、当該構成は、本発明における被検眼と対物レンズとの距離を取得する取得手段にも対応する。
【００２８】
ちなみに、ワーキングディスタンス１２６とミラー１１１の移動量を測定すれば、回転中心から網膜までの距離を知ることができる。すなわち、コヒーレンスゲートを設計値に配置し、網膜と一致すれば設計通り２４ｍｍの眼軸長であることがわかる。一致していなければコヒーレンスゲートを移動し、網膜と一致するところを探す。この移動量から真の眼軸長を知ることができる。なお、網膜は厚みがあるが、例えば硝子体と神経線維層の境を設計値と考える。
【００２９】
（信号処理）
ここで、ＯＣＴ測定の信号処理について図６を用いて説明する。
Ａ１工程で、測定を開始する。この状態はＯＣＴ装置が起動されていて、被検眼が測定位置に配置されている。
【００３０】
本発明の第１の工程に対応するＡ２工程で、ワーキングディスタンス（ＷＤ）１２６の調整と計測を行う。まずＯＣＴ装置と被検眼のアライメントは前眼部観察システム１１８によって角膜１２２を観察しながら行う。そしてワーキングディスタンス１２６は設計値に対して±５ｍｍ程度に入ることを目標に調整する。ただし、湾曲が大きい場合には、測定光が光彩でブロックされない範囲でさらに被検眼に近づけてもよい。当然ワーキングディスタンスの調整とともにコヒーレンスゲートおよびフォーカスの位置を調整する。なお、眼軸長は他の装置によって計測することができるが、必要であればこの段階でＯＣＴ装置を用いて計測をする。すなわち、ワーキングディスタンス１２６を測定した状態でコヒーレンスゲートを移動させ、硝子体と神経線維層の境界を探す。そしてその時のコヒーレンスゲートの位置を記憶する。コヒーレンスゲートの位置はエンコーダ（不図示）によって測定すればよい。なお、以上述べたように、ＯＣＴ装置は、本発明における被検眼の断層画像を取得する画像取得手段に対応する。
【００３１】
本発明の第２の工程に対応するＡ３工程で、ＯＣＴ測定を行い、被検眼の断層画像を取得する。走査範囲２０７は例えば黄斑を撮像する６ｍｍ、黄斑と乳頭を撮像する１０ｍｍなどである。ここでは、６ｍｍの範囲を撮像するものとして、ｘ方向には５１２ライン、ｙ方向には５１２ラインのデータを取得する。分光器１１９からはライン毎に一次元配列のデータ（１０２４画素）が取得され、コンピュータ１２０に順次送られる。そしてｘ方向の連続する５１２ライン分を、２次元配列のデータを単位として保存する。そのデータサイズは１０２４×５１２×１２ビットである。これがｙ方向に５１２枚できることになる。
【００３２】
測定した２次元配列のデータから、固定ノイズの除去、波長波数変換、フーリエ変換などを行って断層画像（Ｂ−Ｓｃａｎ像）を得ることができる。この断層画像を確認し、所望の測定ができたと判断すれば、被検眼を測定位置から外す。
【００３３】
Ａ４工程で、曲率を計算するために断層画像から空間座標への座標変換を行う。その際に、曲率を求めたい領域、或いは部分の設定を予め行う。この設定を行う操作が本発明の第３の工程に対応する。これについて図７を用いて説明する。図７（ａ）は被検眼の断層画像で、サイズは５００（深さ）×５１２（横）×１２ビットであるとする。一般的な断層画像ではコヒーレンスゲート７０１が一直線になるように表示されている。しかし、コヒーレンスゲートの位置は、図２で示すように扇形の弧である。つまり断層画像を空間座標に変換すれば図７（ｂ）のように扇面７０２に配置されなければならない。したがって、曲率を計算するにはこの座標変換が必要となる。まず断層画像におけるｉ行目、ｊ列の点についての座標変換について考える。ｉ，ｊは０〜５１１までの整数である。
【００３４】
ｉ行目の位置はコヒーレンスゲートから等距離の位置なので、円の公式で表現することができる。そのため曲線はピクセル分解能ｈ、屈折率ｎｈを用いて次のように表わされる。なお、０行目７０４はコヒーレンスゲートの位置である。
【数３】
【００３５】
スキャナはｚ軸に対して対称で、スキャン角を等間隔でｚ軸を対称にサンプリングするとしてｊ列目のラインが表わす直線の式はＮを用いて数式４で表わされる。ここではＮは５１２である。
【数４】
【００３６】
なお、ワーキングディスタンス１２６の変化によって網膜２０１から見た走査半径２０４、走査角２０６は変化するが、走査範囲２０７（Ｗ）はほぼ変わらないので、網膜２０１から見た走査角θ（ｇ）は数式５のような関係がある。
【数５】
走査範囲Ｗは例えば６ｍｍである。ｆ（ｇ）はシミュレーションなどであらかじめ求めておくのでθ（ｇ）を求めることができる。当然、シミュレーションによってθ（ｇ）を求めてもよい。
【００３７】
これらを用いて空間座標における位置は数式６，７のよう表わせる。
【数６】
【数７】
【００３８】
次に、曲率を計算したい部分或いは領域を抽出し、それぞれを座標変換する。ここでは網膜色素上皮上の３点から曲率半径を求める。それぞれの点をＡ１（ｘ１，ｚ１），Ａ２（ｘ２，ｚ２），Ａ３（ｘ３，ｚ３）とする。抽出する点は自動的に選択してもよいし、表示された断層画像上で操作者が指定することにより選択してもよい。当然、このような領域は、網膜の内の所定の領域であり、或いは、脈絡膜、網膜色素上皮層（ＲＰＥ）ＩＳ／ＯＳ（内節と外節の接合面）、外境界膜（ＥＬＭ）、外顆粒層（ＯＮＬ）、外網状層（ＯＰＬ），内顆粒層（ＩＮＬ）、内網状層（ＩＰＬ）、神経細胞層（ＧＣＬ）、神経線維層（ＮＦＬ）など各層や層の境界であってもよい。この曲率を計算した領域、或いは部分の設定は、本発明の種々の構成を制御するコンピュータ１２０に対応する、計算する領域を設定する設定手段を介して実行される。
【００３９】
Ａ５工程で、曲率を計算する。これは点Ａ１、Ａ２、Ａ３を通る円の半径を求めることに帰着する。この場合、辺Ａ１Ａ２と辺Ａ２Ａ３の垂直２等分線の交点が中心となる。辺Ａ１Ａ２の垂直２等分線は数式８のように表わされる。
【数８】
【００４０】
また辺Ａ２Ａ３の垂直２等分線は数式９のように表わされる。
【数９】
【００４１】
従って、円の中心（ｘｃ，ｚｃ）はこれらを解くことによって数式１０と数式１１で表わされる。
【数１０】
【数１１】
【００４２】
この結果、曲率半径２０８（ｒ）は点Ａ１、Ａ２、Ａ３のいずれかと円の中心の距離であるから数式１２のように求めることができる。
【数１２】
【００４３】
以上の数式を用いて計算された曲線は、断層画像に重ねて表示される。又このような曲線の計算を実行する操作は本発明の第４の工程に対応する。また、これら計算を事項するコンピュータ１２０は、本発明における計測したワーキングディスタンスを用いて設定した領域の曲率を計算する計算手段に対応する。なお、計算された曲率に基づいた曲線の断層画像に重ねた表示はコンピュータ１２０及び不図示の表示装置によって為され、これら構成は本発明における表示手段に対応する。
【００４４】
なお、この式は３点を通る円を示すものであって、断層画像に重ね合わせて表示した場合にＲＰＥとずれることがある。問題がある場合は、範囲を狭めるなどして再度３点を設定し計算をする。
【００４５】
当然、いくつかの領域に区切って局所的な曲率を求めてもよい。さらに、３Ｄの断層画像からそれぞれの領域において曲率を求め２次元のマップにして、これを表示（マップ表示）してもよい。このマップ表示は、コンピュータ１２０及び不図示の表示装置によって為され、これら構成は本発明における、曲率をマップとして表示するマップ表示手段に対応する。また、求めた曲率と標準的な曲率を比較してもよい。
Ａ６工程で終了する。所望のデータが得られたことを確認して終了する。
【００４６】
以上説明のように本実施例によれば、ワーキングディスタンスとリファレンスミラーの移動量を測定することにより、眼の形状、特に網膜の曲率を正確に計測することができる。
【００４７】
［実施例２］
以下、本発明の実施例２について、図面を用いて説明する。ここでは簡易的に曲率を求める方法について述べる。
【００４８】
図８（ａ）は被検眼と測定系の空間距離を模式的に示したものである。ここでは曲率半径を計算したい領域は網膜色素上皮８０２とする。図８（ｂ）はこの配置によって得られる被検眼の断層画像で、神経線維層の表面８０１と網膜色素上皮８０２を模式的に表わしたものである。点Ａおよび点Ｂは網膜色素上皮８０２の深さが同じ点である。点Ｃは辺ＡＢの垂直２等分線と線ＡＢの交点、点Ｄは辺ＡＢ垂直２等分線と網膜色素上皮８０２の交点である。点Ｆはコヒーレンスゲートと辺ＡＢの垂直２等分線の交点、点Ｇはコヒーレンスゲート上の点Ｂと回転中心をむすぶ直線の交点である。即ち、曲率の計算は、少なくとも断層画像で深さの同じ２点とその垂直２等分線上の１点で構成される三角形の底辺と高さ、及び参照光の光路長で決まるコヒーレンスゲート位置の情報を用いて行われる。図８（ｂ）上で対応する点がＡ’のように示されている。ここで、ＢＣ＝ｕ、ＣＤ＝ｖ、ＢＥ＝ｒとすると、数式１３のような関係になる。
【数１３】
【００４９】
これを曲率半径ｒについて解くと数式１４のようになる。
【数１４】
【００５０】
曲率半径ｒを求めるにはｕとｖを知る必要がある。ｕは辺Ｂ’Ｃ’と対応するのでそれを計測すれば良い。あらかじめ模型眼などによって校正しておけばピクセル数を数えれば容易にｕを知ることができる。次にｖであるが、図７（ａ）のように断層画像ではコヒーレンスゲートの位置が一直線になるため、ｚ方向に補正が必要である。すなわちＧをｚ軸に投影したときにＦとの差が発生する。その補正量をｄとすると、辺Ｆ’Ｃ’を光学距離ｐ、Ｂ’がｑ列目であるとして、数式１５の関係になる。
【数１５】
【００５１】
辺Ｃ’Ｄ’の光学距離をＴとおくと数式１６の関係が成り立つ。なお、Ｔは断層画像のピクセル分解能とピクセル数を掛け算したものである。
【数１６】
これらの関係を用いることによって曲率半径ｒの近似値を求めることができる。
【００５２】
なお、前述したように、測定光は異なる回転軸すなわち回転中心をそれぞれ有する２つのｘスキャナ及びｙスキャナによって網膜上を操作される。従って、これらスキャナの回転中心の位置の相違を考慮して、断層画像の補正を行う必要がある。本発明では、第４の工程において、このような回転中心の違いをワーキングディスタンスに反映させた断層画像を生成することとしても良い。これにより、実際のＯＣＴ装置において、より適正な断層画像を得ることが可能となる。
以上説明のように本実施例によれば、被検眼の曲率を簡易的に求めることができる。
【００５３】
（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。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光断層画像撮像方法及び光断層画像撮像装置に関し、特に、眼科診療等に用いられる光断層画像撮像方法及び光断層画像撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光学機器を用いた眼科用機器として、様々なものが使用されている。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（ＳＬＯ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ）等である。中でも、低コヒーレンス光を利用した光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）による光断層画像撮像装置は、被検眼の断層画像を高解像度に得ることができる装置であり、眼科用機器として網膜の専門外来では必要不可欠な装置になりつつある。以下、これをＯＣＴ装置と記す。
【０００３】
特許文献１の眼底観察装置は、眼底カメラユニット、ＯＣＴユニット、演算制御装置を含んで構成されている。眼底カメラユニットは眼底の２次元画像を取得し、ＯＣＴユニットは眼底の断層画像を取得する。さらに、眼底の特徴部位を特定し、測定光の照射位置を変更して測定することができる。そして、眼底の断層画像や３次元画像を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７９０３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまでＯＣＴ装置では断層画像や３次元画像を取得してきた。その中で、網膜の曲率など眼の形状を定量的に計測したいという要望が出ている。しかし、一般的なＯＣＴ装置の断層画像は空間的な形状を正しく表示していないため、断層画像から曲率を計測することに適していない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る光断層画像撮像方法は、被検眼と対物レンズとの距離を調整し、測定光を被検眼に照射することで得られる被検眼からの戻り光と参照光との合波光により、被検眼の断層画像を取得する光断層画像撮像方法であって、被検眼と対物レンズとの距離を計測する第１の工程と、被検眼の断層画像を取得する第２の工程と、断層画像における曲率を計算する領域を設定する第３の工程と、計測した距離を用いて、設定した領域の曲率を計算する第４の工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、網膜の曲率など眼の形状を定量的に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ＯＣＴ装置を説明する図
【図２】ワーキングディスタンスと走査半径を説明する図
【図３】ワーキングディスタンスと回転中心−網膜距離の関係を示す図
【図４】ワーキングディスタンスの変化による断層画像と２次元像の変化を示す図
【図５】ワーキングディスタンスの変化による前眼部観察の変化を示す図
【図６】実施例１における信号処理の手順を示す図
【図７】座標変換を説明する図
【図８】実施例２における曲率の計算を説明する図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施例について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１０】
［実施例１］
図１は、実施例１における光断層画像撮像装置の構成を示す図である。
【００１１】
（光学系）
光断層画像撮像装置は、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。
【００１２】
光源１０１は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ光源（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光源を選択したが、低コヒーレント光が出射できればよく、ＡＳＥ光源（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等も用いることができる。
【００１３】
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１１０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１１０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、その長さは、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で矢印の方向に移動することによって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、測定光の光路上において、参照光の光路の長さ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によって行われる。
【００１４】
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１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、ダイクロイックミラー１１５、対物レンズ１２８を介して被検眼１２４に到達する。
【００１５】
ここで、前眼部すなわち角膜１２２の観察について説明する。前眼部の観察のための証明光は対物レンズの外側のリング状の光源（不図示）が使われる。この照明光が角膜１２２で反射し、その反射光が対物レンズ１２８を再度通過し、ダイクロイックミラー１１５で反射され、スプリットプリズム１１６、光学系１１７を介し、観察システム１１８に到達する。なお、スプリットプリズム１１６は、角膜１２２と共役の位置に配置されている。
【００１６】
また、対物レンズ１２８は被検眼１２４に向かい合って配置され、被検眼１２４に測定光を導く際にその形状を整形する。
【００１７】
（ワーキングディスタンス）
次にワーキングディスタンスについて説明する。ここでは、ワーキングディスタンス１２６を角膜１２２表面と対物レンズ１２８表面との長さとする。この長さは、本発明における被検眼と対物レンズとの距離に対応する。まず、一般的なＯＣＴ装置の光学系は、被検眼１２４の瞳孔１２９が、測定光１０４の走査の回転中心となるように設計されている。そのためワーキングディスタンスを設計値になるように、対物レンズ１２８と被検眼１２４の距離を調整してＯＣＴ測定を行うことが望ましい。ただし、ＯＣＴ装置は光学系のＮＡが小さいため焦点深度が深く、その結果、ワーキングディスタンスが設計値からはずれても問題なく撮像できる。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。
【００１８】
ここで図２の眼の模式図を用いてワーキングディスタンスと測定光の走査の回転中心２０２およびコヒーレンスゲートの軌跡２０５の関係について説明する。これらにおいて横軸がファストスキャンのｘ軸、縦軸が深さ方向のｚ軸とする。そして回転中心の原点を設計値である瞳孔の位置とする。なおこの図において回転中心２０２は、網膜２０１に入射する光線をそのまま延長したものが結んだ点であって、角膜や水晶体１２３で屈折した光が結ぶ点ではない。
【００１９】
測定光の走査の回転中心２０２はワーキングディスタンス１２６の変化に伴って移動する。さらに測定光１０４を走査するときの走査半径２０４、走査角２０６もワーキングディスタンス１２６の変化に伴って変わる。また、ｘｙスキャナ１１３は２枚のミラーからなることが多い。例えばｙ軸の回転中心は例えば１ｍｍ対物レンズ側にあるとする。このような場合、３Ｄ測定によるｙ軸方向の移動は別途補正をする必要がある。ここではｘ軸とｙ軸の回転中心が同じとして話を進める。
【００２０】
図２（ａ）は、ワーキングディスタンス１２６が設計値より短いため、回転中心２０２が瞳孔１２９に対して網膜２０１の方にある場合である。当然回転中心２０２と網膜２０１の距離は設計値より短くなる。なお、ＯＣＴ測定において、コヒーレンスゲートは網膜２０１を観察できるように硝子体側に配置する。コヒーレンスゲートの軌跡２０５の位置はリファレンスミラー１１１によって変えることができる。図２（ｂ）は、ワーキングディスタンス１２６が設計値とほぼ一致する時である。回転中心２０２と網膜２０１の距離は設計値である。図２（ｃ）は、ワーキングディスタンス１２６が設計値より長く、回転中心２０２が瞳孔１２９に対して対物レンズ１２８側にある場合である。
【００２１】
これら図２（ａ）〜（ｃ）のように走査半径２０４が長くなるほどその軌跡は平坦になる。つまりＯＣＴ装置では網膜２０１とコヒーレンスゲートの軌跡２０５の差が像となって表示される。そのため、走査半径２０４が長くなるほど見かけ上の湾曲が大きくなる。ただし、ワーキングディスタンス１２６が変化しても、光軸に対して同じ角度で入射する光同士は眼球の同じところに結像するという特性があるため、走査範囲２０７は大きく変わらない。
【００２２】
ここでさらに、ワーキングディスタンス１２６の距離変化と回転中心２０２の位置の関係について説明する。なお、ワーキングディスタンス１２６の設計値からの差２１０を空間距離で変数ｇとして表す。原点を瞳孔１２９にしているので、変数ｇの値はｚ軸の値である。そして回転中心２０２から網膜２０１までの空間距離は、変数ｇを用いてｆ（ｇ）と表す。またコヒーレンスゲートは標準的な眼の網膜位置を基準とし、具体的には瞳孔から２４ｍｍの位置となる。その基準からｚ軸上の差２０３を空間距離で変数ｓとして表す。これらを用いて走査半径２０４Ｌ（ｇ）は数式１のように表わされる。
【数１】
【００２３】
コヒーレンスゲートの移動は、リファレンスミラー１１１の移動量ΔＭに換算すると被検眼の屈折率ｎｈを用いて数式２のように表わされる。
【数２】
【００２４】
ところで、回転中心２０２から網膜２０１までの空間距離ｆ（ｇ）の変化は、ワーキングディスタンス１２６の変化に比例していない。その理由は角膜１２２や水晶体１２３で屈折するためである。図３に回転中心２０２から網膜２０１までの空間距離ｆ（ｇ）のシミュレーション結果を示す。横軸はワーキングディスタンス１２６の設計値からの変化ｇである。縦軸は回転中心２０２から網膜２０１までの空間距離である。ワーキングディスタンス１２６がマイナス側の時は、ワーキングディスタンス１２６の変化量より回転中心の移動が小さいことがわかる。逆にプラス側の時は、ワーキングディスタンス１２６の変化量より回転中心の移動が大きいことがわかる。このシミュレーションは眼軸長が２４ｍｍのモデルを使ったが、眼軸長が変わる場合はｆ（ｇ）も当然変わる。この場合、それぞれの眼軸長のモデルに対してシミュレーションが必要となる。またｘ軸とｙ軸で回転中心が異なる場合はさらにシミュレーションが必要になる。
【００２５】
ここで、ＯＣＴ装置によって模型眼を撮像した例について図４を用いて説明する。この模型眼は、網膜に相当する部分に放射状および円の模様が配置されている。網膜に相当する部分とはガラスの表面である。これらの撮像は、ワーキングディスタンス１２６を変化させ、断層画像において模型眼の網膜位置の頂点がコヒーレンスゲートから等距離になるように調整して測定した。図４（ａ）はワーキングディスタンス１２６が設計値より４ｍｍ短い場合の断層画像、図４（ｂ）はその２次元投影像、図４（ｃ）はワーキングディスタンス１２６が設計値の場合の断層画像、図４（ｄ）はその２次元投影像、図４（ｅ）はワーキングディスタンス１２６が設計値より４ｍｍ長い場合の断層画像、図４（ｆ）はその２次元投影像である。なお、各断層画像には、模型眼の網膜が異なる曲率の円弧として撮像されている。また、投影像の同心円及び放射線は、模型眼の網膜位置に記された同心円及び放射線が撮像されそれが投影されている。円と直線の交点４０４に着目して、その補助線４０５を対応する断層画像に引くと図４（ａ）では補助線の下側、図４（ｅ）では上側に、網膜の像が移動していることがわかる。ただし、図４（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）のように測定範囲はほぼ変化がない。
【００２６】
次に、ワーキングディスタンスの計測について図５を用いて説明する。図５は前眼部の観察システム１１８による角膜の像であり、瞳孔５０１、光彩５０２が観察されている状況である。瞳孔５０１の像はビームスプリットプリズムでｘ軸を境にｙ方向の正の領域と負の領域がそれぞれ分離されて観察システム１１８に結像するように設計されている。図５（ａ）はワーキングディスタンス１２６が設計値より短い場合、図５（ｂ）はワーキングディスタンス１２６が設計値とほぼ一致する場合、図５（ｃ）はワーキングディスタンス１２６が設計値より長い場合である。ワーキングディスタンス１２６が設計値とほぼ一致する場合には、瞳孔５０１は分離されていない像となる。一方ワーキングディスタンス１２６が設計値より短い場合には瞳孔の上の像は右側、長い場合には瞳孔の上の像は左側に移動する。この上下の瞳孔５０１の像の差５０３を計測することによってワーキングディスタンス１２６の長さを知ることができる。
【００２７】
ワーキングディスタンス１２６は上述した本発明における被検眼と対物レンズとの距離に対応し、以上に述べたワーキングディスタンス１２６の長さを知る構成は、本発明における被検眼と対物レンズとの距離を計測する計測手段に対応する。また、当該構成は、本発明における被検眼と対物レンズとの距離を取得する取得手段にも対応する。
【００２８】
ちなみに、ワーキングディスタンス１２６とミラー１１１の移動量を測定すれば、回転中心から網膜までの距離を知ることができる。すなわち、コヒーレンスゲートを設計値に配置し、網膜と一致すれば設計通り２４ｍｍの眼軸長であることがわかる。一致していなければコヒーレンスゲートを移動し、網膜と一致するところを探す。この移動量から真の眼軸長を知ることができる。なお、網膜は厚みがあるが、例えば硝子体と神経線維層の境を設計値と考える。
【００２９】
（信号処理）
ここで、ＯＣＴ測定の信号処理について図６を用いて説明する。
Ａ１工程で、測定を開始する。この状態はＯＣＴ装置が起動されていて、被検眼が測定位置に配置されている。
【００３０】
本発明の第１の工程に対応するＡ２工程で、ワーキングディスタンス（ＷＤ）１２６の調整と計測を行う。まずＯＣＴ装置と被検眼のアライメントは前眼部観察システム１１８によって角膜１２２を観察しながら行う。そしてワーキングディスタンス１２６は設計値に対して±５ｍｍ程度に入ることを目標に調整する。ただし、湾曲が大きい場合には、測定光が光彩でブロックされない範囲でさらに被検眼に近づけてもよい。当然ワーキングディスタンスの調整とともにコヒーレンスゲートおよびフォーカスの位置を調整する。なお、眼軸長は他の装置によって計測することができるが、必要であればこの段階でＯＣＴ装置を用いて計測をする。すなわち、ワーキングディスタンス１２６を測定した状態でコヒーレンスゲートを移動させ、硝子体と神経線維層の境界を探す。そしてその時のコヒーレンスゲートの位置を記憶する。コヒーレンスゲートの位置はエンコーダ（不図示）によって測定すればよい。なお、以上述べたように、ＯＣＴ装置は、本発明における被検眼の断層画像を取得する画像取得手段に対応する。
【００３１】
本発明の第２の工程に対応するＡ３工程で、ＯＣＴ測定を行い、被検眼の断層画像を取得する。走査範囲２０７は例えば黄斑を撮像する６ｍｍ、黄斑と乳頭を撮像する１０ｍｍなどである。ここでは、６ｍｍの範囲を撮像するものとして、ｘ方向には５１２ライン、ｙ方向には５１２ラインのデータを取得する。分光器１１９からはライン毎に一次元配列のデータ（１０２４画素）が取得され、コンピュータ１２０に順次送られる。そしてｘ方向の連続する５１２ライン分を、２次元配列のデータを単位として保存する。そのデータサイズは１０２４×５１２×１２ビットである。これがｙ方向に５１２枚できることになる。
【００３２】
測定した２次元配列のデータから、固定ノイズの除去、波長波数変換、フーリエ変換などを行って断層画像（Ｂ−Ｓｃａｎ像）を得ることができる。この断層画像を確認し、所望の測定ができたと判断すれば、被検眼を測定位置から外す。
【００３３】
Ａ４工程で、曲率を計算するために断層画像から空間座標への座標変換を行う。その際に、曲率を求めたい領域、或いは部分の設定を予め行う。この設定を行う操作が本発明の第３の工程に対応する。これについて図７を用いて説明する。図７（ａ）は被検眼の断層画像で、サイズは５００（深さ）×５１２（横）×１２ビットであるとする。一般的な断層画像ではコヒーレンスゲート７０１が一直線になるように表示されている。しかし、コヒーレンスゲートの位置は、図２で示すように扇形の弧である。つまり断層画像を空間座標に変換すれば図７（ｂ）のように扇面７０２に配置されなければならない。したがって、曲率を計算するにはこの座標変換が必要となる。まず断層画像におけるｉ行目、ｊ列の点についての座標変換について考える。ｉ，ｊは０〜５１１までの整数である。
【００３４】
ｉ行目の位置はコヒーレンスゲートから等距離の位置なので、円の公式で表現することができる。そのため曲線はピクセル分解能ｈ、屈折率ｎｈを用いて次のように表わされる。なお、０行目７０４はコヒーレンスゲートの位置である。
【数３】
【００３５】
スキャナはｚ軸に対して対称で、スキャン角を等間隔でｚ軸を対称にサンプリングするとしてｊ列目のラインが表わす直線の式はＮを用いて数式４で表わされる。ここではＮは５１２である。
【数４】
【００３６】
なお、ワーキングディスタンス１２６の変化によって網膜２０１から見た走査半径２０４、走査角２０６は変化するが、走査範囲２０７（Ｗ）はほぼ変わらないので、網膜２０１から見た走査角θ（ｇ）は数式５のような関係がある。
【数５】
走査範囲Ｗは例えば６ｍｍである。ｆ（ｇ）はシミュレーションなどであらかじめ求めておくのでθ（ｇ）を求めることができる。当然、シミュレーションによってθ（ｇ）を求めてもよい。
【００３７】
これらを用いて空間座標における位置は数式６，７のよう表わせる。
【数６】
【数７】
【００３８】
次に、曲率を計算したい部分或いは領域を抽出し、それぞれを座標変換する。ここでは網膜色素上皮上の３点から曲率半径を求める。それぞれの点をＡ１（ｘ１，ｚ１），Ａ２（ｘ２，ｚ２），Ａ３（ｘ３，ｚ３）とする。抽出する点は自動的に選択してもよいし、表示された断層画像上で操作者が指定することにより選択してもよい。当然、このような領域は、網膜の内の所定の領域であり、或いは、脈絡膜、網膜色素上皮層（ＲＰＥ）ＩＳ／ＯＳ（内節と外節の接合面）、外境界膜（ＥＬＭ）、外顆粒層（ＯＮＬ）、外網状層（ＯＰＬ），内顆粒層（ＩＮＬ）、内網状層（ＩＰＬ）、神経細胞層（ＧＣＬ）、神経線維層（ＮＦＬ）など各層や層の境界であってもよい。この曲率を計算した領域、或いは部分の設定は、本発明の種々の構成を制御するコンピュータ１２０に対応する、計算する領域を設定する設定手段を介して実行される。
【００３９】
Ａ５工程で、曲率を計算する。これは点Ａ１、Ａ２、Ａ３を通る円の半径を求めることに帰着する。この場合、辺Ａ１Ａ２と辺Ａ２Ａ３の垂直２等分線の交点が中心となる。辺Ａ１Ａ２の垂直２等分線は数式８のように表わされる。
【数８】
【００４０】
また辺Ａ２Ａ３の垂直２等分線は数式９のように表わされる。
【数９】
【００４１】
従って、円の中心（ｘｃ，ｚｃ）はこれらを解くことによって数式１０と数式１１で表わされる。
【数１０】
【数１１】
【００４２】
この結果、曲率半径２０８（ｒ）は点Ａ１、Ａ２、Ａ３のいずれかと円の中心の距離であるから数式１２のように求めることができる。
【数１２】
【００４３】
以上の数式を用いて計算された曲線は、断層画像に重ねて表示される。又このような曲線の計算を実行する操作は本発明の第４の工程に対応する。また、これら計算を事項するコンピュータ１２０は、本発明における計測したワーキングディスタンスを用いて設定した領域の曲率を計算する計算手段に対応する。なお、計算された曲率に基づいた曲線の断層画像に重ねた表示はコンピュータ１２０及び不図示の表示装置によって為され、これら構成は本発明における表示手段に対応する。
【００４４】
なお、この式は３点を通る円を示すものであって、断層画像に重ね合わせて表示した場合にＲＰＥとずれることがある。問題がある場合は、範囲を狭めるなどして再度３点を設定し計算をする。
【００４５】
当然、いくつかの領域に区切って局所的な曲率を求めてもよい。さらに、３Ｄの断層画像からそれぞれの領域において曲率を求め２次元のマップにして、これを表示（マップ表示）してもよい。このマップ表示は、コンピュータ１２０及び不図示の表示装置によって為され、これら構成は本発明における、曲率をマップとして表示するマップ表示手段に対応する。また、求めた曲率と標準的な曲率を比較してもよい。
Ａ６工程で終了する。所望のデータが得られたことを確認して終了する。
【００４６】
以上説明のように本実施例によれば、ワーキングディスタンスとリファレンスミラーの移動量を測定することにより、眼の形状、特に網膜の曲率を正確に計測することができる。
【００４７】
［実施例２］
以下、本発明の実施例２について、図面を用いて説明する。ここでは簡易的に曲率を求める方法について述べる。
【００４８】
図８（ａ）は被検眼と測定系の空間距離を模式的に示したものである。ここでは曲率半径を計算したい領域は網膜色素上皮８０２とする。図８（ｂ）はこの配置によって得られる被検眼の断層画像で、神経線維層の表面８０１と網膜色素上皮８０２を模式的に表わしたものである。点Ａおよび点Ｂは網膜色素上皮８０２の深さが同じ点である。点Ｃは辺ＡＢの垂直２等分線と線ＡＢの交点、点Ｄは辺ＡＢ垂直２等分線と網膜色素上皮８０２の交点である。点Ｆはコヒーレンスゲートと辺ＡＢの垂直２等分線の交点、点Ｇはコヒーレンスゲート上の点Ｂと回転中心をむすぶ直線の交点である。即ち、曲率の計算は、少なくとも断層画像で深さの同じ２点とその垂直２等分線上の１点で構成される三角形の底辺と高さ、及び参照光の光路長で決まるコヒーレンスゲート位置の情報を用いて行われる。図８（ｂ）上で対応する点がＡ’のように示されている。ここで、ＢＣ＝ｕ、ＣＤ＝ｖ、ＢＥ＝ｒとすると、数式１３のような関係になる。
【数１３】
【００４９】
これを曲率半径ｒについて解くと数式１４のようになる。
【数１４】
【００５０】
曲率半径ｒを求めるにはｕとｖを知る必要がある。ｕは辺Ｂ’Ｃ’と対応するのでそれを計測すれば良い。あらかじめ模型眼などによって校正しておけばピクセル数を数えれば容易にｕを知ることができる。次にｖであるが、図７（ａ）のように断層画像ではコヒーレンスゲートの位置が一直線になるため、ｚ方向に補正が必要である。すなわちＧをｚ軸に投影したときにＦとの差が発生する。その補正量をｄとすると、辺Ｆ’Ｃ’を光学距離ｐ、Ｂ’がｑ列目であるとして、数式１５の関係になる。
【数１５】
【００５１】
辺Ｃ’Ｄ’の光学距離をＴとおくと数式１６の関係が成り立つ。なお、Ｔは断層画像のピクセル分解能とピクセル数を掛け算したものである。
【数１６】
これらの関係を用いることによって曲率半径ｒの近似値を求めることができる。
【００５２】
なお、前述したように、測定光は異なる回転軸すなわち回転中心をそれぞれ有する２つのｘスキャナ及びｙスキャナによって網膜上を操作される。従って、これらスキャナの回転中心の位置の相違を考慮して、断層画像の補正を行う必要がある。本発明では、第４の工程において、このような回転中心の違いをワーキングディスタンスに反映させた断層画像を生成することとしても良い。これにより、実際のＯＣＴ装置において、より適正な断層画像を得ることが可能となる。
以上説明のように本実施例によれば、被検眼の曲率を簡易的に求めることができる。
【００５３】
（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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検眼と対物レンズとの距離を調整し、測定光を前記被検眼に照射することで得られる前記被検眼からの戻り光と参照光との合波光により、前記被検眼の断層画像を取得する光断層画像撮像方法であって、
前記被検眼と前記対物レンズとの前記距離を計測する第１の工程と、
前記被検眼の断層画像を取得する第２の工程と、
前記断層画像における曲率を計算する領域を設定する第３の工程と、
計測した前記距離を用いて、設定した前記領域の曲率を計算する第４の工程と、
を有することを特徴とする光断層画像撮像方法。
【請求項２】
前記領域が脈絡膜、色素上皮層、内節と外節の接合面、外境界膜、外顆粒層、外網状層、内顆粒層、内網状層、神経細胞層、神経線維層の層、およびそれらの境界であることを特徴とする請求項１記載の光断層画像撮像方法。
【請求項３】
前記曲率を計算が、前記測定光の走査の回転中心から網膜までの距離、走査角、前記参照光の光路長により決まるコヒーレンスゲート位置、前記断層画像上の座標、断層画像の深さ方向のピクセル分解能を用いて行われることを特徴とする請求項１に記載の光断層画像撮像方法。
【請求項４】
前記測定光を走査するための異なる回転中心を各々有する２つのスキャナを更に有し、
前記第４の工程は、前記曲率を計算するときに、各々の前記スキャナの前記回転中心の位置の違いを補正する工程を更に有することを特徴とする請求項３に記載の光断層画像撮像方法
【請求項５】
前記曲率の計算方法が、少なくとも断層画像で深さの同じ２点とその垂直２等分線上の１点で構成される三角形の底辺と高さ、前記参照光の光路長で決まるコヒーレンスゲート位置の情報を用いて行うことを特徴とする請求項１に記載の光断層画像撮像方法。
【請求項６】
前記計算した曲線を断層画像に重ねて表示することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光断層画像撮像方法。
【請求項７】
前記曲率の計算が複数の領域において行われ、その曲率をマップで表示することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光断層画像撮像方法。
【請求項８】
対物レンズを介して測定光を照射した被検眼からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合波した合波光に基づいて該被検眼の網膜の断層画像を取得する光断層画像撮像装置であって、
前記被検眼と前記対物レンズとの距離を取得する取得手段と、
前記距離に基づいて前記断層画像における網膜の曲率を計算する計算手段と、
を有することを特徴とする光断層画像撮像装置。
【請求項９】
前記断層画像から領域を設定する設定手段を有し、
前記計算手段が、前記距離に基づいて前記領域の曲率を計算することを特徴とする請求項８に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項１０】
前記領域は、前記網膜の所定の層であり、
前記断層画像から前記所定の層を検出することを特徴とする請求項９に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項１１】
計算した前記曲率に基づいた曲線を前記断層画像に重ねて表示する表示手段を更に有することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項１２】
前記曲率の計算が複数の領域において行われ、前記曲率をマップとして表示するマップ手段を更に有することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項１】
被検眼と対物レンズとの距離を調整し、測定光を前記被検眼に照射することで得られる前記被検眼からの戻り光と参照光との合波光により、前記被検眼の断層画像を取得する光断層画像撮像方法であって、
前記被検眼と前記対物レンズとの前記距離を計測する第１の工程と、
前記被検眼の断層画像を取得する第２の工程と、
前記断層画像における曲率を計算する領域を設定する第３の工程と、
計測した前記距離を用いて、設定した前記領域の曲率を計算する第４の工程と、
を有することを特徴とする光断層画像撮像方法。
【請求項２】
前記領域が脈絡膜、色素上皮層、内節と外節の接合面、外境界膜、外顆粒層、外網状層、内顆粒層、内網状層、神経細胞層、神経線維層の層、およびそれらの境界であることを特徴とする請求項１記載の光断層画像撮像方法。
【請求項３】
前記曲率を計算が、前記測定光の走査の回転中心から網膜までの距離、走査角、前記参照光の光路長により決まるコヒーレンスゲート位置、前記断層画像上の座標、断層画像の深さ方向のピクセル分解能を用いて行われることを特徴とする請求項１に記載の光断層画像撮像方法。
【請求項４】
前記測定光を走査するための異なる回転中心を各々有する２つのスキャナを更に有し、
前記第４の工程は、前記曲率を計算するときに、各々の前記スキャナの前記回転中心の位置の違いを補正する工程を更に有することを特徴とする請求項３に記載の光断層画像撮像方法
【請求項５】
前記曲率の計算方法が、少なくとも断層画像で深さの同じ２点とその垂直２等分線上の１点で構成される三角形の底辺と高さ、前記参照光の光路長で決まるコヒーレンスゲート位置の情報を用いて行うことを特徴とする請求項１に記載の光断層画像撮像方法。
【請求項６】
前記計算した曲線を断層画像に重ねて表示することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光断層画像撮像方法。
【請求項７】
前記曲率の計算が複数の領域において行われ、その曲率をマップで表示することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光断層画像撮像方法。
【請求項８】
対物レンズを介して測定光を照射した被検眼からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを合波した合波光に基づいて該被検眼の網膜の断層画像を取得する光断層画像撮像装置であって、
前記被検眼と前記対物レンズとの距離を取得する取得手段と、
前記距離に基づいて前記断層画像における網膜の曲率を計算する計算手段と、
を有することを特徴とする光断層画像撮像装置。
【請求項９】
前記断層画像から領域を設定する設定手段を有し、
前記計算手段が、前記距離に基づいて前記領域の曲率を計算することを特徴とする請求項８に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項１０】
前記領域は、前記網膜の所定の層であり、
前記断層画像から前記所定の層を検出することを特徴とする請求項９に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項１１】
計算した前記曲率に基づいた曲線を前記断層画像に重ねて表示する表示手段を更に有することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項１２】
前記曲率の計算が複数の領域において行われ、前記曲率をマップとして表示するマップ手段を更に有することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の光断層画像撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１４７９７７（Ｐ２０１２−１４７９７７Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９３４７（Ｐ２０１１−９３４７）
【出願日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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