撮像装置及び撮像方法
【課題】 追尾装置を用いて眼球の動きに追随して撮像する場合において、検出、算出及び補正のプロセス実行時に生じるタイムラグを抑制する。
【解決手段】 前記被検眼の画像を取得する取得手段と、前記画像に基づいて前記被検眼の動きを計測する計測手段と、前記計測手段により計測された前記被検眼の動きの周期に基づいて、前記取得手段が前記被検眼の画像を取得するときの前記被検眼の動きを予測する予測手段と、前記予測手段により予測された前記被検眼の動きに基づいて、前記取得手段が前記画像を取得する際の取得位置を制御する制御手段と、を有する撮像装置を提供する。
【解決手段】 前記被検眼の画像を取得する取得手段と、前記画像に基づいて前記被検眼の動きを計測する計測手段と、前記計測手段により計測された前記被検眼の動きの周期に基づいて、前記取得手段が前記被検眼の画像を取得するときの前記被検眼の動きを予測する予測手段と、前記予測手段により予測された前記被検眼の動きに基づいて、前記取得手段が前記画像を取得する際の取得位置を制御する制御手段と、を有する撮像装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び撮像方法に関するものである。特に、眼球の動きを予測した制御を行う事で、所望の眼底断層像を取得する撮像装置及び撮像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、眼底断層像が取得できるＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置が注目されている。他の装置では観察できない眼底の内部構造が非侵襲で診断できる事が注目要因の一つである。高速に撮像可能で実績のあるＦＤ−ＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ）が市場の中心である。ＯＣＴ装置には眼底カメラやＳＬＯ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｙ）が同一装置内に装備され、眼底のどこのエリアをＯＣＴスキャンするか表示する事で所望の位置付近のＯＣＴ画像を取得することができる。
【０００３】
一方、早期診断、早期治療から微小の腫瘍や異常を検出する為に、眼球の動きを考慮したＯＣＴ画像の撮像タイミングと位置の制御を正確に行う必要がある。
【０００４】
眼球の動きを考慮した発明が特許文献１に示されている。
撮像タイミングに関する発明が特許文献２に示されている。
【０００５】
特許文献１に開示される発明では、ＯＣＴ装置に眼底の移動を検出する為の装置を付加させている。その装置は眼底の視神経乳頭を追尾し、追尾量をリアルタイムでＯＣＴスキャナに伝える事で、所望位置付近のＯＣＴ画像を取得している。
【０００６】
また、特許文献２に開示される発明では、心臓の周期にＸ線装置の制御を同期させる事で、所望の画像を取得し、撮像回数を減らし、被爆量を低減させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００４−５１２１２５号公報
【特許文献２】特開２００９−７２５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に示す構成では、眼底撮像装置や眼底断層像撮像装置の他に、追尾専用の特殊な装置を付加させる事が必須となり、装置の大型化、更には、追尾用のスキャナ等高価な部品が必要となる。また、追尾を行うターゲット（上述記載の視神経乳頭）を設定する等、初期に行う操作が増え、撮像時間が増える、等の問題があった。更に、高性能な追尾装置を用いても、検出、算出そして、補正というプロセスの間に眼球は動く為、必ずライムラグが生じていた。
【０００９】
また、特許文献２に示す構成では、撮像タイミングを計る事は出来るが、対象が心臓である為、眼底平面の独立した動きに合わせた制御には対応していない。
本発明の目的は、上述課題を解決し、眼球の動き情報から以後の動きを予測し、制御を決定する事で、眼球の動きに影響の少ない所望の位置の撮像が可能となる撮像装置を提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、前記被検眼の画像を取得する取得手段と、前記画像に基づいて前記被検眼の動きを計測する計測手段と、前記計測手段により計測された前記被検眼の動きの周期に基づいて、前記取得手段が前記被検眼の画像を取得するときの前記被検眼の動きを予測する予測手段と、前記予測手段により予測された前記被検眼の動きに基づいて、前記取得手段が前記画像を取得する際の取得位置を制御する制御手段とを有する。
【００１１】
或いは本発明に係る撮像方法は、取得手段によって前記被検眼の画像を取得する取得工程と、前記画像に基づいて前記被検眼の動きを計測する計測工程と、前記計測工程において計測された前記被検眼の動きの周期に基づいて、前記取得手段が前記被検眼の画像を取得するときの前記被検眼の動きを予測する予測工程と、前記予測工程において予測された前記被検眼の動きに基づいて、前記取得手段が前記画像を取得する際の取得位置を制御する制御工程とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、所望の位置の撮像確率を向上させる事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１における装置の光学系の概略図である。
【図２】本発明の実施例１における装置の機能概略図である。
【図３】本発明の実施例１における眼底の動きを計測した際のＳＬＯ画像の概略図である。
【図４】本発明の実施例１におけるテンプレートの座標をグラフ化した概略図である。
【図５】本発明の実施例１における制御フローの概略図である。
【図６】本発明の実施例２における制御フローの概略図である。
【図７】本発明の実施例１における眼底の動きを予測した際の概略図である。
【図８】本発明の実施例１におけるＳＬＯ画像とＯＣＴ画像の概略図である。
【図９】本発明の実施例２における予測制御を行うグラフの概略図である。
【図１０】本発明の実施例３における制御フローの概略図である。
【図１１】本発明の実施例３におけるテンプレートマッチングの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施例１］
以下、本発明の実施例１について説明する。
本実施例では、ＳＬＯ撮像部によりＳＬＯ画像を取得し、ＳＬＯ画像から眼底平面方向の動き量を計測し、計測データとしての計測された被検眼の動き量から以降の眼底の動きを予測し、ＯＣＴ撮像部のガルバノスキャナに算出した結果を反映させる事で所望の位置のＯＣＴ画像を取得した例について、述べる。なお、ＳＬＯ撮像部は本発明における撮像手段及び眼底像撮像手段の一態様として例示される。ＳＬＯ画像から被検眼の眼底平面方向の動き量を計測する手段は、後述するＣＰＵ２０１において計測手段として機能する領域として例示される。また計測手段により計測された被検眼の動き量に基づいて実際に眼底画像の撮像を行うタイミングに被検眼が動いて到達するであろう位置を予測する手段は、ＣＰＵ２０１において予測手段として機能する領域にとして例示される。また、ＯＣＴ撮像部は本発明における眼底断層像撮像手段の一態様として例示され、前述した眼底像撮像手段と共に或いは何れか単体により本発明において被検眼の画像を取得する取得手段を構成する。ＣＰＵ２０１により、ＯＣＴ撮像部は予測手段によって予測された被検眼の動作後の位置である画像取得位置からＯＣＴ撮像を開始させ、ＳＬＯ撮像部は動作後の位置を加味して更なる眼底像の撮像を行う。この取得位置からの画像撮像の操作は、予測手段により予測された被検眼の動きに基づいて取得手段が画像を取得する位置を制御する、ＣＰＵ２０１において制御手段として機能する領域により例示される。
本発明の実施例では、眼軸方向をｚ、眼底平面水平方向をｘ、眼底平面垂直方向をｙと記述する。
【００１５】
（ＳＬＯ撮像部構成）
眼底画像を取得するＳＬＯ撮像部の光学構成に関して、図１を用いて説明する。レーザ光源１３０は、半導体レーザやＳＬＤ光源（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）が好適に用いることができる。用いる波長は、ＯＣＴ撮像部（眼底断層像撮像手段）の低コヒーレント光源１０１の波長とダイクロイックビームスプリッタ１０９によって、使用波長同士が分離できる光源であれば制約はないが、眼底観察像の画質を考慮した場合、７００ｎｍ〜１０００ｎｍの近赤外の波長域が好適に用いられる。本実施例においては、波長７６０ｎｍの半導体レーザを用いる。レーザ光源１３０から出射されたレーザ（ＳＬＯビーム）はファイバ１３１を介して、ファイバコリメータ１３２から平行光となって出射され、穴空きミラー１３３、フォーカスステージ（図示せず）上に設置されたフォーカスレンズ１３４を介し、ＳＬＯスキャナ（Ｙ：眼底平面において、鉛直方向）１３５に導かれる。そして、レンズ１３６、１３７を介し、ＳＬＯスキャナ（Ｘ：眼底平面において、水平方向）１３８を介し、ダイクロイックビームスプリッタ１０９で反射し、被検眼ｅに入射する。ダイクロイックビームスプリッタ１０９は、後述するＯＣＴビームを透過し、ＳＬＯビームを反射するように構成しておく。ＳＬＯ撮像部のスキャナはガルバノスキャナを用いている。被検眼ｅに入射したＳＬＯビームは、被検眼ｅの眼底に照射される。このビームが、被検眼ｅの眼底で反射あるいは散乱され、同一光路をたどり、リングミラー１３３まで戻る。リングミラー１３３の位置は、被検眼ｅの瞳孔位置と共役になっており、眼底に照射されているビームが後方散乱した光のうち、瞳孔周辺部を通った光が、リングミラー１３３によって反射され、レンズ１３９によりＡＰＤ（アバランシェホトダイオード）１４０上に結像する。ＡＰＤ１４０の強度情報に基づき，ＰＣ２１４（図２参照）により眼底の平面画像（眼底画像、ＳＬＯ画像）を生成する。
【００１６】
（ＯＣＴ撮像部構成）
ＯＣＴ撮像部の光学構成に関して、図１を用いて説明する。光源として、低コヒーレント光源１０１を用いる。光源１０１はＳＬＤ光源や、ＡＳＥ光源（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）が好適に用いることができる。低コヒーレント光としては、８５０ｎｍ近傍および１０５０ｎｍ近傍の波長が眼底撮影には好適に用いられる。本実施例では、中心波長８４０ｎｍ、波長半値幅４５ｎｍのＳＬＤ光源を用いる。低コヒーレント光源１０１から出射される低コヒーレント光がファイバを経由して、ファイバカプラ１０２に入り、サンプル光（ＯＣＴビーム）と参照光に分けられる。ここではファイバを用いた干渉計構成を記載しているが、空間光光学系でビームスプリッタを用いた構成としてもかまわない。
【００１７】
サンプル光は、ファイバ１０３を介して、ファイバコリメータ１０４から平行光として出射される。平行光は、フォーカスステージ（図示せず）上の不図示のＯＣＴフォーカスレンズ１２１を介し、ＯＣＴスキャナ（Ｙ）１０５、リレーレンズ１０６、１０７を経由し、さらにＯＣＴスキャナ（Ｘ）１０８を通り、ダイクロイックビームスプリッタ１０９を透過しスキャンレンズ１１０、ダイクロイックミラー１１１、そして、接眼レンズ１１２を通り被検眼ｅを照射する。ここで、ＯＣＴ走査部（本発明における走査手段に対応する）のスキャナ（Ｘ）１０８および（Ｙ）１０５は、ガルバノスキャナを用いている。被検眼ｅにおけるサンプル光は、網膜で反射し、同一光路を通りファイバカプラ１０２に戻る。一方、参照光は、ファイバカプラ１０２からファイバコリメータ１１３に導かれ、平行光となり出射される。出射された参照光は、分散補正ガラス１１４を通り、光路長可変ステージ１１５上の参照ミラー１１６により反射される。参照ミラー１１６により反射された参照光は、同一の光路をたどり、ファイバカプラ１０２に戻る。
【００１８】
ファイバカプラ１０２で戻ってきたサンプル光および参照光が合波され、ファイバコリメータ１１７に導かれる。ここでは合波された光を干渉光と呼ぶ。ファイバコリメータ１１７、透過型グレーティング１１８、レンズ１１９、ラインセンサ１２０によって、分光器が構成されている。干渉光は、分光器によって、波長毎の強度情報となって計測される。ラインセンサ１２０によって計測された波長毎の強度情報は、ＰＣ２１４に転送され、被検眼ｅの断層画像（ＯＣＴ画像）として生成される。
【００１９】
（内部固視灯）
本実施例では、固視を安定させる為、被検眼ｅに注視させる内部固視灯を有している。当該構成は、本発明における固視手段に対応する。ＯＣＴ撮像部、ＳＬＯ撮像部同様、図１を用い説明する。内部固視灯１５０は複数の発光ダイオード（ＬＤ）がマトリックス状に配置されたものを用いる。発光ダイオードの点灯位置を、ＰＣ２１４の制御により撮像したい部位に合わせて変更する。発光ダイオードは５００ｎｍの波長で、内部固視灯１５０から出射されたビームは、レンズ１５１とダイクロイックミラー１１１を経由して被検眼ｅに照射され、これを注視させることにより所望の位置の断層画像を撮像することができる。ダイクロイックミラー１１１は、スキャンレンズ１１０と接眼レンズ１１２の間に位置し、固視灯（５００ｎｍ程度）の光と、ＯＣＴビーム，ＳＬＯビーム（７００ｎｍ以上）を波長分離する。
【００２０】
（ユニット構成と制御）
図２に本実施例で用いられる機能体系を示す。その機能体系は、システム全体を制御するＣＰＵ２０１を含むＰＣ２１４と、主要構成であるＳＬＯ撮像部、ＯＣＴ撮像部を制御する各々の制御部２０２、２０３、固視灯制御部２０８、ＳＬＯ画像及びＯＣＴ画像の信号を取得する各々の受光素子であるＡＰＤ２０４（１４０）、ラインセンサ２０５（１２０）と、システム状態を表示する表示部２０６、眼底画像や撮像条件等を記録する記録部２０７、により構成されている。
【００２１】
眼底の撮像時には、固視灯制御部２０８により内部固視灯１５０の点灯位置を制御し、表示装置２０９（１５０）で表示する事で注視させ、ＣＰＵ２０１より制御部２０２、２０３に各々の撮像条件が指令され、各々のスキャナ２１０（１０５と１０８）、２１３（１３５と１３８）を駆動し、眼底を各々の光が走査する。眼底が走査され、眼底からの光が各々のセンサである、ＡＰＤ２０４、ラインセンサ２０５に到達し、電気信号がＣＰＵ２０１に送られ、画像処理（ＳＬＯ画像、ＯＣＴ画像の生成）された後、表示部２０６で表示され、同時又はその後、情報を記録部２０７に保存する。
【００２２】
（具体例）
上述の装置を用い、以下、具体例を示す。
本実施例では、被検者の被検眼のＳＬＯ画像を取得し、特徴点を抽出し、次画像で特徴点と一致する画像をパターンマッチング、すなわち特徴画像についてのテンプレートマッチングにより検出し、座標の変化から眼底の動きを計測する。このパターンマッチングはＣＰＵ２０１においてパターンマッチング手段として機能する領域により実行される。計測結果を用い、以後の眼底の動きを予測し、ＣＰＵ２０１において制御手段として機能する領域によりＯＣＴ撮像部のガルバノスキャナを予測に基づいて制御する事で、所望の位置のＯＣＴ画像を得る。ここで、本実施例における動きの予想とは、次にＯＣＴ画像の撮像を開始するときの眼底の移動後の位置を予測することであり、装置のＯＣＴ画像の取得間隔、動き計測の時間等により予測時間が決まってくる。
【００２３】
先ず、眼底の動きの計測方法に関して、図３を用い、説明する。なお、以降に述べる被検眼の動きの計測は、ＣＰＵ２０１における計測手段として機能する領域により実行される。図３に示す様に、被検眼の眼底の画像を取得する取得手段としてのＳＬＯ撮像部を用い、被検眼の眼底画像３００を取得し、眼底画像から特徴点Ｔ（以下、テンプレート画像）を抽出する。ここで、ＳＬＯ撮像部は、被検眼の画像を取得する取得手段の一例に相当する。特徴点Ｔの情報（画像、座標と取得時間等）を記録部２０７に記録する。新たに取得したＳＬＯ画像３０１内でテンプレート画像でのパターンマッチングを実行するための特徴点Ｔを探索する。まお、このパターンマッチングを行う眼底画像の中の特徴点Ｔとなる領域はＣＰＵ２０１において領域設定手段として機能する領域によって設定される。特徴点と一致する画像Ｍ１（以下、マッチング画像）を検出した後、マッチング画像Ｍ１の位置情報を記録する。以上の処理を図３の通り、順次取得される各ＳＬＯ画像３０２、３０３に適応させる。新たに取得したＳＬＯ画像３０２、３０３から各々テンプレート画像を探索し、マッチング画像Ｍ２、Ｍ３を検出し、Ｍ２、Ｍ３の情報を記録部２０７に記録する。同様の工程を繰り返し行い、データを得る。各マッチング画像の時間と位置情報である座標（ｘ、ｙ）を、プロットする（図４）。ｘ軸方向の眼底の動きと時間の関係を図４（ａ）に、ｙ軸方向の眼底の動きと時間の関係を図４（ｂ）に示す。
【００２４】
次に、取得した眼底の動きの結果から、次のＯＣＴ画像の撮像開始時の眼底の動きを予測する。図４（ａ）を用い、予測方法を説明する。本実施例の予測は、プロットデータから、注視位置が固視灯位置（４０７）に戻る周期、固視灯から離れる速度、方向、を算出し、決定している。グラフから、４０１、４０２の様に形状周期を算出する。これは、固視灯１５０の点灯位置を注視しているが、固視微動のドリフトにより注視位置から固視灯から離れていく運動を示している。この様な固視微動等は眼球の回転としても把握可能である。そして、ある一定以上の距離が離れると被検者は再度固視灯を注視する（４０１と４０２の間の急峻な眼底の動き）ことが示されている。固視灯１５０から離れる際はほぼ一定の速度で一定期間ドリフトを続ける。この周期と特性を利用し、４０６以降の眼底の動きを図７の７０１の破線の様に予測する。破線は、４０１と４０２の平均値から算出している。平均値を算出するデータの範囲は、４０６とほぼ同様のタイミングとほぼ同様の形状の４０４、４０５以降のグラフを用いている。４０４は固視が固視灯より遠ざかるタイミングで、４０５は固視が固視灯に戻り且つ遠ざかるタイミング、４０６も固視が固視灯に一定距離戻り且つ再度遠ざかろうとしているタイミング、このように、固視が戻る周期と遠ざかる周期が表れている形状を予測している。また、同様の予測をｙ軸方向にも適応させる。すなわち、ＣＰＵ２０１は、計測手段により計測された被検眼の動きの周期に基づいて、取得手段が被検眼の画像を取得するときの被検眼の動きを予測する予測手段の一例として機能する。なお、上記実施例では２周期のデータを用いて眼の動きを予測しているが、これに限定されるものではなく３周期以上のデータを用いてもよいし、１周期のデータを用いることとしてもよい。
【００２５】
以上の様に眼底の動きの予測をした後、ＯＣＴ撮像部のガルバノスキャナの制御に反映する。更に、上述の予測の算出は、主に眼球運動（固視微動）のサッカードとドリフトに対応している。眼球運動には微小で高速に動く（５μｍ振幅、周期１００Ｈｚ程度）トレモアがある。本実施例では、上述の制御に各スキャナを５μｍ、１００Ｈｚの振動を上述の予測に加え、ガルバノスキャナを制御し、ＯＣＴ撮像する。
【００２６】
上述の制御フローに関して、図５を用い説明する。制御を開始する（ステップ５０１）。ＣＰＵ２０１は、ＳＬＯ画像を取得し（ステップ５０２）、ＳＬＯ画像からテンプレートを抽出し（ステップ５０３）、テンプレートの座標を記録部２０７に保存する（ステップ５０４）。ＣＰＣ２０１は、次のＳＬＯ画像を取得（ステップ５０５）し、テンプレートマッチングを行い（ステップ５０６）、マッチング画像の座標を計測する。以上の工程は本発明における計測工程に対応する。次に、これら計測結果を記録部２０７に記録すると同時に、上述のようにプロットする（ステップ５０７）。ステップ５０５〜５０７の間に、検者の指示に基づきＯＣＴ走査位置を決定し（ステップ５０８）、その他のＯＣＴの撮像条件を受け付け（ステップ５０９）、ＯＣＴの撮像時間を算出する（ステップ５１０）。準備が整った後、ＯＣＴ撮像を開始する（ステップ５１１）。ステップ５１１の指令により、ＳＬＯ画像の取得を停止し（ステップ５１２）、マッチング座標のプロット情報から今後の眼底の動き、つまり、ＯＣＴのスキャナ制御を決定し（ステップ５１３）する。以上は本発明における予測工程に対応する。スキャナ制御決定後、ＯＣＴスキャンを開始し（ステップ５１４）、ＯＣＴ画像を取得する（ステップ５１５）、といった撮像工程が実行される。
【００２７】
ＳＬＯ画像から眼底の動きを検出し、眼底の動きからＯＣＴ撮像部のスキャナ制御を決定し、決定した制御でスキャナを駆動させＯＣＴ画像を取得した際の結果を図８に示す。８０１はＳＬＯ画像、８０２はＯＣＴ画像、８０３はＯＣＴスキャン位置、８０４はテンプレート位置を示している。眼底の予測した動きに合わせて、ＯＣＴ撮像部のガルバノスキャナを駆動させている為、眼底に対するＯＣＴスキャン位置は変化せず、ＯＣＴ画像も安定して同様の画像を取得している。
【００２８】
以上のような制御を行う事で所望の眼底位置のＯＣＴ画像が取得できる。
すなわち、本発明では、被検眼の動きを計測するＣＰＵ２０１内の計測手段と、被検眼の眼底画像を撮像するＯＣＴ撮像部或いはＳＬＯ撮像部からなる撮像手段と、撮像手段が眼底画像を撮像する際の撮像位置を制御するＣＰＵ２０１内の制御手段と、ＣＰＵ２０１内の計測手段により計測された動きに基づいて、撮像手段が被検眼を撮影するときの被検眼の動きを予測する予測手段と、を有し、制御手段は、予測された被検眼の動きに基づいて、被検眼における撮像位置が変化しない様に撮像手段を制御することとしている。なお、ここで述べた予測された動きは、撮像タイミングにおいて特徴点の存在する位置と予測の基準となった該特徴点の位置との差についてであり、撮像位置の変化は撮像中心或いは測定光のスキャン開始位置をこの差に基づいて位置的にシフトさせることに対応する。
【００２９】
［実施例２］
本実施例では過去のデータを用い、予測制御を行う事で、所望位置のＯＣＴ画像を取得し、ＯＣＴ撮像中もＳＬＯ画像で眼底の動きを一定の周期で確認した例について述べる。
本実施例で用いる装置（ＳＬＯ撮像部とＯＣＴ撮像部）と制御部の構成は実施例１と同様であるので、説明は割愛する。
【００３０】
（具体例）
本実施例においては、眼底の動きに関するデータが既に存在し（被検者に関する情報）、眼底の動きは過去のデータをＰＣ２１４の記録部２０７から読み出す（図９：（ａ））。記録部２０７は本発明における記録手段に対応し、計測済みのデータを記録する。次に、実施例１と同様、ＳＬＯ撮像部を用いて、眼底を撮像することにより複数枚の眼底画像を取得し、眼底の動きを計測する（図９：（ｂ））。
【００３１】
次に、読み出した眼底の動きと計測した動きの結果から、一致する箇所を見つけ、眼底の動きを予測する。図９を用い、予測方法を説明する。実測した図９（ｂ）の９０１の形状を図９（ａ）のグラフ形状の中から探索し、一致度が一番高い箇所を検出する（図９（ａ）９０２）。一致度は、固視灯からの距離、形状を加味している。以上の操作は、ＣＰＵ２０１において、固視手段である固視灯の点灯位置と被検眼の固視位置との差を求める手段として機能する領域により実行される。予測手段はこの差を用いて眼底の動きを予測する。一致度が一番高い箇所から以後の眼底の動きを参考に、ＯＣＴ撮像部のガルバノスキャナの制御を決定する。例えば、９０１の様にＶ字形状の後は、一定の速度で固視が固視灯から遠ざかり、固視灯からある一定距離遠ざかると、固視灯位置に戻るという眼の特性を利用して、このような形状を参考にガルバノスキャナを制御する。すなわち、過去のデータのＶ字形状となっている部分を基準の形状として、この基準形状と一致度が高い部分を今回のデータから探し、発見した場合は、過去の眼の動きに従ってガルバノスキャナを制御する。
【００３２】
本実施例では、実際に、ＯＣＴ撮像中もＳＬＯ画像を取得し、眼底の動き量を計測し、ＯＣＴガルバノスキャナのスキャンに位置と動き量の差を算出し、リアルタイムでズレをモニタしている。以上の工程は、ＣＰＵ２０１内の計測手段に含まれる、ＳＬＯ撮像部或いはＯＣＴ撮像部からなる撮像手段により得られた撮像位置と予測手段によって予測された被検眼の動き後の該撮像位置との差を算出する算出手段によって実行される。
【００３３】
本実施例のフローに関して、図６を用い説明する。ＣＰＵ２０１は、入力された被検者情報を受け付け（ステップ６０１）、過去に取得したテンプレート画像と眼球の動きデータを記録部２０７より読み出す（ステップ６０２）。次に、ＳＬＯ撮像部を用い、被検眼の眼底ＳＬＯ画像を取得し（ステップ６０３）、テンプレート画像を用いテンプレートマッチングを行い（ステップ６０４）、マッチング座標を保存する（ステップ６０５）。マッチング座標を５点以上取得後（ステップ６０６）、座標から位置情報をグラフ化する（ステップ６０７）。過去の眼球の動きデータとステップ６０７のグラフから、眼球の動きが類似しているポイントを探す（ステップ６０８）。類似ポイントから眼球の動きを考慮したＯＣＴスキャナの制御を決定する（ステップ６０９）。その後、ＳＬＯ画像を取得し続け（ステップ６１０）、テンプレートマッチングを行い（ステップ６１１）、マッチング座標を記録する（ステップ６１２）。ステップ６１０〜６１２と同時に、ＯＣＴをステップ６０９の制御に従い、ガルバノスキャナを制御し撮像する（ステップ６１３）。ガルバノスキャナの位置は毎回検出する（ステップ６１４）。ＯＣＴ撮像部のスキャナ位置とステップ６１２におけるマッチング座標と比較を行い、差異を算出する（ステップ６１５）。差異が例えば１００μｍ以上の際は（ステップ６１６）、眼底の実際の動きとガルバノスキャナの制御に差があり、所望の位置とは異なる為、ステップ６０２に戻り、再設定する。差異が１００μｍ以内の際は、ＯＣＴ撮像部の撮像が終了しているかを確認し（ステップ６１７）、処理を終了する。
【００３４】
本実施例では、過去のデータを用いる事で、眼底の動きの予測を簡易的に算出でき、所望位置のＯＣＴ画像が取得でき、リアルタイムで予測値と実測値を確認する事で測定の正確性を向上させている。
なお、上記の実施例ではＯＣＴ撮像部のスキャナ位置とステップ６１２におけるマッチング座標と比較して差異を算出しているが、これに限定されるものではない。例えば、この差異を算出しないこととしてもよい。すなわち、図６におけるステップ６１３−６１６を行わないこととしてもよい。
また、上記の実施例では過去の眼の動きのデータに基づいてガルバノスキャナを制御しているが、ガルバノスキャナを制御するための情報はこれに限定されるものではない。例えば、過去の眼の動きのデータは複数回計測された眼の動きの平均値であっても良いし、１回のみ計測された眼の動きのデータであってもよい。ここで、複数回計測された眼の動きの平均化することで信頼性の高いデータを得ることができ、被検眼の動きの予測を生後良く行うことが可能となる。なお、過去の眼の動きのデータは複数の被検者の眼の動きのデータを平均化したものであってもよい。例えば、眼の動きは年齢に応じて変化するため、２０代、３０代等の年齢層毎の被検者の眼の動きのデータを平均化したデータをそなえることとしてもよく、この場合、被検査者の年齢に応じて使用する眼の動きのデータ決定することとしてもよい。また、上記年齢層毎かつ性別毎の被検者の眼の動きのデータを平均化したデータをそなえることとしてもよい。このようなデータを用いれば初めて診察を受ける被検者であっても眼の動きを予測してガルバノスキャナを制御することが可能となる。
なお、複数回計測された眼の動きの平均値、１回のみ計測された眼の動きのデータ、年齢層毎の被検者の眼の動きの平均値、年齢層毎かつ性別毎の被検者の眼の動きの平均値のいずれのデータを用いるかを検査者に選択させることとしてもよい。例えば、図６におけるステップ６０２以前に、使用するデータを検者に選択させる画面を表示装置２０６に表示することとしてもよい。このようにすれば、検者は被検者に応じて柔軟に眼の動きの予測に用いるデータを選択でき、より正確な眼の動きの予測が可能となる。
【００３５】
［実施例３］
本実施例では、実施例２で行ったリアルタイムで差異を算出する際の眼底の動きを計測する速度を向上させる事で、大きな差異を防止した例について述べる。ＳＬＯ撮像部、ＯＣＴ撮像部、制御機能と予測データの算出方法に関する説明は、実施例１、２と同様である為、割愛する。
【００３６】
テンプレートマッチングの探索領域（以下ＲＯＩと記す）に眼底の動きの予測データを反映する事でＲＯＩを狭くし、計測速度を向上が達成させた例について、図１０を用い制御工程を説明する。
【００３７】
ＣＰＵ２０１は、ＳＬＯ画像を取得し（ステップ１００２）、ＳＬＯ画像からテンプレートを抽出する（ステップ１００３）。抽出したテンプレート情報を記録部２０７に記録する（ステップ１００４）。新たにＳＬＯ画像を取得し（ステップ１００５）、眼底の動きを予測するデータとＳＬＯ画像のフレームレートをもとに、取得したＳＬＯ画像内を探索する領域を決定する（ステップ１００６）。決定した領域を探索し（ステップ１００７）、マッチング画像を検出する（ステップ１００８）。マッチングした画像の情報を保存する（ステップ１００９）。眼底撮像が終了したかどうかを確認して（ステップ１０１０）、終了する。以上の結果（各座標情報）をもとに、眼底の動きを計測する。ステップ１００６が本実施例の特徴的な処理である。
【００３８】
以上の工程を実際の取得画像（図１１）を用い、説明する。
ＣＰＵ２０１は、ＳＬＯ画像１１０１を取得し（ステップ１００２）、ＳＬＯ画像からテンプレート１１０２を抽出する（ステップ１００３）。新たにＳＬＯ画像１１０３を取得し（ステップ１００５）、取得したＳＬＯ画像内を探索する領域１１０５を決定する（ステップ１００６）。決定した領域１１０５内を探索し（ステップ１００７）、マッチング画像１１０６を検出する（ステップ１００８）。
【００３９】
以上の様に、テンプレートマッチングにおいて、ＲＯＩの決定に眼底の動きを予測するデータを反映させる事で、ＲＯＩが狭くなり、マッチング時間が短縮、更にはミスマッチング防止、が可能となる。
【００４０】
（他の実施例１）
本実施例１、２ではＯＣＴ撮像部のガルバノスキャナに予測制御を反映させたが、ＯＣＴ装置ではなくＳＬＯ装置でも良い。また、眼底の動きをＳＬＯ撮像部で検出したが、ＬＳＬＯ（Ｌｉｎｅ-ＳＬＯ）他の方法でも同様の効果がある。他の方法は、高速で眼底の動き（眼球の動きでも良い）を検出する装置（プルキニエ、強膜反射、サーチコイル等の他の方法）である事が望ましい。
【００４１】
眼底の動きを予測する方法は、簡易的に、プロットの各点から近似曲線を算出する、線形最小２乗法により算出する、等、他の計算方法でも良い。
【００４２】
ＯＣＴ画像の取得タイミングを固視灯に注視するタイミング（図４（ａ）の４０４、４０５等）に合わせる事で、誤差の少ない計測ができる。また、撮像タイミングはサッカード終了後が望ましい。サッカードは連続的な運動ではないので、サッカードの周期間で撮像する事で所望の位置でのＯＣＴ画像が取得できる。
【００４３】
サッカード、ドリフト、そして、トレモアは検者に依存するので、各パラメータ特に、トレモアの制御（５μｍ、１００Ｈｚ）は適正化する事が望ましい。
実施例１、２では、固視灯に内部固視灯を用いたが、外部固視灯でも良い。
【００４４】
（他の実施例２）
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、上記実施例の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施例においては眼底の動きについて述べているが、これに限定されるものではなく、本発明を前眼に適用することもできる。
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、撮像装置及び撮像方法に関するものである。特に、眼球の動きを予測した制御を行う事で、所望の眼底断層像を取得する撮像装置及び撮像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、眼底断層像が取得できるＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置が注目されている。他の装置では観察できない眼底の内部構造が非侵襲で診断できる事が注目要因の一つである。高速に撮像可能で実績のあるＦＤ−ＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ）が市場の中心である。ＯＣＴ装置には眼底カメラやＳＬＯ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｙ）が同一装置内に装備され、眼底のどこのエリアをＯＣＴスキャンするか表示する事で所望の位置付近のＯＣＴ画像を取得することができる。
【０００３】
一方、早期診断、早期治療から微小の腫瘍や異常を検出する為に、眼球の動きを考慮したＯＣＴ画像の撮像タイミングと位置の制御を正確に行う必要がある。
【０００４】
眼球の動きを考慮した発明が特許文献１に示されている。
撮像タイミングに関する発明が特許文献２に示されている。
【０００５】
特許文献１に開示される発明では、ＯＣＴ装置に眼底の移動を検出する為の装置を付加させている。その装置は眼底の視神経乳頭を追尾し、追尾量をリアルタイムでＯＣＴスキャナに伝える事で、所望位置付近のＯＣＴ画像を取得している。
【０００６】
また、特許文献２に開示される発明では、心臓の周期にＸ線装置の制御を同期させる事で、所望の画像を取得し、撮像回数を減らし、被爆量を低減させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００４−５１２１２５号公報
【特許文献２】特開２００９−７２５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に示す構成では、眼底撮像装置や眼底断層像撮像装置の他に、追尾専用の特殊な装置を付加させる事が必須となり、装置の大型化、更には、追尾用のスキャナ等高価な部品が必要となる。また、追尾を行うターゲット（上述記載の視神経乳頭）を設定する等、初期に行う操作が増え、撮像時間が増える、等の問題があった。更に、高性能な追尾装置を用いても、検出、算出そして、補正というプロセスの間に眼球は動く為、必ずライムラグが生じていた。
【０００９】
また、特許文献２に示す構成では、撮像タイミングを計る事は出来るが、対象が心臓である為、眼底平面の独立した動きに合わせた制御には対応していない。
本発明の目的は、上述課題を解決し、眼球の動き情報から以後の動きを予測し、制御を決定する事で、眼球の動きに影響の少ない所望の位置の撮像が可能となる撮像装置を提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、前記被検眼の画像を取得する取得手段と、前記画像に基づいて前記被検眼の動きを計測する計測手段と、前記計測手段により計測された前記被検眼の動きの周期に基づいて、前記取得手段が前記被検眼の画像を取得するときの前記被検眼の動きを予測する予測手段と、前記予測手段により予測された前記被検眼の動きに基づいて、前記取得手段が前記画像を取得する際の取得位置を制御する制御手段とを有する。
【００１１】
或いは本発明に係る撮像方法は、取得手段によって前記被検眼の画像を取得する取得工程と、前記画像に基づいて前記被検眼の動きを計測する計測工程と、前記計測工程において計測された前記被検眼の動きの周期に基づいて、前記取得手段が前記被検眼の画像を取得するときの前記被検眼の動きを予測する予測工程と、前記予測工程において予測された前記被検眼の動きに基づいて、前記取得手段が前記画像を取得する際の取得位置を制御する制御工程とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、所望の位置の撮像確率を向上させる事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１における装置の光学系の概略図である。
【図２】本発明の実施例１における装置の機能概略図である。
【図３】本発明の実施例１における眼底の動きを計測した際のＳＬＯ画像の概略図である。
【図４】本発明の実施例１におけるテンプレートの座標をグラフ化した概略図である。
【図５】本発明の実施例１における制御フローの概略図である。
【図６】本発明の実施例２における制御フローの概略図である。
【図７】本発明の実施例１における眼底の動きを予測した際の概略図である。
【図８】本発明の実施例１におけるＳＬＯ画像とＯＣＴ画像の概略図である。
【図９】本発明の実施例２における予測制御を行うグラフの概略図である。
【図１０】本発明の実施例３における制御フローの概略図である。
【図１１】本発明の実施例３におけるテンプレートマッチングの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施例１］
以下、本発明の実施例１について説明する。
本実施例では、ＳＬＯ撮像部によりＳＬＯ画像を取得し、ＳＬＯ画像から眼底平面方向の動き量を計測し、計測データとしての計測された被検眼の動き量から以降の眼底の動きを予測し、ＯＣＴ撮像部のガルバノスキャナに算出した結果を反映させる事で所望の位置のＯＣＴ画像を取得した例について、述べる。なお、ＳＬＯ撮像部は本発明における撮像手段及び眼底像撮像手段の一態様として例示される。ＳＬＯ画像から被検眼の眼底平面方向の動き量を計測する手段は、後述するＣＰＵ２０１において計測手段として機能する領域として例示される。また計測手段により計測された被検眼の動き量に基づいて実際に眼底画像の撮像を行うタイミングに被検眼が動いて到達するであろう位置を予測する手段は、ＣＰＵ２０１において予測手段として機能する領域にとして例示される。また、ＯＣＴ撮像部は本発明における眼底断層像撮像手段の一態様として例示され、前述した眼底像撮像手段と共に或いは何れか単体により本発明において被検眼の画像を取得する取得手段を構成する。ＣＰＵ２０１により、ＯＣＴ撮像部は予測手段によって予測された被検眼の動作後の位置である画像取得位置からＯＣＴ撮像を開始させ、ＳＬＯ撮像部は動作後の位置を加味して更なる眼底像の撮像を行う。この取得位置からの画像撮像の操作は、予測手段により予測された被検眼の動きに基づいて取得手段が画像を取得する位置を制御する、ＣＰＵ２０１において制御手段として機能する領域により例示される。
本発明の実施例では、眼軸方向をｚ、眼底平面水平方向をｘ、眼底平面垂直方向をｙと記述する。
【００１５】
（ＳＬＯ撮像部構成）
眼底画像を取得するＳＬＯ撮像部の光学構成に関して、図１を用いて説明する。レーザ光源１３０は、半導体レーザやＳＬＤ光源（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）が好適に用いることができる。用いる波長は、ＯＣＴ撮像部（眼底断層像撮像手段）の低コヒーレント光源１０１の波長とダイクロイックビームスプリッタ１０９によって、使用波長同士が分離できる光源であれば制約はないが、眼底観察像の画質を考慮した場合、７００ｎｍ〜１０００ｎｍの近赤外の波長域が好適に用いられる。本実施例においては、波長７６０ｎｍの半導体レーザを用いる。レーザ光源１３０から出射されたレーザ（ＳＬＯビーム）はファイバ１３１を介して、ファイバコリメータ１３２から平行光となって出射され、穴空きミラー１３３、フォーカスステージ（図示せず）上に設置されたフォーカスレンズ１３４を介し、ＳＬＯスキャナ（Ｙ：眼底平面において、鉛直方向）１３５に導かれる。そして、レンズ１３６、１３７を介し、ＳＬＯスキャナ（Ｘ：眼底平面において、水平方向）１３８を介し、ダイクロイックビームスプリッタ１０９で反射し、被検眼ｅに入射する。ダイクロイックビームスプリッタ１０９は、後述するＯＣＴビームを透過し、ＳＬＯビームを反射するように構成しておく。ＳＬＯ撮像部のスキャナはガルバノスキャナを用いている。被検眼ｅに入射したＳＬＯビームは、被検眼ｅの眼底に照射される。このビームが、被検眼ｅの眼底で反射あるいは散乱され、同一光路をたどり、リングミラー１３３まで戻る。リングミラー１３３の位置は、被検眼ｅの瞳孔位置と共役になっており、眼底に照射されているビームが後方散乱した光のうち、瞳孔周辺部を通った光が、リングミラー１３３によって反射され、レンズ１３９によりＡＰＤ（アバランシェホトダイオード）１４０上に結像する。ＡＰＤ１４０の強度情報に基づき，ＰＣ２１４（図２参照）により眼底の平面画像（眼底画像、ＳＬＯ画像）を生成する。
【００１６】
（ＯＣＴ撮像部構成）
ＯＣＴ撮像部の光学構成に関して、図１を用いて説明する。光源として、低コヒーレント光源１０１を用いる。光源１０１はＳＬＤ光源や、ＡＳＥ光源（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）が好適に用いることができる。低コヒーレント光としては、８５０ｎｍ近傍および１０５０ｎｍ近傍の波長が眼底撮影には好適に用いられる。本実施例では、中心波長８４０ｎｍ、波長半値幅４５ｎｍのＳＬＤ光源を用いる。低コヒーレント光源１０１から出射される低コヒーレント光がファイバを経由して、ファイバカプラ１０２に入り、サンプル光（ＯＣＴビーム）と参照光に分けられる。ここではファイバを用いた干渉計構成を記載しているが、空間光光学系でビームスプリッタを用いた構成としてもかまわない。
【００１７】
サンプル光は、ファイバ１０３を介して、ファイバコリメータ１０４から平行光として出射される。平行光は、フォーカスステージ（図示せず）上の不図示のＯＣＴフォーカスレンズ１２１を介し、ＯＣＴスキャナ（Ｙ）１０５、リレーレンズ１０６、１０７を経由し、さらにＯＣＴスキャナ（Ｘ）１０８を通り、ダイクロイックビームスプリッタ１０９を透過しスキャンレンズ１１０、ダイクロイックミラー１１１、そして、接眼レンズ１１２を通り被検眼ｅを照射する。ここで、ＯＣＴ走査部（本発明における走査手段に対応する）のスキャナ（Ｘ）１０８および（Ｙ）１０５は、ガルバノスキャナを用いている。被検眼ｅにおけるサンプル光は、網膜で反射し、同一光路を通りファイバカプラ１０２に戻る。一方、参照光は、ファイバカプラ１０２からファイバコリメータ１１３に導かれ、平行光となり出射される。出射された参照光は、分散補正ガラス１１４を通り、光路長可変ステージ１１５上の参照ミラー１１６により反射される。参照ミラー１１６により反射された参照光は、同一の光路をたどり、ファイバカプラ１０２に戻る。
【００１８】
ファイバカプラ１０２で戻ってきたサンプル光および参照光が合波され、ファイバコリメータ１１７に導かれる。ここでは合波された光を干渉光と呼ぶ。ファイバコリメータ１１７、透過型グレーティング１１８、レンズ１１９、ラインセンサ１２０によって、分光器が構成されている。干渉光は、分光器によって、波長毎の強度情報となって計測される。ラインセンサ１２０によって計測された波長毎の強度情報は、ＰＣ２１４に転送され、被検眼ｅの断層画像（ＯＣＴ画像）として生成される。
【００１９】
（内部固視灯）
本実施例では、固視を安定させる為、被検眼ｅに注視させる内部固視灯を有している。当該構成は、本発明における固視手段に対応する。ＯＣＴ撮像部、ＳＬＯ撮像部同様、図１を用い説明する。内部固視灯１５０は複数の発光ダイオード（ＬＤ）がマトリックス状に配置されたものを用いる。発光ダイオードの点灯位置を、ＰＣ２１４の制御により撮像したい部位に合わせて変更する。発光ダイオードは５００ｎｍの波長で、内部固視灯１５０から出射されたビームは、レンズ１５１とダイクロイックミラー１１１を経由して被検眼ｅに照射され、これを注視させることにより所望の位置の断層画像を撮像することができる。ダイクロイックミラー１１１は、スキャンレンズ１１０と接眼レンズ１１２の間に位置し、固視灯（５００ｎｍ程度）の光と、ＯＣＴビーム，ＳＬＯビーム（７００ｎｍ以上）を波長分離する。
【００２０】
（ユニット構成と制御）
図２に本実施例で用いられる機能体系を示す。その機能体系は、システム全体を制御するＣＰＵ２０１を含むＰＣ２１４と、主要構成であるＳＬＯ撮像部、ＯＣＴ撮像部を制御する各々の制御部２０２、２０３、固視灯制御部２０８、ＳＬＯ画像及びＯＣＴ画像の信号を取得する各々の受光素子であるＡＰＤ２０４（１４０）、ラインセンサ２０５（１２０）と、システム状態を表示する表示部２０６、眼底画像や撮像条件等を記録する記録部２０７、により構成されている。
【００２１】
眼底の撮像時には、固視灯制御部２０８により内部固視灯１５０の点灯位置を制御し、表示装置２０９（１５０）で表示する事で注視させ、ＣＰＵ２０１より制御部２０２、２０３に各々の撮像条件が指令され、各々のスキャナ２１０（１０５と１０８）、２１３（１３５と１３８）を駆動し、眼底を各々の光が走査する。眼底が走査され、眼底からの光が各々のセンサである、ＡＰＤ２０４、ラインセンサ２０５に到達し、電気信号がＣＰＵ２０１に送られ、画像処理（ＳＬＯ画像、ＯＣＴ画像の生成）された後、表示部２０６で表示され、同時又はその後、情報を記録部２０７に保存する。
【００２２】
（具体例）
上述の装置を用い、以下、具体例を示す。
本実施例では、被検者の被検眼のＳＬＯ画像を取得し、特徴点を抽出し、次画像で特徴点と一致する画像をパターンマッチング、すなわち特徴画像についてのテンプレートマッチングにより検出し、座標の変化から眼底の動きを計測する。このパターンマッチングはＣＰＵ２０１においてパターンマッチング手段として機能する領域により実行される。計測結果を用い、以後の眼底の動きを予測し、ＣＰＵ２０１において制御手段として機能する領域によりＯＣＴ撮像部のガルバノスキャナを予測に基づいて制御する事で、所望の位置のＯＣＴ画像を得る。ここで、本実施例における動きの予想とは、次にＯＣＴ画像の撮像を開始するときの眼底の移動後の位置を予測することであり、装置のＯＣＴ画像の取得間隔、動き計測の時間等により予測時間が決まってくる。
【００２３】
先ず、眼底の動きの計測方法に関して、図３を用い、説明する。なお、以降に述べる被検眼の動きの計測は、ＣＰＵ２０１における計測手段として機能する領域により実行される。図３に示す様に、被検眼の眼底の画像を取得する取得手段としてのＳＬＯ撮像部を用い、被検眼の眼底画像３００を取得し、眼底画像から特徴点Ｔ（以下、テンプレート画像）を抽出する。ここで、ＳＬＯ撮像部は、被検眼の画像を取得する取得手段の一例に相当する。特徴点Ｔの情報（画像、座標と取得時間等）を記録部２０７に記録する。新たに取得したＳＬＯ画像３０１内でテンプレート画像でのパターンマッチングを実行するための特徴点Ｔを探索する。まお、このパターンマッチングを行う眼底画像の中の特徴点Ｔとなる領域はＣＰＵ２０１において領域設定手段として機能する領域によって設定される。特徴点と一致する画像Ｍ１（以下、マッチング画像）を検出した後、マッチング画像Ｍ１の位置情報を記録する。以上の処理を図３の通り、順次取得される各ＳＬＯ画像３０２、３０３に適応させる。新たに取得したＳＬＯ画像３０２、３０３から各々テンプレート画像を探索し、マッチング画像Ｍ２、Ｍ３を検出し、Ｍ２、Ｍ３の情報を記録部２０７に記録する。同様の工程を繰り返し行い、データを得る。各マッチング画像の時間と位置情報である座標（ｘ、ｙ）を、プロットする（図４）。ｘ軸方向の眼底の動きと時間の関係を図４（ａ）に、ｙ軸方向の眼底の動きと時間の関係を図４（ｂ）に示す。
【００２４】
次に、取得した眼底の動きの結果から、次のＯＣＴ画像の撮像開始時の眼底の動きを予測する。図４（ａ）を用い、予測方法を説明する。本実施例の予測は、プロットデータから、注視位置が固視灯位置（４０７）に戻る周期、固視灯から離れる速度、方向、を算出し、決定している。グラフから、４０１、４０２の様に形状周期を算出する。これは、固視灯１５０の点灯位置を注視しているが、固視微動のドリフトにより注視位置から固視灯から離れていく運動を示している。この様な固視微動等は眼球の回転としても把握可能である。そして、ある一定以上の距離が離れると被検者は再度固視灯を注視する（４０１と４０２の間の急峻な眼底の動き）ことが示されている。固視灯１５０から離れる際はほぼ一定の速度で一定期間ドリフトを続ける。この周期と特性を利用し、４０６以降の眼底の動きを図７の７０１の破線の様に予測する。破線は、４０１と４０２の平均値から算出している。平均値を算出するデータの範囲は、４０６とほぼ同様のタイミングとほぼ同様の形状の４０４、４０５以降のグラフを用いている。４０４は固視が固視灯より遠ざかるタイミングで、４０５は固視が固視灯に戻り且つ遠ざかるタイミング、４０６も固視が固視灯に一定距離戻り且つ再度遠ざかろうとしているタイミング、このように、固視が戻る周期と遠ざかる周期が表れている形状を予測している。また、同様の予測をｙ軸方向にも適応させる。すなわち、ＣＰＵ２０１は、計測手段により計測された被検眼の動きの周期に基づいて、取得手段が被検眼の画像を取得するときの被検眼の動きを予測する予測手段の一例として機能する。なお、上記実施例では２周期のデータを用いて眼の動きを予測しているが、これに限定されるものではなく３周期以上のデータを用いてもよいし、１周期のデータを用いることとしてもよい。
【００２５】
以上の様に眼底の動きの予測をした後、ＯＣＴ撮像部のガルバノスキャナの制御に反映する。更に、上述の予測の算出は、主に眼球運動（固視微動）のサッカードとドリフトに対応している。眼球運動には微小で高速に動く（５μｍ振幅、周期１００Ｈｚ程度）トレモアがある。本実施例では、上述の制御に各スキャナを５μｍ、１００Ｈｚの振動を上述の予測に加え、ガルバノスキャナを制御し、ＯＣＴ撮像する。
【００２６】
上述の制御フローに関して、図５を用い説明する。制御を開始する（ステップ５０１）。ＣＰＵ２０１は、ＳＬＯ画像を取得し（ステップ５０２）、ＳＬＯ画像からテンプレートを抽出し（ステップ５０３）、テンプレートの座標を記録部２０７に保存する（ステップ５０４）。ＣＰＣ２０１は、次のＳＬＯ画像を取得（ステップ５０５）し、テンプレートマッチングを行い（ステップ５０６）、マッチング画像の座標を計測する。以上の工程は本発明における計測工程に対応する。次に、これら計測結果を記録部２０７に記録すると同時に、上述のようにプロットする（ステップ５０７）。ステップ５０５〜５０７の間に、検者の指示に基づきＯＣＴ走査位置を決定し（ステップ５０８）、その他のＯＣＴの撮像条件を受け付け（ステップ５０９）、ＯＣＴの撮像時間を算出する（ステップ５１０）。準備が整った後、ＯＣＴ撮像を開始する（ステップ５１１）。ステップ５１１の指令により、ＳＬＯ画像の取得を停止し（ステップ５１２）、マッチング座標のプロット情報から今後の眼底の動き、つまり、ＯＣＴのスキャナ制御を決定し（ステップ５１３）する。以上は本発明における予測工程に対応する。スキャナ制御決定後、ＯＣＴスキャンを開始し（ステップ５１４）、ＯＣＴ画像を取得する（ステップ５１５）、といった撮像工程が実行される。
【００２７】
ＳＬＯ画像から眼底の動きを検出し、眼底の動きからＯＣＴ撮像部のスキャナ制御を決定し、決定した制御でスキャナを駆動させＯＣＴ画像を取得した際の結果を図８に示す。８０１はＳＬＯ画像、８０２はＯＣＴ画像、８０３はＯＣＴスキャン位置、８０４はテンプレート位置を示している。眼底の予測した動きに合わせて、ＯＣＴ撮像部のガルバノスキャナを駆動させている為、眼底に対するＯＣＴスキャン位置は変化せず、ＯＣＴ画像も安定して同様の画像を取得している。
【００２８】
以上のような制御を行う事で所望の眼底位置のＯＣＴ画像が取得できる。
すなわち、本発明では、被検眼の動きを計測するＣＰＵ２０１内の計測手段と、被検眼の眼底画像を撮像するＯＣＴ撮像部或いはＳＬＯ撮像部からなる撮像手段と、撮像手段が眼底画像を撮像する際の撮像位置を制御するＣＰＵ２０１内の制御手段と、ＣＰＵ２０１内の計測手段により計測された動きに基づいて、撮像手段が被検眼を撮影するときの被検眼の動きを予測する予測手段と、を有し、制御手段は、予測された被検眼の動きに基づいて、被検眼における撮像位置が変化しない様に撮像手段を制御することとしている。なお、ここで述べた予測された動きは、撮像タイミングにおいて特徴点の存在する位置と予測の基準となった該特徴点の位置との差についてであり、撮像位置の変化は撮像中心或いは測定光のスキャン開始位置をこの差に基づいて位置的にシフトさせることに対応する。
【００２９】
［実施例２］
本実施例では過去のデータを用い、予測制御を行う事で、所望位置のＯＣＴ画像を取得し、ＯＣＴ撮像中もＳＬＯ画像で眼底の動きを一定の周期で確認した例について述べる。
本実施例で用いる装置（ＳＬＯ撮像部とＯＣＴ撮像部）と制御部の構成は実施例１と同様であるので、説明は割愛する。
【００３０】
（具体例）
本実施例においては、眼底の動きに関するデータが既に存在し（被検者に関する情報）、眼底の動きは過去のデータをＰＣ２１４の記録部２０７から読み出す（図９：（ａ））。記録部２０７は本発明における記録手段に対応し、計測済みのデータを記録する。次に、実施例１と同様、ＳＬＯ撮像部を用いて、眼底を撮像することにより複数枚の眼底画像を取得し、眼底の動きを計測する（図９：（ｂ））。
【００３１】
次に、読み出した眼底の動きと計測した動きの結果から、一致する箇所を見つけ、眼底の動きを予測する。図９を用い、予測方法を説明する。実測した図９（ｂ）の９０１の形状を図９（ａ）のグラフ形状の中から探索し、一致度が一番高い箇所を検出する（図９（ａ）９０２）。一致度は、固視灯からの距離、形状を加味している。以上の操作は、ＣＰＵ２０１において、固視手段である固視灯の点灯位置と被検眼の固視位置との差を求める手段として機能する領域により実行される。予測手段はこの差を用いて眼底の動きを予測する。一致度が一番高い箇所から以後の眼底の動きを参考に、ＯＣＴ撮像部のガルバノスキャナの制御を決定する。例えば、９０１の様にＶ字形状の後は、一定の速度で固視が固視灯から遠ざかり、固視灯からある一定距離遠ざかると、固視灯位置に戻るという眼の特性を利用して、このような形状を参考にガルバノスキャナを制御する。すなわち、過去のデータのＶ字形状となっている部分を基準の形状として、この基準形状と一致度が高い部分を今回のデータから探し、発見した場合は、過去の眼の動きに従ってガルバノスキャナを制御する。
【００３２】
本実施例では、実際に、ＯＣＴ撮像中もＳＬＯ画像を取得し、眼底の動き量を計測し、ＯＣＴガルバノスキャナのスキャンに位置と動き量の差を算出し、リアルタイムでズレをモニタしている。以上の工程は、ＣＰＵ２０１内の計測手段に含まれる、ＳＬＯ撮像部或いはＯＣＴ撮像部からなる撮像手段により得られた撮像位置と予測手段によって予測された被検眼の動き後の該撮像位置との差を算出する算出手段によって実行される。
【００３３】
本実施例のフローに関して、図６を用い説明する。ＣＰＵ２０１は、入力された被検者情報を受け付け（ステップ６０１）、過去に取得したテンプレート画像と眼球の動きデータを記録部２０７より読み出す（ステップ６０２）。次に、ＳＬＯ撮像部を用い、被検眼の眼底ＳＬＯ画像を取得し（ステップ６０３）、テンプレート画像を用いテンプレートマッチングを行い（ステップ６０４）、マッチング座標を保存する（ステップ６０５）。マッチング座標を５点以上取得後（ステップ６０６）、座標から位置情報をグラフ化する（ステップ６０７）。過去の眼球の動きデータとステップ６０７のグラフから、眼球の動きが類似しているポイントを探す（ステップ６０８）。類似ポイントから眼球の動きを考慮したＯＣＴスキャナの制御を決定する（ステップ６０９）。その後、ＳＬＯ画像を取得し続け（ステップ６１０）、テンプレートマッチングを行い（ステップ６１１）、マッチング座標を記録する（ステップ６１２）。ステップ６１０〜６１２と同時に、ＯＣＴをステップ６０９の制御に従い、ガルバノスキャナを制御し撮像する（ステップ６１３）。ガルバノスキャナの位置は毎回検出する（ステップ６１４）。ＯＣＴ撮像部のスキャナ位置とステップ６１２におけるマッチング座標と比較を行い、差異を算出する（ステップ６１５）。差異が例えば１００μｍ以上の際は（ステップ６１６）、眼底の実際の動きとガルバノスキャナの制御に差があり、所望の位置とは異なる為、ステップ６０２に戻り、再設定する。差異が１００μｍ以内の際は、ＯＣＴ撮像部の撮像が終了しているかを確認し（ステップ６１７）、処理を終了する。
【００３４】
本実施例では、過去のデータを用いる事で、眼底の動きの予測を簡易的に算出でき、所望位置のＯＣＴ画像が取得でき、リアルタイムで予測値と実測値を確認する事で測定の正確性を向上させている。
なお、上記の実施例ではＯＣＴ撮像部のスキャナ位置とステップ６１２におけるマッチング座標と比較して差異を算出しているが、これに限定されるものではない。例えば、この差異を算出しないこととしてもよい。すなわち、図６におけるステップ６１３−６１６を行わないこととしてもよい。
また、上記の実施例では過去の眼の動きのデータに基づいてガルバノスキャナを制御しているが、ガルバノスキャナを制御するための情報はこれに限定されるものではない。例えば、過去の眼の動きのデータは複数回計測された眼の動きの平均値であっても良いし、１回のみ計測された眼の動きのデータであってもよい。ここで、複数回計測された眼の動きの平均化することで信頼性の高いデータを得ることができ、被検眼の動きの予測を生後良く行うことが可能となる。なお、過去の眼の動きのデータは複数の被検者の眼の動きのデータを平均化したものであってもよい。例えば、眼の動きは年齢に応じて変化するため、２０代、３０代等の年齢層毎の被検者の眼の動きのデータを平均化したデータをそなえることとしてもよく、この場合、被検査者の年齢に応じて使用する眼の動きのデータ決定することとしてもよい。また、上記年齢層毎かつ性別毎の被検者の眼の動きのデータを平均化したデータをそなえることとしてもよい。このようなデータを用いれば初めて診察を受ける被検者であっても眼の動きを予測してガルバノスキャナを制御することが可能となる。
なお、複数回計測された眼の動きの平均値、１回のみ計測された眼の動きのデータ、年齢層毎の被検者の眼の動きの平均値、年齢層毎かつ性別毎の被検者の眼の動きの平均値のいずれのデータを用いるかを検査者に選択させることとしてもよい。例えば、図６におけるステップ６０２以前に、使用するデータを検者に選択させる画面を表示装置２０６に表示することとしてもよい。このようにすれば、検者は被検者に応じて柔軟に眼の動きの予測に用いるデータを選択でき、より正確な眼の動きの予測が可能となる。
【００３５】
［実施例３］
本実施例では、実施例２で行ったリアルタイムで差異を算出する際の眼底の動きを計測する速度を向上させる事で、大きな差異を防止した例について述べる。ＳＬＯ撮像部、ＯＣＴ撮像部、制御機能と予測データの算出方法に関する説明は、実施例１、２と同様である為、割愛する。
【００３６】
テンプレートマッチングの探索領域（以下ＲＯＩと記す）に眼底の動きの予測データを反映する事でＲＯＩを狭くし、計測速度を向上が達成させた例について、図１０を用い制御工程を説明する。
【００３７】
ＣＰＵ２０１は、ＳＬＯ画像を取得し（ステップ１００２）、ＳＬＯ画像からテンプレートを抽出する（ステップ１００３）。抽出したテンプレート情報を記録部２０７に記録する（ステップ１００４）。新たにＳＬＯ画像を取得し（ステップ１００５）、眼底の動きを予測するデータとＳＬＯ画像のフレームレートをもとに、取得したＳＬＯ画像内を探索する領域を決定する（ステップ１００６）。決定した領域を探索し（ステップ１００７）、マッチング画像を検出する（ステップ１００８）。マッチングした画像の情報を保存する（ステップ１００９）。眼底撮像が終了したかどうかを確認して（ステップ１０１０）、終了する。以上の結果（各座標情報）をもとに、眼底の動きを計測する。ステップ１００６が本実施例の特徴的な処理である。
【００３８】
以上の工程を実際の取得画像（図１１）を用い、説明する。
ＣＰＵ２０１は、ＳＬＯ画像１１０１を取得し（ステップ１００２）、ＳＬＯ画像からテンプレート１１０２を抽出する（ステップ１００３）。新たにＳＬＯ画像１１０３を取得し（ステップ１００５）、取得したＳＬＯ画像内を探索する領域１１０５を決定する（ステップ１００６）。決定した領域１１０５内を探索し（ステップ１００７）、マッチング画像１１０６を検出する（ステップ１００８）。
【００３９】
以上の様に、テンプレートマッチングにおいて、ＲＯＩの決定に眼底の動きを予測するデータを反映させる事で、ＲＯＩが狭くなり、マッチング時間が短縮、更にはミスマッチング防止、が可能となる。
【００４０】
（他の実施例１）
本実施例１、２ではＯＣＴ撮像部のガルバノスキャナに予測制御を反映させたが、ＯＣＴ装置ではなくＳＬＯ装置でも良い。また、眼底の動きをＳＬＯ撮像部で検出したが、ＬＳＬＯ（Ｌｉｎｅ-ＳＬＯ）他の方法でも同様の効果がある。他の方法は、高速で眼底の動き（眼球の動きでも良い）を検出する装置（プルキニエ、強膜反射、サーチコイル等の他の方法）である事が望ましい。
【００４１】
眼底の動きを予測する方法は、簡易的に、プロットの各点から近似曲線を算出する、線形最小２乗法により算出する、等、他の計算方法でも良い。
【００４２】
ＯＣＴ画像の取得タイミングを固視灯に注視するタイミング（図４（ａ）の４０４、４０５等）に合わせる事で、誤差の少ない計測ができる。また、撮像タイミングはサッカード終了後が望ましい。サッカードは連続的な運動ではないので、サッカードの周期間で撮像する事で所望の位置でのＯＣＴ画像が取得できる。
【００４３】
サッカード、ドリフト、そして、トレモアは検者に依存するので、各パラメータ特に、トレモアの制御（５μｍ、１００Ｈｚ）は適正化する事が望ましい。
実施例１、２では、固視灯に内部固視灯を用いたが、外部固視灯でも良い。
【００４４】
（他の実施例２）
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、上記実施例の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施例においては眼底の動きについて述べているが、これに限定されるものではなく、本発明を前眼に適用することもできる。
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】
前記被検眼の画像を取得する取得手段と、
前記画像に基づいて前記被検眼の動きを計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された前記被検眼の動きの周期に基づいて、前記取得手段が前記被検眼の画像を取得するときの前記被検眼の動きを予測する予測手段と、
前記予測手段により予測された前記被検眼の動きに基づいて、前記取得手段が前記画像を取得する際の取得位置を制御する制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記取得手段が、前記被検眼の断層画像を撮像する眼底断層像撮像手段又は前記被検眼の平面画像を撮像する眼底像撮像手段である事を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記計測手段が、前記被検眼の眼底画像を撮像する眼底像撮像手段を有し、前記眼底断層像撮像手段により撮像された複数の眼底画像から前記被検眼の動きを計測する事を特徴と
する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記被検眼の動きの計測済みのデータを記録する記録手段を更に有し、
前記予測手段が、前記記録手段に記録された計測済みのデータを用いて前記被検眼の動きを予測する事を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記計測手段が、前記複数の眼底画像に対してパターンマッチングを実行することにより前記被検眼の動きを計測する事を特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記計測手段が、前記パターンマッチングを行う眼底画像の領域を設定する領域設定手段を更に有する事を特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記計測手段が、眼球の回転を計測する事を特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
固視を安定させる固視手段を更に有する事を特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記計測手段は、前記取得手段の取得位置と予測した位置の差を算出する算出手段を更に有する事を特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記固視手段の点灯位置と、前記被検眼の固視位置との差を求める手段を更に有し、
前記予測手段は、当該差を用いて予測することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記計測手段が前記被検眼の動きの周期を求め、前記予測手段が前記周期に基づいて前記被検眼の動きを予測することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
取得手段によって前記被検眼の画像を取得する取得工程と、
前記画像に基づいて前記被検眼の動きを計測する計測工程と、
前記計測工程において計測された前記被検眼の動きの周期に基づいて、前記取得手段が前記被検眼の画像を取得するときの前記被検眼の動きを予測する予測工程と、
前記予測工程において予測された前記被検眼の動きに基づいて、前記取得手段が前記画像を取得する際の取得位置を制御する制御工程と、を有することを特徴とする撮像方法。
【請求項１】
前記被検眼の画像を取得する取得手段と、
前記画像に基づいて前記被検眼の動きを計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された前記被検眼の動きの周期に基づいて、前記取得手段が前記被検眼の画像を取得するときの前記被検眼の動きを予測する予測手段と、
前記予測手段により予測された前記被検眼の動きに基づいて、前記取得手段が前記画像を取得する際の取得位置を制御する制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記取得手段が、前記被検眼の断層画像を撮像する眼底断層像撮像手段又は前記被検眼の平面画像を撮像する眼底像撮像手段である事を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記計測手段が、前記被検眼の眼底画像を撮像する眼底像撮像手段を有し、前記眼底断層像撮像手段により撮像された複数の眼底画像から前記被検眼の動きを計測する事を特徴と
する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記被検眼の動きの計測済みのデータを記録する記録手段を更に有し、
前記予測手段が、前記記録手段に記録された計測済みのデータを用いて前記被検眼の動きを予測する事を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記計測手段が、前記複数の眼底画像に対してパターンマッチングを実行することにより前記被検眼の動きを計測する事を特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記計測手段が、前記パターンマッチングを行う眼底画像の領域を設定する領域設定手段を更に有する事を特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記計測手段が、眼球の回転を計測する事を特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
固視を安定させる固視手段を更に有する事を特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記計測手段は、前記取得手段の取得位置と予測した位置の差を算出する算出手段を更に有する事を特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記固視手段の点灯位置と、前記被検眼の固視位置との差を求める手段を更に有し、
前記予測手段は、当該差を用いて予測することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記計測手段が前記被検眼の動きの周期を求め、前記予測手段が前記周期に基づいて前記被検眼の動きを予測することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
取得手段によって前記被検眼の画像を取得する取得工程と、
前記画像に基づいて前記被検眼の動きを計測する計測工程と、
前記計測工程において計測された前記被検眼の動きの周期に基づいて、前記取得手段が前記被検眼の画像を取得するときの前記被検眼の動きを予測する予測工程と、
前記予測工程において予測された前記被検眼の動きに基づいて、前記取得手段が前記画像を取得する際の取得位置を制御する制御工程と、を有することを特徴とする撮像方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１９６４３９（Ｐ２０１２−１９６４３９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３４６２（Ｐ２０１２−５３４６２）
【出願日】平成２４年３月９日（２０１２．３．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月９日（２０１２．３．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
[ Back to top ]