JP6929662B2 - 撮像装置、撮像方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、被検査物上で光を走査して該被検体の画像を得る撮像装置、撮像方法およびプログラムに関する。

現在、眼の内部構造を非侵襲的に観察する方法として、光干渉現象を応用する光干渉断層撮像法（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、以下ＯＣＴと称する。）を利用した光干渉断層撮像装置（以下ＯＣＴ装置と称する。）が用いられている。ＯＣＴ装置では、近赤外の低コヒーレント光源から射出された光を測定光と参照光に分けている。そして、眼に照射した測定光の散乱反射光と参照光を干渉させることにより、深さ方向（測定光軸方向）に高分解能かつ高感度な断層情報を得ている。

従来、眼、特に眼底におけるＯＣＴ装置の測定光の走査様式として、Ｘ方向への測定光の走査を該Ｘ方向に垂直なＹ方向にずらしながら繰り返して行うラスタースキャンが用いられている。これに対して、測定光がリサージュ図形を描くように被検査物上を平面走査する（以下、リサージュスキャンと称する。）ことで、該被検査物体の断層情報を３次元的に得る技術がある（特許文献１および非特許文献１参照）。

ラスタースキャンの場合、測定光のＹ方向における例えば最初の走査位置と最後の走査位置とでの断層情報の取得時間に差が生じる。即ち、眼底上の部位により、断層情報の取得時間に差が生じてしまう。被検査物が眼の場合、眼は固視微動と称される動きを常にしているため、ラスタースキャンの場合この時間差により拡大する可能性のある眼底上の部位の移動への対処が必要となる。これに対しリサージュスキャンの場合、ある程度の広さでループを描くように測定光を走査するため、このループ内での断層情報の取得時間の差は小さくなる。リサージュスキャンでは、このようにして得られた複数のループからの断層情報を結合させて、３次元的な断層情報を生成する。このため、断層情報を取得する部位の相違による時差の影響はほぼ考えなくとも良く、リサージュスキャンではラスタースキャンの場合と比較して、固視微動への対処はより容易となる。

特開２０１６−０１７９１５号公報

Ｙｉｗｅｉ Ｃｈｅｎ, Ｙｏｕｎｇ-Ｊｏｏ Ｈｏｎｇ, Ｓｈｕｉｃｈｉ Ｍａｋｉｔａ ａｎｄ Ｙｏｓｈｉａｋｉ Ｙａｓｕｎｏ "Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｙｅ ｍｏｔｉｏｎ ａｒｔｉｆａｃｔｓ ｉｎ ｔｈｒｅｅ-ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｉｍａｇｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｐａｔｔｅｒｎ", Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ（２０１６）

ＯＣＴを用いて、同一箇所の断層像を複数枚取得し、これら断層像間の変化から血管像を描出するＯＣＴＡ（Ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ）の実用化について近年試みられている。ＯＣＴＡの実用に際しては、同一箇所の断層像間での変化を抽出するために、比較的短い時間間隔で測定光による同一走査線上の走査を繰り返すことを要する。しかし、上述したリサージュスキャンの場合、測定光の走査線が順次連続的に切り替わり、測定光によりある走査線上を走査した後、一連の走査線の全てを測定光で描画した後でなければ、再度その走査線上での走査を行うことはできない。従って、このような同一走査線上での測定光走査の繰り返しには不向きである。

また、仮にリサージュスキャンを行う過程で同一走査線上を短時間で測定光により繰り返し走査しようとした場合、測定光を走査するスキャナ等の構成に強制的な動作中断をさせることを要する。また、動作中断後には、各ループの描画開始点に測定光が照射されるように照射位置を復帰させる動作を、上述したスキャナ等にさせることを要する。このような強制的な動作は、一般的にはガルバノスキャナ等の測定光走査用のスキャナにとって負荷が大きい。また、戻す際の測定光照射位置の精度或いは動作の安定性の面で問題が生じる可能性がある。

本発明は以上の状況に鑑みて為されたものであって、リサージュ図形に類似する図形を描くように光を走査して被検査物の情報を得る際に、同一走査線上での光の走査の繰り返しを可能とする撮像装置、撮像方法およびプログラムを提供する。

上記課題を解決するため、本発明の一実施態様に係る撮像装置は、
被検査物上で、第１の周期で第１の方向に光を往復走査する第１の走査手段と、
前記被検査物上で、第２の周期で前記第１の方向とは異なる第２の方向に前記光を往復走査する第２の走査手段と、
前記第１の走査手段の前記光の走査に対して前記第２の走査手段の前記光の走査を所定時間ずつ遅延させる制御手段と、
前記光の前記被検査物からの戻り光より得られた情報を用いて前記被検査物の画像を生成する画像生成手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第２の走査手段による前記光の走査が所定の周期分行われた後の、前記第２の走査手段に印加される駆動波形が最大振幅の時に、前記所定時間の遅延を前記第２の走査手段に与えることを特徴とする。

本発明によれば、リサージュ図形に類似する図形を描くように光を走査して被検査物の情報を得る際に、同一走査線上での光の走査の繰り返しが可能となる。

本発明の実施形態に用いたＯＣＴ装置の概略構成を示す図である。 リサージュ図形を描くように測定光を走査する際にスキャナに印加される駆動電圧波形を示す図である。 リサージュ図形の描画をスキャナにより実行する際の測定光の走査様式を説明する図である。 本発明の第１の実施形態においてスキャナに印加される駆動電圧波形を示す図である。 第１の実施形態において測定光によりリサージュ図形に類似する図形を描画する際の測定光の走査様式を説明する図である。 第１の実施形態における画像生成処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態におけるＧｒｏｕｐ Ｉｎｄｅｘ作成処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態におけるデータの再配置処理を示すフローチャートである。 データの再配置処理におけるデータ補間の方法を説明する図である。 第１の実施形態における位置合わせ・結合処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態においてスキャナに印加される駆動電圧波形を示す図である。 第２の実施形態においてリサージュ図形に類似する図形を描画する際の測定光の走査様式を説明する図である。 第２の実施形態における表示画面上における測定光の走査軌跡とサンプリングポイントとの関係を説明する図である。 第２の実施形態の変形例においてリサージュ図形に類似する図形を描画する際の測定光の走査様式を説明する図である。

本発明の実施形態について図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。なお、以下の実施形態で説明する形状、或いは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。

[第１の実施形態]
以下、図１を参照して第１の実施形態におけるＯＣＴ装置の構成を、図２〜５を参照して測定光の走査様式を、図６〜１０を参照して画像生成処理を説明する。なお、以下の説明においては、被検査物として被検眼１２０の眼底を測定対象とした場合を例とする。

＜装置構成＞
図１に本実施形態の光断層撮像装置の全体構成を示す。本実施形態に係るＯＣＴ装置１００は、ＯＣＴ光学系、制御装置１０９、制御ＰＣ１１１、および表示装置１１２を有する。また、ＯＣＴ光学系は、低コヒーレンス光源１０１、ビームスプリッタ１０３、走査光学系１０４、接眼レンズ系１０５、参照ミラー１０７、および検出部１１０を主たる構成として有する。なお、制御ＰＣ１１１は、任意の汎用コンピュータを用いて構成することができるが、ＯＣＴ装置専用のコンピュータとしてもよい。表示装置１１２は任意のディスプレイによって構成できる。また、制御装置１０９、制御ＰＣ１１１、および表示装置１１２は個別に示されているがこれらを適宜一体としてもよい。制御ＰＣ１１１には、ＯＣＴ装置の測定パラメータの入力、データ取得のための各種モードの選択、並びに予め記憶されている測定プログラムの読み出しおよび実行等のための入力装置が付随する。当該入力装置は表示装置１１２側に配置してもよい。また、制御ＰＣ１１１が、表示制御手段として、後述する各種画像を表示装置１１２に表示させる、或いは表示装置１１２の表示画面上の各画素に後述する各種断層情報を割り当てることとしてもよい。

低コヒーレンス光源１０１より射出された光は、光ファイバを通りファイバコリメータ１０２によって平行光になる。この平行光はビームスプリッタ１０３によって測定光と参照光に分割される。

測定光は、制御装置１０９によって制御されるガルバノスキャナ２つで構成される走査光学系１０４および接眼レンズ系１０５を通して被検眼１２０に照射される。２つのガルバノスキャナは、Ｘ方向に測定光の照射位置を変えるＸガルバノスキャナと、Ｘ方向に直交するＹ方向に測定光の照射位置を変えるＹガルバノスキャナとからなり、走査手段を構成する。走査光学系１０４は、これら２つのガルバノスキャナを動作させることで、眼底上での測定光の照射位置を２次元的に変化させることができる。また、接眼レンズ系１０５は電動ステージ上にあり、制御装置１０９の制御信号に従って光軸方向に移動可能である。該接眼レンズ系１０５を光軸方向に移動させることで、測定光の焦点位置を変化させることができる。眼底より反射又は散乱された戻り光は、先程の経路を逆に通って、接眼レンズ系１０５および走査光学系１０４を経由してビームスプリッタ１０３に戻される。測定光が導かれるこれら光学系を介する経路は、測定光路と称される。

一方、参照光は、分散補償ガラス１０６を通って参照ミラー１０７より反射され、同じ経路を逆に通ってビームスプリッタ１０３に戻される。参照ミラー１０７は光軸方向に移動する電動ステージ上に設置され、制御装置１０９の制御信号に従って光軸方向の位置を移動できる。該参照ミラー１０７の位置を調整することにより、ビームスプリッタ１０３から参照ミラー１０７を経てビームスプリッタ１０３に戻る参照光の光路長である参照光路長を調整することができる。分散補償ガラス１０６は、直角三角形の形状をした分散プリズム２個を、斜辺が向き合うように配置した構成からなる。これら分散プリズムの位置をずらすことによっても、参照光路長を調整することができる。通常は、測定光路と参照光路を構成する光学系は異なるため、それぞれの波長分散量が異なり、最適な干渉条件ではない。波長分散量を調整するために、参照光路に分散補償ガラス１０６を挿入することで、最適な干渉条件を得ている。

被検眼１２０の眼底より反射又は散乱された戻り光と、参照ミラー１０７によって反射された参照光は、ビームスプリッタ１０３によって合波される。測定光の光路長と参照光の光路長とが同じ長さとなると、この合波光は干渉縞を示す干渉光となる。この干渉縞の各々は眼底の奥にある層等に対応するため、当該干渉縞を解析することにより、眼底の深さ方向の情報（断層情報）を得ることができる。干渉光はファイバコリメータ１０８によって光ファイバに入力され、検出部１１０に入力される。検出部１１０は入力された干渉光を分光する回折格子と分光された光を検出するラインセンサ部とを含み、該ラインセンサ部は分光された光をデジタルの検出信号に変換し、該検出信号は制御装置１０９に送られる。

制御装置１０９は、制御ＰＣ１１１に検出信号を送る。該制御ＰＣ１１１は、眼底の画像を生成する画像生成処理ソフトウェアを実行する処理部（不図示）を有する。該処理部は、後述する画像生成処理における各種工程に対応するモジュールとして動作し、入力された検出信号を用いてこれら工程を実行する。これら工程の実行により、該ＯＣＴ装置は、測定光を照射した眼底上の位置における断層像の生成に用いられる断層情報を生成する。

なお、本実施形態において用いたＯＣＴ装置として、検出する光に含まれる測定対象の深さ情報を周波数情報に置き換えて取得するフーリエドメイン方式のＯＣＴ（ＦＤ−ＯＣＴ）装置を例示している。また、ＦＤ−ＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置として、特にスペクトラルドメイン型のＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ）装置を例示している。しかし、用いるＯＣＴ装置はこれに限定されず、例えばＦＤ−ＯＣＴ装置として、波長掃引型のＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）装置を用いてもよい。また、公知のその他のＯＣＴ装置を用いることも可能である。

＜撮像方法＞
上述したＯＣＴ装置を用いて眼底から３次元の断層像を撮像する本実施形態に係る撮像方法を、以下に説明する。なお、本実施形態の撮像方法は、測定光にて眼底上でリサージュ図形を描画するように、該眼底上を測定光で平面走査する手法をベースとする。このように測定光でリサージュ図形を描画するような走査様式をリサージュスキャンと称する。以下の説明では、まずは一般的なリサージュ図形で平面走査するリサージュスキャンの場合の撮像方法に関して簡単に説明をした後、本実施形態に係る撮像方法について説明を行う。

測定光にてリサージュ図形を描く場合のガルバノスキャナの駆動波形について、図２と式１を参照して説明する。説明の便宜上、眼底面上の任意の方向であるＸ軸方向に測定光を走査するガルバノスキャナを上述したＸガルバノスキャナとし、同様に、眼底面上のＹ軸方向に測定光を走査するガルバノスキャナを上述したＹガルバノスキャナとする。なお、Ｘ軸とＹ軸とは一般的には直交関係にあるが、ここでは必ずしも互いに直交関係にある必要はなく特定の角度で交差していればよい。

測定光にてリサージュ図形を描く場合、ＸガルバノスキャナとＹガルバノスキャナに対して、それぞれ異なる周期Ｔ_ｘおよびＴ_ｙを有する余弦波を与える。この場合、各々の周期が異なるため、どちらか一方の余弦波が１周期を迎えた時点で、もう一方の余弦波は１周期に満たないか、あるいは１周期を過ぎ、次の周期に遷移している状態となる。即ち、二つの余弦波の位相が１周期毎にずれるような駆動波形を各々対応するガルバノスキャナに印加する。なお、一方の周期と他方の周期とは互いに異なる周期であればよく、例えば一方の周期が１周期を迎えた時点で、他方がその周期の整数倍に対してずれていればよい。

即ち、以下の式１にて示される二つの余弦波として、位相が周期毎にずれる駆動波形を各々のガルバノスキャナに印加して、これらを駆動する。

ただし、式１において、０≦ｔ_ｘ＜Ｔ_ｘ、０≦ｔ_ｙ＜Ｔ_ｙであり、ｔ＝（Ｌ_ｘ-１）Ｔ_ｘ+ｔ_ｘ＝（Ｌ_ｙ-１）Ｔ_ｙ+ｔ_ｙである。

ここで、ｆ（ｔ）はガルバノスキャナの駆動開始からｔ秒経過した時点の、リサージュ軌跡上での測定光の照射の位置を示し、Ａ_ｘおよびＡ_ｙは、各々ＸガルバノスキャナおよびＹガルバノスキャナの駆動波形の振幅を示す。Ｌ_ｘおよびＬ_ｙは各々の駆動波形である余弦波において、時刻ｔの点が何周期目であるかを表すインデックスである。なお、図２に示した駆動波形の例では、Ａ_ｘ=Ａ_ｙ=５［Ｖ］、Ｔ_ｘ=１３［ｍｓ］、およびＴ_ｙ=１２［ｍｓ］の条件となる場合を例示している。

図２に示した駆動波形を用いてガルバノスキャナを駆動して、測定光で眼底を走査した時の測定光の軌跡を図３に示す。当該駆動波形によってガルバノスキャナを駆動させた場合、眼底上で描画される測定光の軌跡をＸガルバノスキャナの周期毎にプロットすると、１２パターンの環状の軌跡３０１が得られる。これら環状の軌跡３０１を集合（合成）することにより、リサージュ図形３０２を得る。なお、以後において、説明の便宜上、Ｘガルバノスキャナの周期毎に得られるこの環状の軌跡３０１をループと呼称する。ここで、該ループは、Ｙガルバノスキャナの周期毎の軌跡としてもよい。また、リサージュ図形と総称される図形として、ＸガルバノスキャナとＹガルバノスキャナの駆動周期の比率を例えば２：３とする、駆動速度差を比較的大きくした態様も考えられる。しかし、実際には装置構成上両ガルバノスキャナの駆動速度はあまり違わないほうが好ましい。このため、本実施形態等、実用に際しての両スキャナ駆動周期の比率は１：１に近いものとする。

該環状の軌跡３０１は、ループＬ＝１〜Ｌ＝６までが時計回りに描画され、ループＬ＝７〜Ｌ＝１２までが反時計回りで描画されることとなる。環状の軌跡３０１から分かる通り、各ループの終点と次ループの始点は連続点である。これは、図２に示すガルバノスキャナの駆動波形からも明らかである。

しかし、上述したようにスキャナの特性等により、リサージュスキャンは測定光にて同一のループを繰り返して描画することで同一位置から複数の断層情報を繰り返し取得することには不向きである。詳細には、繰り返して断層情報の取得を行う場合、一方のガルバノスキャナは１周期毎の繰り返し駆動となるが、もう一方のガルバノスキャナは１周期に満たないか、或いは１周期を過ぎ、次周期に遷移している状態にある。従って、あるループの終点からそのループの始点に測定光の照射位置を推移させる瞬間に、一方のガルバノスキャナには不連続点を結ぶ負荷の大きい駆動を強いることになる。このような駆動はガルバノスキャナの駆動系に過大な負荷を与えると共に、測定光を走査する際の位置精度が劣化する要因となる。位置精度の劣化は、後述する重ね合わせ画像生成において相関値の低下につながり、重ね合わせ枚数の減少や画像のボケの原因となる。また、ＯＣＴＡにおいては、断層像間での相関を計算する際に脱相関値が上昇することとなり、その結果誤って血管ではない組織を血管として誤検出するリスクを生じさせる。

測定光によりリサージュ図形を描画する場合、基本的には任意のＸ方向において測定光を往復走査するガルバノスキャナと該Ｘ方向に垂直なＹ方向において測定光を往復走査するガルバノスキャナとにより、Ｘ方向とＹ方向との測定光の走査を同時に行う。このＸ方向での駆動周期とＹ方向の駆動周期とが異なることで時間的に形状が変化するループを描画してリサージュ図形を得ている。

ここで、各々のガルバノスキャナを異なる周期で駆動するのではなく、各々のガルバノスキャナを同一周期で駆動し、且つ所定のタイミングで位相を変えることを繰り返す方法によっても、リサージュ図形に類似した図形を測定光で描画することができる。同一周期で両ガルバノスキャナを駆動する場合には、測定光の走査速度が同じであることから同じガルバノスキャナを用いることができ、駆動系等の共通化が可能となる。このような駆動様式にて２つのガルバノススキャナを駆動した場合、位相を変えるまでは測定光は同一のループを繰り返して描くこととなり、且つ繰り返し走査の際の位置精度の維持が見込める。

図４に、このようなガルバノスキャナの駆動を行う場合に用いる駆動波形の例を示す。この場合、ＸガルバノスキャナおよびＹガルバノスキャナには、同一の周期Ｔ_ｙを有する駆動波形を用いることとしている。そして、一方のガルバノスキャナ（Ｘ方向）に与えられる駆動波形が任意の周期（図示の例では１周期）を経たところで、他方のガルバノスキャナ（Ｙ方向）の駆動波形に対して位相がずれるように、その位相を所定時間分だけ遅延させている。なお、位相を変えるタイミングは必ずしも１周期毎でなくて良く、所定の周期間隔或いは所定の時間間隔で変わればよい。図４に示す例では、上述した式１においてＡ_ｘ=Ａ_ｙ=５［Ｖ］、およびＴ_ｘ=Ｔ_ｙ=１２［ｍｓ]としている。但し、Ｘガルバノスキャナは、１周期毎に位相を１［ｍｓ］ずつ遅延させるように駆動する。

なお、上述したように、図４に示した例では、１周期ごとに位相を遅れさせている。しかし、移送を遅れさせるタイミングはこの例に限定されない。例えば、１周期毎ではなく、１０周期毎等の複数周期を経たタイミングにて位相を遅れさせてもよい。即ち、何れかのガルバノスキャナによる測定光の走査が所定の周期分行われた後に、所定時間の遅延を与えればよい。このように設定することにより、測定光は、同一ループを複数回（この場合では１０回）描いた後に次ループへ遷移して、また次のループを複数回描くことになる。従って、同一位置（断面）から複数の断層情報が連続的に繰り返して得られることとなる。このように取得された複数の断層情報は、加算処理を行って所謂スペックルノイズを低減した画像を生成する場合、或いは上述したＯＣＴＡを実行する際に有効である。

なお、駆動波形間で位相を遅れさせるタイミングとしては、遅延させる駆動波形が最大振幅となるタイミングであることが望ましい。最大振幅のタイミングであればガルバノスキャナの変位速度が最少となっており、位相遅延を与えた際に生じるガルバノスキャナへの負荷が最小になる。

図４の駆動波形を用いて測定光により眼底を走査した時に描画される測定光の軌跡を図５に示す。図３と同様の様式にて測定光の軌跡をループ毎にプロットすると、図に示されるように１２パターンの環状等の軌跡５０１が得られる。これら環状等の軌跡５０１を集合（合成）することにより、リサージュ図形に類似するリサージュ様の図形５０２を得ることができる。なお、ここに示した例では、説明と図示との容易化のためにループを１２パターン描画することで一連の測定光の走査が終了することとしている。しかし、実際には、１０２４パターン等、より多くのパターンを描画することとしている。なお、上述した２つのガルバノスキャナの駆動様式により測定光が描画する図形５０２は、リサージュ図形３０２に類似しているがリサージュ図形ではない。よって、本明細書では、このように一方のガルバノスキャナの走査を遅延させることで得られる図形をリサージュ様図形と称することとする。

以上のように、本実施形態では、両ガルバノスキャナを同一周期の余弦波を用いて駆動することとし、且つ所定間隔で一方の往復走査に対して位相が遅延するようにガルバノスキャナを駆動する。これにより、眼底上において測定光でリサージュ図形に類似し、且つ、繰り返し位置精度の高い走査線を描画することが可能となる。よって、所謂スペックルノイズを低減するための高精度な加算画像や、血液の流れを抽出するためのＯＣＴＡ画像の取得が可能となる。また、本実施形態によれば、追尾機能を要さないリサージュ図形に類似した図形を描画する様式の平面走査を行い、同一ループを描画するように測定光走査する際の走査位置精度の向上を図ることが可能となる。更に、異なる軸周りに動く２つのガルバノスキャナを各々等速で駆動することで、撮像領域内において撮像点を格子状に配置することが可能となり、画像生成における処理時間の短縮化が可能となる。

なお、上述した例では、ＸガルバノスキャナおよびＹガルバノスキャナが同一の周期で測定光を往復走査することとしている。しかし、例えば走査範囲全体に対する測定光の走査をより迅速に行いたい場合、両ガルバノスキャナの一方の往復走査の周期を、他方の往復走査の周期の整数倍となるように設定してもよい。或いは、ある程度の走査速度でガルバノスキャナを駆動している場合、一方の往復走査の周期を他方の往復走査の周期の１／２倍等、整数分の１倍としてもよい。この設定において、上述したように一方のガルバノスキャナが往復走査を終えた段階で他方のガルバノスキャナに対して遅延を生じさせて位相差を設けることにより、上述した例を同様の効果が得られる。ただしこの場合、両ガルバノスキャナに与えられる２つの駆動波形に位相のずれを与えるまで、二つの駆動波形の位相がずれないように調整することを要する。また、位相差についても、意図した量で且つ意図したタイミングで生じるように調整することを要する。

上述したように、一方のガルバノスキャナの往復走査の周期に対して他方のガルバノスキャナの往復走査の周期が整数倍の場合、適当なタイミングにて何れかのガルバノスキャナの往復走査の位相をずらすことで、測定光による上述したリサージュ様の図形の描画ができる。しかし、周期の比率１．５倍とし、一方のスキャナが２往復の走査を行い且つ他方のスキャナが３往復の走査を行うことで、両スキャナの走査開始位置が元の走査開始位置に戻るようにしてもよい。この場合、元の走査開始位置に戻った際に一方のガルバノスキャナの往復走査に遅延を与えることとすれば、上述した例と同様にリサージュ様の図形の描画ができる。しかし、一方のガルバノスキャナの往復走査の周期に対する他方の往復走査の周期の比率をあまりに大きくすると、他方のガルバノスキャナの走査速度が極端に大きくなり該ガルバノスキャナに対する負荷が大きくなってしまう。また、両ガルバノスキャナによる測定光の照射位置が走査開始位置へ戻って一致するまでに複数周期を経ることを要する場合、１の断層情報の取得から同一断面での次の断層情報の取得までに時間を要してしまう。よって、２つのガルバノスキャナに極端な負荷の差を持たせないために、及び同一断面からの断層情報の取得を短時間で行うためには、各々の周期の比率を１．５倍若しくは２倍程度とすることが好ましい。

＜画像生成方法＞
以上に述べた駆動波形を２つのガルバノスキャナに各々印加して取得した断層情報に基づいて行う画像生成処理について、以下に述べる。本実施形態の画像生成処理では、ガルバノスキャナの駆動波形に基づいて測定データの再配置を行った後、輝度値の相関を利用して位置補正を行う。

以下、図６を参照して、本実施形態で実行する画像生成処理について説明する。図６は、上述したＯＣＴ装置を用いて取得した干渉信号を用いて画像生成を行う処理についてのフローチャートを示す。なお、以降のフローチャートにおける各処理は、制御手段として機能する制御ＰＣ１１１に配された、各工程に対応するモジュールにより実行される。

画像生成処理が開始されると、ステップＳ１０１において、制御ＰＣ１１１は制御装置１０９より伝送される検出信号、即ち干渉信号を取得する。干渉信号は眼底における深さ方向に並ぶ１次元のデータ列であり、測定光で撮像対象を２次元に走査した時に、一定の時間間隔で走査線上に配置される各測定点（サンプリングポイント）において取得される。

ステップＳ１０２において、制御ＰＣ１１１は取得した干渉信号を波数関数に変換した後、フーリエ変換処理を実行し、得られる複素数データの振幅値を抽出して輝度値を得る。波数軸のデータ列をフーリエ変換することで、眼底上の各測定点での輝度値（断層情報）のデータ列（断層情報列）を得ることができる。これらデータ列は眼底の３次元断層情報として、制御ＰＣ１１１に配置される不図示の記憶部に記憶される。

ステップＳ１０３において、制御ＰＣ１１１は深さ方向に並ぶ輝度値のデータ列（断層情報列）の平均値を計算する。このとき、平均値は全深さ範囲で計算してもよいし、所望の深さ範囲に限定して計算してもよい。後述するように、取得された３次元断層情報から画像生成する際には、各々のループより取得された断層情報列の位置合わせや結合を行う必要がある。本実施形態では、各測定点の１次元のデータ列から平均値等を代表値として求め、図５に示したリサージュ様図形が描画されるＸＹ平面上にて該代表値を用いて後述する各種処理を行う。続くステップＳ１０４では、制御ＰＣ１１１がステップＳ１０３で算出した全測定点分の平均値を、前述した記憶部に保存する。

ステップＳ１０５において、制御ＰＣ１１１は、測定データの中で眼底（被検眼１２０）が大きく移動していないと推定される相関の高いループに含まれる平均値群をグループ化し、それぞれのグループにＧｒｏｕｐ Ｉｎｄｅｘを割り当てる。Ｇｒｏｕｐ Ｉｎｄｅｘの作成および割り当ての手順に関しては、図７のフローチャートを用いて説明する。図７は、各ループ間の相関を求め、各々にＧｒｏｕｐ Ｉｎｄｅｘを割り当てる一連の処理を示すフローチャートである。

Ｇｒｏｕｐ Ｉｎｄｅｘ作成の処理が開始されると、図７におけるステップＳ２０１では、制御ＰＣ１１１は順次処理を実行するため、ループとループに割り当てるＧｒｏｕｐ Ｉｎｄｅｘとにそれぞれインデックスｉとｊを付与する。ｉの初期値は０、ｊの初期値は−１である。

次に、ステップＳ２０２では、制御ＰＣ１１１はステップＳ１０３にて算出した輝度値の平均値に関し、隣接する直前のループ（＝Ｌｏｏｐ（ｉ−１））において対応する測定点の平均値との相関係数を求める。なお、図５に示した例の場合、隣り合うループであるループ（Ｌ＝１）とループ（Ｌ＝２）との相関関係は非常に低い可能性がある。しかし同図は、説明のために簡略化してループの数を極端に減らして示したものであり、実際には描画されるループの数は５００〜６００は存在している。このため、隣り合うループはほぼ同じ位置、或いは表示画面にて走査位置に対応する画素で考えた場合同じ画素上より断層情報を得ていることとなる。従って、被検眼が固視微動等により動かなければ、相関係数は常に一定以上の値を示すこととなる。

ステップＳ２０３では、制御ＰＣ１１１はステップＳ２０２で算出した相関係数が閾値以上であるか否かを判定する。制御ＰＣ１１１は相関係数が閾値以上であれば隣接ループとの相関が高いと判定し、フローをステップＳ２０５に進める。相関係数が閾値未満の場合には、被検眼が動いた等により、当該ループは所定の位置に描画されていないと判定し、制御ＰＣ１１１はフローをステップＳ２０４に進める。

ステップＳ２０４では、制御ＰＣ１１１はｊの値を１だけ増加させる。例えば、最初のループ（＝Ｌｏｏｐ（０））は、相関を計算する対象がいないため、ステップＳ２０３で相関係数が閾値未満であるという判定となり、フローはステップＳ２０４に進められ制御ＰＣ１１１によりｊ＝（−１）＋１＝０が計算される。

ステップＳ２０５では、制御ＰＣ１１１は、Ｌｏｏｐ（ｉ）に対して、Ｇｒｏｕｐ Ｉｎｄｅｘ（ｊ）を割り当てる。その際、直前のループ（＝Ｌｏｏｐ（ｉ−１））の描画時と間で眼の動きがなかった場合には該直前のループと同じＧｒｏｕｐ Ｉｎｄｅｘ（ｊ−１）が割り当てられ、動きがあった場合には異なるＧｒｏｕｐ Ｉｎｄｅｘ（ｊ）が割り当てられる。ステップＳ２０６では、制御ＰＣ１１１はＬｏｏｐ（ｉ）の処理を終了し、フローをステップＳ２０１へ戻してＬｏｏｐ（ｉ＋１）の割り当て処理に移行する。ステップＳ２０１〜Ｓ２０６の処理を繰り返すことにより、眼の動きに対応した後述する再配置のための各々のループのグループ分けが行われる。

ループ処理終了後、制御ＰＣ１１１はステップＳ２０７にてＬｏｏｐ（ｉ）とＧｒｏｕｐ Ｉｎｄｅｘ（ｊ）とを対応させて上述した記憶部に保存する。以上の処理を以てメインフローにおけるステップＳ１０５のＧｒｏｕｐ Ｉｎｄｅｘ作成の処理を終了し、フローは図６のフローチャートにおけるステップＳ１０６に移行する。

以上の処理は、例えば次のように適用される。例えば図５において、Ｌ＝１とＬ＝２、Ｌ＝２とＬ＝３のループの相関係数が各々閾値以上であれば、これら３つのループをグループ０に設定する。一方で、Ｌ＝３とＬ＝４のループの相関係数が閾値に満たない場合、Ｌ＝４のループをグループ１に割り当てる。また、Ｌ＝４とＬ＝５のループの相関係数も閾値に満たない場合、Ｌ＝５のループをグループ２に設定する。次に、Ｌ＝５とＬ＝６のループが閾値以上であれば、Ｌ＝６のループもグループ２に設定する。なお、ここで例示したこれらループの相関係数は実際には高くないが、ここでは説明のために各相関係数について仮定して述べている。

図６のメインフローにおいて、ステップＳ１０６では、制御ＰＣ１１１は、ステップＳ１０４にて保存した輝度の平均値（輝度データ）を読み出す。ステップＳ１０７では、制御ＰＣ１１１は読み出した輝度データに対しＬｏｇ変換を行い、ＯＣＴ画像（測定光の走査軌跡である１つのループを形成する平面画像）に変換する。なお、輝度データをＩとすると、画像変換に用いる換算式は以下のようになる。

ステップＳ１０８では、制御ＰＣ１１１はＬｏｇ変換により取得したＯＣＴ画像データを表示装置１１２における表示画面のＸＹ平面上に並ぶ各画素に配置する。配置を行う際に、制御ＰＣ１１１はステップＳ１０５で作成したＧｒｏｕｐ Ｉｎｄｅｘ（ｊ）を参照してサンプリングポイントを各画素に割り当てる。データの再配置に関して、図８および図９を用いて説明する。図８はＯＣＴ画像データの再配置処理のフローチャートを示し、図９はデータの再配置処理の際に行われるデータ補間の処理の内容を説明するための画素配置を示す図である。

データの再配置処理が開始されると、ステップＳ３０１では、表示装置１１２の表示画面上にＸＹ座標系として配置される各画素に対して、式１に基づいてＯＣＴ画像データをＸＹ座標系へ再配置する。再配置により同一の画素に複数のＯＣＴ画像データが配置される場合、ＯＣＴ画像データを平均した値をその画素に割り当てる。

ステップＳ３０１においてＯＣＴ画像データの再配置を行った場合であっても、走査線が描画される配置によっては画素にＯＣＴ画像データが配置されない場合がある。リサージュスキャンの場合、特に撮像領域中央部付近の走査線間隔が相対的に広く、画素にＯＣＴ画像データが配置されない場合がある。ステップＳ３０２では上述したような再配置処理によって、画像を生成する領域に含まれるＸＹ座標系の画素の中で、ＯＣＴ画像データが配置されない画素があるか否かを判定する。ＰＣ１１１によりデータ未配置の画素が無いと判定された場合は、全ての画素にＯＣＴ画像データが配置される場合となる。このような場合、制御ＰＣ１１１はデータの再配置処理を行うステップＳ１０８を終了して、フローを次のステップへ進める。しかし、データ未配置の画素があると判定された場合には、制御ＰＣ１１１はフローをステップＳ３０３へ進め、データの補完処理を行う。

ステップＳ３０３では、制御ＰＣ１１１はデータ未配置の画素に対するデータ補完を行う。データ補完の方法には様々な手法がある。例えば、周囲の画素を含めた３行３列から成る９画素の大きなブロックに配置されるＯＣＴ画像データの平均値をデータ未配置の画素に適用してもよいし、周囲の画素から適応的に補間してもよい。以下、図９を用いて、適応的なデータ補間の方法を説明する。

図９はＸＹ座標系に配置された画素の行列を示している。適応補間は、補間対象画素の上下左右のデータの相関を検出し、縦方向の相関が高い場合は上下のデータから補間を行い、横方向の相関が高い場合は左右のデータから補完する。このようにデータ未配置の画素への補間を行うことで、表示画面上において連続的な画像の形成を行うことができる。

例えば、図９において中心の画素Ｐ１１を補間する場合に制御ＰＣ１１１により行われる処理は、次のようになる。
１．式３により補完対象の上下、左右の画素の差の絶対値（ＸＤｉｆｆ、ＹＤｉｆｆ）を求める。

２．求めた差の絶対値に基づいて、補間の方法（補間にＯＣＴ画像データを用いる画素）を選択する。例えば、ＹＤｉｆｆ＞ＸＤｉｆｆならば、水平方向の相関が高いと判断し、式４を用いて補間する。

また、ＸＤｉｆｆ＞ＹＤｉｆｆならば、垂直方向の相関が高いと判断し、式５を用いて補間する。

なお、補間方法の例として中心画素Ｐ１１の上下左右の画素の並びで相関値を比較したが、補間に用いる画素データはこの配置の画素のものに限らない。例えば補間対象画素の斜め隣の４画素Ｐ００、Ｐ０２、Ｐ２０、Ｐ２２を用いて適応補間を行ってもよい。本実施形態では、測定光の軌跡がＸＹ平面上を斜めに進行するように描画されるため、このような斜め隣の４画素を用いる適応補間も有効と考えられる。以上のように、本実施形態では、ＯＣＴ画像データを適応的に補間して得られたデータをデータ未配置の画素に配置している。

データの再配置の終了後、制御ＰＣ１１１はフローを図６に示すステップＳ１０９に進める。ステップＳ１０９では、制御ＰＣ１１１はステップＳ１０７でＯＣＴ画像データを再配置することで生成したループ画像各々の位置合わせと結合を行う。位置合わせと結合に関し、図１０を用いて説明する。図１０は、ループ画像の位置合わせと結合との処理のフローチャートを示している。

ステップＳ１０９において、制御ＰＣ１１１はループ画像の位置合わせと結合との処理を開始する。当該処理が開始されると、ステップＳ４０１では、制御ＰＣ１１１はステップＳ１０５で作成したＧｒｏｕｐ Ｉｎｄｅｘ（ｊ）の等しいループのＯＣＴ画像データが再配置された画素のみを用いて、各々のＧｒｏｕｐ Ｉｎｄｅｘ（ｊ）毎の環状画像を生成する。

次に、ステップＳ４０２において、制御ＰＣ１１１は生成した環状画像の中で画素数の多い環状画像順に並べ替えを行う。続くステップＳ４０３では、制御ＰＣ１１１は、基準画像として、最も画素数の大きい環状画像を選択する。

ステップＳ４０４以降はループ処理となっており、制御ＰＣ１１１は基準画像にその他の環状画像を結合していき、画像を拡大していく。まず、ステップＳ４０４では、ループ処理を回すため、制御ＰＣ１１１は並べ替えを行った環状画像にインデックス（ｊ’）を付与する。環状画像がｍ枚ある場合、基準画像として既に１枚を選択しているため、ループの処理回数はｍ−１回となる。ステップＳ４０５では、制御ＰＣ１１１は選択された基準画像或いは他の画像が結合された後の環状画像に対して、次に結合させる環状画像（次のインデックスの環状画像）を選択する。

ステップＳ４０６では、制御ＰＣ１１１は、結合予定の２つの環状画像の内、重畳する画素領域の情報を用いて環状画像の位置合わせを行う。具体的には、位置合わせは、２つの環状画像における重畳領域の画像を比較して最も相関係数が高くなるように、一方の環状画像のＸ、Ｙ方向へのシフトを行う。このとき、結合させる環状画像の全領域に対し、位置合わせに用いたシフトパラメータを適用する。ステップＳ４０７では、制御ＰＣ１１１はステップＳ４０６で位置合わせを行った２つの環状画像同士を結合する。

ステップＳ４０８では、制御ＰＣ１１１はＬｏｏｐ Ｉｍａｇｅ（ｊ’）のインデックスがｍ−１となっているか否かを判定し、ｍ−１となっていれば全ループ処理が終わっていれば処理を抜け、画像生成フローを終了する。しかし、ｍ−１となっておらず全ループ処理が終了していないと判定される場合、制御ＰＣ１１１はフローをステップＳ４０４に戻して、次のインデックスの環状画像の、結合済みの環状画像への位置合わせと結合処理のループを繰り返す。この処理の繰り返しにより、制御ＰＣ１１１は環状画像を拡大する。全ループの処理が終了することにより、表示画面上の全ての画素にＯＣＴ画像データが割り当てられ、眼底の平面画像が生成できる。

図６に示したフローチャートに示した処理を実行することにより、各測定点の代表値を用いて個々のループを結合し、該代表値を用いて平面画像が生成される。その結果、各々の角丸四角形状のループの眼底上での描画位置関係が得られる。当該処理の後に、得られた描画位置関係に基づいて、予め得ている複数の断層情報列から眼底の３次元断層情報を構築する。詳細には、各ループより得ている複数の断層情報列の各々を、描画位置関係に応じて表示画上の画素に対応させて配置する。その際、結合処理において割り当てられた各ループのインデックスに基づいて、個々の測定点における断層情報列である１次元のデータ列の表示画素に対応した配置が行われる。また、併せて、上述したステップＳ３０３の処理に準じて、データ列の欠損部分に対する補間処理が行われる。以上の操作を経ることにより、リサージュ様図形を描画するように眼底上を測定光で走査して得た断層情報から、眼底の３次元断層情報が構築される。

以上に述べたように、制御ＰＣ１１１は、ＸガルバノスキャナおよびＹガルバノスキャナにより測定光が眼底上で描画する複数の異なる角丸四角状のループの各々に含まれる複数の断層情報列を取得する。また、制御ＰＣ１１１は、取得した複数の断層情報列を１つのグループとし、各断層情報列の各々についての平均値（平均情報）を求める。更に該制御ＰＣ１１１は、取得した複数の断層情報列に対応する１つのループにおける一連の平均値の加算結果を用いて、これら一連の平均値のグループ（１つのループ）各々をグループ分けする。その後、制御ＰＣ１１１は、グループ分けした後の同一グループに含まれる平均値の各々を表示手段における画素に割り当てる。次に、制御ＰＣ１１１は、画素に割り当てた平均値に基づいて各角丸四角形状のループの位置関係を取得する。その後、制御ＰＣ１１１は、取得した位置関係に基づいて複数の断層情報列を表示画面上の各画素に併せて配置し、眼底の３次元断層情報を生成する。以上の処理は、制御ＰＣ１１１を画像生成手段として機能させることにより実行される。

なお、ここでは、各平均値のグループに含まれる平均値を加算してその結果を比較し、加算結果の差異が所定の閾値以下の場合に同一グループに含まれると判定している。しかし、グループ分けの方法はこれに限られず、各ループにより得られている断層情報群列を比較して、差異の大きさからグループ分けができれば公知の他の方法を用いてもよい。

本発明の一実施態様としての撮像装置は、以上に述べたように、第１の走査手段としてのＸガルバノスキャナと、第２の走査手段としてのＹガルバノスキャナを有する。Ｘガルバノスキャナは、被検査物である被検眼眼底上で、第１の周期で第１の方向であるＸ方向に測定光を往復走査する。また、Ｙガルバノスキャナは、眼底上で第２の周期で第２の方向であるＹ方向に測定光を往復走査する。ここで、第１の周期と第２の周期とは上述した関係により定められる。また、制御手段たる制御ＰＣ１１１は、ＸガルバノスキャナとＹガルバノスキャナとの一方のガルバノスキャナによる測定光の走査に対して、他方のガルバノスキャナにより測定光の走査を所定時間ずつ遅延させる。更に、制御ＰＣ１１１は画像生成手段として機能し、眼底からの戻り光より得られた輝度値等の情報を用いて眼底の画像を生成する。

[第２の実施形態]
上述した第１の実施形態では、測定光によりリサージュ様図形を描画するように眼底上を走査して、眼底の３次元断層情報を得ている。しかし、複数の楕円の合成からなるリサージュ図形及び第１の実施形態で述べたリサージュ様図形では中央部と周辺部とで描画される線間隔が異なり、中央部では線間隔が粗となり周辺部において密となる。このことは、リサージュスキャンにより網膜等の断層情報を取得する場合、最も注目したい中央部分から取得される断層情報が減り、生成した画像の中央部分の画質が低下することを意味する。このため、測定光が直線的且つ均等な間隔でリサージュ図形に類似した画像を描くように、２つのガルバノスキャナ各々に対して印加される駆動電圧の波形を各々三角波とすることが考えられる。

駆動電圧波形に三角波を用いた場合、２つのガルバノスキャナは眼底上で測定光を等速で走査する。これにより、測定光により描画される線は直線的になり、描画されるループは長方形状となる。このようなループを合成して得られるリサージュ様の図形において、周辺部と中央部との線間隔は均等となる。

ここで、三角波としてガルバノスキャナに電圧印加を行う場合、駆動電圧が増加から減少に、或いは減少から増加に転ずる駆動電圧の折り返し点において、該ガルバノスキャナは急激に回転方向を変えることになる。上述した三角波の使用による断層情報等の画像情報の均等な間隔での取得は、この折り返し点においてもガルバノスキャナが等速且つ一定の位置で回転方向を変えることを前提としている。

しかし、回転動作の向きを変える場合、移動方向に働く慣性に対処する減速、および向きを変えた後に必要となる加速に留意しなければならない。即ち、ガルバノスキャナにおいて、等速走査のためのほぼ瞬間的な減速と加速の実行と、折り返し部分での測定光の照射位置の精度を保つための瞬間的な減加速の所定のタイミングでの正確な実行とが求められる。しかし、一般的にＯＣＴ装置に用いられるガルバノスキャナにおいてこの前提を満たすことは容易ではなく、理想的な折り返し点の動作ができずに測定光の照射位置精度に揺らぎが生じてしまう。

そのため、第２の実施形態では、駆動波形として基本波形を三角波として、波形の折り返し部分をｓｉｎ波形等で接続している。このように、スキャナの減速領域である折り返し部分において、急峻な波形変化が生じる三角波ではなく、滑らかな或いは緩やかな波形変化をする駆動波形を印加している。これにより、測定光は眼底上で徐々に走査方向を変えることとなる。このような駆動波形を用いることにより、折り返し部分の加速度変化を緩やかにし、スキャナの位置精度を落とすことなく測定光を走査することが可能となる。なお、ここで述べる折り返し部分とは、駆動波形においては電圧の変化が増加から減少又は減少から増加に転ずる上述した折り返し点およびその近傍であり、走査軌跡においては上述した四角環状の角部であって測定光の走査方向が変わる点およびその近傍に対応する。

以下、第２の実施形態に関して説明する。なお、第２の実施形態において用いたＯＣＴ装置の構成や画像生成方法は上述した第１の実施形態と同様であるため、ここでの詳細説明を割愛する。

＜撮像方法＞
上述したように、本実施形態では、両ガルバノスキャナの駆動に用いられる駆動波形について、三角波を基本波形とし、且つ波形の折り返し部をｓｉｎ波形等で接続することとしている。この場合もＸガルバノスキャナおよびＹガルバノスキャナが同一の周期Ｔで駆動されるように設定し、且つ二つの三角波の位相が１周期毎にずれるように、Ｘガルバノスキャナの位相を遅延させている。なお、第１の実施形態と同様に、位相の遅延は所定の周期の性数回の経過毎に行うことができる。

位相遅延を考慮しない場合、ガルバノスキャナの基準となる三角波の駆動波形は次の式６のように表わすことができる。

ただし、０≦ｔ＜Ｔであり、ｔ＝（Ｌ−１）Ｔ+ｔである。

ここで、ｆ（ｔ）はガルバノスキャナの駆動開始からｔ秒が経過した時点の軌跡の位置を示し、Ａはガルバノスキャナの駆動波形の振幅、Ｌは各々の駆動波形である三角波において、時刻ｔの点が何周期目であるかを表すインデックスである。また、この三角波の折り返し部に、式７の様なｓｉｎ波形を接続して、折り返し部の加速度変化を緩やかにしている。

式７において、ｇ（ｔ_ｎ）はガルバノスキャナにおける正負の折り返し部において三角波に接続する折り返し用の駆動波形であり、該折り返し用駆動波形に推移してからｔ_ｎ秒が経過した時点の軌跡の位置を示す。Ａ_ｒは折り返しのｓｉｎ波形の振幅、Ｔ_ｒは折り返しに要する時間である。折り返し用の駆動波形を接続した結果、得られる駆動波形を図１１に示す。

なお、図１１に示す駆動波形の例では、Ａ_ｘ＝Ａ_ｙ＝４［Ｖ］、Ｔ_ｘ＝Ｔ_ｙ＝８［ｍｓ］、Ａ_ｒ＝１［Ｖ］、Ｔ_ｒ＝２［ｍｓ］である。また、図１１に示す駆動波形の例では、１周期毎にＸガルバノスキャナの位相を１［ｍｓ］ずつ遅延させている。また、ガルバノスキャナが直線的に走査されるのは−４［Ｖ］から＋４［Ｖ］までの区間であり、三角波の折り返し部分にｓｉｎ波が接続され、緩やかに波形変化する折り返しが形成される。

図１１に示す駆動波形でガルバノスキャナを駆動させて、測定光により眼底を走査した時に測定光が描く軌跡を図１２に示す。測定光が描く軌跡であるループの各々を表示装置１１２の表示画面上でプロットすると、全部で１２パターンの角丸四角形状のループ１２０１が得られる。これらのループを集合することにより、折り返し部において測定光が急な走査方向の変化をしないリサージュ様図形１２０２が得られる。なお、第１の実施形態と同様に、ここではループを１２パターン描画することで一連の測定光走査が終了することとしているが、実際には１０２４パターン等、より多くのパターンを描画することとしている。この場合、一方のガルバノスキャナの１周期の１／１０２４に対応する遅延を、何れかのガルバノスキャナの走査時に繰り返して与えることにより、より密なリサージュ様図形の描画が可能となる。

ここで、リサージュ様の図形１２０２を測定光で描画した際の走査軌跡上で、サンプル間隔１．０［ｍｓ］と０．５［ｍｓ］とでサンプルを行った場合のサンプルポイントＳ（ｘ，ｙ）を図１３に示す。同図では、走査線１３０３の交点のいずれかに配置されるサンプリングポイント１３０４を黒四角で示している。サンプル間隔１．０［ｍｓ］でのサンプリング例を、図１３（ａ）のに示す。この場合、表示画面に対応するサンプリングポイントをＳ（ｘ、ｙ）とすると、（ｘ、ｙ）＝（２ｎ，２ｎ）、ただしｎ＝−２、−１、０、１、２、の５×５の正方配列のフレーム上で計２５点の画素において各４回のサンプリングが行われる。また、サンプル間隔０．５［ｍｓ］の場合は、図１３（ｂ）に示すように、更に（ｘ、ｙ）＝（２ｎ＋１，２ｎ＋１）、ただしｎ＝−２、−１、０、１の４×４の画素でのサンプリングポイントが追加される。その結果、菱形配列のフレーム上から計４１点の画素においてサンプリングが行われることとなる。なお、ここで述べる正方配列とは、図１３（ａ）において、表示画面上で例えば（０，０）、（０，２）、（２，２）、（２，０）の正方形状にサンプリングポイントが配置される配列をいう。また、菱形配列とは、表示画面上で例えば（０，０）、（−１，１）、（２，０）、（１，１）の菱形形状にサンプリングポイントが配置される配列をいう。

なお、菱形配列のサンプリングポイントの場合、菱形の中央座標における画素値は上述した未配置画素に対する画素値の補間方法を用いて、画素値再配置と同様に近傍の画素値から生成してもよい。当該補間を行うことにより、図１３（ｃ）に示すように、表示に用いられる画素として９×９の正方配列が得られることとし、見かけの解像度を向上することも可能である。或いは、例えば１周期毎にガルバノミラーＹに与える遅延位相を０．５［ｍｓ］とすることにより図１３（ｂ）に示した菱形配列とされるサンプリングポイントの中央座標もサンプリングポイントとし、当該中央座標の画素値を実際にサンプリングするようにしてもよい。但し、このように遅延位相を半分にして実際にサンプルを行う場合には、全２４パターンの角丸四角形状の軌跡が必要となるため、測定時間が２倍となることに注意を要する。

本実施形態において、三角波によってガルバノスキャナが駆動される領域では測定光が等速で走査される。この領域を第２の領域と定義する。また、ガルバノスキャナの走査方向の緩やかな変化を行わせるための折り返し用駆動波形であるｓｉｎ波形にてガルバノスキャナが駆動される加減速領域を、第１の領域と定義する。本実施形態における走査方法によれば、ＸガルバノスキャナおよびＹガルバノスキャナともに振幅Ａ_ｘおよびＡ_ｙで規定される領域、即ち、±４［Ｖ］以内の領域が、均一な密度で撮像される第２の領域に対応する。この領域外であって、測定光の走査線が描画される方向が徐々に変わる、駆動波形における電圧４〜５［Ｖ］および−５〜−４［Ｖ］の領域が第１の領域に対応する。

この場合、位相遅延区間は第１の領域に設けられる。この、位相遅延区間では折り返し部分における走査位置精度の劣化の影響を下げるために、当該領域においては撮像を休止することが望ましい。或いは、あるループの描画状態から次のループの描画状態へのループ間の遷移中に通過する軌跡で断層情報は取得しないようにすることが好ましい。上述した図１３を用いたサンプリングポイントの説明においても、ループの遷移中の断層情報は取得していないと仮定している。

しかし、単純な表示画像等、診断時の参考程度のために表示される画像としてはこの第１の領域を含めた領域を表示してもよい。この場合は、位相遅延区間においても断層情報の取得を一部継続し、画像生成を行うことが好ましい。この場合、図１３に示されたサンプリングポイントが配置されるフレームの周辺において、生成される画像はややゆがむことになる。しかし、例えば、図１３（ｃ）のＸガルバノスキャナおよびＹガルバノスキャナ各々の駆動波形の振幅Ａ＝±４［Ｖ］で規定される９×９配列の撮像領域を、駆動波形の振幅Ａ＝±５［Ｖ］で規定される１１×１１配列の撮像領域へとやや拡大することができる。

以上の処理を実行することで、等速領域においては、リサージュ様に走査して得た干渉信号から眼底の画像を生成することができる。該第２の領域では直線的で撮像点が偏ること無く配置される走査線より干渉信号が取得できるため、画像生成処理における補間プロセスを格段に軽減させることが可能である。また、該第２の領域では中心付近も周辺付近も走査線の間隔が等しく、均等な数の撮像点数が得られるので、環状画像の位置合わせの観点からも有利である。更に、該第２の領域では測定点の同一ループ間での間隔も一定となり、上述した補間を要する画素の数も該第２の領域全体に均等に配置されることとなり、部分的な解像度の劣化も回避することができる。

なお、加算画像の生成やＯＣＴＡ画像の生成に際しては第１の実施形態において述べたように、同一ループを繰り返し描画するように測定光を走査して同一断面における断層情報を取得して、同一座標の画素のサンプリングを繰り返すことになる。そのため、１周期毎にＸガルバノミラーの位相に遅延を加えるのではなく、複数の所定周期毎（ここでは仮にＭ周期とする）に遅延を付加させる。従って、全軌跡（ループ）に対して繰り返し走査を行いながら当該軌跡をトレースした場合には、繰り返しループを行わない場合に各画素から得られるｍ個のデータセットが繰り返し回数であるＭ回分得られる。従って、たとえばＮ枚相当の加算画像を生成する場合には、全軌跡の繰り返しを整数であるｐ＝Ｎ／（Ｍ×ｍ）回、行えばよいことになる。ここで整数ｐは被検眼の固視微動の状態や加算枚数Ｎの多寡により適時選択されるものである。

ＯＣＴＡの場合は、モーションコントラスト（本実施形態では脱相関値）を求める画素の数、即ち繰り返しループの回数Ｍは、求める画質に対応して決定されるのが通例である。この時、測定時間を最小とするｐ＝１において、ｍ×（Ｍ−１）個の脱相関値、即ち（Ｍ−１）個の脱相関値がデータセットの個数であるｍセット得られることになる。従って第２の実施形態の如く測定光の走査を行うＯＣＴＡ装置では、このｍセットの脱相関値を平均化することにより、より安定したノイズの少ないＯＣＴＡ画像を得るようにすることが望ましい。

即ち、ＯＣＴＡ装置においては、制御ＰＣ１１１は、Ｘガルバノスキャナの測定光の走査に対してＹガルバノスキャナの測定光の走査を所定時間だけ遅延させる前に、両ガルバノスキャナによる測定光の走査を複数周期分繰り返させる。そして、複数周期分の前測定光の走査の繰り返しにより被検眼における同一断面から得られた輝度値等の情報を用いて、制御ＰＣ１１１は画像を生成する。

尚、図１４に示すようにサンプリングポイントが配置されるように、Ｌ＝１或いは７で描画される軌跡が往復直線軌跡とならないよう、走査の開始時において、遅延時間の１／２の位相差をＸガルバノミラーの初期位相として付加しておいてもよい。このように初期位相を与えることにより、測定光は往復直線を描画しないリサージュ様図形１４０２を描画するようになり、撮像点密度を増加させることができる。

本実施形態では、各々のガルバノスキャナが走査方向を反転する折り返し部分において、各ガルバノスキャナが緩やかに反転するように、その際の駆動波形を三角波とは異なるｓｉｎ波としている。これにより、ガルバノスキャナの動作を安定させ、被検査物を測定光で走査する際の該測定光の照射位置の精度を維持できる。また、ガルバノスキャナの動作に急減速急加速といった負荷を与える必要性がなくなり、このための特別な構成の付加を必要としなくなる。

なお、第２の実施形態では、三角波の折り返し部にｓｉｎ波を接続した例について述べている。しかし、接続される波形はこれに限定されず、駆動波形における折り返し部が滑らかな曲線により構成され、ループの角部において走査線の方向が徐々に変化するように駆動波形が形成されていればよい。また、以上に述べた実施形態において、第２の領域においてはＸガルバノスキャナおよびＹガルバノスキャナが測定光を一定の速度で走査するように、両スキャナに印加される駆動波形も直線的に変化することとしている。しかし、該第２の領域における測定光の走査様式は一定の速度による直線的な走査態様に限定されない。第１の領域における走査方向の変更の際の走査軌跡が第２の領域の走査軌跡に対して滑らかに接続され、且つ走査方向の変更がガルバノスキャナにより対応可能な走査方向の変更を満たせば、なだらかな曲線を描くような走査軌跡としてもよい。即ち、上述したように、ＸガルバノスキャナおよびＹガルバノスキャナ各々における測定光の走査速度の変化が、第２の領域よりも第１の領域が小さく設定され、且つ該第１の領域に対応して両ガルバノスキャナに印加される駆動波形の変化が急峻でなければよい。

また、以上に述べた実施形態では、ＸスキャナおよびＹスキャナに各々ガルバノスキャナを用いる場合について述べている。しかし、使用するスキャナはガルバノスキャナに限定されず、印加される駆動波形に応じて駆動されるスキャナ一般が使用可能である。また、上述した実施形態では、測定光を走査する撮影装置としてＯＣＴ装置を用いた場合について述べている。しかし、撮影装置を、例えば眼等の被検査物上で光を走査して画像情報を得る走査型レーザ検眼鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ：ＳＬＯ）、補償光学適用走査型レーザ検眼鏡（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃｓ−ＳＬＯ：ＡＯ−ＳＬＯ）等としてもよい。ＳＬＯ等では眼底に照射された光の反射光より輝度値等を求め、該輝度値等より眼底平面像を得ている。この場合、同一走査線から得られた輝度値を加算平均等することにより、ノイズの低減が図れてより鮮明な画像を得ることが可能となる。

この場合、ＯＣＴ装置において取得した断層情報列ではなく、上述した平均値に対応するデータ（情報）が輝度値として直接得られることとなる。即ち、これら検眼鏡において、眼底上で複数の異なるループを描画することで該異なるループ各々から複数のデータからなるデータ群を求めることとなる。そして、ループ各々のデータ群（個々のサンプリングポイントより得たデータがループ状に配置されてなる群）の比較によりデータ群（ループ）をグループ分けし、該グループ分けにより同一グループとされたデータ群（ループ）における情報の各々を表示手段における画素に割り当てることとなる。

この場合、データ群の比較は、該データ群に含まれる情報（データ）を輝度値等として数値化して各々を加算した数値の比較により行われることとなる。１枚の眼底画像を生成するために描画されるループの数にもよるが、例えばループの数が５００以上ある場合、各ループの描画位置はほとんど変わらない。このため、１つのループにおいて取得されている輝度値等の加算値とその次に描画されたループにおいて取得されている輝度値等の加算値とは、ほとんど同じ値となる。即ちこの加算値を比較することにより、連続する２つのループが眼底上で隣り合って描画されているか否かを判定することができる。

連続するループを描画している際に被検眼が固視微動等により動いた場合、サンプリングポイントがずれてしまうため、得られる輝度値等も異なり、加算値に差が生じる。このように加算値を比較、参照することで光の走査時に被検眼が動いたか否かを知ることができる。被検眼の動きは、動いた後に停止する場合、動いた後に元の状態に近い状態に復帰する場合がある。動きが一旦停止した場合、その停止中に描画されたループ各々から得られた加算値は互いに近い値を示す。従って、加算値が近い値を示したループは眼が同じ状態にある時に描画され、これらループが眼底上に想定どおりに並ぶように描画されていると推測できる。よって、これらループは被検眼が同じ状態で描画されているとして、該ループ各々より得られたデータ群を、描画位置の補正を考慮する必要のないデータ群として同一グループに属するとする。即ち、上述したグループ分けは、眼底上での一連の測定光走査により描画されたグループを、眼底が同じ状態にある時に描画されたと推定されるグループ毎に分ける操作となる。

その後、画像生成手段は、ループの各々より生成した環状画像において対応する画素の相関係数が高くなるように、一方の環状画像を画像表示画面上でシフトさせることにより環状の画像各々の位置合わせを行う。これにより、被検眼の固視微動等に伴って生じる測定光による走査線の描画位置の位置ずれを補正することができる。当該操作より得られた位置合わせされた環状の画像を合成することにより、被検眼の眼底画像を生成することができる。以上に述べたようなグループ分けを行うことにより、位置合わせの操作を分けられたグループの間で行うことで、データの再配置ができる。以上の操作は、上述したＯＣＴによる３次元断層情報の取得時の場合に、深さ方向に並んだ断層情報列の平均値を取り、これをサンプリングポイントにおける代表値として行った操作と同じである。即ち、以上に述べたように、本発明は、光を被検査物上で走査して画像情報を得る装置一般に適用可能である。

また、上述した実施形態において、被検査物として被検眼１２０の眼底を例に説明したが、被検査物はこれに限られない。例えば、被検査物は被検眼１２０の前眼部等であってもよいし、被検者の皮膚や臓器等でもよい。この場合には、上述した撮像装置は、眼科装置以外に、内視鏡等の医療機器用の撮像装置としても使用することができる。

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の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。

以上、実施形態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形態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、および本発明と均等な発明も本発明に含まれる。また、上述した各実施形態およびその変形例は、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。

１０１ 光源
１０２、１０８ ファイバコリメータ
１０３ ビームスプリッタ
１０４ 走査光学系
１０５ 接眼レンズ系
１０６ 分散補償ガラス
１０７ 参照ミラー
１０９ 制御装置
１１０ 検出部
１１１ 制御ＰＣ
１１２ 表示装置
１２０ 被検眼（被検査物）

Claims (16)

1. 被検査物上で、第１の周期で第１の方向に光を往復走査する第１の走査手段と、
   前記被検査物上で、第２の周期で前記第１の方向とは異なる第２の方向に前記光を往復走査する第２の走査手段と、
   前記第１の走査手段の前記光の走査に対して前記第２の走査手段の前記光の走査を所定時間ずつ遅延させる制御手段と、
   前記光の前記被検査物からの戻り光より得られた情報を用いて前記被検査物の画像を生成する画像生成手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記第２の走査手段による前記光の走査が所定の周期分行われた後の、前記第２の走査手段に印加される駆動波形が最大振幅の時に、前記所定時間の遅延を前記第２の走査手段に与えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記第１の周期は、前記第２の周期の１、１．５又は２倍であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御手段は、所定の時間間隔で前記第２の走査手段の前記光の走査を所定時間ずつ遅延させることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記第１の走査手段が前記光を走査する際に前記第１の走査手段に印加される駆動波形、および前記第２の走査手段が前記光を走査する際に前記第２の走査手段に印加される駆動波形は、余弦波であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置。
5. 前記制御手段は、前記第１の走査手段および前記第２の走査手段により前記光を走査する際に、前記第１の走査手段および前記第２の走査手段により走査される前記光の走査速度を変化させる第１の領域と、前記光の走査速度の変化が前記第１の領域より小さい第２の領域とを有するように前記第１の走査手段および前記第２の走査手段を制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置。
6. 前記制御手段は、前記第１の走査手段および前記第２の走査手段により前記光を走査する際に、前記第２の領域において、前記光を一定の速度で走査するように前記第１の走査手段および前記第２の走査手段を制御することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記制御手段は、前記第１の領域において、前記第２の領域の走査速度から徐々に減速して前記光の走査方向が変わった後に徐々に加速して前記第２の領域の走査速度に戻るように、前記第１の走査手段および前記第２の走査手段を制御することを特徴とする請求項５又は６に記載に撮像装置。
8. 前記制御手段は、前記第１の領域で前記所定時間の遅延を前記第２の走査手段に与えることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記生成された画像を表示する表示手段を更に備え、
   前記画像生成手段は、前記第１の走査手段および前記第２の走査手段により前記光が前記被検査物上で複数の異なるループを描画することで、個々のループに配置されている複数の測定点より得られた複数の前記情報を前記表示手段において対応する画素に割り当てることにより前記被検査物の画像を生成すること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。
10. 前記画像生成手段は、前記ループの各々より生成した環状の画像において対応する画素の相関係数が高くなるように、一方の環状の画像を画像表示画面上でシフトさせることにより環状の画像各々の位置合わせを行い、前記位置合わせされた環状の画像を合成することにより前記被検査物の画像を生成することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
11. 前記第１の走査手段および前記第２の走査手段は各々ガルバノスキャナを含み、前記第１の方向および前記第２の方向は互いに直交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。
12. 前記光は低コヒーレンス光源から射出された光より分割された測定光であり、
    前記画像生成手段は、前記第１の走査手段および前記第２の走査手段を介して前記被検査物上で走査された前記測定光の前記被検査物からの前記戻り光と前記射出された光より分割された参照光とを合波して得られた干渉光を用いて前記被検査物の画像を生成することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
13. 前記制御手段は、前記第１の走査手段の前記光の走査に対して前記第２の走査手段の前記測定光の走査を前記所定時間だけ遅延させる前に前記第１の走査手段の往復走査を複数周期分繰り返させ、
    前記画像生成手段は、前記複数周期分の前記測定光の走査の繰り返しにより得られた干渉光を用いて得られた前記被検査物における同一断面からの前記情報を用いて画像を生成することを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
14. 前記被検査物が眼であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の撮像装置。
15. 被検査物上で、所定の周期で第１の方向に光を往復走査する第１の走査手段と、
    前記被検査物上で、前記所定の周期の整数倍の周期で前記第１の方向とは異なる第２の方向に前記光を往復走査する第２の走査手段と、を有する撮像装置において、
    前記第１の走査手段の前記光の走査に対して前記第２の走査手段の前記光の走査を所定時間ずつ遅延させる工程と、
    前記光の前記被検査物からの戻り光より得られた情報を用いて前記被検査物の画像を生成する工程と、を含み、
    前記遅延させる工程において、前記第２の走査手段による前記光の走査が所定の周期分行われた後の、前記第２の走査手段に印加される駆動波形が最大振幅の時に、前記所定時間の遅延を前記第２の走査手段に与えることを特徴とする撮像方法。
16. コンピュータに請求項１５に記載の撮像方法の各工程を実行させることを特徴とするプログラム。

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