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JP7503909B2 - 眼科情報処理装置、眼科装置、眼科情報処理方法、及びプログラム - Google Patents

眼科情報処理装置、眼科装置、眼科情報処理方法、及びプログラム Download PDF

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JP7503909B2 JP2020008084A JP2020008084A JP7503909B2 JP 7503909 B2 JP7503909 B2 JP 7503909B2 JP 2020008084 A JP2020008084 A JP 2020008084A JP 2020008084 A JP2020008084 A JP 2020008084A JP 7503909 B2 JP7503909 B2 JP 7503909B2
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Description

この発明は、眼科情報処理装置、眼科装置、眼科情報処理方法、及びプログラムに関する。
近年、レーザー光源等からの光ビームを用いて被測定物体の表面形態や内部形態を表す画像を形成する光コヒーレンストモグラフィ(Optical Coherence Tomography:OCT)が注目を集めている。OCTは、X線CT(Computed Tomography)のような人体に対する侵襲性を持たないことから、特に医療分野や生物学分野における応用の展開が期待されている。例えば眼科分野においては、眼底や角膜等の画像を形成する装置が実用化されている。このようなOCTの手法を用いた装置(OCT装置)は被検眼の様々な部位の観察に適用可能であり、様々な眼科疾患の診断に応用されている。
医師等は、被検眼のカラーの正面画像やOCTにより取得された断層像又は3次元画像を観察することにより被検眼の状態を診断する。具体的には、医師等は、カラーの2次元の眼底像の色から眼底の形態を判断したり、断層像又は3次元画像から眼底の形態を判断したりする。
例えば、特許文献1には、眼底の正面画像と断層像の両者を並べて表示する手法が開示されている。また、後部ブドウ腫等の立体的に把握すべき疾患の診断を容易にするために、例えば、特許文献2には、被検眼の正面像を立体的に観察する手法が開示されている。
特開2008-154704号公報 特開2018-075229号公報
しかしながら、特許文献2に開示された手法では、網膜層における所定の層境界の形状情報に基づいて眼底の正面画像を立体像に変化させ、立体像となった正面画像を3次元のOCT画像上に重畳して貼り合わせ画像が生成される。貼り合わせ画像を生成するために、正面画像と3次元のOCT画像から生成された2次元正面像との位置合わせが行われる。このように、被検眼の正面画像を立体的に観察するための処理が複雑になり、より簡素な処理で被検眼の正面画像を立体的に観察する手法が望まれる。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な処理で被検眼の正面画像を立体的に観察するための新たな技術を提供することにある。
いくつかの実施形態の第1態様は、被検眼の所定部位に対して光コヒーレンストモグラフィを実行することにより得られたOCTデータに基づいて、前記所定部位が描出された2次元正面画像における各画素の3次元位置を特定する特定部と、前記3次元位置に基づいて前記2次元正面画像の少なくとも1つの画素の位置を変更することにより前記2次元正面画像を変形して3次元正面画像を生成する画像変形部と、を含む眼科情報処理装置である。
いくつかの実施形態の第2態様では、第1態様において、前記特定部は、前記OCTデータに基づいて前記所定部位を特定する部位特定部と、前記所定部位におけるAスキャン位置に前記2次元正面画像の画素の位置があらかじめ関連付けられた対応情報に基づいて、前記2次元正面画像における前記所定部位の画素に対応した前記3次元位置を特定する画素位置特定部と、を含む。
いくつかの実施形態の第3態様は、第1態様又は第2態様において、測定光の進行方向に沿うように前記3次元正面画像を補正することにより前記所定部位の形状を補正する形状補正部を含む。
いくつかの実施形態の第4態様は、第1態様又は第2態様において、測定光の進行方向に沿うように前記OCTデータを補正することにより前記所定部位の形状を補正する形状補正部を含み、前記特定部は、前記形状補正部により補正されたデータに基づいて前記3次元位置を特定する。
いくつかの実施形態の第5態様は、第1態様~第4態様のいずれかにおいて、所定の3次元座標系における視点を指定するための指定部と、前記3次元座標系における2次元平面に対して、前記指定部を用いて指定された前記視点を通る視線方向に前記3次元正面画像を投影する投影部と、前記投影部により前記2次元平面に投影された画像を表示部に表示させる表示制御部と、を含む。
いくつかの実施形態の第6態様は、第1態様~第5態様のいずれかにおいて、前記所定部位は、眼底又はその近傍である。
いくつかの実施形態の第7態様は、前記2次元正面画像を取得する撮影部と、前記OCTデータを取得するOCT部と、第1態様~第6態様のいずれかの眼科情報処理装置と、を含む眼科装置である。
いくつかの実施形態の第8態様は、被検眼の所定部位に対して光コヒーレンストモグラフィを実行することにより得られたOCTデータに基づいて、前記所定部位が描出された2次元正面画像における各画素の3次元位置を特定する特定ステップと、前記3次元位置に基づいて前記2次元正面画像の少なくとも1つの画素の位置を変更することにより前記2次元正面画像を変形して3次元正面画像を生成する画像変形ステップと、を含む眼科情報処理方法である。
いくつかの実施形態の第9態様では、第8態様において、前記特定ステップは、前記OCTデータに基づいて前記所定部位を特定する部位特定ステップと、前記所定部位におけるAスキャン位置に前記2次元正面画像の画素の位置があらかじめ関連付けられた対応情報に基づいて、前記2次元正面画像における前記所定部位の画素に対応した前記3次元位置を特定する画素位置特定ステップと、を含む。
いくつかの実施形態の第10態様は、第8態様又は第9態様において、測定光の進行方向に沿うように前記3次元正面画像を補正することにより前記所定部位の形状を補正する形状補正ステップを含む。
いくつかの実施形態の第11態様は、第8態様又は第9態様において、測定光の進行方向に沿うように前記OCTデータを補正することにより前記所定部位の形状を補正する形状補正ステップを含み、前記特定ステップは、前記形状補正ステップにおいて補正されたデータに基づいて前記3次元位置を特定する。
いくつかの実施形態の第12態様は、第8態様~第11態様のいずれかにおいて、所定の3次元座標系における視点を指定するための指定ステップと、前記3次元座標系における2次元平面に対して、前記指定ステップにおいて指定された前記視点を通る視線方向に前記3次元正面画像を投影する投影ステップと、前記投影ステップにおいて前記2次元平面に投影された画像を表示部に表示させる表示制御ステップと、を含む。
いくつかの実施形態の第13態様では、第8態様~第12態様のいずれかにおいて、前記所定部位は、眼底又はその近傍である。
いくつかの実施形態の第14態様は、コンピュータに、第8態様~第13態様のいずれかの眼科情報処理方法の各ステップを実行させるプログラムである。
なお、上記した複数の態様に係る構成を任意に組み合わせることが可能である。
本発明によれば、簡素な処理で被検眼の正面画像を立体的に観察するための新たな技術を提供することができる。
実施形態に係る眼科装置の構成の一例を表す概略図である。 実施形態に係る眼科装置の構成の一例を表す概略図である。 実施形態に係る眼科装置の構成の一例を表す概略ブロック図である。 実施形態に係る眼科装置の構成の一例を表す概略ブロック図である。 実施形態に係る眼科装置の構成の一例を表す概略ブロック図である。 実施形態の比較例に係る眼科装置が実行する処理を説明するための概略図である。 実施形態に係る眼科装置が実行する処理を説明するための概略図である。 実施形態に係る眼科装置が実行する処理を説明するための概略図である。 実施形態に係る眼科装置が実行する処理を説明するための概略図である。 実施形態に係る眼科装置の動作例を表す概略図である。 実施形態に係る眼科装置の動作例を表す概略図である。 実施形態に係る眼科装置の動作例を表す概略図である。 実施形態に係る眼科装置の動作例を表す概略図である。 実施形態の変形例に係る眼科装置の動作例を表す概略図である。
この発明に係る眼科情報処理装置、眼科装置、眼科情報処理方法、及びプログラムの実施形態の例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この明細書において引用された文献の記載内容や任意の公知技術を、以下の実施形態に援用することが可能である。
実施形態に係る眼科情報処理装置は、被検眼の所定部位に対して光コヒーレンストモグラフィを実行することにより得られたOCTデータと、上記所定部位が描出された2次元正面画像とを取得する。眼科情報処理装置は、取得されたOCTデータに基づいて2次元正面画像における各画素の3次元位置を特定し、特定された3次元位置に基づいて2次元正面画像の少なくとも1つの画素の位置を変更することにより2次元正面画像を変形する。これにより、所定部位が描出された正面画像を立体的に観察するための3次元正面画像が取得される。
例えば、OCTのAスキャン位置に2次元正面画像の各画素の位置があらかじめ関連付けられた対応情報を参照して、2次元正面画像の各画素の位置の3次元位置を特定する。特に、2次元正面画像を取得するための撮影光学系とOCTデータを取得するための干渉光学系とを備えた眼科装置の場合、光学配置等によってOCTのAスキャン位置と2次元正面画像の各画素の位置との関係は一意に決まる。
このような手法によれば、OCTデータから2次元正面画像の各画素の画素位置を3次元位置に変換することができるため、簡素な処理で3次元正面画像を取得することができる。それにより、例えば、カラーの2次元の眼底像の色から判断していた眼底の形態を、3次元の形状に照らし合わせて把握することが可能になる。
OCTデータは、例えば、干渉光学系を備えた装置(OCT装置等)により取得することが可能である。2次元正面画像は、例えば、撮影光学系を備えた装置(眼底カメラ、走査型レーザー検眼鏡等)により取得することが可能である。
いくつかの実施形態では、所定部位は、前眼部、又は後眼部である。前眼部には、角膜、虹彩、水晶体、毛様体、チン小帯などがある。後眼部には、硝子体、眼底又はその近傍(網膜、脈絡膜、強膜など)などがある。
実施形態に係る眼科情報処理方法は、実施形態に係る眼科情報処理装置においてプロセッサ(コンピュータ)により実行される処理を実現するための1以上のステップを含む。実施形態に係るプログラムは、プロセッサに実施形態に係る眼科情報処理方法の各ステップを実行させる。
本明細書において「プロセッサ」は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、プログラマブル論理デバイス(例えば、SPLD(Simple Programmable Logic Device)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array))等の回路を意味する。プロセッサは、例えば、記憶回路や記憶装置に格納されているプログラムを読み出し実行することで、実施形態に係る機能を実現する。
この明細書では、OCTによって取得される画像をOCT画像と総称することがある。また、OCT画像を形成するための計測動作をOCT計測と呼ぶことがある。更に、2次元又は3次元の断層像を単に断層像と総称することがある。更にまた、3次元断層像を3次元画像と総称することがある。
以下では、実施形態に係る眼科装置が、実施形態に係る眼科情報処理装置の機能を有する場合について説明する。しかしながら、実施形態に係る眼科情報処理装置が、外部の眼科装置からOCTデータ(OCT画像)及び正面画像の少なくとも一方を取得するように構成されていてもよい。また、実施形態に係る眼科情報処理装置は、OCT計測によって得られたOCTデータ(スキャンデータ)を取得し、取得されたOCTデータからOCT画像を形成するように構成されていてもよい。
以下、実施形態では、OCTを用いた計測又は撮影においてスウェプトソースタイプのOCTの手法を用いる場合について特に詳しく説明する。しかしながら、他のタイプ(例えば、スペクトラルドメインタイプ又はタイムドメインタイプ)のOCTを用いる眼科装置に対して、実施形態に係る構成を適用することも可能である。
実施形態に係る眼科装置は、OCTデータを取得するためのOCT装置と、被検眼の所定部位を撮影するための眼科撮影装置とを含む。眼科撮影装置は、例えば、眼底カメラ、走査型レーザー検眼鏡、スリットランプ検眼鏡、手術用顕微鏡等のうちの少なくとも1つを含む。いくつかの実施形態に係る眼科装置は、更に、眼科測定装置と、眼科治療装置とのうちの少なくとも1つを含む。眼科測定装置は、例えば、眼屈折検査装置、眼圧計、スペキュラーマイクロスコープ、ウェーブフロントアナライザ、視野計、マイクロペリメータのうちの少なくとも1つを含む。眼科治療装置は、例えば、レーザー治療装置、手術装置、手術用顕微鏡等のうちの少なくとも1つを含む。
以下の実施形態に係る眼科装置は、OCT計測が可能なOCT装置と、所定部位として眼底を撮影するための眼底カメラとを含むものとする。
以下では、被検眼の眼底に対するOCT計測が可能な眼科装置を例に説明するが、実施形態に係る眼科装置は、被検眼の前眼部に対してOCT計測が可能であってよい。いくつかの実施形態では、測定光の焦点位置を変更するレンズを移動することで、OCT計測の範囲や計測部位を変更する。いくつかの実施形態では、1以上のアタッチメント(対物レンズ、前置レンズ等)を加えることで、眼底に対するOCT計測と、前眼部に対するOCT計測と、眼底及び前眼部を含む全眼球に対するOCT計測とが可能な構成である。いくつかの実施形態では、眼底計測用の眼科装置において、対物レンズと被検眼との間に前置レンズを配置することで平行光束にされた測定光を被検眼に入射させることで前眼部に対するOCT計測を行う。
<構成>
〔光学系〕
図1に示すように、眼科装置1は、眼底カメラユニット2、OCTユニット100及び演算制御ユニット200を含む。眼底カメラユニット2には、被検眼Eの正面画像を取得するための光学系や機構が設けられている。OCTユニット100には、OCTを実行するための光学系や機構の一部が設けられている。OCTを実行するための光学系や機構の他の一部は、眼底カメラユニット2に設けられている。演算制御ユニット200は、各種の演算や制御を実行する1以上のプロセッサを含む。これらに加え、被検者の顔を支持するための部材(顎受け、額当て等)や、OCTの対象部位を切り替えるためのレンズユニット(例えば、前眼部OCT用アタッチメント)等の任意の要素やユニットが眼科装置1に設けられてもよい。いくつかの実施形態では、レンズユニットが手動で被検眼Eと後述の対物レンズ22との間に挿脱されるように構成される。いくつかの実施形態では、後述の制御部210からの制御を受け、レンズユニットが被検眼Eと後述の対物レンズ22との間に自動で挿脱されるように構成される。
いくつかの実施形態では、眼科装置1は、表示装置3を含む。表示装置3は、演算制御ユニット200による処理結果(例えば、OCT画像等)や、眼底カメラユニット2により得られた画像や、眼科装置1を操作するための操作ガイダンス情報などを表示する。
[眼底カメラユニット]
眼底カメラユニット2には、被検眼Eの眼底Efを撮影するための光学系が設けられている。取得される眼底Efの画像(眼底像、眼底写真等と呼ばれる)は、観察画像、撮影画像等の正面画像である。観察画像は、近赤外光を用いた動画撮影により得られる。撮影画像は、フラッシュ光を用いたカラーの静止画像である。更に、眼底カメラユニット2は、被検眼Eの前眼部Eaを撮影して正面画像(前眼部像)を取得することができる。
眼底カメラユニット2は、照明光学系10と撮影光学系30とを含む。照明光学系10は被検眼Eに照明光を照射する。撮影光学系30は、被検眼Eからの照明光の戻り光を検出する。OCTユニット100からの測定光は、眼底カメラユニット2内の光路を通じて被検眼Eに導かれ、その戻り光は、同じ光路を通じてOCTユニット100に導かれる。
照明光学系10の観察光源11から出力された光(観察照明光)は、曲面状の反射面を有する反射ミラー12により反射され、集光レンズ13を経由し、可視カットフィルタ14を透過して近赤外光となる。更に、観察照明光は、撮影光源15の近傍にて一旦集束し、ミラー16により反射され、リレーレンズ17、18、絞り19及びリレーレンズ20を経由する。そして、観察照明光は、孔開きミラー21の周辺部(孔部の周囲の領域)にて反射され、ダイクロイックミラー46を透過し、対物レンズ22により屈折されて被検眼E(眼底Ef又は前眼部Ea)を照明する。被検眼Eからの観察照明光の戻り光は、対物レンズ22により屈折され、ダイクロイックミラー46を透過し、孔開きミラー21の中心領域に形成された孔部を通過し、ダイクロイックミラー55を透過する。ダイクロイックミラー55を透過した戻り光は、撮影合焦レンズ31を経由し、ミラー32により反射される。更に、この戻り光は、ハーフミラー33Aを透過し、ダイクロイックミラー33により反射され、集光レンズ34によりイメージセンサ35の受光面に結像される。イメージセンサ35は、所定のフレームレートで戻り光を検出する。なお、撮影光学系30のフォーカスは、眼底Ef又は前眼部Eaに合致するように調整される。
撮影光源15から出力された光(撮影照明光)は、観察照明光と同様の経路を通って眼底Efに照射される。被検眼Eからの撮影照明光の戻り光は、観察照明光の戻り光と同じ経路を通ってダイクロイックミラー33まで導かれ、ダイクロイックミラー33を透過し、ミラー36により反射され、集光レンズ37によりイメージセンサ38の受光面に結像される。
LCD(Liquid Crystal Display)39は固視標や視力測定用視標を表示する。LCD39から出力された光束は、その一部がハーフミラー33Aにて反射され、ミラー32に反射され、撮影合焦レンズ31及びダイクロイックミラー55を経由し、孔開きミラー21の孔部を通過する。孔開きミラー21の孔部を通過した光束は、ダイクロイックミラー46を透過し、対物レンズ22により屈折されて眼底Efに投射される。
LCD39の画面上における固視標の表示位置を変更することにより、被検眼Eの固視位置を変更できる。固視位置の例として、黄斑を中心とする画像を取得するための固視位置や、視神経乳頭を中心とする画像を取得するための固視位置や、黄斑と視神経乳頭との間の眼底中心を中心とする画像を取得するための固視位置や、黄斑から大きく離れた部位(眼底周辺部)の画像を取得するための固視位置などがある。いくつかの実施形態に係る眼科装置1は、このような固視位置の少なくとも1つを指定するためのGUI(Graphical User Interface)等を含む。いくつかの実施形態に係る眼科装置1は、固視位置(固視標の表示位置)をマニュアルで移動するためのGUI等を含む。
移動可能な固視標を被検眼Eに呈示するための構成はLCD等の表示装置には限定されない。例えば、光源アレイ(発光ダイオード(LED)アレイ等)における複数の光源を選択的に点灯させることにより、移動可能な固視標を生成することができる。また、移動可能な1以上の光源により、移動可能な固視標を生成することができる。
また、眼科装置1には、1以上の外部固視光源が設けられてもよい。1以上の外部固視光源の1つは、被検眼Eの僚眼に固視光を投射することが可能である。僚眼における固視光の投射位置は、変更可能である。僚眼に対する固視光の投射位置を変更することにより、被検眼Eの固視位置を変更することができる。外部固視光源による固視位置は、LCD39を用いた被検眼Eの固視位置と同様であってよい。例えば、複数の外部固視光源を選択的に点灯させることにより、移動可能な固視標を生成することができる。また、移動可能な1以上の外部固視光源により、移動可能な固視標を生成することができる。
アライメント光学系50は、被検眼Eに対する光学系のアライメントに用いられるアライメント指標を生成する。LED51から出力されたアライメント光は、絞り52及び53並びにリレーレンズ54を経由し、ダイクロイックミラー55により反射され、孔開きミラー21の孔部を通過する。孔開きミラー21の孔部を通過した光は、ダイクロイックミラー46を透過し、対物レンズ22により被検眼Eに投射される。アライメント光の角膜反射光は、観察照明光の戻り光と同じ経路を通ってイメージセンサ35に導かれる。その受光像(アライメント指標像)に基づいてマニュアルアライメントやオートアライメントを実行できる。
フォーカス光学系60は、被検眼Eに対するフォーカス調整に用いられるスプリット指標を生成する。フォーカス光学系60は、撮影光学系30の光路(撮影光路)に沿った撮影合焦レンズ31の移動に連動して、照明光学系10の光路(照明光路)に沿って移動される。反射棒67は、照明光路に対して挿脱可能である。フォーカス調整を行う際には、反射棒67の反射面が照明光路に傾斜配置される。LED61から出力されたフォーカス光は、リレーレンズ62を通過し、スプリット指標板63により2つの光束に分離され、二孔絞り64を通過し、ミラー65により反射され、集光レンズ66により反射棒67の反射面に一旦結像されて反射される。更に、フォーカス光は、リレーレンズ20を経由し、孔開きミラー21に反射され、ダイクロイックミラー46を透過し、対物レンズ22により屈折されて眼底Efに投射される。フォーカス光の眼底反射光は、アライメント光の角膜反射光と同じ経路を通ってイメージセンサ35に導かれる。その受光像(スプリット指標像)に基づいてマニュアルフォーカスやオートフォーカスを実行できる。
ダイクロイックミラー46は、眼底撮影用光路とOCT用光路とを合成する。ダイクロイックミラー46は、OCTに用いられる波長帯の光を反射し、眼底撮影用の光を透過させる。OCT用光路(測定光の光路)には、OCTユニット100側からダイクロイックミラー46側に向かって順に、コリメータレンズユニット40、光路長変更部41、光スキャナー42、OCT合焦レンズ43、ミラー44、及びリレーレンズ45が設けられている。
光路長変更部41は、図1に示す矢印の方向に移動可能とされ、OCT用光路の長さを変更する。この光路長の変更は、眼軸長に応じた光路長補正や、干渉状態の調整などに利用される。光路長変更部41は、コーナーキューブと、これを移動する機構とを含む。
光スキャナー42は、被検眼Eの瞳孔と光学的に共役な位置に配置される。光スキャナー42は、OCT用光路を通過する測定光を偏向する。すなわち、光スキャナー42は、被検眼Eの瞳孔(又はその近傍)をスキャン中心位置として所定の偏向角度範囲内でスキャン角度を変更しつつ被検眼Eの眼内をスキャンするための測定光を偏向する。光スキャナー42は、測定光を1次元的又は2次元的に偏向することが可能である。
1次元的に偏向する場合、光スキャナー42は、所定の偏向方向に所定の偏向角度範囲で測定光を偏向するガルバノスキャナーを含む。2次元的に偏向する場合、光スキャナー42は、第1ガルバノスキャナーと、第2ガルバノスキャナーとを含む。第1ガルバノスキャナーは、OCT光学系8の光軸に直交する水平方向に撮影部位(眼底Ef又は前眼部Ea)をスキャンするように測定光を偏向する。第2ガルバノスキャナーは、OCT光学系8の光軸に直交する垂直方向に撮影部位をスキャンするように、第1ガルバノスキャナーにより偏向された測定光を偏向する。光スキャナー42による測定光の走査態様としては、例えば、水平スキャン、垂直スキャン、十字スキャン、放射スキャン、円スキャン、同心円スキャン、螺旋スキャンなどがある。
OCT合焦レンズ43は、OCT用の光学系のフォーカス調整を行うために、測定光の光路に沿って移動される。OCT合焦レンズ43は、被検眼Eの眼底Ef又はその近傍に測定光の焦点位置を配置するための第1レンズ位置と、被検眼Eに照射される測定光を平行光束にするための第2レンズ位置とを含む移動範囲で移動可能である。撮影合焦レンズ31の移動、フォーカス光学系60の移動、及びOCT合焦レンズ43の移動を連係的に制御することができる。
[OCTユニット]
OCTユニット100の構成の一例を図2に示す。OCTユニット100には、被検眼EのOCTデータ(OCT画像)を取得するための光学系が設けられている。この光学系は、波長掃引型(波長走査型)光源からの光を測定光と参照光とに分割し、被検眼Eからの測定光の戻り光と参照光路を経由した参照光とを干渉させて干渉光を生成し、この干渉光を検出する干渉光学系である。干渉光学系による干渉光の検出結果(検出信号)は、干渉光のスペクトルを示す干渉信号であり、演算制御ユニット200に送られる。
光源ユニット101は、一般的なスウェプトソースタイプの眼科装置と同様に、出射光の波長を掃引(走査)可能な波長掃引型(波長走査型)光源を含んで構成される。波長掃引型光源は、共振器を含むレーザー光源を含んで構成される。光源ユニット101は、人眼では視認できない近赤外の波長帯において、出力波長を時間的に変化させる。
光源ユニット101から出力された光L0は、光ファイバ102により偏波コントローラ103に導かれてその偏波状態が調整される。偏波コントローラ103は、例えばループ状にされた光ファイバ102に対して外部から応力を与えることで、光ファイバ102内を導かれる光L0の偏波状態を調整する。
偏波コントローラ103により偏波状態が調整された光L0は、光ファイバ104によりファイバカプラ105に導かれて測定光LSと参照光LRとに分割される。
参照光LRは、光ファイバ110によりコリメータ111に導かれて平行光束に変換され、光路長補正部材112及び分散補償部材113を経由し、光路長変更部114に導かれる。光路長補正部材112は、参照光LRの光路長と測定光LSの光路長とを合わせるよう作用する。分散補償部材113は、参照光LRと測定光LSとの間の分散特性を合わせるよう作用する。
光路長変更部114は、図2に示す矢印の方向に移動可能とされ、参照光LRの光路長を変更する。この移動により参照光LRの光路の長さが変更される。この光路長の変更は、被検眼Eの眼軸長に応じた光路長の補正や、干渉状態の調整などに利用される。光路長変更部114は、例えばコーナーキューブと、これを移動する移動機構とを含んで構成される。この場合、光路長変更部114のコーナーキューブは、コリメータ111により平行光束とされた参照光LRの進行方向を逆方向に折り返す。コーナーキューブに入射する参照光LRの光路と、コーナーキューブから出射する参照光LRの光路とは平行である。
光路長変更部114を経由した参照光LRは、分散補償部材113及び光路長補正部材112を経由し、コリメータ116によって平行光束から集束光束に変換され、光ファイバ117に入射する。光ファイバ117に入射した参照光LRは、偏波コントローラ118に導かれてその偏波状態が調整される。偏波コントローラ118は、例えば、偏波コントローラ103と同様の構成を有する。偏波コントローラ118により偏波状態が調整された参照光LRは、光ファイバ119によりアッテネータ120に導かれて、演算制御ユニット200の制御の下で光量が調整される。アッテネータ120により光量が調整された参照光LRは、光ファイバ121によりファイバカプラ122に導かれる。
なお、図1及び図2に示す構成においては、測定光LSの光路(測定光路、測定アーム)の長さを変更するための光路長変更部41と、参照光LRの光路(参照光路、参照アーム)の長さを変更するための光路長変更部114の双方が設けられている。しかしながら、光路長変更部41及び114の一方だけが設けられていてもよい。また、これら以外の光学部材を用いて、参照光路長と測定光路長との差を変更することも可能である。
一方、ファイバカプラ105により生成された測定光LSは、光ファイバ127によりに導かれ、コリメータレンズユニット40により平行光束とされる。平行光束にされた測定光LSは、光路長変更部41、光スキャナー42、OCT合焦レンズ43、ミラー44及びリレーレンズ45を経由してダイクロイックミラー46に導かれる。ダイクロイックミラー46に導かれてきた測定光LSは、ダイクロイックミラー46により反射され、対物レンズ22により屈折されて被検眼Eに照射される。測定光LSは、被検眼Eの様々な深さ位置において散乱(反射を含む)される。このような後方散乱光を含む測定光LSの戻り光は、往路と同じ経路を逆向きに進行してファイバカプラ105に導かれ、光ファイバ128を経由してファイバカプラ122に到達する。
ファイバカプラ122は、光ファイバ128を介して入射された測定光LSと、光ファイバ121を介して入射された参照光LRとを合成して(干渉させて)干渉光を生成する。ファイバカプラ122は、所定の分岐比(例えば1:1)で、測定光LSと参照光LRとの干渉光を分岐することにより、一対の干渉光LCを生成する。ファイバカプラ122から出射した一対の干渉光LCは、それぞれ光ファイバ123、124により検出器125に導かれる。
検出器125は、例えば一対の干渉光LCをそれぞれ検出する一対のフォトディテクタを有し、これらによる検出結果の差分を出力するバランスドフォトダイオード(Balanced Photo Diode)である。検出器125は、その検出結果(干渉信号)をDAQ(Data Acquisition System)130に送る。DAQ130には、光源ユニット101からクロックKCが供給される。クロックKCは、光源ユニット101において、波長掃引型光源により所定の波長範囲内で掃引(走査)される各波長の出力タイミングに同期して生成される。光源ユニット101は、例えば、各出力波長の光L0を分岐することにより得られた2つの分岐光の一方を光学的に遅延させた後、これらの合成光を検出した結果に基づいてクロックKCを生成する。DAQ130は、クロックKCに基づき、検出器125の検出結果をサンプリングする。DAQ130は、サンプリングされた検出器125の検出結果を演算制御ユニット200に送る。演算制御ユニット200は、例えば一連の波長走査毎に(Aライン毎に)、検出器125により得られた検出結果に基づくスペクトル分布にフーリエ変換等を施すことにより、各Aラインにおける反射強度プロファイルを形成する。更に、演算制御ユニット200は、各Aラインの反射強度プロファイルを画像化することにより画像データを形成する。
[演算制御ユニット]
演算制御ユニット200は、DAQ130から入力される検出信号を解析して眼底Ef(又は前眼部Ea)のOCT画像又はスキャンデータを形成する。そのための演算処理は、従来のスウェプトソースタイプのOCT装置と同様である。
また、演算制御ユニット200は、眼底カメラユニット2、表示装置3、及びOCTユニット100の各部を制御する。
眼底カメラユニット2の制御として、演算制御ユニット200は、観察光源11、撮影光源15、及びLED51、61の動作制御、LCD39の動作制御、撮影合焦レンズ31の移動制御、OCT合焦レンズ43の移動制御、反射棒67の移動制御、フォーカス光学系60の移動制御、光路長変更部41の移動制御、光スキャナー42の動作制御などを行う。
表示装置3の制御として、演算制御ユニット200は、被検眼EのOCT画像を表示装置3に表示させる。
OCTユニット100の制御として、演算制御ユニット200は、光源ユニット101の動作制御、光路長変更部114の移動制御、アッテネータ120の動作制御、偏波コントローラ103、118の動作制御、検出器125の動作制御、DAQ130の動作制御などを行う。
演算制御ユニット200は、例えば、従来のコンピュータと同様に、プロセッサ、RAM、ROM、ハードディスクドライブ、通信インターフェイスなどを含んで構成される。ハードディスクドライブ等の記憶装置には、眼科装置1を制御するためのコンピュータプログラムが記憶されている。演算制御ユニット200は、各種の回路基板、例えばOCT画像を形成するための回路基板を備えていてもよい。また、演算制御ユニット200は、キーボードやマウス等の操作デバイス(入力デバイス)や、LCD等の表示デバイスを備えていてもよい。
眼底カメラユニット2、表示装置3、OCTユニット100、及び演算制御ユニット200は、一体的に(つまり単一の筺体内に)構成されていてもよいし、2つ以上の筐体に別れて構成されていてもよい。
〔制御系〕
図3~図5に、眼科装置1の制御系の構成例を示す。図3~図5において、眼科装置1に含まれる構成要素の一部が省略されている。
演算制御ユニット200は、制御部210を含む。
(制御部)
制御部210は、各種の制御を実行する。制御部210は、主制御部211と記憶部212とを含む。
(主制御部)
主制御部211は、プロセッサを含み、眼科装置1の各部を制御する。例えば、主制御部211は、眼底カメラユニット2の合焦駆動部31A及び43A、イメージセンサ35及び38、LCD39、光路長変更部41、光スキャナー42、及び光学系を移動する移動機構150などを制御する。さらに、主制御部211は、OCTユニット100の光源ユニット101、光路長変更部114、アッテネータ120、偏波コントローラ103及び118、検出器125、DAQ130などを制御する。
例えば、主制御部211は、手動又は自動で設定された固視位置に対応するLCD39の画面上の位置に固視標を表示する。また、主制御部211は、LCD39に表示されている固視標の表示位置を(連続的に又は段階的に)変更することができる。それにより、固視標を移動することができる(つまり、固視位置を変更することができる)。固視標の表示位置や移動態様は、マニュアルで又は自動的に設定される。マニュアルでの設定は、例えばGUIを用いて行われる。自動的な設定は、例えば、データ処理部230により行われる。
合焦駆動部31Aは、撮影光学系30の光軸方向に撮影合焦レンズ31を移動させるとともに、照明光学系10の光軸方向にフォーカス光学系60を移動させる。それにより、撮影光学系30の合焦位置が変更される。合焦駆動部31Aは、撮影合焦レンズ31を移動させる機構と、フォーカス光学系60を移動させる機構とを個別に有していてよい。合焦駆動部31Aは、フォーカス調整を行うときなどに制御される。
合焦駆動部43Aは、測定光路の光軸方向にOCT合焦レンズ43を移動させる。それにより、測定光LSの合焦位置が変更される。例えば、OCT合焦レンズ43を第1レンズ位置に移動させることにより、測定光LSの合焦位置を眼底Ef又はその近傍に配置することができる。例えば、OCT合焦レンズ43を第2レンズ位置に移動させることにより、測定光LSの合焦位置を遠点位置に配置して測定光LSを平行光束にすることができる。測定光LSの合焦位置は、測定光LSのビームウェストの深さ位置(z位置)に相当する。
移動機構150は、例えば、少なくとも眼底カメラユニット2(光学系)を3次元的に移動する。典型的な例において、移動機構150は、少なくとも眼底カメラユニット2をx方向(左右方向)に移動するための機構と、y方向(上下方向)に移動するための機構と、z方向(奥行き方向、前後方向、光学系の光軸方向)に移動するための機構とを含む。x方向に移動するための機構は、例えば、x方向に移動可能なxステージと、xステージを移動するx移動機構とを含む。y方向に移動するための機構は、例えば、y方向に移動可能なyステージと、yステージを移動するy移動機構とを含む。z方向に移動するための機構は、例えば、z方向に移動可能なzステージと、zステージを移動するz移動機構とを含む。各移動機構は、パルスモータ等のアクチュエータを含み、主制御部211からの制御を受けて動作する。
移動機構150に対する制御は、アライメントやトラッキングにおいて用いられる。トラッキングとは、被検眼Eの眼球運動に合わせて装置光学系を移動させるものである。トラッキングを行う場合には、事前にアライメントとフォーカス調整が実行される。トラッキングは、装置光学系の位置を眼球運動に追従させることにより、アライメントとピントが合った好適な位置関係を維持する機能である。いくつかの実施形態では、参照光の光路長(よって、測定光の光路と参照光の光路との間の光路長差)を変更するために移動機構150の制御を行うように構成される。
マニュアルアライメントの場合、光学系に対する被検眼Eの変位がキャンセルされるようにユーザが後述のユーザインターフェイス240に対して操作することにより光学系と被検眼Eとを相対移動させる。例えば、主制御部211は、ユーザインターフェイス240に対する操作内容に対応した制御信号を移動機構150に出力することにより移動機構150を制御して光学系と被検眼Eとを相対移動させる。
オートアライメントの場合、光学系に対する被検眼Eの変位がキャンセルされるように主制御部211が移動機構150を制御することにより光学系と被検眼Eとを相対移動させる。例えば、図示しない撮影光学系により取得された被検眼Eの画像と光学系の基準位置との変位がキャンセルされるように移動機構150が制御される。いくつかの実施形態では、主制御部211は、光学系の光軸が被検眼Eの軸に略一致し、かつ、被検眼Eに対する光学系の距離が所定の作動距離になるように制御信号を移動機構150に出力することにより移動機構150を制御して光学系と被検眼Eとを相対移動させる。ここで、作動距離とは、対物レンズ22のワーキングディスタンスとも呼ばれる既定値であり、光学系を用いた測定時(撮影時)における被検眼Eと光学系との間の距離に相当する。
主制御部211は、眼底カメラユニット2等を制御することにより眼底撮影及び前眼部撮影を制御する。また、主制御部211は、眼底カメラユニット2及びOCTユニット100等を制御することによりOCT計測を制御する。主制御部211は、OCT計測を行う前に複数の予備的な動作を実行可能である。予備的な動作としては、アライメント、フォーカス粗調整、偏波調整、フォーカス微調整などがある。複数の予備的な動作は、所定の順序で実行される。いくつかの実施形態では、複数の予備的な動作は、上記の順序で実行される。
なお、予備的な動作の種別や順序はこれに限定されるものではなく、任意である。例えば、被検眼Eが小瞳孔眼であるか否か判定するための予備動作(小瞳孔判定)を予備的な動作に加えることができる。小瞳孔判定は、例えば、フォーカス粗調整と光路長差調整との間に実行される。いくつかの実施形態では、小瞳孔判定は、以下の一連の処理を含む:被検眼Eの正面画像(前眼部像)の取得する処理;瞳孔に相当する画像領域を特定する処理;特定された瞳孔領域のサイズ(径、周長など)を求める処理;求められたサイズに基づき小瞳孔眼か否か判定する処理(閾値処理);小瞳孔眼であると判定された場合に絞り19を制御する処理。いくつかの実施形態では、瞳孔サイズを求めるために瞳孔領域を円近似または楕円近似する処理を更に含む。
フォーカス粗調整は、スプリット指標を用いたフォーカス調整である。なお、あらかじめ取得された眼屈折力と撮影合焦レンズ31の位置とを関連付けた情報と、被検眼Eの屈折力の測定値とに基づいて撮影合焦レンズ31の位置を決定することにより、フォーカス粗調整を行うこともできる。
フォーカス微調整は、OCT計測の干渉感度に基づいて行われる。例えば、被検眼EのOCT計測により取得された干渉信号の干渉強度(干渉感度)をモニタすることにより、干渉強度が最大となるようなOCT合焦レンズ43の位置を求め、その位置にOCT合焦レンズ43を移動させることにより、フォーカス微調整を実行することができる。
光路長差調整においては、被検眼Eにおける所定の位置が深さ方向の計測範囲の基準位置になるように制御される。この制御は、光路長変更部41、114の少なくとも一方に対して行われる。それにより、測定光路と参照光路との間の光路長差が調整される。光路長差調整により基準位置を設定しておくことで、波長掃引速度の変更を行うだけで深さ方向の所望の計測範囲に対して精度よくOCT計測を行うことができるようになる。
偏波調整においては、測定光LSと参照光LRとの干渉効率を最適化するために参照光LRの偏波状態が調整される。
(記憶部)
記憶部212は、各種のデータを記憶する。記憶部212に記憶されるデータとしては、例えば、OCT画像の画像データ、眼底像の画像データ、スキャンデータ、前眼部像の画像データ、被検眼情報などがある。被検眼情報は、患者IDや氏名などの被検者に関する情報や、左眼/右眼の識別情報などの被検眼に関する情報を含む。
また、記憶部212には、対応情報212Aが記憶されている。対応情報212Aは、所定部位(ここでは、眼底)におけるOCTのAスキャン位置(測定光LSの入射位置)に、撮影光学系30により得られる眼底像(2次元正面画像)の各画素の位置があらかじめ関連付けられた情報である。眼科装置1では、各光学系における光学素子の配置等に応じて、OCTユニット100によるAスキャン位置と撮影光学系30により得られる眼底像の各画素の位置との関係は一意に決まる。いくつかの実施形態では、対応情報212Aは、眼科装置1の製造出荷時の検査工程又は出荷後の所定の調整工程において、光学素子の配置状態に応じて更新される。
また、記憶部212は、眼球パラメータを記憶することが可能である。眼球パラメータは、Gullstrand模型眼等の公知の眼球モデルで規定されたパラメータ(標準値)を含む。いくつかの実施形態では、眼球パラメータは、公知の眼球モデルで規定されたパラメータの少なくとも1つが被検眼Eの測定値に置き換えられたパラメータを含む。この場合、眼球パラメータは、被検眼Eの光学特性を表すパラメータを含むことを意味する。測定値には、眼軸長、角膜厚、角膜前面の曲率半径、角膜後面の曲率半径、前房深度、水晶体前面の曲率半径、水晶体厚、水晶体後面の曲率半径、硝子体腔長、網膜厚、脈絡膜厚などがある。いくつかの実施形態では、測定値は、OCT計測により得られたOCTデータを解析することにより取得される。眼球パラメータは、後述の操作部240Bにより指定されたパラメータを含んでよい。
また、記憶部212には、眼科装置1を動作させるための各種プログラムやデータが記憶されている。
(画像形成部)
画像形成部220は、検出器125からの検出信号をDAQ130でサンプリングすることにより得られたサンプリングデータに対してフーリエ変換等の信号処理を施し、Aラインにおける反射強度プロファイルを形成する。上記の信号処理には、ノイズ除去(ノイズ低減)、フィルタ処理、FFT(Fast Fourier Transform)などが含まれる。Aラインにおける反射強度プロファイルは、Aスキャンデータの一例である。画像形成部220は、Aライン毎に反射強度プロファイルを形成し、形成された複数の反射強度プロファイルをBスキャン方向(Aスキャン方向の交差方向)に配列することでBスキャンデータ(2次元のスキャンデータ)を形成することが可能である。
いくつかの実施形態では、画像形成部220(又は後述のデータ処理部230)は、Aライン毎に形成された複数の反射強度プロファイルをBスキャン方向(例えば、x方向)と、Aスキャン方向及びBスキャン方向に交差する方向(Cスキャン方向、例えば、y方向)とに配列することでCスキャンデータ(3次元のスキャンデータ)を形成する。
また、画像形成部220は、Aラインにおける反射強度プロファイルを画像化することで、被検眼EのAスキャン画像(OCT画像、画像データ)を形成することが可能である。画像形成部220は、Aライン毎に形成された複数のAスキャン画像をBスキャン方向(Aスキャン方向の交差方向)に配列することでBスキャン画像を形成することが可能である。画像形成部220は、複数のBスキャン画像をCスキャン方向に配列することで3次元のOCT画像を形成することが可能である。
いくつかの実施形態では、画像形成部220は、各Aスキャンデータにおける所定の深さ位置(スキャン位置)のデータを抽出し、抽出された複数のデータをBスキャン方向(Aスキャン方向の交差方向)に配列することでCスキャンデータを形成する。いくつかの実施形態では、画像形成部220は、各Aスキャン画像における所定の深さ位置(スキャン位置)の画素を抽出し、抽出された複数の画素をBスキャン方向(Aスキャン方向の交差方向)に配列することでCスキャン画像を形成する。
いくつかの実施形態では、画像形成部220の機能は、プロセッサにより実現される。なお、この明細書では、「画像データ」と、それに基づく「画像」とを同一視することがある。
(データ処理部)
データ処理部230は、被検眼Eの撮影やOCT計測により取得されたデータを処理する。
例えば、データ処理部230は、画像形成部220により形成された画像に対して各種の画像処理や解析処理を施す。例えば、データ処理部230は、画像の輝度補正等の各種補正処理を実行する。また、データ処理部230は、眼底カメラユニット2により得られた画像(眼底像、前眼部像等)に対して各種の画像処理や解析処理を施す。
データ処理部230は、断層像の間の画素を補間する補間処理などの公知の画像処理を実行して、眼底Efの3次元画像の画像データを形成する。なお、3次元画像の画像データとは、3次元座標系により画素の位置が定義された画像データを意味する。3次元画像の画像データとしては、3次元的に配列されたボクセルからなる画像データがある。この画像データは、ボリュームデータ或いはボクセルデータなどと呼ばれる。ボリュームデータに基づく画像を表示させる場合、データ処理部230は、このボリュームデータに対してレンダリング処理(ボリュームレンダリングやMIP(Maximum Intensity Projection:最大値投影)など)を施して、特定の視線方向から見たときの擬似的な3次元画像の画像データを形成する。表示部240A等の表示デバイスには、この擬似的な3次元画像が表示される。
また、3次元画像の画像データとして、複数の断層像のスタックデータを形成することも可能である。スタックデータは、複数のスキャンラインに沿って得られた複数の断層像を、スキャンラインの位置関係に基づいて3次元的に配列させることで得られる画像データである。すなわち、スタックデータは、元々個別の2次元座標系により定義されていた複数の断層像を、1つの3次元座標系により表現する(つまり1つの3次元空間に埋め込む)ことにより得られる画像データである。
データ処理部230は、取得された3次元データセット(ボリュームデータ、スタックデータ等)に各種のレンダリングを施すことで、任意断面におけるBモード画像(縦断面像、軸方向断面像)、任意断面におけるCモード画像(横断面像、水平断面像)、プロジェクション画像、シャドウグラムなどを形成することができる。Bモード画像やCモード画像のような任意断面の画像は、指定された断面上の画素(ピクセル、ボクセル)を3次元データセットから選択することにより形成される。プロジェクション画像は、3次元データセットを所定方向(z方向、深さ方向、軸方向)に投影することによって形成される。シャドウグラムは、3次元データセットの一部(たとえば特定層に相当する部分データ)を所定方向に投影することによって形成される。Cモード画像、プロジェクション画像、シャドウグラムのような、被検眼の正面側を視点とする画像を正面画像(en-face画像)と呼ぶ。
データ処理部230は、OCTにより時系列に収集されたデータ(例えば、Bスキャン画像データ)に基づいて、網膜血管や脈絡膜血管が強調されたBモード画像や正面画像(血管強調画像、アンギオグラム)を構築することができる。例えば、被検眼Eの略同一部位を反復的にスキャンすることにより、時系列のOCTデータを収集することができる。
いくつかの実施形態では、データ処理部230は、略同一部位に対するBスキャンにより得られた時系列のBスキャン画像を比較し、信号強度の変化部分の画素値を変化分に対応した画素値に変換することにより当該変化部分が強調された強調画像を構築する。更に、データ処理部230は、構築された複数の強調画像から所望の部位における所定の厚さ分の情報を抽出してen-face画像として構築することでOCTA像を形成する。
データ処理部230により生成された画像(例えば、3次元画像、Bモード画像、Cモード画像、プロジェクション画像、シャドウグラム、OCTA像)もまたOCT画像に含まれる。
更に、データ処理部230は、OCT計測により得られた干渉光の検出結果を解析してフォーカス微調整制御における測定光LSのフォーカス状態を判定する。例えば、主制御部211は、合焦駆動部43Aを所定のアルゴリズムにしたがって制御しつつ、反復的なOCT計測を行う。データ処理部230は、OCT計測により繰り返し取得される干渉光LCの検出結果を解析することで、OCT画像の画質に関する所定の評価値を算出する。データ処理部230は、算出された評価値が閾値以下であるか否か判定する。いくつかの実施形態では、フォーカス微調整は、算出される評価値が閾値以下になるまで継続される。すなわち、評価値が閾値以下であるとき測定光LSのフォーカス状態が適正であると判断され、フォーカス微調整は、測定光LSのフォーカス状態が適正であると判断されるまで継続される。
いくつかの実施形態では、主制御部211は、上記のような反復的なOCT計測を行って干渉信号を取得しつつ、逐次に取得される干渉信号の強度(干渉強度、干渉感度)をモニタする。更に、このモニタ処理を行いながら、OCT合焦レンズ43を移動させることにより、干渉強度が最大となるようなOCT合焦レンズ43の位置を探索する。このようなフォーカス微調整によれば、干渉強度が最適化されるような位置にOCT合焦レンズ43を導くことができる。
また、データ処理部230は、OCT計測により得られた干渉光の検出結果を解析して、測定光LS及び参照光LRの少なくとも一方の偏波状態を判定する。例えば、主制御部211は、偏波コントローラ103、118の少なくとも一方を所定のアルゴリズムにしたがって制御しつつ、反復的なOCT計測を行う。いくつかの実施形態では、主制御部211は、アッテネータ120を制御して、参照光LRの減衰量を変更する。データ処理部230は、OCT計測により繰り返し取得される干渉光LCの検出結果を解析することで、OCT画像の画質に関する所定の評価値を算出する。データ処理部230は、算出された評価値が閾値以下であるか否か判定する。この閾値はあらかじめ設定される。偏波調整は、算出される評価値が閾値以下になるまで継続される。すなわち、評価値が閾値以下であるとき測定光LSの偏波状態が適正であると判断され、偏波調整は、測定光LSの偏波状態が適正であると判断されるまで継続される。
いくつかの実施形態では、主制御部211は、偏波調整においても干渉強度をモニタすることが可能である。
更に、データ処理部230は、OCT計測により得られた干渉光の検出結果、又は当該検出結果に基づいて形成されたOCT画像に対して所定の解析処理を行う。所定の解析処理には、被検眼Eにおける所定の部位(組織、病変部)の特定;指定された部位間の距離(層間距離)、面積、角度、比率、密度の算出;指定された計算式による演算;所定の部位の形状の特定;これらの統計値の算出;計測値、統計値の分布の算出;これら解析処理結果に基づく画像処理などがある。所定の組織には、血管、視神経乳頭、中心窩、黄斑などがある。所定の病変部には、白斑、出血などがある。
データ処理部230は、取得されたOCT画像における眼内の部位が実際の形状で描出されるように、OCT画像における画素位置の座標変換を行うことが可能である。
すなわち、データ処理部230は、被検眼Eにおける所定のスキャン中心位置と光学的に略共役に配置された光スキャナーを用いて測定光で眼内をスキャンすることにより得られた被検眼のOCT画像(又は、2次元若しくは3次元のスキャンデータ)を補正する。所定のスキャン中心位置として、瞳孔などが挙げられる。例えば、OCT画像は、被検眼Eにおける瞳孔をスキャン中心位置として、瞳孔を中心に偏向された測定光で被検眼の眼内をスキャンすることにより得られた複数のAスキャン画像を配列することにより形成される。例えば、2次元又は3次元のスキャンデータは、被検眼における瞳孔をスキャン中心位置として、当該所定部位を中心に偏向された測定光で被検眼の眼内をスキャンすることにより得られた複数のAスキャンデータを配列することにより形成される。
データ処理部230は、OCT画像における画素位置(又は、2次元若しくは3次元のスキャンデータにおけるスキャン位置)に対応し、Aスキャン方向(スキャン中心位置を通る測定光の進行方向)に沿った変換位置を特定する。データ処理部230は、画素位置(又はスキャン位置)を、当該画素位置等に基づいて特定された変換位置に変換する。変換位置は、所定の座標系における位置である。所定の座標系は、少なくとも1つのAスキャンのスキャン方向と同一の軸方向の座標軸を含む2以上の座標軸によって規定される。
いくつかの実施形態では、データ処理部230は、被検眼Eの光学特性を表すパラメータに基づいて変換位置を特定する。いくつかの実施形態では、データ処理部230は、Aスキャン方向のスキャン半径、スキャン角度、OCT計測が可能な深さ範囲、及び、画素位置(又はスキャン位置)に基づいて、所定の座標系における変換位置の第1軸方向の成分及び第1軸方向と交差する第2軸方向の成分の少なくとも1つを特定する。
これにより、OCT画像(又はスキャンデータ)により表される眼底等の眼内の部位の形状を実際のスキャンの方向に沿った形状に補正することができる。特に、広角の撮影系又は観察系を用いて取得されたOCT画像(又はスキャンデータ)から実際の形状を把握することが容易になる。また、補正されたOCT画像(又は、2次元若しくは3次元のスキャンデータ)を用いて、被検眼の形態を表す形態情報も実際の形態を表す情報として取得することが可能になる。
更に、データ処理部230は、座標変換後のOCT画像を用いて眼内の所定の部位間の距離を求めることが可能である。
また、データ処理部230は、正面画像を立体像に変形するために、OCT計測によって得られたOCTデータに基づいて、眼底等の所定部位が描出された眼底像等の2次元正面画像における各画素の3次元位置を特定し、特定された3次元位置に基づいて2次元正面画像の少なくとも1つの画素の位置を変更することが可能である。それにより、2次元正面画像が変形された3次元正面画像が生成される。いくつかの実施形態では、データ処理部230は、上記のように形状が補正されたOCTデータに基づいて2次元正面画像における各画素の3次元位置を特定する。いくつかの実施形態では、データ処理部230は、生成された3次元正面画像に対して上記のように形状を補正する。
このようなデータ処理部230は、図4に示すように、部位特定部231と、画素位置特定部232と、形状補正部233と、画像変形部234と、投影部235とを含む。データ処理部230は、部位特定部231と、画素位置特定部232と、形状補正部233と、画像変形部234と、投影部235の少なくとも1つの機能を実行する1以上のプロセッサを含む。
(部位特定部)
部位特定部231は、OCTデータに基づいて眼底を特定する。具体的には、部位特定部231は、眼底における所定の層領域(又はその境界)を特定する。所定の層領域には、網膜色素上皮層、内境界膜、強膜、脈絡膜などがある。いくつかの実施形態では、部位特定部231は、各Aスキャンデータにおける眼底に相当する信号位置を特定する。いくつかの実施形態では、部位特定部231は、各Aスキャンデータの所定のピクセル分の信号の強度値の和が最大になる位置を眼底として特定する。いくつかの実施形態では、部位特定部231は、OCTデータに対してセグメンテーション処理を行って得られた複数の層領域から眼底に相当する層領域を特定する。
(画素位置特定部)
画素位置特定部232は、部位特定部231により特定された眼底が描出された眼底像の各画素に対応した3次元位置を、対応情報212Aを参照して特定する。上記のように、対応情報212Aには、眼底におけるOCTの各Aスキャン位置に、眼底像の各画素の位置が関連付けられている。これにより、画素位置特定部232は、3次元のOCTデータに基づいて、眼底像の各画素の位置に対応した3次元位置を特定することができる。
(形状補正部)
形状補正部233は、上記のように、画像における眼内の部位が実際の形状で描出されるように画素位置の座標変換を行う。この実施形態では、形状補正部233は、画素位置特定部232により特定された3次元位置の座標変換を行う。以下、説明の便宜上、2次元の画素位置の座標変換について説明した後、3次元の画素位置の座標変換について説明する。
図6に、実施形態の比較例の説明図を示す。図6は、被検眼Eに入射する測定光の経路を模式的に表したものである。
例えば光スキャナー42により偏向された測定光は、図6に示すようにスキャン中心位置としての被検眼Eの瞳孔に対して様々な入射角度で入射する。被検眼Eに入射した測定光は、例えば瞳孔中心に設定されたスキャン中心位置Csを中心に眼内の各部に向けて投射される。
図6の測定光LS1を用いて得られた干渉データからAスキャン画像が形成され、測定光LS2を用いて得られた干渉データからAスキャン画像が形成され、測定光LS3を用いて得られた干渉データからAスキャン画像が形成される。断層像は、このように形成された複数のAスキャン画像を横方向に配列することにより形成される。
このように、スキャン中心位置Csを中心としたスキャン角度範囲内でAスキャン方向が変化し、得られた複数のAスキャン画像を横方向に配列された断層像において、部位の形状が変形する。これは、画角が広くなるほど、実際の形状との差異が大きくなる。
また、被検眼Eの形態を表す形態情報は、断層像中の任意の画素の位置により求められる。このような形態情報には、眼内距離(層領域間の距離を含む)、領域の面積、領域の体積、領域の周囲長、基準位置に対する部位の方向、基準方向に対する部位の角度、部位の曲率半径などが挙げられる。
例えば、形態情報としての眼内距離は、断層像中の任意の2点間の距離を計測することで求めることが可能である。この場合、2点間の距離は、断層像中のピクセル数により特定され、特定されたピクセル数に装置固有のピクセルサイズを乗算することで計測される。このとき、断層像中の全ピクセルについて、同一のピクセルサイズが採用される。しかしながら、上記のように、スキャン中心位置Csを中心としてスキャン方向が異なるため、スキャン方向の深さ位置に応じて断層像の水平方向のピクセルサイズが異なる。例えば、深さ範囲が2.5[mm]の場合、断層像中の全ピクセルについて同一のピクセルサイズを採用したとき、断層像の上部と下部との間でBスキャンのスキャン長に約13%の差があり、深さ範囲が10[mm]の場合、約50%の差が生じる。
これに対して、実施形態に係るデータ処理部230は、取得されたOCT画像における画素位置(又はスキャンデータにおけるスキャン位置)の座標変換を行う。
図5に示すように、形状補正部233は、変換位置特定部233Aと、変換部233Bと、補間部233Cとを含む。
(変換位置特定部)
変換位置特定部233Aは、OCT画像における画素位置(又はスキャンデータにおけるスキャン位置)に対応し、スキャン中心位置Csを通る測定光の進行方向に沿った変換位置を特定する。いくつかの実施形態では、変換位置特定部233Aは、変換位置の特定処理に眼球パラメータを用いる。
図7に、実施形態に係る変換位置特定部233Aの動作説明図を示す。図7は、2次元のOCT画像における変換位置特定部233Aの動作説明図を表す。図7において、図6と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
ここで、スキャン角度をφとし、スキャン半径をrとし、OCT計測が可能な深さ範囲をdとし、断層像の深さ方向の長さをhとし、断層像の横方向の長さをwとする。スキャン角度φは、スキャン中心位置Csを中心とする測定光LSの偏向角度に相当する。スキャン半径rは、スキャン中心位置Csから測定光路長と参照光路長とが略等しい光路長ゼロ位置までの距離に相当する。深さ範囲dは、装置の光学設計等により一意に決定される装置固有の値(既知)である。
変換位置特定部233Aは、第1座標系における画素位置(x,z)から第2座標系における変換位置(X,Z)を特定する。第1座標系は、OCT画像(Bスキャン画像)における左上の座標位置を原点とし、Bスキャン方向をx方向とするx座標軸と、x座標軸に直交しAスキャン方向をz方向とするz座標軸とにより定義される。OCT画像における画素位置(x,z)は、第1座標系において定義される。第2座標系は、眼底Efにおける所定部位(例えば中心窩)を通過する測定光軸に対するスキャン角度が0度である測定光LSの進行方向をZ方向とするZ座標軸(例えば、第2軸)と、当該所定部位においてZ座標軸に直交するBスキャン方向をX方向とするX座標軸(例えば、第1軸)とにより定義される。第2座標系では、所定部位(例えば中心窩)を通過する測定光軸においてスキャン半径rの位置が最深部となるように所定のZ位置をZ座標軸の原点とする。また、下記のように所定の深さ方向の長さdとなるように、所定部位(例えば中心窩)を通過する測定光軸における所定のX位置をX座標軸の原点とする。変換位置(X,Z)は、第2座標系において定義される。変換位置(X,Z)は、画素位置(x,z)に対応し、スキャン中心位置Csを通る測定光LSの進行方向(Aスキャン方向)に沿った位置である。
変換位置特定部233Aは、OCT画像に対し、Aスキャン方向のスキャン半径r、スキャン角度φ、OCT計測が可能な深さ範囲d、及び画素位置(x,z)に基づいて、変換位置(X,Z)を特定する。変換位置特定部233Aは、変換位置のX成分(第1軸方向の成分)及びZ成分(第2軸方向の成分)の少なくとも1つを特定することが可能である。
Aスキャンライン数をN(Nは自然数)とするOCT画像(断層像)について、n(nは自然数)番目のAスキャンラインにおける画素位置(x,z)に対応する変換位置(X,Z)は、式(1)及び式(2)に示すように特定される。
Figure 0007503909000001
Figure 0007503909000002
ここで、OCT画像の深さ方向の長さh、横方向の長さw、及び画素位置のx成分は、式(3)~式(5)のように表される。
Figure 0007503909000003
Figure 0007503909000004
Figure 0007503909000005
式(1)、(2)において、画素位置のx座標は式(5)のように表される。従って、変換位置特定部233Aは、画素位置(x,z)から、スキャン半径r、スキャン角度φ、及び深さ範囲dに基づいて、変換位置(X,Z)を特定することが可能である。
いくつかの実施形態では、変換位置特定部233Aは、スキャンデータに対して、上記と同様に、Aスキャン方向のスキャン半径r、スキャン角度φ、OCT計測が可能な深さ範囲d、及び、スキャン位置に基づいて、変換位置(X,Z)を特定することが可能である。
いくつかの実施形態では、スキャン半径rは、OCT光学系8により得られた干渉光LCの検出結果を解析することにより特定される。これにより、被検眼Eの眼球光学特性をより正確に反映した変換位置(X,Z)を特定することが可能である。
いくつかの実施形態では、変換位置特定部233Aは、被検眼Eの角膜形状情報に基づいて測定光LSに対して光線追跡処理を施すことによりスキャン角度φを特定する。角膜形状情報には、角膜曲率半径(角膜前面の曲率半径、角膜後面の曲率半径)、角膜厚などがある。これにより、被検眼Eの眼球光学特性をより正確に反映した変換位置(X,Z)を特定することが可能である。
変換位置特定部233Aは、上記のような2次元画像における画素位置の変換処理を3次元画像に適用することが可能である。
図8に、実施形態に係る変換位置特定部233Aの動作説明図を示す。図8は、3次元のOCT画像における変換位置特定部233Aの動作説明図を表す。図8において、図7と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
図8では、図7におけるX平面及びZ平面の他に、Y平面が定義される。図7に示すパラメータに加えて、Cスキャン方向の中心角をθとし、Cスキャン方向の長さをlcとする。
変換位置特定部233Aは、第3座標系における画素位置(x,y,z)から第4座標系における変換位置(X,Y,Z)を特定する。第3座標系は、3次元のOCT画像における左上隅の座標位置を原点とし、Bスキャン方向をx方向とするx座標軸と、x座標軸と直交しCスキャン方向をy方向とするy座標軸と、x座標軸及びy座標軸の双方に直交しAスキャン方向をz方向とするz座標軸とにより定義される。OCT画像における画素位置(x,y,z)は、第3座標系において定義される。第4座標系は、眼底Efにおける所定部位(例えば中心窩)を通過する測定光軸に対するスキャン角度が0度である測定光LSの進行方向をZ方向とするZ座標軸と、当該所定部位においてZ座標軸に直交するBスキャン方向をX方向とするX座標軸と、当該所定部位においてZ座標軸に直交するCスキャン方向をY方向とするY座標軸とにより定義される。第4座標系では、所定部位(例えば中心窩)を通過する測定光軸においてスキャン半径rの位置が最深部となるように所定のZ位置をZ座標軸の原点とする。また、下記のように所定の深さ方向の長さdとなるように、所定部位(例えば中心窩)を通過する測定光軸における所定のX位置及びY位置をX座標軸及びY座標軸の原点とする。変換位置(X,Y,Z)は、第4座標系において定義される。変換位置(X,Y,Z)は、画素位置(x,y,z)に対応し、スキャン中心位置Csを通る測定光LSの進行方向(Aスキャン方向)に沿った位置である。
変換位置特定部233Aは、変換位置のX成分、Y成分及びZ成分の少なくとも1つを特定することが可能である。
Aスキャンライン数をN(Nは自然数)とし、Bスキャンライン数をM(Mは自然数)とするOCT画像(断層像)について、m(mは自然数)番目のBスキャンのn(nは自然数)番目のAスキャンラインにおける画素位置(x,y,z)に対応する変換位置(X,Y,Z)は、式(6)~式(8)に示すように特定される。
Figure 0007503909000006
Figure 0007503909000007
Figure 0007503909000008
ここで、3次元のOCT画像の深さ方向の長さhとBスキャン方向の長さwとCスキャン方向の長さlcとから、画素位置のx成分及びy成分は、式(9)~式(13)のように表される。
Figure 0007503909000009
Figure 0007503909000010
Figure 0007503909000011
Figure 0007503909000012
Figure 0007503909000013
式(6)~(8)において、画素位置のx座標及びy座標は式(12)及び式(13)のように表される。従って、変換位置特定部233Aは、画素位置(x,y,z)から、スキャン半径r、スキャン角度φ、及び深さ範囲dに基づいて、変換位置(X,Y,Z)を特定することが可能である。
いくつかの実施形態では、変換位置特定部233Aは、スキャンデータに対して、上記と同様に、変換位置(X,Y,Z)を特定することが可能である。
(変換部)
OCT画像が2次元画像である場合、変換部233Bは、図7に示すOCT画像の画素位置(x,z)を変換位置特定部233Aにより特定された変換位置(X,Z)に変換する。いくつかの実施形態では、OCT画像の全画素位置のそれぞれについて、変換位置特定部233Aが変換位置を特定し、変換部233Bが画素位置を変換位置に変換する。
それにより、図9に示すように、Aスキャンにより取得されたAスキャン画像をAスキャン方向に配置することが可能になる。従って、画角が広い場合でも、所定部位の形状が実際の形状と同様の断層像を取得することができる。
また、OCT画像が3次元画像である場合、変換部233Bは、図8に示すOCT画像の画素位置(x,y,z)を変換位置特定部233Aにより特定された変換位置(X,Y,Z)に変換することが可能である。いくつかの実施形態では、OCT画像の全画素位置のそれぞれについて、変換位置特定部233Aが変換位置を特定し、変換部233Bが画素位置を変換位置に変換する。
(補間部)
補間部233Cは、変換位置の間の画素を補間する。例えば、上記のようにスキャン中心位置Csからの距離に応じて、画素位置が変換位置に変換され互いに隣接するAスキャン画像の間隔が変化する。補間部233Cは、Aスキャン画像の深さ位置に応じて、互いに隣接するAスキャン画像の画素を用いてAスキャン画像の間の画素を補間する。補間部233Cによる画素の補間処理として、ニアレストネイバー法、バイリニア補間法、バイキュービック補間法などの公知の方法を採用することが可能である。いくつかの実施形態では、補間部233Cは、スキャン中心位置Csからの距離に応じて、互いに隣接するAスキャン画像の間の画素を補間する。例えば、補間部233Cは、スキャン中心位置Csからの距離に応じて補間処理方法を変更して、互いに隣接するAスキャン画像の間の画素を補間する。
いくつかの実施形態では、スキャンデータにおけるスキャン位置に対して、上記と同様に、スキャンデータを補間する。
(画像変形部)
図4に示す画像変形部234は、画素位置特定部232により特定された3次元位置、又は形状補正部233により座標変換された3次元位置に基づいて、眼底像の少なくとも1つの画素の位置を変更することにより眼底像を変形して3次元眼底像を生成する。すなわち、2次元の眼底像の画素の少なくとも1つがAスキャン方向に変更されることにより眼底像が3次元化される。
いくつかの実施形態では、OCTデータ(断層像)の画素数Pnと眼底像の画素数Pmが異なる。この場合、画素数が少ない方の座標位置(画素位置)を補間して、画素数が多い方の座標位置の数に合わせる。補間方法は、線形補間、スプライン補間等であってよい。例えば、Pm>Pnの場合、OCTデータの画素を補間して眼底像の画素数に揃えた後、画像変形部234が、OCTデータから特定された眼底の3次元位置に基づいて、眼底像の少なくとも1つの画素の位置を変更することにより眼底像を変形する。例えば、Pn>Pmの場合、眼底像の画素を補間してOCTデータの画素数に揃えた後、画像変形部234が、OCTデータから特定された眼底の3次元位置に基づいて、眼底像の少なくとも1つの画素の位置を変更することにより眼底像を変形する。
(投影部)
投影部235は、所定の3次元座標系における所定の2次元平面に対して、当該3次元座標系における視点を通る視線方向に、画像変形部234により眼底像が3次元化された3次元眼底像を投影する。視点は、後述の操作部240Bを用いてユーザが指定可能である。また、視点は、所定の視点変更アルゴリズムに従って制御部210が変更することが可能である。
制御部210(主制御部211)は、表示制御部として、投影部235により2次元平面に投影された画像を後述の表示部240Aに表示させる。例えば、操作部240Bを用いて視点を移動させることで、2次元平面に投影される3次元眼底像の向きが変更される。これにより、従来ではカラーの2次元の眼底像の色から判断していた眼底の形態を、3次元の形状に照らし合わせて把握することが可能になる。
以上のように機能するデータ処理部230は、例えば、前述のプロセッサ、RAM、ROM、ハードディスクドライブ、回路基板等を含んで構成される。ハードディスクドライブ等の記憶装置には、上記機能をプロセッサに実行させるコンピュータプログラムがあらかじめ格納されている。
(ユーザインターフェイス)
ユーザインターフェイス240には、表示部240Aと操作部240Bとが含まれる。表示部240Aは、前述した演算制御ユニット200の表示デバイスや表示装置300を含んで構成されてよい。操作部240Bは、前述した演算制御ユニット200の操作デバイスを含んで構成される。操作部240Bには、眼科装置1の筐体や外部に設けられた各種のボタンやキーが含まれていてもよい。例えば眼科装置1が従来の眼底カメラと同様の筺体を有する場合、操作部240Bは、この筺体に設けられたジョイスティックや操作パネル等を含んでいてもよい。また、表示部240Aは、眼科装置1の筺体に設けられたタッチパネルなどの各種表示デバイスを含んでいてもよい。
なお、表示部240Aと操作部240Bは、それぞれ個別のデバイスとして構成される必要はない。例えばタッチパネルのように、表示機能と操作機能とが一体化されたデバイスを用いることも可能である。その場合、操作部240Bは、このタッチパネルとコンピュータプログラムとを含んで構成される。操作部240Bに対する操作内容は、電気信号として制御部210に入力される。また、表示部240Aに表示されたグラフィカルユーザインターフェイス(GUI)と、操作部240Bとを用いて、操作や情報入力を行うようにしてもよい。
撮影光学系30を用いて取得される眼底像は、実施形態に係る「2次元正面画像」の一例である。画素位置特定部232は、実施形態に係る「特定部」の一例である。2次元の眼底像を変形して得られた3次元眼底像は、実施形態に係る「3次元正面画像」の一例である。操作部240Bは、実施形態に係る「指定部」の一例である。制御部210(主制御部211)は、実施形態に係る「表示制御部」の一例である。撮影光学系30は、実施形態に係る「撮影部」の一例である。OCTユニット100に含まれる干渉光学系から対物レンズ22に至る経路における光学系及び画像形成部220(又はOCTユニット100に含まれる干渉光学系から対物レンズ22に至る経路における光学系、画像形成部220及びデータ処理部230)は、実施形態に係る「OCT部」の一例である。
[動作]
実施形態に係る眼科装置1の動作について説明する。
図10~図13に、実施形態に係る眼科装置1の動作例を示す。図10~図13は、実施形態に係る眼科装置1の動作例のフローチャートを表す。図11は、図10のステップS2の動作例のフローチャートを表す。図12は、図11のステップS17の動作例のフローチャートを表す。図13は、図10のステップS3の動作例のフローチャートを表す。記憶部212には、図10~図13に示す処理を実現するためのコンピュータプログラムが記憶されている。主制御部211は、このコンピュータプログラムに従って動作することにより、図10~図13に示す処理を実行する。
(S1:眼底像を取得)
まず、主制御部211は、アライメントを実行する。
すなわち、主制御部211は、アライメント光学系50を制御して、被検眼Eにアライメント指標を投影させる。このとき、被検眼Eには、LCD39による固視標も投影される。主制御部211は、例えばイメージセンサ35により取得された受光像に基づいて特定された光学系の移動量に基づいて移動機構150を制御し、被検眼Eに対して光学系を当該移動量だけ相対的に移動させる。主制御部211は、この処理を繰り返し実行させる。いくつかの実施形態では、ステップS1におけるアライメント完了後に、上記のフォーカス粗調整及びフォーカス微調整が行われる。
続いて、主制御部211は、撮影光学系30を制御してイメージセンサ38(又はイメージセンサ35)により被検眼Eの眼底Efの正面画像を眼底像として取得させる。このとき、主制御部211は、LCD39の所定位置にOCT計測用の固視標を表示させる。主制御部211は、眼底Efにおける光学系の光軸の位置に対応するLCD39の表示位置に固視標を表示させることが可能である。
(S2:断層像を取得)
続いて、主制御部211は、OCTユニット100等を制御して被検眼Eの眼底Efに対してOCT計測を実行する。それにより、眼底EfのOCTデータ及び断層像が取得される。ステップS2の詳細は、後述する。
(S3:眼底像を変形)
次に、主制御部211は、ステップS2において取得されたOCTデータを用いて、ステップS1において取得された眼底像をデータ処理部230に変形させる。それにより、2次元の眼底像が3次元化された3次元眼底像が得られる。ステップS3の詳細は、後述する。
(S4:投影)
続いて、主制御部211は、所定の3次元座標系における所定の2次元平面に対し、ステップS3において得られた3次元眼底像を、視点を通る視線方向に投影部235に投影させる。それにより、所定の2次元平面に投影された画像(投影像)が得られる。
(S5:表示)
主制御部211は、ステップS4において得られた画像を表示部240Aに表示させる。いくつかの実施形態では、主制御部211は、ステップS1において取得された眼底像と、ステップS2において得られた断層像、及びステップS4において得られた画像の少なくとも2つを表示部240Aの同一画面に表示させる。
以上で、眼科装置1の動作は終了である(エンド)。
図10のステップS2では、図11に示すフローに従って処理が実行される。
(S11:アライメント)
主制御部211は、ステップS1と同様に、アライメントを実行する。
いくつかの実施形態では、ステップS11の処理は省略される。
(S12:調整用断層像を取得)
主制御部211は、LCD39の所定位置にOCT計測用の固視標を表示させる。主制御部211は、眼底Efにおける光学系の光軸の位置に対応するLCD39の表示位置に固視標を表示させることが可能である。
続いて、主制御部211は、OCTユニット100を制御してOCT仮計測を実行させ、深さ方向の計測範囲の基準位置を調整するための調整用断層像を取得させる。具体的には、主制御部211は、光スキャナー42を制御することにより、光源ユニット101から出射された光L0に基づいて生成された測定光LSを偏向し、偏向された測定光LSで被検眼Eの眼底Efをスキャンさせる。測定光LSのスキャンにより得られた干渉光の検出結果は、クロックKCに同期してサンプリングされた後、画像形成部220に送られる。画像形成部220は、得られた干渉信号から被検眼Eの断層像(OCT画像)を形成する。
(S13:深さ方向の基準位置を調整)
続いて、主制御部211は、深さ方向(z方向)の計測範囲の基準位置を調整する。
例えば、主制御部211は、ステップS12において得られた断層像における所定の部位(例えば、強膜)をデータ処理部230に特定させ、特定された所定の部位の位置に対して深さ方向に所定の距離だけ離れた位置を計測範囲の基準位置として設定する。主制御部211は、基準位置に対応して、光路長変更部41、114の少なくとも一方を制御する。また、測定光LSと参照光LRの光路長が略一致するようにあらかじめ決められた所定の位置が計測範囲の基準位置として設定されてもよい。
(S14:フォーカス調整、偏波調整)
次に、主制御部211は、フォーカス調整制御及び偏波調整制御を実行する。
例えば、主制御部211は、合焦駆動部43Aを制御してOCT合焦レンズ43を所定の距離だけ移動させた後、OCTユニット100を制御してOCT計測を実行させる。主制御部211は、上記のように、OCT計測により得られた干渉光の検出結果に基づいて測定光LSのフォーカス状態をデータ処理部230に判定させる。データ処理部230による判定結果に基づいて測定光LSのフォーカス状態が適正ではないと判断されたとき、主制御部211は、再び合焦駆動部43Aの制御を行い、フォーカス状態が適正であると判断されるまで繰り返す。
また、例えば、主制御部211は、偏波コントローラ103、118の少なくとも一方を制御して光L0及び測定光LSの少なくとも一方の偏波状態を所定の量だけ変更した後、OCTユニット100を制御してOCT計測を実行させ、取得された干渉光の検出結果に基づくOCT画像を画像形成部220に形成させる。主制御部211は、上記のように、OCT計測により得られたOCT画像の画質をデータ処理部230に判定させる。データ処理部230による判定結果に基づいて測定光LSの偏波状態が適正ではないと判断されたとき、主制御部211は、再び偏波コントローラ103、118の制御を行い、偏波状態が適正であると判断されるまで繰り返す。
(S15:干渉信号を取得)
続いて、主制御部211は、OCTユニット100を制御してOCT計測を実行させる。当該OCT計測により取得された干渉光の検出結果は、DAQ130においてサンプリングされ、干渉信号として記憶部212等に保存される。
(S16:断層像を形成)
次に、主制御部211は、ステップS15において取得された干渉信号に基づいて被検眼EのAスキャン画像データのデータセット群を画像形成部220に形成させる。画像形成部220は、形成されたAスキャン画像をBスキャン方向に配列することにより断層像を形成する。更に、画像形成部220は、Bスキャン方向に配列された断層像をCスキャン方向に配列することにより3次元断層像を形成することが可能である。
(S17:形状を補正)
続いて、主制御部211は、形状補正部233を制御することにより、ステップS16において形成された断層像を補正することにより、眼底Efの形状を補正させる。主制御部211は、記憶部212に記憶された眼球パラメータを用いて、ステップS16において形成された断層像を補正することが可能である。それにより、Aスキャン画像がAスキャン方向に配列された断層像が取得される。ステップS17の詳細は、後述する。
以上で、図10のステップS2の処理は終了である(エンド)。
図11のステップS17では、図12に示すフローに従って処理が実行される。
(S21:変換位置を算出)
ステップS17において、主制御部211は、ステップS16において形成された断層像の画素位置に対応した変換位置を変換位置特定部233Aに特定させる。変換位置特定部233Aは、上記のように、断層像の画素位置に対応する変換位置を特定する。
(S22:画素位置を変換)
続いて、主制御部211は、変換部233Bを制御することにより、断層像の画素位置をステップS21において算出された変換位置に変換させる。
(S23:次?)
主制御部211は、次に変換すべき画素位置があるか否かを判定する。
次に変換すべき画素位置があると判定されたとき(S23:Y)、眼科装置1の動作はステップS21に移行する。次に変換すべき画素位置がないと判定されたとき(S23:N)、眼科装置1の動作はステップS24に移行する。
ステップS21~S23により、断層像の画素位置毎に、変換位置の特定と、特定された変換位置への変換が行われる。
(S24:補間)
ステップS23において、次に変換すべき画素位置がないと判定されたとき(S23:N)、主制御部211は、ステップS22において変換位置に変換された互いに隣接するAスキャン画像の間の画素を補間部233Cに補間させる。
以上で、図11のステップS17の処理は終了である(エンド)。
図10のステップS3では、図13に示すフローに従って処理が実行される。
(S31:眼底を特定)
ステップS3において、主制御部211は、部位特定部231を制御することにより、ステップS2において取得された断層像における眼底を特定させる。
部位特定部231は、上記のようにOCTデータ又はOCTデータに基づいて形成された断層像における眼底を特定する。
(S32:画素位置を特定)
次に、主制御部211は、画素位置特定部232を制御することにより、ステップS31において特定された眼底像の各画素に対応した3次元位置を対応情報212Aを用いて特定させる。
(S33:画素位置を変更)
続いて、主制御部211は、画像変形部234を制御することにより、ステップS32において特定された3次元位置に基づいて、眼底像の少なくとも1つの画素の位置をAスキャン方向に変更する。
(S34:次の画素?)
次に、主制御部211は、次に画素位置を変更すべき画素があるか否かを判定する。
次に画素位置を変更すべき画素があると判定されたとき(S34:Y)、眼科装置1の処理はステップS32に移行する。次に画素位置を変更すべき画素があると判定されなかったとき(S34:N)、図10のステップS3の処理は終了である(エンド)。
[変形例]
上記の実施形態では、OCT計測により得られた断層像の形状を補正した後に2次元の眼底像を3次元化する場合について説明したが、実施形態に係る構成はこれに限定されるものではない。例えば、2次元の眼底像を3次元化した後に、上記の形状の補正を実行することも可能である。
以下では、実施形態の変形例について実施形態との相違点を中心に説明する。
実施形態の変形例に係る眼科装置の構成は、実施形態に係る眼科装置1の構成と同様である。
図14に、実施形態の変形例に係る眼科装置の動作例を示す。図14は、実施形態の変形例に係る眼科装置の動作例のフローチャートを表す。記憶部212には、図14に示す処理を実現するためのコンピュータプログラムが記憶されている。主制御部211は、このコンピュータプログラムに従って動作することにより、図14に示す処理を実行する。
(S41:眼底像を取得)
まず、主制御部211は、ステップS1と同様に、アライメントを実行する。
(S42:断層像を取得)
続いて、主制御部211は、ステップS2と同様に、OCTユニット100等を制御して被検眼Eの眼底Efに対してOCT計測を実行する。それにより、眼底EfのOCTデータ及び断層像が取得される。但し、ステップS42では、ステップS17における断層像の形状補正は実行されない。
(S43:眼底像を変形)
次に、主制御部211は、ステップS3と同様に、ステップS42において取得されたOCTデータを用いて、ステップS41において取得された眼底像をデータ処理部230に変形させる。それにより、2次元の眼底像が3次元化された3次元眼底像が得られる。
(S44:形状を補正)
次に、主制御部211は、ステップS17と同様に、形状補正部233を制御することにより、ステップS43において変形された眼底像を補正することにより、眼底Efの形状を補正させる。ステップS44の処理は、ステップS17と同様である。
(S45:投影)
続いて、主制御部211は、ステップS4と同様に、所定の3次元座標系における所定の2次元平面に対し、ステップS44において得られた3次元眼底像を、視点を通る視線方向に投影部235に投影させる。それにより、所定の2次元平面に投影された画像(投影像)が得られる。
(S46:表示)
主制御部211は、ステップS5と同様に、ステップS45において得られた画像を表示部240Aに表示させる。
以上で、実施形態の変形例に係る眼科装置の動作は終了である(エンド)。
いくつかの実施形態では、上記の眼科情報処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。このようなプログラムを、コンピュータによって読み取り可能な任意の記録媒体に記憶させることができる。この記録媒体としては、たとえば、半導体メモリ、光ディスク、光磁気ディスク(CD-ROM/DVD-RAM/DVD-ROM/MO等)、磁気記憶媒体(ハードディスク/フロッピー(登録商標)ディスク/ZIP等)などを用いることが可能である。また、インターネットやLAN等のネットワークを通じてこのプログラムを送受信することも可能である。
[効果]
実施形態に係る眼科情報処理装置、眼科装置、眼科情報処理方法、及びプログラムについて説明する。
いくつかの実施形態に係る眼科情報処理装置(例えば、データ処理部230を含む装置)は、特定部(画素位置特定部232)と、画像変形部(234)とを含む。特定部は、被検眼(E)の所定部位(眼底Ef)に対して光コヒーレンストモグラフィを実行することにより得られたOCTデータに基づいて、所定部位が描出された2次元正面画像(眼底像)における各画素の3次元位置を特定する。画像変形部は、3次元位置に基づいて2次元正面画像の少なくとも1つの画素の位置を変更することにより2次元正面画像を変形して3次元正面画像(3次元眼底像)を生成する。
このような構成によれば、OCTを実行することにより得られたOCTデータに基づいて2次元正面画像における各画素の3次元位置が特定され、特定された3次元位置に基づいて2次元正面画像の少なくとも1つの画素の位置が変更される。それにより、簡素な処理で被検眼の正面画像の3次元化が可能になる。従って、簡素な処理で被検眼の正面画像を立体的に観察することが可能になる。
いくつかの実施形態に係る眼科情報処理装置では、特定部は、OCTデータに基づいて所定部位を特定する部位特定部(231)と、所定部位におけるAスキャン位置に2次元正面画像の画素の位置があらかじめ関連付けられた対応情報(212A)に基づいて、2次元正面画像における所定部位の画素に対応した3次元位置を特定する画素位置特定部(232)と、を含む。
このような構成によれば、あらかじめ決められた対応情報を用いて2次元正面画像における所定部位の画素に対応した3次元位置を特定するようにしたので、より簡素な処理で被検眼の正面画像を3次元化することができるようになる。
いくつかの実施形態に係る眼科情報処理装置は、測定光(LS)の進行方向に沿うように3次元正面画像を補正することにより所定部位の形状を補正する形状補正部(233)を含む。
このような構成によれば、被検眼の所定部位の形状が実際の形状に補正された状態で、被検眼の正面画像を3次元化することが可能になる。それにより、被検眼の所定部位の形態をより詳細に把握することができるようになる。
いくつかの実施形態に係る眼科情報処理装置は、測定光の進行方向に沿うようにOCTデータを補正することにより所定部位の形状を補正する形状補正部(233)を含み、特定部は、形状補正部により補正されたデータに基づいて3次元位置を特定する。
このような構成によれば、被検眼の所定部位の形状が実際の形状に補正された状態で、被検眼の正面画像を3次元化することが可能になる。それにより、被検眼の所定部位の形態をより詳細に把握することができるようになる。
いくつかの実施形態に係る眼科情報処理装置は、所定の3次元座標系における視点を指定するための指定部(操作部240B)と、3次元座標系における2次元平面に対して、指定部を用いて指定された視点を通る視線方向に3次元正面画像を投影する投影部(235)と、投影部により2次元平面に投影された画像を表示部(240A)に表示させる表示制御部(制御部210、主制御部211)と、を含む。
このような構成によれば、指定部を用いて任意の方向から3次元正面画像を観察することができる。それにより、簡素な処理で被検眼の正面画像を立体的に、且つ、詳細に観察することが可能になる。
いくつかの実施形態に係る眼科情報処理装置では、所定部位は、眼底(Ef)又はその近傍である。
このような構成によれば、簡素な処理で、被検眼の眼底の正面画像を立体的に観察することが可能になる。
いくつかの実施形態に係る眼科装置(1)は、2次元正面画像を取得する撮影部(撮影光学系30)と、OCTデータを取得するOCT部(OCTユニット100に含まれる干渉光学系から対物レンズ22に至る経路における光学系及び画像形成部220(又はOCTユニット100に含まれる干渉光学系から対物レンズ22に至る経路における光学系、画像形成部220及びデータ処理部230)と、上記のいずれかに記載の眼科情報処理装置と、を含む。
このような構成によれば、簡素な処理で被検眼の正面画像を立体的に観察することが可能な眼科装置を提供することができるようになる。
いくつかの実施形態に係る眼科情報処理方法は、被検眼(E)の所定部位(眼底Ef)に対して光コヒーレンストモグラフィを実行することにより得られたOCTデータに基づいて、所定部位が描出された2次元正面画像(眼底像)における各画素の3次元位置を特定する特定ステップと、3次元位置に基づいて2次元正面画像の少なくとも1つの画素の位置を変更することにより2次元正面画像を変形して3次元正面画像(3次元眼底像)を生成する画像変形ステップと、を含む。
このような方法によれば、OCTを実行することにより得られたOCTデータに基づいて2次元正面画像における各画素の3次元位置が特定され、特定された3次元位置に基づいて2次元正面画像の少なくとも1つの画素の位置が変更される。それにより、簡素な処理で被検眼の正面画像の3次元化が可能になる。従って、簡素な処理で被検眼の正面画像を立体的に観察することが可能になる。
いくつかの実施形態に係る眼科情報処理方法では、特定ステップは、OCTデータに基づいて所定部位を特定する部位特定ステップと、所定部位におけるAスキャン位置に2次元正面画像の画素の位置があらかじめ関連付けられた対応情報(212A)に基づいて、2次元正面画像における所定部位の画素に対応した3次元位置を特定する画素位置特定ステップと、を含む。
このような方法によれば、あらかじめ決められた対応情報を用いて2次元正面画像における所定部位の画素に対応した3次元位置を特定するようにしたので、より簡素な処理で被検眼の正面画像を3次元化することができるようになる。
いくつかの実施形態に係る眼科情報処理方法は、測定光(LS)の進行方向に沿うように3次元正面画像を補正することにより所定部位の形状を補正する形状補正ステップを含む。
このような方法によれば、被検眼の所定部位の形状が実際の形状に補正された状態で、被検眼の正面画像を3次元化することが可能になる。それにより、被検眼の所定部位の形態をより詳細に把握することができるようになる。
いくつかの実施形態に係る眼科情報処理方法は、測定光(LS)の進行方向に沿うようにOCTデータを補正することにより所定部位の形状を補正する形状補正ステップを含み、特定ステップは、形状補正ステップにおいて補正されたデータに基づいて3次元位置を特定する。
このような方法によれば、被検眼の所定部位の形状が実際の形状に補正された状態で、被検眼の正面画像を3次元化することが可能になる。それにより、被検眼の所定部位の形態をより詳細に把握することができるようになる。
いくつかの実施形態に係る眼科情報処理方法は、所定の3次元座標系における視点を指定するための指定ステップと、3次元座標系における2次元平面に対して、指定ステップにおいて指定された視点を通る視線方向に3次元正面画像を投影する投影ステップと、投影ステップにおいて2次元平面に投影された画像を表示部(240A)に表示させる表示制御ステップと、を含む。
このような方法によれば、指定部を用いて任意の方向から3次元正面画像を観察することができる。それにより、簡素な処理で被検眼の正面画像を立体的に、且つ、詳細に観察することが可能になる。
いくつかの実施形態に係る眼科情報処理方法では、所定部位は、眼底(Ef)又はその近傍である。
このような方法によれば、簡素な処理で、被検眼の眼底の正面画像を立体的に観察することが可能になる。
いくつかの実施形態に係るプログラムは、コンピュータに、上記のいずれかに記載の眼科情報処理方法の各ステップを実行させる。
このようなプログラムによれば、OCTを実行することにより得られたOCTデータに基づいて2次元正面画像における各画素の3次元位置が特定され、特定された3次元位置に基づいて2次元正面画像の少なくとも1つの画素の位置が変更される。それにより、簡素な処理で被検眼の正面画像の3次元化が可能になる。従って、簡素な処理で被検眼の正面画像を立体的に観察することが可能なプログラムを提供することができるようになる。
<その他>
以上に示された実施形態又はその変形例は、この発明を実施するための一例に過ぎない。この発明を実施しようとする者は、この発明の要旨の範囲内において任意の変形、省略、追加等を施すことが可能である。
1 眼科装置
100 OCTユニット
200 演算制御ユニット
210 制御部
211 主制御部
212 記憶部
212A 対応情報
220 画像形成部
230 データ処理部
231 部位特定部
232 画素位置特定部
233 形状補正部
234 画像変形部
235 投影部
E 被検眼
LS 測定光

Claims (12)

  1. 被検眼の所定部位に対して光コヒーレンストモグラフィを実行することにより得られたOCTデータに基づいて、前記所定部位が描出された2次元正面画像における各画素の3次元位置を特定する特定部と、
    前記3次元位置に基づいて前記2次元正面画像の少なくとも1つの画素の位置を変更することにより前記2次元正面画像を変形して3次元正面画像を生成する画像変形部と、
    を含み、
    前記特定部は、
    前記OCTデータに基づいて前記所定部位を特定する部位特定部と、
    前記所定部位におけるAスキャン位置に前記2次元正面画像の画素の位置があらかじめ関連付けられた対応情報に基づいて、前記2次元正面画像における前記所定部位の画素に対応した前記3次元位置を特定する画素位置特定部と、
    を含む、眼科情報処理装置。
  2. 測定光の進行方向に沿うように前記3次元正面画像を補正することにより前記所定部位の形状を補正する形状補正部を含む
    ことを特徴とする請求項1に記載の眼科情報処理装置。
  3. 被検眼の所定部位に対して光コヒーレンストモグラフィを実行することにより得られたOCTデータに基づいて、前記所定部位が描出された2次元正面画像における各画素の3次元位置を特定する特定部と、
    前記3次元位置に基づいて前記2次元正面画像の少なくとも1つの画素の位置を変更することにより前記2次元正面画像を変形して3次元正面画像を生成する画像変形部と、
    測定光の進行方向に沿うように前記OCTデータを補正することにより前記所定部位の形状を補正する形状補正部と、
    を含み、
    前記特定部は、前記形状補正部により補正されたデータに基づいて前記3次元位置を特定する眼科情報処理装置。
  4. 所定の3次元座標系における視点を指定するための指定部と、
    前記3次元座標系における2次元平面に対して、前記指定部を用いて指定された前記視点を通る視線方向に前記3次元正面画像を投影する投影部と、
    前記投影部により前記2次元平面に投影された画像を表示部に表示させる表示制御部と、
    を含む
    ことを特徴とする請求項1~請求項のいずれか一項に記載の眼科情報処理装置。
  5. 前記所定部位は、眼底又はその近傍である
    ことを特徴とする請求項1~請求項のいずれか一項に記載の眼科情報処理装置。
  6. 前記2次元正面画像を取得する撮影部と、
    前記OCTデータを取得するOCT部と、
    請求項1~請求項のいずれか一項に記載の眼科情報処理装置と、
    を含む眼科装置。
  7. 被検眼の所定部位に対して光コヒーレンストモグラフィを実行することにより得られたOCTデータに基づいて、前記所定部位が描出された2次元正面画像における各画素の3次元位置を特定する特定ステップと、
    前記3次元位置に基づいて前記2次元正面画像の少なくとも1つの画素の位置を変更することにより前記2次元正面画像を変形して3次元正面画像を生成する画像変形ステップと、
    を含み、
    前記特定ステップは、
    前記OCTデータに基づいて前記所定部位を特定する部位特定ステップと、
    前記所定部位におけるAスキャン位置に前記2次元正面画像の画素の位置があらかじめ関連付けられた対応情報に基づいて、前記2次元正面画像における前記所定部位の画素に対応した前記3次元位置を特定する画素位置特定ステップと、
    を含む、眼科情報処理方法。
  8. 測定光の進行方向に沿うように前記3次元正面画像を補正することにより前記所定部位の形状を補正する形状補正ステップを含む
    ことを特徴とする請求項に記載の眼科情報処理方法。
  9. 被検眼の所定部位に対して光コヒーレンストモグラフィを実行することにより得られたOCTデータに基づいて、前記所定部位が描出された2次元正面画像における各画素の3次元位置を特定する特定ステップと、
    前記3次元位置に基づいて前記2次元正面画像の少なくとも1つの画素の位置を変更することにより前記2次元正面画像を変形して3次元正面画像を生成する画像変形ステップと、
    測定光の進行方向に沿うように前記OCTデータを補正することにより前記所定部位の形状を補正する形状補正ステップと、
    を含み、
    前記特定ステップは、前記形状補正ステップにおいて補正されたデータに基づいて前記3次元位置を特定する眼科情報処理方法。
  10. 所定の3次元座標系における視点を指定するための指定ステップと、
    前記3次元座標系における2次元平面に対して、前記指定ステップにおいて指定された前記視点を通る視線方向に前記3次元正面画像を投影する投影ステップと、
    前記投影ステップにおいて前記2次元平面に投影された画像を表示部に表示させる表示制御ステップと、
    を含む
    ことを特徴とする請求項~請求項のいずれか一項に記載の眼科情報処理方法。
  11. 前記所定部位は、眼底又はその近傍である
    ことを特徴とする請求項~請求項10のいずれか一項に記載の眼科情報処理方法。
  12. コンピュータに、請求項~請求項11のいずれか一項に記載の眼科情報処理方法の各ステップを実行させることを特徴とするプログラム。
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