JP5635898B2 - 眼底撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、眼底撮像装置及びその制御方法に関し、特に、眼球の動きを計測するための眼底撮像装置及びその制御方法に関するものである。

近年、眼球の動きを計測する装置が注目されている。眼球の動きの計測が可能になれば、視野検査や、より高精細な画像を必要とする眼底撮像装置等に応用し、より精度の高い眼底検査が可能になるからである。

眼球の動きを計測するには、角膜反射法（プルキニエ像）、サーチコイル法等、様々な方法がある。なかでも、被験者に負担が少ない、眼底画像から眼球の動きを計測する方法が検討されている。

眼底画像を用いて精度良く眼球の動きを計測するには、眼底画像から特徴点を抽出し、処理対象とする画像において特徴点を探索・検出した後、特徴点の動き量を算出する工程を高速に処理する必要がある。眼底画像の特徴点として、黄斑や視神経乳頭（以下、乳頭）などが用いられる。患眼等では黄斑や乳頭が不完全な場合が少なくない為、眼底画像の特徴点として、血管が用いられる事もある。血管の特徴点の抽出方法については、特許文献１に開示されている。

眼底撮像装置には、一括で全エリアの眼底画像を取得する眼底カメラと、ビームを走査する事で眼底画像を取得する走査検眼鏡がある。走査検眼鏡には、眼底にレーザスポットを照射し、レーザを走査するＳＬＯ（Ｓｃａｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ）と、眼底に線状のレーザを照射し、線レーザを走査するＬ−ＳＬＯ（Ｌｉｎｅ−Ｓｃａｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ、以下、ＬＳＬＯ）、がある。走査検眼鏡は眼底カメラと比較し、撮像時間がかかるが、高画質（高分解能、高輝度）であると考えられている。ＬＳＬＯについては、特許文献２に構成詳細が開示されている。一般に、眼球の動きを計測するには、特徴点を検出する必要がある為、高画質で連続撮像が可能な走査検眼鏡が用いられる。

特開２００１−７０２４７号公報 特表２００５−５２９６６９号公報

特許文献２の様な眼底撮像装置で取得した眼底画像から精度良く眼球の動きを検出するには特許文献１記載の方法を用い眼底の特徴点を抽出し、取得画像の特徴点の位置を比較する事で取得画像間での眼球の動き量を算出する事が可能である。

しかしながら、走査型の眼底撮像装置は走査を行う為、撮像時間がかかり、時間の経過と共に眼球の動きの計測が困難又は精度が低くなるという問題があった。

本発明は、走査型の眼底撮像装置において、眼球の動き量を高速に計測する事を目的とする。

上述の課題を解決する為、本発明の眼底撮像装置は、
計測光で眼底の撮像領域を走査することにより眼底画像を取得する眼底画像取得手段と、取得した眼底画像から複数の特徴画像を抽出する抽出手段と、撮像領域に複数の特徴画像のうち少なくとも１つの特徴画像を含む部分領域を設定する設定手段と、設定した部分領域を計測光で走査することにより、部分領域の画像を取得する部分画像取得手段と、少なくとも１つの特徴画像と部分領域の画像とに基づいてテンプレートマッチングを行い、眼底の動きを測定する測定手段と、を有する。
また、本発明の眼底撮像装置の制御方法は、
計測光で眼底の撮像領域を走査することにより眼底画像を取得する眼底画像取得工程と、取得した眼底画像から複数の特徴画像を抽出する抽出工程と、撮像領域に複数の特徴画像のうち少なくとも１つの特徴画像を含む部分領域を設定する設定工程と、設定された部分領域を計測光で走査することにより、部分領域の画像を取得する部分画像取得工程と、複数の特徴画像と部分領域の画像とに基づいてテンプレートマッチングを行い、眼底の動きを計測する計測工程とを有する。

本発明により、眼球の動き量を高速に計測することができるという効果がある。

第一の実施形態における眼底撮像装置（ＳＬＯ）の模式図 第一の実施形態における装置の制御部概略図 第一の実施形態におけるフローチャート図 第一、二の実施形態におけるフローチャート図（処理Ａ） 第一、二の実施形態におけるフローチャート図（処理Ｂ） 第一、二の実施形態におけるフローチャート図（処理Ｃ） 第一の実施形態におけるＳＬＯ画像とフローの概略図 第一の実施形態における眼球計測走査範囲決定指標 第一の実施形態における眼球計測結果 第二の実施形態における装置の制御概略図 第二の実施形態における装置構成の模式図 第二の実施形態におけるディスプレイ表示例 第二の実施形態におけるフローチャート図 第二の実施形態におけるフローチャート図（処理Ｄ） 第二の実施形態におけるＳＬＯ画像とフローの概略図 第二の実施形態における眼球計測走査範囲決定指標 第三の実施形態におけるフローチャート図 第三の実施形態におけるＳＬＯ画像とフローの概略図

本発明を実施するための実施形態について、図面を用い詳細に説明する。

［第一の実施形態］
以下、本発明の第一の実施形態について説明する。
本実施形態では、眼底画像を取得し、複数の特徴点（複数の特徴画像とも呼ぶ。）を抽出した後、走査する眼底領域を設定することにより、高速に眼球の動きを計測できる例について述べる。

（装置の全体構成）
本実施形態の眼底撮像装置は、ＳＬＯ撮像部、制御部から構成される。

＜ＳＬＯ撮像部＞
ＳＬＯ撮像部の光学構成について、図１を用いて説明する。
レーザ光源１０１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、眼底観察として被検者の眩しさの軽減と分解能維持のために、７００ｎｍ〜１０００ｎｍの近赤外の波長域が好適に用いられる。本実施の形態においては、波長７８０ｎｍの半導体レーザを用いる。

レーザ光源１０１から出射されたレーザはファイバ１０２を介して、ファイバコリメータ１０３から平行なビーム（計測光）となって出射される。出射されたビームは、レンズ１０４、ＳＬＯスキャナ（Ｙ）１０５、リレーレンズ１０６、１０７を経由し、ＳＬＯスキャナ（Ｘ）１０８に導かれる。更に、スキャンレンズ１０９と接眼レンズ１１０を通り、被検眼ｅに入射する。ＳＬＯスキャナ（Ｘ）１０８は共振スキャナ、ＳＬＯスキャナ（Ｙ）１０５はガルバノスキャナを用いている。以後、実施形態における座標は、眼軸方向をｚ、眼底画像に対し水平方向をｘ、垂直方向をｙとする。本実施形態ではｘ方向が主走査方向でｙ方向が副走査方向となる。

被検眼ｅに入射したビームは、被検眼ｅの眼底に点状のビームとして照射される。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１１１まで戻る。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（反射光）が、リングミラー１１１によって反射され、レンズ１１２を経由しアバランシェ・フォトダイオード（以下、ＡＰＤと記述する）１１３に受光される。

＜制御部＞
本実施形態の制御部を、図２を用いて説明する。
中央演算装置（ＣＰＵ）２０１は、表示装置２０２、固定ディスク装置２０３、主記憶装置（以下、メモリ）２０４、ユーザインターフェース２０５、フォーカスモータドライバ２０６、制御波形生成器２０８と接続される。ＣＰＵ２０１は、走査波形を生成する制御波形生成器２０８を経由して、ＳＬＯスキャナドライバ（Ｘ）２０９（ＳＬＯスキャナ（Ｘ）１０８駆動用のドライバ）、ＳＬＯスキャナドライバ（Ｙ）２１０（ＳＬＯスキャナ（Ｙ）１０５駆動用のドライバ）を制御する。また、ＣＰＵ２０１には、ＳＬＯ撮像部のセンサであるＡＰＤ２０７（１１３）が接続されている。

ＣＰＵ２０１は、制御波形生成器２０８を介してＳＬＯスキャナドライバ（Ｘ）２０９（１０８）、ＳＬＯスキャナドライバ（Ｙ）２１０（１０５）を制御することにより、被検眼ｅの眼底をビームにより２次元的に走査する。走査による反射光をＡＰＤ２０７（１１３）で検出することにより、眼底の２次元画像（ＳＬＯ画像）を取得する。

ＳＬＯ画像に必要な解像度もしくは画素数に応じて走査速度との関係で必要な、読み出し周波数を初期撮像条件として設定しておく。実際の撮像に際しては、被検眼ｅに対して、フォーカス調整を実施する。このときは、フォーカスモータドライバ２０６によって、フォーカス調整する。この際に動作するユニットは図１では不図示の接眼光学系の移動によって行われる。フォーカス調整に際しては、検者（操作者）が図２の表示装置２０２に表示されるＳＬＯ画像のコントラストを確認しながらユーザインターフェース２０５から入力し、実施する。調整の完了後に、ユーザインターフェース２０５より、撮像指示を行う。

＜処理＞
図３に、本実施形態の処理を示すフローチャートを示す。なお、以下のフローチャートにおける各処理は、ＣＰＵ２０１が予めメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現する。

先ず、ユーザインターフェース２０５よりの撮像指示に基づき処理を開始し（ステップ３０１）、ＣＰＵ２０１の制御の下に、初期撮像条件にて、ＳＬＯ画像を取得する（ステップ３０２：眼底画像取得工程）。取得したＳＬＯ画像から、画像の特徴点（本実施形態では二次元の画像であり、以下、テンプレートと記す）を抽出する（ステップ３０３：抽出工程）。テンプレート情報である、テンプレート識別番号、テンプレート（画像）、テンプレートの座標とサイズをメモリ２０４に保存する（ステップ３０４）。次に、処理Ａにて、眼球の動き計測のためのビームの眼底の走査範囲を設定する（ステップ３０５：設定工程）。眼球の動きの計測を開始する（ステップ３０６）。処理Ａで設定された走査範囲をビームで走査することにより走査範囲の画像を撮像し、撮像された眼底画像を取得する（ステップ３０７：部分画像取得工程）。処理Ｂで、撮像された眼底画像に対してテンプレートマッチングを実行する（ステップ３０８）。処理Ｃにて、ステップ３０３、ステップ３０７で取得したテンプレートの画像座標の比較を行い、比較結果に基づいて眼球の動き量を計測、算出する（ステップ３０９：計測工程）。算出した眼底の動き量をディスプレイに表示し（ステップ３１０）、眼球の動きの計測が終了か確認後（ステップ３１１）、終了の場合は処理を終了する（ステップ３１２）。眼球の動きの計測が終了していない場合には、この部分画像の取得の工程と、先の特徴点に対応した位置を検出する工程と、が繰り返し実行される。なお、以上の工程は、ＣＰＵ２０１において、眼底画像取得手段、抽出手段、設定手段、部分画像取得手段、及び計測手段として機能する部分により各々実行される。また、ステップ３０８で実行される検出工程は、更に設定された走査範囲の画像として取得される部分画像において先の特徴点に対応する領域の位置を検出する検出手段として機能する領域により実行される。

部分的なフローである処理Ａ（ステップ３０５）について、図４を用い説明する。抽出されたテンプレートの大きさと座標情報をメモリ２０４から読み取る（ステップ４０２）。初期撮像条件より、眼球の動きの計測時間を読み取る（ステップ４０３）。眼球の動きの計測時間とテンプレート位置（座標）から、眼球の動き計測のための走査範囲を算出し、設定する（ステップ４０４）。なお、本実施形態においては、設定される走査範囲は、ｘ方向の走査範囲は変更せず、ｙ方向、即ち計測光の副走査方向について走査範囲を狭くし、部分画像を取得するための部分領域を得ている。

次に、部分的なフローである処理Ｂ（ステップ３０５）について、図５を用い説明する。テンプレートの大きさ、座標、眼球の動き計測時間が記録されているメモリ２０４からテンプレート情報を読み出し（ステップ５０２）、新規に取得された眼底画像内でテンプレートマッチングを実施する（ステップ５０３）。本発明におけるテンプレートマッチングは、少なくとも１つのテンプレート（特徴画像）と取得された部分画像（部分領域の画像や眼底画像の一部などとも呼ぶ。）とに基づいて行われる。具体的には、本発明におけるテンプレートマッチングは、取得された部分画像の中の特徴的な画像、所定値以上の輝度を有する部分等について、抽出或いは記録されたテンプレートに一致する部分であるか否かを判別する操作を意味する。また、さらに具体的には、本発明におけるテンプレートマッチングは、取得された部分画像（眼底画像の一部）から、上記テンプレートに類似する画像を探索する操作を意味する。なお、実際の判別や探索の操作については、テンプレートマッチングにおける一般的な処理であるので、その詳細な説明は省略する。テンプレートマッチング終了後、マッチング画像の情報をメモリ２０４に保存する（ステップ５０４）。この処理は、取得テンプレート毎に行われる。

処理Ｃ（ステップ３０９）について、図６を用い説明する。前回処理のマッチング座標又はテンプレート座標と、今回処理のマッチング座標を読み出し（ステップ６０２）、各テンプレート毎の座標差を算出し（ステップ６０３）、座標差から眼底画像における眼球の動き量を算出する。動き量の算出は，一般的な処理であるのでその詳細な説明は省略する。

（動き計測：具体例）
以上の処理に相当する具体例を以下に示す。
上述した眼底撮像装置としてのＳＬＯ撮像装置を用い、被検眼を、眼底９ｍｍ×７ｍｍの眼底画像を取得できる光学系で、２０秒間眼球の動き計測したときの具体例である。
初期撮像条件で取得した眼底画像を図７（ａ）に示す（概略図の為、縮尺が正確ではない）。眼底画像７０１は、７８０ｎｍの赤外光で、０．０５秒間露光し（フレームレート２０Ｈｚに相当する）、取得している。

ＳＬＯ画像７０１を取得した後、ＳＬＯ画像７０１からテンプレートを２点抽出する（図７（ｂ）の視神経乳頭７０２、黄斑７０３）。テンプレート７０２、７０３の大きさは各々１ｍｍ×１ｍｍ、０.５ｍｍ×０.５ｍｍで、各々のテンプレートの中心座標はＡ７０２（−２.５、０）、Ａ７０３（０.５、０）であり、以上の情報を保存する。座標は、ＳＬＯ画像７０１の中心を（０，０）とし、走査範囲は（−４．５，３．５）から（４．５、−３．５）である。各々の画像の大きさと座標から動き計測のためのスキャン範囲を設定する。本実施形態では図７（ｃ）の７０４のように、座標（−４．４、１．９）から座標（２．１５、―１．９）までを眼球の動きの計測中の必要とする走査範囲であるが、スキャナの駆動を簡単にするために本実施形態では（−４．５，１．９）から（４．５，−１．９）とする。ここで、図８は、走査範囲を設定するための指標を説明するための、眼球の動き量に基づいて設定された撮像時間（眼球の動きの計測時間）と計測範囲（眼球計測距離）の関係を表すグラフであり、この情報が予めＨＤＤ２０３に保存されており、ＣＰＵ２０１がアクセスすることにより走査範囲を設定する。

眼球の動きの計測時、図７（ｃ）で決定した走査範囲を走査し、図７（ｄ）の様に眼底画像７０５を取得する。テンプレートマッチング処理を行い各画像の一致する箇所を探索し、領域７０２’、７０３’を検出する。領域７０２’、７０３’の各中心座標Ａ’７０２（―２．５、−１．０）、Ａ’７０３（０.５、−１．０）から、眼球の移動距離（０、−１．０）を算出する。以上の工程を、スキャン範囲を変更せず繰り返し行い、２０秒間眼球の動きの計測後、終了する。眼球の動きの計測結果をリアルタイムでディスプレイに表示する。計測結果を図９に示す。眼球の動きデータの取得レートは４０Ｈｚである。

以上の様に、複数の特徴点を含む領域を設定し、その領域、即ち部分領域をスキャンする事で、眼球の動きを高速に計測できる。

また、領域を設定する際に、眼底の撮像時間から予測される（あるいは予め記憶された）眼球の移動量（あるいは移動距離）に応じて部分領域の大きさを設定するため、撮像状態に適した領域を設定することができる。
なお、上述した実施形態において、特徴画像の抽出個数については特に限定していない。該特徴画像は後の部分領域を設定する操作を考慮すると、複数抽出されることが好ましい。また、部分領域の設定ついては、後のテンプレートマッチングの操作が可能であるために、少なくとも１つ特徴画像を含んだ部分領域が設定されればよい。

［第二の実施形態］
以下、本発明の第二の実施形態について説明する。
本実施形態では、眼底画像を取得し、特徴点を抽出した後、走査する領域を設定することにより、高速に眼球の動きを計測しつつ、ＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇａｒｐｈｙ）装置にフィードバックする事で高画質のＯＣＴ画像（位置ずれの少ない３次元の画像）を取得する例について述べる。

（装置の全体構成）
本実施形態の眼底撮像装置は、ＯＣＴ撮像部、ＳＬＯ撮像部、制御部から構成される。以下、各構成について詳細に説明する。

＜ＯＣＴ撮像部光学構成＞
本実施の形態のＯＣＴ撮像部の光学構成を図１１を用いて説明する。
低コヒーレント光源１１０１は、ＳＬＤ光源（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）や、ＡＳＥ光源（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）が好適に用いることができる。ＳＳ光源（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ）も用いることができるが、その場合、本図面の構成とは異なり、当然ながら全体構成をＳＳ−ＯＣＴの形態とする必要がある。低コヒーレント光の好適な波長は、８５０ｎｍ近傍および１０５０ｎｍ近傍の波長が眼底撮像には好適に用いられる。本実施の形態においては、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１１０１から照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１１０２に入り、測定光（ＯＣＴビームとも言う）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。

測定光は、ファイバ１１０３を介して、ファイバコリメータ１１０４から平行光となって出射される。さらに測定光は、ＯＣＴスキャナ（Ｙ）１１０５、リレーレンズ１１０６、１１０７を経由し、さらにＯＣＴスキャナ（Ｘ）１１０８を通り、ダイクロイックビームスプリッタ１１０９を透過しスキャンレンズ１１１０、接眼レンズ１１１１を通り被検眼ｅに入射する。ここで、ＯＣＴスキャナ（Ｘ）１１０８およびＯＣＴスキャナ（Ｙ）１１０５は、ガルバノスキャナを用いている。被検眼ｅに入射した測定光は、網膜で反射し、同一光路を通りファイバカプラ１１０２に戻る。これらＯＣＴスキャナ（Ｙ）１１０５及びＯＣＴスキャナ（Ｘ）１１０８は、断層画像を取得する際に眼底に対して測定光を走査する走査手段にあたる。また、ＯＣＴ撮像部は、本発明において断層画像を取得するための断層画像取得手段として機能する。

参照光は、ファイバカプラ１１０２からファイバコリメータ１１１２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１１１３を通り、光路長可変ステージ１１１４上の参照ミラー１１１５により反射される。参照ミラー１１１５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１１０２に戻る。

ファイバカプラ１１０２に戻ってきた測定光および参照光は、ファイバカプラ１１０２により合波され、ファイバコリメータ１１１６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１１１６、グレーティング１１１７、レンズ１１１８、ラインセンサ１１１９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。すなわち、本実施の形態のＯＣＴ撮像部は、スペクトラルドメイン方式となっている。

＜ＳＬＯ撮像部光学構成＞
眼底画像を取得するＳＬＯ撮像部の光学構成に関して、同じく図１１を用いて説明する。本実施例で用いるＳＬＯ装置はＬＳＬＯで、レーザ光源１１２０は、半導体レーザやＳＬＤ光源が好適に用いることができる。用いる波長は、ＯＣＴ用の低コヒーレント光源の波長とダイクロイックビームスプリッタ１１０９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、眼底観察像の画質として、７００ｎｍ〜１０００ｎｍの近赤外の波長域が好適に用いられる。本実施の形態では、７６０ｎｍを用いる。レーザ光源１１２０から出射されたレーザはファイバ１１２１を介して、ファイバコリメータ１１２２から平行光となって出射され、シリンダーレンズ１１２３に入射する。本実施形態ではシリンダーレンズで記載しているが、ラインビーム生成可能な光学素子であれば特に制約はなく、パウエルレンズや回折光学素子を用いたラインビームシェイパーを用いることができる。

シリンダーレンズ１１２３でｘ方向に広げられたビーム（計測光、ＳＬＯビームとも言う）は、リレーレンズ１１２４、１１２５によって、リングミラー１１２６の中心を通り、リレーレンズ１１２７、１１２８を通り、ＳＬＯスキャナ（Ｙ）１１２９に導かれる。ＳＬＯスキャナ（Ｙ）１１２９は、ガルバノスキャナを用いている。さらにダイクロイックビームスプリッタ１１０９で反射され、スキャンレンズ１１１０、接眼レンズ１１１１を通り、被検眼eに入射する。ダイクロイックビームスプリッタ１１０９は、ＯＣＴビームを透過し、ＳＬＯビームを反射するように構成されている。被検眼ｅに入射したビームは、被検眼ｅの眼底に、ライン状のビームで照射される。このライン状のビームが、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１１２６まで戻る。

リングミラー１１２６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ラインビームが後方散乱した光のうち、瞳孔周辺部を通った光（反射光）が、リングミラー１１２６によって反射され、レンズ１１３０によりラインセンサ１１３１上に結像する。ラインセンサ１１３１の各素子で検出された強度情報は、不図示のコンピュータに送信されて処理が行われ眼底画像が生成される。

ラインビームは眼底に対し、垂直方向（ｙ方向）に走査され、２次元の眼底画像を取得する。

＜制御部＞
次に、制御部について、図１０を用いて説明する。
中央演算装置（ＣＰＵ）１００１は、表示装置１００４、固定ディスク装置１００５、主記憶装置１００６、ユーザインターフェース１００７とに接続されている。さらにフォーカスモータドライバ１００９と、ＯＣＴステージコントローラ１０１０とに接続されている。さらに、ＣＰＵ１００１は、走査波形を生成する制御波形生成器１００８と接続され、制御波形生成器１００８を経由して、ＯＣＴスキャナドライバ（Ｘ）１０１１（ＯＣＴスキャン（Ｘ）１１０８駆動用のドライバ）とＯＣＴスキャナドライバ（Ｙ）１０１２（ＯＣＴスキャ（Ｙ）１１０５駆動用のドライバ）、ＳＬＯスキャナドライバ（Ｙ）１０１３（ＳＬＯスキャナ（Ｙ）１１２９駆動用のドライバ）を制御する。ＯＣＴ撮像部の分光器のセンサとして、ＯＣＴラインセンサーカメラ１００２（１１１９）が接続され、ＳＬＯ撮像部のセンサとしてＬＳＬＯラインセンサーカメラ１００３（１１３１）が接続されている。

＜処理フロー＞
上述の装置を用い、眼球の動きを計測し、ＯＣＴ装置のスキャナにフィードバックする事で高画質のＯＣＴ画像を取得した全体のフローを図１３に示す。尚、以下の説明において第一の実施形態と同様の処理については簡単に説明する。

ＳＬＯ画像を取得し（ステップ１３０２）、ＳＬＯ画像から特徴点（本実施例においても、テンプレートと記す）を抽出する（ステップ１３０３）。テンプレート抽出後、テンプレート情報の画像、座標とサイズを保存する（ステップ１３０４）。本実施例では、血管の分岐点をテンプレートとして用いている。

第一の実施例と同様、処理Ａ（走査範囲設定）では、上述のテンプレート抽出領域とＯＣＴ測定時間を考慮し、走査範囲を決定する（ステップ１３０５）。ＯＣＴスキャンを開始し（ステップ１３０６）、同時に処理Ａで決定した範囲を走査し、ＳＬＯ画像を取得する（ステップ１３０７）。取得したＳＬＯ画像を用い、処理Ｂでテンプレートマッチングを行い（ステップ１３０８）、処理Ｃで眼球の動きを算出する（ステップ１３０９）。更に、処理Ｄで算出された眼球の動き量に応じ、ＯＣＴ装置のスキャナを駆動させ、適正位置のＯＣＴ画像を取得する（ステップ１３１０）。以上の操作をＯＣＴ撮像が終了するまで繰り返し行う（ステップ１３１１）。
処理Ａ、Ｂ、Ｃ、に関する操作は、第一の実施例と同様である為、省略する。

処理Ｄ（ＯＣＴ撮像部へのフィードバック）について、図１４を用いて説明する。ＣＰＵ１００１は、ＯＣＴ撮像部のスキャン位置データを、制御波形生成部１００８から読み出し（ステップ１４０２）、ＳＬＯ画像から求めた眼球の動き量からＯＣＴスキャナ（Ｙ）１１０５、ＯＣＴスキャナ（Ｘ）１１０８に投入する動き量を加味した波形を制御波形生成器１００８により生成し（ステップ１４０３）、生成した波形をＯＣＴスキャナドライバ（Ｘ）１０１１、ＯＣＴスキャナドライバ（Ｙ）１０１２へ転送する（ステップ１４０４）。そして、制御波形生成器１００８からのスキャナ移動の信号を確認後（ステップ１４０５）、スキャン位置の変更情報（スキャン位置を眼球の動き量に基づき補正するための情報）を保存する（ステップ１４０６）。変更状態、ＯＣＴ画像、ＳＬＯ画像（マッチング領域、テンプレート位置表示）、残り時間、等を表示する（ステップ１４０７）。

（動き計測：具体例）
以上の処理に相当する具体例を以下に示す。
ＳＬＯ撮像部で眼底９ｍｍ×７ｍｍの眼底撮像し、ＯＣＴ撮像部は、カメラを７０ｋ・Ａ−ｓｃａｎで動作させ、Ｂ−ｓｃａｎ画像（眼底スキャン範囲１０ｍｍ、レーザスポット径２０μｍ）は１０００lineで構成され、計測時間は４秒となる。

図１５（ａ）にＬ-ＳＬＯで取得したＳＬＯ１５０１を示す。Ｌ−ＳＬＯ画像を取得した後、Ｌ−ＳＬＯ画像からテンプレートを抽出（図１５（ｂ）の１５０２、１５０３）する。テンプレート１５０２、１５０３の情報を保存する。本実施例における、テンプレート座標は１５０２（−３、１）、１５０３（−２，２）である。画像１５０１の中心を（０，０）とし、テンプレート座標は画像の頂点としている。次に、走査範囲を設定する。本実施形態ではＬＳＬＯを用いているので、ｘ方向の長さは一定で、走査範囲はｙ方向を決定する。測定時間は４秒なので、図１６より０．５ｍｍ、座標１５０２と１５０３を考慮し、走査範囲は図１５（ｃ）の１５０４の様に、ｙ座標＋２．５から０．５までとする。本実施形態では、被験物は患眼（散瞳剤無し）である為、実施形態１とは異なる図１６のデータから走査範囲を決定した。なお、図１６は、走査範囲を設定するための指標を説明するための、眼球の動き量に基づいて設定された撮像時間と計測範囲（眼球計測距離）の関係を表すグラフであり、この情報が予めＨＤＤ１００５に保存されており、ＣＰＵ１００１がアクセスすることにより走査範囲を設定するために用いられる。即ち、本形態では、部分領域の大きさの設定は断層画像の取得時間に基づいて実施される。

次に、ＯＣＴ撮像部で眼底の撮像が開始されると、同時にＬＳＬＯの走査も行う。図１５（ｄ）の様に、走査範囲は上述の設定後の範囲で、設定された領域を走査された眼底画像を取得する。画像を取得後、テンプレートマッチングを行い、領域１５０２’と１５０３’を検出し、画像情報を保存する。その後、テンプレート１５０２、１５０３と領域１５０２’、１５０３’の情報（座標）の比較を行い、眼球の動きの計測を行う。眼球の動きの計測結果を反映し、ＯＣＴスキャナ（Ｘ）１１０８、ＯＣＴスキャナ（Ｙ）１１０５に投入する波形を生成し、ＯＣＴ撮像部のＯＣＴスキャナ（Ｙ）１１０５とＯＣＴスキャナ（Ｘ）１１０８にフィードバックし、安定した位置でＯＣＴスキャンを行う。以上の操作をＯＣＴ撮像が行われている間、実施する事で高画質なＯＣＴ画像（位置ずれの少ない３次元の画像）が取得できる。

以上の結果を、図１２に示す様に、リアルタイムに表示部１２０１に反映させ、ＳＬＯ画像１２０２、ＯＣＴ画像１２０３、眼球の動きの計測結果１２０４、残りの計測時間１２０５、撮像条件１２０６、等を表示する事で、ユーザが動作を確認できる。
以上の様に、複数の特徴点を含む限定された領域をスキャンする事で、眼球の動きを高速に計測し、ＯＣＴ装置にフィードバックする事で高画質のＯＣＴ画像が取得出来る。

［第三の実施形態］
以下、本発明の第三の実施形態について説明する。
本実施形態は眼底撮像装置についての態様であって、眼底画像を取得し、複数の特徴画像を抽出し、前記撮像領域に前記複数の特徴画像の内の少なくとも１つの特徴画像を含む部分領域を設定する設定手段と、
設定した前記部分領域を前記計測光で走査することにより、前記部分領域の画像を取得する部分画像取得手段と、
前記複数の特徴画像と前記部分領域の画像とを用いて各々の画像の類似点を捜索、判別するテンプレートマッチングより、前記眼底の動きを計測する計測手段と、を有する。

本形態では、複数の特徴点を抽出した後、走査する領域を設定し、高速で眼球の動きを計測しつつ、ＯＣＴ装置にフィードバックする事で高画質のＯＣＴ画像（位置ずれの少ない３次元の画像）を取得する例について述べる。

（装置の全体構成）
本実施形態の眼底撮像装置は、ＯＣＴ撮像部、ＳＬＯ撮像部、制御部から構成され、ＯＣＴ撮像部、ＳＬＯ撮像部、制御部の装置構成に関しては、第二の実施形態と同様のため、説明を省略する。

＜処理フロー＞
本実施形態における全体のフローを図１７に示す。尚、以下の説明において第一の実施形態と同様の処理については簡単に説明する。

ＳＬＯ画像を取得し（ステップ１７０２）、ＳＬＯ画像から複数の特徴点（本実施例においても、テンプレートと記す）を抽出する（ステップ１７０３）。テンプレート抽出後、テンプレート情報の画像、座標とサイズを保存する（ステップ１７０４）。本実施例では、血管の分岐点をテンプレートとして用いている。
なお、複数の特徴点（特徴画像）の抽出は、計測光が眼底を走査される際の副走査方向、即ち前述したｙ方向に沿って行われることが好適である。すなわち、特徴点が副走査方向に沿って並ぶように配置されるよう、抽出されることが好ましい。当該態様により抽出操作を行うことで、部分領域を設定する際の設定の自由度が大きくなる。

第一の実施例と同様、処理Ａ（走査範囲設定）では、上述の第一のテンプレート抽出領域とＯＣＴ測定時間を考慮し、走査範囲を決定する（ステップ１７０５）。ＯＣＴスキャンを開始し（ステップ１７０６）、同時に処理Ａで決定した範囲を走査し、ＳＬＯ画像を取得する（ステップ１７０７）。取得したＳＬＯ画像を用い、処理Ｂでテンプレートマッチングを行い（ステップ１７０８）、処理Ｃで眼球の動きを算出する（ステップ１７０９）。更に、処理Ｄで算出された眼球の動き量に応じ、ＯＣＴ装置のスキャナを駆動させ、適正位置のＯＣＴ画像を取得する（ステップ１７１０）。以上の操作を他のテンプレートにおいても順次行い（ステップ１７１１）、更に、次ＳＬＯ画像を取得し、上述の処理を繰り返し、ＯＣＴ撮像が終了するまで行う（ステップ１７１２）。
処理Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに関する操作は、第一の実施例と同様である為、省略する。
なお、処理Ａで走査範囲を決定、即ち本発明における部分領域の設定は、特徴点と同様に副走査方向に沿って行われることが好適である。副走査方向に並ぶように部分領域を設定することによって、例えば特徴点の抽出数が少ない場合であっても、これらを部分領域中に好適に含めることが容易となる。また、該部分領域の設定は副走査方向の順に順次設定されることが好ましく、更に当該部分領域より得られるＳＬＯ画像と特徴点とのテンプレートマッチングの操作はこれら個々の部分領域毎に行われることが好ましい。このような態様とすることにより、処理Ｃをより精度良く実施することが可能となる。

（動き計測：具体例）
以上の処理に相当する具体例を以下に示す。
ＳＬＯ撮像部で眼底９ｍｍ×７ｍｍの眼底撮像し、ＯＣＴ撮像部は、カメラを７０ｋ・Ａ−ｓｃａｎで動作させ、Ｂ−ｓｃａｎ画像（眼底スキャン範囲１０ｍｍ、レーザスポット径２０μｍ）は１０００lineで構成され、計測時間は２秒となる。

図１８（ａ）にＬ-ＳＬＯで取得したＳＬＯ１８０１を示す。Ｌ−ＳＬＯ画像を取得した後、Ｌ−ＳＬＯ画像からテンプレートを抽出（図１８（ｂ）の１８０２、１８０３、１８０４、１８０５）する。テンプレート１８０２〜１８０５の情報を保存する。本実施例における、テンプレート座標は１８０２（４、５）、１８０３（３、１．５）、１８０４（２、２）、１８０５（１、１．７）である。画像１８０１の左下の頂点を（０，０）とし、テンプレート座標は画像の中心としている。次に、走査範囲を設定する。本実施形態ではＬＳＬＯを用いているので、ｘ方向の長さは一定で、走査範囲はｙ方向を決定する。測定時間は２秒なので、図１６より０．２５ｍｍ、走査範囲は図１８（ｃ）に示した４つの領域１８０６〜１８０９を順番に設定するものとする。なお、ランダムに設定してもよい。本実施形態では、被験物は患眼（散瞳剤無し）である為、実施形態２と同様の図１６のデータから走査範囲を決定した。

次に、ＯＣＴ撮像部で眼底の撮像が開始されると、同時にＬＳＬＯの走査も行う。図１８（ｄ）の様に、走査範囲は上述の４つの領域１８０６〜１８０９の中から順に１つの領域が設定され、設定された領域を走査された眼底画像を取得する。設定された１つの領域である１８０６の新たな画像１８０６’を取得後、テンプレートマッチングを行い、マッチングする領域１８０２’を検出し、画像情報を保存する。その後、テンプレート１８０２と領域１８０２’の情報（座標）の比較を行い、眼球の動きの計測を行う。眼球の動きの計測結果を反映し、ＯＣＴスキャナ（Ｘ）１１０８、ＯＣＴスキャナ（Ｙ）１１０５に投入する波形を生成し、ＯＣＴ撮像部のＯＣＴスキャナ（Ｙ）１１０５とＯＣＴスキャナ（Ｘ）１１０８にフィードバックし、安定した位置でＯＣＴスキャンを行う。そして、図１８（ｇ）に示すように、次の走査範囲１８０７の新たな眼底画像１８０７’の取得を行う。画像１８０６と同様に、マッチング処理を行い１８０３’を検出し、座標１８０３と１８０３’の比較を行う事で、眼球の移動量を算出し、ＯＣＴ装置にフィードバックする。領域１８０８、１８０９に関しても同様の処理を行い眼球の移動量をＯＣＴ装置にフィードバックし、領域１８０９の新たな画像を取得後は、再度、初期の領域１８０６に該当する領域をスキャンする。以上の走査をＯＣＴ撮像が行われている間、実施する事で高画質なＯＣＴ画像（位置ずれの少ない３次元の画像）が取得できる。

以上の結果を、図１２に示す様に、リアルタイムに表示部１２０１に反映させ、ＳＬＯ画像１２０２、ＯＣＴ画像１２０３、眼球の動きの計測結果１２０４、残りの計測時間１２０５、撮像条件１２０６、等を表示する事で、ユーザが動作を確認できる。

本実施形態では、４点で行ったが、２点以上であれば同様の処理が可能である。また、本実施例ではＬＳＬＯを用いたが、第一の実施形態のようにＳＬＯを用いても良い。

以上のように、同一ＳＬＯ画像から複数のテンプレートを抽出し、同一画像のテンプレート毎に眼球運動を検出する事で短時間の眼球運動が検出するとこができる。

［その他の実施形態］
第一、第二の実施形態では、特徴点は２点で眼球の動きを計測していたが、２点以上であれば何点でも良く、眼球の動き量、回転、倍率変化を求める為に、可能であれば、３点以上が好ましい。更に、抽出する特徴点は、特徴を持った小領域、すなわち特徴点は、線分でも二次元画像でもよい。これらの特徴点を用いて画像補正を行う。特徴点として、実施形態では血管交差部や、血管分岐部、視神経乳頭と黄斑を用いたが、手術の痕等でも良い。

走査型眼底撮像装置では眼球の固視微動による撮像画像の歪みが生じるが、第一、第二、第三の実施形態のように高速スキャンで、スキャンエリアが小さい場合、殆ど歪みは生じない。

眼球の動き量は前画像からの動き量で算出していたが、抽出したテンプレートを基準に算出しても良い。更に、走査範囲の指標は、内部固視灯、被験者の状態（患眼、散瞳など）、装置構成と測定条件により変更する事が好ましい。

第二、第三の実施形態では、眼球の動きを反映する装置にＯＣＴ撮像部を用いたが、視野検査などの眼科装置でも同様の効果が確認できる。また、眼科機器にリアルタイムで眼球の動きの補正を行ったが、測定終了後に補正又は後処理を行っても効果がある。

（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１０１：光源
１０５：スキャナ
１１３：ＡＰＤ
２０１：ＣＰＵ
７０２：テンプレート
１１０２：ファイバカップラ

Claims (13)

1. 計測光で眼底の撮像領域を走査することにより眼底画像を取得する眼底画像取得手段と、
   前記取得した眼底画像から複数の特徴画像を抽出する抽出手段と、
   前記撮像領域に前記複数の特徴画像のうち少なくとも１つの特徴画像を含む部分領域を設定する設定手段と、
   設定した前記部分領域を前記計測光で走査することにより、前記部分領域の画像を取得する部分画像取得手段と、
   前記少なくとも１つの特徴画像と前記部分領域の画像とに基づいてテンプレートマッチングを行い、前記眼底の動きを計測する計測手段と、
   を有することを特徴とする眼底撮像装置。
2. 前記計測手段は、
   前記眼底画像取得手段で取得された新たな眼底画像から、前記少なくとも１つの特徴画像に対応する画像の位置を検出する検出手段と、
   前記検出した位置に基づいて、前記複数の特徴画像を抽出した眼底画像に対する前記新たな眼底画像の動き量を求める算出手段と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の眼底撮像装置。
3. 走査手段により測定光で前記眼底を走査することにより断層画像を取得する断層画像取得手段と、
   前記算出手段で算出した動き量に基づいて、前記走査手段を補正する補正手段と、を更に有することを特徴とする請求項２に記載の眼底撮像装置。
4. 前記断層画像の取得時間に基づいて、前記部分領域の大きさが設定されることを特徴とする請求項３に記載の眼底撮像装置。
5. 前記眼底画像取得手段は、主走査方向と副走査方向に計測光を走査することにより、前記眼底画像を取得し、
   前記設定手段は、前記副走査方向の範囲を所定の範囲に変更することにより部分領域を再度設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の眼底撮像装置。
6. 前記抽出手段は、前記計測光が前記撮像領域を走査する際の副走査の方向に沿って前記複数の特徴画像を抽出することを特徴とする請求項１乃至５何れか１項に記載の眼底撮像装置。
7. 前記設定手段は、前記計測光が前記撮像領域を走査する際の副走査の方向に沿って前記複数の部分領域を設定することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の眼底撮像装置。
8. 前記計測手段は、前記計測光が前記撮像領域を走査する際の副走査の方向順に設定された前記複数の部分領域の各々において前記テンプレートマッチングを行うことにより前記眼底の動きを計測することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の眼底撮像装置。
9. 前記テンプレートマッチングは、前記部分領域の画像から前記少なくとも１つの特徴画像に類似する画像の探索であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の眼底撮像装置。
10. 前記計測手段が、前記眼底画像における前記少なくとも１つの特徴画像の位置と、前記部分領域の画像における前記類似する画像の位置とから前記眼底の動き量を求めることを特徴とする請求項９に記載の眼底撮像装置。
11. 計測光で眼底の撮像領域を走査することにより眼底画像を取得する眼底画像取得工程と、
    取得した眼底画像から複数の特徴画像を抽出する抽出工程と、
    前記撮像領域に前記複数の特徴画像のうち少なくとも１つの特徴画像を含む部分領域を設定する設定工程と、
    設定された前記部分領域を前記計測光で走査することにより、前記部分領域の画像を取得する部分画像取得工程と、
    前記複数の特徴画像と前記部分領域の画像とに基づいてテンプレートマッチングを行い、前記眼底の動きを計測する計測工程とを有することを特徴とする眼底撮像装置の制御方法。
12. 前記部分画像取得工程と前記検出工程とを繰り返し実行することにより、前記眼底の動き量を計測することを特徴とする請求項１１に記載の眼底撮像装置の制御方法。
13. 前記テンプレートマッチングは、前記部分領域の画像から前記少なくとも１つの特徴画像に類似する画像の探索であることを特徴とする請求項１１あるいは１２に記載の眼底撮像装置の制御方法。

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