JP5743380B2 - 光断層撮像装置および光断層撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は、光断層撮像装置および光断層撮像方法に関し、特に眼科診療等に用いられる光断層撮像装置および光断層撮像方法に関するものである。

光断層画像撮像装置は、多波長光波干渉を利用した光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）によって被検査物の断層像を高分解能に得ることができる装置である。
この装置は、眼科領域では網膜の断層像を得るために必要不可欠な装置になりつつある。以下、このようなＯＣＴシステムによる光断層画像撮像装置を、ＯＣＴ装置と記す。
上記ＯＣＴ装置によると、低コヒーレント光である測定光を被検査物に照射し、その被検査物からの後方散乱光を、干渉計を用いることで高感度に測定することができる。また、測定光を被検査物上にスキャンすることで、断層像を高分解能に得ることができる。

近年、眼科用ＯＣＴ装置は、従来のタイムドメイン（Ｔｉｍｅ−ｄｏｍａｉｎ）方式から、より高速な撮像が可能なフーリエドメイン（Ｆｏｕｒｉｅｒ−ｄｏｍａｉｎ）方式に移行しつつある。
この、フーリエドメイン方式には、干渉した光を分光するスペクトラルドメイン（Ｓｐｅｃｔｒａｌ−ｄｏｍａｉｎ）方式と、波長掃引可能な光源を用いるスエプトソース（Ｓｗｅｐｔ ｓｏｕｒｃｅ）方式とがある。
また、分解能においてもより高い分解能での撮像が試みられているが、眼球の動きによって画像のブレや欠落に、より大きな影響が与えられ、上記フーリエドメイン方式による高速な撮像でもその解決には不十分である。
眼科用機器では、この眼球運動による様々な影響を軽減するために、眼球の動き
を検出してその動きを追いかけるトラッキングが以前から行われている。

眼科用ＯＣＴ装置においても、特許文献１では、トラッキング用ビームの反射を解析して眼球の動きを検出し、その動きにＯＣＴ用スキャニング・ビームを追従させるトラッキング・システムが提案されている。

一方、ＯＣＴ装置は撮像や測定を行う装置であるため、画像や測定のデータを取得した後に、データの補正を行うことも可能である。
特許文献２においては、つぎのように補正を行うＯＣＴ装置が開示されている。すなわち、ここではタイムドメイン方式あるいはフーリエドメイン方式の第１のＯＣＴで角膜表面の位置を測定し、同様の第２のＯＣＴで眼軸長を測定して、眼球の動きによる第２のＯＣＴでの眼軸長の測定誤差を、第１のＯＣＴでの位置測定値で補正している。

特許第３９７６６７８号公報 国際公開２００７／０３９２６７パンフレット

横分解能が高いＯＣＴ装置では焦点深度が浅くなるので、得られるＯＣＴの断層画像（ＯＣＴ像）には、眼球などの被検査物の動きによる画像のブレを軽減するため位置補正することが必要となる。
しかしながら、このような位置補正を行う方法を含め、上記した従来例におけるＯＣＴ装置では、横分解能が高い場合に、眼球などの被検査物の動きによる画像のブレを軽減させる上で、必ずしも十分ではなかった。

本発明は、上記課題に鑑み、横分解能が高いＯＣＴシステムにより断層画像を撮像するに際し、被検査物の動きによる画像のブレをより一層軽減することが可能となる光断層撮像装置および光断層撮像方法を提供することを目的とする。

本発明は、つぎのように構成した光断層撮像装置および光断層撮像方法を提供するものである。
本発明の光断層撮像装置は、
光干渉断層法を用いて被検査物の断層画像を撮る光断層撮像装置であって、
第１の照射光と前記被検査物における該第１の照射光のスポット径よりも小さく且つ焦点深度が浅い第２の照射光とを、光軸に交差する方向における前記被検査物の異なる位置に照射する照射手段と、
前記第１の照射光に基づく前記被検査物の第１断層画像情報と、前記第２の照射光に基づき且つ該第１断層画像情報より狭い範囲の前記被検査物の第２断層画像情報とを取得する取得手段と、
前記第１断層画像情報を用いて前記第２断層画像情報の位置を補正する補正手段と、を有する。
また、本発明の光断層撮像方法は、
光干渉断層法を用いて被検査物の断層画像を撮る光断層撮像方法であって、
第１の照射光と前記被検査物における該第１の照射光のスポット径よりも小さく且つ焦点深度が浅い第２の照射光とを、光軸に交差する方向における前記被検査物の異なる位置に照射する工程と、
前記第１の照射光に基づく前記被検査物の第１断層画像情報と、前記第２の照射光に基づき且つ該第１断層画像情報より狭い範囲の前記被検査物の第２断層画像情報とを取得する工程と、
前記第１断層画像情報を用いて前記第２断層画像情報の位置を補正する工程と、を有する。

本発明によれば、横分解能が高いＯＣＴシステムにより断層画像を撮像するに際し、被検査物の動きによる画像のブレをより一層軽減することが可能となる光断層撮像装置および光断層撮像方法を実現することができる。

本発明の実施例１におけるＯＣＴ装置の光学系の構成について説明する図である。 図２（ａ）は本発明の実施例１におけるＯＣＴ装置の出射光側の光路について説明する図、図２（ｂ）はＯＣＴ装置の被検眼への測定光の入射を説明する図、図２（ｃ）はＯＣＴ装置の合波された光の光路について説明する図である。 本発明の実施例１のＯＣＴ装置における画像形成装置でのスキャンのパターンについて説明する図である。 本発明の実施例１のＯＣＴ装置における画像形成装置での位置補正の手順フローについて説明する図である。 図５（ａ）は本発明の実施例１のＯＣＴ装置における画像形成装置でのスキャンのパターンについて説明する図、図５（ｂ）は本発明の実施例１のＯＣＴ装置における画像形成装置でのＡスキャン情報の位置決定について説明する図である。 図６（ａ）は本発明の実施例２のＯＣＴ装置における画像形成装置でのスキャンのパターンについて説明する図、図６（ｂ）は本発明の実施例２のＯＣＴ装置における画像形成装置での位置補正の手順フローについて説明する図である。 図７（ａ）は本発明の実施例３におけるＯＣＴ装置の光学系の構成について説明する図、図７（ｂ）は本発明の実施例３におけるＯＣＴ装置の出射光側光路について説明する図である。 図８（ａ）は本発明の実施例３のＯＣＴ装置における画像形成装置での位置補正の手順フローについて説明する図、図８（ｂ）は本発明の実施例３のＯＣＴ装置における画像形成装置でのスキャンのパターンについて説明する図である。

本発明の実施形態における光断層撮像装置および光断層撮像方法の構成例を、以下の実施例により説明する。

以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１においては、本発明を適用した、ＯＣＴシステムによる光断層画像撮像装置について説明する。
ここでは、特に、被検査物を被検眼とした光断層画像撮像装置について説明する。
まず、本実施例における光断層画像撮像装置の光学系の全体の概略構成を、図１を用いて説明する。
なお、図１で被検眼１０７の向きは、図中の座標軸ＸＹＺの＋Ｙ側が上、−Ｙ側が下になっている。

本実施例のＯＣＴシステムによる光断層画像撮像装置１００（以下これをＯＣＴ装置１００と記す）は、フーリエドメイン方式のうち、干渉した光を分光するスペクトラルドメイン方式のＯＣＴ装置が用いられる。
また、本実施例のＯＣＴ装置１００は、図１に示されるように、全体としてマイケルソン干渉計を構成している。
図中、光源１０１から出射した光がビームスプリッタ１０３によって参照光１０５と測定光１０６とに分割される。
測定光１０６は、観察対象である被検眼１０７によって反射あるいは散乱された戻り光１０８となって戻され、ビームスプリッタ１０３によって、参照光１０５と合波される。
参照光１０５と戻り光１０８とは合波された後、透過型グレーティング１４１によって波長毎に分光され、ラインカメラ１３９に入射される。
ラインカメラ１３９は各位置（波長）毎に光強度を電圧に変換し、その信号を用いて、被検眼１０７の断層像が構成される。

つぎに、光源１０１の周辺について説明する。
光源１０１は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉ
ｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）である。波長は８３０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。
ここで、バンド幅は、得られる断層像の光軸方向の分解能に影響するため、重要なパラメーターである。
また、光源の種類は、ここではＳＬＤを選択したが、低コヒーレント光が出射できればよく、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等も用いることができる。
また、波長は眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適する。さらに波長は、得られる断層像の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましく、ここでは８３０ｎｍとする。
観察対象の測定部位によっては、他の波長を選んでも良い。光源１０１から出射された光は２本のシングルモードファイバー１１０を通して、レンズ１１１に導かれる。
図２（ａ）は、この２本のシングルモードファイバー１１０−ａ、１１０−ｂの出射光側の光路をＸＹ面について示したものである。
２本のシングルモードファイバー１１０−ａ、１１０−ｂから出射した光は、レンズ１１１−ａ、１１１−ｂによって、小ビーム径（ビーム径１ｍｍ）の第１ビームと、大ビーム径（ビーム径４ｍｍ）の第２ビームとの平行光になるように調整される。そして、これらがビームスプリッタ１０３に向かう。

つぎに、参照光１０５の光路について説明する。
ビームスプリッタ１０３によって分割された参照光１０５はミラー１１４−２に入射されて方向を変え、レンズ１３５−１によりミラー１１４−１に集光され、反射されることで、再びビームスプリッタ１０３に向かう。
次に、参照光１０５はビームスプリッタ１０３を通過し、ラインカメラ１３９に導かれる。
ここで、１１５は分散補償用ガラスである。分散補償用ガラス１１５は被検眼１０７に測定光１０６が往復した時の分散を、参照光１０５に対して補償するものである。
ここでは、日本人の平均的な眼球の直径として代表的な値を想定し、Ｌ１＝２３ｍｍとする。さらに、１１７−１は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、参照光１０５の光路長を、調整・制御することができる。

つぎに、測定光１０６の光路について説明する。
ビームスプリッタ１０３によって分割された測定光１０６は、ＸＹスキャナ１１９のミラーに入射される。
ここでは、簡単のため、ＸＹスキャナ１１９は一つのミラーとして記したが、実際にはＸスキャン用ミラーとＹスキャン用ミラーとの２枚のミラーが近接して配置され、網膜１２７上を光軸に垂直な方向にラスタースキャンするものである。図２（ａ）に示すように、２本のシングルモードファイバー１１０−ａ、１１０−ｂから出射した光がそれぞれ測定光１０６−ａ、１０６−ｂとなっている。
また、測定光１０６の中心はＸＹスキャナ１１９のミラーの回転中心Ｏと一致するように調整されている。
レンズ１２０−１、１２０−２は網膜１２７を走査するための光学系で等倍になっており、測定光１０６を角膜１２６の付近を支点として、網膜１２７をスキャンする役割がある。
また、１１７−２は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、付随するレンズ１２０−２の位置を、調整・制御することができる。レンズ１２０−２の位置を調整することで、被検眼１０７の網膜１２７の所望の層に測定光１０６を集光し、観察することが可能になる。
また、被検眼１０７が屈折異常を有している場合にも対応できる。

図２（ｂ）は被検眼１０７への測定光の入射を説明する図である。
２本のシングルモードファイバー１１０−ａ、１１０−ｂから出射された光は、図２（ｂ）に示すように、次式（１）に従って、それぞれスポット径がｄ１、ｄ２として網膜に集光する。

ｄ＝４λ・ｆ／（π・ω） （１）

ここで、ｄはスポット径、λは波長で本実施例では８３０ｎｍ、ｆは被検眼１０７の焦点距離である。
また、ωはレンズ１２０−１に入射する際のビーム径で、本実施例では２本のシングルモードファイバー１１０−ａ、１１０−ｂから出射された光による測定光１０６−ａ、１０６−ｂそれぞれのビーム径は１ｍｍ、４ｍｍとされている。
そして、スポット径ｄは、（１）式よりビーム径ωに反比例する。したがって、ビーム径が１ｍｍの測定光１０６−ａのスポット径ｄ１は大スポット径となり、ビーム径が４ｍｍの測定光１０６−ｂのスポット径ｄ２は小スポット径となる。本実施例ではスポット径ｄ１、ｄ２は、被検眼１０７の焦点距離やレンズ１２０−２の位置によって多少異なるが、それぞれおよそ２０μｍ、５μｍとなる。
測定光１０６は被検眼１０７に入射すると、網膜１２７からの反射や散乱により戻り光１０８となり、ビームスプリッタ１０３で反射され、ラインカメラ１３９に導かれる。ここで、電動ステージ１１７−２はパソコン１２５により制御することができるようになっている。

つぎに、本実施例のＯＣＴ装置における測定系の構成について説明する。
ＯＣＴ装置１００は、マイケルソン干渉計による干渉信号の強度から構成される断層像（ＯＣＴ像）を取得することができる。
その測定系について説明すると、網膜１２７にて反射や散乱された光である戻り光１０８は、ビームスプリッタ１０３で反射される。
ここで、参照光１０５と戻り光１０８とはビームスプリッタ１０３の後方で合波されるように調整される。
そして、合波された光１４２は、レンズ１４３−１、１４３−２を通って透過型グレーティング１４１に入る。
そして、透過型グレーティング１４１によって波長毎に分光された後、レンズ１３５−２で集光され、ラインカメラ１３９にて光の強度が各位置（波長）毎に電圧に変換される。

図２（ｃ）は、合波された光１４２がラインカメラ１３９に到るｙｚ面内の光路を示したものである。
本実施例では、ラインカメラ１３９はセンサ部が複数本あるタイプを用い、そのうちの２本のセンサ１３９−ａ、１３９−ｂを使用している。
そして、２本のシングルモードファイバー１１０−ａ、１１０−ｂから出射された光による合波された光１４２を、それぞれ１４２−ａ、１４２−ｂとする。
これらの光は共通のレンズ１４３−１、１４３−２を通って再び平行光となり、透過型グレーティング１４１によって波長毎に分光される。
その後、それぞれレンズ１３５−２−ａ、１３５−２−ｂによって集光して、ラインカメラ１３９の別のセンサ１３９−ａ、１３９−ｂでそれぞれ受光される。具体的には、ラインカメラ１３９上には波長軸上のスペクトル領域の干渉縞が観察されることになる。

なお、スポット径ｄ１（大スポット径、ここでは２０μｍ）、ｄ２（小スポット径、ここでは５μｍ）の照射ビームの焦点深度ＤＯＦは、次式（２）に従い、さらに屈折率を考慮すると、それぞれおよそ１ｍｍ、６０μｍとなる。

ＤＯＦ＝π・ｄ²／（２λ） （２）

得られた電圧信号群はフレームグラバー１４０にてデジタル値に変換されて、パソコン１２５にてデータ処理を行い断層像を形成する。
ここでは、ラインカメラ１３９のセンサ１３９−ａ、１３９−ｂは１０２４画素を有し、合波された光１４２の波長毎（１０２４分割）の強度を得ることができる。

つぎに、本実施例におけるＯＣＴシステムにおける断層像を取得する手段（画像情報取得手段）について説明する。
ＯＣＴ装置１００は、ＸＹスキャナ１１９を制御する制御手段を備え（不図示）
、該制御手段を制御し、ラインカメラ１３９で干渉縞を取得することによって、網膜１２７の断層像を取得することができる（図１）。
測定光１０６は角膜１２６を通して、網膜１２７に入射すると様々な位置における反射や散乱により戻り光１０８となり、それぞれの位置での時間遅延を伴って、ラインカメラ１３９に到達する。
ここでは、光源１０１のバンド幅が広く、空間コヒーレンス長が短いために、参照光路の光路長と測定光路の光路長とが略等しい場合に、ラインカメラ１３９にて、干渉縞が検出できる。
上述のように、ラインカメラ１３９で取得されるのは波長軸上のスペクトル領域の干渉縞となる。次に、波長軸上の情報である該干渉縞を、ラインカメラ１３９と透過型グレーティング１４１との特性を考慮して、光周波数軸の干渉縞に変換する。
さらに、変換された光周波数軸の干渉縞を逆フーリエ変換することで、深さ方向の情報（いわゆるＡスキャン情報）が得られる。
そして、ＸＹスキャナ１１９のＸ軸を駆動しながら該干渉縞を検知すれば、各Ｘ軸の位置毎に干渉縞が得られ、つまり、各Ｘ軸の位置毎の深さ方向の情報（いわゆるＢスキャン情報）を得ることができる。
結果として、ＸＺ面での戻り光１０８の強度の２次元分布が得られ、それはすなわち断層像である。

つぎに、本実施例における断層像情報の位置補正について説明する。
図３は照射ビームのスキャンのパターンを示したものである。
本実施例では図３に示すように、網膜上に照射するスポット径ｄ１（大スポット径、ここでは２０μｍ）をもつ第１の照射ビーム１６１−ａと、ｄ２（小スポット径、ここでは５μｍ）をもつ第２の照射ビーム１６１−ｂとが、２００μｍ程度離れている。
このように、第１の照射ビームと第２の照射ビームとを、ＸＹスキャナ１１９によるスキャンを制御する手段を介して被検査物上に近接して照射することが可能に構成されている。
ＯＣＴ装置１００はＸＹスキャナ１１９を制御して、これらの第１、第２の照射ビーム１６１−ａ、１６１−ｂが、図３の矢印の方向にラスタースキャンし、スキャン範囲１６２−ａ、１６２−ｂ内をスキャンするように駆動する。
このとき測定光１０６ａ、１０６ｂは共通のＸＹスキャナ１１９のミラーで反射するため、第１の照射ビーム１６１−ａと第２の照射ビーム１６１−ｂは同期してスキャンする。

図４に位置補正の手順フローを示す。
先ず、ステップＳ１で、図３に示すように１ラインでＹ方向におよそ１０μｍのピッチになるようにスキャンする。
そして、スキャン範囲１６２−ａ、１６２−ｂ全体のスキャンが終了した後、スキャン範囲１６２−ａ、１６２−ｂのスキャン開始位置に戻るようにＸＹスキャナ１１９を制御する。
そして、再びスキャン範囲１６２−ａ、１６２−ｂ全体のスキャンを行い、これを繰り返して合計１０回のスキャンを行う。
次に、ステップＳ２で、上記ステップＳ１での第１の照射ビーム１６１−ａによるスキャン範囲１６２−ａのＸＹ面内（横方向）各位置における深さ方向の情報を求める。
ここでは、このような各Ａスキャン情報の各画素について、１０回分の平均値を求める。
そして、平均値から標準偏差以上離れたデータは除き、標準偏差内のデータのみで再び平均値を求める。
なお、標準偏差以上離れたデータは、被検眼１０７が大きく動いたか瞬きをしたものと考えられる。
スキャン範囲１６２−ａにおける、この平均値を用いた横方向（ＸＹ面内）における深さ方向（Ｚ方向）の情報全体を位置補正の基準の画像（基準画像情報）とする。
このように、本実施例では予め基準画像情報を得ておき、これをパソコン１２５に記憶させる。

図５（ａ）に、ステップＳ３での照射ビームのスキャンのパターンを示す。
ステップＳ３では、今度は１ラインでＹ方向におよそ２．５μｍのピッチになるようにスキャンし、スキャン範囲１６２−ａ、１６２−ｂ全体のスキャンを行う。
次に、ステップＳ４で、電動ステージ１１７−２を移動、すなわちレンズ１２０−２を移動して網膜の５０μｍ程度深い位置に測定光１０６を集光させる。
ステップＳ５では、所望の深さでのスキャンが終了したかどうかを判断し、これらのステップＳ３、Ｓ４を所望の深さでのスキャンが終了するまで繰り返す。
このスキャンの間に、通常、被検眼１０７が動くために、得られた画像情報を単純に並べると歪んだ画像になる。
そのため、ステップＳ６では、ステップＳ３で得られた画像情報のうち、第１の照射ビーム１６１−ａによる各Ａスキャン情報（第１画像情報）の、ＸＹＺ座標におけるＺ方向に当たる深さ方向と、ＸＹ方向に当たる横方向の位置を決定する。

図５（ｂ）は、１つのＡスキャン情報の横方向と深さ方向の位置を決定する方法を概念的に示したものである。
１６３は、第１の照射ビーム１６１−ａによるＡスキャン情報１６４と対応する第２の照射ビーム１６１−ｂによるＡスキャン情報１６５の一例を示したものである。
１６４と１６５は、それぞれ深さ方向の光強度を解析した結果を濃淡で示し、光強度が大きいほど濃い表示になっている。
Ｌは、第１の照射ビーム１６１−ａによるＡスキャン位置と、対応する第２の照射ビーム１６１−ｂによるＡスキャン位置との相対距離を示し、本実施例ではおよそ２００μｍである。
１６６は、基準画像情報を表し、ステップＳ２で求めた基準画像情報のうち、代表的にＸ方向５個のＡスキャン、Ｙ方向１３個のＡスキャンの情報を立方体として並べたものである。網膜の湾曲は考慮せず、平坦であるとして表示している。
また、１ラインのスキャンがＸ軸方向に平行であるとしている。
１６７は代表的にそのうちの１つのＡスキャン情報を表し、深さ方向の光強度を解析した結果を濃淡で示している。その他のＡスキャン情報では、１６７のような深さ方向の光強度の表示は省略してある。
第１の照射ビーム１６１−ａによる各Ａスキャン情報（第１画像情報）の横方向と深さ方向の位置を決定するためには、第１の照射ビーム１６１−ａによる画像情報をステップＳ２で求めた基準画像情報と比較する。
具体的には、ステップＳ３で得られた１つのＡスキャン情報１６４の光強度パターン（濃淡のパターン）を、基準画像情報１６６のすべての光強度パターンとの間で相関関数を用いたパターンマッチングを行う。
そして、Ａスキャン情報１６４と最も一致するＡスキャン情報を求める。
この際に、深さ方向にもパターンマッチングを行い、ＸＹＺ座標で最も一致する位置を求め、Ａスキャン１６４の位置を特定する。
図５（ｂ）では、Ａスキャン情報１６４のＰ部がＡスキャン情報１６７のＱ部と一致していることから、位置が特定できる。これをすべてのＡスキャン情報について行う。

次に、ステップＳ７では、ステップＳ６での第１の照射ビーム１６１−ａによるＡスキャン情報の位置決定結果を基に、第２の照射ビーム１６１−ｂによるＡスキャン情報（第２画像情報）の位置の補正を行う。
第１の照射ビーム１６１−ａと第２の照射ビーム１６１−ｂは同期してスキャンし、それらの相対的な位置関係は常に一定である。
したがって、第１の照射ビーム１６１−ａによるＡスキャン情報（第１画像情報）の位置の決定ができると、それに合わせて対応する第２の照射ビーム１６１−ｂによるＡスキャン情報（第２画像情報）の位置を合わせれば良い。
これを、第２の照射ビーム１６１−ｂによるすべてのＡスキャン情報について行う。

ところで、ステップＳ７では、第２の照射ビーム１６１−ｂによるＡスキャン
情報の位置を合わせるのに、第１の照射ビーム１６１−ａによる情報、すなわちスポット径が大きく、横分解能が低い情報を基にしている。
したがって、決定される位置の横分解能が低いことになる。
そこで、第２の照射ビーム１６１−ｂによる対応するＡスキャン情報の詳細位置を決定するには以下のように行う。
まず、ステップＳ６での第１の照射ビーム１６１−ａによる１つのＡスキャン情報の位置決定の際に、横方向（ＸＹ方向）の動きが無く、スキャンの位置と情報の位置とが合致する場合には、つぎのように詳細位置を決定する。
すなわち、上記ステップＳ７の補正で、第２の照射ビーム１６１−ｂによる対応するＡスキャン情報の位置をスキャンの順に並べて詳細位置とする。
そして、横方向（ＸＹ方向）の動きがあって、スキャンの位置と情報の位置とが合致しない場合は、通常同じ位置に第２の照射ビーム１６１−ｂによる複数のＡスキャン情報が割り当てられることになる。
それらの詳細位置は、ステップＳ８で、隣同士のＡスキャン情報がより近いものになるように決める。
具体的には、その複数のＡスキャン情報の詳細位置の組み合わせの１つに対して、隣同志のＡスキャン情報の光強度パターンとの間での相関関数の和を求める。そして、すべての組み合わせに対してその和を求め、その値が最も高い組み合わせを、隣同士の情報がより近いものとして採用する。

以上のように断層像情報の位置補正を行うことにより、被検眼１０７の動きによる歪んだ画像を補正する。
これにより、横分解能が高いフーリエドメイン方式のＯＣＴ装置においても、複雑なトラッキング・システムを使用せずに、眼球の動きによる画像のブレを容易に、より軽減することができる。
特に、本実施例では、深さ方向横方向との両方に対して容易に画像のブレを軽減することができる。

［実施例２］
本実施例のＯＣＴ装置１００は実施例１と同様であり、図１の光学系全体の概略構成はそのまま適用できる。
但し、本実施例では、図１での被検眼１０７の向きは、図中の座標軸ＸＹＺの−Ｘ側が上、＋Ｘ側が下になっている。
つぎに、本実施例での断層像情報の位置補正について説明する。
図６（ａ）は本実施例での照射ビームによるスキャンのパターンを示す。
網膜上に照射するスポット径ｄ１（大スポット径、ここでは２０μｍ）をもつ第１の照射ビーム１６１−ａと、ｄ２（小スポット径、ここでは５μｍ）をもつ第２の照射ビーム１６１−ｂとが、スキャン方向に２５μｍ程度離れている。
本実施例のＯＣＴ装置１００はＸＹスキャナ１１９を制御して、これらの第１、第２の照射ビーム１６１−ａ、１６１−ｂが、図６（ａ）の矢印の方向にラスタースキャンし、略スキャン範囲１６２内をスキャンするように駆動する。
このとき、測定光１０６ａ、１０６ｂは共通のＸＹスキャナ１１９のミラーで反射するため、第１の照射ビーム１６１−ａと第２の照射ビーム１６１−ｂは同期してスキャンする。

図６（ｂ）に位置補正の手順フローを示す。
本実施例では、位置合わせの際に基準となる基準画像情報は実施例１と同様に事前に得られていて、パソコン１２５に記憶されている。
そして、被検眼の固視方向を変えるための、図示しない内部固視灯の表示位置、スキャナのスキャン位置も記憶されている。
この記憶された内部固視灯の表示位置に内部固視灯を表示した上で、先ず、ステップＳ１１で図６（ａ）に示すように、１ラインでＹ方向におよそ２．５μｍのピッチになるようにスキャンする。
そして、記憶されたスキャン位置のスキャン範囲１６２全体のスキャンが終了したら、スキャン範囲１６２のスキャン開始位置に戻るようにＸＹスキャナ１１９を制御する。
次に、ステップＳ１２で、電動ステージ１１７−２を移動、すなわちレンズ１２０−２を移動して網膜の５０μｍ程度深い位置に測定光１０６を集光させる。
ステップＳ１３では、所望の深さでのスキャンが終了したかどうかを判断し、これらのステップＳ１１、Ｓ１２を所望の深さでのスキャンが終了するまで繰り返す。

ステップＳ１４で、パソコン１２５に保存されていた基準画像情報を読み込み、ステップＳ１５では、ステップＳ１１で得られた画像情報のうち、第１の照射ビーム１６１−ａによる各Ａスキャン情報の横方向と深さ方向の位置を決定する。
実施例１と同様に、第１の照射ビーム１６１−ａによる画像情報をステップＳ１４で読み込んだ基準画像情報と比較する。
具体的には、ステップＳ１１で得られた１つのＡスキャンの光強度パターン（濃淡のパターン）を、基準画像情報の光強度パターンとの間で相関関数を用いたパターンマッチングを行い、基準画像情報の中で最も一致するＡスキャン情報を求める。
この際に、深さ方向にもパターンマッチングを行い、横方向、深さ方向で最も一致する位置を求め、１つのＡスキャンの位置を特定する。これをすべてのＡスキャン情報について行う。
次に、ステップＳ１６では、ステップＳ１４での第１の照射ビーム１６１−ａによるＡスキャン情報の位置決定結果を基に、第２の照射ビーム１６１−ｂによるＡスキャン情報の位置の補正を行う。
実施例１と同様に、第１の照射ビーム１６１−ａと第２の照射ビーム１６１−ｂは同期してスキャンし、それらの相対的な位置関係は常に一定である。
したがって、第１の照射ビーム１６１−ａによるＡスキャン情報の位置の決定ができると、それに合わせて対応する第２の照射ビーム１６１−ｂによるＡスキャン情報の位置を合わせれば良い。
これを、第２の照射ビーム１６１−ｂによるすべてのＡスキャン情報について行う。

ここで、実施例１と同様に、ステップＳ１５での第１の照射ビーム１６１−ａ
による１つのＡスキャン情報の位置決定の際に、横方向（ＸＹ方向）の動きが無く、スキャンの位置と情報の位置とが合致する場合は、つぎのように詳細位置を決定する。
すなわち、上記ステップＳ１６の補正で、第２の照射ビーム１６１−ｂによる対応するＡスキャン情報の位置をスキャンの順に並べて詳細位置とする。
そして、横方向（ＸＹ方向）の動きがあって、スキャンの位置と情報の位置とが合致しない場合は、通常同じ位置に第２の照射ビーム１６１−ｂによる複数のＡスキャン情報が割り当てられることになる。
それらの詳細位置は、ステップＳ１７で、隣同士のＡスキャン情報がより近いものになるように決める。
具体的には、その複数のＡスキャン情報の詳細位置の組み合わせの１つに対して、隣同志のＡスキャン情報の光強度パターンとの間での相関関数の和を求める。そして、すべての組み合わせに対してその和を求め、その値が最も高い組み合わせを、隣同士の情報がより近いものとして採用する。

以上のように断層像情報の位置補正を行うことにより、被検眼１０７の動きによる歪んだ画像を補正する。
これにより、横分解能が高いフーリエドメイン方式のＯＣＴ装置においても、複雑なトラッキング・システムを使用せずに、眼球の動きによる画像のブレを容易に、より軽減することができる。
本実施例でも、深さ方向と横方向との両方に対して容易に画像のブレを軽減することができる。

本実施例では、第１の照射ビーム１６１−ａと第２の照射ビーム１６１−ｂとが近接して照射している。そのため、眼底の湾曲による、被検眼１０７のＺ方向の動きに対する２つの照射ビームの相対的な位置ずれの差が少ないので、２つの照射ビームが離れている場合よりさらに正確に、歪んだ画像を補正することができる。
また、本実施例では、第１の照射ビーム１６１−ａと第２の照射ビーム１６１−
ｂとの２つのビームによるクロス・トークを低減させるために、照射位置を一致させずに近接させている。
しかし、異なる波長の２つのビームを用いて波長分離すれば、照射位置を一致させることもできる。
また、本実施例では、位置合わせの際に基準となる基準画像情報として事前に得られているものを用いるので、撮像時間が短くなり、被検者への負担が少なくなる。
なお、本実施例では基準画像情報は実施例１の方法で事前に得られているとしているが、別のＯＣＴ装置を用いて事前に基準画像情報を構成してパソコン１２５に記憶しても良い。
また、本実施例では、基準画像情報を保存している範囲とスキャン範囲とを一致させる場合について説明したが、スキャン範囲を基準画像情報の保存範囲の一部としても良い。
あるいは、基準画像情報を取得する範囲が充分に広ければ、内部固視灯を特定の位置に表示する必要はなく、任意の位置をスキャン範囲として断層像情報を取得しても良い。

［実施例３］
つぎに、実施例３におけるＯＣＴ装置１００の構成例について説明する。
図７（ａ）に示すように、パソコン１２５が光源１０１に接続され、そのオン・オフがパソコン１２５から制御できるようになっている。
その他の構成は実施例１と同様なので説明は省略する。
但し、本実施例では、図７（ａ）での被検眼１０７の向きは、実施例２と同様に図中の座標軸ＸＹＺの−Ｘ側が上、＋Ｘ側が下になっている。
図７（ｂ）は、図２と同様に２本のシングルモードファイバー１１０−ａ、１１０−ｂの出射光側の光路をＸＹ面について示したものである。
本実施例では光源が２個あり、２個の光源１０１−ａ、１０１−ｂがそれぞれのファイバーに対応している。
２本のシングルモードファイバー１１０−ａ、１１０−ｂから出射した光は、レ
ンズ１１１−ａ、１１１−ｂによってそれぞれビーム径１ｍｍ、４ｍｍの平行光になるように調整され、ビームスプリッタ１０３に向かう。

つぎに、本実施例での断層像情報の位置補正について説明する。
実施例２と同様に、本実施例では図６（ａ）に示すように、第１の照射ビームと第２の照射ビームとが、つぎのように離れている。
すなわち、網膜上に照射するスポット径ｄ１（大スポット径、ここでは２０μｍ）をもつ第１の照射ビーム１６１−ａと、ｄ２（小スポット径、ここでは５μｍ）をもつ第２の照射ビーム１６１−ｂとが、スキャン方向に２５μｍ程度離れている。
ＯＣＴ装置１００はＸＹスキャナ１１９を制御して、これらの第１、第２の照射ビーム１６１−ａ、１６１−ｂが、図６（ａ）の矢印の方向にラスタースキャンし、略スキャン範囲１６２内をスキャンするように駆動する。
このとき測定光１０６ａ、１０６ｂは共通のＸＹスキャナ１１９のミラーで反射するため、第１の照射ビーム１６１−ａと第２の照射ビーム１６１−ｂは同期してスキャンする。

図８（ａ）に位置補正の手順フローを示す。
先ず、ステップＳ２１で、光源１０１−ａのみをオンにする。
図８（ｂ）は本実施例での照射ビームのスキャンのパターンを示す。
ステップＳ２２で、光源１０１−ａによる第１の照射ビーム１６１−ａが１ラインでＹ方向におよそ１０μｍのピッチになるようにスキャンする。
スキャン範囲１６２全体のスキャンが終了したら、スキャン範囲１６２のスキャン開始位置に戻るようにＸＹスキャナ１１９を制御する。
そして、再びスキャン範囲１６２全体のスキャンを行い、これを繰り返して合計１０回のスキャンを行う。

次に、ステップＳ２３で、上記ステップＳ２２の第１の照射ビーム１６１−ａによるスキャン範囲１６２でのＸＹ面内（横方向）各位置における情報、すなわ
ち各Ａスキャン情報の各画素について１０回分の平均値を求める。
そして、平均値から標準偏差以上離れたデータは除き、標準偏差内のデータのみで再び平均値を求める。なお、標準偏差以上離れたデータは、被検眼１０７が大きく動いたか瞬きをしたものと考えられる。スキャン範囲１６２における、この平均値を用いた横方向（ＸＹ面内）、深さ方向（Ｚ方向）の情報全体を位置補正の基準の画像（基準画像情報）として用いる。
そして、ステップＳ２４では、光源１０１−ｂもオンにする。

次に、ステップＳ２５では、図６（ａ）に示すように今度は第１、第２の照射ビーム１６１−ａ、１６１−ｂ両方を１ラインでＹ方向におよそ２．５μｍのピッチになるようにスキャンし、スキャン範囲１６２全体のスキャンを行う。
さらに、ステップＳ２６で、電動ステージ１１７−２を移動、すなわちレンズ１２０−２を移動して網膜の５０μｍ程度深い位置に測定光１０６を集光させる。ステップＳ２７では、所望の深さでのスキャンが終了したかどうかを判断し、これらのステップＳ２５、Ｓ２６を所望の深さでのスキャンが終了するまで繰り返す。
ステップＳ２８では、ステップＳ２５で得られた画像情報のうち、第１の照射ビーム１６１−ａによる各Ａスキャン情報の深さ方向の位置を決定する。
本実施例のＯＣＴ装置には図示しない横方向トラッキング・システムが備えられており、ＸＹ面内（横方向）の被検眼１０７の動きに対してＯＣＴ用スキャニング・ビームを追従できるようになっている。
そのため、実施例１、２と異なり、深さ方向のみの位置を決定するが、方法は実施例１、２と同様に、第１の照射ビーム１６１−ａによる画像情報をステップＳ２３で求めた基準画像情報と比較する。
具体的には、ステップＳ２５で得られた１つのＡスキャンの光強度パターン（濃淡のパターン）を、対応する位置の基準画像情報の光強度パターンとの間で相関関数を用いて深さ方向にパターンマッチングを行う。
そして、深さ方向で最も一致する位置を求め、１つのＡスキャンの深さ方向の位置を特定する。これをすべてのＡスキャン情報について行う。

次に、ステップＳ２９では、ステップＳ２８での第１の照射ビーム１６１−ａによるＡスキャン情報の深さ方向の位置決定結果を基に、第２の照射ビーム１６１−ｂによるＡスキャン情報の位置の補正を行う。
第１の照射ビーム１６１−ａと第２の照射ビーム１６１−ｂは同期してスキャンし、それらの相対的な位置関係は常に一定である。
したがって、第１の照射ビーム１６１−ａによるＡスキャン情報の位置の決定ができると、それに合わせて対応する第２の照射ビーム１６１−ｂによるＡスキャン情報の位置を合わせれば良い。
これを、第２の照射ビーム１６１−ｂによるすべてのＡスキャン情報について行う。
ここで、本実施例では、横方向（ＸＹ方向）の動きに対しては横方向トラッキング・システムで追従できるので、第２の照射ビーム１６１−ｂによる対応するＡスキャン情報の位置をスキャンの順に並べれば詳細位置を決定したことになる。以上のように断層像情報の位置補正を行うことにより、被検眼１０７の動きによる歪んだ画像を補正する。
これにより、横分解能が高いフーリエドメイン方式のＯＣＴ装置においても、深さ方向の複雑なトラッキング・システムを使用せずに、眼球の動きによる画像のブレを容易に、より軽減することができる。
本実施例では、光源１０１のオン・オフをパソコン１２５から制御し、必要時にオンにするので、被検眼１０７に不必要な照射をせず、被検者への負担を減らすことができる。
なお、本実施例では、光源１０１のオン・オフを制御しているが、光源１０１の光量を制御しても良い。

以上の各実施例では、網膜用のＯＣＴ装置について説明したが、本発明は、それ以外にも前眼部、皮膚、内視鏡やカテーテルでの観察を始めとする生体観察用などの動きのある被検査物用のＯＣＴ装置に適用することができる。
また、以上の各実施例では、フーリエドメイン方式のＯＣＴ装置のうち、干渉し
た光を分光するスペクトラルドメイン方式について説明したが、波長掃引可能な光源を用いるスエプトソース方式のＯＣＴ装置にも適用できる。
なお、以上の各実施例では、第１の照射ビーム１６１−ａと第２の照射ビーム１６１−ｂのスキャン範囲が別々である場合と一致する場合について説明したが、一部が重なる走査範囲でも良い。
さらに、以上の各実施例では、第１の照射ビーム１６１−ａによる深さ方向情報を常に取得しているが、第２の照射ビーム１６１−ｂとの横分解能の違いを考慮して、情報取得を間欠に行ったり、照射を間欠に行っても良い。
また、以上の各実施例では、２つのＡスキャン情報の類似性を求めるのに相関関数を用いたが、他の様々な評価関数を用いても良い。

１００：ＯＣＴ装置
１０１：光源
１０３：ビームスプリッタ
１０５：参照光
１０６：測定光
１０７：被検眼
１０８：戻り光
１１０：シングルモードファイバー
１１１、１２０、１３５、１４３：レンズ
１１４：ミラー
１１５：分散補償用ガラス
１１７：電動ステージ
１１９：ＸＹスキャナ
１２５：パソコン
１２６：角膜
１２７：網膜
１３９：ラインカメラ
１４０：フレームグラバー
１４１：透過型グレーティング
１４２：合波された光
１６１：照射ビーム
１６２：スキャン範囲
ｄ１、ｄ２：スポット径

Claims (24)

1. 光干渉断層法を用いて被検査物の断層画像を撮る光断層撮像装置であって、
   第１の照射光と前記被検査物における該第１の照射光のスポット径よりも小さく且つ焦点深度が浅い第２の照射光とを、光軸に交差する方向における前記被検査物の異なる位置に照射する照射手段と、
   前記第１の照射光に基づく前記被検査物の第１断層画像情報と、前記第２の照射光に基づき且つ該第１断層画像情報より狭い範囲の前記被検査物の第２断層画像情報とを取得する取得手段と、
   前記第１断層画像情報を用いて前記第２断層画像情報の位置を補正する補正手段と、
   を有することを特徴とする光断層撮像装置。
2. 前記照射手段は、前記第１の照射光と前記第２の照射光とを前記異なる位置に同時に照射し、
   前記補正手段は、基準画像情報と前記第１断層画像情報との位置関係に基づいて、前記第２断層画像情報の位置を補正することを特徴とする請求項１に記載の光断層撮像装置。
3. 前記補正手段は、基準画像情報に基づいて前記第１断層画像情報の位置を特定し、前記特定された位置に基づいて前記第２断層画像情報の位置を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の光断層撮像装置。
4. 光干渉断層法を用いて被検査物の断層画像を撮る光断層撮像装置であって、
   第１の照射光に基づく前記被検査物の第１断層画像情報と、前記被検査物における該第１の照射光のスポット径よりも小さく且つ焦点深度が浅い第２の照射光に基づき且つ該第１断層画像情報より狭い範囲の前記被検査物の第２断層画像情報とを取得する取得手段と、
   基準画像情報に基づいて前記第１断層画像情報の位置を特定し、前記特定された位置に基づいて前記第２断層画像情報の位置を補正する補正手段と、
   を有することを特徴とする光断層撮像装置。
5. 前記基準画像情報が、前記第１の照射光を前記被検査物においてスキャンして得られた画像情報であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の光断層撮像装置。
6. 前記補正手段は、前記第１断層画像情報における互いの位置関係により前記第２断層画像情報の位置を補正することを特徴とする請求項１に記載の光断層撮像装置。
7. 前記被検査物において前記第１及び第２の照射光を同期してスキャンする手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光断層撮像装置。
8. 光干渉断層法を用いて被検査物の断層画像を撮る光断層撮像装置であって、
   前記被検査物において、第１の照射光と前記被検査物における該第１の照射光のスポット径よりも小さく且つ焦点深度が浅い第２の照射光とを、同期してスキャンする手段と、
   前記第１の照射光に基づく前記被検査物の第１断層画像情報と、前記第２の照射光に基づき且つ該第１断層画像情報より狭い範囲の前記被検査物の第２断層画像情報とを取得する取得手段と、
   前記第１断層画像情報を用いて前記第２断層画像情報の位置を補正する補正手段と、
   を有することを特徴とする光断層撮像装置。
9. 前記第１及び第２断層画像情報の位置関係は、前記スキャンする手段により前記同期してスキャンすることで保たれる距離であることを特徴とする請求項７または８に記載の光断層撮像装置。
10. 前記スキャンする手段は、前記第１及び第２の照射光を、該スキャンを制御する手段を介して前記被検査物上に近接して照射することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の光断層撮像装置。
11. 前記第２断層画像情報の位置の補正は、ＸＹＺ座標におけるＺ方向に当たる深さ方向と、ＸＹ方向に当たる横方向と、に対する補正であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光断層撮像装置。
12. 前記第１断層画像情報は、複数のＡスキャン情報から成り、
    前記複数のＡスキャン情報の位置を特定することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光断層撮像装置。
13. 前記第１断層画像情報による画像の横分解能が、前記第２断層画像情報による画像の横分解能よりも低いことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光断層撮像装置。
14. 前記被検査物は被検眼の網膜であり、
    前記被検眼の角膜の付近を支点として、前記網膜において前記第１の照射光と前記第２の照射光とをスキャンする手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光断層撮像装置。
15. 光干渉断層法を用いて被検査物の断層画像を撮る光断層撮像方法であって、
    第１の照射光と前記被検査物における該第１の照射光のスポット径よりも小さく且つ焦点深度が浅い第２の照射光とを、光軸に交差する方向における前記被検査物の異なる位置に照射する工程と、
    前記第１の照射光に基づく前記被検査物の第１断層画像情報と、前記第２の照射光に基づき且つ該第１断層画像情報より狭い範囲の前記被検査物の第２断層画像情報とを取得する工程と、
    前記第１断層画像情報を用いて前記第２断層画像情報の位置を補正する工程と、
    を有することを特徴とする光断層撮像方法。
16. 前記照射する工程において、前記第１の照射光と前記第２の照射光とを前記異なる位置に同時に照射し、
    前記補正する工程において、基準画像情報と前記第１断層画像情報との位置関係に基づいて、前記第２断層画像情報の位置を補正することを特徴とする請求項１５に記載の光断層撮像方法。
17. 前記補正する工程において、基準画像情報に基づいて前記第１断層画像情報の位置を特定し、前記特定された位置に基づいて前記第２断層画像情報の位置を補正することを特徴とする請求項１５または１６に記載の光断層撮像方法。
18. 光干渉断層法を用いて被検査物の断層画像を撮る光断層撮像方法であって、
    第１の照射光に基づく前記被検査物の第１断層画像情報と、前記被検査物における該第１の照射光のスポット径よりも小さく且つ焦点深度が浅い第２の照射光に基づき且つ該第１断層画像情報より狭い範囲の前記被検査物の第２断層画像情報とを取得する工程と、
    基準画像情報に基づいて前記第１断層画像情報の位置を特定し、前記特定された位置に基づいて前記第２断層画像情報の位置を補正する工程と、
    を有することを特徴とする光断層撮像方法。
19. 前記基準画像情報が、前記第１の照射光を前記被検査物上においてスキャンして得られた画像情報であることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の光断層撮像方法。
20. 前記補正する工程において、前記第１断層画像情報における互いの位置関係により前記第２断層画像情報の位置を補正することを特徴とする請求項１５に記載の光断層撮像方法。
21. 前記被検査物において前記第１及び第２の照射光を同期してスキャンする工程を更に有することを特徴とする請求項１５乃至２０のいずれか１項に記載の光断層撮像方法。
22. 光干渉断層法を用いて被検査物の断層画像を撮る光断層撮像方法であって、
    前記被検査物において、第１の照射光と前記被検査物における該第１の照射光のスポット径よりも小さく且つ焦点深度が浅い第２の照射光とを、同期してスキャンする工程と、
    前記第１の照射光に基づく前記被検査物の第１断層画像情報と、前記第２の照射光に基づき且つ該第１断層画像情報より狭い範囲の前記被検査物の第２断層画像情報とを取得する工程と、
    前記第１断層画像情報を用いて前記第２断層画像情報の位置を補正する工程と、
    を有することを特徴とする光断層撮像方法。
23. 前記被検査物は被検眼の網膜であり、
    前記被検眼の角膜の付近を支点として、前記網膜において前記第１の照射光と前記第２の照射光とをスキャンする工程を更に有することを特徴とする請求項１５乃至２０のいずれか１項に記載の光断層撮像方法。
24. 請求項１５乃至２３のいずれか１項に記載の光断層撮像方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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