JP5990932B2

JP5990932B2 - 眼光断層画像撮像装置

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Publication number: JP5990932B2
Application number: JP2012044069A
Authority: JP
Inventors: 祐二村瀬
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2032-02-29
Also published as: JP2013179971A

Description

本発明は、眼の光断層画像を撮像する眼光断層画像撮像装置に関する。

光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）を用いて眼の光断層画像を撮像する装置は、光スキャナを用いて眼底上で測定光を走査させ、眼の断層画像（例えば、眼底の断層画像）を取得する。そして、得られた断層画像は、眼の状態の評価に利用される（特許文献１参照）。

このような装置は、断層画像に含まれるノイズ成分を平均化するために、複数の断層画像を取得し、これに基づいて加算平均画像を取得する。加算平均画像は、例えば、略同一部位に関する複数の断層画像における各画素での輝度値を加算し、その平均値を求めることによって取得される。

なお、眼の位置ずれによって各断層画像は、ずれるので、画像の平行移動・回転移動によって位置ずれを補正する手法が行われている。例えば、特許文献１の装置は、断層画像を走査方向に関して分割し、各分割領域の画像単位で位置ずれを補正している。

特開２０１０−１１０３９２号公報

しかしながら、上記のように位置ずれを補正したとしても、断層画像間の良好なデータが得られない場合がある。

本発明は、上記従来技術を鑑み、観察、解析に適した良好な断層画像を取得できる眼光断層画像撮像装置を提供することを技術課題とする。

すなわち、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１）
光走査により被検眼の複数の断層画像を取得するための撮像光学系と、
撮像光学系により取得された前記複数の断層画像間における走査方向に関する倍率のずれを補正する画像処理手段と、
を備える眼光断層画像撮像装置であって、
画像処理手段は、各断層画像において設定された少なくとも２つ以上の特徴領域間の距離を走査方向に関して求めることにより走査幅のずれ情報を取得し、取得された走査幅のずれ情報に基づいて前記複数の断層画像間における走査方向に関する倍率のずれを補正することを特徴とする。
（２）
画像処理手段は、
断層画像を走査方向に関して分割し、分割領域として隣接する前記特徴領域間の距離を走査方向に関して求めることにより走査幅のずれ情報を分割領域毎に取得し、
取得された走査幅のずれ情報に基づいて前記複数の断層画像間における走査方向に関する倍率のずれを、分割された画像領域毎に補正することを特徴とする（１）の眼光断層画像撮像装置。
（３）
画像処理手段は、さらに、前記複数の断層画像間の位置ずれ情報を画像単位で取得し、取得された画像単位での位置ずれ情報に基づいて断層画像間の位置ずれを補正する（１）の眼光断層画像撮像装置。
（４）
撮像光学系は、ある横断位置での複数の光走査により該横断位置での断層画像を複数取得し、
画像処理手段は、断層画像間での走査方向に関する倍率のずれを補正し、補正された断層画像を用いて加算平均画像を得る（１）〜（３）のいずれかの眼光断層画像撮像装置。
（５）
撮像光学系は、二次元的な光走査により横断位置の異なる複数の断層画像を取得し、
画像処理手段は、断層画像間での走査方向に関する倍率のずれを補正し、補正された断層画像を用いて３次元データを得る（１）〜（４）のいずれかの眼光断層画像撮像装置。
（６）
光走査により被検眼の複数の断層画像を取得するための撮像光学系と、
撮像光学系により取得された前記複数の断層画像間における走査方向に関する倍率のずれを補正する画像処理手段と、
を備えることを特徴とする眼光断層画像撮像装置であって、
光走査中における眼の移動を検出する眼移動検出センサを有し、
該センサからの検出結果に基づいて断層画像間での走査方向に関する倍率のずれを補正することを特徴とする。

本発明によれば、測定や観察に適した良好な断層画像を取得できる。

本実施形態に係る装置の構成について説明するための図である。ＯＣＴ光学系１００によって得られる断層画像の例である。断層画像間の位置ずれ検出、分割について説明するための図である。基準画像と対象画像のずれについて説明するための図である。基準画像に対する対象画像のＡスキャン毎のずれを示すグラフである。基準画像と対象画像との間の撮像範囲のずれについて説明するための図である。基準画像Ｔ１に対する対象画像Ｔ２の撮像範囲のずれを示すグラフである。眼に対する光の入射位置のずれによる光路長の変化について説明するための図である。

本発明者は、眼に対するアライメントずれ、固視方向のずれによって断層像の形態に歪みが生じていることを見出した。このような歪みは、一般的な画像の平行移動・回転移動では、補正されない成分であった。このような歪みの発生原因としては、眼に対する光の入射位置によって各走査位置に対する光路長が変化するため、画像が歪んでしまうことが一因として考えられる（例えば、図８参照）。

また、本発明者は、光の走査方向と平行な方向に眼が動いたり、光学系の収差によって、同一被検眼での断層画像間で走査方向に関する倍率が異なり、走査方向に関して断層像に歪みが生じていることを見出した。

本発明に係る装置を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

＜概要＞
本実施形態に係る眼の光断層画像を撮像する装置は、横断方向における光走査により得られた各Ａスキャン信号からなる眼の断層画像を複数取得する。装置は、基準断層画像に対する対象断層画像のＡスキャン毎の位置ずれ分布を取得し、取得された位置ずれ分布に基づいて断層画像間の位置ずれをＡスキャン単位で補正する。

本手法は、眼に対する光の入射位置のずれによって走査領域での中心部と周辺部での撮像部位に対する光路長が変化するのに伴う、断層画像間での位置ずれを補正するのに有利である。本手法は、眼底、前眼部、眼球全体の光断層画像を撮像する装置に適用されることができる。

本実施形態に係る眼の光断層画像を撮像する装置は、横断方向における光走査により得られた各Ａスキャン信号からなる眼の断層画像を複数取得する。装置は、例えば、所定の走査幅にて複数の断層画像を取得する。装置は、複数の断層画像間における走査方向に関する倍率のずれを補正する。

本手法は、断層画像間での走査方向に関する倍率のずれを補正するのに有利である。このような補正は、例えば、走査中における眼の移動によって眼上での走査範囲が異なるような場合に有利である。また、ＯＣＴ光学系の歪曲収差により画角の中心と周辺で倍率が異なる場合でも有利である。本手法は、眼底、前眼部、眼球全体の光断層画像を撮像する装置に適用されることができる。

なお、Ａスキャン毎の位置ずれ分布に基づく補正と、走査方向に関する倍率のずれ補正は、単独で行われることができる。また、これらの補正は、併用される。

＜基本的構成＞
本装置は、例えば、光干渉断層計（ＯＣＴ）を用いた撮像装置により断層画像を生成する。撮像装置は、測定光路と参照光路を持つ干渉光学系１００を備える。干渉光学系１００には、例えば、光源１０２、光分割器（例えば、カップラー、サーキュレータ等）１０４、光スキャナ１０８、光結合器（例えば、カップラ、サーキュレータ等）１０４、光検出器（以下、検出器）１２０が配置される。光分割器は、光源から発せられた光を測定光路と参照光路に分割する。スキャナ１０８は、光源から導かれた光を横断方向に走査するために用いられる。光結合器１０４は、測定光路と参照光路と結合する。検出器１２０は、測定光路からの測定光と参照光路からの参照光との干渉状態を検出する。

演算制御器（画像処理器）７０は、検出器１２０からの出力信号を処理して、深さ情報（Ａスキャン信号）を得る。眼底の断層画像を得る場合、演算制御器７０は、光スキャナ１０８を制御して、測定光を眼に対して横断方向に走査させ、各位置での深さ情報を取得する。演算制御器７０は、各位置で取得された深さ情報を走査方向に関して並べることにより眼底の断層画像を得る。

加算平均画像を取得する場合、演算制御器７０は、ある横断位置において測定光を複数回走査することによって断層画像を複数枚取得する。演算制御器７０は、光スキャナ１０８を制御して、眼底上の同一位置に関する複数枚の断層画像を予め取得しておく。取得された複数の断層画像は、メモリ７２に記憶される。取得数は、少なくとも２枚以上であり、１０枚以上、１００枚以上断層画像が取得されうる。演算制御器７０は、取得された断層画像間の位置ずれを補正し、補正された各断層画像を加算し、平均化する。演算制御器７０は、加算平均画像をモニタ７５に表示する。

ＯＣＴ３次元データを取得する場合、演算制御器７０は、光スキャナ１０８を制御して眼底上で測定光を二次元的に走査する（例えば、ラスタースキャン）ことにより横断位置の異なる複数の断層画像を予め取得しておく。取得された複数の断層画像は、メモリ７２に記憶される。演算制御器７０は、取得された複数の断層画像を用いて、互いに隣接する断層画像間の位置ずれを補正し、ＯＣＴ３次元データを再構築する。演算制御器７０は、ＯＣＴ３次元データを解析処理して、層厚マップ、３次元グラフィック等の解析結果を得る。演算制御器７０は、得られた解析結果をモニタに表示する。

＜断層画像間の各Ａスキャン信号の形成位置の補正（図４、図５参照）＞
演算制御器７０は、基準断層画像と対象断層画像との間の位置ずれ情報を、少なくとも２つ以上の複数の領域において検出し、その検出結果に基づいて，基準断層画像に対する対象断層画像のＡスキャン毎の位置ずれ分布を得る。

例えば、演算制御器７０は、基準断層画像と対象断層画像との位置ずれ情報を断層画像における複数の領域において求める。演算制御器７０は、各領域での位置ずれ情報に基づく近似関数を求めることによって、基準断層画像に対する対象断層画像のＡスキャン毎の位置ずれ分布を求める。

他の手法として、演算制御器７０は、基準断層画像と対象断層画像の特徴点をＡスキャン毎に抽出し、Ａスキャン毎の特徴点分布を基準断層画像と対象断層画像とでそれぞれ求める。演算制御器７０は、基準断層画像と対象断層画像との間の特徴点分布のずれを求めることによって、基準断層画像に対する対象断層画像のＡスキャン毎の位置ずれ分布を取得する。

演算制御器７０は、取得されたＡスキャン毎の位置ずれ分布に基づいて、対象断層画像における各Ａスキャン信号の形成位置を補正処理することにより、対象断層画像を再構築する。これにより、基準断層画像に対する対象断層画像の形態的な歪みが補正される。

上記手法によれば、アライメントずれや固視方向のずれに伴う断層画像間のずれ（歪み）がＡスキャン信号単位で補正される。

なお、Ａスキャン毎の位置ずれ分布は、走査方向、深さ方向の少なくともいずれかにおいて取得される。演算制御器７０は、走査方向、深さ方向の少なくともいずれかのＡスキャン毎の位置ずれ分布を用いて、断層画像間の位置ずれを補正する。

なお、上記補正処理は、モニタ７５上において断層画像を相対的に横長に表現している場合において、特に有利である。例えば、実寸換算において縦２ｍｍ×横９ｍｍの領域を、縦横比１：２の断層画像として形成する場合、Ｚ方向（光路長方向）のずれには、特にシビアである。図８に示すように、眼に対する入射位置が光軸Ｌ１に直交する方向に関してずれた場合、中心位置と周辺位置の間での測定光の光路長差が広くなる。この光路長差は、断層画像のＺ方向に関する像の形成位置に影響し、断層画像の歪みとして現れる。なお、このように中心から周辺にかけての測定光の光路長が異なるため、画像の回転を含めて画像単位で位置を補正したとしても、走査方向の各位置においてＡスキャンの信号位置が同一位置にて一致しない可能性が高い。

上記手法によって補正された断層画像を用いて加算平均画像を得ることにより、断層画像間のずれを良好に補正できるため、ノイズの少ない鮮明な断層画像を取得できる。また、上記手法によって補正された断層画像を用いてＯＣＴ３次元データを得ることにより、断層画像間のずれを良好に補正できるため、良好なＯＣＴ３次元データを取得できる。なお、隣接する断層画像は、ほぼ同様の組織からなるため、補正に利用できる。

＜走査方向に関する倍率補正（図６、図７参照）＞
演算制御器７０は、複数の断層画像に基づいて、走査方向に関する倍率が一致するように倍率のずれを画像処理により補正する。例えば、演算制御器７０は、複数取得された断層画像のうち、基準断層画像と対象断層画像との間での比較により断層画像間における走査方向に関する倍率のずれを補正する。具体的には、演算制御器７０は、断層画像間における眼上での走査幅のずれ情報を取得し、取得された走査幅のずれ情報に基づいて断層画像間での走査方向に関する倍率を補正する。走査幅のずれ情報を取得する場合、演算制御器７０は、各断層画像における少なくとも２つ以上の特徴領域間の距離に基づいて走査幅のずれ情報を取得する。

また、これに限定されず、演算制御器７０は、基準断層画像と対象断層画像との倍率が一致するように基準断層画像に対して対象断層画像を拡大・縮小することにより、断層画像間での走査方向に関する倍率を補正するようにしてもよい。

複数の断層画像を用いない手法としては、光走査中における眼の移動を検出する眼移動検出センサ（例えば、正面観察光学系２００）が装置に設けられ、演算制御器７０は、検出センサからの検出結果に基づいて光走査中における眼上での走査幅のずれ情報を取得し、取得された走査幅のずれ情報に基づいて断層画像の走査方向に関する倍率を補正する。眼移動検出センサとしては、光走査中における眼の移動を検出できるように、例えば、１秒間に１０００枚の画像を得るようなデバイス（例えば、ハイスピードカメラ）が用いられる。

演算制御器７０は、例えば、正面観察光学系２００によってリアルタイムで取得される正面画像間の位置ずれを画像処理によって検出することにより、走査方向に関する位置ずれ量と位置ずれ方向を検出する。演算制御器７０は、走査方向と同じ方向の位置ずれの場合、走査方向に関する断層画像の倍率を小さくする。一方、演算制御器７０は、走査方向と逆方向の位置ずれの場合、走査方向に関する断層画像の倍率を大きくすればよい。

上記手法によって倍率補正された断層画像を用いて加算平均画像を得ることにより、断層画像間の走査方向での倍率の歪みを良好に補正できるため、ノイズの少ない鮮明な断層画像を取得できる。また、上記手法によって倍率が補正された断層画像を用いてＯＣＴ３次元データを得ることにより、断層画像間の走査方向での倍率のずれを良好に補正できるため、良好なＯＣＴ３次元データを取得できる。なお、隣接する断層画像は、ほぼ同様の組織からなるため、補正に利用できる。

＜画像単位での補正処理＞
なお、上記補正処理（例えば、各Ａスキャン信号の形成位置の補正と、走査方向に関する倍率補正との少なくともいずれか）と、断層画像を形成する画像単位での補正処理を併用するのが有利である。例えば、演算制御器７０は、上記補正処理により対象断層画像を再構築した後、基準断層画像と対象断層画像との位置ずれ情報を画像単位で取得する。演算制御器７０は、対象断層画像を形成する画像信号を移動（平行移動、回転移動等）することにより断層画像間の位置ずれを画像単位で補正する。なお、画像単位で位置ずれを補正する場合、断層画像全体にて位置ずれを補正するようにしてもよいし、断層画像を複数の画像領域に分割し、分割領域毎に位置ずれを補正するようにしてもよい。なお、画像単位での補正処理を行った後、上記手法を用いて補正を行うようにしてもよい。

なお、上記のような画像処理による位置ずれ補正と、眼の位置ずれに応じて光スキャナ１０８を制御してスキャン位置を補正する位置ずれ補正とを組み合わせると有利である。

＜方法、プログラム＞
なお、本実施例においては、本実施形態に記載した装置に限定されない。例えば、上記実施形態の機能を行う光断層画像画像処理ソフトウェア（プログラム）をネットワークや各種記憶媒体を介して、システムあるいは装置に供給する。そして、システムあるいは装置のコンピュータ（例えば、ＣＰＵ等）がプログラムを読み出し、実行することも可能である。もちろん、上記実施形態の手法は、光断層画像の処理方法に適用することも可能である。

＜眼以外への応用＞
本実施形態は、眼の光断層画像を撮像する装置以外への応用も可能である。例えば、本実施形態の技術は、人体の皮膚、血管組織などの生体組織の光断層画像を撮像する装置に適用できる。また、本実施形態の技術は、生体以外の被検物の光断層画像を撮像する装置に適用できる。

以下、図面に沿って、本実施形態の装置における実施例を説明する。図１は本実施例に係る光断層画像撮影装置の構成について説明する概略構成図である。以下の説明では、眼科撮影装置を例として説明する。なお、本実施形態においては、被検者眼（眼Ｅ）の軸方向をＺ方向、水平方向をＸ方向、鉛直方向をＹ方向として説明する。眼底の表面方向をＸＹ方向として考えても良い。

装置構成の概略を説明する。本装置は、眼Ｅの眼底Ｅｆの断層画像を撮影するための光コヒーレンストモグラフィーデバイス（ＯＣＴデバイス）１０である。ＯＣＴデバイス１０は、干渉光学系（ＯＣＴ光学系）１００と、正面観察光学系２００と、固視標投影ユニット３００と、演算制御部（ＣＰＵ）７０と、を含む。

ＯＣＴ光学系１００は、眼底に測定光を照射する。ＯＣＴ光学系１００は、眼底から反射された測定光と，参照光との干渉状態を受光素子（検出器１２０）によって検出する。ＯＣＴ光学系１００は、眼底Ｅｆ上の撮像位置を変更するため、眼底Ｅｆ上における測定光の照射位置を変更する照射位置変更ユニット（例えば、光スキャナ１０８、固視標投影ユニット３００）を備える。制御器７０は、設定された撮像位置情報に基づいて照射位置変更ユニットの動作を制御し、検出器１２０からの受光信号に基づいて断層画像を取得する。

＜ＯＣＴ光学系＞
ＯＣＴ光学系１００は、いわゆる眼科用光断層干渉計の装置構成を持つ。ＯＣＴ光学系１００は、光源１０２から出射された光をカップラー（スプリッタ）１０４によって測定光と参照光に分割する。そして、ＯＣＴ光学系１００は、測定光学系１０６によって測定光を眼Ｅの眼底Ｅｆに導き，また、参照光を参照光学系１１０に導く。その後、眼底Ｅｆによって反射された測定光と，参照光との合成によって取得される干渉光を検出器（受光素子）１２０に受光させる。

検出器１２０は、測定光と参照光との干渉状態を検出する。フーリエドメインＯＣＴの場合では、干渉光のスペクトル強度が検出器１２０によって検出され、スペクトル強度データに対するフーリエ変換によって所定範囲における深さプロファイルが取得される。例えば、Spectral-domain OCT（ＳＤ−ＯＣＴ）、Swept-source OCT（ＳＳ−ＯＣＴ）が挙げられる。

ＳＤ−ＯＣＴの場合、光源１０２として低コヒーレント光源（広帯域光源）が用いられ、検出器１２０には、干渉光を各周波数成分（各波長成分）に分光する分光光学系（スペクトルメータ）が設けられる。スペクトルメータは、例えば、回折格子とラインセンサからなる。

ＳＳ−ＯＣＴの場合、光源１０２として出射波長を時間的に高速で変化させる波長走査型光源（波長可変光源）が用いられ、検出器１２０として、例えば、単一の受光素子が設けられる。光源１０２は、例えば、光源、ファイバーリング共振器、及び波長選択フィルタによって構成される。そして、波長選択フィルタとして、例えば、回折格子とポリゴンミラーの組み合わせ、ファブリー・ペローエタロンを用いたものが挙げられる。

光源１０２から出射された光は、カップラー１０４によって測定光と参照光に分割される。そして、測定光は、光ファイバーを通過した後、空気中へ出射される。その光束は、光スキャナ１０８、及び測定光学系１０６の他の光学部材を介して眼底Ｅｆに集光される。そして、眼底Ｅｆで反射された光は、同様の光路を経て光ファイバーに戻される。

光スキャナ１０８は、眼底上でＸＹ方向（横断方向）に測定光を走査させる。光スキャナ１０８は、瞳孔と略共役な位置に配置される。光スキャナ１０８は、例えば、２つのガルバノミラーであり、その反射角度が駆動機構５０によって任意に調整される。

これにより、光源１０２から出射された光束はその反射（進行）方向が変化され、眼底上で任意の方向に走査される。これにより、眼底Ｅｆ上における撮像位置が変更される。光スキャナ１０８としては、反射ミラー（ガルバノミラー、ポリゴンミラー、レゾナントスキャナ）の他、光の進行（偏向）方向を変化させる音響光学素子（ＡＯＭ）等が用いられる。

参照光学系１１０は、眼底Ｅｆでの測定光の反射によって取得される反射光と合成される参照光を生成する。参照光学系１１０は、マイケルソンタイプであってもよいし、マッハツェンダタイプであっても良い。参照光学系１１０は、例えば、反射光学系（例えば、参照ミラー）によって形成され、カップラー１０４からの光を反射光学系により反射することにより再度カップラー１０４に戻し、検出器１２０に導く。他の例としては、参照光学系１１０は、透過光学系（例えば、光ファイバー）によって形成され、カップラー１０４からの光を戻さず透過させることにより検出器１２０へと導く。

本装置は、測定光と参照光との光路長差を調整するために干渉光学系１００に配置された光学部材の少なくとも一部を光軸方向に移動させる。例えば、参照光学系１１０は、参照光路中の光学部材（例えば、参照ミラー１１１）を移動させることにより、測定光と参照光との光路長差を調整する構成を有する。例えば、駆動機構１１２の駆動によって参照ミラー１１１が光軸方向に移動される。光路長差を変更するための構成は、測定光学系１０６の測定光路中に配置されてもよい。測定光路中に配置された光学部材（例えば、光ファイバーの端部）が光軸方向に移動される。なお、干渉光学系１００全体を内蔵する装置筐体を眼Ｅに対して移動させることにより、光路長差を調整する構成であってもよい。

＜正面観察光学系＞
正面観察光学系２００は、眼底Ｅｆの正面画像を得るために設けられている。観察光学系２００は、例えば、光源から発せられた測定光（例えば、赤外光）を眼底上で二次元的に走査させる光スキャナと、眼底と略共役位置に配置された共焦点開口を介して眼底反射光を受光する第２の受光素子と、を備え、いわゆる眼科用走査型レーザ検眼鏡（ＳＬＯ）の装置構成を持つ。

なお、観察光学系２００の構成としては、いわゆる眼底カメラタイプの構成であってもよい。また、ＯＣＴ光学系１００は、観察光学系２００を兼用してもよい。すなわち、正面画像は、二次元的に得られた断層画像を形成するデータを用いて取得されるようにしてもよい（例えば、三次元断層画像の深さ方向への積算画像、ＸＹ各位置でのスペクトルデータの積算値等）。

＜固視標投影ユニット＞
固視標投影ユニット３００は、眼Ｅの視線方向を誘導するための光学系を有する。投影ユニット３００は、眼Ｅに呈示する固視標を有し、複数の方向に眼Ｅを誘導できる。

例えば、固視標投影ユニット３００は、可視光を発する可視光源を有し、視標の呈示位置を二次元的に変更させる。これにより、視線方向が変更され、結果的に撮像部位が変更される。例えば、撮影光軸と同方向から固視標が呈示されると、眼底の中心部が撮像部位として設定される。また、撮影光軸に対して固視標が上方に呈示されると、眼底の上部が撮像部位として設定される。すなわち、撮影光軸に対する視標の位置に応じて撮影部位が変更される。

固視標投影ユニット３００としては、例えば、マトリクス状に配列されたＬＥＤの点灯位置により固視位置を調整する構成、光源からの光を光スキャナを用いて走査させ、光源の点灯制御により固視位置を調整する構成、等、種々の構成が考えられる。また、投影ユニット３００は、内部固視灯タイプであってもよいし、外部固視灯タイプであってもよい。

＜制御部＞
制御器７０は、各構成１００〜３００の各部材など、装置全体を制御する。また、制御器７０は、取得された画像を処理する画像処理部、取得された画像を解析する画像解析部、などを兼用する。制御器７０は、一般的なＣＰＵ（Central Processing Unit）等で実現される。

図２はＯＣＴ光学系１００によって得られる断層画像の例である。例えば、制御器７０は、ＯＣＴ光学系１００の検出器１２０から出力される受光信号に基づいて画像処理により断層画像（ＯＣＴ画像）を取得する。

メモリ（記憶部）７２、モニタ７５、マウス（操作入力部）７６は、それぞれ制御器７０と電気的に接続されている。制御器７０は、モニタ７５の表示画面を制御する。取得された眼底像は、モニタ７５に静止画又は動画として出力される他、メモリ７２に記憶される。メモリ７２は、例えば、撮影された断層画像、正面画像、各断層画像の撮影位置情報等の撮影に係る各種情報を記録する。制御器７０は、マウス７６から出力される操作信号に基づいて、ＯＣＴ光学系１００の各部材を制御する。なお、上記ＯＣＴデバイス１０の詳しい構成については、例えば、特開２００８−２９４６７号公報を参考にされたい。

本実施例では、ノイズ成分を抑制した１枚の断層画像（Ｂスキャン画像）を得るために、所定の走査領域にて測定光を複数回走査させ、複数枚の断層画像を得て、取得された複数の断層画像を制御器７０により加算処理して平均化させる。この場合、制御器７０は、各断層画像を測定光の走査方向に関して同じ複数の領域に分割し、各断層画像間の位置ずれを分割された領域毎に検出し位置ずれ情報を得る。そして、制御器７０は、得られた位置ずれ情報に基づいて，各撮影画像間の位置ずれを分割された領域毎に補正する。そして、制御器７０は、補正された各撮影画像を加算し、平均化する。

より具体的には、まず、制御器７０は、走査部２３を用いて測定光を所定の走査領域にて複数回走査し、同一の走査領域における断層画像を複数枚（ｎ枚（ｎ≧２））取得し、メモリ７２に記憶させる。

以下、各断層画像間のずれを補正する手法について説明する。演算制御器７０は、各断層画像を所定の幅で区分し、複数の領域に分割する（図３中の点線Ｔ参照）。演算制御器７０は、各断層画像について、測定光の走査方向（図３中の矢印ＳＣ参照）に関して複数の領域に分割する。

次に、演算制御器７０は、各分割領域におけるＡスキャン信号（図中の一点鎖線Ｓ参照）から、予め設定された条件に該当する点（例えば、眼底表面に対応する点、最も輝度の高い点）を探索し、特定された所定の点（基準点）をテンプレート位置として設定する。演算制御器７０は、テンプレート位置を中心とする任意の領域（例えば、矩形領域）の画像をテンプレート画像として設定する（図中の矩形枠Ｗ参照）。このようにして、各分割領域において、位置ずれ検出に用いられるテンプレート画像を設定する。

演算制御器７０は、取得されたｎ枚の断層画像のうち、いずれかの画像（例えば、ｎ／２枚目に得られた画像）を基準画像（基準画像）として選択する。演算制御器７０は、取得されたｎ枚の断層画像のうち、基準画像以外の断層画像を対象画像として選択し、対象画像に関するテンプレート画像を設定する。この場合、基準画像と同様な方法で、テンプレート位置を決めておくことにより、マッチングにおける探索範囲を狭くでき、処理の高速化が可能となる。

演算制御器７０は、分割された領域毎に、基準画像のテンプレート画像と、対象画像におけるテンプレート画像とを比較し、基準画像に対する対象画像の位置ずれ方向及びずれ量を分割された領域毎に検出する。演算制御器７０は、例えば、基準画像のテンプレート画像に対して対象画像におけるテンプレート画像を一画素単位でずらしながら、相関値を逐次算出する。演算制御器７０は、相関値の値が最大になるときの画素の変位量を位置ずれ量として算出する。

＜Ａスキャン毎の位置ずれ補正＞
図４は基準画像と対象画像のずれについて説明するための図である。上記のようにして各テンプレート画像の中心に位置する基準点（Ａ１〜Ｄ１、Ａ２〜Ｄ２）に対応するＡスキャン信号の位置ずれ方向及び位置ずれ量が検出される。Ａ１〜Ｄ１は、基準画像における基準点であり、Ａ２〜Ｄ２は、対象画像における基準点である。演算制御器７０は、基準画像Ｔ１に対する対象画像Ｔ２のＡスキャン毎の位置ずれ情報を各基準点において求める。この場合、走査方向ＳＣ、深さ方向Ｚの各方向に関する位置ずれが求められる。

演算制御器７０は、基準画像Ｔ１に対する対象画像Ｔ２のＡスキャン毎の位置ずれ情報を基準点以外の各点において求める。基準画像Ｔ１と比較画像Ｔ２との間の各点の対応関係は、各断層画像における基準点の位置を基準として特定される。

図５は、基準画像Ｔ１に対する対象画像Ｔ２のＡスキャン毎のずれを示すグラフである。基準点Ａ２〜Ｄ２の座標位置は、各基準点における位置ずれ方向及び位置ずれ量を表したものであり、画像の基準点Ａ１〜Ｄ１に対する位置ずれを表す。演算制御器７０は、各基準点での位置ずれ量を用いた最小二乗法等による近似処理によって、複数の基準点に対する近似直線（回帰直線）ＡＬを求める。近似直線ＡＬは、基準画像Ｔ１に対する対象画像Ｔ２のＡスキャン毎のずれを近似的に示す情報として用いられる。Ａスキャン毎のずれ情報には、深さ方向Ｚと走査方向ＳＣのずれ情報が含まれる。なお、近似直線のような一次関数に限定されず、基準点に基づく近似曲線であってもよい。

以上のようにして、演算制御器７０は、基準画像Ｔ１に対する対象画像Ｔ２のＡスキャン毎の位置ずれ情報を求める。演算制御器７０は、求められた位置ずれ情報に基づいて，位置ずれが解消されるように、対象画像を形成する各Ａスキャン信号（深さ方向の輝度情報）を画像処理によって移動する。このような処理により、演算制御器７０は、対象画像を再構築する。

演算制御器７０は、各Ａスキャン信号に関して、各Ａスキャンでの位置ずれ情報を利用して、Ａスキャンの形成位置を変更する。例えば、ある点Ａｘに対応するＡスキャン信号に関する位置ずれを補正する場合、演算制御器７０は、Ａｘに関するＡスキャン信号の位置ずれ量（Ｓｃｘ、Ｚｘ）がオフセットされるように、対象画像におけるＡｘでのＡスキャン信号の形成位置を変更すればよい。なお、Ａスキャン信号の形成位置を変更する場合、断層画像を形成するために予め設定された枠（フレームＦ）を超える部分（例えば、Ａスキャン信号の上下端部部分）に関して、不用なデータとして無視してもよいし、画像データとして残しても良い。

なお、演算制御器７０は、他の断層画像についても、上記のように基準画像に対するずれをＡスキャン信号ごとに補正することにより、断層画像を再構築する。

以上のような補正処理によって、アライメントずれ、固視方向のずれに伴う測定光の眼への入射位置のずれによる各Ａスキャン信号の位置ずれが補正される。

以上のようにしてＡスキャン毎に位置ずれが補正された断層画像は、加算平均画像の作成に利用されることにより、より精度の高い断層画像を取得できる。例えば、演算制御器７０は、これらの断層画像を加算し、その平均を求めることにより加算平均画像を得る。

演算制御器７０は、例えば、各断層画像を形成する深さ情報の実数成分と虚数成分の絶対値を利用して、複数の断層像に基づく加算平均画像を取得できる。また、演算制御器７０は、各断層像の基礎となるＺ空間での実虚成分を利用して加算平均画像を取得できる。演算制御器７０は、実数成分の信号を用いて第１の加算平均データを得ると共に、虚数成分の信号を用いて第２の加算平均データを得て、これらを合成することにより複数の断層像に基づく加算平均画像を取得してもよい。

演算制御器７０は、上記Ａスキャン毎の位置ずれ補正に加えて、分割された領域毎に、各領域での画像を移動させることにより画像単位でのずれを補正するようにしてもよい。これにより、断層画像間の位置ずれをより適正に補正できる。

また、位置ずれが補正された断層画像を用いて解析（例えば、層厚解析）を行うことによって、良好な解析結果を得ることができる。

なお、基準画像として用いる断層画像には、任意の断層画像が設定されることができる。例えば、アライメントずれ及び固視ずれが少ない状態にて取得された断層画像を用いるのが有利である。この場合、前眼部観察系を装置に設け、前眼部観察系を用いてアライメントズレを検出し、アライメントズレが少ない断層画像を基準画像として用いることにより、良好な断層画像が得られる。

基準画像に対する対象画像のＡスキャン毎の位置ずれ情報を検出する場合、上記手法に限定されない。例えば、演算制御器７０は、断層画像を形成するＡスキャン信号における所定の条件を満たす特徴点をＡスキャン信号毎に抽出する。そして、演算制御器７０は、抽出された特徴点に基づく近似曲線を得る。演算制御器７０は、上記のように特徴点に基づく近似曲線を基準画像と対象画像とでそれぞれ求める。演算制御器７０は、基準画像における近似曲線と対象画像における近似曲線との間での位置ずれを求め、その位置ずれが補正されるように、各Ａスキャン信号の形成位置を補正する。この場合、前述のように求められる基準画像と対象画像での基準点を用いて、基準画像と対象画像との間でのＡスキャン信号の対応関係が求められる。

例えば、演算制御器７０は、基準画像と対象画像とでそれぞれ所定の網膜層（例えば、ＲＰＥ層（Retinal Pigment epithelium））をＡスキャン信号毎に抽出する。そして、演算制御器７０は、抽出された網膜層の分布曲線を得る。演算制御器７０は、網膜層の分布曲線を基準画像と対象画像とでそれぞれ求める。演算制御器７０は、基準画像における分布曲線と対象画像における分布曲線との間での位置ずれを求め、その位置ずれが補正されるように、各Ａスキャン信号の形成位置を補正する。この場合、複数のＡスキャン信号からなる分割領域での画像を用いて、基準画像と対象画像との間でのＡスキャン信号の対応関係が求められる。

＜走査方向に関する倍率補正＞
図６は、基準画像と対象画像との間の撮像範囲のずれについて説明するための図である。複数の断層画像を得る場合、測定光の走査方向に平行な方向に眼が動いた場合、走査方向に関する実際の撮像範囲が変化する。測定光の走査方向と同じ方向に眼が動いた場合、実際の撮像範囲が狭くなる一方（図６参照）、測定光の走査方向と逆方向に眼が動いた場合、実際の撮像範囲が広くなる。

演算制御器７０は、各断層画像において複数の特徴領域を抽出し、特徴領域間の距離を求めることにより走査幅のずれ情報を取得する。断層画像における各特徴領域は、断層画像における走査方向ＳＣに関して異なる位置にて抽出される。演算制御器７０は、取得された走査幅のずれ情報に基づいて断層画像間での走査方向に関する倍率を補正する。

演算制御器７０は、断層画像を複数の領域に分けて倍率を補正するようにしてもよい。演算制御器７０は、断層画像を走査方向に関して分割し、分割された各領域での特徴領域を抽出し、隣接する特徴領域間の距離（各基準点の間隔）を基準画像と対象画像でそれぞれ算出する。演算制御器７０は、隣接する特徴領域間の距離を基準画像と対象画像との間で検出し、その検出結果に基づいて走査方向に関する倍率のずれを補正してもよい。

上記のようにして各テンプレート画像の中心に位置する基準点（Ａ１〜Ｄ１、Ａ２〜Ｄ２）に対応するＡスキャン信号の位置ずれ方向及び位置ずれ量が検出される。Ａ１〜Ｄ１は、基準画像における基準点であり、Ａ２〜Ｄ２は、対象画像における基準点である。演算制御器７０は、基準画像Ｔ１に対する対象画像Ｔ２のＡスキャン毎の位置ずれ情報を各基準点において求める。この場合、走査方向ＳＣ、深さ方向Ｚの各方向に関する位置ずれが求められる。

図７は、基準画像Ｔ１に対する対象画像Ｔ２の撮像範囲のずれを示すグラフである。例えば、演算制御器７０は、基準画像におけるある基準点の間隔Ｌ１と、対象画像におけるある基準点の間隔Ｌ２を算出する。このように基準点の間隔を算出し、これらを比較することにより、所定の走査幅にて複数の断層画像を取得した場合の実際の走査幅（走査方向に関する眼上での走査範囲）を比較できる。

演算制御器７０は、対象画像における間隔Ｌ２が基準画像における間隔Ｌ１と等しくなるように、対象画像における走査方向（例えば、横方向）に関する倍率を補正する。

基準点の間隔としては、断層画像における各基準点の間隔の平均値、断層画像における両端の基準点の間隔、を求めるのが有利である。もちろん、これに限定されず、断層画像における中心に位置する２つの基準点の間隔であってもよい。

断層画像間の倍率のずれを補正する場合、第１の手法として、演算制御器７０は、画像全体の倍率を補正する。第２の手法として、演算制御器７０は、各特徴領域（基準点）を区切りとして、断層画像を分割する。演算制御器７０は、隣接する特徴領域間の距離（各基準点の間隔）を基準画像と対象画像でそれぞれ算出する。演算制御器７０は、基準画像と対象画像との間で対応関係にある特徴領域間の距離（各基準点の間隔）を比較し、分割された画像領域毎に倍率のずれを補正する。なお、倍率を補正する場合、演算制御器７０は、断層画像を形成する各Ａスキャンの間隔を補正することにより、断層画像におけるＡスキャン信号の形成位置を変更するようにしてもよい。

なお、上記手法は、眼の移動に応じて測定光の走査位置を補正するような場合に有利である。例えば、ＯＣＴ光学系の光軸を中心とする測定光の走査範囲にて第１の断層画像が取得され、ＯＣＴ光学系の光軸からΔＤ（例えば、１ｍｍ）ずれた位置を中心とする測定光の走査範囲にて第２の断層画像が取得されたとする。眼上の走査位置が補正されても、ＯＣＴ光学系の歪曲収差により第１の断層画像と第２の断層画像との間で走査方向に関して倍率のずれが生じる可能性がある。そこで、上記のように断層画像間での眼上での走査幅のずれ情報を取得し、取得された走査幅のずれ情報に基づいて断層画像の走査方向に関する倍率を補正することにより、倍率のずれを補正できる。

＜位置ずれ検出手法＞
上記のように、２つの画像間の位置ずれを検出する手法としては、種々の画像処理手法（各種相関関数を用いる方法、フーリエ変換を利用する方法、特徴点のマッチングに基づく方法）を用いることが可能である。

例えば、所定の基準画像又は対象画像（を１画素ずつ位置ずれさせ、基準画像と対象画像を比較し、両データが最も一致したとき（相関が最も高くなるとき）の両データ間の位置ずれ方向及び位置ずれ量を検出する手法が考えられる。また、所定の基準画像及び対象画像から共通する特徴点を抽出し、抽出された特徴点の位置ずれ方向及び位置ずれ量を検出する手法が考えられる。

また、２つの画像間の位置ずれを求めるための関数として、位相限定相関関数を用いるようにしてもよい。この場合、まず、各画像をフーリエ変換し、各周波数成分の位相と振幅を得る。なお、得られた振幅成分は、各周波数成分に関して大きさ１に正規化しておく。次に、２つの画像間で周波数毎の位相差を算出した後、これらに逆フーリエ変換をかける。

１０光コヒーレンストモグラフィー
７０演算制御器
１００干渉光学系
１０８光スキャナ

Claims

光走査により被検眼の複数の断層画像を取得するための撮像光学系と、
撮像光学系により取得された前記複数の断層画像間における走査方向に関する倍率のずれを補正する画像処理手段と、
を備える眼光断層画像撮像装置であって、
画像処理手段は、各断層画像において設定された少なくとも２つ以上の特徴領域間の距離を走査方向に関して求めることにより走査幅のずれ情報を取得し、取得された走査幅のずれ情報に基づいて前記複数の断層画像間における走査方向に関する倍率のずれを補正することを特徴とする眼光断層画像撮像装置。
画像処理手段は、
断層画像を走査方向に関して分割し、分割領域として隣接する前記特徴領域間の距離を走査方向に関して求めることにより走査幅のずれ情報を分割領域毎に取得し、
取得された走査幅のずれ情報に基づいて前記複数の断層画像間における走査方向に関する倍率のずれを、分割された画像領域毎に補正することを特徴とする請求項１の眼光断層画像撮像装置。
画像処理手段は、さらに、前記複数の断層画像間の位置ずれ情報を画像単位で取得し、取得された画像単位での位置ずれ情報に基づいて断層画像間の位置ずれを補正する請求項１の眼光断層画像撮像装置。
撮像光学系は、ある横断位置での複数の光走査により該横断位置での断層画像を複数取得し、
画像処理手段は、断層画像間での走査方向に関する倍率のずれを補正し、補正された断層画像を用いて加算平均画像を得る請求項１〜３のいずれかの眼光断層画像撮像装置。
撮像光学系は、二次元的な光走査により横断位置の異なる複数の断層画像を取得し、
画像処理手段は、断層画像間での走査方向に関する倍率のずれを補正し、補正された断層画像を用いて３次元データを得る請求項１〜４のいずれかの眼光断層画像撮像装置。
光走査により被検眼の複数の断層画像を取得するための撮像光学系と、
撮像光学系により取得された前記複数の断層画像間における走査方向に関する倍率のずれを補正する画像処理手段と、
を備えることを特徴とする眼光断層画像撮像装置であって、
光走査中における眼の移動を検出する眼移動検出センサを有し、
該センサからの検出結果に基づいて断層画像間での走査方向に関する倍率のずれを補正することを特徴とする眼光断層画像撮像装置。