JP2016168192A - 画像撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 結像面に設置されたミラーで眼底からの戻り光の中心部を全て反射して共焦点画像を撮像し、ミラー周辺部を透過した戻り光で非共焦点画像を撮像すると非共焦点画像が低分解能となってしまう。
【解決手段】 光源からの測定光を被検査物に照射することにより得られる戻り光の中心部の一部の光を共焦点撮像部へ、前記中心部のそれ以外の光と前記中心部の周辺の光を非共焦点撮像部へ分岐する第１分岐手段と、前記共焦点撮像部へ分岐された光の強度を測定する第１受光手段と、前記非共焦点撮像部へ分岐された光の強度を測定する第２受光手段と、前記第１及び第２手段によりそれぞれ受光された光の強度に応じた信号から画像を生成する第１生成手段とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像撮像装置及びその制御方法に関し、特に眼科診療等に用いられる画像撮像装置及びその制御方法に関するものである。

眼部検査に用いられる眼科装置として、共焦点レーザー顕微鏡の原理を利用した走査型レーザー検眼鏡（ＳＬＯ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ）がある。該走査型レーザー検眼鏡は、測定光であるレーザーを眼底に対してラスタースキャンを行い、その戻り光の強度から平面画像を得る装置（以下、ＳＬＯ装置）であり、高分解能にて高速で画像が得られる。

近年、ＳＬＯ装置において測定光のビーム径を大きくし、測定光が眼底上で微小なスポットになるようにすることにより、分解能を向上させた眼底の平面画像を取得することが可能になってきた。しかしながら、測定光のビーム径の大径化に伴い、眼底の平面画像の取得において、被検眼にて発生する、測定光やその戻り光の収差による平面画像のＳＮ比及び分解能が低下する。

この分解能の低下には、被検眼による収差を波面センサでリアルタイムに測定し、波面補正デバイスにて被検眼にて発生する測定光やその戻り光の収差を補正して対処している。このような波面補正デバイス等の補償光学系を有する補償光学ＳＬＯ装置（以下、ＡＯ−ＳＬＯ装置）が開発され、高分解能の平面画像の取得を可能にしている。

ＡＯ−ＳＬＯ装置にて高分解能の平面画像を取得する場合、上記に説明したような、共焦点光学系に則った上で、測定光のビーム径の大径化が行われる。しかし、画像を取得する眼底の部位・組織によっては、あえて非共焦点の光学系をその一部に導入することで、平面画像のＳＮ比の向上が行われている。

非特許文献１においては、眼底からの戻り光をその結像面上で、中心部と周辺部へと分割し、さらに周辺部を分割しそれらを各々の光センサに入射させている。そして、各々の光センサの信号を演算（差分）して、網膜の画像化を行うＡＯ−ＳＬＯ装置が提案され、取得される平面画像のＳＮ比向上が試みられている。

ＩＯＶＳ，Ｖｏｌ．５５，ＮＯ．７，４２４４−４２５１（２０１４）

上述のＡＯ−ＳＬＯ装置は、補償光学系を用いて高分解能・高ＳＮ比の平面画像を取得することが可能とされている。

しかしながら、非特許文献１のものにおいては、結像面に設置されたミラーで眼底からの戻り光の中心部の光を全て反射する構成となっている。そのため、戻り光の中心部の周りの周辺部の光を分割し、それらを各々の光センサに入射させ、各々の光センサの信号を演算して得られた非共焦点画像が低分解能となってしまい、改善の余地を残している。

本発明は、上記課題に鑑み、分解能の高い非共焦点画像を得ることができる画像撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の画像撮像装置は、被検査物に測定光を照射し、該被検査物の共焦点画像及び非共焦点画像を撮像する光画像撮像装置であって、光源からの測定光を被検査物に照射することにより得られる戻り光の中心部の一部の光を共焦点撮像部へ、前記中心部のそれ以外の光と前記中心部の周辺の光を非共焦点撮像部へ分岐する第１分岐手段と、前記共焦点撮像部へ分岐された光の強度を測定する第１受光手段と、前記非共焦点撮像部へ分岐された光の強度を測定する第２受光手段と、前記第１及び第２手段によりそれぞれ受光された光の強度に応じた信号から画像を生成する第１生成手段と、を有することを特徴とする。

本発明により、分解能の高い非共焦点画像を得ることができる。

本発明の実施形態１におけるＳＬＯ装置の光学系の構成を説明する図である。 本発明の実施形態１における受光部の光学系の構成を説明する図である。 本発明の実施形態１における分離部の構成を説明する図である。 本発明の実施形態１におけるＳＬＯ装置の測定光の波長分布を説明する図である。 本発明の実施形態１におけるＳＬＯ装置による撮像手順を説明するフロー図である。 本発明の実施形態１におけるＳＬＯ装置の制御ソフト画面の構成を説明する図である。 本発明の実施形態２における受光部の構成を説明する図である。 本発明の実施形態２における分割部を説明する図である。 本発明の実施形態２における輪郭強調された非共焦点画像を説明する図である。 本発明の実施形態２における分割部の別形態を説明する図である。 本発明の実施形態３における分離部の構成を説明する図である。 本発明の実施形態３におけるＳＬＯ装置の制御ソフト画面の構成を説明する図である。

本発明を実施するための形態を、以下の実施形態により説明する。ただし、以下の実施形態は特許請求の範囲に関わる本発明を限定するものではなく、また、本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。

［実施形態１］
実施形態１においては、光画像撮像装置として、本発明を適用したＡＯ−ＳＬＯ装置について説明する。ＡＯ−ＳＬＯ装置は、補償光学系を備え、眼底の高分解能及び高画質（高ＳＮ比）の平面画像（ＡＯ−ＳＬＯ像）の撮像を行う装置である。また、ＡＯ−ＳＬＯ像の取得を補助する目的で、広画角の平面画像（ＷＦ−ＳＬＯ像）の撮像を行うＷＦ−ＳＬＯ装置、測定光の入射位置を把握するための前眼部観察装置、および撮像箇所を調整するために視線を誘導する固視灯表示装置が付随している。

本実施形態では、被検査物である被検眼による光学収差を空間光変調器を用いて補正して平面画像を取得するＡＯ−ＳＬＯ装置が構成され、被検眼の視度や被検眼による光学収差によらず良好な平面画像が得られるようにされている。

ここでは、高分解能の平面画像を撮像するために、補償光学系を備えているが、高分解能を実現できる光学系の構成であれば、補償光学系を備えていなくてもよい。

＜ＳＬＯ装置の構成＞
図１は、本発明の実施形態１におけるＳＬＯ装置の光学系の構成を説明する図である。本ＳＬＯ装置は、ＡＯ−ＳＬＯ部１４０、ＷＦ−ＳＬＯ部１４１、固視灯部、前眼部観察部、及び、制御ＰＣ１０９から構成される。図１を用いて各部の構成について説明する。

＜ＡＯ−ＳＬＯ部全体＞
まず、本実施形態におけるＡＯ−ＳＬＯ部１４０について、具体的に説明する。

図１において、光源１０１−１から出射した光は、光カプラー１３１によって参照光１０５と測定光１０６−１とに分割される。測定光１０６−１は、シングルモードファイバー１３０−４、空間光変調器１５９、ＡＯ−ＳＬＯ部ＸＹスキャナ１１８−１、ダイクロイックミラー１７０−１等を介して観察対象である被検眼１０７に導かれる。１５６は固視灯であり、固視灯１５６からの光束１５７は、被検眼１０７の固視を促す役割を有する。

測定光１０６−１は、被検眼１０７によって反射あるいは散乱され戻り光１０８−１となり、光路を逆行し、ビームスプリッタ１５８−３で反射されて、受光部２００を構成するディテクター２０４−１〜２に入射される。ディテクター２０４−１は本実施形態において第１受光手段に対応し、ディテクター２０４−２は本実施形態において第２受光手段に対応する。

ディテクター２０４−１〜２は、戻り光１０８−１の光強度を電圧に変換し、その出力される信号を用いて、被検眼１０７の平面画像が生成される。本実施形態では、光学系の全体を主にレンズを用いた屈折光学系を用いて構成しているが、レンズの代わりに球面ミラーを用いた反射光学系によっても構成しても良い。

また、本実施形態では、収差補正デバイスとして反射型の空間光変調器を用いたが、透過型の空間光変調器や、可変形状ミラーを用いて構成しても良い。

＜ＡＯ−ＳＬＯ部の光源＞
つぎに、光源１０１−１の周辺について説明する。光源１０１−１は、代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）である。波長は８４０ｎｍバンド幅５０ｎｍである。スペックルノイズの少ない平面画像を取得するために低コヒーレント光源を選択している。また、光源の種類は、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）等も用いても良い。

また、眼を測定することを考慮すると、波長は近赤外光が適する。さらに、波長は得られる平面画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８４０ｎｍ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。本実施形態では、眼底撮像と波面測定のための光源を共用しているが、それぞれ別光源とし、光路の途中で合波する構成としても良い。

光源１０１−１から出射された光は、シングルモードファイバー１３０−１と光カプラー１３１とを介して、参照光１０５と測定光１０６−１とに９０：１０の割合で分割される。１５３−２、１５３−４は偏光コントローラであり、参照光１０５、測定光１６０−１の偏光状態をそれぞれ制御する。

＜ＡＯ−ＳＬＯ部の参照光路＞
次に、参照光１０５の光路について説明する。

光カプラー１３１によって分割された参照光１０５は、光ファイバー１３０−２を介して、光量測定装置１６４に入射される。光量測定装置１６４は参照光１０５の光量を測定することにより、測定光１０６−１の光量をモニターする。

＜ＡＯ−ＳＬＯ部の測定光路＞
次に、測定光１０６−１の光路について説明する。

光カプラー１３１によって分割された測定光１０６−１は、シングルモードファイバー１３０−４を介してレンズ１３５−１に導かれ、ビーム径４ｍｍの平行光になるよう調整され、補償光学系に導光される。補償光学系は、ビームスプリッタ１５８−１、収差を測定するための波面センサ１５５、空間光変調器１５９およびピンホール１９８−１、及び、それらに測定光１０６−１、戻り光１０８−１を導光するためのレンズ１３５−５〜１０から構成されている。

ビーム径４ｍｍの平行光になるよう調整された測定光１０６−１は、ビームスプリッタ１５８−１、１５８−３を通過し、空間光変調器１５９に入射される。ここで、被検眼１０７の角膜１２６とＡＯ−ＳＬＯ部ＸＹスキャナ１１８−１と波面センサ１５５と空間光変調器１５９とは光学的に共役となるようレンズ１３５−５〜１０等が配置されている。

次に、測定光１０６−１は、空間光変調器１５９にて変調され、レンズ１３５−７〜８を通過し、ＡＯ−ＳＬＯ部ＸＹスキャナ１１８−１のミラーに入射される。ここでは、簡単のため、ＡＯ−ＳＬＯ部ＸＹスキャナ１１８−１は一つのミラーとして記したが、実際にはＸスキャナとＹスキャナとの２枚のミラーが近接して配置され、眼底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。

また、測定光１０６−１の中心は、ＡＯ−ＳＬＯ部ＸＹスキャナ１１８−１の各ミラーの回転中心と一致するように調整されている。

ここで、ＡＯ−ＳＬＯ部Ｘスキャナは、測定光１０６−１を紙面に平行な方向に走査するスキャナであり、共振型スキャナを用い、その駆動周波数は約７．９ｋＨｚである。またＡＯ−ＳＬＯ部Ｙスキャナは、測定光１０６−１を紙面に垂直な方向に走査するスキャナであり、ガルバノスキャナを用い、その駆動波形はのこぎり波であり、周波数は３２Ｈｚ、デューティ比は８４％である。ＡＯ−ＳＬＯ部Ｙスキャナの駆動周波数は、ＡＯ−ＳＬＯ像の撮像のフレームレートを決定する重要なパラメータである。ＡＯ−ＳＬＯ部ＸＹスキャナ１１８−１は制御ＰＣ１０９からドライバ部１８１内の光スキャナ駆動ドライバ１８２を介して制御される。

レンズ１３５−９〜１０は、眼底１２７を走査するために必要な光学系であり、測定光１０６−１を被検眼１０７の瞳孔中心を支点として、眼底１２７をスキャンするために用いられる。

ここで、測定光１０６−１のビーム径４ｍｍであるが、より高分解能なＡＯ−ＳＬＯ像を取得するためにビーム径はより大きくしてもよい。

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、付随するレンズ１３５−１０の位置を動かし、フォーカス調整をすることができる。レンズ１３５−１０の位置を調整することで、被検眼１０７の眼底１２７の所定の層に、測定光１０６−１を合焦させ撮像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。

ここで、電動ステージ１１７−１は制御ＰＣ１０９からドライバ部１８１内の電動ステージ駆動ドライバ１８３を介して制御される。

レンズ１３５−９〜１０を介した測定光１０６−１はダイクロイックミラー１７０−１を通過し、被検眼１０７へと導光される。測定光１０６−１は被検眼１０７に入射すると、眼底１２７からの反射や散乱により、戻り光１０８−１となる。戻り光１０８−１は同一光路を通り、ビームスプリッタ１５８−１で一部は反射し、ピンホール１９８−１を介して波面センサ１５５に入射され、被検眼１０７で発生する戻り光１０８−１の収差が測定される。

ここで、ピンホール１９８−１は、戻り光１０８−１以外の不要光を遮蔽する目的で設置されている。ビームスプリッタ１５８−１を透過した戻り光１０８−１はビームスプリッタ１５８−３で反射し、受光部２００へ入射する。入射した戻り光１０８−１は分岐部によって分光され、ディテクター２０４−１、２にそれぞれ到達する。ディテクター２０４−１、２は、例えば高速・高感度な光センサであるＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）やＰＭＴ（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ Ｔｕｂｅ）が用いられる。

＜受光部＞
次に、図２を用いて受光部２００の概略構成について説明する。

戻り光１０８−１は、結像面に配置された分離部２１１に入射し、一部光は反射してディテクター２０４−１へ入射する。さらに分離部２１１に入射した他の一部光は透過してディテクター２０４−２へと入射する。分離部２１１は本実施形態において第１分岐手段に対応する。ここで、図３に示したように分離部２１１は、中心部の一部反射一部透過領域３１４、その周辺部である透過領域３１２、それら以外を遮光するための遮光領域３１３によって構成されている。

本実施形態で用いた一部反射一部透過領域３１４はクロムをガラス基板上に蒸着してなる一部反射一部透過膜によって構成されている。更に、光源部１０１−１の波長において、１０％程度の吸収を差し引き、反射率は６５％程度、透過率は２５％程度である。もちろん、この反射率と透過率に限るものではない。

そして、一部反射一部透過領域３１４の中心は戻り光１０８−１の光軸中心に位置し、反射した光をディテクター２０４−１が受光するように光軸に対して斜めに配置される。分離部２１１は戻り光１０８−１の光軸に対して斜めに配置されたときに、一部反射一部透過領域３１４と透過領域３１２の形状が光軸方向から見て円形になるような楕円形状となっている。

一部反射一部透過領域３１４で反射された反射光２０８はレンズ２１０を介してディテクター２０４−１に入射する。レンズ２１０およびディテクター２０４−１は本実施形態において共焦点撮像部に対応する。

一部反射一部透過領域３１４および透過領域３１２を透過した戻り光１０８−１の透過光２０９は、レンズ２１２を介してディテクター２０４−２に入射する。レンズ２１２およびディテクター２０４−２は本実施形態において非共焦点撮像部に対応する。

＜ＷＦ−ＳＬＯ部全体＞
次に、ＷＦ−ＳＬＯ部１４１について説明する。

ＷＦ−ＳＬＯ部１４１は基本的にＡＯ−ＳＬＯ部１４０と同様の構成となっている。同様の構成部分については説明を省略する。

図１において、光源１０１−２から出射した測定光１０６−２は、レンズ１３５−２、レンズ１３５−１１〜１４、ＷＦ−ＳＬＯ部ＸＹスキャナ１１８−２、ダイクロイックミラー１７０−１〜３等を介して観察対象である被検眼１０７に導かれる。光源１０１−２は、ＡＯ−ＳＬＯ部と同様にＳＬＤであり、その波長は９２０ｎｍバンド幅２０ｎｍである。

＜ＷＦ−ＳＬＯ部の測定光路＞
次に、測定光１０６−２の光路について説明する。

図１において、光源１０１−２から出射した測定光１０６−２は、レンズ１３５−２、レンズ１３５−１１〜１４、ＷＦ−ＳＬＯ部ＸＹスキャナ１１８−２、ダイクロイックミラー１７０−１〜３等を介して観察対象である被検眼１０７に導かれる。

ここで、ＷＦ−ＳＬＯ部ＸＹスキャナ１１８−２の構成要素であるＷＦ−ＳＬＯ部Ｘスキャナは、測定光１０６−２を紙面に平行な方向に走査するスキャナであり、共振型スキャナを用い、その駆動周波数は約３．９ｋＨｚである。また、ＷＦ−ＳＬＯ部Ｙスキャナは、測定光１０６−２を紙面に垂直な方向に走査するスキャナであり、ガルバノスキャナを用い、その駆動波形はのこぎり波であり、周波数は１５Ｈｚ、デューティ比は８４％である。ＷＦ−ＳＬＯ部Ｙスキャナの駆動周波数は、ＷＦ−ＳＬＯ像のフレームレートを決定する重要なパラメータである。

ここで、測定光１０６−２のビーム径は１ｍｍであるが、より高分解能なＷＦ−ＳＬＯ像を取得するために、ビーム径は大きくしてもよい。

測定光１０６−２は、被検眼１０７に入射すると眼底１２７からの反射や散乱により戻り光１０８−２となる。戻り光１０８−２は、ダイクロイックミラー１７０−１〜３、レンズ１３５−１３〜１４、レンズ１３５−２〜４、ＷＦ−ＳＬＯ部ＸＹスキャナ１１９−２、ビームスプリッタ１５８−２等を介してディテクター１３８−２に到達する。

＜固視灯部の構成＞
図１において、固視灯１５６は、発光型のディスプレイモジュールからなり、表示面（□２７ｍｍ、１２８×１２８画素）をＸＹ平面に有する。ここでは、液晶、有機ＥＬ、ＬＥＤアレイ等を用いることができる。被検眼１０７が、固視灯１５６からの光束１５７を注視することで、被検眼１０７の固視が誘導される。固視灯１５６の表示面は例えば図１（ｂ）に示すように、任意の点灯位置１６５に十字のパターンが点滅して表示される。

固視灯１５６からの光束は、レンズ１３５−１７〜１８、ダイクロイックミラー１７０−１〜３を介して眼底１２７に導かれる。また、レンズ１３５−１７〜１８は、固視灯１５６の表示面と眼底１２７とが光学的に共役となるように配置される。また、固視灯１５６は、制御ＰＣ１０９からドライバ部１８１内の固視灯駆動ドライバ１８４を介して制御される。

＜前眼部観察部＞
次に、前眼部観察部について説明する。

図１において、前眼部照明光源１０１−３から出射された光は、被検眼１０７を照射し、その反射光がダイクロイックミラー１０７−１〜２、レンズ１３５−１９、２０を介してＣＣＤカメラ１６０に入射する。そして、ＣＣＤカメラ１６０からの出力信号を画像化することにより前眼部を観察することができる。前眼部照明光源１０１−３は中心波長７４０ｎｍのＬＥＤである。

＜フォーカス、シャッター、乱視補正＞
上述したＡＯ−ＳＬＯ部、ＷＦ−ＳＬＯ部、固視灯部は、それぞれ個別に電動ステージ１１７−１〜３を持ち、３つの電動ステージを連動させて動かすことによりフォーカスを調整している。ただし、個別にフォーカス位置を調整したい場合には、個別に電動ステージを動かすことで調整可能である。

また、ＡＯ−ＳＬＯ部、ＷＦ−ＳＬＯ部はそれぞれシャッター（不図示）を備え、シャッターの開閉により個別に被検眼１０７に測定光を入射させるか否かを制御できる。

ここではシャッターを用いたが、光源１０１−１〜２を直接ＯＮ／ＯＦＦすることにより、制御することもできる。同様に、前眼部観察部、固視灯部についても、光源１０１−３および固視灯１５６のＯＮ／ＯＦＦにより制御可能である。

また、レンズ１３５−１０は交換可能になっており、被検眼１０７による収差（屈折異常）に合わせて球面レンズやシリンドリカルレンズを用いることができる。また１個のレンズに限らず、複数のレンズを組み合わせて設置することも可能である。

＜波面補正＞
次に、波面センサ１５５、空間光変調器１５９を用いた波面補正について説明する。

波面センサ１５５、空間光変調器１５９は、制御ＰＣ１０９に電気的に接続されている。波面センサ１５５はビームの波面を測定するもので、シャックハルトマンセンサを用いており、測定レンジはー１０Ｄ〜＋５Ｄとなっている。得られた収差は、ツェルニケ多項式を用いて表現され、これは被検眼１０７の収差を示している。ツェルニケ多項式はチルト（傾き）の項、デフォーカスの項、アスティグマ（非点収差）の項、コマの項、トリフォイルの項等からなる。制御ＰＣ１０９は、得られた被検眼１０７の収差を基に、収差のない波面へと補正するような変調量（補正量）を計算し、空間光変調器１５９にその変調を指令する。本実施形態では、空間光変調器１５９として画素数６００×６００の反射型液晶空間位相変調器を用いた。

＜波長＞
ＡＯ−ＳＬＯ部１４０、ＷＦ−ＳＬＯ部１４１、固視灯部、前眼部観察部に用いられている光源の波長分布を図４に示す。固視灯１５６からの光束１５７の波長は７２０ｎｍ以下であり、前眼部観察部の光源１０１−３は中心波長７４０ｎｍである。また、ＡＯ−ＳＬＯ部１４０の光源１０１−１の波長は８４０ｎｍバンド幅５０ｎｍであり、ＷＦ−ＳＬＯ部１４１の光源１０１−２の波長は９２０ｎｍバンド幅２０ｎｍである。それぞれの光をダイクロイックミラー１７０−１〜３で分けるために、それぞれ異なる波長帯になるようにしている。なお、図４は各光源の波長の違いを示すものであり、その強度およびスペクトル形状を規定するものではない。

＜画像化＞
次に、撮像画像の生成方法について説明する。

ディテクター２０４−１〜２に入射された光は、光の強度が電圧に変換される。ディテクター２０４−１〜２で得られた電圧信号は、制御ＰＣ１０９内のＡＤボード１７６−１にてデジタル値に変換される。次に、制御ＰＣ１０９にて、ＡＯ−ＳＬＯ部ＸＹスキャナ１１８−１の動作や駆動周波数と同期したデータ処理が行われ、ＡＯ−ＳＬＯ像が形成される。ここで、ＡＤボード１７６−１の取り込み速度は１５ＭＨｚである。制御ＰＣ１０９は本実施形態において第１生成手段に対応する。同様に、ディテクター１３８−２で得られた電圧信号は、制御ＰＣ内１０６内のＡＤボード１７６−２にてデジタル値に変換され、ＷＦ−ＳＬＯ像が形成される。

＜制御ソフト画面＞
図６を用いて、ＰＣ１０９の表示部に表示される制御ソフト画面について説明する。

図６において、各符号はそれぞれ次のように対応する。
６０１は、撮像開始を指示するための実行ボタン
６０２は、撮像終了を指示するためのＳＴＯＰボタン
６０３は、不図示の顎受け部の微調整を指示するための顎受け調整ボタン
６０４は、フォーカスを調整するためのフォーカス調整ボタン
６０５は、ＷＦ−ＳＬＯ像の撮像開始を指示するためのＷＦ−ＳＬＯ撮像ボタン
６０７は、ＡＯ−ＳＬＯ像の撮像開始を指示するためのＡＯ−ＳＬＯ撮像ボタン
６１１は、収差量の値が表示される収差補正モニター
６１２は、前眼部画像が表示される前眼部モニター
６１３は、固視灯１５６の点灯位置を指示するための固視灯位置モニター
６１４は、波面センサ１５５で検出されたハルトマン像が表示される波面センサモニター
６１５は、ＷＦ−ＳＬＯ像が表示されるＷＦ−ＳＬＯモニター
６１６は、ディテクター１３８−２の出力信号の強度が表示されるＷＦ−ＳＬＯ強度モニター
６１７は、ＷＦ−ＳＬＯ像の記録を指示するためのＷＦ−ＳＬＯ記録ボタン
６１８は、ＡＯ−ＳＬＯの共焦点画像が表示されるＡＯ−ＳＬＯ共焦点モニター
６１９は、ディテクター２０４−１の出力信号の強度が表示されるＡＯ−ＳＬＯ強度モニター
６２０は、ＡＯ−ＳＬＯ像の記録を指示するためのＡＯ−ＳＬＯ記録ボタン
６２１は、自動フォーカスを指示するための自動フォーカスボタン
６２２は、収差補正を指示するための収差補正ボタン
６２３は、設定されている撮像条件の変更を指示するための撮像条件設定ボタン
６２４は、撮像するＡＯ−ＳＬＯ像の深さの調整を指示するための深さ調整ボタン
６２５は、ＡＯ−ＳＬＯの非共焦点画像が表示されるＡＯ−ＳＬＯ非共焦点モニター
＜撮像手順＞
次に、本実施形態のＳＬＯ装置における撮像手順について図５〜６を用いて説明する。

図５に撮像手順を示す。以下に、各工程について詳しく述べる。

（工程１）撮像を開始する
検者から制御ソフト画面の実行ボタン６０１を介して撮像開始の入力があると、制御ＰＣ１０９は予め決めた標準的な位置に固視灯１５６のパターンを点灯する。本実施形態では、視野の中央部にパターンを点灯する。

（工程２）前眼部画像を取得する
制御ＰＣ１０９はＣＣＤカメラ１６０で撮像された前眼部画像を前眼部モニター６１２に表示する。検者は、前眼部モニター６１２に表示された前眼部画像を見ながら、被検眼とＳＬＯ装置との位置関係を調整する。不図示の顎受け部の微調整を指示するために顎受け調整ボタン６０３を用いることもある。詳細については、一般的であるため省略する。

（工程３）ＷＦ−ＳＬＯ像を取得する
位置調整が終わり検者からＷＦ−ＳＬＯ撮像ボタン６０５を介してＷＦ−ＳＬＯ像の撮像開始の入力があると、制御ＰＣ１０９はＷＦ−ＳＬＯ像の撮像をＷＦ−ＳＬＯ部１４１に指示し、撮像されたＷＦ−ＳＬＯ像をＷＦ−ＳＬＯモニター６１５に表示する。画角は縦９ｍｍ×横１２ｍｍであり、フレームレートは１６Ｈｚである。必要に応じて、検者はＷＦ−ＳＬＯ強度モニター６１６のＷＦ−ＳＬＯ強度が大きくなるよう、フォーカス調整ボタン６０４を用いて調整を指示する。ＷＦ−ＳＬＯ強度モニター６１６には横軸時間、縦軸信号強度でＷＦ−ＳＬＯ部１４１で検出された信号強度が時系列に表示されている。ここで、検者によりフォーカス調整ボタン６０４が調整されると、制御ＰＣ１０９は入力された調整量に従ってレンズ１３５−１０、１４、１８の位置を同時に調整する。

検者からＷＦ−ＳＬＯ記録ボタン６１７を介してＷＦ−ＳＬＯ記録の入力があると、制御ＰＣ１０９はＷＦ−ＳＬＯデータを記録部（不図示）へ保存する。

（工程４）ＡＯ−ＳＬＯ像を表示する
検者からＡＯ−ＳＬＯ撮像ボタン６０７を介してＡＯ−ＳＬＯ撮像開始の入力があると、制御ＰＣ１０９はＡＯ−ＳＬＯ測定光のシャッターを開き、ＡＯ−ＳＬＯ測定光である測定光１０６−１が被検眼１０７に照射される。ＡＯ−ＳＬＯ共焦点モニター６１８にＡＯ−ＳＬＯの共焦点画像を、ＡＯ−ＳＬＯ非共焦点モニター６２５にＡＯ−ＳＬＯの非共焦点画像を表示する。撮像画角は縦０．８ｍｍ×横０．８ｍｍ、フレームレートは３２Ｈｚが初期値として設定されている。また、ＡＯ−ＳＬＯ強度モニター６１９に、ＷＦ−ＳＬＯ強度モニター６１６と同様に、ＡＯ−ＳＬＯ部で検出された信号強度を時系列に表示し、検者の指示に基づいて調整する。

（工程５）ＡＯ−ＳＬＯ像取得位置を決定する
検者はＡＯ−ＳＬＯ像を取得したい位置を指定する。指定された位置に応じて、制御ＰＣ１０９は固視灯１５６のパターンの点灯位置を変更する。

ＡＯ−ＳＬＯ像を取得する位置を指定する手段は２通りある。一つは固視灯位置モニター６１３において固視灯１５６の位置を指示する方法、もう一つはＷＦ−ＳＬＯモニター６１５において所望の位置をポインティングデバイス（不図示）を用いてカーソルの指示する位置をクリックする方法である。制御ＰＣ１０９はＷＦ−ＳＬＯモニター６１５上の画素と固視灯１５６の位置を関連付けており、指定された位置に応じて固視灯１５６のパターンの点灯位置を変更する。固視灯１５６のパターンの点灯位置を変更することで視線を所望の位置に誘導することができ、指示した位置のＡＯ−ＳＬＯ像を撮像することができる。

（工程６）収差補正を行う
制御ＰＣ１０９は波面センサモニター６１４に波面センサ１５５で検出されたハルトマン像を表示する。このハルトマン像から計算された収差成分を収差補正モニター６１１に表示する。収差はデフォーカス（ｄｅｆｏｃｕｓ）成分（μｍ単位）と、全ての収差量（μｍＲＭＳ単位）に分けて表示する。ここで、工程３において、ＡＯ−ＳＬＯ測定光のフォーカスレンズであるレンズ１３５−１０の位置を調整しているため、この工程での収差測定が可能な状態になっている。具体的には戻り光１０８−１が、ピンホール１９８−１を蹴られることなく通過し、波面センサ１５５に到達する状態になっている。

ここで検者から自動フォーカスボタン６２１を介して自動フォーカス開始の入力があると、デフォーカスの値が小さくなるようにレンズ１３５−１０、１４、１８の位置を調整する。

次に、検者から収差補正ボタン６２２を介して収差補正開始の入力があると、収差量が小さくなる方向に空間光変調器１５９を調整し、リアルタイムに収差量の値を収差補正モニター６１１に表示する。ＡＯ−ＳＬＯ共焦点モニター６１８、ＡＯ−ＳＬＯ非共焦点モニター６２５に表示されている画像もリアルタイムに収差が補正された画像に更新する。

（工程７）ＡＯ−ＳＬＯ像を取得する
検者から撮像条件設定ボタン６２３を介して設定変更の入力があると、制御ＰＣ１０９は入力に応じてＡＯ−ＳＬＯ部１４０の撮像画角、フレームレート、撮像時間を変更する。

また、検者から深さ調整ボタン６２４を介して深さ調整の入力があると、レンズ１３５−１０を移動させ、被検眼１０７の深さ方向の撮像範囲を調整する。この調整により、具体的には、視細胞層や神経線維層や色素上皮層等の所望の層のＡＯ−ＳＬＯ像を取得することができる。

収差量が十分低い値になり、ＡＯ−ＳＬＯ像が鮮明に表示された場合、検者はＡＯ−ＳＬＯ記録ボタン６２０を押す。ＡＯ−ＳＬＯ記録ボタン６２０を介してＡＯ−ＳＬＯ記録の入力があると、制御ＰＣ１０９はＡＯ−ＳＬＯ像を記録部へ保存する。

（工程８）撮像位置の変更
検者からＡＯ−ＳＬＯ像の撮像位置変更の入力があると、工程４に戻る。なければ次の工程に進む。

（工程９）左右眼切替え
検者から撮像対象眼の左右眼切替えの入力があると、工程２に戻る。なければ次の工程に進む。

（工程１０）終了する
検者からＳＴＯＰボタン６０２を介して撮像終了の入力があると、制御ＰＣ１０９は制御ソフトを停止する。

以上説明のように、本実施形態によれば、一部反射一部透過領域を有する分離部を介して戻り光を受光することにより、分解能の高い非共焦点画像と共焦点画像を撮像することができる。

［実施形態２］
実施形態２として、図７を用いて本発明を適用したＳＬＯ装置について説明する。

本実施形態において、基本的な構成は実施形態１とほぼ同様である。受光部２００において分離部２１１を透過した透過光２０９を結像面に配置された分割部７０１でさらに分岐し、２つのディテクターで受光する構成となっている点が実施形態１と異なっている。

＜受光部＞
図７において、分離部２１１を透過した透過光２０９は、結像面に配置された分割部７０１でさらに２つに分岐され、ディテクター７０２−１〜２へそれぞれ入射する。分割部７０１は本実施形態において第２分岐手段に対応する。本実施形態における分割部７０１は図８に示すように三角柱の形状をしたナイフエッジプリズムである。ディテクター７０２−１は本実施形態において第３受光手段に対応し、ディテクター７０２−２は本実施形態において第４受光手段に対応する。

ディテクター７０２−１〜２はそれぞれＡＯ−ＳＬＯ部Ｘスキャナの走査方向と同軸上に配置された構成となっている。各ディテクターで得られた電圧信号は、制御ＰＣ１０９内のＡＤボード１７６−１にてデジタル値に変換され、制御ＰＣ１０９に入力する。制御ＰＣ１０９は本実施形態において第２生成手段に対応する。

ディテクター７０２−１〜２に入射したある時点の光から得たデジタル値をそれぞれＩａ、Ｉｂとすると、下記式からＸ方向の微分値Ｉ’を取得することができる。
Ｉ’＝（Ｉａ−Ｉｂ）／（Ｉａ＋Ｉｂ）
Ｉ’によって画像を生成し、図９に示すような輪郭強調した非共焦点画像を取得することができる。

本実施形態では分割部７０１としてナイフエッジプリズムを用いたが、図１０に示すように平面ミラーのエッジを用いる構成としても良い。

本実施形態ではディテクター７０２−１〜２はＡＯ−ＳＬＯ部Ｘスキャナの走査方向と同軸上に配置したが、ＡＯ−ＳＬＯ部Ｙスキャナの走査方向と同軸上に配置しても良く、または走査方向と角度を持った軸上に配置しても良い。

また、本実施形態では微分値Ｉ’は
Ｉ’＝（Ｉａ−Ｉｂ）／（Ｉａ＋Ｉｂ）
としたが、
Ｉ’＝（Ｉｂ−Ｉａ）／（Ｉａ＋Ｉｂ）
としても良く、上記２つの式のどちらを用いるか選択できる構成としても良い。

以上説明のように、本実施形態によれば、一部反射一部透過領域を有する分離部を介して戻り光を更に分割して２つのディテクターにより受光し、演算することにより、分解能の高い輪郭が強調された非共焦点画像と共焦点画像を撮像することができる。

［実施形態３］
実施形態３として、図１１を用いて本発明を適用したＳＬＯ装置について説明する。

本実施形態において、基本的な構成は実施形態１、２とほぼ同様であるが、受光部２００において分離部２１１の一部反射一部透過領域３１４の透過率を変更できる構成となっている点が実施形態１、２と異なっている。

＜受光部＞
本実施形態において、図１１に示すように分離部２１１は、中心部の一部反射一部透過領域３１４、周辺部の透過領域３１２、遮光するための遮光領域３１３を１組とするパターンが円形に複数配置された構成となっている。それぞれの一部反射一部透過領域３１４は透過率が異なっており、制御ＰＣ１０９の制御の下に、不図示の透過率選択制御部によって、分離部２１１を機械的に回転して選択的にパターンを切り替えることで透過率を変更することができる。分離部２１１は本実施形態において変更手段に対応する。透過率が高いパターンを選択すると非共焦点画像の分解能が上がるが、共焦点撮像系に入射する光が少なくなり、共焦点画像の画質が低下してしまう。逆に透過率が低いパターンを選択すると、非共焦点画像の分解能が下がるが、共焦点撮像系に入射する光が多くなり、共焦点画像の画質が良くなる。このため、被検査物に応じて、或いは、表示された非共焦点画像と共焦点画像を見ながら、適切な透過率（分岐比を変更することに相当する）を選択することが、所望の画像を得るために有効な手段となる。

＜撮像手順＞
次に、本実施形態のＳＬＯ装置における撮像手順について図５、１２を用いて説明する。

工程７以外の撮像手順は実施形態１の撮像手順と同様である。そこで、本実施形態では、図５の工程７の撮像手順についてのみ説明を行う。

（工程７）ＡＯ−ＳＬＯ像を取得する
検者から撮像条件設定ボタン６２３を介して設定変更の入力があると、制御ＰＣ１０９は入力に応じてＡＯ−ＳＬＯ部１４０の撮像画角、フレームレート、撮像時間を変更する。

また、検者から深さ調整ボタン６２４を介して深さ調整の入力があると、レンズ１３５−１０を移動させ、被検眼１０７の深さ方向の撮像範囲を調整する。この調整により、具体的には、視細胞層や神経線維層や色素上皮層等の所望の層の像を取得することができる。

また、透過率調整ボタン１２０１を介して透過率調整（分岐比変更）の入力があると、入力に応じて不図示の透過率選択制御部が分離部２１１を機械的に回転し、透過率を変更することで非共焦点画像の分解能を調整する。透過率調整ボタン１２０１は本実施形態において指定手段に対応する。

収差量が十分低い値になり、ＡＯ−ＳＬＯ像が鮮明に表示された場合、検者はＡＯ−ＳＬＯ記録ボタン６２０を押す。ＡＯ−ＳＬＯ記録ボタン６２０を介してＡＯ−ＳＬＯ記録の入力があると、制御ＰＣ１０９はＡＯ−ＳＬＯ像を記録部へ保存する。

本実施形態では円形に配置されたパターンを機械的に回転することで透過率の変更を行ったが、１列に並んで配置したパターンを機械的にスライドさせて透過率の変更を行ってもよい。他にも調光ミラーを用いて透過率の変更を行う構成としてもよく、透過率の変更方法はここに記載した限りではない。

以上説明したように、本実施形態によれば、眼底からの戻り光の中心部の一部を非共焦点撮像部へと入射させることができ、高分解能の非共焦点画像と共焦点画像を得ることができる。

１４０ ＡＯ−ＳＬＯ部
１４１ ＷＦ−ＳＬＯ部
２００ 受光部
２０４ ディテクター
２１１ 分離部

Claims (5)

1. 被検査物に測定光を照射し、該被検査物の共焦点画像及び非共焦点画像を撮像する画像撮像装置であって、
   光源からの測定光を被検査物に照射することにより得られる戻り光の中心部の一部の光を共焦点の撮像部へ、前記中心部のそれ以外の光と前記中心部の周辺の光を非共焦点の撮像部へ分岐する第１分岐手段と、
   前記共焦点の撮像部へ分岐された光の強度を測定する第１受光手段と、
   前記非共焦点の撮像部へ分岐された光の強度を測定する第２受光手段と、
   前記第１及び第２手段によりそれぞれ受光された光の強度に応じた信号から画像を生成する第１生成手段と、
   を有することを特徴とする画像撮像装置。
2. 前記非共焦点の撮像部へ分岐された前記戻り光を、２つに分岐する第２分岐手段と、
   前記第２分岐手段により分岐された光の強度をそれぞれ測定する第３及び第４受光手段と、
   前記第３及び第４受光手段によりそれぞれ受光された光の強度に応じた信号を用いた演算により画像を生成する第２生成手段と、
   を更に有することを特徴とする請求項１に記載の画像撮像装置。
3. 前記第１分岐手段の分岐比を変更する変更手段を更に有する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像撮像装置。
4. 前記第１分岐手段の分岐比を指定する指定手段を有し、
   前記変更手段は、指定された分岐比に基づいて前記分岐比を変更することを特徴とする請求項３に記載の画像撮像装置。
5. 光源からの測定光を被検査物に照射することにより得られる戻り光の中心部の一部の光を共焦点の撮像部へ、前記中心部のそれ以外の光と前記中心部の周辺の光を非共焦点の撮像部へ分岐する第１分岐手段と、
   前記第１分岐手段の分岐比を変更する変更手段と、
   前記共焦点の撮像部へ分岐された光の強度を測定する第１受光手段と、
   前記非共焦点の撮像部へ分岐された光の強度を測定する第２受光手段と、
   を有する画像撮像装置の制御方法であって、
   前記分岐手段の指定された分岐比を読み込む工程と、
   前記読み込まれた分岐比に基づき、前記分岐比を変更する工程と、
   前記第１及び第２受光手段によりそれぞれ受光された光の強度に応じた信号から画像を生成する工程と、
   を有することを特徴とする画像撮像装置の制御方法。

Images