特許 6047145 網膜用３次元画像生成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6047145

(24)【登録日】2016年11月25日

(45)【発行日】2016年12月21日

(54)【発明の名称】網膜用３次元画像生成装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 3/10 20060101AFI20161212BHJP

【ＦＩ】

   A61B3/10 R

【請求項の数】7

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2014-506238(P2014-506238)

(86)(22)【出願日】2013年3月19日

(86)【国際出願番号】JP2013057779

(87)【国際公開番号】WO2013141229

(87)【国際公開日】20130926

【審査請求日】2016年2月23日

(31)【優先権主張番号】特願2012-64565(P2012-64565)

(32)【優先日】2012年3月21日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】304036743

【氏名又は名称】国立大学法人宇都宮大学

(74)【代理人】

【識別番号】100117226

【弁理士】

【氏名又は名称】吉村 俊一

(72)【発明者】

【氏名】アブラハム ジェイ センズ

(72)【発明者】

【氏名】ロイ ドゥ キンケルダ

【審査官】 宮川 哲伸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１９５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１２２１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１２５３９４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１０／０８３３８１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００９−５２３５６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ３／００ − ３／１８

Ｇ０１Ｎ ２１／１７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１光源を有する第１光源ユニットと、
前記第１光源から出射された出射光ビームを、眼球の網膜に照射する物体走査光ビームと、参照用の参照光ビームと、に分割する光分割器と、
前記参照光ビームが入力され、当該入力された参照光ビームを参照反射光ビームとして反射させる参照光ビームユニットと、
前記物体走査光ビームによって前記網膜を走査し、当該網膜にて散乱された光を物体反射光ビームとして反射させる測定ユニットと、
前記参照反射光ビームと前記物体反射光ビームとを干渉させた干渉光ビームを生成し、当該生成された干渉光ビームにおける波長毎の干渉強度を検出する干渉強度検出手段と、
前記検出された波長毎の干渉強度に基づいて前記網膜の３次元画像を生成する生成手段と、
ラインビームを出射するための第２光源を有し、前記測定ユニットの物体走査光ビームと同一の経路を伝搬するように前記ラインビームを出力する第２光源ユニットと、
ラインセンサを有し、前記網膜にて反射され、前記測定ユニットから出力された前記網膜で反射されたラインビームを前記ラインセンサで検出し、当該検出したラインビームに基づいて前記物体走査光ビームによる網膜の走査中における走査位置のずれを検出する位置ずれ検出ユニットと、
を備え、
前記測定ユニットが、
前記ラインビーム及び前記物体走査光ビームの前記網膜を走査する際の走査位置を調整する光制御機構と、
前記光制御機構の制御を行う制御手段と、
を有し、
前記制御手段が、前記検出された走査位置のずれに基づいて、前記光制御機構における前記ラインビーム及び物体走査光ビームの前記網膜を走査する際の走査位置を制御することを特徴とする網膜用３次元画像生成装置。

【請求項2】

請求項１に記載の網膜用３次元画像生成装置において、
前記光制御機構が、可動ミラーから構成され、
前記制御手段が、前記検出された走査位置のずれに基づいて、前記可動ミラーを制御し、前記物体走査光ビームとともに前記ラインビームの前記網膜を走査する際の走査位置を制御する、網膜用３次元画像生成装置

【請求項3】

請求項１又は２に記載の網膜用３次元画像生成装置において、
前記位置ずれ検出ユニットが、
前記反射されたラインビームである各ライン反射ビームを画像化し、
前記各ライン反射ビームによって得られる２つの画像の相互相関を算出し、
前記算出した相互相関に基づいて網膜の走査中における前記走査位置のずれを算出する、網膜用３次元画像生成装置。

【請求項4】

請求項３に記載の網膜用３次元画像生成装置において、
前記位置ずれ検出ユニットが、
前記各ライン反射ビームによって得られる各画像を、それぞれ、当該ラインビームの主走査方向に対して複数の小領域に分割し、
前記２つの画像における主走査方向で同一の位置に属する２つの小領域の画像について相互相関を算出し、
前記算出した相互相関に基づいて網膜の走査中における走査位置のずれを算出する、網膜用３次元画像生成装置。

【請求項5】

請求項３又は４に記載の網膜用３次元画像生成装置において、
前記位置ずれ検出ユニットが、
前記ライン反射ビームにおける主走査の走査ラインが隣接する２つのライン反射ビームであって、主走査方向で同一の位置に属する２つの小領域の画像について、重複した画像領域の相互相関を算出する、網膜用３次元画像生成装置。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか一項に記載の網膜用３次元画像生成装置において、
前記ラインビームが、前記物体走査光ビームの副走査方向に延伸するビームである、網膜用３次元画像生成装置。

【請求項7】

請求項１〜５のいずれか一項に記載の網膜用３次元画像生成装置において、
前記光制御機構が単一である、網膜用３次元画像生成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、網膜の光学測定に用いる画像生成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、光の干渉効果を利用して生体内部の奥行き構造を可視化する光断層画像生成装置（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈ）の研究が進んでいる。

【0003】

特に、最近では、網膜内部の３次元画像を観察することが可能な眼底用光断層画像生成装置も登場し、失明の危険のある疾患の診断にその威力を発揮している。

【0004】

従来、このような眼底用光断層画像生成装置の一つに、低コヒーレンス干渉計を用いている。そして、このような眼底用光断層画像生成装置は、参照光路長を機械的に操作することによって得られた物体の奥行き方向の干渉信号に基づいて生体内部の奥行き構造を可視化する時間領域眼底用光断層画像生成装置（Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ（以下、「ＴＤ−ＯＣＴ」という。））が知られている。

【0005】

このようなＴＤ−ＯＣＴは、波長幅の広い低コヒーレンスの光源を有し、当該光源からの光ビームを２つのビームに分割して１のビームを物体（すなわち、眼球）に照射するようになっている。

【0006】

そして、ＴＤ−ＯＣＴは、物体を走査するためのビーム（以下、「物体走査光ビーム」又は「プローブ光ビーム」という。）を、奥行き方向にも走査させつつ、分割された他のビームであって参照用としてのビーム（以下、「参照光ビーム」という。）と干渉させる。そして、ＴＤ−ＯＣＴは、当該干渉により生じた干渉縞に基づいて物体における散乱位置を検出するようになっている。

【0007】

また、ＴＤ−ＯＣＴは、物体に照射した物体走査光ビームを光路に対して横方向に走査させ、又は、物体を当該光路に対して横方向に移動させて物体断面の画像を取得することができるようになっている（例えば、非特許文献１）。

【0008】

一方、このような機械的な奥行き方向の走査を用いることなく、光波の干渉を実空間（時間領域）で実行する代わりに、フーリエ空間（スペクトル領域）にて実行するスペクトル領域ＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ（以下、「ＦＤ−ＯＣＴ」という。））が知られている。ＦＤ−ＯＣＴは、ＴＤ−ＯＣＴに比べて数十倍の計測速度を有している。

【0009】

特に、このＦＤ−ＯＣＴは、ガルバノミラーを駆動することによって網膜形成面を走査して３次元断層画像を取得するようになっている。したがって、ＦＤ−ＯＣＴは、２次元の機械的走査のみで３次元断層画像を取得することができるので、高速な断層計測を行うことができるようになっている（例えば、非特許文献１）。

【0010】

他方、ＦＤ−ＯＣＴにおいては、ゼルニケ近似多項式における高次の収差が存在せず、低次の収差のみとなる光ビーム（すなわち、物体走査光ビーム）を用いることによって、高次の収差を補正するための部品が不要となり、部品点数を少なくすることができる。そして、このＦＤ−ＯＣＴにあっては、網膜の画像について高分解能及び装置の高い操作性を維持することができるものも登場している（例えば、特許文献１）。

【0011】

また、適応制御光学システム（ＡＯ）において、２つの画像の相互相関を演算することによって、網膜の移動距離を推定する方法が一般的に知られている（例えば、非特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】国際公開第２０１１／０１６４３７号 パンフレット

【非特許文献】

【0013】

【非特許文献1】安野嘉晃、「フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー」、 応用物理、第７５巻、第６号、Ｐ．７０７−７１２（２００６）

【非特許文献2】Ｃｕｒｔｉｓ Ｒ．Ｖｏｇｅｌ、Ｄａｖｉｄ Ｗ.Ａｒａｔｈｏｒ ｎ、Ａｕｓｔｉｎ Ｒｏｏｒｄａ、Ａｌｂｅｒｔ Ｐａｒｋｅｒ 「Ｒｅｔｉｎａｌ ｍｏｔｉｏｎ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｉｎ ａｄａｐｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃｓ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｌａｓｅｒ ｏｐｈｔｈａｌ，ｏｓｃｏｐｙ」２００６年１月２ ３日 Ｖｏｌ．１４、Ｎｏ．２／ＯＰＴＩＣＳ ＥＸＰＲＥＳＳ

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

しかしながら、上述の各方式のＯＣＴにあっては、網膜は常に微細に振動しており、的確な３次元画像を生成し、適切な診断を行うためには、網膜の動きを的確に検出する必要がある。特に、上述の各方式のＯＣＴであっては、安価な構成で網膜の動きを的確に検出することが難しい。

【0015】

また、上述の網膜の移動距離を推定する方法にあっては、迅速な網膜画像の形成については言及がなく、かつ、それを具現化した装置についても開示されていない。

【0016】

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、簡易な構成によって網膜の走査中における走査位置のずれを的確に検出することができるとともに、その結果、スペックルノイズ（ランダムノイズ）の影響を低下させた良質な網膜画像を得ることが可能な網膜用３次元画像生成装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0017】

（１）上記課題を解決するため、本発明に係る網膜用３次元画像生成装置は、第１光源を有する第１光源ユニットと、前記第１光源から出射された出射光ビームを、眼球の網膜に照射する物体走査光ビームと、参照用の参照光ビームと、に分割する光分割器と、前記参照光ビームが入力され、当該入力された参照光ビームを参照反射光ビームとして反射させる参照光ビームユニットと、前記物体走査光ビームによって前記網膜を走査し、当該網膜にて散乱された光を物体反射光ビームとして反射させる測定ユニットと、前記参照反射光ビームと前記物体反射光ビームとを干渉させた干渉光ビームを生成し、当該生成された干渉光ビームにおける波長毎の干渉強度を検出する干渉強度検出手段と、前記検出された波長毎の干渉強度に基づいて前記網膜の３次元画像を生成する生成手段と、ラインビームを出射するための第２光源を有し、前記測定ユニットの物体走査光ビームと同一の経路を伝搬するように前記ラインビームを出力する第２光源ユニットと、ラインセンサを有し、前記網膜にて反射され、前記測定ユニットから出力された前記網膜で反射されたラインビームを前記ラインセンサで検出し、当該検出したラインビームに基づいて前記物体走査光ビームによる網膜の走査中における走査位置のずれを検出する位置ずれ検出ユニットと、を備え、前記測定ユニットが、前記ラインビーム及び前記物体走査光ビームの前記網膜を走査する際の走査位置を調整する単一の光制御機構と、前記単一の光制御機構の制御を行う制御手段と、を有し、前記制御手段が、前記検出された走査位置のずれに基づいて、前記単一の光制御機構における前記ラインビーム及び物体走査光ビームの前記網膜を走査する際の走査位置を制御する構成を有している。

【0018】

この構成により、本発明の網膜用３次元画像生成装置は、測定ユニットにおいて同一の光路を用いて物体走査光ビームとラインビームを伝搬させて網膜に照射することができる。すなわち、本発明の網膜用３次元画像生成装置は、網膜の走査中における走査位置のずれを検出するビームの光路を、網膜を走査するビームの光路と同一にすることができるので、簡易な構成によって網膜の走査中における走査位置のずれを検出することができる。

【0019】

そして、本発明の網膜用３次元画像生成装置は、当該検出した網膜の走査中における走査位置のずれを補正しつつ網膜を走査することができるので、同一位置の網膜の画像を複数得て平均化する際に、各画像の位置合わせを的確に行うことができる。

【0020】

したがって、本発明の網膜用３次元画像生成装置は、物体走査光ビームがランダムに干渉し合うことにより発生するスペックルノイズ（ランダムノイズ）の影響を低下させた良質な網膜画像を得ることができる。

【0021】

（２）また、本発明に係る網膜用３次元画像生成装置は、前記単一の光制御機構が、可動ミラーから構成され、前記制御手段が、前記検出された走査位置のずれに基づいて、前記可動ミラーを制御し、前記物体走査光ビームとともに前記ラインビームの前記網膜を走査する際の走査位置を制御する、構成を有している。

【0022】

この構成により、本発明の網膜用３次元画像生成装置は、簡易な構成によって網膜の走査中における走査位置のずれを検出することができるとともに、同一位置の網膜の画像を複数得て平均化する際に、各画像の位置合わせを的確に行うことができる。

【0023】

（３）また、本発明に係る網膜用３次元画像生成装置は、前記位置ずれ検出ユニットが、前記反射されたラインビームである各ライン反射ビームを画像化し、前記各ライン反射ビームによって得られる２つの画像の相互相関を算出し、前記算出した相互相関に基づいて網膜の走査中における前記走査位置のずれを算出する、構成を有している。

【0024】

この構成により、本発明の網膜用３次元画像生成装置は、位置ずれ検出用に得られた複数の画像を用いることによって網膜の走査中における走査位置のずれを的確に検出することができる。

【0025】

（４）また、本発明に係る網膜用３次元画像生成装置は、前記位置ずれ検出ユニットが、前記各ライン反射ビームによって得られる各画像を、それぞれ、当該ラインビームの主走査方向に対して複数の小領域に分割し、前記２つの画像における主走査方向で同一の位置に属する２つの小領域の画像について相互相関を算出し、前記算出した相互相関に基づいて網膜の走査中における走査位置のずれを算出する構成を有している。

【0026】

この構成により、本発明の網膜用３次元画像生成装置は、網膜を走査する際の最初の走査ライン等の基準となる１のラインビームと他の走査ラインのラインビーム、一定間隔の関係を有する２つのラインビーム、又は、隣接する２つの走査ラインにおけるラインビームを用いて、主走査方向の同一の位置に属する２つの小領域の画像によって網膜の走査中における走査位置のずれを検出するための相互相関を実行することができる。

【0027】

したがって、本発明の網膜用３次元画像生成装置は、２つの走査ライン全てについてのラインビームによる画像をそれぞれ得る場合に比べて、該当する小領域についての画像が得られれば、網膜の走査中における走査位置のずれを検出することができる。

【0028】

この結果、本発明の網膜用３次元画像生成装置は、位置ずれ検出用に得られた複数の画像を用いることによって網膜の走査中における走査位置のずれを的確にかつ迅速に検出することができる。

【0029】

（５）また、本発明に係る網膜用３次元画像生成装置は、前記位置ずれ検出ユニットが、前記ライン反射ビームにおける主走査の走査ラインが隣接する２つのライン反射ビームであって、主走査方向で同一の位置に属する２つの小領域の画像について、重複した画像領域の相互相関を算出する、構成を有している。

【0030】

この構成により、本発明の網膜用３次元画像生成装置は、隣接するラインビームを用いて網膜の走査中における走査位置のずれを検出することができるので、迅速に、かつ、的確に走査中の走査位置のずれを検出することができる。

【0031】

（６）また、本発明に係る網膜用３次元画像生成装置は、前記ラインビームが、前記物体走査光ビームの副走査方向に延伸するビームである、構成を有している。

【0032】

この構成により、本発明の網膜用３次元画像生成装置は、走査位置のずれを検出する際に用いる画像について、所定の大きさを確保することができるので、走査位置のずれを的確に検出することができる。

【発明の効果】

【0033】

本発明に係る網膜用３次元画像生成装置は、網膜の走査中の走査位置ずれを検出するビームの光路を、網膜を走査するビームの光路と同一にすることができるので、簡易な構成によって網膜の走査中における走査位置のずれを的確に検出することができる。

【0034】

そして、本発明の網膜用３次元画像生成装置は、当該検出した走査位置のずれを補正しつつ網膜を走査することができるので、走査位置のずれによって生ずる画像歪みが除去された画像を得ることができるとともに、同一位置の網膜の画像を複数得て平均化する際に、各画像の位置合わせを的確に行うことができる。

【0035】

したがって、本発明の網膜用３次元画像生成装置は、物体走査光ビームがランダムに干渉し合うことにより発生するスペックルノイズ（ランダムノイズ）の影響を低下させた良質な網膜画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本発明に係る眼底用光断層画像生成装置の一実施形態における構成を示すブロック図である。

【図2】一実施形態における網膜の走査領域を説明するための図である。

【図3】一実施形態における網膜に照射される物体走査光ビームとラインビームの関係性を説明するための図である。

【図4】一実施形態におけるラインビームの網膜上の走査について説明するための図である。

【図5】参照反射光ビームと物体反射光ビームとにおける干渉強度の算出方法を説明するための図である。

【図6】一実施形態における網膜の走査中の走査位置のずれを検出する検出原理を説明するための図（その１）である。

【図7】一実施形態における網膜の走査中の走査位置ずれを検出する検出原理を説明するための図（その２）である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下に説明する実施形態は、適応制御光学システム（ＡＯ）を用いた眼底用光断層画像生成装置に本発明の網膜用３次元画像生成装置を適用したものである。また、以下の実施形態の詳細について、図面を参照しながら説明する。

【0038】

［眼底用光断層画像生成装置］
まず、図１及び図２を用いて眼底用光断層画像生成装置１００の一実施形態の構成について説明する。

【0039】

なお、図１は、本実施形態における眼底用光断層画像生成装置１００の構成を示すブロック図である。また、図２（Ａ）は、網膜Ｒにおける走査領域Ｓを説明するための図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の拡大図である。さらに、図３は、網膜Ｒに照射される物体走査光ビームとラインビームの関係性を説明するための図であり、図４は、ラインビームの網膜Ｒ上の走査について説明するための図である。

【0040】

本実施形態の眼底用光断層画像生成装置１００は、適応制御光学システム（ＡＯ）技術を用いるとともに、光の干渉効果を利用して検査対象の物体（本実施形態においては眼球ＥＹであり、具体的には、網膜Ｒ）の断層画像を取得するＯＣＴ測定装置である。

【0041】

この眼底用光断層画像生成装置１００は、光ソースビーム（以下、「出射光ビーム」ともいう。）を検査対象に照射する物体走査光ビーム（以下、「物体走査光ビーム」ともいう。）と、干渉計測を行う際にその基準となる参照光ビームと、に分割するようになっている。そして、眼底用光断層画像生成装置１００は、当該物体走査光ビームが物体に照射されて反射された物体反射光ビームと、参照光ビームが所定の反射鏡ＲＭにて反射された参照反射光ビームと、を干渉させるようになっている。

【0042】

また、眼底用光断層画像生成装置１００は、物体走査光ビームによって網膜Ｒを、当該網膜Ｒが形成されている網膜形成面に対して略平行である第１方向（幅方向）に走査するとともに、網膜形成面に対して略平行で、かつ、第１方向に略垂直な第２方向（縦方向）に走査するようになっている。

【0043】

そして、眼底用光断層画像生成装置１００は、各ポイント（以下、「走査位置」又は「照射位置」ともいう。）毎に干渉された物体反射光ビームと参照反射光ビームに基づいて物体走査光ビームの進行方向（光軸方向）と平行な網膜Ｒの奥行き方向を含めた網膜Ｒの断層画像を生成するようになっている。

【0044】

具体的には、本実施形態の眼底用光断層画像生成装置１００は、図１に示すように、光ソースビームを照射する第１光源ユニット１１０と、照射された光ソースビームを参照光ビームと物体走査光ビームとに分配するとともに、参照反射光ビームと物体反射光ビームを干渉させる光分配結合ユニット１２０と、を有している。

【0045】

また、眼底用光断層画像生成装置１００は、参照光ビームを反射させ、当該反射された参照光ビームである参照反射光ビームを光分配結合ユニット１２０に入射させる参照光ユニット１３０と、物体走査光ビームを網膜Ｒに照射させて物体反射光ビームを光分配結合ユニット１２０に入射させる検査ユニット１４０と、物体反射光ビームと参照反射光ビームが干渉した光ビーム（以下、「干渉光ビーム」という。）に基づいて物体の断層画像を取得する画像検出ユニット１５０と、から構成される。

【0046】

さらに、眼底用光断層画像生成装置１００は、眼球ＥＹの動き、すなわち、網膜Ｒの移動を検出するために、網膜Ｒ上でライン状に結像するための光ビーム（以下、「ラインビーム」という。）を出力する第２光源ユニット２１０と、網膜Ｒで反射したラインビーム（以下、「ライン反射ビーム」）を検出し、網膜Ｒの走査中の走査位置の「ずれ」を検出する位置ずれ検出ユニット２２０と、ラインビームを物体光走査ビームと検査ユニット１４０における同一の光路に伝搬させるためのダイクロイックミラー２３０と、検査ユニット１４０から出力されたライン反射ビームを位置ずれ検出ユニット２２０に出力するビームスプリッタ２４０と、から構成される。

【0047】

なお、例えば、本実施形態の第１光源ユニット１１０は、本発明の第１光源ユニットを構成し、光分配結合ユニット１２０は、光分割器を構成する。また、例えば、本実施形態の参照光ユニット１３０は、本発明の参照光ビームユニットを構成し、検査ユニット１４０は、本発明の測定ユニットを構成する。そして、例えば、本実施形態の画像検出ユニット１５０は、本発明の干渉強度検出手段及び生成手段を構成し、第２光源ユニット２１０は、本発明の第２光源ユニットを構成する。さらに、例えば、本実施形態の位置ずれ検出ユニット２２０は、本発明の位置ずれ検出ユニットを構成する。

【0048】

第１光源ユニット１１０は、時間的にインコヒーレントであり、かつ、空間的にもインコヒーレントである光を出射するようになっている。

【0049】

例えば、本実施形態の第１光源ユニット１１０は、光ソースビームを照射する第１照射光源１１１と、光アイソレータＢＩを有し、照射光源１１１から照射された光ソースビームに対してガラスを用いて所定のキャリブレーションを行うキャリブレーション部１１２と、を備えている。

【0050】

第１照射光源１１１は、スーパールミネセンスダイオードにて構成され、具体的には、７８０ｎｍ−９２０ｎｍ及び１０００ｎｍ−１１００ｎｍの範囲の波長を有する光ビームを光ソースビームとして照射するようになっている。

【0051】

なお、本実施形態においては、７８０ｎｍの波長の光ソースビームが用いられる。ただし、上記の波長に限らず、目に眩しくなく点光源で一定の照度があればよい。

【0052】

キャリブレーション部１１２は、光源ユニット１１０から照射された光分配結合ユニット１２０にのみ光ビームを伝送し、その逆の光ビームを伝送しない光アイソレータＢＩを有し、光ソースビームに対して所定のキャリブレーションを行うようになっている。

【0053】

光分配結合ユニット１２０は、光分配結合器１２１と、分割された物体走査光ビーム及び反射された物体反射光ビームの偏光を制御する第２偏光制御部１２２と、分割された物体走査光ビームを平行光ビームに変換するとともに物体反射光ビームを集光ビームに変換する光分配結合ユニット用変換レンズ１２３と、を有している。

【0054】

光分配結合器１２１は、光ファイバーやビーム分割プリズム等によって入射された光ソースビームを物体走査光ビームと参照光ビームに分割し、それぞれ、検査ユニット１４０及び参照光ユニット１３０に出力するようになっている。

【0055】

例えば、本実施形態の光分配結合器１２１は、所定の分配比（例えば５０：５０〜８０：２０程度の分配比）を有しており、入射した光ソースビームを当該分配比に基づいて分割してそれぞれに出力するようになっている。

【0056】

また、この光分配結合器１２１には、検査ユニット１４０の物体にて反射された物体反射光ビームと、参照光ユニット１３０で反射された参照反射光ビームとが入射されるようになっている。

【0057】

そして、この光分配結合器１２１は、入射された物体反射光ビーム及び参照反射光ビームを干渉させ、当該干渉させた干渉光ビームを画像検出ユニット１５０に出力するようになっている。

【0058】

例えば、本実施形態の光分配結合器１２１は、所定の結合比（例えば５０：５０〜８０：２０程度の分配比）、入射された物体反射光ビームと参照反射光ビームを当該結合比に基づいて結合して干渉させ、当該結合されて干渉された干渉光ビームを画像検出ユニット１５０に出力するようになっている。

【0059】

第２偏光制御部１２２は、入射された物体走査光ビームと参照光ビームとを干渉させないためにそれぞれ偏光させるものである。

【0060】

光分配結合ユニット用変換レンズ１２３は、コリメータレンズによって形成されており、光分配結合器１２１から出力された物体走査光ビームを平行光ビームに変換し、ダイクロイックミラー２３０に出力する。

【0061】

参照光ユニット１３０は、基本的には、物体走査光（反射光）ビームの光路と同一の長さを有する光路にて基準となる参照反射光ビームを生成するためのユニットである。ただし、実際には、参照光ユニットにおける光路は、物体走査光（反射光）ビームの光路と光ソースビームにおける診断に必要な深度に基づいて若干の光路差（τ）を有している。

【0062】

具体的には、本実施形態の参照光ユニット１３０は、分割された参照光ビーム及び反射された参照反射光ビームの偏光を制御する第１偏光制御部１３１と、参照光ビームを平行光ビームに変換するとともに平行光ビームである参照反射光ビームを集光させる第１変換レンズ１３２と、色収差補正を行う色収差補正レンズ１３３と、を有している。

【0063】

また、この参照光ユニット１３０は、色分散を調整するためのウォーターバイアル１３４と、参照光ビームを反射させる反射鏡ＲＭと、平行光ビームである参照光ビームを集光させるとともに、集光されている参照反射光ビームを平行光ビームに変換する第２変換レンズ１３５と、を有している。

【0064】

特に、色収差補正レンズ１３３及びウォーターバイアル１３４は、検査ユニット１４０における物体走査光ビーム（具体的には、物体反射光ビーム）と眼球を通過したことと擬似的に同一の環境下を作り出すために設けられている。

【0065】

通常、これらの色収差補正レンズ及びウォーターバイアル１３４は、眼球ＥＹに光ビームが照射された際に生じる色収差又は色分散を補正するためのものであり、参照光ユニット１３０においては、擬似的に検査ユニット１４０における色収差又は色分散を行った光ビームを生成するためのものである。

【0066】

なお、第１偏光制御部１３１は、反射された参照反射光ビームと参照光ビームとを干渉させないためにそれぞれ偏光させるものである。

【0067】

第２光源ユニット２１０は、光ソースビームを照射する第２照射光源２１１と、第２照射光源２１１から照射された光ソースビームを平行光ビームに変換する第２光源ユニット用変換レンズ２１２と、平行光ビームをラインビームに変換するシリンドリカルレンズ２１３と、を備えている。なお、例えば、第２照射光源２１１は、本発明の第２光源を構成する。

【0068】

第２照射光源２１１は、スーパールミネセンスダイオードにて構成され、具体的には、第１照射光源１１１と異なる波長を有する光ビームを光ソースビームとして照射するようになっている。また、例えば、本実施形態の第２照射光源２１１は、７００ｎｍ又は９００ｎｍの波長を有する光ビームを光ソースビームとして照射するようになっている。

【0069】

なお、第２照射光源２１１は、上記の波長に限らず、第１照射光源１１１と異なる波長を有する光ビームであって、目に眩しくなく点光源で一定の照度があればよい。

【0070】

第２光源ユニット用変換レンズ２１２は、コリメータレンズによって形成されており、第２照射光源２１１から照射された光ソースビームを平行光ビームに変換し、シリンドリカルレンズ２１３に出力する。

【0071】

シリンドリカルレンズ２１３は、平行光ビームを、網膜Ｒにおいてライン状に結像するためのラインビームに変換して出力する。すなわち、シリンドリカルレンズ２１３は、物体走査光ビームによって網膜Ｒを縦方向（検査時における上下方向で図２（Ｂ）においては紙面縦方向）に延伸するラインビームを出力する。

【0072】

例えば、本実施形態においては、シリンドリカルレンズ２１３は、後述するスキャニングミラー１４６を介して網膜Ｒ上に幅４５０μｍ（網膜Ｒの縦方向）で厚さ１３μｍ（網膜Ｒの幅方向、すなわち、図２（Ｂ）においては紙面横方向）の光ビームが照射可能なラインビームに変換して出力する。

【0073】

なお、網膜Ｒの幅方向、すなわち、走査ライン方向に走査することを主走査といい、次の走査ラインに移動すること、すなわち、網膜Ｒの縦方向にラインが移動することを副走査という。

【0074】

ビームスプリッタ２４０は、シリンドリカルレンズ２１３から出力されたラインビームの光路上に設けられる。そして、ビームスプリッタ２４０は、シリンドリカルレンズ２１３から出力されたラインビームを透過して検査ユニット１４０に出力するとともに、当該検査ユニット１４０から出力されたライン反射ビームを、ラインビームの光路に対して直行する方向に設けられた位置ずれ検出ユニット２２０に反射させる。

【0075】

例えば、ビームスプリッタ２４０は、シリンドリカルレンズ２１３から出力されたラインビームの９０％を透過し、その１０％を反射するとともに、ライン反射ビームの９０％を反射し、その１０％を透過する透過率及び反射率を有している。

【0076】

ダイクロイックミラー２３０は、ビームスプリッタ２４０を介してシリンドリカルレンズ２１３から出力されたラインビームの光路上に設けられる。

【0077】

そして、ダイクロイックミラー２３０は、ビームスプリッタ２４０を介してシリンドリカルレンズ２１３から出力されたラインビームを透過して検査ユニット１４０に出力するとともに、シリンドリカルレンズ２１３から出力されたラインビームの光路に対して直行する方向から出力された物体走査光ビームを反射して検査ユニット１４０に出力する。

【0078】

一方、ダイクロイックミラー２３０は、網膜Ｒで反射した物体反射光ビームを反射してラインビームの光路に対して直行する方向に出力し、光分配結合ユニット１２０に当該物体反射光ビームを入射させる。そして、ダイクロイックミラー２３０は、網膜Ｒで反射したライン反射ビームを透過し、ビームスプリッタ２４０を介して位置ずれ検出ユニット２２０に入射させる。

【0079】

すなわち、ダイクロイックミラー２３０は、波長の異なる光ビームを透過又は反射させて、ラインビームを物体走査光ビームと検査ユニット１４０における同一の光路に伝搬させるように、かつ、検査ユニット１４０から出力されたそれぞれの光ビームを該当する光路にそれぞれ出力することができるように、配置及び構成されている。

【0080】

検査ユニット１４０は、網膜Ｒの走査中における走査位置のずれを検出するため当該網膜Ｒへのラインビームの照射位置を調整するとともに、検出した走査位置のずれに基づいて、前記物体走査光ビームよって網膜Ｒを走査する位置を補正しつつ、当該走査を実行する。

【0081】

特に、検査ユニット１４０は、上述のように、物体走査光ビームよって網膜Ｒにおける１の方向（例えば、網膜Ｒの幅方向）と当該方向と直行する他の方向（例えば、網膜Ｒの縦方向）の２軸を走査する際に、図３に示すように、物体走査光ビームの一走査中に当該走査されたラインを中心にラインビームを網膜Ｒに照射するように構成されている。

【0082】

具体的には、本実施形態の検査ユニット１４０は、第１平面ミラー１４１と、色収差補正レンズ１４２と、物体反射光ビームの波面収差を検出する波面センサ１４３と、物体反射光ビームを分割してその一部を波面センサ１４３に入射させるセンサ用プリズム１４４と、可変形ミラー１４５と、スキャニングミラー１４６と、第２平面ミラー１４７と、一対の凹面鏡１４８と、第３平面ミラー１４９と、スキャニングミラー１４６における光ビームの網膜Ｒ上の照射位置を制御する制御部３００と、から構成される。

【0083】

なお、例えば、本実施形態のスキャニングミラーは、本発明の光制御機構及び可動ミラーを構成する。また、色収差補正レンズ１４２を省略した構成としてもよい。

【0084】

第１平面ミラー１４１、第２平面ミラー１４７及び第３平面ミラー１４９は、検査ユニット１４０を小型化、及び、他の部材を適切な位置に配置するために、物体走査光ビーム、物体反射光ビーム、ラインビーム及びライン反射光ビームが伝搬する光路（以下、「検査ユニット内光路」という。）を形成するために用いられる。

【0085】

本実施形態の波面センサ１４３は、シャック・ハルトマンセンサーにて構成されており、網膜Ｒで反射された物体反射光ビームの波面収差を検出するようになっている。

【0086】

可変形ミラー１４５は、波面センサ１４３によって鏡面の形状が制御されるようになっており、色収差補正レンズ１４２を通過した物体走査光ビーム及び網膜Ｒで反射された物体反射光ビームをそれぞれの方向に反射するようになっている。また、この可変形ミラー１４５は、所定の制御の下に、波面センサ１４３によって検出された物体反射光ビームの波面収差に基づいて、鏡面構造が変化する。

【0087】

スキャニングミラー１４６は、物体走査光ビーム及びラインビームの網膜Ｒ上の走査位置を同時に制御するために用いられる単一の光制御機構（すなわち、単一の可動ミラー）である。特に、スキャニングミラー１４６は、制御部３００の制御の下、物体走査光ビーム及びラインビームを反射させつつ、網膜Ｒが形成されている網膜形成面に対して当該網膜Ｒの幅方向への走査、及び、網膜形成面に対して略平行であるとともに網膜Ｒの幅方向に直行する縦方向への走査を実行するように形成されている。

【0088】

具体的には、スキャニングミラー１４６は、物体走査光ビーム及びラインビームよって網膜Ｒにおける幅方向と当該幅方向と直行する縦方向の２軸を走査する際に、物体走査光ビーム及びラインビームを連動させつつ、ラインビームの網膜Ｒ上の結像ラインと物体走査光ビームの網膜Ｒ上の結像点とを、上下及び左右に移動させる。

【0089】

例えば、本実施形態のスキャニングミラー１４６は、上下左右とも振り角が０．３度で網膜上の走査位置が１００μｍ移動することができるようになっており、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す網膜Ｒにおいて検査領域（すなわち、物体走査光ビームにおける走査領域Ｓ）が３ｍ×３ｍの場合には、スキャニングミラー１４６は、上下左右とも振り角最大振り角１０度の走査角を上下左右に調整し、物体走査光ビーム及びラインビームＢを網膜Ｒの走査位置に結像させる。

【0090】

また、スキャニングミラー１４６は、図３に示すように、網膜Ｒ上において、当該網膜Ｒの縦方向に所定の長さ（例えば、４５０μｍ）を有するラインビームＢの中心（すなわち、縦方向の長さの中心）に、物体走査光ビームＡを結像させつつ、網膜Ｒをその幅方向に走査するように、物体走査光ビームＡ及びラインビームＢの照射方向を制御する。

【0091】

そして、スキャニングミラー１４６は、幅方向の１の走査が終了すると、物体走査光ビームが縦方向に移動し、次の走査ラインに移動して再度幅方向に走査するように、かつ、図４に示すように、ラインビームも次の走査ラインに移動するように、物体走査光ビームＡ及びラインビームＢの照射方向を制御する。

【0092】

なお、図４は、走査領域Ｓにおいて、走査ラインが６μｍ毎に物体走査光ビームによって網膜Ｒが走査されている状態を示し、特に、ｉ番目のラインビームとｉ＋１番目のラインビームが網膜Ｒ上に照射された場合を示している。

【0093】

また、スキャニングミラー１４６は、物体走査光ビームによって網膜Ｒを走査している走査中に、位置ずれ検出ユニット２２０によって検出された網膜Ｒの走査中における走査位置のずれ量に基づいて、物体走査光ビーム及びラインビームによって網膜Ｒを走査する位置を補正する。

【0094】

すなわち、スキャニングミラー１４６は、図３及び図４に示すように、物体走査光ビームＡ及びラインビームＢによって網膜Ｒを走査する際に、物体走査光ビームＡにおける網膜Ｒ上の走査位置、すなわち、物体走査光ビームＡの網膜Ｒ上の結像位置をリアルタイムで制御する際に用いられる。

【0095】

一対の凹面鏡１４８は、スキャニングミラー１４６によって反射した物体走査光ビーム及びラインビームを眼球ＥＹに入射させ、物体走査光ビーム及びラインビームを網膜Ｒ上で結像させるために用いられる。

【0096】

なお、網膜Ｒにて反射された物体反射光ビーム及びライン反射ビームは、上述の逆の経路（すなわち、戻り経路）を通って検査ユニット１４０から出力される。そして、物体反射光ビームは、ダイクロイックミラー２３０及び光分配結合ユニット１２０を介して画像検出ユニット１５０に入射し、ライン反射ビームは、ダイクロイックミラー２３０及びビームスプリッタ２４０を介して位置ずれ検出ユニット２２０に入射する。

【0097】

制御部３００は、位置ずれ検出ユニット２２０からの指示に基づいて、スキャニングミラー１４６の物体走査光ビーム及びラインビームにおける照射方向を制御する。すなわち、制御部３００は、検出された物体走査光ビームによる網膜Ｒの走査中における走査位置のずれ量に基づいて、スキャニングミラー１４６における物体走査光ビームの網膜Ｒを走査する際の走査位置を制御する。

【0098】

具体的には、制御部３００は、スキャニングミラー１４６の可動を制御し、上述のように、ラインビーム及び物体走査光ビームの網膜Ｒ上の走査位置を制御する。すなわち、制御部３００は、ラインビーム及び物体走査光ビームについて、網膜形成面に対して網膜Ｒの幅方向への走査、及び、網膜形成面に対して略平行であるとともに網膜Ｒの幅方向に直行する縦方向への走査を制御する。

【0099】

なお、上記図３に示す３ｍｍ×３ｍｍの網膜Ｒ上の領域においては、後述するように、走査ライン間隔を６μｍとすると、制御部３００は、物体走査光ビームＡ及びラインビームＢを連動させて、走査ラインを網膜Ｒの縦方向に移動させつつ、網膜Ｒの幅方向に５００回の物体走査光ビームＡ及びラインビームＢの移動（すなわち、走査）を実行させる。

【0100】

画像検出ユニット１５０は、走査位置（網膜形成面の幅方向及び縦方向に走査される各点）毎に、干渉光ビームから各波長を抽出して各波長における干渉強度を算出するとともに、当該算出された各波長の干渉強度に基づいて奥行き方向の光強度データ（奥行き方向における反射分布率を示すデータ）を演算して表示するようになっている。

【0101】

通常、網膜Ｒ内部にて物体走査光ビームが反射した点によって参照反射光ビームとの光路の距離差が変化して波長毎に干渉強度が変化する。

【0102】

したがって、本実施形態の画像検出ユニット１５０は、当該変化した干渉強度を検出するとともに、この波長領域のデータである干渉強度をフーリエ変換して空間領域データに変換し、網膜Ｒにおける奥行き方向の光強度データを演算することができるようになっている。

【0103】

具体的には、本実施形態の画像検出ユニット１５０には、検査ユニット１４０から伝送された物体反射光ビームと参照光ユニット１３０から伝送された参照反射光ビームと結合させて干渉された干渉光ビームが入力されるようになっている。

【0104】

また、この画像検出ユニット１５０は、干渉光ビームの偏光を制御する第３偏光制御部１５１と、偏光された干渉光ビームを平行光ビームに変換する画像検出ユニット用変換レンズ１５２と、平行光ビームである干渉光ビームを波長毎に分光するグレーティング部１５３と、を備えている。

【0105】

そして、この画像検出ユニット１５０は、波長毎の干渉強度を検出する走査カメラ１５４と、検出された波長毎の干渉強度に基づいて光強度データを算出して網膜Ｒの３次元画像化を行う画像生成部１５５と、３次元画像化された画像データを表示する表示部１５６と、を備えている。

【0106】

特に、画像生成部１５５は、光強度データに基づいて、同一の位置の網膜を複数回にわたり画像化し、各画像の位置合わせをしつつ、それらを足し合わせて平均化することによって、スペックルノイズ（ランダムノイズ）の影響を低下させた網膜画像を得ることができるようになっている。

【0107】

位置ずれ検出ユニット２２０は、ラインセンサ２２１と、ビームスプリッタ２４０から出力されたライン反射ビームをラインセンサ２２１に集光させるための位置ずれ検出ユニット用変換レンズ２２２と、位置ずれ検出部２２３と、を備えている。なお、例えば、本実施形態のラインセンサ２２１は、本発明のラインセンサを構成する。

【0108】

ラインセンサ２２１は、ＣＣＤ素子を有するラインスキャンカメラであり、それぞれのＣＣＤ素子に受光したライン反射ビームの強度の情報を出力するようになっている。なお、ラインスキャンカメラは、カラーのカメラであっても白黒のカメラであってもよい。

【0109】

ラインセンサ用変換レンズ２１２は、コリメータレンズによって形成されており、ビームスプリッタ２４０から出力されたライン反射ビームをラインセンサ２２１に集光させる。

【0110】

位置ずれ検出部２２３は、ラインセンサ２２１によって検出されたライン反射ビームに基づいて、網膜Ｒの動きの量、すなわち、走査中の走査位置のずれの量を算出し、当該算出結果に基づいて、制御部３００に、スキャニングミラー１４６における物体走査光ビームの照射方向を制御するための指示を出力する。

【0111】

具体的には、位置ずれ検出部２２３は、ライン反射ビームから画像を生成し、当該生成した画像を走査ライン方向に所定数に分割しつつ、隣接する２つの走査ラインの同一位置の小領域の画像に基づいて、網膜Ｒの走査中における走査位置のずれ量を検出する。

【0112】

例えば、本実施形態の位置ずれ検出部２２３は、生成した画像を走査ライン方向に１２個に分割し、隣接する２つの走査ラインの同一位置の小領域の画像に基づいて、網膜Ｒの走査中における走査位置のずれ量を検出する。

【0113】

なお、本実施形態の位置ずれ検出部２２３の位置ずれの検出原理については後述する。

【0114】

［光強度データの算出方法］
次に、図５を用いて各波長の干渉強度データから網膜Ｒの深さ方向の光強度データを算出する方法について説明する。なお、図５は、参照反射光ビームと物体反射光ビームとにおける干渉強度の算出方法を説明するための図である。

【0115】

光物体走査光ビーム（Ｅｐ（ｔ））は、物体の奥行き方向、すなわち、光ビームの光軸方向をｚ軸として網膜Ｒの構造による反射散乱特性を（ｓ（Ｚ））及び光源ユニット１１０から照射された光ビーム（Ｅ（ｔ））とすると、（式１）で表すことができる。

【0116】

【数1】

【0117】

なお、この「○」の中に「×」のがある記号は、コンボリューションを示す。また、（式１）が時間の関数によって表されているのは、ｚ軸と光ビームの伝播方向が同じであり、伝播距離が時間に換算されるため（ｓ（ｚ））が時間の関数（ｓ（ｔ））で表されるからである。

【0118】

また、参照光ユニット１３０と検査ユニット１４０には、予め光路差（τ）が与えられており、光分配結合ユニット１２０に入る参照反射光ビームと物体反射光ビームの光振幅信号は図５（ａ）のようになる。

【0119】

そして、グレーティング部１５３によって分光されてフーリエ変換された参照反射光ビーム及び物体反射光ビームの光干渉強度、すなわち、スペクトル干渉縞（Ｅ（ω）＝Ｆ［Ｅｐ（ｔ）］）が走査カメラ１５４にて検出されることになる（図５（ｂ）参照）。

【0120】

このとき、干渉信号Ｉがフーリエ変換されたフーリエ干渉信号Ｆ［Ｉ］とスペクトル干渉縞の関係は、（式２）に示される。ただし、Ｅ＊は、複素共役を示す。

【0121】

【数2】

【0122】

また、この（式２）は、相関演算（＊）に基づいて（式３）にて表すことができる。

【0123】

【数3】

【0124】

ここで、右辺の第１項と第２項は参照反射光ビーム及び物体反射光ビームの自己相関信号を示し、図５（ｃ）の中央のピークである。また、右辺第３項と第４項は、参照反射光ビーム及び物体反射光ビームの相互相関を示し、自己相関信号に対して離間した位置に左右対称に現れる。

【0125】

また、右辺第３項（Ｉ_３項）は、（式１）の関係から（式４）となるが、参照光ビームが平面鏡にて反射して参照反射光ビームとなり、｛Ｅｒ（ｔ）＝Ｅ（ｔ）｝となるので、光源（光ソースビーム）の自己相関関数と光軸方向（いわゆる奥行き方向）の構造のコンボリューションとなる。

【0126】

【数4】

【0127】

すなわち、光ソースビームのパルス幅が十分に短いか、又は、スペクトル分布が十分に広い場合に、Ｅ（ｔ）はデルタ関数と見なすことができるので、この相互相関信号の強度は、物体の奥行き方向の反射散乱特性となっているため、スペクトル領域においては奥行き方向への走査を必要とせずに、干渉強度のデータによって奥行き方向のデータを得ることができるようになっている。

【0128】

なお、深さ方向の分解能（Δｚ）は、光ソースビームの中心波長λと波長幅Δλを用いて（式５）のように表すことができる。ただし、「σ」は、ガウス分布をしている波長広がり幅を示す。

【0129】

【数5】

【0130】

［位置ずれ検出原理及び位置ずれ検出部］
次に、図６及び図７を用いて本実施形態における網膜Ｒの走査中の走査位置のずれを検出する検出原理及び位置ずれ検出部２２３について説明する。なお、図６及び図７は、本実施形態における網膜Ｒの走査中の走査位置のずれの検出原理を説明するための図である。

【0131】

通常、被験者が、目を凝視させることによって目の動きを止めているつもりであっても、目は、常に微動している。また、その動きの量は、網膜Ｒ上で最大１００μｍにもなり、そのときの最大速度は、約４μｍ／ｍｓになる。したがって、網膜Ｒの幅方向及び縦方向の２軸に対して物体走査光ビームの網膜Ｒの走査を単純に制御するだけでは、的確に当該網膜Ｒを走査することができないので、目の動きによる網膜Ｒの走査中における走査位置のずれの量を検出する必要がある。

【0132】

例えば、網物体走査光ビームの縦方向の走査間隔（副走査の走査間隔）を６μｍとすると、網膜Ｒが幅方向（ｘ方向）にΔｘ及び縦方向（ｙ方向）にΔｙ移動した場合には、網膜Ｒの走査中における走査位置のずれは、ｘ方向にΔｘμｍで、ｙ方向に（Δｙ＋６）μｍとなる。

【0133】

そこで、本実施形態においては、網膜Ｒの走査中における走査位置のずれを検出するために、物体走査光ビームの網膜Ｒ上のスポット径から算出される物体走査光ビームの縦方向の走査間隔より小さい間隔毎に、所定の幅（網膜Ｒの検出領域の縦方向の長さ）を有するラインビームを照射するようになっている。

【0134】

すなわち、網膜Ｒで反射したラインビーム（すなわち、上述のライン反射ビーム）に基づいて得られたラインビームの走査ラインが隣接する２つ画像（トラッキング画像）を取得し、その２つの画像における重複した画像領域について相互相関を算出することによって、目の動きに起因して網膜Ｒの走査中における走査位置のずれ（すなわち、位置ずれ）を算出することができるようになっている。

【0135】

一方、ラインビームの１の走査には所定の時間が必要となるため、走査ラインが隣接する２つの画像を得るためには、その２倍の時間が必要となる。すなわち、ラインビームは物体走査光ビームと連動して主走査方向に走査され、かつ、当該物体走査光ビームの副走査に伴って移動するので、２つのトラッキング画像を得るためには、２つの走査ラインを完了する時間が必要となる。したがって、その時間から換算される網膜Ｒの移動距離が画像分解能以上になった場合には、上記の相互相関を算出しても、網膜Ｒの走査中における走査位置のずれを除去できなくなってしまう。

【0136】

このため、網膜画像を生成する際に、物体走査光ビームがランダムに干渉し合うことにより発生するスペックルノイズ（ランダムノイズ）の影響を低下させるためには、同一位置の網膜の画像を複数得て平均化する必要があるが、網膜Ｒの走査中に当該走査位置における位置ずれが生ずると（すなわち、除去できなくなると）、結果的に、スペックルノイズ（ランダムノイズ）の影響を低下させることができない。

【0137】

例えば、上述のように、網膜Ｒの検査領域の幅が３ｍｍの場合においては、一般的な走査スピード１４０ｋＨｚとすると、物体走査光ビームの一走査に要する時間は、３．５７ｍｓとなるので、隣接する走査ラインの２つのライン反射ビームからそれぞれの画像を得るためには、２倍の時間である７．１４ｍｓの時間が必要となる。このため、網膜Ｒが移動する際の最大速度は、約４μｍ／ｍｓであるので、この間の位置ずれは約３０μｍとなる。

【0138】

また、上述のように波長７８０ｎｍの物体走査光ビームを用いた場合には、物体走査光ビームの網膜Ｒ上におけるスポット径Ｗは、光の回析理論から（式６）に示すように１３μｍと算出することができるので、その分解能は、１３μｍとなる。なお、装置の開口を３ｍｍ及び眼球の直径を２０ｍｍとすると、開口数ＮＡは０．０７４８となり、回折の理論式の係数１．２を用いてスポット径ｗを、（式６）を用いて計算すると、１３μｍとなる。

【0139】

【数6】

【0140】

このように、目の動きに起因して生ずる位置ずれが３０μｍであり、走査における分解能が１３μｍとなると、網膜Ｒの走査中における走査位置のずれが、物体走査光ビームにおける分解能より大きくなる場合には、上記の相互相関を算出したとしても、網膜Ｒの走査中における走査位置のずれを算出できなくなってしまう。

【0141】

そこで、本実施形態においては、図６に示すように、１のライン反射ビームによって得られる画像を、当該ラインビームの走査方向（すなわち、網膜Ｒの幅方向）に対して複数の小領域Ｐに分割するとともに、走査ラインが隣接する２つのライン反射ビームの同一の位置（ｘ方向の位置）の２つの小領域の画像について重複した画像領域の相互相関を算出し、当該算出結果に基づいて網膜Ｒを走査中における走査位置のずれをリアルタイムに消去することができるようになっている。そして、同一位置の網膜の画像を複数得て平均化する際に、各画像の位置合わせを的確に実行させることができるので、結果的に、スペックルノイズ（ランダムノイズ）の影響を低下させた良質な網膜画像を得ることができるようになっている。

【0142】

具体的には、本実施形態の位置ずれ検出部２２３は、各ライン反射ビームをリアルタイムで画像化し、各ライン反射ビームによって得られる画像を、当該ラインビームの主走査方向に対して複数の小領域Ｐに分割し、ライン反射ビームの走査ラインが隣接する２つのライン反射ビームにおける主走査方向において同一の位置に属する２つの小領域Ｐの画像について、重複した画像領域の相互相関を算出し、前記算出した画像領域の相互相関に基づいて網膜Ｒの走査中における走査位置のずれを算出する。

【0143】

例えば、位置ずれ検出部２２３は、図７に示すように、例えば、幅０．４５ｍｍの波長７００ｎｍのライン反射ビームが網膜Ｒの幅方向に０．２５ｍｍ毎に所定数（例えば、１２）の小領域Ｐに分割し、分割した各小領域Ｐにおける画像（以下、「小領域走査画像」という。）を用いるようになっている。

【0144】

また、位置ずれ検出部２２３は、各走査ラインのライン反射ビームにおける１の小領域Ｐにおける小領域画像と、各走査ラインの次の走査ラインのライン反射ビームにおける同一の位置の小領域Ｐにおける小領域画像との重複分を検出し、当該検出した重複部分における相互相関を算出し、網膜Ｒの動きに起因する両領域の網膜Ｒの走査中における走査位置のずれ量を算出する。

【0145】

すなわち、位置ずれ検出部２２３は、ｉ番目の走査におけるライン反射ビームＮにおける１２の小領域Ｐのうち、ｊ番目の小領域Ｐ（ｉ，ｊ）の小領域走査画像と、ｉ＋１番目の走査におけるライン反射ビームＮ＋１における１２の小領域Ｐのうち、ｊ番目の小領域Ｐ（ｉ＋１，ｊ）の小領域走査画像と、において、重複した領域について、それぞれの画像の相互相関を計算する。

【0146】

なお、（ｉ，ｊ）の小領域走査画像と、（ｉ＋１，ｊ）の小領域走査画像との画像を得るための時間は、１の走査を行う時間と同等の３．５７ｍｓとなり、この間における網膜Ｒの走査中における走査位置のずれは、最大約１４μｍである。そして、この値は、上述の分解能とほぼ等しくなり、画像検出ユニット１５０において得られる画像の歪みは無視できるほど小さくなっている。

【0147】

また、分割される小領域は、特に限定されず、ラインビーム及び物体走査光ビームのスポット径、網膜Ｒの走査中における走査位置のずれ量の算出時間又は検出能力等によるが、縦及び横とも、網膜Ｒの走査中における走査位置のずれの最大量１００μｍ以上の大きさが必要となる。

【0148】

さらに、位置ずれ検出部２２３は、このように網膜Ｒの走査中における走査位置のずれ量を算出すると、算出した位置ずれ量に基づいてスキャニングミラー１４６を制御するための指示を制御部３００に出力する。

【0149】

以上のように、本実施形態の眼底用光断層画像生成装置１００は、検査ユニット１４０において同一の光路を用いて物体走査光ビームとラインビームを伝搬させて網膜Ｒに照射することができる。

【0150】

したがって、本実施形態の眼底用光断層画像生成装置１００は、網膜Ｒの走査中における走査位置のずれを検出するビームの光路を、網膜Ｒを走査するビームの光路と同一にすることができるので、簡易な構成によって網膜Ｒの走査中における走査位置のずれを的確に検出することができる。

【0151】

また、本実施形態の眼底用光断層画像生成装置１００は、的確に走査位置のずれを検出することができるので、同一位置の網膜の画像を複数得て平均化する際に、各画像の位置合わせを的確に行うことができる。

【0152】

したがって、本実施形態の眼底用光断層画像生成装置１００は、物体走査光ビームがランダムに干渉し合うことにより発生するスペックルノイズ（ランダムノイズ）の影響を低下させた良質な網膜画像を得ることができる。

【0153】

特に、本実施形態の眼底用光断層画像生成装置１００は、１の走査ライン全てについてのラインビームによる画像を得る場合に比べて、該当する小領域についての画像が得られれば、網膜Ｒの走査中における走査位置のずれを検出することができるので、迅速に網膜Ｒの走査中における走査位置のずれを検出することができる。

【0154】

また、本実施形態の眼底用光断層画像生成装置１００は、隣接するラインビームを用いて網膜Ｒの走査中における走査位置のずれを検出することができるので、迅速に網膜Ｒの走査中における走査位置のずれを検出することができる。

【0155】

また、本実施形態においては、ラインビーム及び物体走査光ビームの網膜Ｒ上への照射位置の調整については、スキャニングミラー１４６を用いているが、これに限られず、ラインビーム及び物体走査光ビームの走査位置を調整することができるとともに、検出された網膜Ｒの走査中における走査位置のずれに基づいてラインビーム及び物体走査光ビームの網膜Ｒ上への照射位置を調整することができればよい。

【0156】

また、本実施形態においては、位置ずれ検出部２２３は、走査ラインが隣接する２つのライン反射ビームによって得られる２つの画像の相互相関を算出しているが、最初の走査ラインにおけるライン反射ビームを基準とし、その他のライン反射ビームとによって得られる２つの画像の相互相関を算出して網膜Ｒの走査中における走査位置のずれ量を検出してもよいし、ｉ番目とｉ＋２番目のライン反射ビーム等、走査ラインが隣接していないライン反射ビームによって得られる２つの画像の相互相関を算出して網膜Ｒの走査中における走査位置のずれ量を検出してもよい。

【符号の説明】

【0157】

ＢＩ 光アイソレータ
ＥＹ 眼球
Ｒ 網膜
ＲＭ 反射鏡
１００ 眼底用光断層画像生成装置
１１０ 光源ユニット
１１１ 照射光源
１１２ キャリブレーション部
１２０ 光分配結合ユニット
１２１ 光分配結合器
１２２ 第２偏光制御部
１２３ 光分配結合ユニット用変換レンズ
１３０ 参照光ユニット
１３１ 第１偏光制御部
１３２ 第１変換レンズ
１３３ 色収差補正レンズ
１３４ ウォーターバイアル
１３５ 第２変換レンズ
１４０ 検査ユニット
１４１ 第１平面ミラー
１４２ 第４偏光制御部
１４３ 波面センサ
１４４ センサ用プリズム
１４５ 可変形ミラー
１４６ スキャニングミラー
１４７ 第２平面ミラー
１４８（１４８ａ，１４８ｂ） 凹面鏡
１４９ 第３平面ミラー
１５０ 画像検出ユニット
１５１ 第３偏光制御部
１５２ 画像検出ユニット用変換レンズ
１５３ グレーティング部
１５４ 走査カメラ
１５５ 画像生成部
１５６ 表示部
２１０ 第２光源ユニット
２１１ 第２照射光源
２１２ 第２光源ユニット用変換レンズ
２１３ シリンドリカルレンズ
２２０ 位置ずれ検出ユニット
２２１ ラインセンサ
２２２ 位置ずれ検出ユニット用変換レンズ
２２３ 位置ずれ検出部
２３０ ダイクロイックミラー
２４０ ビームスプリッタ
３００ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】