特許 7297302 眼科装置

(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】

(24)【登録日】2023-06-16

(45)【発行日】2023-06-26

(54)【発明の名称】眼科装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 3/10 20060101AFI20230619BHJP

   A61B 3/14 20060101ALI20230619BHJP

【ＦＩ】

A61B3/10 100

A61B3/14

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019157609

(22)【出願日】2019-08-30

(65)【公開番号】P2021035409

(43)【公開日】2021-03-04

【審査請求日】2022-08-01

(73)【特許権者】

【識別番号】501299406

【氏名又は名称】株式会社トーメーコーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】110000660

【氏名又は名称】Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ Ｐａｒｔｎｅｒｓ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】原 直子

(72)【発明者】

【氏名】加藤 千比呂

(72)【発明者】

【氏名】岡本 圭一郎

【審査官】小野 健二

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０２５０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５４８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０８１３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０８７６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１７７２７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ３／００－３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カラーカメラによって被検眼の正面を撮影して２次元画像を取得する２次元画像取得部と、
光干渉断層撮影によって前記被検眼の３次元画像を取得する３次元画像取得部と、
前記被検眼の所定の部位が前記３次元画像として撮影された場合の前記３次元画像内での位置と、前記２次元画像として撮影された場合の前記２次元画像内での位置と、を対応づけた対応関係定義データを生成する対応関係定義データ生成部と、
を備え、
前記２次元画像取得部は、
複数の色パッチを有するカラーチャートを白色光源によって照明し、前記カラーカメラによって撮影した画像であるチャート画像を取得し、
前記チャート画像における複数の前記色パッチの階調値と、基準の色空間で複数の前記色パッチの色を表現した場合の階調値とに基づいて、前記２次元画像の階調値を前記基準の色空間の階調値に変換するための校正データを取得し、
前記被検眼を前記白色光源によって照明し、前記カラーカメラによって撮影して前記２次元画像を取得し、
前記校正データに基づいて前記２次元画像の色を補正する、
眼科装置。

【請求項2】

前記校正データは、
前記チャート画像における前記色パッチの階調値を、前記基準の色空間での階調値に変換するｎ次多項式（ｎは２以上の整数）における各項の係数である、
請求項１に記載の眼科装置。

【請求項3】

前記２次元画像取得部は、
前記白色光源によって照明して前記カラーチャートを前記カラーカメラによって撮影した画像から、前記白色光源を消灯して前記カラーチャートを前記カラーカメラによって撮影した画像を除去して前記チャート画像を取得し、
前記白色光源によって照明して前記被検眼を前記カラーカメラによって撮影した画像から、前記白色光源を消灯して前記被検眼を前記カラーカメラによって撮影した画像を除去して前記２次元画像を補正する、
請求項１または請求項２に記載の眼科装置。

【請求項4】

前記白色光源の平均演色評価数は、８０以上である、
請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の眼科装置。

【請求項5】

前記対応関係定義データは、
前記３次元画像の３次元座標と前記２次元画像の２次元座標とを対応付けたデータである、
請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の眼科装置。

【請求項6】

前記対応関係定義データは、
前記被検眼と前記カラーカメラとの関係および前記カラーカメラの光学系の特性に基づいて、前記３次元画像の３次元座標を前記２次元画像の２次元座標に変換するデータである、
請求項５に記載の眼科装置。

【請求項7】

前記被検眼の虹彩についての前記対応関係定義データは、
前記虹彩からの光が角膜によって屈折された光線の光線追跡に基づいて、前記虹彩の３次元座標と２次元座標とを対応付けたデータである、
請求項５または請求項６のいずれか一項に記載の眼科装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、眼科装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、被検眼の断層像に基づいて３次元画像を取得する光干渉断層撮影（ＯＣＴ）が知られている。光干渉断層撮影によって被検眼の３次元画像を取得するための方式としては、種々の方式が知られている（例えば、特許文献１）。また、特許文献２においては、被検眼の眼軸に対して傾斜した光軸に沿って投受光を行って隅角の全周画像を撮影し、光干渉断層撮影によって隅角の断面情報を取得し、全周画像と断面情報との位置関係を対応づける構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－４６９号公報

【文献】特開２０１９－４２３０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のような光干渉断層撮影によって得られた３次元画像を用いて検査や診断が行われる場合、２次元画像が併用される場合が多い。例えば、３次元画像とともに、カラーの２次元画像を表示させることにより、被検眼の色に基づいて検査や診断が可能になる。しかし、従来の構成においては、３次元画像と２次元画像とを対応づけることが困難であった。例えば、３次元画像で示された特定の部位について色を特定したい場合、従来は、カラーカメラで撮影された２次元画像と、グレースケールで表現された３次元画像とを対比する必要があった。しかし、３次元画像内で着目すべき部位を発見したとしても、当該部位が２次元画像上でどの部位に相当するのか対応づけることが困難である場合があった。この場合、着目すべき部位の色を特定することが困難である。また、２次元画像で示された特定の色の部位について３次元画像で構造を特定したい場合もある。この場合において２次元画像内で着目すべき部位を発見したとしても、当該部位が３次元画像上でどの部位に相当するのか対応づけることが困難である場合があった。この場合、着目した色の部位に対応する３次元構造を特定することが困難である。

【0005】

さらに、特許文献２においては、隅角の全周画像と断面情報との位置関係を対応づけているが、被検眼の任意の部位、例えば、虹彩や被検眼表面の血管等について断面情報と他の画像とを対応づけることは開示されていない。従って、被検眼を正面から見た場合に視認される部位の色を、３次元画像上で特定することはできない。
本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、被検眼の局所的な構造と被検眼の正面に現れている色とを対応づけることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するため、眼科装置は、カラーカメラによって被検眼の正面を撮影して２次元画像を取得する２次元画像取得部と、光干渉断層撮影によって被検眼の３次元画像を取得する３次元画像取得部と、被検眼の所定の部位が３次元画像として撮影された場合の３次元画像内での位置と、２次元画像として撮影された場合の２次元画像内での位置と、を対応づけた対応関係定義データを生成する対応関係定義データ生成部と、を備える。また、対応関係定義データ生成部に代えて、または対応関係定義データ生成部に加えて、２次元画像が示す色によって着色した３次元画像を表示部に表示させる表示制御部を備える構成も採用可能である。

【0007】

すなわち、３次元画像内での位置と、２次元画像内での位置と、を対応づけた対応関係定義データが得られると、当該対応関係定義データによって、被検眼の３次元構造と２次元画像として撮影された色とを対応づけることができる。この結果、被検眼の局所的な構造とその色とを対応づけることができる。さらに、３次元画像内の局所的な位置を２次元画像の色で着色して表示すれば、検者は、容易に被検眼の局所的な構造と被検眼の正面に現れている色とを対応づけることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係る光干渉断層撮影装置１の構成を示す図である。

【図2】スキャニング－アライメント光学系の構成を説明する模式図である。

【図3】演算処理に関連する構成を示す図である。

【図4】２次元画像および３次元画像の表示例を示す図である。

【図5】図５Ａは校正データ生成処理のフローチャート、図５Ｂは対応関係定義データ生成処理のフローチャート、図５Ｃはキャリブレーション用構造体を示す図である。

【図6】撮影処理のフローチャートである。

【図7】光線追跡の一例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）眼科装置の構成：
（２）制御部の構成：
（３）校正データ生成処理：
（４）撮影処理：
（４－１）対応関係定義データ生成処理：
（５）他の実施形態：

【0010】

（１）眼科装置の構成：
以下、本発明の一実施例に係る眼科装置である光干渉断層撮影装置１を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る光干渉断層撮影装置１の構成を示す図である。光干渉断層撮影装置１は、大きく分けてＯＣＴ干渉系１００とｋ－ｃｌｏｃｋ生成用干渉光学系４００と制御部２４０とを備える。

【0011】

ＯＣＴ干渉系１００は、光干渉断層撮影法により被検眼の前眼部の断層画像を得るための光学系である。本実施例では、ＳＳ－ＯＣＴ（Swept Source-OCT）が採用されており、波長掃引光源１０は、時間的に波長を変化させて走査しながら光を出力する光源である。この波長掃引光源１０としては、例えば、中心波長１μｍ以上で掃引幅７０ｎｍ以上の帯域を有する５０ＫＨｚ以上の高速スキャンが実現可能な性能を有する光源が用いられる。波長掃引光源１０から出射される入力光は、単一モードファイバ（Ｓｉｎｇｌｅｍｏｄｅｆｉｂｅｒ）などの光ファイバにより導かれ、サンプル２０の断層画像撮影に利用されるとともに、ｋ－ｃｌｏｃｋの生成にも利用される。

【0012】

波長掃引光源１０とＯＣＴ干渉系１００およびｋ－ｃｌｏｃｋ生成用干渉光学系４００との間には、出射された入力光を分岐させるＳＭＦＣ（単一モードファイバカプラ）１０１が設けられている。入力光は、ＳＭＦＣ１０１によりＯＣＴ干渉系１００およびｋ－ｃｌｏｃｋ生成用干渉光学系４００に向けて分岐される。

【0013】

ＯＣＴ干渉系１００は、ＳＭＦＣ１０２，１０３と、測定側サーキュレータ１０４と、参照側サーキュレータ１０５と、バランスドディテクタ１１０と、偏波コントローラ１２０と、スキャニング－アライメント光学系２００と、参照光学系３００と、を備えている。ＳＭＦＣ１０２は、ＳＭＦＣ１０１により分岐された入力光の一方が入射される装置であり、入射された入力光を分岐し、一方の光をスキャニング－アライメント光学系２００側に導き、他方の光を参照光学系３００側に導く。

【0014】

すなわち、ＳＭＦＣ１０２によって分岐された一方の光は、測定側サーキュレータ１０４を介してスキャニング－アライメント光学系２００に入力され、サンプル２０の測定を行う測定光となる。ＳＭＦＣ１０２によって分岐された他方の光は、参照側サーキュレータ１０５を介して参照光学系３００に入力され、参照光となる。

【0015】

サンプル２０に入射した光はサンプルで反射され、測定光として測定側サーキュレータ１０４を介してＳＭＦＣ１０３に入力する。参照光学系３００に入射した光は、参照部３０１によって参照光となって参照光学系３００から出力され、参照側サーキュレータ１０５および偏波コントローラ１２０を介してＳＭＦＣ１０３に入力する。

【0016】

測定光と参照光とがＳＭＦＣ１０３に入力すると、ＳＭＦＣ１０３で合成された測定干渉光となる。測定干渉光は、バランスドディテクタ１１０に入力される。バランスドディテクタ１１０は、測定干渉光を受光して測定干渉信号を出力する。測定干渉信号は、当該測定干渉信号に基づいてサンプル２０の断層画像を演算処理により求める制御部２４０に入力される。

【0017】

スキャニング－アライメント光学系２００は、測定側サーキュレータ１０４から入力された光をサンプル２０に照射するとともに、サンプル２０からの反射光をＳＭＦＣ１０３に導くための光学系である。スキャニング－アライメント光学系２００の詳細については後述する。

【0018】

測定側サーキュレータ１０４は、ＳＭＦＣ１０２とスキャニング－アライメント光学系２００とＳＭＦＣ１０３との間に配置された光学素子である。測定側サーキュレータ１０４により、ＳＭＦＣ１０２から導かれた測定光はスキャニング－アライメント光学系２００へと導かれ、スキャニング－アライメント光学系２００から導かれた反射光はＳＭＦＣ１０３へ導かれる。

【0019】

参照光学系３００には、入力光を参照光に変換する参照部３０１と、入力光を参照光学系３００に導くと共に参照光をＳＭＦＣ１０３に導く参照側サーキュレータ１０５とが設けられている。本実施例において、参照部３０１は入射された入力光を参照光として出射するプリズムである。参照部３０１は、サンプル２０を測定する前にスキャニング－アライメント光学系２００の光路長と参照光学系３００の光路長とを一致させるために移動可能とされている。サンプル２０の測定中は、参照部３０１の位置は固定される。

【0020】

参照側サーキュレータ１０５は、ＳＭＦＣ１０２と参照部３０１とＳＭＦＣ１０３との間に配置された光学素子である。ＳＭＦＣ１０２から導かれた入力光は、参照側サーキュレータ１０５によって参照部３０１へ導かれ、参照部３０１から導かれた参照光は参照側サーキュレータ１０５によってＳＭＦＣ１０３へ導かれる。ＳＭＦＣ１０３はスキャニング－アライメント光学系２００から導かれた反射光と、参照光学系３００から導かれた参照光とを合成して測定干渉光を生成する。また、ＳＭＦＣ１０３は、合成された測定干渉光を１８０°位相が異なる２つの測定干渉光に分岐させてバランスドディテクタ１１０に導く。

【0021】

バランスドディテクタ１１０は、ＳＭＦＣ１０３にて合成された測定干渉光を受光する光検出器である。スキャニング－アライメント光学系２００および参照光学系３００と、バランスドディテクタ１１０と、の間にはＳＭＦＣ１０３が配置され、参照光学系３００とＳＭＦＣ１０３との間には偏波コントローラ１２０が配置されている。

【0022】

偏波コントローラ１２０は、参照光学系３００からＳＭＦＣ１０３に導かれる参照光の偏光を制御する素子である。偏波コントローラ１２０としては、インライン型やパドル型など、種々の態様のコントローラを用いることができ、特に限定されない。制御部２４０は、バランスドディテクタ１１０から出力される測定干渉信号に基づいてサンプル２０の断層画像を演算処理により求める装置であり、ここで求められた断層画像はディスプレイ２３０に表示される。

【0023】

図２は、スキャニング－アライメント光学系２００の構成を示している。スキャニング－アライメント光学系は、スキャニング光学系、前眼部撮影系、固視標光学系、アライメント光学系を備える。スキャニング光学系では、ＳＭＦＣ１０２から出力された光が、測定側サーキュレータ１０４に入力され、さらに測定側サーキュレータ１０４からコリメータレンズ２０１を通ってガルバノスキャナ２０２に入力される。

【0024】

ガルバノスキャナ２０２は、入力光を走査させるための装置であり、図示しないガルバノドライバにより駆動される。ガルバノスキャナ２０２から出力された入力光は、ホットミラー２０３により９０°の角度で反射され、対物レンズ２０４を通って被検眼Ｅに入射される。被検眼Ｅに入射された入力光は、前眼部Ｅｃの各組織部分（角膜、前房、虹彩、水晶体等）にて反射して測定光となり、当該測定光が上記と逆に対物レンズ２０４、ホットミラー２０３、ガルバノスキャナ２０２、コリメータレンズ２０１を順に通り、測定側サーキュレータ１０４を介してＳＭＦＣ１０３に入力される。

【0025】

そして、ＳＭＦＣ１０３において前眼部Ｅｃからの反射光と参照光とが合波され、その信号がバランスドディテクタ１１０に入力される。バランスドディテクタ１１０においては、波長毎の干渉が計測され、計測された測定干渉信号が制御部２４０に入力される。制御部２４０において、測定干渉信号に対する逆フーリエ変換などの処理が行われ、これにより走査線に沿う前眼部Ｅｃの断層画像が取得される。

【0026】

前眼部撮影系は、白色光源２０５、２０５、対物レンズ２０４、ホットミラー２０３、ビームスプリッタ２０６、結像レンズ２０７、エリアセンサ２０８を備えて構成される。白色光源２０５、２０５は、被検眼Ｅの正面に可視光領域の照明光を照射するようになっており、被検眼Ｅからの反射光が対物レンズ２０４、ホットミラー２０３、ビームスプリッタ２０６、結像レンズ２０７を通って、エリアセンサ２０８に入力される。これにより、被検眼Ｅの正面画像が撮影され、撮影された２次元画像は、制御部２４０によって画像処理が行われる。

【0027】

本実施形態において、白色光源２０５は、白色光を出力する光源である。白色光は、当該白色光が照射された被検眼Ｅがフルカラーで視認され得るような分光分布であれば良い。なお、被検眼Ｅの色を正確に再現するため、白色光源２０５は、演色性が高い光源であることが好ましく、例えば、白色光源の平均演色評価数（Ｒａ）は８０以上であることが好ましい。本実施形態において白色光源２０５の平均演色評価数（Ｒａ）は、９５である。

【0028】

また、本実施形態においては、白色光源２０５の色温度が５５００Ｋであるとして説明するが、色温度は限定されない。本実施形態において、エリアセンサ２０８から出力される画像データは、２次元的に配置された各画素について、ＲＧＢ（Ｒ：レッド、Ｇ：グリーン、Ｂ：ブルー）の各色の光の検出強度を示す階調値が指定されたデータである。本実施形態においては、前眼部撮影系がカラーカメラに相当する。

【0029】

固視標光学系は、被検者が固視灯を見つめることにより眼球（被検眼Ｅ）を極力動かさないようにさせるための光学系である。本実施形態において、固視標光学系は、固視標光源２１０、可変焦点用可動式レンズ２１１、コールドミラー２１２、ホットミラー２１３、リレーレンズ２１４、ビームスプリッタ２１５、ビームスプリッタ２０６、ホットミラー２０３、対物レンズ２０４から構成されている。これにより、固視標光源２１０から出力された光は、可変焦点用可動式レンズ２１１、コールドミラー２１２、ホットミラー２１３、リレーレンズ２１４、ビームスプリッタ２１５、ビームスプリッタ２０６、ホットミラー２０３、対物レンズ２０４を順に介して、被検眼Ｅに向けて出力されるようになっている。

【0030】

ここで、可変焦点用可動式レンズ２１１は、固視標のピントを自在に可変できるように移動可能に構成されている。すなわち、可変焦点用可動式レンズ２１１を任意の位置に移動させることにより、例えば、被検眼Ｅの屈折力値の位置に固視標のピントが来るように可変焦点用可動式レンズ２１１を移動させて、被検者が自然視できるようにした状態（水晶体に負荷がかかっていない状態）にして計測できるようにすることが可能となる。また、水晶体のピント調節機能の研究などで使用する場合には、自然視の状態と自然視よりも固視標のピントが近くに見えるように可変焦点用可動式レンズ２１１を移動させて調節負荷をかけた状態とを撮影して水晶体の形状比較を行ったり、可変焦点用可動式レンズ２１１を徐々に移動させて水晶体の形状が変化する様子を動画で撮影したりすることも可能となる。

【0031】

アライメント光学系は、被検眼Ｅ（角膜頂点）のＸＹ方向の位置（本体に対する上下左右のずれ）を検出するためのＸＹ方向位置検出系、被検眼Ｅ（角膜頂点）の前後方向（Ｚ方向）の位置を検出するためのＺ方向位置検出系から構成される。ＸＹ方向位置検出系は、ＸＹ位置検出光源２１６、ホットミラー２１３、リレーレンズ２１４、ビームスプリッタ２１５、ビームスプリッタ２０６、ホットミラー２０３、対物レンズ２０４、結像レンズ２１７、２次元位置センサ２１８を備えて構成されている。ＸＹ位置検出光源２１６からは、位置検出用のアライメント光が出力され、ホットミラー２１３、リレーレンズ２１４、ビームスプリッタ２１５、ビームスプリッタ２０６、ホットミラー２０３、対物レンズ２０４を介して、被検眼Ｅの前眼部Ｅｃ（角膜）に向けて出射される。

【0032】

このとき、被検眼Ｅの角膜表面が球面状をなすことにより、アライメント光は、被検眼Ｅの角膜頂点の内側で輝点像を形成するようにして角膜表面で反射され、その反射光が対物レンズ２０４から入射されるようになっている。角膜頂点からの反射光（輝点）は、対物レンズ２０４、ホットミラー２０３、ビームスプリッタ２０６、ビームスプリッタ２１５、結像レンズ２１７を介して２次元位置センサ２１８に入力される。２次元位置センサ２１８によってその輝点の位置が検出されることにより、角膜頂点の位置（Ｘ方向およびＹ方向の位置）が検出されるようになっている。

【0033】

２次元位置センサ２１８の検出信号は、制御部２４０に入力される。本実施形態においては、２次元位置センサ２１８と前眼部撮影系との間でのアライメントがとられている場合における、角膜頂点の所定（正規）の画像取得位置（断層画像取得時に追従させるべき位置）が予め設定されている。角膜頂点の正規の画像取得位置は、例えば撮像素子の撮影画像の中心位置等である。制御部２４０は、２次元位置センサ２１８の検出に基づいて、正規の位置と、検出された角膜頂点（輝点）のＸ方向およびＹ方向の位置ずれ量を求める。

【0034】

Ｚ方向位置検出系は、Ｚ位置検出光源２１９、結像レンズ２２０、ラインセンサ２２１を備えて構成されている。Ｚ位置検出光源２１９は、被検眼Ｅに対して斜め方向から検出用の光（スリット光またはスポット光）を照射し、角膜からの斜め方向の反射光が結像レンズ２２０を介してラインセンサ２２１に入射されるようになっている。このとき、被検眼Ｅの前後方向（Ｚ方向）の位置によって、ラインセンサ２２１に入射される反射光の入射位置が異なるので、被検眼ＥのＺ方向位置が検出される。

【0035】

ここで、図示しないが、光干渉断層撮影装置１の装置本体は、保持台に対してＸ方向（左右方向）およびＹ方向（上下方向）ならびにＺ方向（前後方向）に移動可能に支持されており、制御部２４０によって装置本体が前記保持台に対してＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にそれぞれ自在に移動するようになっている。また、装置本体の前面側（被検者側）には、被検者が顎を載せる顎受け部と、額を当てる額当て部が固定的に設けられており、被検者の眼（被検眼Ｅ）が装置本体の前面に設けられた検査窓の正面に配置されるようになっている。制御部２４０は、ＸＹ方向位置検出系により検出された角膜頂点（輝点）のＸ方向およびＹ方向の位置ずれ量並びにＺ方向位置検出系により検出された被検眼Ｅの位置ずれ量を、すべて０とするように装置本体を保持台に対して移動させる。

【0036】

図１に示すｋ－ｃｌｏｃｋ生成用干渉光学系４００は、等間隔周波数にて測定干渉信号のサンプリングを行うために、ＳＭＦＣ１０１から分岐された入力光からサンプルクロック（ｋ－ｃｌｏｃｋ）を光学的に生成する装置である。そして、生成されたｋ－ｃｌｏｃｋ信号は、制御部２４０に向けて出力される。これにより、測定干渉信号の歪みが抑えられ、分解能が悪化することが防止される。

【0037】

（２）制御部の構成：
本実施形態において、制御部２４０は、図示しないＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等を備えている。制御部２４０は、記憶媒体２４５に記憶されたプログラムを実行し、光干渉断層撮影装置１が備える記憶媒体２４５に記憶されたデータを利用して各種の演算処理を実行することができる。制御部２４０は、ＯＣＴ干渉系１００やスキャニング－アライメント光学系２００、参照光学系３００、ｋ－ｃｌｏｃｋ生成用干渉光学系４００が備える各制御対象、例えば、アライメントのためのモータやエリアセンサ２０８等を制御することができる。

【0038】

また、制御部２４０は、ＯＣＴ干渉系１００やスキャニング－アライメント光学系２００等から出力された情報に基づいて演算処理を実行することができる。本実施形態においては、ＯＣＴ干渉系１００から出力された３次元画像およびスキャニング－アライメント光学系２００から出力された２次元画像に基づいて、制御部２４０が処理を行うことで両画像の位置を対応づけることができる。

【0039】

図３は、位置を対応づけるための演算処理に関連する構成を示す図である。制御部２４０は、図示しないプログラムが実行されることによって、２次元画像取得部２４０ａ、３次元画像取得部２４０ｂ、対応関係定義データ生成部２４０ｃ、表示制御部２４０ｄとして機能する。２次元画像取得部２４０ａは、カラーカメラによって被検眼Ｅの２次元画像を取得する機能を制御部２４０に実行させるプログラムモジュールである。

【0040】

すなわち、制御部２４０は、２次元画像取得部２４０ａの機能により、カラーカメラとして機能する前眼部撮影系（エリアセンサ２０８等）を制御して、カラーカメラの視野内に存在する被写体の２次元画像を取得することができる。従って、被検者が光干渉断層撮影装置１の顎受け部に顎を載せ、額当て部に額を当て、被検者の眼（被検眼Ｅ）が装置本体の前面に設けられた検査窓の正面に配置された状態で２次元画像が取得されると、被検眼Ｅの２次元画像が取得される。被検眼Ｅが配置される部分に任意の物、例えば、カラーチャート、ホワイトバランス調整用ターゲット、キャリブレーション構造体（いずれも後述）を撮影すると、これらの物の２次元画像を取得することができる。

【0041】

いずれにしても、２次元画像が取得されると、当該２次元画像を示す２次元画像データ２４５ａが記憶媒体２４５に記録される。本実施形態において、２次元画像データは、２次元的に配置された各画素について、ＲＧＢ（Ｒ：レッド、Ｇ：グリーン、Ｂ：ブルー）の各チャネルの光の検出強度を示す階調値が指定されたデータである。本実施形態においては、当該２次元画像の各画素の位置を示す座標を（ｕ，ｖ）と表記する。ｕは横方向（Ｘ方向に平行な方向）の位置、ｖは縦方向（Ｙ方向に平行な方向）の位置を示す変数である。

【0042】

なお、本実施形態において、２次元画像データ２４５ａが示す階調値は、ＲＧＢのそれぞれについて０～２５５の値を取り得る。本実施形態においては、特定の色が撮影されて２次元画像データ２４５ａが得られた場合に、当該２次元画像データ２４５ａによってディスプレイやプリンターで出力される色は、撮影された特定の色と一致しないことが多い。この意味で、２次元画像データ２４５ａの階調値（後述する校正データ２４５ｃによる補正前の階調値）は機器依存色空間で表現された色を示している。

【0043】

本実施形態において制御部２４０は、表示制御部２４０ｄの機能により、撮影した２次元画像をディスプレイ２３０に表示させる。すなわち、２次元画像データ２４５ａが取得されると、制御部２４０は、ディスプレイ２３０を制御し、２次元画像データ２４５ａが示す２次元画像を既定の位置に表示させる。図４は、２次元画像Ｉｅの表示例を示す図である。図４においては表現されていないが、２次元画像Ｉｅはカラー画像である。

【0044】

また、本実施形態において、ディスプレイ２３０に表示される２次元画像Ｉｅは、後述する校正データ２４５ｃによって色が校正された状態の画像である。本実施形態において、校正データ２４５ｃは、２次元画像の階調値を基準の色空間の階調値に変換するためのデータであり、２次元画像の階調値が示す被写体の色を、機器非依存色空間である基準の色空間で色を表現した場合の階調値に変換するための変換式を示すデータである。制御部２４０は、校正データ２４５ｃに基づいて２次元画像データ２４５ａを補正し、基準の色空間を利用して色を表現したデータとする。制御部２４０は、補正後のデータによって２次元画像データ２４５ａを更新する。ディスプレイ２３０においては、基準の色空間を利用して表現された色を指定通りの色で表現するカラーマッチングが既に実施済であるため、ディスプレイ２３０に表示される色は被検眼Ｅが検者に視認される色と同等である。

【0045】

３次元画像取得部２４０ｂは、光干渉断層撮影によって被検眼Ｅの３次元画像を取得する機能を制御部２４０に実行させるプログラムモジュールである。すなわち、制御部２４０は、３次元画像取得部２４０ｂの機能により、ＯＣＴ干渉系１００、スキャニング－アライメント光学系２００（ガルバノスキャナ２０２等）、ｋ－ｃｌｏｃｋ生成用干渉光学系４００を制御して、測定干渉信号を取得する。制御部２４０は、測定干渉信号に対する逆フーリエ変換などの処理を行い、走査線に沿う前眼部Ｅｃの断層画像を取得する。

【0046】

制御部２４０は、ガルバノスキャナ２０２における走査方向を変更し、複数の切断面について断層画像を取得する。本実施形態においては、被検眼Ｅの前眼部全域を網羅する複数の切断面について断層画像を取得することで、被検眼Ｅの３次元画像を取得する構成になっている。ガルバノスキャナ２０２における走査方向は、種々の方向であってよい。例えば、Ｘ方向およびＺ方向に平行な方向の切断面をＹ方向において一定間隔毎に複数個設定することで被検眼Ｅの前眼部全域を網羅してもよい。また、角膜頂点を通りＺ方向に平行な切断面を想定し、角膜頂点を通りＺ方向に平行な軸を回転軸として一定角度毎に切断面を回転させることで被検眼Ｅの前眼部全域を網羅してもよい。

【0047】

複数の断層画像のそれぞれは、切断面の位置毎に被検眼Ｅの構造に応じた明暗を示している。そこで、制御部２４０は、複数の断層画像の各位置を光干渉断層撮影における座標系での座標毎に明暗を示す１チャネルの情報を有する３次元画像データ２４５ｂとし、記憶媒体２４５に記録させる。なお、３次元画像データ２４５ｂが示す座標は予め定義された座標系で表現されればよく、本実施形態においては、アライメントに利用されるＸＹＺ座標系において３次元画像データ２４５ｂが定義される例を想定している。すなわち、３次元画像データ２４５ｂは、ＸＹＺ座標系内の複数の座標について被検眼Ｅの構造に応じた階調値が指定されたデータである。本実施形態においては、当該ＸＹＺ座標系内の座標を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と表記する。

【0048】

本実施形態において制御部２４０は、表示制御部２４０ｄの機能により、撮影した３次元画像をディスプレイ２３０に表示させる。すなわち、３次元画像データ２４５ｂが取得されると、制御部２４０は、ディスプレイ２３０を制御し、３次元画像データ２４５ｂが示す任意の部分の３次元画像を既定の位置に表示させる。図４においては、２次元画像Ｉｅの右側に垂直方向の断層画像（Ｙ方向およびＺ方向に平行な切断面）Ｉｏｖが表示される例を示している。また、図４においては、２次元画像Ｉｅの下側に水平方向の断層画像（Ｘ方向およびＺ方向に平行な切断面）Ｉｏｈが表示され、２次元画像Ｉｅの右下側に角膜頂点を通るＺ方向に平行な軸に対して任意角度回転させた切断面の断層画像Ｉｏｒが表示される例を示している。これらの断層画像Ｉｏｖ，Ｉｏｈ，Ｉｏｒは、切断面の画像であるため２次元的に表記されているが、３次元画像データ２４５ｂの一部を表示しているため、３次元画像の表示であるとも言える。

【0049】

上述のように、３次元画像データ２４５ｂは、ＸＹＺ座標系内の複数の座標毎に１チャネルの階調値を有するデータである。従って、３次元画像データ２４５ｂに基づいて断層画像Ｉｏｖ，Ｉｏｈ，Ｉｏｒを表示すると、通常はグレースケールの画像になる。しかし、３次元画像を用いて検査や診断が行われる場合や、３次元画像を用いて義眼を作成する場合、被検眼Ｅの部位毎の色が人によって視認される色であることが好ましい。

【0050】

そこで、本実施形態においては、光干渉断層撮影によって得られた３次元的な構造の各部位を２次元画像に基づいて着色する構成を有している。当該着色を行うため、本実施形態においては、３次元画像の３次元座標と２次元画像の２次元座標とを対応付ける対応関係定義データを生成する。具体的には、対応関係定義データ生成部２４０ｃは、被検眼Ｅの所定の部位が３次元画像として撮影された場合の３次元画像内での位置と、２次元画像として撮影された場合の２次元画像内での位置と、を対応づけた対応関係定義データを生成する機能を制御部２４０に実行させるプログラムモジュールである。すなわち、本実施形態においては、制御部２４０が、対応関係定義データ２４５ｄを生成することによって３次元画像の３次元座標と２次元画像の２次元座標とを対応付け、当該対応関係定義データ２４５ｄによって３次元画像の着色が行われる。

【0051】

本実施形態において、対応関係定義データ２４５ｄは、３次元画像の３次元座標と２次元画像の２次元座標とを対応付けたデータである。すなわち、２次元画像は、２次元画像を構成する画素毎にＲＧＢの各色チャネルについて階調値が定義されており、各画素の位置は２次元座標（ｕ，ｖ）で特定される。従って、２次元画像の各画素を示す２次元座標（ｕ，ｖ）を特定すると、色が特定されたことになる。そこで、３次元画像の任意の３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対して、当該３次元座標の部分が、２次元画像として撮影された２次元座標（ｕ，ｖ）を対応づけることで、任意の３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が着色されたとみなすことができる。

【0052】

このように、対応関係定義データ２４５ｄは、３次元画像の３次元座標と２次元画像の２次元座標とを対応付けたデータであり、本実施形態においては、同一の被検眼Ｅを撮影した２次元画像データ２４５ａおよび３次元画像データ２４５ｂに基づいて生成される。なお、カラーカメラの光学系における歪み等は被検眼Ｅ毎に変化しないが、被検眼Ｅの角膜は被検眼Ｅ毎に（被験者毎に）変化する。

【0053】

そこで、本実施形態においては、角膜を透過して撮影される虹彩については被検眼Ｅ毎に光線追跡によって対応関係を定義する。一方、虹彩以外の部位（被検眼Ｅを正面から見た場合に虹彩より外側の部位）については被検眼Ｅとカラーカメラとの関係およびカラーカメラの光学系の特性に基づいて対応関係を定義する。このような対応関係の定義について、詳細は後述する。いずれにしても、制御部２４０は、対応関係定義データ生成部２４０ｃの機能により、次元画像の３次元座標と２次元画像の２次元座標との対応関係を示す対応関係定義データ２４５ｄを生成し、２次元画像データ２４５ａおよび３次元画像データ２４５ｂに対応づけて記憶媒体２４５に記録させる。

【0054】

対応関係定義データ２４５ｄが生成されると、当該対応関係定義データ２４５ｄは、種々の用途に利用することができる。例えば、２次元画像データ２４５ａおよび３次元画像データ２４５ｂと対応関係定義データ２４５ｄとをセットにして他の出力装置（例えば、プリンター）で利用すれば、被検眼Ｅの実際の色に非常に近い色で着色された被検眼Ｅの３次元画像を出力することができる。

【0055】

本実施形態においては、ディスプレイ２３０に３次元画像が表示される際に、被検眼Ｅの各部を着色するために対応関係定義データ２４５ｄが利用される。すなわち、制御部２４０は、表示制御部２４０ｄの機能により、３次元画像データ２４５ｂから任意の切断面上に存在する３次元座標を抽出する。また、制御部２４０は、対応関係定義データ２４５ｄを参照し、当該３次元座標に対応する２次元座標を特定する。さらに、制御部２４０は、２次元画像データ２４５ａを参照し、校正データ２４５ｃによって補正された後の階調値を、３次元座標における階調値とみなす。そして、制御部２４０は、３次元画像データ２４５ｂが示す当該３次元座標の色が当該階調値であるとみなして、ディスプレイ２３０を制御し、３次元画像（断層画像Ｉｏｖ，Ｉｏｈ，Ｉｏｒ）を表示させる。

【0056】

以上の結果、図４においては表現できないが、断層画像Ｉｏｖ，Ｉｏｈ，Ｉｏｒが着色されて表示される。なお、対応関係定義データ２４５ｄにおいては、３次元画像を表現するための３次元画像の全てにおいて２次元座標との対応関係が定義されていなくてもよい。例えば、カラーカメラの視野外の部位や透明であることによって着色がされない部位、被検眼Ｅの奥に存在することによってカラーカメラで撮影されない部位等については、対応関係定義データ２４５ｄが定義されていなくてもよい。この場合、制御部２４０は、対応関係定義データ２４５ｄが存在しない部位について、３次元画像データ２４５ｂが示す階調値で表現可能な色（すなわち、グレースケールの画像）で表示するなどの構成を採用可能である。また、着色される部位（所定の部位）は、例えば、虹彩、虹彩および角膜以外の前眼部表面、瞼等である。

【0057】

なお、３次元画像の表示態様としては、種々の態様を採用可能であり、切断面は図４に示す例に限定されず、むろん、検者の指定によって任意の切断面を選択可能であってよい。また、Ｚ方向に平行な切断面が選択されてもよい。さらに、ある方向から見た投影図（例えば、Ｚ方向に平行な切断面に対してＺ方向の既定範囲の情報を投影した図）が表示されてもよい。さらに、３次元画像に基づいて３次元モデルが生成され、３次元モデルを任意の方向から見た場合の図が着色されて表示されてもよい。このような例としては、例えば、ボリュームレンダリングやサーフェスレンダリングによって表示された３次元モデルが着色されて表示されてもよい。

【0058】

以上の構成によれば、光干渉断層撮影によって得られた３次元画像に基づいて特定される被検眼Ｅの局所的な構造と、被検眼Ｅの正面に現れている色とを対応づけることにより、局所的な構造をカラー化することができる。従って、本実施形態は、色を用いて前眼部を観察する各種の目的、例えば、鑑別診断や病態把握、経過観察を行うために、患部の色や形態、血管の分布などを評価する目的等に利用可能である。なお、対象となる疾患は幅広く、例えば、結膜の充血を伴うアレルギー性結膜疾患、角膜混濁を伴う感染性角膜炎や遺伝子の異常に伴い発症する角膜ジストロフィ、ドライアイなどに起因する角膜上皮障害、結膜組織の一部が血管を伴って角膜に進展する翼状片、虹彩や結膜、眼瞼に発症する腫瘍や瞳孔から観察可能な網膜芽細胞腫、虹彩に新生血管が現れる血管緑新生内障などが挙げられる。

【0059】

また、角膜移植後や羊膜移植後の経過観察、緑内障における濾過胞手術後の濾過胞の機能評価やチューブシャントのインプラント手術の経過観察などにおいても、着色された前眼部によって観察を容易にすることができる。さらに、本実施形態のように着色が行われていると、正しく病態を把握し、細かな変化を見逃さない確率が高くなる。さらに、各疾患において、その分類や重症度・悪性度の指標として充血度合いや患部の色、病巣の広がりなどの臨床評価基準を設けている場合もあるが、本実施形態においては校正データによって色の再現性が担保されている。従って、分類や重症度・悪性度の判別を正しく行うことができ、誤診や見落としが生じる可能性を低減することができる。

【0060】

さらに、分類や重症度・悪性度等を判別する際の判別方法としては、重症度ごとに準備された代表症例の見本となるカラー画像やコメント付きのシェーマなどと被検眼Ｅの前眼部カラー画像を目視で比較することにより、何れのグレードに属するかを判断する方法が用いられることが多い。この場合であっても、本実施形態においては、色再現性が担保されているため、各種色成分に基づく定量評価が可能となり、より客観的で安定した評価が可能となる。

【0061】

さらに近年では、３Ｄプリンターを用いた義眼の制作において瞭眼の細隙灯顕微鏡カラー画像を用いる試みも始まっており、義眼にプリントされる虹彩の色やテクスチャ、結膜の血管などを瞭眼と合わせるためには、カラー画像の色再現性が担保されていることが好ましい。さらに、カラー画像は眼表面の情報しか捉えることができないが、病巣の深さ方向を含む３次元画像やＯＣＴによる３次元非侵襲血管造影手法として知られるＯＣＴアンギオグラフィー画像を組合せることで、内部組織への浸潤の程度や３次元的形態、組織内部における疾患部位への血管侵入の特徴などを捉え、より正確な診断を行うことが可能となる。

【0062】

（３）校正データ生成処理：
次に、カラーカメラで撮影された２次元画像の色の再現性を担保するために使用される校正データの生成処理を詳細に説明する。図５Ａは、校正データ生成処理のフローチャートである。本実施形態において、校正データ生成処理は、光干渉断層撮影装置１の出荷前に実施される。校正データ生成処理が開始されると、白色光源２０５，２０５が第１の条件で点灯される（ステップＳ１００）。すなわち、校正データ生成のオペレータは、図示しない入力部を介して発光条件を第１の条件に設定し、白色光源２０５，２０５を点灯させる指示を行う。この結果、制御部２４０は、設定された第１の条件で白色光源２０５，２０５を点灯させる。なお、第１の条件は、カラーカメラによって２次元画像データ２４５ａを撮影するために被検眼Ｅを照明する際の条件と同一であり、本実施形態においては、５５００Ｋの色温度で既定の明るさ（光度、輝度、照度等）の白色光を白色光源２０５，２０５から出力させる条件である。

【0063】

次に、ホワイトバランス調整用ターゲットが撮影される（ステップＳ１０５）。すなわち、オペレータは、被検眼Ｅが撮影される際に被検眼Ｅが配置される位置にホワイトバランス調整用ターゲットをセットする。ホワイトバランス調整用ターゲットは、予め用意された無彩色の色見本であり、本実施形態においては、白に近いライトグレーの色見本である。オペレータは、ホワイトバランス調整用ターゲットがセットされた状態で、図示しない入力部を介して撮影指示を行う。この結果、制御部２４０は、２次元画像取得部２４０ａの機能により、スキャニング－アライメント光学系２００のエリアセンサ２０８を制御し、ホワイトバランス調整用ターゲットを撮影した画像を取得する。

【0064】

次に、制御部２４０は、カラーカメラのホワイトバランスを調整する（ステップＳ１１０）。すなわち、制御部２４０は、ステップＳ１０５で撮影されたホワイトバランス調整用ターゲットの色を示す階調値を既定の階調値にするための調整を行う。ホワイトバランスの調整法は、種々の手法であってよく、例えば、ＲＧＢそれぞれの光の強度を検出し、アナログデジタル変換する際のゲインを調整してもよいし、ＲＧＢそれぞれの色を検出する光電変換素子の出力値であるＲＡＷデータを調整してもよい。いずれにしても、ホワイトバランス調整用ターゲットの色として検出されるべきＲＧＢの階調値は予め決まっており、制御部２４０は、ゲイン調整やＲＡＷデータからＲＧＢ階調値に変換する際の変換式の調整等を行うことにより、ホワイトバランス調整を実施する。このように、ホワイトバランス調整が行われると、以後、再度ホワイトバランス調整が行われるまで、ホワイトバランス設定が維持される。

【0065】

次に、カラーチャートの撮影が行われる（ステップＳ１１５）。すなわち、オペレータは、被検眼Ｅが撮影される際に被検眼Ｅが配置される位置にカラーチャートをセットする。カラーチャートは、複数の色パッチを有する色見本であり、色空間の全域に渡る色を網羅するために、既定の有彩色の色パッチと無彩色の色パッチとを有している。オペレータは、カラーチャートがセットされた状態で、図示しない入力部を介して撮影指示を行う。

【0066】

この結果、制御部２４０は、２次元画像取得部２４０ａの機能により、スキャニング－アライメント光学系２００のエリアセンサ２０８を制御し、カラーチャートを撮影した画像であるチャート画像を取得する。なお、カラーチャートには色パッチが複数個（例えば、２４個）含まれるので、各色パッチのそれぞれについてチャート画像が取得される。

【0067】

本実施形態においては、カラーチャートや被検眼Ｅが屋内照明下で撮影されることが想定されている。この場合、屋内照明による影響が画像のバックグラウンドになり、一般に、屋内照明は撮影環境毎に異なるため、バックグラウンドを含む状態で処理が行われると色の再現性が悪くなる可能性がある。そこで、本実施形態においては、バックグラウンドを除去するための処理が行われる。

【0068】

具体的には、制御部２４０は、２次元画像取得部２４０ａの機能により、白色光源２０５，２０５を消灯させる（ステップＳ１２０）。この際、屋内照明は点灯された状態に維持される。次に、バックグラウンドが撮影される（ステップＳ１２５）。すなわち、制御部２４０は、２次元画像取得部２４０ａの機能により、スキャニング－アライメント光学系２００のエリアセンサ２０８を制御し、ステップＳ１１５でセットされたカラーチャートを撮影し、バックグラウンド画像として取得する。なお、バックグラウンド画像の撮影の際には、露光調整は行われずステップＳ１１５における露光条件と同一の条件で撮影が行われる。

【0069】

次に、制御部２４０は、チャート画像からバックグラウンド画像を除去して補正後のチャート画像を取得する（ステップＳ１３０）。すなわち、制御部２４０は、ステップＳ１１５で取得されたチャート画像の各階調値からステップＳ１２５で取得されたバックグラウンド画像の各階調値を除去し、補正後のチャート画像として取得する。以上の構成によれば、屋内照明による影響をチャート画像から除去することができる。

【0070】

次に、制御部２４０は、色空間を変換する多項式の係数を取得する（ステップＳ１３５）。すなわち、本実施形態において、カラーカメラで撮影された画像の階調値は、機器依存色空間で表現された色を示している。従って、チャート画像で表現された階調値を用いてディスプレイ２３０での出力等が行われると、色パッチの色が実際の色と一致することが担保されない。そこで、本実施形態においては、３次多項式を用いて、チャート画像における色パッチの階調値を、基準の色空間（ｓＲＧＢ）での階調値に変換することを想定する。

【0071】

このような３次多項式による変換を可能にするため、制御部２４０は、チャート画像として得られた各色パッチのＲＧＢ階調値と、各色パッチの色として既知のｓＲＧＢ階調値とに基づいて３次多項式の係数を取得する。具体的には、３次多項式は以下の式（１）～（３）で表現される。

【数1】

【0072】

式（１）は２次元画像データ２４５ａのＲＧＢ階調値からｓＲＧＢ色空間のＲ階調値を算出する変換式であり、式（２）は２次元画像データ２４５ａのＲＧＢ階調値からｓＲＧＢ色空間のＧ階調値を算出する変換式である。式（３）は２次元画像データ２４５ａのＲＧＢ階調値からｓＲＧＢ色空間のＢ階調値を算出する変換式である。また、各式における符号ｎは、色パッチの番号を示している。従って、色パッチが２４個存在するならば、ｎは１～２４の整数値となる。

【0073】

以上の表記により、各式において（Ｒ_ｎ，Ｇ_ｎ，Ｂ_ｎ）は、ｎ番目の色パッチをカラーカメラで撮影して得られた階調値であることを意味する。各式においては、各階調値について０次～３次までの項が含まれ、各項に乗じられる係数α₀～α₉が存在する。本実施形態において、これらの係数はＲ，Ｇ，Ｂそれぞれで異なるため、式（１）～式（３）のそれぞれにおいては、係数を区別するために式（１）～式（３）のそれぞれについいてｒ、ｇ、ｂの符号がつけられている。

【0074】

色パッチがＮ個存在する場合、式（１）～式（３）のそれぞれがＮ個得られる。例えば、１番目の色パッチのｓＲＧＢ階調値のＲ成分がＲｓ_１であり、カラーカメラで撮影した階調値が（Ｒ₁，Ｇ₁，Ｂ₁）である場合、左辺がＲｓ_１であり右辺に（Ｒ₁，Ｇ₁，Ｂ₁）が代入され、係数α_r0～α_r9が未知である式が１個得られる。この代入をＮ個の色パッチについて実施すれば、Ｎ個の式が得られる。そこで、制御部２４０は、最小二乗法等によってＮ個の式から係数α_r0～α_r9を特定する。同様に式（２）、式（３）についても係数を決定すれば、カラーカメラで撮影して得られた任意の階調値をｓＲＧＢ階調値に変換するための式（１）～（３）が得られた状態になる。以上のようにして多項式の係数が得られると、制御部２４０は、校正データを保存する（ステップＳ１４０）。すなわち、制御部２４０は、ステップＳ１３５で取得された係数値を、校正データ２４５ｃとして記憶媒体２４５に記録させる。

【0075】

（４）撮影処理：
次に、２次元画像および３次元画像の撮影処理を説明する。撮影処理は、被検眼Ｅが検査窓の正面に配置され、被検眼Ｅがカラーカメラの視野およびＯＣＴ干渉系１００による撮影可能位置に存在する状態で、検者の指示によって実行される。撮影処理が開始されると、白色光源２０５，２０５が第２の条件で点灯される（ステップＳ２００）。すなわち、検者は、図示しない入力部を介して発光条件を第２の条件に設定し、白色光源２０５，２０５を点灯させる指示を行う。この結果、制御部２４０は、設定された第２の条件で白色光源２０５，２０５を点灯させる。

【0076】

なお、第２の条件は、スキャニング－アライメント光学系２００によるアライメントと、カラーカメラによって撮影された２次元画像のライブ表示とを行う際の発光条件であり予め設定される。本実施形態においては、色温度は限定されないが、ライブ表示される画像の色をライブ表示後に撮影される２次元画像の色と近づけるためには、当該２次元画像の照明条件である第１の条件における色温度に近いことが好ましい。ただし、白色光源２０５，２０５の明るさ（光度、輝度、照度等）は第１の条件よりも小さいことが好ましい。

【0077】

すなわち、ステップＳ２００以降においては、アライメントや光干渉断層撮影など、比較的時間を要する処理を行う期間にわたって照明が行われるため、瞬きの増加や被検眼Ｅの動作の不安定化、瞳孔における過度の収縮等を抑制するために、第１の条件より明るさ（光度、輝度、照度等）が小さく、過度に暗くはないことが好ましい。また、第１の条件で照明された状態で撮影される２次元画像は、色の再現性を担保する必要があるため、常に固定の条件であり、校正データ２４５ｃを作成する際の条件と同一の条件で照明される必要がある。しかし、ライブ表示等のためには、色の再現性を厳密に求める必要がないため、第２の条件では第１の条件より白色光の明るさ（光度、輝度、照度等）が小さくてよい。例えば、快適な職場環境の形成を促進するなど目的で規定されたＪＩＳ Ｚ９１１０においては、集会所や事務所に適した照度が２００～２０００ｌｘ程度であることが規定されている。また、「照度変化に伴う瞼裂高・瞳孔径の変動」（臨眼 ５０（４）：７６９－７２２，１９９９）によれば、２００ｌｘ～２０００ｌｘの照度であれば瞳孔径が照度の増加とともに安定的に小さくなるが、２０００ｌｘを超える照度では瞳孔径が照度の増加に対して不安定に変化するとされている。従って、第２の条件においては、白色光の照度が２００ｌｘ～２０００ｌｘであり、第１の条件においては当該範囲から選択された第2の条件での照度より大きい照度であることが好ましい。むろん、瞬きの増加等の影響が考慮されなくてよいのであれば、第１の条件と第２の条件とが同一であってもよい。

【0078】

次に、制御部２４０は、光干渉断層撮影およびカラー画像のライブ表示を開始する（ステップＳ２０５）。すなわち、制御部２４０は、２次元画像取得部２４０ａの機能により、カラーカメラとして機能する前眼部撮影系（エリアセンサ２０８等）を制御して、被検眼Ｅの２次元画像を取得する。この際、制御部２４０は、撮影した２次元画像を示す２次元画像データ２４５ａを記憶媒体２４５に記録してもよいし、図示しないＲＡＭに記憶してもよい。２次元画像が取得されると、制御部２４０は、表示制御部２４０ｄの機能により、ディスプレイ２３０を制御して２次元画像を表示させる。ライブ表示の態様は限定されないが、例えば、図４に示す２次元画像Ｉｅのような表示を採用可能である。

【0079】

さらに、制御部２４０は、３次元画像取得部２４０ｂの機能により、ＯＣＴ干渉系１００、スキャニング－アライメント光学系２００（ガルバノスキャナ２０２等）、ｋ－ｃｌｏｃｋ生成用干渉光学系４００を制御して、測定干渉信号を取得する。制御部２４０は、測定干渉信号に対する逆フーリエ変換などの処理を行い、走査線に沿う前眼部Ｅｃの断層画像を取得する。制御部２４０は、ガルバノスキャナ２０２における走査方向を表示対象の断層画像を得るための切断面に限定し、表示対象の切断面についての断層画像を取得する。

【0080】

この際、制御部２４０は、撮影した断層画像のデータを記憶媒体２４５に記録してもよいし、図示しないＲＡＭに記憶してもよい。３次元画像が取得されると、制御部２４０は、表示制御部２４０ｄの機能により、ディスプレイ２３０を制御して３次元画像を表示させる。ライブ表示の態様は限定されないが、例えば、図４に示す断層画像Ｉｏｖ，Ｉｏｈ，Ｉｏｒのような表示を採用可能である。なお、ステップＳ２０５におけるライブ表示はアライメントが完了する前の段階で実行開始されるため、初期においては、被検眼Ｅの角膜中心部分がライブ表示される画像の中心に存在しないこともあり得る。

【0081】

次に、制御部２４０は、アライメントを実施する（ステップＳ２１０）。すなわち、制御部２４０は、ＸＹ位置検出光源２１６を制御し、Ｘ－Ｙ方向の位置検出用のアライメント光を出力させる。アライメント光は、被検眼Ｅの角膜頂点の内側で輝点像を形成するようにして角膜表面で反射され、その反射光は２次元位置センサ２１８で検出される。制御部２４０は、当該２次元位置センサ２１８の出力信号に基づいて、輝点の位置、すなわち、角膜頂点の位置（Ｘ方向およびＹ方向の位置）を特定する。さらに、制御部２４０は、角膜頂点からを示す輝点を撮像素子の既定位置に一致させるために必要なＸ方向およびＹ方向の位置ずれ量を求める。そして、制御部２４０は、当該位置ずれ量を０にするために、当該位置ずれの逆方向に装置本体を移動させる。

【0082】

さらに、制御部２４０は、Ｚ位置検出光源２１９を制御し、被検眼Ｅに対して斜め方向から検出用の光（スリット光またはスポット光）を照射させる。この結果、角膜で反射した反射光が結像レンズ２２０を介してラインセンサ２２１に入射される。制御部２４０は、ラインセンサ２２１の出力信号に基づいて、被検眼ＥのＺ方向位置を検出する。さらに、制御部２４０は、角膜からの反射光をラインセンサ２２１の既定位置に一致させるために必要なＺ方向の位置ずれ量を求める。そして、制御部２４０は、当該位置ずれ量を０にするために、当該位置ずれの逆方向に装置本体を移動させる。

【0083】

なお、以上のようなＸＹＺ方向への移動は、予め決められた移動距離毎に実施されるため、一般的にはアライメントが繰り返されることによりアライメントが完了する。そこで、制御部２４０は、アライメントが完了したか否かを判定する（ステップＳ２１５）。すなわち、制御部２４０は、ずれ量が０（またはずれ量の絶対値が閾値以下）になった場合に、アライメントが完了したと判定する。ステップＳ２１５において、アライメントが完了したと判定されない場合、制御部２４０は、ステップＳ２１０以降の処理を繰り返す。

【0084】

ステップＳ２１５において、アライメントが完了したと判定された場合、制御部２４０は、アイトラッキングを実施する（ステップＳ２２０）。アイトラッキングは、被検眼の位置変位に応じて３次元画像の撮影位置を変化させる動作である。具体的には、被検眼の特徴点（例えば、輝点や予め決められた特徴を有する部位等）を２次元位置センサ２１８またはエリアセンサ２０８によって検出し、アライメント後の被検眼の位置変化を特定する。そして、制御部２４０は、当該位置変化がキャンセルされるようにガルバノスキャナ２０２の走査位置を修正するフィードバック制御を行う。この結果、アライメント完了後の被検眼の位置変化が無かった場合と同等の３次元画像が取得可能になる。

【0085】

次に、制御部２４０は、３次元画像取得部２４０ｂの機能により、３次元画像を取得する（ステップＳ２２５）。すなわち、制御部２４０は、３次元画像取得部２４０ｂの機能により、ＯＣＴ干渉系１００、スキャニング－アライメント光学系２００（ガルバノスキャナ２０２等）、ｋ－ｃｌｏｃｋ生成用干渉光学系４００を制御して、測定干渉信号を取得する。制御部２４０は、測定干渉信号に対する逆フーリエ変換などの処理を行い、走査線に沿う前眼部Ｅｃの断層画像を取得する。

【0086】

制御部２４０は、ガルバノスキャナ２０２における走査方向を変更することで、被検眼Ｅの前眼部全域を網羅する複数の切断面について断層画像を取得する。そして、制御部２４０は、得られた複数の断層画像に基づいて、３次元画像を生成し、得られた３次元画像を示す３次元画像データ２４５ｂを記憶媒体２４５に記録する。３次元画像が取得されると、制御部２４０は、アイトラッキングを終了させる（ステップＳ２３０）。

【0087】

次に白色光源２０５，２０５が第１の条件で点灯される（ステップＳ２３５）。すなわち、検者は、図示しない入力部を介して発光条件を第１の条件に設定し、白色光源２０５，２０５を点灯させる指示を行う。この結果、制御部２４０は、設定された第１の条件（５５００Ｋの色温度、既定の明るさ（光度、輝度、照度等））で白色光源２０５，２０５を点灯させる。

【0088】

次に、制御部２４０は、２次元画像取得部２４０ａの機能により、被検眼Ｅの画像を撮影する（ステップＳ２４０）。すなわち、制御部２４０は、２次元画像取得部２４０ａの機能により、カラーカメラとして機能する前眼部撮影系（エリアセンサ２０８等）を制御して、被検眼Ｅの画像を取得する。

【0089】

次に、制御部２４０は、バックグラウンドを除去するための処理を実行する。具体的には、制御部２４０は、２次元画像取得部２４０ａの機能により、白色光源２０５，２０５を消灯させる（ステップＳ２４５）。この際、屋内照明は点灯された状態に維持される。次に、バックグラウンドが撮影される（ステップＳ２５０）。すなわち、制御部２４０は、２次元画像取得部２４０ａの機能により、スキャニング－アライメント光学系２００のエリアセンサ２０８を制御し、被検眼Ｅを撮影し、バックグラウンド画像として取得する。なお、バックグラウンド画像の撮影の際には、露光調整は行われずステップＳ２４０における露光条件と同一の条件で撮影が行われる。

【0090】

次に、制御部２４０は、２次元画像取得部２４０ａの機能により、被検眼Ｅの画像からバックグラウンド画像を除去して２次元画像を取得する（ステップＳ２５５）。すなわち、制御部２４０は、ステップＳ２４０で取得された被検眼Ｅの画像の各階調値からステップＳ２５０で取得されたバックグラウンド画像の各階調値を除去し、補正後の２次元画像として取得する。そして、制御部２４０は、当該２次元画像を示す２次元画像データ２４５ａを、記憶媒体２４５に記録する。以上の構成によれば、屋内照明による影響を被検眼Ｅの２次元画像から除去することができる。

【0091】

次に、制御部２４０は、２次元画像取得部２４０ａの機能により、カラー校正を実行する（ステップＳ２６０）。すなわち、制御部２４０は、記憶媒体２４５に記録された校正データ２４５ｃを参照し、２次元画像データ２４５ａが示す各２次元座標の階調値を補正する。例えば、ある座標（ｕ，ｖ）における階調値が（Ｒ_ｉ，Ｇ_ｉ，Ｂ_ｉ）である場合、補正後の階調値（Ｒ_ｏ，Ｇ_ｏ，Ｂ_ｏ）の赤成分Ｒ_ｏは式（１）に（Ｒ_ｉ，Ｇ_ｉ，Ｂ_ｉ）を代入して得られた値である。また、補正後の緑成分Ｇ_ｏは式（２）に（Ｒ_ｉ，Ｇ_ｉ，Ｂ_ｉ）を代入して得られた値であり、補正後の青成分Ｂ_ｏは式（３）に（Ｒ_ｉ，Ｇ_ｉ，Ｂ_ｉ）を代入して得られた値である。２次元画像の全画素について補正が行われると、制御部２４０は、補正後の２次元画像を示す２次元画像データ２４５ａで記憶媒体２４５を更新する。以上の処理によれば、出力装置に依存しない状態で色を記述した２次元画像データ２４５ａを生成することができ、色の再現性を担保することが可能である。

【0092】

（４－１）対応関係定義データ生成処理：
次に、制御部２４０は、対応関係定義データ生成部２４０ｃの機能により、対応関係定義データ生成処理を実行する（ステップＳ２６５）。図５Ｂは、対応関係定義データ生成処理を示すフローチャートである。対応関係定義データ生成処理において、制御部２４０は、白色光源を第１の条件で点灯させる（ステップＳ３００）。すなわち、制御部２４０は、カラーカメラで２次元画像の撮影が行われた際の条件と同一の条件で白色光源２０５，２０５を点灯させる。

【0093】

次に、キャリブレーション用構造体の撮影が行われる（ステップＳ３０５）。対応関係定義データは、３次元画像の３次元座標と２次元画像の２次元座標との対応関係を規定するデータである。そこで、本実施形態においては、カラーカメラによって実際にキャリブレーション用構造体を撮影することによって対応関係を規定する構成が採用されている。

【0094】

キャリブレーション用構造体は、３次元画像の３次元座標と２次元画像の２次元座標との対応関係を明らかにするための３次元構造体であり、例えば、図５Ｃに示すような構造体である。図５Ｃに示す構造体は、歪んだ空洞の直方体を斜めに切断したような形状を有しており、内部の空洞が複数の壁面で仕切られたような形状である。当該構造体は、内部の空洞がカラーカメラの視野に含まれるように、装置本体の前面に設けられた検査窓の正面に配置される。従って、図２に示すＺ方向は、図５Ｃの上から下に向けた方向になる。

【0095】

キャリブレーション用構造体においては、このような方向から眺めた場合に、キャリブレーション用構造体の特定の位置が画像内で明らかになるような形状とされている。例えば、図５Ｃに示す構造体において、壁面の交点（Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃等）は、３次元画像や２次元画像として撮影された際に、画像内で位置を特定することが容易である。ここでは、このような点を基準点と呼ぶ。

【0096】

本実施形態においては、このようなキャリブレーション用構造体が装置本体にセットされた状態で２次元画像および３次元画像を撮影する。すなわち、制御部２４０は、２次元画像取得部２４０ａの機能により、カラーカメラとして機能する前眼部撮影系（エリアセンサ２０８等）を制御して、キャリブレーション用構造体の２次元画像を取得する。また、制御部２４０は、３次元画像取得部２４０ｂの機能により、ＯＣＴ干渉系１００、スキャニング－アライメント光学系２００（ガルバノスキャナ２０２等）、ｋ－ｃｌｏｃｋ生成用干渉光学系４００を制御して、キャリブレーション用構造体の３次元画像を取得する。

【0097】

次に、制御部２４０は、基準点を特定する（ステップＳ３１０）。すなわち、制御部２４０は、ステップＳ３０５で撮影された２次元画像に基づいて基準点を特定し、基準点の２次元座標を特定する。また、制御部２４０は、ステップＳ３０５で撮影された３次元画像に基づいて基準点を特定し、基準点の３次元座標を特定する。なお、基準点は、種々の手法で特定されてよく、検者による入力によって特定されてもよいし、２次元画像および３次元画像のそれぞれから基準点の特徴を示す特徴量を取得し、特徴量に基づいて基準点が特定されてもよい。いずれにしても、複数の基準点のそれぞれについて、同一の基準点についての２次元画像と３次元画像とが対応づけられる。

【0098】

以上の結果、複数の基準点が撮影された位置においては、３次元画像の３次元座標と２次元画像の２次元座標とが対応づけられた状態になる。そこで、本実施形態においては、これらの対応関係から、より多数の座標についての対応関係を規定する。このため、制御部２４０は、内部パラメータおよび外部パラメータを取得する（ステップＳ３１５）。具体的には、カラーカメラにおいて、視野内の被写体を撮影して画像が得られた場合に、被写体の座標と画像の座標との関係は、公知の関係式（４）によって記述することができる。

【数2】

【0099】

ここで、３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は３次元画像データ２４５ｂにおいて３次元的な位置を記述する座標であり、２次元座標（ｕ，ｖ）は２次元画像データ２４５ａにおいて２次元的な位置を記述する座標である。式（４）において、３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を含む列ベクトル（Ｘ，Ｙ，Ｚ，１）には、２種類の行列が乗じられている。３行３列の行列は、カラーカメラの内部パラメータを示しており、（ｃ_x，ｃ_y）は主点（本実施形態においては２次元画像の中心）を示し、ｆ_x，ｆ_yはピクセル単位で表される焦点距離である。一方、式（４）において３行４列の行列は、外部パラメータを示しており、カメラから見た３次元座標を光干渉断層撮影の結果が記述される３次元座標に変換するための回転（ｒ₁₁～ｒ₃₃）および並進（ｔ₁～ｔ₃）を示している。

【0100】

内部パラメータは、カラーカメラの光学系の特性を示すパラメータであり、カラーカメラの光学系、すなわち、前眼部撮影系に基づいて決定される。本実施形態において内部パラメータ２４５ｅは、予め記憶媒体２４５に記録されている（内部パラメータ２４５ｅ）。外部パラメータは、カラーカメラの外部のワールド座標系とカラーカメラから見た３次元の座標系とを対応づけるためのパラメータであり、被検眼Ｅとカラーカメラとの関係に基づいて決定される。本実施形態においては、ワールド座標系が光干渉断層撮影で得られた３次元画像で使用される３次元座標系と一致するように、カラーカメラの光学系と、被写体となる被検眼Ｅが配置される空間との関係に基づいて予め外部パラメータが特定されている。本実施形態において外部パラメータも予め決められ、記憶媒体２４５に記録されている（外部パラメータ２４５ｆ）。

【0101】

以上のような内部パラメータ２４５ｅおよび外部パラメータ２４５ｆによれば、光干渉断層撮影で撮影された被検眼Ｅの各部位の位置を示す３次元座標と、カラーカメラで撮影された被検眼Ｅの２次元画像上での位置を示す２次元座標とを対応づけることができる。しかし、カラーカメラのレンズ（対物レンズ２０４、結像レンズ２０７）は、各種の歪みを有しているため、本実施形態においては、外部パラメータ２４５ｆによって得られた結果を、歪みによる影響を含むように式（４）を変形する。

【0102】

具体的には、外部パラメータ２４５ｆによって３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を変形する式は以下の式（５）で表現される。

【数3】

ここで、Ｒは外部パラメータ２４５ｆの回転（ｒ₁₁～ｒ₃₃）を示す行列であり、ｔは外部パラメータ２４５ｆの並進（ｔ₁～ｔ₃）を示すベクトルである。

【0103】

そして、歪みの影響を組み込んだ式は以下の式（６）～式（１２）で表現される。

【数4】

すなわち、式（５）で得られた座標（ｘ，ｙ，ｚ）を式（６）、式（７）に代入すると、座標（ｘ'，ｙ'）が得られる。得られた座標（ｘ'，ｙ'）を式（８）、式（９）に代入し、式（１０）を利用すると、座標（ｘ''，ｙ''）が得られる。そして、得られた座標（ｘ''，ｙ''）が式（１１）、式（１２）に代入され、内部パラメータ２４５ｅに基づいて計算が行われると、２次元座標（ｕ，ｖ）が得られる。

【0104】

以上のようにして３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を２次元座標（ｕ，ｖ）に変換することができる。従って、式（６）～式（１２）に含まれる未知の係数である歪み係数ｋ₁，ｋ₂，ｐ₁，ｐ₂が特定されると、３次元画像の３次元座標と２次元画像の２次元座標との対応関係が定義されることになる。そこで、制御部２４０は、ステップＳ３１０で特定された、複数の基準点についての２次元画像と３次元画像との対応関係に基づいて、歪み係数ｋ₁，ｋ₂，ｐ₁，ｐ₂を取得する（ステップＳ３２０）。例えば、制御部２４０は、基準点についての対応関係を利用して式（６）～式（１２）から歪み係数ｋ₁，ｋ₂，ｐ₁，ｐ₂を解くための方程式を特定し、特定する構成等が挙げられる。むろん、より多数の基準点についての対応関係を利用して、歪み係数ｋ₁，ｋ₂，ｐ₁，ｐ₂の真の値に近くなるように解を算出してもよい。

【0105】

いずれにしても、歪み係数が取得されると、制御部２４０は、歪み係数の値を含む式（６）～式（１２）の情報を対応関係定義データ２４５ｄとして記憶媒体２４５に記録する。なお、本実施形態において、着色が行われる部位（所定の部位）は、予め決められている。そこで、制御部２４０は、所定の部位としての虹彩、虹彩および角膜以外の前眼部表面、瞼等について、対応関係定義データ２４５ｄを生成する。

【0106】

以上のような歪み係数および式（６）～式（１２）によれば、被検眼Ｅの３次元画像の３次元座標と、２次元画像の２次元座標との対応関係を規定することができる。しかし、この対応関係においてはレンズとして機能する被検眼Ｅの角膜が考慮されていない。従って、角膜による屈折を考慮しない状態であれば、被検眼Ｅの３次元画像の３次元座標と、２次元画像の２次元座標とを対応づけることができる。

【0107】

本実施形態においては、角膜による屈折を考慮して、被検眼Ｅの実際の見え方により忠実になるように対応関係を規定する。具体的には、角膜の奥側に存在する虹彩については、光線追跡を考慮して対応関係を規定する。このために、制御部２４０は、光線追跡の対象エリアを取得する（ステップＳ３２５）。本実施形態においては、角膜の屈折による影響を受け、かつ、透明ではない部位、すなわち、虹彩が光線追跡の対象エリアとなる。そこで、制御部２４０は、２次元画像データ２４５ａおよび３次元画像データ２４５ｂから虹彩の像が撮影された部分を抽出し、光線追跡の対象エリアとする。なお、虹彩の像を抽出する手法は、種々の手法であってよく、例えば、制御部２４０が、検者による範囲指定を受け付けてもよいし、３次元画像、２次元画像のそれぞれから虹彩の特徴を示す特徴量を抽出しすることによって制御部２４０が対象エリアを特定してもよい。

【0108】

対象エリアが取得されると、制御部２４０は、対象エリアについて、光線追跡に基づいて３次元座標と２次元座標の対応関係を取得する（ステップＳ３３０）。すなわち、制御部２４０は、対象エリアに含まれ、透明ではない虹彩の任意の部分について、光線追跡を行う。

【0109】

図７は、光線追跡の一例を説明する図である。図７においては、角膜Ｃおよびその周辺の被検眼Ｅの構造を、角膜中心を通りＺ方向およびＹ方向に平行な面を切断面として示している。なお、図７においては、角膜頂点を通りＺ方向に平行な光軸ＡＬを一点鎖線で示しており、仮想的な光線を二点鎖線で示している。

【0110】

制御部２４０は、図７に示すような切断面における被検眼Ｅの構造を、３次元画像データ２４５ｂによって特定することができる。制御部２４０は、３次元画像データ２４５ｂによって特定された角膜の形状に基づいて、当該切断面上で、焦点の位置Ｐｆと主点の位置Ｐｐとを決定する。

【0111】

なお、焦点の位置Ｐｆは、例えば３次元座標（Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁）に関する光線追跡を実行する際に、３次元座標（Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁）から光軸に平行な方向（Ｚ方向）に延びる光線を仮想的に想定し、角膜に達したら、角膜の屈折力によって屈折し、光軸ＡＬと交わる点を特定するなどして定義可能である。なお、角膜での屈折は、予め決められた屈折率で１回屈折が起こるとみなされてもよいし、角膜の裏面および表面で１回ずつ屈折が起こり、各面での屈折率がそれぞれ異なる既定の値であるとみなされてもよい。

【0112】

焦点の位置Ｐｐは、例えば、光軸ＡＬと角膜前面との交点（角膜頂点）であるなどして定義可能である。すなわち、角膜主点位置は、ほぼ角膜前面と等しいと考えられる（例えば、＜レクチャー＞眼光学の基礎（視覚研究会（現日本視覚学会）会誌「VISION」１巻１号（1989年１月）））。そこで、３次元画像データ２４５ｂが示す角膜Ｃの前面と、光軸ＡＬと交わる点を主点の位置Ｐｐとして特定するなどして定義可能である。

【0113】

むろん、焦点の位置Ｐｆや主点の位置Ｐｐの取得法は一例であり、他の手法で取得されてもよい。例えば、主点の位置Ｐｐは、光線追跡に基づいて特定される主点の位置Ｐｐの一般式から算出されてもよい。具体的には、以下のパラメータを利用すると、主点の位置Ｐｐを取得することができる。角膜前面の曲率半径＝ｒ₁、角膜後面の曲率半径＝ｒ₂、空気の屈折率＝ｎ₁、角膜実質の屈折率＝ｎ₂、前房水の屈折率＝ｎ₃、角膜中心の厚さ＝ｄ、角膜の前面屈折率＝Ｄ₁、角膜の後面屈折率＝Ｄ₂、角膜の全屈折率＝Ｄ_t。

【0114】

なお、角膜前面の曲率半径ｒ₁、角膜後面の曲率半径ｒ₂は、制御部２４０が３次元画像データ２４５ｂに基づいて、特徴量等に基づいて角膜前面と角膜後面とを特定し、それぞれの面の少なくとも３点に基づいて曲率中心を算出し、各面までの距離を算出することによって取得可能である。角膜中心の厚さｄは、制御部２４０が角膜前面と角膜後面との距離を、例えば、光軸ＡＬ上で特定することによって取得可能である。空気の屈折率ｎ、角膜実質の屈折率ｎ₂、前房水の屈折率ｎ₃は、既知の値（例えば、それぞれについて１．０，１．３７６，１．３３６等）を利用可能である。
角膜の前面屈折率Ｄ₁は、Ｄ₁＝（ｎ₂－ｎ₁）／ｒ₁
角膜の後面屈折率Ｄ₂は、Ｄ₂＝（ｎ₃－ｎ₂）／ｒ₂
角膜の全屈折率Ｄ_tは、Ｄ_t＝Ｄ₁＋Ｄ₂－（ｄ／ｎ₂）・Ｄ₁・Ｄ₂
角膜前面から像側主点位置までの距離は以下のｅ'＋ｄである。
ｅ'＋ｄ＝－ｄ・ｎ₃・Ｄ₁／（ｎ₂・Ｄ_t）＋ｄ
制御部２４０は、このようにして算出された像側主点位置に基づいて、角膜前面と光軸ＡＬとの交点から像側に距離ｅ'＋ｄの位置を主点の位置Ｐｐとみなしてもよい。

【0115】

焦点の位置Ｐｆと主点の位置Ｐｐとが決定されると、３次元座標（Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁）からの光（Ｚ方向に平行な光）が角膜で屈折されて焦点の位置Ｐｆに向かう光線Ｌｆを被検眼Ｅの奥側に延長した線と、主点の位置Ｐｐと３次元座標（Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁）とを結ぶ線Ｌｐとの交点の座標（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）が虚像の位置であると定義することができる。図７においては、虹彩および水晶体の虚像を破線によって模式的に示している。

【0116】

制御部２４０が、以上のような処理によって、虚像の位置を示す座標（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）を取得すると、３次元座標（Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁）の部分が２次元座標として撮影される２次元座標（ｕ₁，ｖ₁）を特定することができる。具体的には、２次元座標（ｕ₁，ｖ₁）には、座標（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）に存在するように見える虚像が撮影される。そこで、制御部２４０は、対応関係定義データ２４５ｄに基づいて、式（６）～式（１２）によって、３次元座標（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）に対応する２次元座標（ｕ₁，ｖ₁）を取得する。そして、制御部２４０は、３次元座標（Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁）と２次元座標（ｕ₁，ｖ₁）とを対応づける。

【0117】

制御部２４０は、以上のような処理を虹彩の複数の部分について実行することにより、虹彩の複数の部位の３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と２次元座標（ｕ，ｖ）とを対応づけ、対象エリアを示す情報とともに対応関係定義データ２４５ｄとして記憶媒体２４５に記録する。なお、対応関係定義データ２４５ｄは、被検眼Ｅの画像である２次元画像データ２４５ａおよび３次元画像データ２４５ｂに対応づけて記録される。以上の処理によれば、角膜における屈折の影響も含めて対応関係定義データ２４５ｄを定義することができる。

【0118】

以上のようにして対応関係定義データ２４５ｄが記憶媒体２４５に記録されると、制御部２４０は、図６に示す撮影処理に復帰して処理を続ける。すなわち、制御部２４０は、表示制御部２４０ｄの機能により、３次元画像を２次元画像で着色し、２次元画像とともに表示する（ステップＳ２７５）。すなわち、制御部２４０は、記憶媒体２４５に記録された３次元画像データ２４５ｂに基づいて、表示対象の切断面（検者に指定された切断面等）の断層画像を生成する。

【0119】

そして、制御部２４０は、当該断層画像において、対応関係定義データ２４５ｄで定義された３次元座標が含まれるか否か判定する。対応関係定義データ２４５ｄで定義された３次元座標が含まれる場合、制御部２４０は、対応関係定義データ２４５ｄに基づいて対応する２次元座標を特定し、当該２次元画像の階調値が当該３次元座標の色であるとみなす。そして、制御部２４０は、ディスプレイ２３０を制御して、断層画像を表示するとともに、色が特定された３次元座標については、対応する２次元座標の階調値で着色する。

【0120】

さらに、制御部２４０は、２次元画像データ２４５ａを取得し、ディスプレイ２３０を制御して２次元画像を表示させる。以上の結果、例えば、図４に示す２次元画像Ｉｅ、断層画像Ｉｏｖ，Ｉｏｈ，Ｉｏｒが表示され、２次元画像Ｉｅがカラー表示されるのみならず、断層画像Ｉｏｖ，Ｉｏｈ，Ｉｏｒについても、所定の部位がカラー表示される。

【0121】

（５）他の実施形態：
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、他にも種々の実施形態を採用可能である。従って、上述の実施形態の少なくとも一部の構成が省略、置換、された構成や処理の少なくとも一部が省略、置換、順序の入れ替え等がなされた構成であってもよい。例えば、対応関係定義データの中で、ステップＳ３００～ステップＳ３２０は、予め、例えば、出荷前に実行されてもよい。この場合、被検眼Ｅを撮影した後に、ステップＳ３００，ステップＳ３２５，Ｓ３３０が実行されて対応関係定義データ２４５ｄの生成が完了する。また、校正データ生成処理は、光干渉断層撮影装置１の出荷後の任意のタイミングで実行されてもよい。また、キャリブレーション用構造体は、図５Ｃに示す構造体に限定されない。すなわち、キャリブレーション用構造体は、交点等の基準点を複数個有する構造体であれば良い。従って、例えば、内壁を有する円筒を軸に対して斜めに切断したような形状等であってもよいし、他の立体構造であってもよい。

【0122】

さらに、ライブ表示を行う際に点灯される光源は白色光源でなくてもよい。例えば、赤外線を出力する光源や、緑色光を出力する光源が利用されても良い。具体的には、室内照明がライブ表示に充分な明るさである場合や、固指標の明るさが被検眼の固視のために充分な明るさである場合、白色光源の代わりに赤外光で照明してライブ画像を取得することも可能である。赤外光であれば眩しさが軽減されるため、より被検眼Ｅが安定する。さらに、赤外光照明で撮影した２次元画像においては、白色光照明で撮影した２次元画像よりも虹彩のテクスチャがより鮮明に描画される。従って、アイトラッキング用の特徴点としてより容易に利用可能である。また、赤外光照明で撮影した２次元画像においては、白色光照明で撮影した２次元画像よりも、瞳孔と虹彩との間のコントラストが鮮明になる。従って、瞳孔の重心位置などをトラッキングの特徴点として利用することも可能になる。さらに、赤外光照明で撮影した２次元画像においては、白色光照明で撮影した２次元画像よりも虹彩や、瞳孔と虹彩との間のコントラストをより鮮明に表現することができる。

【0123】

さらに、緑色光照明で撮影した２次元画像においては、白色光照明で撮影した２次元画像よりも血管が強調される。従って、血管構造の特徴点を容易にアイトラッキングの特徴点として利用することが可能である。さらに、白色光源と他の色の光源とが備えられている構成において、各光源が交互に点灯されてもよい。なお、任意の色の光で照明されて撮影されたライブ表示された２次元画像は、ライブ表示以外の用途に利用されても良い。この場合、ライブ表示された２次元画像も記憶媒体２４５に保存される。

【0124】

２次元画像取得部は、カラーカメラによって被検眼Ｅの正面を撮影して２次元画像を取得することができればよい。すなわち、カラーカメラは、光干渉断層撮影の対象となる被検眼Ｅと同一の被検眼Ｅの正面を撮影し、カラー画像として出力できればよい。被検眼Ｅの正面は被検眼Ｅの前方の面であり、被検眼Ｅの正面を撮影するための構成としては、例えば、被検眼Ｅの視線方向と一致する眼軸と、カラーカメラの光軸とが一致する構成が挙げられる。むろん、被検眼Ｅには固視微動等のブレが存在するため、眼軸と光軸との一致は厳密には要求されず、固視状態において被検眼Ｅの眼軸が向く方向と、カラーカメラの光軸が略一致することにより、被検眼Ｅの前眼部が撮影可能であれば良い。また、カラーカメラは、２次元画像を取得すればよいため、カラーカメラは被検眼Ｅから反射される可視光を２次元的に撮影可能なセンサ（エリアセンサや走査可能なラインセンサ等）を備えていればよい。むろん、カラーカメラを構成する光学系における光学素子の数や形態、配置等は図２に示された構成に限定されない。また、カラーカメラの視野に被検眼Ｅ以外の物体（カラーチャート等）を配置すれば、被検眼Ｅと同じ条件（照明条件等）で当該物体の２次元画像を取得することができる。

【0125】

３次元画像取得部は、光干渉断層撮影によって被検眼Ｅの３次元画像を取得することができればよい。光干渉断層撮影は、光源の光を分岐して、測定対象と参照光生成部（ミラー等）とによって反射された光を合成してその干渉を測定することにより、測定対象の深さ方向（測定光進行方向）における測定対象の情報を得る手法であり、種々の方式を採用し得る。従って、光干渉断層撮影の方式は、上述のＳＳ－ＯＣＴ(Swept Source Optical Coherence Tomography)に限定されず、ＴＤ－ＯＣＴ(Time Domain Optical Coherence Tomography)やフーリエドメインの他の方式、例えば、ＳＤ－ＯＣＴ(Spectral Domain Optical Coherence Tomography)等であってもよい。

【0126】

また、光干渉断層撮影を行うための光学系も上述の実施形態の構成に限定されず、光学素子の数や、形態、配置等は図１に示された構成に限定されない。むろん、断層像を取得する際のガルバノスキャナ２０２における入力光の走査方向も、各種の態様とされてよい。

【0127】

対応関係定義データ生成部は、被検眼Ｅの所定の部位が３次元画像として撮影された場合の３次元画像内での位置と、２次元画像として撮影された場合の２次元画像内での位置と、を対応づけた対応関係定義データを生成することができればよい。すなわち、対応関係定義データによって、被検眼Ｅの同一部位が、３次元画像内でどの位置に撮影され、２次元画像内でどの位置に撮影されるのか定義されればよい。所定の部位は、３次元画像の３次元座標と２次元画像の２次元画像とが対応づけられる部位であればよく、被検眼の一部であってもよいし全体であってもよい。なお、２次元画像は画素毎の階調値によって定義され、階調値によって色が規定されるため、対応関係定義データによれば、２次元画像の色に基づいて３次元画像の色を定義することができる。対応関係定義データは、画像毎の位置の対応関係を定義していればよく、種々の態様で定義されていてよい。上述の実施形態のように、３次元画像の３次元座標と２次元画像の２次元座標とを対応付けた構成に限定されない。

【0128】

例えば、光干渉断層撮影によって得られる３次元画像は、複数の断層像（２次元画像）を重ねることによって３次元空間内で被検眼Ｅの構造を示すが、この情報から生成された情報を用いて他の形式のデータが生成され、対応関係定義データとされてもよい。より具体的な例としては、光干渉断層撮影によって得られた３次元画像は複数の３次元座標のそれぞれにおける１チャネルの階調値で示されている。そこで、３次元座標に基づいて被検眼Ｅの構造体（被検眼Ｅの表面や虹彩等）の表面を示すポリゴンを生成し、各ポリゴンに対応する２次元画像の位置（２次元座標等）を定義して対応関係定義データとしてもよい。この場合、各ポリゴンの色やテクスチャが２次元画像に基づいて特定される構成となる。このようなデータは種々の態様で定義されてよいが、汎用的な形式（例えば、STL(Stereolithography)データ等）であると好ましい。

【0129】

また、対応関係定義データにおいて３次元画像の３次元座標と２次元画像の２次元座標とを対応付ける手法も、上述の実施形態における態様に限定されない。例えば、上述の実施形態においては、所定の部位に含まれる任意の３次元座標と２次元座標との対応関係が定義されていたが、所定の部位に含まれる代表点において３次元座標と２次元座標との対応関係が定義される構成であってもよい。この場合、代表点以外の任意の座標における３次元座標と２次元座標との対応関係は、複数の代表点における対応関係から補間等によって算出されればよい。

【0130】

代表点は、種々の手法で決められてよい。例えば、２次元画像の被検眼Ｅにおいて他の部位と異なる特徴を有する部位を構成する座標が代表点となり得る。すなわち、被検眼Ｅ表面に現れている血管が他と区別可能な特徴的な形状をしている部位や、虹彩の模様が他と区別可能な特徴的な模様である部位等が代表点となり得る。

【0131】

なお、代表点が特定の色の部位である場合、当該特定の色を強調するように処理が行われてもよい。当該強調のための処理としては、特定の色の強度を他の色と比較して強調する処理であれば良く、２次元画像の特定の色成分の強度を増加させる補正が行われてもよいし、特定の色成分以外の色成分を減少させる補正が行われてもよいし、照明の色が調整されてもよい。例えば、赤い血管を強調するために、Ｒ成分の強度が増加されてもよいし、Ｇ成分とＢ成分との少なくとも一方の強度が減少されてもよいし、血管によって吸収される緑色の照明で撮影されてもよい。さらに、３次元画像の代表点を抽出するために、ＯＣＴによる３次元非侵襲血管造影手法であるＯＣＴアンギオグラフィー画像が構築され、血管構造等の特徴点が抽出されて代表点とされてもよい。

【0132】

また、代表点は、検者による指定が受け付けられることによって特定されてもよいし、２次元画像および３次元画像において特徴的な形状や模様等を抽出する特徴量抽出アルゴリズム等によって自動的に特定されてもよい。代表点を特定する際には、２次元画像や３次元画像が画像処理されてもよい。例えば、３次元画像に基づいて深さ方向の情報を加算し（加算平均でも可）、深さ方向の垂直な面に投影して得られるＥｎｆａｃｅ画像に基づいて代表点を特定してもよい。

【0133】

Ｅｎｆａｃｅ画像に基づいて代表点を特定して３次元座標と２次元座標とを対応づけるための手法としては、種々の手法を採用可能である。例えば、ホモグラフィー変換を利用すれば、Ｅｎｆａｃｅ画像と２次元画像とを対応付け、この対応関係から３次元座標と２次元座標とを対応づけることができる。具体的には、ホモグラフィー変換は以下の式（１３）によって表現される。

【数5】

【0134】

ここで、ｈ₁₁、ｈ₁₂、ｈ₂₁、ｈ₂₂は、座標位置に不変の固定倍率の拡大縮小を含む回転に、ｈ₁₃、ｈ₂₃は平行移動に用いられる。ｈ₃₁、ｈ₃₂は、座標位置に応じて拡大縮小の倍率が変わる台形状の変換効果があり、sは定数の係数である。以上の式（１３）によれば、平面上の座標（Ｘ，Ｙ）を別の平面上の座標（ｘ、ｙ）に射影することができる。以上の式（１３）に含まれるｈ₁₁等のパラメータは、複数の代表点についての対応関係を特定すれば決定可能である。従って、検者による指定や特徴量抽出アルゴリズム等でパラメータ算出のために必要な数の代表点を抽出し、式（１３）に代入すれば、各パラメータを特定可能であり、この結果、３次元座標と２次元座標とを対応づけることができる。なお、座標（Ｘ，Ｙ）、座標（ｘ，ｙ）は、いずれの座標がＥｎｆａｃｅ画像の座標であってもよいし、２次元画像の座標であってもよい。

【0135】

さらに、代表点は、機械学習等によって生成されてもよい。この場合、２次元画像や３次元画像を入力し、代表点の座標を出力する、ニューラルネットワーク等の機械学習モデルが機械学習される。機械学習が終了すると、機械学習モデルに２次元画像や３次元画像を入力することで代表点を特定することができる。

【0136】

さらに、機械学習は、３次元座標と２次元座標との対応関係を定義するための手法として用いられてもよい。このような構成は、例えば、３次元座標および２次元座標を入力し、３次元座標と２次元座標との対応関係を示す情報（例えば、上述の実施形態における変換式の係数等）を出力する機械学習モデルを定義する構成等で実現可能である。すなわち、このような機械学習が終了すると、３次元座標および２次元座標を入力することにより、両座標の対応関係を示す情報が得られ、当該情報を対応関係定義データとみなすことができる。

【0137】

対応関係定義データの態様は、種々の態様であってよい。例えば、上述の実施形態においては、被検眼Ｅの虹彩部分と虹彩以外の部分とで異なる手法で３次元座標と２次元座標とを対応づけていた。すなわち、虹彩部分においては光線追跡、虹彩以外の部分においてはカラーカメラの内部パラメータおよび外部パラメータによって座標を対応づけていた。しかし、この態様に限定されず、例えば、被検眼Ｅの全ての部分について光線追跡で座標が対応づけられてもよいし、カラーカメラの内部パラメータおよび外部パラメータによって座標が対応づけられてもよい。

【0138】

基準の色空間は、少なくとも、被検眼Ｅの色を出力する際にデバイスによる色の変動を抑制するような色空間であれば良い。従って、上述のように、デバイスに依存せずに色を表現可能な色空間（ｓＲＧＢ，ＣＩＥＸＹＺ，ＣＩＥＬＡＢ等）が基準の色空間となる構成以外にも、対応関係定義データの利用目的によって基準の色空間が選定されてもよい。例えば、対応関係定義データを利用することによって特定の出力デバイスで表現される色が適正な色であることが保証されればよいのであれば、出力デバイスでの色を表現するための色空間が基準の色空間となってよい。出力デバイスとしては、種々のデバイスが挙げられ、ディスプレイ、プリンター（３Ｄプリンターを含む）、プロジェクターなど、種々のデバイスであってよい。

【0139】

カラーチャートは、色の校正を行うために参照される複数の色パッチを有していればよく、標準的なカラーチャートに限定されない。例えば、被検眼Ｅに含まれる色に近い色パッチが標準的なカラーチャートより多ければ、被検眼Ｅの色校正がより正確になる可能性を高めることができる。

【0140】

白色光源は、検者が知覚する色と同等の色による反射光を発生させ、当該色によって被検眼Ｅがカラーカメラで撮影されるように被検眼Ｅを照明することができればよい。従って、色温度は、上述の実施形態における５５００Ｋに限定されず、種々の色温度であってよい。例えば、被検眼Ｅの対応関係定義データが表示やプリント等に利用される環境に近い状態を再現し得る色温度が選択されてもよい。

【0141】

校正データは、２次元画像の階調値を、基準の色空間の色として表現するための階調値に変換することができればよい。従って、変換方式としては、多項式による変換に限定されず、例えば、代表点における階調値の対応関係を示す色変換テーブルが定義され、当該色変換テーブルに基づいて補間演算が行われることによって階調値の変換が行われてもよい。

【0142】

白色光源を消灯して撮影された画像を除去することで実現させるバックグラウンドの除去は、バックグラウンドとなる光が存在しない状況や、バックグラウンドとなる光の影響が少ない状況においては省略可能である。例えば、眼科装置が備える白色光源以外の光源（例えば、部屋の照明器具等）が消灯された状態で２次元画像が撮影されるのであれば、バックグラウンドの除去は省略されてよい。

【0143】

さらに、光線追跡を利用する際に、光線追跡の結果と内部パラメータ２４５ｅおよび外部パラメータ２４５ｆとを利用して３次元座標と２次元座標とを対応づける構成に限定されない。例えば、被検眼Ｅからカラーカメラのレンズ（対物レンズ２０４、結像レンズ２０７）を経てエリアセンサ２０８に至る光線の追跡が行われてもよい。

【0144】

さらに、２次元画像が示す色によって着色する３次元画像には、各種の加工がなされていてもよい。例えば、光干渉断層撮影によって得られた前眼部の３次元画像とＯＣＴアンギオグラフィーで得られた３次元画像とを結合した３次元画像に対して、２次元画像が示す色による着色が行われてもよい。

【0145】

さらに、着色された３次元画像の表示態様は、上述の実施形態のような態様に限定されない。例えば、３次元画像から得られた任意の方向への断層像に対して着色が行われて表示されてもよいし、Ｅｎｆａｃｅ画像（深さ方向の和）が着色されてもよい。また、仮想的な３次元モデル（被検眼Ｅの少なくとも一部を斜視図で表現した状態）が着色されてもよい。なお、３次元画像のカラー表示に際しては、校正データ２４５ｃに基づく色の構成が実行されず、カラーカメラによって撮影された２次元画像の階調値が利用されてカラー表示が行われてもよい。むろん、検者の選択等によって着色が行われていない状態で３次元画像（断層画像）が表示されてもよい。さらに、対応関係定義データを利用した表示は、着色表示に限定されない。例えば、３次元画像の任意の部位が指示されると、対応関係定義データに基づいて対応する２次元画像の部位が特定され、２次元画像上で示される構成であってもよい。また、２次元画像の任意の部位が指示されると、対応関係定義データに基づいて対応する３次元画像の部位が特定され、３次元画像上で示される構成であってもよい。

【符号の説明】

【0146】

１…光干渉断層撮影装置、１０…波長掃引光源、２０…サンプル、１００…ＯＣＴ干渉系、１０４…測定側サーキュレータ、１０５…参照側サーキュレータ、１１０…バランスドディテクタ、１２０…偏波コントローラ、２００…アライメント光学系、２０１…コリメータレンズ、２０２…ガルバノスキャナ、２０３…ホットミラー、２０４…対物レンズ、２０５…白色光源、２０６…ビームスプリッタ、２０７…結像レンズ、２０８…エリアセンサ、２１０…固視標光源、２１１…可変焦点用可動式レンズ、２１２…コールドミラー、２１３…ホットミラー、２１４…リレーレンズ、２１５…ビームスプリッタ、２１６…ＸＹ位置検出光源、２１７…結像レンズ、２１８…２次元位置センサ、２１９…Ｚ位置検出光源、２２０…結像レンズ、２２１…ラインセンサ、２３０…ディスプレイ、２４０…制御部、２４０ａ…２次元画像取得部、２４０ｂ…３次元画像取得部、２４０ｃ…対応関係定義データ生成部、２４０ｄ…表示制御部、２４５…記憶媒体、２４５ａ…２次元画像データ、２４５ｂ…３次元画像データ、２４５ｃ…校正データ、２４５ｄ…対応関係定義データ、２４５ｅ…内部パラメータ、２４５ｆ…外部パラメータ、３００…参照光学系、３０１…参照部、４００…ｋ－ｃｌｏｃｋ生成用干渉光学系

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】