JP2006314650A - Ophthalmic photography apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、眼科撮影装置、更に詳細には、被検眼の眼底を立体撮影できる撮影光学系を備えた眼科撮影装置に関する。 The present invention relates to an ophthalmologic photographing apparatus, and more particularly to an ophthalmic photographing apparatus provided with a photographing optical system capable of stereoscopic photographing a fundus of a subject's eye.
従来の同時立体眼底カメラでは、下記の特許文献1及び2などに記載されているように、対物レンズに対して被検眼の前眼部と共役(瞳孔と共役)な位置に、上記左右の画像を得るための左右2つの孔(開口)が形成された2孔絞りが設けられ、その2つの孔を通過した眼底からの光束のそれぞれをプリズムなどで光路を2つに分けて左右一対の結像光学系のそれぞれに導き、フィルム面ないしは撮像素子の撮像面の左右別々の領域、或いは左右別々の撮像素子に結像して撮影するようになっていた。
In the conventional simultaneous stereoscopic fundus camera, as described in
更に、円柱レンズを使用して眼底像を撮像素子の画素に交互に入射して立体撮像する構成が特許文献3に記載されている。
Further,
また、被検眼前眼部からの反射光を除去する撮影絞りを、被検眼前眼部とほぼ共役な位置に維持しながら合焦レンズと連動して移動するようにした眼科撮影装置が知られている(特許文献4)。
しかしながら、特許文献1、2などの従来の構成では、左右別々の2光路に左右一対の結像光学系の各レンズを配置する必要があったため、構成が複雑で装置が大型化してしまうとともに、左右2光路の光学調整が複雑で調整に時間がかかってしまうという問題があった。また、左右の画像を左右別々の領域ないし素子に別々に結像するため、左右の画像の位置を後から正確に合わせる作業が必要であるという問題があった。
However, in the conventional configurations such as
また、特許文献3などの構成では、2孔絞りからの2つの画像(右像と左像)を撮像素子の交互に画素に入射させるようにしているが、例えば、画面の周辺では1画素に右像と左像が入射してしまい、良好な立体視ができないという問題があった。
Also, in the configuration of
また、眼底の立体撮影には、被検眼の視度の相違を考慮しなければならず、被検眼視度に合わせて合焦レンズを基準位置より移動させると、前眼部位置と2孔絞りとの共役関係が崩れるとともに、2孔絞りのそれぞれの孔を通過した光が規則正しく撮像素子の画素に交互に導かれなくなるという問題がある。 Further, in the stereoscopic imaging of the fundus, it is necessary to consider the diopter difference of the eye to be examined. And the conjugate relationship with each other is broken, and the light that has passed through each hole of the two-hole aperture is not regularly guided alternately to the pixels of the image sensor.
また、2孔絞りを合焦レンズの像側焦点面に配置し、結像レンズの物体側焦点面に2孔絞りを配置して像側テレセントリックな光学系を構成するにしても、基準視度(0ディオプタ)のときは、像側にテレセントリックであるので、正確な立体視ができるが、視度がプラス側あるいはマイナス側にずれると、フォーカス調整時、テレセントリック光学系が維持できなくなり、画面の周辺程凹状にあるいは凸状に立体視されてしまう、という問題がある。 Even if a two-hole aperture is arranged on the image side focal plane of the focusing lens and a two-hole aperture is arranged on the object side focal plane of the imaging lens to constitute an image side telecentric optical system, the reference diopter (0 diopter) is telecentric on the image side, so accurate stereoscopic viewing is possible, but if the diopter is shifted to the plus side or minus side, the telecentric optical system cannot be maintained during focus adjustment, and the screen There is a problem that the periphery is stereoscopically viewed concavely or convexly.
そこで本発明は、上記のような問題を解消し、簡単な構造で装置の小型化とコストダウンが図れると共に、光学調整も簡単で、眼底の同時立体撮影を良好に行うことが可能な眼底撮影装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention solves the above-described problems, and can reduce the size and cost of the apparatus with a simple structure, and can easily perform optical adjustment, so that fundus photographing can be performed satisfactorily. It is an object to provide an apparatus.
本発明は、被検眼眼底を電子撮像手段で撮影する眼科撮影装置であって、
被検眼眼底部からの反射光を結像させる対物レンズと、
前記対物レンズの後方に配置された第1の結像レンズと、
前記第1の結像レンズの像側焦点面に配置された撮影絞りと、
物体側焦点面が前記撮影絞りの位置と一致するように配置された第2の結像レンズと、
前記第2の結像レンズの像側焦点面に配置され、眼底像を眼底面と共役な位置に配置された電子撮像手段に導く光学素子と、
前記第1の結像レンズ、撮影絞り、第2の結像レンズ、光学素子並びに電子撮像手段を光軸に沿って一体で移動させる移動手段とを備え、
前記対物レンズの物体側焦点面を被検眼前眼部と一致させるとともに、前記第1の結像レンズ、撮影絞り、第2の結像レンズ、光学素子並びに電子撮像手段を光軸に沿って一体で移動させてフォーカス調整を行うことを特徴とする。
The present invention is an ophthalmologic photographing apparatus for photographing an eye fundus to be examined with an electronic imaging means,
An objective lens that images reflected light from the fundus of the eye to be examined;
A first imaging lens disposed behind the objective lens;
A photographing aperture disposed on the image side focal plane of the first imaging lens;
A second imaging lens arranged so that the object-side focal plane coincides with the position of the photographing aperture;
An optical element that is disposed on the image side focal plane of the second imaging lens and guides the fundus image to an electronic imaging unit disposed at a position conjugate with the fundus;
A moving means for integrally moving the first imaging lens, the photographing aperture, the second imaging lens, the optical element, and the electronic imaging means along the optical axis;
The object-side focal plane of the objective lens coincides with the anterior ocular segment to be examined, and the first imaging lens, imaging diaphragm, second imaging lens, optical element, and electronic imaging means are integrated along the optical axis. It is characterized in that the focus adjustment is performed by moving the lens.
本発明によれば、被検眼の視度の相違に応じてフォーカス調整を行っても、前眼部と共役な位置に配置される撮影絞りの位置は、常に第2の結像レンズの物体側焦点面にあって、テレセントリックな光学系が維持されるので、画面の周辺で、凹状あるいは凸状に立体視されてしまうという現象がなくなり、また、右眼と左眼用の眼底像を所定の画素列に導く光学素子を撮像手段の前に配置することにより、撮像面上で左右の眼底像がクロストークすることがなく、良好な立体視用の眼底像を得ることができる。 According to the present invention, even when focus adjustment is performed according to the diopter difference of the eye to be inspected, the position of the imaging diaphragm arranged at a position conjugate with the anterior eye portion is always the object side of the second imaging lens. Since the telecentric optical system is maintained in the focal plane, there is no phenomenon of being stereoscopically viewed in a concave or convex shape at the periphery of the screen, and fundus images for the right eye and the left eye are displayed in a predetermined manner. By disposing the optical element that leads to the pixel column in front of the imaging unit, the right and left fundus images do not crosstalk on the imaging surface, and a good stereoscopic fundus image can be obtained.
本発明は、立体視用ステレオ撮影が可能な眼科撮影装置であり、以下に添付図面を参照し、眼科撮影装置を、眼底カメラとした実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。 The present invention is an ophthalmologic photographing apparatus capable of performing stereo photography for stereoscopic viewing, and the present invention will be described in detail based on an embodiment in which the ophthalmologic photographing apparatus is a fundus camera with reference to the accompanying drawings.
図1に示す眼底カメラには、被検眼Eの眼底Erを照明する照明光学系、照明された眼底を撮影する撮影光学系、眼底を観察する観察光学系が設けられている。照明光学系では、ハロゲンランプなどの光源1から発せられた光並びに凹面鏡2で反射した光は、可視カット赤外透過フィルタ3を介して赤外光となり、ストロボ4、コンデンサレンズ5を通過して、被検眼Eの前眼部(瞳)Epと共役な位置に配置された立体視用のスリット6を照明する。このスリット6からの照明光は、レンズ7を通過し、中心に穴の開いた穴あき全反射ミラー8で反射されてから対物レンズ9を経て、被検眼Eの前眼部Epより眼底Erに入射し、眼底Erを赤外光で照明する。
The fundus camera shown in FIG. 1 is provided with an illumination optical system that illuminates the fundus Er of the eye E, an imaging optical system that captures the illuminated fundus, and an observation optical system that observes the fundus. In the illumination optical system, the light emitted from the
眼底Erからの反射光は、対物レンズ9、穴あき全反射ミラー8の穴を通過して、眼底上の撮影範囲を決める撮影マスク10を経て合焦レンズとしての第1の結像レンズ11に入射する。撮影マスク10は、対物レンズ9と第1の結像レンズ11間の眼底共役位置Rに配置されており、第1の結像レンズ11の像側焦点面には、2つの円形な開口12a、12bを有し、前眼部からの反射光を除去する撮影絞り(2孔絞り)12が配置される。撮影絞り12を通過した眼底像は、撮影絞り12の開口12aと12bにより右眼用の光束と、左眼用の光束に分離されてから、第2の結像レンズ13に入射する。撮影絞り12は、第2の結像レンズ13の物体側焦点面に配置され、第2の結像レンズ13を通過した光束は、リターンミラー14で反射され、眼底Er並びに撮影マスク10と共役な位置に配置された赤外光に感度を有する観察用CCD17に入射する。
The reflected light from the fundus Er passes through the hole of the objective lens 9 and the perforated
リターンミラー14が光路から離脱すると、眼底からの光束は、眼底Er並びに撮影マスク10と共役な位置に配置された電子撮像手段としての可視光に感度を有する撮影用CCD16に入射する。撮影用CCD16は、マトリックス状に配置された多数の画素を有しており、この撮影用CCD16の撮像面に近接して、光学素子としての格子バリア15が配置される。この格子バリア15は、スリット状の開口が複数平行に等間隔に配置された格子型遮光板で、第2の結像レンズ13の像側焦点面に配置され、この第2の結像レンズ13の物体側焦点面には、上述したように撮影絞り12が配置され、テレセントリックな光学系を構成している。
When the
なお、図1では、撮影絞り12は、光束を図面上で上下に分割するように図示されており、また、格子バリア15のスリットの延びる方向は、紙面に垂直な方向に図示されているが、実際には、撮影絞り12は、光束を、左右方向(図1で紙面に垂直な方向)に分割し、格子バリア15の各スリットは紙面に平行な方向に延びている。
In FIG. 1, the photographing
図2、図3は、瞳像と眼底像の光線の経路を示すもので、煩雑さを避けるため、図1で示した照明光学系やリターンミラーや観察用CCD17の観察光学系は、省略されている。 FIGS. 2 and 3 show the light path of the pupil image and the fundus image. To avoid complexity, the illumination optical system, the return mirror, and the observation optical system of the observation CCD 17 shown in FIG. 1 are omitted. ing.
アライメントが完了したときには、対物レンズ9の物体側焦点面は、前眼部Epないしその近傍になるようになり、そのときの瞳像の光線経路が図2(A)と図3(A)に示されている。前眼部は、対物レンズ9の物体側焦点面にあるので、対物レンズ9を通過した瞳像を形成する光束は、テレセントリックな光束となり、瞳像は、第1の結像レンズ11によりその像側焦点面に配置された撮影絞り12の位置に結像される。従って、撮影絞り12は、瞳と共役な位置Pにあり、また撮影絞り12は、第2の結像レンズ13の物体側焦点面に配置されるので、第2の結像レンズ13を通過した光束は、テレセントリックな光束となる。なお、図2(A)は、光軸に沿った光線を示しているので、撮影絞り12は、便宜上中心に孔のあいた1孔絞りとして図示されている。
When the alignment is completed, the object-side focal plane of the objective lens 9 becomes the anterior segment Ep or in the vicinity thereof, and the ray path of the pupil image at that time is shown in FIGS. 2 (A) and 3 (A). It is shown. Since the anterior eye portion is on the object side focal plane of the objective lens 9, the light beam forming the pupil image that has passed through the objective lens 9 becomes a telecentric light beam, and the pupil image is imaged by the
一方、眼底像の光線経路が図2(B)、図3(B)に図示されており、フォーカス調整(ピント調整)は、撮影マスク10が対物レンズ9により形成される眼底像の位置にきて、眼底像が撮影用CCD16に結像されるように行われる。被検眼の視度により、対物レンズ9により形成される眼底像の位置が異なるので、結像レンズを光軸方向に移動させて眼底像が撮影用CCD16に結像されるように調節するが、本発明では、図2(A)、図3(A)に示した瞳共役の関係、並びに第2の結像レンズでの像側テレセントリックな光学系を維持するために、撮影マスク10、第1の結像レンズ11、撮影絞り12、第2の結像レンズ13、格子バリア15、撮影用CCD16、それに図1に示した観察光学系を構成するリターンミラー14、観察用CCD17を一体化して、手動あるいはモータドライブなどの移動手段20により、2重矢印線で示したように、光軸方向に一体的に移動させる。この移動手段20により移動される部分が、図1〜図3で一点鎖線で囲まれて図示されており、また、図1〜図3で、眼底と共役な位置がRで、瞳と共役な位置がPで示されている。
On the other hand, the light path of the fundus image is shown in FIGS. 2B and 3B, and focus adjustment (focus adjustment) is performed at the position of the fundus image where the
また、撮影絞り12より後の構成が、図4、図5に詳細に示されている。図4に示したように、格子バリア15は、紙面に垂直に延びる各スリット15aの幅Hが、撮影用CCD16の画素幅Hとほぼ同じ値となり、格子バリア15のスリットのピッチPが、撮影用CCD16の画素ピッチの2倍となり、格子バリア15の各スリット15aの中心位置が、撮影用CCD16の隣接する2つの画素間の境界位置とほぼ一致するように、配置される。また、同図で、Dは撮影絞り12の2つの開口12aと12b間の距離、つまり瞳分割距離を、fは第2の結像レンズ13の焦点距離を示しており、上述したように、撮影絞り12は、第2の結像レンズ13の物体側焦点面に、また格子バリア15は、その像側焦点面に配置される。
Further, the configuration after the photographing
このような構成において、光源1を点灯して、被検眼Eの眼底Erを赤外光で照明し、眼底からの反射光を観察用CCD17に導いてその画像を観察することにより、アライメントを行い、また移動手段20により図1〜図3で一点鎖線で囲んだ部分10〜17を、光軸に沿って移動させてピント合わせを行う。
In such a configuration, alignment is performed by turning on the
アライメントは、図2(A)、図3(A)に示したように、対物レンズ9の物体側焦点面が前眼部(瞳)位置と一致するように、あるいはその近傍にくるように行われる。また、ピント合わせは、移動手段20により、撮影マスク10、第1の結像レンズ11、撮影絞り12、第2の結像レンズ13、格子バリア15、撮影用CCD16、それにリターンミラー14、観察用CCD17を一体的に移動させて、図2(B)、図3(B)に示したように、対物レンズ9で結像される眼底像の位置に、撮影マスク10がくるように行う。このとき、撮影マスク10は、観察用CCD17と撮影用CCD16とは共役な関係にあるので、鮮明な眼底像が観察用CCD17に結像され、ピントが合っていることを確認できる。またリターンミラー14が光路から離脱した場合には、鮮明な眼底像が撮影用CCD16に撮影される。
As shown in FIGS. 2 (A) and 3 (A), the alignment is performed so that the object-side focal plane of the objective lens 9 coincides with or is in the vicinity of the anterior segment (pupil) position. Is called. Further, focusing is performed by the moving means 20 using the
このように、アライメントとピント合わせが終了すると、リターンミラー14が光路から離脱され、ストロボ4が発光される。ストロボ光で照明された眼底からの光束は、対物レンズ9、穴あき全反射ミラー8の穴、撮影マスク10、第1の結像レンズ11を通過して、撮影絞り12に入射し、その開口12aと12bにより右眼用の光束と、左眼用の光束に分離される。
Thus, when the alignment and focusing are completed, the
図5(A)に示したように、開口12aを通過する実線で示した右眼用の光束(瞳像)は、第2の結像レンズ13を通過した後、略平行光束(テレセントリックな光束)となり、格子バリア15のスリット15aに入射してから、図6(A)に示した撮影用CCD16の右眼用の画素列(点で塗りつぶした部分)R1〜R5に入射する。また、開口12bを通過する点線で示した左眼用の光束(瞳像)は、第2の結像レンズ13を通過した後、同様に略平行光束でテレセントリックな光束となり、格子バリア15のスリット15aに入射してから、撮影用CCD16の左眼用の画素列(白色の部分)L1〜L5に入射する。
As shown in FIG. 5A, the right-eye light beam (pupil image) indicated by the solid line passing through the
また、図5(B)に示したように、開口12aを通過する右眼用の眼底像が、撮影用CCD16の画素列R1〜R5に結像され、開口12bを通過する左眼用の眼底像が、画素列L1〜L5に結像される。この撮影用CCD16の画素列R1〜R5;L1〜L5の配置が概略図6(A)に図示されている。
Further, as shown in FIG. 5B, the fundus image for the right eye that passes through the
このように、本発明では、フォーカス調整は、撮影マスク10、第1と第2の結像レンズ11、13、撮影絞り12、格子バリア15、撮影用CCD16(それにリターンミラー14と観察用CCD17)を一体で移動させて行われるので、例えば、被検眼の視度の固体差に合わせてフォーカス調整を行っても、前眼部と共役な位置P(撮影絞り12の位置)は、常に第2の結像レンズ13の物体側焦点面にあって、テレセントリックな光学系が維持されるので、実際には平面でも、画面の周辺では、凹状あるいは凸状に立体視されてしまうという現象がなくなり、また、図4に示したようなサイズの格子バリア15を撮影用CCD16の前面に近接して配置することにより、撮影絞り12の一方の開口12aを通過した眼底像は、それぞれ1列おきに右眼用の画素列R1〜R5に入射し、左眼用の画素列L1〜L5には入射することなく、また、他方の開口12bを通過した眼底像は、左眼用の画素列L1〜L5に入射して、右眼用の画素列R1〜R5には入射することはないので、CCDの撮像面上で左右の眼底像がクロストークすることがなく、良好な立体視用の眼底像を得ることができる。
As described above, in the present invention, the focus adjustment is performed by the
なお、上述した格子バリアは、格子型遮光板からなる光学素子であるが、それに代えて、レンチキュラー型光学素子を用いることもでき、その例が図7(A)と図7(B)に図示されている。図7(A)は、レンチキュラープリズム30を用いたもので、プリズムピッチ(プリズムの谷間の距離)Pが画素幅Hの2倍となっており、各プリズム30aの頂点が撮影用CCD16の隣接する2つの画素間の境界と一致するように、また、各プリズム30aの頂点が第2の結像レンズ13の像側焦点面に位置するように配置される。また、図7(B)は、レンチキュラーレンズ31を用いたもので、レンズピッチ(レンズの谷間の距離)Pが画素幅Hの2倍となっており、各レンズ31aの頂点が撮影用CCD16の隣接する2つの画素間の境界と一致するように、また、各レンズ31aの頂点が第2の結像レンズ13の像側焦点面に位置するように配置される。いずれの構成でも、撮影絞り12の一方の開口12aを通過した眼底像は、プリズム面あるいはレンズ面により偏向されて、一列おきに右眼用の画素列(斜線部分)に結像され、他方の開口12bを通過した眼底像は、一列おきに左眼用の画素列(白色部分)に結像され、格子バリアを用いたときの同じ効果が得られる。
Note that the above-described grating barrier is an optical element made of a grating-type light shielding plate, but a lenticular type optical element can also be used instead, and examples thereof are shown in FIGS. 7A and 7B. Has been. In FIG. 7A, the lenticular prism 30 is used, the prism pitch (distance between the prism valleys) P is twice the pixel width H, and the apex of each
なお、撮像手段として単板のカラーCCDを用いる場合は、各画素は、通常3色フィルターにより図6(B)に示したような色感度を有する。このような色特性で、上述したように一列おきの画素列でそれぞれ右眼用と左眼用の画像を取得すると、例えば、左眼用の画像は、RとG、右眼用の画像は、GとBとなり、左右で異なった色合いの画像となってしまう。そこで、図6(B)に示したように、格子バリア(あるいはレンチキュラーレンズないしレンチキュラープリズム)により、撮影絞りの一方の開口12aからの眼底像をカラーCCD16’の隣接する2つの画素列(点で塗りつぶした部分)に2列おきに導き、他方の開口12bからの眼底像をその間の2列の画素列(白の部分)に導くようにする。このために、格子スリットを用いる場合には、スリット幅を2倍(2H)とし、スリットピッチも2倍(4H)とする。またレンチキュラープリズムあるいはレンチキュラーレンズを用いる場合は、プリズムピッチないしプリズムピッチを2倍(4H)とする。このようにすることにより、左右で同じ色合いの画像を取得することができる。なお、図6(B)でRの感度を有する画素は、赤外域の光も受光するものとする。
When a single-plate color CCD is used as the imaging means, each pixel usually has a color sensitivity as shown in FIG. 6B by a three-color filter. With such color characteristics, when the right eye image and the left eye image are obtained in every other pixel row as described above, for example, the left eye image is R and G, and the right eye image is , G and B, resulting in images of different colors on the left and right. Therefore, as shown in FIG. 6B, the fundus image from one
以上の実施例で、撮影用CCD16で撮像された画像は、例えば、市販のレンチキュラー方式のモニタ、パララックスバリア方式のモニタなどの表示手段で立体表示でき、また偏光メガネを使用して立体視することができる。
In the above embodiment, the image captured by the photographing
また、上述した実施例で、撮影絞り12と、撮影用CCD16の前に配置される格子バリア15、レンチキュラープリズム30ないしレンチキュラーレンズ31を光路に着脱可能に設けることもできる。その場合には、これらの素子を光路から離脱させることにより、単眼撮影を行うことができる。この場合には、撮影絞り12を、1孔の撮影絞りに代え、また照明光学系に配置されるスリット6を単眼用の照明スリットに置き換えるようにする。
In the above-described embodiment, the
9 対物レンズ
10 撮影マスク
11 第1の結像レンズ
12 撮影絞り
13 第2の結像レンズ
15 格子バリア
16 撮影用CCD
17 観察用CCD
20 移動手段
30 レンチキュラープリズム
31 レンチキュラーレンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9
17 CCD for observation
20 Moving means 30 Lenticular prism 31 Lenticular lens
Claims (8)
被検眼眼底部からの反射光を結像させる対物レンズと、
前記対物レンズの後方に配置された第1の結像レンズと、
前記第1の結像レンズの像側焦点面に配置された撮影絞りと、
物体側焦点面が前記撮影絞りの位置と一致するように配置された第2の結像レンズと、
前記第2の結像レンズの像側焦点面に配置され、眼底像を眼底面と共役な位置に配置された電子撮像手段に導く光学素子と、
前記第1の結像レンズ、撮影絞り、第2の結像レンズ、光学素子並びに電子撮像手段を光軸に沿って一体で移動させる移動手段とを備え、
前記対物レンズの物体側焦点面を被検眼前眼部と一致させるとともに、前記第1の結像レンズ、撮影絞り、第2の結像レンズ、光学素子並びに電子撮像手段を光軸に沿って一体で移動させてフォーカス調整を行うことを特徴とする眼科撮影装置。 An ophthalmologic photographing apparatus for photographing an eye fundus of a subject with an electronic imaging means,
An objective lens that images reflected light from the fundus of the eye to be examined;
A first imaging lens disposed behind the objective lens;
A photographing aperture disposed on the image side focal plane of the first imaging lens;
A second imaging lens arranged so that the object-side focal plane coincides with the position of the photographing aperture;
An optical element that is disposed on the image side focal plane of the second imaging lens and guides the fundus image to an electronic imaging unit disposed at a position conjugate with the fundus;
A moving means for integrally moving the first imaging lens, the photographing aperture, the second imaging lens, the optical element, and the electronic imaging means along the optical axis;
The object-side focal plane of the objective lens coincides with the anterior ocular segment to be examined, and the first imaging lens, imaging diaphragm, second imaging lens, optical element, and electronic imaging means are integrated along the optical axis. The ophthalmologic photographing apparatus is characterized in that the focus adjustment is performed by moving it with the lens.
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