JP2001258849A

JP2001258849A - 眼科撮影装置

Info

Publication number: JP2001258849A
Application number: JP2000080118A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Matsumoto; 和浩松本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-03-22
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2001-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】高信頼性と高精度化を高い次元で両立したオ
ートアライメント可能な眼科撮影装置を提供することで
ある。【解決手段】撮影絞りと、該撮影絞りよりも被検眼側
に配置した偏向可能な反射鏡を光路中に有し、該反射鏡
を介して被検眼の眼底を撮影する撮影手段、および前記
反射鏡を介して光を被検眼の眼底に導いて照明するため
の光源を有することを特徴とする。さらに被検眼の動き
を検知する検知器と、前記検知器の検知に応じて前記反
射鏡の偏向を制御する制御部とを更に有し、該制御部は
前記撮影絞りの像が被検眼の瞳孔の所定位置に投影され
るように前記反射鏡を偏向させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は眼科医院等にて用い
られる眼底カメラ等の眼科撮影装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、眼科撮影装置、例えば被験者の眼
底を撮影する眼底カメラにおいては、撮影の際に被検眼
瞳孔と光学系の位置合わせ（アライメント）を撮影者が
手動で行うのが一般的である。これを改良して、光学系
全体を上下左右方向に駆動したり、あるいは光軸方向に
駆動して自動的に被検眼にアライメントするものも知ら
れている（特開平１１−１４６８６４号）

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来例には
改良すべき点がいくつかある。

【０００４】第１に、眼科撮影装置の中でも眼底カメラ
は特に、被検眼瞳孔と光学系の上下左右の位置調整、光
軸方向の作動距離調整、眼底のピント調整、眼底の撮影
範囲の確認と調整項目が多いため、手動で調整する作業
は煩雑である。

【０００５】第２に、光学系全体を移動してオートアラ
イメントする装置においては、大きく重量のある光学系
を早く動かすことは困難であり、被検眼の動きに素早く
追随することは容易ではない。これを達成しようとすれ
ば装置の大型化・高コスト化を招く。

【０００６】本発明は上記従来例の改良を図り、被検眼
の眼底画像を良好に得ることが出来る優れた眼科撮影装
置を提供することを目的とする。より具体的な目的のひ
とつは、可動部の少ないシンプルで信頼性の高い構造で
ありながら高速かつ高精度なアライメントを行って極め
て精度の高い撮影が可能とすること、すなわち高信頼性
と高精度化を高い次元で両立する眼科撮影装置を提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の眼科撮影装置は、撮影絞りと、該撮影絞りよりも被
検眼側に配置した偏向可能な反射鏡を光路中に有し、該
反射鏡を介して被検眼の眼底を撮影する撮影手段、およ
び前記反射鏡を介して光を被検眼の眼底に導いて照明す
るための光源を有することを特徴とする。

【０００８】ここで好ましくは、被検眼の動きを検知す
る検知器と、前記検知器の検知に応じて前記反射鏡の偏
向を制御する制御部とを更に有し、該制御部は前記撮影
絞りの像が被検眼の瞳孔の所定位置に投影されるように
前記反射鏡を偏向させる。

【０００９】

【発明の実施の形態】眼科撮影装置の一例として眼底カ
メラの実施例を図１を示す。対物反射光学系は、光路
中、被検眼Ｅの手前に順に配置された主反射鏡１と副反
射鏡２から構成される、これらの反射鏡は共に全反射ミ
ラーである。また眼底の撮影光学系として、穴開きミラ
ーである撮影絞り３、光軸上を移動可能なフォーカスレ
ンズ４、撮影レンズ５、色分解プリズム６、撮像素子７
ｂ、７r、７gを有する。撮影絞り３は穴３ａが形成され
穴開きミラーとしての役割と撮影絞りとしての役割を兼
ねている。ここで主反射鏡１の反射面は、被検眼瞳孔と
撮影絞りの副反射鏡２による反射像を二つの焦点とする
二次曲面の一部であり、二つの焦点と光軸を含む平面と
前記二次曲面と光軸との接点における接平面とのなす直
線を回転軸としてヒンジ１a,１bにより回転可能に支持
されている。また主反射鏡１の裏面には左右方向に駆動
源である２つのモータ１c,１dが配置されており、モー
タ１c,１dの回転軸には不図示のギアが装着されてい
る。このギアはモータの回転軸の回転運動を軸方向の運
動に変換し主反射鏡１を押し引きすることによりミラー
の回転角度、すなわち偏向状態を制御する。一方、副反
射鏡２は該副反射鏡２により反射される光軸を含む平面
に垂直で且つ光軸の反射点を通る直線を回転軸としてヒ
ンジ２a,２bにより回転可能に支持されている。この副
反射鏡２の裏面の上下方向には駆動源である２つのモー
タ２c,２dが配置されており、モータ２c,２dの回転軸に
は不図示のギアが装着されている。このギアはモータの
回転軸の回転運動を軸方向の運動に変換しミラーを押し
引きすることによりミラーの回転角度を制御する。

【００１０】色分解プリズム６によって赤、青、緑の分
離がなされ、赤外光と赤色光は撮像素子７ｒへ、青色の
光は撮像素子７bへ、緑色の光は撮像素子７ｇに導かれ
て、それぞれの強度が検出される。撮像素子の出力する
信号は、色バランス調整手段であり各色の増幅率を個別
に変更可能な信号増幅器８b,８ｒ,８ｇ、アナログ信号
をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段、デジタル画
像データを記憶する記憶手段である画像メモリ９ｂｍ,
９ｒｍ,９ｇｍを有する画像ボード９b,９ｒ,９ｇ、画像
の歪みを調整する画像処理装置１０、ビデオＲＡＭ１１
より構成される画像処理部５０に入力される。画像処理
装置１０には画像記録手段１３が接続され、制御装置１
４により制御される。画像記録手段１３は、ＭＯ、Ｍ
Ｄ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ハードディスク、ＶＴＲテープ等
ドライブ装置を有し記録媒体１３ａへの書き込み及び読
み出しを行う。ディスプレイ１２はビデオＲＡＭ１１の
内容を表示する。

【００１１】また眼底照明光学系として、可視光及び赤
外光の定常光を発するハロゲンランプ等の観察光源１
６、コンデンサレンズ１７、可視光を遮断し赤外光を透
過する可視カットフィルタ１８、閃光を発するストロボ
光源１９、リング状の開口を有する絞り２０、挿入離脱
自在に配置された赤外光を遮断する赤外カットフィルタ
２１、リレーレンズ２２、そして撮影絞り３、対物反射
光学系（主反射鏡１、副反射鏡２）を有する。また被検
者に固視マークを提示するためにバックライト２４、液
晶表示素子２５、ビームスプリッタ２６から構成される
固視マーク投影系を有する。さらに被検眼の瞳孔位置を
検知するために、反射鏡３１、前眼部撮像素子３２、近
赤外光を発する照明光源３３a,３３bを有する。また、
制御装置１４には撮影スイッチ２３が接続され、そして
撮影光源であるストロボ光源１９は、コンデンサ２７a
を有するストロボ制御器２７により発光を制御する。

【００１２】上記構成の装置の動作について以下説明す
る。図４は以上説明した動作の流れを示すフローチャー
トである。撮影者は被検者を眼底カメラの正面に着座さ
せ、まず眼底を赤外光で観察しながら、被検眼と眼底カ
メラとの位置合わせを行う。観察状態においてフィルタ
２１は光路外に待避している。観察光源１６の光は、コ
ンデンサレンズ１７により集光され、可視カットフィル
タ１８により赤外光のみが透過し、撮影光源１９、リン
グ状開口を持った絞り２０の開口を通過し、レンズ２２
を通り、撮影絞り３の周辺のミラー部により上方に反射
され、副反射鏡２、主反射鏡１、瞳孔Ｅｐを通して眼底
Ｅｒを照明する。こうして赤外光で照明された眼底Ｅｒ
からの光は、同じ光路を逆行し撮影絞り３、フォーカス
レンズ４、撮影レンズ５を通り、前記色分解プリズム６
に入射して赤外光が抽出され、撮像素子７ｒに赤外眼底
像が結像し電気信号に変換される。この信号は信号増幅
器８ｒで増幅され、画像処理部５０に入力され、ビデオ
ＲＡＭ１１のディスプレイ１２の領域１２aに相当する
部分に書き込まれ、ディスプレイ１２の領域１２aに映
し出される。また、ディスプレイ１２上の領域１２bに
は被検眼の前眼部像も映出される。照明光源の発した近
赤外光(波長７２０nｍ)は被検眼の前眼部を照明する。
照明された前眼部の像は、主反射鏡１副反射鏡２により
反射され、波長選択反射鏡３１により再び反射され、前
眼部撮像素子３２の撮像面に結像する。この信号は制御
装置１４に入力されディジタル信号に変換されビデオＲ
ＡＭ１１のディスプレイ１２bに対応した領域に書き込
まれる。これによりディスプレイ１２には、被検眼の前
眼部と眼底の像が別々に同時に映し出される。制御装置
１４は、主反射鏡１、２の角度が初期中立位置であるこ
とを確認し、前眼部撮像素子３２の出力する信号から被
検眼の瞳孔位置を自動的に検知する。すなわち前眼部撮
像素子３２が被検眼の動きを検知する検知器として作動
する。照明光源３３a,３３bにより照明された前眼部像
のなかで、瞳孔の画像は暗く映し出される。画像処理技
術により画像を２値化し、一定値より低い連続した部分
を瞳孔と認識し瞳孔の位置を検知する。瞳孔の位置が前
記ミラーにより位置調整可能な範囲に入ったと認識した
ら、被検眼の動きに追従してオートアライメントを開始
する。瞳孔が下方に偏心していると判断した制御装置１
４は、モータ２dを副反射鏡２を裏面より押す方向に、
さらにモータ２cをミラーを裏面より引く方向に駆動
し、ミラーをヒンジ２a,２bを回転軸として回転する。
また、瞳孔位置が左又は右方向に偏心していると判断し
た制御装置１４は、モータ２c,２dを駆動し、ヒンジ１
a,１bを回転軸として主反射鏡１を回転する。制御装置
１４は、この作業を被検眼瞳孔像が撮像素子３２の中央
部の所定位置に配置するまで繰り返す。このようにして
撮影光軸が被検眼瞳孔の中心を通るように常に位置合わ
せする。また、一旦、瞳孔が所定範囲内に入りオートア
ライメントを開始したものの、被検眼の位置の変化が大
きく、前記ミラーの角度に調整の余裕が残されておらず
位置合わせ出来ない場合には、ディスプレイ１２上に指
標１２Ｅ,１２f等のキャラクタを表示する。例えば、左
向きの矢印であるキャラクタ１２fが表示された場合に
は、撮影者は不図示の操作手段を用いて光学系を左に移
動し、上向きの矢印であるキャラクタ１２Ｅが表示され
た場合には、不図示の操作手段を用いて光学系を上方へ
移動する。細かい動きは前記ミラーの駆動により自動追
尾されているのでこれらの操作は比較的遅い動きでよ
い。

【００１３】この位置合わせ作業の間、被検者は固視目
標を凝視している。液晶表示素子は、一個所透過部分を
有し、この透過部分の像が固視目標になる。すなわちバ
ックライト２４に照明された液晶表示素子の透過部分の
像は、ビームスプリッタ２６により反射され、撮影レン
ズ５、レンズ４、撮影絞り３a,を通り、波長分割ミラー
３１を透過し、副反射鏡２、主反射鏡１に反射され、瞳
孔Ｅｐより、眼底に投影される。前記瞳孔の位置合わせ
にともなう主反射鏡１,副反射鏡２の回転駆動により、
前記固視目標を投影する位置も変化する。しかし撮像素
子に対して固視目標位置は変化しないので、被検者が固
視目標を凝視している限り撮影範囲は変化しない。すな
わち、撮像素子の固視目標に相当する位置が常に略被検
眼の黄斑位置に相当する。したがって、主反射鏡１、副
反射鏡２の偏向角度を変化させることで、撮影範囲を変
えることなく被検眼瞳孔と撮影光軸の位置合わせを行な
うことができる。

【００１４】撮影者は、ディスプレイ１２に表示された
前眼部像の虹彩の模様のコントラストが最良になるよう
に、被検眼と光学系の作動距離合わせを行ない、また眼
底像を見てピント合わせ、撮影範囲、フレア、まつげ等
の確認を行なう。

【００１５】以上の撮影準備が終了した後、撮影スイッ
チ２３を操作し静止画撮影を行なう。撮影スイッチ２３
への入力を検知した制御装置１４は、赤外光を遮断する
フィルタ２１を光路内に挿入し、撮像素子７ｒ、７ｇ、
７ｂの光蓄積を開始し、ストロボ制御回路２７に発光信
号を送り撮影を行なう。発光信号を受けたストロボ制御
回路２７は、ストロボ１９にトリガー信号を送り、前記
コンデンサ２７aに蓄えられた電荷を放電し発光する。
ストロボ１９を発した光束は前記観察光と同様に、リン
グ状開口を有する絞り２０の開口を通過し、フィルタ２
１により赤外光は除去され、残りの可視光はレンズ２２
を通り、撮影絞り３周辺のミラー部により左方に反射さ
れ、副反射鏡２、主反射鏡１を介して、被検眼瞳孔Ｅｐ
より眼底Ｅｒを照明する。照明された眼底からの光は、
同じ光路を逆行し撮影絞り３a、フォーカスレンズ４、
撮影レンズ５を経て、色分解プリズム６に入射し、赤、
緑、青それぞれの色に分離され、各色の撮像素子７ｒ、
７ｇ、７ｂにそれぞれ眼底画像が結像する。信号増幅器
８ｒ、８ｇ、８bは撮像素子の信号を各色ごとに所定の
増幅率で増幅することにより色バランスを調整する。画
像ボード９ｒ,９ｇ,９bはＡ/Ｄ変換部でデジタル画像デ
ータに変換してメモリ９ｒｍ、９ｇｍ、９bｍに記憶す
る。そして画像処理装置１０においてメモリ１０aに記
憶してある補正パターンに基づいて画像の歪みを補正し
て、画像記録装置１３で記録媒体１３aにストアする。
同時にビデオＲＡＭ１１のディスプレイ１２の領域１２
aに相当する部分に書き込んでディスプレイ１２の領域
１２aに表示する。撮影終了後、制御装置１４は主反射
鏡１の位置を初期位置に戻し、赤外カットフィルタ２１
を光路外に離脱する。

【００１６】なお上記例においては、対物反射鏡を用い
ているが、図２に示すように、位置調整用の反射部材を
対物レンズと被検眼との間に配置し、その反射鏡の角度
を調整することにより位置調整をしてもよい。同図にお
いて被検眼Ｅの前方には、調整ミラー４１そしてその反
射方向には、対物レンズ４３が配置されており、撮影絞
り、照明絞りの像を被検眼瞳Ｅｐに投影している。図
２,３に示すように、前記調整ミラー４１の光軸反射位
置裏面は、回転中心プランジャ４２に支持されており、
ミラー４１の４隅に配置したモータ４１a,４１b,４１c,
４１dにより、上記例と同様に押し引きされることによ
り、その反射方向を３次元的に調整可能である。また、
前記照明光学系中の副反射鏡２２と絞り２０の間には、
中央部に小さな遮光部を有する黒点板４４があり、対物
レンズ４３による反射光が全反射ミラーである撮影絞り
３aを経て撮像手段上に映り込むのを防いでいる。

【００１７】上記例と同様に、制御装置１４は、前眼部
撮像素子３２の出力する信号から、被検眼の瞳孔位置を
検知する。照明光源３３a,３３bにより照明された前眼
部像のなかで、瞳孔の画像は暗く映し出される。画像処
理技術によりその画像を２値化し一定値より低い連続し
た部分を瞳孔と認識し、この部分が上方に偏心している
場合には、モータ４１a,４１cをミラー４１を裏面より
引く方向に、さらにモータ４１b,４１dをミラーを裏面
より押す方向に駆動する。また、瞳孔位置が、右方向に
偏心していると認識した制御装置１４は、モータ４１a,
４１bをミラー４１を裏面より引く押す方向に、モータ
４１c,４１dをミラー４１を裏面より引く方向に駆動し
ミラーの角度を制御する。

【００１８】また、上記例においては、被検眼がミラー
による調整範囲を超えたときに手動操作の方向をディス
プレイ上に示したが、できるだけ、ミラーが初期中立位
置の状態でアライメントできるように、ミラーの傾きを
初期中立位置に戻す方向に手動操作の方向を表示しても
よい。

【００１９】なお、上記実施例においては、被検眼の位
置を検知するために、前眼部撮像素子３２によって被検
眼の瞳孔の位置を検知しているが、これには限らず、角
膜に指標光束を投影してその被検眼の角膜反射光を検知
するようにしてもよい。図５はそのための構成を示す別
の実施例でを示し、上記実施例と同一の符号は同一の部
材を表す。指標光源５１ａ，５１ｂの前に、指標５２
ａ，５２ｂを配置してあり、２方向から前眼部に向けて
指標を投影する。この反射像は、前眼部像とともにディ
スプレイ１２上のウィンドウ位置１２ｄに点１２ｍ、１
２ｎのように表示される。制御手段１４は前眼部撮像素
子３２の出力信号からこの反射像位置１２ｍ、１２ｎを
自動的に判断する。そして反射像１２ｍ、１２ｎが所定
位置に入るように、反射鏡１及び反射鏡２の角度を制御
することで被検眼の動きに追従してオートアライメント
を行う。このように指標を投影してその反射光を利用す
ることで、外光の影響が小さくなり、精度の高いアライ
メントが可能となる。

【００２０】上記例はアライメント用の指標を前眼部に
直接投影するが、さらなる変形例として次のようにして
もよい。すなわち、指標の角膜反射像が、眼底と同じほ
ぼ無限円に結像するように、角膜頂点と曲率中心の中間
あたりに指標を投影する。そして眼底像と共にその反射
像を撮像して、撮像画像の画像処理によって指標の反射
像位置を検知することで被検眼の動きを検知し、これを
もとに被検眼の動きに追従してオートアライメントを行
うようにしてもよい。本例によれば前眼部像を用いずに
もアライメントが可能となり、しかも角膜位置の変化に
より敏感な検知が行える。また上述の両方の指標を設け
て複合的な検出とすることで、広い範囲にわたる位置検
知と狭い範囲における高精度な位置検知を両立すること
もできる。

【００２１】ところで、少数ではあるが眼振が激しくて
オートアライメントが容易でない被検者も存在する。そ
の場合にも対応して撮影が行えるように、オートアライ
メントモードと手動アライメントモードとを切り替える
モード切替器５３を設けている。このモード切替器５３
は、撮影者の意思で切り替えを行うことができる。さら
にオートアライメントモードにおいて、所定時間の間に
良好なアライメントが行えないときには、オートアライ
メントモードから手動アライメントモードに自動的に切
り替えるようになっている。ディスプレイ１２上に１２
ｈのようなモード表示（AUTO, MANUAL）を行い、撮影者
の確認を容易にしている。このモード切替器５３は先の
図１や図２の実施例にも適用することができるのは勿論
である。

【００２２】以上の説明した装置によれば、以下に列挙
する効果を奏する。（１）対物反射鏡の角度を変化させて被検眼と、光学系
との自動位置調整をすることにより、被検眼の素早い動
きにも迅速に追随できる位置調整が可能になり、撮影者
は、撮影時、他の操作に集中できるため効率よく撮影す
ることが出来る。（２）瞳孔中心と光軸とを正確に合致させることが容易
に出来るため、小さい瞳孔径の被検眼に対しても照明光
が虹彩により遮られることなく均一に眼底を照明できる
ため、画質の高い画像を得ることが出来る。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、被検眼の動きに合わせ
て光学系との位置調整を自動的に行うことが出来、その
際、反射鏡を微少量だけ動かすこだけで済むため、可動
部の少ないシンプルで信頼性の高い構造でありながら極
めて精度の高い撮影が可能である。これにより高信頼性
と高精度化を高い次元で両立した眼科撮影装置を提供す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る眼底カメラの配置を表わ
す図

【図２】対物レンズを用いる実施例に眼底カメラの配置
を表わす図

【図３】ミラー裏面のモータの配置を示す図

【図４】本発明の実施例に係る眼底カメラの動作のフロ
ーチャート

【図５】さらに別の変形例の眼底カメラの配置を表わす
図

【符号の説明】

１主反射鏡２副反射鏡３穴開きミラー４フォーカスレンズ５撮影レンズ６波長分割プリズム７撮像素子８増幅回路９画像ボード１０画像処理装置１１ビデオＲＡＭ１２ディスプレイ１３画像記録手段１４制御装置１４１６観察光源１７コンデンサレンズ１８可視光遮断フィルタ１９ストロボ光源２０絞り２１赤外光遮断フィルタ２２レンズ２３撮影スイッチ２７ストロボ制御器３１反射鏡３２撮像素子３３ａ、３３ｂ照明光源４１ミラー４３対物レンズ５０画像処理部５３モード切替器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影絞りと、該撮影絞りよりも被検眼側
に配置した偏向可能な反射鏡を光路中に有し、該反射鏡
を介して被検眼の眼底を撮影する撮影光学系、および前
記反射鏡を介して光を被検眼の眼底に導いて照明するた
めの光源、を有することを特徴とする眼科撮影装置。
【請求項２】被検眼の動きを検知する検知器と、前記
検知器の検知に応じて前記反射鏡の偏向を制御する制御
部とを更に有し、該制御部は前記撮影絞りの像が被検眼
の瞳孔の所定位置に投影されるように前記反射鏡を偏向
させる請求項１記載の眼科撮影装置。
【請求項３】前記反射鏡は２つの自由度を有する偏向
が可能である請求項１又は２記載の眼科装置。
【請求項４】前記反射鏡は、所定方向を回転軸として
偏向可能で且つ反射面が凹面である第１反射鏡と、該所
定方向と異なる方向を回転軸として偏向可能な第２反射
鏡を有する請求項３記載の眼科装置。
【請求項５】前記第１反射鏡の反射面は、被検眼瞳孔
と前記撮影絞りの第２反射鏡による反射像を二つの焦点
とする二次曲面の一部であり、二つの焦点と光軸を含む
平面と前記二次曲面と光軸との接点における接平面との
なす直線を回転軸として前記第１反射鏡が偏向可能であ
り、且つ該第２反射鏡により反射される光軸を含む平面
に垂直で光軸の反射点を通る直線を回転軸として前記第
２反射鏡が偏向可能である請求項４記載の眼科撮影装
置。
【請求項６】前記反射鏡を介して被検者に固視目標を
提示する手段を有する請求項２記載の眼科撮影装置。
【請求項７】前記検知器は被検眼の瞳孔の位置を検知
することで被検眼の動きを検知する請求項２記載の眼科
撮影装置。
【請求項８】前記検知器は被検眼に投影された指標の
角膜反射像を検知することで被検眼の動きを検知する請
求項２記載の眼科撮影装置。
【請求項９】前記撮影光学系は撮像素子を有し、該撮
像素子からの信号をもとに画像情報を記憶する記憶手段
を更に有する請求項１記載の眼科撮影装置。
【請求項１０】撮影した画像を表示する表示装置を更
に有する請求項９記載の眼科撮影装置。
【請求項１１】オートアライメントモードと手動アラ
イメントモードとを切り替えるモード切替器をさらに有
する請求項１乃至１０のいずれか記載の眼科撮影装置。
【請求項１２】前記モード切替器は、所定時間の間に
良好なアライメントが行えないときには、オートアライ
メントモードから手動アライメントモードに自動的に切
り替える請求項１１記載の眼科撮影装置。