JP2010075362A

JP2010075362A - 眼底カメラ

Info

Publication number: JP2010075362A
Application number: JP2008245861A
Authority: JP
Inventors: Koji Uchida; 浩治内田; Shinya Tanaka; 信也田中; Hiroyuki Inoue; 宏之井上; Hajime Nakajima; 肇中島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2028-09-25
Also published as: JP5268521B2; US20100073633A1

Abstract

【課題】特別な立体表示手段が不要な立体記録可能な眼底カメラを得る。
【解決手段】静止画立体記録モードにおいては、検者が立体記録を得るべき部位に、被検眼Ｅが向くように内部固視標の位置を移動させる（Ｓ１０）。撮影開始スイッチが押されると（Ｓ１１）、アライメント光学系の検出により被検眼Ｅの光軸に対し検眼部の光軸を位置合わせする（Ｓ１２）。眼底像にフォーカスし（Ｓ１３）、検眼部を第１の記録モードの位置に移動し（Ｓ１４）、ストロボ管による１枚目の眼底撮影する（Ｓ１５）。この１枚目の撮影後に、アライメント位置を基線長Ｌを変えて第２の記録モードの位置に移動し（Ｓ１６）、２枚目の眼底撮影を行う（Ｓ１７）。
【選択図】図７

Description

本発明は、複数画像を記録し立体表示が可能な眼底カメラに関するものである。

従来の眼底立体撮影では、図１３に示すように被検眼Ｅに内部固視標を提示し、基線長δの異なる２枚の眼底画像を個別に撮像素子１で撮影する。そして、２枚の画像を左右に並べて、ステレオスコープ等により左画像は検査者の左眼で、右画像は検査者の右眼で見ることで、検者は眼底の立体画像を認識できる。

また、図１４に示すように偏光板２によって２枚の画像を合成して、眼鏡３により画像を立体的に認識する場合もある。

更に、特許文献１のように電気的に透明、不透明のスクリーンを切換えて立体表示する特殊な表示装置が必要である。一方、特許文献２に開示されているように、オートアライメント機構で被検眼に位置合わせし、眼底画像を撮影する眼底カメラが知られている。

特開平６−２８９３５５号公報特許第３９２９８０５号公報

本発明の目的は、本来眼底撮影を行うために搭載したオートアライメント機構を利用して、眼底の立体形状を把握する眼底カメラを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る眼底カメラは、被検眼の眼底を照明する照明手段と、該照明手段の照明による眼底からの反射光を受光し眼底像を結像する観察撮影光学系と、該観察撮影光学系で結像された眼底像を撮像する撮像手段と、被検眼にアライメント指標を投影する指標投影手段と、該指標投影手段により投影された指標の反射光束を受光し被検眼との位置合わせ情報を算出するアライメント検出手段と、該アライメント検出手段の出力に基づき前記照明手段と前記撮像手段とを被検眼に位置合わせをするためのアライメント駆動手段とを有する眼底カメラにおいて、前記アライメント駆動手段は、被検眼へのアライメント基準に対して位置合わせし静止画を記録する通常記録モードと、前記アライメント基準に対して前記観察撮影光学系の光軸と水平方向に所定量ずれた位置における複数枚の記録を行う立体記録モードとを有することを特徴とする。

本発明に係る眼底カメラによれば、オートアライメントを利用して、アライメント基準位置に対して本体を動かしながら動画記録し、繰り返し再生することにより、確実に立体構造を認識でき、例えば蛍光造影においても血管構造がより判り易くなる。

本体を回転運動させると、全ゆる角度からの視差を検出できるので、水平構造を持つ血管に対しても視差を確実に検出可能であり、視認性が向上する。

無散瞳時の１枚目の立体撮影は瞳の周辺で撮影、２枚目を瞳の中心近くで撮影すると、２枚目の方が瞳孔が小さいので、より中心に近いところで撮ることにより、アーティファクトが少なく撮影信頼性が向上する。

フレームレート３０ｆ／秒で５枚以上、動画記録時間を１秒以下で行うと、瞬きの影響を受けずエラーの少ない動画記録ができる。

揺動させながら複数枚の撮影をすると、視点を変えた複数毎の写真を連続的に記録でき、中間画像を合成しなくともよいので、間違った立体構造を検出することがなく、立体構築の正確性が向上する。

また、動画記録時に照明光量を低下させると、被検眼への安全性が向上する。

撮影部を回転運動しながら記録すると、全ゆる方向から立体視が可能になり、緑内障診断用で乳頭や血管交差を観察するときに有効な診断ができ、診断価値が向上する。

本発明を図１〜図１２に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は実施例１に係る眼底像の照明及び観察撮影するための観察撮影光学系と、被検眼Ｅの眼底カメラに対する位置検出するためのアライメント光学系から成っている。

反射半球状ミラー１１の中心に配置された観察光源であるハロゲンランプ１２と対物レンズ１３間に照明光学系が設けられている。ハロゲンランプ１２から挿脱可能な可視カットフィルタ１４、撮影光源であるストロボ管１５、レンズ１６、折り返しミラー１７が配置されている。折り返しミラー１７の反射方向には、第１のリレーレンズ１８、励起フィルタ１９、ピント合わせのためのスプリット投影ユニット２０、第２のリレーレンズ２１、孔あきミラー２２、赤外光反射可視透過のダイクロイックミラー２３が順次に配列されている。スプリット投影ユニット２０はスプリットプリズム２４を介して、スプリット指標光源２５の光を出射するようにされている。

孔あきミラー２２の後方には観察撮影光学系が設けられている。観察撮影光学系には、濾過フィルタ２６、フォーカスレンズ２７、結像レンズ２８、一部可視光反射のクイックリターンミラー２９、撮像手段３０が順次に配列されている。クイックリターンミラー２９の反射方向には、内部固視標３１が配置され、内部固視標３１はマトリックス上にＬＥＤが配置され、被検眼Ｅの視線方向を誘導する指標となっている。

ダイクロイックミラー２３の入反射方向には、アライメント指標投影系が配置されている。アライメント指標投影系はアライメント指標を投影する光束とアライメント指標の被検眼Ｅからの反射光束とを分離するダイクロイックミラー３２、レンズ３３、アパーチャ３４、アライメント指標光源３５が配列されている。

一方、ダイクロイックミラー３２の反射方向には、アライメント受光光学系が配置され、レンズ３６、絞り３７、レンズ３８、ＣＣＤセンサ３９が配列されている。また、絞り３７は図２に示すように、３つの開口部３７ａ、３７ｂ、３７ｃを有し、外側の２つの開口部３７ａ、３７ｂには、プリズム３７ｄ、３７ｅが配置されている。

被検眼Ｅの眼底観察時には、ハロゲンランプ１２から発せられた光が、リレーレンズ１８、２１、孔あきミラー２２、対物レンズ１３を介して被検眼Ｅの眼底を照明する。対物レンズ１３を介した観察光束のうち、ダイクロイックミラー２３を透過した可視光のみが、フォーカスレンズ２７、結像レンズ２８を介し、クイックリターンミラー２９を透過し、撮像手段３０に結像される。

また、スプリット指標光源２５を点灯してスプリット投影ユニット２０から発光され、指標略７００ｎｍの波長の可視光から成るスプリット指標が、ハロゲンランプ１２からの光と同様な経路を辿り撮像手段３０に導かれる。後述するアライメント手段で適正な位置にアライメントされると、スプリットのずれ量を撮像手段３０で検出する。このアライメント検出によりスプリット指標のずれ量がなくなるように、フォーカスレンズ２７を駆動することで、自動的に眼底像を撮像手段３０に合焦する。

一方、撮影時にはストロボ管１５から発せられた光束が、蛍光撮影のときのみ光路中に挿入され励起光生成のための励起フィルタ１９を透過し、孔あきミラー２２で反射されたリング状ストロボ光を被検眼Ｅの瞳を通して眼底面を照明する。被検眼Ｅの眼底から反射された光束は孔あきミラー２２の孔部を通り、蛍光撮影時のみ挿入された濾過フィルタ２６を透過して、光路外に跳ね上げたクイックリターンミラー２９の後方の撮像手段３０に達する。

散瞳撮影を行う場合には、可視カットフィルタ１４を光路から外し、ハロゲンランプ１２による可視光で観察しながらアライメントする。無散瞳撮影の場合には、可視カットフィルタ１４を光路に入れて赤外光により観察するので、被検者には眩しくなく縮瞳をせずに撮影できる。

アライメント指標光源３５から発光された光束は、レンズ３３で一旦、ダイクロイックミラー２３の折り返し点で結像、反射され、対物レンズ１３で平行光束となり、被検眼Ｅの前眼部内で結像する。この結像された輝点であるアライメント指標の角膜反射光束は、前眼部像と共にアライメント受光光学系でＣＣＤセンサ３９に結像される。角膜反射光束は絞り３７の開口部３７ａ〜３７ｃで３つに分離され、外側の２つのプリズム３７ｄ、３７ｅを通った輝点は、図３に示すように上下方向に位置ずれしてＣＣＤセンサ３９に結像する。

従って、被検眼Ｅが対物レンズ１３との距離が適正作動距離から離れる場合は、ＣＣＤセンサ３９の輝点は図３（ａ）のようになり、近付く場合は図３（ｂ）に示すようになるので、被検眼Ｅの前後方向の位置状態が分かる。また、被検眼Ｅの上下左右方向の位置ずれは、この３つの輝点全体がＣＣＤセンサ３９上に上下左右方向にずれることで検出できる。

図４はアライメント駆動機構を有する眼底カメラの斜視図を示し、装置の本体部４１と被検者の顔固定部４２とから構成されている。本体部４１は検眼部４３と、検眼部４３を三次元Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動する３つのステージとから成る。基台となる固定部４４上にはＸ軸方向に溝が形成され、この溝に可動部４５が挿嵌され、固定部４４に固設された駆動モータ４６の雄ねじ棒４７に可動部４５に穿孔された雌ねじ部が噛合されている。

同様に、可動部４５上にはＺ軸方向に溝が形成され、この溝に可動部４８が挿嵌され、可動部４８は可動部４５上に固設された駆動モータ４９と、そのねじ棒５０を介して噛合されている。更に、可動部４８にはＹ軸方向に溝が形成されて検眼部４３が挿嵌され、検眼部４３は可動部４８上の駆動モータ５１と図示しないそのねじ棒を介して噛合されている。

これらの駆動モータ４６、４９、５１は後述する演算制御回路に電気的に接続され、検眼部４３を三次元方向の所定位置に移動する制御ができるようになっている。なお、駆動モータ４６、４９、５１はパルスモータ、ＤＣモータなど任意のものが選択できるが、ＤＣモータのように回転を定量的に制御できない場合には、ステージの移動距離や駆動モータの回転量を検知する検出素子を装置内に設けることが好ましい。

図５は光源、撮像素子及び撮影部を移動させるモータ制御を行うブロック回路構成図を示している。演算制御回路６１の出力は駆動モータ４６、４９、５１、フォーカスレンズを駆動させる駆動モータ６２、ハロゲンランプ１２、ストロボ管１５、アライメント指標光源３５、内部固視標３１、クイックリターンミラー２９、表示装置６３に接続されている。

更に、演算制御回路６１には撮像手段３０、ＣＣＤセンサ３９、撮影開始スイッチ６４、ステレオモードスイッチ６５、モードプログラム記憶回路６６の出力が接続されている。

オートアライメント時には、アライメント光学系のＣＣＤセンサ３９で取得されたアライメント指標像の映像信号が、演算制御回路６１に入力される。演算制御回路６１はアライメント指標像の所定位置からのずれ量を算出し、アライメント指標像が所定位置になるように、ステージに設けられた駆動モータ４６、４９、５１に信号を送る。駆動モータ４６、４９、５１は演算制御回路６１からの信号を基に、電動で検眼部４３を上下左右方向に動かし、被検眼Ｅに対して適正な位置にアライメントを行う。

このような構成の眼底カメラにおいて、上述したモードプログラム記憶回路６６に通常記録モード、静止画立体記録モード、動画立体記録モードの３つの制御パターンが記憶されている。

〔通常記録モード〕被検眼Ｅの光軸と同じ位置に対物レンズ１３の光軸を合わせるように、検眼部４３を上下左右に位置合わせするようにアライメント基準位置が設定されている。また、被検眼Ｅと対物レンズ１３が適正作動距離になるように、アライメント基準位置が設定されている。

図６は通常記録モードの動作フローチャート図である。内部固視標３１を提示し（ステップＳ１）、撮影開始スイッチ６４が押されると（ステップＳ２）、被検眼Ｅの光軸に眼底カメラの検眼部４３の光軸が合わされる（ステップＳ３）。適正位置になると眼底像にフォーカス調整し（ステップＳ４）、自動的にストロボ管１５による撮影が１回行われ（ステップＳ５）、撮像面の中心に被検眼Ｅの中心が合わされた静止画像が得られる。また、内部固視標３１により被検眼Ｅの反対眼が誘導され、被検眼Ｅの光軸がそれに伴って傾いても、角膜が略球状になっているので撮影は可能である。その場合は、黄斑部ではなく黄斑周辺や乳頭部を撮影することが可能になる。

〔静止画立体記録モード〕静止画立体記録モードでは、計２枚の静止画撮影を行う。１枚目の撮影を対物レンズ１３の光軸を被検眼Ｅの光軸上よりも、約１ｍｍ水平左方向にずらした位置で、第１の記録モードのためのストロボ管１５による眼底撮影をする。この１枚の撮影後に続く２枚目のアライメント位置を、１枚目の撮影位置から水平方向右に所定量の基線長Ｌをずらした位置で、第２の記録モードのための眼底撮影を行う。なお、基線長Ｌは立体深さ決める長さで２ｍｍ、２．５ｍｍ又は３ｍｍで予め選択設定できるようになっている。

図７はこの静止画立体記録モードにおけるフローチャート図である。検者が立体記録を取るべき部位に、被検眼Ｅが向くように内部固視標３１の位置を移動させる（ステップＳ１０）。撮影開始スイッチ６４が押されると（ステップＳ１１）、アライメント光学系の検出により被検眼Ｅの光軸に対し検眼部４３の光軸を位置合わせする（ステップＳ１２）。眼底像にフォーカスし（ステップＳ１３）、検眼部４３を第１の記録モードの位置に移動し（ステップＳ１４）、眼底撮影する（ステップＳ１５）。撮影後に続けて、基線長Ｌを変えて第２の記録モードの位置に移動させ（ステップＳ１６）、２枚目の眼底撮影を行う（ステップＳ１７）。

〔動画立体記録モード〕動画立体記録モードでは静止画立体記録モードの第１の記録モードの位置で位置合わせがされた後に、オートアライメントの駆動機構で水平方向に移動しながら動画撮影を行う。移動速度を３ｍｍ／秒にすると、フレームレート１／３０秒で画像記録を行うことで、基線長２．５ｍｍで２５枚のフレームが記録される。このとき、撮像手段３０は静止画立体記録モードに比較して高感度となるように設定されているので、ハロゲンランプ１２の光源で記録することができ、被検眼Ｅに強いストロボ光を照射しないので被検者にとっては眩しくない。

図８は動画立体記録モードのフローチャート図であり、検者が立体記録すべき部位に被検眼Ｅが向くように内部固視標３１の位置を移動させる（ステップＳ２０）。撮影開始スイッチ６４が押されると（ステップＳ２１）、アライメント光学系の検出により被検眼Ｅの光軸に対し検眼部４３の光軸を位置合わせする（ステップＳ２２）。眼底像にフォーカスし（ステップＳ２３）、検眼部４３を第１の記録位置に移動させ（ステップＳ２４）、眼底記録する（ステップＳ２５）。記録後に、検眼部４３を水平方向右側に上述した３ｍｍ／秒速度で移動し（ステップＳ２６）、再び画像を取り込んで記録を行う（ステップＳ２５）工程を２５回繰り返す（ステップＳ２７）。

このように記録することで、２５フレームを移動距離２．５ｍｍに渡って動画による立体記録をすることになる。このように動画記録することで、静止画立体記録モードで基線長Ｌを２ｍｍ、２．５ｍｍ、３ｍｍの切換えをより細かく記録することになり、立体深さ方向の情報をより多く記録できる。また、立体眼鏡や３Ｄ表示ディスプレイがなくても、後述する表示方法で立体視が可能になる。

被検眼Ｅの眼底の血管欠損等を診断するために、造影剤の静脈注射後の所定時間記録する蛍光による造影撮像においては、次のように動画記録を長い間記録することが重要である。特に、血管の交差部位において２本の血管の何れが表側なのかを観察できることが好ましい。ただし、被検眼Ｅによっては見たい部位に血管があるか分からないため、静脈注射後の一定時間記録が必要となる。

図９のフローチャート図のように、眼底記録（ステップＳ２５）→撮影部移動（ステップＳ２６）を２５回繰り返す工程を（ステップＳ２７）、ｎ回繰り返す制御を行うと（ステップＳ２８）、より多くの眼底動画像が記録できる。従って、記録後に特定部位が記録されている部分のみ切り出し、再生表示することで上述した蛍光撮影による血管交差部の診断に役に立つ。

このステップＳ２６の工程は、図１０に示すようにアライメント基準位置を基線長δの範囲で瞳孔Ｅｐ内を二次元の回転運動による揺動運動をするように制御し、垂直方向に走行する血管だけでなく、水平方向に走行する結果も立体的に観察できる。また、この揺動運動ごとにフォーカス合わせを行うステップＳ２３の工程に戻ることで、被検眼Ｅの水晶体調節に対してもピントが合った眼底像を記録することができる。上述した静止画立体記録モードと動画立体記録モードとは片眼撮影が成功した場合に、反対眼に自動的に移動し、同様に反対眼を撮影する両眼立体記録を行うこともできる。

静止画立体記録モードでは、撮影した画像は表示装置６３において、第１の記録モードで撮影された基線長左側の画像と、第２の記録モードで撮影された基線長右側画像を左右並べて同時に表示できるようになっている。また動画立体記録モードでは、揺動運動が水平移動の場合に、取り込んだ画像を順次に左から右に繰り返し再生できるようになっている。

図１１は水平の揺動運動の画像取り込みに対する表示順序を示している。Ｌ１は基線長左側の最も周辺側の位置で取り込んだ画像、Ｒ１は基線長右側の最も周辺側の位置で取り込んだ画像であり、番号が大きくなると撮影光学軸の中心付近になる。この場合に、表示装置６３では、Ｌ１→Ｌ２→Ｌ３、・・・・、Ｒ３→Ｒ２→Ｒ１の順に提示する。また、画像Ｌ１からを繰り返し、フレームレートで表示再生する。観察者は左右に振られたときに立体の奥行きを感ずることができる。

また図１２に示すように、瞳中心周り取り込んだ画像をθ１、θ２、θ３、θ４、・・・・とすることで、一周回る画像を連続再生することで、より広く水平・垂直と、様々な角度からの立体画像を連続的に観察することが可能となる。

次に、演算制御回路６１は揺動された対角位置から得られた２組以上の１対の画像から、それぞれの画素間隔Ｄと眼主点から眼底までの距離ｆｅ、撮影倍率ｍ、基線長δから眼底上の高低差Δを算出することが可能である。
Δ＝ｆｅ・Ｄ／（δ・ｍ＋Ｄ）

従って、各画素間隔と撮影倍率ｍから眼底面の距離と眼底上の高低差から、距離画像を生成する画像処理手段を有している。表示装置６３には、この距離情報を基に、立体画像表示が可能である構成になっている。

照明光学系に図示しない可視カットフィルタを挿入し、赤外光で観察することで、被検眼Ｅが散瞳剤を使用しない無散瞳撮影が行える。静止画立体記録モードでは、２枚の連続した可視光で撮影するため２枚目が縮瞳する傾向にある。撮影した部位よりも若干瞳周辺側に誘導するように内部固視標を設定することで、第１の記録モードで瞳周辺側を撮影し、第２の記録モードで瞳中心側を撮影することにより、縮瞳によって中心部が暗くなるアーチファクトが少ない静止画立体記録が実施できる。

実施例の構成図である。絞りの構成図である。アライメント指標の説明図である。実施例の斜視図である。眼底カメラの制御系のブロック回路構成図である。通常記録モード時のフローチャート図である。静止画立体記録モード時のフローチャート図である。動画立体記録モード時のフローチャート図である。変形例の動画立体記録モード時のフローチャート図である。揺動運動の説明図である。水平揺動運動の画像取り込みに対する表示順序の説明図である。回転揺動運動の画像取り込みに対する表示順序の説明図である。従来例のステレオ像を撮影する説明図である。従来例のステレオ像を認識する説明図である。

符号の説明

１２ハロゲンランプ
１３対物レンズ
１４可視カットフィルタ
１５ストロボ管
１９励起フィルタ
２０スプリット投影ユニット
２３ダイクロイックミラー
２５スプリット指標光源
２６濾過フィルタ
２７フォーカスレンズ
２９クイックリターンミラー
３０撮像手段
３１内部固視標
３５アライメント指標光源
３７絞り
３９ＣＣＤセンサ

Claims

被検眼の眼底を照明する照明手段と、該照明手段の照明による眼底からの反射光を受光し眼底像を結像する観察撮影光学系と、該観察撮影光学系で結像された眼底像を撮像する撮像手段と、被検眼にアライメント指標を投影する指標投影手段と、該指標投影手段により投影された指標の反射光束を受光し被検眼との位置合わせ情報を算出するアライメント検出手段と、該アライメント検出手段の出力に基づき前記照明手段と前記撮像手段とを被検眼に位置合わせをするためのアライメント駆動手段とを有する眼底カメラにおいて、前記アライメント駆動手段は、被検眼へのアライメント基準に対して位置合わせし静止画を記録する通常記録モードと、前記アライメント基準に対して前記観察撮影光学系の光軸と水平方向に所定量ずれた位置における複数枚の記録を行う立体記録モードとを有することを特徴とする眼底カメラ。
前記立体記録モードにおいて、前記アライメント駆動手段による移動は水平方向であり、基準位置から所定量ずらした状態で１枚を撮影し、その後に前記基準位置に近い位置で１枚を撮影し、計２枚の静止画撮影を行うことを特徴とする請求項１に記載の眼底カメラ。
前記撮像手段は動画撮影が可能であり、動画を記録する画像記録手段を有し、前記立体記録モードにおいて前記アライメント駆動手段による移動は、揺動運動である動画立体記録モードを有することを特徴とする請求項１に記載の眼底カメラ。
前記動画撮影は静止画撮影に比較して高感度で撮像することを特徴とする請求項３に記載の眼底カメラ。
前記照明手段は励起フィルタを光路中に挿入する励起光生成手段と、前記観察撮影光学系は造影撮像するための濾過フィルタを光路中に挿入する挿入手段とを有し、蛍光撮影による動画記録を可能とすることを特徴とする請求項１に記載の眼底カメラ。
前記立体記録モードで記録した眼底動画像を表示する表示手段を有し、該表示手段は前記動画像の繰り返し再生が可能であることを特徴とする請求項１に記載の眼底カメラ。
前記アライメント駆動手段は水平及び垂直方向の二次元の揺動が可能であることを特徴とする請求項３に記載の眼底カメラ。
前記アライメント駆動手段は前記アライメント基準を中心とした回転運動を与えることを特徴とする請求項７に記載の眼底カメラ。
前記アライメント駆動手段により揺動された対角位置から得られた２組以上の１対の画像から、それぞれの画素の視差を算出し、距離画像を生成する画像処理手段を有することを特徴とする請求項８に記載の眼底カメラ。
前記画像処理手段の結果を基に眼底の立体表示を可能とすることを特徴とする請求項９に記載の眼底カメラ。