JP2016168257A - 眼科装置及びその制御方法、並びに、プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被検眼Eの共焦点画像及び非共焦点画像を撮像する撮像手段と、共焦点画像を用いて被検眼Eの視細胞を検出する第1の検出手段と、非共焦点画像を用いて被検眼Eの視細胞を検出する第2の検出手段と、第1の検出手段で検出された視細胞と第2の検出手段で検出された視細胞とを比較し、当該比較の結果を画面上に表示する表示手段を備える。
【選択図】図2
Description
本発明の眼科装置における他の態様は、第1の時点において、前記第1の比較手段によって得られた、前記第1の検出手段で検出された視細胞と前記第2の検出手段で検出された視細胞との比較の結果である第1の比較結果と、前記第1の時点とは異なる第2の時点において、前記第1の比較手段によって得られた、前記第1の検出手段で検出された視細胞と前記第2の検出手段で検出された視細胞との比較の結果である第2の比較結果とを比較する第2の比較手段を更に有し、前記表示手段は、更に、前記第2の比較手段による比較の結果を画面上に表示する。
また、本発明の眼科装置におけるその他の態様は、被検眼の共焦点画像および非共焦点画像を撮像する撮像手段と、前記共焦点画像を用いて前記被検眼の視細胞の外節を検出する第1の検出手段と、前記非共焦点画像を用いて前記被検眼の視細胞の内節および外節を検出する第2の検出手段と、前記第1の検出手段による検出結果と前記第2の検出手段による検出結果とに基づいて前記被検眼の各視細胞の状態を表示する表示手段とを有する。
また、本発明の眼科装置におけるその他の態様は、被検眼の共焦点画像および非共焦点画像を撮像する撮像手段と、前記共焦点画像を用いて前記被検眼の視細胞を検出する第1の検出手段と、前記非共焦点画像を用いて前記被検眼の視細胞を検出する第2の検出手段と、前記第1の検出手段による視細胞の検出結果と前記第2の検出手段による視細胞の検出結果とを同一画面上に表示する表示手段とを有する。
また、本発明は、上述した眼科装置の制御方法、並びに、当該制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを含む。
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る眼科装置100の全体構成の一例を示す図である。具体的に、図1(a)は、本実施形態に係る眼科装置100を上から見た図であり、図1(b)は、本実施形態に係る眼科装置100を横から見た図である。
図2は、図1に示すヘッド部110の光学系の概略構成の一例、及び、図1に示す制御PC150に接続される構成の一例を示す図である。具体的に、図2(a)は、図1に示すヘッド部110の光学系の概略構成の一例を示す図であり、図2(b)は、図1に示す制御PC150に接続される構成の一例を示す図である。
まず、図2(a)に示すAO−SLO装置111について説明する。
光源201−1は、例えば、代表的な低コヒーレント光源であるSLD(Super Luminescent Diode)である。光源201−1から出射された光の波長は840nm程度でバンド幅は50nm程度である。ここでは、光源201−1として、スペックルノイズの少ないSLO画像を取得するために低コヒーレント光源を選択している。また、光源201−1の種類としては、ここでは、SLDを採用したが、低コヒーレント光が出射できればよく、例えばASE(Amplified Spontaneous Emission)等も用いることも可能である。また、光源201−1から出射された光は、被検眼Eを測定することを鑑みると、近赤外光が適する。さらに、光源201−1から出射された光の波長は、得られるSLO画像の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましく、このため、ここでは840nm程度としている。なお、観察対象の測定部位によっては、他の波長を選んでもよい。光源201−1から出射された光は、シングルモード光ファイバ230−1と光カプラー231とを介して、参照光205と測定光206−1とに、例えば90:10の割合で分割される。また、光ファイバ230−2及びシングルモード光ファイバ230−4には、それぞれ、偏光コントローラ253−2及び253−4が設けられている。
光カプラー231によって分割された参照光205は、光ファイバ230−2を介して、光量測定器264に入射される。光量測定器264は、参照光205の光量を測定し、測定光206−1の光量をモニターする用途に用いられる。
光カプラー231によって分割された測定光206−1は、シングルモード光ファイバ230−4を介してレンズ235−1に導かれ、ビーム径が4mm程度の平行光になるように調整される。測定光206−1は、ビームスプリッタ258−1を通過し、レンズ235−5〜235−6を通過し、空間光変調器259に入射する。ここで、空間光変調器259は、制御PC150から図2(b)に示すドライバ部280内の空間光変調器駆動ドライバ281を介して制御される。続いて、測定光206−1は、空間光変調器259において変調され、レンズ235−7〜235−8を通過し、XYスキャナ219−1のミラーに入射される。図2(a)では簡略化のため、XYスキャナ219−1は1つのミラーとして記したが、実際にはXスキャナとYスキャナとの2枚のミラーが近接して配置され、網膜Er上を光軸に垂直な方向にラスタースキャンするものである。また、測定光206−1の中心は、XYスキャナ219−1のミラーの回転中心と一致するように調整されている。
図3は、図2(a)に示す受光部700の概略構成の一例を示す図である。
戻り光208は、図3に示すように、結像面に配置された遮光部710に入射した一部光は反射してディテクター704−1へ入射する。ここで、図4を用いて遮光部710の概略構成について説明を行う。
遮光部710は、図4に示すように、透過領域711、遮光領域712、及び、反射領域713を有して形成されており、その中心は戻り光208の光軸中心に位置するように配置されている。遮光部710は、戻り光208の光軸に対して斜めに配置されたときに、光軸方向から見て円形になるような楕円形状のパターンを持っている。遮光部710の反射領域713反射された光708は、図3に示すように、ディテクター704−1に入射する。また、遮光部710の透過領域711を通過した光709は、図3に示すように、結像面に配置された四角錐プリズム706によって分割され、図5に示すように、ディテクター704−2、704−3、704−4及び704−5へそれぞれ入射する。ここで、図5は、図2(a)に示すディテクター704−2、704−3、704−4及び704−5の配置関係の一例を示す図である。図5において、ディテクター704−2及び704−3は、XYスキャナ219−1のXスキャナの走査方向と同軸上に配置され、ディテクター704−4及び704−5は、XYスキャナ219−1のYスキャナの走査方向と同軸上に配置される。
次に、図2(a)に示すWF−SLO装置112について説明する。
WF−SLO装置112の構成は、基本的には、AO−SLO装置111と同様の構成となっている。そのため、WF−SLO装置112の説明において、AO−SLO装置111と重複する部分ついては説明を省略する。
光源201−2から出射された測定光206−2は、レンズ235−11〜235−12、レンズ235−2、XYスキャナ219−2、レンズ235−13〜235−14、ダイクロイックミラー270−3〜270−1等を介して被検眼Eに導かれる。XYスキャナ219−2の構成要素であるXスキャナは、測定光206−2を紙面に平行な方向に走査するスキャナであり、ここでは共振型スキャナを用いている。このXスキャナの駆動周波数は、約3.9kHzである。また、XYスキャナ219−2の構成要素であるYスキャナは、測定光206−2を紙面に垂直な方向に走査するスキャナであり、ここでは、ガルバノスキャナを用いている。このYスキャナの駆動波形はのこぎり波であり、駆動周波数は約15Hz、デューティ比は84%程度である。このYスキャナの駆動周波数は、WF−SLO装置112により撮像されるWF−SLO画像のフレームレートを決定する重要なパラメータである。測定光206−2のビーム径は1mmであるが、より高分解能な光画像を取得するために、測定光206−2のビーム径を、より大径化してもよい。測定光206−2は、被検眼Eに入射すると、網膜Erからの反射や散乱により戻り光208となり、ダイクロイックミラー270−1〜270−3、レンズ235−14〜235−13、XYスキャナ219−2、レンズ235−2〜235−4、ビームスプリッタ258−2等を介してディテクター238に到達する。
次に、図2(a)に示す、被検眼Eにおいて発生する収差を測定するためのビーコン装置113について説明する。
光源201−3から出射された測定光206−3は、レンズ235−15〜235−16、ダイクロイックミラー270−4等を介して観察対象である被検眼Eに導かれる。ここで、測定光206−3は、角膜Ecからの反射を避けるために、被検眼Eの中心から偏心して入射される。測定光206−3に基づく戻り光208の一部は、ビームスプリッタ258−1、ピンホール298を介して、波面センサ255に入射され、被検眼Eで発生する戻り光208の収差が測定される。ここで、ピンホール298は、戻り光208以外の不要光を遮蔽する目的で設置されている。波面センサ255は、制御PC150に電気的に接続されている。波面センサ255は、シャックハルトマン方式の波面センサであり、測定レンジは−10D〜+5Dとなっている。得られた収差は、ツェルニケ多項式を用いて表現され、これは被検眼Eによる収差を示している。ツェルニケ多項式は、チルト(傾き)の項、デフォーカスの項、アスティグマ(非点収差)の項、コマの項、トリフォイルの項等からなる。なお、光源201−3から出射される測定光206−3の中心波長は760nm程度で波長幅は20nm程度である。ここで、角膜EcとXYスキャナ219−1と波面センサ255と空間光変調器259とは、光学的に共役になるようレンズ235−5〜235−10等が配置されている。そのため、波面センサ255は、被検眼Eによる収差を測定することが可能になっている。また、空間光変調器259は、被検眼Eによる収差を補正することが可能になっている。
固視灯256は、発光型のディスプレイモジュールからなり、表示面(□27mm、128画素×128画素)をXY平面に有する。ここでは、表示面として、液晶、有機EL、LEDアレイ等を用いることができる。被検眼Eが、固視灯256からの光束257を注視することで、被検眼Eの固視或いは回旋が促される。
固視灯256の表示面には、例えば図6に示すように、任意の点灯位置265に十字のパターンが点滅して表示される。固視灯256からの光束257は、レンズ235−17〜235−18、ダイクロイックミラー270−3〜270−1等を介して、網膜Erに導かれる。また、レンズ235−17及び235−18は、固視灯256の表示面と網膜Erとが光学的に共役になるよう配置される。また、固視灯256は、制御PC150からドライバ部280内の固視灯駆動ドライバ284を介して制御される。
次に、図2(a)に示す前眼部観察装置115について説明する。
以上のように、ヘッド部110は、AO−SLO装置111、WF−SLO装置112、ビーコン装置113、固視灯表示装置114、及び、前眼部観察装置115の光学系を内蔵して構成されている。このうち、AO−SLO装置111、WF−SLO装置112、ビーコン装置113及び固視灯表示装置114は、それぞれ、個別に電動ステージ217−1〜217−4を持ち、4つの電動ステージを連動させて動かすことによりフォーカスを調整している。但し、個別にフォーカス位置を調整したい場合には、個別に電動ステージを動かすことで調整可能である。
図7は、図2(a)に示すAO−SLO装置111、WF−SLO装置112、ビーコン装置113、固視灯表示装置114、及び、前眼部観察装置115に用いられている光源の波長分布を示す図である。本実施形態では、それぞれの光をダイクロイックミラー270−1〜270−4で分けるために、それぞれ異なる波長帯になるようにしている。なお、図7は各光源の波長の違いを示すものであり、その強度及びスペクトル形状を規定するものではない。
次に、制御PC150による画像化の方法について説明する。
ディテクター704−1〜704−5に入射された光は、各ディテクター704−1〜704−5で光電変換され、制御PC150内のADボード276−1においてデジタル値に変換される。さらに、制御PC150において、XYスキャナ219−1の動作や駆動周波数と同期したデータ処理が行われ、AO−SLO画像が形成される。ディテクター704−1に入射された光、即ちピンホールに相当する遮光部710の反射領域713で反射された光708に基づき形成されたAO−SLO画像は共焦点画像である。また、ディテクター704−2〜704−5に入射された光、即ちピンホールに相当する遮光部710の反射領域713における近辺の透過領域711を透過した散乱光709に基づき形成されたAO−SLO画像は非共焦点画像である。この共焦点画像及び非共焦点画像を撮像する処理を行うディテクター704−1〜704−5並びに制御PC150は、撮像手段を構成する。
I'=(Ia−Ib)/(Ia+Ib) ・・・(1)
I"=(Ic−Id)/(Ic+Id) ・・・(2)
次に、本実施形態に係る眼科装置100の制御方法における処理手順について説明する。
検者が眼科装置100の電源を入れると、ステップS801において、制御PC150は、眼科装置100における各種確認動作を行う。次いで、制御PC150は、制御ソフトウェアを起動すると、図9に示す制御ソフトウェア画面を液晶モニター140に表示する。この際、被検者は、顔を顔受け部130にセットする。
例えば検者が液晶モニター140に表示された制御ソフト画面の実行ボタン501を押すと、ステップS802において、制御PC150は、前眼部観察装置115を用いて被検眼Eの前眼部を撮像し、前眼部画像を取得する。そして、制御PC150は、取得した前眼部画像を、図9に示す前眼部画像表示モニター512に表示する。具体的に、前眼部画像は、CCDカメラ260で撮像される。図9に示す前眼部画像表示モニター512の画面中央に被検眼Eの瞳孔の中心が正しく表示されていない場合には、まず、検者は、ジョイスティック160を用いてヘッド部110を略正しい位置に動かす。さらに調整が必要な場合には、検者は、図9に示す制御ソフトウェア画面上の電動ステージボタン503を押し、顎受け駆動部132を微動させる。
続いて、ステップS803において、制御PC150は、WF−SLO装置112を用いて被検眼の網膜Erを撮像し、WF−SLO画像を取得する。ここでは、制御PC150は、XYスキャナ219−2のスキャン幅を調整し、被検者の眼底の網膜Erを8mm×6mmのサイズで撮像することとする。略正しい状態で前眼部画像が表示された場合、取得されたWF−SLO画像が、図9に示すWF−SLO画像表示モニター515に表示される。この際、検者は、固視灯位置表示モニター513で固視灯を中央位置に設定し、被検眼Eの視線を中心に誘導する。次いで、検者は、図9に示すWF−SLO強度モニター516を見ながらフォーカス調整ボタン504を調整して、WF−SLO画像の信号強度が大きくなるように調整する。ここで、WF−SLO強度モニター516には、横軸を時間とし、縦軸をWF−SLO画像の信号強度とし、WF−SLO装置112で検出された信号強度が時系列に表示されている。ここで、図9に示すフォーカス調整ボタン504を調整することで、レンズ235−10,235−14,235−16,235−18の位置が同時に調整される。図9に示すWF−SLO画像表示モニター515にWF−SLO画像が鮮明に表示された場合、検者は、WF−SLO画像記録ボタン517を押して、WF−SLO画像を取得して保存する。
検者が、図9に示すWF−SLO画像表示モニター515に表示されたWF−SLO画像を確認し、AO−SLO画像を取得したい位置を後述の手法を用いて決定すると、ステップS804において、制御PC150は、当該位置をAO−SLO画像取得位置として設定する。そして、制御PC150は、AO−SLO画像取得位置がWF−SLO画像表示モニター515の中央にくるように被検眼Eの視線を誘導する。ここで、AO−SLO画像取得位置を決定する手法は2通りあり、1つ目の手法は固視灯位置表示モニター513において固視灯256の位置を指示する方法、2つ目の手法はWF−SLO画像表示モニター515において所望の位置をクリックする方法である。本実施形態では、WF−SLO画像表示モニター515上の画素と固視灯256の位置を関連付けており、固視灯256の位置が自動的に移動し、被検眼Eの視線を所望の位置に誘導することができる。そして、検者は、AO−SLO画像取得位置がWF−SLO画像表示モニター515の中央に移動したのを確認して、次の工程に移る。
検者が、図9に示す収差測定ボタン506を押すと、ステップS805において、制御PC150は、まず、WF−SLO装置112で用いる測定光206−2を遮断し、ビーコン装置113によるシャッターを開いてビーコン光である測定光206−3を被検眼Eに照射する。これにより、図9に示す波面センサモニター514に波面センサ255で検出されたハルトマン画像が表示される。そして、制御PC150は、このハルトマン画像から計算した収差を収差補正モニター511に表示する。この際、収差は、デフォーカス(defocus)成分(μm単位)と、全ての収差量(μmRMS単位)とに分けて表示される。ここで、ステップS803において、測定光206−1と測定光206−3のフォーカスレンズであるレンズ235−10とレンズ235−16の位置が調整されているため、本ステップでは収差測定の準備が整っている。
本実施形態に係る眼科装置100では、図9に示す撮像条件設定ボタン523によって、撮像画角、フレームレート、撮像時間を指定することができる。撮像画角は、XYスキャナ219−1のスキャン幅を制御することにより調整することができる。ここでは、被検者の眼底の網膜Erを200μm×200μmのサイズで400画素×400画素の解像度で撮像することとする。
次いで、検者が、図9に示す視細胞解析ボタン525が押すと、ステップS807において、制御PC150は、ステップS806で取得されたAO−SLO画像の共焦点画像と非共焦点画像に対して、公知の画像処理に基づき、視細胞の検出を行う。この際、上述したように、共焦点画像は視細胞の外節1003の一部の範囲1010における画像であり、非共焦点画像は視細胞の内節1002と外節1003の両方を含む範囲1020における画像である。
続いて、ステップS808において、制御PC150は、まず、共焦点画像を用いて検出した被検眼Eの視細胞と非共焦点画像を用いて検出した被検眼Eの視細胞を比較する。この比較を行う制御PC150は、比較手段を構成する。次いで、制御PC150は、当該比較の結果を図9に示す制御ソフトウェア画面上(具体的にはAO−SLO画像表示モニター518)に表示する。この表示を行う制御PC150は、表示手段を構成する。
続いて、ステップS809において、制御PC150は、例えば検者からの操作指示に基づいて、当該被検眼Eの撮像を継続するか否かを判断する。この判断の結果、被検眼Eの撮像を継続する場合には(S809/Yes)、ステップS804に戻り、ステップS804以降の処理を再度行う。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。なお、以下の第2の実施形態の説明においては、上述した第1の実施形態と同様の処理内容については説明を省略し、上述した第1の実施形態と異なる処理内容について説明を行う。
上述した第1及び第2の実施形態では、図11において、視細胞の状態を、○や△等の記号で区別する方法を用いて説明したが、他の方法を用いて表示してもよい。例えば、記号の代わりに、色や、色と形状の組み合わせ等、グループ毎に区別可能な方法を用いて表示する形態も、本発明に適用可能である。
このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、本発明に含まれる。
Claims (9)
- 被検眼の共焦点画像および非共焦点画像を撮像する撮像手段と、
前記共焦点画像を用いて前記被検眼の視細胞を検出する第1の検出手段と、
前記非共焦点画像を用いて前記被検眼の視細胞を検出する第2の検出手段と、
前記第1の検出手段で検出された視細胞と前記第2の検出手段で検出された視細胞とを比較する第1の比較手段と、
前記第1の比較手段による比較の結果を画面上に表示する表示手段と
を有することを特徴とする眼科装置。 - 第1の時点において、前記第1の比較手段によって得られた、前記第1の検出手段で検出された視細胞と前記第2の検出手段で検出された視細胞との比較の結果である第1の比較結果と、前記第1の時点とは異なる第2の時点において、前記第1の比較手段によって得られた、前記第1の検出手段で検出された視細胞と前記第2の検出手段で検出された視細胞との比較の結果である第2の比較結果とを比較する第2の比較手段を更に有し、
前記表示手段は、更に、前記第2の比較手段による比較の結果を画面上に表示することを特徴とする請求項1に記載の眼科装置。 - 被検眼の共焦点画像および非共焦点画像を撮像する撮像手段と、
前記共焦点画像を用いて前記被検眼の視細胞の外節を検出する第1の検出手段と、
前記非共焦点画像を用いて前記被検眼の視細胞の内節および外節を検出する第2の検出手段と、
前記第1の検出手段による検出結果と前記第2の検出手段による検出結果とに基づいて前記被検眼の各視細胞の状態を表示する表示手段と
を有することを特徴とする眼科装置。 - 被検眼の共焦点画像および非共焦点画像を撮像する撮像手段と、
前記共焦点画像を用いて前記被検眼の視細胞を検出する第1の検出手段と、
前記非共焦点画像を用いて前記被検眼の視細胞を検出する第2の検出手段と、
前記第1の検出手段による視細胞の検出結果と前記第2の検出手段による視細胞の検出結果とを同一画面上に表示する表示手段と
を有することを特徴とする眼科装置。 - 撮像手段が、被検眼の共焦点画像および非共焦点画像を撮像する撮像ステップと、
第1の検出手段が、前記共焦点画像を用いて前記被検眼の視細胞を検出する第1の検出ステップと、
第2の検出手段が、前記非共焦点画像を用いて前記被検眼の視細胞を検出する第2の検出ステップと、
第1の比較手段が、前記第1の検出手段で検出された視細胞と前記第2の検出手段で検出された視細胞とを比較する第1の比較ステップと、
表示手段が、前記第1の比較ステップによる比較の結果を画面上に表示する表示ステップと
を有することを特徴とする眼科装置の制御方法。 - 第2の比較手段が、第1の時点において、前記第1の比較ステップによって得られた、前記第1の検出手段で検出された視細胞と前記第2の検出手段で検出された視細胞との比較の結果である第1の比較結果と、前記第1の時点とは異なる第2の時点において、前記第1の比較ステップによって得られた、前記第1の検出手段で検出された視細胞と前記第2の検出手段で検出された視細胞との比較の結果である第2の比較結果とを比較する第2の比較ステップを更に有し、
前記表示手段は、更に、前記第2の比較ステップによる比較の結果を画面上に表示することを特徴とする請求項5に記載の眼科装置の制御方法。 - 撮像手段が、被検眼の共焦点画像および非共焦点画像を撮像する撮像ステップと、
第1の検出手段が、前記共焦点画像を用いて前記被検眼の視細胞の外節を検出する第1の検出ステップと、
第2の検出手段が、前記非共焦点画像を用いて前記被検眼の視細胞の内節および外節を検出する第2の検出ステップと、
表示手段が、前記第1の検出ステップによる検出結果と前記第2の検出ステップによる検出結果とに基づいて前記被検眼の各視細胞の状態を表示する表示ステップと
を有することを特徴とする眼科装置の制御方法。 - 撮像手段が、被検眼の共焦点画像および非共焦点画像を撮像する撮像ステップと、
第1の検出手段が、前記共焦点画像を用いて前記被検眼の視細胞を検出する第1の検出ステップと、
第2の検出手段が、前記非共焦点画像を用いて前記被検眼の視細胞を検出する第2の検出ステップと、
表示手段が、前記第1の検出ステップによる視細胞の検出結果と前記第2の検出ステップによる視細胞の検出結果とを同一画面上に表示する表示ステップと
を有することを特徴とする眼科装置の制御方法。 - 請求項5乃至8のいずれか1項に記載の眼科装置の制御方法における各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
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