眼科撮影装置の例示的な実施形態を以下に説明する。引用文献の内容や公知技術を実施形態に援用することができる。
実施形態に係る眼科撮影装置は、後眼部を光ビームでスキャンして所定データの分布(例:画像、層厚分布、病変分布)を取得する。そのような眼科撮影装置の例としてSLOや光干渉断層計がある。以下、SLOと光干渉断層計とを組み合わせた眼科撮影装置を例示として説明する。実施形態に係る眼科撮影装置は、眼底の画像化だけでなく視野検査にも使用され、例えばSLOのための光(可視光)を利用して固視標の提示と光刺激の付与とを行うことができる。
以下、特に明記しない限り、被検者から見て左右方向をX方向とし、上下方向をY方向とし、前後方向(奥行き方向)をZ方向とする。X方向、Y方向及びZ方向は、3次元直交座標系を定義する。
<光学系100>
眼科撮影装置の光学系の例を図1〜図3に示す。眼科撮影装置は、複数の撮影モードで動作可能である。例えば、撮影範囲のサイズ(画角、倍率)に関する動作モードとして、広角撮影モードと高倍撮影モードがある。画角の切り替えは、例えば、屈折力が異なる2以上の対物レンズを選択的に使用することで実現される。或いは、光偏向器(光スキャナ)による光ビームの偏向角度を変化させることで画角を変更するよう構成してもよい。画角を変更するための手法や構成はこれらに限定されない。
図1は、広角撮影モード時の光学系の例を表す。図2は、画角を切り替えるための対物レンズ系の例を表す。図3は、高倍撮影モード時の眼科撮影装置の光学系の例を表す。図1及び図3における符号Pは、眼底Efと光学的に共役な位置(眼底共役位置)を示し、符号Qは、被検眼Eの瞳と光学的に共役な位置(瞳共役位置)を示す。
光学系100は、光ビームを用いて眼底Efをスキャンしてデータを収集する。そのために、光学系100は、対物レンズ系110を介して被検眼Eに光ビームを投射する投射系と、投射された光ビームの戻り光を対物レンズ系110を介して受光する受光系とを含む。受光系からの出力(つまりデータ収集部により収集されたデータ)に基づいて眼底Efの画像が形成される。光学系100は、SLO光学系130とOCT光学系140とを含む。SLO光学系130は、SLO投射系とSLO受光系とを含む。OCT光学系140は、OCT投射系とOCT受光系とを含む。
眼科撮影装置には、前眼部を観察・撮影するための前眼部撮影系120が設けられている。光学系100、対物レンズ系110及び前眼部撮影系120は、X方向、Y方向及びZ方向に移動される。前眼部撮影系120により得られる前眼部像は、アライメントやトラッキングに用いられる。
<対物レンズ系110>
例示的な実施形態では、撮影モード毎に対物レンズ(ユニット)が準備され、選択された撮影モードに応じた対物レンズユニットが選択的に使用される。この実施形態では、図2に示すように、広角撮影モード(例えば画角100度)のための対物レンズユニット110Aと、高倍撮影モード(例えば画角50度)のための対物レンズユニット110Bとが、光学系100の光路に選択的に配置される。
対物レンズ系110は、対物レンズユニット110A及び110Bに加えて画角変更機構115を含む。画角変更機構115は、例えば公知の回転機構又はスライド機構を含み、対物レンズユニット110A及び110Bを選択的に(互いに排他的に)光路に配置する。画角変更機構115は、対物レンズユニット110A(110B)の光軸が光学系100の光軸Oに略一致するように対物レンズユニット110A(110B)を光路に配置する。
画角変更機構115は、対物レンズユニット110A及び110Bを手動で移動するための構成を備えていてよい。この場合、光路に配置された対物レンズユニットの種別を検出する種別検出部を設け、その検出結果から撮影モードを特定し、この特定結果に応じた制御を実行するよう構成することができる。画角変更機構115は、対物レンズユニット110A及び110Bを電動で(更には自動で)移動するための構成を備えていてよい。この場合、後述の制御部200は、選択された撮影モードに対応する対物レンズユニットを光路に配置するための制御信号を画角変更機構115に送る。
広角撮影モード用の対物レンズユニット110Aは、レンズ111A及び112Aと、ダイクロイックミラーDM1Aと、凹レンズ113Aとを含む。ダイクロイックミラーDM1Aは、光学系100の光路と前眼部撮影系120の光路とを結合する。ダイクロイックミラーDM1Aは、光学系100により導かれる光を透過させ、前眼部撮影のための光を反射する。ダイクロイックミラーDM1Aと凹レンズ113Aとの間には眼底共役位置Pが配置されている。
高倍撮影モード用の対物レンズユニット110Bは、レンズ111Bと、ダイクロイックミラーDM1Bとを含む。ダイクロイックミラーDM1Bは、ダイクロイックミラーDM1Aと同様の作用を有する。
ダイクロイックミラーDM1AとダイクロイックミラーDM1Bとは、光学系100の光路における(ほぼ)同じ位置に配置される。それにより、撮影モードを切り替えたときに、前眼部撮影系120の位置や向きを調整する必要がなくなる。
例示的な実施形態において、単一のダイクロイックミラーを複数の対物レンズユニットが共用するように構成することができる。例えば、図2に示す例において、ダイクロイックミラーDM1A及びDM1Bが同じ部材であってよい。つまり、レンズ111A及び112A並びに凹レンズ113Aのみを含む対物レンズユニット110Aと、レンズ111Bのみを含む対物レンズユニット110Bとを選択的に使用する構成を適用できる。
対物レンズ系110を光軸Oに沿って移動することができる。つまり、光学系100に対して対物レンズ系110をZ方向に移動することができる。それにより、SLO光学系130の焦点位置及びOCT光学系140の焦点位置が変更される。
例示的な実施形態において、3つ以上の対物レンズユニットを選択的に使用することができる。例えば、高倍撮影モード用、中倍撮影モード用、及び低倍撮影モード用の対物レンズユニットと、これらを選択的に光路に配置する画角変更機構とを設けてよい。
以下、対物レンズユニット110Aが光路に配置された状態について主に説明する。対物レンズユニット110Bが配置された状態における同様又は類似の事項については、特に明記しない限り、その説明を省略する。
<前眼部撮影系120>
前眼部撮影系120は、前眼部照明光源121と、レンズ122と、前眼部撮影カメラ123と、結像レンズ124と、ビームスプリッタBS1とを含む。ビームスプリッタBS1は、前眼部照明光の光路とその戻り光の光路とを結合する。
前眼部照明光源121は、赤外LED等の赤外光源を含む。前眼部照明光源121により発せられた前眼部照明光は、レンズ122により屈折し、ビームスプリッタBS1によりダイクロイックミラーDM1Aに向けて反射され、ダイクロイックミラーDM1Aにより被検眼Eに向けて反射される。被検眼Eからの前眼部照明光の戻り光は、ダイクロイックミラーDM1Aにより反射され、ビームスプリッタBS1を透過し、結像レンズ124により前眼部撮影カメラ123(撮像素子の検出面)に集光される。撮像素子の検出面は、瞳共役位置Q(又はその近傍)に配置されている。撮像素子は、例えば、CCDイメージセンサ又はCMOSイメージセンサである。
<SLO光学系130及びOCT光学系140>
SLO光学系130の光路とOCT光学系140の光路とはダイクロイックミラーDM2により結合されている。例示的な実施形態において、SLO光学系130の少なくとも一部はテレセントリック光学系であり、OCT光学系140の少なくとも一部はテレセントリック光学系であり、これらテレセントリック光学系の光路がダイクロイックミラーDM2により結合される。本例によれば、対物レンズ系110を移動して光学系100の焦点位置を変更しても、瞳(例えば対物レンズ系110による射出瞳)の収差が大きくならないため、フォーカス調整を容易化することができる。
<SLO光学系130>
SLO光学系130は、SLO光源131と、コリメートレンズ132と、ビームスプリッタBS2と、集光レンズ133と、共焦点絞り134と、検出器135と、光スキャナ136と、レンズ137とを含む。ビームスプリッタBS2は、被検眼Eに投射されるSLO光の光路とその戻り光の光路とを結合する。
SLO光源131は、レーザーダイオード、スーパールミネッセントダイオード、レーザードリブンライトソース等を含む。SLO光源131は、SLOに使用可能な波長の光を出力する。SLO光源131は、少なくとも可視光源を含む。SLO光源131は、異なる波長帯の光を選択的に出力可能に構成されてもよい。また、波長帯が異なる2以上の光を並行して出力できるように構成されてもよい。SLO光源131が赤外光、赤色光、緑色光及び青色光を出力可能な例を後述する。SLO光源131は、眼底共役位置P(又はその近傍)に配置されている。
光スキャナ136は、X方向に光を偏向する光スキャナ136Xと、Y方向に光を偏向する光スキャナ136Yとを含む。光スキャナ136X及び136Yの一方は低速スキャナ(ガルバノミラー等)であり、他方は高速スキャナ(レゾナントミラー、ポリゴンミラー、MEMSミラー等)である。光スキャナ136Yの反射面は、瞳共役位置Q(又はその近傍)に配置されている。
共焦点絞り134に形成された開口は、眼底共役位置P(又はその近傍)に配置されている。検出器135は、例えば、アバランシェフォトダイオード又は光電子増倍管を含んでいる。
SLO光源131から出力された光ビーム(SLO光)は、コリメートレンズ132により平行光束とされ、ビームスプリッタBS2を透過し、光スキャナ136により偏向され、レンズ137により屈折され、ダイクロイックミラーDM2を透過し、対物レンズ系110を介して眼底Efに投射される。眼底Efに投射されたSLO光の戻り光は、同じ光路を逆向きに進行してビームスプリッタBS2に導かれ、ビームスプリッタBS2により反射され、集光レンズ133により集光され、共焦点絞り134の開口を通過し、検出器135によって検出される。
<OCT光学系140>
OCT光学系140は、合焦レンズ141と、光スキャナ142と、コリメートレンズ143と、干渉光学系150とを含む。
合焦レンズ141は、OCT光学系140の光軸に沿って移動される。それにより、SLO光学系130とは独立に、OCT光学系140の焦点位置が変更される。対物レンズ系110の移動によりSLO光学系130及びOCT光学系140の合焦状態が調整された後、合焦レンズ141の移動によりOCT光学系140の合焦状態を微調整できる。
光スキャナ142は、X方向に光を偏向させる光スキャナ142Xと、Y方向に光を偏向させる光スキャナ142Yとを含む。光スキャナ142X及び光スキャナ142Yのそれぞれは、例えばガルバノミラーである。2つの光スキャナ142X及び142Yの中間位置は瞳共役位置Q(又はその近傍)に相当する。
コリメートレンズ143は、光ファイバf4のファイバ端c3から出射したOCT光(測定光)を平行光束として光スキャナ142に導き、且つ、眼底Efからの測定光の戻り光をファイバ端c3に向けて集光する。
干渉光学系150は、OCT光源151と、ファイバーカプラ152及び153と、参照プリズム154と、検出器155とを含む。干渉光学系150は、例えば、スウェプトソースOCT又はスペクトラルドメインOCTを実行するための構成を備える。スウェプトソースOCTでは、波長可変光源がOCT光源151として用いられ、バランスドフォトダイオードが検出器155として用いられる。スペクトラルドメインOCTでは、低コヒーレンス光源(広帯域光源)がOCT光源151として用いられ、分光器が検出器155として用いられる。
OCT光源151は、例えば、中心波長が1050nmの光を発する光ビームL0を発する。光L0は、光ファイバf1を通じてファイバーカプラ152に導かれて測定光LSと参照光LRとに分割される。
参照光LRは、光ファイバf2を通じてファイバ出射端c1から出射し、コリメートレンズ156により平行光束とされ、参照プリズム154により折り返され、コリメートレンズ157により集束光束とされてファイバ入射端c2に入射し、光ファイバf3を通じてファイバーカプラ153に導かれる。参照プリズム154は、従来と同様に、参照光LRの光路長を変更するために移動される。更に、偏波コントローラやアッテネータや光路長補正部材や分散補償部材が、参照光の光路に設けられていてもよい。
一方、ファイバーカプラ152により生成された測定光LSは、光ファイバf4を通じてファイバ端c3から出射し、コリメートレンズ143により平行光束とされ、光スキャナ142及び合焦レンズ141を経由し、ダイクロイックミラーDM2により反射され、対物レンズ系110により屈折されて眼底Efに投射される。測定光LSは、眼底Efの様々な深さ位置にて反射・散乱される。後方散乱光を含む測定光LSの戻り光は、同じ経路を逆向きに進行してファイバーカプラ152に導かれ、光ファイバf5を通じてファイバーカプラ153に到達する。
ファイバーカプラ153は、光ファイバf5を通じて入射した測定光LSと、光ファイバf3を通じて入射した参照光LRとを重ね合わせて干渉光を生成する。図1等はスウェプトソースOCTの場合を表す。ファイバーカプラ153は、所定の分岐比(例えば1:1)で干渉光を分岐して一対の干渉光LCを生成する。一対の干渉光LCは検出器155(バランスドフォトダイオード)により検出される。なお、スペクトラルドメインOCTの場合、検出器155(分光器)は、ファイバーカプラ153により生成された干渉光を複数の波長成分に分解して検出する。
検出器155は、一対の干渉光LCを検出した結果(検出信号)を図示しないDAQ(Data Acquisition System)に送る。DAQには、OCT光源151からクロックが供給される。このクロックは、波長可変光源により所定の波長範囲内にて掃引される各波長の出力タイミングに同期して生成される。DAQは、このクロックに基づいて検出信号をサンプリングする。サンプリング結果は、OCT画像を形成するためのプロセッサに送られる。
<処理系>
実施形態に係る眼科撮影装置の処理系の構成例を図4に示す。処理系は、各種のデータ処理(信号処理、画像処理、演算、制御、記憶等)を実行するためのプロセッサを含む。
なお、「プロセッサ」は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、プログラマブル論理デバイス(例えば、SPLD(Simple Programmable Logic Device)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array))等の回路を意味する。プロセッサは、例えば、記憶回路や記憶装置に格納されているプログラムを読み出し実行することで、実施形態に係る機能を実現する。
<制御部200>
制御部200は、眼科撮影装置の各部を制御するための構成を備える。制御部200は、主制御部201と、記憶部202と、検査データ記録部203とを含む。主制御部201及び検査データ記録部203の機能はプロセッサにより実現される。記憶部202には各種データや各種情報や各種コンピュータプログラムが記憶される。記憶部202は、半導体メモリや磁気記憶装置を含む。
眼科撮影装置が実行する処理は、ハードウェア資源(プロセッサ等)とソフトウェア(コンピュータプログラム等)との協働によって実現される。また、眼科撮影装置に設けられた各種の機構の少なくとも一部にはアクチュエータがそれぞれ設けられており、主制御部201はアクチュエータに向けて制御信号を送る。
<主制御部201>
対物レンズ系110に関する制御の例として、主制御部201は、対物レンズユニット110A及び110Bの一方を光路に配置するための画角変更機構115の制御や、対物レンズ系110を光軸Oに沿って移動させるための図示しない移動機構の制御を実行することができる。
SLO光学系130に関する制御の例として、主制御部201は、SLO光源131の制御、光スキャナ136の制御、検出器135の制御を実行することができる。SLO光源131の制御には、点灯、消灯、光量調整、絞り調整などが含まれる。光スキャナ136の制御には、走査位置の制御、走査範囲の制御、走査パターンの制御、走査速度の制御などが含まれる。検出器135の制御には、検出素子の露光調整、ゲイン調整、検出レート調整などが含まれる。
OCT光学系140に関する制御の例として、主制御部201は、OCT光源151の制御、光スキャナ142の制御、合焦レンズ141の移動制御、参照プリズム154の移動制御、検出器155の制御を実行することができる。OCT光源151の制御には、点灯、消灯、光量調整、絞り調整などが含まれる。光スキャナ142の制御には、走査位置の制御、走査範囲の制御、走査パターンの制御、走査速度の制御などが含まれる。検出器155の制御には、検出素子の露光調整、ゲイン調整、検出レート調整などが含まれる。
前眼部撮影系120に関する制御の例として、主制御部201は、前眼部照明光源121の制御、前眼部撮影カメラ123の制御などを実行することができる。前眼部照明光源121の制御には、点灯、消灯、光量調整、絞り調整などが含まれる。前眼部撮影カメラ123の制御には、撮像素子の露光調整、ゲイン調整、撮影レート調整などが含まれる。
光学系100に関する制御の例として、光学系100をX方向、Y方向及びZ方向に移動するための光学系移動機構100Aの制御などがある。
SLOとしての撮影を行うとき、主制御部201は、SLO光源131を所定のタイミングで点灯(点滅)させつつ、所定の走査パターンに応じて光スキャナ136を制御する。
可視光で撮影を行う場合、主制御部201は、上記のような撮影制御を行いつつ、所定の固視位置に対応するタイミング(固視タイミング)でのみ、撮影用可視光と異なる可視光(固視用可視光)を出力するようにSLO光源131を制御する。固視タイミングにおいて、撮影用可視光の出力を停止するとともに固視用可視光を出力してもよい。或いは、固視タイミングにおいて、撮影用可視光と固視用可視光の双方を出力してもよい。
不可視光(赤外光)で撮影を行う場合、主制御部201は、上記のような撮影制御を行いつつ、所定の固視タイミングでのみ可視光を出力するようにSLO光源131を制御する。
OCTを行うとき、主制御部201は、OCT光源151を所定のタイミングで点灯(点滅)させつつ、所定の走査パターンに応じて光スキャナ142を制御する。
視野検査を行うとき、主制御部201は、所定のパターン(例えばラスタースキャン)に応じて光スキャナ136を繰り返し制御しつつ、所定の固視位置に対応するタイミング(固視タイミング)と、所定の刺激位置に対応するタイミング(刺激タイミング)とにおいてSLO光源131(可視光源)を点灯させる。
視野検査のための動作の例を図5A及び図5Bに示す。図5Aは、眼底Efに投射される固視標及び刺激光を示す。図5Bは、固視標及び刺激光を眼底Efに投射するための制御を表すタイミングチャートである。図5Bにおいて、横軸は時間軸である。
図5Aに示す例では、平行な複数(M本)のラインスキャンLm(m=1,2,・・・,M)からなるラスタースキャンが適用される。各ラインスキャンLmは、直線状に配列された複数のスキャン点(光ビームの照射点)を含む。主制御部201は、このラスタースキャンに対応する動作を光スキャナ136に繰り返し実行させる。
更に、主制御部201は、予め設定された固視タイミングでSLO光源131(可視光源)を点灯させる。固視タイミングは、ラスタースキャンに同期されている。本例では、固視タイミングは、少なくとも、第mj番目のラインスキャンLmjにおける第nj番目のスキャン点に対応する位置(向き)に光スキャナ136が配置されるタイミングを含む。固視タイミングがこのタイミングのみを含む場合、輝点としての固視標T(mj,nj)が眼底Efに投影される。
このような固視標の投影制御と並行して、主制御部201は、網膜を刺激するための刺激光を眼底Efに投射するための制御を実行する。刺激光の投射制御として、主制御部201は、予め設定された刺激タイミングでSLO光源131(可視光源)を点灯させる。刺激タイミングは、ラスタースキャンに同期されている。本例では、第mi番目のラインスキャンLmiにおける第ni番目のスキャン点に対応する位置(向き)に光スキャナ136が配置されるタイミングが刺激タイミングである。これにより、刺激光Si(mi,ni)が眼底Efに投射される。
なお、固視タイミング及び刺激タイミングは、単一のスキャン点に対応するタイミングに限定されない。例えば、空間的に隣接する複数のスキャン点のそれぞれに対応するタイミングでSLO光源136(可視光源)を点灯させることができる。その一例として、円盤状領域や十字型領域等の2次元領域に含まれる複数のスキャン点のそれぞれに対応するタイミングでSLO光源136(可視光源)を点灯させることができる。この2次元領域は、典型的には連結領域であり、より典型的には単連結領域である。
図5Aには十字型の固視標を提示する場合の例が記載されている。より具体的には、図5Aに示す例では、第mj番目のラインスキャンLmjにおける第nj番目のスキャン点を中心とする十字型の固視標が提示される。この固視タイミングに対応するスキャン点の群は、例えば、ラインスキャンLmjにおいて第nj番目のスキャン点を中心とする複数のスキャン点を含む。つまり、ラインスキャンLmjにおける第(nj−v)番目から第(nj+v)番目までの奇数個のスキャン点が含まれる。ここで、vは1以上の整数である。更に、当該スキャン点の群は、例えば、ラインスキャンLmjを中心とする複数のラインスキャン上のスキャン点を含む。つまり、第(mj−w)番目から第(mj+w)番目までの奇数個のラインスキャン上のスキャン点が含まれる。ここで、wは1以上の整数である。また、第mj番目のラインスキャンLmj上の該当スキャン点の個数は、上記のように2v+1個である。一方、ラインスキャンLmj以外の該当ラインスキャン上の該当スキャン点の個数は2v+1未満とされる。ラインスキャンLmj以外の該当ラインスキャンそれぞれにおける該当スキャン点の個数は、等しくてもよいし、異なってもよい。また、十字型固視標の縦方向のサイズは該当ラインスキャンの本数により決定され、横方向のサイズはラインスキャンLmj上の該当スキャン点の個数により決定される。これらは任意に設定される。例えば、十字型固視標の縦方向のサイズと横方向のサイズとが等しくなるように、該当ラインスキャンの本数と、ラインスキャンLmj上の該当スキャン点の個数とを設定することができる(ただし、これには限定されない)。他の2次元形状の固視標が提示される場合においても、固視タイミングに対応するスキャン点の群を同様に設定することが可能である。
また、主制御部201は、同じラスタースキャン及び同じ固視標投影制御を繰り返し実行させつつ、所定数の位置に対して順次に刺激光を投射させることができる。刺激光の投射目標となる複数の位置は、視野検査のプロトコルとして予め設定されている。
また、主制御部201は、同じラスタースキャンと第1固視位置に固視標を投影するための制御とを繰り返し実行させつつ所定数の位置に対して順次に刺激光を投射させ、その終了後に固視位置を切り替え、同じラスタースキャンと第2固視位置に固視標を投影するための制御とを繰り返し実行させつつ所定数の位置に対して順次に刺激光を投射させることができる。このような制御を複数の固視位置に対して順次に適用することができる。刺激光の投射目標となる複数の位置や、第1固視位置及び第2固視位置を含む複数の固視位置は、視野検査のプロトコルとして予め設定されている。また、固視位置の設定や変更を手動で行うこともできる。
このようにラスタースキャンと固視位置の移動とを交互に行う制御の代わりに、固視位置を連続的又は段階的に移動させつつラスタースキャンを繰り返し行うように制御を適用することも可能である。
図5Bに示すFk(k=1,2,・・・)は、SLO画像の各フレームを示す。各フレームFkは、図5Aに示すラスタースキャン(一連のラインスキャンL1〜LM)の1回分により収集されたデータから作成されるSLO画像である。なお、2以上のフレームを合成して1つのフレームを作成する場合、合成されたフレームを単一のフレームFkとしてもよい。
光スキャナ136X(Xスキャナ)の1回の動作は、1本のラインスキャンLmに相当する。また、光スキャナ136Y(Yスキャナ)の1回の動作は、ラインスキャンLmに直交する方向におけるラインスキャンL1からラインスキャンLMまでの光ビーム投射位置の移動に相当する。主制御部201は、光スキャナ136Xと光スキャナ136Yとを連係的に制御することで、図5Aに示すラスタースキャンに対応する光スキャナ136の動作を実現する。また、主制御部201は、光スキャナ136Xと光スキャナ136Yとのこのような連係的制御を繰り返し実行する。それにより、複数のフレームF1,F2,・・・が順次に取得される。
また、主制御部201は、このような光スキャナ136の制御と同期した固視タイミングで、フレームFkそれぞれに対応する制御期間中に眼底Efに固視標を投影させる。更に、主制御部201又はユーザが光刺激を印加するためのトリガTrgを発したとき、主制御部201は、予め設定された印加位置に対応する刺激タイミングで刺激光を眼底Efに投射させる。なお、トリガTrgの発生から刺激光の投射までの時間は、制御に掛かる時間を考慮した最短の時間であってよい。
眼球運動や瞬きの影響により、刺激光が目標位置に投射されないおそれがある。このような事態に対処するために、順次に取得されるフレームFkを解析することで、眼球運動や瞬きの発生を検知することができる。眼球運動の検知は、例えば、フレームFk中の特徴部位(視神経乳頭、黄斑、血管、病変部、レーザー治療の瘢痕等)の位置の経時変化に基づき行われる。瞬きの検知は、例えば、フレームFkに眼底Ef(例えば特徴部位)が描出されているか否かにより、又は、所定の画質パラメータ(例えばコントラスト)を参照することにより実行される。眼球運動や瞬き等の異常が検知された場合、主制御部201は、当該目標位置に対する刺激光の投射を再度行うことができる。このとき、異常が解消されたことを検知した後に刺激光を再投射するように構成してもよい。或いは、異常が検知されたことを視野検査の結果データに付加するようにしてもよい。
<記憶部202>
記憶部202には、眼科撮影装置により利用される情報、データ、プログラム等が記憶される。また、記憶部202には、眼科撮影装置により取得されたデータ(SLO画像、OCT画像、前眼部像等)が取得される。
<検査データ記録部203>
視野検査では、眼底Efに刺激光が投射され、それに対する被検者の反応の内容(その刺激光を認識したか否か)が記録される。このような処理が、眼底Efの複数の位置に対して順次に行われる。検査データ記録部203は、刺激光の投射位置と反応の内容との組を蓄積する。それにより、眼底Efの複数の位置における反応内容の分布、つまり、視野範囲の分布や視野感度の分布が得られる。
刺激光の投射位置は、刺激タイミングから得られる。上記の例では、図5Aに示す刺激光Si(mi,ni)の投射位置が記録される(i=1,2,・・・・,N)。また、被検者の反応は、例えばUI部230を用いて入力される。或いは、網膜の反応や生体信号の変化を検出する機能が眼科撮影装置に設けられている場合、その検出結果から被検者の反応内容を取得することができる。この機能は、例えば、OCT(偏光OCT等)、SLO画像の時系列解析、蛍光撮影などを用いて実現される。
図6Aは、被検眼Eの視野検査における複数の検査位置(刺激位置)を表す。これら刺激位置を、図5の刺激光と同じ符号Si(mi,ni)で表す。本例では、格子状に配列された複数の刺激位置S1(m1,n1),S2(m2,n2),・・・,SN(mN,nN)が設定されている。
複数の刺激位置Si(mi,ni)(i=1,2,・・・・,N)について行われた視野検査の結果に基づく視野マップの例を図6Bに示す。本例の視野マップは、光刺激に対する反応が無かった刺激位置(つまり、被検者が刺激光を認識できなかった刺激位置。暗点と呼ばれる。)Ur(r=1,2,・・・)の分布を表している。なお、視野マップはこれに限定されない。例えば、光刺激に対する反応が有った刺激位置の分布を表す視野マップや、光刺激に対する反応の有無に応じて刺激位置の表現態様が異なる視野マップを作成することができる。また、光刺激の強度(光ビームの光量)や刺激時間や刺激回数などの刺激条件が可変である場合、認識可能な限界光量(感度)の分布を表す視野マップを作成することができる。
<画像形成部210>
画像形成部210は、光学系100により収集されたデータに基づいて眼底Efの画像を形成する。眼科撮影装置1はSLOとOCTの双方を実行可能であるので、画像形成部210は、SLO画像形成部211とOCT画像形成部212とを含む。
SLO画像形成部211は、SLO光学系130により収集されたデータに基づいてSLO画像を形成する。より具体的には、SLO画像形成部211は、従来のSLOと同様に、検出器135から入力される検出信号と、制御部200から入力される画素位置信号とに基づいて、SLO画像を形成する。
OCT画像形成部212は、OCT光学系140により収集されたデータに基づいてOCT画像を形成する。より具体的には、OCT画像形成部212は、検出器155から入力される検出信号と、制御部200から入力される画素位置信号とに基づいて、OCT画像を形成する。OCT画像形成部212は、従来と同様に、一連の波長走査毎に(Aライン毎に)、検出器155からの出力からスペクトル分布を生成し、これにフーリエ変換等を施す。それにより、各Aラインにおける反射強度プロファイルが得られる。更に、OCT画像形成部212は、各Aラインの反射強度プロファイルを画像化することにより断面像(Bスキャン像)を形成する。
OCT画像形成部212は、複数のBスキャン像に基づいて3次元画像(スタックデータ、ボリュームデータ等の3次元データセット)を形成することができる。更に、OCT画像形成部212は、3次元データセットをレンダリングすることにより表示用画像を形成することができる。
画像形成部210は、前眼部撮影カメラ123からの出力に基づいて前眼部像を形成することができる。画像形成部210により形成された各種の画像(画像データ)は、例えば記憶部202に保存される。
<データ処理部220>
データ処理部220は、各種のデータ処理を実行する。データ処理の例として、画像形成部210又は他の装置により形成された画像データに対する処理がある。この処理の例として、各種の画像処理や、画像に対する解析処理や、画像データに基づく画像評価などの診断支援処理がある。
<ユーザインターフェイス部230>
ユーザインターフェイス(UI)部230は、ユーザと眼科撮影装置との間で情報のやりとりを行うための機能を備える。UI部230は、表示デバイスと操作デバイス(入力デバイス)とを含む。表示デバイスは、例えば液晶ディスプレイ(LCD)を含む。操作デバイスは、各種のハードウェアキー及び/又はソフトウェアキーを含む。制御部200は、操作デバイスに対する操作内容を受け、この操作内容に対応した制御信号を各部に出力する。操作デバイスの少なくとも一部と表示デバイスの少なくとも一部とを一体的に構成することが可能である。タッチパネルディスプレイはその一例である。
<動作>
実施形態に係る眼科撮影装置の動作の例を説明する。動作の例を図7に示す。
(S1:広角撮影モードを選択)
本例では、最初に広角撮影モードが選択される。主制御部201又はユーザは、対物レンズユニット110Aを光路に配置させる。
(S2:前眼部を観察)
所定のトリガを受けて、主制御部201は、前眼部撮影系120を制御して前眼部の観察画像(動画像)の取得を開始させる。
(S3:アライメント)
主制御部201は、前眼部撮影系120により得られる前眼部像を参照してアライメントを行う。アライメントは、例えば、光学系100の光軸Oを被検眼Eの瞳孔中心に一致させるXYアライメントと、被検眼Eから所定距離(ワーキングディスタンス)だけ離れた位置に光学系100を配置させるためのZアライメントとを含む。アライメントは、公知の手法で行われるオートアライメント又はマニュアルアライメントである。アライメントの完了後、フォーカシング、OCT光路長調整、偏光状態の調整などを行うようにしてもよい。
(S4:眼底を撮影)
アライメントの完了後、主制御部201は、SLO光学系130及びOCT光学系140によって眼底Efのデータを収集する。SLO画像形成部211は、SLO光学系130により収集されたデータに基づいてSLO画像を形成する。OCT画像形成部212は、OCT光学系140により収集されたデータに基づいてOCT画像を形成する。このとき、所定の固視位置に対応するタイミングで、他と異なる光ビームを投射することができる。例えば、他と異なる波長の光や、他と異なる光量の光を投射することができる。
なお、眼底Efを撮影するタイミングは本例のタイミングには限定されない。例えば、視野検査の後に眼底撮影を行うことや、視野検査を行っているときに眼底撮影を行うことが可能である。また、視野検査が行われている期間の少なくとも一部、及び/又は、視野検査が行われていない期間の少なくとも一部において、眼底撮影を継続的に実行してもよい。継続的な眼底撮影は、例えば、SLO光学系130を用いた赤外動画観察であってよい。なお、赤外動画観察と視野検査を並行して行うことが可能な眼科撮影装置について後述する。
(S5:視野検査)
本例では、眼底撮影の完了後に視野検査が行われる。視野検査では、主制御部201は、固視標の投影と刺激光の投射とをそれぞれ所定のタイミングで行うためにSLO光学系130を制御する。検査データ記録部203は、刺激光の投射位置と反応の内容との組を蓄積して視野マップを作成する。
(S6:検査結果を表示)
主制御部201は、ステップS4で取得されたSLO画像及びOCT画像と、ステップS5で作成された視野マップとを、UI部230(表示デバイス)に表示させる。このとき、主制御部201は、SLO画像と視野マップとの合成画像を表示することができる。例えば、主制御部201は、SLO画像に視野マップをオーバレイ表示することができる。SLO画像と視野マップとの位置合わせは、例えば、SLOスキャン時の固視位置と視野検査時の固視位置とに基づき行われる。なお、眼底Efの3次元領域のOCTスキャンにより収集されたデータ(3次元画像)から形成された平面画像と、視野マップとの合成画像を表示することもできる。
(S7:詳細検査を行うか?)
ユーザは、ステップS6で表示された画像を観察することで、画角を変えて更なる撮影を行うか否かを判断することができる。例えば、広角撮影モードで取得されたSLO画像やOCT画像や視野マップを観察して広範囲のスクリーニングを行い、より詳細に観察したい部位が見付かった場合、その部位の高倍撮影に移行することができる。
ステップS6において表示される情報の例を図8Aに示す。符号G1は、広角撮影モードで得られたSLO画像(の一部)を表す。符号Sc1は、視野マップが示す暗点を表す。ユーザは、図8Aに示す合成画像から、眼底Efにおける暗点Sc1の位置を把握することができる。暗点Sc1の詳細な位置を把握したい場合や、暗点Sc1やその周辺を詳細に観察したい場合などには、暗点Sc1及びその周辺の高倍撮影に移行する。
詳細検査を行わない場合(S7:No)、処理は終了となる(エンド)。一方、詳細検査を行う場合(S7:Yes)、処理はステップS11に移行する。
(S11:高倍撮影モードを選択)
詳細検査を行う場合(S7:Yes)、高倍撮影モードに対応する対物レンズユニット110Bが光路に配置される。
(S12:検査部位を指定)
ユーザ又は眼科撮影装置は、詳細検査の対象となる部位を指定する。例えば、ステップS6で表示されたSLO画像(合成画像)中の所望の位置又は範囲をUI部230(操作デバイス)を用いて指定することにより、検査部位を指定することができる。また、視野マップが表す暗点や眼底Efの特徴部位(視神経乳頭、黄斑等)を含むように、検査部位を指定することができる。図8Aに示す合成画像が得られた場合、例えば、暗点Sc1、視神経乳頭及び黄斑を含む範囲A1が高倍撮影の対象として指定される。
(S13:前眼部を観察)
ステップS2と同様に、主制御部201は、前眼部撮影系120を制御して前眼部の観察画像を取得する。
(S14:アライメント)
ステップS3と同様にしてアライメントが実行される。
(S15:眼底を撮影)
ステップS4と同様にして眼底EfのSLO画像及びOCT画像が取得される。このSLO画像及びOCT画像は、例えば、図8Aに示す範囲A1をスキャンして収集されたデータに基づく。
(S16:視野検査)
ステップS5と同様にして視野検査が行われる。この視野検査は、範囲A1の少なくとも一部を対象とする。
(S17:検査結果を表示)
主制御部201は、ステップS15で取得されたSLO画像及びOCT画像と、ステップS16で作成された視野マップとを、UI部230(表示デバイス)に表示させる。例えば、図8Bに示すような合成画像が表示される。符号G2は、高倍撮影モードで得られたSLO画像(の一部)を表す。符号Sc2は、ステップS16の視野検査で得られた暗点を表す。この暗点Sc2は、広角撮影モードで得られた暗点Sc1の詳細な位置を示すものである。
(S18:他部位の検査を行うか?)
他の部位詳細検査を行わない場合(S18:No)、処理は終了となる(エンド)。一方、他の部位の詳細検査を行う場合(S18:Yes)、処理はステップS12に戻る。他の部位の詳細検査は、例えば、離れた位置にそれぞれ暗点が存在する場合などに行われる。所望の部位の全ての詳細検査が完了したら(S18:No)、処理は終了となる(エンド)。
<他の実施形態>
複数の波長帯の光ビームを出力可能な眼科撮影装置を用いて視野検査を行う場合について説明する。このような眼科撮影装置の光学系の一部の例を図9に示す。なお、特に断らない限り、上記実施形態の図面や説明を参照する。
図9に示す光学系は、図1及び図3のSLO光源131及びコリメートレンズ132の代わりに適用されるSLO光源ユニット131Aを表す。他の部分については上記実施形態と同様であってよい。
SLO光源ユニット131Aは、赤外光と可視光の双方を出力可能である。SLO光源ユニット131Aは、赤外光源131aと、赤色光源131rと、緑色光源131gと、青色光源131bとを含む。赤外光源131aは(近)赤外帯域の光ビームを出力する。赤色光源131rは、赤色帯域の光ビームを出力する。緑色光源131gは、緑色帯域の光ビームを出力する。青色光源131bは、青色帯域の光ビームを出力する。これら光源131a、131r、131g及び131bのそれぞれは、例えば、半導体レーザーである。
赤外光源131aから出力された赤外光はコリメートレンズ132aにより平行光束に変換される。赤色光源131rから出力された赤色光はコリメートレンズ132rにより平行光束に変換される。緑色光源131gから出力された緑色光はコリメートレンズ132gにより平行光束に変換される。青色光源131bから出力された青色外光はコリメートレンズ132bにより平行光束に変換される。
ビームスプリッタBSrは、コリメートレンズ132rにより平行光束とされた赤色光を、コリメートレンズ132aにより平行光束とされた赤外光の光路に合成する。ビームスプリッタBSgは、コリメートレンズ132gにより平行光束とされた緑色光を、コリメートレンズ132aにより平行光束とされた赤外光の光路に合成する。ビームスプリッタBSbは、コリメートレンズ132bにより平行光束とされた青色光を、コリメートレンズ132aにより平行光束とされた赤外光の光路に合成する。3つのビームスプリッタBSr、BSg及びBSbにより、波長帯が異なる4つの光ビームの光路が合成される。この合成光路は、ビームスプリッタBS2に導かれている。
本実施形態に係る眼科撮影装置の制御系の例を図10に示す。主制御部201は、赤外光源131a、赤色光源131r、緑色光源131g及び青色光源131bのそれぞれを制御する。主制御部201は、これら光源131a、131r、131g及び131bの同期制御を行うための同期回路を含んでいてよい。この同期回路は、これら光源131a、131r、131g及び131bの制御と光スキャナ136の制御とを同期させるよう構成されてもよい。
このような眼科撮影装置によれば、赤外光源131aと、可視光源(赤色光源131r、緑色光源131g及び青色光源131bの少なくとも1つ)とを並行して制御することにより、赤外動画観察と固視標の投影と光刺激の印加とを並行して実行できる。
赤外動画観察は、例えば次のようにして実行される。主制御部201は、所定のスキャンパターン(ラスタースキャン等)に対応する光スキャナ136の制御を繰り返し行いつつ、所定の時間間隔で赤外光を出力するように赤外光源131aを制御する。SLO画像形成部211は、スキャンパターンの1回分において収集されたデータに基づいて1つのフレームを形成する。SLO画像形成部211は、スキャンの繰り返しレートに同期して順次にフレームを作成する。
このような赤外動画観察のための制御と並行して、主制御部201は、固視標を投影するための制御と、光刺激を印加するための制御とを実行する。固視標の投影制御と光刺激の印加制御は、例えば上記実施形態の図5Bのタイミングチャートと同じ要領で実行される。すなわち、主制御部201は、赤外動画観察のための制御と同期した固視タイミングで、フレームそれぞれに対応する制御期間中に眼底Efに固視標を投影させる。更に、主制御部201又はユーザが光刺激を印加するためのトリガTrgを発したとき、主制御部201は、予め設定された印加位置に対応する刺激タイミングで刺激光を眼底Efに投射させる。
本実施形態に係る眼科撮影装置は、被検眼Eの固視ズレをモニタしつつ、刺激光の投射位置をリアルタイムで補正することができる。そのために、本実施形態のデータ処理部230は、解析部221を含む。
解析部221は、画像形成部210(SLO画像形成部211)により繰り返し形成されるフレームを解析することにより、眼底Efの変位を求める。この解析処理は、例えば、フレームの画素値を解析して特徴部位(視神経乳頭、血管、疾患部等)の位置(フレームにおける座標)を求める処理と、異なるフレームの間における特徴部位の位置の時系列変化を求める処理とを含む。
このようにして特定される特徴部位の時系列変位が被検眼Eの固視状態の変化に相当する。特徴部位の変位が所定閾値以上になった場合、解析部221は、固視ズレが発生したと判定する。そのときの変位(変位方向、変位量)が主制御部201に送られる。
なお、特徴部位の変位は、例えば、所定の基準フレームに対する変位として算出される。基準フレームは、例えば、撮影条件が整った後に取得された最初のフレームである。また、赤外動画観察を行いつつ基準フレームを適宜に更新してもよい。
主制御部201は、解析部221により求められた変位を光刺激の印加制御に反映させることができる。この変位は被検眼Eの固視ズレの方向及び量を表す。主制御部201は、この変位をキャンセルするように可視光源(赤色光源131r、緑色光源131g及び青色光源131bのうち、刺激光として用いられる光を出力する1以上の光源)の点灯タイミングを制御する。つまり、主制御部201は、固視ズレという空間的位置のシフトを、刺激タイミングの変化という時間的位置のシフトに変換する。空間的位置と時間的位置との関係は、図5A及び図5B並びにそれらの説明から明らかである。
同様に、主制御部201は、解析部221により求められた変位を固視標の提示制御に反映させることができる。例えば、主制御部201は、この変位をキャンセルするように可視光源(赤色光源131r、緑色光源131g及び青色光源131bのうち、固視光として用いられる光を出力する1以上の光源)の点灯タイミングを制御することが可能である。
検査データ記録部203は、解析部221により求められた変位に基づく情報を記録することができる。例えば、検査データ記録部203は、視野検査の間に固視ズレが発生したことを示す情報や、固視ズレが発生したときの光刺激の印加位置を示す情報や、固視ズレに応じて光刺激の印加位置が補正されたことを示す情報や、視野検査中における固視方向の時系列変化を表す情報などを記録することができる。これら情報は、視野マップと関連付けて記録される。或いは、これら情報は、視野マップ中に書き込まれる。
<作用・効果>
実施形態に係る眼科撮影装置により提供することが可能な作用及び効果の幾つかの例を以下に説明する。
実施形態に係る眼科撮影装置は、走査光学系と、制御部と、画像形成部とを含む。走査光学系は、可視光源を少なくとも含む光源部から出力された光により被検眼の眼底を走査し、眼底からの戻り光を受光部にて受光する。上記実施形態のSLO光学系130は走査光学系に相当する。SLO光源131は光源部に相当する。赤色光源131r、緑色光源131g及び青色光源131bのそれぞれは可視光源に相当する。検出器135は受光部に相当する。制御部は、走査光学系を制御する。上記実施形態の主制御部201は制御部に相当する。画像形成部は、受光部からの信号に基づいて眼底の画像を形成する。上記実施形態のSLO画像形成部211は画像形成部に相当する。
更に、制御部は、第1制御と第2制御とを実行する。第1制御において、制御部は、被検眼を固視させるための固視光として可視光源から出力された可視光を眼底に投射するように走査光学系を制御する。つまり、第1制御は、眼底に固視標を投影するための制御である。一方、第2制御において、制御部は、視野検査のための刺激光として可視光源から出力された可視光を眼底に投射するように走査光学系を制御する。つまり、第2制御は、視野検査における光刺激を眼底に印加するための制御である。
このような構成によれば、撮影用の可視光源から出力された可視光を利用して固視標を投影し、且つ、光刺激を印加することができる。つまり、従来の眼科撮影装置では、眼底を画像化するための要素(例えばSLO/OCTシステム)とは別に、刺激光を投射するための要素と、固視標を提示するための要素とが設けられていたが、実施形態に係る眼科撮影装置では、眼底を画像化するための要素を利用して刺激光の投射と固視標の提示とを行うことができる。したがって、実施形態によれば、視野検査を実施可能な眼科撮影装置の小型化や単純化を図ることが可能となる。
なお、光源部が可視光源を1つだけ含む場合、固視標の投影と光刺激の印加との双方が、同じ可視光源を用いて行われる。一方、光源部が2以上の可視光源を含む場合、固視標の投影と光刺激の印加との双方を同じ可視光源を用いて行う構成、又は、固視標の投影と光刺激の印加とを異なる可視光源を用いて行う構成を適用することができる。或いは、固視標の投影及び光刺激の印加の少なくとも一方が2以上の可視光源を用いて行われる場合、固視標の投影に用いられる可視光源の群と、光刺激の印加に用いられる可視光源の群とは、完全に異なってもよいし、一部が一致してもよいし、全部が一致してもよい。また、固視標の投影に用いられる可視光源を変更可能な構成や、光刺激の印加に用いられる可視光源を変更可能な構成を適用することもできる。2以上の可視光源が含まれる場合、これらの発光光量の比率を変化させることにより、様々な色の光を被検眼に印加することができる。例えば、前述のように赤外光源131a、赤色光源131r及び緑色光源131gが含まれる場合、これらの発光光量を互いに独立に変化させることができる。このように構成された実施形態によれば、色別視野検査、色覚異常検査、色覚実験などを行うことが可能である。
実施形態に係る眼科撮影装置は、視野検査の結果を記録するための第1記録部を備えていてよい。第1記録部は、第2制御により投射された刺激光の位置と、当該刺激光に対する被検者の反応の内容とを対応付けて記録するよう構成される。上記実施形態の検査データ記録部203は第1記録部に相当する。
実施形態において、制御部は、第1制御と第2制御とを連係的に実行することができる。
このような構成によれば、走査光学系を用いて固視標を投影しつつ、同じく走査光学系を用いて視野検査(光刺激の印加)を行うことが可能となる。
実施形態において、制御部は、第1制御と第2制御とを反復的に実行することができる。
このような構成によれば、被検眼を継続的に固視させつつ、複数の光刺激を印加することが可能となる。
実施形態において、制御部は、所定の固視位置に対応する固視光を繰り返し眼底に投射するように第1制御を繰り返し実行しつつ、異なる2以上の刺激位置に刺激光を順次に投射するように第2制御を繰り返し実行することができる。
このような構成によれば、同じ方向に被検眼を固視させつつ、異なる2以上の位置を検査することができる。
実施形態において、光源部は赤外光源を更に含んでいてよい。上記実施形態の赤外光源131aは赤外光源に相当する。走査光学系は、赤外光源から出力された赤外光により眼底を走査し、眼底からの当該赤外光の戻り光を受光部にて受光することができる。更に、画像形成部は、当該赤外光の戻り光を受光した受光部からの信号に基づいて眼底の画像を形成することができる。
このような構成によれば、眼底の赤外画像を取得することができる。
実施形態において、走査光学系は、赤外光源から出力された赤外光による走査を繰り返し実行しつつ、眼底からの当該赤外光の戻り光を受光部にて繰り返し受光することができる。更に、画像形成部は、受光部から逐次に出力される信号に基づいて眼底の画像を繰り返し形成することができる。
このような構成によれば、眼底の赤外動画観察を行うことができる。
実施形態に係る眼科撮影装置は、画像形成部により繰り返し形成される画像を解析して眼底の変位を求める解析部を備えていてよい。上記実施形態の解析部221は解析部に相当する。更に、制御部は、解析部により求められた変位に応じて第2制御を実行することができる。
このような構成によれば、被検眼の固視ズレの発生や方向や量を監視しつつ、光刺激を印加する位置をリアルタイムで補正することが可能である。
実施形態に係る眼科撮影装置は、解析部により求められた変位に基づく情報を記録する第2記録部を更に備えていてよい。上記実施形態の検査データ記録部203は第2記録部に相当する。
このような構成によれば、被検眼の固視ズレに関する情報を(例えば視野検査の結果とともに)記録することができる。
実施形態において、走査光学系は、可視光源から出力された可視光により眼底を走査し、眼底からの当該可視光の戻り光を受光部にて受光することができる。画像形成部は、当該可視光の戻り光を受光した受光部からの信号に基づいて眼底の画像を形成することができる。
このような構成によれば、固視標の投影及び光刺激の印加の少なくとも一方と、可視眼底撮影とを、同じ可視光源(群)を用いて行うことができる。
実施形態に係る眼科撮影装置は、走査光学系による走査範囲のサイズを変更するための光学ユニットを備えていてよい。上記実施形態の対物レンズユニット110A及び110Bは光学ユニットに相当する。
このような構成によれば、走査範囲のサイズを変更できる。例えば、上記実施形態では、広角撮影モードと高倍撮影モードとを選択的に用いることが可能である。
以上に示された実施形態は、この発明を実施するための一例に過ぎない。この発明を実施しようとする者は、この発明の要旨の範囲内において任意の変形、省略、追加等を施すことが可能である。