JP3531979B2 - 眼科撮影装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検眼像のシェーディ
ング補正を行うことのできる眼科撮影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、眼科撮影装置、例えば角膜内
皮細胞撮影装置には、観察用の照明光源と撮影用の照明
光源とを有してこれらの照明光を被検眼の角膜に向けて
斜めから照射する照射光学系と、被検眼の前眼部を正面
から観察する前眼部観察光学系と、角膜内皮細胞からの
反射光を斜め方向から受像する撮像素子を有して角膜内
皮細胞像を観察・撮影する撮影光学系とを備えたものが
知られている。

【０００３】この撮影光学系により撮影された被検眼像
としての角膜内皮細胞像には、角膜表面からの反射光の
光量が強く受像されるためシェーディングが発生する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、シェーディ
ング補正を行う眼科撮影装置には、画像にグレースケー
ル等を写し込み、このグレースケール像の濃度を基準に
シェーディング補正を行うもの、撮影時の光量を監視
し、撮影結果から撮影時の光量をフィードバック制御
し、シェーディング補正を行うものが知られている。

【０００５】しかしながら、この種のシェーディング補
正を行う眼科撮影装置ではいずれのものも、撮影に時間
がかかり、角膜内皮細胞撮影装置のようにストロボを撮
影光源に用いた眼科撮影装置では、シェーディング補正
が行われた被検眼像を短時間で得ることができないとい
う問題点がある。

【０００６】本発明は、上記の事情に鑑みて為されたも
ので、その目的は、シェーディング補正が行われた被検
眼像を短時間で得ることができる眼科撮影装置を提供す
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の眼科撮影装置
は、上記の課題を解決するため、被検眼像を受像する撮
像素子と、該撮像素子から出力される被検眼像信号を記
憶するフレームメモリと、該フレームメモリに記憶され
た被検眼像信号が順次入力されて前記被検眼像のシェー
ディング状態を判断するシェーディング状態判断手段
と、該シェーディング状態判断手段の判断結果に基づき
前記被検眼像のシェーディング補正を行うシェーディン
グ補正手段と、該シェーディング補正手段によりシェー
ディング補正された被検眼像を記憶する補正被検眼像記
憶手段とを有する。

【０００８】

【作用】本発明によれば、フレームメモリは撮像素子か
ら出力された被検眼像を記憶する。そのフレームメモリ
に記憶された被検眼像信号は順次呼び出されてシェーデ
ィング状態判断手段に入力される。シェーディング状態
判断手段は記憶手段に記憶された被検眼像信号に基づき
シェーディング状態を判断する。シェーディング補正手
段はシェーディング状態判断手段の判断結果に基づいて
シェーディング補正を行う。補正被検眼像記憶手段はシ
ェーディング補正された被検眼像を記憶する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係る眼科撮影装置の実施例を
図面を参照しつつ説明する。

【００１０】図１において、符号１は被検眼Ｅの虹彩を
含む前眼部を観察する前眼部観察光学系である。前眼部
観察光学系１は、ハーフミラー２、対物レンズ３、ハー
フミラー４、ＣＣＤ５から大略構成され、符号Ｏ１はそ
の光軸である。被検眼Ｅの前眼部は照明光源７によって
照明される。前眼部観察光学系１の倍率は後述する撮影
光学系の倍率よりも低い。ハーフミラー２はアライメン
ト光学系８の一部を構成する。アライメント光学系８
は、図２に示すように、光源９、ピンホール板１０、投
影レンズ１１、絞り１２、ハーフミラー１３を有する。
ピンホール板１０は投影レンズ１１の焦点位置に配置さ
れている。ピンホール板１０を透過したアライメント指
標光の一部はハーフミラー１３により反射され、投影レ
ンズ１１により平行光束とされる。その平行光束はハー
フミラー２により反射されて角膜Ｃに導かれる。ハーフ
ミラー１３は固視標投影系１４の一部を構成する。固視
標投影系１４は光源１７、ピンホール板１８を有する。
光源１７から発生する固視標光はハーフミラー１３、ハ
ーフミラー２を経由して被検眼Ｅに導かれ、固視標が被
検眼Ｅに提示される。アライメント調整は被検者に固視
標を固視させつつ行われる。

【００１１】アライメント光束は角膜Ｃの表面で反射さ
れ、図１に示すように角膜の頂点Ｐと角膜Ｃの曲率中心
Ｏ´３との間の中間位置に虚像を形成する。角膜Ｃによ
り反射されたアライメント光束の一部は、ハーフミラー
２を透過して、対物レンズ３により収束されてハーフミ
ラー４に導かれ、このハーフミラー４により２分割され
る。このハーフミラー４により反射された光束はＸＹラ
イメント検出センサー４´に導かれる。一方、ハーフミ
ラー４を通過した光束は、撮像素子としてのＣＣＤ５に
導かれて結像され、ＣＣＤ５にアライメント用の輝点像
が形成される。アライメントパターン投影光学系２１は
アライメントパターン用の光源２２、パターン板２３、
投影レンズ２４から概略構成されている。パターン板２
３には円環状のパターンが形成され、ハーフミラー４は
アライメントパターン投影光学系２１からの光束をＣＣ
Ｄ５に向けて反射し、ＣＣＤ５に円環状のパターン像が
形成される。

【００１２】ＣＣＤ５は図示を略すモニター装置に接続
され、モニター装置の画面には被検眼Ｅの虹彩を含む前
眼部像と円環状のパターン像とが表示される。角膜Ｃに
より反射されて輝点像を形成する光束が円環状のパター
ン像の中央に位置するように装置本体を上下（図１の紙
面に垂直なＹ方向）、左右（矢印Ｘ方向）に移動させ
て、ＸＹ方向のアライメント調整を行い、被検眼Ｅの眼
球光軸と装置光軸Ｏ１とを合致させる。また、その装置
本体を被検眼Ｅに対して輝点像が最も小さく結像するよ
うに前後（Ｚ方向）に移動させて作動距離を設定する。

【００１３】前眼部観察光学系１の両側には、照明光学
系２８と撮影光学系２９とが設けられている。符号Ｏ２
は照明光学系２８の照明光軸であり、符号Ｏ３は撮影光
学系２９の撮影光軸である。照明光軸Ｏ２と光軸Ｏ１と
の為す角度θと撮影光軸Ｏ３と光軸Ｏ１との為す角度θ
とは等しい。照明光学系２８は観察用の照明光源３０、
集光レンズ３１、撮影用の照明光源（キセノンランプ又
はストロボ）３２、集光レンズ３３、スリット板３４、
投光レンズ３５及びダイクロイックミラー３７を有す
る。ダイクロイックミラー３７は赤外光を透過させ、可
視光を反射させる特性を有する。従って、角膜内皮細胞
の観察用の照明光束は赤外光となり、角膜内皮細胞の撮
影用の照明光束は可視光となる。なお、ダイクロイック
ミラー３７の代用としてハーフミラーを設け、赤外フィ
ルターを集光レンズ３１とそのハーフミラーとの間に設
け、可視フィルターを集光レンズ３３とハーフミラーと
の間に設ける構成としてもよい。

【００１４】スリット板３４には細長い長方形状のスリ
ット３６が形成されている。赤外又は可視の照明光束は
スリット３６を通過して投光レンズ３５に導かれる。ア
ライメントが完了した状態では、スリット板３４と角膜
Ｃとは投光レンズ３５に関してほぼ共役であり、角膜Ｃ
には照明光束としてのスリット光束が照射される。スリ
ット光束は角膜Ｃをその表面から内部に向かって横切
る。

【００１５】撮影光学系２９は、対物レンズ系４０Ｍと
ハーフミラー４１、マスク４２、ミラー４４、リレーレ
ンズ系４５Ｍ、ミラー４６を有する。対物レンズ系４０
Ｍ、リレーレンズ系４５Ｍの光軸により撮影光軸Ｏ３が
定義される。すなわち、レンズ系の各レンズの光軸は撮
影光軸Ｏ３と一致されている。全反射ミラー４６は前眼
部観察光学系１の光路から外れた位置に設けられて、前
眼部観察用の光束の邪魔とならいないようにされてい
る。アライメントが完了した状態では、マスク４２と角
膜Ｃとは対物レンズ系４０Ｍに関してほぼ共役である。
スリット光束は角膜Ｃにより反射される。そのスリット
光束の反射状態を図３に示す。スリット光束の一部は空
気と角膜Ｃとの境界面である角膜表面Ｓ１においてまず
反射される。その角膜表面Ｓ１からの反射光束Ｒ１の光
量が最も多い。角膜内皮細胞Ｓ２からの反射光束Ｒ２の
光量は相対的に小さい。角膜実質Ｓ３からの反射光束Ｒ
３の光量は最も小さい。その角膜Ｃからの各反射光束
は、対物レンズ系４０Ｍにより集光されてハーフミラー
４１に導かれる。そして、その反射光束の一部はハーフ
ミラー４１により反射されて合焦状態検出センサーとし
てのラインセンサ４７に導かれる。ハーフミラー４１を
通過した反射光束はマスク４２に導かれる。ラインセン
サ４７とマスク４２とはハーフミラー４１に関して共役
である。

【００１６】対物レンズ系４０Ｍはマスク４２の配設位
置に角膜内皮細胞像を空中像として結像させると共に、
ハーフミラー４１により反射された光束をラインセンサ
４７の配設位置に結像させる役割を果たす。マスク４２
は角膜内皮細胞像を形成するのに寄与する反射光束以外
の反射光束を遮光する役割を果たす。そのマスク４２を
通過した角膜内皮細胞像を形成する光束はミラー４４、
リレーレンズ系４５Ｍを介して全反射ミラー４６に導か
れる。リレーレンズ系４５Ｍとミラー４６との間の光路
には遮光板４８Ａが挿脱可能に設けられ、ハーフミラー
４とＣＣＤ５との間の光路には遮光板４９Ａが挿脱可能
に設けられている。前眼部観察を行うときには遮光板４
９Ａは前眼部観察光学系１の光路から退避されかつ遮光
板４８Ａは撮影光学系２９の光路に挿入されており、角
膜内皮細胞を観察撮影するときには遮光板４９Ａは前眼
部観察光学系１の光路に挿入されかつ遮光板４８Ａは撮
影光学系２９の光路から退避される。

【００１７】図４に模式的に示すように、角膜内皮細胞
Ｓ２が存在する物面Ｉ１は撮影光学系２９の撮影光軸Ｏ
３に対して角度θだけ傾いている。対物レンズ系４０Ｍ
によりマスク４２の配設箇所に形成される空中像の像面
Ｉ２の撮影光軸Ｏ３に対する傾きは物面Ｉ１の撮影光軸
Ｏ３に対する傾きと逆方向となる。また、対物レンズ系
４０Ｍから遠い側の物点Ｂ１は像点Ｂ１´に対応してそ
の倍率は小であり、対物レンズ系４０Ｍに近い側の物点
Ｂ２は像点Ｂ２´に対応してその倍率は大であり、収差
を無視してレンズ系に関して均一倍率面を定義すると、
均一倍率面Ｉ３は像面Ｉ２と逆向きであり、かつ、レン
ズ系４０Ｍの中心に関して相似三角形の原理により物面
Ｉ１と平行である。

【００１８】リレーレンズ系４５Ｍによる像面Ｉ４の撮
影光軸Ｏ３に対する傾斜方向は物面Ｉ１の撮影光軸Ｏ３
に対する傾斜方向と同方向となり、また、均一倍率面Ｉ
５の撮影光軸Ｏ３に対する傾斜方向とリレーレンズ系４
５Ｍによる像面Ｉ４の撮影光軸Ｏ３に対する傾斜方向も
同じとなる。ミラー４６はＣＣＤ５の撮像面５ａの法線
と撮影光学系２９の撮影光軸Ｏ３とが為す角度をθに設
定するために用いられ、これにより、撮像素子５の撮像
面５ａは均一倍率面Ｉ５の傾斜方向と同じである。この
撮像素子５の撮像面５ａは均一倍率面Ｉ５と一致してい
る必要は必ずしもなく、撮影光軸Ｏ３に垂直な面と像面
Ｉ４との間で、撮影光軸Ｏ３に対して物面Ｉ１の傾斜方
向と同方向に傾けられていればよい。

【００１９】その撮像面５ａに形成される角膜内皮細胞
像Ｓ２は図５に示すようなものとなる。その図５におい
て、符号４８は角膜内皮細胞からの反射光束に基づく角
膜内皮細胞像であり、破線で示す４９はマスク４２によ
って遮光されないとしたら角膜表面Ｓ１からの反射光に
よって撮像面５ａに形成される光像であり、５０は角膜
実質Ｓ３からの反射光による光像である。この撮像面５
ａに形成された角膜内皮細胞像４８は後述する処理が行
われた後に図示を略すモニターに表示される。

【００２０】角膜Ｃの断面方向に対してラインセンサ４
７は、図６（ロ）に示すように配置されており、反射光
束の強度分布は図６（イ）に示すようなものとなる。図
６（イ）において、符号Ｕは角膜Ｃの表面Ｓ１におい
て、反射された反射光束によるピーク、符号Ｖは角膜Ｃ
の角膜内皮細胞Ｓ２において反射された反射光束による
ピークで、ピークＵは光像４９に対応し、ピークＶは光
像４８に対応する。そのラインセンサ４７は合焦検出信
号を出力し、このラインセンサ４７の合焦検出信号に基
づき照明光源３２が発光されて角膜内皮細胞像の撮影が
行われる。その詳細は、特願平３−３１６５６０号（平
成３年１１月２９日；発明の名称 角膜内皮細胞観察撮
影装置）に記載されているので省略する。この実施例で
は、前眼部観察光学系１の光路から外れた位置に全反射
鏡４６を設けてあるので、従来技術のようなクイックリ
ターンミラーは不要である。また、前眼部像と角膜内皮
細胞像とを１個の撮像素子により受像するものとして説
明しているが、前眼部像を受像する撮像素子と角膜内皮
細胞像を受像する撮像素子とを別体としてもよい。

【００２１】ＣＣＤ５は図７に示すように角膜内皮細胞
像を光電変換して被検眼像信号を出力し、その被検眼像
信号はＣＣＤ駆動回路及びＴＶ信号処理回路５０により
映像信号とされて一水平走査毎に順次記憶手段としての
原画フレームメモリ５１に記憶される。ＣＣＤ駆動回路
及びＴＶ信号処理回路５０、原画フレームメモリ５１は
中央制御回路５２によりタイミング制御され、原画フレ
ームメモリ５１に記憶された被検眼像信号は中央制御回
路５２によりシェーディング状態判断手段としての輝度
判断回路５３に一水平走査毎に入力される。図５に示す
ように、今、ｃｉ番目の水平走査線Ｈｉが走査されてい
るとすると、原画フレームメモリ５１から出力される水
平走査線Ｈｉの被検眼像信号ＥＳの輝度分布は、図８
（イ）に示すように走査開始側の画素の信号強度が大き
く走査終了側の画素に向かって信号強度が小さくなって
いる。これは走査開始側に存在する画素には角膜表面Ｓ
１からの反射光が相対的に走査終了側に存在する画素に
較べて大きく受光されるからである。輝度判断回路５３
は一水平走査毎に各画素の輝度を例えば最も低い輝度を
基準にして輝度差を求めて各画素の輝度レベルを判断す
る。逆に、最も高い輝度を基準にして輝度差を求めて各
画素の輝度レベルを判断してもよいし、各画素の輝度レ
ベルの平均値を基準にして各画素の輝度レベルを判断し
てもよい。輝度判断回路５３の出力と原画フレームメモ
リ５１から出力される水平走査線Ｈｉの被検眼像信号Ｅ
Ｓとは中央制御回路５２の制御によりシェーディング補
正手段としての輝度レベル補正回路５４に入力される。
輝度レベル補正回路５４は輝度判断回路５３の判断結果
に基づき一水平走査毎の各画素の輝度レベルをシェーデ
ィングが解消されるように補正する。これにより、輝度
レベル補正回路５４から一水平走査毎に出力される補正
被検眼像信号ＥＳ´の各画素の信号強度は図８（ロ）に
示すようにほぼ一定となる。このようにしてシェーディ
ング補正が行われ、このシェーディング補正は垂直方向
にｉ＝１からｎ番目までの全水平走査線についてここで
は行われ、このシェーディング補正された被検眼像信号
は補正被検眼像記憶手段としての補正フレームメモリ５
５に記憶される。この補正フレームメモリ５５に記憶さ
れた補正被検眼像信号はＴＶ信号化回路５６により信号
処理されてＴＶモニター５７に表示される。このように
本発明によれば、シェーディング補正された被検眼像と
しての角膜内皮細胞像がＴＶモニターに表示されるの
で、明瞭なかつ見易い被検眼像、特に角膜内皮細胞像を
撮影と同時に提供できる。

【００２２】以上の実施例では、輝度判断回路は、各水
平走査について、被検眼像の輝度を各画素毎に判断する
構成となっているが、ｎ個の水平走査線のうちのいずれ
か１個の走査線の被検眼像信号を用いて各水平走査線毎
の被検眼像の輝度を各画素について判断する構成として
もよい。これは垂直走査方向の輝度分布はほとんど変わ
らないと考えられるからである。また、個人差による輝
度分布の変動を解消するために、基準レベルを設けて基
準レベルからの差により各画素毎の輝度差を求めてもよ
い。なお、原画フレームメモリ５１、補正フレームメモ
リ５５を複数個設ければ、複数個の被検眼像を記憶させ
ておくことができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係る眼科撮影装置によれば、明
瞭なかつ見易い被検眼像、特に角膜内皮細胞像を撮影と
同時に提供できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる角膜内皮細胞撮影装置の光学
系を示す図である。

【図２】 本発明に係わる角膜内皮細胞撮影装置のアラ
イメント光学系を示す図である。

【図３】 照明光の角膜による反射状態を説明するため
の図である。

【図４】 本発明に係わる光学系の模式図である。

【図５】 撮像管の撮像面に形成された角膜内皮細胞像
の説明図である。

【図６】 ラインセンサ上への角膜内皮細胞像の結像状
態を説明するための図であって、（イ）は光量分布の説
明図、（ロ）はラインセンサと光量分布との対応関係を
説明する説明図である。

【図７】 本発明のシェーディング補正を説明するため
のブロック回路図である。

【図８】 被検眼像の輝度分布の一例であり、（イ）は
シェーディング補正を行う前の被検眼像信号の輝度分布
を示し、（ロ）はシェーディング補正を行った後の被検
眼像信号の輝度分布を示す。

【符号の説明】

５…ＣＣＤ（撮像素子） ４８…角膜内皮細胞像（被検眼像） ５３…輝度判断回路（シェーディング状態判断手段） ５４…輝度補正回路（シェーディング補正手段） ５５…補正フレームメモリ（補正被検眼像記憶手段）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検眼像を受像する撮像素子と、該撮像
   素子から出力される被検眼像信号を記憶するフレームメ
   モリと、該フレームメモリに記憶された被検眼像信号が
   順次入力されて前記被検眼像のシェーディング状態を判
   断するシェーディング状態判断手段と、該シェーディン
   グ状態判断手段の判断結果に基づき前記被検眼像のシェ
   ーディング補正を行うシェーディング補正手段と、該シ
   ェーディング補正手段によりシェーディング補正された
   被検眼像を記憶する補正被検眼像記憶手段とを有する眼
   科撮影装置。
2. 【請求項２】 前記被検眼像は角膜内皮細胞像であり、
   前記被検眼像信号は水平走査方向に対して走査開始側か
   ら走査終了方向に向かって高輝度から低輝度となってお
   り、前記シェーディング状態判断手段は一水平走査毎の
   被検眼像信号の輝度を各画素について判断する輝度判断
   回路からなり、前記シェーディング補正手段は前記輝度
   判断回路の判断結果に基づいて一水平走査毎の各画素の
   輝度レベルを補正する輝度レベル補正回路からなること
   を特徴とする請求項１に記載の眼科撮影装置。