JP3542167B2 - 同時立体眼底カメラ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被検眼の眼底像を立体撮影する立体眼底カメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
被検眼の眼底像を立体的に撮影し、これを立体観察、立体計測することは眼科の診断・治療において重要な情報を与える。
【０００３】
従来、眼底像の同時立体撮影装置としては、眼底からの反射光束を視差のある左右一対の２光束に分割し、分割された２光束をフィルム面に結像させて左右一対の像を撮影する写真撮影のものと、分割された２光束を２台のＴＶカメラにより撮影するものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の写真撮影装置は、撮影像を立体観察するには特殊な装置が必要である等の観察上の制約がある。
【０００５】
また、後者の２台のＴＶカメラを用いることは、２台のＴＶカメラにおいて露光条件、光学倍率等の撮影条件を厳密に揃えなければならず、この点で撮影条件の設定や撮像像の処理に誤差を生じやすい等の欠点がある。
【０００６】
また、左右画像が別々のＴＶカメラで取り入れられるので、その相互の画像位置についても新たにコントロールし直す必要があり、２台のＴＶカメラを均一にかつ完全にコントロールするのは容易でない。
【０００７】
さらに、２台のＴＶカメラの撮影光軸等に狂いが生じた場合、最初からの調整し直しが必要になる等面倒であるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記従来技術の欠点に鑑み案出されたものであり、その目的とするところは、画像処理に際して複合的な不安定要素をできるだけ取り除いた、立体眼底カメラを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、次のような構成を有することを特徴とする。
【００１０】
（１） 照明された被検眼眼底からの反射光束を視差のある左右一対の２光束に分割し、分割された２光束により一対の眼底像を形成する結像光学系と、赤外領域に感度を持つ撮像素子を有し、前記結像光学系の途中で光路を分岐された観察光学系と、を備える同時立体眼底カメラにおいて、
前記結像光学系は、
２孔絞りにより分割された２光束の左右を入替えるとともに、分割された左右の反射光束の光軸を所定の間隔で平行に据え置く光束分離プリズムと、
分割された反射光束を、左右それぞれの光路に配置された第１結像レンズ及び整合プリズムにより眼底像として形成する面にフィルムが配置されたカメラバックと、
前記第１結像レンズ及び整合プリズムの下流で前記フィルム面の近傍に配置される、左右の反射光束の光軸間距離を狭める偏角プリズムと、前記第１結像レンズ及び整合プリズムにより形成される左右の中間像を、１つの第２結像レンズにより１つの光電撮像素子の撮像面に近接して縮小結像させるリレー光学系とを有し、前記カメラバックと交換使用される撮影光学系と、
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の一実施例の構成を図面に基づいて説明する。
【００１６】
［光学系］
図１は実施例の装置の光学系を横から見たときの光学系概略配置図であり、照明光学系、撮影光学系、観察光学系からなる。図２は図１の撮影光学系の部分をＡ−Ａ方向から見た配置図、図３は図１の観察光学系を説明するその配置図である。光学系を照明光学系、撮影光学系および観察光学系に分けて説明するが、固視光学系やアライメント指標光学系については図示を省略する。
【００１７】
（照明光学系）
１は観察用照明光源であるハロゲンランプ、２はハロゲンランプ用コンデンサレンズである。３は赤外フィルタであり、赤外フィルタ３は観察用照明光を不可視として、無散瞳撮影するために使用される。４は撮影用照明光源であるフラッシュランプ、２´はフラッシュランプ用コンデンサレンズである。
【００１８】
５はビームスブリッタ、６はコンデンサレンズ、７はリング状の開口絞りであるリングスリットである。リングスリット７の形状は図４に示している。８は光路の向きを変えるためのミラー、９は照明系リレーレンズ、１０は中心部に小黒点を有し、有害光を排除するための標板、１１は照明系リレーレンズ、１２は中心部に撮影光束用の開口を有する穴開きミラーである。観察用のハロゲンランプ１および撮影用のフラッシュランプ４はコンデンサレンズ２および２´で共役な位置に配置され、両光束はビームスプリッタ５を介して同軸に合成され、リングスリット７を照明する。
【００１９】
リングスリット７の光束は、リレーレンズ９、１１により穴開きミラー１２の開口部近傍に中間像を形成し、そのドーナツ状のミラー面で反射し、１３に示す対物レンズの光軸と同軸となり、被検眼１４の瞳孔近傍にリングスリット７の像を結像した後、被検眼１４内で拡散し眼底を照明する。
【００２０】
（撮影光学系）
１３は照明光学系と共用される対物レンズであり、１５はステレオ観察および撮影するために光束を左右に二分する２孔絞りである。２孔絞り１５は図５に示す。
【００２１】
１６、１７は光束分離プリズムであり、プリズム１６は二分された光束の左右を入れ替え、ステレオ画像が逆立体となるのを防ぎ、プリズム１７は光束を所定の間隔で平行に据え置く。１８はリレーレンズ、１９は光軸方向に移動可能なフォーカシングレンズで、被検者の屈折力に合わせた調整を可能とする。２０は観察光学系用のリターンミラーであり、撮影のトリガ信号により破線で示す位置に退去する。
【００２２】
２１は結像レンズであり、眼底像を偏角プリズム２３の近傍に一且結像する。２２は２回の反斜面をもつ整合プリズムであり、光束分離プリズム１７以降の光学系にリレーされた左右光束の光軸間距離を狭める方向に変位させる。左右の光束は、偏角プリズム２３および第２の結像レンズ２４により、眼底像を光電撮像素子２５上に近接して形成する。ＴＶカメラ２６の光電撮像素子２５としては、ＣＣＤ等の撮像素子が使用される。本実施例では、偏角プリズム２３前の光学系は写真撮影のための光学系と共用し、偏角プリズム２３近傍に結像した眼底像を結像レンズ２４で光電撮像素子２５上に縮小結像する。このため、写真撮影用のカメラバッグと偏角プリズム２３以降の光学系を交換するだけで、両者を併用できる。なお、偏角プリズム２３の眼底像と共役になる位置には画面を仕切るためのフィールドアパチャ等を配置しても良い。
【００２３】
上記の撮影光学系において、被検眼１４の眼底での反射光は被検眼水晶体および対物レンズ１３により倒立の中間像をＣ点で結んだ後、穴開きミラー１２の開口部を通過し、２孔絞り１５で光束を分離される。この２孔絞り１５は対物レンズ１３を介して被検眼瞳孔と共役になるよう配置されているので、瞳孔上でステレオ用に左右に二分された光束がＣ点で合致し再び分離することになり、撮影用の光束の大きさは事実上瞳孔面上で決定される。また、前述の通り、照明光学系のリングスリット７の像が被検眼１４の瞳孔近傍に結像する。このようにリングスリット７および２孔絞り１５は瞳孔上で略共役位置にあるので、瞳孔面上でのリングスリットと２孔絞りを重ね合わせると、図６のようになる。４１は２孔絞り１５の開口、４２はリングスリット７のスリット像である。
【００２４】
リングスリット７による眼底照明光束は、瞳孔面上で撮影光束と干渉がない部分、即ち２光束の上下寸法より主に上及び下の部分を利用して照明光束を導入する。本実施例では図７の（ａ）に示すようにリングスリット７の形状は散瞳径が大きければそれだけ有利に光量が眼底に入るように設計されている。図７の（ｂ）のように被検眼の瞳孔径が十分でなく撮影用の２光束４１が左右にいっぱいである場合でも４３に示す上下の部分より導入が可能である。
【００２５】
上記撮影光学系において、前述したように被検眼１４の眼底での反射光は対物レンズ１３によりＣ点で倒立の中間像を結んだ後、穴開きミラー１２の開口部を通過し、２孔絞り１５で光束を分離される。２孔絞り１５で分離され光束分離プリズム１６および１７ａ、１７ｂで平行となった光束（図２参照）は、リレーレンズ１８ａ，１８ｂ，フォーカシングレンズ１９ａ，１９ｂを通過し、結像レンズ２１ａ，２１ｂにより整合プリズム２２ａ，２２ｂを介し、眼底像を偏角プリズム２３近傍に一旦形成する。
【００２６】
偏角プリズム２３は、左右の像をリレーする光束が単一の結像レンズ２４の有効範囲を通る方向に折り曲げ、結像レンズ２４は偏角プリズム２３近傍にアレンジされて結像された像を再度、光電撮像素子２５の受光面の画像サイズに合わせて結像する。
撮影光束については、フラッシュランプ４がリターンミラー２０の退去に同期して発光される。光電撮像素子２５の感度はカラー撮影の場合でもフィルム撮影に比べ、１０倍またはそれ以上の感度を有するので、フラッシュランプ４の光量はフィルム撮影に対して低くなるように制御する。
【００２７】
（観察光学系）
観察光学系は撮影光学系の対物レンズ１３からフォーカシングレンズ１９ａ，１９ｂまでの光学系を共有する。
２１′ａ，２１′ｂはリレーレンズ、２２′ａ，２２′ｂは２個の反射面を持つ整合プリズムであり左右の光軸間を狭め、一対の眼底像を近接させて並ぶようにアレンジする。２３′は偏角プリズム、２７はミラー、２４′は観察光学系の結像レンズ、２８は観察用の赤外ＴＶカメラ２９の撮像素子である。
【００２８】
対物レンズ１３からフォーカシングレンズ１９ａ，１９ｂの光学系を介して導かれた眼底からの反射光束は、撮影時を除き実線で示す位置にあるリターンミラー２０ａ，２０ｂによって上方向に反射した後、リレ−レンズ２１ａ´，２１ｂ´、整合プリズム２２ａ´，２２ｂ´、偏角プリズム２３´およびミラ−２７を介し、結像レンズ２４´によりＴＶカメラ２９の撮像素子２８上に結像する。ＴＶカメラ２９により捕らえられた眼底像はＴＶモニタ３０に映し出される。
【００２９】
ＴＶモニタ３０の画面表示の一例を図８に示す。ＴＶモニタ３０は、立体用の撮影像と同質のファインダ機能用としての左右一対の画像を表示する。
【００３０】
［電気系］
図９は、実施例の装置に係る電気系ブロック図の要部を示す図であり、立体観察用ビデオシステムと接続した例を示したものである。
【００３１】
５０は赤外ＴＶカメラ２９で捕らえられた画像をＴＶモニタ３０に映し出すためのカメラコントロ−ラ回路である。
５１はＴＶカメラ２６からの映像信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器であり、５２はフレ−ムメモリである。５３はＤ／Ａ変換器であり、５４は画像信号をビデオ信号に変換する等の処理を行うビデオアンプ回路である。
【００３２】
５５は撮影用ＴＶカメラ２６からの映像の同期信号を取り出して分離する同期信号分離回路、５６はフレ−ムメモリ５２への画像取り込みをコントロ−ルするアドレスコントロ−ル回路、５７はＴＶカメラ２６からの同期信号に撮影スイッチ５８からのトリガ信号を同期させるタイミング回路である。５９はフラッシュランプ３を発光させる駆動回路、６０はリタ−ンミラ−２０を作動させるリタ−ンミラ−駆動装置である。
【００３３】
６１は倍速スキャン変換装置であり、ビデオ信号の画像を倍の周波数でサンプリングするとともに、一個のフレ−ム上に取り込まれている左右の眼底像を異なるフィ−ルドの画像に変換する。６２は倍速立体カラ−モニタであり、倍速スキャン変換装置６１で変換された画像を映し出す。
【００３４】
６３はカラ−モニタ６２に映し出された画像を立体観察するための液晶シャッタメガネであり、倍速スキャン変換装置６１に接続された赤外線送信器６４を介してシャッタ開閉の信号が液晶シャッタメガネ６３に送られ、シャッタ駆動回路６５は液晶シャッタメガネ６３の左右のシャッタの開閉を電気的に制御する。
【００３５】
６６はファイリング装置であり、ビデオアンプ回路５４からのビデオ信号による画像を再びデジタル化してファイリングする。ファイリング装置は電磁的なもののほか光ファイル等を利用でき、ファイリングは画像を特定する符号を付し、キ−ボ−ドにより符号を指定することにより任意の画像を自由に呼び出し、倍速立体カラ−モニタに表示できる。また、ファイリング装置には図示しない画像解析装置を接続することができる。
【００３６】
以上のような構成の装置において、その動作を説明する。
撮影者は被検眼を対物レンズ１３の前に位置させ、観察用光源であるハロゲンランプ１を点灯して被検眼を照明する。その後、撮影者は観察光学系を介してＴＶモニタ３０に現れる観察画像を見ながら、周知の摺動機構等により被検眼が装置に対して所定の位置関係になるようにアライメントする。
略アライメントできると、ＴＶモニタ３０の画面上には図８に示すように左右一対の眼底像が表示される。
【００３７】
次に、撮影者は不図示のアライメント指標に従い左右上下の調整をし、また被検眼の屈折力により眼底像がボケるときは、フォ−カシングレンズ１９を移動して眼底にピントが合うようにする。さらに、アライメントを微調整して微細に視野決定を行う。
【００３８】
眼底視野の決定、ピント合せが完了したら撮影スイッチ５８を押す。撮影スイッチ５８から発せられたトリガ信号は、タイミング回路５７によりＴＶカメラ２６からの信号に同期して駆動回路５９、リタ−ンミラ−駆動装置６０およびアドレスコントロ−ル回路５６にそれぞれ送られる。このため駆動回路５９によるフラッシュランプ３の発光と同期して、リタ−ンミラ−２０がリタ−ンミラ−駆動装置６０により光路外に退避する。ＴＶカメラ２６が捕らえた眼底像はアドレスコントロ−ル回路５６からの信号に同期してフレ−ムメモリ５２に記憶され、さらにＤ／Ａ変換器５３およびビデオアンプ回路５４を介して出力される。ビデオアンプ回路５４から出力される映像信号は、６０Ｈｚの周波数の左右に分割されたステレオ用の静止画像信号である。
【００３９】
ビデオアンプ回路５４に接続された倍速スキャン変換装置６１は、６０Ｈｚの左右画像Ｌ１およびＲ１からなる映像信号を、Ｌ１，Ｒ１の独立した画像にすると共に中央のフィ−ルドに位置変換し、倍の周波数（１２０Ｈｚ）で交互に繰り返し出力する（図１０参照）。
【００４０】
倍速スキャン変換装置６１で変換された映像信号は倍速立体カラ−モニタ６２に送られ、倍速立体カラ−モニタ６２にはＬ１，Ｒ１の画像が交互に表示される。倍速スキャン変換装置６１は赤外線送信器６４を介して液晶シャッタメガネ６３に信号を送り、シャッタ駆動回路６５はＬ１の画像が出力されている時は液晶シャッタメガネ６３の左眼用のシャッタを開放し、右眼用のシャッタを閉じ、逆にＲ１の画像が出力されている時は右眼用のシャッタを開放し、左眼用のシャッタを閉じる。このようにして、撮影者（観察者）は液晶シャッタメガネ６３を装用することにより，表示画像を立体画像として観察できる。
【００４１】
撮影者は、倍速立体カラ−モニタ６２で観察される眼底像が良好に撮影されているかを確認し、撮影像が不良であるときは同様の操作で撮影をやり直す。撮影者は、撮影像が良好のときは保存する。
【００４２】
撮影像の保存は、ファイリング装置６６を操作して行う。記憶保存された撮影像は、ファイリング装置６６を操作することにより、倍速スキャン変換装置６１、倍速立体カラ−モニタ６２、赤外線送信器６４および液晶シャッタメガネ６３を介して再び立体画像として再現することができる。また、ファイリング装置６６は不要な画像デ−タを消去する等の編集も自由に行える。
【００４３】
なお、本実施例はシャッタの切換信号を光通信で行っているが、シャッタの切換信号はケ−ブル通信で行ってもよい。実施例は観察者の位置を選ばない倍速立体カラ−モニタ６２の特性を活かし、多数の液晶シャッタメガネにシャッタ切換信号を光通信で効率的に送っている。また、本実施例では、カメラ部分に立体観察用ビデオシステムやファイリング装置を後から接続する構成なので、入力や制御を分散して行っているが、入力等は一か所に集中させるようにしてもよい。
【００４４】
さらに、実施例では同時立体眼底カメラを立体観察用ビデオシステムと接続したが、本実施例の同時立体眼底カメラは、コンピュ−タ画像解析装置と接続することにより、ＴＶカメラのステレオ画像から直接に画像解析を行うようにすることもできる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、１つの光電撮像素子にて立体用の一対の左右２画像を一括撮影できるので、その後の画像処理に影響する２画像の条件設定、調整等の簡略化が可能で汎用性を高めることができる。
【００４６】
アライメント観察においての不可視光の採用による無散瞳撮影、光電撮像素子による撮影光量の低減化が実現できたので、患者への負担を軽減させ、回復時間の短縮化を図ることができた。
【００４７】
また、撮影像は立体観察用ビデオシステムとの接続により、リアルタイムに立体観察ができるので、撮影の良否の確認・撮り直しが効率よく行え、撮影像のファイル管理、再現等も容易である。さらに、これらのことは、集団検診への立体眼底検診への応用を容易なものとし、立体検診が必要とされる眼底疾病についての早期発見等に大いに役立つものである。
【００４８】
また、撮影像の立体観察は多くの人が同時に行えるので、その実態把握は医療診断上有効であるのみならず、患者説明用、教育用等で幅広く活用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の装置の光学系を横から見たときの光学系概略配置図である。
【図２】図１の撮影光学系の部分をＡ−Ａ方向から見た配置図である。
【図３】図１の観察光学系を説明するための配置図である。
【図４】リングスリットの形状を示した図である。
【図５】２孔絞りの形状を示した図である。
【図６】瞳孔面上でリングスリットと２孔絞りを重ね合わせた状態を示す図である。
【図７】眼底照明光束を導入する部分を示す図である。
【図８】ＴＶカメラにより捕らえられた眼底像のＴＶモニタ上の画面表示例を示す図である。
【図９】実施例の装置に係る電気系ブロック図の要部を示す図である。
【図１０】倍速スキャン変換装置により変換される画像を説明する図である。
【符号の説明】
１ ハロゲンランプ
４ フラッシュランプ
１５ ２孔絞り
２０ リタ−ンミラ−
２３ 偏角プリズム
２４ 結像レンズ
２５ 光電撮像素子
２８ 光電撮像素子

Claims (1)

1. 照明された被検眼眼底からの反射光束を視差のある左右一対の２光束に分割し、分割された２光束により一対の眼底像を形成する結像光学系と、赤外領域に感度を持つ撮像素子を有し、前記結像光学系の途中で光路を分岐された観察光学系と、を備える同時立体眼底カメラにおいて、
   前記結像光学系は、
   ２孔絞りにより分割された２光束の左右を入替えるとともに、分割された左右の反射光束の光軸を所定の間隔で平行に据え置く光束分離プリズムと、
   分割された反射光束を、左右それぞれの光路に配置された第１結像レンズ及び整合プリズムにより眼底像として形成する面にフィルムが配置されたカメラバックと、
   前記第１結像レンズ及び整合プリズムの下流で前記フィルム面の近傍に配置される、左右の反射光束の光軸間距離を狭める偏角プリズムと、前記第１結像レンズ及び整合プリズムにより形成される左右の中間像を、１つの第２結像レンズにより１つの光電撮像素子の撮像面に近接して縮小結像させるリレー光学系とを有し、前記カメラバックと交換使用される撮影光学系と、
   を備えたことを特徴とする同時立体眼底カメラ。

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