JP4609844B2

JP4609844B2 - 立体眼底カメラ

Info

Publication number: JP4609844B2
Application number: JP2004381565A
Authority: JP
Inventors: 紹生楠城
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2024-12-28
Also published as: JP2006187312A

Description

本発明は、被検眼の眼底を立体的に観察又は撮影する立体眼底カメラに関する。

従来、立体眼底カメラとしては、２光束に分割された眼底からの反射光束の左右の各光路に配置された合焦レンズ（フォーカシングレンズ）を異なる位置に移動させ、一方では手前でピントが合い奥でボケ味のある像を得て、他方では奥でピントが合い手前でボケ味のある像を得ることのできる構成を備える装置が提案されている（特許文献１参照）。これにより、両画像による立体視下では、手前から奥まで全体的にピントの合った画像を観察できる。
特開平５−１２３２９８号公報

しかしながら、上記のようにして撮影する場合、撮影時の左右の合焦レンズのフォーカス位置が異なるため、撮影された左と右の撮影画像の撮影倍率にずれが生じる。そのため、撮影画像を立体視して見る際に、立体像として見づらくなる。また、左右のフォーカス位置の違いが大きい場合には、単なる二重像としか見ることができない可能性がある。

本発明は、上記問題点を鑑み、左右のフォーカス位置が異なる状態で撮影された撮影画像を基にした立体眼底像を見やすくすることのできる立体眼底カメラを提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１）被検眼眼底からの反射光束を２光束に分割し、分割された各光路に設けられた結像光学系を介して２次元撮像素子に結像させることにより２枚の眼底画像を同時に得る撮像手段と、前記各結像光学系に各々配置され被検眼眼底にピントを合わせるための合焦レンズと、該両合焦レンズを光軸方向に移動させ各々異なる距離に位置する物体面の像を前記撮像素子の撮像面に結像させる合焦手段と、を有する立体眼底カメラにおいて、眼底撮影を行ったときの前記両合焦レンズの移動位置を各々検出し前記眼底画像の補正情報を得る検出手段と、該検出手段にて得られた前記補正情報と前記眼底画像とを各々対応させて記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された前記補正情報に基づいて前記同時に得られた各々の撮影画像の撮影倍率が同程度になるように一方の撮影画像の倍率を他方の撮影画像の倍率に合わせるように補正処理する画像補正手段と、該画像補正手段により撮影倍率が同程度となった前記２枚の眼底画像を同時に表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、左右のフォーカス位置が異なる状態で撮影された撮影画像を基にした立体眼底像を見やすくすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は実施形態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。

照明光学系は、観察用と撮影用を有する。撮影用は、撮影光源４、コンデンサレンズ２'、リレーレンズ６、リングスリット７、ミラー８、リレーレンズ９、中央部に黒点を有する黒点板１０、リレーレンズ１１、孔あきミラー１２、対物レンズ１３を有する。観察用は、観察光源１、コンデンサレンズ２、波長７５０ｎｍ以上の近赤外光を透過する赤外フィルタ３、ダイクロイックミラー５、及び撮影用照明光学系と光路を共用するリレーレンズ６〜対物レンズ１３を有する。ダイクロイックミラー５は、赤外光を反射し可視光を透過する特性を有する。

撮影光源４を発した光束は、レンズ２'、ダイクロイックミラー５、レンズ６を介してリングスリット７を照明する。リングスリット７を透過した光は、ミラー８、黒点板１０、レンズ１１を経て孔あきミラー１２で一旦収束する。孔あきミラー１２で反射された光は、レンズ１３により被検眼Ｅの瞳孔付近で再び収束した後、拡散して被検眼眼底部を照明する。また、観察光源１を発した光束は、レンズ２、赤外フィルタ３を介してダイクロイックミラー５により反射されたのち、撮影用光束と同様の光路を経て眼底を照明する。

撮影光学系は、レンズ１３、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１５、光束分離プリズム１６及び１７（図２では１７ａ，１７ｂ）、リレーレンズ１８（図２では１８ａ，１８ｂ）、光軸方向に移動可能なフォーカシングレンズ１９（図２では１９ａ，１９ｂ）、結像レンズ２１（図２では２１ａ，２１ｂ）、整合プリズム２２（図２では２２ａ，２２ｂ）、偏角プリズム２３、撮影用二次元撮像素子２５を有する。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。左右のフォーカシングレンズ１９ａ及び１９ｂは、それぞれステッピングモータ３９ａ及び３９ｂにより独立して光軸方向に移動可能な構成となっている。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。整合プリズム２２は、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。

上記撮影光学系において、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。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、二次元撮像素子２５の受光面の画像サイズに合わせて結像する。

観察光学系（図３参照）は撮影光学の対物レンズ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。眼底からの観察光束は、レンズ１３〜フォーカシングレンズ１９を介して、リターンミラー２０及びミラー２７により反射された後、観察系結像レンズ２８、接眼視野絞り２９、像方向と検者眼幅を補正するためのポロプリズム３０、接眼レンズ３１を介して検者は被検眼の眼底像を観察する。

図４は実施形態の装置の制御系を説明するための概略図である。５０は制御部であり、２次元撮像素子２５、撮影スイッチ５５、フォーカススイッチ５６ａ及び５６ｂ、フォーカスモード切換スイッチ５７、ステッピングモータ３９ａ及び３９ｂ、撮影光源４、観察光源１、撮影した眼底像等を記憶するメモリ６０と接続されている。また、制御部５０は通信ケーブルにより外部コンピュータ７０に接続されており、メモリ６０にされた眼底像等のデータを送信出力できるようになっている。なお、送信出力されたデータは、外部コンピュータのメモリに記憶される。フォーカススイッチ５６ａ及び５６ｂは、左右のフォーカシングレンズ１９ａ及び１９ｂを移動させるためのスイッチである。また、モード切換スイッチ５７は、左右のフォーカシングレンズ１９ａ及び１９ｂを同期して移動させる（同期モード）か独立して移動させる（独立モード）かを切換えるためのスイッチである。

なお、制御部５０は、フォーカシングレンズ１９の移動位置を検出できる。本実施形態においては、制御部５０はステッピングモータ３９の回転パルス数からフォーカシングレンズ１９の移動位置（移動量）を検出し、その移動位置から屈折度数であるディオプターに換算できるような構成となっている。また、レンズ１９の移動位置を検出する構成としてはポテンショメータ等を用いてもよい。なお、フォーカシングレンズ１９の移動を検者の手動操作で行うような構成としてもよい。

外部コンピュータ７０は、特別なメガネをかけなくても立体映像をみることができる立体表示液晶ディスプレイ７２（以下、３Ｄ液晶ディスプレイ）を有する。また、左右の眼底ステレオ画像から立体眼底画像を作成するソフトウェアが図示無きメモリに記憶されている。図５は、３Ｄ液晶ディスプレイ７２の構成について簡単に説明する図である。３Ｄ液晶ディスプレイ７２は、図示するように大別してＴＦＴ液晶とスイッチ液晶７３からなる。さらにスイッチ液晶７３は、光学視差バリア７４を持ち、光の進行方向を制御し、左右の眼に異なる光が届くように分離することができる。そして、右眼用画像、左眼用画像を足しあわせた画像を、立体表示用画像としてＴＦＴ液晶ディスプレイに表示することで、それぞれの眼の応じた画像をみることができるようになっている。この３Ｄディスプレイ７２と眼底立体画像を作成するソフトウェアを連動させることにより、眼底撮影像を立体画像として見ることができる。

以上のような構成を備える立体眼底カメラにおいて、その動作を説明する。まず、検者は被検者の顔を図示なき顎受けに固定した後、観察光源１を点灯して被検眼を照明する。その後、観察光学系の接眼レンズ３１を介して観察像を見ながら所定の位置関係になるようにアライメントを行う。ほぼアライメントが完了すると、検者は左右一対の眼底像を観察することができる。

まずは、通常の立体撮影として、眼底の手前や奥の面でピントの合った立体像を得るべく、左右とも同一物体面にピントを合わせる。本実施形態では、表層にピントを合わせる例を説明する（図６参照）。この場合、切換スイッチ５７によりフォーカスモードを同期モードに設定し、表層にピントを合わせるようにフォーカススイッチ５６ａ（もしくは５６ｂ）を操作する。フォーカススイッチ５６からの操作信号を受けると、制御部７０はモータ３９ａ及び３９ｂを駆動させ、フォーカシングレンズ１９ａ及び１９ｂを光軸方向に同期して移動させる。撮影者は左右の像を観察しながら、最良なピント位置にフォーカスを合わせると同時に、フレアのでない状態にアライメントを微調整する。

アライメント及びピント合わせが終了し撮影ボタンを押すと、それに同期して撮影系内のはね上げミラー２０がはね上がり、撮影光源４が発光する。二次元撮像素子２５の撮像面の左右の撮影像は同一物体面のピントを結ぶ像である。このようにして撮影された眼底像は図７に示すごとくの一対のステレオ画像である。これにより一般的な撮影目的が達せられる。なお、制御部７０は、撮影時におけるフォーカシングレンズ１９の移動位置をメモリ６０に撮影画像と共に記憶しておく。

次に、眼底の手前から奥の面までピントの合った立体像を得るべく、左右で異なった物体面にピントを合わせる撮影（本実施形態においては、セパレートフォーカス撮影とする）に移行する。本実施形態では、左右画像の一方を表層にピントを合わせ、もう一方を陥凹の底にピントを合わせて、同時立体撮影を行う。フォーカシングレンズ１９のフォーカス位置は、すでに表層にピントがあった状態となっているため、検者は、モード切換スイッチ５７によりフォーカスモードを独立モードに設定し、フォーカススイッチ５６ａ（または５６ｂ）を操作し、左右いずれかの陥凹部の底にピントを合わせる。これにより、左右の画像は一方が表層に、他方が陥凹にピントが合った２つの画像となるので、この状態での前述の眼底カメラ動作に従って撮影ボタンを押すと、フィルムには異なった物体面のピントを結ぶ一対のステレオ画像が得られる。図８は、セパレートフォーカス撮影における眼底像の一例である。なお、制御部７０は、セパレートフォーカス撮影時におけるフォーカシングレンズ１９の移動位置情報を、取得した眼底画像を補正する補正情報としてメモリ６０に撮影画像と共に記憶しておく。このとき、フォーカシングレンズ１９の移動位置は、左右で異なるため、それぞれ別々に位置検出し、各々の移動位置を左右の撮影画像に対応させて記憶しておく。なお、本実施形態における撮影画像を補正するための補正情報は、フォーカシングレンズの位置情報を用いるものとしているが、これに限るものではなく、左右の眼底画像の撮影倍率を同程度に揃えるために必要な情報であればよい。例えば、フォーカシングレンズ１９ａ及び１９ｂの移動位置をディオプター（Ｄ）に換算した屈折力情報等であってもよい
次に、制御部５０は、セパレートフォーカス撮影時に記憶されたフォーカシングレンズ１９ａ及び１９ｂの移動位置を元に、左右の撮影画像の撮影倍率が同程度になるように少なくとも一方の撮影画像に補正処理をかける。本実施形態での補正処理とは、メモリ６０に記憶された撮影画像を電子的に拡大処理もしくは縮小処理することにより、左右の撮影画像の撮影倍率が同程度になるようにする画像処理のことを指す。この場合、左右の撮影画像の撮影倍率の変動情報は、フォーカシングレンズの移動位置と、これに基づいて光学設計面から算出される倍率変動との相関関係を予め記憶させておくことで、制御部５０により演算して求めることができるので、この撮影倍率の情報を元に、左右の撮影画像の撮影倍率が同程度になるように少なくとも一方の撮影画像を電気的に拡大・縮小させることにより左右の撮影画像の撮影倍率が同程度になるようにすればよい。

これにより、左右の撮影画像の撮影倍率を同程度にすることができ、右側の撮影画像と左側の撮影画像の大きさが同程度となる。なお、補正処理された撮影画像は、補正前の撮影画像と同様、画像データとしてメモリ６０に記憶しておき、外部コンピュータ７０等の装置へ出力したり、プリンタ等による写真印刷可能な状態にしておく。

なお、フォーカシングレンズ１９ａ及び１９ｂの移動位置をディオプター（Ｄ）に換算した屈折力情報を補正情報として用いる場合、撮影倍率の変動情報は、ディオプターの値と倍率変動の相関関係を予め求めておけばよい。この場合、例えば、セパレートフォーカス撮影時のフォーカシングレンズ１９ａの移動位置が−５Ｄ、フォーカシングレンズ１９ｂの移動位置が−２．５Ｄであるような場合、ディオプターの値から撮影倍率が求まるので、右側の撮影画像の撮影倍率を左側の画像の撮影倍率である−５Ｄと同じ倍率にするような補正処理が考えられる。

次に、補正処理された撮影画像を元に立体眼底像を見る。その手段としては、メモリ６０に記憶された画像データを元に、外部コンピュータ７０等の立体視可能な表示装置を用いる方法や左右の撮影画像を写真印刷したものをステレオビュアー等で見る方法が考えられる。このようにして立体眼底像を見れば、セパレートフォーカス撮影時の撮影像であっても、立体像として見やすく、セパレートフォーカス撮影の特徴である眼底の手前から奥の面までピントの合った立体眼底像を見ることが可能となる。

また、本実施形態のように、左右とも同一物体面にピントを合わせて通常撮影を行った後、左右いずれかのフォーカス位置を変更し、左右で異なった物体面にピントを合わせてセパレートフォーカス撮影を行うような場合、セパレートフォーカス撮影時の撮影画像が通常撮影時の撮影画像と同程度の撮影倍率になるように補正するとよい。このようにすれば、通常撮影時とセパレートフォーカス撮影時の立体像が同じ大きさで見ることができるので、その撮影画像同士の比較がしやすく、立体眼底像の臨床評価等が容易となる。

また、上記のようにフォーカシングレンズ１９の移動位置をメモリ６０に記憶しておくことにより、次回の検診において、記憶されたフォーカシングレンズ１９の移動位置を再現するようにステッピングモータ３９を駆動させることにより、前回の撮影画像と同様の画像を簡単に得ることができるため、被検眼眼底の経時変化を容易に確認することができる。

さらに、撮影画像に対して補正処理を行う場合、補正後の撮影画像の撮影倍率を一律で所定の倍率（例えば、０Ｄ時の撮影倍率）に補正処理するようにすれば、検者は同一基準で他の撮影画像同士を比較できる。よって、異なる被検者の撮影画像同士を比較するような場合等に都合がよい。

また、本実施形態においては、制御部５０により画像補正処理を行うような構成としたが、メモリ６０に記憶された補正前の撮影画像の画像データと撮影倍率の情報を外部の装置へ出力し、外部の装置において制御部５０と同様に撮影画像の補正処理を行った後、立体像を見るような構成であっても良い。この場合、はじめに補正前の撮影データにより立体画像を見て、見づらいときに、所定のスイッチ操作により補正後の撮影データを見られるような構成としてもよい。これにより、補正前の生データと補正後のデータを比較することができ、補正処理の効果を確認することができる。なお、外部コンピュータ７０等の立体視可能な表示装置に画像補正を行う前と後の両画像データを出力することにより、補正前の生データと補正後のデータを比較できるような構成としてもよい。

実施形態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１の観察光学系を説明するその配置図である。実施形態の装置の制御系を説明するための概略図である。３Ｄ液晶ディスプレイの構成について簡単に説明する図である。立体撮影のピント合わせについて説明するための図である。通常の立体撮影にて撮影された左右の眼底撮影像を示す図である。セパレートフォーカス撮影にて撮影された左右の眼底撮影像を示す図である。

符号の説明

１６光束分離プリズム
１９ａ、１９ｂフォーカシングレンズ
２５二次元撮像素子
３９ａ、３９ｂステッピングモータ
５０制御部
５６ａ、５６ｂフォーカススイッチ
５７フォーカスモード切換スイッチ
６０メモリ
７０外部コンピュータ
７２３Ｄ液晶ディスプレイ

Claims

被検眼眼底からの反射光束を２光束に分割し、分割された各光路に設けられた結像光学系を介して２次元撮像素子に結像させることにより２枚の眼底画像を同時に得る撮像手段と、前記各結像光学系に各々配置され被検眼眼底にピントを合わせるための合焦レンズと、該両合焦レンズを光軸方向に移動させ各々異なる距離に位置する物体面の像を前記撮像素子の撮像面に結像させる合焦手段と、を有する立体眼底カメラにおいて、眼底撮影を行ったときの前記両合焦レンズの移動位置を各々検出し前記眼底画像の補正情報を得る検出手段と、該検出手段にて得られた前記補正情報と前記眼底画像とを各々対応させて記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された前記補正情報に基づいて前記同時に得られた各々の撮影画像の撮影倍率が同程度になるように一方の撮影画像の倍率を他方の撮影画像の倍率に合わせるように補正処理する画像補正手段と、該画像補正手段により撮影倍率が同程度となった前記２枚の眼底画像を同時に表示する表示手段と、を備えることを特徴とする立体眼底カメラ。