JP4620424B2 - 眼科測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、眼科測定装置、更に詳細には、画面上の眼底像から眼底の実距離を求める眼科測定装置に関する。

眼底カメラでは、撮影した眼底写真を見て、病変部のサイズや、病変部と黄班までの網膜上での距離を求めたいと言う要望がある。これは、特許文献１に記載されているように、レーザー光線を病変部にスポット状に照射し、加齢黄班変性症の治療を行う光線力学的療法（ＰＤＴ療法）が知られており、適正なレーザースポットを形成するために、網膜上での実距離が必要になるためである。このように病変部にスポット光を照射して治療を行う場合には、照射すべき光線のスポットサイズが、大きすぎても小さすぎても問題であり、所定の大きさのレーザースポットを高精度で形成することが要求される。一般的には病変部最大直径＋１ｍｍのスポットサイズが最適と言われている。そのためには、前もって病変部の最大直径を正確に測定しておき、病変部最大直径＋１ｍｍのサイズを光線スポットサイズに設定しなければならない。

従来、網膜上での所定点間の距離を求めるために、患眼視度が０ディオプターであると仮定し、撮影に使われる眼底カメラの光学系の仕様から、撮像画像より実際の長さを決定する変換倍率を定め、その倍率を撮影した画像に適用して網膜上の長さとして求めていた。この場合、実際には眼底カメラの光学系にも当然個体差があるので、それを解消すべく、眼視度が０ディオプターである模型眼を使用し、それを眼底カメラで撮影した際にマスク一杯に撮影できる網膜長さをシュミレーションによって求めて、変換倍率を決定していた。

しかしながら、実際の被検眼の視度は様々であり、更に、眼軸長や角膜曲率も様々である。また眼底カメラのフォーカス動作によって眼底カメラの焦点距離（倍率）が変化する問題も指摘されている（特許文献２）。従って従来のように患眼視度が０ディオプターであると仮定した上での距離算出では、誤差を多く含み、正確な眼底上での実距離を求めるのが困難であった。
特開２０００―６０８９３ 特開２００３−２２５２０８（段落［０００３］）

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、眼底上の実距離を正確に求めることが可能な眼科測定装置を提供することを課題とする。

本発明（請求項１）は、
眼底の電子画像を取得するための撮影光学系と、撮影された眼底の電子画像を表示する表示手段と、該表示手段に表示された画像上での点を指定する指定手段あるいは画像上に円を描画する描画手段と、前記指定された所定点間の眼底上での実距離あるいは描画された円の直径に相当する眼底上の実距離を演算する演算手段と、を備えた眼科測定装置であって、
前記演算手段が、被検眼視度に関する情報、被検眼眼軸長に関する情報、被検眼角膜曲率に関する情報の一部または全部と、前記撮影光学系の情報とに基づき、前記眼底上での実距離を演算し、その場合、前記撮影光学系の情報には、撮影光学系中の眼底共役位置に配置されるマスクの大きさに関する情報が含まれることを特徴とする。

また、本発明（請求項５）は、
眼底の撮影範囲を定めるマスクを眼底共役位置に配置した眼底の電子画像撮影のための撮影光学系と、撮影された電子画像を表示する表示手段と、該表示手段に表示された画像上での点を指定する指定手段あるいは画像上に円を描画する描画手段と、前記指定された所定点間の眼底上での実距離あるいは描画された円の直径に相当する眼底上の実距離を演算する演算手段と、を備えた眼科測定装置であって、
撮影倍率に影響を与える被検眼情報に応じて算出された眼底上でのマスクのサイズを格納する格納手段が設けられ、
前記演算手段が、前記格納手段から読み出される被検眼情報に応じた眼底上でのマスクサイズと、該マスクの表示画面での座標距離と、指定された所定点間の表示画面上での座標距離あるいは描画された円の直径に相当する表示画面上での座標距離とに基づいて、前記眼底上の実距離を演算することを特徴とする。

本発明では、撮影倍率に影響を与える被検眼視度、被検眼眼軸長、被検眼角膜曲率などの情報、並びに撮影光学系の撮影倍率、並びに被検眼視度に応じて合焦レンズが光軸方向に移動することによって生じる撮影倍率の変動、撮影光学系中の眼底共役位置に配置されるマスクの大きさに関する情報、などの撮影光学系の情報に基づいて眼底上での実距離を求めるようにしているので、眼底上の実距離を正確に求めることが可能になる。

本発明は、フォーカスレンズ（合焦レンズ）の位置情報又は先に測定した被検眼視度と、別に測定した被検眼の眼軸長と、別に測定した角膜曲率との３つの情報のうちの一部または全部（通常は２つ）を使用して、眼底撮影画像から実際の眼底上での所定点間距離、あるいは眼底撮影画像に描画された円の直径に相当する実際の眼底上での距離を正確に測定するもので、以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明に使用される眼底像を電子画像として撮影する眼底カメラ本体３０の構成が図示されており、照明ランプ１並びにミラー１’で反射された光は、フィルタ２、コンデンサーレンズ３、ストロボ４、コンデンサーレンズ５を経て、全反射ミラー６によって反射され、続いてレンズ７、リング状照明を形成するためのリングスリット８、さらにリレーレンズ９、中心に穴の開いた穴あき全反射ミラー１０で反射されてから対物レンズ１１を経て、被検眼Ｅの眼底Ｅｒに入射される。

眼底Ｅｒからの反射光は、対物レンズ１１を介して受光され、穴あき全反射ミラー１０の穴を介して合焦レンズ（フォーカスレンズ）１５、変倍レンズ１４（１４’）を通過してリターンミラー１６に入射する。リターンミラー１６は、観察時には、図示の位置に挿入され、眼底像がミラー１７並びにレンズ群１８を介して観察部１９に導かれ、検者により眼底が観察される。また撮影時、あるいは本発明での眼底上の実距離測定時には、リターンミラー１６が光路から退避して、眼底像が、眼底の撮影範囲を定めるマスク３２並びに結像レンズ３３を介してＣＣＤカメラ（光電変換素子）３１に受光され、眼底が電子画像として撮影される。なお、マスク３２は、円形開口部を有するマスクで、このマスク３２と、ＣＣＤカメラ３１の受光面は、ともに眼底共役位置に配置される。またこの撮影光学系において、合焦レンズ１５は、被検眼視度による結像位置の変動を調整するために光軸方向に移動可能となっている。

また、蛍光撮影時には、エキサイタフィルタ１３とバリアーフィルタ２２が光路に挿入される。

ＣＰＵ１２は、操作部２３からの操作信号を受けて、ランプ１のＯＮ／ＯＦＦ、撮影モードに応じたフィルタ２、１３、２２の挿脱、シャッター３２の操作に同期したストロボ４の発光、変倍レンズ１４、１４’の交換、リターンミラー１６の挿脱、などを制御し、また蛍光撮影開始時作動されるタイマー２１の計時情報や手動で移動される合焦レンズ１５の位置情報を取り込むとともに、操作部２３、シャッター３２、タイマー情報などから撮影モードを判別する。例えば、フィルタ２が挿入された場合には、特殊撮影モード（例えば、赤外蛍光撮影）であり、エキサイターフィルタ１３及び／又はバリアーフィルタ２２が挿入された場合、あるいはタイマー２１が作動された場合には、蛍光撮影モードであり、変倍レンズ１４、１４’の交換があると変倍撮影モードであることを判別し、判別された撮影モードの種別を画像処理部４０に送信する。また、ＣＰＵ１２は、ＣＣＤカメラ３１の作動を制御する。

ＣＣＤカメラ３１で得た眼底画像は画像処理部４０で、撮影モードや撮影条件に応じて適切な画像処理が行われ、その画像処理された眼底画像が、データ記録保存部（格納手段）４１に被検眼識別情報に関連付けられて保存され、また表示部（表示手段）５０に画像表示される。

表示部５０にはタッチパネル（点指定手段）５１が備えられ、後述するように、眼底網膜上の２点間の実距離を求める場合、このパネルをタッチして該２点に対応する箇所を指定する。

また、データ入力部（入力手段）４３が設けられ、このデータ入力部４３を介して、被検眼視度、眼軸長、角膜曲率半径などの情報が入力される。これはデータベースにデータを入力するような操作で、画面を見ながらキーボードを使って行われる。また、種々の眼底に関する情報を、ネットワーク４４を介してデータ記録保存部４１に取り込んだり、あるいはデータ記録保存部４１からネットワーク４４に流すことができる。

演算部（演算手段）４２は、タッチパネルの点指示と、入力されたデータと、撮影条件情報、眼底カメラの種類などの情報に基づいて、指定された２点間の実距離を演算し、その演算データは、他の眼底像の関連データとともに、被検眼識別情報に関連付けられてデータ記録保存部４１に保存される。

一般的に、撮影倍率が判っていれば（固定であれば）、撮像された画像から即座に眼底上での２点間の実距離を知ることができる。しかし眼底網膜上の２点間の距離を測定する場合、被検眼が光学系の一部を形成しているので、その個体差により撮影倍率に変動が生じるので、正確な距離測定が行えない。

この個体差を生じさせる要因としては被検眼視度、被検眼眼軸長、被検眼角膜曲率の３つの要素があるので、正確な測定には、これらの要素を被検眼ごとに知る必要がある。これら３つ要素は互いに関連しており、そのうち２つが判れば、残り１つは導き出せるので、モデル眼（模型眼）を使用して光線追跡（コンピュータによるシミュレーション）によって、図２に示したように、被検眼視度（ｄｉｏｐｔｅｒ）と、眼軸長に対して角膜全面の距離率半径を求めて、これを、例えばテーブルとしてデータ記録保存部４１に格納しておく。

一方、撮像する装置の光学系の倍率も被検眼視度によって変動することがある（特許文献２参照）。これは撮像する際にフォーカス調整をおこなって被検眼視度による結像位置のズレを補正するため、合焦レンズ１５を光軸方向に移動することによって発生するものである。撮影倍率が変われば当然撮影している範囲が変わるので、例えば、視度ｘを変化させ、撮影倍率が変化することにより変化する網膜撮影範囲ｙを計算して、その関係を描くと図３に示すような関係になる。

また視度は角膜曲率半径と眼軸長によって決まるが、同一視度であっても角膜曲率半径が異なれば撮影倍率が変わり、撮影範囲が変わる。この関係が、視度を０Ｄ（ディオプター＝０）、±１０Ｄ（ディオプター＝±１０）の３種を選び、それぞれ角膜曲率半径（ｘ）に対して撮影範囲（ｙ）を図示した図４に示されている。

これらの変化量は光学設計の選択範囲（設計者の裁量範囲内）であるので、眼底カメラによって様々である。またもちろん眼底カメラに変倍機能があればそれによって撮影倍率が変わるのは自明である。

そこで、本発明では、測定すべき被検眼の視度に関する情報、その被検眼の眼軸長に関する情報、被検眼の角膜曲率に関する情報を、データ入力部４３より入力し、また、その３つの情報の一部または全部と、合焦レンズ１５、変倍レンズ１４（１４’）、マスク３２などから構成される撮影光学系の情報とに基づき、眼底の実距離を演算する。

撮影光学系の情報としては、マスク３２の大きさに関する情報、合焦レンズ１５が光軸方向に移動することによって生じる撮影倍率の変動情報、変倍レンズ１４（１４’）による変倍の情報などがあり、これらの情報により、また、被検眼視度、被検眼眼軸長、被検眼角膜曲率の情報によりマスク３２によって定まる眼底の撮影範囲が求められる。また、この撮影範囲は、表示部の画面上でのマスク像の大きさに対応しているので、演算部４２は、眼底の撮影範囲と、マスク像の画面上での座標距離と、指定された２点間の画面上での座標距離に基づいて、指定された２点間の眼底上での実距離を演算する。

演算を容易にするために、予めマスクサイズ、撮影倍率などの諸元が既知の機種Ａの眼底カメラを用い、モデル眼を使用して、マスクに仮想光源を置いて視度（ｄｉｏｐｔｅｒ）と眼軸長を変えることにより光線追跡により網膜上の光源像を追跡し、網膜撮影範囲を求める。そして、これを、図５に示したように、テーブルの形式でデータ記録保存部４１に格納しておく。このテーブルによれば、例えば、所定のマスクサイズ、撮影倍率（画角５０度に相当）を持つ機種Ａの眼底カメラで、被検眼の視度が「０」、眼軸長が「２４ｍｍ」であるとき、網膜の撮影範囲は「１３．０７ｍｍ」（網膜上でのマスクの大きさに対応）であることが分かる。このマスクは、図７に示すマスク３２の表示部５０におけるマスク像３２’として現れるので、マスクの開口部の直径ｄ１の網膜上での実距離は、「１３．０７ｍｍ」であることが分かる。

好ましくは、眼底カメラの機種ごとに、図５に示したようなテーブルを作成して、これをデータ記録保存部４１に格納しておく。

以上のような構成で、患眼の視度と眼軸長が既知である第１の例、患眼の視度と角膜曲率が既知である第２の例、患眼の視度が不明な第３の例について、画面上の眼底像の２点間の実距離を求める方法について説明する。

まず、第１の例で、すでに屈折検査機器（オートレフラクトメータ）などで患眼の視度が、また超音波診断装置（Ａモード）などで眼軸長が測定され、その値が被検眼の識別情報（ＩＤ−Ｎｏと左眼／右眼）に関連させてデータ記録保存部４１にデータベース化されている場合は、データ入力装置を介して入力される被検眼の識別情報からこれらの値を読み出す。また、データベースとなっていない場合には、測定された視度と眼軸長を直接データ入力部４３から入力する。

また、機種により、撮影倍率が異なったり、また、視度による倍率変動があり、眼底画像の撮影範囲（眼底像上でのマスクサイズ）に相違がでるので、上述したように、機種ごとに、図５に示したようなテーブルがデータ記録格納部４１に格納されている。そこで、使用する眼底カメラの機種をデータ入力部４３から入力し、機種に応じたテーブルを読み出すことにより、演算部４２は、被検眼の視度と眼軸長から撮影範囲を求める。

例えば、図６に示したように、眼底カメラ機種「Ａ」、視度「＋２．０ディオプター」、眼軸長「２２．０ｍｍ」を入力すると、図５より、網膜上での撮影範囲「１１．８７ｍｍ」が得られる。この網膜撮影範囲の値は、図７に示すように、マスク像３２’の直径ｄ１の実距離に相当する。そこで、眼底画像６０の病変部６１近辺の２点Ｐ１、Ｐ２をタッチパネル５１を介して指定すると、演算部４２は、Ｐ１の座標値とＰ２の座標値から２点Ｐ１、Ｐ２間の座標距離ｄ２を演算し、またマスク像の点Ｐ３とＰ４を指定することによりその直径に相当する座標距離ｄ１を求める。そして、演算部４２は、ｄ１とｄ２の比と、ｄ１の実距離（１１．８７ｍｍ）から、比例計算によりｄ２の実距離を求めることができる。図７には、その実距離「２．５ｍｍ」が表示部５０に表示され、この求められた網膜上での２点Ｐ１、Ｐ２間の実距離は所定点を指定した画像情報または所定点の画像上でのＰ１、Ｐ２の座標情報などと共にデータ記録保存部４１に保存される。

次に、患眼視度は既知だが、眼軸長が判らない第２の例で、角膜曲率はケラトメータなどでの測定結果で既知という場合がある。このような場合には、データ記録保存部４１には、図２に示したようなデータが格納されているので、このデータより、視度の横のラインから既知の角膜曲率に当たるセルを求め、そのセルに対応する眼軸長を求めるようにする。眼軸長が判れば、第１の例と同じ手法で、眼底画像上での所定の２点間の距離から眼底上での実距離を求めることができる。

一方、患眼視度が不明な第３の例の場合には、眼底カメラで合焦した時の情報を使って、視度を求めるようにする。この場合、合焦レンズ１５の調整つまみに目盛りを設け、合焦時の数字を入力することにより、あるいは特許文献２の図１に記されているように、合焦レンズの位置を検知して出力させることにより、視度を入力することができる。眼軸長が既知の場合は、第１の例と同じ手法になり、角膜曲率半径が既知の場合には、第２の例に従って眼軸長を求め、第１の例に従って、眼底上での実距離を求める。

なお、上述した実施例では、タッチパネル５１より２点を指定して病変部を定めるようにしたが、図８に示すように、ＣＰＵ１２あるいは演算部４２の描画手段により病変部６１を囲む円を描画させ、該円の直径（Ｐ５、Ｐ６間の距離ｄ４）に相当する眼底上の実距離を演算するようにしてもよい。

また、図１の実施例で、合焦レンズ１５は手動ではなく、操作部２３からＣＰＵ１２を介してステッピングモーターなどで電動制御してもよい。この場合には、位置検知機構を設けなくても、合焦レンズの位置を知ることができる。

また、データ入力部４３は操作者が数値を打ち込むキーボードなどが一般的だが、他の測定器とネットワーク４４を介してつながっているシステムに置き換えれば、他の測定器での測定結果をそのままネットワーク４４から取り込んで演算に使用でき、あるいはデータ記録保存部４１より読み出して演算に使用することができる。

また、マスク３２、レンズ３３、ＣＣＤ３１、は別構成になっているが、ＣＣＤ３１の受光面にマスクを取り付けることが可能なら、あるいは電子マスク処理を施すなら、マスク３２、レンズ３３は不要で、ＣＣＤ３１の受光面をマスク３２の位置におけばよい。

また、所定点指定手段は画面上から直接指定するタッチパネル方式でなくても、通常のコンピュータにみられるようなマウスやそれに順ずる手段であっても何ら差し支えない。

本発明の眼科測定装置の構成を示した構成図である。 視度と眼軸長と角膜曲率半径の関連を示す表図である。 視度と網膜撮影範囲の関係を示すグラフ図である。 視度別に角膜曲率半径と網膜撮影範囲の関連を示したグラフ図である。 視度と眼軸長と網膜撮影範囲の関連を示す表図である。 データ入力画面を示す画面図である。 指定された眼底上の２点間の眼底上の実距離を求めるときの画面図である。 描画された円の直径に相当する眼底上の実距離を求めるときの画面図である。

符号の説明

１２ ＣＰＵ
１４、１４’ 変倍レンズ
１５ 合焦レンズ
１６ マスク
３１ ＣＣＤ
４０ 画像処理装置
４１ データ記録保存部
４２ 演算部
４３ データ入力部

Claims (9)

1. 眼底の電子画像を取得するための撮影光学系と、撮影された眼底の電子画像を表示する表示手段と、該表示手段に表示された画像上での点を指定する指定手段あるいは画像上に円を描画する描画手段と、前記指定された所定点間の眼底上での実距離あるいは描画された円の直径に相当する眼底上の実距離を演算する演算手段と、を備えた眼科測定装置において、
   前記演算手段は、被検眼視度に関する情報、被検眼眼軸長に関する情報、被検眼角膜曲率に関する情報の一部または全部と、前記撮影光学系の情報とに基づき、前記眼底上での実距離を演算し、その場合、前記撮影光学系の情報には、撮影光学系中の眼底共役位置に配置されるマスクの大きさに関する情報が含まれることを特徴とする眼科測定装置。
2. 前記撮影光学系の情報には、被検眼視度による結像位置の変動を調整するための合焦レンズが光軸方向に移動することによって生じる撮影倍率の変動情報が含まれることを特徴とする請求項１に記載の眼科測定装置。
3. 前記撮影光学系は変倍機能を備え、前記撮影光学系の情報には、変倍の情報が含まれることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の眼科測定装置。
4. 前記被検眼視度に関する情報には、前記合焦レンズの光軸方向への移動情報が含まれることを特徴とする請求項２または３に記載の眼科測定装置。
5. 眼底の撮影範囲を定めるマスクを眼底共役位置に配置した眼底の電子画像撮影のための撮影光学系と、撮影された電子画像を表示する表示手段と、該表示手段に表示された画像上での点を指定する指定手段あるいは画像上に円を描画する描画手段と、前記指定された所定点間の眼底上での実距離あるいは描画された円の直径に相当する眼底上の実距離を演算する演算手段と、を備えた眼科測定装置において、
   撮影倍率に影響を与える被検眼情報に応じて算出された眼底上でのマスクのサイズを格納する格納手段が設けられ、
   前記演算手段は、前記格納手段から読み出される被検眼情報に応じた眼底上でのマスクサイズと、該マスクの表示画面での座標距離と、指定された所定点間の表示画面上での座標距離あるいは描画された円の直径に相当する表示画面上での座標距離とに基づいて、前記眼底上の実距離を演算することを特徴とする眼科測定装置。
6. 撮影倍率に影響を与える被検眼情報が、被検眼視度、被検眼眼軸長、あるいは被検眼角膜曲率、あるいはこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項５に記載の眼科測定装置。
7. 前記格納手段に格納される眼底上でのマスクサイズは、被検眼視度と被検眼眼軸長ごとに、撮影光学系の撮影倍率、並びに合焦のために合焦レンズが光軸方向に移動することによって生じる撮影倍率の変動を考慮して算出されることを特徴とする請求項５または６に記載の眼科測定装置。
8. 前記マスクサイズの算出がモデル眼を用いて行われることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の眼科測定装置。
9. モデル眼を用いて被検眼視度、被検眼眼軸長、並びに被検眼角膜曲率の関係がテーブルの形で算出され、該テーブルからいずれか２つの情報に基づいて、他の一つの情報が求められることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の眼科測定装置。