JP4846912B2 - 眼科撮影装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
眼科医院等にて用いられる眼底カメラ等の眼科撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
眼科撮影装置の例として、被検眼眼底の立体撮影を行うことができる装置がある。これには大きく、一回の撮影で同時に左右の立体画像を得る方法と、通常の撮影装置を左右にずらし２度撮影することにより左右の立体像を得る方法がある。また、主反射鏡と被検眼との間に平行平面板を配置してその角度を変えることで左右の立体像を得る方式（特開平８−１９６５０９号公報）もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記従来例には改良すべき点がいくつかある。
【０００４】
第１に、同時立体撮影方法は、左右像の撮影をするために独立に二つの光学系を必要とするため複雑で高価である。さらに、大きさの限られた瞳孔から左右像を同時に撮影するため、瞳における照明光と撮影光の分離が困難となり、広い画角と十分な基線長を同時に得ることが難しい。
【０００５】
第２に、通常の撮影装置を左右にずらし二度撮影して左右の立体像を得る方法は、撮影に時間がかかり、また左右の立体像を撮影する時間の間隔が長いため、その間に眼底が回転等の変化をして精確な立体像を得ることが難しい。
【０００６】
第３に、主反射鏡と被検眼の間に平行平面板を配置し、角度を変えて立体撮影するものにおいては、主反射鏡の直前に動きのある平面板を配置するため物理的な配置上の制約が大きく、レンズの作動距離が短くなって撮影時の操作性を劣化させる。また平面板による収差が撮影画質を劣化させたりゴーストやフレアの発生を招く原因となる。
【０００７】
本発明は上記従来例の改良を図り、被検眼の立体眼底画像を良好に得ることが出来る優れた眼科撮影装置を提供することを目的とする。より具体的な目的のひとつは、可動部の少ないシンプルで信頼性の高い構造でありながら極めて精度の高いステレオ撮影を可能とすること、すなわち高信頼性と高精度化を高い次元で両立する眼科撮影装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
凹の反射面で反射した光を被検眼に照射する第１反射鏡と、 前記第１反射鏡に光源からの光を撮影絞りの穴部を有する反射鏡を介して照射する照明光学系と、
前記眼底からの反射光を前記第１反射鏡及び前記撮影絞りを介して撮影する撮影光学系と、
前記第１反射鏡の向きを変化させて複数回の撮影を行うことで異なる方向から複数の眼底画像を得るよう制御する制御装置と、
撮影スイッチと、を有し、
前記制御装置は、撮影スイッチの一回の操作で、前記第１反射鏡の角度を制御することにより前記撮影絞りの像を被検眼の瞳孔上の２個所へ順次投影し、前記光源を前記２個所の位置に対応して発光制御することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
眼科撮影装置の一例として、被検眼（患者眼）の眼底のステレオ撮影とモノラル撮影を選択することができる立体撮影眼底カメラの実施例を図１を示す。光路中、被検眼Ｅの手前に順に配置された全反射ミラーである主反射鏡１と、近赤外光のみ透過して可視光及び赤外光は反射する副反射鏡２から成る反射系によって対物反射光学系が構成される。また眼底の撮影光学系として、穴開きミラーである撮影絞り３、光軸上を移動可能なフォーカスレンズ４、撮影レンズ５、色分解プリズム６、撮像素子７ｂ、７ｒ、７ｇを有する。撮影絞り３は穴３ａが形成され穴開きミラーとしての役割と撮影絞りとしての役割を兼ねている。
【００１０】
ここで主反射鏡１は、副反射鏡２による撮影絞り３ａの反射像を瞳孔Ｅｒ近傍に結像する凹の反射面を持った凹面鏡である。その反射面形状は、瞳孔Ｅｒと前記反射像を二つの焦点とする二次曲面である。主反射鏡１はホルダー５０に保持され、該ホルダー５０は上部を支えるヒンジ５１と下部を支えるヒンジ５２によって物理的に支えられている。ヒンジ５１とヒンジ５２を結ぶ直線は仮想的な回転軸５３を定義している。この回転軸５３を基準に、ホルダー５０（主反射鏡１）は回転偏向が可能となっている。図示するように主反射鏡１の反射面は回転軸５３に対して傾いており、該反射面と回転軸５３とが交わる点に入射光５４の光軸がほぼ一致するように主反射鏡１が位置している。主反射鏡１の反射面からの反射光５５は瞳孔Ｅｐに導かれる。反射光５５の光軸と回転軸５３とがなす角度は直角である。そして回転軸５３、入射光５４の光軸、および反射光５５の光軸はすべて同一の面内（図１の紙面内）に含まれている。そして駆動源であるステッピングモータ１ａによって主反射鏡１の偏向が行われ、反射面の角度を変更する。なお駆動源としてはステッピングモータにかぎらず、その他モータ、ソレノイド、ミラーの裏面にピエゾ素子を配置した構造などの変形例をとり得る。
【００１１】
色分解プリズム６によって赤、青、緑の色分離がなされ、赤外光及び赤色光は撮像素子７rへ、青色光は撮像素子７ｂへ、緑色光は撮像素子７ｇに導かれて、それぞれ強度検出される。これらの撮像素子の出力する信号は、色バランス調整手段であり各色の増幅率を個別に変更可能な信号増幅器８ｂ、８ｒ、８ｇで増幅され、その後、画像処理部５０に入力される。画像処理部５０は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器９ｂ、９r、９g、デジタル画像データを記憶する画像メモリ９ｂｍ、９ｒｍ、９ｇｍ、画像の歪みを調整する画像処理装置１０、ビデオＲＡＭ１１ａ、１１ｂより構成される。画像処理装置１０には画像記録部１３が接続され、制御装置１４により制御される。画像記録部１３は、ＭＯ、ＭＤ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ハードディスク、ＶＴＲテープ等ドライブ装置を有し記録媒体１３ａへの書き込み及び読み出しを行う。ディスプレイ１２はビデオＲＡＭ１１ａの内容を表示し、立体ディスプレイ１５はビデオＲＡＭ１１ｂの内容を立体的に視覚できるように表示する。
【００１２】
また眼底照明光学系として、可視光及び赤外光の定常光を発するハロゲンランプ等の観察光源１６、コンデンサレンズ１７、可視光を遮断し赤外光を透過する可視カットフィルタ１８、閃光を発するストロボ光源１９、リング状の開口を有する絞り２０、挿入離脱自在に配置された赤外光を遮断するフィルタ２１、リレーレンズ２２、そして撮影絞り３、対物反射光学系（主反射鏡１、副反射鏡２）を有する。また被検眼の前眼部を観察するために、反射鏡３１、撮像素子３２、近赤外光を発する照明光源３３ａ、３３ｂで構成される観察光学系を有する。また制御装置１４には撮影スイッチ２３が接続され、そして撮影光源であるストロボ１９は、第一のコンデンサ２７ａ、第二のコンデンサ２７ｂを有するストロボ制御器２７により発光を制御する。
【００１３】
上記構成の装置の動作について以下説明する。図５は撮影の流れを示すフローチャートである。まず眼底を通常の単眼撮影する場合について説明する。単眼撮影を行なう場合には、モノラル撮影とステレオ撮影のいずれかを選択するためのスイッチ２４のボタン２４ｂを押す。この指令を検知した制御装置１４はコンデンサ２７ａのみを充電する。撮影者は、被検者を眼底カメラの正面に着座させ、まず眼底を赤外光で観察しながら被検眼と眼底カメラとの位置合わせを行う。観察状態においてフィルタ２１は光路外に待避している。観察光源１６を発した光はコンデンサレンズ１７により集光され、可視カットフィルタ１８により赤外光のみが透過し、撮影光源１９、リング状開口を有する絞り２０の開口を通過し、レンズ２２を通り、撮影絞り３の周辺のミラー部により上方に反射され、副反射鏡２、主反射鏡１、瞳孔Ｅｐを通して眼底Ｅｒを照明する。こうして赤外光で照明された眼底Ｅｒからの光は同じ光路を逆行し、撮影絞り３ａ、フォーカスレンズ４、撮影レンズ５を経て、前記色分解プリズム６に入射して赤外光が抽出され、撮像素子７ｒに赤外眼底画像が結像し電気信号に変換される。この信号は信号増幅器８rで増幅され、画像処理部５０に入力され、ビデオＲＡＭ１１ａのディスプレイ１２の領域１２ａに相当する部分に書き込まれ、ディスプレイ１２の領域１２ａに映し出される。またディスプレイ１２上の領域１２ｂには被検眼の前眼部像も映出される。照明光源の発した近赤外光(波長７２０ｎｍ)は被検眼の前眼部を照明する。照明された前眼部の像は、主反射鏡１により反射され、副反射鏡２を透過し、反射鏡３１により再び反射され、前眼部撮像素子３２の撮像面に結像する。この信号は制御装置１４に入力されデジタル信号に変換されビデオＲＡＭ１１ａのディスプレイ１２ｂに対応した領域に書き込まれる。ディスプレイ１２には被検眼の前眼部と眼底の像が別々に同時に映し出される。撮影者はこのディスプレイ１２の領域１２ｂに映った前眼部像を見ながら、不図示の操作手段を用いて被検眼瞳孔と指標１２ｄとが同心になるように光学系を上下左右に位置合わせし、さらに被検者の虹彩の模様のピントが最良となるように光軸方向に光学系の位置合わせを行なう。また、領域１２ａに映った眼底像を観察し、フォーカスレンズ４を動かしてピント合わせを行ないさらに撮影範囲の確認を行う。
【００１４】
以上の撮影準備が終了した後、撮影者は撮影スイッチ２３を操作し静止画撮影を行なう。撮影スイッチ２３の入力を検知したら、制御装置１４は赤外光を遮断するフィルタ２１を光路内に挿入し、撮像素子７ｒ、７ｇ、７ｂの光蓄積を開始し、ストロボ制御回路２７に発光信号を送り撮影を行なう。発光信号を受けたストロボ制御回路２７は、ストロボ１９にトリガ信号を送り、第一のコンデンサ２７ａに蓄えられた電荷を放電し発光する。ストロボ１９の閃光は前記観察光と同様、絞り２０の開口を通過し、フィルタ２１により赤外光が除去される。そして残りの可視光はレンズ２２を通り、撮影絞り３の穴３ａ周囲のミラーにより左方に反射され、副反射鏡２、主反射鏡１を介して、図２に示すように被検眼瞳孔Ｅｐの中央より眼底Ｅｒを照明する。こうして照明された眼底の像は、図２に示すように、被検眼の瞳孔の中央部を通り、再び主反射鏡１、撮影絞り３ａ、フォーカスレンズ４、撮影レンズ５を通り、前記色分解プリズム６に入射し、赤、緑、青それぞれの色に分解され、撮像素子７ｒ、７ｇ、７ｂに結像し電気信号に変換される。信号増幅器８ｒ、８ｇ、８ｂは、これらの信号を各色ごとに所定の増幅率で増幅することにより色バランスを調整し、画像ボード９ｒ、９ｇ、９ｂはＡ／Ｄ変換部でこの電気信号をデジタル画像データに変換し、記憶手段である画像ボード９中のメモリ９ｒｍ、９ｇｍ、９ｂｍに記憶する。それらの画像データは、画像処理装置１０によりメモリ１０ａに記憶してあるパターンにしたがって画像の歪みを補正され、メモリ１０ｂに記憶され、画像記録部１３により記録媒体１３ａに記録されるとともにディスプレイ１２の領域１２ａに表示され、その後、制御装置１４はフィルタ２１を光路外に離脱させモノラル撮影を終了する。
【００１５】
次に眼底を立体撮影（ステレオ撮影）する場合について説明する。基本的な動作手順は、制御手段によって主反射鏡の角度を所定角度に変化させ、この変化に同期して光源を複数回（２回）発光させることで、異なる方向から複数の画像を得るものである。
【００１６】
立体撮影を行なう場合には、撮影者はモード選択器２４のボタン２４ａを押す。この指令を検知した制御装置１４は、コンデンサ２７ａ、２７ｂの両方を充電する。撮影者は、被検者を眼底カメラの正面に着座させ、眼底を赤外光で観察しながら、被検眼と眼底カメラとの位置合わせを行う。観察光源１６を発した光は、コンデンサレンズ１７により集光され、可視カットフィルタ１８により赤外光のみが透過し、撮影光源１９、リング状開口を有する絞り２０の開口を通過し、レンズ２２を通り、撮影絞り３の周辺のミラー部により上方に反射され、副反射鏡２、主反射鏡１、瞳孔Ｅｐを通して眼底Ｅｒを照明する。このように赤外光で照明された眼底Ｅｒからの光は、同じ光路を逆行し撮影絞り３、フォーカスレンズ４、撮影レンズ５を経て、前記色分解プリズム６に入射し、撮像素子７ｒに結像し電気信号に変換される。この信号は、信号増幅器８rで所定の増幅率に増幅され、画像処理部５０に入力され、ビデオＲＡＭ１１のディスプレイ１２の領域１２ａに相当する部分に書き込まれ、ディスプレイ１２の領域１２ａに映し出される。また、ディスプレイ１２上の領域１２ｂには、前記単眼撮影の場合と同様に被検眼の前眼部像も映出される。ディスプレイ１２には被検眼の前眼部と眼底の像が同時に映し出される。
【００１７】
撮影者はこのディスプレイ１２の領域１２ｂに映った前眼部像を見ながら、不図示のジョイスティック等の操作手段を用いて被検眼瞳孔画像とこれに合成して表示される指標１２ｄとが、同心になるように光学系を上下左右に位置合わせし、さらに被検者の虹彩の模様のピントが最良となるように光軸方向に光学系の位置合わせを行なう。また領域１２ａに映った眼底像を観察し、フォーカスレンズ４を動かしてのピントあわせ、さらに撮影範囲の確認を行う。
【００１８】
以上の撮影準備が終了した後、撮影スイッチ２３を操作し静止画立体撮影を行なう。撮影スイッチ２３への入力を検知した制御装置１４は、赤外光を遮断するフィルタ２１を光路内に挿入し、ステッピングモータ１ａを駆動して主反射鏡１を立体撮影用の第一の所定角度とする。これに同期して撮像素子７ｒ、７ｇ、７ｂの光蓄積を開始し、ストロボ制御回路２７に発光信号を送り、立体撮影の第１回目の撮影を行なう。
【００１９】
ここで主反射鏡の角度と被検眼瞳孔上での絞り位置について説明する。図２は、アライメントが完了した時の、瞳孔と絞りとの位置関係であり、瞳孔と絞りの像は同心に配置されている。この時ミラーは初期位置であり前記回転軸に対して傾いていない。図３は、立体撮影の第一のミラー角度の時の瞳孔と絞りの位置関係であり、瞳孔上で絞りの位置は左に偏心している。また図４は立体撮影の第二のミラー角度の時の瞳孔と絞りの位置関係であり、瞳孔上で絞りの位置は右に偏心している。この図３の絞り位置に対する図４の絞りの偏心量が基線長に相当する。発光信号を受けたストロボ制御手段２７は、ストロボ１９にトリガ信号を送り、前記第一のコンデンサ２７ａに蓄えられた電荷を放電しストロボ１９が発光する。ストロボ１９を発した光束は前記観察光と同様に、リング状開口を有する絞り２０の開口を通過し、フィルタ２１により赤外光は除去され、残りの可視光はレンズ２２を通り、撮影絞り３周辺のミラー部により左方に反射され、副反射鏡２、主反射鏡１を介して、図３に示すように被検眼瞳孔Ｅｐの中央より左側に偏心した位置２０Ｌより眼底Ｅｒを照明する。このように照明された眼底の像は、図３に示すように被検眼瞳孔の中央より左側に偏心した撮影絞り３ａの結像位置３ａＬを通り、再び主反射鏡１、撮影絞り３ａ、フォーカスレンズ４、撮影レンズ５を通り、前記色分解プリズム６に入射し、赤、緑、青それぞれの色に分解され、撮像素子７ｒ、７ｇ、７ｂに結像する。信号増幅器８r、８g、８ｂは撮像装置の信号を各色ごとに所定の増幅率で増幅することにより色バランスを調整する。画像ボード９r、９g、９ｂはＡ／Ｄ変換部でデジタル画像データに変換してメモリ９ｒｍ、９ｇｍ、９ｂｍに記憶する。そして画像処理装置１０においてメモリ１０ａに記憶してある補正パターンに基づいて画像の歪みを補正して、メモリ１０ｂに記憶する。
【００２０】
上記動作に続いて立体撮影の第２回目の撮影を行なう。制御装置１４は、主反射鏡を前記第１の所定角度とは異なる第２の所定角度にミラー角度を設定し、これに同期してストロボ制御回路２７に信号を送り、ストロボ制御回路２７はストロボ１９にトリガ信号を送り、コンデンサ２７ｂに貯えられた電荷を放電しストロボ１９は発光する。ストロボ１９を発した光は前記と同様の光路を通り、図４に示すように被検眼瞳Ｅｐの中央より右側に偏心した位置２０Rより眼底を照明する。このように照明された眼底像は、図３に示すように、被検眼瞳孔の中央より右側に偏心した撮影絞り３ａの結像位置３ａＲを通り、再び主反射鏡１、撮影絞り３ａ、フォーカスレンズ４、撮影レンズ５を通り、色分解プリズム６に入射し、赤、緑、青それぞれの色に分離され、撮像素子７ｒ、７ｇ、７ｂに結像し、電気信号に変換される。信号増幅器８r、８g、８ｂは、これらの信号を各色ごとに所定の増幅率で増幅することにより色バランスを調整し、画像ボード９r、９g、９ｂではＡ／Ｄ変換部でデジタル画像データに変換しメモリ９ｒｍ、９ｇｍ、９ｂｍに記憶する。画像処理装置１０はメモリ１０ａに記憶してある補正パターンに応じて画像の歪みを補正してメモリ１０ｃに記憶する。メモリ１０ｂ、１０ｃに記憶された画像は、画像記録装置１３で記録媒体１３ａにストアする。同時にビデオＲＡＭ１１ａの領域１２ａ、１２ｂに相当する部分に書き込んでディスプレイ１２上に独立に表示するとともに、ステレオディスプレイ用のビデオＲＡＭ１１ｂにも書き込んで立体ディスプレイ１５に表示する。撮影者はディスプレイ１５上の立体眼底画像を観察することができる。またディスプレイ１２に独立に映った左右の画像を見ることにより、フレア、画像の明るさの差を個々の画像について確認することができる。撮影終了後、制御装置１４は主反射鏡１の位置を初期位置に戻し、フィルタ２１を光路外に離脱する。
【００２１】
なお上記例においては、一定の基線長の場合について説明したが、基線長を選択する手段とその選択された基線長に応じて前記主反射鏡を傾ける角度を変更する手段を設けても良い。瞳孔径の小さな被検眼に対しても良好な立体画像を得ることができるため使い勝手が向上する。また上記例においては、主反射鏡１の偏向角度を変化させて左右の立体撮影を行なったが、この代わりに副反射鏡２の偏向角度を変化させるようにしてもよい。副反射鏡２はサイズが小さいので早く動かすのに適している。また主反射鏡１と副反射鏡２の両方を互いに異なる方向の回転軸で偏向させるようにしてもよく、要は眼底画像を異なる方向から得ることが出来るように対物反射光学系の少なくとも１枚の反射鏡を偏向させるようにすればよい。
【００２２】
以上説明した眼科撮影装置によれば、以下に列挙する作用効果を奏する。
（１）対物反射鏡の角度を変化させて立体撮影を行なうことにより、広い画角の眼底像を十分な基線長より立体撮影することができる。
（２）一度の動作で立体撮影ができるため操作が簡単であり、しかも精度の高い立体画像を得ることができる。
（３）ミラーを動かすという、簡単な構造で立体撮影が可能になるため、通常の単眼撮影の撮影装置を複雑化することなく、単眼撮影、一動作での立体撮影が可能な装置を提供することが可能になり、撮影者は２台の眼底カメラを持つ必要がなくなる。
（４）反射鏡を微少量だけ動かすことで異なる方向から複数回撮影ができ、可動部が少ないため、眼球の変位が無視できるほどの極めて短い撮影間隔で立体撮影ができる。
（５）対物反射鏡を使用しているため、黒点板等を配置する必要がなく、照明光学系を小型化することができる。また、ステレオ撮影とモノラル撮影で黒点を取り替える必要がないので、構造が簡単になり信頼性がより向上する。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、異なる方向から複数の眼底画像を得て高精度なステレオ撮影を行うことができる。その際、反射鏡を微少量だけ動かすこだけで済むため、可動部の少ないシンプルで信頼性の高い構造でありながら極めて精度の高い撮影が可能である。これにより高信頼性と高精度化を高い次元で両立した眼科撮影装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の眼底カメラの配置を表わす図
【図２】瞳孔と絞りの位置関係を示す図
【図３】瞳孔と絞りの位置関係を示す図
【図４】瞳孔と絞りの位置関係を示す図
【図５】撮影の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
１ 主反射鏡
２ 副反射鏡
３ 穴開きミラー
４ フォーカスレンズ
５ 撮影レンズ
６ 色分解プリズム
７ 撮像素子
８ 増幅回路
９ 画像ボード
１０ 画像処理装置
１１ ビデオＲＡＭ
１２ ディスプレイ
１３ 画像記録部
１４ 制御装置
１５ 立体ディスプレイ
１６ 観察光源
１７ コンデンサレンズ
１８ 可視光を遮断するフィルタ
１９ ストロボ光源
２０ 絞り
２１ 赤外光遮断フィルタ
２２ レンズ
２３ 撮影スイッチ
２４ モード選択器
２７ ストロボ制御器
３１ 反射鏡
３２ 撮像素子
３３ａ、３３ｂ 照明光源
５０ 画像処理部

Claims (8)

1. 凹の反射面で反射した光を被検眼に照射する第１反射鏡と、 前記第１反射鏡に光源からの光を撮影絞りの穴部を有する反射鏡を介して照射する照明光学系と、
   前記眼底からの反射光を前記第１反射鏡及び前記撮影絞りを介して撮影する撮影光学系と、
   前記第１反射鏡の向きを変化させて複数回の撮影を行うことで異なる方向から複数の眼底画像を得るよう制御する制御装置と、
   撮影スイッチと、を有し、
   前記制御装置は、撮影スイッチの一回の操作で、前記第１反射鏡の角度を制御することにより前記撮影絞りの像を被検眼の瞳孔上の２個所へ順次投影し、前記光源を前記２個所の位置に対応して発光制御することを特徴とする眼科撮影装置。
2. 前記制御装置は前記第１反射鏡の角度変化に同期して前記光源を複数回発光させる請求項１に記載の眼科撮影装置。
3. 前記照明光学系は前記第１反射鏡とは異なる第２反射鏡を有する請求項１又は２に記載の眼科撮影装置。
4. 前記第１反射鏡は、前記撮影絞りの反射像を、前記被検眼の瞳孔近傍に結像することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の眼科撮影装置。
5. 前記回転軸、前記第２反射鏡から前記第１反射鏡に入射する入射光の光軸、および前記第１反射鏡で反射して瞳孔に向かう反射光の光軸は同一の面内に含まれ、且つ、前記回転軸と前記反射光の光軸とがなす角度はほぼ直角である請求項３又は４に記載の眼科撮影装置。
6. 前記撮影光学系は撮像素子を有し、該撮像素子からの信号をもとに画像情報を記憶する記憶装置と、前記撮像素子で撮像した画像を表示するディスプレイを更に有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の眼科撮影装置。
7. 前記複数の方向から撮影した複数画像を元に、立体情報として眼底画像を表示する立体ディスプレイを更に有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の眼科撮影装置。
8. ステレオ撮影とモノラル撮影のいずれかを選択するモード選択器を有し、該選択に応じて撮影回数が設定される請求項１乃至７のいずれか一項に記載の眼科撮影装置。

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