眼底観察装置としては、従来から眼底カメラが広く用いられている。図11は、従来の一般的な眼底カメラの外観構成の一例を表し、図12は、眼底カメラに内蔵される光学系の構成の一例を表している(たとえば特許文献1参照。)。なお、「観察」とは、眼底の撮影画像を観察する場合を少なくとも含むものとする(その他、肉眼による眼底観察を含んでもよい。)。
まず、図11を参照しつつ、従来の眼底カメラ1000の外観構成について説明する。この眼底カメラ1000は、ベース2上に前後左右方向(水平方向)にスライド可能に搭載された架台3を備えている。この架台3には、検者が各種操作を行うための操作パネル3aとジョイスティック4が設置されている。
検者は、ジョイスティック4を操作することによって、架台3をベース2上において3次元的に移動させることができる。ジョイスティック4の頂部には、眼底を撮影するときに押下される操作ボタン4aが配置されている。
ベース2上には支柱5が立設されている。この支柱5には、被検者の顎部を載置するための顎受け6と、被検眼Eを固視させるための光を発する外部固視灯7とが設けられている。
架台3上には、眼底カメラ1000の各種の光学系や制御系を格納する本体部8が搭載されている。なお、制御系は、ベース2や架台3の内部等に設けられていることもあるし、眼底カメラ1000に接続されたコンピュータ等の外部装置に設けられていることもある。
本体部8の被検眼E側(図11の紙面左方向)には、被検眼Eに対峙して配置される対物レンズ部8aが設けられている。また、本体部8の検者側(図11の紙面右方向)には、被検眼Eの眼底を肉眼観察するための接眼レンズ部8bが設けられている。
更に、本体部8には、被検眼Eの眼底の静止画像を撮影するためのスチルカメラ9と、眼底の静止画像や動画像を撮影するためのテレビカメラ等の撮像装置10とが設けられている。このスチルカメラ9と撮像装置10は、それぞれ本体部8に対して着脱可能に形成されている。
スチルカメラ9としては、検査の目的や撮影画像の保存方法などの各種条件に応じて、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子を搭載したデジタルカメラや、フィルムカメラや、インスタントカメラなどを適宜に装着して使用することができる。本体部8には、このような各種のスチルカメラ9を選択的に装着するための装着部8cが形成されている。
スチルカメラ9や撮像装置10がデジタル撮像方式のものである場合、これらにより撮影された眼底画像の画像データを、眼底カメラ1000に接続されたコンピュータ等に送信し、その眼底画像をディスプレイに表示させて観察することができる。また、眼底カメラ1000に接続された画像記録装置に画像データを送信してデータベース化し、たとえば電子カルテ作成用の電子データとして用いることができる。
また、本体部8の検者側には、タッチパネルモニタ11が設けられている。このタッチパネルモニタ11には、(デジタル方式の)スチルカメラ9や撮像装置10から出力される映像信号に基づいて作成される被検眼Eの眼底画像が表示される。また、このタッチパネルモニタ11には、その画面中央を原点とする2次元座標系が眼底画像に重ねて表示されるようになっている。検者が画面上の所望の位置に触れると、その触れた位置に対応する座標値が表示されるようになっている。
次に、図12を参照しつつ、眼底カメラ1000の光学系の構成について説明する。眼底カメラ1000には、被検眼Eの眼底Efを照明する照明光学系100と、この照明光の眼底反射光を接眼レンズ部8b、スチルカメラ9、撮像装置10に導く撮影光学系120とが設けられている。
照明光学系100は、観察光源101、コンデンサレンズ102、撮影光源103、コンデンサレンズ104、エキサイタフィルタ105及び106、リング透光板107、ミラー108、LCD109、照明絞り110、リレーレンズ111、孔開きミラー112、対物レンズ113を含んで構成されている。
観察光源101は、たとえばハロゲンランプにより構成され、眼底観察用の定常光(連続光)を出力する。コンデンサレンズ102は、観察光源101から発せられた定常光(観察照明光)を集光して、観察照明光を眼底にほぼ均等に照明させるための光学素子である。
撮影光源103は、たとえばキセノンランプにより構成され、眼底Efの撮影を行うときにフラッシュ発光される。コンデンサレンズ104は、撮影光源103から発せられたフラッシュ光(撮影照明光)を集光して、撮影照明光を眼底Efに均等に照射させるための光学素子である。
エキサイタフィルタ105、106は、眼底Efの眼底画像の蛍光撮影を行うときに使用されるフィルタである。このエキサイタフィルタ105、106は、それぞれ、ソレノイド等の駆動機構(図示せず)によって光路上に挿脱可能とされている。エキサイタフィルタ105は、FAG(フルオレセイン蛍光造影)撮影時に光路上に配置される。一方、エキサイタフィルタ106は、ICG(インドシアニングリーン蛍光造影)撮影時に光路上に配置される。なお、カラー撮影時には、エキサイタフィルタ105、106はともに光路上から退避される。
リング透光板107は、被検眼Eの瞳孔と共役な位置に配置されており、照明光学系100の光軸を中心としたリング透光部107aを備えている。ミラー108は、観察光源101や撮影光源103が発した照明光を撮影光学系120の光軸方向に反射させる。LCD109は、被検眼Eの固視を行うための固視標(図示せず)などを表示する。
照明絞り110は、フレア防止等のために照明光の一部を遮断する絞り部材である。この照明絞り110は、照明光学系100の光軸方向に移動可能に構成されており、それにより眼底Efの照明領域を調整できるようになっている。
孔開きミラー112は、照明光学系100の光軸と撮影光学系120の光軸とを合成する光学素子である。孔開きミラー112の中心領域には孔部112aが開口されている。照明光学系100の光軸と撮影光学系120の光軸は、この孔部112aの略中心位置にて交差するようになっている。対物レンズ113は、本体部8の対物レンズ部8a内に設けられている。
このような構成を有する照明光学系100は、以下のような態様で眼底Efを照明する。まず、眼底観察時には観察光源101が点灯されて観察照明光が出力される。この観察照明光は、コンデンサレンズ102、104を介してリング透光板107を照射する(エキサイタフィルタ105、106は光路上から退避されている。)。リング透光板107のリング透光部107aを通過した光は、ミラー108により反射され、LCD109、照明絞り110及びリレーレンズ111を経由して孔開きミラー112により反射される。孔開きミラー112により反射された観察照明光は、撮影光学系120の光軸方向に進行し、対物レンズ113により集束されて被検眼Eに入射して眼底Efを照明する。
このとき、リング透光板107が被検眼Eの瞳孔に共役な位置に配置されていることから、瞳孔上には、被検眼Eに入射する観察照明光のリング状の像が形成される。観察照明光の眼底反射光は、この瞳孔上のリング状の像の中心暗部を通じて被検眼Eから出射するようになっている。このようにして、観察照明光の眼底反射光に対する、被検眼Eに入射してくる観察照明光の影響を防止するようになっている。
一方、眼底Efを撮影するときには、撮影光源103がフラッシュ発光され、撮影照明光が同様の経路を通じて眼底Efに照射される。なお、蛍光撮影の場合には、FAG撮影かICG撮影かに応じて、エキサイタフィルタ105又は106が選択的に光路上に配置される。
次に、撮影光学系120について説明する。撮影光学系120は、対物レンズ113、孔開きミラー112(の孔部112a)、撮影絞り121、バリアフィルタ122及び123、変倍レンズ124、リレーレンズ125、撮影レンズ126、クイックリターンミラー127及び撮影媒体9aを含んで構成される。ここで、撮影媒体9aは、スチルカメラ9に用いられる任意の撮影媒体(CCD等の撮像素子、カメラフィルム、インスタントフィルムなど)である。
瞳孔上のリング状の像の中心暗部を通じて被検眼Eから出射した照明光の眼底反射光は、孔開きミラー112の孔部112aを通じて撮影絞り121に入射する。孔開きミラー112は、照明光の角膜反射光を反射して、撮影絞り121に入射する眼底反射光に角膜反射光を混入させないように作用する。それにより、観察画像や撮影画像におけるフレアの発生を抑止するようになっている。
撮影絞り121は、大きさの異なる複数の円形の透光部が形成された板状の部材である。複数の透光部は、絞り値(F値)の異なる絞りを構成し、図示しない駆動機構によって、透光部が択一的に光路上に配置されるようになっている。
バリアフィルタ122、123は、それぞれ、ソレノイド等の駆動機構(図示せず)によって光路上に挿脱可能とされている。FAG撮影を行うときにはバリアフィルタ122が光路上に配置され、ICG撮影を行うときにはバリアフィルタ123が光路上に配置される。また、カラー撮影を行うときには、バリアフィルタ122、123は、光路上からともに退避される。
変倍レンズ124は、図示しない駆動機構によって撮影光学系120の光軸方向に移動可能とされている。それにより、観察倍率や撮影倍率の変更、眼底画像のフォーカスなどを行うことができる。撮影レンズ126は、被検眼Eからの眼底反射光を撮影媒体9a上に結像させるレンズである。
クイックリターンミラー127は、図示しない駆動機構によって回動軸127a周りに回動可能に設けられている。スチルカメラ9で眼底Efの撮影を行う場合には、光路上に斜設されているクイックリターンミラー127を上方に跳ね上げて、眼底反射光を撮影媒体9aに導くようになっている。一方、撮像装置10による眼底撮影時や、検者の肉眼による眼底観察時には、クイックリターンミラー127を光路上に斜設配置させた状態で、眼底反射光を上方に向けて反射するようになっている。
撮影光学系120には、更に、クイックリターンミラー127により反射された眼底反射光を案内するための、フィールドレンズ(視野レンズ)128、切換ミラー129、接眼レンズ130、リレーレンズ131、反射ミラー132、撮影レンズ133及び撮像素子10aが設けられている。撮像素子10aは、撮像装置10に内蔵されたCCD等の撮像素子である。タッチパネルモニタ11には、撮像素子10aにより撮影された眼底画像Ef′が表示される。
切換ミラー129は、クイックリターンミラー127と同様に、回動軸129a周りに回動可能とされている。この切換ミラー129は、肉眼による観察時には光路上に斜設された状態で眼底反射光を接眼レンズ130に向けて反射する。
また、撮像装置10を用いて眼底画像を撮影するときには、切換ミラー129を光路上から退避して、眼底反射光を撮像素子10aに向けて導く。その場合、眼底反射光は、リレーレンズ131を経由してミラー132により反射され、撮影レンズ133によって撮像素子10aに結像される。
このような眼底カメラ1000は、眼底Efの表面、すなわち網膜の状態を観察するために用いられる眼底観察装置である。換言すると、眼底カメラ1000は、被検眼Eの角膜の方向から眼底Efを見たときの2次元的な眼底画像を得るための装置である。一方、網膜の深層には脈絡膜や強膜といった組織が存在し、これらの組織の状態を観察するための技術が望まれていたが、近年、これら深層組織を観察するための装置の実用化が進んでいる(たとえば特許文献2、3参照)。
特許文献2、3に開示された眼底観察装置は、いわゆるOCT(Optical Coherence Tomography)技術を応用した装置(光画像計測装置、光コヒーレンストポグラフィ装置などと呼ばれる。)である。この眼底観察装置は、低コヒーレンス光を二分して、その一方(信号光)を眼底に導き、他方(参照光)を所定の参照物体に導くとともに、眼底を経由した信号光と参照物体を経由した参照光とを重畳して得られる干渉光を検出して解析することにより、眼底の表面ないし深層組織の断層画像を形成する装置である。また、光画像計測装置は、複数の断層画像に基づいて、眼底の3次元画像を形成することが可能である。なお、特許文献2に記載の光画像計測装置は、一般に、フーリエドメイン(Fourier Domain)OCTなどと呼ばれている。
フーリエドメインOCTは、信号光をスキャンして眼底に照射することにより、その走査線に沿った深度方向の断面を有する断層画像を形成するようになっている。このような信号光のスキャンは、Bスキャンなどと呼ばれている(たとえば非特許文献1参照)。
3次元画像を形成する場合、複数の走査線に沿ってBスキャンを実行し、それにより得られる複数の断層画像に補間処理を施すなどして3次元画像データを生成する。この3次元画像データは、X線CT装置等の医用画像診断装置と同様に、ボリュームデータ或いはボクセルデータなどと呼ばれ、3次元的に配列された各ボクセルに画素データ(明るさ、濃淡、色等のデータ。たとえば輝度値やRGB値など。)が割り当てられた形態の画像データである。3次元画像は、ボリュームデータをレンダリングして得られる所定の視線方向から見た擬似的な3次元画像として表示される。
特開2004−350849号公報
特開2003−543号公報
特開2005−241464号公報
NEDOワークショップ「人体の"窓"、眼底から体内を見る(診る)」−最新光学技術を駆使した生活習慣病の超早期診断機器開発−(開催日:2005年4月25日)、インターネット〈URL:http://www.nedo.go.jp/informations/koubo/170627_2/besshi3.pdf〉
本発明に係る眼底観察装置の好適な実施の形態の一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、従来と同様の構成部分については、図11、図12と同じ符号を用いることにする。
まず、図1〜図7を参照して、本実施形態に係る眼底観察装置の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る眼底観察装置1の全体構成の一例を表している。図2は、眼底カメラユニット1A内の走査ユニット141の構成の一例を表している。図3は、OCTユニット150の構成の一例を表している。図4は、演算制御装置200のハードウェア構成の一例を表している。図5は、眼底観察装置1の制御系の構成の一例を表している。図6は、眼底カメラユニット1Aに設けられた操作パネル3aの構成の一例を表している。図7は、演算制御装置200の制御系の構成の一例を表している。
[全体構成]
図1に示すように、眼底観察装置1は、眼底カメラとして機能する眼底カメラユニット1Aと、光画像計測装置(OCT装置)の光学系を格納したOCTユニット150と、各種の演算処理や制御処理等を実行する演算制御装置200とを含んで構成されている。
OCTユニット150には、接続線152の一端が取り付けられている。この接続線152の他端には、コネクタ部151が取り付けられている。このコネクタ部151は、図11に示した装着部8cに装着される。また、接続線152の内部には光ファイバが導通されている。OCTユニット150と眼底カメラユニット1Aは、接続線152を介して光学的に接続されている。OCTユニット150の詳細構成については、図3を参照しつつ後述することにする。
〔眼底カメラユニットの構成〕
眼底カメラユニット1Aは、光学的に取得されるデータ(撮像装置10、12により検出されるデータ)に基づいて被検眼の眼底の表面の2次元画像を形成する装置であり、図11に示した従来の眼底カメラ1000とほぼ同様の外観構成を有している。また、眼底カメラユニット1Aは、図12に示した従来の光学系と同様に、被検眼Eの眼底Efを照明する照明光学系100と、この照明光の眼底反射光を撮像装置10に導く撮影光学系120とを備えている。
なお、詳細は後述するが、本実施形態の撮影光学系120における撮像装置10は、近赤外領域の波長を有する照明光を検出するものである。また、この撮影光学系120には、可視領域の波長を有する照明光を検出する撮像装置12が別途設けられている。更に、この撮影光学系120は、OCTユニット150からの信号光を眼底Efに導くとともに、眼底Efを経由した信号光をOCTユニット150に導くようになっている。
さて、照明光学系100は、従来と同様に、観察光源101、コンデンサレンズ102、撮影光源103、コンデンサレンズ104、エキサイタフィルタ105及び106、リング透光板107、ミラー108、LCD109、照明絞り110、リレーレンズ111、孔開きミラー112、対物レンズ113を含んで構成される。
観察光源101は、約400nm〜700nmの範囲に含まれる可視領域の波長の照明光を出力する。また、撮影光源103は、約700nm〜800nmの範囲に含まれる近赤外領域の波長の照明光を出力する。この撮影光源103から出力される近赤外光は、OCTユニット150で使用する光の波長よりも短く設定されている(後述)。
また、撮影光学系120は、対物レンズ113、孔開きミラー112(の孔部112a)、撮影絞り121、バリアフィルタ122及び123、変倍レンズ124、リレーレンズ125、撮影レンズ126、ダイクロイックミラー134、フィールドレンズ(視野レンズ)128、ハーフミラー135、リレーレンズ131、ダイクロイックミラー136、撮影レンズ133、撮像装置10(撮像素子10a)、反射ミラー137、撮影レンズ138、撮影装置12(撮像素子12a)、レンズ139及びLCD(Liquid Crystal Display;液晶ディスプレイ)140を含んで構成される。
本実施形態に係る撮影光学系120においては、図12に示した従来の撮影光学系120と異なり、ダイクロイックミラー134、ハーフミラー135、ダイクロイックミラー136、反射ミラー137、撮影レンズ138、レンズ139及びLCD140が設けられている。
ダイクロイックミラー134は、照明光学系100からの照明光の眼底反射光(約400nm〜800nmの範囲に含まれる波長を有する)を反射するとともに、OCTユニット150からの信号光LS(約800nm〜900nmの範囲に含まれる波長を有する;後述)を透過させるように構成されている。
また、ダイクロイックミラー136は、照明光学系100からの可視領域の波長を有する照明光(観察光源101から出力される波長約400nm〜700nmの可視光)を透過させるとともに、近赤外領域の波長を有する照明光(撮影光源103から出力される波長約700nm〜800nmの近赤外光)を反射するように構成されている。
LCD140には、内部固視標などが表示される。このLCD140からの光は、レンズ139により集光された後に、ハーフミラー135により反射され、フィールドレンズ128を経由してダイクロイックミラー136に反射される。そして、撮影レンズ126、リレーレンズ125、変倍レンズ124、孔開きミラー112(の孔部112a)、対物レンズ113等を経由して、被検眼Eに入射する。それにより、被検眼Eの眼底Efに内部固視標等が投影される。
撮像素子10aは、テレビカメラ等の撮像装置10に内蔵されたCCDやCMOS等の撮像素子であり、特に、近赤外領域の波長の光を検出するものである(つまり、撮像装置10は、近赤外光を検出する赤外線テレビカメラである。)。撮像装置10は、近赤外光を検出した結果として映像信号を出力する。タッチパネルモニタ11は、この映像信号に基づいて、眼底Efの表面の2次元画像(眼底画像Ef′)を表示する。また、この映像信号は演算制御装置200に送られ、そのディスプレイ(後述)に眼底画像Ef′が表示されるようになっている。なお、この撮像装置10による眼底撮影時には、たとえば照明光学系100の撮影光源103から出力される近赤外領域の波長を有する照明光が用いられる。
一方、撮像素子12aは、テレビカメラ等の撮像装置12に内蔵されたCCDやCMOS等の撮像素子であり、特に、可視領域の波長の光を検出するものである(つまり、撮像装置12は、可視光を検出するテレビカメラである。)。撮像装置12は、可視光を検出した結果として映像信号を出力する。タッチパネルモニタ11は、この映像信号に基づいて、眼底Efの表面の2次元画像(眼底画像Ef′)を表示する。また、この映像信号は演算制御装置200に送られ、そのディスプレイ(後述)に眼底画像Ef′が表示されるようになっている。なお、この撮像装置12による眼底撮影時には、たとえば照明光学系100の観察光源101から出力される可視領域の波長を有する照明光が用いられる。
本実施形態の撮影光学系120には、走査ユニット141と、レンズ142とが設けられている。走査ユニット141は、OCTユニット150から出力される光(信号光LS;後述する。)を眼底Ef上において走査する構成を具備している。
レンズ142は、OCTユニット150から接続線152を通じて導光された信号光LSを平行な光束にして走査ユニット141に入射させる。また、レンズ142は、走査ユニット141を経由してきた信号光LSの眼底反射光を集束させるように作用する。
図2に、走査ユニット141の具体的構成の一例を示す。走査ユニット141は、ガルバノミラー141A、141Bと、反射ミラー141C、141Dとを含んで構成されている。
ガルバノミラー141A、141Bは、それぞれ回動軸141a、141bを中心に回動可能とされている。回動軸141a、141bは、互いに直交するように配設されている。図2においては、ガルバノミラー141Aの回動軸141aは、同図の紙面に対して平行方向に配設されており、ガルバノミラー141Bの回動軸141bは、同図の紙面に対して直交する方向に配設されている。すなわち、ガルバノミラー141Bは、図2中の両側矢印に示す方向に回動可能に構成され、ガルバノミラー141Aは、当該両側矢印に対して直交する方向に回動可能に構成されている。それにより、この一対のガルバノミラー141A、141Bは、信号光LSの反射方向を互いに直交する方向に変更するようにそれぞれ作用する。なお、ガルバノミラー141A、141Bのそれぞれの回動動作は、後述のミラー駆動機構(図5参照)によって駆動される。
ガルバノミラー141A、141Bにより反射された信号光LSは、反射ミラー141C、141Dにより反射され、ガルバノミラー141Aに入射したときと同一の向きに進行するようになっている。
なお、前述のように、接続線152の内部には光ファイバ152aが導通されており、この光ファイバ152aの端面152bは、レンズ142に対峙して配設される。この端面152bから出射した信号光LSは、レンズ142に向かってビーム径を拡大しつつ進行するが、このレンズ142によって平行な光束とされる。逆に、眼底Efを経由した信号光LSは、このレンズ142により、端面152bに向けて集束されるようになっている。
〔OCTユニットの構成〕
次に、図3を参照しつつOCTユニット150の構成について説明する。同図に示すOCTユニット150は、光学的な走査により取得されるデータ(後述のCCD184により検出されるデータ)に基づいて前記眼底の断層画像を形成するための装置であり、従来の光画像計測装置とほぼ同様の光学系、すなわち、光源から出力された光を参照光と信号光とに分割し、参照物体を経由した参照光と被測定物体(眼底Ef)を経由した信号光とを重畳して干渉光を生成する干渉計と、この干渉光を検出した結果としての信号を演算制御装置200に向けて出力する手段とを具備している。演算制御装置200は、この信号を解析して被測定物体(眼底Ef)の画像を形成する。
低コヒーレンス光源160は、低コヒーレンス光L0を出力するスーパールミネセントダイオード(SLD)や発光ダイオード(LED)等の広帯域光源により構成されている。この低コヒーレンス光L0は、たとえば、近赤外領域の波長を有し、かつ、数十マイクロメートル程度の時間的コヒーレンス長を有する光とされる。この低コヒーレンス光源160から出力される低コヒーレンス光L0は、眼底カメラユニット1Aの照明光(波長約400nm〜800nm)よりも長い波長、たとえば約800nm〜900nmの範囲に含まれる波長を有している。
低コヒーレンス光源160から出力された低コヒーレンス光L0は、たとえばシングルモードファイバないしはPMファイバ(Polarization maintaining fiber;偏波面保持ファイバ)からなる光ファイバ161を通じて光カプラ(coupler)162に導かれる。光カプラ162は、この低コヒーレンス光L0を参照光LRと信号光LSとに分割する。
なお、光カプラ162は、光を分割する手段(スプリッタ;splitter)、及び、光を重畳する手段(カプラ)の双方の作用を有するが、ここでは慣用的に「光カプラ」と称することにする。
光カプラ162により生成された参照光LRは、シングルモードファイバ等からなる光ファイバ163により導光されてファイバ端面から出射される。出射された参照光LRは、コリメータレンズ171により平行光束とされた後、ガラスブロック172及び濃度フィルタ173を経由し、参照ミラー174(参照物体)によって反射される。
参照ミラー174により反射された参照光LRは、再び濃度フィルタ173及びガラスブロック172を経由し、コリメータレンズ171によって光ファイバ163のファイバ端面に集光される。集光された参照光LRは、光ファイバ163を通じて光カプラ162に導かれる。
なお、ガラスブロック172と濃度フィルタ173は、参照光LRと信号光LSの光路長(光学距離)を合わせるための遅延手段として、また参照光LRと信号光LSの分散特性を合わせるための手段として作用している。
また、参照ミラー174は、参照光LRの進行方向(図3に示す矢印方向)に移動されるように構成されている。それにより、被検眼Eの眼軸長などに応じた参照光LRの光路長を確保するようになっている。なお、この参照ミラー174の移動は、モータ等の駆動装置を含んで構成される駆動機構(後述の参照ミラー駆動機構243;図5参照)によって行われる。
一方、光カプラ162により生成された信号光LSは、シングルモードファイバ等からなる光ファイバ164により接続線152の端部まで導光される。接続線152の内部には光ファイバ152aが導通されている。ここで、光ファイバ164と光ファイバ152aとは、単一の光ファイバにより構成されていてもよいし、また、各々の端面同士を接合するなどして一体的に形成されたものであってもよい。いずれにしても、光ファイバ164、152aは、眼底カメラユニット1AとOCTユニット150との間で、信号光LSを伝送可能に構成されていれば十分である。
信号光LSは、接続線152内部を導光されて眼底カメラユニット1Aに案内される。そして、レンズ142、走査ユニット141、ダイクロイックミラー134、撮影レンズ126、リレーレンズ125、変倍レンズ124、撮影絞り121、孔開きミラー112の孔部112a、対物レンズ113を経由して、被検眼Eに入射する(このとき、バリアフィルタ122、123は、それぞれ光路から退避されている。)。
被検眼Eに入射した信号光LSは、眼底(網膜)Ef上にて結像し反射される。このとき、信号光LSは、眼底Efの表面で反射されるだけでなく、眼底Efの深部領域にも到達して屈折率境界において散乱される。したがって、眼底Efを経由した信号光LSは、眼底Efの表面形態を反映する情報と、眼底深部組織の屈折率境界における後方散乱の状態を反映する情報とを含んだ光となる。この光を単に「信号光LSの眼底反射光」と呼ぶことがある。
信号光LSの眼底反射光は、上記経路を逆向きに進行して光ファイバ152aの端面152bに集光され、この光ファイバ152を通じてOCTユニット150に入射し、光ファイバ164を通じて光カプラ162に戻ってくる。光カプラ162は、この信号光LSと、参照ミラー174にて反射された参照光LRとを重畳して干渉光LCを生成する。生成された干渉光LCは、シングルモードファイバ等からなる光ファイバ165を通じてスペクトロメータ180に導光される。
なお、本実施形態においては、上記のようにマイケルソン型の干渉計を採用しているが、たとえばマッハツェンダー型など任意のタイプの干渉計を適宜に採用することが可能である。
スペクトロメータ(分光計)180は、コリメータレンズ181、回折格子182、結像レンズ183、CCD184を含んで構成される。本実施形態の回折格子182は、透過型回折格子であるが、もちろん反射型回折格子を用いることも可能である。また、CCD184に代えて、その他の光検出素子を適用することももちろん可能である。
スペクトロメータ180に入射した干渉光LCは、コリメータレンズ181により平行光束とされた後、回折格子182によって分光(スペクトル分解)される。分光された干渉光LCは、結像レンズ183によってCCD184の撮像面上に結像される。CCD184は、この干渉光LCを受光して電気的な検出信号に変換し、この検出信号を演算制御装置200に出力する。
〔演算制御装置の構成〕
次に、演算制御装置200の構成について説明する。この演算制御装置200は、OCTユニット150のスペクトロメータ180のCCD184から入力される検出信号を解析して、被検眼Eの眼底Efの断層画像を形成する処理を行う。このときの解析手法は、従来のフーリエドメインOCTの手法と同じである。
また、演算制御装置200は、眼底カメラユニット1Aの撮像装置10、12から出力される映像信号に基づいて眼底Efの表面(網膜)の形態を示す2次元画像(の画像データ)を形成する処理を行う。
更に、演算制御装置200は、眼底カメラユニット1A及びOCTユニット150の各部の制御を実行する。
眼底カメラユニット1Aの制御としては、たとえば、観察光源101や撮影光源103による照明光の出力制御、エキサイタフィルタ105、106やバリアフィルタ122、123の光路上への挿入/退避動作の制御、LCD140等の表示動作の制御、照明絞り110の移動制御(絞り値の制御)、撮影絞り121の絞り値の制御、変倍レンズ124の移動制御(倍率の制御)などを行う。また、演算制御装置200は、走査ユニット141内のガルバノミラー141A、141Bの回動動作の制御を行う。
一方、OCTユニット150の制御としては、低コヒーレンス光源160による低コヒーレンス光の出力制御、参照ミラー174の移動制御、CCD184の蓄積時間の制御などを行う。
以上のように作用する演算制御装置200のハードウェア構成の一例について、図4を参照しつつ説明する。演算制御装置200は、従来のコンピュータと同様のハードウェア構成を備えている。具体的には、マイクロプロセッサ201(CPU、MPU等)、RAM202、ROM203、ハードディスクドライブ(HDD)204、キーボード205、マウス206、ディスプレイ207、画像形成ボード208及び通信インターフェイス(I/F)208などを含んで構成されている。これら各部は、バス200aを介して接続されている。
マイクロプロセッサ201は、ハードディスクドライブ204に格納された制御プログラム204aをRAM202上に展開することにより、本実施形態に特徴的な動作を実行する。
また、マイクロプロセッサ201は、前述した装置各部の制御や、各種の演算処理などを実行する。また、キーボード205やマウス206からの操作信号に対応する装置各部の制御、ディスプレイ207による表示処理の制御、通信インターフェイス209による各種のデータや制御信号等の送受信処理の制御などを実行する。
キーボード205、マウス206及びディスプレイ207は、眼底観察装置1のユーザインターフェイスとして使用される。キーボード205は、たとえば文字や数字等をタイピング入力するためのデバイスとして用いられる。マウス206は、ディスプレイ207の表示画面に対する各種入力操作を行うためのデバイスとして用いられる。
また、ディスプレイ207は、LCDやCRT(Cathode Ray Tube)等の任意の表示デバイスであり、眼底観察装置1により形成された眼底Efの画像を表示したり、各種の操作画面や設定画面などを表示したりする。このディスプレイ207(及び/又はタッチパネルモニタ11)は、本発明の「表示装置」の一例に相当するものである。
なお、眼底観察装置1のユーザインターフェイスは、このような構成に限定されるものではなく、たとえばトラックボール、ジョイスティック、タッチパネル式のLCD、眼科検査用のコントロールパネルなど、各種情報を表示出力する機能と各種情報を入力する機能との双方を具備する任意のユーザインターフェイス手段を用いて構成することが可能である。
画像形成ボード208は、被検眼Eの眼底Efの画像(画像データ)を形成する処理を行う専用の電子回路である。この画像形成ボード208には、眼底画像形成ボード208aとOCT画像形成ボード208bとが設けられている。眼底画像形成ボード208aは、眼底カメラユニット1Aの撮像装置10や撮像装置12からの映像信号に基づいて眼底画像Ef′の画像データを形成するように動作する、専用の電子回路である。また、OCT画像形成ボード208bは、OCTユニット150のスペクトロメータ180のCCD184からの検出信号に基づいて眼底Efの断層画像の画像データを形成するように動作する、専用の電子回路である。このような画像形成ボード208を設けることにより、眼底画像Ef′や断層画像の画像データを形成する処理の処理速度を向上させることができる。
通信インターフェイス209は、マイクロプロセッサ201からの制御信号を、眼底カメラユニット1AやOCTユニット150に送信する処理を行う。また、通信インターフェイス209は、眼底カメラユニット1Aの撮像装置10、12からの映像信号や、OCTユニット150のCCD184からの検出信号を受信して、画像形成ボード208に入力する処理などを行う。このとき、通信インターフェイス209は、撮像装置10、12からの映像信号を眼底画像形成ボード208aに入力し、CCD184からの検出信号をOCT画像形成ボード208bに入力するように動作する。
また、演算制御装置200がLAN(Local Area Network)やインターネット等のネットワークに接続されている場合には、通信インターフェイス209に、LANカード等のネットワークアダプタやモデム等の通信機器を具備させて、当該ネットワーク経由のデータ通信を行えるように構成することが可能である。その場合、制御プログラム204aを格納するサーバを設置するとともに、演算制御装置200を当該サーバのクライアント端末として構成することができる。
〔制御系の構成〕
以上のような構成を有する眼底観察装置1の制御系の構成について、図5〜図7を参照しつつ説明する。図5に示すブロック図には、眼底観察装置1の動作に関わる部分が特に記載されている。図6には、眼底カメラユニット1Aに設けられた操作パネル3aの構成の一例が記載されている。図7に示すブロック図には、演算制御装置200の詳細構成、特に本発明に特徴的な動作を実行するための構成が記載されている。
(制御部)
眼底観察装置1の制御系は、演算制御装置200の制御部210を中心に構成される。制御部210は、マイクロプロセッサ201、RAM202、ROM203、ハードディスクドライブ204(制御プログラム204a)、通信インターフェイス209等を含んで構成される。
制御部210は、制御プログラム204aに基づいて動作するマイクロプロセッサ201により、前述した各種の制御処理を実行する。特に、制御部210は、LCD140に内部固視標を表示させるための制御や、ガルバノミラー141A、141Bをそれぞれ独立に動作させるための眼底カメラユニット1Aのミラー駆動機構241、242の制御や、参照光LRの進行方向に参照ミラー174を移動させるための参照ミラー駆動機構243の制御などを実行する。
また、制御部210は、眼底観察装置1により撮影される2種類の画像、すなわち眼底カメラユニット1Aによる眼底Efの表面の2次元画像(眼底画像Ef′)と、OCTユニット150により得られた検出信号を基に形成される眼底Efの断層画像とを、ユーザインターフェイス240のディスプレイ207に表示させるための制御を行う。これらの画像は、それぞれ別々にディスプレイ207にさせることもできるし、それらを並べて同時に表示させることもできる。なお、制御部210の構成の詳細については、図7に基づいて後述する。
(画像形成部)
画像形成部220は、眼底カメラユニット1Aの撮像装置10、12からの映像信号に基づいて眼底画像Ef′の画像データを形成する処理と、OCTユニット150のCCD184からの検出信号に基づいて眼底Efの断層画像の画像データを形成する処理とを行う。この画像形成部220は、画像形成ボード208や通信インターフェイス209等を含んで構成される。なお、本明細書において、「画像」と、それに対応する「画像データ」とを同一視することがある。
画像形成部220は、眼底カメラユニット1A及びOCTユニット150とともに本発明の「画像形成手段」の一例を構成している。ここで、眼底Efの表面の2次元画像を取得するための眼底カメラユニット1Aの各部と、画像形成部220とは、本発明の「第1の画像形成手段」の一例に相当している。また、眼底Efの断層画像を取得するための眼底カメラユニット1Aの各部と、OCTユニット150と、画像形成部220とは、本発明の「第2の画像形成手段」の一例に相当している。
(画像処理部)
画像処理部230は、画像形成部220により形成された画像の画像データに対して各種の画像処理を施すものである。たとえば、OCTユニット150からの検出信号に基づく眼底Efの断層画像に基づいて眼底Efの3次元画像の画像データを形成する処理や、画像の輝度調整等の各種補正処理などを実行するものである。この画像処理部230は、本発明の「画像処理手段」の一例に相当するものである。
ここで、3次元画像の画像データとは、3次元的に配列された複数のボクセルのそれぞれに画素値を付与して成る画像データであり、ボリュームデータ、ボクセルデータ等と呼ばれるものである。ボリュームデータに基づく画像を表示させる場合、画像処理部230は、このボリュームデータに対してレンダリング処理(ボリュームレンダリングやMIP(Maximum Intensity Projection:最大値投影)など)を施して、特定の視線方向から見たときの擬似的な3次元画像の画像データを形成するように作用する。ディスプレイ207等の表示デバイスには、この画像データに基づく擬似的な3次元画像が表示されることになる。
(ユーザインターフェイス)
ユーザインターフェイス(UI)240は、図7に示すように、ディスプレイ207等の表示デバイスからなる表示部240Aと、キーボード205やマウス206などの入力デバイスや操作デバイスからなる操作部240Bとを備えている。操作部240Bは、本発明の「操作手段」の一例に相当する。
(操作パネル)
眼底カメラユニット1Aの操作パネル3aについて説明する。この撮影パネル3aは、図11に示すように、眼底カメラユニット1Aの架台3上に配設されている。本実施形態における操作パネル3aは、[背景技術]の項で説明した従来の構成とは異なり、眼底Efの表面の2次元画像を取得するための操作要求の入力に使用される操作部と、眼底Efの断層画像を取得するための操作入力に使用される操作部とが設けられている(従来は前者の操作部のみ)。それにより、従来の眼底カメラを操作するときと同じ要領でOCTに対する操作も行えるようになっている。
本実施形態における操作パネル3aには、図6に示すように、メニュースイッチ301、スプリットスイッチ302、撮影光量スイッチ303、観察光量スイッチ304、顎受けスイッチ305、撮影スイッチ306、ズームスイッチ307、画像切替スイッチ308、固視標切替スイッチ309、固視標位置調整スイッチ310、固視標サイズ切替スイッチ311及びモード切替ノブ312が設けられている。
メニュースイッチ301は、各種のメニュー(眼底Efの表面の2次元画像や断層画像等を撮影するときの撮影メニュー、各種の設定入力を行うための設定メニューなど)をユーザが選択指定するための所定のメニュー画面を表示させるために操作されるスイッチである。このメニュースイッチ301が操作されると、その操作信号が制御部210に入力される。制御部210は、この操作信号の入力に対応し、タッチパネルモニタ11或いは表示部240Aにメニュー画面を表示させる。なお、眼底カメラユニット1Aに制御部(図示せず)を設け、この制御部がメニュー画面をタッチパネルモニタ11に表示させるようにしてもよい。
スプリットスイッチ302は、ピント合わせ用のスプリット輝線(たとえば特開平9−66031等を参照。スプリット視標、スプリットマークなどとも呼ばれる。)の点灯と消灯とを切り替えるために操作されるスイッチである。なお、このスプリット輝線を被検眼Eに投影させるための構成(スプリット輝線投影部)は、たとえば眼底カメラユニット1A内に格納されている(図1において省略されている。)。スプリットスイッチ302が操作されると、その操作信号が制御部210(又は眼底カメラユニット1A内の上記制御部;以下同様)に入力される。制御部210は、この操作信号の入力に対応し、スプリット輝線投影部を制御して被検眼Eにスプリット輝線を投影させる。
撮影光量スイッチ303は、被検眼Eの状態(たとえば水晶体の濁り度合い等)などに応じて撮影光源103の出力光量(撮影光量)を調整するために操作されるスイッチである。この撮影光量スイッチ303には、たとえば、撮影光量を増大させるための撮影光量増大スイッチ「+」と、撮影光量を減少させるための撮影光量減少スイッチ「−」と、撮影光量を所定の初期値(デフォルト値)に設定するためのリセットスイッチ(中央のボタン)とが設けられている。撮影光量スイッチ303の一つが操作されると、その操作信号が制御部210に入力される。制御部210は、入力された操作信号に応じて撮影光源103を制御して撮影光量を調整する。
観察光量スイッチ304は、観察光源101の出力光量(観察光量)を調整するために操作されるスイッチである。この観察光量スイッチ304には、たとえば、観察光量を増大させるための観察光量増大スイッチ「+」と、観察光量を減少させるための撮影光量減少スイッチ「−」とが設けられている。観察光量スイッチ304の一つが操作されると、その操作信号が制御部210に入力される。制御部210は、入力された操作信号に応じて観察光源101を制御して観察光量を調整する。
顎受けスイッチ305は、図11に示す顎受け6の位置を移動させるためのスイッチである。この顎受けスイッチ305には、たとえば、顎受け6を上方に移動させるための上方移動スイッチ(上向き三角形)と、顎受け6を下方に移動させるための下方移動スイッチ(下向き三角形)とが設けられている。顎受けスイッチ305の一つが操作されると、その操作信号が制御部210に入力される。制御部210は、入力された操作信号に応じて顎受け移動機構(図示せず)を制御して、顎受け6を上方又は下方に移動させる。
撮影スイッチ306は、眼底Efの表面の2次元画像或いは眼底Efの断層画像を取得するためのトリガスイッチとして使用されるスイッチである。2次元画像を撮影するメニューが選択されているときに撮影スイッチ306が操作されると、その操作信号を受けた制御部210は、撮影光源103を制御して撮影照明光を出力させるとともに、その眼底反射光を検出した撮像装置10から出力される映像信号に基づいて、表示部240Aやタッチパネルモニタ11に眼底Efの表面の2次元画像を表示させる。
一方、断層画像を取得するメニューが選択されているときに撮影スイッチ306が操作されると、その操作信号を受けた制御部210は、低コヒーレンス光源160を制御して低コヒーレンス光L0を出力させ、ガルバノミラー141A、141Bを制御して信号光LSを走査させるとともに、干渉光LCを検出したCCD184から出力される検出信号に基づいて画像形成部220(及び画像処理部230)が形成した眼底Efの断層画像を表示部240A或いはタッチパネルモニタ11に表示させる。
ズームスイッチ307は、眼底Efの撮影時の画角(ズーム倍率)を変更するために操作されるスイッチである。このズームスイッチ307を操作する度毎に、たとえば撮影画角45度と22.5度とが交互に設定されるようになっている。このズームスイッチ307が操作されると、その操作信号を受けた制御部210は、図示しない変倍レンズ駆動機構を制御し、変倍レンズ124を光軸方向に移動させて撮影画角を変更する。
画像切替スイッチ308は、表示画像を切り替えるために操作されるスイッチである。表示部240A或いはタッチパネルモニタ11に眼底観察画像(撮像装置12からの映像信号に基づく眼底Efの表面の2次元画像)が表示されているときに画像切替スイッチ308が操作されると、その操作信号を受けた制御部210は、眼底Efの断層画像を表示部240A或いはタッチパネルモニタ11に表示させる。一方、眼底の断層画像が表示部240A或いはタッチパネルモニタ11に表示されているときに画像切替スイッチ308が操作されると、その操作信号を受けた制御部210は、眼底観察画像を表示部240A或いはタッチパネルモニタ11に表示させる。
固視標切替スイッチ309は、LCD140による内部固視標の表示位置(つまり眼底Efにおける内部固視標の投影位置)を切り替えるために操作されるスイッチである。この固視標切替スイッチ309が操作されると、制御部210は、内部固視標の表示位置を、たとえば「眼底の中心領域を含む画像を取得するための固視位置(内部固視標の第1の投影位置に相当する)」と、「黄斑部を含む画像を取得するための固視位置(第2の投影位置に相当する)」と、「視神経乳頭を含む画像を取得するための固視位置(第3の投影位置に相当する)」との間で巡回的に切り替えるようにLCD140を制御する。すなわち、固視標切替スイッチ309を操作する度毎に、眼底Efにおける内部固視標の投影位置が、第1の投影位置→第2の投影位置→第3の投影位置→第1の投影位置→・・・というように巡回的に切り替えられる。
上記3つの固視位置(投影位置)に対応する内部固視標の表示位置は、たとえば臨床データに基づいてあらかじめ設定してもよいし、或いは、当該被検眼E(眼底Efの画像)ごとに事前に設定されていてもよい(つまり、各患者ごとの検査情報として記憶しておいてもよい。)。この固視標切替スイッチ309は、本発明の「操作手段」の一例に相当している。
固視標位置調整スイッチ310は、内部固視標の表示位置を調整するために操作されるスイッチである。この固視標位置調整スイッチ310には、たとえば、内部固視標の表示位置を上方に移動させるための上方移動スイッチと、下方に移動させるための下方移動スイッチと、左方に移動させるための左方移動スイッチと、右方に移動させるための右方移動スイッチと、所定の初期位置(デフォルト位置)に移動させるためのリセットスイッチとが設けられている。制御部310は、これらのいずれかのスイッチからの操作信号を受けると、この操作信号に応じてLCD140を制御することにより内部固視標の表示位置を移動させる。この固視位置調整スイッチ310は、本発明の「操作手段」の一例に相当している。
固視標サイズ切替スイッチ311は、内部固視標のサイズを変更するために操作されるスイッチである。この固視標サイズ切替スイッチ311が操作されると、その操作信号を受けた制御部210は、LCD140に表示させる内部固視標の表示サイズを変更する。内部固視標の表示サイズは、たとえば「通常サイズ」と「拡大サイズ」とに交互に切り替えられるようになっている。それにより、眼底Efに投影される固視標の投影像のサイズが変更される。制御部210は、固視標サイズ切替スイッチ311からの操作信号を受けると、この操作信号に応じてLCD140を制御することにより内部固視標の表示サイズを変更させる。
モード切替ノブ312は、各種の撮影モード(眼底Efの2次元画像を撮影するための眼底撮影モード、信号光LSのBスキャンを行うためのBスキャンモード、信号光LSを3次元的にスキャンさせるための3次元スキャンモードなど)を選択するために回転操作されるノブである。また、このモード切替ノブ312は、取得された眼底Efの2次元画像や断層画像を再生表示させるための再生モードを選択できるようになっていてもよい。また、信号光LSのスキャンの直後に眼底撮影を行うように制御する撮影モードを選択できるようにしてもよい。これらの各モードを行うための制御は、制御部210が実行する。
以下、制御部210による信号光LSの走査の制御態様について説明するとともに、画像形成部220及び画像処理部230によるOCTユニット150からの検出信号に対する処理の態様について説明する。なお、眼底カメラユニット1Aからの映像信号に対する画像形成部220等の処理については、従来と同様に実行されるので説明は省略することにする。
〔信号光の走査について〕
信号光LSの走査は、前述のように、眼底カメラユニット1Aの走査ユニット141のガルバノミラー141A、141Bの反射面の向きを変更することにより行われる。制御部210は、ミラー駆動機構241、242をそれぞれ制御することで、ガルバノミラー141A、141Bの反射面の向きをそれぞれ変更し、信号光LSを眼底Ef上において走査する。
ガルバノミラー141Aの反射面の向きが変更されると、信号光LSは、眼底Ef上において水平方向(図1のx方向)に走査される。一方、ガルバノミラー141Aの反射面の向きが変更されると、信号光LSは、眼底Ef上において垂直方向(図1のy方向)に走査される。また、ガルバノミラー141A、141Bの双方の反射面の向きを同時に変更させることにより、x方向とy方向とを合成した方向に信号光LSを走査することができる。すなわち、これら2つのガルバノミラー141A、141Bを制御することにより、xy平面上の任意の方向に信号光LSを走査することができる。
図8は、眼底Efの画像を形成するための信号光LSの走査態様の一例を表している。図8(A)は、信号光LSが被検眼Eに入射する方向から眼底Efを見た(つまり図1の−z方向から+z方向を見た)ときの、信号光LSの走査態様の一例を表す。また、図8(B)は、眼底Ef上の各走査線における走査点(画像計測を行う位置)の配列態様の一例を表す。
図8(A)に示すように、信号光LSは、あらかじめ設定された矩形の走査領域R内を走査される。この走査領域R内には、x方向に複数(m本)の走査線R1〜Rmが設定されている。各走査線Ri(i=1〜m)に沿って信号光LSが走査されるときに、干渉光LCの検出信号が生成されるようになっている。
ここで、各走査線Riの方向を「主走査方向」と呼び、それに直交する方向を「副走査方向」と呼ぶことにする。したがって、信号光LSの主走査方向への走査は、ガルバノミラー141Aの反射面の向きを変更することにより実行され、副走査方向への走査は、ガルバノミラー141Bの反射面の向きを変更することによって実行される。
各走査線Ri上には、図8(B)に示すように、複数(n個)の走査点Ri1〜Rinがあらかじめ設定されている。
図8に示す走査を実行するために、制御部210は、まず、ガルバノミラー141A、141Bを制御し、眼底Efに対する信号光LSの入射目標を第1の走査線R1上の走査開始位置RS(走査点R11)に設定する。続いて、制御部210は、低コヒーレンス光源160を制御し、低コヒーレンス光L0をフラッシュ発光させて、走査開始位置RSに信号光LSを入射させる。CCD184は、この信号光LSの走査開始位置RSにおける眼底反射光に基づく干渉光LCを受光し、検出信号を制御部210に出力する。
次に、制御部210は、ガルバノミラー141Aを制御して、信号光LSを主走査方向に走査して、その入射目標を走査点R12に設定し、低コヒーレンス光L0をフラッシュ発光させて走査点R12に信号光LSを入射させる。CCD184は、この信号光LSの走査点R12における眼底反射光に基づく干渉光LCを受光し、検出信号を制御部210に出力する。
制御部210は、同様にして、信号光LSの入射目標を走査点R13、R14、・・・、R1(n−1)、R1nと順次移動させつつ、各走査点において低コヒーレンス光L0をフラッシュ発光させることにより、各走査点ごとの干渉光LCに対応してCCD184から出力される検出信号を取得する。
第1の走査線R1の最後の走査点R1nにおける計測が終了したら、制御部210は、ガルバノミラー141A、141Bを同時に制御して、信号光LSの入射目標を、線換え走査rに沿って第2の走査線R2の最初の走査点R21まで移動させる。そして、この第2の走査線R2の各走査点R2j(j=1〜n)について前述の計測を行うことで、各走査点R2jに対応する検出信号をそれぞれ取得する。
同様に、第3の走査線R3、・・・・、第m−1の走査線R(m−1)、第mの走査線Rmのそれぞれについて計測を行い、各走査点に対応する検出信号を取得する。なお、走査線Rm上の符号REは、走査点Rmnに対応する走査終了位置である。
それにより、制御部210は、走査領域R内のm×n個の走査点Rij(i=1〜m、j=1〜n)に対応するm×n個の検出信号を取得する。以下、走査点Rijに対応する検出信号をDijと表すことがある。
以上のような走査点の移動と低コヒーレンス光L0の出力との連動制御は、たとえば、ミラー駆動機構241、242に対する制御信号の送信タイミングと、低コヒーレンス光源160に対する制御信号(出力要求信号)の送信タイミングとを互いに同期させることによって実現することができる。
制御部210は、上述のように各ガルバノミラー141A、141Bを動作させるときに、その動作内容を示す情報として各走査線Riの位置や各走査点Rijの位置(xy座標系における座標)を記憶しておくようになっている。この記憶内容(走査位置情報)は、従来と同様に画像形成処理において用いられる。
〔画像処理について〕
次に、画像形成部220及び画像処理部230によるOCT画像に関する処理の一例を説明する。
画像形成部220は、各走査線Ri(主走査方向)に沿った眼底Efの断層画像の形成処理を実行する。また、画像処理部230は、画像形成部220により形成された断層画像に基づく眼底Efの3次元画像の形成処理などを実行する。
画像形成部220による断層画像の形成処理は、従来と同様に、2段階の演算処理を含んで構成される。第1段階の演算処理においては、各走査点Rijに対応する検出信号Dijに基づいて、その走査点Rijにおける眼底Efの深度方向(図1に示すz方向)の画像を形成する。
図9は、画像形成部220により形成される断層画像(群)の態様を表している。第2段階の演算処理においては、各走査線Riについて、その上のn個の走査点Ri1〜Rinにおける深度方向の画像に基づき、この走査線Riに沿った眼底Efの断層画像Giを形成する。このとき、画像形成部220は、各走査点Ri1〜Rinの位置情報(前述の走査位置情報)を参照して各走査点Ri1〜Rinの配列及び間隔を決定して、この走査線Riを形成するようになっている。以上の処理により、副走査方向(y方向)の異なる位置におけるm個の断層画像(断層画像群)G1〜Gmが得られる。
次に、画像処理部230による眼底Efの3次元画像の形成処理について説明する。眼底Efの3次元画像は、上記の演算処理により得られたm個の断層画像に基づいて形成される。画像処理部230は、隣接する断層画像Gi、G(i+1)の間の画像を補間する公知の補間処理を行うなどして、眼底Efの3次元画像を形成する。
このとき、画像処理部230は、各走査線Riの位置情報を参照して各走査線Riの配列及び間隔を決定して、この3次元画像を形成するようになっている。この3次元画像には、各走査点Rijの位置情報(前述の走査位置情報)と、深度方向の画像におけるz座標とに基づいて、3次元座標系(x、y、z)が設定される。
また、画像処理部230は、この3次元画像に基づいて、主走査方向(x方向)以外の任意方向の断面における眼底Efの断層画像を形成することができる。断面が指定されると、画像処理部230は、この指定断面上の各走査点(及び/又は補間された深度方向の画像)の位置を特定し、各特定位置における深度方向の画像(及び/又は補間された深度方向の画像)を3次元画像から抽出し、抽出された複数の深度方向の画像を配列させることにより当該指定断面における眼底Efの断層画像を形成する。
なお、図9に示す画像Gmjは、走査線Rm上の走査点Rmjにおける深度方向(z方向)の画像を表している。同様に、前述の第1段階の演算処理において形成される、各走査線Ri上の各走査点Rijにおける深度方向の画像を、「画像Gij」と表す。
〔演算制御装置の詳細構成〕
演算制御装置200の詳細な構成について、図7を参照しつつ説明する。ここでは、演算制御装置200の制御部210について特に説明する。
制御部210には、主制御部211、画像記憶部212、情報記憶部213及び固視位置演算部214が設けられている。
(主制御部)
主制御部211は、マイクロプロセッサ201等を含んで構成され、眼底観察装置1の各部、特にLCD140の表示制御を行う(前述)。
(画像記憶部)
画像記憶部212は、画像形成部220により形成された眼底Efの表面の2次元画像(眼底画像Ef′)の画像データや、断層画像の画像データを記憶する。画像記憶部212への画像データの記憶処理と、画像記憶部212からの画像データの読み出し処理は、主制御部211によって実行される。画像記憶部212は、ハードディスクドライブ204等の記憶装置を含んで構成される。
(情報記憶部)
情報記憶部213は、固視位置情報213aをあらかじめ記憶したハードディスクドライブ204等の記憶装置を含んで構成されている。以下、固視位置情報213aに含まれる各種の情報について詳しく説明する。
LCD140の表示面上には、2次元のXY座標系があらかじめ定義されている(図示せず)。このXY座標系は、図1に示すxyz座標系のx座標及びy座標が成す平面(xy平面)に平行な平面を定義する。ここで、2つの座標系の座標のスケール(単位距離の長さ)は、等しくてもよいし異なっていてもよい。また、2つの座標系の座標軸の方向は、一致していてもよいし一致していなくてもよい。
一般に、2つの座標系の座標軸のスケール及び方向が異なる場合において、平行移動と回転移動によって座標軸の方向を一致させることができ、座標軸の単位距離の長さを拡大/縮小することによってスケールを一致させることができる(すなわち、一意的な座標変換を行うことができる。)。固視位置情報213aには、xy座標系の座標とXY座標の座標との間の座標変換式が含まれている。
また、固視位置情報213aには、前述の3つの固視位置、すなわち、眼底中心の周辺領域の画像を取得するための固視位置(眼底中心用固視位置)と、黄斑部の周辺領域の画像を取得するための固視位置(黄斑部用固視位置)と、視神経乳頭の周辺領域の画像を取得するための固視位置(視神経乳頭用固視位置)とのそれぞれについて、その固視位置に内部固視標を投影させるためのLCD140における表示位置を示すXY座標系の座標値が含まれている。
また、固視位置情報213aには、LCD140による内部固視標の表示位置(LCD140の表示面上の座標)と、この内部固視標により被検眼Eが固視された状態で取得される画像の眼底Ef上における中心位置(画像中心位置)との対応関係を示す情報が含まれている。内部固視標の表示位置が変更されると、それに応じて内部固視標の眼底Efへの投影位置が変更される。この内部固視標によって被検眼Eが固視されると、眼底カメラユニット1Aの光学系の光軸が通過する眼底Efの位置が変更される。それにより、撮像装置10、12やOCTユニット150による画像中心位置が変更される。当該情報は、このように関連する内部固視標の表示位置と画像中心位置とを対応付けるものである。なお、この情報は、被検眼Eの眼軸長や回旋中心等の情報に基づいて各患者毎に設定されていてもよいし、臨床データ等に基づく一般的な情報として設定されていてもよい。
(固視位置情報演算部)
固視位置調整スイッチ310や操作部240Bは、タッチパネルモニタ11や表示部240Aに表示された眼底画像Ef′上における所望の位置を指定するために操作される。固視位置演算部214は、固視位置調整スイッチ310等により眼底画像Ef′上に指定された位置に基づいて、内部固視標の眼底Efへの投影位置、すなわちLCD140による内部固視標の表示位置を演算する処理を行う。
この指定位置に基づいて内部固視標の投影位置する動作としては、たとえば次の2つの場合を適用できる:(1)指定位置に相当する眼底Ef上の位置に内部固視標を投影させる;(2)指定位置に相当する眼底Ef上の位置を略中心とする画像が取得されるような眼底Ef上の位置に内部固視標を投影させる。
上記(1)の場合について、固視位置演算部214の具体的な処理内容を説明する。眼底画像Ef′上の位置が指定されると、前述したxy座標系によるこの指定位置の座標が、ユーザインターフェイス240から制御部210に入力され、固視位置演算部214に送られる。固視位置演算部214は、この指定位置の座標に対応するXY座標系の座標を演算する。この演算処理は、固視位置情報213aに含まれるxy座標系の座標とXY座標系の座標との間の座標変換式(前述)を用いて実行される。その座標変換により得られたXY座標が、当該指定位置に相当する眼底Ef上の位置に内部固視標を投影させるための、LCD140による内部固視標の表示位置として用いられる。なお、操作パネル3aの固視標位置調整スイッチ310により眼底画像Ef′上に位置が指定された場合についても、同様の処理が実行される。
次に、上記(2)の場合における固視位置演算部214の具体的処理内容を説明する。固視位置演算部214は、眼底画像Ef′上に位置が指定されたことに対応し、固視位置情報213aを参照して、この指定位置が画像中心位置になるようなLCD140による内部固視標の表示位置を求める。
なお、眼底カメラユニット1Aの光学系の構成や、被検眼Eに対する眼底カメラユニット1Aの光学系のアライメントにより、内部固視標の投影位置と画像中心位置とが(ほぼ)一致するときには、上記(1)の場合の処理と上記(2)の場合の処理とを区別する必要はない。したがって、このときには、上記(1)、(2)のいずれかの場合における処理のみを実行できるように固視位置演算部214を構成することができる。
[使用形態]
以上のような構成を有する眼底観察装置1の使用形態について説明する。この眼底観察装置1は、図11、図12に示した従来の装置とは異なり、眼底カメラユニット1Aの筐体内の光学系に、(内部)固視標を眼底Efに投影する構成を備えている。以下、この内部固視標の使用形態の一例を説明する。
〔第1の使用形態〕
まず、眼底Efに対する内部固視標の投影位置を切り替える使用形態について説明する。この眼底観察装置1は、内部固視標の投影位置を眼底中心用固視位置、黄斑部用固視位置及び視神経乳頭用固視位置に切り替えられるようになっている。この実施形態では、眼底中心用固視位置→黄斑部用固視位置→視神経乳頭用固視位置の順に、内部固視標の投影位置が巡回的に切り替えられるようになっている。
操作パネル3aの固視標切替スイッチ309が操作(押下)されると、操作パネル3aから演算制御装置200に操作信号が入力される。
主制御部211は、この操作信号を受けたことに対応し、固視位置情報213aを参照して、現在の投影位置の次の投影位置に内部固視標が投影されるように、LCD140による内部固視標の表示位置を制御する。
たとえば、視神経乳頭用固視位置に内部固視標が投影されているときに固視標切替スイッチ309が操作されると、主制御部211は、その次の眼底中心用固視位置に内部固視標が投影されるように、LCD140による内部固視標の表示位置を切り替える。
なお、LCD140に内部固視標が表示されていないときに固視標切替スイッチ309が操作された場合、主制御部211は、LCD140を制御して、内部固視標がたとえば眼底中心用固視位置に投影される表示位置に内部固視標を表示させるようになっている。
〔第2の使用形態〕
次に、眼底画像Ef′上に指定された位置に内部固視標を投影させる使用形態について説明する。操作部240Bのマウスや操作パネル3aの固視標位置調整スイッチ310により、眼底画像Ef′上に位置が指定されると、この指定位置の座標(xy座標)を示す操作信号が制御部210に入力される。
固視位置演算部214は、この操作信号に示す指定位置の座標に対応する、LCD140の表示面上の座標(XY座標)を演算する。主制御部211は、LCD140を制御して、この演算されたXY座標の位置に内部固視標を表示させる。それにより、当該指定位置に相当する眼底Ef上の位置に内部固視標が投影される。
〔第3の使用形態〕
続いて、眼底画像Ef′上に指定された位置が画像中心位置になるように内部固視標を投影させる使用形態について説明する。操作部240Bのマウスや操作パネル3aの固視標位置調整スイッチ310により、眼底画像Ef′上に位置が指定されると、この指定位置の座標(xy座標)を示す操作信号が制御部210に入力される。
固視位置演算部214は、固視位置情報213aを参照して、この指定位置が画像中心位置になるようなLCD140による内部固視標の表示面上の座標(XY座標)を演算する。主制御部211は、LCD140を制御して、この演算されたXY座標の位置に内部固視標を投影させる。それにより、この内部固視標により被検眼Eが固視された状態で、当該指定位置が画像中心位置になるような眼底Efの画像(眼底表面の2次元画像や断層画像)を取得することができる。
[作用・効果]
以上のような眼底観察装置1の作用及び効果について説明する。
本実施形態に係る眼底観察装置1は、内部固視標を表示するLCD140と、表示された内部固視標を眼底Efに投影する投影光学系(LCD140から出力された光の光路を形成する撮影光学系120の一部)と、LCD140による内部固視標の表示位置を変更することにより、眼底Efにおける内部固視標の投影位置を変更する制御部210等を備えている。そして、この内部固視標が投影された状態の眼底Efに対して撮影照明光や信号光LSを照射して、眼底Efの表面の2次元画像や断層画像を形成するように作用する。
このような眼底観察装置1によれば、外部固視灯によって固視を行っていた従来の構成と比較して、被検眼Eを固視させる方向を容易に変更することができるので、被検眼Eを所望の方向に容易に固視させることができ、それにより、眼底Efの所望の位置の画像を容易に取得することが可能となる。
なお、LCD140は、本発明の「固視標表示手段」の一例に相当している。また、LCD140と上記投影光学系は、本発明の「固視標投影手段」の一例に相当するものである。また、制御部210は、本発明の「投影位置変更手段」に含まれている。
また、この眼底観察装置1によれば、固視標切替スイッチ309を操作するだけで、眼底Ef上の眼底中心固視位置、黄斑部用固視位置及び視神経乳頭用固視位置に内部固視標を投影させることができるので、眼底Efを観察するときの代表的な観察領域、すなわち眼底中心、黄斑部及び視神経乳頭の画像を容易に取得することができる。
更に、固視標切替スイッチ309を操作するだけで、内部固視標の投影位置を、これら3つの固視位置にて切り替えることができるので、被検眼Eを固視させる方向を容易に切り替えることが可能である。
また、この眼底観察装置1によれば、表示部240Aやタッチパネルモニタ11に表示された眼底画像Ef′上の所望の位置が指定されたことに対応し、その指定位置に相当する眼底Ef上の位置に内部固視標を投影するように作用する。それにより、被検眼Eを所望の方向に容易に固視させることができる。
また、この眼底観察装置1によれば、表示部240Aやタッチパネルモニタ11に表示された眼底画像Ef′上の所望の位置が指定されたことに対応し、その指定位置を中心とする眼底Efの画像(表面画像や断層画像)を取得するための眼底Ef上の位置に内部固視標を投影するように作用する。それにより、眼底Efの所望の位置を中心とする画像を容易に取得することが可能になる。
なお、表示部240A、タッチパネルモニタ11は、それぞれ、本発明の「表示手段」の一例に相当するものである。
[変形例]
以上に詳述した構成は、本発明に係る眼底観察装置を好適に実施するための一例に過ぎないものである。したがって、本発明の要旨の範囲内における任意の変形を適宜に施すことが可能である。以下、このような変形例のいくつかを説明する。
上記の眼底観察装置1においては、眼底Ef上の眼底中心固視位置、黄斑部用固視位置及び視神経乳頭用固視位置に内部固視標を投影させられるように構成されているが、本発明に係る眼底観察装置は、これらのうちの少なくとも1つの固視位置に内部固視標を投影できるようになっていれば十分である。
また、内部固視標の投影位置の切り替え動作においては、これらのうちの2つの固視位置に内部固視標の投影位置を切り替えられるように構成されていれば十分である。
なお、内部固視標の投影位置の選択肢は、これら3つの固視位置に限定されるものではなく、眼底Ef上の任意の位置を選択肢として採用することが可能である。
また、上記の実施形態では、固視標を表示する固視標表示手段としてLCD140を用いているが、本発明に係る眼底観察装置は、これに限定されるものではない。たとえば、LCD以外にも、プラズマディスプレイ、有機EL(Electroluminescence)ディスプレイ、表面電界ディスプレイなどの任意の表示デバイスを用いることができる。また、複数のLED(Light Emitting Diode;発光ダイオード)を2次元的(たとえば2次元アレイ状)に配置した固視標表示手段を適用することもできる。その場合、この複数のLEDを択一的に発光させることにより、固視標の眼底への投影位置を変更する。
図10に示すブロック図は、眼底観察装置の変形例の構成を表している。この眼底観察装置は、演算制御装置200の制御部210に黄斑抽出部215を備えている。この黄斑抽出部215は、眼底Efの断層画像を解析して、眼底Efの黄斑部に相当する画像領域を抽出する処理を行う。この黄斑抽出部215は、本発明の「抽出手段」の一例として作用するものである。
黄斑抽出部215が実行する処理について、より具体的に説明する。まず、画像形成部220は、CCD184からの検出信号に基づいて眼底Efの断層画像(の画像データ)を形成する。黄斑抽出部215は、この断層画像のたとえば画素値(輝度値)を解析して、黄斑部に相当する凹部が当該断層画像中に存在するか判断する。
断層画像中に凹部が存在する場合、黄斑抽出部215は、当該断層画像における凹部の中心位置(凹部の最深部)の座標(xy座標)を求める。主制御部211は、LCD140を制御して内部固視標の眼底Efへの投影位置を変更することにより、凹部の最深部を画像の中心に配置させるようにする。なお、この凹部の最深部が画像の中心になるように、ガルバノミラー141A、141Bによる信号光LSの走査領域を調整するようにしてもよい。
断層画像中に凹部が存在しない場合、主制御部211は、LCD140を制御して内部固視標の眼底Efへの投影位置を変更して新たな断層画像を取得させる。黄斑抽出部215は、この新たな断層画像を解析し、黄斑部に相当する凹部が当該断層画像中に存在するか判断する。存在する場合、上記の場合と同様にして凹部の最深部が画像の中心に配置させるように内部固視標の投影位置(又は信号光LSの走査領域)を変更する。一方、凹部が存在しない場合、主制御部211は、内部固視標の投影位置を再び変更して新たな断層画像を取得させる。凹部が抽出されるまでこの処理を反復する。
なお、眼底Efの表面の画像を解析して黄斑部に相当する画像領域を抽出し、その画像領域の中心位置が画像の中心になるように断層画像を取得させるように構成することも可能である。
本発明に係る眼底観察装置は、眼底表面の2次元画像の形成する装置として眼底カメラ(ユニット)を有しているが、たとえばスリットランプ(細隙灯顕微鏡装置)などの任意の眼科装置を用いて眼底表面の2次元画像を形成するように構成することも可能である。
また、上記の実施形態では、画像形成部220(画像形成ボード208)によって眼底Efの表面の2次元画像や断層画像の形成処理を行うとともに、制御部210(マイクロプロセッサ201等)によって各種制御処理を行うようになっているが、これら双方の処理を1台若しくは複数台のコンピュータによって行うように構成することができる。