JP4987409B2

JP4987409B2 - 眼底撮影装置

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Publication number: JP4987409B2
Application number: JP2006266785A
Authority: JP
Inventors: 純一秋田; 章裕藤城
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: JP2008080066A; US7484849B2; EP1905348A1; US20080079900A1; DE602007001425D1; EP1905348B1

Description

本発明は、眼底を撮影して眼底観察を行う眼底撮影装置に関する。

従来、眼底に対して２次元的にレーザ光を走査し、その反射を受光することにより眼底画像を得る眼底撮影装置においては、例えば、ポリゴンミラーとガルバノミラーとを組み合わせたものが知られている。

ところで、このようなポリゴンミラーとガルバノミラーとを組み合わせて２次元的にレーザ光を走査して良好な眼底画像を得ようとする場合、ポリゴンミラーとガルバノミラーの駆動タイミングを精度良く同期させることが重要となる。ポリゴンミラーの各ミラー間の形成角度は、通常は全て同じ角度になるように形成されているはずであるが、実際のミラー同士間の形成角度はポリゴンミラーの製造誤差により多少異なるため、精度の良い眼底画像を得ることは難しい。

この対策として、撮影用レーザ光の走査範囲内にレーザ光を検出するための検出器を設け、検出器からの検出信号を基に眼底画像表示やガルバノミラー駆動のための同期をとる眼底撮影装置が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００５−２７９１２１号公報

しかしながら、特許文献１の場合、観察画像の明るさ調整等のためにレーザー光の光出力を固定出力から可変出力制御にすると、検出器に入射する検出光の出力も上下動してしまうため、安定した検出信号が得られ難い。

本発明は、上記問題点を鑑み、精度よくポリゴンミラーとの同期を得ることができるとともに、良好な眼底画像を得ることのできる眼底撮影装置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）レーザ光を出射する第１光源と、ガルバノミラー及びポリゴンミラーとを有し，該ガルバノミラー及びポリゴンミラーを駆動させることにより前記第１光源から出射したレーザ光を被検眼眼底上にて２次元的に走査するためのレーザ光走査手段と、被検眼眼底に走査された前記レーザ光の反射光を受光する受光素子と、を有し、該受光素子の受光信号に基づいて眼底画像を得る眼底撮影装置において、
前記第１光源と異なる波長の光を発する第２光源であって、前記ポリゴンミラーにおける前記レーザ光の反射面に向けて光を照射させる第２光源と、
前記ポリゴンミラーの前記反射面によって反射された前記第２光源からの光を受光する検出器と、
前記ポリゴンミラーのミラー面数を記憶するとともに，１フレーム分の眼底画像を得るために必要な画像ライン数を記憶する記憶手段と、
前記検出器にて得られる受光信号に基づいて前記ポリゴンミラーの反射面がどの反射面であるかを検知し、その検知結果、該記憶手段に記憶された前記ミラー面数、及び画像ライン数に基づいて，前記各画像ラインに対応する前記ポリゴンミラーの反射面がフレームによらず常に一致するように前記レーザ光走査手段を制御すると共に、
前記検出器にて得られる受光信号に基づいて，眼底画像の構築に用いる所定の走査範囲に対応する受光信号を前記受光素子からの受光信号から得て、前記画像ライン数並べて各フレームの眼底画像を構築して動画像を得る制御手段と、
を有することを特徴とする。
（２）（１）の眼底撮影装置は、
さらに前記検出器の前に配置され、前記第１光源から出射されるレーザ光の波長をカットし，第２光源から出射される光の波長を透過させる特性を有した第１フィルタと、
前記受光素子の前に配置され、第１光源から出射されるレーザ光の波長を透過させ，第２光源から出射される光の波長をカットする特性を有した第２フィルタと、を有することを特徴とする。
（３）（１）の眼底撮影装置において、前記検出器は、前記ポリゴンミラーの回転方向に２つ並列された同期検出用受光素子を有し、
前記制御手段は、各受光素子から出力される受光信号に基づいて同期信号を得て、画像を構築することを特徴とする。

本発明によれば、精度よくポリゴンミラーとの同期を得ることができるとともに、良好な眼底画像を得ることができる。

本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本実施形態の眼底撮影装置の光学系を示した図である。

１はレーザ光を発する光源であり、本実施形態では近赤外域のレーザ光（例えば、λ＝７９０ｎｍ）を発する半導体レーザを用いている。また、図１に示す２０ａ〜２０ｃは、可視域の光を発する光源、２１ａ〜２１ｃはハーフミラー、２３はダイクロイックミラーである。本実施形態では、光源２０ａは赤色（波長670nm程度）のレーザ光を発する半導体レーザ光源、光源２０ｂは緑色（波長530nm程度）のレーザ光を発する半導体レーザ光源、光源２０ｃは青色（波長490nm程度）のレーザ光を発する半導体レーザ光源を各々用いている。すなわち、本実施形態では、近赤外光源１及び可視光源２０ａ〜２０ｃから発せられるレーザ光が眼底撮影用のレーザ光として用いられる。ダイクロイックミラー２３は、光源１と穴開きミラー２との間に配置されるとともに、可視域の波長のレーザ光を反射し、近赤外域の波長のレーザ光を透過する特性を有している。

２は中央に開口部を有する穴開きミラー、３はレンズである。４及び５はミラーであり、図１に示す矢印方向に移動可能とされ、光路長を変化させることによりフォーカス合せ（視度補正）を行うことができる。６、８及び１０は凹面ミラーである。７はレーザ光を被検眼眼底にて水平方向に走査させるための走査手段となるポリゴンミラー、９はポリゴンミラー７による走査方向に対して直角方向にレーザ光を走査させるための走査手段となるガルバノミラーである。また、これらの光学部材によって、光源１から出射したレーザ光を被検眼眼底上にて２次元的に走査するためのレーザ光走査光学系１００が形成される。

１１ａは眼底撮影用のレーザ光と異なる波長の光（例えば、波長950nmの赤外光）を発する発光ダイオードであり、眼底撮影用のレーザ光を出射した際のポリゴンミラー７におけるレーザ光の反射面（ミラー面）と同じ反射面（始端を含む）に対して光を照射させるように配置されている。１１ｂはポリゴンミラー７の反射面によって反射された発光ダイオード１１ａからの光を受光（検出）するセンサ１１ｂである。また、９０は発光ダイオード１１ａから発せられた光以外の波長帯域の光をカットする特性を有するカットフィルタであり、センサ１１ｂの直前に配置されている。この場合、カットフィルタ９０は、発光ダイオード１１ａから発せられた光を透過し、被検眼に投光される撮影用レーザ光及び被検眼にて反射された撮影用レーザ光を遮断できるように、透過する波長帯域が設定されている（例えば、λ＝９００〜１０００ｎｍの光のみを透過する）。なお、蛍光撮影の場合、被検眼から反射してくる撮影用レーザ光は、被検眼に投光するときの波長に対して変化して戻ってくるため、撮影用レーザ光源の使用波長の他、蛍光撮影の際に被検眼にて励起する蛍光の波長帯域（例えば、ＩＣＧ蛍光撮影の場合、λ＝８００〜８６０ｎｍの蛍光が被検眼から戻ってくる）もカットできるカットフィルタを設けることが好ましい。

なお、発光ダイオード１１ａ及びセンサ１１ｂは、ポリゴンミラー７の回転面を境に上下に分かれて配置されており（図１参照）、レーザ光の走査範囲外に置かれている。このセンサ１１ｂによるレーザ光の検出信号を基にガルバノミラー９の駆動制御、及び撮影画像の形成を行う。

また、本実施形態では、センサ１１ｂに用いられる受光素子がポリゴンミラー７の回転方向に２つ並列して設けられており（受光素子４０ａ、４０ｂ）、発光ダイオード１１ａからの光が異なるタイミングで検出されるように配置されている（図２参照）。この場合、各受光素子から出力される受光信号の波形は同一波形となるが、出力されるタイミングが異なる。そこで、各受光素子から出力される受光信号の波形が交差する（出力が等しくなる）ときを検知し、これに基づいて同期信号を得る。これにより、ノイズを軽減できる。

光源１から出射したレーザ光は、ダイクロイックミラー２３を透過した後、穴開きミラー２の開口部を通り、レンズ３を介した後、ミラー４、ミラー５、凹面ミラー６にて反射し、ポリゴンミラー７に向かう。ポリゴンミラー７にて反射された光束は、凹面ミラー８、ガルバノミラー９、凹面ミラー１０にて反射した後、被検眼眼底にて集光し、眼底を２次元的に（図示するＸＹ軸方向に）走査する。これらの光学部材によって照明光照射光学系を形成する。

また、光源２０ａを出射した光束（赤色光）は、ハーフミラー２１ａにより反射した後、さらにダイクロイックミラー２３にて反射し、照明光照射光学系の光路に導かれる。照明光照射光学系の光路に導かれた光束は、前述した照明用の赤外のレーザ光と同様な経路を経て、被検眼眼底に照射される。また、光源２０ｂを出射した光束（緑色光）は、ハーフミラー２１ｂにて反射した後、ハーフミラー２１ａを透過し、ダイクロイックミラー２３にて照明光照射光学系の光路に導かれる。また、光源２０ｃを出射した光束（青色光）は、ハーフミラー２１ｃにて反射した後、ハーフミラー２１ｂ、ハーフミラー２１ａを透過し、ダイクロイックミラー２３にて照明光照射光学系の光路に導かれる。

１２はレンズであり、１３は光軸上にピンホールを有したピンホール板である。１４は集光レンズ、１５は赤外域及び可視域に感度を持つ受光素子である。なお、ピンホール板１３は、被検眼眼底の観察点（撮影点）と共役な位置に配置されている。また、本実施形態の受光素子１５には、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）を用いている。また、受光素子１５の直前には、被検眼に投光される撮影用レーザ光及び被検眼にて反射された撮影用レーザ光以外の波長帯域の光をカットする特性を有するカットフィルタ９５が設けられている。この場合、カットフィルタ９５は、撮影用レーザ光源から発せられるレーザ光及び被検眼眼底に照射したレーザ光によって励起される蛍光を透過し、ダイオード光源１１ａから発せられる光（例えば、λ＝９５０ｎｍ）を遮断（カット）できるように、透過する波長帯域が設定されている。

被検眼眼底に走査されたレーザ光の反射光は、前述した照明光照射光学系を逆に辿り、穴開きミラー２にて反射し、下方に折り曲げられる。なお、被検眼の瞳位置と穴開きミラー２の開口部とは、レンズ３、凹面ミラー６，８，１０により共役となっている。穴開きミラー２にて反射した反射光は、レンズ１２を介してピンホール板１３のピンホールに焦点を結ぶ。ピンホールにて焦点を結んだ反射光は、集光レンズ１４を経てカットフィルタ９５を透過した後、受光素子１５に受光される。これらの光学部材により撮影光学系を形成する。

図２は発光ダイオード１１ａ及びセンサ１１ｂ及びポリゴンミラー７の配置を上方より示した概略図である。図中、細線によって示される範囲Ｈ₁は、ポリゴンミラー７の回転により反射面７ａにて反射される撮影用レーザ光が走査される範囲を示している。一点鎖線によって示される範囲Ｈ₂は、走査範囲Ｈ₁のうち、実際の撮影に用いられるレーザ光が走査される範囲を示している。また、図中の矢印Ｙは、ポリゴンミラー７の回転方向を示している。なお、本実施形態においては、ポリゴンミラー７により走査される撮影用のレーザ光が走査範囲Ｈ₂の走査開始位置に達したときに、ダイオード１１ａから発せられた光が、レーザ光が反射される面と同じ面（始端を含む）にて反射され、センサ１１ｂに入射されるように、ダイオード１１ａ及びセンサ１１ｂが設置されている。例えば、レーザ光が反射される面の一つ前の面によって反射されるダイオード光が、その面の終端（レーザ反射面の始端）に照射されたときにセンサ１１ｂに入射されるように、ダイオード１１ａ及びセンサ１１ｂが設置されている。

図３は本実施形態における眼底撮影装置の制御系を示したブロック図である。３０は装置全体の制御を行う制御部である。制御部３０には、光源１、ポリゴンミラー７、ガルバノミラー９、受光素子１５、光源２０ａ〜２０ｃ、ミラー４，５を駆動させるための駆動手段３１、コントロール部３２、受光素子１５にて受光した信号を基に被検眼の眼底画像を形成するための画像処理部３３、発光ダイオード１１ａ、センサ１１ｂ等が接続される。３４はモニタであり、画像処理部３３にて形成した眼底画像が表示される。３５は種々の情報を記憶しておくための記憶部である。なお、記憶部３５には、使用されるポリゴンミラーの反射面（ミラー）の枚数，及び眼底画像を構築するための画像ライン数が記憶される。

以上のような構成を有する眼底撮影装置において、その動作について説明する。

検者は予め被検眼の屈折力を眼屈折力測定装置等にて測定しておき、得られた被検眼の屈折力値をコントロール部３２の屈折力入力部を用いて入力する。制御部３０は入力された屈折力データを記憶部３５に記憶させるとともに、駆動手段３１を用いてミラー４，５を駆動させて視度補正を行う。視度補正が行われた状態にて、検者は図示なきジョイスティック等を用いて装置を移動させ、被検眼の眼底にレーザ光が照射され所望する画像がモニタ３４に表示されるように、アライメントを行う。また、検者はコントロール部３２に配置された使用するレーザ光を選択するレーザ光選択部３２ａ、及びレーザ光の出力を調整するためのレーザ出力調整部３２ｂ等を用いて、撮影条件を設定する。なお、ここでは眼底に照射するレーザ光を光源１による近赤外光とした。

光源１から出射したレーザ光は、一定の速度で回転しているポリゴンミラー７によって反射され、水平方向に走査される。ここで、ポリゴンミラー７により水平走査されるレーザ光が走査範囲Ｈ₂に達すると、発光ダイオード１１ａから発せられた光がセンサ１１ｂによって受光される。そして、センサ１１ｂによる受光信号は、制御部３０に送られる。これにより、制御部３０は、センサ１１ｂからの受光信号に基づいて撮影用レーザ光が水平方向における眼底上の走査開始位置に達したことを検出できる。

ポリゴンミラー７にて走査されたレーザ光は、ガルバノミラー９の駆動により、さらに垂直方向（上から下）に走査される。ガルバノミラー９にて反射された近赤外のレーザ光は、眼底上に集光され２次元的に走査される。そして、眼底に集光されたレーザ光の反射光は、撮影光学系を介して受光素子１５にて受光される。なお、制御部３０は、センサ１１ｂからの受光信号を基に、ポリゴンミラー７に対するガルバノミラー９の駆動と画像処理部３３による画像形成とを制御する。

さらに詳しく述べると、制御部３０は、図２に示したポリゴンミラー７の回転に基づくレーザ光の走査範囲Ｈ₁において、センサ１１ｂの受光素子によるダイオード光の受光時（検出時）を基準として、所定時間経過後のレーザ光による所定走査範囲を撮影に用いる走査範囲Ｈ₂と定めている。このため、制御部３０は、基準となるセンサ１１ｂからの検出信号を取得後、受光素子１５にて受光される走査範囲Ｈ₂内のレーザ光の反射光の受光信号のみを画像処理部３３に送るように制御を行う。画像処理部３３は、図４に示すように、走査範囲Ｈ₂における眼底からの反射光によって得られる受光素子１５からの受光信号を画像データとして逐次並べ、モニタ３４の表示領域における最上部から下方に向って横方向に一列に順に表示していく。このように図２に示すポリゴンミラー７の反射面７ａの１面分の回転移動によって、モニタ３４における一列分の画像ラインのデータが得られることとなる。

ポリゴンミラー７がさらに回転し、レーザ光が次の反射面にて反射すると、前述同様にセンサ１１にレーザ光が受光されることとなる。制御部３０は、センサ１１ｂからの検出信号を受けて、次の反射面における走査範囲Ｈ₂内のレーザ光の反射光の受光信号のみを画像処理部３３に送る。画像処理部３３は図４に示すように、取得した一列分の画像ラインのデータを、先に表示した一列分の画像ラインのデータの一段下の行に並べて表示する。制御部３０及び画像処理部３３は、このような処理を記憶部２５に予め記憶してある画像ライン数分だけ順次行うことにより、２次元的に走査した被検眼眼底の撮影範囲を一枚の画像（１フレーム分の画像）としてモニタ３４に表示する。

また、制御部３０は、センサ１１ｂによって得られる受光信号を逐次カウントしており、記憶部３５に予め記憶されている１フレーム分の画像を構築するための画像ライン数分だけの受光信号のカウントが得られると、ガルバノミラー９を走査開始時の反射角度まで戻し、再び同じようにレーザ光を上から下に向かって走査するように駆動制御する。

このような構成を有することにより、製造誤差等によるポリゴンミラーの各ミラー間の形成角度が異なっていても、画像表示及びガルバノミラー駆動のための同期がとれることとなる。

さらに、本実施形態では、眼底像を撮影するためのレーザ光源（光源１、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）が発する光と同期検出用の光源（発光ダイオード１１ａ）が発する光の波長を異なるものとし、撮影用レーザ光を検出する受光素子及びダイオード光を検出する受光素子の前に互いの検出光をカットするカットフィルタをそれぞれ配置することにより、ポリゴンミラー７の反射面にて発生される散乱光が互いの受光素子に入射され、撮影画像にノイズが発生するのを防止できる。すなわち、カットフィルタ９５は、発光ダイオード１１ａからのダイオード光によるポリゴンミラー７での散乱光をカットする。また、カットフィルタ９０は、投受光される撮影用レーザ光によるポリゴンミラー７での散乱光をカットする。

なお、本実施形態では、近赤外、赤色、緑色、青色のレーザ光を被検眼の眼底に照射可能な構成であるため、蛍光撮影（近赤外と青色の同時発光）や単色撮影（緑色、赤色）等検者の用途に応じた種々の眼底画像を撮影することができる。

また、眼底画像を動画で取得する場合、画像１フレームの各走査線（画像ライン）毎の画像信号を取得する際、各フレームの眼底画像における同じ箇所の走査線の画像信号が常にポリゴンミラー７の同じ反射面によって取得されるように、ガルバノミラー９が駆動制御されるのが好ましい。すなわち、制御部３０は、各画像ラインに対応するポリゴンミラー７の反射面がフレームによらず常に一致するようにレーザ走査光学系１００を制御し、画像を構築する。

例えば、図５を用いて、ポリゴンミラー７の面数が８面（反射面Ｍ１〜Ｍ８）の場合を例にとって説明する。この場合、制御部３０は、予め記憶部２５にて記憶した反射面の枚数、及び１フレーム分の眼底画像を構築するための画像ライン数に基づいて、各画像ライン（走査線）に対して使用するポリゴンミラー７の反射面を確定させる。例えば、走査線Ａ１は反射面Ｍ１（センサ１１ｂによる最初の受光信号に該当する面）、走査線Ａ２は反射面Ｍ２（センサ１１ｂによる２番目の受光信号に該当する面）・・・走査線Ａ９はスタート時の反射面Ｍ１（センサ１１ｂによる９番目の受光信号に該当する面）、といったように、各走査線Ａ１〜Ａ１６の画像信号を取得するポリゴンミラー７の反射面をそれぞれ割り当てておく。

ここで、制御部３０は、センサ１１ｂから順次得られる受光信号の順番に基づいてポリゴンミラー７の反射面がどの反射面であるかを検知できる。したがって、制御部３０は、１フレーム分の眼底画像を構築した後、次のフレーム分の眼底画像を構築する際に、走査線Ａ１の画像取得を担当するポリゴンミラー７の反射面Ｍ１に該当する受光信号がセンサ１１ｂによって検知されるまでは、走査線Ａ１の画像取得を待機し、センサ１１ｂによって反射面Ｍ１が検出されたら、走査線Ａ１の画像取得を開始する。その後、ポリゴンミラー７及びガルバノミラー９を駆動制御させ、各走査線の画像信号を割り当てられた各反射面を用いて取得していき、眼底画像を１フレーム分取得する。そして、次のフレームの画像を取得する際も、同様の動作を行う。

これにより、各走査線の画像信号がポリゴンミラー７における同じミラー反射面によって取得されるため、各ミラー反射面毎の加工精度にムラがあっても、ノイズを抑制した状態で眼底画像を動画表示することができる。なお、各ミラー反射面毎の加工精度にムラがあると、各走査線毎に明暗が生じる。そのため、各走査線の画像が各フレーム毎で同じミラー反射面で取得されないと、動画表示が１フレーム切り換わる毎に明暗部分が上下に移動され、画面上にノイズとなって現われる（いわゆる、流れるノイズ）。なお、１フレームにおける垂直方向の走査線数がポリゴンミラー７の面数の倍数となるように画像取得のシステムを構築すると、装置全体の制御が容易となる。

なお、以上の説明では、眼底撮影装置を例にとって説明したが、これに限るものではなく、被検眼の前眼部等を撮影する眼科撮影装置にも本発明の適用は可能である。

本実施形態の眼底撮影装置の光学系を示した図である。発光ダイオード及びセンサ及びポリゴンミラーの配置関係を上方より示した概略図である。本実施形態における眼底撮影装置の制御系を示したブロック図である。画像処理部によって眼底画像を構築する場合の例である。各画像ラインに対応するポリゴンミラーの反射面がフレームによらず常に一致するようにレーザ走査光学系を制御し、画像を構築する場合の一例である。

符号の説明

１レーザ光源
７ポリゴンミラー
９ガルバノミラー
１１ａ発光ダイオード
１１ｂセンサ
１３ピンポール板
１５受光素子
３３画像処理部
３４モニタ
３５記憶部
９０カットフィルタ
９５カットフィルタ
１００レーザ光走査光学系

Claims

レーザ光を出射する第１光源と、ガルバノミラー及びポリゴンミラーとを有し，該ガルバノミラー及びポリゴンミラーを駆動させることにより前記第１光源から出射したレーザ光を被検眼眼底上にて２次元的に走査するためのレーザ光走査手段と、被検眼眼底に走査された前記レーザ光の反射光を受光する受光素子と、を有し、該受光素子の受光信号に基づいて眼底画像を得る眼底撮影装置において、
前記第１光源と異なる波長の光を発する第２光源であって、前記ポリゴンミラーにおける前記レーザ光の反射面に向けて光を照射させる第２光源と、
前記ポリゴンミラーの前記反射面によって反射された前記第２光源からの光を受光する検出器と、
前記ポリゴンミラーのミラー面数を記憶するとともに，１フレーム分の眼底画像を得るために必要な画像ライン数を記憶する記憶手段と、
前記検出器にて得られる受光信号に基づいて前記ポリゴンミラーの反射面がどの反射面であるかを検知し、その検知結果、該記憶手段に記憶された前記ミラー面数、及び画像ライン数に基づいて，前記各画像ラインに対応する前記ポリゴンミラーの反射面がフレームによらず常に一致するように前記レーザ光走査手段を制御すると共に、
前記検出器にて得られる受光信号に基づいて，眼底画像の構築に用いる所定の走査範囲に対応する受光信号を前記受光素子からの受光信号から得て、前記画像ライン数並べて各フレームの眼底画像を構築して動画像を得る制御手段と、
を有することを特徴とする眼底撮影装置。
請求項１の眼底撮影装置は、
さらに前記検出器の前に配置され、前記第１光源から出射されるレーザ光の波長をカットし，第２光源から出射される光の波長を透過させる特性を有した第１フィルタと、
前記受光素子の前に配置され、第１光源から出射されるレーザ光の波長を透過させ，第２光源から出射される光の波長をカットする特性を有した第２フィルタと、を有することを特徴とする眼底撮影装置。
請求項１の眼底撮影装置において、前記検出器は、前記ポリゴンミラーの回転方向に２つ並列された同期検出用受光素子を有し、
前記制御手段は、各受光素子から出力される受光信号に基づいて同期信号を得て、画像を構築することを特徴とする眼底撮影装置。