JP5460516B2 - 前眼部撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、眼の前眼部を撮像する前眼部撮像装置に関する。

前眼部撮像装置は、例えば、オートケラトメータやトノメータなどの眼科装置に用いられ、アライメント／観察／測定（例えば、ケラト測定、瞳孔径／角膜径計測）に用いられる（特許文献１参照）。

特開平６−４６９９８号公報

上記装置において、可視光にて前眼部を照明する場合、虹彩部が可視光を吸収する（特にブラウン系の虹彩の眼の場合）ため、取得される前眼部画像において、虹彩が黒くなってしまい、瞳孔と虹彩の境界がはっきりしない。一方、赤外光にて前眼部を照明する場合、虹彩にて赤外光が吸収されないため、取得される前眼部画像において、強膜と虹彩の境界がはっきりしない。

このような場合、使用者は、例えば、画像中にわずかに映る境界線を視認するしかない。また、目的に応じて異なる前眼部像を確認しなければならない。例えば、角膜径の計測は可視光で行われ、瞳孔径の計測は赤外光で行われる。これらの計測結果をそれぞれモニタに出力する場合、使用者は、計測結果と前眼部像とそれぞれ確認する必要が生じる。

本発明は、上記問題点を鑑み、前眼部における各部位を容易に視認できる前眼部撮像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。

赤外光，可視光を前眼部に向けて投光し、赤外光と可視光の合成による前眼部像を取得することにより、瞳孔部，虹彩部，及び強膜部の各境界を含む前眼部画像を取得し、観察に適した良好な前眼部画像を得る。なお、赤外光，可視光は、異なるタイミングで投光されてもよいし、同時に投光されてもよい。

本装置は、赤外光、可視光を前眼部に向けて異なるタイミングで投光し、赤外前眼部画像と可視前眼部画像を取得する。そして、赤外前眼部画像と可視前眼部画像を合成させ、赤外光と可視光の合成による合成前眼部画像を取得する。これにより、不要光が抑制され、瞳孔部，虹彩部，及び強膜部の各境界を含む観察画像が良好に取得される。

なお、赤外前眼部画像の虹彩部と瞳孔部との境界に基づいて瞳孔径が計測され、可視前眼部画像の強膜部と虹彩部との境界に基づいて角膜径が計測されることにより、良好な測定結果と良好な観察画像が得られる。

また、その計測結果と合成前眼部画像とが同時に出力され、計測結果の確認と前眼部画像の確認が容易となる。

本発明によれば、前眼部における各部位を容易に視認できる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る前眼部撮像装置の光学系について示す概略構成図である。図２は取得される前眼部像を示す図である。図３は本装置の動作の具体例を示すフローチャートである。なお、図番号は、参照番号であり、図示の構成に限定されない。

本装置の光学系は、赤外光を出射する第１光源４１及び可視光を出射する第２光源４５からの光を前眼部に向けて投光する投光光学系４０と、投光光学系４０により照明された前眼部像を撮像素子３５により撮像する撮像光学系３０と、を有する。第１光源４１は、例えば、λ＝７００〜１１００ｎｍの間に中心波長を持つ近赤外光を発する。また、第２光源４５は、例えば、λ＝３８０〜７００ｎｍの間に中心波長を持つ可視光を発する。

制御部８０は、第１光源４１及び第２光源４５を制御し、可視光と赤外光を異なるタイミングで投光する。制御部８０は、撮像素子３５から出力される撮像信号に基づいて赤外光による第１の前眼部画像Ａ１と可視光による第２の前眼部画像Ａ２とを取得する。

例えば、図３に示すように、第１光源４１の点灯により眼Ｅに赤外光が照射され、赤外光により照明された第１画像Ａ１が取得される。赤外光は虹彩に対する反射率（散乱率）が高いので、第１画像Ａ１は、瞳孔と虹彩との境界が鮮明な像となる（図２（ａ）参照）。

次に、第２光源４５の点灯により眼Ｅに可視光が照射され、可視光により照明された第２画像Ａ２が取得される。可視光について、強膜では、可視光における吸収・反射の波長特性がほとんどない（ほぼ反射される）。また、可視光の虹彩に対する反射率（散乱率）は低い。このため、強膜と虹彩と反射光量の差が発生し、第２画像Ａ３は、虹彩と強膜との境界が鮮明な像となる（図２（ｂ）参照）。また、強膜の血管が可視光を吸収するので、強膜中の血管像が鮮明な像となる。

さらに、制御部８０は、第１画像Ａ１と第２画像Ａ２とを画像処理により合成させ、瞳孔部，虹彩部，及び強膜部の各境界を含む第３の前眼部画像Ａ３を取得する（図２、図３参照）。これにより、瞳孔、虹彩、強膜の各境界が鮮明な像が得られる。第３画像Ａ３はメモリに記憶されてもよい。

上記画像処理による合成について、制御部８０は、第１画像Ａ１及び第２画像Ａ２の中で検査／観察に有用な画像領域が優先されるように画像処理を行う。この場合、各画像の輝度情報を用いて演算処理が行われてもよいし、各画像のある領域の画像データをそれぞれ抽出し、これらを合成してもよい。

演算処理を行う場合、より具体的には、制御部８０は、第１画像Ａ１及び第２画像Ａ２の輝度情報に基づいて輝度平均画像を得る。より具体的には、制御部８０は、第１画像Ａ１及び第２画像Ａ２の各画像において、画素毎に輝度情報（輝度分布）を検出する。そして、制御部８０は、第１画像Ａ１と第２画像Ａ２の輝度の平均値を同じ画素位置毎に算出する。そして、各画素位置毎に対応する平均値を並べていき、第３画像Ａ３（図２（ｃ）参照）を合成画像として取得する。なお、制御部８０は、第１画像Ａ１及び第２画像Ａ２に対して加算平均処理を行い、合成画像を得るようにしてもよい。なお、平均処理により合成された画像に対し、画像処理によりコントラスト強調処理（例えば、０〜２５５階調で画像の明暗が表現される場合、画像の最も明るい部分を２５５、最も暗いところを０に調整する）が行われるようにしてもよい。

また、第１画像Ａ１において瞳孔と虹彩の境界を含む中央の画像領域が抽出され、第２画像Ａ２において虹彩と強膜の境界を含む周辺の画像領域が抽出され、その各画像領域が合成されるようにしてもよい。

上記のように取得された第１画像Ａ１、第２画像Ａ２、第３画像Ａ３は、計測のために用いることが可能である。例えば、第１画像Ａ１の虹彩部と瞳孔部との境界に基づいて瞳孔径が計測され、第２画像Ａ２の強膜部と虹彩部との境界に基づいて角膜径が計測される。この場合、例えば、エッジ検出等の画像処理により境界が検出され、径が計測される。境界検出には、例えば、各部位の輝度の明暗が利用される。なお、第３画像Ａ３の各境界に基づいて角膜径、瞳孔径が計測されてもよいが、上記合成処理の前にて、第１画像Ａ１又は第２画像Ａ２で計測を行った方が生画像であり、測定精度が高い。なお、モニタ７０上の第３画像Ａ３に対し電子的に表示されたマーカーが検者のスイッチ操作により移動され、マーカーの表示位置から径が計測されるようにしてもよい。

第３画像Ａ３は、例えば、モニタ７０／プリンタ等により出力される。そして、観察のために用いられる。この場合、第３画像（Ａ３）と、角膜径及び瞳孔径の少なくともいずれかの計測結果が、同時に出力されてもよい（図４参照）。なお、他の画像処理が加えられた後、第３画像（Ａ３）が出力されてもよい。また、上記境界検出によるエッジ検出結果が前眼部像に重畳表示されるようにしてもよい（図４の点線ＰＳ、ＷＴＷ参照）。

上記投光光学系において、第１光源、第２光源は、例えば、それぞれ異なる位置に配置される。また、各光源には、例えば、ＬＥＤ，ＳＬＤなどが用いられる。各光源は、例えば、点光源であってもよいし、リング状の光源であってもよい。また、光源自体の発光波長が照明光路に配置されたフィルタにより制限されることにより、ある波長帯域の光源が構成されるようにしてもよい。また、可変波長光源が用いられても良い。例えば、可視域と赤外域を含む光を出射可能な光源が設けられ、光源からの光の波長がフィルタにより制限されるようにしてもよい。

なお、各光源は、種々の目的で利用されうる。例えば、第１光源として近赤外帯域が用いられる場合、第１光源は、ケラト測定、トポグラフィ測定、瞳孔径測定、アライメント、マイヤーリング、の少なくともいずれかの目的のために用いられる。

例えば、第２光源として青色帯域が用いられる場合、トポグラフィー測定、強膜の血管撮影、角膜径計測、の少なくともいずれかの目的のために用いられる。また、第２光源として緑色又は白色帯域が用いられる場合、第２光源は、角膜径計測、強膜の血管撮影、角膜マーキング撮影、の少なくともいずれかの目的のために用いられる。

なお、ブラウン系の虹彩を持つ眼の場合、赤・青は比較的散乱されやすいが、緑色は比較的吸収されやすい。このため、強膜と虹彩との反射光量の差が大きく発生する。なお、可視光に対する散乱・吸収特性は、虹彩の色によって異なるので、可視光により前眼部像を撮影する際の光源の色は、虹彩の色に合わせて適宜設定されるようにしてもよい。

上記撮像光学系は、例えば、眼Ｅの前眼部の正面像を撮像する。図１において、前眼部像は、ビームスプリッタ３３、リレーレンズ４７、ミラー６２、フィルタ３４ａ（フィルタ３４ｂ）、撮像レンズ３７を介して撮像素子３５に撮像される。また、撮像光学系として、前眼部断面像を撮像する光学系（例えば、シャインプルーフの原理が利用される）が用いられるようにしてもよい。投光光学系及び撮像光学系として、光走査系を持つ光学系が用いられるようにしてもよい。

なお、撮像光学系３０の光路には、赤外光を透過し可視光をカットする可視カットフィルタ３４ａ、可視光を透過し赤外光をカットする赤外カットフィルタ３４ｂが適宜配置される。駆動部８１は、可視カットフィルタ３４ａ、赤外カットフィルタ３４ｂをそれぞれ挿脱する。制御部８０は、駆動部８１を制御し、第１画像Ａ１を撮像する場合、可視カットフィルタ３４ａを光路中に挿入し、第２画像Ａ２を撮像する場合、赤外カットフィルタ３４ｂを光路中に挿入する。これにより、各画像における不要光を除去でき、良好な合成画像が得られる。

また、装置には、徹照像を観察するために眼底に照明光（例えば、近赤外光）を照射する照明光学系１０が配置される。なお、照明光学系１０は、徹照像観察用の専用の照明光学系であってもよいし、他の測定光学系の兼用であってもよい。兼用の場合、眼屈折力測定光学系、眼軸長を測定するための光干渉光学系が設けられる。

照明光学系１０による眼底反射光は、眼Ｅの水晶体を後方から照明する。撮像光学系３０により前眼部像が取得されると、眼Ｅの徹照像（瞳孔内画像）が撮像される。取得された徹照像は、画像処理により上記第３画像Ａ３の瞳孔内に重畳されるようにしてもよい。なお、この照明光学系は、アライメントのための角膜中心輝点を投影する光学系として兼用できる。

なお、上記のように前眼部像Ａ１と前眼部像Ａ２が合成される場合、制御部８０は、第１画像Ａ１と第２画像Ａ２との間の位置ずれを検出し、画像間の位置ずれを画像処理により補正してもよい。位置ずれ検出には、例えば、虹彩の模様などを利用したパターンマッチングが用いられる。また、前眼部像に含まれたアライメント指標（例えば、角膜輝点）が用いられてもよい。

例えば、制御部８０は、第１画像Ａ１及び第２画像Ａ２上の角膜輝点（例えば、近赤外）を用いて角膜中心位置をそれぞれ検出する。そして、各中心位置間のずれ量を算出し、第１画像Ａ１に対して第２画像Ａ２をずれ量分移動させる。これにより、各画像間の位置ずれが補正され、上記合成処理が精度良く行われる。

上記画像処理による合成は、例えば、装置の動作を制御する制御部８０によって行われる。また、前眼部像Ａ１及び前眼部像Ａ２のデータがある汎用のパーソナルコンピュータに転送され、パーソナルコンピュータの演算部によって合成されてもよい。

なお、上記説明においては、可視光と赤外光を異なるタイミングで投光したが、可視光と赤外光を同時に投光するようにしてもよい。この場合、瞳孔、虹彩、強膜のエッジが鮮明になるように可視光と赤外光の各光量が設定される。なお、虹彩が黒くつぶれないように、赤外光に対して可視光の光量を下げる又は赤外域における受光感度が高い撮像素子を用いるのが好ましい。

なお、上記説明においては、眼の検査を行う装置を例にとって説明したが、これに限るものではなく、眼の前眼部を撮影する装置であれば、本発明の適用は可能である。

本実施形態に係る前眼部撮像装置の光学系について示す概略構成図である。 取得される前眼部像を示す図である。 本装置の動作の具体例を示すフローチャートである。 計測及びエッジ検出結果を重畳させた前眼部像を示す図である。

３０ 撮像光学系
３５ 撮像素子
４０ 投光光学系
４１ 第１光源（赤外光源）
４２ 第２光源（可視光源）
７０ モニタ
８０ 制御部

Claims (4)

1. 赤外光と可視光を前眼部に向けて投光する投光光学系と、
   前記投光光学系により照明された前眼部像を撮像素子により撮像する撮像光学系と、
   前記投光光学系により前記可視光，前記赤外光を投光し、前記撮像素子から出力される撮像信号に基づいて赤外光と可視光の合成による前眼部画像を取得する画像取得手段と、を備えることを特徴とする前眼部撮像装置。
2. 請求項１の前眼部撮像装置において、
   前記画像取得手段は、
   前記可視光，前記赤外光を異なるタイミングで投光し、前記撮像素子から出力される撮像信号に基づいて前記赤外光による第１画像と前記可視光による第２画像とを取得する制御手段、
   前記第１画像と前記第２画像とを画像処理により合成させ、赤外光と可視光の合成による第３画像を取得する画像処理手段と、
   を備えることを特徴とする前眼部撮像装置。
3. 請求項２の前眼部撮像装置において、
   第１画像の虹彩部と瞳孔部との境界に基づいて瞳孔径を計測し、第２画像の強膜部と虹彩部との境界に基づいて角膜径を計測する計測手段を備えることを特徴とする前眼部撮像装置。
4. 請求項３の前眼部撮像装置において、
   前記第３画像と前記計測手段による計測結果とを同時に出力する出力手段を備えることを特徴とする前眼部撮像装置。

Images