JP5586927B2

JP5586927B2 - 眼底撮影装置

Info

Publication number: JP5586927B2
Application number: JP2009270798A
Authority: JP
Inventors: 昌明羽根渕
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: JP2011110290A

Description

本発明は、被検眼の眼底を撮影する眼底撮影装置に関する。

被検眼眼底で反射した光束を受光して眼底を撮影する眼底撮影装置として、光干渉断層計（ＯＣＴ）、走査型レーザ検眼装置（ＳＬＯ）、眼底カメラ等が知られている（特許文献１参照）。

また、ガルバノミラー等の光スキャナを用いて眼底像を撮像する装置において、眼底の固視ズレを補正するために、眼底撮影用のガルバノミラーに加えて、固視ズレ補正用の２つのガルバノミラーを略瞳共役位置に設け、この２つのガルバノミラーの駆動により出射光の走査位置を補正して固視ズレを補正するものが知られている。

特開２００８−２９４６７号公報

ところで、上記構成の場合、眼底撮影用のガルバノミラーとは別に、固視ズレ補正用の２つのガルバノミラーのための略瞳共役位置を光路中に設ける必要がある。さらに、固視ズレ補正用の２つのガルバノミラーの配置スペースを大きくせざるを得ず、装置の大型化につながる。これは、２つのガルバノミラーを小型化すると、光学系の倍率の関係上、被検眼の瞳孔中心の近傍に形成される２つのガルバノミラーの共役位置が瞳孔中心から大きく離れてしまい、出射光が虹彩によって遮断される（ケラれる）可能性があるからである。また、２つのガルバノミラーは高価である。

本発明は、上記問題点を鑑み、眼底の固視ズレを補正するための補正光学系を小型化し、被検眼の眼底画像を好適に撮影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）
被検眼眼底で反射した光束を受光して眼底を撮影する眼底撮影光学系を備える眼底撮影装置において、
前記眼底撮影光学系の光路における被検眼瞳孔と略共役な位置に配置され，被検眼眼底の微動による撮影位置のずれを補正するための補正レンズを有し、前記眼底撮影光学系の光軸と直交する方向に前記補正レンズを移動させる駆動ユニットと、
被検眼の眼底で反射した光束を受光素子に受光させる受光光学系を有し、前記受光素子からの受光信号に基づいて被検眼眼底の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、
被検眼眼底の移動による撮影位置のずれが補正されるように、前記位置ずれ検出手段からの検出信号に基づいて前記駆動ユニットの駆動を制御する駆動制御手段と、を備え、
前記眼底撮影光学系は、
被検眼眼底で反射した光束と参照光による干渉光を受光して被検眼の断層画像を撮影する光干渉光学系、被検眼眼底と略共役な位置に配置された共焦点開口を介して被検眼眼底で反射した光束を受光して被検眼眼底の共焦点正面画像を撮影する共焦点光学系、のいずれかであり、
光束の進行方向を変化させる光スキャナとを持ち，光源から出射された光束の少なくとも一部の光束で被検眼眼底を二次元的に走査する投光光学系と、
被検眼の眼底で反射した光束を含む光を受光素子に入射させる受光光学系と、を有し、
前記補正レンズは、前記光スキャナと前記受光素子との間であって、前記投光光学系と受光光学系の共通光路に配置されていることを特徴とする。
（２）
（１）の眼底撮影装置において、
前記眼底撮影光学系は、前記光干渉光学系であって、
前記受光光学系は、被検眼眼底の正面画像を観察するための眼底観察光学系を兼用することを特徴とする。
（３）
被検眼眼底で反射した光束を受光して眼底を撮影する眼底撮影光学系を備える眼底撮影装置において、
前記眼底撮影光学系の光路における被検眼瞳孔と略共役な位置に配置され，被検眼眼底の微動による撮影位置のずれを補正するための補正レンズを有し、前記眼底撮影光学系の光軸と直交する方向に前記補正レンズを移動させる駆動ユニットと、
被検眼の眼底で反射した光束を受光素子に受光させる受光光学系を有し、前記受光素子からの受光信号に基づいて被検眼眼底の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、
被検眼眼底の移動による撮影位置のずれが補正されるように、前記位置ずれ検出手段からの検出信号に基づいて前記駆動ユニットの駆動を制御する駆動制御手段と、を備え、
前記眼底撮影光学系は、
被検眼眼底と略共役な位置に配置された共焦点開口を介して被検眼眼底で反射した光束を受光して被検眼眼底の共焦点正面画像を撮影する共焦点光学系、
被検眼眼底で反射した光束を二次元撮像素子により受光して被検眼の眼底正面画像を撮影する眼底カメラ光学系、のいずれかであり、前記位置ずれ検出手段を兼用することを特徴とする。

本発明によれば、眼底の固視ズレを補正するための補正光学系を小型化し、被検眼の眼底画像を好適に撮影できる。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態の眼底撮影装置の光学系を示す図である。なお、本実施形態においては、被検眼の奥行き方向をＺ方向（光軸Ｌ１方向）、水平方向をＸ方向、鉛直方向をＹ方向として説明する。

被検眼の眼底画像を撮影するための眼底撮影光学系（ＯＣＴ光学系）１００について説明する。まず、眼底Ｅｆに向けて出射される光の光路について説明する。図１に示すように、ファイバーベースの干渉計２００の端部から出射された光束は、コリメータレンズ２２によってコリメートされた後、位置ずれ補正用の補正レンズ２０、視度補正用に光軸方向に移動可能なリレーレンズ１８、リレーレンズ１６を通過した後、一対のガルバノミラー１２、１４を介して、ダイクロイックミラー４０を透過した後、対物レンズ１０を介して眼底Ｅｆに集光される。そして、眼底Ｅｆで反射された光は、対物レンズ１０〜コリメータレンズ２２の光路を介して干渉計２００の端部に戻される。

ガルバノミラー１２、１４は被検眼瞳孔と略共役な位置に配置され、その反射角度が駆動機構５０によって任意に調整される。なお、本実施形態では、ガルバノミラー１２とガルバノミラー１４との中間位置に瞳孔共役位置が設けられ、その近傍にガルバノミラー１２、１４が配置されている。

これにより、干渉計２００から出射された光束はその反射（進行）方向が変化され、眼底上で任意の方向に走査される。すなわち、ガルバノミラー１２、１４は、眼底上でＸＹ方向（横断方向）に測定光を走査させる光走査部（光スキャナ）として用いられる。光走査部としては、ミラーの他、光の進行（偏向）方向を変化させる音響光学素子（ＡＯＭ）等が用いられる。

リレーレンズ１８及び補正レンズ２０は、駆動機構５５により光軸方向に一体的に移動可能であり、被検眼の視度の補正に用いられる。

位置ずれ補正ユニット４００について、少なくとも一枚のレンズからなる補正レンズ２０（例えば、凹レンズ、もちろん複数のレンズからなるレンズ系でもよい）は、被検眼瞳孔と略共役な位置に配置されている。そして、補正レンズ２０は、補正レンズ２０の外周部に配置された駆動機構（駆動ユニット）５３によって眼底撮影光学系１００の撮像光軸Ｌ１と直交する方向に駆動される。ここで、補正レンズ２０は、被検眼眼底の微動による撮影位置のずれを補正するための補正光学系として用いられる。なお、補正レンズ２０は、前述の光スキャナと干渉計２００のファイバー端部との間であって、眼底撮影光学系における投光光学系と受光光学系の共通光路に配置されている。

また、ダイクロイックミラー４０の反射方向には、被検眼眼底の位置ずれを検出するための検出光学系（位置ずれ検出ユニット）３００が配置されている。検出光学系３００は、例えば、眼底Ｅｆの観察用正面画像を得るための正面観察光学系を兼用する。

図２は干渉計２００と検出光学系３００の具体例を示す図である。図２（ａ）に示すように、干渉計２００は、光源（第１の光源）２７と、光源２７から出た光束を測定光束と参照光束に分け，参照光束を参照光学系３１に導き，測定光束を投光光学系２５に導くビームスプリッタ２６と、被検眼眼底で反射した測定光束と参照光束とを合成するビームスプリッタ２６と、測定光束と参照光束による干渉光を受光素子８３に受光させる受光光学系（例えば、スペクトルメータ）８００と、備え、いわゆる眼科用光断層干渉計（ＯＣＴ：Optical coherence tomography）の装置構成を持つ。なお、干渉計２００の構成としては、スペクトルメータを用いるSpectral-domain OCT（ＳＤ−ＯＣＴ）、波長可変光源を用いるSwept-source OCT（ＳＳ−ＯＣＴ）、Time-domain OCT（ＴＤ−ＯＣＴ）、等が考えられる。

上記構成において、対物レンズ１０〜コリメータレンズ２２の光学系及び干渉計２００によって、第１の光源２７から出射された光束の少なくとも一部の測定光束で被検眼眼底を二次元的に走査する投光光学系と、被検眼の眼底で反射した測定光束を受光素子８３に入射させる受光光学系と、を有する眼底撮影光学系（眼底撮影ユニット）１００が形成される。

図２（ｂ）に示すように、検出光学系３００は、輝度が高く指向性の高い光束を発する光源（第２の光源）６１と、光束の反射方向を変えるスキャナ６２を持ち、光源６１を出射した光束で被検眼眼底を二次元的に走査する投光光学系６３と、被検眼眼底で反射した光束を受光素子６８に入射させる受光光学系６９とを持つ。そして、受光光学系６９の光路には、眼底と略共役位置に配置された共焦点開口６７が配置されている。すなわち、検出光学系３００は、共焦点走査型レーザ検眼鏡（Scanning laser Ophthalmoscope：ＳＬＯ）の装置構成を用いることができる。

ここで、投光光学系６３によって、第２光源６１を出射した光束で被検眼眼底を照明する第２投光光学系が形成される。また、受光光学系６９によって、眼底で反射した照明光束を第２の受光素子６８に入射させる第２受光光学系が形成される。

また、検出光学系３００は、赤外光にて眼底全体を同時に照明する照明光学系と、眼底全体を同時に撮像する撮像光学系と、を備える、いわゆる眼底カメラタイプの装置構成であってもよい。

なお、干渉計２００と検出光学系３００とを組み合わせた詳しい光学系の構成については、特開２００８−２９４６７号公報を参考にされたい。

図３は本装置の制御系について説明するブロック図である。制御部７０は、表示モニタ７５に接続され、その表示画像を制御する。また、制御部７０には、メモリ（記憶部）７２、各種操作を行うための操作部７４、駆動機構５０、スキャナ６２を駆動させる駆動機構５１、測定光と参照光の光路差を調整するための駆動機構５２、駆動機構５３、駆動機構５５、受光素子８３、受光素子６８、等が接続されている。

ここで、制御部７０は、受光素子８３から出力される受光信号に基づいて画像処理により眼底断層像を形成させると共に、受光素子６８から出力される受光信号に基づいて画像処理により眼底正面像を形成させる。なお、位置ずれ検出を高速化するには、眼底正面像の取得スピードが速い方が良い。

また、制御部７０は、受光素子６８からの出力信号に基づいて被検眼眼底の正面画像を随時取得し、予め取得された基準画像に対する位置ずれ情報を画像処理により検出する。そして、制御部７０は、被検眼眼底の移動による撮影位置のずれが補正されるように、検出された位置ずれ情報に基づいて駆動ユニット５３の駆動を制御する。

以上のような構成を備える装置において、その動作について説明する。ここで、制御部７０は、眼底撮影光学系１００及び検出光学系３００を駆動制御してＯＣＴ画像及びＳＬＯ画像を取得していき、モニタ７５上のＯＣＴ画像Ｇｔ及びＳＬＯ画像Ｇｆを随時更新する（図４参照）。

検者は、図示なき固視灯を注視するように被験者に指示した後、眼底Ｅｆに対するアライメントを行う。そして、ＳＬＯ眼底像がモニタ７５上に表示されるようになると、予め設定される走査パターンに基づき眼底撮影光学系１００によってＯＣＴ画像が取得され、モニタ７５上に表示される。この場合、断層画像が取得されるように光路長が調整される。

その後、検者が所望する走査位置／パターンが設定され、所定のトリガ信号が出力されると、制御部７０は、設定された走査位置／パターンに基づいて断層画像を取得し、取得された画像データをメモリ７２に記憶する。この場合、加算平均画像を得るために、所定の走査領域にて複数回断層画像を取得する場合もありうる。また、複数の走査位置／パターン（例えば、放射状）にて断層画像を連続的に取得する場合もありうる。

また、前述のトリガ信号が出力されると、制御部７０は、画像の取得中において、眼底に対するトラッキング制御を行う。制御部７０は、あるタイミングにて取得された眼底正面像を基準画像として記憶する。その後、受光素子６８の信号を処理して得られる眼底正面画像は、基準画像と随時比較され、基準画像と正面画像との間のＸＹ方向における位置ずれ情報（例えば、ずれ方向、ずれ量）が画像処理により検出される。

そして、制御部７０は、その位置ずれ情報に基づいて駆動機構５３の駆動を制御し、走査光が眼底上における所定の走査領域を追尾するように補正レンズ２０を光軸Ｌ１の直交方向に移動させる。

図１（ｂ）は、眼Ｅの視線方向の変化を補正する際の具体例である。中心軸Ｃ１は、測定光の走査の中心となる基準軸である。そして、補正レンズ２０の光軸と光軸Ｌ１が同軸であるとき（これを原点位置とする）、中心軸Ｃ１は、対物レンズ１０の光軸と同軸となる。例えば、眼Ｅの微動により眼Ｅの視線方向が上方向に角度Δθ変化した場合、補正レンズ２０が下方向にΔｄ移動されることで、中心軸Ｃ１が対物レンズ１０の光軸に対して角度Δθ変化される。すなわち、眼Ｅの微動による視線変化に応じて、位置ずれが補正される方向に補正レンズ２０が随時移動されることにより、眼底上の走査位置のずれが補正される。

上記補正を行うには、眼Ｅの視線方向が変化しても、視線方向と中心軸Ｃ１とが同軸の関係となるように、被検眼眼底のＸＹ方向のおける位置ずれ量に対する補正レンズ２０の移動量の関係を予めキャリブレーションにより求めておけばよい。

上記のような構成とすれば、ＯＣＴ画像の取得中において固視微動による眼底の微動が生じても、眼底上における走査位置のズレが補正されるため、眼底上における所定の走査領域での断層画像が安定して得られる。

また、補正光学系として補正レンズ２０を用いることにより、位置ずれ補正ユニットが小型化され、装置構成を簡略化させることができる。

また、本手法は、所定の走査領域での断層画像を複数枚取得する場合に有用である。

なお、上記のように２つの正面画像間の位置ずれを検出する手法としては、種々の画像処理手法（各種相関関数を用いる方法、フーリエ変換を利用する方法、特徴点のマッチングに基づく方法）を用いることが可能である。

なお、前述のように、位置ずれ検出用の受光光学系が被検眼眼底の正面画像を撮像する構成の場合、その観察範囲が狭い方が位置ずれ検出のスピードを高速化でき、位置ずれ補正（トラッキング）を高速化できる。例えば、眼底の乳頭部位に合わせた撮影画角を持つ光学系とするようなことが考えられる。

なお、被検眼眼底の位置ずれを検出する構成としては、上記構成に限るものではなく、被検眼の眼底で反射した光束を受光素子に受光させる受光光学系を有し、受光素子からの受光信号に基づいて被検眼眼底の位置ずれを検出する構成であればよい。例えば、一対のミラーを利用して眼底上で円を描くように検出光束を走査し、その眼底反射光を受光素子により受光して、位置ずれ信号を得るものであってもよい（米国特許５９４３１１５号参照）。そして、制御部７０は、検出された信号に基づいて位置ずれ補正ユニット４００の駆動を制御する。

なお、上記構成においては、検出光学系３００においても、位置ずれ補正ユニット４００と同様の第２の位置ずれ補正ユニットをその光路中に設けるようにしてもよい。この場合、ある撮影位置にて予め取得された基準正面画像に対する位置ずれ情報を検出光学系３００により検出し、その基準画像が継続的に取得されるように、第２の位置ずれ補正ユニットを駆動させつつ、その駆動量に基づき第１の位置ずれ補正ユニット４００を駆動させるようにしてもよい。また、眼底撮影光学系１００と検出光学系３００との共通光路中に補正ユニット４００が配置される構成であってもよい。

また、検出光学系３００に第２の位置ずれ補正ユニットを設ける場合、投光光学系６３と受光光学系６９とが共用する光路であって、かつ、眼底撮影用の光スキャナ６２の後方位置に、第２の瞳孔共役位置を設け、第２の瞳孔略共役位置に補正レンズを設けるようにすればよい。すなわち、補正レンズ２０は、光スキャナ６２と受光素子６８との間であって、投光光学系６３と受光光学系６９の共通光路に配置される。

さらに、ＳＬＯ光学系を独立させ、被検眼眼底上で測定光束を走査し、被検眼の眼底の共焦点正面画像を撮影する共焦点光学系を持つ眼底撮影ユニット単体の装置においても、本発明の適用は可能である。この場合、共焦点光学系が位置ずれ検出を兼用しても良いし、別の位置ずれ検出ユニットを設けても良い。また、被検眼の高次収差を補正するための収差補正光学系（例えば、可変形状ミラー、液晶変調光学素子、等）が上記撮影光学系の光路中に配置された収差補正機能付眼底撮影装置においても、本発明の適用は可能である。

また、被検眼眼底で反射した光束を二次元撮像素子により受光して被検眼の眼底正面画像を撮影する眼底カメラ光学系を持つ眼底撮影装置（例えば、特開２００９−１３１５９１号公報）においても、本発明の適用が可能である。ここで、眼底カメラ光学系は、図５に示すように、被検眼眼底全体を同時に照明する照明光学系５００と、被検眼の眼底で反射した光束を二次元受光素子５１５に入射させる受光光学系５１０と、照明光学系５００と受光光学系５１０の光路を分岐させる光路分岐部材５２０（例えば、ホールミラー）と、を有する。この場合、位置ずれ補正用の補正レンズ２０は、光路分岐部材５２０と二次元受光素子５１５との間の光路に形成された被検眼瞳孔と略共役な位置に配置される。なお、眼底カメラ光学系が位置ずれ検出を兼用しても良いし、別の位置ずれ検出ユニット（例えば、眼底観察光学系）を設けても良い。

本実施形態の眼底撮影装置の光学系を示す図である。干渉計２００と検出光学系３００の具体例を示す図である。本装置の制御系について説明するブロック図である。モニタ上にＯＣＴ画像とＳＬＯ画像が表示された場合の図である。眼底カメラ光学系に補正レンズを設けた場合の具体例を示す図である。

１２、１４ガルバノミラー
２０補正レンズ
５３駆動機構
６２スキャナ
６３投光光学系
６９受光光学系
７０制御部
１００眼底撮影光学系
２００干渉計
３００検出光学系（ＳＬＯ光学系）
４００位置ずれ補正ユニット

Claims

被検眼眼底で反射した光束を受光して眼底を撮影する眼底撮影光学系を備える眼底撮影装置において、
前記眼底撮影光学系の光路における被検眼瞳孔と略共役な位置に配置され，被検眼眼底の微動による撮影位置のずれを補正するための補正レンズを有し、前記眼底撮影光学系の光軸と直交する方向に前記補正レンズを移動させる駆動ユニットと、
被検眼の眼底で反射した光束を受光素子に受光させる受光光学系を有し、前記受光素子からの受光信号に基づいて被検眼眼底の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、
被検眼眼底の移動による撮影位置のずれが補正されるように、前記位置ずれ検出手段からの検出信号に基づいて前記駆動ユニットの駆動を制御する駆動制御手段と、を備え、
前記眼底撮影光学系は、
被検眼眼底で反射した光束と参照光による干渉光を受光して被検眼の断層画像を撮影する光干渉光学系、被検眼眼底と略共役な位置に配置された共焦点開口を介して被検眼眼底で反射した光束を受光して被検眼眼底の共焦点正面画像を撮影する共焦点光学系、のいずれかであり、
光束の進行方向を変化させる光スキャナとを持ち，光源から出射された光束の少なくとも一部の光束で被検眼眼底を二次元的に走査する投光光学系と、
被検眼の眼底で反射した光束を含む光を受光素子に入射させる受光光学系と、を有し、
前記補正レンズは、前記光スキャナと前記受光素子との間であって、前記投光光学系と受光光学系の共通光路に配置されてい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、
前記眼底撮影光学系は、前記光干渉光学系であって、
前記受光光学系は、被検眼眼底の正面画像を観察するための眼底観察光学系を兼用することを特徴とする眼底撮影装置。
被検眼眼底で反射した光束を受光して眼底を撮影する眼底撮影光学系を備える眼底撮影装置において、
前記眼底撮影光学系の光路における被検眼瞳孔と略共役な位置に配置され，被検眼眼底の微動による撮影位置のずれを補正するための補正レンズを有し、前記眼底撮影光学系の光軸と直交する方向に前記補正レンズを移動させる駆動ユニットと、
被検眼の眼底で反射した光束を受光素子に受光させる受光光学系を有し、前記受光素子からの受光信号に基づいて被検眼眼底の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、
被検眼眼底の移動による撮影位置のずれが補正されるように、前記位置ずれ検出手段からの検出信号に基づいて前記駆動ユニットの駆動を制御する駆動制御手段と、を備え、
前記眼底撮影光学系は、
被検眼眼底と略共役な位置に配置された共焦点開口を介して被検眼眼底で反射した光束を受光して被検眼眼底の共焦点正面画像を撮影する共焦点光学系、
被検眼眼底で反射した光束を二次元撮像素子により受光して被検眼の眼底正面画像を撮影する眼底カメラ光学系、のいずれかであり、前記位置ずれ検出手段を兼用することを特徴とする眼底撮影装置。