JP5755200B2 - 眼科撮像装置およびその方法 - Google Patents

Description

本発明は、近赤外光又は可視光を用いて被検眼を観察し、撮像する眼科撮像装置およびその方法に関する。

被検眼の眼底を観察・撮影を行う眼底カメラには、散瞳剤を点眼する散瞳型眼底カメラと、散瞳剤を点眼しない無散瞳型眼底カメラがある。前者は主に眼科医によって使用され、カラー撮影のみならず、蛍光撮影、特殊フィルタ撮影等の様々な手技で複数枚撮影されている。後者は主に健診又は内科医によって使用され、主に１枚取り撮影を行っている。

しかし近年では、眼科医においても散瞳剤を点眼せずに済むことから、無散瞳撮影へのニーズが高まり、例えば特許文献１に示すような無散瞳眼でも散瞳眼でも撮影可能な散瞳／無散瞳共用型の眼底カメラが開発されている。

この共用型の眼底カメラには光学ファインダが設けられ、散瞳型眼底カメラとして使用する場合には、検者は光学ファインダを介し可視光で観察を行っている。また、無散瞳型眼底カメラとして使用する場合には近赤外観察となるため、光学ファインダへ折り返すミラーが光路外に退避し、眼底像からの反射光はＣＣＤ等の撮像手段に導かれモニタに表示される。

そして、眼底撮影する場合には、観察光学系と撮影光学系を分岐しているミラーが光路外に退避し、撮影手段に眼底像が導かれる構成とされている。

一方、特許文献２は散瞳／無散瞳共用型の眼底カメラではなく、無散瞳型眼底カメラであるが、観察と撮影を１つの撮像手段で行い、内部固視標を呈示する構成が開示されている。撮像手段への光路と内部固視標への光路の分岐を光路分岐プリズムにより行っており、この光路分岐プリズムは内部固視標の波長の光の一部を透過し、その他の波長の光を反射する特性となっている。

特開平９−６６０３０号公報 特開２００３−１３５４０２号公報

散瞳／無散瞳共用型の眼底カメラを構成する際に、特許文献１の構成においては、観察のための動画用撮像手段と、撮影のための静止画用撮像手段の２つの撮像手段が必要となり、複雑になると共に大型化してしまう問題点がある。また、無散瞳で眼底撮影を行う際には、被検眼の視線を誘導・固視させるための内部固視標を必要とし、新たな光学系を必要とする。

特許文献２においては、本体を小型化させるために撮像手段を１つの構成とすることにより、被検者に内部固視標を投影することが可能となるが、撮像手段への光路と内部固視標への光路の分岐を行う光路分岐プリズムが必要となる。従って、眼底反射光の内、可視光撮影する際に内部固視標の波長に相当する波長域が、光路分岐プリズムを透過してしまうため、全ての眼底反射光が撮像手段に入射できなくなり、光量の損失が生じてしまう。
また、光学ファインダを設けていないため、被検眼の眼底を直視により観察することができない。

本発明の目的は、１つの撮像手段を観察用と撮影用として使用すると共に、撮影時に反射光の損失を低減し、内部固視標を効率的に呈示する眼科撮像装置およびその方法を提供することである。

上記目的を達成するための本発明に係る眼科撮像装置は、
本発明に係る眼科撮像装置は、
照明光学系を介して照明した被検眼からの戻り光が撮影光学系を介して、可視領域及び近赤外領域の双方に感度を有する撮像手段に結像して、前記被検眼を撮像する眼科撮像装置であって、
前記撮影光学系の光路に設けられ、可視領域の光を反射し且つ近赤外領域の光を透過する特性を有する光路分岐手段と、
前記光路分岐手段の反射光路に設けられる光学ファインダと、
前記照明光学系の光路に挿脱可能に設けられた第１の絞りと、
前記照明光学系の光路に挿脱可能に設けられ、前記第１の絞りの径よりも大きい径である第２の絞りと、
前記被検眼が近赤外領域の光で観察される場合には前記光路分岐手段が前記撮影光学系の光路に挿入され且つ前記第１の絞りが前記照明光学系の光路に挿入された状態にし、前記被検眼が可視領域の光で観察される場合には前記光路分岐手段が前記撮影光学系の光路に挿入され且つ前記第２の絞りが前記照明光学系の光路に挿入された状態にし、前記被検眼が可視領域の光で静止画撮影される場合には前記撮影光学系の光路から離脱された状態にする制御手段と、を有する。

本発明に係る眼科撮像装置およびその方法によれば、可視波長域と近赤外波長域の双方に感度を有する撮像手段を用いることにより、１つの撮像手段で近赤外動画観察と可視光静止画撮影が可能となり、装置を小型化することができる。

また、撮像手段への光路と内部固視標への光路とに光束を分岐する光束分岐手段として、近赤外領域の光を透過し、可視光領域の光を反射する特性を有するクイックリターンミラーを用いている。そのため、近赤外観察を行うときには被検眼に呈示する内部固視標を効率的に呈示することができ、かつ可視光静止画撮影時にはクイックリターンミラーは光路外に退避され、眼底反射光が光路分岐手段によって光量損失が生ずることがない。

散瞳／無散瞳共用型の眼底カメラの構成図である。 クイックリターンミラーの反射特性グラフ図である。 クイックリターンミラーによる光軸ずれの説明図である。 クイックリターンミラーの形状の説明図である。 撮像手段の感度特性グラフ図である。 アパーチャマスクの形状の説明図である。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は散瞳／無散瞳共用型の眼底カメラの構成図を示している。被検眼Ｅの前方の観察・撮影光学系には、対物レンズ１、孔あきミラー２、撮影絞り３、フォーカスレンズ４、結像レンズ５、クイックリターンミラー６、撮像手段７が順次に配列されている。フォーカスレンズ４は被検眼Ｅの眼底Ｅｒに焦点を合わせるフォーカシング手段であり、クイックリターンミラー６は光路から退避する光路分岐手段であり、撮像手段７は可視光領域及び不可視光領域である近赤外光の双方に感度を有している。

孔あきミラー２への入射光路には照明手段である照明光学系が設けられている。照明光学系においては、後方に反射鏡８を設けたハロゲンランプ９から孔あきミラー２に向けて、可視カットフィルタ１０、拡散板１１、キセノン管１２、レンズ１３、瞳絞り１４、水晶体絞り１５ａ、ミラー１６が順次に配列されている。更に、ミラー１６の反射方向にはリレーレンズ１７、近赤外カットフィルタ１８、リレーレンズ１９、角膜絞り２０ａが順次に配列されている。

ハロゲンランプ９は観察用照明光源であり、キセノン管１２は撮影用光源である。可視カットフィルタ１０は可視光領域の光をカットし、近赤外カットフィルタ１８は近赤外領域の光をカットし、共に照明光路に挿脱可能とされている。

また、瞳絞り１４、水晶体絞り１５ａ、角膜絞り２０ａはリング状の開口部を有し、水晶体絞り１５ａは径が異なる水晶体絞り１５ｂと、角膜絞り２０ａは同様に径が異なる角膜絞り２０ｂと切換え可能とされている。不可視光観察時には角膜絞り２０ａ、水晶体絞り１５ａが使用され、可視光観察時には角膜絞り２０ｂ、水晶体絞り１５ｂが使用される。不可視光観察と散瞳剤を点眼する可視光観察とでは、必要とされる被検眼Ｅの瞳孔径と撮影される被検眼Ｅの眼底Ｅｒの撮影範囲である画角が異なるため、異なる径の絞り１５、２０を用いることにより、それぞれの観察手法を最適化することができる。

また、クイックリターンミラー６の反射光路中には、光路に挿脱可能な斜設ミラー２１、内部固視標呈示手段として機能する内部固視標２２が配列されている。この内部固視標２２は被検眼Ｅの眼底Ｅｒと略共役位置に配置され、被検眼Ｅの視線方向を誘導するための例えば波長が５３０ｎｍとされている。また、斜設ミラー２１の反射光路には光学ファインダ２３が配置され、観察光源が構成されている。更に、被検眼Ｅの前方近傍には被検眼Ｅの固視誘導を行う外部固視標２４が設けられている。

撮像手段７には、位置を補正する表示位置補正手段３１と撮像した眼底像を表示するモニタ３２が接続されている。撮像手段７の出力は、システム全体を制御する制御手段３３に接続されている。この制御手段３３には、撮影絞り３、クイックリターンミラー６、撮像手段７、可視カットフィルタ１０、キセノン管１２、水晶体絞り１５ａ、近赤外カットフィルタ１８、角膜絞り２０ａ、表示位置補正手段３１が接続されている。

図２はクイックリターンミラー６の反射特性グラフ図を示し、クイックリターンミラー６は可視光領域の光を反射し、近赤外領域の光を透過する特性を有している。従って、例えば８５０ｎｍ前後の波長の近赤外照明光とすれば、光量の損失なく撮像手段７に入射させることができると共に、内部固視標２２から照射される可視光を被検眼Ｅに投影することができる。

また、後述するように近赤外光で眼底Ｅｒを観察をする無散瞳モードにおいて、クイックリターンミラー６は光路内に挿入され、撮影時には光路外に離脱する。そのため、図３に示すように観察時と撮影時で、透明板体から成るクイックリターンミラー６の厚み分だけ光軸がずれてしまう。そこで、本実施例においてはこのずれ量を少なくするために、クイックリターンミラー６の厚みｔを０．８ｍｍ以下として、その影響を少なくしている。

このずれ量を少なくするためには、クイックリターンミラー６の厚みｔを薄くする他に、例えば図４に示すようにクイックリターンミラー６の断面形状を楔型形状にして、その影響を緩和することも考えられる。

図５は撮像手段７の感度特性グラフ図を示し、撮像手段７は可視光領域と近赤外領域の双方に感度を有し、動画出力と静止画出力が可能な特性を有している。

撮像手段７により撮像された動画、静止画の画像はモニタ３２に表示される。モニタ３２に表示される画像は、図６（ａ）に示すように撮像手段７によって近赤外観察時の動画画像及びそのときに撮像された静止画像に電子的に作成した近赤外観察用のアパーチャマスク４１ａが付加され、光学ファインダ２３を使って可視光で観察される。静止画撮影されたときには、図６（ｂ）に示すようにアパーチャマスク４１ｂを制御手段３３により付加した画像になる。

アパーチャマスクの形状が観察手法により異なるのは、可視光で観察・撮影する場合には、近赤外観察で観察・撮影する場合よりも撮影画角が広いためである。近赤外観察用のアパーチャマスク４１ａの直径と、可視光観察用のアパーチャマスク４１ｂの縦寸法とが同じになっており、アパーチャマスク４１ｂの横寸法はアパーチャマスク４１ａより大きくなっている。

無散瞳モードで被検眼Ｅの眼底Ｅｒを観察・撮影する場合には、照明光学系においては観察時の照明光は近赤外波長とするため、不可視光生成手段として照明光学系の光路内に可視カットフィルタ１０を挿入して可視光領域の光をカットしている。更に、光路内には不可視光観察用の角膜絞り２０ａ、水晶体絞り１５ａが挿入される。

また、制御手段３３は近赤外カットフィルタ１８を光路外に退避させ、観察・撮影光学系では、クイックリターンミラー６を光路内に挿入し、内部固視標２２を点灯すると共に斜設ミラー２１を光路外に離脱させる。更に、制御手段３３は撮像手段７に対して、静止画撮影時と比較してゲインつまり増幅率を上げて、かつ低解像度で駆動する。このような設定を行うのは、動画時の近赤外観察像はコントラストが低く、かつ撮像手段の感度も可視光領域と比較して低いため、Ｓ／Ｎを犠牲にしてもゲインを上げた方がよいためと、高解像度が必要とされないためである。

また、撮像された眼底反射像には前述のように近赤外観察用のアパーチャマスク４１ａが選択され、検者は撮像手段７から出力される動画像をモニタ３２で観察しながら、内部固視標２２を動かし、被検眼Ｅの視線を誘導し所望の位置になるようにする。そして、アライメントを行うと共に、フォーカスレンズ４を移動させてフォーカシングを行い、図示しない撮影スイッチを押すことにより静止画撮影を行う。

静止画撮影では、キセノン管１２の閃光により可視光撮影するための光量が十分得られることと、撮影された画像は診断に使用されるので、高解像度が求められることから、撮影時に制御手段３３は撮像手段７のゲインと解像度を元に戻す制御を行う。

更に、制御手段３３は可視撮影光生成のために、光路内に近赤外カットフィルタ１８を挿入し、可視カットフィルタ１０を光路から離脱させる。そして、クイックリターンミラー６を光路外に退避させた後に、キセノン管１２を発光させて撮影を行い、撮影されたカラー画像はモニタ３２上に表示する。

また、散瞳剤を点眼して可視光観察・撮影を行う散瞳モードにおいては、検者は図示しないレバーを使用して斜設ミラー２１を光路内に挿入する。制御手段３３は可視観察光生成のために、可視カットフィルタ１０を光路外に退避させ、近赤外カットフィルタ１８、クイックリターンミラー６を光路内に挿入し、内部固視標２２は消灯する。更に、制御手段３３は角膜絞り２０ａ及び水晶体絞り１５ａから角膜絞り２０ｂ及び水晶体絞り１５ｂに切換え、アパーチャマスク４１ｂを選択する。

可視カットフィルタ１０が光路から離脱しているため、検者はハロゲンランプ９により可視光で被検眼Ｅの眼底Ｅｒを光学ファインダ２３を介して直視で観察できる。また、検者は被検眼Ｅの固視誘導は光学系外にある外部固視標２４を使用する。

検者が撮影スイッチを押すと、制御手段３３は撮像手段７のゲイン、解像度を静止画撮影用に設定し、クイックリターンミラー６を光路外に退避させ、キセノン管１２を発光させ撮影を行う。撮影されたカラー画像がモニタ３２上に表示されるのは、近赤外光で観察し可視光で撮影する場合と同様である。

このように近赤外観察にするか、可視光観察にするかの切換えを検者が斜設ミラー２１を操作することにより行っているが、検者が可視カットフィルタ１０を切換えることによって行ってもよい。そのときには、斜設ミラー２１の光路からの挿脱を制御手段３３が行うことになる。或いは、斜設ミラー２１を全反射ミラーではなく、内部固視標２２の波長の一部を分配して透過させる光束分配機能を有すれば、斜設ミラー２１の挿脱は不要となる。

また、図３で説明した観察時と撮影時での光軸のずれ量を、予め表示位置補正手段３１に入力することにより、制御手段３３は撮影画像をモニタ３２に表示させる際に、ずれ量に基づいてオフセットさせた位置に表示する制御を行うこともできる。これにより、観察動画像と撮影静止画像の表示位置ずれを生じさせないようにすることができ、クイックリターンミラー６は厚さを薄くしたり、断面形状を楔型にする必要がなくなる。

また、本実施例において、アパーチャマスク４１ａ、４１ｂは電子的に作成しているが、例えば観察・撮影系にリレーレンズにより眼底結像回数を増やすことにより、実体のアパーチャマスクを設け、このアパーチャマスクを機構的に切換えることも可能である。

１ 対物レンズ
２ 孔あきミラー
３ 撮影絞り
４ フォーカスレンズ
６ クイックリターンミラー
７ 撮像手段
８ 反射鏡
９ ハロゲンランプ
１０ 可視カットフィルタ
１２ キセノン管
１４ 瞳絞り
１５ａ、１５ｂ 水晶体絞り
１６ ミラー
１８ 近赤外カットフィルタ
２０ａ、２０ｂ 角膜絞り
２１ 斜設ミラー
２２ 内部固視標
２４ 外部固視標
３１ 表示位置補正手段
３２ モニタ
３３ 制御手段
４１ａ、４１ｂ アパーチャマスク

Claims (22)

1. 照明光学系を介して照明した被検眼からの戻り光が撮影光学系を介して、可視領域及び近赤外領域の双方に感度を有する撮像手段に結像して、前記被検眼を撮像する眼科撮像装置であって、
   前記撮影光学系の光路に設けられ、可視領域の光を反射し且つ近赤外領域の光を透過する特性を有する光路分岐手段と、
   前記光路分岐手段の反射光路に設けられる光学ファインダと、
   前記照明光学系の光路に挿脱可能に設けられた第１の絞りと、
   前記照明光学系の光路に挿脱可能に設けられ、前記第１の絞りの径よりも大きい径である第２の絞りと、
   前記被検眼が近赤外領域の光で観察される場合には前記光路分岐手段が前記撮影光学系の光路に挿入され且つ前記第１の絞りが前記照明光学系の光路に挿入された状態にし、前記被検眼が可視領域の光で観察される場合には前記光路分岐手段が前記撮影光学系の光路に挿入され且つ前記第２の絞りが前記照明光学系の光路に挿入された状態にし、前記被検眼が可視領域の光で静止画撮影される場合には前記撮影光学系の光路から離脱された状態にする制御手段と、
   を有することを特徴とする眼科撮像装置。
2. 前記制御手段が、前記第１及び第２の絞りのいずれか一方を前記光路に挿入するように、前記第１及び第２の絞りを挿脱することを特徴とする請求項１に記載の眼科撮像装置。
3. 前記第１及び第２の絞りは、角膜絞りと水晶体絞りとのうち少なくとも一方であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の眼科撮像装置。
4. 前記制御手段が、前記被検眼が近赤外領域の光で観察される場合には前記被検眼の画像に第１のマスクを付加し、前記被検眼が可視領域の光で観察される場合には前記被検眼の画像に前記第１のマスクよりも広い画角の形状である第２のマスクを付加することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
5. 前記光路分岐手段の反射光路に設けられ、前記被検眼の視線方向を誘導する固視標呈示手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
6. 前記制御手段が、前記被検眼が近赤外領域の光で観察される場合には前記固視標呈示手段を点灯し、前記被検眼が可視領域の光で観察される場合には前記固視標呈示手段を消灯し且つ外部固視標呈示手段を点灯することを特徴とする請求項５に記載の眼科撮像装置。
7. 前記光路分岐手段の反射光路に設けられ、可視領域の光のうち少なくとも一部を反射する反射手段と、を有し、
   前記光学ファインダは、前記反射手段の反射光路に設けられ、
   前記固視標呈示手段は、前記反射手段の透過光路に設けられることを特徴とする請求項５あるいは６に記載の眼科撮像装置。
8. 前記反射手段が、全反射の斜設ミラーであり、前記光路分岐手段の反射光路に対して挿脱可能であることを特徴とする請求項７に記載の眼科撮像装置。
9. 前記制御手段が、前記被検眼が近赤外領域の光で観察される場合には前記反射手段を前記光路分岐手段の反射光路から離脱した状態にし、前記被検眼が可視領域の光で観察される場合には前記反射手段を前記反射光路に挿入した状態にすることを特徴とする請求項７あるいは８に記載の眼科撮像装置。
10. 前記反射手段が、前記固視標呈示手段からの可視領域の光束を分配して透過させる光束分配機能を有することを特徴とする請求項７に記載の眼科撮像装置。
11. 前記撮像手段が、動画出力と静止画出力が可能であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
12. 前記撮影光学系に設けられ、前記被検眼に焦点を合わせるフォーカシング手段を有し、前記光路分岐手段が、前記撮影光学系における前記フォーカシング手段と前記撮像手段との間に設けられることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
13. 前記光路分岐手段が光路に挿入されている場合、該光路分岐手段を透過した近赤外領域の光に基づいて前記撮像手段から出力された前記被検眼の動画像を表示手段に表示させ、前記光路分岐手段が光路から離脱されている場合、可視領域の光に基づいて前記撮像手段から出力された前記被検眼の静止画像を前記表示手段に表示させる表示制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
14. 前記被検眼が近赤外領域の光で観察される場合には可視領域の光で静止画撮影される場合に比べて、前記撮像手段の増幅率を上げる増幅率制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
15. 前記照明光学系が、
    近赤外領域の光を生成する近赤外観察光生成手段と、
    可視領域の光を生成する可視観察光生成手段と、を有し、
    前記被検眼が近赤外領域の光で観察される場合には前記近赤外観察光生成手段を制御し、前記被検眼が可視領域の光で観察される場合には前記可視観察光生成手段を制御する手段を有することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
16. 照明光学系を介して照明した被検眼からの戻り光が撮影光学系を介して、可視領域及び近赤外領域の双方に感度を有する撮像手段に結像して、前記被検眼を撮像する眼科撮像装置であって、前記撮影光学系の光路に設けられ、可視領域の光を反射し且つ近赤外領域の光を透過する特性を有する光路分岐手段と、前記光路分岐手段の反射光路に設けられる光学ファインダと、前記照明光学系の光路に挿脱可能に設けられた第１の絞りと、前記照明光学系の光路に挿脱可能に設けられ、前記第１の絞りの径よりも大きい径である第２の絞りと、を有する眼科撮像装置を用いた眼科撮像方法であって、
    前記被検眼が近赤外領域の光で観察される場合には前記光路分岐手段が前記撮影光学系の光路に挿入され且つ前記第１の絞りが前記照明光学系の光路に挿入された状態にする工程と、
    前記被検眼が可視領域の光で観察される場合には前記光路分岐手段が前記撮影光学系の光路に挿入され且つ前記第２の絞りが前記照明光学系の光路に挿入された状態にする工程と、
    前記被検眼が可視領域の光で静止画撮影される場合には前記撮影光学系の光路から離脱された状態にする工程と、
    を有することを特徴とする眼科撮像方法。
17. 前記被検眼が近赤外領域の光で観察される場合には前記被検眼の画像に第１のマスクを付加する工程と、
    前記被検眼が可視領域の光で観察される場合には前記被検眼の画像に前記第１のマスクよりも広い画角の形状である第２のマスクを付加する工程と、
    を更に有することを特徴とする請求項１６に記載の眼科撮像方法。
18. 前記被検眼が近赤外領域の光で観察される場合には前記光路分岐手段の反射光路に設けられる固視標呈示手段を点灯する工程と、
    前記被検眼が可視領域の光で観察される場合には前記固視標呈示手段を消灯し且つ外部固視標呈示手段を点灯する工程と、
    を更に有することを特徴とする請求項１６あるいは１７に記載の眼科撮像方法。
19. 前記被検眼が近赤外領域の光で観察される場合には、前記光路分岐手段の反射光路に設けられ且つ可視領域の光のうち少なくとも一部を反射する反射手段を、前記光路分岐手段の反射光路から離脱した状態にする工程と、
    前記被検眼が可視領域の光で観察される場合には前記反射手段を前記反射光路に挿入した状態にする工程と、を更に有し、
    前記光学ファインダは、前記反射手段の反射光路に設けられ、
    前記固視標呈示手段は、前記反射手段の透過光路に設けられることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の眼科撮像方法。
20. 前記光路分岐手段が光路に挿入されている場合、該光路分岐手段を透過した近赤外領域の光に基づいて前記撮像手段から出力された前記被検眼の動画像を表示手段に表示させる工程と、
    前記光路分岐手段が光路から離脱されている場合、可視領域の光に基づいて前記撮像手段から出力された前記被検眼の静止画像を前記表示手段に表示させる工程と、
    を更に有することを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載の眼科撮像方法。
21. 前記被検眼が近赤外領域の光で観察される場合には可視領域の光で静止画撮影される場合に比べて、前記撮像手段の増幅率を上げる工程を更に有することを特徴とする請求項１６乃至２０のいずれか１項に記載の眼科撮像方法。
22. 請求項１６乃至２１のいずれか１項に記載の眼科撮像方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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