JP5977541B2 - Scanning fundus imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、照射スポット光により眼底を走査しながら眼底各部位からの照射スポット光による反射スポット光を受光することにより眼底像を構築する走査型眼底撮像装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a scanning fundus imaging apparatus that constructs a fundus image by receiving reflected spot light from irradiation spot light from each part of the fundus while scanning the fundus with irradiation spot light.
従来から、照射スポット光により眼底を走査しながら眼底各部位からの照射スポット光による反射スポット光を受光することにより眼底像を構築する走査型眼底撮像装置(SLO)が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, a scanning fundus imaging device (SLO) that constructs a fundus image by receiving reflected spot light from irradiation spot light from each part of the fundus while scanning the fundus with irradiation spot light is known (for example, (See Patent Document 1).
この走査型眼底撮像装置には、照射スポット光により眼底を走査するミラーを有し、このミラーを往復動させ、ミラーの往動時とミラーの復動時とに眼底像を捕捉して、高解像度の眼底像を高速で構築するものが知られている。 This scanning type fundus imaging apparatus has a mirror that scans the fundus with irradiation spot light, and reciprocates the mirror to capture the fundus image during forward movement of the mirror and backward movement of the mirror. One that constructs a high-resolution fundus image at high speed is known.
この種の走査型眼底撮像装置では、照射スポット光により眼底を走査するミラーと眼底像としてのフレーム画像を構築する画像構築部との動作タイミングを合わせるために、ミラー駆動回路から出力される同期信号をトリガー信号に用いて、眼底像の取り込み開始タイミングを決定している。 In this type of scanning fundus imaging apparatus, in order to synchronize the operation timing of the mirror that scans the fundus with irradiation spot light and the image construction unit that constructs a frame image as a fundus image, a synchronization signal output from the mirror drive circuit Is used as a trigger signal to determine the start timing of capturing the fundus image.
この種の走査型眼底撮像装置では、ミラーの往動により取り込む眼底像とミラーの復動により取り込む眼底像とのミラー面上でのタイミングを合わせるために、ミラーの往動により取り込む眼底像の取り込み開始タイミング信号とミラーの復動により取り込む眼底像の取り込み開始タイミング信号とをミラーの振動の一周期に対して電気的に半周期ずらして生成している。 In this type of scanning fundus imaging apparatus, in order to synchronize the timing of the fundus image captured by the forward movement of the mirror and the fundus image captured by the backward movement of the mirror on the mirror surface, the acquisition of the fundus image captured by the forward movement of the mirror is performed. The start timing signal and the acquisition start timing signal of the fundus image acquired by the backward movement of the mirror are generated while being electrically shifted by a half cycle with respect to one cycle of the vibration of the mirror.
ところで、そのミラー駆動回路の同期信号を発生する回路は、例えば、抵抗とコイルとからなる発振器から構成されている。その発振器は、その電気的特性が環境温度により変化するという温度特性を有しており、ミラーの振動周期に対して同期信号の生成周期が温度によって変化する。 By the way, the circuit for generating the synchronization signal of the mirror drive circuit is composed of, for example, an oscillator composed of a resistor and a coil. The oscillator has a temperature characteristic that its electrical characteristic changes depending on the environmental temperature, and the generation period of the synchronization signal changes depending on the temperature with respect to the vibration period of the mirror.
このため、ミラーの振動周期が機械的に安定していて時間的に一定であるとしても、このミラーの振動に基づいてミラー駆動回路から出力される同期信号は、時間的に変動する。
従って、ある温度において、ミラーの振れ角度位置と同期信号の発生位置とを一対一に対応づけて調整していたとしても、温度が変化するとミラーの振れ角度位置と同期信号の発生位置との対応関係が変化する。
Therefore, even if the vibration period of the mirror is mechanically stable and constant in time, the synchronization signal output from the mirror drive circuit based on the vibration of the mirror varies with time.
Therefore, even if the mirror deflection angle position and the synchronization signal generation position are adjusted in one-to-one correspondence at a certain temperature, the correspondence between the mirror deflection angle position and the synchronization signal generation position when the temperature changes. The relationship changes.
このため、ミラーの往動方向の画像の振れ角度に対する取り込み開始タイミングと、ミラーの復動方向の振れ角度に対する画像の取り込み開始タイミングとがずれ、往動方向の走査の画像取り込み終端位置と復動方向の走査の画像取り込み開始位置とを電気的なタイミング調整のみにより一致させることはできないという不都合があり、往動方向の走査による眼底像と復動方向の走査による眼底像とを合成してフレーム画像を構築すると、フレーム画像が不連続となる。 Therefore, the capture start timing with respect to the image shake angle in the forward direction of the mirror deviates from the image capture start timing with respect to the shake angle in the backward direction of the mirror. The image capture start position of the scanning in the direction cannot be matched only by electrical timing adjustment, and the fundus image obtained by scanning in the forward direction and the fundus image obtained by scanning in the backward direction are combined to form a frame. When the image is constructed, the frame image becomes discontinuous.
また、走査ミラーの振れ角度の最大位置近傍で走査ミラーの変位速度が遅くなるので、画像を取り込むためのピクセルクロックの間隔を調整するという工夫を何ら行わなければ、ミラーの振れ角度に起因する画像の収差が発生する。 In addition, since the displacement speed of the scanning mirror becomes slow in the vicinity of the maximum position of the scanning mirror deflection angle, the image resulting from the mirror deflection angle must be adjusted without any adjustment of the pixel clock interval for capturing the image. Aberration occurs.
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、特に、ミラーの振れ角度に起因する画像の収差を除去して高解像度のフレーム画像を構築することが可能な走査型眼底撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in particular, a scanning fundus imaging apparatus capable of constructing a high-resolution frame image by removing aberrations of an image caused by a mirror deflection angle. The purpose is to provide.
本発明の走査型眼底撮像装置は、被検眼の眼底に照射スポット光を照射しつつ眼底を走査する眼底走査光学系と、照射スポット光を受像して受像信号を出力する受像光学系と、受像光学系からの受像信号を用いて眼底像を構築する眼底像構築部とを有し、眼底走査光学系は眼底を垂直方向と水平方向とに走査する走査ミラーを有し、走査ミラーはミラー駆動回路により往動方向と復動方向との間で往復振動され、眼底走査光学系の光路からオフセットされた位置で眼底と共役な面の位置に、ピクセルクロックの発生間隔を調整するマスクが設けられ、眼底像構築部は、マスクの像を用いて走査ミラーの振れ角度に対する画像の取り込み間隔を調整することを特徴とする。 A scanning fundus imaging apparatus of the present invention includes a fundus scanning optical system that scans the fundus while irradiating the fundus of the eye to be examined, an image receiving optical system that receives the irradiation spot light and outputs an image receiving signal, and an image receiving device. A fundus image constructing unit that constructs a fundus image using an image signal received from the optical system, the fundus scanning optical system includes a scanning mirror that scans the fundus in the vertical direction and the horizontal direction, and the scanning mirror is driven by a mirror. A mask that adjusts the generation interval of the pixel clock is provided at a position conjugate with the fundus at a position offset from the optical path of the fundus scanning optical system by reciprocating vibration between the forward direction and the backward direction by the circuit. The fundus image constructing unit adjusts the image capture interval with respect to the shake angle of the scanning mirror using the mask image.
本発明によれば、ミラーの振れ角度に起因する収差を除去して高解像度のフレーム画像を構築することが可能であるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to construct a high-resolution frame image by removing the aberration caused by the deflection angle of the mirror.
以下に、本発明に係る走査型眼底撮像装置の光学系の構成及び作用の概要を説明した後、本発明に係る走査型眼底撮像装置の実施例の詳細構成について説明する。
(走査型眼底撮像装置の構成及び作用の概要)
図1において、1は眼底走査光学系、2は共用光学系、3は受像光学系、4は眼底像構築部である。その眼底走査光学系1は、レーザ光源部5を有する。レーザ光源部5は、レーザ光源6と、このレーザ光源6から出射されたレーザ光Pを集光してコリメート光束に変換するコリメートレンズ7と、偏光板8とを有する。
In the following, the outline of the configuration and operation of the optical system of the scanning fundus imaging apparatus according to the present invention will be described, and then the detailed configuration of the embodiment of the scanning fundus imaging apparatus according to the present invention will be described.
(Overview of configuration and operation of scanning fundus imaging apparatus)
In FIG. 1, 1 is a fundus scanning optical system, 2 is a shared optical system, 3 is an image receiving optical system, and 4 is a fundus image construction unit. The fundus scanning optical system 1 includes a laser light source unit 5. The laser light source unit 5 includes a laser light source 6, a collimating lens 7 that condenses the laser light P emitted from the laser light source 6 and converts it into a collimated light beam, and a polarizing plate 8.
偏光板8はレーザ光源部5から出射されたレーザ光のうち特定方向に振動する直線偏光(P偏光)のレーザ光を通過させる機能を有する。
共用光学系2は、眼底走査光学系1と受像光学系3とに共用され、ビームスプリッタ9と、スキャナ10と、1/2波長板11と、リレーレンズ12と、反射ミラー13と、合焦レンズ14と、対物レンズ15とを有する。スキャナ10は、例えばレゾナントミラー10aと、ガルバノミラー10bとから構成されている。
The polarizing plate 8 has a function of passing linearly polarized (P-polarized) laser light that vibrates in a specific direction out of the laser light emitted from the laser light source unit 5.
The shared optical system 2 is shared by the fundus scanning optical system 1 and the image receiving optical system 3, and is focused on the beam splitter 9, the scanner 10, the half-wave plate 11, the relay lens 12, and the reflection mirror 13. It has a lens 14 and an objective lens 15. The scanner 10 includes, for example, a resonant mirror 10a and a galvano mirror 10b.
そのビームスプリッタ9は、偏光板8、後述する偏光板19と協働して、直線偏光を有するレーザ光Pを通過させかつこのレーザ光Pの直線偏光の方向と平行な方向の直線偏光を有する反射光の通過を阻止ししかもレーザ光Pの直線偏光の方向と直交する方向の直線偏光を有する反射スポット光の通過を許可する偏光ビームスプリッタ部として機能する。 The beam splitter 9 cooperates with the polarizing plate 8 and the polarizing plate 19 described later to pass the laser light P having linearly polarized light and has linearly polarized light in a direction parallel to the direction of linearly polarized light of the laser light P. It functions as a polarization beam splitter that blocks the passage of reflected light and permits the passage of reflected spot light having linearly polarized light in a direction orthogonal to the direction of linearly polarized light of laser light P.
スキャナ10は、後述する照射スポット光SPにより被検眼Eの眼底Efを図2に示すように走査する役割を果たす。その図2において、Epは乳頭、Ebは血管、Eoは黄斑部を示し、VHはレーザスポット光SPによる垂直方向の走査、HVはレーザスポット光SPによる水平方向の走査を示している。 The scanner 10 plays a role of scanning the fundus oculi Ef of the eye E to be examined as shown in FIG. In that Figure 2, Ep papillary, Eb blood vessels, Eo represents the macula lutea, V H is the scanning in the vertical direction by the laser spot light SP, H V denotes the horizontal scanning by the laser spot light SP.
そのレゾナントミラー10aは、眼底Efの垂直方向の走査に用いられ、ガルバノミラー10bは眼底Efの水平方向の走査に用いられる。
1/2波長板11は、P偏光のレーザー光Pの偏光軸を回転させる役割を果たし、1/2波長板11をθ度回転させると、P偏光のレーザ光Pの偏光軸が2θ度回転する。
The resonant mirror 10a is used for scanning the fundus oculi Ef in the vertical direction, and the galvano mirror 10b is used for scanning the fundus oculi Ef in the horizontal direction.
The half-wave plate 11 plays a role of rotating the polarization axis of the P-polarized laser beam P. When the half-wave plate 11 is rotated by θ degrees, the polarization axis of the P-polarized laser beam P is rotated by 2θ degrees. To do.
図3はその1/2波長板11の回転駆動機構を示し、その図3において、16はギアドステッピングモータ、17は小径ギア、18は大径ギア、18’はその大径ギア18の回転軸である。1/2波長板11は、回転軸18’に取り付けられ、小径ギア17、大径ギア18により回転される。 3 shows the rotational drive mechanism of the half-wave plate 11. In FIG. 3, 16 is a geared stepping motor, 17 is a small-diameter gear, 18 is a large-diameter gear, and 18 'is the rotation of the large-diameter gear 18. Is the axis. The half-wave plate 11 is attached to the rotation shaft 18 ′ and rotated by the small diameter gear 17 and the large diameter gear 18.
そのギアドステッピングモータ16は、1/2波長板11を所定角度毎にステップ回転させる役割を有し、ここでは、15度毎に1/2波長板11を回転させると共に、その15度の回転毎に角度タイミング信号を眼底像構築部4に出力する。 The geared stepping motor 16 has a role of step-rotating the half-wave plate 11 by a predetermined angle. Here, the half-wave plate 11 is rotated every 15 degrees and rotated by 15 degrees. An angle timing signal is output to the fundus image construction unit 4 every time.
合焦レンズ14、対物レンズ15は被検眼Eの眼底Efに照射スポット光SPを形成する合焦光学系としての役割を果たす。眼底Efからの反射スポット光は対物レンズ15により集光され、合焦レンズ14、反射ミラー13、リレーレンズ12、1/2波長板11、スキャナ10を経てビームスプリッタ9に導かれる。 The focusing lens 14 and the objective lens 15 serve as a focusing optical system that forms the irradiation spot light SP on the fundus oculi Ef of the eye E to be examined. The reflected spot light from the fundus oculi Ef is collected by the objective lens 15 and guided to the beam splitter 9 through the focusing lens 14, the reflection mirror 13, the relay lens 12, the half-wave plate 11, and the scanner 10.
眼底Efからの反射スポット光には、眼底Efの複屈折性により、P偏光成分の光の他、S偏光成分の光が含まれている。その眼底Efからの反射スポット光は、ビームスプリッタ9により反射されて、受像光学系3に導かれる。 The reflected spot light from the fundus oculi Ef includes S-polarized component light as well as P-polarized component light due to the birefringence of the fundus oculi Ef. The reflected spot light from the fundus oculi Ef is reflected by the beam splitter 9 and guided to the image receiving optical system 3.
受像光学系3は、偏光板19と、結像レンズ20と、共焦点絞り21と、受像器22とを備えている。偏光板19はP偏光に対して直交する直線偏光としてのS偏光の光を透過させる役割を果たす。その受像器22はS偏光の反射スポット光を受像し、その受像信号は後述する画像処理部23に入力される。 The image receiving optical system 3 includes a polarizing plate 19, an imaging lens 20, a confocal stop 21, and an image receiver 22. The polarizing plate 19 plays a role of transmitting S-polarized light as linearly polarized light orthogonal to the P-polarized light. The receiver 22 receives S-polarized reflected spot light, and the received signal is input to an image processing unit 23 described later.
その共焦点絞り21は、眼底Efが合焦状態にあるときに、被検眼Eの眼底Efと共役位置に配置され、その被検眼Eの角膜Ecはスキャナ10の間の光路上の点Q1’と共役とされている。また、眼底Efは共用光学系2の光路上の点Q1”と共役とされ、眼底Efの眼底像は点Q1”含む面内にいったん空中結像される。 The confocal stop 21 is disposed at a conjugate position with the fundus oculi Ef of the eye E when the fundus oculi Ef is in focus, and the cornea Ec of the eye E is a point Q1 ′ on the optical path between the scanners 10. And conjugate. The fundus oculi Ef is conjugate with the point Q1 ″ on the optical path of the shared optical system 2, and the fundus oculi image of the fundus oculi Ef is once formed in the air in a plane including the point Q1 ″.
眼底像構築部4は、画像処理部23と、記憶部24と、操作部25とから概略構成されている。画像処理部23には、角度タイミング信号に基づいて1/2波長板11の所定角度毎(15度毎)に図4に示す1枚の眼底像Ef’を取得し、この眼底像Ef’を記憶部24に記憶する処理を行う。 The fundus oculi image construction unit 4 is schematically composed of an image processing unit 23, a storage unit 24, and an operation unit 25. The image processing unit 23 acquires one fundus image Ef ′ shown in FIG. 4 for each predetermined angle (every 15 degrees) of the half-wave plate 11 based on the angle timing signal, and this fundus image Ef ′ is obtained. Processing to be stored in the storage unit 24 is performed.
ついで、画像処理部23は、例えば、角度タイミング信号の個数をカウントして、1/2波長板11の90度の回転毎に、図5に示す1枚の重ね合わせ眼底画像Ef”を構築する。 Next, the image processing unit 23 counts the number of angle timing signals, for example, and constructs one superimposed fundus image Ef ″ shown in FIG. 5 for every 90 ° rotation of the half-wave plate 11. .
例えば、図4(a)〜図4(f)は、1/2波長板11をθ=15度ずつ回転(偏光軸を30度ずつ回転)させることにより取得された合計6枚の眼底像Ef’を示す模式図である。 For example, FIGS. 4A to 4F show a total of six fundus images Ef obtained by rotating the half-wave plate 11 by θ = 15 degrees (the polarization axis is rotated by 30 degrees). It is a schematic diagram showing '.
この図4(a)ないし図4(f)において、網点の密度が高い部分は、眼底像Ef’のうち輝度の低い部分であり、網点の密度が低い部分は、眼底像Ef’のうち輝度の高い部分である。 In FIG. 4A to FIG. 4F, the portion where the halftone dot density is high is the low luminance portion of the fundus image Ef ′, and the portion where the halftone dot density is low is the portion of the fundus image Ef ′. Among them, it is a part with high brightness.
この図4(a)〜図4(f)で示すように、眼底Efの複屈折性により、1枚毎の眼底像Ef’には輝度ムラが存在している。照射スポット光SPの偏光軸の回転によって、眼底像Ef’の各部位の輝度ムラの状態が変化する。 As shown in FIGS. 4A to 4F, the unevenness of luminance exists in each fundus image Ef ′ due to the birefringence of the fundus oculi Ef. Due to the rotation of the polarization axis of the irradiation spot light SP, the state of luminance unevenness at each part of the fundus image Ef ′ is changed.
画像処理部23は、角度タイミング信号の個数をカウントして、偏光軸の180度回転に対応する1/2波長板11の回転角度毎に記憶部24から各眼底像Ef’を読み出し、これらの図4(a)〜図4(f)に示す眼底像Ef’を重ね合わせて、図5に示す輝度ムラ及びゴーストの除去された1枚の重ね合わせ眼底画像Ef”を構築する。 The image processing unit 23 counts the number of angle timing signals, reads out each fundus image Ef ′ from the storage unit 24 for each rotation angle of the half-wave plate 11 corresponding to 180 ° rotation of the polarization axis, By superimposing the fundus oculi image Ef ′ shown in FIGS. 4A to 4F, one superimposed fundus oculi image Ef ″ from which luminance unevenness and ghost are removed is constructed as shown in FIG.
(実施例の詳細)
走査ミラー10は、図6に示すように、ミラー駆動回路30によって駆動される。このミラー駆動回路30は、レゾナントミラー駆動回路30aと、ガルバノミラー駆動回路30bとからなる。
(Details of Examples)
The scanning mirror 10 is driven by a mirror driving circuit 30 as shown in FIG. The mirror drive circuit 30 includes a resonant mirror drive circuit 30a and a galvanometer mirror drive circuit 30b.
レゾナントミラー10aは、例えば、そのレゾナントミラー駆動回路30aによって1秒間に4000回往復振動される。すなわち、レゾナントミラー10aの振動周波数は4KHzであり、照射スポット光SPは垂直方向に往復走査される。なお、レゾナントミラー10aの構造については、例えば、特表2009−541784号公報を参照されたい。 The resonant mirror 10a is reciprocated 4000 times per second by the resonant mirror drive circuit 30a, for example. That is, the vibration frequency of the resonant mirror 10a is 4 KHz, and the irradiation spot light SP is reciprocally scanned in the vertical direction. For the structure of the resonant mirror 10a, see, for example, JP-T-2009-541784.
図7は、そのレゾナントミラー10aの駆動の一周期に相当するレゾナントミラー10aの変位角度と角速度との関係を示す説明図であり、縦軸はそのレゾナントミラー10aの変位角度であり、横軸は時間である。 FIG. 7 is an explanatory view showing the relationship between the displacement angle of the resonant mirror 10a and the angular velocity corresponding to one period of driving of the resonant mirror 10a, the vertical axis is the displacement angle of the resonant mirror 10a, and the horizontal axis is It's time.
この図7では、レゾナントミラー10aの正の最大振れ角度位置を時間軸の「0」として、レゾナントミラー10aが元の最大振れ角度位置に戻るまでの時間を「T」として、その1/2Tの時間がレゾナントミラー10aの負の最大振れ角度位置として示されている。 In FIG. 7, the positive maximum shake angle position of the resonant mirror 10a is set to “0” on the time axis, and the time until the resonant mirror 10a returns to the original maximum shake angle position is set to “T”. Time is shown as the negative maximum deflection angle position of the resonant mirror 10a.
レゾナントミラー駆動回路30aは、例えば、抵抗とコイルとからなる発振器を備えている。この発振器は、レゾナントミラー10aの一振動周期毎に垂直同期信号SYNCを出力する。その図7においては、レゾナントミラー10aの正の最大振れ角度位置近傍に対応する時間軸の位置で、垂直同期信号SYNCが出力されるものとして示されている。 The resonant mirror drive circuit 30a includes, for example, an oscillator composed of a resistor and a coil. This oscillator outputs a vertical synchronization signal SYNC for each oscillation period of the resonant mirror 10a. FIG. 7 shows that the vertical synchronization signal SYNC is output at the position on the time axis corresponding to the vicinity of the positive maximum deflection angle position of the resonant mirror 10a.
レゾナントミラー10aは、周辺からの制御を受けずに往復動をしていて、外部の周辺機器や周辺回路へ動作状態を知らせる手段として、ある特定の振れ角に達したタイミングで垂直同期信号SYNCを出力する。こうして図2に示す矢印A1〜Anで示すように、眼底Efにおいて、照射スポット光SPにより、往動方向の走査が実行される。 The resonant mirror 10a reciprocates without being controlled from the periphery, and as a means for notifying external peripheral devices and peripheral circuits of the operating state, the resonant mirror 10a outputs the vertical synchronization signal SYNC at a timing when it reaches a certain swing angle. Output. Thus, as indicated by arrows A1 to An shown in FIG. 2, scanning in the forward movement direction is performed on the fundus oculi Ef by the irradiation spot light SP.
その垂直同期信号SYNCの周期は、発振器の抵抗温度特性のため、レゾナントミラー10aの機械的な振動周期が一定であるとしても、環境温度によって変化する。しかし、ここでは、説明の便宜のため、その垂直同期信号SYNCの周期は、環境温度が一定であるとして説明する。 The period of the vertical synchronization signal SYNC changes depending on the environmental temperature even if the mechanical vibration period of the resonant mirror 10a is constant because of the resistance temperature characteristic of the oscillator. However, here, for convenience of explanation, the period of the vertical synchronization signal SYNC will be described assuming that the environmental temperature is constant.
その垂直同期信号SYNCは、図6に示すように、カラムカウンター31とピクセルクロック生成回路32とに入力される。カラムカウンター31は、垂直同期信号SYNCの個数をカウントして垂直同期信号SYNCの1/2周期毎にガルバノミラー駆動回路30bへ位置信号を出力すると共に、合成同期信号生成回路33と書き込みアドレス生成回路34とに水平同期信号SYNC’とを出力する。なお、水平同期信号SYNC’が出力されるときには、レゾナントミラー10aは機械的に復動方向に回動している。 The vertical synchronization signal SYNC is input to the column counter 31 and the pixel clock generation circuit 32 as shown in FIG. The column counter 31 counts the number of vertical synchronization signals SYNC, outputs a position signal to the galvanomirror driving circuit 30b every half cycle of the vertical synchronization signal SYNC, and also generates a combined synchronization signal generation circuit 33 and a write address generation circuit. And a horizontal synchronizing signal SYNC ′. When the horizontal synchronization signal SYNC 'is output, the resonant mirror 10a is mechanically rotated in the backward movement direction.
ガルバノミラー10bは、カラムカウンター31に垂直同期信号SYNCが入力されて位置信号が更新される都度、水平方向に所定角度回動される。また、このとき、レゾナントミラー10aは復動方向に回動されているので、図2に示す矢印B1〜Bnで示すように、眼底Efにおいて、照射スポット光SPにより、復動方向の走査が実行される。カラムカウンター31は、各列に対応され、ロウカウンター35は各列の画素に対応されている。 The galvano mirror 10b is rotated by a predetermined angle in the horizontal direction every time the vertical synchronization signal SYNC is input to the column counter 31 and the position signal is updated. At this time, since the resonant mirror 10a is rotated in the backward movement direction, as indicated by arrows B1 to Bn shown in FIG. 2, scanning in the backward movement direction is performed on the fundus oculi Ef by the irradiation spot light SP. Is done. The column counter 31 corresponds to each column, and the row counter 35 corresponds to the pixels of each column.
なお、レゾナントミラー10aはその最大振れ角度近傍では角速度が減速されるため、その変位角度曲線Q1はサインカーブに似た形状となる。 Note that the angular velocity of the resonant mirror 10a is reduced in the vicinity of the maximum deflection angle, so the displacement angle curve Q1 has a shape similar to a sine curve.
ピクセルクロック生成回路32は、垂直同期信号SYNCに基づいてタイミング信号としてのピクセルクロック信号PLをロウカウンター35とアナログデジタル変換回路(ADC)36とに出力する。 The pixel clock generation circuit 32 outputs a pixel clock signal PL as a timing signal to the row counter 35 and the analog / digital conversion circuit (ADC) 36 based on the vertical synchronization signal SYNC.
ここでは、そのピクセルクロック信号PLは、1536個とされ、このピクセルクロック信号PLの個数は、画素のドット数に対応している。すなわち、後述する画像メモリの0から1535個の番地に対応している。 Here, the number of pixel clock signals PL is 1536, and the number of pixel clock signals PL corresponds to the number of dots of pixels. That is, it corresponds to 0 to 1535 addresses in the image memory described later.
そのピクセルクロック信号PLの発生開始位置は、垂直同期信号SYNC、水平同期信号SYNC’から所定時間位置とされて、レゾナントミラー10aの変位角度曲線Q1がリニアに変化する位置とされている。なお、そのピクセルクロック信号PLの発生開始位置は、例えば、システムクロック信号を用いて決定され、このシステムクロック信号の周波数はピクセルクロックの周波数よりも数倍程度大きい。 The generation start position of the pixel clock signal PL is set to a position for a predetermined time from the vertical synchronization signal SYNC and the horizontal synchronization signal SYNC ', and the displacement angle curve Q1 of the resonant mirror 10a is a position where it changes linearly. The generation start position of the pixel clock signal PL is determined by using, for example, a system clock signal, and the frequency of the system clock signal is several times larger than the frequency of the pixel clock.
ロウカウンター35はピクセルクロック信号PLの個数をカウントして、そのカウント信号を書き込みアドレス生成回路34と、合成同期信号生成回路33とに向かって出力する。書き込みアドレス生成回路34はピクセルクロック信号PLの入力の都度書き込み制御信号WLを調停回路37に向かって出力する。 The row counter 35 counts the number of pixel clock signals PL and outputs the count signal to the write address generation circuit 34 and the composite synchronization signal generation circuit 33. The write address generation circuit 34 outputs a write control signal WL to the arbitration circuit 37 every time the pixel clock signal PL is input.
調停回路37は、書き込み・読み出し・停止制御調整を行う機能を有し、この調停回路37には、読み出しアドレス生成回路38から読み出し制御信号RLが入力される。調停回路37は、画像メモリ39にアドレス(番地)信号とR/W信号とを出力する。 The arbitration circuit 37 has a function of performing write / read / stop control adjustment, and the read control signal RL is input to the arbitration circuit 37 from the read address generation circuit 38. The arbitration circuit 37 outputs an address (address) signal and an R / W signal to the image memory 39.
アナログデジタル変換回路(ADC)36には、受像器22から受像信号が入力され、ピクセルクロック信号PLの入力の都度、受像信号をアナログ・デジタル変換する。そのデジタルデータは画像メモリ39に入力され、この画像メモリ39のピクセルクロック信号PLに対応する番地にデジタルデータが書き込まれる。すなわち、各列の各行にドット単位の画素情報が書き込まれる。 The analog-to-digital conversion circuit (ADC) 36 receives the image reception signal from the image receiver 22 and converts the image reception signal from analog to digital each time the pixel clock signal PL is input. The digital data is input to the image memory 39, and the digital data is written to an address corresponding to the pixel clock signal PL of the image memory 39. That is, pixel information in units of dots is written in each row of each column.
その画像メモリ39に記憶されたデジタルデータはPCインターフェース(画像ボード)40を介して画像処理部23としてのパーソナルコンピュータに入力される。そのパーソナルコンピュータには、表示モニタ26が接続され、眼底像Ef’が操作部25の操作に応じて表示される。 The digital data stored in the image memory 39 is input to a personal computer as the image processing unit 23 via the PC interface (image board) 40. A display monitor 26 is connected to the personal computer, and the fundus oculi image Ef ′ is displayed in accordance with the operation of the operation unit 25.
合成同期信号生成回路33は、カラムカウンター31からの水平同期信号SYNC’の個数とロウカウンター35からのピクセルクロック信号PLとに基づいてフレーム画像を構築するための合成用同期信号SYNC”をPCインターフェース40に出力する。 The composite synchronization signal generation circuit 33 generates a composite synchronization signal SYNC "for constructing a frame image based on the number of horizontal synchronization signals SYNC 'from the column counter 31 and the pixel clock signal PL from the row counter 35 as a PC interface. Output to 40.
これにより、図2に示すように、眼底Efが垂直方向(カラム方向)に往復走査されつつ、水平方向(ロウ方向)に走査されて、1枚の眼底像Ef’が記憶部24に取り込まれることになる。 As a result, as shown in FIG. 2, the fundus oculi Ef is reciprocally scanned in the vertical direction (column direction) while being scanned in the horizontal direction (row direction), and one fundus image Ef ′ is taken into the storage unit 24. It will be.
その図2に示すように、環境温度が一定の場合には、垂直同期信号SYNCの周期が一定であるので、図7に示すレゾナントミラー10aの往動方向の振れ角度位置に対応する画像取り込み開始タイミング信号PL’とレゾナントミラー10aの復動方向の振れ角度位置に対応する画像取り込み開始タイミング信号PL”とは時間的に変動しない。 As shown in FIG. 2, when the environmental temperature is constant, the period of the vertical synchronization signal SYNC is constant, so that the image capture start corresponding to the shake angle position in the forward direction of the resonant mirror 10a shown in FIG. The timing signal PL ′ and the image capturing start timing signal PL ″ corresponding to the shake angle position in the backward movement direction of the resonant mirror 10a do not vary temporally.
このため、往動方向の走査による画像取り込み終端位置Qfと復動方向の走査による画像取り込み開始位置Qsとが揃っている(往動方向の走査による画像取り込み開始位置Q’sと復動方向の走査による画像取り込み終端位置Q’fとが揃っている)。 For this reason, the image capturing end position Qf by scanning in the forward direction and the image capturing start position Qs by scanning in the backward direction are aligned (the image capturing start position Q ′s by scanning in the forward direction and the backward direction). The image capturing end position Q′f by scanning is aligned).
しかしながら、環境温度が変動すると、垂直同期信号SYNCの周期が変換するので、レゾナントミラー10aの往動方向の振れ角度位置に対応する画像取り込み開始タイミングとレゾナントミラー10aの復動方向の振れ角度位置に対応する画像取り込み開始タイミングとが時間的に変化し、図8に示すように、往動方向の走査による画像取り込み終端位置Qfと復動方向の走査による画像取り込み開始位置Qsとが不揃いとなる。 However, when the environmental temperature fluctuates, the period of the vertical synchronization signal SYNC is changed, so that the image capture start timing corresponding to the forward swing angle position of the resonant mirror 10a and the backward swing angle position of the resonant mirror 10a are changed. The corresponding image capture start timing changes with time, and as shown in FIG. 8, the image capture end position Qf by scanning in the forward direction and the image capture start position Qs by scanning in the backward direction are not aligned.
その結果、往動方向の走査による眼底像と復動方向の走査による眼底像とを合成してフレーム画像としての眼底像Ef’を構築した場合に、往動方向の走査による画像と復動方向の走査による画像とにずれが生じ、図9に示すように、不連続なフレーム画像となる。 As a result, when the fundus image Ef ′ as a frame image is constructed by combining the fundus image obtained by scanning in the forward direction and the fundus image obtained by scanning in the backward direction, the image obtained by scanning in the forward direction and the backward direction As shown in FIG. 9, there is a discontinuous frame image.
この実施例では、図1に示すように、眼底走査光学系1の光路の眼底Efと共役な点Q1”の位置に、往動方向の走査による画像取り込み終端位置Qfと復動方向の走査による画像取り込み開始位置Qsとを揃えるためのマスク41と、ピクセルクロックPLの発生間隔を調整するためのマスク42とが設けられている。 In this embodiment, as shown in FIG. 1, the image capture end position Qf by scanning in the forward direction and the scanning in the backward direction are scanned at the position Q1 ″ conjugate with the fundus oculi Ef of the optical path of the fundus scanning optical system 1. A mask 41 for aligning the image capturing start position Qs and a mask 42 for adjusting the generation interval of the pixel clock PL are provided.
(マスク41の説明)
マスク41は、図10に示すように、正方形状の開口41aを有し、その開口41aの周縁に垂直方向に等間隔の櫛歯部41bが形成されている。このマスク部41aは黒色であり、往動方向の走査による画像と復動方向の走査による画像とを合成すると、図11に示すように、櫛歯部41bがずれた黒色の櫛歯像41b’が得られる。
(Description of mask 41)
As shown in FIG. 10, the mask 41 has a square-shaped opening 41a, and comb teeth 41b are formed at equal intervals in the vertical direction on the periphery of the opening 41a. The mask portion 41a is black, and when the image obtained by scanning in the forward movement direction and the image obtained by scanning in the backward movement direction are combined, as shown in FIG. 11, a black comb tooth image 41b ′ in which the comb tooth portion 41b is displaced is shown. Is obtained.
この図11には、往動方向の走査Ai、Ai+1により取得された櫛歯像41b’と復動方向の走査Biにより取得された櫛歯像Biとが示され、画像取り込みタイミングのずれによって、往動方向の走査により取得された櫛歯像41b’と復動方向の走査により取得された画像とがずれた状態が示されている。
なお、符合41b”は正方形の開口41aの縦方向の周辺部の輪郭を構成する輪郭像を示す。
FIG. 11 shows a comb-tooth image 41b ′ obtained by scanning Ai and Ai + 1 in the forward movement direction and a comb-tooth image Bi obtained by scanning Bi in the backward movement direction. A state where the comb image 41b ′ acquired by scanning in the forward direction and the image acquired by scanning in the backward direction is shifted is shown.
Reference numeral 41b ″ denotes a contour image that forms the contour of the peripheral portion in the vertical direction of the square opening 41a.
眼底像構築部4は、櫛歯像41b’を用いてレゾナントミラー10aの往動方向の振れ角度位置に対応する画像取り込み開始タイミングとレゾナントミラー10aの復動方向の振れ角度位置に対応する画像取り込み開始タイミングとを調整する。 The fundus image constructing unit 4 uses the comb image 41b ′ to capture the image capturing start timing corresponding to the forward swing angle position of the resonant mirror 10a and the backward swing angle position of the resonant mirror 10a. Adjust the start timing.
眼底像構築部4は、眼底像Efを構築する前に予め櫛歯像41b’を含む複数個の眼底像Ef’を取得して、画像取り込み開始タイミングを調整しても良いし、櫛歯像41b’を用いて相関係数が最大となる櫛歯の位置を計算し、画像取り込み開始タイミングを決定しても良い。 The fundus image constructing unit 4 may obtain a plurality of fundus images Ef ′ including the comb image 41b ′ in advance before constructing the fundus image Ef, and may adjust the image capturing start timing. 41b ′ may be used to calculate the position of the comb teeth that maximizes the correlation coefficient, and to determine the image capture start timing.
眼底像構築部4は、マスク像としての櫛歯像41b’を含む眼底像Ef’をトリミングすることにより櫛歯像41b’を除去する構成としても良い。
なお、この実施例では、図7において、垂直同期信号SYNCから所定時間をおいて、ピクセルクロック生成回路32からあたかもピクセルクロックPLが出力されているかのように描かれているが、これは、説明の便宜のために、画像メモリ39に入力されるタイミング信号として描いたものであって、垂直同期信号SYNCをトリガーとして一定時間間隔でピクセルクロック生成回路32からピクセルクロックPLを出力させ、ピクセルクロックPLを所定個数カウントした時点から画像メモリ39に画像情報を書き込むことを意味しており、画像メモリ39への復動方向の画像情報の書き込み開始タイミングをマスクにより調整することを意味する。
The fundus image construction unit 4 may be configured to remove the comb image 41b ′ by trimming the fundus image Ef ′ including the comb image 41b ′ as a mask image.
In this embodiment, in FIG. 7, the pixel clock PL is depicted as if the pixel clock PL is being output from the pixel clock generation circuit 32 after a predetermined time from the vertical synchronization signal SYNC. For the sake of convenience, the pixel clock PL is drawn as a timing signal input to the image memory 39, and the pixel clock PL is output from the pixel clock generation circuit 32 at regular intervals using the vertical synchronization signal SYNC as a trigger. This means that image information is written to the image memory 39 from the time when a predetermined number is counted, and that the writing start timing of image information in the backward direction to the image memory 39 is adjusted with a mask.
(マスク42の説明)
マスク42は、図10、図12に示すように、正方形状の反射鏡面42aを有する。なお、レゾナントミラー10aの往動方向の振れ角度位置に対応する画像取り込み開始タイミングとレゾナントミラー10aの復動方向の振れ角度位置に対応する画像取り込み開始タイミングとを調整する必要がない場合には、マスク41に櫛歯部41bを形成していなくとも良い。
(Description of mask 42)
As shown in FIGS. 10 and 12, the mask 42 has a square reflecting mirror surface 42a. In the case where there is no need to adjust the image capturing start timing corresponding to the shake angle position in the forward direction of the resonant mirror 10a and the image capture start timing corresponding to the shake angle position in the backward direction of the resonant mirror 10a, It is not necessary to form the comb teeth 41b on the mask 41.
マスク42には、その反射鏡面42aを横切る方向に延びる複数個の黒線状部42bが等間隔に形成されている。レゾナントミラー10aによる走査は、図12に示すように、この黒線状部42bに対して直交する方向に行われる。 In the mask 42, a plurality of black line portions 42b extending in a direction crossing the reflecting mirror surface 42a are formed at equal intervals. As shown in FIG. 12, scanning by the resonant mirror 10a is performed in a direction perpendicular to the black line-shaped portion 42b.
このマスク42は、図1に示すように、眼底走査光学系1の光路からオフセットされた位置でかつ眼底Efと共役な面内に配置されている。ガルバノミラー10bはこのマスク42を走査する際には、眼底Efを走査するときの基準設定角度に対して所定角度オフセットされる。このガルバノミラー10bのオフセットには、適宜の手段を用いることができる。 As shown in FIG. 1, the mask 42 is disposed at a position offset from the optical path of the fundus scanning optical system 1 and in a plane conjugate with the fundus oculi Ef. When scanning the mask 42, the galvanometer mirror 10b is offset by a predetermined angle with respect to the reference set angle when scanning the fundus oculi Ef. Appropriate means can be used for the offset of the galvanometer mirror 10b.
ピクセルクロックPLの発生間隔が等間隔であるとすると、レゾナントミラー10aの最大振れ角近傍では、レゾナントミラー10aの角速度が遅くなるので、黒線状部42bを横切る速度が遅くなり、黒線状部42bを横切った際に取得されるドット数が多くなる。 If the generation intervals of the pixel clocks PL are equal, the angular velocity of the resonant mirror 10a decreases near the maximum deflection angle of the resonant mirror 10a, so that the speed crossing the black line portion 42b decreases, and the black line portion The number of dots acquired when crossing 42b increases.
その一方、レゾナントミラー10aの最大振れ角近傍と最大振れ角近傍との間の中間部分では、レゾナントミラー10aの角速度が速くなるので、黒線状部42bを横切った際に取得されるドット数が相対的に少なくなる。また、レゾナントミラー10aの最大振れ角近傍と最大振れ角近傍との間の中間部分では、レゾナントミラー10aの角速度はリニアとみなすことができる。 On the other hand, since the angular velocity of the resonant mirror 10a increases at an intermediate portion between the vicinity of the maximum deflection angle of the resonant mirror 10a and the vicinity of the maximum deflection angle, the number of dots acquired when crossing the black line portion 42b is increased. Relatively less. Further, the angular velocity of the resonant mirror 10a can be regarded as linear at an intermediate portion between the vicinity of the maximum deflection angle of the resonant mirror 10a and the vicinity of the maximum deflection angle.
従って、ピクセルクロックPLの発生間隔を等間隔として黒線状部42bの画像を構築すると、図13に示すように、レゾナントミラー10aの最大振れ角近傍では垂直方向(縦方向)に間延びした黒線状部像42b’が得られ、レゾナントミラー10aの最大振れ角とレゾナントミラー10aの最大振れ角との間の中間部分では、垂直方向(縦方向)に縮んだ黒線状部像42b’が得られる。 Therefore, when an image of the black line portion 42b is constructed with the generation intervals of the pixel clock PL being equal, as shown in FIG. 13, the black line extending in the vertical direction (longitudinal direction) in the vicinity of the maximum deflection angle of the resonant mirror 10a. In the middle portion between the maximum deflection angle of the resonant mirror 10a and the maximum deflection angle of the resonant mirror 10a, a black line-shaped image 42b 'contracted in the vertical direction (longitudinal direction) is obtained. It is done.
そこで、眼底像構築部4は、図13に示す黒線状部像42b’を解析して、レゾナントミラー10aの最大振れ角近傍では図16に示すように、ピクセルクロックPLの発生間隔THが中間部分の発生間隔THよりも大きくなるように調整する。 Therefore, the fundus image construction unit 4 analyzes the black line-shaped image 42b ′ shown in FIG. 13, and the generation interval TH of the pixel clock PL is intermediate in the vicinity of the maximum deflection angle of the resonant mirror 10a as shown in FIG. Adjust so that it is larger than the occurrence interval TH of the part.
図15は、そのシステムクロック信号とピクセルクロック信号PLとアナログデジタル変換回路(ADC)36の出力データと画像メモリ39への書き込みタイミングとの関係を示しており、所定個数のシステムクロック信号に対して画像メモリ39に書き込まれるドットの個数(画素の個数)がレゾナントミラー10aの最大振れ角近傍では少なくなり、これに対して、レゾナントミラー10aの最大振れ角と最大振れ角との間の中間部分では、所定個数のシステムクロック信号に対して画像メモリ39に書き込まれるドットの個数(画素の個数)が相対的に多くなるので、図14に示すように、レゾナントミラー10aの最大振れ角近傍から最大振れ角近傍の間で、同一の幅を有する黒線状部像42b’が取得される。 FIG. 15 shows the relationship between the system clock signal, the pixel clock signal PL, the output data of the analog-to-digital converter (ADC) 36, and the write timing to the image memory 39. For a predetermined number of system clock signals, FIG. The number of dots (number of pixels) written in the image memory 39 decreases near the maximum deflection angle of the resonant mirror 10a, whereas, in the middle portion between the maximum deflection angle and the maximum deflection angle of the resonant mirror 10a. Since the number of dots (number of pixels) written in the image memory 39 is relatively large with respect to a predetermined number of system clock signals, as shown in FIG. 14, the maximum shake from the vicinity of the maximum shake angle of the resonant mirror 10a. A black line-shaped image 42b ′ having the same width is acquired between the corners.
このマスク42による画像取り込み間隔の調整は、例えば、工場出荷時、眼底撮像装置の修理時に行い、画像取り込み間隔の調整後、ガルバノミラー10bは眼底走査を実行するための基準角度位置に設定される。 The adjustment of the image capturing interval by the mask 42 is performed, for example, at the time of factory shipment or when the fundus imaging apparatus is repaired. After the image capturing interval is adjusted, the galvano mirror 10b is set to a reference angular position for performing fundus scanning. .
1…眼底走査光学系
3…受像光学系
4…眼底像構築部
10…走査ミラー(スキャナ)
22…受像器
30…ミラー駆動回路
42…マスク
42a…反射鏡面
42b…黒線状部
E…被検眼
Ef…眼底
SP…照射スポット光
SYNC…垂直同期信号
SYNC’…水平同期信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fundus scanning optical system 3 ... Image receiving optical system 4 ... Fundus image construction part 10 ... Scanning mirror (scanner)
22 ... Image receiver 30 ... Mirror drive circuit 42 ... Mask 42a ... Reflective mirror surface 42b ... Black line E ... Eye Ef ... Fundus SP ... Irradiation spot light SYNC ... Vertical synchronization signal SYNC '... Horizontal synchronization signal
Claims (3)
前記眼底走査光学系は前記眼底を走査すべく往復振動される走査ミラーを有し、前記眼底走査光学系の光路オフセットされた位置に画像を取り込むためのピクセルクロックの発生間隔を調整するマスクを設け、該マスクの像を用いて前記走査ミラーの振れ角度に対する前記画像の取り込み間隔を調整することを特徴とする眼底撮像方法。 From the fundus scanning optical system that scans the fundus while irradiating the fundus of the subject's eye with the irradiation spot light, the image receiving optical system that receives the reflected spot light from the irradiation spot light and outputs an image receiving signal, and the image receiving optical system A fundus imaging method for use in a scanning fundus imaging apparatus having a fundus image construction unit for constructing a fundus image using the received image signal,
The fundus scanning optical system includes a scanning mirror that is reciprocally oscillated to scan the fundus, and is provided with a mask that adjusts the generation interval of a pixel clock for capturing an image at an optical path offset position of the fundus scanning optical system. fundus imaging method characterized that you adjust the sampling intervals of the image with respect to deflection angle of the scanning mirror with the image of the mask.
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