JP6124548B2

JP6124548B2 - 眼科撮影方法および眼科装置

Info

Publication number: JP6124548B2
Application number: JP2012229455A
Authority: JP
Inventors: 啓小倉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2032-10-17
Also published as: US20140104571A1; US9615741B2; CN103767677A; CN104939803B; CN104939803A; JP2014079393A

Description

本発明は、集団健診や人間ドックなどの健康診断で使用される、眼底カメラ等を用いた眼科撮影方法および眼科装置に関する。

従来、住民健診や企業健診等の集団健診においては眼底検査が実施されている。集団健診での眼底撮影では通常、散瞳剤を必要としない無散瞳撮影が行われている。無散瞳撮影は検査室内を暗くしたり、簡易暗室等により被検眼部を室内光から遮断したりすることにより、被検眼の自然散瞳を促した上で撮影を行うものである。

無散瞳眼底撮影を行う眼科撮影装置は、一般に縮瞳がおこらない赤外波長域の観察光源と、可視撮影光源を備えている。眼底撮影においては観察光源で眼底を照明し、撮影装置の位置合わせを行った後、フォーカスレンズを移動し、撮像手段に合焦する。その後、撮影光源で眼底を照明することで眼底像の撮影を行う。しかしながら、観察光と撮影光では波長が異なるため、観察と撮影を共通の撮像手段で行う場合、撮影された眼底像は観察時の合焦状態と異なる。したがって、観察と撮影で共通の撮像手段を用いる眼科撮影装置では、この波長差によって生じる観察と撮影の合焦状態の変化を補正する手段が必要である。

観察光と撮影光の波長差による合焦状態の変化を補正する技術として、特許文献１の眼底カメラが知られている。特許文献１の眼底カメラでは、観察光と撮影光の波長差によって生ずる光路長差に対応したフォーカスレンズの移動量を記録している。観察状態にて合焦を行った後、撮影用の撮影スイッチが押下されると、該フォーカスレンズ移動量だけフォーカスレンズを移動させ、撮影光での合焦位置で撮影を行うことができる。

特開２０１１−１５９５５号公報

特許文献１に開示される眼底カメラによる撮影方法では、撮影スイッチ押下後にフォーカスレンズを移動することで、観察時と同様の合焦状態で撮影を行うことができる。しかしながら、撮影スイッチ押下後にフォーカスレンズを移動する時間を要するため、撮影スイッチの押下から撮影光を発光して撮像を行うまでに時間がかかる。その間に被検眼の固視微動やまばたきが生じると、合焦状態の変化や眼底撮影の失敗が起こる可能性があるため、撮影スイッチが押下された後は、できるだけ短時間で撮像までを行えることが望ましい。

本発明は以上の状況に鑑みて為されたものであり、より迅速に撮影を行うことによって、被検眼の固視微動やまばたきよる合焦状態の変化や撮影の失敗を軽減することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る眼科撮影方法の一つは、
第１の波長の光により被検眼の眼底を照明する工程と、
フォーカスレンズを介して撮像手段に導かれた前記第１の波長の光の前記眼底からの戻り光に基づいて、前記フォーカスレンズの前記第１の波長の光に対応する合焦位置を得る工程と、
前記第１の波長とは異なる第２の波長の光により前記眼底を照明して前記眼底の画像を得るための撮影スイッチの押下前に、前記第１の波長の光に対応する合焦位置と、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光との波長の差とに基づいて、前記第２の波長の光に対応する合焦位置に前記フォーカスレンズを移動する工程と、
前記撮影スイッチの押下後に、前記第２の波長の光により前記眼底を照明する工程と、
前記第２の波長の光に対応する合焦位置に移動された前記フォーカスレンズを介して撮像手段に導かれた前記第２の波長の光の前記眼底からの戻り光に基づいて、前記眼底の画像を得る工程と、を含むことを特徴とする。

本発明に係る眼科撮影方法においては、観察光と撮影光の波長の差を合焦検出終了時に補正することとしている。これにより、撮影スイッチ押下後のフォーカスレンズ移動が不要になるため、より迅速に撮影を行うことできる。したがって、被検眼の固視微動やまばたきよる合焦状態の変化や撮影の失敗を軽減することが可能となる。

本発明の実施例を説明する眼科撮影装置の構成図である。各光束における合焦状態を示した図である。合焦検出部の構成図である。コントラスト検出の原理図である。本発明の一実施例に係る撮影方法を示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

本発明を図１〜図４に図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は眼底カメラの構成図である。被検眼Eに対向して、対物レンズ1が配置され、その光軸L1上には、撮影絞り2、フォーカスレンズ3、結像レンズ4、可視光と赤外光に感度を有する撮像素子5が設けられている。これらの対物レンズ1から結像レンズ4により観察撮影光学系が構成され、撮像素子5と合わせて眼底像観察撮像手段が構成されている。なお、フォーカスレンズ3は、フォーカスレンズ位置検出部6とフォーカスレンズ駆動部7に接続されている。フォーカスレンズ位置検出部6は、フォーカスレンズ3の光軸L1上における位置を出力し、フォーカスレンズ駆動部7によってフォーカスレンズ3は光軸L1上を移動することが可能になっている。

一方、撮影絞り2の付近には、穴あきミラー8が斜設されている。穴あきミラー8の反射方向の光軸L2上には、レンズ9、レンズ10が配置されている。また、光軸L2上にはレンズ9とレンズ10より被検眼Eの瞳孔Epと光学的に略共役な位置に配置され光軸中心に遮光部があるリング状の開口を有するリング絞り11、赤外光を透過し可視光を反射する特性を有するダイクロイックミラー12が配置されている。ダイクロイックミラー12の反射方向の光軸L3上には、コンデンサレンズ13、可視のパルス光を発する撮影用光源であるストロボ光源14が配置されている。ダイクロイックミラー12の透過方向の光軸L4上には、コンデンサレンズ15、赤外の定常光である赤外光を発する赤外LEDが複数個配置された観察光源である赤外LED16が配置されている。これらの対物レンズ1からダイクロイックミラー12、およびコンデンサレンズ13、コンデンサレンズ15により眼底照明光学系が構成されている。この眼底照明光学系と撮影光源であるストロボ光源14、観察光源である赤外LED16により、眼底照明手段が構成されている。本実施例でストロボ光源14は420〜750nmの広帯域波長光源であり、赤外LED16は850nmの単波長光源である。

以上の眼底像観察撮像手段、眼底照明手段は、ひとつの筐体に保持され、眼底カメラ光学部を構成している。そして、眼底カメラ光学部は図示のない摺動台に載せられており、被検眼Eとの位置合せができるようになっている。なお、前述した観察光源は本発明において眼底に照射するための第１の波長の光を発する第１の光源に対応し、撮影光源は第２の波長の光を発する第２の光源に対応する。

また、撮像素子5の出力はＡ／Ｄ変換素子17によりデジタル信号化され、メモリ18に保存され、さらに装置全体の制御を行うＣＰＵなどのシステム制御部19に接続されている。システム制御部19には画像メモリ20が接続されており、撮像素子5で撮像された静止画像がデジタル画像として保存される。撮像素子5、Ａ／Ｄ変換素子17、メモリ18に加え、撮像素子5で撮像された赤外観察像、可視撮影像などを表示するためのモニタ21と撮像手段制御部22とともに、撮像手段23が構成されている。さらに、この撮像手段23は、眼底カメラ光学部の筐体と図示のないマウント部で着脱可能に固定されている。

さらにシステム制御部19は、フォーカスレンズ位置検出部6、フォーカスレンズ駆動部7、操作入力部24に接続され、光軸L1上におけるフォーカスレンズ3の位置を制御する。なお、本実施例はフォーカス調整を自動的に実行する自動合焦機能を有する装置として説明する。手動合焦モード時には、操作入力部24の操作入力とフォーカスレンズ位置検出部6の出力に従ってフォーカスレンズ3の駆動量を算出し、フォーカスレンズ駆動部7を制御する。一方、自動合焦モード時には、システム制御部19内部の合焦検出部25の検出結果とフォーカスレンズ位置検出部6の出力に基づいて、フォーカスレンズ駆動部7を制御する。また、システム制御部19では、観察光である赤外LED16の光量調整・点灯・消灯などの制御と、撮影光であるストロボ光源14の光量調整・点灯・消灯などの制御も行っている。

次に、本実施例での動作について説明する。赤外LED16から射出した光は、コンデンサレンズ15により集光され、ダイクロイックミラー12を透過した後、リング絞り11によってリング状に光束が制限される。リング絞り11で制限された光は、レンズ10、レンズ9を介し、一度穴あきミラー8上にリング絞り11の像を作り、かつ穴あきミラー8により光軸L1方向に反射される。さらに、対物レンズ1によって被検眼Eの瞳孔Ep付近に再びリング絞り11の像を作り、被検眼Eの眼底Erを照明する。即ち、本発明の第１の波長の光としての赤外光を被検眼Eの眼底Erに照明する。

定常光を発する赤外LED16からの光により照明された眼底Erからの反射散乱した光束は、瞳孔Epから被検眼Eを射出し、対物レンズ1、撮影絞り2、フォーカスレンズ3、結像レンズ4を介して、撮像素子5に達し撮像される。眼底Erを介した第１の波長の光の戻り光、即ち第１の戻り光は、フォーカスレンズ3を経由して撮像手段である撮像素子5に導かれ、受光される。撮像素子5からの出力はＡ／Ｄ変換素子17によりデジタル信号化された後、撮像手段制御部22を介してモニタ21に眼底観察像が映出される。

検者はモニタ21に映出された眼底像を観察し、図示のない操作桿を使い、被検眼Eと眼底カメラ光学部との位置合せを行う。図示しない合焦モード切換え手段により、手動合焦モードに設定されている場合は、検者はモニタ21に映出された眼底像を観察しながら、眼底が適当な明るさとなるように赤外LED16の光量の調整を行う。また、フォーカスレンズ3の光軸L1方向における位置の調整を操作入力部24により行う。図２（ａ）はフォーカスレンズ3を検者によって判断された観察光合焦位置F1へ移動させ、合焦した状態である。即ち、撮像手段に至った第１の波長の光に基づいてフォーカスレンズ3を駆動し、合焦位置、即ち第１の合焦位置を得る。

観察光束W1は、撮像素子5の撮像面に結像しており、ピントの合った眼底像を観察することができる。続いて、第１の波長の光とは異なる波長を有する可視領域の第２の波長の光である撮影光束W2により被検眼Eの眼底Erを照明する。図２（ｂ）に示すように、この撮影光束W2の眼底Erからの戻り光も、フォーカスレンズ3を介して撮像素子5に導かれ、第２の戻り光である当該戻り光に基づき、これを受光した該撮像素子5によって眼底Erの映像が得られる。

しかしながら、図２（ｂ）に示すように、撮影光を被検眼Eの眼底Erに照射すると観察光と撮影光の波長の違いから生じる光路長の差P1によって合焦位置に差が生じる。すると、撮影光束W2は観察光束W1と異なる位置に結像し、撮像面にはピントの合っていない眼底像が出力されてしまう。

本実施例における眼底カメラの合焦検出部25には、観察光として使用する赤外LED16の波長と撮影光として使用するストロボ光源14の光路長差に対応したフォーカスレンズ3の移動量を記憶した光路長補正手段25aが設けられている。操作入力部24の撮影スイッチ26により撮影開始が指示されると、該光路長補正手段25aに記憶された補正値C1に基づき、図２（ｃ）に示すように、システム制御部19からの指示でフォーカス駆動部7がフォーカスレンズ3を撮影光合焦位置F2へ移動させる。続いて、ストロボ光源14がパルス発光し、ストロボ光源14から発した光束はコンデンサレンズ13により集光され、ダイクロイックミラー12で反射された後、リング絞り11によってリング状に光束が制限される。リング絞り11で制限された光は、レンズ10、レンズ9を介し、一度穴あきミラー8上にリング絞り11の像を作る。また、穴あきミラー8により光軸L1方向に反射され、対物レンズ1によって被検眼Eの瞳孔Ep付近に再びリング絞り11の像を作り、被検眼Eの眼底Erを照明する。ストロボ光源14から発した光束により照明された眼底Erからの反射散乱した光束は、瞳孔Epから被検眼Eを射出する。これが、対物レンズ1、撮影絞り2を介して、フォーカスレンズ3、結像レンズ4によって撮像素子5の撮像面に図２（ｃ）に示すように結像され、Ａ／Ｄ変換素子17によりデジタル信号化され、画像メモリ20に静止画として保存される。

続いて、本実施例の特徴である自動合焦モードにおける制御方法について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。本実施例では、合焦検出は撮影光束により結像される眼底像そのもののコントラスト値を検出することによって行う。ここでいうコントラストとは、隣接する画素の輝度差のことであり、コントラスト値とは所定の輝度データ中の最も大きい輝度差の値としている。
図示しない自動合焦開始スイッチにより自動合焦の開始が指示されると、該制御方法がスタートし、観察光により得られた眼底観察像がモニタに表示される（ステップS1）。続いてステップS2において、本実施例における合焦検出手段である合焦検出部25によって、被検眼眼底像におけるコントラスト値の算出が開始される。図３に示すように、合焦検出部25には、眼底像のコントラスト値とフォーカスレンズ3の位置を記憶する合焦評価値記憶手段25bが内蔵されている。図４のグラフは、フォーカスレンズ駆動部7によって移動され、フォーカスレンズ位置検出部6によって出力されたフォーカスレンズ3の位置に対して合焦評価値記憶手段25bに記憶されるコントラスト値の遷移を表している。同図から明らかなように、コントラスト値が最大となる位置M2において眼底観察像は最もピントが合っており、コントラスト値が小さい位置M1ではピントが大きくずれて眼底が撮像される。したがって、この眼底観察像においてコントラスト値が最大となる位置M2が観察光合焦位置F1となる。

合焦検出部25によってフォーカスレンズ3の第１の波長の光における合焦位置である観察光合焦位置F1が検出される（ステップS3）。この観察光合焦位置F1と光路長補正手段25aに記憶された補正値C1に基づいて、ステップS4にて第２の波長の光における合焦位置である撮影光合焦位置F2を算出し、フォーカスレンズ3を撮影光合焦位置F2に移動させて（ステップS5）合焦を終了する。自動合焦モードを有する眼科撮影装置では、合焦検出の終了が判断可能である。したがって、本発明の制御手段たるシステム制御部19は、撮影スイッチ26の操作状態如何に拘らず、観察合焦位置F1の検出後、直ちに撮影合焦位置F2の算出とフォーカスレンズ3の撮影合焦位置F2への移動とを実行する。以上の操作における第２の合焦位置である撮影光合焦位置F2の算出は、システム制御部19において算出手段として機能するモジュール領域により実行される。

このときの撮像状態を図２（ｄ）に示す。フォーカスレンズ3はすでに撮影光合焦位置F2へ移動しているため、このときモニタ21に表示される眼底観察像は若干ピントが合っていない。しかしながら、ステップS6にて検者が撮影スイッチ26を押し、撮影光であるストロボ光源14を発光すると、図２（ｃ）に示す撮像状態となり、撮影光束Ｗ2の結像位置は撮像面とずれることはなく、ピントの合った眼底像を撮影することが可能である。また、手動合焦モードでは必要とした撮影スイッチ押下後のフォーカスレンズ移動が不要であるため、迅速に撮影を行うことができる。以上述べた観察光の照射から撮影光の照射への切換えは、システム制御部19において光源切換え手段として機能するモジュール領域により実行される。該光源切換え手段は、フォーカスレンズ3が観察合焦位置F1から撮影合焦位置F2への移動が行われた後に、観察光源による第１の波長の光の照射から撮影光源による第２の波長の光の照射への切換を許可する。

このような動作は、赤外光を用いて観察を行い、観察と撮影を同一の撮像素子で行う無散瞳型の眼底カメラにおいて、特に有効となる。無散瞳型の眼底カメラでは、眼底観察時に被検眼が縮瞳するのを防ぐために、赤外光などの可視光以外の波長で観察しなければならない。その場合、安定して観察光でピントの合った眼底像を撮影するには、観察光と撮影光の波長差に対する補正手段が必要である。補正手段として波長差に基づいたフォーカスレンズの移動を行うと、波長差補正用の光学系や機構を必要としないため、簡素な構成にできる。

また、自動合焦モードを有する眼科撮影装置では、合焦検出の終了を判断可能であるため、フォーカスレンズの移動を合焦検出終了後に行うことができる。したがって、撮影時にフォーカスレンズを移動させる時間を要しないため、迅速な撮影を行うことが可能になる。

（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Ｅ：被検眼
３：フォーカスレンズ
５：撮像素子
６：フォーカスレンズ位置検出部
７：フォーカスレンズ駆動部
１４：ストロボ光源
１６：赤外LED
１９：システム制御部
２５：合焦検出部
２５ａ：光路長補正手段
２５ｂ：合焦評価値記憶手段

Claims

第１の波長の光により被検眼の眼底を照明する工程と、
フォーカスレンズを介して撮像手段に導かれた前記第１の波長の光の前記眼底からの戻り光に基づいて、前記フォーカスレンズの前記第１の波長の光に対応する合焦位置を得る工程と、
前記第１の波長とは異なる第２の波長の光により前記眼底を照明して前記眼底の画像を得るための撮影スイッチの押下前に、前記第１の波長の光に対応する合焦位置と、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光との波長の差とに基づいて、前記第２の波長の光に対応する合焦位置に前記フォーカスレンズを移動する工程と、
前記撮影スイッチの押下後に、前記第２の波長の光により前記眼底を照明する工程と、
前記第２の波長の光に対応する合焦位置に移動された前記フォーカスレンズを介して撮像手段に導かれた前記第２の波長の光の前記眼底からの戻り光に基づいて、前記眼底の画像を得る工程と、
を含むことを特徴とする眼科撮影方法。
前記第１の波長の光と前記第２の波長の光との波長の差に基づいた前記フォーカスレンズの合焦位置の差は、前記波長の差に基づいた前記第１の波長の光と前記第２の波長の光との光路長の差が予め記憶された情報により得られることを特徴とする請求項１に記載の眼科撮影方法。
前記第１の波長の光に対応する合焦位置を得る工程は、前記第１の波長の光を前記眼底に照明した状態で行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の眼科撮影方法。
前記第１の波長の光の前記眼底からの戻り光が導かれる撮像手段は、前記第２の波長の光の前記眼底からの戻り光が導かれる撮像手段と同一の撮像手段であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の眼科撮影方法。
前記第１の波長の光に対応する合焦位置を得る工程は、前記眼底のコントラストを検出することによって行われることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の眼科撮影方法。
第１の波長の光による眼底観察像と前記第１の波長とは異なる第２の波長の光による眼底撮影像の両方を可視域および赤外域の波長の光に感度を有する撮像素子により取得する眼科撮影方法であって、
フォーカスレンズによる前記撮像素子に対する眼底のフォーカス状態を、前記第１の波長の光による眼底観察の際に前記撮像素子から出力される信号を用いて検出する工程と、
前記第２の波長の光による前記眼底撮影像の撮影開始を指示する撮影スイッチの押下前に、前記第１の波長の光を用いて検出したフォーカス状態の検出結果と、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光との波長の差とに基づいて、前記第２の波長の光による前記眼底撮影像の合焦位置に前記フォーカスレンズを光軸方向に移動する工程と、
を含むことを特徴とする眼科撮影方法。
前記移動する工程では、前記撮影スイッチの押下前に、前記第１の波長の光を用いて検出したフォーカス状態の検出結果と前記波長の差とに基づいて得られた前記第２の波長の光による前記眼底撮影像の合焦位置まで、前記フォーカスレンズを光軸方向に移動することを特徴とする請求項６に記載の眼科撮影方法。
前記第１の波長の光は赤外光であり、前記第２の波長の光は可視光であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の眼科撮影方法。
請求項１乃至８の何れか一項に記載の眼科撮影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。
第１の波長の光により被検眼の眼底を照明する第１の照明手段と、
前記第１の波長とは異なる第２の波長の光により前記眼底を照明する第２の照明手段と、
フォーカスレンズを介して撮像手段に導かれた前記第１の波長の光の前記眼底からの戻り光に基づいて、前記フォーカスレンズの前記第１の波長の光に対応する合焦位置を検出する検出手段と、
前記第１の波長の光に対応する合焦位置と、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光との波長の差とに基づいて、前記第２の波長の光に対応する合焦位置を算出する算出手段と、
前記第２の波長の光により前記眼底を照明して前記眼底の画像を得るための撮影スイッチと、
前記撮影スイッチの押下前に前記フォーカスレンズを前記第２の波長の光に対応する合焦位置まで移動させ、前記撮影スイッチの押下後に前記第２の照明手段に前記第２の波長の光により前記眼底を照明させる制御手段と、
前記第２の波長の光に対応する合焦位置に移動された前記フォーカスレンズを介して撮像手段に導かれた前記第２の波長の光の前記眼底からの戻り光に基づいて、前記眼底の画像を得る手段と、
備えることを特徴とする撮影装置。
前記算出手段は、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光との波長の差に基づいた前記フォーカスレンズの合焦位置の差を、前記波長の差に基づいた前記第１の波長の光と前記第２の波長の光との光路長の差が予め記憶された情報により算出することを特徴とする請求項１０に記載の撮影装置。
前記検出手段による、前記第１の波長の光に対応する合焦位置の検出は、前記第１の波長の光を前記眼底に照明した状態で行われることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の撮影装置。
前記第１の波長の光の前記眼底からの戻り光が導かれる撮像手段は、前記第２の波長の光の前記眼底からの戻り光が導かれる撮像手段と同一の撮像手段であることを特徴とする請求項１０乃至１２の何れか一項に記載の撮影装置。
前記検出手段による、前記第１の波長の光に対応する合焦位置の検出は、前記眼底のコントラストを検出することによって行われることを特徴とする請求項１０乃至１３の何れか一項に記載の撮影装置。
フォーカスレンズを光軸方向に駆動する駆動手段と、可視域および赤外域の波長の光に感度を有する撮像素子とを備え、第１の波長の光による眼底観察像と前記第１の波長とは異なる第２の波長の光による眼底撮影像の両方を前記撮像素子により取得する撮影装置であって、
前記フォーカスレンズによる前記撮像素子に対する眼底のフォーカス状態を、前記第１の波長の光による眼底観察の際に前記撮像素子から出力される信号を用いて検出する検出手段と、
前記第２の波長の光による前記眼底撮影像の撮影開始を指示する撮影スイッチの押下前に、前記第１の波長の光を用いて検出したフォーカス状態の検出結果と、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光との波長の差とに基づいて、前記第２の波長の光による前記眼底撮影像の合焦位置に前記フォーカスレンズを駆動するように、前記駆動手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする撮影装置。
前記制御手段は、前記撮影スイッチの押下前に、前記第１の波長の光を用いて検出したフォーカス状態の検出結果と前記波長の差とに基づいて得られた前記第２の波長の光による前記眼底撮影像の合焦位置まで、前記フォーカスレンズを駆動するように、前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１５に記載の撮影装置。
前記第１の波長の光は赤外光であり、前記第２の波長の光は可視光であることを特徴とする請求項１０乃至１６の何れか一項に記載の撮影装置。