JP6124556B2 - 眼科装置及び眼科撮影方法 - Google Patents

眼科装置及び眼科撮影方法 Download PDF

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Description

本発明は、眼科装置及び眼科撮影方法に関するものである。
眼科装置として、被検眼の眼底撮影を行う眼底カメラが広く知られている。また眼底カメラにおいては、被検眼の観察を行い、検査目的に合わせた撮影を行うためのカラー撮影、FAG(可視蛍光撮影)やICG(近赤外蛍光撮影)等の複数の撮影モードを有する装置が知られている。
眼底カメラによる撮影においては、被検眼と眼底カメラとの作動距離を微妙に調整する必要が生ずるため、被検眼にアライメント指標を投影し、その指標像を用いてアライメント調整が行われている。
特許文献1には、被検眼の角膜にアライメント指標を投影し、その反射像であるアライメント像のピント状態で適正なアライメント位置にあるか否かを判断する眼底カメラが提案されている。
さらに、特許文献2には、このアライメントを自動で検出し装置の位置を調整し撮影を行う眼底カメラが提案されている。
特開昭62−34530号公報 特許第3569026号公報
眼底像を撮影する際、被検眼の視神経乳頭は明るく観察される。アライメントを検出する際に、被検眼の向きによっては、この視神経乳頭がアライメント指標と重なってしまうことがあり、アライメントの正確な検知が困難になる場合があることが分かった。アライメントの正確な検知が行われないと、照明光束の角膜や水晶体による反射光により眼底画像にフレアが混入しやすくなる。
本発明はこのような事象に対応するものであって、被検眼の向きによらず正確なアライメントの検知ができ、撮影の自動化や、アライメントの自動調整が可能な眼科装置の提供を目的とする。
前記課題を解決するため、本発明に係る眼科装置は、
被検眼に対して複数のアライメント指標を投影する投影手段と、
前記被検眼の視神経乳頭の位置を検出する検出手段と、
前記複数のアライメント指標のいずれかのアライメント指標の反射像が、前記視神経乳頭と重なっている場合は、前記複数のアライメント指標の中の、反射像が前記視神経乳頭と重なっているアライメント指標とは別の、少なくとも1つのアライメント指標の反射像を用いて、前記被検眼と装置本体との位置のアライメント状態を検知するアライメント検知手段と、を有することを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、本発明に係る眼科撮影方法は、
被検眼に対して複数のアライメント指標を投影する投影工程と、
前記被検眼の視神経乳頭の位置を検出する検出工程と、
前記複数のアライメント指標のいずれかのアライメント指標の反射像が、前記視神経乳頭と重なっている場合は、前記複数のアライメント指標の中の、反射像が前記視神経乳頭と重なっているアライメント指標とは別の、少なくとも1つのアライメント指標の反射像を用いて、前記被検眼と装置本体との位置のアライメント状態を検知するアライメント検知工程と、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、被検眼の向きによらず正確なアライメントの検知が可能となり、撮影の自動化や、アライメントの自動調整が可能となる。
実施例1の眼科撮影装置の構成図である。 眼底観察時の画像を模式的に示した図である。 実施例1におけるアライメント検知部の画像処理フロー図である。 実施例2におけるアライメント検知部の画像処理フロー図である。 液晶板の固視標となる開口部と遮光部の位置関係を表す図である。 実施例3におけるアライメント検知部の画像処理フロー図である。 眼底観察時の画像を模式的に示した図である。 視神経乳頭位置テーブルである。
本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
[第一の実施形態]
図1は、本発明の第一の実施形態としての眼科装置である眼底カメラの構成図を示している。観察用光源1から被検眼Eの前方に位置する対物レンズ2に至る光路O1上には、観察用光源1、コンデンサレンズ3、撮影用光源4、ミラー5が配列されている。また、ミラー5の反射方向には、リング状の開口を有する絞り6、リレーレンズ7、孔あきミラー8が順次に配列され、眼底照明光学系が構成されている。また、観察用光源は、近赤外光を発するLED光源からなる。
孔あきミラー8の背後の光路O2上には、合焦レンズ9、撮影レンズ10、CCD等から成る撮像素子11が順次に配列され、眼底撮影光学系が構成されている。
また、孔あきミラー8の孔部の近傍の光路O2から左右方向にずれた位置には、指標光束を導くライトガイド12aの出射端が配置され、このライトガイド12aの入射端には、アライメント指標を点灯するためのLED光源13aが接続されている。
ライトガイド12aの出射端の光路O2に対して対称な位置には、ライトガイド12bの出射端が配置され、ライトガイド12bの入射端にはLED光源13aと同様の波長を有する図示しないLED光源13bが接続されている。これらによりアライメント用指標投影光学系が構成されている。
撮像素子11の出力は蓄積電荷読取部14、画像信号処理部15を介して、眼底カメラ全体を制御するシステム制御部16に接続されている。更に、画像信号処理部15には撮像された画像を表示する表示部17、が接続されている。また、システム制御部16には、外部より該システム制御部16、更には眼科装置を操作する操作部18が接続されている。
眼底観察時において、観察用光源1を出射した照明光は、コンデンサレンズ3、撮影用光源4を通過しミラー5で反射される。ミラー5で反射された反射光は、絞り6、リレーレンズ7を通過し、孔あきミラー8の周辺部で反射され、対物レンズ2を介して、被検眼Eの眼底Erを照射する。眼底Erの反射光は、対物レンズ2、孔あきミラー8の孔部、合焦レンズ9、撮影レンズ10を通過し、撮像素子11の撮像面上に結像し、眼底像として観察される。
ライトガイド12a、12bの出射端から出射するLED光源13a、13bからの指標光束は、アライメント指標Pa、Pbとして対物レンズ2を介して被検眼Eに投影される。被検眼Eと眼底カメラとの作動距離が適正な場合には、被検眼Eの角膜面で反射された指標光束の反射像は平行光となり、照明光束の眼底反射光と同じ光路を経て撮像素子11の撮像面上に、それぞれ指標像を形成する。
蓄積電荷読取部14は撮像素子11の光電変換後の蓄積電荷を保持し、蓄積電荷の読み取り、及び保持された電荷のクリアを連続的に行いながら信号を読み取り、画像信号処理部15に出力する。
また、システム制御部16からの制御により、画像信号処理部15は観察モードの場合に、観察モード処理を行う。即ち、観察時には撮像素子11の蓄積電荷による眼底像に、画像信号処理部15により被検眼Eと眼底カメラとの作動距離の指針となるアライメントマークMを電子的に付加する処理を行い、観察画像を表示部17に出力する。
図2に眼底観察時の画像を模式的に示す。眼底観察時には、観察用光源1により照明された眼底像Er’、アライメントマークM、アライメント指標Pa、Pbによる角膜面でのアライメント指標像Pa’、Pb’が表示部17に表示される。操作者は図1に示す眼底カメラの光学部全体を移動可能なステージ部を操作することにより、指標像Pa’、Pb’がアライメントマークMに入るように操作を行い、被検眼Eと眼底カメラとの作動距離の調整をする。
操作者はこの際に、合焦レンズ9を操作し、眼底Erに投影した図示しないフォーカス指標の反射光を用いてフォーカス調整を行う。
次に図3を用いて、被検眼と装置本体のアライメント状態を検出する画像処理部について説明する。本実施例では、被検眼とのアライメントが適正であることを検知する画像処理構成について説明する。
操作者は、前述の通り被検眼と装置のアライメントを合わせるために、ステージ部を操作している。この間、画像処理部は、眼底像からアライメント状態を判定し、結果を操作者に通知する。
画像処理部は、前述のシステム制御部16に実装されている。前述の画像信号処理部15において処理された眼底像をシステム制御から逐次取得し、画像処理を行う。
図3にアライメント検知部の画像処理フローについて示す。ステップS101は、処理ループの開始である。まずステップS102において、前述の画像信号処理部15において処理された眼底像について、これを観察像として取得する。
次に、視神経乳頭が検出済みか否かの判断を行う(ステップS103)。視神経乳頭が検出済みでなければ、後述のステップ104において視神経乳頭の検出を行う。検出済みであれば、ステップ105へ進む。
さらに、視神経乳頭が検出されていない場合、LED光源13を消灯させておくように実施しても良く、この場合、アライメント指標像がなくなるため後述のアライメント指標検出はできなくなるが、視神経乳頭の抽出はより容易になる。この場合、視神経乳頭の検出後に、再度LED光源13を点灯させて、アライメント指標検出を行うことになる。LED13等は、本発明において被検眼に対して複数のアライメント指標を投影する投影手段として機能する。なお、本実施形態として例示される投影手段は必要に応じて種々変形が可能である。
ステップS104では、観察画像から、視神経乳頭の検出を行う。視神経乳頭は、眼底像で明るく観察されるため、眼底像中の明るい部分を抽出し、視神経乳頭とする。この眼底像からの視神経乳頭の抽出及び位置検出は、前述した画像処理部において、視神経乳頭位置検出手段として機能するモジュールにより実行される。また、アライメントが大きくずれている場合などは、眼底像として視神経乳頭が映っていない、もしくは映っていても非常に暗く映っていることがある。このような場合は、乳頭部は検出できなかったものとして本ステップを終える。
本ステップは、視神経乳頭が検出済みであれば処理をスキップするように実施したが、被検者の眼の動きが安定していないことも考えられるため、毎回実施するようにしてももちろん良い。また、視神経乳頭の検出結果が複数の眼底像で安定して検出できるようになった時点で、被検眼の眼の動きが安定したものとして、処理をスキップするように実施しても良い。
次に、アライメント指標像Pa’、Pb’を検出する(ステップS105)。アライメント指標像Pa’、Pb’も、観察画像中明るい輝点として観察されるため、明るい部分を抽出すれば、アライメント指標像の検出を行うことができる。本実施例では、アライメント指標を2つ投影しているため、最大2つの指標像を検出するが、アライメントがずれている場合、1つ、もしくは検出できないこともある。
次に、検出されたアライメント指標像からアライメント状態の判定を行う(ステップS106)。アライメント判定は、3次元的に被検眼と装置の位置関係を検出する。被検眼と装置の左右方向をX方向、上下方向をY方向、被検眼と装置を結ぶ方向をZ方向とおくと、アライメント指標像Pa’、Pb’の画像中の2次元的な位置を検出することで、X,Y方向のアライメント検出を行うことができ、Pa’、Pb’の指標のコントラストを検出することで、Z方向のアライメントを検出することができる。この3次元的な被検眼と装置の位置関係すべてが所定の範囲内であった場合に、アライメントが完了となる。以上のステップS106のアライメント状態の判定工程は、画像処理部において、アライメント指標の反射像から被検眼と装置本体との位置の状態を検知するアライメント検知手段として機能するモジュールにより実行される。
このアライメント判定は、アライメント指標像Pa’、Pb’それぞれについて行うことが可能であるが、視神経乳頭とアライメント指標像Pa’、Pb’が重なるような位置関係にある場合、正確なアライメント指標の検出が困難となる。図2において、アライメント指標Pa’は視神経乳頭ODと一部重なっており、このような場合、被検眼と装置のXY方向を検出するためのアライメント指標Pa’のXY位置や特にZ方向を検出するためのアライメント像のコントラストの検出が困難になる。
そのため、ステップS104で検出された視神経乳頭位置と、ステップS105で検出されたアライメント指標像の位置が近接している場合、近接している側のアライメント指標像のアライメント判定結果を用いず、近接していない側のアライメント指標像の判定結果を用いる。ここで、視神経乳頭が観察像中央部にあり、アライメント指標Pa’、Pb’どちらとも近接しない場合もある。この場合、アライメント指標像Pa’、Pb’双方がアライメント完了した場合にのみ、アライメント完了と判定する。もちろん、任意のアライメント指標像一つの結果を用いるように実施しても良い。即ち、アライメント検知手段としては、視神経乳頭の位置に応じて複数のアライメント指標の反射像から少なくとも1つの反射像を選択し且つこれを用いてアライメント検知を行えば良い。また、アライメント指標像の数を増やして、測定時間を勘案した上でアライメント精度を高めることとしても良い。
アライメント判定結果は、前述の画像信号処理部15に通知され、前述の表示部17に表示される。このアライメント結果に基づいて、操作者が撮影をすることにより、好適な画像が撮影される。
以上のように実施した結果、よりアライメント精度の高い眼底像の撮影が可能となる。
[第二の実施形態]
本実施形態は、第一の実施形態における自動で乳頭部を検出する乳頭検出手段に替えて、被検眼が右眼か左眼かを検出する被検眼左右検出手段をもち、この被検眼の左右から乳頭位置を推測する構成とした眼科検査装置である。
本実施形態では、眼底の検査に先立ち、システム制御部16に接続された操作部19を介して被検眼が右眼であるか左眼であるかを設定する。
もちろん、眼底カメラ装置と被検者の相対的な位置関係から、対象としている被検眼が右眼であるか左眼であるか判断するようにしてももちろん良い。
次に図4を用いて、被検眼と装置本体のアライメント状態を検出する画像処理部について説明する。
本実施形態における画像処理部は、第一の実施形態の場合と同様に、前述のシステム制御部16に実装されている。
図4にアライメント検知部の画像処理フローについて示す。ステップS201は、処理ループの開始である。まずステップS202において、前述の画像信号処理部15において処理された眼底像について、これを観察像として取得する。
ステップS204では、前述の操作部18から入力された被検眼が右眼であるか左眼であるかの情報を取得する。
次に、ステップS205においてアライメント指標像の検出を行い、ステップS206においてアライメント判定を行う。
ここで、被検眼が右眼である場合、視神経乳頭は右側(鼻側)にあり、左眼であれば左側にあることになる。そのため被検眼に対して左右にアライメント指標を投影する場合、視神経乳頭に近いアライメント指標像は、左右どちらかに決定される。この場合、画像処理部において入力された眼の左右が何れであるかを検出する検出手段としてのモジュールが、本発明において視神経乳頭の位置を検出する視神経乳頭検出手段として機能する。
つまり被検眼が右眼であれば、右側に投影しているアライメント指標像と視神経乳頭がより近い位置関係にあることになり、左側ではその逆になる。視神経乳頭に近い側のアライメント指標像は視神経乳頭に重なる確率も高くなるため、アライメント指標の正確な検出が困難となる確率も高くなる。
そのため、ステップS206において、ステップS204で取得した被検眼の左右情報から、どちらのアライメント指標像をアライメント判定処理に用いるのかを決定し、アライメント判定処理を行う。
つまり、被検眼が右眼であれば右側のアライメント指標像によるアライメント判定を用い、左眼であればその逆の指標像によるアライメント判定を用いてアライメント判定処理を行う。
アライメント判定結果は、前述の画像信号処理部15に通知され、前述の表示部17に表示される。このアライメント結果に基づいて、操作者が撮影をすることにより、好適な画像が撮影される。
以上のように実施した結果、よりアライメント精度の高い眼底像の撮影が可能となる。
[第三の実施形態]
本実施形態は、第二の実施形態に記載の眼科装置において、被検者へ提示する固視位置の情報を乳頭位置判定に用いるように変更した眼科装置である。
本実施形態において用いる固視光学系について説明する。例えば図1に示す被検眼Eと対向している対物レンズ2の背後の光路上に、固視光学系が配置される。固視光学系としては、対物レンズ2の背後より順にリレーレンズ、液晶板、及び光源が配置される。液晶板は被検眼Eを固視させるための任意の位置に、光源からの光を点灯可能とするために用いられる。
オペレータは被検眼Eの所望部位を撮影するために、液晶板21の所望の位置を点灯する。所望部位を変更する場合は、例えば十字キー等の固視標移動スイッチを使用して、液晶板21の点灯位置を移動させる。液晶板21の固視標となる開口部21aと遮光部21bの位置関係は、図5に示すようになっている。以上の構成は、固視標の提示位置を指定することにより、被検者の固視を誘導する。
次に画像処理フローについて説明する。図6にアライメント検知部の画像処理フローについて示す。ステップS301は、処理ループの開始である。まずステップS302において、前述の画像信号処理部15において処理された眼底像を観察像を取得する。
ステップS304では、図8に示すあらかじめ作成された視神経乳頭位置テーブルより視神経乳頭位置を取得する。視神経乳頭位置テーブルは、被検眼の左右と点灯した固視票位置に応じて、推測される視神経乳頭位置をあらかじめテーブル化しておいたものである。
図2は、左眼を被検眼とした場合の眼底画像の代表的な構図である後方強膜の中心である後極を中心とした眼底像の模式図である。この場合の固視票位置(3,3)と被検眼の左右情報(左)から、推測される視神経乳頭ODの画像上のXY位置(180,200)がテーブル化されている。なお、観察像は640x480の画素数で構成されているため、前記XY位置もこの画素数の画像上の位置を示している。また、図7に視神経乳頭を中心とした眼底像の模式図を示す。この場合も、被検眼の左右(左)と、固視票位置(7,3)から推測される視神経乳頭のXY位置(300,240)が得られる。
次に、ステップS305においてアライメント指標像Pa’、Pb’の検出を行い、ステップS306においてアライメント判定を行う。
ここで、ステップS304で得られた視神経乳頭位置と、ステップS305で得られたアライメント指標像Pa’、Pb’の位置関係から、どちらのアライメント指標像をアライメント判定処理に用いるのかを決定し、アライメント判定処理を行う。
つまり、図2に示す後方強膜の中心である後極を中心とした眼底像の場合、アライメント指標像Pa’は視神経乳頭ODと重なるため、アライメント指標像Pb’をアライメント判定処理に用いる。
また、図7に示す前述の視神経乳頭を中心とした眼底像の場合、アライメント指標像Pa’、Pb’双方とも視神経乳頭と重ならないため、双方をアライメント判定処理に用いる。もちろん、どちらか任意のアライメント指標像を用いつようにしてももちろん良い。
以上のようなステップで得られたアライメント判定結果は、前述の画像信号処理部15に通知され、前述の表示部17に表示される。このアライメント結果に基づいて、操作者が撮影をすることにより、好適な画像が撮影される。
即ち、本形態において、視神経乳頭位置検出手段は、被検眼の左右と被検者の固視を誘導する固視票の提示位置と、から視神経乳頭位置を検出する。或いは、視神経乳頭位置検出手段として、前視神経乳頭の位置を入力する入力手段と入力された乳頭位置から前記視神経乳頭を検出する検出手段を有する構成としても良い。
以上のように実施した結果、よりアライメント精度の高い眼底像の撮影が可能となる。
[その他の実施形態]
前述の実施形態では、アライメント判定結果を操作者に通知することで、より正確なアライメントで容易に撮影が行えるように構成したが、アライメント判定結果に基づいて自動で撮影を行うようにしてももちろん良い。
また、前述のように被検眼と装置のアライメント判定は3次元的なものであり、視神経乳頭とアライメント指標が重なることでアライメント判定が最も困難となるのはZ方向、つまり被検眼と眼底の距離である。そのため、XY位置については、常に複数のアライメント指標像の結果を用い、Z方向のアライメント判定のみ前述した実施形態のような判定処理を用いてももちろん良い。
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。
1 観察用光源
2 対物レンズ
3 コンデンサレンズ
4 撮影用光源
5 ミラー
6 リング状の開口を有する絞り
7 リレーレンズ
8 孔あきミラー
9 合焦レンズ
10 撮影レンズ
11 撮像素子
12a ライトガイド
12b ライトガイド
13a LED光源
13b LED光源
14 蓄積電荷読取部
15 画像信号処理部
16 システム制御部
17 表示部
18 操作部
19 ハーフミラー
20 リレーレンズ
21 液晶版
22 固視票光源
22a 液晶版開口部
22b 液晶版斜光部
E 被検眼
Er 眼底
M アライメントマーク
O1 光路
O2 光路
OD 視神経乳頭
Pa アライメント指標
Pb アライメント指標
Pa’ アライメント指標像
Pb’ アライメント指標像

Claims (10)

  1. 被検眼に対して複数のアライメント指標を投影する投影手段と、
    前記被検眼の視神経乳頭の位置を検出する検出手段と、
    前記複数のアライメント指標のいずれかのアライメント指標の反射像が、前記視神経乳頭と重なっている場合は、前記複数のアライメント指標の中の、反射像が前記視神経乳頭と重なっているアライメント指標とは別の、少なくとも1つのアライメント指標の反射像を用いて、前記被検眼と装置本体との位置のアライメント状態を検知するアライメント検知手段と、
    を有することを特徴とする眼科装置。
  2. 記検出手段は、前記被検眼の眼底の観察像より前記視神経乳頭の位置を検することを特徴とする請求項1に記載された眼科装置。
  3. 記検出手段は、前記被検眼が左右いずれの眼であるかを検出することにより前記視神経乳頭の位置を検出することを特徴とする請求項1に記載された眼科装置。
  4. 前記検出手段は、前記被検眼の左右と被検者の固視を誘導する固指標の提示位置とから前記視神経乳頭を検出することを特徴とする請求項1に記載された眼科装置。
  5. 視神経乳頭位置を入力する入力手段をさらに有し、
    前記検出手段は、前記入力された視神経乳頭位置から前記視神経乳頭の位置を検出することを特徴とする請求項1に記載された眼科装置。
  6. 前記投影手段は、前記検出手段が前記視神経乳頭の位置を検出する際に、前記被検眼に対する前記複数のアライメント指標の投影を停止することを特徴とする請求項1又は2に記載された眼科装置。
  7. 被検眼に対して複数のアライメント指標を投影する投影手段と、
    前記被検眼の視神経乳頭の位置を検出する検出手段と、
    前記複数のアライメント指標のうち第1の指標の反射像と前記視神経乳頭とが重なった場合には前記複数のアライメント指標のうち第2の指標の反射像を用いて、前記第1の指標の反射像と前記第2の指標の反射像との両方が前記視神経乳頭と重ならない場合には前記第1の指標の反射像と前記第2の指標の反射像との両方を用いて、前記被検眼と装置本体との位置のアライメント状態を検知するアライメント検知手段と、
    を有することを特徴とする眼科装置。
  8. 被検眼に対して複数のアライメント指標を投影する投影工程と、
    前記被検眼の視神経乳頭の位置を検出する検出工程と、
    前記複数のアライメント指標のいずれかのアライメント指標の反射像が、前記視神経乳頭と重なっている場合は、前記複数のアライメント指標の中の、反射像が前記視神経乳頭と重なっているアライメント指標とは別の、少なくとも1つのアライメント指標の反射像を用いて、前記被検眼と装置本体との位置のアライメント状態を検知するアライメント検知工程と、
    含むことを特徴とする眼科撮影方法。
  9. 被検眼に対して複数のアライメント指標を投影する投影工程と、
    前記被検眼の視神経乳頭の位置を検出する検出工程と、
    前記複数のアライメント指標のうち第1の指標の反射像と前記視神経乳頭とが重なった場合には前記複数のアライメント指標のうち第2の指標の反射像を用いて、前記第1の指標の反射像と前記第2の指標の反射像との両方が前記視神経乳頭と重ならない場合には前記第1の指標の反射像と前記第2の指標の反射像との両方を用いて、前記被検眼と装置本体との位置のアライメント状態を検知するアライメント検知工程と、
    を含むことを特徴とする眼科撮影方法。
  10. 請求項8または9に記載された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。
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