JP6140979B2 - 眼科撮影装置及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、眼科撮影装置及び撮影方法に関する。
従来、無散瞳眼底カメラに代表される眼科撮影装置では、撮像素子により撮像された観察像を見ながら、撮影者は装置と被検眼との上下左右、作動距離(前後)方向の精密な位置合わせを行い、撮影をする。この上下左右、作動距離(前後)方向の精密な位置合わせは、被検眼前眼部に向けて投影された指標を撮像素子により撮像し、この撮像された指標像を見ながら行われる。
ここで作動距離方向の位置合わせについて着目すると、特許文献1では装置と被検眼との作動距離が適正位置にある時、指標像のコントラストが極大となり、一方装置と被検眼の作動距離が適性位置にない時、指標像のコントラストが低くなるようになっている。撮影者は、指標像のコントラストが極大となるように装置を前後に操作することによって作動距離方向の位置合わせを完了させる。
近年では、特許文献2のように装置側で装置と被検眼との上下左右、作動距離(前後)方向の位置合わせの状態を検知する眼科撮影装置も提案されている。
特開昭62−34530号公報 特許第3569026号
課題の1つ目として、特許文献2に示す眼科撮影装置では、装置側で装置と被検眼との上下左右、作動距離(前後)方向の位置合わせの状態を高精度に検知できなければ、角膜や水晶体からのフレアが撮影画像に入ってしまう。加えて課題の2つ目として被検眼が固視状態を維持できる時間は大変短い為、装置と被検眼との上下左右、作動距離(前後)方向の位置合わせの状態の検知を高速に行う必要がある。
上記の2つの課題の解決には、装置側で装置と被検眼との上下左右、作動距離方向の位置合わせの状態を高精度かつ高速に検知することが必要となる。
本発明は以上の状況に鑑みて為されたものであり、作動距離方向の位置合わせの状態を高精度かつ高速に検知することを可能とする眼科撮影装置及び方法の提供を目的とする。
上記課題を解決する為の本発明の一実施態様に係る眼科撮影装置は、
被検眼の前眼部に指標を投影する指標投影手段と、
前記指標投影手段によって投影された指標に対応する指標像を撮像する撮像素子と
記指標像のコントラストを評価するコントラスト評価手段と
評価されたコントラストを用いて、前記被検眼と装置との作動距離方向の位置合わせ状態を検する検出手段と、
前記撮像素子の出力に基づく前記被検眼の眼底像および前記指標像、並びに前記作動距離方向の位置合わせ状態の検出結果を表示手段に表示させる制御手段と、
を備えることを特徴とする。
また、上記課題を解決する為の本発明の一実施態様に係る眼科撮影方法は、
被検眼の前眼部に投影された指標に対応する指標像を撮像する撮像工程と
記指標像のコントラストを評価するコントラスト評価工程と
評価されたコントラストを用いて、前記被検眼と装置との作動距離方向の位置合わせ状態を検する検出工程と、
前記撮像工程からの出力に基づく前記被検眼の眼底像および前記指標像、並びに前記作動距離方向の位置合わせ状態の検出結果を表示手段に表示させる工程と、
を含むことを特徴とする。
本発明により、装置側で装置と被検眼との作動距離方向の位置合わせの状態を高精度かつ高速に検知することが可能な眼科撮影装置を提供することができる。
本発明の第一の実施形態に係る無散瞳眼底カメラの構成図である。 図1に示す無散瞳眼底カメラにおいて、表示部に表示される眼底観察像Er’と指標像7a’、7b’とを示す図である。 図1に示す無散瞳眼底カメラにおいて、作動距離検知部の動作を示すフローチャートである。 図1に示す無散瞳眼底カメラと被検眼との作動距離方向の位置合わせが完了した状態における指標像7a’の点線17における階調値の変化を示す図である。 図1に示す無散瞳眼底カメラと被検眼との作動距離方向の位置合わせが完了していない状態における指標像7a’の点線17における階調値の変化を示す図である。
[第一の実施形態]
以下、添付の図面を参照して本発明の好適な第一の実施形態を説明する。図1は眼科撮影装置の例として無散瞳眼底カメラ100を挙げ、その構成図を示したものである。
まず無散瞳眼底カメラ100の構成について説明する。
被検眼Eの眼底Erに対向する光軸L1上には対物レンズ1、その後方に孔あきミラー2、フォーカスレンズ3、結像レンズ4、撮像素子5が順次配置されている。これらは被検眼Eに対する眼底撮影光学系を構成している。
一方、孔あきミラー2の反射方向の光軸L2には、レンズ8、ダイクロイックミラー9、コンデンサレンズ10、観察用光源11が配置されている。加えてダイクロイックミラー9の反射方向の光軸L3には、コンデンサレンズ12、撮影用光源13が配置されている。これら光軸L2、L3上の構成によって眼底照明光学系を構成している。
ダイクロイックミラー9は観察用光源11の波長帯を透過し撮影用光源13の波長帯を反射する特性を有している。観察用光源11はLEDが複数個配置され、赤外領域の波長の光を被検眼に照射する光源である。撮影用光源13は、可視領域の波長の光を眼底Erに照射する光源である。
また孔あきミラー2の近傍には作動距離方向の位置合わせ用の指標を被検眼前眼部に向けて投影する為のライトガイド6aと指標用光源7aが配置されている。更に光軸L1を基準にライトガイド6a及び指標用光源7aの紙面裏面方向には、ライトガイド6b及び指標用光源7bが配置されている。このライトガイド6a、6b、指標用光源7a、7bにより投影された指標の被検眼前眼部からの反射光は、被検眼Eと無散瞳眼底カメラ100との作動距離が適正位置にある際に撮像素子5上でコントラストが極大になるようなっている。即ち、前眼部からの反射光が撮像素子5に至る反射光の光軸に対して、ライトガイド6a、6bからの指標となる光の射出位置は隣接した或いは孔あきミラー2の孔内より射出可能となる近傍の位置に配置され、前眼部に対して有限遠の指標を投影する。
加えて無散瞳眼底カメラ100内部には、作動距離検知部14、眼底カメラ制御部15、表示部16が構成されている。具体的には、作動距離検知部14は撮像素子5、眼底カメラ制御部15に接続されている。作動距離検知部14は、撮像素子5が撮像した指標用光源7a及び7bの被検眼前眼部からの反射である指標像を用いて、無散瞳眼底カメラ100と被検眼との作動距離方向の位置合わせの状態を検知し、その検知結果を眼底カメラ制御部15へ通知する。
更に眼底カメラ制御部15は指標用光源7a及び7b、観察用光源11、撮影用光源13、作動距離検知部14、表示部16に接続されている。眼底カメラ制御部15は指標用光源7a及び7b、観察用光源11、撮影用光源13の発光制御と、撮像素子5によって撮像された画像の表示部16への表示と、作動距離検知部14から通知される無散瞳眼底カメラ100と被検眼との作動距離方向の位置合わせの状態の検知結果の表示部16への表示を行っている。
以上説明した無散瞳眼底カメラ100の構成において、観察から撮影までを説明する。
はじめに観察について説明する。
撮影者は対物レンズ1の正面に被検眼Eを位置させると、眼底カメラ制御部15は観察用光源11を発光させ、その観察照明光は観察用光源11から対物レンズ1に至る眼底照明光学系を通り、被検眼Eの瞳孔Epを介して眼底Erを照明する。この観察用光源11により照明された眼底Erからの反射光は、対物レンズ1、孔あきミラー2、フォーカスレンズ3、結像レンズ4に至る眼底撮影光学系を通り、撮像素子5に達する。撮像素子5により撮像された眼底観察像は眼底カメラ制御部15により表示部16へと表示される。同時に眼底カメラ制御部15は指標用光源7a、7bを発光させ、ライトガイド6a、6bから対物レンズ1までの光路を介して被検眼前眼部に作動距離方向の位置合わせ用の指標を投影する。これら構成は、本発明における指標投影手段に対応する。この投影された指標の被検眼前眼部からの反射光は対物レンズ1、孔あきミラー2、フォーカスレンズ3、結像レンズ4に至る眼底撮影光学系を通り、撮像素子5に達する。撮像素子5により撮像された指標像は眼底カメラ制御部15により表示部16へと表示される。図2は表示部16に表示された眼底観察像及び指標像を示したものである。図2中で眼底観察像はEr’、指標像は7a’、7b’で示されている。
撮影者は表示部16に表示される眼底観察像Er’及び指標像7a’、7b’を見ながら図示を省略している操作桿を操作し無散瞳眼底カメラ100を上下左右、前後に移動させることにより、被検眼Eと無散瞳眼底カメラ100との上下左右、作動距離方向の位置合わせを行う。作動距離方向の位置合わせでは、作動距離検知部14から通知される無散瞳眼底カメラ100と被検眼との作動距離方向の位置合わせの状態の検知結果が表示部16に表示されているので、撮影者は評価結果を見ながら、指標像7a’、7b’のコントラストが極大になるように無散瞳眼底カメラ100を前後に移動させる。加えて撮影者はフォーカスレンズ3を調整し、フォーカス調整を行う。
次に撮影手順について説明する。上述に示す被検眼Eと無散瞳眼底カメラ100との精密な位置合わせ及びフォーカス調整が完了した状態である時、撮影者は図示を省略している撮影開始スイッチを操作することによって撮影を行うことができる。
撮影開始スイッチが操作されると眼底カメラ制御部15は撮影用光源13を発光させる。撮影用光源13の発した撮影照明光は撮影用光源13から対物レンズ1に至る眼底照明光学系を通り眼底Erを照明する。撮影用光源13によって照明された眼底Erからの反射光は対物レンズ1、孔あきミラー2、フォーカスレンズ3、結像レンズ4に至る眼底撮影光学系を通り、撮像素子5に達する。撮像素子5によって撮像された眼底撮影像は、眼底カメラ制御部15にて色調変換処理され、ガンマカーブの演算を処理され、表示部16に表示される。
次に、本発明の特徴である作動距離検知部14について詳細に説明する。作動距離検知部14は無散瞳眼底カメラ100と被検眼との作動距離方向の位置合わせの状態を検知すると前述したが、具体的にどのように検知するか、図3のフローチャートを用いて説明する。
まず眼底観察像Er’が撮像素子5によって撮像されると、作動距離検知部14はその眼底観察像Er’を取得する(ステップ101)。
次に作動距離検知部14はステップ101で取得した眼底観察像Er’から指標像7a’或いは7b’の検出を行う。ここで指標像の検出は7a’、7b’どちらか一方でもよいし両方検出してもよい。本実施例では例として7a’を検出した場合を説明する(ステップ102)。
次に作動距離検知部14は指標像7a’のコントラストの評価を行う(ステップ103)。コントラストの評価は、作動距離検知部14においてコントラスト評価手段として機能する領域により実行される。この指標像7a’のコントラストの評価について図4、図5を用いて説明する。図4及び図5は図2に示す指標像7a’の点線17における階調値を示したものである。図4は無散瞳眼底カメラ100と被検眼との作動距離方向の位置合わせが完了した状態、つまり指標像7a’のコントラストが極大となった状態を示し、一方、図5は無散瞳眼底カメラ100と被検眼との作動距離方向の位置合わせが完了していない状態、つまり指標像7a’のコントラストが極大となっていない状態を示す。更に図4及び図5上に示すHa、Ha’、Hb、Hb’は指標像7a’の点線17上のTa及びTbの階調値における座標を示している。Ta及びTbは指標像7a’の持つダイナミックレンジ内の互いに異なる階調値であればよい。
するとTaにおける指標像の画素数はHa’−Haで表され、またTbにおける指標像7a’の画素数はHb’−Hbで表されるので、この比をとると以下の式1のようになり、これを指標像のコントラスト評価値と定義する。
Figure 0006140979
ここで、この式1を図4、図5の状態に当てはめると以下がわかる。例えば図4のように無散瞳眼底カメラ100と被検眼との作動距離方向の位置合わせが完了した状態、つまり指標像7a’のコントラストが極大となった状態には、Ha’−HaがHb’−Hbと近い値を取る為、式1で与えられる指標像のコントラスト評価値は1に近い値となる。即ち、コントラスト評価手段によりコントラストが極大値を示していると提示された場合に、作動距離検知手段は作動距離方向の位置合わせが適正になされていると検知する。一方、図5のように無散瞳眼底カメラ100と被検眼との作動距離方向の位置合わせが完了していない状態、つまり指標像7a’のコントラストが極大となっていない状態には、Ha’−HaがHb’−Hbに対して、小さい値を取る為、式1で与えられる指標像のコントラスト評価値は0に近い値となる。このように2つの階調値における画素数の比を演算することによって指標像のコントラストを評価することができることがわかる。
最後に作動距離検知部14はステップ103において算出した指標像のコントラストの評価結果を眼底カメラ制御部15に通知する(ステップ104)。
なお本実施例では式1を用いて指標像のコントラストの評価を行っていたが、以下の式2を使用してもよい。
Figure 0006140979
例えば図4のように無散瞳眼底カメラ100と被検眼との作動距離方向の位置合わせが完了した状態、つまり指標像7a’のコントラストが極大となった状態には、Ha’−HaがHb’−Hbと近い値を取る為、式2で与えられる指標像のコントラスト評価値は0に近い値となる。一方、図5のように無散瞳眼底カメラ100と被検眼との作動距離方向の位置合わせが完了していない状態、つまり指標像7a’のコントラストが極大となっていない状態には、Ha’−HaがHb’−Hbに対して、小さい値を取る為、式2で与えられる指標像のコントラスト評価値は0から離れた値となる。
なお本実施例では図2に示す点線17、つまり画像中の縦方向1ラインにおける指標像のコントラストを評価する場合を例としてあげたが、画像中の縦方向、横方向の2次元方向における指標像のコントラスト評価も行うことができる。具体的にはステップ103において算出したHa’−HaをTaにおける指標像7a’の2次元方向における画素数に置き換え、Hb’−HbをTbにおける指標像7a’の2次元方向における画素数に置き換え、算出すればよい。
なお本実施例ではTa、Tb、2つの階調値における画素数の比を用いて指標像のコントラストの評価を行ったが、2つ以上の複数の階調値を用いて指標像のコントラストの評価を行ってもよい。2つの以上の複数の階調値を用いることにより、複数の階調値にて指標像のコントラストを評価することできるので、より高精度に装置と被検眼との作動距離方向の位置合わせの状態を検知することができる。また、画素数の比ではなく差分を用いてコントラストの評価を行っても良い。
一般の画像処理技術において、とある階調値における画素数を数えること自体とても簡易で高速化が可能なことから、本発明は高精度かつ高速に装置と被検眼との作動距離方向の位置合わせの状態を検知することができると言える。
なお本実施例では無散瞳眼底カメラを例に説明したが、装置と被検眼との作動距離の位置によって指標像のコントラストが変化する眼科撮影装置であれば同様に適用可能である。
(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。
5:撮像素子
6a:ライトガイド
6b:ライトガイド
7a: 指標用光源
7b:指標用光源
11:観察用光源
13:撮影用光源
14:作動距離検知部
15:眼底カメラ制御部
16:表示部
100:無散瞳眼底カメラ
Er’:眼底観察像
7a’:指標像
7b’:指標像
Ta:指標像7a’の持つダイナミックレンジ内のTbとは異なる階調値
Tb:指標像7a’の持つダイナミックレンジ内のTaとは異なる階調値
Ha:指標像7a’の点線17上のTaの階調値を持つ座標位置
Ha’:指標像7a’の点線17上のTaの階調値を持つ座標位置
Hb:指標像7a’の点線17上のTbの階調値を持つ座標位置
Hb’:指標像7a’の点線17上のTbの階調値を持つ座標位置

Claims (9)

  1. 被検眼の前眼部に指標を投影する指標投影手段と、
    前記指標投影手段によって投影された指標に対応する指標像を撮像する撮像素子と
    記指標像のコントラストを評価するコントラスト評価手段と
    評価されたコントラストを用いて、前記被検眼と装置との作動距離方向の位置合わせ状態を検する検出手段と、
    前記撮像素子の出力に基づく前記被検眼の眼底像および前記指標像、並びに前記作動距離方向の位置合わせ状態の検出結果を表示手段に表示させる制御手段と、
    を備えることを特徴とする眼科撮影装置。
  2. 前記指標は、前記指標像が前記眼底像内の周辺部に複数表示されるように、前記指標投影手段から前記前眼部に複数投影されることを特徴とする請求項1に記載の眼科撮影装置。
  3. 前記指標像は、前記被検眼と前記装置との上下左右の方向および前記作動距離方向の位置合わせ状態を得るために用いられることを特徴とする請求項1又は2に記載の眼科撮影装置。
  4. 前記コントラスト価は、少なくとも2つの階調値に対して、前記指標像が各諧調値以上である画素数の比又は差分を用いて行われ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装置。
  5. 前記階調値は、前記指標像の持つダイナミックレンジ内の階調値であることを特徴とする請求項に記載の眼科撮影装置。
  6. 記検出手段は、前記評価されたコントラストが極大値を示す評価結果が提示された場合に、前記作動距離方向の位置合わせ状態が適正であることを検することを特徴とする請求項1乃至の何れか一項に記載の眼科撮影装置。
  7. 前記指標投影手段は、前記前眼部からの反射光が前記撮像素子に至る光軸に隣接して設けられることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の眼科撮影装置。
  8. 被検眼の前眼部に投影された指標に対応する指標像を撮像する撮像工程と
    記指標像のコントラストを評価するコントラスト評価工程と
    評価されたコントラストを用いて、前記被検眼と装置との作動距離方向の位置合わせ状態を検する検出工程と、
    前記撮像工程からの出力に基づく前記被検眼の眼底像および前記指標像、並びに前記作動距離方向の位置合わせ状態の検出結果を表示手段に表示させる工程と、
    を含むことを特徴とする眼科撮影方法。
  9. 請求項8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。
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