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

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、
前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、
前記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出する検出手段と、
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、
前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、
前記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出する検出工程と、
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。

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。

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、
   前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、
   前記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出する検出手段と、
   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. 前記コントラストの評価は、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４に記載の眼科撮影装置。
6. 前記検出手段は、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出することを特徴とする請求項１乃至５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、
   前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、
   前記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出する検出工程と、
   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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