JP6901264B2 - 眼科装置 - Google Patents
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Description
実施形態の第2の態様の眼科装置において、位置決定部は、第1アライメント情報と第2アライメント情報とを比較するように構成される。更に、位置決定部は、当該比較の結果が既定条件を満足するときに、第1アライメント情報と第2アライメント情報とに基づく移動目標位置の決定を行うように構成される。
実施形態の第3の態様の眼科装置において、第1アライメント情報は、角膜を基準として取得された第1位置を含み、且つ、第2アライメント情報は、所定部位を基準として取得された第2位置を含む。更に、位置決定部は、第1位置と第2位置との差を算出し、当該差が既定閾値よりも大きいときに第1位置及び第2位置に基づく移動目標位置の決定を行うように構成される。
実施形態の第4の態様の眼科装置において、位置決定部は、第1位置と第2位置との間の位置を求めるように構成される。更に、位置決定部は、当該位置に基づいて移動目標位置を決定するように構成される。
実施形態の第5の態様において、所定部位は瞳孔であり、眼科装置は、被検眼の瞳孔サイズを表す情報を取得する瞳孔サイズ情報取得部を含む。更に、位置決定部は、瞳孔サイズ情報取得部により取得された情報に表された瞳孔サイズが既定閾値以下であるときに、第2アライメント情報に対応する位置に基づいてデータ取得光学系の移動目標位置を決定するように構成される。
実施形態の第6の態様の眼科装置において、瞳孔サイズ情報取得部は、前眼部撮影系と、瞳孔サイズ算出部とを含む。前眼部撮影系は、被検眼の前眼部を撮影するように構成される。瞳孔サイズ算出部は、前眼部撮影系により取得された前眼部像を解析して瞳孔サイズを算出するように構成される。
実施形態の第7の態様の眼科装置は、中心固視位置から被検眼を回旋させるための固視光を出力する固視光学系を含む。位置決定部は、固視光学系により固視光が出力されているときに、第1アライメント情報に対応する位置に基づいてデータ取得光学系の移動目標位置を決定するように構成される。
実施形態の第8の態様の眼科装置において、第1アライメント部は、2以上の撮影部により取得された2以上の撮影画像に基づいて第1アライメント情報を取得するように構成される。
実施形態の第9の態様の眼科装置において、第1アライメント部は、被検眼の角膜にアライメント光束を投射する光束投射光学系を含む。更に、第1アライメント部は、アライメント光束が角膜に投射されているときに2以上の撮影部によって取得された2以上の撮影画像を解析することにより第1アライメント情報を生成するように構成される。
実施形態の第10の態様の眼科装置は、第1駆動部と、第1制御部とを含む。第1駆動部は、データ取得光学系を移動するように構成される。第1制御部は、位置決定部により決定された移動目標位置に基づいて第1駆動部を制御するように構成される。
実施形態の第11の態様の眼科装置は、第2制御部と、操作部と、第2駆動部とを含む。第2制御部は、位置決定部により決定された移動目標位置に基づく情報を表示手段に表示させるように構成される。操作部は、データ取得光学系を移動するための操作を受け付けるように構成される。第2駆動部は、操作部を用いて行われた操作に応じてデータ取得光学系を移動するように構成される。
実施形態の第12の態様の眼科装置において、データ取得光学系は、照明光学系と、撮影光学系とを含む。照明光学系は、角膜に対応する第1絞りと、所定の眼内部位に対応する第2絞りとを含む。更に、照明光学系は、被検眼の眼底に照明光を投射するように構成される。撮影光学系は、照明光学系により眼底に投射された照明光の戻り光を撮像素子に導くように構成される。
上記した態様のうちのいずれか2以上を組み合わせることが可能である。また、上記した態様のいずれかに任意の公知技術を組み合わせることや、上記した態様のいずれかの少なくとも一部を任意の公知技術で置換することが可能である。
図1に例示された眼科装置1は、眼底カメラユニット2、OCTユニット100及び演算制御ユニット200を含む。眼底カメラユニット2は、従来の眼底カメラとほぼ同様の光学系を有する。OCTユニット100には、眼底のOCT画像を取得するための光学系が設けられている。演算制御ユニット200は、各種の情報処理を実行するプロセッサを含む。
図1に示す眼底カメラユニット2には、被検眼Eの眼底Efの表面形態を表す2次元画像(眼底像)を取得するための光学系が設けられている。眼底像には、観察画像や撮影画像などが含まれる。観察画像は、例えば、近赤外光を用いて所定のフレームレートで形成されるモノクロの動画像である。なお、被検眼Eの前眼部Eaに光学系のピントが合っている場合、眼底カメラユニット2は前眼部Eaの観察画像を取得することができる。撮影画像は、例えば、可視光をフラッシュ発光して得られるカラー画像、又は近赤外光若しくは可視光を照明光として用いたモノクロの静止画像であってもよい。眼底カメラユニット2は、これら以外の画像、例えばフルオレセイン蛍光画像やインドシアニングリーン蛍光画像や自発蛍光画像などを取得可能に構成されていてもよい。
図3を参照しつつOCTユニット100の構成の一例を説明する。OCTユニット100には、眼底EfのOCT画像を取得するための光学系が設けられている。この光学系は、従来のスペクトラルドメインタイプの光干渉断層計と同様の構成を有する。すなわち、この光学系は、低コヒーレンス光を参照光と信号光に分割し、眼底Efに信号光を投射し、眼底Efに投射された信号光の戻り光と参照光路を経由した参照光とを干渉させて干渉光を生成し、この干渉光を分光してそのスペクトル成分を検出するように構成されている。光学系による検出結果(検出信号)は演算制御ユニット200に送られる。
演算制御ユニット200の構成について説明する。演算制御ユニット200は、光検出器115から入力される検出信号を解析して眼底EfのOCT画像を形成する。そのための演算処理は、従来のスペクトラルドメインタイプの光干渉断層計と同様である。
眼科装置1の制御系の構成について図4A及び図4Bを参照しつつ説明する。
眼科装置1の制御系は、制御部210を中心に構成される。制御部210は、例えば、プロセッサ、RAM、ROM、ハードディスクドライブ、通信インターフェイス等を含む。制御部210には、主制御部211と、記憶部212と、光学系位置取得部213とが設けられている。
主制御部211は、前述した各種の動作制御を行う。合焦レンズ31の移動制御では、主制御部211は、図示しない合焦駆動部を制御して合焦レンズ31を光軸方向に移動させる。それにより、撮影光学系30の合焦位置が変更される。同様に、合焦レンズ43の移動制御では、主制御部211は、図示しない合焦駆動部を制御して合焦レンズ43を光軸方向に移動させる。それにより、信号光の光路を形成する光学系の合焦位置が変更される。
記憶部212は、各種のデータを記憶する。記憶部212に記憶されるデータとしては、例えば、OCT画像の画像データ、眼底像の画像データ、被検眼情報などがある。被検眼情報は、患者IDや氏名などの被検者に関する情報や、左眼/右眼の識別情報などの被検眼に関する情報を含む。また、記憶部212には、眼科装置1を動作させるためのコンピュータプログラムやデータが記憶されている。
各撮影画像から基準点に相当する画像領域を抽出する抽出工程;
各撮影画像における基準点に相当する画像領域の分布状態(座標)を算出する分布状態算出工程;
得られた分布状態に基づいて歪曲収差を表すパラメータを算出する歪曲収差算出工程;
得られたパラメータに基づいて歪曲収差を補正するための係数を算出する補正係数算出工程。
光学系位置取得部213は、眼科装置1に搭載されたデータ取得光学系の現在位置を取得する。データ取得光学系とは、被検眼Eのデータを光学的に取得するための光学系である。眼科装置1(眼底カメラと光干渉断層計の複合機)のデータ取得光学系は、被検眼E(眼底Ef、前眼部Ea等)の画像を取得するための構成を含む。
画像形成部220は、光検出器115からの検出信号に基づいて、眼底Efの断層像の画像データを形成する。この処理には、従来のスペクトラルドメインタイプの光コヒーレンストモグラフィと同様に、ノイズ除去(ノイズ低減)、フィルタ処理、FFT(Fast Fourier Transform)などの処理が含まれる。他のタイプの光干渉断層計の場合、画像形成部220は、そのタイプに応じた公知の処理を実行する。
データ処理部230は、画像形成部220により形成された画像に対して画像処理や解析処理を施す。例えば、データ処理部230は、輝度補正や分散補正等の補正処理を実行する。また、データ処理部230は、眼底カメラユニット2により得られた画像(眼底像、前眼部像等)に対して画像処理や解析処理を施す。更に、データ処理部230は、前眼部カメラ300により取得された画像に対して画像処理や解析処理を施す。データ処理部230はプロセッサを含む。
画像補正部231は、前眼部カメラ300により得られた撮影画像の歪みを、記憶部212に記憶されている収差情報に基づいて補正する。この処理は、例えば、歪曲収差を補正するための補正係数に基づく公知の画像処理技術によって実行される。なお、前眼部カメラ300の光学系が撮影画像に与える歪曲収差が十分に小さい場合などには、収差情報及び画像補正部231が設けられていなくてよい。
主制御部211は、光束投射光学系50のアライメント光源51を点灯させる。それにより、前眼部Eaにアライメント光束が投射され、プルキンエ像が形成される。プルキンエ像は、角膜曲率半径の2分の1の距離だけ角膜頂点から軸方向(z方向)に偏位した位置に形成される。標準的な生体眼では、角膜曲率は7.8〜8.0ミリメートル程度であり、プルキンエ像は角膜頂点から網膜側に3.9〜4.0ミリメートル程度偏位した位置に形成される。このように、プルキンエ像の位置は、角膜を基準とした位置の典型的な例である。
第1位置算出部2322は、プルキンエ像特定部2321から入力された情報に基づいて、角膜を基準とした位置(第1位置)を求める。第1位置は、プルキンエ像特定部2321により特定されたプルキンエ像の位置を表す。第1位置は、少なくともx方向の位置(x座標値)及びy方向の位置(y座標値)を含んでよく、更にz方向の位置(z座標値)を含んでもよい。
瞳孔中心特定部2331は、(画像補正部231により歪曲収差が補正された)各撮影画像を解析することで、前眼部Eaの所定の特徴点に相当する当該撮影画像中の位置を特定する。この実施形態では、被検眼Eの瞳孔中心が特定される。なお、瞳孔中心として、瞳孔の重心を求めてもよい。また、瞳孔中心(瞳孔重心)以外の特徴点を特定するように構成することもできる。
第2位置算出部2332は、2つの前眼部カメラ300の位置(及び撮影倍率)と、瞳孔中心特定部2331により特定された2つの撮影画像中の瞳孔中心の位置とに基づいて、瞳孔を基準とした位置(第2位置)を求める。第2位置は、例えば、被検眼Eの瞳孔中心の3次元位置である。第2位置を求めるための処理について図7A及び図7Bを参照しつつ説明する。
z方向の分解能(奥行き分解能):Δz=H×H×Δp/(B×f)
瞳孔サイズ算出部234は、被検眼Eの瞳孔サイズを表す情報を取得する。例えば、瞳孔サイズ算出部234は、被検眼Eの前眼部Eaを撮影して取得された画像に基づいて瞳孔サイズを算出する。そのために、瞳孔サイズ算出部234は、照明光学系10及び撮影光学系30により取得された前眼部像、前眼部カメラ300により取得された前眼部像、及び、他の眼科装置により取得された前眼部像のうちの少なくとも1つを解析することができる。
移動目標位置決定部235は、第1位置算出部2322により取得された処理結果と、第2位置算出部2332により取得された処理結果とに基づいて、データ取得光学系の移動目標位置を決定する。
ユーザインターフェイス240には、表示部241と操作部242とが含まれる。表示部241は、前述した演算制御ユニット200の表示デバイスや表示装置3を含む。操作部242は、前述した演算制御ユニット200の操作デバイスを含む。操作部242には、眼科装置1の筐体や外部に設けられた各種のボタンやキーが含まれていてもよい。例えば眼底カメラユニット2が従来の眼底カメラと同様の筺体を有する場合、操作部242は、この筺体に設けられたジョイスティックや操作パネル等を含んでいてもよい。また、表示部241は、眼底カメラユニット2の筺体に設けられたタッチパネルなどの各種表示デバイスを含んでいてもよい。
眼科装置1の動作について説明する。眼科装置1の動作例を図8A及び図8Bに示す。なお、被検者の患者情報(患者ID、患者氏名等)の入力や、検査種別(検査モード)の選択などは事前に行われる。
主制御部211は、アライメント光源51を点灯する。それにより、アライメント光束が前眼部Eaに投射される。
主制御部211は、前眼部カメラ300A及び300Bを用いた前眼部Eaの撮影を開始させる。眼科装置1が前眼部照明光源を備えている場合、主制御部211は、前眼部照明光源を点灯させるための制御も行う。
プルキンエ像特定部2321は、プルキンエ像を特定するために、(歪みが補正された)前眼部像を解析する。
前眼部像からプルキンエ像が検出された場合(例えば、一対の前眼部像の双方からプルキンエ像が検出された場合)(S4:Yes)、処理はステップS5に移行する。この場合、プルキンエ像特定部2321は、プルキンエ像に相当する画像領域における代表点の位置を求めることができる。
ステップS4において前眼部像からプルキンエ像が検出された場合(S4:Yes)、第1位置算出部2322は、検出されたプルキンエ像に基づいて、角膜を基準とした被検眼Eの位置(第1位置)を求める。本例では、第1位置算出部2322は、一対の前眼部像から検出された一対のプルキンエ像に基づいて、プルキンエ像の3次元位置(x座標値、y座標値、z座標値)を求めることができる。
ステップS5の角膜アライメントが完了するまで、ステップS3〜S6が繰り返し実行される。ステップS5の角膜アライメントが完了したとき(プルキンエ像のx座標値及びy座標値に対応する位置に対物レンズ22の光軸が配置されたとき)(S6:Yes)、処理はステップS20に移行する。
前眼部像からプルキンエ像が検出されなかった場合(S4:No)、瞳孔中心特定部2331は、瞳孔領域を検出するために、(歪みが補正された)前眼部像を解析する。
前眼部像から瞳孔領域が検出された場合(例えば、一対の前眼部像の双方から瞳孔領域が検出された場合)(S11:Yes)、処理はステップS12に移行する。この場合、瞳孔中心特定部2331は、瞳孔中心に相当する位置(画素)を求めることができる。
前眼部像から瞳孔領域が検出された場合(S11:Yes)、第2位置算出部2332は、検出された瞳孔領域(瞳孔中心)に基づいて、瞳孔を基準とした被検眼Eの位置(第2位置)を求める。本例では、第2位置算出部2332は、一対の前眼部像から検出された一対の瞳孔領域(一対の瞳孔中心)に基づいて、瞳孔中心の3次元位置(x座標値、y座標値、z座標値)を求めることができる。
前眼部像から瞳孔領域が検出されなかった場合(S11:No)、アライメントモードが手動アライメントモードに切り替わる。手動アライメントモードでは、主制御部211は、前眼部カメラ300A及び/又は300Bにより取得される前眼部像、又は、観察光学系10及び撮影光学系30により取得される前眼部Eaの観察画像が、表示部241にリアルタイムで動画として表示される。ユーザは、データ取得光学系を移動するために、操作部242を操作する。このとき、主制御部211は、操作部242から入力される操作信号に応じて光学系駆動部2Aを制御する。手動アライメントが完了すると、処理はステップS3に戻る。
ステップS5の角膜アライメントが完了すると(S6:Yes)、瞳孔中心特定部2331及び第2位置算出部2332は、角膜アライメントの完了後に取得された一対の前眼部像を解析することで、瞳孔中心の3次元位置を求める。このとき、プルキンエ像特定部2321及び第1位置算出部2322が、角膜アライメントの完了後に取得された一対の前眼部像を解析することで、プルキンエ像の3次元位置を求めてもよい。
移動目標位置決定部235は、角膜アライメントの完了後におけるプルキンエ像と瞳孔中心との間の相対位置を求める。求められる相対位置は、例えば、x方向における相対位置(x座標値の差)、y方向における相対位置(y座標値の差)、及び、z方向における相対位置(z座標値の差)を含む。
移動目標位置決定部235は、ステップS21で求められた相対位置が、予め設定された許容範囲に含まれるか判定する。典型的な実施形態において、許容範囲は、前述した閾値dx、dy、dxy、dz等を用いて定義されてよく、且つ、判定処理は、前述した要領で実行されてよい。
プルキンエ像と瞳孔中心との間の相対位置が許容範囲に含まれると判定された場合(S22:Yes)、主制御部211は、撮影光学系30のフォーカス調整(合焦レンズ31の位置の調整)、信号光LSを導く光学系のフォーカス調整(合焦レンズ43の位置の調整)など、眼底OCT及び/又は眼底撮影のための所定の条件の調整を実行する。
主制御部211は、OCTユニット100、ガルバノスキャナ42等を制御することにより、眼底EfのOCTスキャンを実行する。それにより収集されたデータは、画像形成部220に送られる。画像形成部220は、収集されたデータに基づいて、眼底EfのOCT画像を形成する。主制御部211は、形成されたOCT画像を表示部241に表示させ、及び/又は、記憶部212に記憶させることができる。
主制御部211は、照明光学系10及び撮影光学系30を制御することにより、眼底Efのカラー撮影を実行する。主制御部211は、取得されたカラー眼底像を表示部241に表示させ、及び/又は、記憶部212に記憶させることができる。以上で、本動作に関する処理は終了となる。
ステップS22においてプルキンエ像と瞳孔中心との間の相対位置が許容範囲に含まれないと判定された場合(S22:No)、データ処理部230は、移動目標位置を決定するための所定の処理を実行する。
主制御部211は、被検眼Eに対するデータ取得光学系のアライメント状態を補正するために、ステップS30で決定された移動目標位置に基づいて光学系駆動部2Aを制御する。それにより、ステップS30で決定された移動目標位置に、データ取得光学系が配置される。
実施形態に係る眼科装置の作用及び効果の幾つかについて説明する。
以上に説明した態様は、この発明を実施するための例に過ぎない。この発明を実施しようとする者は、この発明の要旨の範囲内における任意の変形(省略、置換、付加等)を施すことが可能である。
2 眼底カメラユニット
2A 光学系駆動部
10 照明光学系
23c 角膜絞り
23f 水晶体前面絞り
23r 水晶体後面絞り
30 撮影光学系
100 OCTユニット
200 演算制御ユニット
210 制御部
211 主制御部
220 画像形成部
230 データ処理部
231 画像補正部
2321 プルキンエ像特定部
2322 第1位置算出部
2331 瞳孔中心特定部
2332 第2位置算出部
234 瞳孔サイズ算出部
235 移動目標位置決定部
241 表示部
242 操作部
300、300A、300B 前眼部カメラ
E 被検眼
Ea 前眼部
Ef 眼底
Claims (11)
- 被検眼のデータを取得するためのデータ取得光学系と、
前記被検眼の前眼部を異なる方向から撮影する2以上の撮影部と、
前記被検眼の角膜を基準として前記データ取得光学系のアライメントを行うための第1アライメント情報を取得する第1アライメント部と、
前記2以上の撮影部により取得された2以上の撮影画像に基づいて、前記被検眼の所定部位を基準として前記データ取得光学系のアライメントを行うための第2アライメント情報を取得する第2アライメント部と、
前記第1アライメント情報及び前記第2アライメント情報の少なくとも一方に基づいて前記データ取得光学系の移動目標位置を決定する位置決定部と、
中心固視位置から前記被検眼を回旋させるための固視光を出力する固視光学系と
を含み、
前記固視光学系により前記固視光が出力されて前記被検眼が所定角度以上回旋されている場合、前記位置決定部は、前記第1アライメント情報に対応する第1位置に基づいて前記データ取得光学系の移動目標位置を決定する
ことを特徴とする眼科装置。 - 前記第1位置に基づき決定される前記移動目標位置は、横方向の座標値及び縦方向の座標値が前記第1位置と同じであり、且つ、前後方向の座標値が前記第1位置から前記被検眼の眼底とは反対の方向に所定の作動距離だけ偏位した位置である
ことを特徴とする請求項1に記載の眼科装置。 - 前記被検眼が前記所定角度以上回旋されていない場合、前記位置決定部は、前記第1アライメント情報に対応する前記第1位置及び前記第2アライメント情報に対応する第2位置の双方に基づいて前記データ取得光学系の移動目標位置を決定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の眼科装置。 - 前記被検眼が前記所定角度以上回旋されていない場合、前記位置決定部は、前記第1位置と前記第2位置との中間位置に基づいて前記データ取得光学系の移動目標位置を決定する
ことを特徴とする請求項3に記載の眼科装置。 - 前記中間位置に基づき決定される前記移動目標位置は、横方向の座標値及び縦方向の座標値が前記中間位置と同じであり、且つ、前後方向の座標値が前記中間位置から前記被検眼の眼底とは反対の方向に所定距離だけ偏位した位置である
ことを特徴とする請求項4に記載の眼科装置。 - 前記所定距離は、前記中間位置と前記角膜との間の距離と、所定の作動距離との和として算出される
ことを特徴とする請求項5に記載の眼科装置。 - 前記第1アライメント部は、前記2以上の撮影部により取得された2以上の撮影画像に基づいて前記第1アライメント情報を取得する
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の眼科装置。 - 前記第1アライメント部は、
前記被検眼の角膜にアライメント光束を投射する光束投射光学系を含み、
前記アライメント光束が前記角膜に投射されているときに前記2以上の撮影部により取得された2以上の撮影画像を解析することにより前記第1アライメント情報を生成する
ことを特徴とする請求項7に記載の眼科装置。 - 前記データ取得光学系を移動する第1駆動部と、
前記位置決定部により決定された前記移動目標位置に基づいて前記第1駆動部を制御する第1制御部と
を含む
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の眼科装置。 - 前記位置決定部により決定された前記移動目標位置に基づく情報を表示手段に表示させる第2制御部と、
操作部と、
前記操作部を用いて行われた操作に応じて前記データ取得光学系を移動する第2駆動部と
を含む
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の眼科装置。 - データ取得光学系は、
角膜に対応する第1絞りと、所定の眼内部位に対応する第2絞りとを含み、前記被検眼の眼底に照明光を投射する照明光学系と、
前記照明光学系により前記眼底に投射された前記照明光の戻り光を撮像素子に導く撮影光学系と
を含む
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の眼科装置。
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