JP7080076B2 - 眼科装置、及びその制御方法 - Google Patents
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Description
〔光学系〕
図1に示すように、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には、被検眼Eの正面画像を取得するための光学系や機構が設けられている。OCTユニット100には、OCTを実行するための光学系や機構の一部が設けられている。OCTを実行するための光学系や機構の他の一部は、眼底カメラユニット2に設けられている。演算制御ユニット200は、各種の演算や制御を実行する1以上のプロセッサを含む。これらに加え、被検者の顔を支持するための部材(顎受け、額当て等)や、OCTの対象部位を切り替えるためのレンズユニット(例えば、前眼部OCT用アタッチメント)等の任意の要素やユニットが眼科装置1に設けられてもよい。更に、眼科装置1は、一対の前眼部カメラ5A及び5Bを備える。
眼底カメラユニット2には、被検眼Eの眼底Efを撮影するための光学系が設けられている。取得される眼底Efの画像(眼底像、眼底写真等と呼ばれる)は、観察画像、撮影画像等の正面画像である。観察画像は、近赤外光を用いた動画撮影により得られる。撮影画像は、フラッシュ光を用いた静止画像である。更に、眼底カメラユニット2は、被検眼Eの前眼部Eaを撮影して正面画像(前眼部像)を取得することができる。
前眼部カメラ5A及び5Bは、特開2013-248376号公報に開示された発明と同様に、眼科装置1の光学系と被検眼Eとの間の相対位置を求めるために用いられる。前眼部カメラ5A及び5Bは、光学系が格納された筐体(眼底カメラユニット2等)の被検眼E側の面に設けられている。眼科装置1は、前眼部カメラ5A及び5Bにより異なる方向から実質的に同時に取得された2つの前眼部像を解析することにより、光学系と被検眼Eとの間の3次元的な相対位置を求める。2つの前眼部像の解析は、特開2013-248376号公報に開示された解析と同様であってよい。また、前眼部カメラの個数は2以上の任意の個数であってよい。
図2に例示するように、OCTユニット100には、スウェプトソースOCTを実行するための光学系が設けられている。この光学系は、干渉光学系を含む。この干渉光学系は、波長可変光源(波長掃引型光源)からの光を測定光と参照光とに分割する機能と、被検眼Eからの測定光の戻り光と参照光路を経由した参照光とを重ね合わせて干渉光を生成する機能と、この干渉光を検出する機能とを備える。干渉光学系により得られた干渉光の検出結果(検出信号)は、干渉光のスペクトルを示す信号であり、演算制御ユニット200に送られる。
図3及び図4に、眼科装置1の制御系の構成例を示す。図3及び図4において、眼科装置1に含まれる構成要素の一部が省略されている。制御部210、画像形成部220及びデータ処理部230は、例えば、演算制御ユニット200に設けられる。
制御部210は、各種の制御を実行する。制御部210は、主制御部211と記憶部212とを含む。
主制御部211は、プロセッサ(例えば、制御プロセッサ)を含み、眼科装置1の各部(図1~図4に示された各要素を含む)を制御する。例えば、主制御部211は、撮影合焦駆動部31Aを制御することで撮影合焦レンズ31を移動する。また、主制御部211は、OCT合焦駆動部43Aを制御することでOCT合焦レンズ43を移動する。また、主制御部211は、参照駆動部114Aを制御することでコーナーキューブ114を移動する。
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、OCTユニット100を用いて取得されたOCTデータ等の被検眼のデータやOCT画像や眼底像や前眼部像や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情報や、左眼/右眼の識別情報や、電子カルテ情報などを含む。記憶部212には、各種のプロセッサ(制御プロセッサ、画像形成プロセッサ、データ処理プロセッサ)を実行させるためのプログラムが記憶されてもよい。
画像形成部220は、プロセッサ(例えば、画像形成プロセッサ)を含み、DAQ130からの出力(検出信号のサンプリング結果)に基づき画像を形成する。例えば、画像形成部220は、従来のスウェプトソースOCTと同様に、Aライン毎のサンプリング結果に基づくスペクトル分布に信号処理を施してAライン毎の反射強度プロファイルを形成し、これらAラインプロファイルを画像化してスキャンラインに沿って配列する。上記信号処理には、ノイズ除去(ノイズ低減)、フィルタ処理、FFT(Fast Fourier Transform)などが含まれる。
データ処理部230は、プロセッサ(例えば、データ処理プロセッサ)を含み、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。主制御部211に含まれるプロセッサ、データ処理部230に含まれるプロセッサ、及び画像形成部220に含まれるプロセッサの少なくとも2つは、単一のプロセッサにより構成されていてもよい。データ処理部230は、解析部231を含む。
解析部231は、被検眼Eの画像(例えば、前眼部Eaの画像)を解析して当該画像に描出された特徴部位を特定し、前眼部カメラ5A、5Bの位置と特定された特徴部位の位置とに基づいて被検眼Eの3次元位置を求める。アライメント制御部211Aは、求められた3次元位置に基づいて被検眼Eに対して光学系を相対移動させることにより、被検眼Eに対する光学系の位置合わせを行う。
特徴部位特定部232は、前眼部カメラ5A及び5Bにより得られた各撮影画像を解析することで、前眼部Eaの特徴部位に相当する当該撮影画像中の位置(特徴位置と呼ぶ)を特定する。特徴部位としては、例えば被検眼Eの瞳孔領域、被検眼Eの瞳孔中心位置、瞳孔重心位置、角膜中心位置、角膜頂点位置、被検眼中心位置、又は虹彩が用いられる。以下、被検眼Eの瞳孔中心位置を特定する処理の具体例を説明する。
3次元位置算出部233は、前眼部カメラ5A及び5Bの位置と、特徴部位特定部232により特定された特徴部位に相当する特徴位置とに基づいて特徴部位の3次元位置を被検眼Eの3次元位置として特定する。3次元位置算出部233は、特開2013-248376号公報に開示されているように、2つの前眼部カメラ5A及び5Bの位置(既知である)と、2つの撮影画像において特徴部位に相当する位置とに対して、公知の三角法を適用することにより被検眼Eの3次元位置を算出する。3次元位置算出部233により求められた3次元位置は、アライメント制御部211Aに送られる。アライメント制御部211Aは、当該3次元位置に基づいて、光学系の光軸のx方向及びy方向の位置が3次元位置のx方向及びy方向の位置と一致し、かつ、z方向の距離が所定の作動距離になるように移動機構150を制御する。
フレア領域特定部234は、撮影光学系30により得られた撮影画像を解析することで、眼底Efの画像(眼底像)に描出されたフレア領域を特定する。例えば、フレア領域特定部234は、撮影画像の画素値(輝度値など)の分布に基づいて、眼底領域の周縁部等に描出された画像領域をフレア領域として特定する。一般にフレア領域は輝度値が飽和した領域として描出されるので、輝度値の飽和値又は飽和値に近い閾値以上の輝度値の画像領域を探索することによってフレア領域を特定することができる。このとき、フレア領域の描出位置を考慮してフレア領域を特定するようにしてもよい。例えば、眼底領域の周縁部に描出されるフレア領域の形状は三日月状であること考慮し、三日月状、且つ輝度値の飽和値又は飽和値に近い閾値以上の輝度値の画像領域を探索することによってフレア領域を特定する。
移動制御情報特定部235は、被検眼Eの眼底Efの画像において特定されたフレア領域と当該画像における基準位置とに基づいて、被検眼Eに対する光学系の相対移動方向及び相対移動量の少なくとも一方を特定する。画像における基準位置としては、画像の中心位置などがある。
移動方向特定部235Aは、移動機構150による被検眼Eに対する光学系の相対移動方向を特定する。相対移動方向は、移動機構150による光学系の駆動方向に相当する。移動方向特定部235Aは、被検眼Eに対する光学系の初回の相対移動用に、眼底Efの画像の中心位置とフレア領域特定部234により特定されたフレア領域の重心位置とに基づいて相対移動方向を特定する。
θ=atan((Yg-Yc)/(Xg-Xc)) ・・・(1)
移動量特定部235Bは、移動機構150による被検眼Eに対する光学系の相対移動量を特定する。相対移動量は、移動機構150による光学系の駆動量に相当する。
Mx=M×cosθ ・・・(2)
My=M×sinθ ・・・(3)
(X1g-Xc)×(X2g-Xc)<0 ・・・(6)
(Y1g-Yc)×(Y2g-Yc)<0 ・・・(7)
D´=(Db-(v×Da)/M ・・・(8)
M1x=M1×cosθ ・・・(9)
M1y=M1×sinθ ・・・(10)
ユーザーインターフェイス240は表示部240Aと操作部240Bとを含む。表示部240Aは表示装置3を含む。操作部240Bは各種の操作デバイスや入力デバイスを含む。
眼科装置1の動作例について説明する。
まず、眼科装置1は、粗アライメントを実行する。具体的には、主制御部211(アライメント制御部211A)は、前眼部カメラ5A及び5Bを制御して、実質的に同時に被検眼Eの前眼部Eaを撮影する。特徴部位特定部232は、前眼部カメラ5A及び5Bにより実質的に同時に取得された一対の前眼部像を解析して特徴部位として被検眼Eの瞳孔中心位置を特定する。3次元位置算出部233は、被検眼Eの3次元位置を求める。この処理は、例えば、特開2013-248376号公報に記載のように、一対の前眼部カメラ5A及び5Bと被検眼Eとの位置関係に基づく三角法を利用した演算処理を含む。
次に、眼科装置1は、オートアライメントを開始する。オートアライメントは、一対の前眼部カメラ5A及び5B又はアライメント指標を利用することにより、従来と同じ要領で実行される。
続いて、眼科装置1は、オートフォーカスを開始する。例えば、主制御部211は、フォーカス光学系60を制御して被検眼Eにスプリット指標を投影させる。解析部231は、スプリット指標が投影されている眼底Efの観察画像を解析することにより、一対のスプリット指標像を抽出し、一対のスプリット指標の相対的なずれを算出する。主制御部211は、算出されたずれ(ずれ方向、ずれ量)に基づいて撮影合焦駆動部31AやOCT合焦駆動部43Aを制御する。
オートフォーカスが完了すると、眼科装置1はフレア領域除去処理を実行する。フレア領域除去処理の詳細は後述する。
次に、主制御部211は、OCT計測が開始されるように、光スキャナ42及びOCTユニット100を制御する。OCT計測が開始されると、OCTユニット100は、各スキャンで収集されたデータを画像形成部220に送る。画像形成部220は、各スキャンにて収集されたデータから複数のBスキャン像を形成し、制御部210に送る。制御部210は、各スキャンに対応する複数のBスキャン像をデータ処理部230に送る。例えば、データ処理部230は、各スキャンに対応する複数のBスキャン像から3次元画像を形成する。以上で、眼科装置1の動作は終了である(エンド)。
まず、主制御部211(フレア除去制御部211B)は、撮影光学系30を制御することにより被検眼Eの眼底Efの画像(眼底像)を取得させる。ステップS41では、相対移動前の眼底像が取得される。
次に、主制御部211は、ステップS41において取得された眼底像における眼底領域の周縁部等に描出されたフレア領域をフレア領域特定部234に特定させる。フレア領域特定部234は、上記のように眼底像の輝度値に基づいてフレア領域を特定するための処理を実行する。
主制御部211は、ステップS42においてフレア領域が特定されたか否かを判定する。主制御部211は、フレア領域特定部234によるフレア領域特定結果に基づいて、フレア領域が特定されたか否かを判定することができる。
ステップS43においてフレア領域が特定されたと判定されたとき(S43:Y)、主制御部211は、移動機構150による被検眼Eに対する光学系の相対移動方向を移動方向特定部235Aに特定させる。移動方向特定部235Aは、図5A及び図5Bに示すように、ステップS41において取得された眼底像の中心位置とステップS42において特定されたフレア領域の重心位置とに基づいて、式(1)に示すように初回の相対移動用の相対移動方向を特定する。
続いて、主制御部211は、移動機構150による被検眼Eに対する光学系の相対移動量を移動量特定部235Bに特定させる。移動量特定部235Bは、上記のように初回の相対移動用の既定の相対移動量M(=e0/d0)を特定し、式(2)及び式(3)に示すようにx方向の相対移動量[Mx](又は[Mx]+1)と、y方向の相対移動量[My](又は[My]+1)とに対応した移動制御情報を出力する。主制御部211は、移動制御情報に基づいて移動機構150を制御することにより、被検眼Eに対して光学系を相対移動する。
再び、主制御部211は、撮影光学系30を制御することにより被検眼Eの眼底Efの画像(眼底像)を取得させる。ステップS46では、相対移動後の眼底像が取得される。
続いて、主制御部211は、ステップS46において取得された眼底像における眼底領域の周縁部等に描出されたフレア領域をフレア領域特定部234に特定させる。フレア領域特定部234は、ステップS42と同様にフレア領域を特定するための処理を実行する。
主制御部211は、ステップS47においてフレア領域が特定されたか否かを判定する。主制御部211は、ステップS43と同様に、フレア領域が特定されたか否かを判定することができる。
ステップS48においてフレア領域が特定されたと判定されたとき(S48:Y)、主制御部211は、ステップS48において特定されたフレア領域を解析部231に解析させる。解析部231(フレア領域特定部234)は、相対移動の前後のフレア領域のサイズの変化(変化量、変化方向)を特定する。解析部231は、上記のようにフレア領域において眼底像の中心位置を中心とする径方向に最も長い部分の長さに基づいて、フレア領域のサイズの変化を特定する。
主制御部211は、相対移動後のフレア領域の除去が完了したか否かを判定する。主制御部211は、解析部231による解析結果により得られたフレア領域のサイズに基づいて、フレア領域の除去が完了したか否かを判定することができる。例えば、主制御部211は、フレア領域のサイズが所定の閾値以下になったときフレア領域の除去が完了したと判定し、フレア領域のサイズが所定の閾値を超えるときフレア領域の除去が完了していないと判定する。
フレア領域除去が完了していないと判定されたとき(S50:N)、主制御部211は、移動機構150による被検眼Eに対する光学系の相対移動方向を移動方向特定部235Aに特定させる。移動方向特定部235Aは、図5A及び図5Bに示すように、ステップS46において取得された眼底像の中心位置とステップS47において特定されたフレア領域の重心位置とに基づいて、式(1)に示すように2回目以降の相対移動用の相対移動方向を特定する。
続いて、主制御部211は、移動機構150による被検眼Eに対する光学系の相対移動量を移動量特定部235Bに特定させる。移動量特定部235Bは、上記のように2回目以降の相対移動用の相対移動量M1(=Da/D´)を特定し、式(9)及び式(10)に示すようにx方向の相対移動量[M1x](又は[M1x]+1)と、y方向の相対移動量[M1y](又は[M1y]+1)とに対応した移動制御情報を出力する。
主制御部211は、ステップS52において出力された移動制御情報に基づいて移動機構150を制御することにより、被検眼Eに対して光学系を相対移動する。眼科装置1の動作はステップS46に移行する。
実施形態に係る眼科装置の作用及び効果について説明する。
2 眼底カメラユニット
30 撮影光学系
100 OCTユニット
150 移動機構
210 制御部
211 主制御部
211B フレア除去制御部
230 データ処理部
231 解析部
234 フレア領域特定部
235 移動制御情報特定部
235A 移動方向特定部
235B 移動量特定部
240 ユーザーインターフェイス
Claims (15)
- 被検眼の眼底のデータを光学的に取得するデータ取得部と、
前記被検眼と前記データ取得部との相対位置を変更する移動機構と、
前記眼底の画像を取得する画像取得部と、
前記画像におけるフレア領域と前記画像における基準位置とに基づいて前記被検眼に対する前記データ取得部の相対移動方向及び相対移動量の少なくとも一方を特定する解析部と、
前記相対移動方向及び前記相対移動量の少なくとも一方に基づいて前記移動機構を制御する制御部と、
を含み、
前記解析部は、前記移動機構による相対移動後において前記フレア領域と前記基準位置とに基づいて新たな相対移動方向を特定し、前記相対移動の前後における前記フレア領域の変化に対応した新たな相対移動量を特定し、
前記制御部は、前記相対移動前に特定された相対移動方向に既定量だけ前記被検眼に対して前記データ取得部を相対移動するように前記移動機構を制御した後、前記新たな相対移動方向及び前記新たな相対移動量に基づいて前記移動機構を制御する、眼科装置。 - 前記解析部は、前記フレア領域の変化に基づいて前記相対移動後の前記フレア領域が除去されるように前記新たな相対移動量を特定する
ことを特徴とする請求項1に記載の眼科装置。 - 前記解析部は、前記新たな相対移動方向と逆方向に前記フレア領域が増大しないように前記新たな相対移動量を特定する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の眼科装置。 - 前記解析部による前記新たな相対移動方向及び前記新たな相対移動量の特定と、前記制御部による前記新たな相対移動方向及び前記新たな相対移動量に基づく前記移動機構の制御とを所定回数繰り返す
ことを特徴とする請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の眼科装置。 - 前記フレア領域のサイズが閾値以下になるまで、前記解析部による前記新たな相対移動方向及び前記新たな相対移動量の特定と、前記制御部による前記新たな相対移動方向及び前記新たな相対移動量に基づく前記移動機構の制御とを繰り返す
ことを特徴とする請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の眼科装置。 - 前記解析部は、前記基準位置を中心とする前記フレア領域の径方向の長さと前記基準位置とに基づいて前記相対移動方向及び前記相対移動量の少なくとも一方を特定する
ことを特徴とする請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の眼科装置。 - 前記基準位置は、前記画像の中心位置であり、
前記解析部は、前記中心位置から前記フレア領域の代表位置に向かう方向に基づいて前記相対移動方向を特定する
ことを特徴とする請求項1~請求項6のいずれか一項に記載の眼科装置。 - 前記代表位置は、前記フレア領域の重心位置である
ことを特徴とする請求項7に記載の眼科装置。 - 前記データ取得部は、前記眼底のデータを取得するための光学系を含み、
前記移動機構は、前記光学系の光軸に交差する方向に前記被検眼と前記データ取得部との相対位置を変更する
ことを特徴とする請求項1~請求項8のいずれか一項に記載の眼科装置。 - 前記制御部は、前記被検眼の特徴部位に基づいて前記被検眼に対する前記データ取得部のアライメントを実行後に、前記相対移動方向及び前記相対移動量の少なくとも一方に基づいて前記移動機構を制御する
ことを特徴とする請求項1~請求項9のいずれか一項に記載の眼科装置。 - 被検眼の眼底のデータを光学的に取得するデータ取得部と、前記被検眼と前記データ取得部との相対位置を変更する移動機構と、前記移動機構を制御する制御部とを含む眼科装置の制御方法であって、
前記眼底の画像を取得する取得ステップと、
前記画像におけるフレア領域と前記画像における基準位置とに基づいて前記被検眼に対する前記データ取得部の相対移動方向及び相対移動量の少なくとも一方を特定する解析ステップと、
前記相対移動方向及び前記相対移動量の少なくとも一方に基づいて前記移動機構を制御する制御ステップと、
を含み、
前記解析ステップは、前記移動機構による相対移動後において前記フレア領域と前記基準位置とに基づいて新たな相対移動方向を特定し、前記相対移動の前後における前記フレア領域の変化に対応した新たな相対移動量を特定し、
前記制御ステップは、前記相対移動前に特定された相対移動方向に既定量だけ前記被検眼に対して前記データ取得部を相対移動するように前記移動機構を制御した後、前記新たな相対移動方向及び前記新たな相対移動量に基づいて前記移動機構を制御する、眼科装置の制御方法。 - 前記基準位置は、前記画像の中心位置であり、
前記解析ステップは、前記中心位置から前記フレア領域の代表位置に向かう方向に基づいて前記相対移動方向を特定する
ことを特徴とする請求項11に記載の眼科装置の制御方法。 - 前記代表位置は、前記フレア領域の重心位置である
ことを特徴とする請求項12に記載の眼科装置の制御方法。 - 前記データ取得部は、前記眼底のデータを取得するための光学系を含み、
前記移動機構は、前記光学系の光軸に交差する方向に前記被検眼と前記データ取得部との相対位置を変更する
ことを特徴とする請求項11~請求項13のいずれか一項に記載の眼科装置の制御方法。 - 前記被検眼の特徴部位に基づいて前記被検眼に対する前記データ取得部のアライメントを実行する位置合わせステップを含み、
前記制御ステップは、前記位置合わせステップ後に実行される
ことを特徴とする請求項11~請求項14のいずれか一項に記載の眼科装置の制御方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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