JP7431000B2 - ophthalmology equipment - Google Patents
ophthalmology equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP7431000B2 JP7431000B2 JP2019164130A JP2019164130A JP7431000B2 JP 7431000 B2 JP7431000 B2 JP 7431000B2 JP 2019164130 A JP2019164130 A JP 2019164130A JP 2019164130 A JP2019164130 A JP 2019164130A JP 7431000 B2 JP7431000 B2 JP 7431000B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- pattern
- receiving
- aperture
- patterned
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 189
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 52
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 10
- 230000004075 alteration Effects 0.000 claims description 4
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 46
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 40
- 230000006870 function Effects 0.000 description 24
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 16
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 12
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 9
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 9
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000012014 optical coherence tomography Methods 0.000 description 5
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 4
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000004410 intraocular pressure Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 210000002294 anterior eye segment Anatomy 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- LFEUVBZXUFMACD-UHFFFAOYSA-H lead(2+);trioxido(oxo)-$l^{5}-arsane Chemical compound [Pb+2].[Pb+2].[Pb+2].[O-][As]([O-])([O-])=O.[O-][As]([O-])([O-])=O LFEUVBZXUFMACD-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Eye Examination Apparatus (AREA)
Description
この発明は、眼科装置に関する。 TECHNICAL FIELD This invention relates to an ophthalmological device.
近年、スクリーニングにおいて眼科装置を用いた眼科検査が行われる。このような眼科装置は、自己検診への応用も期待されており、より一層の小型化、軽量化が望まれる。 In recent years, ophthalmological examinations using ophthalmological equipment are performed during screening. Such an ophthalmological device is also expected to be applied to self-examination, and further miniaturization and weight reduction are desired.
例えば、特許文献1及び特許文献2には、スリット光を用いて被検眼をパターン照明し、その戻り光をCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサで検出するように構成された眼科装置が開示されている。この眼科装置は、照明パターンと、CMOSイメージセンサによる受光タイミングとを調整することにより、簡素な構成で被検眼の画像を取得することが可能である。
For example,
従来の手法では、照明側(投影側)の発光ピクセル単位で光変調が行われ、受光側の受光ピクセル(受光素子)単位で戻り光が受光される。それにより、照明側において配列された発光ピクセルに対して受光側において配列された受光ピクセルが1対1に対応していない場合、受光ムラ(照明-受光ムラ)が生じ、取得された画像に例えばモアレ縞が現れる。 In the conventional method, light modulation is performed in units of light-emitting pixels on the illumination side (projection side), and returned light is received in units of light-receiving pixels (light-receiving elements) on the light-receiving side. As a result, if there is not a one-to-one correspondence between the light-emitting pixels arranged on the illumination side and the light-receiving pixels arranged on the light-receiving side, uneven light reception (illumination-light reception unevenness) will occur, and the acquired image will be affected by e.g. Moiré stripes appear.
コスト面又は技術面の観点だけではなく、部品選択範囲が制限される等の観点から、現実的には、発光ピクセルと受光ピクセルとを1対1に対応付けることは困難であると考えられる。 In reality, it is considered difficult to provide a one-to-one correspondence between light-emitting pixels and light-receiving pixels, not only from the viewpoint of cost or technology, but also because the range of parts selection is limited.
この場合、例えば、取得された画像に対して画像処理(平滑化、ノイズ除去、輝度調整等)を行うことにより、画像に現れるモアレ縞の影響を低減することが考えられる。しかしながら、画像に対して画像処理を行うことで、画像の精細度及びS/N比が低減する、あるいは、アーチファクトが発生するなど、画像が劣化する可能性がある。 In this case, it is conceivable to reduce the influence of moiré fringes appearing in the image by, for example, performing image processing (smoothing, noise removal, brightness adjustment, etc.) on the acquired image. However, by performing image processing on an image, there is a possibility that the image deteriorates, such as a reduction in the definition and S/N ratio of the image, or the generation of artifacts.
また、例えば、照明側の発光ピクセルの構造及び受光側の受光ピクセルの構造の少なくとも一方を精細化することが考えられる。しかしながら、素子の高コスト化及び画像処理の処理負荷の増大を招く。 Furthermore, for example, it is conceivable to refine at least one of the structure of the light-emitting pixel on the illumination side and the structure of the light-receiving pixel on the light-receiving side. However, this increases the cost of the device and increases the processing load of image processing.
この発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡素な構成で、画質の劣化を低減するための新たな技術を提供することにある。 The present invention was made to solve such problems, and its purpose is to provide a new technique for reducing image quality deterioration with a simple configuration.
いくつかの実施形態の第1態様は、パターン光を被検眼に投影する投影部と、前記被検眼からの前記パターン光の戻り光を受光し、前記戻り光の受光結果に基づいて開口形状に対応した前記被検眼の画像を取得する取得部と、を含み、前記投影部は、少なくとも前記開口形状の開口方向に対応する第1方向に略平行な方向に延びる投影形状のパターン光を発生するパターン光発生部と、前記パターン光を拡散する拡散部と、を含む眼科装置である。 A first aspect of some embodiments includes a projection unit that projects pattern light onto an eye to be examined, a projection unit that receives return light of the pattern light from the eye to be examined, and an aperture shape based on a result of receiving the return light. an acquisition unit that acquires a corresponding image of the subject's eye, and the projection unit generates pattern light in a projection shape extending at least in a direction substantially parallel to a first direction corresponding to an opening direction of the opening shape. The ophthalmologic apparatus includes a patterned light generating section and a diffusing section that diffuses the patterned light.
いくつかの実施形態の第2態様では、第1態様において、前記拡散部は、前記第1方向に前記パターン光を拡散する。 In a second aspect of some embodiments, in the first aspect, the diffusion section diffuses the patterned light in the first direction.
いくつかの実施形態の第3態様では、第2態様において、前記拡散部は、前記第1方向のパターン光の拡散範囲が前記第1方向に交差する第2方向のパターン光の拡散範囲より広くなるように前記パターン光を拡散する。 In a third aspect of some embodiments, in the second aspect, the diffusion section has a diffusion range for the patterned light in the first direction that is wider than a diffusion range for the patterned light in a second direction intersecting the first direction. The patterned light is diffused so that
いくつかの実施形態の第4態様では、第1態様~第3態様のいずれかにおいて、前記拡散部は、前記戻り光の受光面におけるピクセルサイズ比をQとしたとき、前記パターン光の受光ムラ低減比が0.285×Q以下になるように前記パターン光の光量分布の平滑化を行う。 In a fourth aspect of some embodiments, in any of the first to third aspects, the diffusing section is configured to reduce light reception unevenness of the patterned light, where Q is a pixel size ratio on the light receiving surface of the returned light. The light amount distribution of the patterned light is smoothed so that the reduction ratio is 0.285×Q or less.
いくつかの実施形態の第5態様では、第1態様~第3態様のいずれかにおいて、前記拡散部は、前記戻り光の受光面におけるピクセルサイズ比をQとしたとき、前記パターン光の受光ムラ低減比が0.76×Q以下になるように前記パターン光の光量分布の平滑化を行う。 In a fifth aspect of some embodiments, in any of the first to third aspects, the diffusing section is configured to reduce light reception unevenness of the patterned light, where Q is a pixel size ratio on the light receiving surface of the returned light. The light amount distribution of the patterned light is smoothed so that the reduction ratio is 0.76×Q or less.
いくつかの実施形態の第6態様では、第1態様~第5態様のいずれかにおいて、前記拡散部は、前記パターン光の光路に配置された拡散フィルタを含む。 In a sixth aspect of some embodiments, in any of the first to fifth aspects, the diffusion section includes a diffusion filter disposed in the optical path of the patterned light.
いくつかの実施形態の第7態様では、第1態様~第6態様のいずれかにおいて、前記拡散部は、前記パターン光の光路に配置された複屈折板を含む。 In a seventh aspect of some embodiments, in any of the first to sixth aspects, the diffusing section includes a birefringent plate disposed in the optical path of the patterned light.
いくつかの実施形態の第8態様では、第1態様~第7態様のいずれかにおいて、前記拡散部は、前記パターン光の光路に配置された回折光学素子を含む。 In an eighth aspect of some embodiments, in any of the first to seventh aspects, the diffusing section includes a diffractive optical element disposed in the optical path of the patterned light.
いくつかの実施形態の第9態様では、第1態様~第8態様のいずれかにおいて、前記拡散部は、前記パターン光の光路に配置された光学レンズを含み、前記光学レンズの収差を用いて前記パターン光を拡散する。 In a ninth aspect of some embodiments, in any of the first to eighth aspects, the diffusion section includes an optical lens disposed in the optical path of the patterned light, and uses the aberration of the optical lens. Diffusing the pattern light.
いくつかの実施形態の第10態様では、第9態様において、前記光学レンズの光軸は、前記パターン光の光路に対して傾斜するように配置されている。 In a tenth aspect of some embodiments, in the ninth aspect, the optical axis of the optical lens is arranged to be inclined with respect to the optical path of the pattern light.
いくつかの実施形態の第11態様では、第1態様~第10態様のいずれかにおいて、前記拡散部は、前記パターン光の光路に対して傾斜するように配置された平行平面板を含む。 In an eleventh aspect of some embodiments, in any of the first to tenth aspects, the diffusion section includes a plane parallel plate arranged to be inclined with respect to the optical path of the patterned light.
いくつかの実施形態の第12態様では、第1態様~第11態様のいずれかにおいて、前記パターン光発生部は、光源と、前記光源からの光を空間的に変調することにより前記パターン光を生成する空間光変調器と、を含む。 In a twelfth aspect of some embodiments, in any of the first to eleventh aspects, the patterned light generating section includes a light source and a light source that generates the patterned light by spatially modulating the light from the light source. and a spatial light modulator for generating the spatial light modulator.
いくつかの実施形態の第13態様では、第1態様~第12態様のいずれかにおいて、前記取得部は、前記戻り光を受光するイメージセンサを含み、前記イメージセンサによる前記戻り光の受光結果をローリングシャッター方式により読み出すことにより前記被検眼の画像を取得する。 In a thirteenth aspect of some embodiments, in any one of the first to twelfth aspects, the acquisition unit includes an image sensor that receives the return light, and receives a result of reception of the return light by the image sensor. An image of the eye to be examined is acquired by reading out using a rolling shutter method.
なお、上記した複数の態様に係る構成を任意に組み合わせることが可能である。 Note that it is possible to arbitrarily combine the configurations according to the plurality of aspects described above.
この発明によれば、簡素な構成で、画質の劣化を低減するための新たな技術を提供することができる。 According to the present invention, a new technique for reducing deterioration in image quality can be provided with a simple configuration.
この発明に係る眼科装置の実施形態の一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この明細書に記載された文献の記載内容を、以下の実施形態の内容として適宜援用することが可能である。 An example of an embodiment of an ophthalmologic apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the contents of the documents described in this specification can be appropriately cited as the contents of the following embodiments.
実施形態に係る眼科装置は、パターン光を被検眼に投影する投影系と、被検眼からのパターン光の戻り光を受光する受光系とを含み、受光系により得られた戻り光の受光結果に基づいて被検眼の眼底の画像を取得することが可能である。パターン光は、例えば、光を空間的に変調することにより生成される。いくつかの実施形態では、眼科装置は、上記と同様の構成を用いて、被検眼の前眼部の画像を取得する。 The ophthalmological apparatus according to the embodiment includes a projection system that projects pattern light onto an eye to be examined, and a light receiving system that receives return light of the pattern light from the eye to be examined, and the ophthalmological apparatus includes It is possible to obtain an image of the fundus of the eye to be examined based on the following. Patterned light is generated, for example, by spatially modulating light. In some embodiments, the ophthalmological device uses a configuration similar to that described above to obtain images of the anterior segment of the subject's eye.
例えば、投影系は、受光側の開口形状の開口方向(開口方向に対応する方向)に略平行な方向に延びるスリット状(ライン状)のパターン光を被検眼に投影する。眼科装置は、受光系により得られた戻り光の受光結果から、開口形状に対応した受光像を取得する。このとき、投影系は、空間的に変調することにより生成されたパターン光を開口方向に略平行な方向に拡散させて被検眼に投影する。受光系では、例えば、ローリングシャッター方式により戻り光の受光結果が読み出される。それにより、投影系の発光ピクセルの配置と受光系の受光ピクセルの配置とが1対1に対応していない場合でも、取得された画像に現れる受光ムラの影響を低減し、画質の劣化を防止することができる。 For example, the projection system projects onto the subject's eye a slit-shaped (line-shaped) pattern of light extending in a direction substantially parallel to the aperture direction (direction corresponding to the aperture direction) of the aperture shape on the light receiving side. The ophthalmological apparatus acquires a received light image corresponding to the shape of the aperture from the result of receiving the returned light obtained by the light receiving system. At this time, the projection system diffuses the patterned light generated by spatial modulation in a direction substantially parallel to the aperture direction and projects it onto the eye to be examined. In the light receiving system, the result of receiving the returned light is read out using, for example, a rolling shutter method. As a result, even if the arrangement of light-emitting pixels in the projection system and the arrangement of light-receiving pixels in the light-receiving system do not correspond one-to-one, the effect of uneven light reception that appears in the acquired image is reduced and image quality deterioration is prevented. can do.
なお、この明細書において、「光を空間的に変調する」とは、例えば、1次元空間、2次元空間、又は3次元空間において光の波長、強度、偏光方向、又は位相等を変化させることを意味し、例えば、光源と空間光変調器とを用いて実現されたり、自発光デバイスを用いて実現されたりする。また、特に明記しない限り、パターン光の「方向」、開口形状又は受光像の「方向」、及び開口方向のそれぞれは、絶対座標系における各位置での方向を意味するものではなく、所定の光学面(例えば、受光系における受光面)上の方向を意味するものとする。 In this specification, "spatially modulating light" refers to, for example, changing the wavelength, intensity, polarization direction, phase, etc. of light in one-dimensional space, two-dimensional space, or three-dimensional space. For example, it is realized using a light source and a spatial light modulator, or it is realized using a self-emitting device. Furthermore, unless otherwise specified, the "direction" of the pattern light, the "direction" of the aperture shape or received light image, and the aperture direction do not mean the direction at each position in the absolute coordinate system, but rather It means a direction on a surface (for example, a light receiving surface in a light receiving system).
[光学系の構成]
図1及び図2に、実施形態に係る眼科装置の構成例のブロック図を示す。図1及び図2は、主に、実施形態に係る眼科装置1の光学系の構成例のブロック図を表す。図1及び図2において、同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
[Optical system configuration]
FIGS. 1 and 2 show block diagrams of exemplary configurations of ophthalmological apparatuses according to embodiments. 1 and 2 mainly represent block diagrams of exemplary configurations of the optical system of the
眼科装置1は、受光側の開口形状に対応したパターン光を被検眼Eに投影し、その戻り光を受光することにより開口形状に対応した被検眼Eの画像(眼底)の画像を取得することが可能である。
The
眼科装置1は、投影系10と、受光系20と、画像処理部30と、画像出力部40とを含む。
The
投影系10は、受光系20の開口形状に対応した開口方向(開口方向に対応した方向)に略平行な方向に延びる投影形状(例えば、スリット状、ライン状)を有するパターン光を、開口方向に直交する方向に順次に被検眼Eに投影する。受光系20は、投影系10により被検眼Eに投影されたパターン光の戻り光を順次に受光する。画像処理部30は、受光系20による戻り光の受光結果から、開口形状を開口方向に直交する方向(又は開口交差方向)にシフトしつつ開口形状に対応した受光像を順次に取得することで、被検眼Eの眼底の画像を取得する。
The
(投影系10)
投影系10は、パターン光発生部11と、平滑化部12と、光学系13とを含む。
(Projection system 10)
(パターン光発生部11)
パターン光発生部11は、空間的に光を変調することにより所定の投影形状のパターン光を発生する。パターン光発生部11は、光変調を空間的に制御することにより所望の投影形状のパターン光を発生することが可能である。すなわち、パターン光発生部11は、2次元的に配列された複数の発光ピクセルを備え、ピクセル化されたパターン光発生器としての機能を実現する。例えば、パターン光発生部11は、後述の制御部からの制御を受け、任意に投影形状を変更可能なパターン光を発生する。それにより、被検眼Eにおける撮影部位において、パターン光の投影位置及び投影範囲を変更することができる。
(Pattern light generating section 11)
The pattern
この実施形態では、パターン光発生部11は、後述の制御部から制御を受け、少なくとも開口方向(すなわち、開口方向に対応した方向)に略平行な方向に延びる投影形状のパターン光を発生することが可能である。
In this embodiment, the pattern
図2に示すように、パターン光発生部11は、光源11Aと、光学系11Bと、空間光変調器11Cとを含む。このような構成を有するパターン光発生部11の例として、プロジェクタがある。すなわち、パターン光発生部11は、プロジェクタのタイプに対応した光源11A、光学系11B、及び空間光変調器11Cを含む。光源11Aは、被検眼Eの撮影部位(例えば、眼底、前眼部)と光学的に略共役な位置に配置可能である。
As shown in FIG. 2, the pattern
いくつかの実施形態では、光源11Aは、赤外領域又は近赤外領域の光、可視領域の光を切り替えて出力可能な光源である。例えば、光源11Aは、アライメント動作や合焦制御時に赤外領域又は近赤外領域の光を出力し、撮影動作時に可視領域の光を出力する。この場合、パターン光発生部11は、アライメント動作用の視標又は合焦制御時のインジケータをパターン光として出力することが可能である。
In some embodiments, the
いくつかの実施形態では、パターン光発生部11は、デジタルマイクロミラーデバイスを用いたDLP(Digital Light Processing(登録商標))方式のプロジェクタの機能を有する。この場合、第1構成例では、赤外領域又は近赤外領域の光に対して単一のデジタルマイクロミラーデバイスが用いられる。第2構成例では、白色光源からの光に対してRGBの色成分に共通のデジタルマイクロミラーデバイスが用いられる。第3構成例では、白色光源からの光に対してRGBの色成分毎にデジタルマイクロミラーデバイスが用いられる。
In some embodiments, the pattern
第1構成例では、光源11Aは、例えば、赤外領域又は近赤外領域の光を発光するLED(Light Emitting Diode)光源を含む。また、光学系11Bは、リレー光学系と、光学レンズとを含む。また、空間光変調器11Cは、複数のミラー素子が2次元に配列されたデジタルマイクロミラーデバイスを含む。複数のミラー素子のそれぞれは、独立に制御可能である。なお、空間光変調器11Cは、デジタルマイクロミラーデバイスにより空間的に変調された光を投影するための投影レンズを含むことができる。
In the first configuration example, the
第2構成例では、光源11Aは、白色光源又はRGBの各色成分の光を出力可能な光源を含む。また、光学系11Bは、光源11Aからの光から時分割でRGBの各色成分の光を出力するためのカラーホイールと、リレー光学系と、光学レンズとを含む。また、空間光変調器11Cは、複数のミラー素子が2次元に配列されたデジタルマイクロミラーデバイスを含む。なお、空間光変調器11Cは、デジタルマイクロミラーデバイスにより空間的に変調された光を投影するための投影レンズを含むことができる。
In the second configuration example, the
第3構成例では、光源11Aは、白色光源又はRGBの各色成分の光を出力可能な光源を含む。また、光学系11Bは、リレー光学系と、光学レンズとを含む。また、空間光変調器11Cは、RGBの色成分毎に設けられた複数のデジタルマイクロミラーデバイスを含む。なお、空間光変調器11Cは、デジタルマイクロミラーデバイスにより空間的に変調された光を投影するための投影レンズを含むことができる。
In the third configuration example, the
いくつかの実施形態では、パターン光発生部11は、LCoS(Liquid Crystal on Silicon)を用いた反射型液晶方式のプロジェクタの機能を有する。この場合、光源11Aは、白色光源を含む。また、光学系11Bは、1以上の反射ミラーと、1以上のダイクロイックミラーと、1以上の偏光ビームスプリッタとを含む。また、空間光変調器11Cは、RGBの色成分毎に反射型の液晶パネルと、色成分毎に空間的に変調された光を合成するためのクロスダイクロイックプリズムと、合成された光を投影するための投影レンズとを含む。
In some embodiments, the pattern
いくつかの実施形態では、パターン光発生部11は、透過型液晶方式のプロジェクタの機能を有する。この場合、光源11Aは、白色光源を含む。また、光学系11Bは、1以上の反射ミラーと、1以上のダイクロイックミラーとを含む。また、空間光変調器11Cは、RGBの色成分毎に透過型の液晶パネルと、色成分毎に空間的に変調された光を合成するためのクロスダイクロイックプリズムと、合成された光を投影するための投影レンズとを含む。
In some embodiments, the pattern
いくつかの実施形態では、パターン光発生部11は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を用いた公知のプロジェクタの機能を有する。
In some embodiments, the pattern
なお、上記のようなプロジェクタの構成は公知であるため、詳細な説明を省略する。パターン光発生部11は、投影形状(投影位置及び投影範囲)を任意に変更可能な照明パターンに対応したパターン光(照明光)を出力可能なものであってよい。
Note that since the configuration of the projector as described above is well known, detailed explanation will be omitted. The pattern
パターン光発生部11は、後述の制御部から制御を受け、任意の投影形状のパターン光を発生する。投影形状は、例えば、後述の操作部を用いてユーザが設定可能である。ユーザが操作部を用いて、形状パターン、外形、サイズなどを指定すると、制御部は、指定された形状パターンなどに基づいて照明パターンを特定し、特定された照明パターンに基づいて空間光変調器11Cを制御することが可能である。
The pattern
(平滑化部12)
平滑化部12は、スリット方向(すなわち、受光系20の開口方向、又は開口方向に対応した方向)にパターン光を拡散することにより、スリット方向にパターン光の光量分布を平滑化する。すなわち、平滑化部12は、パターン光をスリット方向に平滑化する。具体的には、平滑化部12は、スリット方向の拡散特性とスリット方向に直交(交差)する方向の拡散特性とが異なるようにパターン光を平滑化する。ここで、パターン光のスリット方向成分について所定の入射角θ0に対する透過光の透過角θ1が、パターン光のスリット方向に直交する方向成分について所定の入射角θ0に対する透過光の透過角θ2より大きい。
(Smoothing unit 12)
The smoothing
いくつかの実施形態では、平滑化部12は、後述の制御部からの制御を受け、パターン光の拡散範囲(拡散特性、拡散の度合い)を変更する。いくつかの実施形態では、平滑化部12は、被検眼Eの画像の画質に応じてパターン光の拡散範囲を変更する。
In some embodiments, the smoothing
図3及び図4に、実施形態に係る受光ムラの説明図を表す。図3は、実施形態の比較例における受光ムラを模式的に表す。図4は、実施形態に係る受光ムラを模式的に表す。 3 and 4 are explanatory diagrams of uneven light reception according to the embodiment. FIG. 3 schematically represents uneven light reception in a comparative example of the embodiment. FIG. 4 schematically represents uneven light reception according to the embodiment.
図3は、投影系のパターン光発生部において配列された発光ピクセルPILに対して、受光系のイメージセンサにおいて配列された受光ピクセルPDTが1対1に対応していない場合を模式的に表す。図4は、実施形態において、パターン光発生部11において配列された発光ピクセルPILに対して、イメージセンサ22において配列された受光ピクセルPDTが1対1に対応していない場合に、平滑化部12がパターン光を拡散する場合を模式的に表す。
FIG. 3 schematically represents a case where the light-receiving pixels PDT arranged in the image sensor of the light-receiving system do not correspond one-to-one to the light-emitting pixels PIL arranged in the pattern light generating section of the projection system. FIG. 4 shows that in the embodiment, when the light receiving pixels PDT arranged in the
図3に示すように発光ピクセルPILの配置が受光ピクセルPDTの配置に対応していない場合、受光側(受光系20)において受光されるパターン光の戻り光の受光レベル(光量レベル)Paは受光素子(受光ピクセル)毎にムラ(ばらつき)が生じる。これに対して、図4では、平滑化部12は、上記のように、スリット方向にパターン光を拡散する。それにより、発光ピクセルPILの配置が受光ピクセルPDTの配置に対応していない場合であっても、上記のパターン光の拡散により受光系20において受光されるパターン光の戻り光の受光レベル(光量レベル)Pbは平滑化される。従って、受光素子(受光ピクセル)毎の受光レベルのムラが低減される。
As shown in FIG. 3, when the arrangement of the light-emitting pixels PIL does not correspond to the arrangement of the light-receiving pixels PDT, the light-receiving level (light amount level) Pa of the return light of the pattern light received on the light-receiving side (light-receiving system 20) is Unevenness (dispersion) occurs for each element (light-receiving pixel). In contrast, in FIG. 4, the smoothing
このように、平滑化部12によるパターン光の拡散(平滑化)の作用によって、被検眼Eの画像に現れるムラの影響を低減することができる。
In this way, the influence of unevenness appearing in the image of the eye E can be reduced by the effect of the diffusion (smoothing) of the pattern light by the smoothing
いくつかの実施形態では、平滑化部12は、スリット方向のパターン光の拡散範囲が、スリット方向に直交(交差)する方向のパターン光の拡散範囲より広くなるようにパターン光を平滑化する。すなわち、平滑化部12は、開口方向(スリット方向)に直交する方向の受光素子が、拡散されたパターン光を受光しないようにパターン光を平滑化する。それにより、開口方向に直交する方向の平滑化による不鮮明化に起因した画質の低下を防止することができる。
In some embodiments, the smoothing
図5及び図6に、実施形態に係る平滑化部12の動作説明図を示す。図5及び図6は、説明の便宜上、投影系10の発光ピクセルの1次元的な構造、及び受光系20のイメージセンサ22における受光ピクセルの1次元的な構造を模式的に表す。
5 and 6 are explanatory diagrams of the operation of the smoothing
図5は、投影側(投影系10)の発光ピクセルから発生した光が受光側(受光系20)の受光ピクセルによってそのまま受光される場合の発光ピクセル及び受光ピクセルの配置を模式的に表したものである。図6は、投影側の発光ピクセルから発生した光の一部が受光側の受光ピクセルによって受光される場合の発光ピクセル及び受光ピクセルの配置を模式的に表したものである。 FIG. 5 schematically represents the arrangement of the light emitting pixels and the light receiving pixels when the light generated from the light emitting pixels on the projection side (projection system 10) is directly received by the light receiving pixels on the light receiving side (light receiving system 20). It is. FIG. 6 schematically shows the arrangement of the light-emitting pixels and the light-receiving pixels when a part of the light generated from the light-emitting pixels on the projection side is received by the light-receiving pixels on the light-receiving side.
図5及び図6において、投影側において、発光ピクセルPILのスリット方向のピクセル周期(発光ピクセル周期)をΛiとし、発光ピクセルPILのスリット方向のサイズをPiとし、発光ピクセルPILのピクセル間ギャップをGiとする。Λiは、次の式(1)のように表される。 5 and 6, on the projection side, the pixel period (light emitting pixel period) of the light emitting pixel PIL in the slit direction is Λi, the size of the light emitting pixel PIL in the slit direction is Pi, and the interpixel gap of the light emitting pixel PIL is Gi. shall be. Λi is expressed as in the following equation (1).
Λi=Pi+Gi ・・・(1) Λi=Pi+Gi...(1)
同様に、受光側において、投影系10における光学倍率及び受光系20における光学倍率を考慮したとき、受光ピクセルPDTの開口方向のピクセル周期(受光ピクセル周期)をΛdとし、受光ピクセルPDTの開口方向のサイズをPdとし、受光ピクセルPDTのピクセル間ギャップをGdとする。Λdは、次の式(2)のように表される。
Similarly, on the light receiving side, when considering the optical magnification in the
Λd=Pd+Gd ・・・(2) Λd=Pd+Gd...(2)
ここで、Pi<Pdである場合の第1のケースと、Pi=Pdである場合の第2のケースと、Pi>Pdである場合の第3のケースとが考えられる。 Here, a first case where Pi<Pd, a second case where Pi=Pd, and a third case where Pi>Pd are considered.
第1のケースは、投影側の発光ピクセル密度が受光側の受光ピクセル密度より低いことを意味する。すなわち、投影側に比べて受光側の解像度が高くなり、コスト高を招くだけで、現実的に採用することが難しいケースであると考えられる。 The first case means that the light emitting pixel density on the projection side is lower than the light receiving pixel density on the light receiving side. In other words, the resolution on the light-receiving side is higher than that on the projection side, which only increases costs and is considered to be a case that is difficult to practically adopt.
第2のケースでは、図5に示すように、受光ピクセルの全体には、発光ピクセルからの光が照射されるため、発光効率(照明効率)ηは、次の式(3)のように表される。 In the second case, as shown in Figure 5, the entire light-receiving pixel is irradiated with light from the light-emitting pixel, so the luminous efficiency (illumination efficiency) η is expressed as the following equation (3). be done.
η=1 ・・・(3) η=1...(3)
これに対して、第3のケースでは、図6に示すように、受光ピクセルにおいて、発光ピクセルのピクセル間ギャップに対応する部分では、発光ピクセルからの光が照射されないため、発光効率ηは、次の式(4)のように表される。 On the other hand, in the third case, as shown in FIG. 6, in the light-receiving pixel, the part corresponding to the inter-pixel gap of the light-emitting pixel is not irradiated with light from the light-emitting pixel, so the luminous efficiency η is as follows. It is expressed as in equation (4).
η=(Pd-Gi)/Pd=(1-Gi/Pd) ・・・(4) η=(Pd-Gi)/Pd=(1-Gi/Pd)...(4)
すなわち、Gi/Pdに起因した受光レベルの低下により、取得された画像には受光ムラが現れる。 That is, due to the decrease in the light reception level caused by Gi/Pd, uneven light reception appears in the acquired image.
このように投影側の発光ピクセル周期Λiと受光側の受光ピクセル周期Λdの双方が、画像の解像度に実質的に影響を与えるため、発光ピクセル周期Λiと受光ピクセル周期Λdは同程度であることが実用的であると考えられる。具体的には、受光側の受光ピクセル周期Λdは、投影側の発光ピクセル周期Λiに対して0.3~3.0倍程度である。いくつかの実施形態では、高精細の照明素子が高価であり、照明素子の制御が複雑であることを考慮すると、受光側の受光ピクセル周期Λdは、投影側の発光ピクセル周期Λiに対して0.3~1.0倍である。 In this way, both the light-emitting pixel period Λi on the projection side and the light-receiving pixel period Λd on the light-receiving side substantially affect the resolution of the image, so it is possible that the light-emitting pixel period Λi and the light-receiving pixel period Λd are approximately the same. considered practical. Specifically, the light-receiving pixel period Λd on the light-receiving side is about 0.3 to 3.0 times the light-emitting pixel period Λi on the projection side. In some embodiments, the receiving pixel period Λd on the receiving side is 0 with respect to the emitting pixel period Λi on the projecting side, considering that high-definition lighting elements are expensive and controlling the lighting elements is complex. .3 to 1.0 times.
ここで、投影側の1次元方向(スリット方向)の開口率をRiとし、受光側の1次元方向(開口方向)の開口率をRdとすると、Riは次の式(5)のように表され、Rdは次の式(6)のように表される。 Here, if the aperture ratio in the one-dimensional direction (slit direction) on the projection side is Ri, and the aperture ratio in the one-dimensional direction (aperture direction) on the light-receiving side is Rd, then Ri can be expressed as in the following equation (5). and Rd is expressed as in the following equation (6).
Ri=Gi/Λi ・・・(5)
Rd=Gd/Λd ・・・(6)
Ri=Gi/Λi...(5)
Rd=Gd/Λd...(6)
また、イメージセンサ22の受光面におけるピクセルサイズ比をQとすると、Qは、次の式(7)のように表される。
Furthermore, when the pixel size ratio on the light receiving surface of the
Q=Λd/Λi ・・・(7) Q=Λd/Λi...(7)
上記のように、受光側の受光ピクセル周期Λdは、投影側の発光ピクセル周期Λiに対して0.3~1.0倍であるとすると、ピクセルサイズ比Qは1以下であり、Pi>Pd又はPi=Pdの場合、最大の発光効率はη=1である。 As mentioned above, if the light-receiving pixel period Λd on the light-receiving side is 0.3 to 1.0 times the light-emitting pixel period Λi on the projection side, the pixel size ratio Q is 1 or less, and Pi>Pd Or when Pi=Pd, the maximum luminous efficiency is η=1.
これに対して、最小の発光効率ηは、式(2)、(5)、(6)を用いて次の式(8)のように表される。 On the other hand, the minimum luminous efficiency η is expressed as the following equation (8) using equations (2), (5), and (6).
η=1-Gi/Pd=1-(Λi×Ri)/(Λd×(1-Rd)) ・・・(8) η=1-Gi/Pd=1-(Λi×Ri)/(Λd×(1-Rd)) ...(8)
以上のように、投影側の発光ピクセルの配置及び受光側の受光ピクセルの配置に対応して、式(8)で表される受光ムラが発生する。 As described above, light reception unevenness expressed by equation (8) occurs depending on the arrangement of light-emitting pixels on the projection side and the arrangement of light-receiving pixels on the light-receiving side.
撮影部位に応じて、画像に描出されるムラの許容範囲が異なる。例えば、眼底の形態及び血管が描出される眼底像において、受光ムラを所定の低減量RD以下に抑える必要がある。眼底像における階調つぶれの一般的な許容範囲と投影系10及び受光系20のコストとを合理的に考慮すると、低減量RDは0.03~0.08の範囲である。
The allowable range of unevenness depicted in the image differs depending on the region to be imaged. For example, in a fundus image in which the shape of the fundus and blood vessels are depicted, it is necessary to suppress uneven light reception to a predetermined reduction amount RD or less. If the general allowable range of gradation collapse in the fundus image and the cost of the
低減量RD=0.03は、例えばコストの観点で決められる。例えば、RD<0.02の場合、画質が許容される範囲であるにもかかわらず、コストが高くなる一方である。 The reduction amount RD=0.03 is determined, for example, from the viewpoint of cost. For example, when RD<0.02, the cost increases even though the image quality is within an acceptable range.
低減量RD=0.08は、例えば、眼底像の画像特性の観点で決められる。例えば、RD>0.08の場合、眼底像として許容されない画質となる。 The reduction amount RD=0.08 is determined, for example, from the viewpoint of the image characteristics of the fundus image. For example, when RD>0.08, the image quality is unacceptable as a fundus image.
ここで、式(8)の第2項をATとすると、ATを低減量RD以下に抑えるためには、次の式(9)のように表される受光ムラ低減比Z以下になるようにパターン光を拡散(平滑化)する必要がある。 Here, assuming that the second term of equation (8) is AT, in order to suppress AT to the reduction amount RD or less, the light receiving unevenness reduction ratio Z expressed as the following equation (9) or less should be set. It is necessary to diffuse (smooth) the pattern light.
Z=RD/AT=RD×(Λd×(1-Rd))/(Λi×Ri)
=RD×Q×(1-Rd)/Ri ・・・(9)
Z=RD/AT=RD×(Λd×(1-Rd))/(Λi×Ri)
=RD×Q×(1-Rd)/Ri...(9)
以上は、簡略化のための発光ピクセル及び受光ピクセルのそれぞれが1次元構造である場合を例に説明したが、実際のピクセル構造は2次元構造である。 The above description has been made using an example in which each of the light-emitting pixel and the light-receiving pixel has a one-dimensional structure for the sake of simplification, but the actual pixel structure is a two-dimensional structure.
図7に、投影系10の発光ピクセルPILの2次元的な構造、及び受光系20のイメージセンサ22における受光ピクセルPDTの2次元的な構造を模式的に表す。図7は、説明の便宜上、イメージセンサ22の受光面における発光ピクセルPILの2次元的な配列及び受光ピクセルPDTの2次元的な配列を模式的に表す。
FIG. 7 schematically represents the two-dimensional structure of the light-emitting pixel PIL of the
図7に示すような発光ピクセルPIL及び受光ピクセルPDTの配置においては、式(8)の第2項をATとすると、2×ATを低減量RD以下に抑える必要がある。そのためには、平滑化部12は、次の式(10)のように表される受光ムラ低減比Z以下になるようにパターン光を拡散(平滑化)する必要がある。
In the arrangement of the light-emitting pixel PIL and the light-receiving pixel PDT as shown in FIG. 7, when the second term of equation (8) is AT, it is necessary to suppress 2×AT to the reduction amount RD or less. For this purpose, the smoothing
Z=RD/(2×AT)=RD×(Λd×(1-Rd))/(Λi×Ri)
=1/2×RD×Q×(1-Rd)/Ri ・・・(10)
Z=RD/(2×AT)=RD×(Λd×(1-Rd))/(Λi×Ri)
=1/2×RD×Q×(1-Rd)/Ri...(10)
例えば、Ri=Rd=0.05とし、Q=0.3とした場合、受光ムラ低減量RD=0.03のとき、受光ムラ低減比Zは、次の式(11)のようになる。 For example, when Ri=Rd=0.05 and Q=0.3, when the light reception unevenness reduction amount RD=0.03, the light reception unevenness reduction ratio Z is as shown in the following equation (11).
Z=RD/(2×AT)=0.5×0.03×0.3×95/5=0.0855
・・・(11)
Z=RD/(2×AT)=0.5×0.03×0.3×95/5=0.0855
...(11)
この場合、式(11)に示すように受光ムラを1/12程度、あるいはそれ以下に抑える必要がある。 In this case, as shown in equation (11), it is necessary to suppress the unevenness of light reception to about 1/12 or less.
例えば、Ri=Rd=0.05とし、Q=1.0とした場合、受光ムラ低減量RD=0.06のとき、受光ムラ低減比Zは、次の式(12)のようになる。 For example, when Ri=Rd=0.05 and Q=1.0, when the light reception unevenness reduction amount RD=0.06, the light reception unevenness reduction ratio Z is as shown in the following equation (12).
Z=RD/(2×AT)=0.5×0.06×1.0×95/5=0.57
・・・(12)
Z=RD/(2×AT)=0.5×0.06×1.0×95/5=0.57
...(12)
この場合、式(12)に示すように受光ムラを1/2程度、あるいはそれ以下に抑える必要がある。 In this case, as shown in equation (12), it is necessary to suppress the unevenness of light reception to about 1/2 or less.
以上のように、投影系10の光学倍率及び受光系20の光学倍率を考慮したときの投影側の発光ピクセル構造及び受光側の受光ピクセル構造に依存して、平滑化部12は、パターン光を平滑化する。
As described above, the smoothing
例えば、Ri=Rd=0.05、受光ムラ低減量RD=0.03~0.08において、イメージセンサ22の受光面におけるピクセルサイズ比Qを用いて、平滑化部12は、次のような受光ムラ低減比Z以下になるようにスリット方向にパターン光を平滑化する。
For example, when Ri=Rd=0.05 and the amount of light reception unevenness reduction RD=0.03 to 0.08, the smoothing
いくつかの実施形態では、RD=0.03のとき、受光ムラ低減比Zは、式(13)のように表される。 In some embodiments, when RD=0.03, the light reception unevenness reduction ratio Z is expressed as in equation (13).
Z=0.5×0.03×Q×95/5=0.285×Q ・・・(13) Z=0.5×0.03×Q×95/5=0.285×Q...(13)
この場合、平滑化部12は、受光ムラ低減比が0.285×Q以下になるようにスリット方向にパターン光を平滑化する。それにより、投影側の発光ピクセルの配列と受光側の受光ピクセルの配列とにかかわらず、上記のようにコスト高を招くことなく、受光ムラに起因した被検眼Eの眼底像の画質の劣化を防止することができるようになる。
In this case, the smoothing
いくつかの実施形態では、RD=0.08のとき、受光ムラ低減比Zは、式(14)のように表される。 In some embodiments, when RD=0.08, the light reception unevenness reduction ratio Z is expressed as in equation (14).
Z=0.5×0.08×Q×95/5=0.76×Q ・・・(14) Z=0.5×0.08×Q×95/5=0.76×Q...(14)
この場合、平滑化部12は、受光ムラ低減比が0.76×Q以下になるようにスリット方向にパターン光を平滑化する。それにより、投影側の発光ピクセルの配列と受光側の受光ピクセルの配列とにかかわらず、眼底像としての画質の許容範囲内において、低コストで、受光ムラの影響を受けることなく被検眼Eの眼底像の画質の劣化を防止することができるようになる。
In this case, the smoothing
いくつかの実施形態では、平滑化部12は、パターン光の光路に配置された拡散フィルタ(光学的ローパスフィルタ)を含む。拡散フィルタは、スリット方向の拡散範囲がスリット方向に直交する方向の拡散範囲よりも広くなるようにパターン光を拡散する。それにより、パターン光の光量分布がスリット方向に平滑化される。拡散フィルタの例として、レンズ拡散板がある。いくつかの実施形態では、平滑化部12は、拡散範囲が異なる複数の拡散フィルタを含み、後述の制御部からの制御を受け、複数の拡散フィルタを選択的にパターン光の光路に配置することによりパターン光の拡散範囲を変更する。
In some embodiments, the smoothing
いくつかの実施形態では、平滑化部12は、パターン光の光路に配置され複屈折率を有する複屈折板を含む。複屈折板は、スリット方向の屈折範囲(拡散範囲)がスリット方向に直交する方向の屈折範囲よりも広くなるようにパターン光を屈折させる(拡散させる)。それにより、パターン光の光量分布がスリット方向に平滑化される。いくつかの実施形態では、平滑化部12は、屈折範囲が異なる複数の複屈折板を含み、後述の制御部からの制御を受け、複数の複屈折板を選択的にパターン光の光路に配置することによりパターン光の屈折範囲を変更する。
In some embodiments, the smoothing
いくつかの実施形態では、平滑化部12は、パターン光の光路に配置された回折光学素子を含む。回折光学素子は、スリット方向の回折範囲(拡散範囲)がスリット方向に直交する方向の回折範囲よりも広くなるようにパターン光を回折させる(拡散させる)。回折光学素子として、フレネル(Fresnel)回折を利用した回折光学素子、タルボ(Talbot)効果を用いた回折光学素子などがある。それにより、パターン光の光量分布がスリット方向に平滑化される。いくつかの実施形態では、平滑化部12は、回折範囲が異なる複数の回折光学素子を含み、後述の制御部からの制御を受け、複数の回折光学素子を選択的にパターン光の光路に配置することによりパターン光の回折範囲を変更する。
In some embodiments, the smoothing
いくつかの実施形態では、平滑化部12は、パターン光の光路に配置された1以上の光学レンズを含み、1以上の光学レンズの少なくとも1つの収差を用いてスリット方向にパターン光を拡散する。それにより、パターン光の光量分布がスリット方向に平滑化される。いくつかの実施形態では、1以上の光学レンズの少なくとも1つの光軸は、パターン光の光路に対して傾斜するように配置される。いくつかの実施形態では、平滑化部12は、投影系10の光軸に対して、1以上の光学レンズの少なくとも1つの光軸の傾斜角度を変更するための機構を含み、後述からの制御部からの制御を受け、当該機構は、投影系10の光軸に対して1以上の光学レンズの少なくとも1つの光軸の傾斜角度を変更する。
In some embodiments, the smoothing
いくつかの実施形態では、平滑化部12は、パターン光の光路に配置された1以上の光学レンズを含み、1以上の光学レンズの少なくとも1つは、その光軸が投影系10の光軸に対して所定の距離だけ離れるように配置される。それにより、パターン光をスリット方向に拡散することが可能になり、パターン光の光量分布がスリット方向に平滑化される。いくつかの実施形態では、平滑化部12は、投影系10の光軸に対して、1以上の光学レンズの少なくとも1つの光軸の距離を当該光軸に直交する方向に変更するための機構を含み、後述からの制御部からの制御を受け、当該機構は、投影系10の光軸に対して1以上の光学レンズの少なくとも1つの光軸の距離を変更する。
In some embodiments, the smoothing
いくつかの実施形態では、平滑化部12は、パターン光の光路に対して傾斜するように配置された平行平面板を含む。平行平面板は、入射するパターン光の光軸(光路)をスリット方向に変更する。それにより、パターン光の光量分布がスリット方向に平滑化される。いくつかの実施形態では、平滑化部12は、投影系10の光軸に対して平行平面板の傾斜角度を変更するための機構を含み、後述からの制御を受け、当該機構は、投影系10の光軸に対して平行平面板の傾斜角度を変更する。
In some embodiments, the smoothing
いくつかの実施形態では、平滑化部12は、出射面に対して傾斜している光学面にパターン光が入射するように配置されたウェッジプリズムを含む。ウェッジプリズムは、光学面に入射したパターン光を屈折させ、出射面から出射させることによりパターン光を屈折させる(拡散させる)。それにより、パターン光の光量分布がスリット方向に平滑化される。いくつかの実施形態では、平滑化部12は、投影系10の光軸に対して、ウェッジプリズムの光学面及び出射面の少なくとも一方の傾斜角度を変更するための機構を含み、後述からの制御を受け、当該機構は、投影系10の光軸に対してウェッジプリズムの光学面及び出射面の少なくとも一方の傾斜角度を変更する。
In some embodiments, the smoothing
いくつかの実施形態では、平滑化部12は、上記の2以上の部材を任意に組み合わせた構成を有する。具体的には、平滑化部12は、拡散フィルタ、複屈折板、回折光学素子、1以上の光学レンズ、平行平面板、及びウェッジプリズムの少なくとも2つを含む。いくつかの実施形態では、平滑化部12は、更に、投影系10の光軸に対して1以上の光学レンズの少なくとも1つの傾斜角度を変更する機構、又は投影系10の光軸に対して1以上の光学レンズの少なくとも1つの光軸の距離を変更する機構を含む。
In some embodiments, the smoothing
(光学系13)
光学系13は、平滑化部12により平滑化されたパターン光をリレーするためのリレー光学系を含む。いくつかの実施形態では、光学系13は、更に、コリメートレンズと、光スキャナとを含む。この場合、光スキャナは、後述の制御部から制御を受け、パターン光を偏向することが可能である。
(Optical system 13)
The
光学系13を経由したパターン光は、光合波分波器50によって反射され、光学系51に導かれる。
The pattern light that has passed through the
(光合波分波器50)
光合波分波器50は、投影系10からの光を光学系51に導くと共に、光学系51からの光を受光系20に導く。このような光合波分波器50の機能は、ビームスプリッタ、又はダイクロイックミラーにより実現可能である。
(Optical multiplexer/demultiplexer 50)
The optical multiplexer/
(光学系51)
光学系51は、光合波分波器50と被検眼Eとの間に配置される。いくつかの光学系51は、対物レンズ、合焦機構、及び、被検眼Eの乱視状態を矯正する補正光学系の少なくとも1つを含む。いくつかの実施形態では、光学系51は、パターン光の焦点位置を前眼部の近傍に移動するための前置レンズを含む。この場合、前置レンズは、パターン光の光路に対して挿脱可能に設けられる。
(Optical system 51)
The
合焦機構の例として、光軸方向(パターン光の光路の方向)に沿って移動可能な合焦レンズ、屈折率を変更可能な液体レンズ、屈折率を変更可能な液晶レンズ、光軸方向に沿って移動可能な対物レンズがある。 Examples of focusing mechanisms include a focusing lens that can be moved along the optical axis direction (the direction of the optical path of the patterned light), a liquid lens that can change the refractive index, a liquid crystal lens that can change the refractive index, and a liquid crystal lens that can change the refractive index. There is an objective lens that can be moved along.
合焦レンズ又は対物レンズは、自動又は手動で光軸方向に移動可能である。例えば、眼科装置1は、合焦レンズ及び対物レンズの少なくとも一方を光軸方向に移動する移動機構を含み、制御部が移動機構を制御することにより合焦レンズ及び対物レンズの少なくとも一方を光軸方向に移動することで合焦制御を行うことができる。また、例えば、ユーザが移動機構を操作することにより合焦レンズ及び対物レンズの少なくとも一方を光軸方向に移動することで、手動で合焦状態を調整することができる。
The focusing lens or objective lens can be moved in the optical axis direction automatically or manually. For example, the
また、制御部は、液体レンズ又は液晶レンズを制御することにより屈折率を変更することで合焦制御を行うことができる。 Further, the control unit can perform focus control by changing the refractive index by controlling the liquid lens or liquid crystal lens.
補正光学系の例として、バリアブルクロスシリンダレンズがある。 An example of a correction optical system is a variable cross cylinder lens.
光合波分波器50により反射された投影系10からのパターン光は、光学系51を経由して被検眼Eに投影される。被検眼Eからのパターン光の戻り光は、光学系51を経由し、光合波分波器50により反射されて受光系20に導かれる。
The pattern light from the
(受光系20)
受光系20は、光学系21と、イメージセンサ22とを含む。
(Light receiving system 20)
The
(光学系21)
光学系21には、光合波分波器50によって反射された被検眼からのパターン光の戻り光が入射する。光学系21は、戻り光をイメージセンサ22の検出面に結像させる結像レンズを含む。いくつかの実施形態では、光学系21は、更に、戻り光をリレーするためのリレー光学系を含む。
(Optical system 21)
The return light of the pattern light from the eye to be examined reflected by the optical multiplexer/
(イメージセンサ22)
イメージセンサ22は、ピクセル化された受光器としての機能を実現する。この実施形態では、イメージセンサ22は、CMOSイメージセンサを含む。すなわち、イメージセンサ22は、2次元的に配列された複数のフォトダイオード(受光素子)と、複数の垂直信号線と、水平信号線とを含む。複数の垂直信号線は、垂直方向のフォトダイオード群毎に設けられる。各垂直信号線は、受光結果に対応した電荷が蓄積されたフォトダイオード群と選択的に電気的に接続される。水平信号線は、複数の垂直信号線と選択的に電気的に接続される。これにより、ピクセル毎に設けられたフォトダイオードは、戻り光の受光結果に対応した電荷を蓄積し、蓄積された電荷は、例えば水平方向のフォトダイオード群毎に順次読み出される。すなわち、水平方向のライン毎に、各フォトダイオードに蓄積された電荷に対応した電圧が垂直信号線に供給される。複数の垂直信号線は、選択的に水平信号線と電気的に接続される。垂直方向に順次に上記の水平方向のライン毎の読み出し動作を行うことで、2次元的に配列された複数のフォトダイオードの受光結果を読み出す。
(Image sensor 22)
The
イメージセンサ22の受光面(検出面)は、被検眼Eの撮影部位(例えば、眼底、前眼部)と光学的に略共役な位置に配置可能である。すなわち、イメージセンサ22の受光面は、光源11Aと光学的に略共役な位置に配置可能である。
The light-receiving surface (detection surface) of the
このようなイメージセンサ22に対する読み出し制御は、後述の制御部からの制御を受け実行することができる。
Such readout control for the
制御部は、イメージセンサ22に対して、いわゆるローリングシャッター方式で戻り光の受光結果を読み出すことができる。それにより、所望の開口形状に対応した読み出し制御を行うことで、当該開口形状に対応した受光像が取得される。このような制御については、例えば、米国特許第8237835号明細書等に開示されている。
The control unit can read the return light reception result from the
具体的には、制御部は、パターン光発生部11を制御することにより、少なくとも開口方向に対応する方向に略平行な方向に延びるスリット状(ライン状)のパターン光を、開口方向に対応する方向に直交する方向に順次に発生させることができる。制御部は、米国特許第8237835号明細書等に開示されているように、パターン光発生部11によるパターン光の発生タイミングと、ローリングシャッター方式でのイメージセンサ22からの戻り光の受光結果の読み取りタイミングとを同期させる。それにより、簡素な構成で、被検眼の画像を取得することが可能である。
Specifically, by controlling the pattern
いくつかの実施形態では、イメージセンサ22は、CCD(Charge-Coupled Device)イメージセンサを含む。
In some embodiments, the
イメージセンサ22がCCDイメージセンサを含む場合、イメージセンサ22は、2次元的に配列された複数のフォトダイオードと、2以上の垂直転送レジスタと、水平転送レジスタとを含む。2以上の垂直転送レジスタは、垂直方向のフォトダイオード群毎に設けられる。水平転送レジスタは、2以上の垂直転送レジスタと選択的に電気的に接続される。これにより、ピクセル毎に設けられたフォトダイオードは、戻り光の受光結果に対応した電荷を蓄積し、蓄積された電荷は、例えば垂直転送レジスタに読み出される。複数の垂直転送レジスタは、選択的に水平転送レジスタと電気的に接続される。例えば、1つの垂直転送レジスタに読み出された電荷に対応した信号が水平転送レジスタに転送され、転送された信号を水平転送レジスタから順次に読み出される。これを、複数の垂直転送レジスタについて繰り返すことで、2次元的に配列された複数のフォトダイオードの受光結果が読み出される。イメージセンサ22がCCDイメージセンサを含む場合、グローバルシャッター方式又はローリングシャッター方式により戻り光の受光結果に対応した画像が取得される。
When the
(画像処理部30)
画像処理部30は、イメージセンサ22により得られた受光像に対して、各種の画像処理や解析処理を施す。画像処理には、受光像に対するノイズ除去処理、受光像に描出された所定の部位を識別しやすくするための輝度補正処理がある。解析処理には、後述の合焦状態の特定処理、後述の合焦制御を行うための制御内容の特定処理がある。
(Image processing unit 30)
The
画像処理部30は、制御部からの制御を受けてローリングシャッター方式によりイメージセンサ22から読み出された受光結果に基づいて、任意の開口形状に対応した受光像を取得することが可能である。画像処理部30は、開口形状に対応した受光像を順次に取得し、取得された複数の受光像から被検眼Eの画像を形成することが可能である。
The
なお、イメージセンサ22がCCDイメージセンサを含む場合、画像処理部30は、制御部からの制御を受けてグローバルシャッター方式によりイメージセンサ22から読み出された受光結果に基づいて、被検眼Eの画像を取得することが可能である。
Note that when the
いくつかの実施形態では、光学系21は、結像レンズとイメージセンサ22との間に配置される開口絞りを含む。この場合、イメージセンサ22の受光面には、開口絞りを通過した戻り光が結像される。従って、画像処理部30は、制御部からの制御を受けてグローバルシャッター方式によりイメージセンサ22から読み出された受光結果に基づいて、上記の開口絞りの開口形状に対応した受光像を取得することが可能である。
In some embodiments,
画像処理部30は、プロセッサを含み、記憶部等に記憶されたプログラムに従って処理を行うことで、上記の機能を実現する。
The
本明細書において「プロセッサ」は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、プログラマブル論理デバイス(例えば、SPLD(Simple Programmable Logic Device)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array))等の回路を意味する。プロセッサは、例えば、記憶回路や記憶装置に格納されているプログラムを読み出し実行することで、実施形態に係る機能を実現する。 In this specification, a "processor" refers to, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), a programmable logic device (for example, an S PLD (Simple Programmable Logic Device), CPLD (Complex It means a circuit such as a programmable logic device (programmable logic device) or FPGA (field programmable gate array). The processor realizes the functions according to the embodiment by, for example, reading and executing a program stored in a storage circuit or a storage device.
(画像出力部40)
画像出力部40は、後述の制御部の制御を受けて各種の情報を表示する。例えば、画像出力部40は、画像処理部30により得られた受光像を出力する。
(Image output unit 40)
The
画像出力部40は、LCD(Liquid Crystal Display)等のフラットパネルディスプレイなどの表示デバイスを含んで構成される。
The
(その他の構成)
いくつかの実施形態では、眼科装置1は、更に、固視投影系を含む。例えば、固視投影系の光路は、図1に示す光学系の構成において、パターン光の光路に結合される。固視投影系は、内部固視標又は外部固視標を被検眼Eに提示することが可能である。内部固視標を被検眼Eに提示する場合、固視投影系は、制御部からの制御を受けて内部固視標を表示するLCDを含み、LCDから出力された固視光束を被検眼Eの眼底に投影する。LCDは、その画面上における固視標の表示位置を変更可能に構成されている。LCDにおける固視標の表示位置を変更することにより、被検眼Eの眼底における固視標の投影位置を変更することが可能である。LCDにおける固視標の表示位置は、操作部を用いることによりユーザが指定可能である。
(Other configurations)
In some embodiments, the
いくつかの実施形態では、固視投影系は、LCDに代えて、たとえば複数のLEDが配列されたパネルを含み、いずれかのLEDを点灯させることにより固視標の投影を行うように構成される。 In some embodiments, the fixation projection system includes, for example, a panel in which a plurality of LEDs are arranged instead of the LCD, and is configured to project the fixation target by lighting any of the LEDs. Ru.
また、被検眼Eの眼底における固視標の投影位置を変更することにより固視を誘導することができるため、観察方向を変更することも可能になる。 Furthermore, since fixation can be induced by changing the projection position of the fixation target on the fundus of the eye E, it is also possible to change the observation direction.
いくつかの実施形態では、眼科装置1は、アライメント系を含む。いくつかの実施形態では、アライメント系は、XYアライメント系と、Zアライメント系とを含む。XYアライメント系は、装置光学系(対物レンズ)の光軸に交差する方向に装置光学系と被検眼Eとの位置合わせを行うために用いられる。Zアライメント系は、眼科装置1(対物レンズ)の光軸の方向に装置光学系と被検眼Eとの位置合わせを行うために用いられる。
In some embodiments,
例えば、XYアライメント系は、被検眼Eに輝点(赤外領域又は近赤外領域の輝点)を投影する。画像処理部30は、輝点が投影された被検眼Eの前眼部像を取得し、取得された前眼部像に描出された輝点像とアライメント基準位置との変位を求める。後述の制御部は、求められた変位がキャンセルされるように図示しない移動機構により装置光学系と被検眼Eとを光軸の方向と交差する方向に相対的に移動させる。
For example, the XY alignment system projects a bright spot (a bright spot in the infrared region or near-infrared region) onto the eye E to be examined. The
例えば、Zアライメント系は、装置光学系の光軸から外れた位置から赤外領域又は近赤外領域のアライメント光を投影し、被検眼Eの前眼部で反射されたアライメント光を受光する。画像処理部30は、装置光学系に対する被検眼Eの距離に応じて変化するアライメント光の受光位置から、装置光学系に対する被検眼Eの距離を特定する。後述の制御部は、特定された距離が所望の作動距離になるように図示しない移動機構により装置光学系と被検眼Eとを光軸の方向に相対的に移動させる。
For example, the Z alignment system projects alignment light in the infrared region or near-infrared region from a position off the optical axis of the apparatus optical system, and receives the alignment light reflected from the anterior segment of the eye E to be examined. The
いくつかの実施形態では、アライメント系の機能は、装置光学系の光軸から外れた位置に配置された2以上の前眼部カメラにより実現される。例えば、特開2013-248376号公報に開示されているように、画像処理部30は、2以上の前眼部カメラで実質的に同時に取得された被検眼Eの前眼部像を解析して、公知の三角法を用いて被検眼Eの3次元位置を特定する。後述の制御部は、装置光学系の光軸が被検眼Eの軸に略一致し、かつ、被検眼Eに対する装置光学系の距離が所定の作動距離になるように図示しない移動機構により装置光学系と被検眼Eとを3次元的に相対的に移動させる。
In some embodiments, the functionality of the alignment system is accomplished by two or more anterior segment cameras positioned off-axis of the device optics. For example, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-248376, the
[制御系の構成]
次に、眼科装置1の制御系について、説明する。
[Control system configuration]
Next, the control system of the
図8に、実施形態に係る眼科装置の制御系の構成例のブロック図を示す。図8において、図1及び図2と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。 FIG. 8 shows a block diagram of a configuration example of a control system of an ophthalmologic apparatus according to an embodiment. In FIG. 8, the same parts as in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted as appropriate.
図3に示すように、眼科装置1の制御系は、制御部100を中心に構成されている。なお、制御系の構成の少なくとも一部が眼科装置1に含まれていてもよい。
As shown in FIG. 3, the control system of the
(制御部100)
制御部100は、眼科装置1の各部を制御する。制御部100は、主制御部101と、記憶部102とを含む。主制御部101は、プロセッサを含み、記憶部102に記憶されたプログラムに従って処理を実行することで、眼科装置1の各部の制御処理を実行する。
(Control unit 100)
The
(主制御部101)
主制御部101は、投影系10の制御、受光系20の制御、画像処理部30の制御、及び画像出力部40の制御を行う。
(Main control unit 101)
The
投影系10の制御には、パターン光発生部11の制御が含まれる。パターン光発生部11の制御には、光源11Aの制御、空間光変調器11Cの制御が含まれる。光源11Aの制御には、光源の点灯や消灯(又は光の波長領域)の切り替え、光源の光量の変更制御が含まれる。空間光変調器11Cの制御には、光源11Aからの光に対する空間的な振幅制御、位相制御、及び偏光制御、光源11Aからの光に対する時間的な振幅制御、位相制御、及び偏光制御が含まれる。
Control of the
投影系10が光スキャナを含む場合、主制御部101は、光スキャナを制御することが可能である。光スキャナの制御には、スキャン範囲(スキャン開始位置及びスキャン終了位置)及びスキャン速度の制御が含まれる。
When the
受光系20の制御には、イメージセンサ22の制御がある。イメージセンサ22の制御には、露光タイイング、感度、及びフレームレートの少なくとも1つの変更制御、ローリングシャッター方式又はグローバルシャッター方式による読み出し制御がある。
Control of the
画像処理部30の制御には、上記の画像処理の実行制御と、解析処理の実行制御とが含まれる。画像出力部40の制御には、上記の各種情報の表示制御が含まれる。
The control of the
(記憶部102)
記憶部102は、各種のコンピュータプログラムやデータを記憶する。コンピュータプログラムには、眼科装置1を制御するための演算プログラムや制御プログラムが含まれる。
(Storage unit 102)
The
(操作部110)
操作部110は、操作デバイス又は入力デバイスを含む。操作部110には、眼科装置1に設けられたボタンやスイッチ(たとえば操作ハンドル、操作ノブ等)や、操作デバイス(マウス、キーボード等)が含まれる。また、操作部110は、トラックボール、操作パネル、スイッチ、ボタン、ダイアルなど、任意の操作デバイスや入力デバイスを含んでいてよい。
(Operation unit 110)
The
いくつかの実施形態では、画像出力部40及び操作部110の少なくとも一部が一体的に構成される。その具体例として、画像出力部40及び操作部110の機能は、タッチスクリーンにより実現される。
In some embodiments, at least a portion of the
投影系10は、実施形態に係る「投影部」の一例である。受光系20、及びイメージセンサ22を制御する制御部100は、実施形態に係る「取得部」の一例である。平滑化部12は、実施形態に係る「拡散部」の一例である。
The
[動作]
次に、眼科装置1の動作について説明する。
[motion]
Next, the operation of the
図9に、実施形態に係る眼科装置1の動作例のフロー図を示す。記憶部102には、図9に示す処理を実現するためのコンピュータプログラムが記憶されている。主制御部101は、このコンピュータプログラムに従って動作することにより、図9に示す処理を実行する。
FIG. 9 shows a flow diagram of an example of the operation of the
ここでは、図示しないアライメント系により被検眼Eに対して装置光学系のアライメントが完了し、図示しない固視投影系により所望の固視位置に導くように被検眼Eの眼底に対して固視標が投影されているものとする。 Here, alignment of the apparatus optical system with respect to the eye E to be examined is completed by an alignment system (not shown), and a fixation target is set to the fundus of the eye E to be examined so as to guide the eye to a desired fixation position by a fixation projection system (not shown). is projected.
(S1:パターン光を投影)
まず、主制御部101は、パターン光発生部11を制御することにより、受光側の開口形状に対応した開口方向に対応する方向に略平行な方向に延びる投影形状のパターン光を発生させる。
(S1: Project pattern light)
First, the
パターン光発生部11により発生されたパターン光は、平滑化部12によりスリット方向(受光側の開口形状に対応した開口方向に対応する方向に略平行な方向)に平滑化される。平滑化部12により平滑化されたパターン光は、光学系13、光合波分波器50、及び光学系51を経由し、被検眼Eに投影される。
The pattern light generated by the pattern
(S2:受光像を取得)
次に、主制御部101は、画像処理部30に受光像を取得させる。
(S2: Obtain a received light image)
Next, the
具体的には、投影系10により被検眼Eに投影されたパターン光は、被検眼Eにより反射される。被検眼Eからのパターン光の戻り光は、光学系51、光合波分波器50、及び光学系21を経由して、イメージセンサ22の受光面に結像する。主制御部101は、イメージセンサ22による戻り光の受光結果を、所定の開口形状に対応したローリングシャッター方式により読み出す。画像処理部30は、読み出された受光結果に基づいて、開口形状に対応した受光像を取得する。
Specifically, the pattern light projected onto the eye E by the
(S3:次?)
主制御部101は、眼底における所望の範囲を撮影するための次のパターン光を被検眼Eに投影するか否かを判定する。例えば、主制御部101は、取得すべき眼底像に対応する撮影範囲とあらかじめ決められたパターン光の投影形状とに基づいて、被検眼Eにおけるパターン光の投影位置(投影範囲)のシフト順序を事前に決定する。主制御部101は、事前に決定された投影位置のシフト順序に従って次のパターン光を投影すべきか否かを判定する。
(S3: Next?)
The
ステップS3において、次のパターン光を投影すると判定されたとき(S3:Y)、眼科装置1の動作はステップS14に移行する。一方、ステップS3において、次のパターン光を投影しないと判定されたとき(S3:N)、眼科装置1の動作はステップS15に移行する。
In step S3, when it is determined that the next pattern of light is to be projected (S3: Y), the operation of the
(S14:投影位置を変更)
ステップS13において次のパターン光を投影すると判定されたとき(S13:Y)、主制御部101は、パターン光発生部11を制御することにより、事前に決定された投影位置のシフト順序に従って次の投影位置にパターン光が投影されるようにパターン光の投影形状(すなわち、投影位置及び投影範囲)を変更する。例えば、主制御部101は、スリット方向に直交する方向シフトした投影位置に上記と同様の投影形状のパターン光を投影するようにパターン光の投影形状を変更する。例えば、主制御部101は、スリット方向にシフトした投影位置、又は投影範囲の一部が重なるようにスリット方向にシフトした投影位置に上記と同様の投影形状のパターン光を投影するようにパターン光の投影形状を変更する。
(S14: Change projection position)
When it is determined in step S13 that the next pattern light is to be projected (S13: Y), the
ステップS14に続いて、眼科装置1の動作はステップS11に移行する。
Following step S14, the operation of the
(S15:合成)
ステップS13において次のパターン光を投影しないと判定されたとき(S13:N)、主制御部101は、ステップS11~ステップS14の処理の繰返し回数分の互いに開口位置(投影位置、投影範囲)が異なる受光像を上記のシフト順序に基づいて合成することにより、被検眼Eの1フレーム分の眼底像を形成する。
(S15: Synthesis)
When it is determined in step S13 that the next pattern light is not to be projected (S13: N), the
以上で、眼科装置1の動作は終了である(エンド)。 This is the end of the operation of the ophthalmologic apparatus 1 (END).
<変形例>
実施形態に係る眼科装置の構成及び制御は、上記の態様に限定されるものではない。以下、実施形態の変形例について、実施形態との相違点を中心に説明する。
<Modified example>
The configuration and control of the ophthalmological apparatus according to the embodiments are not limited to the above aspects. Modifications of the embodiment will be described below, focusing on the differences from the embodiment.
(第1変形例)
実施形態では、パターン光発生部11が光源と非発光型のデバイスとを用いて、光源からの光を空間的に変調することによりパターン光を発生する場合について説明したが、実施形態に係る構成はこれに限定されるものではない。本変形例では、パターン光発生部が、自発光型のデバイスを含む。
(First modification)
In the embodiment, a case has been described in which the pattern
図10に、実施形態の変形例に係るパターン光発生部の構成例のブロック図を示す。本変形例に係る眼科装置は、パターン光発生部11に代えて、図10に示すパターン光発生部11aを含む。
FIG. 10 shows a block diagram of a configuration example of a patterned light generation section according to a modification of the embodiment. The ophthalmological apparatus according to this modification includes a patterned
本変形例に係るパターン光発生部11aは、自発光デバイス120と、光学系121とを含む。自発光デバイス120は、画素毎に変調された光を発生することで、ピクセル化されたパターン光発生器としての機能を実現する。自発光デバイス120の例として、ブラウン管(Cathode-Ray Tube:CRT)、プラズマディスプレイ(Plasma Display Panel:PDP)、有機EL(Organic Electro-Luminescence:OEL)、LED、無機EL(Inorganic Electro-Luminescence:IEL)、蛍光表示管(Vaccum Floorescent Display:VFD)、電界電子放出ディスプレイ(Field Emission Dsiplay:FED)などがある。
The patterned
自発光デバイス120は、被検眼Eの撮影部位(例えば、眼底、前眼部)と光学的に略共役な位置に配置可能である。光学系121は、自発光デバイス120により空間的に変調された光を投影するための投影レンズを含む。
The self-
本変形例に係る眼科装置の動作は、実施形態と同様であるため詳細な説明を省略する。 The operation of the ophthalmologic apparatus according to this modification is the same as that in the embodiment, so detailed explanation will be omitted.
[作用・効果]
実施形態に係る眼科装置の作用および効果について説明する。
[Action/Effect]
The functions and effects of the ophthalmological device according to the embodiment will be explained.
いくつかの実施形態に係る眼科装置(1)は、投影部(投影系10)と、取得部(受光系20、及びイメージセンサ22を制御する制御部100)とを含む。投影部は、パターン光を被検眼に投影する。取得部は、被検眼からのパターン光の戻り光を受光し、戻り光の受光結果に基づいて開口形状に対応した被検眼の画像を取得する。投影部は、パターン光発生部(11)と、拡散部(平滑化部12)とを含む。パターン光発生部は、少なくとも開口形状の開口方向に対応する第1方向に略平行な方向に延びる投影形状のパターン光を発生する。拡散部は、パターン光を拡散する。
The ophthalmological apparatus (1) according to some embodiments includes a projection section (projection system 10) and an acquisition section (
このような構成によれば、少なくとも開口形状の開口方向に対応する第1方向に略平行な方向に延びる投影形状のパターン光を拡散させて被検眼に投影し、被検眼からのパターン光の戻り光の受光結果に基づいて開口形状に対応した被検眼の画像が取得される。それにより、投影側の発光ピクセルの配列及び受光側の受光ピクセルの配列にかかわらず、簡素な構成で、受光ムラに起因した画質の劣化が低減された被検眼の画像を取得することが可能になる。 According to such a configuration, pattern light having a projection shape extending at least in a direction substantially parallel to the first direction corresponding to the aperture direction of the aperture shape is diffused and projected onto the eye to be examined, and the pattern light is returned from the eye to be examined. An image of the eye to be examined corresponding to the aperture shape is acquired based on the light reception results. As a result, regardless of the arrangement of light-emitting pixels on the projection side and the arrangement of light-receiving pixels on the light-receiving side, it is possible to obtain images of the eye to be examined with a simple configuration that reduces image quality deterioration caused by uneven light reception. Become.
いくつかの実施形態に係る眼科装置では、拡散部は、第1方向にパターン光を拡散する。 In some embodiments of the ophthalmological device, the diffusing section diffuses the patterned light in a first direction.
このような構成によれば、第1方向にパターン光を拡散するようにしたので、投影側の発光ピクセルの配列及び受光側の受光ピクセルの配列にかかわらず、簡素な構成で、受光ムラに起因した画質の劣化が低減された被検眼の画像を取得することが可能になる。 According to this configuration, the pattern light is diffused in the first direction, so regardless of the arrangement of the light-emitting pixels on the projection side and the arrangement of the light-receiving pixels on the light-receiving side, the problem caused by uneven light reception can be avoided with a simple configuration. It becomes possible to obtain an image of the eye to be examined with reduced image quality deterioration.
いくつかの実施形態に係る眼科装置では、拡散部は、第1方向のパターン光の拡散範囲が第1方向に交差する第2方向のパターン光の拡散範囲より広くなるようにパターン光を拡散する。 In the ophthalmological apparatus according to some embodiments, the diffusion unit diffuses the patterned light such that a diffusion range of the patterned light in the first direction is wider than a diffusion range of the patterned light in a second direction intersecting the first direction. .
このような構成によれば、第2方向の拡散による不鮮明化に起因した画質の低下を防止することができる。 According to such a configuration, it is possible to prevent image quality from deteriorating due to blurring due to diffusion in the second direction.
いくつかの実施形態に係る眼科装置では、拡散部は、戻り光の受光面におけるピクセルサイズ比をQとしたとき、パターン光の受光ムラ低減比が0.285×Q以下になるようにパターン光の光量分布の平滑化を行う。 In the ophthalmological apparatus according to some embodiments, the diffusion unit spreads the patterned light so that the light reception unevenness reduction ratio of the patterned light is 0.285×Q or less, where Q is the pixel size ratio on the light receiving surface of the returned light. The light intensity distribution is smoothed.
このような構成によれば、投影側の発光ピクセルの配列と受光側の受光ピクセルの配列とにかかわらず、コスト高を招くことなく、受光ムラに起因した被検眼の画像の画質の劣化を防止することができるようになる。 With this configuration, regardless of the arrangement of the light-emitting pixels on the projection side and the arrangement of the light-receiving pixels on the light-receiving side, it is possible to prevent the deterioration of the image quality of the image of the subject's eye due to uneven light reception without increasing costs. You will be able to do this.
いくつかの実施形態に係る眼科装置では、拡散部は、戻り光の受光面におけるピクセルサイズ比をQとしたとき、パターン光の受光ムラ低減比が0.76×Q以下になるようにパターン光の光量分布の平滑化を行う。 In the ophthalmological apparatus according to some embodiments, the diffusion unit spreads the patterned light so that the light reception unevenness reduction ratio of the patterned light is 0.76×Q or less, where Q is the pixel size ratio on the light receiving surface of the returned light. The light intensity distribution is smoothed.
このような構成によれば、投影側の発光ピクセルの配列と受光側の受光ピクセルの配列とにかかわらず、被検眼の眼底の形態を表す眼底像としての画質の許容範囲内において、低コストで、受光ムラの影響を受けることなく被検眼の画像の画質の劣化を防止することができるようになる。 With such a configuration, regardless of the arrangement of the light-emitting pixels on the projection side and the arrangement of the light-receiving pixels on the light-receiving side, it is possible to obtain a fundus image representing the morphology of the fundus of the eye to be examined at a low cost within the acceptable range of image quality. , it becomes possible to prevent deterioration of the image quality of the image of the eye to be examined without being affected by uneven light reception.
いくつかの実施形態に係る眼科装置では、拡散部は、パターン光の光路に配置された拡散フィルタを含む。 In some embodiments of the ophthalmological device, the diffusion section includes a diffusion filter disposed in the optical path of the patterned light.
このような構成によれば、簡素な構成、且つ、低コストで、受光ムラに起因した画質の低下を防ぐことができるようになる。 According to such a configuration, it becomes possible to prevent deterioration in image quality due to uneven light reception with a simple configuration and at low cost.
いくつかの実施形態に係る眼科装置では、拡散部は、パターン光の光路に配置された複屈折板を含む。 In some embodiments of the ophthalmic device, the diffuser includes a birefringent plate disposed in the optical path of the patterned light.
このような構成によれば、簡素な構成、且つ、低コストで、受光ムラに起因した画質の低下を防ぐことができるようになる。 According to such a configuration, it becomes possible to prevent deterioration in image quality due to uneven light reception with a simple configuration and at low cost.
いくつかの実施形態に係る眼科装置では、拡散部は、パターン光の光路に配置された回折光学素子を含む。 In some embodiments of the ophthalmological device, the diffusing section includes a diffractive optical element disposed in the optical path of the patterned light.
このような構成によれば、簡素な構成、且つ、低コストで、受光ムラに起因した画質の低下を防ぐことができるようになる。 According to such a configuration, it becomes possible to prevent deterioration in image quality due to uneven light reception with a simple configuration and at low cost.
いくつかの実施形態に係る眼科装置では、拡散部は、パターン光の光路に配置された光学レンズを含み、光学レンズの収差を用いてパターン光を拡散する。 In the ophthalmic apparatus according to some embodiments, the diffusing section includes an optical lens disposed in the optical path of the patterned light, and uses aberrations of the optical lens to diffuse the patterned light.
このような構成によれば、簡素な構成、且つ、低コストで、受光ムラに起因した画質の低下を防ぐことができるようになる。 According to such a configuration, it becomes possible to prevent deterioration in image quality due to uneven light reception with a simple configuration and at low cost.
いくつかの実施形態に係る眼科装置では、光学レンズの光軸は、パターン光の光路に対して傾斜するように配置されている。 In the ophthalmological apparatus according to some embodiments, the optical axis of the optical lens is arranged to be inclined with respect to the optical path of the patterned light.
このような構成によれば、簡素な構成、且つ、低コストで、受光ムラに起因した画質の低下を防ぐことができるようになる。 According to such a configuration, it becomes possible to prevent deterioration in image quality due to uneven light reception with a simple configuration and at low cost.
いくつかの実施形態に係る眼科装置では、拡散部は、パターン光の光路に対して傾斜するように配置された平行平面板を含む。 In the ophthalmological apparatus according to some embodiments, the diffusing section includes a plane-parallel plate arranged to be inclined with respect to the optical path of the patterned light.
このような構成によれば、簡素な構成、且つ、低コストで、受光ムラに起因した画質の低下を防ぐことができるようになる。 According to such a configuration, it becomes possible to prevent deterioration in image quality due to uneven light reception with a simple configuration and at low cost.
いくつかの実施形態に係る眼科装置では、パターン光発生部は、光源(11A)と、光源からの光を空間的に変調することによりパターン光を生成する空間光変調器(11C)と、を含む。 In the ophthalmological apparatus according to some embodiments, the patterned light generation unit includes a light source (11A) and a spatial light modulator (11C) that generates patterned light by spatially modulating light from the light source. include.
このような構成によれば、簡素な構成で、所望の投影形状のパターン光を発生しつつ、受光ムラに起因した画質の低下を防ぐことができるようになる。 According to such a configuration, it is possible to generate pattern light having a desired projection shape with a simple configuration and to prevent deterioration in image quality due to uneven light reception.
いくつかの実施形態に係る眼科装置では、取得部は、戻り光を受光するイメージセンサ(22)を含み、イメージセンサによる戻り光の受光結果をローリングシャッター方式により読み出すことにより被検眼の画像を取得する。 In the ophthalmological apparatus according to some embodiments, the acquisition unit includes an image sensor (22) that receives returned light, and acquires an image of the eye to be examined by reading out the result of receiving the returned light by the image sensor using a rolling shutter method. do.
このような構成によれば、簡素な構成で、且つ、低コストで、受光ムラに起因した画質の低下を防ぐことができるようになる。 According to such a configuration, it becomes possible to prevent deterioration in image quality due to uneven light reception with a simple configuration and at low cost.
以上に示された実施形態又はその変形例は、この発明を実施するための一例に過ぎない。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いて任意の変形、省略、追加等を施すことが可能である。 The embodiment shown above or its modification example is only an example for implementing the present invention. Those who wish to implement this invention can make arbitrary modifications, omissions, additions, etc. within the scope of the gist of this invention.
上記の実施形態又はその変形例において、眼科装置は、例えば、眼軸長測定機能、眼圧測定機能、光干渉断層撮影(OCT)機能、超音波検査機能など、眼科分野において使用可能な任意の機能を有していてもよい。なお、眼軸長測定機能は、光干渉断層計等により実現される。また、眼軸長測定機能は、被検眼に光を投影し、当該被検眼に対する光学系のZ方向(前後方向)の位置を調整しつつ眼底からの戻り光を検出することにより、当該被検眼の眼軸長を測定するようにしてもよい。眼圧測定機能は、眼圧計等により実現される。OCT機能は、光干渉断層計等により実現される。超音波検査機能は、超音波診断装置等により実現される。また、このような機能のうち2つ以上を具備した装置(複合機)に対してこの発明を適用することも可能である。 In the above embodiments or variations thereof, the ophthalmologic apparatus may have any function usable in the ophthalmology field, such as an axial length measurement function, an intraocular pressure measurement function, an optical coherence tomography (OCT) function, or an ultrasound examination function. It may have a function. Note that the axial length measurement function is realized by an optical coherence tomography device or the like. In addition, the axial length measurement function projects light onto the eye to be examined and detects the return light from the fundus while adjusting the position of the optical system in the Z direction (anterior-posterior direction) with respect to the eye to be examined. The axial length of the eye may be measured. The intraocular pressure measurement function is realized by a tonometer or the like. The OCT function is realized by optical coherence tomography or the like. The ultrasonic testing function is realized by an ultrasonic diagnostic device or the like. Further, the present invention can also be applied to a device (multifunction device) that has two or more of these functions.
いくつかの実施形態では、上記の眼科装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。このようなプログラムを、コンピュータによって読み取り可能な任意の記録媒体に記憶させることができる。この記録媒体としては、たとえば、半導体メモリ、光ディスク、光磁気ディスク(CD-ROM/DVD-RAM/DVD-ROM/MO等)、磁気記憶媒体(ハードディスク/フロッピー(登録商標)ディスク/ZIP等)などを用いることが可能である。また、インターネットやLAN等のネットワークを通じてこのプログラムを送受信することも可能である。 In some embodiments, a program is provided for causing a computer to execute the method for controlling an ophthalmological apparatus described above. Such a program can be stored in any computer-readable recording medium. Examples of this recording medium include semiconductor memory, optical disks, magneto-optical disks (CD-ROM/DVD-RAM/DVD-ROM/MO, etc.), magnetic storage media (hard disks/floppy (registered trademark) disks/ZIP, etc.), etc. It is possible to use It is also possible to send and receive this program via a network such as the Internet or LAN.
1 眼科装置
10 投影系
11、11a パターン光発生部
11A 光源
11C 空間光変調器
12 平滑化部
11B、13、21、51、121 光学系
20 受光系
22 イメージセンサ
30 画像処理部
40 画像出力部
50 光合波分波器
100 制御部
101 主制御部
102 記憶部
110 操作部
120 自発光デバイス
E 被検眼
1
Claims (10)
前記パターン光を被検眼に投影する投影部と、
前記戻り光を受光し、前記戻り光の受光結果に基づいて前記受光面における前記開口の形状に対応した前記被検眼の画像を取得する取得部と、
を含み、
前記投影部は、
2次元的に配列された複数の発光ピクセルを含み、前記パターン光を発生するパターン光発生部と、
前記スリット方向のパターン光の拡散範囲が前記スリット方向に交差する方向のパターン光の拡散範囲より広くなるように前記パターン光を拡散する拡散部と、
を含む眼科装置。 A slit-shaped pattern of light formed in a slit direction corresponding to the aperture direction of the light-receiving side aperture is projected onto the eye to be examined, and a slit-like pattern of light is projected onto the eye to be examined, and the light is formed in a pattern corresponding to the shape of the aperture on the light-receiving surface of the image sensor provided on the light-receiving side. An ophthalmological apparatus that reads out a reception result of the return light of the patterned light from the eye to be examined from an image sensor using a rolling shutter method,
a projection unit that projects the pattern light onto the eye to be examined;
an acquisition unit that receives the returned light and acquires an image of the eye to be examined corresponding to the shape of the aperture on the light receiving surface based on the reception result of the returned light;
including;
The projection section is
a patterned light generating section that includes a plurality of light emitting pixels arranged two-dimensionally and generates the patterned light;
a diffusion unit that diffuses the pattern light such that a diffusion range of the pattern light in the slit direction is wider than a diffusion range of the pattern light in a direction crossing the slit direction;
ophthalmological equipment including;
前記スリット方向に配列された発光ピクセルの発光ピクセル周期をΛiとし、前記開口方向に配列された受光ピクセルの受光ピクセル周期をΛdとしたとき、前記戻り光の受光面におけるピクセルサイズ比Qは、(Λd/Λi)であり、
前記イメージセンサにおける前記開口方向の開口率をRdとし、前記投影部における前記スリット方向の開口率をRiとし、前記スリット方向に配列された発光ピクセルのピクセル間ギャップをGiとし、前記受光ピクセルの前記開口方向のサイズをPdとしたとき、(Gi/Pd)に起因した受光レベルの低下を所定の低減量RD以下に抑えるための前記パターン光の受光ムラ低減比が(1/2×RD×Q×(1-Rd)/Ri)で表されるとき、RDが0.03であり、且つ、Rd及びRiが0.05であり、
前記拡散部は、前記受光ムラ低減比が0.285×Q以下になるように前記スリット方向に前記パターン光の光量分布の平滑化を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の眼科装置。 The image sensor includes a plurality of light receiving pixels arranged two-dimensionally,
When the light-emitting pixel period of the light-emitting pixels arranged in the slit direction is Λi, and the light-receiving pixel period of the light-receiving pixels arranged in the aperture direction is Λd, the pixel size ratio Q on the light-receiving surface of the returned light is ( Λd/Λi),
The aperture ratio in the aperture direction in the image sensor is Rd, the aperture ratio in the slit direction in the projection section is Ri, the inter-pixel gap between light emitting pixels arranged in the slit direction is Gi, and the aperture ratio in the light receiving pixel is Rd. When the size in the aperture direction is Pd, the light receiving unevenness reduction ratio of the patterned light is (1/2 x RD x Q ×(1-Rd)/Ri), RD is 0.03, and Rd and Ri are 0.05,
The ophthalmologic apparatus according to claim 1, wherein the diffusion section smoothes the light amount distribution of the pattern light in the slit direction so that the light reception unevenness reduction ratio is 0.285×Q or less.
前記スリット方向に配列された発光ピクセルの発光ピクセル周期をΛiとし、前記開口方向に配列された受光ピクセルの受光ピクセル周期をΛdとしたとき、前記戻り光の受光面におけるピクセルサイズ比Qは、(Λd/Λi)であり、
前記イメージセンサにおける前記開口方向の開口率をRdとし、前記投影部における前記スリット方向の開口率をRiとし、前記スリット方向に配列された発光ピクセルのピクセル間ギャップをGiとし、前記受光ピクセルの前記開口方向のサイズをPdとしたとき、(Gi/Pd)に起因した受光レベルの低下を所定の低減量RD以下に抑えるための前記パターン光の受光ムラ低減比が(1/2×RD×Q×(1-Rd)/Ri)で表されるとき、RDが0.08であり、且つ、Rd及びRiが0.05であり、
前記拡散部は、前記パターン光の受光ムラ低減比が0.76×Q以下になるように前記スリット方向に前記パターン光の光量分布の平滑化を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の眼科装置。 The image sensor includes a plurality of light receiving pixels arranged two-dimensionally,
When the light-emitting pixel period of the light-emitting pixels arranged in the slit direction is Λi, and the light-receiving pixel period of the light-receiving pixels arranged in the aperture direction is Λd, the pixel size ratio Q on the light-receiving surface of the returned light is ( Λd/Λi),
The aperture ratio in the aperture direction in the image sensor is Rd, the aperture ratio in the slit direction in the projection section is Ri, the inter-pixel gap between light emitting pixels arranged in the slit direction is Gi, and the aperture ratio in the light receiving pixel is Rd. When the size in the aperture direction is Pd, the light receiving unevenness reduction ratio of the patterned light is (1/2 x RD x Q ×(1-Rd)/Ri), RD is 0.08, and Rd and Ri are 0.05,
The diffusion unit smoothes the light amount distribution of the patterned light in the slit direction so that the reception unevenness reduction ratio of the patterned light is 0.76×Q or less. Ophthalmology equipment.
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。 The ophthalmologic apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the diffusion section includes a diffusion filter placed in the optical path of the patterned light.
ことを特徴とする請求項1~請求項4のいずれか一項に記載の眼科装置。 The ophthalmologic apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the diffusion section includes a birefringence plate disposed in the optical path of the patterned light.
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。 The ophthalmologic apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the diffusing section includes a diffractive optical element disposed in the optical path of the patterned light.
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。 Any one of claims 1 to 6, wherein the diffusion section includes an optical lens disposed on the optical path of the patterned light, and diffuses the patterned light using an aberration of the optical lens. The ophthalmological device described in .
ことを特徴とする請求項7に記載の眼科装置。 The ophthalmologic apparatus according to claim 7, wherein the optical axis of the optical lens is arranged to be inclined with respect to the optical path of the pattern light.
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。 The ophthalmologic apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the diffusion section includes a parallel plane plate arranged to be inclined with respect to the optical path of the patterned light.
光源と、
前記光源からの光を空間的に変調することにより前記パターン光を生成する空間光変調器と、
を含む
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。 The pattern light generating section is
a light source and
a spatial light modulator that generates the patterned light by spatially modulating light from the light source;
The ophthalmological device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it comprises:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019164130A JP7431000B2 (en) | 2019-09-10 | 2019-09-10 | ophthalmology equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019164130A JP7431000B2 (en) | 2019-09-10 | 2019-09-10 | ophthalmology equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021040851A JP2021040851A (en) | 2021-03-18 |
JP7431000B2 true JP7431000B2 (en) | 2024-02-14 |
Family
ID=74862750
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019164130A Active JP7431000B2 (en) | 2019-09-10 | 2019-09-10 | ophthalmology equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7431000B2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004290287A (en) | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Topcon Corp | Corneal endothelial cell imaging unit |
JP2005237901A (en) | 2004-03-01 | 2005-09-08 | Nidek Co Ltd | Ophthalmological device |
WO2012172907A1 (en) | 2011-06-14 | 2012-12-20 | 株式会社トプコン | Slit-lamp microscope |
-
2019
- 2019-09-10 JP JP2019164130A patent/JP7431000B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004290287A (en) | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Topcon Corp | Corneal endothelial cell imaging unit |
JP2005237901A (en) | 2004-03-01 | 2005-09-08 | Nidek Co Ltd | Ophthalmological device |
WO2012172907A1 (en) | 2011-06-14 | 2012-12-20 | 株式会社トプコン | Slit-lamp microscope |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021040851A (en) | 2021-03-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5259484B2 (en) | Fundus photographing device | |
JP7414852B2 (en) | Ophthalmological device and its control method | |
JP5654271B2 (en) | Ophthalmic equipment | |
JP2004329360A (en) | Ophthalmologic instrument | |
JP6422629B2 (en) | Fundus photographing device | |
JP2020006172A (en) | Ocular fundus imaging apparatus | |
JP2011115301A (en) | Fundus imaging apparatus | |
JP7431000B2 (en) | ophthalmology equipment | |
JP7226426B2 (en) | Fundus camera | |
US20230023425A1 (en) | Ophthalmic apparatus | |
WO2021049428A1 (en) | Ophthalmology device, and control method, and program therefor | |
WO2021132588A1 (en) | Scanning optical fundus imaging device | |
JP7430999B2 (en) | Ophthalmological device and its control method | |
JP7056242B2 (en) | Fundus photography device | |
WO2021182321A1 (en) | Ophthalmic device, and control method and program therefor | |
JP7435961B2 (en) | fundus imaging device | |
WO2018186469A1 (en) | Fundus photography device | |
JP7460406B2 (en) | Ophthalmological device, its control method, and program | |
JP6937536B1 (en) | Fundus photography device | |
WO2021187162A1 (en) | Ophthalmology device, and control method and program therefor | |
JP2021040850A (en) | Ophthalmologic apparatus and control method thereof | |
WO2021049243A1 (en) | Ophthalmic device | |
WO2023067853A1 (en) | Ophthalmologic device | |
JP2022059765A (en) | Ophthalmologic apparatus, control method of ophthalmologic apparatus and program | |
JP6325684B2 (en) | Observation device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220729 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230331 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230425 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230613 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230912 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231031 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240123 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240201 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7431000 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |