JP7722064B2 - 眼科撮影装置 - Google Patents

眼科撮影装置

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Description

本開示は、被検眼を撮像する眼科撮影装置に関する。
被検眼のOCTデータを取得するためのOCT(Optical Coherence Tomography)光学系と、被検眼の正面画像を取得するための光学系と、を備える眼科撮影装置が知られている。例えば、このような装置では、OCTデータの取得と並行して正面画像が繰り返し取得される。そして、繰り返し取得される正面画像に基づいてOCT光学系における測定光の走査位置のずれが検出され、ずれに基づいて走査位置が補正される(例えば、特許文献1参照)。
特開2014-140491号公報
ところで、上記の装置では、測定光の走査位置のずれを検出する頻度が高いほど、OCT光学系の測定光の走査位置がより正確に補正される。しかし、例えば、ずれの検出頻度を上げるために、正面画像を繰り返し取得するフレームレートを上昇させると、正面画像の画質が低下し得る。この場合、正面画像を用いた観察が難しくなる。
本開示は、上記問題点を鑑み、被検眼の正面画像を良好に取得できる眼科撮影装置を提供することを技術課題とする。
眼科撮影装置は、被検眼に照射された測定光と参照光との干渉を用いて前記被検眼の断層画像を取得するためのOCT光学系と、被検眼上で、走査ラインを前記走査ラインと交差する方向へ変位させる光スキャナを有し、複数の走査ラインに基づく正面画像を取得するための観察光学系と、前記OCT光学系を制御して前記断層画像を繰り返し取得するOCT撮影を実行するOCT制御手段と、前記観察光学系を制御することによって第1正面画像を取得すると共に、前記OCT撮影と並行して前記観察光学系を制御することによって前記第1正面画像に対して前記走査ラインを間引いた第2正面画像を繰り返し取得する、観察制御手段と、前記第1正面画像を、前記OCT撮影で取得される前記断層画像と対応する記録用の画像データに設定し、更に、前記繰り返し取得される前記第2正面画像を処理して前記OCT撮影の間に生じた位置ずれを検出する、正面画像処理手段と、を備え、前記観察制御手段は、前記第2正面画像の取得を開始するための撮影信号に基づいて、前記第1正面画像及び前記第2正面画像を取得する
眼科撮影装置は、被検眼に照射された測定光と参照光との干渉を用いて前記被検眼の断層画像を取得するためのOCT光学系と、被検眼上で、走査ラインを前記走査ラインと交差する方向へ変位させる光スキャナを有し、複数の走査ラインに基づく正面画像を取得するための観察光学系と、前記OCT光学系を制御して前記断層画像を繰り返し取得するOCT撮影を実行するOCT制御手段と、前記観察光学系を制御することによって第1正面画像を取得すると共に、前記OCT撮影と並行して前記観察光学系を制御することによって前記第1正面画像に対して前記走査ラインを間引いた第2正面画像を繰り返し取得する、観察制御手段と、前記第1正面画像を、前記OCT撮影で取得される前記断層画像と対応する記録用の画像データに設定し、更に、前記繰り返し取得される前記第2正面画像を処理して前記OCT撮影の間に生じた位置ずれを検出する、正面画像処理手段と、を備え、前記観察制御手段は、前記OCT撮影の最適化処理を開始するための最適化信号に基づいて、前記最適化処理の少なくとも一部では前記第2正面画像を取得し、前記最適化処理の完了後には前記第1正面画像を取得する。
本実施例に係る眼科撮影装置の概略構成図である。 走査ラインの間隔とフレームレートについて説明する図である。 本実施例における動作の流れを示すフローチャート図である。 表示部に表示される表示画面の一例を示す図である。 記録画像の保存を行い、取込動作を開始する際の制御動作のタイムチャートである。 表示部に表示される表示画面の一例を示す図である。
[概要]
本開示に係る眼科撮影装置の実施形態を説明する。以下の<>にて分類された項目は、独立または関連して利用され得る。
本実施形態の眼科撮影装置(例えば、撮影装置1)は、被検眼を撮影するための装置である。例えば、眼科撮影装置は、OCT光学系(例えば、OCT光学系100)を備える。また、例えば、眼科撮影装置は、観察光学系(例えば、観察光学系200)を備える。また、例えば、眼科撮影装置は、OCT制御手段(例えば、制御部70)を備える。また、例えば、眼科撮影装置は、観察制御手段(例えば、制御部70)を備える。また、例えば、眼科撮影装置は、正面画像処理手段(例えば、制御部70)を備える。
<OCT光学系>
OCT光学系は、被検眼に照射された測定光と参照光との干渉信号を処理し、被検眼の断層画像を取得するための光学系である。例えば、OCT光学系は、フーリエドメインOCT光学系を基本的構成としてもよい。フーリエドメインOCT光学系としては、スペクトルドメインOCT(SD-OCT)光学系であってもよいし、波長掃引式OCT(SS-OCT)光学系であってもよい。また、例えば、OCT光学系は、タイムドメインOCT(TD-OCT)を基本構成としてもよい。
なお、被検眼の反射強度を検出するための強度OCT、被検眼のモーションコントラストデータを検出するためのOCTアンジオグラフィー(例えば、ドップラーOCT)、偏光感受OCT(PS-OCT)、強度OCTとPS-OCTとが複合されたマルチファンクションOCT、等において、本実施形態の技術を適用することも可能である。
例えば、被検眼の断層画像は、Aスキャン断層画像、Bスキャン断層画像、三次元断層画像、等の少なくともいずれかであってもよい。なお、Bスキャン断層画像は、測定光を走査ライン(横断位置)に沿ってXY方向のいずれかの方向に走査させることにより取得された断層画像であってもよい。これには、二次元OCTアンジオ画像等が含まれてもよい。三次元断層画像は、測定光を二次元的に走査することにより取得される断層画像であってもよい。これには、三次元OCTアンジオ画像が含まれてもよい。また、例えば、被検眼の断層画像は、このような断層画像に基づく正面(En face)画像であってもよい。これには、OCT正面画像、正面モーションコントラスト画像、等が含まれてもよい。
<OCT制御手段>
OCT制御手段は、OCT光学系を制御して断層画像を繰り返し取得するOCT撮影を実行する。例えば、OCT制御手段は、被検眼上で測定光を走査させ、被検眼上の各々の走査位置において、干渉信号を取得してもよい。測定光は、種々の走査パターン(一例として、ライン、クロス、マルチ、マップ、ラジアル、サークル、等)に対応する走査ラインに沿って、X方向及びY方向のいずれかの方向に走査されるか、または、二次元的に走査されてもよい。また、例えば、OCT制御手段は、各々の走査位置における干渉信号に基づいて、断層画像を取得してもよい。
OCT制御手段は、被検眼に対する測定光の走査位置に関して、干渉信号に基づく断層画像を取得してもよい。また、OCT制御手段は、被検眼に対する測定光の同一の走査位置に関して、異なる時間に取得された少なくとも2つの干渉信号に基づくモーションコントラスト画像を取得してもよい。もちろん、OCT制御手段は、断層画像及びモーションコントラスト画像とは異なる画像を取得してもよい。
<観察光学系>
観察光学系は、被検眼上で、観察光を走査する走査ラインを、この走査ラインと交差する方向へ変位させる光スキャナ(例えば、ガルバノスキャナ212)を有し、複数の走査ラインに基づく正面画像を取得するための光学系である。例えば、光スキャナとしては、反射ミラー(例えば、ガルバノミラー、ポリゴンミラー、レゾナントスキャナ、等)が用いられてもよい。また、光スキャナとしては、光の進行方向を変化させる音響光学素子が用いられてもよい。
観察光学系は、被検眼上で観察光を走査し、被検眼の正面画像を取得するための光学系であればよい。例えば、被検眼上で観察光を二次元的に走査し、被検眼のSLO正面画像を取得するためのSLO光学系であってもよい。もちろん、SLO光学系とは異なる光学系であってもよい。
<観察制御手段>
観察制御手段は、観察光学系を制御することによって第1正面画像を取得すると共に、OCT撮影と並行して観察光学系を制御することによって第1正面画像に対して走査ラインを間引いた第2正面画像を繰り返し取得する。
観察制御手段は、ある観察条件にて光スキャナを制御することで、第1正面画像を取得してもよい。また、観察制御手段は、観察条件を変更して光スキャナを制御することで、第2正面画像を取得してもよい。例えば、観察制御手段は、観察条件を変更し、走査ラインの変位量を調整してもよい。一例としては、走査ラインと交差する方向に対する走査スピードを変更することで、走査ラインの変位量を調整してもよい。これによって、走査ラインの間隔が変化し、第1正面画像に対する第2正面画像の走査ラインの本数を間引くことができる。
なお、第2正面画像を取得するための走査ラインの本数は、第1正面画像を取得するための走査ラインの本数よりも、少ない本数であればよい。一例として、第2正面画像の走査ラインの本数は、第1正面画像の走査ラインの本数の半分であってもよい。もちろん、走査ラインの本数は、半分とは異なっていてもよい。
例えば、走査ラインの本数を間引くことで、観察光学系にて1枚の正面画像を取得するために必要な時間が短くなり、結果としてフレームレートが上昇する。つまり、第2正面画像を繰り返し取得するフレームレートは、第1正面画像を取得するフレームレートよりも、高くなる。このため、第1正面画像よりも高画質な第2正面画像が得られる。
なお、第1正面画像と第2正面画像の画角は、維持されてもよいし、変更されてもよい。一例として、これらの正面画像における画角が維持される場合には、走査ライン同士の副走査方向の間隔が広くなるように、走査ラインが間引かれてもよい。もちろん、走査ラインの間引かれ方はこれに限定されない。
観察制御手段は、第2正面画像の取得を開始するための撮影信号に基づいて、第1正面画像及び第2正面画像を取得してもよい。例えば、撮影信号は、検者が操作手段を操作することによって出力されてもよい。また、例えば、撮影信号は、被検眼の撮影を自動的に進行させるプログラム等に基づいて出力されてもよい。なお、第2正面画像の取得を開始するための撮影信号は、断層画像を取得するための信号を兼ねてもよい。ただし、この場合、必ずしも同一のタイミングで断層画像の取得と、第2正面画像の取得の開始が行われなくてもよい。
第1正面画像は、撮影信号に基づくいずれのタイミングで取得されてもよい。例えば、第1正面画像は、撮影信号を受信する前のタイミングで既に撮影していた画像であってもよく、撮影信号に応じて、第1正面画像としてこのような画像が取得されてもよい。また、例えば、第1正面画像は、撮影信号を受信した後のタイミングで撮影する画像であってもよく、撮影信号に応じて、第1正面画像を撮影及び取得してもよい。
本実施形態において、観察制御手段は、第2正面画像の取得を開始するための撮影信号に基づいて、撮影信号を受信する直前の正面画像を第1正面画像として取得すると共に、第1正面画像の取得から第2正面画像の取得へと切り換えてもよい。これによれば、観察制御手段は、撮影信号を取得した直後から、第2正面画像の取得を実行できる。このため、撮影信号を取得したタイミングと、1枚目の第2正面画像を取得するタイミングと、の間において、眼の動作等により所望の位置とは異なる位置に対してOCT撮影が行われることを抑制できる(詳細は後述する)。また、検者が被検眼の正面画像を撮影したいタイミングと、撮影信号を入力するタイミングと、がズレて、撮影信号を入力するタイミングにおいて被検眼が動作(例えば、瞬き等)することがある。このような場合であっても、撮影信号を入力する直前の正面画像を取得することで、検者が撮影したいタイミングの被検眼の正面画像を取得できる。
また、本実施形態において、OCT制御手段は、OCT撮影の最適化処理として、フォーカス調整、参照光路と測定光路の光路長差調整、及び測定光の偏光調整、等を行ってもよい。その場合、観察制御手段は、OCT撮影の最適化処理を開始するための最適化信号に基づいて、最適化処理の少なくとも一部では第2正面画像を取得し、最適化処理の完了後には第1正面画像を取得してもよい。すなわち、OCT撮影の最適化処理が行われる際において、第1正面画像から少なくとも一部の走査ラインの本数を間引いて第2正面画像を取得するように観察光学系を制御してもよい。さらに、OCT撮影の最適化処理を終えると、走査ラインの本数を戻すように観察光学系を制御してもよい。これによれば、OCT撮影の最適化処理が行われる際において正面画像のフレームレートが上昇される。例えば、OCT撮影の最適化処理はリアルタイムに取得される正面画像の画質等を参照して行われる。このため、正面画像を取得するフレームレートが上昇することでOCT撮影の撮影条件を効率よく調整することができる。一例として、正面画像のフレームレートが上昇することで正面画像のフォーカスがより早く調整され、さらに、正面画像のフォーカスに連動して断層画像のフォーカスが調整されることで、フォーカスが効率よく調整される。
<正面画像処理手段>
正面画像処理手段は、第1正面画像を、OCT撮影で取得される断層画像と対応する記録用の画像データに設定する。ここで、一般的には、OCT撮影で取得される断層画像と対応する正面画像であって、繰り返しの正面画像における最初の画像(つまり、走査ラインの本数を間引いた最初の正面画像)が、記録用の画像データとして設定されることが多い。これは、OCT光学系における断層画像と、観察光学系における正面画像と、の相関をとりやすいためであるが、前述のように画質が低下し、適切な観察を行えない可能性が生じ得る。本実施形態において、第1正面画像は、第2正面画像と比較して走査ラインの本数が多いために画質がよく、このような第1正面画像を用いることで、被検眼を好適に観察することができる。
正面画像処理手段は、さらに、繰り返し取得される第2正面画像を処理してOCT撮影の間に生じた位置ずれを検出する。第2正面画像は、走査ラインの本数が間引かれていることから画質が低下するものの、第1正面画像よりも高いフレームレートとなる。従って、このような第2正面画像を用いることによって、位置ずれの検出頻度を上昇させることができる。
正面画像処理手段は、OCT撮影の間に生じた位置ずれの検出を、第2正面画像が取得される度に行ってもよい。例えば、正面画像処理手段は、観察光学系によって繰り返し取得される第2正面画像と、位置ずれを検出するための基準画像と、を比較することによって、画像処理により位置ずれを検出してもよい。なお、基準画像は、第1正面画像または第2正面画像のいずれかを設定してもよい。
例えば、正面画像処理手段が検出した位置ずれに基づいて、観察制御手段により観察孔の走査位置が補正されてもよい。また、例えば、正面画像処理手段が検出した位置ずれに基づいて、OCT制御手段により、測定光の走査位置が補正されてもよい。被検眼の動きを追尾し、適宜、走査位置が変更されるため、適切な断層画像を得ることができる。
なお、本実施形態において、第1正面画像は、記録用の画像データとして記憶され、経過観察(フォローアップ)に用いられてもよい。すなわち、例えば、被検眼を別日に撮影する場合であっても、第1正面画像(走査ラインを間引いていない画像)を利用して、測定光の走査位置が互いに一致した異なる記録用の画像データを容易に取得できる。なお、経過観察の際に行う処理は、特開2021-53197号に記載の手法を用いることができる。
[実施例]
以下の説明においては、眼科撮影装置として、被検眼の眼底撮影を行う眼底撮影装置を例に挙げて説明を行う。もちろん、眼科撮影装置としては、眼底撮影装置に限定されず、被検眼の前眼部撮影を行う前眼部撮影装置等が挙げられる。
図1を参照して、本実施例に係る眼科撮影装置10の概略構成について説明する。本実施例の眼科撮影装置10は、OCT光学系100と、観察光学系200と、固視標投影ユニット300と、制御部70とを主に備える。
<OCT光学系>
OCT光学系100は、被検眼Eの組織(例えば、眼底Ef)の断層画像を取得するための光干渉光学系であり、光断層干渉計(OCT:Optical Coherence Tomography)の構成を備える。具体的には、OCT光学系100は、測定光源102、カップラー(光分割器)104、測定光学系106、参照光学系110、および検出器(受光素子)120を主に備える。
より詳細には、カップラー(光分割器)104は、測定光源102から出射された光を測定光学系106の光路と参照光学系110の光路に分割する。測定光学系106は、測定光を眼Eの眼底Efに導く。参照光学系110は、参照光を生成する。OCT光学系100は、眼底Efによって反射された測定光と,参照光を合成する。検出器120(受光素子)は、合成された光を受光する。
OCT光学系100は、眼底Ef上の撮像位置を変更するため、眼底Ef上における測定光の照射位置を変更する照射位置変更ユニット(例えば、光スキャナ108、固視標投影ユニット300)を備える。制御部70は、設定された撮像位置情報に基づいて照射位置変更ユニットの動作を制御し、検出器120からの受光信号に基づいて断層像を取得する。
検出器120(受光素子)は、測定光と参照光との干渉状態を検出する。フーリエドメインOCTの場合では、干渉光のスペクトル強度が検出器120によって検出され、スペクトル強度データに対するフーリエ変換によって所定範囲における深さプロファイル(Aスキャン信号)が取得される。眼科撮影装置10には、種々のOCTを採用できる。例えば、Spectral-domain OCT(SD-OCT)、Swept-source OCT(SS-OCT)、Time-domain OCT(TD-OCT)等のいずれを眼科撮影装置10に採用してもよい。
光スキャナ108は、測定光源から発せられた光を被検眼眼底上で走査させる。例えば、光スキャナ108は、眼底上で二次元的(XY方向(横断方向))に測定光を走査させる。光スキャナ108は、瞳孔と略共役な位置に配置される。光スキャナ108は、例えば、2つのガルバノミラーであり、その反射角度が駆動機構50によって任意に調整される。
これにより、光源102から出射された光束はその反射(進行)方向が変化され、眼底上で任意の方向に走査される。これにより、眼底Ef上における撮像位置が変更される。光スキャナ108としては、光を偏向させる構成であればよい。例えば、反射ミラー(ガルバノミラー、ポリゴンミラー、レゾナントスキャナ)の他、光の進行(偏向)方向を変化させる音響光学素子(AOM)等が用いられる。
参照光学系110は、参照光を生成する。前述したように、参照光は、眼底Efでの測定光の反射によって取得される反射光と合成される。参照光学系110は、マイケルソンタイプであってもよいし、マッハツェンダタイプであっても良い。参照光学系110は、例えば、反射光学系(例えば、参照ミラー)によって形成され、カップラー104からの光を反射光学系により反射することにより再度カップラー104に戻し、検出器120に導く。他の例としては、参照光学系110は、透過光学系(例えば、光ファイバー)によって形成され、カップラー104からの光を戻さず透過させることにより検出器120へと導く。
参照光学系110は、参照光路中の光学部材を移動させることにより、測定光と参照光との光路長差を変更する構成を有する。例えば、参照ミラーが光軸方向に移動される。光路長差を変更するための構成は、測定光学系106の測定光路中に配置されてもよい。
<観察光学系>
観察光学系(正面像観察デバイス)200は、眼底Efの正面画像を得るために設けられている。観察光学系200は、例えば、光源201から発せられた測定光(例えば、赤外光)を眼底上で二次元的に走査させる走査部210と、眼底と略共役位置に配置された共焦点開口208を介して眼底反射光を受光する第2の受光素子209と、を備え、いわゆる眼科用走査型レーザ検眼鏡(SLO)の装置構成を持つ。
走査部210は、光源201から発せられた光を被検眼の眼底Ef上で走査させる。例えば、走査部210は、眼底上で二次元的(XY方向(横断方向))に光を走査させる。走査部210は、例えば2つの光スキャナとして、主走査用のポリゴンスキャナ211と、副走査用のガルバノスキャナ212を備える。言い換えれば、走査部210は、光を走査ラインの方向(図2のX方向)に走査させるポリゴンスキャナ211と、走査ラインを走査ラインと交差する方向(図2のY方向)に変位させるガルバノスキャナ212とを備える。例えば、後述の制御部70によってポリゴンスキャナ211及びガルバノスキャナ212の駆動が制御され、光源201からの光が眼底上で二次元的に走査される。
<固視標投影ユニット>
固視標投影ユニット300は、被検眼Eの視線方向を誘導するための光学系を有する。投影ユニット300は、眼Eに呈示する固視標を有し、複数の方向に眼Eを誘導できる。
例えば、固視標投影ユニット300は、可視光を発する可視光源を有し、視標の呈示位置を二次元的に変更させる。これにより、視線方向が変更され、結果的に撮像部位が変更される。例えば、撮影光軸と同方向から固視標が呈示されると、眼底の中心部が撮像部位として設定される。また、撮影光軸に対して固視標が上方に呈示されると、眼底の上部が撮像部位として設定される。すなわち、撮影光軸に対する視標の位置に応じて撮影部位が変更される。
固視標投影ユニット300としては、例えば、マトリクス状に配列されたLEDの点灯位置により固視位置を調整する構成、光源からの光を光スキャナを用いて走査させ、光源の点灯制御により固視位置を調整する構成、等、種々の構成が考えられる。また、投影ユニット300は、内部固視灯タイプであってもよいし、外部固視灯タイプであってもよい。
<制御部>
制御部70は、CPU(プロセッサ)、RAM、ROM等を備える。制御部70のCPUは、眼科撮影装置10の制御を司る。RAMは、各種情報を一時的に記憶する。制御部70のROMには、眼科撮影装置10の動作を制御するための各種プログラム、初期値等が記憶されている。
制御部70には、不揮発性メモリ(以下、メモリに省略する)72、操作部74、および表示部75等が電気的に接続されている。メモリ72は、電源の供給が遮断されても記憶内容を保持できる非一過性の記憶媒体である。例えば、ハードディスクドライブ、フラッシュROM、および、眼科撮影装置10に着脱可能に装着されるUSBメモリ等をメモリ72として使用することができる。メモリ72には、眼科撮影装置10による正面画像および断層画像の撮影を制御するための撮影制御プログラムが記憶されている。また、メモリ72には、撮影された二次元の断層画像、三次元画像、正面画像、断層画像の撮影位置の情報等、撮影に関する各種情報が記憶される。操作部74には、検者による各種操作指示が入力される。
操作部74は、入力された操作指示に応じた信号を制御部70に出力する。操作部74には、例えば、マウス、ジョイスティック、キーボード、タッチパネル等の少なくともいずれかを用いればよい。表示部75は、眼科撮影装置10の本体に搭載されたディスプレイであってもよいし、本体に接続されたディスプレイであってもよい。パーソナルコンピュータ(以下、「PC」という。)のディスプレイを用いてもよい。複数のディスプレイが併用されてもよい。表示部75には、眼科撮影装置10によって撮影された断層画像および正面画像を含む各種画像が表示される。
なお、制御部70は、複数の制御部(つまり、複数のプロセッサ)によって構成されてもよい。例えば、PCに設けられた設定制御部と、OCT光学系100等の動作を制御する動作制御部とによって、眼科撮影装置10の制御部70が構成されてもよい。この場合、例えば、PCの設定制御部は、PCに接続された操作部の操作に基づいて断層画像の撮像位置等を設定し、設定した内容を動作制御部に指示すればよい。動作制御部は、設定制御部からの指示に従って、眼科撮影装置10の各構成による撮影動作を制御すればよい。また、受光信号に基づいて画像を生成(取得)する処理は、動作制御部および設定制御部のいずれで行ってもよい。
例えば、制御部70は、OCT光学系100の検出器120から出力される受光信号に基づいて画像処理により断層像を取得すると共に、観察光学系200の受光素子から出力される受光信号に基づいて正面画像を取得する。また、制御部70は、固視標投影ユニット300を制御して固視位置を変更する。
例えば、制御部70は、走査部210を制御する。図2は、走査ラインの間隔とフレームレートについて説明する図である。図2(a)は、走査ラインを間引かない場合を示す。図2(b)は走査ラインを間引いた場合を示す。制御部70は、観察光学系200の走査部210を制御することで、正面画像を形成する走査ラインの本数を調整する。例えば、制御部70は、ポリゴンスキャナ211を制御して光を主走査方向に走査する。また、例えば、制御部70は、ポリゴンスキャナ211の動作に応じてガルバノスキャナ212を段階的に駆動させ、所定の変位量だけ光を副走査方向に移動させる。このため、制御部70は、ガルバノスキャナ212の段階的な駆動量を制御することで、走査ラインの間隔を変化させ、正面画像を形成する走査ラインの本数を調整できる。なお、走査ラインの間隔を大きくする(広くする)ほど、正面画像を形成する走査ラインの数が減少する。このため、正面画像の1枚あたりの撮影に必要な所要時間は短くなる(つまり、フレームレートが高くなる)が、正面画像の画質は低下する。
例えば、制御部70は、表示部75の表示画面を制御する。取得された断層画像及び正面画像は、表示部75に静止画又は動画として出力される他、メモリ72に記憶される。制御部70は、操作部74から出力される操作信号に基づいて、OCT光学系100、観察光学系200、固視標投影ユニット300の各部材を制御する。
[動作]
以上のような構成を備える装置について、その制御動作を図3のフローチャート図を用いて説明する。本実施例では、被検眼の眼底Efの断層画像を取得する場合について説明する。
<S1:アライメント>
検者は、固視標投影ユニット300の固視標を注視するように被検者に指示する。図示無き前眼部観察用カメラで撮影される前眼部観察像が、表示部75に表示される。そこで、検者は、操作部74を操作して、前眼部の瞳孔中心に測定光軸が位置されるように、アライメントを開始させる。
制御部70は、操作部74からの操作信号に基づいて、ガルバノスキャナ212を制御し、測定光を所定の走査ライン数(すなわち、所定の走査ラインの間隔)で走査する。例えば、これによって、アライメントでは正面画像がフレームレートA1(一例として、12.5kHz)で繰り返し取得される(図2(a)参照)。なお、フレームレートA1の値は、これに限定されない。
また、制御部70は、操作部74からの操作信号に基づいて、光スキャナ108の駆動を制御し、眼底上で測定光を所定方向に関して走査する。制御部70は、検出器120から出力される出力信号から所定の走査領域に対応する受光信号を取得することにより、断層画像を所定のフレームレート(一例として、100kHz)で繰り返し取得する。
このように、制御部70は、観察光学系200によって正面画像を、OCT光学系100によって断層画像を、随時取得する。
図4は、表示部75に表示される表示画面の一例を示す図である。制御部70は、表示部75上に、観察光学系200によって取得された正面画像20、指標25、断層画像30、を表示する。走査パターン25は、正面画像20上における断層画像の測定位置(取得位置)を表す指標である。走査パターン25は、表示部75上の正面画像上に電気的に表示される。なお、正面画像20及び断層画像30は前述のフレームレートにて更新される動画像である。
制御部70は、ポインタ21(例えば、十字マーク、ドットマーク、ペンマーク等)を表示部75上に表示する。制御部70は、操作部74からの操作信号に基づいて、ポインタ21を移動させる。
本実施例では、正面画像20上にポインタ21を合わせた状態で、操作部74が操作される(例えば、ドラッグ操作、クリック操作)ことにより、撮影条件の設定が可能な構成となっている。ポインタ21は、表示部75上における任意の位置を指定するために用いられる。
<S2:スキャンラインの設定>
以下、走査パターンとして、ラインスキャンパターンが設定された場合を例として説明する。なお、走査パターン25は、検者の操作に基づいて任意の形状に予め設定される。例えば、複数用意された走査パターンから選択される。
断層画像及び正面画像が同一画面上に表示されたら、検者は、撮影したい断層画像の位置を表示部75上の正面画像から設定する。ここで、検者は、操作部74を用いて移動操作(例えば、ドラッグ操作)を行うことによって、正面画像に対して走査パターン25を移動させる。
検者によって走査パターン25が正面画像20に対して移動されると、制御部70は、随時走査位置の設定を行う。そして、制御部70は、設定された位置に対応する走査位置における断層画像を取得する。そして、取得された断層画像を表示部75の表示画面上に随時表示する。また、制御部70は、操作部74から出力される操作信号に基づいて測定光の走査位置を変更すると共に、変更された走査位置に対応する表示位置に走査パターン25を表示する。このように、制御部70は、あるフレームレートにて走査位置の設定、及び断層画像の取得を連続的に実行することにより、断層画像の動画像を更新する。
<S3:撮影条件の最適化>
検者は、走査パターン25の位置を設定すると、操作部74を操作して、撮影条件の最適化を開始させる。制御部70は、操作部74からの操作信号に基づいて、最適化制御を開始する。例えば、最適化制御を行うことによって、検者が所望する組織(ここでは、眼底)が高感度・高解像度で観察できるようになる。例えば、最適化制御は、OCT光学系100については光路長調整、フォーカス調整、偏光状態の調整(ポラライザ調整)であり、SLO光学系についてはフォーカス調整である。
本実施例では、OCT光学系100の最適化として、第1自動光路長調整、フォーカス調整、第2自動光路長調整、ポラライザ調整の順に最適化の制御が行われてもよい。例えば、制御部70は、参照光学系110に含まれる図示なき参照ミラーを初期位置に設定するとともに、図示無きフォーカシングレンズを初期位置に設定することで、初期化する。続いて、制御部70は、参照ミラーを初期位置から一方向に移動させることで、第1光路長調整を行う。また、制御部70は、眼底Efに合焦するようにフォーカシングレンズを初期位置から一方向に移動させることで、フォーカス調整を行う。また、制御部70は、参照ミラーを光軸方向に移動させることで、第2光路長調整(すなわち、光路長の微調整)を行う。また、制御部70は、干渉光を強く受光できる位置(すなわち、測定光と参照光の偏光状態が合う位置)に図示なきポラライザを移動させることで、測定光の偏光状態を調整する。また、観察光学系200の最適化として、制御部70は、OCT光学系と同様に図示無きフォーカシングレンズを移動させてフォーカス調整を行ってもよい。
<S4:記録画像の保存>
図5は、制御動作のタイムチャートである。図の長方形の横幅は、正面画像又は断層画像を取得するために要する時間の長さを表している。また、矢印αは、観察光学系200から制御部70に対する入力を表している。また、矢印βは、制御部70からOCT光学系100に対する入力を表している。
制御部70は、アライメント(S1)から撮影条件の最適化(S3)までの間、前述の図2(a)で示したように、フレームレートA1で繰り返し正面画像を取得している。ここで、撮影条件の最適化が完了すると、検者は操作部74を操作し、制御部70にレリーズ信号を入力する(図5、白矢印を参照)。制御部70は、レリーズ信号が入力されると、レリーズ信号が入力される直前に撮影した正面画像G1を、メモリ72に記憶する。なお、本実施例においては、この記憶される正面画像G1を、記録画像と称する。これによれば、後述するトラッキング時に撮影される正面画像よりも、高画質な正面画像を取得できる。
<S5:取り込み動作>
次いで、制御部70は、走査パターン25の設定に基づく走査位置における断層画像(Bスキャン画像)の取り込み動作を開始する(<S51:断層画像の取り込み>)。また、制御部70は、断層画像の取り込みと並行して、正面画像(正面画像g1,g2,…,g(n))を繰り返し取得し、眼の移動を監視する(<S52:眼の移動の監視>)。なお、例えば、レリーズ信号の入力に基づいて正面画像G1が取得された後、続いて正面画像g1の取り込み動作が行われることにより、記録画像と正面画像g1との間にはずれが生じにくい。
<S51:断層画像の取り込み>
制御部70は、同一の走査位置での複数の断層画像を取得するため、眼底上の略同一位置での走査を、所定のフレームレート(例えば、100kHz)で繰り返す。詳細には、制御部70は、設定された走査位置に関して、光スキャナ108を用いて測定光を複数回走査する。そして、制御部70は、同一の走査位置における断層画像を複数フレーム(n枚(n≧2))生成する。
<S52:眼の移動の監視>
制御部70は、複数枚の断層画像を取得すると並行して、1枚の正面画像を繰り返し取得し、眼の移動を監視する。例えば、本実施例において、断層画像を取得するフレームレートは、正面画像を取得するフレームレートの4倍である。すなわち、4枚の断層画像が取得されるごとに、1枚の正面画像が得られ、これに基づいて眼の移動を監視する。
<フレームレートの上昇>
眼の移動を監視するにあたり、制御部70はガルバノスキャナ212を制御して、走査ラインの間隔を大きく変化させ、測定光の走査ラインを間引く(図2(b)参照)。例えば、制御部70は、レリーズ信号が入力される前と入力された後において、走査ラインの間隔を2倍にする。これによれば、正面画像を形成する走査ラインの数が半分に間引かれ、1枚の正面画像を取得するための所要時間が半分になる。また、正面画像のフレームレートが、フレームレートA1(例えば、12.5kHz)からフレームレートA2(例えば、25kHz)へと変更され、2倍速になる。例えば、フレームレートを上昇させることで、眼の移動があるか否かの判定、及び、走査位置を補正する頻度が上昇し、より好適な断層画像が取得できる。
<トラッキング>
制御部70は、フレームレートA2で正面画像を取得するごとに、眼の移動があるか否かを判定し、測定光の走査位置を補正する。まず、制御部70は、正面画像の位置ずれを検出するための基準画像を設定する。なお、基準画像としては、正面画像を取得するフレームレートがA2変更されてから1枚目に取得された正面画像g1が用いられる。もちろん、他の正面画像が基準画像として用いられてもよい。
そして、制御部70は、正面画像のライブ画像を取り込む(図5、矢印α参照)。制御部70は、基準画像g1と、繰り返し生成されるライブ正面画像(g2、g3、g4…)との位置ずれを画像処理により算出する。これにより、断層像の撮影位置のずれ量がリアルタイムで検出される。ずれ量は、正面画像(g2、g3、g4…)と基準画像g1とのずれ量が新たに検出されたタイミングで更新される。
制御部70は、ずれ量が許容範囲(例えば、所定の閾値)を満たすか否かを判定する。ここで、制御部70は、正面画像が1フレーム取得される毎に、基準画像に対するずれ量が許容範囲を満たすか否かを判定する。つまり、制御部70は、連続的に取得される正面画像毎の判定結果をリアルタイムにて取得していく。
そして、ずれ量が許容範囲(例えば、所定の閾値)を満たさない場合、制御部70は、光スキャナ108を制御し、OCT撮影位置を補正する(図5、矢印β参照)。例えば、制御部70は、走査位置のずれが補正されるように、光スキャナ108の2つのガルバノミラーを適宜駆動制御する。これによって、走査位置が補正されるため、撮影位置が補正される。
上記の動作は、断層画像が所定の枚数取得されるか、又は、検者により終了操作が行われるまで、繰り返し行われる。
<S6:画像合成>
次いで、制御部70は、複数枚取得された断層画像を合成し、1枚の合成画像を取得する。制御部70は、基準画像g1と並行して取得されたOCT画像を、OCTテンプレートとして設定する。また、制御部70は、OCTテンプレートに対して、断層画像を合成することにより加算平均データを得る。得られた加算平均データは、メモリ74に記憶される。なお、加算平均データは、加算平均画像自体であってもよいし、加算平均画像の基礎となる輝度情報(各画像の輝度を加算した輝度情報)であってもよい。なお、画像を合成する際、制御部70は、断層画像間の位置合わせを画像処理により行うことが好ましい(例えば、位置合わせ手法については、特開2010-110392号公報を参照されたい)。
また、制御部70は、基準画像に対するずれ量を利用して、加算処理に用いる断層画像の適否を判定する。そして、制御部70は、ずれ量が許容範囲内と判定された断層画像を、OCTテンプレートとの加算処理に用いる。制御部70は、ずれ量が許容範囲を満たさないと判定された断層画像を、OCTテンプレートとの加算処理に用いない。なお、OCTテンプレートとの加算処理に用いる断層画像の適否について、断層画像間の位置ずれ、相関度等を用いるようにしてもよい。これによれば、予め設定された走査位置と同一位置にて取得された可能性が高い断層画像を選択的に合成できるため、より高精度な断層画像(合成画像)を取得できる。もちろん、画像合成の方法はこれに限定されない。例えば、画像合成の方法として、特開2014-140491号公報に記載の方法を参照してもよい。
なお、加算処理に用いる断層画像の適否の判定は、取り込み動作中に適宜行われてもよい。例えば、正面画像が取得される度に、並行して取得された断層画像が加算処理に用いられるか否かを判定してもよい。この場合、制御部70は、加算処理に用いられる断層画像が所定の枚数取得された際に、取り込み動作を終了できる。このため、所望の画質の合成画像を取得しやすい。
制御部70は、合成画像と記録画像を表示部75に表示される(図6参照)。記録画像には、走査パターン25が重畳表示されてもよい。これにより、検者は合成画像とともに高画質な記録画像を観察することができる。
以上説明したように、例えば、本実施例の眼科撮影装置において、制御部70は、観察光学系を制御することによって第1正面画像(記録画像)を取得すると共に、OCT撮影と並行して観察光学系を制御することによって第1正面画像に対して走査ラインを間引いた第2正面画像を繰り返し取得する。また、制御部70は、第1正面画像を、OCT撮影で取得される断層画像と対応する記録用の画像データに設定し、更に、繰り返し取得される第2正面画像を処理してOCT撮影の間に生じた位置ずれを検出する。
これによれば、高画質な正面画像を記録画像として取得できるため、記録画像を用いて被検眼の観察を良好に行うことができる。例えば、高画質であることで、眼底の細かい組織(例えば、毛細血管等)が、より観察しやすくなる。
また、これによれば、OCT光学系における測定光の走査位置を補正する頻度を上昇させることができる。例えば、正面画像のフレームレートを上昇させる際は、被検眼の撮影画角を変更しなくてもよいし、変更してもよい。被検眼の撮影画角を変更しない場合、撮影画角を変更して小さくする場合と比較して、トラッキング可能な範囲が広くなるため、被検眼が大きく動いた場合にも対応できる。
なお、観察光学系における測定光の走査速度を上昇させ、サンプリングレートを上昇させることでも、フレームレートを上昇させることができる。しかし、測定光を走査させる速さを増加させるためには、ポリゴンスキャナの回転速度を増加させる必要があり、ポリゴンスキャナへの負荷がかかりやすい。また、サンプリングレートを上昇させたために露光時間が短くなり、正面画像を取得する感度が低下する場合がある。本実施例によれば、測定光の走査速度及びサンプリングレートを上昇させなくても、フレームレートを上昇させることができる。すなわち、ポリゴンスキャナの負荷が増加すること及び正面画像の感度が低下することを抑制しつつ、フレームレートを上昇させることができる。
また、例えば、本実施例の眼科撮影装置において、制御部70は、第2正面画像の取得を開始するための撮影信号(一例として、レリーズ信号)に基づいて、第1正面画像及び第2正面画像を取得する。この場合、第1正面画像を取得した後に、間隔を空けずに第2正面画像が取得される。このため、第1正面画像を取得してから第2正面画像を取得するまでの間に、被検眼が動作して、第1正面画像と第2正面画像との間にズレが生じることが低減される。
また、例えば、本実施例の眼科撮影装置において、制御部70は、第2正面画像の取得を開始するための撮影信号に基づいて、撮影信号を受信する直前の正面画像を第1正面画像として取得すると共に、第1正面画像の取得から第2正面画像の取得へと切り換える。
[変容例]
本実施例においては、ガルバノスキャナの走査を制御することで、走査ラインを半分に間引く場合について説明したが、これに限定されない。例えば、走査ラインを間引くのは、全体の半分でなくてもよい。一例として、走査ラインの間隔を3倍にすると、走査ラインは1/3に間引ける。例えば、走査ラインの間隔が大きくなるほど、より多くの走査ラインを間引ける。この場合、正面画像を取得するフレームレートが上昇するため、より高頻度でトラッキングを行うことができる。
また、本実施例においては、レリーズ信号が入力された場合に、レリーズ信号が入力される直前の正面画像を保存する場合について説明したが、これに限定されない。一例として、レリーズ信号が入力された後で新たに正面画像を取得し、保存してもよい。具体的には、レリーズ信号が入力された際、制御部70は観察光学系200を制御して、走査ラインを間引かない状態で(すなわち、フレームレートA1で)新たに正面画像を取得し、記録画像としてメモリ72に記憶してもよい。その後、制御部70は走査ラインを間引き、フレームレートA2で正面画像を取得してもよい。
また、記録画像を得るタイミングは、必ずしもレリーズ信号に基づかなくてもよい。例えば、アライメント終了時やスキャンライン設定時に取得された正面画像が記録画像としてメモリ72に記憶されてもよい。例えば、画像合成が行われた後に、正面画像が取得され、記録画像としてメモリ72に記憶されてもよい。その場合、制御部70は、測定光を走査する走査ラインの本数を間引く前に戻して、正面画像を撮影してもよい。
また、本実施例においては、<S3:高画質正面画像の保存>と、<S4:断層画像の取り込み>が順次行われる場合について説明したが、これに限定されない。一例として、観察光学系200で高画質の正面画像を取得しつつ、OCT光学系が断層画像の取り込みを開始してもよい。
また、撮影条件の最適化が行われる際(S3:撮影位置の最適化)に、制御部70は走査部210を制御して走査ラインを間引き、フレームレートを上昇させてもよい。これによれば、好適に最適化を行いやすい。また、これによれば、最適化の時間を短縮できる場合がある。なお、最適化の際にフレームレートを上昇させる場合、フレームレートが上昇された状態をレリーズ信号が入力されるまで維持してもよい。なお、フレームレートが上昇された状態を維持する場合は、高画質の記録画像を取得するために、フレームレートを落として(走査ラインを間引かないで)走査を行ってもよい。また、高画質の記録画像を取得した場合、再度フレームレートを上昇させてもよい。
また、本実施例の眼科撮影装置において、制御部70は、記録画像と、基準画像との間の画像ズレを補正してもよい。画像ズレとは、走査ラインを間引いたことによって生じるズレである。例えば、本実施例において走査ラインを間引いて正面画像を取得した際、制御部70は画像処理によって、走査ラインが間引かれたために走査されなかった部分の画素を補完する。このように画像処理で補完された画像に対して走査パターン25を設定する場合、検者が所望する位置とは異なる位置に走査パターン25が設定され、トラッキングが行われてしまうことがある。これに対して、制御部70は画像ズレを取得し、補正に用いる。
例えば、この場合、制御部70は、記録画像と基準画像とを比較することで、画像ズレを求めてもよい。また、例えば、この場合、制御部70は、記録画像に対して画像処理を行い、間引かれる走査ラインに対応する画素を除いて補完した新たな画像を生成するとともに、元の記録画像と新たな画像とを比較することで、画像ズレを求めてもよい。なお、画像ズレは、実験、シミュレーション、機械学習、等に基づいて求められてもよい。画像ズレを補正することで、検者は所望の位置に対して走査パターン25を設定し、また、制御部70はトラッキングを行うことができるため、好適に画像を取得できる。
本実施例においては、正面画像の基準画像g1を設定した際に並行して取得していたOCT画像を、OCTテンプレートとして設定する場合を説明したが、これに限定されない。例えば、OCTテンプレートは、複数枚撮影された断層画像から、選択的に決定されてもよい。一例として、特開2014―140491に記載の方法によって、テンプレート画像の適否を判定し、好適な断層画像をOCTテンプレートとして設定してもよい。
本実施例においては、OCT光学系100を用いて、1つの走査位置に対して複数の断層画像を取得する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、本実施例では、モーションコントラスト画像(血管造影画像)が取得されてもよい。その場合、制御部70は、所定の回数(例えば、4回)同じ位置を走査することで得られた複数枚の断層画像を比較することで、モーションコントラストを取得することができる。なお、モーションコントラストを取得する方法の詳細については、特開2017-6181号に記載の方法を参照できる。このように、断層画像以外のOCTデータを取得する場合であっても、高画質な正面画像を記録用に取得しつつ、また好適にOCTデータを取得できる。
ここで、制御部70は、正面画像が取得される周期を、モーションコントラストが取得される周期と同期させてもよい。言い換えれば、正面画像が取得されるフレームレートと、モーションコントラスト画像が取得されるフレームレートとを一致させてもよい。これによれば、トラッキングのために断層画像または正面画像のスキャンを待機させる必要がないため、制御部70の制御が容易である。
1 眼科撮影装置
70 制御部
100 OCT光学系
200 観察光学系
210 走査部
212 ガルバノスキャナ

Claims (5)

  1. 被検眼に照射された測定光と参照光との干渉を用いて前記被検眼の断層画像を取得するためのOCT光学系と、
    被検眼上で、走査ラインを前記走査ラインと交差する方向へ変位させる光スキャナを有し、複数の走査ラインに基づく正面画像を取得するための観察光学系と、
    前記OCT光学系を制御して前記断層画像を繰り返し取得するOCT撮影を実行するOCT制御手段と、
    前記観察光学系を制御することによって第1正面画像を取得すると共に、前記OCT撮影と並行して前記観察光学系を制御することによって前記第1正面画像に対して前記走査ラインを間引いた第2正面画像を繰り返し取得する、観察制御手段と、
    前記第1正面画像を、前記OCT撮影で取得される前記断層画像と対応する記録用の画像データに設定し、更に、前記繰り返し取得される前記第2正面画像を処理して前記OCT撮影の間に生じた位置ずれを検出する、正面画像処理手段と、を備え
    前記観察制御手段は、前記第2正面画像の取得を開始するための撮影信号に基づいて、前記第1正面画像及び前記第2正面画像を取得することを特徴とする眼科撮影装置。
  2. 請求項の眼科撮影装置において、
    前記観察制御手段は、前記撮影信号に基づいて、前記撮影信号を受信する直前の前記正面画像を前記第1正面画像として取得すると共に、前記第1正面画像の取得から前記第2正面画像の取得へと切り換えることを特徴とする眼科撮影装置。
  3. 請求項1または2の眼科装置において、
    前記観察制御手段は、前記OCT撮影の最適化処理を開始するための最適化信号に基づいて、前記最適化処理の少なくとも一部では前記第2正面画像を取得し、前記最適化処理の完了後には前記第1正面画像を取得することを特徴とする眼科撮影装置。
  4. 被検眼に照射された測定光と参照光との干渉を用いて前記被検眼の断層画像を取得するためのOCT光学系と、
    被検眼上で、走査ラインを前記走査ラインと交差する方向へ変位させる光スキャナを有し、複数の走査ラインに基づく正面画像を取得するための観察光学系と、
    前記OCT光学系を制御して前記断層画像を繰り返し取得するOCT撮影を実行するOCT制御手段と、
    前記観察光学系を制御することによって第1正面画像を取得すると共に、前記OCT撮影と並行して前記観察光学系を制御することによって前記第1正面画像に対して前記走査ラインを間引いた第2正面画像を繰り返し取得する、観察制御手段と、
    前記第1正面画像を、前記OCT撮影で取得される前記断層画像と対応する記録用の画像データに設定し、更に、前記繰り返し取得される前記第2正面画像を処理して前記OCT撮影の間に生じた位置ずれを検出する、正面画像処理手段と、を備え、
    前記観察制御手段は、前記OCT撮影の最適化処理を開始するための最適化信号に基づいて、前記最適化処理の少なくとも一部では前記第2正面画像を取得し、前記最適化処理の完了後には前記第1正面画像を取得することを特徴とする眼科撮影装置。
  5. 請求項1~4のいずれかの眼科装置において、
    前記OCT制御手段は、前記被検眼に対する前記測定光の同一の走査位置に関して、異なる時間に取得された少なくとも2つの前記干渉信号に基づくモーションコントラスト画像を取得することを特徴とする眼科撮影装置。
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