JPH0444737A - 眼底カメラ及びその画像表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、眼底の生体構造の偏光特性を解析するのに用
いるのに好適の眼底カメラに関する。

（従来の技術） 従来から、眼底構造、特に視神経繊維、黄斑部には偏光
特性があることが知られており、視神経繊維では、欠陥
があるとその欠陥部では偏光特性が消失するという性質
が見い出されている。また、ある種の眼底疾患では、黄
斑部の偏光特性も消失するといわれている。従って、眼
底の生体構造の偏光特性は眼底疾患を解析するうえで、
重要な判断要素となり得る。

（発明が解決しようとする課題） ところで、従来から、白黒フィルム、カラーフィルムを
用いての通常撮影、可視蛍光撮影などを行うことができ
る眼底カメラがあるが、得られた眼底像を眼底の生体構
造の偏光特性の解析に用いるのには好ましいものでなか
った。

従って、本発明の目的は、眼底の生体構造の偏光特性を
解析するのに用いるのに好適の眼底カメラを提供するこ
と及びその画像表示方法を提供することにある。

（課題を達成するための手段） 本発明の請求項１に記載の眼底カメラは、眼底照明用の
照明光を直線偏光させるための照明系用偏光素子を照明
光学系に設け、眼底の生体構造に基づく偏光特性を含ん
だ反射光のうち、前記照明系用偏光素子を透過する偏光
成分とは略直交する偏光成分を透過させる撮影系用偏光
素子を撮影光学系に設け、前記照明系用偏光素子と前記
撮影系用偏光素子とを、互いに略直交する偏光成分を透
過させる関係を保ちつつ前記各光学系の光軸回りに回転
させて、所定角度毎の偏光照明光に基づく眼底像を撮像
することを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の眼底カメラは、眼底照明用の
照明光を直線偏光させるための照明系用偏光素子を照明
光学系に設け、眼底の生体構造に基づく偏光特性を含ん
だ反射光のうち、前記照明系用偏光素子を透過する偏光
成分と略平行な偏光成分を透過させる撮影系用偏光素子
を撮影光学系に設け、前記照明系用偏光素子と前記撮影
系用偏光素子とを、互いに略平行な偏光成分を透過させ
る関係を保ちつつ前記各光学系の光軸回りに回転させて
、所定角度毎の偏光照明光に基づく眼底像を撮像するこ
とを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の画像表示方法は、特許請求の
範囲第１項又は第２項のうちいずれか１項に記載の眼底
カメラを用いて偏光素子の回転角度毎に眼底を撮像して
複数個の眼底画像を得ると共に、前記眼底を複数個の眼
底部位に分割し、前記全眼底画像についてその対応する
眼底部位を互いに比較して最も明るく撮像された眼底部
位を眼底部位毎に決定し、その最も明るく撮像された眼
底部位を画像片としてその最も明るく撮像された眼底部
位を含む眼底画像から切り出す作業を、全ての眼底部位
について実行し、各眼底部位について最も明るく撮像さ
れた眼底部位からなる画像片を組み合わせて眼底画像を
再構成して表示することを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の画像表示方法は、請求項３と
同様の処理を行って、各眼底部位について最も暗く撮像
された眼底部位からなる画像片を組み合わせて眼底画像
を再構成して表示することを特徴とする。

（作　用） 本発明に係わる眼底カメラによれば、照明系用偏光素子
と撮影系用偏光素子とを互いに略直交する（あるいは互
いに略平行な）偏光成分を透過させる関係を保ちつつ各
光学系の光軸回りに回転させながら眼底像を撮像すると
、所定角度毎の偏光照明光に基づく眼底像が得られる。

また、本発明に係わる画像表示方法によれば、眼底各部
位の偏光保存性を、多数枚の画像を比較することなく、
１枚の画像を見るだけで簡単に、しかも子細に把握する
ことができる。

また、再構成された眼底像のサブトラクション画像を表
示することによって、より明確に眼底の偏光反射特性を
表示することもできる。

（実施例） 以下に、本発明に係わる眼底カメラの実施例を図面を参
照しつつ説明する。

第１図において、１は照明光学系、２は撮影光学系であ
る。照明光学系１は、閃光管３とハロゲンランプ４とを
有し、各光源３．４はコンデンサレンズ５．６によって
各々リング状絞りＸの近傍にリレーされる。

このリング状絞りＸの近傍には、照明系用偏光素子８が
配置され、その照明系用偏光素子８の近傍には可視光カ
ットフィルター９からなる可視光シャッターが設けられ
ている。リング状絞りＸは、レンズ１０、ミラー１１、
レンズ１２、孔空きミラー１５、対物レンズ１４を経て
、一般の眼底カメラと同様に被検眼１３の瞳孔付近にリ
レーされる。撮影光学系２は、被検眼１３に臨む対物レ
ンズ１４、孔空きミラー１５、合焦レンズ１７、リレー
レンズ１８、クイックリターンミラー１９、撮像管とし
てのＣＣＤカメラ２０、写真フィルム２１を有する。

写真フィルム２１とＣＣＤカメラ２０の受光面２２とは
クイックリターンミラー１９に関して共役位置にある。

クイックリターンミラー１９は、写真フィルム撮影のと
きリレーレンズ１８とＣＣＤカメラ２０との間の光路に
破線で示すように挿入され、ＣＯＤカメラで観察又は撮
影する際には光路から退避される。

眼底２３からの反射光は、対物レンズ１４、孔空きミラ
ー１５の穴２４、撮影絞りＹｌ　合焦レンズ１７、リレ
ーレンズ１８を経てＣＣＤカメラ２０の撮像面２２に導
かれ、この撮像面２２に眼底像が形成される。二のＣＣ
Ｄカメラ２０の映像出力は第２図に示すフレームメモリ
２５に入力され、このフレームメモリ２５を介してモニ
ターＴＶ２６に表示される。

眼底像のアライメント、ピント合わせはこのＣＣＤカメ
ラ２０によって撮像された眼底像をモニターＴＶ２Ｂで
観察しながら行なうことができる。この観察の際、可視
光シャッター９を閉じて、近赤外光を用いて観察を行な
うことにすれば、被検者の負担が低減されることはいう
までもない。

撮影絞りＹと合焦レンズ１７との間には撮影系用偏光素
子１６が設けられている。自然光を直線偏光として取り
出す偏光素子（ポラライザー）としての照明系偏光素子
８と撮影系偏光素子１６とは、偏光透過軸が略平行ある
いは略直交の相対角度を保ちながら回転される。いずれ
の相対角度を選択するかは、オペレータの自由であり、
事前に設定可能である。

偏光素子８．１６を光路外に退避させれば、通常の眼底
カメラとして機能させることができるが、偏光照明の際
には、照明系用偏光素子８が照明光学系１の光路に挿入
され、撮影系用偏光素子１６が撮影光学系２の光路に挿
入される。

ＣＣＤカメラ２０は１フレーム毎にフレームインデック
ス信号を出力し、そのフレームインデックス信号は偏光
素子回転駆動装置２９．３０に入力される。

フレームインデックス信号は、１秒間に３０回出力され
、照明系用偏光素子８、撮影系用偏光素子１６は、回転
位置検出信号とフレームインデックス信号とに基づきフ
ィードバック制御される。

フレームメモリ２５は撮影スイッチ２８の操作による撮
影開始信号に基づきリセットされ、眼底像がフレームメ
モリ２５に記憶可能状態となる。　　ＣＣＤカメラ２０
の映像出力は、フレームメモリ２５にリアルタイムで入
力され、光軸回りの所定角度毎に照明光に基づく眼底像
がフレームメモリ２５に記憶される。

そのフレームメモリ２５はホストコンピュータ３１によ
って制御され、表示切替えスイッチ３２を操作すると、
モニターＴＶ２６に各光軸回りの角度毎の眼底像が撮影
中に表示され、既述の眼底像のアライメント、ピント合
わせが可能となる。ホストコンピュータ３１は各眼底像
を位置ずれなしでモニタ−ＴＶ２Ｂに表示させる役割を
果たすほか、各眼底部位毎に最も明るい画像又は最も暗
い画像を切り出して画像を再構築する処理のために用い
られる。

以下、偏光撮影の手順を説明する。

本実施例では、所定の角度毎の多数の眼底像を一連の撮
影で得ることを考えているので、被検眼１３が散瞳され
ることを前提とするが、無散瞳で撮影を行ないたい場合
には、瞳が撮影可能な大きさまで開く時間間隔をおいて
、所定角度毎の撮像を行なうようにすればよい。

オペレータが眼底像のアライメント及び被検眼１３に対
する装置本体のアライメントを終了し、撮影ボタン２８
をオン操作すると、可視光カットフィルター９が撮影開
始信号により照明光学系ｌの光路外に退避される一方、
照明系偏光素子８、撮影系偏光素子１６の回転が始まる
。なお、撮影ボタン２８をオン操作してから各偏光素子
８．１６の回転が始まるまでのタイムラグをなくしたい
場合には、各偏光素子８．１６を常時回転させる構成と
すればよい。

一方、撮影開始信号は、ホストコンピュータ３１へ送ら
れ、このホストコンピュータ３１によってフレームメモ
リ２５に画像の取り込みが開始される。このフレームメ
モリ２５はフレームレートが３０フレーム／ｓｅｃで多
数枚の画像を取り込むことができるようになっている。

ホストコンピュータ３１は、画像フレーム毎の照明系偏
光素子８の被検眼１３に対する角度を知るために、偏光
素子駆動部１６．２１１１からのパルスをカウントしな
がらフレームインデックスを読み込む。

このようにして得られた多数枚の画像は、ホストコンピ
ュータ３１によって各眼底画像の照り偏光方向と２つの
偏光素子８．１６の相対方向情報を付加されて管理され
る１例えば、１０”毎に照明偏光方向を変えて撮影する
と、必要な画像枚数は１８枚であるので、撮像に要する
時間は０．６秒となり、比較的短時間であるから被検眼
１３が撮影中に動いたために撮影が無効となる頻度も少
ないと考えられる。

ＣＣＤカメラ２０は白黒でもカラーでもよいが、カラー
カメラを用いると、撮像された画像データの中のＲ，Ｇ
、　　Ｂデータの比率を変えることによって、眼底表層
の観察に有効とされる赤色光を抑制した画像を得ること
もできる。また、照明光学系１中に、赤色光抑制フィル
ター２７を挿入してもよい。

さらに、可視光カットフィルター９を挿入したまま、近
赤外光に感度がある撮像素子２０を用いれば、近赤外光
による偏光特性も撮像できる。こうして得られた多数枚
の画像から、どのように眼底２３の偏光特性を表示する
かを以下に説明する。

一般に、表面反射は偏光方向を保存し、反射光の偏光方
向が分散する場合は物体の内部まで入り込んだ光がラン
ダムに散乱されて帰ってくるものと考えられている。ま
た、ある方向性をもった規則的な内部構造をもつ散乱体
では、入射光の偏光方向に依存した反射光の偏光方向の
分散性が見られると考えられる。

眼底２３の構造は、視神経繊維層の方向性が最も明かな
偏光特性を示すと考えられ、もし線維層の変性によって
方向性が変化すれば、付近の正常な方向性との違いが反
射光の偏光依存性の変化として眼底像に現われてくると
考えられる。この偏光依存性を従来から行なわれている
ような多数枚の別々の眼底像を比較するというような煩
わしさをなくし、１枚の画像を見るだけで変性部と正常
部の違いが容易に観察できるような眼底画像を得ること
がこの発明の目的とするところである。

照明光と撮像光の偏光方向が略直交する条件で撮像され
た眼底画像の明るく見える眼底部位は、より一層偏光方
向を分散させる反射特性をもち、一方暗く見える眼底部
位は、より一層偏光方向を保存する反射特性を持つとい
える。この眼底画像群を、全ての眼底像が一つに重なる
ように相対位置をホストコンピュータ３１で変換する。

次に、ポストコンピュータ３１は以下の処理を行う。

眼底カメラを用いて偏光素子８．１６の回転角度毎に眼
底を撮像して第３図に示すように複数個の眼底画像ａ１
〜ａ０を得る。次ぎに、眼底を複数個の眼底部位に分割
する。たとえば、眼底部位をｍ個の区画に分割する。そ
して、全眼底画像ａ、〜ａｎについてその対応する眼底
部位を互いに比較して最も明るく撮像された眼底部位を
眼底部位毎に決定する。たとえば、１番目の区画では、
ａ目の眼底部位が最も明るく、同様に２番目の区画では
ａ３２．３番目の区画ではａａｉ、４番目の区画ではａ
ｌｌ、５番目の区画ではａ、＋５、・・・であったとと
する１次ぎに、その最も明るく撮像された眼底部位ａｎ
、８３２％　　ａ　４３Ｓａ　１４％　　ａｌｌ６、。

°を画像片としてその最も明るく撮像された眼底部位を
含む眼底画像ａ１、ａ３、ａ４、ａ、１１　　・・・か
ら切り出す作業を全ての眼底部位（ｍ個）について実行
する。そして、各眼底部位について最も明るく撮像され
た眼底部位からなるｍ個の画像片＆＋＋、ａｓ２、ａ４
３、ａ　＋ａ、ａ　ｎ’ｓ　　・・・を組み合わせて一
枚の眼底画像を再構成して表示する。

このようにして得られた一枚の眼底画像において、より
一層明るく見える眼底部位はより一層偏光分散特性が大
きく、より一層暗く見える眼底部位はより一層偏光保存
性があるということを示している。この眼底画像には、
眼底部位別の反射率の相違も反映されているが、その相
違を認識していれば、このようにして得られた一枚の眼
底画像を見るのみで正常部位と異常部位との区別ができ
る。さらに、眼底画像再構成において、画像片の採択基
準を「最も暗く撮影された画像の選択」に変えて採択し
、再構成された眼底画像と、前記再構成画像とのサブト
ラクション画像を得れば、偏光分散特性の変化の大小を
知ることができる。つまり、サブトラクション画像のよ
り一層明るい眼底部位は、偏光分散特性が照明偏光方向
により一層強く依存する眼底部位であり、より一層暗く
見える眼底部位はその方向依存性がより一層小さい眼底
部位であるといえる。このサブトラクション画像では、
眼底部位別の反射率の相違はキャンセルされており、偏
光方向依存性のみが表われている。このような処理を行
えば、視神経線維の走向のように本来連続的な方向性変
化を呈する眼底部位に、わずかに不連続性が生じただけ
でもその違いが眼底画像に表われてくるであろう。

一方、照明偏光方向と撮影系透過偏光方向が略平行の条
件のもとで撮像された一連の眼底画像について、前述の
手段と同様な方法で３種の再構成眼底像を得ると、それ
らは、大村偏光の保存性を表わす。

最も明るい画素片を集めて再構成された眼底画像の中で
、明るく見える眼底部位は偏光保存性が大きいことを意
味する。略直交する偏光素子８．１６により得られた最
も暗く見える画素片を集めて再構成された眼底画像も、
明暗は逆であるが同様に偏光保存性が大きいことを示し
ていることが明らかであるが、眼底画像の階調が有限で
あることを考えると、暗く撮像された眼底画像内の眼底
部位別の差異を把握するのは適切でないため、この略平
行の条件で撮像を行なうことが有利である。

この偏光保存性の方向依存を調べることは、網膜層の薄
い部位（例えば、黄斑部付近）の診断に有効と考えられ
る。

このような物体の偏光特性を調べることは、鉱物顕微鏡
等で従来から行なわれていたことではあるが、人眼に対
しては過大な光量の照明光を投射するので、従来は長時
間にわたって詳しく偏光特性を観察することが困難であ
り、これに対して、本発明は短時間の撮影時間で必要な
情報を得て後でじっくり詳しく観察するのに有効である
。

この実施例によれば、ＣＣＤカメラ２０を用いて偏光照
明光を光軸回りに１０°毎に回転させて撮像しているに
もかかわらず、短時間で患者に負担をかけずに撮像でき
る効果がある。

以上、実施例について説明したが、照明系用偏光素子８
と撮影系用偏光素子１６とのいずれか一方を固定し他方
を回転させて、眼底像を撮影することもできる。

（効果） 本発明に係わる眼底カメラは、以上説明したように構成
したので、眼底の生体構造の偏光特性を解析するのに好
適であるという効果を奏する。

本発明に係わる画像表示方法によれば、眼底の生体構造
の偏光特性を容易かつ簡単にしかも子細に観察できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる眼底カメラの光学図、第２図は
本発明に係わる眼底カメラの制御系統図、 第３図は画像表示の説明図、 である。 １・・・照明光学系、２・・・撮影光学系４・・・ハロ
ゲンランプ（照明光源） ８・・・照明系用偏光素子、１３・・・被検眼１４・・
・対物レンズ、１５・・・孔空きミラー１６・・・撮影
系用偏光素子 ２０・・・ＣＣＤカメラ（撮像手段） ２３・・・眼底、２６・・・テレビモニター第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）眼底照明用の照明光を直線偏光させるための照明
   系用偏光素子を照明光学系に設け、眼底の生体構造に基
   づく偏光特性を含んだ反射光のうち、前記照明系用偏光
   素子を透過する偏光成分とは略直交する偏光成分を透過
   させる撮影系用偏光素子を撮影光学系に設け、前記照明
   系用傷光素子と前記撮影系用偏光素子とを、互いに略直
   交する偏光成分を透過させる関係を保ちつつ前記各光学
   系の光軸回りに回転させて、所定角度毎の偏光照明光に
   基づく眼底像を撮像することを特徴とする眼底カメラ。
2. （２）眼底照明用の照明光を直線偏光させるための照明
   系用偏光素子を照明光学系に設け、眼底の生体構造に基
   づく偏光特性を含んだ反射光のうち、前記照明系用偏光
   素子を透過する偏光成分と略平行な偏光成分を透過させ
   る撮影系用偏光素子を撮影光学系に設け、前記照明系用
   偏光素子と前記撮影系用偏光素子とを、互いに略平行な
   偏光成分を透過させる関係を保ちつつ前記各光学系の光
   軸回りに回転させて、所定角度毎の偏光照明光に基づく
   眼底像を撮像することを特徴とする眼底カメラ。
3. （３）特許請求の範囲第１項又は第２項のうちいずれか
   １項に記載の眼底カメラを用いて偏光素子の回転角度毎
   に眼底を撮像して複数個の眼底画像を得ると共に、前記
   眼底を複数個の眼底部位に分割し、前記全眼底画像につ
   いてその対応する眼底部位を互いに比較して最も明るく
   撮像された眼底部位を眼底部位毎に決定し、その最も明
   るく撮像された眼底部位を画像片としてその最も明るく
   撮像された眼底部位を含む眼底画像から切り出す作業を
   、全ての眼底部位について実行し、各眼底部位について
   最も明るく撮像された眼底部位からなる画像片を組み合
   わせて眼底画像を再構成して表示することを特徴とする
   画像表示方法。
4. （４）特許請求の範囲第１項又は第２項のうちいずれか
   １項に記載の眼底カメラを用いて偏光素子の回転角度毎
   に眼底を撮像して複数個の眼底画像を得ると共に、前記
   眼底を複数個の眼底部位に分割し、前記眼底画像につい
   てその対応する眼底部位を互いに比較して最も暗く撮像
   された眼底部位を眼底部位毎に決定し、その最も暗く撮
   像された眼底部位を画像片としてその最も暗く撮像され
   た眼底部位を含む眼底画像から切り出す作業を、全ての
   眼底部位について実行し、各眼底部位について最も暗く
   撮像された眼底部位からなる画像片を組み合わせて眼底
   画像を再構成して表示することを特徴とする画像表示方
   法。