JP2006314650A

JP2006314650A - 眼科撮影装置

Info

Publication number: JP2006314650A
Application number: JP2005142033A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Suzuki; 孝佳鈴木
Original assignee: Kowa Co Ltd
Current assignee: Kowa Co Ltd
Priority date: 2005-05-16
Filing date: 2005-05-16
Publication date: 2006-11-24
Anticipated expiration: 2025-05-16
Also published as: JP4769017B2

Abstract

【課題】簡単な構造で装置の小型化とコストダウンが図れると共に、光学調整も簡単で、眼底の同時立体撮影を良好に行なえる眼底撮影装置を提供する。
【解決手段】被検眼の前眼部と略共役な位置Ｐに配置される開口１２ａ、１２ｂを備えた撮影絞り１２が、結像レンズ１３の物体側焦点面に配置され、その像側焦点面に格子バリア１５が配置され、格子バリアを介して眼底像が撮影用ＣＣＤ１６の撮像面に導かれる。フォーカス調整時、撮影絞り１２、結像レンズ１３、格子バリア１５、ＣＣＤ１６は一体で移動されるので、被検眼視度に応じてピントを合わせても、撮影絞りの位置が、常に結像レンズ１３の物体側焦点面にあって、テレセントリックな光学系が維持され、画面の周辺で、凹状あるいは凸状に立体視されてしまうという現象がなくなり、また、格子バリアを配置することにより撮像面上で左右の眼底像がクロストークすることがなくなり、良好な立体視用の眼底像が得られる。
【選択図】図４

Description

本発明は、眼科撮影装置、更に詳細には、被検眼の眼底を立体撮影できる撮影光学系を備えた眼科撮影装置に関する。

従来の同時立体眼底カメラでは、下記の特許文献１及び２などに記載されているように、対物レンズに対して被検眼の前眼部と共役（瞳孔と共役）な位置に、上記左右の画像を得るための左右２つの孔（開口）が形成された２孔絞りが設けられ、その２つの孔を通過した眼底からの光束のそれぞれをプリズムなどで光路を２つに分けて左右一対の結像光学系のそれぞれに導き、フィルム面ないしは撮像素子の撮像面の左右別々の領域、或いは左右別々の撮像素子に結像して撮影するようになっていた。

更に、円柱レンズを使用して眼底像を撮像素子の画素に交互に入射して立体撮像する構成が特許文献３に記載されている。

また、被検眼前眼部からの反射光を除去する撮影絞りを、被検眼前眼部とほぼ共役な位置に維持しながら合焦レンズと連動して移動するようにした眼科撮影装置が知られている（特許文献４）。
特許第２６４２４１７号公報特許第２９３３９９５号公報特開平１０−１６５３７２号公報特開２００４−２０８７４４号公報

しかしながら、特許文献１、２などの従来の構成では、左右別々の２光路に左右一対の結像光学系の各レンズを配置する必要があったため、構成が複雑で装置が大型化してしまうとともに、左右２光路の光学調整が複雑で調整に時間がかかってしまうという問題があった。また、左右の画像を左右別々の領域ないし素子に別々に結像するため、左右の画像の位置を後から正確に合わせる作業が必要であるという問題があった。

また、特許文献３などの構成では、２孔絞りからの２つの画像（右像と左像）を撮像素子の交互に画素に入射させるようにしているが、例えば、画面の周辺では１画素に右像と左像が入射してしまい、良好な立体視ができないという問題があった。

また、眼底の立体撮影には、被検眼の視度の相違を考慮しなければならず、被検眼視度に合わせて合焦レンズを基準位置より移動させると、前眼部位置と２孔絞りとの共役関係が崩れるとともに、２孔絞りのそれぞれの孔を通過した光が規則正しく撮像素子の画素に交互に導かれなくなるという問題がある。

また、２孔絞りを合焦レンズの像側焦点面に配置し、結像レンズの物体側焦点面に２孔絞りを配置して像側テレセントリックな光学系を構成するにしても、基準視度（０ディオプタ）のときは、像側にテレセントリックであるので、正確な立体視ができるが、視度がプラス側あるいはマイナス側にずれると、フォーカス調整時、テレセントリック光学系が維持できなくなり、画面の周辺程凹状にあるいは凸状に立体視されてしまう、という問題がある。

そこで本発明は、上記のような問題を解消し、簡単な構造で装置の小型化とコストダウンが図れると共に、光学調整も簡単で、眼底の同時立体撮影を良好に行うことが可能な眼底撮影装置を提供することを課題とする。

本発明は、被検眼眼底を電子撮像手段で撮影する眼科撮影装置であって、
被検眼眼底部からの反射光を結像させる対物レンズと、
前記対物レンズの後方に配置された第１の結像レンズと、
前記第１の結像レンズの像側焦点面に配置された撮影絞りと、
物体側焦点面が前記撮影絞りの位置と一致するように配置された第２の結像レンズと、
前記第２の結像レンズの像側焦点面に配置され、眼底像を眼底面と共役な位置に配置された電子撮像手段に導く光学素子と、
前記第１の結像レンズ、撮影絞り、第２の結像レンズ、光学素子並びに電子撮像手段を光軸に沿って一体で移動させる移動手段とを備え、
前記対物レンズの物体側焦点面を被検眼前眼部と一致させるとともに、前記第１の結像レンズ、撮影絞り、第２の結像レンズ、光学素子並びに電子撮像手段を光軸に沿って一体で移動させてフォーカス調整を行うことを特徴とする。

本発明によれば、被検眼の視度の相違に応じてフォーカス調整を行っても、前眼部と共役な位置に配置される撮影絞りの位置は、常に第２の結像レンズの物体側焦点面にあって、テレセントリックな光学系が維持されるので、画面の周辺で、凹状あるいは凸状に立体視されてしまうという現象がなくなり、また、右眼と左眼用の眼底像を所定の画素列に導く光学素子を撮像手段の前に配置することにより、撮像面上で左右の眼底像がクロストークすることがなく、良好な立体視用の眼底像を得ることができる。

本発明は、立体視用ステレオ撮影が可能な眼科撮影装置であり、以下に添付図面を参照し、眼科撮影装置を、眼底カメラとした実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。

図１に示す眼底カメラには、被検眼Ｅの眼底Ｅｒを照明する照明光学系、照明された眼底を撮影する撮影光学系、眼底を観察する観察光学系が設けられている。照明光学系では、ハロゲンランプなどの光源１から発せられた光並びに凹面鏡２で反射した光は、可視カット赤外透過フィルタ３を介して赤外光となり、ストロボ４、コンデンサレンズ５を通過して、被検眼Ｅの前眼部（瞳）Ｅｐと共役な位置に配置された立体視用のスリット６を照明する。このスリット６からの照明光は、レンズ７を通過し、中心に穴の開いた穴あき全反射ミラー８で反射されてから対物レンズ９を経て、被検眼Ｅの前眼部Ｅｐより眼底Ｅｒに入射し、眼底Ｅｒを赤外光で照明する。

眼底Ｅｒからの反射光は、対物レンズ９、穴あき全反射ミラー８の穴を通過して、眼底上の撮影範囲を決める撮影マスク１０を経て合焦レンズとしての第１の結像レンズ１１に入射する。撮影マスク１０は、対物レンズ９と第１の結像レンズ１１間の眼底共役位置Ｒに配置されており、第１の結像レンズ１１の像側焦点面には、２つの円形な開口１２ａ、１２ｂを有し、前眼部からの反射光を除去する撮影絞り（２孔絞り）１２が配置される。撮影絞り１２を通過した眼底像は、撮影絞り１２の開口１２ａと１２ｂにより右眼用の光束と、左眼用の光束に分離されてから、第２の結像レンズ１３に入射する。撮影絞り１２は、第２の結像レンズ１３の物体側焦点面に配置され、第２の結像レンズ１３を通過した光束は、リターンミラー１４で反射され、眼底Ｅｒ並びに撮影マスク１０と共役な位置に配置された赤外光に感度を有する観察用ＣＣＤ１７に入射する。

リターンミラー１４が光路から離脱すると、眼底からの光束は、眼底Ｅｒ並びに撮影マスク１０と共役な位置に配置された電子撮像手段としての可視光に感度を有する撮影用ＣＣＤ１６に入射する。撮影用ＣＣＤ１６は、マトリックス状に配置された多数の画素を有しており、この撮影用ＣＣＤ１６の撮像面に近接して、光学素子としての格子バリア１５が配置される。この格子バリア１５は、スリット状の開口が複数平行に等間隔に配置された格子型遮光板で、第２の結像レンズ１３の像側焦点面に配置され、この第２の結像レンズ１３の物体側焦点面には、上述したように撮影絞り１２が配置され、テレセントリックな光学系を構成している。

なお、図１では、撮影絞り１２は、光束を図面上で上下に分割するように図示されており、また、格子バリア１５のスリットの延びる方向は、紙面に垂直な方向に図示されているが、実際には、撮影絞り１２は、光束を、左右方向（図１で紙面に垂直な方向）に分割し、格子バリア１５の各スリットは紙面に平行な方向に延びている。

図２、図３は、瞳像と眼底像の光線の経路を示すもので、煩雑さを避けるため、図１で示した照明光学系やリターンミラーや観察用ＣＣＤ１７の観察光学系は、省略されている。

アライメントが完了したときには、対物レンズ９の物体側焦点面は、前眼部Ｅｐないしその近傍になるようになり、そのときの瞳像の光線経路が図２（Ａ）と図３（Ａ）に示されている。前眼部は、対物レンズ９の物体側焦点面にあるので、対物レンズ９を通過した瞳像を形成する光束は、テレセントリックな光束となり、瞳像は、第１の結像レンズ１１によりその像側焦点面に配置された撮影絞り１２の位置に結像される。従って、撮影絞り１２は、瞳と共役な位置Ｐにあり、また撮影絞り１２は、第２の結像レンズ１３の物体側焦点面に配置されるので、第２の結像レンズ１３を通過した光束は、テレセントリックな光束となる。なお、図２（Ａ）は、光軸に沿った光線を示しているので、撮影絞り１２は、便宜上中心に孔のあいた１孔絞りとして図示されている。

一方、眼底像の光線経路が図２（Ｂ）、図３（Ｂ）に図示されており、フォーカス調整（ピント調整）は、撮影マスク１０が対物レンズ９により形成される眼底像の位置にきて、眼底像が撮影用ＣＣＤ１６に結像されるように行われる。被検眼の視度により、対物レンズ９により形成される眼底像の位置が異なるので、結像レンズを光軸方向に移動させて眼底像が撮影用ＣＣＤ１６に結像されるように調節するが、本発明では、図２（Ａ）、図３（Ａ）に示した瞳共役の関係、並びに第２の結像レンズでの像側テレセントリックな光学系を維持するために、撮影マスク１０、第１の結像レンズ１１、撮影絞り１２、第２の結像レンズ１３、格子バリア１５、撮影用ＣＣＤ１６、それに図１に示した観察光学系を構成するリターンミラー１４、観察用ＣＣＤ１７を一体化して、手動あるいはモータドライブなどの移動手段２０により、２重矢印線で示したように、光軸方向に一体的に移動させる。この移動手段２０により移動される部分が、図１〜図３で一点鎖線で囲まれて図示されており、また、図１〜図３で、眼底と共役な位置がＲで、瞳と共役な位置がＰで示されている。

また、撮影絞り１２より後の構成が、図４、図５に詳細に示されている。図４に示したように、格子バリア１５は、紙面に垂直に延びる各スリット１５ａの幅Ｈが、撮影用ＣＣＤ１６の画素幅Ｈとほぼ同じ値となり、格子バリア１５のスリットのピッチＰが、撮影用ＣＣＤ１６の画素ピッチの２倍となり、格子バリア１５の各スリット１５ａの中心位置が、撮影用ＣＣＤ１６の隣接する２つの画素間の境界位置とほぼ一致するように、配置される。また、同図で、Ｄは撮影絞り１２の２つの開口１２ａと１２ｂ間の距離、つまり瞳分割距離を、ｆは第２の結像レンズ１３の焦点距離を示しており、上述したように、撮影絞り１２は、第２の結像レンズ１３の物体側焦点面に、また格子バリア１５は、その像側焦点面に配置される。

このような構成において、光源１を点灯して、被検眼Ｅの眼底Ｅｒを赤外光で照明し、眼底からの反射光を観察用ＣＣＤ１７に導いてその画像を観察することにより、アライメントを行い、また移動手段２０により図１〜図３で一点鎖線で囲んだ部分１０〜１７を、光軸に沿って移動させてピント合わせを行う。

アライメントは、図２（Ａ）、図３（Ａ）に示したように、対物レンズ９の物体側焦点面が前眼部（瞳）位置と一致するように、あるいはその近傍にくるように行われる。また、ピント合わせは、移動手段２０により、撮影マスク１０、第１の結像レンズ１１、撮影絞り１２、第２の結像レンズ１３、格子バリア１５、撮影用ＣＣＤ１６、それにリターンミラー１４、観察用ＣＣＤ１７を一体的に移動させて、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）に示したように、対物レンズ９で結像される眼底像の位置に、撮影マスク１０がくるように行う。このとき、撮影マスク１０は、観察用ＣＣＤ１７と撮影用ＣＣＤ１６とは共役な関係にあるので、鮮明な眼底像が観察用ＣＣＤ１７に結像され、ピントが合っていることを確認できる。またリターンミラー１４が光路から離脱した場合には、鮮明な眼底像が撮影用ＣＣＤ１６に撮影される。

このように、アライメントとピント合わせが終了すると、リターンミラー１４が光路から離脱され、ストロボ４が発光される。ストロボ光で照明された眼底からの光束は、対物レンズ９、穴あき全反射ミラー８の穴、撮影マスク１０、第１の結像レンズ１１を通過して、撮影絞り１２に入射し、その開口１２ａと１２ｂにより右眼用の光束と、左眼用の光束に分離される。

図５（Ａ）に示したように、開口１２ａを通過する実線で示した右眼用の光束（瞳像）は、第２の結像レンズ１３を通過した後、略平行光束（テレセントリックな光束）となり、格子バリア１５のスリット１５ａに入射してから、図６（Ａ）に示した撮影用ＣＣＤ１６の右眼用の画素列（点で塗りつぶした部分）Ｒ１〜Ｒ５に入射する。また、開口１２ｂを通過する点線で示した左眼用の光束（瞳像）は、第２の結像レンズ１３を通過した後、同様に略平行光束でテレセントリックな光束となり、格子バリア１５のスリット１５ａに入射してから、撮影用ＣＣＤ１６の左眼用の画素列（白色の部分）Ｌ１〜Ｌ５に入射する。

また、図５（Ｂ）に示したように、開口１２ａを通過する右眼用の眼底像が、撮影用ＣＣＤ１６の画素列Ｒ１〜Ｒ５に結像され、開口１２ｂを通過する左眼用の眼底像が、画素列Ｌ１〜Ｌ５に結像される。この撮影用ＣＣＤ１６の画素列Ｒ１〜Ｒ５；Ｌ１〜Ｌ５の配置が概略図６（Ａ）に図示されている。

このように、本発明では、フォーカス調整は、撮影マスク１０、第１と第２の結像レンズ１１、１３、撮影絞り１２、格子バリア１５、撮影用ＣＣＤ１６（それにリターンミラー１４と観察用ＣＣＤ１７）を一体で移動させて行われるので、例えば、被検眼の視度の固体差に合わせてフォーカス調整を行っても、前眼部と共役な位置Ｐ（撮影絞り１２の位置）は、常に第２の結像レンズ１３の物体側焦点面にあって、テレセントリックな光学系が維持されるので、実際には平面でも、画面の周辺では、凹状あるいは凸状に立体視されてしまうという現象がなくなり、また、図４に示したようなサイズの格子バリア１５を撮影用ＣＣＤ１６の前面に近接して配置することにより、撮影絞り１２の一方の開口１２ａを通過した眼底像は、それぞれ１列おきに右眼用の画素列Ｒ１〜Ｒ５に入射し、左眼用の画素列Ｌ１〜Ｌ５には入射することなく、また、他方の開口１２ｂを通過した眼底像は、左眼用の画素列Ｌ１〜Ｌ５に入射して、右眼用の画素列Ｒ１〜Ｒ５には入射することはないので、ＣＣＤの撮像面上で左右の眼底像がクロストークすることがなく、良好な立体視用の眼底像を得ることができる。

なお、上述した格子バリアは、格子型遮光板からなる光学素子であるが、それに代えて、レンチキュラー型光学素子を用いることもでき、その例が図７（Ａ）と図７（Ｂ）に図示されている。図７（Ａ）は、レンチキュラープリズム３０を用いたもので、プリズムピッチ（プリズムの谷間の距離）Ｐが画素幅Ｈの２倍となっており、各プリズム３０ａの頂点が撮影用ＣＣＤ１６の隣接する２つの画素間の境界と一致するように、また、各プリズム３０ａの頂点が第２の結像レンズ１３の像側焦点面に位置するように配置される。また、図７（Ｂ）は、レンチキュラーレンズ３１を用いたもので、レンズピッチ（レンズの谷間の距離）Ｐが画素幅Ｈの２倍となっており、各レンズ３１ａの頂点が撮影用ＣＣＤ１６の隣接する２つの画素間の境界と一致するように、また、各レンズ３１ａの頂点が第２の結像レンズ１３の像側焦点面に位置するように配置される。いずれの構成でも、撮影絞り１２の一方の開口１２ａを通過した眼底像は、プリズム面あるいはレンズ面により偏向されて、一列おきに右眼用の画素列（斜線部分）に結像され、他方の開口１２ｂを通過した眼底像は、一列おきに左眼用の画素列（白色部分）に結像され、格子バリアを用いたときの同じ効果が得られる。

なお、撮像手段として単板のカラーＣＣＤを用いる場合は、各画素は、通常３色フィルターにより図６（Ｂ）に示したような色感度を有する。このような色特性で、上述したように一列おきの画素列でそれぞれ右眼用と左眼用の画像を取得すると、例えば、左眼用の画像は、ＲとＧ、右眼用の画像は、ＧとＢとなり、左右で異なった色合いの画像となってしまう。そこで、図６（Ｂ）に示したように、格子バリア（あるいはレンチキュラーレンズないしレンチキュラープリズム）により、撮影絞りの一方の開口１２ａからの眼底像をカラーＣＣＤ１６’の隣接する２つの画素列（点で塗りつぶした部分）に２列おきに導き、他方の開口１２ｂからの眼底像をその間の２列の画素列（白の部分）に導くようにする。このために、格子スリットを用いる場合には、スリット幅を２倍（２Ｈ）とし、スリットピッチも２倍（４Ｈ）とする。またレンチキュラープリズムあるいはレンチキュラーレンズを用いる場合は、プリズムピッチないしプリズムピッチを２倍（４Ｈ）とする。このようにすることにより、左右で同じ色合いの画像を取得することができる。なお、図６（Ｂ）でＲの感度を有する画素は、赤外域の光も受光するものとする。

以上の実施例で、撮影用ＣＣＤ１６で撮像された画像は、例えば、市販のレンチキュラー方式のモニタ、パララックスバリア方式のモニタなどの表示手段で立体表示でき、また偏光メガネを使用して立体視することができる。

また、上述した実施例で、撮影絞り１２と、撮影用ＣＣＤ１６の前に配置される格子バリア１５、レンチキュラープリズム３０ないしレンチキュラーレンズ３１を光路に着脱可能に設けることもできる。その場合には、これらの素子を光路から離脱させることにより、単眼撮影を行うことができる。この場合には、撮影絞り１２を、１孔の撮影絞りに代え、また照明光学系に配置されるスリット６を単眼用の照明スリットに置き換えるようにする。

本発明の眼科撮影装置の光学系を示した光学配置図である。（Ａ）は瞳像の光線経路を示す説明図、（Ｂ）は眼底像の光線経路を示す説明図である。（Ａ）は瞳像を基準とした主光線の経路を示す説明図、（Ｂ）は眼底像を基準とした主光線の経路を示す説明図である。撮影絞りの開口を通過する光線の経路を詳細に示した説明図である。（Ａ）は撮影絞りの開口を通過する瞳像の光線経路を示した説明図、（Ｂ）は撮影絞りの開口を通過する眼底像の光線経路を示した説明図である。（Ａ）は撮影用ＣＣＤの画素列の配置を示す説明図、（Ｂ）はカラーＣＣＤの画素列の配置を示す説明図である。撮影用ＣＣＤの前にレンチキュラー型光学素子を配置したときの光線経路を示す説明図である。

符号の説明

９対物レンズ
１０撮影マスク
１１第１の結像レンズ
１２撮影絞り
１３第２の結像レンズ
１５格子バリア
１６撮影用ＣＣＤ
１７観察用ＣＣＤ
２０移動手段
３０レンチキュラープリズム
３１レンチキュラーレンズ

Claims

被検眼眼底を電子撮像手段で撮影する眼科撮影装置であって、
被検眼眼底部からの反射光を結像させる対物レンズと、
前記対物レンズの後方に配置された第１の結像レンズと、
前記第１の結像レンズの像側焦点面に配置された撮影絞りと、
物体側焦点面が前記撮影絞りの位置と一致するように配置された第２の結像レンズと、
前記第２の結像レンズの像側焦点面に配置され、眼底像を眼底面と共役な位置に配置された電子撮像手段に導く光学素子と、
前記第１の結像レンズ、撮影絞り、第２の結像レンズ、光学素子並びに電子撮像手段を光軸に沿って一体で移動させる移動手段とを備え、
前記対物レンズの物体側焦点面を被検眼前眼部と一致させるとともに、前記第１の結像レンズ、撮影絞り、第２の結像レンズ、光学素子並びに電子撮像手段を光軸に沿って一体で移動させてフォーカス調整を行うことを特徴とする眼科撮影装置。
前記撮影絞りは２つの開口を備えた絞りであり、前記光学素子は、撮影絞りの一方の開口からの眼底像を電子撮像手段の画素列に１列おきに導き、他方の開口からの眼底像を前記１列おきの画素列間の画素列に導くことを特徴とする請求項１に記載の眼科撮影装置。
前記撮影絞りは２つの開口を備えた絞りであり、前記光学素子は、撮影絞りの一方の開口からの眼底像を電子撮像手段の隣接する２つの画素列に２列おきに導き、他方の開口からの眼底像を前記２つの画素列間の２列の画素列に導くことを特徴とする請求項１に記載の眼科撮影装置。
眼底上の撮影範囲を決める撮影マスクが前記第１の結像レンズ前方の眼底共役位置に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の眼科撮影装置。
前記撮影マスクが移動手段により連動して移動されることを特徴とする請求項４に記載の眼科撮影装置。
前記撮影絞りと前記光学素子が光路に挿脱可能に設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の眼科撮影装置。
前記光学素子がスリット状の開口を複数備えた格子型遮光板であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の眼科撮影装置。
前記光学素子がレンチキュラー型光学素子であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の眼科撮影装置。