JP2014094118A - 眼科撮影装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 スプリットＡＦにおいて、眼底観察状態移行直後であっても、好適なデフォーカス状態を早期に得る眼科撮影装置を提供する。
【解決手段】 眼底観察状態移行直後の焦点状態検出時であって、合焦判定手段によりデフォーカス量が所定値以上であると判定された場合には眼底観察照明を消灯し、撮影直前の合焦状態が得られていると判定された場合には、眼底観察照明を点灯することで検者は撮影直前の眼底状態を確認することが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は眼科撮影装置及び眼科撮影方法に関する発明である。

眼科撮影装置において、特許文献１によれば、自動合焦や自動アライメントの精度を高めるために、指標光束を用いた検出処理をする際には、その他の光束を減光することによって、指標光束の検出性を高める技術が提案されている。

特開平５−９５９０７号公報

スプリット指標の評価値に基づくスプリットＡＦ（スプリット自動合焦の操作、以下スプリットＡＦ或いはＡＦと称する。）を実施する際に、ＡＦを行う前の状態がデフォーカス量の多い状態であるときには、眼底観察像のボケが大きく見苦しい画像となる場合ある。また、この場合、スプリット指標像のボケが大きく、算出されたスプリット指標の評価値の精度が低いものとなってしまう可能性もある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、スプリットＡＦの実施に際して安定的に好適な合焦状態を得ることを可能とする眼科撮影装置及び撮影方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る眼科撮影装置は、被検眼の眼底に対して投影される少なくとも一対のフォーカス指標を用いたスプリット自動合焦を行い、撮像手段により前記眼底の眼底像を撮像する眼科撮影装置において、
前記眼底を照明する眼底照明手段と、
前記スプリット自動合焦を行う合焦手段と、
前記合焦手段により得られた合焦状態を判定する合焦状態判定手段と、
前記合焦状態判定手段による判定結果に応じて、前記眼底照明手段による前記眼底の照明を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る眼科撮影方法は、被検眼の眼底に対して投影される少なくとも一対のフォーカス指標を用いたスプリット自動合焦を行い、合焦を行った後に撮像手段により前記眼底の眼底像を撮像する眼科撮影方法において、
合焦手段により前記スプリット自動合焦を行う合焦工程と、
前記合焦手段により得られた合焦状態を判定する合焦状態判定工程と、
前記合焦状態判定工程による判定結果に応じて、眼底照明手段による前記眼底の照明を制御する制御工程と、を有することを特徴とする

本発明によれば、第一に眼底像に対する最初のＡＦを実施する際には、眼底観察光量を消灯、もしくは減光することによって、デフォーカス量の大きな見難い眼底像を認識することがなく、撮影者は不快な思いをせずに観察ができる。第二に最初のＡＦを実施する際に、ボケたスプリット指標を評価するにあたり、眼底観察光量を消灯、もしくは減光することによって、より高精度にて評価を実施することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る眼科撮影装置を説明する概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る眼科撮影装置を説明する電気ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る眼科撮影方法を説明するフローチャートである。 デフォーカス量とスプリット像との関係を示す図である。 撮影シーケンスの全体を示すフローチャートである。

［第一の実施形態］
本発明の第一の実施形態に係る眼科撮影装置である眼底カメラ及びこれを用いた撮影方法の詳細を図１乃至図４に基づいて説明する。

図１は本発明の第一の実施例を説明する概略構成図である。
この眼底カメラは、大まかに分けて撮影光源部Ｏ１、観察光源部Ｏ２、照明光学系Ｏ３、撮影／照明光学系Ｏ４、撮影光学系Ｏ５、内部固視灯部Ｏ６から構成される。撮影光源部Ｏ１または観察光源部Ｏ２によって射出された光束は照明光学系Ｏ３、撮影/照明光学系Ｏ４を経て被検者眼底部を照明し、その像は撮影／照明光学系Ｏ４、撮影光学系Ｏ５を経て撮像素子に結像される。

撮影光源部Ｏ１は以下の構成により白色光のリング照明を作り出す。１１は光量検出手段でありＳＰＣやＰＤなど既知の光電変換を利用したセンサである。１２はミラーであり、ガラス板にアルミや銀の蒸着を施したものやアルミ板などで構成される。１３は撮影光源でありガラス管の中にＸｅを封入し電圧を印加することで発光し、撮影時に眼底像を記録するために十分な強度の白色光を得ることが可能である。また、近年ではＬＥＤの大光量化が進められており、環状に配置したＬＥＤアレイでも実現可能である。

１４は撮影コンデンサレンズであり、一般的な球面レンズである。１５は撮影リングスリットであり環状の開口を持った平板である。１６は撮影水晶体バッフルであり、これも環状の開口を持った平板である。Ｘｅ管１３から射出された光束は眼底方向に向かう光束に加え、反対側に射出された光束がミラー１２によって反射され眼底方向に向かう光束となる。このために、撮影光源１３の発光光量はミラー１２がないものに比べて少なくて済む。ミラー１２は平面としており、光のムラを生じさせないとともに、撮影光源１３に対する距離的制約もない。光束はさらに撮影コンデンサレンズ１４によって眼底に向けて集光され、撮影リングスリット１５によって前眼部を通過するさいの光束形状を環状となるよう成形し、さらに撮影水晶体バッフル１６によって、被検眼水晶体へ投影される光束を制限し、眼底像に不要な被検眼の水晶体からの反射光が発生することを防いでいる。

観察光源部Ｏ２は以下の構成により赤外光のリング照明を作り出す。１７は観察光源であり、ハロゲンランプやＬＥＤなど連続発光可能な光源であり素子の特性や光学フィルタによって赤外光を発する。１８は観察コンデンサレンズであり、一般的な球面レンズである。１９は観察リングスリットであり環状の開口を持った平板である。２０は観察水晶体バッフルであり、これも環状の開口を持った平板である。これらは撮影光源部Ｏ１と光源の種類が異なるだけであり、観察コンデンサレンズ１８で集光し、観察リングスリット１９で前眼部での光束の形状を整え、観察水晶体バッフル２０で眼底像への水晶体からの反射光の発生を防いでいる。

照明光学系Ｏ３にて撮影光源部Ｏ１、観察光源部Ｏ２で作られた光束をリレーするとともに、眼底像の焦点合わせのための指標像を造りこむ。２１はダイクロイックミラーであり、赤外光を透過、可視光を反射する。撮影光源部Ｏ１で作られた可視光による光束は反射して、観察光源部Ｏ２で作られた赤外光による光束は透過して照明光学系Ｏ３に導光される。２２は照明リレーレンズ１、２４は照明リレーレンズ２であり、これらによってリング照明は被検眼に結像される。２３はスプリットユニットであり、フォーカス指標を投影するためのフォーカス指標光源２３ａと、光源を分割するためのプリズム２３ｂ、フォーカス指標の外形を示すフォーカス指標マスク２３ｃとで構成される。さらにこれらの観察時に照明光学系Ｏ２に進入し、図中矢印方向に移動することでフォーカス指標を光軸方向にシフト移動させる移動機構と、撮影時に照明光学系Ｏ３から退避させる進退機構とから構成されている。これら眼底を照明する構成は、本発明において眼底を照明する眼底照明手段を構成する。

Ｍ１はスプリットシフト駆動モータ、Ｓ１はスプリット位置センサであり、スプリットユニット２３をシフト駆動してフォーカス指標の焦点を合わせ、かつ、その停止位置を検出する。またＭ２はスプリットユニット１８を照明光学系Ｏ３に対して進退させるためのスプリット進退駆動モータであり、眼底観察時には照明光学系Ｏ３内に進入させ、観察像の中にスプリット指標を投影し、撮影時には照明光学系Ｏ３からスプリットユニット２３を退避させ、撮影像の中にフォーカス指標が写りこむことが無いように制御される。２５は角膜バッフルであり、眼底像に不要な被検眼の角膜からの反射光の発生を防ぐ。

撮影／観察光学系Ｏ４は被検眼２８の眼底に対して照明光束を投影するとともに、被検眼眼底像を導出する。２６は穴あきミラーであり、外周部がミラー、中央部が穴となっている。照明光学系Ｏ３から導かれた光束はミラー部分で反射して、対物レンズ２７を介して被検眼眼底を照明する。照明された被検眼眼底像は対物レンズ２７を戻り、穴あきミラー２６の中央部の穴をとおって撮影光学系Ｏ５に導出される。

撮影光学系Ｏ５は被検眼眼底像の焦点調節を行ったうえで撮像素子に結像する。２９はフォーカスレンズであり穴明きミラー２６の中央の穴を通過した撮影光束の焦点調節を行うためのレンズであり、図中矢印方向に移動することで焦点調節を行う。Ｍ３はフォーカスレンズ駆動モータ、Ｓ３はフォーカスレンズ位置センサであり、フォーカスレンズ２９を駆動して焦点を合わせると共に、その停止位置を検出する。３１は撮像素子であり、撮影光を光電変換する。撮像手段を構成する撮像素子３１で得られた電気信号は、デジタルデータとすべく不図示の処理回路によってＡ-Ｄ変換され、赤外観察時には、不図示の表示器に表示され、撮影後には、不図示の記録媒体に記録される。

内部固視灯部Ｏ６はハーフミラー３０によって撮影光学系Ｏ５から光路が分割され、その光路に対して内部固視灯ユニット３２が対向している。内部固視灯ユニット３２は複数のＬＥＤによって構成され、固視灯位置指定部材６６（図２参照。）によって検者が選択した固視部に対応した位置のＬＥＤを点灯させる。被検者が点灯したＬＥＤを固視することで、検者は所望の向きの眼底像を得ることができる。
焦点操作部材３３は検者が操作したときに、その停止位置を焦点操作部材位置センサＳ４によって検出可能となっている。

図２は本発明の第一の実施形態を説明する眼底カメラの撮影部に関わる電気ブロック図である。この眼底カメラはＣＰＵ６１によって以下の全ての動作が制御されている。撮影光源制御回路は撮影前に撮影光源１３を発光するためのエネルギーを充電し、撮影時に充電した電気エネルギーを放電し、撮影光源１３を発光させる。Ｍ１駆動回路６３は焦点操作部材位置センサＳ４の出力に対応した位置にスプリットユニット２３が移動するようにスプリットシフト駆動モータＭ１を駆動する。

Ｍ２駆動回路は撮影前後にスプリットユニット２３が観察光学系Ｏ２に対して進退するようスプリット進退駆動モータＭ２を駆動する。Ｍ３駆動回路はＭ２駆動回路６４と同様、焦点操作部材位置センサＳ４の出力に対応した位置にフォーカスレンズ２９が移動するようにフォーカスレンズ駆動モータＭ３を駆動する。電源スイッチ６７は眼底カメラの電源状態を選択するスイッチ、撮影スイッチ６８は眼底カメラで撮影を実行するためのスイッチである。

ここまでは、本発明の第一の実施形態を構成する眼底カメラの全体像を説明してきた。ここからは、本発明の第一の実施形態を構成する眼底カメラのＡＦ動作に関して詳細に説明を行う。

図３乃至図４は本発明の第一の実施例のＡＦ動作に関するフローチャート及びデフォーカス量とスプリット像との関係を示す図である。
図３に基づいてＡＦ動作のフローを説明する。

（Ｓ００）から開始する。
（Ｓ０１）にて撮像素子３１から得られる眼底観察像を取得する。
（Ｓ０２）にて取得した観察像から２つのスプリット輝点を抽出し、それぞれの重心位置を算出する。
（Ｓ０３）にて２つのスプリット輝点の重心位置のy軸方向の差を求める。
（Ｓ０４）にて２つのスプリット輝点の差から、現在のスプリット／フォーカス状態に対して、あとどれだけスプリット／フォーカスを移動したら合焦状態になるのかを算出する。

（Ｓ０５）にてスプリット/フォーカスを（Ｓ０４）で求めた方向に移動させ、（Ｓ０６）にて、（Ｓ０４）で求めた量の移動を完了したら（Ｓ０７）にて終了となる。
（Ｓ０７）の時点でフォーカスもスプリットも合焦状態で停止している。以上の操作は、本発明においてスプリット自動合焦を行うために前述した個々の構成、例えばＭ３駆動回路６５、フォーカスレンズ位置センサＳ３等によって構築される合焦手段により実行される。

図４にてデフォーカス量とスプリット像の関係を説明する。
左から右に、準にデフォーカス量が大きくなっている。左側の図はデフォーカス量が小さい状態、左右のスプリット輝点がy方向にずれることなく並んでいる。スプリット輝点もフォーカスが合った状態であり鮮鋭に表示されている。中央の図は左側よりも若干デフォーカス量が増え、左右のスプリット輝点が上下にずれている。スプリット輝点も同様にデフォーカス量が増えるので、やや鮮鋭さを失い、周辺がボケ始めている。右側の図はデフォーカス量が非常に大きい状態であり、左右のスプリット輝点の上下ズレ量が非常に大きい。同時に個々のスプリット輝点は大きくボケている。

このようにデフォーカス量が大きくなるとスプリット輝点がボケてしまい、背景像の中に埋もれてしまう。従って図３（Ｓ０２）にてスプリット輝点を抽出、重心位置を算出する際に、画像から背景情報を消去してスプリット輝点情報のみを抽出することが困難になる。その結果として、算出されたデフォーカス量の信頼性が低下する。

図５は撮影シーケンス全体を表わすフローチャートである。
図５に基づいて撮影シーケンスの全体を説明する。

（Ｓ３０）にて撮影シーケンスを開始する。
（Ｓ３１）にて、まず前眼観察照明を点灯する。これにより検者は被検者の前眼部を観察することが可能となる。
（Ｓ３２）にて検者が前眼アライメントを行う。不図示の前眼スプリットが合致するよう作動距離を調整しつつ、瞳孔が画面中心に位置するように、調整する。

（Ｓ３３）にて眼底カメラは前眼アライメントの状態を判定し、前眼アライメントが完了していなければ（Ｓ３２）に戻り、前眼アライメントが完了していれば（Ｓ３４）に進む。
（Ｓ３４）では眼底観察切換えを行う。具体的には不図示の前眼観察鏡筒を退避させ、眼底観察状態とする。また、前眼観察照明は消灯し、スプリット輝点を点灯する。これで被検者眼底に対して、ラフアライメントが完了した状態で、さらにスプリット輝点を投影している状態となるが、眼底観察照明は点灯していないので、眼底像の観察はできない。

（Ｓ３５）ではＡＦ１の測距を行う。これはラフアライメント後の被検者眼底像に対して概ね合焦させるために行うものである。測距完了後スプリット/フォーカスを移動して合焦状態に移行させる。
（Ｓ３６）にてＡＦ１完了判定を行う。２つのスプリット輝点の重心位置のｙ方向差分が所定値以下に収まっていればＡＦ１完了と判定し（Ｓ３７）に、収まっていなければ（Ｓ３５）に戻って再度ＡＦ１動作を行う。以上の操作は、ＣＰＵ６１において、合焦状態を判定する合焦状態判定手段として機能するモジュール領域により実行される。また、前述したｙ方向の差分の所定値は、本発明における第一の閾値に対応する。

（Ｓ３７）では眼底観察照明を点灯するとともに、ＷＤ輝点も点灯し、眼底ファインアライメント状態に移行する。即ち、合焦判定手段による判定結果が第一の閾値以下の場合には、制御手段であるＣＰＵ６１は眼底照明手段立つ眼底観察照明を点灯する制御を実行する。この状態で検者は眼底像とともに、ＷＤ輝点も観察できるので、ＷＤ輝点の位置/ボケ量に応じてファインアライメントを行うことが可能になる。
（Ｓ３８）では検者がマニュアルにて眼底ファインアライメントを行う。
（Ｓ３９）では眼底ファインアライメントの完了判定を行っている。撮像素子３１から得られた眼底観察像からＷＤ像を抽出し、その位置/ボケ量を眼底カメラにて評価、眼底ファインアライメント状態を認識し、完了判定を行う。完了していれば（Ｓ４０）に進み、完了していなければ（Ｓ３８）に戻る。

（Ｓ４０）ではＡＦ２の測距を行う。これは撮影直前に最終的なＡＦを行うための測距である。さらにスプリット／フォーカスを駆動して合焦状態に移行する。
（Ｓ４１）ではＡＦ２完了判定を行う。この判定基準は最終的なＡＦであることと、すでにＡＦ１を完了しており、デフォーカス量の少ない状態での測距結果に基づくＡＦであることから、（Ｓ３６）よりも厳しい判定基準とすることが望ましい。当該判定基準は本発明における第二の閾値に対応し、合焦状態の判定結果が該第二の閾値以下の場合にフローは次のステップに移行する。よって、第一の閾値は第二の閾値に対して大きく設定されている。また、同様の理由から（Ｓ４１）ＡＦ２測距におけるスプリット判定範囲は（Ｓ３５）ＡＦ１測距におけるスプリット判定範囲よりも狭めて、測距時間の短縮を図ることが可能である。即ち、第一の閾値と判定結果とを比較する際の合焦状態の検出範囲である第一の合焦状態検出範囲は、第二の閾値と判定結果とを比較する際の合焦状態の検出範囲である第二の焦点状態検出範囲よりも狭く設定されることが好ましい。

（Ｓ４２）では眼底観察照明、スプリット輝点、ＷＤ輝点を消灯し撮影に備える。
（Ｓ４３）では最終的な撮影動作を行う。
（Ｓ４４）では撮影終了後、次の撮影に備えるために、不図示の前眼観察鏡筒を挿入し、前眼観察照明を点灯し、眼底カメラを前眼観察状態に移行させて、（Ｓ４５）に進んで一連のシーケンスを完了する。

この一連のシーケンスの中で（Ｓ３５）ＡＦ１では眼底観察状態にあってスプリット輝点のみを点灯し、眼底観察照明やＷＤ輝点は消灯している。一方（Ｓ４０）ＡＦ２ではスプリット輝点はもちろん、眼底観察照明やＷＤ輝点も点灯している。これはＡＦ１の時にはデフォーカス量が大きい可能性があり、検者に対して表示したとしても、著しくボケた画像で見る価値がない可能性があることによる。また、図４に示した通り、デフォーカス量が大きいと、スプリット輝点も大きくボケているので、眼底観察照明を点灯し、眼底像が写っていると、スプリット輝点の評価の信頼性が落ちてしまうことも考えられる。しかしＡＦ２では、撮影直前のアライメントが完了した画像が、最終的によりピントが合った状態で撮影されることを検者が確認することできる。

さらに、ＡＦ２を行う上でもＡＦ１を済ませているためにデフォーカス量が小さく、背景に眼底像があってもスプリット輝点を正確に捉える事が可能である。このような状態の違いに基づいて、ＡＦ１とＡＦ２で、照明状態の違いを設けることで、より使いやすく、精度の高いＡＦが実現可能となる。

例えば、スプリット指標の評価値に基づくスプリットＡＦ（自動合焦操作、以下ＡＦと称する。）を実施する際に、その他の光束を減光することは、ＡＦ動作時にはその他の、アライメントや固視誘導といった準備動作を行えないことを意味する。つまり撮影者がフォーカス以外の操作を行いたいのに行えない状態を生じてしまい、使い勝手の悪いものとなってしまう。本発明によれば、このような使い勝手の悪さについても改善が可能となる。

また、二回目以降のAFを行うに当たり、眼底観察に最適な眼底観察光量にて照明を行うことによって、フォーカス以外の操作を常に行うことが可能となるとともに、撮影者がＡＦ状態を把握するための最適な画像を提供することが可能となる。

［その他の実施形態］
第一の実施形態においては、一回目の測距時には合焦するまで眼底観察照明を消灯する例を示した。

しかしながら、必ずしも合焦するまで消灯する必要はなく、最低限、測距時に消灯していれば、測距精度の向上という目的は達成できる。大きくボケた画像を表示しない、という目的に対しては、以下の幾つかの動作によって演出性を持って合焦動作を表現することが可能である。例えば、(1) 合焦動作中にデフォーカス量が所定値以下となるときに点灯する、(2) 合焦動作開始後、所定時間経過後に点灯する、或いは、(3) 測距完了後、徐々に眼底観察照明の輝度を増す、等が例示できる。

（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Ｏ１・・・撮影光源部、Ｏ２・・・観察光源部、Ｏ３・・・照明光学系、Ｏ４・・・撮影／照明光学系、Ｏ５・・・撮影光学系、Ｏ６・・・内部固視灯部
１１・・・光量検出手段、１２・・・ミラー、１３・・・撮影光源、１４・・・撮影コンデンサレンズ、１５・・・撮影リングスリット、１６・・・撮影水晶体バッフル

Claims (11)

1. 被検眼の眼底に対して投影されるフォーカス指標を用いた自動合焦を行い、撮像手段により前記眼底の眼底像を撮像する眼科撮影装置において、
   前記眼底を照明する眼底照明手段と、
   前記自動合焦を行う合焦手段と、
   前記合焦手段により得られた合焦状態を判定する合焦状態判定手段と、
   前記合焦状態判定手段による判定結果に応じて、前記眼底照明手段による前記眼底の照明を制御する制御手段と、を有することを特徴とする眼科撮影装置。
2. 前記合焦判定手段による前記判定結果が第一の閾値以下の場合に、前記制御手段は前記眼底照明手段を点灯して前記眼底の観察状態を構成し、
   前記判定結果が第二の閾値以下の場合に、前記制御手段は前記眼底照明手段を消灯して前記眼底の撮影の状態を構成することを特徴とする請求項１に記載の眼科撮影装置。
3. 前記第一の閾値は、前記第二の閾値に対して大きく設定されていることを特徴とする請求項２に記載の眼科撮影装置。
4. 前記第一の閾値と前記判定結果とを比較する際の合焦状態の検出範囲である第一の合焦状態検出範囲に比べ、前記第二の閾値と前記判定結果とを比較する際の合焦状態の検出範囲である第二の焦点状態検出範囲を狭く設定していることを特徴とする請求項２又は３に記載の眼科撮影装置。
5. 前記合焦手段の動作中、デフォーカス量が所定値以下となったときに、前記制御手段は前記眼底照明手段を点灯させることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の眼科撮影装置。
6. 前記合焦手段の動作の開始後、所定時間経過後に、前記制御装置は前記眼底照明手段を点灯させることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の眼科撮影装置。
7. 前記合焦状態判定手段が合焦状態を得る動作を完了後、前記制御手段は前記眼底照明手段の輝度を徐々に高めることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の眼科撮影装置。
8. 前記フォーカス指標は少なくとも一対のフォーカス指標であり、前記自動合焦は前記一対のフォーカス指標を用いてスプリット自動合焦であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の眼科装置。
9. 被検眼の眼底に対して投影される指標を用いた自動合焦を行い、合焦を行った後に撮像手段により前記眼底の眼底像を撮像する眼科撮影方法において、
   合焦手段により前記動合焦を行う合焦工程と、
   前記合焦手段により得られた合焦状態を判定する合焦状態判定工程と、
   前記合焦状態判定工程による判定結果に応じて、眼底照明手段による前記眼底の照明を制御する制御工程と、を有することを特徴とする眼科撮影方法。
10. 前記合焦判定工程による前記判定結果が第一の閾値以下の場合に、前記眼底照明手段を点灯して前記眼底の観察状態を構成し、
    前記判定結果が第二の閾値以下の場合に、前記眼底照明手段を消灯して前記眼底の撮影の状態を構成することを特徴とする請求項９に記載の眼科撮影方法。
11. 請求項９又は１０に記載の眼科撮影方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。