JP4233416B2

JP4233416B2 - 眼底カメラ

Info

Publication number: JP4233416B2
Application number: JP2003306004A
Authority: JP
Inventors: 俊文角谷; 純一秋田; 章裕藤城; 直幸近藤; 俊昭水野
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: JP2005073822A

Description

本発明は、被検眼を撮影する眼科撮影装置に関する。

従来、被検眼を撮影する眼科撮影装置としては、例えば眼底を撮影する眼底カメラが知られている。無散瞳型の眼底カメラにて眼底像を撮影する場合、眼底の観察は赤外光を用いてモニター上に眼底像を映し出すことにより行い、眼底の撮影時にはキセノンランプ等のフラッシュ光源を用いて可視光を一括照射することにより撮影を行っている（特許文献１参照）。
特開２００１−２７５９８０号公報

しかしながら、このようにフラッシュ光を用いることによる被検眼の撮影は、非常に眩しいものであり、被検者にとって負担がかかることとなる。
上記従来技術に鑑み、撮影時における照明光束による被検者への負担を抑制した眼科撮影装置を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
（１）観察用の赤外光を発する照明光源と撮影用の可視光を発する照明光源を持ち、照明光源から発せられた照明光束を穴開きミラーで反射させて得られるリングスリット光束を対物レンズで被検眼の瞳孔付近で一旦結像させた後に、被検眼眼底を照明する眼底カメラにおいて、前記照明光学系は、所定の方向に偏向可能な微小ミラーの集合体からなるマイクロミラーデバイスが光路上に設置され，前記観察用の赤外光及び撮影用の可視光を集合体の微小ミラーに向けて発する照明光学系であり、前記照明光学系の可視光によって照明された被検眼眼底からの反射光束を穴開きミラーの開口を介して二次元撮影素子で受光することにより被検眼眼底を撮影する撮影光学系と、観察時には、観察用の赤外光を反射して被検眼眼底に向けて照射するように、マイクロミラーデバイスを駆動制御し、撮影時には、赤外光を反射した微小ミラーのうちの一部の微小ミラーによって撮影用可視光を被検眼眼底に向けて反射し，他の微小ミラーによって撮影用可視光を被検眼眼底への光路外に反射するように、前記マイクロミラーデバイスを駆動制御するとともに、被検眼眼底に向けて反射するマイクロミラーを順次変えていく制御手段と、前記撮影素子で得られた受光データを蓄積して画像処理を施し眼底像として記憶する記憶手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、撮影に必要な光量を確保しつつ、撮影時に被検者が感じる眩しさを低減させることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態である無散瞳タイプの眼底カメラの光学系概略図である。光学系は照明光学系１、撮影光学系２、観察光学系３から大別構成される。

＜照明光学系＞ハロゲンランプからなる照明用光源１０は、マイクロミラーデバイス１１、フォーカシングレンズ１２を介した後、赤外フィルタ１３によって赤外光束とされ、リングスリット１４を照明する。マイクロミラーデバイス１１は、ＣＭＯＳ半導体上に独立して動く微小ミラーが数十万〜数百万単位で集合したものであり、各微小ミラーは印加する電圧を制御することにより所定方向に各々偏向するようになっている。なお、本実施形態では電圧を印加させて微小ミラーが偏向しているときに、照明用光源１０からの照明光束を被検眼眼底に導光することができるようになっている。

リングスリット１４からの光束は、リレーレンズ１５ａ、ミラー１６、黒点板１７、リレーレンズ１５ｂを介して、穴開きミラー１９の開口部近傍に中間像を形成し、撮影光学系２の光軸と同軸になるように穴開きミラー１９の周辺面で反射される。穴開きミラー１９で反射したリングスリット光束は、対物レンズ１８により被検眼Ｅの瞳孔付近で一旦結像した後、拡散して被検眼眼底部を一様に照明する。なお、本実施形態の眼底カメラは照明用光源１０を観察用及び撮影用に共用する光源として用いられており、撮影用の照明光束を眼底に照射する場合には、赤外フィルタ１３を照明光学系の光路から退避することにより可視光の照明光束を眼底に導光して照射するようになっている。

＜撮影光学系＞撮影光学系２は、対物レンズ１８、撮影絞り２０、フレアー等の有害光をカットするフィルタ２１、光軸方向に移動可能なフォーカシングレンズ２２、結像レンズ２３、ダイクロイックミラー２４、静止画撮影用の撮影装置を持つカメラユニット２５を備える。カメラユニット２５の撮影装置に用いられる撮影素子には例えばＣＣＤ（Charge-Coupled Devices）、ＡＰＤ（Avalanche Photodiode）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の光電受光素子が用いられる。本実施形態におけるカメラユニット２５は撮影素子にＣＣＤを用いた撮影用ＣＣＤカメラを用いるものとしている。

ダイクロイックミラー２４は赤外光を反射し、可視光を透過する特性を有する。眼底からの反射光束は、対物レンズ１８により一旦眼底の中間像を結像した後、穴開きミラー１９の開口部、撮影絞り２０、フィルタ２１、フォーカシングレンズ２２、結像レンズ２３、ダイクロイックミラー２４を介して撮影用ＣＣＤカメラ２５（カメラユニット２５）に入射し、その撮像素子面上に眼底像を結像する。なお、フォーカシングレンズ１２とフォーカシングレンズ２２とは連動して光軸方向に駆動するようになっており、フォーカシングレンズ２２を駆動させて被検眼Ｅの眼底とＣＣＤカメラ２５の受光面とを共役な関係にすると、被検眼Ｅの眼底は対物レンズ１８、リレーレンズ1５ａ，１５ｂ、及び連動して駆動したフォーカシングレンズ１２によりマイクロミラーデバイス１１とも共役な関係になっている。

＜観察光学系＞観察光学系３は、撮影光学系２の対物レンズ１８からダイクロイックミラー２４までを共用し、ダイクロイックミラー２４によって赤外光の光路が分岐される。ダイクロイックミラー２４によって反射された眼底からの赤外反射光束は、リレーレンズ２６を透過した後、ミラー２７で反射されて赤外域に感度を有する観察用ＣＣＤカメラ２８に入射し、その撮像素子面上に眼底像を結像する。

＜制御系＞
図２は制御系を示すブロック図である。３０は本実施形態の眼底カメラのシステム全体を駆動制御するための制御部であり、照明用光源１０、マイクロミラーデバイス１１、撮影スイッチ３１、画像記憶部３２、画像処理部３３、画像切換部３４、モニタ３５等が接続されている。画像処理部３３は撮影用ＣＣＤカメラ２５からのデジタル画像信号を一時記憶部３６にて蓄積加算されることによって得られる画像に対して色調補正等の画像処理を行う。また、画像処理部３３は観察用ＣＣＤカメラ２８にて得られる画像に対しても画像処理を行うことができるようになっている。画像切換部３４はモニタ３５の表示を観察用ＣＣＤカメラ２８の動画観察画像や撮影用ＣＣＤカメラ２５からの静止画像に切り換える。画像記憶部３２は撮影用ＣＣＤカメラ２５にて撮影された画像を記憶する。

以上のような構成を備える眼底カメラについて、その動作を説明する。
検者は照明用光源１０を点灯させ、赤外光にて被検眼眼底を照らしモニタ３５に映る被検眼眼底を観察する。なお、眼底の観察時にはマイクロミラーデバイス１１上の微小ミラーにて反射された反射光をできるだけ多く眼底に導光させるために、制御部３０はマイクロミラーデバイス１１に配置される全ての微小ミラーを偏向させた状態にしておく。次に、検者はフォーカシングレンズ２２を光軸方向に移動することによってモニタ３５に眼底像が明確に映るようにする。

モニタ３５に眼底像が明確に映る状態にて検者は撮影スイッチ３１を使用し、眼底像を撮影する。撮影スイッチ３１からの信号により、制御部３０は赤外フィルタ１３を照明光学系の光路から退避させ（図１の点線で示す位置）、マイクロミラーデバイス１１を含む照明光学系を介して可視光の照明光束を眼底に照射する。このとき制御部３０は、マイクロミラーデバイス１１の一部の微小ミラーの偏向を解除し、照明用光源１０から被検眼眼底に向かう照明光束の一部を照明光学系の光路から外すことにより、一度に被検眼眼底に照射される照明光量を規制するように制御する。さらに制御部３０は、偏向駆動させる微小ミラーの場所を所定の単位時間毎（例えば１ｍｓ毎等）に変えていくことにより、照明光束の照射領域を時分割にて変化させて被検眼眼底に照射する。

このような方法による照明光束の照射は、一度に被検眼眼底に照射される照明光束の光量を被検者が眩しさを感じない程度（例えば、瞳孔が縮瞳しない程度の光量、或いは縮瞳しても撮影に影響を及ぼさない程度の光量）に保ちつつ、眼底の撮影に必要な照明光量が得られるまで連続的に照射するように制御部３０によって制御されている。また、照明時間（撮影時間）は被写体のぶれ等を鑑みると、できるだけ短い方が好ましい。好ましくは１秒以内であり、さらに好ましくは１／５０秒以内である。なお、このように照明用光源１０を観察時と撮影時に共用して用いることにより、光学系の簡略化やコストダウンを図ることができる。

図３は前述した制御部３０によるマイクロミラーデバイス１１の微小ミラーへの制御を示した模式図である。なお、図中の網掛け部分は電圧の印加により偏向した微小ミラーを示し、網掛けされていない部分は偏向していない微小ミラーを示している。

図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、制御部３０は照明用光源１０の点灯とともにマイクロミラーデバイス１１に配列する微小ミラーの一列（縦方向）のみを偏向させ、他の微小ミラーは偏向させないように制御する。その後、偏向させる微小ミラーの一列を横方向に順次移動させる。このように偏向させる微小ミラーを順次変えていくことにより、照明光束は眼底にて細長いスリット状光束にて横方向に走査されることとなる。微小ミラーの偏向動作（切り換え動作）は１秒間に数千回程度行うことができるため、例えば1000×1000の合計百万個の微小ミラーに対して１列1000個の微小ミラーを横方向に1000行分だけ順次偏向させたとしても照明時間（撮影時間）は１秒以内で終了させることができる。

また、本実施形態ではマイクロミラーデバイス１１の微小ミラーを個々に偏向させ、スリット状の光束を横方向に走査することにより、被写体（眼底像）の撮影に必要な照明範囲に照明光束を照射するものとしているが、これに限るものではない。例えば、横方向や斜め方向にスリット状の光束を形成するように各微小ミラーを偏向駆動させて、眼底像の撮影に必要な照明範囲を走査することもできる。さらに、眼底に対して照射するスリット光の幅を微小ミラー１列分のみではなく、２列以上の幅を持たせてもよいし、眼底に一度に照射するスリット光の数を２本以上にすることもできる。
また、微小ミラーの偏向によって形成される反射光束の形状をスリット状ではなく、例えば図４（ａ），（ｂ）に示すように不定形な照明光束の形状を眼底の所定の撮影時間内に撮影範囲に対して順次変化させて照射することにより、撮影範囲全域を照明するようにすることもできる。

被検眼眼底に照射された照明光束の反射光束は、撮影光学系２を通り、ＣＣＤカメラ２５によって受光される。ＣＣＤカメラ２５にて受光された眼底像は一時記憶部３６に送られる。一時記憶部３６では制御部３０によって被検眼眼底に照明光束が照射（走査）されている間、眼底からの反射光束を受光し眼底像のデータを順次蓄積加算していく。制御部３０はマイクロミラーデバイス１１を用いた眼底への照明光束の照射制御が終了すると、照明光源１０を消灯させるとともに一時記憶部３６に蓄積加算された眼底像のデータを画像処理部３３に送り、画像処理を行った上でモニタ３５に撮影した眼底像を表示させる。また、図示無き保存スイッチを使用することにより、モニタ３５に表示した眼底像は画像記憶部３２に保存される。

以上のように、本実施形態ではマイクロミラーデバイス１１を用いて照明光の照射領域を制限しつつ、順次照射領域を変化させることによって所定の撮影時間内に撮影範囲の全域を照明するものとしているが、これに限るものではない。例えば、眼の黄斑部は光を一番感じやすい部位であるため、図５に示すように黄斑部に向けて照明光束を照射する位置となる微小ミラーは偏向させず、その他の微小ミラーはすべて偏向させて所定時間だけ被検眼眼底に照明光を照射させるより、被検者が感じる眩しさを抑えつつ、撮影範囲全域（黄斑部は除く）に照明光を連続的に照射することもできる。

黄斑部に照明光を照射する微小ミラーの位置決定は、予め被検眼の左右の判別を事前入力や装置の移動による検出等の既知の手法により得ておき、画像処理部３３を用いて観察時に得られる被検眼の眼底像から眼底にて最も反射光の輝度が高くなる部位である視神経乳頭の位置を画像処理により検出しておく。画像処理部３３は、被検眼の左右情報と検出した視神経乳頭の位置とから、モニタ３５に表示されている黄斑部のおよその位置を演算により検出し、制御部３０にモニタ３５に表示されている黄斑部の位置情報を送信する。制御部３０は受け取った黄斑部の位置情報に基づいて、この黄斑部に照射する位置にあたる複数の微小ミラーが決定される。
また、以上の実施形態では、眼底カメラを例に挙げ説明したが、これに限るものではなく、前眼部を撮影する前眼部撮影装置や、その他被検眼に照明光を照射して撮影する眼科撮影装置にも適用することができる。

本実施形態における眼底カメラの光学系を示した図である。本実施形態における眼底カメラの制御系を示したブロック図である。マイクロミラーデバイスの微小ミラーを駆動制御させた例を示した図である。マイクロミラーデバイスの微小ミラーを駆動制御させた例を示した図である。マイクロミラーデバイスの微小ミラーを駆動制御させた例を示した図である。

符号の説明

１照明光学系
２撮影光学系
３観察光学系
１０照明用光源
１１マイクロミラーデバイス
３０制御部
３３画像処理部
３５モニタ
３６一時記憶部

Claims

観察用の赤外光を発する照明光源と撮影用の可視光を発する照明光源を持ち、照明光源から発せられた照明光束を穴開きミラーで反射させて得られるリングスリット光束を対物レンズで被検眼の瞳孔付近で一旦結像させた後に、被検眼眼底を照明する眼底カメラにおいて、前記照明光学系は、所定の方向に偏向可能な微小ミラーの集合体からなるマイクロミラーデバイスが光路上に設置され，前記観察用の赤外光及び撮影用の可視光を集合体の微小ミラーに向けて発する照明光学系であり、前記照明光学系の可視光によって照明された被検眼眼底からの反射光束を穴開きミラーの開口を介して二次元撮影素子で受光することにより被検眼眼底を撮影する撮影光学系と、観察時には、観察用の赤外光を反射して被検眼眼底に向けて照射するように、マイクロミラーデバイスを駆動制御し、撮影時には、赤外光を反射した微小ミラーのうちの一部の微小ミラーによって撮影用可視光を被検眼眼底に向けて反射し，他の微小ミラーによって撮影用可視光を被検眼眼底への光路外に反射するように、前記マイクロミラーデバイスを駆動制御するとともに、被検眼眼底に向けて反射するマイクロミラーを順次変えていく制御手段と、前記撮影素子で得られた受光データを蓄積して画像処理を施し眼底像として記憶する記憶手段と、を備えることを特徴とする眼底カメラ。