JP4585824B2

JP4585824B2 - 眼科撮影装置

Info

Publication number: JP4585824B2
Application number: JP2004279554A
Authority: JP
Inventors: 孝佳鈴木
Original assignee: Kowa Co Ltd
Current assignee: Kowa Co Ltd
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2024-09-27
Also published as: JP2006087793A

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視するための左右の画像を同時に撮影することが可能な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。

また、立体撮影用に瞳共役の２孔絞りの２つの開口の形状を縦長矩形にしたり（特許文献３）、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撮像したり（特許文献４）、眼底共役位置と瞳共役位置の絞りを可変にし、同一映像媒体に立体撮影と単眼撮影を可能にする（特許文献５）ことが行われている。

更に、撮像素子の交互の画素をプリズムなどを介してそれぞれ左目と右目の導き画像を立体視させることが行われている（特許文献６、７）。
特許第２６４２４１７号公報特許第２９３３９９５号公報特許第３２５５７３０号公報特開平１０−１６５３７２号公報特開平１１−２９９７３９号公報特開平９−１８８９６号公報特開平９−２１１３８８号公報

しかしながら、特許文献１、２、３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共にコストが高くなってしまう。また、左右２光路の光学調整が大変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４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。

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。

上記の課題を解決するための発明は、
被検眼の眼底を結像する第１の光学系と、該第１の光学系の眼底共役位置に配置した視野絞りと、該視野絞りの近傍に結像した眼底像を再結像する第２の光学系と、該第２の光学系による眼底像の再結像位置に配置されたマトリクス状配列の画素を有した立体撮影用撮像手段とを有する眼科撮影装置において、
前記第１の光学系内に、被検眼視度の個体差による結像位置のずれを補正するために光軸方向に移動可能なレンズを配置し、
前記視野絞りと前記立体撮像手段との間に設けられた光路分割手段により分割された光路に第２の撮像手段として単眼撮影用撮像手段が設けられ、
前記光路分割手段により、被検眼からの光を前記立体撮影用撮像手段、又は前記単眼撮影用撮像手段に選択して導くとともに、
前記光路分割手段による光路選択に応じて、照明光学系に設けられているリングスリットと、第１の光学系内またはその近傍に配置された前眼部に略共役な絞りとを切り換えるようにしたことを特徴とする。
あるいはさらに、前記第２の光学系内またはその近傍で、２つの開口を備えた絞りが被検眼の前眼部と略共役な位置に配置され、前記立体撮影用撮像手段の撮像素子の撮像面に近接して偏向光学素子を配置し、前記第２の光学系の射出瞳位置が無限遠になるように設定して、前記偏向光学素子を介して前記撮像素子の一つの画素列に入射する光が前記絞りの２つの開口のうちいずれかの一方の開口を通過した光のみになり、かつ両開口からの光が前記撮像素子の各画素列に交互に入射することを特徴とする。

本発明によれば、前記光路分割手段による光路選択に応じて、照明光学系に設けられているリングスリットと、第１の光学系内またはその近傍に配置された前眼部に略共役な絞りとを切り換え、立体撮影用撮像手段と単眼撮影用撮像手段を切り換えて撮像に用いることができ、あるいはさらに、眼底像を立体撮影用撮像手段に結像する光学系の射出瞳位置が無限遠になるように設定することにより、偏向光学素子への光線入射角が一定となり、立体撮影のための左眼用の画像と右眼用の画像が撮像素子に分離されて画素列に交互に入射するようになるので、左眼用の画像と右眼用の画像が一つの画素列に重なって入射することがなく、良好な立体視用の画像を得ることができる、という利点が得られる。

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には、本発明の第１の実施例が図示されており、同図の眼底カメラでは、被検眼Ｅの眼底Ｅｒを照明する照明光学系と、照明された眼底を撮影する撮影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、被検眼前眼部（瞳）と略共役な位置Ｐに配置された２つの開口を有する２孔絞り１０に入射し、右眼用の光束と、左眼用の光束に分離されてから、合焦レンズ１１に入射する。この合焦レンズ１１は、光軸に沿って移動可能で被検眼視度の個体差による眼底結像位置のずれを補正する。

眼底からの光束は、続いて被検眼眼底を結像する結像レンズ１２を通過して、リターンミラー１３で反射され、結像レンズ１２による眼底の結像位置、つまり眼底Ｅｒ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ＣＣＤ１４に入射する。リターンミラー１３が光路から離脱すると、眼底からの光束は、眼底Ｅｒと共役な位置に配置された撮像手段としての可視光に感度を有する撮像用ＣＣＤ１６に入射する。撮像用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、この撮像用ＣＣＤ１６の撮像面に近接して、偏向光学素子としてのレンチキュラープリズム１５が配置される。

なお、図１では、２孔絞り１０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、レンチキュラープリズム１５と撮影用ＣＣＤ１６は、図１で紙面に垂直な方向の並びが上下方向に図示されているが、実際には、２孔絞り１０は、図２に示したように、光束を、左右方向（図１で紙面に垂直な方向）に分割し、レンチキュラープリズム１５の両プリズム面１５ａ、１５ｂは、図２で紙面に垂直な方向に延びている。

また、結像光学系（合焦レンズ１１、結像レンズ１２）の射出瞳位置は、無限遠あるいはその近くに設定されており、それにより、図２、図３に示したように（図２では、簡略のために合焦レンズ１１が省略されている。あるいは合焦レンズと結像レンズを統合した光学系が一つのレンズ１２として図示されているとしてもよい）、略瞳共役な位置にある２孔絞りの開口１０ａを通過する光束は、結像レンズ１２を通過した後、略平行光束となり、レンチキュラープリズム１５の一方のプリズム面１５ａに入射してから、撮影用ＣＣＤ１６の奇数番目の画素列（斜線部分）１６ａに入射するとともに、２孔絞りの開口１０ｂを通過する光束は、結像レンズ１２を通過した後、略平行光束となり、レンチキュラープリズム１５の他方のプリズム面１５ｂに入射してから、撮影用ＣＣＤ１６の偶数番目の画素列に１６ｂに入射するようになる。なお、図３において太い実線部分１５ｃは、遮光部を示している。

このような入射特性は、例えば、２孔絞り１０の２つの開口１０ａと１０ｂ間の距離、つまり瞳分割距離ＤをＤ＝３ｍｍ、開口１０ａ、１０ｂの直径ΦをΦ＝０．５ｍｍ、結像レンズ１２の焦点距離ｆをｆ＝２０ｍｍ、撮影用ＣＣＤ１６を１／３インチＣＣＤとして、２孔絞り１０と結像レンズ１２間の距離Ｘ１を略ｆとし、すなわち、２孔絞り１０を結像レンズ１２の焦点距離にまたはその近傍に配置し、レンチキュラープリズム１５並びに撮影用ＣＣＤ１６と、結像レンズ１２との距離Ｘ２を、焦点距離ｆより大きい値に配置することにより得られる。このとき、結像レンズ１２からの光束がプリズム１５に入射する角度θは、θ＝４．３°となり、また、各平行光束が、レンチキュラープリズム１５の各プリズム面１５ａ、１５ｂにほぼ垂直に入射するように、プリズム角が設定される。また、撮影用ＣＣＤ１６の行方向（図２、図３で左右方向）の画素ピッチ（画素幅）Ｐ１は、レンチキュラープリズム１５のプリズムのピッチ（プリズムの頂点間の距離）Ｐ２の略半分に設定される。

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ＣＣＤ１４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、また合焦レンズ１１を光軸に沿って移動させてピント合わせを行う。

アライメントとピント合わせが終了すると、ストロボ４が発光され、リターンミラー１３が光路から離脱される。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の穴を通過して、２孔絞り１０に入射し、右眼用の光束と、左眼用の光束に分離されてから、合焦レンズ１１に入射し、眼底が結像レンズ１２により、レンチキュラープリズム１５を介して撮影用ＣＣＤ１６の撮像面に結像される。

合焦レンズ１１と結像レンズ１２からなる光学系の射出瞳位置は、無限遠あるいはその近くに設定されているので、図２、図３に示したように、２孔絞りの開口１０ａを通過する光束は、結像レンズ１２を通過した後、略平行光束となり、レンチキュラープリズム１５の一方のプリズム面１５ａに入射してから、撮影用ＣＣＤ１６の奇数番目の画素列１６ａに入射する。また、２孔絞りの開口１０ｂを通過する光束は、結像レンズ１２を通過した後、略平行光束となり、レンチキュラープリズム１５の他方のプリズム面１５ｂに入射してから、撮影用ＣＣＤ１６の偶数番目の画素列１６ｂに入射する。また、撮影用ＣＣＤ１６の行方向（図４で左右方向）の画素ピッチ（画素幅）Ｐ１は、レンチキュラープリズム１５のプリズムのピッチ（プリズムの頂点間の距離）Ｐ２の半分になっているので、撮影用ＣＣＤ１６の一つの画素列Ｒｊ（ｊ＝１〜ｎ）には、２孔絞り１０の開口１０ａを通過した光のみになり、他方の開口１０ｂを通過した光が入射することはなく、また画素列Ｌｊ（ｊ＝１〜ｎ）には、２孔絞り１０の開口１０ｂを通過した光のみになり、他方の開口１０ａを通過した光が入射することはない。また、両開口１０ａ、１０ｂからの光が各画素列Ｒｊ、Ｌｊに交互に入射する。

このような撮影用ＣＣＤ１６の撮像面での像分布が，図４に示されており、Ｒ１、Ｒ２、．．．．．Ｒｎは、奇数番目の画素列１６ａであり、Ｌ１、Ｌ２、．．．．．Ｌｎは偶数番目の画素列であり、各画素は行方向にそれぞれＰ１の幅を有している。

また、レンチキュラープリズム１５に代えて、図５に示したようなレンチキュラーレンズ２０を用いることもできる。このレンチキュラーレンズ２０は、図５で紙面に垂直に延びる半円柱のレンズ２０ａをピッチＰ２（画素ピッチＰ１の２倍）で左右方向に等配列したもので、２孔絞り１０の開口１０ａを通過した光束は、結像レンズ１２を通過して略平行光束となって、レンチキュラーレンズ２０の半円柱のレンズ２０ａで屈折して撮影用ＣＣＤ１６の画素列１６ａに集光され、また、孔絞り１０の開口１０ｂを通過した光束は、結像レンズ１２を通過して略平行光束となって、同じ半円柱のレンズ２０ａで撮影用ＣＣＤ１６の画素列１６ａの左側の画素列１６ｂに集光され、レンチキュラープリズム１５と同様な効果を得ることができる。

なお、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、上述した各光学素子の諸元は、瞳結像倍率が約１倍を想定しており、この条件では、画角が約１０度の撮影範囲となり、視神経乳頭の陥凹を立体視することができ、緑内障診断で有効な手段となる。

図６には、他の実施例が図示されており、同実施例では、単眼撮影と立体撮影が可能となっている。

図６において、ハロゲンランプなどの光源３０から発せられた光並びに凹面鏡３１で反射した光は、可視カット赤外透過フィルタ３２を介して赤外光となり、ストロボ３３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リングスリット３４を照明する。このリングスリット３４は、立体撮影時には、立体用の照明絞り３４’に切り換えられる。リングスリット３４あるいは照明絞り３４’からの照明光は、レンズ３５、黒点板３６、リレーレンズ３７を通過し、中心に穴の開いた穴あき全反射ミラー３９で反射されてから対物レンズ３８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３８を介して受光され、穴あき全反射ミラー３９の穴を通過して前眼部（瞳）Ｅｐと共役な位置Ｐに配置された撮影絞り４０に入射し、レンズ４１、合焦レンズ４２を通過する。この合焦レンズ４２は、光軸に沿って移動可能で被検眼視度の個体差による眼底結像位置のずれを補正する。なお、撮影絞り４０は、立体撮影のときは、立体撮影用の撮影絞り４０’に切り換えられる。

眼底からの光束は、続いてレンズ４３を通過して、ミラー４４で反射され、眼底Ｅｒと共役な位置Ｒに配置された視野絞り４５を介して赤外反射可視透過ミラー４６に入射し、赤外反射可視透過ミラー４６で反射された赤外光は、結像レンズ４７を通過して赤外光に感度を有する撮像手段としての観察用ＣＣＤ４８に入射され、一方、ミラー４６を透過した可視光は、リターンミラー４９で反射され、結像レンズ５０を通過して可視光に感度を有する撮像手段としての単眼撮影用ＣＣＤ５１に入射する。

立体撮影時には、リターンミラー４９が光路から離脱し、ミラー４６を透過した可視光は、ミラー５２で反射され、前眼部（瞳）Ｅｐと共役な位置Ｐに配置された２孔絞り５３を通過して結像レンズ５４に入射し、可視光に感度を有する撮像手段としての立体撮影用ＣＣＤ５５に入射し、この立体撮影用ＣＣＤ５５の撮像面に近接して偏向光学素子としてのレンチキュラープリズム５６が配置される。２孔絞り５３、レンチキュラープリズム５６、立体撮影用ＣＣＤ５５は、それぞれ実施例１の２孔絞り１０、レンチキュラープリズム１５、撮影用ＣＣＤ１６に対応している。

このような結像光学系において、被検眼Ｅの眼底Ｅｒと共役な位置がＲで、また前眼部（特に瞳）Ｅｐと共役な位置がＰで図示されており、対物レンズ３８、レンズ４１、４３などは、被検眼の眼底を視野絞り４５に結像する第１の光学系を構成し、また、結像レンズ５０、５４は、第１の光学系により視野絞り４５の近傍に結像した眼底像を単眼撮影用ＣＣＤ５１、立体撮影用ＣＣＤ５５に再結像する第２の光学系を構成している。また、立体撮影用ＣＣＤ５５を第１の撮像手段とすると、リターンミラー４９は、視野絞り４５と第１の撮像手段との間に配置された光路分割手段であり、その位置に応じて被検眼からの光束を切り換え、第１の撮像手段あるいは単眼撮影用ＣＣＤ（第２の撮像手段）５１に選択して導く。

このような構成で、観察時用ＣＣＤ４８には、眼底の赤外像が結像されるので、観察用ＣＣＤ４８の画像をモニタ（不図示）で観察し、アライメントや合焦操作を行う。

アライメント並びに合焦が完了すると、ストロボ３３が発光され、単眼撮影時には、リングスリット３４、撮影絞り４０、リターンミラー４９が光路にあり、眼底からの光束が単眼撮影用ＣＣＤ５１に入射し眼底が単眼撮影用ＣＣＤ５１により撮影される。

一方、立体撮影時には、リターンミラー４９が光路から離脱し、またそのとき、照明絞りがスリット３４’に、撮影絞りが立体用の撮影絞り４０’に切り替わり、眼底からの光束が、２孔絞り５３で左眼用の光束と、右眼用の光束に分割され、各光束が、レンチキュラープリズム５６を介して立体撮影用ＣＣＤ５５に結像され、眼底の立体像が撮影される。

結像レンズ５４からなる第２の光学系の射出瞳位置は、実施例１の結像レンズ１２の光学系と同様に、無限遠あるいはその近くに設定されているので、２孔絞り５３の一方の開口を通過する光束は、結像レンズ５４を通過した後、略平行光束となり、レンチキュラープリズム５６の一方のプリズム面に入射してから、立体撮影用ＣＣＤ５５の奇数番目の画素列に入射し、２孔絞り５３の他方の開口を通過する光束は、結像レンズ５４を通過した後、略平行光束となり、レンチキュラープリズム５６の他方のプリズム面に入射してから、立体撮影用ＣＣＤ５５の偶数番目の画素列に入射する。この関係は、図３で、レンチキュラープリズム１５をレンチキュラープリズム５６に、撮影用ＣＣＤ１６を立体撮影用ＣＣＤ５５に置き換えたものに相当し、また、実施例１と同様に、立体撮影用ＣＣＤ５５の行方向の画素ピッチ（画素幅）Ｐ１は、レンチキュラープリズム５６のプリズムのピッチ（プリズムの頂点間の距離）Ｐ２の略半分になっているので、立体撮影用ＣＣＤ５５の一つの画素列には、２孔絞り５３の一方の開口を通過した光のみになり、他方の開口を通過した光が入射することはなく、また、２孔絞り５３の両開口からの光が各画素列に交互に入射する。この関係も、実施例１と同様であり、実施例１と同様な効果が得られる。

また、実施例２においても、実施例１と同様に、レンチキュラープリズム５６に代えて、図５に示したようなレンチキュラーレンズ２０を用いることもできる。

また、立体撮影用ＣＣＤ５５で撮像された画像を、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ことも実施例１と同様である。

眼科撮影装置の第１の実施例の光学系を示した光学図である。２孔絞りの開口を通過する光束が撮影用ＣＣＤに入射する状態を説明した説明図である。図２のレンチキュラープリズムと撮影用ＣＣＤの部分の拡大図である。撮影用ＣＣＤの各画素列における光線の入射を示した説明図である。レンチキュラーレンズを用いたときの図３に対応する拡大図である。眼科撮影装置の第２の実施例の光学系を示した光学図である。

符号の説明

１０２孔絞り
１５レンチキュラープリズム
１６撮影用ＣＣＤ
２０レンチキュラーレンズ
４０撮影絞り
４５視野絞り
５１単眼撮影用ＣＣＤ
５３２孔絞り
５５立体撮影用ＣＣＤ
５６レンチキュラープリズム

Claims

被検眼の眼底を結像する第１の光学系と、該第１の光学系の眼底共役位置に配置した視野絞りと、該視野絞りの近傍に結像した眼底像を再結像する第２の光学系と、該第２の光学系による眼底像の再結像位置に配置されたマトリクス状配列の画素を有した立体撮影用撮像手段とを有する眼科撮影装置において、
前記第１の光学系内に、被検眼視度の個体差による結像位置のずれを補正するために光軸方向に移動可能なレンズを配置し、
前記視野絞りと前記立体撮像手段との間に設けられた光路分割手段により分割された光路に第２の撮像手段として単眼撮影用撮像手段が設けられ、
前記光路分割手段により、被検眼からの光を前記立体撮影用撮像手段、又は前記単眼撮影用撮像手段に選択して導くとともに、
前記光路分割手段による光路選択に応じて、照明光学系に設けられているリングスリットと、第１の光学系内またはその近傍に配置された前眼部に略共役な絞りとを切り換えることを特徴とする眼科撮影装置。
前記第２の光学系内またはその近傍で、２つの開口を備えた絞りが被検眼の前眼部と略共役な位置に配置され、
前記立体撮影用撮像手段の撮像素子の撮像面に近接して偏向光学素子を配置し、
前記第２の光学系の射出瞳位置が無限遠になるように設定して、前記偏向光学素子を介して前記撮像素子の一つの画素列に入射する光が前記絞りの２つの開口のうちいずれかの一方の開口を通過した光のみになり、かつ両開口からの光が前記撮像素子の各画素列に交互に入射するよう構成されることを特徴とする請求項１に記載の眼科撮影装置。