[レーザ手術装置の構成]
図1は、本発明の眼科用観察装置を適用したレーザ手術装置10の外観斜視図である。このレーザ手術装置10は、被検者H1(図2参照)の被検眼E1(図2参照)内の治療部位に治療用のレーザ光L2(図2参照)を照射して治療する眼内手術に用いられる。
図1に示すように、レーザ手術装置10はテーブル11上に設けられている。このテーブル11上には、レーザ手術装置10の他に顔支持部12とモニタ13とが設けられている。また、テーブル11の下方にはフットスイッチ14が設けられている。
顔支持部12は、テーブル11上において被検者H1(図2参照)とレーザ手術装置10との間に設けられている。この顔支持部12は、図中上下方向に位置調整可能な額当て12a及び顎受け12bを有しており、レーザ手術装置10による眼内手術時に被検者H1の顔を支持する。
モニタ13は、テーブル11上においてレーザ手術装置10の例えば側方に配置されており、レーザ手術装置10に接続されている。モニタ13としては、例えばタッチパネル式の液晶表示装置が用いられる。このモニタ13は、被検者H1(図2参照)の情報、及びレーザ手術装置10の各種設定画面[例えばレーザ光L2(図2参照)の照射パターンなど]を表示する。そして、操作者H2(図2参照)がモニタ13上の設定画面に対してタッチ操作を行うことにより、レーザ手術装置10の各種設定を行うことができる。
フットスイッチ14は、操作者H2(図2参照)により足操作(足で押下操作)される操作ペダルであり、レーザ手術装置10に接続されている。このフットスイッチ14は、レーザ手術装置10による治療用のレーザ光L2(図2参照)の照射を開始させるための操作スイッチである。
レーザ手術装置10は、テーブル11上に設けられたベース16(基台ともいう)と、ベース16上に設けられた駆動部17及び操作レバー18と、駆動部17上に設けられた手術装置本体19と、を備える。
駆動部17は、ベース16上において手術装置本体19を上下、前後、及び左右の各方向(XYZ軸の各軸方向)に移動自在に保持している。この駆動部17は、後述の操作レバー18の操作に応じて後述のコンピュータ55(図2参照)の制御の下、ベース16に対して手術装置本体19を既述の各方向にそれぞれ移動させる。これにより、被検眼E1(図2参照)に対する手術装置本体19の位置調整が可能となる。
操作レバー18は、ベース16上の操作者H2(図2参照)側の端部に設けられている。操作レバー18は、手術装置本体19を上下、前後、及び左右の各方向に手動で移動操作するための操作部である。例えば、操作レバー18をその長手軸周りに回転(時計回り又は反時計回りに回転)操作することで、駆動部17が手術装置本体19を上下方向に移動させる。操作レバー18を前後方向又は左右方向に傾倒操作することで、駆動部17が手術装置本体19を前後方向又は左右方向に移動させる。
手術装置本体19は、詳しくは後述の図2で説明するが、被検眼E1の照明と、操作者H2による被検眼E1の観察像50の取得と、被検眼E1内の治療部位への治療用のレーザ光L2の照射と、を行う。この手術装置本体19には接眼部20が設けられている。操作者H2は、接眼部20を通して被検眼E1の観察像50等を両眼視する。
[手術装置本体の構成]
図2は、レーザ手術装置10の手術装置本体19の構成、特に手術装置本体19に設けられている各種光学系の概略図である。図2に示すように、手術装置本体19には、照明光学系21と、レーザ光照射光学系22と、観察光学系23と、撮影光学系24と、画像出射光学系25と、視線入力検出光学系26と、を備える。
照明光学系21は、被検者H1の被検眼E1に照明光L1(本発明の光に相当)を入射させる。この照明光学系21は、照明光源28と、レンズ29と、ミラー30と、を備える。
照明光源28は、例えばハロゲンランプ等が用いられ、照明光L1をレンズ29に向けて出射する。レンズ29は、照明光源28から入射した照明光L1を集光してミラー30に入射させる。ミラー30は、照明光源28から入射した照明光L1をコンタクトレンズ31に向けて反射する。コンタクトレンズ31は、被検眼E1のレーザ手術に用いられるものであり、操作者H2の一方の手に把持された状態で被検眼E1に接触されている。コンタクトレンズ31は、ミラー30から入射した照明光L1、及び後述のレーザ光照射光学系22から入射したレーザ光L2を被検眼E1に入射させる。
レーザ光照射光学系22は、レーザ光源34、ミラー35、及び対物レンズ36を備える。レーザ光源34は、被検眼E1の治療部位を光凝固させる治療用のレーザ光L2と、治療用のレーザ光L2の照射位置を示し且つこの治療用のレーザ光L2を治療部位にアライメントするための照準用のレーザ光L2と、をミラー35に向けて出射する。
ミラー35は、レーザ光源34から入射した各レーザ光L2を対物レンズ36に向けて反射すると共に、対物レンズ36から入射する照準用のレーザ光L2及び後述の反射光L3を透過してミラー37に入射させる。対物レンズ36は、ミラー35から入射した各レーザ光L2をコンタクトレンズ31に向けて出射する。これにより、各レーザ光L2は、コンタクトレンズ31を経て被検眼E1に入射する。
観察光学系23は、照明光学系21からの照明光L1の入射により被検眼E1から出射した反射光L3(本発明の出射光に相当)と、後述の画像出射光学系25から入射した蛍光眼底画像51(像光)と、後述の視線入力検出光学系26から入射した近赤外光IRと、を接眼レンズ39,40に導く。この観察光学系23は、既述のミラー35及び対物レンズ36をレーザ光照射光学系22と共用すると共に、ミラー37と、ミラー38と、ミラー38IRと、を備える。
対物レンズ36は、被検眼E1からコンタクトレンズ31を経て入射した反射光L3等をミラー35に向けて出射する。これにより、ミラー35を介して反射光L3等がミラー37に入射する。ミラー37は、例えばビームスプリッタが用いられる。このミラー37は、対物レンズ36から入射した反射光L3等を分割して、反射光L3等の一部をそのまま保護フィルタ37Pに向けて透過させると共に、反射光L3等の残りを撮影光学系24に向けて出射する。保護フィルタ37Pは、治療用のレーザ光L2の波長域に対応する光をカットする。この保護フィルタ37Pは、ミラー37から入射した反射光L3等をミラー38に向けて出射する。
ミラー38は、例えばダイクロイックミラー又はハーフミラー等が用いられる。このミラー38は、保護フィルタ37Pから入射した反射光L3等の少なくとも一部をそのまま透過してミラー38IRに向けて出射すると共に、後述の画像出射光学系25から入射した蛍光眼底画像51及び操作画面79の画像(図2及び図3参照)の少なくとも一部をミラー38IRに向けて反射する。
ミラー38IRは、例えばダイクロイックミラーが用いられる。このミラー38IRは、ミラー38から入射した反射光L3等、蛍光眼底画像51、及び操作画面79の画像をそのまま透過して接眼レンズ39,40に向けて出射すると共に、後述の視線入力検出光学系26から入射した近赤外光IRを接眼レンズ39,40に向けて反射する。
接眼レンズ39,40は、既述の接眼部20に設けられている。操作者H2の観察眼E2は、接眼レンズ39,40を通して、ミラー38IRから入射する反射光L3、すなわち反射光L3に基づき形成される被検眼E1の観察像50と、蛍光眼底画像51及び操作画面79の画像(図2及び図3参照)とを観察する共に、接眼レンズ39,40を通して入射した近赤外光IRを反射する。なお、本実施形態では、反射光L3の光軸が接眼レンズ39,40のレンズ中心に対して左右方向(図2中の紙面垂直方向)にシフトしている。このため、操作者H2の観察視野領域R(図6参照)内において、観察像50の中心位置が観察視野領域Rの中心に対して左右方向にシフトしている。
また、接眼レンズ39,40は、観察眼E2にて反射された近赤外光IRの反射光IR1をミラー38IRに向けて出射する。ミラー38IRは、接眼レンズ39,40から入射した反射光IR1を後述の視線入力検出光学系26に向けて反射する。
撮影光学系24は、本発明の観察像取得部を構成するものであり、レンズ42と撮像素子43とを備える。レンズ42は、ミラー37により反射された反射光L3を撮像素子43の撮像面に結像させる。撮像素子43は、例えばCMOS(complementary metal oxide semiconductor)型又はCCD(Charge Coupled Device)型のイメージセンサが用いられる。この撮像素子43は、撮像面に結像された反射光L3、すなわち被検眼E1の観察像50を撮像して、この観察像50の撮像画像データを出力する。
画像出射光学系25は、マイクロディスプレイ46(マイクロディスプレイプロジェクタともいう)と、レンズ47とを備える。
マイクロディスプレイ46は、各種画像(画像の像光)を出射する画像出射部であり、例えば反射型液晶パネル(Liquid crystal on silicon)、DMD(Digital Micro mirror Device)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)、ELディスプレイ(electroluminescence display)、透過型液晶ディスプレイ、及び画像生成用のマイクロスキャナなどが用いられる。なお、マイクロディスプレイ46には、各種画像を出射するためのリレー光学系、及びコリメーションレンズ又は投影レンズが含まれていてもよい。
また、マイクロディスプレイ46は、例えば赤外線画像又はカラー画像を出射するために、可視光を出射する照明源及び不可視光を出射する照明源の少なくともいずれか一方を1又は複数有していてもよい。この照明源としては、ハロゲンランプ、白色発光ダイオード(LED:light emitting diode)、1つ以上の同軸LED(例えば、赤、緑、青、琥珀色、若しくは近赤外LED)、又は1つ以上の同軸レーザ(例えば、赤−緑−青(RGB)若しくは近赤外レーザ)等を用いることができる。
マイクロディスプレイ46は、本発明の画像として、フルオレセイン蛍光眼底造影検査で予め得られた被検眼E1の蛍光眼底画像51(マイクロディスプレイ画像ともいう)をレンズ47に向けて出射する。なお、ここでいう蛍光眼底画像51には、詳しくは後述する蛍光眼底画像51のサムネイル画像51S、サムネイル画像51Sを拡大した拡大画像51E(蛍光眼底画像51の原画像を含む)、及び蛍光眼底画像51を基に作成された血管強調画像51a等が含まれる。
蛍光眼底画像51は、被検眼E1に関連する情報として、この被検眼E1内の血管58の位置を示す画像である。レーザ手術装置10では、被検眼E1内の血管58(図11参照)への治療用のレーザ光L2の照射を避ける必要がある。このため、操作者H2は被検眼E1への治療用のレーザ光L2の照射を行う前に、被検眼E1の蛍光眼底画像51の確認を行う必要がある。
また、マイクロディスプレイ46は、蛍光眼底画像51の他に、操作画面79の画像を出射する。操作画面79は、照明光学系21(照明光源28)及び画像出射光学系25(マイクロディスプレイ46)に対する操作指示を操作者H2の観察眼E2で視線入力するための入力画面である。この操作画面79には、複数種類の操作指示にそれぞれ対応するアイコン(図3参照、本発明のオブジェクトに相当)が含まれている。
図3は、操作画面79の一例を説明するための説明図である。なお、図中のX軸及びY軸は操作画面79の座標軸を示す。図3に示すように、操作画面79には、「Micro」欄と、「明るさ」欄と、「Overlay」欄とが設けられている。「Micro」欄には、照明光源28及びマイクロディスプレイ46の動作に係る操作指示が入力される。「明るさ」欄には、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51の画質(明るさ)の調整に係る操作指示が入力される。「Overlay」欄には、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51の位置調整に係る操作指示が入力される。
本実施形態の操作画面79では、操作者H2の観察眼E2による視線入力によって、複数種類の操作指示(図5参照)、具体的には「オンオフ指示」、「切替指示」、「選択指示」、「決定指示」、「重畳指示」、「第1調整指示」、「第2調整指示」、「強調指示」、及び「サムネイル画像確認指示」等が入力可能になっている。
「オンオフ指示」は、マイクロディスプレイ46の電源をオンオフする操作指示である。操作画面79の「Micro」欄には、「オンオフ指示」のうちの「オン指示」を入力するためのアイコン「ON」と、「オフ指示」を入力するためのアイコン「OFF」とが設けられている。
「切替指示」は、照明光源28から被検眼E1への照明光L1の入射と、マイクロディスプレイ46からの蛍光眼底画像51の出射との切り替えを行う操作指示である。操作画面79の「Micro」欄には、「切替指示」を入力するためのアイコン「Change」が設けられている。
「選択指示」は、マイクロディスプレイ46から出射されている後述の複数のサムネイル画像51S(図6参照)の中から、拡大する1個のサムネイル画像51Sを選択する操作指示である。操作画面79の「Micro」欄には、「選択指示」を入力するためのアイコン「Up」及びアイコン「Down」が設けられている。
「決定指示」は、既述の「選択指示」で選択されたサムネイル画像51Sの拡大実行を決定する操作指示である。操作画面79の「Micro」欄には、「決定指示」を入力するためのアイコン「決定」が設けられている。
「重畳指示」は、接眼レンズ39,40を通して操作者H2の観察眼E2で観察される被検眼E1の観察像50に対して蛍光眼底画像51を重畳(オーバレイ)させるための操作指示である(図9参照)。操作画面79の「Overlay」欄には、「重畳指示」を入力するためのアイコン「Auto」が設けられている。
「第1調整指示」は、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51の位置、大きさ、及び姿勢の少なくともいずれかを調整する操作指示である。この「第1調整指示」には、「拡大指示」と「縮小指示」と「上下移動指示」と「左右移動指示」と「左回転指示」と「右回転指示」とが含まれている。
「拡大指示」は、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51を拡大させる操作指示である。また、「縮小指示」は、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51を縮小させる操作指示である。操作画面79の「Overlay」欄には、「拡大指示」を入力するためのアイコン「拡大」と、「縮小指示」を入力するためのアイコン「縮小」とが設けられている。
「上下移動指示」は、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51の位置を観察視野領域R(図6参照)内で上下方向に移動させる操作指示である。「左右移動指示」は、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51の位置を観察視野領域R内で左右方向に移動させる操作指示である。操作画面79の「Overlay」欄には、「左右移動指示」を入力するためのアイコン「左」及びアイコン「右」と、「上下移動指示」を入力するためのアイコン「上」及びアイコン「下」とが設けられている。
「左回転指示」は、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51の位置を観察視野領域R(図6参照)内で左回転させる操作指示である。また、「右回転指示」は、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51の位置を観察視野領域R内で右回転させる操作指示である。操作画面79の「Overlay」欄には、「左回転指示」を入力するためのアイコン「左回」と、「右回転指示」を入力するためのアイコン「右回」とが設けられている。
「第2調整指示」は、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51の画質、ここでは明るさを調整する操作指示である。この第2調整指示には、「明るさ増加指示」と「明るさ減少指示」とが含まれている。「明るさ増加指示」はマイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51の明るさを増加させる操作指示である。また、「明るさ減少指示」はマイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51の明るさを減少させる操作指示である。操作画面79の「明るさ」欄には、「明るさ増加指示」を入力するためのアイコン「Up」と「明るさ減少指示」を入力するためのアイコン「Down」とが設けられている。
なお、本実施形態では、詳しくは後述するが、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51の明るさの増減に応じて、照明光源28から出射される照明光L1の明るさ(観察像50の明るさ)を減増させる。このため、「明るさ」欄には、アイコン「Micro」とアイコン「View」とが設けられている。アイコン「Micro」は、蛍光眼底画像51のみの明るさを増減させる操作指示を入力するためのアイコンである。また、アイコン「View」は、照明光L1(観察像50)のみの明るさを増減させる操作指示を入力するためのアイコンである。
「強調指示」は、操作者H2が後述の血管強調画像51a(図11参照)、すなわち被検眼E1内の血管58(図11参照)の位置の確認を行うための「操作指示」である。操作画面79の「Micro」欄には、「強調指示」を入力するためのアイコン「強調」が設けられている。
「サムネイル画像確認指示」は、操作者H2が後述の複数のサムネイル画像51S(図6参照)の確認を行うための操作指示である。操作画面79の「Micro」欄には、「サムネイル画像確認指示」を入力するためのアイコン「サムネイル」が設けられている。
操作画面79には、各アイコンの他に、カーソル80が表示(重畳)されている。カーソル80は、操作画面79上での操作者H2の観察眼E2の視線位置を示す指標であり、操作画面79上での操作指示の入力、具体的には操作画面79上でのアイコンの選択及び決定に用いられる。このカーソル80は、初期状態(レーザ手術装置10の電源オン時)において、操作画面79上の初期位置(例えば図中の位置)に表示される。
そして、カーソル80は、操作画面79上での操作者H2の観察眼E2の視線位置(視線方向)の変化に応じて、操作画面79内で移動する。これにより、操作者H2の観察眼E2で操作画面79内の所望のアイコンを注視するだけで、カーソル80を所望のアイコンに合せることができる。そして、例えばこの状態を所定時間(数秒)だけ継続すると、
アイコンに対応した操作指示の入力が実行される。また、操作者H2の観察眼E2の視線位置が上述の所定時間未満で所望のアイコンから外れると、操作指示の入力がキャンセルされる。なお、操作指示の入力実行及び入力のキャンセルを入力するためのアイコンを操作画面79に設けてもよい。
なお、各アイコンの表示位置及び表示態様は、図3に示した表示位置及び表示態様にそれぞれ限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
図2に戻って、レンズ47は、マイクロディスプレイ46から入射した蛍光眼底画像51及び操作画面79の画像を集光して観察光学系23のミラー38に向けて出射する。これにより、蛍光眼底画像51及び操作画面79の画像が観察光学系23に合流する。これにより、操作者H2は、接眼レンズ39,40を通して、被検眼E1の観察像50と蛍光眼底画像51と操作画面79との合成画像(並列画像又は重畳画像)を確認することができる。
視線入力検出光学系26は、赤外LED101と、ピンホール102と、集光レンズ103と、ミラー104と、結像レンズ105と、ミラー106と、撮像素子107と、半導***置検出素子(Position Sensitive Detector)であるPSD108と、を備える。なお、視線入力検出光学系26は、観察眼E2の左右両眼にそれぞれ対応させて2個設けたり、或いは左右眼の一方に対応させて1個だけ設けたりしてもよい。
赤外LED101は、近赤外光IRをピンホール102に向けて出射する。ピンホール102は、赤外LED101から入射した近赤外光IRを点光源とした後、この点光源の近赤外光IRを集光レンズ103に向けて出射する。集光レンズ103は、ピンホール102から入射した点光源の近赤外光IRをミラー104に向けて出射する。
ミラー104は、例えばハーフミラーが用いられる。このミラー104は、集光レンズ103から入射した点光源の近赤外光IRの一部を既述の観察光学系23のミラー38IRに向けてそのまま透過させる。これにより、ミラー104を透過した点光源の近赤外光IRは、ミラー38IRにより接眼レンズ39,40に向けて反射され、接眼レンズ39,40を通して観察眼E2に入射する。そして、観察眼E2にて反射された点光源の近赤外光IRの反射光IR1が、接眼レンズ39,40を通してミラー38IRに入射し、このミラー38IRによりミラー104に向けて反射される。ミラー104は、ミラー38IRから入射した反射光IR1の一部を結像レンズ105に向けて反射する。
結像レンズ105は、ミラー104から入射した反射光IR1をミラー106に向けて出射する。ミラー106は、結像レンズ105から入射した反射光IR1の一部を撮像素子107に向けて反射すると共に、結像レンズ105から入射した反射光IR1の残りをそのまま透過させてPSD108に向けて出射する。
撮像素子107は、CMOS型又はCCD型のイメージセンサであり、その撮像面にはミラー106によって反射された反射光IR1が観察眼E2の像として結像する。撮像素子107は、撮像面に結像された観察眼E2の像を撮像して、この観察眼E2の撮像画像データ110(図5参照)を出力する。
PSD108の受光面には、ミラー106から入射した反射光IR1が入射する。PSD108は、その受光面における反射光IR1の受光位置を検出可能なセンサであり、受光位置を示す受光信号を出力する。なお、PSD108の代わりにラインセンサを用いてもよい。
駆動部17、照明光源28、レーザ光源34、撮像素子43、マイクロディスプレイ46、赤外LED101、撮像素子107、及びPSD108の制御(駆動)は、レーザ手術装置10の内部(外部でも可)に設けられたコンピュータ55(演算処理装置)により行われる。コンピュータ55は、レーザ手術装置10の各部の動作を統括制御する。
コンピュータ55には、既述のモニタ13、操作レバー18(操作レバー18の回転操作及び傾倒操作を検出するポテンショメータ)、フットスイッチ14、駆動部17、照明光源28、レーザ光源34、撮像素子43、マイクロディスプレイ46、赤外LED101、撮像素子107、及びPSD108の他に、画像データベース57が接続されている。
画像データベース57は、患者である被検者H1の診療情報等を格納した医療支援用のデータベース(サーバ)であり、株式会社トプコンメディカルジャパンの「IMAGEnetR4」が例として挙げられる。この画像データベース57は、被検者H1の被検眼E1をフルオレセイン蛍光眼底造影検査して得られた複数の蛍光眼底画像51を、被検者H1の固有識別情報(被検者H1の氏名及び患者番号等)に関連付けて記憶している。
また、蛍光眼底画像51(原画像)を基に、被検眼E1の特徴部分である血管58(図11参照)を強調した血管強調画像51aが予め作成されて、元の蛍光眼底画像51に関連付けて画像データベース57内に記憶されている。なお、血管強調画像51aの生成方法(血管58の強調方法)は公知技術であるので、ここでは具体的な説明は省略する。
[コンピュータの構成]
図4は、コンピュータ55の機能ブロック図である。図4に示すようにコンピュータ55は、本発明の制御部に相当する統括制御部61と、画像取得部62と、観察像取得部63と、視線入力検出部64Bと、操作指示検出部65Bと、操作指示データベース66Aと、を備える。
統括制御部61は、例えばCPU(Central Processing Unit)又はFPGA(field-programmable gate array)等を含む各種の演算部及びメモリ等から構成された演算回路である。この統括制御部61には、モニタ13、フットスイッチ14、操作レバー18、画像取得部62、観察像取得部63、視線入力検出部64Bと、操作指示検出部65B、及び操作指示データベース66Aが接続されている。そして、これら各部からの指示及び情報(画像)に基づき、統括制御部61は、既述の駆動部17、照明光源28、レーザ光源34、及びマイクロディスプレイ46等の制御(駆動)を行う。
画像取得部62は、画像データベース57に接続した各種のインタフェースを有している。この画像取得部62は、統括制御部61(後述のマイクロディスプレイ制御部73)の制御の下、手術対象の被検眼E1に対応する蛍光眼底画像51及び血管強調画像51aを画像データベース57から取得して統括制御部61へ出力する。例えば、操作者H2がタッチパネル式のモニタ13にて被検者H1の氏名及び患者番号を入力するタッチ操作を行うと、統括制御部61の制御の下、画像取得部62は、被検者H1の氏名及び患者番号に対応する蛍光眼底画像51及び血管強調画像51aを画像データベース57から取得して統括制御部61へ出力する。
観察像取得部63は、既述の撮影光学系24と共に本発明の観察像取得部を構成するものであり、撮像素子43に接続した各種のインタフェースを有している。この観察像取得部63は、統括制御部61(後述のマイクロディスプレイ制御部73)の制御の下、撮像素子43から観察像50の撮像画像データを取得して統括制御部61へ出力する。この観察像50の撮像画像データに基づき、接眼レンズ39,40を通して操作者H2に観察される観察像50内の被検眼E1の位置、大きさ、及び姿勢を判別できる。
視線入力検出部64Bは、既述の視線入力検出光学系26と共に本発明の視線入力検出部を構成するものであり、撮像素子107とPSD108とにそれぞれ接続している。視線入力検出部64Bは、撮像素子107から入力される観察眼E2の撮像画像データ110(図5参照)と、PSD108から入力される受光信号とに基づき、観察眼E2の視線入力を検出、具体的には観察眼E2が注視している操作画面79上の注視点の位置座標を検出する。
図5は、プルキンエ像110pを利用する視線入力検出部64Bの視線入力検出方法(角膜検出方式)を説明するための説明図である。図5の上段に示すように、観察眼E2の角膜表面上には、点光源の近赤外光IRの入射により、近赤外光IRの反射像であるプルキンエ像110pが生じる。このプルキンエ像110pの位置は、観察眼E2の視線方向の変化に応じて変化する。
従って、図5の下段に示すように、視線入力検出部64Bは、撮像素子107から入力される観察眼E2の撮像画像データ110と、PSD108から入力される受光信号とに基づき、観察眼E2におけるプルキンエ像110pの位置座標C1を検出する。そして、視線入力検出部64Bは、位置座標C1が示すプルキンエ像110pの位置と瞳孔中心との相対位置に基づいて、観察眼E2の視線方向を検出する。なお、プルキンエ像110pを利用した視線方向の検出方法は公知技術であり、その詳細な説明は省略する。また、本実施形態ではPSD108を用いているが、PSD108を省略して、撮像素子107から入力される撮像画像データ110のみに基づいてプルキンエ像110pの位置座標C1を検出してもよい。
図6は、観察眼E2の撮像画像データ110に基づき観察眼E2の視線方向を検出する方法(強膜反射方式、暗瞳孔法)を説明するための説明図である。なお、この方法では観察眼E2への点光源の近赤外光IRの入射は省略することができる。視線入力検出部64Bは、図6の上段に示すように撮像素子107から観察眼E2の撮像画像データ110を取得した後、図6の中段に示すように、観察眼E2の撮像画像データ110を所定の輝度しきい値で二値化する。観察眼E2の瞳孔はその周囲の領域と比較して低輝度であるので、撮像画像データ110を二値化すると、観察眼E2の瞳孔に対応する領域が黒画素領域となり、瞳孔の周囲の領域が白画素領域となる。これにより、観察眼E2の撮像画像データ110から観察眼E2の瞳孔領域を特定することができる。
そして、図6の下段に示すように、視線入力検出部64Bは、二値化された観察眼E2の撮像画像データ110から、観察眼E2の瞳孔領域(黒画素領域)の中心座標C2を求め、求めた中心座標C2と既知の眼球の幾何学的構造とに基づいて、観察眼E2の視線方向を検出する。なお、強膜反射方式(暗瞳孔法)による視線方向の検出は公知技術であるので、その詳細な説明は省略する。
図4に戻って、視線入力検出部64Bは、検出した観察眼E2の視線方向と、既知の観察光学系23の観察倍率とに基づき、観察眼E2が注視している操作画面79上の注視点の位置座標を検出し、この注視点の位置座標の検出結果を操作指示検出部65Bと統括制御部61(後述のマイクロディスプレイ制御部73)とにそれぞれ出力する。
操作指示検出部65Bは、操作指示データベース66Aと共に本発明の操作指示検出部を構成する。この操作指示検出部65Bには、統括制御部61及び視線入力検出部64Bの他に、操作指示データベース66Aが接続している。
図7は、操作指示データベース66Aの一例を説明するための説明図である。図7に示すように、操作指示データベース66Aには、既述の図3に示した操作画面79内の各アイコンの位置座標と、各アイコンにそれぞれ対応する操作指示の種類と、各操作指示に対応した照明光源28及びマイクロディスプレイ46の制御内容と、が対応付けて記憶されている。すなわち、本実施形態では、照明光源28及びマイクロディスプレイ46が本発明の操作対象に相当する。
なお、各アイコンの位置座標(X1,Y1)〜(X19,Y19)は、それぞれ1点の位置座標を示すものではなく、既述の図3に示した操作画面79内において各アイコンがそれぞれ占める範囲を示す位置座標範囲である。
位置座標(X1,Y1)はアイコン「ON」の位置座標(範囲)であり、位置座標(X2,Y2)はアイコン「OFF」の位置座標(範囲)である。操作指示データベース66Aには、アイコン「ON」及びアイコン「OFF」にそれぞれ対応する操作指示である「オンオフ指示」と、この「オンオフ指示」に対応する制御内容である「オンオフ制御」とが設定されている。「オンオフ制御」は、マイクロディスプレイ46の電源をオンオフする制御である。
位置座標(X3,Y3)はアイコン「Change」の位置座標(範囲)である。操作指示データベース66Aには、アイコン「Change」に対応する操作指示である「切替指示」と、この「切替指示」に対応する制御内容である「切替制御」とが設定されている。「切替制御」は、照明光源28から被検眼E1への照明光L1の入射と、マイクロディスプレイ46からの蛍光眼底画像51の出射との切り替えを行う制御である。
位置座標(X4,Y4)は「Micro」欄のアイコン「Up」の位置座標(範囲)であり、位置座標(X5,Y5)は「Micro」欄のアイコン「Down」の位置座標(範囲)である。操作指示データベース66Aには、アイコン「Up」及びアイコン「Down」にそれぞれ対応する操作指示である「選択指示」と、この「選択指示」に対応する制御内容である「選択制御」とが設定されている。「選択制御」は、マイクロディスプレイ46から出射される複数のサムネイル画像51S(図8参照)の中から1つのサムネイル画像51Sを選択する制御である。
位置座標(X6,Y6)はアイコン「決定」の位置座標(範囲)である。操作指示データベース66Aには、アイコン「決定」に対応する操作指示である「決定指示」と、この「決定指示」に対応する制御内容である「決定制御」とが設定されている。「決定制御」は、「選択指示」で選択されたサムネイル画像51Sを拡大する制御である(図10参照)。
位置座標(X7,Y7)はアイコン「Auto」の位置座標(範囲)である。操作指示データベース66Aには、アイコン「Auto」に対応する操作指示である「重畳指示」と、この「重畳指示」に対応する制御内容である「重畳制御」とが設定されている。「重畳制御」は、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51を観察像50に重畳させる制御である(図11参照)。
位置座標(X8,Y8)はアイコン「拡大」の位置座標(範囲)である。操作指示データベース66Aには、アイコン「拡大」に対応する操作指示である「拡大指示」と、この「拡大指示」に対応する制御内容である「拡大制御」とが設定されている。「拡大制御」は、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51を拡大する制御である。
位置座標(X9,Y9)はアイコン「縮小」の位置座標(範囲)である。操作指示データベース66Aには、アイコン「縮小」に対応する操作指示である「縮小指示」と、この「拡大指示」に対応する制御内容である「縮小制御」とが設定されている。「縮小制御」は、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51を縮小する制御である。
位置座標(X10,Y10)はアイコン「上」の位置座標(範囲)であり、位置座標(X11,Y11)はアイコン「下」の位置座標(範囲)である。操作指示データベース66Aには、アイコン「上」及びアイコン「下」にそれぞれ対応する操作指示である「上下移動指示」と、この「上下移動指示」に対応する制御内容である「上下移動制御」とが設定されている。「上下移動制御」は、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51の位置を観察視野領域R(図8参照)内で上下方向に移動させる制御である。
位置座標(X12,Y12)はアイコン「左」の位置座標(範囲)であり、位置座標(X13,Y13)はアイコン「右」の位置座標(範囲)である。操作指示データベース66Aには、アイコン「左」及びアイコン「右」にそれぞれ対応する操作指示である「左右移動指示」と、この「左右移動指示」に対応する制御内容である「左右移動制御」とが設定されている。「左右移動制御」は、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51の位置を観察視野領域R(図8参照)内で左右方向に移動させる制御である。
位置座標(X14,Y14)はアイコン「左回」の位置座標(範囲)である。操作指示データベース66Aには、アイコン「左回」に対応する操作指示である「左回転指示」と、この「左回転指示」に対応する制御内容である「左回転制御」とが設定されている。「左回転制御」は、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51の姿勢を観察視野領域R(図8参照)内で左回転させる制御である。
位置座標(X15,Y15)はアイコン「右回」の位置座標(範囲)である。操作指示データベース66Aには、アイコン「右回」に対応する操作指示である「右回転指示」と、この「右回転指示」に対応する制御内容である「右回転制御」とが設定されている。「右回転制御」は、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51の姿勢を観察視野領域R(図8参照)内で右回転させる制御である。
位置座標(X16,Y16)は「明るさ」欄のアイコン「Up」の位置座標(範囲)である。操作指示データベース66Aには、アイコン「Up」に対応する操作指示である「明るさ増加指示」と、この「明るさ増加指示」に対応する制御内容である「明るさ増加制御」とが設定されている。「明るさ増加制御」は、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51の明るさを増加させる制御である。
位置座標(X17,Y17)は「明るさ」欄のアイコン「Down」の位置座標(範囲)である。操作指示データベース66Aには、アイコン「Down」に対応する操作指示である「明るさ減少指示」と、この「明るさ減少指示」に対応する制御内容である「明るさ減少制御」とが設定されている。「明るさ減少制御」は、マイクロディスプレイ46から出射される蛍光眼底画像51の明るさを減少させる制御である。
位置座標(X18,Y18)はアイコン「強調」の位置座標(範囲)である。操作指示データベース66Aには、アイコン「強調」に対応する操作指示である「強調指示」と、この「強調指示」に対応する制御内容である「強調制御」とが設定されている。「強調制御」は、マイクロディスプレイ46から蛍光眼底画像51の代わりにこの蛍光眼底画像51に対応する血管強調画像51aを出射させる制御である(図13参照)。
位置座標(X19,Y19)はアイコン「サムネイル」の位置座標(範囲)である。操作指示データベース66Aには、アイコン「サムネイル」に対応する操作指示である「サムネイル画像確認指示」と、この「サムネイル画像確認指示」に対応する制御内容である「サムネイル画像出射制御」とが設定されている。「サムネイル画像出射制御」は、マイクロディスプレイ46から複数のサムネイル画像51Sを出射させる制御である(図8参照)。
図4に戻って操作指示検出部65Bは、視線入力検出部64Bから入力される操作画面79上の注視点の位置座標に基づき、操作指示データベース66Aを参照して、注視点の位置座標が各アイコンのいずれかの位置座標(範囲)に合致し、この状態が所定時間以上継続した場合、この位置座標(アイコン)に対応する操作指示が入力されたと判定する。これにより、操作指示検出部65Bは、操作者H2の観察眼E2での視線入力により入力された操作指示の種類を検出できる。そして、操作指示検出部65Bは、操作指示データベース66Aを参照して、検出した操作指示に対応した照明光源28及びマイクロディスプレイ46の制御内容を決定する。次いで、操作指示検出部65Bは、決定した制御内容を統括制御部61(後述の照明光源制御部71及びマイクロディスプレイ制御部73)に出力する。
[統括制御部の機能]
統括制御部61は、不図示のメモリ等から読み出した制御プログラムを実行することにより、駆動制御部70、照明光源制御部71、レーザ光源制御部72、及びマイクロディスプレイ制御部73として機能する。
駆動制御部70は、駆動部17の駆動を制御して、ベース16に対して手術装置本体19を相対移動させる。例えば、駆動制御部70は、操作レバー18の前後方向及び左右方向の傾倒操作を不図示の直動型ポテンショメータで検出した結果に基づき、駆動部17の駆動を制御して、ベース16に対して手術装置本体19を前後方向及び左右方向に相対移動させる。また、駆動制御部70は、操作レバー18の回転操作を不図示のロータリーポテンショメータで検出した結果に基づき、駆動部17の駆動を制御して、ベース16に対して手術装置本体19を上下方向に相対移動させる。
照明光源制御部71は、照明光源28の電源のオンオフを制御する。具体的に、照明光源制御部71は、レーザ手術装置10の電源のオンオフに応じて照明光源28の電源をオンオフする。また、照明光源制御部71は、既述の操作指示検出部65Bからの「切替制御」の決定結果の入力を受けた場合、後述のマイクロディスプレイ制御部73によるマイクロディスプレイ46の電源のオンオフに応じて照明光源28の電源をオフオンする。
レーザ光源制御部72は、レーザ光源34からの治療用及び照準用のレーザ光L2の出射を制御する。このレーザ光源制御部72は、フットスイッチ14の押下操作に応じて、レーザ光源34から治療用のレーザ光L2を出射させる。なお、レーザ光源34からの照準用のレーザ光L2の出射については、レーザ光源34を待機モードからフットスイッチ14の押下操作に応じて治療用のレーザ光L2を出射する作動モードに切り替えた場合に常時行われる。
マイクロディスプレイ制御部73は、マイクロディスプレイ46の制御を行う。なお、本実施形態のマイクロディスプレイ制御部73は、初期状態において、被検眼E1の複数の蛍光眼底画像51をそれぞれ縮小したサムネイル画像51S(本発明の縮小画像に相当)の出射と、既述の操作画面79の画像の出射とをマイクロディスプレイ46に実行させる。なお、初期状態において、マイクロディスプレイ46から出射される画像はサムネイル画像51Sに限定されるものではなく後述の拡大画像51E等の他の画像であってもよい。また、初期状態ではマイクロディスプレイ46の電源をオフにしてもよい。
図8は、観察視野領域R内に表示される被検眼E1の観察像50とサムネイル画像51Sと操作画面79との合成画像の一例を示した説明図である。なお、ここでいう表示とは、接眼レンズ39,40等を通して操作者H2の観察眼E2で観察可能な状態になることを指す。
図8に示すように、マイクロディスプレイ制御部73は、画像取得部62が取得した被検眼E1の複数(例えばn個:nは3以上の自然数)の蛍光眼底画像51をそれぞれ縮小したサムネイル画像51Sを生成する。そして、マイクロディスプレイ制御部73は、生成したn個のサムネイル画像51Sの中の複数(例えばm個:mは2以上n未満の自然数)のサムネイル画像51Sをマイクロディスプレイ46から出射させる。これにより、m個のサムネイル画像51Sが操作者H2の観察視野領域R内に表示される。
本実施形態では、観察視野領域R内において観察像50の中心位置が、既述の通り観察視野領域Rの中心に対して左右方向にシフトしている。そして、マイクロディスプレイ制御部73は、マイクロディスプレイ46から出射される各サムネイル画像51Sの出射位置を制御することで、観察視野領域R内において観察像50に隣り合う位置に各サムネイル画像51Sを表示させる。これにより、操作者H2の観察眼E2にて観察像50と各サムネイル画像51Sとを同時確認することができる。なお、マイクロディスプレイ46から出射するサムネイル画像51Sの数、すなわち観察視野領域R内に表示するサムネイル画像51Sの数は1個であってもよい。
また、マイクロディスプレイ制御部73は、観察視野領域R内に表示していない他のサムネイル画像51Sが存在している場合、マイクロディスプレイ46からサムネイル画像51Sの切替アイコン75を出射させる。例えば、マイクロディスプレイ制御部73は、マイクロディスプレイ46からの切替アイコン75(像光)の出射位置を制御して、各サムネイル画像51Sに隣り合う位置に切替アイコン75を表示させる。これにより、操作者H2は他のサムネイル画像51Sの存在を認識することができる。
さらに、マイクロディスプレイ制御部73は、観察視野領域R内に2個以上のサムネイル画像51Sを表示している場合、後述の拡大制御の対象となるサムネイル画像51Sを示す画像選択アイコン76をマイクロディスプレイ46から出射させる。例えば、マイクロディスプレイ制御部73は、マイクロディスプレイ46からの画像選択アイコン76の像の出射位置を制御することで、観察視野領域R内において画像選択アイコン76を各サムネイル画像51Sのいずれかに隣り合う位置に表示させる。これにより、操作者H2は拡大制御の対象となるサムネイル画像51Sを判別することができる。
一方、マイクロディスプレイ制御部73は、予め記憶されている操作画面79(図3参照)の画像をマイクロディスプレイ46から出射させる。そして、マイクロディスプレイ制御部73は、マイクロディスプレイ46からの操作画面79の画像の出射位置を制御することで、観察視野領域R内において観察像50及び各サムネイル画像51S等が表示されない位置に操作画面79を表示させる。
この際に、マイクロディスプレイ制御部73は、操作画面79内のアイコン「ON」及びアイコン「OFF」と、アイコン「決定」と、アイコン「強調」と、アイコン「サムネイル」とについては、現在選択されている制御内容に対応するものを、他とは異なる表示態様で表示させる。例えば図8では、マイクロディスプレイ46の電源がONされ且つマイクロディスプレイ46から各サムネイル画像51Sの出射が行われているので、アイコン「ON」及びアイコン「サムネイル」の表示態様が変更されている。
また、マイクロディスプレイ制御部73は、マイクロディスプレイ46からカーソル80の像を出射させると共に、初期状態においてこのカーソル80が操作画面79上の既述の初期位置(図3参照)に重畳表示されるように、マイクロディスプレイ46からのカーソル80の画像の出射位置を制御する。
さらに、マイクロディスプレイ制御部73は、既述の視線入力検出部64Bから逐次入力される注視点の位置座標に基づき、マイクロディスプレイ46からのカーソル80の画像の出射位置を変更する。その結果、操作者H2の観察眼E2の視線方向の変化に連動して、観察視野領域R内の操作画面79上でのカーソル80の表示位置が移動する。これにより、操作者H2の観察眼E2で操作画面79内の所望のアイコンを注視するだけで、カーソル80を操作画面79内の所望のアイコンに合せることができる。そして、操作者H2は、観察眼E2で操作画面79内の所望のアイコンを注視する状態を所定時間継続することで、操作指示を視線入力することができる。なお、所定時間未満で注視点の位置がアイコンから外れた場合には、操作指示の視線入力がキャンセルされる。
さらにまた、マイクロディスプレイ制御部73は、注視点(カーソル80)が操作画面79内の各アイコンのいずれかに合せられたこと(各アイコンのいずれかを観察眼E2で注視していること)、及びこの状態が所定時間以上継続したこと(すなわち操作指示の視線入力が実行されたこと)を、操作者H2が認識できるように、これら各段階に応じて操作画面79内のアイコンの表示態様を変化させる。
図9は、操作画面79内のアイコンの表示態様の変化を説明するための説明図である。図9の上段に示すように、マイクロディスプレイ制御部73は、視線入力検出部64Bから逐次入力される注視点の位置座標と、操作指示データベース66Aにアクセスして取得した各アイコンの位置座標(図7参照)とを比較する。
そして、マイクロディスプレイ制御部73は、上述の比較結果に基づき、図9の中段に示すように、注視点(カーソル80)が各アイコンのいずれか(ここではアイコン「Auto」)に合せられたと判断した場合、マイクロディスプレイ46を制御して、該当するアイコンの表示態様を1段階変化させる。次いで、マイクロディスプレイ制御部73は、図9の下段に示すように、注視点がアイコンに合せられている状態が所定時間以上継続した場合、マイクロディスプレイ46を制御して、該当するアイコンの表示態様をもう1段回変化させる。これにより、操作者H2は、注視点(カーソル80)が操作画面79内の各アイコンのいずれかに合せられたこと、及び操作指示が入力されたことを認識できる。
なお、マイクロディスプレイ制御部73は、表示態様を変化させたアイコンが、「Micro」欄のアイコン「Up」,「Down」,「Change」,「強調」と、「明るさ」欄の各アイコンと、「Overlay」欄の各アイコンとのいずれかである場合、対応する制御内容(拡大制御)が実行された後でアイコンの表示態様を元に戻す。
図4及び図8に戻って、マイクロディスプレイ制御部73は、既述の操作指示検出部65Bから入力される制御内容の決定結果に基づき、マイクロディスプレイ46の各種制御を行う。
具体的に、マイクロディスプレイ制御部73は、操作指示検出部65Bからの「オンオフ制御」の決定結果の入力を受けて、マイクロディスプレイ46の電源がオフの場合には電源をオンし、逆にマイクロディスプレイ46の電源がオンの場合には電源をオフする。これにより、観察視野領域R内において各サムネイル画像51Sの表示がオンオフされる。
マイクロディスプレイ制御部73は、操作指示検出部65Bからの「切替制御」の決定結果の入力を受けて、照明光源制御部71による照明光源28の電源のオンオフに応じてマイクロディスプレイ46の電源をオフオンする。これにより、操作指示検出部65Bからの「切替制御」の決定結果が照明光源制御部71及びマイクロディスプレイ制御部73の双方に入力される毎に、照明光源28による被検眼E1への照明光L1の入射とマイクロディスプレイ46からの蛍光眼底画像51の出射との切り替えが行われる。すなわち、観察視野領域R内において観察像50の表示と各サムネイル画像51Sの表示とが交互に実行される。
マイクロディスプレイ制御部73は、既述の操作指示検出部65Bからの「選択制御」の決定結果の入力を受ける毎に、マイクロディスプレイ46を制御して、観察視野領域R内において画像選択アイコン76が示すサムネイル画像51Sを別のサムネイル画像51S(観察視野領域R内に表示されていないものを含む)に切り替える。これにより、操作者H2は、所望のサムネイル画像51Sを後述の拡大制御の対象として選択できる。
なお、本実施形態では、観察視野領域R内に表示される画像選択アイコン76により、後述の拡大制御の対象となるサムネイル画像51Sを識別可能にしているが、画像選択アイコン76の表示態様は図8に示した表示態様に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。また、観察視野領域R内において、拡大制御の対象となるサムネイル画像51Sと、他のサムネイル画像51Sとのいずれか一方の表示態様が変更されるように、マイクロディスプレイ46からのサムネイル画像51Sの出射を制御してもよい。
図10は、マイクロディスプレイ制御部73による「拡大制御」を説明するための説明図である。図10に示すように、マイクロディスプレイ制御部73は、既述の操作指示検出部65Bからの「拡大制御」の決定結果の入力を受けて、既述の「選択制御」で拡大制御の対象として選択されたサムネイル画像51Sの拡大画像51Eを生成し、この拡大画像51Eをマイクロディスプレイ46から出射させる。なお、拡大画像51Eは、縮小前の蛍光眼底画像51、すなわち原画像であってもよい。これにより、観察視野領域R内において、画像選択アイコン76が示すサムネイル画像51Sの拡大画像51Eが表示される。その結果、操作者H2は、サムネイル画像51Sよりも詳細な情報[治療部位の位置、血管58(図13参照)の位置等]を確認することができる。
なお、マイクロディスプレイ制御部73は、拡大画像51Eの出射を行っている状態で既述の操作指示検出部65Bから「選択制御」の決定結果の入力を受けた場合、すなわち操作者H2が観察眼E2で「選択指示」の視線入力を行った場合、マイクロディスプレイ46から出射する拡大画像51Eを別の拡大画像51Eに切り替える。これにより、観察視野領域R内において表示される拡大画像51Eが切り替えられる。
図11は、観察視野領域R内で拡大画像51Eが表示されている状態でのマイクロディスプレイ制御部73による「重畳制御」を説明するための説明図である。図11に示すように、マイクロディスプレイ制御部73は、操作指示検出部65Bから「重畳制御」の決定結果の入力を受けた場合、観察視野領域R内において拡大画像51Eを観察像50に重畳表示させる。
例えば、マイクロディスプレイ制御部73は、拡大画像51Eと、観察像取得部63から取得した観察像50の撮像画像データとを解析する。そして、この解析結果に基づき、マイクロディスプレイ制御部73は、マイクロディスプレイ46が出射する拡大画像51Eの出射位置、大きさ、及び姿勢を制御して、拡大画像51Eに含まれる被検眼E1の各部[黄斑、血管58(図13参照)]の位置、大きさ、及び姿勢を、観察視野領域R内の観察像50に含まれる被検眼E1の各部に合せる重畳制御を行う。この重畳制御の具体的な方法としては、位相限定相関法、パターンマッチング法、及びテンプレートマッチング法等の公知の手法が用いられる。これにより、観察視野領域R内において観察像50と拡大画像51Eとが重畳表示される。
なお、図11では、観察視野領域R内の観察像50に拡大画像51Eを重畳する場合について説明したが、拡大画像51E以外の画像を重畳してもよい。例えば、マイクロディスプレイ制御部73は、既述の図8に示したように観察視野領域R内において複数のサムネイル画像51Sが表示されている場合には、画像選択アイコン76が示すサムネイル画像51S(又は元の蛍光眼底画像51)を観察視野領域R内の観察像50に重畳する重畳制御を行う。また、マイクロディスプレイ制御部73は、観察視野領域R内において後述の血管強調画像51a(図13参照)が表示されている場合には、この血管強調画像51aを観察視野領域R内の観察像50に重畳する重畳制御を行う。
図12は、観察視野領域R内で拡大画像51Eが表示されている状態でのマイクロディスプレイ制御部73による「拡大制御」、「縮小制御」、「上下移動制御」、「左右移動制御」、「左回転制御」、及び「右回転制御」を説明するための説明図である。
図12の上段に示すように、マイクロディスプレイ制御部73は、操作指示検出部65Bから「拡大制御」又は「縮小制御」の決定結果の入力を受けた場合、マイクロディスプレイ46を制御して、拡大画像51Eを所定倍率だけ拡大(矢印T1参照)又は縮小(矢印T2参照)する。これにより、観察視野領域R内において拡大画像51Eがさらに拡大表示又は縮小表示される。
図12の下段に示すように、マイクロディスプレイ制御部73は、操作指示検出部65Bから「上下移動制御」の決定結果の入力を受けた場合、マイクロディスプレイ46を制御して、拡大画像51Eを上方向(矢印T3参照)又は下方向(矢印T4参照)に所定距離だけ移動させる。また、マイクロディスプレイ制御部73は、操作指示検出部65Bから「左右移動制御」の決定結果の入力を受けた場合、マイクロディスプレイ46を制御して、拡大画像51Eを左方向(矢印T5参照)又は右方向(矢印T6参照)に所定距離だけ移動させる。これにより、観察視野領域R内において拡大画像51Eの表示位置を上下左右の任意の方向に移動させることができる。
さらに、マイクロディスプレイ制御部73は、操作指示検出部65Bから「左回転制御」又は「右回転制御」の決定結果の入力を受けた場合、マイクロディスプレイ46を制御して、拡大画像51Eの姿勢を所定角度だけ左回転(矢印T7参照)、又は所定角度だけ右回転(矢印T8参照)させる。これにより、観察視野領域R内において拡大画像51Eの姿勢を任意に調整することができる。
なお、図12では、拡大画像51Eの位置、大きさ、及び姿勢を調整する場合について説明したが、拡大画像51E以外の画像、例えば既述の図8に示した各サムネイル画像51S、及び後述の血管強調画像51a(図13参照)等の位置、大きさ、及び姿勢についても同様に調整することができる。
図10に戻って、マイクロディスプレイ制御部73は、観察視野領域R内において拡大画像51Eが表示されている状態で、操作指示検出部65Bから「明るさ増加制御」の決定結果の入力を受けた場合、マイクロディスプレイ46から出射される拡大画像51Eの明るさを所定量増加させる。また逆に、マイクロディスプレイ制御部73は、操作指示検出部65Bから「明るさ減少制御」の決定結果の入力を受けた場合、マイクロディスプレイ46から出射される拡大画像51Eの明るさを所定量減少させる。これにより、観察視野領域R内に表示される拡大画像51Eの明るさを任意に調整することができる。
この際に、照明光源制御部71は、マイクロディスプレイ制御部73によってマイクロディスプレイ46から出射される拡大画像51Eの明るさが増加するのに連動して、照明光源28が出射する照明光L1の明るさ、すなわち観察視野領域R内に表示される観察像50の明るさを所定量減少させる。また逆に、照明光源制御部71は、マイクロディスプレイ制御部73によってマイクロディスプレイ46から出射される拡大画像51Eの明るさが減少するのに連動して、照明光源28が出射する照明光L1の明るさ、すなわち観察視野領域R内に表示される観察像50の明るさを所定量増加させる。これにより、観察像50と拡大画像51Eとのコントラスト差を拡大することができる。
なお、拡大画像51Eの明るさと観察像50(照明光L1)の明るさとを連動させる代わりに、既述の図3に示した操作画面79内の「明るさ」欄内のアイコン「Micro」又はアイコン「View」の選択操作及び決定操作を実行して、拡大画像51Eの明るさと観察像50(照明光L1)の明るさとをそれぞれ別個に増減させてもよい。この場合、既述の図7に示した操作指示データベース66Aには、照明光源28に対応したアイコン「View」の座標、操作指示、及び制御内容と、マイクロディスプレイ46に対応したアイコン「Micro」の座標、操作指示、及び制御内容と、を記憶させておく。
また、拡大画像51E以外の画像、例えば既述の図8に示した各サムネイル画像51S、及び後述の血管強調画像51a(図13参照)等の明るさについても同様に調整することができる。また、拡大画像51E等の明るさ以外の各種画質の調整(ガンマ調整、及びシャープネス調整)を行ってもよい。
図13は、観察視野領域R内で拡大画像51Eが表示されている状態でのマイクロディスプレイ制御部73による「強調制御」を説明するための説明図である。マイクロディスプレイ制御部73は、操作指示検出部65Bから「強調制御」の決定結果の入力を受けた場合、マイクロディスプレイ46が出射している拡大画像51Eに対応する血管強調画像51aを画像取得部62から取得する。次いで、マイクロディスプレイ制御部73は、拡大画像51Eの位置、大きさ、及び姿勢に合わせて調整した血管強調画像51aをマイクロディスプレイ46から出射させる。これにより、図13に示すように、観察視野領域R内に表示されている拡大画像51Eが血管強調画像51aに切り替えられる。その結果、操作者H2は被検眼E1内の血管58の位置を把握することができる。
さらに、この血管強調画像51aを既述の図11で説明したように観察視野領域R内の観察像50に重畳させた場合、すなわち「重畳制御」と「強調制御」とを組み合わせた場合、操作者H2は、被検眼E1内の血管58を確実に避けて治療用のレーザ光L2の照射を行うことができる。
なお、図13では、観察視野領域R内に表示されている拡大画像51Eを血管強調画像51aに切り替える場合について説明したが、拡大画像51E以外の画像、例えば既述の図8に示した各サムネイル画像51Sをそれぞれ血管強調画像51aに切り替えてもよい。また、予め蛍光眼底画像51から血管強調画像51aを生成しておく代わりに、マイクロディスプレイ制御部73が蛍光眼底画像51(拡大画像51E及びサムネイル画像51S等を含む)を解析して画像内の特徴部分(血管58)を検出し、この検出結果に基づき血管強調画像51aを生成してもよい。
図8に戻って、マイクロディスプレイ制御部73は、観察視野領域R内において拡大画像51E又は血管強調画像51aが表示されている状態で、操作指示検出部65Bから「サムネイル画像出射制御」の決定結果の入力を受けた場合、複数(m個)のサムネイル画像51Sをマイクロディスプレイ46から出射させる。これにより、観察視野領域R内の表示を観察像50及び各サムネイル画像51Sの表示、すなわち初期状態に戻すことができる。
このように、照明光源制御部71及びマイクロディスプレイ制御部73は、操作者H2が観察眼E2で操作指示の視線入力を行った場合、この操作指示に対応した照明光源28及びマイクロディスプレイ46の制御を行うことができる。
[レーザ手術装置の作用]
図14は、上記構成のレーザ手術装置10による被検眼E1のレーザ手術の流れ(本発明の眼科用観察装置の作動方法)の一例を示すフローチャートである。操作者H2がレーザ手術装置10の電源をオンすると、統括制御部61の照明光源制御部71は、照明光源28の電源をオンする。これにより、照明光源28から照明光L1が出射される。また、統括制御部61は赤外LED101からの近赤外光IRの出射を開始させる。
そして、操作者H2は、予めタッチパネル式のモニタ13を介して被検者H1の氏名及患者番号を入力する。これにより、画像取得部62は、被検者H1の氏名及び患者番号に対応する複数の蛍光眼底画像51及び血管強調画像51aを画像データベース57から取得して統括制御部61(マイクロディスプレイ制御部73)へ出力する。
次いで、操作者H2は、顔支持部12の額当て12a及び顎受け12bの位置調整と、操作レバー18の傾倒操作及び回転操作による手術装置本体19の位置調整とを行って、被検眼E1と手術装置本体19との位置関係を調整する(ステップS21)。この調整が完了すると、照明光源28からの照明光L1が照明光学系21及びコンタクトレンズ31を介して被検眼E1に入射し、この照明光L1の入射に応じて被検眼E1から出射した反射光L3がコンタクトレンズ31及び観察光学系23を経て接眼レンズ39,40まで導かれる。これにより、接眼レンズ39,40を通して、操作者H2の観察眼E2で観察像50を確認することができる(ステップS22)。
なお、反射光L3の一部は、観察光学系23の途中から撮影光学系24を介して撮像素子43の撮像面に結像され、この撮像素子43によって撮像される。これにより、観察像50の撮像画像データが、撮像素子43から観察像取得部63を介して統括制御部61(マイクロディスプレイ制御部73)に入力される。
一方、マイクロディスプレイ制御部73は、画像取得部62から取得した複数(n個)の蛍光眼底画像51のサムネイル画像51Sを生成し、生成したn個のサムネイル画像51Sのうちのm個のサムネイル画像51Sをマイクロディスプレイ46から出射させる(ステップS23)。また、マイクロディスプレイ制御部73は、予め記憶している操作画面79の画像をマイクロディスプレイ46から出射させる(ステップS23)。
マイクロディスプレイ46から出射したm個のサムネイル画像51S及び操作画面79の画像は、画像出射光学系25と観察光学系23の一部とを介して接眼レンズ39,40まで導かれる。その結果、既述の図8に示したように、観察視野領域R内において観察像50と各サムネイル画像51Sと操作画面79とが合成表示(並列表示)され、操作者H2の観察眼E2にて観察像50と各サムネイル画像51Sと操作画面79とを同時確認することができる。
また、赤外LED101から出射された近赤外光IRが視線入力検出光学系26、観察光学系23の一部、及び接眼レンズ39,40を通して観察眼E2に入射する。これにより、観察眼E2にて反射された反射光IR1が接眼レンズ39,40、観察光学系23の一部、及び視線入力検出光学系26を介して、撮像素子107及びPSD108に入射する。これにより、視線入力検出部64Bに対して、撮像素子107から観察眼E2の撮像画像データ110が出力されると共に、PSD108から受光信号が出力される。
撮像素子107からの観察眼E2の撮像画像データ110の入力と、PSD108からの受光信号の入力とを受けた視線入力検出部64Bは、これら撮像画像データ110及び受光信号に基づき観察眼E2の視線方向を検出する。そして、視線入力検出部64Bは、検出した観察眼E2の視線方向と、既知の観察光学系23の観察倍率とに基づき、観察眼E2が注視している操作画面79上の注視点の位置座標を検出し、この注視点の位置座標の検出結果を操作指示検出部65Bとマイクロディスプレイ制御部73とにそれぞれ出力する。これにより、操作者H2の観察眼E2による視線入力が開始される(ステップS24、本発明の視線入力検出工程に相当)。
操作者H2は、既述の図7に示した照明光源28及びマイクロディスプレイ46の制御内容のいずれかを実行する場合、操作指示の視線入力を開始、すなわち観察視野領域R内の操作画面79の対応するアイコンを注視する(ステップS25でYES)。これにより、視線入力検出部64Bから操作指示検出部65Bとマイクロディスプレイ制御部73とにそれぞれ出力される注視点の位置座標が、観察眼E2の視線方向の変更に伴い変化する。
そして、視線入力検出部64Bから注視点の位置座標の入力を受けたマイクロディスプレイ制御部73は、注視点の位置座標に基づいて、マイクロディスプレイ46から出射されるカーソル80の画像の出射位置を変更させる。その結果、観察視野領域R内の操作画面79上でのカーソル80の表示位置が、観察眼E2により注視されているアイコンへ移動する。
一方、視線入力検出部64Bから注視点の位置座標の入力を受けた操作指示検出部65Bは、操作指示データベース66Aを参照して、注視点の位置座標が各アイコンのいずれかの位置座標(範囲)に合致し、さらに合致した状態が所定時間以上継続した場合、この位置座標(アイコン)に対応する操作指示が入力されたと判定する。これにより、操作指示検出部65Bは、操作者H2の観察眼E2での視線入力により入力された操作指示の種類を検出すると共に、操作指示データベース66Aを参照して、検出した操作指示に対応した照明光源28及びマイクロディスプレイ46の制御内容を決定する(ステップS26、本発明の操作指示検出工程に相当)。操作指示検出部65Bによる制御内容の決定結果は、この制御内容に応じて照明光源制御部71及びマイクロディスプレイ制御部73の少なくともいずれか一方へ出力される。
この際に、マイクロディスプレイ制御部73は、視線入力検出部64Bから入力される注視点の位置座標等に基づき、既述の図9に示したように、注視点(カーソル80)が合せられたアイコンの表示態様を一段階変化させる。そして、マイクロディスプレイ制御部73は、操作指示検出部65Bからの制御内容の決定結果の入力を受けて、アイコンの表示態様をさらにもう一段階変化させる。これにより、操作者H2は、注視点が操作画面79内のアイコンに合せられたこと、及び操作指示の視線入力が実行されたことを認識できる。
操作指示検出部65Bからの制御内容の決定結果の入力を受けた照明光源制御部71は、この制御内容に従って照明光源28の制御(既述の切替制御等)を実行する(ステップ7)。また、操作指示検出部65Bからの制御内容の決定結果の入力を受けたマイクロディスプレイ制御部73は、この制御内容に従ってマイクロディスプレイ46の制御(既述のオンオフ制御、切替制御、拡大制御、重畳制御、拡大縮小制御、及び強調制御等)を実行する(ステップS27)。なお、ステップS27は本発明の制御工程に相当する。
例えば、既述の「重畳制御」及び「強調制御」の双方が実行された場合、観察視野領域R内において観察像50に血管強調画像51aが重畳表示されるため、操作者H2は、被検眼E1内の血管58の位置を確実に把握することができる。この際に「重畳制御」及び「強調制御」は、操作者H2が観察眼E2で視線入力した操作指示に基づき実行することができる。このため、操作者H2は、一方の手でコンタクトレンズを持ち、且つ他方の手で操作レバー18を把持している状態でも、接眼部20から観察眼E2を離すことなく「重畳制御」及び「強調制御」をハンズフリーで実行させることができる。
一方、レーザ手術装置10の電源がオンされた後、レーザ光源34が既述の待機モードから作動モードに切り替えられると、レーザ光源34からの照準用のレーザ光L2の出射が開始される。これにより、照準用のレーザ光L2がレーザ光照射光学系22及びコンタクトレンズ31を介して被検眼E1へ入射される。操作者H2は、コンタクトレンズ31及び観察光学系23を通して被検眼E1にて反射された照準用のレーザ光L2を観察しながら、操作レバー18等を操作して手術装置本体19の位置調整を行って、照準用のレーザ光L2と被検眼E1内の治療部位との位置調整を完了させる(ステップS28でYES)。
次いで、操作者H2がフットスイッチ14を押下操作することにより、レーザ光源34から治療用のレーザ光L2が出射され、この治療用のレーザ光L2がレーザ光照射光学系22及びコンタクトレンズ31を介して被検眼E1内の治療部位に照射される(ステップS29)。以上でレーザ手術装置10による被検眼E1の眼内手術が完了する。
[本実施形態の効果]
以上のように、本実施形態のレーザ手術装置10では、操作者H2の両手が塞がっていたとしても操作者H2が観察眼E2で視線入力した操作指示に基づき、この操作指示に対応した照明光源28及びマイクロディスプレイ46の各種の制御内容を実行することができる。これにより、レーザ手術装置10の操作性を著しく向上させることができる。
[その他]
上記実施形態では、操作者H2が観察眼E2で視線入力した操作指示に基づき、この操作指示に対応した照明光学系21(照明光源28)及び画像出射光学系25(マイクロディスプレイ46)の制御を行っているが、本発明はこれに限定されるものではなく、画像出射光学系25の制御のみを行ってもよい。また、例えば反射光L3と、マイクロディスプレイ46から出射された画像(サムネイル画像51S、拡大画像51E、及び血管強調画像51a等)との少なくともいずれか一方を変調する変調素子(DMD及び透過型液晶パネル等)が観察光学系23に設けられている場合には、観察光学系23(変調素子)の制御を併せて行ってもよい。
上記実施形態では、視線入力検出部64Bによる視線入力検出方法として、既述の図5で説明したプルキンエ像110pを利用する方法、及び既述の図6で説明した強膜反射方式(暗瞳孔法)を例に挙げて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、操作者H2の目頭等の基準点と観察眼E2の虹彩等の動点との位置関係を用いる方法、及び眼電位センサを用いて観察眼E2の動きを検出する方法などの公知の視線入力検出方法を用いることができる。
上記実施形態では、操作者H2が観察眼E2で視線入力する各種の操作指示にそれぞれ対応した照明光源28及びマイクロディスプレイ46の制御内容を、既述の図7の操作指示データベース66Aを用いて説明したが、操作指示及び制御内容の種類は操作指示データベース66Aに挙げられているものに限定されず、他の操作指示及び制御内容(例えば蛍光眼底画像51の原画像の表示等)が含まれていてもよい。
上記実施形態では、マイクロディスプレイ46から蛍光眼底画像51(サムネイル画像51S、拡大画像51E、及び血管強調画像51a)を出射しているが、例えばOCT(Optical Coherene Tomography)検査で予め得られた被検眼E1の網膜の断層像などの被検眼E1に関連する情報を示す画像を出射してもよい。また、レーザ手術装置10に関連する情報(治療用のレーザ光L2の照射パターン等)、及び被検者H1の被検眼E1に関連する情報(患者番号、病歴等)などを示す画像(文字情報画像を含む)をマイクロディスプレイ46から出射してもよい。
上記実施形態では、被検眼E1の特徴部分を強調した画像として血管強調画像51aを例に挙げて説明したが、被検眼E1の他の特徴部分(例えば黄斑等)を強調した強調画像を代わりに用いてもよい。
上記実施形態では、本発明の眼科用観察装置としてレーザ手術装置10を例に挙げて説明したが、例えば、手術用顕微鏡、眼底カメラ、OCT、SLO(Scanning Laser Ophthalmoscope)、眼軸長計、スリットランプ、レフラクトメータ、ケラトメータ、トノメータ、スペキュラマイクロスコープ、及びこれらの複合機などにも本発明を適用することができる。すなわち、本発明は、接眼レンズ39,40を通して被検眼E1の観察像50を観察可能な各種の眼科用観察装置に適用することができるが、特に操作者H2の両手が塞がれる眼科用観察装置に適用することが好ましい。