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技術 眼科装置、眼科装置の制御方法、プログラム

出願人 キヤノン株式会社
発明者 大番英之
出願日 2013年4月12日 (8年6ヶ月経過) 出願番号 2013-084054
公開日 2014年10月30日 (6年11ヶ月経過) 公開番号 2014-204840
状態 特許登録済
技術分野 眼の診断装置
主要キーワード 横線状 スプリット位置 シフト駆動モータ 摺動台 特定位 挿抜機構 輝度分布曲線 各位置センサ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (17)

課題

指標投影のための別個光学系を追加することなく、正確な作動距離合わせが実現できる眼科装置を提供する。

解決手段

眼科装置としての眼底カメラ1は、被検眼28を撮像できる眼底カメラ光学系79と、被検眼28と眼底カメラ光学系79との作動距離合わせのための指標を被検眼28に投影する指標投影手段と、撮像した被検眼28の画像に映り込んでいる指標の反射像L5、L6から作動距離が適正か否かを判定する作動距離判定手段とを有し、指標投影手段は、明部と明部よりも輝度が低い暗部とを含む指標を被検眼28に投影し、作動距離判定手段は、指標の反射像L5、L6のコントラスト情報を用いて、作動距離が適正か否かを判定する。

概要

背景

従来の眼底カメラでは、被検眼眼底撮影する前に、被検眼と眼科装置との光軸方向作動距離ワーキングディスタンス)を適正にする。この方法として、被検眼の角膜投影した指標角膜反射像モニタ上で観察し、手動で指標を合焦させる方法が知られている。さらに、被検眼角膜に投影した指標の角膜反射像の輝度値分布の情報から、作動距離が適正か否かを眼科装置が自動で判定し、適正と判定されれば自動で撮影を実施する構成が知られている。
特許文献1には、有限距離有限遠指標と無限遠指標との二種類の指標を被検眼に向けて投影し、有限遠指標と無限遠指標の位置関係から作動距離を算出して適正か否かを判定する眼底カメラが開示されている。
また、特許文献2には、作動距離が不適正である場合に指標がずれ、作動距離が適正になった場合に指標が一致するように光学部材が配置され、指標のずれを判定することで差動距離が適正か否かを判定する眼底カメラが開示されている。

概要

指標の投影のための別個光学系を追加することなく、正確な作動距離合わせが実現できる眼科装置を提供する。眼科装置としての眼底カメラ1は、被検眼28を撮像できる眼底カメラ光学系79と、被検眼28と眼底カメラ光学系79との作動距離合わせのための指標を被検眼28に投影する指標投影手段と、撮像した被検眼28の画像に映り込んでいる指標の反射像L5、L6から作動距離が適正か否かを判定する作動距離判定手段とを有し、指標投影手段は、明部と明部よりも輝度が低い暗部とを含む指標を被検眼28に投影し、作動距離判定手段は、指標の反射像L5、L6のコントラスト情報を用いて、作動距離が適正か否かを判定する。

目的

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、指標の投影のための別個の光学系を追加することなく、正確な作動距離合わせが実現できる眼科装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

検眼撮像できる光学系と、明部と前記明部よりも輝度が低い暗部とを含む指標を前記被検眼に投影する指標投影手段と、前記指標の前記被検眼からの戻り光に基づいて得られた前記指標の像である指標像から前記被検眼と前記光学系との作動距離が適正か否かを判定する判定手段と、を有し、前記判定手段は、前記指標投影手段により投影された前記明部と前記暗部とにより形成される前記指標像の明部と暗部との少なくとも一方に基づいて前記作動距離が適正か否かを判定することを特徴とする眼科装置

請求項2

前記判定手段は、前記指標像の明部と暗部との少なくとも一方の形状に基づいて前記作動距離が適正か否かを判定する請求項1記載の眼科装置。

請求項3

前記判定手段は、前記指標像の明部と暗部との少なくとも一方の幅に基づいて前記作動距離が適正か否かを判定することを特徴とする請求項2記載の眼科装置。

請求項4

2つ以上の前記指標投影手段を有し、2つ以上の前記指標投影手段には、前記暗部の形状が互いに異なる前記指標を投影する少なくとも2つの指標投影手段が含まれることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の眼科装置。

請求項5

2つ以上の前記指標投影手段を有し、2つ以上の前記指標投影手段には、前記指標を前記被検眼に投影するレンズメリジオナル方向幅方向となる線状の前記暗部を含む前記指標を投影する指標投影手段と、前記レンズのサジタル方向が幅方向となる線状の前記暗部を含む前記指標を投影する指標投影手段と、が含まれることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の眼科装置。

請求項6

前記指標投影手段は光源遮光部とを有し、前記遮光部により前記光源が発する光の一部の前記被検眼への投影を制限することにより前記指標に前記暗部を形成することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の眼科装置。

請求項7

前記判定手段により前記作動距離が適正であると判定された場合に、前記被検眼を照明する撮影光源発光させる制御手段をさらに有することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の眼科装置。

請求項8

被検眼を撮像できる光学系を有する眼科装置の制御方法であって、明部と前記明部よりも輝度が低い暗部とを含む指標を前記被検眼に投影する指標投影ステップと、前記指標の前記被検眼からの戻り光に基づいて得られた前記指標の像である指標像から前記被検眼と前記光学系との作動距離が適正か否かを判定する判定ステップと、を有し、前記判定ステップにおいては、前記指標投影ステップにおいて投影された前記明部と前記暗部とにより形成される前記指標像の明部と暗部との少なくとも一方に基づいて前記作動距離が適正か否かを判定することを特徴とする眼科装置の制御方法。

請求項9

コンピュータを、請求項1から6のいずれか1項に記載の眼科装置の各手段として機能させるためのプログラム

技術分野

0001

本発明は、たとえば、眼科医院集団検診等で用いられる眼底カメラなどといった、被検眼眼底の観察や撮影に用いられる眼科装置、眼科装置の制御方法プログラムに関する。

背景技術

0002

従来の眼底カメラでは、被検眼の眼底を撮影する前に、被検眼と眼科装置との光軸方向作動距離ワーキングディスタンス)を適正にする。この方法として、被検眼の角膜投影した指標角膜反射像モニタ上で観察し、手動で指標を合焦させる方法が知られている。さらに、被検眼角膜に投影した指標の角膜反射像の輝度値分布の情報から、作動距離が適正か否かを眼科装置が自動で判定し、適正と判定されれば自動で撮影を実施する構成が知られている。
特許文献1には、有限距離有限遠指標と無限遠指標との二種類の指標を被検眼に向けて投影し、有限遠指標と無限遠指標の位置関係から作動距離を算出して適正か否かを判定する眼底カメラが開示されている。
また、特許文献2には、作動距離が不適正である場合に指標がずれ、作動距離が適正になった場合に指標が一致するように光学部材が配置され、指標のずれを判定することで差動距離が適正か否かを判定する眼底カメラが開示されている。

先行技術

0003

特開平06−046999号公報
特開平07−031590号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、モニタ上で観察できる指標の角膜反射像について、被検眼の眼底の明るさによっては、像のボケ箇所と被検眼の眼底の明部が重なると、目視では指標の角膜反射像のボケ具合が非常に判断しにくくなる。この場合には、像のコントラスト評価を用いても、その評価値に差が生じにくく、作動距離が適切か否かの判定が困難である。
また、この指標は撮影光軸上から所定距離離れた位置に配置されておいる。そして、レンズ周辺部を使用して指標を被検眼に投影することにより、指標を投影するための別個光学系を必要としない構成が用いられている。このような構成であると、角膜反射像のボケの態様が、レンズの非点収差の影響を受ける。したがって、このような構成において、被検眼眼底の明部と像のボケ箇所が重なると、作動距離が適切か否かの判断がさらに困難となる。

0005

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、指標の投影のための別個の光学系を追加することなく、正確な作動距離合わせが実現できる眼科装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

上記目的を達成するため、本発明に係る眼科撮影装置は、被検眼を撮像できる光学系と、明部と前記明部よりも輝度が低い暗部とを含む指標を前記被検眼に投影する指標投影手段と、前記指標の前記被検眼からの戻り光に基づいて得られた前記指標の像である指標像から前記被検眼と前記光学系との作動距離が適正か否かを判定する判定手段と、を有し、前記判定手段は、前記指標投影手段により投影された前記明部と前記暗部とにより形成される前記指標像の明部と暗部との少なくとも一方に基づいて前記作動距離が適正か否かを判定することを特徴とする。

発明の効果

0007

本発明によれば、指標の投影のための別個の光学系を追加することなく、被検眼との正確な作動距離合わせが実現できる。

図面の簡単な説明

0008

本発明の第1の実施形態を説明する概略構成図である。
本発明の第1の実施形態を説明する機能ブロック図である。
本発明の第1の実施形態を説明するためのモニタに映出された被検眼の眼底像と角膜反射像を示した図である。
本発明の第1の実施形態を説明する合焦検出部の概略構成図である。
本発明の第1の実施形態を説明するコントラスト検出原理図である。
本発明の第1の実施形態を説明する輝度値検出の原理図である。
本発明の第1の実施形態を説明する角膜反射像L1、L2の輝度値遷移概念図である。
本発明の第1の実施形態を説明する指標投影手段の構成図である。
本発明の第1の実施形態を説明する角膜反射像L3、L4の輝度値遷移の概念図である。
本発明の第1の実施形態を説明するその他の指標投影手段の構成図である。
本発明の第1の実施形態を説明する作動距離合わせから自動撮影の部分を抽出したフローチャートである。
本発明の第2の実施形態を説明する概略構成図である。
本発明の第2の実施形態を説明する指標投影手段の構成図である。
本発明の第2の実施形態を説明する非点収差の原理図である。
本発明の第2の実施形態を説明する非点収差による角膜反射像のボケの概念図である。
本発明の第2の実施形態を説明する角膜反射像L5、L6の輝度値遷移の概念図である。

実施例

0009

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態にかかる眼科装置について、図1図11に基づいて説明する。本発明の実施形態にかかる眼科装置として、眼底カメラ1を示す。
まず、図1を用いて、本発明の第1の実施形態である眼科装置としての眼底カメラ1の概略の構成を説明する。図1(a)(b)は、眼底カメラ1の概略構成を模式的に示す図である。
眼底カメラ1は、撮影光源部O1と、観察光源部O2と、照明光学系O3と、撮影/観察光学系O4と、撮影光学系O5と、内部固視灯部O6とを含む。撮影光源部O1と観察光源部O2とは、それぞれ光束を射出する。射出された光束は、照明光学系O3と撮影/観察光学系O4を経て、被検眼28の眼底部を照明する。照明された被検眼28の眼底部のからの反射光光学像)は、撮影/観察光学系O4と撮影光学系O5を経て撮像素子31に結像する。

0010

撮影光源部O1は、以下の構成により白色光リング照明を作り出す。
11は光量検出手段である。光量検出手段11は、SPCやPDなど既知光電変換を利用したセンサが適用される。12はミラーである。ミラー12は、アルミや銀の蒸着が施されたガラス板や、アルミ板などにより構成される。13は撮影光源である。撮影光源13は、ガラス管の中にXeが封入されており、電圧印加することで発光する。撮影光源13の発する光により、撮影時に眼底像を取得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。14は撮影コンデンサレンズである。撮影コンデンサレンズ14には、一般的な球面レンズが適用される。15は撮影リングスリットである。撮影リングスリット15は、環状の開口が形成された平板である。16は撮影水晶体バッフルである。撮影水晶体バッフル16も、環状の開口が形成された平板である。
撮影コンデンサレンズ14は、撮影光源13が発する光束を被検眼28の眼底に向けて集光する。撮影リングスリット15は、集光された光束を、被検眼28の前眼部を通過する際に環状の形状となるよう成形する。撮影水晶体バッフル16は、被検眼28の水晶体へ投影される光束を制限し、眼底像に被検眼28の水晶体からの不要な反射光が写りこむことを防いでいる。

0011

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は観察光源である。観察光源17は、ハロゲンランプLEDなど連続発光可能な光源であり、素子の特性や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る。観察コンデンサレンズ18は、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る。観察リングスリット19は、環状の開口が形成された平板である。20は観察水晶体バッフルである。観察水晶体バッフル20も、環状の開口が形成された平板である。観察光源部O2は、撮影光源部O1と光源の種類が異なるだけである。すなわち、観察コンデンサレンズ18が集光し、観察リングスリット19が前眼部での光束の形状を整え、観察水晶体バッフル20が眼底像への水晶体からの反射光の写りこみを防いでいる。

0012

照明光学系O3は、撮影光源部O1と観察光源部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る。ダイクロイックミラー21は、赤外光を透過し、可視光反射する。ダイクロイックミラー21は、撮影光源部O1で作られた可視光の光束を反射して、観察光源部O2で作られた赤外線の光束を透過して、照明光学系O3に導光する。22は第1の照明リレーレンズであり、24は第2の照明リレーレンズである。第1の照明リレーレンズ22と第2の照明リレーレンズ24によって、リング照明が被検眼28に結像する。

0013

23はスプリットユニットである。スプリットユニット23は、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、光を分割するためのプリズム23bと、フォーカス指標の外形を示すフォーカス指標マスク23cとを含む。
スプリットユニット23は、さらに、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から退避させる挿抜機構とを含む。移動機構は、観察時にこれらを照明光学系O3に進入させて図中矢印方向に移動する。M1は、スプリットシフト駆動モータであり、S1はスプリット位置センサである。スプリットシフト駆動モータM1は、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る。スプリット位置センサS1は、その停止位置を検出する。M2はスプリット挿抜駆動モータである。スプリット挿抜駆動モータM2は、スプリットユニット23を照明光学系O3に対して挿抜させる。具体的には、スプリット挿抜駆動モータM2は、眼底観察時にはスプリットユニット23を照明光学系O3内に進入させ、眼底像の中にスプリット指標を投影する。また、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まないように制御される。25は角膜バッフルである。角膜バッフル25は、眼底像に被検眼28の角膜からの不要な反射光の写りこみを防ぐ。

0014

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28の眼底像を導出する。
26は穴あきミラーである。穴あきミラー26は、外周部がミラー部分であり、中央部に穴が形成される。照明光学系O3から導かれた光束は、穴あきミラー26のミラー部分で反射して、対物レンズ27を介して被検眼28の眼底を照明する。照明された被検眼28からの反射光(眼底像)は、対物レンズ27を戻り、穴あきミラー26の中央部の穴を通って撮影光学系O5に導出される。
また、光源102からの光束は、導光部材としての指標投影手段L03、L04を介して撮影/観察光学系O4を通り、対物レンズ27を介して被検眼28の角膜に投影される。指標投影手段L03、L04は、明部(後述)と暗部(後述)を含む指標を被検眼28に投影する。被検眼28からの反射光は対物レンズ27を戻り、穴あきミラー26の中央部の穴を通って撮影光学系O5に導出される。

0015

撮影光学系O5は、被検眼28の眼底像の焦点調節を行い、眼底像を撮像素子31に結像させる。29はフォーカスレンズである。フォーカスレンズ29は、穴あきミラー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であり、S3はフォーカスレンズ位置センサである。これらは、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は撮像素子である。撮像素子31は、結像した眼底像(光学像)を光電変換する。撮像素子31で得られた電気信号アナログ信号)は、A/D変換素子73(図2参照。図1では省略)によってA/D変換される(デジタル信号に変換される)。また、この電気信号は、赤外観察時にはモニタ77(図2参照。図1では省略)に表示され、撮影後にはメモリ74(図2参照。図1では省略)に記録される。また、撮像素子31は、指標投影手段L03、L04の角膜反射像L3、L4を撮像(光電変換)する。

0016

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から分割された光路に設けられる。内部固視灯ユニット32は、撮像光学系O5の光路上に設けられ、ハーフミラー30に対向する。内部固視灯ユニット32は、複数のLEDを有し、固視灯位置指定部材66(図2参照)によって検者使用者)が選択した固視部に対応した位置のLEDを点灯させる。点灯したLEDを被検者に固視させることで、検者(使用者)は所望の向きの眼底像を得ることができる。

0017

以上の構成は、一つの筺体に保持されて眼底カメラ光学部79を構成する。そして、眼底カメラ光学部79は不図示の摺動台に載せられており、被検眼28に対して位置合わせができるようになっている。

0018

次に、図2を用いて、眼底カメラ1の機能ブロックの説明をする。図2は、本発明の実施形態にかかる眼底カメラ1の機能ブロックを示す図である。
眼底カメラ1は、CPU61とROM80とRAM81とを含む。ROM80には、眼底カメラ1の各部を制御するためのコンピュータプログラムが格納されている。そして、CPU61は、ROM80からこのコンピュータプログラムを読み出し、RAM81に展開して実行する。これにより、眼底カメラ1の各部が制御され、以下の全ての動作を実現する。また、CPU61は、コンピュータプログラムを実行することにより、発光量演算手段70と合焦検出部71の機能を実現する。

0019

撮影光源13に接続される撮影光源制御回路62と、観察光源17に接続される観察光源制御回路69とは、発光量演算手段70として機能するCPU61に接続されている。そして、撮影光源制御回路62と観察光源制御回路69とは、撮影光源13と観察光源17のそれぞれの光量調整・点灯・消灯などの制御を行う。
また、撮影光源制御回路62は、撮影前に、撮影光源13を発光させるための電気エネルギー充電する。また、撮影光源制御回路62は、撮影時には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。
光量検出手段11は、撮影光源13の発光光量を検知する。発光量演算手段70としてのCPU61は、光量検出手段11により検出された発光光量が所定の発光量に到達したか否かを演算する。そして、CPU61は、所定の発光量に到達すると、撮影光源制御回路62を介して撮影光源13に発光停止を指示する。これにより、撮影光源13の発光が停止する。

0020

M2駆動回路64は、スプリット挿抜駆動モータM2を駆動し、撮影前後においてスプリットユニット23を照明光学系O3に対して挿抜する。
電源スイッチ67は、検者(使用者)が眼底カメラ1の電源状態を選択するためのスイッチ(操作部材)である。撮影スイッチ68は、検者(使用者)が眼底カメラ1に対して撮影の実行を指示するためのスイッチ(操作部材)である。
焦点操作部材33は、検者(使用者)が焦点を調整するために操作する操作部材である。焦点操作部材位置センサS4は、検者により焦点操作部材33が操作されると、焦点操作部材33の停止位置を検出して出力する。
固視灯位置指定部材66は、内部固視灯ユニット32に含まれる複数のLEDのいずれを点灯させるかを指定するための操作部材である。検者により固視灯位置指定部材66が操作されると、CPU61は、操作に対応した位置のLEDを点灯させる。
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。M3駆動回路65は、M1駆動回路63と同様に、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。
なお、本実施形態においては、眼底カメラ1がフォーカス調整を、検者が手動で行う手動合焦モードと、自動的に実行する自動合焦モードとを有する装置として説明する。
手動合焦モード時には、M1駆動回路63とM3駆動回路65は、焦点操作部材位置センサS4の出力にしたがって、スプリットシフト駆動モータM1とフォーカスレンズ駆動モータM3とを制御する。
一方、自動合焦モード時には、CPU61は、CPU61内部の合焦検出部71の検出結果に基づき、M3駆動回路65を介して、フォーカスレンズ駆動モータM3を制御する。
また、眼底カメラ1は、自動撮影モードを有する。自動撮影モードで動作している場合には、CPU61は、合焦検出部71(CPU61)の検出結果に基づいて、指標投影手段L03、L04の被検眼28の角膜反射像L3、L4の合焦状態を判定し、撮影光源制御回路62を介して撮影光源13を発光させる。

0021

撮像手段78は、撮像素子31と、A/D変換素子73と、メモリ74と、測光値算出手段75と、モニタ77と、撮像手段制御部76とを含んで構成される。撮像手段78の各部は、それぞれCPU61に接続されている。
撮像手段制御部76は、撮像手段78の各部を制御する。
A/D変換素子73は、撮像素子31の出力をデジタル信号に変換する。デジタル信号に変換された出力は、メモリ74に保存されるとともに、測光値算出手段75に出力される。モニタ77は、撮像素子31で撮像された赤外観察像や可視撮影像などを表示することができる。
そして、撮像手段78は、眼底カメラ光学部79の筐体に、図略のマウント部を介して着脱可能に固定されている。
なお、CPU61には画像メモリ72が接続されており、撮像素子31で撮像された静止画像デジタル画像として保存される。

0022

このほか、眼底カメラ1は、検者(使用者)が操作するための操作入力部(図略)を有する。CPU61は、検者による操作入力部の操作を検出すると、操作入力部への操作に対応付けられた処理や動作を実行する。検者は、操作入力部を操作することによって、眼底カメラ1の操作や、各種設定の入力を行うことができる。

0023

次に、図3を用いて、モニタ77に表示される被検眼28の眼底像と角膜反射像について説明する。図3(a)は、モニタ77の表示画面の例を示す図である。
図3(a)に示すように、モニタ77には、被検眼28の眼底像と、合焦検出範囲77a、77b、77cと、被検眼28の角膜反射像L3、L4とが表示される。図3(b)は、角膜反射像L3とその近傍を拡大して示した図である。ここで、角膜反射像L3、L4とは、指標投影手段L03、L04から被検眼28に向けて投影された指標が角膜で反射した反射像をいうものとする。
眼底観察時には、CPU61は、モニタ77に、撮像手段78で得られた眼底像を表示させるとともに、この眼底像に重畳して、合焦検出範囲表示部77aの枠部を表示させる。これにより、合焦検出範囲を検者に提示する。このように、合焦検出範囲を視覚的に検者に提示できるため、自動合焦における操作性を向上させることができる。なお、合焦検出範囲は検者による操作で変更可能であり、被検眼28の眼底における特定部位としても、被検眼28の眼底全体としてもよい。ここで、合焦検出範囲が眼底全体にわたる場合、CPU61が合焦検出範囲を自動的に判定する。
さらに、眼底観察時には、CPU61は、モニタ77に、撮像手段78で得られた眼底像を表示させるとともに、これに重畳して、合焦検出範囲表示部77b、77cの枠部を表示させる。これにより合焦検出範囲を検者に提示する。このように、指標投影手段L03、L04の被検眼28の角膜反射像L3、L4の合焦検出位置を、検者に視覚的に提示できる。このため、被検眼28と眼底カメラ光学部79の作動距離以外のアライメントにおける操作性を向上させることができる。
そして、合焦検出部71は、合焦検出範囲表示部77b、77cの枠内において、角膜反射像L3、L4が合焦しているか否かによって、被検眼28と眼底カメラ光学部79の作動距離が適正か否かを判定する。

0024

次に、図4〜6を用いて、合焦検出部71の概略の構成と、コントラスト検出の原理と、輝度値検出の原理とを説明する。図4は、本実施形態の説明のための合焦検出部71の概略構成図である。図5は、本実施形態の説明のためのコントラスト検出の原理図である。図6は、本実施形態の説明のための輝度値検出の原理図である。ここでは、原理の説明のため、暗部を有さない指標を投影する指標投影手段L01、L02が用いられる構成を示して説明する。角膜反射像L1、L2は、それぞれ、指標投影手段L01、L02が投影して被検眼28の角膜で反射した反射像をいうものとする。

0025

図4に示すように、合焦検出部71には、合焦検出範囲決定手段71aと合焦評価値記憶手段71bが設けられる。合焦検出範囲決定手段71aは、被検眼28の眼底の特定位置を合焦検出の対象とする。検者は、眼底カメラ1の操作入力部(図略)を操作することで、合焦検出範囲を設定できる。合焦評価値記憶手段71bは、眼底像のコントラスト値とフォーカスレンズ29の位置を記憶する。
本実施形態では、合焦検出部71は、合焦検出を、撮影光束により結像される眼底像そのもののコントラスト値を検出することによって行う。
本実施形態では、角膜反射像L1、L2の合焦検出を、角膜反射像L1、L2そのものの輝度値を検出することによって行う。

0026

図5グラフは、コントラスト検出の原理を説明する為の図であり、フォーカスレンズ29の位置に対するコントラスト値の遷移を模式的に示す図である。フォーカスレンズ29は、フォーカスレンズ駆動モータM3によって移動される。図5に示すように、合焦位置P2においてはコントラスト値が最大となる。ピントが大きくずれた位置P1ではコントラスト値が小さくなる。本実施形態では、このコントラスト検出の原理を用いることにより、被検眼28の収差の影響を受けずに合焦検出を行うことが可能となっている。すなわち、合焦位置P2は、モニタ77に映出された眼底像の最も鮮明に観察可能な位置であるとともに、撮像後にモニタ77に映出される眼底像を最も鮮明にできる位置と一致するからである。

0027

次に、指標投影手段L01、L02の被検眼28の角膜反射像L1、L2における輝度値の検出について説明する。図6は、図3に示す走査線X1−X2上における輝度値分布曲線を示す図である。ここで、例えば、算出された輝度値の最大値の80%値をPP1と定義して、算出された輝度値の最大値の半値をPP2と定義する。さらに、PP1と輝度値分布曲線との交点をP5、P6とし、PP2と輝度値分布曲線との交点をP4、P7と定義する。被検眼28の角膜反射像L1、L2が合焦状態にあるか否かは、P4とP5を通過する線と、P6とP7を通過する線(図では破線で示す)の傾きの絶対値が所定値以上であるか否かにより判定する。これらの線の傾きが所定値以上である場合には、合焦検出部71は、角膜反射像L1、L2が所定値以上の合焦状態であると判定する。この場合には、合焦検出部71は、被検眼28と眼底カメラ光学部79の作動距離位置が適正な位置(適正な範囲内)であると判定する。すなわち、撮像後にモニタ77に映出される眼底像にフレアが写り込まない所定範囲内の作動距離となる。
なお、PP1とPP2の具体的な値は特に限定されるものではない。また、合焦状態にあるか否かの判定の基準となる所定値も、特に限定されるものではない。

0028

次に、図7図10を用いて、被検眼28と眼底カメラ光学部79の作動距離合わせについて説明する。図7は、指標投影手段L01、L02による被検眼28の角膜反射像L1、L2における輝度値遷移の概念図である。図8(a)は、本実施形態にかかる指標投影手段L03、L04の構成を模式的に示す図である。図8(b)は図8(a)のDB矢視図である。図9は、指標投影手段L03、L04の被検眼28の角膜反射像L3、L4における輝度値遷移の概念図である。図10は、本実施形態にかかるその他の指標投影手段の構成を模式的に示す図である。

0029

図7を用いて、指標投影手段L01、L02による被検眼28の角膜反射像L1、L2の輝度値の遷移について説明する。モニタ77は、眼底観察時において、角膜反射像L1、L2を撮像手段78で得られた眼底像に重畳して表示する。この場合には、被検眼28の眼底の明るさも、輝度値として算出される。したがって、被検眼28の眼底の明るさによっては、角膜反射像L1、L2の輝度値に差が生じにくいことがある。例えば、図7の点B、点C、点D、点Eにおいて、角膜反射像L1、L2と被検眼28の眼底の明るさとに、顕著な差が現れない。このため、角膜反射像L1、L2が合焦しているか否かを判定することが困難である。

0030

図8は、指標投影手段L03、L04の構成を模式的に示す図である。図8(b)に示すように、指標投影手段L03、L04は、光源102から導かられた光を射出する出光部91と、光源102からの光を遮光する縦模様縦線状)の遮光部92とが設けられる。なお、遮光部92は光源102から被検眼へ向かう光を完全に遮光するものであってもよいし、角膜反射像中における暗部と明部との差が判別できる程度に光源102からの光を通すものであってもよい。すなわち、遮光部92は光源102から被検眼へ向かう光の一部を制限する(光の一部の被検眼への投影を制限する)ものであれば良い。

0031

図9を用いて、指標投影手段L03、L04の被検眼28の角膜反射像L3、L4の輝度値の遷移について説明する。被検眼28の角膜反射像L3、L4には、図8で説明した出光部91に対応して明部が生じ、遮光部92に対応して明部よりも輝度が低い暗部が生じる。したがって、輝度値分布にも、出光部91に対応する明部と、遮光部92に対応して明部よりも輝度が低い暗部が現れる。合焦検出部71は、指標投影手段L03、L04の被検眼28の角膜反射像L3、L4の輝度値分布に現れる暗部を検出してそれらの幅ΔG、ΔHを算出する。そして、合焦検出部71は、暗部の幅ΔGとΔHが所定値に達すると、角膜反射像L3、L4は合焦状態にあると判定する。このように、合焦検出部71は、角膜反射像L3、L4のコントラスト情報(明部と暗部の形状や寸法の情報)を用いて、合焦状態を判定する。角膜反射像L3、L4が合焦状態になると、CPU61は、撮影光源制御回路62を介して撮影光源13を発光させる。

0032

なお、図8図9では、指標投影手段L03、L04に縦模様(縦線状)の遮光部92が設けられる構成を示すが、遮光部92の構成はこれに限定されない。図10に示すように、遮光部92の構成は、縦縞状横線状横縞状、格子状、斜め線状、同心円状、散点状であってもよい。例えば、図10(a)に示す構成においては、図11を用いて後述するように角膜反射像中の暗部の幅に基づいて作動距離が適正か否かの判定を行うのではなく、暗部に挟まれた明部の幅に基づいて作動距離が適正か否かを判定することとしても良い。例えば、明部の幅が所定値以下になった場合には作動距離が適正と判断する。また、角膜反射像中の暗部の幅および明部の幅の両方に基づいて作動距離が適正化否かを判断することとしてもよい。
以上が、図7図10を用いた被検眼28と眼底カメラ光学部79の作動距離合わせについての説明である。

0033

次に、図11を用いて、本実施形態の動作シーケンスのうち、作動距離合わせから自動撮影に至る処理について説明する。図11は、この処理を示すフローチャートである。
テップS101において、CPU61は、検者によるアライメント(合焦検出範囲77b、77cの枠内に被検眼28の角膜反射像L3、L4を収める操作)の完了後に、この処理を開始する。
ステップS102では、CPU61は、操作者により作動距離合わせの操作が開始されたか否かを判定する。たとえば、CPU61は、Z位置センサ90の出力から、眼底カメラ光学部79の光軸方向の移動を検出した場合には、作動距離合わせの操作が開始されたと判定する。作動距離合わせが開始された場合にはステップS103に進む。
ステップS103において、合焦検出部71は、被検眼28の角膜反射像L3、L4の輝度値分布を算出する。
ステップS104において、合焦検出部71は、算出した輝度値分布(コントラスト情報)から、指標投影手段L03、L04の遮光部92に対応した暗部を検出する。
ステップS105において、合焦検出部71は、検出した暗部の幅ΔG、ΔHが所定値以上であるか否かを判定する。この所定値は、指標投影手段L03、L04に設けられる遮光部92の寸法および形状に対応して設定される。幅ΔG、ΔHが所定値以上でない場合は、ステップS102に戻る。そして、幅ΔG、ΔHが所定値以上であると判定されるまで、ステップS101〜S105の処理を繰り返す。幅ΔG、ΔHが所定値以上である場合には、ステップS106に進む。
ステップS106において、CPU61は、撮影光源13を発光させる。
ステップS107において、CPU61は、自動撮影を実行する。これにより、被検眼28の眼底像の画像が得られる。
以上が、図11を用いたフローチャートの説明である。

0034

以上説明したように、本発明の第1の実施形態によれば、指標を投影するための別個の指標投影光学系を用いることなく、被検眼28と眼底カメラ光学部79との正確な作動距離合わせが実現できる。

0035

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を適用した眼底カメラ1について、図12図16に基づいて説明する。本発明の第2の実施形態にかかる眼底カメラ1は、2つ以上の指標投影手段を有する。ここでは、2つの指標投影手段L05、L06を有する構成を例に示して説明する。そして、2つの指標投影手段L05、L06のそれぞれの遮光部92は、互いに形状が異なる。
図12は、本発明の第2の実施形態にかかる眼底カメラ1の構成を持模式的に示す図である。図12(b)は図12(a)のDA矢視図である。図12に示すように、眼底カメラ1は、2つの指標投影手段L05、L06を有する。それ以外は第1の実施形態と同じである。したがって、説明は省略する。

0036

次に、図13図16を用いて、本実施形態における指標投影手段L05、L06と、指標投影手段L05、L06による被検眼28の角膜反射像L5、L6について説明する。
本実施形態において、指標投影手段L05、L06は、撮影/照明光学系O4から所定距離離れた位置に配置されている。そして、2つの指標投影手段L05、L06は、対物レンズ27の周辺部を使用して指標を被検眼28に投影する。このため、図14に示すように、非点収差の影響により被検眼28の角膜反射像L5、L6のボケ具合が、対物レンズ27の合焦位置の手前と後方相違する。
これは、対物レンズ27の非点収差の影響により、メリジオナル方向径方向)とサジタル方向(同心円方向)とでは、被検眼28の角膜反射像L5、L6の結像位置が異なるためである。メリジオナル方向成分においては、合焦位置は対物レンズ27の焦点距離の後方に位置し、サジタル方向成分においては、合焦位置は対物レンズ27の焦点距離の手前に位置する。このため、図15に示すように、被検眼28の角膜反射像L5、L6は、合焦位置が後方にズレた場合には、「縦方向」にボケる。一方、合焦位置が手前にズレた場合には、角膜反射像L5、L6が「横方向」にボケる。

0037

そこで、本実施形態においては、図13に示すように、2つの指標投影手段L05、L06のそれぞれの遮光部92の形状を互いに異ならせている。ここでは、指標の投影位置を、撮像素子31の視野内において、上下方向に関しては略中央で、左右方向に関しては両端部とする例に説明する(図9参照)。この場合には、角膜反射像L5、L6の横方向がメリジオナル方向となり、縦方向がサジタル方向となる。そして、たとえば、一方の指標投影手段L05の遮光部92を、メリジオナル方向が幅方向となるような縦線状(縦模様)の形状とする。そして、他方の指標投影手段L06の遮光部92を、サジタル方向(径方向)が幅方向となるような横線状(横模様)の形状とする。
このような構成であると、合焦位置が対物レンズ27の前方(近い側)と後方(遠い側)のいずれにずれた場合であっても、正確な作動距離合わせが可能になる。これは、次のような理由による。

0038

合焦位置が前方にずれた場合には、角膜反射像L5、L6がサジタル方向(本実施形態では縦方向)にはボケるが、メリジオナル方向(本実施形態では横方向)にはボケない。このため、横線状(横模様)の遮光部92を有する指標投影手段L06による角膜反射像L6は、暗部と明部の境界ぼやけて輝度分布曲線がなだらかになる。したがって、暗部として認識される領域の幅が小さくなる。しかしながら、横方向にはボケないため、縦線状(縦模様)の遮光部92を有する指標投影手段L05による角膜反射像L5は、明部と暗部の境界がぼやけない。このため、横方向の輝度値分布は高いコントラストを保つため、暗部として認識される領域の幅が小さくならない。したがって、合焦検出部71は、角膜反射像L5を用いて合焦判定を行うことにより、正確な合焦判定を行うことができる。

0039

合焦位置が後方にずれた場合には、角膜反射像L5、L6がメリジオナル方向(横方向)にはボケるが、サジタル方向(縦方向)にはボケない。この場合には、縦線状の遮光部92を有する指標投影手段による角膜反射像L5の暗部は横方向にボケるため、暗部と明部の境界がぼやけて輝度分布曲線がなだらかになる。したがって、暗部として認識される領域の幅が小さくなる。しかしながら、横線状の遮光部92を有する指標投影手段L06による角膜反射像L6は、横方向にはボケないため、明部と暗部の境界がぼやけない。このため、横方向の輝度値分布は高いコントラストを保ち、暗部として認識される領域の幅が小さくならない。したがって、合焦検出部71は、角膜反射像L6を用いて合焦判定を行うことにより、正確な合焦判定を行うことができる。

0040

次に、図16を用いて、被検眼28の角膜反射像L5、L6の輝度値を用いた合焦判定について説明する。被検眼28の角膜反射像L5、L6の合焦位置が、前方にズレていた場合は、合焦判定部71は、一方の角膜反射像L5の輝度値分布における明部の幅ΔLに基づいて合焦状態を判定する。合焦位置が後方にズレていた場合には、合焦判定部71は、他方の角膜反射像L6の輝度値分布における幅ΔKに基づいて合焦状態を判定する。幅ΔKまたは幅ΔLが、所定値以上である場合には、合焦判定部71は、合焦状態にあると判定する。この場合には、CPU61は、被検眼28と眼底カメラ光学部79の作動距離が適正であると判定する。このように、合焦位置が前方と後方のいずれにずれた場合であっても、2つの角膜反射像L5、L6の一方を用いることにより正確な合焦判定を行うことができる。
そして、CPU61は、作動距離が適正である(適正な範囲内にある)と判定した場合には、その後、撮影光源制御回路62を介して撮影光源13を発光させ、撮影を行う。

0041

以上説明したとおり、本発明の第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、指標を投影するための別個の光学系を追加することなく。被検眼28と眼底カメラ光学部79との正確な作動距離合わせが実現できる。さらに、対物レンズ27の非点収差により角膜反射像にボケが生じた場合であっても、非点収差の影響を受けることなく、正確な作動距離合わせが実現できる。

0042

なお、前記第2の実施形態においては、眼底カメラ1が2つの指標投影手段L05、L06を有する構成を示したが、2つ以上の指標投影手段を有する構成であればよい。この場合には、2つ以上の指標投影手段に、対物レンズ27のメリジオナル方向が幅方向となる線状の遮光部92を有するものと、サジタル方向が幅方向となる線状の遮光部92を有するものとが含まれていればよい。このような構成であれば、本実施形態の効果を奏することができる。

0043

また、前記いずれの実施形態においても、被検眼28と眼底カメラ光学部79との作動距離合わせは、検者が手動で行う構成であってもよく、眼底カメラ1が自動で行う構成であってもよい。ここで、眼底カメラ1が自動で作動距離合わせを行うための構成について説明する。
図2に示すように、眼底カメラ1は、眼底カメラ光学部79を水平方向に駆動するX駆動モータM10と、垂直方向に駆動するY駆動モータM11と、光軸方向に駆動するZ駆動モータM12とを有する。X駆動モータM10は、M10駆動回路85を介してCPU61と接続される。Y駆動モータM11は、M11駆動回路86を介してCPU61と接続される。Z駆動モータM12は、M12駆動回路87を介してCPU61と接続される。
さらに、眼底カメラ1は、眼底カメラ光学部79の水平方向位置を検出するX位置センサ88と、垂直方向位置を検出するY位置センサ89と、光軸方向位置を検出するZ位置センサ90を有する。これらの各位置センサも、CPU61と接続されており、検出結果をCPU61に通知できる。

0044

まず、被検眼28の角膜反射像L3、L4(またはL5、L6)が、合焦検出範囲決定手段71aによって決定された合焦検出範囲77b、77cの枠内に収まるようする。具体的には、CPU61は、X位置センサ88とY位置センサ89の検出結果を用いて、M10駆動回路85とM11駆動回路86に、X駆動モータM10とY駆動モータM11の駆動を指示する。M10駆動回路85とM11駆動回路86は、X駆動モータM10とY駆動モータM11を駆動させる。これにより、被検眼28の角膜反射像L1、L2(またはL5、L6)を合焦検出範囲77b、77cの枠内に収める。

0045

次いで、合焦判定部71は、前記のとおり、角膜反射像L3、L4(またはL5、L6)のコントラスト情報を用いて、合焦しているか否かを判定する。前記のとおり、角膜指標像L3、L4(またはL5、L6)の暗部の幅が所定値以上である場合には、合焦していると判定する。合焦していると判定されなかった場合には、CPU61は、M12駆動回路87に対して、眼底カメラ光学部79を光軸方向に動かすよう指示を出す。M12駆動回路87は、CPU61の指示にしたがって、Z駆動モータM12を光軸方向に動かす。そして、このような処理を、合焦していると判定されるまで繰り返す。合焦していると判定された場合には、CPU61は、撮影光源13を発光させ、撮影を実行する。
なお、第2の実施形態においては、2つの角膜反射像L5、L6のコントラスト情報を比較することにより、合焦位置が前後のいずれの方向にずれているかを判定することができる。したがってこの場合には、この判定結果に基づいて、Z駆動モータM12の回転方向を決定することができる。

0046

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コンピュータ読取り可能なプログラム(ソフトウェア)を、ネットワーク又は各種記録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(又は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。この場合、そのプログラム及びプログラムを記憶した記録媒体は本発明を構成することになる。

0047

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
上述した実施形態においては、本発明を眼底カメラに適用した場合を例にして説明したが、本発明はこの例に限定されない。本発明は、眼科装置であれば適用可能である。すなわち、本発明は、各種眼科撮像装置眼屈折力測定装置などに適用可能である。

0048

O1:撮影光源部、O2:観察光源部、O3:照明光学系、O4:撮影/観察光学系、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、17:観察光源、18:観察コンデンサレンズ、19:観察リングスリット、20:観察水晶体バッフル、21:ダイクロイックミラー、23:スプリットユニット、25:角膜バッフル、26:穴あきミラー、27:対物レンズ、28:被検眼、29:フォーカスレンズ、30:ハーフミラー、31:撮像素子、32:内部固視灯ユニット、33:焦点操作部材、61:CPU、62:撮影光源制御回路、67:電源スイッチ、68:撮影スイッチ、70:発光量演算手段、71:合焦検出部、72:画像メモリ、73:A/D変換素子、74:メモリ、75:測光値算出手段、76:撮像手段制御部、77:モニタ、78:撮像手段、79:眼底カメラ光学部、L01,L02:指標投影手段、L1,L2:角膜反射像

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