JP6592249B2 - 眼底撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、眼科撮影装置、更に詳細には、被検眼眼底を電子撮像手段でステレオ撮影と単眼撮影を切り換えてステレオ又は単眼撮影することが可能な眼底カメラなどの眼科撮影装置に関する。

従来から、対物レンズを介して入射する眼底からの反射光を分割し、分割された光束を一対の結像光学系で結像して左右一対の立体視用の眼底像を観察、撮影する眼底カメラが知られている。

下記特許文献１には、分割された光束から視差のある左右一対の眼底像を一旦中間像として結像し、この中間像として結像された一対の眼底像を、一対の光路分割レンズにより左右に分離して撮像手段の撮像面に再結像する構成が記載されている。このような構成では、光路分割にプリズムを使用することなく、立体視用の２枚の眼底画像を効果的に取得できる。

また、同特許文献１の眼科撮影装置では、ステレオ撮影だけでなく、光路分割レンズに代えて、単眼撮影用の結像レンズを光路に挿入し、単眼撮影（モノラル撮影）ができるように構成されている。

特許第５３８６５１２号公報

しかしながら、上記特許文献１では、ステレオ撮影から単眼撮影に切り換えて眼底を撮影すると、眼底画像周辺にリング状のフレアが入って画像品質を劣化させてしまう、という問題があった。

従って、本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、眼底画像周辺のリング状フレアの発生を低減させて眼底をステレオ撮影並びに単眼撮影する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。

本発明は、
被検眼眼底を電子撮像手段でステレオ撮影と単眼撮影を切り換えて撮影することが可能な眼科撮影装置であって、
被検眼の前眼部共役位置に配置され、被検眼眼底からの反射光束を視差のある左右一対の光束に分割するための２孔絞りと、
前記分割された光束から左右一対の眼底像を中間像として結像する結像光学系と、
前記中間像として結像された一対の眼底像をそれぞれ左右に分離して電子撮像手段の撮像面に再結像する一対の光路分割レンズと、
前記中間像が結像される面に配置された眼底の撮影範囲を定める撮影マスクと、
前記撮影マスク及び前記２孔絞りとは異なる位置に配置された開口径が可変な可変開口絞りと、を備え、
ステレオ撮影から単眼撮影への切り換えに連動して、前記２孔絞りを単孔絞りに、また前記一対の光路分割レンズを単一の結像レンズに切り換えるとともに、前記可変開口絞りの開口径を変化させることを特徴とする。

本発明では、開口径が可変な可変開口絞りを、撮影マスクと２孔絞りとは異なる位置に配置し、ステレオ撮影から単眼撮影への切り換えに連動して、可変開口絞りの開口径を変化させるようにしているので、入射瞳位置の収差からくる被検眼の水晶体あるいは角膜からの反射光が眼底画像に混入するのを防止することができ、眼底画像周辺にリング状のフレアのない良好な眼底画像を取得することができる。

眼科撮影装置の全体の構成を示す光学図である。 図１の光学配置でステレオ撮影を行うときの原理的な光学構成を示した光学図である。 ステレオ撮影と単眼撮影時の可変開口絞りの開口径が変化する状態を示した光学図である。 （ａ）は眼底画像周辺にリング状のフレアが発生する状態を示した説明図、（ｂ）はリング状のフレアがない眼底画像を示した説明図である。

以下、図面に示す実施例に基づき本発明を詳細に説明する。以下の実施例では、眼科撮影装置として眼底カメラを例にして説明が行われる。

図１には、ステレオ撮影（立体撮影）と単眼撮影（モノラル撮影）が可能な眼底カメラ１０が図示されている。図１は、ステレオ撮影を中心に描かれており、単眼撮影のときは、それぞれ対応した光学素子に切り換えられる。

眼底カメラ１０には、眼底を照明する照明光学系と、照明された眼底を結像する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１１から発せられた光並びに凹面鏡１２で反射した光は、光路に挿脱可能な可視カット赤外透過フィルタ１３を介して赤外光となり、ストロボ１４を通過して拡散板１５に入射して拡散され、被検眼１の前眼部（瞳）１ｂと共役な位置に配置されたステレオ撮影用のリングスリット１６を照明する。なお、リングスリット１６は、単眼撮影時には単眼用のリングスリット１６’に切り換えられる。

リングスリット１６を通過した照明光は、レンズ１７、対物レンズ２２の反射を除去するための黒点板１８、ハーフミラー１９、リレーレンズ２０を通過し、中心に穴の開いた穴あき全反射ミラー２１で反射される。黒点板１８はステレオ撮影用で、単眼撮影時には、単眼撮影用の黒点板１８’に切り換えられる。

穴あき全反射ミラー２１で反射された照明光は対物レンズ２２を経て、被検眼１の前眼部１ｂより眼底１ａに入射し、眼底１ａを赤外光で照明する。

眼底１ａからの反射光は、対物レンズ２２を介して受光され、穴あき全反射ミラー２１の穴を通過して、被検眼１の前眼部１ｂとほぼ共役な位置に配置された円形の２つの孔３１ａ、３１ｂを有する撮影絞りとしての２孔絞り３１に入射し、その光路が左右に分割される。なお、単眼撮影のときは、２孔絞り３１に代えて、単孔絞り３１’が前眼部共役位置の光路に挿入される。

ステレオ撮影時、光路が分割された眼底１ａからの左右一対の光束はフォーカスレンズ３２に入射する。フォーカスレンズ３２は、撮影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もので、レンズ３２ａ、３２ｂから構成されており、レンズ３２ａと３２ｂ間に可変開口絞り３２ｃが配置される。後述するように、可変開口絞り３２ｃは単眼撮影のときは開口径がステレオ撮影の時より小さくなり眼底画像周辺にリング状のフレアが発生するのを防止する。

フォーカスレンズ３２を通過した眼底像は、結像レンズ３３を通過して、ハーフミラー３４で反射され、眼底１ａと共役な位置に配置され眼底の撮影範囲を定める撮影マスク４２、４３を介して赤外透過可視反射ミラー（光路分割手段）３６に入射する。フォーカスレンズ３２と結像レンズ３３は、２孔絞り３１を介した視差のある左右一対の２つの眼底像を撮影マスク４３の位置に中間像として結像する第１の結像光学系を構成する。

撮影マスク４２は単眼撮影用の撮影マスクであり、撮影マスク４３はステレオ撮影用の撮影マスクで、ステレオ撮影時には、撮影マスク４３が光路に挿入され、単眼撮影時には、撮影マスク４３が光路から離脱されて撮影マスク４２が有効になる。

赤外透過可視反射ミラー３６を透過した赤外光は、ミラー３８で反射され、レンズ３７を通過して赤外光に感度を有する赤外ＣＣＤなどで構成される撮像素子（撮像手段）４０に入射され、モニタ４１にその信号が入力される。

また、リレーレンズ４７が、第１の結像光学系の射出瞳像を後述の第２の結像光学系に結ぶために配置されている。ミラー３６で反射された可視光が、このリレーレンズ４７を介して前眼部１ｂと共役位置に配置された２孔絞り５０に入射し、この２孔絞り５０に近接して（つまり２孔絞り３１とほぼ共役な位置に）一対の光路分割レンズ５１、５２が配置される。この一対の光路分割レンズは、後述するように、撮影マスク４３からの光路を分割し、撮影マスク４３の位置に中間像として結像された左右一対の眼底像を互いに重ならないように左右に分離して再結像する第２の結像光学系を構成する。ここで光路分割レンズ５１、５２は撮影光軸４８に対して等間隔に、つまり撮影光軸４８に対して軸対称に、配置されることが最適である。

この第２の結像光学系による結像面に、可視光に感度を有する可視ＣＣＤなどで構成される撮像素子（撮像手段）５３の撮像面５３ａが配置され、光路分割レンズ５１、５２と撮像素子５３間にはリターンミラー６０が配置される。可視カット赤外透過フィルタ１３が光路から離脱され、リターンミラー６０が光路に挿入される場合には、分離された左右一対の眼底像がミラー６１を介して接眼レンズ（双眼観察手段）６２により肉眼観察することができる。

撮像素子５３で撮像された眼底像は、メモリ５４に記憶することができ、また、外部パソコン（不図示）に取り込まれたり、モニタ４１に表示されたり、あるいはプリンタ（不図示）に出力される。

一対の同じ倍率の光路分割レンズ５１、５２は、異なる倍率の他の一対の光路分割レンズ５１’、５２’に切り換えることができ、異なる倍率で一対の眼底像を撮影することができる。この異なる倍率の一対の光路分割レンズ５１’、５２’に切り換えられると、それに連動してステレオ撮影用の撮影マスク４３も開口が異なる撮影マスク４３’に切り換えられる。

なお、単眼撮影時には、光路分割レンズ５１、５２に代えて、単眼撮影用結像レンズ５５が光路に挿入され、２孔絞り５０は光路から離脱される。

また、照明光学系には、フォーカスドット光源３０が設けられ、この光源３０からの光束がハーフミラー１９を介して眼底１ａに入射され、フォーカスレンズ３２の移動に応じてフォーカスドット位置が変化するので、検者はフォーカスドットを観察することにより被検眼眼底にピントを合わせることができる。

また、アライメントの初期段階では、前眼部レンズ４４が挿入されるので、検者は被検眼１の前眼部１ｂの画像をモニタ４１で確認することができる。また、アライメントや合焦操作のときは、複数のＬＥＤ光源４５ａからなる内部固視灯４５のいずれかのＬＥＤ光源が点灯され、検者は被検者にこの固視灯を注視させることにより、被検眼網膜上の撮影する範囲を定めることができ、またアライメントや合焦操作を確実にすることができる。

図２は、ステレオ撮影するときの眼底像を結像する光学系の主要部を示したもので、図１と同じ素子には同じ符号が付されている。

なお、図１、図２において、被検眼１の眼底１ａと共役な位置がＲで、また前眼部（特に瞳）と共役な位置がＰで図示されている。

また、図１、図２において、２孔絞り３１、５０並びに光路分割レンズ５１、５２は、光路を図面上で上下に分割するように、図示されているが、実際には、左右方向（紙面に垂直な方向）に分割する。しかし、図面で左右方向に光束を分割する状態を図示するのは、困難であるので、図１、図２では、２孔絞り３１、５０並びに光路分割レンズ５１、５２は、便宜上、紙面と直角の方向から見たときのものが図示されている。

このように構成された眼底カメラにおいて、可視カット赤外透過フィルタ１３が照明光路に挿入されているので、ハロゲンランプ１１を点灯すると、眼底が赤外光で照明される。

単眼撮影のときは、リングスリット１６’、単孔絞り３１’、単眼撮影用の結像レンズ５５が光路に挿入され、撮影マスク４３、２孔絞り５０などは光路から離脱される。

赤外光で照明された眼底像は、対物レンズ２２、フォーカスレンズ３２、結像レンズ３３により撮影マスク４２の位置に結像され、赤外透過可視反射ミラー３６を透過して結像レンズ３７により撮像素子４０の撮像面に動画として再結像されるので、眼底像がモニタ４１に白黒画像として表示され、図１の右上のＡに示したように、検者はモニタ４１を介して眼底像を無散瞳で観察できる。このとき、撮像素子４０への結像倍率を、第２の結像光学系による結像倍率よりも低倍率としておくと、広角の眼底画像を観察することができ、無散瞳時のアライメントを容易にすることができる。また、光源３０によるフォーカスドットを観察することにより被検眼眼底にピントを合わせることができる。

なお、アライメントの初期段階では、前眼部レンズ４４が挿入されるので、検者は被検眼１の前眼部１ｂの画像をモニタ４１で観察してアライメントを行う。

このような単眼撮影時に、図４（ａ）に示したように、撮影あるいはモニタ４１で観察される眼底画像１００の周辺にリング状のフレア１００ａが発生することがある。その原因は入射瞳位置の収差からくる被検眼１の水晶体あるいは角膜からの反射光が眼底画像に混入してしまうにあると考えられている。

そこで、本実施例では、図３に示したように、単孔絞り３１’（ステレオ撮影では２孔絞り３１）と撮影マスク４２（ステレオ撮影では撮影マスク４３）と異なる位置、例えば、単孔絞り３１’と撮影マスク４２間に配置されたフォーカスレンズ３２のレンズ３２ａ、３２ｂ間に開口径が可変な可変開口絞り３２ｃを配置するようにしている。

可変開口絞り３２ｃは、単眼撮影時の開口径のサイズ（図３の上段）がステレオ撮影時の開口径のサイズ（図３の下段）よりも小さくなるように、その開口径が変化される。従って、単眼撮影時には、可変開口絞り３２ｃの開口径が小さくなり、上述した被検眼の水晶体あるいは角膜からの反射光の眼底画像への混入を低減することができ、図４（ｂ）に示したように、眼底画像１００の周辺にフレアのない良好な画像を得ることができる。

可変開口絞り３２ｃは、フォーカスレンズ３２を構成するレンズ３２ａと３２ｂ間に配置されており、合焦操作時被検眼視度に応じてフォーカスレンズ３２を軸方向に移動させると、可変開口絞り３２ｃも同時に軸方向に移動し、合焦操作時に眼底画像１００の周辺にフレアが発生しているかどうかをモニタ４１により確認することができる。なお、フォーカスレンズ３２が２枚以上の複数のレンズから構成される場合には、可変開口絞り３２ｃは、複数のレンズのうち所定の２枚のレンズ間に配置するようにする。

アライメント並びに合焦操作が完了すると、シャッタスイッチ４６が操作され、そのシャッタ操作信号が撮像素子５３とメモリ５４に入力され、撮像素子５３が起動されて、眼底の静止画の取り込み動作に入るとともに、シャッタスイッチ４６の操作信号に同期して撮像素子５３からストロボ１４に発光を指示する信号が伝えられるので、ストロボ１４が発光する。ストロボ１４の発光により照明された眼底は、撮像素子５３により静止画として撮像される。この撮影された静止画像は、モニタ４１で観察された眼底画像と同様に、その周辺にリング状のフレアのない良好な眼底画像となっている。

ステレオ撮影のときは、リングスリット１６’、単孔絞り３１’、結像レンズ５５に代えてリングスリット１６、２孔絞り３１、光路分割レンズ５１、５２が光路に挿入され、２孔絞り５０、撮影マスク４３が光路に挿入される。また、可変開口絞り３２ｃは、図３の下段に示したように、その開口径のサイズが単眼撮影時の開口径のサイズより大きくされる。

眼底１ａからの光束は、２孔絞り３１により光路が左右に分割されて、フォーカスレンズ３２と結像レンズ３３により視差のある左右一対の中間像として撮影マスク４３の位置に結像され、この眼底像がモニタ４１により観察される。眼底にピントが合っていると、モニタ４１には、撮影マスク４３の位置に結像された一対の眼底像が重なり合って一つの眼底像として表示されるので、一対の眼底像がずれて２重像として表示される場合には、眼底にピントが合っていないことを示している。従って、この場合には、２重像が解消するように、フォーカスレンズ３２を調節して再度ピント合わせを行う。

撮影マスク４３の位置に結像された視差のある左右一対の眼底像は、リレーレンズ４７、２孔絞り５０を通過して光路分割レンズ５１、５２に入射し、２孔絞り３１の一方の孔３１ａの像は光路分割レンズ５２の近傍に形成され、他方の孔３１ｂの像は光路分割レンズ５１の近傍に形成される。 また、撮影マスク４３の中心を経て、光路分割レンズ５１、５２のレンズ中心５１ａ、５２ａを通る光線５１ｂ、５２ｂは、撮像面５３ａの点５１ｃと５２ｃに到達する。到達点５１ｃ、５２ｃの距離が、撮影光軸４８に直交する方向（図２で上下方向）に沿った撮像面５３ａの全長Ｌのほぼ半分の距離に等しい長さに設定されるので、左右一対の眼底像で光路分割レンズ５１により結像される眼底像は、撮像面５３ａの上半分に、また光路分割レンズ５２により結像される眼底像は、撮像面５３ａの下半分に互いに重なることなく、分離されて撮像され、撮像面５３ａの全体を有効に使用した立体視用の眼底画像の取得が可能となる。

可視カット赤外透過フィルタ１３が光路から離脱され、リターンミラー６０を光路に挿入したときには、図１に示したように、光路分割レンズ５１、５２で分離された左右一対の視差のある眼底像は、ミラー６１を介して接眼レンズ６２で観察することができる。このとき、観察される眼底像は、図１の右上のＢで示したように、分離された左右一対の視差のある眼底像１ｃ、１ｄであり、検者は眼底を立体視することができる。

撮像素子５３で撮像する場合には、シャッタスイッチ４６を操作する。この操作に同期してリターンミラー６０が光路から離脱され、ストロボ１４が発光する。ストロボ１４の発光により分離した左右一対の視差のある眼底像１ｃ、１ｄが撮像素子５３に撮像される。

なお、可変開口絞り３２ｃは、ステレオ撮影時には、図３の下段に示したように、その開口径のサイズがモノラル撮影時の開口径のサイズより大きくなるので、可変開口絞り３２ｃにより眼底画像にケラレが発生することはなく、良好な立体視用の眼底画像が取得される。

このようにして撮像された一対の眼底画像はメモリ５４に保存され、後で読み出して立体視装置により立体視することができる。

なお、図１に示したように、一対の光路分割レンズ５１、５２は、倍率の異なる他の一対の光路分割レンズ５１’、５２’に切り換えることができる。この場合には、縮小あるいは拡大した視差のある一対の眼底像が撮影される。このとき、切り換えに連動して、撮影マスク４３を倍率に応じて拡大あるいは縮小された開口を有する撮影マスク４３’に切り換えるようにする。

また、ステレオ撮影時には、図３の下段に示したように、２孔絞り３１の孔３１ａ、３１ｂが撮影光軸４８よりずれ偏芯しているので、眼底共役面Ｒが撮影マスク４３からずれてしまい、ＣＣＤ５３の撮像面からもずれてしまうことから、眼底を鮮明に撮影できなくなる。

そこで、本発明では、ステレオ撮影時に光路長ずれを補正する光学素子（不図示）を光路分割レンズ５１、５２とＣＣＤ５３間に挿入する。これにより、単眼撮影からステレオ撮影に切り換えても、ＣＣＤ５３によりピントの合った立体視用の一対の眼底像を撮影することができる。

１ 被検眼
２１ 穴あき全反射ミラー
２２ 対物レンズ
３１ ２孔絞り
３１’ 単孔絞り
３２ フォーカスレンズ
３２ｃ 可変開口絞り
３３ 結像レンズ
４０ 撮像素子
４２、４３ 撮影マスク
４６ シャッタスイッチ
４７ リレーレンズ
５０ ２孔絞り
５１、５２ 光路分割レンズ
５３ 撮像素子
５５ 単眼撮影用結像レンズ
６２ 接眼レンズ

Claims (4)

1. 被検眼眼底を電子撮像手段でステレオ撮影と単眼撮影を切り換えて撮影することが可能な眼底撮影装置であって、
   被検眼の前眼部共役位置に配置され、被検眼眼底からの反射光束を視差のある左右一対の光束に分割するための２孔絞りと、
   前記分割された光束から左右一対の眼底像を中間像として結像する結像光学系と、
   前記中間像として結像された一対の眼底像をそれぞれ左右に分離して電子撮像手段の撮像面に再結像する一対の光路分割レンズと、
   前記中間像が結像される面に配置された眼底の撮影範囲を定める撮影マスクと、
   前記撮影マスク及び前記２孔絞りとは異なる位置に配置された開口径が可変な可変開口絞りと、を備え、
   ステレオ撮影から単眼撮影への切り換えに連動して、前記２孔絞りを単孔絞りに、また前記一対の光路分割レンズを単一の結像レンズに切り換えるとともに、前記可変開口絞りの開口径を変化させることを特徴とする眼底撮影装置。
2. 前記結像光学系は、ピントの合った中間像を形成するために被検眼視度に応じて光軸方向に移動されるフォーカスレンズを有し、前記可変開口絞りは、前記フォーカスレンズと同時に光軸方向に移動されることを特徴とする請求項１に記載の眼底撮影装置。
3. 前記フォーカスレンズは複数のレンズから構成され、前記可変開口絞りは、該複数のレンズの間に配置されることを特徴とする請求項２に記載の眼底撮影装置。
4. 前記可変開口絞りは、ステレオ撮影時の開口径のサイズが、単眼撮影時の開口径のサイズより大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の眼底撮影装置。

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