眼底撮影装置
【課題】 フォーカシングレンズの位置に応じた画角変化によらずスプリット指標を好適に検出できる眼底撮影装置を提供する。
【解決手段】 眼底撮影装置は、眼底を照明する眼底照明光学系と、光軸方向に移動可能に設けられたフォーカシングレンズによって眼底上のスプリット指標の合致状態が調節されるスプリット指標投影光学系と、撮像素子によりスプリット指標像と眼底像とを撮像する眼底撮影光学系と、スプリット指標像の分離状態に基づきフォーカシングレンズを光軸方向で移動させて眼底のフォーカス合わせを行う制御手段と、スプリット指標像の検出に用いられる撮像素子上の局所領域をフォーカシングレンズの位置に対応付けた検出範囲位置情報として記憶する記憶部とを有し、制御手段は、フォーカシングレンズの位置と検出範囲位置情報とに基づき，撮像素子上のスプリット指標像の検出範囲を設定する。
【解決手段】 眼底撮影装置は、眼底を照明する眼底照明光学系と、光軸方向に移動可能に設けられたフォーカシングレンズによって眼底上のスプリット指標の合致状態が調節されるスプリット指標投影光学系と、撮像素子によりスプリット指標像と眼底像とを撮像する眼底撮影光学系と、スプリット指標像の分離状態に基づきフォーカシングレンズを光軸方向で移動させて眼底のフォーカス合わせを行う制御手段と、スプリット指標像の検出に用いられる撮像素子上の局所領域をフォーカシングレンズの位置に対応付けた検出範囲位置情報として記憶する記憶部とを有し、制御手段は、フォーカシングレンズの位置と検出範囲位置情報とに基づき，撮像素子上のスプリット指標像の検出範囲を設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者眼の眼底を撮影するための眼底撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検者眼の眼底を撮影する眼底撮像装置は、眼底に投影された一対のスプリット指標が合致するように、フォーカシングレンズを光軸方向に移動させて眼底に対するフォーカス合わせを行っている。また、撮影で検出された一対のスプリット指標が合致するように、フォーカシングレンズを光軸上で移動させることで、眼底のフォーカス合わせが自動的に行われる（オートフォーカスを行う）装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１８３４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
眼底のフォーカス合わせを行うためのスプリット指標は、対物レンズにより生じる有害光の影響を避けるために、撮影光軸を避けた眼底上の位置に投影されている（例えば、撮影光軸に対して上下方向にずれた位置に投影される）。その為、被検者眼のフォーカスを合わせるためにフォーカシングレンズが光軸上で移動されると、撮像画像の画角が変わることによって眼底上でのスプリット指標の投影位置が光軸に対して（例えば、上下方向に）変わることになる。
【０００５】
一方、眼底全体を赤外域の観察光で照明した状態ではスプリット指標を検出し難い。このため精度良くフォーカス合わせを行うためには、スプリット指標像を撮像する撮像素子の検出範囲を予め狭く設定しておくことが好ましい。しかし、撮像素子上のスプリット指標像の検出範囲を狭く設定するほどフォーカシングレンズの光軸上での移動による画角変化の影響によってスプリット指標像が検出範囲から外れてしまう可能性が高くなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、撮像素子上におけるスプリット指標像の検出範囲を狭く設定するとともに、フォーカシングレンズの位置に応じた画角変化によらずスプリット指標を好適に検出することのできる眼底撮影装置を提供することを技術課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
（１） 被検者眼の眼底を照明するための眼底照明光学系と、前記眼底に対して一対の光学的なスプリット指標を投影するための光源を備えると共に、駆動機構により光軸方向に移動可能に設けられたフォーカシングレンズによって前記眼底上での前記スプリット指標の合致状態が調節されるスプリット指標投影光学系と、該スプリット指標投影光学系により前記眼底に投影された前記スプリット指標像と眼底像とが撮像される撮像素子を備える眼底撮影光学系と、前記撮像素子により検出された前記スプリット指標像の分離状態に基づき前記駆動機構を駆動させてフォーカシングレンズを光軸方向に移動させることで前記眼底のフォーカス合わせを行う制御手段と、を備える眼底撮影装置において、前記スプリット指標像の検出のために用いられる前記撮像素子上の局所領域を，前記フォーカシングレンズの位置に対応付けた検出範囲位置情報として記憶する記憶部を備え、前記制御手段は、前記フォーカシングレンズの位置と前記記憶手段に記憶された前記検出範囲位置情報とに基づき，前記撮像素子上での前記スプリット指標像の検出範囲を設定することを特徴とする。
（２） （１）の眼底撮影装置において、前記検出範囲位置情報は、正視眼の被検者眼に対して前記フォーカシングレンズの位置を光軸上で移動させたときの前記被検者眼に対する画角変化に基づく前記スプリット指標像の投影位置の移動量に基づき決定されることを特徴とする。
（３） （１）又は（２）に記載の眼底撮影装置は、光源から出射された赤外光で照明された前眼部からの反射光を受光して前眼部観察像を得るための前眼部観察光学系を有し、前記制御手段は、前記モニタに前記前眼部観察像が表示されている状態では、前記眼底照明光学系による眼底への照明を行わない，又は減衰させた状態で前記スプリット指標投影光学系による前記スプリット指標像の投影を行って前記撮像素子上での前記スプリット指標像の受光位置を求めることにより前記検出範囲を設定することを特徴とする眼底撮影装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、撮像素子上におけるスプリット指標像の検出範囲を狭く設定するとともに、フォーカシングレンズの位置に応じた画角変化によらずスプリット指標を好適に検出することのできる眼底撮影装置を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。図１は眼底撮影装置（眼底カメラ）の光学系及び制御系の概略構成図である。光学系は、照明光学系１０、被検者眼の眼底の観察・撮影を行う眼底観察・撮影光学系３０、被検者眼の眼底にスプリット指標（フォーカス指標）を投影するためのスプリット指標投影光学系４０、被検者眼の前眼部にアライメント用指標光束を投影するアライメント指標投影光学系５０、被検者眼の前眼部を撮影する前眼部観察光学系６０、被検者眼の視線を誘導するための固視標呈示光学系７０から構成されている。
【００１１】
＜照明光学系＞ 照明光学系１０は、撮影照明光学系と観察照明光学系を有する。撮影照明光学系は、可視光束を照射する撮影光源１４、コンデンサレンズ１５、リング状の開口を有するリングスリット１７、リレーレンズ１８、ミラー１９、中心部に黒点を有する黒点板２０、リレーレンズ２１、孔あきミラー２２、対物レンズ２５を有する。観察照明光学系は、近赤外光の光束を照射する照明光源１１、近赤外光を透過する赤外フィルタ１２、コンデンサレンズ１３、コンデンサレンズ１３とリングスリット１７との間に配置されたダイクロイックミラー１６、リングスリット１７から孔あきミラー２２までの光学系と、光路分岐部材としてのダイクロイックミラー（波長選択ミラー）２４、対物レンズ２５を有する。なお、ダイクロイックミラー１６は、赤外光を反射し可視光を透過する特性を持つ。また、ダイクロイックミラー２４は、観察照明光学系の赤外光源１１からの近赤外光の波長の光束を透過し、後述するアライメント指標投影光学系５０からの赤外光を反射する波長特性を有する。また、ダイクロイックミラー２４は、観察照明光学系を用いた眼底の観察時にはソレノイドとカム等により構成される挿脱機構６６により光路に斜設され、撮影照明光学系による眼底の撮影時には挿脱機構６６により光路から外される。
【００１２】
＜眼底観察・撮影光学系＞ 眼底観察・撮影光学系３０は、眼底観察光学系と眼底撮影光学系を有する。眼底観察光学系は、対物レンズ２５、ダイクロイックミラー２４、孔あきミラー２２の開口近傍に位置する撮影絞り３１、光軸方向に移動可能なフォーカシングレンズ３２、結像レンズ３３、眼底撮影時には挿脱機構３９により光路から外される跳ね上げミラー３４を備える。跳ね上げミラー３４の反射方向の光路には、赤外光反射・可視光透過の特性を有するダイクロイックミラー３７、リレーレンズ３６、赤外域に感度を有する観察用の二次元撮像素子３８が配置されており、赤外光源で照明された眼底像が撮影される。眼底撮影光学系は、対物レンズ２５と，撮影絞り３１から結像レンズ３３までの光学系を眼底観察光学系と共用する。眼底撮影光学系は、可視域に感度を有する撮影用の二次元撮像素子３５を備え、可視光源で照明された眼底像が撮影される。なお、撮影絞り３１は対物レンズ２５に関して被検者眼Ｅの瞳孔と略共役な位置に配置される。また、フォーカシングレンズ３２は、モータを備える移動機構４９にて光軸方向に移動される。
【００１３】
眼底の観察時には、照明光源１１を発した光束がダイクロイックミラー２４を透過し、対物レンズ２５によって被検者眼Ｅの瞳孔付近で一旦収束した後、拡散して被検者眼Ｅの眼底を照明する。眼底からの反射光は、対物レンズ２５、ダイクロイックミラー２４、孔あきミラー２２の開口部、撮影絞り３１、フォーカシングレンズ３２、結像レンズ３３、跳ね上げミラー３４、ダイクロイックミラー３７、リレーレンズ３６を介して撮像素子３８に結像する。眼底の撮影時には、撮影光源１４で照明された眼底からの反射光が、対物レンズ２５、孔あきミラー２２の開口部、撮影絞り３１、フォーカシングレンズ３２、結像レンズ３３を経て、二次元撮像素子３５に結像する。
【００１４】
＜スプリット指標投影光学系＞ スプリット指標投影光学系４０は、赤外光源４１、スリット指標板４２、スリット指標板４２に取り付けられた２つの偏角プリズム４３、投影レンズ４７、照明光学系１０の光路に斜設されたスポットミラー４４を備える。なお、スポットミラー４４はレバー４５の先端に固着されており、通常の状態では、スポットミラー４４が光軸上を避けた位置となるように、レバー４５が光軸上に置かれる。撮影時にはロータリーソレノイド４６の軸の回転でレバー４５が光路外に退避されるようになっている。これにより、スポットミラー４４からの反射光が眼底上の光軸Ｌ１を避けた位置に投影されるようになっている。また、スポットミラー４４は被検者眼Ｅの眼底と共役な位置に置かれる。以上の光源４１、スリット指標板４２、偏角プリズム４３、投影レンズ４７、スポットミラー４４及びレバー４５は、フォーカシングレンズ３２と連動して移動機構４９により光軸方向に移動される。
【００１５】
スリット指標板４２の光束は、偏角プリズム４３で分離された後、投影レンズ４７を介してスポットミラー４４で反射された後、リレーレンズ２１、孔あきミラー２２、ダイクロイックミラー２４、対物レンズ２５を経て被検者眼Ｅの眼底に投影される。ここでは、スリット視標板４２の光束は光軸Ｌ１の位置から若干紙面上側にずれた位置に投影されているものとしている（図４参照）。眼底のフォーカスが合っていないとき、スリット指標板４２の指標像（スプリット指標Ｓ１，Ｓ２）は眼底と共役関係になっていないため分離して投影される。一方、眼底のフォーカスが合っているとき、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２は眼底と共役関係になっているため、一致して投影される。被検者眼Ｅの眼底上に投影されたスプリット指標Ｓ１，Ｓ２は、撮像素子３８によって眼底像と共に撮像される。
【００１６】
なお、本実施形態において、少なくとも眼底を観察している状態で、眼底に投影されているスプリット指標像（スプリット指標Ｓ１，Ｓ２）を検出する場合には、撮像素子３８の撮像面全体からスプリット指標像を検出しようとするのではなく、スプリット指標が撮像素子３８上に投影されているとされる位置を中心として、その撮像素子３８上に局所的に設定される検出領域Ｄを定めている。このように撮像素子３８上に設定されたスプリット指標の検出範囲Ｄからの信号に基づき、眼底のフォーカスが合わせられるようになっている。また、撮像素子３８上でのスプリット指標の検出範囲Ｄをできるだけ狭く設定することで、眼底像に含まれるノイズ光や照明光等の視標検出に不必要な反射光の影響を抑制することができ、スプリット指標が精度良く検出されるようにしている。また、スプリット指標を効率よく検出することで画像処理速度が早くなることも期待される。なお、検出範囲Ｄの設定方法についての詳細な説明は後述する。
【００１７】
ここで、図２に、本実施形態のスプリット指標で示される眼底のフォーカス状態の説明図を示す。図２（ａ）に示すように、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２が分離された状態で、上側のスプリット指標Ｓ１が、フォーカスの合致位置である基準線Ｄ１（撮像素子３８上の対応するライン上に予め設定されている）よりも紙面右側（スプリット指標Ｓ２が基準線Ｄ１よりも紙面左側）にある場合には、フォーカシングレンズ３２が合致位置よりもマイナス側にある。一方、図２（ｂ）に示すように、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２が分離された状態で、スプリット視標Ｓ１が基準線Ｄ１よりも紙面左側（スプリット指標Ｓ２が紙面右側）にある場合は、フォーカシングレンズ３２が合致位置よりもプラス側にある。また、図２（ｃ）のようにスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の両方が基準線Ｄ１上に一直線にある場合には、フォーカシングレンズ３２が合致位置にある。つまり、スプリット指標の合致の有無に加えて、スプリット指標の分離方向が検出されることで、フォーカシングレンズ３２の移動量と移動方向が決定されるようになる。
【００１８】
＜アライメント指標投影光学系＞ アライメント指標投影光学系５０は、撮影光軸Ｌ１を中心とした同心円上に複数個の赤外光源が配置されており、撮影光軸Ｌ１を通る垂直平面を挟んで左右対称に配置された赤外光源５１とコリメーティングレンズ５２を持つ第１指標投影光学系（０度、及び１８０）と、第１指標投影光学系とは異なる位置に配置された複数の赤外光源５３を持つ第２指標投影光学系とを備える。この場合、第１指標投影光学系は被検者眼Ｅの角膜に無限遠の指標を左右方向から投影し、第２指標投影光学系は被検者眼Ｅの角膜に有限遠の指標を上下方向もしくな斜め方向から投影する。
【００１９】
＜前眼部観察光学系＞ 前眼部観察光学系６０は、ダイクロイックミラー２４の反射側のフィールドレンズ６１、ミラー６２、絞り６３、リレーレンズ６４、赤外域の感度を持つ二次元撮像素子６５を備える。前眼部照明光源５８で照明された前眼部は、対物レンズ２５、ダイクロイックミラー２４、及びフィールドレンズ６１からリレーレンズ６４までの光学系を介して、二次元撮像素子６５で受光される。また、アライメント指標投影光学系５０の光源の点灯によるアライメント用光束の角膜からの反射光が、二次元撮像素子６５で検出される。これにより、二次元撮像素子６５で撮像された前眼部像から被検者眼の瞳孔形状が得られると共に、アライメント指標の撮影により装置と被検者眼とのアライメント状態が検出される。
【００２０】
＜固視標呈示光学系＞ 固視標呈示光学系７０は、可視光源７１と、光軸Ｌ２に対する開口部の形成位置が切換えられる固視標切換部材７２、リレーレンズ７３とを有し、ダイクロイックミラー３７と、跳ね上げミラー３４から対物レンズ２５までの観察光学系３０の光路を共用する。固視標切換部材７２の開口部が可視光源７１の前に選択的に配置されることで、光軸Ｌ２に対して異なる位置に固視標が呈示され、眼底中心部を撮影する標準撮影と眼底周辺部を撮影する周辺撮影とで固視標の呈示位置が変更される。固視標切換部材７２を通過した光束は、リレーレンズ７３、ダイクロイックミラー３７、跳ね上げミラー３４、結像レンズ３３、フォーカシングレンズ３２、孔あきミラー２２、ダイクロイックミラー２４、対物レンズ２５を通過して眼底Ｅ投影されて、被検者眼の固視が行われる。
【００２１】
＜制御系＞ 制御部８０は、眼底撮影装置の各種動作制御を行う。制御部８０には、上述した各二次元撮像素子、挿脱機構、移動機構、各光源等が接続される。また、眼底撮影装置本体を被検者眼に対して手動で前後左右方向に移動させるためのジョイスティック４、上述した光学系及び制御系が内部に設けられた撮影部を被検者眼に対して三次元方向に移動させるための駆動部６、前眼部像及び眼底観察（撮影）像が表示されるモニタ８、撮影開始のトリガ信号を入力するための撮影スイッチ８３、各種条件設定を行うための入力スイッチ８４、記憶部としてのメモリ８５等が接続される。なお、メモリ８５には、撮像素子３８に設定されるスプリット指標の検出範囲の位置情報、フォーカシングレンズ３２の光軸Ｌ１上での位置に応じで撮像素子３８の検出範囲の位置を決定するための位置情報等が記憶されている。
【００２２】
制御部８０は二次元撮像素子６５で撮像された前眼部画像からアライメント指標と瞳孔形状Ｐを検出する。また、制御部８０は、撮像素子６５からの撮影信号に基づき、被検者眼に対する撮影部のアライメント偏位量を求める。また、制御部８０は、二次元撮像素子３８で撮像された眼底画像をモニタ８に表示させると共に、撮像素子３８に設定された検出範囲から求められるスプリット指標の分離状態に基づき眼底Ｅのフォーカス合わせを行うと共に、フォーカシングレンズ３２の移動に伴い、撮像素子３８上に定められる検出範囲の位置を随時決定する処理を行う。
【００２３】
次に、以上のような構成を備える眼底カメラの動作を説明する。まず、検者は固視標呈示光学系７０の光源７１を点灯させて被検者眼を固視させた状態で、ジョイスティック４の操作で図示を略す撮影部を被検者眼Ｅに近づけ、前眼部像ＡＥとアライメント指標像とがモニタ８に表示されるようにする。
【００２４】
図３にモニタ８に表示された前眼部像ＡＥの例を示す。ここでは、アライメントが合っている状態が示されている。被検者眼の角膜上に投影されたアライメント指標像が撮像素子６５で検出されると、制御部８０は、リング状に投影された指標像Ｍａ〜Ｍｈによって形成されるリング形状の中心のＸＹ座標を略角膜頂点（アライメント基準位置）として検出してアライメント指標Ａ１を電子的に表示させる、また、制御部８０は予め撮像素子６５上に設定されたＸＹ方向の基準となる位置（例えば、撮像素子６５の撮像面と撮影光軸Ｌ１との交点）に対応するモニタ８上に、アライメントの照準となるマークＡ２を電子的に表示させる。また、制御部８０は、マークＡ２の表示位置を中心として、所要瞳孔径を示すレチクルＬＴをモニタ８上に表示させる。
【００２５】
制御部８０は、マークＡ２とアライメント指標Ａ１が合致するように、三次元方向のアライメント偏位量が所定のアライメント許容範囲を満たすように駆動部６を駆動させる。なお、作動距離方向のアライメントは、モニタ８に表示されるインジケータＧで確認され、インジケータＧの本数が１本の時に作動距離方向のアライメントが合った状態が確認される。
【００２６】
アライメントが完了すると、制御部８０はモニタ８の表示を撮像素子３８で撮像された眼底像に切換えて、スプリット指標投影光学系４０を用いた眼底のフォーカス合わせを行う。図４にモニタ８に表示される眼底像の例を示す。なお、図４（ａ）には眼底のフォーカスが合っていない状態が示されており、図４（ｂ）には、モニタ８のスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の表示位置付近の拡大図が示されている。なお、図４には、便宜上、撮像素子３８上に設定されたスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の検出範囲Ｄを示している（実際のモニタ８上には検出範囲Ｄは表示されない）。
【００２７】
なお、本実施形態の検出範囲Ｄは、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の合致位置を定めるための基準線Ｄ１と、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の境界位置を定める境界線Ｄ２と、基準線Ｄ１に対する各スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の移動範囲に合わせて設定された検出範囲Ｄ３，Ｄ４とから構成されている。なお、検出範囲Ｄ３、Ｄ４は、フォーカシングレンズ３２を光軸Ｌ１上での移動可能な範囲で移動させたときに、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２が検出される範囲が含まれるように設定されている。制御部８０は、検出範囲Ｄ３、Ｄ４に対応する撮像素子３８上の撮像範囲の輝度分布に基づき、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の位置を特定する。そして、基準線Ｄ１からの各スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の距離を求めることで（又は、各スプリット指標間の距離を求めることで）、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の分離状態を求めて、フォーカス合わせを行う。なお、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の一方がけられる場合には、制御部８０は検出される側のスプリット指標と基準線Ｄ１との距離に基づき、フォーカス合わせを行うようにしても良い。
【００２８】
ところで、スプリット指標は、対物レンズによる有害光の影響を避けるために、光軸Ｌ１を避けた眼底上に投影されている。一方、フォーカスを合わせのためにフォーカシングレンズ３２が光軸Ｌ１上で移動されると、撮像素子３８上の眼底像の画角（倍率）が変わる。その為、予め撮像素子３８上に設定されている検出範囲Ｄに対して、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の撮像素子上への投影位置が次第にずれてしまうことになる。ここで、図５に検出範囲Ｄの位置補正が無い場合における検出範囲Ｄとスプリット指標Ｓ１，Ｓ２との位置関係を示した概略図を示す。また、図６に検出範囲Ｄの位置補正がある場合における検出範囲Ｄとスプリット指標Ｓ２，Ｓ２との位置関係を示した概略図を示す。
【００２９】
例えば、フォーカシングレンズ３２が光軸Ｌ１上で基準位置からプラス側に移動されると、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置は、図５（ａ）に示すように検出範囲Ｄに対して上側に移動してしまう。一方、フォーカシングレンズ３２が次第にマイナス側に移動されると、検出範囲Ｄに対するスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置が次第に下側に移動してしまう。そして、図５（ｂ）に示すように、本来、検出範囲Ｄ３で検出されるべきスプリット指標Ｓ１が、境界線Ｄ２を超えて検出範囲Ｄ４に掛かかる状態となると、制御部８０は、検出範囲Ｄ４で検出されるスプリット指標Ｓ１をスプリット指標Ｓ２であると誤検出してしまう可能性が高くなる。なお、スプリット指標Ｓ１は基準線Ｄ１に対してスプリット指標Ｓ２とは反対方向にあるため、光軸Ｌ１上のフォーカシングレンズ３２の位置が誤って判断されてしまうことになり、眼底のフォーカス合わせが正しく行われなくなる可能性が高くなる。
【００３０】
そこで、本実施形態ではフォーカシングレンズ３２の位置に対するスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置を予測することで、撮像素子３８上に定められる検出範囲Ｄの位置を適宜補正する。ここで、検出範囲Ｄの設定方法を詳しく説明する。図７に本実施形態のフォーカス合わせの動作手順を説明するためのフローチャートを示す。なお、ここでは、図５の場合と同じ被検者眼のフォーカス合わせを行う場合を説明する。
【００３１】
まず、初期設定として、フォーカシングレンズ３２の光軸Ｌ１上の位置に対する撮像素子３８の検出範囲Ｄの位置情報がメモリ８５に記憶される。なお、検出範囲Ｄの位置情報は、正視眼（ＯＤ）に対してフォーカシングレンズ３２を光軸Ｌ１上で移動させたときの、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置（例えば、Ｓ２）の移動量（ピクセル数）に基づき決定される。例えば、本実施形態では、フォーカシングレンズ３２の移動に伴い、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２が基準線Ｄ１に沿って上下方向に移動される。その為、撮像素子３８上の検出範囲Ｄもこれに合わせて基準線Ｄ１に沿って上下方向に移動されるように設定される。制御部８０はメモリ８５の位置情報に基づき、撮像素子３８上の検出範囲Ｄの位置補正を行う。なお、このような検出範囲Ｄの位置補正は、規準となる検出範囲の位置のみメモリ８５に記憶させておき、フォーカシングレンズ３２の移動量によって変化する撮影画角や変化した撮影画角によってずれるスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置を演算により求め、この演算結果によって必要とされる検出範囲Ｄの位置補正量を求めることもできる。
【００３２】
まず、ステップＳ１０１で、制御部８０は、被検者眼のアライメントが完了した状態で、フォーカシングレンズ３２の光軸Ｌ１上の位置を求める。なお、アライメント完了時点のフォーカシングレンズ３２の位置は、装置に予め設定されている初期位置又は前回撮影された被検者眼のフォーカスの合致位置にある。次に、ステップＳ１０２で、制御部８０は、フォーカシングレンズ３２の光軸Ｌ１上の位置及びメモリ８５に記憶されている位置情報に基づき、撮像素子３８上に検出範囲Ｄを設定する。これにより、図６（ａ）に示すように、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置に合わせて検出範囲Ｄが設定されるようになる。
【００３３】
次に、ステップＳ１０３で、制御部８０は検出範囲Ｄからの情報に基づきスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の合致状態の検出を行う。そして、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２が分離されている場合にはステップＳ１０４に移る。一方、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２が合致している場合にはステップＳ１０５に移りフォーカス合わせを完了させる。
【００３４】
ステップＳ１０４では、制御部８０はスプリット指標Ｓ１，Ｓ２が合致するようにフォーカシングレンズ３２を光軸Ｌ１上で移動させた後、ステップＳ１０１に戻る。なお、フォーカシングレンズ３２が光軸Ｌ１上で移動されることにより、図６（ｂ）に示すように、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置が下側にずれるようになる。また、ステップＳ１０１において、フォーカシングレンズ３２の移動後での光軸Ｌ１上の位置が求められると、ステップＳ１０２で、撮像素子３８の検出範囲Ｄの再設定が行われる。これにより、図６（ｂ）に示されるように、フォーカシングレンズ３２の移動に伴いスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置が変わったとしても、スプリット指標Ｓ１、Ｓ２の投影位置に合わせて検出範囲Ｄが設定されるので、オートフォーカスが精度良く継続されるようになる。同様に、ステップＳ１０３でスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の合致状態の検出が行われる。そして、図６（ｃ）に示すように、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２が合致していると判断されるまで、制御部８０はステップＳ１０１からＳ１０４までの処理を所定の時間間隔で繰り返し行う。同時に、制御部８０は、フォーカシングレンズ３２の移動に伴い変化するスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置に合わせて検出範囲Ｄの位置を随時、或いは所定の間隔（時間またはフォーカシングレンズ位置）で補正していく。これにより、スプリット指標Ｓ２，Ｓ２が合致した状態となるまで、好適にスプリット指標Ｓ１、Ｓ２の検出が繰り返し行われるようになる。
【００３５】
以上のように、フォーカシングレンズ３２の移動に伴い生じる画角変化によって、その投影位置が変化されるプリット指標Ｓ１，Ｓ２に合わせて、検出範囲Ｄが設定されることで、制御部８０は投影位置が移動されるスプリット指標Ｓ１，Ｓ２を追従できるようになり、フォーカス合わせを精度良く行えるようになる。
【００３６】
つまり、図５の検出範囲Ｄの位置補正が無い場合では、フォーカス合わせによりスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置が上下方向に移動されてしまうと、スプリット指標の投影位置が検出範囲Ｄからはずれてしまうために、正確なフォーカス合わせが出来なくなる。一方、図６の検出範囲Ｄの位置補正がある場合では、フォーカス合わせによりスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置が上下方向に移動したとしても、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置に追従して検出範囲Ｄが再設定される為、制御部８０は撮像素子３８からの情報に基づきフォーカスを精度良く行えるようになる。
【００３７】
そして、フォーカスが合った状態で、撮影スイッチ８３が押されると、制御部８０はそのトリガ信号によって、挿脱機構３９と挿脱機構６６の駆動により、ダイクロイックミラー２４と跳ね上げミラー３４とを撮影光軸Ｌ１から外すと共に、眼底撮影光学系の可視光源を点灯させる。可視光束で照明された眼底Ｅからの反射光は、対物レンズ２５，撮影絞り３１から結像レンズ３３までの光学系を介して、二次元撮像素子３５で受光される。制御部８０は、二次元撮像素子３５による撮像で得られた撮影画像をメモリ８５に記憶させる。また、制御部８０は眼底撮影終了後、ダイクロイックミラー２４と跳ね上げミラー３４とを光路中に挿入し、モニタ８に前眼部像を表示させる。
【００３８】
なお、本発明の構成はこれに限られるものではない。フォーカシングレンズの移動に伴い投影位置が変化されるスプリット指標の位置に合わせて、撮像素子３８に設定される検出範囲Ｄの設定位置が適宜補正されるような構成であれば良い。
例えば、モニタ８に前眼部観察光学系６０で撮像された前眼部が表示されている状態（アライメントが行われる状態）で、眼底の観察照明光学系の光源１１の輝度を落とした状態で（又は消灯した状態で）、撮像素子３８によるスプリット指標の撮影を行う。この時、眼底の輝度は低く設定されている（暗くなっている）ので、眼底からの反射光の影響が少ない（無い）状態となっている。その為、検出範囲Ｄを広く設定する又は、撮像素子３８全体をスプリット指標の検出に用いることにより、スプリット指標の検出を行うことができる。また、前述同様に狭い検出範囲Ｄを用いてスプリット指標の検出を行えることは言うまでもない。なお、このとき、制御部８０によりスプリット指標を点滅させる等の制御を行うことで、スプリット指標の位置をより検知されやすくしても良い。
【００３９】
そして、制御部８０は、撮像素子３８で検出されたスプリット指標の投影位置に対応させて撮像素子３８での検出範囲Ｄの設定を行うと共に、スプリット指標の合致位置を予め予想して、スプリットが合致状態となるために必要となるフォーカシングレンズ３２の駆動量を求める。また、フォーカシングレンズ３２を移動させるための駆動機構４９の駆動量と撮像素子３８上での検出範囲Ｄの画素の移動量とを予め対応付けるようにする。このようにすると、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置に対応して検出範囲Ｄが設定されるようになり、精度良くフォーカス合わせが行われるようになる。
【００４０】
なお、上記では眼底のフォーカス合わせを自動的に行う場合（オートフォーカス）を例に挙げて説明したが、検者が手動でフォーカス合わせを行う場合にも本発明の構成が適用されると良い。例えば、光学的なスプリット指標の検知状態に基づき、電子的なフォーカス指標をモニタに表示させる場合において、撮像素子３８上にスプリット指標を検知するための局所的な検知範囲を設定すると共に、フォーカシングレンズ３２の位置に応じて検知範囲の位置を補正するようにする。このようにすると、スプリット指標が精度良く検出されて、電子的なフォーカス指標が好適にモニタ上に好適に表示されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】眼底撮影装置の光学系及び制御系の概略構成図である。
【図２】眼底のフォーカス状態の説明図である。
【図３】モニタに表示される前眼部像の例である。
【図４】モニタに表示される眼底像の例である。
【図５】位置補正が無い場合の検出範囲とスプリット指標との関係の説明図である。
【図６】位置補正が有る場合の検出範囲とスプリット指標との関係の説明図である。
【図７】フォーカス合わせの動作手順を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 照明光学系
３０ 眼底観察・撮影光学系
３２ フォーカシングレンズ
３５、３８、６５ 二次元撮像素子
４０ スプリット指標投影光学系
４１ 光源
４９ 駆動機構
５０ アライメント指標投影光学系
６０ 前眼部観察光学系
７０ 固視標呈示光学系
８０ 制御部
８５ メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者眼の眼底を撮影するための眼底撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検者眼の眼底を撮影する眼底撮像装置は、眼底に投影された一対のスプリット指標が合致するように、フォーカシングレンズを光軸方向に移動させて眼底に対するフォーカス合わせを行っている。また、撮影で検出された一対のスプリット指標が合致するように、フォーカシングレンズを光軸上で移動させることで、眼底のフォーカス合わせが自動的に行われる（オートフォーカスを行う）装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１８３４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
眼底のフォーカス合わせを行うためのスプリット指標は、対物レンズにより生じる有害光の影響を避けるために、撮影光軸を避けた眼底上の位置に投影されている（例えば、撮影光軸に対して上下方向にずれた位置に投影される）。その為、被検者眼のフォーカスを合わせるためにフォーカシングレンズが光軸上で移動されると、撮像画像の画角が変わることによって眼底上でのスプリット指標の投影位置が光軸に対して（例えば、上下方向に）変わることになる。
【０００５】
一方、眼底全体を赤外域の観察光で照明した状態ではスプリット指標を検出し難い。このため精度良くフォーカス合わせを行うためには、スプリット指標像を撮像する撮像素子の検出範囲を予め狭く設定しておくことが好ましい。しかし、撮像素子上のスプリット指標像の検出範囲を狭く設定するほどフォーカシングレンズの光軸上での移動による画角変化の影響によってスプリット指標像が検出範囲から外れてしまう可能性が高くなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、撮像素子上におけるスプリット指標像の検出範囲を狭く設定するとともに、フォーカシングレンズの位置に応じた画角変化によらずスプリット指標を好適に検出することのできる眼底撮影装置を提供することを技術課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
（１） 被検者眼の眼底を照明するための眼底照明光学系と、前記眼底に対して一対の光学的なスプリット指標を投影するための光源を備えると共に、駆動機構により光軸方向に移動可能に設けられたフォーカシングレンズによって前記眼底上での前記スプリット指標の合致状態が調節されるスプリット指標投影光学系と、該スプリット指標投影光学系により前記眼底に投影された前記スプリット指標像と眼底像とが撮像される撮像素子を備える眼底撮影光学系と、前記撮像素子により検出された前記スプリット指標像の分離状態に基づき前記駆動機構を駆動させてフォーカシングレンズを光軸方向に移動させることで前記眼底のフォーカス合わせを行う制御手段と、を備える眼底撮影装置において、前記スプリット指標像の検出のために用いられる前記撮像素子上の局所領域を，前記フォーカシングレンズの位置に対応付けた検出範囲位置情報として記憶する記憶部を備え、前記制御手段は、前記フォーカシングレンズの位置と前記記憶手段に記憶された前記検出範囲位置情報とに基づき，前記撮像素子上での前記スプリット指標像の検出範囲を設定することを特徴とする。
（２） （１）の眼底撮影装置において、前記検出範囲位置情報は、正視眼の被検者眼に対して前記フォーカシングレンズの位置を光軸上で移動させたときの前記被検者眼に対する画角変化に基づく前記スプリット指標像の投影位置の移動量に基づき決定されることを特徴とする。
（３） （１）又は（２）に記載の眼底撮影装置は、光源から出射された赤外光で照明された前眼部からの反射光を受光して前眼部観察像を得るための前眼部観察光学系を有し、前記制御手段は、前記モニタに前記前眼部観察像が表示されている状態では、前記眼底照明光学系による眼底への照明を行わない，又は減衰させた状態で前記スプリット指標投影光学系による前記スプリット指標像の投影を行って前記撮像素子上での前記スプリット指標像の受光位置を求めることにより前記検出範囲を設定することを特徴とする眼底撮影装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、撮像素子上におけるスプリット指標像の検出範囲を狭く設定するとともに、フォーカシングレンズの位置に応じた画角変化によらずスプリット指標を好適に検出することのできる眼底撮影装置を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。図１は眼底撮影装置（眼底カメラ）の光学系及び制御系の概略構成図である。光学系は、照明光学系１０、被検者眼の眼底の観察・撮影を行う眼底観察・撮影光学系３０、被検者眼の眼底にスプリット指標（フォーカス指標）を投影するためのスプリット指標投影光学系４０、被検者眼の前眼部にアライメント用指標光束を投影するアライメント指標投影光学系５０、被検者眼の前眼部を撮影する前眼部観察光学系６０、被検者眼の視線を誘導するための固視標呈示光学系７０から構成されている。
【００１１】
＜照明光学系＞ 照明光学系１０は、撮影照明光学系と観察照明光学系を有する。撮影照明光学系は、可視光束を照射する撮影光源１４、コンデンサレンズ１５、リング状の開口を有するリングスリット１７、リレーレンズ１８、ミラー１９、中心部に黒点を有する黒点板２０、リレーレンズ２１、孔あきミラー２２、対物レンズ２５を有する。観察照明光学系は、近赤外光の光束を照射する照明光源１１、近赤外光を透過する赤外フィルタ１２、コンデンサレンズ１３、コンデンサレンズ１３とリングスリット１７との間に配置されたダイクロイックミラー１６、リングスリット１７から孔あきミラー２２までの光学系と、光路分岐部材としてのダイクロイックミラー（波長選択ミラー）２４、対物レンズ２５を有する。なお、ダイクロイックミラー１６は、赤外光を反射し可視光を透過する特性を持つ。また、ダイクロイックミラー２４は、観察照明光学系の赤外光源１１からの近赤外光の波長の光束を透過し、後述するアライメント指標投影光学系５０からの赤外光を反射する波長特性を有する。また、ダイクロイックミラー２４は、観察照明光学系を用いた眼底の観察時にはソレノイドとカム等により構成される挿脱機構６６により光路に斜設され、撮影照明光学系による眼底の撮影時には挿脱機構６６により光路から外される。
【００１２】
＜眼底観察・撮影光学系＞ 眼底観察・撮影光学系３０は、眼底観察光学系と眼底撮影光学系を有する。眼底観察光学系は、対物レンズ２５、ダイクロイックミラー２４、孔あきミラー２２の開口近傍に位置する撮影絞り３１、光軸方向に移動可能なフォーカシングレンズ３２、結像レンズ３３、眼底撮影時には挿脱機構３９により光路から外される跳ね上げミラー３４を備える。跳ね上げミラー３４の反射方向の光路には、赤外光反射・可視光透過の特性を有するダイクロイックミラー３７、リレーレンズ３６、赤外域に感度を有する観察用の二次元撮像素子３８が配置されており、赤外光源で照明された眼底像が撮影される。眼底撮影光学系は、対物レンズ２５と，撮影絞り３１から結像レンズ３３までの光学系を眼底観察光学系と共用する。眼底撮影光学系は、可視域に感度を有する撮影用の二次元撮像素子３５を備え、可視光源で照明された眼底像が撮影される。なお、撮影絞り３１は対物レンズ２５に関して被検者眼Ｅの瞳孔と略共役な位置に配置される。また、フォーカシングレンズ３２は、モータを備える移動機構４９にて光軸方向に移動される。
【００１３】
眼底の観察時には、照明光源１１を発した光束がダイクロイックミラー２４を透過し、対物レンズ２５によって被検者眼Ｅの瞳孔付近で一旦収束した後、拡散して被検者眼Ｅの眼底を照明する。眼底からの反射光は、対物レンズ２５、ダイクロイックミラー２４、孔あきミラー２２の開口部、撮影絞り３１、フォーカシングレンズ３２、結像レンズ３３、跳ね上げミラー３４、ダイクロイックミラー３７、リレーレンズ３６を介して撮像素子３８に結像する。眼底の撮影時には、撮影光源１４で照明された眼底からの反射光が、対物レンズ２５、孔あきミラー２２の開口部、撮影絞り３１、フォーカシングレンズ３２、結像レンズ３３を経て、二次元撮像素子３５に結像する。
【００１４】
＜スプリット指標投影光学系＞ スプリット指標投影光学系４０は、赤外光源４１、スリット指標板４２、スリット指標板４２に取り付けられた２つの偏角プリズム４３、投影レンズ４７、照明光学系１０の光路に斜設されたスポットミラー４４を備える。なお、スポットミラー４４はレバー４５の先端に固着されており、通常の状態では、スポットミラー４４が光軸上を避けた位置となるように、レバー４５が光軸上に置かれる。撮影時にはロータリーソレノイド４６の軸の回転でレバー４５が光路外に退避されるようになっている。これにより、スポットミラー４４からの反射光が眼底上の光軸Ｌ１を避けた位置に投影されるようになっている。また、スポットミラー４４は被検者眼Ｅの眼底と共役な位置に置かれる。以上の光源４１、スリット指標板４２、偏角プリズム４３、投影レンズ４７、スポットミラー４４及びレバー４５は、フォーカシングレンズ３２と連動して移動機構４９により光軸方向に移動される。
【００１５】
スリット指標板４２の光束は、偏角プリズム４３で分離された後、投影レンズ４７を介してスポットミラー４４で反射された後、リレーレンズ２１、孔あきミラー２２、ダイクロイックミラー２４、対物レンズ２５を経て被検者眼Ｅの眼底に投影される。ここでは、スリット視標板４２の光束は光軸Ｌ１の位置から若干紙面上側にずれた位置に投影されているものとしている（図４参照）。眼底のフォーカスが合っていないとき、スリット指標板４２の指標像（スプリット指標Ｓ１，Ｓ２）は眼底と共役関係になっていないため分離して投影される。一方、眼底のフォーカスが合っているとき、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２は眼底と共役関係になっているため、一致して投影される。被検者眼Ｅの眼底上に投影されたスプリット指標Ｓ１，Ｓ２は、撮像素子３８によって眼底像と共に撮像される。
【００１６】
なお、本実施形態において、少なくとも眼底を観察している状態で、眼底に投影されているスプリット指標像（スプリット指標Ｓ１，Ｓ２）を検出する場合には、撮像素子３８の撮像面全体からスプリット指標像を検出しようとするのではなく、スプリット指標が撮像素子３８上に投影されているとされる位置を中心として、その撮像素子３８上に局所的に設定される検出領域Ｄを定めている。このように撮像素子３８上に設定されたスプリット指標の検出範囲Ｄからの信号に基づき、眼底のフォーカスが合わせられるようになっている。また、撮像素子３８上でのスプリット指標の検出範囲Ｄをできるだけ狭く設定することで、眼底像に含まれるノイズ光や照明光等の視標検出に不必要な反射光の影響を抑制することができ、スプリット指標が精度良く検出されるようにしている。また、スプリット指標を効率よく検出することで画像処理速度が早くなることも期待される。なお、検出範囲Ｄの設定方法についての詳細な説明は後述する。
【００１７】
ここで、図２に、本実施形態のスプリット指標で示される眼底のフォーカス状態の説明図を示す。図２（ａ）に示すように、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２が分離された状態で、上側のスプリット指標Ｓ１が、フォーカスの合致位置である基準線Ｄ１（撮像素子３８上の対応するライン上に予め設定されている）よりも紙面右側（スプリット指標Ｓ２が基準線Ｄ１よりも紙面左側）にある場合には、フォーカシングレンズ３２が合致位置よりもマイナス側にある。一方、図２（ｂ）に示すように、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２が分離された状態で、スプリット視標Ｓ１が基準線Ｄ１よりも紙面左側（スプリット指標Ｓ２が紙面右側）にある場合は、フォーカシングレンズ３２が合致位置よりもプラス側にある。また、図２（ｃ）のようにスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の両方が基準線Ｄ１上に一直線にある場合には、フォーカシングレンズ３２が合致位置にある。つまり、スプリット指標の合致の有無に加えて、スプリット指標の分離方向が検出されることで、フォーカシングレンズ３２の移動量と移動方向が決定されるようになる。
【００１８】
＜アライメント指標投影光学系＞ アライメント指標投影光学系５０は、撮影光軸Ｌ１を中心とした同心円上に複数個の赤外光源が配置されており、撮影光軸Ｌ１を通る垂直平面を挟んで左右対称に配置された赤外光源５１とコリメーティングレンズ５２を持つ第１指標投影光学系（０度、及び１８０）と、第１指標投影光学系とは異なる位置に配置された複数の赤外光源５３を持つ第２指標投影光学系とを備える。この場合、第１指標投影光学系は被検者眼Ｅの角膜に無限遠の指標を左右方向から投影し、第２指標投影光学系は被検者眼Ｅの角膜に有限遠の指標を上下方向もしくな斜め方向から投影する。
【００１９】
＜前眼部観察光学系＞ 前眼部観察光学系６０は、ダイクロイックミラー２４の反射側のフィールドレンズ６１、ミラー６２、絞り６３、リレーレンズ６４、赤外域の感度を持つ二次元撮像素子６５を備える。前眼部照明光源５８で照明された前眼部は、対物レンズ２５、ダイクロイックミラー２４、及びフィールドレンズ６１からリレーレンズ６４までの光学系を介して、二次元撮像素子６５で受光される。また、アライメント指標投影光学系５０の光源の点灯によるアライメント用光束の角膜からの反射光が、二次元撮像素子６５で検出される。これにより、二次元撮像素子６５で撮像された前眼部像から被検者眼の瞳孔形状が得られると共に、アライメント指標の撮影により装置と被検者眼とのアライメント状態が検出される。
【００２０】
＜固視標呈示光学系＞ 固視標呈示光学系７０は、可視光源７１と、光軸Ｌ２に対する開口部の形成位置が切換えられる固視標切換部材７２、リレーレンズ７３とを有し、ダイクロイックミラー３７と、跳ね上げミラー３４から対物レンズ２５までの観察光学系３０の光路を共用する。固視標切換部材７２の開口部が可視光源７１の前に選択的に配置されることで、光軸Ｌ２に対して異なる位置に固視標が呈示され、眼底中心部を撮影する標準撮影と眼底周辺部を撮影する周辺撮影とで固視標の呈示位置が変更される。固視標切換部材７２を通過した光束は、リレーレンズ７３、ダイクロイックミラー３７、跳ね上げミラー３４、結像レンズ３３、フォーカシングレンズ３２、孔あきミラー２２、ダイクロイックミラー２４、対物レンズ２５を通過して眼底Ｅ投影されて、被検者眼の固視が行われる。
【００２１】
＜制御系＞ 制御部８０は、眼底撮影装置の各種動作制御を行う。制御部８０には、上述した各二次元撮像素子、挿脱機構、移動機構、各光源等が接続される。また、眼底撮影装置本体を被検者眼に対して手動で前後左右方向に移動させるためのジョイスティック４、上述した光学系及び制御系が内部に設けられた撮影部を被検者眼に対して三次元方向に移動させるための駆動部６、前眼部像及び眼底観察（撮影）像が表示されるモニタ８、撮影開始のトリガ信号を入力するための撮影スイッチ８３、各種条件設定を行うための入力スイッチ８４、記憶部としてのメモリ８５等が接続される。なお、メモリ８５には、撮像素子３８に設定されるスプリット指標の検出範囲の位置情報、フォーカシングレンズ３２の光軸Ｌ１上での位置に応じで撮像素子３８の検出範囲の位置を決定するための位置情報等が記憶されている。
【００２２】
制御部８０は二次元撮像素子６５で撮像された前眼部画像からアライメント指標と瞳孔形状Ｐを検出する。また、制御部８０は、撮像素子６５からの撮影信号に基づき、被検者眼に対する撮影部のアライメント偏位量を求める。また、制御部８０は、二次元撮像素子３８で撮像された眼底画像をモニタ８に表示させると共に、撮像素子３８に設定された検出範囲から求められるスプリット指標の分離状態に基づき眼底Ｅのフォーカス合わせを行うと共に、フォーカシングレンズ３２の移動に伴い、撮像素子３８上に定められる検出範囲の位置を随時決定する処理を行う。
【００２３】
次に、以上のような構成を備える眼底カメラの動作を説明する。まず、検者は固視標呈示光学系７０の光源７１を点灯させて被検者眼を固視させた状態で、ジョイスティック４の操作で図示を略す撮影部を被検者眼Ｅに近づけ、前眼部像ＡＥとアライメント指標像とがモニタ８に表示されるようにする。
【００２４】
図３にモニタ８に表示された前眼部像ＡＥの例を示す。ここでは、アライメントが合っている状態が示されている。被検者眼の角膜上に投影されたアライメント指標像が撮像素子６５で検出されると、制御部８０は、リング状に投影された指標像Ｍａ〜Ｍｈによって形成されるリング形状の中心のＸＹ座標を略角膜頂点（アライメント基準位置）として検出してアライメント指標Ａ１を電子的に表示させる、また、制御部８０は予め撮像素子６５上に設定されたＸＹ方向の基準となる位置（例えば、撮像素子６５の撮像面と撮影光軸Ｌ１との交点）に対応するモニタ８上に、アライメントの照準となるマークＡ２を電子的に表示させる。また、制御部８０は、マークＡ２の表示位置を中心として、所要瞳孔径を示すレチクルＬＴをモニタ８上に表示させる。
【００２５】
制御部８０は、マークＡ２とアライメント指標Ａ１が合致するように、三次元方向のアライメント偏位量が所定のアライメント許容範囲を満たすように駆動部６を駆動させる。なお、作動距離方向のアライメントは、モニタ８に表示されるインジケータＧで確認され、インジケータＧの本数が１本の時に作動距離方向のアライメントが合った状態が確認される。
【００２６】
アライメントが完了すると、制御部８０はモニタ８の表示を撮像素子３８で撮像された眼底像に切換えて、スプリット指標投影光学系４０を用いた眼底のフォーカス合わせを行う。図４にモニタ８に表示される眼底像の例を示す。なお、図４（ａ）には眼底のフォーカスが合っていない状態が示されており、図４（ｂ）には、モニタ８のスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の表示位置付近の拡大図が示されている。なお、図４には、便宜上、撮像素子３８上に設定されたスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の検出範囲Ｄを示している（実際のモニタ８上には検出範囲Ｄは表示されない）。
【００２７】
なお、本実施形態の検出範囲Ｄは、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の合致位置を定めるための基準線Ｄ１と、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の境界位置を定める境界線Ｄ２と、基準線Ｄ１に対する各スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の移動範囲に合わせて設定された検出範囲Ｄ３，Ｄ４とから構成されている。なお、検出範囲Ｄ３、Ｄ４は、フォーカシングレンズ３２を光軸Ｌ１上での移動可能な範囲で移動させたときに、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２が検出される範囲が含まれるように設定されている。制御部８０は、検出範囲Ｄ３、Ｄ４に対応する撮像素子３８上の撮像範囲の輝度分布に基づき、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の位置を特定する。そして、基準線Ｄ１からの各スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の距離を求めることで（又は、各スプリット指標間の距離を求めることで）、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の分離状態を求めて、フォーカス合わせを行う。なお、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の一方がけられる場合には、制御部８０は検出される側のスプリット指標と基準線Ｄ１との距離に基づき、フォーカス合わせを行うようにしても良い。
【００２８】
ところで、スプリット指標は、対物レンズによる有害光の影響を避けるために、光軸Ｌ１を避けた眼底上に投影されている。一方、フォーカスを合わせのためにフォーカシングレンズ３２が光軸Ｌ１上で移動されると、撮像素子３８上の眼底像の画角（倍率）が変わる。その為、予め撮像素子３８上に設定されている検出範囲Ｄに対して、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の撮像素子上への投影位置が次第にずれてしまうことになる。ここで、図５に検出範囲Ｄの位置補正が無い場合における検出範囲Ｄとスプリット指標Ｓ１，Ｓ２との位置関係を示した概略図を示す。また、図６に検出範囲Ｄの位置補正がある場合における検出範囲Ｄとスプリット指標Ｓ２，Ｓ２との位置関係を示した概略図を示す。
【００２９】
例えば、フォーカシングレンズ３２が光軸Ｌ１上で基準位置からプラス側に移動されると、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置は、図５（ａ）に示すように検出範囲Ｄに対して上側に移動してしまう。一方、フォーカシングレンズ３２が次第にマイナス側に移動されると、検出範囲Ｄに対するスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置が次第に下側に移動してしまう。そして、図５（ｂ）に示すように、本来、検出範囲Ｄ３で検出されるべきスプリット指標Ｓ１が、境界線Ｄ２を超えて検出範囲Ｄ４に掛かかる状態となると、制御部８０は、検出範囲Ｄ４で検出されるスプリット指標Ｓ１をスプリット指標Ｓ２であると誤検出してしまう可能性が高くなる。なお、スプリット指標Ｓ１は基準線Ｄ１に対してスプリット指標Ｓ２とは反対方向にあるため、光軸Ｌ１上のフォーカシングレンズ３２の位置が誤って判断されてしまうことになり、眼底のフォーカス合わせが正しく行われなくなる可能性が高くなる。
【００３０】
そこで、本実施形態ではフォーカシングレンズ３２の位置に対するスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置を予測することで、撮像素子３８上に定められる検出範囲Ｄの位置を適宜補正する。ここで、検出範囲Ｄの設定方法を詳しく説明する。図７に本実施形態のフォーカス合わせの動作手順を説明するためのフローチャートを示す。なお、ここでは、図５の場合と同じ被検者眼のフォーカス合わせを行う場合を説明する。
【００３１】
まず、初期設定として、フォーカシングレンズ３２の光軸Ｌ１上の位置に対する撮像素子３８の検出範囲Ｄの位置情報がメモリ８５に記憶される。なお、検出範囲Ｄの位置情報は、正視眼（ＯＤ）に対してフォーカシングレンズ３２を光軸Ｌ１上で移動させたときの、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置（例えば、Ｓ２）の移動量（ピクセル数）に基づき決定される。例えば、本実施形態では、フォーカシングレンズ３２の移動に伴い、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２が基準線Ｄ１に沿って上下方向に移動される。その為、撮像素子３８上の検出範囲Ｄもこれに合わせて基準線Ｄ１に沿って上下方向に移動されるように設定される。制御部８０はメモリ８５の位置情報に基づき、撮像素子３８上の検出範囲Ｄの位置補正を行う。なお、このような検出範囲Ｄの位置補正は、規準となる検出範囲の位置のみメモリ８５に記憶させておき、フォーカシングレンズ３２の移動量によって変化する撮影画角や変化した撮影画角によってずれるスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置を演算により求め、この演算結果によって必要とされる検出範囲Ｄの位置補正量を求めることもできる。
【００３２】
まず、ステップＳ１０１で、制御部８０は、被検者眼のアライメントが完了した状態で、フォーカシングレンズ３２の光軸Ｌ１上の位置を求める。なお、アライメント完了時点のフォーカシングレンズ３２の位置は、装置に予め設定されている初期位置又は前回撮影された被検者眼のフォーカスの合致位置にある。次に、ステップＳ１０２で、制御部８０は、フォーカシングレンズ３２の光軸Ｌ１上の位置及びメモリ８５に記憶されている位置情報に基づき、撮像素子３８上に検出範囲Ｄを設定する。これにより、図６（ａ）に示すように、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置に合わせて検出範囲Ｄが設定されるようになる。
【００３３】
次に、ステップＳ１０３で、制御部８０は検出範囲Ｄからの情報に基づきスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の合致状態の検出を行う。そして、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２が分離されている場合にはステップＳ１０４に移る。一方、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２が合致している場合にはステップＳ１０５に移りフォーカス合わせを完了させる。
【００３４】
ステップＳ１０４では、制御部８０はスプリット指標Ｓ１，Ｓ２が合致するようにフォーカシングレンズ３２を光軸Ｌ１上で移動させた後、ステップＳ１０１に戻る。なお、フォーカシングレンズ３２が光軸Ｌ１上で移動されることにより、図６（ｂ）に示すように、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置が下側にずれるようになる。また、ステップＳ１０１において、フォーカシングレンズ３２の移動後での光軸Ｌ１上の位置が求められると、ステップＳ１０２で、撮像素子３８の検出範囲Ｄの再設定が行われる。これにより、図６（ｂ）に示されるように、フォーカシングレンズ３２の移動に伴いスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置が変わったとしても、スプリット指標Ｓ１、Ｓ２の投影位置に合わせて検出範囲Ｄが設定されるので、オートフォーカスが精度良く継続されるようになる。同様に、ステップＳ１０３でスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の合致状態の検出が行われる。そして、図６（ｃ）に示すように、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２が合致していると判断されるまで、制御部８０はステップＳ１０１からＳ１０４までの処理を所定の時間間隔で繰り返し行う。同時に、制御部８０は、フォーカシングレンズ３２の移動に伴い変化するスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置に合わせて検出範囲Ｄの位置を随時、或いは所定の間隔（時間またはフォーカシングレンズ位置）で補正していく。これにより、スプリット指標Ｓ２，Ｓ２が合致した状態となるまで、好適にスプリット指標Ｓ１、Ｓ２の検出が繰り返し行われるようになる。
【００３５】
以上のように、フォーカシングレンズ３２の移動に伴い生じる画角変化によって、その投影位置が変化されるプリット指標Ｓ１，Ｓ２に合わせて、検出範囲Ｄが設定されることで、制御部８０は投影位置が移動されるスプリット指標Ｓ１，Ｓ２を追従できるようになり、フォーカス合わせを精度良く行えるようになる。
【００３６】
つまり、図５の検出範囲Ｄの位置補正が無い場合では、フォーカス合わせによりスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置が上下方向に移動されてしまうと、スプリット指標の投影位置が検出範囲Ｄからはずれてしまうために、正確なフォーカス合わせが出来なくなる。一方、図６の検出範囲Ｄの位置補正がある場合では、フォーカス合わせによりスプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置が上下方向に移動したとしても、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置に追従して検出範囲Ｄが再設定される為、制御部８０は撮像素子３８からの情報に基づきフォーカスを精度良く行えるようになる。
【００３７】
そして、フォーカスが合った状態で、撮影スイッチ８３が押されると、制御部８０はそのトリガ信号によって、挿脱機構３９と挿脱機構６６の駆動により、ダイクロイックミラー２４と跳ね上げミラー３４とを撮影光軸Ｌ１から外すと共に、眼底撮影光学系の可視光源を点灯させる。可視光束で照明された眼底Ｅからの反射光は、対物レンズ２５，撮影絞り３１から結像レンズ３３までの光学系を介して、二次元撮像素子３５で受光される。制御部８０は、二次元撮像素子３５による撮像で得られた撮影画像をメモリ８５に記憶させる。また、制御部８０は眼底撮影終了後、ダイクロイックミラー２４と跳ね上げミラー３４とを光路中に挿入し、モニタ８に前眼部像を表示させる。
【００３８】
なお、本発明の構成はこれに限られるものではない。フォーカシングレンズの移動に伴い投影位置が変化されるスプリット指標の位置に合わせて、撮像素子３８に設定される検出範囲Ｄの設定位置が適宜補正されるような構成であれば良い。
例えば、モニタ８に前眼部観察光学系６０で撮像された前眼部が表示されている状態（アライメントが行われる状態）で、眼底の観察照明光学系の光源１１の輝度を落とした状態で（又は消灯した状態で）、撮像素子３８によるスプリット指標の撮影を行う。この時、眼底の輝度は低く設定されている（暗くなっている）ので、眼底からの反射光の影響が少ない（無い）状態となっている。その為、検出範囲Ｄを広く設定する又は、撮像素子３８全体をスプリット指標の検出に用いることにより、スプリット指標の検出を行うことができる。また、前述同様に狭い検出範囲Ｄを用いてスプリット指標の検出を行えることは言うまでもない。なお、このとき、制御部８０によりスプリット指標を点滅させる等の制御を行うことで、スプリット指標の位置をより検知されやすくしても良い。
【００３９】
そして、制御部８０は、撮像素子３８で検出されたスプリット指標の投影位置に対応させて撮像素子３８での検出範囲Ｄの設定を行うと共に、スプリット指標の合致位置を予め予想して、スプリットが合致状態となるために必要となるフォーカシングレンズ３２の駆動量を求める。また、フォーカシングレンズ３２を移動させるための駆動機構４９の駆動量と撮像素子３８上での検出範囲Ｄの画素の移動量とを予め対応付けるようにする。このようにすると、スプリット指標Ｓ１，Ｓ２の投影位置に対応して検出範囲Ｄが設定されるようになり、精度良くフォーカス合わせが行われるようになる。
【００４０】
なお、上記では眼底のフォーカス合わせを自動的に行う場合（オートフォーカス）を例に挙げて説明したが、検者が手動でフォーカス合わせを行う場合にも本発明の構成が適用されると良い。例えば、光学的なスプリット指標の検知状態に基づき、電子的なフォーカス指標をモニタに表示させる場合において、撮像素子３８上にスプリット指標を検知するための局所的な検知範囲を設定すると共に、フォーカシングレンズ３２の位置に応じて検知範囲の位置を補正するようにする。このようにすると、スプリット指標が精度良く検出されて、電子的なフォーカス指標が好適にモニタ上に好適に表示されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】眼底撮影装置の光学系及び制御系の概略構成図である。
【図２】眼底のフォーカス状態の説明図である。
【図３】モニタに表示される前眼部像の例である。
【図４】モニタに表示される眼底像の例である。
【図５】位置補正が無い場合の検出範囲とスプリット指標との関係の説明図である。
【図６】位置補正が有る場合の検出範囲とスプリット指標との関係の説明図である。
【図７】フォーカス合わせの動作手順を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 照明光学系
３０ 眼底観察・撮影光学系
３２ フォーカシングレンズ
３５、３８、６５ 二次元撮像素子
４０ スプリット指標投影光学系
４１ 光源
４９ 駆動機構
５０ アライメント指標投影光学系
６０ 前眼部観察光学系
７０ 固視標呈示光学系
８０ 制御部
８５ メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者眼の眼底を照明するための眼底照明光学系と、
前記眼底に対して一対の光学的なスプリット指標を投影するための光源を備えると共に、駆動機構により光軸方向に移動可能に設けられたフォーカシングレンズによって前記眼底上での前記スプリット指標の合致状態が調節されるスプリット指標投影光学系と、
該スプリット指標投影光学系により前記眼底に投影された前記スプリット指標像と眼底像とが撮像される撮像素子を備える眼底撮影光学系と、
前記撮像素子により検出された前記スプリット指標像の分離状態に基づき前記駆動機構を駆動させてフォーカシングレンズを光軸方向に移動させることで前記眼底のフォーカス合わせを行う制御手段と、
を備える眼底撮影装置において、
前記スプリット指標像の検出のために用いられる前記撮像素子上の局所領域を，前記フォーカシングレンズの位置に対応付けた検出範囲位置情報として記憶する記憶部を備え、
前記制御手段は、前記フォーカシングレンズの位置と前記記憶手段に記憶された前記検出範囲位置情報とに基づき，前記撮像素子上での前記スプリット指標像の検出範囲を設定することを特徴とする眼底撮影装置。
【請求項２】
請求項１の眼底撮影装置において、
前記検出範囲位置情報は、正視眼の被検者眼に対して前記フォーカシングレンズの位置を光軸上で移動させたときの前記被検者眼に対する画角変化に基づく前記スプリット指標像の投影位置の移動量に基づき決定されることを特徴とする眼底撮影装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の眼底撮影装置は、
光源から出射された赤外光で照明された前眼部からの反射光を受光して前眼部観察像を得るための前眼部観察光学系を有し、
前記制御手段は、前記モニタに前記前眼部観察像が表示されている状態では、前記眼底照明光学系による眼底への照明を行わない，又は減衰させた状態で前記スプリット指標投影光学系による前記スプリット指標像の投影を行って前記撮像素子上での前記スプリット指標像の受光位置を求めることにより前記検出範囲を設定することを特徴とする眼底撮影装置。
【請求項１】
被検者眼の眼底を照明するための眼底照明光学系と、
前記眼底に対して一対の光学的なスプリット指標を投影するための光源を備えると共に、駆動機構により光軸方向に移動可能に設けられたフォーカシングレンズによって前記眼底上での前記スプリット指標の合致状態が調節されるスプリット指標投影光学系と、
該スプリット指標投影光学系により前記眼底に投影された前記スプリット指標像と眼底像とが撮像される撮像素子を備える眼底撮影光学系と、
前記撮像素子により検出された前記スプリット指標像の分離状態に基づき前記駆動機構を駆動させてフォーカシングレンズを光軸方向に移動させることで前記眼底のフォーカス合わせを行う制御手段と、
を備える眼底撮影装置において、
前記スプリット指標像の検出のために用いられる前記撮像素子上の局所領域を，前記フォーカシングレンズの位置に対応付けた検出範囲位置情報として記憶する記憶部を備え、
前記制御手段は、前記フォーカシングレンズの位置と前記記憶手段に記憶された前記検出範囲位置情報とに基づき，前記撮像素子上での前記スプリット指標像の検出範囲を設定することを特徴とする眼底撮影装置。
【請求項２】
請求項１の眼底撮影装置において、
前記検出範囲位置情報は、正視眼の被検者眼に対して前記フォーカシングレンズの位置を光軸上で移動させたときの前記被検者眼に対する画角変化に基づく前記スプリット指標像の投影位置の移動量に基づき決定されることを特徴とする眼底撮影装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の眼底撮影装置は、
光源から出射された赤外光で照明された前眼部からの反射光を受光して前眼部観察像を得るための前眼部観察光学系を有し、
前記制御手段は、前記モニタに前記前眼部観察像が表示されている状態では、前記眼底照明光学系による眼底への照明を行わない，又は減衰させた状態で前記スプリット指標投影光学系による前記スプリット指標像の投影を行って前記撮像素子上での前記スプリット指標像の受光位置を求めることにより前記検出範囲を設定することを特徴とする眼底撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１９２０９５（Ｐ２０１２−１９２０９５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９６９３（Ｐ２０１１−５９６９３）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００１３５１８４）株式会社ニデック (745)
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００１３５１８４）株式会社ニデック (745)
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