JP5122504B2

JP5122504B2 - 眼科撮影装置

Info

Publication number: JP5122504B2
Application number: JP2009048508A
Authority: JP
Inventors: 俊文角谷
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2029-03-02
Also published as: US8246169B2; DE102010009838A1; US20100220287A1; JP2010200916A

Description

本発明は、被検眼の所定部位における正面画像を得る眼科撮影装置に関する。

被検眼の所定部位（眼底、前眼部、等）上でレーザ光を走査させ、その反射光を受光することにより所定部位における正面画像を取得する眼科撮影装置が知られている。この装置においては、例えば、単色のレーザ光を発する光源として、赤外光源、赤色光源、緑色光源、青色光源がそれぞれ設けられており、目的に応じて発光させるレーザ光源を切換可能な構成となっている。

特開平７−１３６１２７号公報

しかしながら、従来の装置の場合、各レーザ光源がそれぞれ搭載された構成であったため、装置構成が複雑となっていた。また、取得される画像の色は、設置されたレーザ光源に対応する色に限定されていた。

本発明は、上記従来技術を鑑み、被検眼の所定部位におけるハイパースペクトル画像又はマルチスペクトル画像を好適に取得できる眼科撮影装置を提供することを技術課題とする。

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。

（１）
超短パルス光源を有し，少なくとも可視光領域におけるレーザ光を生成可能なレーザ出射部と、前記レーザ出射部から照射された前記レーザ光を被検眼の所定部位上で走査させる光スキャナと、を有し、該レーザ出射部から出射されたレーザ光を被検眼の所定部位に照射する照射光学系と、
前記レーザ光による被検眼の所定部位からの反射光を受光する受光素子を有する受光光学系と、
前記レーザ出射部を制御して前記レーザ光の中心波長を少なくとも可視光領域にて連続的に走査させるとともに，前記レーザ出射部から出射される前記レーザ光の中心波長の走査に対応付けて前記光スキャナの駆動を制御してレーザ光の照射位置を移動させる制御手段と、
前記受光素子から出力される受光信号を前記レーザ光の所定の中心波長毎に対応付けし、各照射位置での可視域でのスペクトルデータを得る画像処理部であって、青緑赤に加えて、青、緑、赤の間に存在する中間色を含むスペクトルデータを得る画像処理部と、
を備えることを特徴とする。
（２）
超短パルス光源を有し，少なくとも赤外光領域の波長領域におけるレーザ光を生成可能なレーザ出射部と、前記レーザ出射部から照射された前記レーザ光を被検眼の所定部位上で走査させる光スキャナと、を有し、該レーザ出射部から出射されたレーザ光を被検眼の所定部位に照射する照射光学系と、
前記レーザ光による被検眼の所定部位からの反射光を受光する受光素子を有する受光光学系と、
前記レーザ出射部を制御して前記レーザ光の中心波長を少なくとも赤外光領域にて連続的に走査させるとともに，前記レーザ出射部から出射される前記レーザ光の中心波長の走査に対応付けて前記光スキャナの駆動を制御してレーザ光の照射位置を移動させる制御手段と、
前記受光素子から出力される受光信号を前記レーザ光の所定の中心波長毎に対応付けし、各照射位置での赤外域でのスペクトルデータを得る画像処理部と、
を備えることを特徴とする。
（３）
（１）〜（２）のいずれかの眼科撮影装置において、
画像処理部は、各照射位置で得られたスペクトルデータに基づいて被検眼の所定部位におけるハイパースペクトル画像又はマルチスペクトル画像を取得することを特徴とする。
（４）
（３）の眼科撮影装置において、
表示モニタと、
前記画像処理部によって取得された前記スペクトル画像に基づいて被検眼の所定部位における正面画像を前記表示モニタ上に表示する表示制御手段であって、各中心波長に対応づけられた受光信号における少なくとも２波長以上の受光信号を画素毎に合成し，合成画像として表示する表示制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、被検眼の所定部位におけるハイパースペクトル画像又はマルチスペクトル画像を好適に取得できる。

本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本実施形態に係る眼科撮影装置の光学系を示した図である。なお、以下では、眼底撮影装置を例に説明する。

被検眼眼底に測定光を照射するための照射光学系１は、レーザ光を出射するレーザ出射部２０と、レーザ照射部２０から出射された測定光を被検眼眼底上で走査させる走査光学系（光スキャナ）４０と、を有する。また、照射光学系１には、レーザ出射部２０から出射された光を被検眼眼底に導くための各種光学部材（レンズ３〜凹面ミラー１０）が設けられる。

照射光学系１において、出射部２０から出射されたレーザ光は、ホールミラー２の開口部を通り、レンズ３を介した後、ミラー４、ミラー５、凹面ミラー６にて反射され、ガルバノミラー７に向かう。ガルバノミラー７にて反射された光束は、凹面ミラー８、ガルバノミラー９、凹面ミラー１０にて反射された後、被検眼眼底に照射される。なお、ミラー４、５は、図１に示す矢印方向に移動可能とされ、光路長が変化されることによりフォーカス調整（視度補正）が行われる。

ガルバノミラー７の駆動によってレーザ光が眼底上で水平（Ｘ軸）方向に偏向され、ガルバノミラー９の駆動によってレーザ光が眼底上で鉛直（Ｙ軸）方向に偏向される。これにより、レーザ光が眼底上で二次元的に（図示するＸＹ軸方向に）走査される。なお、ガルバノミラー７及びガルバノミラー９は、駆動部４２によって駆動される。なお、ガルバノミラー７の代わりにポリゴンミラーを用いるようにしてもよい。また、走査光学系４０としては、上記ミラータイプに限るものではなく、ウェッジプリズム、音響光学光偏向素子（ＡＯＤ）、電気光学光偏向素子（ＥＯＤ）、等を用いるようにしてもよい。

出射部２０には、可視光波長領域における波長可変短パルス光を生成可能な波長可変短パルス発生装置が用いられる。出射部２０は、超短パルス光源２１と、超短パルス光源２１に接続される光強度調整器２２と、光強度調整器２２に接続される光ファイバ２３と、を有する。光強度調整器２２は、制御部３０に接続され、超短パルス光源２１から出力されるパルス光の出力を調整するために用いられる。また、光ファイバ２３としては、励起光の波長で異常分散を示す偏波保持ファイバーを用いることができる。

出射部２０には、可視光透過・赤外光反射のダイクロイックミラー２５と、観察用に用いられる赤外レーザ光源２７と、が配置されている。光源２７から出射された光は、ダイクロイックミラー２５にて反射された後、ホールミラー２〜凹面ミラー１０の光路を介して、被検眼眼底に照射される。

超短パルス光源２１の出力を光強度調整器２２に通し、光ファイバ２３に入射すると、光ファイバ２３における非線形光学効果（ここではソリトン効果とラマン散乱の効果）によって波長可変超短パルス光が生成される。

超短パルス光の波長シフト量は、光ファイバ２３の長さや励起光の強度に依存するため、これらのパラメータを調整することで、波長のシフト量を制御できる。そして、可視光領域が可変波長領域（例えば、λ＝３８０ｎｍ〜７６０ｎｍ）となるように設定される。この場合、波長可変超短ソリトンパルスの時間幅を短くし、かつピーク強度を高くしてやることにより、３次の非線形効果によって波長が１／３の第３高調波を発生させ、これを利用して可視光領域の波長を得ることができる。

被検眼眼底にて反射された測定光を受光する受光光学系１５は、眼底上におけるレーザ光の焦点位置と略共役な位置（眼底と略共役位置）に配置された共焦点開口（例えば、ピンホール板）１２と、共焦点開口１２を通過した測定光を受光する受光素子１４と、を有する。また、受光光学系１５には、レーザ出射部２０による眼底反射光を受光素子１４に導くための各種光学部材（凹面ミラー１０〜レンズ１３）が設けられている。

受光光学系１５において、被検眼眼底上で走査されるレーザ光による反射光は、前述した照射光学系を逆に辿り、略瞳共役位置に配置されたホールミラー２にて反射される。ホールミラー２にて反射した反射光は、レンズ１１を介して、共焦点開口１２の開口に焦点を結ぶ。そして、共焦点開口１２を通過した反射光は、レンズ１３を介して受光素子１４に受光される。

次に、制御系について説明する。制御部３０は、装置全体の制御を行う。また、制御部３０には、超短パルス光源２１、光強度調整器２２、ガルバノミラー７、ガルバノミラー９、受光素子１４、駆動部４２、スイッチ部３２、画像処理部３３、メモリ（記憶部）３５、モニタ３４、等が接続されている。ここで、画像処理部３３は、受光素子１４から出力される受光信号を基に眼底画像を形成できる。モニタ３４は、画像処理部３３にて形成された眼底画像を表示できる。スイッチ部３２には、装置の各種設定を行うための各種スイッチが配置されており、例えば、撮影開始のトリガ信号を出力するための撮影開始スイッチ、フォーカスを調整するためのフォーカススイッチ、等が設けられている。

以上のような構成を有する眼底撮影装置において、その動作について説明する。装置の電源が投入されると、制御部３０は、光源２７を点灯させ、被検眼眼底に向けて観察用の照明光を照射する。検者は図示なきジョイスティック等を用いて装置を駆動させて、被検眼の眼底にレーザ光が照射され、所望する画像がモニタ３４に表示されるように、アライメントを行う。

画像処理部３３は、ガルバノミラー７及びガルバノミラー９による走査範囲における眼底からの反射光によって得られる受光素子１４からの受光信号を画像データとして逐次並べ、モニタ３４の表示領域における最上部から横方向に一列に表示していく（図２参照）。

ここで、制御部３０は、ガルバノミラー９を所定角度に維持させた状態で、所定の走査範囲においてガルバノミラー７を所定方向に回転させることにより、一列分の画像データを得る。そして、制御部３０は、ガルバノミラー９を所定量回転させると共に、ガルバノミラー７を走査開始時の反射角度まで戻した後、再度ガルバノミラー７を所定方向に回転させることにより次の走査ラインにおける画像データを得る。ここで、画像処理部３３は、受光素子１４から出力される一列分の画像データを、先に表示した一列分の画像データの一段下の行に並べていく。画像処理部３３は、このような処理を順次行うことにより、２次元的に走査した被検眼眼底の撮影範囲を一枚の画像（１フレーム分の画像）として取得する。また、制御部３０は、１フレーム分の画像が取得されると、ガルバノミラー９を走査開始時の反射角度まで戻し、再び同じようにレーザ光を上から下に向かって走査するように駆動制御する。

制御部３０は、上記のように取得される赤外眼底画像をモニタ３４に表示する。検者はこの像を見て撮影部位、アライメントやピントの状態を確認する。被検眼と装置とが適正な位置関係となっていれば、検者はスイッチ部３２に設けられた撮影開始スイッチを押す。

撮影開始のトリガ信号が出力されると、制御部３０は、出射部２０を用いたハイパースペクトル画像（又はマルチスペクトル画像）の取得を開始する。ここで、制御部３０は、光強度調整器２２を制御し、レーザ光の中心波長を所定の可視光領域にて連続的に走査させるとともに，出射部２０から出射されるレーザ光の波長の走査に対応付けて駆動部４２の駆動を制御してレーザ光の照射位置を二次元的に移動させる。そして、制御部３０は、各照射位置（焦点位置）におけるスペクトルデータを含む受光信号を受光素子１４から取得する。

図３は各照射位置にてスペクトルを取得する際の動作の具体例を示す図である。制御部３０は、眼底上における出射光の各照射位置（焦点位置）において、所定の可視光領域でのスペクトルデータが受光素子１４にて検出されるように、制御部３０は、所定の可視光領域における波長走査と照射位置の制御を同期させる。この場合、例えば、制御部３０は、照射位置を変えるためにミラー７の角度を所定量変化させる際の時間（周波数）に合わせて所定の可視光領域での波長走査を行う。

駆動部４２によって第１の照射位置が設定されると、制御部３０は、光強度調整器２２を用いて励起光の強度を経時的に変化させることにより，出射部２０から出射されるパルス光の色を所定の波長領域にて経時的に変化させる。制御部３０は、励起光の強度を連続的（段階的な変化も含む）に変化させ、出射光の色を連続的に変化させることにより、可視光領域における連続的なスペクトルデータを取得できる。

この場合、連続的なスペクトルデータを得るべく、可視光領域において出射光の波長が１０〜２０ｎｍ毎に変化されるのが好ましい。また、制御部３０は、出射光の半値幅（例えば、約２０ｎｍ）に対応するステップにて出射光の中心波長をシフトさせることにより、連続的なスペクトルデータが効率よく取得できる。

以上のようにして、出射部２０から出射される光の波長が変化されると、これに対応する眼底反射光が逐次受光素子１４に受光される。この場合、受光素子１４から出力される受光信号は、画像処理部３３によってレーザ光の所定の波長毎に対応付けされ、スペクトルデータ（出射波長毎の信号強度）として取得される。この場合、受光素子１４から出力される受光信号と調整器２２による波長可変データとが対応づけされることによって、波長毎の受光信号が得られる。

そして、第１の照射位置におけるスペクトルデータが取得されたら、制御部３０は、駆動部４２の駆動を制御し、出射光の照射位置を第２の照射位置に設定する。そして、制御部３０は、第１の照射位置と同様に、出射光の波長を変化させ、第２の照射位置におけるスペクトルデータを取得する。このようにして、制御部３０は、眼底画像の各画素位置でのスペクトルデータが得られるように、レーザ出射部２０及び駆動部４２を制御する。なお、各照射位置は、二次元な眼底画像が形成される際の一画素分に対応するものとして考えることができる。したがって、制御部３０は、スペクトルデータが所定の画素単位で取得できるように、出射部２０から出射される光を二次元的に走査させればよい。

また、各照射位置でのスペクトルを得る場合、ミラーの角度を固定させることによって照射位置を固定させた状態でスペクトルを取得する他、所定速度でミラーの角度が変化された状態で所定の微小領域におけるスペクトルを取得する構成（例えば、ポリゴンミラー使用時）も含まれる。

なお、画像処理部３３は、各照射位置にて取得されるスペクトルデータを二次元画像における各画素位置に対応付けした形式にて、メモリ３５に記憶させる。これにより、画素毎にスペクトル情報が含まれる眼底のハイパースペクトル画像が取得できる。なお、取得されたスペクトルデータに基づいて、波長毎の二次元画像データを取得し、波長毎の眼底画像がメモリ３５に記憶されるようにしてもよい。

次に、制御部３０は、メモリ３５に記憶されたハイパースペクトル画像に基づく眼底画像をモニタ３４に表示する。この場合、制御部３０は、メモリ３５に記憶されたハイパースペクトル画像に基づいて，各波長に対応づけられた受光信号における少なくとも２波長以上の受光信号を画素毎に合成し、その合成画像をモニタ３４に表示する。例えば、制御部３０は、各波長に対応づけられた受光信号を所定の可視光領域に関して連続的に合成し、所定の可視領域を連続的にカバーしたカラー眼底画像をモニタ３４上に表示するようにしてもよい。また、制御部３０は、互いに異なる任意の波長の受光信号に基づく画像同士（少なくとも２波長）を合成した画像を表示するようにしてもよい。また、制御部３０は、上記のように取得されたハイパースペクトル画像に基づく各種解析を行い、解析結果をモニタ３４に表示してもよい。

上記のような構成とすれば、被検眼眼底のハイパースペクトル画像を共焦点画像として取得できるため、種々の波長の分光情報を持った解像度の高い眼底画像を取得できる。この場合、ＲＧＢの単色レーザ光源を用いて取得される眼底画像より多くの情報が取得できるため、精密な解析が可能となる。

また、波長毎のデータを合成しハイパースペクトル画像に基づく眼底画像をモニタ３４上に表示することにより、カラー眼底画像をより正確な色にて表現できる。この場合、ＲＧＢの単色レーザによる各眼底画像同士を合成させた画像よりも正確に眼底の状態を表現できる。

なお、上記構成においては、１画素毎に波長を連続的に走査しながら眼底のハイパースペクトル画像を得るものとしたが、眼底画像が取得されるフレームレートに合わせて出射波長を逐次走査させるようにしてもよい。この場合、制御部３０は、出射部２０からの出射光を第１の波長に設定した状態にて、駆動部４２の駆動を制御し、第１の波長に対応する受光信号に基づく眼底画像を得る。次に、制御部３０は、出射部２０からの出射光を第２の波長に設定し、第２の波長に対応する受光信号に基づく眼底画像を得る。このようにして、眼底画像が取得される毎に出射波長を連続的に変化させ、所定の可視光領域にて出射光の波長を連続的に走査させることにより、ハイパースペクトル画像が得られる。

なお、取得されるスペクトルデータとしては、取得される波長帯の幅が広く、各波長の間隔が密であることが好ましいが、青色、緑色、赤色の間に存在する中間色に対応する分光データに基づくマルチスペクトル画像が取得される構成であれば、一定の効果が得られる。

なお、上記構成においては、波長走査が可能な出射部２０とは別に、光源２７を設けるものとしたが、可視光領域と赤外領域において波長変化が可能な出射部２０を設けるよにしてもよい。この場合、制御部３０は、観察モードに設定された場合、赤外光を被検眼眼底に向けて出射し、分光画像取得モードにおいて、可視光を被検眼眼底に向けて出射し、可視領域における波長走査を行うようにしてもよい。

また、超短パルス光源を有し赤外光領域における波長可変レーザ光を生成可能なレーザ出射部を照射光学系１に設け、そのレーザ出射部を制御して赤外領域におけるハイパースペクトル画像又はマルチスペクトル画像を取得するようにしてもよい。制御部３０は、可視光と同様に、レーザ出射部を制御してレーザ光の中心波長を所定の赤外光領域にて連続的に走査させるとともに，レーザ出射部から出射されるレーザ光の波長の走査に対応付けて光走査部の駆動を制御してレーザ光の照射位置を二次元的に移動させる。

本実施形態に係る眼科撮影装置の光学系を示した図である。１フレーム分の画像を得る際のレーザ光の走査について説明する図である。各照射位置にてスペクトルを取得する際の動作の具体例を示す図である。

１照射光学系
７ガルバノミラー
９ガルバノミラー
１４受光素子
１５受光光学系
２０レーザ出射部
２１超短パルス光源
３０制御部
３３画像処理部
４０走査光学系
４２駆動部

Claims

超短パルス光源を有し，少なくとも可視光領域におけるレーザ光を生成可能なレーザ出射部と、前記レーザ出射部から照射された前記レーザ光を被検眼の所定部位上で走査させる光スキャナと、を有し、該レーザ出射部から出射されたレーザ光を被検眼の所定部位に照射する照射光学系と、
前記レーザ光による被検眼の所定部位からの反射光を受光する受光素子を有する受光光学系と、
前記レーザ出射部を制御して前記レーザ光の中心波長を少なくとも可視光領域にて連続的に走査させるとともに，前記レーザ出射部から出射される前記レーザ光の中心波長の走査に対応付けて前記光スキャナの駆動を制御してレーザ光の照射位置を移動させる制御手段と、
前記受光素子から出力される受光信号を前記レーザ光の所定の中心波長毎に対応付けし、各照射位置での可視域でのスペクトルデータを得る画像処理部であって、青緑赤に加えて、青、緑、赤の間に存在する中間色を含むスペクトルデータを得る画像処理部と、
を備えることを特徴とする眼科撮影装置。
超短パルス光源を有し，少なくとも赤外光領域の波長領域におけるレーザ光を生成可能なレーザ出射部と、前記レーザ出射部から照射された前記レーザ光を被検眼の所定部位上で走査させる光スキャナと、を有し、該レーザ出射部から出射されたレーザ光を被検眼の所定部位に照射する照射光学系と、
前記レーザ光による被検眼の所定部位からの反射光を受光する受光素子を有する受光光学系と、
前記レーザ出射部を制御して前記レーザ光の中心波長を少なくとも赤外光領域にて連続的に走査させるとともに，前記レーザ出射部から出射される前記レーザ光の中心波長の走査に対応付けて前記光スキャナの駆動を制御してレーザ光の照射位置を移動させる制御手段と、
前記受光素子から出力される受光信号を前記レーザ光の所定の中心波長毎に対応付けし、各照射位置での赤外域でのスペクトルデータを得る画像処理部と、
を備えることを特徴とする眼科撮影装置。
請求項１〜２のいずれかの眼科撮影装置において、
画像処理部は、各照射位置で得られたスペクトルデータに基づいて被検眼の所定部位におけるハイパースペクトル画像又はマルチスペクトル画像を取得することを特徴とする眼科撮影装置。
請求項３の眼科撮影装置において、
表示モニタと、
前記画像処理部によって取得された前記スペクトル画像に基づいて被検眼の所定部位における正面画像を前記表示モニタ上に表示する表示制御手段であって、各中心波長に対応づけられた受光信号における少なくとも２波長以上の受光信号を画素毎に合成し，合成画像として表示する表示制御手段と、を備えることを特徴とする眼科撮影装置。