JP7593864B2 - 眼科装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検眼の被観察部位の一部を照明する照明光を偏向可能な眼科装置及び制御方法に関する。

被検眼の眼底の撮影を行うスリットスキャン方式の眼底カメラ（眼科装置）が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の眼底カメラは、光スキャナを用いて眼底に照射するスリット光（照明光）を偏向させながら、眼底内で移動するスリット光の照明領域からの戻り光を、ローリングシャッタ機能を有するＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型の撮像素子で撮像する。これにより、散乱光の影響を抑えた眼底像が得られる。

このような眼底カメラでは、眼底の撮影を開始する前にこの眼底に対する眼底カメラの合焦状態（合焦状況ともいう）を評価し、この評価結果に基づき眼底カメラを眼底に合焦させるべく合焦制御（フォーカス調整）を行う必要がある。

例えば特許文献２に記載の眼底カメラでは、眼底に対してスプリット指標光を照射し、眼底からのスプリット指標光の戻り光を検出器で検出した検出結果に基づき、眼底カメラの合焦状態の評価と合焦制御とを行う。

特許文献３に記載の眼科装置（オートレフケラトメータ）では、眼底に対してリング照明光を照射し、眼底からのリング照明光の戻り光を検出器で検出した検出結果に基づき、眼科装置の合焦状態の評価と合焦制御とを行う。さらに特許文献４に記載の眼科装置（オートレフケラトメータ）では、眼底像のコントラストを指標にして、眼底に対する眼科装置の合焦状態の評価と合焦制御とを行う。

特許第５７３５２１１号公報 特許第６５１８０５４号公報 特開２０１４－１０８３１０号公報 特開２０１６－１５９０７１号公報

ところで、眼底カメラの合焦状態の評価するために、スリットスキャン方式の眼底カメラに対して上記特許文献２又は特許文献３に記載の方法を適用する場合には、眼底カメラにスプリット指標光又はリング照明光を出射する照明系を別途設ける必要があり、コストが増加する。

また、スリットスキャン方式の眼底カメラに対して上記特許文献４に記載の方法を適用する場合には照明系を別途設ける必要はない。しかしながら、眼底カメラでは、合焦状態評価用の照明光として眼の感度が小さい赤外光（近赤外光）が一般的に用いられるので、合焦状態評価用の眼底像のコントラストが低くなってしまう。その結果、眼底像のコントラストを指標とした合焦状態の評価を行った場合に、その精度が低下或いは評価に失敗するおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、低コストで且つ精度よく被観察部位に対する眼科装置の合焦状態を評価可能な眼科装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するための眼科装置は、被検眼の被観察部位の一部に照明光を照射する照明系と、照明系から被観察部位に照射される照明光を偏向して、被観察部位内で照明光の照明領域を移動させる光スキャナと、光スキャナが照明光を偏向している間、照明光の偏向に応じて被観察部位内で移動する照明領域からの戻り光を検出する検出器を有する受光系と、光スキャナを制御して被観察部位内で照明領域を固定した状態で、照明領域からの戻り光を検出器に検出させる合焦確認制御を実行する合焦確認制御部と、を備える。なお、ここでいう戻り光は、被観察部位の照明領域或いはその付近の領域から戻ってくる光であり、照明光の反射光、照明光の散乱光、照明光が励起する蛍光及びその散乱光などが含まれる。

本発明の他の態様に係る眼科装置において、戻り光の光路に設けられたフォーカス光学系と、合焦確認制御で検出器が検出した戻り光の検出信号に基づき、フォーカス光学系の合焦制御を行う合焦制御部と、を備える。

本発明の他の態様に係る眼科装置において、検出信号に基づき、被観察部位に対する照明系及び受光系の合焦状態を示す合焦評価画像を生成する画像生成部を備え、合焦制御部が、画像生成部が生成した合焦評価画像に基づき、合焦制御を行う。

本発明の他の態様に係る眼科装置において、フォーカス光学系がフォーカスレンズを有し、フォーカスレンズの互いに異なる複数のレンズ位置ごとに、合焦確認制御部及び画像生成部を繰り返し作動させる繰り返し制御部を備え、合焦制御部が、画像生成部が生成したレンズ位置ごとの合焦評価画像に基づき、合焦制御を行う。

本発明の他の態様に係る眼科装置において、検出器が、戻り光が入射する受光面を有し、照明領域の移動に応じて受光面内で移動する戻り光の入射領域に対して、受光面内で戻り光を検出する局所的な受光領域を追従させながら、受光領域での戻り光の検出を連続して行う第１動作モードと、受光面内で受光領域を予め定められた移動経路に沿って移動させる第２動作モードと、を有し、合焦確認制御で光スキャナにより固定された照明領域からの戻り光が、受光領域の移動経路の途中に入射し、合焦確認制御部が、検出器を第２動作モードで駆動する。

本発明の他の態様に係る眼科装置において、検出器が、戻り光が入射する受光面を有し、照明領域の移動に応じて受光面内で移動する戻り光の入射領域に対して、受光面内で戻り光を検出する局所的な受光領域を追従させながら、受光領域での戻り光の検出を連続して行う第１動作モードと、光スキャナにより固定された照明領域からの戻り光を検出可能な受光面内の位置に受光領域を固定する第３動作モードと、を有し、合焦確認制御部が、検出器を第３動作モードで駆動する。

本発明の他の態様に係る眼科装置において、照明系の光軸に垂直で且つ互いに直交する方向を第１方向及び第２方向とした場合に、照明系が、照明光として第１方向に平行なスリット光を被観察部位に照射し、光スキャナが、スリット光を第２方向に偏向する。

本発明の他の態様に係る眼科装置において、照明系に設けられ、被検眼の前眼部と光学的共役関係にある絞りであって且つ照明系の照明光軸に対して偏心した位置に複数の開口が設けられている絞りを備える。

本発明の目的を達成するための眼科装置の制御方法は、被検眼の被観察部位の一部に照明光を照射する照明系と、照明系から被観察部位に照射される照明光を偏向して、被観察部位内で照明光の照明領域を移動させる光スキャナと、光スキャナが照明光を偏向している間、照明光の偏向に応じて被観察部位内で移動する照明領域からの戻り光を検出する検出器を有する受光系と、を備える眼科装置の制御方法において、光スキャナを制御して被観察部位内で照明領域を固定した状態で、照明領域からの戻り光を検出器に検出させる合焦確認制御ステップを有する。

本発明は、低コストで且つ精度よく被観察部位に対する眼科装置の合焦状態を評価することができる。

眼底カメラの概略図である。 制御装置の機能ブロック図である。 スリットスキャン撮影時の眼底（符号３Ａ参照）と撮像素子の受光面（符号３Ｂ参照）とを対比した説明図である。 画像生成部により生成される眼底像の一例を示した説明図である。 合焦時に被検眼に入射する光束の光線図（符号５Ａ参照）、及び前眼部に入射する光束の正面図（符号５Ｂ参照）を示した説明図である。 符号６Ａ，６Ｂは、非合焦時に被検眼に入射する光束の光線図を示した説明図である。 合焦時に合焦確認制御が実行された際の眼底（符号７Ａ参照）と撮像素子の受光面（符号７Ｂ参照）とを対比した説明図である。 非合焦時に合焦確認制御が実行された際の眼底（符号８Ａ参照）と撮像素子の受光面（符号８Ｂ参照）とを対比した説明図である。 合焦時に画像生成部により生成される合焦評価画像の一例を示した説明図である。 非合焦時に画像生成部により生成される合焦評価画像の一例を示した説明図である。 眼底カメラによるスリットスキャン方式の眼底撮影処理、特に合焦確認制御の流れを示すフローチャートである。 合焦確認制御時の合焦確認制御部による撮像素子の駆動の変形例を説明するための説明図である。 合焦確認制御時の眼底に対する照明光の照射位置の変形例（符号XIIIA参照）と、合焦評価画像（符号XIIIB参照）との対応関係を示した説明図である。 照明系から被検眼の前眼部に対して２経路から入射する光束の他の例の正面図である。

［眼底カメラの全体構成］
図１は、本発明の眼科装置に相当する眼底カメラ１０の概略図である。なお、図中の互いに直交するＸＹＺ方向のうちで、Ｘ方向は被検者を基準とした左右方向（被検眼Ｅの眼幅方向）であり、Ｙ方向は上下方向であり、Ｚ方向は被検者に近づく前方向と被検者から遠ざかる後方向とに平行な前後方向（作動距離方向ともいう）である。

図１に示すように、眼底カメラ１０は、本発明の眼科装置に相当するものであり、スリットスキャン方式で被検眼Ｅの眼底Ｅｆの撮影（以下、スリットスキャン撮影と略す）を行う。この眼底カメラ１０は、大別してカメラヘッド１２（装置本体ともいう）と操作部１４と表示部１６と制御装置１８とを備える。

カメラヘッド１２には、詳しくは後述するが、スリットスキャン撮影に必要な各種光学系等が設けられている。また、図示は省略するがカメラヘッド１２は、不図示の駆動機構によりＸＹＺ方向に相対移動可能に保持されている。これにより、被検眼Ｅに対してカメラヘッド１２がＸＹＺ方向に相対移動可能になるので、被検眼Ｅに対するカメラヘッド１２のアライメントが可能になる。

操作部１４は、スリットスキャン撮影の撮影開始操作、カメラヘッド１２のＸＹＺ方向の移動操作、眼底カメラ１０の設定操作などの眼底カメラ１０の各種操作の入力を受け付ける。

表示部１６は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の公知の各種ディスプレイが用いられる。この表示部１６は、後述の制御装置１８が生成した眼底Ｅｆの観察像（正面画像）である眼底像Ｄ、及び各種の設定画面等を表示する。

制御装置１８は、各種の演算処理及び制御処理等を実行するコンピュータ等の演算処理装置である。この制御装置１８には、カメラヘッド１２、操作部１４、及び表示部１６が接続されている。制御装置１８は、操作部１４に入力された操作指示に基づき、カメラヘッド１２及び表示部１６の各部の動作を統括制御する。制御装置１８は、カメラヘッド１２のアライメントと、眼底Ｅｆに対する照明系２０及び受光系４０の合焦状態を示す合焦評価画像ＤＳ（図９参照）の撮影を行う合焦確認制御と、フォーカス光学系３６の合焦制御と、カメラヘッド１２による眼底Ｅｆのスリットスキャン撮影と、眼底像Ｄの生成及び表示と、を含む各種制御及び処理を実行する。

［カメラヘッドの構成］
カメラヘッド１２は、照明系２０と、光スキャナ３０と、受光系４０と、を備える。

照明系２０は、後述の光スキャナ３０を介して、眼底Ｅｆの一部に照明光ＬＳ（スリット光）を照射する。この照明系２０は、光源２２と絞り２４とスリット開口絞り２６と照明系レンズ２８とレンズ３１と光路分割材３４と対物レンズ３８とを備える。なお、絞り２４、光スキャナ３０、光路分割材３４、及び被検眼Ｅの前眼部Ｅａが光学的共役関係にある。

光源２２は、照明光Ｌを出射する。この照明光Ｌとしては、眼底Ｅｆのスリットスキャン撮影時には可視光が用いられ、後述の合焦確認制御時には被検眼Ｅの感度が小さい赤外領域（近赤外領域を含む）の光である赤外光が用いられる。なお、合焦確認制御時にも可視光を用いてもよい。この光源２２には、レーザ光源、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源、白色ＬＥＤ光源、レーザ励起白色光源などが用いられるが、この限りではない。

絞り２４は、被検眼Ｅの前眼部Ｅａ（角膜や虹彩）と光学的共役関係にある、或いはほぼ光学的共役的関係にある、絞り（例えば虹彩絞りや水晶体前面絞り等）を含むがこの限りではない。この絞り２４は、光源２２の中心軸を中心として対称な一対の開口２４ａを有する遮光部材である。なお、開口２４ａは、光源２２の中心軸に対して偏心した位置に複数設けられていればその数及び配置は特に限定されない。絞り２４を通過した照明光Ｌは、スリット開口絞り２６に入射する。

スリット開口絞り２６は、絞り２４から入射した照明光ＬからＸ方向（本発明の第１方向に相当）に平行な照明光ＬＳを生成し、この照明光ＬＳを照明系レンズ２８に向けて出射する。照明光ＬＳは、合焦時に眼底位置及び眼底共役位置でＸ方向に平行なスリット状（スリット光）になる。なお、照明光ＬＳ（スリット光）は、対物レンズ３８（照明系２０）の光軸に垂直であれば特に限定はされない。また、スリット開口絞り２６は、不図示のアクチュエータにより照明光ＬＳの光路に沿って移動自在に設けられている。このスリット開口絞り２６を移動させることで、照明系２０を眼底Ｅｆに対して合焦させることができる。

照明系レンズ２８は、１又は複数のレンズにより構成されており、スリット開口絞り２６から入射した照明光ＬＳを光スキャナ３０に向けて出射する。レンズ３１は、光スキャナ３０により反射された照明光ＬＳを光路分割材３４に向けて出射する。レンズ３１は、光スキャナ３０と光路分割材３４とを光学的共役関係にする。なお、光路分割材３４及び対物レンズ３８については後述する。

なお、照明系２０として、照明光ＬＳを出射可能なプロジェクタを用いてもよい。このプロジェクタとしては、ＬＣＤ方式のプロジェクタ、反射型液晶パネルを用いたＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）方式のプロジェクタ、及びＤＭＤ（Digital Mirror Device）を用いたプロジェクタなどが例として挙げられる。この場合、光スキャナ３０は、固定ミラーに替え、プロジェクタのパターンの変化で光スキャナ３０が行う光走査を模してもよい。

光スキャナ３０は、例えばガルバノミラー、レゾナントミラー、ポリゴンミラー、及びＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等の照明光ＬＳを１次元偏向（走査）可能な偏向機構であり、照明系レンズ２８の光軸とレンズ３１の光軸との交点に配置されている。この光スキャナ３０は、照明系レンズ２８から入射した照明光ＬＳをレンズ３１に向けて反射すると共に、この照明光ＬＳを偏向可能である。

光スキャナ３０による照明光ＬＳの偏光方向及び偏向角度は、制御装置１８によって制御される。そして、光スキャナ３０は、スリットスキャン撮影時には照明光ＬＳを対物レンズ３８の光軸及びスリット光の双方に垂直な方向、ここではＹ方向（本発明の第２方向に相当）に偏向する。

光路分割材３４は、レンズ３１から入射した照明光ＬＳを反射して対物レンズ３８に向けて出射させると共に、対物レンズ３８から入射した後述の戻り光ＬＢを通過させてフォーカス光学系３６に向けて出射する。なお、光路分割材３４は、照明光ＬＳ及び戻り光ＬＢを分割して、照明光ＬＳを対物レンズ３８に向けて反射し且つ戻り光ＬＢをフォーカス光学系３６に向けて出射可能であれば、各種スプリッタを用いることができる。

対物レンズ３８は、光路分割材３４により反射された照明光ＬＳを、被検眼Ｅの前眼部Ｅａ（瞳孔）を通して眼底Ｅｆの一部に照射する。この際に既述の光スキャナ３０により照明光ＬＳがＹ方向に偏向されることで、Ｘ方向に平行な照明光ＬＳ（スリット光）により眼底Ｅｆ内がＹ方向に走査される。そして、照明光ＬＳのＹ方向の偏向が行われている間、照明光ＬＳが照射された被検眼Ｅの眼底Ｅｆからの戻り光ＬＢが、対物レンズ３８及び光路分割材３４を通してフォーカス光学系３６に入射する。

受光系４０は、対物レンズ３８と、光路分割材３４と、フォーカス光学系３６と、受光系レンズ４２と、本発明の検出器に相当するＣＭＯＳ型の撮像素子４４と、を備える。

フォーカス光学系３６は、戻り光ＬＢの光路に沿って移動可能な１又は複数のレンズ（フォーカスレンズ）を備え、制御装置１８の制御の下で眼底カメラ１０（受光系４０）のフォーカス調整を行う。フォーカス光学系３６による受光系４０の合焦と、スリット開口絞り２６による照明系２０の合焦とは、被検眼Ｅのディオプタ（視度）に応じて連動して動く。光路分割材３４からフォーカス光学系３６に入射した戻り光ＬＢは、受光系レンズ４２に入射する。なお、フォーカス光学系３６に、１又は複数のフォーカスレンズを移動自在に設ける代わりに１又は複数の可変焦点レンズを設けてもよく、フォーカス調整の方法は特に限定されない。

受光系レンズ４２は、１又は複数のレンズにより構成されており、フォーカス光学系３６からから入射した戻り光ＬＢを撮像素子４４に集光させる。

撮像素子４４は、受光系レンズ４２からの戻り光ＬＢが入射する受光面４４ａを有し、この受光面４４ａ内で領域ごと（画素ごと、ラインごとを含む）の露光の開始及び終了のタイミングをずらしながら戻り光ＬＢの撮像（受光、検出）を行うローリングシャッタ機能を有する。この撮像素子４４は、スリットスキャン撮影時には、制御装置１８によりローリングシャッタ駆動されることで、光スキャナ３０による照明光ＬＳの偏向に応じて眼底Ｅｆ内で移動する照明光ＬＳの戻り光ＬＢを撮像し、戻り光ＬＢの撮像信号を制御装置１８に出力する。

［制御装置の機能］
図２は、制御装置１８の機能ブロック図である。図２に示すように、制御装置１８の機能は、各種のプロセッサ（Processor）を用いて実現される。各種のプロセッサには、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、及びプログラマブル論理デバイス［例えばＳＰＬＤ（Simple Programmable Logic Devices）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）、及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Arrays）］等が含まれる。なお、制御装置１８の各種機能は、１つのプロセッサにより実現されてもよいし、同種または異種の複数のプロセッサで実現されてもよい。

制御装置１８は、不図示の制御プログラムを実行することで、照明制御部５０、偏向制御部５２、撮像制御部５４、信号取得部５６、画像生成部５８、合焦確認制御部５９、繰り返し制御部６１、合焦制御部６２、及び表示制御部６４として機能する。なお、制御装置１８の「～部」として説明するものは「～回路」、「～装置」、又は「～機器」であってもよい。すなわち、「～部」として説明するものは、ファームウェア、ソフトウェア、及びハードウェアまたはこれらの組み合わせのいずれで構成されていてもよい。

（スリットスキャン撮影）
最初に制御装置１８のスリットスキャン撮影に係る機能について説明を行う。スリットスキャン撮影時には、制御装置１８の照明制御部５０、偏向制御部５２、撮像制御部５４、信号取得部５６、画像生成部５８、及び表示制御部６４が機能する。

照明制御部５０は、光源２２からの照明光Ｌの出射、すなわち照明系２０からの照明光ＬＳの出射を制御する。この照明制御部５０は、スリットスキャン撮影時においては光源２２から照明光Ｌ（可視光）を出射させる。

図３は、スリットスキャン撮影時の眼底Ｅｆ（符号３Ａ参照）と撮像素子４４の受光面４４ａ（符号３Ｂ参照）とを対比した説明図である。図３中の符号Ｒ１Ａは眼底Ｅｆ内での照明光ＬＳの照明領域Ｒ１Ａを示し、符号Ｒ１Ｂは受光面４４ａ内に入射する戻り光ＬＢの入射領域Ｒ１Ｂを示す。また、図３中の符号Ｒ２Ｂは受光面４４ａ内の受光領域Ｒ２Ｂ（アクティブな露光領域）を示し、符号Ｒ２Ａは眼底Ｅｆ内において受光領域Ｒ２Ｂにより撮像される撮像範囲Ｒ２Ａを示す。

なお、図中では撮像範囲Ｒ２Ａの幅が照明領域Ｒ１Ａの幅よりも大きく、受光領域Ｒ２Ｂの幅が入射領域Ｒ１Ｂの幅よりも大きくなっているが、この限りではない。すなわち、眼底Ｅｆ内での照明領域Ｒ１Ａ及び撮像範囲Ｒ２Ａの個々の位置形状と、受光面４４ａ内での入射領域Ｒ１Ｂ及び受光領域Ｒ２Ｂの個々の位置形状とは、図３に示した例に限定されるものではなく適宜変更してもよい（他の図も同様）。

図３及び既述の図２に示すように、偏向制御部５２は、光スキャナ３０による照明光ＬＳの偏向角度を制御する。この偏向制御部５２は、スリットスキャン撮影時には光スキャナ３０を制御して照明光ＬＳをＹ方向に偏向させることで、照明光ＬＳ（スリット光）により眼底Ｅｆ内をＹ方向に走査する。

照明光ＬＳのＹ方向の偏向に応じて眼底Ｅｆ内での照明光ＬＳの照明領域Ｒ１ＡがＹ方向に移動する（図３の符号３Ａ参照）。また、この照明領域Ｒ１Ａの移動に応じて、受光面４４ａ内で戻り光ＬＢの入射領域Ｒ１ＢがＹ方向に移動する（図３の符号３Ｂ参照）。なお、偏向制御部５２による合焦確認制御時の光スキャナ３０の制御については後述する。

撮像制御部５４は、撮像素子４４の駆動を制御する。この撮像制御部５４は、スリットスキャン撮影時において、光スキャナ３０による照明光ＬＳのＹ方向の偏向が行われている間、すなわち眼底Ｅｆ内で照明領域Ｒ１ＡがＹ方向に移動している間、撮像素子４４のローリングシャッタ駆動（本発明の第１動作モードでの駆動）を行う。

具体的には撮像制御部５４は、受光面４４ａ内での入射領域Ｒ１ＢのＹ方向の移動に応じて（同期して）、受光面４４ａ内の入射領域Ｒ１Ｂに対応する位置で局所的な受光領域Ｒ２Ｂによる戻り光ＬＢの撮像を連続的に実行させる。これにより、撮像制御部５４は、受光面４４ａ内でＹ方向に移動する入射領域Ｒ１Ｂに対して受光領域Ｒ２Ｂを追従させながら、受光領域Ｒ２Ｂによる戻り光ＬＢの撮像を連続して実行させる（符号３Ｂ参照）。

換言すると眼底Ｅｆ内では、Ｙ方向に移動する照明領域Ｒ１Ａに対して局所的な撮像範囲Ｒ２Ａを追従させながら、撮像範囲Ｒ２Ａの撮像が撮像素子４４により連続して行われる（符号３Ａ参照）。このようなローリングシャッタ駆動は公知技術であるので、具体的な説明は省略する（上記特許文献１参照）。

信号取得部５６は、不図示の通信インタフェースを介して、撮像素子４４に対して有線接続或いは無線接続されている。信号取得部５６は、スリットスキャン撮影時において、光スキャナ３０による照明光ＬＳの偏向が行われている間、撮像素子４４の受光領域Ｒ２Ｂからの撮像信号（検出信号又は受光信号ともいう）を逐次取得する。

図４は、画像生成部５８により生成される眼底像Ｄの一例を示した説明図である。図４及び既述の図２に示すように、画像生成部５８は、スリットスキャン撮影時において、光スキャナ３０による照明光ＬＳの偏向が行われている間に信号取得部５６が取得した撮像信号に基づき、眼底像Ｄの生成を行う。

表示制御部６４は、表示部１６による表示を制御する。表示制御部６４は、スリットスキャン撮影時には画像生成部５８が生成した眼底像Ｄを表示部１６に表示させる。

（合焦確認制御及び合焦制御）
次に、制御装置１８の合焦確認制御及び合焦制御に係る機能について説明する。本実施形態では、眼底カメラ１０による眼底Ｅｆのスリットスキャン撮影前に、この眼底カメラ１０の既存の構成を利用して、眼底Ｅｆに対する照明系２０及び受光系４０の合焦状態（以下、単に「合焦状態」と略す）を評価する。この際に本実施形態では、眼底Ｅｆに対して照明系２０及び受光系４０が合焦している状態（以下、合焦時という）と、眼底Ｅｆに対して照明系２０及び受光系４０が合焦していない状態（以下、非合焦時という）とにおいて、眼底Ｅｆに対する照明光ＬＳの入射状態が変化することに着目する。

図５は、合焦時に被検眼Ｅに入射する光束の光線図（符号５Ａ参照）、及び前眼部Ｅａに入射する光束の正面図（符号５Ｂ参照）を示した説明図である。図６の符号６Ａ，６Ｂは、非合焦時に被検眼Ｅに入射する光束の光線図を示した説明図である。

図５及び図６に示すように、本実施形態では絞り２４（図１参照）が前眼部Ｅａと光学的共役関係にあるので、この絞り２４の一対の開口２４ａに対応して、照明系２０から前眼部Ｅａに対して光束が異なる２経路から入射する（図５の符号５Ｂ参照）。

図５の符号５Ａに示すように合焦時には、各光束の集光位置が眼底Ｅｆに一致（略一致を含む）するので、各光束が眼底Ｅｆ上の１つの領域に入射する。逆に図６の符号６Ａ、６Ｂに示すように、非合焦時には各光束の集光位置が眼底Ｅｆに対して前後にずれるため、各光束が眼底Ｅｆ上の２つの領域に分かれて入射する。このため、眼底Ｅｆに対する照明光ＬＳの入射状態に基づき合焦状態を評価可能である。

そこで制御装置１８は、光スキャナ３０による照明光ＬＳの偏向角度を固定した状態で、この照明光ＬＳが照射されている眼底Ｅｆからの戻り光ＬＢを撮像素子４４で撮像する合焦確認制御を実行して、合焦状態を示す合焦評価画像ＤＳ（図９参照）を取得する。そして、制御装置１８は、合焦確認制御で取得した合焦評価画像ＤＳに基づき、フォーカス光学系３６の合焦制御を実行する。

図２に戻って、合焦確認制御時及び合焦制御時には、制御装置１８の照明制御部５０、偏向制御部５２、撮像制御部５４、信号取得部５６、画像生成部５８、合焦確認制御部５９、繰り返し制御部６１、及び合焦制御部６２が機能する。

照明制御部５０は、合焦確認制御時において照明系２０から照明光Ｌ（赤外光）を出射させる。

合焦確認制御部５９は、照明制御部５０を介して光スキャナ３０を制御すると共に、撮像制御部５４を介して撮像素子４４を制御して、合焦確認制御、すなわち合焦評価画像ＤＳ（図９参照）の撮影を実行する。

図７は、合焦時に合焦確認制御が実行された際の眼底Ｅｆ（符号７Ａ参照）と撮像素子４４の受光面４４ａ（符号７Ｂ参照）とを対比した説明図である。図８は、非合焦時に合焦確認制御が実行された際の眼底Ｅｆ（符号８Ａ参照）と撮像素子４４の受光面４４ａ（符号８Ｂ参照）とを対比した説明図である。

図７及び図８に示すように、合焦確認制御部５９は、偏向制御部５２を介して光スキャナ３０を制御して、光スキャナ３０による照明光ＬＳの偏向角度を固定することで、照明光ＬＳを走査させることなく眼底Ｅｆに照射する。この際の照明光ＬＳの偏向角度は、受光面４４ａ内での受光領域Ｒ２Ｂの移動経路の途中に戻り光ＬＢを入射可能な角度に設定される。例えば合焦確認制御部５９は、眼底Ｅｆ内での照明光ＬＳの走査方向がＹ方向である場合には、眼底ＥｆのＹ方向の中心領域（略中心領域を含む）に照明光ＬＳが入射するように照明光ＬＳの偏向角度を制御する。

このように照明光ＬＳの偏向角度を固定することで、図７の符号７Ａ及び図８の符号８Ａに示したように、眼底Ｅｆ内での照明領域Ｒ１Ａの位置が固定される。また、照明領域Ｒ１Ａの位置固定に応じて、図７の符号７Ｂ及び図８の符号８Ｂに示すように受光面４４ａ内での入射領域Ｒ１Ｂの位置、すなわち受光面４４ａ上での戻り光ＬＢのパターン像Ｐｉの位置も固定される。

この際に、既述の図５に示したように合焦時には照明光ＬＳの各光束が眼底Ｅｆ上の１つの領域に入射するため、受光面４４ａ上での入射領域Ｒ１Ｂ及びパターン像Ｐｉの数は１つになる（符号７Ｂ参照）。一方、既述の図６に示したように非合焦時には照明光ＬＳの各光束が眼底Ｅｆ上の２つの領域に分かれて入射するため、受光面４４ａ上での入射領域Ｒ１Ｂ及びパターン像Ｐｉは広がり、非合焦の程度が大きい場合は２つに分かれる（符号８Ｂ参照）。

また、合焦確認制御部５９は、撮像制御部５４を介して撮像素子４４をローリングシャッタ駆動（第２動作モードでの駆動）して、受光面４４ａ内で受光領域Ｒ２Ｂを予め定められた移動経路（移動パターン）で移動させる（符号７Ｂ、８Ｂ参照）。

なお、本実施形態では第２動作モードがスリットスキャン撮影時の第１動作モードと同一に設定されているので、合焦確認制御時の受光領域Ｒ２Ｂの移動経路がスリットスキャン撮影時の移動経路と同じ経路に設定されるが、その途中に入射領域Ｒ１Ｂを含めば特に限定はされない。例えば、合焦確認制御時の受光領域Ｒ２Ｂの移動経路を、スリットスキャン撮影時の移動経路よりも狭く設定したり、或いはスリットスキャン撮影時の移動経路とは異なる経路に設定したりするなど、第２動作モードを第１動作モードと異ならせてもよい。これにより、受光面４４ａに入射した戻り光ＬＢを受光領域Ｒ２Ｂで確実に撮像することができる。

信号取得部５６は、合焦確認制御時において、撮像素子４４のローリングシャッタ駆動が行われている間、撮像素子４４の受光領域Ｒ２Ｂから出力される撮像信号（本発明の検出信号に相当）を逐次取得する。

図９は、合焦時に画像生成部５８により生成される合焦評価画像ＤＳの一例を示した説明図である。図１０は、非合焦時に画像生成部５８により生成される合焦評価画像ＤＳの一例を示した説明図である。図９及び図１０と、既述の図２とに示すように、画像生成部５８は、合焦確認制御時において撮像素子４４のローリングシャッタ駆動が行われている間に信号取得部５６が取得した撮像信号に基づき、合焦状態を示す合焦評価画像ＤＳを生成する。

図９及び図１０に示すように、合焦評価画像ＤＳには、画像内で輝度値が相対的に高くなる戻り光ＬＢのパターン像Ｐｉが含まれる。そして、合焦時に生成された合焦評価画像ＤＳ（図９参照）には１つのパターン像Ｐｉが含まれ、非合焦時に生成された合焦評価画像ＤＳ（図１０参照）には、広がったパターン像Ｐｉ或いは非合焦の程度が大きい場合には２つのパターン像Ｐｉが含まれる。

図２に戻って、繰り返し制御部６１は、フォーカス光学系３６のフォーカスレンズのレンズ位置を変更しながら、互い異なる複数のレンズ位置ごとに、合焦確認制御部５９、信号取得部５６、及び画像生成部５８を繰り返し作動させる繰り返し制御を実行する。これにより、複数のレンズ位置ごとの合焦評価画像ＤＳが生成される。なお、フォーカス光学系３６がフォーカスレンズの代わりに可変焦点レンズを備える場合には、繰り返し制御部６１は、可変焦点レンズの互いに異なる複数の焦点位置ごとに繰り返し制御を実行する。

合焦制御部６２は、フォーカス光学系３６の合焦制御を行って、眼底Ｅｆに対して照明系２０及び受光系４０を合焦させる。なお、既述の通り、フォーカス光学系３６による受光系４０の合焦と、スリット開口絞り２６による照明系２０の合焦とは、被検眼Ｅのディオプタ（視度）に応じて連動して動く。最初に合焦制御部６２は、繰り返し制御で生成されたフォーカスレンズのレンズ位置ごと（可変焦点レンズ焦点位置ごとを含む、以下同じ）の合焦評価画像ＤＳの中から、眼底Ｅｆに対して照明系２０及び受光系４０が最も合焦した状態で撮影された合焦評価画像ＤＳを判別する。例えば合焦制御部６２は、レンズ位置ごとの合焦評価画像ＤＳに含まれるパターン像Ｐｉの数、輝度値、及び輝度分布等を比較することで、上述の判別を行う。次いで、合焦制御部６２は、フォーカス光学系３６を制御して、判別した合焦評価画像ＤＳに対応するレンズ位置にフォーカスレンズを移動させる。

なお、複数のレンズ位置ごとの合焦評価画像ＤＳに基づいて合焦制御部６２による合焦制御を行う代わりに、１回の合焦確認制御で生成された合焦評価画像ＤＳ或いはその基になる撮像信号に基づいて、合焦制御部６２による合焦制御を行ってもよい。この場合には合焦制御部６２は、パターン像Ｐｉの数、輝度値、及び輝度分布（ピーク、広がり）等に基づき、眼底Ｅｆに対して照明系２０及び受光系４０が合焦するようにフォーカス光学系３６を駆動する。

［本実施形態の作用］
図１１は、上記構成の眼底カメラ１０によるスリットスキャン方式の眼底撮影処理、特に本発明の眼科装置の制御方法に相当する合焦確認制御の流れを示すフローチャートである。

図１１に示すように、被検者の顔が不図示の顔支持部に支持された後、検者が操作部１４に対して撮影開始操作を行うと、被検眼Ｅに対するカメラヘッド１２のアライメントが公知の方法で実行される（ステップＳ１）。また、照明制御部５０が光源２２からの照明光Ｌ（赤外光）の出射を開始させることで、照明系２０から眼底Ｅｆに照明光ＬＳが照射される。そして、合焦確認制御部５９が合焦確認制御を開始する（ステップＳ２）。

既述の図７及び図８に示したように合焦確認制御部５９は、偏向制御部５２を介して光スキャナ３０を制御して、光スキャナ３０による照明光ＬＳの偏向角度を固定することで、眼底Ｅｆ内での照明領域Ｒ１Ａの位置を固定する（ステップＳ３）。また、合焦確認制御部５９は、撮像制御部５４を介して撮像素子４４をローリングシャッタ駆動（第２動作モードで駆動）して、受光面４４ａ内で受光領域Ｒ２Ｂを予め定められた移動経路で移動させる（ステップＳ４）。なお、ステップＳ３及びステップＳ４は、本発明の合焦確認制御ステップに相当する。

また、撮像素子４４のローリングシャッタ駆動開始と同時に、信号取得部５６が撮像素子４４から撮像信号の取得を開始する（ステップＳ５）。

以下、撮像素子４４のローリングシャッタ駆動が停止されるまで、すなわち上述の受光面４４ａ内での移動経路に沿った受光領域Ｒ２Ｂの移動が終了するまで、ステップＳ４及びステップＳ５の処理が繰り返し実行される（ステップＳ６でＮＯ）。これにより、受光面４４ａ内で受光領域Ｒ２Ｂが移動する途中で入射領域Ｒ１Ｂ（パターン像Ｐｉ）と重なり、受光領域Ｒ２Ｂによる戻り光ＬＢの撮像が実行され、信号取得部５６が撮像素子４４から戻り光ＬＢの撮像信号を取得する。

撮像素子４４のローリングシャッタ駆動、すなわち受光面４４ａ内での受光領域Ｒ２Ｂの移動が終了すると（ステップＳ６でＹＥＳ）、画像生成部５８が、撮像素子４４のローリングシャッタ駆動中に信号取得部５６が取得した撮像信号に基づき、既述の図９及び図１０に示したような合焦評価画像ＤＳを生成する（ステップＳ７）。

画像生成部５８により合焦評価画像ＤＳが生成されると、繰り返し制御部６１が、フォーカス光学系３６のフォーカスレンズのレンズ位置を移動させた後、ステップＳ４からステップＳ７までの処理を繰り返し実行させる（ステップＳ８でＹＥＳ）。これにより、異なるフォーカスレンズのレンズ位置に対応した合焦評価画像ＤＳが生成される。

以下同様に繰り返し制御部６１は、フォーカス光学系３６のフォーカスレンズのレンズ位置を移動させながら、レンズ位置ごとに上述のステップＳ４からステップＳ７の処理を繰り返し実行させる繰り返し制御を行う。これにより、レンズ位置ごとの合焦評価画像ＤＳが生成される。

全てのレンズ位置での合焦評価画像ＤＳの生成が完了すると（ステップＳ８でＮＯ）、合焦制御部６２が、レンズ位置ごとの合焦評価画像ＤＳに基づき、眼底Ｅｆに対して照明系２０及び受光系４０が最も合焦した状態で撮影された合焦評価画像ＤＳを判別する。そして、合焦制御部６２は、判別した合焦評価画像ＤＳに対応するレンズ位置にフォーカス光学系３６のフォーカスレンズを移動させる合焦制御を行う（ステップＳ９）。なお、既述の通り、合焦制御部６２が１回の合焦確認制御で生成された合焦評価画像ＤＳに基づき合焦制御を行ってもよく、この場合にはステップＳ８が省略される。

合焦制御部６２による合焦制御が完了すると、制御装置１８の照明制御部５０、偏向制御部５２、撮像制御部５４、信号取得部５６、画像生成部５８、及び表示制御部６４が作動して、既述の図３に示した眼底Ｅｆのスリットスキャン撮影が実行される（ステップＳ１０）。このスリットスキャン撮影で撮影された眼底像Ｄは表示制御部６４によって表示部１６に表示される。

［本実施形態の効果］
以上のように本実施形態の眼底カメラ１０では、照明光ＬＳの偏向角度を固定した状態で眼底Ｅｆの撮影を行う合焦確認制御を行うことで、合焦状態を示す合焦評価画像ＤＳ或いはその基となる撮像信号が得られ、合焦状態を精度良く評価することができる。また、この合焦確認制御は、眼底カメラ１０の既存のスリットスキャン撮影機能を利用して実行可能であり、眼底カメラ１０の制御プログラムを変更するだけでよく追加の構成が必要ない。その結果、合焦状態の評価を低コストで且つ精度よく実行することができる。

［合焦確認制御時の撮像素子の駆動の変形例］
図１２は、合焦確認制御時の合焦確認制御部５９による撮像素子４４の駆動の変形例を説明するための説明図である。なお、図１２中の符号XIIAは眼底Ｅｆを示し、符号XIIBは撮像素子４４の受光面４４ａを示す。

上記実施形態では、合焦確認制御時に受光面４４ａ内で受光領域Ｒ２Ｂを予め定められた移動経路で移動させているが、受光領域Ｒ２Ｂを移動させなくてもよい。例えば図１２に示すように、合焦確認制御部５９が、撮像制御部５４を介して撮像素子４４を上記実施形態とは異なる動作モード（本発明の第３動作モード）で駆動して、受光面４４ａ内での受光領域Ｒ２Ｂの位置を固定してもよい。この場合の受光領域Ｒ２Ｂの固定位置は、光スキャナ３０により眼底Ｅｆ内で固定された照明領域Ｒ１Ａからの戻り光ＬＢ（パターン像Ｐｉ）を検出可能な位置である。

なお、受光面４４ａ内で受光領域Ｒ２Ｂの位置を固定する場合には、非合焦時に受光面４４ａ内での入射領域Ｒ１Ｂ（パターン像Ｐｉ）が広がる、或いは非合焦の程度が大きい場合には２つに分かれることを考慮して（図８参照）、受光領域Ｒ２ＢのＹ方向の幅を上記実施形態よりも広げてもよい。

このように合焦確認制御時に受光面４４ａ内の受光領域Ｒ２Ｂの位置を固定した場合であっても、図９及び図１０に示したような合焦評価画像ＤＳ或いはその基となる撮像信号が得られるので、上記実施形態と同様の効果が得られる。

［合焦確認制御時の照明光の照射位置の変形例］
図１３は、合焦確認制御時の眼底Ｅｆに対する照明光ＬＳの照射位置の変形例（符号XIIIA参照）と、合焦評価画像ＤＳ（符号XIIIB参照）との対応関係を示した説明図である。上記実施形態では、合焦確認制御時に眼底Ｅｆの中心領域に対して照明光ＬＳを照射しているが、図１３の符号XIIIAに示すように眼底Ｅｆに対する照明光ＬＳの照射位置を眼底Ｅｆの中心領域以外に設定してもよい。この場合においても、図１３の符号XIIIBに示すように、パターン像Ｐｉを含む合焦評価画像ＤＳが得られるため、上記実施形態と同様の効果が得られる。

［その他］
図１４は、照明系２０から被検眼Ｅの前眼部Ｅａに対して２経路から入射する光束の他の例の正面図である。上記実施形態では前眼部Ｅａに２経路から入射する光束の例を図５の符号５Ａに示したが、これら光束の形状は特に限定されず、例えば図１４に示した形状に変更してもよく、さらに別の形状に変更してもよい。

上記実施形態では、照明系２０から前眼部Ｅａに対して光束が２経路から入射しているが、絞り２４に形成する開口２４ａの数及び位置（リング状の開口２４ａを含む）に応じて、前眼部Ｅａに入射する光束の数及び入射経路を適宜変更してもよい。

上記各実施形態では、本発明の検出器としてローリングシャッタ機能を有するＣＭＯＳ型の撮像素子４４を例に挙げて説明したが、他の公知の各種検出器を用いてもよい。

上記各実施形態では、眼底Ｅｆに対して照明光ＬＳを照射しているが、ライン光、スポット光、或いはドット光等の任意形状の光を照射してもよい。なお、眼底カメラ１０から眼底Ｅｆに対してスポット光又はドット光に照射する場合には、光スキャナ３０としてスポット光等を２次元偏向可能なものを用いて、スポット光等により眼底Ｅｆを２次元走査してもよい。

上記実施形態では、眼底カメラ１０の照明系２０、光スキャナ３０、受光系４０の配置の一例を図１に示したが、これら各部の配置は適宜変更可能である。

上記各実施形態では、被検眼Ｅの眼底Ｅｆを撮影する眼底カメラ１０を例に挙げて説明したが、被検眼Ｅの他の被観察部位（例えば前眼部Ｅａ）を観察する眼科装置であって且つ被観察部位の一部に照射する照明光（励起光を含む）を偏向可能な各種眼科装置に本発明を適用可能である。

１０ 眼底カメラ
１２ カメラヘッド
１４ 操作部
１６ 表示部
１８ 制御装置
２０ 照明系
２２ 光源
２４ 絞り
２４ａ 開口
２６ スリット開口絞り
２８ 照明系レンズ
３０ 光スキャナ
３１ レンズ
３４ 光路分割材
３６ フォーカス光学系
３８ 対物レンズ
４０ 受光系
４２ 受光系レンズ
４４ 撮像素子
４４ａ 受光面
５０ 照明制御部
５２ 偏向制御部
５４ 撮像制御部
５６ 信号取得部
５８ 画像生成部
５９ 合焦確認制御部
６１ 繰り返し制御部
６２ 合焦制御部
６４ 表示制御部
Ｄ 眼底像
ＤＳ 合焦評価画像
Ｅ 被検眼
Ｅａ 前眼部
Ｅｆ 眼底
Ｌ 照明光
ＬＢ 戻り光
ＬＳ 照明光
Ｐｉ パターン像
Ｒ１Ａ 照明領域
Ｒ１Ｂ 入射領域
Ｒ２Ａ 撮像範囲
Ｒ２Ｂ 受光領域

Claims (8)

1. 被検眼の被観察部位の一部に照明光を照射する照明系と、
   前記照明系に設けられ、前記被検眼の前眼部と光学的共役関係にある絞りであって且つ前記照明系の照明光軸に対して偏心した位置に複数の開口が設けられている絞りと、
   前記照明系から前記被観察部位に照射される前記照明光を偏向して、前記被観察部位内で前記照明光の照明領域を移動させる光スキャナと、
   前記光スキャナが前記照明光を偏向している間、前記照明光の偏向に応じて前記被観察部位内で移動する前記照明領域からの戻り光を検出する検出器を有する受光系と、
   前記光スキャナを制御して前記被観察部位内で前記照明領域を固定した状態で、前記照明領域からの前記戻り光を前記検出器に検出させる合焦確認制御を実行する合焦確認制御部と、
   を備える眼科装置。
2. 前記戻り光の光路に設けられたフォーカス光学系と、
   前記合焦確認制御で前記検出器が検出した前記戻り光の検出信号に基づき、前記フォーカス光学系の合焦制御を行う合焦制御部と、
   を備える請求項１に記載の眼科装置。
3. 前記検出信号に基づき、前記被観察部位に対する前記照明系及び前記受光系の合焦状態を示す合焦評価画像を生成する画像生成部を備え、
   前記合焦制御部が、前記画像生成部が生成した前記合焦評価画像に基づき、前記合焦制御を行う請求項２に記載の眼科装置。
4. 前記フォーカス光学系がフォーカスレンズを有し、
   前記フォーカスレンズの互いに異なる複数のレンズ位置ごとに、前記合焦確認制御部及び前記画像生成部を繰り返し作動させる繰り返し制御部を備え、
   前記合焦制御部が、前記画像生成部が生成した前記レンズ位置ごとの前記合焦評価画像に基づき、前記合焦制御を行う請求項３に記載の眼科装置。
5. 前記検出器が、前記戻り光が入射する受光面を有し、前記照明領域の移動に応じて前記受光面内で移動する前記戻り光の入射領域に対して、前記受光面内で前記戻り光を検出する局所的な受光領域を追従させながら、前記受光領域での前記戻り光の検出を連続して行う第１動作モードと、前記受光面内で前記受光領域を予め定められた移動経路に沿って移動させる第２動作モードと、を有し、
   前記合焦確認制御で前記光スキャナにより固定された前記照明領域からの前記戻り光が、前記受光領域の前記移動経路の途中に入射し、
   前記合焦確認制御部が、前記検出器を前記第２動作モードで駆動する請求項１から４のいずれか１項に記載の眼科装置。
6. 前記検出器が、前記戻り光が入射する受光面を有し、前記照明領域の移動に応じて前記受光面内で移動する前記戻り光の入射領域に対して、前記受光面内で前記戻り光を検出する局所的な受光領域を追従させながら、前記受光領域での前記戻り光の検出を連続して行う第１動作モードと、前記光スキャナにより固定された前記照明領域からの前記戻り光を検出可能な前記受光面内の位置に前記受光領域を固定する第３動作モードと、を有し、
   前記合焦確認制御部が、前記検出器を前記第３動作モードで駆動する請求項１から４のいずれか１項に記載の眼科装置。
7. 前記照明系の光軸に垂直で且つ互いに直交する方向を第１方向及び第２方向とした場合に、前記照明系が、前記照明光として前記第１方向に平行なスリット光を前記被観察部位に照射し、
   前記光スキャナが、前記スリット光を前記第２方向に偏向する請求項１から６のいずれか１項に記載の眼科装置。
8. 被検眼の被観察部位の一部に照明光を照射する照明系と、
   前記照明系に設けられ、前記被検眼の前眼部と光学的共役関係にある絞りであって且つ前記照明系の照明光軸に対して偏心した位置に複数の開口が設けられている絞りと、
   前記照明系から前記被観察部位に照射される前記照明光を偏向して、前記被観察部位内で前記照明光の照明領域を移動させる光スキャナと、
   前記光スキャナが前記照明光を偏向している間、前記照明光の偏向に応じて前記被観察部位内で移動する前記照明領域からの戻り光を検出する検出器を有する受光系と、
   を備える眼科装置の制御方法において、
   前記光スキャナを制御して前記被観察部位内で前記照明領域を固定した状態で、前記照明領域からの前記戻り光を前記検出器に検出させる合焦確認制御ステップを有する眼科装置の制御方法。

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