(57)【要約】【課題】  被検眼を連続的に撮像する眼科装置において、ＣＭＯＳセンサーのノイズを低減する。【解決手段】  被検眼からの光を受光する、行列状に配置される有効画素と、被検眼からの光が遮光され、有効画素が並ぶ列に続けて並ぶように配置される遮光画素と、有効画素および遮光画素の各々と接続されて、有効画素および遮光画素の各々のノイズを低減するＣＤＳ回路と、を有するＣＭＯＳセンサーと、遮光画素から得た画素値であって、ＣＤＳ回路によりノイズが低減された画素値に基づく補正値を生成する生成手段と、列に並ぶ有効画素の各々から連続的に得た画素値であって、ＣＤＳ回路によりノイズが低減された画素値から補正値を減算する減算手段と、行列状に配置される有効画素の各々における画素値であって、補正値を減算して得た画素値を用いて、被検眼の画像を連続的に生成する画像生成手段と、を眼科装置に配する。【選択図】  図５
2020048608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検眼からの光を受光する、行列状に配置される有効画素と、前記被検眼からの光が遮光され、前記有効画素が並ぶ列に続けて並ぶように配置される遮光画素と、前記有効画素および前記遮光画素の各々と接続されて、前記有効画素および前記遮光画素の各々のノイズを低減するＣＤＳ回路と、を有するＣＭＯＳセンサーと、
前記遮光画素から得た画素値であって、前記ＣＤＳ回路によりノイズが低減された画素値に基づく補正値を生成する生成手段と、
前記列に並ぶ有効画素の各々から連続的に得た画素値であって、前記ＣＤＳ回路によりノイズが低減された画素値から前記補正値を減算する減算手段と、
前記行列状に配置される有効画素の各々における画素値であって、前記補正値を減算して得た画素値を用いて、前記被検眼の画像を連続的に生成する画像生成手段と、
を備えることを特徴とした眼科装置。
【請求項２】
前記減算手段は、前記列に並ぶ有効画素から画素値を得る毎に前記画素値から前記補正値を減算することを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
【請求項３】
前記生成手段は、前記列に並ぶ有効画素から画素値を得る直前に前記遮光画素から得た画素値に基づく補正値を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の眼科装置。
【請求項４】
前記遮光画素は前記列に続けて並ぶように複数配置され、
前記生成手段は前記複数配置された遮光画素から得た画素値の平均値を補正値として生成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の眼科装置。
【請求項５】
前記ＣＭＯＳセンサーのゲインを変えるゲイン変更手段と、
前記ＣＭＯＳセンサーをカラー対応とするカラーフィルターと、
前記被検眼を照明する赤外光を発する赤外光光源と、
前記被検眼を照明する可視光を発する可視光光源と、を更に備え、
前記ゲイン変更手段は、前記赤外光により照明された前記被検眼からの光を、前記カラーフィルターを介して前記ＣＭＯＳセンサーが受光する際に前記ゲインを高ゲインとし、前記可視光により照明された前記被検眼からの光を、前記カラーフィルターを介して前記ＣＭＯＳセンサーが受光する際に前記ゲインを低ゲインとすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の眼科装置。
【請求項６】
前記生成された補正値の前記有効画素から得た画素値からの減算を前記減算手段に実行させるか否かを制御する制御手段を更に備え、
前記制御手段は、前記ゲイン変更手段による前記ゲインを高ゲインとする変更に応じて前記減算を実行させ、前記ゲインを低ゲインとする変更に応じて前記減算の実行を停止させることを特徴とする請求項５に記載の眼科装置。
【請求項７】
第１のＣＭＯＳセンサーである前記ＣＭＯＳセンサーとは異なるゲインとされ、
前記被検眼からの光を受光する、行列状に配置される第２の有効画素と、前記被検眼からの光が遮光され、前記第２の有効画素が並ぶ列に続けて並ぶように配置される第２の遮光画素と、前記第２の有効画素および前記第２の遮光画素の各々と接続されて、前記第２の有効画素および前記２の遮光画素の各々のノイズを低減する第２のＣＤＳ回路と、を有する第２のＣＭＯＳセンサーを更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の眼科装置。
【請求項８】
前記被検眼と前記眼科装置とのアライメントを行う際に前記被検眼の観察動画像を撮像する前記ＣＭＯＳセンサーのゲインは、前記被検眼の静止画像を撮像する前記第２のＣＭＯＳセンサーのゲインよりも高く設定されることを特徴とする請求項７に記載の眼科装置。
【請求項９】
前記被検眼と前記眼科装置とのアライメントを行う際に前記被検眼の観察動画像を撮像する前記ＣＭＯＳセンサーのゲインは、前記被検眼の角膜厚を測定するための画像を撮像する前記第２のＣＭＯＳセンサーのゲインよりも低く設定され、
前記減算手段は、前記ＣＭＯＳセンサーの前記有効画素から得た画素値から前記生成された補正値を減算すると共に、前記第２のＣＭＯＳセンサーの前記第２の有効画素から得た画素値から、前記第２の遮光画素から得た画素値に基づいて生成された補正値を減算することを特徴とする請求項７に記載の眼科装置。
【請求項１０】
被検眼からの光を受光する複数の有効画素と、前記被検眼からの光が遮光された遮光画素と、前記複数の有効画素および前記遮光画素の各々と接続されて、前記複数の有効画素および前記遮光画素の各々のノイズを低減するＣＤＳ回路と、を有するＣＭＯＳセンサーと、
前記遮光画素から得た画素値であって、前記ＣＤＳ回路によりノイズが低減された画素値に基づく補正値を生成する生成手段と、
前記複数の有効画素の各々から連続的に得た画素値であって、前記ＣＤＳ回路によりノイズが低減された画素値から前記補正値を減算する減算手段と、
前記複数の有効画素の各々における画素値であって、前記補正値を減算して得た画素値を用いて、前記被検眼の画像を連続的に生成する画像生成手段と、
を備えることを特徴とした眼科装置。
【請求項１１】
前記複数の有効画素が第１の方向に並ぶセットが、前記第１の方向とは異なる第２の方向に複数配置され、
前記複数配置されたセットの各々に、前記遮光画素および前記ＣＤＳ回路が配置され、
前記補正値を減算して得た画素値は、前記複数配置されたセットの各々に配置されるＣＤＳ回路の間のバラツキに起因するノイズが低減された画素値であることを特徴とする請求項１０に記載の眼科装置。
【請求項１２】
前記有効画素および前記遮光画素は、フォトダイオード、増幅アンプ、およびトランジスタを各々有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の眼科装置。
【請求項１３】
被検眼からの光を受光する、行列状に配置される有効画素と、前記被検眼からの光が遮光され、前記有効画素が並ぶ列に続けて並ぶように配置される遮光画素と、前記有効画素および前記遮光画素の各々と接続されて、前記有効画素および前記遮光画素の各々のノイズを低減するＣＤＳ回路と、を有するＣＭＯＳセンサーを備える眼科装置の制御方法であって、
前記遮光画素から得た画素値であって、前記ＣＤＳ回路によりノイズが低減された画素値に基づく補正値を生成することと、
前記列に並ぶ有効画素の各々から連続的に得た画素値であって、前記ＣＤＳ回路によりノイズが低減された画素値から前記補正値を減算することと、
前記行列状に配置される有効画素の各々における画素値であって、前記補正値を減算して得た画素値を用いて、前記被検眼の画像を連続的に生成することと、
を含むことを特徴とした眼科装置の制御方法。
【請求項１４】
被検眼からの光を受光する複数の有効画素と、前記被検眼からの光が遮光された遮光画素と、前記複数の有効画素および前記遮光画素の各々と接続されて、前記複数の有効画素および前記遮光画素の各々のノイズを低減するＣＤＳ回路と、を有するＣＭＯＳセンサーを備える眼科装置の制御方法であって、
前記遮光画素から得た画素値であって、前記ＣＤＳ回路によりノイズが低減された画素値に基づく補正値を生成することと、
前記複数の有効画素の各々から連続的に得た画素値であって、前記ＣＤＳ回路によりノイズが低減された画素値から前記補正値を減算することと、
前記複数の有効画素の各々における画素値であって、前記補正値を減算して得た画素値を用いて、前記被検眼の画像を連続的に生成することと、
を含むことを特徴とした眼科装置の制御方法。
【請求項１５】
プロセッサーによって実行されると、該プロセッサーに請求項１３又は１４に記載の眼科装置の制御方法の各工程を実行させる、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検眼を観察・撮影すると共に各種測定を行う眼科装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼科装置では被検眼の縮瞳を避けるために、アライメント光や測定光として近赤外波長の光を用いることが一般的である。また、この光に対応するために、撮像素子として低ノイズかつ近赤外に高感度を有するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）センサーが用いられてきた。例えば、特許文献１に示された眼科装置では、被検眼の前眼観察にＣＣＤセンサーを用いており、検者に対して該ＣＣＤセンサーにより撮像された被検眼の前眼部画像を表示する。一方、この眼科装置では、ＣＣＤセンサーからの画像情報を解析することで、眼科装置と被検眼のオートアライメント制御を行っている。
【０００３】
ところで、近年では、ＣＣＤセンサーに変わる撮像素子としてＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサーが広く用いられている。ＣＭＯＳセンサーはＣＭＯＳ−ＬＳＩのプロセスで製造することができる。このため、イメージセンサー以外の機能を同一のチップ内に埋め込むことが可能であり、また、安価に製造することができる。
【０００４】
ここで、ＣＭＯＳセンサーでは、固定パターンノイズ（Ｆｉｘｅｄ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｎｏｉｓｅ：以下ＦＰＮと表記）が、各画素に配置されたトランジスタの閾値電圧（リセット電圧）のバラツキによって発生する。そこで、ＣＭＯＳセンサーには、上述した閾値電圧のバラツキを、画素が並ぶ列毎に低減させるために、相関二重サンプリング（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ：以下ＣＤＳと表記）回路が列毎に設けられる。各ＣＤＳ回路を用いて画素毎に読み出し電圧と閾値電圧との差分をとることで、ＦＰＮの低減が図られる。このように、ＣＤＳ回路を用いることで、ＦＰＮの影響を十分に低減することができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−７８５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このとき、眼科装置では、上述したように、被検眼の画像を連続的に取得する際の照明に用いる光として近赤外光が一般的に用いられる。また、被検眼への負荷低減の要請により、被検眼に照明する光量をできるだけ低減する必要がある。このため、眼科装置においてＣＭＯＳセンサーを用いる場合には、一般的に用いられるＣＭＯＳセンサーの感度に対して、感度を大幅に上げた状態で画像信号を取得することが必要となる。その結果、例えば、各ＣＤＳ回路のバラツキに起因するＦＰＮに例示されるノイズの影響が無視できなくなる場合がある。
【０００７】
本発明の目的の一つは、被検眼を連続的に撮像する眼科装置において、ＣＭＯＳセンサーのノイズを低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る眼科装置は、
被検眼からの光を受光する、行列状に配置される有効画素と、前記被検眼からの光が遮光され、前記有効画素が並ぶ列に続けて並ぶように配置される遮光画素と、前記有効画素および前記遮光画素の各々と接続されて、前記有効画素および前記遮光画素の各々のノイズを低減するＣＤＳ回路と、を有するＣＭＯＳセンサーと、
前記遮光画素から得た画素値であって、前記ＣＤＳ回路によりノイズが低減された画素値に基づく補正値を生成する生成手段と、
前記列に並ぶ有効画素の各々から連続的に得た画素値であって、前記ＣＤＳ回路によりノイズが低減された画素値から前記補正値を減算する減算手段と、
前記行列状に配置される有効画素の各々における画素値であって、前記補正値を減算して得た画素値を用いて、前記被検眼の画像を連続的に生成する画像生成手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一つによれば、被検眼を連続的に撮像する眼科装置において、ＣＭＯＳセンサーのノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施例に係る光干渉断層撮像装置の概略構成およびその光学系を説明するための概略構成図である。
【図２】図１の実施例で用いたＣＭＯＳセンサーの画素配置を示す説明図である。
【図３】図１の実施例で用いたＣＭＯＳセンサー内部ブロック図である。
【図４】第１の実施例に係るＦＰＮ低減回路のブロック図である。
【図５】第１の実施例に係るＦＰＮ低減処理のフローチャートである。
【図６】図１で用いたＣＭＯＳセンサーにより示されるＦＰＮのイメージ図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係る眼底カメラの概略構成およびその光学系を説明するための概略構成図である。
【図８】本発明の第３の実施例に係る眼圧計測装置の概略構成およびその光学系を説明するための概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための例示的な実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施例で説明される寸法、材料、および構成要素の相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構成又は様々な条件に応じて変更できる。また、同一であるか又は機能的に類似している要素を示す場合には、図面間で同じ参照符号を用いる。
【００１２】
以下に述べる実施例では、ＣＤＳ回路が設けられる方向に並ぶ各ＣＭＯＳセンサーより得られる有効画素信号から、ＣＭＯＳセンサーパネルの同列上に設けられた遮光画素から得られる画素信号を減算している。すなわち、各ＣＤＳ回路間のＦＰＮの相違を予め得て補正値を算出しておくことにより、各ＣＭＯＳセンサー列間でのＦＰＮの補正を行っている。このような処理を行うことにより、ＣＤＳ回路を起因とする縦筋状に見えるＦＰＮに例示されるノイズを低減している。以下、このような処理を可能としたＣＭＯＳセンサーユニットが配される各種眼科装置について、各々を本発明の実施例として説明する。
【００１３】
［第１の実施例］
眼科装置の一態様である光干渉断層撮像装置の概略構成およびその光学系を示す図１を参照して、以下に第１の実施例について説明する。光干渉断層撮像装置１０は、走査部を介して測定光が照射された被検眼Ｅからの戻り光と、測定光に対応する参照光とを干渉させた干渉光に基づいて、被検眼Ｅの断層画像を取得する。この光干渉断層撮像装置１０は、光学ヘッド部１００、分光器２００、および制御部３００を備える。以下、光学ヘッド部１００、分光器２００、および制御部３００の構成を順に説明する。
【００１４】
＜光学ヘッド部１００および分光器２００の構成＞
光学ヘッド部１００は、被検眼Ｅの前眼部Ｅａや、被検眼の眼底Ｅｆの２次元像および断層画像を撮像するための測定光学系で構成されている。以下、光学ヘッド部１００に内に配置される各種光学系について説明する。光学ヘッド部１００において、被検眼Ｅに対向して対物レンズ１０１−１が設置される。対物レンズ１０１−１の光軸上には光路分離部として機能する第１ダイクロイックミラー１０２および第２ダイクロイックミラー１０３が配置され、これらによって光路が分岐される。すなわち、ＯＣＴ光学系の測定光路（光軸Ｌ１）、眼底観察光路と固視灯光路（光軸Ｌ２）、および前眼部観察光路（光軸Ｌ３）は、これらダイクロイックミラーによって、波長帯域ごとに分岐される。
【００１５】
光軸Ｌ２上の光路は、さらに第３ダイクロイックミラー１１８によって、眼底観察用のＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）１１５へ至る光路および固視灯１１６へ至る光路に、波長帯域ごとに分岐される。光軸Ｌ２上には、さらにレンズ１０１−２，１１１，１１２が配置される。レンズ１１１は、被検者への固視灯提示時および眼底観察時の合焦調整のため、不図示のモータによって図中矢印にて示す光軸方向に駆動される。ＡＰＤ１１５は、不図示の眼底観察用照明光の波長、具体的には７８０ｎｍ付近に感度を持つ。一方、固視灯１１６は可視光を発生して被検者の固視を促す。
【００１６】
また、光軸Ｌ２上には、不図示の眼底観察用照明光源から発せられた光を被検眼Ｅの眼底Ｅｆ上で走査するためのＸスキャナ１１７−１（主走査方向用）、およびＹスキャナ１１７−２（主走査方向と交差する副走査方向用）が配置される。レンズ１０１−２は、Ｘスキャナ１１７−１とＹスキャナ１１７−２との中心位置付近を焦点位置として配置されている。本実施例において、Ｘスキャナ１１７−１は、共振型のミラーで構成されているが、ポリゴンミラーで構成されていてもよい。Ｙスキャナ１１７−２は、ガルバノスキャナ等、公知のスキャナが用いられる。Ｘスキャナ１１７−１とＹスキャナ１１７−２の中心位置付近と、被検眼Ｅの瞳の位置は光学的に共役関係となるように構成されている。また、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）１１５は、シングルディテクターであり、眼底Ｅｆから散乱・反射され戻ってきた光を検出する。第３ダイクロイックミラー１１８は、穴あきミラーや、中空のミラーが蒸着されたプリズムであり、照明光と、眼底Ｅｆからの戻り光とを分離する。
【００１７】
光軸Ｌ３上には、レンズ１４１と、前眼部観察用の近赤外光に高感度を有するモノクロのＣＭＯＳセンサーユニット４００とが配置されている。このＣＭＯＳセンサーユニット４００は、不図示の前眼部観察用照明光の近赤外波長９７０ｎｍ付近に感度を持つ。ＣＭＯＳセンサーユニットの詳細については後述する。光軸Ｌ１上の光路は、上述したようにＯＣＴ光学系を成しており被検眼の眼底Ｅｆの断層画像を撮像するために使用される。より具体的には断層画像を形成するための干渉信号を得るために使用される。
【００１８】
光軸Ｌ１上には、レンズ１０１−３、ミラー１２１、ＯＣＴＸスキャナ１２２−１、ＯＣＴＹスキャナ１２２−２、およびレンズ１２３，１２４が配置される。ＯＣＴＸスキャナ１２２−１とＯＣＴＹスキャナ１２２−２は、例えばダイクロイックミラーより構成され、測定光を被検眼の眼底Ｅｆ上で走査する走査部として機能する。さらに、ＯＣＴＸスキャナ１２２−１とＯＣＴＹスキャナ１２２−２とは、その中心位置付近がレンズ１０１−３の焦点位置となるように配置される。また、この中心位置付近は、被検眼Ｅの瞳の位置と、光学的な共役関係となっている。この構成により、走査部を物点とした光路が、対物レンズ１０１−１とレンズ１０１−３の間で略平行となる。それによりＯＣＴＸスキャナ１２２−１およびＯＣＴＹスキャナ１２２−２により眼底Ｅｆ上を測定光で走査しても、これらの間に配置されるダイクロイックミラーに入射する測定光の入射角度を同じにすることが可能となる。なお、ＯＣＴＸスキャナ１２２−１とＯＣＴＹスキャナ１２２−２とは、各々主走査方向とこれに直交する副走査方向とに測定光を走査するが、走査方向はこれに限られない。
【００１９】
測定光源１３０は、測定光路に入射させる測定光を得るための光を発する光源となる。本実施例の場合、ＯＣＴ光学系における測定光はファイバー端を光源として出射され、該ファイバー端は被検眼Ｅの眼底Ｅｆと光学的な共役関係を有する。レンズ１２３，１２４におけるレンズ１２３は合焦調整用のレンズであり、不図示のモータによって図中矢印にて示される光軸方向に駆動される。測定光の合焦調整は、光源として作用するファイバー端から出射する測定光を眼底Ｅｆ上に結像するように行われる。合焦調整部として機能するレンズ１２３は、測定光光源となるファイバー端と、走査部として機能するＯＣＴＸスキャナ１２２−１およびＯＣＴＹスキャナ１２２−２と、の間に配置されている。これにより、より大きなレンズ１０１−３を用いたり、光ファイバー１２５−２を動かしたりする必要がなくなる。以上に述べた合焦調整によって、ファイバー端から出射された測定光の像を被検眼Ｅの眼底Ｅｆに結像させることができ、眼底Ｅｆからの戻り光を光ファイバー１２５−２に効率良く戻すことができる。
【００２０】
なお、図１において、ＯＣＴＸスキャナ１２２−１と、ＯＣＴＹスキャナ１２２−２との間の光路は紙面内において構成されているが、実際は紙面垂直方向に構成されている。さらに、光学ヘッド部１００は、ヘッド駆動部１４０を備えている。ヘッド駆動部１４０は、不図示の３つのモータから構成されており、光学ヘッド部１００を被検眼Ｅに対して３次元（Ｘ、Ｙ、Ｚ）方向に移動可能となるように構成されている。これにより、被検眼Ｅに対する光学ヘッド部１００のアライメントが可能となっている。
【００２１】
次に、測定光源１３０からの光路と参照光学系、分光器２００の構成について説明する。測定光源１３０、光カプラー１２５、光ファイバー１２５−１〜４、レンズ１５１、分散補償用ガラス１５２、参照ミラー１５３、および分光器２００によってマイケルソン干渉系が構成されている。光ファイバー１２５−１〜４は、光カプラー１２５に接続されて一体化しているシングルモードの光ファイバーである。測定光源１３０から出射された光は、光ファイバー１２５−１を介して光カプラー１２５に導かれる、光カプラー１２５に導かれた光は、該光カプラー１２５により光ファイバー１２５−２側の測定光と、光ファイバー１２５−３側の参照光とに分割される。測定光は上述したＯＣＴ光学系の光路を通じ、観察対象である被検眼Ｅの眼底Ｅｆに照射され、網膜による反射や散乱により同じ光路を通じて再び光カプラー１２５に到達する。
【００２２】
一方、参照光は、光ファイバー１２５−３、レンズ１５１、および測定光と参照光との分散を合わせるために挿入された分散補償用ガラス１５２を介して参照ミラー１５３に到達し、反射される。参照ミラー１５３に反射された参照光は同じ光路を戻り、再び光カプラー１２５に到達する。再度光カプラー１２５に至った参照光と測定光（戻り光）とは、光カプラー１２５によって合波される。ここで、測定光の光路長と参照光の光路長とがほぼ同一となったときに、この合波によって各々の光による干渉を生じる。参照ミラー１５３は、不図示のモータおよび駆動機構によって図中矢印にて示す光軸方向に位置を調整可能に保持される。参照光の光路長は、このモータ等を用いることにより、被検眼Ｅによって変わる測定光の光路長に対して合わせることが可能である。得られた干渉光は、光ファイバー１２５−４を介して分光器２００に導かれる。
【００２３】
分光器２００は、レンズ２０１、回折格子２０２、レンズ２０３、およびラインセンサ２０４を備えている。光ファイバー１２５−４から出射された干渉光はレンズ２０１を介して略平行光となった後、回折格子２０２で分光され、レンズ２０３によってラインセンサ２０４上に結像される。ラインセンサ２０４における各素子は、受光した光に応じた信号を出力する。制御部３００は後述する画像取得生成部３０４によりこの信号を所定のタイミングにてサンプリングし、所定の信号処理を施して断層画像を生成する。
【００２４】
次に、測定光源１３０の周辺について説明する。本実施例では、測定光源１３０には代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ）を用いる。測定光源１３０より出射される光の中心波長は８５５ｎｍ、波長バンド幅は約１００ｎｍである。ここで、バンド幅は、得られる断層画像の光軸方向の分解能に影響するため、重要なパラメータである。また、光源の種類は、ここではＳＬＤを選択したが、低コヒーレント光が出射できればよく、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等も用いることができる。測定光の中心波長は眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適切である。また、中心波長は得られる断層画像の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましい。双方の理由から、本実施例では中心波長が８５５ｎｍの光を用いることとした。
【００２５】
なお本実施例では干渉計としてマイケルソン干渉計を用いているが、マッハツェンダー干渉計を用いてもよい。測定光と参照光との光量差に応じて光量差が大きい場合にはマッハツェンダー干渉計を、光量差が比較的小さい場合にはマイケルソン干渉計を用いることが望ましい。
【００２６】
制御部３００は、光学ヘッド部１００および分光器２００の各部と接続され、これらの制御をつかさどる。具体的には、制御部３００は、光学ヘッド部１００内の赤外線用のＣＭＯＳセンサーユニット４００と接続されており、被検眼Ｅの前眼部Ｅａの観察画像を生成可能に構成されている。また、制御部３００は、光学ヘッド部１００内のＡＰＤ１１５とも接続されており、被検眼Ｅの眼底Ｅｆの観察画像を生成可能にも構成されている。また、制御部３００は、光学ヘッド部１００内のヘッド駆動部１４０とも接続されており、光学ヘッド部１００を被検眼Ｅに対して３次元的に駆動可能に構成されている。さらに、制御部３００は、光学ヘッド部１００内のＣ−ＧＡＴＥ調整用の参照ミラー１５３や合焦調整用のレンズ１２３の駆動モータの制御や位置検出も行っている。
【００２７】
一方、制御部３００は、分光器２００のラインセンサ２０４とも接続されている。これにより分光器２００によって波長分解された測定信号を取得可能となっている。制御部３００は、さらに取得した測定信号に基づいて、被検眼Ｅの断層画像を生成することができる。なお、断層画像の生成については、ＯＣＴ装置における公知の信号処理により行われることから、ここでの詳細な説明については省略する。制御部３００は表示部であるモニタ３０１に接続されており、該モニタ３０１において、生成された被検眼Ｅの前眼部観察画像、眼底観察画像、および断層画像を表示可能としている。
【００２８】
なお、本実施例において、制御部３００は、表示制御部３０２、ヘッド制御部３０３、画像取得生成部３０４、および記憶部３０５を備える。表示制御部３０２は、モニタ３０１に対して表示させる画像を指示し、モニタ３０１を制御する。ヘッド制御部３０３は、上述したように光学ヘッド部１００に配されている各駆動部、センサー等を制御する。画像取得生成部３０４は、ＡＰＤ１１５、ラインセンサ２０４、およびＣＭＯＳセンサーユニット４００の出力信号を取得し、これら信号を用いて眼底像、断層画像、および前眼部観察画像を生成する。生成された各画像は表示制御部３０２を介してモニタ３０１に表示される。記憶部３０５は生成された被検眼の画像、画像取得時の撮像条件、被検眼に関する所謂患者情報等を記憶する。また、記憶部３０５は、光干渉断層撮像装置１０を制御する際の各種プログラム等も記憶する。
【００２９】
なお、上述した制御部３００は、ＣＰＵやＭＰＵで実行されるモジュールにて構成されてもよいし、ＡＳＩＣなどの特定の機能を実現する回路等により構成されてもよい。また、記憶部３０５は、任意のメモリや光学ディスク等の記憶媒体を用いて構成することができる。さらに、制御部３００は、汎用のコンピュータを用いて構成されてもよいし、光干渉断層撮像装置１０に専用のコンピュータとして構成されてもよい。また、本実施例において光学ヘッド部１００、モニタ３０１および制御部３００は各々別体としているが、これらを一体化する、或いは制御部３００の各構成を個別のものとして構成することもできる。
【００３０】
次に、本実施例に係るＣＭＯＳセンサーユニット４００を用いた被検眼Ｅに対する光学ヘッド部１００のアライメント方法を説明する。撮影に先立ち、まず検者は被検者を光干渉断層撮像装置１０の前に着座させる。その状態にて、検者は不図示の操作手段を操作して、３次元（Ｘ、Ｙ、Ｚ）方向に光学ヘッド部１００を駆動可能なヘッド駆動部１４０を動作させる。具体的には、モニタ３０１上の前眼部観察画像の表示部に被検眼Ｅの瞳孔の一部が表示されるように、ヘッド駆動部１４０により光学ヘッド部１００を移動させる。その際、被検眼Ｅは不図示の照明光源からの赤外光によって照明されている。表示部に瞳孔の赤外照明像の一部が表示されると、検者からの指示或いは自動的に、制御部３００は以下の制御により、自動アライメントを開始する。自動アライメントが開始されると、制御部３００は、定期的にＣＭＯＳセンサーユニット４００から前眼部画像を取得して、これを解析する。具体的には、制御部３００は、入力された前眼部画像内の瞳孔領域を検出する。
【００３１】
制御部３００は、検出された瞳孔領域の中心位置を算出し、算出された瞳孔領域の中心位置と、前眼部画像（表示画面）の中心位置との変位量（位置ずれ量）を算出する。本実施例で用いた光干渉断層撮像装置１０では、前眼部画像の中心と対物レンズ１０１−１の光軸とが一致するよう構成されている。従って、算出される変位量は、被検眼Ｅと光学ヘッド部１００の測定光軸とのＸＹ方向での位置ずれ量を表している。
【００３２】
次に、制御部３００は、算出された位置ずれ量に応じて、光学ヘッド部１００を移動するようにヘッド駆動部１４０へ指示を行う。ヘッド駆動部１４０は、不図示の２つのモータを駆動させて、光学ヘッド部１００の位置を被検眼Ｅに対して２次元（Ｘ、Ｙ）方向に移動させる。移動の結果、光学ヘッド部１００に搭載される対物レンズ１０１−１の光軸の位置は、被検眼Ｅの前眼部Ｅａの瞳孔中心位置に近づくように補正されることになる。また、同時に、前眼部画像の合焦状態を検出し、検出された合焦状態に応じてヘッド駆動部１４０におけるＺ方向の駆動モータ（不図示）を駆動して位置ずれ量算出に適当な合焦状態を確保する。
【００３３】
制御部３００は、光学ヘッド部１００の移動後に、再度ＣＭＯＳセンサーユニット４００から前眼部画像を取得し瞳孔検出を行う。ここで被検眼Ｅの瞳孔が予め設定された表示画面における指定領域内に移動されたか否かを判定する。被検眼の固視が安定し、瞳孔がこの指定領域内に移動されたと判断した場合、自動アライメント処理を終了する。一方、被検眼瞳孔がこの指定領域内に収まっていない場合は、光学ヘッド部１００に搭載される対物レンズ１０１−１の光軸と瞳孔中心とが一致していないと判断し、上述した処理を繰り返す。
【００３４】
この一連の自動アライメント処理によって、対物レンズ１０１−１の光軸位置は常に被検眼Ｅの前眼部Ｅａの瞳孔中心位置を追跡するように移動することになる。仮に被検眼Ｅの視線方向が変化した場合であっても、この自動アライメント動作によって対物レンズ１０１−１の光軸は視線変更後の前眼部Ｅａの瞳孔中心を追尾（前眼トラッキング）する。そのため、ＯＣＴ光学系の測定光路（光軸Ｌ１）を経た測定光が瞳孔によって遮られることなく眼底Ｅｆに照射され、安定した断層画像の撮影が可能となる。そして、この一連の自動アライメント動作は、被検眼Ｅの眼底Ｅｆの断層画像を記録するために、被検眼Ｅの眼底Ｅｆ上での測定光の走査が開始するまで継続することも可能である。
【００３５】
次に、本実施例に係るＣＭＯＳセンサーユニット４００の詳細について図を参照して詳述する。なお、本実施例において、ＣＭＯＳセンサーユニット４００は、主として赤外光の受光用として用いられるものとする。図２はＣＭＯＳセンサーユニット４００に実装されるＣＭＯＳセンサー４１０の画素配置を模式的に示す図である。図２に示すＣＭＯＳセンサー４１０はｍ×（ｎ＋ｓ）の総画素数を有し、有効画素領域４１１および遮光画素領域４１２の２つの領域に大きく分かれている。なお、本実施例では、有効および遮光の２つの領域に分割されたＣＭＯＳセンサーを用いた場合について説明している。しかし、他にもフォトダイオードの電位を固定したガード領域や有効画素周辺に配置された境界領域など、異なる用途の画素領域を有したＣＭＯＳセンサーを用いることとしてもよい。
【００３６】
初めに有効画素領域４１１について説明を行う。有効画素領域はＣＭＯＳセンサーのほぼ中央に位置し、光を受光し、受光した光に応じた信号を出力することができる有効画素が配置される領域を意味している。通常、ＶＧＡや４ｋ等のセンサーサイズを表すときは、この有効画素領域サイズが用いられる。本実施例では、有効画素としてｍ×ｎの画素を有するＣＭＯＳセンサーを用いている。
【００３７】
次に、遮光画素領域４１２について説明を行う。遮光画素領域４１２は、ＣＭＯＳセンサー４１０の垂直列方向上部に数行から数十行分の幅（ｓ行）を持って配置されている。遮光画素は、入光面にメタル構造の遮光部材を有している画素であり、光学的に光が入らない領域のため、オプティカルブラック（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｌａｃｋ、ＯＢ）と呼ばれることもある。また、遮光画素領域４１２内の画素構造は、有効画素領域４１１内に配置された画素と同一構造を有している。そのため、有効画素領域と同じ読み取り制御が可能である。本実施例では、遮光画素領域を垂直列方向上部に配置したＣＭＯＳセンサーを用いて説明を行うが、遮光画素が有効画素領域４１１の任意の２辺や全周に配置されたＣＭＯＳセンサー等を使用してもよい。
【００３８】
次に画素読み出し方法について、図３を用いて説明する。図３はＣＭＯＳセンサー４１０内の簡易ブロック図を表している。ＣＭＯＳセンサー４１０の各画素には、それぞれフォトダイオード４１３、増幅アンプ４１４および選択・リセットを受け持つＭＯＳトランジスタ４１５という個別の素子が配置されている。フォトダイオード４１３は、光を受光してこれを電荷として蓄える。増幅アンプ４１４は、フォトダイオード４１３の電荷の読み出し時に、読み出し電荷を増幅する。ＭＯＳトランジスタ４１５は電荷を読み出す画素の指定に用いられ、該ＭＯＳトランジスタ４１５の働きによって、増幅された電荷の読み出しが実行される。それぞれの機能をもつ素子は、画素の中で電気的に分離され配線によって接続されているため、図３のような簡易的な電気シンボル記号を用いて画素の構造が表現可能である。ここで、さらに説明を簡易化するため、ＭＯＳトランジスタ４１５は、スイッチのイメージで図示されているが本質的な機能は変わらない。
【００３９】
ＣＣＤ構造の撮像素子では、センサーに入った光が電気信号に変換され、増幅されないまま伝達経路を転送されている。一方、ＣＭＯＳ構造の撮像素子ではセンサーに入った光はフォトダイオード４１３により光電変換が行われ、すぐ後段に接続された増幅アンプ４１４により信号電荷を増幅しているため、伝達経路でのノイズを受けにくいという特徴がある。また、ＣＣＤセンサーでは信号を画素の配列順どおりにしか出力できない。これに対し、ＣＭＯＳセンサーでは、垂直走査回路４１６および水平走査回路４１７に接続されたＭＯＳトランジスタ４１５の組み合わせにより、任意の画素から信号を取り出せることも大きな特徴となっている。
【００４０】
一方で、ＣＭＯＳセンサー特有の問題点も存在する。既に述べたように、ＣＭＯＳセンサーは他ＣＭＯＳ−ＬＳＩと同じプロセスを用いて製造されるため、増幅トランジスタ（ＭＯＳトランジスタ４１５）の閾値電圧のバラツキにより、増幅率に違いが生じてしまう。このバラツキは出力画像に固定パターンノイズ（ＦＰＮ）となって現れる。そこで、一般的なＣＭＯＳセンサーでは、各列のリセット電圧のバラツキを低減させるため、列回路毎にＣＤＳ回路４１８を配置し、ノイズの低減を図っている。ＣＤＳ回路４１８は、サンプリング回路および差動アンプで構成され、画像出力信号のデータ部からリセット部の差分を取ることでノイズを除去する。なお、ＣＤＳ回路については、一般的な技術であるため参考図を用いた詳細な説明はここでは割愛する。ＣＤＳ回路４１８から出力された画素信号は、ゲインアンプ４１９を経て適正ゲインに増幅された後、ＣＭＯＳセンサーユニット４００より更なる回路に出力される。
【００４１】
次に、各画素の画素値がゲインアンプ４１９から出力されるまでの垂直走査回路４１６および水平走査回路４１７を用いた制御について、図２および図３を用いて説明を行う。ＣＭＯＳセンサー４１０における各画素はその座標で呼ばれ、たとえば水平方向ｋ列目、垂直方向ｐ行目の画素は画素（ｋ、ｐ）と表すことができる。ＣＭＯＳセンサー４１０に光が照射されると光電効果により各画素のフォトダイオード４１３に信号電荷が発生し、後段の増幅アンプにより増幅される。
【００４２】
画素の読み出しは、通常画素（１，１）から行われる。画素（１，１）を読み出すためには、垂直走査回路４１６および水平走査回路４１７は、それぞれ１行目および１列目のＭＯＳトランジスタ４１５へ駆動電圧を印加させる。電圧印加により選択されたＭＯＳトランジスタ４１５により配線が結線されると、画素（１，１）の画像信号はそれぞれのＭＯＳトランジスタ４１５を経由し、１列目のＣＤＳ回路４１８を経てゲインアンプ４１９から出力される。
【００４３】
画素（１，１）の信号が出力されると、水平走査回路４１７は２列目のＭＯＳトランジスタ４１５を駆動させる。ここで、垂直走査回路４１６のＭＯＳトランジスタ４１５は、１行目が有効となっているため、画素（２，１）が選択され２列目のＣＤＳ回路４１８を経由し出力される。このように水平走査回路４１７を順次切り替えることで、１行目の画素が次々と読み出される。水平方向の読み出しの画素が、（ｍ、１）に到達すると、垂直走査回路４１６は選択行を１行目から２行目に切り替える。その後、水平走査回路４１７により１行目と同様の制御を行うことで、２行目の画素の読み出しが行われる。
【００４４】
以上の制御を画素（ｍ、ｎ＋ｓ）まで行うことで、ＣＭＯＳセンサー４１０の全画素の画素値が出力される。この出力信号を後段の制御部３００により、動画生成に用いる画素値として再構築することで制御部３００に接続されたモニタ３０１に被検眼の観察画像を表示することが可能となる。画素（ｍ、ｎ＋ｓ）の読み出しが終了すると、垂直走査回路４１６および水平走査回路４１７の選択列および選択行をリセットし、画素（１，１）の読み出しを再度開始する。
【００４５】
以上がＣＭＯＳセンサー４１０の基本制御である。なお、ＣＤＳ回路４１８はＭＯＳトランジスタ４１５の閾値バラツキを抑制する基本的な手法であるが、ＣＤＳ回路自身に使用されるＭＯＳトランジスタ自体も閾値電圧によるバラツキを持つことが知られている。そのため、ＣＤＳ回路毎のバラツキにより、新たな固体パターンノイズを発生させている。このＣＤＳ回路起因のＦＰＮは、列毎に異なるオフセット値を重畳したノイズとなるため、縦筋状に見える垂直方向の相関を持つ。そのため、画素のバラツキによるランダム位置のＦＰＮよりも目立つ深刻な問題となる。通常は、予めこのオフセット値を得ておき、この値を用いて画素信号の補正を行うことでＦＰＮを低減した画像を得ている。しかし、眼科装置の場合、低光量の赤外光で照明された前眼部の画像を、感度を上げて撮像する関係上、従来の手法では線筋状に見えるノイズを十分に低減することが容易ではなくなってしまう。
【００４６】
そこで本実施例の特徴である、この縦筋状（縞状）に見えるＦＰＮ等、ＣＭＯＳセンサー起因のノイズを低減するための手法を図４のブロック図および図５のフローチャートを用いて説明する。図４は、ＣＭＯＳセンサーユニット４００に設けられたノイズ低減のための回路のブロック図を表している。ＣＭＯＳセンサーユニット４００は、ＣＭＯＳセンサー４１０、信号分配回路４２０、信号減算回路４３０、信号加算平均回路４４０、ラインバッファ４５０、および画像出力回路４６０で構成されている。次に各回路の役割について、ノイズ低減の処理についてのフローチャートである図５を用いて説明する。
【００４７】
(ステップＳ１０１)
制御部３００（画像取得生成部３０４）から前眼部の撮影開始の指示がなされ、これに応じてＣＭＯＳセンサー４１０が通電されると、ＣＭＯＳセンサー４１０は各画素からの画素値の出力を開始する。ＣＭＯＳセンサー４１０から出力される画素値は、制御部３００について上述したように、画素（１，１）から１フレームの最終画素（ｍ、ｎ＋ｓ）まで連続的に出力される。
【００４８】
（ステップＳ１０２）
信号分配回路４２０はＣＭＯＳセンサー４１０からの画素値を受け取ると、その画素（ｋ、ｐ）の情報をもとに、表示画面上における画素値の分配先を決定する。画素（ｋ、ｐ）が有効画素領域４１１内の画素（画素（１，１）から画素（ｍ、ｎ）の範囲）と判別すると、信号を次の信号減算回路へ出力する。また、画素（ｋ、ｐ）が遮光画素領域４１２内の画素（画素（１、ｎ＋1）から画素（ｍ、ｎ＋ｓ）の範囲）と判別すると、取得した画素値を信号加算平均回路４４０へと出力する。
【００４９】
（ステップＳ１０３）
信号分配回路４２０から画素値を受け取ると、信号加算平均回路４４０は列画素ごとに加算平均処理を実行する。信号加算平均回路４４０は内部にＣＭＯＳセンサー１行画素分すなわちｍ個の内部メモリを有している。ここでは説明を容易にするため簡易的に各メモリに対し、下位メモリからメモリ１、メモリ２・・・メモリｍと命名する。遮光画素領域４１２の初めの画素（１、ｎ＋1）の画素値が信号加算平均回路４４０に入力されると、その画素値はメモリ１へ保存される。次に画素（２、ｎ＋1）の画素値が信号加算平均回路４４０に入力されると、その値も同様にメモリ２へ保存される。同じ作業を繰り返し行い、画素（ｍ、ｎ＋1）までの画素値が対応するメモリへ保存されると１行目の制御が終了する。次に遮光画素領域４１２内の２行目以降の画素値すなわち画素（１、ｎ＋２）から画素（ｍ、ｎ＋ｓ）までの画素値が入力された場合の処理について説明する。画素（１、ｎ＋２）の画素値が入力されると、信号加算平均回路４４０はメモリ１にすでに保存されたｎ＋１行目の画素値に対して単純な加算処理を行う。画素（２、ｎ＋２）以降についても同様に順次対応するメモリに保存済みの画素値との加算処理を行う。
【００５０】
以上の制御をｎ＋１行目からｎ＋ｓ行目まで繰り返し行うことで、各メモリにはそれぞれの各列の画素の合算値が保存される。最後に、各メモリ内の画素値の合計値を遮光領域行数ｓで除算することで、遮光画素領域４１２内の各列の加算平均値が求まる。この加算平均値は、後述する補正値を構成する。ここで、ステップＳ１０３において遮光画素の加算平均を取得する理由は、遮光画素内の各画素のバラツキをおさえ、ＣＤＳ回路起因の出力バラツキのみを抽出するためである。しかし、例えば遮光画素領域４１２の画素の行数を１とし、加算平均を行わずに得られた画素値をそのまま用いてもよい。この場合、得られる画素値の画素依存性が高くなるが、メモリの削減や処理の速度を高めるという効果が見込める。
【００５１】
（ステップＳ１０４）
ステップＳ１０３の制御により加算平均値が求まると、信号加算平均回路４４０は、計算により得られた１行分の加算平均値のラインバッファ４５０への入力を行う。ここでラインバッファ４５０は加算平均処理を行ったメモリと同サイズのメモリ領域を持つバッファ回路である。ラインバッファへ４５０の信号入力が終了すると、該ラインバッファ４５０はその値を信号減算回路へ出力する。
【００５２】
（ステップＳ１０５）
信号減算回路４３０には、ステップＳ１０２において信号分配回路４２０から出力された有効画素領域４１１内の画素からの画素値、およびラインバッファ４５０からの補正値の２つが入力される。信号減算回路４３０は、有効画素の画素値からラインバッファ４５０に入力された画素値（補正値）の減算処理を行う。より詳細には、有効画素（ｋ、ｐ）の画素値が入力されると、ラインバッファ４５０のｋ番目のメモリ値を読み取り、有効画素値から読み取られたラインバッファメモリ値を減算し、得られた値を画像出力回路４６０へ転送する。
【００５３】
（ステップＳ１０６）
画像出力回路４６０は、さらに後段の制御部３００に最適な形態となるように、受け取った画像信号を変換し、変換後の画像信号を制御部３００に出力する。制御部３００では、得られた画像信号を用いて画像を生成する。制御部３００は、画像生成手段として、行列状に配置される有効画素の各々における画像信号（補正値が減算されることで得られた画素値に基づく信号）を用いて、被検眼の画像を連続的に生成する。なお、本実施例では、信号分配回路４２０、信号減算回路４３０、信号加算平均回路４４０、およびラインバッファ４５０をＣＭＯＳセンサーユニット４００の内部構成回路として説明を行っているが、制御部３００に含めることも可能である。その場合は、ＣＭＯＳセンサーユニット４００には、ＣＭＯＳセンサー４１０のみが実装され、図３のゲインアンプ４１９の出力をそのまま制御部３００に出力させることとなる。
【００５４】
最後にフローチャート等を用いて説明した上述の制御について、図６を用いて視覚的な補足説明を行う。図６（ア）は、ＣＭＯＳセンサー４１０に一様な光を与えたときの出力画像のイメージ図である。なお、一様な光は赤外光であり、ＣＭＯＳセンサー４１０の感度は、眼科装置で用いる場合の感度と同等とする。また、図６（ア）内の一点破線（ａ）および点線（ｂ）はそれぞれ有効画素領域および遮光画素領域内の任意の水平画素ライン（画素列）を表している。図６（イ）および図６（ウ）は、それぞれ一点破線（ａ）および点線（ｂ）上の画素値イメージを表しており、横軸は水平方向の画素（Ｐｉｘｅｌ）を、縦軸はその画素値を意味している。
【００５５】
ＣＭＯＳセンサー４１０に一様な光を与えるとほぼ均一なグレー画像が現れるが、各画素には前述のＣＤＳ回路の閾値バラツキにより、実際には図６（イ）に図示したように画素出力に凸凹なバラツキが生じる。この凸凹なバラツキは、全ての有効画素内の各行に同じパターンで表れることで、縦筋状のＦＰＮとして表示画面上に表れる。また上述したように、同列ラインに配置された全ての画素は有効画素および遮光画素領域に関わらず同じＣＤＳ回路を経由して画素値の読み取りが行われる。そのため、ＣＤＳ回路起因の凹凸は、図６（ウ）に示すように、遮光画素領域においても図６（イ）と同様の閾値バラツキとして現れることが分かる。なお、図６（イ）および図６（ウ）の画像の出力バラツキは隣接する画素と相関があるアナログ的な図となっているが、これは説明の容易性のためであり、実際は隣接画素と相関性のないランダムなバラツキとなって表れる。
【００５６】
言い換えると有効画素領域内の各画素の出力は、入射光により得られた出力信号値と、ＣＤＳ回路によるバラツキ値との合算値であり、遮光画素領域の信号はＣＤＳ回路のバラツキ値そのものと言える。そのため、図５に示したフローチャートに従い、有効画素の各画素値から遮光画素の画素値の加算平均値を減算することで、ＣＤＳ回路を起因とする縦筋状に見えるＦＰＮ等を低減することが可能となる。なお、本実施例では、前眼部観察画像を動画として表示するためにＣＭＯＳセンサーユニット４００を用いている。しかし、表示態様はこの例に限られず、生成された動画を表示するだけでなく、生成した動画の中から静止画として一枚の画像を取り出してこれを表示したりする等、通常の動画以外の表示態様としてもよい。また、一枚の画像を表示する場合、取り出した画像をそのまま表示するのではなく、例えば複数枚の画像を取り出してこれらを加算平均して生成した画像を表示してもよい。
【００５７】
被検眼を撮像するセンサーは、上述したように、ＦＰＮ等のノイズを生じさせる。その影響を低減させるために、一般的にはセンサー出力信号から暗電流成分を除去することが行われる。そのため、ＦＰＮ等を低減するためには、ＣＭＯＳセンサーに入る光を出来るだけ遮断した状態で、画像信号における暗電流成分を取得する必要がある。暗電流成分の取得は、例えば照明光の光路若しくは戻り光の光路にシャッター等を配し、実際にＣＭＯＳセンサーに入射する光を遮断することにより行われる。ここで、眼科分野においては、一般的には被検眼を連続的に撮像して得られた画像を例えば観察用の動画像として表示していることから、被検眼はＣＭＯＳセンサーによって常時撮像されている。従って、照明光の被検眼からの戻り光は、常にＣＭＯＳセンサーにて検出されていることを要する。このため、シャッター等を用いてＣＭＯＳセンサーへの入射光を遮って暗電流を得る手法は、眼科分野での使用には適していない。眼科分野で用いるセンサーにおけるＦＰＮは被検眼の視認性の低下やアライメント時の誤認識を招く恐れがあるが、上述した理由によりその対応としてのシャッター等の利用は適していない。本実施例によれば、シャッター等を用いなくとも、個々のＣＤＳ回路が有する特性に起因して生じる、閾値電圧補正のバラツキで発生するＦＰＮによる被検眼の視認性の低下等を低減することができる。すなわち、後述する生成手段と減算手段とを用いることにより、複数の有効画素が配置される列（セット）各々が接続されるＣＤＳ回路起因のＦＰＮを低減した画素値が、シャッター等を用いなくとも得られる。
【００５８】
上述したように、本実施例に係る眼科装置は、有効画素および遮光画素、並びにこれらと接続されて有効画素と遮光画素との固定ノイズを低減するＣＤＳ回路を有するＣＭＯＳセンサーと、生成手段と、減算手段と、画像生成手段と、を備える。有効画素は、有効画素領域４１１における例えばｍ×ｎの２次元配列として行列状に配置されて、被検眼Ｅからの光を受光し、受光量に応じた信号を画素値として出力する。遮光画素は、有効画素の列に続けて配置されるように、遮光画素領域４１２に配列されて、被検眼Ｅからの光が遮光された状態で得られる信号を画素値として出力する。ＣＤＳ回路は、同一列の有効画素とこの同一列の有効画素と続けて配置される遮光画素と接続されて、これら有効画素および遮光画素の固定ノイズを低減する。生成手段（４２０，４４０，４５０）は、遮光画素より取得される画素値であって、ＣＤＳ回路によってノイズが低減された画素値に基づく補正値を生成する。また、減算手段（信号減算回路４３０）は、有効画素から動画生成のために連続的に出力される画素値から補正値を減算する。画像生成手段（３００）は、行列状に配置される有効画素の各々における画素値であって、ＣＤＳ回路によってノイズが低減された画素値から補正値を減算して得た画素値を用いて、被検眼の画像を連続的に生成する。このような構成を備えることにより、本実施例における眼科装置においては、ＦＰＮ等のＣＭＯＳセンサー起因のノイズを低減することができる。なお、これら生成手段および減算回路により実行される工程は、記憶部３０５に記憶されるプログラムによって実行される眼科装置の制御方法も構成する。また、本実施例では、これら生成手段および減算手段は、各々ＣＭＯＳセンサーユニット４００に設けられる回路として例示されている。しかし、これら各手段は、例えば制御部３００に設けられたプロセッサー等、公知の同等の機能を有する構成によって代替し、これにより各手段の処理を実行することとしてもよい。
【００５９】
なお、ここで述べる補正値はＣＭＯＳセンサーに固有の値であり、予め取得しておいてこれを画素値から減算することによってノイズ低減を図ることも可能である。しかし、ＣＭＯＳセンサーは環境温度や使用時におけるセンサー自体の温度変化等により、画素列（ｋ）毎のＦＰＮが僅かな経過時間においても変化する。よって、上述した減算回路は、画素値が出力される毎に該画素値から補正値を減算することが望ましい。また、上述したフローチャートの説明では、有効画素領域４１１内の画素より得られた画素値からラインバッファ４５０のメモリ値を減算することとしている。すなわち、ＣＭＯＳセンサー４１０より信号の出力を行う際の最初の画素値取得時には、ラインバッファ４５０にはまだメモリ値が存在していない。従って、ＦＰＮ等の低減処理は、ＣＭＯＳセンサー４１０による２回目以降の信号（画素値）取得時に実行される。すなわち、本実施例における生成回路は、有効画素からの画素値の取得の直前に遮光画素から取得された信号に基づいて補正値を生成する。ＣＭＯＳセンサーの構成上このように補正値を得ることが最も簡便であり、且つ上述した温度変化等によるＦＰＮの変化への対応も当該構成によりより容易となる。また、遮光画素は、一方向（ｋ列において）に複数配置されている。よって、上述した画素毎の出力信号のバラツキに対処するために、生成回路は、有効画素の列の延在方向に複数配置された遮光画素より取得される画素値の平均値を求め、これを補正値とすることが望ましい。なお、上述したように、本実施例で用いることができるＣＭＯＳセンサー４１０では、複数の有効画素が第１の方向に並ぶセットが、該第１の方向とは異なる第２の方向に複数配置される。また、この複数配置されるセットの各々に、遮光画素とＣＤＳ回路が配置される。その際、このセットにおける有効画素は、ＣＭＯＳセンサーの作成の容易さから該第１の方向に並ぶように配置されることが望ましいが、ランダムに配置することもできる。すなわち、ＣＤＳ回路が複数の有効画素からなるセットと、該セットと対になる遮光画素と接続され、該セットにおける有効画素各々と遮光画素とのノイズを低減できれば、上述した本実施例のＣＭＯＳセンサーとすることができる。また、上述した補正値を減算して得た画素値は、複数配置されたセットの各々に配置されるＣＤＳ回路間のバラツキに起因するノイズが低減された画素値となる。
【００６０】
［第２の実施例］
第１の実施例では、赤外光に対応して高い感度で使用するＣＭＯＳセンサーユニット４００について、これを光干渉断層撮像装置１０に用いた場合について説明した。本実施例では第１の実施例で説明したノイズ低減処理を行うＣＭＯＳセンサーの応用例として、ゲイン値を変更可能なカラーＣＭＯＳセンサーおよびモノクロＣＭＯＳセンサーを用いた実施例について説明する。
【００６１】
図７は、本実施例に係る眼科装置の一態様である眼底カメラの概略構成および撮影光学系を示している。本実施例では、眼底カメラにおける被検眼の観察および撮影用としてＣＭＯＳセンサーユニットを用いている。以下、図面を参照して、眼底カメラの構成について説明する。なお、本実施例における制御部等は、第１の実施例で述べた制御部３００等と同様の構成要素を備え、且つ類似の動作を行うことから同じ参照符号にて示すこととし、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６２】
図に示す眼底カメラ７において、被検眼Ｅに対向して、対物レンズ５０１が配置される。対物レンズ５０１の光軸Ｌ１上には、ダイクロイックミラー５６０、穴あきミラー５０６、撮影絞り５０２、フォーカスレンズ５０３および結像レンズ５０４がこの順で配置される。ダイクロイックミラー５６０は、光軸Ｌ１に対して挿脱可能とされている。穴あきミラー５０６は中央部に開口を有する。フォーカスレンズ５０３は、光軸Ｌ１上の位置を移動することによりピントを調整する。結像レンズ５０４の先には、ＩＳＯ感度が任意の値に設定可能であり、可視光と赤外光とに感度を有する動画観察と静止画撮影を兼ねたＣＭＯＳセンサー５０５が配置される。また、対物レンズ５０１および結像レンズ５０４とその間に配置される光学部材により、被検眼眼底の観察、撮影のための撮影光学系が構成されている。
【００６３】
また、穴あきミラー５０６の反射方向の光軸Ｌ２上には、角膜バッフル５０７、リレーレンズ５０８、フォーカス指標ユニット５０９、レンズ５１０およびリングスリット５１２がこの順で配置される。角膜バッフル５０７は、中心に遮光点を有する。リングスリット５１２は、リング状のスリット開口を有する。また、光軸Ｌ２上には遮光点を有する遮光部材としての水晶体バッフル５１１、および赤外光を透過し可視光を反射する特性を有するダイクロイックミラー５１３が配置されている。フォーカス指標ユニット５０９は、光軸Ｌ２に沿って移動可能かつ光軸Ｌ２上から挿脱可能となっている。対物レンズ５０１、リレーレンズ５０８およびレンズ５１０により、角膜バッフル５０７、水晶体バッフル５１１、およびリングスリット５１２は各々、作動距離ＷＤ１の際に被検眼Ｅ角膜、水晶体後面、瞳孔Ｅｐと光学的に略共位置となる。
【００６４】
ダイクロイックミラー５１３の反射方向の光軸Ｌ３上には、コンデンサレンズ５１４および白色ＬＥＤ光源５１５が配置される。白色ＬＥＤ光源５１５は、可視のパルス光を発する白色ＬＥＤが複数個配置された撮影用光源である。ダイクロイックミラー５１３の透過方向の光軸Ｌ４上には、コンデンサレンズ５１６および赤外ＬＥＤ光源５１７が配置される。赤外ＬＥＤ光源５１７は、赤外の定常光を発する赤外ＬＥＤが複数個配置された観察光源である。これらの対物レンズ５０１とダイクロイックミラー５１３とこれらの間の光学部材、並びにコンデンサレンズ５１４およびコンデンサレンズ５１６により、眼底を照明する照明光学系が構成される。この照明光学系を介して白色ＬＥＤ光源５１５、或いは赤外ＬＥＤ光源５１７の光が被検眼の眼底を照明する。さらに前眼部撮影用の作動距離に位置合わせを行うことで、この照明光学系を介して白色ＬＥＤ光源５１５および赤外ＬＥＤ光源５１７の光が被検眼Ｅの前眼部を照明する。
【００６５】
また、カラー対応の撮像手段であるＣＭＯＳセンサー５０５は、第１の実施例で説明したモノクロＣＭＯＳセンサーと同様に光学的に光を遮断した遮光領域、および図３に示した読み出し回路を有している。そのため、第１の実施例で述べたＣＭＯＳセンサーユニット４００と同じ制御が可能となっている。ＣＭＯＳセンサー５０５は、カラー対応とするために各画素上にそれぞれＲＧＢの光学フィルタが配置され、それぞれの画素出力を組み合わせてカラー画像を生成する。また、赤外撮影時には、Ｒ対応の画素のみを用いて画像を生成することで、赤外撮影も可能としている。ＣＭＯＳセンサー５０５から出力される各画素値は、装置全体の制御を行うＣＰＵ等を備える制御部３００に入力される。入力されたデジタル信号は、記憶部３０５（図１参照）に保存されるとともにモニタ３０１に表示される。
【００６６】
次に、眼底カメラ７における、被検眼Ｅと眼底カメラ７とのアライメントのための前眼部観察光学系の構成について説明する。ダイクロイックミラー５６０の反射方向の光軸Ｌ５上には、レンズ５６１、絞り５６２、プリズム５６３、レンズ５６４、ＣＭＯＳセンサー５６５が配置される。ＣＭＯＳセンサー５６５は、赤外域の感度を持つモノクロのＣＭＯＳセンサーである。これら光軸Ｌ５上に配置される光学部材等によって、前眼部の観察を行うための前眼部観察光学系が構成される。ＣＭＯＳセンサー５６５は、第１の実施例で説明したＣＭＯＳセンサー４１０と同じ構造を有し、制御部３００に接続される。ＣＭＯＳセンサー５６５により取得された各画素値は、制御部３００を介しモニタ３０１に出力される。なお、本実施例では、上述した信号分配回路４２０、信号減算回路４３０、信号加算平均回路４４０、ラインバッファ４５０等は制御部３００に内蔵されている。制御部３００は、カラー用のＣＭＯＳセンサー５０５およびモノクロ用のＣＭＯＳセンサー５６５の出力から、図５を参照して説明したフローに従い、ＦＰＮを低減する。
【００６７】
続いて、アライメントおよび撮影時に制御部３００により実行される眼底カメラ７の制御について説明する。初めに、前眼部観察用光源５７０からの赤外域の照明光により照明された被検眼Ｅの前眼部を観察することで、アライメント制御を行う。前眼部観察時は上述したように、モノクロ用のＣＭＯＳセンサー５６５を使用する。そのため、制御部３００は、ＣＭＯＳセンサー５６５から出力される画素値に基づく画像をモニタ３０１に表示させる。ＣＭＯＳセンサー５６５から出力は、瞳孔以外の部分は前眼部観察用光源５７０の反射光が多く反射して入ってくるために白く映り、一方で瞳孔は反射光が入らないので黒く映る。従って、このコントラスト差から瞳孔部を抽出可能となっていて、瞳孔位置を決定することができる。検者は、モニタ３０１の映像を見ながら不図示のジョイスティック等を操作し、眼底カメラ７の撮影光学系と被検眼Ｅのアライメントを行うことができる。また、制御部３００は、ＣＭＯＳセンサー５６５の出力を解析（瞳孔のエッジ検出等の演算を行う）することで、被検眼Ｅと眼底カメラ７の光軸を一致させるように自動制御することもできる。
【００６８】
被検眼Ｅと眼底カメラ７とのアライメントが完了されると、制御部３００は被検眼Ｅの眼底観察を開始する。本実施例では詳細な説明は割愛するが、前眼部のアライメントが終了した状態では、ＣＭＯＳセンサー５０５は被検眼の眼底Ｅｆと光学的に共役な位置となっている。制御部３００は、モニタ３０１に出力する映像を、ＣＭＯＳセンサー５６５の出力信号によるものからＣＭＯＳセンサー５０５の出力信号によるものへと切り替える。そして、被検眼眼底部Ｅｆを照射するため、赤外ＬＥＤ光源５１７を点灯させる。ここでＣＭＯＳセンサー５０５は赤外まで感度を有するカラーＣＭＯＳセンサーであるが、一般的な撮像素子の特性として可視光領域よりも赤外光領域の方が低感度であるが知られている。そのため、赤外ＬＥＤ光源５１７を用いて眼底観察を行う際は、ＣＭＯＳセンサー５０５のゲイン値を高ゲインに設定して使用する。
【００６９】
検者は、被検眼の眼底Ｅｆに対する眼底カメラ７の詳細なアライメントと、フォーカス指標ユニット５０９を用いたフォーカス調整をさらに行う。これにより、眼底カメラ７にて眼底Ｅｆの画像を取得する準備が終了する。眼底Ｅｆに対するアライメントとフォーカス調整の終了後、制御部３００はＣＭＯＳセンサー５０５のゲイン値を高ゲイン値から低ゲイン値へと切り替え、白色ＬＥＤ光源５１５をパルス点灯させて眼底画像の取得を行う。制御部３００は、この状態でＣＭＯＳセンサー５０５により撮影された眼底画像を記憶部３０５に格納し、これをモニタ３０１に出力して撮影制御を終了する。
【００７０】
ここで、人の視認特性では、眼底観察時のようにほぼ同じ映像を連続的に動画として観察する場合に、ランダムノイズよりＦＰＮを認識しやすい。特に眼底観察時は、ＣＭＯＳセンサー５０５を高ゲインで使用するため、縦筋状のＦＰＮが顕著に現れる。一方で眼底画像撮影時は、よりノイズの少ない静止画像を取得するためＣＭＯＳセンサー５０５のゲインを下げ、高輝度光源を用いて撮影を行う。このため、縦筋状のＦＰＮの見え（認識度）が低減するため、ノイズ除去回路等を介さなくても視認上はノイズの少ない画像が表示される。従って、制御部３００は、ＣＭＯＳセンサー５０５のゲイン切り替えのタイミングで、上述したノイズ除去回路のＯＮ／ＯＦＦを切り替えてもよい。
【００７１】
本実施例に係る眼科装置では、２次元配列された有効画素、隣接して配置される遮光画素、並びに一方向に整列する有効画素及び遮光画素と接続されてＦＰＮを低減するＣＤＳ回路より構成されたＣＭＯＳセンサー（５０５）を備える。また、この眼科装置はさらに、ＣＭＯＳセンサーのゲインを変えるゲイン変更手段（３０４）と、カラーフィルター（５０５）と、被検眼Ｅを照明する赤外光を発する赤外光光源（５１７）と、被検眼を照明する可視光を発する可視光光源（５１５）と、を備える。そして、ゲイン変更手段は、赤外光により照明された被検眼Ｅからの光の受光時のＣＭＯＳセンサー５０５のゲインを高ゲインとする。すなわち、赤外光に対応して動画生成に用いられる場合には、本発明の実施により、ＣＭＯＳセンサー５０５を高ゲインとする赤外光においても観察に適した動画像を取得することが可能となる。また、静止画撮影時にはゲインを下げて高輝度光源を用い、これによりノイズの少ない静止画を取得する。当該構成により、アライメント等を行う際の動画観察時において、視認性の高い画像を表示することができる。
【００７２】
また、本実施例に係る眼科装置は、減算回路による生成された補正値の画素値からの減算を実行させるか否かを制御する制御手段（３０２）を更に備える。この制御手段（３０２）は、ゲイン変更手段によるゲインを高ゲインとする変更に応じて減算を実行させ、ゲインを低ゲインとする変更に応じて減算の実行を停止させる。このように構成することにより、ノイズが視認されやすい動画像の表示時にはノイズの低減処理がなされ、ノイズが視認されにくい高輝度光源を用いた静止画撮影時には低減処理を行わなくできる。なお、本実施例では、アライメント等を行うための眼底観察時におけるゲインを、眼底撮影時におけるゲインよりも低く設定している。しかし、ゲイン設定はこの場合に限られない。眼底の静止画撮影時においては可視光光源（５１５）による光により眼底画照明されるが、この照明光の強度はアライメント時等の眼底観察時に眼底を照明する赤外光の強度よりも強い。従って、アライメントから眼底観察においては視認性よりも明瞭な画像の取得を優先してゲインを高く設定し、静止画撮影時には照明光の強度に応じてゲインを低く設定してもよい。
【００７３】
［第３の実施例］
第１の実施例ではモノクロのＣＭＯＳセンサーを眼科装置に用いた場合について述べ、第２の実施例ではカラーＣＭＯＳセンサーとモノクロＣＭＯＳセンサーとを眼科装置に用いた場合について説明した。本実施例では第１の実施例で説明したノイズ低減処理を実施したＣＭＯＳセンサーの応用例として、ゲイン値の異なる２つのモノクロＣＭＯＳセンサーを用いた実施例について説明する。
【００７４】
図８は、本実施例に係る眼科装置の一態様である角膜厚／眼圧測定装置の概略構成および撮影光学系を示している。当該眼科装置は、被検眼の角膜厚の測定と眼圧の測定との両機能を有する。本実施例では、アライメント等のための前眼部の観察用および角膜圧の測定用の角膜厚像撮影用として、２つのモノクロＣＭＯＳセンサーを用いている。なお、本実施例における制御部等は、第１の実施例で述べた制御部３００等と同様の構成要素を備え、且つ類似の動作を行うことから同じ参照符号にて示すこととし、ここでの説明は省略する。
【００７５】
図に示す角膜厚／眼圧測定装置８において、被検眼Ｅの角膜Ｅｃに対向する光軸Ｌ１上には、平行平面ガラス６０１および対物レンズ６０３が配置され、その中心軸上にはノズル６０２が設けられている。ノズル６０２の後方には、これに連続して、空気室６０４および観察窓６０５が設けられる。観察窓６０５以降の光軸Ｌ１上には、ダイクロイックミラー６１０、プリズム絞り６１１、結像レンズ６１２およびＣＭＯＳセンサー６１３が順次配列されている。これら光学部材は、被検眼Ｅに対する観察系およびアライメント検出系を構成している。
【００７６】
また平行平面ガラス６０１、および対物レンズ６０３は対物鏡筒６０９によって支持され、その外側には被検眼Ｅを照明する外眼照明光源６０６ａ，６０６ｂが配置されている。この外眼照明光源６０６ａ，６０６ｂは光軸Ｌ１に対して対称な位置に配置されている。ダイクロイックミラー６１０は外眼照明光源６０６ａ，６０６ｂから発せされる波長の光を透過し、眼圧測定およびアライメント兼用の後述するＬＥＤ光源からの波長の光の一部を除き反射する特性を有している。
【００７７】
プリズム絞り６１１は３つの開口部を有しており、上下の開口部には互いに異なる左右方向に光束を偏光する為のプリズムが設けられる。更に、これら上下の開口部には、外眼照明光源６０６ａ，６０６ｂからの波長の光を吸収し、眼圧測定およびアライメント兼用のＬＥＤ光源からの波長の光を透過する分光特性を有するフィルタが設けられている。一方、中央の開口部には眼圧測定およびアライメント兼用のＬＥＤ光源からの波長の光を吸収し、外眼照明光源６０６ａ，６０６ｂからの波長の光を透過させるフィルタが設けられている。
【００７８】
ダイクロイックミラー６１０の反射方向の光軸Ｌ２には、リレーレンズ６１４、ハーフミラー６１５、ダイクロイックミラー６１６、アパーチャ６１７および受光素子６１８が配置されている。ダイクロイックミラー６１６は近赤外波長の光を透過し、可視光波長の光を反射する特性を持ち、これらは角膜反射光量の変化を検出する角膜変形検出系を構成している。
【００７９】
ハーフミラー６１５の反射方向の光軸Ｌ３には、ハーフミラー６１９、投影レンズ６２０、上述した眼圧測定およびアライメント兼用のＬＥＤ光源６２１が配置される。これら光学部材等により、眼圧測定光投影系およびアライメント指標投影系が構成されている。ハーフミラー６１９の反射方向の光軸Ｌ４には、被検眼Ｅが固視する為の固視灯を提示する固視用光源６２２が配置されている。ダイクロイックミラー６１６の反射方向の光軸Ｌ５には投影レンズ６２３、スリット板６２４および角膜厚を測定するためのＬＥＤ光源６２５が配置されている。スリット板６２４は紙面と垂直方向に長い、矩形絞りになっている。
【００８０】
図中被検眼Ｅの斜下方向に配置される光軸Ｌ６には、ＬＥＤ光源６２５による角膜散乱光の波長域の光を透過するフィルタ６２６、結像レンズ６２７およびＣＭＯＳセンサー６２８が配置されている。これら光学部材等は、角膜厚測定光学系を構成しており、光軸Ｌ１と光軸Ｌ６とは被検眼の角膜Ｅｃの角膜頂点で交差している。また、スリット板６２４、角膜Ｅｃ、およびＣＭＯＳセンサー６２８は、各々略共役の関係になっている。ここで、ＣＭＯＳセンサー６２８およびＣＭＯＳセンサー６１３は、ゲイン値のみ異なる同じ撮像素子を使用している。また、また、第１の実施例で説明したＣＭＯＳセンサー４１０と同様に光学的に光を遮断した遮光領域、および図３に示した読み出し回路を有している。
【００８１】
空気室６０４内のシリンダ６３３には、ソレノイド６３４の駆動により押し上げられるピストン６０７が摺動自在に嵌合されている。ノズル６０２、空気室６０４、ソレノイド６３４およびピストン６０７により加圧部が構成されている。なお、空気室６０４内には、内圧をモニタするための圧力センサー６０８が配置されている。
【００８２】
制御部３００は角膜厚／眼圧測定装置全体を制御しており、制御部３００には被検眼のアライメント画像や測定結果を表示するモニタ３０１が接続されている。制御部３００はさらに、ＣＭＯＳセンサー６１３の出力、外眼照明光源６０６、受光素子６１８、並びに眼圧測定およびアライメント兼用のＬＥＤ光源６２１が接続されている。また、制御部３００はさらに、固視用光源６２２、ＬＥＤ光源６２５、圧力センサー６０８、ソレノイド６３４および角膜厚算出用のＣＭＯＳセンサー６２８が接続されている。また、図８に示した光学系を内蔵した測定部は図示されないステージ部に載置され、モータ駆動により被検眼Ｅに対して光軸Ｌ１方向および光軸Ｌ１に垂直な方向の３軸方向に駆動されるようになっている。このステージ部の駆動も、制御部３００により制御される。なお、本実施例では、第１の実施例で述べた信号分配回路４２０、信号減算回路４３０、信号加算平均回路４４０、およびラインバッファ４５０等は、制御部３００に内蔵されている。制御部３００は、それぞれのＣＭＯＳセンサー６１３，６２８の出力から、図５を参照して説明したフローに従い、ノイズを低減する。
【００８３】
続いて、角膜厚／眼圧測定装置８による被検眼Ｅの角膜厚および眼圧の測定手順について説明する。測定に際し、検者はまず固視用光源６２２を点灯させ、被検眼Ｅに固視用光源６２２を固視させた状態で不図示の測定開始スイッチを押す。測定開始スイッチが押されると、外眼照明光源６０６からの照明光束が被検眼Ｅの前眼部を照明する。前眼部により反射散乱した照明光束は平行平面ガラス６０１および対物レンズ６０３により略平行光とされる。この略平行光は、観察窓６０５、ダイクロイックミラー６１０およびプリズム絞り６１１の中央開口部を通過し、結像レンズ６１２によってＣＭＯＳセンサー６１３上に結像する。
【００８４】
制御部３００は、ＣＭＯＳセンサー６１３から得られた前眼部画像に対応する信号に対し、上述したノイズの低減処理を行い、モニタ３０１に得られた前眼部画像を表示させる。検者は、モニタ３０１に表示された前眼部画像を見ながら、角膜厚／眼圧測定装置８と被検眼Ｅとの位置合わせを行い粗アライメントを終了させる。なお、この粗アライメントは、検者によるのではなく、得られた前眼部画像を用いて制御部３００が自動で行ってもよい。自動アライメントを行う場合は、まず得られた前眼部画像を適当な閾値で２値化処理をして瞳孔を検出し、瞳孔中心を求める。前眼部画像を表示する表示画面の中心は光軸Ｌ１と略一致しているため、瞳孔中心をこの表示画面の中心と一致させることでアライメントが可能となる。すなわち、被検眼瞳孔の中心の光軸Ｌ１に垂直なｘｙ方向の面内（表示画面内）での相対位置が許容範囲内に無い場合、上述したモータ駆動によりステージを介して測定部を動かす。この操作は、瞳孔中心と表示画面中心とのズレ量が許容範囲内に入るように行われる粗アライメントとなる。自動アライメントではこの操作が自動で実行される。
【００８５】
ここで、ＣＭＯＳセンサー６１３出力はモニタ３０１に動画像として表示され、検者のアライメントに使用される。そのため、上述したＣＭＯＳセンサー起因のＦＰＮ等のノイズが大きい場合は検者に不快感を与え、制御部３００が行う自動アライメントに対しても誤検出の原因となりうる。また、このようなノイズを低減するためにＣＭＯＳセンサーのゲイン値を低く設定すると、被検眼によっては前眼部画像が暗すぎてアライメントに支障をきたすことも考えられる。本実施例によれば、ＦＰＮ等の低減処理が行われることにより、ノイズが低減されかつアライメントに十分な明るさとなる最適なＣＭＯＳセンサー６１３のゲイン値の設定を行うことができる。
【００８６】
粗アライメントが終わると、制御部３００はＬＥＤ光源６２１を点灯する。ＬＥＤ光源６２１からの光束は、投影レンズ６２０、ハーフミラー６１９、ハーフミラー６１５、リレーレンズ６１４、ダイクロイックミラー６１０、および対物レンズ６０３によりノズル６０２内で一旦結像して被検眼Ｅに達し、角膜Ｅｃで反射される。角膜Ｅｃでの反射光束は、平行平面ガラス６０１および対物レンズ６０３により集光され、観察窓６０５を通過した後に数％の光束がダイクロイックミラー６１０を透過する。ダイクロイックミラー６１０を透過した光束は、プリズム絞り６１１の３つの開口部のうち、偏光プリズムの光束のみが結像レンズ６１２によりＣＭＯＳセンサー６１３上に結像する。このとき、プリズム絞り６１１の上下の開口部を通過した光束は、偏光プリズムによりそれぞれ紙面奥の方向と手前の方向に偏向される。その結果、ＣＭＯＳセンサー６１３上では、ＬＥＤ光源６２１の２つに分割された角膜輝点像の位置関係は、被検眼Ｅと装置測定部との相対的な位置によって変化する。このように、２つに分割された角膜輝点像の位置関係を検出することにより、被検眼Ｅと装置測定部との光軸Ｌ１方向の位置関係を知ることができる。なお、この角膜輝点像を用いたアライメントを角膜輝点アライメントと称する。角膜輝点アライメントにより装置測定部とのアライメントズレを求め、そのズレ量を補正する方向にステージを駆動することで角膜輝点アライメントが完了する
【００８７】
角膜輝点アライメントが完了すると、次に角膜厚の測定が行われる。角膜厚の測定ではＬＥＤ光源６２５が点灯される。ＬＥＤ光源６２５がスリット板６２４を照明することで形成されたスリット光は、投影レンズ６２３、ダイクロイックミラー６１６、ハーフミラー６１５、リレーレンズ６１４、ダイクロイックミラー６１０およびノズル６０２内を通って角膜Ｅｃ上に結像する。角膜Ｅｃによって散乱された散乱光はフィルタ６２６および結像レンズ６２７を透過し、ＣＭＯＳセンサー６２８によってスリット像として撮像される。制御部３００は、ＣＭＯＳセンサー６２８が出力する画像データを用いて角膜厚を算出する。
【００８８】
角膜厚の測定が終了すると、最後に眼圧の測定が行われる。眼圧の測定では、制御部３００はソレノイド６３４を駆動させる。ソレノイド６３４の駆動により図中上方向にピストン６０７が押し上げられ、空気室６０４内の空気はこのピストン６０７によって圧縮される。圧縮された空気室６０４内の空気は、ノズル６０２から被検眼Ｅの角膜Ｅｃに向けてパルス状に噴出される。角膜Ｅｃは噴き付けられた空気の強さに応じて、徐々に変形を始める。
【００８９】
受光素子６１８は、ＬＥＤ光源６２１から発せられ角膜Ｅｃから反射された光束を、アパーチャ６１７を介して受光する。アパーチャ６１７は被検眼の角膜Ｅｃの曲率の半径Ｒが略無限大の時にＬＥＤ光源６２１と略共役になるように配置されている。この為、パルス状に発せられた空気によって、角膜曲率の半径Ｒが大きくなるにつれ受光素子６１８の受光量は増加し、そして角膜曲率の半径Ｒが略無限大、すなわち角膜Ｅｃがほぼ平面となった時にその受光量はピーク値となる。受光素子６１８は、パルス状に発せられた空気により角膜Ｅｃが平面になったときのピーク値を検出している。制御部６２９は受光素子６１８のピーク値と、その時の圧力センサー６０８の値から被検眼Ｅの眼圧値を算出する。
【００９０】
以上に述べた角膜厚／眼圧測定装置８では、アライメント用と角膜厚測定用の２つの同じモノクロＣＭＯＳセンサーを有している。しかし、アライメント像と角膜厚像とはその輝度が大きく異なるため、それぞれ異なるゲイン値が設定されている。角膜Ｅｃは透明なフィルム状構造であるため、その散乱光の輝度はアライメント像の輝度に対し非常に小さい。従って、ＣＭＯＳセンサー６２８のゲイン値は、アライメントで使用するＣＭＯＳセンサー６１３に対して数倍の値に設定されている。また、制御部３００は、ＣＭＯＳセンサー６２８から出力されるスリット像から角膜厚を算出するために各画素の出力値を一定の閾値用いて２値化を行っている。そのため、ＣＭＯＳセンサー６２８の高ゲイン化により、縦筋状のＦＰＮが閾値付近に存在すると、角膜厚計測に誤差が生じてしまう。これに対し、本実施例によれば、このようなＦＰＮ等の低減処理を実行することにより、ノイズが低減され測定誤差の少ない角膜厚測定が可能となる。
【００９１】
なお、本実施例では角膜厚および眼圧測定の両機能を有する眼科装置について説明した。しかし、本発明は、異なるゲイン値を持つ２つ以上のＣＭＯＳセンサーを有した他の眼科装置にも応用可能である。例えば、眼屈折率測定装置に対しても、本発明は適用することができる。眼屈折率測定装置では、角膜形状および被検眼アライメントを行うＣＭＯＳセンサーと、眼屈折率を測定するＣＭＯＳセンサーで異なるゲイン値を有する。より詳細には、眼屈折率を測定するＣＭＯＳセンサーのゲイン値が、アライメントを担うＣＭＯＳセンサーに対してより高ゲインを有している眼屈折率測定装置に対し本実施例を応用することが可能である。
【００９２】
上述したように、本実施例に係る眼科装置では、ＣＭＯＳセンサー（６１３）および第２のＣＭＯＳセンサー（６２８）を備える。第２のＣＭＯＳセンサー（６３８）は、上述した有効画素、遮光画素、およびＣＤＳ回路に相当する第２の有効画素、第２の遮光画素、および第２のＣＤＳ回路を有する。ＣＭＯＳセンサー（６１３）および第２のＣＭＯＳセンサーには、第１の実施例で述べた生成回路および減算回路が各々に或いは共用とし配置される。そして、このＣＭＯＳセンサー（６１３）のゲインは、第２のＣＭＯＳセンサー（６２８）のゲインとはその値が異なっている。
【００９３】
本実施例について述べると、第１のＣＭＯＳセンサー（６１３）のゲインは、第２のＣＭＯＳセンサー（６２８）のゲインよりも低く設定される。この場合、第１のＣＭＯＳセンサー（６１３）は、被検眼Ｅと眼科装置（８）とのアライメントを行う際に被検眼の観察動画像を撮像するために用いられる。一方、第２のＣＭＯＳセンサー（６２８）は、被検眼Ｅの静止画像を撮像するために用いられるが、上述したように撮影対象は散乱光の輝度が非常に小さくなる角膜Ｅｃとなっている。このため、第２のＣＭＯＳセンサー（６２８）のゲインは第１のＣＭＯＳセンサー（６１３）の数倍の高さに設定される。このように高ゲインに設定された場合、ＣＭＯＳセンサーより得られる画素から得た動画像では、上述した縞状に表れるＦＰＮが問題となる。しかし本発明の実施により、この縞状のＦＰＮが低減され、観察或いは測定に好適な画像を表示することが可能となる。
【００９４】
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施例の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００９５】
３００：制御部、  ４００：ＣＭＯＳセンサーユニット、  ４１０：ＣＭＯＳセンサー、
４１８：ＣＤＳ回路、  ４３０：信号減算回路、  ４４０：信号加算平均回路、  
４５０：ラインバッファ
【図１】
2020048608.tif 000003
【図２】
2020048608.tif 000004
【図３】
2020048608.tif 000005
【図４】
2020048608.tif 000006
【図５】
2020048608.tif 000007
【図６】
2020048608.tif 000008
【図７】
2020048608.tif 000009
【図８】
2020048608.tif 000010