(57)【要約】【課題】被検眼の実際の焦点距離を推定し、これに基づき正確に被検眼の３次元形状を測定でき、測定した３次元形状から的確な眼科診断を行なえるようにする。【解決手段】被検眼眼底を眼底撮影光学系を介して所定の視差でステレオ撮影し、被検眼眼底の３次元形状測定処理を行うに際し、被検眼から測定された視度、眼軸長（Ｄ１２＋Ｄ２３＋Ｄ３４）、および角膜曲率（Ｒ１）を用い、角膜（ｓｆ１）、水晶体（ｓｆ２、ｓｆ３）、および網膜（ｓｆ４）から成る被検眼の光学モデルにおける光線追跡を行ない、水晶体の曲率（Ｒ２）を推定し、近軸計算によって被検眼の焦点距離ｆを推定し、この焦点距離ｆ、および撮影光学系の視差からステレオ撮影の２光路が形成する視差角（Ｓａ）を求め、視差角（Ｓａ）と視差画像中に撮影された特定部位の視差量（Ｓｄ）を用いて特定部位の深さ量（ｅｄ）を測定する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検眼眼底を眼底撮影光学系を介して所定の視差でステレオ撮影し、得られた左右の視差画像を用いて被検眼眼底の３次元形状測定処理を行う画像処理方法において、
被検眼の焦点距離を推定するステップと、
推定された被検眼の焦点距離、および前記撮影光学系の視差の条件から前記ステレオ撮影時の被検眼内においてステレオ撮影の２光路が形成する視差角を求めるステップと、
ステレオ撮影された左右の視差画像中に撮影された特定部位の被検眼眼底における視差量を求めるステップと、
前記視差角と前記特定部位の視差量を用いて前記特定部位の深さ量を測定するステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の画像処理方法において、前記被検眼の焦点距離を推定するステップにおいては、被検眼から測定された視度、眼軸長、および角膜曲率を用い、角膜、水晶体、および網膜から成る被検眼の光学モデルにおける光線追跡を行ない、水晶体の曲率を推定し、さらに推定された水晶体の曲率を用いた近軸計算によって被検眼の焦点距離を推定することを特徴とする画像処理方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像処理方法を実施するための眼底撮影光学系、および画像処理手段を含むことを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理方法および画像処理装置、特に被検眼眼底を眼底撮影光学系を介して所定の視差でステレオ撮影し、得られた左右の視差画像を用いて被検眼眼底の３次元形状測定処理を行う画像処理方法および画像処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、緑内障の診断などの目的で、被検眼眼底の形状を把握するため、被検眼眼底の立体画像を撮影する眼底カメラなどの画像処理装置が知られている。たとえば、眼底カメラの単一の光学系内の絞りを光軸から左右（あるいは上下）に偏心した異なる位置に移動させ、それぞれの絞り位置で撮影を行うことにより被検眼眼底をステレオ撮影する装置が知られている（下記の特許文献１）。
【０００３】
眼底を３次元測定する画像処理は、次のように行うことができる。たとえば、ステレオ撮影された左右（あるいは上下）の画像のパターンマッチングを行い、対応する像点、すなわち対応点を探索する。対応点が探索できれば、３角測量の原理を用いて対応点に共役な物点のｘｙ軸（画像平面に平行な直交２軸）、およびｚ軸（光軸に平行な１軸）に沿う各座標を計算することができる。そして、充分な数の物点の３次元座標値を求めれば、被検眼眼底の３次元モデルを作成することができる。
【０００４】
また、撮影した左右の視差画像を、各種方式による３Ｄモニタなどを用いて３次元表示（３Ｄ表示）する、すなわち、撮影した左右の視差画像をそれぞれ独立して観察者（検者）の左右両眼にそれぞれ観察させることにより、撮影した被検眼眼底の状態を立体視で観察させることができる。
【特許文献１】特開平１０−７５９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ステレオ撮影された画像から、被検眼の３次元情報を構築するには、被検眼の焦点距離の情報が必要であるが、従来では、個体差のある被検眼の焦点距離そのものを簡易かつ正確に測定する手法が知られておらず、３次元情報の演算では、一般的に知られている平均的な人眼の焦点距離（たとえば１６．８ｍｍ）を全ての被検眼に採用していることが多い。そのため、数値モデルとして構築された被検眼の３次元形状は正確でない可能性があり、実際の患者の網膜形状と必ずしも合致していない場合も多い、と考えられる。
【０００６】
例えば、近視眼で眼軸長が長い場合には、上述した平均値１６．８ｍｍより焦点距離が長いと考えられ、また、遠視眼で眼軸長が短い場合には逆に平均値１６．８ｍｍより焦点距離が短いと考えられる。このような誤差があると、たとえば緑内障で非常に重要となる視神経乳頭部の陥凹の深さの算出の際に支障を生じる。
【０００７】
すなわち、ステレオ撮影した視差角が一定とすれば、前述の近視眼のケースでは焦点距離を実際より短く想定しているので陥凹が実際より浅く、逆に遠視眼のケースでは陥凹が深く算出される可能性があった。陥凹が深いことが緑内障と診断する一つの指標である、と想定する場合には、このように陥凹の形状データとして誤った数値を算出すると、誤診に繋がり兼ねないという問題がある。
【０００８】
本発明の課題は、被検眼の実際の焦点距離を推定し、これに基づき正確に被検眼の３次元形状を測定でき、測定した３次元形状から的確な眼科診断を行なえるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明においては、被検眼眼底を眼底撮影光学系を介して所定の視差でステレオ撮影し、得られた左右の視差画像を用いて被検眼眼底の３次元形状測定処理を行う画像処理方法および画像処理装置において、被検眼の焦点距離を推定するステップと、推定された被検眼の焦点距離、および前記撮影光学系の視差の条件から前記ステレオ撮影時の被検眼内においてステレオ撮影の２光路が形成する視差角を求めるステップと、ステレオ撮影された左右の視差画像中に撮影された特定部位の被検眼眼底における視差量を求めるステップと、前記視差角と前記特定部位の視差量を用いて前記特定部位の深さ量を測定するステップと、を含む構成を採用した。
【００１０】
あるいはさらに、前記被検眼の焦点距離を推定するステップにおいては、被検眼から測定された視度、眼軸長、および角膜曲率を用い、角膜、水晶体、および網膜から成る被検眼の光学モデルにおける光線追跡を行ない、水晶体の曲率を推定し、さらに推定された水晶体の曲率を用いた近軸計算によって被検眼の焦点距離を推定する構成を採用した。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成によれば、被検眼から測定された視度や被検眼ジオメトリ、角膜曲率などの条件から被検眼の焦点距離を推定し、さらに、推定された被検眼の焦点距離、および撮影光学系の視差の条件から前記ステレオ撮影時の被検眼内においてステレオ撮影の２光路が形成する視差角を求め、ステレオ撮影された左右の視差画像中に撮影された特定部位の被検眼眼底における視差量を求めて、前記視差角と前記特定部位の視差量を用いて前記特定部位の深さ量を測定することができる。このため、実際の被検眼の焦点距離ｆを正確に推定することができ、これに基づき被検眼の所定部位、特に被検眼眼底の３次元形状を正確に測定でき、測定した３次元形状から的確な眼科診断を行なえる、という優れた効果がある。
【００１２】
また、被検眼から測定された視度、眼軸長、および角膜曲率を用い、角膜、水晶体、および網膜から成る被検眼の光学モデルにおける光線追跡を行ない、水晶体の曲率を推定し、さらに推定された水晶体の曲率を用いた近軸計算によって被検眼の焦点距離を推定することにより、被検眼の所定部位、特に被検眼眼底の３次元形状を正確に測定でき、測定した３次元形状から的確な眼科診断を行なえる、という優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態の一例として、被検眼眼底をステレオ撮影光学系を介してステレオ撮影し、得られた撮影画像データに対して３次元測定処理、および３次元表示を行う眼科測定装置に関する実施例につき説明する。
【実施例１】
【００１４】
＜眼科測定装置の構成＞
図１において、一点鎖線で囲まれて図示された眼底カメラ１０には、赤外光の照明光を発光する観察ランプ１１が球面ミラー１２の曲率中心に配置され、観察ランプ１１並びに球面ミラー１２からの光は、コンデンサーレンズ１４、撮影用光源である可視光のストロボ１５、コンデンサーレンズ１６を経て、全反射ミラー１７に入射する。
【００１５】
全反射ミラー１７で反射した照明光は、照明絞り１９を経てリレーレンズ２２を通過し、穴あき全反射ミラー２３で反射され、対物レンズ２４を経て被検眼Ｅの前眼部（瞳）Ｅｐに入射する。照明絞り１９は、照明光学系内に被検眼の前眼部Ｅｐ（瞳）とほぼ共役な位置に配置される。
【００１６】
照明光で照明された眼底Ｅｒからの反射光は、対物レンズ２４、穴あき全反射ミラー２３の開口２３ａ、２開口撮影絞り（２孔絞り）２８の開口、合焦レンズ３５、結像レンズ３６、変倍レンズ３８ａを通過してリターンミラー３９に入射する。リターンミラー３９が図示の位置では、眼底からの反射光が眼底とほぼ共役な位置にあり赤外光に感度を有するＣＣＤ（撮像手段）４０に入射し、眼底がＣＣＤ４０により撮像され、またリターンミラー３９が光路から離脱すると、眼底からの反射光が眼底とほぼ共役な位置にあり可視光に感度を有するＣＣＤ（撮像手段）４１に入射し、眼底がＣＣＤ４１により撮影される。
【００１７】
撮影絞り２８には、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、矩形の２つの開口２８ａ、２８ｂが設けられている。撮影絞り２８は、その開口２８ａ、２８ｂが光軸２６に対して偏心し、かつ左右対称となるように、またそれぞれ被検眼前眼部（瞳）とほぼ共役な位置となるように配置される。
【００１８】
また、開口２８ａ、２８ｂの位置とその大きさは、穴あき全反射ミラー２３の開口２３ａが、開口２８ａ、２８ｂの全体を含むように設定される。
【００１９】
撮影絞り２８の開口２８ａ、２８ｂは、それぞれガイド２８ｃ、２８ｄに沿って移動されるシャッタ板２９、３０により開放されるか、あるいは閉じられる。
【００２０】
この開閉のためにロータリーソレノイド３１、３２から構成される切替手段が設けられ、ロータリーソレノイド３１、３２が通電されない状態では、シャッタ板２９、３０は、図２（ａ）の位置にあり、開口２８ａ、２８ｂはそれぞれ開放される。
【００２１】
一方、ロータリーソレノイド３１、３２が通電されると、ロータリーソレノイド３１、３２のロッド３１ａ、３２ａが回動し、ロッド３１ａ、３２ａの他端がシャッタ板２９、３０に設けられたピン２９ａ、３０ａと係合していることによりシャッタ板２９、３０がそれぞれ内側に移動して開口２８ａ、２８ｂが閉じられる。
【００２２】
なお、図２（ａ）、（ｂ）の符号３３は、ワーキングディスタンス用の指標（ＷＤ指標）を形成するための光ファイバーである。
【００２３】
上記構成において、ＣＣＤ４０が撮像した眼底像は、ＣＰＵなどで構成される制御演算部６０に入力され、その画像がモニタ６２に動画像として表示される。検者（操作者）は、モニタ６２に表示される画像を見て、後述するようにアライメントやフォーカス調整などの操作を行うことができる。また、立体視専用ディスプレイとしてステレオモニタ６３が設けられ、検者は、このステレオモニタ６３を介して左右の画像を観察することにより眼底像を立体視することができる。
【００２４】
ステレオモニタ６３の表示方式には、偏光方向や表示色を左右のステレオ画像で異ならせる、左右の視野を分離する観察スコープを介して左右のステレオ画像を独立して観察させる、といった種々の方式があるが、本実施例のステレオモニタ６３の表示方式は任意であり、左右の視差画像をそれぞれ独立して検者の左右の眼で観察させることができるように構成されたものであれば任意のステレオ表示方式を用いることができる。
【００２５】
また、ＣＣＤ４１により、シャッタスイッチ６６を操作したときストロボ１５で照明された眼底を静止画として撮影することができる。この眼底像は一旦高速なメモリ６１に格納され、制御演算部６０を介して外部記録装置としての低速なハードディスク（ＨＤＤ）６４で実現される記録手段に記録されたり、あるいはモニタ６２、ステレオモニタ６３に表示される。
【００２６】
また、キーボード６７、マウス６８などの入力手段が設けられ、これらの入力手段を介して、種々のデータが入力できるようになっている。
【００２７】
また、眼底カメラには、ＣＰＵなどからなる制御部６５が設けられ、この制御部６５は、制御演算部６０と接続されて互いに信号を交換するとともに、シャッタスイッチ６６が操作されたときに、リターンミラー３９を光路から離脱させるとともに、ストロボ１５を適量な光量で発光させる。また、制御部６５は、変倍レンズ３８ａなどの光路への挿脱を制御し、上述のロータリーソレノイド３１、３２の駆動を制御する。
【００２８】
また、眼底カメラには、操作部（操作パネル）６９が設けられ、この操作部６９で撮影モードを選択できる。さらに、撮影する被検眼が左眼か右眼かを検知する左右眼検知部７０が設けられ、この左右眼検知部７０で検知された左眼か右眼かの情報が制御部６５に入力される。
【００２９】
ここで、上記構成における被検眼眼底のステレオ撮影の概略につき説明する。
【００３０】
最初、観察時には観察ランプ１１が点灯され、照明絞り１９が光路に挿入される。ロータリーソレノイド３１、３２は図２（ａ）に示した位置に駆動され、それにより撮影絞り２８の２つの開口２８ａ、２８ｂは開放した位置をとる。照明絞り１９を介して赤外光で照射された被検眼眼底からの反射光は、撮影絞り２８の開口２８ａ、２８ｂを介して観察用のＣＣＤ４０に受像され、眼底像がモニタ６２に表示される。
【００３１】
この状態で、被検眼とのアライメント、ピント合せが行われるが、このとき不図示の視標投影系などにより検者のアライメント、ピント合せ操作が支援される。
【００３２】
アライメント、ピント合せが完了したら、検者はシャッタスイッチ６６を押下する。この操作に応じて制御部６５は、ロータリーソレノイド３１を駆動してシャッタ板２９を右方に移動させ、撮影絞り２８の左側の開口２８ａを閉じる。シャッタスイッチ６６の操作と同期してストロボ１５が発光し、リターンミラー３９が光路から離脱するので、ストロボで照明された眼底からの光束は、撮影絞り２８の開放している開口２８ｂを通過してＣＣＤ４１の受像面に入射し、立体視用の１枚目の眼底画像がＣＣＤ４１により静止画像として撮像され、メモリ６１に格納される。
【００３３】
続いて、ロータリーソレノイド３１、３２を制御し、シャッタ板２９、３０を左方向に移動して、開口２８ａが開放し、開口２８ｂが閉じたとき、ストロボ１５を再度発光させる。このとき、開口２８ａを通過した立体視用の２枚目の眼底画像がＣＣＤ４１により静止画像として撮像され、メモリ６１に格納される。
【００３４】
このようにして、１回のシャッタ操作で連続して左右２つの視点から撮影、すなわち、ステレオ撮影された２枚の視差画像は、開放している撮影絞りの開口の位置ないし左位置、右位置などの情報（少なくとも左右の視差画像のいずれかであるかを示す情報）を付して、メモリ６１からＨＤＤ６４に保存される。
【００３５】
＜３次元画像処理＞
上記構成において実施可能な３次元画像処理例について、図３、図４および図５を参照して説明する。
【００３６】
図５は、本実施例のＣＰＵなどからなる制御部６５が実行する画像処理全体の流れを示している。図５の制御手順は、例えば制御演算部６０の実行するプログラムとして、制御演算部６０のＲＯＭ部や、ＨＤＤ６４に格納しておくことができる。
【００３７】
本実施例では、これら視差画像１２１、１２２をＨＤＤ６４から読み出す（図５ステップＳ１０１）。
【００３８】
ステップＳ１０６〜Ｓ１０８、Ｓ１０９では、ステレオ撮影された眼底血管の左右の視差画像間の視差量算出、および深さ量（Ｚ座標）算出処理を行う。この視差量算出処理は、次のようなものである。
【００３９】
まず、例えばＬ画像中に視差量を求める注目点を中心とした１５×１５画素の関心領域を設定する（図３（ａ）、（ｂ））。そして、Ｌ画像の関心領域（１５×１５画素：図３（ｃ））と最も相関が高い領域をＲ画像（図３（ｄ））の中から探索する。
【００４０】
その際、画像全面から探索すると計算時間が掛かるので、探索する領域を２０×２０画素に制限する。すなわち、Ｌ画像の視差量を求める点を中心としてＲ画像中の２０×２０画素の範囲で探索を行う。
【００４１】
視差量を求める注目点はＬ画像中の全ての点とし、各点についてＲ画像中で最も相関が高くなる領域を探索するが、１画素ごとに探索を行うのではなく、たとえば４画素程度の間隔を開けて探索を行ってもよい。
【００４２】
そして、Ｌ画像中の関心領域に対して最も相関が高くなったＲ画像中の領域の中心点をＬ画像中の注目点に対応するＲ画像中の対応点として抽出する。
【００４３】
このようなＲ画像中の対応点の検出は、Ｌ画像中の全ての画素について実行し、求めた注目点および対応点のペアを、マトリックスデータとしてメモリに格納しておく。この場合、マトリックスデータは、Ｌ画像の注目点の画素アドレスから、Ｒ画像の対応点を読み出すテーブル、およびＲ画像の注目点の画素アドレスから、Ｌ画像の対応点を読み出すテーブルの２つを用意しておくようにしてもよい。
【００４４】
なお、上記の対応点抽出処理、および下記の視差量測定処理においてＬ画像（の画素）とＲ画像（の画素）は可換である。
【００４５】
また、Ｌ画像中の関心領域に対して最も相関が高くなったＲ画像中の領域の位置のずれを視差（視差画素数）として求めることができる。このようにして視差量は、各注目点ごとに1つ算出され、この視差量に基づき、眼底の特定部位の深さ（Ｚ座標）を求めることができる。
【００４６】
特定の画素、ないし特定の部位の網膜（眼底）上における実際の視差量から、その特定の画素、ないし特定の部位の深さ（あるいは光軸に平行なｚ軸方向の座標値）は次のようにして求めることができる。
【００４７】
すなわち、特定の撮影において、特定部位の深さ量（奥行き、ないしｚ軸方向の座標）Ｚｃは、被検眼の焦点距離、撮影距離、絞り２８ａ、２８ｂの位置（左右の光路差：視差）などの条件により定まる被検眼内部における視差角と、該特定部位の眼底上における視差量から、図４に示すように三角測量の原理を用いて
Ｚｃ＝（視差量／２）／ｔａｎ（視差角／２）  （１）
と求めることができる。
【００４８】
たとえば、特定の撮影における視差角が、仮に８度であるものとすれば、特定部位の眼底上における視差量が上記の演算によりたとえば０．１ｍｍと算出された場合、その深さ量（奥行き、ないしｚ軸方向の座標）Ｚｃは、式（１）により、０．７１５ｍｍ（視差量０の部位からの相対量）と算出される。
【００４９】
以上のようにして、眼底面を構成する３次元座標値（ｘ，ｙ，ｚ）の集合を求め、これに基づき、眼底の３次元モデルを作成することができる（ステップＳ１１１）。ここではたとえば、３次元座標値から、ステレオモニタ６３で立体視可能なＣＧ画像を生成することができ、また、眼底の特定部位、特に緑内障の診断において重要な視神経乳頭部の陥凹の深さなどの数値を表示や印刷により出力することができる。
【００５０】
なお、上記の深さ量の演算に用いる視差角は、被検眼の焦点距離に大きく依存する。従来では、被検眼の焦点距離は固定値（たとえば１６．８ｍｍ）として他の光路差などの条件を用いて式（１）の視差角を算出して用いているが、本実施例では、下記のようにして、被検眼の角膜曲率、超音波エコーなどにより測定した被検眼のジオメトリ、被検眼の視度などの実際値から被検眼の焦点距離を推定し、これに基づき正確な３次元測定を行なえるようにする。以下、この被検眼の焦点距離を推定する手法につき説明する。
【００５１】
＜被検眼の焦点距離の推定＞
以上までに示した３次元座標測定の手法は、従来より知られている基本的な測定手法の１つであるが、上述のように、従来では、被検眼の個体差を考慮せず、３次元情報の演算では、一般的に知られている平均的な人眼の焦点距離を全ての被検眼に採用していることが多い。
【００５２】
従来では、眼底カメラの場合、撮影距離は撮影前のアライメントにより、特定のワーキングディスタンスに調整され、絞り２８ａ、２８ｂの位置により定まる視差角度（上の例では８度）は一定であるものとして３次元測定処理を行っている。この点において、以上までに示した従来の３次元測定処理には被検眼の個体差を考慮していない、という問題がある。
【００５３】
すなわち、図４の例では、視差量０の部位（通常、撮影光軸の通る被検眼眼底の部位）における視差角度は便宜上、８度として説明しているが、この角度は、左右の絞り２８ａ、２８ｂにより定まる左光路と右光路の距離と、被検眼の焦点距離から計算されるものである。
【００５４】
たとえば、図１０は、ステレオ撮影の２光路である左光路と右光路の距離を２．０ｍｍ、被検眼の焦点距離を従来通り、固定値のｆ＝１６．８ｍｍとした場合を示しており、この場合、左光路と右光路を通り、かつ光軸中心の通る眼底Ｅｙｒの中心で合焦する光線の角度、すなわち視差角Ｓａはｔａｎ計算から６．８１度となる。
【００５５】
そして、たとえば図１１に示すように眼底に深さｅｄの陥凹があると、この部位では左光路と右光路は交差せず陥凹の深さｅｄに応じた視差量が生じる。これによって、陥凹中の特定部位は、ＣＣＤ４１によりそれぞれ撮影される右視差画像１２１および左視差画像１２２上において、特定の視差量をもって撮影されることになる。
【００５６】
ここで、図３に示した対応点の検索から、ＣＣＤ４１によりそれぞれ撮影される右視差画像１２１および左視差画像１２２上に、眼底上の同一の点（１２１ａ、１２２ａ）が図１２のように撮影されていたとする。図１２においては、破線の左光路と右光路は、図１０の被検眼内部の左光路と右光路に相当し、右視差画像１２１および左視差画像１２２は便宜上、物点側の共役位置に示してある。この右視差画像１２１および左視差画像１２２の画面上の左右の視差量Ｓｄが図１１の視差量Ｓｄに相当し、その値が０．０２ｍｍであったとすると、式（１）の演算により、陥凹の深さｅｄはｅｄ＝０．３３６ｍｍと計算されることになる。
【００５７】
しかしながら、図１０に示したように、視差角６．８１度は、被検眼の焦点距離を固定値のｆ＝１６．８ｍｍとして計算上求めているに過ぎないから、被検眼の個体差によっては、陥凹の深さｅｄ（したがって３次元座標のうち、特にＺ座標）を正しく求めているとは限らない。
【００５８】
そこで本実施例では、被検眼の焦点距離を正確に推定し、被検眼の所定部位、特に眼底の３次元座標を正確に求めることができるようにする技術を提示する。
【００５９】
ここで、図６の人眼の光学構造モデルを用いて、被検眼の焦点距離を推定する演算例につき示す。
【００６０】
図６において、第１面ｓｆ１は角膜、第２面ｓｆ２は水晶体前面、第３面ｓｆ３は水晶体後面、第４面ｓｆ４は網膜面をそれぞれ示しており、各面はそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の曲率半径を有するものとする。第１面ｓｆ１〜第４面ｓｆ４の各面間の距離は、それぞれＤ１２、Ｄ２３、Ｄ３４とし、これらの各面間の屈折率はＮ１２、Ｎ２３、Ｎ３４であるものとする。
【００６１】
以上のうち、第１面ｓｆ１は左から見て凸面で曲率Ｒ１は角膜曲率に等しい。曲率Ｒ１は被検眼の個体差に依存するものであるから、あらかじめケラトメータ（角膜曲率計）などにより測定しておく。
【００６２】
また、第２面ｓｆ２は左から見て凸面で曲率Ｒ２は、被検眼の個体差に依存する変数とし屈折力により決定されるものである。第２面ｓｆ２（水晶体前面）の曲率Ｒ２は、実測が困難であり、また、被検眼の焦点距離ｆを決定する重要な要素であるから、以下に示す推定処理では、他のジオメトリの条件および視度からまずこの曲率Ｒ２を推定し、しかる後に近軸計算によって焦点距離を推定するものとする。
【００６３】
また、第３面ｓｆ３は左から見て凹面で曲率Ｒ３はＲ３＝−Ｒ２／１．６５とする。第４面ｓｆ４は左から見て凹面で曲率Ｒ４はＲ４＝−１２．０ｍｍとし、第１面ｓｆ１と第２面ｓｆ２の面間隔Ｄ１２は固定値約３．６ｍｍで屈折率Ｎ１２は約１．３３７とし、第２面ｓｆ２と第３面ｓｆ３の面間隔Ｄ２３は固定値約４．２ｍｍで屈折率Ｎ２３は約１．４２とし、第３面と第４面の面間隔Ｄ３４はＤ３４＝［眼軸長］−Ｄ１２−Ｄ２３で屈折率Ｎ３４は約１．３３６とする。
【００６４】
ここで、［眼軸長］は、図６のＤ１２＋Ｄ２３＋Ｄ３４に相当し、やはり被検眼の個体差に依存し、あらかじめ超音波エコー（あるいはＣＴスキャンやＭＲＩ）などにより実測した値を用いる。ここでは説明を容易にするためＤ１２、Ｄ２３については固定値としているが、もちろん超音波エコー（あるいはＣＴスキャンやＭＲＩ）などにより測定した値を用いてもよい。他の被検眼ジオメトリ（たとえば網膜（ｓｆ４）の曲率（Ｒ４）など）に関しても、超音波エコー（あるいはＣＴスキャンやＭＲＩ）などにより直接測定した実測値を用いてもよい。
【００６５】
さらに、水晶体前面（ｓｆ２）の曲率Ｒ２を介して焦点距離を推定するにはコンピュータにより光線追跡を行なう必要があるが、この場合、視度の条件が必要となるが、この被検眼の視度についてはあらかじめレフラクトメータ（検眼鏡）などにより測定した値を用いる。
【００６６】
以上を整理すると、被検眼の焦点距離測定には、次のような条件を用いることになる（被検眼の実測によって求める値については［］を付して示す）。
【００６７】
Ｒ１＝［角膜曲率］
Ｒ２＝変数
Ｒ３＝−Ｒ２／１．６５
Ｒ４＝−１２．０ｍｍ  （固定値ただし実測してもよい）
Ｄ１２＝３．６ｍｍ  （固定値ただし実測してもよい）
Ｄ２３＝４．２ｍｍ  （固定値ただし実測してもよい）
Ｄ３４＝［眼軸長］−Ｄ１２−Ｄ２３
Ｎ１２＝１．３３７
Ｎ２３＝１．４２
Ｎ３４＝１．３３６
物点距離＝−１０００ｍｍ／［視度］
このような光学モデルでコンピュータなどを用いて光線追跡を行ない、第４面を像面として、この像面で最もフォーカスする曲率Ｒ２の最適値を探索する。そして曲率Ｒ２が決まれば上記の計算より、全数値が決定され光学モデルが確定し、近軸計算によって被検眼の焦点距離ｆを算出することができる。
【００６８】
以上の例では、ケラトメータなどによって測定した被検眼の角膜曲率Ｒ１、超音波エコーなどにより測定した被検眼のジオメトリ（眼軸長、ないしそれにより定まるＤ３４、Ｄ１２、Ｄ２３など）、レフラクトメータなどによって測定した被検眼の視度（ディオプタ）から被検眼の焦点距離ｆを求めている。角膜曲率Ｒ１、超音波エコーなどにより測定した被検眼のジオメトリレフラクトメータなどによって測定した被検眼の視度、などの条件は、ステレオ撮影と３次元座標測定を行なうごとに実測するのではなく、あらかじめ測定しておいた値をデータベースなどに記録しておき、ネットワークなどを経由して図１の測定装置に導入するようにしてもよい。
【００６９】
また、ＭＲＩなどにより、水晶体前面の曲率Ｒ２を測定できるのであれば、光線追跡の必要なしに近軸計算によって被検眼の焦点距離ｆを算出することができるのはいうまでもない。
【００７０】
＜被検眼の焦点距離を用いた視差演算＞
ここで、図７〜図９を用いて、上記のようにして求めた被検眼の焦点距離を用いた視差演算につき説明する。
【００７１】
上記の演算方式に基づき、まず、被検眼の視度や角膜曲率や眼軸長から焦点距離を推定（算出）し、さらに、視差角（Ｓａ：図８）を求めておく。この演算は、図５のフローチャートにおいては、視差角の値が必要になるステップＳ１０９の前であればどのようなタイミングで実施してもよい。
【００７２】
ここでは、あらかじめ測定し（あるいはデータベースなどに記録されている）これらの被検眼情報は、視度＝−４．０ｄｉｏｐｔｅｒ、眼軸長Ｌ２＝２５．０ｍｍ、角膜曲率７．９ｍｍであったとする。
【００７３】
そして、上記のＲ１＝７．９、Ｒ２＝変数、Ｒ３＝−Ｒ２／１．６５、Ｒ４＝−１２．０、Ｄ１２＝３．６、Ｄ２３＝４．２、Ｄ３４＝２５．０−３．６−４．２＝１７．２、Ｎ１２＝１．３３７、  Ｎ２３＝１．４２、  Ｎ３４＝１．３３６物点＝−１０００／（−４．０）＝２５０、の計算モデルにおいて、
この条件をモデル眼に入力し、物点から出た光束をモデル眼に入れ、眼底で最もピントが良くなるＲ２の曲率半径を計算した結果、Ｒ２＝９．２６５と算出され、Ｒ３＝−９．２６５／１．６５＝−５．６１５となる。この状態のモデル眼の形状は図７のようなものとなる。図７では、被検眼を第１面ｓｆ１〜第４面ｓｆ４により模式的に示しており、このモデル眼の近軸の焦点距離を計算すると、１６．０１ｍｍとなった。
【００７４】
図８においては、図１０、図１１の場合と同様に、ステレオ眼底カメラの入射瞳の左右距離を２．０ｍｍとし、また、ここで被検眼を撮影した結果、ステレオ画像の同一点の視差量が網膜面上で０．０２ｍｍだったとする。
【００７５】
図８において、被検眼の焦点距離が上記のようにして算出したｆ＝１６．０１ｍｍとすると、この場合、ステレオ撮影の２光路である左光路と右光路を通り、かつ光軸中心の通る眼底Ｅｘｒの中心で合焦する光線の角度、すなわち視差角Ｓａはｔａｎ計算から７．１５度となる。
【００７６】
この視差角Ｓａ＝７．１５度の場合、左右の視差画像上の視差量Ｓｄが０．０２ｍｍであったとすると、ｔａｎ計算によって、陥凹の深さｅｄはｅｄ＝０．３２０ｍｍと計算される。
【００７７】
図１０および図１１に示した従来の計算方式によると、図７に示した被検眼では、陥凹の深さｅｄはｅｄ＝０．３３６ｍｍであり、０.０１６ｍｍの誤差が生じていたことが判る。
【００７８】
実際の演算では、図５の処理に先立ち、上記のようにして被検眼の焦点距離を求め、これに基づき深さ演算に用いる視差角Ｓａを求めておき、この視差角Ｓａを図５のステップＳ１０９における式（１）による深さ演算で用いればよい。
【００７９】
以上のようにして、本実施例によれば、ケラトメータなどによって測定した被検眼の角膜曲率Ｒ１、超音波エコーなどにより測定した被検眼のジオメトリ（眼軸長、ないしそれにより定まるＤ３４、Ｄ１２、Ｄ２３など）、レフラクトメータなどによって測定した被検眼の視度（ディオプタ）、などの条件を用いて実際の被検眼の焦点距離ｆを求め、これに基づき被検眼の所定部位、特に被検眼眼底の３次元形状を正確に測定でき、測定した３次元形状から的確な眼科診断を行なえる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明を採用した画像処理装置として、眼底カメラの構成を示した説明図である。
【図２】図１の撮影絞り廻りの構成を示した説明図である。
【図３】図１の装置における対応点抽出処理の様子を示した説明図である。
【図４】図１の装置において行う視差量測定処理を示した説明図である。
【図５】図１の装置における被検眼の３次元測定処理を示したフローチャート図である。
【図６】図１の装置において用いられる被検眼の光学モデルを示した説明図である。
【図７】図１の装置において用いられる被検眼を含む測定光学系を模式的に示した説明図である。
【図８】図１の装置において行う被検眼の視差量測定処理を示した説明図である。
【図９】図１の装置において行う被検眼の深さ量測定処理を示した説明図である。
【図１０】従来の被検眼の視差量測定処理を示した説明図である。
【図１１】従来の被検眼の深さ量測定処理を示した説明図である。
【図１２】ステレオ撮影による撮影画像上の視差量を示した説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０  眼底カメラ
２４  対物レンズ
２８  撮影絞り
２８ａ、２８ｂ  開口
３５  合焦レンズ
３６  結像レンズ
６２  モニタ
６３  ステレオモニタ
【図１】
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【図２】
2010004968.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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