(57)【要約】【課題】  コントラスト評価値と合焦レンズの位置を関連づけることができ、ピントの合った被写体の撮影を可能とする眼科撮影装置を提供する。【解決手段】  被検査物に導く光の光量を制御する光量制御手段と、光により照明された被検査物を撮像する撮像手段と、撮像手段からの出力を基に撮像手段の被検査物に対する合焦状態を検出する合焦状態検出手段と、合焦状態検出手段が検出した合焦状態に基づいて合焦レンズを駆動する合焦レンズ駆動手段と、を有する自動合焦機能を有する眼科撮影装置に対し、更に光量制御手段が光の光量を変化させたタイミングに応じて合焦レンズ駆動手段を動作させる駆動制御手段を配する。【選択図】  図２
2014083352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物に導く光の光量を制御する光量制御手段と、前記光により照明された前記被検査物を撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの出力を基に前記撮像手段の前記被検査物に対する合焦状態を検出する合焦状態検出手段と、前記合焦状態検出手段が検出した合焦状態に基づいて合焦レンズを駆動する合焦レンズ駆動手段と、を有する自動合焦機能を有する眼科撮影装置において、
前記光量制御手段が前記光の光量を変化させたタイミングに応じて前記合焦レンズ駆動手段を動作させる駆動制御手段を更に有する、ことを特徴とする自動合焦機能を有する眼科撮影装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、前記光量制御手段による前記光量の変化が行われてから所定の時間が経過した後に前記合焦レンズ駆動手段に前記合焦レンズを駆動させることを特徴とする請求項１に記載の自動合焦機能を有する眼科撮影装置。
【請求項３】
前記撮像手段は、前記被検査物を観察する手段と前記前記被検査物を撮像する手段とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の眼科撮影装置。 
【請求項４】
前記光量制御手段は前記光を発する光源において減光することにより前記光量を変化させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の自動合焦機能を有する眼科撮影装置。
【請求項５】
前記合焦状態検出手段は前記撮像手段が得た前記被検査物の画像におけるコントラストに基づくコントラスト評価値により合焦状態の検出を行い、
前記光量制御手段は、前記コントラスト評価値を検出するフレームレートよりも短い時間において前記光量を変化させることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の自動合焦機能を有する眼科撮影装置。
【請求項６】
被検査物に光を導き、前記光により照明された前記被検査物を撮像手段により撮像し、前記撮像手段からの出力を基に前記撮像手段の前記被検査物への合焦状態を検出し、検出された前記合焦状態に基づいて合焦レンズを駆動する眼科撮影装置における合焦方法において、
前記光を前記被検査物に導く際に前記光の光量を変化させ、前記光量を変化させたタイミングに応じて前記合焦レンズの駆動を開始することを特徴とする合焦方法。
【請求項７】
請求項６に記載の合焦方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影装置、たとえば眼科医院や集団健診等で用いられる眼底カメラのような、被検眼の眼底を観察または撮影する、自動合焦機能を有する眼科撮影装置、及び眼科撮影装置等の撮影装置における合焦方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動合焦装置においては、被写体像の映像信号のコントラストを検出して合焦動作を行うコントラスト検出方式が広く採用されてきた。コントラスト検出方式とは、ピントが合うに従って、映像信号のコントラストが高くなるという性質を利用したものである。すなわち、合焦レンズを動かしながら、このコントラスト値のピークに対応する合焦レンズの位置を検出することによって、最適なレンズ位置を探索するという制御方式である。被写体像の光学信号を電気的な映像信号に変換する素子としてはＣＣＤやＣＭＯＳなどの固定撮像素子が用いられており、この映像信号から高周波成分を検出することでコントラスト値を取得することが可能である。
【０００３】
特許文献１には、図１にあるように、合焦指標像１９０ａ’の輪郭又は合焦指標光像の輪郭のコントラストを判断して、合焦レンズによる合焦状態を判断し、自動合焦を行う眼底カメラが提案されている。
【０００４】
また、眼科撮影装置では撮影用カメラとして、一般に使われるデジタルカメラが用いられることがほとんどである。
【０００５】
さらに、特許文献２には、合焦状態の良好なカメラシステムとして、カメラ制御部がレンズ制御部に対してタイミング信号を送信し、レンズ制御部はタイミング信号に同期して合焦レンズ位置を取得することで、コントラスト方式の自動合焦動作において正確に合焦点を求める方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２８０４７７号公報
【特許文献２】特開２００８−２７６１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
コントラスト方式の自動合焦動作はカメラ制御部からレンズ制御部に対して、タイミング信号を送信することで、カメラ制御部とレンズ制御部は同期を取る。しかし、タイミング信号と相関のあるタイミングで露光して自動合焦用の評価値を算出し、タイミング信号の取得に応じて合焦レンズの位置を検出し、且つ評価値と合焦レンズの位置を関連づけなければいけないため、システムが複雑になる。また、タイミング信号が受け取れない場合、正確に評価値と合焦レンズの位置を関連づけることができないため、ピントの合わない被写体を撮影する恐れがある。
【０００８】
また、眼科撮影装置では撮影用カメラとして、一般に使われるデジタルカメラが用いられることがほとんどである。デジタルカメラと眼科装置では、合焦レンズ位置に対するコントラスト評価値は、デジタルカメラからの同期信号がない限り、正確に関連付けることは困難である。仮に、デジタルカメラからの同期信号が受け取れたとしても、眼科装置では同期信号を取得する構成が複雑になる、装置が高価になってしまう。
【０００９】
本発明はこれら課題に鑑みて為されたものであって、簡易な構成であって合焦評価値と合焦レンズの位置とを関連付けることを可能とし、ピントの合った被写体画像を得ることを可能とする眼科撮影装置及び該眼科撮影装置の合焦方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明に係る撮影装置は、被検査物に導く光の光量を制御する光量制御手段と、前記光により照明された前記被検査物を撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの出力を基に前記撮像手段の前記被検査物に対する合焦状態を検出する合焦状態検出手段と、前記合焦状態検出手段が検出した合焦状態に基づいて合焦レンズを駆動する合焦レンズ駆動手段と、を有する自動合焦機能を有する眼科撮影装置において、前記光量制御手段が前記光の光量を変化させたタイミングに応じて前記合焦レンズ駆動手段を動作させる駆動制御手段を更に有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、コントラスト評価値と合焦レンズの位置を関連づけることができ、ピントの合った被写体を撮影することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】特許文献１の内容を表した図である。
【図２】第１の実施形態による眼科撮影装置の構成図である。
【図３】第１の実施形態における合焦検出部３００の構成図である。
【図４】モニタ１５に映出された眼底像を拡大表示した図である。
【図５】第１の実施形態における合焦検出部による合焦位置検出を示した図である。
【図６】コントラスト検出の原理図である。
【図７】第１の実施形態における観察光量を減光したときの合焦検出部による合焦位置検出を示した特徴的な図である。
【図８】第１の実施例における特徴的な制御方法についてのフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図２に本発明を実施した眼科撮影装置である眼底カメラの第１の構成例を示す。
光軸Ｌ１上には、ハロゲンランプ等の定常光を発する観察用光源１、コンデンサレンズ２、赤外光を透過し可視光を遮断するフィルタ３、ストロボ等の撮影用光源４、レンズ５、ミラー６が配置されている。また、ミラー６の反射方向の光軸Ｌ２上には、リング状開口を有するリング絞り７、リレーレンズ８、中央部開口を有する穴あきミラー９が順次に配列されている。これらは眼底を観察する手段を構成する。
【００１５】
また、穴あきミラー９の反射方向の光軸Ｌ３上には、被検眼Ｅに対向して対物レンズ１０が配置されており、穴あきミラー９の穴部には撮影絞り１１、光軸Ｌ３上の位置を移動することによりピントを調整する合焦レンズ１２、撮影レンズ１３が順次配列されている。撮影レンズ１３の先には、撮影カメラＣ内部の動画観察と静止画撮影を兼ねた撮像素子１４が順次に配列されている。また、撮像素子１４の出力は画像処理部１７に接続され、画像処理部１７の出力はシステム制御部１８に接続されており、画像処理部１７はモニタ１５に撮像素子１５に撮像される観察像を映出する。これらは眼底を撮像する手段を構成する。
【００１６】
一方、光軸Ｌ２上のリング絞り７とリレーレンズ８の間には、合焦指標投影部２２が配置されている。なお、合焦指標投影部２２と合焦レンズ１２は、システム制御部１８からの制御に基づいて、それぞれ合焦レンズ駆動部１９および合焦指標駆動部２０により、光軸Ｌ２、光軸Ｌ３方向に連動して移動するようになっている。このシステム制御部１８は、手動合焦モード時には、操作入力部２１の操作入力に従って、合焦レンズ駆動部１９および合焦指標駆動部２０を制御する。このとき、合焦指標投影部２２と、撮像素子１４が光学的に共役関係になっている。また、自動合焦モード時には、システム制御部１８内部の合焦検出部３０の検出結果に基づいて、合焦レンズ駆動部１９および合焦指標駆動部２０を制御する。
【００１７】
また、システム制御部１８では、観察用光源１の光量調整・点灯・消灯などの制御と撮影用光源４の光量調整・点灯・消灯などの制御も行っている。なお、これら光源は兼用することも可能であり、該光源の光量調整・点灯・消灯などを制御するシステム制御部１８は、本発明において被検眼の眼底に導く光の光量を制御する光量制御手段として機能する領域を包含する。
【００１８】
次に、本実施例での動作について説明する。
システム制御部１８は、観察用光源１を点灯する。観察用光源１から射出した光束は、コンデンサレンズ２で集光され、フィルタ３で可視光をカットされ赤外光のみが透過され、ストロボ等の撮影用光源４を透過し、レンズ５、ミラー６、及びリング絞り７によりリング光束とされる。この後、リレーレンズ８、穴あきミラー９により光軸Ｌ３方向に偏向され、対物レンズ１０を介して被検眼Ｅの眼底Ｅｒを照明する。眼底Ｅｒに達した光束は、反射散乱され、被検眼Ｅから射出し、対物レンズ１０、撮影絞り１１、合焦レンズ１２、撮影レンズ１３を介した後、撮像素子１４に結像する。そして、システム制御部１８は、撮像素子１４で撮像した眼底像をモニタ１５に映出する。
【００１９】
検者は、モニタ１５に映出された眼底像を観察しながら、被検眼Ｅと前述した光学素子から構成される光学ユニットとの位置合せの微調整を行い、次いで合焦調整を行った後、図示しない撮影スイッチを押し撮影を行う。本実施例は、この合焦調整を自動的に実行する自動合焦機能を有する装置として説明する。
【００２０】
次に、第１の実施形態の構成である合焦検出部３０について、図３を用いて説明する。
合焦検出部３０内部には、合焦のために用いるコントラスト検出部３０１が構成されている。コントラスト検出部３０１は、観察画像用撮像素子１４に接続されている。
【００２１】
次は、コントラスト検出部３０１が検出する被写体について図４を用いて説明する。図４は、モニタ１５に映出された眼底像を拡大表示した図となっている。図中の領域Ａ４０１がコントラスト検出部の合焦検出位置および範囲である。なお、図中の４０２ａおよび４０２ｂは、眼底カメラと被検眼との位置合わせを行うためのアライメント指標像を示している。また図中の４０３は眼底の乳頭部を示している。このアライメント指標像４０２ａおよび４０２ｂ、および乳頭部は、本実施例における特徴ではないため詳しい説明を省略する。
【００２２】
今度は、コントラスト検出部３０１の詳細について、図５を用いて説明する。
まず、コントラスト検出部３０１で実行される合焦検出範囲は図４中の領域Ａ４０１にある網膜上の中大血管となっている。図５のグラフは、合焦レンズ駆動部１９によって移動される合焦レンズ１２の位置に対するコントラスト値の遷移を表している。
【００２３】
次に、コントラスト値の算出方法について図６を用いて説明する。ここでいうコントラストとは、隣接する画素の輝度差のことであり、コントラスト値とはスキャンラインの輝度データ中の最も大きい輝度差の値としている。また、スキャンラインＳｃ１〜Ｓｃ４の矢印はその方向を表しており、図６（Ａａ）画像ｉ６０１の画像サイズに応じて、上部から下部までの垂直方向の画像数に応じたラインを、水平方向にスキャンする。画像ｉ６０１全体のコントラスト値は、上部から下部までの垂直方向の画像数に応じたライン分をスキャンし、各ラインで求めたコントラスト値を合計した値として算出される。
【００２４】
分かりやすく説明するため、たとえば、画像ｉ６０１中の像６１の部分の輝度を１００、像以外の部分の輝度は０とする。まず、スキャンラインＳｃ１では、像６１がスキャンラインに含まれないため、すべての輝度が同一となり、その結果スキャンラインＳｃ１でのコントラスト値は０として算出される。図６（Ａｂ）はスキャンラインＳｃ１から見た輝度変化である。コントラスト値が０として算出される様子が分かる。次に、スキャンラインＳｃ２では像６１がスキャンライン内に含まれるため、像以外の部分の輝度と像６１の左側面の輝度の差がスキャンラインＳｃ２でのコントラスト値として算出することになる。ここでは、その輝度差が１００であるため、コントラスト値は１００である。図６（Ａｃ）はスキャンラインＳｃ２から見た輝度変化である。
【００２５】
次に、画像ｉ６０１全体のコントラスト値は、上部から下部までの垂直方向の画像数に応じたライン分をスキャンし、各ラインで求めたコントラスト値を合計した値として算出される。たとえば、像６１の１本分の縦の長さをスキャンライン１０ライン分とすると、１００×１０＝１０００となる。
【００２６】
このようにして、コントラスト検出部３０１では、画像全体のコントラスト値を求めている。
【００２７】
次に、コントラスト値とピントの関係ついて説明する。
図６（Ｂａ）画像ｉ６０２中の像６２は画像ｉ６０１中の像６１のピントをずらしたものである。画像ｉ６０２中のスキャンラインＳｃ５から見た輝度変化、図６（Ｂｂ）を見ると、スキャンラインＳｃ２の輝度変化に比べて波形が訛っていることが見て取れる。すでに説明したコントラスト値の算出方法に従うと、コントラスト値は隣接する画素の輝度差の最も大きな値のため、スキャンラインＳｃ５はスキャンラインＳｃ２よりも小さいコントラスト値が算出される。
【００２８】
このように、ベストピントの時には、コントラスト値が大きく、ピントをずらしていくに従って、コントラスト値は小さくなっていく。
【００２９】
図５では、網膜上の中大血管以外の部分と中大血管の両端部との輝度の差がコントラスト値として算出される。ベストピントである合焦位置Ｍ２においては中大血管以外の部分と中大血管の両端部との輝度差が大きいため、コントラスト値が最大となる。ピントが大きくずれた位置Ｍ１では、中大血管以外の部分と中大血管の両端部との輝度差が小さいため、コントラスト値が小さくなる。
【００３０】
次に従来の合焦レンズの駆動とコントラスト値の関係について説明する。
従来のコントラスト方式の自動合焦では、特許文献２に記述されているように、コントラスト評価値と合焦レンズ位置を良好に把握するために、撮像手段における光学信号の露光開始タイミングである同期信号に同期して、合焦レンズを駆動させる。しかし、同期信号が受け取れない場合、コントラスト評価値と合焦レンズ位置を良好に把握することができない。そのため、コントラスト評価値と合焦レンズ位置を関連付けることができず、ピントの合わない被写体を撮影する恐れがある。
【００３１】
では、本実施例の特徴的な制御について、図７を用いて説明する。
図７は合焦レンズ駆動部１９によって移動される合焦レンズ１２の位置に対するコントラスト値の遷移を表している。図７中の特徴点Ｃ１は観察用光源１を減光させ、コントラスト検出部３０１が算出するコントラスト値に特徴点を算出させている様子を示したものである。
【００３２】
分かりやすく説明するために、画像ｉ６０１中の像６１を合焦対象とし、観察用光源１を消灯させた場合のコントラスト評価値について、図６中の画像ｉ６０１と図６（Ｃａ）画像ｉ６０３を用いて説明する。説明する。
【００３３】
コントラスト評価値の算出方法は先に述べた通りである。画像ｉ６０１中の像６１の部分の輝度を１００、像以外の部分の輝度は０とし、像６１の１本分の縦の長さをスキャンライン１０ライン分とすると、コントラスト評価値は１００×１０＝１０００となる。しかし、画像ｉ６０３のように、観察用光源１を消灯させると、像６１と像６１以外の部分の輝度は等しくなり、コントラスト評価値は０になる。なお、減光時間が長すぎる場合にはコントラスト値が順次変化する領域を形成してしまうことから、該減光等の照明光の光量を変化させる時間は、コントラスト評価値を検出する際のフレームレートよりも短い時間に設定されることが好ましい。
【００３４】
以上の動作を行うことで、意図的にコントラスト評価値に特徴点を出すことが可能になる。また、実施例では観察光源１を消灯させた場合を説明したが、点滅や増光させた場合にも特徴点を出すことが可能である。更に、コントラスト値でなくとも、輝度の評価値を用いて特徴点が算出可能なことは自明である。
【００３５】
次に、合焦レンズ駆動開始のタイミングについて説明する。
合焦レンズ駆動開始は観察用光源１を減光させ、コントラスト検出部３０１が算出するコントラスト評価値に特徴点を出させた後、任意のタイミングで行えばよい。また、減光後等の後、所定時間が経過した後に合焦レンズの駆動等を行うこととすれば良い。例えば、観察用光源１を減光させ、１００ｍｓ後に合焦レンズ駆動開始したときのフローチャートを図８に示す。
【００３６】
まず、ステップ１で眼底の中大血管に対する合焦検出を開始する。ステップ２で観察光量制御手段によって観察用光源１を減光させる。ステップ３はコントラスト検出部３０１によって実行され、コントラストの算出を行い、ステップ４はコントラスト検出部３０１により実行され、ステップ３で算出された値が記録される。ステップ５は合焦レンズ駆動手段によって実行され、所定量合焦レンズが駆動される。以上、ステップ１〜ステップ５を１００ｍｓで実行すれば、コントラスト値に特徴点ができるため、正確な合焦駆動開始タイミングが分かる。ステップ６で合焦レンズ駆動手段である合焦レンズ駆動部１９により、合焦レンズを一時停止させる。ステップ７で合焦レンズの駆動を終了させない場合、再び所定量合焦レンズを駆動させる。ここで、合焦レンズ駆動量とは、一方向に所定量駆動させる量のことである。
ステップ７で合焦レンズ駆動が終了の場合、ステップ８に遷移する。
【００３７】
ステップ８では、コントラスト検出部３０１によってコントラスト値が記録されたものから、解析を行う。まず、ステップ２により観察用光源１を減光させた際に算出される特徴点を検出し、次にコントラスト値の極大点の有無を判定する。
【００３８】
ステップ９はコントラスト検出部３０１で実行され、条件分岐が行われる。ここで、極大点が検出された場合、ステップ１０に遷移する。ステップ１０はコントラスト検出部３０１で実行され、合焦レンズの移動量の算出を行う。ここで、ステップ１０での合焦レンズの移動量とは、極大点の検出位置までの合焦レンズ駆動量のことである。次にステップ１１では、ステップ１０で算出した合焦レンズの移動量に従って合焦レンズの駆動を行い、合焦レンズ１２の位置をコントラスト値の極大値の位置に移動させる。
【００３９】
ステップ９で、極大点が検出されなかった場合、ステップ１３に遷移する。ここで、ステップ１３での合焦レンズの移動量とは、ステップ１で眼底の中大血管に対する合焦検出開始位置までの合焦レンズ駆動量のことである。
【００４０】
このような動作は、コントラスト方式による自動合焦を行う際、撮像手段における光学信号の露光開始の同期信号を受け取って、合焦レンズの位置とコントラスト値を結びつけることができない眼底カメラにおいて、特に有効となる。眼底カメラは撮像手段から同期信号が受け取れなくても、被験眼に照明している観察光量を変更することでコントラスト値に特徴点ができる。このため、観察光量を変更したタイミングから所定時間経過したときに合焦レンズを駆動させれば、合焦レンズ駆動開始タイミングが分かり、合焦レンズの位置とコントラスト値を結びつけることができるからである。また、コントラスト値でなくとも、輝度の評価値を用いて特徴点が算出可能なことは自明である。
【００４１】
なお、以上述べた構成において、撮像素子１４は光によって照明された眼底を撮像する撮像手段に、コントラスト検出部３０１は撮像手段の出力に基づいて合焦状態を検出する合焦状態検出手段に、各々対応する。また、システム制御部１８は、光量制御手段によって光量が変化されたタイミングに応じて合焦レンズ駆動手段を動作させる、本発明における駆動制御手段として機能する領域も包含する。
【００４２】
また、同期信号を受け取ることができない場合でも、コントラスト値が直ちに取得できれば、合焦レンズ位置に対するコントラスト評価値を正確に関連づけることが可能となる。なお、コントラスト値を取得するにはシステム制御部１８と合焦検出部３０の通信が行われる必要がある。そのため、タイムラグが発生する。従って、この場合にはコントラスト値を直ちに取得することは困難である。
【００４３】
以上述べたように、本発明による自動合焦機能を有する眼科撮影装置では、合焦レンズ駆動手段による合焦レンズ駆動よりも前に、観察光量制御手段によって観察光量を減光する。こうすることで、合焦状態検出手段が検出するコントラスト評価値に特徴点ができるため、合焦レンズ駆動開始タイミングを正確に知ることができる。したがって、撮影カメラを別体とする構成の眼科撮影装置であっても、正確に、コントラスト評価値と合焦レンズの位置を関連づけることができ、ピントの合った被写体を撮影可能である。また、別体の撮影カメラからのタイミング信号を検出する構成が不要なため、装置をシンプルな構成とできる。したがって、小型で安価な装置を提供することが可能となる。
【００４４】
（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本件は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形、変更して実施することができる。例えば、上記の実施形態では、被測定物が眼の場合について述べているが、眼以外の皮膚や臓器等の被測定物に本発明を適用することも可能である。この場合、本発明は眼科装置以外の、例えば内視鏡等の医療機器としての態様を有する。従って、本発明は眼科装置に例示される検査装置として把握され、被検眼及びその眼底は被検査物の一態様として把握されることが望ましい。
【符号の説明】
【００４６】
Ｅ  …  被検眼
１２  …  合焦レンズ
１８  …  システム制御部
１９  …  合焦レンズ駆動部
２２  …  合焦指標投影部
３００  …  合焦検出部
３０１  …  コントラスト検出部
【図１】
2014083352.tif 000003
【図２】
2014083352.tif 000004
【図３】
2014083352.tif 000005
【図５】
2014083352.tif 000006
【図７】
2014083352.tif 000007
【図８】
2014083352.tif 000008
【図４】
2014083352.tif 000009
【図６】
2014083352.tif 000010