(57)【要約】【課題】被検眼の眼底を照明して得られた眼底像のコントラスト値を用いて行われる自動合焦において、より高精度な自動合焦を実現する。【解決手段】眼科装置は、照明光源からの照明光束を被検眼の眼底に投影する照明光学系と、眼底からの反射光を撮像部に導く撮影光学系と、を有する。眼科装置は、撮像部に結像される眼底像のコントラスト値を演算し、この演算により得られたコントラスト値に基づいて撮影光学系の光軸方向にフォーカスレンズを移動することにより、撮影光学系を眼底に対して合焦させる。ここで、フォーカスレンズの光軸方向における位置に基づいて、上記演算で得られるコントラスト値が調整される。【選択図】図１
2014083397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光源からの照明光束を被検眼の眼底に投影する照明光学系と、
前記眼底からの反射光を撮像手段に導く撮影光学系と、
前記撮像手段に結像される眼底像のコントラスト値を演算する演算手段と、
前記演算手段により得られたコントラスト値に基づいて前記撮影光学系の光軸方向にフォーカスレンズを移動することにより、前記撮影光学系を前記眼底に対して合焦させる合焦手段と、
前記フォーカスレンズの前記光軸方向における位置に基づいて、前記演算手段で得られるコントラスト値を調整する調整手段と、を備えることを特徴とする眼科装置。
【請求項２】
前記調整手段は、前記フォーカスレンズの位置に応じて前記照明光源の光量を制御することにより前記コントラスト値を調整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】
前記調整手段は、前記フォーカスレンズの位置に応じて前記撮像手段のゲインを制御することにより前記コントラスト値を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の眼科装置。
【請求項４】
前記調整手段は、前記フォーカスレンズの位置に応じて前記コントラスト値に与えるオフセットを変更することにより前記コントラスト値を調整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】
前記照明光源は前記照明光学系の光軸方向に移動が可能に設けられており、
前記調整手段は、前記フォーカスレンズの位置に応じて前記照明光源を移動することにより前記コントラスト値を調整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】
前記眼底からの前記反射光を測光する測光手段を更に備え、
前記調整手段は、更に前記測光手段により得られる測光値に基づいて前記照明光源の光量を調整することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の眼科装置。
【請求項７】
前記測光手段は、前記撮像手段から得られた画像の特定の範囲から、最大の輝度値を取得して前記測光値とすることを特徴とする請求項６に記載の眼科装置。
【請求項８】
照明光源からの照明光束を被検眼の眼底に投影する照明光学系と、
前記眼底からの反射光を撮像手段に導く撮影光学系と、を備える眼科装置の制御方法であって、
前記撮像手段に結像される眼底像のコントラスト値を演算する演算工程と、
前記演算工程で得られたコントラスト値に基づいて前記撮影光学系の光軸方向にフォーカスレンズを移動することにより、前記撮影光学系を前記眼底に対して合焦させる合焦工程と、
前記フォーカスレンズの前記光軸方向における位置に基づいて、前記演算工程で得られるコントラスト値を調整する調整工程と、を有することを特徴とする眼科装置の制御方法。
【請求項９】
コンピュータに、請求項８に記載の眼科装置の制御方法の各工程を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、眼科装置およびその制御方法、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に眼底カメラでは、合焦の操作を行う際に、被検眼眼底の合焦位置を容易に検出する為に、被検眼の瞳上で分割されたフォーカス指標を被検眼に投影している。そして、反射されたフォーカス指標像の位置関係を、撮影光学系に配置されたフォーカスレンズを介して観察しながら合焦する。さらに、被検眼に投影し反射されたフォーカス指標像を撮像し、該フォーカス指標像の位置関係から自動合焦することも知られている。
【０００３】
しかし、前記フォーカス指標像を所定位置関係にする（一直線に揃える）だけでは、乱視等による被検眼内部の光学系における収差の影響によって、検出する被検眼眼底の合焦位置に誤差が生じ、正確な合焦位置での撮像が困難であった。
【０００４】
上記課題を解決するため、特許文献１には、被検眼眼底との合焦位置検出にフォーカス指標像を用いず、直接被検眼眼底の特定部位を合焦位置検出に用いて合焦を行う眼底カメラが記載されている。特許文献１で提案されている眼底カメラでは、被検眼眼底における特定部位のコントラストを検出する合焦状態検出手段に基づいてコントラスト値を算出し、該コントラスト値が極大となる位置を合焦位置と判断して自動合焦する。また特許文献１の眼底カメラでは、より高精度な自動合焦を実現する技術として、観察用光源の照明光量を調整する照明光量制御手段を有している。この照明光量制御手段は、例えば、白飛びが生じやすい乳頭部でコントラストの検出を行う際に、一度、合焦状態検出手段でコントラストを検出した後、その出力に基づいて照明光量を制御して、再度自動合焦する。
【０００５】
しかし、赤外光を用いて観察を行う無散瞳型の眼底カメラにおいて、赤外光に対する被検眼眼底の特定部位におけるコントラストは低いため、フォーカスレンズの位置に対するコントラスト値の極大点を検出することが困難である。そこで、特許文献２では、赤外光による被検眼眼底からの反射像を鮮鋭にする為に、被検眼眼底の反射光量を検出する反射光量検出手段を設けている。特許文献２の眼底カメラでは、この反射光量検出手段により検出された反射光量に合わせてコントラスト強調及びエッジ強調手段を作動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−５０５３１号公報
【特許文献２】特開平５−１９９９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
撮影光学系に配置されたフォーカスレンズの位置によって撮像手段に撮像される被検眼眼底像の輝度値は変化してしまう。それは、該フォーカスレンズの位置が変化することで、該撮像手段に撮像される眼底像の撮影倍率（画角）が変化し、撮像手段上での照度が変わるためである。例えば、フォーカスレンズの位置が近視側にある場合と遠視側にある場合とで比較すると、遠視側の撮影倍率の方が大きいため撮像手段上での照度が低く、輝度値は小さくなる。一般に、コントラスト値は被検眼眼底像の輝度値に左右される。そのため、被検眼眼底における特定部位のコントラスト値が極大となる位置を合焦位置と判断するにあたり、被検眼眼底像の輝度値が低い場合やフォーカスレンズの位置により輝度値が変動するような場合には、正確な合焦位置を検出することが困難になる。
【０００８】
特許文献１に記載の眼底カメラでは、被検眼眼底における特定部位において、制御された一定の照明光量でコントラスト値が算出される為、上記課題が依然として残ってしまう。また、特許文献２に記載の眼底カメラでは、フォーカスレンズの位置によって変化していく輝度値に対応するための構成や、コントラスト値を用いて自動合焦する過程について記載されていない。
【０００９】
本件は、被検眼の眼底を照明して得られた眼底像のコントラスト値を用いて行われる自動合焦において、より高精度な自動合焦を実現することを目的の１つとする。
【００１０】
なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的の1つとして位置付けることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本件の一態様に係る眼科装置は以下の構成を備える。すなわち、
照明光源からの照明光束を被検眼の眼底に投影する照明光学系と、
前記眼底からの反射光を撮像手段に導く撮影光学系と、
前記撮像手段に結像される眼底像のコントラスト値を演算する演算手段と、
前記演算手段により得られたコントラスト値に基づいて前記撮影光学系の光軸方向にフォーカスレンズを移動することにより、前記撮影光学系を前記眼底に対して合焦させる合焦手段と、
前記フォーカスレンズの前記光軸方向における位置に基づいて、前記演算手段で得られるコントラスト値を調整する調整手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被検眼の眼底を照明して得られた眼底像のコントラスト値を用いて行われる自動合焦において、より高精度な自動合焦を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第一実施形態による眼底カメラの概略構成の一例を示す図。
【図２】第一実施形態による眼底カメラの制御構成の一例を示すブロック図。
【図３】モニタに映出された被検眼眼底像と合焦検出範囲の一例を示した図。
【図４】（ａ）は、合焦検出部の概略構成図、（ｂ）は、コントラスト検出の原理の一例を説明する図。
【図５】（ａ）は、発光量演算部の概略構成の一例、（ｂ）は、赤外光におけるコントラスト値遷移の概念の一例、（ｃ）は、フォーカスレンズ位置に対応する撮像素子３１上の輝度値推移の概念の一例、を示す図。
【図６】第一実施形態による自動合焦の一例を示すフローチャート。
【図７】第二実施形態による眼底カメラの概略構成一例を示す図。
【図８】第二実施形態による眼底カメラの制御構成の一例を示すブロック図。
【図９】第二実施形態による自動合焦の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１５】
［第一実施形態］
第一実施形態による、眼科装置としての眼底カメラについて、図１から図９を参照して説明する。まず、図１を用いて概略の構成を説明する。図１は第一実施形態による眼底カメラの構成を説明する概略構成図である。
【００１６】
眼底カメラ１００は、大まかに分けて撮影光源部１０１、観察光源部１０２、照明光学系１０３、撮影／照明光学系１０４、撮影光学系１０５、内部固視灯部１０６から構成される。撮影光源部１０１または観察光源部１０２によって射出された光束は照明光学系１０３、撮影／照明光学系１０４を経て被検者の眼底部を照明する。その眼底部の像は撮影／照明光学系１０４、撮影光学系１０５を経て撮像素子３１に結像される。
【００１７】
撮影光源部１０１は以下の構成により白色光のリング照明を作り出す。撮影光源部１０１において、１１は光量検出部であり、シリコンフォトセル（ＳＰＣ）やフォトダイオード（ＰＤ）など既知の光電変換を利用したセンサである。１２はミラーであり、ガラス板にアルミや銀の蒸着を施したものやアルミ板などで構成される。１３は撮影光源であり、撮影のために眼底を照明する照明光源である。撮影光源１３は、たとえば、ガラス管の中にキセノン（Ｘｅ）を封入したキセノンランプが用いられる。撮影光源１３は、電圧を印加することで発光し、撮影時に眼底像を記録するために十分な強度の白色光を得ることが可能である。１４は撮影コンデンサレンズであり、一般的な球面レンズである。１５は撮影リングスリットであり環状の開口を持った平板である。１６は撮影水晶体バッフルであり、これも環状の開口を持った平板である。光束は撮影コンデンサレンズ１４によって被検眼眼底に向けて集光され、撮影リングスリット１５によって被検眼前眼部を通過する際の光束形状が環状となるよう成形される。さらに、撮影水晶体バッフル１６によって、被検眼水晶体へ投影される光束が制限され、眼底像に不要な被検眼の水晶体からの反射光が写りこむことを防いでいる。
【００１８】
観察光源部１０２は以下の構成により赤外光のリング照明を作り出す。観察光源部１０２において、１７は観察光源であり、眼底の観察時において用いられる照明光源である。ハロゲンランプやＬＥＤなど連続発光可能な光源であり、素子の特性やフィルタによって赤外光を出力する。本明細書において照明光源とは、被検眼の眼底を証明する光源であり、撮影光源１３と観察光源１７の総称である。１８は観察コンデンサレンズであり、一般的な球面レンズである。１９は観察リングスリットであり環状の開口を持った平板である。２０は観察水晶体バッフルであり、これも環状の開口を持った平板である。これらの構成は撮影光源部１０１と類似の構成であるが、光源の種類が異なる。すなわち、観察光源部１０２において、観察光源１７から出力された光は、観察コンデンサレンズ１８で集光され、観察リングスリット１９で前眼部での光束の形状が整えられる。観察水晶体バッフル２０は、眼底像への水晶体からの反射光の写りこみを防いでいる。
【００１９】
照明光学系１０３は、撮影光源部１０１、観察光源部１０２で作られた光束をリレーするとともに、眼底像の焦点合わせのための指標像を造りこむ。照明光学系１０３において、２１はダイクロイックミラーであり、赤外光を透過、可視光を反射する。撮影光源部１０１で作られた可視光による光束はダイクロイックミラー２１で反射し、観察光源部１０２で作られた赤外光による光束はダイクロイックミラー２１を透過し、それぞれ照明光学系１０３に導光される。２２は第一照明リレーレンズ、２４は第二照明リレーレンズであり、これらによってリング照明は被検眼に結像される。
【００２０】
２３はスプリットユニットであり、フォーカス指標を投影するためのフォーカス指標光源２３１、フォーカス指標光源２３１から射出された光を分割するためのプリズム２３２、フォーカス指標の外形を示すフォーカス指標マスク２３３を有する。また、スプリットユニット２３は、これらフォーカス指標光源２３１、プリズム２３２、フォーカス指標マスク２３３を図中の矢印方向２３４に移動することで、フォーカス指標を光軸方向にシフト移動させる移動機構を有する。更に、スプリットユニット２３には、スプリットユニット２３を照明光学系１０３の光路に進入させたり照明光学系１０３の光路から退避させたりする進退機構を有する。移動機構はスプリットシフト駆動モータＭ１、スプリット位置センサＳ１を有し、スプリットユニット２３をシフト駆動してフォーカス指標の焦点を合わせ、かつ、その停止位置を検出する。また、進退機構は、スプリットユニット２３を照明光学系１０３の光路に対して進退させるためのスプリット進退駆動モータＭ２を有する。進退機構は、眼底の観察時には照明光学系１０３の光路にスプリットユニット２３を進入させて、観察像の中にスプリット指標を投影する。また、進退機構は、眼底の撮影時には照明光学系１０３の光路からスプリットユニット２３を退避させ、撮影像の中にフォーカス指標が写りこむことを防止する。２５は角膜バッフルであり、眼底像に不要な被検眼の角膜からの反射光の写りこみを防ぐ。
【００２１】
撮影／照明光学系１０４は、被検眼２８の眼底に対して照明光束を投影するとともに、被検眼眼底像を導出する。撮影／照明光学系１０４において、２６は穴あきミラーであり、外周部がミラー、中央部が穴となっている。照明光学系１０３から導かれた光束は穴あきミラー２６のミラー部分で反射し、対物レンズ２７を介して被検眼眼底を照明する。照明された被検眼眼底像は対物レンズ２７を戻り、穴あきミラー２６の中央部の穴をとおって撮影光学系１０５に導出される。
【００２２】
撮影光学系１０５は被検眼眼底像の焦点調節を行ったうえで撮像素子に結像する。撮影光学系１０５において、２９はフォーカスレンズであり、図中の矢印方向２９１に移動することで、穴あきミラー２６の中央の穴を通過した撮影光束の焦点調節を行う。Ｍ３はフォーカスレンズ駆動モータ、Ｓ３はフォーカスレンズ位置センサであり、フォーカスレンズ２９を駆動して焦点を合わせると共に、その停止位置を検出する。３１は撮像素子であり、撮影光を光電変換する。撮像素子３１で得られた電気信号は、不図示の処理回路によってＡ／Ｄ変換されてデジタルデータとなり、赤外観察時には不図示の表示器に表示され、撮影後には不図示の記録媒体に記録される。
【００２３】
内部固視灯部１０６では、ハーフミラー３０によって撮影光学系１０５から光路が分割され、その光路に対して内部固視灯ユニット３２が対向している。内部固視灯ユニット３２は複数のＬＥＤによって構成され、固視灯位置指定部材６６によって検者が選択した固視部に対応した位置のＬＥＤを点灯させる。被検者が点灯したＬＥＤを固視することで、検者は所望の向きの眼底像を得ることができる。
【００２４】
以上の概略構成は、一つの筺体に保持され、眼底カメラ光学部を構成している。更に、眼底カメラ光学部は不図示の摺動台に載せられており、被検眼２８との位置合わせが出来るようになっている。眼底カメラ光学部の位置合わせは、焦点操作部材３３を検者が操作することでなされる。焦点操作部材３３の操作位置は、焦点操作部材位置センサＳ４によって検出可能となっている。
【００２５】
以上が図１を用いた概略構成の説明である。次に、図２を用いて眼底カメラ１００の制御構成を説明する。図２は第一実施形態による眼底カメラ１００の制御構成を説明するブロック図である。
【００２６】
眼底カメラ１００はＣＰＵ６１によって以下の全ての動作が制御されている。撮影光源制御回路６２は撮影前に撮影光源１３を発光するためのエネルギーを充電する。また、撮影光源制御回路６２は撮影時に充電した電気エネルギーを放電し、撮影光源１３を発光する。光量検出部１１は、撮影光源１３が発光する発光光量を検知しており、撮影光源１３の発光光量がＣＰＵ６１内に構成される発光量演算部７０で制限される発光量に到達するとＣＰＵ６１に発光停止を指示する。光量検出部１１から発光停止の指示を受けたＣＰＵ６１は、撮影光源制御回路６２を介して撮影光源１３の発光を停止する。撮影光源１３に接続される撮影光源制御回路６２、観察光源１７に接続される観察光源制御回路６９はともに発光量演算部７０を兼ねるＣＰＵ６１に接続されており、上述のように撮影光源１３及び観察光源１７の光量調整・点灯・消灯などの制御が行われる。Ｍ２駆動回路６４は撮影前後にスプリットユニット２３が照明光学系１０３に対して進退するようスプリット進退駆動モータＭ２を駆動する。電源スイッチ６７は眼底カメラの電源状態を選択するスイッチ、撮影スイッチ６８は眼底カメラで撮影を実行するためのスイッチである。
【００２７】
焦点操作部材３３を検者が操作したときに、その停止位置は焦点操作部材位置センサＳ４によって検出可能となっている。Ｍ１駆動回路６３は、ＣＰＵ６１の制御の下、焦点操作部材位置センサＳ４の出力に対応した位置にスプリットが移動するようにスプリットシフト駆動モータＭ１を駆動する。Ｍ３駆動回路６５はＭ１駆動回路６３と同様、ＣＰＵ６１の制御下で、焦点操作部材位置センサＳ４の出力に対応した位置にフォーカスレンズ２９が移動するようにフォーカスレンズ駆動モータＭ３を駆動する。なお、本実施形態はフォーカス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。手動合焦モード時には、上述するように焦点操作部材位置センサＳ４の出力に従って、スプリットシフト駆動モータＭ１及びフォーカスレンズ駆動モータＭ３を制御する。また、自動合焦モード時には、ＣＰＵ６１内部の合焦検出部７１の検出結果に基づいて、Ｍ３駆動回路６５を介し、フォーカスレンズ駆動モータＭ３を制御する。
【００２８】
また、撮像部７８において、撮像素子３１の出力はＡ／Ｄ変換素子７３によりデジタル信号化され、メモリ７４に保存されるとともに、測光値算出部７５に出力される。なお、Ａ／Ｄ変換素子７３、メモリ７４、測光値算出部７５は、それぞれＣＰＵ６１に接続されている。ＣＰＵ６１には画像メモリ７２が接続されており、撮像素子３１で撮像された静止画像がデジタル画像として画像メモリ７２に保存される。
【００２９】
撮像素子３１、Ａ／Ｄ変換素子７３、メモリ７４、測光値算出部７５に加え、撮像部７８は、撮像素子３１で撮像された赤外観察像、可視撮影像などを表示するためのモニタ７７と撮像部制御部７６を有する。さらに、撮像部７８は、眼底カメラ光学部の筐体と図示のないマウント部で着脱可能に固定されている。以上が図２を用いた電気ブロックの説明である。
【００３０】
次に、図３を用いてモニタ７７に表示される被検眼眼底像について説明する。図３は第一実施形態の眼底カメラ１００においてモニタ７７に映出された被検眼眼底像と合焦検出範囲７７１を示した図である。
【００３１】
眼底観察時には、撮像部７８で得られた眼底像に重畳して、合焦検出範囲７７１を示す枠を検者に提示する。これにより、合焦検出位置を視覚的に検者に提示できるため、自動合焦における操作性を向上させることができる。なお、合焦検出範囲は検者による操作で変更可能であり、被検眼眼底における特定部位としても、眼底全体としてもよい。以上が図３を用いたモニタ７７に表示される被検眼眼底像の説明である。
【００３２】
次に、図４を用いて合焦検出部７１の概略の構成及びコントラスト検出の原理を説明する。図４（ａ）は第一実施形態による合焦検出部７１の概略構成図であり、図４（ｂ）は本実施形態によるコントラスト検出の原理図である。なお、本実施形態では、コントラストとして隣接する画素の輝度差を用い、コントラスト値として所定範囲の輝度データ中の最も大きい輝度差の値を用いるものとする。但し、コントラスト値として所定範囲の輝度データ中の最も大きい輝度差の値以外を用いることとしてもよい。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、合焦検出部７１には、被検眼２８の眼底の特定位置を合焦検出の対象とする合焦検出範囲決定部７１１が設けられており、検者は操作入力部を操作することで合焦検出範囲７７１を決めることができる。更に、合焦検出部７１には眼底像のコントラスト値とフォーカスレンズ２９の位置を記憶する合焦評価値記憶部７１２が内蔵されている。本実施形態では、合焦検出は撮影光束により結像される眼底像そのもののコントラスト値を検出することによって行う。
【００３４】
図４（ｂ）のグラフは、フォーカスレンズ駆動モータＭ３によって移動されるフォーカスレンズ２９の位置に対するコントラスト値の遷移を表している。図４（ｂ）から明らかなように、合焦位置Ｐ２においてはコントラスト値が最大となり、ピントが大きくずれた位置Ｐ１では、コントラスト値が小さくなる。本実施形態では、このコントラスト検出の原理を用いて、被検眼の収差の影響を受けない合焦検出を行うことが可能となっている。その理由は、フォーカスレンズ駆動モータＭ３によって合焦位置Ｐ２へ移動したフォーカスレンズ２９の位置が、
・モニタ７７に映出された眼底像を最も鮮明に観察可能な位置であり、且つ、
・撮像後にモニタ７７に映出される眼底像を最も鮮明にすることのできるフォーカスレンズ２９の位置と一致するからである。以上が図４を用いた合焦検出部７１の概略の構成及びコントラスト検出の原理の説明である。
【００３５】
次に、図５を用いて、発光量演算部７０について説明する。図５（ａ）は第一実施形態による発光量演算部７０の概略の構成図である。図５（ｂ）は赤外光におけるコントラスト値遷移の概念図である。図５（ｃ）はフォーカスレンズ位置に対応する撮像素子３１上の輝度値遷移の概念図である。
【００３６】
撮像素子３１の各画素からの出力はＡ／Ｄ変換素子７３によりＡ／Ｄ変換され、メモリ７４に一時的に格納される。測光値算出部７５はメモリ７４に保存された画素出力から、合焦検出範囲の輝度値の最大値を測光値として、発光量演算部７０に出力する。なお、測光値の取得はこれに限られるものではなく、例えば、専用の光量計を配置して、眼底からの反射光の光量を測定するようにしてもよい。図５（ａ）に示すように、発光量演算部７０は合焦検出に適するように定められた観察光量の基準値を記憶した光量メモリ７９を有しており、測光値と基準値を比較することで観察光の発光量を決定する。
【００３７】
例えば、発光量演算部７０は、測光値が基準値よりも高い場合は眼底へ照明している観察光量が高いと判断し、輝度値の飽和を防ぐことを目的として光量を低減するように発光量を決定する。その一方、測光値が基準値よりも低い場合は、発光量演算部７０は眼底へ照明している観察光量が低いと判断し、コントラスト値の極大点の検出を容易にするために光量を高くするように発光量を決定する。
【００３８】
ここで、赤外光を用いて被検眼眼底像のコントラスト値を算出した時のコントラスト値の遷移を説明する。図５（ｂ）は、観察光として赤外光を用いた場合における、フォーカスレンズ駆動モータＭ３によって移動されるフォーカスレンズ２９の位置に対するコントラスト値の遷移を表している。図４（ｂ）における説明は、コントラスト検出の原理を説明すべく理想的なコントラスト値の遷移グラフを用いたものであるが、図４（ｂ）のグラフと比較して図５（ｂ）においてはコントラスト値の差Ｄ１が少ない。更に、図５（ｃ）のグラフ中に示す実線Ｌ１のように、フォーカスレンズの位置が遠視側にピントがずれるにつれて、撮像素子３１に撮像される輝度値が低下する。輝度値が低下し、コントラスト値の差Ｄ１が低くなることで、コントラスト値のピークを検出することは困難となる。従って、高精度な合焦を行うことが困難となる。
【００３９】
発光量演算部７０に内蔵される光量メモリ７９は、合焦検出に適するように定められた観察光量の基準値を記憶するとともに、フォーカスレンズ２９の位置に対応した撮像素子３１上の輝度値の変動値も記憶している。発光量演算部７０は、測光値算出部７５が算出する測光値と光量メモリ７９が記憶する観察光量の基準値とを比較することで観察光の発光量を決定する。この際、発光量演算部７０は、更に光量メモリ７９が記憶するフォーカスレンズ２９の位置に対応した撮像素子３１上の輝度の変動値を用いて、フォーカスレンズ位置に対応した観察光の発光量を決定する。すなわち、発光量演算部７０は、フォーカスレンズの位置に対応して観察光量を変動させる。例えば、図５（ｃ）の点線Ｌ２に示す輝度値になるように、ＣＰＵ６１は観察光源１７による観察光の発光量を調整して、フォーカスレンズの位置に応じた変動を打ち消す。
【００４０】
なお、変動値は予め光量メモリ７９に記憶しておくこととしているが、これに限定されるものではない。例えば、フォーカスレンズ２９の移動後に撮像素子３１上の輝度を測定し、この測定した輝度と光量メモリに記憶された基準値とを比較して、測定した輝度と基準値との差を光量メモリ７９に記憶することとしてもよい。すなわち、リアルタイムに測定した輝度と基準値との差を光量メモリ７９に記憶して、この記憶した測定した輝度と基準値との差に基づいて観察光量を変更してもよい。
【００４１】
なお、本実施形態では観察光を赤外光に限定しているがこれに限られるものではない。可視光を用いて被検眼眼底像のコントラスト値を算出した場合でも同様に、フォーカスレンズ位置に対応した観察光の発光量を変動させるようにしてもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、光量メモリ７９は観察光量の基準値を記憶するとともに、フォーカスレンズ２９の位置に対応した撮像素子３１上の輝度値の変動値も記憶するものとしたが、これに限られるものではない。光量メモリ７９にはフォーカスレンズ２９に対応した撮像素子３１上の輝度値の変動値のみを記憶しておき、発光量演算部７０はその変動値を用いてフォーカスレンズ位置に対応した観察光の発光量を決定するようにしてもよい。
【００４３】
また、本実施形態では、フォーカスレンズの位置に対する撮像素子３１上の輝度値の変動に対して観察光源１７による観察光の発光量を制御させることで図８に示す点線Ｌ２に示すような輝度値になるようにしているがこれに限られるものではない。たとえば、光量メモリ７９が記憶するフォーカスレンズ２９の位置に対応した撮像素子３１上の輝度の変動値に対応して、撮像部制御部７６が撮像素子３１のゲインを調整するようにしてもよい。これは、たとえば、発光量演算部７０が、撮像部制御部７６にフォーカスレンズ２９の位置に応じた変動値を通知し、撮像部制御部７６がこの変動値に応じて撮像素子３１のゲインを制御するようにすれば実現できる。なお、例えば、予めフォーカスレンズ２９を移動させた際に得られる画像から各フォーカスレンズ２９の位置における画像の輝度を略一致させる値を求め、この値を変動値とする。そして、フォーカスレンズ２９の位置と変更値とを対応付けて光量メモリ７９に記憶する。
【００４４】
更に、上記のような観察光源１７の発光量の制御や撮像素子３１のゲインの制御に代えて、合焦評価値記憶部７１２に記憶された、フォーカスレンズ位置に応じて遷移するコントラスト値を、光量メモリ７９に記憶された変動値に基づいてオフセットしてもよい。この場合、発光量演算部７０が、光量メモリ７９に記憶されているフォーカスレンズ２９の位置に対応した撮像素子３１上の輝度の変動値を合焦検出部７１に通知する。合焦検出部７１は、通知された変動値に基づいて、合焦評価値記憶部７１２に記憶されたコントラスト値に対してオフセットを施す。ここで、一例として、得られた画像に対して階調変換を行うでコントラスト値を変更することが可能である。例えば、予めフォーカスレンズ２９を移動させた際に得られる画像から各フォーカスレンズ２９の位置における画像の輝度を略一致させる階調変換特性を求める。そして、この階調変換特性をフォーカスレンズ２９の位置と変更値とを対応付けて光量メモリ７９に記憶する。なお、上述した観察光源１７の発光量の制御、撮像素子３１のゲインの制御、コントラスト値のオフセット制御のいずれかまたはすべてを適宜組み合わせてもよい。
【００４５】
以上が図５を用いた発光量演算部７０についての説明である。次に、図６を用いて本実施形態の眼底カメラ１００による自動合焦の処理を説明する。
【００４６】
自動合焦の開始が指示されると、ステップＳ６０１において、測光値算出部７５は、メモリ７４に保存された画素から合焦検出範囲の輝度値の最大値を測光値として算出し、発光量演算部７０に出力する。ステップＳ６０２において、発光量演算部７０は、光量メモリ７９の有する発光量の基準値とステップＳ６０１で算出された測光値を比較し、例えば測光値と基準値が一致するように観察光源１７による観察光の発光量を決定する。また、ステップＳ６０２において、発光量演算部７０は、光量メモリ７９に記憶されているフォーカスレンズ２９の位置に対応した撮像素子３１上の輝度の変動値とステップＳ６０１で算出された測光値とを比較する。そして、発光量演算部７０は、この比較結果に基づいて、フォーカスレンズ２９の位置に応じた変動値を補うように、観察光源１７の発光量を決定する。ステップＳ６０３において、発光量演算部７０は、ステップＳ６０２で決定された光量の観察光が眼底に照射されるように観察光源制御回路６９を制御する。すなわち、発光量演算部７０は、測光値が光量メモリ７９に記憶された基準値となるように観察光量を制御する。これにより、ステップＳ６０２で決定されたフォーカスレンズ２９の位置に対応した観察光が眼底に照射される。
【００４７】
ステップＳ６０４において、合焦検出部７１は、撮像部７８から得られた画像に基づいてコントラスト値を算出する。そして、ステップＳ６０５において、合焦検出部７１は、合焦評価値記憶部７１２にステップＳ６０４で算出されたコントラスト値とフォーカスレンズ２９の位置を記録する。ステップＳ６０６において、合焦検出部７１は、ステップＳ６０５において合焦評価値記憶部７１２に記録されたコントラスト値に図４（ｂ）に示した位置Ｐ２のような極大点が含まれるかどうかを検出する。
【００４８】
ステップＳ６０６で、極大点が検出されなかった場合、処理はステップＳ６０７に進み、ＣＰＵ６１は、フォーカスレンズ２９を所定の移動量だけ駆動させることでフォーカスレンズ位置を変更する。ステップＳ６０８において、ＣＰＵ６１は、図５（ｃ）に示すようなフォーカスレンズ位置と輝度値の関係に基づいて、観察光源１７による観察光の発光量を調整して、フォーカスレンズの位置に応じた変動を打ち消すことでコントラスト値を調整する。そして、ステップＳ６０４に処理を戻す。以降、ステップＳ６０６でコントラスト値の極大点が検出されるまで、ステップＳ６０７、ステップＳ６０８、ステップＳ６０４、ステップＳ６０５が繰り返される。
【００４９】
ステップＳ６０６で極大点が検出された場合、処理はステップＳ６０９に進む。ステップＳ６０９において、合焦検出部７１は、フォーカスレンズ２９の移動量を算出する。ここで、フォーカスレンズ２９の移動量とは、極大点の検出位置までのフォーカスレンズ駆動量のことである。次にステップＳ６１０において、ＣＰＵ６１は、ステップＳ６０９で算出したフォーカスレンズ２９の移動量に従ってフォーカスレンズ２９を駆動し、フォーカスレンズ２９の位置をコントラスト値の極大値の位置に移動させる。以上の動作によって、被検眼２８に球面収差や乱視など収差に個人差があった場合でも、その収差に合わせたフォーカス調整が可能となる。なお、発光量演算部７０は、Ｓ６０９で算出したフォーカスレンズ２９の位置における観察光量の変動値に基づいて撮影光源１３の発光光量を制御する。例えば、フォーカスレンズ２９の位置における観察光量の変動値分、撮影光源１３の発光光量を変更する。なお、フォーカスレンズ２９の位置における観察光量の変動値は光量メモリ７９に記憶された変動値から例えば近似式等を用いて求めることが可能である。そして、この制御された光量で撮像が行われる。
【００５０】
以上説明したオートフォーカス動作は、赤外光を用いて観察を行う無散瞳型の眼底カメラにおいて、特に有効となる。赤外光に対する眼底の中大血管のコントラストは低いため、フォーカスレンズ位置に対するコントラス値の差が出にくく、オートフォーカスにおいて図４（ｂ）に示した極大点の位置Ｐ２を検出することは困難である。そのため、眼底を照明する赤外ＬＥＤの光量を増やし、少しでも観察像のコントラストを上げる必要があるが、必要以上に眼底が明るくなると輝度値の飽和が生じ、コントラスト値の算出が正しく行われない。これに対し、本実施形態の眼底カメラ１００では、コントラスト値を算出する前に適正な観察光量を算出して制御することで輝度値の飽和をあらかじめ防ぎ、更に、フォーカスレンズ２９の位置に応じて変動する輝度値に対して観察光量を補正する。このため、コントラスト値の算出が安定して行えるようになり、精度の良い合焦検出が可能となる。
【００５１】
［第二実施形態］
次に、第二実施形態による眼底カメラ１００の詳細を図７から図９に基づいて説明する。第一実施形態では、観察光源１７の発光量の調整、撮像素子３１のゲインの調整、測定されたコントラスト値のオフセット調整により、フォーカスレンズ位置に応じた輝度値の変動（図５（ｃ））による影響を排除する構成を説明した。第二実施形態では、フォーカスレンズ位置に応じた輝度値の変動（図５（ｃ））による影響を、観察光源１７の移動により排除する。
【００５２】
第二実施形態の眼底カメラ１００では、発光量演算部７０内の光量メモリ７９に記憶された、フォーカスレンズ２９の位置に対応する撮像素子３１上の輝度の変動値に対応して、観察光源１７を観察光源部１０２に対して図７中の矢印１７１の方向に移動する。これにより、被検眼眼底に照射する観察光量が制御される。例えば、観察光量を上げたい場合には、観察光源１７を被検眼に近づく方向に移動させ、観察光量を下げたい場合には、観察光源１７を被検眼から離れる方向に移動させる。
【００５３】
図７を用いて第二実施形態による眼底カメラ１００の概略の構成を説明する。第二実施形態による眼底カメラ１００では、被検眼２８の眼底に照射する観察光量の制御を行うために、第一実施形態の構成（図１）に対して、観察光源１７を図中の矢印１７１の方向に移動する機構が加わっている。Ｍ５は観察光源駆動モータであり、観察光源１７を矢印１７１の方向に移動する。Ｓ４は観察光源位置センサであり、観察光源駆動モータＭ４により移動した観察光源１７の停止位置を検出する。その他の構成は第一実施形態（図１）にて説明した構成と同様である。
【００５４】
次に、図８を用いて、第二実施形態による眼底カメラ１００の制御構成を説明する。図８は第二実施形態による眼底カメラ１００の制御構成を示すブロック図である。第二実施形態による眼底カメラ１００の制御構成には、第一実施形態で説明した制御構成（図２）に対して、ＣＰＵ６１により制御されるＭ５駆動回路２０１、観察光源駆動モータＭ５、観察光源位置センサＳ５が追加されている。
【００５５】
Ｍ５駆動回路２０１は、発光量演算部７０に内蔵される光量メモリ７９が記憶するフォーカスレンズ２９の位置に対応した撮像素子３１上の輝度値の変動値をもとに、観察光源駆動モータＭ５を通じて観察光源１７を駆動する。観察光源位置センサＳ５はフォーカスレンズ位置センサＳ３の出力に従っており、観察光源１７はフォーカスレンズ２９の位置に対応して駆動する。その他は本発明の第一実施形態にて説明した制御構成（図２）と同様である。
【００５６】
次に、図９のフローチャートを用いて、第二実施形態の眼底カメラ１００による自動合焦の処理を説明する。
【００５７】
自動合焦の開始が指示されると、ステップＳ９０１で、測光値算出部７５はメモリ７４に保存された画素出力から合焦検出範囲の輝度値の最大値を測光値として算出し、発光量演算部７０に出力する。ステップＳ９０２において、発光量演算部７０は、光量メモリ７９の有する発光量の基準値とステップＳ９０１で算出された測光値とを比較し、測光値と基準値が一致するように観察光源１７による発光量を決定する。また、ステップＳ９０２では、発光量演算部７０が、光量メモリ７９が記憶しているフォーカスレンズ２９の位置に対応した撮像素子３１上の輝度の変動値とステップＳ９０１で算出された測光値とを比較する。発光量演算部７０は、この比較結果に基づいて、フォーカスレンズ２９の位置に応じた変動値を補うように観察光源の位置を決定する。ステップＳ９０３において、ＣＰＵ６１は、観察光源制御回路６９を制御して、ステップＳ９０２によって決定された光量の観察光を眼底に照射させる。また、ステップＳ９０３において、ＣＰＵ６１は、Ｍ５駆動回路２０１を介して観察光源駆動モータＭ５を駆動し、ステップＳ９０２によって決定されたフォーカスレンズ２９の位置に対応した位置に観察光源を移動させる。
【００５８】
ステップＳ９０４において、合焦検出部７１はコントラスト値を算出する。そして、ステップＳ９０５において、合焦検出部７１は、合焦評価値記憶部７１２にステップＳ９０４で算出されたコントラスト値とフォーカスレンズ２９の位置を記録する。ステップＳ９０６において、合焦検出部７１は、ステップＳ９０５で記録されたコントラスト値の中に図５に示した位置Ｐ２のような極大点が含まれるかどうかを検出する。
【００５９】
ステップＳ９０６で、極大点が検出されなかった場合、処理はステップＳ９０７に進み、合焦検出部７１は、フォーカスレンズ２９を所定の移動量だけ駆動させてフォーカスレンズ位置を変更する。そして、ステップＳ９０８においてコントラスト値の調整が行われる。より具体的に述べると、Ｍ５駆動回路２０１が、フォーカスレンズ２９の位置に応じた輝度値の変動量と、フォーカスレンズ位置センサＳ３の出力と観察光源位置センサＳ５の出力に従い、観察光源駆動モータＭ５を介して観察光源１７を駆動する。こうして、フォーカスレンズ２９の位置における輝度値の変動量を解消する位置に観察光源１７を配置するよう制御している。以降、ステップＳ９０６でコントラスト値の極大点が検出されるまで、ステップＳ９０７、ステップＳ９０８、ステップＳ９０４、ステップＳ９０５が繰り返される。
【００６０】
ステップＳ９０６で極大点が検出された場合、処理はステップＳ９０９に進む。ステップＳ９０９において、合焦検出部７１は、フォーカスレンズ２９の移動量を算出する。ここで、フォーカスレンズ２９の移動量とは、極大点の検出位置までのフォーカスレンズ駆動量のことである。次にステップＳ９１０において、合焦検出部７１は、ステップＳ９０９で算出されたフォーカスレンズ２９の移動量に従ってフォーカスレンズ２９を駆動し、フォーカスレンズ２９の位置をコントラスト値の極大値の位置に移動させる。以上の動作によって、被検眼２８に球面収差や乱視など収差に個人差があった場合でも、その収差に合わせたフォーカス調整が可能となる。なお、このとき、第１実施形態と同様に、発光量演算部７０がステップＳ９０９で算出したフォーカスレンズ２９の位置における観察光量の変動値に基づいて撮影光源１３の発光光量を制御するようにしてもよい。
【００６１】
以上のような動作は、第一実施形態と同様に、赤外光を用いて観察を行う無散瞳型の眼底カメラにおいて、特に有効となる。赤外光に対する眼底の中大血管のコントラストは低いため、フォーカスレンズ位置に対するコントラス値の差が出にくく、オートフォーカスにおいて図４（ｂ）に示した極大点の位置Ｐ２を検出することは困難である。そのため、眼底を照明する赤外ＬＥＤの光量を増やし、少しでも観察像のコントラストを上げる必要があるが、必要以上に眼底が明るくなると輝度値の飽和が生じ、コントラスト値の算出が正しく行われない。これに対し第二実施形態の眼底カメラ１００では、コントラスト値を算出する前に適正な観察光量を算出し制御することで輝度値の飽和をあらかじめ防ぎ、フォーカスレンズ２９の位置に応じて変動する輝度値に対して観察光量を補正する。このため、コントラスト値の算出が安定して行えるようになり、精度良い合焦検出が可能となる。
【００６２】
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。
【図１】
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【図２】
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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３】
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