(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを介して被検眼の眼底を撮像する撮像素子を有する撮影光学系と、
前記眼底に複数のフォーカス指標を投影するフォーカス指標投影手段と、
前記フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動手段と、
前記複数のフォーカス指標に対応する複数のフォーカス指標像の位置に基づいて前記フォーカス駆動手段の第１の駆動量を取得する第１の取得手段と、
前記複数のフォーカス指標像のうち少なくとも一つのコントラストに基づいて前記フォーカス駆動手段の第２の駆動量を取得する第２の取得手段と、
を有することを特徴とする眼科装置。
【請求項２】
前記フォーカス駆動手段が、前記第１の駆動量に基づいて前記フォーカスレンズを駆動した後に、前記第２の駆動量に基づいて該フォーカスレンズを駆動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】
前記第２の取得手段が、前記フォーカス駆動手段により前記第１の駆動量に基づいて前記フォーカスレンズを駆動している際に、前記コントラストに基づいて前記第２の駆動量を取得することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の眼科装置。
【請求項４】
前記フォーカス駆動手段により前記第１の駆動量に基づいて前記フォーカスレンズを駆動した際における前記コントラストの極大点を検出する極大点検出手段を有することを特徴と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】
前記第２の取得手段が、前記極大点の検出の有無に応じて前記フォーカス駆動手段により前記第２の駆動量に基づいて前記フォーカスレンズを駆動する際の駆動方向を取得することを特徴とする請求項４に記載の眼科装置。
【請求項６】
前記極大点の検出が有る場合、前記駆動方向は前記第１の駆動量に基づく前記フォーカスレンズの駆動方向とは逆方向であり、
前記極大点の検出が無い場合、前記駆動方向は前記第１の駆動量に基づく前記フォーカスレンズの駆動方向であることを特徴とする請求項４あるいは５に記載の眼科装置。
【請求項７】
前記複数のフォーカス指標は、前記被検眼の瞳の異なる部位を通過する複数の光束であり、該複数の光束のうち一方が少なくとも２つの透過ピークを有する形状であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の眼科装置。
【請求項８】
前記複数のフォーカス指標像のうち少なくとも一つの輝度値、エッジ、周波数成分を前記コントラストとして検出するコントラスト検出手段を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の眼科装置。
【請求項９】
前記複数のフォーカス指標像の位置を検出する指標像位置検出手段と、
前記位置に基づいて前記第１の駆動量を算出する第１の駆動量算出手段と、
前記フォーカス駆動手段の駆動中において前記コントラストに基づいて前記第２の駆動量を算出する第２の駆動量算出手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の眼科装置。
【請求項１０】
前記第２の駆動量に基づく前記フォーカスレンズの駆動が完了した後に前記眼底を撮影することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の眼科装置。
【請求項１１】
フォーカスレンズを介して被検眼の眼底を撮像する撮像素子を有する撮影光学系と、
前記眼底に複数のフォーカス指標を投影するフォーカス指標投影手段と、
前記フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動手段と、
前記複数のフォーカス指標に対応する複数のフォーカス指標像の位置に基づいて前記フォーカス駆動手段の第１の駆動量を取得する第１の取得手段と、
前記複数のフォーカス指標像のうち少なくとも一つのコントラストに基づいて前記フォーカス駆動手段の第２の駆動量を取得する第２の取得手段と、
を有することを特徴とする眼科システム。
【請求項１２】
被検眼の眼底に複数のフォーカス指標を投影する工程と、
前記複数のフォーカス指標に対応する複数のフォーカス指標像の位置に基づいてフォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動手段の第１の駆動量を取得する工程と、
前記複数のフォーカス指標像のうち少なくとも一つのコントラストに基づいて前記フォーカス駆動手段の第２の駆動量を取得する工程と、
を有することを特徴とする眼科方法。
【請求項１３】
被検眼の眼底に複数のフォーカス指標を投影する処理と、
前記複数のフォーカス指標に対応する複数のフォーカス指標像の位置に基づいてフォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動手段の第１の駆動量を取得する処理と、
前記複数のフォーカス指標像のうち少なくとも一つのコントラストに基づいて前記フォーカス駆動手段の第２の駆動量を取得する処理と、
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、例えば眼科医院や集団健診等で用いられ、被検眼の眼底を撮影する眼科装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検眼の瞳上で分割されたフォーカススプリット指標光束を被検眼の眼底に投影する手段と、フォーカスレンズを有する眼底を観察撮影する手段がある。そして、両者を連動して光軸方向に移動し、被検眼の眼底上のフォーカススプリット指標像を観察し、それを所定位置関係、例えばフォーカスプリット指標像を一直線に揃えるだけで、被検眼の眼底に容易にピントを合わせることができる眼底カメラが知られている。更に、フォーカススプリット指標像を撮像し、フォーカススプリット指標像位置を検知してオートフォーカスする装置も知られている。
【０００３】
被検眼の眼底にピントを容易に合わせるために、被検眼の瞳上で分割されたフォーカススプリット指標を投影し、その像を観察眼底撮影光学系のフォーカスレンズを介して観察し、フォーカススプリット指標像の位置関係を観察して合焦することが知られている。
【０００４】
更に、投影されたフォーカススプリット指標像を撮像し、そのフォーカススプリット指標像の位置関係からオートフォーカスすることも知られている。
【０００５】
また特許文献１には、眼底に投影した２つに分割されたフォーカススプリット指標像を撮像し、２つのフォーカススプリット指標像のそれぞれの位置からフォーカス状態を検出する。その際に、指標の明るさを減光する眼底カメラが開示されている。
【０００６】
特許文献２には、眼底にフォーカス指標を投影し、撮影光学系でフォーカス指標像を撮像して、フォーカス状態を検知する眼科装置が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−９５９０７号公報
【特許文献２】特開平８−２７５９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし従来の眼底カメラは、被検眼の角膜などの反射光を除去するために、眼底照明光束やフォーカススプリット指標光束と、観察撮影光束を被検眼の瞳近傍で領域を分けている。従って、被検眼の光学系の収差に個人差がある場合に、フォーカススプリット指標像の位置を所定位置関係にするだけで撮影すると、被検眼によってはフォーカス合わせに誤差が生じ、ピントがずれた眼底像になってしまう虞れがある。
【０００９】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、被検眼の収差がある場合においても、ピントずれが生じない眼底像を撮影できる眼科装置を提供することにある。
【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の本発明に係る眼科装置は、
フォーカスレンズを介して被検眼の眼底を撮像する撮像素子を有する撮影光学系と、
前記眼底に複数のフォーカス指標を投影するフォーカス指標投影手段と、
前記フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動手段と、
前記複数のフォーカス指標に対応する複数のフォーカス指標像の位置に基づいて前記フォーカス駆動手段の第１の駆動量を取得する第１の取得手段と、
前記複数のフォーカス指標像のうち少なくとも一つのコントラストに基づいて前記フォーカス駆動手段の第２の駆動量を取得する第２の取得手段と、
を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る眼科装置によれば、フォーカス指標によるアクティブ位相差検出機能を利用し、高精度フォーカス調整時に指標像の変化を利用し、高速かつ高精度のオートフォーカスが達成できる。フォーカス指標とフォーカスレンズを連動させることで位相差検出がし易く、位相差によるフォーカス指標を用い、更にフォーカス指標のベストピント検出を行うことにより、より正確に眼底にフォーカスを合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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】
【００１３】
図１は実施例１の眼底カメラの構成図である。光軸Ｏ１、Ｏ２上には照明光学系が構成され、光軸Ｏ１上に、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。更に、ミラー６の反射方向の光軸Ｏ２上には、リング状開口を有するリング絞り７、フォーカス指標投影手段８、リレーレンズ９、中央部開口を有する孔あきミラー１０が順次に配列されている。
【００１４】
また、孔あきミラー１０の反射方向の光軸Ｏ３上には、被検眼Ｅに対向して対物レンズ１１が配置されている。更に、孔あきミラー１０の孔部に撮影絞り１２が設けられ、その後方にフォーカスレンズ１３、撮影レンズ１４、跳ね上げミラー１５、画像記録用撮像素子１６が順次に配列され、眼底撮影光学系が構成されている。
【００１５】
そして、跳ね上げミラー１５の反射方向の光軸Ｏ４上には、赤外光を反射し、可視光を透過するミラー１７が配置されており、ミラー１７の反射方向の光軸Ｏ５上には、フィールドレンズ１８、レンズ１９、観察用撮像素子２０が順次に配列されている。なお、画像記録用撮像素子１６と観察用撮像素子２０は、被検眼Ｅの眼底Ｅｒと光学的に共役位置に配置されている。
【００１６】
図２（ａ）、（ｂ）はフォーカス指標投影手段８の側面図、平面図を示している。フォーカス指標投影手段８はプリズム部２１ａ、２１ｂ、２１ｃを有するフォーカススプリットプリズム２２、矩形状の開口部を有するフォーカス指標２３、フォーカス指標照明用ＬＥＤ２４を有している。
【００１７】
一方、光軸Ｏ２上のフォーカス指標投影手段８と光軸Ｏ３上のフォーカスレンズ１３は、フォーカスリンク機構２５により連結されており、それぞれの光軸Ｏ２、Ｏ３方向に連動して移動するようになっている。つまり、フォーカスリンク機構２５の駆動によって、フォーカス指標投影手段８のフォーカス指標２３と、画像記録用撮像素子１６が光学的に共役位置に配置されている。
【００１８】
また、画像記録用撮像素子１６の出力は画像処理部３１を介して、観察用撮像素子２０の出力は合焦検出部３２を介して制御部３３に接続されている。更に制御部３３には、モニタ３４、フォーカスリンク機構２５を駆動するフォーカス駆動手段３５が接続されている。制御部３３は適宜にモニタ３４に観察用撮像素子２０で撮像された観察画像と、画像記録用撮像素子１６で撮像された静止画像を映出する。
【００１９】
また、制御部３３には撮影スイッチ３８が接続されている。更に、制御部３３の出力は、観察用光源１には光量調整・点灯・消灯などの制御を行う観察光源制御部３６を介して、撮影用光源４には光量調整・点灯・消灯などの制御を行う撮影光源制御部３７を介して接続されている。
【００２０】
モニタ３４、撮影スイッチ３８以外の機器は図示しない光学基台に搭載されて、眼底カメラの光学ユニットが構成され、更に光学ユニットはステージ部に載置されている。
【００２１】
使用時には、制御部３３は観察光源制御部３６を制御し観察用光源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を透過する。更に、レンズ５、ミラー６、及びリング絞り７を通ってリング光束とされた後に、リレーレンズ９、孔あきミラー１０により光軸Ｏ３方向に偏向され、対物レンズ１１を介して、被検眼Ｅの眼底Ｅｒを照明する。
【００２２】
眼底Ｅｒに達した光束は、反射散乱されて眼底反射像として被検眼Ｅから出射する。この光束は対物レンズ１１、撮影絞り１２、フォーカスレンズ１３、撮影レンズ１４を通過した後に、跳ね上げミラー１５及びミラー１７で偏向され、フィールドレンズ１８、レンズ１９により観察用撮像素子２０に結像する。そして、制御部３３は観察用撮像素子２０で撮像した眼底像をモニタ３４に映出する。
【００２３】
検者はモニタ３４に映出された眼底像を観察しながら、被検眼Ｅと光学ユニットとの位置合わせの微調整を行い、次いでフォーカス調整を行い撮影スイッチ３８を押して撮影を行う。
【００２４】
図２（ａ）において、フォーカス指標照明用ＬＥＤ２４から出射した光束はフォーカススプリットプリズム２２のプリズム部２１ａにより光軸Ｏ２方向に偏向され、プリズム部２１ｂ、２１ｃに達する。ここで、プリズム部２１ｂ、２１ｃは互いに対称な角度のプリズム面を有している。プリズム部２１ｂ、２１ｃに達した光束は、（ｂ）に示すフォーカス指標２３の矩形状の開口部２３ａを通過し、それぞれ光軸Ｏ２に対称な図２に示す２つのフォーカス指標光束Ｌｂ、Ｌｃが形成される。そして、リレーレンズ９、孔あきミラー１０、対物レンズ１１を介して被検眼Ｅに達する。
【００２５】
図３はフォーカス指標光束Ｌｂの被検眼Ｅの瞳Ｅｐ上の位置Ｌｐ１と、フォーカス指標光束Ｌｃの被検眼Ｅの瞳Ｅｐ上の位置Ｌｐ２を示している。
【００２６】
図４（ａ）〜（ｃ）は、フォーカス指標光束Ｌｂ、Ｌｃが被検眼Ｅの眼底Ｅｒに達する様子と、フォーカス指標光束Ｌｂ、Ｌｃによる眼底Ｅｒ上のフォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃの機能説明図を示している。図４（ａ）は被検眼Ｅの眼底Ｅｒとフォーカス指標２３が光学的に共役な位置関係にある場合を示している。眼底Ｅｒとフォーカス指標２３が光学的に共役なので、２つに分離されたフォーカス指標光束Ｌｂ、Ｌｃは瞳Ｅｐの異なる部位である複数の領域を経て、眼底Ｅｒ上でフォーカス指標２３の矩形状の開口部２３ａによるフォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃとなり一列に並ぶ。
【００２７】
図４（ｂ）は被検眼Ｅが図４（ａ）よりも近視の場合を示している。眼底Ｅｒとフォーカス指標２３が光学的に共役関係ではないので、フォーカス指標光束Ｌｂ、Ｌｃは眼底Ｅｒ上でフォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃとなり、互いに上下方向にずれ、フォーカス指標像Ｆｂが上方に、フォーカス指標像Ｆｃが下方にずれる。
【００２８】
図４（ｃ）は被検眼Ｅが図４（ａ）よりも遠視の場合を示している。眼底Ｅｒとフォーカス指標２３が光学的に共役でないので、フォーカス指標光束Ｌｂ、Ｌｃは眼底Ｅｒ上でフォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃとなり、互いに上下方向にずれ、フォーカス指標像Ｆｂが下方に、フォーカス指標像Ｆｃが上方にずれる。
【００２９】
従来例の眼底カメラにおけるオートフォーカス方法では、フォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃを検出し、フォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃが一列に並ぶようにして、眼底Ｅｒとフォーカス指標２３は光学的に共役となる。フォーカスリンク機構２５によって、フォーカス指標投影手段８のフォーカス指標２３と画像記録用撮像素子１６を光学的に共役関係にすると、眼底Ｅｒと画像記録用撮像素子１６は光学的に共役関係になり、眼底Ｅｒにピントが合う。
【００３０】
ところが、被検眼Ｅに球面収差や乱視などがあって、光学的な収差が大きい場合には、フォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃを一列に並べても、眼底Ｅｒに合焦したことにならないことがある。
【００３１】
図５は本実施例における被検眼Ｅと対物レンズ１１付近のフォーカス指標光束Ｌｂ、Ｌｃと観察撮影光束Ｌの説明図である。被検眼Ｅの瞳Ｅｐ上において、フォーカス指標光束Ｌｂ、Ｌｃは光軸Ｏ３から離れた位置を通過しており、撮影絞り１２によって制限される観察撮影光束Ｌは、瞳Ｅｐ上で光軸Ｏ３の中心を通っている。被検眼Ｅに光学的な収差が少ない場合には、眼底カメラの焦点深度が深いため、フォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃを一列に並べれば、眼底Ｅｒにピントを合わせることができる。
【００３２】
図６は球面収差の説明図である。レンズ４１の焦点面に対し、光軸Ｏに平行で光軸Ｏからの高さの異なる光線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が紙面右側からレンズ４１に入射している。レンズ４１に球面収差があれば、光軸Ｏからの高さが最も低い光線Ｌ３は、焦点面Ｎ上でほぼ光軸Ｏに近い位置を通過するが、光線Ｌ１、Ｌ２は光軸Ｏと離れた位置を通過する。
【００３３】
上述したように、収差の大きい被検眼Ｅの場合に、被検眼Ｅの瞳Ｅｐ上において、フォーカス指標光束Ｌｂ、Ｌｃと観察撮影光束Ｌは瞳Ｅｐ上で異なった領域を通過しているため収差の影響を受ける。従って、フォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃを一列に並べても、必ずしも眼底Ｅｒにベストピントとはならない。
【００３４】
図７は大きい球面収差を持つ被検眼Ｅと、対物レンズ１１付近のフォーカス指標光束Ｌｂ、Ｌｃと観察撮影光束Ｌの説明図である。被検眼Ｅの球面収差が大きいため、フォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃを一列に並べてもベストピントとはならず、フォーカス指標像Ｆｂが稍々下方に、フォーカス指標像Ｆｃが稍々上方に位置するようにすると、眼底Ｅｒにピントが合う。
【００３５】
このように、人眼には球面収差や乱視などの収差に個人差があり、そのため収差の大きい被検眼Ｅの場合には、その収差に合致したフォーカス補正が求められる。
【００３６】
図８は合焦検出部３２の構成図であり、合焦検出部３２には、合焦のために用いる画像メモリ５１、第１合焦検出部５２、第２合焦検出部５３が設けられている。画像メモリ５１には観察用撮像素子２０の出力が接続され、画像メモリ５１の出力は第１合焦検出部５２と第２合焦検出部５３に接続され、また第１合焦検出部５２と第２合焦検出部５３は、合焦検出の開始の同期を行うために接続されている。本実施例では、第１合焦検出部５２と第２合焦検出部５３は、それぞれフォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃの位置検出による合焦検出機能と、コントラスト検出による合焦検出機能を備えている。
【００３７】
第１合焦検出部５２はフォーカス指標像検出部５２ａ、フォーカス指標距離検出部５２ｂ、フォーカス駆動量算出部５２ｃから構成されている。フォーカス指標像検出部５２ａはフォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃの指標像位置検出を行い、フォーカス指標距離検出部５２ｂは２つのフォーカス指標像間の距離を検出する。またフォーカス駆動量算出部５２ｃはフォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃ間の距離により第１の駆動量を算出する。
【００３８】
更に、第２合焦検出部５３は、コントラスト検出部５３ａ、コントラスト判断部５３ｂ、フォーカス駆動量算出部５３ｃによって構成されている。コントラスト検出部５３ａはフォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃのコントラストを検出し、コントラスト判断部５３ｂはコントラストの判定を行い、コントラストの判定結果により第２の駆動量を算出する。
【００３９】
図９は第２合焦検出部５３で実行されるフォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃのコントラスト検出原理の説明図である。このフォーカス検出方式は輝度信号の高周波成分が合焦時に最大となることを利用したものであり、コントラスト検出部５３ａにおいては、バンドパスフィルタなどにより入力された輝度信号の高周波成分を抽出する。
【００４０】
図９はこのときのフォーカスレンズ１３の位置と輝度信号の高周波成分との関係を示し、横軸はレンズ位置を、縦軸は高周波成分の量をそれぞれ表している。合焦位置Ｍ２においては高周波成分が最大となり、ピントが大きくずれた位置Ｍ１では、高周波成分が小さくなる。
【００４１】
このピントの検出方法は、例えば指標のエッジを検出する、エッジのスロープを検出する、指標像の最大輝度値と最低輝度値から求める指標コントラストを検出する、指標の半値幅を検出するなどの種々の方法が考えられる。しかし本実施例では、高周波成分を抽出するコントラスト検出を例に説明する。なお、指標像の最大輝度値と最低輝度値から求める指標コントラストを検出する方法については、後述する実施例２において具体的に説明する。
【００４２】
図１０は実施例１の制御方法についての動作フローチャート図である。眼底Ｅｒにフォーカス指標光束Ｌｂ、Ｌｃが投影されると、ステップＳ１でフォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃの輝点の位置検出が開始される。ステップＳ２で第１合焦検出部５２のフォーカス指標像検出部５２ａによって実行され、フォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃの指標像位置検出が行われる。
【００４３】
ステップＳ２でのフォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃと観察画像との位置関係は、観察用撮像素子２０上で図１１に示すような観察状態になっている。フォーカス指標像Ｆｂの信号ＳＰ１及びフォーカス指標像Ｆｃの信号ＳＰ２の位置を、画像メモリ５１に記録された画像情報から検出する。なお、画像メモリ５１は観察用撮像素子２０によって得られる全ての画像情報を記録する必要はなく、本実施例のようにフォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃの検出が可能な領域とすればよいことは云うまでもない。
【００４４】
ステップＳ３で第１合焦検出部５２のフォーカス指標距離検出部５２ｂによって実行され、この２つの信号ＳＰ１、ＳＰ２間の距離Ｄを算出する。ステップＳ４は第１合焦検出部５２のフォーカス駆動量算出部５２ｃによって実行され、この距離に相当する第１の駆動量を算出する。ステップＳ５はフォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃの位置検出によるオートフォーカスの最後のステップであり、ステップＳ４で算出された第１の駆動量に従って、制御部３３を介してフォーカス駆動手段３５を用いて駆動制御を行う。
【００４５】
ステップＳ５のフォーカス移動が終了すると、フォーカス指標像Ｆｂの信号ＳＰ１及びフォーカス指標像Ｆｃの信号ＳＰ２の位置関係が、図１２に示すようになる。ここまでは、従来例の眼底カメラにおけるオートフォーカス方法である。このフォーカス方法はアクティブ位相差検出方法と呼び、特にフォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃが一列となるようなラフフォーカス調整時には、駆動の目標値が算出できるため、高速なオートフォーカスを行うことができる。
【００４６】
本実施例では、図１０のステップＳ５によるフォーカス駆動が開始されたとき、つまりフォーカス駆動中に、ステップＳ１０でフォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃのコントラスト検出が開始される。このように、ステップＳ１〜ステップＳ５で説明した図１１、図１２の状態の間は、フォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃのコントラスト検出が実行される。
【００４７】
先ず、ステップＳ１１でコントラスト検出部５３ａによりコントラストの算出を行い、ステップＳ１２で算出された値がコントラスト判断部５３ｂにより記録される。ステップＳ１３でステップＳ１２に記録されたコントラストの値の中に、図９に示した位置Ｍ２である極大点が含まれるかどうかをコントラスト判断部５３ｂにより検出する。このとき、初回のステップＳ１３での判断は、極大点の判断ができないため、ステップS１６に進むことになる。
【００４８】
説明の都合上、ステップＳ１３で極大点が検出された場合について説明すると、次のステップＳ１４ではフォーカス駆動量算出部５３ｃで実行され、フォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃの駆動量の算出を行う。ここで、ステップＳ１４でのフォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃの駆動量とは、極大点の検出位置からの第２の駆動量のことである。
【００４９】
次にステップＳ１５では、ステップＳ１４で算出したフォーカス移動量に従ってフォーカス駆動を行い、フォーカスレンズ１３の位置を輝度信号の高周波成分の極大値の位置、つまりコントラストが極大値となる位置に移動させる。そして、このフォーカス駆動後に撮影を実施する。
【００５０】
本実施例では、ステップＳ４で算出された駆動量に基づいて、ステップＳ５によるフォーカス駆動が終了するまで、ステップＳ１４によるフォーカスの移動量の算出を行うようになっている。その他にも、ステップＳ１３で極大点が検出された時点で、フォーカス駆動を中断させ、コントラストが極大値となる位置にフォーカス駆動を行う方法も考えられる。
【００５１】
ステップＳ１３で極大点が検出されなかった場合はステップＳ１６に進み、ステップＳ１６でフォーカス駆動が終了していなければ、ステップＳ１１からステップＳ１３までの処理を繰り返す。ステップＳ１６でフォーカス駆動が終了している場合はステップＳ１７に進み、所定量のフォーカス駆動を実行した後に、ステップＳ１１からステップＳ１３までの処理を繰り返す。このステップＳ１６によるフォーカス駆動が終了しているか否かの判断は、制御部３３のフォーカス駆動状態によって判断を行う。
【００５２】
ここでいう所定量のフォーカス駆動とは、図９に示した位置Ｍ２である極大点を検出が可能な量としている。また、ステップＳ１７に進み、所定量のフォーカス駆動の途中で、ステップＳ１３により極大点が検出された時点で、フォーカス駆動を中断させる方法も可能である。
【００５３】
また、ステップＳ１７を実行した場合も実行しない場合においても、ステップＳ１３で極大点が検出されるまで、フォーカス駆動が行われている状態のまま、ステップＳ１１、Ｓ１２を続けるようになっている。また、本実施例での制御は、ステップＳ１０の実行時には、ステップＳ５によるフォーカス駆動が実行されている。
【００５４】
ここで、ステップＳ１７を実行した場合と実行しなかった場合のコントラストと観察状態について説明すると、図１１に示すように観察される状態は、図９の位置Ｍ１での高周波成分となっている。先ず、ステップＳ１７が実行されない場合には、図１０のステップＳ４で算出された駆動量に従ってステップＳ５で実行されたフォーカス駆動が終了する前に、ステップＳ１３によって高周波成分が最大となる位置Ｍ２が検出される。図１１の観察状態から図１２の観察状態になる前に、高周波成分が最大となる位置Ｍ２が検出されている。つまり、図１２の観察状態では図９の位置Ｍ２ｂとなっている。
【００５５】
この場合に、図１０のステップＳ１４で極大点の検出位置からの第２の駆動量を演算しているため、図９の位置Ｍ２からＭ２ｂまでの移動距離分がフォーカス駆動され、図１２の観察状態から図１３の観察状態になる。図９の位置Ｍ２からＭ２ｂまでのフォーカス駆動については、これまでの説明の中で明らかであるが、ステップＳ５で実行されたフォーカス駆動の方向とは逆方向となっている。
【００５６】
次に、ステップＳ１７が実行された場合については、図１０のステップＳ４で算出された第１の駆動量に従って、ステップＳ５で実行されたフォーカス駆動が終了しても、高周波成分が最大となる位置Ｍ２が検出されていない。従って、図１１の観察状態から図１２の観察状態になっても、高周波成分が最大となる位置Ｍ２が検出されない。つまり、図１２の観察状態では図９の位置Ｍ２ａとなっているので、ステップＳ１７によって所定量のフォーカス駆動が実行され、ステップＳ１３によって、高周波成分が最大となる位置Ｍ２が検出され、位置Ｍ２よりも僅かにＭ２ｂ寄りの位置になるまで実行される。
【００５７】
ここで、位置Ｍ２が検出された時点では、位置Ｍ２よりも僅かにＭ２ｂ寄りの位置となる。図１０のステップＳ１４で極大点の検出位置からの第２の駆動量を計算しているため、図９の位置Ｍ２よりも、僅かにＭ２ｂ寄りの移動距離分がフォーカス駆動され、図１２の観察状態から図１４の観察状態になる。図９の位置Ｍ２ａから位置Ｍ２よりも僅かに位置Ｍ２ｂ寄りの位置までのフォーカス駆動については、ステップＳ５で実行されたフォーカス駆動の方向と同方向になっている。従って、位置Ｍ２よりも僅かに位置Ｍ２ｂ寄りの位置から、位置Ｍ２までのフォーカス駆動は、逆方向に駆動される。
【００５８】
このように、特に人眼の収差に合ったフォーカス補正を行う際に、フォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃのコントラストを利用したパッシブオートフォーカスを行うことにより、高精度のオートフォーカスが達成できる。
【００５９】
本実施例では、観察用撮像素子２０を合焦用センサとして用いて説明したが、跳ね上げミラー１５を跳ね上げ、画像記録用撮像素子１６を合焦用センサとして兼用することも考えられる。また、フォーカス駆動を検者がモニタ３４の指示により手動操作できるような構成としてもよい。
【００６０】
以上説明してきたように、本実施例ではフォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃを一列にするようなラフフォーカス調整時は、駆動の目標値が算出できるフォーカス指標によるアクティブ位相差検出機能を利用する。更に、人眼の収差にあったフォーカス補正を行う高精度フォーカス調整時に、指標像のコントラストを利用したパッシブオートフォーカスを行うことにより、高速かつ高精度のオートフォーカスが達成できる。
【実施例２】
【００６１】
実施例１においては、フォーカス駆動が行われた場合はフォーカスリンク機構２５によって、常にフォーカス指標とフォーカスレンズが連動して移動するように構成されている。しかし、実施例２では、第１合焦検出部５２によるフォーカス駆動の終了後に、第２合焦検出部５３の検出結果によってフォーカスレンズ１３のみを駆動するものである。
【００６２】
図１５はフォーカスレンズユニット６１の構成図である。フォーカスレンズ１３はモータやギヤなどから成るフォーカスレンズ移動手段６２に固定されており、フォーカスレンズ移動手段６２はフォーカスリンク機構２５とは独立して、制御部３３の制御信号により光軸Ｏ３方向に移動できるようにされている。フォーカスレンズ移動手段６２はフォーカス駆動手段３５とは別個に設けられ、制御部３３に接続されている。
【００６３】
本実施例２を図１０のフローチャート図を用いて説明する。このフローチャート図によるステップＳ５までの制御は実施例１と同様であり、ステップＳ５ではステップＳ４で算出された第１の駆動量を、制御部３３を介してフォーカス駆動手段３５によってフォーカス駆動を行うようになっている。
【００６４】
本実施例２では、ステップＳ５によるフォーカス駆動が終了されたときに、ステップＳ１０によってフォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃのコントラスト検出が開始される。つまり、図１２の観察状態となったときに、フォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃのコントラスト検出が実行されることになる。ここからは、実施例１と同様にステップＳ１１〜ステップＳ１３まで実行される。
【００６５】
このとき、初回のステップＳ１３での判断は極大点の判断ができないため、ステップＳ１６に進むことになる。また、初回のステップＳ１６では、ステップＳ１０の時点でステップＳ５によるフォーカス駆動が終了しているため、フォーカス駆動が終了している。
【００６６】
そのため、ステップＳ１７に進み所定量のフォーカス駆動を実行した後に、ステップＳ１１〜Ｓ１３までの処理を繰り返すことになる。ここでいう所定量のフォーカス駆動とは、フォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃは固定のままフォーカスレンズ１３の移動を行うものであると同時に、図９に示した位置Ｍ２である極大点を検出が可能な量としていることは実施例１と同様である。
【００６７】
ただし本実施例２では、フォーカス駆動の方向によって、ステップＳ１３により位置Ｍ２である極大点が検出されない場合もある。ステップＳ１７での初回の所定量のフォーカス駆動によって、ステップＳ１３により極大点が検出された場合の処理は、実施例１と同様であり、図１６に示すような観察状態となる。
【００６８】
実施例１と異なる制御となるのは、ステップＳ１７に進んで所定量のフォーカス駆動を実行した後も、ステップＳ１３により極大点が検出されず、ステップＳ１６により再度フォーカス駆動の終了が検知され、ステップＳ１７に進んだ場合である。この場合は、図９の説明で明らかなように、ステップＳ１７での所定量のフォーカス駆動を、初回の駆動とは反対方向に初回の駆動量よりも多くすることで、位置Ｍ２である極大点を検出可能としている。従って、フォーカスレンズ１３が往復駆動されることになる。
【００６９】
このように、実施例２ではフォーカス指標像Ｆｂ、Ｆｃは固定のままフォーカスレンズ１３の移動によるコントラストを検出し、指標投影側の移動によるコントラスト変化が生じないため、眼底撮影光学系のみのフォーカスの微調が可能となっている。
【００７０】
また、フォーカスリンク機構２５と独立して、制御部３３の制御信号により、フォーカスレンズ１３を光軸Ｏ３方向に移動させることができるフォーカスレンズ移動手段６２を備えているので、コントラスト検出が容易に行える。また、コントラスト検出による補正を行っても、操作者から観察したフォーカス指標像の位置関係が変化しないため、違和感が生じないという効果もある。
【００７１】
更に、図１７に示すように２つの透過ピークを持つフォーカス指標像Ｆｂとすると、信号ＳＰ１は２つのピークに分かれるので、第２合焦検出部５３によるコントラスト検出を精度良く行うことが可能になる。指標を２つに分けることにより、より高次の周波数成分の変化をより鋭敏に抽出できるが、この高周波成分の抽出に代えて、指標像のコントラストそのものを用いることも可能となる。
【００７２】
即ち、図中の指標像最大輝度値Ｍａｘと指標中間部の最小輝度値Ｍｉｎを用い計算されるコントラスト＝（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）／（Ｍａｘ＋Ｍｉｎ）を用いて、指標像のピントを検出してもよい。このとき、他方のフォーカス指標像Ｆｃは、１つの透過ピークを持つ指標となっている。従って、第１合焦検出部５２ではフォーカス指標像Ｆｂに関しては、２つの透過ピークとピーク間の谷間の信号ＳＰ１と、フォーカス指標像Ｆｃに関しては、透過のピーク信号ＳＰ２を検出し、この２つの位置関係から距離Ｄを算出するようにすればよい。
【００７３】
加えて、制御部３３はフォーカス指標像のコントラスト検出によるオートフォーカスが完了後に、撮影を行うようにしてもよい。
【００７４】
また、初期コントラストＭｆが所定値以下である場合、つまり眼底Ｅｒ上のフォーカス指標像が被検眼Ｅの収差や疾病などの影響により、劣化してしまっている場合には、そのような被検眼Ｅは、フォーカス補正を行ってもピントの改善の割合が低い。従って、フォーカス補正が不要なので、撮影時間を短縮するためにコントラスト検出によるオートフォーカスを行わないようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施例１による眼底カメラの構成図である。
【図２】フォーカス指標投影手段の側面図、平面図である。
【図３】瞳上のフォーカス指標光束の位置の説明図である。
【図４】フォーカス指標の機能説明図である。
【図５】被検眼と対物レンズ付近のフォーカス指標光束と観察撮影光束を示した説明図である。
【図６】球面収差の説明図である。
【図７】球面収差のある被検眼おけるフォーカス指標光束と観察撮影光束の説明図である。
【図８】合焦検出部の構成図である。
【図９】コントラスト検出原理の説明図である。
【図１０】実施例１の制御方法についてのフローチャート図である。
【図１１】合焦前の観察画面の様子の説明図である。
【図１２】第１合焦検出部による合焦後の観察状態の説明図である。
【図１３】第２合焦検出部による合焦前の観察状態の説明図である。
【図１４】第２合焦検出部による合焦後の観察状態の説明図である。
【図１５】フォーカスレンズユニットの説明図である。
【図１６】第２合焦検出部による合焦後の観察状態の説明図である。
【図１７】コントラスト検出の精度を向上させる指標の説明図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  観察用光源
８  フォーカス指標投影手段
１０  孔あきミラー
１３  フォーカスレンズ
１６  画像記録用撮像素子
２０  観察用撮像素子
２３  フォーカス指標
２５  フォーカスリンク機構
３２  合焦検出部
３３  制御部
５２  第１合焦検出部
５３  第２合焦検出部
６１  フォーカスレンズユニット
６２  フォーカスレンズ移動手段
Ｅ  被検眼
Ｆｂ、Ｆｃ  フォーカス指標像
【図１】
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【図２】
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【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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