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【発明の名称】 眼科装置
【発明者】 【氏名】秀島 昌行

【氏名】布川 和夫

【氏名】藤野 誠

【氏名】岩 陽一郎

【氏名】三輪 珠美

【氏名】後藤 義明

【氏名】竹内 楽

【氏名】田邉 貴大

【要約】 【課題】眼底高倍観察用の撮影レンズの有効口径を最小限にしながらも、その領域外にまでも、視線方向の検出光軸を大きく調整可能で、高倍率・高分解で眼底を撮影することが可能な眼科装置を提供する。

【構成】眼底撮影系2と、被検眼の視線方向を検出し、この視線方向の検出結果に基づき被検眼Eの眼底Efに対してトラッキングを行う制御部を有するものにおいて、制御部は、被検眼の眼底に投影する検出光束又は眼底からの反射光を検出する領域を走査するための走査ミラーXTM2、YTM2と、眼底へのトラッキング制御を行うためのトラッキングミラーXTM1、YTM1と、被検眼に対向して配置される対物レンズObとが順次配置された光学系を有するとともに、眼底の撮影光路外で対物レンズObとトラッキングミラーXTM1、YTM1との間に、視線方向の検出軸を移動調整するためのオフセット用ミラーM19を有する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被検眼の眼底からの反射光束に基づき被検眼の眼底像を撮像装置上に形成する眼底撮影系と、眼底上で照明された照明領域のうちの一部の反射領域で反射された眼底からの光束を検出して被検眼の視線方向を検出し、この視線方向の検出結果に基づき被検眼の眼底に対してトラッキングを行う眼底トラッキング制御部を有する眼科装置において、
前記眼底トラッキング制御部は、被検眼の眼底に投影する検出光束又は前記眼底からの反射光を検出する領域を走査するための走査ミラーと、眼底へのトラッキング制御を行うためのトラッキングミラーと、前記被検眼に対向して配置される対物レンズとが順次配置された光学系を有するとともに、前記眼底の撮影光路外で前記対物レンズと前記トラッキングミラーとの間に、前記視線方向の検出軸を移動調整するためのオフセット用ミラーを有することを特徴とする眼科装置。
【請求項2】
前記撮像装置に入射する眼底からの反射光束は、前記オフセット用ミラーを介さずに、トラッキングミラーに入射された後に、前記撮像装置に導かれるように構成されてい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】
前記眼底撮影系は、被検眼の光学収差を補償するための補償光学系を有する請求項1に記載の眼科装置。
【請求項4】
前記眼底を撮影するのに用いる照明光束と、前記被検眼の視線方向を検出する検出光束とは、互いに波長が異なっていることを特徴とする請求項1記載の眼科装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、被検眼の視線方向を検出し、眼底撮影系を視線方向に追尾させるための眼底トラッキング制御部を有し、眼底を高分解能で撮影できる眼科装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、通常の眼底カメラでは、被検眼が有する光学収差により、撮像された眼底像に劣化が生じ、高倍率で鮮明な眼底像を得ることができないという不都合がある。
【0003】
そのため、昨今、被検眼の光学収差を測定し、その結果に基づき補償光学系で被検眼の光学収差を補正して、眼底像を撮像する技術が提案されている。この技術により、被検眼の光学収差の影響を除くことができ、従来に較べて高倍率の眼底像を得ることができる。
【0004】
しかしながら、眼科装置においては、更に高倍で、視細胞レベルの高分解能で眼底像を観察するに際して、眼球の固視微動の問題がある。すなわち、眼球は、常に固視微動と呼ばれる微小運動を続けており、この固視微動により視線方向は常に動いており、撮像される眼底像が振動し、眼底像にぶれが生じるので、特に、視細胞レベルの高分解能で眼底像を観察するには、この固視微動の影響を除くことが必須とされている。
【0005】
そのため、視線方向のずれによる眼底像の動きを除去するために、被検眼の視線方向を検出し、この検出結果から、眼底に対するトラッキングを行う眼科装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【特許文献1】USP5,943,115号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、この特許文献1に開示の技術では、眼底上で被検眼の視線方向を検出するために点光源に近い微小領域の検出光束が、眼底上で円形状の軌跡を描くようにして眼底上に投影走査し、この検出光束の眼底での反射光を受光して被検眼の視線方向を検出し、この視線方向の検出結果から一対のトラッキングミラーを制御している。
【0007】
この光学系には、検出光源、検出光束が眼底上で円形軌跡で走査させるための振動反射鏡(走査ミラー)、検出された被検眼の視線方向に応じてトラッキング制御を行うためのトラッキングミラー、対物レンズを順次介して被検眼の眼底に検出光束を投影し、眼底からの反射光を対物レンズ、振動反射鏡(走査ミラー)、トラッキングミラーを介して受光する。
【0008】
一方、この検出光束を投影して反射光を検出する領域は、例えば、視神経乳頭部のように周囲より明るい部分の特徴的部位に投影するのが良いが、その特徴部位とは違う所望領域の眼底を高倍率で撮像する必要があるため、眼底撮影のための光軸に対して、検出光束の投影・受光系の光軸(視線方向の検出軸に対応)を任意に移動調整を行う必要がある。
【0009】
このため、特許文献1に開示の技術では、検出光束を走査させるための振動反射鏡(走査ミラー)の検出光軸を所定量シフトさせて、視線方向の検出光軸を移動調整するように構成している。
【0010】
ところが、この技術を高倍率の眼底撮像装置に応用しようとすると、高倍観察領域内で視線方向の検出軸をずらすことができるが、観察領域外にまでシフトできるようにしようとすると、眼底高倍観察の有効径を必要以上に大きくしなければならないという欠点がある。
【0011】
本願発明は、上記の事情に鑑みて為されたものであり、眼底高倍観察用の撮影レンズの有効口径を最小限にしながらも、眼底高倍観察の領域外にまでも、視線方向の検出光軸を大きく調整可能で、高倍率・高分解で眼底を撮影することが可能な眼科装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
請求項1に記載の眼科装置は、被検眼の眼底からの反射光束に基づき被検眼の眼底像を撮像装置上に形成する眼底撮影系と、眼底上で照明された照明領域のうちの一部の反射領域で反射された眼底からの光束を検出して被検眼の視線方向を検出し、この視線方向の検出結果に基づき被検眼の眼底に対してトラッキングを行う眼底トラッキング制御部を有するものにおいて、
前記眼底トラッキング制御部は、被検眼の眼底に投影する検出光束又は前記眼底からの反射光を検出する領域を走査するための走査ミラーと、眼底へのトラッキング制御を行うためのトラッキングミラーと、前記被検眼に対向して配置される対物レンズとが順次配置された光学系を有するとともに、前記眼底の撮影光路外で前記対物レンズと前記トラッキングミラーとの間に、前記視線方向の検出軸を移動調整するためのオフセット用ミラーを有することを特徴とする。
【0013】
請求項2に記載の眼科装置は、前記撮像装置に入射する眼底からの反射光束は、前記オフセット用ミラーを介さずに、トラッキングミラーに入射された後に、前記撮像装置に導かれるように構成されていることを特徴とする。
【0014】
請求項3に記載の眼科装置は、前記眼底撮影系が、被検眼の光学収差を補償するための補償光学系を有することを特徴とする。
【0015】
請求項4に記載の眼科装置は、前記眼底を撮影するのに用いる照明光束と、前記被検眼の視線方向を検出する検出光束とは、互いに波長が異なっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、眼底高倍観察用の撮影レンズの有効口径を最小限にしながらも、眼底高倍観察の領域外にまでも、視線方向の検出光軸を大きく調整可能で、高倍率・高分解で眼底を撮影することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下に、本発明に係わる眼科装置の発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【実施例】
【0018】
図1は本発明に係わる眼科装置の概要を示すブロック図である。この眼科装置の装置本体は、被検眼Eの眼底Efを観察する低倍眼底観察系1と、被検眼の眼底Efを撮影する高倍眼底撮影系2と、高倍眼底撮影系2を被検眼Eの視線方向に追従させる眼底トラッキング制御部3と、撮影部位を選択する撮影部位選択部4とから大略構成されている。
【0019】
図2は図1に示す眼科装置の光学系の詳細図である。この光学系は、被検眼Eの前面に臨む共通の対物レンズObと、低倍眼底観察系1と、高倍眼底撮影系2と、前眼部観察系5とアライメント検出系6と、固視標投影系7と、波面収差補正系8と、眼底トラッキング制御系9と、視線方向検出系10とから大略構成されている。
(前眼部観察系5)
前眼部観察系5は、被検眼Eの前眼部を照明する前眼部照明光源(図示を略す)と、前眼部観察カメラCa1とを有する。その被検眼Eの前眼部と前眼部観察カメラCa1との間には、対物レンズObとハーフミラーM1と波長選択ミラーM2、M3と、全反射ミラーM4とが介在している。
【0020】
前眼部照明光には、ここでは、波長λ=700nmの光が用いられる。ハーフミラーM1は全ての波長λの光を例えば半反射し、半透過する。波長選択ミラーM2は波長λ=700nm以上から770nm未満までの光を全透過し、波長λ=500nm以上から700nm未満まで及び波長800nm以上から1100nm未満までの光を反射する。波長選択ミラーM3は波長λ=770nmの光を半透過かつ半反射し、波長λ=700nmの光を全透過する。
【0021】
前眼部照明光は、被検眼Eの前眼部で反射され、対物レンズObで集光されてハーフミラーM1に導かれ、このハーフミラーM1により波長選択ミラーM2に向けて偏向され、波長選択ミラーM2、M3を透過して全反射ミラーM4に導かれ、この全反射ミラーM4により前眼部観察カメラCa1に導かれ、前眼部観察カメラCa1に被検眼Eの前眼部像が結像される。
【0022】
検者(観察者・撮影者)はその前眼部観察カメラCa1に結像された前眼部像をモニター画面上で観察しながら、眼科装置全体をマニュアル操作により移動させ、被検眼Eに対して装置本体の概略のアライメントを行う。
(アライメント検出系6)
アライメント検出系6は、XYアライメント検出用光源Os1と、アライメント用ミラーM5と、XYアライメントセンサSe1と、Zアライメント検出用光源Os2と、ZアライメントセンサSe2とから大略構成されている。
【0023】
ハーフミラーM1とアライメント用ミラーM5との間には穴あきミラーM6が介在している。このアライメント用ミラーM5は波長λ=770nmの光を全反射しかつ波長λ=700nm以下の光及び波長λ=800nm以上の光を全透過する。
【0024】
ここでは、XYアライメント検出用光源Os1、Zアライメント検出用光源Os2には波長λ=770nmの光を発するLEDが用いられている。また、ここでは、XYアライメントセンサSe1、ZアライメントセンサSe2にはPSD(半導体位置検出素子)が用いられている。
【0025】
XYアライメント検出用光源Os1からのXYアライメント検出用光はアライメント用ミラーM5により反射されて、穴あきミラーM6の穴部hoを通り、ハーフミラーM1、対物レンズObを経由して、被検眼Eの角膜Cに平行光束として導かれる。その角膜CにはXYアライメント検出用光の角膜反射による輝点像(虚像)が形成される。
【0026】
その角膜Cで反射されたXYアライメント検出用光は、ハーフミラーM1により半反射されて、波長選択ミラーM2に導かれてこの波長選択ミラーM2を全透過して波長選択ミラーM3に導かれる。その波長選択ミラーM3はそのXYアライメント検出用光の一部をXYアライメントセンサSe1に向けて反射し、残りを全反射ミラーM4に向けて透過する。
【0027】
XYアライメントセンサSe1は、被検眼Eの前眼部の対物レンズObの光軸O1に垂直な面内でのXY方向(ここでは、被検眼Eに対して上下方向をY方向、左右方向をX方向と定義する)の装置本体に対する位置ずれを被検眼Eの角膜Cに形成された輝点像の位置に基づき検出する。
【0028】
Zアライメント検出用光源Os2からのZアライメント検出用光は斜め方向から被検眼Eの角膜Cに投影される。その角膜CにはZアライメント検出用光の角膜反射による輝点像(虚像)が形成される。Zアライメント検出用光は角膜Cにより斜め方向に反射され、ZアライメントセンサSe2に導かれる。ZアライメントセンサSe2は、被検眼Eの装置本体に対するZ軸方向(対物レンズObの光軸方向)の位置ずれを角膜Cに形成された輝点像の位置に基づき検出する。
【0029】
このアライメント検出系6は、前眼部観察系5により被検眼Eに対する装置本体の概略のアライメントの完了後、被検眼Eに対して装置本体を自動的に精密アライメントするのに用いられる。
【0030】
なお、このアライメント検出系6のアライメントの原理については、公知であるので、詳細な説明は省略する。
(低倍眼底観察系1)
低倍眼底観察系1は、低倍観察用照明光源(例えば、ハロゲンランプ)Os3と、波長選択ミラーM7と、低倍観察用視度補正レンズL1と、波長選択ミラーM8と、全反射ミラーM9と、低倍観察カメラ(モノクロカメラ)Ca2とからなっている。
【0031】
低倍観察用視度補正レンズL1は光軸O1に沿って前後させることにより、眼球の屈折異常を補正するのに用いる。
【0032】
波長選択ミラー(ダイクロイックミラー)M7は波長λ=800nm以上の光を全透過し、波長λ=500nm〜700nmの光を全反射する特性を有する。この波長選択ミラーM7は高倍観察用照明光源Os4に共用されている。波長選択ミラーM8は波長λ=800nm以下の光を全反射しかつ波長λ=800nm以上の光を全透過する。
【0033】
低倍観察用照明光には、波長λ=860nm以上の赤外成分の光が用いられる。この赤外成分の光は波長選択ミラーM7を全透過して、穴あきミラーM6に導かれ、この穴あきミラーM6によりハーフミラーM1に向けて反射され、ハーフミラーM1を透過した後、対物レンズObにより集光されて、環状の照明光束として被検眼Eの眼底Efに導かれ、被検眼Eの眼底Efが照明される。
【0034】
眼底Efで反射された照明光は、対物レンズObにより集光され、ハーフミラーM1、穴あきミラーM6の穴部hoを通り、アライメント用ミラーM5を経由して低倍観察用視度補正レンズL1に導かれ、この低倍観察用視度補正レンズL1で眼球の屈折異常が補正された後、波長選択ミラーM8を透過して全反射ミラーM9に導かれ、この全反射ミラーM9により低倍観察カメラCa2に向けて偏向され、低倍観察カメラCa2に低倍の眼底像が結像される。
【0035】
この低倍眼底観察系1は、従来の眼底カメラに相当する光学系であり、眼底Efを広い視野で観察を行うのに用いられると共に、高倍率で撮影する際の撮影部位を決定するのに用いられる。
(固視標投影系7)
固視標投影系7は固視光源Os5と、波長選択ミラーM8とから大略構成されている。固視光源Os5には波長λ=560nmの光を発するLEDが用いられている。その固視光源Os5から発せられた固視標光は、波長選択ミラーM8により低倍観察用視度補正レンズL1に向けて偏向され、低倍観察用視度補正レンズL1、アライメント用ミラーM5、穴あきミラーM6の穴部ho、ハーフミラーM1を経由して対物レンズObに導かれ、この対物レンズObによって眼底Efに固視標光源像が形成される。被検者はこの固視標を注視する。この固視標投影系7により、被検眼Eの視線方向が定められる。
【0036】
その固視光源Os5は、光軸O2に対して垂直な平面内で移動可能に構成され、この固視光源Os5を移動させて被検眼Eの視線方向を変えることにより、所望の眼底部位を低倍眼底観察系1、高倍眼底観察系2で観察できるようになっている。
(波面収差補正系8)
波面収差補正系(補償光学系)8は、投影系と受光系とから大略構成されている。
【0037】
投影系は、波面センサ用光源Os6と、ハーフミラーM10と、全反射ミラーM11と、波長選択ミラーM12と、波面補正素子(デフォーマブルミラー)M12’と、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVccと、波長選択ミラーM13と、Y方向トラッキングミラーYTM1と、X方向トラッキングミラーXTM1と、波長選択ミラーM14と、全反射ミラーM15と、波長選択ミラーM16と、高倍観察用視度補正ミラー部M17とから大略構成されている。この波面収差補正系8の一部の光学要素は、高倍眼底撮影系2の光路内に配置されて高倍眼底撮影系2の光学要素と共用されている。
【0038】
波面センサ用光源Os6は波長λ=830nmの光を被検眼Eの眼底Efに投影するのに用いられる。ハーフミラーM10は半透過、半反射特性を有する。波長選択ミラーM12は、波長λ=800nm以上の光を全透過し、かつ、波長800nm未満の光を全反射する特性を有する。
【0039】
乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVccは球面度数、円柱度数、軸角度を補正する役割を果たす。波長選択ミラーM13は波長λ=860nm以上の光を全透過し、波長860nm未満の光を全反射する特性を有する。
【0040】
波長選択ミラーM14は波長860nm以上の光を全透過しかつ波長860nm未満の光を全反射する特性を有する。波長選択ミラーM16も波長860nm以上の光を全透過しかつ波長860nm未満の光を全反射する特性を有する。
【0041】
波面センサ用光源Os6から出射された波長λ=830nmの光は、ハーフミラーM10により反射されて全反射ミラーM11に導かれ、波長選択ミラーM12に向けて反射され、この波長選択ミラーM12を透過した後、波面補正素子M12’、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVccを経由して波長選択ミラーM13に導かれる。
【0042】
波長λ=830nmの光はこの波長選択ミラーM13により反射され、Y方向トラッキングミラーYTM1、X方向トラッキングミラーXTM1を経由して波長選択ミラーM14に導かれ、この波長選択ミラーM14により反射されて全反射ミラーM15に導かれ、この全反射ミラーM15により波長選択ミラーM16に導かれる。
【0043】
そして、波長λ=830nmの光はこの波長選択ミラーM16により全反射されて、高倍観察用視度補正ミラー部M17、波長選択ミラーM2、ハーフミラーM1を経由して対物レンズObに導かれ、この対物レンズObにより被検眼Eの眼底Efに点光源像が投影される。
【0044】
受光系は、ハーフミラーM10と、全反射ミラーM11と、波長選択ミラーM12と、波面補正素子(デフォーマブルミラー)M12’と、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVccと、波長選択ミラーM13と、Y方向トラッキングミラーYTM1と、X方向トラッキングミラーXTM1と、波長選択ミラーM14と、全反射ミラーM15と、波長選択ミラーM16と、高倍観察用視度補正ミラー部M17と、波面センサSe3とから大略構成されている。
【0045】
波面センサSe3は、多数の孔からなる開口を有するハルトマン絞りとその多数の孔を透過した各光束の到達位置を検出する受光部とからなっている。波面センサSe3の受光部上の光束の到達位置に基づき波面収差を検出する。この波面センサSe3には公知のものが用いられる。
【0046】
眼底Efからの反射光は、逆の光路、すなわち、対物レンズOb、ハーフミラーM1、波長選択ミラーM2、高倍観察用視度補正ミラー部M17、波長選択ミラーM16、全反射ミラーM15、波長選択ミラーM14、X方向トラッキングミラーXTM1、Y方向トラッキングミラーYTM1、波長選択ミラーM13、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVcc、波面補正素子M12’、波長選択ミラーM12、全反射ミラーM11をたどって、ハーフミラーM10に導かれ、このハーフミラーM10を透過して波面センサSe3に導かれる。
【0047】
その波面収差には、被検眼Eに起因する収差が含まれており、波面センサSe3により測定された収差量に基づき波面補正素子M12’が制御されて、その反射面形状が変化され、これにより、波面収差の補正が行われ、被検眼Eの光学収差が補償される。
【0048】
なお、ここでは、波面補正素子M12’による波面収差の補正量には限界があるので、高倍観察用視度補正ミラー部M17を矢印F−F方向に可動させて、波面センサSe3から被検眼Eの眼底Efまでの光路長を調節することにより、被検眼Eの屈折異常のうち、球面度数成分(遠視・近視成分)の大部分を補正し、また、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVccを構成する一対のシリンダレンズの相対角度と、全体の角度とを回転調整することによって、被検眼Eの屈折異常のうち、乱視成分の大部分を補正し、これらによって、眼球の屈折異常に起因する収差のうち、高倍観察用視度補正ミラー部M17、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVccによっては除去しきれない高次の収差を波面補正素子M12’によって補正するようにしている。この波面収差補正系8により、高倍率でも鮮明な画像を得ることができる。
【0049】
X方向トラッキングミラーXTM1とY方向トラッキングミラーYTM1とは、眼底トラッキング制御系9の一部を構成している。
(高倍眼底撮影系2)
高倍眼底撮影系2は、照明系と受像系とから大略構成されている。照明系は高倍撮影用照明光源Os4と、波長選択ミラーM7とからなっている。
【0050】
受像系の光路中には既述した波面収差補正系8と眼底トラッキング制御系9とが含まれている。その受像系は、撮像装置としての高倍撮影カメラCa3と、結像レンズL2と、波長選択ミラーM12と、波面補正素子(デフォーマブルミラー)M12’と、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVccと、波長選択ミラーM13と、Y方向トラッキングミラーYTM1と、X方向トラッキングミラーXTM1と、波長選択ミラーM14と、全反射ミラーM15と、波長選択ミラーM16と、高倍観察用視度補正ミラー部M17とから大略構成されている。高倍撮影カメラCa3にはカラーCCDカメラが用いられる。
【0051】
高倍撮影用照明光源Os4には例えばキセノンランプが用いられる。キセノンランプからの光のうち、波長λ=500nm〜700nmの光が高倍撮影用の照明光として用いられる。キセノンランプからの波長λ=500nm〜700nmの照明光は、波長選択ミラーM7により全反射されて、穴あきミラーM6に導かれ、この穴あきミラーM6によって偏向され、ハーフミラーM1、対物レンズObを経由して、環状の照明光束として被検眼Eの眼底Efに導かれる。
【0052】
眼底Efからの反射照明光は、対物レンズObにより集光され、ハーフミラーM1に導かれて、波長選択ミラーM2に向けて反射される。波長選択ミラーM2に導かれた照明光は、高倍観察用視度補正ミラー部M17、波長選択ミラーM16、全反射ミラーM15、波長選択ミラーM14、X方向トラッキングミラーXTM1、Y方向トラッキングミラーYTM1、波長選択ミラーM13、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVcc、波面補正素子M12’、波長選択ミラーM12に導かれ、この波長選択ミラーM12により全反射されて、結像レンズL2に導かれる。この結像レンズL2は電動レボルバによって倍率変換が可能とされている。眼底Efからの照明反射光はこの結像レンズL2によって高倍撮影カメラCa3の撮像面に結像される。
(眼底トラッキング制御系9)
眼底トラッキング制御系9は、視線方向検出系10に一部が共用され、被検眼Eの視 線方向を検出して、被検眼Eの視線方向に高倍眼底撮影系2の撮影方向を追尾させるよ うにして、高倍眼底撮影系2の撮影視野が眼底Efの一定位置に位置するように調整す るために用いられる。
【0053】
この眼底トラッキング制御系9を用いることにより、被検眼Eの固視微動に影響されずに、高倍撮影カメラCa3に常に静止した眼底像が形成され、視細胞レベルの光分解能の観察・撮影でもぶれのない鮮明な眼底像を得ることができる。
【0054】
視線方向検出系10は、視線検出用光源Os7と、ハーフミラーM18と、X方向スキャンミラー(走査ミラー)XTM2と、Y方向スキャンミラー(走査ミラー)YTM2と、視線検出光軸オフセットミラー(オフセット用ミラー)M19と、ピンホール板piと、視線検出用センサ(受光素子)Se4とを有する。
【0055】
ピンホール板piは視線検出用センサSe4の直前に設けられている。視線検出用光源Os7には、波長λ=945nmの近赤外線を発するLEDを用いる。この近赤外線は撮影には用いられない。
【0056】
視線検出用光源Os7から発せられた近赤外線の光は、ハーフミラーM18でY方向スキャンミラーYTM2に向けて偏向された後、X方向スキャンミラーXTM2に向けて偏向され、このX方向スキャンミラーXTM2により波長選択ミラーM13に向けて偏向される。
【0057】
その波長λ=945nmの近赤外線の光は波長選択ミラーM13を全透過した後、Y方向トラッキングミラーYTM1、X方向トラッキングミラーXTM1を経由して波長選択ミラーM14に導かれる。
【0058】
そして、波長λ=945nmの近赤外線の光は波長選択ミラーM14を透過した後、視線検出光軸オフセットミラーM19に導かれ、この視線検出光軸オフセットミラーM19により波長選択ミラーM16に向けて偏向され、この波長選択ミラーM16を全透過した後、高倍観察用視度補正ミラー部M17、波長選択ミラーM2、ハーフミラーM1、対物レンズObを経由して、被検眼Eの眼底Efに投影される。
【0059】
なお、視線検出用光源Os7から発せられた光束は眼底Efの所望の部位を広範囲にわたって照明することができれば良く、すなわち、視線方向検出センサSe4の走査受光範囲をカバーすることのできる大きさの眼底Efの範囲を照明できれば足りる。
【0060】
つまり、通常の眼底カメラに用いられている眼底照明系の光学構成を用いて、広範囲を一様に照明するものであっても良い。
【0061】
ピンホール板Piは眼底Efと共役位置に設けられている。視線方向検出センサSe4には例えばホトダイオードが用いられる。波長選択ミラーM16は高倍眼底撮影系2の撮影光路と視線方向検出軸の検出光路とを分離するのに用いられる。
【0062】
なお、視線方向検出センサSe4としては、ホトダイオードの他にAPD、光電子増倍管等、高感度のものを必要に応じて適宜用いることができる。
【0063】
視線検出光軸オフセットミラーM19は、視線方向の検出軸を移動させるのに用いられる。この視線検出光軸オフセットミラーM19は、眼底撮影光路の外で、視線方向検出系10の光路内に配設される。
【0064】
すなわち、視線検出光軸オフセットミラーM19が二次元的(X方向、Y方向)に傾けられると、トラッキング対象となる眼底部位が任意に選択される。
【0065】
波長選択ミラーM14及びM16により、視線検出光軸オフセットミラーM19は波長λ=945nmの近赤外線のみ曲げ、視線方向の検出軸を移動させるが、眼底に対する撮影光軸については何らの影響も与えない。
【0066】
X方向スキャンミラーXTM2とY方向スキャンミラーYTM2とは、ピンホール板Piのピンホールに共役な眼底上のピンホール対応領域(反射領域)を走査する機能を果たす。その走査には、ここでは、例えば、眼底上で楕円形の軌跡を描くようにしてピンホール対応領域を移動させることにする。なお、ここでは、楕円形という概念には円形を含ませている。そのピンホール対応領域(反射領域)が視線方向検出視野である。
【0067】
たとえば、X方向スキャンミラーXTM2、Y方向スキャンミラーYTM2の揺動方向を互いに直交させ、同一の周波数、振幅でかつ90度の位相差を与えて両ミラーを揺動させると、円形の走査を行うことができる。
【0068】
その視線方向検出視野の検出対象としては、概略円形のものであれば良く、代表的には、図3に示す視神経乳頭部FNP、黄斑中心窩がある。
【0069】
図4(a)に実線で示す眼底Efのピンホール対応領域Pi’からの波長λ=945nmの光は、対物レンズOb、ハーフミラーM1、波長選択ミラーM2、高倍観察用視度補正ミラー部M17、波長選択ミラーM16、視線検出光軸オフセットミラーM19、X方向トラッキングミラーXTM1、Y方向トラッキングミラーYTM1、波長選択ミラーM13、X方向スキャンミラーXTM2、Y方向スキャンミラーYTM2、ハーフミラーM18を経由してピンホール板Piに導かれ、このピンホール板Piのピンホールを通過した光が視線方向検出センサSe4に受光される。
【0070】
走査は検出対象としての視神経乳頭部FNPの縁部FNP’に沿う軌跡を描くようにして行われる。その検出対象の縁部FNP’に沿わせる調整は、視線検出光軸オフセットミラーM19の傾き調整によって行う。
【0071】
例えば、図4(b)に示すように、検出対象が視神経乳頭部FNPの場合のように、視神経乳頭部FNP以外の眼底領域部分FNP”よりも明るい部分である場合、視神経乳頭部FNPの縁部(エッジ)FNP’とピンホール対応領域Pi’が描く円弧状の軌跡とが一致しているとき、視線方向検出センサSe4の受光出力は、走査中にほとんど変化しない。
【0072】
これに対して、図4(c)に示すように、視神経乳頭部FNPに対して、ピンホール対応領域Pi’が描く円弧状の軌跡が例えば右方向にずれた場合、視線方向検出センサSe4の受光出力の一周期分の平均出力は、ピンホール対応領域Pi’の大部分が視神経乳頭部FNPに重なるので、ほとんど変化はないが、ピンホール対応領域Pi’が右側にあるときと左側にあるときとで、視線方向検出センサSe4の受光出力が異なることになる。
【0073】
また、ピンホール対応領域Pi’の走査軌跡が、図4(d)に示すように、視神経乳頭部FNPから外れて眼底領域部分FNP’に存在するときには、視線方向検出センサSe4の受光出力の一周期分の平均出力が、視神経乳頭部FNPの縁部FNP’とピンホール対応領域Pi’が描く円弧状の軌跡とが一致している場合の視線方向検出センサSe4の受光出力の一周期分の平均出力に較べて低下する。
【0074】
視線方向検出センサSe4の受光出力は後述する処理回路に入力されている。処理回路は、例えば、上下左右方向での平均出力が等しくなるように、X方向トラッキングミラーXTM1、Y方向トラッキングミラーYTM1を駆動調整することによって行う。
【0075】
これによって、例えば、図4(b)に示すように視神経乳頭部FNPがロックされ、眼底Efに対するトラッキングが実行される。例えば、左右方向にトラッキングを行う場合には、処理回路は眼底の固視微動の振幅中心に対して、左半分側の走査軌跡で得られた視線方向検出センサSe4の平均出力と、右半分側の走査軌跡で得られた視線方向検出センサSe4の平均出力とが等しくなるようにX方向トラッキングミラーXTM1、Y方向トラッキングミラーYTM1を駆動調整し、眼底Efに対するトラッキング調整を行う。この制御の詳細については、制御関係信号処理の説明として後述する。
【0076】
ここでは、視神経乳頭部FNPを検出対象として説明したが、黄斑中心窩のように眼底領域部分FNP”よりも暗い部分である場合には、暗い部分の平均出力を基準にして、トラッキング処理を実行すれば良く、要するに、検出対象はこれとこれ以外の部分との間に明暗の識別を行うことが可能なものであれば良い。
【0077】
また、ここでは、検出対象に対する走査軌跡を楕円形として説明したが、これに限られるものではなく、例えば、方形走査軌跡、三角形走査軌跡を用いても良い。
【0078】
このように、眼底Ef上でのピンホール対応領域Pi’が描く走査軌跡に応じて変化する視線方向検出センサSe4の受光出力によって、被検眼Eの視線方向が検出され、この検出結果に基づきX方向トラッキングミラーXTM1、Y方向トラッキングミラーYTM1を制御することによって、高倍眼底撮影での撮影部位を固視微動に追従させることができる。
【0079】
なお、視線方向検出系10の光の波長と、低倍眼底観察用の眼底照明光の波長とをここでは異ならせることにして説明したが、低倍眼底観察用の眼底照明光の反射光を用いて視線方向の検出を行う構成としても良く、この場合には、視線検出用光源Os7を専用光源として設ける必要はない。
(制御関係信号処理)
制御回路は、図5に模式的に示す信号処理を行う。なお、説明の便宜のため、視線方向検出センサSe4の受光電流を電圧に変換するIーV変換回路、信号レベルを調整する増幅回路は省略する。
【0080】
その制御回路は、ロックイン検波回路LIX、LIY、ローパス回路Loを有する。図5(a)〜図5(c)に示すように、検出対象に対してピンホール対応領域Pi’がX方向とY方向とで90度位相の異なる同一周波数で走査軌跡を描いているものとする。
【0081】
X方向トラッキングミラーXTM1はサインカーブで走査され、Y方向トラッキングミラーYTM1はコサインカーブで走査されている。サインカーブの信号はロックイン検波回路LIXに入力され、コサインカーブの信号はロックイン検波回路LIYに入力されている。
【0082】
そのロックイン検波回路LIX、LIYには視線方向検出センサSe4の検出出力が走査に同期して入力される。ローパス回路Loには視線方向検出センサSe4の検出出力が入力される。ロックイン検波回路LIXはX方向成分を検波して出力する。ロックイン検波回路LIYはY方向成分を検波して出力する。
【0083】
各ロックイン検波回路LIX、LIY、ローパスフィルタLoの出力は平均回路AVX、AVY、AVPに入力される。平均回路AVXはX方向の変位量ΔXを検出するのに用いる。平均回路AVYはY方向の変位量ΔYを検出するのに用いる。ローパスフィルタLoは平均出力Vを検出するのに用いる。
【0084】
図5(a)に示すように、ピンホール対応領域Pi’の走査軌跡が右側に位置しているときには、基準レベルLfに対するX成分の差ΔXが基準レベルLfに対するY成分の差ΔYよりも大きい。平均出力Vは基準レベルLf’に対して適宜の値となる。
【0085】
図5(b)に示すように、検出対象FNPに対してピンホール対応領域Pi’の走査軌跡が一致していると、基準レベルLfに対するX成分の差ΔX、基準レベルLfに対するY成分の差ΔXが小さくなり、ローパスフィルタLoの平均出力は大きくなる。このローパスフィルタLoの平均出力がターゲット有信号となる。
【0086】
図5(c)に示すように、検出対象FNPに対してピンホール対応領域Pi’の走査軌跡が外れると、基準レベルLfに対するX成分の差ΔX、基準レベルLfに対するY成分の差ΔYが小さくなると共に、ローパスフィルタLoの平均出力も小さくなる。
【0087】
そのロックイン検波回路LIX、LIY、ローパスフィルタLoの出力は図示を略すX方向トラッキングミラー駆動回路、Y方向トラッキングミラー駆動回路に入力され、基準レベルLfに対するX成分の差ΔX、基準レベルLfに対するY成分の差ΔYが共に小さくなり、かつ、ターゲット有信号があらかじめ定めた値以上となるように、X方向トラッキングミラーXTM1、Y方向トラッキングミラーYTM1を駆動し、これらによって、トラッキングサーボ系が構成される。
【0088】
高倍眼底撮影系2の光路も同一のX方向トラッキングミラーXTM1、YTM1を経由しているので、撮影範囲が眼球の固視微動に追従し、常に一定箇所に固定されることになる。
【0089】
また、視線方向検出系10により、図4(a)に実線で示す視線検出用に用いる光束と実線で示す撮影部位PFからの反射光束とがオフセットされるので、眼底の所望の撮影部位PFを撮影できる。
(操作手順)
検者は、目的に応じて高倍眼底撮影系2の撮影倍率を選択すると共に、事前の被検眼Eの測定情報に基づき、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVccに乱視補正量と補正方向とをセットする。
【0090】
被検者の顔部を図示を略す顎受けに乗せ、額当てに額を当てさせて、被検者の顔部を固定し、被検眼Eを装置本体に対して概略位置決めする。
【0091】
検者は装置本体を手前に引き前眼部観察系5により前眼部を観察し、装置本体をマニュアル操作により被検眼Eの瞳と装置本体の光軸O1とを概略位置合わせし、その後、装置本体を光軸O1に沿って被検眼側に移動させる。このマニュアル調整により、被検眼Eの位置が所定のアライメント範囲に入ると、アライメント検出系6が自動的に作動し、被検眼Eに対して装置本体がアライメントされる。
【0092】
被検眼Eに対して装置本体の光軸O1が精密にアライメントされると、被験者は装置本体の内部の固視光源Os5を視認することができ、被検者が固視光源Os5を注視することにより、被検眼Eの視線方向が固定される。
【0093】
検者は、低倍観察用視度補正レンズL1を操作して、眼底Efに対してピント合わせを行う。高倍観察用視度補正ミラー部M17は低倍観察用視度補正レンズL1に連動して可動され、概略フォーカスされた位置に移動される。
【0094】
検者は低倍眼底観察系1のモニター画面で眼底像Ef’を観察する。その低倍眼底観察系1で観察される眼底像Ef’には、図6に示すように、高倍眼底撮影系2で撮影される撮影部位を示す矩形マークRMが表示される。検者は、この矩形マークRMを視認することにより、高倍眼底撮影系2で撮影される撮影部位を確認できる。
【0095】
高倍眼底撮影系2で撮影される撮影部位が所望の部位でないときには、検者は、固視標光源Os5を移動させ、被検者の視線方向をシフトさせ、所望の撮影部位が矩形マークRMに位置するように調整する。この場合、角膜反射像の位置と被検眼Eの瞳との位置関係は、この視線方向のシフトに伴って変化するので、アライメント光学系6はこれを補正する。なお、低倍観察系1で観察された眼底像を図示を略す保存手段に記憶保存させることにより、高倍眼底撮影系2で撮影された撮影部位が眼底Ef上でのいずれの部位であるかを後から確認できる。
【0096】
また、低倍眼底観察系1を用いて視線方向検出系10の視線検出用光源Os7からの光束の投影領域も観察できる。
【0097】
視線検出光軸オフセットミラーM19を二次元的に傾けて調整すると、眼底Efのトラッキング部位を所望の位置にオフセットすることができる。
【0098】
なお、ここでは、視線検出用光源Os7からの光束の投影位置を観察することによりオフセット調整を行っているが、視線検出光軸オフセットミラーM19の傾き角度によって決定される視線検出光軸の移動位置を眼底像Ef’に重ね合わせて表示させることにすれば、この表示に基づきオフセット調整を行うこともできる。また、眼底像Ef’を画像解析することによって、視神経乳頭部FNPの所望の位置に視線検出光軸が合致するように視線検出光軸オフセットミラーM19の傾き角度を調節制御しても良い。
【0099】
高倍眼底撮影系2による撮影部位の設定調整、トラッキング対象部位の設定調整後、眼科撮影装置は、高倍眼底撮影系2の制御スイッチ(図示を略す)により波面収差補正系8による補正、眼底トラッキング制御を実行する。
【0100】
高倍眼底撮影系2では、波面収差補正系8による収差補正により、被検眼Eの高次の収差が補正された鮮明な視細胞レベルの画像を得ることができ、また、眼底Efのトラッキング制御により、固視微動にもかかわらず、ぶれのない視細胞レベルの眼底像を得ることができる。
【0101】
なお、検者は、高倍眼底撮影系2の視度補正については、図示を略す視度補正装置によって、自動追従しているフォーカス面に対して、微小量のオフセット調整を行う設定装置を設けても良い。このオフセット調整用の設定装置は、高倍眼底撮影系2の被写界深度に対して奥行き方向の眼底構造のいずれの部分を撮影するかを設定する際に用いる。
【0102】
ついで、検者は撮影スイッチを押すと、制御回路は各光学系の状態を観察し、例えば、トラッキング外れ等の異常が発生していなければ、高倍観察用照明光源Os4を発光させ、高倍眼底撮影系2による撮影を実行する。
【0103】
撮影データは、例えば、フィルムに記録されるか、電子画像としてファイリングされる。その際、左右眼のいずれを撮影したか、左右眼の視度、乱視軸補正用バリアブルクロスシリンダーVcc、波面補正素子M12’、撮影倍率、トラッキング対象と撮影部位とのオフセット量、低倍眼底観察系7の画像も同時に記録される。
【0104】
また、付加的な機能として、非常に浅い高倍眼底撮影系2の焦点深度を補うため、一回の撮影スイッチの操作によるトリガーにより、又は、複数回の撮影スイッチの操作によるトリガーによって、高倍眼底撮影系2の焦点深度の程度のステップで、その高倍撮影時のフォーカスを前後にずらした画像を撮影する。
【0105】
このようないわゆるフォーカスブラケッテイング撮影を行うと、多少の凹凸を有する眼底像Ef’を撮影するときでも、良好な眼底像を得ることができる。
【0106】
以上、実施例においては、ピンホール対応領域(微小領域)Pi’を走査して、トラッキング制御を行う構成としたが、ピンホール対応領域(微小領域)Pi’に微小スポット状の照明用検出光束を投影走査して、その微小スポット状の照明用検出光束の反射光の光量変化を検出する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【0107】
【図1】本発明に係る眼科装置の概要を示すブロック図である。
【図2】図1に示す眼科装置の光学系の詳細図である。
【図3】図1に示す被検眼の眼底を模式的に示す説明図である。
【図4】図1に示す被検眼の眼底のトラッキング制御を説明するための説明図であって、(a)はその眼底撮影用光束と検出光束とのオフセット状態を示す光路図、(b)はその検出光束を用いて検出対象がトラッキングによりロックされた状態を示す図、(c)はその検出光束による検出対象が右側にずれた状態を示す図、(d)はその検出光束による検出対象のロックが外れた状態を示す図である。
【図5】図4に示す眼底の検出対象のロックの原理を説明するための説明図であって、(a)はその検出光束による検出対象が右側にずれた状態を示す図、(b)はその検出光束を用いて検出対象がトラッキングによりロックされた状態を示す図、(c)はその検出光束による検出対象が右側にずれた状態を示す図である。
【図6】図1に示す被検眼の眼底撮影像を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【0108】
1…低倍眼底撮影系(眼底撮影系)
2…高倍眼底撮影系(眼底撮影系)
E…被検眼
Ob…対物レンズ
Ef…眼底
M19…視線検出光軸オフセット用ミラー
XTM1、YTM1…トラッキングミラー
XTM2、YTM2…走査ミラー
【出願人】 【識別番号】000220343
【氏名又は名称】株式会社トプコン
【出願日】 平成18年6月22日(2006.6.22)
【代理人】 【識別番号】100082670
【弁理士】
【氏名又は名称】西脇 民雄


【公開番号】 特開2008−343(P2008−343A)
【公開日】 平成20年1月10日(2008.1.10)
【出願番号】 特願2006−172769(P2006−172769)