JP2011050445A - 眼科装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 輝度ムラの少ないスリット光を投影し、好適な前眼部断面像の観察又は撮影する。
【解決手段】 照明光源と、スリット開口が形成されたマスクと、を有し、被検眼前眼部に向けてスリット光を投影する投影光学系を備え、前記スリット光による前眼部断面像を観察又は撮影する眼科装置において、前記投影光学系は、前記照明光源から出射された光を前記スリットの長手方向に走査する光走査手段を備える。さらに、前記スリット光による前眼部断面像を撮像する撮像素子を有する撮像光学系を設け、光走査手段は、少なくとも前記撮像素子のフレームレートより早いレートにて１回の光走査を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、前眼部断面像を観察又は撮影する眼科装置に関する。

被検者眼にスリット光を投影し、前眼部断面像を観察又は撮影する装置において、スリット光の周辺部での光量不足を補うために、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）をスリット長手方向の平面内に配置したものが知られている。（例えば、特許文献１参照）

特開２００１−８７２２６号公報

しかしながら、上記構成の場合、複数のＬＥＤを並べたことによってスリット像に輝度ムラが発生する可能性がある。また、仮に、複数のＬＥＤのうち一個が故障して発光しなくなった場合、他のＬＥＤによりスリット光の投影自体は可能であるため、その故障に気づきにくい。

本発明は、上記問題点を鑑み、輝度ムラの少ないスリット光を投影し、好適な前眼部断面像の観察又は撮影ができる眼科装置を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１） 照明光源と、スリット開口が形成されたマスクと、を有し、被検眼前眼部に向けてスリット光を投影する投影光学系を備え、前記スリット光による前眼部断面像を観察又は撮影する眼科装置において、
前記投影光学系は、前記照明光源から出射された光を前記スリットの長手方向に走査する光走査手段を備えることを特徴とする。
（２） （１）の眼科装置において、
前記スリット光による前眼部断面像を撮像する撮像素子を有する撮像光学系を有し、
前記光走査手段は、少なくとも前記撮像素子のフレームレートより早いレートにて１回の光走査を行うことを特徴とする。
（３） （２）の眼科装置において、
前記光走査手段は、前記照明光源と前記スリットとの間に配置されていることを特徴とする。
（４） （３）の眼科装置において、
前記照明光源は、一つの可視発光ダイオードであることを特徴とする。
（５） （４）の眼科装置において、
前記光走査手段は、光反射部材と、モータと、該光反射部材に連結され該モータの回転運動を該光反射部材の直線運動に変換するピストン・クランク機構と、を備えることを特徴とする眼科装置。

本発明によれば、輝度ムラの少ないスリット光を投影し、好適な前眼部断面像の観察又は撮影ができる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は眼科装置の光学系を上方から見たときの構成について示す概略構成図である。本光学系は、被検者眼の前眼部の眼特性（例えば、前房深度、角膜厚、角膜曲率、等）を測定するための前眼部測定光学系９０と、前眼部正面像を撮像する前眼部正面撮像光学系３０と、固視標投影光学系４０と、アライメント投影光学系５０と、に大別される。なお、以下の光学系は、図示無き筐体に内蔵されている。また、その筐体は、周知のアライメント移動機構の駆動により、操作部材（例えば、ジョイスティック）を介して被検者眼に対して３次元的に移動される。

前眼部測定光学系９０は、被検眼前眼部に向けてスリット光を投影する投影光学系９０ａと、投影光学系９０ａによって投影されたスリット光による前眼部反射光を受光して前眼部断面像を撮像する撮像光学系９０ｂと、を有する。

投影光学系９０ａは、可視光を発する一つの照明光源９１（例えば、可視発光ダイオード（ＬＥＤ））と、集光レンズ９３と、光軸方向Ｌ２（矢印Ａ方向）に移動可能な反射部材（本実施例では、スキャン用ミラー９４を使用）と、モータを備える移動機構９５と、スリット開口が形成されたマスクとしてのスリット板９６と、ダイクロイックミラー９７と、投影レンズ４７と、可視光反射・赤外透過のダイクロイックミラー３３と、対物レンズ３２と、光学フィルタ２００とを含んでいる。スキャン用ミラー９４は、モータを備える移動機構９５により光軸Ｌ２方向に移動される。本実施形態において、集光レンズ９３は、光源から出射された発散光束を平行光束とするコリメータレンズとして用いられる。

スリット板９６は、前眼部（例えば、角膜頂点又は水晶体前面付近）と共役な位置に配置され、図１では、水平方向が長手方向であるスリット開口が形成されている。そして、スキャンミラー９４は、移動機構９５によってスリット板９６のスリットの長手方向に移動される。また、光源９１には、前眼部に対して散乱特性に優れ、レンズの収差等の考慮が少なくすむ、単色の緑色光源、青色光源を使用するとよりよい。

前述のスキャンミラー９４及び移動機構９５は、光源９１から出射された光をスリットの長手方向に走査する光走査ユニットとして用いられる。移動機構９５は、図２に示すように、モータ１００と、クランクシャフト１０１と、クランクシャフト１０１とピストン１０３をつなぐコンロッド１０２と、ピストン１０３と、ミラー９４とピストン１０３を連結する接続部１０４からなり、ピストン・クランク機構として構成されている。なお、ピストン１０２は、所定の規制部材によって矢印Ａ方向に移動方向が規制されるように配置されている。モータ１００が駆動し、回転をすると、クランクシャフト１０１と、コンロッド１０２がモータ１００の回転を直線運動に変換させ、ピストン１０３を矢印Ａ方向に移動させる。ピストン１０３の直線運動により接続部１０４と結合したスキャン用ミラー９４が光軸方向Ｌ２に直線運動する。

また、レンズ４７及び３２は、光源９１と光学フィルタ２００との間に配置され、光源９１からの光を角膜に集光させる。

撮像光学系９０ｂは、二次元撮像素子９９と、投影光学系９０ａによる前眼部からの反射光を撮像素子９９に導く撮像レンズ９８と、を含み、シャインプルーフの原理に基づいて前眼部断面像を撮像する構成となっている。図１においては、説明の便宜上、被検者から見て右方に撮像光学系９０ｂが配置されているが、実際には、投影光学系９０ａの下方に配置されている。すなわち、撮像光学系９０ｂは、その光軸（撮像光軸）が投影光学系９０ａの光軸と所定の角度で交わるように配置されており、投影光学系９０ａによる投影像の光断面と被検者眼角膜を含むレンズ系（角膜及び撮像レンズ９８）と撮像素子９９の撮像面とがシャインプルーフの関係にて配置されている。この場合、角膜での屈折の影響による光断面像の虚像と撮像レンズ９８の主平面と撮像素子９９の撮像面との各延長面が１本の交線（一軸）で交わるような光学配置となっている。なお、図１では、投影光学系９０ａの下方に撮像光学系９０ｂが配置された構成を示したが、これに限るものではなく、投影光学系９０ａの上方、右方、左方に配置された構成であってもよい（スリット板９６のスリット方向は、これに対応して変更させる）。また、撮像光学系９０ｂが投影光学系９０ａの光軸に対して３６０度回転可能な構成であってもよい。

なお、レンズ９８の手前（被検者眼Ｅ側）には、光源９１から出射され，前眼部断面像を撮像するために用いられる光（青色光）のみを透過するフィルタ９２が配置されている。

アライメント投影光学系５０は、赤外光を発する投影光源５１（例えば、λ＝９７０ｎｍ）を有し、被検者眼角膜にアライメント指標を投影する光学系である。そして、角膜に投影されたアライメント指標は、被検者眼に対する位置合わせ（例えば、自動アライメント、アライメント検出、手動アライメント、等）に用いられる。本実施形態において、投影光学系５０は、被検者眼角膜に対してリング指標を投影する光学系であって、被検者眼の角膜上にはリング指標が投影される。また、投影光学系５０の光源５１は、前眼部を斜め方向から照明する前眼部照明を兼用する。

前眼部正面撮像光学系３０は、対物レンズ３２、撮像レンズ３７、フィルタ３４、二次元撮像素子３５、を含む。フィルタ３４は、光源４０からの光を透過し、光源９１からの光をカットする光学特性を有する。

投影光学系４０に関し、固視光源（可視光源）４５により照明された固視標４６の光は、ダイクロイックミラー９７を透過後、投影レンズ４７を通過した後、ダイクロイックミラー３３によって反射される。そして、その光は、対物レンズ３２、光学フィルタ２００を介して被検者眼Ｅに向かう。検者は被検者眼に固視標４６を固視させた状態で測定を行う。なお、前述した固視光源４５から対物レンズ３２までの光学部材は、固視標投影光学系４０を形成する。

制御部７０は、装置全体の制御及び測定結果の算出を行う。制御部７０は、光源９１、光源４５、光源５１、撮像素子３５、撮像素子９９、モニタ７１、モータ１００等と接続されている。ここで、撮像素子３５から出力される撮像信号は、制御部７０によって画像処理され、モニタ７１に表示される。また、制御部７０は、撮像素子３５から出力される撮像信号に基づいて被検者眼に対するアライメント状態を検出する。

図３は光学フィルタ２００の構成について説明する概略構成図であり、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は側方図である。光学フィルタ２００は、可視光及び赤外光を透過する光学特性を持つ一枚の基板２０１（例えば、ガラス基板）を持ち、対物レンズ３２の被検者側に配置されている。そして、基板２０１には、光源９１からの光を被検者眼に向けて透過するスリット部２０２（白抜き部分）と、光源９１からの光を透過させず他の必要な光（例えば、前眼部観察光、アライメント光、固視光束、等）を透過させる特性のコーティング２０３ａ（ハッチング部分）が施されたフィルタ部２０３と、が形成されている。

以上のような構成を備える装置において、その動作について説明する。前眼部正面撮像光学系３０を用いた被検者眼に対する測定光軸Ｌ１とのアライメントが行われ、前眼部断面撮影を行うためのトリガ信号が発せられると、光源９１が点灯される。そして、光源９１より照射された光は、集光レンズ９３を通り、移動機構９５を備えるスキャン用ミラー９４により反射される。スキャン用ミラー９４により反射された光は、スリット板９６を通過してスリット光となる。そのスリット光は、ダイクロイックミラー９７で反射され、レンズ４７によって略平行光束とされ、ダイクロイックミラー３３で反射され、対物レンズ３２によって収束された後、光学フィルタ２００のスリット部２０２を介して前眼部上で集光される。

ここで、制御部７０は、モータ１００の駆動を制御し、スキャン用ミラー９４を光軸方向に移動させると、スキャン用ミラー９４の位置により、スリット板９６の長手方向にＬＥＤ光の中心（主光線）が移動する（図１参照）。これを利用し、スキャン用ミラー９４を高速で往復移動することにより、スリット板９６の長手方向全域においてスリット光の輝度がもっとも高い中心位置での照射が可能になる。また、上記のようなスリット光のスキャンにより、スリット光の輝度の中心位置は、前眼部上で走査され、連続的に変化するため、例えば複数のＬＥＤ光源を並べた場合のような、輝点の光のムラが無くなり、均一なスリット光を得ることができる。

前眼部上に形成されたスリット断面像は、フィルタ９２とレンズ９８とを介して、撮像素子９９によって撮像される。なお、スキャン用ミラーのスキャン速度について、撮像素子９９が１フレームの画像を取得するまでに、少なくとも１回のスキャンが行えるようなスキャン速度にすることが必要である。この場合、制御部７０は、少なくとも撮像素子９９のフレームレートより早いレートにて１回の光走査（好ましくは、往復走査）を行えばよい。

眼の断面像を撮影するためには、短い時間で撮影することが好ましい。その理由は、被験者が眼の動きを完全に止めることが不可能であるため、像にブレが生じて、鮮明な撮影像を得ることができなくなるためである。したがって、１フレームの撮影を２０ｍｍｓｅｃ以下で撮影を終えることがよりよい。この条件より、１フレームの撮影に１往復のスキャンを行おうとすると、１分間に３０００往復以上の往復運動を行う必要があり、装置として設計するには、安全率を考慮し、５０００往復以上あることがよりよい。この場合、例えば、光学部材の高速移動に適した本実施例の図１に示した構成を用いるとよい。

なお、本実施例では、１フレームの撮影に少なくとも１スキャンを行うものであるが、これに限るものではなく、数回のフレームの撮影間に１回のスキャンを行い、数回のフレームを加算して、１スキャンとしてもよい。

そして、制御部７０は、撮像素子９９によって取得された断面像データを解析し、前眼部の眼特性（角膜厚、前房深度、角膜曲率）を算出する。そして、前眼部断面像と測定結果がモニタ７１上に表示される。

以上示したような構成は、ＬＥＤの使用が一つでよいため、熱の発生を最小限に抑えることができ、キセノン・高圧ランプに比べコンパクトな設計が可能となる。また、複数のＬＥＤを使用した光源に比べ、輝度のムラを減らすことができるため、均一な照明光を得ることが可能となる。

なお、上記構成においては、集光レンズ９３としてコリメータレンズを用いたことにより、スリット板９６に対して平行光束が照射される。このため、スキャンミラー９４の移動によってスリット板９６に対する集光位置が変化されることによる輝度ムラを回避できる。

また、上記構成において、スリット板９６に対して収束光束を照射するレンズ系であってもよい。例えば、上記集光レンズ９３と光源９１との間に、スリットの長手方向と垂直な方向の光束を収束させるシリンダレンズを設けるようにしてもよい。この場合、シリンダレンズの焦点距離が長い方が好ましい。これは、スキャンミラー９４の移動によってシリンダレンズとスリット９６との距離が変化するため、焦点距離が短いと、光軸方向での集光位置の変化による輝度ムラが大きく可能性があるからである。

なお、以上の説明においては、光軸方向Ｌ２に移動可能な反射部材としてスキャンミラー９４を用いたが、これに限るものではなくプリズム等、他の反射部材を用いてもよい。

なお、以上の説明においては、スキャン用ミラー９４に移動機構９５を備え、スキャン用ミラー９４だけを移動させ、測定光の移動をさせるというものを用いたが、これに限るものではなく、光源９１、集光レンズ９３、スキャン用ミラー９４を、一体的に往復移動させるようにしてもよい。

また、スキャン用ミラー９４の角度を任意に調整できるような機構を用いて、照明光の反射角度を調整し、照明光の走査方向を任意に設定できるようなものを用いてもよい。この場合、光源９１からの照明光を効率的に用いるべく、図４に示すように、スリット板９６とスキャン用ミラー９４の間にレンズ１１０を設置し、スリット板９６に入射される各走査光の主光線が互いに平行となるようにしてもよい。また、レンズ１１０を設けずに、焦点距離の長い集光レンズ９３を用い、ミラー９４とスリット９６との距離を長くしてもよい。

なお、上記構成においては、光源９１とスリット板９６との間に、光走査ユニットを設けたが、投影光学系９０ａの光路中であればよく、スリット板９６と被検眼との間に配置される構成であってもよい。この場合、前眼部上でスリット像が移動されるため、走査速度が速い方がよい。

また、上記構成においては、光走査ユニットして、光反射部材と、光反射部材を直線移動又は回転移動させる駆動部を用いたが、これに限るものではない。例えば、光源９１からの照明光を偏向させることにより光走査を行う音響光学光偏向素子（ＡＯＤ）を用いるようにしてもよい。もちろん、ＬＥＤ光源９１のみをスリットの長手方向に高速移動させるような構成により照明光を走査するようにしてもよい。

眼科装置の光学系について示す概略構成図である。 反射部材を備えた移動機構について示す概略構成図である。 光学フィルタの構成について説明する概略構成図である。 移動機構による反射部材の角度変化を示した概略図である。

９０ａ 投影光学系
９０ｂ 撮像光学系
９１ 光源
９４ スキャンミラー
９５ 移動機構
９６ スリット板
９９ 撮像素子

Claims (5)

1. 照明光源と、スリット開口が形成されたマスクと、を有し、被検眼前眼部に向けてスリット光を投影する投影光学系を備え、前記スリット光による前眼部断面像を観察又は撮影する眼科装置において、
   前記投影光学系は、前記照明光源から出射された光を前記スリットの長手方向に走査する光走査手段を備えることを特徴とする眼科装置。
2. 請求項１の眼科装置において、
   前記スリット光による前眼部断面像を撮像する撮像素子を有する撮像光学系を有し、
   前記光走査手段は、少なくとも前記撮像素子のフレームレートより早いレートにて１回の光走査を行うことを特徴とする眼科装置。
3. 請求項２の眼科装置において、
   前記光走査手段は、前記照明光源と前記スリットとの間に配置されていることを特徴とする眼科装置。
4. 請求項３の眼科装置において、
   前記照明光源は、一つの可視発光ダイオードであることを特徴とする眼科装置。
5. 請求項４の眼科装置において、
   前記光走査手段は、光反射部材と、モータと、該光反射部材に連結され該モータの回転運動を該光反射部材の直線運動に変換するピストン・クランク機構と、を備えることを特徴とする眼科装置。

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