JP5854685B2

JP5854685B2 - 眼科装置

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Publication number: JP5854685B2
Application number: JP2011167050A
Authority: JP
Inventors: 龍太郎松岡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2031-07-29
Also published as: JP2013027618A; US20130027662A1; CN102894953B; CN102894953A

Description

本件は眼科装置に関するものである。

従来の眼科装置は、被検眼眼底を観察撮影するための光学系を備えたヘッドユニット（図１の符号１参照）と、このヘッドユニットの下部に設けられ、ヘッドユニットを支持するベースユニット（図１の符号２参照）から構成される。
ヘッドユニットは、外装カバー（図１の符号５参照）内部の筐体内に光源と複数の光学部材を有し、これらは被検眼眼底の観察撮影時に光源から照射される照明光を被検眼に入射させるよう適正配置されている。
上記構成の眼科装置においては、光源から射出される照明光に含まれる熱線により、筐体内部の温度が光源の発光に伴って上昇する。なお、筐体内の温度上昇を抑制するため、滞留した熱を効率良く放熱する機構を有した眼科装置が知られている（特許文献１参照）。
また、照明光には紫外線も含まれている。
以上の理由により、ヘッドユニットの筐体には、例えばプラスチック材料に比べて、融点が高くかつ紫外線劣化の起こり難い金属材料を使用することが一般的である。

特開平４−３６４８２６

しかしながら、ヘッドユニットの筐体に金属材料を使用することで眼科装置が重くなるという問題があった。
本件の目的の一つは、眼科装置を軽量化することである。
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。

本眼科装置は、被検眼の眼底を照明すべく紫外光および遠赤外光の少なくとも一方を含む照明光を射出する光源と、前記照明光に含まれる紫外光および遠赤外光の少なくとも一方を減衰させる減衰手段と、前記減衰手段により減衰された照明光を前記眼底に導く照明光学系と、前記眼底からの反射光を、前記眼底を撮影する撮影部に導く撮影光学系と、少なくとも前記光源と前記減衰手段とを有する、金属材料で構成された第１の筐体と、少なくとも前記照明光学系の一部または前記撮影光学系の一部を有する、前記金属材料より軽量な材料で構成された第２の筐体と、をそなえる。

本件によれば、眼科装置を軽量化することが可能となる。

本眼科装置全体の一例を示す図である。本眼科装置のヘッドユニットの構成例を示す図である。（ａ），（ｂ）のそれぞれはキセノン管，赤外発光ダイオードの発光スペクトル分布図の一例を示す図である。（ａ），（ｂ）のそれぞれはＵＶ−ＩＲカットフィルター，ダイクロイックミラーの光学特性の一例を示す図である。本眼科装置の筐体を説明するための図である。

以下、図１〜図５を参照して実施の形態を説明する。但し、開示の技術は以下の実施例に限定されるものではなく、本実施例の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

図１は本眼科装置全体の一例を示す図である。被検眼眼底を観察撮影するための光学系を備えたヘッドユニット１は、外像カバー５で覆われており、ベースユニット２上を前後左右に移動可能な可動ステージ３に固定されている。眼底の観察撮影時には、検者は可動ステージ３に設置された操作捍４を操作することにより、被検眼に対するヘッドユニット１の位置を調節することができる。

図２は本眼科装置のヘッドユニット１の構成例を示す図である。具体的には、図２は外装カバー５内部の構成例を示す図である。また、図３（ａ）、図３（ｂ）はそれぞれキセノン管および赤外発光ダイオードの発光スペクトル分布図の一例を示す図である。さらに、図４（ａ）、図４（ｂ）はそれぞれＵＶ−ＩＲカットフィルター８およびダイクロイックミラー１１の光学特性の一例を示す図である。

図２に示すように、本眼科撮影装置のヘッドユニットは、撮影光源部Ｏ１、観察光源部Ｏ２、照明光学系Ｏ３、照明・撮影光学系Ｏ４および撮影光学系Ｏ５を備える。

撮影光源部Ｏ１は、キセノン管６，コンデンサレンズ７およびＵＶ−ＩＲカットフィルター８を備える。撮影用光源であり、図３（ａ）に示す発光スペクトル分布を有するキセノン管６と、キセノン管６から照射された光を集光するためのコンデンサレンズ７と、図４（ａ）に示す光学特性を有するＵＶ−ＩＲカットフィルター８とが光軸Ｌ１上に光の進行方向順に配置されている。なお、撮影用光源としては、キセノン管６以外にも、例えばハロゲンランプや白熱灯でも代替可能である。また、図３（ａ）に示すようにキセノン管６からの照明光には紫外光および遠赤外光が含まれる。ここで、熱線（遠赤外光）は、例えば波長域が約３０００ｎｍから１ｍｍまでの電磁波であり、プラスチックに照射すると温度上昇による熱変形を発生させる要因となる。また紫外線（紫外光）は、例えば波長域が約１ｎｍから３８０ｎｍまでの電磁波であり、プラスチックに照射すると紫外線劣化を発生させる要因となる。また、キセノン管６からの照明光には紫外光および遠赤外光が含まれるが、これに限定されるものではなく紫外光および遠赤外光のいずれか一方のみを含むものであってもよい。すなわち、撮影用光源は、キセノン管６に限定されるものではない。ここで、キセノン管６は被検眼の眼底を照明すべく紫外光および遠赤外光の少なくとも一方を含む照明光を射出する光源の一例に相当する。また、コンデンサレンズ７は照明光を集光するレンズの一例に相当する。

ＵＶ−ＩＲカットフィルター８は図４（ａ）に示すように紫外光および赤外光を減衰させる特性を備えている。なお、遠赤外光および紫外光は眼底撮影照明としては寄与しないため、これらを減衰させても眼底撮影に対して支障はない。

また、キセノン管６が紫外光および遠赤外光の一方のみを含む場合には、ＵＶ−ＩＲカットフィルター８に代えてＵＶカットフィルターもしくはＩＲカットフィルターを用いればよい。すなわち、ＵＶ−ＩＲカットフィルター８等は照明光に含まれる紫外光および遠赤外光の少なくとも一方を減衰させる減衰手段および照明光に含まれる紫外光および遠赤外光の少なくとも一方を減衰させる帯域フィルターの一例に相当する。また、ＵＶ−ＩＲカットフィルター８の特性は図４（ａ）に示すものに限定されるものではない。

観察光源部Ｏ２は、赤外発光ダイオード９およびコンデンサレンズ１０を備える。観察用光源であり、図３（ｂ）に示す発光スペクトル分布を有する赤外発光ダイオード９と、赤外発光ダイオード９から照射された光を集光するためのコンデンサレンズ１０とが光軸Ｌ２上に光の進行方向順に配置されている。ここで、近赤外光を発光する赤外発光ダイオード９は図３（ｂ）に示す発光スペクトル分布を有することとしているがこれに限定されるものではなく、赤外発光ダイオード９は近赤外光を発光するものであれば発光スペクトル分布は図３（ｂ）に示すものでなくともよい。

なお、観察用光源は、赤外発光ダイオード９の代わりにハロゲンランプを使用し、光学フィルターを用いてハロゲンランプの発光光束から可視光と赤外光（中赤外光および遠赤外光）を除去し、近赤外光を取り出すことでも代替可能である。すなわち、観察用光源は赤外発光ダイオード９に限定されるものではない。

照明光学系Ｏ３は、ダイクロイックミラー１１，第１のリレーレンズ１２および第２のリレーレンズ１４を備える。図４（ｂ）に示す光学特性を有するダイクロイックミラー１１と、第１のリレーレンズ１２と、ピントを合わせるためのスプリット指標ユニット１３と、第２のリレーレンズ１４とが光軸Ｌ３上に光の進行方向順に配置されている。スプリット指標ユニット１３は、スプリット指標を光軸Ｌ３に沿って移動させることができる移動機構と、スプリット指標を光軸Ｌ３へ挿入あるいは光軸Ｌ３から脱離させることができる挿脱機構を有し、不図示の制御手段によって制御される。

また、ダイクロイックミラー１１は、図４（ｂ）に示すように可視光を反射し赤外光を透過する特性を有している。なお、ダイクロイックミラー１１の特性は図４（ｂ）に示す特性に限定されるものではない。

照明・撮影光学系Ｏ４は、穴開きミラー１５および対物レンズ１６を備える。ミラーの中央部に穴が開いている穴開きミラー１５と、対物レンズ１６が光軸Ｌ４上に被検眼に入射する光の進行方向順に配置されている。

撮影光学系Ｏ５は、フォーカスレンズ１７，結像レンズ１８および撮影手段１９を備える。フォーカスレンズ１７と、結像レンズ１８と、撮影手段１９が光軸Ｌ５上に光の進行方向順に配置されている。フォーカスレンズ１７は、光軸Ｌ５に沿って移動させることができる移動機構を有し、撮影手段１９に結像される眼底像の焦点調整が可能である。

さらに、図２に示すように、撮影光源部Ｏ１、観察光源部Ｏ２および照明光学系Ｏ３に含まれるダイクロイックミラー１１は、金属材料で作られた第１の筐体Ｃ１内に前述のとおり配置されている。また、図２に示すようにダイクロイックミラー１１を除く照明光学系Ｏ３の部材、照明・撮影光学系Ｏ４、撮影手段１９を除く撮影光学系Ｏ５は、例えばプラスチック材料で作られた第２の筐体Ｃ２内に前述のとおり配置されている。

図５は、後述する第１の筐体Ｃ１および第２の筐体Ｃ２の構成を模式的に示した図である。図５に示すように、第１の筐体Ｃ１と第２の筐体Ｃ２とには穴部Ａが設けられている。この穴部Ａを介して、ダイクロイックミラー１１で反射された可視光やダイクロイックミラー１１を透過した近赤外光が第２の筐体Ｃ２内に入射することができるようになっている。

なお、図５においては簡単のため第１の筐体Ｃ１内のコンデンサレンズ７，１０および第２の筐体Ｃ２内の各部材を省略している。さらに、穴部Ａを明瞭に図示するため、第１の筐体Ｃ１と第２の筐体Ｃ２との距離を離している。

また、キセノン管６から射出された光はコンデンサレンズ７にて集光された後にＵＶ−ＩＲカットフィルター８に入射するため、穴部Ａを介して第２の筐体Ｃ２に紫外光および遠赤外光が入射し、紫外線劣化および熱変形を生じることは抑制されている。すなわち、キセノン管６から射出された光はコンデンサレンズ７にて集光され後にＵＶ−ＩＲカットフィルター８に入射するため、紫外光や遠赤外光を効率的に減衰させ、紫外光や遠赤外光の拡散を防止している。

ここで、第２の筐体を構成する材料はプラスチックに限定されるものではなく、第１の筐体を構成する金属よりも軽量な材料であればよい。さらに、第２の筐体を構成する材料は第１の筐体を構成する金属よりも成形容易な材料であることが望ましい。すなわち、第２の筐体は金属材料より軽量かつ成形容易な材料で構成されることが望ましい。

さらに、第１の筐体Ｃ１内には撮影光源部Ｏ１、観察光源部Ｏ２および照明光学系Ｏ３に含まれるダイクロイックミラー１１が備えられることとしたが、これに限定されるものではない。紫外線および熱線を第２の筐体Ｃ２に入射させないように、金属材料で構成された第１の筐体Ｃ１内には少なくとも、紫外線および熱線の発生源と紫外線および熱線を減衰させる減衰部が備えられていればよい。例えば、第１の筐体Ｃ１内には少なくとも紫外線および熱線を射出するキセノン管６とＵＶ−ＩＲカットフィルター８とが備えられればよく、他の部材については第１の筐体Ｃ１内または第２の筐体Ｃ２内に適宜備えるようにすればよい。すなわち、第１の筐体Ｃ１は、少なくとも光源と減衰手段とを有する、金属材料で構成された第１の筐体の一例に相当する。

また、第２の筐体Ｃ２内には、ダイクロイックミラー１１を除く照明光学系Ｏ３の部材、照明・撮影光学系Ｏ４、撮影手段１９を除く撮影光学系Ｏ５が備えられることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、観察光源部Ｏ２，照明光学系Ｏ３，部材、照明・撮影光学系Ｏ４および撮影手段１９を除く撮影光学系Ｏ５の少なくとも一部が第２の筐体Ｃ２内に備えられればよい。すなわち、第２の筐体Ｃ２は、少なくとも照明光学系の一部または撮影光学系の一部を有する、金属材料より軽量な材料で構成された第２の筐体に相当する。

なお、例えば、第１の筐体Ｃ１内に、紫外線および熱線を射出するキセノン管６とＵＶ−ＩＲカットフィルター８とを備え、第２の筐体Ｃ２内に他の部材を備えることとすれば、プラスチック材料を多く用いることとなり、眼科装置をより軽量化することができる。

また、第２の筐体Ｃ２は第１の筐体Ｃ１の上部に設けられており、第１、第２の筐体は共に図１に示したヘッドユニット１の外装カバー５で覆われている。

なお、本件における「筐体」とは、一つ以上の構成部品がその内部に収納されている単一の部品もしくは複数の部品を組み合わせて当該単一の部品を形成したものであって、例えば筐体の開口部を覆うための蓋や固定のためのビスなどの付属部品は含まない。

また、本件における「金属材料」とは金属に金属以外の材料を含んでいる場合を含み、紫外線による劣化が起こり難く（好ましくは劣化が起こらず）、熱線による温度上昇により形状が変化し難い（好ましくは変化しない）程度の融点をもつ材料を指す。

さらに、本件における「プラスチック材料」とはプラスチックにプラスチック以外の材料を含んでいる場合を含み、金属材料よりも軽い材料を指す。また、「プラスチック材料」とはプラスチックにプラスチック以外の材料を含んでいる場合を含み、金属材料よりも成形容易な材料を指す。

次に、眼科装置の動作について述べる。

眼底観察時には、赤外発光ダイオード９から照射された近赤外光が、まずコンデンサレンズ１０により集光される。集光された近赤外光はダイクロイックミラー１１を透過し、リレーレンズ１２、１４を介して、穴開きミラー１５により光軸Ｌ４方向へ反射される。反射された照明光は、対物レンズ１６に対向した被検眼Ｅの眼底に照射される。眼底からの反射光は、対物レンズ１６および穴開きミラー１５の中央部の穴を通過し、フォーカスレンズ１７、結像レンズ１８を介して撮影手段１９に結像される。結像された眼底像は、撮像素子によって光電変換された後、不図示の演算処理回路にてＡ／Ｄ変換され、同じく不図示の表示装置に表示される。

一方、眼底撮影時には、キセノン管６から照射されたストロボ光が、まずコンデンサレンズ７により集光され、次にＵＶ−ＩＲカットフィルター８により例えば３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長域の光のみが透過される。すなわちＵＶ−ＩＲカットフィルター８により、可視光が選択される。ＵＶ−ＩＲカットフィルター８を透過した光は、ダイクロイックミラー１１により光軸Ｌ３方向へ反射され、リレーレンズ１２、１４を介して、穴開きミラー１５により光軸Ｌ４方向へ再び反射される。反射された照明光は、対物レンズ１６に対向した被検眼Ｅの眼底に照射される。すなわち、ダイクロイックミラー１１，リレーレンズ１２，１４，穴開きミラー１５および対物レンズ１６は、減衰手段により減衰された照明光を眼底に導く照明光学系の一例に相当する。

そして、眼底からの反射光は、対物レンズ１６および穴開きミラー１５の中央部の穴を通過し、フォーカスレンズ１７、結像レンズ１８を介して撮影手段１９に結像される。すなわち、対物レンズ１６，穴開きミラー１５，フォーカスレンズ１７および結像レンズ１８は眼底からの反射光を、眼底を撮影する撮影部に導く撮影光学系の一例に相当する。結像された眼底像は、撮像素子によって光電変換された後、前記の演算処理回路にて同様にＡ／Ｄ変換され、同じく不図示の記録媒体に記録される。すなわち、撮影手段１９は眼底を撮影する撮像部の一例に相当する。

なお、眼底観察照明光として近赤外光を使用することにより、被検者の縮瞳が抑えられるため、散瞳薬を投与しなくても眼底撮影が可能となる。

上述のように本実施例によれば、照明光束のうち眼底撮影に不必要な波長域の光（例えば、紫外光，遠赤外光）を金属材料で構成された第１の筐体Ｃ１内にて選択的に減衰させ、眼底撮影に必要な光を第２の筐体Ｃ２に入射させる。

すなわち、撮影用光源であるキセノン管６から照射された照明光束は、第１の筐体Ｃ１内に配置された、図４（ａ）に示す光学特性を有するＵＶ−ＩＲカットフィルター８を通すことにより、熱線（遠赤外線）および紫外線が減衰され、第２の筐体Ｃ２内へ導かれるよう構成されている。

従って、紫外光および遠赤外光によりプラスチックが紫外線劣化や熱変形することを防止することができるため、金属材料よりも軽いプラスチック材料で構成された筐体を用いることができる。そして、プラスチック材料で作られた筐体Ｃ２を用いることができるため、ヘッドユニット１の軽量化、すなわち眼科装置の軽量化を図ることができる。

また、金属材料で作られた第１の筐体Ｃ１の上部にプラスチック材料で作られた第２の筐体Ｃ２が設けられているため、ヘッドユニット１の低重心化が図られ、検者がヘッドユニット１を移動操作する際の安定性向上に繋がる。

さらに、ヘッドユニット１の軽量化に伴い、ベースユニット２の強度も軽減することができるため、ベースユニット２の小型化等により眼科装置全体の小型軽量化が可能となる。

また、プラスチック材料は金属材料に比べて成形容易な材料であるため、筐体形状の設計自由度が向上する。
さらに、プラスチック材料は金属材料と比較して材料費が安価であるため、より低価格な装置の提供が可能となる。

なお、本実施例では熱線および紫外線を照明光束から除去する手段として、ＵＶ−ＩＲカットフィルター８を使用しているが、照明光束の波長分離手段をこれに限定するものではない。この他にもＵＶカットフィルター、ＩＲカットフィルター、コールドミラー（コールドフィルター）、ホットミラー（フィルター）、ダイクロイックミラー（フィルター）などの光学部材を単独あるいは組み合わせて使用することでも、同様の波長分離は可能である。

例えば、ＵＶ−ＩＲカットフィルター８に代えてＵＶカットフィルターとＩＲカットフィルターとを光軸上に並べて用いることとしてもよい。また、ＵＶ−ＩＲカットフィルター８に代えてＵＶカットフィルターを用いるとともに、ダイクロイックミラー１１に代えてコールドミラーを用いることとしてもよい。さらに、ＵＶ−ＩＲカットフィルター８を用いずに、キセノン管６からの光のうちホットミラーを透過する光を第２の筐体へ導くこととしてもよい。

（その他）
金属材料で構成された第１の筐体Ｃ１内の温度を考慮してキセノン管６の発光を制御することとしてもよい。例えば、キセノン管６が発光する光量を所定時間毎に積分回路等で積算して求める。すなわち、積分回路は光源から射出される照明光を積分する。そして、図示しないＣＰＵ等の処理装置が、所定時間内において積算された光量からキセノン管６の発熱量を求める。すなわち、処理装置は、所定時間内における積分値に基づいて光源の発熱量を決定する熱量決定部の一例として機能する。

なお、発熱量を求める方法の一例として、処理装置は、積算した光量と熱量とが対応付けられたテーブル等を用いて発熱量を求める。処理回路は、発熱量に応じてキセノン管６の光量を制御する。例えば、処理装置は、予め定められた閾値と発熱量とを比較して閾値を超えている場合にはキセノン管６の発光量を低減させる。

また、処理装置は、キセノン管６の発光量を低減させる代わりにキセノン管６の発光を停止することとしてもよい。すなわち、処理装置は、熱量決定部にて決定された熱量が予め定められた閾値より大きいか否かを判断する判断部の一例として機能する。さらに処理装置は、判断部よって熱量が閾値よりも大きいと判断された場合、光源から射出される照明光の光量を減じる制御部の一例として機能する。

なお、積分回路は、キセノン管６の被検眼と逆側の光軸上に設けられたフォトダイオードからの電流をコンデンサに蓄積することで、キセノン管６の発光する光量を積分することができる。

このようにすれば、金属材料で構成された第１の筐体Ｃ１内の温度が上昇し過ぎることがなく、金属材料の近傍に存在する金属材料よりも融点の低いプラスチック材料等への影響を軽減することができる。

１ヘッドユニット
２ベースユニット
３可動ステージ
４操作捍
５外装カバー
６キセノン管
７コンデンサレンズ
８ＵＶ−ＩＲカットフィルター
９赤外発光ダイオード
１０コンデンサレンズ
１１ダイクロイックミラー
１２リレーレンズ
１３スプリットユニット
１４リレーレンズ
１５穴開きミラー
１６対物レンズ
１７フォーカスレンズ
１８結像レンズ
１９撮影手段
Ａ穴部
Ｃ１第１の筐体
Ｃ２第２の筐体
Ｅ被検眼

Claims

被検眼の眼底を照明すべく紫外光および遠赤外光の少なくとも一方を含む照明光を射出する光源と、
前記照明光に含まれる紫外光および遠赤外光の少なくとも一方を減衰させる減衰手段と、
前記減衰手段により減衰された照明光を前記眼底に導く照明光学系と、
前記眼底からの反射光を、前記眼底を撮影する撮影部に導く撮影光学系と、
少なくとも前記光源と前記減衰手段とを有する、金属材料で構成された第１の筐体と、
少なくとも前記照明光学系の一部または前記撮影光学系の一部を有する、前記金属材料より軽量な材料で構成された第２の筐体と、をそなえたことを特徴とする眼科装置。
前記第２の筐体は、前記第１の筐体の上部に設けられたことを特徴とする請求項１記載の眼科装置。
前記減衰手段は、前記照明光に含まれる紫外光および遠赤外光の少なくとも一方を減衰させる帯域フィルターであることを特徴とする請求項１又は２に記載の眼科装置。
前記照明光を集光するレンズを更に備え、
前記レンズで集光された照明光が前記帯域フィルターに入射することを特徴とする請求項３記載の眼科装置。
前記第２の筐体はプラスチック材料により構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の眼科装置。
前記光源から射出される照明光を積分する積分回路と、
所定時間内における積分値に基づいて前記光源の発熱量を決定する熱量決定部と、
前記熱量決定部にて決定された熱量が予め定められた閾値より大きいか否かを判断する判断部と、
前記判断部よって前記熱量が前記閾値よりも大きいと判断された場合、前記光源から射出される照明光の光量を減じる制御部と、をそなえたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の眼科装置。