JP7233671B2 - 眼科装置 - Google Patents

Description

本発明は、光干渉により被検眼を検査する眼科装置に関するものである。

近年では、フーリエドメイン方式の光干渉を用いた眼科装置、具体的には、波長が一定の周期で掃引する波長掃引光源を用いて、波長掃引光源の光から分かれた参照光と被検眼を経由した測定光との干渉光を検出し、検出した干渉信号をフーリエ変換することによって、被検眼の軸方向の寸法（眼軸長、前房深度等）を算出したり、被検眼の断層画像を取得したりする眼科装置がある。

このような眼科装置において、干渉光の感度を向上させるための１つの手段として、測定光の光量の増加がある。しかし、被検眼の安全性を確保するために、被検眼に入射可能な測定光の光量には制限がある。

ここで、特許文献１では、参照光の光量を測定し、測定された光量が許容範囲内にあれば測定を実行し、許容範囲外であれば測定光を減光する装置が開示されている。

特開２０１１－２７７１５号公報

しかしながら、光量を監視して単純に測定光を減光するだけでは、被検眼の安全性が確保された測定光量に抑えるのみで、より大きな測定光量を実現することができないという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、被検眼の安全性を確保しつつ、干渉光の感度の向上が可能となる眼科装置を提供する。

以下、前述の如き課題を解決するためになされた本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組合せで採用可能である。

本発明の第１の態様は、波長が一定の周期で掃引する波長掃引光源の光から分かれた参照光と被検眼を経由した測定光との干渉光を受光素子により検出する眼科装置において、前記波長掃引光源に供給する電流値のオンとオフを周期的に変更し、電流値がオンの時は光量が大きく、電流値がオフの時は光量が小さくなるよう制御される変調手段と、前記波長掃引光源の光量を調整する光量調整手段と、を有し、前記変調手段により、前記干渉光を前記受光素子で検出する取込み期間中は電流値をオンにし、前記干渉光を前記受光素子で検出しない取込み期間外の期間では電流値をオフに切り替え、前記変調手段と前記光量調整手段により被検眼への測定光の入射光量が所定値を超えないように制御する入射光量制御手段を備えることを特徴とする眼科装置。

本態様に従う構造とされた眼科装置においては、変調手段と光量調整手段により被検眼への測定光の入射光量を制御することにより、被検眼の安全性を確保しつつ、干渉光の感度の向上が可能となる。

本発明の第２の態様は、前記第１の態様に係る眼科装置において、前記入射光量制御手段は、前記変調手段による電流値の変更に応じて、前記光量調整手段による前記波長掃引光源の光量の調整を制御する。

本態様に従う構造とされた眼科装置においては、変調手段を設けることにより、光源に供給する電流値を常にオンにして干渉信号を取込み続ける状態と比較して、被検眼に入射する測定光量を瞬間的により大きくすることが可能となる。

本態様に従う構造とされた眼科装置においては、干渉信号を取込む取込み期間中は光源に供給する電流値をオンにし、干渉信号の取込み期間外では電流値をオフにすることにより、被検眼に入射する取込み期間中の測定光の光量をより大きくすることが可能となる。

本発明の第４の態様は、前記第１または第２の態様に係る眼科装置において、被検眼への測定光の入射光量を検出する光検出器を有し、前記光検出器の検出結果に応じて前記入射光量制御手段を制御する。

本態様に従う構造とされた眼科装置においては、被検眼への測定光の入射光量を常に監視することにより、入射光量が所定値を超えた場合に、入射光量の調整を行うことができるため、被検眼への安全性を常に確保できる。

本発明の第５の態様は、前記第１～３のいずれか１つの態様に係る眼科装置において、前記入射光量制御手段は、被検眼に照射される測定光の測定ビーム径を調整するビーム径調整手段をさらに有する。

本態様に従う構造とされた眼科装置においては、測定ビーム径を調整する（ビーム径を太くする）ことで、被検眼に入射する測定光の光量をより大きくすることが可能となる。

本実施例に係る眼科装置の光学系の概略構成図である。 本実施例に係る眼科装置の制御系のブロック図である。 本実施例に係る眼科装置の干渉光の取込み期間と電流値のオン／オフのタイミングを説明するための図である。

[第１の実施形態]
以下、本発明の第１の実施形態に係る眼科装置１について図１を参照しながら説明する。本実施形態では、被検眼１００の眼軸長を測定する眼科装置に適用して説明する。

図１に示すように、本実施例の眼科装置は、被検眼１００を検査するための測定部６０を有している。測定部６０は、被検眼１００から反射される反射光と参照光とを干渉させる干渉光学系（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，３０，３２，３６）と、被検眼１００の前眼部を観察する観察光学系３３と、被検眼１００に対して測定部６０を所定の位置関係にアライメントするためのアライメント光学系（図示省略）を有している。アライメント光学系は、公知の眼科装置に用いられているものを用いることができるため、その詳細な説明は省略する。

干渉光学系（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，３０，３２，３６）は、被検眼１００に測定光を照射すると共に、被検眼１００から反射される反射光（測定光による反射光）と参照光とを合成した干渉光を検出する。干渉光学系は、光源１０と、光源１０からの光を被検眼１００の内部に照射すると共にその反射光を導く測定光学系と、光源１０からの光を参照面に照射すると共にその反射光を導く参照光学系と、測定光学系により導かれた反射光と参照光学系により導かれた参照光とを合成した干渉光を受光する受光素子１４によって構成されている。

光源１０は、波長掃引型（波長走査型）の光源であり、出射される光の波長が所定の周期で変化する。本実施例では、光源１０から出射される光の波長を変化させながら、被検眼１００からの反射光と参照光とを干渉させ、その干渉光を測定する。後述するように、測定した干渉光（干渉信号）をフーリエ変換することで、被検眼１００の各部位（角膜１０２の前後面、水晶体１０４の前後面、網膜１０６の表面）の位置が特定される。なお、光源１０には、例えば、７００ｎｍ～１１００ｎｍの波長の光が出射される光源が用いられている。

測定光学系は、コリメータレンズ１６と、ビームスプリッタ２０と、ビームエキスパンダー２１と、ミラー３０，３２と、光検出器３６によって構成されている。光源１０から出射された光の一部は、コリメータレンズ１６、ビームスプリッタ２０、ビームエキスパンダー２１、ミラー３０，３２を介して被検眼１００に照射される。被検眼１００からの反射光は、ミラー３２，３０、ビームエキスパンダー２１、ビームスプリッタ２０、及びコリメータレンズ１６を介して干渉計１２及び受光素子１４に導かれる。ビームエキスパンダー２１と光検出器３６の機能については、後で詳述する。

参照光学系は、干渉計１２内に配置される参照ミラー（図示省略）によって構成されている。すなわち、光源１０から出射された光は、その一部が分岐され、干渉計１２内に配置される参照ミラーに照射される。参照ミラーに照射された光は、参照ミラーで反射されて参照光が生成される。

干渉計１２は、参照光学系により導かれた光（参照光）と測定光学系により導かれた光（測定光）とを合成して干渉光とする。受光素子１４は、干渉計１２において合成された干渉光を検出する。受光素子１４としては、例えば、フォトダイオードを用いることができる。

なお、コリメータレンズ１６とビームエキスパンダー２１の間には、ビームスプリッタ２０とガラス部材１８が配置されている。光源１０から出射された光の一部は、コリメータレンズ１６を通ってビームスプリッタ２０で反射され、ガラス部材１８に照射される。ガラス部材１８に照射された光は、ガラス部材１８の両端面で反射される。ガラス部材１８の両端面で反射された光は、ビームスプリッタ２０及びコリメータレンズ１６を介して干渉計１２及び受光素子１４に導かれる。ガラス部材１８の長さは既知であり、位置は固定されている。本実施例では、ガラス部材１８の両端面から反射される光と参照光とを合成して干渉光を取得し、得られた各端面の干渉波形のピーク間距離に基づいて、被検眼１００の眼寸法の測定結果が補正されるようになっている。

観察光学系３３は、被検眼１００にミラー３０を介して観察光を照射すると共に、被検眼１００から反射される反射光（すなわち、照射された観察光の反射光）を撮影する。ここで、ミラー３０は、干渉光学系の光源１２からの光を反射する一方で、観察光学系３３の光源からの光を透過する。このため、本実施例の眼科装置では、干渉光学系による測定と、観察光学系３３による前眼部の観察を同時に行うことができる。なお、観察光学系３３には、公知の眼科装置に用いられているものを用いることができるため、その詳細な構成については説明を省略する。

ここで、測定光学系に備えられるビームエキスパンダー２１と光検出器３６の機能について説明する。ビームエキスパンダー２１は、光源１０側に配置される凸レンズ２２と、被検眼１００側に配置される凸レンズ２４と、凸レンズ２４に対して凸レンズ２２を光軸方向（ｚ軸方向）に進退動させる駆動機構２６を備えている。凸レンズ２２と凸レンズ２４は、光軸上に配置され、入射する平行光の焦点の位置を変化させる。すなわち、駆動機構２６が凸レンズ２４を光軸方向に駆動することで、被検眼１００に照射される光の焦点の位置が被検眼１００の深さ方向に変化する。具体的には、凸レンズ２４から照射される光が平行光となるように凸レンズ２２と凸レンズ２４との間隔を調整した状態から、凸レンズ２２を凸レンズ２４から離れる方向に移動させると、凸レンズ２４から照射される光は収束光となり、凸レンズ２２を凸レンズ２４に近づく方向に移動させると、凸レンズ２４から照射される光は発散光となる。これによって、被検眼１００に照射される光の焦点の位置を被検眼１００の各部位（角膜１０２の前面、水晶体の前面、網膜１０６の表面）に一致させることで、これらの面から反射される光の強度を強くでき、これらの面の位置を精度よく検出することができる。

また、凸レンズ２４は、光軸に対して直交する平面（ｘｙ平面）内で２次元的に移動可能となっている。すなわち、駆動機構２６は、凸レンズ２２に対して凸レンズ２４を、光軸に対して直交する平面（ｘｙ平面）内で２次元的に駆動する。これによって、光源１０からの光の被検眼１００への入射位置（照射位置）が、被検眼１００に対して２次元的に変化する。より詳細には、凸レンズ２４を凸レンズ２２に対してｙ方向に移動させると、入射位置もｙ方向に変化する。また、凸レンズ２４を凸レンズ２２に対してｘ方向に移動させると、入射位置もｘ方向に変化する。したがって、凸レンズ２４を凸レンズ２２に対してｘ方向及び／又はｙ方向に移動させることで、入射位置がｘｙ平面内で変化する。このため、駆動機構２６で凸レンズ２４を駆動することで、被検眼１００の表面に設定された設定領域を２次元的に光を走査することができる。

なお、干渉光学系から被検眼１００に照射される測定光の光量は、光検出器３６によって検出されるようになっている。すなわち、光源１０から出射されミラー３２に入射する光は、その一部がミラー３２で反射されて被検眼１００に照射され、その一部はミラー３２を透過して光検出器３６で検出される。光検出器３６で検出された光量は、被検眼１００に照射される光の光量の管理に用いられる。これによって、被検眼１００に照射される測定光の光量を監視することが可能となる。

次に、本実施例の眼科装置の制御系の構成を説明する。図２に示すように、眼科装置は演算装置５０によって制御される。演算装置５０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータ（マイクロプロセッサ）によって構成されている。演算装置５０には、光源１０と、モニタ４４と、メモリ４６と、受光素子１４と、光検出器３６と、観察光学系３３と、アライメント機構３４、駆動機構２６が接続されている。演算装置５０には、光源１０が接続され、光源１０の掃引波長の周期に応じて、光源１０へ供給する電流値のオン／オフを周期的に切り替える。さらに、演算装置５０には、光検出器３６が接続され、光検出器３６で検出された光の光強度に応じた検出信号が入力する。演算装置５０には、メモリ４６が接続され、光検出器３６から入力された検出信号に基づき算出された測定光の光量と、メモリ４６に予め記憶された規格値とが比較され、演算装置５０は、その結果に応じて光源１０へ供給する電流値を変更する。また、演算装置５０は、アライメント機構３４を制御することで測定部６０の位置調整を行い、駆動機構２６を制御することでビームエキスパンダー２１を駆動する。

また、演算装置５０は、観察光学系３３を制御して観察光学系３３で撮像される前眼部像をモニタ４４に表示する。また、演算装置５０には、受光素子１４が接続され、受光素子１４で検出される干渉光の強度に応じた干渉信号が入力する。演算装置５０は、受光素子１４からの干渉信号をフーリエ変換することによって、被検眼１００の各部位（角膜１０２の前後面、水晶体１０４の前後面、網膜１０６の表面）の位置を特定し、被検眼１００の眼寸法（例えば、眼軸長、前房深度等）を算出する。

次に、本実施例の眼科装置を用いて、被検眼１００の眼軸長を測定する際の手順を説明する。検査者が図示しないスイッチ（測定開始を入力するスイッチ）を操作すると、演算装置５０は、アライメント機構３４を制御して、被検眼１００に対して測定部６０の位置合わせを行う。すなわち、演算装置５０は、アライメント機構３４によって、被検眼１００の角膜１０２の頂点の位置を検出すると共に、角膜１０２の頂点を測定部６０の光軸上に位置決めする。これによって、被検眼１００に対する測定部６０のｘｙ方向（縦横方向）の位置とｚ方向（進退動する方向）の位置が調整される。測定部６０が位置決めされると、観察光学系３３で撮像される前眼部像の中心に角膜１０２の頂点が位置する。また、演算装置５０は、駆動機構２６を駆動してビームエキスパンダー２１を調整する（詳細には、凸レンズ２２が光軸方向に駆動する）。これによって、光源１０から被検眼１００に照射される光の焦点の位置が被検眼１００の所定の位置（例えば、角膜１０２の前面）となる。

次に、位置合せが行われると、演算装置５０は、光源１０から光を出射し、被検眼１００に測定光を照射して、被検眼１００から反射される反射光と参照光とを合成した干渉光を受光素子１４で検出する。ここで、演算装置５０は、光源１０の掃引波長の周期に応じて、光源１０へ供給する電流値のオン／オフを周期的に切り替える変調を実施する。より詳細には、図３に示すように、干渉光を受光素子１４で取込む取込み期間は、光源１０の波長の時間変化が線形に近い期間に設定されており、干渉光の取込み期間中は光源１０に供給する電流値をオンにし、干渉光の取込み期間外では電流値をオフにする。これにより、従来技術の光源に供給する電流値を常にオンにして干渉信号を取り込み続ける状態と比較して、被検眼１００に入射する取込み期間中の測定光の光量をより大きくすることが可能となる。なお、変調における電流値のオフとは、電流値のゼロや電流値を低くすることを意味する。本実施例では、電流値を低くすることを採用しており、これによって、光源１０への負荷を抑えることが可能となる。

演算装置５０は、受光素子１４から入力する干渉信号をフーリエ変換することで、被検眼１００の各部位（角膜１０２の前面及び後面、水晶体１０４の前面及び後面、網膜１０６の表面）から反射された反射光による干渉信号成分を分離する。これにより、演算装置５０は、被検眼１００の各部の位置を特定する。なお、本実施例では、駆動機構２６によりビームエキスパンダー２１を駆動（詳細には、凸レンズ２４を光軸に直交する平面内で駆動）することで、被検眼１００に照射される測定光を走査して複数の入射位置に照射し、複数の干渉信号を取得する。演算装置５０は、各干渉信号に含まれる被検眼１００の各部位（角膜１０２の前面及び後面、水晶体１０４の前面及び後面、網膜１０６の表面）の位置情報の平均値を算出し、被検眼１００の網膜１０６の表面の位置から角膜１０２の前面の位置を減算することにより、被検眼１００の眼軸長を算出する。このように算出された被検眼１００の各部位の位置及び眼軸長は、モニタ４４に表示される。

なお、上記の処理を行うと同時に、光源１０から出射された波長掃引光の一部は、ミラー３２を介して光検出器３６に照射される。光検出器３６は受光した光の光強度に応じた検出信号を出力する。演算装置５０は、光検出器３６から入力された検出信号に基づいて、被検眼１００に照射された光の光量における時間平均値を算出する。算出された時間平均値は、メモリ４６に予め記憶された規格値と比較され、演算装置５０は、入射光量が規格値を超えた場合には、光源１０へ供給する電流値を低くする。これによって、被検眼１００への測定光の入射光量を常に監視することが可能となると共に、入射光量が所定値を超えた場合には、入射光量の調整を行うため、被検眼１００への安全性を常に確保することが可能となる。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

例えば、上述した実施例では、ビームエキスパンダー２１を２つの凸レンズ２２，２４で構成したが、このような構成には限られず、種々の構成（例えば、凹レンズと凸レンズの組合せ、凸レンズと凹レンズの組合せ）を採用することができる。すなわち、凸レンズと凹レンズの組合せ等のように異なる構成を用いても、本実施例と同様の機能（すなわち、焦点位置の調整、入射位置の調整）を果たすことができる。また、上述した実施例では、ビームエキスパンダー２１の凸レンズ２４をｘｙ方向に駆動することで、被検眼１００に照射される測定光の照射位置を変更するようにしたが、被検眼１００に照射される光の照射位置を変更する機構はこのようなものに限られない。例えば、ガルバノミラー等を用いて、被検眼１００に照射される光の照射位置を変更してもよい。

また、上述した実施例では、被検眼の眼寸法（眼軸長）を測定する眼科装置を開示したが、波長掃引光源の光を照射する光干渉を利用した眼科装置であれば適用が可能であり、例えば、被検眼の深さ方向の断層画像（例えば、前眼部の断層画像や眼底の断層画像）を取得する眼科装置に本発明を利用してもよい。

[第１の実施形態の第１変形例]
次に、本発明の第１の実施形態の第１変形例について説明する。第１の実施形態の第１変形例においては、光源１０の掃引波長の周期に応じて、光源１０へ供給する電流値のオン／オフを周期的に切り替える変調の実施と、光検出器３６による被検眼への入射光量の検出に基づく入射光量の調整に加えて、ビーム径の調整に伴う入射光量の制御を行う。よって、本変形例においては、ビーム径調整による入射光量の制御の方法について説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。

第１の実施形態の第１変形例による眼科装置の全体構成は、前述した第１の実施形態と同一のため詳細な説明を省略する。ビーム径調整機構は、駆動機構２６によるビームエキスパンダー２１における凸レンズ２４に対して凸レンズ２２を光軸方向（ｚ軸方向）に進退動させることで、被検眼１００に照射される光のビーム径を変化させることが可能となる。すなわち、ビームエキスパンダー２１における凸レンズ２２の光軸方向の駆動は、焦点位置の調整に加えてビーム径の調整機能も有する。

被検眼１００に対する測定部６０が位置決めされると、演算装置５０は、駆動機構２６を駆動してビームエキスパンダー２１を調整する（詳細には、凸レンズ２２が光軸方向に駆動する）。被検眼１００に照射される光の焦点の位置を決め、その際の被検眼１００の角膜１０２の前面の位置のビーム径の大きさに応じて、光源１０へ供給する電流値を変更する。すなわち、被検眼１００の角膜１０２の前面の位置の測定ビーム径が太くなればなるほど、光源１０へ供給する電流値を高くできる。なお、第１変形例においては、メモリ４６に被検眼１００の角膜１０２の前面の位置のビーム径の大きさに応じた入射光量規格値が予め記憶されており、被検眼１００の角膜１０２の前面の位置のビーム径に基づいて、光源から出射する光量が決定され、光源１０へ供給する電流値が調整される。これによって、測定ビーム径を調整することで、被検眼に入射する測定光の光量を調整することが可能となる。

焦点位置及びビーム径を決定して、光源１０から出射する光量が決定されると、被検眼１００に測定光を照射して、被検眼１００から反射される反射光と参照光を合成した干渉光を受光素子１４で検出する。なお、前述した第１の実施形態と同様に、光源１０の掃引波長の周期に応じて、光源１０へ供給する電流値のオン／オフを周期的に切り替える変調が実施され、また干渉信号による被検眼の各部位の位置の特定の処理を行うと同時に、光検出器３６による被検眼１００への入射光量の検出に基づく入射光量の調整も実施される。なお、光検出器３６による被検眼１００への入射光量の調整では、被検眼１００の角膜１０２の前面の位置のビーム径の大きさ応じて決められた入射光量規格値と被検眼１００に照射された光の光量における時間平均値とを比較することで、入射光量が調整される。そして、受光素子１４から入力された干渉信号をフーリエ変換することで、被検眼１００の各部位の位置を特定して、眼軸長を算出する。

以上、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０：光源、１２：干渉計、１４：受光素子、１６：コリメータレンズ、１８：ガラス部材、２０：ビームスプリッタ、２１：ビームエキスパンダー、２２，２４：レンズ、２６：駆動機構、３０，３２：ハーフミラー、３３：観察光学系、３６：光検出器

Claims (4)

1. 波長が一定の周期で掃引する波長掃引光源の光から分かれた参照光と被検眼を経由した測定光との干渉光を受光素子により検出する眼科装置において、
   前記波長掃引光源に供給する電流値のオンとオフを周期的に変更し、電流値がオンの時は光量が大きく、電流値がオフの時は光量が小さくなるよう制御される変調手段と、
   前記波長掃引光源の光量を調整する光量調整手段と、を有し、
   前記変調手段により、前記干渉光を前記受光素子で検出する取込み期間中は電流値をオンにし、前記干渉光を前記受光素子で検出しない取込み期間外の期間では電流値をオフに切り替え、
   前記変調手段と前記光量調整手段により被検眼への測定光の入射光量が所定値を超えないように制御する入射光量制御手段を備えることを特徴とする眼科装置。
2. 前記入射光量制御手段は、前記変調手段による電流値の変更に応じて、前記光量調整手段による前記波長掃引光源の光量の調整を制御する請求項１に記載の眼科装置。
3. 被検眼への測定光の入射光量を検出する光検出器を有し、前記光検出器の検出結果に応じて前記入射光量制御手段を制御する請求項１または２に記載の眼科装置。
4. 前記入射光量制御手段は、被検眼に照射される測定光の測定ビーム径を調整するビーム径調整手段をさらに有する請求項１～３のいずれか一項に記載の眼科装置。
   

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