JP2005237901A - 眼科装置 - Google Patents

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純一 秋田
Naoyuki Kondo
直幸 近藤
Toshibumi Sumiya
俊文 角谷
Susumu Oshima
進 大島
Akihiro Fujishiro
章裕 藤城
Toshiaki Mizuno
俊昭 水野
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    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/13Ophthalmic microscopes
    • A61B3/135Slit-lamp microscopes

Abstract

【課題】 簡単な構成で被検眼の観察や測定等に用いられる光束形状を形成することができる眼科装置を提供する。
【解決手段】 被検眼を照明するための照明光を発する光源と、電気的な制御によって光源からの照明光の一部を被検眼に向けて透過または反射させることにより、所望する照明光の形状を被検眼に形成する照明形状形成手段と、被検眼を照明する照明光の形状を選択する選択手段と、選択手段により選択された照明光の形状に基づいて照明形状形成手段を駆動制御する制御手段と、照明形状形成手段により形成された照明光による被検眼からの反射光を用いて被検眼を観察または測定するための光学系を備える。
【選択図】 図2


Description

本発明は、被検眼の観察、測定等に用いられる眼科装置に関する。
従来、細隙灯顕微鏡や角膜形状測定装置等の被検眼を観察、測定する眼科装置が知られている。例えば、細隙灯顕微鏡は、被検眼にスリット光を照射し、このスリット光により光切断された角膜断面を顕微鏡にて観察する(特許文献1参照)。また、角膜形状測定装置においては、眼前に設置された椀状体に設けられたプラチド環により、同心円状の複数のリング像を被検眼の角膜に形成し、角膜に形成されたリング像の反射光を受光して解析することにより、被検者の角膜形状を測定することができる(特許文献2参照)。
特開平5−184543号公報 特開平7−194548号公報
しかしながら、前者の細隙灯顕微鏡ではスリット幅を変更したり、スリットを回転させるための機構が必要となる。また、このような従来の細隙灯顕微鏡ではスリット幅は可変であるが、その形状は固定されている。また、後者の角膜形状装置では、被検眼角膜に形成させるリング像を形成するための大掛かりな機構が必要であり、このような機構を装置に設けることは装置を大型化させる要因ともなっている。
上記従来技術の問題点に鑑み、簡単な構成で被検眼の観察や測定等に用いられる光束形状を形成することができる眼科装置を提供することを技術課題とする。
(1) 被検眼を照明するための照明光を発する光源と、電気的な制御によって前記光源からの照明光の一部を被検眼に向けて透過または反射させることにより、所望する照明光の形状を被検眼に形成する照明形状形成手段と、被検眼を照明する前記照明光の形状を選択する選択手段と、該選択手段により選択された前記照明光の形状に基づいて前記照明形状形成手段を駆動制御する制御手段と、前記照明形状形成手段により形成された照明光の前記被検眼からの反射光を用いて前記被検眼を観察または測定するための光学系を備えることを特徴とする。
(2) (1)の眼科装置において、前記選択手段は前記照明光の形状として被検眼角膜を光切断するためのスリット形状を選択可能であることを特徴とする。
(3) (2)の眼科装置は、該スリット形状の幅またはスリット形状の回転角度を変更するためのスリット形状変更手段を有し、該スリット形状変更手段によりスリット形状の幅またはスリット形状の回転角度が変更された場合、前記制御手段は前記照明形状形成手段における前記照明光の透過または反射状態を変更する制御を行うことにより前記スリット形状の幅またはスリット形状の回転角度を変更することを特徴とする。
(4) (1)の眼科装置において、前記選択手段は前記照明光の形状として被検眼の角膜形状または網膜形状を測定するための形状を選択可能であることを特徴とする。
(5) (1)〜(4)の眼科装置において、前記照明形状形成手段は微小ミラーを多数配置し該微小ミラーの偏向状態によって前記照明光の形状を被検眼に形成するマイクロミラーデバイスであることを特徴とする。
本発明によれば、簡単な構成で被検眼の観察や測定等に用いられる光束形状を形成することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明を適用した第1の実施形態である細隙灯顕微鏡(以下、スリットランプと記す)の外観略図であり、図2は細隙灯顕微鏡の光学系及び制御系を示した構成図である。
図1に示すように、スリットランプ本体1は、下部に基台2を有している。基台2はテーブル3上に取り付けられているとともに、基台2に取り付けられている周知のジョイスティック移動機構により、テーブル3上を水平方向に移動可能となっている。ジョイスティック4を操作することにより、基台2をテーブル3の面上で粗動及び微動させることができる。テーブル3には、被検者(患者)を固定するための顎載せ台、額当て等を備えるヘッドレスト30が取り付けられている。
5は制御ボックスであり、図示なき電源スイッチを備える。また、制御ボックス5には照明光の光量を調節するための調光用ノブ5aが設けられている。
10は被検眼(患者眼)へ照明光を照射するための照明部であり、内部には後述する各種光学部材が備わっている。照明部10は基台2に対して軸Lを中心に回転可能となっており、検者が必要に応じて、照明光の照明角度を任意に変えることができるようになっている。
20は被検眼を観察するための顕微鏡部であり、その内部には後述する観察光学系が配置されている。21は倍率切替ノブであり、このノブを回転させることによって観察倍率を種々変更(6倍、10倍、16倍、25倍、40倍)することができる。なお、顕微鏡部20もまた照明部10と同様に基台2に対して軸Lを中心に回転可能となっており、検者が必要に応じて、顕微鏡部20の観察角度を任意に変えることができるようになっている。
図2において、照明部10内部には白色の可視光を発する照明光源40が備えられ、照明光源40より出射した可視光束は、コンデンサレンズ41を透過した後、マイクロミラーデバイス42にて反射する。マイクロミラーデバイス42は、CMOS半導体上に独立して動く微小ミラーが数十万〜数百万単位で集合したものであり、各微小ミラーは印加する電圧を制御することにより所定方向に各々偏向するようになっている。なお、本実施形態では電圧を印加させて微小ミラーが偏向しているときに、照明光源40からの照明光束を被検眼に向けて導光することができるようになっている。マイクロミラーデバイス42にて反射した可視光束は、投影レンズ43を介してプリズムミラー44で反射され、被検者眼Eを照明する。
なお、眼底を観察する場合には、コンタクトレンズや検眼レンズ等を介して照明、観察を行う。
顕微鏡部20の内部に配置される観察光学系は、左右の観察光路で共用される対物レンズ45と、左右の各光路に配置された変倍レンズ46、結像レンズ47、正立プリズム48、視野絞り49、接眼レンズ50を備える。
60はスリットランプ本体1の駆動制御を行うための制御部であり、制御ボックス5、及びスリット光形成用の各種スイッチ、ダイヤルが用意されたコントロール部61が接続される。コントロール部61は、スリットランプ本体1とは別に用意されても、スリットランプ本体1に取り付けられていてもよい。コントローラ61は、マイクロミラーデバイス42によって形成されるスリット光のスリット幅を調節するためのスリット幅調節スイッチ61a、スリット光の回転角度を変更させるための回転ダイヤル61b、スリット光の形状を種々選択するためのスリット光選択スイッチ61c等を備える。本実施形態ではスリットの形状は、例えば1本のスリット光形状、複数本(本実施形態では3本)からなるスリット光形状、十字型のスリット光形状、スリット無し(全面反射)等が用意されている。また、62は記憶部であり、前述した各スリット形状をマイクロミラーデバイス42にて形成するためのスリット形成用データ等が予め記憶されている。
以上のような構成を持つスリットランプの動作について説明する。
被検者の顔をヘッドレスト30に固定し、位置が決定したら、検者は図示なき照明光源点灯用のスイッチを入れ、被検者眼Eに照明光を当て、眼断面観察、前眼部観察、眼底観察等の観察、検査を行う。眼断面観察を行う場合、検者はスリット光選択スイッチ61cを用いて所望するスリット光の形状を選択する。
スリット光選択スイッチ61cにて所望するスリット光形状を選択すると、制御部60は、選択されたスリット光形状に対応するスリット形成用データを記憶部62から取り出し、このスリット形成用データに基づいてマイクロミラーデバイス42の各微小ミラーの偏向動作を駆動制御する。
図3は制御部60によるマイクロミラーデバイス42の微小ミラーへの制御を示した模式図である。なお、図中の網掛け部分は電圧の印加により偏向した微小ミラー群を示し、網掛けされていない部分は偏向していない微小ミラー群を示している。なお、図3中、微小ミラーは詳細に示していないが、実際はマイクロミラーデバイス42の反射面上に、数十万〜数百万単位で微小ミラーが配置されている。
例えば、スリット光選択スイッチ61cにて1本のスリット光形状を選択した場合、図3(a)に示すように、制御部30は、マイクロミラーデバイス42の反射面に配列する微小ミラーのうち、中央部分に配置されている一部の微小ミラー群42a(図では縦方向の一列)のみを偏向させ、他の微小ミラーは偏向させないように制御する。
このようにマイクロミラーデバイス42の一部の微小ミラーを偏向駆動することにより、マイクロミラーデバイス42を反射して被検眼に向かう光束の断面形状が、縦方向に細長いスリット状に形成されることとなる。検者は照明部10の照明角度を適宜調整し、マイクロミラーデバイス42における偏向された微小ミラーによって形成された(反射された)スリット光を被検眼に対して斜め方向から照明し、このスリット光によって光切断された被検眼の角膜の断面を観察光学系を通して観察する。
また、スリット光の回転角度を変更したい場合には、コントロール部61の回転ダイヤル61bを所望する角度に回転させる。制御部60は回転ダイヤル61bの回転角度に応じて、マイクロミラーデバイス42上の微小ミラーを偏向駆動させる。例えば、スリット光の回転角度を45°傾ける場合には、図3(a)に示す微小ミラーの一列42aによって形成されるスリット光の幅、長さを変えないとともに、そのスリット光が45°傾いた状態となるように、図3(b)に示すマイクロミラーデバイス42に配置される一部の微小ミラー群42bのみを偏向駆動すればよい。なお、スリット幅の調整は、コントロール部のスリット幅調整スイッチ61aを用いて行い、制御部60はスリット幅調整スイッチ61aによって設定されたスリット幅となるように、マイクロミラーデバイス42の微小ミラーを偏向駆動させる。
また、被検眼角膜において広がった病変を一度に観察したい場合には、スリット光選択スイッチ61cを使用して、複数本(本実施形態では3本)のスリット光が得られる状態を選択すればよい。スリット光選択スイッチ61cにて複数のスリット光が選択されると、制御部60は図3(c)に示すように、マイクロミラーデバイス42上の微小ミラーを偏向駆動させ、3列のスリット光が得られるようにする。
さらに、前眼部観察を行いたい場合には、スリット光選択スイッチ61cを使用して、スリット無しの状態を選択する。スリット光選択スイッチ61cにてスリット無しの状態が選択されると、制御部60はマイクロミラーデバイス42上の微小ミラーを全て偏向駆動させて、被検眼に全体に照明光が照射されるようにする。
また、マイクロミラーデバイス42を用いて背景照明とスリット光とを被検眼に対して同時に照明することもできる。例えば、制御部60は1本のスリット光を形成するためにマイクロミラーデバイス42上の微小ミラーを変更駆動させるとともに、背景照明として、スリット光を形成しない他の微小ミラーを微少時間(例えば1ms)単位で、偏向駆動をオン/オフさせる。または、図3(d)に示すように、スリット光を形成しない他の微小ミラーを選択的に偏向駆動させる。このようにマイクロミラーデバイス42を駆動制御することにより、スリット光とスリット光の光量より少ない光量となっている背景照明とを同時に被検眼に照明することができる。また、この他にも形成したスリット光を走査するように(例えば左から右へ、上から下へ走査するように)マイクロミラーデバイス上の微小ミラーを駆動制御することも可能である。このような制御部60によるマイクロミラーデバイス42の駆動制御もまた、スリット光選択スイッチ61cを用いて設定することができる。
このように、本実施形態のスリットランプでは、マイクロミラーデバイス上の微小ミラーを偏向駆動させ、観察目的に応じて所望する照明光の形状を種々変更することができるため、従来のスリットランプに比べ、簡単な構成で種々の観察手法を提供できることとなる。
なお、本実施の形態ではスリット光の形成にマイクロミラーデバイスを用いるものとしているが、これに限るものではなく、液晶空間光変調器(SLM:SPATIAL LIGHT MODULATORS)等、光の反射または透過を制御して、被検眼に所望する光束形状を照射することのできるデバイスであればよい。また、本実施形態では、白色の照明光を被検眼に照明するものとしているが、これに限るものではなく、蛍光観察用に着色光(例えば青色等)を被検眼に照明することもできる。このような場合には、照明光源40とマイクロミラーデバイスとの間に、3色(赤、緑、青)のフィルタを回転可能に配置し、白色の照明光が必要な場合には、フィルタを高速で回転させて3色のフィルタを透過した照明光の合成により白色光を得ておき、着色光が必要な場合には、所望する着色光のみが被検眼に向かって反射するように、高速で回転する3色のフィルタのうち、所望する色を透過するフィルタが照明光を透過させるのに合わせて(同期させて)、マイクロミラーデバイス42の微小ミラーを偏向駆動させるようにすればよい。
図4(a)は、第2の実施形態である被検眼の角膜形状を測定するための角膜形状測定装置の光学系及び制御系を示した概略図である。
被検眼の角膜形状を測定するための光学系は、角膜形状測定用の照明光を発する測定用照明光源100、マイクロミラーデバイス101、レンズ102、ビームスプリッタ103、レンズ104、レンズ105、可視域から赤外域までの波長に感度を持つ撮像素子を有するCCDカメラ106からなる。測定用照明光源100から発せられた照明光束は、マイクロミラーデバイス101の偏向駆動された微小ミラーによって光軸L1上に反射される。マイクロミラーデバイス101の偏向駆動された微小ミラーによって光軸L1上に反射された光束は、レンズ102、ビームスプリッタ103、レンズ104を経て、被検眼の角膜に導かれ、同心円からなる複数のリング形状や格子形状(メッシュ形状)等の角膜形状を測定するために用いることのできる形状を角膜上に形成する。なお、レンズ102及びレンズ104は、マイクロミラーデバイス101にて偏向駆動した微小ミラーによって反射された照明光を被検眼の角膜に導くとともに、角膜にて反射した照明光がレンズ104、ビームスプリッタ103を経てレンズ105に向かうようにレンズ径、屈折力、設置位置等が決められている。角膜上に導かれたマイクロミラーデバイス101の反射光は、角膜にて反射してレンズ104に入射する。レンズ104に入射した角膜からの反射光は、ビームスプリッタ103にて反射され、レンズ105を経てCCDカメラ106にて撮像される。また、107は前眼部を赤外光にて照明するための照明光源である。
110は制御部であり、測定用照明光源100、マイクロミラーデバイス101、角膜形状測定のための各種スイッチが用意されているコントロール部111、画像処理部112、ディスプレイ113等が接続される。コントロール部111は、被検眼の角膜上に形成されるマイクロミラーデバイス101の反射光の形状を種々選択するための選択スイッチ111aや、測定開始スイッチ111b等が用意されている。なお、本実施形態では、角膜上に形成するマイクロミラーデバイス101からの反射光の形状を、リング形状と格子形状の2種類から選択できるようになっている。
以上のような構成を備える角膜形状測定装置について、その動作を説明する。
検者は、コントロール部111の選択スイッチ111aを用いて角膜上に形成するマイクロミラーデバイス101の反射光の形状を選択、決定する。本実施形態では反射光の形状としてリング形状を選択するものとする。反射光の形状の決定後、照明光源107を点灯させて、被検眼をディスプレイ113に表示させるとともに、図示なき既知のアライメント光学系により被検眼と光学系との位置合せを行う。位置合せが完了したら、検者はコントロール部111の測定開始スイッチ111bを押し、被検眼の角膜形状の測定を開始する。
測定開始スイッチ111bが押されると、制御部110は、図4(b)に示すように、マイクロミラーデバイス101の反射面上に設けられている微小ミラーの一部を偏向駆動させて同心円の複数のリング形状が得られるようにする。また同時に、制御部110は測定用照明光源100を所定時間点灯させる。測定用照明光源100から発せられた照明光は、マイクロミラーデバイス101全体を照明する。図4(b)に示す網掛け部分の微小ミラー群によって反射された照明光(反射光)は、光軸L1上を進み、レンズ102、ビームスプリッタ103、レンズ104を介して被検眼角膜に導かれ、被検眼角膜に導かれた反射光は、角膜上にて複数のリング形状を形成する。角膜上に形成されたリング形状の反射光は、レンズ104、ビームスプリッタ103、レンズ105を介してCCDカメラ106に入射し、リング像が撮影される。
CCDカメラ106からの画像信号は、図示なき記憶部となるフレームメモリに格納された後、画像処理部112に出力される。画像処理部112では、撮影されたリング像のエッジ検出を基に、所定の角度(例えば、1度)ステップ毎に角膜中心に対する各エッジ位置を得ることにより角膜曲率分布を解析する。画像処理部112の解析が終了すると、制御部110は測定結果を図示なき記憶部に記憶させるとともに、ディスプレイ113に被検眼の角膜形状をマップ形式にて表示させる。このような被検眼の角膜形状データは、例えばエキシマレーザを用いた角膜矯正手術装置等における角膜矯正用データに用いることができる。
以上の実施形態では、角膜上に形成させる形状をリング形状または格子形状から選択するものとしているが、これに限るものではなく、その他、角膜の形状を測定するための2次元パターンを選択できるようにすることもできる。また、リング形状のリング本数やリング形成間隔、または格子形状の格子形成間隔等を適宜変更するための制御機構を持たせるようにすることもできる。
さらに、一回の測定において、偏向させる微小ミラーの位置を経時的に変えて、被検眼角膜に形成させるリング形状の径を変化させながら、角膜に形成されたリング形状の反射光をCCDカメラ106にて逐次撮像し、各リング像から得られる解析データを蓄積していくことにより、被検眼角膜全体の形状を得ることもできる。従来装置のように、一度に多数のリング形状を角膜に形成する場合、被検眼の角膜の形状によっては、その受光像が大きく変形してしまい、リング像同士が部分的に重なり合うためにリング像のエッジ検出が困難となり精度の高い解析結果が得られないこともある。しかしながら、このように一度にCCDカメラにて受光させるリング像を1つ、或いは少ない本数(リング像同士の重なりが発生しない程度の本数)としておき、角膜に形成させるリングの径を経時的に変化させることによって、所定時間内にCCDカメラに撮像されるリング像の本数を多くする。このような方法を用いることにより、リング像同士の重なりによる解析エラーを起こすことなく、詳細に角膜形状を測定することができる。
また、本実施形態ではマイクロミラーデバイスを用いているが、これに限るものではなく、前述した第1の実施形態のように、液晶空間光変調器(SLM:SPATIAL LIGHT MODULATORS)等、光の反射または透過を制御して、被検眼に所望する光束形状を照射することのできるデバイスであればよい。
また、第2の実施形態では所定の形状を有した光束を角膜に照射するものとしているが、これに限るものではなく、眼底に照射し、眼底の形状(網膜形状)等を測定することもできる。
図5は第3の実施形態として、眼底形状を測定するための眼科装置における光学系及び制御系を示した図である。図中、図4(a)と同符号を付したものは同機能を有するものとし、説明は割愛する。
レンズ200は、マイクロミラーデバイス101とビームスプリッタ103との間に置かれ、マイクロミラーデバイス101に配置された微小ミラーのうち、偏向駆動された微小ミラーによって光軸L2に反射された光束を被検眼眼底に導き、眼底上にマイクロミラーデバイス101の反射面を眼底上に結像させる。なお、レンズ200は被検眼の屈折力に合わせての調整を行うために、図示なきレンズ移動機構により光軸方向に移動可能である。
眼底からの反射光は、ビームスプリッタに向かい、さらに反射された後、レンズ201を経て像共役位置に空中像を結ぶ。空中像を形成した光束は、中心部に小黒点を有する黒点板202を透過した後、レンズ203によってCCDカメラ106に撮像される。黒点板202は、レンズ201を介して被検眼の角膜反射輝点と略共役となる位置に配置され、角膜表面の反射光がノイズ光としてCCDカメラ106に入射するのをカットするようになっている。また、レンズ201はレンズ200に連動して光軸方向に駆動可能となっている。
以上のような構成において、検者はコントロール部111にて眼底上に形成させる形状としてリング形状または格子形状等を選択し、所定のアライメントを行った後、測定開始スイッチを押す。測定開始スイッチが押されると、制御部110は、マイクロミラーデバイス101の反射面上に設けられている微小ミラーの一部を偏向駆動させて選択した反射光の形状が得られるようにする。また同時に、制御部110は測定用照明光源100を所定時間点灯させる。測定用照明光源100から発せられた照明光は、マイクロミラーデバイス101にて偏向駆動した微小ミラー群により反射された照明光(反射光)は、光軸L2上を進み、レンズ200、ビームスプリッタ103を介して被検眼眼底に導かれ、眼底上にマイクロミラーデバイス101の反射面の像を形成する。眼底からの反射光は、ビームスプリッタ103にて反射した後、レンズ201、黒点板202、レンズ203を介した後、CCDカメラ106に受光される。画像処理部112は、CCDカメラ106に受光された画像を基に被検眼の眼底形状(網膜形状)をマップ形式にてディスプレイ113表示させる。
以上のように本実施形態では、被検眼観察や角膜形状、網膜形状を測定するための眼科装置について個々に説明したが、マイクロミラーデバイスや液晶空間光変調器等、光の反射または透過を制御して、被検眼に所望する光束形状を照射することのできるデバイスを共通部品として使用し、被検眼観察や角膜形状、網膜形状を測定するための光学系を組み込むことにより、1台の眼科装置でスリット光による被検眼観察や、角膜形状及び網膜形状を測定することのできる眼科装置を提供することもできる。
本実施形態のスリットランプの外観を示した図である。 本実施形態のスリットランプの光学系及び制御系を示した図である。 マイクロミラーデバイスの制御の一例を示した図である。 本実施形態の角膜形状測定装置の光学系及び制御系を示した図である。 本実施形態の眼底形状を測定する眼科装置の光学系及び制御系を示した図である。
符号の説明
1 スリットランプ本体
10 照明部
20 顕微鏡部
40 照明光源
42 マイクロミラーデバイス
43 投影レンズ
44 プリズムミラー
60 制御部
61 コントロール部


Claims (5)

  1. 被検眼を照明するための照明光を発する光源と、電気的な制御によって前記光源からの照明光の一部を被検眼に向けて透過または反射させることにより、所望する照明光の形状を被検眼に形成する照明形状形成手段と、被検眼を照明する前記照明光の形状を選択する選択手段と、該選択手段により選択された前記照明光の形状に基づいて前記照明形状形成手段を駆動制御する制御手段と、前記照明形状形成手段により形成された照明光の前記被検眼からの反射光を用いて前記被検眼を観察または測定するための光学系と、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、前記選択手段は前記照明光の形状として被検眼角膜を光切断するためのスリット形状を選択可能であることを特徴とする眼科装置。
  3. 請求項2の眼科装置は、該スリット形状の幅またはスリット形状の回転角度を変更するためのスリット形状変更手段を有し、該スリット形状変更手段によりスリット形状の幅またはスリット形状の回転角度が変更された場合、前記制御手段は前記照明形状形成手段における前記照明光の透過または反射状態を変更する制御を行うことにより前記スリット形状の幅またはスリット形状の回転角度を変更することを特徴とする眼科装置。
  4. 請求項1の眼科装置において、前記選択手段は前記照明光の形状として被検眼の角膜形状または網膜形状を測定するための形状を選択可能であることを特徴とする眼科装置。
  5. 請求項1〜請求項4の眼科装置において、前記照明形状形成手段は微小ミラーを多数配置し該微小ミラーの偏向状態によって前記照明光の形状を被検眼に形成するマイクロミラーデバイスであることを特徴とする眼科装置。




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