JP2007195726A - 眼底検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 観察用及び分光用の光束の光量を減衰させずに、それぞれの観察及び分光が確実に行える眼底検査装置を提供する。
【解決手段】 眼底１３の観察部位Ａから反射された観察用の第１の光束ａと、観察部位Ａの近傍の分光部位Ｂから反射された第２の光束ｂを、それぞれ別個に取り出すため、それぞれの光束ａ、ｂが減衰しない。また、第１の光束ａと第２の光束ｂとは近軸状態で観察結像光学系６を通過するものでありながら、スリット３５を有する光束分離ミラー９により、スリット３５を通過する第２の光束ｂと、スリット３５以外の部分で反射される第１の光束ａとに分離することができるため、観察用の２次元画像撮影装置１０及び分光用の２次元スペクトル撮影装置１１でそれぞれを受光することができる。各光束ａ、ｂが減衰していないため、２次元画像撮影装置１０及び２次元スペクトル撮影装置１１での検出精度が向上し、確実な検査を行うことができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、眼底検査装置に関するものである。

眼底の検査として、従来より光学系で眼底像を結像し、その眼底像を２次元画像撮影装置で撮影して得られた眼底の画像から病変を検出することが行われているが、最近では、眼底からの反射光を分光して、得られたスペクトルデータを解析することで、より詳しい病変の検出が行われ始めている。分光用の光束は、観察用の光学系の途中からビームスプリッタ等により分岐して得られる。そして、分岐した光束を分光素子により分光して２次元スペクトル撮影装置に結像し、その分光像を解析している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３２３８１５号公報

しかしながら、このような従来の技術にあっては、分光用の光束を、観察用の光束から分岐して得るため、観察用及び分光用のそれぞれの光束が減衰する。従って、観察用及び分光用の２次元撮影装置での検出精度も、その分、低下する問題点があった。

本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、観察用及び分光用の光束の光量を減衰させずに、それぞれの観察及び分光が確実に行える眼底検査装置を提供するものである。

請求項１記載の発明は、被検眼の眼底を照明する照明光学系と、眼底の観察部位から反射された第１の光束により眼底を結像する観察結像光学系と、観察結像光学系で結像された眼底像を撮影する２次元画像撮影装置と、眼底の観察部位の近傍の分光部位から反射され且つ前記観察結像光学を第１の光束と近軸状態で通過した第２の光束を分光してスペクトルを結像する分光結像光学系と、分光結像光学系で結像されたスペクトルを撮影する２次元スペクトル撮影装置と、眼底の観測部位と共役の位置に第２の光束を通過させるスリットを有し且つスリット以外の部分で第１の光束を反射して第２光束から分離させる光束分離ミラーとを備えていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、光束分離ミラーで反射された第１の光束を検出して観察結像光学系の焦点を眼底の観察部位に合わせるオートフォーカス機構を備えていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、オートフォーカス機構が、光束分離ミラーで反射された第１の光束により眼底を再結像する再結像光学系と、再結像光学系で第１の光束の半分を遮光するナイフエッジと、第１の光束の光軸を挟んで近接位置で対向するように設定され且つナイフエッジで遮光されなかった第１の光束を検出する二分割センサーと、二分割センサーの受光量を比較してフォーカス誤差方向を検出して信号を出力する判断部と、判断部からの信号に応じて観察結合光学系の第１の光束を眼底の観察部位へ自動的に焦点位置合わせする焦点位置合わせ機構とから構成されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、２次元画像撮影装置で撮影された画像を画面に表示する表示装置を有し、該画面の画面素子内に二分割センサーが設定されており、該二分割センサーの出力から受光量を比較して判断部よりフォーカス誤差方向に関する信号を出力することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、光束分離ミラーと、分光結像光学系と、２次元スペクトル撮影装置が、一体的に、スリットの長手方向と直交する方向へ走査自在であることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、眼底の観察部位から反射された観察用の第１の光束と、観察部位の近傍の分光部位から反射された第２の光束を、それぞれ別個に取り出すため、それぞれの光束が減衰しない。また、第１の光束と第２の光束とは近軸状態で観察結像光学を通過するものでありながら、スリットを有する光束分離ミラーにより、スリットを通過する第２の光束と、スリット以外の部分で反射される第１の光束とに分離することができるため、観察用及び分光用の２次元撮影装置でそれぞれを受光することができる。各光束が減衰していないため、各２次元撮影装置での検出精度が向上し、確実な検査を行うことができる。

請求項２記載の発明によれば、オートフォーカス機構で観察結像光学系の焦点を眼底の観察部位に合わせるため、眼底の鮮明な観察及び精密な分光を行うことができる。第１の光束も第２の光束も近軸状態で観察結像光学系を通過するため、両方にオートフォーカスがかかる。観察部位と分光部位は異なっているが互いに近傍のため、フォーカス誤差が小さく問題とならない。また、オートフォーカスには、専用の光束を使用するのではなく、光束分離ミラーで反射された観察用の第１の光束自体を使用するため、内部の光学機構が複雑にならずに済む。

請求項３記載の発明によれば、オートフォーカス機構が第１の光束の半分を遮光するナイフエッジ方式を採用しているため、構造が簡単で、フォーカス是正方向の検出が速い。

請求項４記載の発明によれば、２次元画像撮影装置で撮影された画像を表示する表示装置における画面の画面素子内に二分割センサーを設定し、その二分割センサーの出力から受光量を比較してフォーカス是正方向を判断するため、別部品としての二分割センサーが不要となり、部品点数の低減を図ることができる。

請求項５記載の発明によれば、光束分離ミラーと、分光結像光学系と、２次元スペクトル撮影装置を、一体的に、スリットの長手方向と直交する方向へ走査させることができるため、分光部位を変化させて、異なった位置での分光スペクトルテータを取得することができる。

本発明は、観察用及び分光用の光束の光量を減衰させずに、それぞれの観察及び分光が確実に行える眼底検査装置を提供するという目的を、被検眼の眼底を照明する照明光学系と、眼底の観察部位から反射された第１の光束により眼底を結像する観察結像光学系と、観察結像光学系で結像された眼底像を撮影する２次元画像撮影装置と、眼底の観察部位の近傍の分光部位から反射され且つ前記観察結像光学を第１の光束と近軸状態で通過した第２の光束を分光してスペクトルを結像する分光結像光学系と、分光結像光学系で結像されたスペクトルを撮影する２次元スペクトル撮影装置と、眼底の観測部位と共役の位置に第２の光束を通過させるスリットを有し且つスリット以外の部分で第１の光束を反射して第２光束から分離させる光束分離ミラーとを備えたことで、実現した。以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１〜図６は、本発明の一実施例を示す図である。この実施例の眼底検査装置は、ベース部１と、本体部２と、走査部３とから構成されている。本体部２は、移動機構４により、アライアンスのために、ベース部１に対して、前後Ｘ、左右Ｙ、上下Ｚに移動することができる。走査部３は、本体部２に対して前後Ｘに移動することができる。

本体部２の内部には照明光学系５と観察結像光学系６が内蔵され、走査部３の内部には再結像光学系７と分光結像光学系８と光束分離ミラー９が内蔵されている。走査部３の上面には２次元画像撮影装置１０と２次元スペクトル撮影装置１１も設置されている。

照明光学系５は、被検眼１２の眼底１３を照明するためのもので、光源１４と、コンデンサーレンズ１６、コリメータレンズ１７、フィルター１８、イルミネータレンズ１９、リングミラー２０、対物レンズ２１とから構成されている。光源１４はハロゲンランプで、予備光源１５も装備されている。フィルター１８は、可視光をカットして、７００ｎｍ〜１０００ｎｍの赤外光を透過するものである。フィルター１８は出し入れ自在で、外して可視光を透過することもできる。可視光を使用する場合は、縮瞳してしまうので、瞳孔を開くための薬物投与が行われる。イルミネータレンズ１９は、後述する焦点位置合わせ機構２２により上下動するようになっている。リングミラー２０からの光は、瞳２３で結像した後に眼底１３を広範囲に照らす。

被検眼１２の瞳２３から内部に入光した赤外光は、眼底１３の観察部位Ａで反射された後、第１の光束ａとなって再度対物レンズ２１を通過し、リングミラー２０の内側を通過して、観察結像光学系６に入る。

観察結像光学系６は、観察用（及び撮像用）の画像を得るためのもので、対物レンズ２１、フォーカスレンズ２４、結像レンズ２５、可動ミラー２６、接眼レンズ２７とから構成される。可動ミラー２６は観察結像光学系６の光軸２８に対して４５°で交差して第１の光束ａを上方へ向けて直角に反射する状態と、光軸２８から外れて真っ直ぐに通過させる２つの状態が得られる。光軸２８から外れる場合は、フィルター１８も外して、照明光学系５の光として可視光を使用した場合で、接眼部２９へ導いて目視で観察する場合である。

フォーカスレンズ２４は焦点位置合わせ機構２２により光軸２８の方向へ移動制御される。焦点位置合わせ機構２２は、具体的には、モータ３０により回転するシャフトネジ３１に、フォーカスレンズ２４を支持するブラケット３２が螺合され、該ブラケット３２に設けられた傾斜面３３には、イルミネータレンズ１９を支持するローラーバー３４が当接している。モータ３４は入力された信号に応じて正転及び逆転方向に回転し、フォーカスレンズ２４を光軸２８に沿ったフォーカス方向に移動させると共に、イルミネータレンズ１９を連動して上下動させる。イルミネータレンズ１９はフォーカスレンズ２４と連動して対物レンズ２１に接近・離反し、フォーカスレンズ２４によるフォーカス調整をしても、照明状態が一定になるように維持される。

観察結像光学系６の可動ミラー２６で直角に反射された第１の光束ａは、本体部２から走査部３へ入り込み、走査部３内で同じく４５°の角度で設置された光束分離ミラー９により後方へ反射される。第１の光束ａは眼底１３における観察部位Ａとの共役位置Ｆでいったん結合し、その後に光束分離ミラー９により後方へ反射される。光束分離ミラー９の共役位置Ｆに相当する部分には左右方向に長いスリット３５が形成されている。

このスリット３５には、眼底１３における観察部位Ａの近傍の分光部位Ｂで反射された第２の光束ｂが、第１の光束ａと近軸状態で観察結像光学系６を通過した後、第１の光束ａと同様に可動ミラー２６により上方へ反射されて通過する。観察部位Ａと分光部位Ｂとは、図３では離れた状態で図示されているが、実際は非常に近接した状態で、殆ど同様の共役位置Ｆを共有する。従って、第２の光束ｂは結合した状態でスリット３５を通過する。

スリット３５を通過した第２の光束ｂは分光結像光学系８に入る。分光結像光学系８は、コリメータレンズ３６と、ミラー３７と、グレーティング３８と、スペクトル結合レンズ３９とから構成されている。従って、スリット３５に対する分光部位Ｂの中の１ラインの像がスリット３５の長手方向と直交する方向に分光される。分光されたスペクトルは２次元スペクトル撮影装置１１に結像して撮影される。２次元スペクトル撮影装置１１で撮影された分光スペクトルを解析することにより、眼底１３の画像から判別できない種々の病変を検出することが可能となる。

一方、光束分離ミラー９で反射された第１の光束ａは、オートフォーカス機構４０の一部を構成する再結像光学系７に入る。再結像光学系７は、コリメータレンズ４１と、ミラー４２と、結像レンズ４３とから構成されている。また、結像レンズ４３の後段には、再結像光学系７での第１の光束ａをその光軸４４から半分に遮光するナイフエッジ４５が設けられている。ナイフエッジ４５で遮光されなかった第１の光束ａは、２次元スペクトル撮影装置１１の撮像素子（ＣＣＤ）４６に結像して、眼底１３の像を撮影することができる。撮像素子４６は赤外光に感度を有するもので、撮影された画像は表示装置４７の画面４８に表示される。

表示装置４７の画面４８には眼底１３の像が表示され、その画面４８の中には、スリット３５が映し出される。このスリット３５は眼底１３の分光部位Ｂに対応しているため、表示装置４７の画面４８中で、どの部分が分光用の第２の光束ｂを取り出している分光部位Ｂであるかどうかをリアルタイムで知ることができる。

観察部位Ａと分光部位Ｂは前述のように実際は非常に近接した位置関係にあるため、画面４８中に現れるスリット３５の内部に、観察部位Ａの中心を現す第１の光束ａの光軸４４が存在する（図６参照）。この光軸４４は、厳密には画面４８に現るスリット３５の中心にはなく、僅かに変位しているが、便宜上スリット３５の中心に図示する。

そして、この画面４８中には、光軸４４の位置を挟んだ状態で対応する一対の二分割センサー４９、５０が設定されている。この二分割センサー４９、５０は、画面４８を構成する素子の領域を選定して電気的にセンサーとしての機能を持たせたもので、画像処理の一種である。

すなわち、図６のように、ナイフエッジ４５で遮光されなかった第１の光束ａの焦点が合っている状態（Ｂ）では、２つの二分割センサー４９、５０における出力（撮像素子４６での受光量）は、どちらも等しく差が生じないが、焦点が合っていない場合には、一方の二分割センサー４９側の出力が他方に比べて大きくなり（Ａ）、また逆の場合は他方の二分割センサー５０側の出力が一方に比べて大きくなる（Ｃ）。

二分割センサー４９、５０の出力の比較は判断部５１においてなされ、焦点が合っていない状態を検出することができると共に、フォーカスをどちら側に是正すれば良いかも同時に検出することができる。判断部５１で光軸４４を挟んだ両側の出力を比較するので、図６における（Ｂ）の両方、（Ａ）、（Ｂ）の出力が低い方も、出力が全くゼロである必要はない。判断部５１からは前述の焦点位置合わせ機構２２に信号が出力され、焦点位置合わせ機構２２は焦点を合わせる方向に観察結像光学系６のフォーカスレンズ２４を移動させる。この実施例では、再結像光学系７と、ナイフエッジ４５と、二分割センサー４９、５０と、判断部５１と、焦点位置合わせ機構２２とからオートフォーカス機構４０が構成される。

この実施例によれば、以上説明したように、眼底１３の観察部位Ａから反射された観察用の第１の光束ａと、観察部位Ａの近傍の分光部位Ｂから反射された第２の光束ｂを、それぞれ別個に取り出すため、それぞれの光束ａ、ｂが減衰しない。また、第１の光束ａと第２の光束ｂとは近軸状態で観察結像光学系６を通過するものでありながら、スリット３５を有する光束分離ミラー９により、スリット３５を通過する第２の光束ｂと、スリット３５以外の部分で反射される第１の光束ａとに分離することができるため、観察用の２次元画像撮影装置１０及び分光用の２次元スペクトル撮影装置１１でそれぞれを受光することができる。各光束ａ、ｂが減衰していないため、２次元画像撮影装置１０及び２次元スペクトル撮影装置１１での検出精度が向上し、確実な検査を行うことができる。

また、オートフォーカス機構４０で観察結像光学系６の焦点を眼底１３の観察部位Ａに合わせるため、眼底１３の鮮明な観察及び精密な分光を行うことができる。第１の光束ａも第２の光束ｂも近軸状態で観察結像光学系６を通過するため、両方にオートフォーカスがかかる。観察部位Ａと分光部位Ｂは異なっているが互いに近傍のため、フォーカス誤差が小さく問題とならない。あた、オートフォーカスは、専用の光束を使用するのではなく、光束分離ミラー９で反射された観察用の第１の光束ａ自体を使用するため、内部の光学機構が複雑にならずに済む。

更に、オートフォーカス機構４０が第１の光束ａの半分を遮光するナイフエッジ方式を採用しているため、構造が簡単で、フォーカス是正方向の検出が速い。

加えて、２次元画像撮影装置１０で撮影された画像を表示する表示装置４７には、その画面４８の画面素子内に二分割センサー４９、５０が設定され、その二分割センサー４９、５０の出力から受光量を比較してフォーカス是正方向を判断するため、別部品としての二分割センサーが不要となり、部品点数の低減を図ることができる。

そして、走査部３全体を前後方向に走査することにより、光束分離ミラー９と、分光結像光学系８と、２次元スペクトル撮影装置１１を、一体的に前後方向（すなわち、スリット３５の長手方向と直交する方向）へ走査させることができるため、分光部位を変化させて、異なった位置での分光スペクトルテータを取得することができる。

以上の実施例では、表示装置４７の画面４８中に二分割センサー４９、５０を設定する例を示したが、通常の半導体位置検出素子（ＰＳＤ）を二分割センサーとして光学系内に組み込んで使用しても良い。

本発明の一実施形態に係る眼底検査装置の内部構造を示した斜視図。 眼底検査装置の内部構造を示す光学図。 第１の光束と第２の光束の光路を示す光学図。 光束分離ミラー周辺の光路を示す光学図。 オートフォーカスの二分割センサーによる検出方法を示す説明図。

符号の説明

５ 照明光学系
６ 観察結像光学系
７ 再結像光学系
８ 分光結像光学系
９ 光束分離ミラー
１０ ２次元画像撮影装置
１１ ２次元スペクトル撮影装置
１２ 被検眼
１３ 眼底
１４ 光源
１８ フィルター
２１ 対物レンズ
２２ 焦点位置合わせ機構
２３ 瞳
２４ フォーカスレンズ
２６ 可動ミラー
３５ スリット
４０ オートフォーカス機構
４５ ナイフエッジ
４７ 表示装置
４８ 画面
４９、５０ 二分割センサー
５１ 判断部
Ａ 観察部位
Ｂ 分光部位
ａ 第１の光束
ｂ 第２の光束
Ｆ 共役位置

Claims (5)

1. 被検眼の眼底を照明する照明光学系と、眼底の観察部位から反射された第１の光束により眼底を結像する観察結像光学系と、観察結像光学系で結像された眼底像を撮影する２次元画像撮影装置と、眼底の観察部位の近傍の分光部位から反射され且つ前記観察結像光学を第１の光束と近軸状態で通過した第２の光束を分光してスペクトルを結像する分光結像光学系と、分光結像光学系で結像されたスペクトルを撮影する２次元スペクトル撮影装置と、眼底の観測部位と共役の位置に第２の光束を通過させるスリットを有し且つスリット以外の部分で第１の光束を反射して第２光束から分離させる光束分離ミラーとを備えていることを特徴とする眼底検査装置。
2. 請求項１記載の眼底検査装置であって、
   光束分離ミラーで反射された第１の光束を検出して観察結像光学系の焦点を眼底の観察部位に合わせるオートフォーカス機構を備えていることを特徴とする眼底検査装置。
3. 請求項２記載の眼底検査装置であって、
   オートフォーカス機構が、光束分離ミラーで反射された第１の光束により眼底を再結像する再結像光学系と、再結像光学系で第１の光束の半分を遮光するナイフエッジと、第１の光束の光軸を挟んで近接位置で対向するように設定され且つナイフエッジで遮光されなかった第１の光束を検出する二分割センサーと、二分割センサーの受光量を比較してフォーカス誤差方向を検出して信号を出力する判断部と、判断部からの信号に応じて観察結合光学系の第１の光束を眼底の観察部位へ自動的に焦点位置合わせする焦点位置合わせ機構とから構成されていることを特徴とする眼底検査装置。
4. 請求項３記載の眼底検査装置であって、
   ２次元画像撮影装置で撮影された画像を画面に表示する表示装置を有し、該画面の画面素子内に二分割センサーが設定されており、該二分割センサーの出力から受光量を比較して判断部よりフォーカス誤差方向に関する信号を出力することを特徴とする眼底検査装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の眼底検査装置であって、
   光束分離ミラーと、分光結像光学系と、２次元スペクトル撮影装置が、一体的に、スリットの長手方向と直交する方向へ走査自在であることを特徴とする眼底検査装置。
   

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