JP2013135964A - 眼科装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 前眼部像を用いてアライメントを行う眼科装置の提供を目的とする。
【解決手段】 被検眼の前眼部の観察光学系の光路において、前記前眼部との共役な位置で前記前眼部像を複数の光束に分割する分割手段と、
前記分割手段で分割された前記前眼部からの光束を結像する結像部を介して前記前眼部像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された前記前眼部像が分離された状態に基づき前記観察光学系の位置を前記被検眼に対して前後に制御する制御手段と、
を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、眼科装置のアライメントに関し、特に前眼部像を用いたアライメントに関するものである。

現在、多波長光波干渉を利用した光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ：以下、これをＯＣＴ装置と記す。）による光断層画像撮像装置は、試料の断層像を高解像度に得ることができる装置であり、眼科用機器として網膜の専門外来では必要不可欠な装置になりつつある。

上記ＯＣＴ装置によると、低コヒーレント光である測定光を、サンプルに照射し、そのサンプルからの後方散乱光を、干渉系または干渉光学系を用いることで高感度に測定することができる。また、ＯＣＴ装置は該測定光を、該サンプル上にスキャンすることで、高解像度の断層像を得ることができる。そのため、被検眼の眼底における網膜の断層像が取得され、網膜の眼科診断等において広く利用されている。

一方、一般的に眼科装置においては、撮像するために装置の検査部（主には測定光学系）を検査すべき被検眼へ精度よくアライメントし、かつ眼底断層像における適正な合焦を行うことが重要である。

特許文献１においては、被検眼角膜にアライメント指標を投影し、その反射光を分割して撮像素子で撮像し、分割されたアライメント指標像の位置から装置と被検眼との相対位置を検出し、位置合わせを行う眼科装置が記載されている。

また特許文献２においては、被検眼の前眼部を撮像し、画像上の２本の走査線と瞳孔縁との交点を求め、それから光路と瞳孔のずれ即ちアライメントずれを演算することにより、装置と被検眼との光軸に垂直な面内での相対位置を検出し、位置合わせを行う眼底検眼装置が記載されている。

また特許文献３においては、照明光路と観察撮影光路を分離する穴あきミラーと対物レンズとの間に挿脱可能に配置された前眼部観察用光学系中に、被検眼前眼部像を分割するイメージスプリットが配置されており、検者は、モニタに映し出されたイメージスプリットされた前眼部像を観察することにより装置と被検眼と位置合わせを行う。眼底撮影の際には、光路から離脱させ、別途設けられたアライメント指標像を観察しながらアライメントを行い、被検眼と装置が所定位置となったら、撮影を行う眼科装置が記載でれている。

特開２０１０−１６２４２４号公報 特開２００１−３２７４７１号公報 特開平１０−１９２２４４号公報

特許文献１では、被検眼角膜にアライメント指標を投影する手段を必要とする。また、被検眼によっては、角膜に対して瞳孔が偏心している場合も少なくなく、角膜に投影されたアライメント指標像を基に位置合わせを行うと、装置光軸と被検眼瞳孔が一致せず、被検眼の瞳孔径が小さい場合には、測定光束が瞳孔によってけられてしまう恐れがある。

また特許文献２においては、装置光軸に垂直な面内での被検眼瞳孔の位置ずれを検出することはできるが、装置と被検眼との光軸方向の距離、つまり作動距離を検出することができない。そのため、別途、作動距離を検出するための手段が必要となる。

また特許文献３においては、眼底撮影する際には、被検眼の前眼部を観察することができないため、観察される眼底像の周辺部に被検眼からの不要な反射光が入っていないことを確認しながら撮影しなければならず、操作者の熟練を要する。または、眼底観察時、被検眼角膜にアライメント指標を投影し、眼底像とともに観察しながら位置合わせを行う方法も一般に知られている。このような装置でも、眼底撮影時に被検眼瞳孔と撮影光軸がどの程度ずれているかの確認ができない。

さらには、被検眼角膜にアライメント指標を投影し、その反射光を検出する場合、装置と被検眼との位置関係が大きくずれると、角膜反射光を検出できなくなってしまう。

本発明は、上記課題に鑑み、前眼部像を用いてアライメントを行う眼科装置の提供を目的とする。

被検眼の前眼部の観察光学系の光路において、前記前眼部との共役な位置で前記前眼部像を複数の光束に分割する分割手段と、
前記分割手段で分割された前記前眼部からの光束を結像する結像部を介して前記前眼部像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された前記前眼部像が分離された状態に基づき前記観察光学系の位置を前記被検眼に対して前後に制御する制御手段と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、前眼部像を用いてアライメントを行う眼科装置の提供することができる。

本発明の実施例１のＯＣＴ装置の断層像の取得について示す図である。 被検眼をｘ方向にスキャンしている様子を示した図である。 モニタに表示された前眼画像、眼底２次元像、Ｂスキャン像を示した図である。 イメージスプリットプリズムを有するプリズム付レンズについて示す図である。 （ａ）〜（ｄ）ＣＣＤに撮像された前眼部像を示した図である。

以下、本発明の最良の実施形態について説明する。

実施例１では、本発明を適用した眼科装置の例として、光断層画像撮像装置（ＯＣＴ装置）に適用した例について、図１を用いて説明する。

（装置の概略構成）
本実施例における眼科装置の概略構成について図１を用いて説明する。
図１は、眼科装置の側面図であり、９００は前眼画像、眼底の２次元像および断層画像を撮像するための測定光学系である光学ヘッドである。以下の駆動の制御は不図示のＣＰＵを有する制御手段としての制御部１０００に従い制御される。

（測定光学系および分光器の構成）
本実施例の測定光学系および分光器の構成について図１を用いて説明する。
まず、光学ヘッド９００部の内部について説明する。被検眼１００に対向して対物レンズ１０１−８が設置され、その光軸上で第一の光路分離手段としての第１ダイクロイックミラー１０２および第二の光路分離手段としての第２ダイクロイックミラー１０３である。

光干渉断層撮像部の光学系の測定光路としてのＬ１、眼底観察と固視灯用の光路としてのＬ２および前眼の観察光学系の光路としてのＬ３とに波長帯域ごとに第１ダイクロイックミラー１０２および第２ダイクロイックミラー１０３で分離される。

光路Ｌ２はさらに第三の光路分離手段としての第３ダイクロイックミラー１０４によって眼底観察用のＣＣＤ１０５および固視灯１０６への光路へと上記と同じく波長帯域ごとに分岐される。ここで１０１−２，１０７，１０８はレンズであり、１０７は固視灯および眼底観察用の合焦調整のため不図示のモータは制御部１０００の指令で駆動される。ＣＣＤ１０５は不図示の眼底観察用照明光の波長、具体的には７８０ｎｍ付近に感度を持つものである。一方固視灯１０８は可視光を発生して被検者の固視を促すものである。

光路Ｌ３において１０９はレンズ、１１０は被検眼１００の前眼部と共役な位置で前眼部像の光束を複数に分割するイメージスプリットプリズムを有する分割手段としてのプリズム付レンズである。ここで、プリズム付レンズは被検側からの第１面にイメージスプリットプリズム機能があり、第２面にレンズ機能を有する。１１１は光学像をリレーするリレー光学系としてのレンズである。１１２は、結像部としてのレンズ１１１で結像された前記前眼部像を撮像する前眼観察用の赤外線ＣＣＤである。この撮像手段としてのＣＣＤ１１２は不図示の前眼観察用照明光の波長、具体的には９７０ｎｍ付近に感度を持つものである。

光路Ｌ１は前述の通りＯＣＴ光学系を成しており被検眼１００の眼底の断層画像を撮像するためのものである。より具体的には断層画像を形成するための干渉信号を得るものである。光路Ｌ１には、レンズ１０１−３、ミラー１１３、光を被検眼１００の眼底上で走査するためのＸスキャナ１１４−１、Ｙスキャナ１１４−２が配置されている。さらに、
１１５，１１６はレンズであり、そのうちのレンズ１１５は、光カプラー１１７に接続されているファイバー１１７−２から出射する光源１１８からの光を眼底１００上に合焦調整をするために不図示のモータによって駆動される。この合焦調整によって眼底１００からの光は同時にファイバー１１７−２先端にスポット状に結像されて入射されることとなる。

次に、光源１１８からの光路と参照光学系、分光器の構成について説明する。

１１８は光源、１１９はミラー、１２０は分散補償用ガラス、１１７は前述した光カプラー、１１７−１〜４は光カプラーに接続されて一体化しているシングルモードの光ファイバー、１２１はレンズ、１８０は分光器である。

これらの構成によってマイケルソン干渉系を構成している。光源１１８から出射された光は光ファイバー１１７−１を通じ光カプラー１１７を介して光ファイバー１１７−２側の測定光と光ファイバー１１７−３参照光とに分割される。測定光は前述のＯＣＴ光学系光路を通じ、観察対象である被検眼１００の眼底に照射され、網膜による反射や散乱により同じ光路を通じて光カプラー１１７に到達する。

一方、参照光は光ファイバー１１７−３、レンズ１２１、測定光と参照光の分散を合わせるために挿入された分散補償ガラス１２０を介してミラー１１９に到達し反射される。そして同じ光路を戻り光カプラー１１７に到達する。光カプラー１１７によって、測定光と参照光は合波され干渉光となる。ここで、測定光の光路長と参照光の光路長がほぼ同一となったときに干渉を生じる。ミラー１１９は不図示のモータおよび駆動機構によって制御部１０００の指令で光軸方向に調整可能に保持され、被検眼１００によって変わる測定光の光路長に参照光の光路長を合わせることが可能である。干渉光は光ファイバー１１７−４を介して分光器１８０に導かれる。

分光器１８０はレンズ１８１、１８３、回折格子１８２、ラインセンサ１８４から構成される。光ファイバー１１７−４から出射された干渉光はレンズ１８１を介して略平行光となった後、回折格子１８２で分光され、レンズ１８３によってラインセンサ１８４に結像される。

次に、光源１１８の周辺について説明する。光源１１８は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）である。中心波長は８５５ｎｍ、波長バンド幅は約１００ｎｍである。ここで、バンド幅は、得られる断層画像の光軸方向の分解能に影響するため、重要なパラメータである。また、光源の種類は、ここではＳＬＤを選択したが、低コヒーレント光が出射できればよく、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等も用いることができる。中心波長は眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適する。また、中心波長は得られる断層画像の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましい。双方の理由から中心波長を８５５ｎｍとした。

本実施例では干渉計としてマイケルソン干渉計を用いたが、マッハツェンダー干渉計を用いてもよい。測定光と参照光との光量差に応じて光量差が大きい場合にはマッハツェンダー干渉計を、光量差が比較的小さい場合にはマイケルソン干渉計を用いることが望ましい。

（断層画像の撮像方法）
光断層画像撮像装置を用いた断層画像の撮像方法について説明する。光断層画像撮像装置はＸスキャナ１１４−１、Ｙスキャナ１１４−２を制御することで、被検眼１００の眼底における所望部位の断層画像を撮像することができる。

図２は、被検眼１００に測定光２０１を照射し、眼底２０２をｘ方向にスキャンを行っている様子を示している。眼底２０２におけるｘ方向の撮像範囲から所定の撮像本数の情報をラインセンサ１８４で撮像する。ｘ方向のある位置で得られるラインセンサ１８４上の輝度分布をＦＦＴし、ＦＦＴで得られた線状の輝度分布をモニタに示すために濃度あるいはカラー情報に変換したものをＡスキャン画像と呼ぶ。この複数のＡスキャン画像を並べた２次元の画像をＢスキャン画像と呼ぶ。１つのＢスキャン画像を構築するための複数のＡスキャン画像を撮像した後、ｙ方向のスキャン位置を移動させて再びｘ方向のスキャンを行うことにより、複数のＢスキャン画像を得る。

複数のＢスキャン画像、あるいは複数のＢスキャン画像から構築した３次元断層画像をモニタに表示することで検者が被検眼の診断に用いることができる。

図３は、モニタ２００に表示された前眼画像２１０、眼底２次元像２１１および断層画像であるＢスキャン像２１２である。前眼画像２１０はＣＣＤ１１２の出力から処理され表示された画像であり、眼底２次元像２１１はＣＣＤ１０５の出力から処理され表示された画像であり、Ｂスキャン像２１２はラインセンサ１８４の出力から前述の処理をされ構築されたものである。

（前眼画像によるアライメント検知方法）
図４は、被検眼１００の前眼部と共役な位置に光束を分割するイメージスプリットプリズムを有するプリズム付レンズ１１０の詳細図である。プリズム付レンズ１１０には、フレネルプリズム１１０−１、１１０−２が被検眼１００の前眼部と共役な位置に設けられている。また、フレネルプリズム１１０−１，１１０−２の反対面は球面であり、被検眼１００の前眼部に対し、フィールドレンズの役目を果している。このため、背後に配置されたレンズ１１１を小型化することが可能である。

本光断層画像撮像装置と被検眼１００との位置関係、つまりアライメント位置が理想位置にある場合、被検眼１００の前眼部からの光束は、プリズム付レンズ１１０のフレネルプリズム１１０−１、１１０−２上に一度結像し、プリズム効果により、イメージスプリットされるが、ＣＣＤ１１２の撮像面もフレネルプリズム１１０−１、１１０−２と共役なため、図５（ａ）に示したような前眼画像がＣＣＤ１１２により撮像される。アライメント位置がＸＹＺ方向すべて理想位置にない場合には、図５（ｂ）に示したような前眼画像となる。また、アライメント位置がＸＹ方向が理想位置にあり、Ｚ方向が遠い場合は図５（ｃ）、Ｚ方向が近い場合は図５（ｄ）に示した前眼画像となる。

このように、前眼観察用の光路Ｌ３の被検眼１００の前眼部と略共役な位置に、プリズム付レンズ１１０を設け、ＣＣＤ１１２により撮像された前眼画像から不図示の画像処理手段としての画像処理部２０００により被検眼１００の瞳孔位置を検出し、光断層画像撮像装置と被検眼１００とのアライメント位置関係を知ることができる。

画像処理部２０００は、前眼部の画像から瞳孔領域を抽出し、瞳孔像の重心位置をＣＣＤ１１２の撮像面上の位置として定量化する。制御部１０００は、瞳孔像の重心位置がをＣＣＤ１１２の撮像面上の中心に位置するように画像処理部２０００の出力に基づき光学ヘッド９００を不図示のＸＹＺステージで左右方向に駆動する。

また、画像処理部２０００は、前眼部の画像から瞳孔領域を抽出し、瞳孔像の分割の状態を定量化する。このような方法として、撮像された前眼部像を２値化し、２値化された画像から像構造が分割された位置としての直線成分を画像処理部２０００は抽出する。そして、直線成分から等距離離れた位置の分離された瞳孔像の端部の位置をそれぞれ抽出する。

瞳孔像の端部の位置のずれの程度を定量化して画像処理部２０００は制御部１０００に出力する。

ここで、制御部１０００は前眼部像が分離された状態に基づき光学ヘッド９００の位置を前後に制御する。すなわち、制御部１０００は、画像処理部２０００の出力に基づき被検眼１００の瞳孔位置が理想位置となるように、光学ヘッド９００を不図示のＸＹＺステージで前後方向に不図示の駆動部のモータを駆動制御する。また、断層画像撮影中においても、常に被検眼１００の前眼部を監視することができる。

ここで、ＯＣＴを実施例として記載したが光路Ｌ１を被検眼の眼底からの戻り光を撮像する眼底撮像部としての眼底カメラの光学系に置き換えれば眼底カメラにも適用できる。また、同様に、眼圧計、角膜形状測定装置、視力形等の眼科装置に組み込み事も当業者ならば容易である。

以上説明したように、本実施例の光断層画像撮像装置においては、アライメント用指標が不要、常時被検眼瞳孔と装置の位置関係が判り、小瞳孔の被検眼においても瞳孔による測定光のケラレが軽減されるため、得られるＯＣＴ像の画質劣化も軽減され、また、被検眼角膜の反射光を検出する必要がないため、装置と被検眼瞳孔との相対位置の検出範囲が広いＯＣＴ画像を提供することができる。

Claims (12)

1. 被検眼の前眼部の観察光学系の光路において、前記前眼部との共役な位置で前記前眼部像を複数の光束に分割する分割手段と、
   前記分割手段で分割された前記前眼部からの光束を結像する結像部を介して前記前眼部像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段で撮像された前記前眼部像が分離された状態に基づき前記観察光学系の位置を前記被検眼に対して前後に制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする眼科装置。
2. 前記分割手段は、第１面にイメージスプリットプリズム機能があり、第２面にレンズ機能があることを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
3. 前記分割手段で分割された光束をリレーするリレー光学系を更に備え、前記リレー光学系の結像を前記撮像手段で撮像することを特徴とする請求項１又は２に記載の眼科装置。
4. 前記制御手段は、前眼部に対する観察光学系の位置をさらに左右の少なくともいずれか一つの方向に制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の眼科装置。
5. 前記制御手段は、前記前眼部像の前記撮像手段に対する位置に基づき前記観察光学系の位置を左右に制御することを特徴とする請求項４に記載の眼科装置。
6. 前記撮像で撮像された前眼部の画像を画像処理する画像処理手段を更に備え、前記制御手段は、前記画像処理手段の出力に基づいて前記観察光学系の前記前眼部に対する位置を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の眼科装置。
7. 前記画像処理手段は前記前眼部の画像から瞳孔領域を抽出し、瞳孔像の分割の状態を定量化することを特徴とする請求項６に記載の眼科装置。
8. 前記画像処理手段は前記前眼部の画像から瞳孔領域を抽出し、瞳孔像の重心位置を定量化することを特徴とする請求項６又は７のいずれか一項に記載の眼科装置。
9. 測定光路を介した被検眼からの戻り光と参照光を合波して得た干渉光に基づく信号を用いて前記被検眼の眼部の断層画像を撮像する光干渉断層撮像部を更に備え、
   前記測定光路と前記観察光学系の光路とを分離するための光路分離手段と、を備えることを特徴する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の眼科装置。
10. 被検眼の眼底からの戻り光を撮像する眼底撮像部を更に備え、
    前記眼底撮像部の光と前記観察光学系の光路とを分離するための光路分離手段と、を備えることを特徴する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の眼科装置。
11. 前記制御手段は前記観察光学系と前記光干渉断層撮像部を有する光学ヘッドを駆動する駆動部を制御することを特徴する請求項９に記載の眼科装置。
12. 前記制御手段は前記観察光学系と前記眼底撮像部を有する光学ヘッドを駆動する駆動部を制御することを特徴する請求項９に記載の眼科装置。

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