JP2014188273A - 眼科装置、その制御方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 被検眼の眼底に光束を投光する投光光学系と、眼底からの反射光を撮像素子にて受光する受光光学系と、を有する測定光学系と、撮像素子の出力に基づいて前記被検眼の眼屈折力を得る演算手段と、を有する眼科装置において、測定光学系に、光束の光路における被検眼の眼底共役位置から外れた位置かつ被検眼の瞳孔共役位置から外れた位置に配置されて光束を偏向させる光束偏向部材と、光束偏向部材を測定光学系の光軸中心に回転させる回転手段と、を配し、光束を被検眼に導く際の被検眼の瞳孔での位置が瞳孔の中心に対して偏心した状態を維持するように、光束偏向部材を構成する。
【選択図】 図1
Description
この種の眼科装置においては、被検眼眼底からの反射光の光量を増加させるために、眼底に投影する光束の光源として、輝度の高いLD(Laser Diode)或いは、SLD(Super Luminecent Diode)を使用することが望ましい。
前記眼底からの反射光を撮像素子にて受光する受光光学系と
前記光束の光路に配置されて前記光束を偏向させる光束偏向部材と、
前記光束偏向部材を前記受光光学系の光軸中心に回転させる回転手段と、を有し、
前記光束を前記眼底に投光する際に通過する前記被検眼の瞳孔での位置が前記瞳孔の中心に対して偏心した状態を維持するように、前記光束偏向部材が構成されることを特徴とする。
より詳細には、光束を偏向する光束偏向部材を光束の光路における被検眼の眼底共役位置から外れた位置かつ被検眼の瞳孔共役位置から外れた位置に配置することにより、当該部材を配する際のスペース的な制約を無くすことが可能になる。また、当該部材を光軸中心に回転させることにより受光素子上に形成される像のスペックルノイズを平均化して画像中の光量むらを抑制し、瞳孔中心に対する光束の偏心を維持することにより眼底に至った光束により構成される点光源とその背景の表面状態との関係を変化させることが可能となる。
次に、本発明の眼科装置の一例である眼屈折力測定装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1(b)は、本実施形態に係る眼屈折力測定装置としての眼屈折力計の概略構成図を示している。フレーム102は、ベース100に対して左右方向(以下、X軸方向)に移動可能である。X軸方向の駆動機構は、ベース100上に固定されたX軸駆動モータ103と、モータ出力軸に連結された送りねじ(不図示)と、送りねじ上をX軸方向に移動可能でフレーム102に固定されたナット(不図示)で構成されている。モータ103の回転により、送りねじ、ナットを介してフレーム102がX軸方向に移動する。
測定ユニット110の被検者側端部には、アライメントを行うための光源(不図示)や角膜曲率を測定するための光源ユニット111が設けられている。
測定ユニット110の検者側端部には、被検眼を観察するための表示部材であるLCDモニタ116が設けられており、測定結果等を表示することができる。
図1(a)は測定ユニット110の内部の光学系配置図である。波長880nmの照射光束で被検眼眼底に指標光束を照射するために、眼屈折力測定用光源201から被検眼Eに至る第1の光学系の光路01上には、レンズ202、被検眼Eの瞳孔Epとほぼ共役な絞り203、孔あきミラー204、偏向プリズム230、レンズ205が順次に配列される。更に、被検眼E側から波長880nm未満の赤外および可視光を全反射し、波長880nm以上の光束を一部反射するダイクロイックミラー206が配置されている。
ダイクロイックミラー206の反射方向には、固視標投影光学系と、被検眼の前眼部観察とアライメント検出が共用されるアライメント受光光学系が配置されている。
固視標投影光学系の光路03上には、レンズ211、ダイクロイックミラー212、レンズ213、折り返しミラー214、レンズ215、固視標216、固視標照明用光源217が順次に配列されている。
なお、レンズ215は被検眼Eの視度誘導を行い、雲霧状態を実現するために、固視誘導モータ224により光軸方向に移動できるようになっている。
本実施形態の眼屈折力測定用光源201は、被検眼眼底からの反射光の光量を増加させるために、より高い照射光量を必要とされるために、可干渉性の高いLD(Laser Diode)或いはSLD(SuperLuminecent Diode)が使用される。
図4は撮像素子210で出力される像を、可干渉性の低いLED光源の場合と可干渉性の高い光源の場合とで比較したものである。図4(a)の様にLED光源を使用した場合は所定の像が検出され、精度の良い測定が可能になる。図4(b)の様に可干渉性の高い光源を使用した場合には、眼底面での光散乱の影響を受け、撮像素子210上にスペックルノイズが発生する。スペックルノイズの状態は照射された眼底面の表面状態によって様々に変化する。所定のリング像と、このランダムなスペックルノイズ成分とが重なると、リングの径や形状の検出に大きな誤差を与え、測定精度を著しく低下させる。
ここで測定光学系に配置された偏向プリズム230について説明する。図1(b)中、偏向プリズム230は、投影光学系光路01と受光光学系02との共用光路に配置されており、ガラス等の透光材料からなる楔形状のプリズムである。偏向プリズム230は回転機構225とユニット構成され、光軸を中心として回転可能となっている。回転機構225は、偏向プリズム230を測定光学系の光軸中心に回転させる回転手段として機能する。
ここで、偏向された光束と被検眼の瞳位置との関係について図5を用いて説明する。図5は偏向プリズム230付近の光学原理を説明する図である。図中、右方向が光源201側、左方向が被検眼E側である。瞳孔共役面Spは絞り203とほぼ一致し、眼底共役面Srは孔あきミラー204と対物レンズ205の間の光路中に光源201の一次結像面として形成されている。L0は光学系の光軸、L1は偏向プリズム230を通過して実際に光束がたどる光路の主光線を示している。偏向プリズム230は瞳孔共役面Spと眼底共役面Srとの間に配置され、眼底共役面Sr上での偏向光束L1の主光線高さh1が所定量になるようにプリズム形状が決定される。ここで言う所定量とは被検眼Eの眼底Erにおける光束の所望の微小変位量に一対一で対応し、光学系の倍率換算により適宜決まる量である。
図5(b)は偏向プリズム230を瞳孔共役面Sp上に配置した場合である。この場合においては、眼底共役面Srにおける所定の主光線高さh1が得られるとともに、瞳孔共役面Sp上の光軸を中心として光線を屈折させるために、瞳孔共役面Sp上での偏心は生じず、被検眼Eの瞳孔Ep上で光束がけられることはない。
図5(c)は偏向プリズム230を瞳孔共役面Spと眼底共役面Srとの間に、傾斜を持たせて配置した場合である。この場合においては、偏向プリズム230の両面の光線の屈折効果の関係により、眼底共役面Srにおける所定の主光線高さh1が得られるとともに、被検眼側(左方向)からみた見かけの光路L2が瞳孔共役面Sp上の光軸中心を通過するために、瞳孔共役面Sp上での偏心は生じない。すなわち、被検眼Eの瞳孔Ep上で光束がけられることはない。このとき偏向プリズム230の位置関係は、絞り203や孔あきミラー204から離れた位置にあるために、スペース的自由度が高く、好適に装置構成が可能になる。
図2(a)は、上記特性を実現するための、偏向プリズム230の配置と通過する光線の条件を説明する図である。偏向プリズム230は瞳孔共役面Spと眼底共役面Srとの間にあり、L0は光軸、L1は光束主光線の光路、L2は、図左方向から光路L1を延長した見かけの光束主光線の光路である。光路L1は被検眼に向かって、図中A、B、C、Dの順に通過する。点Aは瞳孔共役面Sp上の光軸上にあり、点Dは眼底共役面Sr上の所定の偏心量hの位置にある。偏向プリズム230には点Bで入射し、その後点Cから射出して眼底共役面Sr上の点Dに向かう。このとき、プリズム射出後の光路L1の傾角および光路L2の傾角が、点Aと点Dとを結ぶ直線の傾角に一致する場合に所望の特性が得られることになる。これらの関係を定式化すれば次のようになる。
d/P=tanα、かつu=α ・・・・・(条件A)
の関係になることである。
光束偏向部材としての偏向プリズム230は、光束の光路における被検眼の眼底共役位置から外れた位置かつ被検眼の瞳孔共役位置から外れた位置に配置される。更に、該偏向プリズム230の形状、屈折率、および配置は上記条件Aを満たすように構成される。すなわち、前提となる瞳孔共役面と眼底共役面との距離、および眼底共役面における光線の所定の偏心量に対して、偏向プリズム230の配置角度、くさび角度、中心厚さ、配置位置、および屈折率が決まる。
なお、本実施形態にて偏向プリズム230とこれを回転させる回転機構225とを、スペックルノイズを抑制する構成として示しているが、耐久性等の観点から当該構成は画像データの取得時に動作することが好ましい。このため、本実施形態では、測定ユニット110に包含されてこれら構成等を制御する不図示の制御手段により、受光光学系に対する画像データ取得の指示が受け付けられたこと等の動作に応じて回転動作の開始が指示され、画像データ取得の終了の指示が受け付けられたことに応じて、回転動作の停止が指示される。
測定光軸は装置構成上の様々な事情により、視軸にたいしてわずかに傾斜を与える場合がある。例えば、レンズ表面反射の戻り光の受光光学系への混入を防止する場合や、眼底上の投光位置を被検眼の視線方向からずらすことにより、被検眼が感じる煩わしさを避ける場合などである。このような場合、上述した第一の実施形態によっても実際に被検眼に導かれる測定光は視軸に対して傾くことから、この視線方向からずらすことと同等の効果が得られる。しかし、けられの抑制、まつげ影響を避ける等の要求により更に視軸に対して傾斜させて測定光を導くことが求められることも考えられる。本実施形態はこのような場合に対応するものである。具体的には、図2(b)に示すように、測定光学系の光軸が、視線方向にあたる視軸にたいして傾斜している点が第一の実施形態と異なる。
なお、上述した実施形態では、本発明を適用する上で好適な眼屈折力測定装置を例としている。しかし、本発明は当該形態に限定されず、可干渉性光を測定光として用いる種々の眼科装置においても適用可能である。
(その他の実施形態)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
203 絞り
204 孔あきミラー
205 対物レンズ
207 リング状絞り
210 撮像素子
230 偏向プリズム
Claims (13)
- 被検眼の眼底に光束を投光する投光光学系と、
前記眼底からの反射光を撮像素子にて受光する受光光学系と
前記光束の光路に配置されて前記光束を偏向させる光束偏向部材と、
前記光束偏向部材を前記受光光学系の光軸中心に回転させる回転手段と、を有し、
前記光束を前記眼底に投光する際に通過する前記被検眼の瞳孔での位置が前記瞳孔の中心に対して偏心した状態を維持するように、前記光束偏向部材が構成されることを特徴とする眼科装置。 - 前記光束偏向部材は、前記光束の光路における前記被検眼の眼底共役位置から外れた位置かつ前記被検眼の瞳孔共役位置から外れた位置に配置されることを特徴とする請求項1に記載の眼科装置。
- 前記撮像素子の出力に基づいて前記被検眼の眼屈折力を得る演算手段を有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。
- 前記回転手段は、前記被検眼の眼底上での光束を前記受光光学系の光軸を中心に偏心回転させることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の眼科装置。
- 前記光束偏向部材は透光材料からなる楔形状のプリズムであることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の眼科装置。
- 前記光束偏向部材を通過する光線は、前記瞳孔共役位置から前記眼底共役位置までの距離をL 、前記眼底共役面における偏心量をhとし、前記距離Lと前記偏心量hとの正接をtanα(=h/L)とした場合に、前記光束偏向部材の光線射出部の光軸からの高さd、前記瞳孔共役面からの距離P、前記光束偏向部材から光線を射出した後の光線角度uに対し、d/P=tanαかつu=αの関係になっていることを特徴とする、請求項1乃至5の何れか一項に記載の眼科装置。
- 前記投光光学系に用いられる光源は可干渉性光源であり、LD(Laser Diode)或いはSLD(Super Luminecent Diode)であることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の眼科装置。
- 前記投光光学系の光軸は傾斜を有していることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の眼科装置。
- 前記回転手段は前記撮像素子の出力画像の1フレームの取り込み時間よりも短い周期で回転することを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の眼科装置。
- 前記演算手段は前記回転手段の回転中に前記撮像素子の出力画像の連続した複数フレームを重ね合わせた画像から前記被検眼の眼屈折力を得ることを特徴とする請求項3に記載の眼科装置。
- 前記回転手段の回転動作の開始及び停止を指示する制御手段を更に有し、
前記制御手段は前記受光光学系の動作に応じて前記回転動作の開始及び停止を指示することを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の眼科装置。 - 被検眼の眼底に光束を投光する投光工程と、
前記眼底からの反射光を撮像素子にて受光する受光工程と、を有する眼科装置の制御方法において、
前記光束の光路に配置されて前記光束を偏向させる光束偏向部材と
前記光束偏向部材を前記撮像素子の光軸中心に回転させる回転手段と、を有し、
前記光束偏向部材により、前記光束を前記眼底に投光する際に通過する前記被検眼の瞳孔での位置が前記瞳孔の中心に対して偏心した状態を維持する、ことを特徴とする眼科装置の制御方法。 - 請求項12に記載の眼科装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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