JP2017148146A

JP2017148146A - 眼科装置

Info

Publication number: JP2017148146A
Application number: JP2016031471A
Authority: JP
Inventors: 光春辺; Mitsuharu Hen; 考史加茂; Takashi Kamo
Original assignee: Tomey Corp
Current assignee: Tomey Corp
Priority date: 2016-02-22
Filing date: 2016-02-22
Publication date: 2017-08-31
Also published as: EP3213669A1; US20170238799A1

Abstract

【課題】発行サイズの小さい可干渉性の光源を用いてスリットを不要とすることにより、光学系の構成を簡易なものとし部品点数の削減とシステムのコンパクト化を実現した眼科装置を提供する。
【解決手段】
眼科装置において、可干渉性の光源からの光を平行光として被検眼に対して斜めから照射する照明光学系と、前記被検眼の角膜前面で反射された反射光と角膜後面で反射された反射光を受光素子にて撮影する撮影光学系と、前記撮影光学系で撮影される反射像から角膜厚さを算出する演算手段を備える構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検眼の角膜厚さの測定を行う眼科装置に関するものである。

従来から、被検眼の角膜厚さの測定を行う眼科装置として、たとえば、特許文献１に開示されているような被検眼に対して斜めから測定光を照射し、被検眼の角膜前面からの反射光と角膜後面からの反射光を利用して角膜厚さを測定する眼科装置が知られている。

特開２００５−２５３５７６号公報

従来製品においては、角膜厚さの測定を行うための測定光には一般的にＬＥＤが用いられるが、ＬＥＤは発光サイズが大きいため、この場合の投光光学系は、測定光がスリットを通過した後、投光レンズによって集光され、被検眼の角膜に照射されるような倍率交換光学系を備える複雑な構成となり、結果として部品点数が増加してしまうという問題を生じる。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、発光サイズの小さい可干渉性の光源を用いてスリットを不要とすることにより、光学系の構成を簡易なものとした眼科装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、眼科装置において、可干渉性の光源からの光を平行光として被検眼に対して斜めから照射する照明光学系と、前記被検眼の角膜前面で反射された反射光と角膜後面で反射された反射光を受光素子にて撮影する撮影光学系と、前記撮影光学系で撮影される反射像から角膜厚さを算出する演算手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１にかかる眼科装置において、前記可干渉性光源としてＳＬＤを用いることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１又は２にかかる眼科装置において、前記撮影光学系は、スペックルノイズを低減させるためのノイズ低減手段を備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１つにかかる眼科装置において、前記撮影光学系は、受光素子に一次元受光素子を用いることを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１つにかかる眼科装置において、前記撮影光学系は、受光素子に二次元受光素子を用いることを特徴とする。

上記のように、本発明にかかる眼科装置は、簡易な構成であり、部品点数の削減とシステムのコンパクト化を実現した光学系を用いて角膜厚さの測定を行うことができる。

本発明の一実施例に係る眼科装置の光学系の概略構成図である。前記眼科装置の制御系のブロック図である。前記眼科装置の操作フローを説明する図である。前記眼科装置の角膜厚検査光学系において、一次元受光素子を用いて受光したデータを示した図である。前記眼科装置の角膜厚検査光学系において、二次元受光素子を用いて撮像された画像を示した図である。

以下、本発明の一実施例に係る眼科装置について図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る眼科装置１の光学系の詳細を説明した図である。また、本実施形態では角膜厚さの測定に加え、非接触により眼圧を測定する構成を有する。

眼科装置１の光学系は、光源１０１からホットミラー１０４で構成されるＸＹアライメント光学系１００、光源３０１、３０２から２次元撮像素子（ＣＣＤ）３０６で構成される観察光学系３００、光源４０１からミラー４０４で構成される固視光学系４００、光源２０１からノズル２０５、平面ガラス２０６で構成される被検眼Ｅの角膜の変形度合いを検出する変位変形検出受光光学系２００と、光源５０１からレンズ５０２で構成される照明光学系５００ａ及び円柱レンズ５０３から受光素子５０４で構成される撮影光学系５００ｂから構成される角膜厚検査光学系５００から構成される。図１に示すように、角膜厚検査光学系を構成する各光学系はその一部が共有される構成になっている。

また、眼科装置１は図２に示すように、被検眼を検査するための光学系が配置されたヘッド部とヘッド部の中の光学系などを制御し、撮影された前眼部の画像や検査結果を表示するモニタなどを備えた本体部で構成される。検査時はヘッド部を本体部に対してＸＹＺ（左右、上下、前後）方向に移動して被検眼の検査を実施する。

（ＸＹアライメント光学系１００）ＸＹアライメント光学系１００は、光源１０１からの光がホットミラー１０２で反射され、対物レンズ１０３を通り、ホットミラー１０４で反射された後、平面ガラス２０６及びノズル２０５の開口部を通り被検眼Ｅの角膜に照射する。本実施例では、光源１０１は赤外光を出力するＬＥＤが採用されている。

角膜で反射された光は主光軸Ｏ１上に配置された２次元撮像素子（ＣＣＤ）３０６で受光される。２次元撮像素子（ＣＣＤ）３０６で得られた信号は本体部の制御装置６００で処理され、ＸＹＺ駆動制御６３０によりヘッド部を被検眼に対してＸＹアライメント（微調整）を実施する。後述するが、被検眼に対するヘッド部のアライメントは、モニタ６５０に表示された前眼部画像のアライメント光による輝点を検者が見て本体部に備えたジョイスティック６４０を操作して粗アライメントし、輝点が所定の範囲に入るとＸＹＺ駆動制御６３０によりＸＹのオートアライメントを実施するように制御される。

（観察光学系３００）観察光学系３００は、ヘッド部の被検眼側に配置された光源３０１及び光源３０２により被検眼Ｅの角膜部を含む前眼部領域を照射し、対物レンズ３０３、結像レンズ３０５及び２次元撮像素子（ＣＣＤ）３０６により、被検眼Ｅの前眼部画像を取得して、取得した被検眼Ｅの前眼部画像をモニタ６５０に表示する。光源３０１及び光源３０２は赤外光を出力するＬＥＤが採用されるが、アライメント用の光源１０１より短波長の光を採用する。そのため、ホットミラー１０４は観察用の光（観察光）は透過し、アライメント用の光（アライメント光、光源１０１からの光）は反射する。また、ダイクロイックミラー３０４は、観察光は透過するように反射／透過の波長領域が設定されている。これにより、アライメント光と観察光は適切に分割され、各々の測定を可能にしている。

（固視光学系４００）固視光学系４００は、光源４０１からの光（固視光）がリレーレンズ４０３を通り、反射ミラー４０４で反射した後、ダイクロイックミラー３０４で反射して主光軸Ｏ１を通り、対物レンズ３０３、ホットミラー１０４を通って、被検眼Ｅの網膜上で結像する。そのため、光源４０１と被検眼Ｅの網膜位置は略共役であることが望ましい。被検眼Ｅは固視光に基づいて固視され、眼圧検査などの眼特性の検査が可能となる。光源４０１は被検者が視認可能な可視光を出力するＬＥＤが採用される。

（変位変形検出受光光学系２００）変位変形検出受光光学系２００は、光源２０１からの光（変形検出光）の一部がハーフミラー２０２と透過後、ホットミラー１０２、対物レンズ１０３を透過し、ホットミラー１０４で反射して主光軸Ｏ１を通り、平面ガラス２０６、ノズル２０５の開口部を通って、被検眼Ｅの角膜に照射する。角膜に照射した光は角膜で反射し、逆の経路で、ノズル２０５の開口部、平面ガラス２０６を通過し、ホットミラー１０４で反射して対物レンズ１０３、ホットミラー１０２を通り、その一部がハーフミラー２０２で反射され、集光レンズ２０３により、受光素子２０４で受光される。後述するが、眼圧検査時は、ノズル２０５から圧縮された空気が被検眼の角膜に向けて噴射される。空気が噴射されると角膜は変位変形するため受光素子２０４で受光する光量が変化する。この光量の変化の度合いから被検眼の眼圧値を算出するのである。光源２０１も赤外光を出力するＬＥＤが採用されるが、観察光より長波長で、かつ、アライメント光より短波長の光が選択され、採用される。このように、アライメント光、観察光、固視光、変形検出光（光源２０１からの光）の波長が設定され、ホットミラー１０２、１０４及びダイクロイックミラー３０４の反射／透過特性を適宜設定することにより、これら４つの光が適切な光路に沿って進むように構成されているのである。

（角膜厚検査光学系５００）角膜厚検査光学系５００は、光源５０１からの光がレンズ５０２を通り平行光となった光が被検眼Ｅの角膜に照射する。被検眼の角膜前面および角膜後面で反射された光は、それぞれ円柱レンズ５０３を通りライン状の光となり受光素子５０４で受光される。光源５０１は可干渉性をもつスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）が採用される。これにより、照明光学系５００ａにおいて光源５０１とレンズ５０２の間にスリットが不要となるため、光源にＬＥＤを用いる場合に比べ光学系の構成を簡易なものとすることができる。また、光源５０１はＳＬＤに限らずレーザーダイオード（ＬＤ）のように可干渉性をもつものであればよい。

ここで、光源として可干渉性光源を用いた場合には、スペックルノイズが発生し、角膜厚さの測定精度が低下してしまうが、上記のように被検眼の角膜前面および角膜後面で反射された光を、それぞれ円柱レンズ５０３を通しライン状の光とすることにより、スペックルノイズを低減させることができる。

また、角膜厚検査光学系５００は、Ｚアライメント光学系と兼用となっている。受光素子５０４で得られた角膜からの反射光は、本体部の制御装置６００で処理され、ＸＹＺ駆動制御６３０によりヘッド部を被検眼に対してＺアライメント（微調整）を実施する。後述するが、被検眼に対するヘッド部のアライメントは、モニタ６５０に表示された前眼部画像のアライメント光による輝点を検者が見て本体部に備えたジョイスティック６４０を操作して粗アライメントし、輝点が所定の範囲に入るとＸＹＺ駆動制御６３０によりＺのオートアライメントを実施するように制御される。

ここで、光源５０１からの光をレンズ５０２を通して平行光とする理由は、Ｚアライメントによるデータのばらつきを抑えるためである。平行光ではなく角膜頂点に集光するような光とした場合、角膜頂点に集光せずＺ方向（前後方向）にずれが生じたとき受光素子５０４で取得する画像がぼけてしまうため、測定結果の精度が低下してしまう。

次に、以上のような構成を備える眼科装置において、角膜厚さの測定手順を説明する。フローチャートを図３に示す。

Ｓ１０では、角膜厚さの検査を開始する。操作フローに記載はないが、この時、観察用の光源３０１、３０２、アライメント用の光源１０１、固視光源４０１及び角膜厚さ検査用の光源５０１が点灯する。

Ｓ１２では、ジョイスティック６４０を用いて、患者の右眼がモニタ６５０に表示されるようにヘッド部を移動する。そして、アライメント光による角膜上の輝点が所定の領域に入るようにヘッド部をＸＹＺ方向に粗アライメントする。

Ｓ１４では、光源４０１からの固視灯により被検眼Ｅを固視させる。なお、眼屈折力検査の結果を用いて、光源４０１を被検眼Ｅの網膜位置と略共役位置となるように移動させてもよい。これにより、患者に対しピントの合った位置に固視灯を配置することができる。眼屈折力検査の結果は、本実施例に眼屈折力光学系の構成を加えた眼科装置で測定した結果を用いてもよいし、本実施例とは異なる眼屈折力光学系を備えた眼科装置で測定した結果を用いてもよい。

Ｓ１６では、プロファイルセンサ１０７、プロファイルセンサ１０８及び受光素子５０４で得られた信号からアライメント状態を検出し、その検出結果から本体内部のＸＹＺ駆動制御６３０によりヘッド部のＸＹＺアライメントを実施する。

ＸＹＺアライメントが完了したら、Ｓ１８で測定を開始する。上述したように、光源５０１からの光を被検眼Ｅの角膜に照射し、その反射光を受光素子５０４で受光する。

次に、Ｓ２０で角膜厚の算出を行う。図４は、角膜厚検査光学系において、一次元受光素子を用いて受光した波形データを示している。図４において、光量の最も大きい第一ピーク５１０は、角膜前面からの反射光を示す。次に光量の大きい第二ピーク５１２は角膜後面からの反射光を示す。前記二つのピーク位置の差から角膜の厚さＤを算出する。なお、一次元受光素子には、たとえばラインセンサが用いられる。受光素子５０４として一次元受光素子を用いた場合、後述する二次元受光素子を用いた場合に比べて、角膜厚検査光学系を安価な構成とすることができる。

図５は、角膜厚検査光学系において、二次元受光素子を用いて撮像された画像を示した図である。撮像された画像の輝度情報を解析して、輝度値が極大値となった第一ピーク５２０と第二ピーク５２２の位置の差から角膜厚さＤを算出する。なお、二次元受光素子には、たとえばＣＣＤカメラやプロファイルセンサが用いられる。

Ｓ２２で、測定値をメモリ６７０に保存する。

Ｓ２４では、左右眼とも測定が完了したかどうかを判断する。右眼のみの場合は、Ｓ２６で、ヘッド部を左眼側に動かして、右眼と同様Ｓ１４からＳ２２で左眼の眼屈折力を測定して測定値をメモリ６７０に保存する。

左右眼とも測定が完了したら測定は終了する。

尚、本実施例では、右眼から検査を実施しているが、左眼から実施してもよい。また、一方の眼のみ検査してもよい。

以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、かかる実施形態における具体的な記載によって、本発明は限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、図３のＳ２０において、一次元受光素子で得られたデータにおける光量がピークとなる位置、あるいは二次元受光素子で得られた画像データの輝度値が極大値となる位置を、角膜前面および角膜後面からの反射光として角膜厚さの算出に用いたが、半値幅の中心位置を角膜前面および角膜後面からの反射光としてもよい。これにより、ノイズや角膜の異常等によりピーク値付近のデータに乱れがある場合に、測定誤差を抑制することができる。

また、上記実施例では眼圧検査を実施する構成を有する形態を開示したが、本発明に係る構成はこれに限定されるものではない。例えば、角膜形状検査を実施する構成を有してもよいし、角膜内皮細胞検査を実施する構成を有してもよい。また、眼圧検査を実施する構成を有さず角膜厚検査を実施する構成のみであってもよい。

１００・・ＸＹアライメント光学系、２００・・変位変形検出受光光学系、３００・・観察光学系、４００・・固視光学系、５００・・角膜厚検査光学系、６００・・制御装置、６３０・・ＸＹＺ駆動制御、６５０・・モニタ

Claims

可干渉性の光源からの光を平行光として被検眼に対して斜めから照射する照明光学系と、
前記被検眼の角膜前面で反射された反射光と角膜後面で反射された反射光を受光素子にて撮影する撮影光学系と、
前記撮影光学系で撮影される反射像から角膜厚さを算出する演算手段を備えた眼科装置。
前記可干渉性光源としてＳＬＤを用いることを特徴とする、請求項１に記載の眼科装置。
前記撮影光学系は、スペックルノイズを低減させるためのノイズ低減手段を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の眼科装置。
前記撮影光学系は、受光素子に一次元受光素子を用いることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の眼科装置。
前記撮影光学系は、受光素子に二次元受光素子を用いることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の眼科装置。