JP2020179175A - 眼科装置 - Google Patents

Abstract

【課題】涙液の状態を正確により正しく検査可能な眼科装置を提供すること。【解決手段】眼科装置は、被検眼Ｅと対向するための対物レンズ１８ａと、第１の照明光源１１から照射される照明光を、被検眼Ｅの角膜Ｅａに対物レンズ１８ａの光軸中心と重なる光軸で照射するための第１の照明光学系と、対物レンズ１８ａを通して角膜反射光を撮像して撮像信号を出力するための干渉像撮像用カメラ２３と、干渉像撮像用カメラ２３から入力された角膜反射光の角膜反射像に基づき、角膜表面の各位置における涙液層の厚みを算出する演算部１０ａと、を有する眼科装置本体９と、眼科装置本体９を支持するガイドレールと、を備える眼科装置であって、ガイドレールは、対物レンズ１８ａの中心光軸が重力方向に直交する水平方向に対して斜めとなるように眼科装置本体９を回動可能に支持する。【選択図】図２

Description

本開示は眼科装置に係り、詳しくは被検眼の前眼部の状態と涙液層の状態を検査する眼科装置に関する。

従来、被検眼の角膜に照明光を投光し、前眼部の状態と被検眼角膜の涙液層によって形成される干渉縞を観察することで、ドライアイ等の診断を行う眼科装置が知られている。

しかし、被検眼の涙液は、時間が経過するに従い、重力の方向に沿って角膜の下側に垂れてしまう。そのため、従来から、角膜下側を照明し、角膜正面から観察撮影する技術が知られている（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。

特許３８９６２１１号公報 特許５６６５１８１号公報 特開２０１９−２５２５７号公報

本開示の目的は、時間が経過し重力の方向に沿って角膜の下側に被検眼の角膜上の涙液が垂れてしまった状態であっても、涙液層を斜め下方向から撮影することで、涙液の状態をより正しく検査可能な眼科装置を提供することである。

本開示の眼科装置は、被検眼と対向するための対物レンズと、第１の照明光源から照射される照明光を前記被検眼の角膜に前記対物レンズの光軸中心と重なる光軸で照射するための第１の照明光学系と、前記対物レンズを通して角膜反射光を撮像して撮像信号を出力する干渉像撮像用カメラと、前記干渉像撮像用カメラから入力された角膜反射光の角膜反射像に基づき、前記角膜反射像の各位置の干渉像の波長特性を検出することで、角膜表面の各位置における涙液層の厚みを算出するための演算部と、を有する眼科装置本体と、前記眼科装置本体を支持するガイドレールと、を備える眼科装置であって、前記ガイドレールは、前記対物レンズの中心光軸が重力方向に直交する水平方向に対して斜めとなるように前記眼科装置本体を回動可能に支持する。

本開示は、時間が経過し重力の方向に沿って角膜の下側に被検眼の角膜上の涙液が垂れてしまった状態であっても、涙液層を斜め下方向から撮影することで、涙液の状態をより正しく検査可能な眼科装置を提供することができる。

本開示の実施形態に係る眼科装置の概略図である。 本開示の実施形態に係る眼科装置の光学系を示す概略図である。 本開示の実施形態に係る被検眼の状態を示す概略図である。

図１は、本開示の実施形態に係る眼科装置１の概略図である。眼科装置１は、ベースユニット２、ガイドレール支持部３、ガイドレール４、ガイド部材５、エンコーダ（角度検出手段）６、眼科装置本体９、固視灯２４、固視灯支持アーム２５、とを含んで構成される。

ベースユニット２上に構成されるガイドレール支持部３には、湾曲したガイドレール４が設けられており、このガイドレール４は点Ｐを中心にした曲率で湾曲している。詳しくは、検眼時にはガイドレール支持部３の上方に被検眼Ｅが位置し、点Ｐは当該被検眼Ｅの角膜Ｅａの曲率中心となる位置を想定している。ガイドレール４は、この点Ｐの重力方向下方位置を起点として当該点Ｐの水平方向まで湾曲した略四分円弧状をなしている。ガイドレール４には該ガイドレール４に沿って移動可能なガイド部材５が取り付けられており、ガイド部材５には眼科装置本体９が固定されている。これにより、ガイド部材５をガイドレール４に沿って移動させると、眼科装置本体９は点Ｐを中心にして回動することになる。すなわち、角膜Ｅａの曲率中心を点Ｐとすることで、角膜Ｅａと後述する対物レンズ１８ａとの距離を維持しつつ、眼科装置本体９が角膜Ｅａに向く角度（水平方向に対する角度）を変更することができる。また、ガイド部材５には眼科装置本体９の回転角を検出するエンコーダ６が設けられており、エンコーダ６は眼科装置本体９が微小角回転する毎にパルスを発生する。また、眼科装置本体９は、後述する制御部１０からの制御により駆動部７を駆動し、ガイドレール４に沿って移動させることができる。

固視灯２４は、被験者の視線を誘導することで被検眼Ｅの位置を固定し、被検眼Ｅの状態を好適に観察撮影するための光源である。固視灯２４は、ＬＥＤ（light emitting diode）光源又はハロゲンランプ等を用いることができる。固視灯２４は、固視灯支持アーム２５の先端に取り付けられ、被験者との相対位置を自由に配置することができる。

図１において、実線で示される眼科装置本体９は、水平状態であることを示している。また、点線で示される眼科装置本体９は、眼科装置本体９に取り付けられたガイド部材５をガイドレール４に沿って移動させることで、眼科装置本体９が点Ｐを中心にして水平方向に対して略１５度の角度に回転し傾けられた状態であることを示している。また、その回転の角度は、眼科装置本体９の回転に伴いエンコーダ６が発生するパルスによって検出することができる。

図２は、本開示の実施形態に係る眼科装置本体９の光学系を示す概略図である。眼科装置本体９の光学系は、前眼部観察光学系９ａと、測定光学系９ｂと、第１の照明光学系９ｃと、第２の照明光学系９ｄと、を備える。

図２は、本開示の実施形態に係る眼科装置本体９が、水平方向に対して略１５度の角度をもって傾けられ配置された状態をしめしている。

前眼部観察光学系９ａは、本開示の第１レンズ群１８を備える。また、前眼部観察光学系９ａは、第１レンズ群１８の光軸方向に沿って配置された第３ハーフミラー１７、撮像用レンズ１９、及び前眼部カメラ２０を備える。なお、本件においてハーフミラーとは、光を反射光・透過光に分波する反射鏡を示し、その分岐率はおおよそ１：１であってもよいが、その限りではない。

第１レンズ群１８は、所謂対物レンズである。なお、本実施形態では、対物レンズ（第１レンズ群１８）が複数のレンズ（１８ａ、１８ｂ）で構成されているが、対物レンズが１つのレンズのみで構成されていてもよい。なお、この第１レンズ群１８は、後述する第１の照明光学系９ｃから出射された照明光Ｌ１を、第３ハーフミラー１７を経由して被検眼Ｅの角膜Ｅａの角膜表面に照射する。また、第１レンズ群１８には、角膜表面で反射された照明光の角膜反射光Ｒ１が入射される。この角膜反射光Ｒ１は、第１レンズ群１８から第３ハーフミラー１７に入射する。

第３ハーフミラー１７は、第１の照明光学系９ｃから入射した照明光Ｌ１の一部を第１レンズ群１８に向けて反射する。また、第３ハーフミラー１７は、第１レンズ群１８から入射した角膜反射光Ｒ１の一部（Ｒ３）を透過して撮像用レンズ１９に向けて出射する。且つ角膜反射光Ｒ１のうち、一部の光（Ｒ２）を後述の第２レンズ群１６に向けて反射する。

撮像用レンズ１９は、第３ハーフミラー１７から入射した角膜反射光Ｒ３を透過して前眼部カメラ２０に向けて出射する。前眼部カメラ２０は、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）型又はＣＣＤ（Charge Coupled Device）型の撮像素子を有しており、撮像用レンズ１９から入射した角膜反射光Ｒ３を撮像して被検眼Ｅの前眼部の観察像（以下、前眼部観察像という）の撮像信号を、制御部１０へ出力する。

第１の照明光学系９ｃは、第１の照明光源１１を備える。また、第１の照明光学系９ｃは、第１の照明光源１１から出射される照明光Ｌ１の光路上に沿って配置されたレンズ１２、フィルタ１３、第１ハーフミラー１４、第２ハーフミラー１５、及び第２レンズ群１６を備える。また、第１の照明光学系９ｃは、第３ハーフミラー１７及び第２レンズ群１６を前眼部観察光学系９ａと共有する。このように、第１の照明光学系９ｃは、第３ハーフミラー１７で前眼部観察光学系９ａから分岐した光路を形成する。

第１の照明光源１１は、光を出射する光源である。第１の照明光源１１は、例えば、白色光を出射するＬＥＤ（light emitting diode）光源及びハロゲンランプ等が用いられ、レンズ１２に向けて照明光として白色光を出射する。あるいは、他波長のＬＥＤやレーザー光源およびその組み合わせであってもよい。レンズ１２は、第１の照明光源１１から入射した照明光Ｌ１をフィルタ１３に向けて出射する。フィルタ１３は、レンズ１２から入射した照明光Ｌ１の光量あるいは波長分布またはその両方を調整し、調整後の照明光Ｌ１を第１ハーフミラー１４に向けて出射する。なおＬＥＤは、砲弾型ＬＥＤを用いることができる。またＬＥＤに変えて単一のハロゲンランプ等を用いてもかまわない。

第１ハーフミラー１４は、フィルタ１３から入射した照明光Ｌ１の一部を透過して第２ハーフミラー１５に向けて出射する。また、後述の第２レンズ群１６から第２ハーフミラー１５を経由して入射する角膜反射光Ｒ１の一部（Ｒ２）を後述の測定光学系９ｂに向けて反射する。

第２ハーフミラー１５及び第２レンズ群１６は、第１ハーフミラー１４から入射した照明光Ｌ１を既述の第３ハーフミラー１７に向けて出射する。また、第３ハーフミラー１７で反射された角膜反射光Ｒ２を第１ハーフミラー１４に向けて出射する。

このように第１の照明光源１１から出射された照明光Ｌ１は、レンズ１２から第３ハーフミラー１７を経た後、第１レンズ群１８を通して角膜Ｅａの角膜表面に照射される。これにより、照明光Ｌ１が角膜表面で反射された角膜反射光Ｒ１が第１レンズ群１８に入射する。

測定光学系９ｂは、第１ハーフミラー１４を経由して第１の照明光学系９ｃから分岐した光路を形成する。測定光学系９ｂは、第１レンズ群１８から第１ハーフミラー１４までを第１の照明光学系９ｃと共有すると共に、絞り２１、レンズ２２、及び干渉像撮像用カメラ２３を備える。

絞り２１及びレンズ２２は、第１ハーフミラー１４から入射した角膜反射光Ｒ２を干渉像撮像用カメラ２３に向けて出射する。

干渉像撮像用カメラ２３は、ＣＭＯＳ型又はＣＣＤ型の撮像素子を有しており、レンズ２２から入射した角膜反射光Ｒ２を撮像して、角膜反射像の撮像信号を制御部１０に向けて出力する。

アライメント調整系は、光てこ方式を用いて被検眼Ｅと第１レンズ群１８の光軸方向のアライメント測定を行う。アライメント調整系は、第１レンズ群１８を移動可能とするサーボモータ等のアライメント調整部４０を含む機構部である。制御部１０に電気的に接続されるサーボモータを駆動し第１レンズ群１８を移動することで、被検眼Ｅと第１レンズ群１８の光軸方向の相対位置の調整を行い、光学系（前眼部観察光学系９ａ、測定光学系９ｂ、第１の照明光学系９ｃ）のアライメント調整を行うことができる。

ゴースト除去光源３０（第２の照明光源）は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）光源やハロゲンランプ等が用いられ、被検眼Ｅの角膜Ｅａの角膜表面に向けて照明光Ｌ２を出射することができる。ゴースト除去光源３０から照射される照明光Ｌ２は、第１レンズ群１８の光軸に対してずれた光軸中心を有する（第２の照明光学系９ｄ）。

制御部１０は、第１の照明光源１１、前眼部カメラ２０、干渉像撮像用カメラ２３、固視灯２４、ゴースト除去光源３０、アライメント光源３１、アライメント反射光受光部３２、アライメント調整部４０と電気的に接続されている。

制御部１０は演算部１０ａを備え、演算部１０ａは、干渉像撮像用カメラ２３から入力された角膜反射光Ｒ２の画像データ（角膜反射像）に基づき、角膜反射像の各位置の干渉像の波長特性を検出することで、角膜表面の各位置における涙液層の厚みを算出することができる。ここで涙液層とは、油層（脂質層）、水層、または、ムチン質、それぞれの層、あるいはそれら複数の層を組み合わせた層のことを示す。

また、制御部１０は、第１の照明光源１１と、ゴースト除去光源３０（第２の照明光源）と、を切り替えて照明光を照射することができる。そのため、検査に応じて、ゴーストを低減するモードと、被検眼Ｅの中心に対して光を照射するモードを切り替えることができる。

ここで、図２で示す眼科装置本体９は、水平方向（重力方向に直交する方向）に対して中心光軸を略１５度の角度ａにて上方に向けて照明光を照射し、また同時に、角膜反射光を水平方向に対して中心光軸を略１５度の角度ａにて下方に出射する状態である。このようにして、眼科装置１は、角膜の一定の測定領域（Ｆｉｅｌｄ Ｏｆ Ｖｉｅｗ／以下ＦＯＶという）の涙液層を測定することができる。

測定のために瞼を開けた状態の被検眼Ｅでは、涙液層は、重力により被検眼Ｅの上方の膜厚が薄くなり、下方の膜厚が厚くなる。図３は、本開示の実施形態に係る被検眼Ｅの状態を示す概略図である。図３（ａ）は、被検眼Ｅを側面から見た図であり、図３（ｂ）は、被検眼Ｅを含む眼を正面から見た図である。ＦＯＶは図３（ｂ）において、点線の丸で囲まれる領域である。ここで、点線で示すＦＯＶの直径ｄ１は５ｍｍ以上、望ましくは８ｍｍである。例えば、角膜反射光が、水平方向に対して中心光軸を略１５度の角度ａにて下方に出射する場合、ＦＯＶの直径ｄ１を８ｍｍ、角膜Ｅａを正面から見た場合の縦方向の寸法ｄ２を１２ｍｍ、角膜の半径Ｒを７．７ｍｍとすると、ＦＯＶの下端が下瞼に位置することになる。

以上の構成により、眼科装置本体９は点Ｐを中心にして回転することができ、角膜Ｅａの曲率中心を点Ｐとすることで、角膜Ｅａと対物レンズ１８ａとの距離を維持しつつ、眼科装置本体９が角膜Ｅａに指向する角度を変更することができる。すなわち、第１レンズ群１８は、被検眼Ｅの角膜Ｅａに対して、水平方向に対して中心光軸を斜め上方に向けて照明光Ｌ１を照射することができる。これにより、角膜表面で水平方向に対して斜め下方に反射された角膜反射光Ｒ１の中心光軸が第１レンズ群１８に入射する。そのため、角膜の下側に被検眼の角膜上の涙液が垂れてしまった状態であっても、涙液層を斜め下方向から撮影することで、角膜Ｅａを涙液層で覆った状態を維持しながら涙液層の状態を精度良く検査し、涙液層の厚みを算出することができる。

なお、ＦＯＶの大きさは角膜Ｅａの大きさよりも大きくても構わない。また、ＦＯＶの下端が下瞼の位置に一致しなくても構わない。そのため、水平方向に対して上方に向けて照明光を照射する角度及び、角膜反射光を水平方向に対して出射する角度ａは、略１５度に限られるものではなく、第１レンズ群１８の中心光軸が、水平方向に対する角度ａを略５度から略２５度の範囲となるように任意に設定することができる。

また、被検者が正面を向いた状態で、所定時間において涙液が垂れる状態を観察し、垂れる涙液を含むＦＯＶの中心の角度ａを算出して、当該角度に眼科装置本体９を回転させてもよい。

また、被検者が正面を向いた状態で、眼科装置本体９を水平方向から段階的に所定角度回転させ、回転を停止させる毎に涙液層の厚みを算出することができる。具体的には、制御部１０が駆動部７を制御し、眼科装置本体９を回転させ、回転角度毎の演算部１０ａが涙液層の厚みを算出する。これにより角度に応じた涙液層の厚みの情報から、例えば涙液層の厚みが最大値となる値を涙液層の厚みとして算出してもよい。

また、本開示に係る眼科装置１では、角膜への照明光の光量と、前眼部カメラ２０又は干渉像撮像用カメラ２３で撮像（受光）される角膜からの角膜反射光Ｒ３の光量を用いて、被検眼Ｅに対して、眼科装置本体９の光学系が適正な位置（角度）であるか否かを判別することができる。具体的には、眼科装置本体９を例えば水平方向から段階的に所定角度回転させ、回転を停止させる毎に角膜反射光Ｒ３の光量を測定する。より具体的には、制御部１０が駆動部７を制御し、眼科装置本体９を回転させ、回転角度毎の演算部１０ａが反射光の光量を測定する。角膜反射光の光量は、前眼部カメラ２０の撮像信号を用いても良い。角度と反射光の光量の関係から、眼科装置本体９の適正な角度を算出する。そして、眼科装置本体９を当該角度に回転させることで、被検眼Ｅに対する眼科装置本体９を適正な角度とすることができる。これにより、固視灯により被検眼Ｅの視線を正面に誘導しても、視線が下方に下がってしまうような被験者（例えば高齢者）等においても、視線が下がったことを眼科装置１で検出し、視線に合わせて眼科装置本体９を回転させることで、精度の良い涙液層の測定を行うことができる。

ここで、本開示に係る第１の照明光源１１は、単一のＬＥＤからなる光源である。そのため、第１の照明光源１１が出射した照明光Ｌ１は第１レンズ群１８を通って角膜Ｅａに到達した場合でも、単一の光源の形状が投影される。

これに対し、比較例として例えば第１の照明光源１１として、３×３の９個のＬＥＤがマトリックス配置されてなる複数の光源を用いた場合について説明する。比較例に係る第１の照明光源１１が出射した照明光は第１レンズ群１８を通って角膜Ｅａに到達した場合、複数のＬＥＤ点光源からの光が第１レンズ群１８で集光されることで複数のＬＥＤに隣接する場所に発生する暗い部分、すなわち縞状の照度差が、角膜Ｅａ上にぼんやり見える縞状として投影されることになる。そのため、角膜からの角膜反射光Ｒ１にも、この縞状の照度差が生じることとなる。その結果、被検眼の角膜の照明に濃淡が生じ、角膜表面の涙液の膜厚を正しく測定することができなくなるおそれがある。

これに対し、本開示によれば、単一の光源による照明により角膜の測定を行うことで、角膜に縞状の照度差を生じることがなく、角膜表面の涙液の膜厚を正しく測定することができる。

また、ゴースト除去光源３０から照明光Ｌ２を照射することにより、照明光Ｌ２が前眼部で反射して生じるゴーストの位置を、前眼部カメラ２０の光軸からずらすことができる。よって、ゴーストが前眼部カメラ２０の視野内に入ることを抑制することができる。そのため、被検眼Ｅの中心付近の角膜や涙液層の正しい検査や、より正確な角膜像の取得が可能となる。

なお、ゴースト除去光源３０（第２の照明光源）を、被検眼Ｅの角膜Ｅａに対して照明光Ｌ２を下方から照射する光軸となるように配置しても構わない。また、ゴースト除去光源３０（第２の照明光源）を、第１レンズ群１８の中心光軸に対し、水平方向から照射する光軸を有するように構成しても構わない。

１ ：眼科装置
２ ：ベースユニット
３ ：ガイドレール支持部
４ ：ガイドレール
５ ：ガイド部材
６ ：エンコーダ
９ ：眼科装置本体
９ａ ：前眼部観察光学系
９ｂ ：測定光学系
９ｃ ：第１の照明光学系
９ｄ ：第２の照明光学系
１０ ：制御部
１１ ：第１の照明光源
１２ ：レンズ
１３ ：フィルタ
１４ ：第１ハーフミラー
１５ ：第２ハーフミラー
１６ ：第２レンズ群
１７ ：第３ハーフミラー
１８ ：第１レンズ群
１８ａ ：対物レンズ
１９ ：撮像用レンズ
２０ ：前眼部カメラ
２１ ：絞り
２２ ：レンズ
２３ ：干渉像撮像用カメラ
２４ ：固視灯
２５ ：固視灯支持アーム
３０ ：ゴースト除去光源
３１ ：アライメント光源
３２ ：アライメント反射光受光部
４０ ：アライメント調整部

Claims (8)

1. 被検眼と対向するための対物レンズと、
   第１の照明光源から照射される照明光を、前記被検眼の角膜に前記対物レンズの光軸中心と重なる光軸で照射するための第１の照明光学系と、
   前記対物レンズを通して角膜反射光を撮像して撮像信号を出力するための干渉像撮像用カメラと、
   前記干渉像撮像用カメラから入力された角膜反射光の角膜反射像に基づき、前記角膜反射像の各位置の干渉像の波長特性を検出することで、角膜表面の各位置における涙液層の厚みを算出するための演算部と、
   を有する眼科装置本体と、
   前記眼科装置本体を支持するガイドレールと
   を備える眼科装置であって
   前記ガイドレールは、前記対物レンズの中心光軸が重力方向に直交する水平方向に対して斜め下方となるように前記眼科装置本体を回動可能に支持する眼科装置。
2. 眼科装置本体をガイドレールに沿って移動させるための駆動部と、
   前記駆動部を制御するための制御部と、
   を更に備え、
   前記制御部が前記駆動部を制御し前記眼科装置本体を回動させ、
   前記演算部が回動した角度毎の涙液層の厚みを算出し、算出した涙液層の厚みから涙液層の最大値を算出する請求項１に記載の眼科装置。
3. 前記ガイドレールと、前記眼科装置本体と、を相対的に移動させるための駆動部と、
   前記駆動部を制御するための制御部と、
   を更に備え、
   前記制御部が前記駆動部を制御し前記眼科装置本体を回動させ、
   前記演算部が回動した角度毎の角膜反射光の光量を用いて、測定に適正な角度を算出し、
   前記制御部は、算出された角度に基づいて前記眼科装置本体を回動させる請求項１又は２に記載の眼科装置。
4. 前記対物レンズは、前記被検眼に前記照明光の中心光軸が水平方向に対して斜め上方に向けて照射し、かつ、前記角膜反射光を水平方向に対して中心光軸を斜め下方に入射するように構成される請求項１から３のいずれか一項に記載の眼科装置。
5. 前記第１の照明光源は、単一の光源のみを有する請求項１から４のいずれか一項に記載の眼科装置。
6. 前記第１の照明光源は、砲弾型ＬＥＤである請求項５に記載の眼科装置。
7. 第２の照明光源から照射される照明光を、被検眼の角膜に前記対物レンズの光軸中心と異なる光軸中心で照射するための第２の照明光学系と、
   前記第１の照明光源と前記第２の照明光源を制御するための制御部と、
   を更に備え、
   前記制御部は、前記第１の照明光源と、前記第２の照明光源を切り替えて照明光を照射可能とする請求項１から６のいずれか一項に記載の眼科装置。
8. 前記第２の照明光源は、前記被検眼の角膜に対して、対物レンズを介さずに照明光を照射する請求項７に記載の眼科装置。
   
   

Images