JP3235853B2 - 眼底検査装置 - Google Patents

眼底検査装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として緑内障等の眼
科検診に使用される眼底検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、緑内障等の診断に使用されている
眼底検査装置には、網膜神経繊維層の走行方向とは無関
係に直線偏光を用いて眼底を照明する方式のものが知ら
れている。また、網膜神経繊維層を映像化する場合に、
色フィルタを用いるとか或いは直線偏光フィルタを用い
ることも行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の直線偏光を用い
て眼底を照明する方式のものは、直線偏光に方向依存性
があるため、網膜神経繊維層の走行方向によって検査結
果が異なり易く、必ずしも正確な結果が得られないとい
う問題がある。また、色フィルタ等を用いて網膜神経繊
維層を映像化する場合は十分に鮮明な映像が得られない
し、更に網膜神経繊維層の走行方向とは無関係であり、
直線偏光フィルタを用いる方式は単に偏光子と検光子と
の組合わせによる映像であるから、同様に良好な映像が
得られないという問題を有している。
【0004】本発明の目的は、網膜の神経繊維の走行方
向や眼底反射像等に影響されることなく、繊維層の厚さ
分布を正確に映像化して、網膜神経繊維層の異常を容易
に発見できるようにした眼底検査装置を提供することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係る眼底検査装置は、円偏光の眼底照明光
によって眼底を照明する照明系と、該照明による眼底反
射光の偏光特性に基づいて眼底の網膜神経繊維層の像を
撮影する眼底撮影手段と、複数の偏光状態で前記眼底撮
影手段により撮影した複数の像を基に前記網膜神経繊維
層の厚さ分布を映像化する信号処理手段とを有すること
を特徴とする。
【0006】
【0007】
【作用】上述の構成を有する眼底検査装置は、網膜神経
繊維層が神経繊維走行方向とそれに垂直な方向で屈折率
が異なるので、例えば眼底を照明した円偏光が楕円偏光
となって出射してくる現象を利用し、この楕円偏光の楕
円率から繊維層の厚さに関する位相分布を求め、繊維層
の厚さ分布を映像化する。
【0008】
【実施例】本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。図1は第1の実施例を示し、1は光源であり、こ
の光源1から被検眼Eに至る光路には、円偏光板2、レ
ンズ3、穴開きミラー4、対物レンズ5が設けられてい
る。穴開きミラー4の後方には、レンズ6、円偏光板
7、クイックリターンミラー8、フィルム9が順次に配
列されている。また、クイックリターンミラー8の反射
方向には、ミラー10、レンズ11、テレビカメラ12
が設けられ、テレビカメラ12の出力は信号処理部13
を介してテレビモニタ14に接続されている。
【0009】光源1から発せられた光束は円偏光板2、
レンズ3、穴開きミラー4及び対物レンズ5を通って、
被検眼Eの眼底Erを照明する。眼底Erにおける反射像
は、対物レンズ5、穴開きミラー4、レンズ6、円偏光
板7、クイックリターンミラー8、ミラー10、レンズ
11を通ってテレビカメラ12に眼底像を結像する。こ
の映像は信号処理部13に内蔵されたフレームメモリに
一旦格納され、信号処理部13で計算された眼底像はテ
レビモニタ14に表示される。また、フィルム9に撮像
する場合は、クイックリターンミラー8を上昇させれば
光束はフィルム9に導かれる。
【0010】図2はテレビモニタ14上に写し出された
眼底像を例示し、神経繊維は乳頭Aから発して血管Bに
沿って走り黄斑Cに集まる。繊維層は殆ど透明である
が、走行方向とそれに垂直な方向とでは屈折率が異なり
複屈折性を有している。従って、円偏光で照明すると一
般には楕円偏光となって出射してくる。この楕円の方向
は神経繊維の走行方向に対して45度であり方向は眼底
位置により異なり、図2のP点とQ点では楕円の方向も
異なってくる。しかし、繊維層の厚さが同じであれば位
相差が同じなので楕円率は厚さのみに依存する。眼圧が
上昇して欠損帯Kが生ずると、その部分の複屈折性は無
くなるから楕円は生じない。同一方向の円偏光板を検光
子とすると理論的には透過光はなくなるが、実際には網
膜反射に種々の成分が混在しているので、透過光はなく
なることはない。
【0011】図3は眼底Erにおける網膜反射の様子を示
し、照明光Iは先ず硝子体と網膜Dとの境界Fで反射す
る。これは鏡面反射であるから偏光は保たれ、まだ網膜
Dを通っていないので円偏光のままである。次に、網膜
Dと色素上皮層Gの境界で反射する。これも鏡面反射で
偏光は保たれるが網膜Dを通った分だけ楕円になる。更
に、色素上皮層Gで拡散反射される。この分が最も多い
が瞳方向に反射した成分のみが映像に寄与するので、先
の二者に比較して必ずしも多くはない。繊維層の映像を
作るには、円偏光板を偏光子、検光子として写真を撮っ
てもよいが、コントラストはそれほど高くできない。こ
のコントラストをより高くするには、図1に示す円偏光
板7を矢印のように出し入れして映像を記憶し、それを
使って計算するとよい。
【0012】ここで、網膜Dの表裏面の反射率をそれぞ
れa、b、色素上皮層Gの反射率をc、入射光量をIi、
反射光量をIoとすると、反射率a、bは1に比して充分
に小さいから、次の(1) 式が成立する。 Io=a・Ii+b・Ii+c・Ii…(1)
【0013】ここで、Ioは検光子がない場合の各点にお
ける出力である。反射率aは眼底Erの各点でほぼ一定と
見做すことができるし、また反射率bも同様にほぼ一定
と考えてよい。しかし、色素上皮層Gの反射率cは位置
によって異なる。
【0014】受光系に同じ方向の円偏光板を入れて反射
光を受光すると、その光量Ifは次の(2) 式で表される。
前述の(1) 式の第1項のa・Iiは反射により逆方向の円
偏光となって消え、第2項のb・Iiは楕円になった分だ
け透過光を生ずる。これは位相差δに依存する。また、
第3項は1/2となる。即ち、 If=f(δ) ・b・Ii+(1/2)c・Ii…(2)
【0015】(1) 式と(2) 式から、次の(3) 式が得られ
る。 f(δ) =(2If−Io)/2Ii・b−(a+b)/2b…(3)
【0016】従って、眼底Erの各点でf(δ) を計算すれ
ば、位相分布が分かることになる。(3) 式のf(δ) で画
面を構成すれば、神経繊維の状態を映像で表示すること
ができ、特に緑内障の診断に有効である。近似的には、
各点の反射率は独立になるが、実際には完全に除けず眼
底パターンは残るので、かえって位置関係が分かってよ
い。
【0017】なお、図1に示す穴開きミラー4、クイッ
クリターンミラー8、ミラー10等の反射部材は、偏光
が乱れないように非偏光的反射面を持つことが望まし
く、また適当に使用波長帯を狭めると効率が良くなる。
【0018】また、円偏光板2、7はその他の円偏光素
子で代用できることは云うまでもない。本実施例の場合
に、神経繊維の走行方向に関係なく眼底面で一様に繊維
層の厚さに関係する位相分布が求まり、また眼底Erの各
点の反射率に依存せずに位相分布が分かるので、網膜神
経繊維層の異常を容易に発見することが可能である。
【0019】図4は第2の実施例を示し、図1と同一の
符号は同等の部材を表している。この実施例では、レン
ズ6の背後に回転可能な直線偏光板21、撮像素子22
を備えたテレビカメラ23が配置されている。直線偏光
板21は図5に示すようにギア24を介してステップモ
ータ25により駆動するようにされている。また、信号
処理部26はテレビカメラ23、ステップモータ25、
テレビモニタ27に接続されている。
【0020】この実施例の場合も、光源1からの光束は
円偏光板2、レンズ3、穴開きミラー4及び対物レンズ
5を通って被検眼Eの眼底Erを照明する。眼底Erの網膜
内の繊維層は前述したように複屈折性を有するため、図
6に示すように円偏光Jで照明した場合には、一般に図
7に示すように楕円偏光Kとなって出てくる。なお、図
6、図7においてSは繊維層の走行方向を示している。
円偏光Jは走行方向Sとそれに垂直方向の直線偏光の間
に90度の位相差があると見做せるので、その差が網膜
を通って0度となれば、走行方向Sに45度の直線偏光
となり、その間であれば楕円偏光Kとなる。位相差は平
行と垂直方向の屈折力差と厚さに比例するので、屈折力
差を一定と仮定すれば厚さのみに比例する。従って、楕
円偏光Kの楕円率から位相差を求めればよい。図7に示
すように、楕円偏光Kの解析は、3方向の斜影P1、P2、
P3から計算することができる。
【0021】さて、図4において眼底Erからの反射光
は、穴開きミラー4、レンズ6及び直線偏光板21を通
って撮像素子22に眼底像を結像し、テレビカメラ23
で映像化される。ここで、直線偏光板21はステップモ
ータ25によって60度ずつ回転して3回撮像が行わ
れ、その撮像は信号処理部26に取り込まれ、計算によ
り眼底Erの各点の位相差が求められ、結果はテレビモニ
タ27上に表示される。この位相差を信号の強弱で表せ
ば、網膜神経繊維層の欠損部を濃淡によって表示するこ
とができる。神経繊維の走行方向は一定ではないが、円
偏光は方向性がないので望ましい。ただし、形成される
楕円の方向は走行方向によってまちまちとなるが、問題
とするのは位相差であり、それは楕円方向ではなく楕円
率から決定される。
【0022】図8は別の実施例を示すものである。眼底
Erの狭い範囲を写すときは繊維層の走行方向は一定であ
ると見做し、それに45度の直線偏光で照明し、受光は
その方向と平行及び垂直な方向で行い、それらの差から
位相差を求めることができる。図8において、光源30
の光路には直線偏光板31、偏光特性のない光分割部材
32、対物レンズ33が設けられ、光分割部材32の後
方には、同様に偏光特性のない光分割部材34、直線偏
光板31と偏光方向が平行な偏光板35、テレビカメラ
36が配置されている。光分割部材34の反射方向には
直線偏光板31と偏光方向が垂直な偏光板35、テレビ
カメラ38が設けられ、テレビカメラ36、38の出力
は信号処理部39に接続されている。
【0023】この場合に、光源30からの光束は直線偏
光板31、光分割部材32、対物レンズ33を通って被
検眼Eの眼底Erを照明し、眼底Erからの反射光を光分割
部材34により偏光板35と偏光板35に分割し、それ
ぞれの像をテレビカメラ36、38に取り込み、信号処
理部39でその差から位相差分布を求めて映像化する。
この場合の表示は濃淡の他に、適当な凝似カラーにより
カラーテレビモニタに表示してもよい。
【0024】図9は照明系の直線偏光M、図10は反射
光の楕円偏光Nを示している。眼底反射時に、偏光の崩
れた成分Q1、Q2が検出時に混入して撮像のコントラスト
を低下させるので、各画素のQ1/Q2を求め、Q1/Q2の最
小値を(Q1/Q2)minとしたとき、Q1/Q2−(Q1/Q2)min
を計算して表示すれば無偏光成分を除去する効果があ
り、コントラストの高い位相画像を得ることが可能であ
る。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る眼底検
査装置は、網膜神経繊維層を高コントラストで映像化で
きるため、繊維層の異常を容易に発見することができ、
特に緑内障の診断に効果的である。また、神経繊維の走
行方向に関係なく眼底面で一様に繊維層厚さに関係する
位相分布を求めることができ、眼底各点の反射率に依存
せずに位相分布を求めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の構成図である。
【図2】眼底像の説明図である。
【図3】網膜での反射状態の説明図である。
【図4】第2の実施例の構成図である。
【図5】直線偏光板を光軸方向から見た正面図である。
【図6】円偏光の説明図である。
【図7】楕円偏光の説明図である。
【図8】第3の実施例の構成図である。
【図9】照明系の直線偏光の説明図である。
【図10】反射光の楕円偏光の説明図である。
【符号の説明】
1 光源 2、7 円偏光板 4 穴開きミラー 8 クイックリターンミラー 9 フィルム 12、36、38 テレビカメラ 13、26、39 信号処理部 14、27 テレビモニタ 21、31 直線偏光板 23 ステップモータ 32、34 光分割部材 35、37 偏光板
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 3/00 - 3/16 G02B 21/36

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円偏光の眼底照明光によって眼底を照明
    する照明系と、該照明による眼底反射光の偏光特性に基
    づいて眼底の網膜神経繊維層の像を撮影する眼底撮影手
    段と、複数の偏光状態で前記眼底撮影手段により撮影し
    た像を基に前記網膜神経繊維層の厚さ分布を映像化する
    信号処理手段とを有することを特徴とする眼底検査装
    置。
  2. 【請求項2】 前記眼底撮影手段は偏光素子を介して
    記眼底反射光の楕円偏光を検出し、前記信号処理手段は
    これを基に前記網膜神経繊維層の厚さに関する位相分布
    を求めて前記網膜神経繊維層の厚さ分布を映像化する
    求項1に記載の眼底検査装置。
  3. 【請求項3】 前記眼底撮影手段はテレビカメラを有
    し、前記信号処理手段は該テレビカメラで撮影した像
    格納するフレームメモリを有する請求項2に記載の眼底
    検査装置。
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