JP4047217B2 - 眼科装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼科医院や集団検診等で使用される眼科装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から眼科装置には、照明光学系、撮影光学系共用の対物レンズが用いられており、照明光の対物レンズによる反射光が、眼底像に映り込みゴースト像を形成したり、測定光に混入して測定精度が低下することを避けるため、照明光学系内には黒点が設けられている。
【０００３】
また、特にダブルスキャニングタイプのレーザー走査型検眼鏡の場合には、光学部材の反射光によるゴースト像の発生を抑える黒点を配置することができないため、レンズのような屈折光学部材ではなく、ミラー等による反射光学部材により構成されている。
【０００４】
また、オートレフラクトメータ等の眼屈折力測定装置においても、測定指標投影光の対物レンズでの反射を防ぐため、投影系に黒点を設けたり、対物レンズを傾け反射光が、測定精度に影響しないようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、黒点ではゴースト光を完全に消し去ることが困難であり、またこの黒点の影が眼底像上に写り、画質を損ねるという問題がある。
【０００６】
更に、ゴーストを除去するために対物レンズには、高性能な反射防止膜を施こす必要があり、部品が高価になるという問題がある。
【０００７】
特に、ダブルスキャニングタイプのレーザー走査型検眼鏡の場合には、反射光学系は調節が複雑で困難であり、またレンズを用いる場合に比較して装置が大型化するという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、対物レンズによる反射光が有害光となって撮影画像、又は測定値に悪影響を及ぼすことがないため、良好な画質の眼底像又は精度の良い測定値を得ることができる眼科装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る眼科装置は、眼底照明光学系と撮影絞りを有する撮影光学系の共通の光路に、前記撮影絞りを被検眼前眼部に結像する対物レンズを設け、該対物レンズは、前記撮影絞り中心を発した光線が全て略垂直に入射するようにすると共に、光軸付近の屈折率が高く光軸から離れるに従って低い屈折率を有する屈折率分布型としたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る眼科装置は、光軸付近の光と周辺部の光を異なる方向に導く光路分岐手段と、被検眼に面する対物レンズとを有し、該対物レンズの全ての面は前記光路分岐手段の中心部を発した光の反射光を再び中心部へ戻す形状とし、前記対物レンズは光軸付近の屈折率が高く光軸から離れるに従って低い屈折率を有する屈折率分布型としたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は第１の実施の形態の眼底カメラの構成図を示し、観察用赤外光源１から被検眼Ｅと対向する対物レンズ２に至る光路上には、リング状の開口を有する絞り３、赤外光を透過し可視光を反射する光路分岐ミラー４、リレーレンズ５、リング状開口を有する絞り６、中央部に開口を有する孔あきミラー７が順次に配列されている。また、光路分岐ミラー４の入射方向の光路上には、リング状開口を有する絞り８、ストロボ管から成る撮影用光源９が配置されている。絞り３、８は対物レンズ２、リレーレンズ５に関して、被検眼Ｅの瞳位置Ｅｐと略共役であり、絞り６は対物レンズ２に関して被検眼Ｅの角膜Ｅｃと略共役とされている。
【００１２】
孔あきミラー７の開口内には撮影絞り１０が設けられ、孔あきミラー７の背後の光路上には、光路上を移動可能なフォーカスレンズ１１、撮影レンズ１２、跳ね上げミラー１３、撮像手段１４が順次に配列されている。また、跳ね上げミラー１３の反射方向の光路上には、フィールドレンズ１５、ミラー１６、結像レンズ１７、観察用テレビカメラ１８が配列されている。
【００１３】
テレビカメラ１８の出力は信号処理部２０を介して、撮像手段１４の出力と共に画像ボード２１に接続されており、画像ボード２１の出力はシステムバス２２、テレビモニタ２３に接続され、画像ボード２１にはメモリ２１ａ、Ａ／Ｄ変換器２１ｂが内蔵されている。システムバス２２には、ＣＰＵ２４、操作手段２５、撮像スイッチ２６、ＲＡＭ２７、ＲＯＭ２８、キーボード２９、記録手段３０、コンデンサ３１ａを内蔵した撮影用光源制御手段３１が接続されている。
【００１４】
眼底観察・アライメント時において、観察用光源１を発した赤外光束は、リング絞り３の開口部、光路分岐ミラー４、リレーレンズ５、絞り６の開口部を通り、孔あきミラー７の開口部で反射し、対物レンズ２を介して被検眼Ｅの眼底Ｅｒを照明する。眼底Ｅｒからの反射光は対物レンズ２、孔あきミラー７の孔部内の撮影絞り１０、フォーカスレンズ１１、撮影レンズ１２を通過し、光路切換えミラー１３によって折り曲げられフィールドレンズ１５を通り、ミラー１６により折り曲げられ、レンズ１７を通り観察用テレビカメラ１８に結像する。
【００１５】
テレビカメラ１８の出力は、信号処理部２０、画像ボード２１を介して映像信号に変換され、テレビモニタ２３の画面に眼底像が表示される。この映像を基に、検者は操作手段２５によりフォーカスレンズ１１を光路方向に移動し、眼底Ｅｒに対する合焦を行う。
【００１６】
合焦ずれのないことを確認して撮影スイッチ２６を押すと、跳ね上げミラー１３は光路外に退避すると共に撮影用光源９は閃光を発する。撮影用光源９からの光束は絞り８の開口を通り、光路分岐ミラー４により反射され、観察光束と同様の光路を通り眼底Ｅｒを照明する。眼底Ｅｒからの反射光は、対物レンズ２、撮影絞り１０、フォーカスレンズ１１、撮影レンズ１２を通り、撮像手段１４に結像し、眼底像Ｅｒ’が画像ボード２２中の画像メモリ２２ａに一旦記憶される。そして、画像記録用のフォーマットに変換され、記録手段３０に記録されると共にテレビモニタ２３に表示される。
【００１７】
対物レンズ２は撮影絞り１０と被検眼Ｅの間に配置されており、撮影絞り１０側の第２面は、撮影絞り１０の中心に曲率中心を有する曲率半径Ｒ２の凹球面であり、撮影絞り１０は対物レンズ２に関して、被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐに共役に結像している。対物レンズ２の被検眼Ｅ側の第１面は、この結像点に曲率中心を有する曲率半径Ｒ１の凹球面である。従って、撮影絞り１０の中心を通る光は、全て対物レンズ２の第１面、第２面に対し垂直に入射し、これらの面による反射光は、全て入射した光路を戻ることになる。
【００１８】
そして、図２に示すように対物レンズ２のガラスの屈折率は光軸付近が最も高く、周辺に行くにつれ徐々に低くなっており、ピッチの粗い部分は屈折率が高く、細かい部分は屈折率が低い。
【００１９】
図３は被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐの中心から出た光線が、撮影絞り１０の中心に集光する様子を示している。このように、通常のレンズと異なり、光線は対物レンズ２の表面ではなく、対物レンズ２の内部において徐々に曲げられる。
【００２０】
図４は撮影絞り１０付近の撮影光束Ｌａと照明光束Ｌｂの断面図を示し、撮影絞り１０の付近には、リング状開口を有する絞り３が結像しているため、照明光束Ｌｂと撮影光束Ｌａとは分離されている。従って、照明光束Ｌｂのうち、対物レンズ２の第１面又は第１面で反射した光は、全て出射した位置の略対称位置に戻る。即ち、図４の領域Ｌｂを発した光は、対物レンズ２の各面で反射されても再び領域Ｌｂに戻り領域Ｌａに入らない。つまり、照明光束Ｌｂの対物レンズ２による反射光が、撮影光束Ｌａと重なり、撮影画像上にゴースト像を形成することはない。
【００２１】
設計例１では対物レンズ２の中心の屈折率を１．８３とした場合、設計例２で中心の屈折率を１．８８とした場合について次に示す。対物レンズ２の形状は、上述した通り配置により決定されるため、設計例１、設計例２共に共通である。
【００２２】
第１面 曲率半径 Ｒ１＝−４８．７
第２面 曲率半径 Ｒ２＝１１４．１
中心厚 ２４
【００２２】
屈折率を光軸からの距離ｒの関数として、ｎ(ｒ)＝ｎ０＋Ｃ１・ｒ2＋Ｃ２・ｒ4＋Ｃ３・ｒ6＋Ｃ４・ｒ8と表すと、それぞれの場合における係数の値は次の通りとなる。
【００２３】
設計例１ ｎ０＝１．８３
Ｃ１＝−１．０２９・１０-3
Ｃ２＝ ５．５４０・１０-7
Ｃ３＝−２．６７５・１０-10
Ｃ４＝ ７．８３７・１０-14
設計例２ ｎ０＝１．８８
Ｃ１＝−１．０４６・１０-3
Ｃ２＝ ５．６３２・１０-7
Ｃ３＝−２．７１８・１０-10
Ｃ４＝ ７．９４９・１０-14
【００２５】
図５は上記式によって表される屈折率分布のグラフ図を示し、横軸が光軸からの距離、縦軸が屈折率である。設計例１は中心の屈折率が１．８３の場合の屈折率分布であり、設計例２は中心の屈折率を１．８８とした場合の屈折率分布である。設計例１の場合には、中心部分の屈折率は、Ｓ−ＬＡＨ５５（ＯＨＡＲＡガラス）相当であり、中心から２０ｍｍ程度の個所では、Ｓ−ＦＳＬ５（ＯＨＡＲＡガラス）相当の１．４９程度の屈折率を有する。
【００２４】
また設計例２では、中心部分の屈折率はＳ−ＬＡＨ５８（ＯＨＡＲＡガラス）相当の１．８８であり、中心から２０ｍｍ程度の個所では、Ｓ−ＢＳＬ７（ＯＨＡＲＡガラス）相当の１．５２程度の屈折率を有する。
【００２５】
この対物レンズ２は両凹レンズの形状をしているが、先に説明した屈折率分布により、焦点距離３８．５ｍｍの凸レンズと機能し、瞳孔Ｅｐと撮影絞り１０を結像倍率２倍で結像している。
【００２６】
図６はレーザー走査型検眼鏡に本発明のレンズを応用した場合の構成図である。赤外（７８０ｎｍ）、赤（６３３ｎｍ）、緑（５６６ｎｍ）、青（４８８ｎｍ）を照射するレーザー光源４１ｉｒ、４１ｒ、４１ｇ、４１ｂは、それぞれに対応したコンフォーカル絞り４２ｉｒ、４２ｒ、４２ｇ、４２ｂを介して波長分割プリズム４３に入射するようにされ、波長分割プリズム４３から対物レンズ４４に至る光路には、フォーカスレンズ４５、孔あきミラー４６、リレーレンズ４７、駆動手段４８ａにより駆動され主走査を行うガルバノミラー４８、リレーレンズ４９、駆動手段５０ａにより駆動され副走査を行うガルバノミラー５０が配置され、レーザー投影光学系が構成されている。
【００２７】
また、孔あきミラー４６の反射方向には、フォーカスレンズ５１、波長分割プリズム５２が配置され、それぞれの光路上には、コンフォーカル絞り５３ｉｒ、５３ｒ、５３ｇ、５３ｂ、更にフォトディテクタ５４ｉｒ、５４ｒ、５４ｇ、５４ｂが配置されており、受光光学系が構成されている。
【００２８】
フォトディテクタ５４ｉｒ、５４ｒ、５４ｇ、５４ｂの出力は走査制御回路６１に接続され、走査制御回路６１はガルバノミラー４８、５０の駆動及びレーザー光源４１ｉｒ、４１ｒ、４１ｇ、４１ｂの発光及びフォトディテクタ５４ｉｒ、５４ｒ、５４ｇ、５４ｂからの信号のデジタル画像データへの変換を行うようにされている。更に、走査制御回路６１はシステムバス６２を介して、ＣＰＵ６３、記録手段６４、撮影スイッチ６５、ビデオボード６６に接続され、ビデオボード６６の出力はテレビモニタ６７に接続されている。
【００２９】
上記の構成において、孔あきミラー４６、主走査ガルバノミラー４８、副走査ガルバノミラー５０は、被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐと略共役に配置されている。そして、これらの結像を行う対物レンズ４４の被検眼Ｅの側の第１面は、瞳孔Ｅｐの中心を曲率中心とする凹球面であり、ガルバノミラー５０側の第２面はガルバノミラー５０の光軸との交点を曲率中心とする凹球面であり、先の実施の形態と同様に、光軸付近から周辺方向に徐々に屈折率が低下する屈折率分布型レンズとされている。
【００３０】
これにより、対物レンズ４４は両凹レンズの形状であるが、凸レンズとして機能している。また、リレーレンズ４７、４９も対物レンズ４４と同様にガルバノミラー４８、５０の光軸との交点、又は孔あきミラー４６の開口中心を曲率中心とする凹球面であり、対物レンズ４４と同様に光軸付近より周辺方向に徐々に屈折率が低下する屈折率分布型レンズにより構成されている。
【００３１】
従って、リレーレンズ４７、４９も両凹レンズの形状であるが、凸レンズとして機能している。これにより、孔あきミラー４６の開口を発した光束の内のリレーレンズ４７、４９、対物レンズ４４により反射された光は、全て孔あきミラー４６の開口に戻り、受光光学系に入射し、画質を低下させるゴースト光になることはない。
【００３２】
また、図７は波長分割プリズム５２の波長分離の説明図であり、反射面５２ａは６００ｎｍ〜９００ｎｍまでの赤色光、赤外光を反射し、４００ｎｍ〜６００ｎｍまでの青、緑色の光は透過する特性を有する。面５２ｂは４００ｎｍ〜５００ｎｍまでの青色光を反射し緑色光を透過する特性を有し、面５２ｃは６００ｎｍ〜７００ｎｍの赤色光を反射し、７００ｎｍ以上の赤外光を透過する特性を有する。
【００３３】
使用する光源は、上述したようにそれぞれ赤外７８０ｎｍ、赤６３３ｎｍ、緑５６６ｎｍ、青４８８ｎｍの波長の光を発するレーザー光源４１ｉｒ、４１ｒ、４１ｇ、４１ｂであるが、赤外蛍光撮影の場合には８００ｎｍ〜９００ｎｍ程度のバンド幅を持つ蛍光を受光する必要があるため、波長分割プリズム５２の面５２ａは９００ｎｍ程度まで反射する特性を有することが望ましい。このようなプリズム５２を用いることにより、少ない空間で分光することができるため、装置を小型化できる。
【００３４】
先ず、被検眼Ｅを赤外光で観察しアライメントを行う。赤外光源４１ｉｒを発した赤外光は、コンフォーカル絞り４２ｉｒを照明する。この像は色分解プリズム４３により反射され、フォーカスレンズ４５を通り、孔あきミラー４６の開口を通過し、リレーレンズ４７を通り主走査用ガルバノミラー４８に達する。
【００３５】
ガルバノミラー４８は駆動手段４８ａにより、回転軸４８ｂを中心に回転振動している。これにより照明光は、紙面に対し垂直方向に走査され、リレーレンズ４９を通り副走査ガルバノミラー５０に達する。ガルバノミラー５０は回転軸５０ａを中心に回転振動し副走査を行う。そして、赤外光は対物レンズ４４、被検眼Ｅの瞳Ｅｐを通り、眼底Ｅｒを二次元的に走査する。
【００３６】
眼底Ｅｒでの反射光は再び瞳Ｅｐを通り、対物レンズ４４、ガルバノミラー５０、リレーレンズ４９、ガルバノミラー４８、リレーレンズ４７を通り、孔あきミラー４６の反射面により下方に反射され、更にフォーカスレンズ５１を通り、波長分割プリズム５２により分光されコンフォーカル絞り５３ｉｒに結像し、フォトディテクタ５４ｉｒで受光される。この像はフォトディテクタ５４ｉｒにおいて電気信号に変換され、走査制御回路６１に入力し、デジタル画像信号に変換され、更にビデオボード６６により映像信号に変換され、テレビモニタ６７に表示される。
【００３７】
撮影者はこのテレビモニタ６７に映った眼底像を見て、操作手段によりフォーカスレンズ４５、５１を移動し、ピント、アライメント調整等の撮影準備を行う。フォーカスレンズ４５、５１が連動して動くことにより、照明側のコンフォーカル絞り４２ｉｒ、４２ｒ、４２ｇ、４２ｂと、受光側のコンフォーカル絞り５３ｉｒ、５３ｒ、５３ｇ、５３ｂとは常に略共役に保たれている。
【００３８】
撮影準備が整ったことを確認した撮影者は、撮影スイッチ６５を押す。撮影スイッチ６５の入力により光源４１ｒ、４１ｇ、４１ｂが発光する。これらの光源を発した光は、波長分割プリズム５２において合流し赤外光と同様な光路をたどり、眼底Ｅｒを二次元的に走査する。この反射光も赤外光と同様に入射と同様な光路を戻り、孔あきミラー４６の周辺部により反射され、フォーカスレンズ５１を通り、波長分割プリズム５２により分光され、コンフォーカル絞り５３ｒ、５３ｇ、５３ｂに結像し、フォトディテクタ５４ｒ、５４ｇ、５４ｂで受光される。
【００３９】
フォトディテクタ５４ｒ、５４ｇ、５４ｂにおいて発生した電気信号は、走査制御回路６１によりデジタル画像データに変換され、ビデオボード６６を介してテレビモニタ６７で静止画として表示されると共に、記録手段６４に記録され撮影を終了する。このように、照明、受光共通の光路上に対物レンズ４４、リレーレンズ４７、４９を配置できるため、光学系全体を小さくすることができる。
【００４０】
図８は本発明のレンズをオートレフラクトメータに実施した構成図である。光源７１から対物レンズ７２に至る光路中には、投影視標７３、レンズ７４、絞り７５、孔あきミラー７６が配列されている。また、孔あきミラー７６の反射方向には瞳絞り７７、プリズム７８、レンズ７９、二次元エリアセンサ８０が配列されている。エリアセンサ８０の出力は画像ボード８１、演算手段８２を経て、表示手段８３に接続され、演算手段８２の出力は光源７１に接続されている。
【００４１】
測定時において、光源７１を発した光は投影指標７３を照明し、この指標像はレンズ７４を通り、絞り７５の開口を通過後に孔あきミラー７６の孔部を通過する。そして、対物レンズ７２を通り被検眼Ｅの眼底Ｅｒに到達する。眼底Ｅｒでの反射光は再び対物レンズ７２を通り、孔あきミラー７６の周辺部で反射し、瞳絞り７７の開口を通り、プリズム７８により偏向されてレンズ７９を通り、二次元エリアセンサ８０上にリング状の像を形成する。
【００４２】
画像ボード８１はこの指標像をデジタル画像データとして記憶し、演算手段８２はこの指標像の形状を解析し、球面屈折度、乱視度、乱視角度を演算し、表示手段８３に演算結果を表示する。
【００４３】
この構成において、絞り７５と絞り７７は共に被検眼瞳と略共役であり、投影光束と受光光束とは分離されている。対物レンズ７２の絞り７５側の第２面は、この絞り７５と光軸の交点を曲率中心とする凹球面であり、被検眼Ｅ側の第１面は被検眼瞳と光軸との交点を曲率中心とする凹球面であって、先の実施の形態と同様に光軸から外側に向かうにつれ徐々に屈折率が小さくなる屈折率分布型レンズにより構成されている。これにより、形状は両凹レンズであっても凸レンズとして機能する。
【００４４】
このような対物レンズ７２を用いることにより、絞り７５を通過した投影光束は、対物レンズ７２の何れの面で反射しても、孔あきミラー７６の孔部を通り、絞り７５の開口に戻って二次元エリアセンサ８０に達し、測定値に悪影響を与えるゴースト光にはならない。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る眼科装置は、対物レンズによる反射光が、有害光となって、撮影画像又は測定値に悪影響を及ぼすことがないため、良好な画質の眼底像又は精度の良い測定値を得ることができる。また、黒点を用いる必要がないため、部品点数、調整機構を削減し、更に照明光学系を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態の眼底カメラの構成図である。
【図２】 対物レンズの説明図である。
【図３】 瞳の結像の説明図である。
【図４】 絞りの説明図である。
【図５】 屈折率の分布を示す図である。
【図６】 第２の実施の形態の説明図である。
【図７】 プリズムの説明図である
【図８】 オートレフラクトメータの構成図である。
【符号の説明】
１ 観察用光源
２、４４、７２ 対物レンズ
７、４６、７６ 孔あきミラー
９ 撮像用光源
１０ 撮影絞り
１１、４５ フォーカスレンズ
１４ 撮像手段
１８ テレビカメラ
２３、６７ テレビモニタ
２４、６３ ＣＰＵ
２６、６５ 撮影スイッチ
３０、６４ 記録手段
４１ レーザー光源
４３、５２ 波長分割プリズム
４７、４９ リレーレンズ
４８、５０ ガルバノミラー
５４ フォトディテクタ
６１ 操作制御回路
７１ 光源
７３ 撮影指標
７８ プリズム
８０ 二次元エリアセンサ
８２ 演算手段
８３ 表示手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼科医院や集団検診等で使用される眼科装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から眼科装置には、照明光学系、撮影光学系共用の対物レンズが用いられており、照明光の対物レンズによる反射光が、眼底像に映り込みゴースト像を形成したり、測定光に混入して測定精度が低下することを避けるため、照明光学系内には黒点が設けられている。
【０００３】
また、特にダブルスキャニングタイプのレーザー走査型検眼鏡の場合には、光学部材の反射光によるゴースト像の発生を抑える黒点を配置することができないため、レンズのような屈折光学部材ではなく、ミラー等による反射光学部材により構成されている。
【０００４】
また、オートレフラクトメータ等の眼屈折力測定装置においても、測定指標投影光の対物レンズでの反射を防ぐため、投影系に黒点を設けたり、対物レンズを傾け反射光が、測定精度に影響しないようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、黒点ではゴースト光を完全に消し去ることが困難であり、またこの黒点の影が眼底像上に写り、画質を損ねるという問題がある。
【０００６】
更に、ゴーストを除去するために対物レンズには、高性能な反射防止膜を施こす必要があり、部品が高価になるという問題がある。
【０００７】
特に、ダブルスキャニングタイプのレーザー走査型検眼鏡の場合には、反射光学系は調節が複雑で困難であり、またレンズを用いる場合に比較して装置が大型化するという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、対物レンズによる反射光が有害光となって撮影画像、又は測定値に悪影響を及ぼすことがないため、良好な画質の眼底像又は精度の良い測定値を得ることができる眼科装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る眼科装置は、眼底照明光学系と撮影絞りを有する撮影光学系の共通の光路に、前記撮影絞りを被検眼前眼部に結像する対物レンズを設け、該対物レンズは、前記撮影絞り中心を発した光線が全て略垂直に入射するようにすると共に、光軸付近の屈折率が高く光軸から離れるに従って低い屈折率を有する屈折率分布型としたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る眼科装置は、光軸付近の光と周辺部の光を異なる方向に導く光路分岐手段と、被検眼に面する対物レンズとを有し、該対物レンズの全ての面は前記光路分岐手段の中心部を発した光の反射光を再び中心部へ戻す形状とし、前記対物レンズは光軸付近の屈折率が高く光軸から離れるに従って低い屈折率を有する屈折率分布型としたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は第１の実施の形態の眼底カメラの構成図を示し、観察用赤外光源１から被検眼Ｅと対向する対物レンズ２に至る光路上には、リング状の開口を有する絞り３、赤外光を透過し可視光を反射する光路分岐ミラー４、リレーレンズ５、リング状開口を有する絞り６、中央部に開口を有する孔あきミラー７が順次に配列されている。また、光路分岐ミラー４の入射方向の光路上には、リング状開口を有する絞り８、ストロボ管から成る撮影用光源９が配置されている。絞り３、８は対物レンズ２、リレーレンズ５に関して、被検眼Ｅの瞳位置Ｅｐと略共役であり、絞り６は対物レンズ２に関して被検眼Ｅの角膜Ｅｃと略共役とされている。
【００１２】
孔あきミラー７の開口内には撮影絞り１０が設けられ、孔あきミラー７の背後の光路上には、光路上を移動可能なフォーカスレンズ１１、撮影レンズ１２、跳ね上げミラー１３、撮像手段１４が順次に配列されている。また、跳ね上げミラー１３の反射方向の光路上には、フィールドレンズ１５、ミラー１６、結像レンズ１７、観察用テレビカメラ１８が配列されている。
【００１３】
テレビカメラ１８の出力は信号処理部２０を介して、撮像手段１４の出力と共に画像ボード２１に接続されており、画像ボード２１の出力はシステムバス２２、テレビモニタ２３に接続され、画像ボード２１にはメモリ２１ａ、Ａ／Ｄ変換器２１ｂが内蔵されている。システムバス２２には、ＣＰＵ２４、操作手段２５、撮像スイッチ２６、ＲＡＭ２７、ＲＯＭ２８、キーボード２９、記録手段３０、コンデンサ３１ａを内蔵した撮影用光源制御手段３１が接続されている。
【００１４】
眼底観察・アライメント時において、観察用光源１を発した赤外光束は、リング絞り３の開口部、光路分岐ミラー４、リレーレンズ５、絞り６の開口部を通り、孔あきミラー７の開口部で反射し、対物レンズ２を介して被検眼Ｅの眼底Ｅｒを照明する。眼底Ｅｒからの反射光は対物レンズ２、孔あきミラー７の孔部内の撮影絞り１０、フォーカスレンズ１１、撮影レンズ１２を通過し、光路切換えミラー１３によって折り曲げられフィールドレンズ１５を通り、ミラー１６により折り曲げられ、レンズ１７を通り観察用テレビカメラ１８に結像する。
【００１５】
テレビカメラ１８の出力は、信号処理部２０、画像ボード２１を介して映像信号に変換され、テレビモニタ２３の画面に眼底像が表示される。この映像を基に、検者は操作手段２５によりフォーカスレンズ１１を光路方向に移動し、眼底Ｅｒに対する合焦を行う。
【００１６】
合焦ずれのないことを確認して撮影スイッチ２６を押すと、跳ね上げミラー１３は光路外に退避すると共に撮影用光源９は閃光を発する。撮影用光源９からの光束は絞り８の開口を通り、光路分岐ミラー４により反射され、観察光束と同様の光路を通り眼底Ｅｒを照明する。眼底Ｅｒからの反射光は、対物レンズ２、撮影絞り１０、フォーカスレンズ１１、撮影レンズ１２を通り、撮像手段１４に結像し、眼底像Ｅｒ’が画像ボード２２中の画像メモリ２２ａに一旦記憶される。そして、画像記録用のフォーマットに変換され、記録手段３０に記録されると共にテレビモニタ２３に表示される。
【００１７】
対物レンズ２は撮影絞り１０と被検眼Ｅの間に配置されており、撮影絞り１０側の第２面は、撮影絞り１０の中心に曲率中心を有する曲率半径Ｒ２の凹球面であり、撮影絞り１０は対物レンズ２に関して、被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐに共役に結像している。対物レンズ２の被検眼Ｅ側の第１面は、この結像点に曲率中心を有する曲率半径Ｒ１の凹球面である。従って、撮影絞り１０の中心を通る光は、全て対物レンズ２の第１面、第２面に対し垂直に入射し、これらの面による反射光は、全て入射した光路を戻ることになる。
【００１８】
そして、図２に示すように対物レンズ２のガラスの屈折率は光軸付近が最も高く、周辺に行くにつれ徐々に低くなっており、ピッチの粗い部分は屈折率が高く、細かい部分は屈折率が低い。
【００１９】
図３は被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐの中心から出た光線が、撮影絞り１０の中心に集光する様子を示している。このように、通常のレンズと異なり、光線は対物レンズ２の表面ではなく、対物レンズ２の内部において徐々に曲げられる。
【００２０】
図４は撮影絞り１０付近の撮影光束Ｌａと照明光束Ｌｂの断面図を示し、撮影絞り１０の付近には、リング状開口を有する絞り３が結像しているため、照明光束Ｌｂと撮影光束Ｌａとは分離されている。従って、照明光束Ｌｂのうち、対物レンズ２の第１面又は第１面で反射した光は、全て出射した位置の略対称位置に戻る。即ち、図４の領域Ｌｂを発した光は、対物レンズ２の各面で反射されても再び領域Ｌｂに戻り領域Ｌａに入らない。つまり、照明光束Ｌｂの対物レンズ２による反射光が、撮影光束Ｌａと重なり、撮影画像上にゴースト像を形成することはない。
【００２１】
設計例１では対物レンズ２の中心の屈折率を１．８３とした場合、設計例２で中心の屈折率を１．８８とした場合について次に示す。対物レンズ２の形状は、上述した通り配置により決定されるため、設計例１、設計例２共に共通である。
【００２２】
第１面 曲率半径 Ｒ１＝−４８．７
第２面 曲率半径 Ｒ２＝１１４．１
中心厚 ２４
【００２２】
屈折率を光軸からの距離ｒの関数として、ｎ(ｒ)＝ｎ０＋Ｃ１・ｒ2＋Ｃ２・ｒ4＋Ｃ３・ｒ6＋Ｃ４・ｒ8と表すと、それぞれの場合における係数の値は次の通りとなる。
【００２３】
設計例１ ｎ０＝１．８３
Ｃ１＝−１．０２９・１０-3
Ｃ２＝ ５．５４０・１０-7
Ｃ３＝−２．６７５・１０-10
Ｃ４＝ ７．８３７・１０-14
設計例２ ｎ０＝１．８８
Ｃ１＝−１．０４６・１０-3
Ｃ２＝ ５．６３２・１０-7
Ｃ３＝−２．７１８・１０-10
Ｃ４＝ ７．９４９・１０-14
【００２５】
図５は上記式によって表される屈折率分布のグラフ図を示し、横軸が光軸からの距離、縦軸が屈折率である。設計例１は中心の屈折率が１．８３の場合の屈折率分布であり、設計例２は中心の屈折率を１．８８とした場合の屈折率分布である。設計例１の場合には、中心部分の屈折率は、Ｓ−ＬＡＨ５５（ＯＨＡＲＡガラス）相当であり、中心から２０ｍｍ程度の個所では、Ｓ−ＦＳＬ５（ＯＨＡＲＡガラス）相当の１．４９程度の屈折率を有する。
【００２４】
また設計例２では、中心部分の屈折率はＳ−ＬＡＨ５８（ＯＨＡＲＡガラス）相当の１．８８であり、中心から２０ｍｍ程度の個所では、Ｓ−ＢＳＬ７（ＯＨＡＲＡガラス）相当の１．５２程度の屈折率を有する。
【００２５】
この対物レンズ２は両凹レンズの形状をしているが、先に説明した屈折率分布により、焦点距離３８．５ｍｍの凸レンズと機能し、瞳孔Ｅｐと撮影絞り１０を結像倍率２倍で結像している。
【００２６】
図６はレーザー走査型検眼鏡に本発明のレンズを応用した場合の構成図である。赤外（７８０ｎｍ）、赤（６３３ｎｍ）、緑（５６６ｎｍ）、青（４８８ｎｍ）を照射するレーザー光源４１ｉｒ、４１ｒ、４１ｇ、４１ｂは、それぞれに対応したコンフォーカル絞り４２ｉｒ、４２ｒ、４２ｇ、４２ｂを介して波長分割プリズム４３に入射するようにされ、波長分割プリズム４３から対物レンズ４４に至る光路には、フォーカスレンズ４５、孔あきミラー４６、リレーレンズ４７、駆動手段４８ａにより駆動され主走査を行うガルバノミラー４８、リレーレンズ４９、駆動手段５０ａにより駆動され副走査を行うガルバノミラー５０が配置され、レーザー投影光学系が構成されている。
【００２７】
また、孔あきミラー４６の反射方向には、フォーカスレンズ５１、波長分割プリズム５２が配置され、それぞれの光路上には、コンフォーカル絞り５３ｉｒ、５３ｒ、５３ｇ、５３ｂ、更にフォトディテクタ５４ｉｒ、５４ｒ、５４ｇ、５４ｂが配置されており、受光光学系が構成されている。
【００２８】
フォトディテクタ５４ｉｒ、５４ｒ、５４ｇ、５４ｂの出力は走査制御回路６１に接続され、走査制御回路６１はガルバノミラー４８、５０の駆動及びレーザー光源４１ｉｒ、４１ｒ、４１ｇ、４１ｂの発光及びフォトディテクタ５４ｉｒ、５４ｒ、５４ｇ、５４ｂからの信号のデジタル画像データへの変換を行うようにされている。更に、走査制御回路６１はシステムバス６２を介して、ＣＰＵ６３、記録手段６４、撮影スイッチ６５、ビデオボード６６に接続され、ビデオボード６６の出力はテレビモニタ６７に接続されている。
【００２９】
上記の構成において、孔あきミラー４６、主走査ガルバノミラー４８、副走査ガルバノミラー５０は、被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐと略共役に配置されている。そして、これらの結像を行う対物レンズ４４の被検眼Ｅの側の第１面は、瞳孔Ｅｐの中心を曲率中心とする凹球面であり、ガルバノミラー５０側の第２面はガルバノミラー５０の光軸との交点を曲率中心とする凹球面であり、先の実施の形態と同様に、光軸付近から周辺方向に徐々に屈折率が低下する屈折率分布型レンズとされている。
【００３０】
これにより、対物レンズ４４は両凹レンズの形状であるが、凸レンズとして機能している。また、リレーレンズ４７、４９も対物レンズ４４と同様にガルバノミラー４８、５０の光軸との交点、又は孔あきミラー４６の開口中心を曲率中心とする凹球面であり、対物レンズ４４と同様に光軸付近より周辺方向に徐々に屈折率が低下する屈折率分布型レンズにより構成されている。
【００３１】
従って、リレーレンズ４７、４９も両凹レンズの形状であるが、凸レンズとして機能している。これにより、孔あきミラー４６の開口を発した光束の内のリレーレンズ４７、４９、対物レンズ４４により反射された光は、全て孔あきミラー４６の開口に戻り、受光光学系に入射し、画質を低下させるゴースト光になることはない。
【００３２】
また、図７は波長分割プリズム５２の波長分離の説明図であり、反射面５２ａは６００ｎｍ〜９００ｎｍまでの赤色光、赤外光を反射し、４００ｎｍ〜６００ｎｍまでの青、緑色の光は透過する特性を有する。面５２ｂは４００ｎｍ〜５００ｎｍまでの青色光を反射し緑色光を透過する特性を有し、面５２ｃは６００ｎｍ〜７００ｎｍの赤色光を反射し、７００ｎｍ以上の赤外光を透過する特性を有する。
【００３３】
使用する光源は、上述したようにそれぞれ赤外７８０ｎｍ、赤６３３ｎｍ、緑５６６ｎｍ、青４８８ｎｍの波長の光を発するレーザー光源４１ｉｒ、４１ｒ、４１ｇ、４１ｂであるが、赤外蛍光撮影の場合には８００ｎｍ〜９００ｎｍ程度のバンド幅を持つ蛍光を受光する必要があるため、波長分割プリズム５２の面５２ａは９００ｎｍ程度まで反射する特性を有することが望ましい。このようなプリズム５２を用いることにより、少ない空間で分光することができるため、装置を小型化できる。
【００３４】
先ず、被検眼Ｅを赤外光で観察しアライメントを行う。赤外光源４１ｉｒを発した赤外光は、コンフォーカル絞り４２ｉｒを照明する。この像は色分解プリズム４３により反射され、フォーカスレンズ４５を通り、孔あきミラー４６の開口を通過し、リレーレンズ４７を通り主走査用ガルバノミラー４８に達する。
【００３５】
ガルバノミラー４８は駆動手段４８ａにより、回転軸４８ｂを中心に回転振動している。これにより照明光は、紙面に対し垂直方向に走査され、リレーレンズ４９を通り副走査ガルバノミラー５０に達する。ガルバノミラー５０は回転軸５０ａを中心に回転振動し副走査を行う。そして、赤外光は対物レンズ４４、被検眼Ｅの瞳Ｅｐを通り、眼底Ｅｒを二次元的に走査する。
【００３６】
眼底Ｅｒでの反射光は再び瞳Ｅｐを通り、対物レンズ４４、ガルバノミラー５０、リレーレンズ４９、ガルバノミラー４８、リレーレンズ４７を通り、孔あきミラー４６の反射面により下方に反射され、更にフォーカスレンズ５１を通り、波長分割プリズム５２により分光されコンフォーカル絞り５３ｉｒに結像し、フォトディテクタ５４ｉｒで受光される。この像はフォトディテクタ５４ｉｒにおいて電気信号に変換され、走査制御回路６１に入力し、デジタル画像信号に変換され、更にビデオボード６６により映像信号に変換され、テレビモニタ６７に表示される。
【００３７】
撮影者はこのテレビモニタ６７に映った眼底像を見て、操作手段によりフォーカスレンズ４５、５１を移動し、ピント、アライメント調整等の撮影準備を行う。フォーカスレンズ４５、５１が連動して動くことにより、照明側のコンフォーカル絞り４２ｉｒ、４２ｒ、４２ｇ、４２ｂと、受光側のコンフォーカル絞り５３ｉｒ、５３ｒ、５３ｇ、５３ｂとは常に略共役に保たれている。
【００３８】
撮影準備が整ったことを確認した撮影者は、撮影スイッチ６５を押す。撮影スイッチ６５の入力により光源４１ｒ、４１ｇ、４１ｂが発光する。これらの光源を発した光は、波長分割プリズム５２において合流し赤外光と同様な光路をたどり、眼底Ｅｒを二次元的に走査する。この反射光も赤外光と同様に入射と同様な光路を戻り、孔あきミラー４６の周辺部により反射され、フォーカスレンズ５１を通り、波長分割プリズム５２により分光され、コンフォーカル絞り５３ｒ、５３ｇ、５３ｂに結像し、フォトディテクタ５４ｒ、５４ｇ、５４ｂで受光される。
【００３９】
フォトディテクタ５４ｒ、５４ｇ、５４ｂにおいて発生した電気信号は、走査制御回路６１によりデジタル画像データに変換され、ビデオボード６６を介してテレビモニタ６７で静止画として表示されると共に、記録手段６４に記録され撮影を終了する。このように、照明、受光共通の光路上に対物レンズ４４、リレーレンズ４７、４９を配置できるため、光学系全体を小さくすることができる。
【００４０】
図８は本発明のレンズをオートレフラクトメータに実施した構成図である。光源７１から対物レンズ７２に至る光路中には、投影視標７３、レンズ７４、絞り７５、孔あきミラー７６が配列されている。また、孔あきミラー７６の反射方向には瞳絞り７７、プリズム７８、レンズ７９、二次元エリアセンサ８０が配列されている。エリアセンサ８０の出力は画像ボード８１、演算手段８２を経て、表示手段８３に接続され、演算手段８２の出力は光源７１に接続されている。
【００４１】
測定時において、光源７１を発した光は投影指標７３を照明し、この指標像はレンズ７４を通り、絞り７５の開口を通過後に孔あきミラー７６の孔部を通過する。そして、対物レンズ７２を通り被検眼Ｅの眼底Ｅｒに到達する。眼底Ｅｒでの反射光は再び対物レンズ７２を通り、孔あきミラー７６の周辺部で反射し、瞳絞り７７の開口を通り、プリズム７８により偏向されてレンズ７９を通り、二次元エリアセンサ８０上にリング状の像を形成する。
【００４２】
画像ボード８１はこの指標像をデジタル画像データとして記憶し、演算手段８２はこの指標像の形状を解析し、球面屈折度、乱視度、乱視角度を演算し、表示手段８３に演算結果を表示する。
【００４３】
この構成において、絞り７５と絞り７７は共に被検眼瞳と略共役であり、投影光束と受光光束とは分離されている。対物レンズ７２の絞り７５側の第２面は、この絞り７５と光軸の交点を曲率中心とする凹球面であり、被検眼Ｅ側の第１面は被検眼瞳と光軸との交点を曲率中心とする凹球面であって、先の実施の形態と同様に光軸から外側に向かうにつれ徐々に屈折率が小さくなる屈折率分布型レンズにより構成されている。これにより、形状は両凹レンズであっても凸レンズとして機能する。
【００４４】
このような対物レンズ７２を用いることにより、絞り７５を通過した投影光束は、対物レンズ７２の何れの面で反射しても、孔あきミラー７６の孔部を通り、絞り７５の開口に戻って二次元エリアセンサ８０に達し、測定値に悪影響を与えるゴースト光にはならない。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る眼科装置は、対物レンズによる反射光が、有害光となって、撮影画像又は測定値に悪影響を及ぼすことがないため、良好な画質の眼底像又は精度の良い測定値を得ることができる。また、黒点を用いる必要がないため、部品点数、調整機構を削減し、更に照明光学系を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態の眼底カメラの構成図である。
【図２】 対物レンズの説明図である。
【図３】 瞳の結像の説明図である。
【図４】 絞りの説明図である。
【図５】 屈折率の分布を示す図である。
【図６】 第２の実施の形態の説明図である。
【図７】 プリズムの説明図である
【図８】 オートレフラクトメータの構成図である。
【符号の説明】
１ 観察用光源
２、４４、７２ 対物レンズ
７、４６、７６ 孔あきミラー
９ 撮像用光源
１０ 撮影絞り
１１、４５ フォーカスレンズ
１４ 撮像手段
１８ テレビカメラ
２３、６７ テレビモニタ
２４、６３ ＣＰＵ
２６、６５ 撮影スイッチ
３０、６４ 記録手段
４１ レーザー光源
４３、５２ 波長分割プリズム
４７、４９ リレーレンズ
４８、５０ ガルバノミラー
５４ フォトディテクタ
６１ 操作制御回路
７１ 光源
７３ 撮影指標
７８ プリズム
８０ 二次元エリアセンサ
８２ 演算手段
８３ 表示手段
Claims (5)
- 眼底照明光学系と撮影絞りを有する撮影光学系の共通の光路に、前記撮影絞りを被検眼前眼部に結像する対物レンズを設け、該対物レンズは、前記撮影絞り中心を発した光線が全て略垂直に入射するようにすると共に、光軸付近の屈折率が高く光軸から離れるに従って低い屈折率を有する屈折率分布型としたことを特徴とする眼科装置。
- 光軸付近の光と周辺部の光を異なる方向に導く光路分岐手段と、被検眼に面する対物レンズとを有し、該対物レンズの全ての面は前記光路分岐手段の中心部を発した光の反射光を再び中心部へ戻す形状とし、前記対物レンズは光軸付近の屈折率が高く光軸から離れるに従って低い屈折率を有する屈折率分布型としたことを特徴とする眼科装置。
- 眼底カメラであることを特徴とする請求項１又は２に記載の眼科装置。
- レーザー走査方式の検眼鏡であることを特徴とする請求項１又は２に記載の眼科装置。
- オートレフラクトメータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の眼科装置。
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