JP4275274B2 - 緑内障診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、緑内障の診断に用いるのに好適の緑内障診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医用眼科の分野において、緑内障とは高眼圧等の原因によって視神経繊維束に抜けあるいは欠損が生じる病気として知られている。その緑内障はこれが進行すると不可逆の視力障害を起こして失明に至ることから、早期発見が急務であるとされているが、眼底の各部位によって視神経繊維束の厚さが異なっており、また、病状が重度になるまで視神経繊維の欠損が徐々に進行していくのが普通であるため、早期症状の患者の眼底を撮影して、眼底像を見たとしても、視神経繊維束の欠損領域が存在するか否かを一見して判断することは医師にとっても困難である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、視神経繊維束には偏光特性（複屈折性）が存在し、偏光レーザビームが視神経繊維束を通過する際に生じる複屈折により、二つの通過速度の異なる反射光が生じ、この反射光の成分に生じる通過速度の相違が視神経繊維束の厚みと正相関することが知られている。
【０００４】
そこで、レーザダイオードを直線偏光特性を有する偏光フィルタにより直線偏光させ、この直線偏光特性を有するレーザ光を偏光変調器を用いて変調させると共に、そのレーザ光をスキャニングユニットにより偏向して眼底を走査し、眼底からの反射光の位相差を検出することにより、視神経繊維束の厚みを測定する緑内障診断装置が開発されている。
【０００５】
しかしながら、この従来の緑内障診断装置は、眼底のある狭い領域について走査を行うのみで、一度に広範囲を検査することができず、また、画像情報として得ることができないという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、既存の眼底カメラの光学系を改良して視神経繊維束の厚みを測定することのできる緑内障診断装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の緑内障診断装置は、被検眼の眼底を円偏光の照明光によって照明する照明光学系と、前記眼底からの照明反射光に基づき眼底像を撮像するＣＣＤカメラが設けられた撮像光学系とを備え、
前記ＣＣＤカメラの撮像面に、互いに隣接して前記照明反射光を互いに直交する直線偏光成分に分解する２つの偏光微小板部と前記照明反射光を両直線偏光成分に対して交差する方向の直線偏光成分に分解する１つ以上の偏光微小板部とを眼底部位に対応するひとかたまりの単位小板部として該単位小板部の繰り返しからなる偏光フィルタが一体に設けられ、前記偏光微小板部が前記ＣＣＤカメラの一画素に対応していることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の緑内障診断装置は、前記両直線偏光成分に対して交差する方向の直線偏光成分が前記両直線偏光成分に対して４５度方向であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の緑内障診断装置は、被検眼の眼底を円偏光の照明光によって照明する照明光学系と、前記眼底からの照明反射光に基づき眼底像を撮像するＣＣＤカメラが設けられた撮像光学系とを備え、
該撮像光学系には前記ＣＣＤカメラの撮像面と共役な位置に、前記照明反射光を互いに直交する直線偏光成分に分解する２つの偏光微小板部と前記照明反射光を両直線偏光成分に対して交差する方向の直線偏光成分に分解する１つ以上の偏光微小板部とを眼底部位に対応するひとかたまりの単位小板部として該単位小板部の繰り返しからなる偏光フィルタが設けられ、前記偏光微小板部が前記ＣＣＤカメラの一画素に対応していることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の緑内障診断装置は、前記両直線偏光成分に対して交差する方向の直線偏光成分が前記両直線偏光成分に対して４５度方向であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の緑内障診断装置は、前記単位小板部を構成する各偏光微小板部に対応する各画素の出力の大きさに基づき楕円偏光の形状を演算し、該楕円偏光の形状に基づき前記眼底の視神経繊維束の膜厚を求めることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の緑内障診断装置は、前記偏光フィルタは前記撮像光学系の光路に出入可能とされていることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の緑内障診断装置は、前記偏光フィルタは前記撮像光学系の光路に出入可能とされていることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
[発明の実施の形態１]
図１は本発明の緑内障診断装置に用いる眼底カメラＱの一例を示し、この図１において、１はベース、２は架台、３は装置本体、４はジョイスティック、５はＣＣＤカメラ、６は顎受け、７は額当てであり、これらの構成は公知である。
【００１９】
この眼底カメラＱでは、患者の顎を顎受け６に乗せ、額当て７に額を当てて、例えば、内部固視灯により所定方向を固視させて、撮影スイッチ８を操作すると、後述する照明光学系により被検眼の眼底が照明されて、後述する撮像光学系のＣＣＤカメラ５によって眼底像が撮像される。
【００２０】
そのＣＣＤカメラ５は例えば緑内障診断装置の一部を構成するパーソナルコンピュータ９に接続され、眼底像はこのパーソナルコンピュータ９のフレームメモリに記憶される。このパーソナルコンピュータ９のフレームメモリに眼底像を記憶する代わりに、ハードディスク、磁気ディスク、フロッピーディスク、光磁気ディスクに記録保存しても良い。
【００２１】
そのパーソナルコンピュータ９には画像表示モニター１０が接続され、マウス、キーボード等の操作手段により、記憶保存されている眼底像ＦＢが画面１１に表示される。ここで、ＦＣは乳頭、ＦＤは黄斑部、ＦＥは血管である。
【００２２】
図２はその眼底カメラＱの光学系を示し、この図２において、２０は照明光学系、２１は撮像光学系である。照明光学系２０はキセノンランプ２２とハロゲンランプ２３とを有し、キセノンランプ２２とハロゲンランプ２３とはハーフミラー２４に関して共役位置に配置され、キセノンランプ２２とハロゲンランプ２３とはコンデンサレンズ２５、２６によってリング状絞りＸの近傍にリレーされる。このリング状絞りＸは、リレーレンズ２７、全反射ミラー２８Ａ、リレーレンズ２８、穴空きミラー２９、対物レンズ３０を経て一般の眼底カメラと同様に被検眼３１の瞳孔近傍にリレーされる。
【００２３】
撮像光学系２１は、被検眼３１に臨む対物レンズ３０、穴空きミラー２９、合焦レンズ３２、リレーレンズ３３、クイックリターンミラー３４、ＣＣＤカメラ５、写真フィルム３６を有する。符号５ａはＣＣＤカメラ５の撮像面である。写真フィルム３６と撮像面５ａとはクイックリターンミラー３４に関して共役である。クイックリターンミラー３４は、写真フィルム撮影のとき、リレーレンズ３３とＣＣＤカメラ５との間の光路に破線で示すように挿入され、ＣＣＤカメラ５で観察又は撮影する際には光路から退避される。
【００２４】
リレーレンズ２８と穴空きミラー２９との間には、偏光ユニット３７が照明光学系２０の光路に挿脱可能に設けられている。この偏光ユニット３７はグリーンフィルター３８と直線偏光特性を有する偏光フィルター３９と１／４波長板４０とから構成されている。その偏光ユニット３７は被検眼３１の眼底４１を観察するときは照明光学系２０の光路から退避されている。
【００２５】
ＣＣＤカメラ５の撮像面５ａは、図３に示すように、多数の画素Ｇｉｊ（ｉ＝１、２、…、ｍ；ｊ＝１、２、…、ｎ）から構成されている。その撮像面５ａの前面には偏光フィルター４２が一体に設けられている。この偏光フィルター４２は図４に示すように単位小板部Ｈｋｌ（ｋ＝１、２、…、ｍ／２；ｌ＝１、２、…、ｎ／２）を縦方向と横方向とに配列することにより構成されている。この単位小板部Ｈｋｌは図５に拡大して示すように互いに隣接して照明反射光を互いに直交する直線偏光成分に分解する（照明反射光のうち互いに交差する直線偏光を透過させる）偏光微小板部Ｈｋｌ１、Ｈｋｌ２と、この両直線偏光成分に対して照明反射光を交差する方向の直線偏光成分に分解する（この両直線偏光成分に対して交差する方向の直線偏光成分を透過させる）偏光微小板部Ｈｋｌ３、Ｈｋｌ４とからなっている。ここでは、偏光微小板部Ｈｋｌ３、Ｈｋｌ４の直線偏光成分の方向は偏光微小板部Ｈｋｌ１、Ｈｋｌ２の直線偏光成分の方向に対して４５度方向である。その各偏光微小板部Ｈｋｌ１〜Ｈｋｌ４は各画素Ｇｉｊに対応している。
【００２６】
眼底像を観察するときには、ハロゲンランプ２３が点灯され、偏光ユニット３７が照明光学系２０の光路から退避され、リング状の照明光により眼底４１が照明される。眼底４１からの照明反射光は対物レンズ３０を経て穴空きミラー２９の穴部４３、撮影絞りＹを通って合焦レンズ３２に導かれ、リレーレンズ３３、偏光フィルター４２を介して撮像面５ａに結像され、画面１１に眼底像ＦＢが表示される。
【００２７】
緑内障診断のために、眼底像を撮影するときには、偏光ユニット３７が照明光学系２０の光路に挿入される。そして、キセノンランプ２２を発光させると、その照明光がコンデンサレンズ２５、ハーフミラー２４、リング状絞りＸ、リレーレンズ２７、全反射ミラー２８Ａ、リレーレンズ２８を経由して偏光ユニット３７に導かれる。グリーンフィルター３８は緑色波長の光を透過させ、残余の波長の光をカットする。その緑色波長の光は偏光フィルター３９によって直線偏光となる。その直線偏光された緑色波長の光は１／４波長板４０によって円偏光に変換される。この円偏光の緑色波長の光は穴空きミラー２９によって反射されて対物レンズ３０を介してリング状の照明光となり、被検眼３１の瞳孔を通って眼底４１を照明する。
【００２８】
その眼底４１には、図６に模式的に示すように、乳頭ＦＣから放射状に視神経繊維ＦＦが出ている。その視神経繊維ＦＦは、正常眼の場合、乳頭ＦＣに近いほどその膜厚が厚く、乳頭ＦＣから遠ざかるに伴って膜厚が薄くなっている。
【００２９】
円偏光の緑色波長の光は、視神経繊維ＦＦの複屈折特性の影響を受けて、その視神経繊維ＦＦを通過中に円偏光から楕円偏光となる。その楕円偏光の扁平度合いは視神経繊維ＦＦは一般にその膜厚が厚ければ厚いほど大きい。視神経繊維束ＦＦがない眼底部位では、円偏光の状態がそのまま保存される。
【００３０】
その眼底４１からの照明反射光は、対物レンズ３０、穴空きミラー２９の穴部４３、撮影絞りＹ、合焦レンズ３２、リレーレンズ３３を経由して偏光フィルター４２に導かれる。この偏光フィルター４２の単位小板部Ｈｋｌが図６に示す眼底部位Ｈｋｌ’に対応しているものとすると、その眼底部位ＨＫｌ’からの反射光はその単位小板部Ｈｋｌを通ってこの単位小板部Ｈｋｌに対応する画素Ｇｉｊに結像される。
【００３１】
その眼底部位Ｈｋｌ’に視神経繊維ＦＦがないものとすると、図７（ａ）に示すように、その眼底部位Ｈｋｌ’からの照明反射光は円偏光Ｃが保存され、偏光微小板部Ｈｋｌ１〜Ｈｋｌ４の存在の有無にかかわらず、各偏光微小板部Ｈｋｌ１〜Ｈｋｌ４を通過する照明反射光は同じ強度となり、それぞれ対応する画素Ｇｉｊに受光され、その４個の画素Ｇｉｊの受光出力は理論上同じとなる。
【００３２】
その眼底部位Ｈｋｌ’に視神経繊維ＦＦが存在すると、図７（ｂ）に示すように、その眼底部位Ｈｋｌ’からの照明反射光は視神経繊維ＦＦの複屈折性の影響を受けて楕円偏光Ｃ１となる。その楕円偏光Ｃ１の扁平度合いは直線偏光状態になるまで視神経繊維ＦＦの膜厚に比例する。
【００３３】
また、偏光フィルター４２の単位小板部Ｈｋｌが図６に示す眼底部位Ｈｋｌ’’に対応しているものとすると、その眼底部位ＨＫｌ’’からの反射光はその単位小板部Ｈｋｌを通ってこの単位小板部Ｈｋｌに対応する画素Ｇｉｊに結像される。眼底部位Ｈｋｌ’’でも、視神経繊維ＦＦが存在すると、図７（ｃ）に示すように、その眼底部位Ｈｋｌ’’からの照明反射光は視神経繊維ＦＦの複屈折性の影響を受けて楕円偏光Ｃ２となる。
【００３４】
単位小板部Ｈｋｌの偏光微小板部Ｈｋｌ１は楕円偏光Ｃ１、Ｃ２の照明反射光がこれを通過するとき、その水平方向の偏光成分以外の照明反射光の通過を阻止し、偏光微小板部Ｈｋｌ２は楕円偏光Ｃ１、Ｃ２の照明反射光がこれを通過するとき、その垂直方向の偏光成分以外の照明反射光の通過を阻止し、偏光微小板部Ｈｋｌ３、Ｈｋｌ４は楕円偏光Ｃ１、Ｃ２の照明反射光がこれを通過するとき、照明反射光のうち水平方向、垂直方向に対して４５度方向の成分以外の通過を阻止する。
【００３５】
従って、眼底部位Ｈｋｌ’からの照明反射光についてのみ着目すると、偏光微小板部Ｈｋｌ１に対応する画素からの受光出力が最大となり、偏光微小板部Ｈｋｌ２に対応する画素からの受光出力が最小となり、偏光微小板部Ｈｋｌ３、Ｈｋｌ４に対応する画素からの受光出力はその最大出力と最小出力とのほぼ中間の受光出力となる。
【００３６】
ここでは、偏光微小板部の個数を４個として説明しているが、楕円の形状は少なくとも３つの受光出力で決定することができ、これにより楕円の短軸と長軸との比を求めることができるので、偏光微小板部の個数は３個以上であれば良い。
【００３７】
その楕円の短軸と長軸との比は楕円の扁平度に対応し、この楕円の扁平度と視神経繊維束の膜厚との間には正の相関関係があるので、各微小板部Ｈｋｌに対応する各眼底部位について楕円の短軸と長軸との比で表される扁平度を求めれば、その眼底部位についての視神経繊維束ＦＦの膜厚を求めることができる。その膜厚を求める演算はパーソナルコンピュータを用いて行う。
【００３８】
図８はこのようにして求めた乳頭ＦＣを中心とした眼底部位ＦＸの周回り方向の膜厚データＧ１を示している。符号Ｇ２は正常な人の膜厚データを示し、膜厚データＧ１を膜厚データＧ２と比較することによって、視神経繊維ＦＦの欠損状態の把握の容易化を図ることができる。
【００３９】
図９は発明の実施の形態１の変形例を示す図であって、偏光フィルター４２を眼底４１と共役位置に設け、偏光フィルター４２と撮像面５ａとが共役となるように偏光フィルター４２とＣＣＤカメラ５との間にリレーレンズ４４を設け、そのリレーレンズ４４により眼底像と偏光フィルター４２の像とを撮像面５ａにリレー結像させる構成としたものである。その偏光フィルター４２はその撮影光学系２１の光路に挿脱可能に設けられている。この偏光フィルター４２は観察の際にはその撮影光学系２１の光路から退避され、撮影の際には、その撮影光学系２１の光路に挿入される。
【００４０】
このように偏光フィルター４２を撮影光学系２１の光路に挿脱可能とすれば、偏光ユニット３７を照明光学系２０の光路に挿脱可能としなくとも、眼底像ＦＢを観察することが可能となる。
【００４１】
なお、この発明の実施の形態１では、偏光ユニット３７にグリーンフィルター３８を設けることにしたが、これは、視神経繊維ＦＦの反射率が緑色波長のときに大きいという理由によるもので、このグリーンフィルター３８を設けた方が望ましいが、設けなくとも本発明は実施可能である。
【００４２】
【発明の実施の形態２】
図１０は直線偏光方向が異なる偏光微小板からなる偏光フィルター４２を撮影光学系２１の光路に設ける代わりに、直線偏光特性を有する偏光フィルター４４を撮影絞りＹと合焦レンズ３２との間に設け、その偏光フィルター４４を４５度づつ回転させることにより眼底４１を４回撮影し、４枚の眼底像に基づいて視神経繊維ＦＦの膜厚を解析することにしたものである。
【００４３】
ある画素に対応する眼底部位に着目すると、円偏光の照明光はその視神経繊維ＦＦの複屈折性の影響を受けて、楕円偏光となる。偏光フィルタ４４の直線偏光の方向と一致する楕円偏光のうちこれに一致する方向の成分（所定方向成分）のみが偏光フィルター４４を透過し、それ以外の照明反射光の成分の通過が阻止され、この偏光フィルター４４を９０度回転させたとき、この偏光フィルター４４は所定方向の偏光成分と直交する方向の偏光成分を有する照明反射光（短軸方向の偏光成分の照明反射光）を透過させ、それ以外の偏光成分の光は偏光フィルター４４によって通過が阻止され、この偏光フィルター４４が０度方向と９０度方向との中間の４５度位置に回転させたとき、偏光フィルター４４は４５度方向の偏光成分を有する照明反射光を透過させ、それ以外の偏光成分を有する照明反射光の通過が阻止される。
【００４４】
視神経繊維ＦＦが水平方向に走っているとき、水平方向に扁平な楕円偏光となる傾向があるので、その画素の受光出力は水平方向（０度方向）で最大となり易く、かつ、垂直方向（９０度方向）で最小となり易く、４５度方向はで最大と最小との中間となる傾向がある。従って、前述の通り、ある画素の少なくとも３つの受光出力があれば楕円の形状を求めることができ、楕円の短軸と長軸との比として表される扁平の度合いを演算できるので、これに正比例する視神経繊維の膜厚をその眼底部位において求めることができる。これを各画素について行えば、全眼底の視神経繊維の膜厚を求めることが可能となる。
【００４５】
図１１は発明の実施の形態２の変形例を示し、偏光フィルター４４を撮影光学系２１に設けて、この偏光フィルター４４を回転させる代わりに、４５度ずつ直線偏光方向の異なる偏光ビームスプリッタ４５〜４７を撮影光学系２１の光路に設け、かつ、眼底４１と共役な位置に４つのＣＣＤカメラ４８〜５１を設けて、同時に眼底４１を撮像する構成としたものであり、視神経繊維ＦＦの膜厚の演算方法については同じであるので、その詳細な説明は省略する。
【００４６】
この図１１に示す構成によれば、一度に眼底を撮影できるので、患者にかける負担を軽減できる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明に係わる緑内障診断装置によれば、既存の眼底カメラの光学系を簡単に改良して視神経繊維束の厚みを各眼底部位毎に精密に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 眼底像の撮影に用いる眼底カメラの一例を示す外観図である。
【図２】 図１に示す眼底カメラの光学系を示す図である。
【図３】 図２に示すＣＣＤカメラの撮像面の説明図である。
【図４】 図２に示す偏光フィルタの説明図である。
【図５】 図４に示す単位小板の拡大図である。
【図６】 被検眼の眼底を模式的に示す説明図である。
【図７】 被検眼の眼底からの照明反射光の偏光状態の説明図であり、（ａ）は円偏光の照明反射光を示し、（ｂ）は水平方向に扁平な楕円偏光を示し、（ｃ）は垂直方向に扁平な楕円偏光を示している。
【図８】 膜厚データの一例を示す図である。
【図９】 発明の実施の形態１の光学系の変形例を示す図である。
【図１０】 発明の実施の形態２の光学系を示す図である。
【図１１】 発明の実施の形態２の光学系の変形例を示す部分図である。
【符号の説明】
５ ＣＣＤカメラ
５ａ 撮像面
２０ 照明光学系
２１ 撮像光学系
４２ 偏光フィルタ
ＦＢ 眼底像
【発明の属する技術分野】
本発明は、緑内障の診断に用いるのに好適の緑内障診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医用眼科の分野において、緑内障とは高眼圧等の原因によって視神経繊維束に抜けあるいは欠損が生じる病気として知られている。その緑内障はこれが進行すると不可逆の視力障害を起こして失明に至ることから、早期発見が急務であるとされているが、眼底の各部位によって視神経繊維束の厚さが異なっており、また、病状が重度になるまで視神経繊維の欠損が徐々に進行していくのが普通であるため、早期症状の患者の眼底を撮影して、眼底像を見たとしても、視神経繊維束の欠損領域が存在するか否かを一見して判断することは医師にとっても困難である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、視神経繊維束には偏光特性（複屈折性）が存在し、偏光レーザビームが視神経繊維束を通過する際に生じる複屈折により、二つの通過速度の異なる反射光が生じ、この反射光の成分に生じる通過速度の相違が視神経繊維束の厚みと正相関することが知られている。
【０００４】
そこで、レーザダイオードを直線偏光特性を有する偏光フィルタにより直線偏光させ、この直線偏光特性を有するレーザ光を偏光変調器を用いて変調させると共に、そのレーザ光をスキャニングユニットにより偏向して眼底を走査し、眼底からの反射光の位相差を検出することにより、視神経繊維束の厚みを測定する緑内障診断装置が開発されている。
【０００５】
しかしながら、この従来の緑内障診断装置は、眼底のある狭い領域について走査を行うのみで、一度に広範囲を検査することができず、また、画像情報として得ることができないという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、既存の眼底カメラの光学系を改良して視神経繊維束の厚みを測定することのできる緑内障診断装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の緑内障診断装置は、被検眼の眼底を円偏光の照明光によって照明する照明光学系と、前記眼底からの照明反射光に基づき眼底像を撮像するＣＣＤカメラが設けられた撮像光学系とを備え、
前記ＣＣＤカメラの撮像面に、互いに隣接して前記照明反射光を互いに直交する直線偏光成分に分解する２つの偏光微小板部と前記照明反射光を両直線偏光成分に対して交差する方向の直線偏光成分に分解する１つ以上の偏光微小板部とを眼底部位に対応するひとかたまりの単位小板部として該単位小板部の繰り返しからなる偏光フィルタが一体に設けられ、前記偏光微小板部が前記ＣＣＤカメラの一画素に対応していることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の緑内障診断装置は、前記両直線偏光成分に対して交差する方向の直線偏光成分が前記両直線偏光成分に対して４５度方向であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の緑内障診断装置は、被検眼の眼底を円偏光の照明光によって照明する照明光学系と、前記眼底からの照明反射光に基づき眼底像を撮像するＣＣＤカメラが設けられた撮像光学系とを備え、
該撮像光学系には前記ＣＣＤカメラの撮像面と共役な位置に、前記照明反射光を互いに直交する直線偏光成分に分解する２つの偏光微小板部と前記照明反射光を両直線偏光成分に対して交差する方向の直線偏光成分に分解する１つ以上の偏光微小板部とを眼底部位に対応するひとかたまりの単位小板部として該単位小板部の繰り返しからなる偏光フィルタが設けられ、前記偏光微小板部が前記ＣＣＤカメラの一画素に対応していることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の緑内障診断装置は、前記両直線偏光成分に対して交差する方向の直線偏光成分が前記両直線偏光成分に対して４５度方向であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の緑内障診断装置は、前記単位小板部を構成する各偏光微小板部に対応する各画素の出力の大きさに基づき楕円偏光の形状を演算し、該楕円偏光の形状に基づき前記眼底の視神経繊維束の膜厚を求めることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の緑内障診断装置は、前記偏光フィルタは前記撮像光学系の光路に出入可能とされていることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の緑内障診断装置は、前記偏光フィルタは前記撮像光学系の光路に出入可能とされていることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
[発明の実施の形態１]
図１は本発明の緑内障診断装置に用いる眼底カメラＱの一例を示し、この図１において、１はベース、２は架台、３は装置本体、４はジョイスティック、５はＣＣＤカメラ、６は顎受け、７は額当てであり、これらの構成は公知である。
【００１９】
この眼底カメラＱでは、患者の顎を顎受け６に乗せ、額当て７に額を当てて、例えば、内部固視灯により所定方向を固視させて、撮影スイッチ８を操作すると、後述する照明光学系により被検眼の眼底が照明されて、後述する撮像光学系のＣＣＤカメラ５によって眼底像が撮像される。
【００２０】
そのＣＣＤカメラ５は例えば緑内障診断装置の一部を構成するパーソナルコンピュータ９に接続され、眼底像はこのパーソナルコンピュータ９のフレームメモリに記憶される。このパーソナルコンピュータ９のフレームメモリに眼底像を記憶する代わりに、ハードディスク、磁気ディスク、フロッピーディスク、光磁気ディスクに記録保存しても良い。
【００２１】
そのパーソナルコンピュータ９には画像表示モニター１０が接続され、マウス、キーボード等の操作手段により、記憶保存されている眼底像ＦＢが画面１１に表示される。ここで、ＦＣは乳頭、ＦＤは黄斑部、ＦＥは血管である。
【００２２】
図２はその眼底カメラＱの光学系を示し、この図２において、２０は照明光学系、２１は撮像光学系である。照明光学系２０はキセノンランプ２２とハロゲンランプ２３とを有し、キセノンランプ２２とハロゲンランプ２３とはハーフミラー２４に関して共役位置に配置され、キセノンランプ２２とハロゲンランプ２３とはコンデンサレンズ２５、２６によってリング状絞りＸの近傍にリレーされる。このリング状絞りＸは、リレーレンズ２７、全反射ミラー２８Ａ、リレーレンズ２８、穴空きミラー２９、対物レンズ３０を経て一般の眼底カメラと同様に被検眼３１の瞳孔近傍にリレーされる。
【００２３】
撮像光学系２１は、被検眼３１に臨む対物レンズ３０、穴空きミラー２９、合焦レンズ３２、リレーレンズ３３、クイックリターンミラー３４、ＣＣＤカメラ５、写真フィルム３６を有する。符号５ａはＣＣＤカメラ５の撮像面である。写真フィルム３６と撮像面５ａとはクイックリターンミラー３４に関して共役である。クイックリターンミラー３４は、写真フィルム撮影のとき、リレーレンズ３３とＣＣＤカメラ５との間の光路に破線で示すように挿入され、ＣＣＤカメラ５で観察又は撮影する際には光路から退避される。
【００２４】
リレーレンズ２８と穴空きミラー２９との間には、偏光ユニット３７が照明光学系２０の光路に挿脱可能に設けられている。この偏光ユニット３７はグリーンフィルター３８と直線偏光特性を有する偏光フィルター３９と１／４波長板４０とから構成されている。その偏光ユニット３７は被検眼３１の眼底４１を観察するときは照明光学系２０の光路から退避されている。
【００２５】
ＣＣＤカメラ５の撮像面５ａは、図３に示すように、多数の画素Ｇｉｊ（ｉ＝１、２、…、ｍ；ｊ＝１、２、…、ｎ）から構成されている。その撮像面５ａの前面には偏光フィルター４２が一体に設けられている。この偏光フィルター４２は図４に示すように単位小板部Ｈｋｌ（ｋ＝１、２、…、ｍ／２；ｌ＝１、２、…、ｎ／２）を縦方向と横方向とに配列することにより構成されている。この単位小板部Ｈｋｌは図５に拡大して示すように互いに隣接して照明反射光を互いに直交する直線偏光成分に分解する（照明反射光のうち互いに交差する直線偏光を透過させる）偏光微小板部Ｈｋｌ１、Ｈｋｌ２と、この両直線偏光成分に対して照明反射光を交差する方向の直線偏光成分に分解する（この両直線偏光成分に対して交差する方向の直線偏光成分を透過させる）偏光微小板部Ｈｋｌ３、Ｈｋｌ４とからなっている。ここでは、偏光微小板部Ｈｋｌ３、Ｈｋｌ４の直線偏光成分の方向は偏光微小板部Ｈｋｌ１、Ｈｋｌ２の直線偏光成分の方向に対して４５度方向である。その各偏光微小板部Ｈｋｌ１〜Ｈｋｌ４は各画素Ｇｉｊに対応している。
【００２６】
眼底像を観察するときには、ハロゲンランプ２３が点灯され、偏光ユニット３７が照明光学系２０の光路から退避され、リング状の照明光により眼底４１が照明される。眼底４１からの照明反射光は対物レンズ３０を経て穴空きミラー２９の穴部４３、撮影絞りＹを通って合焦レンズ３２に導かれ、リレーレンズ３３、偏光フィルター４２を介して撮像面５ａに結像され、画面１１に眼底像ＦＢが表示される。
【００２７】
緑内障診断のために、眼底像を撮影するときには、偏光ユニット３７が照明光学系２０の光路に挿入される。そして、キセノンランプ２２を発光させると、その照明光がコンデンサレンズ２５、ハーフミラー２４、リング状絞りＸ、リレーレンズ２７、全反射ミラー２８Ａ、リレーレンズ２８を経由して偏光ユニット３７に導かれる。グリーンフィルター３８は緑色波長の光を透過させ、残余の波長の光をカットする。その緑色波長の光は偏光フィルター３９によって直線偏光となる。その直線偏光された緑色波長の光は１／４波長板４０によって円偏光に変換される。この円偏光の緑色波長の光は穴空きミラー２９によって反射されて対物レンズ３０を介してリング状の照明光となり、被検眼３１の瞳孔を通って眼底４１を照明する。
【００２８】
その眼底４１には、図６に模式的に示すように、乳頭ＦＣから放射状に視神経繊維ＦＦが出ている。その視神経繊維ＦＦは、正常眼の場合、乳頭ＦＣに近いほどその膜厚が厚く、乳頭ＦＣから遠ざかるに伴って膜厚が薄くなっている。
【００２９】
円偏光の緑色波長の光は、視神経繊維ＦＦの複屈折特性の影響を受けて、その視神経繊維ＦＦを通過中に円偏光から楕円偏光となる。その楕円偏光の扁平度合いは視神経繊維ＦＦは一般にその膜厚が厚ければ厚いほど大きい。視神経繊維束ＦＦがない眼底部位では、円偏光の状態がそのまま保存される。
【００３０】
その眼底４１からの照明反射光は、対物レンズ３０、穴空きミラー２９の穴部４３、撮影絞りＹ、合焦レンズ３２、リレーレンズ３３を経由して偏光フィルター４２に導かれる。この偏光フィルター４２の単位小板部Ｈｋｌが図６に示す眼底部位Ｈｋｌ’に対応しているものとすると、その眼底部位ＨＫｌ’からの反射光はその単位小板部Ｈｋｌを通ってこの単位小板部Ｈｋｌに対応する画素Ｇｉｊに結像される。
【００３１】
その眼底部位Ｈｋｌ’に視神経繊維ＦＦがないものとすると、図７（ａ）に示すように、その眼底部位Ｈｋｌ’からの照明反射光は円偏光Ｃが保存され、偏光微小板部Ｈｋｌ１〜Ｈｋｌ４の存在の有無にかかわらず、各偏光微小板部Ｈｋｌ１〜Ｈｋｌ４を通過する照明反射光は同じ強度となり、それぞれ対応する画素Ｇｉｊに受光され、その４個の画素Ｇｉｊの受光出力は理論上同じとなる。
【００３２】
その眼底部位Ｈｋｌ’に視神経繊維ＦＦが存在すると、図７（ｂ）に示すように、その眼底部位Ｈｋｌ’からの照明反射光は視神経繊維ＦＦの複屈折性の影響を受けて楕円偏光Ｃ１となる。その楕円偏光Ｃ１の扁平度合いは直線偏光状態になるまで視神経繊維ＦＦの膜厚に比例する。
【００３３】
また、偏光フィルター４２の単位小板部Ｈｋｌが図６に示す眼底部位Ｈｋｌ’’に対応しているものとすると、その眼底部位ＨＫｌ’’からの反射光はその単位小板部Ｈｋｌを通ってこの単位小板部Ｈｋｌに対応する画素Ｇｉｊに結像される。眼底部位Ｈｋｌ’’でも、視神経繊維ＦＦが存在すると、図７（ｃ）に示すように、その眼底部位Ｈｋｌ’’からの照明反射光は視神経繊維ＦＦの複屈折性の影響を受けて楕円偏光Ｃ２となる。
【００３４】
単位小板部Ｈｋｌの偏光微小板部Ｈｋｌ１は楕円偏光Ｃ１、Ｃ２の照明反射光がこれを通過するとき、その水平方向の偏光成分以外の照明反射光の通過を阻止し、偏光微小板部Ｈｋｌ２は楕円偏光Ｃ１、Ｃ２の照明反射光がこれを通過するとき、その垂直方向の偏光成分以外の照明反射光の通過を阻止し、偏光微小板部Ｈｋｌ３、Ｈｋｌ４は楕円偏光Ｃ１、Ｃ２の照明反射光がこれを通過するとき、照明反射光のうち水平方向、垂直方向に対して４５度方向の成分以外の通過を阻止する。
【００３５】
従って、眼底部位Ｈｋｌ’からの照明反射光についてのみ着目すると、偏光微小板部Ｈｋｌ１に対応する画素からの受光出力が最大となり、偏光微小板部Ｈｋｌ２に対応する画素からの受光出力が最小となり、偏光微小板部Ｈｋｌ３、Ｈｋｌ４に対応する画素からの受光出力はその最大出力と最小出力とのほぼ中間の受光出力となる。
【００３６】
ここでは、偏光微小板部の個数を４個として説明しているが、楕円の形状は少なくとも３つの受光出力で決定することができ、これにより楕円の短軸と長軸との比を求めることができるので、偏光微小板部の個数は３個以上であれば良い。
【００３７】
その楕円の短軸と長軸との比は楕円の扁平度に対応し、この楕円の扁平度と視神経繊維束の膜厚との間には正の相関関係があるので、各微小板部Ｈｋｌに対応する各眼底部位について楕円の短軸と長軸との比で表される扁平度を求めれば、その眼底部位についての視神経繊維束ＦＦの膜厚を求めることができる。その膜厚を求める演算はパーソナルコンピュータを用いて行う。
【００３８】
図８はこのようにして求めた乳頭ＦＣを中心とした眼底部位ＦＸの周回り方向の膜厚データＧ１を示している。符号Ｇ２は正常な人の膜厚データを示し、膜厚データＧ１を膜厚データＧ２と比較することによって、視神経繊維ＦＦの欠損状態の把握の容易化を図ることができる。
【００３９】
図９は発明の実施の形態１の変形例を示す図であって、偏光フィルター４２を眼底４１と共役位置に設け、偏光フィルター４２と撮像面５ａとが共役となるように偏光フィルター４２とＣＣＤカメラ５との間にリレーレンズ４４を設け、そのリレーレンズ４４により眼底像と偏光フィルター４２の像とを撮像面５ａにリレー結像させる構成としたものである。その偏光フィルター４２はその撮影光学系２１の光路に挿脱可能に設けられている。この偏光フィルター４２は観察の際にはその撮影光学系２１の光路から退避され、撮影の際には、その撮影光学系２１の光路に挿入される。
【００４０】
このように偏光フィルター４２を撮影光学系２１の光路に挿脱可能とすれば、偏光ユニット３７を照明光学系２０の光路に挿脱可能としなくとも、眼底像ＦＢを観察することが可能となる。
【００４１】
なお、この発明の実施の形態１では、偏光ユニット３７にグリーンフィルター３８を設けることにしたが、これは、視神経繊維ＦＦの反射率が緑色波長のときに大きいという理由によるもので、このグリーンフィルター３８を設けた方が望ましいが、設けなくとも本発明は実施可能である。
【００４２】
【発明の実施の形態２】
図１０は直線偏光方向が異なる偏光微小板からなる偏光フィルター４２を撮影光学系２１の光路に設ける代わりに、直線偏光特性を有する偏光フィルター４４を撮影絞りＹと合焦レンズ３２との間に設け、その偏光フィルター４４を４５度づつ回転させることにより眼底４１を４回撮影し、４枚の眼底像に基づいて視神経繊維ＦＦの膜厚を解析することにしたものである。
【００４３】
ある画素に対応する眼底部位に着目すると、円偏光の照明光はその視神経繊維ＦＦの複屈折性の影響を受けて、楕円偏光となる。偏光フィルタ４４の直線偏光の方向と一致する楕円偏光のうちこれに一致する方向の成分（所定方向成分）のみが偏光フィルター４４を透過し、それ以外の照明反射光の成分の通過が阻止され、この偏光フィルター４４を９０度回転させたとき、この偏光フィルター４４は所定方向の偏光成分と直交する方向の偏光成分を有する照明反射光（短軸方向の偏光成分の照明反射光）を透過させ、それ以外の偏光成分の光は偏光フィルター４４によって通過が阻止され、この偏光フィルター４４が０度方向と９０度方向との中間の４５度位置に回転させたとき、偏光フィルター４４は４５度方向の偏光成分を有する照明反射光を透過させ、それ以外の偏光成分を有する照明反射光の通過が阻止される。
【００４４】
視神経繊維ＦＦが水平方向に走っているとき、水平方向に扁平な楕円偏光となる傾向があるので、その画素の受光出力は水平方向（０度方向）で最大となり易く、かつ、垂直方向（９０度方向）で最小となり易く、４５度方向はで最大と最小との中間となる傾向がある。従って、前述の通り、ある画素の少なくとも３つの受光出力があれば楕円の形状を求めることができ、楕円の短軸と長軸との比として表される扁平の度合いを演算できるので、これに正比例する視神経繊維の膜厚をその眼底部位において求めることができる。これを各画素について行えば、全眼底の視神経繊維の膜厚を求めることが可能となる。
【００４５】
図１１は発明の実施の形態２の変形例を示し、偏光フィルター４４を撮影光学系２１に設けて、この偏光フィルター４４を回転させる代わりに、４５度ずつ直線偏光方向の異なる偏光ビームスプリッタ４５〜４７を撮影光学系２１の光路に設け、かつ、眼底４１と共役な位置に４つのＣＣＤカメラ４８〜５１を設けて、同時に眼底４１を撮像する構成としたものであり、視神経繊維ＦＦの膜厚の演算方法については同じであるので、その詳細な説明は省略する。
【００４６】
この図１１に示す構成によれば、一度に眼底を撮影できるので、患者にかける負担を軽減できる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明に係わる緑内障診断装置によれば、既存の眼底カメラの光学系を簡単に改良して視神経繊維束の厚みを各眼底部位毎に精密に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 眼底像の撮影に用いる眼底カメラの一例を示す外観図である。
【図２】 図１に示す眼底カメラの光学系を示す図である。
【図３】 図２に示すＣＣＤカメラの撮像面の説明図である。
【図４】 図２に示す偏光フィルタの説明図である。
【図５】 図４に示す単位小板の拡大図である。
【図６】 被検眼の眼底を模式的に示す説明図である。
【図７】 被検眼の眼底からの照明反射光の偏光状態の説明図であり、（ａ）は円偏光の照明反射光を示し、（ｂ）は水平方向に扁平な楕円偏光を示し、（ｃ）は垂直方向に扁平な楕円偏光を示している。
【図８】 膜厚データの一例を示す図である。
【図９】 発明の実施の形態１の光学系の変形例を示す図である。
【図１０】 発明の実施の形態２の光学系を示す図である。
【図１１】 発明の実施の形態２の光学系の変形例を示す部分図である。
【符号の説明】
５ ＣＣＤカメラ
５ａ 撮像面
２０ 照明光学系
２１ 撮像光学系
４２ 偏光フィルタ
ＦＢ 眼底像
Claims (7)
- 被検眼の眼底を円偏光の照明光によって照明する照明光学系と、
前記眼底からの照明反射光に基づき眼底像を撮像するＣＣＤカメラが設けられた撮像光学系とを備え、
前記ＣＣＤカメラの撮像面に、互いに隣接して前記照明反射光を互いに直交する直線偏光成分に分解する２つの偏光微小板部と前記照明反射光を両直線偏光成分に対して交差する方向の直線偏光成分に分解する１つ以上の偏光微小板部とを眼底部位に対応するひとかたまりの単位小板部として該単位小板部の繰り返しからなる偏光フィルタが一体に設けられ、前記偏光微小板部が前記ＣＣＤカメラの一画素に対応していることを特徴とする緑内障診断装置。 - 前記両直線偏光成分に対して交差する方向の直線偏光成分が前記両直線偏光成分に対して４５度方向であることを特徴とする請求項１に記載の緑内障診断装置。
- 被検眼の眼底を円偏光の照明光によって照明する照明光学系と、
前記眼底からの照明反射光に基づき眼底像を撮像するＣＣＤカメラが設けられた撮像光学系とを備え、
該撮像光学系には前記ＣＣＤカメラの撮像面と共役な位置に、前記照明反射光を互いに直交する直線偏光成分に分解する２つの偏光微小板部と前記照明反射光を両直線偏光成分に対して交差する方向の直線偏光成分に分解する１つ以上の偏光微小板部とを眼底部位に対応するひとかたまりの単位小板部として該単位小板部の繰り返しからなる偏光フィルタが設けられ、前記偏光微小板部が前記ＣＣＤカメラの一画素に対応していることを特徴とする緑内障診断装置。 - 前記両直線偏光成分に対して交差する方向の直線偏光成分が前記両直線偏光成分に対して４５度方向であることを特徴とする請求項３に記載の緑内障診断装置。
- 前記単位小板部を構成する各偏光微小板部に対応する各画素の出力の大きさに基づき楕円偏光の形状を演算し、該楕円偏光の形状に基づき前記眼底の視神経繊維束の膜厚を求めることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の緑内障診断装置。
- 前記偏光フィルタは前記撮像光学系の光路に出入可能とされている請求項３又は請求項４に記載の緑内障診断装置。
- 前記照明光学系に緑色光を透過させるグリーンフィルターが設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の緑内障診断装置。
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