JP4822331B2

JP4822331B2 - 眼科装置

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Publication number: JP4822331B2
Application number: JP2006172768A
Authority: JP
Inventors: 昌行秀島; 和夫布川; 誠藤野; 陽一郎岩; 珠美三輪; 義明後藤; 楽竹内; 貴大田邉
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2006-06-22
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2026-06-22
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Description

本発明は、被検眼の視線方向を検出し、眼底撮影系を視線方向に追尾させる眼底トラッキング制御部を有し、眼底を高分解能で撮影できる眼科装置に関するものである。

従来の通常の眼底カメラでは、被検眼が有する光学収差により、撮像された眼底像に劣化が生じ、高倍率で鮮明な眼底像を得ることができないという不都合がある。

そのため、昨今、被検眼の光学収差を測定し、その結果に基づき補償光学系を用いて被検眼の光学収差を補正して、眼底像を撮像する技術が提案されている。この技術により、被検眼の光学収差の影響を除くことができ、従来に較べて高倍率の眼底像を得ることができる。

しかしながら、従来の眼科装置では、更に高倍で、例えば、視細胞レベルの高分解能で眼底像を撮影するに際しては、眼球の固視微動の問題がある。

すなわち、眼球は、常に固視微動と呼ばれる微小運動を続けており、この固視微動により、視線方向が常に動いており、撮像される眼底像が振動し、眼底像にぶれが生じるので、特に、視細胞レベルの高分解能で眼底像を撮影するには、この固視微動の影響を除くことが必須とされている。

そのため、視線方向のずれによる眼底像のぶれを除去するため、被検眼の視線方向を検出し、この検出結果から眼底に対するトラッキングを行う眼科装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
USP5,943,115号

ところで、その特許文献１に開示の技術では、眼底上で被検眼の視線方向を検出するために点光源に近い微小領域の検出光束を、一対の振動反射鏡を利用して眼底上で円形状の軌跡を描くように眼底に投影してこの眼底を走査し、この投影走査に用いた測定用光束の眼底上での反射光を測定して、被検眼の視線方向を検出している。

すなわち、この特許文献１に開示の技術では、視線方向が変化することに起因して、眼底に投影された検出光束の走査領域が変化すると、眼底の反射率の違いにより、検出光束の走査に伴う反射光束の光量信号が変化する点に着目し、この反射光量の変化量から被検眼の視線方向を検出し、この検出結果から眼底へのトラッキング制御を行うように構成されている。

ところが、この特許文献１に開示の技術では、被検眼の視線方向を検出するには、眼底上にスポット状の微小領域である視線検出用の検出光束を眼底に投影して眼底上で走査させることが必要であり、このスポット状の検出光束の反射光のみを検出することが必須の要件となる。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、スポット状の微小領域の検出光束を特別に眼底に投影してこの投影した微小領域の検出光束を眼底上で走査させることなく、一般的な広い範囲の眼底照明光であっても、視線方向を正確に検出でき、高速度でかつ高精度の追尾を可能とし、高分解能で眼底を撮影することができる眼科装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の眼科装置は、被検眼の眼底からの反射光束に基づき被検眼の眼底像を撮像装置上に形成するための眼底撮影系を有する眼科装置において、眼底上で照明された照明領域のうちの一部の反射領域で反射された光束を受光する受光素子を有するとともに、前記反射領域を前記照明領域内で所定軌跡で走査する走査手段を有する検出系と、前記検出系により被検眼の視線方向を検出して前記眼底撮影系を前記視線方向に追尾させる眼底トラッキング制御部とを有することを特徴とする。

請求項２に記載の眼科装置は、前記眼底撮影系が、被検眼の光学収差を補償するための補償光学系を有することを特徴とする。

請求項３に記載の眼科装置は、前記眼底撮影系が、前記眼底からの反射光束を二次元的に走査する走査系を有し、前記眼底トラッキング制御部は前記検出系の走査結果に基づき前記走査系を制御することを特徴とする。

請求項４に記載の眼科装置は、前記眼底を撮影するのに用いる照明光束と、前記被検眼の視線方向を検出する検出光束とは互いに波長が異なっていることを特徴とする。

本発明によれば、スポット状の微小領域の検出光束を特別に眼底に投影してこの投影した微小領域の検出光束を眼底上で走査させることなく、一般的な広い範囲の眼底照明光であっても、視線方向を正確に検出でき、高速度でかつ高精度の追尾を可能とし、高分解能で眼底を撮影することができる。

以下に、本発明に係わる眼科装置の発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明に係わる眼科装置１の概要を示すブロック図である。この眼科装置の装置本体は、被検眼Eの眼底Eｆを観察する低倍眼底観察系１と、被検眼の眼底Eｆを撮影する高倍眼底撮影系２と、高倍眼底撮影系２を被検眼Eの視線方向に追従させる眼底トラッキング制御部３と、撮影部位を選択する撮影部位選択部４とから大略構成されている。

図２は図１に示す眼科装置の光学系の詳細図である。この光学系は、被検眼Eの前面に臨む共通の対物レンズOｂと、低倍眼底観察系１と、高倍眼底撮影系２と、前眼部観察系５とアライメント検出系６と、固視標投影系７と、波面収差補正系８と、眼底トラッキング制御系９と、視線方向検出系１０とから大略構成されている。
（前眼部観察系５）
前眼部観察系５は、被検眼Eの前眼部を照明する前眼部照明光源（図示を略す）と、前眼部観察カメラCa１とを有する。その被検眼Eの前眼部と前眼部観察カメラCa１との間には、対物レンズOｂとハーフミラーM１と波長選択ミラーM２、M３と、全反射ミラーM４とが介在している。

前眼部照明光には、ここでは、波長λ＝７００ｎｍの光が用いられる。ハーフミラーM１は全ての波長λの光を例えば半反射し、半透過する。波長選択ミラーM２は波長λ＝７００ｎｍ以上から７７０ｎｍ未満までの光を全透過し、波長λ＝５００ｎｍから７００ｎｍ未満まで及び波長８００ｎｍ以上から１１００ｎｍ未満までの光を反射する。波長選択ミラーM３は波長λ＝７７０ｎｍの光を半透過かつ半反射し、波長λ＝７００ｎｍの光を全透過する。

前眼部照明光は、被検眼Eの前眼部で反射され、対物レンズOｂで集光されてハーフミラーM１に導かれ、このハーフミラーM１により波長選択ミラーM２に向けて偏向され、波長選択ミラーM２、M３を透過して全反射ミラーM４に導かれ、この全反射ミラーM４により前眼部観察カメラCa１に導かれ、前眼部観察カメラCa１に被検眼Eの前眼部像が結像される。

検者（観察者・撮影者）はその前眼部観察カメラCa１に結像された前眼部像をモニター画面上で観察しながら、眼科装置全体をマニュアル操作により移動させ、被検眼Eに対して装置本体の概略のアライメントを行う。
（アライメント検出系６）
アライメント検出系６は、XYアライメント検出用光源Oｓ１と、アライメント用ミラーM５と、XYアライメントセンサSe１と、Zアライメント検出用光源Oｓ２と、ZアライメントセンサSe２とから大略構成されている。

ハーフミラーM１とアライメント用ミラーM５との間には穴あきミラーM６が介在している。このアライメント用ミラーM５は波長λ＝７７０ｎｍの光を全反射しかつ波長λ＝７００ｎｍ以下の光及び波長λ＝８００ｎｍ以上の光を全透過する。

ここでは、XYアライメント検出用光源Oｓ１、Zアライメント検出用光源Oｓ２には波長λ＝７７０ｎｍの光を発するLEDが用いられている。また、ここでは、XYアライメントセンサSe１、ZアライメントセンサSe２にはPSD（半導体位置検出素子）が用いられている。

XYアライメント検出用光源Oｓ１からのXYアライメント検出用光はアライメント用ミラーM５により反射されて、穴あきミラーM６の穴部ｈoを通り、ハーフミラーM１、対物レンズOｂを経由して、被検眼Eの角膜Cに平行光束として導かれる。その角膜CにはXYアライメント検出用光の角膜反射による輝点像（虚像）が形成される。

その角膜Cで反射されたXYアライメント検出用光は、ハーフミラーM１により半反射されて、波長選択ミラーM２に導かれてこの波長選択ミラーM２を全透過して波長選択ミラーM３に導かれる。その波長選択ミラーM３はそのXYアライメント検出用光の一部をXYアライメントセンサSe１に向けて反射し、残りを全反射ミラーM４に向けて透過する。

XYアライメントセンサSe１は、被検眼Eの前眼部の対物レンズOｂの光軸O１に垂直な面内でのXY方向（ここでは、被検眼Eに対して上下方向をY方向、左右方向をX方向と定義する）の装置本体に対する位置ずれを被検眼Eの角膜Cに形成された輝点像の位置に基づき検出する。

Zアライメント検出用光源Oｓ２からのZアライメント検出用光は斜め方向から被検眼Eの角膜Cに投影される。その角膜CにはZアライメント検出用光の角膜反射による輝点像（虚像）が形成される。Zアライメント検出用光は角膜Cにより斜め方向に反射され、ZアライメントセンサSe２に導かれる。ZアライメントセンサSe２は、被検眼Eの装置本体に対するZ軸方向（対物レンズOｂの光軸方向）の位置ずれを角膜Cに形成された輝点像の位置に基づき検出する。

このアライメント検出系６は、前眼部観察系５により被検眼Eに対する装置本体の概略のアライメントの完了後、被検眼Eに対して装置本体を自動的に精密アライメントするのに用いられる。

なお、このアライメント検出系６のアライメントの原理については、公知であるので、詳細な説明は省略する。
（低倍眼底観察系１）
低倍眼底観察系１は、低倍観察用照明光源（例えば、ハロゲンランプ）Oｓ３と、波長選択ミラーM７と、低倍観察用視度補正レンズL１と、波長選択ミラーM８と、全反射ミラーM９と、低倍観察カメラ（モノクロカメラ）Ca２とからなっている。

低倍観察用視度補正レンズL１は光軸O１に沿って前後させることにより、眼球の屈折異常を補正するのに用いる。

波長選択ミラー（ダイクロイックミラー）M７は波長λ＝８００ｎｍ以上の光を全透過し、波長λ＝５００ｎｍ〜７００ｎｍの光を全反射する特性を有する。この波長選択ミラーM７は高倍観察用照明光源Oｓ４に共用されている。波長選択ミラーM８は波長λ＝８００ｎｍ以下の光を全反射しかつ波長λ＝８００ｎｍ以上の光を全透過する。

低倍観察用照明光には、波長λ＝８６０ｎｍ以上の赤外成分の光が用いられる。この赤外成分の光は波長選択ミラーM７を全透過して、穴あきミラーM６に導かれ、この穴あきミラーM６によりハーフミラーM１に向けて反射され、ハーフミラーM１を透過した後、対物レンズOｂにより集光されて、環状の照明光束として被検眼Eの眼底Eｆに導かれ、被検眼Eの眼底Eｆが照明される。

眼底Eｆで反射された照明光は、対物レンズOｂにより集光され、ハーフミラーM１、穴あきミラーM６の穴部ｈoを通り、アライメント用ミラーM５を経由して低倍観察用視度補正レンズL１に導かれ、この低倍観察用視度補正レンズL１で眼球の屈折異常が補正された後、波長選択ミラーM８を透過して全反射ミラーM９に導かれ、この全反射ミラーM９により低倍観察カメラCa２に向けて偏向され、低倍観察カメラCa２に低倍の眼底像が結像される。

この低倍眼底観察系１は、従来の眼底カメラに相当する光学系であり、眼底Efを広い視野で観察を行うのに用いられると共に、高倍率で撮影する際の撮影部位を決定するのに用いられる。
（固視標投影系７）
固視標投影系７は固視光源Oｓ５と、波長選択ミラーM８とから大略構成されている。固視光源Oｓ５には波長λ＝５６０ｎｍの光を発するLEDが用いられている。その固視光源Oｓ５から発せられた固視標光は、波長選択ミラーM８により低倍観察用視度補正レンズL１に向けて偏向され、低倍観察用視度補正レンズL１、アライメント用ミラーM５、穴あきミラーM６の穴部ｈo、ハーフミラーM１を経由して対物レンズOｂに導かれ、この対物レンズOｂによって眼底Eｆに固視標光源像が形成される。被検者はこの固視標を注視する。この固視標投影系７により、被検眼Eの視線方向が定められる。

その固視光源Oｓ５は、光軸O２に対して垂直な平面内で移動可能に構成され、この固視光源Oｓ５を移動させて被検眼Eの視線方向を変えることにより、所望の眼底部位を低倍眼底観察系１、高倍眼底観察系２で観察できるようになっている。
（波面収差補正系８）
波面収差補正系（補償光学系）８は、投影系と受光系とから大略構成されている。

投影系は、波面センサ用光源Oｓ６と、ハーフミラーM１０と、全反射ミラーM１１と、波長選択ミラーM１２と、波面補正素子（デフォーマブルミラー）M１２’と、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVｃｃと、波長選択ミラーM１３と、Y方向トラッキングミラーYTM１と、X方向トラッキングミラーXTM１と、波長選択ミラーM１４と、全反射ミラーM１５と、波長選択ミラーM１６と、高倍観察用視度補正ミラー部M１７とから大略構成されている。この波面収差補正系８の一部の光学要素は、高倍眼底撮影系２の光路内に配置されて高倍眼底撮影系２の光学要素と共用されている。

波面センサ用光源Oｓ６は波長λ＝８３０ｎｍの光を被検眼Eの眼底Efに投影するのに用いられる。ハーフミラーM１０は半透過、半反射特性を有する。波長選択ミラーM１２は、波長λ＝８００ｎｍ以上の光を全透過し、かつ、波長８００ｎｍ未満の光を全反射する特性を有する。

乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVｃｃは球面度数、円柱度数、軸角度を補正する役割を果たす。波長選択ミラーM１３は波長λ＝８６０ｎｍ以上の光を全透過し、波長８６０ｎｍ未満の光を全反射する特性を有する。

波長選択ミラーM１４は波長８６０ｎｍ以上の光を全透過しかつ波長８６０ｎｍ未満の光を全反射する特性を有する。波長選択ミラーM１６も波長８６０ｎｍ以上の光を全透過しかつ波長８６０ｎｍ未満の光を全反射する特性を有する。

波面センサ用光源Oｓ６から出射された波長λ＝８３０ｎｍの光は、ハーフミラーM１０により反射されて全反射ミラーM１１に導かれ、波長選択ミラーM１２に向けて反射され、この波長選択ミラーM１２を透過した後、波面補正素子M１２’、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVｃｃを経由して波長選択ミラーM１３に導かれる。

波長λ＝８３０ｎｍの光はこの波長選択ミラーM１３により反射され、Y方向トラッキングミラーYTM１、X方向トラッキングミラーXTM１を経由して波長選択ミラーM１４に導かれ、この波長選択ミラーM１４により反射されて全反射ミラーM１５に導かれ、この全反射ミラーM１５により波長選択ミラーM１６に導かれる。

そして、波長λ＝８３０ｎｍの光はこの波長選択ミラーM１６により全反射されて、高倍観察用視度補正ミラー部M１７、波長選択ミラーM２、ハーフミラーM１を経由して対物レンズOｂに導かれ、この対物レンズOｂにより被検眼Eの眼底Eｆに点光源像が投影される。

受光系は、ハーフミラーM１０と、全反射ミラーM１１と、波長選択ミラーM１２と、波面補正素子（デフォーマブルミラー）M１２’と、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVｃｃと、波長選択ミラーM１３と、Y方向トラッキングミラーYTM１と、X方向トラッキングミラーXTM１と、波長選択ミラーM１４と、全反射ミラーM１５と、波長選択ミラーM１６と、高倍観察用視度補正ミラー部M１７と、波面センサSe３とから大略構成されている。

波面センサSe３は、多数の孔からなる開口を有するハルトマン絞りとその多数の孔を透過した各光束の到達位置を検出する受光部とからなっている。波面センサSe３の受光部上の光束の到達位置に基づき波面収差を検出する。この波面センサSeには公知のものが用いられる。

眼底Eｆからの反射光は、逆の光路、すなわち、対物レンズOｂ、ハーフミラーM１、波長選択ミラーM２、高倍観察用視度補正ミラー部M１７、波長選択ミラーM１６、全反射ミラーM１５、波長選択ミラーM１４、X方向トラッキングミラーXTM１、Y方向トラッキングミラーYTM１、波長選択ミラーM１３、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVｃｃ、波面補正素子M１２’、波長選択ミラーM１２、全反射ミラーM１１をたどって、ハーフミラーM１０に導かれ、このハーフミラーM１０を透過して波面センサSe３に導かれる。

その波面収差には、被検眼Eに起因する収差が含まれており、波面センサSe３により測定された収差量に基づき波面補正素子M１２’が制御されて、その反射面形状が変化され、これにより、波面収差の補正が行われ、被検眼Eの光学収差が補償される。

なお、ここでは、波面補正素子M１２’による波面収差の補正量には限界があるので、高倍観察用視度補正ミラー部M１７を矢印F−F方向に可動させて、波面センサSe３から被検眼Eの眼底Eｆまでの光路長を調節することにより、被検眼Eの屈折異常のうち、球面度数成分（遠視・近視成分）の大部分を補正し、また、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVｃｃを構成する一対のシリンダレンズの相対角度と、全体の角度とを回転調整することによって、被検眼Eの屈折異常のうち、乱視成分の大部分を補正し、これらによって、眼球の屈折異常に起因する収差のうち、高倍観察用視度補正ミラー部M１７、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVｃｃによっては除去しきれない高次の収差を波面補正素子M１２’によって補正するようにしている。この波面収差補正系８により、高倍率でも鮮明な画像を得ることができる。

X方向トラッキングミラーXTM１とY方向トラッキングミラーYTM１とは、眼底トラッキング制御系９の一部を構成している。
（高倍眼底撮影系２）
高倍眼底撮影系２は、照明系と受像系とから大略構成されている。照明系は高倍撮影用照明光源Oｓ４と、波長選択ミラーM７とからなっている。

受像系の光路中には既述した波面収差補正系８と眼底トラッキング制御系９とが含まれている。その受像系は、撮像装置としての高倍撮影カメラCa３と、結像レンズL２と、波長選択ミラーM１２と、波面補正素子（デフォーマブルミラー）M１２’と、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVｃｃと、波長選択ミラーM１３と、Y方向トラッキングミラーYTM１と、X方向トラッキングミラーXTM１と、波長選択ミラーM１４と、全反射ミラーM１５と、波長選択ミラーM１６と、高倍観察用視度補正ミラー部M１７とから大略構成されている。高倍撮影カメラCa３にはカラーCCDカメラが用いられる。

高倍撮影用照明光源Oｓ４には例えばキセノンランプが用いられる。キセノンランプからの光のうち、波長λ＝５００ｎｍ〜７００ｎｍの光が高倍撮影用の照明光として用いられる。キセノンランプからの波長λ＝５００ｎｍ〜７００ｎｍの照明光は、波長選択ミラーM７により全反射されて、穴あきミラーM６に導かれ、この穴あきミラーM６によって偏向され、ハーフミラーM１、対物レンズOｂを経由して、環状の照明光束として被検眼Eの眼底Eｆに導かれる。

眼底Eｆからの反射照明光は、対物レンズOｂにより集光され、ハーフミラーM１に導かれて、波長選択ミラーM２に向けて反射される。波長選択ミラーM２に導かれた照明光は、高倍観察用視度補正ミラー部M１７、波長選択ミラーM１６、全反射ミラーM１５、波長選択ミラーM１４、X方向トラッキングミラーXTM１、Y方向トラッキングミラーYTM１、波長選択ミラーM１３、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVｃｃ、波面補正素子M１２’、波長選択ミラーM１２に導かれ、この波長選択ミラーM１２により全反射されて、結像レンズL２に導かれる。この結像レンズL２は電動レボルバによって倍率変換が可能とされている。眼底Eｆからの照明反射光はこの結像レンズL２によって高倍撮影カメラCa３の撮像面に結像される。
（眼底トラッキング制御系９）
眼底トラッキング制御系９は、視線方向検出系１０に一部が共用され、被検眼Eの視線方向を検出して、被検眼Eの視線方向に高倍眼底撮影系２の撮影方向を追尾させるようにして、高倍眼底撮影系２の撮影視野が眼底Eｆの一定位置に位置するように調整するために用いられる。

この眼底トラッキング制御系９を用いることにより、被検眼Eの固視微動に影響されずに、高倍撮影カメラCa３に常に静止した眼底像が形成され、視細胞レベルの光分解能の観察・撮影でもぶれのない鮮明な眼底像を得ることができる。

視線方向検出系１０は、視線検出用光源Oｓ７と、ハーフミラーM１８と、X方向スキャンミラーXTM２と、Y方向スキャンミラーYTM２と、視線検出光軸オフセットミラーM１９と、ピンホール板ｐiと、視線検出用センサ（受光素子）Se４とを有する。

ピンホール板ｐiは視線検出用センサSe４の直前に設けられている。視線検出用光源Oｓ７には、波長λ＝９４５ｎｍの近赤外線を発するLEDを用いる。この近赤外線は撮影には用いられない。

視線検出用光源Oｓ７から発せられた近赤外線の光は、ハーフミラーM１８でY方向スキャンミラーYTM２に向けて偏向された後、X方向スキャンミラーXTM２に向けて偏向され、このX方向スキャンミラーXTM２により波長選択ミラーM１３に向けて偏向される。

その波長λ＝９４５ｎｍの近赤外線の光は波長選択ミラーM１３を全透過した後、Y方向トラッキングミラーYTM１、X方向トラッキングミラーXTM１を経由して波長選択ミラーM１４に導かれる。

そして、波長λ＝９４５ｎｍの近赤外線の光は波長選択ミラーM１４を透過した後、視線検出光軸オフセットミラーM１９に導かれ、この視線検出光軸オフセットミラーM１９により波長選択ミラーM１６に向けて偏向され、この波長選択ミラーM１６を全透過した後、高倍観察用視度補正ミラー部M１７、波長選択ミラーM２、ハーフミラーM１、対物レンズOｂを経由して、被検眼Eの眼底Eｆに投影される。

なお、視線検出用光源Oｓ７から発せられた光束は眼底Eｆの所望の部位を広範囲にわたって照明することができれば良く、すなわち、視線方向検出センサSe４の走査受光範囲をカバーすることのできる大きさの眼底Eｆの範囲を照明できれば足りる。

つまり、通常の眼底カメラに用いられている眼底照明系の光学構成を用いて、広範囲を一様に照明するものであっても良い。

ピンホール板Piは眼底Eｆと共役位置に設けられている。視線方向検出センサSe４には例えばホトダイオードが用いられる。波長選択ミラーM１６は高倍眼底撮影系２の撮影光路と視線方向検出軸の検出光路とを分離するのに用いられる。

なお、視線方向検出センサSe４としては、ホトダイオードの他にAPD、光電子増倍管等、高感度のものを必要に応じて適宜用いることができる。

視線検出光軸オフセットミラーM１９は、視線方向の検出軸を移動させるのに用いられる。この視線検出光軸オフセットミラーM１９は、眼底撮影光路の外で、視線方向検出系１０の光路内に配設される。

すなわち、視線検出光軸オフセットミラーM１９が二次元的（X方向、Y方向）に傾けられると、トラッキング対象となる眼底部位が任意に選択される。

波長選択ミラーM１４及び波長選択ミラーM１６により視線検出光軸オフセットミラーM１９は波長λ＝９４５ｎｍの近赤外線のみ曲げ、視線方向の検出軸を移動させるが、眼底に対する撮影光軸については何らの影響も与えない。

X方向スキャンミラーXTM２とY方向スキャンミラーYTM２とは、ピンホール板Piのピンホールに共役な眼底上のピンホール対応領域（反射領域）を走査する機能を果たす。その走査には、ここでは、例えば、眼底上で楕円形の軌跡を描くようにしてピンホール対応領域を移動させることにする。なお、ここでは、楕円形という概念には円形を含ませている。そのピンホール対応領域（反射領域）が視線方向検出視野である。

たとえば、X方向スキャンミラーXTM２、Y方向スキャンミラーYTM２の揺動方向を互いに直交させ、同一の周波数、振幅でかつ９０度の位相差を与えて両ミラーを揺動させると、円形の走査を行うことができる。

その視線方向検出視野の検出対象としては、概略円形のものであれば良く、代表的には、図３に示す視神経乳頭部FNP、黄斑中心窩がある。

図４（a）に実線で示す眼底Eｆのピンホール対応領域Pi’からの波長λ＝９４５ｎｍの光は、対物レンズOｂ、ハーフミラーM１、波長選択ミラーM２、高倍観察用視度補正ミラー部M１７、波長選択ミラーM１６、視線検出光軸オフセットミラーM１９、X方向トラッキングミラーXTM１、Y方向トラッキングミラーYTM１、波長選択ミラーM１３、X方向スキャンミラーXTM２、Y方向スキャンミラーYTM２、ハーフミラーM１８を経由してピンホール板Piに導かれ、このピンホール板Piのピンホールを通過した光が視線方向検出センサSe４に受光される。

走査は検出対象としての視神経乳頭部FNPの縁部FNP’に沿う軌跡を描くようにして行われる。その検出対象の縁部FNP’に沿わせる調整は、視線検出光軸オフセットミラーM１９の傾き調整によって行う。

例えば、図４（ｂ）に示すように、検出対象が視神経乳頭部FNPの場合のように、視神経乳頭部FNP以外の眼底領域部分FNP”よりも明るい部分である場合、視神経乳頭部FNPの縁部（エッジ）FNP’とピンホール対応領域Pi’が描く円弧状の軌跡とが一致しているとき、視線方向検出センサSe４の受光出力は、走査中にほとんど変化しない。

これに対して、図４（ｃ）に示すように、視神経乳頭部FNPに対して、ピンホール対応領域Pi’が描く円弧状の軌跡が例えば右方向にずれた場合、視線方向検出センサSe４の受光出力の一周期分の平均出力は、ピンホール対応領域Pi’の大部分が視神経乳頭部FNPに重なるので、ほとんど変化はないが、ピンホール対応領域Pi’が右側にあるときと左側にあるときとで、視線方向検出センサSe４の受光出力が異なることになる。

また、ピンホール対応領域Pi’の走査軌跡が、図４（ｄ）に示すように、視神経乳頭部FNPから外れて眼底領域部分FNP’に存在するときには、視線方向検出センサSe４の受光出力の一周期分の平均出力が、視神経乳頭部FNPの縁部FNP’とピンホール対応領域Pi’が描く円弧状の軌跡とが一致している場合の視線方向検出センサSe４の受光出力の一周期分の平均出力に較べて低下する。

視線方向検出センサSe４の受光出力は後述する処理回路に入力されている。処理回路は、例えば、上下左右方向での平均出力が等しくなるように、X方向トラッキングミラーXTM１、Y方向トラッキングミラーYTM１を駆動調整することによって行う。

これによって、例えば、図４（ｂ）に示すように視神経乳頭部FNPがロックされ、眼底Eｆに対するトラッキングが実行される。例えば、左右方向にトラッキングを行う場合には、処理回路は眼底の固視微動の振幅中心に対して、左半分側の走査軌跡で得られた視線方向検出センサSe４の平均出力と、右半分側の走査軌跡で得られた視線方向検出センサSe４の平均出力とが等しくなるようにX方向トラッキングミラーXTM１、Y方向トラッキングミラーYTM１を駆動調整し、眼底Eｆに対するトラッキング調整を行う。この制御の詳細については、制御関係信号処理の説明として後述する。

ここでは、視神経乳頭部FNPを検出対象として説明したが、黄斑中心窩のように眼底領域部分FNP”よりも暗い部分である場合には、暗い部分の平均出力を基準にして、トラッキング処理を実行すれば良く、要するに、検出対象はこれとこれ以外の部分との間に明暗の識別を行うことが可能なものであれば良い。

また、ここでは、検出対象に対する走査軌跡を楕円形として説明したが、これに限られるものではなく、例えば、方形走査軌跡、三角形走査軌跡を用いても良い。

このように、眼底Eｆ上でのピンホール対応領域Pi’が描く走査軌跡に応じて変化する視線方向検出センサSe４の受光出力によって、被検眼Eの視線方向が検出され、この検出結果に基づきX方向トラッキングミラーXTM１、Y方向トラッキングミラーYTM１を制御することによって、高倍眼底撮影での撮影部位を固視微動に追従させることができる。

なお、視線方向検出系１０の光の波長と、低倍眼底観察用の眼底照明光の波長とをここでは異ならせることにして説明したが、低倍眼底観察用の眼底照明光の反射光を用いて視線方向の検出を行う構成としても良く、この場合には、視線検出用光源Oｓ７を専用光源として設ける必要はない。
（制御関係信号処理）
制御回路は、図５に模式的に示す信号処理を行う。なお、説明の便宜のため、視線方向検出センサSe４の受光電流を電圧に変換するIーV変換回路、信号レベルを調整する増幅回路は省略する。

その制御回路は、ロックイン検波回路LIX、LIY、ローパス回路Loを有する。図５（a）〜図５（ｃ）に示すように、検出対象に対してピンホール対応領域Pi’がX方向とY方向とで９０度位相の異なる同一周波数で走査軌跡を描いているものとする。

X方向トラッキングミラーXTM１はサインカーブで走査され、Y方向トラッキングミラーYTM１はコサインカーブで走査されている。サインカーブの信号はロックイン検波回路LIXに入力され、コサインカーブの信号はロックイン検波回路LIYに入力されている。

そのロックイン検波回路LIX、LIYには視線方向検出センサSe４の検出出力が走査に同期して入力される。ローパス回路Loには視線方向検出センサSe４の検出出力が入力される。ロックイン検波回路LIXはX方向成分を検波して出力する。ロックイン検波回路LIYはY方向成分を検波して出力する。

各ロックイン検波回路LIX、LIY、ローパスフィルタLoの出力は平均回路AVX、AVY、AVPに入力される。平均回路AVXはX方向の変位量ΔXを検出するのに用いる。平均回路AVYはY方向の変位量ΔYを検出するのに用いる。ローパスフィルタLoは平均出力Vを検出するのに用いる。

図５（a）に示すように、ピンホール対応領域Pi’の走査軌跡が右側に位置しているときには、基準レベルLｆに対するX成分の差ΔXが基準レベルLｆに対するY成分の差ΔYよりも大きい。平均出力Vは基準レベルLｆ’に対して適宜の値となる。

図５（ｂ）に示すように、検出対象FNPに対してピンホール対応領域Pi’の走査軌跡が一致していると、基準レベルLｆに対するX成分の差ΔX、基準レベルLｆに対するY成分の差ΔXが小さくなり、ローパスフィルタLoの平均出力は大きくなる。このローパスフィルタLoの平均出力がターゲット有信号となる。

図５（ｃ）に示すように、検出対象FNPに対してピンホール対応領域Pi’の走査軌跡が外れると、基準レベルLｆに対するX成分の差ΔX、基準レベルLｆに対するY成分の差ΔYが小さくなると共に、ローパスフィルタLoの平均出力も小さくなる。

そのロックイン検波回路LIX、LIY、ローパスフィルタLoの出力は図示を略すX方向トラッキングミラー駆動回路、Y方向トラッキングミラー駆動回路に入力され、基準レベルLｆに対するX成分の差ΔX、基準レベルLｆに対するY成分の差ΔYが共に小さくなり、かつ、ターゲット有信号があらかじめ定めた値以上となるように、X方向トラッキングミラーXTM１、Y方向トラッキングミラーYTM１を駆動し、これらによって、トラッキングサーボ系が構成される。

高倍眼底撮影系２の光路も同一のX方向トラッキングミラーXTM１、YTM１を経由しているので、撮影範囲が眼球の固視微動に追従し、常に一定箇所に固定されることになる。

また、視線方向検出系１０により、図４（a）に実線で示す視線検出用に用いる光束と実線で示す撮影部位PFからの反射光束とがオフセットされるので、眼底の所望の撮影部位PFを撮影できる。
（操作手順）
検者は、目的に応じて高倍眼底撮影系２の撮影倍率を選択すると共に、事前の被検眼Eの測定情報に基づき、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーVｃｃに乱視補正量と補正方向とをセットする。

被検者の顔部を図示を略す顎受けに乗せ、額当てに額を当てさせて、被検者の顔部を固定し、被検眼Eを装置本体に対して概略位置決めする。

検者は装置本体を手前に引き、前眼部観察系５により前眼部を観察し、装置本体をマニュアル操作により被検眼Eの瞳と装置本体の光軸O１とを概略位置合わせし、その後、装置本体を光軸O１に沿って被検眼側に移動させる。このマニュアル調整により、被検眼Eの位置が所定のアライメント範囲に入ると、アライメント検出系６が自動的に作動し、被検眼Eに対して装置本体がアライメントされる。

被検眼Eに対して装置本体の光軸O１が精密にアライメントされると、被験者は装置本体の内部の固視光源Oｓ５を視認することができ、被検者が固視光源Oｓ５を注視することにより、被検眼Eの視線方向が固定される。

検者は、低倍観察用視度レンズL１を操作して、眼底Eｆに対してピント合わせを行う。高倍眼底観察用視度補正ミラー部M１７は低倍観察視度補正レンズL１に連動して可動され、概略フォーカスされた位置に移動される。

検者は低倍観察系１のモニター画面で眼底像Eｆ’を観察する。その低倍観察系で観察される眼底像Ef’には、図６に示すように、高倍眼底撮影系２で撮影される撮影部位を示す矩形マークRMが表示される。検者は、この矩形マークRMを視認することにより、高倍眼底撮影系２で撮影される撮影部位を確認できる。

高倍眼底撮影系２で撮影される撮影部位が所望の部位でないときには、検者は、固視光源Oｓ５を移動させ、被検者の視線方向をシフトさせ、所望の撮影部位が矩形マークRMに位置するように調整する。この場合、角膜反射像の位置と被検眼Eの瞳との位置関係は、この視線方向のシフトに伴って変化するので、アライメント光学系６はこれを補正する。なお、低倍眼底観察系１で観察された眼底像を図示を略す保存手段に記憶保存させることにより、高倍眼底撮影系２で撮影された撮影部位が眼底Eｆ上でのいずれの部位であるかを後から確認できる。

また、低倍眼底観察系１を用いて視線方向検出系１０の視線検出用光源Oｓ７からの光束の投影領域も観察できる。

視線検出光軸オフセットミラーM１９を二次元的に傾けて調整すると、眼底Eｆのトラッキング部位を所望の位置にオフセットすることができる。

なお、ここでは、視線検出用光源Oｓ７からの光束の投影位置を観察することによりオフセット調整を行っているが、視線検出光軸オフセットミラーM１９の傾き角度によって決定される視線検出光軸の移動位置を眼底像Eｆ’に重ね合わせて表示させることにすれば、この表示に基づきオフセット調整を行うこともできる。また、眼底像Eｆ’を画像解析することによって、視神経乳頭部FNPの所望の位置に視線検出光軸が合致するように視線検出光軸オフセットミラーM１９の傾き角度を調節制御しても良い。

高倍眼底撮影系２による撮影部位の設定調整、トラッキング対象部位の設定調整後、眼科撮影装置は、高倍眼底撮影系２の制御スイッチ（図示を略す）により波面収差補正系８による補正、眼底トラッキング制御を実行する。

高倍眼底撮影系２では、波面収差補正系８による収差補正により、被検眼Eの高次の収差が補正された鮮明な視細胞レベルの画像を得ることができ、また、眼底Eｆのトラッキング制御により、固視微動にもかかわらず、ぶれのない視細胞レベルの眼底像を得ることができる。

なお、検者は、高倍眼底撮影系２の視度補正については、図示を略す視度補正装置によって、自動追従しているフォーカス面に対して、微小量のオフセット調整を行う設定装置を設けても良い。このオフセット調整用の設定装置は、高倍眼底撮影系２の被写界深度に対して奥行き方向の眼底構造のいずれの部分を撮影するかを設定する際に用いる。

ついで、検者は撮影スイッチを押すと、制御回路は各光学系の状態を観察し、例えば、トラッキング外れ等の異常が発生していなければ、高倍観察用照明光源Oｓ４を発光させ、高倍眼底撮影系２による撮影を実行する。

撮影データは、例えば、フィルムに記録されるか、電子画像としてファイリングされる。その際、左右眼のいずれを撮影したか、左右眼の視度、乱視軸補正用バリアブルクロスシリンダーVｃｃ、波面補正素子M１２’、撮影倍率、トラッキング対象と撮影部位とのオフセット量、低倍眼底観察系７の画像も同時に記録される。

また、付加的な機能として、非常に浅い高倍眼底撮影系２の焦点深度を補うため、一回の撮影スイッチの操作によるトリガーにより、又は、複数回の撮影スイッチの操作によるトリガーによって、高倍眼底撮影系２の焦点深度の程度のステップで、その高倍撮影時のフォーカスを前後にずらした画像を撮影する。

このようないわゆるフォーカスブラケッテイング撮影を行うと、多少の凹凸を有する眼底像Eｆ’を撮影するときでも、良好な眼底像を得ることができる。

本発明に係る眼科装置の概要を示すブロック図である。図１に示す眼科装置の光学系の詳細図である。図１に示す被検眼の眼底を模式的に示す説明図である。図１に示す被検眼の眼底のトラッキング制御を説明するための説明図であって、（a）はその眼底撮影用光束と検出光束とのオフセット状態を示す光路図、（ｂ）はその検出光束を用いて検出対象がトラッキングによりロックされた状態を示す図、（ｃ）はその検出光束による検出対象が右側にずれた状態を示す図、（ｄ）はその検出光束による検出対象のロックが外れた状態を示す図である。図４に示す眼底の検出対象のロックの原理を説明するための説明図であって、（a）はその検出光束による検出対象が右側にずれた状態を示す図、（ｂ）はその検出光束を用いて検出対象がトラッキングによりロックされた状態を示す図、（ｃ）はその検出光束による検出対象が右側にずれた状態を示す図である。図１に示す被検眼の眼底撮影像を模式的に示す図である。

符号の説明

１…低倍眼底撮影系
２…高倍眼底撮影系
１０…視線方向検出系
E…被検眼
Eｆ…眼底
Se…受光素子

Claims

被検眼の眼底からの反射光束に基づき被検眼の眼底像を撮像装置上に形成するための眼底撮影系を有する眼科装置において、
眼底上で照明された照明領域のうちの一部の反射領域で反射された光束を受光する受光素子を有するとともに、前記反射領域を前記照明領域内で所定軌跡で走査する走査手段を有する検出系と、前記検出系により被検眼の視線方向を検出して前記眼底撮影系を前記視線方向に追尾させる眼底トラッキング制御部とを有することを特徴とする眼科装置。
前記眼底撮影系は、被検眼の光学収差を補償するための補償光学系を有することを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
前記眼底撮影系は、前記眼底からの反射光束を二次元的に走査する走査系を有し、前記眼底トラッキング制御部は前記検出系の走査結果に基づき前記走査系を制御することを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
前記眼底を撮影するのに用いる照明光束と、前記被検眼の視線方向を検出する検出光束とは互いに波長が異なっていることを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。