JP5172529B2 - 眼科撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、低コヒーレント光を用いて被検者眼の断層画像を取得する眼科撮影装置に関する。

被検者眼の断層画像を非侵襲で得ることができる眼科撮影装置として、低コヒーレント光を用いた光断層干渉計（Optical Coherence Tomography:OCT）が知られている。このような眼科撮影装置では、例えば、測定光を眼底上で１次元走査させ、眼底から反射された測定光を参照光と合成させることにより干渉光を得て、この干渉光を分光光学系を用いて周波数成分に分光してラインセンサ等の受光素子に集光させ、ラインセンサにて得られる信号をフーリエ変換を用いて解析することにより被検者眼の深さ方向の情報を取得し、網膜断層画像を得ることができる（特許文献１参照）。
特開２００８−２９４６７公報

このような干渉光を用いて断層画像を得るための眼科撮影装置は、眼底から反射される微弱な信号を検出し、これを解析することによって画像を得ている。このため、干渉光を受光素子に精度良く集光させなければ、好適な断層画像を得ることができない。しかしながら、例えば、受光素子や他の装置内における電子部品による発熱、或いは装置を駆動させる室内の温度変化によって、各光学部材が取り付けられている基台自体が熱膨張することがあり、このような基台の膨張によって光学系の全長が変化し受光素子への好適な集光状態が維持されず、結果として得られる画像の質が低下することが判った。

上記従来技術の問題点に鑑み、装置，又は装置周囲の温度変化によって生じる光学系の全長の変化を抑制し、好適な画像を得ることのできる眼科撮影装置を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
（１） 低コヒーレント長の光束を出射する光源から発せられた測定光を被検者眼に向けて照射するとともに該被検者眼に対して前記測定光を走査する走査手段を持つ照射光学系と，前記光源から発せられた光を分光することによって生成される参照光と被検者眼に照射された前記測定光の反射光との合成により得られる干渉光を周波数成分に分けて受光素子に受光する干渉光学系と，を持ち、前記受光素子の受光結果に基づいて被検者眼の断層画像を得る眼科撮影装置において、
前記干渉光学系は前記干渉光を導光するための光ファイバと，
該光ファイバから出射した前記干渉光を該出射時における進行方向と逆方向にて前記受光素子に入射させるために所定の角度にて折り返すための折り曲げミラーと，
を有する構成とされ、
前記光ファイバの出射端を固定保持し熱膨張率β１を持つ材料からなる第１の基台と、
前記折り曲げミラー，及び該折り曲げミラーにより折り曲げられた後の前記干渉光が通る光路上に配置される前記受光素子に到るまでの光学部材を固定保持するための第２の基台であって，前記第１の基台と異なる熱膨張率β２を持つ材料からなる第２の基台と、
前記両基台上に形成される前記出射端から前記折り曲げミラーまでの距離ＤＡと前記折り曲げミラーから前記受光素子までの距離ＤＢが前記両基台の熱膨張によってそれぞれ変化することを許容するように前記第１の基台と第２の基台とを固定保持する固定保持手段と、を備え、
装置，又は装置周囲の温度が温度Ｔから温度Ｔａへと変化する場合の前記出射端から前記受光素子に到るまでの距離の変化の許容誤差をＥとすると，前記第１及び第２の基台の熱膨張率の差を利用することによって，
｜ＤＡ・β１・（Ｔａ−Ｔ）＋ＤＢ・β２・（Ｔａ−Ｔ）｜ ＜ ｜Ｅ｜
となるように、前記第１の基台の材料及び前記第２の基台の材料が選択され，前記出射端から前記折り曲げミラーまでの距離及び前記折り曲げミラーから前記受光素子までの距離が決定されていることを特徴とする。
（２） （１）の眼科撮影装置において、前記固定保持手段によって前記第１の基台に固定される前記第２の基台の固定点を基準とした基準ラインを設定し，該基準ラインから折り曲げミラーまでの距離をＤ１，前記出射端から折り曲げミラーまでの距離をＤ２、熱膨張後の前記基準ラインから折り曲げミラーまでの距離をＤ１ａ，前記出射端から折り曲げミラーまでの距離をＤ２ａとした場合に、Ｄ１＞Ｄ２、かつ、Ｄ１−Ｄ２＜Ｄ１ａ−Ｄ２ａとなるように、前記第１及び第２の基台の材料，前記出射端から前記折り曲げミラーまでの距離及び前記折り曲げミラーから前記受光素子までの距離が決定されることを特徴とする。
（３） （２）の眼科撮影装置において、前記出射端から折り曲げミラーまでの距離に対して前記折り曲げミラーから前記受光素子までの距離が長い場合には、前記第２の基台は前記第１の基台よりも低い熱膨張率を持つ材料にて形成され、前記出射端から折り曲げミラーまでの距離に対して前記折り曲げミラーから前記受光素子までの距離が短い場合には、前記第２の基台は前記第１の基台よりも高い熱膨張率を持つ材料にて形成されることを特徴とする。
（４） （２）又は（３）の眼科撮影装置において、前記光ファイバの出射光軸と前記受光素子に入射する入射光軸とは略平行であることを特徴とする。
（５） 低コヒーレント長の光束を出射する光源から発せられた測定光を被検者眼に向けて照射するとともに該被検者眼に対して前記測定光を走査する走査手段を持つ照射光学系と，前記光源から発せられた光を分光することによって生成される参照光と被検者眼に照射された前記測定光の反射光との合成により得られる干渉光を周波数成分に分けて受光素子に集光させ受光させる干渉光学系と，を持ち、前記受光素子の受光結果に基づいて被検者眼の断層画像を得る眼科撮影装置において、
前記干渉光学系に用いる一部の光学部材を固定保持し熱膨張率β１を持つ材料からなる第１の基台と、
該第１の基台に対して異なる熱膨張率β２を持つ材料からなる第２の基台であって，前記第１の基台に固定される前記一部の光学部材と異なる前記干渉光学系の光学部材を固定保持するための第２の基台と、
前記両基台上に形成される前記一部の光学部材から前記折り曲げミラーまでの距離Ｄａと前記折り曲げミラーから前記受光素子までの距離Ｄｂが前記両基台の熱膨張によってそれぞれ変化することを許容するように前記第１の基台と第２の基台とを固定保持する固定保持手段と、を備え、
装置，又は装置周囲の温度が温度Ｔから温度Ｔａへと変化する場合，前記受光素子に集光させる前記干渉光の集光状態に影響を及ぼす前記干渉光学系の全長の変化の許容誤差をＥＣとすると，前記第１及び第２の基台の熱膨張率の差を利用することによって，
｜Ｄａ・β１・（Ｔａ−Ｔ）＋Ｄｂ・β２・（Ｔａ−Ｔ）｜ ＜ ｜ＥＣ｜
となるように、前記第１の基台の材料及び前記第２の基台の材料が選択され，前記出射端から前記折り曲げミラーまでの距離及び前記折り曲げミラーから前記受光素子までの距離が決定されていることを特徴とする。

本発明によれば、装置，又は装置周囲の温度の変化によって生じる光学系の全長の変化を抑制し、好適な画像を得ることができる。

本発明の眼科撮影装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態の眼底撮影装置の光学系及び制御系を示す図である。なお、本実施形態においては、被検者眼の奥行き方向をＺ方向（光軸Ｌ１方向）、水平方向をＸ方向、鉛直方向をＹ方向として説明する。

図１において、その光学系は、被検者眼眼底の断層画像を光干渉の技術を用いて非侵襲で得るための干渉光学系（以下、ＯＣＴ光学系とする）２００と、赤外光を用いて被検者眼の眼底を照明し観察するためのＳＬＯ眼底像を取得するスキャニングレーザオフサルモスコープ（ＳＬＯ）光学系３００と、に大別される。なお、ＯＣＴ光学系２００、ＳＬＯ光学系３００、後述する制御部７０等は、装置本体の筐体（図示を略す）に収められる。

なお、光分割部材としてのダイクロイックミラー４０は、ＯＣＴ光学系２００の測定光軸Ｌ２とＳＬＯ光学系３００の測定光軸Ｌ１とを同軸にするように配置される。ダイクロイックミラオ４０は、ＯＣＴ光学系２００に用いられる測定光源２７から発せられる測定光（例えば、λ＝８４０ｎｍ付近）を反射し、ＳＬＯ光学系３００に用いられるＳＬＯ光源６１から発せられるレーザ光（光源２７とは異なる波長の光（例えば、λ＝７８０ｎｍ付近）を透過する特性を有する。

まず、ダイクロイックミラー４０の反射側に設けられたＯＣＴ光学系２００の構成について説明する。ＯＣＴ光学系２００の測定光及び参照光として用いられる低コヒーレントな光を発するＯＣＴ光源２７には、例えば、ＳＬＤ光源等が用いられる。ＯＣＴ光源２７には、例えば、中心波長８４０ｎｍで５０ｎｍの帯域を持つ光源が用いられる。ファイバーカップラー２６は、光分割部材と光結合部材としての役割を兼用する。ＯＣＴ光源２７から発せられた光は、導光路としての光ファイバ３８ａを介して、ファイバーカップラー２６によって参照光と測定光とに分割される。測定光は光ファイバ３８ｂを介して被検者眼Ｅへと向かい、参照光は光ファイバ３８ｃを介して参照ミラー３１へと向かう。

測定光を被検者眼Ｅへ向けて出射する光路には、測定光を出射する光ファイバ３８ｂの端部（光ファイバの出射端）３９ｂ、被検者眼の屈折誤差に合わせて光軸方向に移動可能なフォーカシングレンズ２４、走査駆動機構５１の駆動により眼底上でＸＹ方向に測定光を走査させることが可能な２つのガルバノミラーの組み合せからなる走査部２３と、リレーレンズ２２が配置されている。ダイクロイックミラー４０及び対物レンズ１０は、ＯＣＴ光学系２００からのＯＣＴ測定光を被検者眼眼底へと導光する照射光学系（導光光学系）としての役割を有する。

なお、本実施形態の走査部２３では、２つのガルバノミラーによって測定光の反射角度を任意に調整することにより、眼底上に走査させる測定光の走査方向を任意に設定できるような構成となっている。よって、被検者眼眼底の任意の領域の断層画像を得ることが可能となる。なお、光ファイバ３８ｂの端部３９ｂは、被検者眼眼底と共役となるように配置される。また、走査部２３の２つのガルバノミラーは、被検者眼瞳孔と略共役な位置に配置される。

光ファイバ３８ｂの端部３９ｂから出射した測定光は、フォーカシングレンズ２４を介して、走査部２３に達し、２つのガルバノミラーの駆動により反射方向が変えられる。そして、走査部２３で反射された測定光は、リレーレンズ２２を介して、ダイクロイックミラー４０で反射された後、対物レンズ１０を介して、被検者眼眼底に集光される。

そして、眼底で反射した測定光は、対物レンズ１０を介してダイクロイックミラー４０で反射され、ＯＣＴ光学系２００に向かい、リレーレンズ２２、走査部２３の２つのガルバノミラー、フォーカシングレンズ２４を介して、光ファイバ３８ｂの端部３９ｂに入射される。端部３９ｂに入射した測定光は、光ファイバ３８ｂ、ファイバーカップラー２６、光ファイバ３８ｄを介して、光ファイバ３８ｄの端部８４ａに達することとなる。

一方、参照光を参照ミラー３１に向けて出射する光路には、参照光を出射する光ファイバ３８ｃの端部３９ｃ、コリメータレンズ２９、参照ミラー３１が配置されている。参照ミラー３１は、参照光が通る光路の全長を変化させるべく、参照ミラー駆動機構５０により光軸方向に移動可能な構成となっている。

光ファイバ３８ｃの端部３９ｃから出射された参照光は、コリメータレンズ２９で平行光束とされ、参照ミラー３１で反射された後、コリメータレンズ２９により集光されて光ファイバ３８ｃの端部３９ｃに入射される。端部３９ｃに入射した参照光は、光ファイバ３８ｃを介して、ファイバーカップラー２６に達する。

そして、光源２７から発せられた光によって前述のように生成される参照光と、照射された測定光が被検者眼眼底により反射された眼底反射光は、ファイバーカップラー２６にて合成され干渉光とされた後、光ファイバ３８ｄを通じて端部８４ａから出射される。

分光光学系（スペクトロメータ部）８００は、周波数毎の干渉信号を得るために干渉光を周波数成分に分光する役割を持ち、干渉光を出射する端部８４ａから受光素子８３に向かって、折り曲げミラー８５、コリメータレンズ８０、グレーティング（回折格子）８１、集光レンズ８２、が配置されて構成される光学系である。受光素子８３は、赤外域に感度を有する画素を一次元方向に配列して形成された一次元受光素子（ラインセンサ）である。受光素子８３は、水平方向に配置される。また、透過型のグレーティング８１は、水平方向に反射光を分光することとなる。なお、詳細な説明は略すが、受光素子８３は受光面の短手方向（紙面垂直方向）に対する入射光軸のずれを調整する高さ調節機構を有しており、制御部７０が受光素子８３の受光状態に応じて受光素子８３の高さを調整することで受光面を外すことなく干渉光が全て受光されるように調整し、精度の高い画像を得る構成を備える。

ここで、端部８４ａから出射光軸に沿って進行方向に出射された干渉光は、光軸を折り返すための折り曲げミラー（以下、ミラー）８５にて光路が９０度以上折り曲げられ、コリメータレンズ８０にて平行光とされた後、グレーティング８１にて周波数成分に分光される。そして、周波数成分に分光された干渉光は、集光レンズ８２を介して、受光素子８３の受光面に集光される。これにより、受光素子８３上で干渉縞のスペクトル情報が記録される。そして、そのスペクトル情報が制御部７０へと入力され、フーリエ変換を用いて解析することで、被験者眼の深さ方向における情報が計測可能となる。

図２は、分光光学系８００の模式的拡大図である。本実施形態では、分光光学系８００の各光学部材は、熱膨張率（熱特性）の異なる２種類の素材にて形成された平板状のシャーシ９０上に光路を折り返されて配置される。

シャーシ９０は、分光光学系８００の全体が収まる面積を有した平板状の第１の基台９１と、基台９１に固定され分光光学系８００の光学部材を一部配置する大きさを有した平板状の第２の基台９２とで構成される。具体的にには、基台９１には光ファイバ３８ｄの出射端である端部８４ａが固定保持され、基台９２にはミラー８５とミラー８５により折り曲げられた干渉光が受光素子８３に到るまでに配置される光学部材が固定保持される。なお、本実施形態では、基台９１上に基台９２が当接するように載せられ、後述する固定保持手段であるピン９２ａにて固定される。また、基台９１は、熱膨張率β１の材料、具体的には、基台９２に対して熱膨張率が相対的に高い材料（例えば、アルミニウム）で形成される。また、基台９２は、熱膨張率β２の材料、具体的には、基台９１に対して熱膨張率が低い材料（例えば、鉄）で形成される。

ここで、ミラー８５は、分光光学系８００の光路を折り曲げて進行方向を変える役割を有し、端部８４ａからミラー８５までの光路Ａと、ミラー８５から受光素子８３までの光路Ｂと区切る役目を果たす。光路Ｂは、光路の途中がグレーティング８１で折り曲げられているため、光路Ｂが「への字」状とされる。なお、本実施形態では、端部８４ａから出射される干渉光の出射光軸と、受光素子８３にて受光する干渉光の入射光軸とが略平行であり、その進行方向が互いに逆向きとなるように、グレーティング８１による干渉光の偏向角度を考慮してミラー８５の反射角度が決定されている。また、本実施形態では、光路Ｂの全長が光路Ａの全長よりも長くなるように、各光学部材の配置がされている。ここで、光路Ａの全長とは、端部８４ａから折り曲げミラー８５までの距離ＤＡとし、光路Ｂの全長とは、折り曲げミラー８５から受光素子８３までの距離ＤＢと定義する。

基台９１、９２は、装置内に設置される電気部品（例えば、制御部や受光素子等）の温度変化、室温の温度変化等によって熱膨張し、基台９１、９２上の干渉光が通るぞれぞれの光路の全長（距離ＤＡ，距離ＤＢ）がそれぞれ変化することを許容するように固定保持される。本実施形態では、図示するように、分光光学系８００の末端となる受光素子８３の受光面と同じ平面に位置する基台９２上に、受光素子８３を間に位置するように一対のピン９２ａを置き、このピン９２ａによって基台９２を基台９１に対して固定することにより、基台９２が所定の方向（入射光軸に沿う方向）に伸縮（伸展）可能なように固定保持される。逆に言えば、基台９１は基台９２に対して、所定の方向に伸縮可能なように固定保持されることとなる。なお、本実施形態では、基台９２の伸展方向を長手方向と規定する。固定保持手段となるピン９２ａの固定点を基準として基準ラインを設定すると、２つのピン９２ａを結ぶ直線が基準ラインＳとなる。本実施形態では、この基準ラインＳは、熱膨張によって膨張する基台９１，９２に配置されたある光学部材との距離の変化を求める際の基準となり、入射光軸と直交するように形成される。なお、端部８４ａは受光素子８３（基準ラインＳ）よりも、前方に位置するように基台９１に固定保持されている。なお、本実施形態では、受光素子８３の受光面と同じ平面に位置する基台９２上にピン９２ａを置くものとしているが、これに限るものではない。受光素子８３の前方に配置された端部８４ａが、基準ラインＳから受光素子８３の前方方向に向かって伸展されるように固定点が置かれる構成であればよく、具体的には、基準ラインＳが端部８４ａの出射光軸と交差しないように基台９１に対する基台９２の固定点が置かれる構成であればよい。本実施形態では、受光素子８３の受光面と同じラインと、このラインに平行で端部８４ａを通るラインとの間の領域に基準ラインＳが設定されるようにピン９２ａを配置する。これにより、分光光学系８００を小さくできる。

また、基台９１は、前述の筐体の内部にピン９１ａにて固定される。また、ピン９１ａは弾性を有する固定保持部材であり、基板９１等への振動の伝達を抑制すると共に、基台９１の温度変化による伸縮を許容（吸収）する役割を持つ。温度変化による基台９１の反り、捩じれ等が抑制され、分光光学系８００の光軸ずれ等が抑制される。なお、基台９１は、基台９１と同様の熱膨張率を持つ材料で形成された部材に固定される構成であってもよい。なお、基準ラインＳは、基台９１、９２の熱膨張の基準となる。

このような構成の分光光学系８００において、温度変化による光学系の全長の変化の抑制について説明する。具体的には、装置又は装置周囲の温度変化によって生じる基台９１、９２の熱膨張の差を利用することによって、熱膨張によって生じる端部８４ａから受光素子８３に到るまでの距離の変化量を抑制する。ここでは、熱膨張による光路Ａの全長が短くなる場合の変化量と、光路Ｂの全長が長くなる場合の変化量との差を小さくし、分光光学系８００の全長の変化を抑制している。具体的には、基台９１、９２の温度が温度Ｔから温度Ｔａへと変化（上昇）する場合を考える。ここで、端部８４ａから受光素子８３に到るまでの距離の変化の許容誤差、つまり、受光素子８３の受光面へと集光される干渉光の集光状態（結像状態）に影響が出にくい、許容される誤差の範囲をＥとする。基台９１、９２の熱膨張率の差を利用することによって，光路Ａ及び光路Ｂのそれぞれの全長の温度変化量の和が許容誤差Ｅの範囲に収まるように、つまり、｜ＤＡ・β１・（Ｔａ−Ｔ）＋ＤＢ・β２・（Ｔａ−Ｔ）｜ ＜ ｜Ｅ｜の関係式が成り立つように、基台９１、９２の材料（熱膨張率β１、β２）が選択され、端部８４ａから折り曲げミラー８５までの距離及び折り曲げミラー８５から受光素子８３までの距離（距離ＤＡ、ＤＢ）が決定されるものとする。なお、許容誤差Ｅは、例えば、±１５０μｍとされ、分光光学系８００の光学配置等で、５０〜２００μｍの範囲で設定される数値とされる。また、温度Ｔは、干渉光が好適に受光素子の受光面に好適に集光するように、分光光学瑛８００の各光学部材の配置を調整した際の温度（設計時の想定温度）とされる。

ここで、図２に示すように、基準ラインＳからミラー８５までの距離、ここでは、基準ラインＳと出射光軸の延長線の交点からミラー８５と出射軸の交点を結ぶ直線の距離（長さ）をＤ１（光路Ｂの長手方向成分の長さに相当）とする。また、端部８４ａからミラー８５までの距離、ここでは、出射光軸上の端部８４ａとミラー８５を結ぶ直線の長さをＤ２（光路Ａの全長に相当）とする。さらに、熱膨張後の基準ラインＳからミラー８５までの距離をＤ１ａ、端部８４ａからミラー８５までの距離をＤ２ａとする（図示せず）。以上のような関係から、基準ラインＳと端部８４ａまでの距離、ここでは、出射光軸の延長線と基準ラインＳの交点と、端部８４ａまでの距離は、Ｄ１−Ｄ２となり、熱膨張後では、Ｄ１ａ―Ｄ２ａとなる。なお、基台９１、９２の厚みは、２次元方向（各光学部材の配置面）と比較して充分薄い厚みとされるため、厚み方向の熱膨張は実質的に無視できる。なお、熱膨張量は、熱膨張率と温度と長さ（ある２点間の距離）の積で表される。

基準ラインＳは固定点を基準として設定しているため、温度上昇に伴って基台９１、９２は、基準ラインＳに対して長手方向にそれぞれ伸展する。まず、基台９１は、熱膨張により長手方向に伸展する。このとき、端部８４ａは基準ラインＳから遠ざかるように伸展することとなる。同様に、基台９２も基準ラインＳを基準として長手方向に伸展する。このため、ミラー８５もまた基準ラインＳから遠ざかることとなる。このとき、ミラー８５から受光素子８３までの各光学部材の間の距離が各々伸展することとなり、光路Ｂの全長が長くなる。従って、基準ラインＳからミラー８５までの距離はＤ１より長いＤ１ａとなり、Ｄ１＜Ｄ１ａの関係が成り立つ。

ここで、基台９２は、基台９１の熱膨張率β１より低い熱膨張率β２の材料で形成されているため、基台９２の伸展量は相対的に小さい。一方、基台９１の伸展量は基台９２に大して大きい。例えば、基準ラインＳから等距離はなれた基台９１、９２のそれぞれの点に着目すると、基台９１のある点は基台９２のある点よりも基準ラインＳから離れることとなる。

また、本実施形態では、光路Ｂの全長（ＤＡ）が光路Ａの全長（ＤＢ）よりも長く、図示するように、光路Ａ，Ｂの長手方向の長さにおいても光路Ｂの方が長くなる（Ｄ１＞Ｄ２）ように形成されている。このため、基準ラインＳから遠ざかったミラー８５の膨張による移動量を、基準ラインＳから遠ざかった端部８４ａの膨張による移動量が上回ることとなり、端部８４ａは相対的にミラー８５に近づくこととなる。従って、熱膨張後の端部８４ａからミラー８５までの距離は、Ｄ２より短かいＤ２ａとなり、Ｄ２＞Ｄ２ａの関係が成り立つ。

したがって、膨張により伸びたＤ１ａの変化量（Ｄ１ａ―Ｄ１）は、Ｄ２に対して短くなるとされるＤ２ａの変化量（Ｄ２ａ―Ｄ２）によって実質的に抑えられることとなり、結果としてシャーシ９０の熱膨張による端部８４ａから受光素子８３までの距離の変化が抑制されることとなる。

したがって、熱膨張前のＤ１−Ｄ２（基準ラインＳから端部８４ａまでの距離）に対して、熱膨張後のＤ１ａ―Ｄ２ａが大きくなるように（Ｄ１−Ｄ２＜Ｄ１ａ―Ｄ２ａとなるように）、さらに好ましくは、基準ラインＳからミラー８５までの距離Ｄ１と、端部８４ａからミラー８５までの距離Ｄ２において、基台の膨張によるそれぞれの距離の変化量をΔＤ１、ΔＤ２とすると、｜ΔＤ１｜≒｜ΔＤ２｜の関係が成り立つように、基台９１，９２の材料の選択、及び光路Ａ、Ｂを設計する（ＤＡ，ＤＢを決定する）ことにより、分光光学系８００の全長の熱膨張による変化を抑制することができる。

以上のように、分光光学系８００を熱膨張率の異なる２種類の基台からなるシャーシ９０に配置することにより、装置又は装置の周囲の温度変化により分光光学系８００（シャーシ９０）の温度が変化しても、基台９１、９２の熱膨張率の差を利用することによって端部８４ａから受光素子８３までの距離の変化を抑制できる。これにより、端部８４ａから出射された干渉光が、受光素子８３の受光面に集光（結像）する際に光軸方向に沿ってずれにくくなり、干渉光を精度よく受光素子に集光させることができる。これにより、後述するＯＣＴ光学系２００によるＯＣＴ画像（断層画像）の取得が精度よく行え、好適な断層画像を得られる。また、ミラー８５にて干渉光を折り曲げることにより、分光光学系８００の全長（長手方向の長さを指す）を短くできる。

制御部７０は、走査部２３により測定光を眼底上で所定の横断方向に走査することにより断層画像を取得できる。例えば、Ｘ方向もしくはＹ方向に走査することにより、被検者眼眼底のＸＺ面もしくはＹＺ面における断層画像を取得できる（なお、本実施形態においては、このように測定光を眼底に対して１次元走査し、断層画像を得る方式をＢスキャンとする）。なお、取得された断層画像は、制御部７０に接続されたメモリ７２に記憶される。さらに、測定光をＸＹ方向に２次元的に走査することにより、被検者眼眼底の３次元画像を取得することも可能である。なお、本実施形態におけるＯＣＴ画像の取得は、走査部２３に設けられた２つのガルバノミラーによって行われる。

次に、ダイクロイックミラー４０の透過方向に配置されたＳＬＯ光学系（共焦点光学系）３００について説明する。ＳＬＯ光学系３００は、被検者眼眼底を照明する照明光学系と、該照明光学系によって照明された被検者眼反射光を受光素子により受光する受光光学系とに大別され、受光素子から出力される受光信号に基づいて被検者眼眼底の正面画像を得る。

ＳＬＯ光源６１は高コヒーレントな光を発し、例えば、λ＝７８０ｎｍのレーザダイオード光源とされる。ＳＬＯ光源６１から発せられるレーザ光を被検者眼Ｅに向けて出射する光路には、被検者眼の屈折誤差に合わせて光軸方向に移動可能なフォーカシングレンズ６３、走査駆動機構５２の駆動により眼底上でＸＹ方向に測定光を高速で走査させることが可能なガルバノミラーとポリゴンミラーとの組み合せからなる走査部６４、リレーレンズ６５、対物レンズ１０が配置されている。また、走査部６４のガルバノミラー及びポリゴンミラーの反射面は、被検者眼瞳孔と略共役な位置に配置される。

また、ＳＬＯ光源６１とフォーカシングレンズ６３との間には、ビームスプリッタ６２が配置されている。そして、ビームスプリッタ６２の反射方向には、共焦点光学系を構成するための集光レンズ６６と、眼底に共役な位置に置かれる共焦点開口６７と、ＳＬＯ用受光素子６８とが設けられている。

ここで、ＳＬＯ光源６１から発せられたレーザ光（測定光）は、ビームスプリッタ６２を透過した後、フォーカシングレンズ６３を介して、走査部６４に達し、ガルバノミラー及びポリゴンミラーの駆動により反射方向が変えられる。そして、走査部６４で反射されたレーザ光は、リレーレンズ６５を介して、ダイクロイックミラー４０を透過した後、対物レンズ１０を介して、被検者眼眼底に集光される。

そして、眼底で反射したレーザ光は、対物レンズ１０、リレーレンズ６５、走査部６４のガルバノミラー及びポリゴンミラー、フォーカシングレンズ６３を経て、ビームスプリッタ６２にて反射される。その後、集光レンズ６６にて集光された後、共焦点開口６７を介して、受光素子６８によって検出される。そして、受光素子６８にて検出された受光信号は制御部７０へと入力される。制御部７０は受光素子６８にて得られた受光信号に基づいて被検者眼眼底の正面画像を取得する。取得された正面画像はメモリ７２に記憶される。なお、ＳＬＯ画像の取得は、走査部６４に設けられたガルバノミラーによるレーザ光の縦方向の走査（副走査）とポリゴンミラーによるレーザ光の横方向の走査（主走査）によって行われる。

なお、制御部７０には、表示モニタ７５に接続され、その表示画像を制御する。また、制御部７０には、メモリ７２、操作スイッチ群７４（測定開始スイッチ７４ａ、測定位置設定スイッチ７４ｂ、撮影開始スイッチ７４ｃ）、参照ミラー駆動機構５０、フォーカシングレンズ６３を光軸方向に移動させるためのレンズ駆動機構６３ａ、フォーカシングレンズ２４を光軸方向に移動させるためのレンズ駆動機構２４ａ、等が接続されている。なお、レンズ駆動機構２４ａ，６３ａは、図示なきフォーカスノブの手動操作や制御部７０からの制御信号により同時に駆動する構成とされている。

次に、ＢスキャンによりＸＺ面の断層画像（Ｂスキャン画像）を取得する手法について説明する。図３は、ＢスキャンによるＯＣＴ画像（右側）と２次元的なスキャンによるＳＬＯ画像（左側）を逐次取得する際の動作について説明する図である。ここで、制御部７０は、ＯＣＴ光源２７とＳＬＯ光源６１を交互に点灯させることによって被検者眼の眼底像を得るために被検者眼の眼底に照射される照射光を，ＯＣＴ光学系２００を介して照射される測定光とＳＬＯ光学系を介して照射されるレーザ光とで切り換える。よって、制御部７０には、ＯＣＴ光学系２００に配置された受光素子８３によって検出される干渉信号とＳＬＯ光学系３００に配置された受光素子６８によって検出される受光信号が逐次入力される。

ここで、制御部７０は、ＳＬＯ画像の１フレーム分の走査エリアのうち、画像取得に影響を及ぼし難い、上下端部のエリア（図３のハッチング部分）を、ＯＣＴ画像取得に必要な時間分に相当する領域として、その領域に位置する間、ＳＬＯ光源６１をＯＦＦとする。そして、ＳＬＯ光源６１がＯＦＦの間に、ＯＣＴ光源２７をＯＮにしてＢスキャンにてＯＣＴ画像を取得する。

この場合、ＯＣＴ画像取得に必要な時間分に相当するＳＬＯ画像取得における上下方向の走査線の本数を求め、求めた走査線分をＳＬＯ画像の取得エリアの上下端側から均等に設定する。そして走査部６４のガルバノミラーによってレーザ光が走査されている間、設定された走査線部分に位置する間だけ、ＳＬＯ光源６１を消灯し、代わりにＯＣＴ光源２７を点灯させる制御を交互に行う。このＯＣＴ光源２７が点灯している間に少なくとも１フレーム分のＯＣＴ画像の取得が行われる。制御部７０は、このような制御を連続して行い、交互に得られたＳＬＯ画像及びＯＣＴ画像を、表示モニタ７５に同時に動画として表示させる。なお、ガルバノミラー及びポリゴンミラーを有する走査部６４による眼底上の照射光の走査範囲は、モニタ７５に表示される画像領域よりも充分に広い範囲を走査可能としている。本実施形態では走査部６４によって常に最大限の走査範囲を走査するのではなく、表示モニタ７５に表示するのに必要とされる走査領域程度を走査するものとしている。

以上のような構成を備える装置において、その動作について説明する。ここで、制御部７０は、ＯＣＴ光学系２００及びＳＬＯ光学系３００を駆動制御してＯＣＴ画像（断層画像）及びＳＬＯ画像の各画像を１フレーム毎に取得していき、モニタ７５を表示制御してモニタ７５に表示されるＯＣＴ画像及びＳＬＯ画像を随時更新する。なお、検者の設定によらない最初のＯＣＴ画像の取得位置は、例えば、ＳＬＯ画像の中心位置から水平方向に所定領域分としてある。

まず、検者は、測定開始スイッチ７４ａの操作し装置を駆動させ、図示なき固視灯を注視するように被験者に指示した後、図示なき前眼部観察用カメラによって撮像される前眼部観察像をモニタ７５上で見ながら、被検者眼の瞳孔中心に測定光軸Ｌ１が置かれるように、図示無きジョイスティックを用いてアライメント操作を行う。光軸方向に対するアライメントは、モニタ７５に表示される被検者眼眼底の正面画像（ＳＬＯ眼底像）が最も明るく鮮明に表示されるように行う。また、フォーカス用ノブを操作して、モニタ７５にＳＬＯ眼底像がコントラスト良く表示されるようにフォーカシングレンズ６３を光軸方向に移動させる。なお、フォーカス用ノブの操作により同時にフォーカシングレンズ２４も移動し、ＯＣＴ画像のフォーカス調整も行われる。このような手動操作によって位置合わせが行われ、モニタ７５に好適な状態でＳＬＯ眼底像が表示される。

同一画面上に表示されるＳＬＯ画像のフォーカスが適正な状態になったら、検者はリアルタイムで観察される表示モニタ７５上のＳＬＯ画像から検者の撮影したい断層画像の位置を設定する。検者は、測定位置設定スイッチ７４ｂを操作して、図４に示すように画面上のＳＬＯ画像上に電気的に表示される測定位置（取得位置）を表すラインＬＳをＳＬＯ眼底画像に対して移動させていき、測定位置を設定する。

そして、制御部７０は、設定された測定位置に基づいてＢスキャンによるＸＺ面の断層画像の撮影動作を行う。すなわち、制御部７０は、画面上のＳＬＯ画像上に設定されたラインＬＳの表示位置に基づいてこのラインＬＳの位置における眼底の断層画像が得られるように、走査部２３を駆動させて測定光を走査させる。なお、ラインＬＳの表示位置（モニタ上における座標位置）と走査部２３による測定光の走査位置との関係は、予め定まっているので、制御部７０は設定したラインＬＳの表示位置に対応する走査範囲に対して測定光が走査されるように、走査部２３の２つのガルバノミラーを適宜駆動制御する。

ここで、検者によってラインＬＳがＳＬＯ眼底画像に対して移動されると、制御部７０は、随時測定位置の設定を行い、これに対応する測定位置の断層画像の取得を行う。そして、取得された断層画像を随時モニタ７５の表示画面上に表示する。このようにして、検者の所望する断層画像がモニタ７５に表示され、検者によって撮影開始スイッチ７４ｃが押されると、所望する断層画像と正面画像がメモリ７２に記憶される。

なお、以上説明した本実施形態では、分光光学系の光路中にミラーを１枚配置し、光路を所定の角度（ここでは、９０度以上）折り曲げ、入射光軸と出射光軸を略平行とするように光路を折り曲げる構成としたが、これに限るものではない。例えば、ミラーを複数用い、複数のミラーの折り曲げ角度が９０度以上となる構成としてもよいし、入射光軸と出射光軸とを略平行としなくとも、光ファイバの出射端から受光素子に到るまでの距離の変化が抑制できるように、光ファイバから出射された干渉光が逆方向に折り曲げられ、折り曲げられた前後の光路の全長が、基台の熱膨張によって一方が伸び、他方が相対的に縮むような関係が得られていればよい。また、本実施形態の透過型のグレーティングを、反射型のグレーティングミラーとし、グレーティングミラーに折り返しミラーの役割を持たせてもよい。

なお、以上説明した本実施形態では、光ファイバの出射端を第１の基台に固定保持し、折り曲げミラー及び折り曲げミラーから受光素子までの光学部材を第２の基台に配置する構成としたが、これに限るものではない。熱膨張による干渉光が通る光学系の全長（光ファイバの出射端から受光素子までの距離）の変化を抑制できる構成であればよく、第１の基台と第２の基台に配置する光学部材が逆であってもよい。また、本実施形態では、第１の基台を相対的に熱膨張率の高い材料（第２の基台を相対的に熱膨張率の低い材料）で形成する構成としたが、これに限るものではない。熱膨張による干渉光の光路長の変化を抑制できる構成であればよく、第１及び第２の基台の熱膨張率の関係が逆であってもよい。このような場合には、分光光学系の光路を折り曲げミラーで分割する際に光ファイバの出射端から折り曲げミラーまでの距離と折り曲げミラーから受光素子までの距離のうち、相対的に短い方の光路を構成する光学部材を熱膨張率の高い材料で形成した基台に光学配置する構成であればよい。

なお、以上説明した本実施形態では、ピンにて第１及び第２の基台を固定保持する構成としたが、これに限るものではない。固定保持手段の固定点を基準として基準ラインが設定さえる構成であればよく、第１及び第２の基台がそれぞれ装置の筐体に固定される構成であってもよい。

なお、以上説明した本実施形態では、光ファイバを用いて干渉光を分光光学系に導光する構成としたが、これに限るものではない。温度変化によって、干渉光が集光され受光素子に受光される集光状態の変化を抑制される構成であればよい。例えば、熱膨張率β１の材料で形成される第１の基台に分光光学系に用いる一部の光学部材を固定保持し、第１の基台に対して異なる熱膨張率β２を持つ材料からなる第２の基台に前述の第１の基台に固定される一部の光学部材と異なる分光光学系の光学部材を固定保持する。ここで、一部の光学部材から折り曲げミラーまでの距離Ｄａ、折り曲げミラーから受光素子までの距離Ｄｂとし、受光素子の受光面に集光される干渉光の集光状態に影響を及ぼす干渉光学系の全長の変化の許容誤差をＥＣとすると、前述と同様に、｜Ｄａ・β１・（Ｔａ−Ｔ）＋Ｄｂ・β２・（Ｔａ−Ｔ）｜ ＜ ｜ＥＣ｜の関係が成り立つように、β１、β２、Ｄａ、Ｄｂが決定される構成であればよい。これにより、Ｄａ、Ｄｂの変化の差が小さくされ、温度の変化による干渉光の集光状態に影響を及ぼす干渉光学系（又は分光光学系）の全長の変化が抑制されることで、好適な画像が得られる。

なお、以上説明した本実施形態では、装置又は装置周囲の温度が上昇する場合に、分光光学系の光路長の変化を抑制する構成としたが、これに限るものではない。装置又は装置周囲の温度が降下する場合でも同様に分光光学系の全長の変化を抑制できる。これは、基台に配置された部材間の距離の変化が、熱膨張率と温度と長さで規定されることに依るためである。

本実施形態の眼底撮影装置の光学系及び制御系を示した図である。 分光光学系８００の模式的拡大図である。 ＳＬＯ画像とＯＣＴ画像とを逐次取得する方法を示した図である。 ＳＬＯ画像からＯＣＴ画像を選択するための表示画面を示した図である。

符号の説明

２３ 走査部
６４ 走査―部
７０ 制御部
７２ メモリ
７４ 操作スイッチ群
７５ 表示モニタ
８３ 受光素子
８４ａ 端部
８５ 折り曲げミラー
２００ ＯＣＴ光学系
３００ ＳＬＯ光学系
８００ 分光光学系

Claims (5)

1. 低コヒーレント長の光束を出射する光源から発せられた測定光を被検者眼に向けて照射するとともに該被検者眼に対して前記測定光を走査する走査手段を持つ照射光学系と，前記光源から発せられた光を分光することによって生成される参照光と被検者眼に照射された前記測定光の反射光との合成により得られる干渉光を周波数成分に分けて受光素子に受光する干渉光学系と，を持ち、前記受光素子の受光結果に基づいて被検者眼の断層画像を得る眼科撮影装置において、
   前記干渉光学系は前記干渉光を導光するための光ファイバと，
   該光ファイバから出射した前記干渉光を該出射時における進行方向と逆方向にて前記受光素子に入射させるために所定の角度にて折り返すための折り曲げミラーと，
   を有する構成とされ、
   前記光ファイバの出射端を固定保持し熱膨張率β１を持つ材料からなる第１の基台と、
   前記折り曲げミラー，及び該折り曲げミラーにより折り曲げられた後の前記干渉光が通る光路上に配置される前記受光素子に到るまでの光学部材を固定保持するための第２の基台であって，前記第１の基台と異なる熱膨張率β２を持つ材料からなる第２の基台と、
   前記両基台上に形成される前記出射端から前記折り曲げミラーまでの距離ＤＡと前記折り曲げミラーから前記受光素子までの距離ＤＢが前記両基台の熱膨張によってそれぞれ変化することを許容するように前記第１の基台と第２の基台とを固定保持する固定保持手段と、を備え、
   装置，又は装置周囲の温度が温度Ｔから温度Ｔａへと変化する場合の前記出射端から前記受光素子に到るまでの距離の変化の許容誤差をＥとすると，前記第１及び第２の基台の熱膨張率の差を利用することによって，
   ｜ＤＡ・β１・（Ｔａ−Ｔ）＋ＤＢ・β２・（Ｔａ−Ｔ）｜ ＜ ｜Ｅ｜
   となるように、前記第１の基台の材料及び前記第２の基台の材料が選択され，前記出射端から前記折り曲げミラーまでの距離及び前記折り曲げミラーから前記受光素子までの距離が決定されていることを特徴とする眼科撮影装置。
2. 請求項１の眼科撮影装置において、前記固定保持手段によって前記第１の基台に固定される前記第２の基台の固定点を基準とした基準ラインを設定し，該基準ラインから折り曲げミラーまでの距離をＤ１，前記出射端から折り曲げミラーまでの距離をＤ２、熱膨張後の前記基準ラインから折り曲げミラーまでの距離をＤ１ａ，前記出射端から折り曲げミラーまでの距離をＤ２ａとした場合に、Ｄ１＞Ｄ２、かつ、Ｄ１−Ｄ２＜Ｄ１ａ−Ｄ２ａとなるように、前記第１及び第２の基台の材料，前記出射端から前記折り曲げミラーまでの距離及び前記折り曲げミラーから前記受光素子までの距離が決定されることを特徴とする眼科撮影装置。
3. 請求項２の眼科撮影装置において、前記出射端から折り曲げミラーまでの距離に対して前記折り曲げミラーから前記受光素子までの距離が長い場合には、前記第２の基台は前記第１の基台よりも低い熱膨張率を持つ材料にて形成され、前記出射端から折り曲げミラーまでの距離に対して前記折り曲げミラーから前記受光素子までの距離が短い場合には、前記第２の基台は前記第１の基台よりも高い熱膨張率を持つ材料にて形成されることを特徴とする眼科撮影装置。
4. 請求項２又は３の眼科撮影装置において、前記光ファイバの出射光軸と前記受光素子に入射する入射光軸とは略平行であることを特徴とする眼科撮影装置。
5. 低コヒーレント長の光束を出射する光源から発せられた測定光を被検者眼に向けて照射するとともに該被検者眼に対して前記測定光を走査する走査手段を持つ照射光学系と，前記光源から発せられた光を分光することによって生成される参照光と被検者眼に照射された前記測定光の反射光との合成により得られる干渉光を周波数成分に分けて受光素子に集光させ受光させる干渉光学系と，を持ち、前記受光素子の受光結果に基づいて被検者眼の断層画像を得る眼科撮影装置において、
   前記干渉光学系に用いる一部の光学部材を固定保持し熱膨張率β１を持つ材料からなる第１の基台と、
   該第１の基台に対して異なる熱膨張率β２を持つ材料からなる第２の基台であって，前記第１の基台に固定される前記一部の光学部材と異なる前記干渉光学系の光学部材を固定保持するための第２の基台と、
   前記両基台上に形成される前記一部の光学部材から前記折り曲げミラーまでの距離Ｄａと前記折り曲げミラーから前記受光素子までの距離Ｄｂが前記両基台の熱膨張によってそれぞれ変化することを許容するように前記第１の基台と第２の基台とを固定保持する固定保持手段と、を備え、
   装置，又は装置周囲の温度が温度Ｔから温度Ｔａへと変化する場合，前記受光素子に集光させる前記干渉光の集光状態に影響を及ぼす前記干渉光学系の全長の変化の許容誤差をＥＣとすると，前記第１及び第２の基台の熱膨張率の差を利用することによって，
   ｜Ｄａ・β１・（Ｔａ−Ｔ）＋Ｄｂ・β２・（Ｔａ−Ｔ）｜ ＜ ｜ＥＣ｜
   となるように、前記第１の基台の材料及び前記第２の基台の材料が選択され，前記出射端から前記折り曲げミラーまでの距離及び前記折り曲げミラーから前記受光素子までの距離が決定されていることを特徴とする眼科撮影装置。