JP5858680B2 - 眼科装置 - Google Patents

Description

本発明は、眼底カメラや眼底血流計など被検眼眼底の検査（観察、撮影、測定など）を行う眼科装置に関する。

被検眼の眼底反射像が結像されるフィルムにおける反射光を受光センサで検出し、検出された反射光の光量が基準値に達した場合、撮影光源の発光を停止することで撮影光源の発光光量を制御することが知られている（特許文献１）。

しかしながら、特許文献１の構成によれば、フィルムでの反射光を受光しているため、
被検眼の眼底反射のばらつきがあるため、光源の発光光量を精度良く制御することは困難であった。また、過剰に被検眼に光を照射してしまうという問題もあった。

一方、撮影用光源の上方に発光検知部を設け、発光検知部の出力から撮影用光源が発光したか否かを判断することが知られている（特許文献２）。

特開平５−３８５６号公報 特開２００６−２７１８１４号公報

眼底照明のために強い光を発する光源を用い、その発光光量を制御するに際し、光源から発した光の内、眼底照明に寄与しない光軸付近の光を用いることができれば好ましいところ、強い光の強度を減衰させて光量検出することが望ましい。そのために、光量検出のための光路を光軸方向に長く伸ばすことで減衰を図ることは、装置の小型化に適さない。

本発明の目的は、眼底照明に寄与しない照明光学系の光軸付近の光を有効利用すると共に、装置の小型化に適するように発光光量の制御を行なうことができる眼科装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る眼科装置は、発光部材と、前記発光部材から発せられる光によって被検眼眼底を照明する照明光学系と、前記発光部材から発せられる光の内、前記被検眼眼底から離れる方向に向かう光を前記被検眼眼底の方向に向かわせるための反射部材と、前記発光部材から発せられる光の内、被検眼眼底の照明に寄与しない前記照明光学系の光軸付近の光を抽出する、前記反射部材に設けられた光透過部と、前記光透過部を介した光の強度を減衰させた状態で導く導光部材と、前記発光部材の光量を前記導光部材を介して検出する光量検出部と、前記光量検出部の出力を基に前記発光部材の発光を制御する発光制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、眼底照明に寄与しない照明光学系の光軸付近の光を有効利用すると共に、装置の小型化に適するように発光光量の制御を行なうことができる。

本発明の第１の実施形態に係る眼底カメラを説明する概略構成図である。 第１の実施形態に係る撮影光量検出系の詳細構成図である。 第１の実施形態の光源部に係わる電気ブロック図である。 第１の実施形態に係る眼底カメラの撮影シーケンスに係わるフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る眼底カメラを説明する概略構成図である。 第２の実施形態に係る撮影光量検出系の詳細構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る眼底カメラを説明する概略構成図である。 第３の実施形態に係る撮影光量検出系の詳細構成図である。 本発明の第４の実施形態に係る眼底カメラを説明する概略構成図である。 第４の実施形態に係る撮影光量検出系の詳細構成図である。

《第１の実施形態》
（眼底カメラ）
本発明の第１の実施形態に係る眼底カメラ（被検眼眼底の検査（観察、撮影）を行う眼科装置）を、図１乃至図４に基づいて説明する。図１に示す眼底カメラは、撮影光源部Ｏ１、観察光源部Ｏ２、照明光学系Ｏ３、撮影／照明光学系Ｏ４、撮影光学系Ｏ５、内部固視灯部Ｏ６から構成される。撮影光源部Ｏ１または観察光源部Ｏ２によって射出された光束は、被検眼眼底を照明する照明光学系Ｏ３、撮影／照明光学系Ｏ４を経て、被検者眼底を照明し、眼底で反射した光は撮影／照明光学系Ｏ４、撮影光学系Ｏ５を経て撮像素子に眼底像として結像される。ここで、撮影光源部Ｏ１、観察光源部Ｏ２は、照明光学系Ｏ３の光軸と合致する光軸を備える。

撮影光源部Ｏ１は、以下の構成により白色光のリング照明を作り出す。１１は光量検出手段であり、ＳＰＣ（シリコンフォトセル）やＰＤ（フォトダイオード）など既知の光電変換を利用したセンサである。１０１は導光板であり、裏面が拡散し入射面が透過する板状部材である。１２はミラーであり、ガラス板にアルミや銀の蒸着を施したものや、アルミ板などで構成される。

１３は撮影光源（具体的にはＸｅ管ランプ）であり、ガラス管の中にＸｅを封入し電圧を印加することで発光（光軸と交差する方向に離間した発光点を備える）し、撮影時に眼底像を記録するために十分な強度の白色光を得ることが可能である。１４は撮影コンデンサレンズであり、一般的な球面レンズである。１５は撮影リングスリットであって、環状の開口を持った平板であり、被検眼前眼部にリング状の照明光束通過域を形成する。ここで、撮影光源１３から発せられて撮影リングスリット１５に至る光軸付近の光は、撮影リングスリット１５の中央遮光部で遮光されるため、眼底照明に寄与しない光となる。

１６は撮影水晶体バッフルであって、これも環状の開口を持った平板であり、その機能については後述する。撮影光源１３から射出された光束は、眼底方向へ向かう光束に加え、反対側に射出された光束がミラー１２によって反射され、眼底方向に向かう光束となる。このために、撮影光源１３の発光光量はミラー１２がないものに比べて少なくて済む。ミラー１２は、平面鏡で構成されており、撮影光源に対する設定誤差があったとしても発光量制御のために抽出される光のムラが生じにくく、球面鏡を用いる場合の撮影光源１３に対する設定に比較して距離的制約がない。

なお、本実施形態では、ミラー１２を平面鏡として撮影光源１３に対する設定の自由度を増す形態としているが、平面鏡の替わりに凹面鏡などの球面鏡を用いることも可能である。

ミラー１２で反射した光束は、撮影コンデンサレンズ１４によって集光され、被検眼前眼部にリング状の照明光束通過域を形成するリングスリット部材である撮影リングスリット１５に至る。撮影リングスリット１５によって被検眼前眼部に形成される遮光領域は、
撮影水晶体バッフル１６によって水晶体側に拡大し、眼底を広角撮影する場合にも眼底撮影光への被検眼の水晶体からの不要な反射光や散乱光の混入を防ぐことができる。更に、撮影リングスリット１５によって被検眼前眼部に形成される遮光領域は、後述する角膜バッフル２５によって角膜側に拡大し、眼底を広角撮影する場合にも眼底撮影光への被検眼の角膜からの不要な反射光や散乱光の混入を防ぐことができる。

観察光源部Ｏ２は、以下の構成により赤外光のリング照明を作り出す。１７は観察光源であり、ハロゲンランプやＬＥＤなど連続発光可能な光源であり、素子の特性やフィルタによって赤外光を発光する。１８は観察コンデンサレンズであり、一般的な球面レンズである。１９は観察リングスリットであり、環状の開口を持った平板である。２０は観察水晶体バッフルであり、これも環状の開口を持った平板で、機能としては水晶体バッフル１６と同様である。

これらは、撮影光源部Ｏ１と光源の種類が異なるだけであり、観察コンデンサレンズ１８で集光し、観察リングスリット１９で前眼部での光束の形状を整え、観察水晶体バッフル２０で眼底からの撮影光への水晶体からの不要な反射光や散乱光の混入を防いでいる。

照明光学系Ｏ３にて、撮影光源部Ｏ１、観察光源部Ｏ２で作られた光束をリレーするとともに、眼底像の焦点合わせのための指標像を造りこむ。２１はダイクロイックミラーであり、赤外光を透過、可視光を反射する。撮影光源部Ｏ１で作られた可視光による光束は反射して、観察光源部Ｏ２で作られた赤外光による光束は透過して、照明光学系Ｏ３に導光される。２２は照明リレーレンズ１、２４は照明リレーレンズ２であり、これらによってリングスリット部材（１６、１９）が被検眼前眼部（例えば瞳孔部）に結像される。

２３はピント合わせを行うためのスプリットユニットであり、フォーカス指標を投影するためのスプリットＬＥＤ２３ａと、光源を分割するためのプリズム２３ｂ、フォーカス指標の外形を示すフォーカス指標マスク２３ｃから構成される。そして、これらを観察時に照明光学系Ｏ３に進入し、図中矢印方向に移動することでフォーカス指標を光軸方向にシフト移動させる移動機構と、撮影時に照明光学系Ｏ３から退避させる進退機構とから構成されている。Ｍ１はスプリットシフト駆動モータ、Ｓ１はスプリット位置センサであり、スプリットユニット２３をシフト駆動してフォーカス指標の焦点を合わせ、かつ、その停止位置を検出する。

また、Ｍ２はスプリットユニット２３を照明光学系Ｏ３に対して進退させるためのスプリット進退駆動モータである。スプリット進退駆動モータＭ２は、眼底観察時には照明光学系Ｏ３内に進入させ、観察像の中にスプリット指標を投影し、撮影時には照明光学系Ｏ３からスプリットユニット２３を退避させ、撮影像の中にフォーカス指標が写りこむことがないように制御される。焦点操作部材３３については、検者が操作したときに、その停止位置を焦点操作部材位置センサＳ４によって検出可能となっている。なお、照明光学系Ｏ３の被検眼側に設けられる２５は角膜バッフルであり、前述したように眼底像に不要な被検眼の角膜からの反射光や散乱光の混入を防ぐ。

撮影／観察光学系Ｏ４は、被検眼２８の眼底に対して照明光束を投影するとともに、被検眼眼底像を導出する。２６は穴あきミラーであり、外周部がミラー、中央部が穴となっている。照明光学系Ｏ３から導かれた光束はミラー部分で反射して、対物レンズ２７を介して被検眼眼底を照明する。照明された被検眼眼底像は対物レンズ２７を戻り、穴あきミラー２６の中央部の穴を通って撮影光学系Ｏ５に導出される。

撮影光学系Ｏ５は被検眼眼底像の焦点調節を行った上で撮像素子に結像する。２９はフォーカスレンズであって、穴あきミラー２６の中央の穴を通過した撮影光束の焦点調節行うためのレンズであり、図中矢印方向に移動することで焦点調節を行う。Ｍ３はフォーカスレンズ駆動モータ、Ｓ３はフォーカスレンズ位置センサであり、フォーカスレンズ２９を駆動して焦点を合わせるとともに、その停止位置を検出する。３１は撮像素子であり、撮影光を光電変換する。

撮像素子３１で得られた電気信号は、デジタルデータとすべく、不図示の処理回路によってＡ−Ｄ変換され、赤外観察時には不図示の表示器に表示され、撮影後には不図示の記録媒体に記録される。

内部固視灯部Ｏ６は、ハーフミラー３０によって、撮影光学系Ｏ５から光路が分割され、その光路に対して内部固視灯ユニット３２が対向している。内部固視灯ユニット３２は複数のＬＥＤによって構成され、固視灯位置指定部材６６によって検者が選択した固視部に対応した位置のＬＥＤを点灯させる。被検者が点灯したＬＥＤを固視することで、検者は所望の向きの眼底像を得ることができる。

（撮影光量検出系）
図２は、本実施形態に係る撮影光量検出系の詳細構成図である。図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は側面図を示す。ミラー１２は、反射面１２ａと、光透過部１２ｂ（具体的には貫通穴であって穴の径が絞り径となる）を備える。ミラー１２の光軸後方上には導光部材としての導光板１０１が配置されている。この導光板１０１は、光軸の中心付近の光のうち光透過部１２ａを通過してきた成分を内部で散乱（内壁面に入射する毎に繰り返し散乱）させるように、乳白色部材を使用した構造、または、微小な反射形状を持った構造となっている。導光板内部で散乱された成分は、安定した面発光となって射出され、光量検出手段１１によって光量を検知される。

図３は、本実施形態に係る眼底カメラの撮影部に関する電気ブロック図である。この眼底カメラは、ＣＰＵ６１によって以下の全ての動作が制御されている。発光制御部としての撮影光源制御回路６２は、撮影前に撮影光源１３を発光するためのエネルギーを充電し、撮影時に充電した電気エネルギーを放電し、撮影光源１３を発光させる。Ｍ１駆動回路６３は、焦点操作部材位置センサＳ４の出力に対応した位置に、スプリットユニット２３が移動するようにスプリットシフト駆動モータＭ１を駆動する。Ｍ２駆動回路は、撮影前後にスプリットユニット２３が観察光学系Ｏ２に対して進退するよう、スプリット進退駆動モータＭ２を駆動する。

Ｍ３駆動回路は、Ｍ２駆動回路６４と同様、焦点操作部材位置センサＳ４の出力に対応した位置に、フォーカスレンズ２９が移動するように、フォーカスレンズ駆動モータＭ３を駆動する。電源スイッチ６７は、眼底カメラの電源状態を選択するスイッチ、撮影スイッチ６８は、眼底カメラで撮影を実行するためのスイッチである。

（撮影シーケンス）
図４は、本実施形態に係る光源部の動作シーケンスに関わるフローチャートである。この眼底カメラの撮影シーケンスについて、以下に示す。
（Ｓ００）撮影開始。
（Ｓ０１）観察光源１７の発光を開始する。
（Ｓ０２）Ｍ２駆動回路６４によりスプリット進退駆動モータＭ２を駆動し、スプリットユニット２３を照明光学系Ｏ３に進入させる。
（Ｓ０３）スプリットＬＥＤ２３ａを点灯する。
（Ｓ０４）観察光源１７によって得られた眼底観察像から撮像素子３１が得た電気信号より、撮影に好適な発光光量を算出する。
（Ｓ０５）撮影スイッチ６８がＯＮされたか確認する。ＯＮされたなら、（Ｓ１７）へ進む。ＯＮされなければ、（Ｓ０６）へ進む。
（Ｓ０６）焦点操作部材位置センサＳ４の値を読み込む。
（Ｓ０７）スプリット位置センサＳ１の値を読み込む。
（Ｓ０８）焦点操作部材位置センサＳ４の値に対応した位置にスプリット位置センサＳ１の値が来ているか確認する。来ていれば（Ｓ１２）へ進む。来ていなければ（Ｓ０９）へ進む。
（Ｓ０９）Ｍ１駆動回路６３にてスプリットシフト駆動モータＭ１を駆動する。
（Ｓ１０）再度、焦点操作部材位置センサＳ４の値に対応した位置にスプリット位置センサＳ１の値が来ているか確認する。来ていれば（Ｓ１１）へ進む。来ていなければ（Ｓ０９）へ戻る。
（Ｓ１１）Ｍ１駆動回路６３によって、スプリットシフト駆動モータＭ１を停止させる。
（Ｓ１２）フォーカスレンズ位置センサＳ３の値を読み込む。
（Ｓ１３）焦点操作部材位置センサＳ４の値に対応した位置にフォーカスレンズ位置センサＳ３の値が来ているか確認する。来ていれば（Ｓ０４）へ戻る。来ていなければ（Ｓ１４）へ進む。
（Ｓ１４）Ｍ３駆動回路６５にてフォーカスレンズ駆動モータＭ３を駆動する。
（Ｓ１５）再度、焦点操作部材位置センサＳ４の値に対応した位置にフォーカスレンズ位置センサＳ３の値が来ているか確認する。来ていれば（Ｓ１６）へ進む。来ていなければ（Ｓ１４）へ戻る。
（Ｓ１６）Ｍ３駆動回路６５によって、フォーカスレンズ駆動モータＭ３を停止させる。
（Ｓ１７）スプリットＬＥＤ２３ａを消灯する。
（Ｓ１８）観察光源１７の発光を停止する。
（Ｓ１９）Ｍ２駆動回路６４によりスプリット進退駆動モータＭ２を駆動し、スプリットユニット２３を照明光学系Ｏ３から退避させる。
（Ｓ２０）撮像素子３１が記録を開始する。
（Ｓ２１）撮影光源制御回路６２により、撮影光源１３が発光を開始する。
（Ｓ２２）光量検出手段１１により光量を検知する。
（Ｓ２３）（Ｓ２２）において検出した光量が（Ｓ０４）で算出した光量に達したか確認する。達していなければ（Ｓ２２）へ戻る。達していれば（Ｓ２４）へ進む。
（Ｓ２４）発光制御部としての撮影光源制御回路６２により撮影光源１３の発光を停止する。
（Ｓ２５）撮像素子３１は記録を終了する。
（Ｓ２６）撮影終了。

このような構成を採ることによって、光軸付近の安定した光での光量検知可能であり、かつ、光量検出素子の配置自由度の高い眼底カメラを実現でき、このために眼底カメラの小型化が可能となる。

《第２の実施形態》
図５は、反射部材としての平面鏡と導光部材としての導光部が一体化された本実施形態を説明する概略構成図であり、図１の符号と同符号のものは第１の実施形態に示した構成要素と同等のものである。反射ミラーには、金属板そのものではなくガラス板やプラスチックに金属を蒸着したものが使われることも多い。そこで、本実施形態では金属蒸着を施す基板自体を導光板として用いることを図５乃至図６に基づいて説明する。

第１の実施形態において、撮影光源部Ｏ１に構成されていたミラー１２、及び、導光板１１は、本実施形態の構成から除かれている。これらの替わりに、ガラス板やプラスチックなど透明または半透明の基板に金属蒸着を施した金属蒸着ミラー１０２が配置される。撮影光源１３から射出された光束は、眼底方向へ向かう光束に加え、反対側に射出された光束が金属蒸着ミラー１０２によって反射され、眼底方向に向かう光束となる。

図６は、本実施形態に係る撮影光量検出系の詳細構成図である。図６（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は側面図となっている。図６において、図２の符号と同符号のものは第１の実施形態に示した構成要素と同等のものである。金属蒸着ミラー１０２は、金属蒸着膜１０２ａと、光透過部１０２ｂ（具体的には貫通穴）と、導光部１０２ｃから構成される。この導光部１０２ｃは、光軸の中心付近の安定した光のうち光透過部１０２ｂを通過してきた成分を内部で散乱させるように、基板部分に乳白色部材を使用した構造、または、基板後部に微小な反射形状を持った構造となっている。

導光部１０２ｃ内部で散乱された成分は、安定した面発光となって射出され、光量検出手段１１によって光量を検知される。第１の実施形態では、ミラー１２と導光板１０１の２部品を用いていたが、導光部材に金属蒸着を施した金属蒸着ミラー１０２を利用することにより、一体化した１部品で同等の構成を作り出すことができ、眼底カメラの更なる小型化が可能となる。

《第３の実施形態》
図７は、反射ミラーを用いた本実施形態を説明する概略構成図であり、図１の符号と同符号のものは第１の実施形態に示した構成要素と同等のものである。第１の実施形態において、撮影光源部Ｏ１に配置されていた導光板１１は、本実施形態の構成から除かれ、替わりに反射率の低い反射ミラー１０３（例えば黒塗りあるいはＮＤフィルタが貼付されたミラーまたはプリズム）が配置されている。

図８は、本実施形態を説明する撮影光量検出系の詳細構成図である。図８（Ａ）は平面図、図８（Ｂ）は側面図となっている。図８において、図２の符号と同符号のものは第１の実施形態に示した構成要素と同等のものである。

被検眼から離れる方向であるミラー１２の後方の光軸上には、反射ミラー１０３が配置されている。この反射ミラー１０３は、眼底照明に寄与しない光軸付近の光であって、光透過部１２ａ（具体的には貫通穴）を通過してきた光を光軸と交差する方向に、かつ強度を減衰させた状態で光量検知手段１１に導く導光部材として機能する。

《第４の実施形態》
図９は、屈曲した形状の導光部材を用いる本実施形態を説明する概略構成図であり、図１の符号と同符号のものは第１の実施形態に示した構成要素と同等のものである。第１の実施形態において、撮影光源部Ｏ１に構成されていた導光板１１は、本実施形態の構成から除かれ、替わりに、透明または半透明のプラスチックで作成された、屈曲した形状のライトガイド１０４が配置されている。プラスチックは形状の自由度が高く、中には光を透過する素材もあり、このため形状自由度の高いライトガイドとして用いることが可能であって、本実施形態では導光部材として平板でない形状のプラスチックを用いる。

図１０は、本実施形態に係る撮影光量検出系の詳細構成図である。図１０（Ａ）は平面図、図１０（Ｂ）は側面図となっている。図１０において、図２の符号と同符号のものは第１の実施形態に示した構成要素と同等のものである。ミラー１２は、反射面１２ａと、光透過部１２ｂ（具体的には貫通穴）を備える。ミラー１２の光軸後方上にはライトガイド１０４が配置されている。このライトガイド１０４は、光軸の中心付近の安定した光のうち、ミラー１２の光透過部１２ａで抽出された成分を内部で散乱させるように、乳白色部材を使用した構造、または、微小な反射形状を持った構造となっている。

ライトガイド１０４内部で散乱を繰り返した光は、ライトガイド１０４の側面を全反射しながら進み、安定した面発光となって射出され、光量検出手段１１によって光量を検出される。このように、本実施形態では、導光部材の形状を屈曲させることにより、光量検出手段の配置に自由度を持たせることが可能となり、装置の小型化に適する。

（変形例１）
上述した実施形態では、反射部材に設けられる光透過部を、具体的には貫通穴とした。しかし、本発明はこれに限らず、光透過部に強度を減衰させる機能を持たせる（具体的には、低い光透過率の領域とする）ようにしても良い。

（変形例２）
上述した実施形態では、予め観察光源で眼底反射光を光量検出部で光量検出し、光量検出部の出力を基に撮影光源の発光を制御したが、眼底の明るさに関する情報が予め記憶されている場合には、そのデータに基づいて撮影光源の発光を制御できる。また撮影光源の発光を制御するのと同様に、眼底の明るさに基づいて観察光源（例えばハロゲンランプ、ＬＥＤ）の発光を制御することもできる。

（変形例３）
上述した実施形態においては、眼科装置として、被検眼眼底を観察し、被検眼眼底を撮影する眼底カメラについて説明したが、本発明はこれに限定されない。被検眼眼底を観察し、被検眼眼底の血管部にレーザービームを照射し、血流速度を測定する眼底血流計などにも適用可能である。

１１・・光量検出手段、１２・・ミラー、１２ａ・・反射面、１２ｂ・・光透過部、１３・・撮影光源、１５・・撮影リングスリット、６２・・撮影光源制御回路、１０１・・導光板

Claims (3)

1. 発光部材と、
   前記発光部材から発せられる光によって被検眼眼底を照明する照明光学系と、
   前記発光部材から発せられる光の内、前記被検眼眼底から離れる方向に向かう光を前記被検眼眼底の方向に向かわせるための反射部材と、
   前記発光部材から発せられる光の内、被検眼眼底の照明に寄与しない前記照明光学系の光軸付近の光を抽出する、前記反射部材に設けられた光透過部と、
   前記光透過部を介した光の強度を減衰させた状態で導く導光部材と、
   前記発光部材の光量を前記導光部材を介して検出する光量検出部と、
   前記光量検出部の出力を基に前記発光部材の発光を制御する発光制御部と、
   を有することを特徴とする眼科装置。
2. 前記導光部材は前記光透過部を介した光を前記光軸と交差する方向に導くことを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
3. 前記導光部材は、前記光透過部を介した光が内壁面に入射する毎に繰り返し散乱されることで減衰されることを特徴とする請求項１又は２に記載の眼科装置。