JP6084409B2 - 眼底検査装置 - Google Patents

Description

眼底の検査を行なう装置として、走査型レーザー検眼鏡（ＳＬＯ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、眼球構造の個人差に起因する眼底反射光の波面の乱れを補償する補償光学系を備えた走査型レーザー検眼鏡も知られている。この補償光学系を備えた走査型レーザー検視鏡は、特に補償光学走査型レーザー検眼鏡（ＡＯ−ＳＬＯ）と呼ばれている。走査型レーザー検眼鏡には、屈折型光学系で構成されたものと、反射型光学系で構成されたものに大別される。屈折型光学系は、装置を小型化でき、また収差の影響を補正し易いので、視野を大きく確保できる優位性がある。

一般に視度には個人差があり、当然その違いに応じて眼球内での光の屈折の状態は異なる。このため、走査型レーザー検眼鏡においても被検眼に応じて視度の調整を行う機構、つまり眼底に光学系の焦点が位置するように光学系の調整を行う機構を備えている。

特開昭６２−１１７５２４号公報

ところで、上述した視度の調整を行うと、眼底と共役となる光学系の光路上における位置も変化する。一般に、眼底と共役となる位置（眼底共役位置）にレンズの表面がこないように光学系は設計されているが、被検眼の近視が強いほど、眼底共役位置は被検眼側に近づき、対物レンズに接近、あるいは対物レンズの位置と重なる場合がある。

眼底共役位置では、光束が絞り込まれているので、眼底共役位置が対物レンズに近づく、あるいは対物レンズと重なると、レンズ表面での反射の影響が大きくなる。すなわち、照明光の対物レンズから手前側（検出素子側）への反射光の影響が目立ってくる。このレンズ表面で生じる反射は、眼底からの反射でないので、眼底反射光に対するノイズとなり、眼底からの反射光の検出Ｓ／Ｎ比が低下する。

このＳ／Ｎ比の低下は、眼底情報の検出精度の低下を招くが、更に補償光学走査型レーザー検眼鏡（ＡＯ−ＳＬＯ）においては、波面補償の精度低下を招く。すなわち、補償光学走査型レーザー検眼鏡（ＡＯ−ＳＬＯ）では、眼底からの反射光の波面情報を検出し、その検出情報によって可変形鏡をアクティブ制御し、波面の補正を行うが、上記の眼底反射光の検出Ｓ／Ｎ比の低下が生じると、検出する波面情報の精度が低下し、波面補償の精度が低下する。

このような背景において、本発明は、走査型レーザー検眼鏡（ＳＬＯ）における視度の調整に伴う眼底情報の検出精度の低下を抑える技術を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、レーザー光源からの光を被検眼の眼底に照射し、前記眼底から検出された検出光から前記眼底の情報を得る眼底検査装置において、対物レンズ部と、前記レーザー光源からの光を前記眼底上に略点像として照射するように調整する調整部と、前記眼底から検出された検出光に基づいて、前記眼底の情報を得る第１受光部と、前記調整部による調整に伴い、前記眼底と共役な位置が、前記対物レンズ部と重複または近傍範囲に移動し得るものであり、前記対物レンズ部の透過光学面に超低屈折率膜が設けられていることを特徴とする眼底検査装置である。請求項１に記載の発明によれば、眼底共役位置が対物レンズ部と重なっても、対物レンズ部の透過光学面での通過光の反射が抑えられ、眼底情報の検出精度の低下が抑えられる。なお、近傍範囲は、対物レンズ部付近の光束状況によって異なるが、概ね対物レンズ部の透過光学面から１ｍｍ程度以下の範囲として定義される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記眼底から検出された前記検出光を多数の光束に分離して受光し、前記検出光の波面測定を行う第２受光部と、前記第２受光部の出力に基づき前記検出光の波面の補正を行う波面補正部とを備えることを特徴とする請求項２に記載の発明によれば、対物レンズ部の透過光学面での通過光の反射が抑えられるので、第２受光部が測定する波面情報の精度が向上し、波面補正の精度を高くできる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記超低屈折率膜が設けられた前記レンズ部は、不活性気体が充填された密閉筐体の内部に納められていることを特徴とする。請求項３に記載の発明によれば、超低屈折率膜が形成されたレンズ部が密閉筐体の内部に納められるので、超低屈折率膜への物理的な接触が防止され、また環境の湿度変化の影響や被検者の汗等の影響が超低屈折率膜に及ばない。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記密閉筐体には、前記レーザー光源からの光を透過させる光学窓が設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記光学窓の透過光学面が前記レーザー光源からの光の光路に対して傾いていることを特徴とする。請求項４に記載の発明によれば、光学窓での光の反射があっても、その反射光は、光学系の光軸に対して斜めの方向となる。そのため、光学窓で生じる反射光の眼底画像への影響を抑えることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の発明において、前記光学窓が前記眼底と共役な位置となり得る範囲を避けた位置に設けられていることを特徴とする。請求項６に記載の発明によれば、視度の調整の範囲において、光学窓の位置を眼底共役位置から十分に離すようにすることで、光学窓からの反射の影響が抑えられる。

本発明によれば、走査型レーザー検眼鏡（ＳＬＯ）または補償光学走査型レーザー検眼鏡（ＡＯ−ＳＬＯ）における視度の調整に伴う眼底情報の検出精度の低下を抑えることができる。

実施形態の光学系を示す概念図である。 超低屈折膜が設けられた対物レンズの概念図である。 実施形態の光学系を示す概念図である。 実施形態の光学系を示す概念図である。

１．第１の実施形態
（構成）
図１には、実施形態の走査型レーザー検眼鏡（ＳＬＯ）の光学系の一例が示されている。図１に示されているのは、検出光の波面補正を行う補償光学系を備えた補償光学走査型レーザー検眼鏡（ＡＯ−ＳＬＯ）の光学系の一例である。図１には、光学系１００が示されている。走査型レーザー検眼鏡の光学系１００は、光源１０１を備えている。光源１０１は、例えば、波長５００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲から選ばれるレーザー光を発するものが用いられる。光源１０１として用いられるレーザー光発生手段としては、レーザーダイオード（ＬＤ）、スパールルミネッセントダイオード（ＳＬＤ）、レーザードリブンライトソース（ＬＤＬＳ）等が挙げられる。使用するレーザー光は、単一波長に限定されず、ある程度の帯域幅を有したものであってもよい。

光源１０１には、レーザー光を導く光ファイバ１０２が接続されている。光ファイバ１０２の先には、光ファイバ１０２から出射したレーザー光を平行光にするためのレンズ１０３が配置されている。符合１０４は、ハーフミラー１０４である。ハーフミラー１０４は、投光系と波面検出系とを分岐する光量分割ミラーである。ここで、投光系とは、被検眼へ光を照射する光学系のことであり、波面検出系とは、被検眼２００の眼底２０１からの反射光（検出光）から波面の情報を検出するための光学系のことである。ハーフミラー１０４は、光源１０１からのレーザー光（投光）の一部を後述するハーフミラー１１０の側に透過すると共に、ハーフミラー１１０の側から入射する検出光の一部を波面検出部１０６の側に反射する。なお、ハーフミラー１０５の分岐比は、１：１に限定されない。

波面検出部１０６は、撮像装置であるＣＣＤ１０７と、その手前のレンズアレイ１０８を有している。これは所謂シャックハルトマンセンサーである。レンズアレイ１０８は、小さなレンズを格子状に配列したもので、入射光を多数の光束に分割しそれぞれ集光する。レンズアレイ１０８の焦点をＣＣＤにより撮像し、各レンズの焦点位置を解析することで、レンズアレイ１０８に入射した光の波面収差を知ることができる。すなわち、レンズアレイ１０８を介して被検眼２００の眼底２０１からの反射像を観察することで、当該反射像における波面の乱れを知ることができる。ＣＣＤ１０７が撮像した画像は、図示省略した画像解析部に送られ、この画像解析部で波面の乱れが解析され、その結果に基づく制御信号（フィードバック信号）が、後述するデフォーマブルミラー１１１に送られる。

波面検出部１０６の手前には、一対のレンズと、その間の共焦点絞り１０９が配置されている。図中の×印は、被検眼２００の眼底２０１と共役となる位置を示している。これは、図中の他の部分についても同じである。なお、眼底２０１は、ピンポイントなものではなく、ある程度の広がりを持っている。共焦点絞り１０９の前後のレンズは、共焦点絞り１０９の光学絞り孔の部分に上記共役点が位置するようにするための屈折型光学系を構成している。

ハーフミラー１０４の被検眼２００の側には、別のハーフミラー１１０が配置されている。ハーフミラー１１０は、投光系と眼底像検出系とを分岐する光量分割ミラーである。ここで、眼底像検出系とは、被検眼２００の眼底２０１からの反射光（検出光）から、眼底２０１の画像情報を検出するための光学系のことである。ハーフミラー１１０の被検眼の側には、デフォーマブルミラー１１１が配置されている。デフォーマブルミラー１１１は、波面補正を行うための可変形鏡である。デフォーマブルミラー１１１は、複数のアクチュエータによって表面の形状を変形させることが可能なミラーである。デフォーマブルミラー１１１は、ＣＣＤ１０７が撮像した画像の解析結果に基づく制御信号により駆動される。例えば、ＣＣＤ１０７が撮像した撮像画像に歪み（波面の歪み）がある場合、その歪みを減少させるようにデフォーマブルミラー１１１の表面形状の変形が行なわれる。すなわち、眼底反射光検出器１１２が検出する眼底２０１の画像の歪みが小さくなるように、フィードバック制御により、デフォーマブルミラー１１１の表面形状の変形が行なわれ、眼底反射光検出器１１２が検出する眼底２０１の画像の歪みが抑制される。

眼底反射光検出器１１２は、被検眼２００の眼底２０１からの微弱な反射光を検出する光検出素子であり、例えば光電子増倍管により構成されている。眼底反射光検出器１１２の前には、共焦点絞り１１３が配置され、共焦点絞り１１３の前には、共焦点絞り１１３の光学絞り孔の部分に眼底共役位置がくるように光束を絞るレンズ１１４が配置されている。

デフォーマブルミラー１１１の被検眼２００の側には、光束を整えるためのレンズ系１３１を間において、垂直方向スキャナ１１５が配置されている。被検眼２００の眼底２０１には、光源１０１からのレーザー光が走査されながら照射される。垂直方向スキャナ１１５は、その傾きが可変可能なミラーであり、その傾きが制御されることで、上記照射光の走査における垂直方向の走査が行なわれる。垂直方向スキャナ１１５の被検眼２００の側には、レンズ系１３２を介して水平方向スキャナ１１６が配置されている。水平方向スキャナ１１６は、その傾きが可変可能なミラーであり、その傾きが制御されることで、上記照射光の走査における水平方向の走査が行なわれる。デフォーマブルミラー１１１、垂直方向スキャナ１１５、水平方向スキャナ１１６は共に、そのミラー面が被検眼の瞳と共役関係をなすように配置されている。

水平方向スキャナ１１６の被検眼２００の側には、レンズ１３３を介して、視度補正機構１１７が配置されている。視度補正機構１１７は、レーザー光を眼底２０１上に略点像として照射するように調整する調整手段の一例である。視度補正機構１１７は、くの字形状の視度補正ミラー１１８，１１９を備えている。視度補正ミラー１１９を視度補正ミラー１１８に対して相対的に遠近させることで、眼底２０１に光学系１００の焦点がくるように調整が行われる。すなわち、視度には、個人差や個体差があるが、この視度に違いがあっても、視度補正ミラー１１９の位置を動かすことで、眼底２０１に光学系１００の焦点がくるように、つまり眼底２０１上に照射光が略点像として集光して照射されるように、調整が行われる。なお、視度補正機構１１７において、被検眼の瞳は無限遠と共役関係にある為、視度補正ミラー１１９の移動によって光学系内の瞳共役関係は変動しない。

視度補正機構１１７の被検眼２００の側には、レンズ系１２０を介して、ミラー１２１，１２２が配置され、更に対物レンズ１２３が配置されている。対物レンズ１２３は、収差を抑えるために複数のレンズを組み合わせた構造を有している（勿論、１枚のレンズで構成されていてもよい）。対物レンズ１２３の露出表面（光が透過する透過光学面）には、超低屈折率膜が形成されている。超低屈率膜は、周囲の媒質(例えば空気)に近い屈性率が得られるようにする処理を行う技術である。なお、超低屈折率膜の詳細については後述する。

（超低屈折率膜）
超低屈折率膜は、レンズ等の光学部材の表面に当該レンズに触れる媒質（例えば、空気）との屈折率の差が極力小さくなるようにする膜を形成する処理である。この技術としては、特開２００１−１６３９０６号公報、特開２００３−１５８１２５号公報、特表２００５−５０３３１２号公報、特開２００８−２３３２８４号公報、特開２００９−１５３１０号公報、特表２００８−５３９２９８号公報、特開２０１２−１８２８６号公報等に記載されたものが知られている。いずれの技術においても、周囲の媒質（例えば、空気）との屈折率の差が極力小さくなるように、当該媒質の屈性率（空気の場合：屈折率≒１）に極力近い屈折率（またはそう見なせる屈折率）の膜を光学部材の表面に形成している。本明細書における超低屈折率膜は、自身の屈折率をｎ１、周囲の媒質の屈折率をｎ２とした場合に、（ｎ１／ｎ２）＝１．２〜１．３以下の範囲にある性質があるものをいう。

図２には、超低屈折率膜を施した対物レンズ１２３の態様が示されている。図２（Ａ）には、対物レンズ１２１が２つのレンズ１２１ａと１２１ｂを貼り合わせた構造である場合の例が示され、図２（Ｂ）には、２つのレンズ１２１ａと１２１ｂが隙間を隔てて配置された構造である場合の例が示されている。

図２（Ａ）には、レンズ１２１ａの片方の面が露出し、この露出面に超低屈折率膜１５１が形成され、更に、レンズ１２１ｂの片方の面が露出し、この露出面に超低屈折率膜１５２が形成された場合が示されている。図２（Ｂ）には、レンズ１２１ａの両方の面が露出し、この露出面に超低屈折率膜１５１，１５３が形成され、更に、レンズ１２１ｂの両面が露出し、この露出面に超低屈折率膜１５４，１５２が形成された場合が示されている。

図３には、超低屈折率膜が形成された対物レンズ１２３を含む光学系を密閉ケース１６０に収めた構造が示されている。超低屈折率膜は、物理的な接触に弱く、例えば、超低屈折率膜が形成されたレンズ面の埃を払おうとして、布で拭った場合に、超低屈折率膜が剥がれたり損傷したりし易い。また、超低屈折率膜は、湿度の影響を受け易く、湿度によって屈折率の値が変動するという問題がある。特に眼底検査装置の場合、対物レンズ１２３の近くに被検者の顔面が近づくので、超低屈折率膜が外部に露出している場合、汗等の影響により、超低屈折率膜の表面付近の湿度が変動する可能性が高い。

図３の構造では、密閉ケース１６０の内部を不活性ガス（窒素ガスやアルゴンガス）で満たすことで、この問題に対処している。密閉ケース１６０には、利用する波長の光を透過する材料により構成された光学窓１６１，１６２が設けられ、この光学窓１６１，１６２を用いて光路が確保されている。光学窓１６１，１６２は、収差の影響が生じないようになるべく薄くすることが好ましい。また、光学窓１６１，１６２は、眼底共役位置から十分に離れた位置に設置されている。

図４には、超低屈折率膜が施された対物レンズ１２３を密閉ケース１７０に収めた構造が記載されている。この構造では、密閉ケース１７０の内部に不活性ガスが充填され、更に光路を確保するための光学窓１７１，１７２が密閉ケース１７０に設けられている。光学窓１７１，１７２は、利用する波長の光を透過する材料により構成された平たい板状の部材で構成され、その面の向き（面に垂直な方向）が光学系１００の光軸に対してある角度を持った斜めの状態で配置されている。

光学窓１７１，１７２を斜めにすることで、仮に光学窓での反射が生じてもそれが光学系１００の光軸から外れ、当該反射光が波面検出部１０６や眼底反射光検出部１１２で検出される現象が抑えられる。光学窓１７１，１７２の面方向（面に垂直な方向）の光学系１００の光軸に対する角度は、５°〜１０°であればよい。なお、この構造の場合でも光学窓１７１，１７２は、収差の影響が生じないようになるべく薄くすることが好ましい。

（機能）
光源１０１から発生する眼底照射光は、ハーフミラー１０４を透過し、更にハーフミラー１１０でデフォーマブルミラー１１１の方向に反射される。デフォーマブルミラー１１１で反射された眼底照射光は、垂直方向スキャナ１１５および水平方向スキャナ１１６に入射し、これらスキャナの機能により、走査光とされる。水平方向スキャナ１１６からの眼底照射光は、視度補正機構１１７、ミラー１２１，１２２を介して、対物レンズ１２３に導かれ、対物レンズ１２３を介して被検眼２００の眼底２０１に照射される。この際、被検眼２００の眼底２０１に光学系１００の焦点が合うように、視度補正機構１１７が調整される。

一方、被検眼２００の眼底２０１から反射された眼底反射光は、眼底照射光と逆の経路を辿り、ハーフミラー１１０に到達し、そこで分岐され、一方がハーフミラー１０４に至り、他方が眼底反射光検出器１１２に入射する。ハーフミラー１０４に至った眼底反射光は、その一部が波面検出部１０６の方向に反射され、そこで検出される。波面検出部１０６では、眼底反射光の波面の状態が検出され、その歪みが是正されるように、デフォーマブルミラー１１１の表面形状の制御が行なわれる。

（優位性）
以上述べたように、本実施形態は、対物レンズ１２３と、レーザー光の光源１０１と、レーザー光を眼底２０１上に略点像として照射するように調整する視度調整機構１１７と、レーザー光の眼底２０１からの反射光に基づいて、眼底２０１の情報を得る眼底反射光検出部１１２と、視度調整機構１１７による調整に伴い、眼底２０１と共役な位置×が、対物レンズ１２３と重複または近傍範囲に移動し得るものであり、対物レンズ１２３の透過光学面に超低屈折率膜が設けられた構成を備えている。この構成によれば、視度補正機構１１７における視度補正の調整が行われると、符合１４０で示される眼底共役位置が光軸上で前後に移動する。特に、眼球２００の近視度が強くなるほど、視度補正により、眼底共役位置１４０が対物レンズ１２３の側に移動する（対物レンズ１２３に近づく）。

この際、被検眼２００の視度によっては、移動した眼底共役位置が、対物レンズ１２３の透過光学面またはその近傍に位置する状況が発生する。眼底共役位置は、光束の径が極小となっている位置であるので、仮に対物レンズ１２３に超低屈折率膜が施されていない場合、眼底共役位置が対物レンズ１２３の透過光学面またはその近傍にくると、そこでの透過光の反射が顕在化する。

これに対して、本実施形態では、対物レンズ１２３の露出表面に超低屈折率膜が施されているので、上述した眼底共役位置の移動があっても、上記の眼底共役位置に起因する反射光の発生が抑えられ、眼底反射光検出器１１２での眼底反射光の検出Ｓ／Ｎ比の悪化が抑えられる。

また、上述した対物レンズ１２３での透過光の反射の増大は、波面検出部１０６における眼底反射光の波面情報の検出精度の低下を招き、それにより、デフォーマブルミラー１１１による波面の乱れを抑える制御の精度低下が生じる。

これに対して、本実施形態では、対物レンズ１２３の露出表面に超低屈折率膜が施されているので、眼底２０１の反射光からの波面情報の検出精度の低下が抑えられ、デフォーマブルミラー１１１による波面補正精度の低下が抑えられる。

図３に示す構造によれば、超低屈折率膜が不活性気体に満たされた空間に閉じ込められるので、超低屈折率膜が外部からの物理的な接触により損傷する問題、および湿度の影響で特性が変化する問題の発生が防止される。また、図４に示す構造によれば、仮に光学窓１７１，１７２の表面での光の反射が生じたとしても、その反射光が光学系１００の光軸に対してある角度を有した方向（斜めの方向）に外れるので、当該反射光が検出される問題を抑えることができる。

（その他）
図１には、本発明を補償光学走査型レーザー検眼鏡（ＡＯ−ＳＬＯ）の光学系に適用した場合の一例が示されているが、本発明は、補償光学系を備えていない走査型レーザー検眼鏡に適用することもできる。超低屈折率膜の対象としては、対物レンズ１２３に限定されず、レンズ（屈折型光学系）の露出した表面またはその近傍に眼底共役位置がくる可能性がある部分が挙げられる（対物レンズが最も問題となるので、実施形態では、その場合の例が代表例として示されている）。また、図１の光学系１００における屈折型光学系（レンズ）の一部または複数を反射型光学系で置き換えた構造も可能である。

本発明は、眼底を観察する技術に利用することができる。

１００…光学系、１０１…光源、１０２…光ファイバ、１０３…レンズ、１０４…ハーフミラー、１０６…波面検出部、１０７…ＣＣＤ、１０８…ハルトマン板、１０９…共焦点絞り、１１０…ハーフミラー、１１１…デフォーマブルミラー、１１２…眼底反射光検出器、１１３…共焦点絞り、１１４…レンズ、１１５…垂直方向スキャナ、１１６…水平方向スキャナ、１１７…視度補正機構、１１８…視度補正用ミラー、１１９…視度補正用ミラー、１２０…レンズ、１２１…ミラー、１２２…ミラー、１２３…対物レンズ、１３１…レンズ系、１３２…レンズ系、１３３…レンズ、１４０…眼底共役位置、１６０…密閉ケース、１６１…光学窓、１６２…光学窓、１７０…密閉ケース、１７１…光学窓、１７２…光学窓、２００…被検眼、２０１…眼底。

Claims (6)

1. レーザー光源からの光を被検眼の眼底に照射し、
   前記眼底から検出された検出光から前記眼底の情報を得る眼底検査装置において、
   対物レンズ部と、
   前記レーザー光源からの光を前記眼底上に略点像として照射するように調整する調整部と、
   前記眼底から検出された検出光に基づいて、前記眼底の情報を得る第１受光部と、
   前記調整部による調整に伴い、前記眼底と共役な位置が、前記対物レンズ部と重複または近傍範囲に移動し得るものであり、
   前記対物レンズ部の透過光学面に超低屈折率膜が設けられていることを特徴とする眼底検査装置。
2. 前記眼底から検出された前記検出光を多数の光束に分離して受光し、前記検出光の波面測定を行う第２受光部と、
   前記第２受光部の出力に基づき前記検出光の波面の補正を行う波面補正部と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の眼底検査装置。
3. 前記超低屈折率膜が設けられた前記レンズ部は、不活性気体が充填された密閉筐体の内部に納められていることを特徴とする請求項１または２に記載の眼底検査装置。
4. 前記密閉筐体には、前記レーザー光源からの光を透過させる光学窓が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の眼底検査装置。
5. 前記光学窓の透過光学面が前記レーザー光源からの光の光路に対して傾いていることを特徴とする請求項４に記載の眼底検査装置。
6. 前記光学窓が前記眼底と共役な位置となり得る範囲を避けた位置に設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載の眼底検査装置。

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