JP7414852B2 - 眼科装置、及びその制御方法 - Google Patents
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Description
[光学系の構成]
図1~図4に、第1実施形態に係る眼科装置の構成例のブロック図を示す。図1は、第1実施形態に係る眼科装置1の光学系の構成例を表す。図2は、第1実施形態に係る眼科装置1の制御系(処理系)の構成例のブロック図を表す。図3は、光軸Oの方向からみたときの図1の虹彩絞り21の構成例を模式的に表す。図4は、側面又は上面からみたときの図1の虹彩絞り21と図1のスリット22の構成例を表す。図1~図4において、同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
光源10は、可視領域の光を発生する可視光源を含む。例えば、光源10は、420nm~700nmの波長範囲の中心波長を有する光を発生する。このような光源10は、例えば、LED(Light Emitting Diode)、LD(Laser Diode)、ハロゲンランプ、又はキセノンランプを含む。いくつかの実施形態では、光源10は、白色光源又はRGBの各色成分の光を出力可能な光源を含む。いくつかの実施形態では、光源10は、赤外領域の光又は可視領域の光を切り換えて出力することが可能な光源を含む。光源10は、眼底Ef及び虹彩のそれぞれと光学的に非共役な位置に配置される。
照明光学系20は、光源10からの光を用いてスリット状の照明光を生成する。照明光学系20は、生成された照明光を光スキャナ30に導く。
虹彩絞り21(具体的には、後述の開口部)は、被検眼Eの虹彩(瞳孔)と光学的に略共役な位置に配置可能である。虹彩絞り21には、光軸Oから離れた位置に1以上の開口部が形成されている。例えば、図3に示すように、虹彩絞り21には、光軸Oと中心とする円周方向に沿って所定の厚さを有する開口部21A、21Bが形成されている。虹彩絞り21に形成された開口部は、被検眼Eの虹彩における照明光の入射位置(入射形状)を規定する。例えば、図3に示すように開口部21A、21Bを形成することにより、光軸Oに被検眼Eの瞳孔中心が配置されたとき、瞳孔中心から偏心した位置(具体的には、瞳孔中心を中心とする点対称の位置)から照明光を眼内に入射させることが可能である。
スリット22(具体的には、後述の開口部)は、被検眼Eの眼底Efと光学的に略共役な位置に配置可能である。例えば、スリット22には、後述するイメージセンサ51からローリングシャッター方式で読み出されるライン方向(ロウ方向)に対応した方向に開口部が形成されている。スリット22に形成された開口部は、被検眼Eの眼底Efにおける照明光の照射パターンを規定する。
光スキャナ30は、被検眼Eの虹彩と光学的に略共役な位置に配置される。光スキャナ30は、リレーレンズ23を透過するスリット状の照明光(スリット22に形成された開口部を通過したスリット状の光)を偏向する。具体的には、光スキャナ30は、被検眼Eの虹彩又はその近傍をスキャン中心位置として所定の偏向角度範囲内で偏向角度を変更しつつ、眼底Efの所定の照明範囲を順次に照明するためのスリット状の照明光を偏向し、投影光学系35に導く。光スキャナ30は、照明光を1次元的又は2次元的に偏向することが可能である。
投影光学系35は、光スキャナ30により偏向された照明光を被検眼Eの眼底Efに導く。実施形態では、投影光学系35は、後述の光路結合部材としての穴鏡45により撮影光学系40の光路と結合された光路を介して、光スキャナ30により偏向された照明光を眼底Efに導く。
黒点板42は、対物レンズ46のレンズ表面又はその近傍と光学的に略共役な位置に配置される。これにより、対物レンズ46のレンズ表面からの反射光が光源10に導光されることを防ぐことができる。
撮影光学系40は、投影光学系35を導かれてきた照明光を被検眼Eの眼底Efに導くと共に、眼底Efからの照明光の戻り光を撮像装置50に導く。
穴鏡45には、撮影光学系40の光軸に配置される孔部が形成される。穴鏡45の孔部は、被検眼Eの虹彩と光学的に略共役な位置に配置される。穴鏡45は、孔部の周辺領域において、投影光学系35からの照明光を対物レンズ46に向けて反射する。このような穴鏡45は、撮影絞りとして機能する。
合焦レンズ47は、図示しない移動機構により撮影光学系40の光軸方向に移動可能である。移動機構は、後述の制御部100からの制御を受け、合焦レンズ47を光軸方向に移動する。これにより、被検眼Eの状態に応じて、穴鏡45の孔部を通過した照明光の戻り光を撮像装置50のイメージセンサ51の受光面に結像させることができる。
撮像装置50は、撮影光学系40を通じて被検眼Eの眼底Efから導かれてきた照明光の戻り光を受光するイメージセンサ51を含む。撮像装置50は、後述の制御部100からの制御を受け、戻り光の受光結果の読み出し制御を行うことが可能である。
イメージセンサ51は、ピクセル化された受光器としての機能を実現する。イメージセンサ51の受光面(検出面、撮像面)は、眼底Efと光学的に略共役な位置に配置可能である。
図2に示すように、眼科装置1の制御系は、制御部100を中心に構成されている。なお、制御系の構成の少なくとも一部が眼科装置1に含まれていてもよい。
制御部100は、眼科装置1の各部を制御する。制御部100は、主制御部101と、記憶部102とを含む。主制御部101は、プロセッサを含み、記憶部102に記憶されたプログラムに従って処理を実行することで、眼科装置1の各部の制御処理を実行する。
主制御部101は、光源10、移動機構10Dの制御、照明光学系20の制御、光スキャナ30の制御、撮影光学系40の制御、撮像装置50の制御、及びデータ処理部200の制御を行う。
記憶部102は、各種のコンピュータプログラムやデータを記憶する。コンピュータプログラムには、眼科装置1を制御するための演算プログラムや制御プログラムが含まれる。
操作部110は、操作デバイス又は入力デバイスを含む。操作部110には、眼科装置1に設けられたボタンやスイッチ(たとえば操作ハンドル、操作ノブ等)や、操作デバイス(マウス、キーボード等)が含まれる。また、操作部110は、トラックボール、操作パネル、スイッチ、ボタン、ダイアルなど、任意の操作デバイスや入力デバイスを含んでいてよい。
表示部120は、データ処理部200により生成された被検眼Eの画像を表示させる。表示部120は、LCD(Liquid Crystal Display)等のフラットパネルディスプレイなどの表示デバイスを含んで構成される。また、表示部120は、眼科装置1の筺体に設けられたタッチパネルなどの各種表示デバイスを含んでいてもよい。
いくつかの実施形態では、眼科装置1は、更に、固視投影系を含む。例えば、固視投影系の光路は、図1に示す光学系の構成において、撮影光学系40の光路に結合される。固視投影系は、内部固視標又は外部固視標を被検眼Eに提示することが可能である。内部固視標を被検眼Eに提示する場合、固視投影系は、制御部100からの制御を受けて内部固視標を表示するLCDを含み、LCDから出力された固視光束を被検眼Eの眼底に投影する。LCDは、その画面上における固視標の表示位置を変更可能に構成されている。LCDにおける固視標の表示位置を変更することにより、被検眼Eの眼底における固視標の投影位置を変更することが可能である。LCDにおける固視標の表示位置は、操作部110を用いることによりユーザが指定可能である。
次に、眼科装置1の動作について説明する。
まず、主制御部101は、外部の眼科測定装置又は電子カルテから被検眼Eの屈折度数を取得する。
次に、主制御部101は、ステップS1において取得された被検眼Eの屈折度数に応じて、照明光学系20の光軸におけるスリット22の位置を変更する。
続いて、主制御部101は、ステップS2において光軸における位置が変更されたスリット22の新たな位置に応じて、光源10の位置及び向きの少なくとも1つを変更する。
次に、主制御部101は、照明光学系20によりスリット状の照明光を生成させ、光スキャナ30の偏向制御を開始させることにより、眼底Efにおける所望の照射範囲に対する照明光の照射を開始させる。照明光の照射が開始されると、上記のように、スリット状の照明光が所望の照射範囲内で順次に照射される。
主制御部101は、上記のように、ステップS4において実行された眼底Efにおける照明光の照射範囲に対応したイメージセンサ51の開口範囲におけるピクセルの受光結果を取得する。
主制御部101は、次に照明光で照射すべき照射位置があるか否かを判定する。主制御部101は、順次に移動される照明光の照射範囲があらかじめ決められた眼底Efの撮影範囲を網羅したか否かを判定することにより、次に照明光で照射すべき照射位置があるか否かを判定することが可能である。
ステップS6において、次に照明光で照射すべき照射位置があると判定されなかったとき(S6:N)、主制御部101は、ステップS5において照明光の照射範囲を変更しつつ繰り返し取得された受光結果から被検眼Eの画像をデータ処理部200に形成させる。
実施形態に係る眼科装置の構成は、第1実施形態で説明した構成に限定されない。例えば、第2実施形態に係る眼科装置は、眼底Efの撮影画像と眼底Efの観察画像とを取得することが可能である。この場合、光源10が撮影用光源として用いられ、光源10と異なる別の光源が観察用光源として用いられる。撮影画像は、第1実施形態と同様のローリングシャッター方式により取得される。観察画像もまた、撮影画像と同様のローリングシャッター方式により取得される。
上記の実施形態では、虹彩絞り21に形成された開口部が図3に示す形状であるものとして説明したが、実施形態に係る虹彩絞りに形成された開口部の形状は図3に示す形状に限定されない。
実施形態に係る眼科装置の構成は、上記の実施形態で説明した構成に限定されない。第4実施形態では、バーダル(Badal)の原理に従って光学系が構成される。これにより、被検眼Eの屈折度数にかかわらず、眼底Efにおけるスリット像の大きさを一定にすることができる。
第4実施形態に係る眼科装置は、第2実施形態と同様に、眼底Efの撮影画像と眼底Efの観察画像とを取得することが可能である。この場合、光源10が撮影用光源として用いられ、光源10と異なる別の光源が観察用光源として用いられる。撮影画像は、第1実施形態と同様のローリングシャッター方式により取得される。観察画像もまた、撮影画像と同様のローリングシャッター方式により取得される。
実施形態に係る眼科装置の構成は、第4実施形態又は第5実施形態に係る眼科装置の構成に限定されない。第6実施形態に係る眼科装置では、光学設計の自由度を向上させるために、スリット22と虹彩絞り60との間にリレーレンズ系が配置される。以下の実施形態において、虹彩絞り60は、虹彩絞り21であってよい。
第6実施形態において、光源10の種別に応じて、焦点距離f1及び焦点距離f2の少なくとも一方を変更可能であってよい。第6実施形態の変形例に係る眼科装置は、光源10の発光面のサイズ(発光面積、出力光束断面サイズ)に応じて、焦点距離f1及び焦点距離f2の少なくとも一方を変更可能である。
第6実施形態又はその変形例に係る眼科装置は、第2実施形態又は第5実施形態と同様に、眼底Efの撮影画像と眼底Efの観察画像とを取得することが可能である。この場合、光源10が撮影用光源として用いられ、光源10と異なる別の光源が観察用光源として用いられる。撮影画像は、第1実施形態と同様のローリングシャッター方式により取得される。観察画像もまた、撮影画像と同様のローリングシャッター方式により取得される。
実施形態に係る眼科装置、及びその制御方法の作用および効果について説明する。
10、10a 光源
20、20a、20b、20c、20d、20e 照明光学系
21、21a、60、60a 虹彩絞り
22 スリット
23、41、44、48 リレーレンズ
25 ダイクロイックミラー
30 光スキャナ
35 投影光学系
40 撮影光学系
42 黒点板
43 反射ミラー
45 穴鏡
46 対物レンズ
47 合焦レンズ
49 結像レンズ
50 撮像装置
51 イメージセンサ
E 被検眼
Ef 眼底
RL1、RL2 リレーレンズ系
Claims (13)
- 光源と、
被検眼の眼底と光学的に略共役な位置に配置可能なスリット状の開口部が形成されたスリットと、前記光源と前記スリットとの間に配置され前記被検眼の虹彩と光学的に略共役な位置に配置可能な虹彩絞りと、前記光源と前記虹彩絞りとの間に配置され前記光源からの光を偏向する光学素子とを含み、前記光源からの光を用いてスリット状の照明光を生成する照明光学系と、
前記照明光を偏向して被検眼の眼底に導く光スキャナと、
前記眼底からの前記照明光の戻り光をイメージセンサに導く撮影光学系と、
前記眼底における前記照明光の照射位置に対応した前記戻り光の受光結果を取得するようにローリングシャッター方式で前記イメージセンサを制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記被検眼の屈折度数に基づいて前記スリットを前記照明光学系の光軸方向に移動させ、前記虹彩絞りを通過した光が前記開口部を通過するように前記移動された前記スリットの位置に応じて前記光源の位置及び向きの少なくとも1つを変更させ、前記光学素子の位置及び向きの少なくとも1つを変更させる、眼科装置。 - 前記照明光学系は、前記光スキャナと前記スリットとの間に配置された第1リレーレンズ系を含み、
前記第1リレーレンズ系の後側焦点位置は、前記虹彩と光学的に略共役な位置である
ことを特徴とする請求項1に記載の眼科装置。 - 前記光スキャナは、前記後側焦点位置又はその近傍に配置される
ことを特徴とする請求項2に記載の眼科装置。 - 観察用光源と、
前記第1リレーレンズ系と前記虹彩絞りとの間に配置され、前記光源から出力された光の光路と前記観察用光源から出力された光の光路とを結合する光路結合部材と、
前記観察用光源と前記光路結合部材との間に配置された観察用虹彩絞りと、
を含む
ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の眼科装置。 - 前記スリットと前記虹彩絞りとに間に配置された第2リレーレンズ系を含み、
前記第2リレーレンズ系の前側焦点位置又はその近傍に、前記虹彩絞りが配置される
ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の眼科装置。 - 観察用光源と、
前記第2リレーレンズ系と前記虹彩絞りとの間に配置され、前記光源から出力された光の光路と前記観察用光源から出力された光の光路とを結合する光路結合部材と、
前記観察用光源と前記光路結合部材との間に配置された観察用虹彩絞りと、
を含む
ことを特徴とする請求項5に記載の眼科装置。 - 前記虹彩絞りには、前記被検眼の角膜、水晶体前面、及び水晶体後面において前記照明光の光束断面と前記被検眼からの戻り光の光束断面とが分離するように、前記照明光が通過する1以上の開口部が形成されている
ことを特徴とする請求項2~請求項6のいずれか一項に記載の眼科装置。 - 前記虹彩絞りには、2以上の開口部が形成され、
前記2以上の開口部は、前記照明光学系の光軸を通り前記スリットに形成された開口部の長手方向に対応した方向に伸びる直線に対して線対称に形成される
ことを特徴とする請求項7に記載の眼科装置。 - 前記開口部は、弓形形状であり、
前記弓形形状の弦の方向は、前記スリットに形成された開口部の長手方向に対応した方向に略平行である
ことを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の眼科装置。 - 前記光学素子は、前記虹彩絞りと前記開口部とを結ぶ方向の光量分布が最大になるように前記光源からの光を偏向する
ことを特徴とする請求項1~請求項9のいずれか一項に記載の眼科装置。 - 前記光学素子は、プリズム、マイクロレンズアレイ又はフレネルレンズを含む
ことを特徴とする請求項1~請求項10のいずれか一項に記載の眼科装置。 - 光源と、
被検眼の眼底と光学的に略共役な位置に配置可能なスリット状の開口部が形成されたスリットと、前記光源と前記スリットとの間に配置され前記被検眼の虹彩と光学的に略共役な位置に配置可能な虹彩絞りと、前記光源と前記虹彩絞りとの間に配置され、前記光源からの光を偏向する光学素子とを含み、前記光源からの光を用いてスリット状の照明光を生成する照明光学系と、
前記スリットを前記照明光学系の光軸方向に移動する第1移動機構と、
前記光源の位置及び向きの少なくとも1つを変更する第2移動機構と、
前記光学素子の位置及び向きの少なくとも1つを変更する第3移動機構と、
前記照明光を偏向して前記眼底に導く光スキャナと、
前記眼底からの前記照明光の戻り光をイメージセンサに導く撮影光学系と、
前記眼底における前記照明光の照射位置に対応した前記戻り光の受光結果を取得するようにローリングシャッター方式で前記イメージセンサを制御する制御部と、
を含む眼科装置の制御方法であって、
前記被検眼の屈折度数を取得する取得ステップと、
前記取得ステップにおいて取得された前記屈折度数に基づいて前記第1移動機構を制御する第1制御ステップと、
前記第1移動機構により移動された前記スリットの位置に応じて、前記虹彩絞りを通過した光が前記開口部を通過するように前記第2移動機構を制御する第2制御ステップと、
前記第3移動機構を制御する第3制御ステップと、
を含む眼科装置の制御方法。 - 前記光学素子は、プリズム、マイクロレンズアレイ又はフレネルレンズを含む
ことを特徴とする請求項12に記載の眼科装置の制御方法。
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