JPWO2016063413A1 - 観察装置 - Google Patents

Abstract

観察装置（１００）は、投影レンズ（１２）を備える投影部（１０）と、該投影部と被検眼とを結ぶ光路上に配置され、開口を有する光学素子（５０）と、該開口に配設された対物レンズ（４０）と、被検眼を撮像する撮像部（６０）と、を備える。投影部は、撮像部により撮像された画像と、所定の画像とが合成された投影画像を、投影レンズを介して投影する。投影レンズは、投影画像のうち所定の画像が光学素子表面に結像されると共に、該投影画像のうち撮像部により撮像された画像が対物レンズを介して被検眼の網膜に結像されるように配置されている。

Description

本発明は、眼を観察する観察装置に係り、特に眼の角膜表面を観察する観察装置の技術分野に関する。

ＶＤＴ（Ｖｉｓｕａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔｅｒｍｉｎａｌｓ）作業の増加や、スマートフォン及びタブレット端末等の携帯端末の普及に伴い、ドライアイの症状を訴える患者が増加している。

ドライアイの検査は、眼科医が、患者の眼に蛍光染色液を点眼後、細隙灯顕微鏡を用いて涙液の状態を観察することにより行われる。この際、眼科医は、患者が開瞼してから涙液表面に亀裂が入るまでの時間、即ちＢＵＴ（Ｔｅａｒ ｆｉｌｍ Ｂｒｅａｋ Ｕｐ Ｔｉｍｅ）をストップウォッチで計測する。この計測された時間の長さがドライアイの診断基準の一つにされている。

上述の方法は、侵襲的ではあるものの、眼科医が直接涙液の状態を観察しているので、涙液破壊を見逃すことなく捉えることができる。ただし、眼科医の主観で検査するために、該眼科医の経験や熟練度によって検査結果が異なる可能性がある。

非侵襲的且つ客観的にＢＵＴを自動計測する装置が提案されている。具体的には例えば、プラチド板と呼ばれる多重リングパターンが刻まれた照明板が、被検眼の角膜に対向して設置され、プラチド板の該被検眼の涙液表面の反射像（つまり、涙液表面に映ったプラチド板）が時間とともに歪む様子が画像解析されることにより、ＢＵＴが自動計測される（特許文献１及び２参照）。より具体的には、特許文献２に記載された技術では、多重リングパターンの角膜反射像に対して、その動径方向の強度分布がフーリエ変換されることにより、多重リングパターンのリング間の距離の時間変化が検出されＢＵＴが算出される。

但し、この種の装置は、ドライアイの検査ではなく、ドライアイのスクリーニング検査に用いられる。

ドライアイのスクリーニング検査に用いられる他の装置として、非侵襲的に涙液表面の観察が可能な装置が提案されている。具体的には例えば、蛍光染色液を用いることなく、涙液表面を覆っている油（油層）の状態を観察する装置が提案されている（特許文献３参照）。ここで、油層は、涙液と同じく可視光に対してほぼ透明であるが、数％の反射率を有しており、油層の表面反射光と該油層の裏面反射光とが干渉し、油層の厚みに対応した干渉色が現れる。特許文献３に記載された技術では、被検眼の涙液（角膜）表面が、白色光等幅広い（ブロードな）波長を有する光によって均一強度で照らされる。

尚、テレビカメラで撮像された被検眼の角膜反射像を該被検眼に呈示することにより、被験者自身が測定状況を確認することが可能な眼圧測定装置が提案されている（特許文献４及び５参照）。

米国特許第５９７５７００号明細書 特許第４６２０４４３号 特許第３５８６０３９号 特開平５−９５９０８号公報 特開平６−２４５９０７号公報

特許文献１乃至３に記載の技術は、例えば眼科医等、被験者とは別の人物が検査を行うことを前提にしており、被験者自身が装置を操作して検査（自己観察）を行うことができないという技術的問題点がある。

特許文献４及び５に記載の技術では、被検眼の角膜の照明光と、被験者が視認する光（つまり、テレビカメラで撮像された映像）とが互いに異なる光源から発せられており、光学系が比較的複雑であるという技術的問題点がある。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、比較的単純な光学系を備え、被験者自身が眼の自己観察をすることができる観察装置を提供することを課題とする。

本発明の観察装置は、上記課題を解決するために、投影レンズを備える投影部と、前記投影部と被検眼とを結ぶ光路上に配置され、開口を有する光学素子と、前記開口に配設された対物レンズと、前記被検眼を撮像する撮像部と、を備え、前記投影部は、前記撮像部により撮像された画像と、所定の画像とが合成された投影画像を、前記投影レンズを介して投影し、前記投影レンズは、前記投影画像のうち前記所定の画像が前記光学素子表面に結像されると共に、前記投影画像のうち前記撮像された画像が前記対物レンズを介して前記被検眼の網膜に結像されるように配置されている。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

実施例に係る観察装置の光学系の概要を示す概念図である。 実施例に係る表示素子の表示領域の概念を示す概念図である。 比較例に係る拡散板を透過する光を示す概念図である。

本発明の観察装置に係る実施形態について説明する。

実施形態に係る観察装置は、投影レンズを備える投影部と、該投影部と被検眼とを結ぶ光路上に配置され、開口を有する光学素子と、該開口に配設された対物レンズと、被検眼を撮像する撮像部と、を備えて構成されている。

投影部は、撮像部により撮像された画像と、所定の画像とが合成された投影画像を、投影レンズを介して投影する。ここで、「所定の画像」とは、被検眼の観察に適した画像を意味する。具体的には例えば、ＢＵＴの測定が行われる場合には、多重リングパターン等の所定のパターンを含む画像である。或いは、涙液表面の観察が行われる場合には、白ベタの画像である。

本実施形態では特に、投影レンズは、投影画像のうち所定の画像が光学素子表面に結像されると共に、該投影画像のうち撮像部により撮像された画像が対物レンズを介して被検眼の網膜に結像されるように配置されている。

ここで、「角膜表面に結像」とは、投影部のピント（厳密には、光学素子を介した投影部のピント）が、被検眼の角膜表面に合っている状態を意味する（この場合、被験者は投影部により投影された画像を認識できない）。他方、「網膜に結像」とは、被験者が、投影部により投影された画像を認識することができる（つまり、見ることができる）状態を意味する。

上述の如く、撮像部により撮像された画像（つまり、被検眼の画像）は、被検眼の網膜に結像される。このため、被験者は、自身の被検眼の画像を見ることができる。そして、所定の画像として、例えば多重リングパターンの画像が用いられれば、被検眼の角膜表面に多重リングパターンが現れるので、被験者自身がＢＵＴの計測を行うことができる。或いは、所定の画像として、例えば白ベタの画像が用いられれば、被検眼の角膜表面全体が、ほぼ一様に照らされるので、被験者自身が涙液表面の観察を行うことができる。

当該観察装置では、投影部から発せられる光（即ち、投影光）を、被検眼の照明と画像の投影との両方に用いている。言い換えれば、一つの照明手段により、被検眼の照明と画像の投影とが行われている。このため、当該観察装置の光学系の構成の単純化及び小型化を図ることができる。

実施形態に係る観察装置の一態様では、投影部は、投影画像を投影する際に、表示領域の一部である第１表示領域に所定の画像を表示し、該表示領域の他の部分である第２表示領域に撮像部により撮像された画像を表示する。

この態様によれば、撮像部により撮像された画像と、所定の画像とが合成された投影画像を、比較的容易に投影することができ、実用上非常に有利である。

実施形態に係る観察装置の他の態様では、光学素子は偏向機能の有し、投影画像に起因する光の一部を、被検眼の角膜に対し垂直に入射させる。

涙液表面の観察は、上述の如く、涙液表面を覆っている油層による光の干渉色を観察することにより行われる。この際、被検眼に入射する光の角膜に対する角度が、垂直に近づくほど、涙液表面の良好な観察結果を得ることができる。従って、この態様によれば、涙液表面の観察を好適に行うことができ、実用上非常に有利である。

実施形態に係る観察装置の他の態様では、光学素子は、フレネルレンズである。

この態様によれば、光学素子を介して被検眼に入射する光量を増やすことができるので、例えば、良好な被検眼の画像を撮像することができる、或いは、投影光の光量を抑制することができる（即ち、当該観察装置の消費エネルギーを抑制することができる）。

本発明の観察装置に係る実施例について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、実施例に係る観察装置の光学系の概要を示す概念図である。図２は、実施例に係る表示素子の表示領域の概念を示す概念図である。

図１において、観察装置１００は、プロジェクタ１０、ケーラー照明レンズ２０、ビームスプリッタ３０、対物レンズ４０、拡散板５０、カメラ６０及び投影画像制御装置７０を備えて構成されている。実施例に係る「プロジェクタ１０」、「拡散板５０」及び「カメラ６０」は、夫々、本発明に係る「投影部」、「光学素子」及び「撮像部」の一例である。

プロジェクタ１０は、表示素子１１、投影レンズ１２及び投影絞り１３を備えて構成されている。表示素子１１は、空間光変調器としての、例えば液晶パネル等を有している。

拡散板５０には、その中央に開口５０ａが設けられている。該開口５０ａには、図１に示すように、対物レンズ４０が配設されている。開口５０ａは、対物レンズ４０の大きさに対応する大きさであることが望ましいが、該対物レンズ４０の大きさよりも大なり小なり大きくてもよい。

カメラ６０は、撮影絞り６１、撮影レンズ６２及び受光素子６３を備えて構成されている。カメラ６０は、投影画像制御装置７０と接続されており、例えば被検眼を撮像した画像等を示す受光素子６３の出力信号が、該投影画像制御装置７０に送信される。

例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる投影画像制御装置７０は、カメラ６０により撮像された被検眼の画像と、例えば多重リングパターンの画像、単一色の画像（例えば、白ベタ画像）、等の所定の画像と、が合成された画像が投影されるように、プロジェクタ１０の表示素子１１を制御する。

具体的には例えば、投影画像制御装置７０は、表示素子１１の外周部１１ａ（図２参照）に所定の画像が表示され、該表示素子１１の内周部１１ｂ（図２参照）に被検眼の画像が表示されるように、表示素子１１を制御する。この結果、被検眼の画像の周囲が所定の画像により囲われた画像が、プロジェクタ１０により投影される。

ここで、表示素子１１の内周部１１ｂの大きさは、該内周部１１ｂから発せられた光の、被検眼の角膜表面におけるスポット径が、該被検眼の瞳孔の大きさと同程度になるように設定されていることが望ましい。

尚、図１において、投影レンズ１２、ケーラー照明レンズ２０、対物レンズ４０及び撮影レンズ６２は、夫々単一のレンズとして描かれているが、複数枚の凸レンズや凹レンズが組み合わされて構成されていてよい。

プロジェクタ１０の表示素子１１から発せられた光（以降、適宜“投影光”と称する）の一部は、投影レンズ１２、投影絞り１３、ケーラー照明レンズ２０、ビームスプリッタ３０及び対物レンズ４０を介して、被検眼に入射する。他方、投影光の他の部分は、投影レンズ１２、投影絞り１３及び拡散板５０を介して、被検眼に入射する。被検眼の角膜で反射された光は、対物レンズ４０、ビームスプリッタ３０、撮影絞り６１及び撮影レンズ６２を介して、受光素子６３に入射する。

本実施例では特に、表示素子１１に表示された被検眼の画像が、ケーラー照明レンズ２０及び対物レンズ４０を介して被検眼の網膜に結像されると共に、表示素子１１に表示された所定の画像が、拡散板５０表面に結像されるように、投影レンズ１２が配置されている。

ここで、被検眼の画像を被検眼の網膜に結合させるために、投影レンズ１２及びケーラー照明レンズ２０は、対物レンズ４０の前側主点から前側焦点距離だけ離れた位置近傍（図１における“結像面”参照）に、一旦、該被検眼の画像を結像させる。言い換えれば、投影レンズ１２及びケーラー照明レンズ２０は、対物レンズ４０の前側主点から前側焦点距離だけ離れた位置近傍に、被検眼の画像が一旦結像されるように配置されている。

尚、被検眼の角膜表面では、被検眼の画像のピントが大きくずれているため、該角膜表面はほぼ一様な強度の光で照らされる（所謂、ケーラー照明）。

表示素子１１の外周部１１ａ（図２参照）に表示される所定の画像として、例えば多重リングパターンの画像が用いられれば、被検眼の角膜表面に多重リングパターンが現れる。そして、カメラ６０の撮像レンズ６２のピントを拡散板５０に合わせることにより撮像された画像は、被検眼の表面状態や形状により影響を受けた多重リングパターンが現れた被検眼の画像であるので、該被検眼の画像を被験者が見ることにより、該被験者自身がＢＵＴの計測を行うことができる。

他方、表示素子１１の外周部１１ａに表示される所定の画像として、例えば白ベタの画像が用いられれば、被検眼の角膜表面全体が、ほぼ一様に照らされる。このため、被験者が、カメラ６０の撮像レンズ６２のピントを被検眼の角膜表面に合わせることにより撮像された画像を見ることにより、該被験者自身が涙液表面の観察を行うことができる。

尚、被験者は、自身の被検眼の観察に先立ち、画像（被検眼の画像に限らず、テスト用の画像であってもよい）全体が欠けることなく視野の真ん中に見えるように、更に、該画像がボケずにはっきりと見えるように、観察装置１００に対する自身の顔（又は被検眼）の位置を合わせることが、良好な観察を行うために望ましい。

ここで、本実施例に係る拡散板５０は、該拡散板５０を透過する光が、該拡散板５０の外周側から内周側に偏向されるように、例えばフレネルレンズ、ブレースレンズ等を有している。このとき、拡散板５０を透過する光は、被検眼の角膜に対し垂直に入射する。尚、「垂直」は、厳密な垂直に限らず、実践上垂直とみなせる角度範囲を含む概念である。

仮に、拡散板が平面形状であるとすると、図３に示すように、拡散板２００を透過する光の多くは被検眼を照らさないこととなる。このため、何らの対策も採らなければ、例えばカメラ６０により撮像される被検眼の画像が不鮮明なものになる可能性がある。

本実施例では、上述の如く、拡散板５０を透過する光が、該拡散板５０の外周側から内周側に偏向されるように該拡散板５０が構成されている。このため、例えば被検眼を照らす光量を増やすことができるので、カメラ６０により良好な被検眼の画像を撮像することができ、もって、被検眼の良好な観察を行うことができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う観察装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１０…プロジェクタ、１１…表示素子、１２…投影レンズ、１３…投影絞り、２０…ケーラー照明レンズ、３０…ビームスプリッタ、４０…対物レンズ、５０…拡散板、６０…カメラ、６１…撮影絞り、６２…撮影レンズ、６３…受光素子、７０…投影画像制御装置、１００…観察装置

Claims (4)

1. 投影レンズを備える投影部と、
   前記投影部と被検眼とを結ぶ光路上に配置され、開口を有する光学素子と、
   前記開口に配設された対物レンズと、
   前記被検眼を撮像する撮像部と、
   を備え、
   前記投影部は、前記撮像部により撮像された画像と、所定の画像とが合成された投影画像を、前記投影レンズを介して投影し、
   前記投影レンズは、前記投影画像のうち前記所定の画像が前記光学素子表面に結像されると共に、前記投影画像のうち前記撮像された画像が前記対物レンズを介して前記被検眼の網膜に結像されるように配置されている
   ことを特徴とする観察装置。
2. 前記投影部は、前記投影画像を投影する際に、表示領域の一部である第１表示領域に前記所定の画像を表示し、前記表示領域の他の部分である第２表示領域に前記撮像された画像を表示することを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
3. 前記光学素子は偏向機能の有し、前記投影画像に起因する光の一部を、前記被検眼の角膜に対し垂直に入射させることを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
4. 前記光学素子は、フレネルレンズであることを特徴とする請求項１に記載の観察装置。

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