CN115397305A - 眼科装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种眼科装置,包括:照明光学系统,具有裂隙和虹膜光圈,裂隙形成有裂隙状的开口部,虹膜光圈配置于光源和裂隙之间的与被检眼的虹膜光学上大致共轭的位置,并在从光轴位置分离的位置处形成有两个开口部,照明光学系统使用来自光源的光来生成裂隙状的照明光,并将照明光引导至被检眼的眼底;以及拍摄光学系统,具有形成有开口部的拍摄光圈,并将通过光瞳分割从眼底被引导而通过拍摄光圈的开口部的照明光的返回光引导至图像传感器,以在被检眼的眼内照明光的光束区域与返回光的光束区域的重叠区域配置成比被检眼的晶状体后表面靠向眼底一侧的方式,设定裂隙状的开口部的宽度、两个开口部的间隔以及拍摄光圈的开口部的尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及一种眼科装置。
背景技术
近年来,使用眼科装置进行筛选检查。这种眼科装置还期望应用于自检,并期望更进一步小型化、轻量化。
例如,在专利文献1和专利文献2中公开了一种具有以下结构的眼科装置:对被检眼进行图案照明,并使用图像传感器以卷帘快门方式接收其返回光。该眼科装置通过对照明图案以及基于图像传感器的受光定时进行调整,能够以简单的结构获取被检眼的图像。
另外,例如,在专利文献3中公开了一种具有以下结构的眼底摄像装置:将点状的照明光入射到眼底而来自眼底的反射光也点状地缩小,从而减小晶状体内的照明光的光束区域与反射光的光束区域相交而成的区域。
专利文献1:美国专利第7831106号说明书
专利文献2:美国专利第8237835号说明书
专利文献3:日本特开2016-30181号公报
发明内容
然而,在专利文献1和专利文献2中公开的方法中存在以下问题:由于在晶状体内照明光的光束区域与反射光的光束区域相交而产生光斑,因此即使结构简单,也有时获取到的被检眼的图像质量下降。
与此相对,根据在专利文献3中公开的方法,能够减少光斑。然而,存在以下问题:需要将点状的照明光照射到被检眼,因此需要变更现有结构,并且照明侧与受光侧的定时调整变得复杂。另外,拍摄时间变长,并由被检眼的眼球运动等引起招致图像质量下降的可能性提高。
本发明是鉴于这种情形而完成的,其目的之一是提供一种以简单的结构获取被检眼的高质量的图像的新技术。
一些实施方式的第一方式是一种眼科装置,包括:照明光学系统,具有裂隙和虹膜光圈,所述裂隙形成有裂隙状的开口部,所述虹膜光圈配置于光源和所述裂隙之间的与被检眼的虹膜光学上大致共轭的位置,并在从光轴位置分离的位置处形成有两个开口部,所述照明光学系统使用来自所述光源的光来生成裂隙状的照明光,并将所述照明光引导至所述被检眼的眼底;以及拍摄光学系统,具有形成有开口部的拍摄光圈,并将通过光瞳分割从所述眼底被引导而通过所述拍摄光圈的开口部的所述照明光的返回光引导至图像传感器,以在所述被检眼的眼内所述照明光的光束区域与所述返回光的光束区域的重叠区域配置成比所述被检眼的晶状体后表面靠向所述眼底一侧的方式,设定所述裂隙状的开口部的宽度、所述两个开口部的间隔以及所述拍摄光圈的开口部的尺寸。
在一些实施方式的第二方式中,在第一方式中,当将所述眼底中的所述裂隙的所述开口部的图像的宽度表示为Fd、将所述虹膜中的所述虹膜光圈的所述两个开口部的图像的间隔表示为Id、将所述虹膜中的所述拍摄光圈的所述开口部的图像的尺寸表示为Sd、将所述拍摄光学系统的光轴方向上的所述被检眼的瞳孔中心与所述晶状体后表面的距离表示为LI、将所述光轴方向上的所述瞳孔中心与所述眼底的距离表示为Lf时,满足以下式:
(Id-Sd)>(2×Fd×LI/(Lf-LI))。
在一些实施方式的第三方式中,在第一方式中,所述裂隙状的开口部能够配置于与所述眼底光学上大致共轭的位置,所述拍摄光圈的开口部能够配置于与所述虹膜光学上大致共轭的位置,当将所述眼底中的所述裂隙的所述开口部的图像的宽度表示为Fd、将所述虹膜中的所述虹膜光圈的所述两个开口部的图像的间隔表示为Id、将所述虹膜中的所述拍摄光圈的所述开口部的图像的尺寸表示为Sd时,满足以下式:(Id-Sd)>(Fd/2)。
在一些实施方式的第四方式中,在第一方式至第三方式中的任一方式中,所述眼科装置还以在所述眼内所述重叠区域配置成比所述被检眼的角膜前表面靠向所述被检眼一侧的方式,设定所述宽度、所述间隔以及所述尺寸。
在一些实施方式的第五方式中,在第一方式中,所述裂隙状的开口部能够配置于与所述眼底光学上大致共轭的位置,所述拍摄光圈的开口部能够配置于与所述虹膜光学上大致共轭的位置,当将所述眼底中的所述裂隙的所述开口部的图像的宽度表示为Fd、将所述虹膜中的所述虹膜光圈的所述两个开口部的图像的间隔表示为Id、将所述虹膜中的所述拍摄光圈的所述开口部的图像的尺寸表示为Sd、将所述拍摄光学系统的光轴方向上的所述被检眼的瞳孔中心与所述晶状体后表面的距离表示为LI、将所述光轴方向上的所述瞳孔中心与所述眼底的距离表示为Lf、将所述光轴方向上的所述被检眼的角膜前表面与所述瞳孔中心的距离表示为La、将所述瞳孔中心表示为原点位置时,在(La-LI)×Lf<(2×LI-Lf)×La时,满足以下式:(2×Fd×LI/(Lf-LI))<(Id-Sd)<(2×Fd),在(La-LI)×Lf>(2×LI-Lf)×La时,满足以下式:(2×Fd×La/(Lf+La))<(Id-Sd)<(2×Fd)。
在一些实施方式的第六方式中,在第一方式中,所述裂隙状的开口部能够配置于与所述眼底光学上大致共轭的位置,所述拍摄光圈的开口部能够配置于与所述虹膜光学上大致共轭的位置,当将所述眼底中的所述裂隙的所述开口部的图像的宽度表示为Fd、将所述虹膜中的所述虹膜光圈的所述两个开口部的图像的间隔表示为Id、将所述虹膜中的所述拍摄光圈的所述开口部的图像的尺寸表示为Sd、将所述被检眼的瞳孔中心表示为原点位置时,满足以下式:(Fd/2)<(Id-Sd)<(2×Fd)。
一些实施方式的第七方式是一种眼科装置,包括:照明光学系统,具有裂隙和虹膜光圈,所述裂隙形成有裂隙状的开口部,所述虹膜光圈配置于光源和所述裂隙之间的与被检眼的虹膜光学上大致共轭的位置,并在从光轴位置分离的位置处形成有两个开口部,所述照明光学系统使用来自所述光源的光来生成裂隙状的照明光,并将所述照明光引导至所述被检眼的眼底;以及拍摄光学系统,具有形成有开口部的拍摄光圈,并将通过光瞳分割从所述眼底被引导而通过所述拍摄光圈的开口部的所述照明光的返回光引导至图像传感器,以在所述被检眼的眼内所述照明光的光束区域与所述返回光的光束区域的重叠区域配置成比所述被检眼的角膜前表面靠向所述被检眼一侧的方式,设定所述裂隙状的开口部的宽度、所述两个开口部的间隔以及所述拍摄光圈的开口部的尺寸。
在一些实施方式的第八方式中,在第七方式中,所述裂隙状的开口部能够配置于与所述眼底光学上大致共轭的位置,所述拍摄光圈的开口部能够配置于与所述虹膜光学上大致共轭的位置,当将所述眼底中的所述裂隙的所述开口部的图像的宽度表示为Fd、将所述虹膜中的所述虹膜光圈的所述两个开口部的图像的间隔表示为Id、将所述虹膜中的所述拍摄光圈的所述开口部的图像的尺寸表示为Sd、将所述拍摄光学系统的光轴方向上的所述被检眼的瞳孔中心与所述眼底的距离表示为Lf、将所述光轴方向上的所述角膜前表面与所述瞳孔中心的距离表示为La、将所述瞳孔中心表示为原点位置时,满足以下式:(2×Fd×La/(Lf+La))<(Id-Sd)<(2×Fd)。
在一些实施方式的第九方式中,在第七方式中,所述裂隙状的开口部能够配置于与所述眼底光学上大致共轭的位置,所述拍摄光圈的开口部能够配置于与所述虹膜光学上大致共轭的位置,当将所述眼底中的所述裂隙的所述开口部的图像的宽度表示为Fd、将所述虹膜中的所述虹膜光圈的所述两个开口部的图像的间隔表示为Id、将所述虹膜中的所述拍摄光圈的所述开口部的图像的尺寸表示为Sd、将所述被检眼的瞳孔中心表示为原点位置时,满足以下式:(18×Fd/59)<(Id-Sd)<(2×Fd)。
在一些实施方式的第十方式中,在第一方式至第九方式中的任一方式中,所述裂隙状的开口部的尺寸能够变更。
在一些实施方式的第十一方式中,在第一方式至第十方式中的任一方式中,所述两个开口部的间隔能够变更。
在一些实施方式的第十二方式中,在第一方式至第十一方式中的任一方式中,形成于所述拍摄光圈的开口部的尺寸能够变更。
在一些实施方式的第十三方式中,在第一方式至第十二方式中的任一方式中,所述拍摄光圈为孔镜,所述孔镜构成为将所述照明光学系统的光路与配置于通过所述拍摄光圈的开口部的光轴的方向上的所述拍摄光学系统的光路进行耦合,并且将在所述拍摄光圈的开口部的周边区域中反射的所述照明光引导至所述眼底。
在一些实施方式的第十四方式中,在第一方式至第十三方式中的任一方式中,所述图像传感器构成为以卷帘快门方式获取与所述照明光在所述眼底中的照射位置对应的所述照明光的返回光的受光结果。
在一些实施方式的第十五方式中,在第一方式至第十四方式中的任一方式中,所述图像传感器为CMOS图像传感器。
此外,能够任意地组合上述多个方式所涉及的结构。
根据本发明,可以提供一种以简单的结构获取被检眼的高质量的图像的新技术。
附图说明
图1是示出实施方式所涉及的眼科装置的光学系统的结构例的示意图。
图2是示出实施方式所涉及的眼科装置的控制系统的结构例的示意图。
图3A是示出实施方式所涉及的眼科装置的光学系统的结构例的示意图。
图3B是示出实施方式所涉及的眼科装置的光学系统的结构例的示意图。
图4是实施方式所涉及的眼科装置的工作说明图。
图5是实施方式所涉及的眼科装置的工作说明图。
图6是实施方式所涉及的眼科装置的工作说明图。
图7是实施方式所涉及的眼科装置的工作说明图。
图8是实施方式所涉及的眼科装置的工作说明图。
图9是实施方式所涉及的眼科装置的工作说明图。
图10A是示出实施方式的第一变形例所涉及的眼科装置的光学系统的结构例的示意图。
图10B是示出实施方式的第二变形例所涉及的眼科装置的光学系统的结构例的示意图。
图11A是示出实施方式的第三变形例所涉及的眼科装置的光学系统的结构例的示意图。
图11B是示出实施方式的第四变形例所涉及的眼科装置的光学系统的结构例的示意图。
图12是示出实施方式的第一至第四变形例所涉及的眼科装置的控制系统的结构例的示意图。
图13是示出实施方式的第五变形例所涉及的眼科装置的光学系统的结构例的示意图。
图14是示出实施方式的第五变形例所涉及的眼科装置的光学系统的结构例的示意图。
图15是示出实施方式的第六变形例所涉及的眼科装置的光学系统的结构例的示意图。
图16是示出实施方式的第六变形例所涉及的眼科装置的光学系统的结构例的示意图。
具体实施方式
参考附图,详细说明本发明所涉及的眼科装置的实施方式的一例。此外,能够作为以下实施方式的内容,适当地引用本说明书所记载的文献的记载内容。
实施方式所涉及的眼科装置一边移动裂隙状的照明光的照射位置(照明区域、照射范围),一边照明被检眼的预定部位,使用一维或二维排列受光元件的图像传感器来接收来自预定部位的返回光。与照明光的照射位置的移动定时同步地,从与照明光的照射位置对应的返回光的受光位置处的受光元件读取返回光的受光结果。在一些实施方式中,预定部位是前眼部或后眼部。前眼部包括角膜、虹膜、晶状体、睫状体、睫状小带等。后眼部包括玻璃体、眼底或其附近(视网膜、脉络膜、巩膜等)等。
实施方式所涉及的眼科装置的控制方法包括用于在实施方式所涉及的眼科装置中实现由处理器(计算机)执行的处理的一个以上的步骤。实施方式所涉及的程序使处理器执行实施方式所涉及的眼科装置的控制方法的各步骤。
在本说明书中,“处理器”例如是指CPU(Central Processing Unit:中央处理器)、GPU(Graphics Processing Unit:图形处理器)、ASIC(Application Specific IntegratedCircuit:专用集成电路)、可编程逻辑器件(例如,SPLD(Simple Programmable LogicDevice:简单可编程逻辑器件)、CPLD(Complex Programmable Logic Device:复杂可编程逻辑器件)、FPGA(Field Programmable Gate Array:现场可编辑门阵列)等电路。处理器例如通过读取并执行存储在存储电路或存储装置中的程序来实现根据实施方式的功能。
以下,主要说明实施方式所涉及的眼科装置获取被检眼的眼底的图像的情况。
[光学系统的结构]
图1、图2、图3A以及图3B示出实施方式所涉及的眼科装置的结构例的示意图。图1示出实施方式所涉及的眼科装置1的光学系统的结构例。图2示出实施方式所涉及的眼科装置1的控制系统(处理系统)的结构例的框图。图3A示意性地示出从光轴O的方向观察时的图1的虹膜光圈21的第一结构例。图3B示意性地示出从光轴O的方向观察时的图1的虹膜光圈21的第二结构例。在图1~图3B中,对相同的部分附加相同的附图标记,适当地省略说明。
眼科装置1包括光源10、照明光学系统20、光扫描仪30、投影光学系统35、拍摄光学系统40以及摄像装置50。在一些实施方式中,照明光学系统20包括光源10、光扫描仪30以及投影光学系统35中的至少一个。在一些实施方式中,拍摄光学系统40包括摄像装置50。在一些实施方式中,投影光学系统35或拍摄光学系统40包括光扫描仪30。
(光源10)
光源10包括产生可见区域的光的可见光源。例如,光源10产生具有420nm~700nm的波长范围的中心波长的光。这种光源10例如包括LED(Light Emitting Diode:光电二极管)、LD(Laser Diode:激光二极管)、卤素灯或氙气灯。在一些实施方式中,光源10包括白色光源或能够输出RGB的各颜色成分的光的光源。在一些实施方式中,光源10包括能够切换并输出红外区域的光或可见区域的光的光源。光源10配置于分别与眼底Ef和虹膜光学上非共轭的位置。
(照明光学系统20)
照明光学系统20使用来自光源10的光来生成裂隙状的照明光。照明光学系统20将生成的照明光引导至光扫描仪30。
照明光学系统20包括虹膜光圈21、裂隙22以及中继透镜23。来自光源10的光通过形成于虹膜光圈21的开口部,通过形成于裂隙22的开口部,并透过中继透镜23。中继透镜23包括一个以上的透镜。透过中继透镜23的光被引导至光扫描仪30。
(虹膜光圈21)
虹膜光圈21(具体地说,后述的开口部)能够配置于与被检眼E的虹膜(瞳孔)光学上大致共轭的位置。在虹膜光圈21上在从光轴O分离的位置处形成有一个以上的开口部。
例如,图3A所示,在虹膜光圈21上沿着以光轴O为中心的圆周方向形成有具有预定的厚度的开口部21A、21B。开口部21A、21B的间隔Id为通过光轴位置的方向的间隔。
例如,图3B所示,在虹膜光圈21上沿着以光轴O为中心的圆周方向形成有弓形状的开口部21A、21B。开口部21A、21B的间隔Id为通过光轴位置的方向的间隔。
形成于虹膜光圈21的开口部限定照明光在被检眼E的虹膜中的入射位置(入射形状)。例如,图3A或图3B所示,通过形成开口部21A、21B,在将被检眼E的瞳孔中心配置于光轴O时,能够使照明光从与瞳孔中心偏心的位置(具体地说,以瞳孔中心为中心的点对称的位置)入射到眼内。
形成于虹膜光圈21的开口部的形状并不限于图3A示出的圆弧状或图3B示出的弓形状。在一些实施方式中,开口部21A、21B各自的形状为矩形形状。在一些实施方式中,开口部21A、21B各自的形状为椭圆形状。
另外,通过变更光源10与形成于虹膜光圈21的开口部之间的相对位置,能够变更通过形成于虹膜光圈21的开口部的光的光量分布。
(裂隙22)
裂隙22(具体地说,后述的开口部)能够配置于与被检眼E的眼底Ef光学上大致共轭的位置。例如,在裂隙22中与从后述的图像传感器51以卷帘快门方式读取的线方向(行方向)对应的方向上形成有开口部。形成于裂隙22的开口部限定照明光在被检眼E的眼底Ef中的照射图案。
裂隙22通过驱动机构(后述的驱动机构22D)能够在照明光学系统20的光轴方向上移动。驱动机构在来自后述的控制部100的控制下使裂隙22在光轴方向上移动。例如,控制部100根据被检眼E的状态来控制驱动机构。由此,可以根据被检眼E的状态(具体地说,屈光度数、眼底Ef的形状)来使裂隙22的位置移动。
在一些实施方式中,裂隙22构成为能够根据被检眼E的状态来变更开口部的位置和形状中的至少一个而不在光轴方向上移动。这种裂隙22的功能例如通过液晶快门来实现。
通过了形成于虹膜光圈21的开口部的来自光源10的光通过形成于裂隙22的开口部,由此作为裂隙状的照明光输出。裂隙状的照明光透过中继透镜23并被引导至光扫描仪30。
(光扫描仪30)
光扫描仪30配置于与被检眼E的虹膜光学上大致共轭的位置。光扫描仪30使透过中继透镜23的裂隙状的照明光(通过了形成于裂隙22的开口部的裂隙状的光)偏转。具体地说,光扫描仪30一边以被检眼E的虹膜或其附近为扫描中心位置而在预定的偏转角度范围内变更偏转角度,一边使用于依次照明眼底Ef的预定的照明范围的裂隙状的照明光偏转,并引导至投影光学系统35。光扫描仪30能够使照明光一维或二维偏转。
当一维偏转时,光扫描仪30包括电流扫描仪,所述电流扫描仪在以预定偏转方向为基准的预定偏转角度范围内使照明光偏转。当二维偏转时,光扫描仪30包括第一电流扫描仪和第二电流扫描仪。第一电流扫描仪以使照明光的照射位置在与照明光学系统20的光轴正交的水平方向上进行移动的方式使照明光偏转。第二电流扫描仪以使照明光的照射位置在与照明光学系统20的光轴正交的垂直方向上进行移动的方式使通过第一电流扫描仪偏转的照明光偏转。通过光扫描仪30移动照明光的照射位置的扫描方式包括例如水平扫描、垂直扫描、十字扫描、放射扫描、圆形扫描、同心圆扫描、螺旋扫描等。
(投影光学系统35)
投影光学系统35将通过光扫描仪30偏转的照明光引导至被检眼E的眼底Ef。在实施方式中,投影光学系统35经由通过作为后述的光路耦合部件的孔镜45与拍摄光学系统40的光路耦合后的光路,从而将通过光扫描仪30偏转的照明光引导至眼底Ef。
投影光学系统35包括中继透镜41、黑点板42、反射镜43以及中继透镜44。中继透镜41、44中的每一个包括一个以上的透镜。
(黑点板42)
黑点板42配置于与物镜46的透镜表面或其附近光学上大致共轭的位置。由此,能够防止来自物镜46的透镜表面的反射光被引导到摄像装置50。
在这种投影光学系统35中,通过光扫描仪30偏转的照明光透过中继透镜41,通过黑点板42,通过反射镜43向孔镜45反射。
(拍摄光学系统40)
拍摄光学系统40将由投影光学系统35引导来的照明光引导至被检眼E的眼底Ef,并且将来自眼底Ef的照明光的返回光引导至摄像装置50。
在拍摄光学系统40中,来自投影光学系统35的照明光的光路与来自眼底Ef的照明光的返回光的光路进行耦合。通过使用孔镜45作为耦合这些光路的光路耦合部件,能够使照明光与其返回光进行光瞳分割。
拍摄光学系统40包括孔镜45、物镜46、聚焦透镜47、中继透镜48以及成像透镜49。中继透镜48的每一个包括一个以上的透镜。
(孔镜45)
在孔镜45中形成有配置于拍摄光学系统40的光轴的孔部。孔镜45的孔部配置于与被检眼E的虹膜光学上大致共轭的位置。孔镜45在孔部的周边区域中将来自投影光学系统35的照明光向物镜46反射。这种孔镜45作为拍摄光圈发挥功能。
即,孔镜45构成为使照明光学系统20(投影光学系统35)的光路与配置于通过孔部的光轴的方向上的拍摄光学系统40的光路进行耦合,并且将在孔部的周边区域中反射的照明光引导至眼底Ef。
(聚焦透镜47)
聚焦透镜47能够通过未图示的移动机构在拍摄光学系统40的光轴方向上移动。移动机构在来自后述的控制部100的控制下使聚焦透镜47在光轴方向上移动。由此,根据被检眼E的状态,可以使通过孔镜45的孔部的照明光的返回光成像在摄像装置50的图像传感器51的受光面。
在这种拍摄光学系统40中,来自投影光学系统35的照明光在形成于孔镜45的孔部的周边区域中向物镜46反射。在孔镜45的周边区域中反射的照明光被物镜46折射,从而通过被检眼E的瞳孔入射到眼内,并照明被检眼E的眼底Ef。
来自眼底Ef的照明光的返回光被物镜46折射,并通过孔镜45的孔部,透过聚焦透镜47,透过中继透镜48,通过成像透镜49成像在摄像装置50的图像传感器51的受光面。
(摄像装置50)
摄像装置50包括图像传感器51,所述图像传感器51接收通过拍摄光学系统40从被检眼E的眼底Ef引导来的照明光的返回光。摄像装置50在来自后述的控制部100的控制下能够输出返回光的受光结果。
(图像传感器51)
图像传感器51实现作为像素化的受光器的功能。图像传感器51的受光面(检测面、摄像面)能够配置于与眼底Ef光学上大致共轭的位置。
基于图像传感器51的受光结果通过卷帘快门方式获取并读取。在一些实施方式中,后述的控制部100通过控制图像传感器51来进行受光结果的读取控制。在一些实施方式中,图像传感器51能够与表示受光位置的信息一起自动地输出预先确定的行相当的受光结果。
这种图像传感器51包括CMOS图像传感器。在该情况下,图像传感器51中,排列在行方向上的多个像素(受光元件)组包括排列在列方向上的多个像素。具体地说,图像传感器51包括二维排列的多个像素、多个垂直信号线以及水平信号线。各像素包括光电二极管(受光元件)以及电容器。多个垂直信号线设置在与行方向(水平方向)正交的列方向(垂直方向)的每个像素组中。各垂直信号线与蓄积有与受光结果对应的电荷的像素组选择性地电接通。水平信号线与多个垂直信号线选择性地电接通。各像素蓄积与返回光的受光结果对应的电荷,并且按照例如行方向上的每个像素组依次读取蓄积的电荷。例如,按照行方向上的每行,向垂直信号线提供与蓄积在各像素中的电荷对应的电压。多个垂直信号线选择性地与水平信号线电接通。通过在垂直方向上对上述行方向上的每行依次执行读取工作,能够读取二维排列的多个像素的受光结果。
针对这种图像传感器51以卷帘快门方式获取(读取)返回光的受光结果,由此获得与在行方向上延伸的期望的虚拟开口形状对应的受光图像。这种控制例如在美国专利第8237835号说明书等中被公开。
图4示出实施方式所涉及的眼科装置1的工作说明图。图4示意性地示出照射到眼底Ef的裂隙状的照明光的照射范围IP以及图像传感器51的受光面SR中的虚拟开口范围OP。
例如,后述的控制部100使用光扫描仪30使由照明光学系统20形成的裂隙状的照明光偏转。由此,在眼底Ef中,裂隙状的照明光的照射范围IP在与裂隙方向(例如,行方向、水平方向)正交的方向(例如,垂直方向)上依次移动(移位)。
在图像传感器51的受光面SR中,例如,通过后述的控制部100以行单位变更获取对象的像素,由此设定虚拟开口范围(开口区域)OP。期望的是,开口范围OP为受光面SR中的照明光的返回光的受光范围IP’或比受光范围IP’宽的范围。例如,后述的控制部100与照明光的照射范围IP的移动控制同步地执行开口范围OP的移动控制。由此,不会受到不必要的散射光的影响,能够以简单的结构来获得对比度强的眼底Ef的高质量的图像。
图5和图6示意性地示出了针对图像传感器51的卷帘快门方式的控制定时的一例。图5示出针对图像传感器51的读取控制的定时的一例。图6是在图5的读取控制定时上叠加照明光的照射范围IP(受光范围IP’)的移动控制定时而成的图。在图5和图6中,横轴表示图像传感器51的行数,纵轴表示时间。
此外,在图5和图6中,为了便于说明,将图像传感器51的行数为1920的情况进行了说明,但是实施方式所涉及的结构并不限定于行数。另外,在图6中,为了便于说明,将裂隙状的照明光的裂隙宽度(行方向的宽度)设为40行相当。
行方向的读取控制包括复位控制、曝光控制、电荷转移控制以及输出控制。复位控制是将蓄积在行方向的像素中的电荷的积蓄量初始化的控制。曝光控制是将光照射至光电二极管并且将与受光量对应的电荷蓄积在电容器中的控制。电荷转移控制是将蓄积在像素中的电荷量转移至垂直信号线的控制。输出控制是经由水平信号线输出蓄积在多个垂直信号线中的电荷量的控制。即,如图7所示,蓄积在行方向的像素中的电荷量的读取时间T是复位控制所需时间Tr、曝光控制所需时间(曝光时间)Te、电荷转移控制所需时间Tc、输出控制所需时间Tout之和。
在图5中,以行单位使读取(获取)开始定时(时间Tc的开始定时)移位,由此获取蓄积在图像传感器51中的期望范围内的像素中的受光结果(电荷量)。例如,当图7所示的像素范围是一帧相当的图像时,唯一地确定帧率FR。
在本实施方式中,使具有多个行数相当的裂隙宽度的照明光的在眼底Ef中的照射位置在眼底Ef中在与列方向对应的方向上依次移位。当图像传感器51的受光面中的照射范围IP’(与眼底Ef中的照明区域对应的区域)的移位方向上的宽度具有两个以上的行数相当的宽度时,后述的控制部100控制以使开口范围OP(开口区域)以预定行数单位在移位方向上移位的方式控制光扫描仪30。
例如,如图6所示,每隔预定移位时间Δt,使照明光在眼底Ef中的照射位置在与列方向对应的方向上以行单位移位。移位时间Δt通过将图像传感器51中的像素的曝光时间Te以照明光的裂隙宽度(例如,裂隙宽度的行数=40)进行分割来获得(Δt=Te/40)。与该照射位置的移动定时同步地,以移位时间Δt单位按照每行使像素各行的读取开始定时延迟开始。由此,能够以简单的控制且在短时间内获得对比度强的眼底Ef的高画质图像。
在一些实施方式中,图像传感器51由一个以上的线传感器构成。
[控制系统的结构]
如图2所示,眼科装置1的控制系统以控制部100为中心构成。此外,控制系统的结构的至少一部分也可以包括在眼科装置1中。
(控制部100)
控制部100控制眼科装置1的各部。控制部100包括主控制部101和存储部102。主控制部101包括处理器,并且按照存储于存储部102中的程序来执行处理,由此执行眼科装置1的各部的控制处理。
(主控制部101)
主控制部101进行光源10的控制、移动机构10D的控制、照明光学系统20的控制、光扫描仪30的控制、拍摄光学系统40的控制、摄像装置50的控制以及数据处理部200的控制。
光源10的控制包括光源的点亮、熄灭(或光的波长区域)的切换、光源的光量的变更控制。
移动机构10D通过公知的机构来变更光源10的位置和朝向中的至少一个。主控制部101能够变更光源10相对于虹膜光圈21和裂隙22的相对位置和相对朝向中的至少一个。
照明光学系统20的控制包括驱动机构22D的控制。驱动机构22D将裂隙22在照明光学系统20的光轴方向上移动。主控制部101根据被检眼E的状态来控制驱动机构22D,由此将裂隙22配置于与被检眼E的状态对应的位置。被检眼E的状态包括眼底Ef的形状、屈光度数、眼轴长度等。屈光度数能够由例如日本特开昭61-293430号公报或日本特开2010-259495号公报中公开那样的公知的眼屈光度数测定装置获得。眼轴长度能够由公知的眼轴长度测定装置或光学相干断层仪的测定值获得。
例如,对应于屈光度数而预先关联裂隙22在照明光学系统20的光轴中的位置的第一控制信息存储于存储部102中。主控制部101参照第一控制信息来特定与屈光度数对应的裂隙22的位置,并以使裂隙22配置于特定的位置的方式控制移动机构22D。
在此,随着裂隙22的移动,通过形成于裂隙22的开口部的光的光量分布发生变化。此时,如上所述,主控制部101通过控制移动机构10D,能够变更光源10的位置以及朝向。
光扫描仪30的控制包括使照明光偏转的偏转面的角度的控制。通过控制偏转面的角度范围,能够控制扫描范围(扫描开始位置和扫描结束位置)。通过控制偏转面的角度的变更速度,能够控制扫描速度。
拍摄光学系统40的控制包括移动机构47D的控制。移动机构47D使聚焦透镜47在拍摄光学系统40的光轴方向上移动。主控制部101能够基于使用图像传感器51获得的图像的分析结果来控制移动机构47D。另外,主控制部101能够基于使用后述的操作部110的用户的操作内容来控制移动机构47D。
摄像装置50的控制包括图像传感器51的控制。图像传感器51的控制包括用于以卷帘快门方式读取受光结果的控制(例如,与照明图案的尺寸对应的受光尺寸的设定等)。另外,图像传感器51的控制包括复位控制、曝光控制、电荷转移控制、输出控制等。能够变更复位控制所需时间Tr、曝光控制所需时间(曝光时间)Te、电荷转移控制所需时间Tc、输出控制所需时间Tout等。
数据处理部200的控制包括针对从图像传感器51获得的受光结果的各种图像处理、分析处理。图像处理包括针对受光结果的噪声去除处理、用于容易识别绘制在基于受光结果的受光图像中的预定部位的亮度校正处理。分析处理包括聚焦状态的特定处理等。
数据处理部200基于通过卷帘快门方式从图像传感器51读取的受光结果,能够形成与任意的开口范围对应的受光图像。数据处理部200作为图像形成部,能够依次形成与开口范围对应的受光图像,并且由所形成的多个受光图像形成被检眼E的图像。
数据处理部200包括处理器,并且按照存储于存储部等中的程序进行处理,从而实现上述功能。
在一些实施方式中,光源10包括两个以上的光源。在该情况下,两个以上的光源的每一个与形成于虹膜光圈21中的两个以上的开口部对应地设置。主控制部201通过控制与两个以上的光源的每一个对应地设置的移动机构,能够变更各光源的位置以及朝向(在光量分布成为最大的方向上的朝向)中的至少一个。
(存储部102)
存储部102存储各种计算机程序、数据。计算机程序包括用于控制眼科装置1的运算程序、控制程序。
(操作部110)
操作部110包括操作设备或输入设备。操作部110包括设置于眼科装置1的按钮、开关(例如,操作手柄、操作旋钮等)、操作设备(鼠标、键盘等)。另外,操作部110可以包括轨迹球、操作面板、开关、按钮、拨盘等任意的操作设备、输入设备。
(显示部120)
显示部120显示由数据处理部200生成的被检眼E的图像。显示部120构成为包括LCD(Liquid Crystal Display:液晶显示器)等平板显示器等显示设备。另外,显示部120可以包括设置于眼科装置1的壳体的触摸面板等的各种显示设备。
此外,操作部110和显示部120不需要构成为分别独立的设备。例如,如触摸面板那样,还能够使用显示功能与操作功能一体化的设备。在该情况下,操作部110构成为包括该触摸面板和计算机程序。针对操作部110的操作内容作为电信号输入至控制部100。另外,也可以使用显示在显示部120中的图形用户界面(GUI)和操作部110进行操作、信息输入。在一些实施方式中,显示部120和操作部110的功能通过触摸屏来实现。
(其它结构)
在一些实施方式中,眼科装置1还包括固视投影系统。例如,在图1示出的光学系统的结构中,固视投影系统的光路与拍摄光学系统40的光路耦合。固视投影系统能够将内部固定视标或外部固定视标呈现给被检眼E。在将内部固定视标呈现给被检眼E的情况下,固视投影系统包括在控制部100的控制下显示内部固定视标的LCD,并且将从LCD输出的固视光束投影至被检眼E的眼底。LCD构成为能够变更固定视标在其画面上的显示位置。通过变更固定视标在LCD上的显示位置,能够变更固定视标在被检眼E的眼底中的投影位置。固定视标在LCD中的显示位置能够由用户通过使用操作部110来指定。
在一些实施方式中,眼科装置1包括对准系统。在一些实施方式中,对准系统包括XY对准系统和Z对准系统。XY对准系统用于在与装置光学系统(物镜46)的光轴交叉的方向上对装置光学系统和被检眼E进行位置对齐。Z对准系统用于在眼科装置1(物镜46)的光轴的方向上对装置光学系统和被检眼E进行位置对齐。
例如,XY对准系统将亮点(红外区域或近红外区域的亮点)投影至被检眼E。数据处理部200获得投影亮点后的被检眼E的前眼部图像,并求出绘制在获得的前眼部图像上的亮点图像与对准基准位置的位移。控制部100通过未图示的移动机构使装置光学系统和被检眼E在与光轴的方向交叉的方向上相对地移动,以消除求出的位移。
例如,Z对准系统从偏离装置光学系统的光轴的位置投影红外区域或近红外区域的对准光,并接收在被检眼E的前眼部处反射的对准光。数据处理部200由根据与被检眼E相对于装置光学系统的距离而变化的对准光的受光位置来特定被检眼E相对于装置光学系统的距离。控制部100通过未图示的移动机构使装置光学系统和被检眼E在光轴的方向上相对地移动,使得特定的距离成为期望的工作距离。
在一些实施方式中,对准系统的功能通过配置在从偏离于装置光学系统的光轴分离的位置上的两个以上的前眼部照相机来实现。例如,日本特开2013-248376号公报所公开那样,数据处理部200分析由两个以上的前眼部照相机实质上同时获得的被检眼E的前眼部图像,使用公知的三角法来特定被检眼E的三维位置。控制部100通过未图示的移动机构使装置光学系统和被检眼E三维地相对进行移动,以使得装置光学系统的光轴与被检眼E的轴大致一致并且装置光学系统相对于被检眼E的距离成为预定工作距离。
如上所述,在眼科装置1中,裂隙22(开口部)、拍摄部位(眼底Ef)以及图像传感器51(受光面)配置于光学上大致共轭的位置。眼科装置1通过使图像传感器51中的受光开口和照明光的照射位置连动而移动,从而能够抑制不需要的散射光的影响的同时,能够获得拍摄部位的清晰的图像。
在实施方式中,以在被检眼E的眼内照明光的光束区域与其返回光的光束区域的重叠区域配置成比被检眼E的晶状体后表面靠向眼底Ef一侧的方式,设定形成于眼底Ef中的裂隙22的裂隙的图像的宽度(开口部的图像宽度)Fd、虹膜中的虹膜光圈21的开口部21A、21B的图像的间隔Id以及形成于虹膜中的孔镜45的孔部(拍摄光圈的开口部)的图像的尺寸(径、直径)Sd。由此,能够减少在晶状体内由照明光的光束区域与返回光的光束区域相交导致在晶状体后表面产生光斑。
在一些实施方式中,以在被检眼E的眼内所述重叠区域配置成比被检眼E的角膜前表面靠向被检眼E一侧的方式,设定所述裂隙的图像的宽度Fd、所述两个开口部的图像的间隔Id以及孔部的图像的尺寸Sd。由此,能够减少从角膜前表面至晶状体之间由照明光的光束区域与返回光的光束区域相交导致在角膜前表面产生光斑。
在一些实施方式中,以减少晶状体后表面和角膜前表面中的任一个上产生光斑的方式,设定所述裂隙宽度Fd、所述间隔Id以及所述孔部的尺寸Sd。
在以下实施方式中,具体地说明以抑制在晶状体后表面和角膜前表面上分别产生光斑的方式设定所述裂隙宽度Fd、所述间隔Id以及孔部的尺寸Sd的情况。
首先,定义用于限定照明光的光束区域与其返回光的光束区域的坐标系。以下,有时将照明光的返回光描述为拍摄光。
此外,以下,并不考虑眼球晶体的折射,将各部位之间的距离设为路径长度(空气等效的距离)。即,照明光和拍摄光(返回光)以大致相同的入射角度和大致相同的高度入射到眼内,因此照明光和拍摄光受到相同的折射效果。在折射效果相同的情况下,对照明光的光束区域和拍摄光的光束区域(照明光线与拍摄光线的交叉点位置)与角膜、晶状体、眼底等眼内的部位的相对关系不造成影响。
图7示出实施方式所涉及的用于限定通过眼内的光束区域的坐标系的一例。在图7中,横轴表示示出拍摄光学系统40(照明光学系统20)的光轴方向上的眼内的部位的位置的x轴,纵轴表示示出与拍摄光学系统40(照明光学系统20)的光轴正交的方向上的眼内的位置的y轴。此外,图7的坐标系的原点位置为相当于被检眼E的瞳孔中心的瞳孔中心位置。
在图7示出的坐标系中,将相当于角膜前表面的角膜前表面位置与相当于瞳孔中心的瞳孔中心位置(原点位置)的x方向上的距离表示为La(La>0),将瞳孔中心位置与相当于晶状体后表面的晶状体后表面位置的x方向上的距离表示为LI(LI>0),将瞳孔中心位置与眼底位置的x方向上的距离表示为Lf(Lf>0)。
<抑制在晶状体后表面上产生光斑>
接着,在图7所示那样定义的坐标系中,为了确定在晶状体后表面上导致产生光斑的照明光的光束区域与拍摄光的光束区域的重叠区域的界限,求出照明光线与拍摄光线的交叉点位置的x坐标位置。
图8示出在晶状体后表面上导致产生光斑的照明光的光束区域与拍摄光的光束区域的重叠区域的说明图。在图8中示意性地示出完成对准的状态(拍摄光学系统40的光轴与角膜顶点一致的状态)下的照明光的光线与拍摄光的光线。在图8中,对与图7相同的部分附加相同的附图标记,适当地省略说明。在图8中,使用ω表示拍摄视角。
如上所述,虹膜光圈21的开口部21A、21B以及形成于孔镜45的孔部配置于与被检眼E的虹膜(即,瞳孔中心)光学上大致共轭的位置。因而,在图8中,在瞳孔中心位置处限定虹膜光圈21的开口部21A、21B的间隔Id以及形成于孔镜45的孔部的尺寸(径)Sd。
另外,如上所述,裂隙22配置于与被检眼E的眼底Ef光学上大致共轭的位置。因而,在图8中,在眼底位置处限定裂隙22的裂隙宽度Fd。
在该情况下,照明光通过虹膜光圈21的开口部21A、21B,并通过形成于裂隙22的开口部而到达眼底Ef。
该照明光的光束区域由图8示出的照明光线SL1、SL2划定。具体地说,在图8中,通过虹膜光圈21的开口部21A的照明光的光束区域为在y方向上比照明光线SL1靠向上侧的区域,通过虹膜光圈21的开口部21B的照明光的光束区域为在y方向上比照明光线SL2靠向下侧的区域。
如图8所示,照明光线SL1由将瞳孔中心位置中的虹膜光圈21的开口部21A的下缘(包括虹膜光圈21中的光轴位置的遮光区域的上缘)与眼底位置中的裂隙22的开口部的下缘进行连接的直线来表示。开口部21A的下缘的坐标位置为(0,Id/2)。裂隙22的开口部的下缘的坐标位置为(Lf,Lf×tan(ω/2)-Fd/2)。因而,如式(1)那样表示照明光线SL1。
[式1]
如图8所示,照明光线SL2由将瞳孔中心位置中的虹膜光圈21的开口部21B的上缘(包括虹膜光圈21中的光轴位置的遮光区域的下缘)与眼底位置中的裂隙22的开口部的上缘进行连接的直线来表示。开口部21A的下缘的坐标位置为(0,-Id/2)。裂隙22的开口部的上缘的坐标位置为(Lf,Lf×tan(ω/2)+Fd/2)。因而,能够与照明光线SL1同样地导出照明光线SL2。
另一方面,来自眼底Ef的照明光的返回光(拍摄光)从照明光在眼底Ef中的照射位置通过形成于孔镜45的孔部,被引导至图像传感器51。
该照明光的返回光的光束区域由图8示出的拍摄光线IL1、IL2划定。具体地说,在图8中,照明光的返回光的光束区域为由拍摄光线IL1、IL2围绕的区域(在图8中,是在y方向上比拍摄光线IL1靠向下侧的区域,并且是在y方向上比拍摄光线IL2靠向上侧的区域)。
如图8所示,拍摄光线IL1由将瞳孔中心位置中的孔镜45的孔部的上缘与眼底位置中的裂隙22的开口部的上缘进行连接的直线来表示。孔镜45的孔部的上缘的坐标位置为(0,Sd/2)。裂隙22的开口部的上缘的坐标位置为(Lf,Lf×tan(ω/2)+Fd/2)。因而,如式(2)所示那样表示拍摄光线IL1。
[式2]
如图8所示,拍摄光线IL2由将瞳孔中心位置中的孔镜45的孔部的下缘与眼底位置中的裂隙22的开口部的下缘进行连接的直线来表示。孔镜45的孔部的下缘的坐标位置为(0,-Sd/2)。裂隙22的开口部的下缘的坐标位置为(Lf,Lf×tan(ω/2)-Fd/2)。因而,能够与拍摄光线IL1同样地导出拍摄光线IL2。
如上所述,在照明光的光束区域与其返回光的光束区域的重叠区域配置于比晶状体后表面靠向眼底Ef一侧的情况下,能够抑制在晶状体后表面上产生光斑。如图8所示,在该重叠区域中最接近被检眼E(或物镜46)的位置为照明光线SL1与拍摄光线IL1的交叉点或照明光线SL2与拍摄光线IL2的交叉点。在图8中,照明光线SL1与拍摄光线IL1的交叉点的x坐标位置等于照明光线SL2与拍摄光线IL2的交叉点的x坐标位置。
如上所述,在图8示出的坐标系中,当照明光线SL1与拍摄光线IL1的交叉点的x坐标位置处于比晶状体后表面位置靠向眼底Ef一侧时,能够完全抑制在晶状体后表面上产生光斑。所述交叉点的x坐标位置Xlens从式(1)与式(2)以不依赖于拍摄视角ω的方式如式(3)那样表示。
[式3]
根据式(3)可知,当Xlens>LI时,能够完全抑制在晶状体后表面上产生光斑。即,当所述裂隙宽度Fd、所述间隔Id以及孔部的尺寸Sd满足式(4)时,能够完全抑制在晶状体后表面上产生光斑。
[式4]
此外,在式(4)中,若考虑到由眼科装置1的配置限定的能够拍摄的瞳孔直径Φ,则需要满足Id<Φ。
在一些实施方式中,在式(4)中,使用表示眼球的构造的参数来确定所述裂隙宽度Fd、所述间隔Id以及所述孔部的尺寸Sd的关系。表示眼球的构造的参数包括模型眼的参数等。模型眼包括Gullstrand模型眼、Navarro模型眼(“Off-axis aberrations of awide-angle schematic eye model”(I.Escudero-Sanz and R.Navarro,Optical Society ofAmerica,1999年8月,Vol.16,No.8,pp.1881-1891))等。例如,若使用Navarro模型眼的参数来限定相对于瞳孔中心位置的角膜前表面位置、晶状体后表面位置以及眼底位置的每一个,则La=3.6[mm]、LI=4[mm]、Lf=20[mm]。
若使用从Navarro模型眼导出的LI、Lf,则可以如式(5)那样表示式(4)。
[式5]
当在图1示出的光学系统中以至少满足式(4)或式(5)的方式设定所述裂隙宽度Fd、所述间隔Id以及所述孔部的尺寸Sd时,可以提供一种能够完全抑制在晶状体后表面上产生光斑的眼科装置。
<抑制在角膜前表面上产生光斑>
接着,在图7所示那样定义的坐标系中,为了确定在角膜前表面上导致产生光斑的照明光的光束区域与摄像光的光束区域的重叠区域的界限,求出照明光线与拍摄光线的交叉点位置的x坐标位置。
图9示出在角膜前表面上导致产生光斑的照明光的光束区域与摄像光的光束区域的重叠区域的说明图。在图9中,对与图8相同的部分附加相同的附图标记,适当地省略说明。
在该情况下,照明光的光束区域由图9示出的照明光线SL3、SL4划定。具体地说,在图9中,通过虹膜光圈21的开口部21A的照明光的光束区域为在y方向上比照明光线SL3靠向上侧的区域,通过虹膜光圈21的开口部21B的照明光的光束区域为在y方向上比照明光线SL4靠向下侧的区域。
如图9所示,照明光线SL3由将瞳孔中心位置中的虹膜光圈21的开口部21A的下缘(包括虹膜光圈21中的光轴位置的遮光区域的上缘)与眼底位置中的裂隙22的开口部的上缘进行连接的直线来表示。开口部21A的下缘的坐标位置为(0,Id/2)。裂隙22的开口部的上缘的坐标位置为(Lf,Lf×tan(ω/2)+Fd/2)。因而,如式(6)所示那样表示照明光线SL3。
[式6]
如图9所示,照明光线SL4由将瞳孔中心位置中的虹膜光圈21的开口部21B的上缘(包括虹膜光圈21中的光轴位置的遮光区域的下缘)与眼底位置中的裂隙22的开口部的下缘进行连接的直线来表示。开口部21A的下缘的坐标位置为(0,-Id/2)。裂隙22的开口部的下缘的坐标位置为(Lf,Lf×tan(ω/2)-Fd/2)。因而,能够与照明光线SL3同样地导出照明光线SL4。
另一方面,照明光的返回光的光束区域由图9示出的拍摄光线IL3、IL4划定。具体地说,在图9中,照明光的返回光的光束区域为由拍摄光线IL3、IL4围绕的区域。
如图9所示,拍摄光线IL3由将瞳孔中心位置中的孔镜45的孔部的上缘与眼底位置中的裂隙22的开口部的下缘进行连接的直线来表示。孔镜45的孔部的上缘的坐标位置为(0,Sd/2)。裂隙22的开口部的上缘的坐标位置为(Lf,Lf×tan(ω/2)-Fd/2)。因而,如式(7)所是那样表示拍摄光线IL3。
[式7]
如图9所示,拍摄光线IL4由将瞳孔中心位置中的孔镜45的孔部的下缘与眼底位置中的裂隙22的开口部的上缘进行连接的直线来表示。孔镜45的孔部的下缘的坐标位置为(0,-Sd/2)。裂隙22的开口部的上缘的坐标位置为(Lf,Lf×tan(ω/2)+Fd/2)。因而,能够与拍摄光线IL3同样地导出拍摄光线IL4。
如上所述,在照明光的光束区域与其返回光的光束区域的重叠区域配置于比角膜前表面靠向被检眼E(装置光学系统)一侧的情况下,能够抑制在角膜前表面上产生光斑。如图9所示,在该重叠区域中最接近眼底Ef的位置为照明光线SL3与拍摄光线IL3的交叉点或照明光线SL4与拍摄光线IL4的交叉点。在图9中,照明光线SL3与拍摄光线IL3的交叉点的x坐标位置等于照明光线SL4与拍摄光线IL4的交叉点的x坐标位置。
如上所述,在图9示出的坐标系中,当照明光线SL3与拍摄光线IL3的交叉点的x坐标位置比角膜前表面位置靠向被检眼E一侧时,能够完全抑制在角膜前表面上产生光斑。所述交叉点的x坐标位置Xcor从式(6)和式(7)以不依赖于拍摄视角ω的方式如式(8)那样表示。
[式8]
根据式(8)可知,当Xcor<-La时,能够完全抑制在角膜前表面上产生光斑。即,当所述裂隙宽度Fd、所述间隔Id以及孔部的尺寸Sd满足式(9)时,能够完全抑制在角膜前表面上产生光斑。
[式9]
此外,在式(9)中,若考虑到由眼科装置1的配置限定的能够拍摄的瞳孔直径Φ,则需要满足Id<Φ。
另外,在式(9)的导出过程中,利用了(Id-Sd-2×Fd)<0这一情况。以下是其理由。
例如,若假设(Id-Sd-2×Fd)>0,则在晶状体后表面侧,与式(4)同样地,需要满足式(10),以满足Xlens>LI。
[式10]
另外,在角膜前表面侧,与式(9)同样地,需要满足式(11),以满足Xcor<-La。
[式11]
对式(10)的右边与式(11)的左边进行比较,当2×LI<Lf时,导出式(12)。
[式12]
在此,根据式(12)得出1<La/(Lf+La)的不等式,但是该不等式不可能存在。
另外,对式(10)的右边与式(11)的左边进行比较,得出2×LI>Lf的不等式,但是根据眼球的构造,该不等式也不可能存在。
如上所述,在式(9)的导出过程中,(Id-Sd-2×Fd)<0。
在一些实施方式中,在式(9)中,使用表示眼球的构造的参数来确定所述裂隙宽度Fd、所述间隔Id以及孔部的尺寸Sd的关系。表示眼球的构造的参数包括模型眼的参数等。模型眼包括Gullstrand模型眼、Navarro模型眼等。
如上所述,若使用从Navarro模型眼导出的LI、Lf,则可以如式(13)所示那样表示式(9)。
[式13]
当在图1示出的光学系统中以至少满足式(9)或式(13)的方式设定所述裂隙宽度Fd、所述间隔Id以及所述孔部的尺寸Sd时,可以够提供一种能够完全抑制在角膜前表面上产生光斑的眼科装置。
在一些实施方式中,以完全抑制在晶状体后表面上产生光斑以及在角膜前表面上产生光斑两者的方式设定所述裂隙宽度Fd、所述间隔Id以及所述孔部的尺寸Sd。
在该情况下,以满足式(4)与式(9)两者的方式设定所述裂隙宽度Fd、所述间隔Id以及所述孔部的尺寸Sd。
具体地说,当(La-LI)×Lf<(2×LI-Lf)×La时,以满足式(14)的方式设定所述裂隙宽度Fd、所述间隔Id以及所述孔部的尺寸Sd。
[式14]
此外,在式(14)中,若考虑到由眼科装置1的配置限定的能够拍摄的瞳孔直径Φ,则需要满足Id<Φ。
例如,在使用Navarro模型眼的参数的情况下,可以如式(15)所示那样表示式(14)。
[式15]
此外,在式(15)中,若由眼科装置1的配置限定的能够拍摄的瞳孔直径Φ,则需要满足Id<Φ。
另一方面,当(La-LI)×Lf>(2×LI-Lf)×La时,以满足式(16)的方式设定所述裂隙宽度Fd、所述间隔Id以及所述孔部的尺寸Sd。
[式16]
例如,在使用Navarro模型眼的参数的情况下,可以如式(17)所示那样表示式(16)。
[式17]
当在图1示出的光学系统中以至少满足式(16)或式(17)的方式设定所述裂隙宽度Fd、所述间隔Id以及所述孔部的尺寸Sd时,可以提供一种能够完全抑制在晶状体后表面上产生光斑以及在角膜前表面上产生光斑的眼科装置。
孔镜45为实施方式所涉及的“拍摄光圈”的一例。
<变形例>
(第一至第四变形例)
在所述实施方式中,例如,在眼科装置1的检查工序或出厂工序中,设定所述裂隙宽度Fd、所述间隔Id以及所述孔部的尺寸Sd。然而,实施方式所涉及的结构并不限定于此。在实施方式的第一至第四变形例中,根据被检眼E的眼球构造来设定所述裂隙宽度Sd、所述间隔Id以及所述孔部的尺寸Fd。
以下,以与实施方式之间的区别点为中心来说明实施方式的第一至第四变形例。
[光学系统的结构]
实施方式的第一至第四变形例所涉及的眼科装置的光学系统的结构与实施方式所涉及的眼科装置1的光学系统的结构不同之处在于虹膜光圈21、裂隙22、孔镜45。
实施方式的第一变形例和第二变形例所涉及的虹膜光圈21能够变更开口部21A、21B的开口形状的尺寸。通过变更开口部21A、21B的开口形状的尺寸,可变更开口部21A、21B的间隔。
图10A和图10B示出实施方式的第一变形例和第二变形例所涉及的虹膜光圈21的结构例。图10A示出实施方式的第一变形例所涉及的虹膜光圈21的结构例。图10B示出实施方式的第二变形例所涉及的虹膜光圈21的结构例。图10A以及图10B示意性地表示从光轴O的方向观察时的图1的虹膜光圈21的结构例。
例如,如图10A所示,第一变形例所涉及的虹膜光圈21包括转盘,该转盘设置成与转动轴O’大致正交,该转动轴O’与光轴O大致平行。转盘设置成能够以转动轴O’为中心转动。在转盘上在以转动轴O’为中心的圆周上设置有多个虹膜光圈。通过使转盘以转动轴O’为中心转动,能够将多个虹膜光圈(在图10A中,虹膜光圈211~213)选择性地配置于光轴O。转盘能够自动或手动地转动。例如,由控制部100控制的驱动机构(21D)能够使转盘以转动轴O’为中心转动。在图10A中,开口形状的尺寸按照形成有开口部21A1、21B1的虹膜光圈211、形成有开口部21A2、21B2的虹膜光圈212、形成有开口部21A3、21B3的虹膜光圈213的顺序变大。
另外,例如,如图10B所示,第二变形例所涉及的虹膜光圈21包括:光学部件21C1,设置成与光轴O大致正交,并形成有开口部21A、21B;以及圆盘状的遮蔽板21C2,设置成与光轴O大致正交,并能够变更半径的长度。遮蔽板21C2的圆周的一部分构成开口部21A、21B的内径。未图示的机构能够变更遮蔽板21C2的半径的长度。遮蔽板21C2能够通过自动或手动来变更半径的长度。例如,由控制部100控制的机构能够变更遮蔽板21C2的半径的长度。这样,通过变更开口部21A、21B的内径的尺寸,能够变更虹膜光圈21的开口部21A、21B的开口形状的尺寸。
此外,在图10B中,说明了构成为变更开口部21A、21B的内径的尺寸的情况,但是也可以构成为变更开口部21A、21B的外径的尺寸。在该情况下,通过变更开口部21A、21B的外径的尺寸,能够变更虹膜光圈21的开口部21A、21B的开口形状的尺寸。
这样,通过减小开口部21A、21B中的至少一个的开口形状的尺寸,能够减少通过虹膜光圈21的照明光的光量。通过增大开口部21A、21B中的至少一个的开口形状的尺寸,能够增加通过虹膜光圈21的照明光的光量。
另外,实施方式的第三变形例和第四变形例所涉及的裂隙22能够变更开口部的开口形状的尺寸。
图11A和图11B示出实施方式的第三变形例和第四变形例所涉及的裂隙22的结构例。图11A示出实施方式的第三变形例所涉及的裂隙22的结构例。图11B示出实施方式的第四变形例所涉及的裂隙22的结构例。图11A和图11B示意性地示出从光轴O的方向观察时的图1的裂隙22的结构例。
例如,如图11A所示,第三变形例所涉及的裂隙22包括转盘,该转盘设置成与转动轴O”大致正交,该转动轴O”与光轴O大致平行。转盘设置成能够以转动轴O”为中心转动。在转盘上,在以转动轴O”为中心的圆周上设置有多个裂隙。通过使转盘以转动轴O”为中心转动,能够将多个裂隙(在图11A中,裂隙221~223)选择性地配置于光轴O。转盘能够自动或手动地转动。例如,由控制部100控制的驱动机构(22D)能够使转盘以转动轴O”为中心转动。在图11A中,开口形状的尺寸按照裂隙221、裂隙222、裂隙223的顺序变大。
另外,例如,如图11B所示,第四变形例所涉及的裂隙22包括遮蔽板22A、22B,该遮蔽板22A、22B设置成能够在与光轴O大致正交的方向上滑动。遮蔽板22A、22B以裂隙宽度在通过光轴O的裂隙中心线上线对称地变更的方式相互在相反方向上滑动。遮蔽板22A、22B通过自动或手动来滑动。例如,驱动机构(22D)使遮蔽板22A、22B滑动。例如,由后述的控制部100控制的驱动机构(22D)使遮蔽板22A、22B滑动。
这样,通过减小裂隙22的宽度(开口形状的尺寸),能够减少通过裂隙22的照明光的光量。通过增大裂隙22的宽度,能够增加通过裂隙22的照明光的光量。
进一步,实施方式或所述第一至第四变形例所涉及的孔镜45能够通过公知的机构来变更孔部(开口部)的开口形状的尺寸。在一些实施方式中,由控制部100控制的机构变更孔镜45的孔部的开口形状的尺寸。在一些实施方式中,孔镜45包括孔部形成于中心区域的反射部件以及配置于反射部件的孔部内部或其附近的光圈部件,由控制部100控制的机构通过驱动光圈部件来变更孔部的开口形状的尺寸。
这样,通过减小孔镜45的孔部的开口形状的尺寸,能够减少通过孔部的照明光的返回光的光量。通过增大孔镜45的孔部的开口形状的尺寸,能够增加通过孔部的照明光的返回光的光量。
[控制系统的结构]
图12示出实施方式的第一至第四变形例所涉及的眼科装置的控制系统(处理系统)的结构例的框图。在图12中,对与图2相同的部分附加相同的附图标记,适当地省略说明。
实施方式的第一至第四变形例所涉及的眼科装置的控制系统的结构与实施方式所涉及的眼科装置1的控制系统的结构不同之处在于虹膜光圈21、裂隙22、孔镜45。
驱动机构21D例如使图10A示出的转盘转动或变更图10B示出的遮蔽板21C2的半径。驱动机构21D在控制部100的控制下能够使图10A示出的转盘转动或变更图10B示出的遮蔽板21C2的半径。
驱动机构22D除了实施方式中的驱动机构22D的功能以外,例如,还使图11A示出的转盘转动或使图11B示出的遮蔽板22A、22B滑动。驱动机构22D在控制部100的控制下能够使图11A示出的转盘转动或使图11B示出的遮蔽板22A、22B滑动。
驱动机构45D通过驱动配置于构成孔镜45的反射部件的孔部的内部或其附近的光圈部件来变更孔部的开口形状的尺寸。驱动机构45D在控制部100的控制下能够驱动光圈部件。
主控制部101根据被检眼E的眼球构造来控制驱动机构21D、22D、45D中的至少一个。
被检眼E的眼球构造包括被检眼E的角膜前表面位置与瞳孔中心位置之间的光学系统的光轴方向上的距离La、瞳孔中心位置与晶状体后表面位置之间的光学系统的光轴方向上的距离LI、瞳孔中心位置与眼底位置之间的光学系统的光轴方向上的距离Lf。距离La、LI、Lf中的至少一个能够根据公知的光学相干断层扫描仪的测量值来获取。主控制部101可以从设置于眼科装置1的外部的光学相干断层扫描装置获取距离La、LI、Lf中的至少一个。在一些实施方式中,主控制部101将距离La、LI、Lf的一部分从光学相干断层扫描装置获取,将剩余部分从模型眼的参数获取,根据获取到的表示眼球的构造的参数来控制驱动机构21D、22D、45D中的至少一个。
主控制部101根据所述被检眼E的眼球构造,以满足式(4)、式(5)、式(9)、式(13)、式(14)、式(15)、式(16)或式(17)的方式,控制驱动机构21D、22D、45D中的至少一个。
例如,在存储部102中与表示被检眼的眼球构造的一个以上的参数的每一个对应地存储有控制信息,该控制信息预先关联了用于设定虹膜光圈21的开口部21A、21B的间隔、裂隙22的裂隙宽度以及孔镜45的孔部的开口形状的尺寸中的至少一个的控制内容。主控制部101通过参照存储于存储部102的控制信息,能够根据被检眼E的眼球构造来控制虹膜光圈21、裂隙22以及孔镜45中的至少一个。
根据实施方式的变形例,由于根据被检眼E的眼球构造来变更虹膜光圈21的开口部21A、21B的间隔、裂隙22的裂隙宽度、孔镜45的孔部的开口形状的尺寸,因此不管被检眼的眼球构造如何,均能够完全抑制产生光斑。
(第五变形例)
实施方式或其变形例所涉及的眼科装置的结构并不限定于在所述实施方式或其变形例中说明的结构。在实施方式的第五变形例中,按照巴达尔(Badal)原理来构成光学系统。由此,不管被检眼E的屈光度数如何,能够使眼底Ef中的裂隙图像的大小固定。
以下,以与实施方式之间的区别点为中心来说明实施方式的第五变形例所涉及的眼科装置的结构。
图13示出实施方式的第五变形例所涉及的眼科装置的结构例。在图13中,对与图1相同的部分附加相同的附图标记,适当地省略说明。
实施方式的第五变形例所涉及的眼科装置1a的结构与图1示出的实施方式所涉及的眼科装置1的结构不同之处在于,代替照明光学系统20而设置照明光学系统20a。
照明光学系统20a的结构与照明光学系统20的结构不同之处在于,代替中继透镜23而设置中继透镜系统RL1。即,中继透镜系统RL1与中继透镜23同样地配置于光扫描仪30与裂隙22之间。中继透镜系统RL1、中继透镜41、44以及物镜46构成巴达尔光学系统。
图14示出实施方式的第五变形例所涉及的中继透镜系统RL1的结构例。在图14中,为了便于说明,示出了中继透镜系统RL1和光扫描仪30。另外,在图14中,中继透镜系统RL1包括三个透镜。
中继透镜系统RL1与中继透镜23同样地包括一个以上的透镜。中继透镜系统RL1的后侧焦点位置F1配置于与被检眼E的虹膜光学上大致共轭的位置。
即,如上所述,配置于与被检眼E的虹膜大致共轭的位置的光扫描仪30配置于中继透镜系统RL1的后侧焦点位置F1或其附近。因而,即使在裂隙22与被检眼E的屈光度数相应地在光轴方向上移动的情况下,不管被检眼E的屈光度数如何,投影到眼底Ef的裂隙图像(由通过形成于裂隙22的开口部的光形成的图像)的大小也不会变化。这意味着即使裂隙22在光轴方向上移动,向眼底Ef的裂隙图像的投影倍率也不会变化。
第五变形例所涉及的眼科装置1a的工作与实施方式所涉及的眼科装置1的工作相同,因此省略详细说明。
中继透镜系统RL1为实施方式所涉及的“第一中继透镜系统”的一例。
根据第五变形例,通过将光扫描仪30配置于中继透镜系统RL1的后侧焦点位置F1(或其附近),由中继透镜系统RL1、中继透镜41、42以及物镜46构成巴达尔光学系统。
由此,不管被检眼E的屈光度数如何,均能够使裂隙图像相对于被检眼E的视轴的投影视角(投影倍率)(裂隙22的长边方向和短边方向)固定。其结果,不管被检眼E的屈光度数如何,裂隙图像的大小不会变化,因此能够使光扫描仪30的偏转工作速度固定,从而可以简化光扫描仪30的控制。
另外,不管被检眼E的屈光度数如何,裂隙图像相对于被检眼E的视轴的投影视角(投影倍率)为固定,因此不管被检眼E的屈光度数如何,能够使裂隙图像在眼底Ef的照度固定。
进一步,在眼科装置中以预先确定的拍摄视角来获取图像的情况下,如上所述那样投影倍率为固定,因此不需要对用于获取预定大小的裂隙图像而设置的裂隙22的长边方向的长度设定余量。
(第六变形例)
实施方式所涉及的眼科装置的结构并不限定于所述眼科装置的结构。在实施方式的第六变形例所涉及的眼科装置中,为了提高光学设计的自由度,在裂隙22与虹膜光圈21之间配置中继透镜系统。
以下,以与实施方式的第五变形例之间的区别点为中心来说明实施方式的第六变形例所涉及的眼科装置的结构。
图15示出实施方式的第六变形例所涉及的眼科装置的结构例。在图15中,对与图13相同的部分附加相同的附图标记,适当地省略说明。
实施方式的第六变形例所涉及的眼科装置1b的结构与实施方式的第四变形例所涉及的眼科装置1a的结构不同之处在于,代替照明光学系统20a而设置照明光学系统20b。
照明光学系统20b的结构与照明光学系统20a的结构不同之处在于设置有中继透镜系统RL2。即,中继透镜系统RL2配置于裂隙22与虹膜光圈21之间。
图16示出实施方式的第六变形例所涉及的中继透镜系统RL2的结构例。在图16中,为了便于说明,示出了虹膜光圈21、中继透镜系统RL2、裂隙22、中继透镜系统RL1以及光扫描仪30。另外,在图16中,中继透镜系统RL2包括两个透镜。
中继透镜系统RL2与中继透镜系统RL1同样地包括一个以上的透镜。在中继透镜系统RL2的前侧焦点位置F2或其附近配置有虹膜光圈21。
如上所述,在中继透镜系统RL2的前侧焦点位置F2或其附近配置有虹膜光圈21。即,中继透镜系统RL1的后侧焦点位置F1为与虹膜光圈21光学上大致共轭的位置,在中继透镜系统RL2的前侧焦点位置F2配置有虹膜光圈21。因而,根据中继透镜系统RL1的焦点距离f1和中继透镜系统RL2的焦点距离f2来确定从虹膜光圈21至(配置于后侧焦点位置F1的)光扫描仪30为止的投影倍率。此时,投影倍率为(f1/f2)。
眼科装置需要在被检眼E的虹膜上以预定大小形成虹膜光圈21的图像。当从被检眼E的虹膜经由物镜46至光扫描仪30为止的投影倍率为已知的投影倍率时,在光扫描仪30上投影预定大小的虹膜光圈21的图像即可。此时,根据中继透镜系统RL1的焦点距离f1和中继透镜系统RL2的焦点距离f2来确定从虹膜光圈21至光扫描仪30为止的投影倍率。因而,通过变更焦点距离f1、f2中的至少一个,能够在被检眼E的虹膜上以预定大小容易地形成虹膜光圈60的图像。在一些实施方式中,在固定焦点距离f1的状态下,仅变更焦点距离f2。
焦点距离f1为中继透镜系统RL1的合成焦点距离。在一些实施方式中,中继透镜系统RL1包括折射率不同的多个透镜,通过变更构成中继透镜系统RL1的透镜中的至少一个来变更焦点距离f1。在一些实施方式中,构成中继透镜系统RL1的透镜中的至少一个为能够变更折射率的透镜。能够变更焦点距离的透镜包括液晶透镜、液体透镜、阿尔瓦雷斯透镜等。即使在变更焦点距离f1的情况下,中继透镜系统RL1的后侧焦点位置也配置于与被检眼E的虹膜光学上大致共轭的位置(光瞳共轭位置)。
焦点距离f2为中继透镜系统RL2的合成焦点距离。在一些实施方式中,中继透镜系统RL2包括折射率不同的多个透镜,通过变更构成中继透镜系统RL2的透镜中的至少一个来变更焦点距离f2。在一些实施方式中,构成中继透镜系统RL2的透镜中的至少一个为能够变更折射率的透镜。即使在变更焦点距离f2的情况下,中继透镜系统RL2的前侧焦点位置也配置于与被检眼E的虹膜光学上大致共轭的位置(光瞳共轭位置)。
另外,为了拍摄眼底Ef,期望是发出高亮度的光的光源。然而,通常能够得到的光源(批量生产的光源)的发光面的尺寸(发光面积、输出光束截面尺寸)受到限制,需要将虹膜光圈21的图像以与光源的发光面的尺寸对应的投影倍率投影到光扫描仪30上。
根据第六变形例,由于可以通过变更焦点距离f1、f2中的至少一个来变更从虹膜光圈21至光扫描仪30为止的投影倍率,因此可以将任意大小的虹膜光圈21的图像以期望大小投影到光扫描仪30上。由此,即使在光源的发光面的尺寸不同的情况下,也可以仅变更焦点距离f1、f2中的至少一个来将期望大小的虹膜光圈21的图像投影到光扫描仪30上,从而提高光学系统的设计自由度。特别是,通过固定焦点距离f1并仅变更焦点距离f2,能够使裂隙22相对于被检眼E的屈光度数的变化的移动量(裂隙22相对于屈光度数的变化的移动灵敏度)固定,从而能够更进一步提高光学系统的设计自由度。
第六变形例所涉及的眼科装置1b的工作与第五变形例所涉及的眼科装置1a的工作相同,因此省略详细说明。
中继透镜系统RL2为实施方式所涉及的“第二中继透镜系统”的一例。
根据第六变形例,可以减小构成中继透镜系统RL1的一个以上的透镜的有效直径。
其原因是,在光扫描仪30与虹膜光圈21之间配置有裂隙22,该裂隙22配置于与被检眼E的眼底Ef光学上大致共轭的位置。裂隙22能够根据被检眼E的屈光度数在光轴方向上移动。在此,根据光扫描仪30与中继透镜系统RL1之间的第一距离以及虹膜光圈60与中继透镜系统RL1之间的第二距离来确定从虹膜光圈21至光扫描仪30为止的投影倍率,因此当缩短第一距离时,还需要缩短第二距离。然而,需要一边确保裂隙22的光轴方向上的移动空间,一边维持与虹膜之间的共轭关系以及与眼底Ef之间的共轭关系,因此第一距离变长,并且中继透镜系统RL1的有效直径增大。根据第六变形例,即使通过设置中继透镜系统RL2来缩短第一距离,也能够使用中继透镜系统RL2来调整投影倍率。由此,确保裂隙22的光轴方向的移动空间,并且能够一边维持与虹膜之间的共轭关系以及与眼底Ef之间的共轭关系,一边缩短第一距离,从而可以减小构成中继透镜系统RL1的一个以上的透镜的有效直径。
另外,由于可以减小构成中继透镜系统RL1的一个以上的透镜的有效直径,因此可以缩短从光扫描仪30至光源10为止的光学系统的长度。
(第七变形例)
此外,在第六变形例中,可以是,能够根据光源10的类型来变更焦点距离f1和焦点距离f2中的至少一个。实施方式所涉及的第七变形例中的眼科装置能够根据光源10的发光面的尺寸(发光面积、输出光束截面尺寸)来变更焦点距离f1和焦点距离f2中的至少一个。
例如,中继透镜系统RL1根据光源10的发光面的尺寸与第六变形例同样地变更焦点距离f1。例如,中继透镜系统RL2根据光源10的发光面的尺寸与第六变形例同样地变更焦点距离f2。
在一些实施方式中,主控制部101根据由操作部110指定的光源10的发光面的尺寸来控制中继透镜系统RL1(或能够变更折射率的透镜),由此变更焦点距离f1。在一些实施方式中,主控制部101根据由操作部110指定的光源10的发光面的尺寸来控制中继透镜系统RL2(或折射率能够变更的透镜),由此变更焦点距离f2。
[作用/效果]
将说明实施方式所涉及的眼科装置的作用和效果。
一些实施方式所涉及的眼科装置(1)包括照明光学系统(20)以及拍摄光学系统(40)。照明光学系统具有裂隙(22)和虹膜光圈(21),裂隙(22)形成有裂隙状的开口部,虹膜光圈(21)配置于光源(10)和裂隙之间的与被检眼(E)的虹膜光学上大致共轭的位置,并在从光轴位置分离的位置处形成有两个开口部(21A、21B),照明光学系统使用来自光源的光来生成裂隙状的照明光,并将照明光引导至被检眼的眼底(Ef)。拍摄光学系统具有形成有开口部(孔部)的拍摄光圈(孔镜45),并将通过光瞳分割从眼底被引导而通过拍摄光圈的开口部的照明光的返回光引导至图像传感器(51)。以在被检眼的眼内照明光的光束区域与返回光的光束区域的重叠区域配置成比被检眼的晶状体后表面靠向眼底一侧的方式,设定裂隙状的开口部的宽度(Fd)、两个开口部的间隔(Id)以及拍摄光圈的开口部的尺寸(Sd)。
根据这种结构,由于以照明光的光束区域与其返回光的光束区域的重叠区域配置成比被检眼的晶状体后表面靠向眼底一侧的方式设定形成于裂隙的裂隙状的开口部的宽度、形成于虹膜光圈的两个开口部的间隔以及拍摄光圈的开口部的尺寸,因此能够完全抑制在晶状体后表面上产生光斑。由此,能够以简单的结构来获取被检眼的高质量的图像。
在一些实施方式中,裂隙状的开口部能够配置于与眼底光学上大致共轭的位置,拍摄光圈的开口部能够配置于与虹膜光学上大致共轭的位置,当将眼底中的裂隙的开口部的图像的宽度表示为Fd、将虹膜中的虹膜光圈的两个开口部的图像的间隔表示为Id、将虹膜中的拍摄光圈的开口部的图像的尺寸表示为Sd、将拍摄光学系统的光轴方向上的被检眼的瞳孔中心与晶状体后表面的距离表示为LI、将光轴方向上的瞳孔中心与眼底的距离表示为Lf时,满足以下式:(Id-Sd)>(2×Fd×LI/(Lf-LI))。
根据这种结构,由于能够以满足简单的公式的方式设定形成于裂隙的裂隙状的开口部的宽度、形成于虹膜光圈的两个开口部的间隔以及拍摄光圈的开口部的尺寸,因此能够简单地完全抑制在晶状体后表面上产生光斑。
在一些实施方式中,裂隙状的开口部能够配置于与眼底光学上大致共轭的位置,拍摄光圈的开口部能够配置于与虹膜光学上大致共轭的位置,当将眼底中的裂隙的开口部的图像的宽度表示为Fd、将虹膜中的虹膜光圈的两个开口部的图像的间隔表示为Id、将虹膜中的拍摄光圈的开口部的图像的尺寸表示为Sd时,满足以下式:(Id-Sd)>(Fd/2)。
根据这种结构,在使用Navarro模型眼的参数对具有标准眼的构造的被检眼进行拍摄时,能够简单地完全抑制在晶状体后表面上产生光斑。
在一些实施方式中,眼科装置还以在眼内重叠区域配置成比被检眼的角膜前表面靠向被检眼一侧的方式,设定所述宽度、所述间隔以及所述尺寸。
根据这种结构,由于以照明光的光束区域与其返回光的光束区域的重叠区域配置成比被检眼的角膜前表面靠向被检眼一侧的方式设定形成于裂隙的裂隙状的开口部的宽度、形成于虹膜光圈的两个开口部的间隔以及拍摄光圈的开口部的尺寸,因此能够完全抑制在晶状体后表面上产生光斑以及在角膜前表面上产生光斑。由此,能够以简单的结构来获取被检眼的质量更高的图像。
在一些实施方式中,裂隙状的开口部能够配置于与眼底光学上大致共轭的位置,拍摄光圈的开口部能够配置于与虹膜光学上大致共轭的位置,当将眼底中的裂隙的开口部的图像的宽度表示为Fd、将虹膜中的虹膜光圈的两个开口部的图像的间隔表示为Id、将虹膜中的拍摄光圈的开口部的图像的尺寸表示为Sd、将拍摄光学系统的光轴方向上的被检眼的瞳孔中心与晶状体后表面的距离表示为LI、将光轴方向上的瞳孔中心与眼底的距离表示为Lf、将光轴方向上的被检眼的角膜前表面与瞳孔中心的距离表示为La、将瞳孔中心表示为原点位置时,当(La-LI)×Lf<(2×LI-Lf)×La时,满足以下式:(2×Fd×LI/(Lf-LI))<(Id-Sd)<(2×Fd),当(La-LI)×Lf>(2×LI-Lf)×La时,满足以下式:(2×Fd×La/(Lf+La))<(Id-Sd)<(2×Fd)。
根据这种结构,由于以满足简单的公式的方式设定形成于裂隙的裂隙状的开口部的宽度、形成于虹膜光圈的两个开口部的间隔以及拍摄光圈的开口部的尺寸,因此能够简单地完全抑制在晶状体后表面上产生光斑以及在角膜前表面上产生光斑。
在一些实施方式中,裂隙状的开口部能够配置于与眼底光学上大致共轭的位置,拍摄光圈的开口部能够配置于与虹膜光学上大致共轭的位置,当将眼底中的裂隙的开口部的图像的宽度表示为Fd、将虹膜中的虹膜光圈的两个开口部的图像的间隔表示为Id、将虹膜中的拍摄光圈的开口部的图像的尺寸表示为Sd、将被检眼的瞳孔中心表示为原点位置时,满足以下式:(Fd/2)<(Id-Sd)<(2×Fd)。
根据这种结构,在使用Navarro模型眼的参数对具有标准眼的构造的被检眼进行拍摄时,能够简单地完全抑制在晶状体后表面上产生光斑以及在角膜前表面上产生光斑。
一些实施方式所涉及的眼科装置(1)包括照明光学系统(20)以及拍摄光学系统(40)。照明光学系统具有裂隙(22)和虹膜光圈(21),裂隙(22)形成有裂隙状的开口部,虹膜光圈(21)配置于光源(10)和裂隙之间的与被检眼(E)的虹膜光学上大致共轭的位置,并在从光轴位置分离的位置处形成有两个开口部(21A、21B),照明光学系统使用来自光源的光来生成裂隙状的照明光,并将照明光引导至被检眼的眼底(Ef)。拍摄光学系统具有形成有开口部(孔部)的拍摄光圈(孔镜45),并将通过光瞳分割从眼底被引导而通过拍摄光圈的开口部的照明光的返回光引导至图像传感器(51)。以在被检眼的眼内照明光的光束区域与返回光的光束区域的重叠区域配置成比被检眼的角膜前表面靠向被检眼一侧的方式,设定裂隙状的开口部的宽度(Fd)、两个开口部的间隔(Id)以及拍摄光圈的开口部的尺寸(Sd)。
根据这种结构,由于以照明光的光束区域与其返回光的光束区域的重叠区域配置成比被检眼的角膜前表面靠向被检眼一侧的方式设定形成于裂隙的裂隙状的开口部的宽度、形成于虹膜光圈的两个开口部的间隔以及拍摄光圈的开口部的尺寸,因此能够完全抑制在角膜前表面上产生光斑。由此,能够以简单的结构来获取被检眼的高质量的图像。
在一些实施方式中,裂隙状的开口部能够配置于与眼底光学上大致共轭的位置,拍摄光圈的开口部能够配置于与虹膜光学上大致共轭的位置,当将眼底中的裂隙的开口部的图像的宽度表示为Fd、将虹膜中的虹膜光圈的两个开口部的图像的间隔表示为Id、将虹膜中的拍摄光圈的开口部的图像的尺寸表示为Sd、将拍摄光学系统的光轴方向上的被检眼的瞳孔中心与眼底的距离表示为Lf、将光轴方向上的角膜前表面与瞳孔中心的距离表示为La、将瞳孔中心表示为原点位置时,满足以下式:(2×Fd×La/(Lf+La))<(Id-Sd)<(2×Fd)。
根据这种结构,由于能够以满足简单的公式的方式设定形成于裂隙的裂隙状的开口部的宽度、形成于虹膜光圈的两个开口部的间隔以及拍摄光圈的开口部的尺寸,因此能够简单地完全抑制在角膜前表面上产生光斑。
在一些实施方式中,裂隙状的开口部能够配置于与眼底光学上大致共轭的位置,拍摄光圈的开口部能够配置于与虹膜光学上大致共轭的位置,当将眼底中的裂隙的开口部的图像的宽度表示为Fd、将虹膜中的虹膜光圈的两个开口部的图像的间隔表示为Id、将虹膜中的拍摄光圈的开口部的图像的尺寸表示为Sd、将被检眼的瞳孔中心表示为原点位置时,满足以下式:(18×Fd/59)<(Id-Sd)<(2×Fd)。
根据这种结构,在使用Navarro模型眼的参数对具有标准眼的构造的被检眼进行拍摄时,能够简单地完全抑制在角膜前表面上产生光斑。
在一些实施方式中,裂隙状的开口部的尺寸能够变更。
根据这种结构,可以提供如下的眼科装置:根据被检眼的眼球构造来变更形成于裂隙的裂隙状的开口部的尺寸,由此抑制在晶状体后表面或角膜前表面上产生光斑,能够获取被检眼的高质量的图像。
在一些实施方式中,所述两个开口部的间隔能够变更。
根据这种结构,可以提供如下的眼科装置:根据被检眼的眼球构造来变更形成于虹膜光圈的两个开口部的间隔,由此抑制在晶状体后表面或角膜前表面上产生光斑,从而能够获取被检眼的高质量的图像。
在一些实施方式中,形成于拍摄光圈的开口部的尺寸能够变更。
根据这种结构,可以提供如下的眼科装置:根据被检眼的眼球构造来变更形成于拍摄光圈的开口部的尺寸,由此抑制在晶状体后表面或角膜前表面上产生光斑,能够获取被检眼的高质量的图像。
在一些实施方式中,拍摄光圈为孔镜(45),孔镜(45)构成为将照明光学系统的光路与配置于通过拍摄光圈的开口部的光轴的方向上的拍摄光学系统的光路进行耦合,并且将在拍摄光圈的开口部的周边区域中反射的照明光引导至眼底。
根据这种结构,由于使用将照明光学系统的光路与拍摄光学系统的光路进行耦合的孔镜来实现拍摄光圈的功能,因此能够一边通过光瞳分割将照明光照射到眼底,一边简化光学系统的结构并获取被检眼的高质量的图像。
在一些实施方式中,图像传感器构成为以卷帘快门方式获取与照明光眼底中的照射位置对应的照明光的返回光的受光结果。
根据这种结构,可以提供如下的眼科装置:以卷帘快门方式获取照明光的返回光的受光结果,由此能够以简单的结构抑制产生光斑并获取被检眼的高画质的图像。
在一些实施方式中,图像传感器为CMOS图像传感器。
根据这种结构,能够以简单的结构且低成本抑制产生光斑并获取被检眼的高质量的图像。
如上所述的实施方式或其变形例仅是用于实施本发明的一例。要实施本发明的人在本发明的宗旨范围内能够实施任意的变形、省略、追加等。
在上述实施方式中,眼科装置例如可以具有眼轴长度测定功能、眼压测定功能、光学相干断层拍摄(OCT)功能、超声波检查功能等能够用于眼科领域的任意功能。此外,眼轴长度测定功能通过光学相干断层仪等来实现。另外,眼轴长度测定功能也可以通过将光投影至被检眼,一边调整光学系统相对于该被检眼的Z方向(前后方向)上的位置,一边检测来自眼底的返回光,由此测定该被检眼的眼轴长度。眼压测定功能通过眼压计等来实现。OCT功能通过光学相干断层仪等来实现。超声波检查功能通过超声波诊断装置等来实现。另外,还能够将本发明应用于具有两种以上的这种功能的装置(复合机)。
在一些实施方式中,提供一种用于使计算机执行所述眼科装置的控制方法的程序。可以将这种程序存储于由计算机可读取的非暂时性(non-transitory)的任意的记录介质中。记录介质可以是使用磁、光、光磁、半导体等的电子介质。典型地,记录介质为磁带、磁盘、光盘、光磁盘、快闪存储器、固态硬盘等。另外,还能够通过互联网或局域网(LAN)等网络来发送和接收该程序。
(附图标记说明)
1:眼科装置
10:光源
20:照明光学系统
21:虹膜光圈
22:裂隙
23、41、44、48:中继透镜
30:光扫描仪
35:投影光学系统
40:拍摄光学系统
42:黑点板
43:反射镜
45:孔镜
46:物镜
47:聚焦透镜
49:成像透镜
50:摄像装置
51:图像传感器
100:控制部
101:主控制部
102:存储部
200:数据处理部
E:被检眼
Ef:眼底。
Claims (15)
1.一种眼科装置,其特征在于,包括:
照明光学系统,具有裂隙和虹膜光圈,所述裂隙形成有裂隙状的开口部,所述虹膜光圈配置于光源和所述裂隙之间的与被检眼的虹膜光学上大致共轭的位置,并在从光轴位置分离的位置处形成有两个开口部,所述照明光学系统使用来自所述光源的光来生成裂隙状的照明光,并将所述照明光引导至所述被检眼的眼底;以及
拍摄光学系统,具有形成有开口部的拍摄光圈,并将通过光瞳分割从所述眼底被引导而通过所述拍摄光圈的开口部的所述照明光的返回光引导至图像传感器,
以在所述被检眼的眼内所述照明光的光束区域与所述返回光的光束区域的重叠区域配置成比所述被检眼的晶状体后表面靠向所述眼底一侧的方式,设定所述裂隙状的开口部的宽度、所述两个开口部的间隔以及所述拍摄光圈的开口部的尺寸。
2.根据权利要求1所述的眼科装置,其特征在于,
所述裂隙状的开口部能够配置于与所述眼底光学上大致共轭的位置,
所述拍摄光圈的开口部能够配置于与所述虹膜光学上大致共轭的位置,
当将所述眼底中的所述裂隙的所述开口部的图像的宽度表示为Fd、将所述虹膜中的所述虹膜光圈的所述两个开口部的图像的间隔表示为Id、将所述虹膜中的所述拍摄光圈的所述开口部的图像的尺寸表示为Sd、将所述拍摄光学系统的光轴方向上的所述被检眼的瞳孔中心与所述晶状体后表面的距离表示为LI、将所述光轴方向上的所述瞳孔中心与所述眼底的距离表示为Lf时,满足以下式:
(Id-Sd)>(2×Fd×LI/(Lf-LI))。
3.根据权利要求1所述的眼科装置,其特征在于,
所述裂隙状的开口部能够配置于与所述眼底光学上大致共轭的位置,
所述拍摄光圈的开口部能够配置于与所述虹膜光学上大致共轭的位置,
当将所述眼底中的所述裂隙的所述开口部的图像的宽度表示为Fd、将所述虹膜中的所述虹膜光圈的所述两个开口部的图像的间隔表示为Id、将所述虹膜中的所述拍摄光圈的所述开口部的图像的尺寸表示为Sd时,满足以下式:
(Id-Sd)>(Fd/2)。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的眼科装置,其特征在于,
所述眼科装置还以在所述眼内所述重叠区域配置成比所述被检眼的角膜前表面靠向所述被检眼一侧的方式,设定所述宽度、所述间隔以及所述尺寸。
5.根据权利要求1所述的眼科装置,其特征在于,
所述裂隙状的开口部能够配置于与所述眼底光学上大致共轭的位置,
所述拍摄光圈的开口部能够配置于与所述虹膜光学上大致共轭的位置,
当将所述眼底中的所述裂隙的所述开口部的图像的宽度表示为Fd、将所述虹膜中的所述虹膜光圈的所述两个开口部的图像的间隔表示为Id、将所述虹膜中的所述拍摄光圈的所述开口部的图像的尺寸表示为Sd、将所述拍摄光学系统的光轴方向上的所述被检眼的瞳孔中心与所述晶状体后表面的距离表示为LI、将所述光轴方向上的所述瞳孔中心与所述眼底的距离表示为Lf、将所述光轴方向上的所述被检眼的角膜前表面与所述瞳孔中心的距离表示为L a、将所述瞳孔中心表示为原点位置时,
当(La-LI)×Lf<(2×LI-Lf)×La时,满足以下式:
(2×Fd×LI/(Lf-LI))<(Id-Sd)<(2×Fd),
当(La-LI)×Lf>(2×LI-Lf)×La时,满足以下式:
(2×Fd×La/(Lf+La))<(Id-Sd)<(2×Fd)。
6.根据权利要求1所述的眼科装置,其特征在于,
所述裂隙状的开口部能够配置于与所述眼底光学上大致共轭的位置,
所述拍摄光圈的开口部能够配置于与所述虹膜光学上大致共轭的位置,
当将所述眼底中的所述裂隙的所述开口部的图像的宽度表示为Fd、将所述虹膜中的所述虹膜光圈的所述两个开口部的图像的间隔表示为Id、将所述虹膜中的所述拍摄光圈的所述开口部的图像的尺寸表示为Sd、将所述被检眼的瞳孔中心表示为原点位置时,满足以下式:
(Fd/2)<(Id-Sd)<(2×Fd)。
7.一种眼科装置,其特征在于,包括:
照明光学系统,具有裂隙和虹膜光圈,所述裂隙形成有裂隙状的开口部,所述虹膜光圈配置于光源和所述裂隙之间的与被检眼的虹膜光学上大致共轭的位置,并在从光轴位置分离的位置处形成有两个开口部,所述照明光学系统使用来自所述光源的光来生成裂隙状的照明光,并将所述照明光引导至所述被检眼的眼底;以及
拍摄光学系统,具有形成有开口部的拍摄光圈,并将通过光瞳分割从所述眼底被引导而通过所述拍摄光圈的开口部的所述照明光的返回光引导至图像传感器,
以在所述被检眼的眼内所述照明光的光束区域与所述返回光的光束区域的重叠区域配置成比所述被检眼的角膜前表面靠向所述被检眼一侧的方式,设定所述裂隙状的开口部的宽度、所述两个开口部的间隔以及所述拍摄光圈的开口部的尺寸。
8.根据权利要求7所述的眼科装置,其特征在于,
所述裂隙状的开口部能够配置于与所述眼底光学上大致共轭的位置,
所述拍摄光圈的开口部能够配置于与所述虹膜光学上大致共轭的位置,
当将所述眼底中的所述裂隙的所述开口部的图像的宽度表示为Fd、将所述虹膜中的所述虹膜光圈的所述两个开口部的图像的间隔表示为Id、将所述虹膜中的所述拍摄光圈的所述开口部的图像的尺寸表示为Sd、将所述拍摄光学系统的光轴方向上的所述被检眼的瞳孔中心与所述眼底的距离表示为Lf、将所述光轴方向上的所述角膜前表面与所述瞳孔中心的距离表示为La、将所述瞳孔中心表示为原点位置时,满足以下式:
(2×Fd×La/(Lf+La))<(Id-Sd)<(2×Fd)。
9.根据权利要求7所述的眼科装置,其特征在于,
所述裂隙状的开口部能够配置于与所述眼底光学上大致共轭的位置,
所述拍摄光圈的开口部能够配置于与所述虹膜光学上大致共轭的位置,
当将所述眼底中的所述裂隙的所述开口部的图像的宽度表示为Fd、将所述虹膜中的所述虹膜光圈的所述两个开口部的图像的间隔表示为Id、将所述虹膜中的所述拍摄光圈的所述开口部的图像的尺寸表示为Sd、将所述被检眼的瞳孔中心表示为原点位置时,满足以下式:
(18×Fd/59)<(Id-Sd)<(2×Fd)。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的眼科装置,其特征在于,
所述裂隙状的开口部的尺寸能够变更。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的眼科装置,其特征在于,
所述两个开口部的间隔能够变更。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的眼科装置,其特征在于,
形成于所述拍摄光圈的开口部的尺寸能够变更。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的眼科装置,其特征在于,
所述拍摄光圈为孔镜,所述孔镜构成为将所述照明光学系统的光路与配置于通过所述拍摄光圈的开口部的光轴的方向上的所述拍摄光学系统的光路进行耦合,并且将在所述拍摄光圈的开口部的周边区域中反射的所述照明光引导至所述眼底。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的眼科装置,其特征在于,
所述图像传感器构成为以卷帘快门方式获取与所述照明光在所述眼底中的照射位置对应的所述照明光的返回光的受光结果。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的眼科装置,其特征在于,
所述图像传感器为CMOS图像传感器。
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