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JP6912230B2 - 眼科装置 - Google Patents

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本発明は、被検眼を光学的に検査する眼科装置に関する。
被検眼を観察する眼科装置としては、被検眼にスリット光を照射し、当該スリット光が照射された被検眼を観察するスリットランプ顕微鏡が知られている。
近年のスリットランプ顕微鏡では、眼科医等の検者が双眼の接眼レンズを通して直接被検眼を観察することができるとともに、撮像素子により被検眼を撮像して液晶モニタ等の表示部に表示可能なものがある(例えば特許文献1参照)。さらに、スリットランプ顕微鏡にレーザ発振手段を搭載し、被検眼の患部にレーザ光を照射することで治療を行うレーザ治療装置も知られている(例えば特許文献2参照)。
特開2014−188339号公報 特開2005−46247号公報
このように、特許文献1に記載のスリットランプ顕微鏡や、特許文献2に記載のレーザ治療装置においては、コントロールレバーの操作により架台を前後左右上下に動かし、被検眼に対する位置合わせを行うとともに、合焦(アライメントともいう)を行っている。
ところで、被検眼に対する合焦は手動によるもので、例えば被検眼の要観察部位が複数ある場合や被検眼が動いた場合には、被検眼に対する位置合わせ及び合焦を改めて行う必要があるため、作業が煩雑となる。
また、被検眼にレーザ治療を行う際に合焦が正確に行われていないと、患部に効果的な治療を得られることができず、患者に必要以上の負担をかけるおそれがある。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、被検眼の被観察部位に対し自動的に且つ容易に合焦を行うことで検者の負担を軽減することができ、正確で効率的な被検眼の観察を行うことのできる眼科装置を提供することにある。
上記した目的を達成するために、本発明に係る眼科装置では、被検眼を双眼で観察可能な眼科装置であって、前記被検眼の被観察部位を撮像して右画像及び左画像を出力する双眼の撮像部と、前記撮像部を含む光学系全体もしくは一部を少なくとも作動距離方向に駆動させる駆動部と、前記撮像部より出力された右画像及び左画像に基づき、前記被観察部位に対して自動的に合焦するように前記駆動部を駆動する合焦制御部と、を備え
前記合焦制御部は、前記撮像部により撮像された右画像上及び左画像上における同一の特徴点の位置が合焦位置となるように前記駆動部を駆動させることで合焦を行う
また、本発明に係る眼科装置において、さらに、前記被観察部位に対してスリット光を照射するスリット光照射部を備え、前記合焦制御部は、前記撮像部により撮像された右画像上及び左画像上における前記スリット光を反射したスリット像を前記特徴点として合焦を行ってもよい。
又は、本発明に係る眼科装置において、さらに、前記被観察部位に対してレーザ光を照射可能なレーザ光照射部と、前記レーザ光が照射される位置を示すエーミング光を照射するエーミング光照射部と、を備え、前記合焦制御部は、前記撮像部により撮像された右画像上及び左画像上における前記エーミング光を前記特徴点として合焦を行ってもよい。
上記手段を用いる本発明によれば、被検眼の被観察部位に対し自動的に且つ容易に合焦を行うことで検者の負担を軽減することができ、正確で効率的な被検眼の観察を行うことができる。
本発明の一実施形態に係るスリットランプ顕微鏡の概略側面図である。 同じくスリットランプ顕微鏡の光学系を模式的に示す概略側面図である。 同じくスリットランプ顕微鏡の光学系を模式的に示す概略上面視図である。 作動距離に応じた被観察部位から撮像部までの光の軌跡例を示す説明図である。 右画像及び左画像のスリット像の例を示す説明図である。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
まず、図1には本発明の一実施形態に係るスリットランプ顕微鏡の概略側面図が示されている。同図に示すように、本実施形態に係るスリットランプ顕微鏡1は、テーブル2上に移動機構3を介して支持された基台4を有している。当該基台4は、操作ハンドル5の傾倒操作に応じて移動機構3により被検眼E0に対して左右方向(X方向)及び前後方向(Z方向)に変位可能である。なお、被検眼E0に対する前後方向を作動距離方向ともいう。また、基台4は、操作ハンドル5を軸回りに回転させることで、その回転量に応じて移動機構3により鉛直上下方向(Y方向)にも変位可能である。例えば、操作ハンドル5を時計回りに回転させると基台4が上昇し、反時計回りに回転させると基台4が下降する。
さらに、基台4上には合焦のため作動距離方向(Z方向)に駆動する駆動部6が設けられている。当該駆動部6には、操作ハンドル5の操作によらず、基台4の移動と独立して自動で駆動するよう、駆動力を発生させるアクチュエータ及び駆動力を伝達する伝達機構とを有している。アクチュエータは、例えばステッピングモータ(パルスモータ)により構成される。伝達機構は、例えば歯車の組み合わせやラック・アンド・ピニオンなどによって構成される。
駆動部6は前部にて、観察系7及び照明系8を各々支持しており、これら観察系7と照明系8とから光学系9が構成されている。詳しくは、駆動部6の前部には、観察系7を支持する第1の支持アーム10と、照明系8を支持する第2の支持アーム11が設けられている。これらの支持アーム10、11は、それぞれの前部にて同軸の回動軸Aを有し、それぞれ独立に左右方向(X方向)に回動可能である。
従って、観察系7は第1の支持アーム10を手動で回動可能であり、照明系8は第2の支持アーム11を手動で回動可能である。なお、上記移動機構3及び各支持アーム10、11は、いずれも電気的な機構によって駆動するものであってもよい。その場合、駆動部6と同様に移動機構3及び各支持アーム10、11を駆動するための駆動力を発生するアクチュエータと、この駆動力を伝達する伝達機構とが設けられる。
観察系7には、対物レンズ等の光学部品を収納した鏡筒本体12が含まれている。鏡筒本体12の後端には左右一対の接眼部13R、13Lが設けられており、検者は当該接眼部13R、13Lをのぞき込むことで観察系7を介して被検眼E0を肉眼で観察可能である。また、鏡筒本体12の側面には、観察倍率変倍用の回転軸が突設されており、この回転軸には回転により観察倍率を変更可能な操作ノブ14が装着されている。
また、鏡筒本体12に対峙した位置に被検者用の顎受部15a、及び額当て15bを有する顎受け台15が設けられており、被検者が顎受部15aに顎を乗せ、額当て15bに額を当てた場合の被検眼E0の位置を円印で示している。
照明系8は、被検眼E0に照明光を照射する。照明系8は、上述のように、回動軸Aを中心に左右方向に振ることで、被検眼E0に対する照明光の照射方向が変更される。照明系8は上下方向にも振れるように構成することで、照明光の仰角や俯角を変更可能としてもよい。
続いて、図2には、本実施形態に係るスリットランプ顕微鏡1の光学系9を模式的に示す概略側面図が示されており、図3には同じく光学系9の概略上面視図が示されており、以下これらの図に基づき、光学系9の構造について説明する。
図2に示すように、光学系9における観察系7の光軸O1の先に、被検者の被検眼E0が位置する。下方を向く照明系8の光軸O2は、鏡筒本体12と被検眼E0との間にて、側面視において光軸O1と交差するようにしてあり、その交点には、第1のミラー20が配設されている。
照明系8は、被検眼E0に、第1のミラー20を介して、光軸O2よりスリット光を照射するスリット光照射系21(スリット光照射部)と、第1のミラー20に対して斜め上方から背景照明光を照射する背景照明系22とを備えている。
スリット光照射系21は、光軸O2上に順次配置したハロゲンランプやLED等の光源30と、リレーレンズ31と、照明絞り32と、光源30からの光を集光する集光レンズ33と、この集光レンズ33を通過した光の一部のみを通過させるスリット34と、結像レンズ35とを備えている。
スリット34と被検眼E0の被観察面とは、結像レンズ35に対して共役の位置になるように配置されている。これにより、第1のミラー20を介して被検眼E0の例えば角膜に対し、スリット光(局所的な照明光)を照射することによって、被検眼E0の角膜表面像を観察可能としている。また被検眼E0に専用のコンタクトレンズを装着することで眼底を観察することも可能である。
観察系7は、主に被検眼E0を直接観察する双眼の直接観察部40と、被検眼E0の被観察部位に対し自動的に合焦を行う自動合焦部41とから構成されている。
詳しくは、図3に示すように、直接観察部40は、対物レンズ50の後方(検者側)において右側領域に右眼用光軸O1Rが形成され、左側領域に左眼用光軸O1Lが形成されている。そして、直接観察部40は、対物側から順に、対物レンズ50と、右眼用光軸O1R上と左眼用光軸O1L上とのそれぞれに、変倍光学系51R、51Lと、ビームスプリッタ52R、52L、と結像レンズ53R、53L、接眼レンズ54R、54Lとが配設されている。
結像レンズ53R、53Lと接眼レンズ54R、54Lの間には図示しないPD(瞳孔間距離)を調整したり、画像を反転するためのプリズムが配置されている。
変倍光学系51R、51Lは複数枚(本実施形態では左右それぞれ前後に2枚)の変倍レンズ51aR、51aL、51bR、51bLと、その間に設けられる絞り51cR、51cLから構成される。変倍光学系51R、51Lは、上記操作ノブ14の操作に応じて、肉眼による観察像や撮影画像の倍率を変更可能である。なお、操作ノブ14の操作量(回転角度)を検知するセンサ(例えばエンコーダ)を有し、当該操作ノブ14により設定された倍率を検知可能としてもよい。
ビームスプリッタ52R、52Lは光軸O1に沿って入射した光の一部を通し、結像レンズ53R、53Lを介して接眼レンズ54R、54Lに向かわせるとともに、一部の光を反射して自動合焦部41側に向かわせる。
検者は両眼E1R、E1Lにより接眼部13R、13Lをのぞき込むことで、結像レンズ53R、53Lにて観察面に結像した被検眼E0の像を接眼レンズ54R、54Lを介して観察可能である。
自動合焦部41は、対物側から順に、それぞれ左右一対からなる第2のミラー60R、60Lと、結像レンズ61R、61Lと、撮像部62R、62Lと、合焦制御部63から構成されている。第2のミラー60R、60Lはビームスプリッタ52R、52Lにより反射された光をさらに、それぞれの結像レンズ61R、61Lに向けて反射する。
撮像部62R、62Lは撮像素子を含んで構成されている。撮像素子は、光を検出して電気信号(画像信号)を出力する光電変換素子であり、例えばCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサや、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等である。撮像部62R、62Lは結像レンズ61R、61Lにより結像された光を受光すると、右側の撮像素子には被検眼E0を右側より見た右画像が結像され、左側の撮像素子には被検眼E0を左側より見た左画像が結像される。そして、撮像部62R、62Lは左右の画像が結像されると、合焦制御部63に向け右画像及び左画像の情報を出力する。
合焦制御部63は、上述の駆動部6及び表示部64と電気的に接続されている。合焦制御部63は入力された画像データに基づき、被検眼E0の被観察部位に自動的に焦点が合う(合焦する)ように駆動部6を制御する。詳しくは、右画像上及び左画像上において同一の特徴点の位置が合焦位置となるように、駆動部6により光学系9を作動距離方向に移動させる。なお、合焦制御部63は、合焦を常に自動的に行ってもよいし、例えば操作ハンドル5等に設けられたスイッチが操作されたときに合焦を行うものとしてもよい。また、特徴点を手動で指定可能としてもよい。
また、合焦制御部63は、表示部64に例えば、撮像部62R、62Lからの右画像及び左画像に基づく被検眼E0の状態を表示させる。なお、表示部64は、当該スリットランプ顕微鏡1が備えていてもよいし、当該スリットランプ顕微鏡1と接続された図示しない外部装置が備える表示部であってもよい。外部装置は、例えばパーソナルコンピュータや検者の顔部に装着可能なヘッドマウントディスプレイであり、スリットランプ顕微鏡1と有線又は無線により通信可能に接続可能なものが好ましい。
ここで図4、図5を参照すると、図4には作動距離に応じた被観察部位から撮像部までの光の軌跡例を示す説明図が、図5には右画像及び左画像のスリット像の例を示す説明図が、それぞれ示されており、以下これらの図に基づき合焦制御について説明する。なお、図4では、説明を簡略化するため上記図2、3で示したビームスプリッタ52R、52L、結像レンズ53R、53L、接眼レンズ54R、54L、第2のミラー60R、60Lを省略している。また、図4、5では、被検眼E0の被観察部位に投影されたスリット光の反射像(以下、スリット像という)を、合焦のための特徴点として説明する。
図4に示すように、被観察部位と対物レンズ50との距離が作動距離(物体面に焦点を合わせた時の対物レンズの先端から物体面までの距離)となる距離D1である場合には、図5に示すように右画像上及び左画像上のスリット像S1R、S1Lはそれぞれ画像の幅方向(水平方向)の中央位置で合致することとなる。
一方、被観察部位と対物レンズ50との距離が作動距離よりも短い距離D2にある場合には、右画像上のスリット像S2Rは幅方向右寄りとなり、左画像上のスリット像S2Lは幅方向左寄りとなる。このような場合、合焦制御部63は、両画像上のスリット像S2R、S2Lを中央位置に向けて移動させるよう駆動部6を制御する。つまり、駆動部6により光学系9を被観察部位から遠ざけるよう後方向に移動させることで、両画像のスリット像S2R、S2Lは中央に寄っていき、それぞれのスリット像S2R、S2Lが中央位置で合致したときに合焦制御部63は駆動部6を停止させて、合焦制御を終了する。
また、被観察部位と対物レンズ50との距離が作動距離よりも長い距離D3にある場合には、右画像上のスリット像S3Rは幅方向左寄りとなり、左画像上のスリット像S3Lは幅方向右寄りとなる。このような場合、合焦制御部63は、両画像上のスリット像S3R、S3Lを中央位置に向けて移動させるよう駆動部6を制御する。つまり、駆動部6により光学系9を被観察部位に近づけるよう前方向に移動させることで、両画像のスリット像S3R、S3Lは中央に寄っていき、それぞれのスリット像S3R、S3Lが中央位置で略合致したときに合焦制御部63は駆動部6を停止させて、合焦制御を終了する。略合致とは観察するうえで必要充分な合焦状態が得られる範囲であり、観察倍率や焦点深度、観察対象などにより設定される。これは自動的に設定されても良いし、検者が任意に設定しても良い。
なお、画像上のスリット像の移動量は観察倍率によって変化するため、例えば合焦制御部63は、操作ノブ14の操作量(回転角度)に基づいて、変倍光学系51R、51Lの設定(倍率)を検知し、この検知された倍率に応じて駆動部6を制御する。
このように、合焦制御部63は、撮像部62R、62Lにより撮像された右画像及び左画像の特徴点の位置から、被観察部位と撮像部62R、62Lとの距離を認識し、この特徴点の位置が合焦位置となるように駆動部6を駆動することで、合焦を行っている。
つまり、本実施形態におけるスリットランプ顕微鏡1によれば、特に合焦のために別の装置を追加する等せずに、被検眼を観察するために撮像した右画像及び左画像に基づいて容易に合焦を行うことができる。そして、合焦制御部63が当該右画像及び左画像に基づいて自動的に合焦を行うことから、眼科医等の検者による手動の合焦作業を必要とせず、検者の作業負担を軽減させることができる。また、これにより人為的ミスを軽減し、正確で効率的な被検眼の観察を行うこともできることとなる。
特に、スリットランプ顕微鏡1では、被検眼の被観察部位に投影されるスリット像が明確な特徴点となるため、より容易に合焦を行うことができる。
以上で本発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。
上記実施形態における駆動部6は、移動機構3による基台4の移動とは別に、作動距離方向(Z方向に)に光学系9を移動させて合焦を行う構成であるが、駆動部の構成はこれに限られるものではない。例えば駆動部は、上記実施形態の移動機構部を兼ねて、基台を手動により移動させるとともに、合焦のための自動的な移動も可能とした構成としてもよい。
また、上記実施系形態では、観察系7において直接観察部40を有しているが、接眼部13R、13L等を有さず表示部のみで観察可能な眼科装置にも本発明を適用可能である。
また、上記実施形態では、スリット像を基に合焦を行っているが、合焦のための基準は右画像及び左画像における同一の特徴点であればよく、スリット像に限られるものではない。例えば、被観察部位にある病変部位、虹彩の模様、瞳孔、眼底の血管等、基準となる特徴的な形(パターン)を有している部分を特徴点として合焦してもよい。さらに、表示した画像上からマウスなどを用いて特徴点を指定できるようにしても良い。
また、上記実施形態では、右画像及び左画像の幅方向中央位置を合焦位置として特徴点であるスリット像を合致させて合焦を行っているが、合焦位置は右画像及び左画像の幅方向中央位置に限られない。
ここでは光学系全体を移動する合焦方法について説明したが、光学系の一部のみ、例えば対物レンズ50のみを移動する構成でも良い。手動(レバー操作)による前後動では前述のとおり光学系全体を移動し、微小な合焦のみ駆動部により対物レンズを移動するようにしても良い。
また、上記実施形態では本発明をスリットランプ顕微鏡に適用したものであるが、本発明は他の眼科装置に適用してもよい。
例えば、本発明を、被検眼に対してレーザ光を照射して治療を行うレーザ治療装置に適用してもよい。具体的には、上記実施形態のスリットランプ顕微鏡に、レーザ光照射部と、レーザ光が照射される位置を示すエーミング光を照射するエーミング光照射部と、を追加した構成とする。そして、合焦制御部は、左右の撮像部にて撮像される右画像上及び左画像上のエーミング光を特徴点として合焦を行うことで、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
特に、このようなレーザ治療装置の場合、エーミング光を基に合焦を行うことで、レーザ治療の対象である患部へ、適切な範囲に適切なエネルギー密度でレーザ光を照射することができ、より適切なレーザ治療を行うことができる。また、その他双眼で観察する手術用の顕微鏡や眼科機器に拘わらず実体顕微鏡などにも適用してもよい。
1 スリットランプ顕微鏡(眼科装置)
3 移動機構部
4 基台
5 操作ハンドル
6 駆動部
7 観察系
8 照明系
9 光学系
13R、13L 接眼部
20 第1のミラー
21 スリット光照射系(スリット光照射部)
40 直接観察部
41 自動合焦部
50R、50L 対物レンズ
51R、51L 変倍光学系
52R、52L ビームスプリッタ
53R、53L 結像レンズ
54R、54L 接眼レンズ
60R、60L 第2のミラー
61R、61L 結像レンズ
62R、62L 撮像部
63 合焦制御部
64 表示部
E0 被検眼
E1R 検者の右眼
E1L 検者の左眼

Claims (3)

  1. 被検眼を双眼で観察可能な眼科装置であって、
    前記被検眼の被観察部位を撮像して右画像及び左画像を出力する双眼の撮像部と、
    前記撮像部を含む光学系全体もしくは一部を少なくとも作動距離方向に駆動させる駆動部と、
    前記撮像部より出力された右画像及び左画像に基づき、前記被観察部位に対して自動的に合焦するように前記駆動部を駆動する合焦制御部と、
    を備え
    前記合焦制御部は、前記撮像部により撮像された右画像上及び左画像上における同一の特徴点の位置が合焦位置となるように前記駆動部を駆動させることで合焦を行う、
    る眼科装置。
  2. さらに、前記被観察部位に対してスリット光を照射するスリット光照射部を備え、
    前記合焦制御部は、前記撮像部により撮像された右画像上及び左画像上における前記スリット光を反射したスリット像を前記特徴点として合焦を行う
    請求項記載の眼科装置。
  3. さらに、前記被観察部位に対してレーザ光を照射可能なレーザ光照射部と、
    前記レーザ光が照射される位置を示すエーミング光を照射するエーミング光照射部と、を備え、
    前記合焦制御部は、前記撮像部により撮像された右画像上及び左画像上における前記エーミング光を前記特徴点として合焦を行う
    請求項記載の眼科装置。
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