JPH0838431A - 眼底照明用装置 - Google Patents
眼底照明用装置Info
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- JPH0838431A JPH0838431A JP7170033A JP17003395A JPH0838431A JP H0838431 A JPH0838431 A JP H0838431A JP 7170033 A JP7170033 A JP 7170033A JP 17003395 A JP17003395 A JP 17003395A JP H0838431 A JPH0838431 A JP H0838431A
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Abstract
底へ供給され、高品質の眼底画像の得られる眼科用装置
を提供する。 【構成】 照明経路、観察経路、および光学経路と称す
る3つの別個の放射経路を有する。これらの経路は結合
手段により接眼レンズ手段へ入力結合される。照明経路
と光ビーム経路は接眼レンズ手段の光学軸に対し斜めに
配向される。
Description
る。
まり眼底へ光ビームを照射するためのシステムは、
(a)レーザビーム凝固装置と(b)光学コヒーレンス
トモグラフィ(“OCT”)装置を有しており、(a)
のレーザビーム凝固装置においては、熱凝固を生じさせ
るのに十分に高い温度まで組織温度を高める目的で、目
の後眼房における組織上にレーザビームがフォーカシン
グされ、さらに(b)の光学コヒーレンストモグラフィ
(“OCT”)装置においては、たとえば超発光ダイオ
ード(superluminescent diode, "SLD" )から得られる
低コヒーレンスの光ビームが眼底へフォーカシングさ
れ、ショートコヒーレンス干渉計を用いることで眼底の
断面画像が得られる。アメリカ合衆国特許第50679
51号にはレーザビーム凝固装置の実例が開示されてお
り、D.Huangほかの著による論文 "OpticalCoherence To
mography", Science, 254, Nov.22, 1991,pp.1178-1181
には、OCT装置の実例が開示されている。
と接眼レンズから成る光学的な装備を利用している。動
作中、接眼レンズにより目のレンズと共働してスリット
ランプの焦点面上に空気中の眼底画像が形成されると、
照明があてられる。空気中の眼底画像はスリットランプ
の光学系の観察経路を通して観察される。さらに光ビー
ムは、ビームスプリッタによりスリットランプの観察経
路へ結合される。この装置の場合、接眼レンズは通常、
手によって患者の目の近くに保持されているか、あるい
は角膜とじかに接している。
スリットランプと接眼レンズ光学系の光学的機構の場
合、照明ビームおよび角膜や接眼レンズからの光ビーム
の反射は眼底からの反射の強度よりも大きい。たとえ
ば、眼底の反射率は約10-4%であるのに対し、角膜の
反射率および典型的な接眼レンズ(たとえば Volk of 7
893 Enterprise Drive, Mentor, Ohio 44060 により製
造された Volk double aspheric bio lens)の反射率
は、両方とも4%のオーダにあり、この値は眼底の反射
率よりも著しく大きい。したがって眼底画像の品質は、
接眼レンズと角膜からの反射により生じるアーチファク
トによって劣化する。このようなアーチファクトを取り
除くためには、角膜及び接眼レンズからの反射が観察経
路中に入り込まないようにする必要がある。接眼レンズ
からの反射が観察経路中に入り込まないようにするため
の現在の試みでは、照明ビームと光ビームに対して接眼
レンズを傾斜させる必要がある。しかしながら、接眼レ
ンズを傾斜させるのは満足のいくものではない。それと
いうのは、これにより非点収差と口径食が生じてしまう
からである。さらに、角膜からの反射が観察経路中に入
り込まないようにする試みによれば、コンタクト接眼レ
ンズを使用する必要がある。しかしながら、コンタクト
接眼レンズを使用するのは満足のいくものではない。そ
れというのは、手で保持する接眼レンズを用いた場合、
角膜と接眼レンズの両方からの反射を除去するのは難し
いからである。
分離することにより上述の問題点を解決するための試み
が行われており、これはa)リング照明(これはたとえ
ば照明ビームの中心を動かすために照明経路中にストッ
プ(絞り)を配置することにより得られる)と、b)眼
底観察用のセンタリングされた小さいアパーチャとを用
いることにより行われ、これにより角膜と接眼レンズか
らの反射が幾何学的に分離される。しかし、リング照明
を用いても十分ではない。それというのは、光ビーム直
径が中心からはずれて目の中に結合し得る程度に十分に
小さい場合を除いて、角膜および接眼レンズからの光ビ
ームの反射は回避できないからである。
題は、a)簡単な構造であり、b)光ビームが口径食な
く眼底へ供給され、c)高品質の眼底画像の得られる眼
科用装置を提供することにある。
ばこの課題は、照明経路、観察経路、および光学経路と
称する3つの別個の放射経路を有しており、これらの経
路は結合手段により1つの接眼レンズ手段へ入力結合さ
れ、照明経路と光ビーム経路は接眼レンズ手段の光学軸
に対し斜めに配向されていることにより解決される。
術における上述の問題点が克服され、a)簡単な構造を
有し、b)口径食なく眼底へ光ビームが供給され、c)
高品質の眼底画像の得られる眼科用装置が提供される。
たとえば本発明の実施形態は、3つの別個の放射経路−
傾斜された照明経路、偏心された観察経路、ならびに光
ビーム経路−を有する光学系である。これらの経路はビ
ームスプリッタにより1つの接眼レンズへ入力結合され
る。本発明によれば、照明経路と光ビーム経路は接眼レ
ンズの光学軸に対し斜めに配向されている。その結果、
a)接眼レンズからの反射は観察経路へ入らない;b)
角膜からの照明の鏡面反射は観察経路へ入らない;さら
にc)角膜支質からの照明の散乱は観察経路へ入らな
い。
と観察アパーチャは角膜において分離されており、並ん
で配置されている。その結果、口径食なく観察アパーチ
ャと照明アパーチャの両方を受け入れるのに4mmほど
の小さい瞳孔で十分になる。このことは、通常は同じ効
果を得るのに6mmの直径の瞳孔が必要であるような眼
底カメラと対比することができる。これにより眼底画像
生成は眼の瞳孔を広げる必要なく行える。
チャは観察経路の光学軸に対し偏心されており、有利な
実施形態の場合、観察経路中の画像は、簡単な2つのレ
ンズ系により中継され、これらのレンズは絞りアパーチ
ャに関してほぼ対称に偏心されている。このことにより
有利には良好な眼底画像が得られる。それというのは、
たとえば歪みやラテラルカラー(lateral color)のよ
うな特定の光学収差が除去され、さらにコマが最小化さ
れるからである。
孔を広げることなく行われる目の検査のために、近赤外
放射フィルタ(720mm〜1100mm)を照明用の
タングステンランプならびに観察用のCCDカメラと共
働させながら利用できる。この結果、眼底画像をビデオ
モニタにおいて見ることができ、しかも患者は長い検査
期間の間にわたり、従来技術による装置で利用されるこ
との多い明るい照明により苦痛を受けることなく済ます
ことができる。
れている眼底画像生成用眼科用装置600を上から見た
図が示されており、ここには照明経路500と観察経路
300だけが示されている。図1に示されているよう
に、照明経路500には光源1たとえば白熱光源と、こ
の光源1からの放射出力を集光するためのレンズ2たと
えば大きい開口数のコンデンサレンズと、絞りアパーチ
ャ3たとえばレンズ5の後方焦点面に配置された可動ス
ロットとが含まれている。レンズ5とレンズ6は、中間
画像面10に絞りアパーチャの像を生成する。中間画像
面10はレンズ6の後方焦点面に配置されており、レン
ズ5と6との間の放射は平行ビームの形状である。
は白熱光源であり、照明経路500にはさらに、(a)
近赤外透過フィルタ7と(b)ガラスプリズム4,8と
が含まれている。この場合、近赤外透過フィルタ7はた
とえば、Schott RG9, 720 nmto 1100 nm の透過フィル
タであって、このフィルタは、患者に対する安全性およ
び快適性のために、白熱光源1により放射される可視の
遠赤外光を阻止する。ガラスプリズム4および8は、照
明経路500をコンパクトな光学パッケージに組み込む
ためにこの経路中に配置されている。さらに、この有利
な実施形態の場合、ビームスプリッタ9は(以下で詳細
に述べるように)マイナスのフィルタコーティングを有
しており、これにより近赤外光を透過させ、診断または
手術に用いられる波長を反射させる。
1は移動可能に取り付けられており、アイ・レンズ12
と共働して中間画像面10を眼底1000上にフォーカ
シングする。人間の目の屈折誤差は±20ジオプターま
での範囲内で変化する。図1に示されているように、接
眼レンズ11は光学軸に沿った軸線運動のために当業者
によく知られた手段により移動可能に取り付けられてお
り、これにより患者の目の屈折力が補償されて、眼底画
像が中間画像面10に常に位置するようになる。本発明
によれば、絞りアパーチャ3と中間画像面10とは共役
であり、中間画像面10と眼底1000とは共役であ
る。その結果、絞りアパーチャ3は眼底1000と共役
である。したがって眼底1000上の照明位置ならびに
照明領域は、絞りアパーチャ3の位置とサイズを調節す
ることで変化させることができる。さらに本発明によれ
ば、照明経路500からの放射は大きな角度(傾斜)で
接眼レンズ11に入射しており、その結果、そこからの
反射は観察経路300から効果的に除かれる。しかし図
1に示されているように、患者の目は接眼レンズ11に
対し偏心されており、これにより照明経路500からの
放射が角膜上に投射するようになる。
0はレンズ13と15から成る光学的画像中継システム
である。アイ・レンズ12と接眼レンズ11により、中
間画像面10に眼底1000の空中の画像が形成され
る。次に、中間画像面10における眼底の空中画像は、
レンズ13と15により面160へ中継される。最後
に、面160に形成された画像は、面160にCCDカ
メラ470を配置することにより観察できる。
レンズ15との間には観察経路の絞りアパーチャ14が
配置されており、レンズ13,15は絞りアパーチャ1
4に関して対称に偏心されている。有利には、この配置
構成により歪みおよびラテラルカラーが除去され、コマ
が最小化される。本発明の有利な実施形態によれば、歪
みおよびラテラルカラーが除去されコマが最小化される
よう実質的に完全な光学的対称性を得る目的で、レンズ
13と15の焦点距離が実質的に等しくされ、したがっ
てこれらのレンズは1対1中継システムを成す。
されており、ここには観察経路300と光ビーム経路4
00だけが示されている。図2に示されているように、
光ビーム経路400は光ビーム源18、コリメーティン
グ・レンズ17、互いに直交するように配置され電気モ
ータにより駆動されるスキャニング・ミラー16,17
ならびにスキャナ・レンズ14により構成されており、
これらのミラー16,17は1対のモータ(図示せず)
に配置されている。スキャナ・レンズ14は光ビーム源
18を中間画像面10上に映し、この面は先に述べたと
おり眼底1000に対し共役である。スキャニング・ミ
ラー16および17は、光ビーム経路400からの出力
を眼底1000上のどこかへ位置させるために用いられ
る。
キャナ・レンズ14の後方焦点面に配置されており、ア
イ・レンズ12の瞳孔に像を生成する。光ビームがスキ
ャンされたときに口径食が生じるのを防止する目的で、
絞りアパーチャ19は目の瞳孔と共役であるべきであ
り、これにより光ビームがスキャンされても光ビームは
瞳孔から出ていかないようになる。たとえば図8を参照
すると、この図には絞りアパーチャ19が目の瞳孔と共
役でないときには光ビーム350のスキャン中に口径食
が生じない様子が示されており、図9を参照すると、こ
の図には絞りアパーチャ19が目の瞳孔と共役でないと
きには光ビーム350のスキャン中に口径食が生じる様
子が示されている。光ビーム経路の絞りアパーチャ19
はスキャニング・ミラー16と17の間に配置されてい
るので、両方のミラーを同じ位置に映せないことから問
題が生じる。しかし、スキャナ・レンズ14と接眼レン
ズ11における各焦点距離の所定の比のときに口径食を
引き起こすことなくスキャニング・ミラー16および1
7を分離できる最大距離を決定することができる。たと
えば、目の瞳孔を4mm、スキャン角度を30゜すなわ
ち±15゜、さらにビームサイズを2mmとする。この
事例の場合、レンズなしでは、口径食の生じない条件
は、ビームのスキャニングポイントが瞳孔から3.7m
mより離れていないことである。しかしながら、たとえ
ば焦点距離60のスキャナ・レンズ14と、たとえば焦
点距離12.82の接眼レンズ11を用いることによ
り、口径食を引き起こすことなく81mmよりも大きく
スキャニング・ミラー16と17を離すことができるよ
うな焦点距離の比によって与えられる倍率が得られる。
したがって本発明によれば、スキャナ・レンズ14と接
眼レンズ11の焦点距離の比によって十分な倍率が得ら
れれば、眼底をスキャンしている間、光ビーム経路は口
径食が生じることなく保持される。光ビームは常に空中
の中間画像面10上に像を生成するので、光ビーム経路
400、観察経路300、ならびに照明経路500は焦
点面が同一であるといえる。つまりこれら3つの光学的
ビーム経路は常にいっしょに焦点が合う。
間画像面10から眼底1000へ進む方向と、眼底10
00から反射した放射が中間画像面10を経由して観察
経路300へ進む方向とが示されている。図3に示され
ているように、光束5001,5002,は5003は照
明経路500からの放射を表し、アパーチャ121はア
イ・レンズ12の角膜420上における観察経路300
のアパーチャを表している。さらに、光束3001は観
察経路300へ送られる放射を表し、アパーチャ122
はアイ・レンズ12の角膜420上の観察経路300の
アパーチャを表している。図3に示されているように、
照明経路500からの光束5001,5002,5003
は、接眼レンズ11によりアイ・レンズ12上へ中心を
はずれてフォーカシングされていることに注意された
い。この場合、照明経路500と観察経路300は前眼
房において分離され、光は照明経路500から観察経路
300へはほとんど後方散乱しない。
態が形成される。すなわちこの場合、照明アパーチャ1
21と観察アパーチャ122は形態的に眼の瞳孔中で分離
され(その結果、角膜の支質による照明経路500から
の放射の散乱が観察経路300中で観察されることはな
い)、さらにb)照明アパーチャ121と観察アパーチ
ャ122は分離され、4mmほどの小さい瞳孔が口径食
なく両方のアパーチャを含むのに十分なように並んで配
置される。このような有利な効果は、次の2つの考察の
バランスをとることにより達成される。本発明の実施形
態を製造する際に利用される第1の考察は、斜めに配向
することであり、つまり照明経路500を接眼レンズ1
1に対し傾けることであって、これにより鏡面反射が観
察経路300へ入らないようになる。上述のようにこの
要求により、患者の目は接眼レンズ11に対し偏心され
る。本発明の実施形態を製造する際に利用される第2の
考察は、照明アパーチャ121に対し観察アパーチャ1
22をできるかぎり接近させて配置することであり、そ
の結果、両方のアパーチャを受け入れるのに最小の瞳孔
直径しか必要なくなる。この第2の考察により、接眼レ
ンズ11および13の光学軸に対し観察絞りアパーチャ
122を偏心させる必要のある設計が生じる。絞りアパ
ーチャ14は観察アパーチャ122に対し共役であるの
で、観察アパーチャ122の偏心は、レンズ11の光学
軸に対し絞りアパーチャ14を偏心させることで達成さ
れる。その結果、設計上のトレードオフが生じ、これは
照明回路500を傾斜させることでいっそう良好な反射
防止を達成する場合、絞りアパーチャ14の偏心の大き
さを制限したいならば、照明アパーチャ121と観察ア
パーチャ122の両方を受け入れるために必要とされる
最小の瞳孔直径が増大する。さらに留意されたいのは、
絞りアパーチャ14の偏心を制限するのが望ましい点で
あって、それというのは偏心が大きくなるにつれて接眼
レンズ13および14のための直径も大きくする必要が
あり、よってコストが大きくなるからである。光学軸に
対し絞りアパーチャ14をセンタリングしてしまうと、
眼底1000上の照明と観察の視野のオーバラップが不
完全になってしまう。この結果、画像強度が低減してし
まうことになる。不完全なオーバラップは、上述の理由
のため接眼レンズ11に対し眼が偏心されていることか
ら生じる。さらに、絞りアパーチャ14のこのようなセ
ンタリングにより、照明アパーチャ121と観察アパー
チャ122の両方を受け入れるのに必要な瞳孔の直径の
サイズが増加してしまう。
中継光学系が示されている。この中継光学系は、レンズ
13と15とにより構成されている。図4に示されてい
るように、レンズ13と15は偏心された絞りアパーチ
ャ14に関して対称に偏心されており、その結果、歪み
ならびにラレラルカラーが完全に除去され、コマが十分
に低減される。本発明によれば、図3で示したように絞
りアパーチャ14は観察アパーチャ122に対し共役で
ある。上述のように観察アパーチャ122は偏心されお
り、したがって照明アパーチャ121と観察アパーチャ
122を互いに接近して配置することができる。図3に
示されているように絞りアパーチャ14は上に動かさ
れ、観察アパーチャ122は下に動かされ、またはこの
逆である。したがって絞りアパーチャ14は、接眼レン
ズ11の光学軸に対し観察アパーチャ122を偏心させ
る目的で、観察経路300の光学軸に対し偏心されてい
る。このコンフィグレーションは双眼観察装置のために
きわめて有用になり得る。それというのは、このような
観察装置の場合、両方のアパーチャを偏心させなければ
ならないからである。
て利用するための双眼観察経路700の実施形態が示さ
れている。図5に示されているように、対称物体20は
対物レンズ21の焦点面に配置されており、観察経路3
10と320のための絞りアパーチャ22aと22bは
それぞれ、対物レンズ21とレンズ23a,23bとの
間に対称に配置されている。本発明の有利な実施形態に
よれば、レンズ23aと23bはレンズ21の半分に等
しく、レンズ21と同じレンズを半分にカットすること
により形成される。レンズ23aはレンズ21の下半分
に対応し、レンズ23bはレンズ21の上半分に対応す
る。この場合、図5に示されているように、対称物体2
0は画像面24aと24bに中継されている。レンズ2
3aと23bを対物レンズ21に対し対称に僅かに傾斜
させることにより、立体的な観察を行うことができる。
この場合、画像面24aと24bを双眼レンズ(図示せ
ず)またはCCDカメラを通して観察できる。
て利用するためのビームスプリッタ9のコーディングの
実施形態が示されており、この場合、光ビームは850
nm付近の中心波長と、約40nよりも小さいスペクト
ル幅を有している。曲線30により、3000゜Kにお
けるタングステン電球からの出射が表されている。RG
9フィルタ曲線31は約720nmから約1100nm
で放射している。眼の応答を示す曲線34は、RG9フ
ィルタにより送出される放射は眼にはほとんど見えず、
可視のいかなる光も眼に対し深く赤みがかった色を有し
ていることを示している。コーディング32は850n
mでセンタリングされた波長を有する光ビームのために
設計されているので、ビームスプリッタ9は820nm
〜870nmの照明を送出しない。曲線33により与え
られる応答を有するCCDカメラを用いることにより観
察が行われる。結果として生じる応答曲線は横線の付さ
れた領域35として示されている。
的な実施形態の側面図が示されている。図7における光
学的機構の場合、傾斜と偏心は、図1に示されている実
施形態の場合のように水平な面で行われるのではなく、
垂直な面(および視野と照明が傾斜−偏心面に制限され
ている)において行われる。CCDチップは典型的に
は、垂直方向よりも水平方向に大きいフォーマットを有
しており、通常は4:3の比であるので、垂直方向にお
いて制限された視野を有し水平方向におけるすべてのC
CD画素を用いるようなフォーマットを有している。
てきたことは図面と説明の目的でなされたにすぎないこ
とを理解することができる。したがって本発明を、開示
した精密な形態にのみ限定しようとするものではない。
たとえば、本発明の枠内にあるとみなされる上述の説明
の観点から種々の変形実施例が可能である。したがって
請求の範囲は、本発明の実際の枠内にあてはまるそのよ
うな変形すべてに及ぶものである。
ビームが口径食なく眼底へ供給され、高品質の眼底画像
の得られる眼科用装置が実現される。
の眼科用装置を上から見た図であり、ここには照明経路
と観察経路だけが示されている。
は観察経路と光ビーム経路だけが示されている。
進む方向と、眼底から反射した放射が中間画像面を経由
して観察経路へ進む方向を示す図である。
継光学系を示す図である。
路を示す図である。
ビームスプリッタのコーティングの実施形態を示す図で
あり、この場合、光ビームは850nm付近の中心波長
を有しスペクトル幅は約40nmよりも小さい。
側面図である。
共役であるときの光ビームのスキャン中の口径食のない
様子を示す図である。
共役でないときの光ビームのスキャン中の口径食を示す
図である。
Claims (17)
- 【請求項1】 眼底照明用装置において、 照明経路、観察経路、および光学経路と称する3つの別
個の放射経路を有しており、これらの経路は結合手段に
より1つの接眼レンズ手段へ入力結合され、 照明経路と光ビーム経路は接眼レンズ手段の光学軸に対
し斜めに配向されていることを特徴とする、眼底照明用
装置。 - 【請求項2】 前記照明経路は、照明アパーチャが眼の
角膜上に形成され該角膜は前記接眼レンズ手段の光学軸
に対し偏心されるように、斜めに配向されている、請求
項1記載の装置。 - 【請求項3】 前記観察経路は絞りアパーチャを有して
おり、該絞りアパーチャは、観察アパーチャが角膜上に
形成されるように配置されている、請求項2記載の装
置。 - 【請求項4】 前記絞りアパーチャは、観察アパーチャ
が接眼レンズ手段の光学軸に対し偏心されるように該接
眼レンズ手段の光学軸に対し偏心されている、請求項3
記載の装置。 - 【請求項5】 前記観察経路は中継光学系を有してお
り、該光学系は、前記絞りアパーチャに対し実質的に対
称に偏心された一対のレンズ手段から成る、請求項4記
載の装置。 - 【請求項6】 前記照明経路は、照明経路絞りアパーチ
ャの中間画像面を形成するための中継光学系を有してお
り、該中間画像面は眼底に対し共役である、請求項4記
載の装置。 - 【請求項7】 前記照明経路絞りアパーチャは可動であ
り、照明経路から眼底へ送出される照明放射のサイズと
領域を変化させるためにサイズが可変である、請求項6
記載の装置。 - 【請求項8】 前記照明経路は光源とフィルタ手段を有
しており、該フィルタ手段は、前記光源により発せられ
た放射のスペクトルの所定の部分を送出する、請求項7
記載の装置。 - 【請求項9】 前記光源は白熱光源であり、前記フィル
タ手段は近赤外で放射を送出するフィルタである、請求
項8記載の装置。 - 【請求項10】 前記光ビーム経路は光ビーム源と、該
光ビーム源からの放射をスキャニングする手段と、スキ
ャナレンズ手段とを有しており、該スキャナレンズ手段
は、スキャンされたビームからの放射を動かして結合手
段上へ投射させ、これにより光ビームのソース画像を中
間画像面上に形成させる、請求項6記載の装置。 - 【請求項11】 光ビーム経路の絞りアパーチャは、前
記スキャナレンズ手段の後方焦点面上に位置している、
請求項10記載の装置。 - 【請求項12】 前記スキャナ手段は、互いに直交する
ように配置された一対のスキャニングミラーを有してお
り、前記光ビーム経路絞りアパーチャは各スキャニング
ミラーの間に配置されている、請求項11記載の装置。 - 【請求項13】 前記のスキャナレンズ手段と接眼レン
ズの焦点距離の比は4よりも大きい、請求項12記載の
装置。 - 【請求項14】 前記結合手段はビームスプリッタを有
する、請求項1記載の装置。 - 【請求項15】 前記観察経路中にCCDカメラが配置
されている、請求項6記載の装置。 - 【請求項16】 CCDチップは垂直方向と水平方向を
有しており、当該CCDチップの垂直方向に相応する垂
直方向において照明経路の斜めの配向と偏心が生じる、
請求項7記載の装置。 - 【請求項17】 前記観察経路は双眼経路を有してお
り、該経路は第1の絞りアパーチャと第2の絞りアパー
チャを有しており、該絞りアパーチャの各々は接眼レン
ズ手段の光学軸に対し偏心されている、請求項2記載の
装置。
Applications Claiming Priority (2)
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