(57)【要約】【課題】  眼底からの反射光束を二次元受光素子に受光した時のスペックルノイズを低減させる眼科装置を提供する。【解決手段】  被検眼に可干渉性光束を投影する投影手段と被検眼からの該光束の反射光束を二次元受光素子に受光させる受光手段と、前記投影手段と前記受光手段の光路の一部を共用する共用光学系を有する眼科装置において前記共用光学系の光軸に透過光学部材を配置し、該光軸の略直交面に傾斜角が発生するように該光学部材を振動させる駆動手段を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検眼に可干渉性光束を投影する投影手段と、前記被検眼からの前記可干渉性光束の反射光束を二次元受光素子に受光させる受光手段と、前記投影手段と前記受光手段の光路の一部を共用する共用光学系と、を有する眼科装置において
前記共用光学系の光軸に配置する光学部材と、
前記共用光学系の光軸の直交面に対して傾斜角度が発生するように該光学部材を所定の軸を中心に振動させる駆動手段と、
を有することを特徴とする眼科装置。
【請求項２】
前記投影手段により前記可干渉性光束を投影した前記被検眼の眼底からの反射光をリング像として受光する受光手段と、
前記受光手段の受光結果に基づいて前記被検眼の眼屈折力を測定する測定手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。 
【請求項３】
前記共用光学系に配置した光学部材を振動させる際の前記所定の軸は、前記受光手段に配された絞り板の固定部を投影して得られる影と重なりあう位置にある軸であることを特徴とする請求項２に記載の眼科装置。 
【請求項４】
前記駆動手段は、圧電素子を有し、
前記圧電素子は、振動端において前記光学部材と当接して配置されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の眼科装置。 
【請求項５】
前記駆動手段は、板状の金属と、前記金属の両面に各々当接された板状の圧電セラミックスと、を張り合わせてなる板状の部材を有し、前記圧電セラミックスの各々に電圧を印加することにより前記板状の部材を厚さ方向に屈曲させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の眼科装置。
【請求項６】
前記駆動手段は、複数の圧電アクチュエータと、前記複数の圧電アクチュエータが固定された板状の支持部材と、前記光学部材を前記複数の圧電アクチュエータ各々に押し付けるように付勢する弾性を有する付勢部材と、を有し、前記圧電アクチュエータ各々に電圧を印加することにより、前記光学部材を前記付勢部材の方向に振動させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の眼科装置。
【請求項７】
前記駆動手段の動作の開始及び停止を指示する制御手段を更に有し、
前記制御手段は前記投影手段の動作に応じて前記動作の開始及び停止を指示することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の眼科装置。
【請求項８】
被検眼に可干渉性光束を投影する投影工程と、前記被検眼からの前記可干渉性光束の反射光束を二次元受光素子に受光させる受光工程と、を有して、前記投影工程と前記受光工程とにおける光路の一部を共用する共用光学系を用いる眼科装置の制御方法において
前記共用光学系の光軸に光学部材を配置し、
前記共用光学系の光軸の直交面に対して傾斜角度が発生するように該光学部材を所定の軸を中心に振動させる、
ことを特徴とする眼科装置の制御方法。 
【請求項９】
前記投影工程において前記可干渉性光束を投影した前記被検眼の眼底からの反射光をリング像として受光する工程と、
前記受光工程での受光結果に基づいて前記被検眼の眼屈折力を測定する測定工程と、
を有することを特徴とする請求項８に記載の眼科装置の制御方法。 
【請求項１０】
前記光学部材の振動の開始及び停止を指示する制御手段を更に有し、
前記制御手段は前記投影工程に応じて前記動作の開始及び停止を指示することを特徴とする請求項８又は９に記載の眼科装置の制御方法。
【請求項１１】
請求項８乃至１０の何れか一項に記載の眼科装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
被検眼に可干渉性の光束を投影してその反射光を受光する眼科装置、その制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
可干渉性のある光源を利用した眼科装置は多く知られており、特に近年半導体レーザーやＳＬＤ（Super luminescent diode）は小型で高出力の光源として眼科装置に良く利用さるようになってきている。しかしながらレーザーだけでなくＳＬＤであっても可干渉性は完全にとりきれず、スペックルノイズが画像検出時のノイズ成分となって安定した画像データが得られない問題がある。
【０００３】
眼底に可干渉性の光束を投影した場合に発生するスペックルノイズは、次のようなメカニズムにより発生すると考えられる。眼底面に光束を照射した場合にその反射光束が眼底面の微妙な凹凸により光波が互いに干渉し合う。干渉した光束は被検眼水晶体、角膜、装置の光学部材を通して、眼底共役面である二次元受光素子にスペックルノイズによるパターン、即ちスペックルパターンとして検出される。
その画像データを用いて計測する場合、このようなスペックルノイズ或いはスペックルパターンにより安定して測定値を得ることができない。
【０００４】
特に眼屈折力測定装置においては、第一の条件として、眼底反射束が微弱光であるため高出力の光源が必要である。また、瞳孔の小さい被検眼や白内障のように中間透光体の混濁がある場合、角膜に欠損がある場合がある。このため、第二の条件として、それを回避して眼底に光束を投影するため指向角の狭い光源が必要である。更に、第三の条件として、被検者にとってまぶしくない近赤外光を用いることが望ましい。この３つの必要条件から、近赤外波長の高出力の可干渉性の少ない光源が必要となっている。
しかしながら、これら条件を満たすような上述した高出力なＳＬＤ光源では、このスペックルノイズに関する課題を解決する必要がある。
【０００５】
このようなスペックルノイズを除去する方法として、特許文献１にはプリズムや平行平面板を高速で回転して除去する眼屈折力測定装置が開示されている。該文献では、１/３０秒ごとに画像検出し、１〜２回加算処理を行う。加算処理とは画像同士の座標を一致させて輝度レベルを足し合わせることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４６６６４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら特許文献１に示される眼屈折力測定装置では、スペックルパターンを除去する方法としてプリズムや平行平面板を高速で回転させる必要がある。そのため測定時間は常に高速で回転させる必要がある。仮に測定時間が３０秒であったとしても、１／３０秒ごとに画像検出し、１〜２回加算処理を行ったとしても１／３０秒で少なくとも1回転する必要がある。よって、両眼、５０名／日、５年間使用するとしても３７５万回転することになり、軸受の摩耗や振動により耐久性や信頼性を保つことが難しい。
また、回転機構を駆動させる手段を光路中に配置するには複雑な構成になってしまう。
【０００８】
本発明は、以上の状況に鑑みて為されたものであって、簡易な構成で耐久性や信頼性に優れた構成によってスペックルノイズの低減を可能とする眼科装置、その制御方法、及びプログラムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る眼科装置は
被検眼に可干渉性光束を投影する投影手段と、前記被検眼からの前記可干渉性光束の反射光束を二次元受光素子に受光させる受光手段と、
前記投影手段と前記受光手段の光路の一部を共用する共用光学系と、を有する眼科装置において、前記共用光学系の光軸に配置する光学部材と、前記供用光学系の光軸の直交面に対して傾斜角度が発生するように所定の軸を中心に該光学部材を振動させる駆動手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、スペックルノイズの低減させる手段として光学素子を振動させる構造とする頃で、該振動のための駆動手段の耐久性を保ち、かつ小型化できる。また、スペックルノイズ或いはスペックルノイズによるスペックルパターンを撮像範囲から排除する或いはぼやけさせることにより低減させ、安定したリング像の検出ができ、信頼性の高い眼科装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を説明する眼屈折力測定装置の光学図である。
【図２】平行平面板を通る光束の説明図である。
【図３】本発明の眼屈折力測定光学系の光路説明図である。
【図４】本発明の実施例の駆動説明図である。
【図５】光路中の絞りの説明図である。
【図６】他の実施例の駆動説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態：眼屈折力測定装置）
本発明の第１の実施形態である眼屈折力測定装置について、以下に図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は眼屈折力測定装置の測定光学系の配置図である。可干渉性のある光源波長８８０ｎｍの光源、ここではＳＬＤとして説明する。眼屈折力測定用光源ＳＬＤ１０１から被検眼Ｅに至る光路０１上には、レンズ１０２、被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐとほぼ共役な絞り１０３、孔あきミラー１０４、平行平面板１０５、対物レンズ１０６が配置されている。該可干渉性光束を発する光源１０１及びここで述べたこれら構成は、本発明において該光束を被検眼に投影する投影手段として機能する。さらに被検眼Ｅ側から可視光を全反射し、かつ波長８８０ｎｍの光束を一部反射するダイクロイックミラー１０７が順次に配置されている。孔あきミラー１０４の反射方向の光路０２上には、瞳孔Ｅｐとほぼ共役で円環状のスリットを備えた絞り１０８、光束分光プリズム１０９、レンズ１１０、撮像素子１１１が順次に配列されている。撮像素子１１１は二次元受光素子としての機能を担い、被検眼からの可干渉性光束の反射光束を該撮像素子１１１に導く構成は、反射光束を受光素子に受光させる受光手段として機能する。また、投影手段における各種光学素子と受光手段における各種光学系とにおいて、可干渉性光束等の光路の一部を共用する構成は、本実施形態における共用光学系として機能する。
【００１４】
上述した光学系は眼屈折力測定用であり、測定光源１０１から発せられた光束は、絞り１０３で光束が絞られつつ、レンズ１０２により平行平面板１０５の対物レンズ１０６側で１次結像され、対物レンズ１０６、ダイクロイックミラー１０７を透過して被検眼Ｅの瞳中心に投光される。その光束は眼底Ｅｒで結像され、その反射光は瞳中心を通って再び対物レンズ１０６に入射される。入射された光束は対物レンズ１０６を透過後に、孔あきミラー１０４の周辺で反射される。
【００１５】
反射された光束は被検眼瞳孔Ｅｐと略共役な絞り１０８で瞳分離され、撮像素子１１１の受光面にリング像として投影される。被検眼Ｅが正視眼であれば、このリング像は所定の円になり、近視眼では円の曲率が小さく、遠視眼では円の曲率が大きくなる。被検眼Ｅに乱視がある場合はリング像は楕円になり、水平軸と楕円の長軸でなす角度が乱視軸角度となる。この楕円の係数を基に屈折力を求める。
一方、ダイクロイックミラー１０７の反射方向には、固視標投影光学系と、被検眼の前眼部観察とアライメント検出が共用されるアライメント受光光学系が配置されている。
【００１６】
固視標投影光学系の光路０３上には、レンズ２１１、ダイクロイックミラー２１２、レンズ２１３、折り返しミラー２１４、レンズ２１５、固視標２１６、固視標照明用光源２１７が順次に配列されている。固視誘導時に、点灯された固視標照明用光源２１７の投影光束は、固視標２１６を裏側から照明し、レンズ２１５、折り返しミラー２１４、レンズ２１３、レンズ２１１を介して被検眼Ｅの眼底Ｅｒに投影される。なお、レンズ２１５は被検眼Ｅの視度誘導を行い雲霧状態を実現するために、固視誘導モータにより光軸方向に移動できるようになっている。
【００１７】
また、ダイクロイックミラー２１２の反射方向の光路０４上には、アライメントプリズム２１８、レンズ２１９、撮像素子２２０が順次に配列され、被検眼の前眼部観察とアライメント検出を行うことができる。尚、アライメントプリズム２１８は、８８０nm の波長光束を通すフィルター（不図示）とともに、駆動ソレノイド（不図示）によって、アライメント時に光軸０４の光路に挿入できるようになっている。
【００１８】
被検眼Ｅの前眼部の斜め前方には、７８０ｎｍ程度の波長を有する前眼部照明光源２２１ａ、２２１ｂが配置されている。この前眼部照明光源２２１ａ、２２１ｂによって照明された被検眼Ｅの前眼部像の光束は、ダイクロイックミラー１０７、レンズ２１１、ダイクロイックミラー２１２、アライメントプリズムの中央開口部２１８を介して撮像素子２２０の受光センサ面に結像する。アライメント検出のための光源は、眼屈折力測定用の測定用光源１０１と兼用されている。アライメント時には、拡散板駆動ソレノイドにより半透明の拡散板２２２が光路に挿入される。
【００１９】
拡散板２２２が挿入される位置は、前述の測定光源２０１の投影レンズ１０２による一次結像位置であり、かつレンズ１０６の焦点位置に挿入される。これにより、測定光源ＳＬＤ１０１の像が拡散板２２２上に一旦結像して、それが二次光源となりレンズ１０６から被検眼Ｅに向かって太い光束の平行光束として投影される。
【００２０】
この平行光束が被検眼角膜Ｅｆで反射されて輝点像を形成する。その光束は再びダイクロイックミラー１０７でその一部が反射され、レンズ２１１を介してダイクロイックミラー２１２で反射し、アライメントプリズム２１８の二股形状から入射され、レンズ２１９に縮小されて撮像素子２２０に結像される。
【００２１】
アライメントプリズム２１８の中心の開口部は、前眼部照明光源２２１ａ、２２１ｂの波長７８０ｎｍ以上の光束が通るようになっている。このため、前眼部照明光源２２１ａ、２２１ｂにより照明された前眼部像の反射光束は、角膜Ｅｆの反射光束の経路と同様に観察光学系を辿り、アライメントプリズム２１８の開口部を介して、結像レンズ２１９で撮像素子２２０に結像される。また、アライメントプリズム２１８を透過した光束は一方は下方向に屈折され、もう一方は上方向に屈折される。
【００２２】
以上が眼屈折力測定光学系による屈折力測定、被検眼観察、固視標による雲霧とアライメント検出を実現する構成である。これら構成は制御手段として配されるＣＰＵ２３３により制御される。しかしながら、測定光源ＳＬＤ１０１は可干渉性の光束を発する光源であるため、被検眼Ｅの眼底Ｅｒで拡散反射し、微少な凹凸により光波が互いに干渉し合う。
【００２３】
そこで、光軸０１に略直交に配置された平行平面板１０５を振動で傾斜させることで、眼底面Ｅｒに照射する位置をシフトすることが可能となる。即ち、透過光学部材である平行平面板１０５は共用光学系における光軸上に配置され、後述する圧電素子等に例示される駆動手段によって光軸の略直交面に対して傾斜角を発生するように振動される。なお、本実施形態では平行平面板１０５を干渉光が透過する態様を例示しているが、透過光を反射する態様とすることも可能である。従って、光軸上に配置される部材は光学部材として把握されることが好ましい。
【００２４】
図２は、平行平面板１０５を傾斜させた時の光学図である。振動によって平行平面板１０５が傾きθなる傾斜角度で傾斜すると下記の２式により光軸０１はδだけシフトした光軸０１’を中心に測定光源ＳＬＤ１０１の光束が眼底に照射されることになる。
δ＝ｄ／cos(φ)×sin（θ−φ）
ｎ・sin φ＝sinθ  （ｎは屈折率）
【００２５】
図３は図２で説明したように光軸がδだけシフトした場合の眼底Ｅｒへの光路を示している。また光学部材は図１で示した符号と同じである。眼底Ｅｒでのシフト量は平行平面板１０５で発生したシフト量δに対して、対物レンズ１０６及び被検眼Ｅの屈折力の倍率分を掛けたδ’になる。尚、シフト方向は光軸０１に対して対称の方向にシフトする。（図３では、平行平面板１０５で図の下方にシフトしたため、眼底Ｅｒにおいて光軸は上方にシフトする。）
【００２６】
このδ’がスペックルパターンのひとつの斑点分以上シフトすることでスペックルパターンは変化する。仮にひとつの斑点分のシフト量がδ’＝５０μｍとした場合、被検眼Ｅと対物レンズ１０６の倍率が１．５倍としてδ＝７５μｍとなり、平行平面板１０５の振動による傾斜角は２．４度あれば良いことになる。即ち、スペックルパターンに応じて可干渉性光束の光軸を眼底上でシフトさせる角度の傾斜を平行平面板１０５に与えること、即ち、隣接するスペックルパターンの斑点の間隔以上の光軸のシフト量を形成する傾斜角を与えることにより、リング像よりスペックルパターンの除去を行う。したがって、撮像素子の蓄積時間１／３０秒の間に最大数度の傾斜するように平行平面板１０５に振動を与えることで、撮像されたリング像にはスペックルパターンが発生しないことになる。また、本実施形態によれば、平行平面板を振動させた状態で可干渉性光束がこれを透過しており、振動によって干渉の状態が変化してその結果スペックルノイズ、ひいてはスペックルパターン自体がぼやけるという効果も期待できる。なお、本実施形態では後述するバイモルフ３０２を用いて平行平面板１０５に傾斜を与えているが、具体的にはバイモルフ３０２の長さを調節することにより、傾斜角度の変更を行なっている。しかし、例えばバイモルフ３０２に対して印加する電圧を変化させることによって傾斜の角度を調節しても良い。スペックルパターンによる光軸のシフト量を操作する角度を求め、当該角度に応じた電圧の印加を行なうことにより、好適な可干渉性光束の光軸シフトを得ることが可能となる。
【００２７】
（第１の実施形態における平行平板の駆動装置の実施形態）
図４は、平行平面板１０５を所定の軸を中心に、振動、駆動させる技術を説明する図である。
図４ａでは、平行平面板１０５を左右方向に振る構成になっている。光軸０１に直交する軸Ａに対して、平行平面板１０５の裏面に軸受３０１ａを接合させる。図４ｂは裏面を見た図であり、平行平面板１０５の下部にも軸Ａと同軸に軸受３０１ｂが接合されている。また、軸受が接合されている面には、圧電素子からなるバイモルフ３０２が接合されている。当該軸受け３０１ａ、３０１ｂは、本発明における所定の軸に対応する。
【００２８】
バイモルフ３０２は金属板３０２ａの両面に圧電セラミックス３０２ｂを貼り付けたものである。即ち駆動手段は、板状の金属と、その両面に各々当接された板状の圧電セラミックスと、を張り合わせてなる板状の部材であるバイモルフ３０２を有する。この２枚の圧電セラミックス３０２ｂに３０Ｈｚ以上の周波数で印加電圧を交互に加えることで、板状のバイモルフ３０２が印加電圧部３０２ｃを中心に厚さ方向に屈曲し、その先端が振動する。この振動端を平行平面板１０５に当接して配置されることにより、この振動が平行平面板１０５に伝播して振動する。バイモルフ３０２の長さを適正することで、スペックルパターンを除去するのに必要な角度の振動を発生することができる。以上の構成により平行平面板１０５に振動を与えることにより、従来用いられていた回転機構によらずともスペックルパターンを除去することが可能となる。当該構成は、回転機構と比較して、ベアリング等の所謂摺動を伴う構成の低減、同一効果を得る上での摺動部分或いは摺動量の低減が図れることから、眼科装置本体としての耐久性の向上といった効果が得られる。
なお、平行平面板１０５の振動の周波数に関しては、撮像素子１１１がデータを取り込むタイミングに応じて傾斜状態が得られるよう設定されることが好ましいが、これに限定されず任意の周波数に傾斜-非傾斜動作を繰り返せば、スペックルパターンの低減効果は得られる。
【００２９】
尚、振動中心軸Ａ（前述した軸受け３０１ａ、３０１ｂの中心軸に対応する所定の軸）であるは光路中に入り込むようになっているが、光軸０２上にある絞り１０８は図５のようにリング状の開口部を有する絞りである。中心部の遮光部材を保持するため、脚Ｘ、Ｙが直線上に配置されている。リング検出に影響のないようにできるだけ細い脚にしているが、この受光系絞り板の固定部となる脚の位置に振動中心軸Ａが投影した際に一致するように配置すると良い。即ち、本実施形態における共用光学系に配置した光学部材を振動させる際の中心軸Ａは、受光手段に配された絞り板の固定部を投影して得られる影と重なりあう位置に配置されると良い。
【００３０】
また、図４では一方向に振動することで説明したが、もう１ユニット追加し、振動中心軸Ａを９０度回転して光軸０１に２ユニット並べることで、眼底上に上下左右シフトした光源を投影することができる。
なお、本実施形態にて平行平板１０５とこれを駆動する駆動装置とを、スペックルパターンを抑制する構成として示しているが、耐久性等の観点から当該構成は画像データの取得時に動作することが好ましい。このため、本実施形態では、制御手段２３３において、画像データ取得の指示が受け付けられたことに応じて振動の開始が指示され、画像データ取得の終了の指示が受け付けられたことに応じて、振動の停止が指示される。
【００３１】
（第２の実施形態：平行平板の駆動装置の他の実施形態）
図６は、円径の平行平面板を円周方向に波打つように振動させる実施例である。図６ａにおいて光軸０１の同軸に円筒部材４０１と円筒部材４０２の配置し、円筒部材４０１の内面に光軸０１方向に伸縮自在のコイルばね４０３を配置している。円径の平行平面板４０４は、図６ｂのようにドーナツ状の基板４０５に積層圧電アクチュエータ４０６を６個円周上に配置し、図６ｂでは説明上離れているが、ユニット４０７として図６ａのように装着されるとコイルばね４０３によって平行平面板４０４は積層圧電アクチュエータ４０６に密着される。不図示の駆動回路により、６個の積層圧電アクチュエータ４０６の印加電圧を順次掛けていくことで、円周上に波打つように平行平面板４０４が振動する。平行平面板４０４の振動中心部は円筒部材４０１の内径にガイドされ、光軸０１の略中心に保つことになる。
【００３２】
即ち、ここに示す駆動手段は、複数の積層圧電アクチュエータと、該積層圧電アクチュエータ各々が固定された板状の支持部材である基板４０５と、光学部材である平行平面板１０４を積層圧電アクチュエータ各々に押し付けるように付勢する弾性を有する付勢部材であるコイルばね４０３と、を有する。なお、ここでは積層圧電アクチュエータとしているが、厚さが変化する態様の一般的な圧電アクチュエータ等であっても良い。この積層圧電アクチュエータ各々に電圧を印加することにより、光学部材を付勢部材の方向に振動させている。このような構成の振動駆動手段では、眼底上に円周を描くように投影光束を照射するので被検眼が乱視成分を持っていても均等に戻り光を得られ、スペックルパターンの低減させることができる。
【００３３】
本発明は眼屈折力測定装置を実施形態として説明したが、眼底に可干渉性の光束を投影して二次元受光素子に光学像を受光する眼科装置であれば応用できる。
【００３４】
（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【００３５】
１０１  測定用光源ＳＬＤ
１０２  レンズ
１０３  絞り
１０４  孔あきミラー
１０５  平行平面板
１０６  対物レンズ
１０７  ダイクロイックミラー
１０８  絞り
１０９  光束分離プリズム
１１０  レンズ
１１１  撮像素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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