专利名称：眼科装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有检测受检眼的视线方向而使眼底摄影系统追踪视线方向 的眼底跟踪控制部，能够以高分辨率摄影眼底的眼科装置。
技术背景在现有的普通眼底摄像机中，由于受检眼所具有的光学像差，被摄像的眼 底图像产生恶化，存在不能以高倍率得到清晰的眼底图像的不良状况。因此，最近提出一种测定受检眼的光学像差，基于该结果使用补偿光学系 统修正受检眼的光学像差，摄像眼底图像的技术。利用该技术，能够除去受检 眼的光学像差的影响，与现有技术相比可以得到高倍率的眼底图像。然而，在现有的眼科装置中，当以更高的倍率，例如视细胞水平的高分辨 卒摄影眼底图像时，存在眼球的固视微动的问题。即，眼球总是持续进行被称为固视微动的微小运动，由于该固视微动，视 线方向总是变动。从而，被摄像的眼底图像振动，产生眼底图像的晃动，所以 尤其在以视细胞水平的高分辨率摄影眼底图像时，必须除去该固视微动的影 响。因此，为了除去由视线方向的偏移引起的眼底图像的晃动，公知有检测受 检眼的视线方向，并根据该检测结果对眼底的进行跟踪的眼科装置，例如美国专利第5,943,115号公报。在该专利文献所公开的技术中，为了在眼底上检测受检眼的视线方向，利 用一对振动反射镜在眼底上以描绘圆形轨迹的方式、将接近点光源的微小区域 的检测光束投影在眼底上，扫描该眼底。测定用于该才殳影扫描的测定用光束在 眼底上的反射光，^r测受检眼的视线方向。即，当投影在眼底上的检测光束的扫描区域因视线方向的变化而变化时， 则由于眼底的反射率不同，伴随^r测光束的扫描的反射光束的光量信号发生变 化。该专利文献所公开的技术着眼于这一点，根据该反射光量的变化量来检测
受检眼的视线方向，并根据该检测结果进行对眼底的跟踪控制。但是，在该专利文献所公开的技术中，若要检测受检眼的视线方向，需要 将作为点状微小区域的视线检测用的检测光束投影在眼底上并使其在眼底上 进行扫描，所以只检测该点状的检测光束的反射光成为必要条件。 发明内容本发明的眼科装置的第一特征在于，在具有基于来自受检眼的眼底的反射 光束将受检眼的眼底图像形成于摄像装置上的眼底摄影系统的眼科装置中，具 有跟踪检测部，该跟踪检测部具有接受在眼底上照明后的照明区域中的一部分 反射区域反射后的光束的受光元件、并且具有在上述照明区域内以规定轨迹扫 描上述反射区域的扫描单元；以及眼底跟踪控制部，利用上述跟踪冲企测部检测 受检眼的视线方向并使上述眼底摄影系统追踪上述视线方向。本发明的眼科装置的第二特征在于，上述眼底底摄影系统具有用于补偿受 检眼的光学像差的补偿光学系统。本发明的眼科装置的第三特征在于，上述眼底^t聂影系统具有二维扫描来自 上述眼底的反射光束的扫描系统，上述眼底跟踪控制部基于上述检测系统的扫 描结果控制上述扫描系统。本发明的眼科装置的第四特征在于，用于摄影上述眼底的照明光束和检测 上述受检眼的视线方向的检测光束波长互不相同。本发明的眼科装置的第五特征在于，在用于摄像受检眼的眼底的眼科装置 中，具有用于在上述眼底中特定作为进行跟踪的对象的跟踪对象的跟踪对象特定部；对上述跟踪对象照射第一照明光的第一照射部；通过接受作为对上述跟 踪对象进行照射并由上述跟踪对象所反射的照明光的第 一反射光，检测上述跟 踪对象的跟踪检测部；响应来自上述跟踪检测部的输出，控制跟踪的跟踪控制 驱动部；用于在上述眼底中特定摄影部位的摄影部位选择部；利用跟踪检测部 及上述跟踪控制驱动部执行跟踪，同时对上述眼底照射第二照明光的笫二照射 部；修正作为对上述眼底进行照射并由上述摄影部位所反射的照明光的第二反 射光的波像差的波像差修正部；以及对通过上述波像差修正部的上述第二反射 光进行成像从而摄影上述摄影部位的高倍摄影机。 本发明具有以下效果-:
根据本发明，不必将点状微小区域的检测光束特别投影在眼底上而使该投 影的微小区域的^^测光束在眼底上进行扫描。另夕卜，根据本发明，即使是一般的广范围的眼底照明光也能准确检测出视 线方向，使高速且高精度的追踪、以及高分辨率的摄影眼底成为可能。
图l是表示本发明的眼科装置的概要的方框图。 图2是图1所示的眼科装置的光学系统的详细图。图3是模式表示图l所示的受检眼的眼底的说明图。图4是用于说明图1所示的受检眼的目艮底的跟踪控制的说明图，(a)是表示 该眼底摄影用光束和检测光束的偏置状态的光路图，(b)是表示使用该检测光 束并通过跟踪锁定跟踪对象后的状态的图，(c)是表示利用该检测光束的跟踪对 象向右侧偏移的状态的图，(d)是表示利用该检测光束的跟踪对象的锁定脱离 后的状态的图。图5是用于说明图4所示的眼底的跟踪对象的锁定原理的说明图，(a)是表 示利用该检测光束的检测对象向右侧偏移的状态的图，(b)是表示使用该检测 光束并通过跟踪锁定跟踪对象的状态的图，(c)是表示利用该;险测光束的跟踪对 象向右侧偏移、锁定脱离后的状态的图。图6是模式表示图1所示的受检眼的眼底摄影图像的图。
具体实施方式
以下，参照
本发明的眼科装置的发明的实施方式。 实施例图1是表述本发明的眼科装置的概要的方框图。该眼科装置的装置主体大 致包括观察受检眼E的眼底Ef的低倍眼底摄影系统1;摄影受检眼的眼底 Ef的高倍眼底摄影系统2;使高倍眼底摄影系统2追踪受检眼E的视线方向的 眼底跟踪控制部3;以及选择摄影部位的摄影部位选择部4。图2是图l所示的眼科装置的光学系统的详细图。该光学系统大致包括面 对受检眼E的前面的通用的物镜Ob、低倍眼底摄影系统l、高倍眼底摄影系 统2、前眼部观察系统5和对准检测系统6、固视目标投影系统7、波像差修 正系统8、眼底跟踪控制驱动部9、以及跟踪4企测部10。(前眼部观察系统5)前眼部观察系统5具有照明受检眼E的前眼部的前眼部照明光源(省略图示)和前眼部观察摄像机Cal 。在该受^企眼E的前眼部与前眼部观察ii像机Cal 之间，介有物镜Ob、半透半反镜M1、波长选择镜M2、 M3和全反射镜M4。在本实施例中，前眼部照明光使用波长入-700nm的光。半透半反镜Ml 半反射、半透射所有波长入的光。波长选择镜M2全透射从波长入=700nm以 上到不足770nm的光、反射从波长入=500nm到不足700nm及波长800nm以 上到不足1100nm的光。波长选择镜M3半透射且半反射波长X=770nm的光、 全透射波长A =700nm的光。前眼部照明光在受检眼E的前眼部被反射后，经被物镜Ob聚光并导入半 透半反镜M1。之后，前眼部照明光由该半透半反镜M1向波长选择镜M2偏 转，透射通过波长选择镜M2、 M3导入到全反射镜M4。此后，前眼部照明光 由该全反射镜M4导入到前眼部观察摄像机Cal ，受检眼E的前眼部成像在前 眼部观察摄像机Cal上。检查员(观察者或摄影者)一边在监视画面上观察成像于该前眼部观察摄 像机Cal上的前眼部图像， 一边通过手动操作而使眼科装置整体移动，进行 装置整体对受检眼E的概略对准。(对准检测系统6)对准检测系统6大致包括XY对准检测用光源Osl、对准用镜M5、 XY 对准传感器Sel、 Z对准检测用光源0s2、 Z对准传感器Se2。在半透半反镜Ml与对准用镜M5之间介有穿孔镜M6。该对准用镜M5 全反射波长A-770nm的光，且全透射波长入=700nm以下的光及波长入 =800nm以上的光。在此，XY对准4企测用光源Osl 、 Z对准4企测用光源Os2 4吏用发出波长入 =770nm的光的LED。另外，在此，XY对准传感器Sel、 Z对准传感器Se2 使用PSD(半导体位置检测元件)。来自XY对准检测用光源Osl的XY对准检测用光由对准用镜M5反射， 通过穿孔镜M6的孔部ho，经由半透半反镜M1、物镜Ob,作为平行光束导 入到受检眼E的角膜C。在该角膜C上形成XY对准检测用光的由角膜反射
的辉点像(虚像)。被该角膜C反射后的XY对准检测用光被半透半反镜Ml半反射，导入到 波长选择镜M2，并全透射通过该波长选择镜M2，导入到波长选择镜M3。该 波长选择镜M3将该XY对准检测用光的一部分向XY对准传感器Sel反射， 将剩余部分透射向全反射镜M4。XY对准传感器Sel基于形成在受检眼E的角膜C上的辉点像的位置，检 测受检眼E的前眼部在与物镜Ob的光轴01垂直的面内的相对装置主体的XY 方向(在此，相对受^r眼E将上下方向定义为Y方向，将左右方向定义为X方 向)的位置偏移。的角膜C上。在该角膜C上形成由Z对准检测用光的角膜反射？ 1起的辉点像(虚 像)。Z对准检测用光由角膜C向倾斜方向反射，导入到Z对准传感器Se2, Z 对准传感器Se2基于形成在角膜C上的辉点像的位置，检测受检眼E相对装 置主体的Z轴方向(物镜Ob的光轴方向)的位置偏移。该对准检测系统6在通过前眼部观察系统5结束装置主体对受检眼E的 概略对准之后，用于装置主体对受检眼E进行自动精确对准。另外，关于该对准检测系统6的对准原理，由于是众所周知的，所以省略 详细的i兌明。(低倍眼底摄影系统1)低倍眼底摄影系统1包括低倍观察用照明光源(例如卤素灯)Os3、波长选 择镜M7、低倍摄影用屈光度修正透镜L1、波长选择镜M8、全反射镜M9、 以及低倍摄影机(单色摄像机)Ca2。低倍摄影用屈光度修正透镜L1通过沿光轴01前后移动，可用于修正眼， 球的折射异常。波长选择镜(二向色镜)M7具有全透射波长入=800nm以上的光、全反射波 长入=500nm ~ 700nm的光的特性。该波长选择镜M7共用于高倍摄影用照明 光源0s4上。波长选择镜M8全反射波长入-800nm以下的光，且全透射波长 入-800nm以上的光。低倍摄影用照明光使用波长入=860nm以上的红外线成分的光。该红外线 成分的光全透射通过波长选择镜M7，导入到穿孔镜M6，由该穿孔镜M6向 半透半反镜M1反射。再有，该光在透射通过半透半反镜M1之后，通过物镜 Ob被聚光，作为环状的照明光束导入到受检眼E的眼底Ef,照明受检眼E的 眼底Ef。
被眼底Ef反射后的照明光由物镜Ob聚光，通过半透半反镜M1、穿孔镜 M6的孔部ho，经由对准用镜M5导入到低倍摄影用屈光度修正透镜Ll。在 眼球的折射异常被用该低倍摄影用屈光度修正透镜L1修正后，照明光透射通 过波长选择镜M8导入到全反射镜M9,由该全反射镜M9向低倍摄影机Ca2 偏转，低倍的眼底图像成像在低倍摄影机Ca2上。该低倍眼底摄影系统1是相当于现有的眼底摄像机的光学系统，用于以宽 广的视野观察眼底Ef，且在高倍率摄影时用于确定摄影部位。
(固视目标投影系统7)
固视目标投影系统7大致包括固视光源Os5和波长选择镜M8。固视光源 Os5使用发出波长入=560nm的光的LED。从该固视光源Os5发出的固视目标 光由波长选择镜M8向低倍摄影用屈光度修正透镜Ll偏转，经由低倍摄影用 屈光度修正透镜L1、对准用镜M5、穿孔镜M6的孔部ho、半透半反镜M1导 入到物镜Ob。由该物镜Ob在目艮底Ef上形成固视目标光源图像。受检者注视 该固视目标。由该固视目标投影系统7，决定受检眼E的视线方向。
该固一见光源Os5可在相对光轴02垂直的平面内移动。通过移动该固^L光 源Os5改变受检眼E的视线方向，可以用低倍眼底摄影系统1、高倍眼底摄影 系统2观察所希望的眼底部位。
(波像差修正系统8)
波像差修正系统(补偿光学系统)8大致包括投影系统和受光系统。 投影系统大致包括波阵面传感器用光源Os6、半透半反镜MIO、全反射镜 Mll、波长选择镜M12、波阵面修正元件(例如作为反射镜的可变形镜)M12'、 散光修正用可变正交圓柱透镜Vcc、波长选择镜M13、 Y方向跟踪镜YTM1、 X方向跟踪镜XTM1、波长选择镜M14、全反射镜M15、波长选择镜M16、 以及高倍摄影用屈光度修正镜部M17。该波像差修正系统8的一部分光学元 件配置在高倍眼底摄影系统2的光路内并被共用为高倍眼底摄影系统2的光学 元件。波阵面传感器用光源Os6用于将波长入=830nm的光投影在受检眼E的眼 底Ef上。半透半反镜M10具有半透射、半反射特性。波长选择镜M12具有 全透射波长入=800nm以上的光，且全反射波长不到800nm的光的特性。散光修正用可变正交圓柱透镜Vcc起到修正球面度数、圆柱度数、轴角度 的作用。波长选择镜M13具有全透射波长A-860nm以上的光，且全反射波长 不到860nm的光的特性。波长选4奪镜M14具有全透射波长入=860nm以上的光，且全反射波长不到 860nm的光的特性。波长选择镜M16也具有全透射波长入=860nm以上的光， 且全反射波长不到860nm的光的特性。从波阵面传感器用光源Os6射出的波长入-830nm的光由半透半反镜M10 反射并导入到全反射镜Mll,向波长选择镜M12反射。在透射通过该波长选 择镜M12之后，波长入-830nm的光经由波阵面修正元件M12'、散光修正 用可变正交圓柱透4竟Vcc导入到波长选裤:《竟M13。波长X =830nm的光由该波长旋转镜Ml3反射，经由Y方向跟踪镜YTM1 、 X方向跟踪镜XTM1导入到波长选4奪镜M14。此后，波长入=830nm的光由该 波长选择镜M14反射并导入到全反射镜M15,由该全反射镜M15导入到波长 选择镜M16。随后，波长入-830nm的光由该波长选择镜M16反射，经由高倍摄影用屈 光度修正镜部M17、波长选择镜M2、半透半反镜Ml导入到物镜Ob。点光 源图像经由该物镜Ob投影在受检眼E的眼底Ef上。受光系统大致包括半透半反镜MIO、全反射镜Mll、波长选择镜M12、 波阵面修正元件(可变形镜)M12'、散光修正用可变正交圆柱透镜Vcc、波长 选择锐M13、 Y方向跟踪镜YTM1、 X方向跟踪镜XTM1、波长选4奪镜M14、 全反射镜M15、波长选择镜M16、以及高倍摄影用屈光度修正镜部M17、波 阵面传感器Se3。波阵面传感器Se3包括具有由多个孔构成的开口的哈脱曼光阑和检测透 过该多个孔的各光束的到达位置的受光部。该波阵面传感器Se3基于受光部上 的光束的到达位置检测波像差。该波阵面传感器Se3为已知传感器。
来自眼底Ef的反射光经过相反的光路，即沿着物镜Ob、半透半反镜M1、 波长选择镜M2、高倍摄影用屈光度修正镜部M17、波长选择镜M16、全反射 镜M15、波长选择4竟M14、 X方向跟踪4竟XTM1、 Y方向跟踪镜YTM1、波 长选择镜M13、散光4务正用可变正交圆柱透4竟Vcc、波阵面4务正元件M12'、 波长选择镜M12、全反射镜Mll，导入到半透半反镜MIO，并透射通过该半 透半反镜M10导入到波阵面传感器Se3。在前述的波像差中包括由受检眼E引起的像差。利用波阵面传感器Se3 测定的像差量来控制波阵面修正元件M12',使其反射面形状发生变化。由 此，进行波像差的修正，补偿受检眼E的光学像差。现有技术的眼底装置，虽然可以摄影例如大小为5微米左右的细胞，但使 用波阵面修正元件M12'的本发明申请的眼底装置，可以摄影大小为2微米 左右的细胞。另外，由于利用波阵面修正元件M12'修正波^像差时其修正量有限的， 所以使高倍摄影用屈光度修正镜部M17向箭头F-F方向移动，进而调节从波 阵面传感器Se3到受检眼E的目艮底Ef的光路长。由此，可以修正受检眼E的 折射异常中大部分的球面度数成分(远视、近视成分)。而且，通过旋转调整构成散光修正用可变正交圆柱透镜Vcc的一对圆柱透 镜的相对角度和整体角度，可以修正受检眼E的折射异常中大部分的散光成 分。由眼球的折射异常引起的像差中、不能用高倍摄影用屈光度修正镜部 M17、散光修正用可变正交圆柱透镜Vcc完全消除的高次像差，可以利用波阵 面修正元件M12'来修正。由于利用包含该波阵面修正元件M12'的波像差 修正系统8可除去色像差及歪曲像差以外的所有像差，所以可以得到高倍率且 清晰的图像。X方向5艮踪4竟XTM1、 Y方向跟踪镜YTM1构成眼底跟踪控制驱动部9 的一部分。(高倍眼底摄影系统2)高倍眼底摄影系统2大致包括照明系统和显像系统。照明系统包括高倍摄 影用照明光源Os4和波长选择镜M7。
在显像系统的光路中包括已叙述的波像差修正系统8和眼底跟踪控制驱动部9。该显像系统大致包括作为摄像装置的高倍摄影机Ca3、成像透镜L2、 波长选择镜M12、波阵面修正元件(可变形镜)M12'、散光修正用可变正交圆 柱透镜Vcc、波长选择4竟M13、 Y方向跟踪镜YTM1、 X方向跟踪4竟XTM1、 波长选择镜M14、全反射镜M15、波长选择镜M16、以及高倍摄影用屈光度 修正镜部M17。高倍摄影机Ca3使用彩色CCD摄像机。高倍摄影用照明光源Os4例如使用氙灯。将来自氙灯的光中的波长入 =500nm~ 700nm的光用作高倍ii影用的照明光使用。来自氣灯的波长入 =500nm ~ 700nm的照明光由波长选择镜M17全反射，导入到穿孔镜M6。照 明光被该穿孔镜M6偏转，经由半透半反镜M1、物镜Ob,作为环状的照明光 束导入到受检眼E的眼底Ef。来自目艮底Ef的反射照明光由物镜Ob聚光，导入到半透半反镜Ml,向波 长选择镜M2反射。导入到波长选择镜M2的照明光，再被导入到高倍摄影用 屈光度修正镜部M17、波长选择镜M16、全反射镜M15、波长选择镜M14、 X方向跟踪镜XTM1、 Y方向跟踪镜YTM1、波长选择镜M13、散光修正用可 变正交圆柱透镜Vcc、波阵面修正元件M12'、波长选择镜M12。此后，照明 光由该波长选择镜M12全反射到成像透镜L2。该成像透镜L2利用电动转换 器可转换倍率。来自眼底Ef的照明反射光利用该成像透镜L2成像于高倍摄影 机Ca3的摄像面上。(眼底跟踪控制驱动部9)一部分和跟踪检测部10共用的眼底跟踪控制驱动部9，用于检测受检眼E 的视线方向，使高倍眼底摄影系统2的摄影方向追踪受检眼E的视线方向， 调整高倍眼底摄影系统2的摄影视野，使其位于眼底Ef的一定位置上。通过使用该眼底跟踪控制驱动部9，不会受到受检眼E的固视微动的影响， 在高倍摄影机Ca3上形成总是静止的眼底图像，在以视细胞水平的高分辨率 的观察、摄影中也能得到没有晃动的清晰的眼底图像。跟踪检测部IO具有视线检测用光源Os7、半透半反镜M18、 X方向扫描 镜XTM2、 Y方向扫描镜YTM2、视线检测光轴偏置镜M19、针孔板Pi、以 及视线检测用传感器(受光元件)Se4。 线检测用传感器Se4的前面，作为本发明的跟踪对 象特定部。视线;险测用光源Os7使用发出波长入=945nm的近红外线光的LED。 该近红外线光不能用于摄影。从视线检测用光源Os7发出的近红外线光在通过半透半反镜M18后到达 Y方向扫描镜YTM2，被偏转向X方向扫描镜XTM2，再该X方向扫描镜XTM2 偏转到波长选择镜M13。该波长入-945nm的近红外线光在全透过波长选择镜M13之后，经由Y 方向跟踪镜YTM1、 X方向跟踪镜XTM1导入到波长选择镜M14。然后，波长A-945nm的近红外线光在透射通过波长选择镜M14之后，被 导入到视线^r测光轴偏置镜M19，近红外线光通过该;规线4企测光轴偏置镜M19 偏转到波长选择镜M16,在全透射通过该波长选择镜M16之后，经由高倍摄 影用屈光度修正镜部M17、波长选择镜M2、半透半反镜M1、物镜Ob，投影 在受检眼E的眼底Ef上。另外，从视线检测用光源Os7发出的光束在广范围内能够照明眼底Ef的 所希望的部位即可。即，能够照明可覆盖视线方向检测传感器Se4的扫描受光 范围的大小的眼底Ef的范围就足够了。也就是说，也可以使用在通常的眼底摄像机所使用的眼底照明系统的光学 结构，来照明广范围。针孔板Pi设置在与眼底Ef共轭位置上。视线方向检测传感器Se4中可使 用例如光电二极管。波长选择镜M16用于分离高倍眼底摄影系统2的摄影光 路和视线方向检测轴的检测光路。另外，作为视线方向检测传感器Se4除了光电二极管(包括PIN光电二极 管)，也根据需要适当使用APD(AvalanchePhotoDiode，雪崩光电二极管)、光电倍增管等高灵敏度的部件。视线检测光轴偏置4竟M19用于移动视线方向的4企测轴。该视线检测光轴 偏置镜M19设置在眼底摄影光路之外，视线方向检测跟踪检测部10的光路之 内。即，如果将视线检测光轴偏置镜M19进行二维(X方向、Y方向)倾斜，贝寸 可任意选择作为跟踪对象的眼底部位。
利用波长选择镜M14及波长选择镜M16, 3见线;险测光轴偏置镜M19只偏 移波长人-945nm的近红外线光，使视线方向的4企测轴移动，而对眼底的摄影 光轴不构成任何影响。X方向扫描4竟XTM2和Y方向扫描镜YTM2用来扫描在眼底上与针孔板 Pi的针孔共轭的针孔对应区域(反射区域)。在眼底上以椭圆形的轨迹移动针孔 对应区域，对其进行扫描。这里的椭圆形的概念中包括圆形。该针孔对应区域 (反射区域)就是视线方向检测视野。例如，使X方向扫描镜XTM2、 Y方向扫描镜YTM2的摆动方向互相正 交，当以同样的频率、振幅且给予90度的相位差摆动两个镜时，则可以进行 圆形的扫描。作为该视线方向检测视野的跟踪对象，大致圆形的对象即可，代表性地有 图3所示的视神经乳头部FNP、黄斑中心窝。作为跟踪对象的例子的还有血管 的交叉点、眼底上的白点、玻璃膜疣。作为摄影对象，可例举应观察的眼底的细胞。在将眼底的细胞(数微米)作 为摄影对象进行摄影时，有时选择视神经乳头部FNP(数毫米左右)作为跟踪对 象。来自图4(a)中用实线表示的、来自眼底Ef的针孔对应区域Pi'的波长入 二945nm的光，经由物镜Ob、半透半反镜M1、波长选择镜M2、高倍摄影用 屈光度修正镜部M17、波长选择镜M16、视线检测用光轴偏置镜M19、 X方. 向跟踪镜XTM1 、 Y方向跟踪镜YTM1 、波长选择镜Ml 3 、 X方向扫描镜XTM2 、 Y方向扫描镜YTM2、半透半反镜M18导入到针孔板Pi。通过该针孔板Pi的 针孔后的光被视线方向检测传感器Se4受光。PF表示^r查细胞时的跟踪对象。作为跟踪对象，例如可以选择视神经乳 头部FNP。该3见神经乳头部FNP的大小为数毫米左右。扫描沿着作为跟踪对象的视神经乳头部FNP的边缘部FNP'进行。使其 沿该边缘部FNP'的调整，通过视线检测光轴偏置镜M19的倾斜调整来进行。例如，如图4(b)所示，在跟踪对象为视神经乳头部FNP、且比视神经乳头 部FNP以外的眼底区域部分FNP〃还明亮的场合，在视神经乳头部FNP的边 缘部FNP，，与作为检测对象的针孔对应区域Pi'所描绘的圆弧状的轨迹一致
时，视线方向检测传感器Se4的受光输出在扫描中几乎不发生变化。与此相对，如图4(c)所示，相对于视神经乳头部FNP,针孔对应区域Pi '所描绘的圆弧状的轨迹例如向右方向偏移的场合，由于针孔对应区域Pi'的 大部分重叠在视神经乳头部FNP上，视线方向检测传感器Se4的受光输出的 周期平均输出几乎不发生变化。但是，在针孔对应区域Pi，位于右侧时和位于 左侧时，视线方向一企测传感器Se4的受光输出不同。另外，如图4(d)所示，针孔对应区域PK的扫描轨迹位于视神经乳头部 FNP之外的眼底区域部分FNP〃时，视线方向检测传感器Se4的受光输出的 周期平均输出，L神经乳头部FNP的边缘部FNP'和针孔对应区域Pi，描 绘的圆弧状的轨迹一致时的视线方向检测传感器Se4的受光输出的周期平均 输出相比较，有所下降。视线方向检测传感器Se4的受光输出被输入到后述处理电路。处理电路例 如驱动调整X方向跟踪镜XTM1、 Y方向跟踪镜YTM1，以使在上下左右方 向的平均输出相等。例如如图4(b)所示，作为跟踪对象的视神经乳头部FNP被锁定，进行对 目艮底Ef的跟踪。例如，在左右方向进行跟踪的场合，处理电路驱动调整X方 向跟踪镜XTM1 、 Y方向跟踪镜YTM1,以使相对眼底的固视微动的振幅中心、 用左半侧的扫描轨迹得到的视线方向检测传感器Se4的平均输出和用右半侧 的扫描轨迹得到的视线方向检测传感器Se4的平均输出相等，从而进行对眼底 Ef的跟踪调整。关于该控制的详细内容，作为控制关系信号处理的说明在后 叙述。在此，以视神经乳头部FNP作为跟踪对象进行了说明，而在跟踪对象为 像黄斑中心窝那样比眼底区域部分FNP〃还暗的场合，以黑暗部分的平均输出 为基准，执行跟踪处理即可。总之，跟踪对象为在它与它以外的部分之间可进 行明暗的识别的对象即可。另外，在此，将相对跟踪对象的扫描轨迹为椭圆形进行了说明，但并不局 限于此，例如也可以^吏用方形扫描轨迹、三角形扫描4九迹。这样，根据对应针孔对应区域Pi'在眼底Ef上所描绘的扫揭轨迹而发生 变化的视线方向检测传感器Se4的受光输出，检测受检眼E的视线方向。通过基于该检测结果控制X方向跟踪镜XTM1、 Y方向跟踪镜YTMl,可以使 高倍眼底摄影中的摄影部位追踪固视微动。总之，将小尺寸的特定部位作为摄影对象，然后选择该摄影对象附近的特 定对象作为跟踪对象。在这种场合，当摄影对象的尺寸小时，需要进行高倍摄 影，此时人眼的光学系统被认为不是一个完美的系统，需要将波阵面修正元补 M12'插入到光路中。通过这样的构成，选择细胞作为摄影对象的场合，可察知该细胞的状态， 例如，现在是否患病或患病的可能性。另外，在此说明了使跟踪检测部10的光的波长和低倍眼底摄影用的眼底 照明光的波长不同的情况，但是也可以做成使用低倍眼底摄影用的眼底照明光 的反射光进行视线方向的检测的结构。在该场合，不必专门设置视线检测用光 源Os7。(控制关系信号处理)控制电路进行如图5模式所示的信号处理。另外，为了便于说明，省略将 视线方向检测传感器Se4的受光电流转换为电压的I-V转换电路、调整信号电 平的放大电路。该控制电路具有锁定检波电路LIX、 LIY、低通电路Lo。如图5(a) 图5(c) 所示，针孔对应区域Pi'以在X方向和Y方向相差90度的相位、同样频率对 跟踪对象进行扫描。X方向跟踪镜XTM1以正弦曲线进行扫描，Y方向跟踪镜YTM1以余弦 曲线进行扫描。正弦曲线的信号输入到锁定检波电路LIX,余弦曲线的信号输 入到锁定检波电路UY。视线方向检测传感器Se4的检测输出与扫描同步后被输入到该锁定检波 电路LIX、 LIY。视线方向检测传感器Se4的检测输出被输入到低通电路Lo。 锁定4全波电路Lo对X方向成分进行检波并输出。锁定4企波电路LIY对Y方 向成分进行才企波并输出。各锁定检波电路LIX、 LIY、低通滤波器Lo的输出被输入到平均电路AVX、 AVY、 AVP。平均电路AVX用于检测X方向的位移量AX。平均电路AVY用 于检测Y方向的位移量AY。平均电路AVP用于检测平均输出V。
如图5(a)所示，针孔对应区域Pi'的扫描轨迹位于右侧时，X成分相对基 准水平Lf的差AX比Y成分相对基准水平Lf的差AY要大，平均输出V相对 基准水平Lf为适当的值。如图5(b)所示，若针孔对应区域Pi'的扫描轨迹与跟踪对象FNP—致， 则X成分相对基准水平Lf的差AX、 Y成分相对基准水平Lf的差AY变小，平 均输出V变大。该平均输出V成为有目标信号。如图5(c)所示，若针孔对应区域Pi，的扫描轨迹位于跟踪对象FNP之外， 则X成分相对基准水平Lf的差AX、 Y成分相对基准水平Lf的差AY变小，并 且平均输出V也变小。该锁定检波电路LIX、 LIY、低通滤波器Lo的输出被输入到省略图示的X 方向跟踪镜驱动电路、Y方向跟踪镜驱动电路。驱动X方向跟踪镜XTM1、 Y 方向跟踪镜YTMl,使得X成分相对基准水平Lf的差AX、 Y成分相对基准水 平Lf的差AY都变小，且有目标信号为预先规定的值以上。由此，构成跟踪伺 服系统。由于高倍眼底摄影系统2的光路也经由同样的X方向跟踪镜XTM1、 YTM1,所以摄影范围追随眼球的固视微动，总是固定在一固定位置。另外，由跟踪检测部IO将用于图4(a)中用实线所示的视线检测用的光束 和用实线表示的来自摄影部位PF的反射光束偏置，所以能够摄影眼底的所希 望的摄影部位PF。(操作步骤)检查员按照目的选择高倍眼底摄影系统2的摄影倍率，且基于事先获得的 受检眼E的测定信息，在散光修正用可变正交圆柱透镜Vcc上设定散光修正 量和{务正方向。将受检者的脸部放置在省略图示的下颌托架上，使额头靠在额头垫上，固 定受检者的脸部，相对装置主体的位置大致将受检眼E定位。检查员将装置主体拉到跟前，通过前眼部观察系统5观察前眼部，通过手 动操作装置主体来对受纟企眼E的瞳孔和装置主体的光轴01进行大致对位。然 后，使装置主体沿光轴Ol向受检眼侧移动。通过该手动调整，若受检眼E的 位置进入规定的对准范围，则对准检测系统6自动工作，相对于受检眼E对
准装置主体。若装置主体的光轴01相对于受检眼E精确地对准后，则受检者可以用眼确认装置主体的内部的固视光源Os5。通过受检者注视固视光源Os5，固定受 冲企眼E的-见线方向。检查员操作低倍摄影用屈光度修正透镜Ll,对眼底Ef进行聚焦。高倍眼 底摄影用屈光度修正镜部M17与低倍摄影屈光度修正透镜L1联动，向大致聚 焦的位置移动。检查员用低倍摄影系统1的监视画面观察眼底图像Ef'。如图6所示， 在用该低倍摄影系统观察的目艮底图像Ef上显示表示用高倍眼底摄影系统2 摄影的摄影部位的矩形标记RM。检查员通过用眼确认该矩形标记RM,能够 确认用高倍眼底摄影系统2摄影的摄影部位。在用高倍眼底摄影系统2摄影的摄影部位不是所希望的部位时，检查员使 固视光源Os5移动，使受检者的视线方向改变，并调整所希望的摄影部位位 于矩形标记RM上。该场合，由于角膜反射图像的位置与受检眼E的瞳孔之 间的位置关系伴随该视线方向的改变而发生变化，所以对准光学系统6修正该 位置关系。另外，通过将用低倍眼底摄影系统l观察到的眼底图像存储保存在 省略图示的保存单元中，从而在后面可以确认用高倍眼底摄影系统2摄影的摄 影部位位于眼底Ef上的哪个部位。另外，使用低倍眼底摄影系统1也可以观察来自跟踪检测部10的视线检 测用光源Os7的光束的投影区域。若二维倾斜地调整^L线^r测光轴偏置镜M19,则可以将眼底Ef的跟踪部位偏置于所希望的位置上。另外，本发明可以通过观察来自视线检测用光源Os7的光束的投影位置、 进行偏置调整。通过使视线检测光轴偏置镜M19的倾斜角度来决定的视线检 测光轴的移动位置、将其叠加在眼底图像Ef上、并进行显示，则基于该显 示也可以进行偏置调整。另外，也可以通过对眼底图像Ef进行图像解析， 调整控制视线检测光轴偏置镜M19的倾斜角度、以使视线检测光轴与视神经 吼头部FNP的所希望的位置重合。在利用高倍眼底摄影系统2对摄影部位、跟踪对象部位进行设定和调整之
后，眼科摄影装置通过高倍眼底摄影系统2的控制开关(省略图示)进行波像差 修正系统8的修正、眼底跟踪控制。
在高倍眼底摄影系统2中，通过波像差修正系统8的像差修正，可以得到 修正了高次像差的受检眼E的清晰的视细胞水平的图像。而且，通过眼底Ef 的跟踪控制，，可得到与固视微动无关、无晃动的视细胞水平的眼底图像。
另外，高倍眼底摄影系统2的屈光度修正，也可以设置为检查员利用省略 图示的屈光度修正装置，相对自动追随的聚焦面进行微小量的偏置调整的设定 装置。该偏置调整用的设定装置用在设定高倍眼底摄影系统2对其景深的进深 方向上眼底构造的某个部分进行摄影的场合。
接着，在检查员按压摄影开关时，则控制电路监视各光学系统的状态。例 如，若未发生跟踪脱离等异常情况，则使高倍摄影用照明光源Os4发光，执 行高倍眼底摄影系统2的摄影。
摄影数据例如记录在胶片上，或作为电子图像做成档案。此时，还同时记 录摄影了左右眼的哪一个、左右眼的屈光度、散光轴修正用可变正交圆柱透镜 Vcc、波阵面修正元件M12'、摄影倍率、跟踪对象和摄影部位的偏置量、低 倍眼底摄影系统1的图像。
另外，作为附加功能，为了补充非常浅的高倍眼底摄影系统2的焦深，通 过利用 一次摄影开关的操作的触发(trigger)，或者通过利用多次摄影开关的操 作的触发，以高倍眼底摄影系统2的焦深程度的步进，摄影前后偏移该高倍摄 影时的焦点的图#>。
若进行这种所谓对焦包围(Focus Bracketing)摄影时，即使在摄影具有一些 凹凸的眼底时，也能得到良好的眼底图<象Ef 。
权利要求
1.一种眼科装置，其具有基于来自受检眼的眼底的反射光束、将受检眼的眼底图像形成于摄像装置上的眼底摄影系统，其特征在于具有跟踪检测部，该跟踪检测部具有接收在眼底上照明后的照明区域中的一部分反射区域所反射的光束的受光元件、并且具有在上述照明区域内以规定轨迹扫描上述反射区域的扫描单元；以及眼底跟踪控制部，利用上述跟踪检测部检测受检眼的视线方向并使上述眼底摄影系统追踪上述视线方向。
2. 根据权利要求1所述的眼科装置，其特征在于， 上述眼底摄影系统具有用于补偿受检眼的光学像差的补偿光学系统。
3. 根据权利要求1所述的眼科装置，其特征在于， 上述眼底摄影系统具有二维扫描来自上述眼底的反射光束的扫描系统，上述眼底跟踪控制部基于上述跟踪检测部的扫描结果控制上述扫描系统。
4. 根据权利要求1所述的眼科装置，其特征在于， 用于摄影上述眼底的照明光束和检测上述受检眼的视线方向的检测光束波长互不相同。
5. —种眼科装置，用于摄像受检眼的眼底，其特征在于具有 用于在上述眼底中特定跟踪对象的跟踪对象特定部； 对上述跟踪对象照射第 一照明光的第 一照射部；通过接收上述跟踪对象所反射的第一反射光，检测上述跟踪对象的跟踪检 测部；响应来自上述跟踪检测部的输出，控制跟踪的跟踪控制驱动部；用于在上述眼底中选择摄影部位的摄影部位选择部；利用跟踪检测部及上述跟踪控制驱动部执行跟踪，同时对上述眼底照射第 二照明光的第二照射部；修正对上述眼底进行照射并由上述摄影部位所反射的第二反射光的波像 差的波像差修正部；以及对通过了上述波像差修正部的上述第二反射光进行成像从而摄影上述摄 影部位的高倍摄影机。
6. 根据权利要求5所述的眼科装置，其特征在于， 上述跟踪对象特定部具有二维倾斜并任意特定跟踪对象的偏置镜。
7. 根据权利要求5所述的眼科装置，其特征在于， 上述第一照射部是发出近红外光的LED。
8. 根据权利要求5所述的眼科装置，其特征在于， 上述跟踪检测部具有受光元件。
9. 根据权利要求8所述的眼科装置，其特征在于，上述受光元件是光电二极管、APD或光电倍增管中的任何一种。
10. 根据权利要求5所述的眼科装置，其特征在于， 上述跟踪控制驱动部具有X方向跟踪镜及Y方向跟踪镜。
11. 根据权利要求5所述的眼科装置，其特征在于， 上述第二照射部是发出可见光的氣灯。
12. 根据权利要求11所述的眼科装置，其特征在于， 上述氣灯发出的可见光的波长人=500nm ~ 700nm。
13. 根据权利要求5所述的眼科装置，其特征在于， 上述波像差修正部具有修正高次像差的波阵面修正元件。
14. 根据权利要求13所述的眼科装置，其特征在于， 上述波阵面修正元件是作为反射镜的可变形镜。
15. 根据权利要求5所述的眼科装置，其特征在于， 上述摄影部位为细胞。
16. 根据权利要求5所述的眼科装置，其特征在于， 上述跟踪对象是^L神经乳头部、黄斑中心窝、血管的交叉点、眼底上的白点或玻璃膜疣中的任何一种。
17. 根据权利要求5所述的眼科装置，其特征在于， 上述高倍摄影机是彩色CCD摄像机。
全文摘要
本发明提供一种眼科装置，该眼科装置不必将点状微小区域的检测光束特别投影在眼底上而使该投影后的微小区域的检测光束在眼底上进行扫描，即使是一般广范围的眼底照明光也能准确检测视线方向，使高速且高精度的追踪、以及高分辨率的眼底摄影成为可能。本发明的眼科装置具有基于来自受检眼的眼底的反射光束、将受检眼的眼底图像形成于摄像装置上的眼底摄影系统；跟踪检测部，其具有接受在眼底上照明的照明区域中的一部分反射区域所反射的光束的受光元件、和在照明区域内以规定轨迹扫描反射区域的扫描单元；以及眼底跟踪控制部，其利用跟踪检测部检测受检眼的视线方向并使眼底摄影系统追踪视线方向。
文档编号A61B3/12GK101103902SQ20071011256
公开日2008年1月16日 申请日期2007年6月21日 优先权日2006年6月22日
发明者三轮珠美, 后藤义明, 岩阳一郎, 布川和夫, 田边贵大, 秀岛昌行, 竹内乐, 藤野诚 申请人:株式会社拓普康