(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼球網膜の映像化装置において、
レーザービームを発射するレーザー発生器；および
前記網膜を中心として各瞬間に前記レーザー発生器から前記網膜に照射されるレーザービームの入射角と、前記網膜から反射されるレーザー仮想線の出射角とを垂直および水平方向に一致させるための光学手段；および
前記光学手段から抽出された前記網膜の厚み方向に異なる複数の位置における上下左右方向の２次元映像を厚み方向に合成することにより３次元同時の映像に変換するための３次元映像化手段を含む眼球網膜の３次元同時映像化装置。
【請求項２】
前記光学手段は、
複数個の鏡面から成り、回転駆動することにより、前記レーザー発生器から発射されるレーザービームを上下にスキャンする多面鏡モーター；
前記多面鏡モーターから印加されるレーザービームを左右スキャンして形成された平行光線を前記網膜に照射する検流計；
前記網膜から前記検流計と前記多面鏡モーターを経て反射されるレーザー断線が一定角度で傾くように配列されたセンサーアレーを含む請求項１記載の眼球網膜の３次元同時映像化装置。
【請求項３】
前記多面鏡モーターは、
前記網膜に照射されるレーザービームと反射されてセンサーアレーに到達するレーザー仮想線を一定の角度に維持しながら、複数個の鏡面のうちの同一の鏡面に照射される前記レーザービームと前記レーザー仮想線とが一定の距離を離して配置されるようにすることを特徴とする請求項２記載の３次元同時映像化装置。
【請求項４】
前記検流計は、
二つの鏡面が一つの面を中心として互いにリンクされて同時に同量の角度を動くことができるようにすることを特徴とする請求項２記載の眼球網膜の３次元同時映像化装置。
【請求項５】
前記光学手段は、
前記多面鏡モーターから反射されるレーザー断線を一定角度に分散させて、前記センサーアレーに印加するようにする凸鏡面を更に備えることを特徴とする請求項２記載の眼球網膜の３次元同時映像化装置。
【請求項６】
前記センサーアレーは、
凸鏡面から印加されるレーザー断線のうち、散乱されたビームは遮断し、反射されたビームのみを収容するようにする共焦点フィルター；
前記共焦点フィルターから印加されるレーザー断線のうち垂直に入射されるレーザービームのみを受信するようにするグリッドフィルター；および
前記グリッドフィルターから印加されるレーザー断線の区間を分割して前記センサーアレーに印加する区間分割凸レンズを更に備えることを特徴とする請求項２記載の眼球網膜の３次元同時化装置。
【請求項７】
前記光学手段は、
前記眼球が正視眼である場合には網膜に照射される前記レーザービームと反射される前記レーザー仮想線が互いに平行になるようにし、近視眼である場合には前記レーザービームと前記レーザー仮想線を開散された状態で配列し、遠視眼である場合には前記レーザービームと前記レーザー仮想線を輻湊の状態で配列するように調節するプリズムを更に備えることを特徴とする請求項２記載の眼球網膜の３次元同時映像化装置。
【請求項８】
前記３次元映像化手段は、
前記センサーアレーから印加される連続的なアナログデータをデジタル信号に変換するA/D変換器；
前記A/D変換器から印加されるデジタル信号に対応して前記網膜の厚み方向の各対応点に該当する上下左右映像を厚み方向で合成して３次元に具現するように制御するPC;および
前記PCで具現された網膜の３次元映像を同時にディスプレイするモニターを備えることを特徴とする請求項２記載の眼球網膜の３次元同時映像化装置。
【請求項９】
前記PCは、
前記網膜に照らされたレーザー前後断線を前記センサーアレーに一致させたデータ値の印加を受けて、前記センサーアレーから同時に印加される情報を画面の前後信号値で配列された情報と認識して３次元同時に映像化することを特徴とする請求項８記載の眼球網膜の３次元同時映像化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼球網膜の３次元同時映像化装置(Three dimensional real time image apparatus of ocular retina)に関し、より詳細には、網膜を中心として各瞬間にレーザー発生器から網膜に照射されるレーザービームの入射角と、網膜から反射されるレーザー仮想線の出射角を垂直および水平方向に一致さするように光学系を配列して網膜を３次元同時映像で観察することができるようにする眼球網膜の３次元同時映像化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
眼球は大きく分けて水晶体、網膜、ガラス体、きょう膜、角膜などから成る。このうちで網膜は、薄く殆ど透明な膜で170〜500μの厚さを有する立体的な組織であり、特に病的であるときには網膜の浮腫によりずっと厚くなったり薄くなったりする。
【０００３】
しかし、現在網膜の映像は２次元の映像で診断および治療がなされているため、網膜の病理現象を糾明して力動的な変化を観察するためには同時の３次元網膜映像スキャンが必要である。しかし、今まで満足し得る映像技術は開発されていないのが実情である。
【０００４】
現在利用されている網膜の３次元映像化に一部ではあるが近接した装備は次の通りである。
【０００５】
第一、RTA(Retina Thickness Analyzer)装置がある。RTA装置は網膜の断面をスキャンして、網膜前面で反射される光と後側で反射される光の距離を分析して網膜の厚さを地図における通りの等高線で示す眼科装備である。ところで、このようなRTAは同時スキャンでなく網膜の屈曲を、線を利用して高低だけを示すのみであり、実際の映像を観測することができない問題点がある。
【０００６】
第二、SLO(Scanning Laser Ophthalmoscope)装置がある。SLO装置はレーザー光線を瞬間的に網膜の一点にのみ照射してモニターに該当する点に映像を現す同時の走査線方式の２次元網膜映像装置であるが、SLO装置もまた３次元同時映像で網膜を観察することができない問題点がある。
【０００７】
第三、OCT(Optical Coherence Tomography)装置がある。OCT装置は網膜の断面を線状で現すことができる高い解像力を具現するが、同時スキャンでなく、しかも一定線上の網膜断面を現すことができるけれども、３次元映像を見ることはできない。
【０００８】
第四、HRT(Heidelberg Retinal Tomography)装置があるが、HRT装置もやはり同時でなく網膜の前面の屈曲をグリッド(grid)で現す外はないという問題点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、前述した点等を勘案して、網膜を中心として各瞬間にレーザー発生器から網膜に照射されるレーザービームの入射角と、網膜から反射されるレーザー仮想線の出射角を垂直および水平方向に一致させるように光学系を配列して得られた網膜の映像を３次元同時の映像で現すようにする眼球網膜の３次元同時映像化装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明の眼球網膜の３次元同時映像化装備は、眼球網膜の映像化装置において、レーザービームを発射するレーザー発生器と；網膜を中心として各瞬間にレーザー発生器から網膜に照射されるレーザービームの入射角と網膜から反射されるレーザー仮想線の出射角を垂直および水平方向に一致させるための光学手段；および光学手段から抽出された網膜の映像を３次元同時の映像に変換するための３次元映像化手段を含む。
【００１１】
本発明は、レーザー光線を多面鏡モーターの検流計を利用して連続する時間による２次元の面に作り、眼球の瞳孔を通じて殆ど透明な網膜に照射させる。この際、網膜を中心として各瞬間にレーザー発生器から網膜に照射されるレーザービームの入射角と、網膜から反射されるレーザー反射仮想線の出射角を垂直および水平方向に一致するように光学系を配列させる。また、網膜に照らされたレーザーの前後断線をセンサーアレーに一致させ、センサーアレーの数と同数の２次元の網膜面を３次元同時に映像化するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の装置を示した概略的な構成図である。
【００１４】
レーザー発生器１は、眼球10の網膜12の映像を撮影するためにレーザービームを発射する。レーザー発生器１から発射されたレーザービームは、焦点距離調節用の直角平面鏡27に照射される。焦点調節用直角平面鏡27は、レーザー発生器１からの距離を調節して網膜12に照射されるレーザービームの焦点距離を調節する。
【００１５】
焦点調節用直角平面鏡27を通過したレーザービームは、平面鏡28を経て多面鏡モーター(Polygon motor；24)に照射される。多面鏡モーター24は、多角形で成りそのそれぞれの面が鏡から成っている。また、多面鏡モーター24は、時間の経過に従ってその軸を中心として一定方向に回転して平面鏡28から照射されるレーザービームを上下にスキャン(scan)する。
【００１６】
多面鏡モーター24からスキャンされたレーザービームは、レーザー照射用第２鏡面25を経て検流計(Galvanometer;20)の１鏡面に照射される。検流計20は、二つの鏡が一つの面を接点として互いに一定角度でリンク(link)されている。このような検流計20は、多面鏡モーター24から照射されたレーザービームを左右にスキャンして時間による(sequential)２次元の面に作る。
【００１７】
検流計20により作られた２次元のレーザービームは、レーザー照射用主鏡面21を通じてプリズム19に印加される。プリズム19は、照射されるレーザービームを集光して網膜12に照射し、網膜12に照射されたレーザー断線は、更にプリズム19を通じて反射される。この際、網膜12に照射されるレーザービームの入射角と網膜12から反射されるレーザー反射仮想線の出射角は、一定角度内で垂直および水平方向に一致するようにされる。
【００１８】
プリズム19を通じて屈折されたレーザー反射仮想線は、レーザー反射用主鏡面22を通じて更に検流計20の他の１鏡面に照射される。
【００１９】
検流計20に照射されたレーザー反射仮想線は、レーザー反射用第２鏡面26を経て多面鏡モーター24に印加される。この際、多面鏡モーター24は、複数個の鏡面のうち平面鏡28から照射されるレーザービームが照射される鏡面と同一の面上に反射されるレーザー仮想線が照射される。
【００２０】
また、多面鏡モーター24に照射されるレーザービームと反射されるレーザー仮想線は、一定距離離れて配置されるようにする。次いで、多面鏡モーター24から出力されるレーザー断線は、更に平面鏡28を経て凸鏡面30に照射される。凸鏡面30は、レーザー断線をセンサーアレー(Sensor array；31)の配列に合うように分散させ、網膜12に照らされたレーザー前後断線をセンサーアレー31に一致させる。
【００２１】
センサーアレー31から出力されたレーザー断線らは、A/D変換器35に印加される。このような光学系の配列構造により網膜12に照射されるレーザービームと網膜12から反射されてアレーセンサー31に到達する仮想線を一定の角度で維持させることができるようになる。
【００２２】
図２は、本発明のセンサーアレーを示した構成図である。
【００２３】
図１で説明した通り、凸鏡面30を通過したレーザー断線は、センサーアレー31に分散される。センサーアレー31の前面には凸鏡面30から印加されるレーザー断線のうち散乱されたビームは遮断し、反射されたビームのみを収容するようにする共焦点フィルター34が備えられている。共焦点フィルター34の後面には共焦点フィルター34から印加されるレーザー断線のうち垂直に入射されるレーザービームのみを受信するようにするグリッドフィルター33が備えられている。また、グリッドフィルター33の後面には区間分割凸レンズ32が備えられてグリッドフィルター33から印加されるレーザー断線の区間を分割してセンサーアレー31に印加する。従って、網膜12の前後断線を高い解像力で分離することができるようになる。センサーアレー31を通過したレーザー断線は、A/D変換器35に印加される。
【００２４】
図３ａは、眼球内の網膜に照らすレーザーと網膜断線の水平反射を示した図面である。
【００２５】
図３ａに示した通り、眼球外のレーザー照射線74は、プリズム19を通じて眼球10の角膜15に照射される。角膜15を通過したレーザービームは、水晶体11を通過し、眼球内のレーザー照射線72を通じて網膜12に照射される。図面符号70は網膜12のレーザー断線がスキャニングする部位を示す。また、網膜12から反射された眼球内のレーザー反射仮想線71は、プリズム19を通じて眼球外のレーザー反射仮想線73に照射される。この際、拡大された瞳孔の左右側境界近くに照射されたレーザー光線と仮想線の焦点が一致しながら網膜12の同一の所を照らすようにする。従って、同時の３次元網膜映像化を具現するために網膜12に照射されるレーザー光線とセンサーアレー31で網膜12の反射された光を受ける仮想線の水平角度は一定に維持される。
【００２６】
図３ｂは、眼球内の網膜に照らすレーザーと網膜断線の垂直反射を示した図面である。
【００２７】
図３ｂに示した通り、眼球外のレーザー照射線74は、プリズム19を通じて網膜12に照射される。また、網膜12から反射されたレーザー反射仮想線は、プリズムを通じて眼球外のレーザー反射仮想線73を形成するようになる。この際、拡大された瞳孔の左右側境界近くに照射されたレーザー光線と仮想線の焦点が一致しながら網膜12の同一の所を照らすようにする。従って、同時の３次元網膜映像化を具現するために網膜12に照射されるレーザー光線とセンサーアレー31で網膜12の反射された光を受ける仮想線の垂直角度は一定に維持される。
【００２８】
図４は、本発明による眼球網膜の３次元同時映像化装置の平面図、側面図等であって、網膜12に照射されるレーザーと反射される仮想線の角度を一定に維持しながらレーザービームと反射仮想線の曲がりを防止するようにする。この際、照射されたレーザー光線と反射された光線を受ける仮想線が一致するようにするためにその中心線が網膜12を頂点として二つのレーザー照射/反射用主鏡面21，22までの配列を一定角度に維持させる。
【００２９】
一方、図４ｂに示すように、レーザー発生器１は、ヘリウムネオン(HeNe)レーザー４２、アルゴン(Argon)レーザー４１または赤外線(Infrared)レーザー（IR Laser）４３で構成できる。レーザー発生器１から発射されたレーザービームは、焦点調節用直角平面鏡27で照射される。焦点調節用直角平面鏡27に照射されたレーザービームは、平面鏡28を経て多面鏡モーター24に印加される。
【００３０】
多面鏡モーター24は、照射されるレーザービームを時間の経過に従って上下にスキャンしてレーザー照射用第２鏡面25に印加する。印加されたレーザービームは検流計20に照射され、検流計20はレーザービームを左右スキャンしてレーザー断面を形成する。
【００３１】
検流計20から印加されたレーザー断面は、レーザー照射用主鏡面21を経てプリズム19を通じて網膜12に照射される。また、網膜12から反射されるレーザー反射仮想線は、更に検流計20および多面鏡モーター24を通じて凸鏡面30で反射される。前述した光学系の配列は、図１で説明した通りである。
【００３２】
次に、凸鏡面30を通過したレーザー断線は、センサーアレー31に一致して分散される。センサーアレー31から出力されたアナログデータ信号らは、アンプのA/D変換器35に入力されてデジタルデータ信号に変換される。即ち、網膜12の前後側に該当するレーザー反射光をデジタル信号に変換してビジュアルボード(Data Acquisition board；51)に出力する。変換されたデジタルデータ信号らは、ビジュアルボード51に入力されて網膜12の映像をPC（パーソナルコンピュータ）50に印加するための信号処理を遂行する。
【００３３】
PC50は、ビジュアルボード51から信号処理された映像データを受けてセンサーアレー31の数と同数の２次元網膜面を３次元同時の映像に映像化するようになる。PCは、瞬間的に網膜12の一点に照らされた断線をモニター60出力の前後信号値と認識して３次元同時映像を得るようになる。即ち、センサーアレー31から同時に連続的に入力されるデータ等をSLO装置のように各対応点に該当する点に拡げて網膜12の上下左右映像を得、瞬間的に前後に配列されたデータと認識して３次元の同時映像データを得るようになる。
【００３４】
このように得られた３次元映像をVCR（貯蔵装置）52を通じて録画/再生したりプリンター53を通じて出力することができる。また、モニター60を通じてディスプレイすることにより、使用者が網膜12の３次元同時映像を観察することができるようになる。
【００３５】
図５ａ〜５ｃは、本発明による眼球内においてのレーザービームの方向を示した図面である。図５ａは眼底の中央部をスキャンする時に眼球内のレーザービームが照射される方向を示している。そして、図５ｂは眼底の上部をスキャンする時に眼球内のレーザービームが照射される方向を示している。また、図５ｃは眼底の下部をスキャンする時に眼球内のレーザービームが照射される方向を示している。
【００３６】
図６ａ〜６ｃは、本発明による正視眼、近視眼、遠視眼においてのレーザー走査ビームと反射仮想線を説明するための図面である。
【００３７】
眼球の網膜面は、平面でなく眼球の中心を中心点とした球状である。従って、正視眼(Emmetropia)である場合には、図６ａに示した通り、眼球に照射されるレーザーと反射仮想線が互いに平行になるようにする。そして、近視眼である場合には、図６ｂに示した通り、眼球に照射されるレーザーと反射仮想線をプリズムから見て開散された状態で配列する。また、遠視眼である場合には、図６ｃに示した通り、眼球に照射されるレーザーと反射仮想線をプリズムから見て輻湊の状態で配列する。
【００３８】
ところで、主鏡面を傾かせて眼球に光を誘導する過程で現われる像の歪曲により網膜に垂直スキャンと検出器のスキャン方向が一致しなくＸ字形に現われる。このような網膜に照射されるレーザースキャンと反射されるレーザーの網膜におけるこのような不一致を解決するために、本発明では、眼球の前にある平面鏡を照射されるレーザー側に多段階傾斜平面鏡で反射させることによりこれを補正する（図１、図７参照）。
【００３９】
プリズム19は、このようにレーザー走査ビームと反射仮想線の入射角および出射角の角度を調節して網膜に照らされるレーザー照射線と反射仮想線が一致するようにする。
【００４０】
【発明の効果】
前述した通り、本発明の眼球網膜の３次元同時映像化装置は、立体的な眼底検査が可能であるため、種々の網膜疾患をより敏感に映像化させることができ、各種の治療に対する反応が詳細に分かるので、網膜疾患の理解と治療方法の開発において画期的に役立つ効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による眼球網膜の３次元同時映像化装置の光学系に対する概略的な構成図である。
【図２】  本発明によるセンサー部分の概略的な構成図である。
【図３】  図３ａおよび図３ｂは、１回のバーチャルスキャニング時の眼球内網膜の断線の水平反射図および垂直透視反射図であり、本発明による眼球内の網膜に照らすレーザーと網膜断線の水平および垂直反射を示した図面である。図３ｃは、眼球内の時間経過による網膜のスキャン部位を示した図である。
【図４】図４ａは、本発明の平面図とレーザー照射ビームと反射ビームの断面図であり、図４ｂは、本発明による眼球網膜の３次元同時映像化装置の側面構成図である。
【図５】  図５ａ、図５ｂ、並びに図５ｃは、本発明による眼底の中央部スキャン時、上部スキャン時、並びに下部スキャン時における眼球内のレーザービームの方向をそれぞれ示した図面である。
【図６】  図６ａ、図６ｂ、並びに図６ｃは、本発明による正視眼、近視眼、並びに遠視眼におけるレーザー走査ビームと反射仮想線との平行、開散、並びに輻湊関係をそれぞれ説明するための図面である。
【図７】  図７ａは、眼球の前のプリズムと平面鏡、多段階傾斜平面鏡に係る図面であって、上から見た正面図である。図７ｂは、図７ａの平面図である。図７ｃは、多段階傾斜平面鏡の立体方向の詳細図である。ここで、これは網膜に照射されるレーザーと反射されるレーザーの垂直スキャンの不一致を補正する平面鏡である。図７ｄは、眼の屈折状態によって異なる段階別に構成されるプリズムホイールを示す図であり、ホイールを回して望むプリズムで眼球に照射するレーザーと反射されるレーザーが網膜で一致するようにする。
【符号の説明】
１  レーザー発生器
１０  眼球
１２  網膜
１９  プリズム（光学手段）
２０  検流計（光学手段）
２１  レーザー照射用主鏡面
２２  レーザー反射用主鏡面
２４  多面鏡モーター（光学手段）
２５  レーザー照射用第２鏡面
２６  レーザー反射用第２鏡面
２７  焦点調節用直角平面鏡
２８  平面鏡
３１  センサーアレー（光学手段）
３０  凸鏡面（光学手段）
３２  区間分割凸レンズ
３３  グリッドフィルター
３４  共焦点フィルター
３５  Ａ／Ｄ変換器（３次元映像化手段）
５０  ＰＣ（３次元映像化手段）
５１  ビジュアルボード
６０  モニター（３次元映像化手段）
【図１】
0003686589.tif 000002
【図２】
0003686589.tif 000003
【図３】
0003686589.tif 000004
【図４】
0003686589.tif 000005
0003686589.tif 000006
【図５】
0003686589.tif 000007
【図６】
0003686589.tif 000008
【図７】
0003686589.tif 000009
0003686589.tif 000010