(57)【要約】【課題】従来技術の欠点を解消できる眼底カメラを提供することにある。【解決手段】第一及び第二波長帯域の光を放射する第一及び第二光源を備えた光源１を有する、眼１０の検査に使用される眼底カメラ１０１。酸素化血による第一波長帯域の吸光度が第二波長帯域の吸光度より大きくかつ脱酸素化血による第一波長帯域の吸光度が第二波長帯域の吸光度より小さくなるように、第一及び第二光源が網膜上に光を交互に発生させるように配置されている。第一光源及び第二光源からの光は、光学的構成３０、５０、６０、８０、９０により選択的に合焦され、イメージング手段９０、１２０、１３０は、それぞれの波長帯域で照明された網膜の一部のそれぞれのイメージを作る。イメージング手段により得られたイメージはイメージング／プロセッサ手段１４０により処理されて、ヘモグロビン酸素化に基いて網膜代謝イメージを決定する。【選択図】図１
2005500870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一波長帯域の第一光源（２１）と、
第二波長帯域の第二光源（２２）と、を有し、
酸素化血による前記第一波長帯域の吸光度は前記第二波長帯域の吸光度より大きくかつ脱酸素化血による前記第一波長帯域の吸光度は前記第二波長帯域の吸光度より小さく、
前記第一光源および前記第二光源からの光を眼（１０）の網膜の一部上に選択的に合焦させる手段（３０、５０、６０、８０、９０）と、
それぞれの波長帯域で照明された網膜の一部のそれぞれのイメージを作るためのイメージング手段（８０、９０、１２０、１３０）と、
該イメージング手段により得られたイメージを精査するための処理手段（１４０）と、を更に有すること
を特徴とする網膜機能カメラ（１０１）。
【請求項２】
前記処理手段（１４０）は、
前記第一波長および前記第二波長で異なる吸光度をもつイメージの領域がちらつくように所定周波数で交互に前記イメージを表示する手段を、有していること
を特徴とする請求項１記載の網膜機能カメラ。
【請求項３】
前記所定周波数は１２Ｈｚであること
を特徴とする請求項２記載の網膜機能カメラ。
【請求項４】
前記第一波長帯域および第二波長帯域は４８８ｎｍと１０００ｎｍとの間で選択されて機能イメージを作ること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の網膜機能カメラ。
【請求項５】
前記第一波長帯域は実質的に４８８ｎｍに中心を有しかつ前記第二波長帯域は実質的に６００ｎｍ、６３０ｎｍ、６３５ｎｍ、６７０ｎｍおよび７６０ｎｍの１つに中心を有し、
または、前記第一波長帯域は実質的に６３５ｎｍに中心を有しかつ前記第二波長帯域は実質的に８３０ｎｍおよび９１０ｎｍの１つに中心を有し、
または、前記第一波長帯域は実質的に６７０ｎｍに中心を有しかつ前記第二波長帯域は実質的に８３０ｎｍおよび９１０ｎｍの１つに中心を有し、
または、前記第一波長帯域は実質的に７６０ｎｍに中心を有しかつ前記第二波長帯域は実質的に８３０ｎｍおよび９１０ｎｍの１つに中心を有すること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか1項記載の網膜機能カメラ。
【請求項６】
機能イメージを作るため、前記第一波長帯域および第二波長帯域は４８８ｎｍと７００ｎｍとの間にあり、
かつ好ましくは、前記第一波長帯域は実質的に４８８ｎｍに中心を有し、
かつ前記第二波長帯域は実質的に６００ｎｍ、６３５ｎｍおよび６７０ｎｍの１つに中心を有すること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の網膜機能カメラ。
【請求項７】
慣用イメージを作るため、５５０〜６５０ｎｍの波長帯域の光を発生する超ルミネッセンスダイオード（２３）の配列が設けられており、
機能イメージを作るため、前記第一波長帯域は７００〜８０５ｎｍでありかつ前記第二波長帯域は８０５〜１０００ｎｍであること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか1項記載の網膜機能カメラ。
【請求項８】
前記処理手段（１４０）は、
前記第一波長帯域および前記第二波長帯域により創成されるそれぞれのイメージと慣用イメージとにそれぞれ偽色を割当て、かつ３つのイメージを組合せて結合カラーイメージを形成する手段を、有していること
を特徴とする請求項７記載の網膜機能カメラ。
【請求項９】
前記第一光源はレーザであること
を特徴とする請求項１記載の網膜機能カメラ。
【請求項１０】
前記第二光源はレーザであること
を特徴とする請求項１記載の網膜機能カメラ。
【請求項１１】
前記第一および第二光源（２１、２２）は、
放射される光の波長を制限するための狭帯域通過フィルタが設けられた超ルミネッセンスダイオードであること
を特徴とする請求項１記載の網膜機能カメラ。
【請求項１２】
近赤外光から可視光のスペクトルの波長を放射する広帯域スペクトル光源が設けられ、
前記第一および第二光源（２１、２２）は、
広帯域スペクトル光を狭帯域通過フィルタに通すことにより作られること
を特徴とする請求項１記載の網膜機能カメラ。
【請求項１３】
前記第一光源および第二光源からの光を選択的に合焦させる手段は、
前記第一および第二光源からの光を合焦させかつ前記第一および第二光源のスイッチを交互に連続的にオン／オフさせる手段を、有していること
を特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載の網膜機能カメラ。
【請求項１４】
前記第一光源および第二光源からの光を選択的に合焦させる手段は、前記第一および第二光源からの光を合焦させる手段と、それぞれ前記第一および第二光源からの光を交互に遮断するシャッタ手段とを有していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載の網膜機能カメラ。
【請求項１５】
前記処理手段（１４０）は、
前記イメージと早期に形成された基準イメージとを比較する手段を、有していること
を特徴とする請求項１〜１４のいずれか1項記載の網膜機能カメラ。
【請求項１６】
前記処理手段（１４０）は、
前記イメージと前記基準イメージとを整合させるパターン認識手段を、有していること
を特徴とする請求項１５記載の網膜機能カメラ。
【請求項１７】
前記処理手段（１４０）は、
前記第一光源（２１）により形成されたイメージと前記第二光源（２２）により形成されたイメージとを交互に表示して、前記第一光源からの光の吸収と前記第二光源からの光の吸収とが等しくなる部分的酸素化に一致する同位反射点以外の部分でちらつく、複合イメージを形成する手段を、有していること
を特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項記載の網膜機能カメラ。
【請求項１８】
前記処理手段（１４０）は、
同位反射点よりも大きい酸素化を有する網膜の部分に一致するイメージの第一ちらつき部分に第一偽色を割当て、
同位反射点よりも小さい酸素化を有する網膜の部分に一致するイメージの第二ちらつき部分に第二偽色を割当て、
かつ前記それぞれの点での酸素化と前記同位反射点での酸素化との差異に比例する偽色の強度を、前記イメージの各点に発生させる手段を、有すること
を特徴とする請求項１７記載の網膜機能カメラ。
【請求項１９】
前記第一光源（２１）および／または第二光源（２２）の波長または出力は、
同位反射点をチューニングすべく変化できること
を特徴とする請求項１７または１８記載の網膜機能カメラ。
【請求項２０】
前記処理手段（１４０）は、
最大酸素化の網膜イメージの部分と最大脱酸素化の網膜イメージの部分とを識別することにより酸素化のキャリブレーションを行なう手段を、有していること
を特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項記載の網膜機能カメラ。
【請求項２１】
前記光を合焦させる手段は、
網膜の少なくとも一部を横切る合焦光を走査する走査手段（１５０、１７０）を、有していること
を特徴とする請求項１記載の網膜機能カメラ。
【請求項２２】
前記走査手段は、
網膜の少なくとも一部を水平方向に横切って合焦光を走査する第一走査手段（１５０）と、
網膜の少なくとも一部を垂直方向に横切って合焦光を走査する第二走査手段（１７０）と、を有すること
を特徴とする請求項２１記載の網膜機能カメラ。
【請求項２３】
前記第一走査手段（１５０）は、回転可能な多面ミラーおよび振動可能な平面ミラーのうちの１つを、有していること
を特徴とする請求項２１または２２記載の網膜機能カメラ。
【請求項２４】
前記第二走査手段（１７０）はガルバノメータスキャナを有していること
を特徴とする請求項２２または２３記載の網膜機能カメラ。
【請求項２５】
前記第一同期手段は、
第一および第二走査手段（１５０、１７０）と、第一光源（２６）および第二光源（２７）を選択的に作動させる選択手段と、を同期させるべく設けられていること
を特徴とする請求項２２〜２４のいずれか１項記載の網膜機能カメラ。
【請求項２６】
前記第一および第二走査手段（１５０、１７０）とイメージング／処理手段（１４１）とを同期させるための第二同期手段が設けられていること
を特徴とする請求項２１〜２５のいずれか１項記載の網膜機能カメラ。
【請求項２７】
前記第一および第二走査手段（１５０、１７０）は、
網膜から反射された光を再走査しかつ再走査された光をイメージング／処理手段（１４１）に反射すること
を特徴とする請求項２１〜２６のいずれか１項記載の網膜機能カメラ。
【請求項２８】
前記第一および第二走査手段（１５０、１７０）は、
テレビジョンイメージの形成にイメージング／処理手段（１４１）を使用できるように、テレビジョン走査周波数に一致する周波数で作動すること
を特徴とする請求項２２〜２７のいずれか１項記載の網膜機能カメラ。
【請求項２９】
網膜表面イメージを検出しかつ深い脈絡網イメージを遮断するための、イメージング／処理手段（１４１）の上流側に配置できる、共焦点フィルタと、
網膜表面イメージを遮断しかつ深い脈絡網イメージを検出できる、イメージング／処理手段の上流側に配置できる、アンチ共焦点フィルタと、を更に有すること
を特徴とする請求項１〜２８のいずれか１項記載の網膜機能カメラ。
【請求項３０】
第一直線偏光フィルタが前記光源（２６、２７）と眼（１０）との間に設けられ、
かつ該第一直線偏光フィルタに直交する第二直線偏光フィルタが眼（１０）とイメージング／理手段（１４１）との間に設けられており、
第二直交偏光フィルタが、眼（１０）の表面から反射される光を遮断すること
を特徴とする請求項１〜２９のいずれか１項記載の網膜機能カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、網膜機能カメラ（retinal function camera）に関する。
【背景技術】
【０００２】
年齢に関係する黄斑変性により、光受容細胞および網膜色素上皮の死による眼の斑機能の喪失が引起こされることがある。この結果、視野中央付近の視力が、ゆっくりと失われていく。また、黄斑変性の早期段階においては、ドルーゼンとして知られている、網膜の中央の小さい黄色沈着が見られる。ドルーゼンをもつ５０歳以上の人には、脈絡網の血管増殖が形成される危険がある。これは、組織の酸素欠乏に応答して形成されると考えられる新しい異常小血管をいう。このような年齢に関係する血管増殖黄斑変性では、脈絡網層からの新しい異常血管が成長しかつドルーゼン物質内の繊維質組織と一緒に増殖する。この脈絡網の血管増殖により、漏出液または出血（haemorrhage）が網膜内または網膜下に蓄積するので、視力の急激な低下を引起こす。漏出組織、出血組織または瘢痕組織は検眼鏡で見られるが、異常血管を視覚化するには、フルオレセイン血管造影法が必要されることがある。脈絡網の血管増殖の領域は、レーザ光凝固術により、または新しい血管が網膜の中央の下に存在するときはフォトダイナミック治療術により治療できる。
【０００３】
しかしながら、新しい血管は見ることが困難である。脈絡網の新しい血管および短時間で生じるこれらの合併症のスクリーニングは、現在、視力の低下を識別することにより行なわれている。診断および評価は、新しい脈絡網の血管を見るのにフルオレセイン血管造影法の使用を必要とする眼科医による調査を要する。脈絡網の血管増殖についての現在のスクリーニングとして、グラフ用紙上の直線を観察しかつ該直線の歪みまたはブランクスポットの発生を報告する患者が含まれる。
【０００４】
別の方法として、黄斑変性および糖尿病性網膜症等の網膜代謝のあらゆる変化は、網膜内の血液の酸素化の研究により評価できる。動脈血は高度に酸素化されているのに対し、静脈血は脱酸素化されている。網膜組織の低酸素症の領域は、新しい血管が形成される前に認識できる。
【０００５】
網膜の血液の酸素化は、酸素化された血液と脱酸素化された血液とで異なる波長の吸収量が異なるため、異なる波長の赤外光で血液を照明することにより決定できる。７６０ｎｍで照明された、脱酸素化された血液は、１０００ｎｍで照明された場合よりも暗く見え、逆に７６０ｎｍで照明された血液は、１０００ｎｍで照明された場合よりも明るく見える。７６０ｎｍおよび１０００ｎｍの両方で照明すると、一部が脱酸素化された血液はグレースケールで現われる。
【０００６】
米国特許（下記特許文献１参照）から、この特性を使用して眼底（eye funds）の脈絡網血液の相対酸素飽和量を測定すること、より詳しくは、緑内障および黄斑変性の研究のために眼底(eye  grounds)の特別に選択された領域内でこのような測定を行なうことが知られている。この従来技術の開示では、網膜を、白色光、赤色光および赤外光により同時に照明し、赤色光および赤外光の相対吸収量を用いて、酸素化従って網膜の領域内の毛細管の密集度を決定している。しかしながら、網膜は全部で３つの波長により同時に照明されるので、網膜機能（retinal function）を詳細に見ることはできない。
【０００７】
米国特許（下記特許文献２参照）から、網膜内の血管に７００〜１０００ｎｍの波長範囲をもつ近赤外光のビームを当て、血管からの７００〜８００ｎｍの範囲内の後方散乱光の強度を２ｎｍ等の規則的波長間隔で測定し、かつヘモグロビン酸素と近赤外スペクトル範囲内での光吸収量との相関関係を基準にしてヘモグロビン酸素化の度合いを決定することにより、暗順応および明順応の条件下での網膜の血管内のヘモグロビン酸素化の度合いを決定することが知られている。また、ヘモグロビン酸素飽和および近赤外スペクトルデータのキャリブレーションを行なうための人工眼モデルも開示されている。しかしながら、網膜機能のイメージ形成についての開示は存在しない。
【０００８】
米国特許（下記特許文献３参照）には、血管造影に、７９５〜８１５ｎｍの赤外レーザ光を使用することが開示されている。
【０００９】
米国特許（下記特許文献４参照）には、交替レーザにより照明される連続走査線を用いて飛越しデータフレームを形成すること、および心電図のｒ波を用いて網膜のレーザ照明をトリガすることが開示されている。
【００１０】
【特許文献１】
米国特許第４ ８７７ ３２２号明細書
【００１１】
【特許文献２】
米国特許第５ ２１９ ４００号明細書
【特許文献３】
米国特許第５ ４００ ７９１号明細書
【特許文献４】
米国特許第６ ２４４ ７１２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、少なくとも上記困難を軽減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、第一波長帯域の第一光源と、第二波長帯域の第２光源とを有し、酸素化血による前記第一波長帯域の吸光度は前記第二波長帯域の吸光度より大きくかつ脱酸素化血による前記第一波長帯域の吸光度は前記第二波長帯域の吸光度より小さく、前記第一光源および第二光源からの光を眼の網膜の一部上に選択的に合焦させる手段と、それぞれの波長帯域で照明された網膜の一部のそれぞれのイメージを作るためのイメージング手段と、該イメージング手段により得られたイメージを精査するための処理手段とを更に有することを特徴とする網膜機能カメラが提供される。
【００１４】
処理手段には、第一波長および第二波長で異なる吸光度をもつイメージの領域がちらつくように所定周波数で交互にイメージを表示する手段を設けるのが便利である。
【００１５】
所定周波数は１２Ｈｚであるのが好ましい。
【００１６】
機能イメージを作るには、第一波長帯域および第二波長帯域は４８８ｎｍと１０００ｎｍとの間で選択されるのが有利である。
【００１７】
第一波長帯域は実質的に４８８ｎｍに中心を有しかつ第二波長帯域は実質的に６００ｎｍ、６３０ｎｍ、６３５ｎｍ、６７０ｎｍおよび７６０ｎｍの１つに中心を有し、または第一波長帯域は実質的に６３５ｎｍに中心を有しかつ第二波長帯域は実質的に８３０ｎｍおよび９１０ｎｍの１つに中心を有し、または第一波長帯域は実質的に６７０ｎｍに中心を有しかつ第二波長帯域は実質的に８３０ｎｍおよび９１０ｎｍの１つに中心を有し、または第一波長帯域は実質的に７６０ｎｍに中心を有しかつ第二波長帯域は実質的に８３０ｎｍおよび９１０ｎｍの１つに中心を有するのが便利である。
【００１８】
機能イメージ(functional image)を作るには、第一波長帯域および第二波長帯域は４８８ｎｍと７００ｎｍとの間にあり、かつ好ましくは第一波長帯域は実質的に４８８ｎｍに中心を有しかつ第二波長帯域は実質的に６００ｎｍ、６３５ｎｍおよび６７０ｎｍの１つに中心を有することが有利である。
【００１９】
慣用イメージ(conventional image)を作るには、５５０〜６５０ｎｍの波長帯域の光を発生する超ルミネッセンスダイオードの配列を設け、機能イメージを作るには、第一波長帯域は７００〜８０５ｎｍでありかつ第二波長帯域は８０５〜１０００ｎｍであるのが便利である。
【００２０】
処理手段は、第一波長帯域および第二波長帯域により創成されるそれぞれのイメージと慣用イメージとにそれぞれ偽色を割当て、かつ３つのイメージを組合せて結合カラーイメージを形成する手段を有するのが有利である。
【００２１】
第一および第二光源は、放射される光の波長を制限するための狭帯域通過フィルタが設けられた超ルミネッセンスダイオードであるのが有利である。
【００２２】
或いは、近赤外光から可視光のスペクトルの波長を放射する広帯域スペクトル光源を設け、第一および第二光源は、広帯域スペクトル光を狭帯域通過フィルタに通すことにより作ることができる。
【００２３】
第一光源および第二光源からの光を選択的に合焦させる手段は、第一および第二光源からの光を合焦させかつ第一および第二光源のスイッチを交互に連続的にオン／オフさせる手段を有していることが便利である。
【００２４】
或いは、第一光源および第二光源からの光を選択的に合焦させる手段には、第一および第二光源からの光を合焦させる手段と、それぞれ第一および第二光源からの光を交互に遮断するシャッタ手段とを設けることができる。
【００２５】
処理手段は、イメージと早期に形成された基準イメージとを比較する手段を有するのが便利である。
【００２６】
処理手段は、イメージと基準イメージとを整合させるパターン認識手段を有することが好ましい。
【００２７】
処理手段は、第一光源により形成されたイメージと、第二光源により形成されたイメージとを交互に表示して、第一光源からの光の吸収と第二光源からの光の吸収とが等しくなる、部分的酸素化に一致する同位反射点の部分を除いてちらつく複合イメージを形成する手段を有することが便利である。
【００２８】
処理手段は、同位反射点よりも大きい酸素化を有する網膜の部分に一致するイメージの第一ちらつき部分に第一偽色を割当て、同位反射点よりも小さい酸素化を有する網膜の部分に一致するイメージの第二ちらつき部分に第二偽色を割当て、かつ前記それぞれの点での酸素化と前記同位反射点での酸素化との差異に比例する偽色の強度を、前記イメージの各点に発生させる手段を有することが有利である。
【００２９】
第一光源および／または第二光源の波長または出力は、同位反射点をチューニングすべく変化できることが好ましい。
【００３０】
処理手段は、最大酸素化の網膜イメージの部分と最大脱酸素化の網膜イメージの部分とを識別することにより酸素化のキャリブレーションを行なう手段を有していることが便利である。
【００３１】
光を合焦させる手段は、網膜の少なくとも一部を横切る合焦光を走査する走査手段を有することが有利である。
【００３２】
走査手段は、網膜の少なくとも一部を水平方向に横切って合焦光を走査する第一走査手段と、網膜の少なくとも一部を垂直方向に横切って合焦光を走査する第二走査手段とを有することが便利である。
【００３３】
第一走査手段は、回転可能な多面ミラーおよび振動可能な平面ミラーのうちの１つを有することが好ましい。
【００３４】
第二走査手段はガルバノメータスキャナを有することが有利である。
【００３５】
第一同期手段は、第一および第二走査手段と、第一光源および第二光源を選択的に作動させる選択手段とを同期させるべく設けられるのが便利である。
【００３６】
第一および第二走査手段とイメージング／処理手段とを同期させるための第二同期手段を設けるのが有利である。
【００３７】
第一および第二走査手段は、網膜から反射された光を再走査しかつ再走査された光をイメージング／処理手段に反射することが便利である。
【００３８】
第一および第二走査手段は、テレビジョンイメージの形成にイメージング／処理手段を使用できるように、テレビジョン走査周波数に一致する周波数で作動することが有利である。
【００３９】
網膜表面イメージを検出しかつ深い脈絡網イメージを遮断するための、イメージング／処理手段の上流側に配置できる共焦点フィルタと、網膜表面イメージを遮断しかつ深い脈絡網イメージを検出できる、イメージング／処理手段の上流側に配置できるアンチ共焦点フィルタとを更に有することが便利である。
【００４０】
第一直線偏光フィルタが光源と眼との間に設けられ、かつ該第一直線偏光フィルタに直交する第二直線偏光フィルタが眼とイメージング／理手段との間に設けられており、第二直交偏光フィルタが、眼の表面から反射される光を遮断することが有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、添付図面を参照して、本発明の特定実施形態を例示として説明する。
【００４２】
図面において、同じ部品は同じ参照番号で示されている。
＜実施例１＞
図１には、眼１０の検査に使用する網膜カメラ（retinal camera）１０１が示されている。カメラは光源１を有し、該光源１は、互いに約１２０°の間隔を隔てて配置されかつそれぞれ第一赤外波長帯域および第二赤外波長帯域を放射する第一源および第二源２１、２２を備えた積分球２０と、可視光源２３とを備えており、拡散照明を行なう。積分球２０の主要な機能は、２つの赤外光源２１、２２により形成される網膜イメージが整合するように、同一の点光源から交替赤外光を発生させることである。６００ｎｍの可視光源２３は、網膜イメージ内の静脈と動脈とを区別するのに有効である。本発明は、赤外光源により得られる機能イメージと、慣用イメージとを比較できるようにする。
【００４３】
機能イメージは、可視スペクトル（４５０〜７００ｎｍ）および赤外スペクトル（７００〜１０００ｎｍ）の両方から得られるイメージを対比することにより作ることもできる。ヘモグロビン酸素飽和赤外光吸収は、７００〜８０５ｎｍと８０５〜１０００ｎｍとの間で明瞭に区別される。Van Assendelt OW.著「ヘモグロビン派生物の分光測光法（Spectrophotometry of haemoglobin derivative）」（Thomas、１９７０、Royal Vangorcum Assen、オランダ）に記載されているように、可視スペクトルは、複雑なヘモグロビンの光吸収関係を有している。４５０〜５００ｎｍの青色光と６００〜７００ｎｍの赤色光とを対比して、機能イメージを得ることができる。４５０〜５００ｎｍの範囲の青色光と、７００〜８０５ｎｍの近赤外光とを対比させることもできる。
【００４４】
かくして、４５０〜１０００ｎｍの光を使用できる。適当な波長対は、４８８ｎｍと、６００ｎｍまたは６３５ｎｍまたは６７０ｎｍまたは７６０ｎｍとの対；または６３５ｎｍと、８３０ｎｍまたは９１０ｎｍの対；または６７０ｎｍと、８３０ｎｍまたは９１０ｎｍとの対；または７６０ｎｍと、８３０ｎｍまたは９１０ｎｍとの対である。
【００４５】
可能な照明源として、慣用イメージを形成するための５５０〜６５０ｎｍの範囲内、好ましくは６００ｎｍの光を発生する超ルミネッセンスダイオードおよび機能イメージの照明を行なうための７５８ｎｍ（７００〜８０５ｎｍ）および９１０ｎｍ（８０５〜１０００ｎｍ）の領域内の赤外光で拡散反射積分球を連続的に照明する超ルミネッセンスダイオードの配列がある。ダイオードの帯域幅を制限するため、超ルミネッセンスダイオードには狭帯域通過フィルタを使用できる。光源用の他の光学配置として、近赤外超ルミネッセンスダイオード用のビームスプリッタ配置がある。超ルミネッセンスダイオードは、連続的にスイッチオン／オフさせるか、ダイオードの光をシャッタで連続的に遮断することができる。他の光源を使用することもできる。例えば狭帯域通過フィルタを用いて７００〜１０００ｎｍの近赤外スペクトルを得るため、他のガスでドーピングされたキセノン等の近赤外光から可視光のスペクトルの放射をする広スペクトル源を使用できる。或いは、赤外光としてレーザダイオードを使用でき、この場合は、積分球２０は、レーザ光のスペックル効果を回避すべく、レーザダイオードからの平行干渉性狭帯域光を、非平行非干渉性狭帯域光に変換する。第一光源および第二光源から形成される点光源を形成する他の装置を使用でき、例えば光ファイバおよびレンズ装置を、積分球およびダイクロイックビーム結合器または銀被膜ハーフミラーに置換できる。
【００４６】
光源からの光は、コンデンサレンズ３０により平行化され、かつミラー５０により反射されかつリレーレンズ６０を通る前に、環状リングダイアフラム４０に通される。図１Ａは環状リングダイアフラムの断面図であり、不透明支持体４２内の環状透明部分４１が示されている。環状ダイアフラム４０から出てミラー５０により反射される光のコーンが、次に、中央透過孔８１を備えた孔穿きミラー８０により反射されかつ対物レンズ９０を通って眼１０内に導かれ、眼１０の焦点面に均一照明領域を形成する。リレーレンズ６０と孔穿きミラー８０との間で、これらの光軸上には内的固定ターゲット７０が設けられている。内的固定ターゲット７０は、十字線（この上に眼１０が合焦する）等の小さい照明物体で構成できる。光は、網膜内で吸収された後、網膜で反射されて眼から出て、対物レンズ９０を通って戻される。反射光の一部は、孔穿きミラー８０の中央孔８１を通り、更に連続的に閉塞ダイアフラム（occluding diaphragm）１１０、焦点レンズ１２０および結像レンズ１３０を通って、イメージ記録器／プロセッサ１４０内にイメージを形成する。環状リングダイアフラム４０および眼１０の瞳孔は照明光学系内の共役位置に配置され、ミラー８０の透過孔８１および閉塞ダイアフラム１１０の孔１１１は対物光学系の共役位置に配置される。
＜実施例２＞
図２には本発明の他の実施形態が示されている。この実施形態では、図１に示した第一実施形態の積分球が銀被膜ハーフミラー２４に置換され、かつ狭帯域通過フィルタを備えた２つの超ルミネッセンスダイオード２１′、２２′が配置されている。これにより、第一超ルミネッセンスダイオード２１′からの第一波帯域の赤外光が光軸１１に沿って銀被膜ハーフミラー２４を通り、超ルミネッセンスダイオード２２′からの第二波帯域の赤外光がミラー２４により反射されて、光軸１１に沿って進む。この実施形態の他の部分は、図１に示した第一実施形態で説明したものと同じである。
【００４７】
本発明の上記２つの実施形態の作動は良く似ており、一例として図２の第二実施形態について作動を説明する。患者は、その検査すべき眼１０の焦点が固定ターゲット７０に合うように、眼の瞳孔を非球面検眼用対物レンズ９０に隣接して位置決めする。これにより瞳孔と眼窩とが整合するため、光源が網膜を照明するように付勢されたときに、光が、虹彩から反射されるのではなく瞳孔を通って伝達されることが確保される。照明された目標が存在しないと、眼は、暗空間を見るようにまよってしまうであろう。目標は、瞳孔収縮を避けるため、非常に弱く照明される。一般的な照明目標は、低出力発光ダイオードの前方に置かれる不透明スクリーンに形成された細い線または同心円の切込みである。他の方法として、交差線を照明することもできる。
【００４８】
慣用イメージを得るには、６００ｎｍの可視光またはキセノン光源（図示せず）が使用される。機能イメージを得るべく網膜上に赤外光ビームを投影するのに、超ルミネッセンスダイオード２１′、２２′により、７５８ｎｍおよび９１０ｎｍの領域に交替赤外光照明が行なわれる。
【００４９】
イメージ記録器／プロセッサ１４０は、指定スペクトルも光に感応する結像デバイス、例えばＣＭＯＳ配列またはＣＣＤ配列、光電検出器、赤外光または可視光センサ、または赤外イメージセンサで構成される。
【００５０】
イメージを分析するには、光学系内の残留内部反射を考慮に入れなくてはならない。これは、黒色吸収性内面およびリッジングおよびバッフルの使用により最小にできる。また、光源からの光出力は変えることができ、光は、ミラーおよびレンズの前面コーティングにより吸収される。また、光はアイシールの周囲から光学系内に漏れることがあり、これにより、光の拡がりが生じ、患者によっては薬および喫煙による血管収縮によって網膜の酸素化が変化することがある。これらの問題は、異なる波長の照明または異なる時点での照明により作られたイメージと比較することにより無くすことができる。
【００５１】
変えられた網膜機能すなわち網膜構造の視覚化は、個々の網膜視野イメージ（retinal field images）と初期基準網膜視野イメージとを比較して何らかの変化を検出することにより得られる。これには、基準イメージと新しいイメージとの「最適」重畳を得るためのパターン認識ソフトウェアを使用することが含まれる。この基準イメージは、次に、変化したコンポーネンツを残し、新しいイメージから取除かれる。変化したコンポーネンツは次に、新しいイメージの上に重畳され、かつ例えば色の変化によりまたはイメージのフラッシングにより識別される。或いは、超ルミネッセンスダイオードによる連続的照明からの可視光および２つの赤外光波長により得られる３つのイメージは、各イメージに偽色（例えば、赤色、緑色および青色）を割当てた後に重畳され、カラーイメージを創出する。
【００５２】
前述のように、７６０ｎｍで照明された、脱酸素化された血液は、１０００ｎｍで照明される場合よりも暗く見える。逆に、７６０ｎｍで照明された、酸素化された血液は、１０００ｎｍで照明される場合よりも明るく見える。両イメージにおいて、部分的に脱酸素化された血液はグレースケールで現われる。
【００５３】
従って、例えば１２Ｈｚで別のイメージがスクリーン上に表示されると、血管の殆どのイメージがちらつくであろうが、光の強さがちらつかない血管の領域がある。等エネルギ照明を受ける同位反射点（isoreflective point）でのこれらの非ちらつき血管（non-flickering blood vessels）は、基準脱酸素化点を形成する。非ちらつき同位反射領域は黄色で表示される。ちらつく領域は、同位反射点から大きい酸素化の差異がある。ちらつきのコントラストが大きいほど、多量の血液が酸素で飽和または脱飽和される。脱飽和血液は青色で表示され、色の強さはフリッカ（ちらつき）コントラストに関連するであろう。酸素化血液は赤色で表示され、色の強さはフリッカコントラストに関連するであろう。これにより、１つの同位反射点をもつ、網膜機能の主観イメージ（subjective image）が形成される。
【００５４】
第一および第二光源により形成された複合イメージの同位反射点は、これらの光源の一方または両方の波長または出力を変えることにより調整できる。
【００５５】
酸素化の絶対値を決定するには、イメージのキャリブレーションが必要である。９００〜１０００ｎｍの近赤外光で照明されたときに最大フリッカコントラストをもつ網膜動脈が試験される。吸息酸素濃度ＦｉＯ２は、２１％から例えば５０％まで増大し、網膜動脈血が１００％飽和されることを確保する。これは、網膜血の１００％酸素飽和の基準を与える。７６０ｎｍの領域の近赤外光で照明されるときの最高フリッカコントラストをもつ網膜出血が検査される。網膜出血は脱酸素化された血液からなる。吸気酸素濃度ＦｉＯ２は、２１％から１０％へ減少して、フリッカコントラストの上昇がないことを確保する。吸気酸素濃度ＦｉＯ２は５０％に増大して、フリッカコントラストの低下が生じないことを確保する。これは、脱酸素化された網膜血の基準を与える。動物の眼または人工眼モデルのいずれかを既知の酸素飽和ヘモグロビンで灌流しかつ赤外イメージを記録することにより、他のキャリブレーションが得られる。この技術は、同位反射点のヘモグロビン酸素飽和レベルを得るのに使用できる。概説した網膜機能キャリブレーション技術は、更なる同位反射点および付加キャリブレーションを得るため、７００〜１３００ｎｍの範囲内の赤外光を用いてチトクロームａ、ａ３について反復することができる。組織酸素化状態を評価するのに、ヘモグロビン酸素飽和に加えてチトクロームａ、ａ３が使用される。しかしながら、使用する波長が長いほど組織貫入が大きくなり、イメージ品位が低下することがある。
【００５６】
或いは、３つの血液チャネルをもつ人工眼のモデルを使用してヘモグロビン酸素キャリブレーションを行なうことができる。眼モデルは、５０％酸素飽和血を収容する第一基準チャネルと、１００％酸素飽和血を収容する第二基準チャネルと、可変ヘモグロビン酸素飽和血を収容する第三評価チャネルとを有している。
＜実施例３＞
図３には、本発明の第三実施形態による走査レーザ網膜機能カメラ（scanning laser retinal function camera）が示されている。この実施形態は、２つのレーザ２６、２７から眼底の連続イメージを創出する。
【００５７】
走査レーザ網膜機能カメラ１０３は、機能イメージを形成するのに必要な眼底の連続近赤外イメージを形成する。カメラは、ミラー系を介して７５８ｎｍ（７００〜８０５ｎｍ）の領域の赤外レーザ光の狭帯域ビームを眼底に向けて合焦させることができる複数の近赤外レーザを有する一つの光源を有している。眼底から反射される光は赤外光検出器に導かれ、該検出器は、検出された赤外光の強度に比例する電気出力を発生する。ラスタ態様での走査シーケンスに従ってミラー係合を移動させかつ検出器を走査シーケンスに同期させることにより、眼底のイメージを形成できる。赤外光検出器からの電気出力は、処理されて眼底の一部のイメージを表示する。次に、７５８ｎｍ（７００〜８０５ｎｍ）の領域内のレーザ光が切換えられ、９１０ｎｍ（８０５〜１０００ｎｍ）の領域内の赤外光の狭帯域ビームが、ミラー系を介して眼底上に合焦される。眼底から反射される９１０ｎｍの領域の赤外光が赤外光検出器に導かれ、該検出器は、検出光の強度に比例する電気出力を発生する。
【００５８】
得られた２つのイメージは記憶されかつ所定の周波数で交互に表示され、７００〜８０５ｎｍおよび８０５〜１０００ｎｍの波長で異な吸収性をもつ領域を有する複合イメージを形成する。非ちらつき同位反射血管は部分的に酸素化されたヘモグロビンを収容しており、この血管では、７００〜８０５ｎｍのレーザからの光の吸収は、８０５〜１０００ｎｍのレーザからの光の吸収に等しい。非ちらつき同位反射領域は黄色で表示できる。ちらつく血管は、酸素化において、同位反射点とは、顕著な差異を有している。フリッカコントラストが大きいほど、血液が酸素で飽和または脱飽和される度合いは大きい。脱飽和血液は、青色およびフリッカコントラストに関係する色の明暗度で表示できる。酸素化された血液は、赤色およびフリッカコントラストに関係する色の明暗度で表示できる。これにより、１つの同位反射点をもつ網膜機能の主観的な走査レーザイメージが形成される。
【００５９】
この第三実施形態を、以下に詳細に説明する。
【００６０】
走査レーザ網膜機能カメラ１０３は２つの別々のレーザビーム源を有し、第一レーザ源２６は７５８ｎｍ（７００〜８０５ｎｍ）の領域内の赤外レーザ光を発生し、第二レーザ源２７は９１０ｎｍ（８０５〜１０００ｎｍ）の領域内の赤外レーザ光を発生する。第一および第二光源からの赤外レーザビームはそれぞれの光電変調器２６１、２７１を通り、該変調器２６１、２７１は、それぞれの赤外ビームの個々の強度制御を行なう。それぞれの光電変調器から出るレーザビームを受けるべく配置された光ビーム加算器（optical beam adder）２８は、両赤外レーザビームが、走査レーザ網膜機能カメラの光軸にアクセスすることを可能にする。これにより、赤外レーザ光源は、眼１０の焦点面で網膜を連続的に照明することができる。ビーム加算器２８からのレーザビームは焦点レンズ３１を通り、該焦点レンズは、レーザビームを網膜上に合焦させることができる。焦点レンズ３１からの光はミラー５０により反射され、かつ孔穿きミラー８０の中央透過孔８１を通って、約５２，１００ｒｐｍで回転できる１８面形回転多面ミラー１５０上に導かれる（ミラーは、明瞭化のため１２面形多面ミラー１５０が示されている）。孔穿きミラー８０の代わりに、銀被膜ハーフミラーを使用でき、このようなハーフミラーは、光の透過よりも大きい反射率をもつように構成されている。回転多面ミラー１５０は、眼１０の水平軸線内で、閉回路テレビジョン規格に一致する１５，６２５Ｈｚの反復速度をもつ線形水平走査として、赤外レーザ光ビームを凹面鏡１６０上に反射する。凹面鏡１６０は、赤外レーザ光ビームを反射しかつ可動ガルバノメータミラー１７０上に合焦させる。ガルバノメータミラー１７０は電気的に駆動され、これにより、反射角を変化させて眼１０の垂直軸線内で５０Ｈｚの反復速度で垂直走査を行なう。赤外レーザ光は、ガルバノメータミラー１７０により凹面鏡１８０に向けて反射され、該凹面鏡１８０は、赤外レーザ光を直径１０ミクロンのスポットとして眼１０の焦点面上に合焦させる。
【００６１】
走査ビームを発生する他の装置を使用でき、例えば多面ミラーおよびガルバノメータスキャナを、振動ミラーおよび２軸ガルバノメータスキャナに置換できることは理解されよう。
【００６２】
網膜から反射された光は、同じ経路に沿って戻りかつガルバノメータミラー１７０および回転多面ミラー１５０により再走査（de-scanned）される。反射された光は、次に、孔穿きミラー８０または銀皮膜ハーフミラーにより焦点レンズ１２０に向けて反射され、更に閉塞ダイアフラム１１０を通り、アバランシェフォトダイオード／プロセッサ１４１等の赤外光検出器上に導かれる。戻り信号はピクセル毎に検出され、次に、フレーム・グラバカード（frame grabber card:図示せず）に伝送されて同期データフレームを構成する。データフレームは、走査装置からの垂直フレーム信号、水平ライン信号およびピクセルクロック信号と同期される。走査装置から水平同期信号および垂直同期信号を受けるコントローラ（図示せず）が、レーザの連続的な付勢および除勢を行なう。
【００６３】
デジタルイメージ処理は、The MathWorks Inc.社（3 Apple Hill Drive, Natick、01760-2089、マサチューセッツ州、米国）から入手できるMatlabＴＭおよびNational Instruments Corporation社（Austin、テキサス州、米国）から入手できるLabviewＴＭのようなデジタルイメージ処理ソフトウェアを用いるコンピュータにより行なわれる。同意反射点が定められ、同位反射点に対する各ピクセルのフリッカコントラストが決定される。フリッカコントラストに関する各ピクセルおよび色の明暗度に、偽色（赤色または青色）が割当てられる。同位反射点には黄色が割当てられる。複合イメージは、赤色、黄色および青色のイメージデータを組合せることにより構成される。
【００６４】
図３に示した走査レーザ網膜機能カメラは、Plesch等の論文「応用光学（Applied Optics）」（１９８７年４月１５日発行、第２６巻、第８号、第１４８０〜１４８６頁）に記載されたデジタル３５レーザ走査眼底カメラ（Digital 35 Laser Scanning Fundus Camera）と同様である。この文献記載の眼底カメラは、網膜の単一点を照明するための、眼により直径１０〜１５ミクロンのスポットに合焦される平行レーザビームを使用している。網膜から散乱して戻される光（通常は、入射光の３〜５％）は、瞳孔の外側の９５％を通って収集される。照明レーザビームの角走査は、網膜を横切って掃引しかつ網膜の時間解像力のある連続イメージング（time resolved sequential imaging）を行なう。この眼底カメラは、デジタルイメージバッファと、イメージの記憶および処理を行なうマイクロコンピュータとに連結される。
【００６５】
図３に示された走査レーザ網膜機能カメラは、米国特許第６ ０９９ １２７号明細書において使用されている光ビーム加算器を収容している。この光ビーム加算器は、６７０ｎｍの赤色レーザ光源、５４０ｎｍの緑色レーザ光源、および４８８ｎｍの青色レーザ光源を光ビーム加算器に使用しており、該加算器は眼底を別々に照明する。得られる３つのイメージは、眼底の色表示を構成するのに使用される。
網膜機能イメージの最適化
理想的な網膜機能イメージは、網膜および脈絡網の色素および細胞から反射される光の安定した非ちらつき背景と、脱酸素化された血液および酸素化された血液からの光の最大コントラストと、同じ網膜コンポーネンツおよび脈絡網コンポーネンツをイメージングするための同程度の深さの赤外光の網膜貫入と,を有している。
【００６６】
網膜機能イメージは、患者の心電図のＲ波と時間同期させて、網膜代謝を心周期の異なるフェーズで検査できるようにする。データフレーム（該データフレームから、網膜機能イメージがデジタルイメージプロセッサにより構成される）は、（この例では）５１２本の走査線からのデータからなり、各走査線は光の少なくとも２つの波長で走査される。データフレームは線１で「スタート」し、かつ線５１２で「終了」する。或いは、次の走査線ｘをＲ波同期データフレームのスタートとして定める際に、心電図のＲ波を、時間信号として、利用することができる。次に、デジタルプロセッサにより、線ｘから線５１２および次の線１から線（ｘ−１）により定められたデータフレームから、網膜機能イメージが構成される。時間遅延は、Ｒ波心電図の時間信号と走査線ｘとの間でオペレータにより選択される。
【００６７】
７５８ｎｍおよび１０００ｎｍの領域の赤外光は、ヘモグロビン酸素化の場合に最大コントラストを与える。機能的網膜イメージを最適化するには、１０００ｎｍ波長の照明を８０５ｎｍに近付けるようにチューニングすることが必要であろう。網膜背景の同位反射非ちらつき点は、７００〜８０５ｎｍおよび８０５ｎｍ〜１０００ｎｍ光源により網膜および脈絡網の色素細胞から反射された光エネルギが等しくなるときに決定される。これにより、機能イメージとのコントラストを取る、安定した非ちらつき背景が得られる。光源の波長または出力を変えることにより、イメージのチューニングを行なうことができる。
【００６８】
個々の光源強度は、電流制限技術を用いて供給電力を変えることにより制御できる。或いは、光出力は、可変孔ダイアフラムまたは光電変調器を用いて制御できる。
交替光波長
機能イメージを創成するのに、オキシヘモグロビンおよびデオキシヘモグロビンの吸光度に大きい差異がある光スペクトルの交替波長を使用できる。４８８ｎｍと１０００ｎｍとの間の光が使用される。適当な波長は、４８８ｎｍおよび６００ｎｍ、６３０ｎｍ、６３５ｎｍ、６７０ｎｍまたは７６０ｎｍ；６３５ｎｍおよび８３０ｎｍまたは９１０ｎｍ；６７０ｎｍおよび８３０ｎｍまたは９１０ｎｍ；７６０ｎｍおよび８３０ｎｍまたは９１０ｎｍである。４８８〜７００ｎｍの可視光は、近赤外光よりも網膜組織貫入量が小さいであろう。
交替イメージング技術
機能的網膜イメージを発生させるのに必要な異波長網膜イメージおよび脈絡網イメージを創成するのに、交替イメージング構成を使用できる。走査レーザ網膜機能カメラには、検出器の上流側に共焦点フィルタを設けて、深い脈絡網イメージを遮断している間に網膜表面イメージが検出されるように構成できる。共焦点フィルタは光学的セクションを創成するのに使用される。検出器の上流側にアンチ共焦点フィルタを配置して、網膜表面イメージを遮断し、深い脈絡網イメージを検出するように構成できる。
【００６９】
連続的な深さで得られる一連の共焦点光学セクションを集積することにより、三次元網膜代謝イメージを形成できる。
【００７０】
走査レーザ網膜機能カメラには、検出器の上流側に、直交偏光フィルタを配置できる。直交偏光フィルタの機能は、レーザ照明光と同じ直線偏光を有する表面反射光を遮断することである。これにより、深い層から散乱されかつ反射された直交偏光を検出しかつイメージを形成することが可能になる。従って、偏光フィルタは、表面反射を遮断することによりコントラストを改善する。
【００７１】
網膜機能カメラには、照明軸線上に直線偏光フィルタを配置しかつイメージング軸線上に直交偏光フィルタを配置することができる。直交偏光フィルタは、照明光と同じ直線偏光を有する網膜表面からの反射光を遮断する。これにより、ヘモグロビン酸素化情報を含んでいる深い層からの光を検出しかつイメージを形成できる。
【００７２】
走査レーザ網膜機能カメラのコントローラは異なる波長のレーザを連続的に付勢し、これにより、スキャナは網膜の一部を横切って走査し、各レーザによる完全データフレームを形成する。好ましくは、各走査線（各フレームではない）は交替波長で２度走査され、２つの網膜イメージ間の移動アーチファクトを最小にするのが好ましい。交替波長で連続的に走査される網膜の部分は、ピクセルのように走査線より小さくなるか、フレームのように走査線より大きくなるであろう。すなわち、各交替波長で走査された網膜の部分は、走査により形成されたイメージのピクセル、線走査またはフレームに一致する。各線を２度連続的に走査することにより、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を最小にすると同時に網膜光露出を最小にする。
【００７３】
或いは、連続走査線のような網膜走査の部分を照明することができる。これにより、飛越しデータフレームが形成される。網膜機能イメージを形成する前に２つの別々のイメージを形成するには、データフレームを脱飛越し(deinterlaced)する必要がある。
【００７４】
積分球またはダイクロイックビーム結合器を用いることにより、２つの異なる波長の光で網膜を同時照明することができる。ダイクロイックビームスプリッタおよび別のイメージング光学系を用いて、異なる波長のイメージを得ることができる。
【００７５】
以上、本発明に記載の網膜機能カメラを説明したが、本発明は、例えば、共焦点顕微鏡またはイメージング用マルチスペクトルカメラの使用にも等しく適用できることを理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第一実施形態を示す概略図である。図１Ａは、双頭矢印１Ａ−１Ａに沿う断面図である。
【図２】本発明の第二実施形態を示す概略図である。図２Ａは、双頭矢印２Ａ−２Ａに沿う断面図である。
【図３】本発明の第三実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７７】
２０  積分球
２１  第一光源
２２  第二光源
２８  光ビーム加算器
４０  リングダイアフラム
８０  孔穿きミラー
１０１  網膜カメラ
１４０  イメージ記録器／プロセッサ
１４１  アバランシェフォトダイオード／プロセッサ
１５０  回転多面ミラー
２６１、２７１  光電変調器
【図１】
2005500870.tif 000003
【図２】
2005500870.tif 000004
【図３】
2005500870.tif 000005
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005500870.tif 000035
2005500870.tif 000036
【国際調査報告】
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2005500870.tif 000038