(57)【要約】【課題】眼底の網膜を形成する視細胞の光の刺激に対する光学的特性の変化を利用して視細胞のデータを取得する網膜画像データ取得表示装置およびその表示方法を提供する。【構成】本発明による網膜画像データ取得表示装置は、眼底刺激用と眼底撮像用の２種類の光源を用いる。第１光源１は可視光光源であり、第２光源２には赤外線を発生する複数のＬＥＤ２を用いる。刺激用光学系により第１光源１で眼底を一様に刺激し、眼底に照射した第２光源２により形成される眼底からの散乱光成分による眼底像を撮像用光学系により撮像手段を形成するカメラ９に導く。制御部１１により第１光源１，第２光源２，撮像手段を制御し、第１光源１の影響下の眼底像（ｂ）と影響を受けない眼底像（ａ）を得て演算処理部１３により演算を行なわせ、眼底の神経反応の強度の変化値を算出して、その結果を画像データ化して、その画像データを画像として表示部１２に表示する。【選択図】図１
2008086412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼底刺激用の第１光源と、
眼底撮像用の第２光源と、
第２光源で眼底を照射した際に生じる眼底からの戻り光成分による眼底像を撮像する撮像手段と、
第１光源と第２光源の照射光路、前記眼底像を撮像手段の撮像素子に結像させる撮像光路を形成する光学系と、
撮像手段の眼底像に対応する画素の出力を演算処理する演算処理部と、
演算処理部の演算処理結果による画像データの出力を表示する表示部と、
第１光源、第２光源、撮像手段、演算処理部、および表示部の動作を制御する制御部とを含み、
制御部により各光源を動作させ、第１光源の刺激を受ける前の眼底像（ａ）と刺激を受けた眼底像（ｂ）を撮像手段により取得させ、演算処理部により撮像手段の眼底像の対応画素の出力（ａi ）と（ｂi ）について演算処理させ、演算処理結果を画像データ化して表示部に表示させるように構成した網膜画像データ取得表示装置。
【請求項２】
前記第１光源は可視光成分を含み、前記第２光源は近赤外線成分を含むものである請求項１記載の網膜画像データ取得表示装置。
【請求項３】
前記眼底刺激用の第１光源は前記光学系の第１の集光レンズで集光され、ダイクロイックミラーで反射されて被験者の眼底を一様に照射し、
前記眼底撮像用の第２光源は前記撮像手段の光軸回りに配置され、前記光学系の第２の集光レンズ、第２の光源フィルタ、前記ダイクロイックミラーを介して、被験者の眼底の撮像に用いられる請求項１記載の網膜画像データ取得表示装置。
【請求項４】
前記制御部は前記第２光源で眼底を照射中に前記第１光源を起動し、前記第１光源の影響を受けた、前記第２光源により形成される、眼底像を前記撮像手段に撮像させるように構成した請求項１または２記載の網膜画像データ取得表示装置。
【請求項５】
前記演算処理部は、前記撮像手段に撮像された眼底像の対応画素の出力を演算処理し、画像データ化する機能を備えるものである請求項１記載の網膜画像データ取得表示装置。
【請求項６】
眼底刺激用の第１光源と、眼底撮像用の第２光源と、撮像手段と、第１および第２光源を被験者の眼底に照射し、第２光源による眼底像を撮像手段に形成させる光学系と、撮像手段の出力を画素対応で演算処理し画像データ化する演算処理部と、その画像データを画像として表示する表示部を準備するステップと、
撮像手段により、第２光源で照射された第１光源の影響を受けていない未刺激眼底像（ａ）を撮像する未刺激眼底像の撮像ステップと、
撮像手段により、第２光源で照射された第１光源の影響を受けた既刺激眼底像（ｂ）を撮像する既刺激眼底像の撮像ステップと、
演算処理部により、撮像手段の撮像素子上の眼底像（ａ）と（ｂ）中の任意の対応画素出力（ａi ）と（ｂi ）間での演算をし、演算結果を画像データ化する演算処理ステップと、
演算処理ステップの演算結果の画像データの出力を、表示部に表示する表示ステップと、
から構成した網膜画像データ取得表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼底の細胞（網膜細胞）に光による刺激を与え、その刺激に対応する視細胞の変化を画像化することにより、網膜に係わるデータを取得する網膜画像データ取得表示装置および網膜画像データ取得表示方法に関する。
さらに詳しく言えば、本願装置によれば、特定の光源に対する眼底の視細胞の反応（散乱特性）の変化やその分布を画像化（マッピング）することにより眼底の診断に利用できるデータを取得し、表示することが可能となる網膜画像データ取得表示装置および網膜画像データ取得表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献３記載の方法は、眼組織の分光的特徴を増強するための分光的生物画像化方法に関するものであり、眼底の分光的な画像データを取得している。
また網膜に関する眼疾患として視野が損なわれる緑内障が知られている。従来、この緑内障の視野検査には、点灯した光を患者が視認した際にボタンを押すことによって行う一般的な視野系が使用されている。特許文献２に示すように、レーザ光により、網膜の特定領域に光刺激を与えて、瞳孔の大きさの変化から瞳孔対光反応による指標値を算出するもの、あるいは特許文献１に示すように、視細胞の感度を個別測定可能に構成した眼科検査装置等も提案されている。
【特許文献１】特開２００４−２１６１１８号公報
【特許文献２】特開２００２−２７２６８５号公報
【特許文献３】特表２００２−５４３８６３号公報
【非特許文献１】立花政夫、“２視覚〔１〕哺乳類の網膜における視覚情報処理”、「脳神経科学」、第６章  認知機能の神経機構、三輪書店、２００３年５月２０日発行、 642〜649 頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
眼科における視野検査では、一様な薄暗い背景の中で、被験者に小さな光の輝点を見せて、被験者がこれを知覚したときに押しボタンを操作させ、その結果を集計することで、見える領域や見えにくい領域を調べている。視野全域に亘りこのような検査をするのは、時間がかかり、被験者の疲労度も高い。光輝点の提示と知覚結果の集計をコンピュータ化した装置もあり、これは検査者の手間を大幅に低減したが、本人が見えるか見えないかという自覚的な判定に依存することは変わらず、被験者の主観に頼る曖昧さがあり、意識の無い人でも視野検査ができるというわけにはいかない。
【０００４】
良く知られているように（例えば前記非特許文献１に記載されているように）、脊椎動物の網膜（retina）は、眼球の内側に貼り付いた厚さ約０．２ｍｍのシート状の神経組織であり、光の受容と高次視覚中枢へ情報を送るための前処理を行っている。
この前処理の状態において、角膜や水晶体によって網膜上に投影された外界像は、２次元的に配列された視細胞（photoreceptor ）の働きで、おのおのに入射した光の強度と波長に依存した電気信号に変換される。
この電気信号の発生の前提としての視細胞の変化すなわち、光量子がロドプシンに吸収されると、外節部の細胞質におけるｃＧＭＰ濃度が低下して形質膜のｃＧＭＰ−チャネルが閉じ、視細胞は過分極することにより光学的特性、すなわち散乱特性が変化する。
【０００５】
本発明の目的は、眼底の網膜を形成する視細胞の可視光などの刺激に対応する光学的特性の変化による基礎的なデータを取得することにより、より本質的なデータを獲得できる網膜画像データ取得表示装置および網膜画像データ取得表示方法を提供することにある。  本発明のさらに他の目的は、前記データの取得が被験者の負担にならないように、眼底診断のデータを取得できる網膜画像データ取得表示装置および網膜画像データ取得表示方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明による請求項１記載の網膜画像データ取得表示装置は、
眼底刺激用の第１光源と、
眼底撮像用の第２光源と、
第２光源で眼底を照射した際に生じる眼底からの戻り光成分による眼底像を撮像する撮像手段と、
第１光源と第２光源の照射光路、前記眼底像を撮像手段の撮像素子に結像させる撮像光路を形成する光学系と、
撮像手段の眼底像に対応する画素（以下、「対応画素」ともいう。）の出力を演算処理する演算処理部と、
演算処理部の演算処理結果による画像データの出力を表示する表示部と、
第１光源、第２光源、撮像手段、演算処理部、および表示部の動作を制御する制御部とを含み、
制御部により各光源を動作させ、第１光源の刺激を受ける前の眼底像（ａ）と刺激を受けた眼底像（ｂ）を撮像手段により取得させ、演算処理部により撮像手段の眼底像の対応画素の出力（ａi ）と（ｂi ）について演算処理させ、演算処理結果を画像データ化して表示部に表示させるように構成されている。
【０００７】
本発明による請求項２記載の網膜画像データ取得表示装置は、請求項１記載の装置において、  
前記第１光源は可視光成分を含み、前記第２光源は近赤外線成分を含んで構成されている。
本発明による請求項３記載の網膜画像データ取得表示装置は、請求項１記載の装置において、  
前記眼底刺激用の第１光源は前記光学系の第１の集光レンズで集光され、ダイクロイックミラーで反射されて被験者の眼底を一様に照射し、
前記眼底撮像用の第２光源は前記撮像手段の光軸回りに配置され、前記光学系の第２の集光レンズ、第２の光源フィルタ、前記ダイクロイックミラーを介して、被験者の眼底の撮像に用いられる。
【０００８】
本発明による請求項４記載の網膜画像データ取得表示装置は、請求項１または２記載の装置において、
前記制御部は前記第２光源で眼底を照射中に前記第１光源を起動し、前記第１光源の影響を受けた、前記第２光源により形成される、眼底像を前記撮像手段に撮像させるように構成されている。
本発明による請求項５記載の網膜画像データ取得表示装置は、請求項１記載の装置において、  
前記演算処理部は、前記撮像手段に撮像された眼底像の対応画素の出力を演算処理し、画像データ化する機能を備えるものである。
【０００９】
本発明による請求項６記載の網膜画像データ取得表示方法は、
眼底刺激用の第１光源と、眼底撮像用の第２光源と、撮像手段と、第１および第２光源を被験者の眼底に照射し、第２光源による眼底像を撮像手段に形成させる光学系と、撮像手段の出力を画素対応で演算処理し画像データ化する演算処理部と、その画像データを画像として表示する表示部を準備するステップと、
撮像手段により、第２光源で照射された第１光源の影響を受けていない未刺激眼底像（ａ）を撮像する未刺激眼底像の撮像ステップと、
撮像手段により、第２光源で照射された第１光源の影響を受けた既刺激眼底像（ｂ）を撮像する既刺激眼底像の撮像ステップと、
演算処理部により、撮像手段の撮像素子上の眼底像（ａ）と（ｂ）中の任意の対応画素出力（ａi ）と（ｂi ）間での演算をし、演算結果を画像データ化する演算処理ステップと、
演算処理ステップの演算結果の画像データの出力を、表示部に表示する表示ステップと、から構成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による請求項１記載の網膜画像データ取得表示装置は、眼底刺激用の第１光源および眼底撮影用の第２光源を準備しているから、光源の選択により種々のデータを取得できる。
また、本発明では、制御部により第１光源、第２光源を動作させ、第１光源の刺激を受ける前の眼底像（ａ）と刺激を受けた眼底像（ｂ）を撮像手段により取得させ、演算処理部により撮像手段の対応画素の出力（ａi ）と（ｂi ）について演算処理させ、その結果を画像化（マッピング）して表示部に表示させることができる。
【００１１】
本発明による請求項２記載の網膜画像データ取得表示装置では、前記第２光源は赤外線成分を含んでおり、これは被験者の眼に負担をかけないでデータ取得を可能にしている。  本発明による請求項３記載の網膜画像データ取得表示装置では、眼底刺激用の第１光源が撮像系（カメラ）に侵入しないようにしてあるから視細胞等の眼底刺激用の第１光源の影響をさけ、視細胞の僅かな特性変化を検出できる。
本発明による請求項４記載の網膜画像データ取得表示装置では、制御部により光源等を制御することにより、順序よく多数の画像を取得できる。
本発明による請求項５記載の網膜画像データ取得表示装置では、前記演算処理部は、前記撮像手段に撮像され撮像された眼底像の対応画素の出力を演算処理し、その演算処理結果を画像データ化することができる。
本発明による請求項６記載の網膜画像データ取得表示方法によれば、未刺激眼底像の撮像ステップで、撮像手段により、第２光源で照射された第１の光源の影響を受けていない未刺激眼底像（ａ）を撮像し、既刺激眼底像の撮像ステップで、撮像手段により、第２光源で照射された第１の光源の影響を受けた既刺激眼底像（ｂ）を撮像し、演算処理ステップで、演算処理部により、撮像手段の撮像素子上の眼底像（ａ）と（ｂ）中の任意の対応画素出力（ａi ）と（ｂi ）間での演算をし、演算結果を画像データ化し、表示ステップで、演算処理ステップの演算結果の画像データの出力を、表示部に表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面等を参照して本発明による網膜画像データ取得表示装置の実施の形態を説明する。図１は、本発明による網膜画像データ取得表示装置を示す概略図である。
前述したように、神経組織は、インパルス発生や、ゆっくりした脱分極過程に伴って、わずかな構造変化を起こす。
可視光や近赤外光の領域で、神経組織に光照射をすると、その吸収や散乱特性は、神経組織の信号発生に際して、わずかに変化する。この神経反応の強度の変化値（差）を捉え、眼底に対応させて画像化（マッピング）することで、神経反応の強度の変化値（差）を２次元像として表示することができる。これにより、客観的な測定による精度の高い視野検査結果が得られる。
【００１３】
本願構成における課題は、照射光の後方散乱量の微小な変化を捉えることであるが、眼における問題点は、その信号発生が可視光の刺激によって生ずることである。
よって、図１記載の実施形態においては、測定光としては、網膜の神経組織に対して感度が実質的にない赤外光（第２光源２）を用い、刺激には可視光（第１光源１）を用いると共に、刺激光が撮像系に混入することを極力さけなければならない。このために図１のようなダイクロイックミラー４を網膜画像データ取得表示装置に用いることが好ましい。
【００１４】
本発明では、眼底刺激用の第１光源１として白色光を用いることが好ましく、眼底撮影用の第２光源として赤外線を発生するＬＥＤ２を複数個、撮像手段を形成するカメラ９のレンズ８の周囲に配置することが好ましい。カメラ９の撮像素子を形成するＣＣＤ１０にレンズ７，８を介して眼底像が結像させられる。前記第１光源を形成する光源１の発生する白色光は集光レンズ３で集光されダイクロイックミラー４で反射されて被験者の眼底５ａを一様に照射する。眼底５ａの第２光源の散乱光の一部（眼底の変化の影響を受けている）は、撮像用の光学系（ダイクロイックミラー４、赤外線透過フィルタ６、レンズ７、カメラのレンズ８）を介してカメラ９のＣＣＤ１０に入射し、眼底像が形成される。
【００１５】
この網膜画像データ取得表示装置の全体の制御のために制御部１１が設けられている。
制御部１１は、演算処理部１３に、刺激を受けない眼底からの第２光源の眼底像（ａ）と刺激を受けた眼底からの眼底像（ｂ）からなる取得画像データについての演算処理を行わせる。制御部１１は、演算処理した結果を表示部（画像モニタ）１２に表示させる。なお、取得画像を直接表示させるように構成することもできる。
【００１６】
このように、網膜画像データ取得表示装置の全体の制御のために制御部１１は、まず第２光源２を起動する。これにより第２光源を形成するたとえば複数のＬＥＤ２からなる撮像用の光源が被験者の網膜５ａを照射する。被験者の網膜の神経組織は赤外線に対して実質的に感度をもたないから、この照射による生理的な反応は発生しない状況で、眼底からの第２光源による像（ａ）として撮像手段に取得される。この状態において、眼底を照射中に第１光源１を起動する。
光源１の起動により眼底の個々の網膜神経細胞は第１光源１からの光量子に反応し、光学特性などを変化させる。その結果第２光源の反射量や散乱量などに変化がおき、戻り光の光量が変わる。すなわち神経反応の強度の変化が、第２光源の戻り光に影響を与え、眼底からの第２光源の眼底像（ｂ）として撮像手段に取得される。このデータと、刺激を受けていない第２光源の眼底像（ａ）のデータを用いて、後述のように対応画素ごとに演算処理部により演算がなされる。
【００１７】
次に前記装置の動作例についてさらに説明する。
ア）第２光源（赤外光源）で被験者の眼底を照射し赤外線の眼底像（ａ）を撮像手段に記録する。
イ）アの状態で第１光源で被験者の眼底を短時間照射（パルス光状の照射）して、照射の影響を受けた第２光源（赤外光源）の散乱光のうち、撮像手段に到達した光線による眼底像（ｂ）を記録する。
ウ）イの眼底像とアの眼底像について、演算処理部で差分演算光（神経反応の強度の変化値）を求め、第１光源の照射の影響を受ける前後における、眼底からの第２光源の各反射光による各眼底像に基づく「神経反応の強度の変化値」に対応する画像データを取得する。
【００１８】
このようにして、第１光源の影響を受けた眼底からの眼底像を取り出すと共に、第１光源の照射を受けない眼底からの反射光による眼底像と比較して、神経反応の強度の変化値を算出することができる。第１光源で照射されてもその影響を受けない部分は、視細胞の存在しない部分であるか、眼底の視細胞からの各像に基づいて算出された神経反応の強度の変化が少ない部分である。
【００１９】
次に、前記の演算をＣＣＤ（撮像素子）１０の画素の出力の変化を例にしてさらに説明する。
前記アの第２光源（赤外光源）で被験者の眼底を照射して得られる眼底像による、カメラ（撮像手段）９のＣＣＤ（撮像素子）１０上の任意の画素ｐi の出力をａi とする。
次に前記アの状態で第１光源を短時間照射（パルス光状の照射）して、照射の影響を受けた眼底像（散乱特性の変化による赤外線像）による前記画素ｐi の出力をｂi とする。
演算処理部１３により演算したｂi とａi の差分Δi は、当該画素に対応する細胞の変化を示す量となる。全ての画素または必要な領域における差分Δi を算出すれば、視細胞の変化の分布図（マップ）を形成することができる。
【００２０】
前述の動作例によれば、第１光源の影響を受けた部分（Δi ≠０）の画像のみを取りだすことができる。
第１光源の影響を受けない部分（Δi ＝０）は、視細胞の存在しない部分であるか、視細胞が光量子に対する反応を示さない部分である。
この技法は、例えば、緑内障で視野が欠損している状況の検出に利用できる。
【００２１】
（眼底像撮像の実施例）光源２の照射時間を１秒とし、ＣＣＤ蓄積画像Ａを記録する。
続いて、光源２の照射時間を正確に同じ１秒として照射するが、同時に光源１の光も照射する。同じく蓄積画像Ｂを記録する。画像Ｂのすべての画素に一定のバイアス値を加えて得られる画像から、画像Ａを、（画素ごとに）引き算する演算を施す。結果として得られる差分画像をメモリーに格納する。これが基本画像である。
以下同様の手順を繰り返して、多数の基本画像を得て、それらを、加算平均することにより、よりノイズのない眼底像を得た。
【００２２】
前述の実施形態例のような測定中の眼球の動揺があることなどによる、データの揺らぎが大きい場合は、前記繰り返し手順のセットをより短時間に、回転させるようにする。
【００２３】
（その他の画像処理）本発明によれば、前記画素に関連して他の種々の画像演算が可能である。複数回取得したデータの平均化、微弱なデータの積算、雑音成分の除去処理などにより明瞭な画像を形成できる。
【００２４】
さらに、本発明によれば、第１光源の波長を変化することにより、光量子のエネルギーに対応する視細胞の応答の変化のデータを取得できる。第２光源の波長を変えることにより、取得画像の深さを変えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明による網膜画像データ取得表示装置は、視細胞に対する光量子励起の影響を調べることができるから、眼科学における視細胞の基礎データを取得することができる。
これに基づいて眼科学の診断の分野においても網膜映像取得，データ処理，解析等の自動化の産業分野で利用できる。
本発明による網膜画像データ取得表示装置は、眼科に関連する医療機器の分野で広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による網膜画像データ取得表示装置の実施例を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  第１光源
２  第２光源（ＬＥＤ）
３  集光レンズ
４  ダイクロイックミラー
５  眼（被験者）
６  フィルタ
７，レンズ（集光と像形成）
８  カメラのレンズ
９  カメラ（撮像手段）
１０  ＣＣＤ（撮像素子）
１１  制御部
１２  表示部（出力装置）
１３  演算処理部
【図１】
2008086412.tif 000003