(57)【要約】本発明の一実施形態は、対象物に対して光コヒーレンス・トモグラフィ（「ＯＣＴ」）の応用を行うＯＣＴ応用装置である。本ＯＣＴ応用装置は、（ａ）ＯＣＴスキャニング放射ビームを出力するＯＣＴスキャニング装置と、（ｂ）トラッキング放射ビームを発生させて、基準トラッキング部位を含む領域へ投射し、トラッキング放射ビームおよびＯＣＴスキャニング放射ビームと交差するように配置されるトラッキング光学システムを備えるアクティブ・トラッキング・システムとを備え、（ｃ）アクティブ・トラッキング・システムは、前記領域から反射されるトラッキング放射を解析して対象物の動きを検出し、トラッキング光学システムに対象物の動きに追従するように指示を出すトラッキング信号を生成する。本発明の一実施形態においては、ＯＣＴの応用には、対象物のＯＣＴスキャン・イメージを形成することが含まれ、対象物は、例えば（これに限定されないが）眼球の網膜である。
2004512125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に対して光コヒーレンス・トモグラフィ（「ＯＣＴ」）の応用を行うＯＣＴ応用装置であって、
ＯＣＴスキャニング放射ビームを出力するＯＣＴスキャニング装置と、
トラッキング放射ビームを発生させて、基準トラッキング部位を含む領域へ投射し、トラッキング放射ビームとＯＣＴスキャニング放射ビームとの光路中に配置されるトラッキング光学システムを備えるアクティブ・トラッキング・システムとを備え、
アクティブ・トラッキング・システムは、前記領域から反射されるトラッキング放射を解析して対象物の動きを検出し、対象物の動きに追従するようにトラッキング光学システムに指示を出すトラッキング信号を生成するＯＣＴ応用装置。
【請求項２】
トラッキング光学システムは、直角に配置されたされる反射鏡の対を備える請求項１に記載のＯＣＴ応用装置。
【請求項３】
アクティブ・トラッキング・システムは、トラッキング放射ビーム源とディザ・メカニズムとを備え、ディザ・メカニズムによって、トラッキング放射ビームが所定のパターンで前記領域の周りを移動する請求項２に記載のＯＣＴ応用装置。
【請求項４】
ディザ・メカニズムは、直角に配置されたされる反射鏡の対を備え、その反射鏡の対の中点は、１対１倍率のリレー・レンズ・システムを通して、トラッキング光学システムの直角に配置されたされる反射鏡の対と光学的に共役である請求項３に記載のＯＣＴ応用装置。
【請求項５】
ＯＣＴスキャニング装置のＯＣＴスキャニング・メカニズムの中点は、１対１倍率のリレー・レンズ・システムを通して、トラッキング光学システムの直角に配置されたされる反射鏡の対と光学的に共役である請求項４に記載のＯＣＴ応用装置。
【請求項６】
トラッキング光学システムの直角に配置されたされる反射鏡の対の中点は、１つまたは複数のレンズ・システムを通して、対象物のターゲット領域と光学的に共役である請求項５に記載のＯＣＴ応用装置。
【請求項７】
アクティブ・トラッキング・システムが、（ａ）反射されるトラッキング放射に応答して信号を生成する光検出器をさらに備え、（ｂ）基準トラッキング部位とその周囲または隣接する範囲との間の領域における反射率の違いによる反射トラッキング放射の強度変化によって生じる光検出器からの出力信号の変化を解析する請求項３に記載のＯＣＴ応用装置。
【請求項８】
ディザ・メカニズムによって、トラッキング放射ビームが円パターンで移動する請求項７に記載のＯＣＴ応用装置。
【請求項９】
アクティブ・トラッキング・システムが、検出エレクトロニクスをさらに備え、検出エレクトロニクスによって、ディザ・メカニズムを駆動してトラッキング放射ビームを円パターンで移動させる信号と光検出器からの出力信号との間の位相変化を測定する請求項８に記載のＯＣＴ応用装置。
【請求項１０】
眼底照明装置とビューイング装置とをさらに備える請求項１に記載のＯＣＴ応用装置。
【請求項１１】
ディザ・メカニズムが、ウェッジ面を有するウェッジ・プリズムをさらに備え、ウェッジ・プリズムは、ウェッジ面と反対側の面上でトラッキング放射ビームと交差するように配置される請求項３に記載のＯＣＴ応用装置。
【請求項１２】
ディザ・メカニズムは、ウェッジ・プリズムをトラッキング放射ビームの光軸の周りに回転させて、ウェッジ面から出るトラッキング放射を所定のパターンでディザする請求項１２に記載のＯＣＴ応用装置。
【請求項１３】
ディザ・メカニズムは、ウェッジ面から出るトラッキング放射の第１の部分を位置センサへ送るビーム・スプリッタをさらに備える請求項１２に記載のＯＣＴ応用装置。
【請求項１４】
ウェッジ面上の点は、１対１倍率のリレー・レンズ・システムを通して、トラッキング光学システムの直角に配置されたされる反射鏡の対の中点と光学的に共役である請求項１３に記載のＯＣＴ応用装置。
【請求項１５】
ＯＣＴスキャニング装置のＯＣＴスキャニング・メカニズムの中点は、１対１倍率のリレー・レンズ・システムを通して、トラッキング光学システムの直角に配置されたされる反射鏡の対の中点と光学的に共役である請求項１４に記載のＯＣＴ応用装置。
【請求項１６】
位置センサによってＸ−Ｙ信号が生成され、アクティブ・トラッキング・システムはこの信号を用いて、反射される放射強度の位相変化を解析する請求項１５に記載のＯＣＴ応用装置。
【請求項１７】
対象物に対してＯＣＴの応用を行うＯＣＴ応用方法であって、
ＯＣＴスキャニング放射ビームを出力するステップと、
トラッキング放射ビームを発生させて、基準トラッキング部位を含む領域へ投射するステップと、
トラッキング光学システムを、トラッキング放射ビームおよびＯＣＴスキャニング放射ビームと交差するように配置するステップと、
前記領域から反射されるトラッキング放射を解析して、対象物の動きを検出するステップと、
トラッキング光学システムに対象物の動きに追従するように指示を出すステップと、を含む方法。
【請求項１８】
トラッキング放射ビームをディザリングして、所定のパターンで前記領域の周りを移動させることをさらに含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
反射されるトラッキング放射を検出するステップと、基準トラッキング部位とその周囲または隣接する範囲との間の領域における反射率の違いによる反射トラッキング放射の強度変化を解析するステップと、をさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
ディザリングするステップが、ウェッジ面を有するウェッジ・プリズムを回転させることを含み、ウェッジ・プリズムを、ウェッジ面と反対側の面上でトラッキング放射ビームと交差するように配置する請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の属する技術分野）
本発明は、眼球などの組織の光コヒーレンス・トモグラフィ検査を行うための方法および装置に関する。特に本発明は、眼球の光コヒーレンス・トモグラフィ検査を行うために、アクティブ・トラッキング・システムを用いて、光コヒーレンス・トモグラフィ（「ＯＣＴ」）スキャニング・ビームを網膜組織の所望する部位上にロックする方法および装置に関する。本発明は、例えば、網膜組織のイメージング、網膜層および網膜神経繊維層の厚みの測定、視神経乳頭のトポグラフィのマッピングなどで用いられる。
【０００２】
（発明の背景）
良く知られているように、光コヒーレンス・トモグラフィ（「ＯＣＴ」）装置（例えば、米国特許第５，３２１，５０１号（「‘５０１特許」）に開示されている）は、光イメージング装置であって、生物組織のミクロン分解能の断面イメージングが行えるものである（トモグラフィ・イメージングとも言われる）。また良く知られているように、軸方向に沿って（すなわち生物組織内部へ）測定するために、（ａ）マイケルソン干渉計の１つのアーム（基準アーム）内に配置されている基準ミラーに放射が送られて反射され（基準アームの位置はスキャンされる）、また（ｂ）マイケルソン干渉計の第２のアーム（サンプルアーム）において、放射が生物組織に送られて散乱される。マイケルソン干渉計の２つのアームにおける放射の光路差が、光源から干渉計へ送られる放射の光コヒーレンス長以下である限り、光干渉信号が検出できる。‘５０１特許で開示されるように、組織の断面イメージを形成するために、連続軸方向スキャンからのデータを結合させる。
【０００３】
トモグラフィ画像の作成に必要な時間は、以下のような種々の要因によって制限される。（ａ）軸方向の測定値を得るために用いられる、基準アーム内の参照ミラーのスキャン速度、（ｂ）連続軸方向スキャンを得るために用いられる、偏向器の横方向スキャン速度、（ｃ）画質に関係するＳ／Ｎ限界、（ｄ）エレクトロニクスおよび何らかの関連するコンピュータの、アナログＯＣＴ信号をサンプリングして擬似カラー、またはグレースケール、画像に変換する速度。しかし一般的に、基準ミラーのスキャン速度が上がるとＳ／Ｎ比は下がる。そのため画質に悪影響が出る。他方で、眼球の組織をイメージングするときには、眼球運動が引き起こす問題を避けるために、画像を素早く得なければならない。
【０００４】
現在のところ、基準ミラーのスキャン速度が、ＯＣＴイメージを取り込む際の制限要因である。このことを理解するためには、米国特許第５，４５９，５７０号（「‘５７０特許」）を参照されたい。この文献では基準ミラーをＰＺＴアクチュエータで動かしている。ＰＺＴアクチュエータのスキャン速度は数ＫＨｚまで高くできるが、スキャン範囲がミクロン領域に制限される。ミクロン領域では、生体内で人間の眼球を診断するのには実用的ではない。人間の眼球を診断する場合、２〜３ｍｍのスキャン範囲が、臨床で使用するためには必要である。必要な数ｍｍのスキャン範囲を得るためには、リトロ反射鏡を、ガルバノ・メータでスキャンされるアームの一端に取り付ければ良いが、スキャン速度は約数１００Ｈｚに制限される（このスキャン方法を現在用いている市販のＯＣＴスキャナ装置は、Ｚｅｉｓｓ　Ｈｕｍｐｈｒｅｙ　Ｓｙｓｔｅｍｓ（ダブリン、カリフォルニア州）製である）。
【０００５】
ＯＣＴシステムのスキャニング装置として、２〜４ＫＨｚのスキャン速度を出し、かつスキャン範囲が実用的であるものが、以下の論文に開示されている。題名「Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ　ｐｈａｓｅ−　ａｎｄ　ｇｒｏｕｐ−ｄｅｌａｙ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ａ　ｇｒａｔｉｎｇ−ｂａｓｅｄ　ｐｈａｓｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｄｅｌａｙ　ｌｉｎｅ、（Ｇ．Ｊ．Ｔｅａｒｎｅｙら、Ｏｐｔｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．２２、Ｎｏ．２３、Ｄｅｃ．１、１９９７、ｐｐ．１８１１−１８１３）。この論文では、スキャニング装置は、次の論文に開示された位相ランピング・ディレイ・ライン原理（ｐｈａｓｅ ｒａｍｐｉｎｇ ｄｅｌａｙ ｌｉｎｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）に基づいている。題名「４００−Ｈｚ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｄｅｌａｙ　ｌｉｎｅ」（Ｋ．Ｆ．Ｋｗｏｎｇら、Ｏｐｔｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．１８、Ｎｏ．７、Ａｐｒ．１、１９９３、ｐｐ．５５８−５６０）。Ｇ．Ｊ．Ｔｅａｒｎｅｙらの論文で開示されたスキャニング装置の欠点は、容易に磨耗することであり、かつ、生体内で人間の眼球を診断する際に安全に使用できる光出力に上限が存在することである。しかしすでに指摘したように、スキャン速度を増加させると、Ｓ／Ｎ比が減少して画質は劣化する。
【０００６】
ＯＣＴスキャン・データは、眼球などの組織のトモグラフィ画像を得るために用いることができるが、得られたＯＣＴデータは、画像を得る以外にも多くの用途がある。例えば、ＯＣＴデータの用途として、網膜層および網膜神経繊維層の厚みの測定、視神経乳頭のトポグラフィのマッピングなどが挙げられる。しかしこれらの用途では、同じような問題が起こる。すなわち、組織の動きを考慮に入れながら、許容できるＳ／Ｎ比のデータをどのようにして得るかである。上述の点を考慮すると、問題として例えば患者の動きを考慮に入れながら、例えばトモグラフィ・スキャン・イメージを形成するための高品質のＯＣＴデータを得ることが可能な方法および装置に対する要求が存在する。
【０００７】
（発明の概要）
本発明の実施態様は、上記で確認された当該技術分野における要求が好都合に満たされ、また光コヒーレンス・トモグラフィ（「ＯＣＴ」）の応用を行うための方法および装置を提供する。具体的には、本発明の第１の実施態様は、対象物に対してＯＣＴの応用を行うＯＣＴ応用装置であって、（ａ）ＯＣＴスキャニング放射ビームを出力するＯＣＴスキャニング装置と、（ｂ）トラッキング放射ビームを発生させて、基準トラッキング部位を含む領域へ投射し、トラッキング放射ビームとＯＣＴスキャニング放射ビームとの光路中に配置されるトラッキング光学システムを備えるアクティブ・トラッキング・システムとを備え、（ｃ）アクティブ・トラッキング・システムが、前記領域から反射されるトラッキング放射を解析して対象物の動きを検出し、トラッキング光学システムに対象物の動きに追従するように指示を出すトラッキング信号を生成するＯＣＴ応用装置である。本発明の１つの実施態様においては、ＯＣＴ応用例には、ＯＣＴスキャン・イメージを、対象物として例えば、これに限定しないが、眼球の網膜に対して形成することが含まれる。
【０００８】
（発明の詳細な説明）
本発明の一実施形態によれば、部位（例えば人間の眼球）の高分解能断層イメージを、比較的遅い光コヒーレンス・トモグラフィ（「ＯＣＴ」）スキャンによって得る。例えば、患者の中には、１０秒間もの長い間、眼を開けられるものがいる。有利なことに、本発明のこの実施形態によれば、このような低速スキャンを行うことによって形成されるイメージのＳ／Ｎ比は、従来技術の比較的速いスキャン特性を用いて得られるＳ／Ｎ比よりも高い。その理由は、ＯＣＴイメージのＳ／Ｎ比は、スキャン速度の平方根で増加するからである。
【０００９】
本発明の一実施形態による比較的遅いスキャンを行うために、ＯＣＴスキャニング放射ビームを基準トラッキング部位上に固定して、患者の眼球運動のために生じであろう人為的な結果を避ける。本発明の好ましい実施形態においては、ＯＣＴスキャン・ビームを基準トラッキング部位上へ固定するために、アクティブ・トラッキング・システムを用いる。アクティブ・トラッキング・システムは、基準トラッキング部位の反射率特性を用いて、トラッキング信号を生成する。有利なことに、このようなアクティブ・トラッキング・システムは、生体内で人間の眼球をトラッキングする速度に必要な速度で、すなわち数ＫＨｚという高い速度で動作することができる。
【００１０】
本発明の一実施形態をＯＣＴ断層イメージを提供することに関して説明するが、当業者であれば、本発明が、ＯＣＴ断層イメージを形成する実施形態に限定されないことを容易に理解するであろう。特に、ＯＣＴデータを得て、イメージ以外におよび／またはイメージとともに用いること、例えば（これらに限らないが）網膜層および網膜神経繊維層の厚みの測定、視神経乳頭のトポグラフィのマッピングなどの実施形態が含まれることは本発明の範囲内である。したがってこれらの応用の何れかを行うための装置を、本明細書ではＯＣＴ応用装置と言い、これらの応用の何れかを行うための方法を、本明細書ではＯＣＴ応用方法と言う。
【００１１】
図１に、本発明の実施形態１００の一部と、それに関連する種々の光路を示す図を示す。図１に示すように、実施形態１００は、眼底照明（ｆｕｎｄｕｓ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）装置１０１、ビューイング装置１０２、アクティブ・トラッキングシステム１０４、ＯＣＴ装置のＯＣＴスキャニング・アーム１０３を備える。ＯＣＴ装置の残り（図示せず）は、当業者に良く知られた数多くの方法の何れかによって製造され、本発明の理解を容易にするために図示していない。
【００１２】
眼底照明装置１０１の実施形態とビューイング装置１０２の実施形態とは、米国特許第５，５０６，６３４号に記載されている。この特許は本出願の譲受人に譲渡されており、またこの特許は本明細書において参照により取り入れられている。図１に示されるように、眼底照明装置１０１の光路とビューイング装置１０２の光路とは、ビーム・スプリッタ１１１によって結合されており、空中像（ａｅｒｉａｌ ｉｍａｇｅ）が、眼球１１２の網膜上へ接眼レンズ１１０と眼球１１２のレンズとによって中継される。
【００１３】
図２に、実施形態１００の一部を示す図を示す。図２は、（ａ）トラッキング放射ビーム（アクティブ・トラッキング・システム１０４から出力される）の光路と、（ｂ）ＯＣＴスキャニング放射ビーム（ＯＣＴスキャニング・アーム１０３から出力される）の光路とを示している。図２に示すように、ＯＣＴスキャニング・アーム１０３はＯＣＴスキャニング装置のサンプルアームを備えている。特に、ＯＣＴスキャニング放射として、例えばファイバ干渉計２１０の面端（ｆａｃｅ ｅｎｄ）から出力された放射が、コリメーティング・レンズ・システム２１１（当業者に良く知られているように、レンズ・システム２１１は１つまたは複数のレンズを備え得る）を通った後、スキャニング・ミラー対２１２および２１３（例えば直角に配置されたされた反射鏡の対）に入射する。スキャニング・ミラー対２１２および２１３は、例えば、当業者に良く知られた数多くの方法の何れかによる一対のＸ−Ｙガルバノ・メータ（本発明の理解を容易にするために図示せず）を用いて駆動される。当業者に良く知られているように、このようなＯＣＴスキャニング放射は通常、短コヒーレンス長光源（例えば、スーパー・ルミネッセント・ダイオード）から出力される。
【００１４】
本発明のこの実施形態によれば、スキャニング・ミラー対２１２と２１３との中点２２０は、トラッキング光学システム（例えば、トラッキング・ミラー対２１７と２１８、例えば、直角に配置されたされた反射鏡の対として実施される）の中点２２２と、１対１倍率リレー・レンズ・システム対２１４および２１５（当業者に良く知られているように、レンズ・システム２１４およびレンズ・システム２１５はそれぞれ、１つまたは複数のレンズを備え得る）を通して、光学的に共役である。トラッキング・ミラー対２１７、２１８は、例えば、当業者に良く知られた数多くの方法の何れかによる一対のＸ−Ｙガルバノ・メータ（本発明の理解を容易にするために図示せず）を用いて駆動される。
【００１５】
図２にさらに示すように、スキャニング・ミラー対２１２および２１３から出力されるＯＣＴスキャニング放射コリメートビームは、レンズ・システム２１４によって点２２１にフォーカスされる。図２にさらに示すように、点２２１は、中間にある空中像面２２３と、リレー・レンズ・システム対２１５および２１９（当業者に良く知られているように、レンズ・システム２１９は、１つまたは複数のレンズを備え得る）を通して、光学的に共役である。さらに、空中像面２２３は、眼球１１２の網膜２２５と、レンズ・システム１１０（当業者に良く知られているように、レンズ・システム１１０は、１つまたは複数のレンズを備え得る）および眼球１１２の瞳２２４を通して、光学的に共役である。最後に、トラッキング・ミラー対２１７、２１８の中点２２２は、眼球１１２の瞳２２４と、レンズ・システム２１９およびレンズ・システム１１０を通して、光学的に共役である。
【００１６】
当業者に良く知られているように、スキャニング・ミラー対２１２および２１３を用いて、所望のスキャン・パターンを網膜２２５上に形成することで、ＯＣＴイメージが形成される。本発明のこの実施形態によれば、スキャニング・ミラー対２１７、２１８は、アクティブ・トラッキング・システム１０４の一部を構成している。アクティブ・トラッキング・システム１０４は、トラッキングエレクトロニクス４１０によって検出される位置誤差信号によって駆動される。検出の仕方については、後で詳述する。通常のＯＣＴスキャン・パターンは、軸スキャン方向に垂直な方向では、線または円である。このような場合、本発明のこの実施形態によれば、スキャニング・ミラー対２１２および２１３を起動して形成されるスキャン・パターンは、線または円である。後で詳述するように、スキャニング・ミラー対２１２および２１３の動作は、トラッキング信号から独立している。本発明のこの実施形態によれば、眼球の動きがアクティブ・トラッキング・システム１０４によって検出されると、トラッキング・ミラー対２１７、２１８が動いて眼球の動きに直ちに追従する。ＯＣＴスキャニング放射もトラッキング・ミラー対２１７、２１８を通過するため、好ましくは本発明のこの実施形態において、ＯＣＴスキャン・パターンは眼球の動きとともに動く。その結果、ＯＣＴスキャン位置は、網膜上の基準トラッキング部位に対して相対的に変化しない。
【００１７】
図２に示すように、アクティブ・トラッキング・システム１０４の実施形態は、放射源３１２を備える。放射源３１２は、例えば（これらに限らないが）、レーザまたは発光ダイオード（「ＬＥＤ」）、または他の多くのコヒーレントもしくはインコヒーレントな放射源のうちの何れかである。トラッキング放射ビームは、トラッキングビーム源３１２から出力された後、コリメーティング・レンズ・システム３１３によってコリメートされる（当業者に良く知られているように、レンズ・システム３１３は１つまたは複数のレンズを備え得る）。コリメートされたトラッキング放射ビームは、ビーム・スプリッタ３１５を通過して、ディザ・メカニズム（ｄｉｔｈｅｒ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）３２９に入射する。ディザ・メカニズム３２９は、例えば、直角に配置されたされたガルバノ・メータで動作可能に接続された反射鏡の対を備える（ガルバノ・メータとしてアーマチュアの慣性が小さいものを用いることで、高速トラッキング応答を実現できる）。さらに図２に示すように、ディザ・メカニズム３２９は、Ｘ軸およびＹ軸のディザリング・ミラー対３１６、３１７を備える。ミラー対３１６、３１７は、一対の共振型スキャナ（本発明の理解を容易にするために図示せず）によってそれぞれ駆動される。本発明のこの実施形態によれば、ディザリング・ミラー対３１６、３１７の中点３２０は、１対１倍率のリレー・レンズ・システム対３１８、３１９（当業者に良く知られているように、レンズ・システム３１８およびレンズ・システム３１９はそれぞれ、１つまたは複数のレンズを備え得る）を通して、トラッキング・ミラー対２１７、２１８の中点２２２と光学的に共役である。前述したように、トラッキング・ミラー対２１７、２１８の中点２２２は、眼球１１２の瞳２２４と光学的に共役である。したがって、スキャニング・ピボット点２２０とディザリングピボット点３２０とは、眼球１１２の瞳２２４と光学的に共役である。その結果、米国特許第５，５５０６，６３４号に記載されるように、ＯＣＴスキャン・ビームには口径食が全くない。
【００１８】
本発明のこの実施形態によれば、トラッキング放射は、レンズ・システム３１８によって点３２１にフォーカスされる。点３２１は、網膜２２５と、レンズ・システム３１９、２１９、１１０、および眼球１１２を通して、光学的に共役である。当業者であれば容易に分かるように、トラッキング放射は、網膜２２５に入射すると、網膜２２５によってリトロレフレクションされる。リトロレフレクションされたトラッキング放射は、ビーム・スプリッタ３１５へ（最初にトラッキング放射を眼球１１２へ運んだ同じ光路を通って）送られる。ビーム・スプリッタ３１５によって、リトロレフレクションされたトラッキング放射は、レンズ・システム３１４へ送られる（当業者に良く知られているように、レンズ・システム３１４は１つまたは複数のレンズを備え得る）。レンズ・システム３１４によって、リトロレフレクションされたトラッキング放射は光検出器３１１（例えば、限定を意味しないで、フォト・ダイオード）上にフォーカスされる。
【００１９】
本発明のこの実施形態によれば、眼球１１２の運動の検出を、基準トラッキング部位とその周囲または隣接する範囲との間における反射率の変化（トラッキング放射の波長における）を検出することによって行う。基準トラッキング部位は、眼球と関連付けても良いし、リトロレフレクション材料であっても良い。しかし網膜部位の多くは、反射コントラストがバックグランド領域に対して十分に高いので、基準トラッキング部位としての使用に適している。例えば、基準トラッキング部位として網膜内の２本の血管の交点を含むものは、周囲の網膜組織と比べて比較的暗い領域をもたらす。他の例として、基準トラッキング部位として視神経乳頭を含むものは、周囲の網膜組織と比べて比較的明るい円板をもたらす。
【００２０】
本発明のこの実施形態によれば、アクティブ・トラッキング・システム１０４によってトラッキング放射が投射される基準トラッキング部位は、網膜上の基準トラッキング部位とほぼ同じサイズの範囲である。したがって眼球１１２が動くと、基準トラッキング部位と周囲領域との反射率の違いによって、光検出器３１１が検出するリトロレフレクション・トラッキング放射強度が変化する。また本発明のこの実施形態によれば、運動の方向の検出が、反射放射強度の変化を検出することでなされる。トラッキング信号が生成されて、トラッキング・ミラー対２１７、２１８が駆動され、眼球１１２の動きが追跡される。
【００２１】
本発明の１つの実施形態によれば、眼球１１２の運動の方向を検出するメカニズムは、米国特許第５，７６７，９４１号（「‘９４１特許」）に開示されるメカニズムに基づいて製造される。‘９４１特許は、本明細書において参照により取り入れられる。本発明の１つの実施形態によれば、アクティブ・トラッキング・システム１０４を基準トラッキング部位上にロックするために、小さい周期的な横方向振動またはディザをトラッキング放射ビーム内に生じさせる。トラッキング放射ビームは、基準トラッキング部位と周囲範囲との反射率の変化を検出できるものであれば、どんな波長の放射で形成されていても良い。特に、ビームを形成する放射は、発光ダイオードまたは他の多くのインコヒーレントもしくはコヒーレントな放射源のうちの何れか１つから出力されるものであっても良い。典型的には、基準トラッキング部位は、円形のディザによる２次元のトラッキング放射ビームによってロックされる。
【００２２】
本発明の１つの実施形態によれば、アクティブ・トラッキング・システム１０４はディザリング・メカニズムを備える。このメカニズムは、第１および第２のディザ・ドライバ（図２に示すディザ・メカニズム３２９）で構成され、トラッキング放射ビームを第１および第２の方向にディザさせる。これは、例えば、第１位相および第２位相をそれぞれ有する振動運動によってなされる（振動運動の第１および第２の位相は互いに直交しているであろう）。この実施形態においては、ディザ・メカニズムによって、円形のディザが基準部位に形成され、これは第１および第２方向の振動運動の振幅が同じで位相差が９０°であるならばいつでも形成される。アクティブ・トラッキング・システム１０４は、さらにトラッキング装置（図２に示すトラッキング・ミラー対２１７、２１８）を備えることによって、ＯＣＴスキャニング放射ビームの位置（基準トラッキング部位に対する）を制御し、トラッキング放射ビームの位置（基準トラッキング部位に対する）を制御する。トラッキング装置は、第１の方向制御信号（これは例えば、ガルバノ・メータ駆動トラッキング・ミラー２１７に印加される）を受け取るための第１の入力と、第２の方向制御信号（これは例えば、ガルバノ・メータ駆動トラッキング・ミラー２１８に印加される）を受け取るための第２の入力とを備える。第１および第２の方向制御信号によって、トラッキング装置は、ＯＣＴスキャン・ビームを第１および第２の方向にそれぞれ動かす。
【００２３】
アクティブ・トラッキング・システム１０４はさらに、反射率計（ビーム・スプリッタ３１５、レンズ・システム３１４、光検出器３１１（図２に示す））を備える。反射率計は、リトロレフレクションされたトラッキング放射の光路に配置されており、反射率計の出力信号の位相は、リトロレフレクションされたトラッキング放射の位相に対応する。トラッキング放射ビームが反射率の変化する領域を横切るたびに、対応する変化が反射率計の出力信号強度に発生する。反射率計の出力信号は、ディザ・メカニズムが起こす振動運動に同期して変化する（ただし、位相シフトに対して適切に補正がされている場合である）。
【００２４】
さらに、アクティブ・トラッキング・システム１０４はシグナルプロセッサを備える。これは、反射率計の出力信号の位相と、振動運動を起こした信号の位相とを比較して、第１および第２の方向制御信号を生成するためである。第１および第２の方向制御信号は、トラッキング装置の第１および第２の入力とそれぞれ結合される。第１および第２の方向制御信号によって、トラッキング装置が反応し、ＯＣＴスキャニング放射が基準トラッキング部位を追跡する。‘９４１特許で説明されているように、トラッキング装置のトラッキング速度は、ディザ・メカニズムのディザ・ドライバのディザ周波数と、基準トラッキング部位の空間寸法との積に比例する。さらなる実施形態においては、‘９４１特許によれば、アクティブ・トラッキング・システム１０４はさらに、オフセット信号発生器を備える。オフセット信号発生器は、ディザ・メカニズムとトラッキング装置とに動作可能に結合され、ＯＣＴスキャニング放射ビームをトラッキング放射ビームに対して所定の距離だけずらす。ＯＣＴスキャニング放射ビームの位置を変えるために制御信号がトラッキング装置に入力されるたびに、オフセッティング・デコントロール（ｏｆｆｓｅｔｔｉｎｇ ｄｅ−ｃｏｎｔｒｏｌ）信号がディザ・メカニズムに入力される。このようなオフセット・デコントロール信号によって、ＯＣＴスキャニング放射ビームをあるターゲットから他のターゲットへ移動可能な速度を増加させることができる。同じ大きさで反対符号の電圧を、ディザ・メカニズムとトラッキング装置とに印加することによって、ＯＣＴスキャニング放射ビームをトラッキング放射ビームに対して移動させることができ、その速度は最大トラッキング速度よりも速い。
【００２５】
本発明のこの実施形態によれば、アクティブ・トラッキング・システム１０４（図２に示す）は、制御ユニット４１３を備える（例えば、制限なしに、制御ユニット４１３はコンピュータ、例えばパーソナル・コンピュータとして実装される）。制御ユニット４１３からは、当業者に良く知られた多くの方法のいずれかに基づくメッセージが、スキャナ駆動エレクトロニクス４１２へ送られる。メッセージによって、スキャナ駆動エレクトロニクス４１２からディザ駆動信号がディザ・メカニズム３２９へ送られて、一対の共振型スキャナが駆動される（その結果、一対の共振型スキャナは、Ｘ軸とＹ軸のディザリング・ミラー対３１６、３１７をそれぞれ駆動する）。これは、振幅が等しいコサイン波形およびサイン波形を用いて、当業者に良く知られた多くの方法の何れかに基づいて行われる。これらのディザ駆動信号によって、トラッキング放射が円運動でディザする。
【００２６】
図２に示すように、光検出器３１１は、リトロレフレクションされたトラッキング放射に応答して光検出器信号を出力する。光検出器信号は、検出エレクトロニクス４１０に対する入力として印加される。例えば、限定を意味しないで、検出エレクトロニクス４１０は、一対のロックインアンプ（当業者に良く知られた多くの方法の何れかに基づいて製造される）を備える。‘９４１特許の教示するところによれば、検出エレクトロニクス４１０によって、一対の共振型スキャナを駆動する信号と光検出器信号との間の位相変化が測定される。これは、当業者に良く知られた多くの方法の何れかに基づいて、制御器ユニット４１３および光検出器３１１からの入力信号を用いて行われる。位相変化は、第１および第２の位相比較信号の形態を取り得る。第１および第２の位相比較信号は、ＤＣオフセット電圧を構成する。ＤＣオフセット電圧は、反射率計の出力信号成分（ディザ駆動信号と位相が揃っている）の振幅に比例する。これらのＤＣオフセット電圧によって、ベクトル補正または誤差電圧（ディザ周期ごとに平衡状態からの変位に比例する）がもたらされる。また検出エレクトロニクス４１０は、積分器を備える。積分器は、第１および第２の位相比較信号を入力として受け取る。そしてこれに応答して、積分器は、出力として第１および第２の積分信号を、第１および第２の位相比較信号からそれぞれ生成する。また検出エレクトロニクス４１０はオフセット信号発生器を備える。オフセット信号発生器は、積分器からの出力を受け取り、これに応答して、第１および第２の方向制御信号を生成する。これらの方向制御信号は、眼球運動によって生じる位相変化を補正するために、入力として、トラッキング・スキャナ駆動エレクトロニクス４１１へ印加される。これに応答して、トラッキング・スキャナ駆動エレクトロニクス４１１は、信号を、一対の、例えばＸ−Ｙガルバノ・メータへ送る。その結果、Ｘ−Ｙガルバノ・メータはトラッキング・ミラー対２１７、２１８を駆動して、眼球１１２の動きを追跡する。
【００２７】
必要なディザ周波数は、種々の要因に依存する。例えば、トラッキング放射ビームを眼球の網膜上に等倍率でイメージさせた場合、２ＫＨｚのディザ周波数は、ディザ周期ごとに約５０μの変位に対応する。なおこれは、ターゲット速度が１０ｃｍ／秒の場合（すなわち眼球において３００°／秒を超える場合）である。このようなディザ周波数であれば十分に、スポットサイズが約４００μのＯＣＴスキャニング放射ビームを追跡することができる。
【００２８】
図３に、図２に示すアクティブ・トラッキング・システム１０４の１つの実施形態を製造する際に用いるディザ・メカニズムの代替的な実施形態の一部の図を示す。図３に示すように、トラッキングビーム源３１２から出力されるトラッキング放射ビームは、コリメーティング・レンズ・システム３１３によってコリメートされる。コリメートされたトラッキング放射ビームは、ビーム・スプリッタ３１５を通過してビーム５００として出た後、ディザ・メカニズム５００に入射する。図３にさらに示したように、ディザ・メカニズム５００はウェッジ・プリズム５１０（ウェッジ面５２０を有する）を備える。ウェッジ・プリズム５１０を、トラッキング放射ビームの光軸の周りに、円運動をするように回転させる。これはモータ（図示せず）によって、当業者に良く知られた多くの方法の何れかに基づいてなされる。ウェッジ・プリズム５１０が回転する結果、ウェッジ・プリズム５１０のウェッジ面５２０を出たトラッキング放射ビームは、円運動でディザされる。ディザされたビームは、ビーム・スプリッタ５１２へ入射して、（ａ）ディザされたビームの第１の部分は方向を変えて位置センサ５１３へ入射し、（ｂ）ディザされたビームの第２の部分はディザされたビーム５１５として出て行く。本発明のこの実施形態によれば、ウェッジ・プリズム５１０のウェッジ面５２０上の点５１１は、１対１倍率リレー・レンズ・システム対３１８、３１９（図２を参照）を通して、トラッキング・ミラー対２１７、２１８の中点２２２（図２に示す）と光学的に共役である。前述したように、トラッキング・ミラー対２１７、２１８の中点２２２は、眼球１１２の瞳２２４と光学的に共役である。したがって、スキャニング・ピボット点２２０とディザリング・ピボット点５１１とは、眼球１１２の瞳２２４と光学的に共役である。
【００２９】
本発明のこの実施形態によれば、位置センサ５１３は、例えば、限定を意味しないで、シリコン位置センサ（当業者に良く知られているタイプで市販のもの）で良い。図３に示すように、トラッキング放射ビーム５１４の位置は、例えば矢印５２５で示す経路に沿って回転する。本発明のこの実施形態によれば、ビーム５１４によって位置センサ５１３はＸ−Ｙ信号を生成し、この信号を用いて、リトロレフレクションされたトラッキング放射強度の位相変化を測定して追跡が行われる。これは前述した通りである。アクティブ・トラッキング・システム１０４の残りの部分の動作は、図２と関連してすでに詳述した実施形態の動作と同じである。図２では、リトロレフレクションされたトラッキング放射ビームは、ビーム・スプリッタ３１５で方向によって、レンズ・システム３１４および光検出器３１１の方へ送られる。
【００３０】
当業者ならば、以上の記載は、例示および説明のみを目的として与えたものであることが分かるであろう。したがって、包括的であること、または本発明を開示された厳密な形態に限定することは、意図されていない。例えば、本発明の実施形態を、眼球のＯＣＴスキャン・イメージを得ることに関連して説明したが、本発明はこれによって限定されない。特に、ＯＣＴイメージを得るための方法および装置として、どんなタイプの材料、例えば、限定しないが、動物、人間、植物組織などのイメージを得るものも包含することが、本発明の範囲および趣旨に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施形態の一部およびそれに関連する種々の光路を示す図である。
【図２】
アクティブ・トラッキング・システムから出力されるトラッキング放射ビームの光路と、光コヒーレンス・トモグラフィ（「ＯＣＴ」）装置から出力されるスキャン放射ビームの光路とを示す図１に示す実施形態の一部を示す図である。
【図３】
図２に示すアクティブ・トラッキング・システムの実施形態の製造において用いるディザ・メカニズムの代替的な実施形態の一部を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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）】
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【国際調査報告】
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