(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光束を拡げて眼底に照射し、眼底からの反射光を２次元イメージセンサー上にレーザースペックルとして結像し、像面に発生したレーザースペックルの時間変化を、画素ごとに計測して血流マップとして画像表示することからなる眼底血流画像化装置において、２本のレーザービームを用い、それぞれのビームが眼底上で矩形のスポットになるような投光系と、該矩形のスポットを、それに対応する像面に置かれたイメージセンサー上に結像する観察系としたことを特徴とする広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項２】
瞳を通過する矩形スポットの長軸に、レーザービーム出射時の楕円形スポットの長軸を合わせるように配置した請求項１記載の広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項３】
投光系において、レーザービームが矩形のスポット形状で瞳の下部と上部を通過するようにした請求項１又は２記載の広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項４】
投光系において、レーザー照射光路に円筒レンズを入れ、被検眼の手前の位置で、レーザービームの水平方向の広がりを最小にした後、次いで垂直方向の広がりを最小にするようにした請求項３記載の広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項５】
投光系において、レーザービームが矩形のスポット形状で瞳の左側部と右側部を通過するようにした請求項１又は２記載の広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項６】
投光系において、レーザー照射光路に円筒レンズを入れ、被検眼の手前の位置で、レーザービームの垂直方向の広がりを最小にした後、次いで水平方向の広がりを最小にするようにした請求項５記載の広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項７】
瞳を通過するレーザービームのスポット位置を観察する光学系を組み込み、得られる画像情報を基に血流測定用光学系の適切な位置取り制御を行う機構を持つ請求項１〜６のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項８】
複数のスポットの間隔を調節する機構を組み込んだ請求項１〜７のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項９】
レーザーを眼底に照射して眼底血流を画像化するに際し、同時に、干渉性のない光で眼底の同じ部位を照明し、画像化とは別の観察系で眼底血管像の動きをモニターする機構を組み込んだ請求項１〜８のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項１０】
モニター機構が、レーザーによる眼底画像データと、干渉性のない光による眼底画像データを照合する方式からなるものである請求項９記載の広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項１１】
被検眼者の内部固視標として、発光ダイオードマトリクスを利用し、固視標を十字状に点灯するようにした請求項１〜１０のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項１２】
固視標の上下・左右移動に連動して、観察系全体を自動的に上下・左右に駆動する機構を組み込んだ請求項１〜１１のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項１３】
固視標の発光ダイオードマトリクス座標を基に、複数のマップの相対位置を計算し、マップ同士をつなぎ合わせて、１枚の大きなマップを形成する機構を組み込んだ請求項１〜１２のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項１４】
測定した血流マップをファイルに保存するとき、検眼時の固視標の位置座標のデータを、ファイルのヘッダー部又は別のデータベースに記憶させておき、次回の検眼時にこれを読み出し、固視標の位置を自動的に設定する機構を組み込んだ請求項１〜１３のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項１５】
異なる検眼時のデータの差分を計算し、血流の増減を画像表示する機能を組み込んだ請求項１〜１４のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項１６】
眼底の平均血流の波形に対して自己相関関数を計算し、中心から次のピークまでを１周期とし、この平均周期を用いて一連の時系列に並んだマップデータを区切っていく機能、及び、この区分けされた各マップ群の平均血流波形を重ね合わせ、最も良く重なる時間関係を求める計算機能を組み込んだ請求項１〜１５のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項１７】
前記２次元イメージセンサーの露光タイミングを信号として取り出し、該センサーの各素子が露光する時間だけ眼底にレーザーを照射し、それ以外の時間はレーザー出力を低減することで、眼底が受けるレーザー被爆量を低下させる機能を組み込んだ請求項１〜１６のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項１８】
被検眼と眼底観察用の対物レンズの間に、レーザー出射用光学系を挿入し、レーザースポットの正反射成分が血流画像に映り込むのを防ぐようにした請求項１〜１７のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項１９】
血流測定中に固視標位置を変えることで、複数のレーザースポットの継ぎ目の影響が血流マップ上に現れるのを防ぐようにした請求項１〜１８のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項２０】
レーザー光束を拡げて眼底に照射し、眼底からの反射光を２次元イメージセンサー上にレーザースペックルとして結像し、像面に発生したレーザースペックルの時間変化を、画素ごとに計測して血流マップとして画像表示することからなる眼底血流画像化装置であって、１本のレーザービームを用い、ビームが眼底上で矩形のスポットになるような投光系と、該矩形のスポットを、それに対応する像面に置かれたイメージセンサー上に結像する観察系とからなる血流測定用光学系を有し、更に、被検眼と眼底観察用の対物レンズの間に、レーザー出射用光学系を挿入し、レーザースポットの正反射成分が血流画像に映り込むのを防ぐようにしたことを特徴とする広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項２１】
レーザー光束を拡げて眼底に照射し、眼底からの反射光を２次元イメージセンサー上にレーザースペックルとして結像し、像面に発生したレーザースペックルの時間変化を、画素ごとに計測して血流マップとして画像表示することからなる眼底血流画像化装置であって、１本のレーザービームを用い、ビームが眼底上で矩形のスポットになるような投光系と、該矩形のスポットを、それに対応する像面に置かれたイメージセンサー上に結像する観察系とからなる血流測定用光学系を有し、更に、レーザービームを眼底に照射して眼底血流を画像化するに際し、同時に、干渉性のない光で眼底の同じ部位を照明し、画像化とは別の観察系で眼底血管像の動きをモニターする機構を組み込んだことを特徴とする広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項２２】
モニター機構が、レーザーによる眼底画像データと、干渉性のない光による眼底画像データを照合する方式からなるものである請求項２１記載の広視野角眼底血流画像化装置。
【請求項２３】
レーザー光束を拡げて眼底に照射し、眼底からの反射光を２次元イメージセンサー上にレーザースペックルとして結像し、像面に発生したレーザースペックルの時間変化を、画素ごとに計測して血流マップとして画像表示することからなる眼底血流画像化装置であって、１本のレーザービームを用い、ビームが眼底上で矩形のスポットになるような投光系と、該矩形のスポットを、それに対応する像面に置かれたイメージセンサー上に結像する観察系とからなる血流測定用光学系を有し、更に、瞳を通過するレーザービームのスポット位置を観察する光学系を組み込み、得られる画像情報を基に前記血流測定用光学系の適切な位置取り制御を行う機構を持つことを特徴とする広視野角眼底血流画像化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検眼眼底の血流状態を測定するための眼底血流画像化装置に関する。更に詳しくは、本発明は、従来の装置を改良し臨床的により優れたものとした広視野角の眼底血流画像化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザーを眼底等の生体組織に向けて照射すると、レーザーは生体組織を構成する粒子によって散乱され、反射散乱光の強度分布は、血球などの移動散乱粒子によって動的なレーザースペックル（ランダムな斑点模様）を形成する。このパターンを、結像面においてイメージセンサーで検出し、各画素における模様の時間変化を定量化し、マップ状に表示することで、生体表面近傍の毛細血管の血流分布を画像化できることが知られている。【０００３】
そして、かかる現象を利用して、従来、被検眼の眼底等の生体組織の血球にレーザーを照射して、その血球からの反射光により形成された画像を固体撮像装置（ＣＣＤカメラ）等のイメージセンサー上に導き、この画像を連続的に所定時間間隔で多数枚取り込み・記憶し、その記憶された多数の画像の中から所定枚数の画像を選択し、各画像の各画素における出力の時間変動量を積算した値を算出し、この値から血球の速度（血流速度）を算出する血流速度測定装置が知られている。この種の血流速度測定装置では、各画素の出力変動量が血球の移動速度に対応するので、この算出された各画素の出力変動量値、或いは、その逆数の値に基づき、生体組織での血流速度分布を、二次元画像としてモニター画面上に表示している。そして、この種の装置では、臨床に利用するための多くの計算機能を備えると共に、臨床上の種々の改良・改善も行われてきた。
【特許文献１】特開平４−２４２６２８号公報
【特許文献２】特開２００３−１６４４３１号公報
【特許文献３】特開２００３−１８０６４１号公報
【非特許文献１】計測と制御  Vol.39  No.4  246-252頁(2000)
【０００４】
しかし、従来の装置では、レーザースポットが眼底で３mm角程度しかなかったため、測定領域が限られ、広い面積の血流データを求めるためには、測定位置をずらしながら多数回測定し、これらのマップを結合して大きな血流マップを得るなど、作業が極めて煩雑であった。また、実際の患者では、視力障害のため一点を凝視することが困難で、測定中に視線が移動（固視移動）する場合が多いが、固視移動によって測定位置がずれていくと、血流値の読み取りに誤差が発生しやすいという問題があった。【０００５】
固視移動の問題に関しては、本発明者らは、測定中に固視移動が起きてもその移動量を解析して補正し、正確に重ね合わせて平均血流マップを得るための、固視移動に追尾する計算機能を開発し、既に提案している（特許文献２参照）。ここでは、イメージセンサーから得られる各画面について暫定血流マップを計算し、当該マップが最初のマップからどの位置までずれているかを空間相関を計算して求めている。しかし、暫定血流マップには、レーザーの干渉による粒状構造が残るため、マップ間の相対位置を計算する際に、この粒の大きさ分の統計的誤差が発生する。即ち、レーザーで眼底を照明して取り込んだ画像を使う限り、固視移動に対する追尾性能には限界があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
眼底血流画像化は、当初からその主要な応用分野として、視神経乳頭の狭い部分の血流変化を主に測定してきた。しかし一方で、黄斑部（視野の中心）など、眼底全体の血液循環をマクロに観察したいという要望が広くあり、本発明の課題は、かかる要望を実現するため、測定視野を拡大した、即ち、広視野角の眼底血流画像化装置を提供することにある。そしてまた、本発明の更なる課題は、従来の装置を種々の点で改良し、臨床的により優れた、且つ、使い易い眼底血流画像化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の課題を達成するための請求項１に係る発明は、レーザー光束を拡げて眼底に照射し、眼底からの反射光を２次元イメージセンサー上にレーザースペックルとして結像し、像面に発生したレーザースペックルの時間変化を、画素ごとに計測して血流マップとして画像表示することからなる眼底血流画像化装置において、２本のレーザービームを用い、それぞれのビームが眼底上で矩形のスポットになるような投光系と、該矩形のスポットを、それに対応する像面に置かれたイメージセンサー上に結像する観察系としたことを特徴とする広視野角眼底血流画像化装置である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、瞳を通過する矩形スポットの長軸に、レーザービーム出射時の楕円形スポットの長軸を合わせるように配置した請求項１記載の広視野角眼底血流画像化装置である。矩形スポットの長軸と、レーザー出射時の楕円スポットの長軸を合わせることで光量分布を一様にすることができる。これを合わせないと、光量分布が長軸方向の周辺部で低下しやすい。
【００１０】
請求項３に係る発明は、投光系において、レーザービームが矩形のスポット形状で瞳の下部と上部を通過するようにした請求項１又は２記載の広視野角眼底血流画像化装置である。１本のレーザービームを用いる場合には、ビームが瞳の下部又は上部のいずれかを通過するものであり、２本のレーザービームを用いる場合には、１本が瞳の下部を通過し、もう１本は上部を通過するのである。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項３の発明を具体的に実施する態様の一つであり、投光系において、レーザー照射光路に円筒レンズを入れ、被検眼の手前の位置で、レーザービームの水平方向の広がりを最小にした後、次いで垂直方向の広がりを最小にするようにした請求項３記載の広視野角眼底血流画像化装置である。この場合には矩形のスポットが横長のスポットになる。
【００１２】
また、請求項５に係る発明は、投光系において、レーザービームが矩形のスポット形状で瞳の左側部と右側部を通過するようにした請求項１又は２記載の広視野角眼底血流画像化装置である。１本のレーザービームを用いる場合には、ビームが瞳の左側部又は右側部のいずれかを通過するものであり、２本のレーザービームを用いる場合には、１本が瞳の左側部を通過し、もう１本は右側部を通過するのである。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項５の発明を具体的に実施する態様の一つであり、投光系において、レーザー照射光路に円筒レンズを入れ、被検眼の手前の位置で、レーザービームの垂直方向の広がりを最小にした後、次いで水平方向の広がりを最小にするようにした請求項５記載の広視野角眼底血流画像化装置である。この場合には矩形のスポットが縦長のスポットになる。
【００１４】
請求項７に係る発明は、瞳を通過するレーザービームのスポット位置を観察する光学系を組み込み、得られる画像情報を基に血流測定用光学系の適切な位置取り制御を行う機構を持つ請求項１〜６のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置である。
【００１５】
請求項８に係る発明は、複数のスポットの間隔を調節する機構を組み込んだ請求項１〜７のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置である。
【００１６】
請求項９に係る発明は、レーザーを眼底に照射して眼底血流を画像化するに際し、同時に、干渉性のない光で眼底の同じ部位を照明し、画像化とは別の観察系で眼底血管像の動きをモニターする機構を組み込んだ請求項１〜８のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置である。
【００１７】
請求項１０に係る発明は、前記モニター機構が、レーザーによる眼底画像データと、干渉性のない光による眼底画像データを照合する方式からなるものである請求項９記載の広視野角眼底血流画像化装置である。
【００１８】
請求項１１に係る発明は、被検眼者の内部固視標として、発光ダイオード（ＬＥＤ）マトリクスを利用し、固視標を十字状に点灯するようにした請求項１〜１０のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置である。
【００１９】
請求項１２に係る発明は、固視標の上下・左右移動に連動して、観察系全体を自動的に上下・左右に駆動する機構を組み込んだ請求項１〜１１のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置である。
【００２０】
請求項１３に係る発明は、固視標の発光ダイオード（ＬＥＤ）マトリクス座標を基に、複数のマップの相対位置を計算し、マップ同士をつなぎ合わせて、１枚の大きなマップを形成する機構を組み込んだ請求項１〜１２のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置である。
【００２１】
請求項１４に係る発明は、測定した血流マップをファイルに保存するとき、検眼時の固視標の位置座標のデータを、ファイルのヘッダー部又は別のデータベースに記憶させておき、次回の検眼時にこれを読み出し、固視標の位置を自動的に設定する機構を組み込んだ請求項１〜１３のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置である。
【００２２】
請求項１５に係る発明は、異なる検眼時のデータの差分を計算し、血流の増減を画像表示する機能を組み込んだ請求項１〜１４のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置である。
【００２３】
請求項１６に係る発明は、眼底の平均血流の波形に対して自己相関関数を計算し、中心から次のピークまでを１周期とし、この平均周期を用いて一連の時系列に並んだマップデータを区切っていく機能、及び、この区分けされた各マップ群の平均血流波形を重ね合わせ、最も良く重なる時間関係を求める計算機能を組み込んだ請求項１〜１５のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置である。
【００２４】
請求項１７に係る発明は、前記２次元イメージセンサーの露光タイミングを信号として取り出し、このセンサーの各素子が露光する時間だけ眼底にレーザーを照射し、それ以外の時間はレーザー出力を低減することで、眼底が受けるレーザー被爆量を低下させる機能を組み込んだ請求項１〜１６のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置である。
【００２５】
請求項１８に係る発明は、被検眼と眼底観察用の対物レンズの間に、レーザー出射用光学系を挿入し、レーザースポットの正反射成分が血流画像に映り込むのを防ぐようにした請求項１〜１７のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置である。
【００２６】
請求項１９に係る発明は、血流測定中に固視標位置を変えることで、複数のレーザースポットの継ぎ目の影響が血流マップ上に現れるのを防ぐようにした請求項１〜１８のいずれか１項記載の広視野角眼底血流画像化装置である。請求項２０〜２３に係る発明は、１本のレーザービームを用いる眼底血流画像化装置において、それぞれ、更に要件を付加して限定したものである。具体的には、それぞれ請求項１８、９、１０、７の発明を付加したものである。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１の発明によると、レーザーを横又は縦に拡げて照射し、このスポットを観察する光学系が構成されているので、測定視野が横又は縦方向に拡大された眼底血流画像化装置が提供される。そして、瞳をレーザーが通過する際のスポット形状が矩形になっているので、単位面積あたりの光量が減少し、目に対する安全性に優れ、且つ、低刺激性となっている。レーザービームとして２本のビームを用いると広い範囲の血流マップがより簡単に得られる。そして、請求項２の発明では、矩形スポットの長軸と、レーザー出射時の楕円スポットの長軸を合わせているので光量分布を一様にすることができる。
【００２８】
請求項３〜６の発明によると、半導体レーザーから自然に出射してくる楕円形スポットの長軸を横又は縦向きにしているので、眼底に投影される矩形のスポット内の光量分布を殆ど均一にすることができる。また、レーザー照射光路に円筒レンズを入れているので、球レンズで単純に集光した場合よりも、瞳を通過するスポットの面積を拡大できる。請求項７の発明によると、測定開始時に瞳を通過するレーザースポットの位置を観察する光学系が組み込まれているので、瞳を通過するレーザースポットの位置決めが正確にできる。請求項８の発明によると、複数のスポットの間隔を調節する機構を組み込まれているので、血流マップが正確に合成できる。
【００２９】
請求項９の発明によると、レーザーを眼底に照射して血流を測定する際、同時に、緑色ＬＥＤなど干渉性のない光で眼底を照明し、測定とは別の観察系で、眼底血管像の動きをモニターする機構が組み込まれているので、視線の安定が悪くて測定中に眼底が移動した場合にも、眼底の移動情報を解析し、血流マップ側のずれを補正しながら重ね合わせ、平均血流マップを合成できる。請求項１０の発明によると、前記モニター機構が、レーザーによる眼底画像データと、干渉性のない光による眼底画像データを照合する方式からなるものであるので、移動情報の解析・補正が容易である。
【００３０】
請求項１１の発明によると、固視標を十字状に点灯しているので、中心視力の悪い被検者の場合、中心部が見えなくても固視は比較的安定するという効果がある。請求項１２の発明によると、固視標位置と連動して、レーザー投光系および観察系全体を上下・左右に移動させる機能が設けられているので、観察系の位置決めを容易に行うことが出来る。
【００３１】
請求項１３の発明によると、固視標のＬＥＤ座標を基に、複数のマップの相対位置を計算し、マップ同士をつなぎ合わせて、１枚の大きなマップを形成する機構を組み込んでいるので、全自動でマップ結合を行うことが可能になる。請求項１４の発明によると、測定した血流マップをファイルに保存するとき、検眼時の固視位置座標のデータを、血流マップファイルのヘッダー部又は別のデータベースに記憶し、次回の測定時に、例えば、カルテ番号でこれを読み出せば、固視位置を自動的に設定してくれる機構を組み込んでいるので、前回測定した場所に正確に固視を誘導することができる。請求項１５の発明によると、以前に測定したデータとの差分を計算して表示することで、血流の増減を画像表示する機能を組み込んでいるので、例えば、点眼薬による治療効果を容易に確認することができる。
【００３２】
請求項１６の発明によると、 測定した数秒間の血流マップを１心拍分にまとめて平均化する操作において、眼底のある領域内の平均血流の波形に対して自己相関関数を計算し、中心から次のピークまでを１周期とし、この平均周期を用いて一連のマップデータを区切っていく機能を組み込んでいる。不整脈などで各心拍の周期に揺らぎがある場合、このまま１心拍分にまとめて平均化すると、同期がずれたまま重ねることになり、血流変化を正確に捉えられないという問題が起こるが、この区分けされた各マップ群の同期を取るために、平均血流波形を互いに重ね合わせ、最も良く重なる時間関係を求める計算機能を組み込むことで、この問題を解決することができる。
【００３３】
請求項１７の発明においては、前記２次元イメージセンサーの露光タイミングを信号として取り出し、このセンサーの各素子が露光する時間だけ眼底にレーザーを照射し、それ以外の時間はレーザー出力を低減するような機能を組み込んでいるので、眼底が受けるレーザー被爆量を低下させることができ、安全性に優れている。請求項１８の発明においては、
被検眼と眼底観察用の対物レンズの間に、レーザー出射用光学系を挿入しているので、レーザースポットの正反射成分が血流画像に映り込むのを防ぐことができる。そして、請求項１９の発明においては、血流測定中に固視標位置を変えることで、複数のレーザースポットの継ぎ目の影響が血流マップ上に現れるのを防ぐことができる。請求項２０〜２３の発明においては、１本のレーザービームを用いる眼底血流画像化装置において、それぞれ前記したような請求項１８、９、１０、７の発明の効果が付加して得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の広視野角眼底血流画像化装置の光学系の概要の構成図である。
【図２】本発明において、被検眼の瞳面の手前の位置での、レーザービームの広がりを説明する図である。
【図３】本発明において、測定開始時に瞳を通過するレーザースポットの位置を説明する図である。
【図４】本発明において、固視標の点灯状態を説明する図である。
【図５】本発明において、固視標の上下移動に連動して、観察系全体を自動的に上下に駆動する機構を示す図である。
【図６】本発明において、固視標のＬＥＤ座標を基に、複数のマップ同士をつなぎ合わせる方法について説明する図である。
【図７】本発明におけるマップ合成について説明する図である。
【図８】本発明におけるマップ合成において、平均血流の時間変動を説明する図である。
【図９】本発明において、２次元イメージセンサーの露光タイミングを示す信号と、センサーの各素子の露光時間とレーザーの照射時間との関係を示す図である。
【図１０】２本のレーザービームを瞳の上下端部を通過させて眼底を照明した場合の、眼底上のレーザースポットと、瞳面を通過するスポットの位置関係を説明する図である。
【図１１】２本のレーザービームを瞳の左右側端部を通過させて眼底を照明した場合の、眼底上のレーザースポットと、瞳面を通過するスポットの位置関係を説明する図である。
【図１２】２本のレーザービームを瞳の左右側端部を通過させて眼底を照明した場合について、眼球と対物レンズの間に、別のレーザー照射専用のレンズを設けた状態を示す図である。
【図１３】レーザースポット間に隙間があった場合、測定中に固視標の点灯位置を変えて眼底を移動させることにより、スポットの境目のデータも取得できることを示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    投光系
２    半導体レーザー
３    円筒レンズ
４    検眼
５    矩形（横長）のスポット
６    観察系
７、８  結像レンズ
９    ＣＣＤカメラ
１０  緑色ＬＥＤ
１１、１４、１７  ダイクロイックミラー
１２、１６  イメージセンサー
１３、１９  瞳面
１５  レンズ
１８  内部固視標
２０  スポット形状
２１  瞳
２２  レーザースポット
２３  観察系全体
２４  上下に駆動する機構
２５  誤差
２６、２７  眼底上に投影された矩形のレーザースポット
２８  スポットの間隔
２９、３０、３１、３２  瞳面を通過するレーザービームの位置
３３  レーザービームの光軸の角度を変える機構
３４  対物レンズ
３５  レーザー照射専用レンズ
３６  眼底の血管走向
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明は、レーザービームが眼底上で矩形のスポットになるような投光系と、この矩形のスポットを、それに対応する像面に置かれたイメージセンサー上に結像する観察系としたことを特徴とするものであるが、本発明（全ての請求項の発明）において矩形のスポットというときには、横長又は縦長の楕円形状や、半月形状のスポットも含むものである。レーザービームとしては１本又は２本以上のビームを用いることができるが、簡便で好ましいのは１本又は２本の場合である。【００３７】
本発明においては、瞳通過時のスポット形状を矩形にしているので、瞳の縁に沿ってスポットを拡げることができる。従って、ビームを瞳の内側ぎりぎりを通しながら、眼底のできるだけ広い面積を照射することができる。具体的に好ましいのは、レーザービームが矩形のスポット形状で、瞳の中心から見て瞳の下部及び／又は上部、あるいは、このスポットを９０度回転させて瞳の左側部及び／又は右側部を通過するようにしたものである。更に、瞳の下端部及び／又は上端部、あるいは瞳の左側端部及び／又は右側端部を通過するようにしたものがより好ましい。ビームが２本の場合には、瞳の上部と下部、あるいは、瞳の左側部と右側部など、瞳の対角位置を通過するようにするのが好ましい。また、本発明においては、投光系において、レーザー照射光路に円筒レンズを入れるのが好ましい。円筒レンズを入れることによってわざと非点収差を付け、最小スポット時の光量を拡散させることができる。【００３８】
本発明のうち、１本のレーザービームを用い、これを瞳の下部を通過させる実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の広視野角眼底血流画像化装置の光学系の概要の構成図である。１は投光系を示し、投光系１の半導体レーザーなどの小型のレーザー光源２から出たレーザー光は、例えば、円筒レンズ３を通して拡げられ、被検眼４の眼底に矩形（横長）のスポット５として照射される。６は観察系を示し、レーザースポット５からの反射光を、結像レンズ７、８を介して、対応する像面に置かれたイメージセンサー、例えば、ＣＣＤ（固体撮像素子）カメラ９上に、レーザースペックルとして結像させる。そして、像面に発生したレーザースペックルの時間変化を画素ごとに計測して、血流マップとして画像表示させる。【００３９】
他方、投光系１には緑色ＬＥＤ１０など、干渉性のない光源が組み込まれ、半導体レーザー２の眼底における照射部位と同じ場所を照明する。この緑色光によるスポットは結像レンズ７、８を通った後、ダイクロイックミラー１１など波長選択性のあるミラーで光路を分けられ、別のイメージセンサー１２上に眼底画像として結像される。このセンサー１２からのデータは、ＣＣＤカメラ９からのデータと同時に信号解析系に送られ、眼底の移動量情報の解析に用いられる。【００４０】
さらに瞳面１３から反射した光を、別のダイクロイックミラー１４で折り返し、レンズ１５と別のイメージセンサー１６によって、瞳面の画像を観察する光学系も組み込まれる。この画像を元に、レーザースポットが、瞳の所定位置を正確に通過しているかどうかを確認できる。また、観察系光路の途中に、別のダイクロイックミラー１７を挿入し、眼底の像面に位置するように、発光ダイオードマトリクスによる内部固視標１８を設置する。被検眼者は、このマトリクスの光点位置を凝視することで、視線を固定できる。【００４１】
検眼に際しては、一回の測定でできるだけ広範囲の血流マップを得るのが望ましいが、目に対する安全性と低刺激性の観点から、眼底や瞳を通過する光量は極力下げなければならない。投光系と観察系をハーフミラーで重ねると、対物レンズや角膜からの正反射成分が増える。ハーフミラーでは光損失があるため、眼底を照射するレーザー光強度を倍増しなければならない。レーザー照射光路が観察光路を遮らないように両者を分けた場合、観察野を縦に拡げるには限界がある。そこで、本発明の本実施態様においては、レーザーを横に拡げ、この横長スポット５を観察する光学系を構成することで、観察視野を拡大できる。【００４２】
瞳を通過するときに、レーザースポットを極端に絞り込むと、虹彩表面に傷害を与える危険がないとは言えない。この問題を解決するためには、例えば、投光系１のレーザー照射光路に円筒レンズ３を入れ、図２に示した様に、被検眼の瞳面１９の手前の位置で、レーザービームの水平方向の広がりを最小にした後、次いで今度は、垂直方向の広がりを最小にする。即ち、人為的に大きな非点収差をつける光学系を構成する。円筒レンズ３を用いることで、スポット形状２０が、瞳面の手前のいずれの場所でも点になることはなく、球レンズで単純に集光した場合よりも、瞳を通過するスポットの面積を拡大できる。そして、この際、図２に示した様に、瞳下部をレーザーが通過する際のスポット形状を横長にするのが好ましい。このようにすれば、虹彩上にスポットが当たっても、虹彩に障害がおよぶ可能性を排除できる。なお、瞳下部で縦方向にスポットを拡げると、下部は瞳にけられ、上部は正反射して検出系にゴーストになって被ってしまう。また、長方形状のスポット内の光量分布をできるだけ均一にするため、レーザーのスポット形状は一般に楕円形なので、この長軸を横向きにするのが好ましい。【００４３】
瞳を通過するレーザースポットの位置決めは極めて重要である。これが不適当だと、レーザービームが眼底に到達できず、血流マップの周囲が欠ける。従って、本発明においては、図３に示す様に、測定開始時に瞳２１を通過するレーザースポット２２の位置を観察する光学系が組み込まれる。そのためには、例えば、図１において、イメージセンサー１６により、瞳部分の画像を観察できるようにし、位置取りが不適な場合は、警告を出したり、最適位置まで光学系を自動的に移動する機構を組み込むことで解決できる。【００４４】
本発明においては、図４に示した様に、例えば、内部固視標にＬＥＤマトリクスを利用し、固視標を十字状に点灯するのが好ましい。従来は、図４（ａ）に示した様に、固視標を１個のＬＥＤで表示していたが、中心視力の悪い被検者の場合は、これを視認できないという問題があった。しかし、図４（ｂ）に示した様に十字状に点灯すれば、中心部が見えなくても固視は比較的安定する。また、図５（ａ）と（ｂ）に示す様に、固視標の上下移動に連動して、観察系全体２３を自動的に上下に駆動する機構２４を組み込むことによって、視線を水平にして観察系の位置決めを行い、血流を測定した後、固視点を上方に移動し、眼底中心よりも上部を測定するとき、眼球が回転して瞳位置が上方に移動し、レーザービームの下部がけられるという問題を解決できる。【００４５】
また、本発明においては、図１に示した様に、レーザーを眼底に照射して血流を測定する際、同時に、緑色ＬＥＤなど干渉性のない光１０で眼底を照明し、測定とは別の観察系で眼底血管像の動きをモニターする機構を組み込むのが好ましい。かかるモニター機構を設けることによって、被検者の視線の安定が悪くて測定中に眼底が移動した場合にも、眼底の移動情報を解析し、血流マップ側のずれを補正しながら重ね合わせ、平均血流マップを合成できる。従来は、血流マップだけで移動量情報を計算していたが、マップ上にはレーザーの干渉効果により、ランダムな粒状模様が乗っているので、この粒状構造が誤差になり、眼底移動に対する精度の高い追尾が不可能だった。本発明のごとく、干渉効果のないＬＥＤなどで眼底を照射すれば、粒状構造は現れないので、追尾性能が向上する。【００４６】
そして、この際、前記モニター機構を、レーザーによる眼底画像データと、干渉性のない光による眼底画像データを照合する方式、即ち、後処理により血流マップ側のずれを補正しながら重ね合わせる方式にすると、移動情報の解析・補正が容易になるので好ましい。【００４７】
本発明においては、また、図６に概略を示した様に、固視標のＬＥＤ座標を基に、複数のマップの相対位置を計算しマップ同士をつなぎ合わせて、１枚の大きなマップを形成する機構を組み込むのも好ましい。従来のマップ結合は、２枚のマップに共通な特徴点を手動で指定して（ステップ１）、それらが最も良く重なる位置を計算により求めていた（ステップ２）。ＬＥＤ座標を使えば、ステップ１を省略でき、全自動のマップ結合を速やかに行える。【００４８】
本発明においては、また、測定したときの固視位置座標のデータを血流マップファイルのヘッダー部又は別のデータベースに記憶し、次回の測定時に、カルテ番号等でこれを読み出せば、固視位置を自動的に設定してくれる機構を組み込むのも好ましい。治療効果を確認するときは、一定期間おきに同じ場所の血流の変化を測定する必要がある。従来の装置では、前回の血流マップを見ながら、これと同じマップが得られる位置まで固視を誘導するのに非常に苦労していた。前回測定した場所に、正確に固視を誘導する手段がなかった。ＬＥＤマトリクスの点灯位置を利用することで、固視は１００％再現できる。【００４９】
本発明においては、更に、以前に測定したデータとの差分を計算して表示することによって、血流の増減を画像表示する機能を組み込むのも好ましい。治療効果を確認するためには、例えば、点眼薬により血流が前回と比較して増加傾向にあるかどうかを確認したいことがある。固視の再現性が向上すれば、前回との差分を計算して増減の分布を一目で観察できる。【００５０】
測定した数秒間の血流マップを１心拍分にまとめて平均化する操作は、「マップ合成」と呼ばれる。これら一連の血流マップデータを心拍の位相に分けていく作業において、１周期の解析が意外に難しい。特に、瞬きなどによって途中に血流の低いマップが混入すると、ここを最低値と認識して周期を短く計算してしまう。例えば図７（ａ）のように血流値は時間とともに周期的に変動するが、本来の周期であるＴ１やＴ２の間に、瞬きなどの影響で低い値が入ると、Ｔ２のかわりにＴ３を周期として誤認識する場合がある。このような時は合成時に血流マップを正しく重ね合わすことができないため、解析エラーになる。この問題を解決するために、平均血流の波形に対して自己相関関数を計算し（図７の（ｂ））、中心から次のピークまでの時間Ｔを１周期とし、この平均周期Ｔを用いて一連のマップデータを区切っていく機能を組み込む。不整脈などで各心拍の周期に揺らぎがある場合、上記の方法で平均周期を求め、この周期を元に一連の経時的なマップを等間隔で区切ったまま重ねると、図８の様に、位相の揺らぎによって誤差２５が発生する。この問題を解決するために、各心拍分の波形について順次相関を求め、波形が最も良く重なる時間関係を求めてから重ね合わせる機能を組み込むのが好ましい。【００５１】
また、本発明においては、検眼時に眼底が受けるレーザー被爆量を低下させ、より安全性を高めるために、図９に示した様なやり方で、前記２次元イメージセンサーの露光タイミングを信号として取り出し、このセンサーの各素子が露光する時間だけ眼底にレーザーを照射し、それ以外の時間はレーザー出力を低減するような機能を組み込むのも好ましい。【００５２】
１本のレーザービームを用いて、これを瞳の上部を通過させる場合、あるいはビームを瞳の左側部又は右側部を通過させる場合も、基本的に前記の場合と同じ様に実施することができる。【００５３】
次に、本発明のうち、２本のレーザービームを用いる実施の形態について、図面を用いて説明する。基本的な光学系は図１の場合と同じである。図１０の（ｂ）のように２本のレーザービームが瞳の上部２９と下部３０を通過すると、図１０の（ａ）に示したように、眼底においては瞳の下部からのビームは眼底中央より上方に矩形（横長）のスポット２６を、上部からのビームは眼底中央より下方に矩形（横長）のスポット２７をそれぞれ形成する。それらのスポットがほぼ連結するまで、両者の間隔（隙間）２８を調整できるような機構を設ける。その上でこれらのスポットを、１個（解像度を上げる場合は複数個）のＣＣＤカメラでスペックル画像として捉え、広い範囲の血流マップを１回の測定で画像化（または複数の血流マップを連結して画像化）することができる。【００５４】
２本のレーザービームを用い、これらを瞳の左右側端部を通過させて、眼底に縦長のスポットを横に２枚並べる場合も同様である。図１１の（ｂ）に示したように、複数のレーザービームを瞳の左側端部３１と右側端部３２を通るようにすれば、眼底では図１１の（ａ）に示すようにスポットを左右に並べることができる。これによっても広い面積の血流マップを１回の測定で画像化することができる【００５５】
この瞳面を通過するレーザースポットを観察するカメラを別に設けることにより、眼球と観察系の位置合わせは可能である。瞳を通過するスポットが１本の場合は、眼球と観察系の距離を把握することがやや難しいのに対し、スポットが２９や３０、３１や３２などのように２個あると、眼球と観察系の距離が適正な場合に、その間隔が予め設定された値になる。この効果を利用して、眼球と観察系の距離を最適化したり、自動位置合わせ機構を構築することができる。【００５６】
眼軸長（眼球の奥行き）には個人差があるので、２個のスポットが離れたり、重なったりする。この結果、血流マップ内にデータの取れない場所が線状に発生する。これを解決する方法としては、図１２に示したように、２本のレーザー光束の光軸の角度３３を変え、スポットの間隔２８を調節する機構を設けることで、レーザースポットを連結させ、1枚の大きな血流マップを画像化できる。あるいは、２個のレーザースポットが完全につながらず、図１３のようにスポットに隙間２８が発生していても、測定中に固視標点を少し移動させることで、眼底の測定位置（眼底の血管走向）３６をずらし、データの取得できない部位を無くすることができる。【００５７】
また１回の測定でできるだけ広い面積の眼底血流マップを得るためには、眼底に投影されるスポット自体を拡大し、観察系の画角を大きくしなければならない。しかし、眼底を観察する対物レンズを通してレーザーを照射する方式では、レーザー光束が観察系の光軸近傍を通過するため、中間にあるフィールドレンズなどの表面で正反射成分が発生し、眼底画像に強い輝点が現れる。この輝点のために血流マップ内にデータの取得できない領域が発生する。この問題点は図１２に示すように、検眼４と対物レンズ３４の間に、別のレーザー照射専用のレンズ３５を設け、レーザービームは側面からミラーなどで反射させてレンズ３５に入射させることにより解決できる。この場合、レーザー照射専用のレンズや反射ミラーは、眼底観察系の光路を遮ることなく設置し、かつレーザー光束を眼底上に十分大きなスポットを形成するように、焦点距離の短いレンズを用いるのが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明によれば、臨床的により優れた、且つ、使い易い広視野角の眼底血流画像化装置が提供され、これは、加齢黄斑変性症や緑内障など、今後、高齢化が進むにつれて患者数の増加が予想される多くの眼疾患の、治療方法の研究、薬剤の開発などに極めて有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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