JP2000517227A - レーザ走査検眼鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 検眼鏡は、レーザ光のラスター走査を発生するための手段（７，９）を有し、患者の目（１０）の眼底（１１）からのそれらの光の反射を検出する。レーザ光は少なくとも３種類（好ましくはそれぞれレッド、グリーン、ブルー）の異なる波長の光源（２）から発せられ、合成されて単一のビームとなり、このビームは、ラスター走査のそれぞれ分解可能な画素毎に、順次、各波長となる。反射光は眼底（１１）の多色画像を生じさせるために用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】 レーザ走査検眼鏡 本発明は検眼鏡に関し、特に、レーザ走査検眼鏡に関する。 多くの全身病は眼底に目立った病理学的な特徴を生ずる。したがって、眼底を 観察することはこれらの疾病の重要な指標となる。 患者の眼底は、観察者の網膜に眼底の画像を直接投射することにより観察する ことができる。しかしながら、狭い視野、低い画質および屈折異常のための修正 の必要性により、観察の臨床的質が低下する。代替的には、患者の眼底は、照射 光が瞳孔の周囲を透過し、反射光が瞳孔の中心から出てきて眼底の画像を得るこ とにより、観察できる。しかしながら、これは瞳孔を散大させ患者にとって不快 となる可能性がある強い光を使用しなければならない。 眼底の状態の永続的記録を得たり眼底鑑定を補助するためには、眼底カメラと 呼ばれるものが眼底の画像を記録するために用いられている。眼底カメラは白色 フラッシュ写真を用いることができる。しかし、もし代わりに単色投光が用いら れると、コントラストと光学的な質が向上し眼底の特定の構造をより良く視覚化 できる。それにもかかわらず、目的物の著しく異なる色は色情報のみで容易に区 別できるため、眼底のカラー写真の方が、大きさや、形などの詳細に基づいて区 別され、同じような色で着色された目的物よりも好まれる。 上述の理由により眼底カメラには問題が生じる。特に、強い光は患者の快適性 を減退させる。したがって、眼底を観察するための理想的な検眼鏡は、瞳孔散大 の必要性がなく眼底の観察に求められる光の強さを最小にするものである。 過去１５年、レーザ走査検眼鏡（ＳＬＯ）として知られる眼底を見るための検 眼鏡が開発されてきた。これは細いレーザビームをミラー系を介して眼底に直射 して構成する。眼底から反射した光は、検出された光の強さに比例する電気的出 力を発生する検出器に向けられる。電気的出力はこれによって記録あるいは画像 表示ユニットに表示されることが可能となる。そのラスターにおける走査シーケ ンスに従ってミラー系を動かし、検出器を走査シーケンスに同調させることによ り、眼底の画像を生成することができる。したがって、瞳孔を散大させる必要は ない。加えて、眼底を観察するために低出力の照明を採用することができる。し かし、レザー出力が網膜の照射強度のための安全基準内にあることを保障するた めの注意が取られるべきである。 本発明の目的は、改良されたレーザ走査検眼鏡を得ることである。 本発明によれば、 少なくとも３種類の異なる波長を有する各レーザビームを出力可能なレーザビ ーム手段と、 入射光にしたがって電気信号を生成可能が検出手段と、 前記検出器から電気信号を受け取るために接続された格納手段と、 患者の目の選択された部分を走査するために前記レーザビームを方向づけ、ま た前記選択された部分から反射された光の少なくとも一部を前記検出手段に対し て方向づけるための光学系と、 各波長の単一のレーザビームパルスを順次周期的に出力するために、前記レー ザビーム手段を活性化させることができ、かつ各レーザビームパルスの完了時に 前記格納手段に前記電気信号を転送するために、前記検出手段を操作することが できる制御手段と を備えた検眼鏡が提供される。 このように、検出手段は患者の目の選択された部分から反射光の検出 を記憶手段に転送する。これは単一のレーザビームパルスによるものである。す なわち、初めに１つの波長のレーザビームパルスがあり、次に他の波長のレーザ ビームパルスがあり、さらに他の波長が続き、光学系がレーザビームを選択され た部分を走査するために方向を定めている間、周期的に順次繰り返される。この 結果、選択された部分の画像は少なくとも３種類の波長要素を有する走査の間に 作られる。格納された電気信号に対する適切な処理によって、３種類の波長は結 合することができ、そして仮に適正な波長が選択されたなら、選択された部分の カラー表示またはカラー画像が生成可能である。このカラー画像は、従来知られ ているレーザ走査検眼鏡に比べて、選択された部分に対する光の強度を増加させ なくとも得られる。何故ならば、各波長におけるレーザビームパルスは、３種類 の波長を用いるときにおいては、僅か３分の１の長さしかないからである。した がって、カラー画像を得る間、安全なレベルのレーザ出力が保障されている。さ らに、眼底カメラからの写真で得られるカラーという優位性も、レーザ走査検眼 鏡においても達成でき、レーザ走査検眼鏡によれば、眼底カメラで起こる色収差 と予期せぬ色変化などを防ぐことができる。最後に、格納された信号が電気的な ので直接の計算画像解析が可能である。 好ましくは、検眼鏡は各波長毎に格納された電気信号を、前記選択された部分 のカラー画像に合成する手段を有する。 このように、この検眼鏡は選択部のカラー画像を長い期間にわたる保管や参照 、印刷または画像表示においても直ちに提供することができる。 便利なことに、この検眼鏡は前記カラー画像を表示するためのディスプレイ手 段を有する。 ディスプレイ手段を有することにより、この検眼鏡のユーザは直ちに 正しく操作されていることを確認することができ、患者も選択された部分のカラ ー画像を見ることができる。 疾病がどれほど悪いか評価するために、また眼底カメラの写真や公知のＳＬＯ の画像を用いた処置に対する結果を評価するために、患者の写真や画像は一連の 基準となる写真や画像と比較される。とはいえ、これには高度の技術と経験が要 求される。加えてこの技術は労働集約的であり、主観的な観察者の変化の影響を 受けやすく、相対的に影響を受け難い。 代替案としてコンピュータ解析を用いることが提唱されてきた。写真に関して のこの場合においては、基準写真と患者の写真はＣＣＤカメラに投射され、フレ ームグラバが画像を記録のためや解析のためにデジタル化する。写真のデジタル 化により、コンピュータ解析が利用できる。しかしながら、眼底カメラ自身によ る光学的収差とその写真のＣＣＤカメラへの投影のため、デジタル化された画像 は、それに適用されるべき矯正技術を必要とし、これにより、コンピュータ解析 の結果の信頼性を低減させることとなる。 これらの理由により、本発明の１つの実施形態では、検眼鏡はさらに 検眼鏡によって生成された健康な患者の前記選択された部分のカラー画像を格 納するアーカイブ手段と、 そのときのカラー画像と前記アーカイブ手段に格納された１以上のカラー画像 とを解析して、これらの間の差異を検出する解析手段と を備える。 したがって、解析手段を持つことによって、カラー画像は適用されるデジタル 画像処理技術を有することができ、これにより選択された部分のカラー画像を有 効にする、改良された処理が可能になる。発明の検眼鏡からのカラー画像を使う ことにより、解析のためのカラー画像はすで に電気的なものになっている。したがって、眼底カメラの写真のコンピュータ解 析に関連した光学的収差の問題は存在しない。さらに、選択された部分のカラー 画像を有することにより、カラーに基づく対象物の優位的違いが維持される。 本発明の例が添付図面を参照して記載される。 図１は本発明を具体化した検眼鏡を示す。 図２は検眼鏡を操作するための第１の実施形態の制御回路を概略的な形態で示 す。 図３は検眼鏡を操作するための第２の実施形態の制御回路を概略的な形態で示 す。 図４は３つの分離したレーザ光源を合成する装置を示す。 図１は、本発明を具体化する検眼鏡を示す。検眼鏡は、３つの分離したレーザ ビーム源を備える複合レーザ光源２の形態であるレーザビーム手段を有し、レー ザビーム源は、１つが赤レーザ光（６７０nm波長）のビームを生成可能であり、 １つが緑レーザ光（５４０nm波長）のビームを生成可能であり、１つが青レーザ 光（４８８nm波長）のビームを生成可能であり、３つの光源は、常に単一のビー ムを生成するように操作される。 レーザ走査検眼鏡は、その光軸にあるレーザ光を１つだけ受光することができ る。３つのレーザＬＲ、ＬＧ、ＬＢは、図４に示されるように、次の方法によっ て組み合わされる。赤レーザビームＲと緑レーザビームＧが、光学ビーム加算器 ６０を用いて最初に「加算」される。これにより得られたＲ−Ｇビームは、他の ビーム加算器を用いて青レーザビームＢに加算される。これにより得られたＲ− Ｇ−Ｂレーザビームは、３つの波長を全て含んでいるが、いかなる時であっても （全サンプリング時間の３分の１の持続期間）、１つのレーザビームのみが活性 化され、 他の２つは停止される。 光学系は、患者の目１０に対して発光レーザビームを照射し、レーザビームは 眼底の点１１に入射する。レーザビームはレンズ３を通過して光学系に入射する 。レンズ３は、レーザビームが点１１に合焦し、そしてミラー４によって反射し てミラー６の開口５を通過するように、移動可能である。ミラー６は、眼底で反 射された光から、レーザ光源２からの光を分離する機能を有する。 光学系はさらに、開口５を通過するレーザビームを、目１０の水平軸における 線走査として、ミラー８に向って反射する回転ポリゴンミラー７を有する。ミラ ー８は、ミラー９のレーザビームを反射し、ミラー９の点に合焦させる。ミラー ９は、反射角を変化させて目１０の垂直軸における走査を行なうように、電気的 に移動可能である。 レーザビームは、ミラー９において反射されてミラー１２に向かい、ミラー１２ はレーザビームを点１１に合焦させる。合焦したレーザビームは、好ましくは１ ０μｍの直径を有する。このように、光学系はレーザビームを制御し、患者の目 の選択された部分を走査する。 点１１から反射した光は、目から出て、入射したときよりも大きい開口を通過 し、同じ経路に沿って戻り、ミラー７、９によって逆走査される。反射光はミラ ー６において反射され、レンズ１３に向かい、レンズ１３は反射光を、開口１５ の後部に位置する検出器１４に対して集光させる。検出器は好ましくは、アバラ ンシェフォトディテクタの形態をとる。 このように、光学系はまた、点１１からの反射光の少なくとも一部を検出器１ ４に入射させる。 図２に示されるように、第１の実施形態において制御回路１６（図１に図示さ れる）はマイクロプロセッサ３７を有し、マイクロプロセッサ ３７は、ポリゴンミラー７を駆動するモータ１７を動作させるためにライン３１ によって接続され、またミラー９を駆動するモータ１８を駆動させるためにライ ン３２によって接続される。これらのモータと各ミラー間の機能的な連結は、図 １において破線あるいは鎖線によって示される。マイクロプロセッサ３７はまた 、後述するように、レーザ光源２を動作させるために接続され、検出器１４を動 作させるために接続される。 公知のように電子的なカラー画像は、赤、青および緑の３つの画素の群を有す る複数の画素線を有する。図２を参照すると、マイクロプロセッサ３７はレーザ 光源２を動作させ、信号がラインＲ、Ｇ、Ｂのいずれに生じるかによって、赤、 緑あるいは青のレーザ光にパルスを出射する。実際上、信号は所定長さの時間だ け発生し、レーザ光は所定長さの時間だけ、すなわちパルスとして照射される。 ラインＲに信号が生じるとき、ロータリスイッチ２１に接続されたライン２０ に信号が短く発生する。この結果、スイッチ２１に入力端における電気信号が赤 メモリ２２Ｒに送信される。ライン２０に短く生じる次の信号によってロータリ スイッチ２１の接続が切換わり、その入力端における電気信号が緑メモリ２２Ｇ に送信される。ライン２０に短く生じる次の信号によってロータリスイッチ２１ の接続が切換わり、その入力端における電気信号が緑メモリ２２Ｇに送信される 。 マイクロプロセッサ３７がラインＲに信号を生じさせるとき、マイクロプロセ ッサ３７は、レーザビームパルスの長さに対応した所定の時間の経過を計数する 。このときマイクロプロセッサにより、スイッチ２１はその入力端において電気 信号を赤メモリ２２Ｒに接続させる。所定の時間が経過すると、転送信号が検出 器１４に接続されたライン２３に沿って送られ、赤レーザ光の照射の所定時間の 間に受光された光の強さに 比例した、その内容が、ライン３３を経由してスイッチ２１の入力端に伝送され 、検出器がリセットされる。したがって、赤レーザ光の照射の間に受光された検 出器の内容は、信号画素として、赤メモリ２２Ｒの所定の位置に格納される。 そしてマイクロプロセッサ３７は、ラインＧに信号を生じさせ、緑レーザビー ムのパルス長さに対応した所定の時間の経過を計数しはじめる。同時に、信号が ライン２０に短く生じ、これによりスイッチ２１が切換わって、スイッチの入力 端における電気信号が緑メモリ２２Ｇに送信される。所定の時間が経過すると、 転送信号がライン２３に沿って送られ、緑レーザ光の照射の所定時間の間に受光 された光の強さに比例した検出器の内容がライン３３に沿ってスイッチ２１の入 力端に伝送され、検出器がリセットされる。したがって、緑レーザ光の照射の聞 に受光された検出器の内容は、信号画素として、緑メモリ２２Ｇの所定の位置に 格納される。 そしてマイクロプロセッサ３７は、ラインＢに信号を生じさせ、緑レーザビー ムのパルス長さに対応した所定の時間の経過を計数しはじめる。同時に、信号が ライン２０に短く生じ、これによりスイッチ２１が切換わって、スイッチの入力 端における電気信号が青メモリ２２Ｂに送信される。所定の時間が経過すると、 転送信号がライン２３に沿って送られ、青レーザ光の照射の所定時間の間に受光 された光の強さに比例した検出器の内容がライン３３に沿ってスイッチ２１の入 力端に伝送され、検出器がリセットされる。したがって、青レーザ光の照射の間 に受光された検出器の内容は、信号画素として、青メモリ２２Ｇの所定の位置に 格納される。 この一連の赤、緑および青レーザ光の照射は、ミラー９による垂直方向の走査 を行なうために、典型的には５０Hzの鋸歯状信号がモータ１８ に印加される間、および典型的には１５６２５Hzでライン走査を行なうために、 電力がモータ１７に供給されてミラー７が回転する間、繰り返される。 このように、メモリ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂは同期をとって制御され、眼底を 横切って走査するとき、点１１から反射される赤、緑および青の光の完全な画像 を漸次格納する。メモリ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂにおける電気信号の格納の間、 マイクロプロセッサ３７はライン３５、３６、４１を介して順次これらの格納を 実行させ、ライン３８を介して、格納された電気信号をフレームメモリ２６へ転 送し、眼底の完全なカラー表示すなわちカラー画像がその中に構築される。その 結果、メモリ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ内の画像は連続的に上書きされる。 ライン３９を介してフレームメモリ２６に接続されたフレームグラバ２７は、 完全なカラー画像を取得し、ライン４３を介してディスプレイ２８を駆動し、眼 底のカラー画像を表示する。信号がライン４２に生じれば、主メモリ３０が、フ レームメモリ２７に含まれる、そのときの完全なカラー画像をデジタル化して格 納する。 マイクロプロセッサ３７は、バス４５を介してアーカイブ４４にも接続され、 バス４７を介して主メモリ３０に接続されている。アーカイブはまた、バス４６ を介して主メモリ３０に接続されている。このように、主メモリ３０に格納され た画像はまた、アーカイブ４４に格納するために転送可能であろ。 したがって、健康な患者の眼底のカラー画像が得られたとき、その「健康な」 画像はアーカイブ４４に健康なカラー画像として格納可能である。 マイクロプロセッサ３７は、画像解析ソフトウェアによってプログラム化可能 である。したがって、主メモリ３０に格納されたそのときの画 像は、アーカイブ４４に格納された「健康な」画像と比較可能であり、その比較 結果はライン４８を介してディスプレイ２８により表示される。異なるカラー対 象物が容易に区別されるので、また眼底のカラー画像が眼底で反射された光から 直接電気的な形態で生成されるために光学的収差が生じないので、病気のより信 頼性の高い指標が、本発明の検眼鏡によって得られる。 図３に示されるように、第２の実施形態では、第１の実施形態のマイクロプロ セッサがクロック信号発生器５０によって置き換えられている。信号がラインＲ に生じるとき、電気スイッチ２１’に接続されたライン２０に信号が短く発生す る。この結果、スイッチ２１’の入力端における電気信号が赤２２Ｒに伝送され 、赤メモリ２２Ｒは赤メモリバッファであってフレームグラバ２２の一部である 。ライン２０に短く生じる次の信号によって、他の電気スイッチ２１’の接続が 切換わり、その入力端における電気信号が緑メモリ２２Ｇに送信される。緑メモ リ２２Ｇは緑メモリバッファであってフレームグラバ２２の一部である。ライン ２０に短く生じる次の信号によって、電気スイッチ２１’の接続が切換わり、そ の入力端における電気信号が青メモリ２２Ｂに送信される。青メモリ２２Ｂは青 メモリバッファであってフレームグラバ２２の一部である。 メモリ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂは同期をとって制御され、眼底を横切って走査 するとき、点１１から反射される赤、緑および青の光の完全な画像を漸次格納す る。そしてフレームグラバ２２は、赤、緑および青のバッファ画像を単一のカラ 一画像に結合させることができる。フレームグラバは、例えばＩＢＭと互換性の あるパーソナルコンピュータ５１に、ＰＣＩバス５２を介してコンピュータに接 続され、カラー画像をハードディスクに転送可能である。パーソナルコンピュー タはネットワーク ５４を介して、例えば、光学ストレージデバイス５６を有するUNIXベースのサン スパーク(SUN Sparc)ステーション５５に接続される。その光学デバイスは画像 主メモリとして使用される。 SUN Sparcステーションは強力な画像解析ソフトウェア(Visilog)を装備してお り、これにより、様々な来訪において得られた患者の画像を比較することが可能 となる。 図示された実施形態が、図示の目的のためだけに、ある形態における本発明の 応用を示すことが理解されるであろう。実際上、本発明は多くの異なった構成に 適用可能であり、詳細な実施形態は当業者が実施するのに簡単である。例えば、 ディスプレイ２８に替えて、あるいは加えて、プリンタ（図示せず）が出力装置 として設けることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 シャープ，ペーター フレデリック イギリス国，キンカーディンシャー エー ビー３ ２エスアール，ストーンヘヴン, マルコムズ マウント ９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも３種類の異なる波長を有する各レーザビームを出力可能なレーザ ビーム手段と、 入射光にしたがって電気信号を生成可能な検出手段と、 前記検出手段から電気信号を受け取るために接続された格納手段と、 患者の目の選択された部分を走査するために前記レーザビームを方向づけ、ま た前記選択された部分から反射された光の少なくとも一部を前記検出手段に対し て方向づけるための光学系と、 各波長の単一のレーザビームパルスを順次周期的に出力するために、前記レー ザビーム手段を活性化させることができ、かつ各レーザビームパルスの完了時に 前記格納手段に前記電気信号を転送するために、前記検出手段を操作することが できる制御手段と を備える検眼鏡。 ２．各波長毎に格納された電気信号を、前記選択された部分のカラー画像に合成 させる手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の検眼鏡。 ３．前記カラー画像を表示するディスプレイ手段を備える請求項２に記載の検眼 鏡。 ４．前記検眼鏡によって生成された健康な患者の前記選択された部分のカラー画 像を格納するアーカイブ手段と、 そのときのカラー画像と前記アーカイブ手段に格納された１以上のカラー画像 とを解析して、これらの間の差異を検出する解析手段と を備える請求項２または３に記載の検眼鏡。 ５．添付された図面を参照して記載された楡眼鐘。