JP2005517483A - トラッキング支援光コヒーレンストモグラフィー - Google Patents

Abstract

本発明の１実施形態は、物体においてＯＣＴ応用を実行する光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）応用装置である。ＯＣＴ応用装置は、（ａ）ＯＣＴスキャニング放射のスキャニングビームを出力するＯＣＴスキャニング装置と、（ｂ）参照トラッキングフィーチャを含む領域にトラッキング放射のトラッキングビームを生成し投射するアクティブトラッキングシステムとを備えており、アクティブトラッキングシステムはさらに、物体の動きを検出しトラッキング信号を生成するために領域から反射したトラッキング放射を分析する分析システムを含み、トラッキング信号を、（ｉ）物体の動きを追従するようにトラッキングビームを移動させるためにアクティブトラッキングシステムに指示する、また（ｉｉ）物体の動きを追従するようにスキャニングビームを移動させるためにＯＣＴスキャニング装置に指示するために、ＯＣＴスキャニング装置への入力として用いる。

Description

本発明の１つ以上の実施形態は、眼といった組織の光コヒーレンストモグラフィー検査を実行するための方法と装置に関する。詳細には、本発明は、例えば、網膜組織のイメージング、網膜や網膜神経繊維層の厚さの測定、視神経乳頭のトポグラフィーのマッピングなどにおいて使用するために網膜組織における所要のフィーチャに光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）スキャニングビームをロックするためにアクティブトラッキングシステムを用いて眼の光コヒーレンストモグラフィー検査を実行するための方法と装置に関する。

周知の通り、（例えば、特許文献１に開示されているように）光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）装置は、生物学的組織のミクロン分解能の断面イメージング（トモグラフィーイメージングとも呼ばれる）を実行することができる光学イメージング装置である。また周知の通り、軸方向に沿って（すなわち、生物学的組織中の）測定を行うには、（ａ）マイケルソン干渉計の１本のアーム（参照アーム）に配置された参照ミラー（参照ミラーの位置がスキャンされる）に放射を方向づけ、それによって反射させ、そして（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、放射を生物学的組織に方向づけ、それによって散乱させる。マイケルソン干渉計の２本のアームにおける放射の光路差が、光源から干渉計に送られた放射の光コヒーレンス長に等しいかまたは、それより小さい場合は常に、光学干渉信号が検出される。特許文献１に開示されているように、組織の断面画像が連続軸方向スキャンからのデータを結合することによって形成される。

トモグラフィー画像を生成するために要する時間の長さは、いくつかの要因によって制限される。すなわち、（ａ）軸方向の測定値を得るために使用される参照アーム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使用されるデフレクタの横スキャン速度、（ｃ）画質に関連するＳＮ限界値、（ｄ）アナログＯＣＴ信号をサンプリングし、それらを疑似カラーまたはグレイスケール画像に変換する際の電子回路とそれに関係するコンピュータの速度。しかし、一般に、参照ミラーのスキャン速度が上がるにつれ、ＳＮ比は低下し、それによって画質に悪影響を与える。他方、眼の組織をイメージングする場合、眼球運動に起因する問題を回避するために迅速に画像を取得するように強いられる。

現在、参照ミラーのスキャン速度はＯＣＴ画像取得における制限因子である。これを理解するには、参照ミラーがＰＺＴアクチュエータによって移動させられる特許文献２を参照されたい。ＰＺＴアクチュエータのスキャン速度は数ｋＨｚ程度まで高くできるが、スキャン範囲はミクロン範囲に限られ、このミクロン範囲は、２、３ミリメートルのスキャン範囲が臨床使用に要求される生体内での人間の眼の診断には実用的ではない。必要な数ミリメートルのスキャン範囲は、検流計によってスキャンされるアームの一端に再帰反射鏡を取り付けることによって得ることができるが、スキャン速度はほぼ２００ヘルツに限られる（このスキャン方法は、カリフォルニア州ダブリンのツァイス・ハンフリー・システムズ（Zeiss Humphrey Systems）社製の市販のＯＣＴスキャナ装置において現在使用されている）。

有用なスキャン範囲とともに２〜４ｋＨｚのスキャン速度を提供するＯＣＴシステムにおけるスキャン装置が、非特許文献１に開示されており、このスキャン装置は、非特許文献２に開示された位相傾斜遅延線原理に基づいていた。非特許文献１に開示されたスキャン装置の短所は、それが容易に摩耗し、生体内での人間の眼の診断における安全使用に許される上限光パワーが存在するということである。しかし、上述の通り、スキャン速度を高めるとともに、ＳＮ比は低減し、画質は劣化する。

米国特許第５，３２１，５０１号明細書 米国特許第５，４５９，５７０号明細書 Ｇ．Ｊ．ティアニー（Tearney）他，「ハイスピード・フェーズ・アンド・グループ・ディレイ・スキャニング・ウィズ・ア・グレーティングベースド・フェーズ・コントロール・ディレイ・ライン（High-speed phaseand group-delay scanning with a grating-based phase control delay line）」，オプティクス・レターズ，１９９７年１２月１日，第２２巻，第２３号，ｐ．１８１１−１８１３． Ｋ．Ｆ．ウォング（Kwong）他，「４００Ｈｚメカニカル・スキャニング・オプティカル・ディレイ・ライン」，オプティクス・レターズ，１９９３年４月１日，第１８巻，第７号，ｐ．５５８−５６０．

ＯＣＴスキャンデータは眼といった組織のトモグラフィー画像を提供するために使用されるが、取得されたＯＣＴデータは、画像を提供すること以外の多くの用途を有する。例えば、ＯＣＴデータの用途は、網膜や網膜神経繊維層の厚さの測定、視神経乳頭のトポグラフィーのマッピング、その他を含む。しかし、これらの用途では、類似の問題、すなわち、いかにして組織の動きを考慮しながら許容可能なＳＮ比を有するデータを取得するかが生じる。上述に鑑みて、例えば患者の動きの問題を考慮しながら、例えばトモグラフィースキャン画像を形成するために、高品質のＯＣＴデータを得ることができる方法と装置の必要性が存在する。

本発明の１つ以上の実施態様は、当業界における上述の必要性のうちの１つ以上を満たし、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）応用を実行するための方法と装置を提供する。詳細には、本発明の１実施態様は、物体にＯＣＴ応用を実行する光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）応用装置であり、このＯＣＴ応用装置は、（ａ）ＯＣＴスキャニング放射のスキャニングビームを出力するＯＣＴスキャニング装置と、（ｂ）参照トラッキングフィーチャを含む領域にトラッキング放射のトラッキングビームを生成し投射するアクティブトラッキングシステムとを備えており、アクティブトラッキングシステムはさらに、物体の動きを検出しトラッキング信号を生成するために領域から反射したトラッキング放射を分析する分析システムを含み、トラッキング信号を、（ｉ）物体の動きを追従するようにトラッキングビームを移動させるためにアクティブトラッキングシステムに指示するために、また（ｂ）物体の動きを追従するようにスキャニングビームを移動させるためにＯＣＴスキャニング装置に指示するために、ＯＣＴスキャニング装置への入力として用いる。

本発明の１実施形態によれば、例えば人間の眼のフィーチャの高解像度トモグラフィー画像が、比較的低速な光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）スキャンを実行することによって得られる。例えば、一部の患者は、１０秒もの長さの間眼を開けたままにしておくことができる。本発明のこの実施形態によれば、そのような低速スキャンを実行することによって生成される画像のＳＮ比は、ＯＣＴ画像のＳＮ比がスキャンの速度の逆平方根で増加することから、先行技術に特有の比較的急速なスキャンを用いて得られるものよりも高い。

本発明の１実施形態に従って比較的低速なスキャンを実行するために、ＯＣＴスキャニング放射のビームが、患者の眼球運動のために生じるアーティファクトを回避するために参照トラッキングフィーチャに対しロックされる。本発明のこの実施形態によれば、ＯＣＴスキャンビームは、アクティブトラッキングシステムによって参照トラッキングフィーチャに対しロックされ、このアクティブトラッキングシステムは、トラッキング信号を供給するために参照トラッキングフィーチャに特有の反射率を利用する。そのようなアクティブトラッキングシステムは、生体内での人間の眼のトラッキング速度に要求される速度で、すなわち数ｋＨｚもの高い速度で動作することができる。

本発明の実施形態はＯＣＴトモグラフィー画像を提供することに関して説明するが、当業者は、本発明の実施形態が、ＯＣＴトモグラフィー画像が生成されるそうしたものに限定されないことを容易に理解するであろう。詳細には、限定ではなく例えば、網膜や網膜神経繊維層の厚さの測定、視神経乳頭のトポグラフィーのマッピングなどといった、画像以外の、かつ／またはそれと連係した使用のためにＯＣＴデータが取得される実施形態を含むことは、本発明の範囲内である。従って、これらの用途のいずれかを実行するための装置は、ここではＯＣＴ応用装置と呼び、これらの用途のいずれかを実行するための方法は、ここではＯＣＴ応用方法と呼ぶ。

図１は、本発明の実施形態１００の一部とそれに関係する種々の光路の図を示す。図１に示すように、実施形態１００は、眼底照明装置１０１、観察装置１０２、アクティブトラッキングシステム４０２、ＯＣＴ装置のＯＣＴスキャニングアーム４０１を含む（詳細には、ＯＣＴスキャニングアーム４０１はＯＣＴスキャニング装置のサンプルアームからなる）。ＯＣＴ装置の残部（図示せず）は、当業者には周知である多くの方法のいずれか１つに従って組み立てられ、本発明の理解をより簡単にするために示されていない。

眼底照明装置１０１の実施形態と観察装置１０２の実施形態は、米国特許第５，５０６，６３４号に開示されており、この特許は本願の譲受人に譲渡されており、この特許は参照によってここに採り入れられる。図１に見られるように、眼底照明装置１０１の光路と観察装置１０２の光路は、ビームスプリッタ１１１によって結合され、接眼レンズ系１１０（当業者には周知の通り、接眼レンズ系１１０は１つ以上のレンズから構成される）と眼１１２のレンズによって空中像面２２３が眼１１２の網膜上に中継される。

図１はさらに、（ａ）アクティブトラッキングシステム４０２から出力されたトラッキング放射のビーム（「トラッキングビーム」）の光路、および（ｂ）ＯＣＴスキャニングアーム４０１から出力されたＯＣＴスキャニング放射のビーム（「スキャニングビーム」）の光路を示している。図１に示すように、例えばファイバー干渉計２１０の前端から出力されたスキャニングビームは、視準レンズ系２１１（当業者には周知の通り、レンズ系２１１は１つ以上のレンズから構成される）を通過し、スキャニング機構２２７に入射する。当業者には周知の通り、ＯＣＴスキャニング放射は通常、スーパールミネッセントダイオードといった短コヒーレンス長光源から出力される。さらに図１に示されたように、スキャニング機構２２７は一対のスキャニングミラー２１２、２１３よりなり、これらは限定ではなく例えば、スキャンドライバ８０３によって駆動され、これは転じて制御モジュール８０４から出力される信号によって駆動される。そのような１実施形態によれば、スキャニングミラー２１２、２１３は、当業者には周知である多くの方法のいずれか１つに従って、例えば一対のＸ−Ｙ検流計に直角に取り付けられた反射鏡である。

当業者には周知の通り、スキャニングミラー対２１２、２１３は、ＯＣＴ画像を形成するために網膜２２５に所要のスキャンパターンを生成させるために使用される。軸スキャン方向に対し垂直な方向での典型的ＯＣＴスキャンパターンは線または円である。そのような場合、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、２１３は、線または円であるスキャンパターンを生成するように作動させられる。

本発明のこの実施形態によれば、スキャニングミラー対２１２、２１３のスキャニングピボット点２２０（すなわちスキャニングミラー対２１２、２１３の間の中間点）は、（ａ）一対１倍率リレーレンズ系の対２１４、２１５、および（ｂ）レンズ系２１９と接眼レンズ系１１０によって、眼１１２の瞳２２４に光学的に共役となっている。従って、米国特許第５，５５０６，６３４号に記載の通り、ＯＣＴスキャニングビームには口径食がまったく存在しないはずである。当業者には周知の通り、レンズ系２１４、２１５、２１９はそれぞれ、１つ以上のレンズから構成される。

図１に示すように、アクティブトラッキングシステム４０２の実施形態は、限定ではなく例えば、レーザーもしくは発光ダイオード（ＬＥＤ）または、多くの他のコヒーレントまたはインコヒーレント放射源のうちのいずれか１つであるトラッキングビーム放射源３１２を含む。トラッキングビーム放射源３１２から出力されたトラッキングビームは、視準レンズ系３１３（当業者には周知の通り、レンズ系３１３は１つ以上のレンズから構成される）によって視準される。視準されたトラッキングビームは、ビームスプリッタ３１５を通過し、ディザ機構３２９に入射する。さらに図１に示されたように、ディザ機構３２９は一対のディザリングミラー３１６、３１７よりなり、これらは限定ではなく例えば、ディザドライバ８１２によって駆動され、これは転じて制御モジュール８０５から出力される信号によって駆動される。そのような１実施形態によれば、ディザリングミラー３１６、３１７は、例えば、当業者には周知である多くの方法のいずれか１つに従って一対のＸ−Ｙ検流計（高速トラッキング応答を得るために低電機子慣性を備える検流計が使用される）に直角に取り付けられた反射鏡である。

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のディザリングピボット点３２０（すなわちディザリングミラー対３１６、３１７の間の中間点）は、（ａ）一対の１倍率リレーレンズ系の対３１８、３１９、および（ｂ）レンズ系２１９と接眼レンズ系１１０によって、眼１１２の瞳２２４に光学的に共役となっている。従って、米国特許第５，５５０６，６３４号に記載の通り、トラッキングビームには口径食がまったく存在しない。当業者には周知の通り、レンズ系３１８、３１９はそれぞれ、１つ以上のレンズから構成される。

本発明のこの実施形態によれば、（ａ）スキャニングミラー対２１２、２１３から出力された視準されたスキャンビームはレンズ系２１４によって点２２１に合焦され、（ｂ）点２２１はリレーレンズ系の対２１５、２１９を通じて空中像面２２３に光学的に共役させられ、そして（ｃ）空中像面２２３は接眼レンズ系１１０と眼１１２のレンズを通じて眼１１２の網膜２２５に光学的に共役させられる。さらに、本発明のこの実施形態によれば、（ａ）ディザリングミラー対３１６、３１７から出力された視準されたトラッキングビームはレンズ系３１８によって点３２１に合焦され、（ｂ）点３２１はリレーレンズ系の対３１９、２１９を通じて空中像面２２３に光学的に共役させられ、そして（ｃ）空中像面２２３は接眼レンズ系１１０と眼１１２のレンズによって眼１１２の網膜２２５に光学的に共役させられる。

当業者は容易に理解するはずである通り、トラッキングビームは網膜２２５に入射し、網膜２２５はトラッキングビームの少なくとも一部を再帰反射する。再帰反射したトラッキングビームは、（最初にトラッキングビームを眼１１２に至らしめた同じ光路を通って）ビームスプリッタ３１５に方向づけられる。ビームスプリッタ３１５は、再帰反射したトラッキングビームの少なくとも一部をレンズ系のレンズ３１４（当業者には周知の通り、レンズ系３１４は１つ以上のレンズから構成される）に入射するように方向づけ、レンズ系３１４は、再帰反射したトラッキングビームを光検出器３１１（限定ではなく例えば、フォトダイオード）に合焦させる。

本発明のこの実施形態によれば、眼１１２の動きは、参照トラッキングフィーチャとその周囲または隣接領域との間の（トラッキング放射の波長での）反射率の変化を検知することによって検出される。参照トラッキングフィーチャは眼と関係づけられ、または、再帰反射物質とすることもできる。しかし、多くの網膜フィーチャは、参照トラッキングフィーチャとしての使用に適するために背景領域に関して十分に高い反射率コントラストを有する。例えば、網膜における２つの血管の交差点を含む参照トラッキングフィーチャは、周囲の網膜組織と比較した場合、相対的に暗い領域を生じさせる。別の例として、視神経乳頭を含む参照トラッキングフィーチャは、周囲の網膜組織と比較した場合、相対的に明るい円板を生じさせる。

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４０２は、トラッキングビームを網膜の参照トラッキングフィーチャに投射する。その後、眼１１２が動くと、参照トラッキングフィーチャと周囲の領域との間の反射率の相違のために、光検出器３１１によって検出される再帰反射したトラッキングビームの強度は変化するはずである。さらに、本発明のこの実施形態によれば、動きの方向は反射した放射強度の変化を検出することによって検出され、眼１１２の動きを追跡するためにスキャニングミラー対２１２、２１３とディザリングミラー対３１６、３１７を駆動するためのトラッキング信号が生成される。

本発明の１実施形態によれば、眼１１２の動きの方向を検知するための機構は、米国特許第５，７６７，９４１号（「第‘９４１号特許」）の開示を改良して組み立てられており、この第‘９４１号特許はここに参照のために採り入れられる。本発明の１実施形態によれば、アクティブトラッキングシステム４０２は、小さい周期的な横振動またはディザをトラッキングビームに誘起させることによって参照トラッキングフィーチャに対しロックする。トラッキングビーム放射は、参照トラッキングフィーチャと周囲領域との間の反射率の変化を検出するために使用されるいずれかの波長の放射よりなる。詳細には、トラッキングビームは、発光ダイオードまたは、多くの他のコヒーレントまたはインコヒーレント放射源のいずれか１つから出力される放射を用いて形成される。一般的に、参照トラッキングフィーチャは、円形ディザを伴う２次元のトラッキングビームによってロックされる。

図１に示すように、アクティブトラッキングシステム４０２は、再帰反射したトラッキングビームの位相に対応する位相を有する反射率計出力信号を供給するために再帰反射したトラッキングビームの光路に配置された反射率計（ビームスプリッタ３１５、レンズ系３１４および光検出器３１１）を含む。トラッキングビームが変化する反射率の領域を横切る時は常に、反射率計出力信号の強度の対応する変動が生じる。反射率計出力信号は、ディザ機構３２９に起因する振動運動と（位相のずれを適切に補正された場合）同期して変化する。

図１に示すように、アクティブトラッキングシステム４０２は、信号調整モジュール８１０を含む。光検出器３１１から出力された信号は、信号調整モジュール８１０への入力として適用される。本発明の１実施形態によれば、信号調整モジュールは、当業者には周知である多くの方法のいずれか１つに従って、例えば増幅によって以後の処理のために信号を調整する従来の電子回路から構成される。調整された信号はその後、制御モジュール８０５への入力として適用される。応答して、制御モジュール８０５は、（ａ）トラッキング信号（トラッキング信号は制御モジュール８０４への入力として適用される）、および（ｂ）ディザ駆動信号（ディザ駆動信号はディザドライバ８１２への入力として適用される）を生成する。ディザ駆動信号に応答して、ディザドライバ８１２は、ディザ機構３２９に、（ａ）第１の位相と第２の位相をそれぞれ有する例えば振動運動（振動運動の第１と第２の位相は互いに対して直角としてよい）によりトラッキングビームを第１と第２の方向にディザさせ、（ｂ）眼１１２の動きを追跡させる（すなわち、参照トラッキングフィーチャに対するトラッキングビームの位置を制御させる）。本発明のこの実施形態によれば、ディザ機構３２９は、第１と第２の方向の振動運動が同一の振幅を有し、９０°の位相差を有する時は常に、参照フィーチャにおいて円形ディザを生じる。

さらに、制御モジュール８０５からの入力として適用されるトラッキング信号に応答して、制御モジュール８０４は、スキャンドライバ８０３への入力として利用されるスキャニング駆動信号を生成する。スキャニング駆動信号に応答して、スキャンドライバ８０３は、スキャニング機構２２７に、（ａ）所定のスキャンアルゴリズムに従ってＯＣＴスキャニングビームの位置を制御させ、（ｂ）眼１１２の動きを追跡させる（すなわち参照トラッキングフィーチャに対するスキャニングビームの位置を制御させる）。

図２に関して後述するように、制御モジュール８０５は、（ａ）調整された反射率計出力信号の位相を、ディザ運動を生じさせた信号の位相と比較し、（ｂ）ディザドライバ８１２に結合される第１と第２の方向制御信号を生成する。第１と第２の方向制御信号に応答して、ディザドライバ８１２は、ディザリング機構３２９に、トラッキングビームが参照トラッキングフィーチャに対して追跡するように反応させる。第‘９４１号特許に記載の通り、位相比較は、ディザ信号と同相である反射率計信号の成分の振幅に比例するＤＣオフセット電圧よりなる第１と第２の位相比較信号を生成する。これらのＤＣオフセット電圧は、ディザサイクル当たりの平衡からの変位に比例するベクトル補正または誤差電圧である。

第‘９４１号特許に述べられたように、補正のトラッキング速度は、ディザ機構のディザドライバのディザ周波数と参照トラッキングフィーチャの空間的次元との積に比例する。有効なディザ周波数はいくつかの要因に依存する。例えば、トラッキング放射のビームが単位倍率で眼の網膜に結像された場合、２ｋＨｚのディザ周波数は、１０ｃｍ／秒（すなわち眼において３００°／秒超）のターゲット速度でディザサイクル当たり約５０μの変位に対応する。そのようなディザ周波数は、約４００μのスポットサイズを備えるＯＣＴスキャニング放射のビームを追跡するために十分である。

図２は、本発明の１実施形態に従って組み立てられた制御モジュール８０５の機能ブロック図である。図２に示すように、コンピュータ６０２（または従来の電子回路６０２）は、当業者には周知である多くの方法のいずれか１つに従って、角周波数ωを有する同期した余弦信号６０１（すなわちｃｏｓ（ωｔ））と正弦信号６０３（すなわちｓｉｎ（ωｔ））を生成する。余弦信号６０１は、Ｘ参照信号として二重チャネルロックイン型増幅器６０５（また一対のロックイン型増幅器を使用することもできる）への入力として利用され、正弦信号６０３は、Ｙ参照信号として二重チャネルロックイン型増幅器６０５への入力として利用される。この実施形態の理解のために、調整された反射率計出力信号６０７は、ｃｏｓ（ωｔ−φ）によって与えられる時間依存性を有すると仮定し、ここでφは、第‘９４１号特許に開示されているように、参照フィーチャからのディザリング円による変位方向に関連した位相である。図２に示すように、調整された反射率計出力信号６０７は二重チャネルロックイン型増幅器６０５への入力として用いられる。応答して、二重チャネルロックイン型増幅器６０５は、（ａ）ｃｏｓ（φ）に比例するＸ位置誤差信号６１４と、（ｂ）ｓｉｎ（φ）に比例するＹ位置誤差信号６１５を生成する。本質的に、二重チャネルロックイン型増幅器６０５は、（ａ）ディザスキャナ８１２を駆動するＸ参照信号（ｃｏｓ（ωｔ））とＹ参照信号（ｓｉｎ（ωｔ））と、（ｂ）ｃｏｓ（ωｔ−φ）に比例する調整された反射率計信号との間の位相変動を決定する。それはこれを、形式ｃｏｓ（ωｔ）ｃｏｓ（ωｔ−φ）とｓｉｎ（ωｔ）ｃｏｓ（ωｔ−φ）の項を展開し、（−∞から＋∞まで積分する効果をエミュレートするために）所定の時限にわたり積分し、その結果を低域ろ波して（ｃｏｓ（φ）に比例する）Ｘ位置誤差信号と（ｓｉｎ（φ）に比例する）Ｙ位置誤差信号をＤＣオフセットとして決定することによって行う。本発明の実施形態が二重チャネルロックイン型増幅器の使用に限定されないことは、当業者には明白なはずである。実際、上述の動作が、例えばパーソナルコンピュータといったコンピュータを用いて行われ得る、別の実施形態が存在する。

さらに図２に示されたように、（ａ）Ｘ位置誤差信号６１４、余弦信号６０１、ＤＣオフセット信号６０９がＰＩＤ利得増幅器・和回路６０８への入力として用いられ、また（ｂ）Ｙ位置誤差信号６１５、正弦信号６０３、ＤＣオフセット信号６１０がＰＩＤ利得増幅器・和回路６１１への入力として用いられる。ＤＣオフセット信号６０９、６１０は、限定ではなく例えば、（ａ）実施形態１００を較正するために、（ｂ）スキャニングビームに関するトラッキングビームの初期ＸおよびＹオフセット位置を設定するために、（ｃ）温度変動または他の理由による経時的なドリフトを調整するために実施形態１００をリセットするために、使用される。ＤＣオフセット信号６０９、６１０は、それぞれ、当業者には周知である多くの方法のいずれか１つに従って（例えば、従来の電子回路または、例えばパーソナルコンピュータといったコンピュータを用いて）、ＤＣオフセットモジュール６１７、６１８によって生成され、ＤＣオフセット信号６０９、６１０は、当業者には周知である多くの方法のいずれか１つに従って、ユーザ入力に応答して変えることができる。また、適切な目盛係数がＸ位置誤差信号６１４とＹ位置誤差信号６１５にそれぞれ加えられることも理解しなければならない。その際、その目盛係数はトラッキングビームが参照トラッキングフィーチャに確実に追従するように実施形態１００を較正することによって決定される。

周知の通り、ＰＩＤ利得増幅器・和回路６０８、６１１は、所定のパラメータに応答して、各自の３入力を加算し、それぞれ信号６１２、６１３を出力として生成する。所定のパラメータは、（ａ）ＰＩＤ利得増幅器・和回路６０８、６１１に、短期的な変化を識別して無視するために所定の時間長にわたりそれぞれの誤差信号を積分させ、それによってジッタがシステムに影響を及ぼすのを防ぐことを可能にし、また（ｂ）ＰＩＤ利得増幅器・和回路６０８、６１１に、それぞれの誤差信号の導関数を取らせ、その結果、それぞれの誤差信号が、各自の変化率が所定量より大きい場合に無視され、それによってジッタがシステムに影響を及ぼすのを防ぐことを可能にする。

ＰＩＤ利得増幅器・和回路６０８、６１１から出力された信号６１２、６１３はそれぞれ、ディザスキャナ８１２への入力として用いられる。従って、本発明の１実施形態によれば、信号６１２は、ミラー３１６、３１７の対のＸ方向ディザリングミラーを駆動する検流計への入力として用いられ、信号６１３は、ミラー３１６、３１７の対のＹ方向ディザリングミラーを駆動する検流計への入力として用いられる。応答して、Ｘ方向ディザリングミラーはトラッキングビームをＸ方向に沿ってディザさせ、トラッキングビームに眼の動きをＸ方向に沿って追従させる。さらに、Ｙ方向ディザリングミラーはトラッキングビームをＹ方向に沿ってディザさせ、トラッキングビームに眼の動きをＹ方向に沿って追従させる。

図３は、図１に示された実施形態における使用のために本発明の１実施形態に従って組み立てられた制御モジュール８０４の機能ブロック図である。図３に示すように、コンピュータ７７７（または従来の電子回路７７７）がＯＣＴＸスキャン信号６５０とＯＣＴＹスキャン信号６５１を生成する（ＯＣＴＸスキャン信号６５０、６５１は、それぞれＸおよびＹ方向で適切なＯＣＴスキャニングを生じさせるために使用される特定のアルゴリズムに依存する形態を有する信号であり、そのような信号を生成するための多くの方法が当業者には周知である）。さらに図３に示されたように、（ａ）（制御モジュール８０５で生成された）Ｘ位置誤差信号６１４、ＯＣＴＸスキャン信号６５０、ＤＣオフセット信号６５２は、ＰＩＤ利得増幅器・和回路６８０への入力として用いられ、（ｂ）（制御モジュール８０５で生成された）Ｙ位置誤差信号６１５、ＯＣＴＹスキャン信号６５１とＤＣオフセット信号６５３は、ＰＩＤ利得増幅器・和回路６８１への入力として用いられる。ＤＣオフセット信号６５２、６５３は、限定ではなく例えば、（ａ）実施形態１００を較正するために、（ｂ）スキャニングビームに関するトラッキングビームの初期ＸおよびＹオフセット位置を設定するために、（ｃ）温度変動または他の理由による経時的なドリフトを調整するために実施形態１００をリセットするために、使用される。ＤＣオフセット信号６５２、６５３は、それぞれ、当業者には周知である多くの方法のいずれか１つに従って（例えば、従来の電子回路または、例えばパーソナルコンピュータといったコンピュータを用いて）、ＤＣオフセットモジュール６６２、６６３によって生成され、ＤＣオフセット信号６５２、６５３は、当業者には周知である多くの方法のいずれか１つに従って、ユーザ入力に応答して変えることができる。また、適切な目盛係数がＸ位置誤差信号６１４とＹ位置誤差信号６１５にそれぞれ加えられること、その際、その目盛係数はトラッキングビームが参照トラッキングフィーチャに確実に追従するように実施形態１００を較正することによって決定されることも理解しなければならない。

周知の通り、ＰＩＤ利得増幅器・和回路６８０、６８１は、所定のパラメータに応答して、各自の３入力を加算し、それぞれ信号６９０、６９１を出力として生成する。所定のパラメータは、（ａ）ＰＩＤ利得増幅器・和回路６８０、６８１に、短期的な変化を識別し無視するために、所定の時間長にわたりそれぞれの誤差信号を積分させ、それによってジッタがシステムに影響を及ぼすのを防ぐことを可能にし、また（ｂ）ＰＩＤ利得増幅器・和回路６８０、６８１に、それぞれの誤差信号の導関数を取らせ、その結果、それぞれの誤差信号が、各自の変化率が所定量より大きい場合に無視され、それによってジッタがシステムに影響を及ぼすのを防ぐことを可能にする。

ＰＩＤ利得増幅器・和回路６８０、６８１から出力された信号６９０、６９１はそれぞれ、スキャナドライバ８０３への入力として用いられる。従って、本発明の１実施形態によれば、信号６９０は、ミラー２１２、２１３の対のＸ方向スキャニングミラーを駆動する検流計への入力として用いられ、信号６９１は、ミラー２１２、２１３の対のＹ方向スキャニングミラーを駆動する検流計への入力として用いられる。応答して、Ｘ方向スキャニングミラーはスキャニングビームをＸ方向に沿ってスキャンし、スキャニングビームに眼の動きをＸ方向に沿って追従させる。さらに、Ｙ方向スキャニングミラーはスキャニングビームをＹ方向に沿ってスキャンし、スキャニングビームに眼の動きをＹ方向に沿って追従させる。

本発明の実施形態がＰＩＤ利得増幅器・和回路の使用に限定されないことは、当業者にとって明白なはずである。実際、ＰＩＤ利得増幅器・和回路によって実行される上述の動作が、例えばパーソナルコンピュータといったコンピュータを用いて実行される、別の実施形態が存在する。

本発明の実施形態は、スキャニングビームのスキャニングとトラッキング運動、およびトラッキングビームのディザリングとトラッキング運動が、スキャニングアームのスキャニング機構を駆動させることと、トラッキングアームのディザ機構を駆動させることによって生起される装置に限定されないことを理解しなければならない。実際、スキャンビームおよび／またはトラッキングビームのトラッキング運動がそれぞれ、スキャニングアームおよび／またはトラッキングアームに配置された別個のトラッキング機構によって実行される別の実施形態が存在する。そのような実施形態によれば、トラッキング信号は、上述の検討に照らして当業者には明白な態様で特定のトラッキング機構に配信される。そのようなトラッキング機構は、スキャニング機構２２７またはディザリング機構３２９を組み立てるために使用された形式の対になった反射鏡を含む。最後に、そのような実施形態によれば、ディザ機構３２９は、例えば、共鳴スキャナを利用するかまたは、米国特許第６，３２５，５１２号の図３に開示された実施形態を利用して、実施される。

当業者は、上述の説明が例示と説明だけのために開示されたことを認めるはずである。そうしたものとして、それは網羅的なものであるようにまたは、本発明を開示された厳密な形態に限定するように意図されていない。例えば、本発明の実施形態は眼のＯＣＴスキャニング画像を取得することに関して説明したが、本発明はそれによって限定されるものではない。詳細には、限定ではなく例えば、動物、人間、植物の組織といったあらゆる形式の材料のＯＣＴ画像を取得するための方法と装置を包括することは本発明の範囲および精神の範囲内である。有利には、本発明の１つ以上の実施形態の使用は、約１５０Ｈｚ〜約３５０Ｈｚの範囲の軸方向スキャン速度を含め、約５００Ｈｚ未満の軸方向スキャン速度を利用することである。

本発明の実施形態の一部および、それに関係する種々の光路の図を示す。 図１に示された実施形態における使用のために本発明の１実施形態に従って組み立てられた制御モジュール８０５の機能ブロック図である。 図１に示された実施形態における使用のために本発明の１実施形態に従って組み立てられた制御モジュール８０４の機能ブロック図である。

Claims (20)

1. 物体に対し光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）応用を実行するＯＣＴ応用装置であって、そのＯＣＴ応用装置は、
   ＯＣＴスキャニング放射のスキャニングビームを出力するＯＣＴスキャニング装置と、
   参照トラッキングフィーチャを含む領域にトラッキング放射のトラッキングビームを生成し投射するアクティブトラッキングシステムとを含み、
   アクティブトラッキングシステムはさらに、物体の動きを検出しトラッキング信号を生成するために領域から反射したトラッキング放射を分析する分析システムを含み、トラッキング信号を、（ａ）物体の動きを追従するようにトラッキングビームを移動させるためにアクティブトラッキングシステムに指示するために、また（ｂ）物体の動きを追従するようにスキャニングビームを移動させるためにＯＣＴスキャニング装置に指示するために、ＯＣＴスキャニング装置への入力として用いる、ＯＣＴ応用装置。
2. アクティブトラッキングシステムはトラッキングビームを移動させるディザ機構を含む請求項１に記載のＯＣＴ応用装置。
3. （ａ）アクティブトラッキングシステムは反射した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含み、（ｂ）分析システムは、参照トラッキングフィーチャとその周囲または隣接領域との間の領域の反射率の相違による反射トラッキング放射の強度の変化によって結果として生じる光検出器から出力された信号の変化を分析する請求項２に記載のＯＣＴ応用装置。
4. ディザ機構に用いられたディザ信号はＯＣＴトラッキングビームを振動パターンで移動させる請求項３に記載のＯＣＴ応用装置。
5. 分析システムは、ディザ信号と、光検出器から出力された信号との間の位相変動を決定する検出モジュールを含む請求項４に記載のＯＣＴ応用装置。
6. 検出モジュールは、位相変動に応答して、トラッキング信号を決定する請求項５に記載のＯＣＴ応用装置。
7. ＯＣＴスキャニング装置はＯＣＴスキャニング機構を含み、このＯＣＴスキャニング機構は、軸スキャン方向に垂直の方向で物体に所定のスキャンパターンを生じさせるＯＣＴスキャニング信号の和よりなるＯＣＴ和信号とトラッキング信号によって駆動され、
   ディザ機構は、ディザ信号の和よりなるディザ和信号とトラッキング信号によって駆動される請求項６に記載のＯＣＴ応用装置。
8. トラッキング信号は第１の方向制御信号と第２の方向制御信号よりなる請求項７に記載のＯＣＴ応用装置。
9. ＯＣＴスキャニング機構は、一対の直角に取り付けられた反射鏡と結合された第１と第２のスキャナドライバを含み、
   ディザ機構は、一対の直角に取り付けられた反射鏡と結合された第１と第２のディザドライバを含む請求項３〜８のいずれかに記載のＯＣＴ応用装置。
10. ディザ機構はトラッキング放射のビームを第１の方向と第２の方向に振動運動で移動させ、第１の方向と第２の方向の振動運動はそれぞれ第１の位相と第２の位相を有する請求項９に記載のＯＣＴ応用装置。
11. 振動運動の第１と第２の位相は互いに対して直角であり、第１と第２の方向の振動運動はほぼ同一の振幅を有する請求項１０に記載のＯＣＴ応用装置。
12. 検出モジュールは、ディザ信号と光検出器から出力された信号に応答して位相変動に比例する誤差信号を決定するロック増幅器を含み、かつディザ信号と誤差信号に応答してトラッキング信号を決定するＰＩＤ増幅器・和回路を含む請求項８に記載のＯＣＴ応用装置。
13. 眼底照明装置と観察装置をさらに含む請求項１〜１２のいずれかに記載のＯＣＴ応用装置。
14. ＯＣＴスキャニング放射のビームを出力するＯＣＴスキャニング装置はＯＣＴスキャニング放射を比較的低速にスキャンさせ、それによって、そのような低速スキャンを実行することによって生成される画像のＳＮ比が、比較的急速なスキャンを用いて得られるものよりも高くなる請求項１〜１３のいずれかに記載のＯＣＴ応用装置。
15. 物体から反射したＯＣＴスキャニング放射をＯＣＴスキャニング装置から受け取るアナライザをさらに含み、このアナライザは画像、網膜と網膜神経繊維層の厚さの測定、視神経乳頭のトポグラフィーのマッピングのうちの１つ以上を生じる請求項１〜１４のいずれかに記載ＯＣＴ応用装置。
16. 物体は眼であり、参照トラッキングフィーチャは、眼に関係する参照トラッキングフィーチャおよび再帰反射物質のうちの１つである請求項１〜１５のいずれかに記載ＯＣＴ応用装置。
17. 眼に関係する参照トラッキングフィーチャは、２つの血管の交差点と視神経乳頭のうちの１つである請求項１６に記載のＯＣＴ応用装置。
18. ＯＣＴスキャニング放射のスキャニングビームを出力するステップと、
    参照トラッキングフィーチャを含む領域にトラッキング放射のトラッキングビームを生成し投射するステップと、
    物体の動きを検出しトラッキング信号を生成するために、領域から反射したトラッキング放射を検出し分析するステップとを含み、
    出力するステップは、スキャンビームに物体の動きを追従させるためにトラッキング信号を利用することを含み、
    投射するステップは、トラッキングビームに物体の動きを追従させるためにトラッキング信号を利用することを含むＯＣＴ応用方法。
19. 投射するステップはディザリングを含む請求項１８に記載のＯＣＴ応用方法。
20. 分析するステップは、ディザリングを生じる信号と、反射したトラッキング放射によって生じた信号との間の位相変動を決定することを含む請求項１８または１９に記載のＯＣＴ応用方法。

Images