JP2006522653A - 強膜経由の眼の照明方法及びシステム - Google Patents

Abstract

眼と接触することなく、強膜を介して、眼の内部を照明する方法及び装置。この装置は、ランプ部材（１）と光を眼の強膜上に合焦する光学系とを含む。末端が集光光学部材（１３）で終端する一以上の光ファイバ束（１１）を用いて光源から照明する眼の近くまで光を伝送してもよい。別例では、撮像システムの光学系を共有することによって、光を伝送してもよい。これは、眼の内部、網膜、あるいは脈絡膜を観測し、撮像するために有用である。記載の照明方法を適用することによる、眼の内部、網膜、あるいは脈絡膜の観測、又は撮像は、例えば、眼底カメラ及び検眼鏡等の目的のための光学系を含むシステムと共に、そのシステムの照明部材を用いることなく、行うことができる。

Description

本願は、２００３年４月８日に出願された米国特許仮出願番号第６０／４６０８２１号と、２００３年１０月３０日に出願された米国特許仮出願番号第６０／５１５４２１号を優先権の基礎とする。これらの明細書における記載は、本願明細書の一部をなすものとして挙げておく。

本発明は、検眼鏡（ophthalmoscope）、眼底カメラ（fundus camera）、細げき灯顕微鏡（slit lamps microscope）及び手術用顕微鏡（operation microscope）、すなわち眼の内側を観察し、撮像する機器に関する。

特に、本発明は、瞳孔拡張を生じることなくこれらの操作を行うことができると共に、全眼底について観測箇所を拡大しながら、眼房（eye chamber）の不透明さや散乱による照明の困難さを避けて、これらのシステムの診断上の、及び、資料的な目的のための十分な照明を供給する照明方法を提供する。観測できる部位は、観測システムが届かない範囲の向こうの眼底の領域である。

現在、最も知られた眼底観測及び撮像システムでは、カメラの領域に配置され、眼の奥のセグメント内に向けられた光源によって、眼のひとみを介して、眼の内側を照明する。

これらのシステムは、角膜、水晶体、及びガラス体腔との界面から離れた照明光の反射を受ける。これらは、およそ照明する瞳の領域の半分以上を必要とし、（角膜）斑より周辺で眼の内部を観測する場合には、有効な瞳の大きさが小さくなり、光が通過しなくなる。そのため、通常の眼底観測及び撮像システムは、眼の媒質の透明性と瞳孔拡張の幅に強く依存する。これらは、最大６０視野（ＦＯＶ）に限定され、（眼球）後極（posterior pole）を大きく越えた周辺を観測できない。そのため、これらは、瞳孔拡張できない患者、例えば、慢性緑内障（chronic glaucoma）、ブドウ膜炎（uveitis）、糖尿病（diabetes mellitus）の患者、あるいは、不透明な媒質を持つ患者、例えば、白内障（cataract）及び偽水晶体（pseudophakic lens）の患者への利用には制限される。

瞳を介して眼の内部を照明する方法について導かれる課題は、米国特許第３９５４３２９号（ポメランツェフ（Pomerantzeff））において最初に提案されたように、強膜を介して眼の内部を照明する場合（強膜経由照明：transcleral illumination）に避けることができる。この方法は、広角の眼底撮像に対応しており、瞳孔拡張を要することなく、眼房前方の障害物や不透明さによる散乱によって引き起こされる照明の困難さを回避できる。さらに、観測できる部位を全眼底に拡大することができる。最近、米国特許第５９６６１９６号（Svetliza等）及び米国特許第６３０９０７０号（Svetliza等）に基づいて、メディベル・メディカル・ビジョン・テクノロジーズ社（Medibell Medical Vision Technologies, Ltd.）のパノレット１０００（Panoret-1000）のシステムは、米国特許第３９５４３２９号に基づいて強膜経由照明に用いられた。最近になって、パノレット１００によって実現された強膜経由照明の利点及び適用性は、シールドら（Shield et al）によって論じられている（Rev. Ophth. 10, 2003, Arch. Ophth 121, 2003）。しかし、このシステムは、米国特許第４０６１４２３号（Pomerantzeff）、米国特許第４２００３６２号（Pomerantzeff）、及び米国特許第６３０９０７０号（Svetliza等）に示された機器と同様に、眼の強膜と接触する必要がある光学部材によるものである。

さらに、上述の全てのシステムは、角膜と接触して動作するカメラと共に機能するように設計されている。そのため、これらは、その実施を眼科の一般診療に限られ、通常のカメラと光学系と共に行うことには好ましくない。

眼の強膜に接触するには、オペレータの手と余分の注意が必要であり、あるいは別例では、洗練された機構が必要である。また、局所麻酔と、接触する部材の消毒と、場合によって強膜を暴露するための鏡を使用する。

米国特許第３９５４３２９号 米国特許第５９６６１９６号 米国特許第６３０９０７０号 米国特許第４０６１４２３号 米国特許第４２００３６２号 Rev. Ophth. 10, 2003 Arch. Ophth 121, 2003

本発明の一実施の形態によれば、眼の強膜を介した眼の内部の照明方法が提供され、この方法は、合焦光学系を強膜と接触させることなく、該合焦光学系によって光ビームを強膜の上に合焦させるステップを含む。

本発明の別例の実施の形態によれば、眼の強膜を介し、眼に接触することなく眼の内部を照明するシステムが提供され、このシステムは、光源と、強膜に接触することなく光源からの光を光スポットとして強膜の上に合焦する光学系と、合焦ビームを眼の強膜の所定位置に向ける光学的−機械的手段とを備える。

本発明によれば、眼に触れることなく眼の内部を強膜経由で照明するシステムを提供する。このようなシステムによって、これまでのような眼を傷つける機会や患者の不快感を取り除くことができる。さらに、接触システムにおいて、低取得率を引き起こす、特別な眼の動きや、オペレータの手の安定性への依存を引き起こすこともなく、すなわち、本発明によれば強膜経由照明を行うシステムの効率性を増すことができる。

実施の形態に関して、本発明をより理解するために、添付図面を参照する。なお、対応する部材には同じ符号を付している。

本発明によれば、網膜の眼科診察について強膜経由照明を行うことで、眼の強膜と接触する必要性と関連した不利な点を克服でき、眼の内側、網膜、及び脈絡膜（choroid）を撮像用に用いる光学系を有する強膜経由照明を適用できる方法及び装置を提供することができる。本発明の結果、上述の利点を有する強膜経由照明は、瞳孔拡張させないで動作し、優れた視野と観察領域を有する、特に設計された新しい光学系と同様に、現行の眼底検査や撮像システムと共に用いるためにも有効である。

これらのシステムによって、様々な角度で得られた像を重ね合わせることによって、現在、使用に際して厄介であると共に、患者にとっても厄介な（角膜との）接触カメラを用いて得られる、完全に記録された全眼底のビューを得ることができる。

強膜経由照明は、強膜の扁平部（pars plana）の外側にあって、強膜の他の位置よりも良好に可視領域（visible range）に光を伝送する狭い領域を介して行われることが好ましい。このため、まぶたの自然な小さな開口ギャップと、眼の角膜に光が達すること及びさらにそれが撮像光学系に反射することを妨げる必要のために、照明スポットをわずか数ｍｍの大きさにまで集光し、それを扁平部に向けることが好ましい。本発明では、強膜上に当てられた可視光を５０％未満の損失で透過する可視光を強膜の光学特性によって、それを、標準的ひとみ経由照明で必要なパワーを超える所要のパワーで最適な位置に向ける効率的な手段を提供することができる。

強膜の物理的な構造のため、非常に拡散性があり、それを介して通る光の拡がりを相対的に生じさせる。これによって、網膜の照明において相対的に高い均一性を得ることができる。そのため、強膜経由照明が直接観測及び電子的、撮影手段による眼の眼底の検査に対応している。

本発明の例示的な実施の形態によれば、非接触の強膜経由照明用の方法及び装置が提供される。

本発明の適用は、２つの主な性能、第１は、光源から発した光をエネルギーの損失なく微少スポットに合焦する性能と、第２は、光スポットを扁平部の上の強膜上の正しい位置に効率的に持って行く性能とに大きく依存する。光を合焦する効率は合焦部材の大きさに依存し、合焦部材の大きさは、撮像システム、例えば眼底カメラに属する部材と衝突しないで合焦部材を動かす性能に影響するので、これらの２つの性能は互いに影響する。図１は、光スポット１４２が、患者の強膜１４３の上の、眼１５の表面上の、虹彩１４４の周辺におよそ位置する角膜輪部からおよそ３ｍｍに合焦される場合を示している。

光を微少なスポットに合焦し、患者の眼の上の正しい位置にそのスポットを持って行く目的を効率的に達成するための５つの例示的なコンセプト及びシステムは、強膜経由照明と共に適用する撮像システムの効率的な配置とその合焦の要求への配慮は、以下の５つの例によって示されている。

第１の例では、眼の位置と光合焦部材との間を連結するやり方、すなわち、患者の頭を固定し、眼の位置を固定するように眼を向け、光スポットを眼の表面の適切な位置に配置する。

第２の例では、眼を所定位置に配置し、光スポットを眼の強膜に合わせるために、患者の眼を所定の位置に持って行き、照明光スポットを向けるというやり方をとる。

別の例では、光合焦部材と光学撮像システムの間を結合し、撮像システムと合焦光スポットを同時に正しい位置に配置されるように、それらを工夫するというやり方をとる。

第１の実施例では、全方位から眼を観測する完全自由度を有する柔軟な撮像システムと共に光スポットを最適な位置に配置できるという利点を有している

しかし、この配置では、標準的な眼底撮影と比較すると、取得プロセスという余分のステップが加わり、それは検査プロセスの間の非常に患者の頭と眼の動きに敏感である。

第２の例では、患者がその眼を自分自身で正しい位置に持って行くという利点を有し、オペレータの動きが減り、それによって撮影時間が短くなり、システムをより効率的にすることができる。このやり方は、しかし、まぶたや顔の構造に敏感であり、単一のデバイスによっては全集団にフィットしないというリスクを負う。

他の例では、照明スポットが正しい位置に移動する間も、オペレータが一つのシステムのみ、撮像システムを合わせることに集中できるという利点を有する。これらのシステムでは、撮像システムの光学中心に対する光スポットの位置は、平均的な大きさの眼にフィットするようにデザインされている。その結果、様々な人々の間での偏差によって、光スポットの理想的でない配置が生じることがある。

一般性を失うことなく、上述の４つの実施例は、米国特許第６３０９０７０号（Svetliza等）に基づいて構築された、メディベル・メディカル・ビジョン・テクノロジーズ社のパノレット１００の現行の光源と、光エネルギーパターンを光ファイバのチップから眼の強膜に合焦する合焦部材（図２、５、６及び１６のコンデンサ１３、図１０、１１、１３のコンデンサ３０、図８及び１５のコンデンサ１４１）と、それを保持するハンドリング・サポート（図５の部材１６、図１０及び１１の部材１８、図１６の部材４１及び４２）とを追加することによって実現される。合焦部材（コンデンサ）は、光源からの光を光スポットとして強膜に触れることなく強膜の上に合焦する光学系を構成する。合焦部材を保持するハンドリング・サポートは、合焦ビームを眼の強膜の所定位置に向ける光学的−機械的手段を構成する。これらの部材は、網膜検査用の撮像光学系のみを備えた通常の眼底カメラ （図５にはトプコン社（Topcon, Ltd.）のＴＲＣ−５０Ｘが示されている。）、又は、特別に設計されたカメラ（例えば、図１１）の上に取り付けられる。これは、最初に非接触で強膜経由照明を行った点、また、発明の幅広い、汎用的な用途を例示したという点で独特である。

図２を参照すれば、コンデンサ１３には、光ファイバ１１の端部と接触する薄い回転ホイール１２を含む。

図１に示すように、様々な眼の大きさと開いている瞼に照明スポットを合わせるために、ホイール１２によって、強膜の上に投影される照明スポットの形状と大きさを制御する。

ホイール１２は、合焦ビームによって形成された光スポットの形状を制御する手段、及び、その大きさを制御する手段を構成する。これは、ホイール１２を形成する薄い光遮蔽材に、端部が開口部であって、所要の形状を有する孔を加工することによって行われる（図３参照、ホイールの例示的な実施の形態）。このような開口部を光を伝送する領域を含む光ファイバの端部の前に配置すれば、強膜上に位置する照明焦点面上に対象物を撮像することができ、それによって、強膜上の光スポットを成形することができる。

強膜上に光スポットを合焦するコンデンサレンズ１４は、コンデンサ１３内で動かすことができ、別の様々な焦点距離、すなわち、眼からの様々な動作間隔を得ることができる。所定の動作間隔について、光ファイバ端から強膜へのエネルギー伝達の効率は、レンズ１４の直径と、光ファイバ端への間隔とに依存する。簡単な幾何学的な考察から、コンデンサ１３を眼１５から離して配置するほど、発光効率を最適化するために、コンデンサ１３をより広く、長くする必要がある。レンズ１４は、それぞれが様々な光学的倍率を有するように任意に選択でき、様々な光学的倍率の組み合わせによって、コンデンサ１３からの合焦スポットの距離を制御できるだけでなく、その大きさも制御できる。コンデンサレンズ１４によって、眼から光学系までの間隔を制御する手段を構成する。

光を光ファイバ１１に注入する照明システムの一部、すなわち図２の部材１〜１０（光源）は、ここで再度取り上げるように、米国特許第６３０９０７０（Svetliza, et al.）（この文献における記載は、本願明細書の一部をなすものとして挙げておく。）に基づいて構成される。ランプ１、例えば、キセノン、ハロゲン、又は金属ハライドランプ、あるいはフィラメント式、アーク式、又はガスランプ式等のランプによって、適合するビーム拡張光学系（集光し、光を平行にする反射器）を用いて良好な平行光ビームを得ることができる。光スペクトルコンテンツの成分から紫外光（ＵＶ）及び赤外光（ＩＲ）を除去するために、光源の近くの光学的経路にホット・ミラー１２を配置する。ホット・ミラー１２と後述するフィルタ・ホイール７、９によって、光源からの光のスペクトルコンテンツを制御する手段を構成する。コンデンサレンズ３によって、実用上のために、ビームを絞ることができる。横断ビームにおいて光エネルギーの減少がよりはっきりするように、ニュートラル・デンシティ・フィルタ４を挿入してもよい。電子的−光学的高速シャッタ５（例えば、液晶ポリマが散乱したオランダのフィリップス社のＬＣＰ２５０）によって、伝送する光量を制御する。電子的−光学的高速シャッタ５と後述するブロック１０５のＬＣシャッタ制御回路とによって、光スポットの光強度（すなわち、光エネルギー密度）を制御する手段を構成する。短い非球面合焦用コンデンサレンズ８を用いて、光路の端部に向かって平行ビームを光ファイバ供給ケーブル１１の入口開口部上に合焦する。

回転ホイール７のフィルタは、単色照明用の光学経路に配置してもよい（図７ａの対応する網膜像を参照。）。回転フィルタ・ホイール７は、ディスクの周囲に、間隔を空けて取り付けられたいくつかのフィルタを有する。ホイール７は、交換可能なフィルタの一つがビームの断面全体と重なる所定位置でロックされ、それによって、満たされた「白色」のビームコンテンツから所定のスペクトル窓を分離する。これによって、特定のスペクトルバンド又は色付き照明で対象物を照明できる。例えば、フィルタ・ホイールには、ナローバンドパス光学フィルタ６、及び、透明又は空窓を設けてもよい。フィルタ・ホイールの構成は、当業者によって直ちに理解できる。さらに、その一実施の形態の詳細は、米国特許第６３０９０７０号（Svetliza, et al.）に記載されている。透明又は空窓がビーム断面にわたって延びているようにフィルタ・ホイール７がロックされると、光ビームの全エネルギーと全スペクトルコンテンツが次の段階に向けて通過する。

黒及び白ＣＣＤカメラから利用できる高解像度の損失がないカラー撮像を可能にするために、第２のＲＧＢＴフィルタ・ホイール９が光学経路中に用いられる（図７（ｂ）と図１４における対応する網膜像を参照。）。このホイールは、例えば、４つの分割された部分、それぞれ同じ大きさのＲ、Ｇ、及びＢの各領域と、Ｒ、Ｇ、Ｂの各領域より小さく、白色ビームの元の中身の全部を通過させるために用いられる透明（Ｔ）領域とに分割される。

透明セクションの範囲は、最小のところでも光ファイバケーブルの入口開口部１０の断面にわたって延びている。

３つの主なＲ、Ｇ、Ｂの着色領域のそれぞれについて達成できる最高のデューティサイクルを確立するために、ＲＧＢＴホイール９は、ビームが最小に狭まる面の近く（すなわち光ファイバの入口開口部の焦点面の近く）に配置することが好ましい。ホイール９をそのように配置することによって、ビーム断面の射影が小さく、すなわち、開口部１０をなおも覆いながら、ホイールの透明領域が可能な範囲の最小の大きさとなる。これによって、３つの残りの光学的にフィルタリングされた領域、ＲＧＢについて、デューティサイクルを最大にすることができる。ＲＧＢＴホイール９がＣＣＤカメラのフレームレートの１／３の速度で回転する場合、連続する明確なＲ、Ｇ、Ｂ（ショート・ホワイト）のスペクトル光バーストがＲＧＢＴホイール９の各回転について開口部１０に伝送される。これらのＲ、Ｇ、Ｂの連続する光バーストのそれぞれが、検出チャンネルに配置されたＣＣＤカメラの連続するフレームの一つと完全に同期させられる。これによって、Ｒ、Ｇ、Ｂで順に照明した画像を生成し、カメラの各フレームは一つの色を有する。これらの画像（image）は、その後、コンピュータによって一つの着色映像（colored picture）に合成される。それによって、３つの連続した単色の「着色」画像は、それぞれ一つの着色映像からなる。コンピュータによって、カメラのフレームレートで、これらの着色映像を更新し、その都度、新しい「着色した」フレームを検出する。

図２を再度参照すれば、カラー画像が必要とされない場合には、ＲＧＢＴホイール９はＴ領域がビームの断面と重なる位置でロックされ、ランプ１からの光の全ての中身が開口部１０を通過する。この「白色」位置でロックされた場合には、フィルタ・ホイール７を用いて適切なフィルタが光学的経路に導入されることによって、光は特定の単色照明のために用いられる。さらに、図２の部材１〜１０の詳細は米国特許第６３０９０７０号（Svetliza, et al.）に記載されている。

図４を参照すると、図２の照明システムのコンピュータ化された制御部のブロック図が示されている（米国特許第６３０９０７０号（Svetliza, et al.）に詳細に記載されており、それと同様）。このシステムは、再度取り上げるように、米国特許第６３０９０７０号（Svetliza, et al.）に基づいて実現できる。この制御部には、図２の照明システムの光学部を制御し、モニタするために設計されたプリント回路基板（ＰＣＢ）上の回路と、ホストＰＣ１２４とのインタフェースとを含む。

ブロック１２１では、ＰＣ１２４と照明システムとの間のファイバ・インタフェースに銅（copper）が、双方向で、１００Ｍｂｉｔ／秒までの通信ができる信号変換用の光ファイバ・インタフェースとして設けられている。ブロック１２７では、例えば、アルテラ（Altera）１０ｋベース型等の主処理部（ＭＰＵ）が、全Ｉ／Ｏ及びホストＰＣ１２４との通信を担当している。制御アルゴリズムがここで実行され、光源、光学系、及び光学的−機械的手段を制御する全ての他の制御部材のタイミング及び同期をとる。

図２に示すように、フィルタ・ホイール制御部は、ブロック１０７に設けられ、回転フィルタ・ホイール７を駆動する。８チャンネルの、１０ビットのシリアルのアナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）（光測定回路）がブロック１２０に光源を通過する光の測定用、及び、光測定回路における安全な光レベルのモニタ用として設けられる。ブロック１０９は、図２のカラー・ホイール９を回転させるために用いられるＲＧＢＴ制御及び同期回路であって、カラーモードにおいてカメラのフレーム一体化のため、及び、単色及び血管造影テストモードにおいて透明領域にホイールを位置づけるように同期させる。デジタルカメラ１２６は、ブロック１２２によって順に駆動する。

図２に示すように、ブロック１０１のランプＯＮ／ＯＦＦ制御回路によってランプ１を制御する。また、これは、図２の部材１０に達する光ビームの微少部分を見る微少光検出器から得られるフィードバックに反応する緊急オフ回路として使用してもよく、それによって光強度が安全な閾値を越えた場合に、ランプを消灯する。ニュートラル・デンシティ・フィルタ４（図２）は、光源１からそれを通過する光を制御するブロック１０４のＮＤ ＩＮ／ＯＵＴ制御回路によって挿入又は取り外される。ブロック１０５には、光強度を連続制御するために、図２の高速シャッタ５を制御するＬＣシャッタ制御回路が設けられる。飽和させることなく、最大の信号を得ることを目的として、カメラＣＣＤ上で測定された光の強度へのフィードバックによって、光強度の連続制御を実現できる。ＰＣ１２４は、ＣＣＤからＭＰＵ１２７へフィードバックを通過させるようプログラムされており、適切な制御用信号を図２のＬＣシャッタ５を制御する部材１０５にわたす。さらに、コンピュータ化された制御システムの詳細はすでに米国特許第６３０９０７０号（Svetliza, et al.）に記載されている。

本願の別の実施の形態では、上述のランプ（図２の部材１）は、複数の小光源（図示せず）のアレイによって置換してもよい。例えば、レーザダイオード又はレーザ発光ダイオード（ＬＥＤ）を、その表面について垂直に主な発光軸を有する球面上に配置してもよい。光源の正確な配置は当業者の行える範囲である。したがって、これらのダイオードによって発光する光エネルギーのほとんどは球の中心に集まり、一つのダイオードチップの発光ギャップの大きさに対応する小さな光スポットを形成するが、全てのダイオードから発光したエネルギーをいっしょに合わせたエネルギーを有する。平行光学系が、当業者における通常の方法でダイオード光源のそれぞれに適用され、球の中心での光スポットの大きさを数百マイクロメータの程度の大きさにまで小さくする。

ダイオードアレイのスペクトル特性は、アレイに置かれた複数のダイオードから選択して測定され、これらの発光強度は、ダイオードチップの電圧を調節することによって電気的に制御される。したがって、図２には、部材４から９を除いて、ダイオードアレイ・ベースシステムに対応する光学系を示し、図４には、部材１０４から１０９を除いて、その制御部について示した。さらに、ダイオードチップの大きさを小さくすることによって、ダイオードアレイ照明光源を直接に図２、５、６及び１６のコンデンサ１３に接触させ、図８、９の部材１３１に接触させ、図１０、１１、及び１３の部材３０に接触させ、あるいは図１５の部材１３２に接触させることができ、それによって部材１２及びレンズ１４、１４１の適切な調整がそれぞれ必要となる。別の例では、図２の入口開口部１０は、ダイオードアレイの焦点に集められ、光を光ファイバ１１に効率的に伝送できる。

光ファイバの開口数によって、ダイオードを配置する球状部材の最大開口角が決まる。したがって、球の半径が大きいほど、その上に配置できるダイオードの数も多くなる。

実施例１ 顎当てに取り付けられた照明用合焦部材
図５は、眼の網膜から約５ｃｍの間隔で動作する標準的な眼底カメラ（例えば、トプコン社のＴＲＣ−５０Ｘ）の撮像光学系と結合した本発明の一例を示している。図５のカメラでは、光を眼の強膜に合焦する部材が患者の顔と眼の位置を投射される光に対して固定し、眼の方向に向けることができる顎当てシステムに結合されている。光ファイバ１１（図２参照）によって、光源からコンデンサ１３に光を伝送し、光ファイバ１１は、図１に示したように、患者の眼の強膜の正しい位置に光スポットを合焦する完全な自由度を与える調節可能なアーム１６によって支持されている。患者の頭を顎当て１７の上で休ませながら、スポットの合焦を行うことができる。強膜をコンデンサ１３（図２）で照明する場合、例えば、図４に示された制御部に接続され、駆動されるＴＲＣ−５０Ｘの光学系によって、光学アダプタを介してＣＣＤカメラに網膜の画像を伝送する。

アーム１６は、一方の眼を最適に照明する位置から他方の眼を最適に照明できるように移動させるように工夫されている。アーム１６によって、合焦ビームを眼から眼に効率的にスイッチングする手段を構成する。別の例では、システムは、それぞれ部材１６及び１３を備えた２つのセットが、２つの眼に同時にフィットして対照的に配置されるように当業者の通常の範囲で工夫されている。図６では、２つの光学系によって、分離された２つのコンデンサ１３と、図２の部材１０と同様の２つの部材に光を伝送しており、この２つの部材は、点線で示された中心照明軸１１０の前に選択されたファイバを集める機構１００を伴うプラットフォーム９０の上に取り付けられている。プラットフォーム９０を移動させることによって、一方のファイバから他方のファイバに切り替えて照明する光を投射することができる。これは、手動で、あるいは、手動又は電気的に制御する電気モータ１００によって行うことができる。

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、図４で示された制御部と接続された場合の図５のシステムで得られた網膜画像の例を示している。図７（ａ）は、患者の右目の網膜の単色の「赤色を含まない（red-free）」画像であり、一方、図７（ｂ）は、同じ網膜のＲＧＢ着色画像である。この画像は、約２ｍｍの直径を有する患者の瞳を拡張することなく得られたものである。２ｍｍの瞳を介して観察される網膜の鼻側部分は、全く顕著であり、上述されたように、強膜経由照明の利点を明らかにしている。

実施例２ 強膜経由照明用に患者の眼に適切に配置されたデバイスに入れられた照明及び合焦部材
さらに、本発明の別の実施例では、光ファイバ１１は、２つに分岐してもよく、眼の鼻側と側頭部側の両方に同時にその強膜を照明する光学系１３１へ導くことができる。図８（ａ）及び（ｂ）は、光ファイバ端１５１に由来する光照明スポット１４２を眼の強膜上に合焦する光学系１４１を納めたデバイスを示している。デバイス１３１は、顎当てに連結され、２つの光ファイバ端は、１本の光ファイバ（例えば、図２の光ファイバ１１）を既知の技術によって２本（例えば、図９参照。）に分岐することによって得られる。顎当ての上に頭を載せるには、患者が、まず眼を近づけて、外から瞼にリング１６１を接触させて、その後、頭を支持するように顎当てを調節する。そして、観測及び撮像システムは網膜の良好な映像が得られるまで独立して移動する。その後、患者は、もう一方の眼を動かしてリング１６１の上にフィットさせ、あるいは、もう一方の眼を照明するように光学系１３１を動かす。

図９は、２つの光学系１３１が患者の２つの眼を同時にフィットさせる顎当て１７に取り付けられた別の実施の形態を示している。このように、観測及び撮像システムを一方の眼の観察から他方の眼の観察に切り替える際に、患者はその顔を動かす必要がない。この場合、２つの光ファイバ１１は２つの光学系に導くように２つに分岐される。２つの光学系１３１は、これらの間の距離を患者の顔の構造と合うように調節するように機能する機構１３３の上に取り付けられる。

左目と右目の照明のスイッチングは、（一例として）上記実施例１で記載されたように、図６の機構１００によって行うことができる。

この実施例の別の形態では、デバイス１３１と同様のデバイスによって強膜を側頭部側のみから照明してもよく、患者の鼻に機を配る必要がない。しかし、眼から眼に切り替える際に１８０度回転させる機構、あるいは、２つの光学系のいずれかを必要とする。なお、この２つの光学系は、それぞれが一つの眼に対応し、図６の一つと同様のセットアップに対応し、２つの光ファイバと、一方の眼の照明と他方の眼の照明との間で切り替えるスイッチング機構とを有する。

この実施例で記載した方法及びシステムは、撮像光学系と独立して照明スポットを眼の強膜上に適切に配置できることを保証し、合焦ビームを眼の強膜の所定箇所に向ける光学的−機械的手段を構成する。

実施例３ 回転を除く光学撮像システムとしての同じ可動プラットフォームに取り付けられた照明合焦部材
図１０及び図１１には、本発明の実施例３を示している。図１０では、眼の角膜から約５ｃｍの間隔で動作する標準的な眼底カメラの撮像光学系と組み合わせて、本発明を実施している。図１０のシステムでは、光学系を眼の内部を観測するために正確に配置し、照明光スポットを正確に眼の強膜の正しい位置に合焦するように、光を眼の強膜上に合焦する部材を、眼の内部の観測に用いる光学系と結合する。図１１では、非接触型強膜経由照明の利点を利用するように特にデザインされた撮像光学系によって本発明を実施している。図１０のシステムにおけると同様に、図１１においても、光学系を眼の内部を観測するために正確に配置し、照明光スポットを正確に眼の強膜の正しい位置に合焦するように、光を眼の強膜上に合焦する部材を、眼の内部の観測に用いる光学系と結合する。両方の図において、光ファイバ１１（図２参照）によって、光源（例えば、図２の部材１から１０）から、光学撮像システム２０を載せた同じプラットフォームに軸ベース３５によって結合された回転アーム３８によって支持された合焦部材３０に光を伝送する。ジョイントセット（部材３１から３４）によって、撮像システム及び合焦光スポットを同時に、かつ、正確に配置することを保証するために必要な全ての自由度をもたらすことができる。回転台部材３１によって、上まぶたを避けるように、強膜への光学経路を最適化するために、部材３０を傾けることができる。

部材３２によって部材３０の高さを調節し、部材３３によって撮像光学系についての距離を調節する。

眼について様々な角度から撮像できるようにするために、回転軸３４はキャリング・プラットフォーム・ベース３７に結合されるが、撮像光学系２０又は２００を搬送するアーム３６には結合されない。

図１１の撮像システム２００は、特に非接触型強膜経由照明と共に機能するように考えられている。図１０の撮像システムや他の全ての標準的な眼底カメラとは異なり、システム２００は、光源と、照明を眼に向ける光学系を含まず、撮像光学系のみからなる。

図１１のシステムの外見は、およそ右目の網膜画像を得る際の配置に対応する。診察及び撮影の間、患者は顎当て１７の上で頭を休めることができる。そのため、オペレータは、眼の瞳が撮像光学系のひとみと一致し、網膜がカメラの視野いっぱいになるまで撮像システムを動かすことができる。本発明によって、照明光スポットが眼の強膜上の最適な位置に達し、光が眼の内部を満たすのに十分なことに付随して、カメラの検出器上に良好な網膜画像を反射し、合焦、最終的な調節、及び画像記録を保証することができる。もう一方の眼の画像を得るために、光合焦部材３０を軸３４の周りに回転させ、同時に、患者の顔のもう一方の側に位置づける。

配置（図１２参照）において、合焦部材３０を設けることによって、図２、５、６及び１６の部材１３の光学特性と同様の光学特性を得ることができ、それによって、水平長さを減らし、光学撮像システム（図１０及び１１参照）の最前部材と衝突することなく、左右に自由に回転させることができる。

図１２は、撮像光学系（図１０及び１１参照）と衝突しないで眼から眼への照明の切り替えに対応するために、部材の水平長を短くする効果を果たす合焦部材３０の実施の形態を示している。本発明のこの実施の形態によって、眼から眼に効率的に切り替えることができる。図２と共に記載されたように、光は、図２の光ファイバ束１１が接続されたホイール１２を介して合焦部材３０に入る。レンズ１４によって光を眼１５の強膜の上に合焦し、一方、プリズム４０によって光ビームを折り返す。

全ての眼の内部を観測し、撮像する光学系が、強膜経由照明の際にフロントレンズに達する光の角度コンテンツを扱うために最適化されているわけではないので、光学観測システムについて光をブロックするために余分のシールドをコンデンサ３０に取り付けてもよい。一般性を失うことなく、図１３は、薄い光遮蔽用箔１４５が、コンデンサ３０から眼に向かって、眼に触れることなく、眼１５の強膜から散乱する光をブロックする経路に沿って、観測光学系１７１の視野に入ることなく、できるだけ延びている、例示的な実施の形態を示している。別の例では、当業者の範囲において、余分のシールドは、コンデンサ３０によって合焦された光ビームを中に含むようにフィットし、眼に触れることなく瞼に達するように延びている、薄い光遮蔽用材からなるコーンであってもよい。２つの実施の形態で記載された余分のシールドは、当業者の範囲で別の方法で形成してもよい。余分のシールドによって、まぶたに延び、眼の表面で反射され、あるいは散乱された光が観測及び撮像光学系に達することを妨げる光遮蔽体を有する光学系の末端部材を構成する。

図１４は、図４に示す制御部を接続した場合の図１のシステムによって得られた網膜画像の一例を示している。

この実施例に記載されたコンセプトの別の例では、様々な角度での観測のために眼の照明を最適化するため、強膜の鼻側と側頭部側の両方を同時に照明するように、図２及び図５の部材１３と同様の部材のデュプリケータを含んでいてもよい（図８参照）。

このような場合、光ファイバ１１は２本に分岐され（図９参照）、全ての部材の大きさは、観測光学系や患者の鼻との衝突を避けるようにデザインされている。

図１５は、４５度傾けたコネクタを介して光ファイバ１１を接続するケーシングに組み込まれたレンズ１４１からなる光学系を示している。全ての部材の大きさは、光学系が患者の鼻と衝突することなく、且つ、視野１５１又は撮像システム１７１に入らないようにしている。

実施例４ 光学撮像システムに取り付けられた照明合焦部材
図１６は、本発明の実施の形態４を示しており、眼の内側を観測するために光学系を正確に配置し、照明光スポットを眼の強膜上の正確な位置に正しく合焦するために、眼の強膜上に光を合焦する部材を、眼の内側を観測するために用いる光学系に結合する。

合焦部材１３は、光学撮像システムのフロント光学系４４を保持するチューブにフィットさせたリング４３に接続されたアーム４２によって保持されている。システムが両方の眼について役目を果たすことができるように、リング４３は、撮像光学系の中心光学軸のどの側面についても対象的に配置された撮像光学系の周りを回転できる。

機械的ジョイント４１によって、合焦光スポットを扁平部（pars plana）の真上の眼１５の強膜の適切な位置に向ける回転台としての役目を果たす。照明光は、実施例１に関連して上述したように、全ての特徴を有するホイール１２に接続する光ファイバ束１１（図２参照）を介してこのシステムに導かれる。

この実施例の別の実施形態では、システムを２つの眼に適用するために、光学系４４の両側面に対照的に取り付けられるように、部材１２、１３、４１、４２が複写され、それによって回転部材４３を用いる必要がなくなる。そのため、図６に示された２本の光ファイバは、２つの眼の間で切り替える際に、２本の光ファイバの間で切り替える機構が必要となる。

実施例３と比較すると、このシステムは、それを運ぶプラットフォームとは関係なく、どのような眼底カメラにも適用できるという利点を有する。一つの欠点は、眼の内側の様々な箇所を観測するために光学系を回転させる場合、照明光スポットが強膜上の最適位置から離れるように動くということである。

実施例５ 撮像システムを備えた照明共有光学系
図１７は、光学軸の中心から所定間隔離れて所要の照明パターンを生成し、それが角膜輪部から所要の間隔で眼の強膜に当たるように、撮像光学系の一部が、照明光学系と共有されている、本発明に基づく網膜撮像システムの他の実施例を構成する光学部材と共に、光スポットを眼１５の強膜上に合焦する光学セットアップを示している。刻線によって、網膜を撮像する際に眼１５のひとみを通る中心光学線６０を示す。レンズアセンブリ４４によって網膜の中間像を生成する。レンズアセンブリ５２によって合焦の役割を果たし、アセンブリ５３によって、カメラ検出器５４に合うように画像のサイズを変更する。

照明光を眼１５の強膜上の正確な位置、ひとみの中心から約１２ｍｍの位置に合焦するために、非常に薄い（薄膜）ビームスプリッタ５１を用いて、画像を歪めることなく、フロント・レンズ・アセンブリ４４を介して光源からの光を軸から外すように向ける。光は、図２を参照して説明されたのと同様の特性を有するホイール１２を介し、光ファイバ束によって導かれる。そのため、ビーム特性は、アセンブリ４４を介して通過する際に、レンズ５０のセットによって調節され、正確な位置に合焦される。

照明スポットをひとみの一方の側から他方の側に切り替えるために、ビームスプリッタ５１を回転させる。この例では、所要の回転は約１０度である。撮影した眼を切り替える際、又は、眼の内側の様々な領域を観測するために、光学撮像システムを回転させる際に、照明スポットを一方の側から他方の側に移動させることが必要である。

部材５１の位置を電子的に制御することによって、カメラの各位置における中心軸Ａに対する照明スポットの位置を自動的に最適化することができる。これは、カメラが観測する眼を検出するための搬送用プラットフォーム（例えば、図８の部材３７）上の載置検出器（putting detector）と同様に、カメラの回転角を検出するために、撮像システムの回転軸（例えば、図１０のアーム３６の回転軸）上の載置検出器によって行うことができる。ビームスプリッタ５１とこのような検出器によって、合焦ビームの中心が強膜に達する眼の中心光学軸に対する角度を制御する手段を構成し、そして、強膜上の光スポットの一方の側の角膜輪部からの間隔と、他方の側の眼の隅からの間隔を制御することができ、それによって、眼の大きさに対する光スポットの光学的位置を調節することができる。

アセンブリ４４から来る照明光の一般的な反射から生じる光学的ノイズを避けるために、一方の偏光子を部材１２と部材５１の間に挿入し、もう一方の偏光子によって、部材１２と部材５１の間の第１偏光子と垂直な偏光を生じさせる。

別例のセットアップでは、ビームスプリッタ５１は、トロイド型ミラーと、アセンブリ４４によってスポットに合焦される前に、光をトロイダル形状でミラー上に当てられる光学的デザインとによって置換してもよい。これらの部材のデザイン及び配置は、当業者の範囲で考慮される。そのため、撮像用ビームの経路は、眼の内部からミラー内の孔を介して画像検出器に達する。このセットアップは、ビームスプリッタを用いた場合に、ビームスプリッタが光の一部を伝送し、その他の部分を反射するため、それによって生じる照明エネルギー及び撮像信号の損失を克服するために有用である。

実施例５は、コンパクトであって、照明光スポットの位置を眼の強膜上に電子的に最適化できるという上記実施例を越える利点を有する。しかし、撮像光学システム内での折り返しに関連した損失のために照明パワーが効率的に利用されないという事実に悩まされる。また、既存の撮像システムを追加できず、撮像システムを照明のセットアップと組み合わせた設計が必要となるという欠点がある。

本発明を所定の実施の形態について説明したが、当業者にさらなる変形例を示唆しうるものであって、特許請求の範囲は、そのような変形例を支持しているので、これらの記述に限定するものではないことは理解されるであろう。

強膜経由照明による患者の目への照明パターンの一例を示す図である。 本発明の照明システムの例示的な実施の形態の図である。 図２の例示的な実施の形態において、眼の強膜上の光スポットの形状を制御する例示的な方法を示す図である。 本発明の例示的な実施の形態の照明システムのコンピュータ化された制御のブロック図である。 通常の市販の眼底カメラと組み合わせて本発明をどのように実現するかの一例を示す図である。 本発明の照明システムの別の例示的な実施の形態の図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図５に示すシステムによって強膜経由照明を行って得られた網膜の画像である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の別例を示す図であり、患者に眼を合わせるようにさせて、強膜経由照明のスポットを強膜の正しい位置に持って行くことを示す図である。 本発明をどのように実現するかの別例を示す図である。 通常の市販の眼底カメラと組み合わせて本発明をどのように実現するかの別例の図である。 本発明を撮像光学系と組み合わせてどのように実現するかの別例を示す図である。 図１０及び１１のシステムの眼の強膜上に光スポットを合焦させる照明光学系の実施の形態を示す図である。 本発明の実施の形態において眼の強膜で散乱する光が前記観測及び撮像光学系に達することを遮る光遮蔽用部材を示す図である。 強膜経由照明を行った場合の、図１１に示すシステムで得られた網膜の画像を示す図である。 眼の強膜の鼻側と側頭部側の両方の上を同時に照明する光学系を示す図である。 本発明をどのように実現するかについての別例を示す図である。 本発明をどのように実現するかについての別例を示す図である。

Claims (37)

1. 眼の強膜と接触することなく、光学系によって眼の強膜上に光ビームを合焦する、眼の強膜を介して眼の内側を照明する方法。
2. 前記合焦するステップは、前記合焦光ビームを前記強膜の所定箇所に導く光学的−機械的手段によって実現する、請求項１に記載の方法。
3. 眼と接触することなく眼の強膜を介して患者の眼の内側の照明用システムであって、
   光源と、
   前記眼の強膜と接触することなく、前記光源からの光を前記眼の強膜の上に光スポットとして合焦する照明光学系と、
   前記合焦ビームを前記眼の強膜の所定箇所に導く光学的−機械的手段と
   を備えた、眼の内側の照明用システム。
4. 前記光源はランプである、請求項３に記載のシステム。
5. 前記光源は、複数の小光源で構成される、請求項３に記載のシステム。
6. 前記合焦されたビームによって前記強膜の上に形成される前記光スポットの形状を制御する手段をさらに備えた、請求項３に記載のシステム。
7. 前記光スポットは、円形、細長形状、又はスリット状のいずれかの形状である、請求項６に記載のシステム。
8. 瞼に当たることなく、前記強膜上に当たる光量が最大となり、前記光の少なくとも一部が前記強膜の上の最適位置に正確に当たるように、前記光スポットの形が伸ばされ、前記瞼に平行な長軸に配向される、請求項７に記載のシステム。
9. 前記合焦ビームによって前記眼の強膜の上に形成された前記光スポットの大きさを制御する手段をさらに備えた、請求項３に記載のシステム。
10. 前記目からの光学的距離を制御する手段をさらに備えた、請求項３に記載のシステム。
11. 合焦ビームの中心が前記強膜に達する際の、眼の中心光学軸に対する角度を制御し、一方の側の角膜輪部からと、他方の側の眼のコーナからの前記強膜上の前記光スポットの距離を制御し、その結果、前記眼の大きさに比例して前記光スポットの最適位置を調節する手段をさらに備えた、請求項３に記載のシステム。
12. 前記合焦されたビームの中心が前記強膜に達する角度を制御する手段をさらに備えた、請求項３に記載のシステム。
13. 前記照明光学系と光学−機械的手段とによって照明された眼を観測し、一部を撮像する観測及び撮像光学系をさらに備えた、請求項３に記載のシステム。
14. 前記照明光学系は、前記瞼に延在し、眼の表面で反射され、あるいは散乱する光が前記観測及び撮像光学系に達することを遮る光遮断部を有する末端部を備えた、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記光スポットからの光のスペクトル・コンテンツ（spectral content）を制御する手段をさらに備えた、請求項３に記載のシステム。
16. 前記光スポットにおける光の強度を制御する手段をさらに備えた、請求項３に記載のシステム。
17. 前記全ての制御のタイミングを調整する手段をさらに備えた、請求項３に記載のシステム。
18. 光検出器から得られたフィードバックに応じて自動的に調節するようプログラムされた制御部をさらに備えた、請求項３に記載のシステム。
19. 合焦ビームを一方の眼から他方の眼へ効率的に切り替える手段をさらに備えた、請求項３に記載のシステム。
20. ２つの光ビームを、前記眼の強膜の上の、一方は鼻側の強膜上に、もう一方は側頭部側の強膜上に、同時に合焦させる光学系をさらに備えた、請求項３に記載のシステム。
21. ２つの光ビームを２つの眼の強膜の上に合焦させる光学系をさらに備えた、請求項３に記載のシステム。
22. ４つの光ビームを２つの眼の強膜の上に合焦させる光学系であって、それぞれの眼に２つの光ビームを、一方は鼻側の強膜上に、もう一方は側頭部側の強膜上に、合焦させる光学系をさらに備えた、請求項３に記載のシステム。
23. 前記光源と前記照明光学系は、光スポットについて、眼の方向に向けることができるように、患者の顔と眼の位置を固定する顎当てシステムと結合された、請求項３に記載のシステム。
24. 前記光学系が正確に位置付けられ、光スポットが眼の強膜の上の所定の位置に正確に合焦される場合に、前記光源と前記光学系は、眼の内側を観測し撮像するために用いる光学観測システムと結合された、請求項３に記載のシステム。
25. 合焦された光スポットを眼の強膜の上に適切に位置づけられた位置を維持しながら、前記光学観測システムによって眼の内側を様々な角度で観測できるように、前記光学観測システムは、前記光学系と前記光源との間で回転を除いて全ての自由度で結合された、請求項２４に記載のシステム。
26. 前記光源から、前記患者の目に近く位置し、前記眼の強膜の上に光を合焦する前記光学系に光を伝送するように結合された光ファイバをさらに備えた、請求項３に記載のシステム。
27. 前記光学系は、光スポットについて、眼の方向に向けることができるように、患者の顔と眼の位置を固定する顎当てシステムに結合された、請求項２６に記載のシステム。
28. 前記光学系が正確に位置付けられ、光スポットが眼の強膜の上の所定の位置に正確に合焦される場合に、前記光学系は、眼の内側を観測し撮像するために用いる光学観測及び撮像システムに結合された、請求項２６に記載のシステム。
29. 前記システムは、合焦された光スポットを眼の強膜の上に適切に位置づけられた位置を維持しながら、前記光学観測及び撮像システムによって眼の内側を様々な角度で観測できるように、前記光学観測及び撮像システムと前記光源との間で回転を除いて全ての自由度で結合された、請求項２８に記載のシステム。
30. 前記光源から、光を、前記眼の強膜の鼻側と側頭部側の上に同時に合焦する２つの光学系に光を伝送するように結合された２つの光ファイバをさらに備えた、請求項３に記載のシステム。
31. 前記光学系は、光スポットについて、眼の方向に向けることができるように、患者の顔と眼の位置を固定する顎当てシステムに結合された、請求項３０に記載のシステム。
32. 前記光学系が正確に位置付けられ、光スポットが眼の強膜の上の所定の位置に正確に合焦される場合に、前記光学系は、眼の内側を観測し撮像するために用いる光学観測及び撮像システムに結合された、請求項３０に記載のシステム。
33. 前記システムは、合焦された光スポットを眼の強膜の上に適切に位置づけられた位置を維持しながら、前記光学観測及び撮像システムによって眼の内側を様々な角度で観測できるように、前記光学観測及び撮像システムと前記光源との間で回転を除いて全ての自由度で結合された、請求項３２に記載のシステム。
34. 前記患者の２つの眼のそれぞれについて一つの光学系が対応し、それぞれの光学系が光を、前記眼の強膜の上に合焦する２つの光学系について、前記光源から、前記２つの光学系に光を伝送するように結合された２つの光ファイバをさらに備えた、請求項３に記載のシステム。
35. 前記患者の２つの眼のそれぞれについて２つの光学系が対応し、それぞれの眼についての２つの光学系が光を、前記眼の強膜の鼻側と側頭部側の上に同時に合焦する４つの光学系について、前記光源から、前記４つの光学系に光を伝送するように結合された４つの光ファイバをさらに備えた、請求項３に記載のシステム。
36. 合焦された光スポットが、眼の強膜上の光の透過率の最適な位置にぶつかるように、前記照明光学系とコンポーネントを共有し、光学軸の中心から所定距離離れて合焦された光スポットを形成する観測及び撮像光学系をさらに備えた、請求項３に記載のシステム。
37. 前記システムは、少なくとも２つの合焦された光スポットを、眼の強膜上の光の透過率の最適な位置の光学軸の中心について円周上の所定位置に形成し、前記システムは、さらに観測及び撮像光学系の各位置について最適な照明スポットを選択する制御機構を備えた、請求項３６に記載のシステム。

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