JP2011510720A - Ｏｃｔ及び眼底撮像のための統合型眼底走査装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、光コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴ）及び眼底撮像のための統合型眼底走査装置に関する。光コヒーレンス・トモグラフィのために、点状の走査ビームを生成する第１の光源を備えるＯＣＴユニット（１）と、網膜（８）で反射したビームを受信し評価するための第１のセンサを備える干渉計と、検査される眼（９）の網膜上に走査ビームを集束させる結像素子（１４）と、走査ビームをｘ方向に動かすための第１のビーム偏向ユニット（４）と、走査ビームをｙ方向に網膜（８）上を動かすための第２のビーム偏向ユニット（１１）と、が設けられる。眼底撮像は、第１の光源とは異なるスペクトル領域の光を照射する第２の光源（５）によって行なわれ、当該光は結像素子（１４）を介して同様に網膜（８）上に結像され、網膜（８）で反射する第２の光源（５）の光を受信するための第２のセンサ（１０）に達する。本発明によれば、第２の光源（５）は線光源として構成され、第２のセンサ（１０）は線形センサであり、第２の光源（５）の光は、ビーム偏向ユニット（４、１１）のうちの１つを透過し、それにより網膜（８）上を動かされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の、光コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴ：ｏｐｔｉｓｃｈｅ Ｋｏｈａｅｒｅｎｚ−Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｉｅ）及び眼底撮像のための統合型眼底走査装置に関する。

眼底検査は眼底の診断に役立ち、特に、網膜と網膜に血液を送る血管とが検査される。

眼底撮像のための現在の光学システムは、１つには光コヒーレンス・トモグラフィを含み、当該光コヒーレンス・トモグラフィにおいては、時間的に短いコヒーレント光を用いて、干渉計を使用して、２つのビームの走行時間差によって、その際１つのビームが検査される組織の境界面で反射するのだが、この境界面と、組織自体、即ち例えば網膜とを、数ミリメーターの深度までスキャンすることが出来る。これにより、領域ごとに、網膜の微細な層構造を詳細に撮像することが可能である。

その他に、眼底の表面の広範囲の、正確で高解像度での表面撮像を可能とする、所謂眼底カメラ及び走査レーザ検眼鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ）又は網膜スキャナ（Ｒｅｔｉｎａｌ Ｓｃａｎｎｅｒ）が存在する。眼底カメラの場合、光源から発せられるビームによって眼底がくまなく照射され、そこで反射又は放出された光によって、中間結像を介して、表面センサ上での結像が行なわれる。しかしながら、利用される高解像度表面センサは、製造においては比較的高価である。

所謂走査レーザ検査又は網膜スキャナにおいては、眼底が広範囲にくまなく照射されるのではなく、集束された光線によってスキャンされ、反射した光がセンサにより検出され、スキャンシーケンスが割り当てられる。しかしながら、この方法の欠点は、このために必要な構造に比較的費用が掛かって高価であること、さらに、ポイント毎のスキャンのために時間的遅延が発生することであるが、この遅延は、特に眼球運動により誤った検査結果へと繋がる。

コヒーレンス断層撮像装置（Ｋｏｈａｅｒｅｎｚ−Ｔｏｍｏｇｒａｐｈ）と走査レーザ検眼鏡との組み合わせであって、統合型システムとして、２つの個別の診断機器に対してコストの面で明らかに利益をもたらす眼科用診断機器も既に存在する。例えば、米国特許出願公開第２００６／０１５８６５５号明細書において、光コヒーレンス断層撮像装置と走査レーザ検眼鏡の組み合わせが記載されている。走査速度が限られるという問題に加えて、この種のシステムは、ここで利用されるレーザ光源の可能性が非常に限られ又は非常に高いコストと結びついており、診断のための光に大きな選択肢が提供されていないという欠点がある。

さらに、高解像度ＣＣＤセンサでの結像が行なわれる、光コヒーレンス断層撮像装置と従来の眼底カメラとの組み合わせが存在する。しかしながら、このシステムは、例えば欧州特許出願公開第１８０８１１９号明細書で記載されるシステムのように、非常に複雑な構造を呈し、利点の他に、眼底カメラ及び光コヒーレンス断層撮像装置の欠点が、相乗効果が利用されることが無いまま追加される。

本発明の根底には、コストを節約して必要な構成要素の数を減らすために相乗効果を利用すると同時に、診断に利用可能な高解像度の眼底画像を実時間で提供しうる、光コヒーレンス断層撮像装置と眼底カメラとの組み合わせを開発するという課題がある。

本課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を備えた光コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴ）及び眼底撮像のための統合型眼底走査装置によって解決される。

本発明によれば、本装置は、網膜を点ごとにＸＹ方向にスキャンするＯＣＴスキャナ（ＯＣＴ−Ｓｃａｎｎｅｒ）と、網膜を線ごとにスキャンする網膜スキャナ（Ｒｅｔｉｎａｌ−Ｓｃａｎｎｅｒ）と、を統合するものである。その際、網膜スキャナの走査線を偏向するために、ＯＣＴのＸＹスキャナのビーム偏向ユニットが利用される。この共同で利用されるビーム偏向ユニットの後ろにビーム方向において存在する全ての光学素子も、当該光学素子は網膜での走査ビームの結像に役立つものだが、双方の撮像システム、即ち、ＯＣＴスキャナ及び網膜スキャナによって共同で利用されうる。網膜スキャナが線光源と線形センサとを有することによって、ＯＣＴスキャナのビーム偏向ユニットを介しても、眼の線ごとのスキャンを行なうことが出来る。従って、ＯＣＴスキャナの撮像素子の大部分が、網膜スキャナによって共同で利用され、強い相乗効果が得られる。同時に、この構成によって、網膜スキャナの走査速度が許容可能な程度に留まることが保証される。なぜならば、この構成の場合、時間が掛かる点スキャンが行なわれず、線スキャンが行なわれるからである。それにも関わらず、画質の高い診断用眼底画像が生成可能である。従って、本発明に係る装置においては双方の走査システムが大きな相乗効果を有するので、大きなコスト削減が保証される。同時に、或る程度実時間で高解像度の眼底画像を生成しうる眼底カメラの、十分に速い走査速度が実現されうる。

有利に、網膜スキャナの走査線の偏向は、ＯＣＴスキャナのビーム方向に見られる、ＯＣＴスキャナの第２のビーム偏向によって行なわれる。ＯＣＴスキャナは、ＯＣＴスキャナの走査方向と、線光源によって生成される網膜スキャナの走査線とを、眼の網膜上を線方向に対して直角に動かされる。この配置は、第１のビーム偏向ユニットがＯＣＴスキャナのビーム方向において二色性ミラーとして実現されるため、網膜スキャナの線光源の光を第１のビーム偏向ユニットを介して、ＯＣＴスキャナの光路内に導入可能である更に好適な実施形態の可能性を提供する。第１のビーム偏向ユニットが導入機能を遂行することによって、導入のために追加的なビームを分割する素子を必要とすることなく、網膜スキャンのために同じ光路を、ＯＣＴスキャンのためのように利用することが可能である。

好適な実施形態において、網膜スキャナの走査線の偏向のために、ＯＣＴスキャナの高速スキャンミラーが利用される。高速スキャンの高い反復周波数に基づいて、ＯＣＴスキャナのスキャンモードが極端に速くない場合でも、眼底の実時間画像を生成することが可能である。ただし、このためには、非常に高速で読み出し可能なセンサ線が必要である。代替的に、センサ線は周期的に読み出されうる。即ち、センサ線がどの程度速いかに従って、常に特定数のスキャン後に読み出される。従って、未だに非常に高い画像周波数が実現可能であるが、これによって、情報が容易に消去される。

従って、更なる有利な実施形態において、網膜スキャナの走査線の偏向のために、ＯＣＴスキャナの低速スキャンミラーが利用される。これにより、画像周波数は低いが、高速のＯＣＴスキャナにおいては未だに十分でありうる。

更なる有利な実施形態において、網膜スキャナの光源は、ＬＥＤラインとして実現される。ＬＥＤラインとして、非常に細く比較的長くて十分に均一な線光源が非常に良好に実現され、当該線光源はしばしば十分に細長いラインを形成する。このＬＥＤ線光源の特別な利点は、シリンダレンズ等のような、ビームを形成する追加的な高価な光学素子無しで済ますことが出来るという点である。本発明に係る線光源の使用に基づいて、眼の中で比較的小さな光出力により作動可能であり、よって、ＬＥＤが魅力のある光源となる。ＬＥＤは、医師の診療所での機器の使用にも適した安価な光源を提供する。これにより、非常に良好に装備されたフレキシブルな眼底走査装置のために必要な全てのオプションを提供する、非常に安価な光源を実現することが出来る。特に、照射−後方反射によるノイズも遥かに低減される。

特に好適な実施形態において、光源としてのＬＥＤの更なる利点が利用される。光源に対して様々な色のＬＥＤを線単位で配置することにより、特に簡単な方法で、網膜スキャナが使用される全ての一般的な診断方法のためではないにしろ、多くの診断方法のための本発明に係る装置の利用を可能とする多色ＬＥＤが実現されうる。従って、ＬＥＤの適切な選択、又は、例えば白色ＬＥＤの適切なフィルタリングによって、カラー画像の撮像、レッドフリー（Ｒｅｄ−Ｆｒｅｅ）画像、赤外線画像、又は自己蛍光画像、並びに、蛍光血管造影及びインドシアニングリーン血管造影のような方法の実施が可能となる。眼底撮像のための線スキャナと、ほぼ任意のスペクトル領域がそれぞれそこから選択されうる多色ＬＥＤからの線光源による様々な色彩の照射と、の組み合わせによって、本装置の特に好適な適用可能性が生れる。画像は、様々なスペクトル領域において継続的に映像として記録されうる。これにより、本発明に係る眼底カメラは、特に患者や操作に好ましい血管造影方法の実施も可能にする。線スキャンの場合、患者は、表面スキャンの場合よりも明らかに少ない光により眼がくらむ。従って、映像収録の際に、患者の瞳孔を大きくする必要はなく、散瞳薬なしで行なうことが可能である。本発明に係るＬＥＤ照射の場合、簡単に様々な照射カラーを切り替えることが可能であり、従って、様々に使用可能な単一の装置を用いて、様々な血管造影方法、及び、ＯＣＴスキャンを実施することが可能である。好適な実施形態において、光源としての白色光ＬＥＤ又はＲＧＢ−ＬＥＤから、光路内に挿入可能な様々なフィルタを介して、特に、インドシアニングリーン血管造影のための７６５ｎｍの光、蛍光血管造影のための４９６ｎｍの光、自己蛍光血管造影のための５００ｎｍの光が実現されうる。従って、網膜スキャナの光源として線単位で配置されたＬＥＤを使用することによって、比較的安価で丈夫なシステムを提供する可能性がもたらされる。当該システムには、光学素子を多重使用した上でＯＣＴスキャナを組み込むことが可能であり、さらに、フレキシビリティと、可能性のある全ての利用領域において利用可能な単一の網膜スキャナの十分な機能範囲が提供される。

好適に、スリット状の開口部をこの光源の前に設けることによって、この光源のいずれにせよ十分に細長い線特性が、更に制限され最適化されうる。

好適に、網膜スキャナの線スキャンのための線形センサは、分解能が高いように構成される。理想的には、線形センサは、線方向において少なくとも１０００ピクセルを含み、診断目的のために十分な、きめ細かな眼底スキャンが可能である。ＯＣＴスキャナのビーム偏向ユニットを用いて、全ての線を網膜上で動かすことによって、この大きなピクセル数にもかかわらず、或る程度実時間で行なわれる迅速な眼底スキャンを実施する可能性が与えられる。線スキャナとして、高解像度センサも、表面センサに対して比較的簡単に製造可能であり、従って比較的安価で購入される。

検査方法に従って特定のカラー領域で実施されるカラー撮像を可能とするために、線形センサはカラーセンサとして実現されうる。これにより、所望のカラー情報が、既にセンサ自身によってフィルタリングされ、追加的な素子が光路内に存在する必要はない。更なる好適な実施形態において、各検査方法のために望まれるカラー領域をフィルタリングするのに役立つフィルタを光路内に挿入することが可能であり、センサ自体及び光源は、十分に多くのカラー領域を含む限り、特定のスペクトル領域に調整される必要はない。特に、多くの様々なカラー撮像が可能とされるべき場合に、このことは多くの場合により良好な解決策である。

更に好適な実施形態において、線形センサは、特により安価な単色センサとして実現され、ＬＥＤが連続的に様々な色で切り替え可能であるので、照射そのものを介して、様々なカラー画像が各診断方法のために生成可能である。この実施形態の場合、ＬＥＤの更なる利点、すなわちその迅速な切り替え可能性が活用される。

更なる好適な実施形態において、線光源及び線形センサは、共焦点（ｋｏｎｆｏｋａｌ）配置される。これにより、焦点レベルからではない光学情報が良好に抑制され、画像の画質が高められる。

好適に、線光源と被写体との間、及び被写体とセンサ線との間にそれぞれ偏光板が配置され、当該偏光板は互いに直交している所謂直交偏光板である。好適に、ここでは偏向度が非常に高い偏光板が関わっている。干渉反射を抑制するために、撮像される反射又は後方散乱が網膜上で偏向が解消されて、撮像される光に作用するという事実が利用される。一方、このことは、（例えば、光学システムのレンズ面又は角膜の）多くの他の干渉反射には該当しない。

網膜のための透過率を高めるため、網膜スキャナの照射及び撮像光路を分けるために偏向分割器を利用することは有利である。

更に好適な実施形態において、ＯＣＴスキャナの干渉計ユニットが、ＯＣＴスキャナ及び網膜スキャナのためのスキャンユニットから離されて、別のハウジング内に収容される。これにより、このユニットは、空間的に診断機器自体から離して配置することが可能であり、最終的に患者が座る診断機器は小型化され、従ってより可動性を有し簡単に操作可能となる。

本発明の更なる詳細及び効果は、図を用いて詳細に解説される実施例の記載と連関で下位従属項から明らかとなろう。

唯一の図１は、光学コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴ）及び眼底撮像のための統合型眼底走査層装置の構成を概略的に示している。

図１に示される、ＯＣＴを備え、高解像度での診断用眼底撮像を行なう統合型網膜スキャナは、光コヒーレンス・トモグラフィを実施するために、第１の光源と、干渉計と、第１センサとを有するＯＣＴユニット１を有する。第１の光源の光は、干渉計の出口から光ファイバ２及びコリメータ３を介して二色性スキャナミラー４上へと導かれ、当該二色性スキャナミラー４によって偏向される。この二色性スキャナミラー４上には、他の側から、ＬＥＤライン５の光も当たる。当該ＬＥＤライン５の光は、偏向分割器６及びレンズ７を介して結像され、眼９の網膜８で反射した後に線形センサ１０に当たり、当該線形センサ１０において眼底画像が生成される。ビーム方向において二色性スキャナミラー４の後で、ＯＣＴユニット１及びＬＥＤライン５の光源のビームは共に走行し、更なる別のスキャナミラー１１と、調整光路を分割するための二色性調整分割器１２と、患者における個別の起こり得る屈折異常症に対してカメラを調整するためのジオプターレンズ１３と、網膜上での結像がそれを通して行なわれる対物レンズ１４と、に当たる。調整光路内には、固定目標１５と、固定目標１５の光を、当該光が二色性調整分割器１２を介して同様に光路内に導入され網膜８上で結像される前に集束させる更なる結像レンズ１６と、が存在する。

ＯＣＴユニット１から来る点状ビームは、通常ではレーザビーム、又はスーパールミネッセンスダイオードのビームが関わっているのだが、二色性スキャナミラー４によって線形状においてＸ方向に偏向される。多色ＬＥＤライン５から発せられ、偏向分割器６及び結像レンズ７を介して二色性スキャナミラー４へと導かれるビームは、既に線状ビームとして形成されており、従って、二色性スキャナミラー４により更に偏向されることはなく、当該二色性スキャナミラー４を透過し、その際、ＯＣＴユニット１から来るビームの光路に導入される。二色性スキャナミラー４の後、２つの線状ビームは、スキャナミラー１１においてｙ方向に偏向され、従って当該２つの線状ビームそれぞれにより表面がスキャンされうる。２つの線状ビームは、二色性調整分割器１２を通ってジオプターレンズ１３に当たり、当該ジオプターレンズ１３において装置全体が、起こりうる眼９の屈折異常症に対して調整されるのだが、上記２つの線状ビームは対物レンズ１４を介して、スキャンが行なわれる網膜１４上で結像される。ＬＥＤライン５により生成されスキャナミラー１１において動かされる光の線による網膜８のスキャンによって、当該光の線のビームは網膜８で反射するのだが、センサ線１０上で、網膜８全体、又は網膜８の大部分の眼底画像が撮像される。このために、網膜８で反射した光は、同じ撮像光路を介して戻り、偏向分割器６を介して、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ又はフォトダイオード線として実現されうる線形センサ１０上で結像される。線形センサ１０は、カラーセンサとして構成され、ＬＥＤライン５により発せられた多色光を、利用可能な全ての所望のカラー領域に分解することが出来る。これにより、多様な公知の適用のために様々な色彩の眼底画像が提供されうる。

ＬＥＤライン５の非常に迅速に切り替え可能なＬＥＤを大切に扱い、それによりこのＬＥＤの可能な限り長い寿命を実現するために、このＬＥＤは、眼底画像が生成される必要がない限り常にスイッチが切られる。これにより、眼底照射により患者の目がくらむことが最小限に減らされる。実時間眼底画像を生成することが望ましいので、眼底画像の高い反復周波数が保証される必要がある。従って、共同で利用されるスキャナミラー１１を、光コヒーレンス・トモグラフィのための高速スキャンミラーとして構成することが有効である。高速スキャンミラーを介して、ＬＥＤライン５の光を非常に速く、網膜８上へと導くことが可能である。その際生成される全ての画像を撮像できるために、線形センサ１０は、非常に速く読み出し可能である必要があり、即ち、非常に高い反復周波数を有し、又は、特定数の網膜８のスキャン後にその都度読み出されるように駆動される必要がある。その際、その合間に生成する画像は合算され平均化され、それによって不都合なことに、ある程度画像が不鮮明になる。このことを防止するために、ＬＥＤライン５の対応する回路が実現されうるであろう。従って、ＬＥＤは、高速スキャン装置によって網膜８を一回でスキャンすることが続いている間は、可能な限りスイッチが入れられたままである。

分割器６は、偏向分割器として構成され、さらに正確に直角にではなく実現され、又は軽く傾斜して配置されうるので、眼底画像の画質を損なわないために、その側面で生成される後方反射が可能な限り抑制される。

ＯＣＴユニット１の光路と、眼底撮像のための光路と、調整光路と、が可能な限り多くの光学素子を共同で利用できることによって、解像度が高く、多様な診断での適用のために様々な色彩の眼底画像を作成することが可能な、比較的安価な網膜スキャナを開発することが出来る。

１ ＯＣＴユニット
２ 光ファイバ
３ コリメータ
４ 二色性スキャナミラー
５ ＬＥＤライン
６ 分割器
７ 結像レンズ
８ 網膜
９ 眼
１０ 線形センサ
１１ スキャナミラー
１２ 調整−分割器
１３ ジオプターレンズ
１４ 対物レンズ
１５ 固定目標
１６ 結像レンズ

Claims (17)

1. 光コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴ）及び眼底撮像のための統合型眼底走査装置であって、
   点状の走査ビームを生成する第１の光源と、網膜（８）で反射するビームを受信し評価するための第１のセンサを有する干渉計とを備えるＯＣＴユニット（１）と、検査される眼（９）の網膜上に前記走査ビームを集束させる結像素子（１４）と、前記走査ビームをｘ方向に動かすための第１のビーム偏向ユニット（４）と、前記走査ビームをｙ方向に前記網膜（８）上で動かすための第２のビーム偏向ユニット（１１）と、
   前記第１の光源とは異なるスペクトル領域の光を照射する第２の光源（５）であって、当該光が前記結像素子（１４）を介して同様に前記網膜（８）上で結像される、前記第２の光源（５）と、前記網膜（８）で反射する前記第２の光源（５）の前記光を受信するための第２のセンサ（１０）と、
   を具備する、統合型眼底走査装置において、
   前記第２の光源（５）は線光源として構成され、前記第２のセンサ（１０）は線形センサであり、前記第２の光源（５）の前記光は、前記ビーム偏向ユニット（４、１１）のうちの１つを透過し、前記ビーム偏向ユニット（４、１１）のうちの１つにより前記網膜（８）上で動かされることを特徴とする、統合型眼底走査装置。
2. 前記第２の光源（５）の前記光の前記ビーム偏向は、前記第２のビーム偏向ユニット（１１）を介して行なわれることを特徴とする、請求項１に記載の統合型眼底走査装置。
3. 前記第１のビーム偏向ユニット（４）は、前記第２の光源（５）の前記光が前記第１のビーム偏向ユニット（４）を介して前記第１の光源の光路内に導入可能であるように、二色性を有して実現されることを特徴とする、請求項２に記載の統合型眼底走査装置。
4. 前記第２の光源（５）の前記光の前記ビーム偏向は、前記第１の光源の高速スキャンを実行する前記ビーム偏向ユニット（４、１１）を介して行なわれることを特徴とする、請求項１に記載の統合型眼底走査装置。
5. 前記第２の光源（５）の前記光の前記ビーム偏向は、前記第１の光源の低速スキャンを実行する前記ビーム偏向ユニット（４、１１）を介して行なわれることを特徴とする、請求項１に記載の統合型眼底走査装置。
6. 前記第２の光源（５）は、ＬＥＤラインとして構成されることを特徴とする、請求項１に記載の統合型眼底走査装置。
7. 前記第２の光源（５）は、スリット状の開口部を有することを特徴とする、請求項６に記載の統合型眼底走査装置。
8. 前記第２の光源（５）は、多色ＬＥＤを有することを特徴とする、請求項６に記載の統合型眼底走査装置。
9. 様々なカラーフィルタが前記光路内に挿入可能であることを特徴とする、請求項６又は８に記載の統合型眼底走査装置。
10. 前記線形センサ（１０）は、分解能が高いことを特徴とする、請求項１に記載の統合型眼底走査装置。
11. 前記線形センサ（１０）は、少なくとも１０００ピクセルを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の統合型眼底走査装置。
12. 前記線形センサ（１０）は、カラーセンサであることを特徴とする、請求項１１に記載の統合型眼底走査装置。
13. 前記線形センサ（１０）は単色センサであり、前記第２の光源（５）によって順次露光によるカラー画像が生成可能であることを特徴とする、請求項１１に記載の統合型眼底走査装置。
14. 第２の光源（５）及び線形センサ（１０）は、共焦点配置されることを特徴とする、請求項１に記載の統合型眼底走査装置。
15. 偏光板（６）が照射光路内に配置され、偏光板（６）が前記第２の光源（５）の撮像光路内に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の統合型眼底走査装置。
16. 偏向分割器（６）が、前記第２の光源（５）の前記照射及び撮像光路内に配置されることを特徴とする、請求項１又は１５に記載の統合型眼底走査装置。
17. 前記ＯＣＴユニット（１）は、光ファイバ（２）を介して前記眼底走査装置と接続された別のハウジング内に収容されることを特徴とする、請求項１に記載の統合型眼底走査装置。

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