JP2022518635A

JP2022518635A - 共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システム及び方法

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Publication number: JP2022518635A
Application number: JP2020551385A
Authority: JP
Inventors: 史国▲華▼; 何益; 高峰; 孔文; ▲ケイ▼利娜; 李婉越; ▲張▼欣; 王晶
Original assignee: Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology of CAS
Current assignee: Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology of CAS
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2022-03-16
Anticipated expiration: 2039-10-23
Also published as: CN110584592B; US20210121063A1; CN110584592A; KR102449173B1; WO2021046975A1; JP7077507B2; EP3818923A4; EP3818923A1; KR20210032927A

Abstract

共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システム及び方法であって、該システムは、光源モジュール（１）、適応型光学モジュール（２）、ビーム走査モジュール（３）、デフォーカス補償モジュール（４）、視標モジュール（６）、瞳孔監視モジュール（７）、検出モジュール（８）、制御モジュール（９）及び出力モジュール（１０）を備える。ビーム走査モジュール（３）は、大視野結像画像、小視野高解像度結像画像及び大視野高解像度結像画像を含む様々な走査結像機能を実現するように様々な走査モードとして構成される。該システムは構造がシンプルであり、共光路構造は、３種類の網膜の結像画像を取得し、様々な適用シナリオのニーズを満たすことができ、それにより、網膜結像の適用範囲を広げる。【選択図】図１

Description

［相互参照］
本願は、２０１９年９月９日に中国特許庁に提出された、出願番号が２０１９１０８６４６８７．６、出願の名称が「共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システム及び方法」である中国特許出願の優先権を出張し、その全内容は参照により本願に組み込まれる。

本願は、光学結像の技術分野に関し、特に共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システム及び方法に関する。

従来の共焦点走査技術は、１９８７年に、成熟したレーザー共焦点走査結像装置（Webb R,Hughes G,Delori F.Confocal scanning laser ophthalmoscope.Applied optics.1987 ,26(8) :1492-9）が開発されるまで発展し、網膜結像に広く使用されており、生体の大視野眼底網膜結像を実現することができる。しかし、眼球は複雑な光学系であるので、屈折異常のない眼でも必然的に光学収差があり、特に大きな開口数での高解像度画像を取得するために、光学理論によれば、大きな瞳孔では、回折限界までの高解像度を得ることができるが、大きな瞳孔により人眼の収差が多くなり、実際の解像度が大幅に制限され、従来のレーザー共焦点走査型検眼鏡は通常、眼底の１０度以上の大視野結像画像を取得し得るが、視覚細胞などの微細構造を観察することは言うまでもなく、２０マイクロメートル以下の血管を認識するのは困難である。

１９世紀９０年代、適応光学技術が眼底網膜結像に導入され、適応型光学変形可能ミラーなどの補正装置を利用して人眼の収差を良く補正することで、回折限界までの高解像度を取得することができ、初めて網膜の微小血管及び視覚細胞を生体のままで観察することが実現される。特許番号がＺＬ２０１０１０１９７０２８．０の出願特許では、適応光学技術に基づく網膜結像装置が提供され、該装置は、２つの独立した走査ガルバノメータミラーによって網膜面の二次元同期走査を実現し、共焦点走査結像を実現し、それにより、高解像度結像機能を実現できる。しかし、該装置は、人眼の最大３度の視野でのみ高解像度結像を実現できる。適応光学収差補正のアイソプラナティック領域による制限から、適応型光学は、高解像度結像を実現する一方、結像の視野を妥協することが多く、３°以内の小視野結像しか実現できない。

以上から分かるように、従来のレーザー共焦点走査型検眼鏡は、結像の視野が大きいが、解像度が網膜の微細構造を観察するには十分ではなく、適応光学と組み合わせたレーザー共焦点型走査検眼鏡は、網膜の微細構造を観察することができるが、結像の視野が小さいので、大視野の病巣の状況を観察することができない。

本願が解決しようとする技術的課題は、従来技術の上記欠陥に対して、共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システムを提供することである。

周知のように、従来のレーザー共焦点走査型検眼鏡は、結像の視野が大きいが、解像度が網膜の微細構造を観察するには十分ではなく、適応光学と組み合わせたレーザー共焦点走査型検眼鏡は、網膜の微細構造を観察することができるが、結像の視野が小さいので、大視野の病巣の状況を観察することができない。

本願は、レーザー共焦点走査結像分野における国内外の技術的成果に比べ、適応光学を共焦点走査技術と組み合わせるという基本原理に基づいて、共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システムを提供し、２つの走査ミラーを用いた共光路構造には、２つの走査ミラーを異なる走査方式として構成し、それにより、網膜に対して２０度を超える大視野結像を行い、網膜疾患の病巣領域を観察することができるだけでなく、網膜に対して５度以下の小視野走査結像を行うことができ、適応型光学による収差補正の場合、小視野高解像度結像を実現して病巣の微細構造や病理学的変化を観察し、また、ビームが網膜の各領域で順に傾斜して照明することを実現するために第２走査ミラーをさらに設置し、次に画像スティッチングを行うことで、網膜の１５度の大視野高解像度結像を一度に取得することができる。

本願が使用する技術案は以下の通りである。

共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システムであって、
光源モジュール、適応型光学モジュール、ビーム走査モジュール、デフォーカス補償モジュール、視標モジュール、瞳孔監視モジュール、検出モジュール、制御モジュール及び出力モジュールを備え、
前記光源モジュールは平行ビームを出射し、前記平行ビームは、前記適応型光学モジュール、ビーム走査モジュール、デフォーカス補償モジュールを順に通過して人眼に照射され、人眼から散乱された、人眼の収差情報及び光強度情報を含む結像光は、元の経路に沿って戻り、前記適応型光学モジュール及び検出モジュールに伝送され、
前記適応型光学モジュールは、人眼の収差情報を含む結像光を受け取り、人眼の収差の測定及び補正をリアルタイムで実現し、
前記ビーム走査モジュールは、前記制御モジュールにより制御され、少なくとも大視野結像機能、小視野高解像度結像機能及び大視野高解像度結像機能を含む様々な走査結像機能を実現するように様々な走査モードとして構成され、
前記デフォーカス補償モジュールは、人眼の屈折異常の補償を実現することに用いられ、
前記視標モジュールは、人眼の網膜の異なる領域に対する誘導及び固視を実現することに用いられ、
前記瞳孔監視モジュールは、人眼の瞳孔に対する位置合わせ及び監視を実現することに用いられ、
前記検出モジュールは、戻った人眼の結像光を取得し、電気信号に変換して前記制御モジュールに伝送することに用いられ、
前記出力モジュールは、前記制御モジュールに接続され、人眼の結像画像を表示・記憶することに用いられる。

好ましくは、前記光源モジュール、適応型光学モジュール、ビーム走査モジュール、視標モジュール、デフォーカス補償モジュール、瞳孔監視モジュールは、入射光路に沿って順に設けられ、
前記光源モジュールは、入射光路に沿って順に設けられた光源、コリメータ及び第１ビームスプリッターとして構成され、平行ビームを前記適応型光学モジュールに出力し、前記光源から出射された光は前記コリメータを介して前記第１ビームスプリッターを部分的に透過し、前記適応型光学モジュールに入り、
前記適応型光学モジュールは、入射光路に沿って順に設けられた第２ビームスプリッター、波面補正器、透過式又は反射式望遠鏡及び波面センサーとして構成され、前記ビーム走査モジュールに接続され、波面収差の検出及び補正を実現することに用いられ、前記光源モジュールから出力された平行ビームは、前記第２ビームスプリッターを部分的に透過した後に前記波面補正器によって前記透過式又は反射式望遠鏡に反射され、前記ビーム走査モジュールに入り、戻った人眼の収差情報及び光強度情報を含む結像光は、前記ビーム走査モジュールから出射され前記透過式又は反射式望遠鏡に入り、さらに前記波面補正器によって前記第２ビームスプリッターに反射され、結像光の一部は前記第２ビームスプリッターによって前記波面センサーに反射され、波面収差測定を実現し、他の部分の結像光は前記第２ビームスプリッターを透過して伝播し続け、
前記波面センサーは、人眼の収差情報を含む結像ビームを受け取って前記制御モジュールに伝送し、前記制御モジュールは波面計算を行い、波面制御電圧を得て前記波面補正器に出力し、波面収差の検出及び補正を実現する。

好ましくは、前記検出モジュールは、集光レンズ、共焦点ピンホール及び高感度検出器として構成され、戻った結像光の前記適応型光学モジュールの第２ビームスプリッターを透過する部分は、前記第１ビームスプリッターに達し、第１ビームスプリッターに達した結像光の一部はさらに前記第１ビームスプリッターによって集光レンズに反射され、集光レンズでフォーカスしてから前記共焦点ピンホールを通過した後に前記高感度検出器に達し、光電変換を行い、電気信号が得られ、次に前記制御モジュールに出力されて処理され、網膜結像画像が得られ、最終的に前記出力モジュールに出力され、表示・記憶され、
前記共焦点ピンホールは前記集光レンズの焦点に設けられる。

好ましくは、前記ビーム走査モジュールは、第１走査ミラー及び第２走査ミラーとして構成され、２枚の走査ミラーは、透過式又は反射式望遠鏡を介して接続され瞳面マッチングを実現し、前記第１走査ミラーは網膜面に対する横方向走査を実現し、前記第２走査ミラーは、周期的な電圧の駆動により、網膜面に対する縦方向走査を実現し、前記第２走査ミラーは、直流電圧の駆動により、一定の横方向及び縦方向の傾斜角度を発生し、前記第２走査ミラーは、直流電圧の駆動により、横方向及び縦方向の傾斜角度を発生すると共に、周期的な電圧の駆動により、網膜面に対する横方向及び縦方向の二次元走査を実現することができ、
前記第１走査ミラー及び第２走査ミラーの前後位置が交換可能であり、
前記ビーム走査モジュールは、前記制御モジュールの出力電圧信号によって制御され、大視野結像機能、小視野高解像度結像機能及び大視野高解像度結像機能を含む様々な結像機能を実現するように様々な走査モードとして構成される。

好ましくは、前記デフォーカス補償モジュールは、入射光路に沿って順に設けられた走査対物レンズ、フラットフィールド対物レンズ及びガイドレールとして構成され、前記ビーム走査モジュールの出射ビームはデフォーカス補償モジュールを介して前記瞳孔監視モジュールに伝播され、前記フラットフィールド対物レンズは、前記ガイドレールにおいて該フラットフィールド対物レンズの中心軸線に沿って往復移動して、人眼の屈折異常の補償を実現することができる。

好ましくは、前記視標モジュールは、ＬＥＤアレイ、レンズ及び第１の２色性ビームスプリッターとして構成され、前記ＬＥＤアレイのいずれかのランプビーズが前記制御モジュールによって点灯されて出射した光は、前記レンズによって伝播された後に前記第１の２色性ビームスプリッターによって反射されて前記デフォーカス補償モジュールに入り、最終的に人眼に入り、人眼は、該発光しているＬＥＤランプビーズを注視することで固視を実現し、前記ビーム走査モジュールから出射されたビームは、前記視標モジュールの第１の２色性ビームスプリッターによって透過された後に前記デフォーカス補償モジュールに入って伝播し続ける。
前記瞳孔監視モジュールは、環状ＬＥＤアレイ、第２の２色性ビームビームスプリッター、結像レンズ及びプレーンアレイ検知器として構成され、前記環状ＬＥＤアレイから出射された光は、人眼の瞳孔を照明し、人眼の瞳孔によって反射された後に前記環状ＬＥＤアレイの中空部位を通過し、前記第２の２色性ビームビームスプリッターによって完全に反射され、前記結像レンズによって前記プレーンアレイ検知器にフォーカスされ、前記プレーンアレイ検知器は、光信号を電気信号に変換して前記制御モジュールに出力し、瞳孔結像画像が得られ、最後に前記出力モジュールに出力され、表示・記憶される。

好ましくは、前記制御モジュールは、出力電圧信号によって前記ビーム走査モジュールの前記第１走査ミラー及び第２走査ミラーを制御し、様々な走査結像機能を実現し、
以下のように、前記大視野結像機能を実現し、
前記適応型光学モジュールはシャットダウン状態、又は始動したが動作していない状態であり、
前記第１走査ミラーは、周期的な電圧信号の駆動により、網膜面に対する横方向走査を実現し、前記第２走査ミラーは、周期的な電圧信号の駆動により、網膜面に対する縦方向走査を実現し、周期的な電圧信号により駆動される前記第１走査ミラー、第２走査ミラーの網膜走査角度が２０度以上であり、
前記検出モジュールは、取得した眼底網膜光信号を電気信号に変換し、前記制御モジュールは、第１走査ミラー及び第２走査ミラーの周期的な駆動電圧信号を同期させ、前記制御モジュールは、前記電気信号をサンプリングして再構成して網膜の大視野結像画像を得て、前記出力モジュールに出力し、前記出力モジュールによって表示・記憶し、
以下のように、前記小視野高解像度結像機能を実現し、
前記適応型光学モジュールは始動して動作する状態であり、波面収差の測定及び補正を実現し、
前記第１走査ミラーは、周期的な電圧信号の駆動により、網膜面に対する横方向走査を実現し、前記第２走査ミラーは、直流電圧信号の駆動により、一定の横方向及び縦方向の傾斜角度を発生し、眼底網膜を照明するビームを対象位置に位置決めすることに用いられ、次に周期的な電圧信号の駆動により、網膜面に対する縦方向走査を実現し、周期的な電圧信号により駆動される前記第１走査ミラー、第２走査ミラーの網膜走査角度が５度以下であり、
前記直流電圧信号は、前記制御モジュールによって眼底網膜の座標位置から算出され、
前記検出モジュールは、取得した眼底網膜光信号を電気信号に変換し、前記制御モジュールは、第１走査ミラー及び第２走査ミラーの周期的な駆動電圧信号を同期させ、前記制御モジュールは、前記電気信号をサンプリングして再構成して網膜の小視野高解像度結像画像を得ると共に、眼底網膜の座標位置を前記結像画像にマークし、前記小視野高解像度結像画像を前記出力モジュールに出力し、前記出力モジュールによって表示・記憶し、
以下のように、前記大視野高解像度結像機能を実現し、
前記適応型光学モジュールは始動して動作する状態であり、波面収差の測定及び補正を実現し、
前記第１走査ミラーは、周期的な電圧信号の駆動により、網膜面に対する横方向走査を実現し、前記第２走査ミラーは、周期的な電圧信号の駆動により、網膜面に対する縦方向走査を実現し、周期的な電圧信号により駆動される前記第１走査ミラー、第２走査ミラーの網膜走査角度が５度以下であり、
この時、前記第２走査ミラーは、直流電圧信号の駆動により、一定の横方向及び縦方向の傾斜角度を発生し、ビームを順に傾斜して眼底網膜の各領域に照明し、前記第２走査ミラーの横方向及び縦方向の傾斜角度が単回で３度以下であり、直流電圧信号により駆動される前記第２走査ミラーの網膜の横方向及び縦方向の最大傾斜角度が１５度以下であり、前記直流電圧信号は、前記制御モジュールによって眼底網膜の座標位置から算出され、
眼底網膜の各領域がビームによって順に照明されると、前記制御モジュールは、網膜の各領域の高解像度結像画像を取得し、前記制御モジュールは、各領域の高解像度結像画像の眼底網膜の位置座標に基づいて各画像をスティッチングし、眼底網膜の大視野高解像度画像を得て、次に前記出力モジュールに出力し、前記出力モジュールによって表示・記憶する。

好ましくは、前記光源モジュールは、複数の光源を含むことができ、複数の光源は、光ファイバ結合器によって結合されてコリメータに入射し、平行ビームとなるようにコリメートされ、又は、それぞれのコリメータによって平行ビームとなるようにコリメートされた後、２色性ビームスプリッターを介して光路に結合されてもよく、
前記コリメータは、光源から出射されたビームを平行ビームにコリメートするための単レンズ、色消レンズ、アポクロマートレンズ又は放物面反射鏡であってもよく、
前記第１ビームスプリッターは、広帯域ビームスプリッターであり、前記コリメータから出射された平行ビームの２０％は前記ビームスプリッターを透過して前記適応型光学モジュールに伝播し続け、適応型光学モジュールによって返された出射結像ビームの８０％は前記第１ビームスプリッターによって前記検出モジュールに反射される。

好ましくは、前記適応型光学モジュールに含まれる前記波面センサーは、マイクロプリズムアレイハルトマン波面センサー、マイクロレンズアレイハルトマン波面センサー、四角錐センサー及び曲率センサーのうちの１つであり、前記波面補正器は、変形可能反射鏡、液晶空間光変調器、微細加工フィルム変形可能ミラー、マイクロメカトロニクス変形可能ミラー、二重圧電セラミック変形可能ミラー、液体変形可能ミラーのうちの１つであり、
前記光源モジュールによって出力された平行ビームの９５％は前記第２ビームスプリッターを介して波面補正器に透過し、戻った結像ビームは前記波面補正器によって前記第２ビームスプリッターに反射されて分光し、５％の光が前記波面センサーに反射されて、波面収差測定を実現し、残りの９５％の光が前記第１ビームスプリッターに透過して伝播し続ける。

共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像方法であって、上記のシステムで結像し、
始動して、システムを起動するステップＳ１と、
被験者の頭部をヘッドブラケットに置き、前記瞳孔監視モジュールを始動し、手動調整又は制御モジュールによって自動的に調整してヘッドブラケットを三次元的に並進させ、瞳孔の結像を視野の中央領域に位置させるステップＳ２と、
フラットフィールド対物レンズを手動でスライドして光軸の中心に沿って移動させ、又は制御モジュールによってモータを駆動してガイドレール上のフラットフィールド対物レンズの位置を移動し、それにより人眼の屈折異常の補償及び補正を実現するステップＳ３と、
ＬＥＤアレイのうちの１つのランプビーズを点灯し、被験者が該スポットを注視し、固視を実現するステップＳ４と、
適応型光学モジュールがシャットダウン状態又は始動したが動作していない状態であり、ビーム走査モジュールを大視野走査モードに設定し、制御モジュールによって、ビーム走査モジュールが大視野走査を完了するように制御し、網膜の大視野結像を実現して、画像を出力モジュールに出力するステップＳ５と、
適応型光学モジュールは始動して動作しており、波面収差の測定及び補正を実現することに用いられ、制御モジュールはビーム走査モジュールが２種の小視野走査モードＳ６１及びＳ６２を含む小視野走査を行うように制御するステップＳ６と、
制御モジュールは、ビーム走査モジュールが小視野高解像度結像画像を完了するように制御し、画像を出力モジュール１０に出力するステップＳ６１と、
制御モジュールは、ビーム走査モジュールが大視野高解像度結像画像を完了するように制御し、画像を出力モジュールに出力するステップＳ６２と、を含む。
ステップＳ５及びステップＳ６の順序は交換することができ、ステップＳ６１とステップＳ６２は順序関係がなく、必要に応じて選択される。

本願の有益な効果は以下の通りである。
本願は、共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システム及び方法を提供し、本願のシステムは、２つの走査ミラーを使用して共光路のビーム走査構造を構成し、第１走査ミラーは網膜に対する横方向走査を実現し、第２走査ミラーは網膜に対する縦方向走査を実現すると共に、第２走査ミラーは、直流電圧の駆動により横方向及び縦方向の傾斜を実現し、照明ビームを網膜の対象領域に位置決めすることを実現することもできる。２つの走査ミラーを異なる走査方式に制御することにより、網膜の大視野結像画像を取得できる大視野走査結像機能と、網膜の任意の対象位置に対する小視野高解像度結像を観察できる小視野高解像度結像機能と、各領域の高解像度結像画像の眼底網膜の位置座標に基づいて各画像をスティッチングして、眼底網膜の大視野高解像度結像画像を得ることができる大視野高解像度結像機能と、を含む様々な走査結像機能を実現することができる。

本願に係る共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システム及び方法は、眼底網膜の大視野結像画像、任意の対象領域の小視野高解像度結像画像及び大視野高解像度結像画像を取得でき、且つ３種類の結像画像は共光路構造によって収集されるため、３種類の結像画像は特徴の一貫性に優れ、処理及び操作が簡便である。また、該システムは構造がシンプルであり、共光路構造は３種類の網膜結像画像を取得できる。異なる同期走査モードを切り替えることにより、大視野結像によって網膜疾患の病巣領域を観察することができるだけでなく、小視野高解像度結像によって病巣の微細構造を観察することができる。大視野結像画像では、網膜の広範囲内の構造や病巣などの特徴を観察でき、小視野高解像度結像画像では、任意の対象領域の微細構造を観察でき、大視野高解像度結像画像では、広範囲内の網膜の微細構造を観察できる。複数種の結像画像は共光路ビーム走査によって取得され、様々な適用シナリオのニーズを満たし、それにより、網膜結像の適用範囲を大幅に広げる。

本願の共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システムの原理ブロック図である。本願の共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システムの光路構造概略図である。本願の共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システムの動作フローの概略図である。

当業者が明細書の記載を参照して本願を実施できるように、以下、実施例を参照しながら本願をさらに詳細に説明する。

なお、本明細書で使用される「有する」、「含む」及び「備える」などの用語は１つ又は複数の他の素子又はそれらの組み合わせの存在又は追加を除外しない。

図１～２に示すように、本実施例の共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システムは、光源モジュール１、適応型光学モジュール２、ビーム走査モジュール３、デフォーカス補償モジュール４、視標モジュール６、瞳孔監視モジュール７、検出モジュール８、制御モジュール９及び出力モジュール１０を備え、
光源モジュール１は平行ビームを出射し、前記平行ビームは、適応型光学モジュール２、ビーム走査モジュール３、デフォーカス補償モジュール４を順に通過して人眼５に照射され、人眼５により散乱された、人眼の収差情報及び光強度情報を含む結像光は、元の経路に沿って戻り、適応型光学モジュール２及び検出モジュール８に伝送され、
適応型光学モジュール２は、人眼の収差情報を含む結像光を受け取り、人眼の収差の測定及び補正をリアルタイムで実現し、
ビーム走査モジュール３は、制御モジュール９により制御され、少なくとも大視野結像機能、小視野高解像度結像機能及び大視野高解像度結像機能を含む様々な走査結像機能を実現するように様々な走査モードとして構成され、
デフォーカス補償モジュール４は、人眼の屈折異常の補償を実現することに用いられ、
視標モジュール６は、人眼の網膜の異なる領域に対する誘導及び固視を実現することに用いられ、
瞳孔監視モジュール７は、人眼の瞳孔に対する位置合わせ及び監視を実現することに用いられ、
検出モジュール８は、戻った人眼の結像光を取得し、電気信号に変換して制御モジュール９に伝送することに用いられ、
出力モジュール１０は、制御モジュール９に接続され、人眼結像画像（眼底網膜結像画像及び瞳孔結像画像）を表示・記憶することに用いられる。

光源モジュール１、適応型光学モジュール２、ビーム走査モジュール３、視標モジュール６、デフォーカス補償モジュール４、瞳孔監視モジュール７は、入射光路に沿って順に設けられ、光源モジュール１は、入射光路に沿って順に設けられた光源１０１、コリメータ１０２及び第１ビームスプリッター１０３として構成され、平行ビームを適応型光学モジュール２に出力し、光源１０１から出射された光はコリメータ１０２を通過した後に第１ビームスプリッター１０３を部分的に透過し、適応型光学モジュール２に入る。

光源モジュール１は、複数の光源１０１を含むことができ、複数の光源１０１は、光ファイバ結合器によってコリメータ１０２に結合されて平行ビームとなるようにコリメートされ、又は、それぞれのコリメータ１０２によって平行ビームとなるようにコリメートされた後、２色性ビームスプリッターを介して結合されて光路に入射されてもよく、複数の光源１０１は、４８８ｎｍ、５１５ｎｍ、６５０ｎｍ、６８０ｎｍ、７８０ｎｍ、８３０ｎｍなどの特徴的な波長など、典型的な眼底結像用の照明波長を含むことができる。

コリメータ１０２は、光源１０１から出射されたビームを平行ビームにコリメートするための単レンズ、色消レンズ、アポクロマートレンズ又は放物面反射鏡であってもよい。本実施例では、ｔｈｏｒｌａｂｓ社製の反射式コリメータ１０２ＲＣ１２ＦＣ－Ｐ０１が使用される。

本実施例では、第１ビームスプリッター１０３は、透過・反射比が２０：８０の広帯域ビームスプリッターである。コリメータ１０２から出射された平行ビームの２０％は第１ビームスプリッター１０３を透過して適応型光学モジュール２に伝播し続け、適応型光学モジュール２によって戻されて出射された結像ビームの８０％は第１ビームスプリッター１０３によって検出モジュール８に反射される。

第１の２色性ビームスプリッター６０３は光源１０１に含まれるすべての波長に対して透過効果を有し、第２の２色性ビームビームスプリッター７０２は光源１０１に含まれるすべての波長に対して透過効果を有する。

適応型光学モジュール２は、入射光路に沿って順に設けられた第２ビームスプリッター２０１、波面補正器２０２、透過式又は反射式望遠鏡２０３及び波面センサー２０４として構成され、ビーム走査モジュール３に接続され、波面収差の検出及び補正を実現することに用いられ、光源モジュール１から出力された平行ビームは、第２ビームスプリッター２０１を部分的に透過した後に波面補正器２０２によって透過式又は反射式望遠鏡２０３に反射され、ビーム走査モジュール３に入り、戻った人眼の収差情報及び光強度情報を含む結像光は、ビーム走査モジュール３から出射され透過式又は反射式望遠鏡２０３に入り、次に波面補正器２０２によって第２ビームスプリッター２０１に反射され、結像光の一部は第２ビームスプリッター２０１によって波面センサー２０４に反射され、波面収差測定を実現し、他の部分の結像光は第２ビームスプリッター２０１を透過して伝播し続け、
波面センサー２０４により検出された波面収差は制御モジュール９によって処理され、波面制御電圧が得られ、波面補正器２０２に出力され、それにより、波面収差の補正が実現される。

適応型光学モジュール２に含まれる波面センサー２０４は、マイクロプリズムアレイハルトマン波面センサー、マイクロレンズアレイハルトマン波面センサー、四角錐センサー及び曲率センサーのうちの１つであり、波面補正器２０２は、変形可能反射鏡、液晶空間光変調器、微細加工フィルム変形可能ミラー、マイクロメカトロニクス変形可能ミラー、二重圧電セラミック変形可能ミラー、液体変形可能ミラーのうちの１つである。

本実施例では、第２ビームスプリッター２０１は、透過・反射比が９５：５の広帯域ビームスプリッターである。光源モジュール１によって出力された平行ビームの９５％は第２ビームスプリッター２０１を介して波面補正器２０２に透過し、戻った結像ビームは波面補正器２０２によって第２ビームスプリッター２０１に反射されて分光し、５％の光が波面センサー２０４に反射されて、波面収差測定を実現し、残りの９５％の光が第１ビームスプリッター１０３に透過して伝播し続ける。

検出モジュール８は、集光レンズ８０１、共焦点ピンホール８０２及び高感度検出器８０３として構成され、戻った結像ビームは適応型光学モジュール２の第２ビームスプリッター２０１によって透過され、第１ビームスプリッター１０３に達し、次に第１ビームスプリッター１０３によって集光レンズ８０１に反射され、集光レンズ８０１でフォーカスして共焦点ピンホール８０２を通過した後に高感度検出器８０３に達し、光電変換を行い、電気信号が得られ、次に制御モジュール９に出力されて処理され、網膜結像画像が得られ、最終的に出力モジュール１０に出力され、表示・記憶され、共焦点ピンホール８０２は集光レンズ８０１の焦点に設けられる。

集光レンズ８０１は、色消レンズ、又はアポクロマートレンズ、又はレンズの組み合わせであってもよく、その焦点距離が１００ｍｍ以上である。好適な実施例では、共焦点ピンホール８０２は５０マイクロメートルであり、そのサイズが２００マイクロメートル以下の範囲で光エネルギー効率に応じて変更可能である。高感度検出器８０３は光電子増倍管、又はアバランシェダイオードであり得る。

ビーム走査モジュール３は、第１走査ミラー３０１及び第２走査ミラー３０３として構成され、２枚の走査ミラーは、透過式望遠鏡又は反射式望遠鏡３０２を介して接続され瞳面マッチングを実現し、第１走査ミラー３０１は網膜面に対する横方向走査を実現し、第２走査ミラー３０３は、周期的な電圧の駆動により、網膜面に対する縦方向走査を実現し、第２走査ミラー３０３は、直流電圧の駆動により、一定の横方向及び縦方向の傾斜角度を発生し、第２走査ミラー３０３は、直流電圧の駆動により、横方向及び縦方向の傾斜角度を発生すると共に、周期的な電圧の駆動により、網膜面に対する横方向及び縦方向の二次元走査を実現することができ、
第１走査ミラー３０１及び第２走査ミラー３０３の前後位置は、結像効果に影響を与えることなく交換可能であり、
ビーム走査モジュール３は、制御モジュール９の出力電圧信号によって制御され、大視野結像機能、小視野高解像度結像機能及び大視野高解像度結像機能を含む様々な結像機能を実現するように様々な走査モードとして構成される。

本実施例では、第１走査ミラー３０１はＣａｍｂｒｉｇｅ社製の共振ガルバノメータミラー６ＳＣ０８ＫＡ０４０－０２Ｙであり、第２走査ミラー３０３はＯｐｔｏｔｕｎｅ社製の高速反射鏡ＭＲ－３０－１５－Ｇ－２５×２５Ｄである。

デフォーカス補償モジュール４は、入射光路に沿って順に設けられた走査対物レンズ４０１、フラットフィールド対物レンズ４０２及びガイドレール４０３として構成され、ビーム走査モジュール３の出射ビームはデフォーカス補償モジュール４を介して瞳孔監視モジュール７に伝播され、フラットフィールド対物レンズ４０２は、ガイドレール４０３において該フラットフィールド対物レンズ４０２の中心軸線に沿って往復移動して、人眼の屈折異常の補償を実現することができる。

ガイドレール４０３の延在方向は、フラットフィールド対物レンズ４０２の中心軸線の方向と一致し、フラットフィールド対物レンズ４０２は、ガイドレール４０３にスライド可能に設けられる。

好適な実施例では、フラットフィールド対物レンズ４０２は、モータを介してガイドレール４０３に接続され、制御モジュール９はフラットフィールド対物レンズ４０２がその中心軸線に沿って往復移動するように制御し、人眼の屈折異常の補償を実現することができる。さらに好ましくは、走査対物レンズ４０１は、色消レンズ、又はアポクロマートレンズ、又は非球面レンズ、又はレンズの組み合わせであり、視野角度が３０度より大きく、フラットフィールド対物レンズ４０２は、色消レンズ、又はアポクロマートレンズ、又は非球面レンズ、又はレンズの組み合わせであってもよく、眼底網膜へのフラットフィールド効果を実現する。

視標モジュール６は、ＬＥＤアレイ６０１、レンズ６０２及び第１の２色性ビームスプリッター６０３として構成され、ＬＥＤアレイ６０１のいずれかのランプビーズが制御モジュール９によって点灯されて出射した光は、レンズ６０２によって伝播された後に第１の２色性ビームスプリッター６０３によって反射されてデフォーカス補償モジュール４に入り、最終的に人眼５に入り、人眼５は、該発光しているＬＥＤランプビーズを注視することで固視を実現し、ビーム走査モジュール３から出射されたビームは、視標モジュール６の第１の２色性ビームスプリッター６０３によって透過された後にデフォーカス補償モジュール４に入って伝播し続ける。

ＬＥＤアレイ６０１のＬＥＤランプビーズは、５００ｎｍ～６００ｎｍの範囲内の特定の特徴的な波長を選択し、ＬＥＤアレイ６０１によって選択された波長は、光源１０１に含まれる波長と同じではならず、第１の２色性ビームスプリッター６０３が、ＬＥＤアレイ６０１によって選択された波長に対して反射機能を有すると共に、光源１０１によって選択された波長に対して透過機能を有することを保証するために、光源１０１に含まれる波長とは３０ｎｍ以上の波長差を有する必要がある。制御モジュール９がＬＥＤアレイ６０１の異なる位置のランプビーズを点灯することにより、眼底網膜の異なる領域が結像領域として誘導される。

瞳孔監視モジュール７は、環状ＬＥＤアレイ７０１、第２の２色性ビームビームスプリッター７０２、結像レンズ７０３及びプレーンアレイ検知器７０４として構成され、環状ＬＥＤアレイ７０１から出射された光は、人眼５の瞳孔を照明し、人眼５の瞳孔によって反射された後に環状ＬＥＤアレイ７０１の中空部位を通過し、第２の２色性ビームビームスプリッター７０２によって完全に反射され、結像レンズ７０３によってプレーンアレイ検知器７０４にフォーカスされ、プレーンアレイ検知器７０４は、光信号を電気信号に変換して制御モジュール９に出力し、瞳孔結像画像が得られ、最後に出力モジュール１０に出力され、表示・記憶される。

環状ＬＥＤアレイ７０１のＬＥＤランプビーズは、９００ｎｍ以上の近赤外波長を選択することができ、第２の２色性ビームビームスプリッター７０２は、環状ＬＥＤアレイ７０１のランプビーズの出射波長に対して反射効果を有する。

結像システムの動作中に、主光路伝送プロセス、被験者関連プロセス、適応光学収差測定及び補正プロセス、及び走査結像プロセスを含む複数のプロセスがある。

１、光路伝送プロセス
伝送光路は以下のとおりである。光源１０１から出射された光は、ほぼ点光源１０１と見なされ、コリメータ１０２によって平行ビームにコリメートされ、第１ビームスプリッター１０３によって分光され、光の２０％は第２ビームスプリッター２０１に透過されて分光され、第２ビームスプリッター２０１に達した入射光のうち、光の９５％は透過後、波面補正器２０２によって反射され、該平行ビームは、さらに透過式又は反射式望遠鏡２０３を通過し、それにより瞳孔径マッチングを実現し、第１走査ミラー３０１によって反射された後、透過式又は反射式望遠鏡３０２によって瞳孔径マッチングを実現し、さらに第２走査ミラー３０３に達して反射され、第１の２色性ビームスプリッター６０３によって透過された後、走査対物レンズ４０１、フラットフィールド対物レンズ４０２によって順に透過され、次に第２の２色性ビームビームスプリッター７０２によって透過されて環状ＬＥＤアレイ７０１の中空部位を通過し、人眼５に達し、人眼５の光学系はビームを眼底網膜上の１点にフォーカスし、
人眼の眼底は入射光に対して散乱効果を有し、散乱された結像光は、人眼の収差情報及び眼底の該点の光強度の情報を含み、元の経路に沿って第２ビームスプリッター２０１に戻り、第２ビームスプリッター２０１はこの部分の散乱光を再度分光し、５％の光は波面センサー２０４に反射され、残りの９５％の光は透過によって第１ビームスプリッター１０３に伝播される。第１ビームスプリッター１０３は、光の８０％を集光レンズ８０１に反射し、共焦点ピンホール８０２を通過した後に高感度検出器８０３に達し、高感度検出器８０３は光電変換を行い、電気信号が得られ、次に制御モジュール９に出力されて処理され、網膜結像画像が得られ、最終的に出力モジュール１０に出力され、表示・記憶される。

２、主に瞳孔の位置合わせ及び監視、屈折異常の補償及び補正、視標の誘導及び固視を含む被験者関連プロセス。

（１）瞳孔の位置合わせ及び監視
瞳孔監視モジュール７は、環状ＬＥＤアレイ７０１、第２の２色性ビームビームスプリッター７０２、結像レンズ７０３及びプレーンアレイ検知器７０４を備え、環状ＬＥＤアレイ７０１は、等間隔で環状に配置された少なくとも３つのＬＥＤランプビーズを備え、中空部位の透光口径が結像ビームの口径以上であり、環状ＬＥＤアレイ７０１の出射光は人眼５の瞳孔に達し、人眼５の瞳孔によって反射されてきたビームは、環状ＬＥＤアレイ７０１の中空部位を通過し、第２の２色性ビームビームスプリッター７０２によって反射された後、結像レンズ７０３によってプレーンアレイ検知器７０４にフォーカスされ、プレーンアレイ検知器７０４は光信号を電気信号に変換し、制御モジュール９に出力して瞳孔結像画像を取得し、出力モジュール１０に出力し、出力モジュール１０は表示、記憶、処理などの機能を実現する。

本願のシステムが動作する時に、被験者の頭部はヘッドブラケットに置かれ、ヘッドブラケットは三次元並進調整機能を有し、手動でヘッドブラケットの三次元並進ガイドレールを調整してもよく、モータでヘッドブラケットの三次元並進ガイドレールを駆動し、制御モジュール９によってモータを駆動して自動調整を実現し、瞳孔の結像を視野の中央領域に位置させるように構成されてもよい。

（２）屈折異常の補償及び補正
デフォーカス補償モジュール４は、走査対物レンズ４０１、フラットフィールド対物レンズ４０２及びガイドレール４０３を備え、ガイドレール４０３の延在方向は、フラットフィールド対物レンズ４０２の中心軸線の方向と一致し、フラットフィールド対物レンズ４０２は、ガイドレール４０３にスライド可能に設けられる。入射光は、ビーム走査モジュール３から出射された後、走査対物レンズ４０１及びフラットフィールド対物レンズ４０２を順に通過して、制御モジュール９はフラットフィールド対物レンズ４０２がその中心軸線に沿って往復移動するように制御することにより、人眼の屈折異常の補償を実現する。

（３）視標の誘導及び固視
視標モジュール６は、ＬＥＤアレイ６０１、レンズ６０２及び第１の２色性ビームスプリッター６０３を備え、制御モジュール９はＬＥＤアレイ６０１のうちの１つのＬＥＤランプビーズを点灯し、該ＬＥＤランプビーズから出射された光は、レンズ６０２を介して第１の２色性ビームスプリッター６０３に達し、第１の２色性ビームスプリッター６０３によってフラットフィールド対物レンズ４０２に反射されて伝播され、走査対物レンズ４０１、フラットフィールド対物レンズ４０２、第２の２色性ビームビームスプリッター７０２によって順に透過されて環状ＬＥＤアレイ７０１の中空部位を通過し、人眼に達し、人眼の光学系によって眼底網膜にフォーカスされる。

人眼が該ＬＥＤ発光点を注視することで、固視が実現される。

制御モジュール９がＬＥＤアレイ６０１の異なる位置のランプビーズを点灯することにより、眼底網膜の異なる領域が結像領域として誘導される。

３、適応光学収差測定及び補正プロセス
戻った人眼の収差情報及び光強度情報を含む結像光は、ビーム走査モジュール３から出射され透過式又は反射式望遠鏡２０３に入り、次に波面補正器２０２によって第２ビームスプリッター２０１に反射され、結像光の一部は第２ビームスプリッター２０１によって波面センサー２０４に反射され、波面収差測定を実現し、他の部分の結像光は第２ビームスプリッター２０１を透過して伝播し続け、波面センサーは人眼の収差情報を含むビームを受け取り、制御モジュール９に伝送し、制御モジュール９は、波面計算を行い、波面補正電圧を得て波面補正器２０２に出力し、波面補正器２０２は人眼の収差に対するリアルタイム補正を実現する。

４、走査結像プロセス
ビーム走査モジュール３は、第１走査ミラー３０１及び第２走査ミラー３０３を備え、２枚の走査ミラーは、透過式望遠鏡又は反射式望遠鏡３０２を介して接続され、瞳面マッチングを実現することに用いられる。第１走査ミラー３０１及び第２走査ミラー３０３の前後位置は、結像効果に影響を与えることなく交換可能である。第１走査ミラー３０１及び第２走査ミラー３０３は、制御モジュール９の出力電圧信号によって制御され、様々な結像機能を実現するように様々な走査モードとして構成される。

（１）以下のように、大視野結像機能を実現し、
適応型光学モジュール２はシャットダウン状態、又は始動したが動作していない状態であり、
第１走査ミラー３０１は、周期的な電圧信号の駆動により、網膜面に対する横方向走査を実現し、第２走査ミラー３０３は、周期的な電圧信号の駆動により、網膜面に対する縦方向走査を実現する。周期的な電圧信号により駆動される第１走査ミラー３０１、第２走査ミラー３０３の網膜走査角度が２０度以上であり、
検出モジュール８は、取得した眼底網膜光信号を電気信号に変換し、制御モジュール９は、第１走査ミラー３０１及び第２走査ミラー３０３の周期的な駆動電圧信号を同期させ、制御モジュール９は、電気信号をサンプリングして再構成して網膜の大視野結像画像を得て、出力モジュール１０に出力し、出力モジュール１０は表示、記憶、処理などの機能を行う。

（２）以下のように、小視野高解像度結像機能を実現し、
適応型光学モジュール２は始動して動作する状態であり、波面収差の測定及び補正を実現し、
第１走査ミラー３０１は、周期的な電圧信号の駆動により、網膜面に対する横方向走査を実現し、第２走査ミラー３０３は、直流電圧信号の駆動により、一定の横方向及び縦方向の傾斜角度を発生し、眼底網膜を照明するビームを対象位置に位置決めすることに用いられ、次に周期的な電圧信号の駆動により、網膜面に対する縦方向走査を実現し、周期的な電圧信号により駆動される第１走査ミラー３０１、第２走査ミラー３０３の網膜走査角度が５度以下であり、
直流電圧信号は、制御モジュール９によって眼底網膜の座標位置から算出され、
検出モジュール８は、取得した眼底網膜光信号を電気信号に変換し、制御モジュール９は、第１走査ミラー３０１及び第２走査ミラー３０３の周期的な駆動電圧信号を同期させ、制御モジュール９は、電気信号をサンプリングして再構成して網膜の小視野高解像度結像画像を得ると共に、眼底網膜の座標位置を結像画像にマークし、小視野高解像度結像画像を制御モジュール９によって出力モジュール１０に出力し、出力モジュール１０は、表示、記憶、処理などの機能を行う。

（３）以下のように、大視野高解像度結像機能を実現し、
適応型光学モジュール２は始動して動作する状態であり、波面収差の測定及び補正を実現し、
第１走査ミラー３０１は、周期的な電圧信号の駆動により、網膜面に対する横方向走査を実現し、第２走査ミラー３０３は、周期的な電圧信号の駆動により、網膜面に対する縦方向走査を実現し、周期的な電圧信号により駆動される第１走査ミラー３０１、第２走査ミラー３０３の網膜走査角度が５度以下であり、
この時、第２走査ミラー３０３は、直流電圧信号の駆動により、一定の横方向及び縦方向の傾斜角度を発生し、ビームを順に傾斜して眼底網膜の各領域に照明し、第２走査ミラー３０３の横方向及び縦方向の傾斜角度が単回で３度以下であり、直流電圧信号により駆動される第２走査ミラー３０３の網膜の横方向及び縦方向の最大傾斜角度が１５度以下であり、直流電圧信号は、制御モジュール９によって眼底網膜の座標位置から算出され、
眼底網膜の各領域がビームによって順に照明されると、制御モジュール９は、網膜の各領域の高解像度結像画像を取得し、制御モジュール９は、各領域の高解像度結像画像の眼底網膜の位置座標に基づいて各画像をスティッチングし、眼底網膜の大視野高解像度画像を得て、次に出力モジュール１０に出力し、出力モジュール１０は表示、記憶、処理などの機能を行う。

本願は、図３に示すように上記のシステムを使用して結像するように共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像方法をさらに提供し、
始動して、システムを起動するステップＳ１と、
被験者の頭部をヘッドブラケットに置き、瞳孔監視モジュール７を始動し、手動調整又は制御モジュール９によって自動的に調整してヘッドブラケットを三次元的に並進させ、瞳孔の結像を視野の中央領域に位置させるステップＳ２と、
フラットフィールド対物レンズ４０２を手動でスライドして光軸の中心に沿って移動させ、又は制御モジュール９によってモータを駆動してガイドレール４０３上のフラットフィールド対物レンズ４０２の位置を移動し、それにより人眼の屈折異常の補償及び補正を実現するステップＳ３と、
ＬＥＤアレイ６０１のうちの１つのランプビーズを点灯し、被験者が該スポットを注視し、固視を実現するステップＳ４と、
適応型光学モジュール２がシャットダウン状態又は始動したが動作していない状態であるとき、ビーム走査モジュール３を大視野走査モードに設定し、制御モジュール９によって、ビーム走査モジュール３が大視野走査を完了するように制御し、網膜の大視野結像を実現して、画像を出力モジュール１０に出力するステップＳ５と、
適応型光学モジュール２は始動して動作しており、波面収差の測定及び補正を実現することに用いられ、制御モジュール９はビーム走査モジュール３が小視野走査を行うように制御するステップＳ６と、
制御モジュール９はビーム走査モジュール３が小視野高解像度結像画像を完了するように制御し、画像を出力モジュール１０１０に出力するステップＳ６１と、
制御モジュール９はビーム走査モジュール３が大視野高解像度結像画像を完了するように制御し、画像を出力モジュール１０に出力するステップＳ６２と、を含む。
ステップＳ５及びステップＳ６の順序は交換することができる。
ステップＳ６の操作が完了した後、ステップＳ６１及びステップＳ６２は実際の必要に応じて選択・操作することができる。

周知のように、従来のレーザー共焦点走査型検眼鏡は、結像の視野が大きいが、解像度が網膜の微細構造を観察するには十分ではなく、適応型光学のレーザー共焦点走査型検眼鏡は、網膜の微細構造を観察することができるが、結像の視野が小さいので、大視野の病巣の状況を観察することができない。

本願は、レーザー共焦点走査結像分野における国内外の技術的成果に比べ、適応光学を共焦点走査技術と組み合わせるという基本原理に基づいて、共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システムを提供し、２つの走査ミラーを用いた共光路構造には、２つの走査ミラーを異なる走査方式として構成し、それにより、網膜に対して２０度を超える大視野結像を行い、網膜疾患の病巣領域を観察することができるだけでなく、網膜に対して５度以下の小視野走査結像を行うことができ、適応型光学による収差補正の場合、小視野高解像度結像を実現して病巣の微細構造や病理学的変化を観察し、また、ビームが網膜の各領域で順に傾斜して照明することを実現するために第２走査ミラー３０２をさらに設置し、次に画像スティッチングを行うことで、網膜の１５度を超える大視野高解像度結像を一度に取得することができる。

本願は、共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システムを提供し、２つの走査ミラーを使用して共光路のビーム走査構造を構成する。第１走査ミラー３０１は網膜に対する横方向走査を実現し、第２走査ミラー３０３は網膜に対する縦方向走査を実現すると共に、第２走査ミラー３０３は、直流電圧の駆動により横方向及び縦方向の傾斜を実現し、照明ビームを網膜の対象領域に位置決めすることを実現することもできる。

２つの走査ミラーを異なる走査方式に制御することにより、様々な走査結像機能を実現することができる。

（１）大視野走査結像
第１走査ミラー３０１は横方向走査に設定され、第２走査ミラー３０３は縦方向走査に設定され、２つの走査ミラーの網膜走査の角度は２０度以上であり、この時、適応型光学補正機能が失敗し、シャットダウン状態又は始動したが動作していない状態になり、網膜の大視野結像画像が得られる。

（２）小視野高解像度結像
第１走査ミラー３０１は横方向走査に設定され、第２走査ミラー３０３は縦方向走査に設定され、２つの走査ミラーの網膜走査の角度は５度以下であり、この時、適応型光学によって収差測定及び補正を完了し、収差補正後の網膜の小視野高解像度結像画像が得られる。第２走査ミラー３０３は、直流電圧信号の駆動により、横方向及び縦方向傾斜を発生し、眼底網膜を照明するビームを対象位置に位置決めし、網膜の任意の対象位置に対する小視野高解像度結像観察を実現することに用いられる。

（３）大視野高解像度結像
第１走査ミラー３０１は横方向走査に設定され、第２走査ミラー３０３は縦方向走査に設定され、２つの走査ミラーの網膜走査の角度は５度以下であり、この時、適応型光学によって収差測定及び補正を完了し、収差補正後の網膜の小視野高解像度結像画像が得られる。第２走査ミラー３０３は、直流電圧信号の駆動により、横方向及び縦方向傾斜を発生し、眼底網膜を照明するビームを対象位置に位置決めすることもでき、この場合、ビームを順に傾斜して眼底網膜の各領域に照明するように構成され、第２走査ミラー３０３の横方向及び縦方向の傾斜角度が単回で３度以下であり、直流電圧により駆動される第２走査ミラー３０３の網膜の横方向及び縦方向の最大傾斜角度が１５度以下である。

眼底網膜の各領域がビームによって順に照明されると、網膜の各領域の高解像度結像画像を取得でき、制御モジュール９は、各領域の高解像度結像画像の眼底網膜の位置座標に基づいて各画像をスティッチングし、眼底網膜の大視野高解像度結像画像を得る。

以上、本願の実施態様が開示されたが、明細書及び実施形態に記載の用途に限定されるものではなく、本願に適する様々な分野に適用することができ、当業者であれば、別の修正を行うことができ、このため、特許請求の範囲及び同等の範囲に限定される一般的な概念から逸脱しない限り、本願は特定の詳細に限定されない。

１－光源モジュール、２－適応型光学モジュール、３－ビーム走査モジュール、４－デフォーカス補償モジュール、５－人眼、６－視標モジュール、７－瞳孔監視モジュール、８－検出モジュール、９－制御モジュール、１０－出力モジュール、１０１－光源、１０２－コリメータ、１０３－第１ビームスプリッター、２０１－第２ビームスプリッター、２０２－波面補正器、２０３－透過式望遠鏡又は反射式望遠鏡、２０４－波面センサー、３０１－第１走査ミラー、３０２－透過式望遠鏡又は反射式望遠鏡、３０３－第２走査ミラー、４０１－走査対物レンズ、４０２－フラットフィールド対物レンズ、４０３－ガイドレール、６０１－ＬＥＤアレイ、６０２－レンズ、６０３－第１の２色性ビームスプリッター、７０１－環状ＬＥＤアレイ、７０２－第２の２色性ビームビームスプリッター、７０３－結像レンズ、７０４－プレーンアレイ検知器、８０１－集光レンズ、８０２－共焦点ピンホール、８０３－高感度検出器。

Claims

共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システムであって、
光源モジュール、適応型光学モジュール、ビーム走査モジュール、デフォーカス補償モジュール、視標モジュール、瞳孔監視モジュール、検出モジュール、制御モジュール及び出力モジュールを備え、
前記光源モジュールは平行ビームを出射し、前記平行ビームは、前記適応型光学モジュール、ビーム走査モジュール、デフォーカス補償モジュールを順に通過して人眼に照射され、人眼から散乱された、人眼の収差情報及び光強度情報を含む結像光は、元の経路に沿って戻り、前記適応型光学モジュール及び検出モジュールに伝送され、
前記適応型光学モジュールは、人眼の収差情報を含む結像光を受け取り、人眼の収差の測定及び補正をリアルタイムで実現し、
前記ビーム走査モジュールは、前記制御モジュールにより制御され、少なくとも大視野結像機能、小視野高解像度結像機能及び大視野高解像度結像機能を含む様々な走査結像機能を実現するように様々な走査モードとして構成され、
前記デフォーカス補償モジュールは、人眼の屈折異常の補償を実現することに用いられ、
前記視標モジュールは、人眼の網膜の異なる領域に対する誘導及び固視を実現することに用いられ、
前記瞳孔監視モジュールは、人眼の瞳孔に対する位置合わせ及び監視を実現することに用いられ、
前記検出モジュールは、戻った人眼の結像光を取得し、電気信号に変換して前記制御モジュールに伝送することに用いられ、
前記出力モジュールは、前記制御モジュールに接続され、人眼の結像画像を表示・記憶することに用いられる
ことを特徴とする共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システム。
前記光源モジュール、適応型光学モジュール、ビーム走査モジュール、視標モジュール、デフォーカス補償モジュール、瞳孔監視モジュールは、入射光路に沿って順に設けられ、
前記光源モジュールは、入射光路に沿って順に設けられた光源、コリメータ及び第１ビームスプリッターとして構成され、平行ビームを前記適応型光学モジュールに出力し、前記光源から出射された光は前記コリメータを介して前記第１ビームスプリッターを部分的に透過し、前記適応型光学モジュールに入り、
前記適応型光学モジュールは、入射光路に沿って順に設けられた第２ビームスプリッター、波面補正器、透過式又は反射式望遠鏡及び波面センサーとして構成され、前記ビーム走査モジュールに接続され、波面収差の検出及び補正を実現することに用いられ、前記光源モジュールから出力された平行ビームは、前記第２ビームスプリッターを部分的に透過した後に前記波面補正器によって前記透過式又は反射式望遠鏡に反射され、前記ビーム走査モジュールに入り、戻った人眼の収差情報及び光強度情報を含む結像光は、前記ビーム走査モジュールから出射され前記透過式又は反射式望遠鏡に入り、さらに前記波面補正器によって前記第２ビームスプリッターに反射され、結像光の一部は前記第２ビームスプリッターによって前記波面センサーに反射され、波面収差測定を実現し、他の部分の結像光は前記第２ビームスプリッターを透過して伝播し続け、
前記波面センサーは、人眼の収差情報を含む結像ビームを受け取って前記制御モジュールに伝送し、前記制御モジュールは波面計算を行い、波面制御電圧を得て前記波面補正器に出力し、波面収差の検出及び補正を実現する
ことを特徴とする請求項１に記載の共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システム。
前記検出モジュールは、集光レンズ、共焦点ピンホール及び高感度検出器として構成され、戻った結像光の前記適応型光学モジュールの第２ビームスプリッターを透過する部分は、前記第１ビームスプリッターに達し、第１ビームスプリッターに達した結像光の一部はさらに前記第１ビームスプリッターによって集光レンズに反射され、集光レンズでフォーカスしてから前記共焦点ピンホールを通過した後に前記高感度検出器に達し、光電変換を行い、電気信号が得られ、次に前記制御モジュールに出力されて処理され、網膜結像画像が得られ、最終的に前記出力モジュールに出力され、表示・記憶され、
前記共焦点ピンホールは前記集光レンズの焦点に設けられる
ことを特徴とする請求項２に記載の共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システム。
前記ビーム走査モジュールは、第１走査ミラー及び第２走査ミラーとして構成され、２枚の走査ミラーは、透過式又は反射式望遠鏡を介して接続され瞳面マッチングを実現し、前記第１走査ミラーは網膜面に対する横方向走査を実現し、前記第２走査ミラーは、周期的な電圧の駆動により、網膜面に対する縦方向走査を実現し、前記第２走査ミラーは、直流電圧の駆動により、一定の横方向及び縦方向の傾斜角度を発生し、前記第２走査ミラーは、直流電圧の駆動により、横方向及び縦方向の傾斜角度を発生すると共に、周期的な電圧の駆動により、網膜面に対する横方向及び縦方向の二次元走査を実現することができ、
前記第１走査ミラー及び第２走査ミラーの前後位置が交換可能であり、
前記ビーム走査モジュールは、前記制御モジュールの出力電圧信号によって制御され、大視野結像機能、小視野高解像度結像機能及び大視野高解像度結像機能を含む様々な結像機能を実現するように様々な走査モードとして構成される
ことを特徴とする請求項３に記載の共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システム。
前記デフォーカス補償モジュールは、入射光路に沿って順に設けられた走査対物レンズ、フラットフィールド対物レンズ及びガイドレールとして構成され、前記ビーム走査モジュールの出射ビームはデフォーカス補償モジュールを介して前記瞳孔監視モジュールに伝播され、前記フラットフィールド対物レンズは、前記ガイドレールにおいて該フラットフィールド対物レンズの中心軸線に沿って往復移動して、人眼の屈折異常の補償を実現することができる
ことを特徴とする請求項２に記載の共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システム。
前記視標モジュールは、ＬＥＤアレイ、レンズ及び第１の２色性ビームスプリッターとして構成され、前記ＬＥＤアレイのいずれかのランプビーズが前記制御モジュールによって点灯されて出射した光は、前記レンズによって伝播された後に前記第１の２色性ビームスプリッターによって反射されて前記デフォーカス補償モジュールに入り、最終的に人眼に入り、人眼は、発光しているＬＥＤランプビーズを注視することで固視を実現し、前記ビーム走査モジュールから出射されたビームは、前記視標モジュールの第１の２色性ビームスプリッターによって透過された後に前記デフォーカス補償モジュールに入って伝播し続け、
前記瞳孔監視モジュールは、環状ＬＥＤアレイ、第２の２色性ビームビームスプリッター、結像レンズ及びプレーンアレイ検知器として構成され、前記環状ＬＥＤアレイから出射された光は、人眼の瞳孔を照明し、人眼の瞳孔によって反射された後に前記環状ＬＥＤアレイの中空部位を通過し、前記第２の２色性ビームビームスプリッターによって完全に反射され、前記結像レンズによって前記プレーンアレイ検知器にフォーカスされ、前記プレーンアレイ検知器は、光信号を電気信号に変換して前記制御モジュールに出力し、瞳孔結像画像が得られ、最後に前記出力モジュールに出力され、表示・記憶される
ことを特徴とする請求項２に記載の共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システム。
前記制御モジュールは、出力電圧信号によって前記ビーム走査モジュールの前記第１走査ミラー及び第２走査ミラーを制御し、様々な走査結像機能を実現し、
以下のように、前記大視野結像機能を実現し、
前記適応型光学モジュールはシャットダウン状態、又は始動したが動作していない状態であり、
前記第１走査ミラーは、周期的な電圧信号の駆動により、網膜面に対する横方向走査を実現し、前記第２走査ミラーは、周期的な電圧信号の駆動により、網膜面に対する縦方向走査を実現し、周期的な電圧信号により駆動される前記第１走査ミラー、第２走査ミラーの網膜走査角度が２０度以上であり、
前記検出モジュールは、取得した眼底網膜光信号を電気信号に変換し、前記制御モジュールは、第１走査ミラー及び第２走査ミラーの周期的な駆動電圧信号を同期させ、前記制御モジュールは、前記電気信号をサンプリングして再構成して網膜の大視野結像画像を得て、前記出力モジュールに出力し、前記出力モジュールによって表示・記憶し、
以下のように、前記小視野高解像度結像機能を実現し、
前記適応型光学モジュールは始動して動作する状態であり、波面収差の測定及び補正を実現し、
前記第１走査ミラーは、周期的な電圧信号の駆動により、網膜面に対する横方向走査を実現し、前記第２走査ミラーは、直流電圧信号の駆動により、一定の横方向及び縦方向の傾斜角度を発生し、眼底網膜を照明するビームを対象位置に位置決めすることに用いられ、次に周期的な電圧信号の駆動により、網膜面に対する縦方向走査を実現し、周期的な電圧信号により駆動される前記第１走査ミラー、第２走査ミラーの網膜走査角度が５度以下であり、
前記直流電圧信号は、前記制御モジュールによって眼底網膜の座標位置から算出され、
前記検出モジュールは、取得した眼底網膜光信号を電気信号に変換し、前記制御モジュールは、第１走査ミラー及び第２走査ミラーの周期的な駆動電圧信号を同期させ、前記制御モジュールは、前記電気信号をサンプリングして再構成して網膜の小視野高解像度結像画像を得ると共に、眼底網膜の座標位置を前記結像画像にマークし、前記小視野高解像度結像画像を前記出力モジュールに出力し、前記出力モジュールによって表示・記憶し、
以下のように、前記大視野高解像度結像機能を実現し、
前記適応型光学モジュールは始動して動作する状態であり、波面収差の測定及び補正を実現し、
前記第１走査ミラーは、周期的な電圧信号の駆動により、網膜面に対する横方向走査を実現し、前記第２走査ミラーは、周期的な電圧信号の駆動により、網膜面に対する縦方向走査を実現し、周期的な電圧信号により駆動される前記第１走査ミラー、第２走査ミラーの網膜走査角度が５度以下であり、
この時、前記第２走査ミラーは、直流電圧信号の駆動により、一定の横方向及び縦方向の傾斜角度を発生し、ビームを順に傾斜して眼底網膜の各領域に照明し、前記第２走査ミラーの横方向及び縦方向の傾斜角度が単回で３度以下であり、直流電圧信号により駆動される前記第２走査ミラーの網膜の横方向及び縦方向の最大傾斜角度が１５度以下であり、前記直流電圧信号は、前記制御モジュールによって眼底網膜の座標位置から算出され、
眼底網膜の各領域がビームによって順に照明されると、前記制御モジュールは、網膜の各領域の高解像度結像画像を取得し、前記制御モジュールは、各領域の高解像度結像画像の眼底網膜の位置座標に基づいて各画像をスティッチングし、眼底網膜の大視野高解像度画像を得て、次に前記出力モジュールに出力し、前記出力モジュールによって表示・記憶する
ことを特徴とする請求項４に記載の共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システム。
前記光源モジュールは、複数の光源を含むことができ、複数の光源は、光ファイバ結合器によって結合されてコリメータに入射し、平行ビームとなるようにコリメートされ、又は、それぞれのコリメータによって平行ビームとなるようにコリメートされた後、２色性ビームスプリッターを介して結合されて光路に入射されてもよく、
前記コリメータは、光源から出射されたビームを平行ビームにコリメートするための単レンズ、色消レンズ、アポクロマートレンズ又は放物面反射鏡であってもよく、
前記第１ビームスプリッターは、広帯域ビームスプリッターであり、前記コリメータから出射された平行ビームの２０％はビームスプリッターを透過して前記適応型光学モジュールに伝播し続け、適応型光学モジュールによって返された出射結像ビームの８０％は前記第１ビームスプリッターによって前記検出モジュールに反射される
ことを特徴とする請求項７に記載の共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システム。
前記適応型光学モジュールに含まれる前記波面センサーは、マイクロプリズムアレイハルトマン波面センサー、マイクロレンズアレイハルトマン波面センサー、四角錐センサー及び曲率センサーのうちの１つであり、前記波面補正器は、変形可能反射鏡、液晶空間光変調器、微細加工フィルム変形可能ミラー、マイクロメカトロニクス変形可能ミラー、二重圧電セラミック変形可能ミラー、液体変形可能ミラーのうちの１つであり、
前記光源モジュールによって出力された平行ビームの９５％は前記第２ビームスプリッターを介して波面補正器に透過し、戻った結像ビームは前記波面補正器によって前記第２ビームスプリッターに反射されて分光し、５％の光が前記波面センサーに反射されて、波面収差測定を実現し、残りの９５％の光が前記第１ビームスプリッターに透過して伝播し続ける
ことを特徴とする請求項２に記載の共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像システム。
共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像方法であって、
請求項１～９のいずれか１項に記載のシステムで結像し、
始動して、システムを起動するステップＳ１と、
被験者の頭部をヘッドブラケットに置き、前記瞳孔監視モジュールを始動し、手動調整又は制御モジュールによって自動的に調整してヘッドブラケットを三次元的に並進させ、瞳孔の結像を視野の中央領域に位置させるステップＳ２と、
フラットフィールド対物レンズを手動でスライドして光軸の中心に沿って移動させ、又は制御モジュールによってモータを駆動してガイドレール上のフラットフィールド対物レンズの位置を移動し、それにより人眼の屈折異常の補償及び補正を実現するステップＳ３と、
前記視標モジュールのＬＥＤアレイのうちの１つのランプビーズを点灯し、被験者がスポットを注視し、固視を実現するステップＳ４と、
適応型光学モジュールがシャットダウン状態又は始動したが動作していない状態であり、ビーム走査モジュールを大視野走査モードに設定し、制御モジュールによって、ビーム走査モジュールが大視野走査を完了するように制御し、網膜の大視野結像を実現して、画像を出力モジュールに出力するステップＳ５と、
適応型光学モジュールは始動して動作しており、波面収差の測定及び補正を実現することに用いられ、制御モジュールはビーム走査モジュールが２種の小視野走査モードＳ６１及びＳ６２を含む小視野走査を行うように制御するステップＳ６と、
制御モジュールはビーム走査モジュールが小視野高解像度結像画像を完了するように制御し、画像を出力モジュール１０に出力するステップＳ６１と、
制御モジュールはビーム走査モジュールが大視野高解像度結像画像を完了するように制御し、画像を出力モジュールに出力するステップＳ６２と、を含み、
ステップＳ５及びステップＳ６の順序は交換することができ、ステップＳ６１とステップＳ６２は順序関係がなく、必要に応じて選択される
ことを特徴とする共光路ビーム走査型大視野適応光学網膜結像方法。