JP3490088B2 - 走査検眼鏡 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は眼の網膜を走査するための走査検眼鏡に関す
るものである。

広い視野の網膜画像形成検眼鏡に対する要求は、現在
の眼底カメラ設計は高品質のフィルムをベースとする画
像をカラーで作成できるが、物体平面についての画像の
視野が最大で瞳孔点から60度に限られるという事実を基
にしている。多くの製造者が実際に60度より狭い視野を
作り出しておき、走査レーザ検眼鏡は、現在、真のモノ
クロームで、または合成した（本物ではない）カラー画
像で40度の視野を作り出している。走査されるレーザを
基にした画像の解像度は、フィルムを基にした画像より
２桁ないし３桁低いことがあるが、走査レーザ検眼鏡の
利点は、標準的なテレビジョンモニタで表示するために
動的画像を利用できることである。それらの画像は標準
的なビデオテープに記録できる。

フィルムを基にしたカメラの視野と、走査レーザ検眼
鏡の視野は、両方とも、角膜の裏面とレンズの表面の間
に存在する特定の回転中心、いわゆる「瞳孔点」、を中
心としてカメラを回転することによって人為的に広げる
ことができる。しかし、物理的な機械運動なしに、１回
の走査で完全な広い視野の画像を作り出す装置は、より
効率的な診断情報を提供する点で医師にとっては価値が
ある。走査レーザ検眼鏡画像の高い解像度は細部につい
ての判断を確実にし、一方、そのような機器におけるカ
ラーでの画像作成は、とくに増殖性糖尿病性網膜病など
のある種の疾患の臨床診断を助ける。

網膜に入射するレーザビームの分解能が直径約10mms
まで拡散するという点で、人の眼の光学系には限界が存
在する。これは角膜、レンズ、および眼の光路の房水お
よび房ガラス体液に起因する。したがって、これより高
い解像度を含むことができる画像はないが、それでも画
像は作成される。

本発明の目的は高い解像度の真のカラー画像を１回の
走査で作成することである。

走査レーザを基にした機器からのカラー画像処理が種
々の情報源から提案されているが、それらは、カラー
で、かつ受け容れることができる解像度で、広い視野の
像を網膜に生ずることがいずれもできない。これを達成
するために、眼の光学系の構造の特性を、現在まで行わ
れてきたものより詳細に調べなければならない。

従来技術 この分野では、臨床環境で使用するために３つの包括
的な種類のレーザ検眼鏡が存在することが既に知られて
いる。それら３つの種類の機能と使用は基本的に異な
る。

３つの種類は製造者名によって分類できる。すなわ
ち； （１）Rodenstock （２）Zeiss （３）Heidelburg ３つの種類の機能は下記のように要約できる。

Rodenstock. このシステムは傾斜させた球面鏡を用いて眼の網膜を
走査する。高速回転する多角形、および振動する電位計
鏡によってＸ走査とＹ走査を行う。アルゴンイオンに対
応する波長（488nm）、ヘリウムネオンに対応する波長
（566nm）および赤外線に対応する波長（790nm）の各レ
ーザビームを手動可変集束システムによって集束して最
良の画像を作成する。走査システムが、走査鏡に同期さ
れている電子検出器システムによって画素画像データを
作って、ビデオレート出力データを作る。その信号を電
子的に処理して（フレームストアを介さずに）、通常の
テレビジョンモニタに表示できる画像を作成する。した
がって、この装置は、実時間でダイナミックに画像作成
処理を行える。

このシステムの欠点は、画像を現在はモノクロで得ら
れるだけで、最高解像度が約400,000画素であることで
ある。視野もこの解像度において最高約32度に制約され
る。鏡系統は収差を含むことが認められているが、シス
テムでは修正は行われない。もっとも、後の特許ではト
ロイダルレンズを用いて修正するためにいくらか交差走
査誤差が強調されている。

Heidelburg Heidelburg走査レーザ検眼鏡はレーザを基にした走査
設計であって、光円板の検査にとくに用いられる。この
器械は緑内障疾患の進行を診断および評価するために臨
床で用いられる。

この装置はレーザ光を光ファイバ光ガイドを通じて、
高速光音響偏向装置であるＸ走査装置とＹ走査装置に送
る。走査フィールドは、光円板上に中心を置いて、約５
度に限られ、走査角度は眼の瞳孔によって制限される。
その理由は走査回転中心が眼の外であり、瞳孔点上に中
心を置かないからである。この装置は１回の走査では広
い視野の網膜画像形成はできない。

この装置は光円板のトポグラフィーをカラーで表示す
る。しかし、色は組織の色ではなくて異なる高さレベル
を表すので、この表示は合成された画像であって、真の
色表現ではない。したがって、平らな表面は一色平面と
して画像化されるだけである。

したがって、この装置は真の網膜画像形成装置ではな
く、広い視野の網膜画像を代表的な組織色で作り出すこ
とはできない。この装置の主な機能は、網膜の局所解剖
的な表示を行うことである。

Zeiss ZeissシステムはRodenstock装置およびHeidelburg装
置を半ば組合わせたものである。瞳孔点を利用すること
によって装置の走査角を大きくするために球面鏡を用
い、多角形および電位計で駆動される鏡をそれぞれ回転
することによってＸ走査とＹ走査を行う。Zeissは光フ
ァイバ入射レーザ光送り管と、戻り光管を用いて主装置
処理ボデーに連結する。Zeissは手動制御患者光学系補
償のみを含み、また、Rodenstock設計およびHeidelburg
設計のように、求められているデータ戻し信号から望ま
なかった信号を除去するために共焦点画像形成システム
を利用する。共焦点検出装置を使用すると戻されたデー
タの質が高くなり、偽情報を除去する。

共焦点画像形成は顕微鏡の多くの領域で利用されてい
るが、それは上で詳述した全ての装置の特徴である。

ここで述べている設計は、走査レーザ検眼鏡の現在の
設計の諸欠点を改善または解消することを求める、カラ
ー画像作成性能を有する広い視野の網膜走査検眼鏡の実
現を規定する。これを達成するためには、電子光学的観
点および機械的観点からの新規性を有するばかりでな
く、視野の最も端における眼の基本的な限界及び画像形
成の質についての疑問に対処する設計の実現を考慮する
必要がある。眼の中央軸線上に画像を形成するための既
存の設計の一般化された性質のために、視野の最も端に
画像を作り出すことのできる走査レーザ検眼鏡は現在は
無い。

本発明の第１の態様によれば、レーザ光源と、光源か
らの光の経路中の非球面鏡とを有志、眼の網膜に光を入
射させるために非球面鏡から光が反射される、眼の網膜
を走査するための走査検眼鏡が得られる。

非球面鏡は楕円形にすることが好ましい。

検眼鏡は二次元走査を行う手段を含むことが好まし
い。

二次元走査を行う手段は回転機構と振動機構を含むこ
とができる。

回転機構は回転多角形反射機走査装置とし、振動機構
は電位計走査装置とすることが好ましい。

二次元走査を行う手段は非透過走査補償装置と作用し
て、楕円鏡の１つの焦点に一致する仮想点を設ける。

非透過走査補償装置は走査プリズムとすることができ
る。あるいは、それを軸線外れ非球面鏡および電位計ま
たは回転多角形の装置とすることができる。

回転多角形反射器走査装置は、光源からの入射ビーム
の経路中で電位計走査装置より前に配置できる。

サジタル焦点が接線焦点より短いように、すなわち、
サジタル焦点が接線焦点の前方にあるように、楕円鏡を
向けることが好ましい。

網膜走査サイクル中に非点収差補償を変更するため
に、検眼鏡は能動的な制御機構を含むことが好ましい。
網膜に入射した後で戻りビームのデータに従って非点収
差補償を変更できる。

補償手段は、能動制御機構に関連して補償手段を調整
する短焦点距離光学系の組立体の形で設けることが好ま
しい。

補償手段は入射ビームおよび戻りビームに対して作用
するように構成することが好ましい。

検眼鏡は、網膜の走査中に機能し、歪められている網
膜表面または眼の屈折の性質を補償する焦点補償を含む
ことが好ましい。

レーザ光源は半導体ダイオードレーザにすることが好
ましい。

複数のレーザ光源を設けることが好ましい。

楕円鏡は表面反射鏡または反射鏡と屈折鏡の組合わせ
とすることが好ましい。

本発明の第２の態様によれば、レーザ光源と、二次元
走査を行う手段と、入射光が網膜に到達する前に入射光
と交差するために配置された非透過性走査補償装置とを
備え、網膜のビーム走査の始点であるように見える仮想
点を非透過性走査補償装置が構成する、眼の網膜を走査
する走査検眼鏡が得られる。

非透過性走査補償装置は走査プリズムであることが好
ましい。

区域走査を行うための手段は電位計走査装置と回転多
角形反射器走査装置を含むことが好ましい。

電位計走査装置はレーザ光源の入射ビーム中で回転多
角形反射器走査装置の前または後にできる。

網膜走査検眼鏡は非球面鏡を含むことが好ましい。

電位計走査装置は入射ビームが非球面鏡に到達する前
の最後の走査装置であることが好ましい。

非球面鏡は楕円鏡の形にでき、仮想点は楕円鏡の１つ
の焦点にできる。

走査プリズムは入射ビームおよび出力ビームに対する
横への移動を補償することが好ましい。

第２の態様の検眼鏡が本発明の第１の態様の検眼鏡の
特徴のいくつか、または全てを有することが好ましい。

本発明の第３の態様によれば、可視スペクトラム中に
変化する波長の複数のレーザビームを構成するレーザ光
源を有する、眼の網膜を走査する走査検眼鏡が得られ
る。

複数のレーザビームは赤可視波長、緑可視波長および
青可視波長の３本のレーザビームであることが好まし
い。

３本のレーザビームの波長は566nm、633nmおよび488n
mであることが好ましい。

第３の態様の検眼鏡は本発明の第１の態様と第２の態
様の少なくとも一方の特徴のいくつか、または全てを有
することが好ましい。

複数のレーザビームの出力ビームを変調して網膜画像
をカラーで作成し、かつ患者画像ターゲットを作成する
ことが好ましい。

変調されたビームの検出は順次または同時にできる。

網膜中の欠陥の検出を行えるようにするために、網膜
画像の上に画像ターゲットの配置を可能にする制御手段
が設けることが好ましい。

本発明の第４の態様によれば、レーザ光を非球面鏡を
介して網膜上に向けることを備える、眼の網膜を走査す
る方法が得られる。

網膜の区域走査を行う手段を設けることが好ましい。

本発明の第５の態様によれば、区域走査の形でレーザ
光を網膜上に向けることを備え、区域走査のために電位
計走査装置を用い、走査プリズムが光と交差して仮想点
を構成する、眼の網膜を走査する方法が得られる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。図面において、 第１図（Fig.1）は、レーザ光源から眼まで、および
眼から検出素子までの入射経路を示し、かつ眼を配置さ
せる要素も示す、本発明のレーザ走査検眼鏡の光学的略
図である。

第２図（Fig.2）は、第１図の走査検眼鏡の細部を示
す図である。

第３図（Fig.3）は、第１図の走査検眼鏡の簡略化し
た細部を示す図である。

第４図（FIg.4）は、本発明の走査検眼鏡の電位計走
査装置における可能な走査増幅を示す線図である。

第５図（Fig.5）は、本発明の走査検眼鏡における電
位計傾斜誤差を補償する手段を示す線図である。

図面を参照してレーザ走査検眼鏡２の構成について説
明する。走査装置と、鏡と、工業で標準的なコンピュー
タ・システムで表示および記憶できるデジタル化した
（画素化した）画像を作成するための光学部品とを用い
て光学系を通して多数のレーザビームを走査する方法を
用いて、人の眼、とくに網膜の裏面の画像を作成するた
めに走査検眼鏡２を用いる。この装置の実現で請求され
ている発明および改良は、眼および機械の光学的誤差お
よび収差を補償する走査技術および画像作成技術の改良
に関するものである。適切な解像度と適切なコントラス
トを持つ正確な画素化された画像を作成するための特許
の走査方法の大幅な改良について詳細に説明する（第２
図および第３図）。これは球面焦点および残留非点収差
を補償するためのダイナミックな（能動帰還）システム
を組み込むことである。走査装置における誤差を補償す
る方法の概略について説明する（第４図）。これは、機
械的な手段ではなくて光学的な手段（第５図）によって
ビーム走査角を大きくする方法である。

デジタルカラー画像を作成する方法を詳細に説明す
る。画像の解像度に関連する広い視野角（網膜における
広い視野）に関して、既存の走査レーザ検眼鏡について
の重要な発明および改良が特徴付けられる。

患者に対して悪影響を及ぼさない術者支援赤外線カメ
ラ装置について説明する。眼の動きを検出する二次機能
を持つ、検眼鏡を配置するための赤外線画像形成での使
用も含まれる。赤外線を使用しても眼の瞳孔の応答には
悪影響を及ぼさない。

患者ターゲット装置が提案される。これは眼の配置で
患者を支援し、また、臨床専門家が、患者のために実際
に画像を形成する眼の区域を予測できるようにする。若
い患者の眼の誤りを測定するときにこの機能はとくに有
用である。

選択した波長のコヒーレントなレーザ光を発生し、第
１のレーザ源４と、第２のレーザ源６と、第３のレーザ
源８とから、第１の二色ビーム分割器12および第２の二
色ビーム分割器14を用いて共通入射ビーム16にする。第
２の二色ビーム分割器14を出た入射ビーム16が低いパワ
ーではほとんど「白」であるように、コヒーレントなレ
ーザ源４、６、８を選択する。画像形成を最適にするた
めにレーザ源４、６、８からのレーザの色を平衡させる
手段が第１のパワー制御フィルタ18と、第２のパワー制
御フィルタ20と、第３のパワー制御フィルタ22とによっ
て構成される。第３の二色ビーム分割器24が２つの機能
を有する。第１の機能は、レーザ源４、６、８からの個
々のレーザをモニタするために適当なフィルタを有する
光検出器を利用するパワーモニタ26に入射光エネルギー
のある割合を分割するものである。それらの検出器の出
力を電子的にモニタし、安全レベルの動作を行わせ、機
能異常の場合には、電気的に動作される安全シャッター
28によって機械を停止させる。

第３の二色ビーム分割器24の第２の機能は、眼から戻
ってきたエネルギーを走査装置によって分離し、これを
集束レンズ30と、共焦点アパーチャ32（アパーチャ直径
が可変で、検出器からの間隔が可変である）と、多数の
フィルタおよび検出器34に送って、戻されるカラー信号
レベルのための電子信号出力を同時に生ずるものであ
る。

あるいは、画像データ獲得速度が低下するが、１つの
検出器を使用して、各色を、同時にではなくて、順次走
査できる。

平行にされたビームが第１のダイナミック補償要素36
と第２のダイナミック補償要素38まで進む。第１のダイ
ナミック補償要素36は眼の軸線外れ非点収差を制御し、
第２のダイナミック補償要素38は網膜の走査中に焦点を
制御する。

それらのダイナミック補償要素36、38はピエゾ・アク
チュエータによって制御される、焦点距離が短い光学系
のビーム成形レンズ組立体であって、高速補償駆動運動
をその光学系組立体へ伝えることができるようにする。
焦点補正組立体と非点収差補正組立体に対するオフセッ
トを、個々の患者について修正するために手動で加える
ことができる。動的な制御は網膜点の寸法に関して帰還
を利用する。それは、第４のビーム分割器40およびアレ
イ検出器42によって検出される戻された画像点の焦点は
ずれ位置で検出される。

その後で入射ビーム16は走査透過プリズム44へ向けら
れる。そのプリズムの機能は眼の走査、または瞳孔、点
における交差走査誤差を無くすことである。走査プリズ
ム44は、入射ビーム16を電位計走査装置46の反射面に更
に向ける前に、そのビームを横に移動させるように作用
する。この走査プリズム44を使用することは、入射ビー
ム16が回転多角形48の表面に仮想点源として存在するこ
とを意味する。電位計走査装置46は入射ビーム16を垂直
に走査運動させる。この電位計46の速さはフレーム率を
決定する。

この走査装置46から、入射ビーム16は回転多角形反射
器走査装置48へ向けられる。その走査装置は入射ビーム
16を水平走査運動させる。入射ビーム16の経路中の電位
計走査装置46と多角形走査装置48の相対位置は、既知の
先行技術で記述されているそれらの相対位置とは逆であ
る。この構成によって、回転多角形反射器走査装置48は
見掛けの点源すなわち仮想点源から二次元角度走査を行
えるようになる。

電位計走査装置46と多角形走査装置48の相対位置を逆
にした場合の装置を実施できる。

透過性走査プリズム44に対しては別の構成が可能であ
る。電位計または回転多角形を、軸線外れ非球面反斜面
鏡と共同して、または鏡から戻された全てのビームが走
査点からの入力ビームの全ての角度に対して平行である
ように、走査された角度入射ビームすなわち入力ビーム
が鏡によって反射されるような形態で、使用できる。鏡
のそのような形態は軸線外れ放物線にできる。この構成
は一次元走査装置に対する非透過性仮想点走査装置の基
礎を成す。二次元走査装置では、走査のために他の非球
面形状を使用できる。走査プリズムを交換するには、走
査レーザ検眼鏡の二次元走査のための電位計および回転
多角形に加えて、鏡と走査電位計または回転プリズムを
加えることを要する。

その後で入射ビーム16を非球面鏡50へ向ける。この鏡
は走査ビームを向け、かつ患者の眼52に走査ビームを成
形するために用いる。入射ビームは瞳孔を通じて眼52に
入る。

反射されたビーム、その直径は入射ビーム16のその５
ないし10倍にできる、が入射ビーム16の光路と共通の光
路に沿って最初に戻される。この反射ビームは非球面鏡
または楕円鏡50によって集められ、その鏡はそれを回転
多角形検出器走査装置48と電位計走査装置46を通じて走
査プリズム44へ送る。この向きでは、走査プリズム44
は、反射ビームがダイナミック焦点補償要素36、38に達
する前に、反射ビームの横方向移動を補償するように作
用する。この補償は戻りビームの走査を停止させ、第３
の二色ビーム分割器24において戻りビームが入射ビーム
16に一致するようにして、反射ビームが共焦点アパーチ
ャ32における画像データ検出器22によって記録され、走
査され、用いられて網膜画像を作成し、その後で、後で
処理するためにデータアレイに保存される前に、その反
射ビームのデータ信号を最適にする。

この文脈では、共焦点アパーチャ32は検査中の網膜平
面と共焦点であり、網膜からの偽の戻りデータを無くす
ことを求め、したがって、考察中の走査されている画素
のみを画像に形成することを可能にし、したがって、隣
接する画素のコントラストを改善する。

使用時には、したがって、レーザは任意のレーザ光源
にできる。このレーザ光源は適当な振動数で放出する。
単一波長レーザ照明の光源を使用すると単色画像が生ず
る。しかし、可視スペクトラムに及ぶ変化する波長の多
数のレーザビームを用い、かつ三原色光である赤、緑お
よび青に近似する波長を利用することによって、カラー
画像を合成できる。赤帯、緑帯および青帯における特定
の波長566nm、633nmおよび488nmが合成色画像を与え
る。患者の網膜のレーザ走査のために要する光の低い平
均パワーは、局部的な散瞳（眼の瞳の拡張）を使用しな
くとも、患者に温度の不快を与えずに可視領域における
レーザ波長を受け容れることができ、かつ速い走査のた
めに「白色光」ビームに組合わせることができる。

レーザ（コヒーレント）光はいくつかの手段によって
発生させることができる。ガスレーザを使用でき、追加
の補正光学系を用いることなしに、細い直径の良い平行
な光ビームを与えることができる。

直接光発生で、または高調波を発生させるために「ポ
ンピング」技術を利用して、半導体ダイオードレーザを
種々の形態で使用できる。それらの高調波は適当なｈ光
で可視スペクトラム（450nm〜800nm）をカバーできる。
レーザエネルギーは、ガスレーザから直接、または半導
体ダイオードからは、レーザダイオードの固有の非点収
差を補償するために、ビーム成形光学装置を介して、ま
たは光を平行にする光学装置を組込んでいる光ファイバ
供給装置を介して、供給できる。その光ファイバ供給装
置は、希望によってレーザダイオードを走査ヘッドから
離して配置できる。

色を使用することによって全体的な網膜の機能障害を
評価するために、眼のコンサルタントを使用する。この
新しい網膜走査レーザ検眼鏡の意図は、画像分析に使用
するために専門家の訓練をほとんど必要としない装置を
製造することである。

入射ビーム走査のためにこの検眼鏡が半導体ダイオー
ドレーザ装置を利用することが提案されている。半導体
ダイオードレーザの利点は、それが出力ビームを非常に
速く変調できることであり、出力ビームのこの高速変調
はこの設計に先行技術より優れた別の利点をもたらす。
既知の発明は、ガスレーザはオン／オフスイッチングに
よっては変調できないために、この走査ビームによって
発生されるラスターをビーム偏向器またはビーム変調器
によって別々に変調することを要する。この別々の光変
調器はビームを歪ませる源になることがあるので、それ
を装置から除去すると改良になるだけである。半導体ダ
イオードレーザは、ラスタ走査を修正して患者画像ター
ゲットを作成することができるようにする。適当なソフ
トウエアによって画像ターゲットの位置を網膜画像の上
に置くことができるようにされ、したがって、扱いにく
い患者の眼を容易に安定できる。簡単なマンガ画像を使
用することによって幼児の気をひくことができる。

提案されている設計の基本的な部品は楕円形鏡であ
る。鏡を組み込んでいる既存の検眼鏡は、それらの鏡が
球面であることを指定しているが、一方ではそのように
利用すると球面鏡に固有の収差が生ずることを認識して
いる。この文脈ではそれらの鏡を再帰走査鏡と呼ぶ。

走査レーザ検眼鏡の視野を改善する時に考察する方法
は、再帰走査鏡の寸法を大きくすることによってそうす
ることである。

ここで、光路長を最適にし、より広い視角で眼の固有
の非点収差を受け容れるために求められる補償に従っ
て、鏡の表面を横切って走査されるビームの補償を走査
鏡が確実に行えるようにするために、走査鏡は球面であ
るようにとくに選択される。

楕円形鏡は２つの焦点を持つ。入射ビーム走査は１つ
の焦点を通じて鏡に導入され、走査された光ビームを眼
の中に向けるために鏡は第２の焦点を用い、それによっ
て網膜を二次元で走査ビームによって覆うことができる
ようにする。しかし、眼はほぼ球面であり、非球面鏡の
瞳孔点（または焦点）が眼の光学構造内に配置されてい
るので、網膜走査中に非点ビーム収差を補償する新規な
方法を決定することが必要である。

瞳孔点内の任意の走査ビームの非点補正には、眼の中
心軸から網膜の周辺まで走査が進むにつれて差軸線に沿
って光のパワーの変化が伴う。既存の走査レーザ検眼鏡
はこの問題に向けられていない。現在は、利用できる最
大視野は瞳孔点から見て約38゜である。

既存のレーザ走査検眼鏡で網膜の周辺を見るために
は、鏡の走査軸を眼の中心軸に対して回転される必要が
ある。これの欠点は、走査軸の回転が大きくなるにつれ
て、非点収差と焦点外れの少なくとも１つによって計器
の画像上の一部がぼけ、作成された画像の情報量が少な
くなることである。また、この装置は任意の時刻に装置
によって設定された画像図の走査データのみを提供し、
図を保存する手段およびこのシステムで複合画像を提供
する手段は存在しない。

したがって、次のステップは、「１回パス」走査で広
い視野のデジタルデータを得るために、走査中に焦点を
調整するための機構を導入することである。これを能動
補償機構と名付けることができ、これは走査される画像
のあらゆる点における非点収差および焦点を補償しなけ
ればならない。この考えは、それらの画像の変化を補償
するために、圧電素子によって駆動される、焦点合わせ
望遠鏡を使用することである。走査サイクル内でそれを
行えるようにする十分に高い速さで動作する圧電素子
は、画像データ検出からの電子的閉ループ帰還および関
連する電子装置によって画像を最適にする。

ビーム走査のために回転多角形鏡装置を使用すると、
鏡が回転するにつれて走査点は鏡の面を横切って横に移
動する。回転中心が鏡の前面の回転中心における点では
ないという事実によってひき起こされる、走査点のこの
動きによって戻りビームにおけるデータが失われる。

戻されたデータビームの直径は入射ビームのその５な
いし10倍である。もし補償されなければ、戻されたビー
ムが多角形走査鏡をいっぱいにするという事実と、この
ために鏡の面の縁部がビームを横切るにつれてデータを
失わせるようにするという事実との組合わせのために、
戻されたデータビームの約80％が失われることになる。

検眼鏡に楕円形鏡（前面鏡またはMangin鏡）を使用す
ると誤差が生ずる。それらの誤差で最も著しいのは接線
誤差とサジタル誤差すなわち非点収差である。楕円鏡の
サジタル焦点がその接線焦点の前方にあるというように
楕円鏡が向けられているとすると、これは、そのサジタ
ル焦点がその接線焦点より短いことを意味する。接線焦
点がサジタル焦点より短い場合には、眼はその軸外れ非
点収差を、接線焦点誤差とサジタル焦点誤差の組合わせ
から生ずる。したがって、反対に用いられるそれらの誤
差は画像形成装置において発生できる全体の非点収差を
減少する。

しかし、非点収差補正要因は網膜走査サイクルの種々
の点で変化する傾向があるので、戻りビームの検出され
たデータ信号を最適にするように絶えず努める能動閉ル
ープ制御装置を用いる必要がある。

非点収差補正機構は、入射ビームの走査の前に入射光
路中に設けられる、焦点距離が非常に短い光学装置の組
立体で構成される。このビーム形成レンズ組立体は、入
射ビームを集束して、網膜上の照明される点を最適にし
て、ピエゾによって駆動される組立体中の光学装置のコ
ンピュータで制御される小さい相対運動によって、画像
の解像度を制御するように作用する。したがって、能動
焦点合わせ望遠鏡制御の補償レートに類似する補償レー
トで動作するレンズ組立体のコンピュータ制御によっ
て、ビームは最適にされる。逆の光路上では、戻された
データビームが画像データ検出器によって記録される前
に、戻されたデータビームに同じ補償が作用する。この
方向では、組立体は戻りビームを焦点アパーチャに焦点
を合わせ、それで記録された最後の画像のコントラスト
を決定する。

光電的である画像データ検出器は、視野が広くて解像
度が高い網膜画像の画素点を生ずる。画素点はデータを
構成し、走査装置54の最高解像度でフレーム・グラッバ
ー・アレイに蓄積され、表示のために使用するモニタ56
は、画像フレームを提供するものに含まれているデータ
を制限しない。モニタは高い解像度モードで全画像を
「パン」するために使用される。他の工夫は、「ズー
ム」レンズに類似する、データを圧縮しより低い解像度
で完全な画像を提供する、フラクタル圧縮技術を使用す
ることである。

ひとたび表示されると、後で処理するために、データ
をその後でアレイ、ハードディスクまたは光ディスクに
保存する。

ダイナミック球面焦点合わせおよび残留非点収差補償 正常な眼では、入射ビームおよび戻りビームに対して
焦点が合わせられると、全ての走査レーザ検眼システム
の焦点はほとんど変化しない。これは関連する計器の視
野（32度まで）に対して適切であるが、より広い視野角
（瞳孔点から120度まで）に対しては、とくに網膜剥離
または網膜の孔によって網膜が歪められると、網膜の周
辺部でとくに不十分である。これは、眼の光学系、すな
わち、角膜およびとくにレンズがGullstrand他の簡単に
された眼によって示されている一様な構造ではないとい
う疑問を生ずる。屈折率分布構造であることが知られて
いる結晶レンズ、およびそれらはその構造を横切って変
化する光パワーを有する。とくに変化する開かれていな
い（拡げられていない）瞳孔（その直径は開口絞りとし
て作用する）に組合わされたレンズ構造におけるこの変
化は、視野の端部において入射ビームおよび戻りビーム
中に生ずる収差にかなりの影響を及ぼす。したがって、
歪められた網膜表面に対する能動的な球面焦点補償のた
めのスコープが存在し、患者の眼の屈折性質が走査され
て最適にされると、球面焦点合わせ誤差の能動的（ダイ
ナミック）補償をアルゴリズムで開始でき、患者の網膜
画像を最適にするために使用することが可能である。

患者の頭（したがって眼）を走査すべき位置に置くよ
うにする囲み装置の中に納めるレーザ走査検眼鏡が提案
されている。これでは、コンサルタントが患者の眼の瞳
孔内のレーザビームの位置を直接見ることができないこ
とになる。したがって、赤外線領域の光を用いて患者の
眼を位置させる装置が提案されている。赤外線領域発行
器58がパワー分離器および減衰器フィルタ60と、第５の
二色ビーム分割器62および第６の二色ビーム分割器64を
介して向けられ、眼の前方を照明する。戻された画像が
二色フィルタ62と64を通されて赤外線帯域通過フィルタ
66へ送られ、画像は小型の電荷結合装置カメラ68によっ
て受けられ、その画像は小型テレビモニタ上に表示され
る。走査器装置からの入射ビームは容易に見られ、オペ
レータは入射ビームを患者の瞳孔52の面内に置くことが
できる。

「仮想点走査」装置は一般的な場合である「アドレス
できる点走査」の特殊なケースである。その仮想点走査
装置では２個の走査プリズムが直交して用いられ、１つ
のプリズムの速さは回転多角形の回転に同期されるすな
わちその回転に関して変化し、他の走査プリズムは電位
計鏡に同期され、すなわちその鏡に関して変化する。こ
れによっていわゆる「アドレスできる点走査」を患者の
瞳孔52の面、すなわち瞳孔点内に生ずる。このアドレス
できる点走査は瞳孔の面内で追従させることができる。
仮想点走査は専門家のケースであり、電位計駆動装置と
ともにただ１つの走査プリズムを使用し、瞳孔の面内の
ビーム角走査が１つの源、すなわち仮想点からくるよう
に見せる。

瞳孔点は眼のレンズ系の内部の任意の点であり、装置
の広い角度性能を最適にするために、全ての走査光線に
その点を通らせるべきである。

仮想点走査はそれが確実に行われるよう追求する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルーカス，ロジャー，アルバート 英国，ファイフ ケイワイ２ ５アール エッチ，カークカルディ，ベン アルダ ー プレイス 20 (72)発明者 ヘンダーソン，ロバート 英国，エディンバラ イーエッチ14 ５ エッチエイ，ミュアウッド グローブ 15 (56)参考文献 特開 昭59−6029（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−132536（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−117524（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−500137（ＪＰ，Ａ) 米国特許4755044（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 3/10 - 3/18

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光源（4,6,8）と、第１走査システ
   ム（46）と、第２走査システム（48）と、非球面鏡（5
   0）とを備えた、眼の網膜を走査するための走査レーザ
   検眼鏡（２）において、 前記レーザ光源（4,6,8）、前記第１走査システム（4
   6）および前記第２走査システム（48）は、見掛けの点
   源からの二次元レーザ光走査を協同して提供するととも
   に、前記非球面鏡（50）は焦点を二つ有し、 この検眼鏡（２）は、前記見掛けの点源を前記非球面鏡
   （50）の第１焦点に設けるとともに、前記非球面鏡（5
   0）の第２焦点に眼の瞳孔を収容することにより、前記
   見掛けの点源から前記非球面鏡（50）を経て前記眼の中
   へ転送した二次元レーザ光を、40゜を超える広い視野角
   を得て前記転送光路と共通の光路に沿い戻すようになっ
   ている、ことを特徴とする、眼の網膜を走査するための
   走査レーザ検眼鏡（２）。
2. 【請求項２】前記非球面鏡（50）が楕円形の鏡である請
   求の範囲第１項に記載の走査検眼鏡（２）。
3. 【請求項３】走査補償装置（44）を備え、前記走査補償
   装置（44）は、前記二次元走査が点源の開始点であると
   見えるようにするために、前記第１走査システム（46）
   から前記第２走査システム（48）へ出力を連結させる、
   請求の範囲第１項または第２項に記載の走査検眼鏡
   （２）。
4. 【請求項４】前記走査補償装置（44）が走査プリズムで
   ある請求の範囲第３項に記載の走査検眼鏡（２）。
5. 【請求項５】前記走査補償装置（44）が軸線外れ非球面
   鏡と電位計または回転多角形の配列である請求の範囲第
   ２項または第３項に記載の走査検眼鏡（２）。