JP3689520B2 - 眼底血流計 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼底の血管内の血流速度等の測定を行う眼底血流計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、被検眼の眼底の血管をトラッキングし、トラッキングした血管の絶対血流速度を測定するレーザードップラ血流計が知られており、眼底の血管にトラッキング用のレーザー光と血流速度測定用のレーザー光を共に照射する装置が、例えば特開平０７−０３１５９６号公報等に開示されている。この眼底血流計では、眼底の血管に照射した血流速度測定用のレーザー光が、血管中を流れる血球によってドップラシフトした反射光をフォトマルチプライヤで受光し、そのドップラシフトから血流速度を求めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、ドップラシフトした反射光の光量が眼底の血管の位置等によって大きく変化するために、測定する血管を代えたり測定光の入射光路を切換える度に、受光素子であるフォトマルチプライヤのゲイン調整を頻繁に行う必要がある。このために、検者が行う動作により余分に被検眼に光が照射されという問題が生ずる。
【０００４】
また、フォトマルチプライヤのゲイン調整を行う際には、光量が微弱なためにトラッキングを開始する直前でゲインは最大となっており、トラッキングを開始した時点で最大ゲインの大きな光量がフォトマルチプライヤに入射し、受光素子の劣化を早めるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、眼底に余分な時間測定光を照射することがなく、被検眼への負荷を軽減した眼底血流計を提供することにある。
【０００６】
本発明の目的は、受光手段に過度の光量を照射することなく、受光手段を効率良く長時間使用できる眼底血流計を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る眼底血流計は、眼底の血管にレーザー光を照射する照射手段と、眼底からの反射光を受光する受光手段と、前記照射手段による照射開始に同期して前記受光手段の最適ゲインの演算を開始する演算手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る眼底血流計は、眼底の血管像をトラッキングするトラッキング手段と、血管からの光を受光する受光手段と、トラッキング開始に同期して前記受光手段の最適ゲインの演算を開始する演算手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例の眼底血流計の構成図を示し、白色光を発するタングステンランプ等から成る観察用光源１から被検眼Ｅと対向する対物レンズ２へ至る照明光路上には、コンデンサレンズ３、例えば黄色域の波長光のみを透過するバンドパスフィルタ付フィールドレンズ４、被検眼Ｅの瞳孔Epとほぼ共役なリングスリット５、被検眼Ｅの水晶体とほぼ共役な遮光部材６、リレーレンズ７、光路に沿って移動自在な固視標表示用素子である透過型液晶板８、リレーレンズ９、被検眼Ｅの角膜近傍と共役な遮光部材１０、孔あきミラー１１、黄色域の波長光を透過し他の光束を殆ど反射するバンドパスミラー１２が順次に配列され、眼底照明光学系が構成されている。ここで、リングスリット５、遮光部材６、１０は、被検眼Ｅの前眼部において眼底照明光と眼底観察光を分離するためのものであり、必要な遮光領域を形成するものであればその形状は問題とならない。
【００１０】
孔あきミラー１１の背後には眼底観察光学系が構成されており、光路に沿って移動自在なフォーカシングレンズ１３、リレーレンズ１４、スケール板１５、光路中に挿脱自在な光路切換ミラー１６、接眼レンズ１７が順次に配列され、検者眼ｅに至っている。そして、光路切換ミラー１６が光路中に挿入されているときの反射方向の光路上には、テレビリレーレンズ１８、ＣＣＤカメラ１９が配置されており、ＣＣＤカメラ１９の出力は液晶モニタ２０に接続されている。
【００１１】
バンドパスミラー１２の反射方向の光路上には、イメージローテータ２１、紙面に垂直な回転軸を有する両面研磨されたガルバノメトリックミラー２２が配置され、ガルバノメトリックミラー２２の下側反射面２２ａの反射方向には、光路に沿って移動自在な第２のフォーカシングレンズ２３が配置され、上側反射面２２ｂの反射方向には、レンズ２４、フォーカスユニット２５が配置されている。なお、レンズ２４の前側焦点面は被検眼Ｅの瞳孔Epと共役関係にあり、その焦点面にガルバノメトリックミラー２２が配置されている。
【００１２】
また、ガルバノメトリックミラー２２の後方には、光路長補償半月板２６、光路中に遮光部を有する黒点板２７、凹面ミラー２８が光軸上に同心に配置され、ガルバノメトリックミラー２２の下側反射面２２ａで反射されずに通過する光束を、ガルバノメトリックミラー２２の上側反射面２２ｂへ導くリレー光学系が構成されている。
【００１３】
なお、光路長補正用半月板２６はガルバノメトリックミラー２２の上面側反射２２ｂ、下面側反射２２ａの位置が、そのミラー厚によって生ずる図面上下方向へのずれをを補正するためのものであり、イメージローテータ２１へ向かう光路中にのみ作用するようになっている。
【００１４】
フォーカスユニット２５においては、レンズ２４と同一光路上にダイクロイックミラー２９、集光レンズ３０が配置され、ダイクロイックミラー２９の反射方向の光路上には、マスク３１、ミラー３２が配置されており、このフォーカスユニット２５は光路に沿って矢印で示す方向に一体的に移動できるようになっている。
【００１５】
集光レンズ３０の入射方向の光路上には、固定ミラー３３、光路から退避可能な光路切換ミラー３４が平行に配置され、光路切換ミラー３４の入射方向の光路上には、コリメータレンズ３５、コヒーレントな例えば赤色光を発する測定用のレーザーダイオード３６が配置されている。更に、ミラー３２の入射方向の光路上には、シリンドリカルレンズ等から成るビームエクスパンダ３７、高輝度の他の光源と異なる例えば緑色光を発するトラッキング用光源３８が配置されている。
【００１６】
第２のフォーカシングレンズ２３の後方の光路上には、ダイクロイックミラー３９、フィールドレンズ４０、拡大レンズ４１、イメージインテンシファイヤ付一次元ＣＣＤ４２が順次に配列され、血管検出系が構成されている。また、ダイクロイックミラー３９の反射方向の光路上には、結像レンズ４３、共焦点絞り４４、被検眼Ｅの瞳孔Epとほぼ共役なミラー対４５ａ、４５ｂが配置され、ミラー対４５ａ、４５ｂの反射方向には、それぞれフォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂが配置されて、測定用受光光学系が構成されている。
【００１７】
なお、図示の都合上、全ての光路を同一平面上に示したが、レーザーダイオード３６からマスク３１に至る光路、トラッキング用光源３８の出射方向の測定光路、ミラー対４５ａ、４５ｂの反射光路はそれぞれ紙面に直交している。
【００１８】
そして、装置全体を制御するためのシステム制御部４７が設けられ、システム制御部４７には、フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂ、検者が操作する入力手段４８の出力がそれぞれ接続されている。システム制御部４７の出力は、光路切換ミラー３４、ガルバノメトリックミラー２２を制御するガルバノメトリックミラー制御回路４９にそれぞれ接続されており、ガルバノメトリックミラー制御回路４９には血管位置検出回路５０を介して一次元ＣＣＤ４２の出力が接続されている。また、フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂの出力は、それぞれ最適ゲインを演算するための最適ゲイン演算部５１ａ、５１ｂに接続され、最適ゲイン演算部５１ａ、５１ｂの出力はシステム制御部４７に接続されている。
【００１９】
図２はシステム制御部４７の内部構成図を示し、システム制御部４７内にはフォトマルチプライヤ制御部５２と信号処理部５３が設けられている。なお、その他の構成要素の説明は本発明には不要なので省略する。入力手段４８内のトラッキング開始釦５４及び測定開始釦５５の出力は、フォトマルチプライヤ制御部５２に接続され、フォトマルチプライヤ制御部５２の出力は最適ゲイン演算部５１ａ、５１ｂを経てフォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂのそれぞれに接続されている。そして、フォトマルチプライヤ制御部５２の出力は信号処理部５３に接続され、信号処理部５３の出力はフォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂ、最適ゲイン演算部５１ａ、５１ｂのそれぞれに接続されている。
【００２０】
観察用光源１から発した白色光はコンデンサレンズ３を通り、バンドパスフィルタ付フィールドレンズ４により黄色の波長光のみが透過し、リングスリット５、遮光部材６、リレーレンズ７を通り、透過型液晶板８を背後から照明し、リレーレンズ９、遮光部材１０を通って孔あきミラー１１で反射され、黄色城の波長光のみがバンドパスミラー１２を透過し対物レンズ２を通り、被検眼Ｅの瞳孔Ep上で眼底照明光光束像として一旦結像した後に、眼底Eaをほぼ一様に照明する。このとき、透過型液晶板８には固視標が表示されており、固視標は照明光により被検眼Ｅの眼底Eaに投影され、視標像として被検眼Ｅに呈示される。
【００２１】
眼底Eaからの反射光は同じ光路を戻り、瞳孔Ep上から眼底観察光光束として取り出され、孔あきミラー１１の中心の開口部、フォーカシングレンズ１３、リレーレンズ１４を通り、スケール板１５で眼底像Ea' として結像した後に、光路切換ミラー１６に至る。ここで、光路切換ミラー１６が光路から退避しているときは、検者眼ｅにより接眼レンズ１７を介して眼底像Ea' が観察可能となり、一方で光路切換ミラー１６が光路に挿入されているときは、スケール板１５上に結像された眼底像Ea' が、テレビリレーレンズ１８によりＣＣＤカメラ１９上に再結像して、液晶モニタ２０に映出される。
【００２２】
この眼底像Ea' を観察しながら，接眼レンズ１７又は液晶モニタ２０により装置のアライメントを行う。このとき、目的に応じて適切な観察方式を採用することが好適であり、接眼レンズ１７による観察の場合は、一般的に液晶モニタ２０等よりも高解像かつ高感度なので、眼底Eaの微細な変化を読み取って診断する場合に適している。一方、液晶モニタ２０による観察の場合は、視野を制限しないので検者の疲労を軽減することができ、更にＣＣＤカメラ１９の出力を外部のビデオテープレコーダやビデオプリンタ等に接続することにより、眼底像Ea' 上の測定部位の変化を逐次に電子的に記録することが可能となるので、臨床上極めて有効である。
【００２３】
レーザーダイオード３６を発した測定光は、コリメータレンズ５５によりコリメートされ、光路切換ミラー３４が光路に挿入されている場合には、光路切換ミラー３４、固定ミラー３３のそれぞれで反射され、集光レンズ３０の下方を通過し、光路切換ミラー３４が光路から退避している場合には、直接集光レンズ３０の上方を通過してダイクロイックミラー２９を透過する。
【００２４】
一方、トラッキング用光源３８から発したトラッキング光は、ビームエクスパンダ３７により縦横異なる倍率でビーム径が拡大され、ミラー３２で反射された後に整形用マスク３１で所望の形状に整形され、ダイクロイックミラー２９で反射されて、マスク３１の開口部中心と共役な位置にスポット状に結像している測定光と、集光レンズ３０により重畳される。
【００２５】
重畳された測定光とトラッキング光はレンズ２４を通り、ガルバノメトリックミラー２２の上側反射面２２ｂで一旦反射され、黒点板２７を通った後に凹面ミラー２８に反射され、再び黒点板２７、光路長補正用半月板２６を通り、ガルバノメトリックミラー２２の方へ戻される。
【００２６】
このとき、ガルバノメトリックミラー２２の上側反射面２２ｂと下側反射面２２ａとを−１倍で結像するリレー光学系の機能により、上側反射面２２ｂ内で反射された測定光とトラッキング光は、対物レンズ２の光軸から偏心した状態でガルバノメトリックミラー２２に戻されるために、下側反射面２２ｂで反射されることなくガルバノメトリックミラー２２を通過し、イメージローテータ２１を経てバンドパスミラー１２により対物レンズ２方向に偏向され、対物レンズ２を介して被検眼Ｅの眼底Eaに照射される。
【００２７】
眼底Eaでの散乱反射光は再び対物レンズ２で集光され、バンドパスミラー１２に反射されてイメージローテータ２１を通り、ガルバノメトリックミラー２２の下側反射面２２ａで反射され、第２のフォーカシングレンズ２３を通り、ダイクロイックミラー３９において測定光とトラッキング光とが分離される。
【００２８】
ここで、トラッキング光はダイクロイックミラー３９を透過し、フィールドレンズ４０、結像レンズ４１により、一次元ＣＣＤ４２上に眼底観察光学系による眼底像Ea' よりも拡大された血管像として結像する。この一次元ＣＣＤ４２で撮像された血管像に基づいて、血管位置検出回路５０において血管像の移動量を表すデータが作成されて、制御回路４９に出力される。そして、制御回路４９はこの移動量を補償するようにガルバノメトリックミラー２２を駆動する。
【００２９】
一方、測定光はダイクロイックミラー３９により反射され、共焦点絞り４４の開口部を経てミラー対６５ａ、６６ｂで２方向に反射され、それぞれフォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂに受光される。そして、フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂそれぞれの信号はシステム制御部４７に出力され、これらの受光信号が周波数解析されて眼底Eaの血流速度が求められる。
【００３０】
また、フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂの出力は、それぞれ最適ゲイン演算部５１ａ、５１ｂにも出力され最適ゲインが演算されており、最適ゲイン演算部５１ａ、５１ｂからはこのゲイン出力が、それぞれフォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂにフィードバックされている。
【００３１】
先ず、システム制御部４７のフォトマルチプライヤ制御部５２は、入力手段４８のトラッキング開始釦５４が押されると、最適ゲイン演算部５１ａ、５１ｂにそれぞれ演算開始信号を出力する。最適ゲイン演算部５１ａ、５１ｂは演算開始信号が入力されると、フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂの最適ゲインを演算し、フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂに最適ゲインを出力する。
【００３２】
フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂが最適ゲインに設定されたかどうかは、最適ゲイン演算部５１ａ、５１ｂが監視しており、最適ゲイン演算部５１ａ、５１ｂからは、それぞれゲイン設定信号をフォトマルチプライヤ制御部５２に出力している。これによって、フォトマルチプライヤ制御部５２からフォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂがそれぞれ最適ゲインに設定されているか否かを知ることができる。
【００３３】
なお、フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂを最適ゲインに設定するために要する時間は数１００ミリ秒なので、通常はトラッキング開始釦５４が押されてから測定開始釦５５が押されるまでの時間内に、フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂを最適ゲインに設定することが可能である。
【００３４】
次に、測定開始釦５５が押されると、フォトマルチプライヤ制御部５２は最適ゲイン演算部５１ａ、５１ｂそれぞれに演算停止信号を出力すると同時に、信号処理部５３に処理開始信号を出力する。これによって、最適ゲイン演算部５１ａ、５１ｂは演算を停止し、信号処理部５３は血流速度を求めるための処理を実行する。
【００３５】
ここで、トラッキング開始釦５４が押されてから測定開始釦５５が押されるまでの時間内に、フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂを最適ゲインに設定することができなかった場合には、フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂを最適ゲインに設定完了した後に、測定開始動作を行うようにしている。
【００３６】
なお、測定を開始すると最適ゲインの演算を停止しているが、そのまま演算を続けるようにしてもよく、また最適ゲイン演算部５１ａ、５１ｂはそれぞれ独立に動作可能なので、トラッキング開始後にフォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂがそれぞれ最適ゲインになった時点で演算を停止してもよい。更に、トラッキング開始時に最適ゲインの演算を開始しているが、測定開始時点で最適ゲインの演算を開始してもよい。
【００３７】
入力手段４８のトラッキング開始釦５４が押されると、トラッキング開始信号がシステム制御部４７に出力される。システム制御部４７は最適ゲイン演算部５１ａ、５１ｂに最適ゲイン演算開始信号を出力して、その後は最適ゲイン演算部５１ａ、５１ｂからの最適ゲイン設定完了信号をモニタする。システム制御部４７は最適ゲイン完了信号を確認すると、ガルバノメトリックミラー制御回路４９にガルバノメトリックミラー駆動信号を出力する。また、血管位置検出回路５０において血管像の移動量を表すデータが作成されて、ガルバノメトリックミラー制御回路４９に出力される。ガルバノメトリックミラー制御回路４９はこの移動量を補償するようにガルバノメトリックミラー２２を駆動し、眼底Eaの血管のトラッキングが行われる。
【００３８】
トラッキングの状態を確認した後に、検者によって入力手段４８の測定開始釦５５が押されると、入力手段４８から測定開始信号がシステム制御部４７に出力される。システム制御部４７はフォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂからのドップラ信号を解析して血流速度を求める。このとき、フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂからのドップラ信号のゲインは、同じ血管をトラッキングしているので、最適に設定されている。
【００３９】
次に、同じ被検者の異なる血管部位の血流を測定する場合や、異なる被検者の血管の血流速度を測定する場合も同様にして測定する血管を決定し、トラッキングを開始した時点で最適ゲインに設定して、測定を行うことができる。即ち、検者はフォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂが最適ゲインになっているかどうかを意識することなく測定が可能であり、常時フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂの最適ゲインを求める場合に比べて、フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂに対する負荷が少なく、フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂの劣化を軽減することができる。また、検者がフォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂの最適ゲインを求めるための動作を行う場合には、余分に被検眼Ｅに光が照射されることになるが、本実施例によれば被検眼Ｅに対するダメージを軽減することができる。
【００４０】
図３(a) の光量はフォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂに入射する光量を表し、フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂの最適ゲイン設定を常時行っている(b) のケース１と、本実施例のトラッキング開始時に最適ゲインを求める(c) のケース２とを比較したときのタイミングチャート図である。
【００４１】
時間T1〜T2間で、フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂにドップラシフト光以外の光が入射すると、常時最適ゲインを求めているケース１は、ゲインが最適となるように変化する。一方、トラッキング開始時に最適ゲインを求めているケース２では、ゲインは変化しない。従って、ケース１はケース２に比べてゲイン設定を頻繁に行うことになり、フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂに対する負荷が大きくなる。また、例えばケース１においては、トラッキングを開始する時間T3の直前では、光量が微弱なためにゲインが最大となっており、時間T3の時点においては、最大ゲインの状態で大きな光量が入射することになり、フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂに対して好ましくない。一方、ケース２においては、測定が終了する時間T4においてゲインを最小にしているために、トラッキングを開始するT3までの間ゲインは最小となっている。
【００４２】
このようにして、本実施例ではフォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂを効率良く長時間使用することが可能となる。
【００４３】
図４はフォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂの最適ゲイン設定を検者が行っている(a) のケース３と、最適ゲインを求めている(b) のケース４とを比較したときのタイミングチャート図である。照射は被検眼Ｅに測定光を入射するタイミングを示し、全光量Q1、Q2は被検眼Ｅに入射した光量の総和を表している。
【００４４】
本実施例のトラッキング開始時に最適ゲインを求めるケース４と、最適ゲイン設定を検者が行っているケース３では、検者は時間t1から時間t2の間の測定と同じ条件で、フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂの最適ゲイン設定を行っているために、この間に被検眼Ｅには測定光が入射していることになる。一方、トラッキング開始時に最適ゲインを求めているケース４では、検者は時間t1から時間t2の間の測定と同じ条件で、フォトマルチプライヤ４６ａ、４６ｂの最適ゲイン設定を行う必要はなく、トラッキングが開始された時間t3と同時に最適ゲイン設定が実行される。従って、最適ゲイン設定を検者が行っているケース３に比べて、余分な時間に被検眼Ｅに測定光が入射することはない。
【００４５】
このようにして、本実施例では被検眼Ｅに余分な時間に測定光を照射することがないので、被検眼Ｅへの負荷を軽減させることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る眼底血流計は、照射開始に同期して受光手段の最適ゲインの演算を開始することにより、測定動作の直前で最適ゲインを求めることができるので、眼底Eaの血流速度を正確に求めることができ、かつ被検眼への照射時間を小さくすることができる。
【００４７】
また、本発明に係る眼底血流計は、トラッキング開始に同期して最適ゲインの演算を開始するようにしたので、常時受光手段のゲイン演算を行う必要がなくなり、受光手段へのダメージを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の構成図である。
【図２】システム制御部の構成図である。
【図３】最適ゲイン設定時のタイミングチャート図である。
【図４】最適ゲイン設定時のタイミングチャート図である。
【符号の説明】
１ 観察用光源
８ 透過型液晶板
１２ バンドパスミラー
１６、３４ 光路切換えミラー
１９ ＣＣＤカメラ
２０ 液晶モニタ
２１ イメージローテータ
２２ ガルバノメトリックミラー
２５ フォーカスユニット
３６ 測定用光源
３７ ビームエクスパンダ
３８ トラッキング用光源
４２ 一次元ＣＣＤ
４６ａ、４６ｂ フォトマルチプライヤ
４７ システム制御回路
４８ 入力手段
４９ ガルバノメトリックミラー制御回路
５０ 血管位置検出回路
５１ａ、５１ｂ 最適ゲイン演算部
５２ フォトマルチプライヤ制御部
５３ 信号処理部
５４ トラッキング開始釦
５５ 測定開始釦

Claims (10)

1. 眼底の血管にレーザー光を照射する照射手段と、眼底からの反射光を受光する受光手段と、前記照射手段による照射開始に同期して前記受光手段の最適ゲインの演算を開始する演算手段とを有することを特徴とする眼底血流計。
2. 前記最適ゲインに基づいて前記受光手段のゲインを設定するゲイン設定手段を有する請求項１に記載の眼底血流計。
3. 前記受光手段のゲインを監視する監視手段を有する請求項２に記載の眼底血流計。
4. 前記演算手段は最適ゲイン設定の完了に同期して前記監視手段により最適ゲインの演算を停止する請求項３に記載の眼底血流計。
5. 前記照射手段による照射終了に同期して前記受光手段の最適ゲインの演算を停止する演算手段を有する請求項２に記載の眼底血流計。
6. 眼底の血管像をトラッキングするトラッキング手段と、血管からの光を受光する受光手段と、トラッキング開始に同期して前記受光手段の最適ゲインの演算を開始する演算手段とを有することを特徴とする眼底血流計。
7. 前記最適ゲインに基づいて前記受光手段のゲインを設定するゲイン設定手段を有する請求項６に記載の眼底血流計。
8. 前記受光手段のゲインを監視する監視手段を有する請求項７に記載の眼底血流計。
9. 前記演算手段は最適ゲイン設定の完了に同期して前記監視手段により最適ゲインの演算を停止する請求項８に記載の眼底血流計。
10. トラッキング終了に同期して前記受光手段の最適ゲインの演算を停止する演算手段を有する請求項７に記載の眼底血流計。

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