JP3725572B2

JP3725572B2 - 走査サンプル放射ビームを用いて眼底を照明する装置

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Publication number: JP3725572B2
Application number: JP31097994A
Authority: JP
Inventors: ヘルムーストーマス; ウェイジェイ
Original assignee: ハンフリーインストゥルメンツインコーポレイテッド
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: JPH0898813A; ES2194018T3; US5537162A; DE69432395T2; DE69432395D1; EP0659383A2; EP0659383A3; EP0659383B1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光学的コヒーレンス断層撮影法（optical coherence tomographic，ＯＣＴ）により眼底を結像するための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在では、２つの反射技術が集中的に研究され、発展的努力が行われている。この２つの技術は光学的時間領域反射法（optical time domain reflectometry，ＯＴＤＲ）および光学的コヒーレンス領域反射法（optical coherence domain reflectometry，ＯＣＤＲ）である。ＯＴＤＲはレーダーおよびソナーの光学的類似物である。ＯＴＤＲにより、ピコ秒またはフェムト秒のパルス持続時間を有する短い光パルスが適当なレーザー源から放出され、サンプルに衝突する。光パルスはサンプルからなる種々の構造から反射され、反射されたパルスは時間解像検出器により検出される。サンプルのそれぞれの反射表面と検出器との距離は光源から反射表面へそして再び反射する光パルスの飛行時間に対するその比例性によって決定される。実際には検出装置は、“Femtosecond Optical Ranging in Biological Systems”の標題の論文、J.G.Fujimoto et al.，Optics Letters,Vol.10,No.3，１９８６年３月、１５０〜１５２頁に記載されているような非線形の光学的相互相関装置であってよい。この論文に記載されているように、サンプルから反射された光ビームは非線形の光学結晶内でソースにより放出された光パルス列に重ね合わせられる。参照ビームの光路の長さは、移動台に取り付けられた参照ミラーを移動させることにより変えられる。
【０００３】
更に、ＯＴＤＲ技術の分解能は、光学的コヒーレンス領域反射（optical coherence domain reflectometry，ＯＣＤＲ）技術により改良することができ、この技術はたとえば“New Measurement System for Fault Location in Optical Waveguide Devices Based on an Interferometric Technique”の標題の論文、K.Tanaka et al.，Applied Optics,Vol.26,No.9，１９８７年５月１日、１６０３〜１６０６頁に記載されている。ＯＣＤＲによれば、広い帯域の連続的な波の光源が使用される（ＯＴＤＲによれば、パルスした光源が使用される）。“Principles of Optics，”第６版、M.Born and E.Wolf,Pergamon Press,New York(1986)の標題の文献の７．５．８節に記載されているように、広い帯域の連続的な波の光源のコヒーレンス長さＬは、その帯域幅Ｂに対して以下の方程式：
Ｌ＝ｃ／Ｂ
（式中、ｃは光の速度である）により相関する。ＯＣＤＲによれば、光源からの出力はビームスプリッターにより２つのビームに分けられる。該ビームの一方は、以下に参照ミラーと記載するミラーに入射する。他方のビームは、サンプルに入射するように導かれる。サンプルから反射されるビームは参照ミラーから反射されたビームに重ね合わせられる。重ね合わせられたビームは、２つのビーム間の光路差が光源のコヒーレンス長さより小さい場合は干渉する。更に、ＯＣＤＲによれば、参照ミラーは一定の速度で運動せしめられる。その結果として、一定の速度で参照ミラーを運動させることにより導入されるドップラーシフト周波数に等しい周波数を有する検出信号の周期的な変化として干渉が検出される。該干渉信号は、サンプルから反射されるビームと参照ミラーから反射されるビームとの光路差が光源のコヒーレンス長さより大きくなると直ちに消滅する。当業者は容易に認識できるように、参照ミラーの変位は結像されるサンプルの深さに相当する範囲内になければならない。従って、ＯＣＤＲは高い分解能を有する光学的レンジングを提供する技術であって、その分解能は光源の帯域幅のみにより制限される。
【０００４】
ＯＣＤＲは、当該技術分野で光学的コヒーレンス断層撮影法（optical coherence tomography，ＯＣＴ）と称される技術でヒトの眼の網膜のような半透明の物体の三次元の結像を得るために横断走査装置と組み合わせられた。この技術は、たとえば“Optical Coherence Tomography”の標題の論文、Huang et al.,Science,254，１９９１年１１月２２日、１１７８〜１１８１頁に記載されている。
【０００５】
ＯＣＴを検眼に適用するには、眼底上の被検領域を位置決めする、すなわち網膜がＯＣＴサンプルビームにより走査されるように配置することが必要である。図１は、“Ｏptical Ｃoherence Ｔomography”の標題の博士論文、David Huang,Massachusetts Institute of Technology，１９９３年５月に記載された図を示し、この図においてＯＣＴシステムのサンプルアームファイバーはスリットランプ・バイオ顕微鏡２０００、すなわち目の検査に一般に使用される医療機器に結合されている。図１に示されるように、横断走査機構がスリットランプ・バイオ顕微鏡２０００に取り付けられ、かつ２つの検流計駆動モータがサンプルビームを網膜上に任意のパターンで走査することができる。図１は、眼底を結像するためのスリットランプ検査機構２０１０および接眼レンズ２０２０からなるＯＣＴ結像装置２０００を示す。図１に示されるように、サンプルビーム２０５０、すなわちサンプルアームファイバー２０６０からの出力は、コリメータレンズ２０７０によりコリメートされ、直交するように取り付けられた検流計駆動ミラー２０３０および２０４０により導かれる。集束レンズ２０８０およびダイクロイックミラー２０９０はサンプルビームをスリットランプ・バイオ顕微鏡２０００の像面に導く。次いで、接眼レンズ２０２０が目の光学系２１００と結合して、スリットランプ・バイオ顕微鏡２０００の像面を網膜に中継する。記載のように、集束レンズ２０８０および接眼レンズ２０２０はテレセントリックな系を形成するので、ガルバノスキャナー２０３０に入射するサンプルビームは目２１００の入射瞳に結像され、その結果として口径食が減少される。更に、赤色パイロットビームがサンプルビームと共に同一直線上を移動するように配置されており、それによりオペレータは赤外線サンプルビームが眼底の何処に位置するかを認識できる。
【０００６】
図１に示され、上記の論文に記載されたＯＣＴの検眼への適用は、いくつかの欠点を有する。第１の欠点は、人間の眼の屈折による誤差が±２０ジオプトリーまでの範囲内で変動するという事実に由来する。従って、人間の眼の屈折による誤差を補償するためにサンプルビームおよびスリットランプ・バイオ顕微鏡２０００の結像光学系を集束する必要が生じる。しかしながら、図１に示された装置においては、集束レンズ２０８０およびスリットランプ検査光学系２０１０は固定されている。その結果として、所望の集束は接眼レンズ２０２０をスリットランプ・バイオ顕微鏡２０００の光軸に沿って移動させることにより達成される。この欠点は、接眼レンズ２０２０を調節する際に、検流計駆動ミラー２０３０の像およびスリット照明２１１０の像が眼２１００の瞳孔に対して動くことにある。従って、顕微鏡２０００を移動させることにより照明２１１０を再集束しなければならない。その場合には、眼底の像を再集束させ、かつ照明２１１０およびミラー２０３０の両方が適切に集束する位置を繰り返さなければならない。
【０００７】
第２の欠点は、眼底を結像する際に明るい照明光源を使用する効果を克服するために典型的に行われる調節から生じる。眼底を結像する際には明るい照明の光源を使用することが必要である。それというのも、そうでなければ眼底の低い後方散乱効率（眼底反射率はほぼ１０〜４である）がかなり低い光レベルを有する眼底像を生じるからである。図１に示され、上記論文に記載されているように、スリット照明２１１０は接眼レンズ２０２０により目の瞳孔に結像される。目の角膜の反射率および接眼レンズ２０２０の反射率［実際には接眼レンズ２０２０はVolk of 7893 Enterprise Drive，Mentor，Ohio 44060により製造されたフォークダブル非球面・バイオレンズ（Volk double aspheric bio lens )である］は両方共４％程度であり、これらの反射率は眼底の反射率よりはるかに大きい。従って、角膜および接眼レンズ２０２０からの後方反射をスリット・バイオ顕微鏡２０００の観察光路からそらすために調節することが必要である。“Volk Double Aspheric Bio Lenses”の標題の説明書、Volk of Mentor,Ohio，３頁に記載されているように、スリット照明２１１０を光軸に対して傾斜させ、かつ接眼レンズ２０２０を傾斜させることにより、バック反射を減少する調節が行われる。しかしながらこれらの調節は、非点収差および口径食を生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記事実を鑑みて、前記問題を克服するＯＣＴ眼底結像のための方法および装置を提供することであった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、本発明によるＯＣＴ眼底結像のための方法および装置により解決される。
【００１０】
本発明の第１の実施態様は、走査サンプル放射ビームがサンプルビームに曝露されるビームスキャナーから放出される形式の、走査サンプル放射ビームを用いて眼底を照明する装置であり、該装置は光学的コヒーレンス断層撮影法に使用するためのものであり、かつ
（ａ）ビームスキャナーの最終偏向点から放出されるサンプルビームの主光線を含む、走査サンプルビームからの放射を伝達する手段と、
（ｂ）走査サンプルビームが眼により眼底に集束されるように前記伝達された放射を集束する手段とからなる。前記伝達する手段はレンズ手段からなり、該レンズ手段は、最終偏向点が実質的に前記レンズ手段の後焦点面に位置するビームスキャナーを基準として固定されており、かつ前記レンズ手段が可動である。本発明のこの実施態様の特別の実施例においては、集束する手段が眼底カメラの接眼レンズからなり、かつ伝達する手段が、レンズ手段からの出力を接眼レンズに導くために配置されたビームスプリッタからなる。
【００１１】
本発明の第２の実施態様は、走査サンプル放射ビームがサンプルビームにさらされるビームスキャナーから放出される形式の、走査サンプル放射ビームを用いて眼底を照明する装置であり、該装置は光学的コヒーレンス断層撮影法に使用されるためのものであり、かつ
（ａ）ビームスキャナーの最終偏向点から放出されるサンプルビームの主光線を含む、走査サンプルビームからの放射を伝達する手段と、
（ｂ）走査サンプルビームが眼により眼底に集束されるように前記の伝達された放射を集束する手段とからなる。前記伝達する手段は、最終偏向点が実質的に前記集束手段の第１の部分の後焦点面に位置するようにビームスキャナーおよび集束手段の第１の部分を基準として固定されており、かつ前記集束手段の第１の部分が可動である。本発明のこの実施態様の特別の構成においては、集束する手段の少なくとも第１の部分が眼底カメラの内側集束レンズからなり、かつ伝達する手段が走査サンプルビームを内側集束レンズに入射させるように配置されたビームスプリッタからなる。
【００１２】
【実施例】
図２は代表的な眼底カメラ４０００の略示構成図を示す。図２に示されるように、接眼レンズ１００は患者の眼１０００の眼底１０１０の中間像を生じる。正視の場合は、接眼レンズ１００により生じる眼底の中間像は接眼レンズ１００の後焦点面に位置する。リレーレンズ１１０は眼底１０１０の別の中間像を生じる伝達レンズである。最終的に、リレーレンズ１１０により生じる眼底の中間像は、内側集束レンズ１２０および鏡胴レンズ１３０により眼底カメラ４０００のビデオポートのＣＣＤターゲット１４０に結像する。眼底１０１０の照明は光源１５０により行われる。光源１５０からの出力ビーム１８５はビーム１８０として幾何学的ビームスプリッター１７０に集束され、該ビームスプリッターは接眼レンズ１００の後方に、眼１０００の瞳１０２０の像に配置されている。当業者に周知のように、幾何学的ビームスプリッターは、ビームの一部を反射し、ビームの一部を透過するための開口を有するミラーであり、かつ図２に示されるように、幾何学的ビームスプリッター１７０は照明ビーム１８０を反射し、観察ビームを透過する。図２に示されるように、光源１５０からの出力ビーム１８５は、接眼レンズ１００が眼１０００の瞳孔１０２０にビーム１８０の反射を“オフ・センター”配置で集束する方式で幾何学的ビームスプリッター１７０に集束する。従って、光源１５０からの出力ビーム１８５の光路とＣＣＤ１４０に達する観察ビームの光路は眼１０００の前方領域内で分離される。その結果として、出力ビーム１８５からの光はほとんど眼底カメラ４０００の観察路に後方散乱されない。
【００１３】
図２に示され、かつ代表的な眼底カメラに認められるように、接眼レンズ１００、リレーレンズ１１０および鏡胴レンズ１３０は固定されており、内側集束レンズ１２０は可動である。実際には、眼底カメラ４０００は、光源１５０からの出力ビーム１８５が眼の瞳１０２０に集束するような位置に物理的に移動せしめられる。この場合、眼底１０１０をＣＣＤ１４０に集束するために内側集束レンズ１２０が使用される。図２に示されるように、幾何学的ビームスプリッター１７０は観察光路の開口絞りを構成し、開口が無限に結像する（テレセントリック特性）ようにリレーレンズ１１０の焦点面に配置されている。最終的に、内側集束レンズ１２０は瞳１０２０を鏡胴レンズ１３０に結像し、該鏡胴レンズ１３０は、眼底１０１０の像をＣＣＤ１４０に集束するために内側集束レンズ１２０を移動させる際に、全部の系の倍率が変化しないことを保証する。
【００１４】
更に、ビームスプリッターは付加的な観察位置として使用するために典型的には鏡胴レンズ１３０と内側集束レンズ１２０の間に配置されている。
【００１５】
図３は、図２に示された眼底カメラ４０００と接続して使用するための本発明による実施態様を示す構成図である。接眼レンズ１００は固定されているので、サンプルビーム２００を別に集束させることが必要である。図３に示されるように、サンプルビーム２００はビームスキャナー２１０に入射する。ビームスキャナー２１０はたとえば本願の［従来の技術］の項に述べた論文に示されたような検流計ビームスキャナーとして構成されていてもよい。図３の１点破線は、ビームスキャナー２１０がサンプルビーム２００を移動させる方式、およびサンプルビーム２００が眼の瞳孔１０２０に結像する方式を示す。サンプルビーム２００の主光線は、ビームスキャナー２１０の種々の走査位置でビームスキャナー２１０の中心から放出するペンシルビームを形成する。一般に、主光線はビームスキャナー２１０の最終偏向点から放出するペンシルビームを形成する。それというのも、ビームスキャナー２１０はいくつかのデフレクタおよび／またはミラーから構成されていてもよいからである。本発明によれば、（ａ）ビームスキャナー２１０の最終偏向点は、移動可能な台２１３に取り付けられたスキャナーレンズ２１５のほぼ後焦点面に配置され、かつ（ｂ）ビームスキャナー２１０は、ビームスキャナー２１０の最終偏向点がスキャナーレンズ２１５のほぼすべての集束位置のためにほぼスキャナーレンズ２１５の後焦点面に位置することを保証するために、スキャナーレンズ２１５の移動可能な台に不動に固定されている。その結果として、光束はスキャナーレンズ２１５によりコリメートされる。次いで、コリメートされ光はビームスプリッター２２０に入射し、該ビームスプリッター２２０はこれを接眼レンズ１００に導く。接眼レンズ１００は、これに入射するコリメートされた光が眼の瞳１０２０に集束するように配置されている。最終的に、サンプルビームは眼の光学系１０００により眼底１０１０に集束される。従って、本発明によれば、ビームスキャナー２１０の最終偏向点は、接眼レンズ１００とスキャナーレンズ２１５の間のコリメートされた空間に基づき、すべての集束位置に対して眼の瞳孔１０２０に結像される。このことが行われない場合は、口径食が生じ、それによりサンプルビーム２００の走査は眼の瞳孔１０２０により制限される。容易に認識できるように、図３に示された構成を使用するためには、照明ビーム１８０を集束するために物理的に眼底カメラ４０００を移動させ、観察光路を集束するために内側集束レンズ１２０を調節し、かつサンプルビームを集束するためにスキャナーレンズ２１５を調節しなければならない。接眼レンズ１００の焦点を眼の瞳孔１０２０に結像する、ビームスキャナー２１０の最終偏向点は、幾何学的ビームスプリッター１７０の面で接眼レンズ１００から一定の距離に配置された照明源の中間像と同じ面に正確には集束しないことに留意すべきである。しかしながらこのことは重要でない、それというのも接眼レンズ１００と幾何学的ビームスプリッター１７０の距離は接眼レンズ１００の焦点距離に比べて長くすることができ、従って照明源１５０の像はビームスキャナー２１０の最終偏向点とほとんど同じ面に存在するからである。もちろん当業者には、最終偏向点という語が単一の点に限定されず、サンプルビームの主光線がビームスキャナーで最終的に偏向する部分を含むということは容易に認識されるはずである。
【００１６】
図４は本発明の１実施例を構成するために利用されるビームスプリッター装置の一部分を示す構成図である。ビームスプリッター２２０を眼底カメラ４０００に組み込むことにより、眼底カメラ４０００の光軸の平行移動が生じる。眼底カメラにおいて、照明光学は、接眼レンズ１００の頂点が照明されないように設計されている。このことは接眼レンズ１００から観察光路への逆反射を避けるために行われる。ビームスプリッター２２０を使用することにより、照明円錐が移動し、光ビームは接眼レンズ１００の頂点に入射することができ、それにより誤った光が観察光路に反射することが生じる。図４に示されるように、このことは補償板２３０を使用することにより回避される。補償板２３０の厚さおよび傾斜角度は、ビームスプリッター２２０により引き起こされる光軸の移動を補償するために当業者に周知の方法により決定される。また、補償板２３０は傾斜したビームスプリッター板２２０により生じるコマ収差を排除する。
【００１７】
図５は、図２に示された眼底カメラ４０００に接続して使用するための本発明の有利な実施例を示す。図５に示されるように、ＯＣＴサンプルビーム２００は内側集束レンズ１２０の後方で眼底カメラ４０００に結合される。また図５に示されるように、サンプルビーム２００はビームスキャナー２１０に入射し、このビームスキャナーはサンプルビーム２００をビームスプリッター２９０に反射する。ビームスプリッター２９０はサンプルビームを内側集束レンズ１２０に反射する。サンプルビーム２００の主光線は、ビームスキャナー２１０の種々の走査位置で、ビームスキャナー２１０の中心から放出されるペンシルビームを形成する。一般に、主光線はビームスキャナー２１０の最終偏向点から放出されるペンシルビームを形成する。それというのも、ビームスキャナー２１０はいくつかのデフレクタおよび／またはミラーから構成されていてもよいからである。本発明によれば、（ａ）ビームスキャナー２１０の最終偏向点は内側集束レンズ１２０のほぼ後焦点面に配置されている、および（ｂ）ビームスプリッター２９０の支持部材２８１およびビームスキャナー２１０の支持部材２８７はすべていっしょに運動するように内側集束レンズ１２０に固定結合されている。このことは、ビームスキャナー２１０の最終偏向点が内側集束レンズ１２０のほとんどすべての集束位置に対して内側集束レンズ１２０のほぼ後焦点面に配置されることを保証する。その結果として、このペンシルビームは内側集束レンズ１２０によりコリーメトされ、リレーレンズ１１０により幾何学的ビームスプリッター１７０の平面に集束する。引き続き、接眼レンズ１００はペンシルビームを眼の瞳孔１０２０に集束する。従って、コリメートされたサンプルビーム２００は内側集束レンズ１２０により、ＣＣＤターゲット１４０と共役である中間像平面１１１に集束される。リレーレンズ１１０は中間像１１１を、正視の眼の場合接眼レンズ１００の後焦点面に等しい中間像面１１３に結像する。引き続き、接眼レンズ１００および眼の光学系１０００はサンプルビームを眼底１０１０に集束する。ビームスプリッター２９０の支持部材２８１およびビームスキャナー２１０の支持部材２８７はすべていっしょに運動するように内側集束レンズ１２０に固定結合されているので、ビームスキャナー２１０の最終偏向点は、内側集束レンズ１２０の位置に依存して、幾何学的ビームスプリッター１７０の平面に常に結像される。従って、サンプルビームの走査は幾何学的ビームスプリッター１７０の開口絞りにより口径食作用を受けない。図５に示された前記の有利な実施例は以下の理由から有利である：（ａ）図３の走査レンズ２１５の使用が回避される、および(ｂ）サンプルビームおよび観察光路がいっしょに集束される。
【００１８】
本発明のもう１つの実施態様によれば、一方が照明光路に、他方が眼底カメラの観察光路に存在する交差した偏光子を利用する。照明光路の偏光子はほぼ線形に偏光した光を生じ、観察光路内の交差した偏光子は、角膜または接眼レンズ１００により反射される照明光路からの光を排除する。眼底はまず散乱するので、本来偏光されない光を生じる。その結果として、観察光路に交差した偏光子が存在することにより、角膜または接眼レンズ１００により反射される照明光路からの光と比較すると、眼底から反射される信号が増加する。本発明のこの実施態様は、観察光路に入射する接眼レンズからの反射を減少するために接眼レンズ１００を傾斜させる従来の技術水準より優れている。本発明の優れた点は、接眼レンズ１００を傾斜させることはサンプルビームの口径食を生じるという事実に起因する。
【００１９】
図５に示された本発明のもう１つの実施態様によれば、接眼レンズ１００からの反射は、レンズ１６０と光源１５０の間にビーム１８５内の物理的絞り１６１を配置することにより除去される。物理的絞り１６１は接眼レンズ１００に結像し、照明の中空の円錐を形成する。その結果として、接眼レンズ１００は中心部で照明されない。
【００２０】
本発明のもう１つの実施態様は、眼底カメラ４０００の検査装置の検査領域が制限されるという事実により惹起される問題の解決に係わるものである。この問題の結果として、被検領域を眼底カメラの検査領域の中心に移動するために患者の眼を回転させなければならない。このことは技術水準によれば、患者の他方の眼、すなわち検査していない眼に外部に固定した光を照射することにより行われる。しかしながら、本発明によれば、新たな被検領域が中心に位置し、ＯＣＴサンプルビームにより走査することができるように患者の眼を誘導するために内部の固定ターゲットを使用する。内部の固定眼標は、たとえば針のような物体を眼底の中間像内に配置することにより達成される。このことを実施するために、たとえば物体を図５に示されている照明光路内の、物理的絞り１６１および光源１５０の間に配置する。この場合、患者は観察光路を遮断することなく物体の陰影を視覚する。物体の使用に対して選択的に、可視の光源、たとえば可視ＬＥＤを眼底カメラのビデオポートの像面に配置する。本発明によれば、光源はＣＣＤターゲット１４０に共役な像面に配置された台でｘおよびｙ方向に手動可能の板に固定されている。実際には、光源は鏡胴レンズ１３０と内側集束レンズ１２０の間でたとえばビームスプリッターによりカメラに結合される。
【００２１】
優れたＯＣＤＲを提供するためには、眼のすばやい動きのために像捕捉時間はきわめて短くなければならない。技術水準に記載の装置の像捕捉速度は参照ミラーの伝達工程の最高速度によりおよび参照ミラーの移動の振幅により制限される。ＯＣＤＲによれば、この振幅はサンプル、試料、たとえば網膜の厚さの範囲内になければならない。しかしながら、実際には必要な正確さをもって眼底に集束する困難を克服するためにはより大きな振幅を選択することが必要である。技術水準のトランスレーションステージはのこぎり歯状の電圧で駆動される。しかしながら、高い周波数のために、機械的系の応答は多かれ少なかれ正弦曲線状になる。それというのも、のこぎり歯関数の高い振動数成分は減衰機械的系により伝達されないからである。これはＯＣＤＲの重大な欠点である。それというのも、ヘテロダイン信号は検出系の１／ｆノイズを排除するために帯域濾波されるからである。参照ミラーの移動によりドップラーシフトが正弦式に変動すると、検出系のデューティサイクルはかなり減少する。それというのも、ドップラーシフトした信号が帯域フィルタにフィットするミラー振動の位相でのみ信号が帯域フィルタを通過するからである。
【００２２】
図６は、ＯＣＴに利用されるＯＣＤＲの有利な実施態様を示す。図６に示されるように、光源４０１、たとえばスーパールミネセンスダイオードから放出されるビーム５００はビームスプリッター４０２により参照ビーム５１０とサンプルビーム５２０に分割される。参照ビーム５１０は（ａ）回転ガラス板４０３を通過し、（ｂ）再帰反射プリズム４０４に衝突し、逆反射し、垂直に相殺され、かつ（ｃ）ガラス板４０３を再び通過する。ガラス板４０３は同じ長さの４つの平面を有し、以下に記載の方法で光光路内の周期的な変化を引き起こす。サンプルビーム５２０はミラー４１５で反射され、ガラス板を参照ビーム５１０に対して４５度の角度で通過する。サンプルビームは再帰反射プリズム４０６に衝突し、ガラス板４０３を通過して更に深い面に逆反射し、従ってミラー４１５の下を通過し、ミラー４１７に衝突する。ガラス板４０３は光光路内の周期的な変化を引き起こし、この変化は参照ビーム５１０の周期と同じ周期を有し、４５度で相殺される。参照ビーム５１０とサンプルビーム５２０との生じる光路差は線状である。更にガラス板４０３は対称であり、参照ビーム５１０とサンプルビーム５２０との角度はほぼ４５度に等しいので、対称性の、のこぎり歯状の光路変化が得られ、従って一定のドップラー振動数が得られる。ドップラー振動数はｆ＝２ｖ／ｃで示され、式中のｃは光の速度であり、ｖは以下に記載する光路長差速度である。有利には本発明により、ガラス板４０３が対称の４つの面の多角形であるという事実により、のこぎり歯状の光路長変化が達成されることが導かれる。更に本発明により、参照ビーム５１０とサンプルビーム５２０の角度がほぼ４５度に等しいという事実によりのこぎり歯が対称であることが導かれる。
【００２３】
更に図６に示されるように、サンプルビーム５２０は、図３および図５に関して説明したサンプルビーム２００内にミラー４１７により偏向される。たとえば図８は図５および図６に示された装置の組み合わせから構成された本発明の１実施例を示す。当業者が容易に理解できるように、サンプルビームは光ファイバに導入することもできる。眼底カメラ１０１０からの反射はビームスプリッター４０９およびミラー４１０によりビームスプリッター４１１に偏向される。次いで、反射されたサンプルビームはミラー４１２により反射される参照ビーム５１０と重ね合わせられる（ミラー４１２は光源４０１から放出されるビーム５００の下に配置されている）。最終的に、検出器４１３および４１４は周期的な干渉信号を時間の関数としておよびドップラー周波数に等しい周波数で技術水準に記載された方法で測定する。２つの信号の位相の差は１８０度であり、この差は、信号／ノイズ比を高めるために２つの信号を加えることができるように、当業者に周知の方法により補償される。
【００２４】
図６に示しかつすでに記載した装置は、ＯＣＴ眼底結像装置に利用されるが、この装置を広い捕獲範囲を有するオートフォーカス系のためのレンジング装置、ミクロンの解像力を有する表面トポグラフィーの測定のための距離センサ等に利用できることも本発明による思想の範囲内である。
【００２５】
図７はガラス板４０３および再帰反射プリズム４０４の種々の方向からの図を示す。ガラス板４０３は回転し、ガラス表面Ｉが入射ビーム５１０に対して垂直である場合回転角φをゼロであると定義する。図７に示されるように、入射ビーム５１０はガラス表面Ｉで角度φ′で屈折し、この角度はスネルの法則：
ｓｉｎφ′＝ｓｉｎ（φ）／ｎ
（式中のｎはガラス板４０３の屈折率を表す）によりガラス板４０３の回転角φに相関する。
【００２６】
ビーム５１０はガラス板４０３を通過し、表面ＩＩで再び屈折する。対称性の理由から、出射ビームは入射ビームに平行である。出射ビームは、出射ビームに垂直に配置された再帰反射プリズム４０４に衝突する。その結果として、出射ビームは、図７の再帰反射プリズム４０４の側面図に示されるように、オフセットｓだけ入射ビームの面よりも深い位置にある面内のガラス板４０３に向かって逆反射される。従って、ビームはもう一度ガラス板を、但し深い位置を通過する。この光路の長さは、ビーム５１０が非傾斜位置のガラス板４０３を通過する場合に通る光路長に匹敵すべきである。
【００２７】
ガラス板４０３の非傾斜位置および傾斜位置の光路差は、回転角φの関数であり、以下の方程式：
Ｗ（φ）＝Ｄ（ｎ−１）−ｎＤ／cosφ′＋Ｄcos（φ−φ′）cosφ′
（式中、Ｄはガラス板４０３の側面の長さであり、かつφ′＝ arcsin（ｓｉｎ（φ）／ｎ））で表される回転角φの関数である。光路長の差は、φの非線形関数である。
【００２８】
しかしながら、サンプルビーム５２０はガラス板４０３を参照ビーム５１０に対して４５度の角度で通過する。ガラス板４０３の回転によるサンプルビーム５２０の光路長の変化は参照ビーム５１０に関してすでに述べたものと同じであるが、但しオフセットはπ／４である。しかしながら、参照ビーム５１０とサンプルビーム５２０に関して生じる光路長の変化はほぼ線形であり、かつガラス板４０３の対称性および参照ビーム５１０とサンプルビーム５２０との角度がほぼ４５度に等しいという事実のために、対称なのこぎり歯状の光路変化が得られる。光路長差速度は、ガラス板４０３の角速度を掛けた、Ｗ（φ）−Ｗ（φ−π／４）の変化速度とφの積に等しい。
【００２９】
本発明の有利な実施例においては、ビームスプリッター２２０および２９０は、サンプルビームの範囲内の波長を反射し、かつほかの波長を透過するための当業者に周知のダイクロイックビームスプリッターである。しかしながら、本発明の選択的な実施態様においては、ビームスプリッター２２０および２９０は、サンプルビームの範囲内の波長のみを反射し、ほかの波長を透過する当業者に周知のマイナスフィルターにより代用することができる。
【００３０】
当業者にとっては、前記の記載は説明および記述のためにのみ行ったことは自明である。従って、前記の記載は排他的でなく、または本発明を開示した構成に制限するものでない。たとえば、本発明の思想の範囲内にあるとみなされる前記の教示を考慮して変形および変更が可能である。従って、特許請求の範囲は、本発明の真の範囲および思想に包含されるすべての変形および変更例を包括するものであると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】スリットランプ・バイオ顕微鏡を利用した技術水準のＯＣＴ装置の構成図である。
【図２】眼底カメラの構成図である。
【図３】図２に示された眼底カメラに接続して使用するための本発明の実施例を示す構成図である。
【図４】本発明による１実施例を構成するために利用されるビームスプリッター装置の一部分を示す構成図である。
【図５】図２に示された眼底カメラと接続して使用するための本発明の有利な１実施例の構成図である。
【図６】ＯＣＴに利用されるＯＣＤＲの有利な１実施例を示す図である。
【図７】ガラス板４０３および異なる側面から見た再帰反射プリズム４０４を示す図である。
【図８】図５および図６に示された装置の組み合わせから構成された本発明の１実施例の構成図である。
【符号の説明】
１００接眼レンズ、１１０リレーレンズ、１２０内側集束レンズ、１３０鏡胴レンズ、１７０ビームスプリッター、２００サンプルビーム、２１０ビームスキャナー、２１５スキャナーレンズ、２２０ビームスプリッター、１０１０眼底

Claims

光学的コヒーレンス断層撮影法の眼底カメラに使用するためのビームスキャナー（２１０）からの放射出力ビームを用いて眼底を照明する装置において、前記装置が
サンプルビームに曝露されて走査サンプルビームを生じるビームスキャナー（２１０）と、
ビームスキャナーの最終偏向点から放出される放射出力ビームの主光線を含む、放射出力ビームからの放射を伝達する手段（２２０，２９０）と、
放射出力ビームが眼底に集束されるように前記伝達された放射を集束する手段（１００、１１０）とからなり、
前記伝達する手段（２２０，２９０）がレンズ手段（２１５，１２０）からなり、該レンズ手段は、最終偏向点が実質的に前記レンズ手段（２１５，１２０）の後焦点面に位置するビームスキャナー（２１０）を基準として固定されており、かつ前記レンズ手段（２１５，１２０）が可動であり、
光源（１５０）および接眼レンズ（１００）を有する眼底カメラが用意され、前記伝達された放射を集束する手段が前記接眼レンズ（１００）を有し、
前記伝達された放射を導く手段が前記接眼レンズに前記伝達された放射を入射することを特徴とする、光学的コヒーレンス断層撮影法の眼底カメラに使用するためのビームスキャナーからの放射出力ビームを用いて眼底を照明する装置。
伝達する手段が更に、レンズ装置からの出力を接眼レンズに導くビームスプリッタからなる請求項１記載の装置。
更に、ビームスプリッターによる眼底カメラの光軸の移動を補償するために眼底カメラに配置された補償板からなる請求項２記載の装置。
請求項１記載の、走査サンプル放射ビームがサンプルビームに曝露されるビームスキャナーから放出される形式の、走査サンプル放射ビームを用いて眼底を照明する装置において、
ビームスキャナーの最終偏向点から放出されるサンプルビームの主光線を含む、走査サンプルビームからの放射を伝達する手段と、
走査サンプルビームが眼により眼底に集束されるように前記の伝達された放射を集束する手段とからなり、
前記伝達する手段は、最終偏向点が実質的に前記集束手段の第１の部分の後焦点面に位置するようにビームスキャナーおよび集束手段の第１の部分を基準として固定されており、かつ前記集束手段の第１の部分が可動であることを特徴とする、請求項１記載の走査サンプル放射ビームを用いて眼底を照明する装置。
集束する手段の第１部分の１つが眼底カメラの内側集束レンズ（１２０）からなる請求項４記載の装置。
伝達する手段が、走査サンプルビームを内側集束レンズに入射するように導くために配置されたビームスプリッターからなる請求項５記載の装置。
更に、眼底カメラの接眼レンズに入射する照明放射の中空円錐を提供するための、眼底カメラの照明光路内に配置された光絞り手段からなる請求項５記載の装置。
更に、眼底カメラの接眼レンズに入射する照明放射の中空円錐を提供するための、眼底カメラの照明光路内に配置された光絞り手段からなる請求項１記載の装置。
更に、照明ビーム内の放射を実質的に直線偏光するために眼底カメラの照明光路に配置された直線偏光手段と、眼底カメラの観察光路内に配置された直線偏光手段とからなり、後者の直線偏光の方向が照明手段に配置された手段の直線偏光の方向に実質的に直交する請求項５記載の装置。
更に、照明ビーム内の放射を実質的に直線偏光するために眼底カメラの照明光路に配置された直線偏光手段と、眼底カメラの観察光路内に配置された直線偏光手段とからなり、後者の直線偏光の方向が照明手段に配置された手段の直線偏光の方向に実質的に直交する請求項１記載の装置。
更に、眼底カメラの照明光路内の接眼レンズの後方に形成された眼底の中間像に固定ターゲットを配置する手段からなる請求項５記載の装置。
更に、眼底カメラの照明光路内の接眼レンズの後方に形成された眼底の中間像に固定ターゲットを配置する手段からなる請求項１記載の装置。
更に、眼底カメラのビデオポートの像面に可視光源を配置する手段からなり、該可視光源が可動である請求項５記載の装置。
請求項１から１３までのいずれか１項記載の装置のほかに更にドップラーシフターを有する光学的コヒーレンス断層撮影法で使用するための装置において、前記ドップラーシフターが、
ビームを参照ビームとサンプルビームに分ける手段；
正方形に形成された実質的に同じ長さの４つの辺を有する回転可能な、屈折性の、光を伝達するブロックと；
該ブロックを回転させる手段；
参照ビームを参照方向でブロックに入射させるように参照ビームを導く手段およびサンプルビームをサンプル方向でブロックに入射させるようにサンプルビームを導く手段、この場合前記参照方向とサンプル方向は互いに対してほぼ４５度の角度で配置されている；および
前記ブロックを通過して後方に放出されるサンプルビームおよび参照ビームを反射させるために該ブロックの後方に配置された第１および第２の反射手段からなることを特徴とする、ドップラーシフターを有する光学的コヒーレンス断層撮影法に使用するための装置。