JP4612396B2 - 網膜機能計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、眼底を撮影して網膜の機能を計測する装置に関する。

従来、網膜機能を非侵襲的に画像化する装置が知られている。この装置は網膜を照明する照明手段と、網膜の機能応答を誘導する刺激光を照射する網膜刺激照明手段とを有し、刺激光を網膜に照射する前後の網膜画像の状態に基づいて網膜機能を計測し、画像化して評価しようとするものである（特許文献１参照）。
特表２００２−５２１１１５号

上述したような網膜の機能を計測する装置は、刺激光を照射する前の網膜画像の明るさに対する照射後の網膜画像の明るさの変化を読み取るものであるが、刺激光に対する網膜の変化（刺激光による神経組織の活動変化）は微小であるため、その変化を精度よく検出することが重要である。
本発明は、上記問題点に鑑み、網膜機能の計測を精度よく行うことのできる網膜機能計測装置を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
（１） 照明光となるレーザ光を眼底の観察面に集光させるための光学部材と眼底に対して前記レーザ光を２次元的に走査する走査手段とを有する照明光照射光学系と、前記レーザ光と異なる波長の光束を前記眼底に照射し網膜を構成する細胞を刺激する刺激光照射光学系と、前記眼底に前記レーザ光が照射された状態にて前記刺激光の照射前及び照射後の前記眼底の反射光を共焦点光学系によって受光し眼底画像を得る眼底画像取得手段と、該眼底画像取得手段により得られた前記刺激光の照射前及び照射後の前記眼底画像を演算処理して網膜機能の変化情報を取得する演算処理手段と、該演算処理手段により得られた前記網膜機能の変化情報を表示する表示手段と、を備え、前記刺激光照射光学系にて照射される前記刺激光を前記照明光照射光学系中の前記走査手段を介さない光路に導く構成とすることを特徴とする。

本発明によれば、網膜機能の計測時に不必要なノイズ光を軽減させることができ、精度よく計測を行うことができる。

本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本実施の形態の眼底撮影装置の光学系を示した図である。
１はレーザ光を発する光源であり、本実施形態では赤外域のレーザ光を発する半導体レーザを用いている。本実施形態で用いる光源１（半導体レーザ）は、被検者が認識することのできない780nm以上1000nm以下の波長の赤外光を発するものとしている。２は中央に開口部を有する穴開きミラー、３はレンズである。４及び５はミラーであり、図１に示す矢印方向に移動可能とされ、光路長を変化させることによりフォーカス合せ（視度補正）を行うことができる。６、８及び１０は凹面ミラーである。７はレーザ光を被検眼眼底にて水平方向に偏向させ走査するための偏向手段となるポリゴンミラー、９はポリゴンミラー７による走査方向に対して直角方向にレーザ光を偏向させ走査するための偏向手段となるガルバノミラーである。

光源１から出射したレーザ光は、穴開きミラー２の開口部を通り、レンズ３介した後、ミラー４、ミラー５、凹面ミラー６にて反射し、ポリゴンミラー７に向かう。ポリゴンミラー７にて反射された光束は、凹面ミラー８、ガルバノミラー９、凹面ミラー１０にて反射し、ダイクロイックミラー１１を透過した後、被検眼眼底にて集光し、眼底を２次元的に（図示するＸＹ軸方向に）走査する。これらの光学部材によって照明光照射光学系を形成する。
１２はレンズであり、１３は光軸上にピンホールを有したピンホール板である。レンズ１２は被検眼眼底の観察点（撮影点）とピンホール板とを共役な位置に置く。１４は集光レンズ、１５は受光部である。なお、本実施形態の受光部１５には、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）を用いている。

被検眼眼底に走査されたレーザ光の反射光は、前述した照明光照射光学系を逆に辿り、穴開きミラー２にて反射し、下方に折り曲げられる。なお、被検眼の瞳位置と穴開きミラー２の開口部とは、レンズ３、凹面ミラー６，８，１０により共役となっている。穴開きミラー２にて反射した反射光は、レンズ１２を介してピンホール板１３のピンホールに焦点を結ぶ。ピンホールにて焦点を結んだ反射光は、集光レンズ１４を経て受光素子１５に受光される。これらの光学部材により撮影光学系を形成する。

１６は可視域の光を発する光源、１７は長波長領域及び短波長領域の光をカットするフィルタ、１８はレンズであり、これらの光学部材によって刺激光照射光学系を形成する。光源１６を出射した光束はフィルタ１７により赤外光等の不要な波長の光がカットされ、可視域の光のみを透過させる。なお、光源１６から出射される光は、被検眼が刺激を受ける470nm以上780nm未満の範囲の光である。また、光源１６は単発のフラッシュ光やフリッカー状にて発光させることが可能である。光源１６から出射される刺激光はフィルタ１７を介した後、レンズ１８を経てダイクロイックミラー１１にて反射し、照明光照射光学系の光路に導かれる。なお、本実施形態では照明光の光路に刺激光を導くためにダイクロイックミラーを用いているが、これに限るものではなく、ハーフミラー等の合成用光学部材を用いることもできる。

照明光照射光学系の光路に導かれた刺激光は、被検眼Ｅの瞳付近に一旦集光し、被検眼Ｅの眼底に照射され網膜を構成する細胞を刺激する。なお、光源１６はレンズ１８を介して被検眼Ｅの瞳位置と略共役な関係とされ、照明光となる赤外のレーザー光による眼底における走査範囲以上の範囲を照射することができるようになっている。

図２は本実施形態における網膜機能計測装置の制御系を示したブロック図である。２０は装置全体の制御を行う制御部である。制御部３０には光源１、ポリゴンミラー７、ガルバノミラー９、受光部１５、光源１６、ミラー４，５を駆動させるための駆動手段２１、視度補正のための被検眼の屈折力の入力や刺激光を出射させ、眼底を撮影するためのボタンや解析用のボタン等が用意されるコントロール部２２、受光部１６にて受光した信号を基に被検眼眼底の画像形成や網膜機能を画像化するための画像処理部２３等が接続される。２４はモニタであり、画像処理部２３にて形成した眼底画像やが表示される。２５は種々の情報を記憶しておくための記憶部である。

以上のような構成を有する眼底撮影装置において、その動作について説明する。
検者は予め被検眼の屈折力を眼屈折力測定装置等にて測定しておき、得られた被検眼の屈折力値をコントロール部２２を用いて入力する。制御部２０は入力された屈折力データを記憶部２５に記憶させるとともに、駆動手段２１を用いてミラー４，５を駆動させて視度補正を行う。視度補正が行われた状態にて、検者は図示なきジョイスティック等を用いて装置を駆動させて、被検眼の眼底にレーザ光が照射され、所望する画像がモニタ２４に表示されるように、アライメントを行う。

制御部２０は光源１から赤外のレーザ光を出射させる。光源１から出射したレーザ光は、図１に示すように、穴開きミラー２の開口部を通過した後、レンズ３を透過し、ミラー４，５、凹面ミラー６にて反射してポリゴンミラー７に向かう。ポリゴンミラー７は一定の速度で回転しており、レーザー光はポリゴンミラー７にて反射され、水平方向に走査される。ポリゴンミラー７にて走査されたレーザ光は、凹面ミラー８にて反射した後、ガルバノミラー９の駆動により、さらに垂直方向（上から下）に走査される。ガルバノミラー９にて反射したレーザ光は、凹面ミラー１０にて反射し、被検眼Ｅの眼底に集光するとともに眼底上を２次元的に走査して被検眼Ｅの所定範囲の眼底を照明する。

眼底に集光したレーザ光の反射光は、凹面ミラー１０から穴開きミラー２までを逆に辿り、穴開きミラー２にて下方に折り曲げられる。穴開きミラー２にて下方に折り曲げられた反射光束は、レンズ１２を介してピンホール板１３のピンホールに集光する。ピンホールにて集光した反射光は、レンズ１４を介して受光部１５にて受光される。
画像処理部２３は、眼底からの反射光によって得られる受光部１５からの受光信号を画像データとして逐次並べ、モニタ２４の表示領域における最上部から横方向に一列に表示していく。ポリゴンミラー７の反射面の１面分の回転移動によって、モニタ２４における一列分の画像が得られることとなる。なお、ガルバノミラー９は一定速度にてレーザ光を上から下に向けて走査するように駆動しているため、モニタ２４に表示する画像データは実際には多少傾いた一列分の画像となる。

ポリゴンミラー７がさらに回転し、レーザ光が次の反射面にて反射すると、前述同様に制御部２０は、次の反射面におけるレーザ光の反射光の受光信号を画像処理部２３に送る。画像処理部２３は、取得した一列分の画像データを、先に表示した一列分の画像データの一段下の行に並べて表示する。制御部２０及び画像処理部２３は、このような処理を順次行うことにより、２次元的に走査した被検眼眼底の撮影範囲を一枚の画像としてモニタ２４に逐次表示していく。

網膜機能を計測する場合には、所望する位置の眼底像がモニタ２４に表示された状態にて、コントロール部２２の図示なき撮影ボタンを押す。撮影ボタンが押されると、制御部２０は刺激光発光前の眼底像を基準眼底画像として記憶部２５に記憶させるとともに、光源１６を用いて被検眼Ｅの眼底に向けて可視のフラッシュ光を照射する。被検眼Ｅの眼底にフラッシュ光が照射されることより、網膜を構成する細胞が刺激され、これに基づく神経細胞の活動が起こる。なお、赤外のレーザ光（照明光）は、フラッシュ光の照射前後に関係なく連続的に被検眼Ｅの眼底の所定領域を照明し続けている。制御部２０は、さらにフラッシュ光（刺激光）の照射後の眼底画像を撮影して記憶部２５に記憶させる。フラッシュ光照射後に撮影する眼底画像は１枚だけでなく、網膜機能の変化が判るように、フラッシュ光照射後、所定の間隔（例えば照射１秒後、２秒後…）にて経時的に眼底画像を撮影、記憶させてもよい。なお、本実施形態では、フラッシュ光照射前の眼底画像取得からフラッシュ光照射後の眼底画像取得まで、自動的に行われるものとしているが、これに限るものではなく、個々の動作を手動にて行うようにすることもできる。

所定の眼底画像を記憶部２５に記憶した後、コントロール部２２の図示なき解析ボタンを押す。解析ボタンが押されると、画像処理部２３は、記憶部２５に記憶されたフラッシュ光照射前の眼底画像と照射後の眼底画像とに基づいて網膜機能を計測し、その結果をモニタ２４に表示する。

被検眼Ｅの眼底にフラッシュ光等の刺激光が照射され、網膜を構成する細胞が刺激を受けると、この刺激に伴って神経細胞の活動に変化が起こり、この神経活動が起こった部位の反射光の強度（反射率）が変化する。このため、フラッシュ光照射前後における眼底画像の明るさの変化を読み取ることにより、この神経細胞の活動の変化に起因する内因性の信号変化が得られることとなり、これによって網膜機能を計測できる。

画像処理部２３は、網膜機能を計測するにあたって始めに記憶部２５に記憶させたフラッシュ光照射前の眼底画像（基準眼底画像）と照射後の眼底画像との位置合せを行う。位置合せは、照射前の眼底画像（基準眼底画像）及び照射後の眼底画像から画像処理により特徴点（例えば、血管形状、乳頭、黄斑部等）を抽出し、両画像を相対的に移動、拡大、縮小等行うようにして両画像の特徴点が最も一致する位置を演算処理により求める。なお、位置合せの方法はこれに限るものではなく、周知の画像処理技術を用いてもよい。

このような照射前と照射後の眼底画像の位置合わせ後、演算処理部２３は照射前の眼底画像の明るさに対する照射後の眼底画像の明るさの変化を各画素毎に求める。明るさの変化は差分や比等求めることによって得られる。画像処理部２３は、得られた明るさの変化情報を各画素に対応させてモニタ２４に表示する。明るさの変化情報としては、濃淡の画像として表示する方法や、差分や比の数値情報、この数値情報を網膜機能を評価するための所定の解析プログラムにより演算処理した情報等によって表すことができる。

なお、本実施形態の網膜機能計測装置は、図１に示すように、眼底の観察面とピンホール板１３のピンホールとを共焦点とする光学系を形成しているため、被検眼眼底の観察面の限られた領域のみの光がピンホールを通過して受光部１５に受光される。したがって、得られる眼底画像はノイズ光が極力抑えられているため、フラッシュ光（刺激光）前後での内因性信号の変化による微小な眼底反射光の明るさの違いを検出することができる。

以上の実施形態では、刺激光照射光学系から出射されるフラッシュ光を、照明光照射光学系のポリゴンミラー及びガルバノミラーからなる走査手段を経た後の光路に導くものとしているが、これに限るものではなく、フラッシュ光を走査手段を介して被検眼の眼底に照射させることもできる。このようにフラッシュ光を走査手段を介して被検眼の眼底に照射させる場合では眼底の広い範囲を一度に刺激することは困難であるが、ポリゴンミラー及びガルバノミラーの駆動制御と同期させて、眼底の一部のみを限定的に刺激することも可能である。

本実施形態における光学系を示した図である。 本実施形態における制御系を示したブロック図である。

符号の説明

１ 光源
２ 穴開きミラー
７ ポリゴンミラー
９ ガルバノミラー
１０ 凹面ミラー
１１ ダイクロイックミラー
１３ ピンホール板
１５ 受光部
１６ 光源
２０ 制御部
２３ 画像処理部
２４ モニタ

Claims (1)

1. 照明光となるレーザ光を眼底の観察面に集光させるための光学部材と眼底に対して前記レーザ光を２次元的に走査する走査手段とを有する照明光照射光学系と、前記レーザ光と異なる波長の光束を前記眼底に照射し網膜を構成する細胞を刺激する刺激光照射光学系と、前記眼底に前記レーザ光が照射された状態にて前記刺激光の照射前及び照射後の前記眼底の反射光を共焦点光学系によって受光し眼底画像を得る眼底画像取得手段と、該眼底画像取得手段により得られた前記刺激光の照射前及び照射後の前記眼底画像を演算処理して網膜機能の変化情報を取得する演算処理手段と、該演算処理手段により得られた前記網膜機能の変化情報を表示する表示手段と、を備え、前記刺激光照射光学系にて照射される前記刺激光を前記照明光照射光学系中の前記走査手段を介さない光路に導く構成とすることを特徴とする網膜機能計測装置。