JP5919628B2 - 眼底イメージング装置および眼底イメージング方法 - Google Patents
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Description
本発明は、眼底イメージング装置および眼底イメージング方法に関する。より詳しくは、角膜や水晶体などによって生じる光学収差を補正する機構を備えた眼底イメージング装置等に関する。
眼底を画像化（イメージング）するため、レーザー走査型眼底鏡が用いられている（例えば特許文献１参照）。レーザー走査型眼底鏡では、目の前方構成要素（角膜および水晶体）により眼底に入射するレーザー光に光学収差が生じる。
この光学収差を補正するための技術として、特許文献２には、波面センサを有する光学系により光学収差を補償するイメージング・システムが開示されている。
本発明は、波面センサを用いることなく波面形状を最適化して、目の前方構成要素による光学収差を補償できる眼底イメージング装置を提供することを主な目的とする。
上記課題解決のため、本発明は、被検眼底に入射するフェムト秒パルスレーザー光の波面を調整する波面調整部と、被検眼底に入射されたフェムト秒パルスレーザー光による多光子励起過程から発生する蛍光を検出する検出部と、を備え、前記波面調整部は、前記検出部により検出される蛍光の強度が最大値となるように前記波面を調整する眼底イメージング装置あるいは光学収差補正装置を提供する。
フェムト秒パルスレーザー光による多光子励起では、焦点面でのみ目的の励起光が発生し、多光子励起過程による蛍光が発生する。このため、発生する蛍光の強度が最大となるとき、最大の効率で、すなわち最も光学収差が少ない状態で、レーザー光が焦点面に集光されていることになる。従って、検出される蛍光の強度が最大値となるようにレーザー光の波面を調整することで光学収差を効果的に補償できる。
フェムト秒パルスレーザー光による多光子励起では、焦点面でのみ目的の励起光が発生し、多光子励起過程による蛍光が発生する。このため、発生する蛍光の強度が最大となるとき、最大の効率で、すなわち最も光学収差が少ない状態で、レーザー光が焦点面に集光されていることになる。従って、検出される蛍光の強度が最大値となるようにレーザー光の波面を調整することで光学収差を効果的に補償できる。
また、本発明は、被検眼底に入射されたフェムト秒パルスレーザー光による多光子励起過程から発生する蛍光の強度が最大値となるように、被検眼底に入射するフェムト秒パルスレーザー光の波面を調整する眼底イメージング方法あるいは光学収差補正方法を提供する。
この眼底イメージング方法等では、前記蛍光は、被検眼底に存在する蛍光色素から発生する蛍光あるいは被検眼底組織から発生する自家蛍光とできる。
この眼底イメージング方法等では、前記蛍光は、被検眼底に存在する蛍光色素から発生する蛍光あるいは被検眼底組織から発生する自家蛍光とできる。
本発明により、波面センサを用いることなく波面形状を最適化して、目の前方構成要素による光学収差を補償できる眼底イメージング装置が提供される。
以下、本発明を実施するための好適な形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。なお、説明は以下の順序で行う。
図１に、本発明に係る眼底イメージング装置の構成を模式的に示す。図中、符号１は、フェムト秒パルスレーザー光源を示す。フェムト秒パルスレーザー光源１には、例えば、波長７８０ｎｍ、パルス幅２００ｆｓ以下、出力安定性が±０．５％程度、繰り返し周波数が８０ＭＨｚ、平均光出力が２Ｗ程度の光源が好適に用いられる。このような光源からは、生体組織内における水および血液による吸収および散乱が少なく、深部到達性が高いレーザー光が得られる。なお、フェムト秒パルスレーザー光源１の出射波長は、測定条件に応じて、６５０〜１１００ｎｍの範囲内で適宜変更が可能であるものとする。
フェムト秒パルスレーザー光源１から出射されたレーザー光は、ピンホール２およびレンズ３を経て、偏光ビームスプリッタ４および１／４波長板５を透過して波面調整器６に入射される。さらに、レーザー光は、波面調整器６に反射され、１／４波長板５および偏光ビームスプリッタ４を経て、１／４波長板７およびＸＹスキャナー８を透過して、眼球Ｅに入射する。フェムト秒パルスレーザー光源１から出射され、眼球Ｅに入射するレーザー光を、図中実線矢印によって示す。また、眼球Ｅに入射されたレーザー光の眼底における結像点を符号ｆによって示す。
波面調整器６は、眼球Ｅに入射するレーザー光の波面を変化させる機能を有する。波面調整器６には、従来用いられているデフォーマブルミラーや液晶素子を適用できる。波面調整器６は、次に説明する制御部１４から入力される信号に応じて、入射するレーザー光に所定の波面変化を付与して反射させる。なお、波面調整器６には、反射型のみならず透過型の液晶素子も採用できるものとする。
眼球Ｅに入射されたレーザー光が結像点ｆに集光されると、焦点面において励起光が発生し、多光子励起過程から蛍光が発生する。発生した蛍光は、ＸＹスキャナー８、１／４波長板７、偏光ビームスプリッタ４を経て、ダイクロイックミラー９により分岐される。
分岐された蛍光のうち一方は、検出器１０により検出されて電気信号に変換され、コンピュータ１１に出力される。コンピュータ１１は、電気信号に基づいて画像を作製してモニタ１２に表示する。ＸＹスキャナー８による入射レーザー光の走査により、モニタ１２には眼底の２次元イメージが表示される。検出器１０および次に説明する検出器１３は、例えば、ＰＭＴ（photo multiplier tube）、あるいはＣＣＤおよびＣＭＯＳなどのエリア撮像素子によって構成できる。
分岐された他方の蛍光は、検出器１３により検出されて電気信号に変換され、制御部１４に出力される。ここでは、ダイクロイックミラー９が、特定波長域の光を検出器１０に反射し、その他の波長域の光を検出器１３に透過させる場合を図示したが、目的に応じて、特定波長域の光を検出器１３に反射し、その他の波長域の光を検出器１０に透過させることも可能である。
制御部１４は、検出器１３により検出される蛍光の強度が最大値となるように波面調整器６を制御する。例えば検出器１３がＰＭＴである場合、制御部１４は、検出器１３からの出力信号が最大値となるように波面調整器６を制御してレーザー光の波面を変化させる。また、例えば検出器１３がエリア撮像素子である場合、輝点の面積が最小であり、かつ、中心部が最大の輝度となるように波面調整器６を制御してレーザー光の波面を変化させる。
フェムト秒パルスレーザー光による多光子励起では、焦点面でのみ目的の励起光が発生し、多光子励起過程による蛍光が発生する。このため、発生する蛍光の強度が最大となるとき、最大の効率でレーザー光が結像点ｆに集光されていることになり、換言すれば、最も光学収差が少ない状態でレーザー光が結像点ｆに集光されていることになる。従って、検出器１３により検出される蛍光の強度が最大値となるように波面調整器６を制御して、眼球Ｅに入射するレーザー光の波面を調整することで光学収差を効果的に補償できる。
なお、制御部１４には、例えば、中央演算装置（ＣＰＵ）、メモリ、記録装置（ハードディスク）等を備えた汎用のコンピュータに、上記の制御を実行するプログラムを搭載した装置を採用できる。
検出器１３により検出する蛍光は、被検眼底に存在する蛍光色素から発生する蛍光あるいは被検眼底組織から発生する自家蛍光とすればよい。
蛍光色素を用いる場合、フロオレセインやインドシアニングリーンなどの従来用いられている蛍光色素を被検者の静脈内に投与し、眼球Ｅ内の血管内に導入する。そして、検出器１３によって検出される蛍光色素からの蛍光強度が最大値となるように波面調整器６を制御する。これにより、目の前方構成要素による光学収差を補償して、結像点ｆである血管にレーザー光を高効率に集光でき、特に網膜脈絡膜を含む組織の画像化に有利である。
また、自家蛍光を検出する場合には、眼底組織に存在する各種の自家蛍光性を有する物質からの蛍光を検出する。例えば、網膜色素上皮細胞（retinal pigment epithelial cell：ＲＰＥ）には、自家蛍光性に富むリポフスチン顆粒が蓄積していることが知られている。従って、ＲＰＥから検出される蛍光の強度が最大値となるように波面調整器６を制御すれば、ＲＰＥにレーザー光を高効率に集光でき、特に網膜色素上皮を含む組織の画像化に有利である。この他、眼底組織に存在する自家蛍光性物質としては、メラニン、コラーゲン、ヘモグロビン、レチノールおよびその誘導体、レリノイン酸およびその誘導体、チロシンなどの芳香族アミノ酸、トリプトファンおよびその二量体、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（ＮＡＤＰＨ）、リボフラビン、葉酸、ピリドキシン(Pyridocine)、ポルフィリン骨格を有するタンパク質、チトクロームＰ４５０などのチトクローム酵素群、終末糖化産物などが挙げられる。これら自家蛍光性物質は、画像の取得対象とする組織に応じて適宜選択できる。
本発明に係る眼底イメージング装置等によれば、目の前方構成要素による光学収差を効果的に補償できる。従って、本発明に係る眼底イメージング装置等は、高精度な眼底画像を取得して、眼底検査の診断精度を向上させるために寄与し得る。
１：光源、２：ピンホール、３：レンズ、４：偏光ビームスプリッタ、５：１／４波長板、６：波面調整器、７：１／４波長板、８：ＸＹスキャナー、９：ダイクロイックミラー、１０：検出器、１１：コンピュータ、１２：モニタ、１３：検出器、１４：制御部、Ｅ：眼球、ｆ：結像点
Claims (4)
- 被検眼底に入射するフェムト秒パルスレーザー光の波面を調整する波面調整部と、
被検眼底に入射されたフェムト秒パルスレーザー光による多光子励起過程から発生する蛍光を検出する検出部と、を備え、
前記蛍光は、被検眼底に存在する蛍光色素から発生する蛍光であり、
前記検出部は、ＰＭＴ又はエリア撮像素子であり、
前記検出部がＰＭＴである場合、前記ＰＭＴからの出力信号が最大値となるように、前記検出部がエリア撮像素子である場合、輝点の面積が最小であり、かつ、中心部が最大の輝度となるように、前記波面調整部を前記検出部で検出された結果に基づいて制御し、前記波面を変化させて前記波面を調整する眼底イメージング装置。 - 被検眼底に入射するフェムト秒パルスレーザー光の波面を調整する波面調整部と、
被検眼底に入射されたフェムト秒パルスレーザー光による多光子励起過程から発生する蛍光を検出する検出部と、を備え、
前記蛍光は、被検眼底に存在する蛍光色素から発生する蛍光であり、
前記検出部は、ＰＭＴ又はエリア撮像素子であり、
前記検出部がＰＭＴである場合、前記ＰＭＴからの出力信号が最大値となるように、前記検出部がエリア撮像素子である場合、輝点の面積が最小であり、かつ、中心部が最大の輝度となるように、前記波面調整部を前記検出部で検出された結果に基づいて制御し、前記波面を変化させて前記波面を調整する光学収差補正装置。 - 被検眼底に入射するフェムト秒パルスレーザー光の波面を調整する波面調整ステップと、
被検眼底に入射されたフェムト秒パルスレーザー光による多光子励起過程から発生する蛍光を検出する検出ステップと、を有し、
前記蛍光は、被検眼底に存在する蛍光色素から発生する蛍光であり、
前記検出ステップは、ＰＭＴ又はエリア撮像素子により行われ、
前記検出ステップがＰＭＴにより行われる場合、前記ＰＭＴからの出力信号が最大値となるように、前記検出ステップがエリア撮像素子により行われる場合、輝点の面積が最小であり、かつ、中心部が最大の輝度となるように、前記波面調整ステップにおいて前記検出ステップで検出された結果に基づいて前記波面を変化させて前記波面を調整する眼底イメージング方法。 - 被検眼底に入射するフェムト秒パルスレーザー光の波面を調整する波面調整ステップと、
被検眼底に入射されたフェムト秒パルスレーザー光による多光子励起過程から発生する蛍光を検出する検出ステップと、を有し、
前記蛍光は、被検眼底に存在する蛍光色素から発生する蛍光であり、
前記検出ステップは、ＰＭＴ又はエリア撮像素子により行われ、
前記検出ステップがＰＭＴにより行われる場合、前記ＰＭＴからの出力信号が最大値となるように、前記検出ステップがエリア撮像素子により行われる場合、輝点の面積が最小であり、かつ、中心部が最大の輝度となるように、前記波面調整ステップにおいて前記検出ステップで検出された結果に基づいて前記波面を変化させて前記波面を調整する光学収差補正方法。
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