JP6682731B2 - 複数のサンプル経路を有する光コヒーレンス断層映像システム - Google Patents

Description

〔関連特許出願への相互参照〕
この出願は、引用によりその全体が本明細書に組み込まれている２０１４年１月２１日出願の米国仮特許出願第６１／９２９，６１７号からの優先権を主張するものである。

以下の説明を読者の理解を助けるために提供する。提供する情報又は引用する文献のいずれも、従来技術であるとして受け入れるものではない。

フーリエドメイン光コヒーレンス断層映像法（ＯＣＴ）は、「スペクトルドメインＯＣＴ」と「掃引信号源ＯＣＴ」を含む。掃引信号源ＯＣＴは、レーザの狭い線幅のために深い撮像範囲において有利であり、これは、急速掃引中のより高いコヒーレンスを可能にする。眼科ＯＣＴでの適用の大半は、掃引信号源ＯＣＴを使用し、それは、従来的に前房又は網膜撮像のいずれかを意図している。前房と網膜の両方の撮像を単一統合デバイスに収容するように試みることはできる。しかし、異なる光学的構成が、それぞれに対して一般的に必要とされる。前房撮像に対して、ビーム走査は、サンプル又は角膜に対して垂直であり、かつフォーカスは浅い。一方、網膜撮像に対しては、眼自体による屈折の存在のために、ビーム走査は、深いフォーカス又は平行化するようにより大きいビームサイズを有して収束性である必要がある。これは、一般的に、フォーカスビーム及び走査パターンの調節、又は１つのシステムに２つの装置を有することのいずれかを必要とする。

本発明の技術は、同調可能レーザ源、干渉計、スプリッタ、及び検出器を含む改善されたＯＣＴ撮像システムを提供する。同調可能レーザ源は、波長走査式ビームを提供するように構成される。干渉計は、波長走査式ビームを基準ビームと物体ビームに分割するように構成される。スプリッタは、物体ビームを前房撮像構成要素に対応する第１の経路と網膜撮像構成要素に対応する第２の経路とに分割するように構成される。検出器は、基準ビームと眼から反射された物体ビームの少なくとも一部分との間の干渉によって引き起こされる信号を検出するように構成される。

上述の概要は単に例示に過ぎず、決して限定するように意図していない。上述の例示的態様、実施形態、及び特徴に加えて、更に別の態様、実施形態、及び特徴が、以下の図面及び詳細説明を参照することによって明らかになるであろう。

本発明の開示の上述の及び他の特徴は、添付図面と合わせて理解すると以下の説明及び添付の特許請求の範囲からより完全に明らかになるであろう。これらの図面は、本発明の開示による単にいくつかの実施形態を示すに過ぎず、従って、その範囲を限定するように考えないことを理解した上で、本発明の開示を添付図面の使用を通して追加の具体性及び詳細と共に以下に説明する。

例示的実施形態による複数の光路長を含むＯＣＴシステム及び／又はデバイスを示す図である。 別の例示的実施形態による複数の光路長を含むＯＣＴシステム及び／又はデバイスを示す図である。 更に別の例示的実施形態による複数の光路長を含むＯＣＴシステム及び／又はデバイスを示す図である。

以下の詳細説明では、本明細書の一部を成す添付図面を参照する。添付図面では、文脈が別段の規定をしていない限り、同様の記号は、一般的に同様の構成要素を識別する。詳細説明で説明する例示的実施形態、図面、及び特許請求の範囲は、限定するように意図していない。本明細書に提供する本発明の精神又は範囲から逸脱することなく他の実施形態を利用することができ、他の修正を加えることができる。一般的に本明細書に説明して図に例示するように、本発明の開示の態様を広範な異なる構成に配置、置換、組合せ、及び設計することができることは容易に理解されるであろうが、これらの全ては明示的に想定されており、かつ発明の開示の一部を成す。

本明細書に説明するのは、前房撮像のための第１光ビーム経路と網膜撮像のための第２光ビーム経路とを同じデバイス内に含む光コヒーレンス断層映像（ＯＣＴ）デバイスである。

図１は、例示的実施形態による複数の光路長を含むＯＣＴシステム及び／又はデバイス１００を示している。ＯＣＴシステム１００は、波長走査型レーザ光源１１０又は他の適切な光源１１０を含む。実施形態において、光源１１０は、周期的に修正された波長を有するレーザビームを出力するように構成される。光源の出力は、干渉計１３０に与えられる。干渉計１３０は、ミラーと半ミラー１２２、１２３を組み合わせた様々な空間タイプを含む。干渉計１３０では、光の一部は、反射されて基準光として印加される。残りの光は、干渉計１３０から放出され、かつ放出光を２つの異なる光路に分けるスプリッタ／コンバイナーミラー１３６に伝達される。スプリッタ／コンバイナーミラー１３６からの反射光は、干渉計１３０に入射し、平衡検波器１２０上に入射する干渉光を生成する。実施形態において、平衡検波器１２０は、光信号を電気信号に変換し、その出力は、信号処理ユニットに印加される。実施形態において、信号処理ユニットは、反射光の周波数変化及び強度に基づいてフーリエ変換により断面画像を発生させるように構成され、画像は、画像表示ユニット上に表示される。これに加えて、メモリ及び走査制御ユニットは、信号処理ユニットに接続することができる。

スプリッタ／コンバイナーミラー１３６は、それぞれ前房撮像（例えば、サンプル経路１４０）及び網膜撮像（例えば、サンプル経路１５０）のために使用可能な２つの異なる光路に放出光を分割する。（追加の実施形態において、システムは、追加のスプリッタと２よりも多いサンプル経路とを含むことができる。）実施形態において、スプリッタ／コンバイナーミラー１３６は、デバイス／システムのためにパワーの大部分が前房撮像構成要素に伝達され、かつパワーの残りの小部分が網膜撮像構成要素に伝達されるように放出光を分割する。例えば、一実施において、デバイス／システムのために、パワーの７０％は、前房撮像構成要素に伝達され、パワーの３０％は、網膜撮像構成要素に伝達される。このような実施形態は、レーザ露出制限が多くの場合に網膜撮像に対してより低く、前房又は収束ビーム撮像に対してより高いので有用である場合がある。

実施形態において、前房撮像に関して、単一対物レンズ１４４が使用され、走査ミラー１４６は、レンズ１４４の後焦点面に置かれてサンプルに対して垂直方向にかつ光軸に対して平行方向にフォーカスビームを走査する。別の実施形態において、網膜撮像に関して、ビーム走査がサンプルに対して収束するように、かつビーム走査が所望範囲を有して網膜区域を張るように、２レンズシステムが使用され、かつ４ｆシステムに構成される。

光路長は、例えば、実施形態では〜３０ｍｍ（２０ｍｍｘ１，３５（ｎ））である平均的な人間眼球の光路長と同等であるオフセット１８３を有するように調節される。

ＯＣＴシステム１００は、２つのアパーチャ、すなわち、前房撮像がそれを通して実行される第１のアパーチャ１５５と網膜撮像がそれを通して実行される第２のアパーチャ１６０とを更に含む。実施形態において、シャッター１７０は、各アパーチャ１５５、１６０をそれぞれ選択的に閉じるように位置決めすることができる。従って、アパーチャの位置を第１位置から第２位置まで眼の光軸と垂直な方向に摺動させることにより、それぞれのアパーチャを開くか又は閉じることができ、かつ前房撮像と網膜撮像の間で撮像範囲を変えることができる。実施形態において、各アパーチャに対するシャッター１７０は、シャッター１７０の移動が１つのアパーチャを開き、同時に別のアパーチャを閉じるように（又は逆も同様）組み合わせることができる。別の実施形態において、角膜の前側である位置Ｏ１１８０が網膜の裏側まで予め決められた距離Ｄ１１’１８１と共に行くようにサンプル経路１４０の経路長を変えるための経路長スイッチ１３５がある場合に、各区域内で角膜及び網膜の位置を測定することにより、眼軸長を計算することができる。Ｏ１１８０及びＯ１’１８２からの角膜と網膜の各距離がそれぞれＸｃとＸｒである場合に、眼軸長は、Ｄ１１’−Ｘｃ−Ｘｒである。ここでＤ１１’１８１は、人間の眼の典型的な眼軸長の最大値よりも大きくなるように設定することができる。

図２は、別の例示的実施形態による複数の光路長を含むＯＣＴシステム及び／又はデバイス２００を示している。１ｘ２スイッチ２３６は、干渉計２３０から放出された光をそれぞれサンプル経路２４０及び２５０に分割する。図２では、サンプル経路２４０及び２５０は、単一共通レンズシステム２７０を共有する。サンプル経路２５０は、単一共通レンズシステム２７０の第１端部に光を経路指定し、一方、複数のミラー（又は光を経路指定するための他の構成要素）は、サンプル経路２４０のビームを単一共通レンズシステムの中央の中に導入する。

サンプル経路２５０は、４ｆ構成を有する２レンズシステムの後焦点面に走査ミラー２４２を位置決めして構成される。光ビームは、スプリッタミラー２９０（例えば、７：３スプリットミラー）を通過し、第２のレンズ以降に、それが眼のレンズシステム（角膜及び水晶体）を通過した後にある一定の距離内で網膜区域を走査するように収束走査における平行化ビームで射出する。サンプル経路２４０からの光ビームは、第２のレンズの中にそのレンズと後焦点の間に部分反射ミラーを有することによって導入される。サンプル経路２４０のための走査ミラー２４６は、反射経路上の第２のレンズの後焦点面に位置決めされる。このようにして、サンプル経路２４０は、前房位置に対して垂直なビーム集束及び走査を実現する。サンプル経路２４０及び２５０の使用は、サンプル経路と干渉計２３０の間の光スイッチによって切り換えられる。

図３は、第３の例示的実施形態による複数の光路長３４０、３５０を含むＯＣＴシステム及び／又はデバイス３００を示している。

実施形態において、上述のＯＣＴシステム／デバイスは、掃引信号源ＯＣＴと共に利用することができる。掃引信号源ＯＣＴは、ある一定の波長範囲にわたって周期的に波長を変える光を放出する。掃引信号源（例えば、１１０、２１０）からの光ビームは、サンプル経路と基準経路に分割される。光ビームは、レンズシステムを通してサンプルの上に投影され、走査ミラーが、サンプル（例えば、眼）上のビームの位置を横方向に走査する。サンプルからの反射光は、基準経路を通過した光と再結合され、干渉計信号を生成する。干渉計信号は、光検出器（例えば、平衡検波器）（例えば、１２０、２２０）を使用して検出される。この検出された光信号は、電気信号に変換され、デジタル化され、かつサンプル内側の深度方向に沿った反射率信号にフーリエ変換される。この１次元深度信号は、光ビームを走査することによって近傍位置で順次反復測定されて断面撮像のための２次元信号に構成される。

上述の例示的実施形態の説明は、例示及び説明のために提供したものである。それによって開示する正確な形態に関して網羅的又は限定的であることを意図しておらず、修正及び変形は、上記教示の観点から可能であり、又は開示する実施形態の実施から得ることができる。

特定の実施形態を図示かつ説明したが、特許請求の範囲に規定する通りの広範な態様において、本発明の技術から逸脱することなく当業技術での通常技能に従ってその中で修正や修正が可能であることを理解しなければならない。

本明細書で例示的に説明した実施形態は、本明細書に詳細には開示していないあらゆる１つ又は複数の要素又は１つ又は複数の制限がなくても適切に実施することができる。従って、例えば、用語「備える」、「含む」、「含有する」等は、広く限定することなく読み取るべきである。更に、本明細書に使用する用語及び表現は、限定ではなく説明として使用しており、このような用語及び表現の使用には、図示かつ説明した特徴のあらゆる均等物又はその一部分を除外するという意図はなく、主張する技術の範囲内で様々な修正が可能であることを認識することができる。更に、語句「から本質的に構成される」は、具体的に列挙される要素と、主張する技術の基本的かつ新しい特徴に実質的に影響を及ぼさない追加の要素とを含むように理解されることになる。語句「から構成される」は、指定されないあらゆる要素を除外する。

本出願に説明する特定の実施形態の見地から本発明の開示を限定すべきではない。当業者には明らかなように、本発明の開示の精神及び範囲から逸脱することなく多くの修正及び変形が可能である。本明細書に列挙するものに加えて、本発明の開示の範囲内で機能的に同等な方法及び構成は、以上の説明から当業者には明らかであろう。このような修正及び変形は、特許請求の範囲に入るように意図している。本発明の開示は、特許請求の範囲に権利が与えられる均等物の完全な範囲に加えて、特許請求の範囲の言葉によってのみ限定しなければならない。本発明の開示は、特定の方法、試薬、化合物、組成物、又は生体系に限定されず、これらは勿論修正可能であるということを理解しなければならない。本明細書に使用する専門用語は、特定の実施形態を説明することだけを目的としており、限定するように意図していないことも理解しなければならない。

当業者には理解されるように、いずれかのかつ全ての目的に対して、特に書面による説明を提供することに関して、本明細書に開示する全ての範囲はまた、いずれかのかつ全ての可能な部分的範囲とその部分的範囲の組合せとを包含する。いずれの列挙される範囲も、その同じ範囲を少なくとも２等分、３等分、４等分、５等分、１０等分などに分解されるように十分に説明されかつ使用可能であるとして容易に認識することができる。非限定的な例として、本明細書で説明した各範囲は、下３分の１、中央３分の１、上３分の１等に容易に分解することができる。更に当業者には理解されるように、「まで」、「少なくとも」、「よりも大きい」、及び「よりも小さい」などの全ての用語は、列挙される数字を含み、上述したようなその後に部分的範囲に分解することができる範囲を指す。最後に、当業者には理解されるように、範囲は、各個々のメンバを含む。

本明細書に言及する全ての文献、特許出願、発行特許、及び他の文書は、各個別の文献、特許出願、発行特許、又は他の文書がその全体を引用によって組み込まれていると具体的かつ個別的に示されているかのように引用により本明細書に組み込まれている。引用によって組み込まれる文章に含まれる定義は、本発明の開示における定義と矛盾する範囲では除外される。

他の実施形態は、以下の特許請求の範囲に示されている。

Ｄ１１’ 予め決められた距離
Ｄ１２ オフセット
Ｏ１ 角膜の前側

Claims (8)

1. 波長走査式ビームを提供するように構成された同調可能レーザ源と、
   前記波長走査式ビームを基準ビームと物体ビームに分割するように構成された干渉計と、
   前記物体ビームを前房撮像構成要素に対応する第１の経路と網膜撮像構成要素に対応する第２の経路とに分割するように構成されたスプリッタと、
   前記物体ビームの一部分を前記第１の経路へ通過させるように構成された第１のアパーチャと、
   該物体ビームの前記一部分の他の部分を前記第２の経路へ通過させるように構成された第２のアパーチャと、
   前記基準ビームと眼から反射される前記物体ビームの少なくとも前記一部分との間の干渉によって引き起こされる信号を検出するように構成された検出器と、
   を含むことを特徴とする光コヒーレンス断層映像（ＯＣＴ）撮像システム。
2. 前記前房撮像構成要素は、前房を撮像するように構成されたレンズシステム及び走査ミラーを含むことを特徴とする請求項１に記載のＯＣＴ撮像システム。
3. 前記網膜撮像構成要素は、網膜を撮像するように構成されたレンズシステム及び走査ミラーを含むことを特徴とする請求項１に記載のＯＣＴ撮像システム。
4. 前記第１の経路は、前記第２の経路とは異なることを特徴とする請求項１に記載のＯＣＴ撮像システム。
5. 前記検出器からの信号を処理して画像を発生させるように構成された処理ユニットを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のＯＣＴ撮像システム。
6. 前記第１の経路は、発散するビームとサンプルに対して垂直な横方向走査パターンとを用いるレンズシステムを含み、
   前記第２の経路は、平行化ビームと前記サンプルに対して発散するような走査パターンとを用いるレンズシステムを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のＯＣＴ撮像システム。
7. 前記第１及び第２の経路の各々が、撮像範囲間で切り換えるためにアパーチャにわたって閉じるように構成されたシャッターを含むことを特徴とする請求項１に記載のＯＣＴ撮像システム。
8. 前記第１の経路と前記第２の経路の間の経路長差が、眼の眼軸長と同等な光路長を有することを特徴とする請求項１に記載のＯＣＴ撮像システム。

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