JP7098855B2 - 共ビーム走査型網膜結像システム - Google Patents

Description

本発明は、光学結像の技術分野に関し、特に、共ビーム走査型網膜結像システムに関する。

従来の共ビーム走査技術は、１９８７年から製品化されたレーザ共ビーム走査結像装置（Ｗｅｂｂ Ｒ，Ｈｕｇｈｅｓ Ｇ，Ｄｅｌｏｒｉ Ｆ．Ｃｏｎｆｏｃａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｌａｓｅｒ ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ．Ａｐｐｌｉｅｄ ｏｐｔｉｃｓ．１９８７ ；２６（８） ：１４９２－９）が発展し、網膜結像分野に広く応用され、大視野の眼底網膜生体結像手段を実現された。しかし、眼球は複雑な光学系であり、屈折異常がない眼でも光学収差が必然的に存在する。特に、大きな開口数で高解像度を求める場合に、光学理論に応じて、瞳孔が大きくなる際に回折限界の解像度が高くなるが、瞳孔が大きくなるにつれて人眼の収差を多く生じて実際の解像度が制限される。従来の共ビーム走査型レーザ検眼鏡は、１０度以上の大視野で眼底に対する撮像が実行できるが、２０μｍ以下の血管を識別しにくいので視細胞などの微細構造の観察が実行できない。

９０年代から、適応型光学技術が眼底網膜結像分野に導入されるにつれて、適応型光学的な波面補正器などの補正手段を利用して人眼の収差が良く補正されて、回折限界の高解像度が得られ、生体内の網膜微細血管及び視細胞の観察が初めて実現された。特許番号がＺＬ２０１０１０１９７０２８．０の特許出願には、共ビーム走査結像を実現するために、２つの個別の検流計スキャナーにより網膜平面に対し２次元的に同期走査を行って、高解像度の結像機能を実現可能な適応型光学網膜結像装置が開示された。しかし、その装置は、人眼に対して、最大３度視野で高解像度結像しか実現できない。適応光学収差補正アイソプラナティック領域の制限により、適応型光学系は、高解像度結像を実現できるが、３度以内の小視野で結像されている。

以上のように、従来の共ビーム走査型レーザ検眼鏡は、結像の視野が大きくなるが、解像度が網膜の微細構造の観察に不十分である。適応型光学系が適用された共ビーム走査型レーザ検眼鏡は、網膜の微細構造の観察が可能であるが、結像視野が小さいので大視野で病巣の観察が不可能である。

本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであり、共ビーム走査型網膜結像システムを提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の技術手段を採用する。

本発明に係る共ビーム走査型網膜結像システムは、光源モジュールと、適応型光学モジュールと、ビーム走査モジュールと、小視野中継モジュールと、大視野中継モジュールと、視標モジュールと、瞳監視モジュールと、検出モジュールと、制御モジュールと、出力モジュールと、を備える共ビーム走査型網膜結像システムであって、前記光源モジュールは、異なる波長の少なくとも２つの平行ビームを出射し、前記平行ビームは、順次、前記適応型光学モジュール、ビーム走査モジュール、小視野中継モジュールまたは大視野中継モジュールを通過して人眼に照射し、人眼から散乱された、人眼収差情報および光強度情報を含む結像光は、元の経路に沿って戻り、前記適応型光学モジュールおよび検出モジュールに達し、前記適応型光学モジュールは、人眼収差情報を含む結像光を受光して、波面収差の測定および補正をリアルタイムで実行し、前記ビーム走査モジュールは、２軸走査ミラーを含み、前記２軸走査ミラーは、光路の入射方向に第１の透過・反射型望遠鏡を介して前記適応型光学モジュールに接続されるとともに、光路の出射方向に第２の透過・反射型望遠鏡を介して前記小視野中継モジュールまたは大視野中継モジュールに接続されることにより、小視野高解像度結像および大視野低解像度結像にそれぞれ用いられる、前記小視野中継モジュールは、ビーム拡大望遠鏡として配置され、前記大視野中継モジュールは、ビーム収縮望遠鏡として配置され、前記視標モジュールは、人眼を視標へ誘導して固視させるためのものであり、前記瞳監視モジュールは、人眼の瞳を位置合わせて監視するためのものであり、前記検出モジュールは、人眼からの結像光の戻り光を取得して電気信号に変換し、前記制御モジュールに送信するためのものであり、前記出力モジュールは、前記制御モジュールに接続され、人眼の結像画像を表示および記憶するためのものであり、前記小視野中継モジュールは、第１のレンズと第２のレンズとからなる透過型望遠鏡、または第１の球面ミラーと第２の球面ミラーとからなる反射型望遠鏡を含み、拡大倍率が１よりも大きく、前記小視野中継モジュールは、前記望遠鏡の２枚のレンズの間にまたは球面ミラーの間に設けられた第１の焦点調節機構をさらに含み、前記第１の焦点調節機構は、互いに直交する２枚の平面ミラーを含むとともに、望遠鏡の光軸中心に沿って往復移動することによって人眼の屈折異常を補償することが可能であり、前記大視野中継モジュールは、第３のレンズと第４のレンズとからなる透過型望遠鏡、または第３の球面ミラーと第４の球面ミラーとからなる反射型望遠鏡を含み、拡大倍率が１よりも小さく、前記大視野中継モジュールは、前記望遠鏡の２枚のレンズの間にまたは球面ミラーの間に設けられた第２の焦点調節機構をさらに含み、前記第２の焦点調節機構は、互いに直交する２枚の平面ミラーを含むとともに、望遠鏡の光軸中心に沿って往復移動することによって人眼の屈折異常を補償することが可能である。

また、好ましくは、前記のシステムは、入射光路に沿って順次に設けられた第１の２色性ビームスプリッター、第２の２色性ビームスプリッター、第３の２色性ビームスプリッターおよび第４の２色性ビームスプリッターを含む２色性ビームスプリッター群モジュールをさらに備え、前記光源モジュールは、入射光路に沿って順次に配置された光源、コリメータおよび第１のビームスプリッターを含み、前記適応型光学モジュールへ平行ビームを出射し、前記光源から出射された光は、前記コリメータを介して、一部光のが前記第１のビームスプリッターを透過して前記適応型光学モジュールへ入射され、前記適応型光学モジュールは、人眼からの結像光の戻り光の光路に沿って順次に設けられる波面補正器、第２のビームスプリッター、光学フィルターおよび波面センサーを含み、前記ビーム走査モジュールに接続される。前記光源モジュールから出射された平行ビームは、前記波面補正器で反射され、前記ビーム走査モジュールに達する。人眼収差情報および光強度情報を含む結像光の戻り光は、前記ビーム走査モジュールから出射されて、前記波面補正器で反射され、前記第１のビームスプリッターに達し、前記第１のビームスプリッターで反射された光は、一部の光が前記第２のビームスプリッターで反射され、前記光学フィルターを通過し、前記波面センサーに達し、波面収差の測定を実行され、他の部分の光が前記第２のビームスプリッターを通過して前記検出モジュールに入射され、前記波面センサーは、人眼収差情報を含む結像ビームを受光して、含まれた人眼収差情報を前記制御モジュールに送信し、前記制御モジュールは、波面演算を行い、波面収差の検出を実行して波面制御電圧を取得し、得られた波面制御電圧を前記波面補正器に出力し、前記波面補正器は、波面収差を補正する。

また、好ましくは、前記検出モジュールは、第５の２色性ビームスプリッターと、第１の検出光路と、第２の検出光路を含み、前記第５の２色性ビームスプリッターは、受光した光を透過させ前記第１の検出光路へ出射するとともに前記第２の検出光路へ反射する。前記第１の検出光路は、第１の集光レンズと、第１のピンホールと、第１の検出器を含み、前記第２の検出光路は、第２の集光レンズと、第２のピンホールと、第２の検出器を含み、人眼の光強度情報を含む結像ビームの戻り光の一部分は、前記第５の２色性ビームスプリッターを透過して前記第１の集光レンズに出射され、前記第１のピンホールを通過して前記第１の検出器に達し、網膜結像画像が得られ、人眼の光強度情報を含む結像ビームの戻り光の他の部分は、前記第５の２色性ビームスプリッターで反射され、前記第２の集光レンズに出射され、前記第２のピンホールを通過して前記第２の検出器に達して、網膜結像画像が得られる。前記ビーム走査モジュールは、入射光路に沿って順次に設けられる第１の透過・反射型望遠鏡、２軸走査ミラーおよび第２の透過・反射型望遠鏡を含み、前記２軸走査ミラーは、前記制御モジュールから出力された周期的電圧により駆動され、網膜平面の横方向および縦方向の２次元走査を行う。

また、好ましくは、前記視標モジュールは、ＬＥＤアレイと、視標レンズと、第１の平面ミラーを含み、前記ＬＥＤアレイのいずれかのＬＥＤランプビーズは、前記制御モジュールの制御により点灯され、発出した光は、前記レンズを通過して、前記第１の平面ミラーで反射され、前記第１の２色性ビームスプリッターで反射されて、順次、前記第２の２色性ビームスプリッター、第３の２色性ビームスプリッターおよび第４の２色性ビームスプリッターを通過して人眼に達し、人眼が発光したＬＥＤランプビーズを注視することによって固視が実現され。前記瞳監視モジュールは、環状ＬＥＤアレイと、結像レンズと、エリアアレイ検出器を含み、前記環状ＬＥＤアレイから出射された光は、人眼の瞳を照明し、人眼の瞳で反射されて前記環状ＬＥＤアレイの中空部を通過し、前記第４の２色性ビームスプリッターを通過して前記第３の２色性ビームスプリッターで反射され、前記結像レンズにより集束されて前記エリアアレイ検出器に達し、瞳結像を実行し、前記エリアアレイ検出器は、受信した光信号を電気信号に変換して前記制御モジュールに送信し、前記制御モジュールは、瞳結像画像を取得し前記出力モジュールに出力し、前記出力モジュールは、表示および記憶を行う。

また、好ましくは、前記小視野高解像度結像の方法は、以下のように実行する。前記光源モジュールから出射されたビームは、前記適応型光学モジュールの前記波面補正器、前記ビーム走査モジュールを通過し、前記第１の２色性ビームスプリッターで反射されて、前記小視野中継モジュールを通過し出射されて、前記第２の２色性ビームスプリッターで反射されて、前記第３の２色性ビームスプリッターおよび第４の２色性ビームスプリッターを通過し、前記環状ＬＥＤアレイの中空部を通過して、人眼に達し、人眼の光学システムにより眼底の網膜における１点に集束される。眼底の網膜から散乱された、人眼収差情報および眼底の前記の１点の光強度情報を含む結像ビームは、元の経路に沿って戻り、前記ビーム走査モジュールから出射されて、前記波面補正器で反射され前記第１のビームスプリッターに達する。前記第１のビームスプリッターで反射されたビームは、前記第２のビームスプリッターに達して、一部の光が反射され前記波面センサーに入射されて、前記波面センサーに受信された人眼収差情報が前記制御モジュールに送信され、前記制御モジュールは、波面収差を復元して収差補正電圧を算出して、収差補正電圧を前記波面補正器に送信し、前記波面補正器は、人眼収差をリアルタイムで補正し、且つ、他の部分の光が前記第２のビームスプリッターを通過して、全部、前記第５の２色性ビームスプリッターを通過して、前記第１の集光レンズおよび前記第１のピンホールを通過して、前記第１の検出器に達し、前記第１の検出器は、受光した眼底網膜の光信号を電気信号に変換して前記制御モジュールに送信し、前記制御モジュールは、信号同期処理を行い、かつ前記電気信号をサンプリングして再現することによって網膜の小視野高解像度結像画像を取得し前記出力モジュールに送信して、前記出力モジュールは、表示および記憶を実行する。前記大視野低解像度結像の方法は、以下のように実行する。前記光源モジュールから出射されたビームは、前記適応型光学モジュールの前記波面補正器、前記ビーム走査モジュール、前記第１の２色性ビームスプリッターおよび前記第２の２色性ビームスプリッターを通過して、前記第３の２色性ビームスプリッターで反射され、前記大視野中継モジュールに入射されて出射され、前記第４の２色性ビームスプリッターで反射され、前記環状ＬＥＤアレイの中空部を通過して、人眼に達し、人眼の光学システムにより眼底の網膜にける１点に集束される。眼底の網膜から散乱された、人眼の眼底の前記の１点の光強度情報を含む結像ビームは、元の経路に沿って戻り、前記ビーム走査モジュールから出射されて、前記波面補正器で反射され前記第１のビームスプリッターに達し、前記第１のビームスプリッターで反射されたビームは、前記第２のビームスプリッターを通過して、全部、前記第５の２色性ビームスプリッターで反射され、前記第２の集光レンズおよび前記第２のピンホールを通過して、前記第２の検出器に達する。前記第２の検出器は、受光した眼底網膜の光信号を電気信号に変換して前記制御モジュールに送信し、前記制御モジュールは、信号同期処理を行い、かつ前記電気信号をサンプリングして再現することによって網膜の大視野低解像度結像画像を取得し前記出力モジュールに送信して、前記出力モジュールは、表示および記憶を実行する。

また、好ましくは、前記光源モジュールは、少なくとも２つの光源を含む。複数の光源から出射された光は、光ファイバ結合器により結合されてコリメータに入射して平行ビームになり、または、複数の光源から出射された光は、各コリメータで平行ビームになり、２色性ビームスプリッターで重ね合わせて光路に入射してもよい。前記光源モジュールから出射された光は、波長λ_１および波長λ_２の光を含み、λ_１が６００ｎｍ～８５０ｎｍであり、波長λ_１の光が小視野高解像度結像を行うためのものであり、λ_２が９００ｎｍ～１０００ｎｍであり、波長λ_２の光が大視野低解像度結像を行うためのものであり、前記環状ＬＥＤアレイは、等間隔で環状に配列される少なくとも３個のＬＥＤランプビーズを含み、中空部の透光口径が結像ビームの径以上であり、ＬＥＤランプビーズから発出された光の波長がλ_３であり、かつ、λ_３が１０００ｎｍよりも大きく、前記視標モジュールの前記ＬＥＤアレイは、等間隔でアレイ状に配列されるＬＥＤランプビーズであり、発出した光の波長がλ_４であり、波長範囲が３８０ｎｍ～７６０ｎｍの可視光スペクトルであり、かつ、λ_４は、λ_１、λ_２との差が少なくとも５０ｎｍである。

また、好ましくは、前記第１の２色性ビームスプリッターは、波長がλ_１およびλ_４の光を反射する特性を有し、波長がλ_２の光を透過する特性を有し、前記第２の２色性ビームスプリッターは、波長がλ_１の光を反射する特性を有し、波長がλ_２およびλ_４の光を透過する特性を有し、前記第３の２色性ビームスプリッターは、波長がλ_２およびλ_３の光を反射する特性を有し、波長がλ_１およびλ_４の光を透過する特性を有し、前記第４の２色性ビームスプリッターは、波長がλ_２の光を反射する特性を有し、波長がλ_１、λ_３およびλ_４の光を透過する特性を有する。

また、好ましくは、前記適応型光学モジュールにおける前記波面センサーとしては、マイクロプリズムアレイハルトマン波面センサー、マイクロレンズアレイハルトマン波面センサー、四角錐センサーおよび曲率センサーが挙げられ、前記波面補正器としては、可変形ミラー、液晶空間光変調器、微細加工フィルム変形ミラー、微小電気機械式変形ミラー、バイモル圧電セラミックス変形ミラー、液体変形ミラーが挙げられる。第１のビームスプリッターで反射された結像ビームは、前記第２のビームスプリッターにより分割られ、５％の光が反射されて前記光学フィルターを通過して前記波面センサーに入射され、波面収差の測定が実行され、残りの９５％の光が透過して前記第５の２色性ビームスプリッターに達する。前記光学フィルターは、透過波長帯が小視野高解像度結像のため選択された波長λ_１を満足する広帯域フィルターであってもよく、または、透過波長帯が小視野高解像度結像のため選択された波長λ_１を満足する複数の狭帯域フィルターの組み合わせであってもよく、大視野低解像度結像のため選択された波長λ_２の結像ビームは、全部、前記光学フィルターにより遮断され、波面センサーに入射しない。前記波面センサーにより検出された波面収差は、制御モジュールにより処理されて波面制御電圧が得えられ、波面補正器に出力され、波面収差の補正が行われる。

また、好ましくは、前記２軸走査ミラーは、１枚の２次元検流計スキャナーで構成され、横方向および縦方向におけるビームの走査を行うものであってもよく、または、２枚の１次元検流計スキャナーを組み合わせで構成され、２枚の検流計スキャナーの走査方向を互いに直交方向とし、横方向および縦方向のそれぞれにビームの走査を行うものであってもよく、かつ、２枚の検流計スキャナーが透過・反射型望遠鏡に介して接続されて瞳整合を実行する。前記第１の透過・反射型望遠鏡は、前記波面補正器と前記２軸走査ミラーとを接続して瞳整合を実行するためのものであり、拡大倍率が前記２軸走査ミラーと前記波面補正器のビーム透過口径との比であり、前記第２の透過・反射型望遠鏡は、前記２軸走査ミラーの出射光を共役にして前記第１の２色性ビームスプリッターへ出射するためのものである。

本発明が提供する共ビーム走査型網膜結像システムは、１セットの走査機構によって眼底の網膜の大視野低解像度結像画像と小視野高解像度結像画像を一緒に取得することができ、そして、２種類の結像画像は、共通の光路構造によって採集されるものであるため、中心位置及び結像速度が同じであり、画像特徴の整合性が良く、比較処理及び操作が実行しやすい。

また、従来のレーザ共ビーム走査結像分野での技術成果と比べ、本発明は、適応型光学技術を利用して人眼の収差をリアルタイムで補正し、共ビームの同期走査の設定により、小視野と大視野のような２セットの中継光路構造を組み合わせて、大視野範囲内の共ビーム走査結像機能と小視野範囲内の適応型光学高解像度結像機能を両立することができ、かつ、１回の大視野結像の範囲が２０度より大きく、１回の小視野の適応型光学高解像度結像の視野範囲が５度以下である。また、このシステムは、大視野結像で網膜の広範囲の病巣領域を観察することができるし、小視野高解像度結像で病巣の微細な構造を観察することもでき、複数種類の結像画像が共光路ビーム走査により取得され、異なる適応の要請を満足することでき、従来の共ビーム結像装置よりも適用範囲を大幅に拡大した。

本発明に係る共ビーム走査型網膜結像システムの原理を示すブロック図である。 本発明に係る共ビーム走査型網膜結像システムの光路構造を示す図である。 本発明の一実施例に係る光源モジュールの光路構造を示す図である。 本発明の他の実施例に係る光源モジュールの光路構造を示す図である。 本発明に係る共ビーム走査型網膜結像システムによる結像のフローを示すフローチャートである。

以下、本発明について、容易に了解されるように、添付図面を参照しながら実施例をさらに詳細に説明する。

なお、本明細書で使用される「有する」、「備える」および「含む」などの用語は、一つ又は複数の他の要素またはそれらの組み合わせも含むように意図される。

図１および図２に示すように、本実施例に係る共ビーム走査型網膜結像システムは、光源モジュール１と、適応型光学モジュール２と、ビーム走査モジュール３と、小視野中継モジュール５と、大視野中継モジュール６と、視標モジュール９と、瞳監視モジュール７と、検出モジュール８と、制御モジュール１０と、出力モジュール１１と、を備える。

光源モジュール１は、異なる波長の少なくとも２つの平行ビームを出射でき、前記の平行ビームは、順次、適応型光学モジュール２、ビーム走査モジュール３、小視野中継モジュール５、大視野中継モジュール６を通過して人眼１２に照射し、人眼１２から散乱された、人眼収差情報および光強度情報を含む結像光は、元の経路に沿って戻り、適応型光学モジュール２および検出モジュール８に伝送される。

適応型光学モジュール２は、人眼収差情報を含む結像光を受光し、波面収差の測定および補正をリアルタイムで行うためのものである。

ビーム走査モジュール３は、２軸走査ミラー３０２を含み、前記の２軸走査ミラー３０２は、光路の入射方向に沿って第１の透過・反射型望遠鏡３０１を介して適応型光学モジュール２に接続されるとともに、光路の出射端に沿って第２の透過・反射型望遠鏡３０３を介して小視野中継モジュール５または大視野中継モジュール６に接続されることにより、小視野高解像度結像および大視野低解像度結像をそれぞれ実現する。

小視野中継モジュール５は、ビーム拡大望遠鏡となるように配置され、大視野中継モジュール６は、ビーム収縮望遠鏡となるように配置される。

視標モジュール９は、人眼を視標へ誘導して固視するためのものである。

瞳監視モジュール７は、人眼の瞳を位置合わせて監視するためのものである。

検出モジュール８は、人眼からの結像光の戻り光を取得し電気信号に変換して、制御モジュール１０に伝送するためのものである。

出力モジュール１１は、制御モジュール１０に接続され、人眼の結像画像を表示および記憶するためのものである。

そのうち、適応型光学モジュール２へ平行ビームを出力する光源モジュール１は、入射光路に沿って順次に配置された光源１０１、コリメータ１０２および第１のビームスプリッター１０３を含む。光源１０１から出射する光は、コリメータ１０２を通過して、一部が第１のビームスプリッター１０３を透過し適応型光学モジュール２へ入射される。また、光源モジュール１は、少なくとも２つの光源１０１を含み、複数の光源１０１から出射された光は、光ファイバ結合器に結合され、コリメータ１０２に入射し平行ビームになる。複数の光源１０１から出射された光は、各コリメータ１０２に入射し平行ビームになり、２色性ビームスプリッターで重ね合わせて光路に入射してもよい。

また、好適な実施例において、光源モジュール１から出射された光は、波長λ_１および波長λ_２の光を含む。λ_１は、６００ｎｍ～８５０ｎｍであり、典型的な選択可能な波長としては、６７０ｎｍ、７３０ｎｍ、７９５ｎｍ、８３０ｎｍであり、さらに好ましくは、６７０ｎｍ、７９５ｎｍである。また、波長λ_１の光は、小視野高解像度結像を行うためのものである。λ_２は、９００ｎｍ～１０００ｎｍであり、波長λ_２の光は、大視野低解像度結像を行うためのものである。

また、好適な実施例において、光源１０１から出射されたビームを平行化して平行ビームを生成するコリメータ１０２は、単レンズ、色消レンズ、アポクロマティックレンズまたはレンズ群であってもよく、放物面ミラーであってもよい。本実施例において、ｔｈｏｒｌａｂｓ社の反射型コリメータＲＣ１２ＦＣ－Ｐ０１を使用する。ビームスプリッターは、広帯域ビームスプリッターであり、透過反射比率が２０：８０である。

また、瞳監視モジュール７は、環状ＬＥＤアレイ７０１と、結像レンズ７０２と、エリアアレイ検出器７０３とを含む。環状ＬＥＤアレイ７０１から発出された光は、人眼の瞳に照射され、人眼の瞳で反射されて環状ＬＥＤアレイ７０１の中空部を通過し、第４の２色性ビームスプリッター４０４を透過して第３の２色性ビームスプリッター４０３で反射され、結像レンズ７０２によってエリアアレイ検出器７０３に集束され、瞳結像に用いられる。領域アレイ検出器７０３は、受信した光信号を電気信号に変換して制御モジュール10に出力する。このようにして取得された瞳結像画像は、出力モジュール１１に出力され、表示または記憶される。

また、好適な実施例において、環状ＬＥＤアレイ７０１は、等間隔で環状に配列される少なくとも３個のＬＥＤランプビーズを含み、中空部の透光口径透光口径が結像ビームの径以上である。ＬＥＤランプビーズから発出された光の波長が、１０００ｎｍよりも大きいλ_３である。なお、典型的な選択可能な波長としては、１０２０ｎｍ、１３１０ｎｍなどが挙げられる。ここで、本実施例において、１０２０ｎｍの波長を選択することが好ましい。

また、視標モジュール９は、ＬＥＤアレイ９０１と、視標レンズ９０２と、第１の平面ミラー９０３とを含む。ＬＥＤアレイ９０１のＬＥＤランプビーズのいずれかは、制御モジュール１０の制御により点灯する。ＬＥＤランプビーズから発出された光は、視標レンズ９０２を透過して、第１の平面ミラー９０３で反射され、さらに第１の２色性ビームスプリッター４０１で反射され、順次、第２の２色性ビームスプリッター４０２、第３の２色性ビームスプリッター４０３、第４の２色性ビームスプリッター４０４および環状ＬＥＤアレイ７０１の中空部を透過して、人眼１２に達する。人眼は、発光しているＬＥＤランプビーズを注視して、固視になる。

また、ＬＥＤアレイ９０１は、等間隔でアレイ状に配列されるＬＥＤランプビーズからなり、発出した光の波長がλ_４である。λ_４は、λ_１及びλ_２との差が、５０ｎｍ以上である。

また、適応型光学モジュール２は、人眼からの結像光の戻り光の光路に沿って順次に設けられた波面補正器２０１、第２のビームスプリッター２０２、光学フィルター２０３および波面センサー２０４を含むとともに、ビーム走査モジュール３に接続される。光源モジュール１から出力された平行ビームは、波面補正器２０１で反射され、ビーム走査モジュール３に入射される。人眼収差情報および光強度情報を含む結像光の戻り光は、ビーム走査モジュール３を通過して、波面補正器２０１で反射され、第１のビームスプリッター１０３に入射する。第１のビームスプリッター１０３で反射された光は、一部が、さらに第２のビームスプリッター２０２で反射され光学フィルター２０３を通過して波面収差が測定されるために波面センサー２０４に達し、他の部分が、第２のビームスプリッター２０２を透過して検出モジュール８に入射される。

なお、好適な実施例において、適応型光学モジュール２における波面センサー２０４としては、マイクロプリズムアレイハルトマン波面センサー、マイクロレンズアレイハルトマン波面センサー、四角錐センサーおよび曲率センサーが挙げられる。波面補正器２０１としては、可変形ミラー、液晶空間光変調器、微細加工フィルム変形ミラー、微小電気機械式変形ミラー、バイモル圧電セラミックス変形ミラー、液体変形ミラーが挙げられる。

また、好適な実施例において、第２のビームスプリッター２０２は、広帯域ビームスプリッターであり、透過光と反射光との比率が９５：５である。また、第２のビームスプリッター２０２は、第１のビームスプリッター１０３で反射された結像ビームを分割させ、その光の５％が反射されて光学フィルター２０３を通過して、波面収差の測定のために波面センサー２０４に入射され、残りの９５％が透過して第５の２色性ビームスプリッター８００に入射される。光学フィルター２０３は、広帯域フィルター２０３であるとともに透過波長帯が小視野高解像度結像のため選択された波長λ_１を満足してもよく、複数の狭帯域フィルターからなるものであるとともに透過波長帯が小視野高解像度結像のため選択された波長λ_１を満足してもよい。また、大視野低解像度結像のため選択された波長λ_２の結像ビームは、全て、光学フィルター２０３に遮断され、波面センサー２０４に入射されない。

波面センサー２０４は、人眼収差情報を含む結像ビームを受光して、制御モジュール１０に出射し、制御モジュール１０は、波面演算を行い、且つ、波面センサー２０４は、波面収差の測定を実行して波面制御電圧を取得し波面補正器２０１に出力する。波面補正器２０１は、波面収差の補正を実行する。

また、ビーム走査モジュール３は、入射光路に沿って順次に設けられた第１の透過・反射型望遠鏡３０１、２軸走査ミラー３０２および第２の透過・反射型望遠鏡３０３を含む。２軸走査ミラー３０２は、制御モジュール１０から出力された周期的電圧により駆動され、網膜平面の横方向および縦方向の２次元走査を行う。

なお、好適な実施例において、２軸走査ミラー３０２は、１枚の２次元検流計スキャナーで構成され、横方向および縦方向におけるビームの走査を行ってもよいし、２枚の１次元検流計スキャナーで構成され、２枚の検流計スキャナーの走査方向を互いに直交方向とし、横方向および縦方向のそれぞれにビームの走査を行い、かつ、２枚の検流計スキャナーを透過・反射型望遠鏡に介して接続して瞳整合を行ってもよい。また、本実施例において、２軸走査ミラー３０２は、Ｏｐｔｏｔｕｎｅ社のクイックリターンミラーＭＲ－３０－１５－Ｇ－２５×２５Ｄである。

なお、好適な実施例において、第１の透過・反射型望遠鏡は、波面補正器２０１と２軸走査ミラー３０２とを接続して瞳整合を実行するためのものであり、拡大倍率が２軸走査ミラー３０２と波面補正器２０１のビーム透過口径との比である。

また、第２の透過・反射型望遠鏡は、２軸走査ミラー３０２の出射光を第１の２色性ビームスプリッター４０１に共役に伝送するためのものであり、拡大倍率がＮ_３である。

また、小視野中継モジュール５は、第１のレンズおよび第２のレンズ（５０１、５０３）からなる透過型望遠鏡、または第１の球面ミラーおよび第２の球面ミラー（５０１、５０３）からなる反射型望遠鏡を含み、拡大倍率が１よりも大きいであり、Ｎ_５と表記する。また、小視野中継モジュール５は、望遠鏡の２枚のレンズの間にまたは２枚の球面ミラーの間に設けられた第１の焦点調節機構５０２をさらに含む。第１の焦点調節機構５０２は、互いに直交する２枚の平面ミラーを含むとともに、望遠鏡の光軸中心に沿って往復移動することによって人眼の屈折異常を補償することが可能である。

大視野中継モジュール６は、第３のレンズおよび第４のレンズ（６０１、６０３）からなる透過型望遠鏡、または第３の球面ミラーおよび第４の球面ミラー（６０１、６０３）からなる反射型望遠鏡を含み、拡大倍率が１よりも小さいであり、Ｎ_６と表記する。また、大視野中継モジュール６は、望遠鏡の２枚のレンズの間にまたは２枚の球面ミラーの間に設けられた第２の焦点調節機構６０２をさらに含む。第２の焦点調節機構６０２は、互いに直交する２枚の平面ミラーを含むとともに、望遠鏡の光軸中心に沿って往復移動することによって人眼の屈折異常を補償することが可能である。

また、このシステムは、入射光路に沿って順次に設けられた第１の２色性ビームスプリッター４０１と、第２の２色性ビームスプリッター４０２と、第３の２色性ビームスプリッター４０３と、第４の２色性ビームスプリッター４０４を含む２色性ビームスプリッター群モジュールをさらに備える。

ただし、第１の２色性ビームスプリッター４０１は、波長がλ_１およびλ_４の光を反射する特性を有し、波長がλ_２の光を透過する特性を有する。

第２の２色性ビームスプリッター４０２は、波長がλ_１の光を反射する特性を有し、波長がλ_２およびλ_４の光を透過する特性を有する。

第３の２色性ビームスプリッター４０３は、波長がλ_２およびλ_３の光を反射する特性を有し、波長がλ_１およびλ_４の光を透過する特性を有する。

第４の２色性ビームスプリッター４０４は、波長がλ_２の光を反射する特性を有し、波長がλ_１、λ_３およびλ_４の光を透過する特性を有する。

また、検出モジュール８は、第５の２色性ビームスプリッター８００と、第１の検出光路と、第２の検出光路を含む。第５の２色性ビームスプリッター８００に達した光は、透過されて第１の検出光路に入射され、または反射されて第２の検出光路に入射される。第１の検出光路は、第１の集光レンズ８０１と、第１のピンホール８０２と、第１の検出器８０３を含む。第２の検出光路は、第２の集光レンズ８１１と、第２のピンホール８１２と、第２の検出器８１３を含む。人眼の光強度情報を含む結像ビームの戻り光は、網膜結像画像が得られるために、第５の２色性ビームスプリッター８００を透過して第１の集光レンズ８０１に出力され、第１のピンホール８０２を通過して第１の検出器８０３に達する。また、人眼の光強度情報を含む結像ビームの戻り光は、網膜結像画像が得られるために、第５の２色性ビームスプリッター８００で反射されて第２の集光レンズ８１１に出力され、第２のピンホール８１２を通過して第２の検出器８１３に達する。

なお、好適な実施例において、第５の２色性ビームスプリッター８００は、波長λ_１を透過するとともに波長λ_２を反射する特性を有するように設置してもよく、波長λ_１を反射するとともに波長λ_２を透過する特性を有するように設置してもよい。第５の２色性ビームスプリッター８００は、この２種類の設置方式のいずれか１つを採用しても、システムの実際な効果に影響を与えない。第５の２色性ビームスプリッター８００が波長λ_１を透過する特性を有するように設けられる場合、ビームは集光レンズ８０１およびピンホール８０２を透過して検出器８０３に達する。一方、第５の２色性ビームスプリッター８００が波長λ_１を反射する特性を有するように設けられる場合、ビームは集光レンズ８１１およびピンホール８１２に反射して検出器８１３に達する。

さらに好ましくは、本実施例において、第５のダイクロイックミラー８００は、波長λ_１を透過する特性を有するように設けられ、ビームは集光レンズ８０１およびピンホール８０２を透過して検出器８０３に達し、検出器８０３は、取得した眼底網膜の光信号を電気信号に変換して制御モジュール１０に出力する。制御モジュール１０は、信号同期処理を行い、かつ電気信号をサンプリングと再現によって網膜の小視野低解像度結像画像を生成し、出力モジュール１１に出力して、表示、記憶、処理などを行う。

また、好適な実施例において、集光レンズ８０１、８１１は、色消レンズ、アポクロマティックレンズまたはレンズの組み合わせであってもよく、焦点距離が１００ｍｍ以上である。また、ピンホール８０２、８１２の大きさは、５０μｍにしているが、２００μｍ以下にすれば、光エネルギー効率に応じて変換してもよく。検出器８０３、８１３としては、光電子増倍管、アバランシダイオードまたは高感度カメラが挙げられる。

また、本発明に係る結像システムの実際の動作には、小視野高解像度結像工程、大視野低解像度結像工程、被験者に関する工程などの複数の工程が含まれる。以下、実施例を使用して本発明をさらに説明する。

１．小視野高解像度結像工程
点光源１０１としての光源モジュール１から出射された、波長がλ_１であるビームは、コリメータ１０２で平行ビームになる。平行ビームは、第１のビームスプリッター１０３により分割され、２０％の光が透過して波面補正器２０１で反射され、第１の透過・反射型望遠鏡３０１により瞳孔径の整合が行われ、２軸走査ミラー３０２に達し、２軸走査ミラー３０２により横方向および縦方向の走査が行われ、第２の透過・反射型望遠鏡３０３を通過して、第１の２色性ビームスプリッター４０１に達する。第１の２色性ビームスプリッター４０１で反射されたビームは、小視野中継モジュール５を介して第２の２色性ビームスプリッター４０２に達する。ここで、小視野中継モジュール５を構成するレンズ・球面ミラー５０１と５０３との間に１組の平面ミラーからなるｂａｄａｌ型焦点調節機構５０２が設けられ、ｂａｄａｌ型焦点調節機構５０２は、光軸中心に沿って前後に往復移動することによって人眼の屈折異常を補償する。ビームは、第２の２色性ビームスプリッター４０２で反射されて第３の２色性ビームスプリッター４０３、第４の２色性ビームスプリッター４０４を透過した後、環状ＬＥＤアレイ７０１の中空部を通過して人眼に達し、人眼の光学システムによって眼底網膜上の１点に集束される。

ビームは、眼底の網膜に入射する。網膜から散乱され、眼底の人眼収差情報および前記の１点における光強度情報を含む結像ビームは、元の経路に沿って戻り、ビーム走査モジュール３を介して出射されて、波面補正器２０１で反射され、第１のビームスプリッター１０３に達する。ビームは、第１のビームスプリッター１０３で分割され、８０％の光が、第２のビームスプリッターへ反射される。第２のビームスプリッター２０２に達した光は、５％の光が反射され、光学フィルター２０３および波面センサー２０４に入射され、残りの９５％の光が透過し、第５のダイクロイックミラー８００に達する。

波面センサー２０４により受信された人眼収差情報は、制御モジュール１０に送信される。制御モジュール１０は、波面収差を復元して収差補正電圧を算出する。算出された収差補正電圧は、波面補正器２０１に送信され、リアルタイムで人眼収差の補正に用いられる。

また、本実施例において、第２のビームスプリッター２０２を透過した光は、全部、波長λ_１を透過する特性を有するように設けられる第５のダイクロイックミラー８００を透過して、第１の集光レンズ８０１および第１のピンホール８０２を通過して、第１の検出器８０３に達する。第１の検出器８０３に達した眼底網膜の光信号は、電気信号に変換され、制御モジュール１０に出力される。制御モジュール１０により信号同期処理された電気信号は、サンプリング及び再現によって網膜の小視野高解像度結像画像になり、出力モジュール１１により表示および記憶される。

光源１０１から出射された光は、波長がλ_１である。光源１０１は、１つ以上の、６００ｎｍ～８５０ｎｍのいずれかの波長をもつレーザを出射する光源を含む。各光源１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ）から出射された光は、図３に示すように、光ファイバ結合器１０４により結合されて、コリメータ１０２に入射し、コリメータ１０２で得られた平行ビームは、第１のビームスプリッター１０３に入射してもよい。または、各光源１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ）から出射された光は、図４に示すように、各コリメータ１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ）を介して平行ビームになり、ビームスプリッター（１０３ｂ、１０３ｃ）を介して透過または反射され、結合された上、光路に入射し、さらに第１のビームスプリッター１０３により結合されてシステムの光路に入射してもよい。典型的な選択可能な波長としては、６７０ｎｍ、７３０ｎｍ、７９５ｎｍ、８３０ｎｍなどが挙げられる。また、好ましくは、本実施例において、小視野高解像度結像波長として選択されたλ_１は、６７０ｎｍ、７９５ｎｍである。

また、光学フィルター２０３は、広帯域フィルター２０３であり、透過波長帯が小視野高解像度結像のため選択された波長λ_１を満足してもよく、複数の狭帯域フィルターからなり、透過波長帯が小視野高解像度結像のため選択された波長λ_１を満足してもよい。

また、コリメータ１０２としては、単レンズ、色消レンズ、アポクロマティックレンズまたはレンズ群が挙げられるが、光源１０１から出射されたビームを平行ビームにする放物面ミラーであってもよい。本実施例において、ｔｈｏｒｌａｂｓ社の反射型コリメータＲＣ１２ＦＣ－Ｐ０１を使用する。

また、第１のビームスプリッター１０３は、広帯域ビームスプリッターであり、透過光と反射光との比率が２０：８０である。第２のビームスプリッター２０２は、広帯域ビームスプリッターであり、透過光と反射光との比率が９５：５である。

２軸走査ミラー３０２は、１枚の２次元検流計スキャナーで構成され、横方向および縦方向におけるビームの走査を行ってもよく、または、２枚の１次元検流計スキャナーを組み合わせて構成され、２枚の検流計スキャナーの走査方向を互いに直交方向とし、横方向および縦方向のそれぞれにビームの走査を行い、かつ、２枚の検流計スキャナーが透過・反射型望遠鏡を介して接続されて瞳整合を行ってもよい。また、好ましくは、本実施例において、２軸走査ミラー３０２は、Ｏｐｔｏｔｕｎｅ社のクイックリターンミラーＭＲ－３０－１５－Ｇ－２５×２５Ｄである。

小視野中継モジュール５は、レンズ５０１、５０３からなる透過型望遠鏡、または球面ミラー５０１、５０３からなる反射型望遠鏡で構成され、望遠鏡の拡大倍率がＮ_５であり、１より大きくなる。

本実施例において、低視野高解像度結像機能を満足するために、波長λ_１のビームは、人眼の瞳におけるビーム絞りは６～８ｍｍである。また、第２の透過・反射型望遠鏡３０３及び透過・反射型望遠鏡とレンズ・球面ミラー５０１、５０３からなる２セットの透過・反射型望遠鏡は、拡大倍率の積が、１より大きく、波長λ_１のビームが人眼の瞳におけるビーム絞りと２軸走査ミラー３０２のビーム透光口径との比に等しい。２軸走査ミラー３０２のビーム絞りが２ｍｍである場合、２セットの望遠鏡の拡大倍率Ｎ_３とＮ_５との積が３～４となり、２軸走査ミラー３０２のビーム絞りが３ｍｍである場合、２セットの望遠鏡の拡大倍率Ｎ_３とＮ_５との積が２～３となる。

２．大視野低解像度結像工程
点光源１０１としての光源モジュール１から出射された、波長がλ_２であるビームは、コリメータ１０２で平行ビームになる、第１のビームスプリッター１０３により分割され、２０％の光が透過して波面補正器２０１で反射され、第１の透過・反射型望遠鏡３０１により瞳孔径の整合が行われ、２軸走査ミラー３０２に達し、２軸走査ミラー３０２により横方向および縦方向の走査が行われ、第２の透過・反射型望遠鏡３０３を通過して、第１の２色性ビームスプリッター４０１に達する。第１の２色性ビームスプリッター４０１および第２の２色性ビームスプリッター４０２を通過したビームは、第３の２色性ビームスプリッター４０３で反射され、大視野中継モジュール６を介して第４の２色性ビームスプリッター４０４に達する。ここで、大視野中継モジュール６を構成するレンズ・球面ミラー６０１と６０３の間に設けられ、平面ミラー群からなるｂａｄａｌ型焦点調節機構６０２は、光軸中心に沿って前後に往復移動することにより人眼の屈折異常を補償する。ビームは、第４の２色性ビームスプリッター４０４で反射され、環状ＬＥＤアレイ７０１の中空部を通過し、人眼に達し、人眼の光学システムにより眼底網膜上の１点に集束される。

ビームは、眼底の網膜に入射される。網膜から散乱され、人眼の眼底の前記の１点における光強度情報を含む結像ビームは、元の経路に沿って戻り、ビーム走査モジュール３を介して出射されて、波面補正器２０１で反射され、第１のビームスプリッター１０３に達する。ビームは、第１のビームスプリッター１０３で分割され、８０％の光が、第２のビームスプリッターへ反射される。第２のビームスプリッター２０２に達した光は、９５％の光が、透過し、第５の２色性ビームスプリッター８００に達する。

また、本実施例において、第５のダイクロイックミラー８００は、波長λ_２を反射する特性を有するように設けられる。第２のビームスプリッター２０２を透過した光は、全部、第５のダイクロイックミラー８００で反射され、第２の集光レンズ８１１および第２のピンホール８１２を通過して第２の検出器８１３に達する。第２の検出器８１３により受信された眼底網膜の光信号は、電気信号に変換され、制御モジュール１０に送信される。制御モジュール１０により信号同期処理された電気信号は、サンプリング及び再現によって網膜の大視野低解像度結像画像になり、出力モジュール１１により表示および記憶される。

光源１０１から出射された光の波長λ_２は、９００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲内のいずれかの波長であり、典型的な選択可能な波長としては、９０４ｎｍ、９５０ｎｍなどが挙げられる。好ましくは、本実施例において、大視野低解像度結像波長として選択されたλ_２は、９５０ｎｍである。

大視野中継モジュール６は、レンズ６０１、６０３からなる透過型望遠鏡、または球面ミラー６０１、６０３からなる反射型望遠鏡で構成され、望遠鏡の拡大倍率が、Ｎ _６ であり、１より小さくなる。

本実施例において、大視野低解像度結像機能を満足するために、人眼１２の瞳における波長λ_２のビーム絞りは、１～３ｍｍである。また、第２の透過・反射型望遠鏡３０３と、レンズ・球面ミラー６０１、６０３からなる２セットの透過・反射型望遠鏡は、拡大倍率の積が、波長λ_２のビームが人眼の瞳におけるビーム絞りと２軸走査ミラー３０２のビーム透光口径との比に等しい。２軸走査ミラー３０２のビーム絞りが２ｍｍである場合、２セットの望遠鏡の拡大倍率Ｎ_３とＮ _６ との積が０．５～１．５となり、２軸走査ミラー３０２のビーム絞りが３ｍｍである場合、２セットの望遠鏡の拡大倍率Ｎ_３とＮ _６ との積が１／３～１となる。

３．被験者に関する工程
被験者に関する工程は、主に、瞳の位置合わせ及び監視すること、視標への誘導及び固視することを含む。

（１）瞳の位置合わせ及び監視
瞳監視モジュール７は、環状ＬＥＤアレイ７０１と、結像レンズ７０２と、エリアアレイ検出器７０３とを含む。環状ＬＥＤアレイ７０１は、等間隔で環状に配列される少なくとも３個のＬＥＤランプビーズを含み、中空部の透光口径が結像ビームの径以上である。環状ＬＥＤアレイ７０１から発出された光は、人眼の瞳に達する。人眼の瞳で反射されたビームは、環状ＬＥＤアレイ７０１の中空部を通過し、第４の２色性ビームスプリッター４０４を透過して第３の２色性ビームスプリッター４０３で反射され、結像レンズ７０２によりエリアアレイ検出器７０３に集束される。エリアアレイ検出器７０３は、光信号を電気信号に変換して制御モジュール１０に出力する。制御モジュール１０により得られた瞳結像画像は、出力モジュール１１に出力され、表示、記憶および処理などの機能に用いられる。

本発明のシステムの動作際に、被験者の頭部は、ヘッドブラケットに位置する。ヘッドブラケットは、瞳の結像が視野の中間領域に位置するために、３次元移動調整機能を有するように設けられ、手動でガイドレールを調整してもよく、制御モジュール１０１０に駆動させられるモーターを利用して自動でガイドレールを調整してもよい。

また、環状ＬＥＤアレイ７０１のＬＥＤランプビーズは、１０００ｎｍ以上の波長範囲における波長λ_３を選択する。なお、典型的選択可能な波長としては、１０２０ｎｍ、１３１０ｎｍなどが挙げられる。ここで、好ましくは、本実施例において、１０２０ｎｍの波長を選択する。

（２）指標への誘導及び固視
視標モジュール９は、ＬＥＤアレイ９０１と、視標レンズ９０２と、第１の平面ミラー９０３とを含む。ＬＥＤアレイ９０１内の１つのＬＥＤランプビーズは、制御モジュール１０の制御により点灯される。点灯したＬＥＤランプビーズから発出された波長λ_４の光は、視標レンズ９０２を透過し、第１の平面反射ミラー９０３で反射され、第１の２色性ビームスプリッター４０１で反射され、第２、第３および第４の２色性ビームスプリッター４０２、４０３、４０４を通過し、環状ＬＥＤアレイ７０１の中空部を通過し、人眼１２に入射される。人眼は、点灯したＬＥＤランプビーズを注視することによって固視される。

ＬＥＤアレイ９０１における異なる位置にあるＬＥＤランプビーズは、制御モジュール１０の制御により点灯られて、眼底網膜における異なる領域が結像領域となるように、誘導を実行する。

ＬＥＤアレイ９０１は、等間隔でアレイ状に配列されたＬＥＤランプビーズからなるものである。典型的な配列方式としては、３×３、４×４などが挙げられる。選択された波長は、可視光帯域のある波長λ_４であり、かつ、光源１０１による波長λ_１及びλ_２に対し、少なくとも５０ｎｍの帯域幅差を持つ。本実施例において、波長λ_４は、５５０ｎｍを選択した。

本発明に係る共ビーム走査型網膜結像システムの結像方法は、図５に示すように、具体的な操作は、以下のステップを含む。

（１）電源を入れてシステムを始動させる。
（２）被験者は、頭部をヘッドブラケットに置きており、瞳監視モジュール７は、ンオンにする。手動調整または制御モジュール１０による自動調整により、ヘッドブラケットを３次元に移動して、瞳の結像は、視野の中間領域に位置する。
（３）ＬＥＤアレイ９０１内の１つのＬＥＤランプビーズは点灯して、被験者は、そのＬＥＤランプビーズの光点を注視することによって固視する。
（４）小視野中継モジュール５および大視野中継モジュール６におけるｂａｄａｌ型焦点調節機構５０２、６０２をそれぞれ調節することによって、人眼の屈折異常を補償する。
（５）被験者は、眼部を安定して、制御モジュール１０によって大視野低解像度結像画像を取得して出力する。
（６）被験者は、眼部を安定して、制御モジュール１０によって適応型光学モジュール２を制御して収差の測定および補正を実行して、小視野高解像度結像画像を取得して出力する。
（７）ＬＥＤアレイ９０１における他の位置にあるＬＥＤランプビーズは点灯して、ステップ（５）とステップ（６）を繰り返して、網膜の異なる領域の大視野低解像度画像および小視野高解像度画像を取得することができる。

なお、ステップ（５）およびステップ（６）の操作の順番に制限はない、実際の必要に応じて自由に選択できる。

本発明は、従来のレーザ共ビーム走査結像分野の技術課題を考慮して、共ビーム走査技術の基本原理に基づいて共ビーム走査型網膜結像システムを提供する。本発明に係る共ビーム走査型網膜結像システムは、適応型光学技術を利用して人眼の収差をリアルタイムで補正し、共ビームの同期走査の設定により、小視野と大視野の２つの中継光路構造と合わせて、大視野範囲内の共ビーム走査結像機能と小視野範囲内の適応型光学高解像度結像機能を両立することができ、かつ、１回の大視野結像の範囲が２０度より大きく、１回の小視野の適応型光学高解像度結像の視野範囲が５度以下である。本発明に係るシステムは、大視野結像で網膜の広範囲の病巣領域を観察することができるし、小視野高解像度結像で病巣の微細な構造を観察することもでき、従来の共ビーム結像装置の適用範囲を大幅に拡大した。

本発明に係る共ビーム走査型網膜結像システムは、１セットの走査ミラーのみを用いて、共通の光路構造を採用することにより、眼底網膜の大視野低解像度結像画像および小視野高解像度結像画像を一緒に取得することができ、２種類の結像画像が完全に同期しており、同じの中心位置や結像速度を有する。本発明に係るシステムは、分離された２セットの中継光路によって共通光路の異なる結像ビームの結合および分離を実現しつつ、眼底網膜の照明と結像検出を一緒に行うものである。これにより、システムの構成が簡単であり、制御が簡潔であるとともに機能が豊富である。また、このシステムは、視標モジュールをさらに備えるため、人眼が異なる位置にある視標を注視し、眼底網膜の異なる領域が順次に照明される場合、網膜の各領域の大視野低解像度結像画像および小視野高解像度結像画像を取得することができる。

本発明に係る共ビーム走査型網膜結像システムは、眼底の網膜の大視野低解像度結像画像と小視野高解像度結像画像を一緒に取得することができ、そして、２つの結像画像は、共通の光路構造によって採集されるため、２つの結像画像は、同じの中心位置と結像速度を有し、画像特徴の整合性が良く、比較処理と操作が容易である。一方、本発明に係るシステムは、構成が簡単であり、共通の光路構成によって高解像度や低解像度の網膜結像画像を一緒に取得することができる。また、大視野低解像度結像画像は、網膜の広範囲内の構造や病巣などの特徴を観察することができ、小視野高解像度結像画像は、例えば細胞、毛細血管、神経線維などの、その領域の微細な構造を観察することができる。また、複数種類の結像画像は、共通光路のビームの走査により取得されるので、異なる適応の要請を満足することができ、網膜結像の適用範囲を大幅に拡大した。

以上、本発明の実施形態について開示したが、本明細書及び実施形態に挙げられる適用のみに限定されるものではなく、本発明に適合する各種分野への適用が可能である。また、当業者であれば、その他の変更も可能であるため、特許請求の範囲およびその同等の範囲に限定される一般的な概念から背離しなければ、本発明は特定の詳細に限定されるものではない。

１・・・光源モジュール、２・・・適応型光学モジュール、３・・・ビーム走査モジュール、５・・・小視野中継モジュール、６・・・大視野中継モジュール、７・・・瞳監視モジュール、８・・・検出モジュール、９・・・視標モジュール、１０・・・制御モジュール、１１・・・出力モジュール、１２・・・人眼、１０１・・・光源、１０２・・・コリメータ、１０３・・・第１のビームスプリッター、２０１・・・波面補正器、２０２・・・第２のビームスプリッター、２０３・・・光学フィルター、２０４・・・波面センサー、３０１・・・第１の透過・反射型望遠鏡、３０２・・・２軸走査ミラー、３０３・・・第２の透過・反射型望遠鏡、４０１・・・第１の２色性ビームスプリッター、４０２・・・第２の２色性ビームスプリッター、４０３・・・第３の２色性ビームスプリッター、４０４・・・第４の２色性ビームスプリッター、５０１・・・第１のレンズまたは第１の球面ミラー、５０２・・・第１の焦点調節機構、５０３・・・第２のレンズまたは第２の球面ミラー、６０１・・・第３のレンズまたは第３の球面ミラー、６０２・・・第２の焦点調節機構、６０３・・・第４のレンズまたは第４の球面ミラー、７０１・・・環状ＬＥＤアレイ、７０２・・・結像レンズ、７０３・・・エリアアレイ検出器、８００・・・第５の２色性ビームスプリッター、８０１・・・第１の集光レンズ、８０２・・・第１のピンホール、８０３・・・第１の検出器、８１１・・・第２の集光レンズ、８１２・・・第２のピンホール、８１３・・・第２の検出器、９０１・・・ＬＥＤアレイ、９０２・・・視標レンズ、９０３・・・第１の平面ミラー。

Claims (9)

1. 共ビーム走査型網膜結像システムであって、
   光源モジュールと、適応型光学モジュールと、ビーム走査モジュールと、小視野中継モジュールと、大視野中継モジュールと、視標モジュールと、瞳監視モジュールと、検出モジュールと、制御モジュールと、出力モジュールと、を備え、
   前記光源モジュールは、異なる波長の少なくとも２つの平行ビームを出射し、前記平行ビームは、順次、前記適応型光学モジュール、ビーム走査モジュール、小視野中継モジュールまたは大視野中継モジュールを通過して人眼に照射され、人眼から散乱された、人眼収差情報および光強度情報を含む結像光が元の経路に沿って戻り、前記適応型光学モジュールおよび検出モジュールに達し、
   前記適応型光学モジュールは、人眼収差情報を含む結像光を受光し、波面収差の測定および補正をリアルタイムで実行し、
   前記ビーム走査モジュールは、２軸走査ミラーを含み、前記２軸走査ミラーは、光路の入射方向に沿って第１の透過・反射型望遠鏡を介して前記適応型光学モジュールに接続されるとともに、光路の出射方向に沿って第２の透過・反射型望遠鏡を介して前記小視野中継モジュールまたは大視野中継モジュールに接続されることにより、小視野高解像度結像および大視野低解像度結像にそれぞれ用いられ
   前記小視野中継モジュールは、ビーム拡大望遠鏡として配置され、前記大視野中継モジュールは、ビーム収縮望遠鏡として配置され、
   前記視標モジュールは、人眼を視標へ誘導して固視させるためのものであり、
   前記瞳監視モジュールは、人眼の瞳を位置合わせて監視するためのものであり、
   前記検出モジュールは、人眼からの結像光の戻り光を取得して電気信号に変換して、前記制御モジュールに送信するためのものであり、
   前記出力モジュールは、前記制御モジュールに接続され、人眼の結像画像を表示および記憶するためのものであり、
   前記小視野中継モジュールは、第１のレンズと第２のレンズとからなる透過型望遠鏡、または第１の球面ミラーと第２の球面ミラーとからなる反射型望遠鏡を含み、拡大倍率が１よりも大きく、
   前記小視野中継モジュールは、前記望遠鏡の２枚のレンズの間にまたは球面ミラーの間に設けられた第１の焦点調節機構をさらに含み、
   前記第１の焦点調節機構は、互いに直交する２枚の平面ミラーを含むとともに、望遠鏡の光軸中心に沿って往復移動することによって人眼の屈折異常を補償することが可能であり、
   前記大視野中継モジュールは、第３のレンズと第４のレンズとからなる透過型望遠鏡、または第３の球面ミラーと第４の球面ミラーとからなる反射型望遠鏡を含み、拡大倍率が１よりも小さく、
   前記大視野中継モジュールは、前記望遠鏡の２枚のレンズの間にまたは球面ミラーの間に設けられた第２の焦点調節機構をさらに含み、
   前記第２の焦点調節機構は、互いに直交する２枚の平面ミラーを含むとともに、望遠鏡の光軸中心に沿って往復移動することによって人眼の屈折異常を補償することが可能である、
   ことを特徴とする共ビーム走査型網膜結像システム。
2. 入射光路に沿って順次に設けられた第１の２色性ビームスプリッター、第２の２色性ビームスプリッター、第３の２色性ビームスプリッター、第４の２色性ビームスプリッターを含む２色性ビームスプリッター群モジュールをさらに備え、
   前記光源モジュールは、入射光路に沿って順次に配置された光源、コリメータおよび第１のビームスプリッターを含み、前記適応型光学モジュールへ平行ビームを出射し、前記光源から出射された光は、前記コリメータを介して、一部の光が前記第１のビームスプリッターを透過して前記適応型光学モジュールへ入射され、
   前記適応型光学モジュールは、人眼からの結像光の戻り光の光路に沿って順次に設けられた波面補正器、第２のビームスプリッター、光学フィルターおよび波面センサーを含み、前記ビーム走査モジュールに接続され、
   前記光源モジュールから出射された平行ビームは、前記波面補正器で反射され、前記ビーム走査モジュールに達し、
   人眼収差情報および光強度情報を含む結像光の戻り光は、前記ビーム走査モジュールから出射されて、前記波面補正器で反射され前記第１のビームスプリッターに達し、前記第１のビームスプリッターで反射された光は、一部の光が前記第２のビームスプリッターで反射され、前記光学フィルターを通過し前記波面センサーに達し、波面収差の測定を実行され、他の部分の光が前記第２のビームスプリッターを透過し、前記検出モジュールに入射され、
   前記波面センサーは、人眼収差情報を含む結像ビームを受光し、含まれた人眼収差情報を前記制御モジュールに送信し、前記制御モジュールは、波面演算を行い、波面収差の検出を実行して波面制御電圧を取得し、得られた波面制御電圧を前記波面補正器に出力し、前記波面補正器は、波面収差を補正する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の共ビーム走査型網膜結像システム。
3. 前記検出モジュールは、第５の２色性ビームスプリッターと、第１の検出光路と、第２の検出光路と、を含み、
   前記第５の２色性ビームスプリッターは、受光した光を透過させ前記第１の検出光路へ出射するとともに前記第２の検出光路へ反射し、
   前記第１の検出光路は、第１の集光レンズと、第１のピンホールと、第１の検出器と、を含み、
   前記第２の検出光路は、第２の集光レンズと、第２のピンホールと、第２の検出器と、を含み、
   人眼の光強度情報を含む結像ビームの戻り光の一部分は、前記第５の２色性ビームスプリッターを透過して前記第１の集光レンズに出射され、前記第１のピンホールを通過して前記第１の検出器に達して、網膜結像画像が得られ、
   人眼の光強度情報を含む結像ビームの戻り光の他の部分は、前記第５の２色性ビームスプリッターで反射されて前記第２の集光レンズに出射され、前記第２のピンホールを通過して前記第２の検出器に達して、網膜結像画像を得られ、
   前記ビーム走査モジュールは、入射光路に沿って順次に設けられた第１の透過・反射型望遠鏡、２軸走査ミラーおよび第２の透過・反射型望遠鏡を含み、前記２軸走査ミラーは、前記制御モジュールから出力された周期的電圧により駆動され、網膜平面の横方向および縦方向の２次元走査を行う、
   ことを特徴とする請求項２に記載の共ビーム走査型網膜結像システム。
4. 前記視標モジュールは、ＬＥＤアレイと、視標レンズと、第１の平面ミラーと、を含み、
   前記ＬＥＤアレイのいずれかのＬＥＤランプビーズは、前記制御モジュールの制御により点灯され、発出した光は、前記レンズを通過して、前記第１の平面ミラーで反射され、前記第１の２色性ビームスプリッターで反射されて、順次、前記第２の２色性ビームスプリッター、第３の２色性ビームスプリッターおよび第４の２色性ビームスプリッターを通過して人眼に達し、人眼が発光したＬＥＤランプビーズを注視することによって固視が実現され、
   前記瞳監視モジュールは、環状ＬＥＤアレイと、結像レンズと、エリアアレイ検出器と、を含み、
   前記環状ＬＥＤアレイから発出された光は、人眼の瞳を照明し、人眼の瞳で反射されて前記環状ＬＥＤアレイの中空部を通過し、前記第４の２色性ビームスプリッターを通過して前記第３の２色性ビームスプリッターで反射され、前記結像レンズにより集束されて前記エリアアレイ検出器に達し、瞳結像を実行し、
   前記エリアアレイ検出器は、受信した光信号を電気信号に変換して前記制御モジュールに送信し、前記制御モジュールは、瞳結像画像を取得し前記出力モジュールに出力し、前記出力モジュールは、表示および記憶を行う、
   ことを特徴とする請求項３に記載の共ビーム走査型網膜結像システム。
5. 以下のように、前記小視野高解像度結像を実行し、
   前記光源モジュールから出射されたビームは、前記適応型光学モジュールの前記波面補正器、前記ビーム走査モジュールを通過し、前記第１の２色性ビームスプリッターで反射されて、前記小視野中継モジュールを通過し出射されて、前記第２の２色性ビームスプリッターで反射されて、前記第３の２色性ビームスプリッターおよび第４の２色性ビームスプリッターを通過し、前記環状ＬＥＤアレイの中空部を通過して、人眼に達し、人眼の光学システムにより眼底の網膜にける１点に集束され、眼底の網膜から散乱された、人眼収差情報および眼底の前記の１点の光強度情報を含む結像ビームは、元の経路に沿って戻り、前記ビーム走査モジュールから出射されて、前記波面補正器で反射されて、前記第１のビームスプリッターに達し、
   前記第１のビームスプリッターで反射されたビームは、前記第２のビームスプリッターに達して、一部の光が反射され前記波面センサーに入射されて、前記波面センサーに受信された人眼収差情報が前記制御モジュールに送信され、
   前記制御モジュールは、波面収差を復元して収差補正電圧を算出して、収差補正電圧を前記波面補正器に送信し、前記波面補正器は、人眼収差をリアルタイムで補正し、
   且つ、他の部分の光が前記第２のビームスプリッターを透過して、全部、前記第５の２色性ビームスプリッターを通過して、前記第１の集光レンズおよび前記第１のピンホールを通過して前記第１の検出器に達し、
   前記第１の検出器は、受光した眼底網膜の光信号を電気信号に変換して前記制御モジュールに送信し、
   前記制御モジュールは、信号同期処理を行い、かつ前記電気信号をサンプリングして再現することによって網膜の小視野高解像度結像画像を取得し前記出力モジュールに送信して、前記出力モジュールは、表示および記憶を実行し、
   以下のように、前記大視野低解像度結像を実行し、
   前記光源モジュールから出射されたビームは、前記適応型光学モジュールの前記波面補正器、前記ビーム走査モジュール、前記第１の２色性ビームスプリッターおよび前記第２の２色性ビームスプリッターを通過して、前記第３の２色性ビームスプリッターで反射され、前記大視野中継モジュールに入射されて出射され、前記第４の２色性ビームスプリッターで反射され、前記環状ＬＥＤアレイの中空部を通過して、人眼に達し、人眼の光学システムにより眼底の網膜にける１点に集束され、眼底の網膜から散乱された、人眼の眼底の前記の１点の光強度情報を含む結像ビームは、元の経路に沿って戻り、前記ビーム走査モジュールから出射されて、前記波面補正器で反射され前記第１のビームスプリッターに達し、
   前記第１のビームスプリッターで反射されたビームは、前記第２のビームスプリッターを通過して、全部、前記第５の２色性ビームスプリッターで反射され、前記第２の集光レンズおよび前記第２のピンホールを通過して、前記第２の検出器に達し、
   前記第２の検出器は、受光した眼底網膜の光信号を電気信号に変換して前記制御モジュールに送信し、
   前記制御モジュールは、信号同期処理を行い、かつ前記電気信号をサンプリングして再現することによって網膜の大視野低解像度結像画像を取得し前記出力モジュールに送信して、前記出力モジュールは、表示および記憶を実行する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の共ビーム走査型網膜結像システム。
6. 前記光源モジュールは、少なくとも２つの光源を含み、
   複数の光源から出射された光は、光ファイバ結合器によって結合されてコリメータに入射し、平行ビームになり、または、複数の光源から出射された光は、各コリメータで平行ビームになり、２色性ビームスプリッターで重ね合わせて光路に入射され、
   前記光源モジュールから出射された光は、波長λ_１および波長λ_２の光を含み、λ_１が６００ｎｍ～８５０ｎｍであり、波長λ_１の光が小視野高解像度結像を行うためのものであり、λ_２が９００ｎｍ～１０００ｎｍであり、波長λ_２の光が大視野低解像度結像を行うためのものであり、
   前記環状ＬＥＤアレイは、等間隔で環状に配列される少なくとも３個のＬＥＤランプビーズを含み、中空部の透光口径が結像ビームの径以上であり、ＬＥＤランプビーズから発出された光の波長がλ_３であり、かつ、λ_３が１０００ｎｍよりも大きく、
   前記視標モジュールの前記ＬＥＤアレイは、等間隔でアレイ状に配列されるＬＥＤランプビーズであり、発出した光の波長がλ_４であり、波長λ_４の波長範囲が３８０ｎｍ～７６０ｎｍの可視光スペクトルであり、かつ、λ_４は、λ_１、λ_２との差が少なくとも５０ｎｍである、
   ことを特徴とする請求項５に記載の共ビーム走査型網膜結像システム。
7. 前記第１の２色性ビームスプリッターは、波長がλ_１およびλ_４の光を反射する特性を有し、波長がλ_２の光を透過する特性を有し、
   前記第２の２色性ビームスプリッターは、波長がλ_１の光を反射する特性を有し、波長がλ_２およびλ_４の光を透過する特性を有し、
   前記第３の２色性ビームスプリッターは、波長がλ_２およびλ_３の光を反射する特性を有し、波長がλ_１およびλ_４の光を透過する特性を有し、
   前記第４の２色性ビームスプリッターは、波長がλ_２の光を反射する特性を有し、波長がλ_１、λ_３およびλ_４の光を透過する特性を有する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の共ビーム走査型網膜結像システム。
8. 前記適応型光学モジュールにおける前記波面センサーとしては、マイクロプリズムアレイハルトマン波面センサー、マイクロレンズアレイハルトマン波面センサー、四角錐センサーおよび曲率センサーが挙げられ、
   前記波面補正器としては、可変形ミラー、液晶空間光変調器、微細加工フィルム変形ミラー、微小電気機械式変形ミラー、バイモル圧電セラミックス変形ミラー、液体変形ミラーが挙げられ、
   第１のビームスプリッターで反射された結像ビームは、前記第２のビームスプリッターにより分割され、５％の光が反射されて前記光学フィルターを通過して前記波面センサーに入射され、波面収差の測定が実行され、残りの９５％の光が透過して前記第５の２色性ビームスプリッターに達し、
   前記光学フィルターは、透過波長帯が小視野高解像度結像のため選択された波長λ_１を満足する広帯域フィルターであってもよく、または、透過波長帯が小視野高解像度結像のため選択された波長λ_１を満足する複数の狭帯域フィルターの組み合わせであってもよく、
   大視野低解像度結像のため選択された波長λ_２の結像ビームは、全部、前記光学フィルターにより遮断され、波面センサーに入射しなく、
   前記波面センサーにより検出された波面収差は、制御モジュールによって処理されて、波面制御電圧が得られ、波面補正器に出力され、波面収差の補正が行われる、
   ことを特徴とする請求項５に記載の共ビーム走査型網膜結像システム。
9. 前記２軸走査ミラーは、１枚の２次元検流計スキャナーで構成され、横方向および縦方向におけるビームの走査を行うものであってもよく、または、２枚の１次元検流計スキャナーを組み合わせで構成され、２枚の検流計スキャナーの走査方向を互いに直交方向とし、横方向および縦方向のそれぞれにおけるビームの走査を行い、かつ、２枚の検流計スキャナーを透過・反射型望遠鏡に介して接続されて瞳整合を実行するものであってもよく、
   前記第１の透過・反射型望遠鏡は、前記波面補正器と前記２軸走査ミラーとを接続して瞳整合を実行するためのものであり、拡大倍率が前記２軸走査ミラーと前記波面補正器のビーム透過口径との比であり、
   前記第２の透過・反射型望遠鏡は、前記２軸走査ミラーの出射光を共役にして前記第１の２色性ビームスプリッターへ出射するためのものである、
   ことを特徴とする請求項５に記載の共ビーム走査型網膜結像システム。

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