JPS63288133A

JPS63288133A - 眼底追跡および安定化装置

Info

Publication number: JPS63288133A
Application number: JP63031982A
Authority: JP
Inventors: ケント・プフリブセン; マイケル・ミルボッカー
Original assignee: Eye Research Institute of the Retina Foundation
Current assignee: Eye Research Institute of the Retina Foundation
Priority date: 1987-02-17
Filing date: 1988-02-16
Publication date: 1988-11-25
Anticipated expiration: 2012-12-24
Also published as: US4856891A; EP0279589B1; JP2694528B2; DE3863086D1; EP0279589A1; ATE64076T1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は、眼の動きを追跡するための器機に関し、特定
すると光ビームを眼中に導くための機器に関する。詳述
すると、本発明は、眼に導かれた光ビームの眼底上にお
ける位置を反復的修正により固定する、電気−光学的眼
追跡および連鎖ビーム安定化システムに係る０本明細書
に開示される眼の動き追跡システムは、眼底の周囲組織
と十分に異なる吸光特性をもつ網膜血管やその他の構造
体を電気−光学的に追跡することを含む。

［従来技術、発明が解決しようとする問題点］今日まで
、眼底の特定の構造体上に光ビームを固定することを必
要とする応用技術は、被検体の通常の眼の動きにより妨
げを受けた。制御されない目の動きは、レーザ光凝固の
ような臨床処置に複雑さをもたらす。それゆえ、光凝固
処置は、光凝固ビームを特定の領域に安定化するための
精確な眼追跡装置を使って改善されよう。

眼の動きを追跡するための従来の方法で成功したものは
、２つの主たる手法に沿って発展した。

早期の１つの手法は、眼の表面にしっかり嵌合するコン
タクトレンズを取り付け、そして、レンズに試験対象物
を取り付けるか、像をレンズに取り付けられたフロント
サーフェスミラーから光学系中に反射し、眼の動きに対
して安定化された眼底の像を生ずるかのいずれかあった
。この形式の光−機械的システムにおける安定化の程度
は、本質的に、コンタクトレンズと、眼の視野軸の角度
的動きとの間に起こるスリップにより制限を受ける。こ
の種の安定化は、精確な作業に対しては不十分であるこ
とが明らかにされた。

像安定化のための第２の手法は、眼の動きを追跡するた
めの装置と、対象物または像を比例的に動かす機構とを
含む２部品システムに係わる。従前のこの態様における
眼の動きの追跡は、眼に取り付けられたコンタクトレン
ズの動きに追従することを含んだから、この方法は、第
１に記述したものと同様の制限を受けた。

早期の努力により得られた装置は、各被検体に精確に嵌
合された個々のレンズを必要とした。コンタクトレンズ
システムは、最高１０７−ク秒までの最良の解像度を提
供するが、それは一般にレンジを１ａ牲にして得られる
。これらのシステムは、通常小さな眼の動きの研究に応
用し得る。コンタクトレンズの費用や不快感のため、こ
れは少数の被検体に使用するのにしか適当でない技術と
なる。他の従来形式の機器は、角膜反射や眼内の他の光
学的湾曲部からの反射を利用し、並進および回転を測定
する。しかしながら、これらの機器は、眼の表面におけ
る動きを追跡するものであり眼の後部に像を安定化させ
るには精度が低い。

最近、眼底の構造を追跡することが重要視されてきた。

１つの眼底追跡方法は、眼底上に走査パターンを投射し
、ビデオ信号の高速度相関処理により反射パターンの並
進的および回転的動きを検出することである。この形式
の走査システムは、一般に１先革足」であった。すなわ
ち、十分な像信号対雑音比を提供するに必要とされる光
強度は、許容できるｍ膜照明レベルを越える。さらに、
走査システムは、極度に規則的かつ迅速に動く光学的偏
向器を必要とする。全体として、これらのシステムは、
複雑な電子的処理を必要とし、その応答時間を制限する
。

［問題を解決するための手段］それゆえ、本発明の主たる目的は、眼の動きに逆らって
安定化された光ビームを眼底上に導入するための電気−
光学的な眼の動き追跡装置であって、応答時間が改善さ
れ、精度が改善され、比較的低い光レベルを使用でき、
好ましいことに追跡されるべき眼底部分のみを照明でき
、しかも患者に最小の不快感しか与えない追跡装置を提
供することである。

本発明の特定の目的は、眼底の独立的な観察を許容し、
反射された安定化ビームのサンプリングを行ない、忠実
性が高く、しかも種々の診断、処置、測定および観察機
器を安定化するように適合された動作上の変幻性を使用
者に与える電気−光学的追跡装置を提供することである
。

［発明の概要］本発明の眼の動き追跡装置は、眼底上に追跡用の光スト
リップを投射するレーザ源と、追跡ストリップ（像スト
リップ）からの反射光の像を検出要素上に生ぜしめるた
めの光学系と、像ストリップの強度プロフィルを反復的
かつ迅速に走査するための装置と、追跡用レーザビーム
および追加の診断ビームの両者を眼底上の固定位置に方
向づけるため、走査された強度プロフィルを分析し修正
信号を供給するための処理用電子装置とを備える。被検
体は、照明されるべき眼が光偏向器と光学的に整列され
ておかれるように位置づけられ、それにより、追跡ター
ゲットとして働く像を生ずる眼底上の特徴点に関して最
大のビーム運動範囲が許容されるようになされる。

本発明の眼の動き追跡装置は、眼底の空間的に変わる強
度特徴部分の位置の差別的変化に追従する。眼底は追跡
ストリップにより照明され、像ストリップ内における強
度特徴部分が検出される。強度特徴部分は、装置に関し
て固定の位置に関する基準マークに関係づけられる。詳
述すると、像ストリップは、像平面に置かれた位置感知
検出器上に落射する。像ストリップは、機械的または電
子的に走査され、光強度の情報を位置の関数として含む
走査データを得る。好ましい走査技術にあっては、検出
器において、像の光により惹起される電子的信号が電子
的にサンプルされる。

走査速度に起因して非常に精確な修正が達成され、そし
て追跡装置を利用する眼科システムの性能は劣化される
ことはない、これは、照明および解像度が検出要素によ
り決定されることもなく制限されることもないからであ
る。

検出要素は、レーザ源による眼底の一部の照明により発
生される像ストリップの光強度の大きさに振幅が比例す
る電気信号を発生する。処理用電子装置は、検出器にお
いて像ストリップにより発生される電気的コード化プロ
フィルを受は入れ、眼の差別的動きを感知して制御信号
を発生し、そしてこの制御信号が、眼底上におけるレー
ザビームの位置を修正するため光学的検出器に供給され
る。像ストリップは、迅速かつ反復的に走査され、非常
に優れた精度でビーム位置の迅速応答性の反復的な修正
を可能にする。

さらに、好ましい具体例は、光学的偏向装置に供給され
る制御信号の電気的成形、検出要素における眼底像の検
出されたコントラストおよび強度レベルを改善するため
の像増強装置、眼底像構造を検出器走査方向に関して好
ましい配向に整列させるための像回転装置、光学的観察
路、および検出される大小の眼の動きに対応する異なる
大きさの修正信号の適合的選択のため処理用装置内に設
けられた修正大きさ設定回路を含めて、複数の改良点を
含む。

感度を最大にし、診断ビームからの干渉または歪を最小
にするとともに、強度特徴点と周囲のバックグラウンド
との間に十分の像コントラストを得るため、特定の波長
の追跡用レーザ源が使用される。追跡用レーザ源の像ス
トリップは、選択されたフィルターおよび瞳孔配置によ
り診断用レーザ源から分離される。

〔実施例〕

本発明のこれらおよびその他の目的および利点は、図面
を参照して行なった以下の説明から明らかであろう。

本発明にしたがう光安定化装置は、光学的照明機器に合
体された安定化装置の好ましい具体例についての以下の
詳細な説明を参照することにより理解されよう、しかし
て、この光学的照明機器は、眼底に処置用光ビームを導
くものであり、そしてこの光ビームは、ヘリウム−ネオ
ン６３２．８　ｎｍ赤色レーザ光ビームとして例示され
ている。

第１図を参照すると、本発明による眼底の動きを追跡す
る装置ｌは、狭い若干発散性の高度に指向性の光出力ビ
ーム１１を発生する緑色（５４３，５ｒａｍ）のレーザ
エネルギー照明源ｌＯを有する。光出力ビーム１１は、
ビーム成形用光学系１２を通過するが、この光学系は、
ビームを許容し得る眼放射レベルに減衰し好ましくは方
形のビーム２を生ずる。第２のレーザ源２０は赤色ビー
ムを発生し、そしてこのビームは、５０％偏向要素２１
により点３にてビーム路２へと折り曲げられ、結合ビー
ム４を生ずるのがよい、この結合ビーム路において、２
つのレーザビームは同軸的かつ交叉的であり、被検体の
眼に至る光学路に実質的に重なる。これらの２ビームを
含む点の奇跡は、虚瞳孔ＰＩとして示されている。光学
的配置内におけるレーザ源１０および２０の位置は交換
し得る。結合ビーム４は、５０％偏向要素２２に遭遇し
、そこでその強度の５０％が角度ａだけ偏向されて光学
的吸光体２３で阻止され、残りの５０％はビーム路５に
沿って伝達される。ビーム路５に沿って伝達される光ビ
ームは、赤色グイクロイッタフィルター２４に遭遇する
。赤色成分の９９％および緑色成分の１５％は角度βだ
け偏向され、そして光学的吸光体２５により阻止される
。透過された光ビーム６は、色消レンズ２７を通過し、
そしてこのレンズは、結合出力ビームロの自然の発散を
修正し、若干収斂するビームを発生する。

ビーム７は、鎖線で指示される二次元像安定化装置３０
に入る。好ましい装置は、ｘＹおよびＹＺ系平面とそれ
ぞれ一致する角度偏向の平面と直交して配向された２つ
の開放ループ鉄心ガルバノメータ３１および３２を備え
る１両ガルバノメータは、後述の自動反復修正シーケン
ス中処理装置４０からの信号により制御される。ガルバ
ノメータに対する制御信号は、回転後のミラー位置の振
動を最小にするように、走査制御技術において周知の態
様で成形される。また、処理用制御装置には、操作棒４
１が取付けられており、この装置でミラー位置の手動制
御のためミラー制御信号を発生し得る。マサチューセッ
ツ所在のＧｅｎｅｒａｌＳｃａｎｎｉｎｇにより製造さ
れろもののごときガルバノメータ走査アセンブリが、ミ
ラーを駆動しその位置を制御するのに適当である。ガル
バノメータ間のレンズ３３および３４は、追って論述す
るように、各走査ミラーの回転軸を目の虚像の回転中心
に位置づける。

ビーム７は、ガルバノメータ制御ミラー３１により偏向
され、レンズ３３および３４を通過し、ガルバノメータ
３２により偏向される。ビームは、ついでレンズ３５お
よび３６を通り、偏向ビーム８として安定化装置３０を
出る。出現したビーム８は、レンズ１３を通過し、像画
転装ｆｆ１５０に入る。像回転装置５０において、ビー
ムは調節可能なフロントサーフェスミラー５１．５２お
よび５３により偏向され、ビーム８と同一直線上のビー
ム路に沿ってビーム９として像回転装置から出る。ビー
ム９は、レンズ１４および検眼鏡レンズ１５を通り、眼
に入って眼底Ｆを打つ。眼底は入射光の一部１６を散乱
させ、瞳孔を通って眼の内部から放出される。散乱光は
、検眼鏡レンズ１５を通って逆進し、像平面ＩＰＩに像
を形成する。この像は、レンズ１４により像回転装置５
Ｑの調節可能なミラー５３上に結像される。散乱ビーム
１６は、ミラー５１により像回転装置から反射され、レ
ンズ１３を通る。レンズ１３．３６および３５は、眼底
を平面ＩＰ２およびＩＰ３に結像する。しかして、両手
面は、被検体の眼底に対して共役である０反射ビームは
、二次元像安定化装置３ｏを通り、発散性ビームとして
該装置から現われる。レンズ２７はビーム１７を収斂さ
せる。グイクロイックフィルタ２４にて、反射ビームの
赤色成分は、角度βだけ９９％偏向され、ビーム１７ａ
として診断出力口から現われる。ビーム１７の緑色成分
は、フィルタ２４により８０％伝達され、偏向器２２に
より角度αだけ５０％変更され、帰還追跡ビーム１７ｂ
を生ずる。ビーム＋７ｂは、緑色グイクロイックフィル
タ２８を打つ。ビーム１７ｂの緑色成分の８０％は、フ
ィルタ２８を透過し、ビーム１７ｃとして現われ、そし
て残りは、残りの帰還ビーム１７ｄとして角度γだけ偏
向される。

ビーム１７は、鎖線により指示される像増強装置６０に
入る。１つの好ましい像増強装置としては、光フアイバ
縮小器６２により二次元電荷結合デバイス（ＣＯＤ）６
３に結合された像増強管６２が挙げられろ、バージニア
州所在のｒＴＴ社製の像増強装置のような像増強装置が
、この低強度作像技術に適当である。ＣＣＤは、直列的
にフード化された光強度を空間情報の関数として電子的
に出力プロセッサ４０に伝送する。レンズ６４が、像増
強管６１のフォトカソード上にビーム１７ｃの像ＩＰ４
を形成する。像増強装置は、眼底像ＩＰ４の強度を、Ｃ
ＣＤの空間解像度に匹敵する空間解像度で増幅する。光
フアイバ縮小器は、像増強装置の光出力をＣＣＤ６３に
結合し、他方像ＩＰ４の寸法を減することにより空間解
像度を増大させる。しかして、ＣＣＤ６３は数ミリメー
トル平方の活性面を有する０例示の光フアイバ縮小器は
、コヒレントな先細のファイバ束を援用するが、高解像
像の品質の低減を許容する。縮小器の製造社の１例は、
マサチューセッツ州所在のＧａ１ｉｌｅｏ　Ｅｌｅｃｔ
ｒｏ−Ｏｐｔｉｃｓである。ＣＣＤに対しては、カリフ
ォルニア州所在のＦａｉｒｃｈｉｌｄ社により製造され
たもののごときＣＣＤおよび支援電子装置が、二次元強
度プロフィルの電子的コード化を必要とするこの応用に
適当である。

ＣＣＤ６３は、光信号をアナログ電気信号に変換し、そ
してこの電気信号が、処理装置４０にりロック挿入され
る。処理装置は、この電気信号を分析し、スキャナ制御
装置４２および４４を介して修正信号を供給する。この
修正信号は、ガルバノメーク３１および３２のフロント
フェースミラーを再位置づけし、したがって到来する結
合された処置／追跡用ビーム７を眼底上のＦに再位置づ
けする。

フィルタ２８から偏向されたビーム１７ｄは、フロント
サーフェスミラー２９に遭遇し、角度δだけ反射され、
光学的観察装置７０に入る。光学的観察装置は、観察者
の眼１９の網膜上に眼底Ｆの像を集束させるためのレン
ズ７１を備える。２枚のフィルタ７２および７３は、光
学的照明源７４により供給される黄色照明光を通す狭帯
域フィルタを形成する。小回転ミラー７５が、斜上の光
学路の逆に沿って黄色観察ビームを観察照明のため被検
体の眼底に投射する。

追って詳細に説明されるように、本発明の装置は、特に
光学的的追跡エネルギーが通らねばならぬ眼内の媒体の
高混濁度を考慮して、比較的高い信号体雑音比で二次元
ＣＣＤ６３に信号を生ずる。装置が追従するように設計
された空間的に変化する強度特徴点のコントラストは、
好ましくは追跡用レザー光源を小孔収集用瞳孔と組合せ
て採用することにより最適化するのがよく、それにより
散乱光に起因する信号の劣化を低減できる。

上述の装置において、レザー光源１０および２０は、別
個の目的を果たすように選択される。

光源１０は、眼の動き修正信号を供給するように像が追
跡される特定の網膜構造体上に導かれるレーザ光の小ス
トリップを供給する。好ましくは、追跡用光源１０は、
緑色ヘリウム−ネオンレーザとするのがよく、そのエネ
ルギーは、波長５４３．５ｎｍでシングルパワーレベル
で利用できる。緑色光は、眼底の表面層を試験するのに
、また網膜血管、網膜色素上皮組織および低色素の周囲
フィールドにおける脈絡血管の高コントラストの表示を
可能にするのに有用である。レーザ光源１０および２０
から出る波長が生理的に安全でありスペクトル的に分離
可能であれば、レーザ源の強度または波長についての動
作上の要件はない０例示の目的のため、診断ビームは、
赤色へリウムーネオンレーザ源２０により提供される６
本発明は、種々の眼底照明機器用の安定化装置を提供す
るものであり、他の目的のため光学路のフィルタを種々
置換することができる。

追跡装置の幾何形態および整列状態は、第２図を参照す
るとよく理解できる。ソースビームｌＯは、ガルバノメ
ータ制御ミラー３１および３２を走査する操作棒４１に
より選択（Ｘにより指示される）の網膜組織上に位置づ
けられる。拡大詳細図８４は、眼底ＦのＸで示されろ血
管上に位置するストリップ８０を示している。−皮紐Ｉ
ｌｘがレーザ光源１０の緑色追跡ストリップの中心に置
かれると、自動化反復修正手順の活動が、操作棒上の機
械的押しボタンスイッチを押すことにより開始される０
両レーザ光源１０および２０は、眼底まで同軸の光学路
に従うから、光源２０から発するビームの位置に対して
なされる修正は、光源１０から発するビームに対してな
されろ修正と一致する。すなわち、ミラー３１および３
２の修正運動は、上述の追跡用光源、処置用光源および
観察用光源により形成され結合ビームが追従する共通の
光学路を再指令する。第１図において、光源１０および
２０から発する２ビームは、集合的に位置４で始まる単
一ビームと称される。光源２０すなわち診断用ビームは
、このようにして眼底Ｆ上に安定化される。光源２０は
ビームを発生することは必要でなく、追って詳しく論述
されるように、共通の光学路に沿って伝達されるパルス
化または連続パターンの照明を発生し得ることが理解さ
れよう、より一般的には、本発明の眼の動き追跡装置は
、眼底位置における任意の光刺激パターンの二次元安定
化を達成する。刺激パターンは、その安定性を損なうこ
となく、眼底の追跡中の組織から任意の角度だけオフセ
ットできる。

第２図をさらに参照すると、好ましい像安定化システム
の二次元光路修正装置が、被検体の眼との関連において
示されている。被検体の眼底Ｆは、平面ＩＰ２およびＩ
Ｆ５に結像されるが、この両手面は眼底に共役である。

光学的システムは、処理装置４０からの信号に応答して
回転する２つの開放ループ鉄心ガルバノメータ制御ミラ
ー３１および３２を備える。２ミラーの回転軸は、全座
標系のＸおよびＹ軸に沿って直交して取り付けられてい
る。各回転軸の平面には、目の虚像８１および８２によ
り例示される目の回転中心１９の虚像が存在する。ガル
バノメータ制御ミラーは、適当に係数を掛けられた修正
信号により駆動されるとき、被検体の眼の動きを補償す
るように光路を再設定する。ミラーの直交配向は、二次
元における安定化を可能にし、追跡ストリップを固定さ
れたターゲットに向けられた状態を維持し、目標とされ
る眼底組織の像をＣＣＤ６３上の固定位置に整列された
状態を維持する。結像光学系は、２対の高品質リレーレ
ンズ対３３．３４および３５．３６を備える。しかして
、レンズ対は、それらの焦点距離の２倍だけ離間されて
いる。

追跡ターゲットの像の最適の位置決めは、下記のように
達成できる。まず、追跡ストリップが眼底に向けられ、
ストリップにより照射される小領域において適当な追跡
ターゲットが識別される。

しかして、この小領域は、例えば、約１×５ミリメータ
の方形領域とし得る。ストリップの長軸は、設定を容易
にするために巨視的レベルで目に見える方向指示マーカ
として役立つ。追跡ターゲットは、好ましくは、互いに
離間されかつ実質的に直交して配向された２本の直線状
血管を含み、一方の血管がストリップの長さまたは幅に
平行とされているのがよい。ついで、像回転装置が、追
跡ビームの長い軸線をＣＣＤの走査線と（例えば、長さ
シメンジョンと）と整列させるように回転され、２本の
血管の像が、ＣＣＤの直交走査線を切るようになされる
。ついで、追跡用ビーム（従って、追跡組織の像）を操
縦するため操作棒が使用され、一方の血管がＣＯＤの面
上の各走査線を垂直に切るような位置に２本の直線状血
管が移動するようになされる。この位置においては、ガ
ルバノメータ制御ミラーの走査面が、ＣＯＤのＸ−Ｙ座
標と整列され、目の動きに対する追跡装置の感度を最大
にし、大きい迅速な眼の動きが目標とする血管やその他
の空間的に変化する強度の眼底組繊を走査視野から移動
させる機会を最小にする。

多数の像回転装置が周知である。好ましい実施例は、第
１図に例示される形態に配置された３つのフロントサー
フェスミラーより成る。内部反射装置に対しては、ドー
ベプリズムのような表面反射装置が好ましい、何故なら
ば、表面反射装置の光損失が少なくなるからである。第
１図に示されるように、像回転装置５０の回転軸は、装
置の光学軸と一致する。

ビーム整列に加えて、眼底照明の検出は若干の注意を必
要とする。レーザ源１０により発生されるストリップは
、「像ストリップ１と区別して、眼底上に示されるとき
「追跡ストリップｊと称される。像ストリップは緑色で
あり、眼を出て、位置感知電荷結合デバイス６３の正面
に追跡用ストリップの像を生ずる。

光は、眼底Ｆからあらゆる方向に散乱される。

網膜の照明のために許容される低光レベルは、眼内にお
いてさらに減衰され、利用可能な位置感知半導体検出器
の強度スレッショルドに近い像ストリップをもたらす。

位置感知検出器は、像ストリップを電子的に走査し、空
間的に分解された強度９報を含むアナログ信号を出力プ
ロセッサに供給する。

商業的に入手できる位置感知半導体デバイスＣＯＤ、Ｃ
ＩＤおよびレチコンダイオードアレイの内、低光レベル
照明の間の低雑音特性のため、ＣＣＤが選ばれた。ＣＣ
Ｄは、光誘導電子のパケットをシリコン基盤上の一位置
から他の位置へ空間的情報を失うことなく移動すること
ができる電荷伝達デバイスである。この種のデバイスの
空間的解像度は１３μｍである。この種の装置は、数デ
ケードの光強度に亙り直線応答を有する。低光レベルで
は、デバイスは、熱雑音を減じ信号−雑音比を改善する
ため冷却されるのがよい。

ＣＣＤは、物理的に分離されかつ濃密な配列内においで
電子的に隔絶された光活動領域を有する０本発明におい
ては、二次元配列が特定されている。光活動領域は、入
射するホトンを電子信号に変換し、そしてこの電子信号
が続いて直列的にクロック送出される。各領域は、電子
パケットが時間的に隣接するパケットから分離されるこ
とに寄与し、電荷対電圧増幅器が、電荷信号を電圧信号
に変換する。しかして、電圧振幅は光強度を表わし、時
間におけるその変動は空間的情報を提供する６例示を明
解にするため、ＣＯＤは、ここでは、その入力に十分の
強度の空間的に分解された像を必要とし、その出力に入
力の空間的および強度情報を含む電子信号を生ずるブラ
ックボックスとして扱われる。

低強度の散乱された緑色ストリップは、固有の雑音レベ
ルに接近しており、したがって像ストリップ強度は、二
次元像ストリップを像増強装置のホトカソード（第１図
の６１）上に導くことにより増大されるのがよい、像増
強装置は、原像の空間的に解像された複製をはるかに高
い強度で生ずる。像増強装置の増強された出力は、光フ
アイバ縮小器６２を介してＣＣＤ６３の正面に結合され
る。ＣＣＤの信号対雑音比は、その背面にベルチェ効果
熱電冷却装置６５を取り付けることによりさらに向上さ
れる。しかして、この冷却装置６５は、ＣＣＤを周囲温
度以下の温度に維持するものである。熱電冷却装置６５
は、ＣＣＤ６３の適正な動作を妨害する磁界を発生する
。この影響に対して遮蔽を行なうため、適当に厚い銅製
の熱伝導体６５が両デバイスを結合しており、ｍｕ金属
磁気遮蔽用の薄いシートが、磁界を阻止するため両者間
に配置される。

眼の動きを追跡するための好ましい処理方法は、各々１
列のビクセルを構成する２本の直交線（Ｘおよびｙ走査
線）に沿って像ストリップ強度分布をサンプルすること
である。

第３図は、例示される実施例を示すもので、ＣＣＤ６３
の面上における像ストリップの１つの適当な配向を示し
ている。２本の走査線９１．９２は、一端部でのみ接触
し、好ましくはその長さを最大にするため、方形の二次
元ＣＣＤ６３の周囲の半分を形成するのがよい６例示の
目的のため、例示される空間セル（ビクセル）の数は、
ＣＯＤの実際の数より相当少ない０強度の特徴部分例え
ば網膜血管９５は、網膜血管像の一部がＸ走査線９２と
交差し一部がＸ走査線９１と交差しそして好ましくは走
査線と直角に交差するように選ばれる。

強度特徴部分と追跡用ストリップ内における位置づけの
この選択は、上述のごとく操作棒と像回転装置を使用し
て遂行され、単位の操作線フィールド当りｌのみの強度
極大値を保証するようになされる。システムの倍率およ
びＣＣＤ領域は、単一の血管が各操作線と交差し、フィ
ールド内に他の血管がないように設定される。他の血管
があると、追跡装置を異なるターゲットにジャンプさせ
る恐れがある。追跡ストリップは、血管の像が各走査線
と一回交差し、そして唯一の血管が各走査線と交差する
ように向けられる。像回転装置を使用して所望の配向が
達成され、そして走査棒を使用して位置が設定されれば
、操作棒４１上の押しボタンスイッチを押すと、操作線
に沿う極大位置がメモリにロックされる。その後、プロ
セッサ４０で光検出器を走査し、結像された血管の位置
の変化を追跡することにより眼の動きを検出する。例示
のシステムは、ある範囲の眼底を照射する連続的追跡用
ビームを採用し、固定の光検出器アレイを電子的に走査
することにより、１秒当り１０００またはそれ以上の走
査速度で像ストリップ走査（フレーム）を達成できる。

電子処理部４０は、以下で論述するタイミング部、メモ
リ処理部および制御部６６．６７および６８を備える。

１口００／秒走査速度を達成するに必要とされるクロッ
ク速度およびタイミングは、光感知技術において周知で
あり、タイミングおよび同期回路６６により提供される
。ＣＣＤの各ビクセルに対する光強度に比例する電気信
号は、メモリ処理および記憶回路６７に直列的に供給さ
れる。回路６７は、電子的にコード化された強度プロフ
ィルの活動中の二次元配列を記憶し、次のビクセルデー
タが到着するとき各メモリ位置をリフレッシュする。メ
モリ処理回路６７はまた、２本の直交するビクセルルデ
ータ線、好ましくは上述のごときＣＣＤの１角部で交差
する線を選択する。これらの２本の線は、全座標系のＸ
およびｙ軸線と一致し、それぞれＸおよびＸ走査線と称
される。ＸおよびＸ走査線は独立的に処理される０位置
情報は、差としてフード化される。各走査線の強度プロ
フィルは、２ハーフスキヤンの間加算され、Ｘ走査線に
対してΣＸ１、ΣＸｉｔそしてＸ走査線に対してΣｙ１
．Σ、２を生ずる。自動化された反復的修正シーケンス
中、比ΣＸ＋／Σｘ２および比Σｙ＋／Σｙ２は、追跡
用ビームを再設定するようにガルバノメータミラーを制
御することにより維持される。２走査線の各々の間、処
理回路６７は、ｌ走査線当りの全ビクセルルの前半を加
算しくΣ、）、この値を、先行のフレームの後半のビク
セルの総和（Σ２）と比較する。制御回路６８は、Σ１
／Σ２の変化に応答して適当なガルバノメータの位置に
おいて１ステツプを発生する。ステップの方向は、先行
のフレームの和Σ２が現在推測されているフレームの和
Σ２よりも大きいか小さいかに依存する。

好ましい実施例において、回路６８は、ビーム位置に対
して粗、中庸および精密修正を提供するための可変ステ
ップ設定回路を備えており、それによりより滑らかでよ
り連続的な追跡動作を達成する。この制御信号の大きさ
の適合的な設定は、ソフトウェアにおける再設定可能な
カウンタの形態で遂行されるのがよい。

第４図は、本発明のこの側面に従うステップサイズ修正
信号決定のためのフローチャートである。ガルバノメー
タミラーに供給される制御信号のステップサイズは、先
行の修正の履歴に依存して粗いステップサイズから精密
なステップサイズまで適合的に変わる。単位のステップ
の大きさは、回路の状態に依存して３つの値の１つを採
る。一方向における２つの順次のステップが記録されて
いると、回路６８は、精密なステップ（１μｍ）から中
庸ステップ（１０μｍ）に状態を変え、中庸ステップモ
ード中一方向において４つの順次のステップが記録され
ていれば、回路６８は状態を粗ステップモード（２５μ
ｍ）に変える。

方向の変化は、特定の状態に対応する順次のステップ計
数を中断させ、回路６８を次のより低い状態にリセット
し、より精密なステップサイズをもたらす。修正信号を
Ｘおよびｙガルバノメータに送る回路６８の動作中、回
路６７が現在の走査フレームの残りのビクセルを加算し
続ける。加算が完了するのに掛かる時間内に、ガルバノ
メータは、両Ｘおよびｙガルバノメータ制御ミラーの調
節を完了してしまう、システムは続いて次の走査を開始
する。

安定化システムの第３の任意的部分は、第１図に例示さ
れる光学的観察装置である。光学的観察装置７０は、被
検体の眼底の光学的像な観察するための口と、照明手段
７４を備える。上述した光路限定および結像光学系は、
３０度の視野を提供する。白色照明光が、光源７４から
光学的観察装置７０に入り、狭帯域フィルタ７２および
７３を通る。システムは、光源１ｏ、２０および７４の
各々がスペクトルトル的に分離し得るように構成されて
いる。この理由のため、例示の実施例においてフィルタ
７２および７３から出る光は黄色である。黄色照明光は
、５０％偏向器２２において主ビーム路に入り、被検体
の眼９０の眼底Ｆに至る光路に従い、そして観察者の眼
９６による観察のため逆光路に沿って光学的観察口へと
戻る。ダイクロイックフィルタ２４における伝達および
ダイクロイックフィルタ２８における反射は、照明光が
追跡装置６０のより敏感な機能と干渉しないことおよび
機器の出力口において診断ビーム１７ａを乱さないこと
を保証する。

本発明の眼底追跡装置は、眼底上に安定されるべきビー
ムを投射する狭い光源２０を有する機器２０（これは例
えばキセノンまたはレーザ光凝固装置とし得る）に関し
て説明したが、この種の照明機器は単なる例示であり制
限ではないことが理解されよう、眼底を照明するための
数多くの他の機器も、眼の動きのためその応用が現在制
限されているが、本発明は、この種の機器の照明を安定
化するよう適合された眼底追跡装置や、上述のような眼
底追跡装置とこの種の機器との組合せを有するシステム
を包含するものである。この種の照明機器の例は、網膜
血流特性を測定するためのドツプラー速度計、視野上に
おける精神物理学的研究を遂行するため像を眼底上に投
射する像またはパターン投射装置、レーザ光凝固装置、
走査レーザ顕微鏡、あるいは性質上眼底上における非常
に精確な光安定化を必要とするその他の機器である。

以上本発明を好ましい具体例について説明したが、当業
者であれば本明細書に開示される実施例の追加、削減、
除去あるいは変更を含むその他の装置を思いつくことが
できるものであり、本発明は　特許請求の範囲の記載に
よってのみ限定されるものであることを理解されたい。

４、　　　　　ｔｌ第１図は本発明による眼の動き追跡装置の概略線図で、
レーザ光源から被検体の眼に、また被検体の銀から検出
要素および観察者の眼に至る光路な示すもの、第２図は
ビーム操縦機構の光学的配置を示す線図、第３図は、結
像された眼底組織の動き追跡を例示する線図、第４図は
本発明の具体例による適合的動き追跡を例示するフロー
チャートである。

１：眼の動き追跡装置ｌＯ：レーザ源１２：ビーム成形用光学系１５；検眼鏡レンズ２０：レーザ源２１：偏向要素２２：偏向要素２３：光学的吸光体２４：ダイクロイックフィルタ２５：吸光体２７：色消レンズ２８：ダイクロイックフィルタ３０・二次元像安定化装置３０．３４：レンズ３１．３２：ガルバノメータ制御ミラー３５．３６：レ
ンズ４０：処理装置４１：操作棒５０：像回転装置５１．５２，５３：フロントサーフェスミラー６０：像
増強装置６１：像増強管６３：ＣＣＤ７０：光学的観察装置７２．７３＋フイルタ７４；証明手段７５：小回転ミラー８０ニストリツプ９０：被検体の眼９６：観察者の眼

Claims

【特許請求の範囲】

（１）眼科用照明機器の照明を被検体の眼底に導くため
の光路を限定するための手段と、眼底上の追跡用ターゲ
ットの回りの領域を一時に照明するため追跡光エネルギ
ービームを発生し光路に沿って導くための手段と、制御
信号に応答して、光路を眼底に向かって制御下に再位置
づけするため、前記光路に設けられた角度修正手段と、
追跡用ターゲットの像を含む眼底像を形成するため、眼
底から反射される光を角度修正手段を介して集束するた
めの結像手段と、前記光路に設けられ、追跡ターゲット
の像を選択された位置において整列させるための整列手
段と、追跡用ターゲット像の動きに応答して眼の動きを
表わす信号を発生する手段とを含み、眼科用機器からの
照明が眼の運動中眼底上の固定位置に安定化されるよう
に光路を再方向づけするため、前記制御信号が前記角度
修正手段に供給されることを特徴とする像安定化装置。
（２）前記追跡手段が、前記像を表わす空間的に解像さ
れた電子的信号を発生するための光センサアレイと、前
記の空間的に解像された信号に作用して前記制御信号を
決定する電子的走査手段とを備える特許請求の範囲第１
項記載の像安定化装置。
（３）前記追跡手段がさらに、制御信号を、少なくとも
１つの先行の制御信号に依存して変わるステップ修正信
号として適合的に決定する手段を備える特許請求の範囲
第２項記載の像安定化装置。
（４）観察照明を供給する手段と、眼底からの反射光を
前記追跡用ビームおよび前記観察照明に応答するスペク
トル的に独立の成分に分離するための光学的フィルタ手
段を備え、前記３つの光成分より形成される像が、追跡
手段および光学的観察手段に分離して通される特許請求
の範囲第１項記載の像安定化装置。
（５）前記角度修正手段が、光路上を順方向および逆方
向に伝達する前記光ビームを２直交軸線に沿って変更す
るための手段を備える特許請求の範囲第１項記載の像安
定化装置。
（６）各第１および第２の直交軸線の回りに枢動運動で
きるように取り付けられ、光路を二次元において制御下
に再方向づけするめの第１および第２のガルバノメータ
制御フロントサーフェスミラーを備える特許請求の範囲
第５項記載の像安定化装置。
（７）選択された空間要素群に対して光センサアレイか
らの空間的に解像された電子的信号を加算し、２直交方
向における結像眼底組織の動きを表わす運動信号を供給
する手段と、複数の運動信号に応答して、選択された大
きさのステップ修正信号を制御信号として第１および第
２のガルバノメータ制御ミラーに供給するためのステッ
プ制御手段を備える特許請求の範囲第１項記載の像安定
化装置。
（８）前記機器照明および前記追跡ビームが、前記角度
修正手段を含む光路の一部に沿って同軸である特許請求
の範囲第１項記載の像安定化装置。
（９）２ガルバノメータ制御ミラーに関して位置づけら
れたレンズ系を備え、被検体の眼底が各々被検体の眼底
に対して共役である２平面に結像されるように、また各
ガルバノメータ制御ミラーの回転軸線の平面が被検体の
眼の回転中心の虚像を含むようになされた特許請求の範
囲第６項記載の像安定化装置。
（１０）前記整列手段が追跡ターゲットの像を回転する
ための像回転装置を備える特許請求の範囲第１項記載の
像安定化装置。
（１１）追跡ターゲットの像を眼科用照明装置の光から
スペクトルトル的に独立に維持するためのフィルタ手段
を備える特許請求の範囲第１項記載の像安定化装置。
（１２）眼科用照明装置が、眼底観察装置を備えてよい
レーザ凝固装置である特許請求の範囲第１１項記載の像
安定化装置。
（１３）動物被検体の眼底の選択された領域上に、光学
的操作装置を含む光路に沿って眼底に向けられる第１の
光ビームを安定化する方法において、追跡ビームを操作
装置を介して前記光路に沿って導いて眼底上のターゲッ
ト特徴部分を照射し、ターゲット特徴部分を前記光路に
沿って光センサアレイ上に結像し、追跡装置で光センサ
アレイを走査して、結像されたターゲット特徴部分の動
きを検出し、ターゲット特徴部分の動きを補償するため
操作装置を制御するための制御信号を発生することを特
徴とする光ビーム安定化方法。
（１４）ターゲット特徴部分が像増強装置上に結像され
、その出力が光センサアレイに通される特許請求の範囲
第１３項記載の光ビーム安定化方法。
（１５）ターゲット特徴部分が、像回転装置を使用して
好ましい配向で整列される特許請求の範囲第１３項記載
の光ビーム安定化方法。
（１６）追跡ビームが、第１の光ビームからスペルトル
的に分離されており、選択された眼底組織より形成され
たターゲット特徴部分のコントラスト像を提供するよう
に選択された波長を有する特許請求の範囲第１３項記載
の光ビーム安定化方法。