WO2006046627A1 - 広視野角眼底血流画像化装置 - Google Patents

Abstract

従来公知の眼底血流画像化装置、即ち、レーザー光束を拡げて眼底に照射し、眼底からの反射光を２次元イメージセンサー上にレーザースペックルとして結像し、像面に発生したレーザースペックルの時間変化を、画素ごとに計測して血流マップとして画像表示することからなる眼底血流画像化装置において、レーザーが眼底上で矩形のスポットになるような投光系と、この矩形のスポットを、それに対応する像面に置かれたイメージセンサー上に結像する観察系として、測定視野を拡大した広視野角眼底血流画像化装置である。レーザースポットの位置決めを行うための観察光学系や、眼底血管像の動きをモニターする機構等も組み込まれ、従来の装置を種々の点で改良した、臨床的により優れた、使い易い、広視野角の眼底血流画像化装置である。

Description

広視野角眼底血流画像化装置

技術分野

[0001] 本発明は、被検眼眼底の血流状態を測定するための眼底血流画像化装置に関す る。更に詳しくは、本発明は、従来の装置を改良し臨床的により優れたものとした広 視野角の眼底血流画像化装置に関する。

背景技術

[0002] レーザーを眼底等の生体組織に向けて照射すると、レーザーは生体組織を構成す る粒子によって散乱され、反射散乱光の強度分布は、血球などの移動散乱粒子によ つて動的なレーザースペックル (ランダムな斑点模様）を形成する。このパターンを、 結像面においてイメージセンサーで検出し、各画素における模様の時間変化を定量 化し、マップ状に表示することで、生体表面近傍の毛細血管の血流分布を画像化で さることが知られている。

[0003] そして、力かる現象を利用して、従来、被検眼の眼底等の生体組織の血球にレー ザ一を照射して、その血球からの反射光により形成された画像を固体撮像装置 (CC Dカメラ)等のイメージセンサー上に導き、この画像を連続的に所定時間間隔で多数 枚取り込み ·記憶し、その記憶された多数の画像の中から所定枚数の画像を選択し、 各画像の各画素における出力の時間変動量を積算した値を算出し、この値から血球 の速度 (血流速度）を算出する血流速度測定装置が知られている。この種の血流速 度測定装置では、各画素の出力変動量が血球の移動速度に対応するので、この算 出された各画素の出力変動量値、或いは、その逆数の値に基づき、生体組織での血 流速度分布を、二次元画像としてモニター画面上に表示している。そして、この種の 装置では、臨床に利用するための多くの計算機能を備えると共に、臨床上の種々の 改良，改善も行われてきた。

特許文献 1：特開平 4— 242628号公報

特許文献 2 :特開 2003— 164431号公報

特許文献 3 :特開 2003— 180641号公報 非特許文献 1 :計測と制御 Vol.39 No.4 246-252頁 (2000)

[0004] しかし、従来の装置では、レーザースポットが眼底で 3mm角程度しかな力つたため 、測定領域が限られ、広い面積の血流データを求めるためには、測定位置をずらし ながら多数回測定し、これらのマップを結合して大きな血流マップを得るなど、作業が 極めて煩雑であった。また、実際の患者では、視力障害のため一点を凝視することが 困難で、測定中に視線が移動（固視移動)する場合が多いが、固視移動によって測 定位置がずれて!/、くと、血流値の読み取りに誤差が発生しやす!/、と!/、う問題があった

[0005] 固視移動の問題に関しては、本発明者らは、測定中に固視移動が起きてもその移 動量を解析して補正し、正確に重ね合わせて平均血流マップを得るための、固視移 動に追尾する計算機能を開発し、既に提案している (特許文献 2参照)。ここでは、ィ メージセンサー力 得られる各画面について暫定血流マップを計算し、当該マップが 最初のマップからどの位置までずれているかを空間相関を計算して求めている。しか し、暫定血流マップには、レーザーの干渉による粒状構造が残るため、マップ間の相 対位置を計算する際に、この粒の大きさ分の統計的誤差が発生する。即ち、レーザ 一で眼底を照明して取り込んだ画像を使う限り、固視移動に対する追尾性能には限 界があった。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 眼底血流画像ィ匕は、当初力もその主要な応用分野として、視神経乳頭の狭い部分 の血流変化を主に測定してきた。しかし一方で、黄斑部 (視野の中心)など、眼底全 体の血液循環をマクロに観察したいという要望が広くあり、本発明の課題は、かかる 要望を実現するため、測定視野を拡大した、即ち、広視野角の眼底血流画像化装置 を提供することにある。そしてまた、本発明の更なる課題は、従来の装置を種々の点 で改良し、臨床的により優れた、且つ、使い易い眼底血流画像化装置を提供するこ とにある。

課題を解決するための手段

[0007] 本発明の課題を達成するための請求項 1に係る発明は、レーザー光束を拡げて眼 底に照射し、眼底からの反射光を 2次元イメージセンサー上にレーザースペックルと して結像し、像面に発生したレーザースペックルの時間変化を、画素ごとに計測して 血流マップとして画像表示することからなる眼底血流画像化装置において、レーザー ビームが眼底上で矩形のスポットになるような投光系と、該矩形のスポットを、それに 対応する像面に置かれたイメージセンサー上に結像する観察系としたことを特徴とす る広視野角眼底血流画像化装置である。

[0008] 請求項 2に係る発明は、投光系において、レーザービームとして 1本又は 2本のビ ームを用いる請求項 1記載の広視野角眼底血流画像化装置である。

[0009] 請求項 3に係る発明は、瞳を通過する矩形スポットの長軸に、レーザービーム出射 時の楕円形スポットの長軸を合わせるように配置した請求項 1又は 2記載の広視野角 眼底血流画像化装置である。矩形スポットの長軸と、レーザー出射時の楕円スポット の長軸を合わせることで光量分布を一様にすることができる。これを合わせないと、光 量分布が長軸方向の周辺部で低下しやす 、。

[0010] 請求項 4に係る発明は、投光系において、レーザービームが矩形のスポット形状で 瞳の下部及び Z又は上部を通過するようにした請求項 1〜3のいずれか 1項記載の 広視野角眼底血流画像化装置である。 1本のレーザービームを用いる場合には、ビ ームが瞳の下部又は上部のいずれかを通過するものであり、 2本のレーザービーム を用いる場合には、 1本が瞳の下部を通過し、もう 1本は上部を通過するのである。

[0011] 請求項 5に係る発明は、請求項 4に係る発明を具体的に実施する態様の一つであ り、投光系において、レーザー照射光路に円筒レンズを入れ、被検眼の手前の位置 で、レーザービームの水平方向の広がりを最小にした後、次いで垂直方向の広がり を最小にするようにした請求項 4記載の広視野角眼底血流画像化装置である。この 場合には矩形のスポットが横長のスポットになる。

[0012] また、請求項 6に係る発明は、投光系において、レーザービームが矩形のスポット 形状で瞳の左側部及び Z又は右側部を通過するようにした請求項 1〜3の 、ずれか 1項記載の広視野角眼底血流画像化装置である。 1本のレーザービームを用いる場 合には、ビームが瞳の左側部又は右側部のいずれかを通過するものであり、 2本のレ 一ザ一ビームを用いる場合には、 1本が瞳の左側部を通過し、もう 1本は右側部を通 過するのである。

[0013] 請求項 7に係る発明は、請求項 6に係る発明を具体的に実施する態様の一つであ り、投光系において、レーザー照射光路に円筒レンズを入れ、被検眼の手前の位置 で、レーザービームの垂直方向の広がりを最小にした後、次いで水平方向の広がり を最小にするようにした請求項 6記載の広視野角眼底血流画像ィ匕装置である。この 場合には矩形のスポットが縦長のスポットになる。

[0014] 請求項 8に係る発明は、瞳を通過するレーザービームのスポット位置を観察する光 学系を組み込み、得られる画像情報を基に血流測定用光学系の適切な位置取り制 御を行う機構を持つ請求項 1〜7のいずれか 1項記載の広視野角眼底血流画像ィ匕 装置である。

[0015] 請求項 9に係る発明は、複数のスポットの間隔を調節する機構を組み込んだ請求 項 1〜8の！、ずれか 1項記載の広視野角眼底血流画像化装置である。

[0016] 請求項 10に係る発明は、レーザーを眼底に照射して眼底血流を画像ィ匕するに際し 、同時に、干渉性のない光で眼底の同じ部位を照明し、画像化とは別の観察系で眼 底血管像の動きをモニターする機構を組み込んだ請求項 1〜9のいずれか 1項記載 の広視野角眼底血流画像化装置である。

[0017] 請求項 11に係る発明は、前記モニター機構が、レーザーによる眼底画像データと 、干渉性のな 、光による眼底画像データを照合する方式力 なるものである請求項 1 〜： LOの 、ずれか 1項記載の広視野角眼底血流画像化装置である。

[0018] 請求項 12に係る発明は、被検眼者の内部固視標として、発光ダイオード (LED)マ トリタスを利用し、固視標を十字状に点灯するようにした請求項 1〜11のいずれか 1 項記載の広視野角眼底血流画像化装置である。

[0019] 請求項 13に係る発明は、固視標の上下 ·左右移動に連動して、観察系全体を自動 的に上下'左右に駆動する機構を組み込んだ請求項 1〜 12の 、ずれか 1項記載の 広視野角眼底血流画像化装置である。

[0020] 請求項 14に係る発明は、固視標の発光ダイオード (LED)マトリクス座標を基に、複 数のマップの相対位置を計算し、マップ同士をつなぎ合わせて、 1枚の大きなマップ を形成する機構を組み込んだ請求項 1〜13の 、ずれか 1項記載の広視野角眼底血 流画像化装置である。

[0021] 請求項 15に係る発明は、測定した血流マップをファイルに保存するとき、検眼時の 固視標の位置座標のデータを、ファイルのヘッダー部又は別のデータベースに記憶 させておき、次回の検眼時にこれを読み出し、固視標の位置を自動的に設定する機 構を組み込んだ請求項 1〜14の 、ずれか 1項記載の広視野角眼底血流画像化装 置である。

[0022] 請求項 16に係る発明は、異なる検眼時のデータの差分を計算し、血流の増減を画 像表示する機能を組み込んだ請求項 1〜15の 、ずれか 1項記載の広視野角眼底血 流画像化装置である。

[0023] 請求項 17に係る発明は、眼底の平均血流の波形に対して自己相関関数を計算し

、中心力 次のピークまでを 1周期とし、この平均周期を用いて一連の時系列に並ん だマップデータを区切っていく機能、及び、この区分けされた各マップ群の平均血流 波形を重ね合わせ、最も良く重なる時間関係を求める計算機能を組み込んだ請求項 1〜16の 、ずれか 1項記載の広視野角眼底血流画像化装置である。

[0024] 請求項 18に係る発明は、前記 2次元イメージセンサーの露光タイミングを信号とし て取り出し、このセンサーの各素子が露光する時間だけ眼底にレーザーを照射し、そ れ以外の時間はレーザー出力を低減することで、眼底が受けるレーザー被爆量を低 下させる機能を組み込んだ請求項 1〜17の 、ずれか 1項記載の広視野角眼底血流 画像化装置である。

[0025] 請求項 19に係る発明は、被検眼と眼底観察用の対物レンズの間に、レーザー出射 用光学系を挿入し、レーザースポットの正反射成分が血流画像に映り込むのを防ぐ ようにした請求項 1〜18の 、ずれか 1項記載の広視野角眼底血流画像化装置である

[0026] 請求項 20に係る発明は、血流測定中に固視標位置を変えることで、複数のレーザ 一スポットの継ぎ目の影響が血流マップ上に現れるのを防ぐようにした請求項 1〜19 の!、ずれか 1項記載の広視野角眼底血流画像化装置である。

発明の効果

[0027] 請求項 1の発明によると、レーザーを横又は縦に拡げて照射し、このスポットを観察 する光学系が構成されているので、測定視野が横又は縦方向に拡大された眼底血 流画像化装置が提供される。そして、瞳をレーザーが通過する際のスポット形状が矩 形になっているので、単位面積あたりの光量が減少し、目に対する安全性に優れ、 且つ、低刺激性となっている。請求項 2の発明では、レーザービームとして 1本又は 2 本のビームを用いるものであり、 2本のビームを用いると広い範囲の血流マップがより 簡単に得られる。そして、請求項 3の発明では、矩形スポットの長軸と、レーザー出射 時の楕円スポットの長軸を合わせているので光量分布を一様にすることができる。

[0028] 請求項 4〜7の発明によると、半導体レーザーから自然に出射してくる楕円形スポッ トの長軸を横又は縦向きにしているので、眼底に投影される矩形のスポット内の光量 分布を殆ど均一にすることができる。また、レーザー照射光路に円筒レンズを入れて いるので、球レンズで単純に集光した場合よりも、瞳を通過するスポットの面積を拡大 できる。請求項 8の発明によると、測定開始時に瞳を通過するレーザースポットの位 置を観察する光学系が組み込まれて 、るので、瞳を通過するレーザースポットの位 置決めが正確にできる。請求項 9の発明によると、複数のスポットの間隔を調節する 機構を組み込まれて 、るので、血流マップが正確に合成できる。

[0029] 請求項 10の発明によると、レーザーを眼底に照射して血流を測定する際、同時に、 緑色 LEDなど干渉性のない光で眼底を照明し、測定とは別の観察系で、眼底血管 像の動きをモニターする機構が組み込まれているので、視線の安定が悪くて測定中 に眼底が移動した場合にも、眼底の移動情報を解析し、血流マップ側のずれを補正 しながら重ね合わせ、平均血流マップを合成できる。請求項 11の発明によると、前記 モニター機構力 レーザーによる眼底画像データと、干渉性のない光による眼底画 像データを照合する方式力 なるものであるので、移動情報の解析'補正が容易であ る。

[0030] 請求項 12の発明によると、固視標を十字状に点灯しているので、中心視力の悪い 被検者の場合、中心部が見えなくても固視は比較的安定するという効果がある。請 求項 13の発明によると、固視標位置と連動して、レーザー投光系および観察系全体 を上下 '左右に移動させる機能が設けられているので、観察系の位置決めを容易に 行うことが出来る。 [0031] 請求項 14の発明によると、固視標の LED座標を基に、複数のマップの相対位置を 計算し、マップ同士をつなぎ合わせて、 1枚の大きなマップを形成する機構を組み込 んでいるので、全自動でマップ結合を行うことが可能になる。請求項 15の発明による と、測定した血流マップをファイルに保存するとき、検眼時の固視位置座標のデータ を、血流マップファイルのヘッダー部又は別のデータベースに記憶し、次回の測定時 に、例えば、カルテ番号でこれを読み出せば、固視位置を自動的に設定してくれる 機構を組み込んで 、るので、前回測定した場所に正確に固視を誘導することができ る。請求項 16の発明によると、以前に測定したデータとの差分を計算して表示するこ とで、血流の増減を画像表示する機能を組み込んでいるので、例えば、点眼薬によ る治療効果を容易に確認することができる。

[0032] 請求項 17の発明によると、測定した数秒間の血流マップを 1心拍分にまとめて平均 化する操作において、眼底のある領域内の平均血流の波形に対して自己相関関数 を計算し、中心力 次のピークまでを 1周期とし、この平均周期を用いて一連のマップ データを区切って 、く機能を組み込んで 、る。不整脈などで各心拍の周期に揺らぎ 力 Sある場合、このまま 1心拍分にまとめて平均化すると、同期がずれたまま重ねること になり、血流変化を正確に捉えられないという問題が起こる力 この区分けされた各 マップ群の同期を取るために、平均血流波形を互いに重ね合わせ、最も良く重なる 時間関係を求める計算機能を組み込むことで、この問題を解決することができる。

[0033] 請求項 18の発明においては、前記 2次元イメージセンサーの露光タイミングを信号 として取り出し、このセンサーの各素子が露光する時間だけ眼底にレーザーを照射し 、それ以外の時間はレーザー出力を低減するような機能を組み込んでいるので、眼 底が受けるレーザー被爆量を低下させることができ、安全性に優れている。請求項 1 9の発明においては、被検眼と眼底観察用の対物レンズの間に、レーザー出射用光 学系を挿入しているので、レーザースポットの正反射成分が血流画像に映り込むの を防ぐことができる。そして、請求項 20の発明においては、血流測定中に固視標位 置を変えることで、複数のレーザースポットの継ぎ目の影響が血流マップ上に現れる のを防ぐことができる。

図面の簡単な説明 [図 1]本発明の広視野角眼底血流画像化装置の光学系の概要の構成図である。

[図 2]本発明において、被検眼の瞳面の手前の位置での、レーザービームの広がりを 説明する図である。

[図 3]本発明にお 、て、測定開始時に瞳を通過するレーザースポットの位置を説明す る図である。

[図 4]本発明において、固視標の点灯状態を説明する図である。

[図 5]本発明において、固視標の上下移動に連動して、観察系全体を自動的に上下 に駆動する機構を示す図である。

[図 6]本発明において、固視標の LED座標を基に、複数のマップ同士をつなぎ合わ せる方法について説明する図である。

[図 7]本発明におけるマップ合成にっ ヽて説明する図である。

[図 8]本発明におけるマップ合成において、平均血流の時間変動を説明する図であ る。

[図 9]本発明において、 2次元イメージセンサーの露光タイミングを示す信号と、セン サ一の各素子の露光時間とレーザーの照射時間との関係を示す図である。

[図 10]2本のレーザービームを瞳の上下端部を通過させて眼底を照明した場合の、 眼底上のレーザースポットと、瞳面を通過するスポットの位置関係を説明する図であ る。

[図 11]2本のレーザービームを瞳の左右側端部を通過させて眼底を照明した場合の 、眼底上のレーザースポットと、瞳面を通過するスポットの位置関係を説明する図で ある。

[図 12]2本のレーザービームを瞳の左右側端部を通過させて眼底を照明した場合に ついて、眼球と対物レンズの間に、別のレーザー照射専用のレンズを設けた状態を 示す図である。

[図 13]レーザースポット間に隙間があった場合、測定中に固視標の点灯位置を変え て眼底を移動させることにより、スポットの境目のデータも取得できることを示す図であ る。

符号の説明 1 投光系

2 半導体レーザー

3 円筒レンズ

4 検眼

5 矩形 (横長）のスポット

6 観察系

7、 8 結像レンズ

9 CCDカメラ

10 緑色 LED

11、 14、 17 ダイクロイツクミラー

12、 16 イメージセンサー

13、 19 瞳面

15 レンズ

18 内部固視標

20 スポット形状

21 瞳

22 レーザースポット

23 観察系全体

24 上下に駆動する機構

25 誤差

26、 27 眼底上に投影された矩形のレーザースポット 28 スポットの間隔

29、 30、 31、 32 瞳面を通過するレーザービームの位置

33 レーザービームの光軸の角度を変える機構

34 対物レンズ

35 レーザー照射専用レンズ

36 眼底の血管走向

発明を実施するための最良の形態 [0036] 本発明は、レーザービームが眼底上で矩形のスポットになるような投光系と、この矩 形のスポットを、それに対応する像面に置かれたイメージセンサー上に結像する観察 系としたことを特徴とするものである力 本発明（全ての請求項の発明）において矩形 のスポットというときには、横長又は縦長の楕円形状や、半月形状のスポットも含むも のである。レーザービームとしては 1本又は 2本以上のビームを用いることができるが 、簡便で好ましいのは 1本又は 2本の場合である。

[0037] 本発明にお 、ては、瞳通過時のスポット形状を矩形にして!/、るので、瞳の縁に沿つ てスポットを拡げることができる。従って、ビームを瞳の内側ぎりぎりを通しながら、眼 底のできるだけ広い面積を照射することができる。具体的に好ましいのは、レーザー ビームが矩形のスポット形状で、瞳の中心から見て瞳の下部及び Z又は上部、ある いは、このスポットを 90度回転させて瞳の左側部及び Z又は右側部を通過するよう にしたものである。更に、瞳の下端部及び Z又は上端部、あるいは瞳の左側端部及 び Z又は右側端部を通過するようにしたものがより好ましい。ビームが 2本の場合に は、瞳の上部と下部、あるいは、瞳の左側部と右側部など、瞳の対角位置を通過する ようにするのが好ましい。また、本発明においては、投光系において、レーザー照射 光路に円筒レンズを入れるのが好ましい。円筒レンズを入れることによってわざと非 点収差を付け、最小スポット時の光量を拡散させることができる。

[0038] 本発明のうち、 1本のレーザービームを用い、これを瞳の下部を通過させる実施の 形態について、図面を用いて説明する。図 1は、本発明の広視野角眼底血流画像化 装置の光学系の概要の構成図である。 1は投光系を示し、投光系 1の半導体レーザ 一などの小型のレーザー光源 2から出たレーザー光は、例えば、円筒レンズ 3を通し て拡げられ、被検眼 4の眼底に矩形 (横長）のスポット 5として照射される。 6は観察系 を示し、レーザースポット 5からの反射光を、結像レンズ 7、 8を介して、対応する像面 に置かれたイメージセンサー、例えば、 CCD (固体撮像素子)カメラ 9上に、レーザー スペックルとして結像させる。そして、像面に発生したレーザースペックルの時間変化 を画素ごとに計測して、血流マップとして画像表示させる。

[0039] 他方、投光系 1には緑色 LED10など、干渉性のな 、光源が組み込まれ、半導体レ 一ザ一 2の眼底における照射部位と同じ場所を照明する。この緑色光によるスポット は結像レンズ 7、 8を通った後、ダイクロイツクミラー 11など波長選択性のあるミラーで 光路を分けられ、別のイメージセンサー 12上に眼底画像として結像される。このセン サー 12からのデータは、 CCDカメラ 9からのデータと同時に信号解析系に送られ、 眼底の移動量情報の解析に用いられる。

[0040] さらに瞳面 13から反射した光を、別のダイクロイツクミラー 14で折り返し、レンズ 15と 別のイメージセンサー 16によって、瞳面の画像を観察する光学系も組み込まれる。こ の画像を元に、レーザースポットが、瞳の所定位置を正確に通過しているかどうかを 確認できる。また、観察系光路の途中に、別のダイクロイツクミラー 17を挿入し、眼底 の像面に位置するように、発光ダイオードマトリクスによる内部固視標 18を設置する。 被検眼者は、このマトリクスの光点位置を凝視することで、視線を固定できる。

[0041] 検眼に際しては、一回の測定でできるだけ広範囲の血流マップを得るのが望ましい 力 目に対する安全性と低刺激性の観点から、眼底や瞳を通過する光量は極力下 げなければならない。投光系と観察系をノ、一フミラーで重ねると、対物レンズや角膜 からの正反射成分が増える。ハーフミラーでは光損失があるため、眼底を照射するレ 一ザ一光強度を倍増しなければならな 、。レーザー照射光路が観察光路を遮らな 、 ように両者を分けた場合、観察野を縦に拡げるには限界がある。そこで、本発明の本 実施態様においては、レーザーを横に拡げ、この横長スポット 5を観察する光学系を 構成することで、観察視野を拡大できる。

[0042] 瞳を通過するときに、レーザースポットを極端に絞り込むと、虹彩表面に傷害を与え る危険がないとは言えない。この問題を解決するためには、例えば、投光系 1のレー ザ一照射光路に円筒レンズ 3を入れ、図 2に示した様に、被検眼の瞳面 19の手前の 位置で、レーザービームの水平方向の広がりを最小にした後、次いで今度は、垂直 方向の広がりを最小にする。即ち、人為的に大きな非点収差をつける光学系を構成 する。円筒レンズ 3を用いることで、スポット形状 20が、瞳面の手前のいずれの場所 でも点になることはなぐ球レンズで単純に集光した場合よりも、瞳を通過するスポット の面積を拡大できる。そして、この際、図 2に示した様に、瞳下部をレーザーが通過 する際のスポット形状を横長にするのが好ましい。このようにすれば、虹彩上にスポッ トが当たっても、虹彩に障害がおよぶ可能性を排除できる。なお、瞳下部で縦方向に スポットを拡げると、下部は瞳にけられ、上部は正反射して検出系にゴーストになって 被ってしまう。また、長方形状のスポット内の光量分布をできるだけ均一にするため、 レーザーのスポット形状は一般に楕円形なので、この長軸を横向きにするのが好まし い。

[0043] 瞳を通過するレーザースポットの位置決めは極めて重要である。これが不適当だと 、レーザービームが眼底に到達できず、血流マップの周囲が欠ける。従って、本発明 においては、図 3に示す様に、測定開始時に瞳 21を通過するレーザースポット 22の 位置を観察する光学系が組み込まれる。そのためには、例えば、図 1において、ィメ ージセンサー 16により、瞳部分の画像を観察できるようにし、位置取りが不適な場合 は、警告を出したり、最適位置まで光学系を自動的に移動する機構を組み込むこと で解決できる。

[0044] 本発明においては、図 4に示した様に、例えば、内部固視標に LEDマトリクスを利 用し、固視標を十字状に点灯するのが好ましい。従来は、図 4 (a)に示した様に、固 視標を 1個の LEDで表示していた力 中心視力の悪い被検者の場合は、これを視認 できないという問題があった。しかし、図 4 (b)に示した様に十字状に点灯すれば、中 心部が見えなくても固視は比較的安定する。また、図 5 (a)と (b)に示す様に、固視標 の上下移動に連動して、観察系全体 23を自動的に上下に駆動する機構 24を組み 込むことによって、視線を水平にして観察系の位置決めを行い、血流を測定した後、 固視点を上方に移動し、眼底中心よりも上部を測定するとき、眼球が回転して瞳位置 が上方に移動し、レーザービームの下部がけられるという問題を解決できる。

[0045] また、本発明においては、図 1に示した様に、レーザーを眼底に照射して血流を測 定する際、同時に、緑色 LEDなど干渉性のない光 10で眼底を照明し、測定とは別の 観察系で眼底血管像の動きをモニターする機構を組み込むのが好まし 、。かかるモ 二ター機構を設けることによって、被検者の視線の安定が悪くて測定中に眼底が移 動した場合にも、眼底の移動情報を解析し、血流マップ側のずれを補正しながら重 ね合わせ、平均血流マップを合成できる。従来は、血流マップだけで移動量情報を 計算していた力 マップ上にはレーザーの干渉効果により、ランダムな粒状模様が乗 つているので、この粒状構造が誤差になり、眼底移動に対する精度の高い追尾が不 可能だった。本発明のごとぐ干渉効果のない LEDなどで眼底を照射すれば、粒状 構造は現れないので、追尾性能が向上する。

[0046] そして、この際、前記モニター機構を、レーザーによる眼底画像データと、干渉性の ない光による眼底画像データを照合する方式、即ち、後処理により血流マップ側の ずれを補正しながら重ね合わせる方式にすると、移動情報の解析'補正が容易にな るので好ましい。

[0047] 本発明においては、また、図 6に概略を示した様に、固視標の LED座標を基に、複 数のマップの相対位置を計算しマップ同士をつなぎ合わせて、 1枚の大きなマップを 形成する機構を組み込むのも好ましい。従来のマップ結合は、 2枚のマップに共通な 特徴点を手動で指定して (ステップ 1)、それらが最も良く重なる位置を計算により求 めていた (ステップ 2)。 LED座標を使えば、ステップ 1を省略でき、全自動のマップ結 合を速やかに行える。

[0048] 本発明にお 、ては、また、測定したときの固視位置座標のデータを血流マップファ ィルのヘッダー部又は別のデータベースに記憶し、次回の測定時に、カルテ番号等 でこれを読み出せば、固視位置を自動的に設定してくれる機構を組み込むのも好ま しい。治療効果を確認するときは、一定期間おきに同じ場所の血流の変化を測定す る必要がある。従来の装置では、前回の血流マップを見ながら、これと同じマップが 得られる位置まで固視を誘導するのに非常に苦労していた。前回測定した場所に、 正確に固視を誘導する手段がな力つた。 LEDマトリクスの点灯位置を利用することで 、固視は 100%再現できる。

[0049] 本発明においては、更に、以前に測定したデータとの差分を計算して表示すること によって、血流の増減を画像表示する機能を組み込むのも好ましい。治療効果を確 認するためには、例えば、点眼薬により血流が前回と比較して増加傾向にあるかどう かを確認したいことがある。固視の再現性が向上すれば、前回との差分を計算して増 減の分布を一目で観察できる。

[0050] 測定した数秒間の血流マップを 1心拍分にまとめて平均化する操作は、「マップ合 成」と呼ばれる。これら一連の血流マップデータを心拍の位相に分けていく作業にお いて、 1周期の解析が意外に難しい。特に、瞬きなどによって途中に血流の低いマツ プが混入すると、ここを最低値と認識して周期を短く計算してしまう。例えば図 7 (a)の ように血流値は時間とともに周期的に変動する力 本来の周期である T1や T2の間に 、瞬きなどの影響で低い値が入ると、 T2のかわりに T3を周期として誤認識する場合 がある。このような時は合成時に血流マップを正しく重ね合わすことができないため、 解析エラーになる。この問題を解決するために、平均血流の波形に対して自己相関 関数を計算し（図 7の (b) )、中心から次のピークまでの時間 Tを 1周期とし、この平均 周期 Tを用いて一連のマップデータを区切って 、く機能を組み込む。不整脈などで 各心拍の周期に揺らぎがある場合、上記の方法で平均周期を求め、この周期を元に 一連の経時的なマップを等間隔で区切ったまま重ねると、図 8の様に、位相の揺らぎ によって誤差 25が発生する。この問題を解決するために、各心拍分の波形について 順次相関を求め、波形が最も良く重なる時間関係を求めて力 重ね合わせる機能を 組み込むのが好ましい。

[0051] また、本発明においては、検眼時に眼底が受けるレーザー被爆量を低下させ、より 安全性を高めるために、図 9に示した様なやり方で、前記 2次元イメージセンサーの 露光タイミングを信号として取り出し、このセンサーの各素子が露光する時間だけ眼 底にレーザーを照射し、それ以外の時間はレーザー出力を低減するような機能を組 み込むのも好ましい。

[0052] 1本のレーザービームを用いて、これを瞳の上部を通過させる場合、あるいはビー ムを瞳の左側部又は右側部を通過させる場合も、基本的に前記の場合と同じ様に実 施することができる。

[0053] 次に、本発明のうち、 2本のレーザービームを用いる実施の形態について、図面を 用いて説明する。基本的な光学系は図 1の場合と同じである。図 10の（b)のように 2 本のレーザービームが瞳の上部 29と下部 30を通過すると、図 10の（a)に示したよう に、眼底においては瞳の下部からのビームは眼底中央より上方に矩形 (横長）のスポ ット 26を、上部力ものビームは眼底中央より下方に矩形 (横長）のスポット 27をそれぞ れ形成する。それらのスポットがほぼ連結するまで、両者の間隔（隙間） 28を調整で きるような機構を設ける。その上でこれらのスポットを、 1個 (解像度を上げる場合は複 数個）の CCDカメラでスペックル画像として捉え、広!、範囲の血流マップを 1回の測 定で画像化 (または複数の血流マップを連結して画像化)することができる。

[0054] 2本のレーザービームを用い、これらを瞳の左右側端部を通過させて、眼底に縦長 のスポットを横に 2枚並べる場合も同様である。図 11の（b)に示したように、複数のレ 一ザ一ビームを瞳の左側端部 31と右側端部 32を通るようにすれば、眼底では図 11 の（a)に示すようにスポットを左右に並べることができる。これによつても広い面積の血 流マップを 1回の測定で画像ィ匕することができる

[0055] この瞳面を通過するレーザースポットを観察するカメラを別に設けることにより、眼球 と観察系の位置合わせは可能である。瞳を通過するスポットが 1本の場合は、眼球と 観察系の距離を把握することがやや難しいのに対し、スポットが 29や 30、 31や 32な どのように 2個あると、眼球と観察系の距離が適正な場合に、その間隔が予め設定さ れた値になる。この効果を利用して、眼球と観察系の距離を最適化したり、自動位置 合わせ機構を構築することができる。

[0056] 眼軸長（眼球の奥行き）には個人差があるので、 2個のスポットが離れたり、重なった りする。この結果、血流マップ内にデータの取れない場所が線状に発生する。これを 解決する方法としては、図 12に示したように、 2本のレーザー光束の光軸の角度 33 を変え、スポットの間隔 28を調節する機構を設けることで、レーザースポットを連結さ せ、 1枚の大きな血流マップを画像化できる。あるいは、 2個のレーザースポットが完 全につながらず、図 13のようにスポットに隙間 28が発生していても、測定中に固視標 点を少し移動させることで、眼底の測定位置（眼底の血管走向） 36をずらし、データ の取得できな 、部位を無くすることができる。

[0057] また 1回の測定でできるだけ広い面積の眼底血流マップを得るためには、眼底に投 影されるスポット自体を拡大し、観察系の画角を大きくしなければならない。しかし、 眼底を観察する対物レンズを通してレーザーを照射する方式では、レーザー光束が 観察系の光軸近傍を通過するため、中間にあるフィールドレンズなどの表面で正反 射成分が発生し、眼底画像に強い輝点が現れる。この輝点のために血流マップ内に データの取得できない領域が発生する。この問題点は図 12に示すように、検眼 4と対 物レンズ 34の間に、別のレーザー照射専用のレンズ 35を設け、レーザービームは側 面力もミラーなどで反射させてレンズ 35に入射させることにより解決できる。この場合 、レーザー照射専用のレンズや反射ミラーは、眼底観察系の光路を遮ることなく設置 し、かつレーザー光束を眼底上に十分大きなスポットを形成するように、焦点距離の 短 、レンズを用いるのが好まし 、。

産業上の利用可能性

本発明によれば、臨床的により優れた、且つ、使い易い広視野角の眼底血流画像 化装置が提供され、これは、加齢黄斑変性症や緑内障など、今後、高齢化が進むに つれて患者数の増加が予想される多くの眼疾患の、治療方法の研究、薬剤の開発 などに極めて有用である。

Claims

請求の範囲

[1] レーザー光束を拡げて眼底に照射し、眼底力 の反射光を 2次元イメージセンサー 上にレーザースペックルとして結像し、像面に発生したレーザースペックルの時間変 化を、画素ごとに計測して血流マップとして画像表示することからなる眼底血流画像 化装置において、レーザービームが眼底上で矩形のスポットになるような投光系と、 該矩形のスポットを、それに対応する像面に置かれたイメージセンサー上に結像する 観察系としたことを特徴とする広視野角眼底血流画像ィヒ装置。

[2] 投光系において、レーザービームとして 1本又は 2本のビームを用いる請求項 1記 載の広視野角眼底血流画像化装置。

[3] 瞳を通過する矩形スポットの長軸に、レーザービーム出射時の楕円形スポットの長 軸を合わせるように配置した請求項 1又は 2記載の広視野角眼底血流画像化装置。

[4] 投光系において、レーザービームが矩形のスポット形状で瞳の下部及び Z又は上 部を通過するようにした請求項 1〜3の 、ずれか 1項記載の広視野角眼底血流画像 化装置。

[5] 投光系において、レーザー照射光路に円筒レンズを入れ、被検眼の手前の位置で 、レーザービームの水平方向の広がりを最小にした後、次いで垂直方向の広がりを 最小にするようにした請求項 4記載の広視野角眼底血流画像化装置。

[6] 投光系において、レーザービームが矩形のスポット形状で瞳の左側部及び Z又は 右側部を通過するようにした請求項 1〜3の 、ずれか 1項記載の広視野角眼底血流 画像化装置。

[7] 投光系において、レーザー照射光路に円筒レンズを入れ、被検眼の手前の位置で 、レーザービームの垂直方向の広がりを最小にした後、次いで水平方向の広がりを 最小にするようにした請求項 6記載の広視野角眼底血流画像化装置。

[8] 瞳を通過するレーザービームのスポット位置を観察する光学系を組み込み、得られ る画像情報を基に血流測定用光学系の適切な位置取り制御を行う機構を持つ請求 項 1〜7の！、ずれか 1項記載の広視野角眼底血流画像化装置。

[9] 複数のスポットの間隔を調節する機構を組み込んだ請求項 1〜8の 、ずれか 1項記 載の広視野角眼底血流画像化装置。

[10] レーザーを眼底に照射して眼底血流を画像ィ匕するに際し、同時に、干渉性のない 光で眼底の同じ部位を照明し、画像化とは別の観察系で眼底血管像の動きをモニタ 一する機構を組み込んだ請求項 1〜9の 、ずれか 1項記載の広視野角眼底血流画 像化装置。

[11] モニター機構力 レーザーによる眼底画像データと、干渉性のない光による眼底画 像データを照合する方式力もなるものである請求項 1〜10のいずれか 1項記載の広 視野角眼底血流画像化装置。

[12] 被検眼者の内部固視標として、発光ダイオードマトリクスを利用し、固視標を十字状 に点灯するようにした請求項 1〜： L 1の!、ずれか 1項記載の広視野角眼底血流画像 化装置。

[13] 固視標の上下 ·左右移動に連動して、観察系全体を自動的に上下 '左右に駆動す る機構を組み込んだ請求項 1〜12の 、ずれか 1項記載の広視野角眼底血流画像化 装置。

[14] 固視標の発光ダイオードマトリクス座標を基に、複数のマップの相対位置を計算し、 マップ同士をつなぎ合わせて、 1枚の大きなマップを形成する機構を組み込んだ請 求項 1〜13の 、ずれか 1項記載の広視野角眼底血流画像化装置。

[15] 測定した血流マップをファイルに保存するとき、検眼時の固視標の位置座標のデー タを、ファイルのヘッダー部又は別のデータベースに記憶させておき、次回の検眼時 にこれを読み出し、固視標の位置を自動的に設定する機構を組み込んだ請求項 1〜 14の 、ずれか 1項記載の広視野角眼底血流画像化装置。

[16] 異なる検眼時のデータの差分を計算し、血流の増減を画像表示する機能を組み込 んだ請求項 1〜15の 、ずれか 1項記載の広視野角眼底血流画像化装置。

[17] 眼底の平均血流の波形に対して自己相関関数を計算し、中心から次のピークまで を 1周期とし、この平均周期を用いて一連の時系列に並んだマップデータを区切って いく機能、及び、この区分けされた各マップ群の平均血流波形を重ね合わせ、最も 良く重なる時間関係を求める計算機能を組み込んだ請求項 1〜16のいずれ力 1項 記載の広視野角眼底血流画像化装置。

[18] 前記 2次元イメージセンサーの露光タイミングを信号として取り出し、該センサーの 各素子が露光する時間だけ眼底にレーザーを照射し、それ以外の時間はレーザー 出力を低減することで、眼底が受けるレーザー被爆量を低下させる機能を組み込ん だ請求項 1〜17のいずれか 1項記載の広視野角眼底血流画像化装置。

[19] 被検眼と眼底観察用の対物レンズの間に、レーザー出射用光学系を挿入し、レー ザ一スポットの正反射成分が血流画像に映り込むのを防ぐようにした請求項 1〜18 の 、ずれか 1項記載の広視野角眼底血流画像化装置。

[20] 血流測定中に固視標位置を変えることで、複数のレーザースポットの継ぎ目の影響 が血流マップ上に現れるのを防ぐようにした請求項 1〜19のいずれか 1項記載の広 視野角眼底血流画像化装置。