JP2016158708A

JP2016158708A - 眼科装置

Info

Publication number: JP2016158708A
Application number: JP2015038024A
Authority: JP
Inventors: 珠美三輪; Tamami Miwa; 山口　達夫; Tatsuo Yamaguchi; 達夫山口; 誠雜賀; Makoto Saiga
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2016-09-05
Anticipated expiration: 2035-02-27
Also published as: JP6543483B2

Abstract

【課題】AO-SLOにおいて視野内解像度が均一な広角観察を迅速に行う技術を提供する。
【解決手段】測定光を眼底に走査しつつ照射する第１スキャナ１１７、第２スキャナ１２０および第３スキャナ１２３を備え、第１スキャナ１１７と第２スキャナ１２０を用いたスキャン範囲は複数設定され、複数のスキャン範囲毎に反射光の波面の補正情報および測定光の焦点の調整情報が取得されており、複数のスキャン範囲毎に波面の補正と焦点の調整を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、眼底の検査を行う眼科装置に関する。

眼底の検査を行なう装置として、走査型レーザ検眼鏡（SLO:Scanning Laser Ophthalmoscope）が知られている。また、眼球構造の個人差に起因する眼底反射光の波面の乱れを補償する補償光学系を備えた走査型レーザ検眼鏡も知られている。この補償光学系を備えた走査型レーザ検眼鏡は、補償光学走査型レーザ検眼鏡（AO-SLO:Adaptive Optics Scanning Laser Ophthalmoscope）と呼ばれている。通常、SLOは、第１のスキャナと第２のスキャナを用いて測定光（照射光）を２次元的にスキャンさせる方法が採用されている。特許文献１には、更に第３のスキャナを用いモンタージュ画像を得、観察視野角を広げる方法が記載されている。

ＵＳ２０１１／０２３４９７８公報

観察視野の広角化を追求した場合、分解能と高速性が犠牲になる。一般に視野角、分解能、高速性はトリレンマの関係にあり、いずれかの要素を追及すると、他の要素が犠牲になる。

例えば、スキャナを広角で振ろうとすると、慣性モーメントの関係から、高速性を犠牲にせざるを得ない。また、視野角を大きくした場合、SLO光の集光スポットサイズが大きくなり、解像度が犠牲になる。また、スキャナの物理的な性能に限界があり、無闇に速いスキャンを行うことはできないという問題もある。

そのため、AO-SLOの広視野角画像は、被検眼の視線を誘導して装置光軸上に所望眼底位置を合致させた複数枚の画像を、後処理により繋ぎ合わせて得ることが一般的である。これは、何度も視線誘導を行うことになり被検者の負担を増す上に、広視野画像の取得に迅速性を欠く為、臨床に使用していく上で大きな制約となりかねない。

上述した第３のスキャナを用いる手法は、上記の問題に対するアプローチの一つである。すなわち、狭いスキャン領域であれば、現状で利用可能なスキャナを用いて分解能と高速性を追求できる。ここで、複数のスキャン領域を組み合わせることで、高速性を失わずに、AO-SLOの高分解能性を広角化することができる。ただし、広角に対応した光学系、つまり視野角相当の開口を持つ光学系を備えている必要がある。

しかしながら、AO-SLOで広観察視野角を得る場合、以下のような問題が生じる。第１の問題は、視野全域でピントが合っているとは限らないという問題である。この問題は、ある視野位置でピントが合っても、他の位置ではピントが合っていないという現象である。この問題は、実際の眼底の形状が多様かつ複雑であることに関係しており、眼球を含めた装置光学系が眼底位置付近に作る測定光の焦点面と眼底面が合致しない為に起こる。また、第２の問題として、視野中央での波面補償が視野全域で有効とは限らないという問題もある。これも実際の眼では、波面収差が視野位置により異なっていることに起因する。これらの問題により、AO-SLOで複数のスキャン領域を組合せて広域スキャンを行って広角画像を得る場合は、視野全域での均一な解像度が阻害される場合がある。

このような背景において、本発明は、AO-SLOにおいて視野内解像度が均一な広角観察を迅速に行う場合における技術の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、眼底に測定光を照射する測定光照射部と、前記測定光を前記眼底に走査しつつ照射するスキャナ部と、前記測定光を走査しつつ照射する範囲を複数に分けて行う制御を前記スキャナ部に対して行うスキャナ制御部と、前記測定光の前記眼底からの反射光を検出する反射光検出部と、前記反射光に基づき前記眼底の眼底画像を作成する眼底画像作成部と、前記複数の範囲毎に予め取得された前記反射光の波面の補正情報および前記測定光の焦点の調整情報を記憶した記憶部と、前記波面の補正情報に基づき前記反射光における波面の補正を行う波面補正部と、前記焦点の調整情報に基づき前記測定光の焦点を調整する焦点調整部とを備え、前記波面の補正および前記焦点の調整は、前記測定光を走査しつつ照射する前記複数の範囲毎に行われることを特徴とする眼科装置である。

請求項１に記載の発明によれば、分割設定されたスキャン範囲毎に波面補正情報と焦点の調整情報（ピントを合わせるのに必要な情報）を予め取得しておき、各スキャン範囲に対して測定光のスキャンを行う際に、先の予め用意しておいた波面補正情報と焦点の調整情報を利用して、波面の補正と焦点の調整を行う。こうすることで、各観察場所での最適な波面補償とピント合わせが可能となり、広角画像であっても細部の解像度に優れた眼底画像を得ることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記スキャナ部は、第１の方向における前記測定光の相対的に高速な走査を行う第１のスキャナと、前記第１の方向と直交する方向における前記測定光の相対的に低速な走査を行い、前記第１のスキャナによる走査範囲を前記第１の方向と直交する方向に移動させることが可能な第２のスキャナと、前記第１のスキャナによる走査範囲を前記第１の方向に移動させることが可能な第３のスキャナとを備え、前記スキャナ制御部は、第１の眼底画像を得るために、前記第１のスキャナと前記第２のスキャナにより、前記眼底の第１の領域に対して前記測定光を走査しつつ照射する第１の制御と、前記第１の眼底画像と少なくとも一部が異なる第２の眼底画像を得るために、第３のスキャナにより、前記第１の制御における前記第１のスキャナの走査中心の位置を変更する第２の制御と、前記第２の制御の後、前記第２の眼底画像を得るために、前記第１のスキャナと前記第２のスキャナにより、前記眼底の第２の領域に対して前記測定光を走査しつつ照射する第３の制御とを行い、前記第１の制御において、予め取得された前記第１の領域に対応した前記波面の補正情報および前記焦点の調整情報に基づき、前記波面の補正および焦点の調整が行われ、前記第３の制御において、予め取得された前記第２の領域に対応した前記波面の補正情報および前記焦点の調整情報に基づき、前記波面の補正および焦点の調整が行われることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記波面の補正情報および前記焦点の調整情報は、波面収差が特定の範囲内と見なせる領域毎に取得されていることを特徴とする。

本発明によれば、AO-SLOにおいて視野内解像度の均一な広角観察を迅速に行うことができる。

実施形態の概念図である。スキャンの状態を示す概念図である。実施形態のブロック図（Ａ）と演算部のブロック図である。処理の手順の一例を示すフローチャートである。処理の手順の一例を示すフローチャートである。広角視野と分割視野との関係を示す概念図である。

（構成）
図１には、実施形態の眼科装置１００が示されている。眼科装置１００は、補償光学走査型レーザ検眼鏡（AO-SLO）である。眼科装置１００は、光源１０１を備えている。光源１０１は、例えば、波長５００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲から選ばれる指向性の高い光、すなわち拡がり角の小さい光を発するものが用いられる。光源１０１としては、固体レーザ、ガスレーザ、レーザダイオード（ＬＤ）、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）、レーザドリブンライトソース（ＬＤＬＳ）等が挙げられる。

光源１０１には、光を導く光ファイバ１０２が接続されている。光ファイバ１０２としては、単一モード光ファイバが採用されている。光ファイバ１０２の先には、光ファイバ１０２から出射したレーザ光を平行光にするためのレンズ（コリメータレンズ）１０３が配置されている。光源１０１からの光は、レンズ１０３によって平行光とされ、ハーフミラー１０４に入射する。ハーフミラー１０４は、投光系と波面検出系とを分岐する光量分割ミラーである。ここで、投光系とは、被検眼３００へ光を照射する光学系のことであり、光源１０１、光ファイバ１０２およびレンズ１０３の構成で得る平行光を、リレーレンズ１１５、１１６、１１８、１１９、１２１、１２２、１２４、１２８で中継し、対物レンズ１３１から被検眼３００の視度にあった光束を出射する光学系全体を指している。波面検出系とは、被検眼３００の眼底３０１からの反射光（検出光）から波面の情報を検出するための光学系のことであり、波面検出部１０５および光学系１０９により構成されている。

ハーフミラー１０４は、光源１０１からのレーザ光（投光）の一部を後述するハーフミラー１１０の側に透過すると共に、ハーフミラー１１０の側から入射する検出光の一部を波面検出部１０５の側に反射する。なお、ハーフミラー１０４の分岐比（分割される光量の比）は、１：１に限定されず、必要に応じて任意に設定可能である。なお、ハーフミラー１０４の代わりに偏光ビームスプリッターを用いることも可能である。

波面検出部１０５は、撮像装置であるＣＣＤ１０７と、その手前のレンズアレイ１０６を有している。レンズアレイ１０６は、ハルトマン板であり、波面検出部１０５は、シャックハルトマンセンサーとして機能する。レンズアレイ１０６は、小さなレンズを格子状に配列したもので、入射光を多数の光束に分割しそれぞれ集光する。レンズアレイ１０６によって集光された光はＣＣＤ１０７により撮像され、各レンズの焦点位置を解析することで、レンズアレイ１０６に入射した光の波面収差を知ることができる。そして得られた波面収差をZernike 多項式に展開し、そこからDefocus成分を抽出することで、測定光の焦点と実際の眼底面との光軸方向のズレ量を知ることが出来る。

ＣＣＤ１０７が撮像した画像は、後述する演算部２０３に送られる。演算部２０３では、ＣＣＤ１０７が撮像した画像に基づいて被検眼３００の波面の乱れが解析され、更にこの解析の結果に基づく波面補正デバイスの制御が行われる。また、演算部２０３では、ＣＣＤ１０７が撮像した画像に基づいて眼底３０１における測定光の焦点のズレ、およびこのズレの解消に必要な補正値が算出される。この焦点のズレの解消に必要な補正値に基づいて視度補正機構の制御が行われる。

ハーフミラー１０４と波面検出部１０５との間には、一対のレンズと、その間のピンホール（光学絞り）を有した光学系１０９が配置されている。光学系１０９により、波面検出部１０５で検出される眼底３０１からの反射光束の深さ方向の位置を制限することができる。また、光学系１０９により、光学系及び被検眼３００からの反射ノイズが軽減される。

ハーフミラー１０４の被検眼３００の側には、別のハーフミラー１１０が配置されている。ハーフミラー１１０は、投光系と網膜撮像系（眼底撮像系）とを分岐する光量分割ミラーである。網膜撮像系は、眼底３０１からの反射光（検出光）から、眼底３０１にある網膜の画像情報を検出する。

網膜撮像系は、レンズ１１１、ピンホール（光学絞り）１１２および眼底反射光検出器１１３を備えている。眼底反射光検出器１１３は、眼底３０１からの微弱な反射光を検出する光検出素子であり、例えばＡＰＤ（アバランシュフォトダイオード）や光電子増倍管により構成されている。眼底反射光検出器１１３からの検出信号は、後述するＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）２０２を介して、演算部２０３に送られる。スキャンしながら眼底３０１に光源１０１からの光を照射することで、眼底反射光検出器１１３からは、反射光のスキャンデータが得られる。

眼底反射光検出器１１３の前には、光学絞りとして機能するピンホール１１２が配置され、ピンホール１１２の前には、ピンホール１１２の光学絞り孔の部分に眼底共役位置がくるように光束を絞るレンズ１１１が配置されている。

ハーフミラー１１０の被検眼３００の側には、波面補正デバイスであるデフォーマブルミラー１１４が配置されている。デフォーマブルミラー１１４は、波面補正を行うための可変形鏡である。デフォーマブルミラー１１４は、複数のアクチュエータによって表面の形状を変形させることが可能なミラーである。デフォーマブルミラー１１４は、演算部２０６により制御され、その反射面を変形させることで、反射する光の波面の補正を行う。波面補正デバイスとしては、空間位相変調器やバイモルフミラー等を用いることもできる。

デフォーマブルミラー１１４の被検眼３００の側には、走査系（スキャナ部）を構成する第１スキャナ１１７、第２スキャナ１２０および第３スキャナ１２３が配置されている。各スキャナは、瞳共役位置に配置されている。第１スキャナ１１７は、縦方向（上下方向）のスキャンを行う。このスキャンは、第２スキャナおよび第３スキャナよりも高速で行われる。第１スキャナ１１７は、レゾナントスキャナにより構成されている。レゾナントスキャナ（共振型スキャナ）は、ミラーを共振運動により往復回転させ、反射光の走査を行う光学素子である。レゾナントスキャナは、スキャン中心を動かすことができないが、走査を高速に行える優位性がある。

第２スキャナ１２０は、横方向（左右方向）のスキャンを行うためのものであるが、第1スキャナ１１７のスキャン中心を横方向に移動するためにも用いる。第２スキャナ１２０は、ガルバノスキャナにより構成されている。ガルバノスキャナは、回転軸に取り付けたミラーをモータで駆動する構造を有している。ガルバノスキャナは、レゾナントスキャナに比較して高速動作は行えないが、スキャン中心を希望する位置に設定できる。

第３スキャナ１２３は、第１スキャナ１１７のスキャン中心を縦方向に移動させるために用いられる。第３スキャナ１２３は、第１スキャナ１１７よりも低速のスキャンを行う。第３スキャナ１２３は、第１スキャナ１１７のような高速スキャンの必要はないが、スキャン位置の制御が必要であるので、ガルバノスキャナが用いられる。符号１１５，１１６，１１８，１１９，１２１，１２２，１２４は、光路を形成するリレーレンズである。なお、各スキャナの動作については後述する。

リレーレンズ１２４の被検眼３００の側には、視度補正機構１２５が設けられている。視度補正機構１２５は、眼底３０１の被観察点（SLO測定項の照射点）が光学系の焦点となるように調整を行う。すなわち、視度補正機構１２５は、レーザ光を眼底３０１上に略点像として照射するように調整を行う。視度補正機構１２５は、くの字形状の視度補正ミラー１２６，１２７を備えている。

視度補正ミラー１２６を視度補正ミラー１２７に対して相対的に遠近させることで、眼底３０１に焦点がくるように調整が行われる。視度には、個人差や個体差があるが、この視度に違いがあっても、視度補正ミラー１２６の位置を動かすことで、眼底３０１に焦点がくるように、つまり眼底３０１上に照射光が略点像として集光して照射されるように調整が行われる。また、視度補正機構１２５により、観察対象となる特定の層への集光位置の微調整が行われる。また、被検眼によって異なる眼底の形状は、眼球を含む装置光学系の焦点面と同じであるとは限らない。異なる場合には、観察視野内のある場所ではピントが合っていても、他の場所ではピントが合っていないということになる。本実施形態では、観察領域を複数の領域に分割し、分割領域毎にピント合わせに必要な情報（眼球を含む装置光学系の焦点と眼底位置の光軸方向のズレ）を予め取得し、その情報をもとに観察場所毎に集光位置を微調整してピントを合わせ、この問題に対応している。

デフォーマブルミラーを用いてDefocus成分の補正、すなわちピントの調整を行なうこともできる。デフォーマブルミラーを用いたピントの調整には、１つのデフォーマブルミラーで波面補償と共に行う方法、あるいは２以上のデフォーマブルミラーを用いて行う方法がある。例えば、デフォーマブルミラーを２つ用い、第１のデフォーマブルミラーでDefocus成分を含む低次の補正を行い、第２のデフォーマブルミラーで波面収差に関係する高次の成分の補正を行う方法が挙げられる。これらの構成では、各デフォーマブルミラーのそれぞれは瞳共役位置に配置される。

視度補正機構１２５の被検眼３００の側には、レンズ系１２８を介して、ダイクロイックミラー１２９，１３０が配置されている。ダイクロイックミラー１２９は、光源１０１からの光を反射し、図示しない近赤外光源から照明され前眼部から反射される近赤外光を透過する。例えば、ダイクロイックミラー１２９は、光源１０１からの波長８４０ｎｍの光を反射し、図示しない近赤外光源により照明され前眼部から反射される波長９５０ｎｍ光を透過する。

ダイクロイックミラー１３０は、光源１０１および図示しない光源から前眼部に照射され前眼部で反射された近赤外光を反射し、後述する固視標１３２からの光を透過する。例えば、ダイクロイックミラー１３０は、光源１０１からの波長８４０ｎｍの光および前眼部で反射された波長９５０ｎｍの光を反射し、後述する固視標１３２からの波長５５０ｎｍの光を透過する。

被検眼３００の前には、対物レンズ１３１が配置されている。対物レンズ１３１は、収差を抑えるために複数のレンズを組み合わせた構造を有している（勿論、１枚のレンズで構成されていてもよい）。対物レンズ１３１により、被検眼３００の瞳位置に光学系の瞳が合致するように設定される。

被検眼３００は、ダイクロイックミラー１３０を介して固視標１３２を視認する。固視標１３２は、被検眼３００の向き（視線）を固定させるための視認目標である。固視標１３２は、被検眼３００が視認できる波長の光（４００ｎｍ〜６００ｎｍ程度）を発光するフィルムや有機ＥＬ素子により構成され、光軸に垂直な方向に移動可能とされている。固視標１３２を移動させることで、被検眼３００の視線の方向を観察者が意図する方向に誘導することができる。

固視標１３２の手前には、ディオプター調整レンズ１３４が配置されている。ディオプター調整レンズ１３４は、被検眼３００の屈折度数に対応して光軸上を移動する。ディオプター調整レンズ１３４は、主に被検眼３００の網膜（眼底３０１）と固視標１３２とが共役な位置になるように光軸上で移動する。

被検眼３００の前眼部は、図示しない光源から近赤外光（例えば、波長９５０ｎｍ）が照射される。この照射光の被検眼３００からの反射光は、ダイクロイックミラー１３０、１２９を介して、前眼部観察系の撮像素子１３３に結像される。撮像素子１３３によって被検眼の前眼部（瞳）の近赤外光による撮像が行われる。撮像素子１３３は、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサーにより構成されている。

（基本動作）
まず、基本的な動作について説明する。光源１０１からのSLO測定光は、ハーフミラー１１０→デフォーマブルミラー１１４→第１スキャナ１１７→第２スキャナ１２０→第３スキャナ１２３→視度補正機構１２５→対物レンズ１３１を経て、被検眼３００の眼底３０１に集光した状態で照射される。眼底３０１に照射されたSLO測定光は、眼底３０１の集光点で反射される。この反射光は、SLO検出光として、上記と逆の経路をたどり、ハーフミラー１１０を透過して眼底反射光検出器１１３で検出される。

この例では、後述するように、第１の分割視野をスキャンし第１の眼底画像を得、第２の分割視野をスキャンし第２の眼底画像を得、・・・といったように観察したい広角視野を複数に分割して順次眼底画像を得ていく。その間被検眼の視線は固定したままである。そしてそれを貼り合わせて（Stitchingして）最終的に広角視野の眼底画像とする。

ここで、上記の広角視野眼底画像の撮影に先立ち、各分割領域（上述した第１の分割視野や第２の分割視野）それぞれにおける波面の乱れおよび焦点のズレ（ピントのズレ）を予め取得しておく。そして各分割領域のそれら値から、その領域での波面補正情報、焦点の調整情報を算出し、分割領域と関連づけてデータテーブルとしてメモリに記録しておく。

そして、第１の分割視野の撮影を行う際には、データテーブルの第１の分割視野に関する波面の補正情報および焦点の調整情報を用いて、波面の補正および焦点の調整を行う。つまり、予め取得しておいた当該分割視野に関する波面の補正情報および焦点の調整情報を用いて、当該視野における波面の乱れが抑えられるように波面の補正を行い、更に焦点が合うように焦点位置の調整が行われる。こうして、複数ある分割視野毎に波面の補正とピントの調整を行いながら広角眼底撮影を行う。

次に、スキャナによるスキャン動作について説明する。まず基本動作として、相対的に高速に行われる第１スキャナ１１７の縦スキャンと、相対的に低速で行われる第２スキャナ１２０の横スキャンの組み合わせにより、２次元領域のスキャンが行われる。このスキャンにより分割視野毎に測定光のスキャンが行われ、各分割視野の眼底画像が得られる。

図２（Ａ）には、第１スキャナ１１７と第２スキャナ１２０による測定光のスキャンの様子が概念的に示されている。この例では、全体の視野の中の１/４の面積である左上の領域をスキャンした場合が示されている。

ここで、第１スキャナ１１７は、レゾナントスキャナであるのでスキャン中心（走査が行われる範囲の中心）は変更できないが、第３スキャナ１２３を動かすと、第１スキャナ１１７のスキャン範囲が全体として縦方向に平行移動する。すなわち、第３スキャナ１２３を動かすことで、第１スキャナ１１７のスキャン中心の位置が縦方向に移動する。この第３スキャナ１２３を用いて図２（Ａ）のスキャン範囲を縦方向に移動させ、その状態で第１スキャナ１１７の縦スキャンと、第２スキャナ１２０の横スキャンの組み合わせにより、２次元領域のスキャンを行った場合の例が図２（Ｂ）に示されている。図２（Ｂ）には、図２（Ａ）におけるスキャン範囲を下方向にずらし、全体の視野の中の１/４の面積である左下の領域をスキャンした場合が示されている。

ところで、第２スキャナ１２０は、ガルバノスキャナであるのでそのスキャン中心は、希望する位置に移動可能である。よって、第２スキャナ１２０と第３スキャナ１２３を用いることで、第１スキャナ１１７と第２スキャナ１２０とによる２次元スキャンの中心を上下左右に変更することが可能となる。この場合の一例が図２（Ｃ）および図２（Ｄ）に示されている。

図２（Ｃ）のスキャンは、図２（Ｂ）のスキャンにおける第２スキャナ１２０のスキャン中心を図の右方向にスライドさせた場合の例である。図２（Ｄ）のスキャンは、図２（Ａ）のスキャン範囲を第２スキャナ１２０のスキャン中心を図の右方向にスライドさせた場合である。なお、図２（Ｃ）の状態から、第３スキャナ１２３を用いて第１スキャナ１１７のスキャン中心を図の上方向に移動させると図２（Ｄ）のスキャンパターンが得られる。

ここで、図２（Ａ）〜（Ｄ）のスキャンによって、４つのスキャン画像が得られる。この４つのスキャン画像をStitchingすることで、４つの分割視野から構成された広角スキャン画像を得ることができる。本明細書では、図２に示すようなスキャン範囲を変更して得た複数のスキャン画像を繋ぎ合わせて広角なスキャン画像を得ることをStitchingと称する。

図２（Ｅ）には、図２（Ａ）における第２スキャナ１２０のスキャン範囲を２倍に拡大した場合の例が示されている。そして、図２（Ｅ）の状態から、第３スキャナ１２３を用いて第１スキャナ１１７のスキャン中心を図の下方向に移動させたものが図２（Ｆ）のスキャンである。この場合、図２（Ｅ）および（Ｆ）のスキャンによって、２つのスキャン画像が得られる。この２つのスキャン画像をStitchingすることで、２つの分割視野から構成された広角スキャン画像を得ることができる。

（制御系）
以下、図１に示す眼科装置の制御系の一例を説明する。図３（Ａ）には、図１の眼科装置の制御系のブロック図が示されている。図３（Ａ）において、入力部２２０には、図示しない入力装置からの入力操作情報が入力される。入力装置は、キーボード装置、ＧＵＩ（グラフィカル・ユーザ・インターフェース）を用いたもの、タッチパネルディスプレイを用いたもの等が利用可能である。また近年、ＧＵＩを利用可能な各種の携帯型情報処理端末が利用されているが、これら携帯型情報処理端末を利用して各種の操作を行い、その操作内容を入力部２２０で受け付ける構成も可能である。例えば、入力部２２０は、眼底画像の一部を拡大するユーザ（眼科装置の操作者）からの指定を受け付ける。

演算部２０３は、ＣＰＵおよびその他のハードウェアを備え、各種の演算機能およびインターフェース機能を有したマイコンにより構成されている。図３（Ｂ）には、演算部２０３を機能ブロックとして把握した場合の構成が示されている。図３（Ｂ）に示す各機能部は、ＣＰＵの演算により所定の機能を発揮するようにソフトウェア的に構成されていてもよいし、少なくとも一部が専用のハードウェアにより構成されていてもよい。

図３（Ｂ）において、スキャナ制御部３１１は、眼底２０１への照射光（測定光）のスキャンを行うための処理を行う。スキャナ制御部３１１は、第１スキャナ１１７、第２スキャナ１２０および第３スキャナ１２３をどのように協働させて動作させるかに係り、各スキャナの動作タイミング等を決める処理を行う。例えば、図２に示すスキャンを行うため処理がスキャナ制御部３１１において行われる。スキャナ制御部３１１の出力は、第１スキャナ駆動部２０７、第２スキャナ駆動部２０８および第３スキャナ駆動部２０９に送られる。そして、これら駆動部により駆動され、スキャナ制御部３１１で決められた内容の動作が第１スキャナ１１７、第２スキャナ１２０および第３スキャナ１２３において行われる。

第１スキャナ１１７の反射鏡の可変角度範囲と眼底画像中におけるスキャン範囲との関係、第２スキャナ１２０のスキャナ中心と眼底画像の座標との関係、第２スキャナ１２０の可変角度範囲と眼底画像中におけるスキャン範囲との関係、第３スキャナ１２３のスキャナ中心と眼底画像の座標との関係、第３スキャナ１２３の可変角度範囲と眼底画像中におけるスキャン範囲との関係は予め調べられており、その内容は、メモリ２０５に記憶されている。

画像処理部３１５は、眼底画像に係る処理を行う。画像処理部３１５は、分割眼底画像作成部３１６を備えている。分割眼底画像作成部３１６は、分割視野において眼底反射光検出器１１３が検出した反射光のスキャンデータに基づき、網膜の分割画像を作成する。例えば、図２（Ａ）の分割視野におけるスキャンが行われ、図２（Ａ）の分割視野に対応する分割画像（この場合は、全体の視野の左上１／４の面積の分割された画像）が得られる。この網膜の分割画像は、メモリ２０５に記憶される。勿論、分割画像を図示しないディスプレイに表示することもできる。

分割眼底画像の作成は、以下のようにして行われる。まず、眼底反射光検出器１１３の出力は、ＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）２０２でデジタル信号に変換され、演算部２０３に送られる。眼底２０１（図１参照）へは、光源１０１からの光が走査されつつ照射されるが、この際の照射点は、スキャナ制御部３１１において決められており、ある瞬間における照射点の位置は、演算部２０３の側で判明している。そこで、ＡＤＣ２０２の出力をスキャン位置に対応させて割り当て、画像の濃淡に変換することで、眼底の画像を得ることができる。この処理が分割眼底画像作成部３１６において行われる。なお、同様の処理を行い分割しない眼底画像を得ることも当然可能である。

画像処理部３１５は、眼底画像Stitching部３１７を備えている。眼底画像Stitching部３１７では、分割眼底画像作成部３１６が作成した複数の分割眼底画像をStitchingし、より広角の眼底画像を作成する。例えば、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように観察視野が４分割されている場合、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示す４つのパターンのスキャンによって得た４つの分割眼底画像をStitchingした眼底画像を得る処理が眼底画像Stitching部３１７において行われる。これらの処理は、被検眼の視線を固定したまま順次画像を取得し、連続した動作で行われる。例えば１つの分割画像を30fpsで取得するならば、視野分割数が4つの場合Stitching画像を7.5fpsで取得する。

波面収差検出部３１８は、波面検出部１０５のＣＣＤ１０７が撮像したレンズアレイ１０６の点像群（ハルトマン像）の解析（ゼルニケ近似多項式による波面解析）を行い、眼底３０１からの反射光の波面収差の状態を検出する。波面補正情報取得部３１９は、波面収差検出部３１８が得た波面の収差を抑えるようにデフォーマブルミラー１１１を変形させる制御情報を取得する。例えば、ここで対象となる波面の乱れを抑えるために、デフォーマブルミラー１１１の各点に与える制御電圧の値を取得する。

焦点情報検出部３２０は、波面収差検出部３１８が検出した収差状態から、焦点ズレに関する情報を抽出する。視度補正ミラー位置取得部３２１、焦点情報検出部３２０が抽出した焦点ズレを抑えるのに必要な視度補正ミラー１２６の位置を取得する。

すなわち、波面検出部１０５のＣＣＤ１０７が撮像したレンズアレイ１０６の点像群（ハルトマン像）の解析を行い、検出光の波面収差をゼルニケ多項式分解したとき、各項（次数）の係数は独立した波面の形に対応する。ゼルニケ係数のうちDefocus項に着目し、それが最小（理想的にはゼロ）となる視度補正ミラー１２６の位置を求め、それを焦点の調整情報として採用する。この処理が視度補正ミラー位置取得部３２１において行われる。

データテーブル作成部３２２は、分割視野毎に予め取得された後述する補償光学制御部３１８で用いられる制御パラメータおよび後述する視度補正ミラー制御部３２１で用いられる制御パラメータをまとめた後述の表１のようなデータテーブルを作成する。このデータテーブルは、メモリ２０５に記憶される。

補償光学制御部３２３は、波面補正情報取得部３１９で取得された波面の収差を抑えるためのデフォーマブルミラー１１１の制御情報に基づき、デフォーマブルミラー１１１の制御を行う。補償光学制御部３２３で用いられる制御パラメータは、複数の分割眼底画像に対応した分割視野毎に予め取得され、メモリ２０５に記憶される。そして、各分割眼底画像の撮像時に当該分割視野に対応した制御パラメータがメモリ２０５から読み出され、補償光学制御部３２３によるデフォーマブルミラー１１１の制御が行なわれ、当該視野における波面の補正が行なわれる

視度補正ミラー制御部３２４は、視度補正ミラー位置取得部３２１が取得したデータに基づき、視度補正ミラー１２６の位置を調整する処理を行う。視度補正ミラー制御部３２４で用いられる制御パラメータは、複数の分割眼底画像に対応した分割視野毎に予め取得され、メモリ２０５に記憶される。そして、各分割眼底画像の撮像時に当該分割視野に対応した制御パラメータがメモリ２０５から読み出され、視度補正ミラー制御部３２４による視度補正ミラー１２６の制御が行なわれ、当該視野における焦点の調整が行なわれる。その他、演算部２０３では、光源１０１のＯＮ／ＯＦＦ制御のための処理等が行われる。

表示部２０４は、図１の眼科装置を操作するにあたって必要な各種の表示、および演算部２０３で得られた眼底画像の表示を行う。なお、表示部２０４として外部機器の表示機能を用いてもよい。この場合、図示しない表示制御部で表示させたい画像データに係る処理が行われ、それが当該外部機器に送信される。

メモリ２０５は、演算部２０３で行う演算に必要な各種の情報および演算部２０３で行う演算の手順を決めるプログラムが記憶されている。例えば、メモリ２０５には、上述した分割視野毎に予め取得された補償光学制御部３２３で用いられる制御パラメータおよび視度補正ミラー制御部３２４で用いられる制御パラメータをまとめた表１に例示するデータテーブルが記憶される。また、メモリ２０５には、各種の演算結果、その他得られた眼底画像の画像データ等が記憶される。

制御部２０６は、演算部２０３における処理の結果に基づき、スキャン動作の制御、光源１０１の制御、デフォーマブルミラー１１１の制御、視度補正ミラー１２６の位置制御等を行うための制御信号を生成する。

第１スキャナ駆動部２０７は、第１スキャナ１１７を動かすためのモータとその駆動回路を備えている。第２スキャナ駆動部２０８は、第２スキャナ１２０を動かすためのモータとその駆動回路を備えている。第３スキャナ駆動部２０９は、第３スキャナ１２３を動かすためのモータとその駆動回路を備えている。視度補正ミラー駆動部２１０は、視度補正ミラー１２６の光軸上における位置を決めるモータとその駆動回路を備えている。

（動作例）
図４は、図３の制御系で行われる動作の一例を示すフローチャートである。動作が開始されると、駆動部の原点への移動が行われる（ステップＳ１０１）。この処理では、各動作部を予め定めた原点に移動させる。次に、眼のアライメント処理と呼ばれる被検眼３００（図１参照）と装置の光軸の位置合わせが行われる（ステップＳ１０２）。次に、被検眼３００の網膜（眼底３０１）と固視標１３２とが共役な位置になるようにディオプター調整レンズ１３４の位置を光軸上で調整し、固視標１３２を用いて被検眼３００の視線を固定する（ステップＳ１０３）。

次に、波面の補正情報と焦点の調整情報の事前測定を行う（ステップＳ１０４）。この処理では、広角視野内において複数設定された分割視野における波面の補正情報と焦点の調整情報を事前に取得する。

図５に図４のステップＳ１０４の処理の詳細な手順の一例を示す。まず、この例における視野の設定について説明する。図６には、Ａ°×Ａ°の視野をもつ広角視野（相対的に広角な視野）と該広角視野を７×７のマトリクス状に分解した数字１〜４９で示される分割視野が示されている。ここで、各分割視野は、ａ°×ａ°の視野であり、ａ°は、２°以下の値が選択されている。

この例では、人間の眼を対象としているので、波面収差が一定と見なせる視野角すなわちアイソプラナティックパッチとしての２°を分割視野として選択している。勿論、ａの値を２°より小さくすることも可能であるが、その場合、広角視野内の波面補償性能やピントの均一性が高くなるメリットが得られるが、他方で視野の分割数が増えるので、広角眼底画像を得るために必要な時間や処理量が増大する。また、ａの値を２°より大きくすることも可能であるが、その場合は、処理の手間が減るメリットがあるが、広角視野内の波面補償性能やピントの均一性が低くなる。

ステップＳ１０４の事前測定が開始されると、まず設定された複数の分割視野の中の特定の一つが選択される（ステップＳ１２１）。例えば、図６の例であれば、最初に位置１の分割視野が選択される。特定の分割視野が選択されたら、当該視野内における測定光の走査しながらの眼底３０１への照射が行なわれる（ステップＳ１２２）。この処理では、光源１０１からのレーザ光の照射を眼底にスキャンしつつ行い、その反射光が眼底反射光検出器１１３で検出される。この際、図２（Ａ）に示すようにレーザ光を眼底の当該分割視野に対応する一部の領域に対する測定光のスキャンが行われる。

このスキャン光の眼底からの反射光は、波面検出部１０５で検出され、演算部２０３で解析される。まず、演算部２０３の波面収差検出部３１８において、上記の反射光に係り波面検出部１０５のＣＣＤ１０７が撮像したレンズアレイ１０６の点像群（ハルトマン像）の解析（ゼルニケ近似多項式による波面解析）が行なわれ、波面の収差の状態が測定される（ステップＳ１２３）。

波面収差の情報を得たら、この波面の収差を抑えるための波面補正情報を取得する（ステップＳ１２４）。この例では、波面補正情報として、波面の収差を抑えるようにデフォーマブルミラー１１１を変形させるのに必要なデフォーマブルミラー１１１の各点に与える制御電圧の値を取得する。この処理は、波面補正情報取得部３１９において行われる。例えば、デフォーマブルミラー１１１がマトリクス状に配置された８×８のアクチュエータを備えた可変形鏡である場合、検出された波面の収差を解消するのに必要な６４個のアクチュエータに与える制御電圧の組み合わせが波面補正情報となる。

波面補正情報を取得する方法としては、予め複数の収差のパターンに対応した、当該収差を抑えるためのデフォーマブルミラー１１１の形状を調べておき、検出した収差の状態に応じて、先の予め調べておいたデフォーマブルミラー１１１の形状を得るためのアクチュエータの制御電圧の組み合わせを取得する方法が挙げられる。

勿論、（１）デフォーマブルミラー１１１を実際に変形させ、（２）その結果得られる波面収差の変化を検出し、といった動作を繰り返し、収差が抑えられる状態を検出しつつ、収差を抑えるためのアクチュエータの制御電圧の最適な組み合わせに漸次迫る方法も可能である。また、予め用意した形状から更にデフォーマブルミラー１１１を変形させ、波面収差の抑制効果を更に追求する処理も可能である。

ステップＳ１２４の後、ステップＳ１２５に進む。ステップＳ１２５では、ステップＳ１２３で行われたゼルニケ近似多項式による波面解析で得られたDefocus成分に対応する項に着目し、Defocus成分の検出が行なわれる（ステップＳ１２５）。この処理は、焦点情報検出部３２０において行われる。Defocus成分を検出したら、このDefocus成分を最小にするのに必要な視度補正ミラー１２６の位置のデータを取得する（ステップＳ１２６）。この処理は、視度補正ミラー位置取得部３２１において行われる。

視度補正ミラー１２６の位置を取得する方法としては、予めDefocus成分とそれを抑えるのに必要な視度補正ミラー１２６の位置との関係を調べておき、検出したDefocus成分に対応した視度補正ミラー１２６の位置のデータを得る方法が挙げられる。勿論、（１）視度補正ミラー１２６を実際に動かし、（２）その結果得られるDefocus成分の変化を検出し、といった動作を繰り返し、視度補正ミラー１２６に位置を決める処理も可能である。

ステップＳ１２６の後、更に次の分割視野があるか否か、が判定され、次の分割視野があれば、ステップＳ１２１以下の処理が再度実行される。例えば、最初に図６の符号１の分割視野が選択された場合、次に符号２の分割視野が選択され、といった順番で次々と設定された分割視野についてステップＳ１２１〜Ｓ１２６の処理が実行される。

ステップＳ１２６の後、次の分割視野がない場合、図４のステップＳ１０４で示される事前測定の処理を終了し、図４のステップＳ１０５に進む。

図４のステップＳ１０５では、ステップＳ１０４の事前測定で得た各分割視野における波面の補正情報と焦点の調整情報のデータテーブルを作成する。この処理は、図２のデータテーブル作成部３２２において行われる。下記表１にステップＳ１０５で作成したデータテーブルの一例を示す。ここでは、一例として分割視野の数が７×７＝４９個であり、デフォーマブルミラー１１１のアクチュエータの数が８×８＝６４個の場合が示されている。勿論、分割視野の数やデフォーマブルミラー１１１のアクチュエータの数は、ここに例示する数に限定されない。

表１において、Ｈ１・・・Ｈ４９は、各分割視野における第２スキャナ１２０のスキャン中心を指定する角度データ（電圧値）である。Ｖ１・・・Ｖ４９は、各分割視野における第３スキャナ１２３のスキャン中心を指定する角度データ（電圧値）である。Ｚ１・・・Ｚ４９は、各分割視野における視度補正ミラー１２６の光軸上における位置の基準値からの位置である。Ｄ^ｎ _ｍは、ｎ番目の分割視野におけるデフォーマブルミラー１１１のｍ番目のアクチュエータの制御電圧である。

データテーブルを作成した状態で、眼科装置１００を操作する操作者（観察者）による撮影範囲の指定を受け付ける（ステップＳ１０６）。例えば、ステップＳ１０６では、操作者（観察者）により、図６の１６，１７，１８，２３，２４，２５，３０，３１，３２が撮影対象の分割視野として選択される。撮影の範囲が指定されたら、その中の一つが選択され（ステップＳ１０７）、この選択された分割視野でのスキャンを行うために表１に従って第２スキャナ１２０と第３スキャナ１２３のスキャン中心を移動させ、第１スキャナ１１７と第２スキャナ１２０を用いて選択された分割視野におけるSLO測定光のスキャンを行う（ステップＳ１０８）。

この際、表１のデータテーブルに従って、視度補正ミラー１２６の位置およびデフォーマブルミラー１１１の形状の制御が行なわれた状態でSLO測定光のスキャンが行われる。例えば、分割視野位置１６が選択されているのであれば、視度補正ミラー１２６の位置をZ16とし、デフォーマブルミラー１１１の形状制御電圧を「D^１6 ₁、D^１6 ₂、D^１6 ₃、・・・・D^１6 ₆₄」として上でSLO測定光のスキャンが行われる。

そして、SLO測定光のスキャンを行った際に得られる反射光に基づき、当該分割視野に対応する眼底画像（分割眼底画像）を作成する（ステップＳ１０９）。この処理は、図２の分割眼底画像作成部３１６において行われる。分割眼底画像を得たら、次の分割視野があるか否か、が判定され（ステップＳ１１０）、次の分割視野がある場合、次の分割視野を対象に、ステップＳ１０７以下の処理を行う。次の分割視野がない場合、この段階で得られている複数の分割眼底画像をStitchingし、広角視野の眼底画像を作成する処理を行う（ステップＳ１１１）。この処理は、図２の眼底画像Stitching部３１７において行われる。

例えば、図６の１６，１７，１８，２３，２４，２５，３０，３１，３２が撮影対象の分割視野として選択された場合、これら分割視野に対応した９個の分割画像が得られ、更にこの９個の分割画像をStitchingした広角画像が得られる。ここで、９個の分割視野のそれぞれにおいて、表１のデータに基づき、個別に波面収差の補正およびピントの調整が行なわれる。

（優位性）
第３のスキャナを用いることで、広角化、高分解能、高速化を追求したAO-SLOが得られる。また、広角化した場合に問題となる場所によるピントのずれや場所による収差の違いに対応でき、広角でありながら視野全域で細部の分解能を失わないAO-SLO眼底画像を得ることができる。

例えば、図６の場合において、撮影対象として選択された複数の分割視野のそれぞれにおいて、ステップＳ１０７〜Ｓ１０９の処理が行なわれ、各分割視野に対応した分割眼底画像を得る。この際、各分割視野において、予め取得した波面補正の情報と焦点位置を調整する情報とに基づいて、波面補正と焦点の位置の調整（ピントの調整）が行なわれる。このため、広角であってもAO-SLO特有の高分解能な鮮明な画質を視野全域で得ることができる。

（その他）
第２スキャナと第３スキャナがユニット化されたものを用いることもできる。この場合、第１の軸を中心とした往復回転が可能で、且つ、第１の軸に直交する第２の軸を中心にミラーを回転できる構造のガルバノスキャナが用いられる。

第１のスキャンと第３のスキャナをユニット化されたものを用いることもできる。この場合、レゾナントスキャナとガルバノスキャナとを同軸構造とし、ミラーをレゾナントスキャナによる駆動とガルバノスキャナによる駆動のいずれか一方で動かすことができる。

分割視野は、隣接する分割視野と一部が重なっていてもよい。勿論、重なる部分がなくてもよい。これは分割眼底画像についても同様である。また分割視野の分割数は、図６の例に限定されず、３×３分割や５×５分割、あるいは５×３分割といった分割が可能である。

本発明は、眼科装置に利用することができる。

１００…眼科装置、１０１…光源、１０２…光ファイバ、１０３…レンズ（コリメータレンズ）、１０４…ハーフミラー、１０５…波面検出部、１０６…レンズアレイ、１０７…ＣＣＤ、１０９…光学系、１１０…ハーフミラー、１１１…レンズ、１１２…ピンホール、１１３…眼底反射光検出器、１１４…第１スキャナ、１１５…リレーレンズ、１１６…リレーレンズ、１１７…デフォーマブルミラー、１１８…リレーレンズ、１１９…リレーレンズ、１２０…第２スキャナ、１２１…リレーレンズ、１２２…リレーレンズ、１２３…第３スキャナ、１２４…リレーレンズ、１２５…視度補正機構、１２６…視度補正ミラー、１２７…視度補正ミラー、１２８…レンズ系、１２９…ダイクロイックミラー、１３０…ダイクロイックミラー、１３１…対物レンズ、１３２…固視標、１３３…撮像素子、１３４…ディオプター調整レンズ、３００…被検眼、３０１…眼底。

Claims

眼底に測定光を照射する測定光照射部と、
前記測定光を前記眼底に走査しつつ照射するスキャナ部と、
前記測定光を走査しつつ照射する範囲を複数に分けて行う制御を前記スキャナ部に対して行うスキャナ制御部と、
前記測定光の前記眼底からの反射光を検出する反射光検出部と、
前記反射光に基づき前記眼底の眼底画像を作成する眼底画像作成部と、
前記複数の範囲毎に予め取得された前記反射光の波面の補正情報および前記測定光の焦点の調整情報を記憶した記憶部と、
前記波面の補正情報に基づき前記反射光における波面の補正を行う波面補正部と、
前記焦点の調整情報に基づき前記測定光の焦点を調整する焦点調整部と
を備え、
前記波面の補正および前記焦点の調整は、前記測定光を走査しつつ照射する前記複数の範囲毎に行われることを特徴とする眼科装置。
前記スキャナ部は、
第１の方向における前記測定光の相対的に高速な走査を行う第１のスキャナと、
前記第１の方向と直交する方向における前記測定光の相対的に低速な走査を行い、前記第１のスキャナによる走査範囲を前記第１の方向と直交する方向に移動させることが可能な第２のスキャナと、
前記第１のスキャナによる走査範囲を前記第１の方向に移動させることが可能な第３のスキャナと
を備え、
前記スキャナ制御部は、
第１の眼底画像を得るために、前記第１のスキャナと前記第２のスキャナにより、前記眼底の第１の領域に対して前記測定光を走査しつつ照射する第１の制御と、
前記第１の眼底画像と少なくとも一部が異なる第２の眼底画像を得るために、第３のスキャナにより、前記第１の制御における前記第１のスキャナの走査中心の位置を変更する第２の制御と、
前記第２の制御の後、前記第２の眼底画像を得るために、前記第１のスキャナと前記第２のスキャナにより、前記眼底の第２の領域に対して前記測定光を走査しつつ照射する第３の制御と
を行い、
前記第１の制御において、予め取得された前記第１の領域に対応した前記波面の補正情報および前記焦点の調整情報に基づき、前記波面の補正および焦点の調整が行われ、
前記第３の制御において、予め取得された前記第２の領域に対応した前記波面の補正情報および前記焦点の調整情報に基づき、前記波面の補正および焦点の調整が行われることを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
前記波面の補正情報および前記焦点の調整情報は、波面収差が特定の範囲内と見なせる領域毎に取得されていることを特徴とする請求項１または２に記載の眼科装置。