JPH09509337A - 走査検眼鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 多数の走査レーザ光源によって発生された光ビームを網膜に反射するために非球面鏡を用いることによって、人の眼、およびとくに網膜の裏面の画像を作成する走査検眼鏡。この走査検眼鏡は、適切な解像度および適切なコントラストを持ち、標準的なコンピュータ装置で表示および記憶できる正確な広い視野の画像を提供することに加えて、集束および残留非点収差を補償するダイナミック装置を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 走査検眼鏡 本発明は眼の網膜を走査するための走査検眼鏡に関するものである。 広い視野の網膜画像形成検眼鏡に対する要求は、現在の眼底カメラ設計は高品 質のフィルムをベースとする画像をカラーで作成できるが、物体平面についての 画像の視野が最大で瞳孔点から６０度に限られるという事実を基にしている。多 くの製造者が実際に６０度より狭い視野を作り出しており、走査レーザ検眼鏡は 、現在、真のモノクロームで、または合成した（本物ではない）カラー画像で４ ０度の視野を作り出している。走査されるレーザを基にした画像の解像度は、フ ィルムを基にした画像より２桁ないし３桁低いことがあるが、走査レーザ検眼鏡 の利点は、標準的なテレビジョンモニタで表示するために動的画像を利用できる ことである。それらの画像は標準的なビデオテープに記録できる。 フィルムを基にしたカメラの視野と、走査レーザ検眼鏡の視野は、両方とも、 角膜の裏面とレンズの表面の間に存在する特定の回転中心、いわゆる「瞳孔点」 、を中心としてカメラを回転することによって人為的に広げることができる。し かし、物理的な機械運動なしに、１回の走査で完全な広い視野の画像を作り出す 装置は、より効率的な診断情報を提供する点で医師にとっては価値がある。走査 レーザ検眼鏡画像の高い解像度は細部についての判断を確実にし、一方、そのよ うな機器におけるカラーでの画像作成は、とくに増殖性糖尿病性網膜病などのあ る種の疾患の臨床診断を助ける。 網膜に入射するレーザビームの分解能が直径約１０ｍｍｓまで拡散するという 点で、人の眼の光学系には限界が存在する。これは角膜、レンズ、および眼の光 路の房水および房ガラス体液に起因する。したがって、これより高い解像度を含 むことができる画像はないが、それでも画像は作成される。 本発明の目的は高い解像度の真のカラー画像を１回の走査で作成することであ る。 走査レーザを基にした機器からのカラー画像処理が種々の情報源から提案され ているが、それらは、カラーで、かつ受け容れることができる解像度で、広い視 野の像を網膜に生ずることがいずれもできない。これを達成するために、眼の光 学系の構造の特性を、現在まで行われてきたものより詳細に調べなければならな い。従来技術 この分野では、臨床環境で使用するために３つの包括的な種類のレーザ検眼鏡 が存在することが既に知られている。それら３つの種類の機能と使用は基本的に 異なる。 ３つの種類は製造者名によって分類できる。すなわち； （１）Ｒｏｄｅｎｓｔｏｃｋ （２）Ｚｅｉｓｓ （３）Ｈｅｉｄｅｌｂｕｒｇ ３つの種類の機能は下記のように要約できる。 Ｒｏｄｅｎｓｔｏｃｋ． このシステムは傾斜させた球面鏡を用いて眼の網膜を走査する。高速回転する 多角形、および振動する電位計鏡によってＸ走査とＹ走査を行う。アルゴンイオ ンに対応する波長（４８８ｎｍ）、ヘリウムネオンに対応する波長（５６６ｎｍ ）および赤外線に対応する波長（７９０ｎｍ）の各レーザビームを手動可変集束 システムによって集束して最良の画像を作成する。走査システムが、走査鏡に同 期されている電子検出器システムによって画素画像データを作って、ビデオレー ト出力データを作る。その信号を電子的に処理して（フレームストアを介さずに ）、通常のテレビジョンモニタに表示できる画像を作成する。したがって、この 装置は、実時間でダイナミックに画像作成処理を行える。 このシステムの欠点は、画像を現在はモノクロで得られるだけで、最高解像度 が約４００，０００画素であることである。視野もこの解像度において最高約３ ２度に制約される。鏡系統は収差を含むことが認められているが、システムでは 修正は行われない。もっとも、後の特許ではトロイダルレンズを用いて修正する ためにいくらか交差走査誤差が強調されている。 Ｈｅｉｄｅｌｂｕｒｇ Ｈｅｉｄｅｌｂｕｒｇ走査レーザ検眼鏡はレーザを基にした走査設計であって 、光円板の検査にとくに用いられる。この器械は緑内障疾患の進行を診断および 評価するために臨床で用いられる。 この装置はレーザ光を光ファイバ光ガイドを通じて、高速光音響偏向装置であ るＸ走査装置とＹ走査装置に送る。走査フィールドは、光円板上に中心を置いて 、約５度に限られ、走査角度は眼の瞳孔によって制限される。その理由は走査回 転中心が眼の外であり、瞳孔点上に中心を置かないからである。この装置は１回 の走査では広い視野の網膜画像形成はできない。 この装置は光円板のトポグラフィーをカラーで表示する。しかし、色は組織の 色ではなくて異なる高さレベルを表すので、この表示は合成された画像であって 、真の色表現ではない。したがって、平らな表面は一色平面として画像化される だけである。 したがって、この装置は真の網膜画像形成装置ではなく、広い視野の網膜画像 を代表的な組織色で作り出すことはできない。この装置の主な機能は、網膜の局 所解剖的な表示を行うことである。 Ｚｅｉｓｓ ＺｅｉｓｓシステムはＲｏｄｅｎｓｔｏｃｋ装置およびＨｅｉｄｅｌｂｕｒｇ 装置を半ば組合わせたものである。瞳孔点を利用することによって装置の走査角 を大きくするために球面鏡を用い、多角形および電位計で駆動される鏡をそれぞ れ回転することによってＸ走査とＹ走査を行う。Ｚｅｉｓｓは光ファイバ入射レ ーザ光送り管と、戻り光管を用いて主装置処理ボデーに連結する。Ｚｅｉｓｓは 手動制御患者光学系補償のみを含み、また、Ｒｏｄｅｎｓｔｏｃｋ設計およびＨ ｅｉｄｅｌｂｕｒｇ設計のように、求められているデータ戻し信号から望まなか った信号を除去するために共焦点画像形成システムを利用する。共焦点検出装置 を使用すると戻されたデータの質が高くなり、偽情報を除去する。 共焦点画像形成は顕微鏡の多くの領域で利用されているが、それは上で詳述し た全ての装置の特徴である。 ここで述べている設計は、走査レーザ検眼鏡の現在の設計の諸欠点を改善また は解消することを求める、カラー画像作成性能を有する広い視野の網膜走査検眼 鏡の実現を規定する。これを達成するためには、電子光学的観点および機械的観 点からの新規性を有するばかりでなく、視野の最も端における眼の基本的な限界 及び画像形成の質についての疑問に対処する設計の実現を考慮する必要がある。 眼の中央軸線上に画像を形成するための既存の設計の一般化された性質のために 、視野の最も端に画像を作り出すことのできる走査レーザ検眼鏡は現在は無い。 本発明の第１の態様によれば、レーザ光源と、光源からの光の経路中の非球面 鏡とを有し、眼の網膜に光を入射させるために非球面鏡から光が反射される、眼 の網膜を走査するための走査検眼鏡が得られる。 非球面鏡は楕円形にすることが好ましい。 検眼鏡は二次元走査を行う手段を含むことが好ましい。 二次元走査を行う手段は回転機構と振動機構を含むことができる。 回転機構は回転多角形反射機走査装置とし、振動機構は電位計走査装置とする ことが好ましい。 二次元走査を行う手段は非透過走査補償装置と作用して、楕円鏡の１つの焦点 に一致する仮想点を設ける。 非透過走査補償装置は走査プリズムとすることができる。あるいは、それを軸 線外れ非球面鏡および電位計または回転多角形の装置とすることができる。 回転多角形反射器走査装置は、光源からの入射ビームの経路中で電位計走査装 置より前に配置できる。 サジタル焦点が接線焦点より短いように、すなわち、サジタル焦点が接線焦点 の前方にあるように、楕円鏡を向けることが好ましい。 網膜走査サイクル中に非点収差補償を変更するために、検眼鏡は能動的な制御 機構を含むことが好ましい。網膜に入射した後で戻りビームのデータに従って非 点収差補償を変更できる。 補償手段は、能動制御機構に関連して補償手段を調整する短焦点距離光学系の 組立体の形で設けることが好ましい。 補償手段は入射ビームおよび戻りビームに対して作用するように構成すること が好ましい。 検眼鏡は、網膜の走査中に機能し、歪められている網膜表面または眼の屈折の 性質を補償する焦点補償を含むことが好ましい。 レーザ光源は半導体ダイオードレーザにすることが好ましい。 複数のレーザ光源を設けることが好ましい。 楕円鏡は表面反射鏡または反射鏡と屈折鏡の組合わせとすることが好ましい。 本発明の第２の態様によれば、レーザ光源と、二次元走査を行う手段と、入射 光が網膜に到達する前に入射光と交差するために配置された非透過性走査補償装 置とを備え、網膜のビーム走査の始点であるように見える仮想点を非透過性走査 補償装置が構成する、眼の網膜を走査する走査検眼鏡が得られる。 非透過性走査補償装置は走査プリズムであることが好ましい。 区域走査を行うための手段は電位計走査装置と回転多角形反射器走査装置を含 むことが好ましい。 電位計走査装置はレーザ光源の入射ビーム中で回転多角形反射器走査装置の前 または後にできる。 網膜走査検眼鏡は非球面鏡を含むことが好ましい。 電位計走査装置は入射ビームが非球面鏡に到達する前の最後の走査装置である ことが好ましい。 非球面鏡は楕円鏡の形にでき、仮想点は楕円鏡の１つの焦点にできる。 走査プリズムは入射ビームおよび出力ビームに対する横への移動を補償するこ とが好ましい。 第２の態様の検眼鏡が本発明の第１の態様の検眼鏡の特徴のいくつか、または 全てを有することが好ましい。 本発明の第３の態様によれば、可視スペクトラム中に変化する波長の複数のレ ーザビームを構成するレーザ光源を有する、眼の網膜を走査する走査検眼鏡が得 られる。 複数のレーザビームは赤可視波長、緑可視波長および青可視波長の３本のレー ザビームであることが好ましい。 ３本のレーザビームの波長は５６６ｎｍ、６３３ｎｍおよび４８８ｎｍである ことが好ましい。 第３の態様の検眼鏡は本発明の第１の態様と第２の態様の少なくとも一方の特 徴のいくつか、または全てを有することが好ましい。 複数のレーザビームの出力ビームを変調して網膜画像をカラーで作成し、かつ 患者画像ターゲットを作成することが好ましい。 変調されたビームの検出は順次または同時にできる。 網膜中の欠陥の検出を行えるようにするために、網膜画像の上に画像ターゲッ トの配置を可能にする制御手段が設けることが好ましい。 本発明の第４の態様によれば、レーザ光を非球面鏡を介して網膜上に向けるこ とを備える、眼の網膜を走査する方法が得られる。 網膜の区域走査を行う手段を設けることが好ましい。 本発明の第５の態様によれば、区域走査の形でレーザ光を網膜上に向けること を備え、区域走査のために電位計走査装置を用い、走査プリズムが光と交差して 仮想点を構成する、眼の網膜を走査する方法が得られる。 以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。図面において、 第１図（Ｆｉｇ．１）は、レーザ光源から眼まで、および眼から検出素子まで の入射経路を示し、かつ眼を配置させる要素も示す、本発明のレーザ走査検眼鏡 の光学的略図である。 第２図（Ｆｉｇ．２）は、第１図の走査検眼鏡の細部を示す図である。 第３図（Ｆｉｇ．３）は、第１図の走査検眼鏡の簡略化した細部を示す図であ る。 第４図（Ｆｉｇ．４）は、本発明の走査検眼鏡の電位計走査装置における可能 な走査増幅を示す線図である。 第５図（Ｆｉｇ．５）は、本発明の走査検眼鏡における電位計傾斜誤差を補償 する手段を示す線図である。 図面を参照してレーザ走査検眼鏡２の構成について説明する。走査装置と、鏡 と、工業で標準的なコンピュータ・システムで表示および記憶できるデジタル化 した（画素化した）画像を作成するための光学部品とを用いて光学系を通して多 数のレーザビームを走査する方法を用いて、人の眼、とくに網膜の裏面の画像を 作成するために走査検眼鏡２を用いる。この装置の実現で請求されている発明お よび改良は、眼および機械の光学的誤差および収差を補償する走査技術および画 像作成技術の改良に関するものである。適切な解像度と適切なコントラストを持 つ正確な画素化された画像を作成するための特許の走査方法の大幅な改良につい て詳細に説明する（第２図および第３図）。これは球面焦点および残留非点収差 を補償するためのダイナミックな（能動帰還）システムを組み込むことである。 走査装置における誤差を補償する方法の概略について説明する（第４図）。これ は、機械的な手段ではなくて光学的な手段（第５図）によってビーム走査角を大 きくする方法である。 デジタルカラー画像を作成する方法を詳細に説明する。画像の解像度に関連す る広い視野角（網膜における広い視野）に関して、既存の走査レーザ検眼鏡につ いての重要な発明および改良が特徴付けられる。 患者に対して悪影響を及ぼさない術者支援赤外線カメラ装置について説明する 。眼の動きを検出する二次機能を持つ、検眼鏡を配置するための赤外線画像形成 での使用も含まれる。赤外線を使用しても眼の瞳孔の応答には悪影響を及ぼさな い。 患者ターゲット装置が提案される。これは眼の配置で患者を支援し、また、臨 床専門家が、患者のために実際に画像を形成する眼の区域を予測できるようにす る。若い患者の眼の誤りを測定するときにこの機能はとくに有用である。 選択した波長のコヒーレントなレーザ光を発生し、第１のレーザ源４と、第２ のレーザ源６と、第３のレーザ源８とから、第１の二色ビーム分割器１２および 第２の二色ビーム分割器１４を用いて共通入射ビーム１６にする。第２の二色ビ ーム分割器１４を出た入射ビーム１６が低いパワーではほとんど「白」であるよ うに、コヒーレントなレーザ源４、６、８を選択する。画像形成を最適にするた めにレーザ源４、６、８からのレーザの色を平衡させる手段が第１のパワー制 御フィルタ１８と、第２のパワー制御フィルタ２０と、第３のパワー制御フィル タ２２とによって構成される。第３の二色ビーム分割器２４が２つの機能を有す る。第１の機能は、レーザ源４、６、８からの個々のレーザをモニタするために 適当なフィルタを有する光検出器を利用するパワーモニタ２６に入射光エネルギ ーのある割合を分割するものである。それらの検出器の出力を電子的にモニタし 、安全レベルの動作を行わせ、機能異常の場合には、電気的に動作される安全シ ャッター２８によって機械を停止させる。 第３の二色ビーム分割器２４の第２の機能は、眼から戻ってきたエネルギーを 走査装置によって分離し、これを集束レンズ３０と、共焦点アパーチャ３２（ア パーチャ直径が可変で、検出器からの間隔が可変である）と、多数のフィルタお よび検出器３４に送って、戻されるカラー信号レベルのための電子信号出力を同 時に生ずるものである。 あるいは、画像データ獲得速度が低下するが、１つの検出器を使用して、各色 を、同時にではなくて、順次走査できる。 平行にされたビームが第１のダイナミック補償要素３６と第２のダイナミック 補償要素３８まで進む。第１のダイナミック補償要素３６は眼の軸線外れ非点収 差を制御し、第２のダイナミック補償要素３８は網膜の走査中に焦点を制御する 。 それらのダイナミック補償要素３６、３８はピエゾ・アクチュエータによって 制御される、焦点距離が短い光学系のビーム成形レンズ組立体であって、高速補 償駆動運動をその光学系組立体へ伝えることができるようにする。焦点補正組立 体と非点収差補正組立体に対するオフセットを、個々の患者について修正するた めに手動で加えることができる。動的な制御は網膜点の寸法に関して帰還を利用 する。それは、第４のビーム分割器４０およびアレイ検出器４２によって検出さ れる戻された画像点の焦点はずれ位置で検出される。 その後で入射ビーム１６は走査透過プリズム４４へ向けられる。そのプリズム の機能は眼の走査、または瞳孔、点における交差走査誤差を無くすことである。 走査プリズム４４は、入射ビーム１６を電位計走査装置４６の反射面に更に向け る前に、そのビームを横に移動させるように作用する。この走査プリズム４４を 使用することは、入射ビーム１６が回転多角形４８の表面に仮想点源として存在 することを意味する。電位計走査装置４６は入射ビーム１６を垂直に走査運動さ せる。この電位計４６の速さはフレーム率を決定する。 この走査装置４６から、入射ビーム１６は回転多角形反射器走査装置４８へ向 けられる。その走査装置は入射ビーム１６を水平走査運動させる。入射ビーム１ ６の経路中の電位計走査装置４６と多角形走査装置４８の相対位置は、既知の先 行技術で記述されているそれらの相対位置とは逆である。この構成によって、回 転多角形反射器走査装置４８は見掛けの点源すなわち仮想点源から二次元角度走 査を行えるようになる。 電位計走査装置４６と多角形走査装置４８の相対位置を逆にした場合の装置を 実施できる。 透過性走査プリズム４４に対しては別の構成が可能である。電位計または回転 多角形を、軸線外れ非球面反斜面鏡と共同して、または鏡から戻された全てのビ ームが走査点からの入力ビームの全ての角度に対して平行であるように、走査さ れた角度入射ビームすなわち入力ビームが鏡によって反射されるような形態で、 使用できる。鏡のそのような形態は軸線外れ放物線にできる。この構成は一次元 走査装置に対する非透過性仮想点走査装置の基礎を成す。二次元走査装置では、 走査のために他の非球面形状を使用できる。走査プリズムを交換するには、走査 レーザ検眼鏡の二次元走査のための電位計および回転多角形に加えて、鏡と走査 電位計または回転プリズムを加えることを要する。 その後で入射ビーム１６を非球面鏡５０へ向ける。この鏡は走査ビームを向け 、かつ患者の眼５２に走査ビームを成形するために用いる。入射ビームは瞳孔を 通じて眼５２に入る。 反射されたビーム、その直径は入射ビーム１６のその５ないし１０倍にできる 、が入射ビーム１６の光路と共通の光路に沿って最初に戻される。この反射ビー ムは非球面鏡または楕円鏡５０によって集められ、その鏡はそれを回転多角形検 出器走査装置４８と電位計走査装置４６を通じて走査プリズム４４へ送る。この 向きでは、走査プリズム４４は、反射ビームがダイナミック焦点補償要素３６、 ３８に達する前に、反射ビームの横方向移動を補償するように作用する。こ の補償は戻りビームの走査を停止させ、第３の二色ビーム分割器２４において戻 りビームが入射ビーム１６に一致するようにして、反射ビームが共焦点アパーチ ャ３２における画像データ検出器２２によって記録され、走査され、用いられて 網膜画像を作成し、その後で、後で処理するためにデータアレイに保存される前 に、その反射ビームのデータ信号を最適にする。 この文脈では、共焦点アパーチャ３２は検査中の網膜平面と共焦点であり、網 膜からの偽の戻りデータを無くすことを求め、したがって、考察中の走査されて いる画素のみを画像に形成することを可能にし、したがって、隣接する画素のコ ントラストを改善する。 使用時には、したがって、レーザは任意のレーザ光源にできる。そのレーザ光 源は適当な振動数で放出する。単一波長レーザ照明の光源を使用すると単色画像 が生ずる。しかし、可視スペクトラムに及ぶ変化する波長の多数のレーザビーム を用い、かつ三原色光である赤、緑および青に近似する波長を利用することによ って、カラー画像を合成できる。赤帯、緑帯および青帯における特定の波長５６ ６ｎｍ、６３３ｎｍおよび４８８ｎｍが合成色画像を与える。患者の網膜のレー ザ走査のために要する光の低い平均パワーは、局部的な散瞳（眼の瞳の拡張）を 使用しなくとも、患者に温度の不快を与えずに可視領域におけるレーザ波長を受 け容れることができ、かつ速い走査のために「白色光」ビームに組合わせること ができる。 レーザ（コヒーレント）光はいくつかの手段によって発生させることができる 。ガスレーザを使用でき、追加の補正光学系を用いることなしに、細い直径の良 い平行な光ビームを与えることができる。 直接光発生で、または高調波を発生させるために「ポンピング」技術を利用し て、半導体ダイオードレーザを種々の形態で使用できる。それらの高調波は適当 なｈ光で可視スペクトラム（４５０ｎｍ〜８００ｎｍ）をカバーできる。レーザ エネルギーは、ガスレーザから直接、または半導体ダイオードからは、レーザダ イオードの固有の非点収差を補償するために、ビーム成形光学装置を介して、ま たは光を平行にする光学装置を組込んでいる光ファイバ供給装置を介して、供給 できる。その光ファイバ供給装置は、希望によってレーザダイオードを走査ヘッ ドから離して配置できる。 色を使用することによって全体的な網膜の機能障害を評価するために、眼のコ ンサルタントを使用する。この新しい網膜走査レーザ検眼鏡の意図は、画像分析 に使用するために専門家の訓練をほとんど必要としない装置を製造することであ る。 入射ビーム走査のためにこの検眼鏡が半導体ダイオードレーザ装置を利用する ことが提案されている。半導体ダイオードレーザの利点は、それが出力ビームを 非常に速く変調できることであり、出力ビームのこの高速変調はこの設計に先行 技術より優れた別の利点をもたらす。既知の発明は、ガスレーザはオン／オフス イッチングによっては変調できないために、この走査ビームによって発生される ラスターをビーム偏向器またはビーム変調器によって別々に変調することを要す る。この別々の光変調器はビームを歪ませる源になることがあるので、それを装 置から除去すると改良になるだけである。半導体ダイオードレーザは、ラスタ走 査を修正して患者画像ターゲットを作成することができるようにする。適当なソ フトウェアによって画像ターゲットの位置を網膜画像の上に置くことができるよ うにされ、したがって、扱いにくい患者の眼を容易に安定できる。簡単なマンガ 画像を使用することによって幼児の気をひくことができる。 提案されている設計の基本的な部品は楕円形鏡である。鏡を組み込んでいる既 存の検眼鏡は、それらの鏡が球面であることを指定しているが、一方ではそのよ うに利用すると球面鏡に固有の収差が生ずることを認識している。この文脈では それらの鏡を再帰走査鏡と呼ぶ。 走査レーザ検眼鏡の視野を改善する時に考察する方法は、再帰走査鏡の寸法を 大きくすることによってそうすることである。 ここで、光路長を最適にし、より広い視角で眼の固有の非点収差を受け容れる ために求められる補償に従って、鏡の表面を横切って走査されるビームの補償を 走査鏡が確実に行えるようにするために、走査鏡は球面であるようにとくに選択 される。 楕円形鏡は２つの焦点を持つ。入射ビーム走査は１つの焦点を通じて鏡に導入 され、走査された光ビームを眼の中に向けるために鏡は第２の焦点を用い、それ によって網膜を二次元で走査ビームによって覆うことができるようにする。しか し、眼はほぼ球面であり、非球面鏡の瞳孔点（または焦点）が眼の光学構造内に 配置されているので、網膜走査中に非点ビーム収差を補償する新規な方法を決定 することが必要である。 瞳孔点内の任意の走査ビームの非点補正には、眼の中心軸から網膜の周辺まで 走査が進むにつれて差軸線に沿って光のパワーの変化が伴う。既存の走査レーザ 検眼鏡はこの問題に向けられていない。現在は、利用できる最大視野は瞳孔点か ら見て約３８°である。 既存のレーザ走査検眼鏡で網膜の周辺を見るためには、鏡の走査軸を眼の中心 軸に対して回転される必要がある。これの欠点は、走査軸の回転が大きくなるに つれて、非点収差と焦点外れの少なくとも１つによって計器の画像上の一部がぼ け、作成された画像の情報量が少なくなることである。また、この装置は任意の 時刻に装置によって設定された画像図の走査データのみを提供し、図を保存する 手段およびこのシステムで複合画像を提供する手段は存在しない。 したがって、次のステップは、「１回パス」走査で広い視野のデジタルデータ を得るために、走査中に焦点を調整するための機構を導入することである。これ を能動補償機構と名付けることができ、これは走査される画像のあらゆる点にお ける非点収差および焦点を補償しなければならない。この考えは、それらの画像 の変化を補償するために、圧電素子によって駆動される、焦点合わせ望遠鏡を使 用することである。走査サイクル内でそれを行えるようにする十分に高い速さで 動作する圧電素子は、画像データ検出からの電子的閉ループ帰還および関連する 電子装置によって画像を最適にする。 ビーム走査のために回転多角形鏡装置を使用すると、鏡が回転するにつれて走 査点は鏡の面を横切って横に移動する。回転中心が鏡の前面の回転中心における 点ではないという事実によってひき起こされる、走査点のこの動きによって戻り ビームにおけるデータが失われる。 戻されたデータビームの直径は入射ビームのその５ないし１０倍である。もし 補償されなければ、戻されたビームが多角形走査鏡をいっぱいにするという事実 と、このために鏡の面の縁部がビームを横切るにつれてデータを失わせるように するという事実との組合わせのために、戻されたデータビームの約８０％が失わ れることになる。 検眼鏡に楕円形鏡（前面鏡またはＭａｎｇｉｎ鏡）を使用すると誤差が生ずる 。それらの誤差で最も著しいのは接線誤差とサジタル誤差すなわち非点収差であ る。楕円鏡のサジタル焦点がその接線焦点の前方にあるというように楕円鏡が向 けられているとすると、これは、そのサジタル焦点がその接線焦点より短いこと を意味する。接線焦点がサジタル焦点より短い場合には、眼はその軸外れ非点収 差を、接線焦点誤差とサジタル焦点誤差の組合わせから生ずる。したがって、反 対に用いられるそれらの誤差は画像形成装置において発生できる全体の非点収差 を減少する。 しかし、非点収差補正要因は網膜走査サイクルの種々の点で変化する傾向があ るので、戻りビームの検出されたデータ信号を最適にするように絶えず努める能 動閉ループ制御装置を用いる必要がある。 非点収差補正機構は、入射ビームの走査の前に入射光路中に設けられる、焦点 距離が非常に短い光学装置の組立体で構成される。このビーム成形レンズ組立体 は、入射ビームを集束して、網膜上の照明される点を最適にして、ピエゾによっ て駆動される組立体中の光学装置のコンピュータで制御される小さい相対運動に よって、画像の解像度を制御するように作用する。したがって、能動焦点合わせ 望遠鏡制御の補償レートに類似する補償レートで動作するレンズ組立体のコンピ ュータ制御によって、ビームは最適にされる。逆の光路上では、戻されたデータ ビームが画像データ検出器によって記録される前に、戻されたデータビームに同 じ補償が作用する。この方向では、組立体は戻りビームを焦点アパーチャに焦点 を合わせ、それで記録された最後の画像のコントラストを決定する。 光電的である画像データ検出器は、視野が広くて解像度が高い網膜画像の画素 点を生ずる。画素点はデータを構成し、走査装置５４の最高解像度でフレーム・ グラッバー・アレイに蓄積され、表示のために使用するモニタ５６は、画像フレ ームを提供するものに含まれているデータを制限しない。モニタは高い解像度モ ードで全画像を「パン」するために使用される。他の工夫は、「ズーム」レンズ に類似する、データを圧縮しより低い解像度で完全な画像を提供する、フラク タル圧縮技術を使用することである。 ひとたび表示されると、後で処理するために、データをその後でアレイ、ハー ドディスクまたは光ディスクに保存する。 ダイナミック球面焦点合わせおよび残留非点収差補償 正常な眼では、入射ビームおよび戻りビームに対して焦点が合わせられると、 全ての走査レーザ検眼システムの焦点はほとんど変化しない。これは関連する計 器の視野（３２度まで）に対して適切であるが、より広い視野角（瞳孔点から１ ２０度まで）に対しては、とくに網膜剥離または網膜の孔によって網膜が歪めら れると、網膜の周辺部でとくに不十分である。これは、眼の光学系、すなわち、 角膜およびとくにレンズがＧｕｌｌｓｔｒａｎｄ他の簡単にされた眼によって示 されている一様な構造ではないという疑問を生ずる。屈折率分布構造であること が知られている結晶レンズ、およびそれらはその構造を横切って変化する光パワ ーを有する。とくに変化する開かれていない（拡げられていない）瞳孔（その直 径は開口絞りとして作用する）に組合わされたレンズ構造におけるこの変化は、 視野の端部において入射ビームおよび戻りビーム中に生ずる収差にかなりの影響 を及ぼす。したがって、歪められた網膜表面に対する能動的な球面焦点補償のた めのスコープが存在し、患者の眼の屈折性質が走査されて最適にされると、球面 焦点合わせ誤差の能動的（ダイナミック）補償をアルゴリズムで開始でき、患者 の網膜画像を最適にするために使用することが可能である。 患者の頭（したがって眼）を走査すべき位置に置くようにする囲み装置の中に 納めるレーザ走査検眼鏡が提案されている。これでは、コンサルタントが患者の 眼の瞳孔内の走査レーザビームの位置を直接見ることができないことになる。し たがって、赤外線領域の光を用いて患者の眼を位置させる装置が提案されている 。赤外線領域発光器５８がパワー分離器および減衰器フィルタ６０と、第５の二 色ビーム分割器６２および第６の二色ビーム分割器６４を介して向けられ、眼の 前方を照明する。戻された画像が二色フィルタ６２と６４を通されて赤外線帯域 通過フィルタ６６へ送られ、画像は小型の電荷結合装置カメラ６８によって受け られ、その画像は小型テレビモニタ上に表示される。走査器装置からの入射ビー ムは容易に見られ、オペレータは入射ビームを患者の瞳孔５２の面内に置く ことができる。 「仮想点走査」装置は一般的な場合である「アドレスできる点走査」の特殊な ケースである。その仮想点走査装置では２個の走査プリズムが直交して用いられ 、１つのプリズムの速さは回転多角形の回転に同期されるすなわちその回転に関 して変化し、他の走査プリズムは電位計鏡に同期され、すなわちその鏡に関して 変化する。これによっていわゆる「アドレスできる点走査」を患者の瞳孔５２の 面、すなわち瞳孔点内に生ずる。このアドレスできる点走査は瞳孔の面内で追従 させることができる。仮想点走査は専門家のケースであり、電位計駆動装置とと もにただ１つの走査プリズムを使用し、瞳孔の面内のビーム角走査が１つの源、 すなわち仮想点からくるように見せる。 瞳孔点は眼のレンズ系の内部の任意の点であり、装置の広い角度性能を最適に するために、全ての走査光線にその点を通らせるべきである。 仮想点走査はそれが確実に行われるよう追求する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ヘンダーソン，ロバート 英国，エディンバラ イーエッチ14 ５エ ッチエイ，ミュアウッド グローブ 15

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．レーザ光源と、光源からの光の経路中の非球面鏡とを有し、眼の網膜に光を 入射させるために非球面鏡から光が反射される、眼の網膜を走査するための走査 検眼鏡。 ２．非球面鏡が楕円形である請求の範囲第１項に記載の走査検眼鏡。 ３．検眼鏡が二次元走査を行う手段を備える請求の範囲第１項または第２項に記 載の走査検眼鏡。 ４．二次元走査を行う手段が、回転機構と振動機構を含む請求の範囲第３項に記 載の走査検眼鏡。 ５．回転機構が回転多角形反射機走査装置であり、振動機構が電位計走査装置で ある請求の範囲第４項に記載の走査検眼鏡。 ６．二次元走査を行う手段が非透過走査補償装置と作用して、楕円鏡の１つの焦 点に一致し、網膜のビーム走査の開始点であるようにみえる仮想点を設ける請求 の範囲第２項に従属する請求の範囲第５項に記載の走査検眼鏡。 ７．非透過走査補償装置が走査プリズムである請求の範囲第６項に記載の走査検 眼鏡。 ８．非透過走査補償装置が軸線外れ非球面鏡と電位計または回転多角形の配列で ある請求の範囲第６項に記載の走査検眼鏡。 ９．回転多角形反射器走査装置が、光源からの入射ビームの経路中で電位計走査 装置より前に配置される請求の範囲第５項または第６項に記載の走査検眼鏡。 １０．サジタル焦点が接線焦点より短くなるように楕円鏡が向けられる請求の範 囲第２項ないし第９項のいずれか１項に記載の走査検眼鏡。 １１．網膜走査サイクル中に非点収差補償を変更するために、検眼鏡が能動的制 御機構を含む請求の範囲第１項ないし第１０項のいずれか１項に記載の走査検眼 鏡。 １２．網膜に入射した後で戻りビームのデータに従って非点収差補償が変更され る請求の範囲第１項ないし第１１項のいずれか１項に記載の走査検眼鏡。 １３．補償手段が、能動制御機構に関連して補償手段を調整する短焦点距離光学 系の組立体の形で設けられる請求の範囲１１項または第１２項に記載の走査検眼 鏡。 １４．補償手段が入射ビームおよび戻りビームに作用するように構成される請求 の範囲第１３項に記載の走査検眼鏡。 １５．検眼鏡が、網膜の走査中に機能し、歪んだ網膜表面または眼の屈折の性質 を補償する焦点補償を含む請求の範囲第１項ないし第１４項のいずれか１項に記 載の走査検眼鏡。 １６．レーザ光源が半導体ダイオードレーザである請求の範囲の第１項ないし第 １５項いずれか１項に記載の走査検眼鏡。 １７．複数のレーザ光源が存在する請求の範囲第１項ないし第１６項のいずれか １項に記載の走査検眼鏡。 １８．楕円鏡が表面反射鏡または反射鏡と屈折鏡の組合わせである請求の範囲第 ２項ないし第１７項のいずれか１項に記載の走査検眼鏡。 １９．目の網膜を走査するためのレーザ光源と、二次元走査を行う手段と、入射 光が網膜に到達する前に入射光と交差するように配置された非透過性走査補償装 置とを備え、非透過性走査補償装置が網膜のビーム走査の始点であるように見え る仮想点を提供する走査検眼鏡。 ２０．非透過性走査補償装置が走査プリズムである請求の範囲第１９項に記載の 走査検眼鏡。 ２１．二次元走査を行う手段が電位計走査装置と回転多角形反射器走査装置を含 む請求の範囲第１９項または第２０項に記載の走査検眼鏡。 ２２．電位計走査装置がレーザ光源の入射ビーム中で回転多角形反射器走査装置 の前または後にある請求の範囲第２１項に記載の走査検眼鏡。 ２３．網膜走査検眼鏡が非球面鏡を含む請求の範囲第１９項ないし第２２項のい ずれか１項に記載の走査検眼鏡。 ２４．電位計走査装置が入射ビームが非球面鏡に到達する前の最後の走査装置で ある請求の範囲第２３項に記載の走査検眼鏡。 ２５．非球面鏡を楕円鏡の形にでき、仮想点は楕円鏡の１つの焦点である請求の 範囲第２３項または第２４項に記載の走査検眼鏡。 ２６．走査プリズムが入射ビームおよび出力ビームに対する横への移動を補償す る請求の範囲第１９項ないし第２５項のいずれか１項に記載の走査検眼鏡。 ２７．検眼鏡が本発明の第１の態様の検眼鏡の特徴のいくつか、または全てを有 する請求の範囲第１９項ないし第２５項のいずれか１項に記載の走査検眼鏡。 ２８．可視スペクトラム中に変化する波長の複数のレーザビームを構成するレー ザ光源を有する、眼の網膜を走査する走査検眼鏡。 ２９．複数のレーザビームが赤可視波長、緑可視波長および青可視波長の３本の レーザビームである請求の範囲第２８項に記載の走査検眼鏡。 ３０．３本のレーザビームの波長が５６６ｎｍ、６３３ｎｍおよび４８８ｎｍで ある請求の範囲第２８項または第２９項に記載の走査検眼鏡。 ３１．第３の態様の検眼鏡が本発明の第１の態様と第２の態様の少なくとも一方 の特徴のいくつか、または全てを有する請求の範囲第２８項ないし第３０項のい ずれか１項に記載の走査検眼鏡。 ３２．複数のレーザビームの出力ビームを変調して網膜画像をカラーで作成し、 かつ患者画像ターゲットを作成する請求の範囲第２８項ないし第３１項のいずれ か１項に記載の走査検眼鏡。 ３３．変調されたビームの検出を順次または同時にできる請求の範囲第３２項に 記載の走査検眼鏡。 ３４．網膜中の欠陥の検出を行えるようにするために、網膜画像の上に画像ター ゲットの配置を可能にする制御手段が設けられる請求の範囲第２８項ないし第３ ３項のいずれか１項に記載の走査検眼鏡。 ３５．レーザ光を非球面鏡を介して網膜上に向けることを備える、眼の網膜を走 査する方法。 ３６．網膜の区域走査を行う手段を設ける請求の範囲第３５項に記載の方法。 ３７．区域走査の形でレーザ光を網膜上に向けることを備え、区域走査のために 電位計走査装置を用い、走査プリズムが光と交差して仮想点を構成する、眼の網 膜を走査する方法。