JP2016524483A - 検眼鏡 - Google Patents

Abstract

本発明は、カメラと、関連する照明デバイスとを含む検眼鏡に関し、本発明は、さらに、前記デバイスによって撮影された眼の複数の画像を処理する新規な方法と、前記検眼鏡に一般に含まれる、前記方法を実行するためのソフトウェアとに関する。

Description

本発明は、カメラ及び関連する照明デバイスとを含む検眼鏡に関し；本発明は、さらに、前記デバイスによって撮影された複数の眼の画像を処理する新規な方法と、前記方法を実行するために前記検眼鏡に典型的に含まれるソフトウェアとに関する。

２００４年に、世界保健機関は、世界中の視力障害（ＶＩ）および失明の最上位の５つの原因を（１）白内障、（２）緑内障、（３）加齢黄斑変性症（ＡＭＤ）、（４）角膜混濁、および（５）糖尿病性網膜症（ＤＲ）と報告した。世界規模では、ＶＩをもつ全年代の人々の数は２億８５００万である。イニシアチブビジョン２０２０（ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ Ｖｉｓｉｏｎ ２０２０）は、外科治療を受け入れやすいことにより白内障の除去に大いに集中している。

失明のほぼ８０％は、予防可能または治療可能である。世界規模のこれらの盲人の大多数（９０％）は低所得国に住んでいる。眼治療の提供のための人的および技術的資源は、さかさま医療ケアの法則（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｃａｒｅ Ｌａｗ）に従っている、すなわち、盲目の人々の大多数が住んでいるところでは、存在する資源が最小であり、逆に、失明が少ない区域では、高い資源の備えが存在する。持続可能な公共医療サービスを作り出すのに、政策決定者が、限られた資源を、患者の利益を最大にするように分配できるために、および、そして更に、将来の要求事項およびインフラの計画設定を決定できるために、ＶＩに関して正確で代表的なデータが収集される必要がある。

低所得国では、潜在的な盲目化状態の検出について十分訓練されていない要員しかおらず、眼科装置が欠如している。これは、多くの人々が必要な眼の治療を受けておらず、そのため、視覚障害が放置されていることを意味する。

このような状況において眼科装置を備えることへの主な障害はコストであり、その理由は、装置が大きく複雑で、かつ高価であることである。その上、眼科装置が利用可能な場合であっても、環境的に厳しい地域で遠距離にわたってこの装置を搬送することに関連する物流上の(logistical)制約が存在する場合が多い。専門要員の訓練はやはりコスト高であり、訓練されている場合でさえ、検査されるべき区域または集団をカバーすることができる専門家は十分ではないことが多い。

ＶＩの結果としての生産性の世界規模の損失は、１２１０億米ドルであると考えられ、それにより、ＶＩの増加につれて健康管理が不当にスパイラル的に低下する。十分な初期に検出される場合、失明の８０％が予防可能または治療可能であるとすれば、賢明な眼治療方策は、各個人の健康だけでなく、全体としての集団または国にも、健康だけでなく、ＧＤＰ、そして健康管理をさらに改善する能力を向上させるという明確な影響を与え得るものある。

先進国世界では、特に、検眼士または眼科医を訪れることができる人には、眼治療が利用可能であるが高価であり、集団が拡大するとともに、可能性のある最も効率的で効果的な方法で健康管理を受けたいという願望が常に増加している。したがって、先進国世界内では、単位投資当りでより多くの人を効果的に治療できるように、健康管理をさらに改善する必要がある。

その上、学校、引退者向けホーム、および刑務所などの様々なコミュニティーに健康管理を取り入れる必要もあり、そのための前提条件は、訓練されているが経験を積んでいないスタッフまたは古参のスタッフにとって使い勝手のよい携帯デバイスを開発することである。

眼の検診では、瞳孔を通して網膜を可視化すること（検眼鏡検査）が、日常的に実行されている。これは、日常検査では、「直像検眼鏡(direct ophthalmoscopy)」と呼ばれる機器により行われる。それは、患者の眼の前で、多くの場合、非常に接近して向き合った距離で、医師によって保持されたペンサイズ（約２０ｃｍ）の観察システム(viewing system)である。そのような機器は、簡単で比較的安価であるが、かなり使いにくい。西洋世界では、訓練は、一般に、検眼法および医学の領域で大学生レベル(undergraduate level)で始められる。視野は非常に小さく（高々５度）、ねらいを定めることは決定的に重要であり、焦点合わせは非常な手先の器用さを必要とする。その上、画像が非常に小さい視野に区分化されるので、オペレータは、一度に網膜の小さい部分を見て、網膜自体の「心像(mental image)」を再構築することが求められる。

これらの制限を克服するのに、より高価な機器を使用することは可能である。それは、「倒像検眼鏡(indirect ophthalmoscopy)」と呼ばれる。それは、医師が患者の眼の前で保持する短焦点距離レンズ（実務的には「スーパーフィールド(superfield)」として知られている）と、レンズ、またはスーパーフィールドを通して眼の中に光を投射するビューアを維持するヘッドピースとからなる。ユーザは、レンズ、眼、およびビューアを手で位置合わせし、網膜を見る。視野は、直像検眼鏡よりも非常に広い（４０度）。しかしながら、システムは高価であり、その使用は、本質的に繊細な手動式位置合わせに起因して困難となることがある。この技法の熟達は、一般に、大学院の眼科準専門医に制限される。

２つのさらなる機器、すなわち、眼底カメラおよびパンオプティック検眼鏡は、倒像検眼鏡から派生している。「眼底カメラ」においては、倒像検眼鏡が事前位置合わせされる。患者の頭は、頭および顎当てにより固定され、写真は、カメラを使用して事前位置合わせされた倒像検眼鏡により撮影される。パンオプティック検眼鏡は専用機器である。この倒像検眼鏡は、事前位置合わせされ、医師によって患者の眼の前の単一のユニットとして保持される。ユーザは、機器により網膜を観察する。カメラをデバイスに取り付けることができる。

検眼鏡に取り付けられたかまたは患者の眼の前で直接保持された小さいデジタルカメラ（例えば、ウェブカム）を、必要な照明を与えるために眼の中に光を投射する屈折補正（補償）レンズを含むプリズムの関連する組とともに使用することによって、検眼鏡を構築する試みがなされた。残念ながら、結果は、プリズムサイズが、視野の著しい減少または不十分な解像度および焦点のいずれかを引き起こすので、失望させるものであった。

上記を念頭に、発明者等は、自動焦点合わせ小型カメラ、典型的には、スマートフォンカメラに基づく検眼鏡を開発した。代替として、カメラは、被写界深度が十分に長い場合、自動焦点合わせを避けることができる、例えば、自動焦点合わせでなく低い開口数のシステムを使用することが、焦点深度の改善法である。言い換えれば、システムは、例えば、安価なウェブカムにおけるように「焦点フリー」となるように構築することができる。眼の障害の検査のためにスマートフォンを使用することは新しくないが、実際、発明者等は、過去にこの特定の学問分野でのこの技術の使用を示唆しており（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ［ＪＭＴＭ］、１巻、３号、２０１２年、９月、およびＥｙｅ ２０１２、２６、３４３−３５４）、他の人は、そのアイディアに好意をもってコメントしており、（Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｙ、１１９巻、１０号、２０１２年１０月）、何人もスマートフォンを直像検眼鏡検査で使用することを考えておらず、簡単で、効果的で、信頼でき、実質的な訓練なしに眼底を可視化することができ、標準直像検眼鏡検査の実質的な視野の改良を与え、倒像検眼鏡または眼底カメラに近い仕様をもたらすデバイスを何人も製造していなかった。

本発明の第１の態様によれば、カメラ及び関連する照明デバイスとを含む検眼鏡であって、それによって、患者の眼が、少なくとも１つの写真を撮影するのに先立って照明され、前記照明デバイスが、使用中にカメラの前に少なくとも部分的に設置され、さらに、前記照明デバイスが、写真を撮影されるべき眼の中に光を導くための光チャネリング部材を含む、検眼鏡が提供される。

本発明の好ましい実施形態では、前記カメラは、自動焦点合わせカメラである、

さらに本発明の好ましい実施形態では、前記チャネリング部材は、さらに有利には、散乱光が前記カメラを入るのを阻止する。

本発明のさらなる好ましい実施形態では、前記照明デバイスは光源を含み、前記光チャネリング部材は小型プリズムまたは小型光ファイバアタッチメントのいずれかである。好ましくは、小型プリズムまたは小型光ファイバアタッチメントを参照するとき、考えられるサイズは、１×１×５ｍｍから１×１×３０ｍｍまでの程度である。これは、有利には、作動距離を１〜２ｍｍもの短さにすることができることを保証する。

さらに本発明のさらなる好ましい実施形態では、前記プリズムは、前記プリズムから出る光が前記眼の方向に反射されるように位置づけられた少なくとも１つの反射部材を備える。理想的には、前記反射部材は、プリズムの裏面に、または前記眼から離れた位置に配置される。さらに本発明のさらなる好ましい実施形態では、前記反射部材は、前記プリズムの第１の側に、より理想的には、さらに前記プリズムの第１の側および第２の側に配置され、それによって、前記プリズムから出ていく光は、前記眼の方向に反射される。

本発明のさらなる好ましい実施形態では、前記光ファイバアタッチメントは、使用時に、導波路から出ていく光が前記眼の方向に導かれるように位置づけられた少なくとも１つの開口をもつ導波路である。より好ましくは、前記導波路は複数の開口を含み、理想的には、限定するものではないが、波形形状、フロスティング、または粒子の含有状態から製作された散乱構造を有する。他の散乱表面または再放射表面（例えば、蛍光による）は、当業者によく知られており、本発明を機能させる際に使用することができる。

本発明のさらなる好ましい実施形態では、前記導波路は、少なくとも１つの反射部材を備えており、それによって、前記導波路から出ていく光は、前記眼の方向に反射される。理想的には、前記反射部材は、導波路の裏面に、または前記眼から離れた位置に配置される。さらに本発明のさらなる好ましい実施形態では、前記反射部材は、前記導波路の第１の側に、より理想的には、さらに前記導波路の第１の側および第２の側に配置され、それによって、前記導波路から出ていく光は、前記眼の方向に導かれる。

それゆえに、本発明のさらなる好ましい実施形態では、前記チャネリング部材は、光源／ガイドおよび反射面からなる又は含む、あるいは、代替として、前記光源／ガイドは、本明細書で遮蔽物と呼ばれる反射面に隣接して位置づけられる。したがって、チャネリング部材およびその遮蔽物は、写真を撮影されるべき眼の中に光を導き、散乱光が前記カメラに入らないようにする。

さらに本発明のさらなる好ましい実施形態では、前記照明デバイスは、少なくとも１つのさらなる阻止部材を含む。前記阻止部材は、普通なら前記カメラに入ることになる散乱または反射光を阻止するものである。最も好ましくは、前記阻止部材は、前記光チャネリング部材の前に配置される。それに加えて又は代替として、前記阻止部材は、前記照明デバイスから離して設けられ、前記照明デバイスの前または後に位置づけられるが、いずれにしても前記カメラの前に位置づけられる。より好ましくはさらに、前記阻止部材は、少なくとも１つの偏光子、そして理想的には１対の偏光子を含み、それによって、前記眼に導かれる光が、前記カメラの方に反射されるか、屈折されるか、または導かれるのが防止される。

さらに本発明のさらなる好ましい実施形態では、前記光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、炎光(flame)、蛍光放出、ガス中の放電、従来のランプ、または日光／昼光である。

さらに本発明のさらなる好ましい実施形態では、単色の光、例えば、青色または紫外線を使用することができ、チャネリング部材は、所望の光スペクトル（例えば、白色、または無赤色）を放出する材料で少なくとも部分的に製作され、この場合、好適な材料は蛍光物質であることになる。

本発明の１つの実施形態では、特に光源がＬＥＤまたはランプである場合、前記光チャネリング部材は、前記光源のまわりにまたは隣接して少なくとも部分的に位置づけられた少なくとも１つの反射面の形態を取り、それによって、光は、写真を撮影されるべき眼に導かれる。

さらに本発明のさらなる好ましい実施形態では、前記カメラは、ウェブカムもしくはモバイル電話カメラ、デジタルカメラ、フィルムカメラ、またはタブレットもしくはラップトップコンピュータのカメラである。

有利には、光源が、ＬＥＤであるかまたは何か他の電気的に電力を供給される光源である場合、それは、オプションとして、カメラを作動させる電話／コンピュータの音響出力ジャックによって電力を供給されてもよい。一般に、音響出力で発生される電気波形は、オプションの整流の後に光源に送り込まれる。

本発明の第２の態様によれば、本発明の検眼鏡の使用を含む、個人の瞳孔を通して網膜を可視化する（検眼鏡検査）方法が提供される。

使用時に、発明者等は、良好なウェブカムまたは良好なモバイル電話カメラなどの自動焦点の小さいカメラを利用する（発明者等は、一般に、変更せずに電話全体を使用する）。発明者等は、視野欠陥（屈折異常）を補償するためにカメラの自動焦点合わせの特徴を使用している。発明者等は、適切な小型プリズムまたは小型光ファイバアタッチメントのいずれかをカメラの前で使用することによって、眼の中に光を注入する。次に、発明者等は、カメラを眼の極めて近くに移動させ、瞳孔を網膜上への窓として効果的に使用する。これは、直像検眼鏡検査で現在使用されている原理である。しかしながら、発明者等の照明デバイスの非常に小さいサイズならびに自動焦点合わせカメラの前レンズの小さいサイズのために、発明者等は、眼自体の極めて近くに移動し、それにより、視野を拡大させることができるようになる。実際、発明者等は、倒像検眼鏡に匹敵する視野を、最良の眼底カメラに匹敵する解像度で得ている。

有利には、画像品質が極めて優れており、使いやすさは、訓練されていないオペレータがほんの数分の指導の後に機器を使用することができるほどである。この機器は、標準の大きくて扱いにくい倒像検眼鏡検査、パンオプティック検眼鏡検査、および眼底カメラによる網膜画像化に非常にわずかな時間内で取って代わる可能性を有する。その上、この機器は、訓練されていない要員が、現場で（開発途上国、刑務所、宇宙環境、研究旅行、等々において）画像を撮影し、それらを、例えば、スクリーニングのためにまたは応急もしくは遠隔診断のために分析場所（病院、眼科診療所）に容易に直接に中継することを可能にする。その上、適切なソフトウェアを使用することによって、この機器は、比較的訓練されていない要員が、捕捉された画像を使用して診断をするのを可能にする。

そのような革新的な技術を電話に結合することができると、さらに、発明者等は、電話自体の処理機能を利用できるようになる。例えば、発明者等は、別個の写真として撮影された複数の画像、またはビデオを別個の画像に減らすことによって供給された複数の画像を使用し、位置合わせし、次に、画像を単一の高精細画像に縮減し、単一の広い視野の網膜画像を生成するために多数の高精細画像を一緒に縫合する（合体させる；stitch）１つの強化された網膜画像化のソフトウェアまたは「アプリ(app)」を開発した。

本発明の検眼鏡のさらなる好ましい実施形態または本発明のさらなる態様によれば、眼の画像を得る方法が提供され、この方法は、
ａ）観察されるべき区域の複数の画像を用意するステップと、
ｂ）少なくとも１つの基準点を考慮して前記画像を位置合わせするステップと、
ｃ）位置合わせされた画像を単一の高精細画像に縮減するステップとを含む。

理想的には、前記基準点は、少なくとも２つの画像に共通であるが、主として、限定するものではないが、画像が、パノラマビュー、またはより小さい視野の多数の画像を示しているかどうかに応じて、大多数のまたはさらにすべての画像に共通とすることができる。パノラマビューが撮影される場合、画像のうちの少数しか共通の基準点がないことになる。ところが、より小さい視野の多数の画像が撮影される場合、画像の多くは、すべてではないにしても、共通の基準点を有することになる。

本方法の好ましい実施形態では、ステップｃ）は、任意に、
ｄ）前記眼の少なくとも１つの他の単一の高精細画像を作り出すためにステップａ〜ｃを繰り返すステップと、
ｅ）前記眼の単一の広い視野の画像を作り出すために前記高精細画像を一緒に合体させるステップが後に続く。

検眼鏡のメモリ能力が限定されており、そのため、いくつかのより小さなものからより大きい写真像を構築することが好ましい場合、このオプションの機能は好ましい。

しかしながら、カメラの光学系が十分に良好である場合のいくつかの実施形態では、方法ステップａ）およびｂ）の後に、任意でステップｄ）およびｅ）が続く。

好ましくは、網膜または水晶体(lens)などの眼に関して、後に一連の画像に分割されるビデオ、または代替として、一連の画像が撮影される。

本発明のさらなる態様によれば、個人の眼を可視化するためのスマートフォンが提供され、スマートフォンは、
ａ）前記眼の複数の画像を用意するためのカメラと、
ｂ）前記画像を記録するための記録デバイスと、
ｃ）眼の画像を得るための上述の方法を実行するためにプログラムを記憶し走らせるためのコンピュータと、
ｄ）眼の画像を得る前記方法を実行するための命令を含むプログラムと、任意に、
ｅ）前記眼の前記単一の広い視野の画像を提示するための画面とを含む。

本発明の好ましい実施形態では、前記プログラムは、アプリまたはモバイルアプリケーション（またはモバイルアプリ）、すなわち、スマートフォン、タブレットコンピュータ、および他のモバイルデバイスで走るように設計されたソフトウェアである。

好ましくは、網膜または水晶体などの眼に関して、後に一連の画像に分割されるビデオ、または代替として、一連の画像が撮影される。

本発明のさらなる態様によれば、本発明のデバイスの使用および／または方法を含む検眼鏡検査を実行する方法が提供される。

本発明のさらなる態様によれば、本発明の方法を実行するためのプログラムを含むデータ記憶媒体が提供される。

本発明のさらなる態様によれば、コンピュータ可読媒体に記憶され、プロセッサによって実行されるように構成されたプログラムを含む上述の方法を実行するためのコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読媒体が提供され、前記プログラムは、以下の機能、すなわち、
ａ）カメラを使用して、検査されるべき人の眼の複数の画像を記録すること、
ｂ）少なくとも１つの基準点を考慮して前記画像を位置合わせすること、および
ｃ）位置合わせされた画像を単一の高精細画像に縮減することを実行する。

理想的には、前記基準点は、少なくとも２つの画像に共通であるが、主として、限定するものではないが、画像が、パノラマビュー、またはより小さい視野の多数の画像を示しているかどうかに応じて、大多数のまたはさらにすべての画像に共通とすることができる。

本発明の好ましい実施形態では、前記プログラムは、オプションとして、ステップｃ）の後、
ｄ）前記眼の少なくとも１つの他の単一の高精細画像を作り出すためにステップａ〜ｃを繰り返し、
ｅ）前記眼の単一の広い視野の画像を作り出すために前記高精細画像を一緒に合体させる。

検眼鏡のメモリ能力が限定されており、そのため、いくつかのより小さなものからより大きい写真像を構築することが好ましい場合、このオプションの機能は好ましい。

しかしながら、カメラの光学系が十分に良好である場合のいくつかの実施形態では、プログラムは、任意に、方法ステップａ）およびｂ）の後にステップｄ）およびｅ）を実行する。

本発明のさらなる態様によれば、検眼鏡検査を実行するためのスマートフォンアプリの形態の製品が提供され、この製品は、プログラムコードがプロセッサにロードされているとき、
ａ）カメラを使用して、検査されるべき人の眼の複数の画像を記録し、
ｂ）少なくとも１つの基準点を考慮して前記画像を位置合わせし、
ｃ）位置合わせされた画像を単一の高精細画像に縮減するように計算された手順をプロセッサに実行させるコンピュータ読み取り可能なプログラムコードを含む。

本発明のさらなる態様によれば、本明細書で説明されるような検眼鏡検査を実行するためのアプリを含むスマートフォンが提供される。

本明細書においては、アプリは、モバイルアプリケーション（またはモバイルアプリ）、すなわち、スマートフォン、タブレットコンピュータ、および他のモバイルデバイスで走るように設計されたソフトウェアを意味する。

以下の特許請求の範囲において、および本発明の上述の説明において、表現言語または必要な含意のために文脈上他の意味を必要とする場合を除き、「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」という言葉、または「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」または「備えている、含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」等の変形は、包括的な意味で使用され、すなわち、記載された特徴の存在を明示するが、本発明の様々な実施形態におけるさらなる特徴の存在または追加を排除しないように使用される。

本明細書で引用される特許または特許出願を含む参考文献はすべて参照により明細書に組み込まれる。いかなる参考文献も先行技術を構成することが容認されていない。さらに、先行技術のいずれも、当技術分野の共通の一般知識の一部を構成するということが容認されていない。

本発明の各態様の好ましい特徴は、他の態様のいずれかに関連して記載されたものであってもよい。

本発明の他の特徴は、以下の実施例から明らかになるであろう。一般的に言えば、本発明は、本明細書（添付の特許請求の範囲および図面を含む）に開示されている特徴の全ての新規なもの、または全ての新規な組合せにまで及ぶ。したがって、本発明の特定の態様、実施形態、または実施例に関連して説明される特徴、整数、特性、化合物、または化学成分は、互いに相容れない場合を除いて、本明細書で説明されるいかなる他の態様、実施形態、または例にも適用可能であることが理解されるべきである。

その上、特に述べない限り、本明細書で開示されるいかなる特徴も、同じまたは同様の目的に役立つ代替の特徴によって置換され得る。

本発明の実施形態は、次に、以下の図面を特に参照しながら例示として説明される。

観察中の眼７の瞳孔６の中への方向２で見ている画像化システム１（デジタルカメラ、フィルムカメラ、モバイルフォンカメラ、タブレットカメラ、またはウェブカム）の模式図である。プリズム３は、光４をプリズムヘッド５に誘導する。光は、全反射によってまたはプリズムの金属被覆から外に誘導されて瞳孔に入る。プリズムサイズは、カメラが観察中の眼７の瞳孔６と極めて接近することができ、それにより、視野を最大にするようなものである。 代替のプリズム形状を示す図である。光は、プリズムから外に屈折される２１と、プリズム上の金属層２２によって反射され、さらなる屈折の後にプリズムを出ていく２３との両方がある。プリズム形状を制御することによって、これは、２１と２３との間の発散角を制御し、それにより、照明視野（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ ｆｉｅｌｄ）をより良好に満たすのを可能にする。 プリズム表面の塵または掻き傷または他の欠陥によって光が散乱されて観察システム中に入るのを防ぐオプションの塗料または金属またはプラスチックまたは紙またはさもなければ不透明バッファ遮蔽物３１の使用を示す図である。 プリズムが導波路４１によって取り替えられている代替の実施形態を示す図である。この実施形態では、導波路は、光４３を瞳孔に散乱させる波形形状化またはさもなければマイクロ構造化区域４２を有する。遮蔽物４４が、オプションとして、カメラへの望ましくない散乱を阻止するために付け加えられ得る。 光源がＬＥＤ５１であるさらなる代替の実施形態を示す図である。オプションとして、発光ダイオードは、電話によって、例えば、ヘッドホンコネクタによってもたらされる振動電圧を整流することによって、電力を直接供給されてもよく、それは、振幅（「ボリューム」）の変更が、光強度を変更するという追加の利点を有する。遮蔽物５２は、カメラへの望ましくない散乱を阻止するために使用される。 光ファイバがチャネリング部材として使用されるさらなる代替の実施形態を示す図である。光は、光ファイバまたはファイババンドル６１によってもたらされ、オプションとして、ミラー６２によって反射される。オプションとして、ファイバは、長時間の間光を放出するように、またはカメラシャッタと所定の位相関係でのカメラ電子／機械シャッタのオンと同期したパルスで、駆動される電話フラッシュによって照明することができる。光源はオプションとしてランプ６３として示されているが、光はＬＥＤまたはランプ６３によってもたらされてもよく、ＬＥＤまたはランプ６３は、理想的には、電話によって、例えば、ヘッドホンコネクタによってもたらされる振動電圧を整流することによって、電力を直接供給され、それは、振幅（「ボリューム」）の変更が、光強度を変更するという追加の利点を有する。遮蔽物６４は、カメラへの望ましくない散乱を阻止するために使用される。 ２つの交差する直線偏光子７１および７２が、反射を阻止するために照明光経路において画像化システムの前に挿入され得るさらなる代替の実施形態を示す図である。代替として、７１および／または７２に関して、最新技術で知られているような円偏光子、直線偏光子、およびリターダの混合から構成された多層を使用することができる。遮蔽物は、カメラへの望ましくない散乱を阻止するために使用される。

図１を参照すると、本発明による検眼鏡の略図が示される。画像化システム（ウェブカム、モバイル電話カメラ、デジタルカメラ、フィルムカメラ、またはタブレットカメラなど）は、１として示されており、観察中の眼７の瞳孔６に向けた方向２で見ている。プリズム３は、光源（図示せず）からの光４を、５で示されたプリズムヘッドに誘導する。光は、全反射によってまたはプリズムの金属被覆からプリズム３の「外に誘導されて」瞳孔６に入る。プリズムサイズの１×１×５ｍｍから１×１×３０ｍｍまでは、カメラが観察中の眼７の瞳孔６の極めて近接することができ、それにより、視野を最大にするようなものである。

当業者なら理解するように、カメラの自動焦点合わせまたは手動式焦点合わせが、理想的には、眼の起こり得る屈折誤差を補正するために使用される。代替として、自動焦点合わせは、カメラの開口数を減少させることによって、カメラを効果的に焦点フリーにして実施することができる。

光源（図示せず）は、ランプ、無機発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、炎光、太陽、月、星、白熱した金属、化学反応、加熱表面、蛍光性または燐光性材料の形態である。

光は、伝送、全反射による、またはプリズムの金属被覆によるなどの従来の手段を使用してプリズムに導かれる。光は、プリズムの中でプリズムヘッドに誘導され、そこから屈折される。

本発明の単一の実施形態では、画像化システムおよび光源は、それぞれ、モバイル電話のカメラおよびフラシュライトである。

図２には、本発明の代替の実施形態が示される。配列は、図１で説明した通りである。しかしながら、この実施形態では、プリズムは、金属または不透明層２２の形態の反射部材を備えている。したがって、この実施形態では、光が、プリズムによって屈折されることと、光が、調査されるべき眼の場所を基準にしてプリズムの裏面に配置された金属層２２によって反射されることとの両方がある。したがって、光は、プリズムによって屈折され、矢印２１の方向にプリズムを出ていき、加えて、光は、さらに、表面２２から反射され、そこで、さらに、反射および屈折の両方の後に矢印２３の方向にプリズムから出ていく。矢印２１と矢印２３との間の発散角はプリズムの幾何形状によって制御され得ることを当業者は認識するであろう。理想的には、発散角は、光が瞳孔によって遮られず、それにより、視野を光でより良好に満たすようにオフセットされる。

図３には、本発明の代替の実施形態がさらに示される。配列は、図１で説明した通りである。図３において、オプションの塗料または金属またはプラスチックまたは紙またはさもなければ不透明バッファ遮蔽物３１は、プリズム表面の塵または掻き傷または他の欠陥によって光が散乱されて観察システム中に入らないようにする。この遮蔽物は、観察システム中への光の後方散乱を防止するように、プリズムの後方に、および、オプションとして、図３に示すように、プリズムヘッド５の少なくとも一部に沿って位置づけられる。この遮蔽物は、図３の下方部分に示すように、図２で説明した反射部材と組み合わせて使用することができる。

図４には、プリズムが導波路４１によって取り替えられている本発明のさらなる代替の実施形態がさらに示される。この実施形態では、導波路は、瞳孔の中に光を散乱させる少なくとも１つの開口を含む波形形状化またはさもなければマイクロ構造化区域４２を有する。図示されていないが、１つの実施形態では、マイクロ構造化区域４２は、リング形状にし、カメラを囲むように製作することができる。マイクロ構造化区域４２は、単に光を散乱させるか、または干渉もしくは他のコヒーレント効果によってビームを整形することができる。オプションとして、導波路は、長時間の間光を放出するように、またはカメラ電子／機械シャッタと同期したパルスで、駆動される電話フラッシュで照明することができる。上述のように、オプションとして、遮蔽物４４は、カメラへの散乱を阻止するために付け加えることができる。

図５には、光源が発光ダイオード（ＬＥＤ）５１である代替の実施形態が示される。オプションとして、ＬＥＤは、電話によって、例えば、ヘッドホンコネクタによってもたらされる振動電圧を整流することによって、電力を直接供給されてもよく、それは、振幅（「ボリューム」）の変更が、光強度を変更するという追加の利点を有する。さらに、本発明のこの実施形態のチャネリング部材は、反射部材またはミラー５２によって示される。さらに、反射部材は、前述の遮蔽物の目的にも役立ち、そのため、カメラへの光散乱を阻止することが上述から明らかであろう。

図６には、光ファイバがチャネリング部材として使用されるさらなる代替の実施形態が示される。光は、光ファイバまたはファイババンドル６１によってもたらされ、オプションとして、ミラー６２によって反射される。代替として、ファイバは、電話フラッシュによって照明することができる。光源はオプションとしてランプ６３として示されているが、光はＬＥＤまたはランプ６３によってもたらされてもよく、ＬＥＤまたはランプ６３は、理想的には、電話によって、例えば、ヘッドホンコネクタによってもたらされる振動電圧を整流することによって、電力を直接供給され、それは、振幅（「ボリューム」）の変更が、光強度を変更するという追加の利点を有する。さらに、チャネリング部材は、１つの実施形態では、ミラー化表面またはミラーとすることができるミラー６２および／または反射部材６４によって示される。反射部材６４は、前述の遮蔽物の目的にも役立ち、そのため、カメラへの光散乱を阻止することが明らかであろう。

図７には、２つの交差する直線偏光子７１および７２が、例えば角膜からの反射を阻止するために照明光経路において画像化システムの前に挿入される本発明のさらなる代替の実施形態がさらに示される。代替として、７１および／または７２は、最新技術で知られているような円偏光子、直線偏光子、およびリターダの混合で製作された多層を含むことができる。さらに、図３および４を参照して説明したような遮蔽物のオプションの使用が図７に示されている。

本発明の検眼鏡は、理想的には、眼を、典型的には、個人の瞳孔を通して網膜（検眼鏡検査）を可視化する特有の方法を使用する。上述の検眼鏡を使用するとき、発明者等は、上述のように眼の中に光を導き、発明者等は、次に、カメラを眼の極めて近くに移動させ、瞳孔を網膜上の窓として効果的に使用する。これは、直像検眼鏡検査で現在使用されている原理である。しかしながら、発明者等の照明デバイスの非常に小さいサイズならびに自動焦点合わせカメラの前レンズの小さいサイズのために、発明者等は、眼自体の極めて近くに移動し、それにより、視野を拡大させることができるようになる。実際、発明者等は、倒像検眼鏡に匹敵する視野を、最良の眼底カメラに匹敵する解像度で得ている。発明者等は、視野欠陥（屈折異常）を補正するためにカメラの自動焦点合わせの特徴を使用している。

典型的には、発明者等は、網膜のビデオを撮影し、次に、１つのソフトウェアを使用し、１つの実施形態では、特にモバイル電話のカメラを使用している場合、網膜のビデオ画像を処理するためにスマートフォンアプリを使用する。これは、ビデオ画像に以下の操作を実行することを含む。

ビデオ画像が記録され、次に、１組の画像に分割され、次に、位置合わせされ、縮減され［位置合わせされた画素を１つの値に組み合わせるプロセスによって］、単一の高精細画像が生成される。

代替として、発明者等は、眼のいくつかの別個の画像を撮影し、次に、これらの画像を位置合わせし、それらを縮減し［位置合わせされた画素を１つの値に組み合わせるプロセスによって］、単一の高精細画像を生成する。理想的には、このプロセスは、同じ網膜の別個の区域について繰り返され、そこで、少なくとも１つのさらなる単一の高精細画像を生成する。次に、これらの単一の高精細画像は、前記網膜の単一の広い視野の画像を生成するために一緒に縫い合わされる。

検眼鏡を使用するとき、最初に、眼底を見るための検査を開始する選択肢が選択されるか、またはその検査は別の検査の完了の結果として自動的に始められる。この動作が電話のカメラをオンにし、この画像フィードをデバイスの画面に表示する。フラッシュはトーチモードに設定され、それにより、フラッシュを永続的にオンにして、画像を撮影するかまたはビデオを記録するときだけでなく、眼の中に光を常時送り込むことが保証される。これにより、ユーザは、画像の記録が始まる前に、網膜を正しく見るためにデバイスを概略で位置づけることができるようになる。次に、デバイス固有の機能に応じて、２つの可能性がある。発明者等は、迅速な連続写真を撮影し、画像を保存するか、またはビデオを記録し、次に録画から静止画像を抽出する。

画像の記録は、画面をタッピングする、フロントカメラにウィンクする、または音声指示を与えることによって開始することができる。他の開始デバイスを使用することができ、他の開始デバイスは当業者に知られている。

画像は、デバイスが眼底に焦点を合わされているとき記録され、その後、黄斑まで横切ってパン撮りされる。他の網膜の領域をパン撮りすることもできる。

次に、発明者等は、既存の画像を分析して、鮮明度の閾値を満たさない画像を取り除き、画像を位置合わせするのに使用することができる画像中の目印、すなわち、網膜の特徴を識別し、これらの画像を配列し、半球の内側のまわりの網膜の湾曲した特質を模倣する。

注目すべきことには、画像は単に一緒に縫い合わされるのではなく、重ねられ、組み合わされる。このようにして、多数の画像は画像中のノイズをぬぐい取るのに役立ち、現実の網膜のより明瞭な表示を生成するので、領域の鮮明度が改善する。結果として生じる画像は、単一の画像よりも広い視野とともに、ビデオよりも分析するのが容易で、より明瞭である。次に、この画像は、患者記録の一部として記憶するために、または遠隔の専門家による分析のためにサーバにアップロードすることができる。

さらに詳細には、一般に、ユーザは、ユーザが選択した眼底の高品質画像が、最終ビューのための中心画像として選ばれることになる。これを自動化し、それにより、ニューラルネットワークまたは同様の手法に基づいて眼底を自動的に認識し、ノイズおよびぼけの計算に基づいて高品質画像を選択することが可能である。

発明者等は、網膜パノラマで使用することになる画像を収集した後、ＢｒｏｗｎおよびＬｏｗｅの研究（１）に従い、最初に、すべての対の画像の重なりを特徴ベース法を使用して見いだし、次に、重なりグラフの接続構成要素を見いだして、個人のパノラマを「認識する。」

特徴ベースマッチングステージは、最初に、すべての入力画像からスケール不変特徴変換（ＳＩＦＴ）特徴場所および特徴記述子を抽出し（２）、次に、これらを見出し構造に配置する。見出しを付けるために、発明者等は、局所性鋭敏型ハッシュと呼ばれる以前に開発された技法を拡張しているＳｈａｋｈｎａｒｏｖｉｃｈ等の研究（３）を使用しており、その研究は、Ｓｈａｋｈｎａｒｏｖｉｃｈ等がパラメータ鋭敏型ハッシュと呼んでいる、パラメータ空間のポイントの分布に対してより敏感であるように独立に計算されたハッシュ関数の結合を使用している。

考慮中の画像対ごとに、候補を迅速に見いだすためのインデックス構造を使用し、最も近い整合する隣接が、最初の画像の各特徴に対して見出され、次に、最善の整合を見いだすために特徴記述子(feature descriptors)との比較により見いだされる。次に、類似性動作モデルを仮定するための１対の整合を使用して１組の正対応(inlier)整合が見いだすためにランダムサンプルコンセンサス（ＲＡＮＳＡＣ）（４）が使用され、それは次に正対応整合の数を数えるのに使用される。

最終画像ビューのために、発明者等は、球状（５）投射を使用する。これは、眼底の形状を正しく示し、伝統的に達成されているよりも誤りを起こすことが少ない最終画像ビューをもたらすはずである。

次に、網膜のこれらの画像は、例えば、視神経陥凹乳頭径比（重要な診断パラメータ）、視神経乳頭サイズ、高血圧症などの全身性疾患の尺度としての網膜血管内径およびねじれの計算、糖尿病性網膜症および黄斑変性などの疾病の診断を支援することができるドルーゼンおよび浸出液などの網膜異常の検出に対して使用することができる。デバイスを使用して網膜において見える他の眼および全身的状態には、限定はしないが、マラリア網膜症、未熟児網膜症、色素性網膜炎、網膜芽細胞腫、脈絡膜黒色腫、他の眼の癌、黄斑ジストロフィ、網膜剥離、緑内障、視神経症、黄斑円孔、網膜血管閉塞（動脈および静脈）、眼の遺伝子状態が含まれる。

参考文献
１． Ｂｒｏｗｎ，ＭａｔｔｈｅｗおよびＤａｖｉｄ Ｇ． Ｌｏｗｅ、「Ｒｅｃｏｇｎｉｓｉｎｇ ｐａｎｏｒａｍａｓ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｉｎｔｈ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ、２巻、Ｎｏ．１２１８〜１２２５、 ２００３年。
２． Ｌｏｗｅ，Ｄａｖｉｄ Ｇ、「Ｄｉｓｔｉｎｃｔｉｖｅ ｉｍａｇｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｆｒｏｍ ｓｃａｌｅ−ｉｎｖａｒｉａｎｔ ｋｅｙｐｏｉｎｔｓ」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｖｉｓｉｏｎ ６０．２ （２００４年）：９１〜１１０頁。
３． Ｓｈａｋｈｎａｒｏｖｉｃｈ、Ｇｒｅｇｏｒｙ、Ｐａｕｌ Ｖｉｏｌａ、およびＴｒｅｖｏｒ Ｄａｒｒｅｌｌ、「Ｆａｓｔ ｐｏｓｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｐａｒａｍｅｔｅｒ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｈａｓｈｉｎｇ」、Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ、２００３、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ． Ｎｉｎｔｈ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ． ＩＥＥＥ、２００３年。
４． Ｂｏｌｌｅｓ、Ｒｏｂｅｒｔ Ｃ、およびＭａｒｔｉｎ Ａ． Ｆｉｓｃｈｌｅｒ、「Ａ ＲＡＮＳＡＣ−ｂａｓｅｄ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｍｏｄｅｌ ｆｉｔｔｉｎｇ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｆｉｎｄｉｎｇ ｃｙｌｉｎｄｅｒｓ ｉｎ ｒａｎｇｅ ｄａｔａ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｓｅｖｅｎｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｉｎｔ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ、１９８１年。
５． Ｓｚｅｌｉｓｋｉ，ＲｉｃｈａｒｄおよびＨｅｕｎｇ−Ｙｅｕｎｇ Ｓｈｕｍ、「Ｃｒｅａｔｉｎｇ ｆｕｌｌ ｖｉｅｗ ｐａｎｏｒａｍｉｃ ｉｍａｇｅ ｍｏｓａｉｃｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｍａｐｓ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２４ｔｈ ａｎｎｕａｌ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｇｒａｐｈｉｃｓ ａｎｄ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ． ＡＣＭ Ｐｒｅｓｓ／Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．、１９９７年。

１ 画像化システム
２ 瞳孔に向けた方向
３ プリズム
４ 光
５ プリズムヘッド
６ 瞳孔
７ 眼
２１ 矢印
２２ 金属層、不透明層、表面
２３ 矢印
３１ 不透明バッファ遮蔽物
４１ 導波路
４２ 波形形状化またはマイクロ構造化区域
４３ 光
４４ 遮蔽物
５１ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
５２ 遮蔽物、反射部材またはミラー
６１ 光ファイバまたはファイババンドル
６２ ミラー
６３ ＬＥＤまたはランプ
６４ 遮蔽物、反射部材
７１、７２ 直線偏光子

Claims (25)

1. カメラと、関連する照明デバイスとを含む検眼鏡であって、それにより、患者の眼が、その少なくとも１つの画像を撮影するのに先立って照明され、前記照明デバイスが、使用中に前記カメラの前に少なくとも部分的に設置され、さらに、前記照明デバイスが、画像化されるべき前記眼の中に光を導くための光チャネリング部材を含む、検眼鏡。
2. 前記光チャネリング部材が、プリズム、導波路、光ファイバ部材、反射部材、または遮蔽物を含む群から選択される、請求項１に記載の検眼鏡。
3. 前記光チャネリング部材が、前記光チャネリング部材から出ていく光が前記眼の方向に反射されるように位置づけられた少なくとも１つの反射部材を備える、請求項１または２に記載の検眼鏡。
4. 前記反射部材が、前記光チャネリング部材の裏面に配置される、請求項３に記載の検眼鏡。
5. 前記反射部材が、前記光チャネリング部材の少なくとも第１の側に配置される、請求項３または４に記載の検眼鏡。
6. 前記反射部材が、前記光チャネリング部材の第１の側および第２の側に配置される、請求項５に記載の検眼鏡。
7. 前記照明デバイスが、少なくとも１つの阻止部材をさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の検眼鏡。
8. 前記阻止部材が、前記カメラの前に位置づけられる、請求項７に記載の検眼鏡。
9. 前記阻止部材が偏光子である、請求項７または８に記載の検眼鏡。
10. 前記照明デバイスが、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、炎光、蛍光放出、ガス中の放電、従来のランプ、または日光／昼光を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の検眼鏡。
11. 前記カメラが、ウェブカム、モバイル電話カメラ、デジタルカメラ、フィルムカメラ、またはタブレットもしくはラップトップコンピュータのカメラを含む群から選択される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の検眼鏡。
12. 前記カメラが、自動焦点合わせカメラである、請求項１１に記載の検眼鏡。
13. 前記眼の画像を得るためのプロセッサによって実行されるように構成されたコンピュータプログラムまたは実行可能命令を有するコンピュータ読み取り可能媒体を含み、前記プログラムが、以下の機能、すなわち、
    ａ）カメラを使用して、検査されるべき人の眼の複数の画像を記録すること、
    ｂ）少なくとも１つの基準点を考慮して前記画像を位置合わせすること、および
    ｃ）前記位置合わせされた画像を単一の高精細画像に縮減することを実行する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の検眼鏡。
14. 前記プログラムが、任意に、
    ｄ）前記眼の少なくとも１つの他の単一の高精細画像を作り出すためにステップａ）〜ｃ）を繰り返し、
    ｅ）前記眼の単一の広い視野の画像を作り出すために前記高精細画像を一緒に合体させる、請求項１３に記載の検眼鏡。
15. 前記ｅ）における前記合体させることは、前記画像が重ねられ、組み合わされることを含む、請求項１４に記載の検眼鏡。
16. 検査されるべき個人の網膜を可視化するための請求項１から１５のいずれか一項に記載の検眼鏡の使用。
17. 眼の画像を得る方法であって、
    ａ）観察されるべき区域の複数の画像を用意するステップと、
    ｂ）少なくとも１つの基準点を考慮して前記画像を位置合わせするステップと、
    ｃ）前記位置合わせされた画像を単一の高精細画像に縮減するステップとを含む、方法。
18. 任意に、
    ｄ）ステップａ）〜ｃ）が、前記眼の少なくとも１つの他の単一の高精細画像を作り出すために繰り返され、
    ｅ）前記高精細画像が、前記眼の単一の広い視野の画像を作り出すために一緒に合体される、請求項１７に記載の方法。
19. 前記ｄ）におけるステップａ）〜ｃ）が、前記眼の異なるまたは隣接する部分について繰り返される、請求項１８に記載の方法。
20. 前記ｄ）における前記合体させるステップは、前記画像が重ねられ、組み合わされることを含む、請求項１８または１９に記載の方法。
21. 個人の眼を可視化するためのスマートフォンであって、
    ａ）前記眼の複数の画像を撮影するためのカメラと、
    ｂ）前記画像を記録するための記録デバイスと、
    ｃ）前記眼の画像を得るための請求項１７から２０のいずれか一項に記載の方法を実行するためにプログラムを記憶し走らせるためのコンピュータと、
    ｄ）前記眼の画像を得る前記方法を実行するための命令を含むプログラムまたはアプリと、任意に、
    ｅ）前記眼の単一の広い視野の画像を提示するための画面とを含む、スマートフォン。
22. 請求項１７から２０のいずれか一項に記載の方法を実行するためのプログラムを含むデータ記憶媒体。
23. 検眼鏡検査を実行するためのスマートフォンアプリの形態の製品であって、プログラムコードがプロセッサにロードされているとき、
    ａ）カメラを使用して、検査されるべき人の眼の複数の画像を記録し、
    ｂ）少なくとも１つの基準点を考慮して前記画像を位置合わせし、
    ｃ）前記位置合わせされた画像を単一の高精細画像に縮減する
    ように計算される手順を前記プロセッサに実行させるコンピュータ可読プログラムコードを含む、製品。
24. 任意に、前記プログラムが、さらに、
    ｄ）前記眼の少なくとも１つの他の単一の高精細画像を作り出すためにステップａ）〜ｃ）を繰り返し、
    ｅ）前記眼の単一の広い視野の画像を作り出すために前記高精細画像を一緒に縫い合わせる、請求項２３に記載の製品。
25. 実質的に本明細書で説明されるような、および添付図面を参照する検眼鏡、方法、スマートフォン、データ記憶媒体、コンピュータ可読媒体、およびスマートフォンアプリ。