JP2023511531A - 同期した光源及びカメラを有する眼科顕微鏡 - Google Patents

Abstract

眼科顕微鏡は、観察対象の眼（１０）に対して光を投射する照明装置（９）と、眼を観察するためのカメラ（１６）を有する顕微鏡装置（８）と、を有する。照明装置（９）は、パルス化された光を生成し、且つ、カメラ（９）のフレームレートに対して従属した状態にあり、この結果、高フレームレートを実現するための自由稼動モードにおけるカメラの動作が許容される。光は、フリッカを低減するために、カメラのフレームレートの少なくとも２倍においてパルス化されている。照明装置（９）は、マイクロミラーのアレイを空間光変調器（２４）として使用し、且つ、ミラーは、フレームサイクルにわたるバランシングされた偏向を目的として制御される。【選択図】図１

Description

本発明は、眼に対して照明パルスを生成するように適合された照明装置と、眼の画像を記録するカメラを有する顕微鏡装置と、を有する眼科顕微鏡、特にスリットランプ顕微鏡（slit lamp microscopes）に関する。また、本発明は、そのような装置を動作させる方法にも関する。

欧州特許第２５４９９１３号明細書は、眼科顕微鏡について記述しており、この眼科顕微鏡は、照明パルスを生成する照明装置と、カメラを有する顕微鏡とを備えている。
パルス化光とカメラは、カメラフレームを記録している間に定義された照明を有するように同期されている。

欧州特許第２５４９９１３号明細書

本発明によって解決しようとする課題は、このような顕微鏡用の改善された制御を提供することである。

この課題は、独立請求項による装置及び方法によって解決される。

従って、本発明は、少なくとも、
ｉ）照明パルスを生成する照明装置であって、照明装置は、検査対象の眼を照明するために個々の光パルスを生成するように適合及び構成されており、少なくとも、
ａ）少なくとも１つの光源であって、光を生成する照明装置の一部である光源、
ｂ）空間光変調器であって、この部分は、光を空間的に変調するように構成されており、例えば、静的なスリットでありうるが、有利には、電子的に制御された光変調器である、変調器、
ｃ）照明撮像オプティクス（optics）であって、この部分は、眼に対して光を照射するように構成されており、有利には、眼に対して空間光変調器の画像を照射し、これにより、定義された照明パターンを眼の上部において生成する、照明撮像オプティクス、
という要素を含む照明装置と、
ｉｉ）顕微鏡装置であって、顕微鏡装置は、眼の画像を記録するように適合されており、少なくとも、
ａ）顕微鏡オプティクスであって、眼の画像を生成する顕微鏡オプティクス、
ｂ）少なくとも１つの電子カメラであって、顕微鏡オプティクスからの投射された画像を記録するように適合されている電子カメラ、
という要素を有する顕微鏡装置と、
ｉｉｉ）制御ユニットであって、装置の要素の動作を制御している制御ユニットと、
という要素を有する眼科顕微鏡に関する。

本発明の第１の態様によれば、カメラは、カメラがフレームを記録する時間を示す信号を伝送するフレーム信号出力を有する。特に、これは、自身が取得するそれぞれのフレームに対して同期化された、即ち、そのフレームの積分フェーズに対して同期化された、単一パルスを生成することができる。

制御ユニットは、照明装置をこのフレーム信号出力に同期させるように構成されている。これは、例えば、そのネイティブの自由稼動モードにおいて、カメラを独立的に動作させることを許容しており、この結果、相対的に高速のフレームレートが許容される。従って、この構成においては、カメラがマスタ装置として機能する一方で、照明装置がマスタ装置のタイミングに同期したスレーブ装置として機能する。

本発明の第２の態様において、制御ユニットは、カメラによって記録されるそれぞれのフレームごとに眼の上部において少なくとも２つの照明パルスを生成するように構成されている。これは、眼が観察している光パルスレートがカメラのフレームレート超であり、これにより、フリッカ現象によって患者を苛立たせるリスクを低減するという利点を有する。

また、本発明は、眼科顕微鏡、特に、上述の顕微鏡、を動作させる方法にも関する。上述の内容と同様に、顕微鏡は、少なくとも、
ｉ）照明パルスを生成する照明装置であって、照明装置は、検査対象の眼を照明するために個々の光パルスを生成するように適合及び構成されており、少なくとも、
ａ）少なくとも１つの光源であって、光を生成する照明装置の一部である光源、
ｂ）空間光変調器であって、この部分は、光を空間的に変調するように構成されており、例えば、静的なスリットでありうるが、有利には、電子的に制御された光変調器である、変調器、
ｃ）照明撮像オプティクスであって、この部分は、眼に対して光を投射するように構成されており、有利には、眼に対して空間光変調器の画像を投射し、これにより、眼の上部において定義された照明パターンを生成する、照明撮像オプティクス、
という要素を含む照明装置と、
ｉｉ）顕微鏡装置であって、顕微鏡装置は、眼の画像を記録するように適合されており、少なくとも、
ａ）顕微鏡オプティクスであって、眼の画像を生成する顕微鏡オプティクス、
ｂ）少なくとも１つの電子カメラであって、顕微鏡オプティクスからの投射された画像を記録するように適合されている電子カメラ、
という要素を有する顕微鏡装置と、
ｉｉｉ）制御ユニットであって、装置の要素の動作を制御する制御ユニットと、
という要素を有する。

方法は、カメラを利用してフレームを順番に記録するステップを有する。

本発明の第１の態様によれば、方法は、照明装置を利用して、カメラのフレーム信号出力に同期した光パルスを生成するステップを有する。

本発明の第２の態様によれば、方法は、照明装置を利用して、カメラによって記録されたそれぞれのフレームごとに少なくとも２つの照明パルスを生成するステップを更に有する。

本発明の２つの態様は、別個に又は組合せにおいて使用することができる。

有利には、カメラは、その「自由稼動モード」において稼働している。自由稼動モードにおいては、カメラは、外部トリガ信号と同期された状態においてそのフレームを記録しておらず、むしろ、以前のフレームの記録及び処理を終了するや否や、次のフレームを記録している。自由稼動モードにおいては、カメラは、外部ソースを利用してフレームを記録するようにトリガされている際よりも大きなフレームレートに到達し得る。

有利には、空間光変調器は、個々に制御可能なピクセルの２次元アレイを有する電子的に制御された空間光変調器であり、これは、装置の制御ユニットにより、カメラのフレーム信号出力に同期させることができる。

一実施形態において、空間光変調器は、第１及び第２位置に個々に偏向可能であるマイクロミラーの２次元アレイを有することができる。第１位置は、例えば、ピクセルのオン状態に対応することができると共に、第２位置は、例えば、オフ状態に対応することができる。この文脈において、マイクロミラーは、有利には、１ｍｍ²未満の、特に１００μｍ²未満の、面積を有するミラーである。

光源は、有利には、パルス化されており、即ち、制御ユニットは、光源をパルス化するように構成されている。有利には、これは、カメラのフレーム信号出力に同期した方法で実行されている。

顕微鏡が、パルス化された照明のみならず、個々の制御可能なピクセルのアレイを有する光変調器を使用している場合には、制御ユニットは、
－所与の光パルスの前のダークフェーズにおいてピクセルを所与の構成に設定するように、且つ、
－ピクセルが望ましい構成にある際にのみ光パルスを開始するように、
適合させることができる。

このケースにおいては、ダークフェーズは、光パルスが光変調器をセットアップするために利用される前に位置している。このセットアップは、ある程度の時間を所要し得るが、その理由は、例えば、ピクセルが低速であるからであり、或いは、パターン情報を光変調器内に順番に供給することに時間を所要し、且つ、従って、これは、光パルスの前において最良に実行されるからである。

方法又は制御ユニットは、少なくとも、
－カメラが次のフレームを記録することになる時間を予測するステップであって、この予測は、カメラが少なくとも１つの以前のフレームを記録した時間に応じて実施されており、特に、これは、カメラがいくつかの以前のフレームを記録した時間に依存し得る、ステップと、
－次のフレームを記録するための予測された時間の前に照明装置の少なくとも一部分を準備するステップと、
という２つのステップを実行するように適合させることができる。

これは、フレームが記録される前に、例えば、空間光変調器などの、照明オプティクスの少なくとも一部分をセットアップし、これにより、相対的に定義された画像記録を許容することを許容している。これは、本発明の第１の態様において特に有利である。

装置は、いくつかの光源と、光変調器の状態とは独立的に、光源と空間光変調器の間の場所における光強度、即ち、光源の輝度、を計測するように適合された少なくとも１つの光検出器と、を更に有することができる。このケースにおいては、方法又は制御ユニットは、少なくとも、
－光変調器を非透過モードに設定するステップであって、このモードにおいては、光は、光源がスイッチオンされた場合にも眼に対して投射されない、ステップと、
－光変調器がこの非透過モードにある間に、この光源の輝度を計測するために１つの光源をパルス化するステップと、
という２つのステップを実行するように適合させることができる。

これは、間欠的に―特に、一連の画像フレームを記録している最中に―光源の現時点の輝度を制御することを許容している。次いで、この情報は、例えば、定義された照明を実現するために、フレームを記録している間に、光変調器のピクセルのオン時間においてフレームを記録している間に、光パルスにおける光源を通じた電流を調節するために使用することができる。

以下の詳細な説明を検討した際に、本発明について更に十分に理解されることになり、且つ、以上において記述されているもの以外の目的について明らかとなろう。このような説明は、添付の図面を参照しており、これらの図面は、以下のとおりである。

図１は、眼科顕微鏡の一実施形態を示す。 図２は、照明装置のコンポーネントの一実施形態を示す。 図３は、マイクロミラーに基づいた空間光変調器の概略図である。 図４は、装置の様々なコンポーネントのタイミング図の一実施形態を示す。

図１は、眼科顕微鏡、特にスリットランプ顕微鏡、の一実施形態を示している。

顕微鏡は、例えば、机の上に置かれたベース１と、ベース１に取り付けられた平行運動方式で変位可能なステージ２と、第１アーム３と、第２アーム４と、を有する。

ステージ２は、ベース１との関係において水平方向ｘ及びｚに沿って線形変位させることができる。

アーム３及び４は、ステージ２に取り付けられた且つ共通垂直方向回動軸５、即ち、垂直方向ｙ、に平行な軸、を中心として回動する。

装置は、患者の頭部を受け入れるためにベース１に取り付けられたヘッドレスト７を更に含むことができる。

アーム３は、顕微鏡装置８を担持しており、且つ、アーム４は、スリットランプなどの照明装置９を担持している。

顕微鏡装置８は、光軸１２を有する。これは、対物レンズ１４及びズームオプティクス１５などの顕微鏡オプティクス１４、１５を有しており、これらは、眼１０の画像をカメラ１６上に、且つ、任意選択により、アイピース（eyepiece）１８上に、投射している。これらのコンポーネントの間において光をスプリットするために、ビームスプリッタ２０を提供することができる。

照明装置９は、構造化された光ビームを検査対象の眼１０に対して投射するように適合されている。これは、光源２２と、空間光変調器２４と、照明撮像オプティクス２６と、を有する。

例えば、光源２２は、例えば、光学スペクトルの赤色、緑色、青色、及び赤外範囲内の異なる波長を放出するいくつかのユニットを有することができる。これらのユニットは、光源２２の色を変更するように別個に制御することができる。

有利には、光源２２は、少なくとも１つのＬＥＤ及び／又は半導体レーザーを有する。このタイプの光源は、有利であり、その理由は、ＬＥＤ及び半導体レーザーは、迅速且つ正確にパルス化することができるからである。

照明撮像オプティクス２６は、例えば、アーム４に取り付けられたミラー２８を介して、例えば、眼１０の前部表面上に、変調器２４からの光を投射している。眼１０の前部表面は、ターゲットプレーン１１において配置されているものと仮定されており、ターゲットプレーン１１は、照明撮像オプティクス２６との関係における空間光変調器２４の光学的に共役な平面である。

照明装置９は、ミラー２８の上方又は下方において配置することができる。

制御ユニット３２は、顕微鏡のコンポーネントを制御している。特に、これは、例えば、マイクロプロセッサ３４及びメモリ３６を有することができる。マイクロプロセッサ３４は、後述するように、方法のステップを実行するようにプログラミングされており、且つ、メモリ３６は、これを実行するためにデータ及び／又は命令を収容している。

カメラ１６は、その上部に投射された一連の画像の個々のフレームを記録するように適合されている。

これは、フレームが記録される時間を示す信号を伝送するフレーム信号出力３８ａを有する。また、これは、記録された画像を転送するためのデータ出力３８ｂをも有する。両方の出力３８ａ、３８ｂは、制御ユニット３２に接続することができる。

カメラ１６は、例えば、ソニーのＩＭＸシリーズのカメラなどのように、ＣＣＤカメラ又は任意の他の半導体に基づいたカメラであってよい。

半導体カメラにおいては、フレームを記録するプロセスは、特定の期間にわたる光学信号の積分を伴っている。積分期間の終了時点において、画像を読み出すことができる。

フレーム信号出力３８ａにおける信号は、この積分フェーズと同期した状態にあり、且つ、カメラタイプに応じて、これは、例えば、積分フェーズの開始時点において又は終了時点において発行することができる。

照明装置
図２は、照明装置９の更に詳細な実施形態を示している。これは、定義された鋭い外形の照明フィールドを眼１０などのターゲットに対して投射するように設計されている。照明フィールドは、例えば、丸い、矩形の、又はスリットの形状であってよい。照明装置は、本明細書においては、「スリットランプ」と呼称されているが、照明フィールドがスリット形状である必要はまったくない。これは、任意の形状を有することができる。

本実施形態において、照明装置９は、異なるスペクトル放出特性を有する４つの光源２２ａ～２２ｄを有する。例えば、これらは、赤外光源、赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含み得る。有利には、光源は、ＬＥＤである。特に、それぞれの光源は、単一のＬＥＤであってよい。

それぞれの光源からの光は、実質的に、コリメーションオプティクス（collimation optics）４０ａ～４０ｄを利用してコリメートされている。

同軸状態になるように光源２２ａ～２２ｄからの光を組み合わせるために、３つのダイクロイックミラー（dichroic mirrors）４２ａ、４２ｂ、４２ｃが使用されている。

組み合わせられた光は、例えば、米国特許第６５０７４３４号明細書に記述されているフライアイレンズアレイなどのホモジナイゼーションオプティクス（homogenization optics）４４を通過する。

また、２つの円筒形レンズ４６ａ、４６ｂ、更なるレンズ４６ｃ、及びホモジナイゼーションオプティクス４４は、協働して１つの方向に沿って光ビームを拡幅しており、これにより、例えば、空間光変調器の通常利用可能なフォームファクタに相対的に良好にマッチングするように、例えば、１６：９の幅対高さ比を有する細長い断面をこれに対して付与している。

ミラー４８は、光をその間にギャップ５２を有する２つのプリズム５０ａ、５０ｂの組立体内に偏向している。

光ビームは、プリズム５０ａ、ギャップ５２、及びプリズム５０ｂを通過し且つ空間光変調器２４に到達している。

図示の実施形態において、空間光変調器２４は、個々に偏向可能なマイクロミラーの２次元アレイを有するＤＭＤ（「Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ－ｍｉｒｒｏ Ｄｅｖｉｃｅ」）である。制御ユニット３２は、例えば、第１及び第２位置の間においてそれぞれのマイクロミラーのアライメントを制御するように適合されている。

図３は、このようなＤＭＤの２つのマイクロミラー６０の断面図を概略的に示している。それぞれのミラー６０は、弾性支持部６２によって保持されており、且つ、電極６４を利用して偏向可能である。このタイプの装置は、当業者には既知である。

マイクロミラー６０が第１位置にある状態において、光は、図２の５４によって表記されている方向に沿ってプリズム５０ｂ内に反射されて戻っている。この方向５４に沿って移動する光は、ギャップ５２に対する第２プリズム５０ｂのインターフェイスにおける全内部反射に晒されており、且つ、図２の５６によって表記されている方向に反射されている。

マイクロミラー６０が第２位置にある状態においては、光は、依然としてプリズム５０ｂ内に、但し、ギャップ５２に対するインターフェイスにおける全内部反射の条件を充足してはいない異なる方向（図２には示されていない）に沿って、反射されて戻っている。このインターフェイスにおいて依然として反射される小さな部分は、方向５６とは異なる方向において移動することになり、従って、以下において記述されている照明撮像オプティクス２６により、更に処理されることにはならない。

従って、制御ユニット３２は、空間光変調器２４のそれぞれのピクセル（それぞれのマイクロミラー６０）をオン状態及びオフ状態に個々に設定し、これにより、（照明装置のターゲットプレーン１１内において配置されているものと仮定されている）ターゲット１０における光フィールドの外形及び形状を定義することができる。

空間光変調器２４のピクセルからの光は、１つ又は複数のレンズを含み得る照明撮像オプティクス２６に進入する。そこから、光は、ミラー２８を通過してターゲット１０に到達することができる。

照明撮像オプティクスは、空間光変調器２４をターゲット１０上に結像しており、即ち、ターゲット１０は、空間光変調器２４のプレーン６２の照明撮像オプティクス２６との関係における共役な平面であるターゲットプレーン１１に位置している。

動作
図４には、カメラ１６を利用して一連のフレームを記録するプロセスが示されている。

図４の第１ラインに示されているように、カメラは、積分及び処理フェーズを通じて稼動し、これらのフェーズは、少なくとも部分的にオーバーラップすることもできる。

それぞれの積分フェーズにおいて、カメラのピクセルは、その上部に入射する光を積分している。次いで、処理フェーズにおいて、制御ユニット３２により、個々の信号が、ロックされ、デジタル値に変換され、且つ、読み出されている。この処理は、反復的なフレームサイクルにおいてそれ自体を反復している。

有利には、カメラ１６は、自由稼動モードにおいて動作しており、即ち、これは、外部トリガ信号を待機することなしに反復的にフレームを記録している。この結果、高フレームレートにおいてカメラ１６を動作させることが許容されている。

それぞれの積分フェーズは、図４の第２ラインに示されているように、カメラ同期信号によってマークされる（is marked）。カメラ１６が自由稼動モードにおいて動作している場合には、これは、フレーム信号出力３８ａ上の信号である。

使用されている特定のハードウェアに応じて、信号「カメラ同期」は、例えば、積分フェーズの開始又は終了と一致し得る。

制御ユニット３２は、図４の第３～第５ラインに示されているように、「カメラ同期」信号との同期状態において空間光変調器２４及び光源２２を動作させる。

図示の実施形態において、制御ユニット３２は、１つのフレームサイクルにおいて４つの動作フェーズＩ１、Ｉ２、Ｉ３、及びＩ４において照明装置９を動作させている。これらは、それぞれのフレームサイクルにおいて反復される。カメラの積分フェーズが動作フェーズＩ１内に含まれている一方で、動作フェーズＩ２～Ｉ４が積分フェーズの外側に位置している。

動作フェーズＩ１において、空間光変調器２４は、ピクセルの適切な構成（パターン）Ｐ１のために構成されている。有利には、この構成は、積分フェーズが開始する前に完全にセットアップされている（図４の第４ラインを参照されたい）。

光源２２は、この後にのみ、第１光パルスＬ１を開始するようにスイッチオンされる（図４の第５ラインを参照されたい）。

図示の例において、構成Ｐ１は、積分フェーズの全体にわたって維持されている。また、光源２２は、積分フェーズの全体にわたってスイッチオン状態に留まっている（光パルスＬ１）。

積分フェーズが終了した際に、光源２２は、スイッチオフされる。

積分フェーズは、第１動作フェーズＩ１よりも短くてよい。

動作フェーズＩ２において、空間光変調器２４が第２構成（パターン）Ｐ２に設定されている一方で、光源２２がスイッチオフ状態に留まっている。

動作フェーズＩ３において、空間光変調器２４は、第３構成（パターン）Ｐ３に設定されており、且つ、光源２２は、光パルスＬ２を生成するために再度スイッチオンされており、これは、動作フェーズＩ３の終了時点において又はその前に再度スイッチオフされる。

動作フェーズＩ４において、空間光変調器２４は、第４構成（パターン）Ｐ４に設定されており、且つ、光源２２は、スイッチオフされた状態に留まっている。

次いで、プロセスは、フェーズＩ１～Ｉ４と共に、且つ可能な異なる構成Ｐ１’、Ｐ２’、Ｐ３’、Ｐ４’と共に反復される。

一実施形態において、構成は、以下のとおりである。
－構成Ｐ１は、個々のフレームの記録の際に望ましい照明パターンに対応している。これは、積分フェーズの全体にわたって不変の状態に留まることができる。但し、この代わりに、これは、例えば、前記ピクセルの照明輝度を個別に減少させるために、個々のピクセルをそのオン状態からそのオフ状態にスイッチングすることにより、積分フェーズにおいて変更することもできる。
－構成Ｐ３は、有利には、構成Ｐ１に対応しており、即ち、これは、構成Ｐ１と同一のスイッチオン及びオフされるピクセルを有する。これは、フレームレートの２倍において眼の上部において２つの同一の照明パターンを生成し、これにより、上述のようにフリッカを低減している。
－構成Ｐ２及びＰ４は、有利には、構成Ｐ１及びＰ３とは「反対」であり、即ち、ピクセルが構成Ｐ１又はＰ３においてオンである際には、同一のピクセルが構成Ｐ２及びＰ４においてはオフであり且つ逆もまた真である。これは、それぞれのミラーを類似の時間の期間にわたってその両方の位置に規則的に設定することにより、ＤＭＤ空間光変調器の失敗までの時間を増大させることができるという理解に基づいている。本実施形態は、これを実行するために、光パルスＬ１、Ｌ２の間のダークフェーズを使用している。

有利には、動作フェーズＩ１～Ｉ４は、空間光変調器２４のミラー６０の支持部６２内の歪を補償するために、等しい又は類似の長さを有する。有利には、動作フェーズＩ１～Ｉ４の最長のものは、動作フェーズＩ１～Ｉ４の最短のものの長さの１０倍超ではなく、特に５倍超ではなく、特に３倍超ではない。

図４の方式は、以下のような２つの目的を実現している。
１．空間光変調器２４内におけるミラーの偏向をバランシング（balancing）させ、これにより、変調器のエージング（aging）を低減する。
２．カメラ１６の２倍のフレームレートにおいて光パルスを生成し、これにより、フリッカの低減を許容する。

目的１を実現するために、更に一般的な用語において、制御ユニット３２は、カメラ１６の１つのフレームサイクルにわたって（即ち、積分及び処理フェーズの１つのサイクルにわたって）、即ち、それぞれのフレームごとに、空間光変調器２４のそれぞれのマイクロミラー６０を時間ｔ１の間にその第１位置に、時間ｔ２の間にその第２の反対側の位置に設定するように構成されていてもよく、この場合に、ｔ１及びｔ２は、匹敵しており、即ち、この場合に、以下のとおりであり、
０．１＜ｔ１／ｔ２＜１０ （１）
特に、この場合に、以下のとおりであり、
０．２＜ｔ１／ｔ２＜５ （２）
且つ、特に、この場合に、以下のとおりである。
０．３３＜ｔ１／ｔ２＜３ （３）

目的２を実現するために、更に一般的な用語において、制御ユニット３２は、カメラ１６の１つのフレームサイクルにわたって、即ち、それぞれのフレームごとに、少なくとも２つの別個の光パルスを生成するように構成されていてもよく、この場合に、光パルスの１つは、カメラ１６の積分フェーズ内に含まれる一方で、他の１つ又は複数の光パルスは、積分フェーズの外側に含まれる。

有利には、光パルスＬ１、Ｌ２は、持続時間が等しく（特に、１０％以内である）、且つ、すべての光パルスについて、空間光変調器２４は、同一の構成（パターン）を有しており、且つ、光パルスは、長さが等しいダークフェーズによって分離される（即ち、ダークフェーズは、等しい長さを有し、特に、１０％以内である）。この結果、フリッカが更に低減される。

有利には、光パルスの反復レートは、少なくとも７０Ｈｚである。

目的１が（例えば、例えば、ＬＣＤ変調器などの、バランシングされていないピクセル設定の影響を受けにくい空間光変調器が使用されていることを理由として）必要とされていない場合には、空間光変調器２４の構成は、動作フェーズＩ２及びＩ４において任意のパターンであってよい。

目的２が（例えば、カメラ１６のフレームレートが、フリッカ現象を回避するために本質的に十分に大きいことを理由して）必要とされていない場合には、動作フェーズＩ３及びＩ４を省略することができる。

目的１及び２の両方の実現を要する場合には、制御ユニット３２は、有利には、光パルスにおいて、光パルスＬ１、Ｌ２の間において、空間光変調器２４を構成Ｐ１及びＰ３とは反対の構成Ｐ２及びＰ４に設定するように適合されている。この文脈において、第１及び第２構成とは「反対である」とは、所与のピクセルが、第１構成において時間ｔａにおいてその第１状態にあり、且つ、第２構成において時間ｔｂにおいてその第２状態にある場合に、所与のピクセルが、（１０％以上の精度において）時間ｔｂにおいてその第１状態にとなり、且つ、時間ｔａにおいてその第２状態となることを意味している。

図４に示されているプロセスがフレーム信号出力３８ａに同期されることを要する場合には、それぞれの積分フェーズが第１動作フェーズＩ１の定義された位置内に含まれるように、動作フェーズＩ１～Ｉ４をカメラ１６の積分フェーズに同期させる必要がある。

これを実行するために、制御ユニット３２は、有利には、カメラ１６が次のフレームを記録することになる時間を予測するように適合されており、その理由は、例えば、カメラ１６の積分フェーズが開始する前に、即ち、―図４の実施形態においては、カメラ同期パルスが到着する前に―、空間光変調器２４を構成する必要があり得るからである。

これを目的として、制御ユニット３２は、例えば、連続する２つのフレーム間の時間ｔｆの推定値を使用することができる。

この時間ｔｆの推定値は、例えば、製造者によって制御ユニット３２において保存されている値であってよい。或いは、この代わりに、制御ユニット３２は、動作の際にこれを計測することが可能であり、即ち、制御ユニット３２は、カメラ１６が以前のフレームを記録した時間からこれを判定することができる。

次いで、カメラ１６が最後のフレームを記録した時間に応じて、即ち、最後のカメラ同期パルスの時間に応じて、次のカメラ同期パルスの、即ち、次の積分フェーズの、時間を予測することができる。

この結果、制御ユニット３２が次の積分フェーズの予測された時間の前に空間光変調器２４及び／又は光源２２などの照明装置９の少なくとも一部分を準備することが許容される。

マイクロミラーの位置のバランシング
関係式（１）、（２）、又は（３）を参照して上述したように、マイクロミラー６０の位置は、有利には、機械的な歪を低減するために、少なくともある程度にバランシングされる。

このバランシングは、カメラの連続するＮ以下のフレームサイクルにわたって発生し、即ち、これは、それぞれの単一フレームサイクルごとには充足されず、且つ、大きな数Ｎのフレームサイクルわたって合計時間ｔ１及びｔ２にわたって、関係式（１）、（２）、又は（３）を充足することができるが、この場合に、Ｎ≦１００である。

但し、有利には、関係式（１）、（２）、又は（３）は、非対称な歪を更に低減するために、Ｎ≦１０などの更に小さな数のサイクルにおいて充足される。

最も有利な実施形態においては、Ｎ＝１であり、即ち、関係式（１）、（２）、又は（３）の意味におるバランシングは、それぞれの単一のフレームサイクルにわたって発生する。これにより、これが２以上のフレームサイクルにわたってミラー位置を「計画（plan）」する必要がなくなるため、装置の制御が格段に単純化される。

光源が動作している且つカメラが積分している期間において、それぞれのマイクロミラー６０の位置は、個々のピクセルごとに生成を要する光の量により与えられる。従って、関係式（１）、（２）、又は（３）を充足するためのバランシングは、有利には、
－カメラが積分していない、且つ／又は、
－光源が点灯されていない、
という条件の少なくとも１つが充足された時間において発生する。

但し、有利には、バランシングは、光源が点灯されておらず、これにより、患者の眼内における望ましくなフリッカのリスクが低減されている際に発生する。

ｔ１及びｔ２は、通常、マイクロミラーの少なくともいくつかについて異なっており、即ち、ｔ１及びｔ２は、大部分の一般的なケースにおいて、変調器内のミラーの場所ｉ、ｊに依存しており、即ち、ｔ１（ｉ、ｊ）は、ｉ≠ｉ’及び／又はｊ≠ｊ’の場合には、ｔ１（ｉ’、ｊ’）と異なり得ることに留意されたい。

例えば、１つのピクセルは、画像を積分している間、ダーク状態において維持することができると共に、別のピクセルは、画像を積分している間、明るい状態において維持することとができる。場合によっては、ピクセルごとの輝度変調を実現するために、第３ピクセルが、積分の第１部分にわたって明るい状態において維持され得ると共に、積分の第２の部分にわたってダーク状態にスイッチングされ得るというものであってもよい。これらのケースにおいては、時間ｔ１及びｔ２は、両方又はすべての３つのピクセルタイプについて異なり得る。

本技法は、単一の光源のみが存在している場合に、或いは、いくつかの光源が存在しているが、これらがオーバーラップした方式でスイッチオンされている場合に、即ち、フレームサイクル内において、すべての光源がスイッチオンされる（特に、カメラが、画像を積分している、即ち、フレームを記録している）少なくとも１つの時点が存在している場合に、特に重要である。これは、ＲＧＢプロジェクタシステムとは対照的であり、この場合には、色チャネルが連続的に投射されており、即ち、１つの色チャネルのみが一時点において有効であり、このようなシステムにおいては、バランシングは、更に容易に実現される。

有利には、不完全なバランシングが使用されており、この結果、相対的に短い時間におけるバランシングの実行が許容されている。従って、有利には、ｔ１／ｔ２は、０．６超であり又は０．４未満である。

輝度及び／又は色の監視
照明装置９は、１つ又は複数の光源の輝度を監視するための少なくとも１つの光センサを更に有することができる。

このようなセンサは、その効率が温度に伴って且つ光源の年齢に応じて変化するのに伴って、光源２２ａ～２２ｄの輝度を監視及び制御することを許容している。

特に、制御ユニット３２は、較正パラメータを生成するために光源の輝度を監視するように、且つ、例えば、光源に対する電流を調節することにより、光源を制御するためにこれらの較正パラメータを使用するように、適合させることができる。

例えば、且つ、図２に示されているように、それぞれの１つの光源２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに帰される１つのこのような光センサ５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄが存在していてもよく、これは、その光源から光の一部分を受け取るように、且つその輝度を示す信号を生成するように位置決めされている。

但し、有利には、いくつかの光源２２ａ～２２ｄのすべてから光を計測するように位置決めされた単一の光センサ５８が存在し得る。これは、例えば、すべての光源２２ａ～２２ｄからの光が最後のダイクロイックビームスプリッタであるダイクロイックビームスプリッタ４２ｃのスプリアス反射を使用することによって組み合わせられている位置において配置されたセンサ５８により、実現することができる。これは、空間光変調器２４に向かってすべての光を投射するように最適化されている。但し、これは、実際には、理想的なダイクロイックビームスプリッタではないことから、それぞれの光源からの光の小さな部分は、照明装置の光軸から外に反射され、且つ、光センサ５８を利用して輝度を監視するために使用することができる。

この実施形態において、個々の光源の輝度を個々に計測するために、制御ユニット３２は、カメラ１６の積分フェーズの外側において較正計測を実行するように装備することができる。このような較正計測は、
－空間光変調器２４を非透過構成に配置するステップと、
－光源２２ａ～２２ｄの正確に１つをスイッチオンし、且つ、光センサ５８を利用してこの光源の輝度信号を計測するステップと、
というステップを有することができる。

この方式は、言及されているように、装置がいくつかの光源のすべてから光を計測するように位置決めされた光センサ５８を有している際に、最良に実行される。特に、この光センサは、光源の光を組み合わせるために使用されている最後のダイクロイックビームスプリッタからオフ軸光を受け取るように構成されている。

このような較正フェーズは、同一のフレームサイクルにおいて又はカメラ１６の別個のフレームサイクルにおいて、すべての光源について順番に実行されている。

較正フェーズは、例えば、動作フェーズＩ２又はＩ４において、その直前において、又はその直後において、挿入することができる。

任意選択により、構成Ｉ２及びＩ４内のパターンは、式（１）の条件を維持するために、ミラーが較正フェーズにおいてそのオフ位置において消費している時間について補償するように適合させることができる。

この種の監視は、照明装置が赤色、緑色、及び青色ＬＥＤなどの異なる色のいくつかの光源２２ａ～２２ｄを有している際に、特に有用である。このケースにおいては、これらの光源のそれぞれのものの輝度を監視することが可能であり、この結果、有利には、制御ループ内において、望ましいスペクトル組成（即ち、正常な白色光の望ましい色温度などの色調）を維持するために、光源の相対輝度値の調節が許容される。

従って、有利には、光源２２ａ～２２ｄは、異なる色を有する（即ち、その中心波長が少なくとも２０ｎｍだけ異なっている）。このケースにおいて、装置の制御ユニットによって実行される方法は、前記少なくとも２つの光源が、カメラを利用してフレームを記録しつつ、同時にスイッチオンされた際に、光源２２ａ～２２ｄの少なくとも２つのものの間の望ましい相対輝度を維持するために、光源２２ａ～２２ｄの較正計測を使用するステップを有することができる。

注記
以上の実施形態において、照明装置９は、例えば、２つの、３つの、４つの、又は場合によっては、更に多い数の光源などの、いくつかの個々の光源２２ａ～２２ｄを有する。但し、これは、白色ＬＥＤなどの単一の光源のみを有することもできる。

本発明の第１の態様においては、カメラ１６は、照明装置９をトリガするためのマスタ信号を生成しており、即ち、図３の信号「カメラ同期」は、カメラ１６によって生成されている。但し、本発明の他の実装形態においては、カメラ１６は、トリガモードにおいて動作していてもよく、即ち、これは、外部トリガを受け取った際にフレームを積分している。このケースにおいては、制御ユニット３２は、例えば、トリガ信号を生成し、これにより、カメラ１６を利用してフレームの記録をトリガしてもよく、即ち、図４の信号「カメラ同期」は、カメラ１６によって生成されなくてもよく、且つ、制御ユニット３２によって生成され得る。

以上、本発明の現時点において好適である実施形態について図示及び記述したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、且つ、他の方法で、添付の請求項の範囲内において様々に実施及び実施され得ることを明白に理解されたい。

Claims (30)

1. 眼科顕微鏡であって、
   ｉ）照明パルス（Ｌ１、Ｌ２）を生成し、且つ、
   ａ）少なくとも１つの光源（２２、２２ａ～２２ｄ）、
   ｂ）空間光変調器（２４）、及び
   ｃ）照明撮像オプティクス（２６）
   を有する照明装置（９）と、
   ｉｉ）
   ａ）顕微鏡オプティクス（１４、１５）、及び
   ｂ）少なくとも１つの電子カメラ（１６）
   を有する顕微鏡装置（８）と、
   ｉｉｉ）制御ユニット（３２）と、
   を有し、
   前記カメラ（１６）は、前記カメラ（１６）がフレームを記録する時間を示す信号を伝送するフレーム信号出力（３８ａ）を有し、且つ、
   前記制御ユニット（３２）は、前記照明装置（９）を前記フレーム信号出力（３８ａ）に同期させるように構成されている、眼科顕微鏡。
2. ｉ）照明パルス（Ｌ１、Ｌ２）を生成し、且つ、
   ａ）少なくとも１つの光源（２２、２２ａ～２２ｄ）、
   ｂ）空間光変調器（２４）、及び
   ｃ）照明撮像オプティクス（２６）
   を有する照明装置（９）と、
   ｉｉ）
   ａ）顕微鏡オプティクス（１４、１５）、及び
   ｂ）少なくとも１つの電子カメラ（１６）
   を有する顕微鏡装置（８）と、
   ｉｉｉ）制御ユニット（３２）と、
   を有し、
   前記制御ユニット（３２）は、前記カメラ（１６）によって記録されたそれぞれのフレームごとに少なくとも２つの照明パルス（Ｌ１、Ｌ２）を生成するように構成されている、特に請求項１に記載の眼科顕微鏡。
3. 前記カメラ（１６）は、自由稼動モードにおいて動作するように構成されている、請求項１又は２に記載の顕微鏡。
4. 前記空間光変調器（２４）は、個々に制御可能なピクセルの２次元アレイを有する電子的に制御された空間光変調器（２４）であり、且つ、特に、前記制御ユニット（３２）は、前記ピクセルの状態を前記フレーム信号出力（３８ａ）に同期させるように構成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の顕微鏡。
5. 前記空間光変調器（２４）は、第１及び第２位置に個々に偏向可能であるマイクロミラー（６０）の２次元アレイを有する、請求項４に記載の顕微鏡。
6. 前記制御ユニット（３２）は、前記カメラ（１６）の連続するＮ以下のフレームサイクルのグループについて、前記空間光変調器（２４）のそれぞれのマイクロミラー（６０）を時間ｔ１の間に第１位置に、時間ｔ２の間に第２位置に設定するように構成されており、ここで、
   ０．１＜ｔ１／ｔ２＜１０
   であり、特に、
   ０．２＜ｔ１／ｔ２＜５
   であり、特に、
   ０．３３＜ｔ１／ｔ２＜３
   であり、ここで、Ｎ≦１００であり、特に、Ｎ≦１０であり、特に、Ｎ＝１である、請求項５に記載の顕微鏡。
7. 前記制御ユニット（３２）は、特に、前記フレーム信号出力（３８ａ）に同期した方法で、前記光源（２２、２２ａ～２２ｄ）をパルス化するように構成されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の顕微鏡。
8. 前記制御ユニット（３２）は、
   －所与の光パルスの前のダークフェーズにおいて前記ピクセルを所与の構成に設定するように、且つ、
   －前記ピクセルが前記所与の構成にある際にのみ前記光パルスを開始するように、
   構成されている、請求項７、及び請求項４から６のいずれか１項に記載の顕微鏡。
9. 前記制御ユニット（３２）は、前記カメラ（１６）によって記録されるそれぞれのフレームごとに、少なくとも２つの別個の光パルス（Ｌ１、Ｌ２）を生成するように構成されており、前記光パルスの１つ（Ｌ１）が前記カメラ（１６）の前記積分フェーズに含まれている一方で、他の１つ又は複数の光パルス（Ｌ２）が前記積分フェーズの外側に含まれている、請求項７又は８に記載の顕微鏡。
10. 前記光パルス（Ｌ１、Ｌ２）は、持続時間が等しく、
    すべての光パルス（Ｌ１、Ｌ２）について、前記空間光変調器（２４）は、同一の構成（Ｐ１、Ｐ３）を有しており、且つ、
    前記光パルスは、長さが等しいダークフェーズによって分離されている、請求項９に記載の顕微鏡。
11. 前記制御ユニット（３２）は、前記光パルス（Ｌ１、Ｌ２）の間において、前記空間光変調器（２４）を前記光パルス（Ｌ１、Ｌ２）において前記構成（Ｐ１、Ｐ３）とは反対側の構成（Ｐ２、Ｐ４）に設定するように適合されている、請求項１０に記載の顕微鏡。
12. 前記制御ユニット（３２）は、
    －前記カメラ（１６）が少なくとも１つの以前のフレームを記録した時間に応じて、特に、前記カメラ（１６）がいくつかの以前のフレームを記録した時間に応じて、前記カメラ（１６）が次のフレームを記録することになる時間を予測するように、且つ、
    －前記次のフレームを記録するための前記予測された時間の前に前記照明装置（９）の少なくとも一部分を準備するように、
    適合されている、請求項１から１１のいずれか１項に記載の顕微鏡。
13. 前記光源（２２、２２ａ～２２ｄ）と前記空間光変調器（２４）の間の光強度を計測するように適合された少なくとも１つの光センサ（５８ａ～５８ｄ、５８）を更に有し、前記制御ユニット（３２）は、
    －前記光変調器（２４）を非透過モードに設定するように、且つ、
    －前記光変調器（２４）が前記非透過モードにある間に、前記光源（２２、２２ａ～２２ｄ）の輝度を計測するために前記少なくとも１つの光源（２２、２２ａ～２２ｄ）をパルス化するように、
    構成されている、請求項１から１２のいずれか１項に記載の顕微鏡。
14. 前記光源（２２、２２ａ～２２ｄ）の輝度を監視する少なくとも１つの光センサ（５８ａ～５８ｄ、５８）を更に有し、前記制御ユニット（３２）は、較正パラメータを生成するために、前記光センサ（５８ａ～５８ｄ、５８）を利用して前記光源（２２、２２ａ～２２ｄ）の前記輝度を監視するように、且つ、前記少なくとも１つの光源（２２、２２ａ～２２ｄ）を制御するために前記較正パラメータを使用するように、適合されている、請求項１から１３のいずれか１項に記載の顕微鏡。
15. いくつかの光源（２２ａ～２２ｄ）を有し、前記制御ユニット（３２）は、前記カメラ（１６）の積分フェーズの外側において較正計測を実行するように適合されており、前記較正計測は、
    －前記空間光変調器（２４）を非透過構成に配置するステップと、
    －前記光源（２２ａ～２２ｄ）の正確に１つをスイッチオンし、且つ、光センサ（５８）を利用して輝度信号を計測するステップと、
    を有する、請求項１４に記載の顕微鏡。
16. 眼科顕微鏡、特に、請求項１から１５のいずれか１項に記載の前記眼科顕微鏡、を動作させる方法であって、前記装置は、
    ｉ）
    ａ）少なくとも１つの光源（２２、２２ａ～２２ｄ）、
    ｂ）空間光変調器（２４）、及び
    ｃ）照明撮像オプティクス（２６）
    を有する照明装置（９）と、
    ｉｉ）
    ａ）顕微鏡オプティクス（１４、１５）、及び
    ｂ）少なくとも１つの電子カメラ（１６）
    を有する顕微鏡装置（８）と、
    ｉｉｉ）制御ユニット（３２）と、
    を有し、
    前記カメラ（１６）は、前記カメラ（１６）がフレームを記録する時間を示す信号を伝送するフレーム信号出力（３８ａ）を有し、且つ、
    前記方法は、
    前記カメラ（１６）を利用してフレームを順番に記録するステップと、
    前記照明装置（９）を利用して、前記フレーム信号出力（３８ａ）に同期した光パルスを生成するステップと、
    を有する、方法。
17. 眼科顕微鏡、特に、請求項１から１５のいずれか１項に記載の前記眼科顕微鏡、を動作させる方法であって、前記装置は、
    ｉ）照明パルス（Ｌ１、Ｌ２）を生成し、且つ、
    ａ）少なくとも１つの光源（２２、２２ａ～２２ｄ）、
    ｂ）空間光変調器（２４）、及び
    ｃ）照明撮像オプティクス（２６）
    を有する照明装置（９）と、
    ｉｉ）
    ａ）顕微鏡オプティクス（１４、１５）、及び
    ｂ）少なくとも１つの電子カメラ（１６）
    を有する顕微鏡装置（８）と、
    ｉｉｉ）制御ユニット（３２）と、
    を有し、
    前記方法は、
    前記カメラ（１６）を利用してフレームを順番に記録するステップと、
    前記照明装置（９）を利用して、前記カメラ（１６）によって記録されたそれぞれのフレームごとに少なくとも２つの照明パルス（Ｌ１、Ｌ２）を生成するステップと、
    を有する、方法。
18. 前記カメラ（１６）は、自由稼動モードにおいて稼働している、請求項１６又は１７に記載の方法。
19. 前記空間光変調器（２４）は、２次元アレイを有する電子的に制御された空間光変調器（２４）であり、前記ピクセルは、個々に制御されており、且つ、特に、前記方法は、前記フレーム信号出力（３８ａ）に同期した方法で前記ピクセルを制御するステップを有する、請求項１６から１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記空間光変調器（２４）は、マイクロミラー（６０）の２次元アレイを有し、前記マイクロミラー（６０）は、個々に第１及び第２位置に偏向されている、請求項１９に記載の方法。
21. 前記カメラ（１６）によって記録されたそれぞれのフレームごとに、前記空間光変調器（２４）のそれぞれのマイクロミラー（６０）を時間ｔ１の間に前記第１位置に、時間ｔ２の間に前記第２位置に設定するステップを有しており、ｔ１及びｔ２は等しい、請求項２０に記載の方法。
22. 特に、前記フレーム信号出力（３８ａ）に同期した方法により、前記光源（２２、２２ａ～２２ｄ）をパルス化するステップを有する、請求項１６から２１のいずれか１項に記載の方法。
23. －前記ピクセルを所与の光パルスの前のダークフェーズにおいて所与の構成に設定するステップと、
    －前記ピクセルが前記所与の構成にある際にのみ、前記光パルスを開始するステップと、
    を有する、請求項２２、及び請求項１９から２１のいずれか１項に記載の方法。
24. 前記カメラ（１６）によって記録されたそれぞれのフレームごとに、少なくとも２つの別個の光パルス（Ｌ１、Ｌ２）を生成するステップを有しており、前記光パルスの１つ（Ｌ１）が前記カメラ（１６）の前記積分フェーズに含まれている一方で、他の１つ又は複数の光パルス（Ｌ２）が前記積分フェーズの外側に含まれている、請求項２２又は２３に記載の方法。
25. 前記光パルス（Ｌ１、Ｌ２）は、持続時間が等しく、
    すべての光パルス（Ｌ１、Ｌ２）について、前記空間光変調器（２４）は、同一の構成（Ｐ１、Ｐ３）を有しており、且つ、
    前記光パルスは、長さが等しいダークフェーズによって分離されている、請求項２４に記載の方法。
26. 前記光パルス（Ｌ１、Ｌ２）の間において、前記空間光変調器（２４）を前記光パルス（Ｌ１、Ｌ２）において前記構成（Ｐ１、Ｐ３）とは反対側の構成（Ｐ２、Ｐ４）に設定するステップを有する、請求項２５に記載の方法。
27. 前記カメラ（１６）が少なくとも１つの以前のフレームを記録した時間に応じて、特に、前記カメラ（１６）がいくつかの以前のフレームを記録した時間に応じて、前記カメラ（１６）が次のフレームを記録することになる時間を予測するステップと、
    前記次のフレームを記録するための前記予測された時間の前に前記照明装置（９）の少なくとも一部分を準備するステップと、
    を有する、請求項１６から２６のいずれか１項に記載の方法。
28. 前記装置は、前記光源（２２、２２ａ～２２ｄ）と前記空間光変調器（２４）の間の光強度を計測するように適合された少なくとも１つの光センサを更に有し、
    前記方法は、
    －前記光変調器を非透過モードに設定するステップと、
    －前記光変調器が前記非透過モードにある間に、前記光源（２２）の輝度を計測するために前記少なくとも１つの光源（２２、２２ａ～２２ｄ）をパルス化するステップと、
    を有する請求項１６から２７のいずれか１項に記載の方法。
29. 前記顕微鏡は、少なくとも１つの光センサ（５８ａ～５８ｄ、５８）を有し、且つ、
    前記光センサ（５８ａ～５８ｄ、５８）を利用して前記光源（２２、２２ａ～２２ｄ）の輝度を監視し、且つ、較正パラメータを生成するステップと、
    前記光源（２２、２２ａ～２２ｄ）を制御するために前記較正パラメータを使用するステップと、
    を有する、請求項１６から２８のいずれか１項に記載の方法。
30. 前記顕微鏡は、いくつかの光源（２２ａ～２２ｄ）を有し、前記方法は、前記カメラ（１６）の積分フェーズの外側において較正計測の前記ステップを有し、前記較正計測は、
    －前記空間光変調器（２４）を非透過構成に配置するステップと、
    －前記光源（２２ａ～２２ｄ）の正確に１つをスイッチオンし、且つ、光センサ（５８）を利用して輝度信号を計測するステップと、
    を有し、且つ、
    特に、前記光源（２２ａ～２２ｄ）は、異なる色を有し、且つ、前記方法は、前記２つの光源が、フレームを記録している間に、同時にスイッチオンされた際に、前記光源（２２ａ～２２ｄ）の少なくとも２つの間の望ましい相対輝度を維持するために、前記光源（２２ａ～２２ｄ）の前記較正計測を使用するステップを更に有する、請求項２９に記載の方法。

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