JP2023518839A - 電子眼内デバイス - Google Patents

Abstract

電子眼内デバイスは、着用者の眼の水晶体嚢に埋め込み可能である。場合によっては、眼内デバイスはフェムトプロジェクタを含み得る。フェムトプロジェクタは、電子眼内デバイスが着用者の眼に埋め込まれたとき、着用者の網膜上に画像を投影する。フェムトプロジェクタを定位置に保持するために、異なる触覚設計が使用されてもよい。いくつかの態様では、イメージャは、着用者によって着用されるコンタクトレンズに含まれる。コンタクトレンズイメージャによって取り込まれた画像は、眼内フェムトプロジェクタに中継されてもよい。場合によっては、眼内デバイスは、フェムトイメージャを有する電子水晶体嚢拡張リングを含んでもよい。フェムトイメージャは、例えば眼の健康をモニタリングする目的で、着用者の網膜の画像を取り込むことができる。TIFF2023518839000002.tif102128

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2020年3月23日に出願された米国仮特許出願第62/993,607号「Bypassing Corneal Opacity to Restore Sight」、2020年8月11日に出願された米国仮特許出願第63/064,354号「Intraocular Femtoprojector」、および2021年2月16日に出願された米国仮特許出願第63/149,962号「Electronic Capsular Tension Ring」の優先権を主張する。前述のすべての主題は、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。

背景
1. 技術分野
本開示は、一般に、電子眼内デバイスに関する。

2. 関連技術の説明
まれではあるが壊滅的な事故の例では、ある酪農場労働者が、苛性の強塩基である水酸化カリウムを含有する腐食性消毒剤で農場の建物の壁を清掃していた。使用していたポンプ噴霧器が破裂して顔に消毒剤が噴霧され、彼は両眼が永久に見えなくなった。偶発的な失明の他の周知の原因としては、自動車のジャンプスタート技術の誤った結果として被るバッテリ酸火傷、および、花火をすることによる火傷が挙げられる。

角膜は、正常な眼において眼球に光を入れる透明な組織である。角膜-空気界面は、虹彩の後ろの水晶体で発生するいくらかの追加の焦点合わせで、眼の焦点力の大部分を提供する。集束光は網膜上に画像を形成する。

角膜の疾患、火傷、および傷害は、角膜が不透明になった場合、失明を引き起こす。角膜移植は視力を回復させることができるが、移植はドナー角膜の利用可能性に依存し、化学的火傷の場合に多くみられるように角膜が血管新生した場合には推奨されない。世界中で約1300万人が角膜移植を待っている。

本開示の態様は、添付の図面の例と併せて考慮すると、以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲からより容易に明らかになる他の利点および特徴を有する。

図1Aは、フェムトプロジェクタを含む埋め込まれた電子眼内デバイスを有するユーザを示す。 図1Bおよび図1Cは、ユーザの眼の水晶体嚢に埋め込まれた電子眼内デバイスの斜視図および断面図である。 図1Bおよび図1Cは、ユーザの眼の水晶体嚢に埋め込まれた電子眼内デバイスの斜視図および断面図である。 図2Aおよび図2Bは、開放触覚部を有する電子眼内デバイスの斜視図である。 閉鎖形態の触覚部を有する電子眼内デバイスの平面図である。 2つの層に折り畳まれた可撓性回路基板を使用した電子機器アセンブリの断面図である。 多層回路基板を使用した電子機器アセンブリの断面図である。 水晶体嚢に挿入するための電子眼内デバイスの折り畳みを示す。 図7Aおよび図7Bは、透明な中央開口部を有する電子眼内デバイスの平面図および断面図である。 図7Aおよび図7Bは、透明な中央開口部を有する電子眼内デバイスの平面図および断面図である。 図8Aは、フェムトプロジェクタを備えない別の電子眼内デバイスの平面図である。 図8Bは、水晶体嚢に挿入するための電子眼内デバイスの折り畳みを示す。 電子眼内デバイスでの使用に適したフェムトプロジェクタの断面図である。 電子眼内デバイスでの使用に適したLEDアレイの断面図である。 図11Aおよび図11Bは、複数のフェムトプロジェクタを備えた電子眼内デバイスの断面図である。 図11Aおよび図11Bは、複数のフェムトプロジェクタを備えた電子眼内デバイスの断面図である。 図12Aは、眼鏡アクセサリおよびコンタクトレンズ装着型フェムトイメージャと共に使用される眼内フェムトプロジェクタを示す。 図12Bは、コンタクトレンズ装着型フェムトイメージャと共に使用される眼内フェムトプロジェクタの断面図である。 図12Cは、電子コンタクトレンズでの使用に適した電子機器アセンブリの後面図である。 図13A～図13Cは、眼装着型フェムトイメージャおよび眼内フェムトプロジェクタを使用するシステムのための異なる画像信号経路のブロック図である。 図13A～図13Cは、眼装着型フェムトイメージャおよび眼内フェムトプロジェクタを使用するシステムのための異なる画像信号経路のブロック図である。 図13A～図13Cは、眼装着型フェムトイメージャおよび眼内フェムトプロジェクタを使用するシステムのための異なる画像信号経路のブロック図である。 外部デバイスが発生させた磁場の測定値から眼の向きを決定するためのフロー図である。 画像ベースの視線追跡のフロー図である。 従来の眼内レンズ（IOL）と水晶体嚢に埋め込まれた電子水晶体嚢拡張リングとの両方を有する眼の断面図である。 切開部を通して眼球内に電子水晶体嚢拡張リングを挿入する注入器を示す。 フェムトイメージャ、電子機器、および電力/データコイルを含む電子水晶体嚢拡張リングを示す。 代替的な電子水晶体嚢拡張リングを示す。

好ましい態様の詳細な説明
図面および以下の説明は、例示のみを目的とした好ましい態様に関する。以下の説明から、本明細書に開示される構造および方法の代替態様は、特許請求されるものの原理から逸脱することなく使用され得る実行可能な代替物として容易に認識されることに留意されたい。

電子眼内デバイスは、着用者の眼の水晶体嚢に埋め込み可能である。これはまた、着用者の眼内に、ただし水晶体嚢の前側または後側に埋め込むことができる。いくつかの用途では、眼内デバイスは、フェムトプロジェクタと呼ばれる小型プロジェクタを含む。フェムトプロジェクタは、電子眼内デバイスが着用者の眼に埋め込まれたとき、着用者の網膜上に画像を投影する。フェムトプロジェクタを定位置に保持するために、異なる触覚設計が使用されてもよい。

電子眼内デバイスは、電力およびデータを無線で受信することができる。眼内デバイスは、例えば、中央コアの周辺部の周り、または閉鎖形態の触覚部である場合には触覚部の周辺部の周りにコイルを含むことができる。電力は、このコイルに誘導的に転送されてもよく、電子機器は、眼内デバイス内の電子部品に電力を供給するために、この受信電力を調整および調節するために使用されてもよい。電子眼内デバイスはまた、デバイス内の電子部品に電力を供給するために使用され得るオンボードバッテリおよび/またはコンデンサを含んでもよい。バッテリまたはコンデンサは、無線で受信した電力を調整することができ、無線電力が利用できない期間に電力を供給することもできる。

データ経路内の電子部品は、受信機、データパイプライン（例えば、復号、画像処理、タイミング）、ディスプレイバックプレーン（例えば、LEDドライバ）、およびディスプレイフロントプレーン（例えば、LEDアレイ）を含み得る。フロントプレーンは、投影光学部品によって着用者の網膜上に集束される画像を生成する。角膜が損傷しているが網膜がまだ機能している傷害では、無傷の網膜がこれらの画像を感知し、したがって着用者にいくらかの視覚能力を提供する。

いくつかの用途では、投影された画像は、現実世界に存在しない物体の視覚を作り出すことができる。例えば、物理的な本が存在しない場合でも、着用者が本を読むことを可能にするために、テキストを網膜上に投影することができる。図面、写真、および映像を投影することもできる。投影された画像はまた、現実世界の物体の画像であってもよい。カメラは現実世界の画像を取り込み、これらの画像またはこれらの画像の処理されたバージョンが、フェムトプロジェクタによって着用者の網膜上に投影される。このようにして、着用者は現実世界を「見る」ことができる。カメラは着用者が向いている場所を見ており、画像の取り込みおよび投影がリアルタイムで行われる場合、一種の代替視覚が提供される。

カメラが眼鏡または他のヘッドギアに取り付けられているが、着用者の眼に装着されていない場合、カメラの視野は着用者の頭の動きに追従するが、眼の動きには追従しない。あるいは、視線追跡も実装されている場合、眼内プロジェクタに送信された画像は、眼の動きに対して補償され得る。視線追跡部品は、電子眼内デバイスに含まれてもよい。視線追跡部品が電子眼内デバイス（眼と共に動く）および頭部（頭部と共に動くが、眼と共には動かない）の両方に含まれる場合、頭部に対する眼の指向方向を使用して、頭部装着型カメラによって取り込まれた画像のどの部分を代替視覚として使用すべきかを決定することができる。

別の手法では、イメージャは、着用者によって着用されるコンタクトレンズなど、着用者の眼に装着される。その場合、イメージャは着用者の眼と共に動き、画像取り込みは頭および眼の両方の動きを自動的に考慮する。イメージャとフェムトプロジェクタとが位置合わせされる場合、コンタクトレンズイメージャによって取り込まれた画像は、眼内フェムトプロジェクタに中継することができる。これは、例えば、誘導結合コイル、アンテナを使用した無線伝送、超音波伝送、容量結合、身体貫通（through-body）伝送、または光伝送もしくは赤外線伝送によって、無線で行われてもよい。

イメージャを含むコンタクトレンズに結合された眼内ビデオフェムトプロジェクタを含むそのようなシステムは、角膜混濁患者の視力を回復するために使用することができる。コンタクトレンズが適切に着色されている場合、通常の眼球外観も備えることができる。コンタクトレンズに装着されたイメージャは、当然ながら、人の眼が「見ている」場所に向けられており、それは自動整合的である。さらに、場合によっては、コンタクトレンズは光を通過させる必要がないため、コンタクトレンズは部分的にまたは完全に不透明であってもよい。電子ペイロードが、そうでなければ光を透過するレンズの光学ゾーンであり得るレンズの中央を占めることができる。さらに、場合によっては、コンタクトレンズは、角膜に酸素供給する機構を含む必要がない。角膜移植を禁忌にする1つの要因は、火傷、外傷、または特定の疾患後の角膜の血管新生である。しかし、血管新生は酸素供給に有益である。血管は酸素を組織に輸送する。これは、血管新生角膜が、コンタクトレンズに、従来のコンタクトレンズに必要とされるほど多くの、またはさらにはいかなる酸素の透過も必要としない可能性があることを意味する。

眼内プロジェクタの使用は、角膜が損傷した着用者に限定されない。白内障手術では、水晶体が人工水晶体に置き換えられる。代わりに、その中央に人工水晶体を含むだけでなく、中央の外側にフェムトプロジェクタまたは他の電子機器も含む電子眼内デバイスによって、置き換えることができる。角膜が良好な状態にある場合、眼内デバイスは、例えば、改善された眼の調節を提供するために、可変焦点レンズを含んでもよい。

より詳細には、図1Aは、埋め込まれた電子眼内デバイス110がいくらかの視力を回復する角膜混濁患者を示す。図1Bおよび図1Cは、患者の眼100の水晶体嚢101に埋め込まれた電子眼内デバイス110の斜視図および断面図である。完全を期すために、図1Cは、水晶体嚢101、角膜102、虹彩103、および網膜105を含む眼100の構造の一部を示す。この例では、患者の角膜102は損傷して不透明である。水晶体嚢101は、通常、眼の水晶体を含むが、水晶体は除去され、外科的技術を用いて眼内デバイス110に置き換えられている。

図1Bおよび図1Cに示すように、電子眼内デバイス110は、フェムトプロジェクタ120を含む。フェムトプロジェクタ120は、ユーザの網膜上に内向きに画像を投影する小型プロジェクタである。この例では、眼内デバイス110の中央領域に配置されているが、他の設計では中央から外れて配置されてもよい。フェムトプロジェクタ120は、典型的には、電子機器バックプレーン（例えば、ドライバ回路）、発光素子のフロントプレーン（例えば、LEDアレイ）、および投影光学部品を含む。フロントプレーンは、画像（ソース画像と呼ばれる）を生成し、これは、図1Cに示すように、様々な眼構造を通って網膜105上に投影光学部品によって光学的に投影される。網膜上の画像125は、視力の視覚的印象を引き起こす。フェムトプロジェクタ120は、典型的には、2mm×2mm×2mm以下である。

電子眼内デバイス110は、図1Cに長方形として示されている他の電子機器140も含む。眼内デバイスの電子部品140は、マイクロプロセッサ/コントローラ、運動センサ（加速度計、ジャイロスコープ、および磁力計など）、無線送受信機、電力回路、アンテナ、バッテリ、無線で電力を受信するための要素（例えば、コイル142）、および眼内デバイスを無効にするためのヒューズまたは他の安全部品を含むことができる。デバイス内の他の部品としては、受動部品、例えば抵抗器、コンデンサ、およびインダクタ；フレックス基板またはリジッドプリント回路基板（PCB）；光学的および電気光学的構成部品、例えばLED、画像センサ、ならびに鏡およびレンズなどの光学部品;ならびに他のセンサ、例えば圧力またはバイオマーカーセンサが挙げられる。明確にするために、フェムトプロジェクタ、電子機器、およびコイルの間の接続は示されていない。角膜102は不透明であるため、フェムトプロジェクタ120および電子機器140は、眼内デバイス110の中央領域に配置されてもよいが、この配置は、正常な視力を有する人の視覚を妨げ得る。これは、眼内デバイス内の構成部品に、より多くの空間を提供する。

図1Cは、ユーザの眼に埋め込まれた電子眼内デバイスの断面図を示す。電子機器を含む眼内デバイス110の部分は、好ましくは、2mm未満の厚さ、30mm²未満の面積、および0.1g未満の重量を有する。フェムトプロジェクタ120は、ユーザの網膜上に画像を投影する。これは、図1Cに示す網膜画像125である。図1Cでは、角膜102は不透明であるため、外部環境からの光は撮像されない。網膜画像125は、他の場合には、暗い背景に対して投影される。角膜102を通るいくらかの光漏れがある場合でも暗い背景を提供するために、眼内デバイスは不透明であってもよい。触覚部150は、フェムトプロジェクタ120を水晶体嚢101内の定位置に保持し、それにより、網膜画像125が安定化され、網膜上の正しい位置に投影される。

眼内デバイス110に加えて、システムは、機能を提供するために他の構成部品を使用することができる。システムのいくつかの部分は、完全にユーザの外部にあってもよく、他の部分は、ヘッドピースまたは眼鏡の形態でユーザによって着用されてもよい。構成部品はまた、ベルト、アームバンド、リストピース、ネックレス、または他の種類の物体として着用されてもよい。他の例では、構成部品は、ユーザの近くのデバイスまたは構造（例えば、部屋の壁、卓上データ伝送システムなど）にあってもよい。データおよび電力は、無線チャネルを介して眼内デバイス110との間で伝送されてもよい。以下に説明するいくつかの態様は、いくつかの構成部品がユーザによって同様に着用されるコンタクトレンズに含まれる例を示す。

図2Aおよび図2Bは、開放触覚部250を有する電子眼内デバイスの斜視図である。図2Aは前方図（すなわち、外部環境に向かって外向きに面する前面の図）であり、図2Bは後面図（すなわち、網膜に向かって内向きに面する背面の図）である。眼内デバイスは、フェムトプロジェクタなどの電子機器を含むコア215を有する。可撓性触覚部250は、コア215から離れて延びており、水晶体嚢内の安定した位置にコアを保持する。この例では、コア215は、異なる形状で表される様々な電子部品を含む2つの円形回路基板217A、217Bを含む。回路基板217は、各回路基板内およびさらに2つの回路基板間の両方で異なる構成部品を接続するための導体を含む。フェムトプロジェクタは、前面回路基板217Aに取り付けられ、後面回路基板217Bの孔から突出する。フェムトプロジェクタ用の電子機器221が図2Aに見え、投影光学部品223が図2Bに見える。アンテナ244も図2Aに示されている。回路基板217には、誘導電力充電用のコイルをさらに組み込んでもよい。

図2において、フェムトプロジェクタ120および電子機器は、それらを眼の環境から保護するためにシールされ、その逆も同様である。例えば、構成部品は、ポリ（メチルメタクリレート）（PMMA）などのプラスチックに封入されてもよい。電子基板は、さらに、PMMAのような低水分含有量材料によって封入される前に、パリエン（Paralyene）または他の材料のような水分抵抗性薄膜コーティングが塗布されてもよい。一設計では、封入カプセル（コア215）は全体にわたって剛性であり、触覚部250は可撓性である。代替的な設計では、回路基板217および封入カプセルは可撓性であってもよく、したがって、中央コアも可撓性であってもよく、眼内デバイスを患者の眼に挿入するためにより小さいサイズに曲げることを可能にする。例えば、以下の図8Bを参照されたい。眼内デバイス210の外面は、レンズとして機能するか、または他の何らかの光学機能を果たす屈折界面を形成するように湾曲していてもよい。

図3は、閉鎖形態の触覚部を有する電子眼内デバイスの平面図である。触覚部を含む眼内デバイスの周辺部は凸形状である。この設計では、回路基板317、フェムトプロジェクタ320、および他の集積回路340を含む中央コア315は、剛性または半剛性である。中央コアの外側の領域346は可撓性である。この可撓性領域は、データ転送用のアンテナ344と、電力転送用のコイル342とを含む。あるいは、データは、追加のアンテナが必要とされないように電力信号に変調されてもよい。アンテナは、5GHz λ/2ダイポールアンテナまたは他の無線周波数アンテナであってもよい。アンテナ344およびコイル342は、シリコーンなどの可撓性材料に封入される。領域346はまた、フェムトプロジェクタを水晶体嚢内の定位置に保持するための触覚部350としても機能する。切欠き356は、触覚部の可撓性を高め、全体的な重量を低減する。触覚部350は閉鎖形態であるため、コイル342は、フレックス領域346全体の周辺部の周りに実装されてもよい。これにより、中央コア315のみを取り囲むコイルと比較して、コイル342によって囲まれた面積が増加し、誘導電力転送は囲まれた面積の二乗に比例するため、誘導電力転送が改善される。図3において、眼内デバイスの平面図は、角丸の長円形として描かれている。しかしながら、楕円形、円形、長方形、または他の多角形を含む任意の形状をとることができる。図3の眼内デバイスは、約8mm×11mmの横方向寸法、および約5mmの厚さ内に嵌合することができる。

図4および図5は、多層の回路基板を使用した電子機器アセンブリの断面図である。代替的な態様では、電子部品は、成形プロセスにおいてワイヤボンディングおよび懸架され得る。図4および図5は、回路基板を含む眼内デバイスの一部のみを示す。触覚部は示されていない。図4では、単一の可撓性回路基板が417Cで折り畳まれて2つの層417A、417Bを形成する。図4に長方形として示す構成部品は、折り畳まれる前に単一の回路基板に取り付けられてもよく、その後、回路基板は折り畳まれて2つの層を形成する。2つの層417A、B間の電気接続は、折り畳み417Cを横切って回路基板上に実施されてもよく、その結果、折り畳み層417A、B間の外部接続は必要とされない。この例では、フェムトプロジェクタ420は、網膜に面する後面層417Bに取り付けられている。コアはまた、外部環境からの光を遮断し、したがってフェムトプロジェクタからの画像のためのより暗い背景を作り出す不透明層418を含む。不透明層418は、炭素、粗面化またはエッチングされたニッケル（「ニッケルブラック」）、黒色クロム、Vantablack（Surrey NanoSystems, Newhaven, UK）、または黒色インジウムスズ酸化物などの吸収材料であってもよい。

図4に示す設計は、追加のセンサ422も含む。これは、眼圧を測定する圧力センサであり得る。センサの種類に応じて、センサは眼の環境に曝されても曝されなくてもよい。

図5において、2つの層517A、517Bは、2つの別個の「積層」回路基板である。2つの層517間の電気接続は、ワイヤボンド、リボンケーブル、またはマルチピンコネクタを有するリジッド基板に接続されたフレックス基板によって実施されてもよい。フェムトプロジェクタ520は、前面層517Aに取り付けられ、後面層517Bの孔から突出する。これにより、電子機器アセンブリの全体の厚さを低減することができる。

代替の態様では、3つ以上の基板を積層してもよい。それらは、デバイスの異なる領域において異なる深さに積層されてもよい。これらの基板はまた、他の基板に取り付けられた構成部品のための孔、切欠き、または他のアフォーダンスを有してもよい。異なる基板上の構成部品は、例えば、コネクタ、基板レベルのビアまたは折り畳みによって電気的に接続されてもよい。

図6は、水晶体嚢に挿入するための電子眼内デバイスの折り畳みを示す。触覚部などのコア電子機器の外側の眼内デバイスの領域は、デバイスの折り畳みを容易にするために可撓性にされてもよい。コア電子機器はまた、設計に応じてある程度の可撓性を有することができる。水晶体嚢にアクセスするために角膜に切開を行う。水晶体を水晶体嚢から取り出す。電子眼内デバイスは、そのサイズを低減するために折り畳まれ、次に切開部を通して水晶体嚢に挿入される。眼内デバイスは、水晶体嚢の内側で正しい形状およびサイズに展開する。触覚部は、患者の眼内に眼内デバイスを配置する。代替的な手法では、角膜全体を一時的に除去し、眼内デバイスを水晶体嚢に挿入し、次に角膜を交換することができる。他の外科技術も使用され得る。

図7Aおよび図7Bは、透明な中央開口部を有する電子眼内デバイスの平面図および断面図である。このデバイスは、図3と同じ切欠き756を有する閉鎖形態の触覚設計750を使用するが、中央透明領域770を有する。例えば、ユーザは、透明な角膜およびある程度の一定の視覚を有していてもよい。この透明領域770には、代替レンズが組み込まれていてもよい。剛性、半剛性、または可撓性であり得る電子機器コア715は、中央に孔を有するドーナツ形状を有する。この例では、電子眼内デバイスは、フェムトプロジェクタ720に加えて小型イメージャ（フェムトイメージャ730）を含む。フェムトイメージャ730は、患者の眼底の画像を取り込むために使用されてもよく、またはユーザが周囲環境で見ているものの画像を収集するために、外側を向いていてもよい。フェムトプロジェクタ720から網膜へ、および網膜からフェムトイメージャ730（フェムトイメージャが内側を向いている場合）への光線は、眼内デバイスと患者の眼の内部との間の界面を横切る。この界面は、これらのデバイスの投影または撮像を改善するように成形することができる。図7Bにおいて、フェムトプロジェクタは、平坦な界面723を介して光を投影し、一方、フェムトイメージャは、湾曲した（おそらくは非球面の）表面733を介して光を受光する。図7Aにおいて符号が付されている電子機器は、電力チップ741、無線機743、フェムトプロジェクタ用のディスプレイドライバ722、フェムトイメージャ730用の撮像ドライバ732、プロセッサ/コントローラ745、ならびに加速度計、ジャイロスコープおよび磁力計などの慣性追跡部品747を含む。あるいは、電子機器部品のいくつか（例えば、フェムトプロジェクタ720）は、中央透明開口部770内に配置されてもよいが、開口部の大部分が塞がれないように十分に小さい領域を占める。

図8Aは、フェムトプロジェクタまたはフェムトイメージャを備えない別の電子眼内デバイスの平面図である。電力チップ841、プロセッサ845、アンテナ844を有する無線機843、および運動センサ847が示されているが、他のまたは異なるペイロード840も使用されてもよい。この眼内デバイスはまた、代替レンズ872（図8Bに示す）が組み込まれ得る中央透明領域870を有する。しかしながら、電子機器は、図7Aの設計と比較して側面に移動される。これにより、中央透明開口部870を大きくすることができる。さらに、各電子機器部品は、一方向が広く、他方向が狭く、すべてが共通のリジッド回路基板に取り付けられているわけではない。むしろ、各構成部品は回路基板の一区画に取り付けられるが、構成部品間の領域は、構成部品間の折り目に沿った眼内デバイスの曲げを容易にするために可撓性である。一手法では、複数の構成部品（例えば、電力チップ841、プロセッサ845、および無線機843）が共通の可撓性回路基板に取り付けられるが、回路基板は構成部品間で可撓性である。異なる手法では、各構成部品はそれ自体の回路基板に取り付けられ、構成部品間の接続は可撓性コネクタ（例えば、図8Aの可撓性バス848）を使用して行われる。

図8Bは、水晶体嚢に挿入するための電子眼内デバイスの折り畳みを示す。電子部品840は平坦なままであるが、眼内デバイスは部品間で曲げられる。

図9は、電子眼内デバイスでの使用に適したフェムトプロジェクタの断面図である。フェムトプロジェクタは、画像ソース940および光学投影システムを含む。図9は縮尺通りに描かれており、投影光学部品の直径は約1.0mmである。固体透明基板910は、投影光学部品のコアを形成する。投影光学部品は、凹状主鏡960および凸状副鏡950を含む。これらのいずれかまたは両方は非球面であり得る。凹状主鏡960は、基板910の表面を金属（例えば、アルミニウムまたは銀）または誘電体層の加工積層などの反射材料でコーティングすることによって形成することができる。主鏡960の形状は、いくつかの異なる技術のいずれかによって作ることができる。例えば、基板910が射出成形プラスチックである場合、主鏡960の形状は、使用される型の形状に従う。あるいは、主鏡960の形状は、旋盤上で基板をダイヤモンド旋削することによって作られてもよい。あるいは、主鏡960の形状は、フォトリソグラフィおよびエッチング段階によって作られてもよい。グレースケールフォトリソグラフィを使用して、例えば鏡面プロファイルをエッチングすることができる。エンボス加工、圧縮成形、および/またはUV硬化感光性ポリマーを含むウエハスケール光学技術を使用して、鏡プロファイルを形成することもできる。付加製造または三次元印刷（例えば、二光子重合による）技術も使用することができる。

主鏡960は、透明入力開口部965を含む。個々にアドレス指定可能な発光体のアレイを有するLED（発光ダイオード）ディスプレイチップなどの画像ソース940が、この位置に取り付けられている。図9において、画像ソース940は、入力開口部965からわずかに分離されている。間隔は、図9では長方形として示されている。これは、画像ソース940を入力開口部965に取り付けるための接着剤層であってもよい。代替的な画像ソースは、例として、照明されたフォトマスクまたは単一の発光ダイオードを含む。当然ながら、映像は、静的パターンまたはごくわずかな画素を有するだけのものよりも刺激的である。しかしながら、これらのより限定された画像ソースは、いくつかの用途に有用である。

副鏡950は画像ソース940に面し、主鏡960は副鏡950に面する。副鏡950は、例えば基板910を反射材料でコーティングすることによって、主鏡960と同様の技術を使用して形成することができる。画像ソース940からの光線は、この例では凸状である副鏡950に最初に入射して反射する。次に、反射された光線は、主鏡960に入射し、主鏡960によってさらに反射された後、環状出力開口部970を通って光学システムから出る。主鏡960は、副鏡950よりも大きい。副鏡950は、主鏡の開口965より大きくても小さくてもよい。

副鏡950および主鏡960は協働して、画像ソース940からの画像を出力開口部970からユーザの網膜上に投影する。しかしながら、画像ソース940からの光線のすべてが画像形成に含まれるわけではない。画像を形成するために投射されるこれらの光線は、画像形成光線941と呼ばれる。画像ソース940からの残りの光線は、迷光と呼ばれる。図9において、出力開口部970は、環状の形状であるが、平面である必要はない。出力開口部970は、どの光線が眼に伝播して画像を形成するかを制限する。図9の設計では、出力開口部970は凸状副鏡950とほぼ軸方向に位置合わせされ、入力開口部965は凹状主鏡960とほぼ軸方向に位置合わせされる。出力開口部970は、屈折界面を形成してもよく、撮像性能を改善するために湾曲していても他の形状にしてもよい。

図9は、画像ソースの左縁、中央、および右縁からの光線について、画像ソース940から出力開口部970への画像形成光線941の光線経路を示す。画像ソース上の他の位置から出力開口部970への画像形成光線は、図9に示す光線によって画定される境界内に入る。すべての画像形成光線の集合体は、3つの光線束、すなわち、画像ソース940から副鏡950に伝播する画像形成光線の第1の束941A、副鏡950から主鏡960に伝播する第2の光線束941B、および主鏡960から出力開口部970に伝播した後に網膜に伝播する第3の光線束941Cに分割され得る。

図9において、これらの画像形成光線束の間には2つの空間がある。入力間隙と呼ばれる一方の空間966は、第1の光線束941Aと第2の光線束941Bとの間に位置する。出力間隙と呼ばれる他方の空間968は、第2の光線束941Bと第3の光線束941Cとの間に位置する。図9では、間隙966、968は、何もない空間であるので点描されている。いずれの間隙966、968にも材料が存在する必要はない。例えば、基板910に溝が切り込まれてもよい。

バッフルは、画像形成光線に干渉することなく迷光を制御するために、これらの2つの間隙に配置されてもよい。便宜上、これらをそれぞれ入力バッフルおよび出力バッフルと呼ぶ。図9の例では、入力バッフルは、図9に太線で表されている、2つの吸収面を有する固体基板910内の溝である。1つの面は第1の光線束941Aに隣接し、1つの面は第2の光線束941Bに隣接する。出力バッフルはまた、2つの吸収面、すなわち、第2の光線束941Bに隣接する1つの面と、第3の光線束941Cに隣接する1つの面とを有する溝である。他の種類および形状のバッフルも使用することができる。例えば、入力バッフルは、平坦な吸収リングであってもよい。投影光学部品設計はまた、サイドバッフル989を含む。バッフルは、投影光学部品の一体部分または光学システムが取り付けられた周囲構造であってもよい。一実施態様では、バッフルは、炭素、粗面化またはエッチングされたニッケル（「ニッケルブラック」）、黒色クロム、またはVantablack（Surrey NanoSystems, Newhaven, UK）などの吸収材料を透明基板910の表面に堆積させることによって作製される。また、黒色インジウムスズ酸化物を使用してもよい。サイドバッフル989は、基板910から分離されていてもよい。例えば、コアが挿入される孔の側面に堆積された吸収材料であってもよい。

図9では、バッフルシステムは、画像ソース940から出力開口部970を通る直接経路を有し得るすべての迷光を遮断するように設計されているので、迷光は画像ソース940からユーザの網膜への直接経路を有さない。他の態様では、バッフルシステムは、すべての迷光よりも少ない迷光を遮断することができるので、バッフルはより短くすることができる。投影光学部品のさらなる例は、米国特許出願第15/570,707号「Femtoprojector Optical Systems」、第15/982,989号「Peripheral Femtoprojector Optical Systems」、および第15/985,511号「Advanced Femtoprojector Optical Systems」に記載されており、これらはすべて参照により本明細書に組み込まれる。

図10は、図9の画像ソース940などの電子眼内デバイスにおける画像ソースとしての使用に適したLEDアレイの断面図である。図10は縮尺通りに描かれている。図10のLEDアレイは、より多くの光が投影光学部品の収集角度内に入るように、電力分配を改善するためにハーフキャビティと傾斜した直線状の反射側壁との組み合わせを使用する。図10は、LEDのアレイの断面図である。各LEDは、（図1の上から下へ）p層1012、活性領域1014、およびn層1016を有する半導体積層体を含む。活性領域1014は、量子井戸領域であってもよい。他の利得媒体としては、ヘテロ構造および量子ドット層が挙げられる。LEDはまた、反射体1020を含む。反射体1020およびp層1012は、活性領域1014から放射される光のためのハーフキャビティを形成する。LEDアレイはまた、傾斜した反射側壁1030を有する。側壁は「直線状」であり、断面では線として現れることを意味する。それらの三次元形状は、平坦（例えば、角錐の面）または円錐形であり得る。この例では、側壁1030は、誘電体1032によって充填されたトレンチとして構築されている。側壁1030は、誘電体1032と半導体積層体との間の界面における全内部反射に起因して反射性である。ここでは、それらは、反射体1020を通り、半導体積層体を通ってn層1016内に延びる。アレイはまた、封入材料1040を含む。図10において、光は、封入材料1040を通って画像ソースを出る。

p層1012および反射体1020によって形成されたハーフキャビティ、および傾斜した側壁1030は共に、活性領域から放射された光を再分配し、それにより、そのより多くが図10には示されていない投影光学部品に結合する。投影光学部品によって収集された光線のセットは、厳密に言えば光線のセットが円錐に及ばない場合であっても、投影光学部品の収集角度または収集円錐と呼ばれる。一手法では、ハーフキャビティ1012/1020は、活性領域からの光をローブに集光し、側壁1030は、ローブを半導体積層体の法線方向に反射する。

図10は、ピッチ＝1.3umのGaN（窒化ガリウム）LEDアレイの縮尺通りに描かれている。側壁1030は、垂直面から測定して側壁角度θ_SW＝15°を有し、側壁高さh_SW＝0.7umの高さを有する。この例では、p層1012の厚さは0.17um（t_HC＝0.17um）であり、0.78波長であるハーフキャビティを形成する。n層1016の厚さは5.5umである。他の設計は、他の寸法を使用する。例えば、ピッチは0.5um～2.0umの範囲であってもよく、活性領域はピッチの40％～90％の幅を有する。このような小さなピッチは、高アスペクト比構造をもたらす。例えば、側壁は、0.7um～1.5umの範囲の高さを有することができる。

図10では、深い垂直トレンチ1010がLED画素間に形成され、クロムまたはタングステンなどの吸収性金属で充填されている。反射率は、吸収性金属であっても、入射角が大きい（すなわち、より斜めである）ほど高い。ハーフキャビティおよび傾斜した側壁によってほぼ法線に向け直される光線の場合、反射は高い。他の光線は、垂直の吸収性金属によるより高い吸収を受け、数回の跳ね返りの後に効果的に抑制することができる。

一手法では、ハーフキャビティは、1つまたは複数のローブを有する角度のある電力分配を形成し、その各々は、法線からいくらかの角度に沿って最大電力を生成する。例えば、第1のローブは、法線に対して35°の角度で最大電力を生成することができ、第2のローブは、74°の角度で最大電力を生成することができる。側壁は、第1のローブを法線方向（0°の角度）に反射する17.5°の側壁角度で傾斜させてもよい。側壁は、第1のローブが全内部反射によって反射されるが、第2のローブが側壁を通過して吸収され、したがって迷光を低減するように構築されてもよい。

別の局面は、そのようなデバイスの製造に関する。p層、量子井戸、および意図せずにドープされたn層は、合計で約0.7umであってもよく、追加の層が追加される場合、LED積層体の合計高さは0.7umよりも著しく高くてもよい。一方、電子眼内デバイスに使用されるLEDアレイは、2um程度以下のピッチを有してもよく、各画素内の個々の構造は、2umピッチの一部であり得る。これは、製造がより困難な高アスペクト比を有する個々の構造をもたらす。

一製造手法では、半導体積層体がエピタキシャル成長される。基板から、積層体は、より厚いn層、活性領域（例えば、量子井戸）、より薄いp層、および反射体層を含む。トレンチのアレイは、すべての層を貫通してより厚いn層にエッチングされる。トレンチは個々のLEDを分離し、トレンチの側面はLEDの側壁を形成する。トレンチは、少なくとも部分的に誘電体で充填される。この構造は平坦化され（例えば、化学機械研磨を使用する）、各LEDの反射体層と、LED間の平坦化された誘電体とを含む上面を形成する。反射体層への金属接点は、例えばリフトオフプロセスによって、この平坦な上面に形成される。

画像ソースのさらなる例は、米国特許出願第15/894,712号「Ultra-Dense LED Projector」、第16/154,603号「Ultra-Dense LED Projector Using Thinned Gallium Nitride」、および第16/692,767号「Ultra-Dense Array of LEDs with Half Cavities and Reflective Sidewalls」に記載されており、これらはすべて参照により本明細書に組み込まれる。

図11Aおよび図11Bは、複数のフェムトプロジェクタを備えた電子眼内デバイスの断面図である。図11Aは、画像1125A、B、Cを網膜上の同じ位置に投影する3つのフェムトプロジェクタ1120A、B、Cを示す。例えば、これらのフェムトプロジェクタ1120A、B、Cは、冗長性であってもよい。いつでも、フェムトプロジェクタの1つが動作可能であり、他の2つはオフである。1つまたは2つのフェムトプロジェクタが機能しない場合、画像は依然として残りのフェムトプロジェクタによって生成され得る。

あるいは、フェムトプロジェクタは、異なる色成分など、画像全体の異なる成分を生成してもよい。1つのフェムトプロジェクタ1120Aは赤色画像1125Aを生成し、1つのフェムトプロジェクタ1120Bは緑色画像1125Bを生成し、1つのフェムトプロジェクタ1120Cは青色画像1125Cを生成する。3つの画像は、ユーザのためのカラー画像を生成するために網膜に重ね合わされる。

フェムトプロジェクタ1120はまた、異なる性能特性を有してもよい。それらは、空間分解能、輝度、ダイナミックレンジ、フレームレート、および/または消費電力において異なり得る。次に、アプリケーションおよび/または表示される画像の要件に応じて、異なるフェムトプロジェクタが選択されて動作され得る。さらに、フェムトプロジェクタは、網膜の暗点または損傷領域から離れて画像を投影するように向けることができる。場合によっては、例えば、中心窩が損傷している場合、フェムトプロジェクタは中心窩から離れるように向けられてもよい。

図11Bにおいて、フェムトプロジェクタ1120A、B、Cは、画像1127A、B、Cを網膜の異なる区画に投影する。これを使用して、異なるフェムトプロジェクタからの画像をつなぎ合わせて、より大きな集約画像を作成することができる。網膜は中心窩付近で最も高い空間分解能を有し、周辺部に向かってより低い空間分解能を有するので、フェムトプロジェクタは異なる分解能で設計されてもよい。常に中心窩に投影するフェムトプロジェクタ1120Bは、より高い解像度を有するが、周辺部のフェムトプロジェクタ1120A、Cは、より低い解像度を有する。

図12Aは、眼鏡アクセサリおよび電子コンタクトレンズと共に使用される電子眼内デバイスを示す。図12Bは、電子眼内デバイスおよび電子コンタクトレンズを示す断面図である。図12Aにおいて、患者は眼内ビデオフェムトプロジェクタを眼に埋め込まれており、フェムトイメージャを含む強膜コンタクトレンズを着用しており、磁気誘導によって電力を供給する眼鏡を着用している。各コンタクトレンズは、眼球を正常に見せるために擬態図柄1280を含むため、人の外観は目立たない。

電子眼内デバイス110は、前述したものと同じである。例えば、図1を参照されたい。それは、フェムトプロジェクタ120および電子機器140を含む。それは、マイクロプロセッサ/コントローラ、運動センサ（加速度計、ジャイロスコープ、および磁力計など）、無線機またはアンテナを含む他の種類のデータ送受信機、電力回路、ならびに無線電力転送のためのバッテリおよび要素（例えば、コイル142）を含むことができる。

電子コンタクトレンズ1210は、眼の表面に着用される強膜コンタクトレンズである。正常な角膜には血管がないため、コンタクトレンズは通常、角膜へと酸素を透過するように設計されている。しかしながら、角膜が血管新生している場合、酸素を受け取るために周囲空気にそれほど多く曝露する必要がない場合がある。実際、血管新生した角膜は、数時間以上にわたって酸素をほとんどまたは全く透過しないコンタクトレンズに耐えることができる。

コンタクトレンズ1210は、小型イメージャ（フェムトイメージャ1230）および電子機器1240を含む。フェムトイメージャ1230は、ユーザの外部環境の画像を取り込み、これらの画像は、ユーザの網膜上への投影のためにフェムトプロジェクタ120への信号経路を介して中継される。フェムトイメージャ1230とフェムトプロジェクタ120とが光学的に位置合わせされ、両者間の信号経路が十分に高速であれば、フェムトプロジェクタ120は、ユーザが角膜を損傷していなければ見るであろうように、シーンをユーザの網膜上に投影する。このようにして、いくらかの視覚が回復され得る。フェムトイメージャ1230はまた、紫外線、赤外線などの非可視波長で動作することができる。これらの画像は、その後、ユーザの網膜上に投影され、したがって、通常の人間の波長を超えてユーザの視覚を向上させることができる。

さらに、電子コンタクトレンズ1210および電子眼内デバイス110は、いずれも、眼と共に、また、互いに移動する。したがって、それらは自動整合的であり、人が自然な眼の照準機構で見回す能力が維持される。コンタクトレンズ内のフェムトイメージャ1230は、ユーザが見ている場所を自動的に指向する。眼内デバイス内のフェムトプロジェクタ120は、ユーザが見ている場所に現れる画像を自動的に投影する。これにより、眼で動かないカメラまたはプロジェクタで使用され得るような複雑な視線追跡部品の必要性が回避または低減される。

電子コンタクトレンズ1210はまた、眼内デバイス110と同じ構成部品、すなわち、マイクロプロセッサ/コントローラ、運動センサ（加速度計、ジャイロスコープ、および磁力計など）、無線機またはアンテナを含む他の種類のデータ送受信機、電力回路、ならびに無線電力転送のためのバッテリおよび要素（例えば、コイル1242）を含むことができる。

眼鏡1270は、様々な機能を提供することができるアクセサリの一例である。眼鏡1270は、例えばコイル142、1242を使用する磁気誘導によって、コンタクトレンズ1210および/または眼内デバイス110に電力を提供することができる。一設計では、眼鏡1270は、各レンズを取り囲むワイヤのコイルを含む。眼鏡内のコイルは、眼鏡内のバッテリまたは身体の他の場所で着用され、ワイヤによって眼鏡に接続されたバッテリなどの電源に接続され得る。コイルは、通電されたとき、磁気誘導を介してコンタクトレンズ1210および眼内デバイス110に電力を伝送する。オプションの眼鏡がシステムに含まれていないか、または着用されていない場合、コンタクトレンズ1210が、磁気誘導を介して眼内デバイス110に電力を伝送してもよい。眼鏡および/またはコンタクトレンズはまた、電力信号（例えば、10～20MHzキャリア）を変調することによって、または別個の無線リンク（例えば、1～10GHzキャリア）によって眼内デバイスにデータを伝送してもよい。

眼鏡はまた、電子コンタクトレンズ1210および/または電子眼内デバイス110にデータチャネルを提供する構成部品を含んでもよい。眼鏡1270はまた、視線追跡部品を含んでもよい。他の種類のアクセサリまたは追加のアクセサリ部品が使用されてもよく、眼鏡1270は、これらの他のアクセサリ部品へのリレーとして機能してもよい。

より詳細には、図12Bは、埋め込まれたフェムトイメージャ1230を有するコンタクトレンズ1210の断面図を示す。図12Bは、強膜コンタクトレンズを使用する態様を示すが、コンタクトレンズ1210は強膜である必要はない。コンタクトレンズ1210は、好ましくは、2mm未満の厚さを有する。フェムトイメージャ1230は、好ましくは、1mm×1mm×1mmの体積、または少なくとも2mm×2mm×2mmの体積内に収まる。

フェムトイメージャ1230は外向きであり、これは、フェムトイメージャが眼100から離れて「見て」、周囲環境の画像を取り込むことを意味する。フェムトイメージャ1230の視野は、ユーザの眼の視野と同じであっても、より小さくても、またはより大きくてもよい。以下により詳細に示すように、フェムトイメージャ1230は、撮像光学部品、センサアレイ、およびセンサ回路を含む。センサアレイは、フォトダイオードのアレイであってもよい。いくつかの態様では、センサアレイは可視波長帯域（すなわち、約390nm～770nm）で動作する。代替的または追加的に、センサアレイは、赤外線（IR）帯域（すなわち、約750nm～120μm）または紫外線帯域（すなわち、390nm未満）などの非可視波長帯域で動作する。例えば、センサアレイは、熱赤外線センサであってもよい。代替の態様では、外向きのイメージャが、コンタクトレンズの代わりに眼鏡1270に含まれてもよい。

センサ回路は、センサアレイによって生成されたセンサ信号を感知および調整する。場合によっては、センサ回路によって生成される出力信号はアナログ信号である。あるいは、センサ回路は、アナログ-デジタル変換器（ADC）を含んでもよく、したがって、出力信号はアナログではなくデジタルである。センサ回路はまた、他の機能を有してもよい。例えば、センサ回路は、センサ信号を増幅し、電流信号から電圧信号に変換し、または信号対雑音比を改善するためにセンサ信号からノイズをフィルタリングすることができる。センサ回路は、別個の電子機器モジュール1240として実装されてもよい。あるいは、センサアレイに対するバックプレーンとして実装されてもよい。フェムトイメージャによって取り込まれた画像の処理は、眼装着型部品1210および110の外側で行われてもよい。

図12Cは、コンタクトレンズでの使用に適した電子機器アセンブリの後面図である。電子機器アセンブリは、コンタクトレンズに嵌合するためにほぼドーム形状である。図12Cの後面図は、ドームの内側からの図を示す。ドームの周辺部はビューワに近く、ドームの中心はビューワから離れている。図12Cに示す表面は、着用者の眼の方を向いている。

電子部品は、電子回路1240、バッテリ1244およびフェムトイメージャ1230を含む。電子回路1240は、マイクロプロセッサ/コントローラ、運動センサ、無線機またはアンテナを含む他の種類のデータ送受信機、電力回路、および無線電力転送のための要素を含むことができる。これらの部品は、コンタクトレンズに嵌合する形状に折り畳まれた可撓性回路基板に取り付けられる。患者が正常な視覚を有している場合、電子機器アセンブリは、光が患者の網膜まで通過して正常な視力を得ることを可能にするための透明な開口部を有し得る。しかしながら、図12Cでは、部品が取り付けられる電気機械バスが、コンタクトレンズの領域の大部分を占めてもよい。患者の角膜が不透明である場合、アセンブリの中央部分を透明に保持する必要はなく、コンタクトレンズは、フェムトイメージャを遮断しない限り、フェムトプロジェクタ画像のためのより暗い背景を提供するために不透明であってもよい。コンタクトレンズ内の追加の空間は、システムが外部電源なしでより長時間動作することを可能にするために、より多くのバッテリを含むために使用され得る。それはまた、追加の回路またはより大きな構成部品を含むために使用されてもよい。フェムトイメージャは、例えば、正常な瞳孔と同じ大きさであってもよい。

この特定の設計では、可撓性回路基板は、平坦なファセットを有する形状に折り畳まれる。曲げの大部分は、ファセット間の折り目で起こる。電子機器は、平坦なファセットに取り付けられ、ポリマーでオーバーモールドされる。ポリマーは、特定の剛性、寸法安定性、接着性、および/または湿気シール特性を有するように設計されてもよい。オーバーモールドは、各ファセットが平坦で周囲環境から隔離されたままであることを保証する。電子機器は、回路基板が平坦である場合、回路基板に取り付けられ、オーバーモールドされてもよい。その後、回路基板を円錐形状に曲げて、コンタクトレンズの内側に嵌め込む。同様の手法を眼内デバイス内の電子機器アセンブリに使用することができるが、回路基板の曲げを必要としない。電子アセンブリの他の例は、米国特許出願第16/047,737号「Electrical Interconnects within Electronic Contact Lenses」および第16/554,399号「Electronics Assembly for use in Electronic Contact Lenses」に記載されており、これらはすべて参照により本明細書に組み込まれる。

図13Aは、電子コンタクトレンズ1210、電子眼内デバイス110、および眼鏡等のオフアイ部品1370を使用したシステムの画像信号経路のブロック図である。画像処理パイプラインは、フェムトイメージャ1230が外部環境の画像を取り込むことから始まり、フェムトプロジェクタ120が取り込まれた画像またはそれらの画像の処理されたバージョンを投影することで終わる。フェムトイメージャ1230は、撮像光学部品1231、センサアレイ1232、およびセンサ回路1234を含む。撮像光学部品1231は、画像を取り込むセンサアレイ上に外部環境の一部を撮像する。図9の投影光学部品設計は、撮像光学部品1231として使用することができる。他の例は、米国特許出願第16/001,778号「Folded Optical Designs for Eye-Mounted Cameras」、第16/034,761号「Advanced Optical Designs for Eye-Mounted Imaging Systems」、および第16/895,077号「Advanced Optical Designs for Eye-Mounted Imaging Systems」に記載されており、これらはすべて参照により本明細書に組み込まれる。センサアレイ1232は、フォトダイオードのアレイであってもよい。いくつかの態様では、センサアレイ1232は、可視波長帯域（すなわち、約390nm～770nm）で動作する。代替的または追加的に、センサアレイ1232は、赤外線（IR）帯域（すなわち、約750nm～120μm）または紫外線帯域（すなわち、390nm未満）などの非可視波長帯域で動作する。例えば、センサアレイ1232は、熱赤外線センサであってもよい。

センサ回路1234は、センサアレイ1232によって生成されたセンサ信号を感知および調整する。センサ回路1234は、アナログ-デジタル変換器（ADC）を含んでもよく、したがって、出力信号はアナログではなくデジタルである。センサ回路1234はまた、他の機能を有してもよい。例えば、センサ回路1234は、センサ信号を増幅し、電流信号から電圧信号に変換し、または信号対雑音比を改善するためにセンサ信号からノイズをフィルタリングすることができる。センサ1232および対応する回路1234は、単一のダイ上に実装されてもよい。

画像信号は、センサ回路1234から任意選択の画像処理回路1236/126を介してフェムトプロジェクタ120のドライバ回路124へと信号経路に沿って送信される。この例では、画像処理は、コンタクトレンズ1210内の回路1236によって部分的に実行され、眼内デバイス110内の回路126によって部分的に実行される。部分的に処理された画像は、送信機1237および受信機127を使用した無線チャネルを介してコンタクトレンズ1210から眼内デバイス110に伝送される。このチャネルは、誘導結合、光伝送または赤外線伝送、容量結合、無線周波数伝送（例えば、1～10GHz帯域内）、超音波、または身体貫通伝送に基づくことができる。送信機1237および受信機127の種類は、使用される通信チャネルの種類に依存する。

画像処理回路1236/126は、フェムトイメージャ1230から受信した画像データに対して様々な種類の画像処理を実行することができる。画像処理の1つの種類はエッジ強調であり、処理回路1236/126は画像信号内のエッジ境界を識別し、識別されたエッジ境界の周りのコントラストを増加させる。他の種類の画像処理としては、コントラストまたは輝度向上、ぼかし、鮮明化、および倍率が挙げられる。いくつかの態様では、処理回路1236/126は、フェムトイメージャ1230によって取り込まれた画像を処理してオーバーレイを生成することができる。

フェムトプロジェクタ120は、ユーザの網膜の内側に画像を投影する。投影された画像は、処理回路1236/126によって処理されたときにフェムトイメージャ1230によって取り込まれた画像に対応する。フェムトイメージャ1230が可視波長帯域で動作するか非可視波長帯域で動作するかにかかわらず、フェムトプロジェクタ120によって投影された画像は、フェムトプロジェクタが可視波長帯域で動作するため、ユーザの網膜に可視である。フェムトプロジェクタ120は、ドライバ回路124、LED（発光ダイオード）アレイ122、および投影光学部品121を含む。一手法では、ドライバ回路124およびLEDアレイ122は別々に製造され、後に互いに接合されて電気接続を形成する。あるいは、それらは単一の共通基板上に一体化され得る。

ドライバ回路124は、処理回路1236/126から画像を受信し、これらを駆動信号に変換してLEDアレイ122（例えば、LEDの駆動電流）を駆動する。いくつかの態様では、ドライバ回路124は、例えば画像信号を増幅することによって画像を強調する。電力を節約するために、ドライバ回路124およびLEDアレイ122は、画像が投影されていないときに電源を切ることができる。画像がクロックされたデータパケットである場合、クロックが存在しないとき、例えば、クロック入力ピンにクロック信号がない場合、または入力データストリームからクロックを回復することができない場合、信号なし状況が検出され得る。また、ドライバ回路124によって生成される駆動信号は持続的でなくてもよい。すなわち、駆動信号は、駆動信号が印加されたときにのみ、LED122の対応するサブセットに光を生成させる。バックプレーン124がこれらの駆動信号を生成しなくなると、これらのLED122も光を生成しなくなる。

LEDアレイ122は、ドライバ回路124からの駆動信号に従って光を生成するLEDのアレイを含み、したがって、フェムトイメージャ1230によって検出された画像に対応する画像を生成する。発光体122のアレイは、異なる幾何学的形状を有することができる。1つの例示的な幾何学的形状は、長方形のLEDアレイである。別の例示的な幾何学的形状は、六角形のLEDアレイである。投影光学部品121は、LEDからの光を網膜に投影する。したがって、フェムトプロジェクタ120は、画像の視覚を形成する。フェムトプロジェクタ120によって照明される網膜の部分は、ユーザの眼が眼窩内で回転するときに変化しない。いくつかの態様では、LEDからの光は、網膜の中心窩に投影された画素に対してより高く、網膜のより周辺の他区画に対してより低い画素解像度で網膜上に投影される。

フェムトイメージャ1230は、視線によって特徴付けられる。視線は、フェムトイメージャ1230が画像を検出する方向を示す。フェムトプロジェクタ120は、投影線によって特徴付けられ、フェムトプロジェクタ120がユーザの網膜に対応する画像を投影する方向を示す。いくつかの態様では、フェムトイメージャ1230の視線は、フェムトプロジェクタ120の投影線に平行である。完全な位置合わせのために、投影線は視線と同一直線上にあってもよいが、この点での位置合わせの欠如はそれほど重要ではない。フェムトイメージャ1230およびフェムトプロジェクタ120は、同じ視野/範囲の偏心および空間分解能を有することができる。フェムトプロジェクタの偏心範囲は、フェムトイメージャの視野に類似している。これは、ユーザの外部環境で測定したときに、フェムトプロジェクタによって生成された画像によって占められているように見える角度範囲である。

図13Aでは、コンタクトレンズ1210および眼内デバイス110の外側の構成部品1376によっても一部の処理が実行されている。構成部品1376は、眼鏡、他の種類のヘッドギア、ベルト、アームバンド、リストピース、ネックレス、または他の種類のパックに含まれてもよい。例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第16/530,949号「Headgear Providing Inductive Coupling to a Contact Lens」を参照されたい。

一例として、画像処理回路1236は、画像を前処理することができ、画像処理回路126は、フェムトイメージャによって取り込まれた画像の中身に応じて、異なる種類の画像処理を実施するように構成可能とすることができる。オフアイ部品1370は、取り込まれた画像の中身を分析し、適切な種類の画像処理を決定するために使用することができる。これらのタスクをオフアイで実行することにより、眼装着型部品（コンタクトレンズ1210および眼内デバイス110）による電力消費が低減される。次に、フェムトプロジェクタは、結果として得られた画像をユーザの網膜上に投影する。

送信機および受信機1239、1379、129は、より計算集約的な処理機能を扱うためにオフアイ処理部品1370と通信するために使用される。例えば、送信機1239は、取り込まれた画像のコンテキストを決定するオフアイ処理部品1370に、1つまたは複数の取り込まれた画像を定期的に伝送することができる。受信機129は、画像処理回路126の機能を構成するために使用されるオフアイ処理部品1370から対応する構成パラメータを受信する。コンタクトレンズ回路1236、オフアイ処理部品1376および眼内回路126の間で異なる種類の処理機能を分割することにより、眼装着型回路によって消費される面積および電力の量が低減され得る。また、信号経路上で実行される画像処理からコンテキスト決定を分離することで、より低レイテンシで画像処理を実行することができる。

いくつかの態様では、オンアイ画像処理回路による電力消費は、左/右ビットシフタとの乗算を実装すること、ビット反転として減算を実装することなどによって、算術演算を単純化することによってさらに低減され得る。さらに、レイテンシを低減するために、画像処理回路は、画像のフレーム全体を格納して処理するのではなく、画像の行をストリーミングすることによって取り込まれた画像を処理することができる。

図13Bおよび図13Cは、代替画像処理経路を示す。図13Bでは、すべての画像処理は、コンタクトレンズ1210もしくは眼内デバイス110のいずれか、またはその両方において、オンアイで行われる。この画像経路は、オフアイ部品へのデータ通信が必要とされないという意味でより単純である。さらに、コンタクトレンズ1210および眼内デバイス110の位置は互いに対して固定されているので、データ伝送チャネル1237/127は、この固定された幾何学的形状に対して最適化され得る。しかしながら、眼装着型部品1210、110では電力および空間が制限されるため、画像処理も制限される。図13Aでは、より計算集約的な処理の一部がオフアイ部品に移行されているが、画像は依然としてコンタクトレンズ1210から眼内デバイス110に転送されている。図13Cでは、画像経路は完全にオフアイ部品1370を通る。フェムトイメージャ1230によって取り込まれた画像は、オフアイに伝送され1239/1379、そこで処理され1376、結果として得られた画像は、フェムトプロジェクタ120による表示のためにオンアイに伝送される1379/129。

上述した技術の多くの変形および拡張が可能である。電力は、磁気誘導、容量結合、超音波、電波、赤外光、または身体貫通チャネルを介して、コンタクトレンズ、眼内デバイス、眼鏡、または他のアクセサリデバイスのいずれかの間で伝送され得る。同様に、データは、磁気誘導、容量結合、超音波、電波、赤外光、または身体貫通チャネルを介して、コンタクトレンズ、眼内デバイス、眼鏡、または他のアクセサリデバイスのいずれかの間で伝送され得る。データは、変調されたキャリア周波数を介して、またはベースバンドで伝送され得る。身体貫通通信では、人体組織が伝送媒体である。例えば、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第16/523,996号「Through-Body Ocular Communication Devices, Networks, and Methods of Use」を参照されたい。眼内デバイスまたは電子コンタクトレンズ上の電極を使用して、身体貫通電気信号を検出することができる。場合によっては、電力およびデータは、同じチャネルを介して、例えば変調された超音波キャリアを介して伝送されてもよい。他の場合には、電力およびデータは、異なるチャネルを介して伝送されてもよく、例えば、電力は身体貫通チャネルを介して、データは容量結合を介して伝送されてもよい。

異なる数のフェムトプロジェクタおよびフェムトイメージャが使用されてもよい。眼内デバイスは、前述のように、複数のフェムトプロジェクタを含んでもよい。同様に、コンタクトレンズは、複数のフェムトイメージャを含んでもよい。システムは、異なるフェムトイメージャ間で切り替えてもよく、または複数のフェムトイメージャを同時に使用してもよい。例えば、図13Bのアーキテクチャでは、異なる時間に異なるフェムトイメージャがフェムトプロジェクタに接続されてもよい。コンタクトレンズ内のフェムトイメージャに加えて、またはその代わりに、眼鏡内の追加のカメラまたは他の場所に配置された追加のカメラも使用することができる。

コンタクトレンズおよび/または眼内デバイスは、視線追跡センサを含んでもよい。これらの眼装着型部品によって取り込まれた画像および/または視線追跡データは、眼内フェムトプロジェクタによる表示のために眼鏡によって取り込まれた高解像度画像の部分を選択するために使用され得る。

図14は、外部デバイスが発生させた磁場、例えばRF磁場の測定値から眼の向きを決定するためのフロー図である。図14の方法はまた、加速度計1436およびジャイロスコープ1432からの慣性測定値も使用する。ジャイロスコープ1432、磁気センサ1434、および加速度計1436は、電子コンタクトレンズ1210、電子眼内デバイス110に含まれるか、またはそれら2つの間に分布される。外部デバイスは、眼の向きを決定するための信号を生成する1410。例えば、DC信号を生成し、導電性コイルの駆動に適したAC信号に変換することができる。AC信号はコイルを介して駆動され、時間変動磁場を生成する1420。外部デバイスは、複数のコイルを含み、複数の磁場を生成することができる。その場合、外部デバイスは、各コイルの磁場への寄与が他のコイルと区別可能であるように信号を前処理することができる1410。例えば、時間、周波数、位相、または符号分割多重化を使用することができる。

コンタクトレンズおよび/または眼内デバイス上の視線追跡センサは、眼の向きを決定するために使用され得る情報を感知する。この例では、ジャイロスコープ1432は角速度を測定し、加速度計1436は加速度を測定し、磁気センサ1434は磁場を測定する。対応するセンサがオンアイであるため、これらの測定はオンアイで（すなわち、コンタクトレンズまたは眼内デバイス内で）行われる。オンアイデバイスは、測定データを圧縮し、それを処理のためにオフアイに伝送することができる1450。他の種類の前処理もまた、オフアイへの伝送の前にオンアイで行われてもよい。例としては、データの平滑化、平均化およびフィルタリング、データクリーニングおよびデータの外れ値チェック、仮想慣性測定ユニット（加速度計およびジャイロスコープに相当）を生成するための処理、磁場源の多重分離および/または識別、ならびに速度変化、位置変化、および向き変化などの経時的な差または差分の計算が挙げられる。他の前処理段階も可能である。場合によっては、視線追跡計算は、完全にオフアイではなくオンアイで実行されてもよい。

外部デバイスが測定値を受信し、眼の向きを決定する1470。デバイスはまた、眼の向きを決定する前に、測定データに対して追加のまたは同様の処理機能（例えば、多重分離磁場測定）を実行してもよい。センサからのデータの様々な組み合わせを使用して、眼の向きを決定することができる1470。例えば、加速度および磁場測定値を使用してもよく、または、角速度、加速度、および磁場測定値を使用してもよい。いくつかの態様では、磁場測定のみが使用される。さらに、カルマンフィルタリングを使用して、測定値の様々な組み合わせを使用して視線を追跡することができる。さらなる例については、すべて参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第16/005,379号「Contact Lens-Based Eye Tracking」および第16/839,066号「Contact Lens-Based Eye Tracking Using Magnetic Fields」を参照されたい。

図15は、画像ベースの視線追跡のフロー図である。図15に示す方法は、フェムトプロジェクタによって投影される仮想画像を安定化させる。仮想画像の初期位置は、慣性運動センサなどからの他のデータに基づいて決定されてもよい。最初にどのように配置されるかにかかわらず、仮想画像は、図15の方法を使用して外部環境およびその初期配置に対して安定化される。前述のように、フェムトプロジェクタおよびフェムトイメージャは、位置合わせされ、共に移動することができる。図15の方法は、フェムトプロジェクタとフェムトイメージャとの間の公知の関係を使用して、フェムトイメージャによって取り込まれた環境の画像に基づいて仮想画像を安定化させる。

図15において、外向きフェムトイメージャは、外部環境の一連の画像（フレーム）を取り込む1510。現実世界のフレームが比較され1520、フェムトプロジェクタによって生成された仮想画像の位置が比較に基づいて調整される1530。フェムトプロジェクタとフェムトイメージャとの空間的関係は公知であるため、フェムトプロジェクタのシフト量は、フェムトイメージャによって取り込まれた現実世界のフレームのシフトから計算することもできる。次に、仮想画像のソースをLEDアレイ上の対応する量だけオフセットして補償することができる。オフセットは、並進および/または回転であってもよい。

段階1520を実施するために異なる手法を使用することができる。1つの手法は、一連の現実世界の画像内のテンプレートの動きを追跡することに基づく。「テンプレート」とは、現実世界のフレーム内の画素の領域、例えば、ある程度の詳細を有する100×100画素の領域である。テンプレートはフレーム間で追跡されるので、テンプレートはこの追跡を容易にする特有の特性を有するべきである。例えば、テンプレートは、領域内の詳細および/またはコントラストに基づいて選択されてもよい。テンプレートのサイズは、追跡される動きに応じて変動し得る。より大きなテンプレートは、フレームごとの追跡においてより高い信頼性を提供するが、より多くの計算リソースを必要とし、実行がより遅い。加えて、眼の動きが速い場合、連続するフレームはオーバーラップが少なくなるため、より大きなテンプレートは前のフレームとの相関をより迅速に失う可能性がある。テンプレートは、フレームの縁部に近づいたとき、現在フレームの中心に近い別のテンプレートに置き換えられ得る。あるいは、テンプレートがNフレームごとに更新される逐次ラッチが使用されてもよい。一手法では、テンプレートのサイズは、眼の動きの速度に基づいて選択される。

別の手法は、特徴を使用する。角、縁などの特徴は、現実世界の画像から抽出される。これらの特徴はその後、現実世界画像において追跡され、したがって、フェムトプロジェクタからの仮想画像の望ましくない動きを補償するために使用され得る情報が提供される。さらなる例については、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第第16/865,079号「Stabilizing Images Produced by Eye-Mounted Displays, Based on Images of the External Environment Captured by Eye-Mounted Imaging Devices」を参照されたい。

図16～図19は、電子眼内デバイスの別の例を示す。この例は、電子水晶体嚢拡張リング（eCTR）である。糖尿病性網膜症および加齢性黄斑変性は、毎年数十万人の視力を奪う疾患である。2つの疾患は互いに異なるが、いずれも角膜と水晶体によって集束された像が検出される眼球後部の内膜である網膜の疾患である。眼の問題が早期に検出されるほど、治療または管理が成功する可能性が高くなる。網膜疾患の有病率は低いが、早期にそれらを捕捉しないことの結果は潜在的に深刻である。残念なことに、ほとんどの人は、定期的な眼の検査を受けないことのリスクおよび代償を認識しておらず、特に明確に見るために眼鏡を必要としない場合には、完全に省いている。以下に記載される電子水晶体嚢拡張リング（eCTR）は、検査間の時間間隔を短くし、患者の煩わしさを軽減して、網膜の健康をモニタリングするために使用され得る。

電子水晶体嚢拡張リング（eCTR）は、白内障手術中に従来の水晶体嚢拡張リングが埋め込まれるのと同様に、人の眼球の水晶体嚢に埋め込まれ得るデバイスである。一態様では、eCTRは、網膜の画像を取り込むフェムトイメージャを含む。画像は、網膜疾患の発症についてスクリーニングするために医師によって検査され得る。

患者が自分の網膜の写真を撮影して医師に送りたい場合、患者は眼鏡を短時間着用する。眼鏡は、電力をeCTRに誘導的に伝送し、同様に、eCTRから画像データを受信する。その後、眼鏡は、画像を送信するためにインターネットに接続する。例えば、眼鏡は、スマートフォンに対するBluetoothアクセサリとして実用されてもよい。

患者が眼鏡を取り外すと、eCTRへの無線電力は遮断され、次に患者が写真を撮りたいと望むまで眼球内で何もしないままである。患者に対する医師の指示は、（a）眼鏡の電源を入れ、Bluetoothを介してスマートフォンに接続し、眼鏡を着用する、（b）スマートフォンで網膜健康診断アプリを開き、「画像取り込み」を押す、（c）アプリが成功を示した場合（通常は数秒以内）、「医師へ送信」を押す、（d）眼鏡の電源を切り、眼鏡を外して、次回まで置いておく、という簡単なものであり得る。医師が最近患者からデータを受信していない場合、医師はリマインダメールを送信することができる。

さらに、画像を自動的に検査するように人工知能（AI）画像分析システムを訓練することができるので、医師は必要ない場合がある。AIシステムは、人間の医師よりもかなり前に網膜疾患の微妙な徴候を識別することができる可能性があり、またはあまり積極的でないシステムでは、問題が何であるかの推定を生成することなく、人間の医師が検討するために問題にフラグを立てることができる可能性もある。

eCTRは、天然水晶体および人工眼内レンズ（IOL）の両方に適合する。図16は、従来のIOL1660およびeCTR1610の両方が水晶体嚢101に埋め込まれた眼100の断面図である。図では、eCTR1610はIOL1660の前方に配置されている。この配置は好ましいが、必須ではない。IOLまたは天然水晶体の後方にeCTRを配置することが可能である。eCTR1610は、環状リングのセグメントのように成形される。図16では、IOL1660の光学レンズが楕円形に見え、eCTR1610が水晶体嚢の縁付近で長円形に見えるように、断面の平面をクロスハッチングで示している。eCTRは、IOL（または天然水晶体）を不明瞭にしないか、または光がIOLを通過するのを妨げない。したがって、eCTRは患者の視覚に影響を及ぼさない。

eCTRは、IOLが注入器を用いて挿入される方法と同様に、注入器1720を用いて水晶体嚢に挿入され得る。図17は、切開部1730を通して眼球内に電子水晶体嚢拡張リング1610を挿入する注入器1720を示す。図17に示す注入器1720は、中空の半剛性構造である。eCTR 1610が眼の中に送り出される前に格納される注入器の部分は、環状リングのセグメントのように成形される。これにより、eCTRは、眼の小さな切開部を通って挿入される前、挿入されている間、および挿入された後に、その湾曲した平面形状を維持することが可能になる。eCTRの配置は重要ではないが、フェムトイメージャが、IOLの触覚部が存在する場合に、それによって妨げられないように配置されるべきである。眼科医は、画像が鮮明であることを確認するために、挿入されたときにeCTRによって取り込まれた画像を観察することができる。

図18は、フェムトイメージャ1830、電子機器1840、および電力/データコイル1842を含む電子水晶体嚢拡張リング1610を示す。上述したフェムトイメージャは、eCTR1610において使用することができる。フェムトイメージャ1830は、画像センサチップと、画像をセンサ上に集束させるフェムト光学システムとを含む。電子機器1840は、電力/データコイル1842からAC電力を受信し、それをDC電力に変換してフェムトイメージャを駆動する電力・制御チップ（power and control chip）を含んでもよい。電子機器1840はまた、画像取り込み中に着用されるアクセサリ眼鏡にデータを伝送するデータ無線機を含む。電子機器1840は、画像取り込み中に網膜を照明するためのLED照明器をさらに含んでもよい。LEDは、可視もしくは赤外波長、またはその両方で動作することができる。あるいは、可視および赤外LEDの両方が設けられてもよい。eCTRは、半可撓性電子回路基板上に構築され、従来のIOLおよびそれらの触覚部に使用されるプラスチックなどの不活性で生体適合性のプラスチックに密封されてもよい。回路基板は、特定の場所では可撓性であり、他の場所では剛性であってもよい。回路基板は、可撓性が大きすぎるとチップと基板との接合の確実性が低下する可能性があるため、チップが基板に接合される場所では剛性になるように設計することができる。

図18に示すeCTRは、弧の約9「クロック時間」（すなわち、3π/2ラジアン）を占める。しかしながら、図19は、電子ペイロードが弧の約3クロック時間（すなわちπ/2ラジアン）しか占有しない代替的な電子水晶体嚢拡張リング1910を示す。この設計は、図18の設計より厚くてもよい。それはまた、小帯の不安定性を制御するその従来の用途で使用される従来の水晶体嚢拡張リングを連想させる触覚部1950および縫合アイレット1952を含む。他の設計では、eCTRは完全な環状リングの形状であってもよい。

図18および図19に示すeCTR設計、ならびに同様の設計は、フェムトイメージャの視野がすべての方向において中心窩から少なくとも30度離れて取り込むのに十分な広さであるため、正確な配置を必要としない。一部のフェムトイメージャは、中心窩から60度以上までをカバーする画像を取り込むことができる場合がある。フェムトイメージャによって取り込まれた画像は、100万画素以上を含むことができる。

図12Aに前述したように、人は、電子水晶体嚢拡張リングと通信する電子眼鏡1270を着用することができる。眼鏡1270は、バッテリと、eCTRに電力を送信し、eCTRと通信するための電力/データコイル（1つまたは複数）と、スマートフォンなどのインターネットアクセサリに接続するための通信モジュールとを含む。眼鏡は、オン/オフボタンおよびバッテリを充電するための充電ポートを装備することができる。眼鏡はまた、チューニングパラメータをeCTRフェムトイメージャにアップロードしてもよい。例えば、一部のフェムトイメージャは、eCTRが最適ではない向きで挿入された場合に、操縦可能であり得る。アップロードされる他のデータとしては、画像の数、露光時間、照明波長などの露光パラメータが挙げられる。ダウンロードされるデータとしては、例として、フェムトイメージャおよび患者IDによって取り込まれた画像が挙げられる。

電子水晶体嚢拡張リングは、現在可能であるよりも頻繁に、潜在的により正確に網膜の健康をモニタリングするための便利なシステムを提供する。したがって、eCTRは、視力の低下という苦難から何百万人もの人々を救うことができる。

上述したシステムに対する代替の態様および拡張は、電力およびデータをeCTRに提供する代替手段を含む。例えば、無線電力およびデータシステムは、患者の枕または睡眠環境の他の部分の下に設置することができる。このシステムでは、眼鏡は不要である。eCTRは、患者が眠っている夜間に網膜画像を取り込み、分析のためにそれらを自動的に伝送するので、患者の行動は必要ない。あるいは、eCTRは、熱、運動、または無線周波数での電力収集によって、数日間にわたってエネルギーを収集および貯蔵することができる。十分なエネルギーがバッテリ、コンデンサ、または他の記憶素子に蓄積されたとき、eCTRは網膜画像を取り込み、それを患者の寝室の基地局に伝送する。eCTR内の超低電力ウェイクアップ無線機は、基地局をリッスンし、eCTRが基地局の近くにあるときに画像取り込みおよびデータ転送を開始することができる。

電子水晶体嚢拡張リングはまた、他の用途のために設計されてもよい。例えば、フェムトイメージャの有無にかかわらず、eCTRは、眼内圧を測定するための圧力センサ、心拍数センサ、溶存酸素濃度センサ、グルコースセンサ、および/または眼球内部の状態をモニタリングするための他の物理的または生化学的センサを含むことができる。そのようなセンサは、微小電気機械システムおよび/またはchemFET化学的または生化学的検出器に基づくことができる。eCTRは、緑内障を治療するためのピロカルピンなどの薬物の持続放出のためのゲルまたは生分解性架橋ネットワークを含み得る。さらに、eCTRは、患者の網膜上に画像を投影するためのフェムトプロジェクタを含むことができ、それによって拡張現実または仮想現実の表示を提供する。

詳細な説明は多くの具体的詳細を含むが、これらは本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではなく、単に異なる例を示すものとして解釈されるべきである。本開示の範囲は、上記で詳細に論じられていない他の態様を含むことを理解されたい。添付の特許請求の範囲に定義された精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に開示された方法および装置の配置、動作および詳細において、当業者には明らかであろう様々な他の修正、変更および変形を行うことができる。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的均等物によって決定されるべきである。

Claims (76)

1. 埋め込み型眼内デバイスであって、
   フェムトプロジェクタであって、前記眼内デバイスが着用者の眼に埋め込まれ、前記フェムトプロジェクタが、前記眼内デバイスが前記着用者の眼に埋め込まれたときに、前記着用者の網膜上に画像を投影するように配置される、フェムトプロジェクタ
   を含む、埋め込み型眼内デバイス。
2. 前記眼内デバイスが前記着用者の眼の水晶体嚢に挿入可能である、請求項1記載の眼内デバイス。
3. 前記フェムトプロジェクタを前記水晶体嚢内に配置する、閉鎖形態触覚部、および
   前記閉鎖形態触覚部の周辺部の周りのコイル
   をさらに含む、請求項1記載の眼内デバイス。
4. 前記眼内デバイスの前記水晶体嚢への挿入を可能にするように曲げることができる、可撓性回路基板
   をさらに含む、請求項1記載の眼内デバイス。
5. 前記フェムトプロジェクタを含む電子部品であって、前記電子部品が、前記可撓性回路基板に取り付けられ、かつ前記可撓性回路基板が、前記電子部品間の折り目に沿って曲げることができる、電子部品
   をさらに含む、請求項4記載の眼内デバイス。
6. 前記回路基板に取り付けられた電子部品を有する2つの層の回路基板であって、前記電子部品が前記フェムトプロジェクタを含む、2つの層の回路基板
   をさらに含む、請求項1記載の眼内デバイス。
7. 前記2つの層の回路基板が、前記2つの層を形成するように折り畳まれた単一の可撓性回路基板を含む、請求項6記載の眼内デバイス。
8. 前記フェムトプロジェクタが、前記層の一方に取り付けられ、前記他方の層を通って突出する、請求項6記載の眼内デバイス。
9. 前記フェムトプロジェクタを含む電子部品であって、成形プロセスにおいて懸架される、電子部品
   をさらに含む、請求項1記載の眼内デバイス。
10. 前記眼内デバイスが、外部環境からの光が前記眼内デバイスを通って前記着用者の網膜まで伝播することを可能にする中央透明開口部を有し、前記フェムトプロジェクタが前記中央透明開口部の外側に配置されている、請求項1記載の眼内デバイス。
11. 前記中央透明開口部内の光学レンズ
    をさらに含む、請求項10記載の眼内デバイス。
12. 前記眼内デバイスが、外部環境からの光が前記眼内デバイスを通って前記着用者の網膜まで伝播することを可能にする中央透明開口部を有し、1つまたは複数の不透明な電子機器部品が前記中央透明開口部内に配置されている、請求項1記載の眼内デバイス。
13. 前記眼内デバイスの中央領域が不透明である、請求項1記載の眼内デバイス。
14. 前記フェムトプロジェクタが、画像ソースと、2つの対向する鏡を含む投影光学部品とを含む、請求項1記載の眼内デバイス。
15. 前記着用者の身体を通る身体貫通伝送を介してデータを受信する、電子部品
    をさらに含む、請求項1記載の眼内デバイス。
16. 前記フェムトプロジェクタを無効にするための安全回路
    をさらに含む、請求項1記載の眼内デバイス。
17. 少なくとも2つのフェムトプロジェクタを含む、請求項1記載の眼内デバイス。
18. 前記フェムトプロジェクタの少なくとも2つが冗長性である、請求項17記載の眼内デバイス。
19. 前記フェムトプロジェクタの少なくとも2つが、空間分解能、偏心範囲、および投影線の少なくとも1つにおいて異なる、請求項17記載の眼内デバイス。
20. 前記着用者の眼の内部の画像を取り込む、フェムトイメージャ
    をさらに含む、請求項1記載の眼内デバイス。
21. 前記着用者の眼の内部の圧力を測定するように配向された、圧力センサ
    をさらに含む、請求項1記載の眼内デバイス。
22. 患者の外部環境の画像を取り込むカメラ、
    フェムトプロジェクタを含む埋め込み型眼内デバイスであって、前記眼内デバイスが前記患者の眼の水晶体嚢に挿入可能であり、前記フェムトプロジェクタが、前記眼内デバイスが前記患者の眼に埋め込まれたときに前記患者の網膜上に画像を投影するように配置される、埋め込み型眼内デバイス、および
    前記フェムトプロジェクタによる投影のために前記カメラによって取り込まれた画像を処理しかつ伝送するための、前記カメラから前記フェムトプロジェクタへの信号経路
    を含む、患者の角膜混濁を補償するためのシステム。
23. 前記カメラを含む、前記患者の眼に装着可能なコンタクトレンズ
    をさらに含む、請求項22記載のシステム。
24. 前記コンタクトレンズが送信コイルをさらに含み、前記眼内デバイスが受信コイルを含み、前記信号経路が前記送信コイルから前記受信コイルへの無線伝送を含む、請求項23記載のシステム。
25. 前記コンタクトレンズが赤外線送信機をさらに含み、前記眼内デバイスが赤外線受信機を含み、前記信号経路が前記赤外線送信機から前記赤外線受信機への無線伝送を含む、請求項23記載のシステム。
26. 前記信号経路が、容量結合、超音波、電波、または身体貫通伝送の少なくとも1つによる前記コンタクトレンズから前記眼内デバイスへの無線伝送を含む、請求項23記載のシステム。
27. 前記カメラの視線が、前記フェムトプロジェクタの投影線と位置合わせされる、請求項23記載のシステム。
28. 前記コンタクトレンズが、正常な視力を有する人の安全基準を満たすのに十分な酸素を透過しない、請求項23記載のシステム。
29. 前記コンタクトレンズが、中央領域において不透明であり、かつ正常な視力を有する人の視界を妨げ得る、請求項23記載のシステム。
30. 前記患者の眼の動きをそれぞれ感知する複数の運動センサであって、前記眼内デバイスが前記運動センサのうち少なくとも1つを含み、前記コンタクトレンズが前記運動センサのうち少なくとも別のものを含む、複数の運動センサ、および
    前記複数の運動センサによって捕捉された運動データを受信し、かつ前記受信した運動データに基づいて前記患者の眼の動きを追跡する、プロセッサ
    をさらに含む、請求項23記載のシステム。
31. 前記眼内デバイスと前記コンタクトレンズとの間で電力を伝送するための、前記眼内デバイスおよび前記コンタクトレンズ内の電力部品
    をさらに含む、請求項23記載のシステム。
32. 前記コンタクトレンズに含まれる複数のカメラであって、前記信号経路が、前記カメラの1つを前記フェムトプロジェクタに切り替え可能に接続する、複数のカメラ
    をさらに含む、請求項23記載のシステム。
33. 前記カメラを含む眼鏡
    をさらに含む、請求項22記載のシステム。
34. 視線追跡部品を含む眼鏡
    をさらに含む、請求項22記載のシステム。
35. 前記眼内デバイスが不透明な中央領域を有する、請求項22記載のシステム。
36. 第1のコイルを含む眼鏡であって、前記眼内デバイスが第2のコイルをさらに含み、かつ電力が前記第1のコイルから前記第2のコイルに誘導的に転送される、眼鏡
    をさらに含む、請求項22記載のシステム。
37. 前記眼内デバイスが、前記眼内デバイスの中央領域に配置された電子部品をさらに含み、かつ前記電子部品が、正常な視力を有する人の視覚を妨げ得る、請求項22記載のシステム。
38. 前記フェムトプロジェクタによって投影された前記画像が、前記患者の眼窩内での前記患者の眼の回転に対して補償されない、請求項22記載のシステム。
39. 前記患者の眼の中心窩が損傷しており、かつ前記フェムトプロジェクタが、前記損傷した中心窩から離れた前記患者の網膜上に画像を投影する、請求項22記載のシステム。
40. 前記眼内デバイスが少なくとも2つのフェムトプロジェクタを含む、請求項22記載のシステム。
41. 前記フェムトプロジェクタの少なくとも2つが冗長性である、請求項40記載のシステム。
42. 前記フェムトプロジェクタの少なくとも2つが、前記患者の網膜の同じ領域上に画像を投影するが、空間分解能および偏心範囲の少なくとも1つにおいて異なる、請求項40記載のシステム。
43. 前記フェムトプロジェクタの少なくとも2つが、前記患者の網膜の同じ領域上に異なる色の画像を投影する、請求項40記載のシステム。
44. ヒトの眼の水晶体嚢の内側に配置するのに適した電子水晶体嚢拡張リングであって、
    環状リングのセグメントとして成形される半可撓性回路基板、
    前記基板に取り付けられた電力・制御チップ（power and control chip）を含む、電子部品、
    前記基板に取り付けられた電子画像取り込みチップ、および
    前記リングが前記眼の内側に装着されたときに前記画像取り込みチップ上に網膜の画像を集束させる、フェムト光学システム
    を含む、電子水晶体嚢拡張リング。
45. 電力を受信しかつデータを送信および受信するための、電力/データコイル
    をさらに含む、請求項44記載の電子水晶体嚢拡張リング。
46. 画像取り込み中に網膜を照明する発光ダイオード
    をさらに含む、請求項44記載の電子水晶体嚢拡張リング。
47. 前記水晶体嚢内の前記リングの位置を維持する触覚部
    をさらに含む、請求項44記載の電子水晶体嚢拡張リング。
48. 同様に前記水晶体嚢内にある眼内レンズより前方で、前記水晶体嚢に嵌合するように設計されている、請求項44記載の電子水晶体嚢拡張リング。
49. ヒトの眼の水晶体嚢の内側に配置するのに適した電子水晶体嚢拡張リング用の注入器であって、
    電子水晶体嚢拡張リングが、患者の眼の小さな切開部を通って挿入される前、挿入されている間、および挿入された後に、湾曲した形状を維持するように、前記注入器が、環状リングのセグメントとして成形される、湾曲した中空の半剛性構造を含む、
    注入器。
50. 網膜の健康をモニタリングするための方法であって、
    眼球に埋め込まれた電子水晶体嚢拡張リングに電力を送信しかつ電子水晶体嚢拡張リングと通信する電子眼鏡を着用する段階、
    前記眼鏡をスマートフォンに無線で接続する段階、
    前記眼鏡を介して前記スマートフォンによって前記リングに送信された要求に応答して、前記電子水晶体嚢拡張リングを用いて画像を取り込む段階、および
    さらなる分析のために前記画像を送信する段階
    を含む、方法。
51. 前記画像が、医師による分析のために送信される、請求項50記載の方法。
52. 前記画像が、網膜の健康問題を検出するように訓練された人工知能システムによる分析のために送信される、請求項50記載の方法。
53. 前記分析が糖尿病性網膜症を検出することを含む、請求項50記載の方法。
54. 前記分析が黄斑変性を検出することを含む、請求項50記載の方法。
55. ヒトの眼の水晶体嚢の内側に配置するのに適した電子水晶体嚢拡張リングであって、
    環状リングのセグメントとして成形される半可撓性回路基板、
    前記基板に取り付けられた電力・制御チップを含む、電子部品、および
    前記リングが前記眼の内側に装着されたときの物理的または生化学的状態を測定する、電子センサ
    を含む、電子水晶体嚢拡張リング。
56. 前記センサが、眼内圧、心拍数、溶存酸素濃度、またはグルコースレベルを測定する、請求項55記載の電子水晶体嚢拡張リング。
57. 電力を受信しかつデータを送信および受信するための、電力/データコイル
    をさらに含む、請求項55記載の電子水晶体嚢拡張リング。
58. 眼の健康をモニタリングするための方法であって、
    眼球に埋め込まれた電子水晶体嚢拡張リングと通信する段階、
    前記リング内のセンサによって得られた物理的または生化学的測定値を受信する段階、および
    さらなる分析のために前記測定値を送信する段階
    を含む、方法。
59. 前記画像が、医師による分析のために送信される、請求項58記載の方法。
60. 前記画像が、眼の健康問題を検出するように訓練された人工知能システムによる分析のために送信される、請求項58記載の方法。
61. フェムトイメージャを含む電子強膜コンタクトレンズ、および
    前記コンタクトレンズと通信する眼内フェムトプロジェクタシステムであって、前記フェムトイメージャによって取り込まれた画像が前記眼内フェムトプロジェクタによって投影される、眼内フェムトプロジェクタシステム
    を含む、システム。
62. 前記コンタクトレンズが、正常な視力を有する人の視覚を実質的に妨げ得るような様式で配置された電子部品を含む、請求項61記載のシステム。
63. 前記コンタクトレンズが、正常な視力を有する人が2時間を超えて安全に着用するのに十分良好には酸素を透過しない、請求項61記載のシステム。
64. 前記眼内フェムトプロジェクタシステムが、超高密度発光ダイオードアレイディスプレイを含む、請求項61記載のシステム。
65. 前記眼内フェムトプロジェクタシステムが、2つの湾曲した鏡を含むフェムトプロジェクタ光学システムを含む、請求項61記載のシステム。
66. 前記眼内フェムトプロジェクタシステムが、導電性コイルを含む可撓性周辺部を含む、請求項61記載のシステム。
67. 前記コンタクトレンズが、前記レンズを着用している人の眼球を正常に見せるための擬態図柄を含む、請求項61記載のシステム。
68. 電子視線追跡が、前記眼内フェムトプロジェクタによって投影される画像に影響を与えない、請求項61記載のシステム。
69. 電力が、磁気誘導、容量結合、超音波、電波、赤外光、または身体貫通チャネルを介して、前記コンタクトレンズ、前記眼内フェムトプロジェクタシステム、眼鏡、またはアクセサリデバイスのいずれかの間で伝送される、請求項61記載のシステム。
70. データが、磁気誘導、容量結合、超音波、電波、赤外光、または身体貫通チャネルを介して、前記コンタクトレンズ、前記眼内フェムトプロジェクタシステム、眼鏡、またはアクセサリデバイスのいずれかの間で伝送される、請求項61記載のシステム。
71. 前記眼内フェムトプロジェクタシステムが複数のフェムトプロジェクタを含む、請求項61記載のシステム。
72. 異なるフェムトプロジェクタが異なる色を投影する、請求項71記載のシステム。
73. 異なるフェムトプロジェクタが異なる方向に向けられる、請求項71記載のシステム。
74. 前記眼内フェムトプロジェクタシステムが、投影された画像を集束させる湾曲面を備えるプラスチック内に封入されている、請求項61記載のシステム。
75. 前記コンタクトレンズが、視線追跡センサを含み、かつ前記コンタクトレンズによって生成された視線追跡データが、眼鏡に埋め込まれた高解像度カメラによって取り込まれた高解像度画像の部分を選択する、請求項61記載のシステム。
76. 前記フェムトイメージャによって取り込まれた前記画像が、眼鏡に埋め込まれた高解像度カメラによって取り込まれた高解像度画像の部分を選択する、請求項61記載のシステム。

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