JP6454677B2 - ヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム - Google Patents

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（関連出願）
本出願は、２０１３年３月１５日に出願された米国仮出願第６１／７９３，８１９号に基づく優先権を主張し、その全開示を参照により援用する。

本発明は、ヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム及び方法に関する。

ヒトの網膜の現在の撮像方法は、次の異なる２つの方法のいずれかに依存している。その１つは投光照明であり、標準的な広帯域広視野照明源を網膜内に伝達し、全ての戻り光を結像するものである。もう１つは、共焦点レーザ走査検眼鏡によるもので、複数のポリゴンミラー、ガルバノモータ、及び複数のガルバノミラーの組合せを介して光点を網膜内へ伝達し、当該光点からの戻り信号を光電子増倍管（ＰＭＴ）検出器、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）検出器に同時に結像する。この共焦点による手法は共焦点ピンホール効果を利用するものであり、ピンホールの直径を変更することにより、システムの操作者は画像の共焦点性及び対応するアフォーカル光の排除についての制御を行い得る。

両システムにはいくつかの制限がある。投光照明眼底カメラの場合、装置が蛍光励起ガスアーク、白色光、又はＬＥＤ励起／伝達源に依存するものなので低コストという利点がある。しかし、このシステムは焦点面及び焦点外面の両方に照明を伝達するので、多数のアーチファクト及び反射が画像内に存在し、それらはノイズ領域源及び／又は反射領域源として視覚化され、当該領域では画像が完全に遮られ、これらの領域部分は使用できなくなる。上記生成されたアーチファクトに加え、戻り画像内に存在するアフォーカルヘイズにより、光学システムの小物体への感度が制限される。システムの解像度はヘイズに制限されないが、解像可能な最小の物体サイズは検出可能な最小の背景により信号レベルに制限される。ヘイズは背景の源なので、このヘイズが信号の回折限界点により生成される小さい信号に打ち勝って、システムの有効解像度限界がレーリーの基準により表される光路長の最適解像度限界よりも低くなってしまうことがある。

共焦点レーザ走査検眼鏡（ＣＬＳＯ）は、投光照明システムにおいて見られる制限のうちのいくつかを克服するが、コスト及び構成要素の複雑さが相対的に大きく増加する。まず、ＣＬＳＯは、焦点外光を排除する上でピンホールに依存している。
この排除は、投光照明システムにおいて見られる解像度及びヘイズの問題を克服する。また、単一の光点がシステム上で同時に伝達されサンプリングされるので、試験体（すなわち、結像された人の角膜）のレンズ組織体における誤差はいずれも集光された上記画像点に直接作用するものへと緩和される。これにより、投光照明システムにおいて見られるアーチファクトが軽減又は除去され、典型的な患者についての画像の解析にさらに役立つ領域が提供される。
これらの利点により有効解像度及び画質が実質的に向上するが、相対的にコストが大きくなり複雑さが増す。走査画像を生成するために、いくつかのコストが高い項目を利用しなければならない。まず、被検体に伝達される光はコヒーレントでなければならない。現在、コヒーレント光を伝達することができるシステムは、ガスレーザ又はダイオードレーザだけである。
ＣＬＳＯで利用される必要な性能仕様を備えたレーザは、単一波長のためコストが高くなり、また、ほとんどの操作者及び所有者は画像内に複数の色を望むため、複数のレーザをシステムに結合しなければならない。また、いかなる画像のデスキャンも専用の信号処理システムにより達成されなければならない。このシステムは、任意の走査点からの戻り信号を測定しラスタ画像を構築するカスタム製品であり、当該ラスタ画像は３次元構造（すなわち、Ｘ、Ｙ、及びピクセル輝度で表されるＸ軸、Ｙ軸、及び強度軸を有する）としてユーザに提示される。
また、ビームステアリングシステムのうちの１つが万が一故障した場合、被検体の損傷の可能性が存在する。このため、機器にいくつかの安全のための構成を追加する必要があり、これにより、万が一ビームステアリングユニットが故障した場合には、撮像される被検体に損傷が生じる前にレーザの電源が切られる。

本発明は、本発明は、ヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム及び方法に関する。

ヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム及び方法は、上記２つのシステムを融合したものを利用し、同時に共焦点顕微鏡の分野で活用されている既に利用可能な技術と符号化された光学システムにおける新たな技術とを結合するものである。
共焦点性を達成するために、上述した通り、ピンホールを利用して戻り画像からヘイズを除去しなければならない。現存のシステム及び方法は、空間に固定されたピンホールの後ろに置かれたフォトダイオード又は光電子増倍管等の固定単一点検出器を利用したピンホールに依存している。
上記画像は、有効検出点を網膜領域に亘って移動させることにより走査される。本システム及び方法においては、これとは異なり、照明及び戻り経路を固定し、検出器の表面上でピンホールを移動させるものであり、また、伝達光にも作用するよう利用してもよい。これは、効果的には、Ｙｏｋｏｇａｗａ ＣＳＵ ＸＩ等のモデム蛍光顕微鏡に利用されるスピニングディスク共焦点において採用されている解決手段と同様で、マイクロアレイレンズ技術を含むニプコー円板に依存しており、ディスクを通して全ての焦点光の収集を最大にするものである。
本システムは、顕微鏡用システムにおいて利用されるように走査ピンホールアレイを基本前提として利用しつつ、現在の技術に対していくつかの新しい斬新な改善を提供する。まず、現在のスピニングディスクシステムは全て顕微鏡においてのみ利用され、顕微鏡用の開口数が大きい油浸レンズに適合した有効ピンホールサイズを有し、極めて高倍率の（すなわち、重くて大きい）撮像において安定性を提供するサイズ及び構成を有する。

本発明の目的は、可搬性の利点のために重さを犠牲にし、また、小さな振動は本装置に集光された低倍率画像には影響を及ぼさないとの見地から剛性を犠牲にした、ヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム及び方法を提供することである。

本発明の目的は、ヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム及び方法であって、ディスクが反射面を有するものを提供することである。
具体的には、例えば、検出器と、第１のレンズと第２のレンズとディスクとを備え、
前記ディスクは、反射面を有し、前記反射面は光を前記第１のレンズに導き前記第１のレンズは、導かれた光を生体内網膜に結像し、
前記ディスクはアパーチャを有し、前記アパーチャは、生体内網膜からの光を受光し、
前記第２のレンズは、受光した光を前記検出器に導くことを特徴とするシステム構成を採用する。

本発明では、角度付けられたディスク、すなわち光中心軸に対して傾いているディスクを利用して前記第１のレンズに光を導く構成を採用してもよい。さらに、当該ディスクの片面にアルミニウム等の高反射材料を被覆するもの、当該ディスクの片面を高反射材料により構成したもの、又は当該ディスクの片面をリソグラフィにより反射面として製造する構成を採用してもよい。上記被覆により、従来のような入力光の投光照明が可能となるが、複数のピンホールからなるピンホールアレイが戻り画像からのアフォーカル光を排除する際、走査共焦点において見られる焦点特異性を有するだろう。

本発明では、ピンホールを利用せずに代わりにスリット、一連の切込み又は形状を上記ディスクに設け、焦点特異性と全体的な集光効率との間で妥協を行った構成を採用してもよい。具体的には、例えば、前記ディスクの前記アパーチャは複数の十字形状のスリットや複数の垂直スリットや前記ディスクの外縁から前記ディスクの中央部に延在する複数のスリットを含む構成を採用してもよい。また、スリットはピンホイール型の配置をなすように構成されていてもよい。

本発明では、装置の所有者又は操作者がスピニングディスクの交換を行えるような構成を採用してもよい。当該システム及び方法を用いることにより、操作者は多数の焦点特異性の中から選択することができ、画質に対するさらなる制御が可能となる。

本発明では、間隔を空けて類似の方向に配置した時系列順のスリットを設けて走査画像を集光する構成を採用してもよい。スリットを走査する装置が設けられ、また、これらのシステムには、直線型の検出器を有し走査スリットを被検体の網膜に亘って移動させるもの、又はアパーチャを固定しプリズムを用いてアパーチャへの光路を移動させるものがある。提案するシステムは、アパーチャを動かし、他の光学部品を固定するものである。

本発明では、ホイールに設けられた移動するスリットを含み、当該スリットを異なるサイズのスリット幅に取り替えることができる構成を採用してもよい。上記ホイールはその側方部に切込み、マーク、又はその他の指標を含み、光インタラプタ又は磁気センサでその指標を検出することができる。これにより、直線型の検出器ではなく従来のＸＹアレイ検出器を用いてモード固定型走査が可能となる。

本発明では、他の構造化された照明システムに類似した一連の光学的形状又は符号を利用して画像領域を複数回照射し、非一時的な記憶媒体等のソフトウェアにおいて収集し処理することにより光学ノイズ及び光学信号の両方の測定値を取得し、上記非一時的な記憶媒体において最終画像から上記ノイズを差し引き、散乱解析により、より高い光源解像度を推定し、共焦点システムと同様の結果を達成しつつ空間解像度を向上させる構成を採用してもよい。

本発明を添付の図面を参照して例示的実施形態により説明するがこれらに限定されない。添付の図面において同一の参照符号は同一の要素を示す。
本発明の一実施形態に係るヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステムを示す図である。 本発明の一実施形態に係るサーバシステムを示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るクライアントシステムを示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る撮像アパーチャ及びビーム反射器を示す図である。 本発明の一実施形態に係るスピニングディスク光路システムを示す図である。 本発明の一実施形態に係る画像戻り経路を示す図である。 本発明の一実施形態に係る第１のスピニングディスクパターンを示す図である。 本発明の一実施形態に係る第２のスピニングディスクパターンを示す図である。 本発明の一実施形態に係る第３のスピニングディスクパターンを示す図である。 本発明の一実施形態に係るスリット走査ディスクパターンを示す図である。

例示的実施形態の種々の側面を、当業者がその作業の本質を他の当業者に伝える際に一般的に採用される用語を用いて説明する。しかし、それら説明する側面の一部のみについて本発明を実施してもよいことは当業者にとって明らかだろう。具体的な数、材料、及び構成は説明のためのものであり、例示的実施形態の完全な理解のために記載するものである。しかし、そのような具体的な細部に関わらず本発明を実施してもよいことは当業者にとって明らかだろう。他の例では、例示的実施形態が不明瞭にならないように周知の特徴は省略又は簡略化する。

種々の動作を複数の別々の動作として説明するが、それが本発明の理解に最も役立つ説明の仕方となる。しかし、説明の順番は、それらの動作がその順番通りでなければならないことを示唆するものとして解釈すべきではない。特に、それらの動作を提示順に行う必要はない。

「一実施形態では」との文言を繰り返し使用する。この文言は一般的には同一の実施形態を指すものではないが、同一の実施形態を指す場合もある。「備える」、「有する」、及び「含む」との文言は、文脈上別の指示がない限り同義である。

図１は、本発明の一実施形態に係るヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム１００を示す図である。

システム１００は、検出器１１０と、コンピュータ１２０と、スピニングディスク１３０とを含み得る。検出器１１０は、電荷結合素子（ＣＣＤ）検出器１１２又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）検出器１１４であってもよいし、その他適切な種類の検出器であってもよい。
コンピュータ１２０は、検出器１１０と通信してカメラからの露出トランジスタ・トランジスタ・ロジック（ＴＴＬ）信号を送信し得る（図６、６１０）。コンピュータ１２０は、サーバシステム１２２と、メモリシステム１２４と、非一時的な記憶媒体１２６と、複数のコンピュータハードウェア１２８とを含み得る。コンピュータ１２０は、インストールされたデジタル入出力カード１２０Ａを含み得る。
スピニングディスク１３０は、光インタラプタ１３２及びモータ１３４を有し得る。モータ１３４は、アキシャル型モータ１３６又はオフセット駆動モータ１３８であってもよい。スピニングディスク１３０は、光インタラプタ１３２用の指標マークを有し得る。非一時的な記憶媒体１２６及びコンピュータハードウェア１２８は、カメラ（図６、６１０）からの全入力を測定してスピニングディスク１３０のモータ速度を指令するために用いられ得る。コンピュータ１２０は指標マークが見えた時に光入力信号を発射し得る。モータ１３４は、コンピュータ１２０からパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を受信して直流（ＤＣ）モータ速度を制御し得る。

図２は、本発明の一実施形態に係るサーバシステム２００のブロック図である。

サーバシステム２００は、出力システム２３０と、入力システム２４０と、メモリシステム２５０とを含み得る。当該メモリシステム２５０は、オペレーティングシステム２５１と、通信モジュール２５２と、ウェブブラウザモジュール２５３と、ウェブサーバアプリケーション２５４と、集光したアフォーカル光の排除用の非一時的な記憶媒体２５５とを格納し得る。サーバシステム２００は、プロセッサシステム２６０、通信インターフェース２７０、通信システム２７５、及び入出力システム２８０も含み得る。別の実施形態では、サーバシステム２００は、さらなる構成要素を含んでもよく、及び／又は上記の構成要素の全てを含まなくてもよい。

出力システム２３０は、モニタシステム、手持ち型ディスプレイシステム、プリンタシステム、スピーカシステム、サウンドシステムへの接続／インターフェースシステム、１つ以上の周辺機器へのインターフェースシステム、並びに／又はコンピュータシステム、イントラネット、及び／若しくはインターネットへの接続、及び／若しくはインターフェースシステムのうちのいずれか１つ、一部、任意の組合せ、又は全てを含み得る。

入力システム２４０は、キーボードシステム、マウスシステム、トラックボールシステム、トラックパッドシステム、手持ち型システム上の１つ以上のボタン、スキャナシステム、マイクロフォンシステム、サウンドシステムへの接続、並びに／又はコンピュータシステム、イントラネット、及び／若しくはインターネットへの接続、及び／若しくはインターフェースシステム（すなわち、ＩｒＤＡ、ＵＳＢ）のうちのいずれか１つ、一部、任意の組合せ、又は全てを含み得る。

メモリシステム２５０は、ハードドライブ等の長期記憶システム、ソリッドステートディスク等の短期記憶システム、リムーバブル記憶システム、リムーバブルドライブ及び／又はフラッシュメモリのうちのいずれか１つ、一部、任意の組合せ、又は全てを含み得る。メモリシステム２５０は、様々な異なる種類の情報を記憶し得る１つ以上の機械読み取り可能な媒体を含み得る。機械読み取り可能な媒体との文言は、機械により読み取られ得る情報を保持することが可能な任意の媒体を指すために用いられ得る。機械読み取り可能な媒体は、一例として、非一時的な記憶媒体等のコンピュータ読み取り可能な媒体であってもよい。メモリシステム２５０は、患者であるユーザの体の部位を撮像するための１つ以上の機械指示を記憶し得る。オペレーティングシステム２５１は、システム１００の全てのソフトウェア又は非一時的な記憶媒体及びハードウェアを制御し得る。
通信モジュール２５２は、サーバシステム３０４を、有線又は無線の通信ネットワーク３１２上で通信可能とし得る。ウェブブラウザモジュール２５３は、上記ネットワークを介してデバイスへのアクセスを可能とし得る。ウェブサーバアプリケーション２５４は、複数のウェブページを、当該ウェブページを要求するクライアントシステムに提供し得るものであり、これにより、取得したデータへの遠隔アクセスが容易となる。

プロセッサシステム２６０は、複数の並列プロセッサ、単一プロセッサ、１つ以上の中央処理装置を有する複数プロセッサからなるシステム、及び／又は特定のタスク専用の１つ以上の特化プロセッサのうちのいずれか１つ、一部、任意の組合せ、又は全てを含み得る。プロセッサシステム２６０は、メモリシステム２５０に記憶された上記機械指示を実行し得る。

別の実施形態では、通信インターフェース２７０は、サーバシステム２００をネットワーク３１２に接続可能としてもよい。この実施形態では、出力システム２３０は通信インターフェース２７０と通信し得る。通信システム２７５は、出力システム２３０、入力システム２４０、メモリシステム２５０、プロセッサシステム２６０及び／又は入出力システム２８０を互いに通信可能にリンクさせる。通信システム２７５は、１つ以上の電気ケーブル、１つ以上のファイバー光学ケーブル、及び／又は空気若しくは水を通した信号送信（すなわち、無線通信）のうちのいずれか１つ、一部、任意の組合せ、又は全てを含み得る。空気を通した信号送信の例としては、現存の８０２．１１＊及び８０１．＊プロトコルがある。

入出力システム２８０は、入力装置及び出力装置としての二重の機能を有する装置を含み得る。例えば、入出力システム２８０は、画像を表示する１つ以上の接触感知画面を含んでもよく、したがって、出力装置であって、画面が指又はタッチペンにより押圧されたときに入力を受け付けるものであってもよい。上記接触感知画面は、熱及び／又は圧力を感知可能であってもよい。上記入出力装置のうちの１つ以上は、タッチペンにより生成される電圧又は電流を感知可能であってもよい。入出力システム２８０は必須ではなく、出力システム２３０及び／若しくは入力装置２４０に加えて又は代えて利用してもよい。

図３は、本発明の一実施形態に係るクライアントシステム３００のブロック図である。

クライアントシステム３００は、出力システム３０２、入力システム３０４、メモリシステム３０６、プロセッサシステム３０８、通信システム３１２、入出力システム３１４、ウェブサイト３１６、及び無線ポータル３１８を含み得る。クライアントシステム３００は、別の実施形態として、これらの構成要素の全てを有さなくてもよく、及び／又は上に挙げた構成要素に加えて若しくは代えて別の実施形態を有してもよい。

クライアントシステム３００は、上記クライアントシステムのうちのいずれか１つ及び／又、図３のネットワーク装置のうちの１つとして利用し得る手持ち型若しくは携帯型無線装置３２２、ＳＭＡＲＴＰＨＯＮＥ（登録商標）３２４、若しくはＩＰＡＤ（登録商標）３２６であってもよい。別の実施形態では、クライアントシステム３００はさらなる構成要素を含んでもよく、及び／又は上に挙げた構成要素の全てを含まなくてもよい。出力システム３０２は、モニタシステム、無線送信機、手持ち型ディスプレイシステム、プリンタシステム、スピーカシステム、サウンドシステムへの接続／インターフェースシステム、周辺装置へのインターフェースシステム、並びに／又はコンピュータシステム、イントラネット、及び／若しくはインターネットへの接続、及び／若しくはインターフェースシステムのうちのいずれか１つ、一部、任意の組合せ、又は全てを含み得る。

入力システム３０４は、キーボードシステム、マウスシステム、トラックボールシステム、トラックパッドシステム、手持ち型システム上の１つ以上のボタン、スキャナシステム、無線受信機、マイクロフォンシステム、サウンドシステムへの接続、並びに／又はコンピュータシステム、イントラネット、及び／若しくはインターネットへの接続、及び／若しくはインターフェースシステム（すなわち、Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＩｒＤＡ）、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ（ＵＳＢ））のうちのいずれか１つ、一部、任意の組合せ、又は全てを含み得る。

メモリシステム３０６は、ハードドライブ等の長期記憶システム、ランダムアクセスメモリ等の短期記憶システム、フロッピードライブ若しくはリムーバブルドライブ等のリムーバブル記憶システム、及び／又はフラッシュメモリのうちのいずれか１つ、一部、任意の組合せ、又は全てを含み得る。メモリシステム３０６は、様々な異なる種類の情報を記憶し得る１つ以上の機械読み取り可能な媒体を含み得る。機械読み取り可能な媒体との文言は、機械により読み取られ得る形式で情報を保持するために構成され得る任意の媒体を指すために用いられ得る。機械読み取り可能な媒体は、一例として、コンピュータ読み取り可能な媒体であってもよい。メモリシステム３０６は、集光したアフォーカル光の排除用の非一時的な記憶媒体を備えてもよい（図２、２５５）。

プロセッサシステム３０８は、複数の並列プロセッサ、単一プロセッサ、１つ以上の中央処理装置を有する複数プロセッサからなるシステム、及び／又は特定のタスク専用の１つ以上の特化プロセッサのうちのいずれか１つ、一部、任意の組合せ、又は全てを含み得る。プロセッサシステム３０８は、メモリシステム３０６に記憶されたプログラムを実行し得る。通信システム３１２は、出力システム３０２、入力システム３０４、メモリシステム３０６、プロセッサシステム３０８及び／又は入出力システム３１４を互いに通信可能にリンクさせ得る。通信システム３１２は、１つ以上の電気ケーブル、１つ以上のファイバー光学ケーブル、及び／又は空気若しくは水を通して信号を送信する手段（すなわち、無線通信）のうちのいずれか１つ、一部、任意の組合せ、又は全てを含み得る。空気及び／又は水を通して信号を送信する手段の例としては、赤外線波及び／若しくは電波等の電磁波を送信するためのシステム並びに／又は音波を伝達するためのシステムを含み得る。

入出力システム３１４は、入力装置及び出力装置としての二重の機能を有する装置を含み得る。例えば、入出力システム３１４は、画像を表示する１つ以上の接触感知画面を含んでもよく、したがって、出力装置であって、画面が指又はタッチペンにより押圧されたときに入力を受け付けるものであってもよい。上記接触感知画面は、熱、容量、及び／又は圧力を感知可能であってもよい。上記入出力装置のうちの１つ以上は、タッチペンにより生成される電圧又は電流を感知可能であってもよい。入出力システム３１４は必須ではなく、出力システム３０２及び／若しくは入力装置３０４に加えて又は代えて利用してもよい。

図４は、本発明の一実施形態に係る撮像アパーチャ・ビーム反射装置４００を示す図である。

撮像アパーチャ・ビーム反射装置４００は、検出器４１０、レンズ４２０、スピニングディスク４３０、及び結像対物レンズ４４０を含み得る。検出器４１０は、電荷結合素子（ＣＣＤ）検出器４１２又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）検出器４１４であってもよいし、その他適切な種類の検出器であってもよい。レンズ４２０は、検出器４１０の前方に配置されて光を導き得る。偏光白色光を結像レンズ４４０に導くよう傾斜可能なスピニングディスク４３０は、反射膜４３２が塗布され得る。スピニングディスク４３０は、光を受光し導く複数のピンホール４３４を有し得る。結像レンズ４４０は、患者の目４４２に上記導かれた偏光白色光を結像する。

図５は、本発明の一実施形態に係るスピニングディスク光路システム５００を示す図である。

スピニングディスク光路システム５００は、検出器５１０、リレーレンズ５２０、励起光源５３０、スピニングディスク５４０、及び対物レンズ５５０を含み得る。

検出器５１０は、電荷結合素子（ＣＣＤ）検出器５１２又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）検出器５１４であってもよいし、その他適切な種類の検出器であってもよい。リレーレンズ５２０は、検出器５１０の前方に配置されて光を導き得る。励起光源５３０は、患者の目５３２に導かれる光を発し得る。励起光源５３０は、患者ユーザの目５３２に向けて蛍光又はその他の適切な光を発し得る。スピニングディスク５４０はリレーレンズ５２０の前方に位置し得る。スピニングディスク５４０は、ほぼ９０度で垂直に直立してもよく、光の受光及び排除を行う複数のピンホール５４４を有し得る。対物レンズ５５０はスピニングディスク５３０の前方に位置し得る。対物レンズ５５０は、スピニングディスク５４０から患者ユーザの目５３２に向けて発せられた光を拡大し得る。

図６は、本発明の一実施形態に係る画像戻り経路６００を示す図である。図６に示す画像戻り経路６００は、スピニングディスク共焦点システム６０５用である。

画像戻り経路６００は、カメラ６１０、画像入射レンズ６２０、スピニングディスク６３０、及び対物レンズ６４０を含み得る。

カメラ６１０は、従来の眼底カメラ６１２又は光干渉断層撮影装置６１４でもよい。画像再入射レンズ６２０はカメラ６１０の前方に配置されて患者ユーザの目６２２の画像を中継し得る。スピニングディスク６３０はモータ６３２を有してスピニングディスク６３０を回転させ得る。スピニングディスク６３０は、ほぼ９０度で垂直に直立し、アフォーカル光がカメラ６１０に向かって進む際に当該アフォーカル光を排除し得る。スピニングディスク６３０は、患者ユーザの目６２２の画像を受光し再び導く複数のピンホール６３４を有し得る。対物レンズ６４０は、スピニングディスク６３０の前方に位置し得る。対物レンズ６４０は、スピニングディスク６３０に向かう患者ユーザの目６２２の画像を拡大し得る。

図７は、本発明の一実施形態に係る第１のスピニングディスクパターン７００を示す図である。

第１のスピニングディスクパターン７００は、当該第１のスピニングディスクパターン７００において配置された複数の十字スリット７１０を含み得る。

図８は、本発明の一実施形態に係る第２のスピニングディスクパターン８００を示す図である。

第２のスピニングディスクパターン８００は、当該第２のスピニングディスクパターン８００において配置された複数の垂直スリット８１０を含み得る。

図９は、本発明の一実施形態に係る第３のスピニングディスクパターン９００を示す図である。

第３のスピニングディスクパターン９００は、当該第３のスピニングディスクパターン９００の外縁９０２から当該第３のスピニングディスクパターン９００の中央部９０４に延在する複数のスリット９１０を含み得る。スリット９１０は、当該第３のスピニングディスクパターン９００においてピンホイール型の配置をなす。

図１０は、本発明の一実施形態に係るスリット走査ディスクパターン１０００を示す図である。

スリット走査ディスクパターン１０００は、当該第３のスピニングディスクパターン１０００の外縁１００２から当該第３のスピニングディスクパターン１０００の中央部１００４に延在する複数のスリット１０１０を含む。スリット１０１０は、当該第３のスピニングディスクパターン１０００においてピンホイール型の配置をなす。各スリット１０１０は、おおよそカメラの１回分の露出時間の速度でアレイを通り過ぎる。

ヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム及び方法は、いくつかの要素を含む。これらの要素は、スピニングディスクを含む。当該スピニングディスクは、アルミニウム薄板、ＤＥＬＲＩＮ（登録商標）等のポリオキシメチレン、着色した高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、若しくはアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）等の不透明材料からなる平坦円板、又は透明基板に不透明パターンを施したリソグラフィ構造物からなる平坦円板である。
上記スピニングディスクは、直流（ＤＣ）モータに直接取り付けられる。あるいは、上記スピニングディスクは、その中心軸においてプーリに取り付けられ、当該プーリはＫＥＶＬＡＲ（登録商標）等のパラ系アラミド合成繊維ベルトを介してＤＣモータに取り付けられる。あるいは、上記スピニングディスクは、その中心軸においてインボリュートギアに取り付けられ、当該インボリュートギアは、ＤＣモータによって駆動される同様の設計のギアと係合する。
このような形態において、上記ディスクは取外し可能として、システム操作者が特定の用途に合わせて最適なディスク形状、並びにピンホール、スリット、又はカットのスタイル及びサイズを選択できるようにしてもよい。加えて、上記ディスクは高反射膜をサンプル側に含んでもよく、当該高反射膜を利用して光を被検体に反射してもよい。上記ディスクは、平坦形状、傘状の湾曲形状、又はパラボラ型の湾曲形状として、光を被検体に結像させ易くしてもよい。上記ディスクは、その中心からの半径に依存して、異なるサイズの孔、切込み、又は形状を含んでもよい。また、上記ディスクは、その反射膜内に又は別の層として偏光層を一体的に有してもよく、それを利用してピンホール、スリット、又は切込みからなる戻り画像経路にどの光が入射するかをコントロールしてもよい。

ある場合では、単一のディスクのみを利用してもよい。励起を構造化する等の他の場合では、２つ以上のディスクを利用してもよい。ＤＣモータは、パルス幅変調（ＰＷＭ）コントローラにより指定される所望の回転毎分（ＲＰＭ）で回転する。上記ＤＣモータは、その心棒においてシャフト結合、プーリ結合、又はギア結合され得る。上記ディスクは、その側方部に、指標又は基準となるノッチを有する。このノッチ（磁石又はその他マーク）は上記ディスクの０度方向を示す。当該基準位置は、ディスク運転中に、高速赤外光インタラプタ又は同様のセンサにより連続的に走査される。
当該インタラプタは下記の２つの機能を有する。１つ目は、上記ＤＣモータへのＰＷＭ信号を駆動するために利用される０度位置を制御ボードに通知する機能である。基準マークの周波数を検知し、記録することにより、上記光インタラプタはある継続時間中にホイール上に見られた指標の数を通知することができる。そしてこの数を回転毎分として算出し得る。この情報は、上記ディスクの複数の点、スリット、又は切込みによってアレイ検出器をカバーする領域を生成する上で重要であり、それがなければ、得られた最終画像内に線、形状、又はその他のアーチファクトが生じることになる。
上記光インタラプタの第２の機能は、上記コントローラに０度位置を通知する機能であり、上記検出器と同期して利用される。これは、一連の垂直線又は水平線を利用して画像をスリット走査する場合において特に重要となる。この場合、上記検出器の露出タイミングとスリット速度及びスリット位置とをマッチさせる必要がある。もしこれら２つのシステムが速度及び開始位置の両方においてマッチしていない場合、画像内に薄暗い領域、又は飽和した、つまり明るい領域等のアーチファクトが現れ、共焦点性も有用なデータも得られない。
光伝達システムを利用して被検体に照明が伝達される。この照明は反射光用又は蛍光励起用に利用される。反射光の場合、利用される光源は、ガスアークランプ、広帯域発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＬＥＤ機関、又はその他の広帯域照明器であってもよい。蛍光励起の場合、利用される光源は、レーザ、ＬＥＤ、励起蛍光機関、アークランプ、又はプラズマ電球を含み得る。広帯域励起ランプからの蛍光励起の場合、光学ウィンドウフィルタが光路中に含まれ、これにより、共焦点システムに入射する際に励起帯域に最も有用な波長のみが制限される。他の波長は上記フィルタにより吸収され、及び／又は光源へ反射される。レーザの場合、ｘ／ｙ領域走査生成器を利用して複数の所定の形状としてのビームパターンを試験体に導いてもよい。これらの形状は最終画像を復号するために利用される。
別の実施形態では、上記ディスクを取り除き、符号化された照明システムのみを代わりに利用してもよい。入力光を複数の所定の形状で構成した多数の画像が得られる。画像を取得しながら、入力照明形状を変化させる。いくつかの画像を取得した後、ソフトウェアを利用して、未知の又は患者の光学系統がどのように特徴付けられているかを導き出してもよい。一度この特徴（畳み込み／収差値）が分かれば、それを上記画像から取り除いて正しい信号のみを残してもよい。別の実施形態では、上記ディスクは光学中心線に対して角度をなす方向に実装される。このように実装した場合、上記ディスクが回転すると、様々なサイズ（使用される対物の後方焦点面に対する焦点位置）の多数の孔が検出器に対して呈される。これにより、光学ノイズの測定、収差の測定、又は高さの測定が有益になされ得る。

別の実施形態では、検出器によるキャプチャ中にスピニングディスク速度が調整される。別の実施形態では、上記スピニングディスクのピンホールのサイズが動的に調整可能である。別の実施形態では、上記装置に適応光学サブシステムを組み込んで目における光学収差を補正する。別の実施形態では、上記センサは蓄積モードで設けられ、当該蓄積モードにおいて、上記センサは、そのポテンシャル井戸内に電子を蓄積するが、その並列抵抗を越えてそれら電子を移動させることはない。何回かの蓄積が高速レーザ又はＬＥＤパルスを用いて収集される。この実施形態は、患者の網膜組織に関係する時間光子相関を小さくすることにより患者の不快感を減らすという利点があり、虹彩の収縮を減らし得る。
別の実施形態では、上記システムを従来の眼底カメラ又は光干渉断層撮影装置と結合してもよいし、組み合わせてもよい。別の実施形態では、上記システムを赤外光と結合して軸外し状態で利用してもよく、それにより、反射された赤外光照明に作用する表面物体を表現してもよい。別の実施形態では、上記光干渉断層撮影装置は高速スペクトル励起装置と結合され、励起光の波長ピークを少しずつずらしながら多数の画像を取得する。この方法は、ハイパースペクトル画像を生成するために利用され得る。

ヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム及び方法は、ヒト又は動物の被検体の網膜撮像に利用され得る。ヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム及び方法における、ホイールに搭載されたモード固定型スリットスキャナに対する改善は、共焦点が採用されるその他の従来用途に利用され得る。当該用途としては、蛍光顕微鏡用途、動物撮像用途全般、及び各種領域検知が含まれる。上記システムは、広帯域検出及び励起に利用してもよいし、レーザ、ＬＥＤ、パターン生成器、ホログラフィ干渉光学素子、ガスアークランプ、又はその他の照明装置から伝達される特定帯域の光を用いて利用してもよい。上記システムは、アレイ走査ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ、又はその他の２次元アレイ検出器と共に利用してもよい。 様々な照明部品及び検出部品と結合できるという上記システムの能力は、現在の装置に対して２つの重要な利点がある。上記システムは、低コスト・低性能環境及び高コスト・高性能環境の両方において使用可能である。上記システムは、低価格で取得可能な、低性能照明器、低解像度及び／又は低感度検出器（例えば、モノクロＣＭＯＳ）と結合してもよい。上記システムの他の形態としては、電子倍増ＣＣＤと結合される特化型照明器を備えて最大の検出感度を達成し得る。

本発明を上述の実施形態に関連して説明したが、本発明が上述の実施形態に限定されないことは当業者であれば分かるだろう。本発明は、添付の請求項の趣旨及び範囲内において変更及び修正を行ってもよい。このように、明細書の記載は本発明を限定するものではなく、例示するものとしてみなされるべきである。

Claims (9)

1. ヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステムであって、
   検出器と、第１のレンズと第２のレンズとディスクとを備え、
   前記ディスクは、反射面を有し、前記反射面は光を前記第１のレンズに導き前記第１のレンズは、導かれた光を生体内網膜に結像し、
   前記ディスクはアパーチャを有し、前記アパーチャは、生体内網膜からの光を受光し、
   前記第２のレンズは、受光した光を前記検出器に導くことを特徴とするシステム。
2. 前記検出器は電荷結合素子又は相補型金属酸化膜半導体であることを特徴とする、
   請求項１に記載のヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム。
3. 前記ディスクはスピニングディスクであることを特徴とする、請求項１又は２記載のヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム。
4. 前記ディスクは、光中心軸に対して傾いているとともに、
   前記第１のレンズに光を導くことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項記載のヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム。
5. 前記ディスクの前記アパーチャは光を受光し導く複数のピンホールを有することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項記載のヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム。
6. 前記ディスクの前記アパーチャは複数の十字形状のスリットを含むことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項記載のヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム。
7. 前記ディスクの前記アパーチャは複数の垂直スリットを含むことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項記載のヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム。
8. 前記ディスクの前記アパーチャは、前記ディスクの外縁から前記ディスクの中央部に延在する複数のスリットを含むことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項記載のヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム。
9. 前記複数のスリットはピンホイール型の配置をなす、請求項８に記載のヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム。

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