JP6469683B2 - ヘッドマウント式光コヒーレンストモグラフィ - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
本特許出願、事件整理番号ＣＩ１３０７０１ＰＴは、“Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ”というタイトルの米国特許第７,５２６,３２９号及び“Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｓｏｌｖｅｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ” というタイトルの米国特許第７，７５１,８６２号に関連し、これらの両方の内容は、本出願に完全に記載されているかのように、本出願に組み込まれる。この特許出願はまた、次の３つの特許出願と関連し、これらの全ては２０１２年１１月３日に出願されている：“Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔ Ｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅｌｙ Ａｃｑｕｉｒｅｄ Ｓｉｇｎａｌｓ”というタイトルのＰＣＴ特許出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／０６３４７１号（事件整理番号ＣＩ１２０６２５）；“Ａ Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｌｉｇｈｔ ｂａｓｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ”というタイトルの特許出願番号第１３，６６８，２６１号（事件整理番号ＣＩ１２１１０３）；及び“Ｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ”というタイトルの特許出願番号第１３, ６６８, ２５８号（事件整理番号ＣＩ１２１１０１）；これらの全ての内容は、本出願に完全に記載されているかのように本出願に組み込まれる。

この出願に記載され且つ図示されている発明は、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）のような非侵襲イメージング及び分析技術に関する。特に、眼の様相（ａｓｐｅｃｔ）の生体内測定を行うためのＯＣＴシステムの使用に関する。このようなＯＣＴシステムは、限定されるものではないが、米国特許第７，７５１，８６２号及び第７，５２６，３２９号に記載される、ＭＲＯシステムと称される、複数参照ＯＣＴシステムを含む。

ターゲットの非侵襲イメージング及び分析は、分析されているターゲットに損傷を与えることのような、望ましくない副作用なしに系又はターゲットに関する情報を入手するための貴重な手法である。人間の組織のような、生きている実体を分析する場合、侵襲的な分析の望ましくない副作用は、痛みを伴う感染のリスク及び侵襲プロセスに関連する不快感を含む。

光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）は、非侵襲イメージング及び分析のための技術である。１より多いＯＣＴ技術が存在する。タイムドメインＯＣＴ（ＴＤ−ＯＣＴ）は、典型的には、ターゲットを調べ且つ分析する又は画像化するために、スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）のような、短いコヒーレンス長を持つ広帯域光源を使用する。複数参照ＯＣＴ（ＭＲＯ）は、複数の参照信号を使用するＴＤ−ＯＣＴの変形である。他のＯＣＴ技術は、フーリエドメインＯＣＴ（ＦＤ−ＯＣＴ）である。スウェプトソースＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）と呼ばれる、フーリエドメインＯＣＴの変形は、典型的には、その周波数（又は波長）が広い波長範囲にわたって掃引される（変えられる）狭帯域レーザ光源を使用する。ＴＤ−ＯＣＴシステムでは、広帯域光源の帯域幅が深さ分解能を決定する。ＳＳ−ＯＣＴシステムでは、光源が掃引される波長範囲が深さ分解能を決定する。ＦＤ−ＯＣＴの他の変形形態は、検出プロセスが分光器を用いて波長を分離するスペクトラルドメインである。

ＴＤ−ＯＣＴ技術は、光源からターゲットにプローブ放射を加えることによって及び干渉法によってターゲットからの後方散乱プローブ放射を同様に光源から生じた参照放射と結合させることによって、動作する。典型的なＴＤ−ＯＣＴ技術は、典型的には、ペリクル、ビームスプリッタキューブ、又はファイバカプラのような、ビームスプリッタにより、出力ビームをプローブビーム及び参照ビームに分割することを含む。プローブビームは、ターゲットに当てられる。光又は放射は、ターゲットによって散乱し、その幾つかは後方散乱プローブビームを形成するように後方散乱し、本明細書では信号放射と称される。

参照ビームは典型的には、ミラーによってビームスプリッタに反射して戻る。ターゲットから後方に散乱した光は、参照放射とも称される参照ビームと、共伝播参照放射及び信号放射を形成するようにビームスプリッタによって結合される。短いコヒーレンス長のために、その光路長が参照ミラーへの経路長と実質的に等しいターゲット内のある深さから散乱する光だけが、意味のある干渉信号を生成することができる。

したがって、干渉信号は、ターゲット内の特定の深さにおける散乱特性の測定を提供する。従来のＴＤ−ＯＣＴシステムでは、様々な負荷さにおける散乱値の測定が、参照経路長の大きさを変化させることによって、典型的には参照ミラーを動かすことによって、決定されることができる。この方法では、深さの関数としての散乱値が決定されることができ、ターゲットの深さスキャン（走査）をもたらす。

様々な技法が、参照経路長の大きさを変化させるために存在する。電気機械ボイスコイルアクチュエータは、かなりの走査範囲を有することができるが、参照ミラーの指向精度又は安定性を維持することに問題がある。ファイバストレッチャを使用するファイバベースのシステムは、速度制限を有するとともに、サイズ及び偏光の問題を有する。回転回折格子は、より高い速度で動くことができるが、アライメントに敏感であるとともにサイズの問題を有する。

ピエゾ装置は、高速走査を実現することができるとともに高指向精度を有することができるが、より大きい走査範囲を実現することは、高価な制御システムを必要とし、このようなシステムは速度に限界がある。ピエゾ装置の走査範囲を効果的に増幅する操作方法が、先に参照された特許文献１及び２に記載されている。

これらの文献に記載されている技術は、走査範囲を増やすこと及び対応して周波数干渉信号を増加させることを伴う複数の参照信号を使用する。この走査方法は、良好な指向安定性とともに高速での大きい走査範囲を実現することができる。複数の参照信号に関連付けられる干渉信号は、結合干渉信号からなる複素信号として単一の検出器によって検出される。

スウェプトソースフーリエドメインＯＣＴシステムでは、深さ走査が、光源の波長を繰り返し掃引することによって遂行される。光源が掃引される波長範囲は深さ分解能を決定する。掃引繰り返しレートの周期は、深さ走査の周期を決定する。

深さ走査に加えて、ターゲットの横方向走査が、多くのイメージング及び分析用途で必要とされる。横方向走査のための幾つかの従来の技術は、ＯＣＴ走査システムを動かすためにステッパ又はリニアモータを使用する。幾つかの応用では、角度走査が、プローブビームを角度偏向させる、典型的にはガルバノスキャナ（ｇａｌｖｏ−ｓｃａｎｎｅｒｓ）と称される、電気機械振動ミラーによって遂行される。

現在利用可能なＯＣＴシステムは、大きく、重く、複雑且つ高コストである。現在利用可能なＯＣＴシステムは、物理的に大きく且つコストのかかるシステムをもたらす複雑且つ大きい位置合わせ及び操作サブシステムを有する。さらに、典型的な眼科応用では、現在利用可能なＯＣＴシステムは、訓練された医師又は技師によって操作されなければならない。必要なことは、専門家でない人による位置合わせに適し、信頼性が高く且つ正確な測定を提供する、軽量で、頑丈で、信頼性の高いモニタリング装置である。

さらに、網膜検査のような、眼科応用はしばしば、網膜がＯＣＴプローブビームに対して又はＯＣＴプローブビームの走査領域に対して固定した配向になることを要求する。このプロセスはまた、眼の「固定」とも称される。ＯＣＴビームによって分析されている場所以外の場所での固定を必要とする現在利用可能なＯＣＴシステムはまた、複雑な固定機構を必要とする。

失明の主な原因は、黄斑変性及び糖尿病性網膜症である。これらの疾患の両方は、タイムリーな医学的介入から利益を得ることができる。有害な状況（例えば、弱く漏れやすい血管の成長）の発生が、タイムリーな方法で対処されないと、容赦なく視力の喪失に至る網膜への不可逆的なダメージを引き起こし得るので、これらの疾患による目のダメージのリスクがある人は、頻繁なモニタリングを必要とする。

現在の医療は、医者への毎月の訪問を含む。これらの訪問の多くは、何も変わっていない場合無駄であり、変化の場合、かなりの不可逆的なダメージが１ヶ月以内に発生し得る。したがって、無駄になることなしに網膜測定の間の時間を減らすことが有利である。

眼の網膜では、血管系及び中枢神経系の両方が、ＯＣＴシステムによる非侵襲分析のためにアクセス可能である。これは、黄斑変性及び糖尿病性網膜症に加えて、無数の疾患の発症又は進行をモニタする機会を提供する。このような疾患の頻繁なモニタリングは、訓練された専門家の助けなしに、必要な測定を行うことができる低コストシステムによって容易になるであろう。

米国特許第７，５２６，３２９号 米国特許第７，７５１，８６２号

したがって、眼の生体内ＯＣＴ測定をすることを可能にする低コストＯＣＴシステムに対する未だ対処されていない要求があり、このようなシステムは、訓練されたオペレータを必要とせず且つ好ましくは被験者彼又は彼女自身によって操作されることができる自動位置合わせ、走査及び固定機構を有する。そしてまた必要とされることは、走査結果を医療専門家に伝達するシステムである。

本出願に教示される本発明は、前述の未だ対処されていない要求の少なくとも全てを満たす。

本発明は、眼に対するＯＣＴシステムの固定された粗い位置合わせ及び自動的な微細位置合わせを有する方法、装置及びシステムを提供する。幾つかの実施形態では、システムはまた、所望の領域の走査を提供するとともに柔軟な固定技術を使用する。

好適な実施形態では、フォトニックモジュールが、メガネと同様であり得る方法で被験者の頭に取り付けるフレームに結合する。フレームは、フレームに取り付けられるとき、フォトニックモジュールが被験者の目の少なくとも一方と少なくとも粗く位置合わせされるように、及びＯＣＴ走査領域が眼の網膜と少なくとも粗く位置合わせされる、すなわち、眼の軸方向長さと位置合わせされるように、選択される。

好適な実施形態では、フレームは、ＯＣＴビームを被験者の眼の中に向ける転向ミラーを含む。代替実施形態では、１又は複数の補正レンズが、被験者の眼の屈折異常を補償する。さらなる代替実施形態では、補正レンズは、手動で又は電子制御によってのいずれかで、調整可能である。このような調整可能なレンズは、設定変更可能な補正レンズと呼ばれる。

好適な実施形態では、フォトニックモジュールは、動的な微細な軸方向長さ調整を可能にする移動可能な構成要素を含む。この微細な軸方向長さ調整は、網膜の処理されたＯＣＴ深さ走査からのフィードバックを使用して実行される。

好適な実施形態では、フォトニックモジュールは、ターゲットの眼の前の中心の場所に対して、及びターゲットの眼の軸方向長さに対して、及びターゲットの眼の屈折異常に対して、粗く位置合わせする方法でフレームのいずれかの（右又は左の）側部に取り付けられることができる。フレームのいずれかの側部に取り付けられる能力は、システムがどちらの眼も順番に測定することを可能にする。他の実施形態は、モジュールを動かすことなしに、被験者の眼の両方を測定することができる。

代替実施形態では、ＯＣＴビームを被験者の眼の中に向ける転向ミラーは、網膜の特定の場所若しくは網膜の場所の選択されたセットに向けることを可能にするように又は眼の網膜の特定の領域を走査することを可能にするように角度調整可能である。

代替実施形態では、ＯＣＴビームを被験者の眼の中に向ける転向ミラーは、１若しくは複数の場所に向けること又は網膜の特定の領域を走査することを容易にする固定技術を可能にするように角度調整可能である。固定技術は、ＯＣＴプローブビームを固定信号として使用すること又はＯＣＴプローブビームの波長と異なる波長の可視ビームを使用することを含む。更なる実施形態では、システムはカメラを含む。

２つの構成要素、多くの点でフレームを装着する特定の被験者に適合する従来の眼鏡と同様である第１の構成要素；及びフレームを装着している被験者の眼に光ビームを向ける２つの４５度ミラーを含む第２の構成要素、を有するフレームの概略式の正面図である（９０度回転で、図１Ｂに描かれている）。 ２つの構成要素、多くの点でフレームを装着する特定の被験者に適合する従来の眼鏡と同様である第１の構成要素；及びフレームを装着している被験者の眼に光ビームを向ける２つの４５度ミラーを含む第２の構成要素、を有するフレームの概略式の正面図である（９０度回転で、図１Ｂに描かれている）。 ＯＣＴフォトニックモジュールのプローブビームが補正された横方向位置合わせを伴ってターゲットの眼に入るようにフレームに取り付けられるＯＣＴフォトニックモジュールを描く。 スウェプトソースを使用する、図２のＯＣＴフォトニックモジュールの代替実施形態を描く。 フォトニックモジュールがプローブビームを片方の（すなわち）第２の眼に位置合わせするフレームに取り付けられている、図２のフレーム及びＯＣＴフォトニックモジュールを描く。 両方の眼のターゲットがＯＣＴフォトニックモジュールをフレーム上で再位置決めすることなしに測定されることができる代替実施形態を描く。 両方の眼のターゲットがＯＣＴフォトニックモジュールをフレーム上で再位置決めすることなしに測定されることができる代替実施形態を描く。 両方の眼のターゲットがＯＣＴフォトニックモジュールをフレーム上で再位置決めすることなしに測定されることができる代替実施形態を描く。 ＯＣＴフォトニックモジュール及びフレームを結合するための磁気コネクタを提供する、及びコネクタの配置により粗い軸方向位置合わせを提供する実施形態を描く。 ＯＣＴフォトニックモジュール及びフレームを結合するための磁気コネクタを提供する、及びコネクタの配置により粗い軸方向位置合わせを提供する実施形態を描く。 角度走査ミラーが所望の固定を提供する配向に向けられるとき、断続的にオンにされるＬＥＤ、又は他の可視光源によって生成される追加の可視固定ビームを提供する実施形態を描く。 調整可能なミラーによる角度走査を提供する実施形態を描く。 ビームを実質的に瞳孔の中心に保つ直線移動能力を含むことによる拡張走査能力を有する、調整可能なミラーによる角度走査を提供する実施形態を描く。 補正レンズのための代替の場所を描く。 フォトニックモジュールが外部ファイバ結合ＯＣＴシステムを使用する実施形態及びフォトニックモジュールが外部光学スウェプトソースを使用する実施形態を描く。 フォトニックモジュールが外部ファイバ結合ＯＣＴシステムを使用する実施形態及びフォトニックモジュールが外部光学スウェプトソースを使用する実施形態を描く。

本明細書に教示される本発明は、眼の構成要素の様相を非侵襲的に測定する装置及び方法を含む。このような構成要素は、限定されるものではないが、眼の網膜を含む。このような様相は、限定されるものではないが：特定の場所における網膜の厚さ；場所のセットにおける網膜の厚さ；１又は複数の場所における網膜の深さ走査；１つの次元が深さである網膜の領域の３次元走査；を含む。

好適な実施形態では、ＯＣＴフォトニックモジュールは、プローブビームと称される、光ビームを眼の中に向け、ＯＣＴフォトニックモジュールに向かって後方に散乱される光の少なくとも一部を捕える。この後方散乱光は、網膜の深さ走査をもたらすように処理されることができる１又は複数の干渉信号を形成するように参照光と結合される。

好適な実施形態では、フレームは、その人の眼が測定されることになるターゲットの眼である特定の被験者（又は被験者のセット）に、眼鏡が人に装着される方法で、非常に合うように構成される。フレームはさらに、ＯＣＴフォトニックモジュールのプローブビームが瞳孔を通ってターゲットの眼の中に向けられるようターゲットの眼に横方向に位置合わせされるように構成される。本明細書で使用されるとき、「横方向に位置合わせされる」は、眼に入るプローブビームに直交する方向の位置合わせを示し、横方向に位置合せるとも称される。

図の番号付けに関して、ある図から他の図に不変のままである構成要素は、可能であれば、先行する図と同じ番号を与えられることに留意されたい。唯一の違いが構成要素の追加又は置き換えである場合、以前に現れていない構成要素だけが番号を付けられるとともに論じられる。ＯＣＴフォトニックモジュールの構成の場合、ＯＣＴが十分理解されていることを考慮して、当業者が図を例証であること、及び本発明を理解する補助であることを見い出すことが考えられる。

図１は、本発明によるフレーム１００を描き、第１の構成要素１０１は、特定の被験者に合う従来の眼鏡と多くの点で同様である。第１の構成要素１０１は、経路１０５及び１０７を進む光ビームフレーム１００を装着している被験者（すなわち、本明細書では、フレーム装着車、ユーザ、被験者、検査下の被験者と様々に称される）に向ける２つ（第１及び第２）の４５度ミラー１１１、１１３を収容する。これらの４５度ミラーは、一般的に転向ミラーと呼ばれ、ある実施形態では４５度で固定され、他の実施形態では指向又は走査のために角度調整可能である。

図１Ｂは、９０度回転された表示１０９で第２の構成要素１０３を描く。図１Ｂは、第１及び第２の４５度ミラー１１１及び１１３をそれぞれ示す。２つの４５度ミラー１１１と１１３との間の離隔距離１１５は、被験者の眼の瞳孔の間の基準横方向距離であるように構成される。図１Ｂはまた、光の経路−第１のプローブ経路１０５及び第２のプローブ経路１０７、それぞれ４５度ミラー（１１１及び１１３）の一方に向かって進み次に検査下の眼に向けられる光線（ＯＣＴフォトニックモジュールからのプローブビーム、以下に図２で論じられる）を示す。

第２の構成要素１０３は、代替実施形態において、第１及び第２の曲面１１７及び１１９として描かれている、１又は複数のレンズを含む（本明細書では「補正」レンズとも呼ばれる）。このようなオプションのレンズは、凸又は凹であり得るとともに、例えば、補正レンズが遠方視力を矯正する方法と同様に、ターゲットの眼の収差エラーを補償するように選択され得る。本発明が特定の被験者又は眼の患者のために「カスタマイズ」される場合、補正レンズを含めることはこのようなカスタマイズの態様であることが理解されることができる。

第２の構成要素１０３は、２つの４５度ミラー１１１及び１１３が被験者の左及び右目の瞳孔の前に及び同瞳孔に中心を合わせられるように、第１の構成要素１０１の上で配向される、又は、幾つかの実施形態では、第１の構成要素１０１に付けられる。したがって、第１の構成要素１０１及び第２の構成要素１０３は、合わせて、被験者の眼の前に配置されるとともに被験者の眼と位置合わせされるフレーム１００を形成し、眼の少なくとも一方は、測定されることになる又は走査されることになるターゲットの眼である。好適な実施形態は眼鏡様フレームであるが、ヘッドマウント式の多くのバージョンが想定され、第２の構成要素の位置決めがＯＣＴビームの被験者の眼又は両眼のターゲット領域への方向付けのために提供されることが理解されることができる。例えば、重量が懸念事項である場合、ヘルメットのような装置が代替実施形態である。

図２は、本発明によるヘッドマウント可能なＯＣＴ装置２００を描き；図１のフレーム１００は、図１の経路１０５に沿って進むＯＣＴフォトニックモジュール２０１のプローブビーム２０５が第２の４５度ミラー１１３に当たるとともに補正横方向位置合わせを伴ってターゲットの眼（図示せず）に入るようにフレームに取り付けられたＯＣＴフォトニックモジュール２０１とともに、第１の構成要素１０１及び第２の構成要素１０３を有する。

ＯＣＴフォトニックモジュール２０１は、レンズ、ミラー及びビームスプリッタの構成によってプローブ放射２０５に導かれ（図１の）経路１０５に沿ってターゲットから検出器２２３に戻る往復をする放射、又は参照ミラー２３７及び検出器２２３への経路２０６に沿った往復をする参照照射を生成するソース２１０を含む。ソース２１０からの放射は、第１のレンズ２１１（典型的にはコリメーティングレンズ）を通って次にビームスプリッタ２１２に進む。プローブ放射は、ビームスプリッタ２１２を出て、第２の転向ミラー２１５、第４の転向ミラー２１９に当たり、フォトニックモジュールのプローブビーム出力ポート（図示せず）を通って第１の４５度転向ミラー１１１に出て、ターゲットの眼に入るように進む。

参照放射は、ビームスプリッタ２１２から、第１の転向ミラー２１３に、分散補償器２２５を通過する参照経路２０６に沿って、第３のレンズ２２７から第５の転向ミラー、第６の転向ミラー２３３、部分反射ミラー２３５に、そして参照ミラー２３７に進む。図２に描かれた実施形態は、ＭＲＯ、複数参照ＯＣＴであり、このＭＲＯでは、参照ミラー２３７はボイスコイル２３９に取り付けられている。振動参照ミラー２３７と部分反射ミラー２３５との間の複数の反射は、深さ走査範囲を広げる複数参照信号を生成する。スウェプトソースＯＣＴシステムを使用する代替実施形態が図３に描かれている。

図２に描かれるように、転向ミラー２３１及び２３３はステージ２２９の上にあり、このステージは、ボイスコイルモータ、スクィグルモータ（ｓｑｕｉｇｇｌｅ ｍｏｔｏｒ）などのような従来のモータ（図示せず）に応じて横方向２４０に動く。ステージ２２９を動かすことは、参照経路長さを効果的に変える。本明細書で以下にさらに論じられるように、この経路長調整は、ターゲットの深さ走査を軸方向に位置合わせするのに有用な、軸方向長さの微細位置合わせを可能にする。

図２に見ることができるように、ＯＣＴフォトニックモジュール２０１は、ＯＣＴプローブビーム出力ポートと第１の４５度ミラー１１１との間の距離が、ＯＣＴビームスプリッタ２１２からターゲットの眼（図示せず）の網膜までの光路長がＯＣＴビームスプリッタ２１２からＯＣＴ参照ミラー２３７までの光路長と実質的に同等であるようになるような方法で、フレーム１００に取り付けられている。この方法でフレーム１００に取り付けられているフォトニックモジュール２０１は、ＯＣＴフォトニックモジュールがターゲットの眼の網膜と少なくとも粗い軸方向長さで位置合わせされることを確実にする。代替実施形態では、関心のあるターゲットが網膜でない眼の構成要素である場合、フォトニックモジュールの粗い軸方向長さ位置合わせは関心のあるターゲットに対してである。

用語「軸方向長さが位置合わせされる」は、本出願の目的に対して、対象又は対象の一部−すなわち、関心のあるターゲット−が「軸方向長さに位置合わせされる」とき、ＯＣＴビームスプリッタからターゲットまでの光路長がＯＣＴビームスプリッタからＯＣＴ参照ミラーまでの光路長と実質的に同等であることを意味する。これらの２つの光路長が実質的に同等であるとき、対象又は対象の一部は、ＯＣＴシステムによって深さ走査されることができる。本発明では、関心のあるターゲットは典型的には眼であり、対象の一部は典型的には眼の構成要素である。

再び図２を参照すると、ＯＣＴプローブビーム出力ポートと第１の４５度ミラー１１１との間の距離２０７は、光路が第１のターゲットの眼の網膜に粗く軸方向長さに位置合わせするように選択されるようになる。追加の微細軸方向位置合わせが、網膜又は関心のある他のターゲットの適切なＯＣＴ深さ走査が得られることを確実にするために典型的には必要とされる。

微細な軸方向長さ位置合わせは、ＯＣＴフォトニックモジュール２０１の光路長を動的に調整することによって達成される。動的に調整される光路長は、ＯＣＴビームスプリッタ２１２からＯＣＴ参照ミラー２３７まで、又は、代替的に、ＯＣＴビームスプリッタ２１２から網膜（図示せず）までの光路長のいずれかである。ターゲットが網膜で無く眼の他の構成要素である場合、距離は、ＯＣＴビームスプリッタから関心のあるターゲットまでのものということになる。このような微細な位置合わせは、ＯＣＴフォトニックモジュールによって取得される干渉信号を処理することによって得られるフィードバックを使用して達成されるとともに、ステージ２２９の横方向位置を調整することによって達成される。ＯＣＴ動作及びＯＣＴ信号処理における当業者は、ここのより多くの説明なしでこれを理解することができる。したがって、微細軸方向長さ位置合わせが達成された後、干渉信号がＯＣＴフォトニックモジュールによって取得されるとともに取得された干渉信号が眼の様相を測定するために処理される。

図３は、図２に描かれたＭＲＯ構成ではなく、スウェプトソース３１０、及び固定参照ミラー３３７を使用する、本発明の代替実施形態３００を描く。この実施形態は、可動部品が無い利点を提供するが、低コストであるために、低コストスウェプトソースが使用できることを必要とする。

図４は、図２に描かれた実施形態の第２の位置を描く。ＯＣＴフォトニックモジュールは、そのプローブビームをターゲットの眼としてその個人の第２の眼に位置合わせする方法でフレームに取り付けられている。図２の描写が右眼に対する右向き構成として考えられる場合、図４の描写は左向きである。フォトニックモジュールは図２に描かれたものと同じであり、ＯＣＴフォトニックモジュールに対する構成要素数字の大部分は図４において省略されている。左向きの図４を参照すると、フォトニックモジュールのＯＣＴプローブビーム出力ポートと第２の４５度ミラー１１３との間の距離４０７は、光路が第１のターゲットの眼と異なる軸方向長さを有し得るこの第２のターゲットの眼の網膜と粗く軸方向に長さ位置合わせされるよう選択されるようになることが分かり得る。

図４の距離４０７及び図２の距離２０７の適切な選択並びにＯＣＴフォトニックモジュールがフレームに対する２つの場所及び配向の一方に繰り返し正確に配置されることを可能にする適切な配置機構は、ＯＣＴフォトニックモジュールが取り付けられるとともに被験者のいずれかの眼と位置合わせされることを可能にし、ＯＣＴフォトニックモジュールがいずれのかの眼の網膜と粗く軸上候に長さ位置合わせされることを可能にする。

本発明の実施形態では、上述のように、ＯＣＴフォトニックモジュールは、第１の構成においてＯＣＴフォトニックモジュールが第１の眼に位置合わせされ第２の構成においえて第２の眼、すなわち、第１の眼の対の眼に位置合わせされるように、少なくとも２つの構成でフレームと容易に着脱可能であることができる。

オプションの補正レンズ（図１の１１７及び１１９）は、いずれかの眼の屈折異常（もしあれば）を補正することが理解される。補正レンズの位置は、描かれたもの以外に、レンズがターゲットの眼への経路の中にあるように設けられ得る。例えば、図８Ｃ参照。補正レンズは、固定又は可変のいずれかであることができ、可変である場合、手動又は電子的のいずれかで制御されることができる。代替実施形態では、可変補正レンズであり得る、単一の補正レンズは、フレームではなくＯＣＴフォトニックモジュールに置かれることができる。これは、単一のユーザに対するフレーム及びモジュールの組み合わせをカスタマイズする。

代替実施形態では、ＯＣＴフォトニックモジュールは、多数の異なるフレームに容易に取り付け可能である。この実施形態では、補正レンズの任意のユーザカスタマイズが、ユーザフレームの中であることができ、必ずしもＯＣＴフォトニックモジュールの中ではない。さらなる実施形態では、ＯＣＴフォトニックモジュールはフレームに取り付けられ、スイッチが、モジュールを再び据え付けることなしに測定が第１及び第２の眼に行われることを可能にする。

ここで図５Ａを参照すると、代替実施形態が描かれ、フォトニックモジュールを再位置決めすることなしに切り替え可能なＯＣＴフォトニックビームを提供する。ソース５１０を再位置決めし、転向ミラーＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤを追加し、並びに４５度ミラー（図１の１１１及び１１３）を再配向することによって、ＯＣＴプローブビームは両眼に同時に向けられることができる。この実施形態では、ミラーＡは、実質的に５０％を反射するとともにＯＣＴプローブ光の実質的に５０％透過させる部分ミラー（ｐａｒｔｉａｌ ｍｉｒｒｏｒ）である。電子的に制御されるビーム停止部５１１及び５１３が、プローブビームを一方又は他方の眼に向けることを可能にする。図５Ａは、ミラーＤへの光路がブロックされている一方、ミラーＣへの光路がブロックされていないことを描いている。ビーム停止部５１１及び５１３はまた、両眼に入る光をブロックすることも可能であり、これは、安全のために使用されることができる。ビーム停止部５１１及び５１３は、光が両眼に同時に入ることを可能にするように制御可能であり、これは、他眼固定又は他の目的のために使用されることができる。このような実施形態では、図１の再配向ミラー１１１及び１１３は、一方が角度走査される一方他方が所望の固定を達成するように固定配向にあるように、制御される。

多くの他の実施形態が可能である。例えば、図５Ｂ及び５Ｃは、ミラーＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤの他の配置を示す。この実施形態では、フルミラー“Ａ”の位置合わせは切り替え可能である。図５Ｂは、プローブビームの経路の外に切り替えられた切り替え可能なミラー５１５を描き、プローブビームがミラーＣに到達することを可能にする。図５Ｃは、プローブビームの経路の中に切り替えられた切り替え可能なミラー５１５を描き、プローブビームがミラーＤに到達することを可能にする。フレーム及びフォトニックモジュールがユニットとして固定され、モジュールが容易に取り外し可能でない、単一の一体装置もまた本発明の実施形態であることを理解することができる。

ＯＣＴフォトニックモジュールをフレームの上に据え付けることが、図６Ａ及び６Ｂを含めて、図６に関して次に記載される。本発明の好適な実施形態では、非対称位置決めコネクタ６０２、６０４及び６１０が適切な位置決め機構を提供し、この位置決め機構は、ＯＣＴフォトニックモジュール（輪郭のみで示される）が、図６Ａにおいて６０４を６０２に、及び図６Ｂにおいて６０４を６１０に磁気的に接続することによって、フレームに対する２つの場所及び配向の一方に繰り返し正確に位置決めされることを可能にする。磁気位置決めコネクタの１又は複数のセットは、迅速、容易且つ正確なＯＣＴフォトニックモジュール２０１のフレーム１００への少なくとも２つの配置での取り付けを可能にすることが理解されることができる。これらの磁気位置決めコネクタの特定の位置は、ＯＣＴフォトニックモジュールが、一方又は他方の眼と少なくとも粗く位置合わせされることを確実にする。図５に関して記載されているモジュールの場合、一方の眼との粗い横方向位置合わせが磁気位置決めコネクタにより達成される一方、他方の眼との位置合わせは、ミラーＡ及びミラーＤの適切な左右位置によって達成される。

好適な実施形態では、このような磁気位置決めコネクタはまた、ＯＣＴフォトニックモジュールとフレームとの間の電力、１又は複数のデータ及び制御信号経路を提供する。非対称である２つの磁気位置決めコネクタの使用は、ＯＣＴフォトニックモジュールの正しい配向を確実にする。追加の、安定化コネクタが（光路のための開口を備えて）６０６及び６０８として描かれている。要素１０３、すなわち、ライトガイド又は図１に描かれたような第２の構成要素は、図６に描かれるように構成されるとき、フレーム上でのＯＣＴフォトニックモジュールの安定化させるための、並びに接続性を提供するための横方向表面提供することが留意されるべきである。

フレームの接続性は、スマートフォン又はコンピュータのような制御装置に無線で接続するように構成可能であることが理解できる。制御デバイスは、例えば、ダウンロード可能なソフトウェアアプリケーションによって構成可能であり、被験者、彼又は彼女自身が網膜測定を行うことを可能にする。さらなるデータ及び走査結果は、アップロードされ、医療専門家又は医療ファイルに送信されることができる。

本発明はまた、フレームでのミラーの角度調整を使用する、眼の網膜のような、ターゲットの走査を提供する。再び図１Ｂを参照すると、第２のフレーム構成要素１０３における４５度ミラー１１１、１１３の角度配向の変更は、ターゲットのＯＣＴ走査を可能にする。例えば、眼の前から１７ｍｍの距離における＋／−０．２８の角度偏向は、眼の前での＋／−０．５ｍｍの走査距離及び後部、すなわち網膜における＋／−１ｍｍの走査範囲を達成する。

加えて、角度調整可能なミラーを含む本発明の装置の実施形態は、有用な固定機能を提供する。眼科のための及び本明細書で使用されるような、固定は、固定ポイントに向かう眼の方向付けを意味する。固定は、ＯＣＴビームを網膜の選択された又はターゲットにされる位置又は領域に向けることを可能にするという点で有用である。この実施形態では、固定は、角度調整可能な転向ミラーを第１の期間所望の固定方向を達成するように第１の方向に配向させることによって達成されることができ、固定は、被験者がＯＣＴプローブビームを見ることによってそして次に角度調整可能な転向ミラーを固定配向と異なる選択されたターゲット位置において少なくとも１つの深さ走査を達成するように第２の方向に配向されるように素早く切り替えることによって、達成される。

角度調整可能な転向ミラーは、所望の固定方向と、所望の位置における測定を達成するための少なくとも１つのターゲット測定位置との間で繰り返し切り替えられることができる。角度調整可能な転向ミラーは、パターンを形成する方向のセットに繰り返し配向されることができ、固定は、被験者をパターンの中心を見させることによって達成されることができる。

代替実施形態では、眼の選択された領域が、角度調整可能な転向ミラーを走査モードで動作させることによって、走査される。この実施形態では、固定は、追加の可視ビームの使用によって及び転向ミラーが第１の期間所望の固定方向に配向されるように転向ミラーの角度を断続的に調整するとともに可視ビームをオンにすることによって達成され、固定は被験者が可視ビームをみることによって達成される。図７は、本発明によるＯＣＴプローブモジュールを描き、ＬＥＤ７１０、又は他の可視光源によって生成される追加可視固定ビーム７１２をさらに備え、このＬＥＤ又は他の可視光源は、角度走査ミラーが、所望の固定を提供する配向に向けられるとき、断続的にオンにされる。緑色ＬＥＤのような、ＬＥＤ７１０は、ダイクロイックミラー７０８によりコリメートされＯＣＴプローブビームと組み合わされ且つコリニア（ｃｏｌｌｉｎｅａｒ）にされる。

緑色固定ＬＥＤは、図１Ｂの動的に制御される転向ミラー１１１又は１１３が予め選択された固定方向を向くとき、短期間オンにされ、検査下の被験者にターゲットの眼をその方向に固定させる。共伝播しているコリニア固定ビーム及びＯＣＴプローブビームは、７１４として描かれている。概して、「固定ビーム」は、「可視固定ビーム」と呼ばれる。

固定が達成されているときの第１の期間以外の時間において、走査することは、ＯＣＴフォトニックモジュールに網膜の選択された領域を走査させるように図１Ｂの転向ミラー１１１又は１１３の一方を系統的に角度調整することによって達成される。ａ）ＯＣＴフォトニックモジュールが眼の網膜と正確に軸方向に長さ位置合わせされている間及びｂ）プローブビームが転向ミラーを角度調整することによって系統的に動かされている間にＯＣＴフォトニックモジュールによって取得される干渉信号は、眼の網膜の領域の走査を示すデータを出力するように処理される。同じことが網膜以外のターゲットにも当てはまる。

他の実施形態では、眼の網膜領域からの干渉信号を取得するのではなく、眼の他の構成要素の様相が分析される。分析されることになるターゲット構成要素は、角膜、前眼房又は水晶体のような関心のある眼の構成要素を含む。典型的な眼科応用では、測定されることになるターゲット構成要素の様相は、ターゲット構成要素の厚さである。

角度走査アプローチは、図１の第２のフレーム構成要素１０３の一部を描く図８Ａにさらに示されている。図８Ａでは、４５度ミラーは１又は２次元角度走査ミラーであり、これは、第１の走査位置８１１において、４５度の角度にあるとともに入射プローブビーム８１３を角膜８１７の公称中心及び瞳孔を通って眼８１９の網膜８１７の中心の領域にある場所８１５に向ける。角度走査ミラーはまた第２の走査位置８２１で描かれており、破線として描かれている。この位置では、プローブビーム８１３は、角膜８１７上の中心から外れたポイントに、瞳孔８２５を通って中心領域８１５からある横方向オフセットを有する網膜上の場所８２７に向けられる。

より大きい走査角度を可能にする代替実施形態が図８Ｂに描かれており、そこには、角度調整可能なミラー８２９の直線並進移動能力もある。これは破線８３１によって描かれ、角度調整され且つ右に並進移動されているときのミラー８２９の位置を示す。角度走査と併せた直線並進移動の組み合わせは、瞳孔を拡大する必要なしに網膜のより大きい領域を走査する間にビームを実質的に瞳孔の中心に維持することを可能にする。走査及び並進移動機構は、ＭＥＭＳ又は（ボイスコイルのような）電気−機械機構を使用して実装される。本明細書では、用語「位置調整すること」は、角度調整によって位置合わせすること又は直線並進移動によって位置合わせすること又は角度調整と直線並進移動の組み合わせによって位置合わせすることを含む。

再び図８Ｂを参照すると、幾つかの実施形態では、１又は複数のカメラが、装置に取り付けられるとともに眼の画像を取得する。幾つかの実施形態では、１又は複数のカメラは、角膜で散乱した光を用いたプローブビームの画像を含む眼の画像を取得する。この画像データは、角度調整可能なミラーを用いた及びオプションで直線並進移動も用いた眼に対するプローブビームの手動又は自動位置合わせを可能にする。幾つかの実施形態では、１又は複数のプレノプティックカメラ（場合によって、ライトフィールドカメラ又はフィールドオブライトカメラとも呼ばれる）が眼からより多くの画像データを取得するために使用される。図８Ｃはまた、第２のフレーム構成要素１０３の一部を描くとともに、図８Ａ及び８Ｂに描かれたものと異なる場所の補正レンズ８３７を描く。図５に描かれた実施形態では、補正レンズに対する他の場所はミラーＤ及びＣより上である（黒い曲げられた領域として描かれている）。

示されたＯＣＴシステムは複数参照タイムドメインＯＣＴシステム及びスウェプトソースＯＣＴシステムであるが、代替実施形態は、従来のタイムドメインＯＣＴシステム及びスペクトラルフーリエドメインＯＣＴシステムのような他のＯＣＴシステムを使用することが理解され得る。幾つかの実施形態では、フォトニックモジュールの外部のＯＣＴシステムがフォトニックモジュールに結合されたファイバであることができる。この構成は、高価で非常に高性能のＯＣＴシステムを使用しながら低コストカスタムフレームの利点を利用することを可能にする。

図９Ａは、外部ＯＣＴシステムがファイバカプラ９０３を用いてフォトニックモジュール９０１にファイバ結合されているこのような構成を描いている。図９Ａに描かれた例では、モジュール９０１は、ＯＣＴプローブビームを、（前述のように）一方、他方、又は両方の眼に送る。返ってくるＯＣＴ信号は、取得されるとともに同じファイバに沿ってＯＣＴシステムに送り返される。

代替実施形態が、図９Ｂに描かれ、ここでは外部スウェプトソースがファイバカプラ９０７を用いてフォトニックモジュール９０５にファイバ結合されている。この例では、フォトニックモジュール９０５は、スウェプトソースのための参照ミラー９０９を含むＯＣＴ干渉計を含んでいる。

図示されたフォトニックモジュールは、単一のＯＣＴビームを使用する。代替実施形態では、本発明は、ＳＬＤ（スーパールミネセントダイオード）のアレイを含む、又は、代替的に、単一の高出力ＳＬＤが使用されるとともにホログラフィック光学素子を用いて複数のビームに分けられる。結果として生じる複数のビームは、網膜の異なる場所を調べるために異なる角度に操向可能である。結果として生じる複数の干渉信号は、レンズアレイを用いて検出器アレイの上にフォーカス可能であり、深さ走査のセットをアレイの場所において同時に提供する。これは、測定がより少ない時間で行われることを効果的に可能にする。

他の例は、当業者に明らかであろう。本発明の範囲は、そこに適用される均等の全範囲とともに、明細書、図面及び添付の請求項を参照することにより、決定される。

Claims (15)

1. 検査下の眼のターゲットを測定するためのヘッドマウント式装置であって：
   第１の眼のターゲットと位置合わせされるようにヘッドマウント可能であり、ＯＣＴプローブビームを前記ターゲットに案内するように構成される、フレームと、
   ＯＣＴフォトニックモジュールであって、前記ＯＣＴプローブビームが前記第１の眼の前記ターゲットに粗く軸方向に長さ位置合わせされるように、前記フレームに取り外し可能且つ前記フレームに位置合わせ可能に結合され、取得された干渉信号を処理することからのフィードバックを使用することによって、前記ＯＣＴフォトニックモジュールの選択された光路長の調整が前記ＯＣＴプローブビームを前記ターゲットと微細に軸方向に長さ位置合わせする、ＯＣＴフォトニックモジュールと、から構成され、
   前記ＯＣＴフォトニックモジュールは、前記干渉信号を取得し、前記干渉信号はターゲット測定を提供するために処理される、
   装置。
2. 前記ＯＣＴフォトニックモジュールは、少なくとも１つの外部ＯＣＴソースからのソース放射を受信する、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記フレームは、第１及び第２の眼を持つ検査下の被験者に対して、前記ＯＣＴフォトニックモジュールを前記フレームに、前記ＯＣＴプローブビームが前記第１の眼のターゲットと粗く軸方向に長さ位置合わせされるように、位置合わせ可能に結合すること、及び前記ＯＣＴフォトニックモジュールを前記第２の眼に位置合わせ可能に結合すること、を可能にし、前記ＯＣＴプローブビームは前記第２の眼のターゲットと粗く軸方向に長さ位置合わせされる、
   請求項１又は２に記載の装置。
4. 検査下の前記眼の屈折異常を補正するように前記ＯＣＴプローブビームと前記ターゲットとの間の光路に位置する少なくとも１つのレンズをさらに含む、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記フレームはさらに、少なくとも１つの非対称磁気位置決めコネクタを含み、前記コネクタは、電力、データ及び信号制御を可能にする、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記ＯＣＴフォトニックモジュールは、前記ＯＣＴプローブビームの前記第１の眼の第１のターゲット及び第２の眼の第２のターゲットとの粗い軸方向長さ位置合わせを提供するように、前記フレームに取り付けられる、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記第１の眼及び第２の眼の第１及び第２のターゲットを実質的に同時に測定するように構成される、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記ターゲットは、角膜、角膜の厚さ、前眼房、前記前眼房の厚さ、水晶体レンズ、水晶体レンズの厚さ、から成るグループから選択される、
   請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置。
9. 検査下の前記眼の固定を可能にする固定ビームを更に提供する、
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置。
10. 生体内で眼のターゲットを分析するためのヘッドマウント式装置の作動方法であって、前記装置は、プローブビームを前記ターゲットに向ける転向ミラーを含み、前記プローブビームを前記ターゲットに粗く軸方向に長さ位置合わせするように構成される、ヘッドマウント可能なフレームと、前記プローブビームが前記眼に横方向に位置合わせされるとともに前記転向ミラーを用いて前記眼の中に向けられるように、前記フレームに取り外し可能に結合される、ＯＣＴフォトニックモジュールと、制御装置と、を有し、前記方法は：
    前記制御装置が、前記プローブビームが前記眼の前記ターゲットに微細に軸方向に長さ位置合わせされるように前記ＯＣＴフォトニックモジュールの選択される光路長を動的に調整するステップ、
    前記制御装置が、干渉信号を取得するステップ、及び
    前記制御装置が、前記取得した干渉信号を処理するステップ、を含む、
    方法。
11. 前記制御装置が、前記プローブビームを少なくとも１つの選択されたターゲット領域に向けるように前記転向ミラーを位置調整するステップをさらに含み、前記位置調整は、角度調整及び並進移動調整の少なくとも１つを含む、
    請求項１０に記載の方法。
12. 前記転向ミラーを位置調整するステップはさらに、第１に、前記制御装置が、第１の期間所望の固定方向を達成するように第１の方向に前記転向ミラーを配向するステップ、及び、第２に、前記制御装置が前記ターゲットのＯＣＴ深さ走査を達成するのに十分な速度で第２の方向に前記転向ミラーの配向を切り替えるステップ、を含む、
    請求項１１に記載の方法。
13. 前記転向ミラーの配向を切り替えるステップは繰り返される、
    請求項１２に記載の方法。
14. 前記転向ミラーの配向を切り替えるステップはさらに、前記制御装置が、パターンを形成する方向のセットに前記転向ミラーの前記配向を繰り返し変更するステップを含む、
    請求項１２に記載の方法。
15. 前記位置合わせするステップはさらに、前記制御装置が、前記プローブビームの前記眼の関心のある構成要素との軸方向長さ位置合わせをするステップを含み、前記関心のある構成要素は、網膜、網膜の厚さ、角膜、角膜の厚さ、前眼房、前眼房の厚さ、水晶体レンズ、水晶体レンズの厚さから成るグループから選択される、
    請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の方法。

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