JP6995504B2

JP6995504B2 - 検査装置の制御方法、制御装置及びプログラム

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Publication number: JP6995504B2
Application number: JP2017121800A
Authority: JP
Inventors: 宏治野里
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Priority date: 2016-07-01
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2022-01-14
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Description

本発明は、検眼鏡に例示される検査装置を制御する方法、制御する制御装置、及び該方法を実行するプログラムに関する。

検眼鏡は、眼の内部（眼底）についての情報を収集する装置である。単純な直視型検眼鏡は、検眼医が眼底を直接見るのに用いられるハンドヘルドデバイスであり、光源、開口、及び１つ又は複数のレンズを備えることができる。電子検眼鏡は、１つ又は複数のセンサーを用いて眼底画像を取得する。これらの眼底画像は、その後、表示デバイスを用いて検眼医に表示される。高解像度検眼鏡は、レーザーを用いて高解像度眼底画像を取得することができる。高解像度検眼鏡は、一層高い解像度の眼底画像を取得する補償光学（adaptive optics）装置も含むことができる。補償光学装置は、検査中の眼によって持ち込まれる静的及び動的な歪みを補償するのに用いることができる。検眼鏡の例には、眼科用撮像装置、眼底撮像システム、走査型レーザー検眼鏡（ＳＬＯ）、補償光学走査型レーザー検眼鏡（ＡＯ－ＳＬＯ）、低コヒーレンス光の干渉を利用する光干渉断層計（ＯＣＴ）、補償光学光干渉断層計（ＡＯ－ＯＣＴ）等が含まれる。これらの検眼鏡は、正常な眼及び罹患した眼の双方における人間の眼底の研究に重要なツールである。

ＡＯ－ＳＬＯ及びＡＯ－ＯＣＴでは、補償光学（ＡＯ）装置は、眼の収差を測定し、測定された収差を補正する光学補正システムである。ＡＯ－ＳＬＯ及びＡＯ－ＯＣＴは、シャックハルトマン波面センサーシステムを用いて眼の波面を測定することができる。形状可変ミラー又は空間－位相変調器は、測定された波面を補正するように駆動され、眼底の画像が取得され、これによって、ＡＯ－ＳＬＯ及びＡＯ－ＯＣＴが高解像度の画像を取得することが可能になる。

眼球運動は、これらのシステムを用いた撮像にとって大きな問題である。ＳＬＯは、パノラマ画像を平均及び作成するための複数の画像を撮影することができる。これらの画像を適切に作成するために、各画像は、正確な位置にあるべきである。これは困難である可能性がある。なぜならば、眼球は、撮像中、連続して運動しているからである。特に、ＡＯ－ＳＬＯ等の小さなＦＯＶ（視野）のシステムでは、眼球運動が、フレームサイズに比べてかなり大きい可能性がある。時に、撮像エリアが、眼球運動のみに起因してフレームからはみ出す可能性もある。

この問題に対処するために、眼球位置追尾システムが用いられる。眼球位置追尾システムは、位置検出装置を用いて眼球位置を推定し、１つ又は複数の追尾ミラーを用いて又は走査ミラーを調整することによって、推定された眼球運動に従い撮像エリアをシフトする。位置検出装置は、特定の特徴を検出すること又は画像の全体としての解析を含む画像ベースの位置計算方法を用いることができる。

ＡＯ－ＳＬＯ又はＡＯ－ＯＣＴを用いて眼を撮像するのに用いることができる複数の撮像技法がある。これらは、共焦点撮像、暗視野撮像、蛍光撮像、マルチスペクトル撮像、非共焦点撮像、分割検出撮像等を含む。撮像装置は、複数の撮像技法を同時に用いるように設計することができる。これは、診断及び調査のためのより多くの情報を提供するが、画像ベースの追尾システムにとって難題も提示する。複数の画像は、相反する追尾情報を生成する可能性がある。

複数の、時に相反することがある追尾情報を用いて画像ベースの視線追尾（eye tracking：眼球追尾）をハンドリングする装置及び方法が必要とされている。

実施形態は、それぞれが眼のエリアの画像を生成するように走査型光測定装置等の検査装置を制御することができる方法、コントローラー、命令を用いてコード化された非一時的コンピューター可読記憶媒体である。前記装置は、眼に例示される被検体の前記エリアにわたって光を走査することができる。前記装置は、前記眼から光を収集することができる。前記装置は、前記眼から収集された前記光を光の第１の部分と光の第２の部分とに分割することができる。前記装置は、前記収集された光の前記第１の部分を表す第１の検出データを生成することができる。前記装置は、前記収集された光の前記第２の部分を表す第２の検出データを生成することができる。
前記第１の部分は、前記第１の検出データを生成する第１の検出器によって検出される前に、前記光を分割する共焦点ピンホールを通過しなかった光であり、前記第２の部分は、前記第２の検出データを生成する第２の検出器によって検出される前に、前記共焦点ピンホールを通過した光であることができる。

以上の課題に対し、本発明の一態様に係る制御方法は、
前記第１の検出データ及び前記第２の検出データを受信することと、
前記エリアを前記光で１走査する第１の期間中に前記検査装置によって取得される前記エリアからの前記第１の検出データに基づいて第１の画像を作成することと、
前記第１の期間中に前記検査装置によって取得される前記エリアからの前記第２の検出データに基づいて第２の画像を作成することと、
前記第１の画像又は前記第２の画像を位置検出画像として選択することと、
前記位置検出画像に基づいて前記第１の期間中の前記エリアの位置の変化を演算することと、
前記エリアの位置の前記演算された変化に基づいて前記光を走査する位置を調整する命令を前記検査装置に送信することと、
を含む、ことを特徴とする。
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部をなす添付の図面が例示的な実施形態を示す。

本発明によれば、複数の、時に相反することがある追尾情報を用いた画像ベースの視線追尾のハンドリングが容易になる。

一実施形態を実施することができる装置のブロック図である。一実施形態を実施することができるコントローラーの図である。一実施形態を実施することができる装置のブロック図である。一実施形態を実施することができる装置の一般化された図である。一実施形態において用いることができる検出システムの一般化された図である。一実施形態において用いることができる検出システムのブロック図である。一実施形態において用いることができる方法を示すフローチャートである。一実施形態において用いることができる追尾方法を示すフローチャートである。一実施形態において用いることができる被検体の画像の例を示す図である。一実施形態において用いることができる被検体の画像の例を示す図である。一実施形態において用いることができる被検体の画像の例を示す図である。一実施形態において用いることができる被検体の画像の例を示す図である。一実施形態において用いることができる被検体の画像の例を示す図である。一実施形態において用いることができる方法を示すフローチャートである。一実施形態において用いることができる方法を示すフローチャートである。一実施形態によって被検体から取得された画像の例を示す図である。一実施形態によって被検体から取得された画像の例を示す図である。一実施形態によって被検体から取得された画像の例を示す図である。一実施形態によって被検体から取得された画像の例を示す図である。一実施形態によって被検体から取得された画像の例を示す図である。一実施形態によって被検体から取得された画像の例を示す図である。

以下で、添付の図面を参照して実施形態が説明される。同様の番号は、全体を通じて同様の要素を指す。例示的な実施形態は、以下で図面を参照して詳細に説明される。以下の説明は本質的に、説明的及び例示的なものにすぎず、いかなる形でも、本開示及びその用途又は使用を限定することを意図していない。実施形態において示されるコンポーネントの相対的構成、並びに、ステップ、数値表現及び数値は、別段の具体的な指示がない限り、本開示の範囲を限定しない。当業者によってよく知られている技法、方法及びデバイスは、以下で論考する実施形態を可能にするために当業者がこれらの詳細を知る必要がないので、詳細に論考されていない場合がある。更に、以下で説明されるように、眼を調べるのに用いられる以下で開示される画像撮影装置（検眼鏡）は、限定ではないが、肌、内臓を含む他の対象物を調べるのに用いられる場合もある。即ち、本発明は、眼等の被検体の画像を取得する検眼鏡に例示される検査装置の制御方法として把握される。

［検眼鏡Ｉ］
図１Ａは、検眼鏡１００等の一実施形態を実施することができる構成例を示すブロック図である。検眼鏡１００は、眼等の被検体１１１を撮像するのに用いられ、追尾走査システムを備える。ここでは、追尾走査システムとしてスキャナー１０９（図１Ｄ参照）を備え、該スキャナー１０９は追尾及び走査の双方を行う単一のチップチルトミラーとして実施することができる。該追尾走査システムは、走査システム及び追尾システムを備えることができる。走査システムは、単一のチップチルトミラーとして構成することもできるし、第１の軸の走査ミラー及び第２の軸の走査ミラーとして構成することもできる。第１の軸は、第２の軸と実質的に直交している。なお、本開示の文脈における「実質的に」とは、システムの位置合わせ許容差及び測定許容差の範囲内にあることを意味する。第１の軸の走査ミラーは、レゾナントスキャナーとすることができる。このレゾナントスキャナーは、正弦波又は他の或る周期信号によって駆動することができる。第２の軸の走査ミラーは、三角信号、ピラミッド信号、又はのこぎり歯信号によって駆動されるサーボスキャナーとすることができる。これらのスキャナーは、電気モーター、圧電アクチュエーター、磁歪アクチュエーターによって駆動することができ、及び／又は微小電気機械（ｍｅｍｓ）システムとすることができる。追尾システムは、チップチルトミラーとすることもできるし、２つのステッピングミラーのセットとすることもできる。これらのミラーのうちの１つ又は複数は、追尾及び走査の双方に同時に用いることができる。追尾走査システムとしては、光ビームをステアリングする回転ミラーに加えて、音響光学偏向器、電気光学偏向器、波面位相ステアリング、及び他のよく知られた技法等の他の方法を用いることもできる。追尾走査システムは、様々なステアリングコンポーネント間で測定ビーム及び戻り光を伝達する１つ又は複数の光学コンポーネント（ミラー、開口、及び／又はレンズ等）を備えることができる。測定ビームの走査及び追尾を行う様々な光学コンポーネントは、互いに共役的光学関係にあることができる。上述したように、追尾走査システムは、１つ又は複数の追加のスキャナーを備えることができる。

本実施形態において、第１の軸の走査ミラーの走査周期は、第２の軸の走査ミラーの走査周期よりも短い。第１の軸の走査ミラー及び第２の軸の走査ミラーの順序は、一例示的な実施形態の動作に影響を与えることなく交換することができる。

検眼鏡１００は、検出システム１２０を備えることができる。検出システム１２０は、第１の検出システム１２０－１及び第２の検出システム１２０－２を備えることができる。第１の検出システム１２０－１は、図１Ａに示すような共焦点検出システムとすることができる。第２の検出システム１２０－２は、図１Ａに示すシステム等の暗視野検出システムとすることができる。検出システム１２０は、共焦点検出システム及び暗視野検出システムに加えて、蛍光検出システム、非共焦点検出システム、分割検出システム、多波長検出システム等の他のタイプの検出システムを備えることができる。また、これらシステムの２つ以上の何れかを適宜組み合わせて備えてもよい。

検眼鏡１００は、画像等のデータ、又はコントローラー１１６によって画像に変換されるデータを、検出システムのそれぞれからコントローラー１１６に送信することができる。コントローラー１１６は、第１の検出システム１２０－１からデータを取得し、その情報を用いて、被検体１１１が撮像プロセス中にどのように動いたのかを画像ベースの位置推定システム１１６－１を用いて推定することができる。画像ベースの位置推定システム１１６－１は、コントローラー１１６のプロセッサ１２４（１２４－１及び１２４－２）及びメモリ１２６（１２６－１及び１２６－２）を用いて実施することができる。該位置推定システム１１６－１は、検出システム１２０によって取得された画像に対して、同じく検出システム１２０によって取得された基準画像を用いた後述する処理を行う。該位置推定システムは、この処理を含むことができる一連の命令を実施することができるＰＣ１１７及びＧＰＵ１２８を利用することもできる。次に、コントローラー１１６は、推定された位置を第１の検出システム１２０－１から取得し、その位置を追尾システム１１６－２に供給することができる。追尾システム１１６－２は、コントローラー１１６のプロセッサ１２４（１２４－１及び１２４－２）及びメモリ１２６（１２６－１及び１２６－２）を用いてこの処理を実施することができる。その際、追尾走査システム（スキャナー１０９）の現在の位置と、追尾走査システムの過去の位置と、追尾走査システムの遅れ時間と、推定された位置の結果とに基づいて追尾のための位置計算を実行する。該追尾走査システムは、この処理を含む一連の命令を実施することができるＰＣ１１７及びＧＰＵ１２８を利用することもできる。追尾システム１１６－２は、既知のフィードバック制御技法を用いて、追尾走査システムの新たな制御信号を計算することができる。次に、コントローラー１１６は、この新たな制御信号を検眼鏡１００に送信することができる。次に、検眼鏡１００は、この新たな制御信号を受信し、その情報を用いて、追尾システムを再位置決めすることができる。

追尾システムで用いるミラー（複数の場合もある）は、検出システムのうちの１つ（例えば、共焦点検出システム）からの画像から計算された位置情報のみを用いて次のように制御される。例えば、撮像セッションの間は常に、共焦点画像が位置検出に用いられる。共焦点検出システムである第１の検出システム１２０－１からの共焦点画像は、コントローラー１１６の画像ベースの位置推定システム１１６－１に送信される。次に、この計算された位置情報は、コントローラー１１６の追尾システム１１６－２に送信される。追尾システム１１６－２は、この位置情報に従って追尾走査システム（スキャナー１０９）を制御する。この実施形態によって、複数の検出システムが被検体についての情報を収集する一方で、単一の追尾システムを用いることが可能になる。このシステムの不利点は、検出システムの全てから高品質の画像を取得するために最適な追尾情報が常に用いられるとは限らず、追尾システムが、利用可能な情報の全てを十分に活用していないということである。

［コントローラー］
図１Ｂは、一実施形態において用いることができるコントローラー１１６の図である。コントローラー１１６は、汎用コンピューター１１７も含むことができる。コントローラー１１６は、入力値を受信し、制御値を出力する。コントローラー１１６は、汎用コンピューターか、検眼鏡若しくは検査機器を制御するように特に設計されたデバイスか、又はコンピューター（ＰＣ）１１７と共に幾つかのカスタムエレクトロニクスを用いるハイブリッドデバイスとすることができる。入力値及び制御値は、デジタル値又はアナログ値とすることができる。コントローラー１１６は、アナログ対デジタルコンバーター（ＡＤＣ）及びデジタル対アナログコンバーター（ＤＡＣ）を備えることができる。入力値は、波面センサー１１５からの信号、検出器１１４からの信号、及び１つ又は複数の他のセンサーからの１つ又は複数の値等の１つ又は複数の値を含むことができる。制御値は、波面調整デバイス１０８に送信された制御値と、走査システム、追尾ステム及び第１の軸のミラーのうちの１つ又は複数への値とを含むことができる。制御値は、機器の他のコンポーネントへの更なる値を含んでもよい。

コントローラー１１６は、プロセッサ１２４－１を含む。プロセッサ１２４－１は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＤＳＰ及び／又はＦＰＧＡとすることができる。プロセッサ１２４－１は、所望の結果を得るように共に動作する１つ又は複数のプロセッサを指すことができる。コントローラー１１６は、メモリ１２６－１を備えることができる。メモリ１２６－１は、較正情報を記憶することができる。メモリ１２６－１は、検眼鏡を制御するためのソフトウェアも記憶することができる。メモリ１２６－１は、非一時的コンピューター可読記憶媒体の形態をとることができる。非一時的コンピューター可読記憶媒体は、例えば、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、分散ストレージシステム、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ、又はブルーレイディスク）、フラッシュメモリデバイス、メモリカード等のうちの１つ又は複数を含むことができる。コントローラー１１６は、キーボード、マウス、タッチスクリーン、ノブ、スイッチ及び／又はボタン等の入力デバイスを含むことができる。

コントローラー１１６は、直接接続によるか、バスを介するか、又はネットワークを介してコンピューター（ＰＣ）１１７に接続することができる。コンピューター１１７は、キーボード、マウス及び／又はタッチスクリーン等の入力デバイスを含むことができる。コンピューター１１７は、ディスプレイ１１８に接続することができる。検眼鏡１００によって生成される結果及び／又はデータは、ディスプレイ１１８を介してユーザに提示することができる。コンピューター１１７は、プロセッサ１２４－２、メモリ１２６－２を含むことができる。コンピューター１１７はまた、１つ又は複数のＧＰＵ１２８も含むことができる。

［検眼鏡ＩＩ］
図１Ｃは、コントローラー１１６が双方の検出システムからの情報を考慮に入れる別の実施形態の図である。図１Ａと同様に、検眼鏡１００は検出システム１２０を備える。検出システム１２０は、第１の検出システム１２０－１及び第２の検出システム１２０－２を含む複数の検出システムを備える。１つの例では、第１の検出システム１２０－１は共焦点検出システムであり、第２の検出システム１２０－２は暗視野検出システムである。双方の検出システムは、共通の追尾走査システム（スキャナー１０９）を用いる。検眼鏡１００は、第１の検出システム１２０－１及び第２の検出システム１２０－２の双方からコントローラー１１６にデータを送信する。

コントローラー１１６は、第１の検出システム１２０－１及び第２の検出システム１２０－２の双方からデータを受信する。これらの検出システムからのデータは、アナログデータ、デジタルデータ、構造化データ、画像及び／又はコントローラー１１６が画像に変換する生のデータとすることができる。コントローラー１１６は、画像選択システム１１６－３を用いて、検出器のそれぞれからの画像の何れを追尾に用いるのかを選択する。次に、コントローラー１１６は、選択されたデータを取得し、その情報を用いて、被検体１１１が撮像プロセス中にどのように動いたのかを１１６－１等の画像ベースの位置推定システムを用いて推定することができる。次に、コントローラー１１６は、推定された位置を選択された検出システムから取得し、その位置を追尾システム１１６－２内に供給することができる。追尾システム１１６－２は、既知のフィードバック制御技法を用いて、選択されたデータに基づいて追尾走査システム（スキャナー１０９）の新たな制御信号を計算することができる。次に、コントローラー１１６は、選択されたデータに基づくこの新たな制御信号を検眼鏡１００に送信することができる。次に、検眼鏡１００は、この新たな制御信号を受信し、その情報を用いて、追尾システムを再位置決めすることができる。

一例示的なシステムでは、第１の検出システム１２０－１は共焦点検出システムであり、第２の検出システムは暗視野検出システムである。撮像セッション中、共焦点画像及び暗視野画像の双方が同時に取得される。次に、これらの画像は、画像選択システム１１６－３に送信される。画像選択システム１１６－３は、どの画像が、撮像位置を計算するのにより良好なものであるのかを判定する。次に、選択された画像が、画像ベースの位置推定システム１１６－１に送信される。画像ベースの位置推定システム１１６－１は、被検体の位置を推定する。次に、推定された位置情報が、追尾システム１１６－２に送信される。追尾システム１１６－２は、この位置情報に従って追尾走査システム（スキャナー１０９）を制御する。

［検眼鏡ＩＩＩ］
一実施形態が、図１Ｄに示す眼底画像撮影装置等の検眼鏡１００に関して説明される。実施形態は、検眼鏡１００等の撮像システムと関連して用いられるシステム、方法、非一時的コンピューター可読媒体及びソフトウェアを対象とする。図１Ｄは、例示的な検眼鏡１００の図である。検眼鏡１００は、被検体１１１の内部（例えば、眼底又は網膜）についての情報を得るためのシステム又は装置である。

一例示的な実施形態において、検査装置は走査検眼鏡の形態とすることができる。走査検眼鏡は、トラッカー／スキャナー１０９を用いて被検体１１１にわたるようにスポットを走査する。該スポットは、被検体１１１にわたって走査される光源１０１からの光のスポットとすることができる。

一例示的な実施形態では、光のスポットは光源１０１によって生成される。光源１０１は、検眼鏡１００に組み込むことができ、代替的に、検眼鏡１００は、光源１０１を受けるための入力を含むことができる。光源１０１からの入力は、光ファイバー入力又は自由空間入力（図示せず）とすることができる。光ファイバー入力は、シングルモード光ファイバー、マルチモード光ファイバー、偏波保持光ファイバー、光ファイバー束、又は他にある導波路タイプの入力とすることができる。ここでは、シングルモード光ファイバー１０２を用いる。光源１０１は、レーザー、広帯域光源、又は複数の光源とすることができる。一例示的な実施形態では、光源１０１は、８４０ｎｍの波長を有するスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）光源である。光源１０１の波長は、特に限定されていないが、眼底画像撮影のための光源１０１の波長は、適切には、調べられている人物が受けるグレアを低減し、かつ撮像解像度を維持するために、約８００ｎｍ～１５００ｎｍの範囲に設定される。

一例示的な実施形態では、光源１０１から放出される光は、シングルモード光ファイバー１０２を通過し、コリメーター１０３によってコリメートされた空間光（測定光１０５）として放射される。

一例示的な実施形態では、照射される光の偏光は、シングルモード光ファイバー１０２の経路に設けられる偏光調整部材（図示せず）によって調整することができる。代替的な構成では、光源１０１からの光は偏光されており、シングルモード光ファイバー１０２は偏波保持ファイバーである。別の構成では、偏光調整部材は、コリメーター１０３の後ろに配置することができる。代替的に、偏光調整部材は、偏光板と置き換えることができる。一代替的な実施形態では、照射される光は、偏光されていない場合があるか、偏光解消されている場合があるか、又は偏光が制御されていない場合がある。

コリメーター１０３から放射された測定光１０５は、ビームスプリッターを含む光分割部分１０４を通過する。この例示的な実施形態では、上述した補償光学系も含まれている。

補償光学系は、光分割部分１０６と、波面センサー１１５と、波面調整デバイス１０８と、測定光１０５をこれらのコンポーネントに及びこれらのコンポーネントから誘導するための反射ミラー１０７－１、１０７－２、１０７－３、及び１０７－４を備える。反射ミラー１０７－１～１０７－４は、被検体１１１の瞳孔、波面センサー１１５及び波面調整デバイス１０８に及びこれらから測定光１０５を誘導するように設けられる。反射ミラーは、レンズ及び／又は開口等の適切な光学装置と置き換えることができる。同様に、レンズは、ミラーと置き換えることができる。波面センサー１１５及び波面調整デバイス１０８は、光学的共役関係にあることができる。ビームスプリッターは、光分割部分１０６として用いることができる。波面センサー１１５は、被検体から到来する光の波面の空間特性を表す情報を収集するシャックハルトマンセンサー又は他のタイプのセンサーとすることができる。波面の形状に関する情報を提供するセンサーのタイプの他の例は、限定ではないが、ピラミッド波面センサー、共通経路干渉計、フーコーテスター、多角的シアリング干渉計、ロンキーテスター、及びシアリング干渉計を含む。

光分割部分１０６を通る測定光１０５は、波面調整デバイス１０８に入るように反射ミラー１０７－１及び１０７－２によって反射される。測定光１０５は、波面調整デバイス１０８によって反射され、反射ミラー１０７－３及び１０７－４によって更に反射される。

波面調整デバイス１０８は、透過デバイス又は反射デバイスとすることができる。波面調整デバイス１０８は、波面調整デバイス１０８に入るビームにわたって相対的な位相が調整されることを可能にするアドレス指定可能な空間光位相変調器とすることができる。そして、それによって、波面調整デバイス１０８から出るビームにわたって相対的な位相が調整可能となる。一例示的な実施形態では、各々が液晶素子を備える１つ又は２つの空間位相変調器は、波面調整デバイス１０８として用いられる。液晶素子は、特定の偏光された成分のみの位相を変調することができる。この場合、２つの液晶素子を用いて、測定光１０５の実質的に直交する偏光された成分を変調することができる。一代替的な実施形態では、波面調整デバイス１０８は形状可変ミラーにより構成される。

ミラー１０７－４から反射される測定光１０５は、走査光学系（スキャナー１０９）によって２次元で走査される。追尾走査システムとして用いるスキャナー１０９は、他の実施形態において上記で説明したものであり、この実施形態においても実質的に同じである。

スキャナー１０９によって走査される測定光１０５は、接眼レンズ１１０－１及び１１０－２を通じて被検体１１１に放射される。被検体１１１に放射される測定光は、眼底（被検体１１１）によって反射、散乱又は吸収される。接眼レンズ１１０－１及び１１０－２は、位置を調整され、被検体１１１のジオプターの程度に従った適切な測定光１０５の照射を行うことができる。レンズは、この実施形態において、接眼レンズ部分のために用いることができるが、球面ミラー等の他の光学部品も用いられてもよい。

被検体１１１の眼底による反射、蛍光、及び／又は散乱によって生じる光は、次に、入射測定光と同じ経路に沿って逆方向に進行する。反射光の一部は、光分割部分１０６によって反射され、第１のレンズ１２１－１、ピンホール１２２及び第２のレンズ１２１－２を通って、光ビーム波面を測定するのに用いられる波面センサー１１５に向かう。第１のレンズ及び第２のレンズ１２１は、曲面ミラーに置き換えることができる。

一例示的な実施形態において、シャックハルトマンセンサーは、波面センサー１１５として用いられる。一方、一例示的な実施形態は、シャックハルトマンセンサーに限定されない。別の波面測定ユニット、例えば、曲率センサーが用いられてもよい。波面センサー１１５及び／又はコントローラー１１６は、スポット画像からの逆計算によって波面を取得する方法を利用することができる。

図１Ｄでは、反射光が光分割部分１０６を通過すると、その一部は、光分割部分１０４において反射され、検出システム１２０に誘導される。この検出システム１２０は、誘導されたコリメート測定光１１２に応じて、コントローラー１１６に接続されるデジタル信号及び／又はアナログ信号を提供する。これらのデジタル信号及び／又はアナログ信号は、検出システム１２０によって検出されるような被検体１１１についての情報を表す。これらのデジタル信号及び／又はアナログ信号は、コントローラー１１６又は他の適した処理デバイスによって処理されて被検体１１１の画像にされ、この画像はディスプレイ１１８に表示される。

波面センサー１１５も、コントローラー１１６に接続されている。受信された波面は、コントローラー１１６に転送される。波面調整デバイス１０８も、コントローラー１１６に接続され、コントローラー１１６によって命令されるように変調を実行する。コントローラー１１６は、変調量（補正量）を計算して、波面センサー１１５の測定結果によって得られる波面に基づいて、より少ない収差を有する波面を得て、波面調整デバイス１０８に、変調量に従って変調を行うように命令する。波面測定及び波面調整デバイスへの命令は繰り返され、検出システム１２０によって画像を取得するのに適した波面を取得するように、フィードバック制御ループが維持される。

一例示的な実施形態では、光分割部分１０４及び１０６は、部分的に反射性のミラーである。一代替的な例示的実施形態では、光分割部分１０４及び／又は１０６は、溶融型ファイバーカプラーを備えることができる。別の代替的な例示的実施形態では、光分割部分１０４及び／又は１０６は、二色性反射体を備えることができ、この場合、光の異なる波長が、眼底の画像を得るために用いられ、その後、補償光学系を制御する空間位相画像を検出するために用いられる。

検出システム１２０は、走査スポットに関連付けられた散乱、反射又は蛍光を検出することができる。検出システム１２０は、共焦点顕微鏡法による技法を利用することができる。この技法では、光スポットに関連付けられた開口部を用いて、検出システムの解像度及び／又はコントラストを増大させる。

上記で説明された補償光学系は、少なくとも、波面センサー１１５及び波面調整デバイス１０８を備えることができ、それによって、被検体としての眼の収差を測定及び補償することができる。形状可変ミラー（ＤＭ）又は空間光位相変調器（ＳＬＭ）を、波面調整デバイス１０８として用いることができる。通常のＳＬＭは多数のアクチュエーターを有するので、ＤＭよりも正確に波面を変調することができる。シリコン上液晶型空間光変調器（ＬＣＯＳ－ＳＬＭ）は、波面調整デバイス１０８として用いることができる。ＬＣＯＳ－ＳＬＭは、波面調整デバイス１０８として、被検体を照明するのに用いられるビームの位相の正確な空間変調を与えるように制御することができる。

［検出システム］
図１Ｅは、一実施形態において用いられるような一例示的な検出システム１２０の図である。検出システム１２０は、光分割部分１０４によって分割された、被検体１１１からのコリメート測定光１１２を受信することができる。検出システム１２０は、空間光スプリッター１２３を備えることができる。空間光スプリッター１２３は、環状ミラーとすることができる。環状ミラーは、内側光透過部分及び外側リング反射部分を備えるリング形状のミラーである。この環状ミラーは、検出システム１２０によって受信される被検体１１１からのコリメート光に対して、４５度等の角度で位置決めすることができる。空間光スプリッター１２３の内側部分は、環状ミラーのチルトを補償する楕円形状を有することができる。内側光透過部分の内径は、測定光のほぼ１エアリーディスク径（ＡＤＤ）の直径を有することができる。一実施形態では、内側光透過部分の直径は、スイッチングコンポーネントによるか又は調整可能なコンポーネントを用いること等で調整可能である。コリメート測定光１１２は、第３のレンズ１２１－３によって空間光スプリッター１２３の内側光透過部分上に合焦させることができる。空間光スプリッター１２３を通過する光は、第４のレンズ１２１－４によって収集してコリメートすることができる。第５のレンズ１２１－５は、コリメート光を受光し、検出器１１４－１上に合焦させることができる。第１の検出システムは、共焦点測定システムを共に形成する光学要素である１２３、１２１－３、１２１－４、１２１－５、及び１１４－１より示されるコンポーネントから形成することができる。一実施形態では、レンズ１２１のうちの１つ又は複数は、曲面ミラーに置き換えることができる。一実施形態では、コリメート測定光１１２は完全にはコリメートされないか又はコリメーションは変動し、第３のレンズ１２１－３は、光が空間光スプリッター１２３の内側光透過部分上に合焦されるようにコリメーションの状態を補償するよう調整又は変更される。

空間光スプリッター１２３からの光の一部分は、第２の検出システム１２０－２の一部に向けて反射される。空間光スプリッター１２３の環状ミラーの外側リング反射部分は、コリメート測定光１１２が第３のレンズ１２１－３によって合焦された後、コリメート測定光１１２の一部分を反射することができる。この反射された光は、その後、第６のレンズ１２１－６によって収集され、コリメート光ビームを形成する。第７のレンズ１２１－７は、第６のレンズ１２１－６からの光を収集し、プリズム１１３上に合焦させることができる。プリズム１１３は、この光を更に２つの部分に分割することができ、これらの２つの部分は、各々第２の検出器１１４－２及び第３の検出器１１４－３によって検出される。光学要素である１２１－３、１２３、１２１－６、１２１－７、１１４－２、１１４－３、及び１１３より示されるコンポーネントは、第２の検出システム１２０－２を形成する。第２の検出システム１２０－２は、暗視野分割検出システムとすることができる。第２の検出器１１４－２、第３の検出器１１４－３及びプリズム１１３が単一の検出器に置き換えられる場合、第２の検出システム１２０－２は、標準的な暗視野検出システムとすることもできる。一実施形態では、レンズ１２１のうちの１つ又は複数は、曲面ミラーに置き換えることができる。

検出器１１４（１１４－１～３）は、フォトダイオード、光電子増倍管、線形検出器アレイ、２Ｄ検出器アレイ、又は光を電気信号に変換する他の任意の検出システムとすることができる。空間光スプリッター１２３は、共焦点検出システムが反射光を収集すると共に暗視野検出システムが透過光を収集するように、中央に小さなミラーを有する窓に置き換えることができる。

図１Ｆは、少なくとも第１の検出システム、第２の検出システム及び第ｍの検出システムを含むｎ個の検出システムが存在する検出システム１２０の図である。ここで、ｎは、２よりも大きな整数である。検出システムのうちの１つである検出システム１２０－ｍは、ＯＣＴシステムとすることができる。

［方法１］
図２は、一実施形態において用いることができる追尾方法２００の処理内容を示すフローチャートである。この図示される方法は、少なくとも２種類の撮像機能を有する検眼鏡１００（ＡＯ－ＳＬＯシステム）のコントローラー１１６によって実施することができる。これらの２種類の撮像機能の一例は、共焦点撮像及び暗視野撮像とすることができる。追尾方法２００における最初のステップは、ステップ２２８とすることができる。このステップにおいて、追尾方法２００は、コントローラー１１６が、該追尾方法２００を開始する命令をオペレーターから受信することによって開始される。該命令は、データベース、ＧＵＩ、又は電気スイッチからローカルネットワーク、バス、インターネットワークを通じて受信することができる。

Ｘ種の画像及びＹ種の画像が、ステップ２３０及び２３２において同時に取得される。ステップ２３０において、コントローラー１１６は、検眼鏡１００の第１の検出システム１２０－１からＸ種の画像を受信することができる。ステップ２３２において、コントローラー１１６は、検眼鏡１００の第２の検出システム１２０－２からＹ種の画像を受信することができる。Ｘ種の画像及びＹ種の画像は、検眼鏡１００からコントローラー１１６に並列、直列、又は交互に送信することができる。Ｘ種の画像及びＹ種の画像はそれぞれ、撮像中の被検体１１１の同じエリアについての異なるタイプの情報を含む。

コントローラー１１６が、Ｘ種の画像及びＹ種の画像を受信した後、ステップ２３４において、コントローラー１１６は、これらの画像の何れが基準画像として設定されるのに最もよく適しているのかを画像選択システム１１６－３を用いて選択することができる。基準画像のタイプは、コントラスト比、信号／雑音比、ヒストグラム、又はこれらの情報の組み合わせに基づいて選ぶことができる。次に、ステップ２３６において、コントローラー１１６は、最もよく適した画像を基準画像として設定することができる。

基準画像が設定された後、コントローラー１１６は、画像ベースの追尾プロセスを起動することができる。画像ベースの追尾プロセスは、コントローラー１１６がステップ２３０及び２３２を繰り返してＸ種の画像及びＹ種の画像を再受信することから開始する。次に、コントローラー１１６は、追尾プロセス２３８に進むことができる。この追尾プロセスは後に説明される。追尾プロセス２３８が終了した後、コントローラー１１６はステップ２４０に進むことができ、このステップにおいて、コントローラー１１６は、追尾を停止すべきか否かを判断することができる。コントローラー１１６がオペレーターからの停止要求を受信した場合、又は設定された一連の画像が取得され、追尾がもはや必要なくなった場合に、追尾を停止することができる。追尾は、被検体１１１が検眼鏡１００から遠ざかった場合又はコントローラー１１６が、追尾を停止すべきことを示す問題があるという信号を撮像装置から受信した場合等の例外が発生した場合にも停止することができる。追尾が停止される場合、追尾方法２００はステップ２４２に移動することができ、その場合、メッセージをディスプレイ１１８に表示することができる。このメッセージは、撮像装置によって生成された画像若しくはビデオ、撮像装置からのデータ又はテキストメッセージを含むことができる。追尾が停止されない場合、追尾方法２００は、ステップ２３０及び２３２に戻ることができる。

図３は、コントローラー１１６によって実行されるような追尾プロセス２３８の詳細を示すフローチャートである。ステップ２３４において、新たに取得されたＸ画像及びＹ画像が互いに比較され、何れの画像が被検体１１１の位置を計算するのに最良の画像であるのか、及び追尾を目的とした新たなターゲット画像として設定されるべきであるのかが推定される。ステップ３４４において、コントローラー１１６は、選択されたターゲット画像の種類（Ｘ種の画像又はＹ種の画像）が最も近時の基準画像の種類と同じであるか否かを判断する。選択されたターゲット画像が最も近時の基準画像と同じ種類である場合、フローはステップ３４６に移動し、このステップにおいて、選択されたターゲット画像がターゲット画像として設定される。選択されたターゲット画像が最も近時の基準画像と同じ種類でない場合、フローはステップ３３６に移動し、このステップにおいて、選択されたターゲット画像と同じ種類の画像が基準画像として設定される。新たな基準画像として設定されたこの画像は、現在の基準画像が取得されたときに撮影された、選択されたターゲット画像と同じ種類の画像とすることもできるし、選択されたターゲット画像と同じ種類の別のより近時の画像とすることもできる。その後、フローは、ステップ３４６に移動することができ、このステップにおいて、選択されたターゲット画像は、コントローラー１１６によってターゲット画像として設定される。

ターゲット画像が設定された後、ステップ３４８において、位置推定システム１１６－１による処理が実行される。ステップ３４８において、設定された基準画像及び設定されたターゲット画像を用いることによって、被検体の位置が推定される。被検体１１１の位置は、設定された基準画像及び設定されたターゲット画像の画像全体、画像内の特徴又は画像内の領域を比較することによって推定することができる。

ステップ３５０において、コントローラー１１６の追尾システム１１６－２は、検眼鏡１００に送信される追尾コマンドを計算することができる。この追尾コマンドは、推定された位置及び最も近時の推定された位置に基づくことができる。最も近時の推定された位置は、追尾制御システムの最も近時のサイクルにおいて推定された追尾ミラーの位置である。

Ｘ種の画像及びＹ種の画像は、互いに異なる撮像形式を用いてそれぞれ取得される。そのような撮像形式の例は、共焦点、複数の波長、蛍光、非共焦点画像、暗視野撮像、分割検出を含むことができるが、これらに限定されるものではない。撮像形式は、１つ又は複数の撮像形式の組み合わせとすることもできる。どの画像を用いるのかを選ぶのに用いられる画像比較方法は、同じ種類の最も近い２つの連続した画像間の相互相関係数、異なる種類の取得された画像の信号強度、信号／雑音比、コントラスト比、又は光システムの合焦位置を比較することを含むことができる。例えば、焦点の深さに応じて、追尾により適している画像は異なる。１つ又は複数の比較メトリックの加重平均等のこれらの比較方法の組み合わせも用いることができる。

［方法２］
上記で説明した方法は、基準画像が撮像の開始時に設定されることを仮定している。例えば、コントローラー１１６は、検眼鏡１００又はデータベースから画像を受信することができる。次に、コントローラー１１６は、図４Ａに示すように、その画像を基準画像４５２－０として設定することができる。次に、コントローラー１１６は、基準画像４５２－０と良好に相関する第ｎのターゲット画像４５２－ｎを受信することができ、コントローラー１１６は、ターゲット画像４５２－ｎ及び基準画像４５２－０に基づいてΔｘ_ｎ及びΔｙ_ｎを推定することができる。図４Ｂは、同じく基準画像４５２－０と良好に相関する第ｎ＋１のターゲット画像４５２－ｎ＋１を示しており、コントローラー１１６は、ターゲット画像４５２－ｎ＋１及び基準画像４５２－０に基づいてΔｘ_ｎ＋１及びΔｙ_ｎ＋１を推定することができる。

上記で説明したように、コントローラー１１６の位置推定システム１１６－１は、被検体１１１に関して各画像の相対位置を推定するために、基準画像とターゲット画像との相互相関を計算することを含むことができる。ターゲット画像ｎ及びターゲット画像ｎ＋１が同様の画質を有するとき、固定された基準画像と一連のターゲット画像との間の相互相関を計算することは、比較的容易であり得る。

図４Ｃに示すように、コントローラー１１６は、新たなターゲット画像４５２－ｎ＋２を受信することができる。このターゲット画像は、基準画像４５２－０と質的に異なるが、それでも、コントローラー１１６によって良好な相関を計算して、新たなΔｘ_ｎ＋２及びΔｙ_ｎ＋２を取得することができる。図４Ｄに示すように、コントローラー１１６は、新たなターゲット画像４５２－ｎ＋３を受信することができる。このターゲット画像は、基準画像４５２－０と質的に異なると共に、コントローラー１１６によって良好な相関を計算することができない。これによって、信頼性のある新たなΔｘ_ｎ＋３及びΔｙ_ｎ＋３を計算することが困難になる可能性があり、その場合、追尾が失敗する場合があるか又は最低限でも遅延する場合がある。以下では、本発明における、この追尾失敗に対処する方法を詳述する。

図４Ｅは、コントローラー１１６がターゲット画像４５２－ｎ＋２及び基準画像４５２－０に基づいてΔｘ_ｎ＋２及びΔｙ_ｎ＋２をどのように取得するのかの図である。図４Ｅは、コントローラー１１６がターゲット画像４５２－ｎ＋２及びターゲット画像４５２－ｎ＋３に基づいてΔｘ’_ｎ＋３及びΔｙ’_ｎ＋３をどのように取得するのかも示している。オフセットΔｘ’_ｎ＋３及びΔｙ’_ｎ＋３は、基準画像以外の近時のターゲット画像を基準とした新たなターゲット画像の相対オフセットである。次に、基準画像を基準としたオフセットを、以下の式（１）に従って計算することができる。

式（１）は、本質的には、撮像セッション中において、最も近時のターゲット画像と以前の基準画像との間で良好な相関を得ることが困難であるときに、基準画像をより近時のターゲット画像に再設定することを記述している。時に、長い期間にわたって撮影された画像よりも短い期間にわたって撮影された画像間の相対位置を計算することが好ましいことがある。例えば、位置計算の基礎である基準画像は、画像の種類が上記で説明したように変更された場合に更新することもできるし、画質に基づいて変更することもできるし、双方の組み合わせとすることもできる。

本出願人は、ターゲット画像がそれらの画質に或るばらつきを有するとき、このことは、位置推定システム１１６－１が被検体１１１の相対位置を求める能力に影響を有するものと判断した。例えば、図４Ｄに示すように、特定のターゲット画像４５２－ｎ＋３の画質は、基準画像４５２－０の画質とかなり異なる場合がある。ターゲット画像４５２－ｎ＋３の画質が基準画像４５２－０と過度に異なる場合、位置計算が不可能な場合がある。これは、追尾システムが網膜の動きをもはや追尾することができない場合があることを意味する。

図５は、コントローラー１１６によって基準画像再設定システムを実施する方法５００の詳細を示すフローチャートである。方法５００は、上記で説明したステップ２２８から開始することができる。ステップ５３０において、コントローラー１１６は、上記で説明したステップ２３０及び２３２において上記で説明したように１つ又は複数の画像を受信することができる。方法５００は、単一の画像を取得するシステム又は複数の画像を並列に取得するシステムに等しく適用可能である。方法５００は、ステップ２３４又はその同等のものを含むことができる。

ステップ５３６において、コントローラー１１６は、或る画像を基準画像４５２－０として選ぶ。選ばれた基準画像４５２－０は、近時に取得された画像とすることもできるし、非一時的コンピューター可読記憶媒体から取り出された、事前に保存された画像とすることもできる。コントローラー１１６は、基準画像を設定すると共に、ステップ５５４において、原点も設定することができる。次に、ステップ５５６において、インデックスｎを０に設定することができる。その後、ステップ５５８において、インデックスｎをインクリメントすることができる。次に、コントローラー１１６は、これらの画像がインデックスｎを用いてタグ付けされていることを除いて、ステップ５３０の繰り返しに移動することができる。後に説明する追尾サブプロセス５３８を、ステップ５３０の後に呼び出すことができる。コントローラー１１６は、上記で説明したステップ２４０に進むことができ、このステップにおいて、コントローラー１１６は、追尾を停止すべきか否かを判断することができる。追尾が停止される場合、方法５００は、上記で説明したステップ２４２に移動することができる。追尾が停止されない場合、方法５００はステップ５５８に戻ることができる。

図６は、一実施形態においてコントローラー１１６によって実施することができるような追尾サブプロセス５３８についてのフローチャートである。該追尾サブプロセス５３８は、サブプロセスとしての追尾プロセス２３８と組み合わせることができる。追尾サブプロセス５３８は、ステップ６６０を含むことができ、このステップにおいて、現在の基準画像４５２－０に対する現在のターゲット画像４５２－ｎの類似性がコントローラー１１６によって検査される。新たなターゲット画像と基準画像との類似性は、画像の平均強度、画像のピクセル値の平均値、画像のピクセル値の分布（ヒストグラム）、及びこれらの類似性に基づいて計算することができる。或いは、画像の相互相関係数、及び画像の限られた中央部分の相互相関係数のうちの１つ又は複数に基づいて計算することができる。ステップ６６２において、コントローラー１１６は、現在の基準画像がｏｋ（ターゲット画像と類似している）か否かを判断することができる。その回答がイエス（類似している）である場合、フローは、ステップ３４８に進むことができる。回答がノー（類似していない）である場合、フローは、ステップ６６４に進むことができる。このステップにおいて、以前の画像が基準画像として設定される。類似性を検査する基準は、自動又は手動で設定することができる。類似性検査がピクセル平均を用いる場合、２５％の相違は許容可能とすることができる。類似性検査が画像の相互相関を用いる場合、ピーク相関係数について０．５よりも大きな閾値は許容可能とすることができる。１つの実施形態では、最も近時のターゲット画像４５２－ｎ－１が、新たな基準画像４５２－０として設定される。次に、ステップ６６６において、原点（ＸＹｏｒｉ）が、ターゲット画像として設定された以前の画像の位置として設定される。原点が設定された後、フローはステップ３４８に進む。

ステップ３４８において、被検体の位置が、上記で説明したように、設定された基準画像及び設定されたターゲット画像を用いることによって推定される。次に、ステップ３５０において、コントローラー１１６の追尾システム１１６－２は、上記で説明したように、検眼鏡１００に送信される追尾コマンドを計算することができる。その後、ステップ６６８において、現在の画像を、その後のステップ６６４において後に用いることができる以前の画像として保存することができる。ステップ６７０において、ステップ３４８において求められた現在のロケーション（ＸＹ）が、以前の位置ＸＹｐｒｅｖとして保存され、その後のステップ６６６において用いることができる。

画質又は画像種類が撮像セッション中に変化した場合、ターゲット画像と比較される基準画像４５２－０を、上記で説明した方法によって更新することができる。ターゲット画像ｎ＋１は、ターゲット画像ｎと比較的類似している場合があり、そのため、基準画像は、元の基準画像の代わりにターゲット画像ｎに交換される。相互相関方法は、ターゲット画像ｎと以前の画像ｎ－１との間の相対位置を推定するのに用いることができる。最も近時の画像ｎ－１を基準とした画像ｎの相対位置は、

として定義することができる一方、絶対位置

は、元の原点を基準として定義することができる。以下の式（２）は、これらの２つの間の関係を記述することができる。

ここで、

は、元の原点を基準とした最も近時の以前の画像の絶対位置である。

式（２）は、式（３）に一般化することもできる。式（３）は、以前の画像が最も近時の画像の代わりに用いられる状況において、新たな基準画像のインデックスにｉが適用される。画像ｎについて、新たな基準画像ｉに対する画像ｎの相対位置を表すベクトル

が存在する。ここで、ｉは０～ｎ－１の整数である。ｉが０であるとき、新たな基準画像は元の基準画像を指している。

［一実施形態を用いて取得された画像の例］
図７Ａは、眼底の同じエリアの異なる種類の画像を取得することが可能なＡＯ－ＳＬＯを用いて、同じロケーションにおいて一実施形態によって取得することができる３つの異なる種類の画像の図である。画像７７２－１は、第１の検出システム１２０－１等の共焦点検出システムを用いて撮影されたＡＯ－ＳＬＯ共焦点画像の一例である。画像７７２－２は、第２の検出システム１２０－２を用いて撮影されたＡＯ－ＳＬＯ暗視野画像の一例である。画像７７２－３は、第３の検出システム１２０－３を用いて撮影されたＡＯ－ＳＬＯ自家蛍光画像の一例である。

図７Ｂは、眼底の同じエリアの異なる種類の画像を取得することが可能なＡＯ－ＳＬＯを用いて、罹患した眼の同じロケーションにおいて一実施形態によって取得することができる２つの異なる種類の画像の図である。画像７７４－１は、第１の検出システム１２０－１等の共焦点検出システムを用いて撮影されたＡＯ－ＳＬＯ共焦点画像の一例である。画像７７４－２は、第２の検出システム１２０－２を用いて撮影されたＡＯ－ＳＬＯ暗視野画像の一例である。

図７Ｃは、眼底の同じエリアの異なる種類の画像を取得することが可能なＡＯ－ＳＬＯを用いて、罹患した眼の同じロケーションにおいて一実施形態によって取得することができる２つの異なる種類の画像の図である。画像７７６－１は、第１の検出システム１２０－１等の共焦点検出システムを用いて撮影されたＡＯ－ＳＬＯ共焦点画像の一例である。画像７７６－２は、第２の検出システム１２０－２を用いて撮影されたＡＯ－ＳＬＯ暗視野画像の一例である。

図７Ｄは、眼底の同じエリアの異なる種類の画像を取得することが可能なＡＯ－ＳＬＯを用いて、罹患した眼の同じロケーションにおいて一実施形態によって取得することができる２つの異なる種類の画像の図である。画像７７８－１は、第１の検出システム１２０－１等の共焦点検出システムを用いて撮影されたＡＯ－ＳＬＯ共焦点画像の一例である。画像７７８－２は、第２の検出システム１２０－２を用いて撮影されたＡＯ－ＳＬＯ暗視野画像の一例である。

図８は、眼底の同じエリアの異なる種類の画像を取得することが可能な検眼鏡（ＡＯ－ＳＬＯ）１００を用いて、被検体１１１の同じロケーションにおいて一実施形態によって取得することができる２つの異なる種類の画像の図である。画像８８０－１は、第１の検出システム１２０－１等の共焦点検出システムを用いて撮影されたＡＯ－ＳＬＯ共焦点画像の一例である。画像８８０－２は、第２の検出システム１２０－２を用いて撮影されたＡＯ－ＳＬＯ暗視野画像の一例である。画像８８０－１は、画像８８０－２よりも焦点が合っているように見えることに留意されたい。焦点が調整された場合、共焦点画像８８２－１及び暗視野画像８８２－２が取得される。焦点が調整された後、共焦点画像はよりぼやける一方、暗視野画像のぼやけは少なくなることに留意されたい。どの画像に焦点を合わせるかは、一実施形態においてどの画像が追尾に用いられるのかに影響を及ぼし得る。

図９は、被検体１１１の異なる部分の断面を示すイラスト９８４を含む。一実施形態は、光受容器の画像９８６－１、血管の画像９８６－２、及び神経線維の画像９８６－３等の被検体の同じエリアの異なる断面の異なる画像を取得することができる。画像９８６－１、９８６－２、及び９８６－３のそれぞれは、異なる種類の画像とすることができ、画像追尾システムは、撮像セッション中に異なる種類の画像間で切り替わることができる。

以上に述べたように、本発明は、それぞれが眼（被検体１１１）のエリアの画像を生成するように走査型光測定装置（検査装置）を制御する制御方法を構成する。或いは、該方法を実行するコントローラー（制御装置）１１６、該方法を実行する命令を用いてコード化されたプログラムを構成する。ここで、該検査装置は、被検体上の該エリアにわたって測定光（１０５）を走査することができる。該検査装置は、該測定光の被検体１１１からの光（戻り光）を収集することができる。また、該検査装置は、被検体から収集された戻り光を該戻り光の第１の部分と該戻り光の第２の部分とに分割することができる。該第１の部分としては、例えば上述した実施形態において空間光スプリッター１２３の内側光透過部分である共焦点ピンホールを通過せずに外側リング反射部分により反射された部分が対応する。該第２の部分は、これに対応して共焦点ピンホールを通過した部分が対応する。なお、第１及び第２の部分はこれらに限定されず、例えば波長分離により得られた戻り光の第１の波長範囲の光と該第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲の光であってもよい。或いは、例えば、測定光の照射等により得られる蛍光と該蛍光ではなく反射により得られる光とを、各々第１の部分と第２の部分としてもよい。即ち、第１の部分及び第２の部分は、何らかの基準を設けて戻り光を分離して得た光であればよい。そして、該検査装置は、収集された光の第１の部分を表す第１の検出データを生成し、収集された光の第２の部分を表す第２の検出データを生成することができる。

また、該制御方法は、第１の検出データ及び第２の検出データを受信することを含むことができる。該制御方法は、第１の期間中に検査装置によって取得される被検体１１１上の任意のエリアからの第１の検出データに基づいて第１の画像を作成することも含むことができる。なお、ここでいう第１の期間の時間の長さは、該任意のエリアの１つの走査、即ち測定光にて該任意のエリアを１走査するのに要する時間である。また、該制御方法は、この第１の期間中に検査装置によって取得される該任意のエリアからの第２の検出データに基づいて第２の画像を作成することも含むことができる。該制御方法では、更に第１の画像又は第２の画像を位置検出画像として選択することも含むことができる。第１の画像の例としては、共焦点画像、蛍光画像、非共焦点画像、暗視野画像、異なる波長の光で得た画像、或いは分割検出により得た画像があり、この場合第２の画像はこれら画像の何れかであって第１の画像とは異なる画像を含むことができる。該制御方法は、第１の画像と第２の画像との何れかを、追尾のための被検体上の画像取得位置を得るための位置検出画像として選択することができる。また、該制御方法では、選択された位置検出画像に基づいて、第１の期間中の該任意のエリアの位置の変化を推定する或いは演算することも含むことができる。そして、該制御方法は、該任意のエリアの位置の推定された或いは演算された変化に基づいて画像を取得する撮像エリア（測定光の走査範囲）を調整する命令を装置に送信することも含むことができる。具体的には、推定された位置の移動量に基づいて、スキャナー１０９による測定光の走査範囲をコントローラー１１６に調整させる。

なお、該制御方法では、上述したように、収集された光の第１の部分が第１の波長範囲を有することとし、収集された光の第２の部分が第２の波長範囲を有することとすることができる。この場合、第１の波長範囲は、前記第２の波長範囲と異なることができる。

或いは、該制御方法では、上述したように、収集された光の第１の部分が蛍光とし、収集された光の第２の部分が蛍光でないものとすることもできる。

或いは、該制御方法では、上述した実施形態に例示したように、戻り光を共焦点の光と非共焦点の光とによって第１の部分と第２の部分とに分離してもよい。この場合、収集された光の第１の部分は、第１の検出データを生成する第１の検出器によって検出される前に、共焦点ピンホールを通過しない態様とすることで、戻り光より分離する。また、収集された光の前記第２の部分は、第２の検出データを生成する第２の検出器によって検出される前に、第１の共焦点ピンホールを通過する態様とすることで、戻り光より分離する。

該制御方法では、第１の画像又は第２の画像を位置検出画像として選択する。その際、第１の画像及び以前の第１の画像に基づいて第１の相互相関値を推定或いは演算し、第２の画像及び以前の第２の画像に基づいて第２の相互相関値を推定或いは演算する。即ち、同じ種類であって、時間的に連続して得られた画像間での相互相関値を各々求める。そして、第１の相互相関値と第２の相互相関値とを比較する。その結果、第１の相互相関値が第２の相互相関値よりも大きい場合には、第１の画像を位置検出画像として選択する。また、第２の相互相関値が第１の相互相関値よりも大きい場合には、第２の画像を位置検出画像として選択する。

なお、画像種を選択する基準は、上述した相互相関値に限られない。例えば、第１の画像又は第２の画像を位置検出画像として選択する際に、画像生成に供せられる平均信号強度を参照してもよい。即ち、第１の画像の平均信号強度が第２の画像の平均信号強度よりも大きい場合には第１の画像を位置検出画像として選択することとしてもよい。更に、第２の画像の平均信号強度が第１の画像の前記平均信号強度よりも大きい場合には第２の画像を位置検出画像として選択することとしてもよい。

或いは、第１の画像又は第２の画像を位置検出画像として選択する際に、各々の画像を得る際の焦点位置を参照してもよい。即ち、第１の画像を得る際の焦点位置と設定された焦点位置との間の差に基づいて第１の差を推定或いは演算し、第２の画像を得る際の焦点位置と設定された焦点位置との間の差に基づいて第２の差を推定或いは演算する。そして、第１の差が第２の差よりも小さい場合には、第１の画像を前記位置検出画像として選択することとしてもよい。また、位置検出画像を選択する際に参照する対象としては、他にも信号／雑音比、コントラスト比等があり、更にこれらを適宜組み合わせて参照対象としてもよい。

なお、上述した制御方法において、選択された位置検出画像は、第１の期間の後の第２の期間中以降に後続して行われる測定光の走査時の位置追尾においても、画像追尾のための比較のポイントとして用いられる基準画像として設定される。即ち、該選択された位置検出画像は、第１の期間の後の第２の期間において続けて行われる測定光を走査する被検体上の位置の調整においても、基準画像としてエリアの位置の変化の推定にも用いられる。

また、該基準画像は、上述したように、ターゲット画像が該基準画像と比較する上で適当ではない時に、新たな基準画像に置き換えることができる。その際、上述したように、新たな基準画像は、複数の前記第１の画像及び複数の前記第２の画像の内から選択される。

また、該基準画像を新たな基準画像に置き換える際に、該新たな基準画像として複数の画像から前記新たな基準画像を選択することを含むことができる。即ち、新たに選択する基準画像は、時間的に連続する画像から選ぶのではなく、連続的に得られている複数の画像から選ぶこともできる。また、上の実施形態では位置検出のために検出する画像は第１及び第２の画像としたが、例えば図１Ｅに示すように検出器が３つの場合には、この第３の検出器を用いて得られる第３の画像も選択対象にできる。即ち、選択対象となる画像は２つに限られない。

なお、新たな基準画像の選択に際しては、複数の画像のそれぞれの平均強度、或いはその類似性に基づいて選択することができる。

また、新たな基準画像の選択に際しては、前記複数の画像のそれぞれの画素（ピクセル）における強度の分布、或いはその類似性に基づいて選択することができる。

また、新たな基準画像の選択に際しては、複数の画像の間で計算された相互相関係数に基づいて選択することができる。

なお、以上に述べた実施形態では、新たな基準画像は予め取得されている画像より選択されることとしている。しかし、予め得られている複数の画像に対して平均等の処理を施して作成した画像を新たな基準画像とすることもできる。

また、本発明は、眼（被検体）のエリアの画像を生成するよう走査型光測定装置（検査装置）を制御するように構成されているコントローラー（制御装置）とすることができる。該検査装置は、被検体上のエリアにわたって光（測定光）を走査することができる。また、該検査装置は、測定光の被検体からの光（戻り光）を収集することができる。該検査装置は、更に被検体から収集された光を第１の部分と第２の部分とに分割することができる。該検査装置は、収集された光の第１の部分を表す第１の検出データを生成することができる。同様に該検査装置は、収集された光の第２の部分を表す第２の検出データを生成することができる。

これに対し、本発明の一態様に係る制御装置は、プロセッサと、メモリとを備えることができる。該プロセッサは、上述した第１の検出データ及び第２の検出データを受信する受信手段として機能するモジュールを備えることができる。また、該プロセッサは、第１の期間中に検査装置によって取得される被検体の任意のエリアからの第１の検出データに基づいて第１の画像を作成することができる第１の作成手段として機能するモジュールを備える。なお、第１の期間の時間の長さは、被検体上において設定される該任意エリアを測定光によって１走査するのに要する時間である。該プロセッサは、更に、該第１の期間中に検査装置によって取得される該任意のエリアからの第２の検出データに基づいて第２の画像を作成することができる第２の作成手段として機能するモジュールを備える。該プロセッサは、第１の画像又は第２の画像を位置検出画像として選択する選択手段として機能するモジュールを備えることができる。該プロセッサは、更に位置検出画像に基づいて第１の期間中の該任意のエリアの位置の変化を推定或いは演算することができる演算手段として機能するモジュールを備えることができる。そして、該プロセッサは、該任意のエリアの位置の推定或いは演算された変化に基づいて、測定光を走査する被検体上の位置を調整する命令を検査装置に送信することができる送信手段として機能するモジュールを備えることができる。

なお、該制御装置は、検査装置と分離して構築しても、検査装置と一体化して構築してもよい。即ち、該制御装置は、制御装置によって制御される光測定装置等の検査装置を更に備え、一体として構成することができる。

また、この場合の光測定装置は、上述した任意のエリアにわたって走査される測定光を提供する１つ又は複数の光源と、該任意のエリアにわたって測定光を走査するスキャナーと、を更に備えることができる。

なお、上述した制御装置において、プロセッサは上述した処理各々を実行させるモジュールを備えて構築されていてもよい。即ち、該制御装置は、受信手段、画像生成手段、選択手段、推定手段、及び送信手段として機能するモジュールを備えることができる。受信手段は、上述した第１の検出データ及び第２の検出データを受信することができる。画像生成手段は、第１の期間中に検査装置によって取得される被検体の任意のエリアからの第１の検出データに基づいて第１の画像を作成することができる。また、該画像生成手段は、更に、該第１の期間中に検査装置によって取得される該任意のエリアからの第２の検出データに基づいて第２の画像を作成することができる。選択手段は、第１の画像又は第２の画像を位置検出画像として選択することができる。推定手段は、更に位置検出画像に基づいて第１の期間中の該任意のエリアの位置の変化を推定或いは演算することができる。そして、送信手段は、該任意のエリアの位置の推定或いは演算された変化に基づいて、測定光を走査する被検体上の位置を調整する命令を検査装置に送信する。

また、本発明は、被検体の任意のエリアの画像を生成するように検査装置を制御する方法を実行するプログラムとすることができる。該検査装置は、被検体上の任意のエリアにわたって測定光を走査することができる。また、該検査装置は、測定光の被検体からの戻り光を収集することができる。該検査装置は、更に被検体から収集された光を第１の部分と第２の部分とに分割することができる。該検査装置は、収集された光の前記第１の部分を表す第１の検出データを生成することができる。同様に該検査装置は、収集された光の第２の部分を表す第２の検出データを生成することができる。

これに対し、本発明の一態様に係るプログラムは、以降の処理をコンピューター等に実行するように構成される。即ち、該処理には、第１の検出データ及び第２の検出データを受信することを含むことができる。また、該処理には、第１の期間中に検査装置によって取得される被検体の任意のエリアからの第１の検出データに基づいて第１の画像を作成することを含むことができる。なお、ここでいう第１の期間の時間の長さは、被検体上の該任意のエリアを測定光にて１走査するのに要する時間である。該処理は、更に第１の期間中に検査装置によって取得される該任意のエリアからの第２の検出データに基づいて第２の画像を作成することを含むことができる。該処理は、更に第１の画像又は第２の画像を位置検出画像として選択することを含むことができる。該処理は、この位置検出画像に基づいて第１の期間中の該任意のエリアの被検体上での位置の変化を推定することを含むことができる。該処理は、更に、該任意のエリアの位置の推定された変化に基づいて測定光を走査する被検体上の位置を調整する命令を検査装置に送信することを含むことができる。

また、本発明は、以下のように装置を構成することによっても達成できる。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコード（コンピュータプログラム）を記録した記録媒体（又は記憶媒体）をシステム或いは装置に供給することとしてもよい。また、該記録媒体の態様だけでなく、コンピューターの読み取り可能な記録媒体としてもよい。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。この場合、該記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。

なお、以上において、本発明は、例示的な実施形態を参照して説明されてきたが、本発明は、開示される例示的な実施形態に限定されないことが理解されよう。本発明の趣旨に反しない範囲で変更された発明、及び本発明と均等な発明も本発明に含まれる。また、添付の特許請求の範囲の適用範囲は、全ての変更、等価な構造及び機能を包含するように、最も広い解釈を与えられる。

Claims

被検体のエリアの画像を生成する検査装置の制御方法であって、前記検査装置は、前記エリアにわたって光を走査し、前記被検体からの光を収集し、前記収集された光を第１の部分と第２の部分とに分割し、前記収集された光の前記第１の部分を表す第１の検出データを生成し、前記収集された光の前記第２の部分を表す第２の検出データを生成し、前記制御方法は、
前記第１の検出データ及び前記第２の検出データを受信することと、
前記エリアを前記光で１走査する第１の期間中に前記検査装置によって取得される前記エリアからの前記第１の検出データに基づいて第１の画像を作成することと、
前記第１の期間中に前記検査装置によって取得される前記エリアからの前記第２の検出データに基づいて第２の画像を作成することと、
前記第１の画像又は前記第２の画像を位置検出画像として選択することと、
前記位置検出画像に基づいて前記第１の期間中の前記エリアの位置の変化を演算することと、
前記エリアの位置の前記演算された変化に基づいて前記光を走査する位置を調整する命令を前記検査装置に送信することと、を含み、
前記第１の部分は、前記第１の検出データを生成する第１の検出器によって検出される前に、前記光を分割する共焦点ピンホールを通過しなかった光であり、
前記第２の部分は、前記第２の検出データを生成する第２の検出器によって検出される前に、前記共焦点ピンホールを通過した光であることを特徴とする検査装置の制御方法。
前記第１の画像又は前記第２の画像を前記位置検出画像として選択することは、
前記第１の画像及び以前の第１の画像に基づいて第１の相互相関値を演算することと、
前記第２の画像及び以前の第２の画像に基づいて第２の相互相関値を演算することと、
前記第１の相互相関値と前記第２の相互相関値とを比較することと、
前記第１の相互相関値が前記第２の相互相関値よりも大きい場合には、前記第１の画像を前記位置検出画像として選択することと、
前記第２の相互相関値が前記第１の相互相関値よりも大きい場合には、前記第２の画像を前記位置検出画像として選択することと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
前記第１の画像又は前記第２の画像を前記位置検出画像として選択することは、
前記第１の画像の平均信号強度と前記第２の画像の平均信号強度とを比較することと、
前記第１の画像の平均信号強度が前記第２の画像の平均信号強度よりも大きい場合には、前記第１の画像を前記位置検出画像として選択することと、
前記第２の画像の平均信号強度が前記第１の画像の平均信号強度よりも大きい場合には、前記第２の画像を前記位置検出画像として選択することと、を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御方法。
前記第１の画像又は前記第２の画像を前記位置検出画像として選択することは、
前記第１の画像の焦点位置と設定された焦点位置との間の差に基づいて第１の差を演算することと、
前記第２の画像の焦点位置と前記設定された焦点位置との間の差に基づいて第２の差を演算することと、
前記第１の差が前記第２の差よりも小さい場合には、前記第１の画像を前記位置検出画像として選択することと、を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御方法。
前記位置検出画像は、前記第１の期間の後の第２の期間において続けて行われる前記光を走査する位置の調整において、前記エリアの位置の変化の演算にも用いられる基準画像であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の制御方法。
前記基準画像を新たな基準画像に置き換えることを更に含むことを特徴とする請求項５に記載の制御方法。
前記基準画像を前記新たな基準画像に置き換えることは、
複数の前記第１の画像及び複数の前記第２の画像を含む複数の画像の内から前記新たな基準画像を選択すること、を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の制御方法。
前記新たな基準画像は、前記複数の画像のそれぞれの平均強度に基づいて選択されることを特徴とする請求項７に記載の制御方法。
前記新たな基準画像は、前記複数の画像のそれぞれにおけるピクセルの強度の分布に基づいて選択されることを特徴とする請求項７に記載の制御方法。
前記新たな基準画像は、前記複数の画像の間で計算された相互相関係数に基づいて選択されることを特徴とする請求項７に記載の制御方法。
前記新たな基準画像は、複数の前記第１の画像及び複数の前記第２の画像を含む複数の画像の平均から作成されることを特徴とする請求項６に記載の制御方法。
検査装置を制御して被検体のエリアの画像を生成させる制御装置であって、
前記検査装置は、前記エリアにわたって光を走査し、前記被検体からの光を収集し、前記収集された光を第１の部分と光の第２の部分とに分割し、前記収集された光の前記第１の部分を表す第１の検出データを生成し、前記収集された光の前記第２の部分を表す第２の検出データを生成し、該制御装置は、
前記第１の検出データ及び前記第２の検出データを受信する受信手段と、
前記エリアを前記光で１走査する第１の期間中に前記検査装置によって取得される前記エリアからの前記第１の検出データに基づいて第１の画像を作成する第１の作成手段と、
前記第１の期間中に前記検査装置によって取得される前記エリアからの前記第２の検出データに基づいて第２の画像を作成する第２の作成手段と、
前記第１の画像又は前記第２の画像を位置検出画像として選択する選択手段と、
前記位置検出画像に基づいて前記第１の期間中の前記エリアの位置の変化を演算する演算手段と、
前記エリアの位置の前記演算された変化に基づいて撮像エリアを調整する命令を前記検査装置に送信する送信手段と、を備え、
前記第１の部分は、前記第１の検出データを生成する第１の検出器によって検出される前に、前記光を分割する共焦点ピンホールを通過しなかった光であり、
前記第２の部分は、前記第２の検出データを生成する第２の検出器によって検出される前に、前記共焦点ピンホールを通過した光であることを特徴とすることを特徴とする制御装置。
前記検査装置を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の制御装置。
前記検査装置は、
前記エリアにわたって走査される前記光を提供する１つ又は複数の光源と、
前記エリアにわたって前記光を走査するスキャナーと、を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載の制御装置。
被検体のエリアの画像を生成するように検査装置を制御する方法を実行するプログラムであって、前記検査装置は、前記エリアにわたって光を走査し、前記被検体から光を収集し、前記収集された光を第１の部分と第２の部分とに分割し、前記収集された光の前記第１の部分を表す第１の検出データを生成し、前記収集された光の前記第２の部分を表す第２の検出データを生成し、前記プログラムは、
前記第１の検出データ及び前記第２の検出データを受信することと、
前記エリアを前記光で１走査する第１の期間中に前記検査装置によって取得される前記エリアからの前記第１の検出データに基づいて第１の画像を作成することと、
前記第１の期間中に前記検査装置によって取得される前記エリアからの前記第２の検出データに基づいて第２の画像を作成することと、
前記第１の画像又は前記第２の画像を位置検出画像として選択することと、
前記位置検出画像に基づいて前記第１の期間中の前記エリアの位置の変化を演算することと、
前記エリアの位置の前記演算された変化に基づいて前記光を走査する位置を調整する命令を前記検査装置に送信することと、を含み、
前記第１の部分は、前記第１の検出データを生成する第１の検出器によって検出される前に、前記光を分割する共焦点ピンホールを通過しなかった光であり、
前記第２の部分は、前記第２の検出データを生成する第２の検出器によって検出される前に、前記共焦点ピンホールを通過した光であることを特徴とするプログラム。