JP7075178B2 - 広視野の網膜イメージャおよびその動作方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
[0001]本出願は、「Ｗｉｄｅ－Ｆｉｅｌｄ Ｒｅｔｉｎａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」という名称の２０１５年８月５日付の米国特許仮出願第６２／２０１，２４３号の優先権を主張し、この米国特許仮出願の開示は、その全体がここでの言及によってあらゆる目的で本明細書に援用される。

[0002]網膜撮像は、眼の後ろに位置する網膜、血管、および視神経のデジタル画像を取得するシステムに関する。これらの画像を、眼の病気の早期の検出および処置に使用することができる。

[0003]網膜撮像システムが開発されているが、網膜撮像に関する方法およびシステムの改善について、技術的なニーズが存在する。

[0004]本発明は、広くには、光学装置のための方法およびシステムに関する。より詳しくは、本発明の実施形態は、光コヒーレンス断層撮影（ＯＣＴ）を伴う網膜撮像に関する方法およびシステムを提供する。

[0005]本発明の実施形態は、水晶体および角膜からの散乱の影響を受けやすいという問題に対処し、小さなサイズおよび重量、ならびに適切な物理的構成を特徴とするシステムを提供する。いくつかの実施形態は、視認され得る焦点の合ったゴースト像が存在せず、低ゴースト背景（ｌｏｗ ｇｈｏｓｔ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ）であり、高分解能でありながら、広視野の撮像および少なくとも均分円までの関心野（ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｒｅｇａｒｄ）を実現することを特徴とする。本明細書に記載されるとおり、いくつかの実施形態は、一様な照明および照明光の効率的な使用を提供し、消毒が可能であり、小さな眼窩（ｅｙｅ ｓｏｃｋｅｔ）への挿入を可能にするフォームファクタを有する。さらに、いくつかの実施形態は、散乱およびグレアを回避する設計を採用しつつ、画像に案内されたＯＣＴの追加を可能にする。本発明のこれらの実施形態および他の実施形態が、その多数の利点および特徴とともに、下記の説明および添付の図面との連動において、さらに詳しく説明される。

[0006]本発明の実施形態は、手持ち式として実現でき、小児患者および成人患者の両方を撮像し、随意による軽量な画像によって案内されるＯＣＴが組み込まれ、グレアが皆無または軽減され、散乱も軽減または最小化されたスルーザレンズ（ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｌｅｎｓ）照明システムを使用するカメラによる広視野の網膜撮像を達成する。いくつかの実施形態は、座位の患者において使用可能である。

[0007]特定の実施形態によれば、撮像用の光学要素を通って網膜の照明光を投射しつつ、撮像用の光学要素からのグレアが軽減され、あるいは存在しない高コントラストかつ高分解能の画像を得る広視野網膜撮像システムが提供される。システムを、仰向けまたは座位の患者に有用な手持ち式または卓上型のシステムとして実現することができる。いくつかの実施形態においては、画像によって案内される光コヒーレンス断層撮影（ＯＣＴ）システムが、網膜撮像システムに統合される。

[0008]本発明の実施形態は、以下の問題のうちの１つ以上に対処する。

[0009]水晶体および角膜からの散乱に影響されやすい

[0010]子供らの水晶体は、多くの場合にきわめて透明であるが、常にそのようであるとは限らない。成人の水晶体は、年齢とともに次第に透明でなくなり、後方散乱が大きな割合に達し得る。

[0011]小さなサイズおよび重量ならびに適切な物理的構成

[0012]カメラを一方の手で快適に保持することができ、したがって第２の手を患者の頭部の保持または他の機能のために使用することができる。したがって、物理的なサイズが、一方の手でカメラ本体を良好に把持することができ、重量が臨床医にとって過度に苦痛ではないようなサイズである。他の実施形態においては、カメラを支持体上に取り付けることができる。

[0013]視認され得る焦点の合ったゴースト像が存在せず、低ゴースト背景である

[0014]光注入システムが、「ゴースト」像（通常はより低い光のレベルであるがゆえに「ゴースト」と呼ばれる光学要素からの望ましくない反射）を生じさせない。また、焦点にないゴースト像に関して、ゴースト反射のレベルが、網膜の光のレベルよりも充分に低い。

[0015]高分解能

[0016]光学系の分解能が高く、網膜カメラに付いてのＩＳＯ（登録商標）の基準を満たし、あるいは超える。

[0017]広視野の撮像および少なくとも均分円までの関心野

[0018]網膜の大部分をわずか数枚の画像で捕らえることができ、あるいはきわめて広視野の１枚の画像が得られるように、広視野の撮像がもたらされる。糖尿病、黒色腫、早すぎる網膜症、など、網膜のケアにおける臨床所見の多くが、広視野を提供する。均分円までの関心野（ＦＯＲ）ももたらされる。

[0019]一様な照明

[0020]眼における放射照度は、画像の明るさの変化が網膜の特徴の局所的な反射率によって支配され、カメラの照明パターンによって支配されることがないように、一様でなければならない。

[0021]照明光の効率的な使用

[0022]照明光の効率的な使用は、ＬＥＤ光源の使用が可能であり、したがってハロゲンなどの高温の電球の問題ならびに光源とカメラとの間のかさばりかつ壊れやすい光ファイバケーブルの必要性を回避できることを意味する。ＬＥＤの効率性ゆえに、ＬＥＤは、制御箱ではなくてカメラハウジング内に位置でき、大きな光ファイバケーブルが不要である。第２に、光の効率的な収集は、ＬＥＤへの要求を軽減できることも意味する。

[0023]消毒が可能

[0024]カメラの先端が体液に直接触れ、患者の体内に存在する病原菌を保持する恐れが存在する。システムは、アルコールおよび希釈した漂白剤などの一般的な洗浄液を用いた衛生処理に適さなければならない。

[0025]小さな眼窩への挿入

[0026]とりわけ早産児において、眼窩が小さい可能性がある。これは、カメラ先端が角膜に到達するために小さい直径を有さなければならず、周辺への撮像のために傾けることも可能でなければならないことを意味する。

[0027]画像によって案内されるＯＣＴの追加

[0028]ＯＣＴは、網膜の層を検査し、眼腫瘍などの病変のサイズを明らかにするための重要な技術である。リアルタイムの画像によって案内されるＯＣＴスキャンを得ることができることが、強力なツールであり、重要なジストロフィは、例えば網膜剥離など、網膜において広範囲に生じる。このツールの使用が、網膜の手術においてきわめて広く行き渡るべきである。

[0029]これらの問題に対処するために、本発明の実施形態は、高コントラストおよび広視野をもたらすだけでなく、上述の問題のうちの１つ以上に対処するカメラを提供する。

[0030]本発明の実施形態によれば、眼の網膜の撮像のための手持ち式のイメージャ（ｉｍａｇｅｒ）が提供される。手持ち式のイメージャは、照明光を生成するように動作することができる照明源と、照明光を受け取り、照明光を光軸に沿って導くように動作することができるビームスプリッタとを備える。さらに、手持ち式のイメージャは、光軸に沿って配置されるフィールドレンズと、光軸に沿って配置され、眼の角膜に接触するように動作することができる対物レンズとを含む。空中像（ａｅｒｉａｌ ｉｍａｇｅ）が、フィールドレンズに隣接して形成される。手持ち式のイメージャは、画像検出器と、ビームスプリッタと画像検出器との間で光軸に沿って配置される１つ以上のレンズとをさらに備える。１つ以上のレンズは、検出器において画像を形成するように動作することができる。

[0031]本発明の別の実施形態によれば、眼の網膜の撮像のための網膜イメージャが提供される。網膜イメージャは、手持ち式であってよく、あるいは支持体に取り付けられてよい。網膜イメージャは、照明光を生成するように動作することができる照明源と、照明光を受け取り、照明光を光軸に沿って導くように動作することができるビームスプリッタとを備える。ビームスプリッタは、偏光させられてよく、かつ／またはダイクロイックミラー（ｄｉｃｈｒｏｉｃ ｍｉｒｒｏｒ）であってよい。さらに、網膜イメージャは、光軸に沿って配置されるフィールドレンズ（例えば、プラスチック非球面）と、光軸に沿って配置され、眼の角膜に接触するように動作することができる対物レンズとを含む。空中像（ａｅｒｉａｌ ｉｍａｇｅ）が、フィールドレンズに隣接して形成される。空中像は、色に関して補正されていなくてよく（すなわち、色収差を特徴とする）、湾曲していてよい。一実施例において、フィールドレンズは、ビームスプリッタと対物レンズとの間に配置される。

[0032]網膜イメージャは、イメージセンサと、ビームスプリッタとイメージセンサとの間で光軸に沿って配置される１つ以上のレンズとをさらに備える。１つ以上のレンズは、イメージセンサにセンサ画像を形成するように動作することができる。イメージセンサは、アレイセンサであってよい。いくつかの実施形態において、網膜イメージャは、網膜イメージャに組み合わせられたＯＣＴシステムをさらに備えることができる。

[0033 ]本発明のさらに別の実施形態によれば、網膜イメージャを動作させる方法が提供される。本方法は、網膜イメージャを患者の眼に隣接させて配置することを含む。網膜イメージャは、照明光を生成するように動作することができる照明源、および対物レンズ（例えば、単一の構成要素からなる対物レンズ）と第２のレンズとを含む対物レンズ群とを備える。本方法は、対物レンズを眼の角膜に接触させること、および対物レンズ群を通過する照明光で眼の網膜を照明することをさらに含む。本方法は、照明光の少なくとも一部を網膜から反射させて戻りの信号をもたらすこと、戻りの信号を光路に沿って導くこと、およびイメージセンサを使用して画像平面においてセンサ画像を検出することをさらに含む。

[0034]本発明の特定の実施形態によれば、患者の眼の網膜を撮像する方法が提供される。本方法は、網膜イメージャを患者の眼に隣接させて配置することと、網膜の第１の部分の第１の画像を取得することとを含み、第１の画像は、中央領域（例えば、円）および第１の視野（例えば、１００度）に関する。本方法は、網膜の第２の部分の第２の画像を取得することをさらに含み、第２の画像は、中央領域を囲む環状領域に関する。環状領域の外周は、第１の視野よりも大きい第２の視野（例えば、１３０度）を特徴とする。本方法は、網膜の第１の部分の第１の画像と網膜の第２の部分の第２の画像とを組み合わせて網膜の合成画像をもたらすことをさらに含む。

[0035]一実施例において、網膜の第１の部分の第１の画像を取得することは、中央領域を照明し、中央領域を囲む環状領域を伝播する光を遮るように、空間光モジュレータを動作させることを含む。網膜の第２の部分の第２の画像を取得することは、中央領域を囲む環状領域を照明し、中央領域を伝播する光を遮るように、空間光モジュレータを動作させることを含む。空間光モジュレータは、イメージセンサの画像平面に隣接して位置することができる。

[0036]本発明の特定の実施形態によれば、患者の眼の網膜の広視野画像を形成する方法が提供される。本方法は、網膜イメージャを患者の眼に隣接させて配置すること、および網膜の第１の部分の第１の画像を取得することを含む。第１の画像は、中央領域および第１の視野（例えば、１００度）を特徴とする。本方法は、網膜の第１の追加部分の第１の追加画像を取得することをさらに含む。第１の追加画像は、中央領域を囲む環状領域の第１の部分をカバーする第１の方位角範囲を特徴とする。環状領域の外周は、第１の視野よりも大きい第２の視野（例えば、１５０度）を特徴とする。

[0037]本方法は、網膜の第２の追加部分の第２の追加画像を取得することをさらに含む。第２の追加画像は、中央領域を囲む環状領域の第２の部分をカバーする第２の方位角範囲を特徴とする。さらに、本方法は、網膜の第３の追加部分の第３の追加画像を取得することを含む。第３の追加画像は、中央領域を囲む環状領域の第３の部分をカバーする第３の方位角範囲を特徴とする。さらに、本方法は、網膜の第１の部分の第１の画像、網膜の第１の追加部分の第１の追加画像、網膜の第２の追加部分の第２の追加画像、および網膜の第３の追加部分の第３の追加画像を組み合わせ、網膜の合成画像をもたらすことを含む。

古典的なスルーザレンズの照明の設計を説明する光学概略図である。 古典的なスルーザレンズの撮像の設計を説明する光学概略図である。 画像へのグレアの影響を説明する古典的なスルーザレンズの照明を示す光学概略図である。 画像への散乱の影響を説明する古典的なスルーザレンズの照明を示す光学概略図である。 受光の経路の外側に位置する光ファイバリングによってもたらされる光を説明する光学概略図である。 図２Ａに示したシステムにおける網膜からの反射の戻りを説明する光学概略図である。 低い空間周波数および高い空間周波数における格子の画像プロフィルである。 光学的分解能のみの結果としてのＣＴＦ関数依存性を示すプロットである。 ５０％の散乱における低および高空間周波数の格子画像の画像プロフィルである。 ５０％の散乱の有無におけるＣＴＦ関数を示すプロットである。 撮像を伴う角膜接触スルーザレンズ照明システムを説明する光学概略図である。 照明経路のみを示す角膜接触スルーザレンズ網膜カメラを説明する光学概略図である。 非接触の照明システムを説明する光学概略図である。 瞳孔および照明を示す眼の前面を説明する光学概略図である。 接触スルーザレンズ撮像システムの断面を示す光学概略図である。 負の湾曲を有するフィールドレンズからの反射の問題を示すスルーザレンズ照明システムを説明する光学概略図である。 正の湾曲を有するフィールドレンズからの反射の問題を示すスルーザレンズ照明システムを説明する光学概略図である。 本発明の実施形態によるただ１つの対物レンズを使用する角膜接触スルーザレンズ撮像システムである。 第１の画像の詳細を含む本発明の実施形態によるただ１つの対物レンズを使用する角膜接触スルーザレンズ照明システムを説明する光学概略図である。 後部の撮像システムの詳細を含む本発明の実施形態による角膜接触スルーザレンズ照明システムを説明する光学概略図である。 本発明の実施形態による角膜接触スルーザレンズ照明システムの照明光学要素を説明する光学概略図である。 照明用の光学要素の詳細を含む本発明の実施形態による角膜接触スルーザレンズ照明システムを説明する光学概略図である。 本発明の実施形態による第１のサイズの眼における照明光線の境界を説明する光学概略図である。 本発明の実施形態による第２のサイズの眼における照明光線の境界を説明する光学概略図である。 本発明の実施形態による外側の光線を遮るための虹彩の使用を説明する光学概略図である。 図５Ｈに示した要素のさらなる詳細を示す光学概略図である。 本発明の別の実施形態によるただ１つの対物レンズを使用する角膜接触スルーザレンズ撮像システムである。 本発明の実施形態による１００度のＦＯＶにおける対物レンズを有する接触スルーザレンズ照明システムの眼の輪郭図を説明する光学概略図である。 本発明の実施形態によるスルーザレンズ撮像システムの詳細な前部の図を示す光学概略図である。 「静寂の円錐（ｃｏｎｅ ｏｆ ｓｉｌｅｎｃｅ）」の考え方を説明する光学概略図である。 図６Ｃに示した要素のさらなる詳細を示す光学概略図である。 広げられたＦＯＶの眼の輪郭図を有するスルーザレンズ撮像システムを説明する光学概略図である。 広げられたＦＯＶの前部の輪郭図を有するスルーザレンズ撮像システムを説明する光学概略図である。 広げられた撮像のＦＯＶおよびより狭い照明のＦＯＶを示すスルーザレンズ撮像システムを説明する光学概略図である。 静寂の円錐を避けるために２つの画像セットの中央画像を使用するスルーザレンズ撮像システムを説明する光学概略図である。 静寂の円錐を避けるために２つの画像セットのリング画像を使用するスルーザレンズ撮像システムを説明する光学概略図である。 本発明の実施形態による中央画像の撮像を説明する概略図である。 本発明の実施形態による外側リング画像の撮像を説明する概略図である。 本発明の実施形態による中央画像と外側リング画像との組み合わせを説明する概略図である。 本発明の実施形態によるセンサにおける空間光モジュレータの使用を説明する概略図である。 本発明の実施形態による外側リングの照明および撮像の輪郭図を示している光学概略図である。 本発明の実施形態による方位角分割および径方向分割を使用するきわめて広視野の外側リングの照明および撮像を説明する光学概略図である。 本発明の実施形態によるセンサにおける画像分割を説明する概略図である。 本発明の実施形態による手持ち式のイメージャに統合された手持ち撮像のためのコンパクトなＯＣＴを説明する光学概略図である。 本発明の実施形態によるＯＣＴビーム列の詳細を説明する光学概略図である。 本発明の別の実施形態によるＯＣＴビーム列の詳細を説明する光学概略図である。 本発明の実施形態による眼の網膜を撮像するための手持ち式のイメージャを説明する簡単な概略図である。 本発明の実施形態による患者の眼の網膜を撮像するための手持ち式のイメージャの動作の方法を説明する簡単なフロー図である。 本発明の実施形態による患者の眼の網膜を撮像するための方法を説明する簡単なフロー図である。 本発明の実施形態による患者の眼の網膜の広視野画像を形成する方法を説明する簡単なフロー図である。 本発明の実施形態によるイメージセンサにおけるセンサ画像について、網膜におけるＲＭＳスポットサイズのプロットを示している。 本発明の実施形態による空中像について、網膜におけるＲＭＳスポットサイズのプロットを示している。

[0090]眼の網膜のケアにおいて、網膜の必ずしもすべてではないが大部分の撮像が求められる場合が、多く存在する。これは、典型的には１枚の画像において後極だけが撮影される伝統的な網膜撮像システムと対照的である。これを達成するための１つの手法は、超広視野（ＦＯＶ）の網膜カメラを開発することである。しかしながら、そのような撮像においてはかなりの制限が存在し、それらは、とりわけ、眼の前部の物理的なサイズおよび形状ならびに散乱およびグレアに関する問題に起因する。しかしながら、きわめて少数のジストロフィは、鋸状縁（ｏｒａ ｓｅｒｒａｔｉ）までずっと存在し、或る程度広いＦＯＶを達成するカメラが、大いに有用である。

[0091]さらに、乳幼児ならびに多くのさらに年長の小児患者も、広視野の撮像を必要とするが、仰向けで撮像されなければならない患者の分類に属する。一部の成人の患者についても、とりわけ手術の際に、手持ちが可能であり、広視野であり、患者を仰向けにした状態で使用することができる撮像システムが、有利であると考えられる。そのようなシステムを座位の患者に関して好都合なやり方で取り付けできるようにすることも、価値があると考えられる。小児患者のためだけに手持ちで使用されるように設計された市販の広視野の網膜カメラが存在するが、このシステムは、とりわけ網膜が暗く着色した眼において、画像のコントラストに深刻な限界を抱えている。さらに、角膜に接触し得るこれらのシステムは、多くの成人患者において、満足できる様相では機能しない。

[0092]古典的な明視野撮像および蛍光眼底血管造影法に加えて、光コヒーレンス断層撮影法（ＯＣＴ）が、ケアの標準となっており、伝統的な撮像と同等の価値があると考えられている。これは、画像に案内されたＯＣＴ（明視野または血管造影の画像が、ＯＣＴスキャンの位置を示す画像上のマーカとともにリアルタイムで表示される）を提供する必要性を指し示す。本発明の実施形態は、ＯＣＴを、大幅に改善された手持ち式の広いＦＯＶイメージャと併せて利用する。

[0093]本発明の実施形態は、明視野または血管造影による撮像の提供と重いスキャンヘッドの所持とを同時にもたらすことがない従来の手持ち式のＯＣＴカメラを越える向上を提供する。

[0094]本発明の発明者は、多くの医師が多くの場合において「分解能の改善」を求めているが、よりよい表現は「視認性（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）の改善」であると判断した。より高い分解能を、２つの隣接する点を解像するための接眼レンズを含む光学レンズの性能の意味で使用することができる。しかしながら、とりわけ日常の診療において、視認性の限界は、多くの場合にコントラストであり、分解能ではない。理想的な眼において高い分解能を有する光学要素を設計することは、比較的容易である。対照的に、日常の診療において高いコントラストをもたらす照明注入システムを設計することは、きわめて困難である。臨床において、多くの場合に、良好に撮像される眼は８０％にすぎず、この限界は、人間の眼における散乱に起因している。

[0095]網膜の高コントラストの画像を得ることの難しさのレベルを、カメラへと戻る網膜の照明の量が少ないことに鑑みて理解することができる。網膜の反射率は、１０^－３という低さであり得、カメラの瞳孔を介する角度収集（ａｎｇｕｌａｒ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）は、典型的には１０^－３であり、注入された光の戻りは、１０^－６という少なさである。
いくつかの実施例においては、望ましくない光の総量を１０^－７未満にすることが望ましい。

[00 96]光が眼への経路においてカメラの光学要素を通過する撮像システムにおいて、第１の課題は、光学要素からの望ましくない反射が画像に進入することを、防止することである。これは、古典的な非接触の卓上カメラにおいては困難でないが、これらは広いＦＯＶを提供していない。これらの望ましくない反射は、「グレア」または「ゴースト像」と呼ばれる。高性能の反射防止コーティングにより、この戻りの反射は、出射光の５×１０^－３へと減らされるが、これは、網膜からの戻りよりもはるかに大きくなり得る信号である。したがって、光学設計者は、グレアが画像平面へと戻ることがなく、特には焦点が合った画像またはほぼ焦点が合った画像（いわゆる「ゴースト像」）として戻ることがないようなレンズの位置および曲率を使用することができる。加えて、光の注入は、放射照度が網膜において一様になり、眼における散乱が最小になるような光の注入でなければならない。標準的な卓上の網膜カメラにおいて、グレアの回避は、狭いＦＯＶおよびかさばるサイズという犠牲を払えば、達成可能である。しかしながら、角膜に接触する手持ち式のカメラにおいて、この要件を満たすことは困難である。

[0097]これらのスルーザレンズ式網膜カメラは、同じ空間およびレンズを共有する２つの光学系からなり、すなわち照明を注入する光学系と、網膜からの光を受け取り、画像を形成する光学系とからなる。ＯＣＴが統合されるとき、３つの光学系が一般的には考慮されなければならず、これらも同じ光学要素のいくつかを共有する。図１Ａが、古典的なスルーザレンズ照明システムを示している。光源６が、ビームスプリッタ５を介して照明２を注入し、光がレンズ３によって集められ、物体１の全体に広げられる。物体１は、反射性の直線帯を暗い帯で隔ててなるパターンである。図１Ｂは、物体１からなる撮像システムを示しており、集光／撮像レンズ３および典型的な戻り光線７が示され、画像４を形成している。

[0098]しかしながら、この簡単化された光学系においては、グレアも散乱も考慮されていない。図１Ｃにおいて、グレアが、レンズ表面１０から反射し、検出器平面４に衝突してゴースト像９を生じさせる光線８によって示されている。図１Ｄにおいては、散乱媒体１１が存在し、例示の光線１２が画像平面４へと戻り、かすみ（ｈａｚｅ）１４を生じさせる。

[0099]光が眼への経路においてカメラの光学要素の周囲を通過する撮像システムにおいては、グレアは存在しないが、画像への望ましくない後方散乱を防止することが難題である。この種のカメラは、広いＦＯＶを達成し、特には網膜の周辺へと照明をもたらすために開発され、これらすべてを手持ちが可能なフォームファクタにて達成するように開発されている。図２Ａおよび図２Ｂが、アラウンドザレンズ（ａｒｏｕｎｄ－ｔｈｅ－ｌｅｎｓ）照明システムを示している。この照明システムにおいて、照明光は、グレアが存在しないように、カメラの光学要素を囲み、特には接触レンズ２３４を囲む光ファイバ束１５を通ってもたらされるが、この手法は、照明の一様性に関し、特には散乱２３に関して、重大な難題に直面する。このシステムは、網膜２０の周辺へと光を導く能力を強調する。しかしながら、図２Ａに見られるように、虹彩１７が完全には広がっていない場合、網膜の中央部分１９への照明光線１６が遮られ、画像の中央に暗いスポットが残される可能性がある。画像は、通常は最も注目すべき特徴に中心を位置させるため、これは、このカメラの大きな難点となることが明らかになっている。

[0100]図２Ｂにも、網膜からの光を受け取るための撮像光路２１が示されている。網膜の周辺２０からの光線は、光学系の入射瞳４５を通って出、最初に接触レンズ２３４を通過し、次いで画像平面へとさらなるレンズを通過する。網膜の中央１９が照明される場合、網膜の中央１９からの光線も、カメラの入射瞳４５を通過し、最初に接触レンズ２３４を通り、次いで画像平面へと進む。

[0101]しかしながら、図２Ａおよび図２Ｂに見られるように、眼の水晶体１８が、照明光について接触レンズ２３４を通って画像へと到る後方散乱２３を生じさせる多数の散乱中心を含んでおり、これが、この設計において画像のコントラストを低下させる重要な散乱源として働く。さらに、照明の光学系および受光の光学系の両方が並べて示されている図２Ａおよび図２Ｂにおいて、出射光および戻りの光の両方が共に通過する水晶体１８内の体積の輪郭を描く境界線２２が、両方の画像に描かれている。したがって、この設計においては、眼を照明する光のほぼすべてが、戻りの光とまさに同じ体積２２において、水晶体１８を通過する。低コントラスト画像の主たる原因であるレンズの散乱を少なくするという観点において、そのような設計は、眼の水晶体１８から考えられる限りにおいて最大の散乱２３を生じさせる。結果として、アラウンドザレンズの照明を備える網膜カメラは、多くの小児患者および実質的にすべての成人患者において、高コントラスト画像の生成にあまり成功していない。

[0102]本発明の発明者は、多くの眼において、後方散乱の割合が、高レベルの出射光によって掛け算された場合に、少ない網膜からの戻り２１と比べたときに網膜のコントラストを損ないかねない散乱の戻り２３を生じさせるような充分な割合であることを明らかにした。低コントラストは、画像における重要な高い空間周波数の視認性に、計り知れない影響を有する。この点に関し、例えば、医師は腫瘍を小さいときに検出することを望むが、低コントラスト画像がこれを妨げる。

[0103]図１Ｂの単純化したスルーザレンズ照明システムの光学系を再び参照すると、これは、レンズ３、反射格子である物体１、およびレンズの画像化能力に依存した物体の複製である画像４からなる。図３Ａに、画像プロフィル２４が示されており、低い空間周波数においては画像品質がきわめて良好であるが、高い空間周波数２５においては画像が劣化している。これは、当然ながら、レンズ３の画像化品質および回折の限界によって決定される。コントラストの定量的尺度は、

として定められる変調指数（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ）であり、ここでＩｘは、撮像されたパターンの最大強度であり、Ｉｍは最小値である。これは、空間周波数の関数であり、コントラスト伝達関数（ＣＴＦ）と呼ばれる。図３Ｂに示されるとおり、ＣＴＦ２６は、格子の視認性が消失する点２８に達するまで、空間周波数ｆが高くなるにつれて減少する。格子の観測が不可能になるｍの典型的な最低値は、ｍ＝０．３である。より品質の低いレンズにおいては、プロットが、より低いカットオフ周波数２９を有するプロット２７となり得る。ＣＴＦの線が、簡単化のために直線として示されているが、通常はより複雑な形状を呈する。

[0104]ここでは光学要素の制約に起因するＣＴＦの限界に注目が向けられているが、散乱なども同様のやり方でコントラストを低下させることを、理解する必要がある。これを理解するために、図１Ｄに示されるとおりの散乱に目を向けると、体積１１が、散乱１２を生じさせる材料を含んでおり、画像に光の散乱部分１４を生じさせる。図３Ｃが、より高い空間周波数３０およびより低い空間周波数３１における格子の新たな画像を示しており、どちらも散乱を含んでいる。しかしながら、図示の高い空間周波数が、今や０．３という視認性の基準を下回る０．２５という変調指数ｍを有しており、低い空間周波数において、変調指数が決して１．０に達しないことに、注意すべきである。図３Ｄにおいて、高い散乱伝達関数３３が、１．０においては始まっておらず、カットオフ周波数３２がより低いことに注意すべきである。重要な問題は、より高い空間周波数が、今や視認できないことにある。散乱ありのＣＴＦは、散乱のないＣＴＦから変更され得る。出射光の一部としての網膜からの戻りは、Ｒであり、出射光の後方散乱は、Ｓであり、Ｉｘが、散乱のないＣＴＦの最大値であり、Ｉｍが、散乱のないＣＴＦの最小値であり、したがってＣＴＦは、

となる。
したがって、散乱のないＣＴＦが低い空間周波数において１．００であり、後方散乱が網膜からの戻りに等しいならば、散乱ありのＣＴＦは、０．５になると考えられる。また、後方散乱が網膜からの戻りの３倍であるならば、ＣＴＦは、低い空間周波数において０．２５まで低下する。

[0105]アラウンドザレンズのカメラが、その設計ゆえに、小児患者について高コントラストの画像を確実に生成することができず、成人患者においてもまれにしか生成することができないという経験から、スルーザレンズの照明を利用するための技術を発見することに、注意を向ける必要がある。したがって、本発明の実施形態は、手持ち式または卓上型として実現でき、小児患者および成人患者の両方を撮像し、グレアが皆無または軽減され、散乱も軽減または最小化されたスルーザレンズ照明システムを使用する随意による軽量なＯＣＴが組み込まれたカメラによる広視野の網膜撮像を達成する。

[0106]高分解能および高コントラストの画像の実現に加えて、本発明の実施形態は、高いＦＯＶまたは高い関心野（ＦＯＲ）を実現する。ＦＯＲが、撮像のアクセス可能な全範囲として定義される一方で、視野（ＦＯＶ）は、画像の或る瞬間の角度範囲として定義される。網膜の異なる部分へと画像の中心を向けるように撮像ハンドピースを傾ける単純な手段が、種々の瞬間の画像へとアクセスし、それら種々の瞬間の画像が、ＦＯＲを全体として形成する。しかしながら、特には、単一の画像における超広ＦＯＶの取得を達成する必要はない。必要とされているものは、網膜の大部分を取得するための効率的な手段であるが、充分に効率的でありさえすれば、複数の画像を使用してそれらを合成することも魅力的な解決策であると考えられる。加えて、これらの目的をリアルタイムで実現すべき場合には、臨床活動後の合成の難解な制約は回避され得る。これの実現は、眼科の撮像を根本的に変えると考えられるが、広いＦＯＲが利用可能である場合に限って価値があると考えられる。

[0107]古典的な卓上型の網膜カメラは、入射瞳から測定したときに最大６０度の視野（ＦＯＶ）を提供する。効率的にアクセスされる関心野（ＦＯＲ）は、きわめて限られている。相当の技量および患者の協力が、大きなＦＯＲの撮像に向けた穏当な試みにおいてさえも必要とされる。典型的には、古典的なシステムは、小児患者または仰向けの成人患者に適さない卓上型のシステムである。

[0108]本発明の実施形態は、仰向けの患者を、高いコントラストおよび高い分解能で、手持ち式のイメージャにて、高いＦＯＲ／ＦＯＶで撮像しつつ、血管造影および画像に案内されたＯＣＴも提供するという同時の課題を満足させる。本発明の実施形態は、座位の成人患者においても高価値である。

[0109]いくつかのシステムは、角膜を通って、しかしながら受像の光路の外側において、光を運ぶ。しかしながら、大きな欠点、および多くの患者においてこの技術の使用を妨げる欠点は、設計が高コントラストから離れるように教えているため、高コントラストの撮像を欠くことにある。それらの設計の重要な特徴は、図２Ａに示されるとおり、眼の一方側からの光が、他方側において網膜を照明するために使用される点にある。これは、網膜周辺２０の照明を可能にするためのものであるが、おそらくは光が虹彩１７によって遮られ得る画像の重要な中央１９の照明を可能にしない。散乱に関しては、網膜が視野の周辺において実際に照明されるが、照明光が、水晶体を通過し、光が画像を形成すべく網膜から戻る体積２２を通過して交差するという結果となる。このように、大量の光が、入射瞳のすぐ後ろの体積２２において水晶線（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｌｉｎｅｓ）を通過する。水晶体１８は、眼における散乱光の主要な発生源であり、高齢の患者においては、これが光全体の３０％にもなる可能性があり、その後に眼の射出瞳を通って高い効率で集められ、画像のコントラストを大いに低下させる。したがって、この設計は、カメラの光学要素または水晶体の光学要素からのゴースト像の問題を解消させるが、水晶体からの散乱に最悪に影響される可能性に悩まされる。

[0110]実際、この装置は、眼が老いるにつれて水晶体により多くの散乱中心が生じるため、成人患者にとってほとんど有用でない。また、一部の小児患者は、きわめて低コントラストの画像をもたらす水晶体からの大量の散乱を有する。一部の患者は、明るい色の網膜の反射率を１０倍以上も下回る反射率を有する暗い網膜を有し、散乱は、これらの患者について有効な撮像が不可能であるほどに充分に大きい。

[0111]対照的に、本発明の実施形態は、ゴースト像または測定可能なコントラストを低下させる散乱に悩まされることがなく、たとえ暗い色の網膜、老いた眼、または散乱の大きな増加を引き起こす疾患を抱えた小児の眼であっても患者の良質の画像を生み出す広視野の網膜撮像システムを提供する。

[0112]光コヒーレンス断層撮影法（ＯＣＴ）が、眼の層、腫瘍、などの観察および記録に使用される。ＯＣＴスキャンが、近赤外で動作し、したがって眼には見えない低コヒーレンスの光源を使用して実行される。この限界を避けるために、設計者は、三次元の画像を取得し、保存し、その後に臨床医が撮像後のＯＣＴ画像をスキャンすることを可能にすることに頼っている。これは、依然として、網膜のカラー画像における３Ｄの特徴の正確な位置について、直接的な手がかりをもたらしていない。対照的に、本発明の実施形態は、莫大な臨床的価値を有する明視野からのリアルタイムのＯＣＴスキャン位置を提供する。

[0113]本発明の実施形態は、小児患者および成人患者の高コントラスト画像を生み出し、画像によって案内されるＯＣＴが組み込まれており、軽量であるスルーザレンズの手持ち式の広ＦＯＶ網膜カメラを利用し、スルーザレンズ照明を使用して、散乱およびグレアを回避する。

[0114]グレア：課題

[0115]上述の図１Ａ～図１Ｄが、スルーザレンズ照明システムの一般的問題を示している。スルーザレンズ照明システムにおいては、カメラのレンズ、角膜、および水晶体からのグレアを、考慮しなければならない。図４Ａが、古典的な接触撮像の設計を使用するスルーザレンズ接触撮像システムを示している。目的は、アレイセンサ４３上に網膜１３の画像４２を形成することにある。対物レンズ群３５が、第１の画像３７を形成する。対物レンズ群３５において、トリプレット（ｔｒｉｐｌｅｔ）、ダブレット（ｄｏｕｂｌｅｔ）、１つのシングレット（ｓｉｎｇｌｅｔ）レンズ、およびフィールドレンズ３９が存在する。対物レンズ群３５は、中継レンズ群３８が任意の対物レンズ群３５と共に良質の画像４２をもたらすように、３７に良質の画像を形成する。したがって、超広ＦＯＶおよび大きな倍率を有する対物レンズ群を用意し、入れ替えることが可能である。

[0116]後部レンズ群３８は、３つの重要な機能を果たす。第１に、中間画像３７を、アレイセンサ４３に位置する後部画像４２へと再び画像化する。第２に、中継レンズ群３８は、カメラに焦点合わせをもたらす。第３に、後部レンズ群３８は、平面４４に位置する眼の入射瞳へと再画像化され、カメラ入射瞳４５（ここには示されていない）を形成するＬｙｏｔストップ４１を有する。

[0117]図４Ｂが、スルーザレンズ照明システムの特には照明経路のより詳細な断面図を示している。光源６が、レンズ５０によって環状マスク５１を通り、次いでビームスプリッタ５を介し、最後に対物レンズ群３５（３５を通る光線の複雑な経路は示されていない）を通って網膜１３へと注入される。環状マスク５１は、眼の瞳孔の平面４４の付近にフォーカスされ、眼を満たすように発散４８する。

[0118]図４Ｃが、本発明の実施形態による非接触のスルーザレンズ照明システムの断面を示している。図４Ｃの断面図は、後に網膜１３を照明するように広がり４８を生じる中継された環状マスクの画像４９（光のリング）を示している。網膜１３から戻る光は、戻り光線４７によって境界付けられ、カメラの入射瞳４５（Ｌｙｏｔストップ４１の画像）をイメージセンサ４３へと通過し、イメージセンサ４３を、ＣＣＤまたは他の適切な撮像装置を使用して実現できるがゆえにアレイセンサと称することもできる。領域５８が、眼のすべての部分へと向けられた照明光が特には円錐形の体積３６において強い照度を有する小さな束となる角膜５９の前方の空間の体積であることに、注意すべきである。

[0119]図４Ｄは、５３が角膜の縁であり、４９が環状の光のリングであり、５２が眼の瞳孔の直径であり、４５がカメラの入射瞳である眼の正面図を示している。図４Ｅは、接触レンズ４３４が配置されたスルーザレンズ照明システムの断面を示している。照明境界の光線４８が示されており、前面５６が、とりわけ接触レンズ４３４の前面５６において強い照度を有する。このレンズにおけるこの強い照度は、表面５６からの反射に起因し、角膜接触スルーザレンズ照明システムに関して主要な難題を呈する。例として、光線５５が、接触レンズ４３４の前面５６からの反射である。

[0120]出射の照明と戻りの照明との間の大きな比が、手持ち式の角膜接触網膜カメラにおけるグレアに関して、さらに別の難題を呈する。図４Ｆが、古典的なスルーザレンズ照明システムの光学列を示しており、フィールドレンズからの反射の問題を強調している。図４Ｆにおいては、対物レンズ群３５内の最後のレンズ３９が、後部レンズ群３８とともに示されている。このレンズ３９は、少なくとも部分的に、フィールドレンズの機能を果たす。フィールドレンズは、焦点または焦点の付近に位置し、系へともたらす屈折力（ｐｏｗｅｒ）は、あったとしても少しであるが、後部レンズ群３８を小さな直径にできるように画像の光線を小さな円錐へと導く。これは、画像４２が大きくなる可能性があり、戻りの円錐がきわめて発散的であるときに重要であり、これがないと、後部レンズが、物理的に大きな直径を持たなければならないと考えられる。その場合、後部レンズ群は、妥当なｆ数を保つために、長さに関してはるかに大きいサイズを必要とすると考えられる。

[0121]しかしながら、このシステムのための設計原理は、このレンズがイメージセンサ４３に向かって湾曲した表面を必要とすることを要求する（いくつかのレンズがこの湾曲を有し、問題を生じさせるが、このレンズが特に面倒である）。図４Ｆにおいて、３９の第１の表面からのゴーストリフェクション（ｒｅｆｅｃｔｉｏｎ）が、光線５７をＬｙｏｔストップ４１を通って４２におけるゴースト像へと導くことに、注目すべきである。

[0122]図４Ｇが、スルーザレンズ照明システムの光学列を示しており、反対向きのフィールドレンズからの反射の問題を強調している。図４Ｇにおいては、レンズ３９が説明のために逆向きにされており、今や３９のレンズの表面の湾曲がきわめて大きい直径のリフェクション５７を生成する点を示している。Ｌｙｏｔストップが、これの大部分を遮り、イメージセンサ４３における画素ごとの照射強度は小さく、潜在的には取るに足らない。明らかに、図４Ｆに示されるような湾曲を有するレンズは、ゴーストの解消に関して大きなジレンマを生じさせる。

[0123]古典的な接触撮像レンズ形式を示している図４Ａを再び参照すると、１４個の反射面が示されている。
眼の水晶体の後ろ側
眼の水晶体の前側
角膜、両面
接触レンズ
第１の接合トリプレットの接合界面
第１のトリプレットの後ろ側のガラス－空気の界面
第２のダブレットの前側の空気－ガラスの界面
第２のダブレットの接合界面
第２のダブレットの前側の空気－ガラスの表面
シングレットの第１の空気－ガラスの表面
シングレットの第２の空気－ガラスの表面
フィールドレンズの第１の表面
フィールドレンズの第２の表面

[0124]良好な画像のための多数の光学要素の必要性が、人間の眼の低い光学的品質から生じる。分解能は（読み取りが行われる）軸上で高いが、周辺に向かうと分解能はきわめて劣る。また、眼は有色（ｃｈｒｏｍａｔｉｃ）でなく、脳が、焦点合わせにおいて助けとなるように長手方向の色収差を使用し、脳が、画像を高い品質で組み立てる。このように、カメラの設計者は、高品質の広いＦＯＶ撮像のために、かなりの数の光学要素を使用することを強いられる。光学表面の数が多くなる結果として、ゴーストが皆無または少なく、網膜における放射強度が一様であり、高コントラストでもあることを特徴とする技術的解決策を開発することは、難題または不可能である。

[0125]したがって、本発明の実施形態によって利用される第１の設計原理は、照明光が通過するレンズの数を減らし、あるいは最小にするとともに、これらの表面に焦点の合ったゴースト像の防止にとって好ましい湾曲を持たせることにある。この設計原理は、高分解能の画像、一様な放射強度、および良質な第１の画像のための要件と対立する。

[0126]広いＦＯＶの手持ち式の網膜撮像のためのスルーザレンズ照明システムにおける、グレアを絶対的に皆無またはぼやけた非フォーカスとするための対立する要件に対処するために、新たな設計の考え方が、本発明の実施形態によって実現された。特には眼に近いあらゆるレンズに関して、グレアの問題を完全および絶対的に取り除くことができる場合、分解能、コンパクトさ、および照明の一様性のための設計の余地が、大いに拡大されると考えられる。

[0127]設計のための古典的な光学の理論的枠組は、高品質の画像を生成するために必要な対物レンズ群を含む。他の設計の教訓の中でもとりわけ、光学要素は、赤色、緑色、および青色の光線に対してあらゆる大きな距離に関して角度または光線高さにおける発散を許してはならないと、一般的な光学の設計において教えられている。これらが補正されることなくビーム列へとさらに進むにつれて、それらを一緒に戻すことが難しくなる。また、画像がアレイセンサへの適用のために平坦でなければならないことにも注意すべきである。古典的な理論的枠組は、望遠鏡および顕微鏡において明らかに見られる。

[0128]グレア：技術的解決策

[0129]本発明の実施形態は、従来の光学的設計の教訓とは異なる設計の考え方を利用する。図５Ａが、本発明の実施形態による角膜接触広視野イメージャを示している。図５Ａに示されている実施形態において、高分解能の角膜接触広視野イメージャは、ただ１つの対物レンズ５１０の独特な使用によって実現される。この対物レンズ５１０は、焦点の合ったゴースト像を生じさせるがゆえに好ましくない照明源へと向いた負の表面を、有していない。空中像と称することができる第１の画像５１４が、色収差が補正されておらず（ｎｏｔ ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ）、高分解能ではなく、平坦でもないものとして示されている。

[0130]図１４Ａが、本発明の実施形態によるイメージセンサにおけるセンサ画像について、網膜におけるＲＭＳスポットサイズのプロットを示している。図１４Ｂが、本発明の実施形態による空中像について、網膜におけるＲＭＳスポットサイズのプロットを示している。図１４Ａおよび図１４Ｂを参照すると、画角の関数としての第１の画像平面（空中像が形成される場所）における網膜上のＲＭＳスポット半径が、図１４Ｂに示されている。網膜の画像の分解能の要件は、ＩＳＯ（登録商標） １０９４０において特定され、それらは、プロットにおいて短い黒い水平線として表示されており、番号が、中央場（ｃｅｎｔｒａｌ ｆｉｅｌｄ）、中間周辺場（ｍｉｄ－ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｆｉｅｌｄ）、および遠周辺場（ｆａｒ ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｆｉｅｌｄ）から与えられている。例えば、画像の中心の広視野について、仕様は６０ｌｐ／ｍｍまたは８ミクロンのスポットサイズである。縁において、要件は、２５ｌｐ／ｍｍまたは１２ミクロンのスポットサイズである。

[0131]すべての位置において、空中像５１４は、大きな余裕によってＩＳＯ（登録商標） １０９４０の基準を満たしていない。比較により、イメージセンサ５６２（すなわち、検出器）における網膜の画像は、図１４Ａに示されるとおり、要件を大きく超えている。このように、例えばＩＳＯ（登録商標） １０９４０によって定められるイメージセンサにおけるセンサ画像の画像品質は、空中像の画像品質よりも良好である。

[0 132]実際、図５Ｂに示されるとおり、空中像は、図５Ｂにおける接線方向画像（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ ｉｍａｇｅ）５１６および図５Ｂにおける矢状方向画像（ｓａｇｉｔｔａｌ ｉｍａｇｅ）５１８を含み、縁において異なる方向に数ミリメートル以上の湾曲を有する。図５Ａを参照すると、図示の実施形態において利用される対物レンズ５１０（単独または唯一の対物レンズであってよい）は、網膜１３からの反射光を取得し、画像取得アレイと称することもできるイメージセンサ５６２の方向に導くが、ゴースト像を生み出さない。フィールドレンズとも称される第２のレンズ５１２は、部分的にはフィールドレンズとして働き、部分的には画像の補正に役立ち、照明源とも称される照明器（図示されていない）によってもたらされる照明光５０５内に位置する。

[0133]再び図５Ａを参照すると、ビームスプリッタ５２０の下流の光学要素を、撮像レンズ群５４０と称することができる。これらの光学要素のいくつかは、下記で図５Ｃに関して説明される。ビームスプリッタ５４４が、随意によるＯＣＴシステムからＩＲ光を受け取るため、およびＯＣＴシステムへと光を伝えるために利用される。このように、ＯＣＴ経路は、図５Ａにおいて光路５０７として示されている。

[0134]このように、本発明の実施形態においては、第１の画像または空中像の品質に対する要件が皆無または軽減される。高度の光学的補正が、後部光学要素のレンズ群（すなわち、撮像レンズ群５４０）へと残され、認識されず、あるいは実現不可能であると考えられる考え方である。本発明の実施形態が１１個のレンズ（色収差補正（ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ）は２つのレンズとして数えられる）を使用するのに対し、従来の設計は１２個のレンズを使用できることに、注意すべきである。したがって、実施形態は、標準的な設計理論から離れるように教えているが、これらの現在の実施形態は、それが実現可能であり、より少ないレンズであっても実現可能であることを示している。

[0135]図５Ｂが、図５Ａに示した角膜接触広視野イメージャのための対物レンズ群の詳細を示している。網膜から接触レンズであってよい対物レンズ５１０を通過して戻る光線５１１は、その後に第２のレンズ５１２を通過する。これらのレンズは、非球面レンズであってもよい。画像５１６が、接線方向画像であり、５１８が、矢状方向画像である。これらの画像の各々は、縁において１ミリメートルを超えて湾曲し、２ｍｍを超える縁の隔たりをもたらしている。いかなる基準によっても、これはほとんど撮像とは分類されず、レンズ５１０および５１２は、撮像システムと言うよりはむしろ、単なる集光システムと考えることができる。やはり異なる焦点の構造に位置する赤色、緑色、および青色は、示されていない。

[0136]図５Ｃに、撮像システムの後部光学要素の詳細が示されている。撮像レンズ群５４０の一部として示されている光学要素のいくつかが、図５Ｃに示されている。レンズ５４８は、照明経路の前に位置し、これらのレンズのいずれも、グレアを生じさせる傾向にない。Ｌｙｏｔストップ５７０が、イメージセンサ５６２の画像平面に位置する画像平面５６０に最終的な高品質の画像を形成する集束レンズ５７２の直前に位置する。設計コードは、３ミクロンの分解能を提案し、これは他の広視野カメラと比べて顕著に改善されている。図５Ｃにはビームスプリッタ５４４の下流の光学要素だけが示されているが、レンズ５４２を含む他の光学要素を撮像レンズ群５４０において利用できることを、理解できるであろう。

[0137]図５Ｄに示されている詳細な照明形式は、リング光源であるが、第２のレンズ５１２が、角膜の前方の図４Ｃにおける高強度の照度の領域５８に位置することを避けるように角膜から充分に遠い。実際、第２のレンズ５１２の頂点５１３に照度が存在しないようにリング光源５１に充分に近く、ゴーストの防止に大いに役立つ。第２のレンズ５１２、対物レンズ５１０、角膜５０８、または水晶体（図２Ａにおける１８）によって画像平面５６０へと返されるグレアが存在しない。したがって、図５Ａに示されるとおりの本発明の実施形態は、広視野の照明を生成しながらグリント（ｇｌｉｎｔ）が存在しないことを特徴とすることができる。

[0138]再び図５Ｄに示した照明システムを参照すると、ＬＥＤであってよい光源１２６は有限の面積を有し、光は、中央にただ１つの障害物を含んでいるマスク１２５によって最初に迎えられる。次いで、光は、図６Ａの光リング４９へと画像化されるべき環状の開口を有するマスク５１によって迎えられる。ダブレットレンズ１０６およびダブレットレンズ１１３が、照明投射システムを構成する。品目１２７は、随意による血管造影のための励起フィルタである。網膜からの戻りの光は、ビームスプリッタ５２０によって迎えられる。第２のレンズ５１２および対物レンズ５１０は、光を高度に一様な照度で網膜１３の適切な領域へともたらす役割も果たす。

[0139]図５Ｅに、照明システムの前端のさらに詳細な説明が示されている。照明システムは、レンズ１２４およびレンズ１２３ならびに他の光学要素を使用して、眼の直径が知られているときに、網膜１３における一様な照度を生成する。例えば、図５Ｆに示されるように、システムが図５Ｆに示されるサイズの眼に合わせて設計される場合、照明光線の境界４８は、網膜の中央１３１にちょうど合致する。しかしながら、図５Ｇに示されるように、より大きな直径の眼が存在する場合、網膜の両側からの光線４８が中央１３１において重なり合い、放射照度の「ホットスポット」をもたらす。これを、照明束の外側の光線１３４を遮り、したがって網膜における内側の光線１３３を遮るように設定できる虹彩を位置１３２に配置することによって、回避することができる。これが、図５Ｈおよび図５Ｉにさらに詳しく示されている。

[0140]図５Ｊが、本発明の別の実施形態によるただ１つの対物レンズを使用する角膜接触スルーザレンズ撮像システムである。図５Ｊに示されるシステムは、図５Ａに示したシステムと共通の要素を共有し、図５Ａに関する説明は、必要に応じて図５Ｊに示したシステムに適用可能である。図５Ｊにおいては、追加のフィールドレンズ５９２が、第２のレンズ５１２とビームスプリッタ５２０との間に追加されている。図示の実施形態において、追加のフィールドレンズ５９２は、空中像５１４とビームスプリッタ５２０との間に位置している。

[ 0141]追加のフィールドレンズ５９２の利用は、第２のレンズ５１２とビームスプリッタ５２０との間の距離を延ばし、図１０に示されるグリップ１０４０を長くし、手持ち式のイメージャをユーザの手においてより容易に保持できるようにする。さらに、この領域における照明ビームがリングであり、レンズの湾曲部分からカメラの壁へと容易に反射させられ、画像平面に再び進入することがないため、追加の光学要素を、グレアを著しく導入することなく使用することができる。当業者であれば、多数の変種、改良、および代案を認識できるであろう。

[0142]散乱／コントラスト：技術的解決策

[0143]かすみの主たる原因は、水晶体および角膜からの散乱であり、これらの後方散乱はかなりのレベルにある。人間の眼において、水晶体および角膜は、立方ｍｍ当たりの後方散乱が名目的には同等である。角膜は、２００μｍの厚さであるが、より多くの青色光を後方散乱させる傾向にある。水晶体は、２，０００μｍもの厚さに達し得るが、比例して少ない青色光の散乱を有する。青色光の散乱は、これが波長の４乗に反比例して強くなるレイリー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）散乱によって支配されるため、最も大きな課題である。この散乱は、患者の年齢と共に大きくなり、これが理由で、いくつかの網膜撮像システムは成人患者に適用可能でない。

[0144]図６Ａが、本発明の実施形態による１つの対物レンズを使用するスルーザレンズ照明システムにおける眼の断面を示している。ＧｏｎａｋまたはＧｏｎｉｏｖｉｓｉｃなどのメトセルロース（ｍｅｔｈｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）を含む透明なゲルを、接触レンズと角膜との間に利用できることを、理解すべきである。

[0145]図６Ａは、対物レンズ５１０、角膜５０８、水晶体１８、カメラの入射瞳４５、および照明リング４９を示している。光線４８によって境界付けられる入力の照明が、眼の中央から測定したときに１００度の位置にある点６４まで網膜１３を照明し、光は、図５Ｂに光線５１１として示されている光線４７によって境界付けられるとおりに戻る。撮像システムの入射瞳４５は、水晶体１８と角膜５０８との間に位置する。照明リング４９は、水晶体１８の前方に、虹彩と平行に位置する。このように、撮像システムの入射瞳４５と撮像システムの照明リングとは、長手方向にオフセットされている。一実施形態において、長手方向のオフセットは、例えば３ｍｍなど、約１ｍｍ～約５ｍｍの範囲である。瞳と照明リングとの間のオフセットは、散乱性の組織が存在して光がビーム４７へと後方散乱し得る場合の領域における入射光４８の交差を回避しようとするときに、設計者にさらなる余裕を可能にすることができる。

[0146]図６Ｂは、図６Ａに示した眼の前方部分の拡大図を示している。入力の照明光が、光線４８によって境界付けられ、戻りの光が、光線４７によって境界付けられ、主要な散乱媒体である角膜５０８および水晶体１８が示されている。本発明の発明者は、光線４７によって輪郭付けられる戻りの光線が、角膜５０８または水晶体１８の領域において、４８によって輪郭付けられる入射の光線と同じ空間を共有しないことに注目した。また、水晶体１８における体積６０および角膜５０８における体積６１を指す円によって示されるとおりの非交差領域に注目すべきである。これは、本発明の実施形態が、散乱の量の低減または考えられる限り最低の散乱を達成することを可能にする。

[0147]水晶体または角膜の散乱が画像へと進入するためには、散乱中心が、戻りの光の経路内に位置しなければならないが、これがこの設計においては存在しない。そのような設計によって生み出される画像は、角膜５０８または水晶体１８における散乱によって質が損なわれることがない。入射瞳４５と照明リング４９とが、正確に同じ平面に位置するのではなく、長手方向にわずかにオフセットされていることに注意すべきである。照明リング４９とカメラの入射瞳４５とをオフセットさせることにより、戻りの光路４７における角膜５０８または水晶体１８からの散乱をなくすことができる。入射瞳４５が照明リング４９とともに虹彩の平面に位置するように前方に押されたならば、水晶体１８および角膜５０８からの散乱が存在すると考えられる。入射瞳４５が前方へと押されたならば、水晶体１８からの散乱が存在すると考えられる。実際、多くの網膜画像は、画像の縁に強い青色のかすみを有する。

[0148]図６Ｃが、本発明の実施形態による光線によって形成される円錐を説明する概略図である。図６Ｃは、入射瞳４５の上方７０および下方７２の光の円錐を示している。本発明の発明者は、これを「静寂の円錐（ｃｏｎｅ ｏｆ ｓｉｌｅｎｃｅ）」と呼ぶ。本発明の実施形態によれば、光散乱の媒体７３および７１に交わる静寂の円錐にいかなる照明光も位置させない高コントラストな設計がもたらされる。

[0149]網膜のほぼ全体を撮像しながらの散乱／コントラストに関する第１の技術的解決策：広い関心野

[0150]広視野カメラに関して、ＦＯＶの最良の尺度は、眼の中心からであると考えられる。カバーされる網膜の表面積は、眼の中心から測定されるときのＦＯＶの平方に比例する一方で、カバーされる網膜の面積は、入射瞳から測定されるＦＯＶと非線形な関係を有する。この尺度により、図６Ａに示される設計のＦＯＶは、１００度である。

[0151]異なる凝視角度において得られた画像の合成を取得後に形成することが、約１５年間にわたって眼科において一般的である。これのための技術は、次第に改善されてきているが、これは依然として退屈なタスクであり、ほぼ常に豊富な訓練を経た眼科の技術者によって実行され、医師によって行われることはまれである。しかしながら、事後取得は、画像の大きなセットを得るとき、臨床医がそのセットが良好であるかどうかを患者が去るまでに判断することが典型的には不可能であるため、常に困難である。実際、この種の作業は、通常はその日の診療の終わりにおいて技術者によって遂行され、いつも良好な結果というわけではない。

[0152]これらの従来のシステムと対照的に、本発明の実施形態は、画像のモザイクを、画像が取得されるときにリアルタイムで形成する。画像は、オンザフライで自動的に取得および合成され、あるいはユーザが、各々の凝視角度において最良の画像が得られたときに指示をもたらす（例えば、ボタンを押す）ことができる。この方法を使用し、本発明の実施形態は、眼科の撮像のための革命的な技術的解決策を提供する。

[0153]本明細書に記載の実施形態によれば、部分画像を素早い連続にて取得することによって角膜および水晶体からの散乱を完璧またはほぼ完璧に排除しつつＦＯＶを広げることができる。

[0154]散乱／コントラストに関する第２の技術的解決策：より広視野の画像

[0155]しかしながら、より広いＦＯＶが求められ、図７Ａに示されるようにＦＯＶを少し広げようとする企ては、「静寂の円錐」の原理に反する入射光および出射光の重なり合いにつながる。図７Ｂにさらに詳しく示されるように、水晶体１８および角膜５０８における重なり合いが、体積６０および体積６１に存在する。同様に、画像の周辺がかすみ、多くの場合に、網膜カメラが、青色に着色した周辺を有する。

[0156]図７Ｃが、ＦＯＶが、網膜上の点６４までの１００度と対照的に、（図７Ａに示されるように）網膜上の点６５へと１３０度まで開かれるときの照明／撮像システムの断面を示している。この場合に、撮像は１３０度まで広げられているが、照明場は増やされておらず、１００度の戻りの光線４７のままである。

[0157]静寂の円錐のこの侵犯への技術的解決策が、図７Ｄおよび図７Ｅに示されている。システムは、ＦＯＶおよび照明場を１３０度においてもたらすことができるように作られる。したがって、システムは、以下に開示される技術、手順、および手段に従って２つの画像を取得して合成するように設定される。図７Ｄを参照すると、センサにおいて１００度へと一時的に抑えられた第１の画像が得られ、網膜も１００度まで照明される。これは、図６Ａに示したシステムと同じ画像を生む。これは、画像平面５６０に隣接して位置し、あるいは画像平面５６０に位置する空間光モジュレータ７１０を使用し、イメージセンサ５６２の直前で光６９を迎えることによって、図７Ｉに示されるように達成される。

[0158]ＣＣＤシャッタが開かれ、あらゆるすべての画像がアレイセンサによって集められるように、このプロセスにおいて開いたままである。図７Ｄに示した撮像条件についてのアレイセンサの画像上の正面である図７Ｆに示されるとおり、第１の中央領域７２０の画像が、円形であり得る中央領域に形成される。第１の中央画像に関する中央領域７２０は、例えば１００度の第１の視野を特徴とする。外側リングまたは環状領域７３０は、撮像されていない。環状領域７３０の外周７３４は、１３０度の視野を特徴とする。中央領域７２０および環状領域７３０は、中央領域の外周が環状領域の内周と共通の境界を形成するため、連続的である。画像平面における中央領域および環状領域の整列は、網膜の表面上の対物面においても存在し、網膜の中央領域の第１の画像と、中央領域の第１の画像を囲み、かつ中央領域の第１の画像に連続する網膜の環状領域の第２の画像とをもたらす。当業者であれば、多数の変種、改良、および代案を認識できるであろう。

[0159]次いで、空間光モジュレータが、第１の中央画像の中央領域７２０に関して閉じられ、外側リングとも称することができる環状領域７３０を撮像するために開かれる。これにより、図７Ｅに示されるとおり、後述されるシステムが、照明を第１の視野（例えば、１００度）と環状領域７３０の外周７３４の視野（例えば、１３０度）との間の網膜上の光７５のリングにてもたらし、戻りの光７４もリングである。
このようにして、網膜の一部分の第２の画像が、網膜を光線７５によって境界付けられるリングにて照明し、光をやはり光線７４によって境界付けられるリングにて受け取ることによって、図７Ｄおよび図７Ｇに示されるように形成される。図７Ｅに示されるように、６０または６１における静寂の円錐の侵犯が存在しないことに、注意すべきである。したがって、中央領域７２０の第１の画像および周辺領域とも称される環状領域７３０の第２の画像のどちらも、散乱を含まず、イメージセンサが、中央領域７２０の第１の画像および周辺領域７３０の第２の画像の両方を蓄積し、図７Ｈに示されるとおりの最終的な画像の形成において示されるとおりの最終的な合成画像をもたらす。上述のように、図７Ｆ～図７Ｈは画像平面における中央および環状領域を示しているが、対物面（すなわち、網膜）における対応する領域が存在し、画像平面に関する検討は、必要に応じて対物面にも適用可能である。

[0160]他の実施形態は、１つの画像を取得するように用意されたＣＣＤを使用し、外部メモリへの迅速なフレーム転送を行った後に、第２の画像を取得する。そのようなセンサを、これらの画像を取得するために使用することができ、次いで第１の視野（例えば、１００度）の外側の第１の画像における外部散乱を、デジタル的に除去することができる。これらのセンサは、インタ－ライン（ｉｎｔｅｒｌｉｎｅ）に分類され、粒子画像速度測定（ＰＩＶ）の用途に頻繁に使用され、フレーム間の時間は、８０ミリ秒という短さで過ぎることができる。

[0161]散乱／コントラストに関する第３の技術的解決策：超広視野の画像

[0162]ＦＯＶを１５０度まで広げるために、より複雑な部分撮像プロセスを、別の実施形態に従って利用することができる。上述のように、網膜の中央領域の中央画像（例えば、１００度の視野を有する画像）は前記第１の撮像工程であってよいが、網膜の環状領域（すなわち、外側リング）の撮像は、より広い視野（例えば、１５度ではなく、追加の２２．５度の幅）を特徴とし、外側リングの撮像のためにより複雑なシステムが使用される。

[0163]図８Ａが、本発明の実施形態による外側リングの照明および撮像を含む眼の輪郭図を示している。上述のように、網膜の第１の部分の第１の画像は第１の視野（例えば、１００度）において得られ、図８Ａにおいては、外側リングだけが示されている。網膜の部位８１４が、環状のやり方で照明され、部位８１４は、外側リングの撮像を可能にする環を横切って延びる径方向の線を表している。光線８１０によって境界付けられた外側照明リングが、今や第１の画像（すなわち、中央画像）の各側の２２．５度の幅にて網膜をカバーしている。結果として、外側リングの外周における光線８１０に関して注入された光は、光線８１２によって示される戻りの光線と、たとえ眼の水晶体に位置する体積６０において交差しなくても、角膜に位置する体積６１において交差する。しかしながら、角膜での体積６１における入射および出射光との交差は、網膜の反対側から生じる。

[0164]図８Ｂが、本発明の実施形態による方位角分割（ａｚｉｍｕｔｈａｌ ｓｅｇｍｅｎｔｉｎｇ）および径方向分割（ｒａｄｉａｌ ｓｅｇｍｅｎｔｉｎｇ）を使用する極度に広い外側リング照明および撮像を示している。図８Ｂに示されるとおり、リングの方位角寸法を抑えることによって、網膜の全体からの入射および出射光の間の交差を回避することができる。

[01 65]図８Ｂに示される眼の輪郭図においては、外側リングの照明および撮像が、環状リングの一部分を構成する方位角部分について示されている。上述のように、網膜の第１の部分の第１の画像は第１の視野（例えば、１００度）（すなわち、中央画像）において得られ、図８Ｂにおいては、外側リングだけが示されている。光線８２０によって境界付けられた外側照明リングが、今や第１の画像（すなわち、中央画像）の各側の２２．５度の幅にて網膜をカバーしている。注入される光は、外側リングの外周の光線８２０によって表されており、戻りの光は、光線８２２によって表されている。網膜の部位８２４が、環状リングの方位角部分を横切って延びる径方向の線を表している。

[0166]図８Ｃが、本発明の実施形態による方位角部分を光軸に沿って眺めた図を示している。図８Ｃに、方位角部分８３０、８３２、および８３４と、中央部分とも称される中央領域７２０とを有する３分割版が示されており、方位角部分は、いくつかの実施形態において適切なマスキングによって順に照明される。図７Ｆを参照すると、周辺領域７３０が、方位角部分へと分割されており、周辺領域の幅が、１５度から２２．５度へと増やされているが、他の幅も使用可能である。追加の視野幅が、例えば２２．５度の図８Ｃにおける幅ｗによって示されているが、他の追加の幅も利用可能である。このようにして、網膜の中央部分７２０の中央画像が得られ、網膜の外側リング（方位角部分８３０、８３２、および８３４）の方位角画像と組み合わせられ、網膜の合成画像が形成される。

[0167]第１の方位角範囲（すなわち、０～１２０度）、第２の方位角範囲（１２０～２４０度）、および第３の方位角範囲（すなわち、２４０～３６０度）による３分割が、図８Ｃには示されているが、本発明は、この特定の実施例に限られない。他の実施例では、より少数の方位角範囲（例えば、２つの方位角範囲）が利用され、あるいはさらなる方位角範囲（例えば、４つ以上の方位角範囲）が利用される。さらに、２２．５度という追加幅の視野の拡大が図８Ｃには示されているが、本発明は、この特定の幅に限られず、他の追加幅も、本発明の技術的範囲に包含される。当業者であれば、多数の変種、改良、および代案を認識できるであろう。

[0168]上述のように、本発明の実施形態は、手持ち式のイメージャへのＯＣＴの追加による大きな臨床的利点を提供し、重く、ＦＯＶが狭く、一般に使用が困難であり、組み込みの明視野または蛍光眼底血管造影を持たない従来のシステムと対照的である。いくつかの現在のシステムは、網膜の正方形の２次元領域について三次元の画像を取得し、このデータを保存する。次いで、正面（ｅｎ ｆａｃｅ）のＯＣＴデータが、２次元（例えば、ｘおよびｙ）にて表示され、別の色付きの線が、この画像の上部の上方に表示される。この線は、２次元のＯＣＴデータ（例えば、ｘおよびｚ）を同時に表示しながら下方へとゆっくりスキャンする。これは、網膜内の層についての臨床データをもたらすが、明視野上のＯＣＴデータの位置決定に大きな困難が存在する。したがって、この欠点に対処するために、本発明の実施形態は、リアルタイムの明視野上にＯＣＴのｘ－ｚデータの位置を示す線を提示する。複数の線を、３Ｄデータを提供するために利用することができる。当業者であれば、多数の変種、改良、および代案を認識できるであろう。

[0169]図９Ａが、本発明の実施形態によるＯＣＴが統合された手持ち式のイメージャを説明する概略図である。図９Ａを参照すると、網膜の撮像に利用されると考えられるＯＣＴ光学列が示されている。撮像レンズ群５４０が、撮像システムの後部に位置するシステムの一部分であり、そのいくつかの部分は、図５Ｃに関連して説明済みである。対物レンズ群５０１も示されており、随意によるＯＣＴ戻り／伝送部分９１０も示されている。図９Ｂに、ＯＣＴ撮像／伝送部分９１０の詳細が示されている。焦点９２０に画像が存在し、単一のファイバがＯＣＴエンジンへとＯＣＴ光を伝送し、ＯＣＴエンジンからＯＣＴ光を受け取る。レンズ９１８がＩＲ光を前方へと投射し、ＭＥＭＳミラー９１７に瞳９１６が存在する。レンズ９１４およびレンズ９１２が、ＩＲ光をビームスプリッタ５４４へと投射し、ビームスプリッタ５４４が、ＩＲ光をカメラの光学系へと反射させる。

[0170]一実施形態においては、ｘおよびｙ信号をＭＥＭＳミラー９１７へと送信するために使用されるソフトウェアが、明視野データに指示線を追加するために表示装置にもデータを供給する。可視およびＩＲの両方の波長における収差の補正が、ＯＣＴ画像の分解能の要件が図９Ａの後部光学要素によって満たされるようにもたらされることを、理解できるであろう。

[0171]図９Ｃが、本発明の別の実施形態によるＯＣＴビーム列の詳細を説明する光学概略図である。図９Ｃに示されるシステムは、図９Ｂに示したシステムと共通の要素を共有し、図９Ｂに関する説明は、必要に応じて図９Ｃに示したシステムに適用可能である。図９Ｃに示したＯＣＴシステムにおいては、焦点９２０に画像が存在し、単一のファイバがＯＣＴエンジンへとＯＣＴ光を伝送し、ＯＣＴエンジンからＯＣＴ光を受け取る。ＩＲ光が、ＭＥＭＳミラー９１７に向けて投射される。レンズ９３２およびレンズ９３０が、ＩＲ光をビームスプリッタ５４４へと投射し、ビームスプリッタ５４４が、ＩＲ光をカメラの光学系へと反射させる。

[0172]図１０が、本発明の実施形態による眼の網膜を撮像するための手持ち式のイメージャを説明する簡単な概略図である。手持ち式のイメージャ１０００は、本明細書に記載の光学要素のうちの１つ以上を囲むハウジング１００２を備える。図１０を参照すると、手持ち式のイメージャ１０００は、撮像対象の眼１０１０に隣接して配置される。対物レンズ群５０１が、図５Ａに示した対物レンズ５１０および第２のレンズ５１２を含む光学要素を含む。照明源とも称される照明器１０２０が、図５Ａに示される照明光５０５をもたらす。ビームスプリッタ５２０が、照明光５０５を対物レンズ群５０１へと向ける。

[0173]眼からの反射光は、戻りの経路において対物レンズ群５０１を通過し、ビームスプリッタ５２２を通過して、撮像レンズ群５４０を使用して画像化され、イメージセンサ５６２が組み合わせられた画像平面５６０において画像を形成する。随意によるＯＣＴ戻り／伝送部分９１０を、いくつかの実施形態においてハウジング１００２の外面に取り付けることができる。他の実施形態においては、ＯＣＴ部分を、他の光学要素および部分と一緒にハウジング内に配置することができる。グリップ１０４０が、ユーザが自身の手で手持ち式のイメージャを保持できるように、対物レンズ群５０１を囲んで設けられる。典型的には、グリップの長さは、医療関係者による手持ち式のイメージャの保持を容易にするために、６インチ程度である。

[0174]いくつかの実施形態において、照明器または照明源１０２０、対物レンズ群５０１、および撮像レンズ群５４０は、ハウジングの内側に配置され、手持ちでの使用に適したコンパクトなパッケージをもたらす。電力および通信が、入力／出力コネクタ１０５２においてハウジングへと接続することができる電力／通信ケーブル１０５０を介して手持ち式のユニットへともたらされる。

[0175]本発明の実施形態によれば、眼の網膜の撮像のための手持ち式のイメージャが提供される。手持ち式のイメージャは、ハウジングを備える。照明光を生成するように動作することができる照明源、および照明光を受け取り、照明光を光軸に沿って導くように動作することができるビームスプリッタなど、いくつかの光学要素がハウジング内に配置される。対物レンズ群が、光軸に沿って配置され、光軸に沿って配置されるフィールドレンズと、光軸に沿って配置され、眼の角膜に接触するように動作することができる対物レンズとを含む。空中像（ａｅｒｉａｌ ｉｍａｇｅ）が、フィールドレンズに隣接して形成される。さらに、イメージセンサと、ビームスプリッタとイメージセンサとの間で光軸に沿って配置される１つ以上のレンズとが、ハウジング内に配置される。１つ以上のレンズは、イメージセンサにセンサ画像を形成するように動作することができる。

[0176]一使用の場合において、手持ち式のイメージャは、網膜の撮像における使用のためにユーザの手に保持される。別の使用の場合においては、患者の頭部が、顎－額支え（ｃｈｉｎ－ｆｏｒｅｈｅａｄ ｒｅｓｔ）に支持され、手持ち式のイメージャが、顎－額支えに隣接して取り付けられる。このように、手持ち式という用語の使用は、本発明の技術的範囲をユーザの手における保持だけに限定しようとするものではなく、網膜イメージャが取り付けられる応用も含むように意図される。当業者であれば、多数の変種、改良、および代案を認識できるであろう。

[0177]図１１が、本発明の実施形態による患者の眼の網膜を撮像するための手持ち式のイメージャの動作の方法を説明する簡単なフロー図である。方法１１００は、手持ち式のイメージャを患者の眼に隣接させて配置すること（１１１０）を含む。手持ち式のイメージャは、照明光を生成するように動作することができる照明源、および対物レンズと第２のレンズとを含む対物レンズ群とを備える。対物レンズを、いくつかの実施形態においては、単一の構成要素からなる対物レンズとして実現することができる。いくつかの実施形態において、第２のレンズは、フィールドレンズとして機能する。本方法は、対物レンズを眼の角膜に接触させること（１１１２）、および対物レンズ群を通過する照明光で眼の網膜を照明すること（１１１４）をさらに含む。

[0178]本方法は、照明光の少なくとも一部を網膜から反射させて戻りの信号をもたらすこと（１１１６）、戻りの信号を光路に沿って導くこと（１１１８）、およびイメージセンサを使用して画像平面においてセンサ画像を検出すること（１１２４）をさらに含む。

[0179]いくつかの実施形態において、本方法は、フィールドレンズに隣接する空中像位置において光路に沿った空中像を形成すること（１１２０）、および空中像を像形成することによって画像平面においてセンサ画像を形成すること（１１２２）をさらに含む。これらの実施形態において、空中像は、第１の画像品質を特徴とし、画像平面におけるセンサ画像は、第１の画像品質よりも高い第２の画像品質を特徴とする。例として、空中像は、センサ画像において存在せず、あるいは存在するが低レベルである色収差を特徴とすることができる。あくまでも例として、空中像は、縁において異なる方向に数ミリメートル以上の湾曲を有する接線方向画像および矢状方向画像を含むことができる。

[0180]図１１に示した具体的な工程が、本発明の実施形態による患者の眼の網膜を撮像するための手持ち式のイメージャの動作について、特定の方法を提供していることを理解すべきである。他の連続する工程も、別の実施形態に従って実行可能である。例えば、本発明の別の実施形態は、上述の工程を別の順序で実行することができる。さらに、図１１に示した個々の工程は、個々の工程に見合った種々の順序で実行されてよい複数の部分工程を含むことができる。さらに、個々の用途に応じて、さらなる工程を追加または削除することができる。当業者であれば、多数の変種、改良、および代案を認識できるであろう。

[0181]図１２が、本発明の実施形態による患者の眼の網膜を撮像するための方法を説明する簡単なフロー図である。方法１２００は、手持ち式の網膜イメージャを患者の眼に隣接させて配置すること（１２１０）、および網膜の第１の部分の第１の画像を取得すること（１２１２）を含む。第１の画像は、中央領域（例えば、円形領域）および第１の視野（例えば、１００度）に関する。第１の画像を、図７Ｆに示されるようにイメージセンサの画像平面上に形成することができる。

[0182]本方法は、網膜の第２の部分の第２の画像を取得すること（１２１４）をさらに含む。第２の画像は、中央領域を囲む環状領域に関する。環状領域の外周は、第１の視野よりも大きい第２の視野（例えば、１３０度）を特徴とする。いくつかの実施形態において、網膜の第１の部分および網膜の第２の部分は、連続的である。本方法は、網膜の第１の部分の第１の画像と網膜の第２の部分の第２の画像とを組み合わせ、網膜の合成画像をもたらすこと（１２１６）をさらに含む。本発明の実施形態を利用して、合成画像は、ただ１つの画像が取得される場合に得られるよりも高い品質をもたらす。

[0183]いくつかの実施形態において、手持ち式のイメージャは、照明光を生成するように動作することができる照明源、および対物レンズと第２のレンズとを含む対物レンズ群とを備える。一実施形態において、網膜の第１の部分の第１の画像を取得することは、対物レンズを眼の角膜に接触させ、網膜の第１の部分を対物レンズ群を通過する照明光で照明し、照明光の少なくとも一部を網膜の第１の部分から反射させて戻りの信号をもたらすことを含む。いくつかの実施形態において、中央部分を囲む網膜の周辺部分は、第１の画像が取得されるときに照明されないようにマスクされる。第１の画像を取得することは、戻りの信号を光路に沿って導き、イメージセンサを使用して画像平面においてセンサ画像を検出することをさらに含むことができる。

[0184]別の実施形態において、網膜の第２の部分の第２の画像を取得することは、対物レンズを眼の角膜に接触させ、網膜の第２の部分を対物レンズ群を通過する照明光で照明し、照明光の少なくとも一部を網膜の第２の部分から反射させて戻りの信号をもたらすことを含む。いくつかの実施形態において、周辺部分の内側の網膜の中央部分は、第２の画像が取得されるときに照明されないようにマスクされる。第２の画像を取得することは、戻りの信号を光路に沿って導き、イメージセンサを使用して画像平面においてセンサ画像を検出することをさらに含むことができる。

[0185]本明細書に記載のとおり、網膜の第１の部分の第１の画像を取得することは、中央領域を照明し、中央領域を囲む環状領域を伝播する光を遮るように、空間光モジュレータを動作させることを含むことができる。網膜の第２の部分の第２の画像を取得することは、中央領域を囲む環状領域を照明し、中央領域を伝播する光を遮るように、空間光モジュレータを動作させることを含むことができる。空間光モジュレータは、イメージセンサの画像平面に隣接して位置することができる。

[0186]図１２に示した具体的な工程が、本発明の実施形態による患者の眼の網膜の撮像について、特定の方法を提供していることを理解すべきである。他の連続する工程も、別の実施形態に従って実行可能である。例えば、本発明の別の実施形態は、上述の工程を別の順序で実行することができる。さらに、図１２に示した個々の工程は、個々の工程に見合った種々の順序で実行されてよい複数の部分工程を含むことができる。さらに、個々の用途に応じて、さらなる工程を追加または削除することができる。当業者であれば、多数の変種、改良、および代案を認識できるであろう。

[0187]図１３が、本発明の実施形態による患者の眼の網膜の広視野画像を形成する方法を説明する簡単なフロー図である。方法１３００は、手持ち式の網膜イメージャを患者の眼に隣接させて配置すること（１３１０）、および網膜の第１の部分（例えば、中央部分）の第１の画像を取得することを含む。手持ち式のイメージャは、照明光を生成するように動作することができる照明源、および対物レンズと第２のレンズとを含む対物レンズ群とを備えることができる。第１の画像は、中央領域（例えば、円形領域）および第１の視野（例えば、１００度）に関する。

[ 0188]一実施形態において、網膜の第１の部分の第１の画像を取得することは、対物レンズを眼の角膜に接触させ、眼の網膜の第１の部分を対物レンズ群を通過する照明光で照明することを含む。第１の画像を取得することは、照明光の少なくとも一部を網膜の第１の部分から反射させて戻りの信号をもたらすこと、戻りの信号を光路に沿って導くこと、およびイメージセンサを使用して画像平面において中央センサ画像を検出することをさらに含むことができる。

[0189]本方法は、網膜の第１の追加部分の第１の追加画像を取得すること（１３１４）をさらに含む。第１の追加画像は、中央領域を囲む環状領域の第１の部分をカバーする第１の方位角範囲に関する。環状領域の外周は、第１の視野よりも大きい第２の視野（例えば、１５０度）を特徴とする。本方法は、網膜の第２の追加部分の第２の追加画像を取得すること（１３１６）をさらに含む。第２の追加画像は、中央領域を囲む環状領域の第２の部分をカバーする第２の方位角範囲に関する。さらに、本方法は、網膜の第３の追加部分の第３の追加画像を取得すること（１３１８）を含む。第３の追加画像は、中央領域を囲む環状領域の第３の部分をカバーする第３の方位角範囲に関する。いくつかの実施形態においては、第１の方位角範囲、第２の方位角範囲、および第３の方位角範囲が集まって、３６０度の範囲をカバーする。

[0190]一実施形態において、網膜の第１、第２、および第３の追加部分の第１、第２、および第３の追加画像を取得することは、対物レンズを眼の角膜に接触させ、眼の網膜の第１、第２、および第３の追加部分を対物レンズ群を通過する照明光で順に照明することを含む。第１、第２、および第３の追加画像を取得することは、照明光の少なくとも一部を網膜の第１、第２、および第３の追加部分から反射させて第１、第２、および第３の戻りの信号をもたらすこと、第１、第２、および第３の戻りの信号を光路に沿って導くこと、およびイメージセンサを使用して画像平面において第１、第２、および第３の周辺センサ画像を検出することをさらに含むことができる。

[0191]例として、網膜の第１の部分の第１の画像を取得することは、中央領域を照明し、中央領域を囲む環状領域を伝播する光を遮るように、空間光モジュレータを動作させることを含むことができる。空間光モジュレータは、イメージセンサの画像平面に隣接して位置することができる。網膜の第１の追加部分の第１の追加画像を取得することは、中央領域を囲む環状領域の第１の部分をカバーする第１の方位角範囲を照明し、中央領域、中央領域を囲む環状領域の第２の部分をカバーする第２の方位角範囲、および中央領域を囲む環状領域の第３の部分をカバーする第３の方位角範囲を伝播する光を遮るように、空間光モジュレータを動作させることを含むことができる。

[0192]網膜の第２の追加部分の第２の追加画像を取得することは、中央領域を囲む環状領域の第２の部分をカバーする第２の方位角範囲を照明し、中央領域、中央領域を囲む環状領域の第１の部分をカバーする第１の方位角範囲、および中央領域を囲む環状領域の第３の部分をカバーする第３の方位角範囲を伝播する光を遮るように、空間光モジュレータを動作させることを含むことができる。網膜の第３の追加部分の第３の追加画像を取得することは、中央領域を囲む環状領域の第３の部分をカバーする第３の方位角範囲を照明し、中央領域、中央領域を囲む環状領域の第１の部分をカバーする第１の方位角範囲、および中央領域を囲む環状領域の第２の部分をカバーする第２の方位角範囲を伝播する光を遮るように、空間光モジュレータを動作させることを含むことができる。

[0193]本方法は、網膜の第１の部分の第１の画像、網膜の第１の追加部分の第１の追加画像、網膜の第２の追加部分の第２の追加画像、および網膜の第３の追加部分の第３の追加画像を組み合わせ、網膜の合成画像をもたらすこと（１３２０）をさらに含む。

[0194]図８Ｃに示されるとおり、網膜の第１の部分は、中央領域を囲む環状領域の第１の部分、中央領域を囲む環状領域の第２の部分、および中央領域を囲む環状領域の第３の部分と連続的であってよい。さらに、中央領域を囲む環状領域の第１の部分は、中央領域を囲む環状領域の第２の部分と連続的であってよく、中央領域を囲む環状領域の第２の部分は、中央領域を囲む環状領域の第３の部分と連続的であってよく、中央領域を囲む環状領域の第３の部分は、中央領域を囲む環状領域の第１の部分と連続的であってよい。

[0195]図１３に示した具体的な工程が、本発明の実施形態による患者の眼の網膜の広視野画像を形成について、特定の方法を提供していることを理解すべきである。他の連続する工程も、別の実施形態に従って実行可能である。例えば、本発明の別の実施形態は、上述の工程を別の順序で実行することができる。さらに、図１３に示した個々の工程は、個々の工程に見合った種々の順序で実行されてよい複数の部分工程を含むことができる。さらに、個々の用途に応じて、さらなる工程を追加または削除することができる。当業者であれば、多数の変種、改良、および代案を認識できるであろう。

[0196]また、本明細書に記載の例および実施形態が、あくまでも説明の目的のためのものにすぎず、それらに照らした種々の改良または変更が、当業者に対して示唆され、本出願の技術的思想および範囲ならびに添付の特許請求の範囲の技術的範囲に包含されることを、理解すべきである。

条項１．
眼の網膜の撮像のための網膜イメージャであって、
照明光を生成するように動作することができる照明源と、
前記照明光を受け取り、前記照明光を光軸に沿って導くように動作することができるビームスプリッタと、
前記光軸に沿って配置されたフィールドレンズと、
前記光軸に沿って配置され、眼の角膜に接触するように動作することができ、空中像が前記フィールドレンズに隣接して形成される対物レンズと、
イメージセンサと、
前記ビームスプリッタと前記イメージセンサとの間において前記光軸に沿って配置され、前記イメージセンサにセンサ画像を形成するように動作することができる１つ以上のレンズと
を備える網膜イメージャ。
条項２．
ユーザの手によって保持されるように機能することができるグリップを有するハウジングをさらに備える、条項１に記載の網膜イメージャ。
条項３．
前記空中像は、ＩＳＯ（登録商標） １０９４０に適合しないＲＭＳスポット半径を特徴とし、前記センサ画像は、ＩＳＯ（登録商標） １０９４０に適合した第２のＲＭＳスポット半径を特徴とする、
条項１に記載の網膜イメージャ。
条項４．
前記空中像は、前記イメージセンサにおける前記センサ画像のための対象物を含む、条項１に記載の網膜イメージャ。
条項５．
前記空中像は、前記フィールドレンズと前記ビームスプリッタとの間に形成される、条項１に記載の網膜イメージャ。
条項６．
前記対物レンズは、単一の構成要素からなる対物レンズを備える、条項１に記載の網膜イメージャ。
条項７．
前記照明光は、前記単一の構成要素からなる対物レンズを通って眼へと注入される、条項６に記載の網膜イメージャ。
条項８．
当該手持ち式のイメージャの入射瞳と照明リングとが、長手方向にオフセットされている、条項１に記載の網膜イメージャ。
条項９．
網膜イメージャを動作させる方法であって、
照明光を生成するように動作することができる照明源と、
対物レンズと第２のレンズとを含む対物レンズ群と
を備える網膜イメージャを、患者の眼に隣接して位置させるステップと、
前記対物レンズを眼の角膜に接触させるステップと、
眼の網膜を前記対物レンズ群を通過する前記照明光で照明するステップと、
前記照明光の少なくとも一部を前記網膜から反射させ、戻りの信号をもたらすステップと、
前記戻りの信号を光路に沿って導くステップと、
イメージセンサを使用して画像平面においてセンサ画像を検出するステップと
を含む方法。
条項１０．
前記第２のレンズに隣接した空中像位置において前記光路に沿って空中像を形成するステップと、
前記空中像を画像化することによって画像平面において前記センサ画像を形成するステップと
をさらに含む、条項９に記載の方法。
条項１１．
前記空中像位置におけるミリメートルごとの線ペアにおいて測定される第１の分解能は、前記画像平面におけるミリメートルごとの線ペアにおいて測定される第２の分解能よりも低い、条項９に記載の方法。
条項１２．
前記第１の分解能は、ＩＳＯ（登録商標） １０９４０に適合せず、前記第２の分解能は、ＩＳＯ（登録商標） １０９４０に適合する、条項９に記載の方法。
条項１３．
前記空中像は、縁において異なる方向に数ミリメートル以上の湾曲を有する接線方向画像および矢状方向画像を含む、条項９に記載の方法。
条項１４．
患者の眼の網膜を撮像する方法であって、
網膜イメージャを患者の眼に隣接させて配置するステップと、
網膜の第１の部分の第１の画像を取得するステップであって、該第１の画像は中央領域および第１の視野に関するステップと、
網膜の第２の部分の第２の画像を取得するステップであって、該第２の画像は前記中央領域を囲む環状領域に関し、該環状領域の外周は前記第１の視野よりも大きい第２の視野を特徴とするステップと、
網膜の前記第１の部分の前記第１の画像と網膜の前記第２の部分の前記第２の画像とを組み合わせ、網膜の合成画像をもたらすステップと
を含む方法。
条項１５．
前記網膜イメージャは、照明光を生成するように動作することができる照明源、および対物レンズと第２のレンズとを含む対物レンズ群を備えており、
前記網膜の前記第１の部分の前記第１の画像を取得するステップは、
前記対物レンズを眼の角膜に接触させるステップと、
前記眼の前記網膜の前記第１の部分を前記対物レンズ群を通過する前記照明光で照明するステップと、
前記照明光の少なくとも一部を前記網膜の前記第１の部分から反射させ、戻りの信号をもたらすステップと、
前記戻りの信号を光路に沿って導くステップと、
イメージセンサを使用して画像平面において中央センサ画像を検出するステップと
を含む、条項１４に記載の方法。
条項１６．
前記網膜イメージャは、照明光を生成するように動作することができる照明源、および対物レンズと第２のレンズとを含む対物レンズ群を備えており、
前記網膜の前記第２の部分の前記第２の画像を取得するステップは、
前記対物レンズを眼の角膜に接触させるステップと、
前記眼の前記網膜の前記第２の部分を前記対物レンズ群を通過する前記照明光で照明するステップと、
前記照明光の少なくとも一部を前記網膜の前記第２の部分から反射させ、戻りの信号をもたらすステップと、
前記戻りの信号を光路に沿って導くステップと、
イメージセンサを使用して画像平面において周辺センサ画像を検出するステップと
を含む、条項１４に記載の方法。
条項１７．
前記網膜の前記第１の部分と前記網膜の前記第２の部分とは、連続的である、条項１４に記載の方法。
条項１８．
患者の眼の網膜の広視野画像を形成する方法であって、
網膜イメージャを患者の眼に隣接させて配置するステップと、
網膜の第１の部分の第１の画像を取得するステップであって、該第１の画像は中央領域および第１の視野を特徴とするステップと、
網膜の第１の追加部分の第１の追加画像を取得するステップであって、該第１の追加画像は前記中央領域を囲む環状領域の第１の部分をカバーする第１の方位角範囲を特徴とし、該環状領域の外周は前記第１の視野よりも大きい第２の視野を特徴とするステップと、
網膜の第２の追加部分の第２の追加画像を取得するステップであって、該第２の追加画像は前記中央領域を囲む前記環状領域の第２の部分をカバーする第２の方位角範囲を特徴とするステップと、
網膜の第３の追加部分の第３の追加画像を取得するステップであって、該第３の追加画像は前記中央領域を囲む前記環状領域の第３の部分をカバーする第３の方位角範囲を特徴とするステップと、
前記網膜の前記第１の部分の前記第１の画像、前記網膜の前記第１の追加部分の前記第１の追加画像、前記網膜の前記第２の追加部分の前記第２の追加画像、および前記網膜の前記第３の追加部分の前記第３の追加画像を組み合わせ、網膜の合成画像をもたらすステップと
を含む方法。
条項１９．
前記網膜イメージャは、照明光を生成するように動作することができる照明源と、対物レンズと第２のレンズとを含む対物レンズ群と、を囲むハウジングを備えており、
前記網膜の前記第１の部分の前記第１の画像を取得するステップは、
前記対物レンズを眼の角膜に接触させるステップと、
前記眼の前記網膜の前記第１の部分を前記対物レンズ群を通過する前記照明光で照明するステップと、
前記照明光の少なくとも一部を前記網膜の前記第１の部分から反射させ、戻りの信号をもたらすステップと、
前記戻りの信号を光路に沿って導くステップと、
イメージセンサを使用して画像平面において中央センサ画像を検出するステップと
を含む、条項１８に記載の方法。
条項２０．
前記網膜イメージャは、照明光を生成するように動作することができる照明源と、対物レンズと第２のレンズとを含む対物レンズ群と、を囲むハウジングを備えており、
前記網膜の前記第１、第２、および第３の追加部分の前記第１、第２、および第３の追加画像を取得するステップは、
前記対物レンズを眼の角膜に接触させるステップと、
前記対物レンズ群を通過する前記照明光で前記眼の前記網膜の前記第１、第２、および第３の追加部分を順に照明するステップと、
前記照明光の少なくとも一部を前記網膜の前記第１、第２、および第３の追加部分から反射させ、第１、第２、および第３の戻りの信号をもたらすステップと、
前記第１、第２、および第３の戻りの信号を光路に沿って導くステップと、
イメージセンサを使用して画像平面において第１、第２、および第３の周辺センサ画像を検出するステップと
を含む、条項１８に記載の方法。
条項２１．
前記網膜の前記第１の部分の前記第１の画像を取得するステップは、前記中央領域を照明し、前記中央領域を囲む前記環状領域を伝播する光を遮るように、空間光モジュレータを動作させるステップを含み、
前記網膜の前記第１の追加部分の前記第１の追加画像を取得するステップは、前記中央領域を囲む前記環状領域の前記第１の部分をカバーする前記第１の方位角範囲を照明し、前記中央領域、前記中央領域を囲む前記環状領域の前記第２の部分をカバーする前記第２の方位角範囲、および前記中央領域を囲む前記環状領域の前記第３の部分をカバーする前記第３の方位角範囲を伝播する光を遮るように、前記空間光モジュレータを動作させるステップを含み、
前記網膜の前記第２の追加部分の前記第２の追加画像を取得するステップは、前記中央領域を囲む前記環状領域の前記第２の部分をカバーする前記第２の方位角範囲を照明し、前記中央領域、前記中央領域を囲む前記環状領域の前記第１の部分をカバーする前記第１の方位角範囲、および前記中央領域を囲む前記環状領域の前記第３の部分をカバーする前記第３の方位角範囲を伝播する光を遮るように、前記空間光モジュレータを動作させるステップを含み、
前記網膜の前記第３の追加部分の前記第３の追加画像を取得するステップは、前記中央領域を囲む前記環状領域の前記第３の部分をカバーする前記第３の方位角範囲を照明し、前記中央領域、前記中央領域を囲む前記環状領域の前記第１の部分をカバーする前記第１の方位角範囲、および前記中央領域を囲む前記環状領域の前記第２の部分をカバーする前記第２の方位角範囲を伝播する光を遮るように、前記空間光モジュレータを動作させるステップを含む、条項１８に記載の方法。
条項２２．
前記中央領域を囲む前記環状領域の前記第１の部分は、前記中央領域を囲む前記環状領域の前記第２の部分と連続的であり、
前記中央領域を囲む前記環状領域の前記第２の部分は、前記中央領域を囲む前記環状領域の前記第３の部分と連続的であり、
前記中央領域を囲む前記環状領域の前記第３の部分は、前記中央領域を囲む前記環状領域の前記第１の部分と連続的である、条項１８に記載の方法。

Claims (13)

1. 眼の網膜の撮像のための網膜イメージャであって、
   照明光をリング状に生成するように動作することができる照明源と、
   前記照明光を受け取り、前記照明光を光軸に沿って導くように動作することができるビームスプリッタと、
   前記光軸に沿って配置されたフィールドレンズと、
   前記光軸に沿って配置され、眼の角膜に接触するように動作することができ、空中像が前記フィールドレンズに隣接して形成される対物レンズであって、前記対物レンズが前記照明光を前記眼に照明リングとして注入するように動作することができる、対物レンズと、
   入射瞳と前記照明リングが前記光軸に沿って異なる位置に配置される、入射瞳と、
   イメージセンサと、
   前記ビームスプリッタと前記イメージセンサとの間において前記光軸に沿って配置され、前記イメージセンサにセンサ画像を形成するように動作することができる１つ以上のレンズと
   を備える網膜イメージャ。
2. ユーザの手によって保持されるように機能することができるグリップを有するハウジングをさらに備える、請求項１に記載の網膜イメージャ。
3. 前記空中像は、ＩＳＯ １０９４０に適合しないＲＭＳスポット半径を特徴とし、前記センサ画像は、ＩＳＯ １０９４０に適合した第２のＲＭＳスポット半径を特徴とする、
   請求項１に記載の網膜イメージャ。
4. 前記空中像は、前記イメージセンサにおける前記センサ画像のための対象物を含む、請求項１に記載の網膜イメージャ。
5. 前記空中像は、前記フィールドレンズと前記ビームスプリッタとの間に形成される、請求項１に記載の網膜イメージャ。
6. 前記対物レンズは、単一の構成要素からなる対物レンズを備える、請求項１に記載の網膜イメージャ。
7. 前記照明光は、前記単一の構成要素からなる対物レンズを通って眼へと注入される、請求項６に記載の網膜イメージャ。
8. 前記対物レンズはさらに、前記網膜からの反射光を受け取るように動作することができ、前記空中像は前記反射光によって形成される、請求項１に記載の網膜イメージャ。
9. 網膜イメージャを動作させる方法であって、
   照明光をリング状に生成し、光軸に沿って光を向けるように動作することができる照明源と、
   対物レンズと第２のレンズとを含む対物レンズ群であって、前記対物レンズが前記照明光を患者の眼に照明リングとして注入するように動作することができ、前記網膜イメージャの入射瞳と前記照明リングが、前記光軸に沿って異なる位置に配置される、対物レンズ群と
   を備える網膜イメージャを、前記眼に隣接して位置させるステップと、
   前記対物レンズを前記眼の角膜に接触させるステップと、
   前記眼の網膜を前記対物レンズ群を通過する前記照明光で照明するステップと、
   前記照明光の少なくとも一部を前記網膜から反射させ、戻りの信号をもたらすステップと、
   前記戻りの信号を光路に沿って導くステップと、
   イメージセンサを使用して画像平面においてセンサ画像を検出するステップと
   を含む方法。
10. 前記第２のレンズに隣接した空中像位置において前記光路に沿って空中像を形成するステップと、
    前記空中像を画像化することによって画像平面において前記センサ画像を形成するステップと
    をさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記第２のレンズに隣接した空中像位置におけるミリメートルごとの線ペアにおいて測定される第１の分解能は、前記画像平面におけるミリメートルごとの線ペアにおいて測定される第２の分解能よりも低い、請求項９に記載の方法。
12. 前記第１の分解能は、ＩＳＯ １０９４０に適合せず、前記第２の分解能は、ＩＳＯ １０９４０に適合する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記第２のレンズに隣接した空中像位置において前記光路に沿って空中像を形成するステップをさらに含み、
    前記空中像は、縁において異なる方向に数ミリメートル以上の湾曲を有する接線方向画像および矢状方向画像を含む、請求項９に記載の方法。

Images