JP7246471B2

JP7246471B2 - 網膜画像化のための動的な眼の固視

Info

Publication number: JP7246471B2
Application number: JP2021518917A
Authority: JP
Inventors: グリク，エリエゼル; カヴーシ，サム
Original assignee: ヴェリリーライフサイエンシズエルエルシー
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2023-03-27
Anticipated expiration: 2039-10-23
Also published as: CA3116741A1; US20220322934A1; AU2019371199A1; AU2019371199B2; US11389060B2; US11786120B2; JP2022504407A; EP3873323A1; WO2020092089A1; US20200129062A1; EP3873323A4; CA3116741C

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年９月２６日に出願された米国出願第１６／５８４，６０６号の利益を主張するものであり、これは２０１８年１０月３１日に出願された米国出願第６２／７５３，５７０号の優先権を主張するものであり、両者の内容は参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、概して、網膜画像化技術に関連し、特に、排他的ではないが、網膜画像化のための固視標に関連する。

網膜画像化は、多くの網膜疾患のスクリーニング、現場診断、および進行モニタリングのための、基本的な眼検査の一部である。高忠実度の網膜画像は、正確なスクリーニング、診断、およびモニタリングに重要である。瞳孔を通して眼の後部内面（すなわち網膜）を明るく照明すると、画像の忠実度が向上するが、網膜カメラと照明源が眼と十分に位置合わせされていない場合には、角膜反射、虹彩反射、または水晶体フレアなどの光学収差または画像アーチファクトが生成されることが多い。照明の明るさを増加させるだけではこれらの問題は克服されず、むしろ光学的アーチファクトがより顕著になり、画像の忠実度を向上させるという目標が損なわれる。

したがって、カメラの位置合わせは非常に重要であり、特に従来の網膜カメラでは、上記の有害な画像アーチファクトを遮断する必要があるため、典型的には、アイボックスが非常に限られたものとなる。網膜カメラのアイボックスは、典型的には、網膜カメラの接眼レンズに対して定義される空間内の３次元領域であり、網膜の許容可能な画像を取得するために、眼の瞳孔または角膜の中心がその中に存在する必要がある。従来のアイボックスのサイズが小さいため、網膜カメラの位置合わせが困難になり、位置合わせプロセス中の患者とのやりとりに負担がかかることがよくある。

位置合わせの問題を軽減するために、様々な解決策が提案されている。例えば、網膜とカメラの位置合わせを自動的に調整する移動／電動段階が提案されている。しかしながら、これらの段階は、機械的に複雑になる傾向があり、網膜画像化プラットフォームのコストを大幅に押し上げる。網膜カメラのアイボックスの位置合わせを効率的かつ容易に達成するための効果的で低コストの解決策は、網膜カメラの動作を改善するであろう。

本発明の非限定的かつ非網羅的な実施形態を以下の図を参照して説明するが、ここで、特に指定されない限り、同様の参照番号は、様々な図全体を通して同様の部分を指す。必要に応じて図面が煩雑にならないように、要素の全ての事例が必ずしも標識されているわけではない。図面は必ずしも縮尺通りではなく、説明されている原理を示すことに重点が置かれている。
網膜カメラのずれによるデモンストレーション画像アーチファクトを含む網膜画像を示す。本開示の実施形態に従って、動的固視標を備えた網膜画像化システムを示す。横方向のオフセットにより網膜像の画質が低下する様子を示す眼の断面図である。本開示の実施形態に従って、眼の転動により、眼の角膜、虹彩、水晶体が移動し、その結果、網膜画像化システムの光軸から横方向に偏位する様子を示す眼の断面図である。本開示の一実施形態に従って、眼の回転が横方向のオフセットをどのように補償できるかを示す眼の断面図である。本開示の一実施形態に従って、横方向のオフセットを補正するための回転により、異なる視野および解剖学的平面に対する光学的伝達関数がどのように改善されるかを示すチャートである。本開示の一実施形態に従って、横方向のオフセットを補正するための回転により、異なる視野および解剖学的平面に対する光学的伝達関数がどのように改善されるかを示すチャートである。本開示の一実施形態に従って、横方向のオフセットを補償する眼の回転が、画像化経路を通る中心およびエッジ光線トレースの両方に沿った画像コントラストをどのように改善するかを示すチャートである。本開示の一実施形態に従って、十分に位置合わせされた眼が、角膜反射が画像化経路に入るのをどのように拒絶するかを示す眼の断面図である。本開示の一実施形態に従って、眼と網膜画像化システムの間の横方向のオフセットにより、角膜反射が画像化経路にどのように有害に入射するかを示す眼の断面図である。本開示の一実施形態に従って、眼の回転が横方向のオフセットをどのように補償し、角膜反射が再び画像化経路に入ることを拒絶されるかを示す眼の断面図である。本開示の一実施形態に従って、横方向のオフセットを補償する眼の回転を促すために、動的固視標を備えた網膜画像化システムを動作させるプロセスを示すフローチャートである。

網膜カメラシステムと眼との間の横方向のずれを相殺する補償眼転動操作を促すために、網膜カメラシステムの固視標を動的に調整する装置、システム、および動作方法の実施形態が本明細書に記載されている。以下の説明では、多くの具体的な詳細は、実施形態の徹底的な理解を提供するために、記載されている。しかしながら、関連技術の当業者は、本明細書に記載された技術が、具体的な詳細のうちの１つ以上を用いることなく、または他の方法、構成要素、材料などを用いて実施することができることを認識するであろう。他の事例では、周知の構造、材料、または動作は、特定の態様を不明瞭にしないように、詳細には図示または記載されていない。

本明細書全体を通して「１つの実施形態」または「一実施形態」というのは、実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたる様々な箇所における「１つの実施形態では」または「一実施形態では」という句の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、１つ以上の実施形態において、任意の好適な様式で組み合わされ得る。

高忠実度の網膜画像は、多くの網膜疾患のスクリーニング、診断、およびモニタリングに重要である。このために、網膜画像の部分を閉塞するか、または別様に害する画像アーチファクトの事例を低減または排除することが望ましい。図１は、複数の画像アーチファクト１０５を有する例示的な網膜画像１００を示している。これらの画像アーチファクトは、網膜画像化システムと眼との間のずれにより、迷光と照明源からの有害な反射とが画像化経路に入ることが可能となり、最終的に網膜画像光で画像センサによって捕捉されるときに発生し得る。ずれは、有害な角膜／虹彩反射、水晶体からの屈折散乱、画像化開口の閉塞、水晶体を通る軸外通過による光学収差、虹彩による画像化光の遮断、および／またはその他の問題につながる可能性がある。

従来の画像化システムは、比較的小さなアイボックスを有しており、画像アーチファクトが画像経路に入るのを防ぐために正確な位置合わせが必要である。本明細書に記載の実施形態では、動的固視標を、患者の固視を安定させ、患者の視野（ＦＯＶ）の中心光線を選択し、患者の調節を一定の負荷でロックするための静的点としてだけでなく、位置合わせおよび網膜画像の最適化を支援するためにも利用している。特に、本明細書に記載されている実施形態は、網膜画像品質および／または眼の追跡に基づいてリアルタイムで移動する動的固視標を組み込んで、網膜画像化システムの接眼レンズと患者の眼の間の横方向のずれ（偏心）を補償する方向に患者の眼を転動させるように促す。固視標の動的調整により、複雑または高価な機械構成部品を使用せずにアイボックスが拡張される。拡張されたアイボックスは、捕捉された網膜画像に害を及ぼす画像アーチファクト／収差の事例を低減させながら、位置合わせの負担を軽減する。

固視標の動的調整は、プレビュー段階中に使用され、ユーザの眼と接眼レンズとの間の網膜画像化前の位置合わせを達成するための動機付けとなり得る。固視標に対する動的調整はまた、網膜画像間または網膜画像のバースト間で画像アーチファクト１０５の位置を移動させる複数の位置合わせ配置を達成するための動機付けとなり得る。合理的に可能である場合、画像アーチファクト１０５を画像センサのＦＯＶから完全に移動させることが通常望ましい。しかしながら、場合によっては、画像化ＦＯＶから画像アーチファクト１０５を１００％除去する眼の動きは、容易にまたは簡単に達成することができない。そのような場合、動的固視標を動かして、患者の眼を特定の方向に転動するように促すことができる。画像アーチファクト１０５は、複数の網膜画像の全てまたはいずれかから完全に除去されない場合があるが、患者の眼は、網膜の各部分が少なくとも１つの網膜画像において明確に画像化されるように、転動するよう指示される。次に、複数の網膜画像を組み合わせたり、または重ね合わせたりして、複合網膜画像から画像アーチファクト１０５を完全に除去することができる。

図２は、本開示の実施形態に従って、動的固視標を備えた網膜画像化システム２００を示す。網膜画像化システム２００の図示された実施形態は、照明器２０５、画像センサ２１０（網膜画像センサとも呼ばれる）、コントローラ２１５、ユーザインターフェース２２０、ディスプレイ２２５、位置合わせ追跡カメラ（複数可）２３０、および光リレーシステムを含む。光リレーシステムの図示された実施形態は、レンズアセンブリ２３５、２４０、２４５、およびビームスプリッタ２５０を含む。照明器２０５の図示された実施形態は、中心開口２５５を備えたリング照明器を含む。

光リレーシステムは、照明器２０５から出力された照明光２８０を、眼２７０の瞳孔を通る照明経路に沿って、網膜２７５を照らすように方向付ける（例えば、通過または反射させる）一方で、網膜２７５の画像光２８５（すなわち、網膜像）を画像化経路に沿って画像センサ２１０に方向付けるように機能する。画像光２８５は、網膜２７５からの照明光２８０の散乱反射によって形成される。図示された実施形態では、光リレーシステムは、ビームスプリッタ２５０をさらに含み、これは、画像光２８５の少なくとも一部分を画像センサ２１０に通過させる一方、動的固視標２９１を接眼レンズアセンブリ２３５に光学的に結合し、ディスプレイ２２５から出力されるディスプレイ光２９０を眼２７０に方向付ける。ビームスプリッタ２５０は、偏光ビームスプリッタ、非偏光ビームスプリッタ（例えば、９０％透過および１０％反射、５０／５０ビームスプリッタなど）、ダイクロイックビームスプリッタ、または他のものとして実装され得る。光リレーシステムは、レンズ２３５、２４０、および２４５などのいくつかのレンズを含み、必要に応じて様々な光路に焦点を合わせる。例えば、レンズ２３５は、動作中にアイレリーフ２９５によって眼２７０の角膜から変位される接眼レンズアセンブリを集合的に形成する１つ以上のレンズ要素を含んでもよい。レンズ２４０は、画像光２８５を画像センサ２１０に焦点を合わせるための１つ以上のレンズ要素を含み得る。レンズ２４５は、ディスプレイ光２９０を集束させるための１つ以上のレンズ要素を含み得る。光リレーシステムは、多数かつ多様な光学要素（例えば、レンズ、反射面、回折面など）を用いて実装することができ、図２に示した構成とは異なる可能性があることを理解されたい。

一実施形態では、ディスプレイ２２５から出力されるディスプレイ光２９０は、動的固視標を表す。動的固視標は、プラス記号、標的、十字、的、または他の形状の画像であり得る（例えば、実証的な動的固視標画像２９１を参照）。動的固視標は、患者に視覚的フィードバックを提供することによって網膜画像化システム２００と眼２７０との間の位置合わせを得るのを助けることができるだけでなく、患者が自身の視力を調節し、安定させることができる固視標を患者に与えることもできる。動的固視標は、必要に応じてディスプレイ２２５の周りの固視標の画像を平行移動することによって移動することができる（例えば、ディスプレイ２２５上で固視標を上／下または左／右に動かす）。ディスプレイ２２５は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、様々な照明された形状（例えば、照明された十字または同心円）、または他のものを含む様々な技術で実装され得る。もちろん、動的固視標は、ディスプレイ上の虚像以外の方法で実施することができる。例えば、動的固視標は、物理的に操作される物理的物体（例えば、十字線など）であり得る。

コントローラ２１５は、画像センサ２１０、ディスプレイ２２５、照明器２０５、および位置合わせ追跡カメラ２３０に結合されて、それらの動作を管理する。コントローラ２１５は、マイクロコントローラ上で実行されるソフトウェア／ファームウェアロジック、ハードウェアロジック（例えば、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイなど）、またはソフトウェアとハードウェアロジックとの組み合わせを含み得る。図２は、コントローラ２１５を異なる機能要素として示しているが、コントローラ２１５によって実行される論理的機能は、いくつかのハードウェア要素にわたって分散され得る。コントローラ２１５は、入力／出力（Ｉ／Ｏポート）、通信システム、または他のものをさらに含み得る。コントローラ２１５は、ユーザインターフェース２２０に結合されて、ユーザ入力を受信し、網膜画像化システム２００に対するユーザ制御を提供する。ユーザインターフェース２２０は、１つ以上のボタン、ダイヤル、フィードバックディスプレイ、インジケータライトなどを含み得る。

画像センサ２１０は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）画像センサ、電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサ、または他のものなどの様々な画像化技術を使用して実装され得る。一実施形態では、画像センサ２１０は、網膜画像を記憶／バッファリングするためのオンボードメモリバッファまたは付属のメモリを含む。

位置合わせ追跡カメラ２３０は、網膜画像システム２００と眼２７０との間、特に接眼レンズアセンブリ２３５と眼２７０との間の横方向の位置合わせ（またはずれ）を追跡するように動作するオプションの要素である。位置合わせ追跡カメラ２３０は、瞳孔追跡、網膜追跡、虹彩追跡、または他のものを含む、網膜画像化システム２００に対する眼２７０の相対的な位置を追跡するために、様々な異なる技術を用いて動作することができる。図示の実施形態では、位置合わせ追跡カメラ２３０は、三角測量を可能にし、瞳孔または虹彩に関するＸ、Ｙ、およびＺ位置情報を取得するために、接眼レンズアセンブリ２３５のいずれかの側に配置された２つのカメラを含む。一実施形態では、位置合わせ追跡カメラ２３０は、網膜画像が可視スペクトル光で取得されている間、ＩＲ光を用いて眼２７０を追跡するための１つ以上の赤外線（ＩＲ）エミッタを含む。そのような実施形態では、ＩＲフィルタは、ＩＲ追跡光をフィルタリングするために画像経路内に位置付けられ得る。他の実施形態では、追跡照明は、画像取得から一時的にオフセットされる。

以下でより詳細に論じられるように、横方向の位置合わせは、画像センサ２１０によって取得された網膜画像を用いて、または別個に／追加的に、位置合わせ追跡カメラ２３０によって測定され得る。図示の実施形態では、位置合わせ追跡カメラ２３０は、接眼レンズアセンブリ２３５の外側から眼２７０を見るように外部に位置決めされている。他の実施形態では、位置合わせ追跡カメラ２３０は、接眼レンズアセンブリ２３５を通して眼２７０を観察および追跡するために、光リレー構成要素を用いて光学的に結合され得る。

動作中、コントローラ２１５は、照明器２０５および網膜画像センサ２１０を動作させて、１つ以上の網膜画像を捕捉する。照明光２８０は、網膜２７５を照明するために、眼２７０の瞳孔を通るように向けられる。網膜２７５からの散乱反射は、開口２５５を通って画像経路に沿って画像センサ２１０に戻るように方向付けられる。眼２７０がシステム２００のアイボックス内に位置合わせされると、開口２５５は、画像光自体を通過させながら、本来ならば網膜画像に悪影響を及ぼし得る有害な反射および光散乱を遮断するように動作する。網膜画像を捕捉する前に、コントローラ２１５は、ディスプレイ２２５を操作して、患者の視線を誘導するための固視標を出力する。画像センサ２１０または位置合わせ追跡カメラ２３０のいずれかからの１つ以上の初期の眼画像（別名、初期の位置合わせ画像）が取得および分析されて、眼２７０と接眼レンズアセンブリ２３５との間の横方向の位置合わせが判定される。これらの初期の位置合わせ画像は、網膜２７５への画像化経路を収縮させる虹彩収縮応答を引き起こさないように、照明器２０５（または位置合わせ追跡カメラ２３０に関連する独立した照明器）から出力される赤外線（ＩＲ）光で照明され得る。他の実施形態では、従来の白色光または他の色彩光を使用して、初期の位置合わせ画像を取得する。次に、初期の位置合わせ画像は、コントローラ２１５によって分析されて、ずれを特定し、動的固視標を再位置決めして、補償眼回転を促し、次いで、画像センサ２１０を用いて１つ以上の後続の眼画像（例えば、網膜画像）を取得する。後続の画像は、必要に応じて、フルカラー画像、特定の色彩画像、またはＩＲ画像でも構わない。

図３は、横方向のオフセットがどのように網膜画像の画質を低下させるかを示す眼２７０の断面図である。眼２７０がＸまたはＹ方向の理想的な中心位置からわずかにずれている場合（偏心３０１）、水晶体３１０を通る中心から外れた画像化により、主光線３０５の移動が発生する。図３は、直径４ｍｍの瞳孔３１５を用いた２ｍｍのＹ移動を示している。破線は中心ＦＯＶを表し、実線は４５度の網膜画像の画像平面のエッジを表している。図示のように、虹彩の瞳孔３１５は、いくつかの画像光線を遮断する。現在の固視は名目上の固視であり、ユーザは視標に調節するだけでなく、視標にその眼を集中させる。描写された横方向のオフセットまたは偏心／ずれは、網膜に透過される光の量を減少させ、主光線３０５の移動および水晶体３１０および角膜４０５を通る中心から外れた画像化による収差を作り出す。

図４は、眼２７０の回転により、角膜４０５、瞳孔３１５、水晶体３１０が移動し、その結果、網膜画像化システム２００の光軸４１０から横方向に偏位する様子を説明する眼２７０の断面図である。図４は、０ｍｍのＹ移動だけでなく、１５度の眼の回転も示している。図示のように、眼２７０の回転軸は、角膜４０５ではなく、眼球のほぼ中心にある。これにより、角膜４０５、瞳孔３１５、および水晶体３１０が移動して、光軸から横方向の偏心を形成する。通常、これは望ましくない効果であるが、この効果を利用して、網膜画像化システム２００と眼２７０の間の横方向のオフセットまたはずれを補償することもできる。

図５は、本開示の一実施形態に従って、横方向のオフセット３０１の方向に向けた眼２７０の回転がどのように横方向のオフセットを補償することができるかを示す眼２７０の断面図である。図５は、オフセットの方向に向かって５度の眼の回転を補償するとともに、接眼レンズアセンブリ２３５を通る、眼２７０と中心光軸との間の２ｍｍのＹオフセット（オフセット３０１）を示す。換言すれば、眼２７０は、接眼レンズアセンブリ２３５の中心から２ｍｍ上で横方向にオフセットされ、したがって、偏心したずれを補償するために下向きに（すなわち、横方向オフセットの方向に向かって）回転する。

図３に示される補償されていない状況を参照すると、角膜４０５および水晶体３１０における収差のために、網膜の画質は、横方向のずれに難儀している。しかしながら、上で論じたように、図５に示される補償回転は、この画質の低下を補償する。図６Ａは、図３に示される補償されていない横方向オフセットシナリオに対応する光学的伝達関数（ＯＴＦ）プロット６０５を示す。さまざまな線は、異なるＦＯＶのＯＴＦと空間周波数、および矢状面と接線面を表している。図６Ｂは、図５に示される補償された横方向オフセットシナリオに対応するＯＴＦプロット６１０を示す。プロット６０５および６１０から分かるように、眼２７０の５度の補償回転は、プロット６１０上の全ての線、特に画像経路の中で最も軸から外れた光線トレースを表す下の線のＯＴＦを増加させる。補償回転は、画像経路の光線を眼２７０の中心に近づけることによってＯＴＦを改善する。さらに、瞳孔３１５を通過して網膜に到達する図５の光線束のサイズは、図３に示されているものよりも大きく、したがって、網膜像の明るさが増大する。

図７は、本開示の一実施形態に従って、横方向のオフセットを補償する眼の回転がまた、画像経路を通る中心およびエッジ光線トレースの両方に沿った画像コントラストをどのように改善するかを示すチャート７００である。線７０１は、補償眼転動のない中心光線を表し、線７０２は、補償眼転動のある同じ中心光線を表す。見て分かるように、補償効果は、接眼レンズアセンブリ２３５の中心からの眼２７０の横方向のオフセットが大きいほど増大する。同様に、線７０３は、補償眼転動のないエッジＦＯＶ光線を表し、一方、線７０４は、補償眼転動のある同じエッジＦＯＶ光線を表す。この場合も、補償効果は、接眼レンズアセンブリ２３５の中心からの眼２７０の横方向のオフセットが大きいほど増大する。

図８Ａ～Ｃは、本出願の実施形態に従って、横方向オフセットの方向へ向かう眼２７０の補償転動がまた、有害な角膜反射の拒絶を改善する様子を示す。図８Ａは、眼２７０の中心光軸８０５が接眼レンズアセンブリ２３５の中心光軸８１０と位置合わせされている例を示している。眼２７０と接眼レンズアセンブリ２３５との間の適切な位置合わせにより、有害な角膜反射８１５は、画像化経路８２０から分離され、遠ざかるように方向付けられる。図８Ｂは、補償眼転動なしの１．５ｍｍの横方向オフセットを示している。見て分かるように、角膜反射８１５は、全体的な網膜画像に有害となる画像化経路８２０に入る。図８Ｃは、オフセットの方向へ向かう眼２７０の補償転動または傾斜（この場合、上向きの傾斜）を伴う１．５ｍｍの横方向のオフセットを示す。図示のように、角膜反射８１５は再び拒絶され、画像化経路８２０の外側に方向付けられる。さらに、入射光のうち、虹彩の瞳孔３１５を通過して網膜に到達する割合が大きくなり、その結果、より明るい網膜画像がもたらされる。

図９は、本開示の実施形態に従って、網膜画像化システム２００の動作のためのプロセス９００を示すフローチャートである。プロセスブロックの一部または全部がプロセス９００に現れる順序は、限定的なものとみなされるべきではない。むしろ、本開示の利益を有する当業者は、プロセスブロックの一部が、図示されていない様々な順序で、または並列でも実行され得ることを理解するであろう。

プロセスブロック９０５において、網膜画像化プロセスが開始される。開始は、ユーザがユーザインターフェース２２０から電源ボタンを選択することを含み得る。プロセスブロック９１０において、初期の眼の画像は、初期またはデフォルトの位置（例えば、ディスプレイ２２５の中心）に配置された動的固視標を用いて取得される。次に、最初の眼の画像は、コントローラ２１５（プロセスブロック９１５）によって分析されて、眼２７０と接眼レンズアセンブリ２３５との間の横方向の位置合わせが判定される。一実施形態では、初期の眼の画像は、接眼レンズアセンブリ２３５を通して画像センサ２１０で取得された網膜画像である。網膜画像を分析して、網膜画像システム２００と眼２７０との間の横方向のずれのために生じる角膜反射の特徴的な存在を特定することができる。初期の網膜画像における角膜反射の存在および位置は、判定された横方向のオフセットに（例えば、ルックアップテーブルを用いて）相関させることができる。角膜の反射は、横方向のずれの方向と大きさの両方に相関する可能性がある。一実施形態では、これらの相関関係は、アパーチャ２５５の周りの異なる半径方向および／または角度位置に配置された複数の個別の照明源を含む照明器２０５によって生じる可能性がある。各個別の照明源は、システム２００と眼２７０との位置合わせ／ずれに応じて、異なる特徴的な反射を生じさせる。あるいは（またはさらに）、網膜画像の異なる領域間で画像品質（例えば、コントラストレベルなど）を比較することによって初期の網膜画像を分析することができ、これらの画質変化は、横方向のずれ（方向および大きさ）と相関する。図６Ａ、６Ｂ、および７に関連して説明したように、エッジＦＯＶ画像化光線は、横方向のずれによって中央ＦＯＶ画像化光線とは異なる影響を受ける。この違いを利用して相関させて、網膜画像化システム２００と眼２７０との間の横方向のずれの方向および大きさを判定することができる。

別の実施形態では、初期の眼の画像は、網膜画像センサ２１０とは別個の異なるカメラである、位置合わせ追跡カメラ２３０によって捕捉される。位置合わせ追跡カメラ２３０は、瞳孔または虹彩の追跡を実行するために、眼２７０の外部を画像化する。位置合わせ追跡カメラ２３０は、接眼レンズアセンブリ２３５の外部に位置決めされ、画像経路２８５（図示）の外側の瞳孔画像または虹彩画像を取得するか、または接眼レンズアセンブリ２３５（図示せず）を通して画像経路２８５に光学的に結合されて眼２７０を画像化することができる。この場合も、瞳孔画像または虹彩画像を眼の追跡技術で使用して、プレビュー段階中の網膜画像化システム２００に対する眼２７０の相対位置を判定することができる。言い換えれば、瞳孔画像または虹彩画像を分析し、横方向のずれの方向および大きさに相関させることができる。一実施形態では、初期画像は、通常の網膜画像を取得する前の前段階中に虹彩収縮を誘発しないように、ＩＲ照明を使用して取得することができる。他の実施形態では、他の色彩または広域スペクトルフラッシュ照明を使用することができる。

横方向のずれの大きさが判定された後、その横方向のずれは、閾値のずれ値と比較される（決定ブロック９２０）。一実施形態では、閾値のずれの大きさは、１ｍｍであるように選択されるが、それよりも大きいまたは小さい他の閾値のずれ値を選択できる。一実施形態では、閾値のずれ値は、ゼロより大きいいずれかの値になるように選択することができる。判定された横方向のずれが閾値のずれ値未満であると判定された場合（決定ブロック９２０）、プロセス９００は、ブロック９３５に進み、ここでは、後続の網膜画像（または網膜画像のバースト）が画像センサ２１０で取得される。

しかしながら、判定された横方向のずれが閾値のずれよりも大きいと判定された場合（決定ブロック９２０）、プロセス９００は、プロセスブロック９２５に進み、ここでは、動的固視標の視覚的位置が調整される（例えば、ディスプレイ２２５上で再位置決めされる、物理的にディスプレイ２２５を移動させる、知覚された位置を変更するのに使用される光学系を介在させるなど）。プロセスブロック９２５において、動的固視標の再位置決めの方向および再位置決めの大きさは、プロセス９１５で計算された横方向のずれの方向および横方向のずれの大きさに基づいており、それらに相関している。一実施形態では、ルックアップテーブルを使用して、初期の眼の画像の分析された特性を、ディスプレイ２２５上の動的固視標の位置に対する調整の方向および大きさに相関させることができる。

上で論じたように、動的固視標は、患者が固視することができる眼２７０に対する視覚的な合図を提供する。したがって、動的固視標の再位置決めは、本来ならば網膜画像化システム２００を患者の頭に対して安定に保持しながら、眼２７０が回転することを促す。この再位置決めの量と方向を選択することにより、動的固視標は、眼２７０が横方向のオフセットの方向に向かって転動し、横方向のずれを補償するように促す。さらに、動的固視標のこの再位置決めはまた、１つ以上の画像アーチファクト１０５を異なる位置に移動するように動機付けられ得る。再位置決めは、プレビュー段階中に実行されて、所望の位置合わせを得ることができ、その時点で、１つ以上の網膜画像がプロセスブロック９３５において取得される。あるいは、再位置決めは、連続する網膜画像間、または画像の重ね合わせのための網膜画像のバースト間で実行され得る。閾値の位置合わせまたは閾値のずれの判定は、網膜の特定の部分（または全ての部分）のアーチファクトのない画像を達成するために画像アーチファクト１０５を有利に再位置決めする位置合わせを含む。

動的固視標は、新しい一時的な固定位置に再位置決めされるか、またはパターンにおいて連続的に再位置決めされ得る（決定ブロック９３０）。動的固視標が新しい一時的な固定位置に再位置決めされる実施形態では、プロセス９００は、プロセスブロック９３５に進み、ここでは網膜画像が画像センサ２１０によって取得される。したがって、網膜画像は、眼が回転するように促されている間、眼が回転するように促された後、または眼が回転するように促されているときに取得される。決定ブロック９４０において、網膜画像は、その品質が許容可能であるかどうか（または所与の画像アーチファクトが特定の位置から十分に離れるように移動されたかどうか）を判定するために分析され得、許容可能である場合、それは保存される（プロセスブロック９４５）。網膜画像に許容できない欠陥が含まれている場合（例えば、閾値を超える横方向のずれがまだ存在している場合）、または網膜の十分な画像化範囲を達成するために１つ以上の画像アーチファクトを再位置決めする必要がまだある場合、プロセス９００はプロセス９１０にループバックして繰り返す。プロセスブロック９１５内の網膜画像を分析して位置合わせを判定する実施形態では、プロセス９００は、代わりに、プロセスブロック９１５にループバックし、動的固視標の位置に対する再調整のためにプロセスブロック９３５において取得された網膜画像を再分析することができる。プロセスブロック９４５における網膜画像（複数可）の保存は、複数の網膜画像を、関心領域または複数の関心領域内に画像アーチファクトがないか、または少なくとも画像アーチファクトが十分に認められない単一の複合網膜画像に結合または重ね合わせることを含み得る。

決定ブロック９３０に戻ると、動的固視標を一時的な固定位置に再位置決めする代わりに、動的固視標は、横方向のずれを補償する方向を通過するように眼を促す繰り返しパターン（例えば、円、楕円形、前後のジッタなど）において連続的に移動させてもよい。（プロセスブロック９５０）。画像取得は、眼２７０の通過する動きと同期され、プロセスブロック９３５において取得され得る。一実施形態では、画像センサ２１０は、眼２７０が横方向のずれを補償する注視方向を通過するときに、照明フラッシュ時間中に網膜画像のバーストを取得する。次に、バースト画像を分析して、どの画像が最高の画質を有しているか（つまり、最適な補償位置で取得されたか）を特定することができる。

上記で説明したプロセスは、コンピュータソフトウェアおよびハードウェアの観点から説明されている。説明された技法は、機械によって実行されると、説明された動作を機械に実行させる、有形のまたは非一時的な機械（例えば、コンピュータ）可読記憶媒体内で具現化される機械実行可能命令を構成し得る。さらに、プロセスは、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）など、またはその他のハードウェア内で具体化され得る。

有形の機械可読記憶媒体は、機械（例えば、コンピュータ、ネットワークデバイス、パーソナルデジタルアシスタント、製造ツール、１つ以上のプロセッサのセットを備えるいずれかのデバイスなど）がアクセス可能な非一時的形態の情報を提供（例えば、記憶）する任意のメカニズムを含む。例えば、機械可読記憶媒体は、記録可能／記録不可能な媒体（例えば、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリデバイスなど）を含む。

要約中に記載されているものを含む、本発明の図示された実施形態の上記の記載は、網羅的であること、または本発明を開示された正確な形態に限定することを意図していない。本発明の特定の実施形態、およびその実施例は、例示的目的のために本明細書に記載されているが、当業者が認識するように、本発明の範囲内で様々な修正が可能である。

これらの修正は、上記の詳細な説明に照らして、本発明に対して行うことができる。以下の特許請求の範囲で使用される用語は、本発明を明細書に開示された特定の実施形態に限定するものと解釈されるべきではない。むしろ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって完全に決定されるべきであり、それらは、特許請求項解釈の確立された原則に従って解釈されるべきである。

Claims

網膜画像化システムであって、
接眼レンズアセンブリと、
前記接眼レンズアセンブリを通して眼の網膜画像を取得するように適合された画像センサと、
前記接眼レンズアセンブリに光学的に結合された動的固視標であって、前記動的固視標は前記接眼レンズアセンブリを通して視認可能である、動的固視標と、
前記画像センサおよび前記動的固視標に通信可能に結合されたコントローラと、
前記コントローラに通信可能に結合され、前記眼の瞳孔または虹彩の画像を捕捉するように配置された位置合わせ追跡カメラと、
を含み、
前記コントローラが、前記コントローラによって実行されると、前記網膜画像化システムに動作を実行させるロジックを含み、前記動作が、
前記眼の第１の画像を取得することであって、前記第１の画像が、前記画像センサで取得された第１の網膜画像、または、前記位置合わせ追跡カメラで取得された瞳孔画像もしくは虹彩画像を含む、前記第１の画像を取得することと、
前記第１の画像を分析して、前記眼と前記接眼レンズアセンブリとの間のいずれかの横方向のずれが閾値のずれよりも大きいかどうかを判定することと、
前記横方向のずれが前記閾値のずれよりも大きいと判定したことに応じて、前記動的固視標の視覚的位置を調整して、前記横方向のずれを補償する方向に回転するように前記眼を促すことと、
前記横方向のずれを補償する前記方向に向かって回転するように前記眼が促されている間に、前記眼の第２の網膜画像を取得することと、を含み、
前記第１の画像を分析して、前記横方向のずれが前記閾値のずれよりも大きいかどうかを判定することが、
前記第１の網膜画像の異なる領域間で画質を比較することを含む、網膜画像化システム。
網膜画像化システムであって、
接眼レンズアセンブリと、
前記接眼レンズアセンブリを通して眼の網膜画像を取得するように適合された画像センサと、
前記接眼レンズアセンブリに光学的に結合された動的固視標であって、前記動的固視標は前記接眼レンズアセンブリを通して視認可能である、動的固視標と、
前記画像センサおよび前記動的固視標に通信可能に結合されたコントローラと、
前記コントローラに通信可能に結合され、前記眼の瞳孔または虹彩の画像を捕捉するように配置された位置合わせ追跡カメラと、
を含み、
前記コントローラが、前記コントローラによって実行されると、前記網膜画像化システムに動作を実行させるロジックを含み、前記動作が、
前記眼の第１の画像を取得することであって、前記第１の画像が、前記画像センサで取得された第１の網膜画像、または、前記位置合わせ追跡カメラで取得された瞳孔画像もしくは虹彩画像を含む、前記第１の画像を取得することと、
前記第１の画像を分析して、前記眼と前記接眼レンズアセンブリとの間のいずれかの横方向のずれが閾値のずれよりも大きいかどうかを判定することと、
前記横方向のずれが前記閾値のずれよりも大きいと判定したことに応じて、前記動的固視標の視覚的位置を調整して、前記横方向のずれを補償する方向に回転するように前記眼を促すことと、
前記横方向のずれを補償する前記方向に向かって回転するように前記眼が促されている間に、前記眼の第２の網膜画像を取得することと、を含み、
前記第１の画像を分析して、前記横方向のずれが前記閾値のずれよりも大きいかどうかを判定することが、
１つ以上の角膜反射の存在について前記第１の網膜画像を分析することと、
前記１つ以上の角膜反射を、前記接眼レンズアセンブリに対する前記眼の横方向の偏心位置に相関させることと、を含む、網膜画像化システム。
前記第１の画像を分析して、前記横方向のずれが前記閾値のずれよりも大きいかどうかを判定することが、
前記瞳孔画像または前記虹彩画像を、前記接眼レンズアセンブリに対する前記眼の横方向の偏心位置に相関させることを含む、請求項１に記載の網膜画像化システム。
前記コントローラに通信可能に結合され、前記第１の画像を取得しながら赤外線（ＩＲ）光で前記眼を照明するように位置決めされている照明器であって、前記第１の画像が、前記第２の網膜画像を取得する前に虹彩収縮を低減するための前記眼のＩＲ画像を含む、照明器をさらに含む、請求項１に記載の網膜画像化システム。
前記動的固視標の前記視覚的位置を調整して、前記横方向のずれを補償する前記方向に回転するように前記眼を促すことが、
前記動的固視標の前記視覚的位置を調整して、前記横方向のずれの前記方向に向かって回転するように前記眼を促すことと、
前記横方向のずれの大きさに相関する量だけ、前記動的固視標の前記視覚的位置を調整することと、を含む、請求項１に記載の網膜画像化システム。
前記動的固視標が、前記接眼レンズアセンブリを通して仮想固視標を表示するために前記接眼レンズアセンブリと光学的に結合されたディスプレイによって生成される前記仮想固視標を含む、請求項１に記載の網膜画像化システム。
前記動的固視標の前記視覚的位置を調整して、前記横方向のずれを補償する前記方向に回転するように前記眼を促すことが、
前記動的固視標の前記視覚的位置を、前記横方向のずれを補償する前記方向を通過するように前記眼を促す繰り返しパターンにおいて連続的に調整することと、
前記網膜画像の前記取得を前記動的固視標の前記視覚的位置の前記連続的な調整と同期させて、前記横方向のずれを補償するために前記眼を回転させたときに前記第２の網膜画像を取得することと、を含む、請求項１に記載の網膜画像化システム。
網膜画像化システムを用いて網膜を画像化する方法であって、
動的固視標を初期の視覚的位置に表示することと、
前記初期の視覚的位置に前記動的固視標を有する眼の第１の画像を取得することであって、前記第１の画像が、前記網膜画像化システムの接眼レンズアセンブリを通して画像化する網膜画像センサで取得された第１の網膜画像、または、網膜画像センサとは別個の異なる眼追跡カメラで捕捉された瞳孔画像もしくは虹彩画像を含む、前記第１の画像を取得することと、
前記第１の画像を分析して、前記眼と前記接眼レンズアセンブリとの間の横方向のずれが閾値のずれよりも大きいかどうかを判定することと、
前記横方向のずれが前記閾値のずれよりも大きいと判定したことに応じて、前記横方向のずれを補償する方向に回転するように前記眼を促す修正された視覚的位置に、前記動的固視標を調整することと、
前記動的固視標が前記修正された視覚的位置にある間に、前記眼の第２の画像を取得することであって、前記第２の画像が第２の網膜画像を含む、取得することと、を含み、
前記第１の画像を分析して、前記横方向のずれが前記閾値のずれよりも大きいかどうかを判定することが、
前記第１の網膜画像の異なる領域間で画質を比較することを含む、方法。
網膜画像化システムを用いて網膜を画像化する方法であって、
動的固視標を初期の視覚的位置に表示することと、
前記初期の視覚的位置に前記動的固視標を有する眼の第１の画像を取得することであって、前記第１の画像が、前記網膜画像化システムの接眼レンズアセンブリを通して画像化する網膜画像センサで取得された第１の網膜画像、または、網膜画像センサとは別個の異なる眼追跡カメラで捕捉された瞳孔画像もしくは虹彩画像を含む、前記第１の画像を取得することと、
前記第１の画像を分析して、前記眼と前記接眼レンズアセンブリとの間の横方向のずれが閾値のずれよりも大きいかどうかを判定することと、
前記横方向のずれが前記閾値のずれよりも大きいと判定したことに応じて、前記横方向のずれを補償する方向に回転するように前記眼を促す修正された視覚的位置に、前記動的固視標を調整することと、
前記動的固視標が前記修正された視覚的位置にある間に、前記眼の第２の画像を取得することであって、前記第２の画像が第２の網膜画像を含む、取得することと、を含み、
前記第１の画像を分析して、前記横方向のずれが前記閾値のずれよりも大きいかどうかを判定することが、
１つ以上の角膜反射の存在について前記第１の網膜画像を分析することと、
前記１つ以上の角膜反射を、前記接眼レンズアセンブリに対する前記眼の横方向の偏心位置に相関させることと、を含む、方法。
前記第１の画像を分析して、前記横方向のずれが前記閾値のずれよりも大きいかどうかを判定することが、
前記瞳孔画像または前記虹彩画像を、前記接眼レンズアセンブリに対する前記眼の横方向の偏心位置に相関させることを含む、請求項８に記載の方法。
前記第２の画像を取得する前に、虹彩の収縮を減らすために前記第１の画像を前記眼のＩＲ画像として捕捉しながら、赤外線（ＩＲ）光で前記眼を照明することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
前記横方向のずれを補償する前記方向に回転するように前記眼を促す前記修正された視覚的位置に、前記動的固視標を調整することが、
前記動的固視標を調整して、前記横方向のずれの前記方向に向かって回転するように前記眼を促すことと、
前記横方向のずれの大きさに相関する量だけ、前記動的固視標を調整することと、を含む、請求項８に記載の方法。
前記横方向のずれを補償する前記方向に回転するように前記眼を促す前記修正された視覚的位置に、前記動的固視標を調整することが、
前記動的固視標を、前記横方向のずれを補償する前記方向を通過するように前記眼を促す繰り返しパターンにおいて連続的に移動させることを含む、請求項８に記載の方法。