(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼球涙液膜の涙液膜層の厚さ（ＴＦＬＴ）を測定する装置であって、
（ａ）多波長光源によって照明されている間、画像形成装置によって獲得された眼球涙液膜の対象領域からの正反射光および背景信号の光波干渉を含む少なくとも一つの第一画像を受信し、
（ｂ）少なくとも一つの第一画像において画像形成装置によってまぶたの瞬きが獲得されたかどうを検出し、
（ｃ）まぶたの瞬きが検出された少なくとも一つの第一画像の画像を除いて少なくとも一つの生成画像を生成し、
（ｄ）眼球涙液膜の対象領域の少なくとも一つの部分からの正反射光の光波干渉を表す少なくとも一つの生成画像の少なくとも一つの部分を少なくとも一つのカラーベースの値に変換し、
（ｅ）少なくとも一つのカラーベースの値を涙液膜層の光波干渉モデルに対して比較し、
（ｆ）少なくとも一つのカラーベースの値の涙液膜層の光波干渉モデルに対する比較に基づいて、眼球涙液膜の対象領域の少なくとも一つの部分のＴＦＬＴを測定する
ように構成された制御システムを備える、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、制御システムは、少なくとも一つの第一画像において画像形成装置によって部分的なまぶたの瞬きが獲得されたかどうかを検出するように構成される、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、制御システムは、少なくとも一つの第一画像において画像形成装置によって完全なまぶたの瞬きが獲得されたかどうかを検出するように構成される、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、制御システムは、
（ｇ）画像形成装置によって獲得された眼球涙液膜の対象領域からの背景信号を含む少なくとも一つの第二画像を受信し、
（ｈ）少なくとも一つの第一画像から少なくとも一つの第二画像を減算して、背景信号が除かれるか、低減された眼球涙液膜の対象領域からの正反射光の光波干渉を含む少なくとも一つの生成画像を発生する
ようにさらに構成される、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、制御システムは、
少なくとも一つの第二画像において画像形成装置によってまぶたの瞬きが獲得されたかどうかを検出し、
まぶたの瞬きが検出された少なくとも一つの第二画像の画像を除く
ようにさらに構成される、装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、涙液膜層の光波干渉モデルは、理論的な涙液膜層の光波干渉モデルで構成される、装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、制御システムは、少なくとも一つの生成画像に対してしきい値関数を適用するようにさらに構成される、装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、制御システムは、少なくとも一つの生成画像に対して空間収縮関数および膨張関数の少なくとも一つを適用するようにさらに構成される、装置。
【請求項９】
請求項４に記載の装置であって、制御システムは、複数の第一画像を受信するためにステップ（ａ）および複数の第一画像と交互した複数の第二画像を受信するためにステップ（ｇ）を順次繰り返して、第一および第二画像のペアを提供するようにさらに構成される、装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、制御システムは、複数の第一および第二画像のペアから複数の第二画像を、複数の第一および第二画像のペアから対応する第一画像から減算して、背景信号が除かれるか、低減された眼球涙液膜の対象領域からの正反射光の光波干渉を各々が含む複数の生成画像を発生するように構成される、装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置であって、制御システムは、少なくとも一つの生成画像の強度の関数に基づいて、少なくとも一つの第一画像において画像形成装置によってまぶたの瞬きまたは眼の運動が獲得されたかどうかを検出するように構成される、装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置であって、制御システムは、少なくとも一つの第一画像において画像形成装置によってまぶたの瞬きまたは眼の運動が獲得されたかどうかを検出するように構成され、少なくとも一つの第一画像において瞳孔を検出することを含む、装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の装置であって、制御システムは、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｌｏｕｒ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ（ＩＣＣ）に基づいて、少なくとも一つの生成画像において少なくとも一つのカラーベースの値を調節するようにさらに構成される、装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の装置であって、制御システムは、少なくとも一つの生成画像からオフセットを減算するようにさらに構成される、装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の装置であって、少なくとも一つのカラーベースの値は、少なくとも一つの赤−緑−青（ＲＧＢ）成分値で構成される、装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の装置であって、制御システムは、少なくとも一つのカラーベースの値を涙液膜層の光波干渉モデルに対して比較するように構成され、少なくとも一つのカラーベースに対して涙液膜層の光波干渉モデルにおける最も近いマッチングエントリを決定することを含む、装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置であって、制御システムは、最も近いマッチングエントリを決定するように構成され、涙液膜層の光波干渉モデルにおけるカラーベースの値に対する少なくとも一つのカラーベースの値との最も近い距離を決定することを含む、装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の装置であって、制御システムは、少なくとも一つのカラーベースの値の涙液膜層の光波干渉モデルに対する比較に基づいて、眼球涙液膜の対象領域の少なくとも一つの部分のＴＦＬＴを測定するように構成され、脂質層の厚さ（ＬＬＴ）および水性層の厚さ（ＡＬＴ）の少なくとも一つを測定することをさらに含む、装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の装置であって、涙液膜層の光波干渉モデルは、脂質層の厚さ（ＬＬＴ）および水性層の厚さ（ＡＬＴ）の少なくとも一つに各々が対応する複数のカラーベースの値で構成される、装置。
【請求項２０】
請求項１に記載の装置であって、涙液膜層の光波干渉モデルは、脂質層の厚さ（ＬＬＴ）に各々が対応する複数のカラーベースの値を含む第一次元および水性層の厚さ（ＡＬＴ）に各々が対応する複数のカラーベースの値を含む第二次元で構成される少なくとも二次元で構成される、装置。
【請求項２１】
請求項１に記載の装置であって、涙液膜層の光波干渉モデルは、２波涙液膜層の光波干渉モデルおよび３波涙液膜層の光波干渉モデルからなるグループで構成されるモデルである、装置。
【請求項２２】
請求項１に記載の装置であって、眼球涙液膜の対象領域の少なくとも一つの部分からの正反射光の光波干渉を表す少なくとも一つの生成画像の少なくとも一つの部分は、少なくとも一つの生成画像におけるピクセルを表す、装置。
【請求項２３】
請求項１に記載の装置であって、少なくとも一つのカラーベースの値は、眼球涙液膜の対象領域の複数の部分からの正反射光を表す複数のカラーベースの値で構成される、装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の装置であって、制御システムは、複数のカラーベースの値の各々を涙液膜層の光波干渉モデルに対して比較し、
複数のカラーベースの値の各々の涙液膜層の光波干渉モデルに対する比較に基づいて、複数のカラーベースの値の各々のＴＦＬＴを測定するように構成される、装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の装置であって、制御システムは、複数のカラーベースの値の各々の涙液膜層の光波干渉モデルに対する比較を平均するようにさらに構成される、装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の装置であって、制御システムは、涙液膜層の光波干渉モデルにおけるカラーベースの値に対する複数のカラーベースの値の各々との最も近いマッチングカラーベースの値を決定することによってＴＦＬＴを測定することを決定するようにさらに構成される、装置。
【請求項２７】
請求項１に記載の装置であって、多波長光源は、多波長光で眼球涙液膜の対象領域を照明するように構成される、装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の装置であって、多波長光源は、眼球涙液膜の対象領域を均一にないし実質的に均一に照明するように構成された多波長ランバート光源で構成される、装置。
【請求項２９】
請求項４に記載の装置であって、画像形成装置は、多波長光源によって照明されている間、眼球涙液膜の対象領域からの正反射光および背景信号の光波干渉を少なくとも一つの第一画像において獲得し、眼球涙液膜の対象領域からの背景信号を少なくとも一つの第二画像において獲得するように構成される、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２００９年４月１日付けで出願された、発明の名称が「眼球涙液膜層の厚さを測定する、眼球表面の干渉分光（ＯＳＩ）装置、システムおよび方法」である米国仮特許出願番号６１／２１１，５９６の優先権を主張するものであり、参照により全体を本出願に援用するものである。
【０００２】
本出願は、２００７年６月２０日付けで出願された、発明の名称が「涙液膜の測定」である米国特許出願番号１１／８２０，６６４に関し、参照により全体を本出願に援用するものである。
【０００３】
また、本出願は、２００７年９月１１日付けで出願された、発明の名称が「涙液膜の測定」である米国特許出願逐次番号１１／９００，３１４に関し、参照により全体を本出願に援用するものである。
【０００４】
開示の分野
開示される技術は、眼球涙液膜の画像形成に関する。また、この開示技術は脂質層の厚さ（ＬＬＴ）および／または水性層の厚さ（ＡＬＴ）を含む眼球涙液膜層の厚さの測定に関する。眼球涙液膜の画像形成とＴＦＬＴの測定を利用して、脂質の不足と水様液の不足を含む多くの欠陥が原因である「ドライアイ」を診断することができる。
【背景技術】
【０００５】
ヒトの眼の眼球表面を被覆する前角涙液膜は、三つの主要な層即ちムチン層、水性相および脂質層で構成されている。これら各層は、眼を保護し、およびこの潤滑性を保持する役割を務めているので眼の乾燥またはこの不足に影響する。眼の乾燥は知られている眼球の疾患であり、一般に「ドライアイ」、「ドライアイ症候群」（ＤＥＳ）または乾性角結膜炎（ＫＣＳ）と呼称されている。ドライアイは、かゆみ、灼熱感および刺激などの症状を起こして不快感をもたらす。眼球涙液膜の層の厚さとドライアイ疾患の間には関連がある。眼の各種症状と損傷ならびにこれら症状と水性層および脂質層との関係は、Ｓｕｒｖ  Ｏｐｔｈａｌｍｏｌ  ５２：３６９−３７４に概説されており、以下に簡単に考察する。
【０００６】
図１に示すように、前角涙液膜は、粘液層１２として知られている眼１１の角膜１０と接触している、涙液膜の最も内部の層を含んでいる。この粘液層１２は、多種類のムチンで構成されている。このムチン類は、水性層として知られている涙液膜の中間層中の水様液を保持する働きをしている。従って、粘液層１２は、角膜１０上の水様液の保持を助け保護層と潤滑性を提供して眼１１の乾燥を防止する点で重要である。
【０００７】
中間層即ち水性層１４は涙液膜の大部分を構成している。水性層１４は、図２に示されているように、涙腺１６および眼１１を取り囲む副涙腺１７による水様液の分泌で形成される。涙腺１６と副涙腺１７によって分泌される水様液は一般に「涙」とも呼称される。水性層１４の一機能は、眼１１に入ることがあるちり、破片または異物の洗い出しを助ける機能である。水性層１４のもう一つの重要な機能は、眼１１に保護層と潤滑性を提供して、眼の湿潤性を保ち快適さを保持する機能である。「水様液欠乏症」としても知られている、水性層１４中に十分な水様液が無くなる疾患はドライアイの通常の原因である。コンタクトレンズの着用もドライアイの一因になることがある。コンタクトレンズは、天然の涙液膜を破壊し、時間経過とともに角膜の感受性を低下させて、涙の生成量を減少させることがある。
【０００８】
「脂質層」１８として知られ図１にも示されている、涙液膜の最も外側の層も眼の乾燥の防止を助けている。脂質層１８は、図３に示されているように上下のまぶた２２、２４の眼板腺２０によって生成される「マイバン（ｍｅｉｂｕｎ）」または「皮脂」として知られている多種の脂質で構成されている。この最も外側の脂質層は非常に薄く、一般に、厚さは２５０ナノメートル（ｎｍ）未満である。脂質層１８は、水性層１４を被覆する保護コーティングを提供して水性層１４が蒸発する速度を制限する。瞬きによって、上まぶた２２が、涙液膜として水様液と脂質をモールアップ（ｍａｌｌ  ｕｐ）して眼１１を被覆する保護コーティングを形成する。水性層１４が高速で蒸発すると眼の乾燥を起こすことがある。従って、脂質層１８が、水性層１４の蒸発速度を十分に制限しないと、眼の乾燥が起こる。
【０００９】
それにもかかわらず、脂質層と水性層およびこれらの不完全さを定量して、蒸発性の涙の損失および／または涙の欠乏によるドライアイの症状を診断することは、臨床医または科学者にとって長年にわたる厄介な問題であった。さらに、ドライアイの多くの期待できる治療法は、当局を納得させる臨床上の有効性を示すことができなかったために、米国医薬品局から認可を受けることができなかった。多くの臨床医は、ドライアイを患者の病状のみに基づいて診断している。この点についてはアンケートが利用された。ドライアイを病状のみに基づいて診断することは妥当であるように見えるが、眼球の不快感の症状は、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｙｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅのドライアイに関するワークショップで定義されているように、「ドライアイ」の一側面だけを示しているに過ぎない。涙の不足もしくは過剰な涙の蒸発の可能性および眼の露出表面の損傷を実証できる診断がないと、ドライアイと診断する要件を実際に満たすことはできない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｓｕｒｖ  Ｏｐｔｈａｌｍｏｌ  ５２：３６９−３７４
【発明の概要】
【００１１】
詳細な説明の要旨
詳細な説明の実施形態は、患者の眼球涙液膜の画像を形成しおよび／または眼球涙液膜層の厚さ（ＴＦＬＴ）を測定する眼球表面の干渉分光（ＯＳＩ）装置、システムおよび方法を含んでいる。この（ＯＳＩ）装置、システムおよび方法を利用して、眼球涙液膜の脂質層成分の厚さ（ＬＬＴ）および／または水性層成分の厚さ（ＡＬＴ）の厚さを測定できる。本明細書で使用される用語「ＴＦＬＴ」は、ＬＬＴ、ＡＬＴまたはＬＬＴとＡＬＴの両者を含んでいる。本明細書で使用される用語「ＴＦＬＴの測定」はＬＬＴ、ＡＬＴまたはＬＬＴとＡＬＴの両者の測定を含んでいる。眼球涙液膜の画像を形成してＴＦＬＴを測定することは、限定されないが脂質層と水性層の欠損を含む、患者の涙液膜の診断に利用できる。これらの特性は、患者の経験するドライアイ症候群ＤＥＳの原因または寄与要因であろう。
【００１２】
この点について、本明細書に開示されている実施形態は、眼球涙液膜に可視領域の光線を向けるように制御されている光源を含んでいる。この光源は、全放射方向に均一なまたは実質的に均一な強度を提供するランバートエミッターでよい。この光源は、それから放射される光線が涙液膜から正反射されて、眼球涙液膜内で構築的または破壊的な光波の干渉相互作用（「干渉相互作用」とも呼称される。）を受けるように配置されている。光源のスペクトルを含む検出スペクトルを有する画像形成装置が、涙液膜の脂質層の対象領域に焦点を合わせる。この画像形成装置は、この装置の焦点合わせの作動によって第一画像に集まる、照明された涙液膜から正反射される光線の干渉相互作用（即ち変調）を獲得する。次いでこの画像形成装置は、涙液膜から正反射される光の干渉相互作用を表す光波干渉信号（「干渉信号」とも呼称される。）を獲得する。この画像形成装置は、干渉信号を表す出力信号を第一画像に生成する。この第一画像は、画像形成装置によって与えられる、脂質層の単一もしくは複数の画像形成ピクセルに関する干渉信号を含んでいる。
【００１３】
この第一画像は専門技術者などの使用者に表示できる。またこの第一画像は、処理し分析して、眼球涙液膜の対象領域のＴＦＬＴを測定できる。一実施形態では、第一画像は、前記干渉信号に重なっている、涙液膜からの正反射光線を表さない背景信号も含んでいる。この第一画像を処理して、干渉信号に重なっている背景信号を減算するかまたは実質的に減算して、分析しＴＦＬＴを測定する前に誤差を減らす。これは、本明細書の開示では、「背景減算」と呼称する。個々の背景信号は、涙液膜から正反射されずそのため光波の干渉情報（「干渉情報」とも呼称される。）を含んでいない、戻って獲得される光を含んでいる。例えば、この背景信号は、画像形成装置中に入る漂遊周辺光、周辺光のために涙液膜の外側と内側の患者の顔面と眼の構造体から散乱される光および光源による拡散照明、ならびに特に光源自体の広大な領域からの影響を含んでいる。この背景信号は、バイアス（即ちオフセット）の誤差を干渉信号に付加するので、干渉信号の強度とコントラストを減少させる。この誤差は、ＴＦＬＴの測定に対してマイナスに影響することがある。さらに、背景信号が、光源の光と異なる色相を有していると、正反射光の獲得された光波干渉（干渉とも呼称される。）にカラーシフトも起こって、さらに誤差をもたらすことがある。
【００１４】
この点については、涙液膜から正反射される光の干渉相互作用を含む第一画像と、第一画像に重なっている背景オフセットを獲得するように構成されている画像形成装置が開示されている。第一画像の干渉信号内の背景信号を減らした後ＴＦＬＴを測定するため、画像形成装置は、涙液膜が光源で照明されていないときの涙液膜の第二画像を獲得するように制御される。この方法では、画像形成装置は、第一画像中の、涙液膜からの正反射光の干渉に重なっている信号を示す第二画像中の背景信号を獲得する。この第二画像が第一画像から減算されて、分離された干渉信号成分を有する生成画像が生成する。次いで、この生成画像を、表示ディスプレイに表示して技術者は分析しおよび／または処理し分析してＴＦＬＴを測定できる。
【００１５】
もう一つの実施形態では、涙液膜の光学的に「タイル化された」かまたは「タイルしている」照明が提供される。涙液膜の対象領域の部分を第一モードで照明して正反射光と背景信号を得ると、タイル化によって、光源が空間的に制御されて光源に特定のライティングパターンが形成される。この実施形態では、第二画像中の背景信号はさらに、光源の拡散照明が原因の散乱光を含んでいる。光源による拡散照明の結果としての散乱光による背景信号は第一画像中にも存在しているので、光源による拡散照明を含む第二画像を獲得すると、第二画像を獲得するときに光源を制御せずに涙液膜を照明する実施形態を超えて、さらにバイアス（即ちオフセット）誤差を減少させおよび干渉信号の強度とコントラストを増大させる。
【００１６】
この点について、光源は第一モードで、涙液膜の対象領域の隣接する第二部分を斜めに照明しながら、涙液膜の対象領域の第一部分から正反射光を生成するライティングパターンを提供するように制御される。この画像形成装置は、対象領域の第一部分からの追加の背景信号および対象領域の第二部分からの背景信号とともに正反射光の干渉を表す第一画像を獲得する。第二部分からの背景信号は、光源による照明の拡散反射の結果生じる散乱光および周辺光を含んでいる。次いで、光源は、代わりに、涙液膜の対象領域の第一部分を斜めに照射しながら、第二モードで制御され、第一モードのライティングパターンを反転させて、涙液膜の対象領域中の第二部分からの正反射光を獲得する。この画像形成装置は、涙液膜の対象領域の第二部分からの追加の背景信号および涙液膜の対象領域の第一部分からの背景信号とともに、正反射光の干渉を表す第二画像も獲得する。第一部分からの背景信号は、光源による照明の拡散反射の結果としての散乱光を含んでいる。第一画像と第二画像を結合させて干渉信号から背景オフセットを減算するかまたは実質的に減算して生成画像を生成させる。さらに、この生成画像は、目視可能なディスプレイに表示して技術者によって分析され次いで処理され分析されてＴＦＬＴを測定できる。
【００１７】
正反射光の干渉が獲得され次いで干渉信号を含む生成画像がこの開示に開示されているいずれかの方法または装置から作成された後、この生成画像は前処理された後、処理され分析されてＴＬＦＴを測定できる。前処理によって、限定されないが、涙液膜を阻害するかまたは涙液膜に関係がない獲得画像中の眼の瞬きなどの信号を検出して除くことを含む、生成信号の質を改善する各種方法を実行できる。前処理の後、干渉信号またはこの表現を処理し、涙液膜の層の干渉モデルと比較してＴＦＬＴを測定できる。この干渉信号は、画像形成装置で処理して、涙液膜干渉モデルの赤−緑−青（ＲＧＢ）成分値と比較できるディジタルＲＧＢ成分値に変換して画像のピクセルごとのベースでＴＦＬＴを測定できる。涙液膜の干渉モデルは、各種の厚さの涙液膜の脂質層をモデル化し、次いで光源で照明されてカメラ（画像形成装置）で検出されるときに、涙液膜モデルからの正反射光の生成干渉相互作用を数学的にまたは経験的に観察し記録することに基づいている。
【００１８】
涙液膜の干渉モデルにおいて、脂質層は、各種のＬＬＴについてモデル化され、この各種ＬＬＴから生成する干渉相互作用が観察される。水性層は、無限の、最小のまたは変化する厚さであると、涙液膜干渉モデルでモデル化することができる。水性層が無限の厚さであるとモデル化されると、この涙液膜干渉モデルは、水性層からムチン層への遷移部分で正反射が全く起こらないと想定している。水性層が特定の最小の厚さ（例えば約＞２μｍ）であるとモデル化されると、水性層からムチン層への遷移部分からの正反射光の影響は生成干渉に考えられる。いずれの場合も涙液膜干渉モデルは、２波涙液膜干渉モデルであり、空気層から脂質層への遷移部分と脂質層から水性層への遷移部分からの正反射光の間の干渉を表す。従って、２波涙液膜干渉モデルは、各種ＬＬＴに対応する干渉相互作用で構成された１次元のデータを含んでいる。この場合、ＬＬＴを測定するため、画像形成装置が作成する涙液膜からの正反射光を表す干渉信号の干渉相互作用を、涙液膜干渉モデルの干渉パターンと比較する。しかし、水性層を、変化するＡＬＴであるとモデル化すると、この涙液膜干渉モデルは３波涙液膜干渉モデルであろう。この３波涙液膜干渉モデルは、空気層から脂質層へ、脂質層から水性層へおよび水性層から粘液／角膜層への遷移部分の間の干渉を含んでいる。その結果、３波涙液膜干渉モデルは、各種のＬＬＴとＡＬＴの組合せに対応する干渉相互作用で構成された２次元のデータを含んでいる。この場合、ＬＬＴおよび／またはＡＬＴを測定するため、画像形成装置が作成する涙液膜からの正反射光を表す干渉信号からの干渉相互作用を３波涙液膜干渉モデルの干渉相互作用と比較できる。
【００１９】
涙液膜干渉モデルは、光源と涙液膜層が数学的にモデル化される理論的涙液膜干渉モデルでよい。この涙液膜層は、特定の生物学的物質について涙液膜層をモデル化することによって数学的にモデル化できる。数学的にモデル化された涙液膜を照明する数学的にモデル化された光源からの干渉相互作用は、変化するＴＦＬＴについて、数学的にモデル化されたカメラで撮影され計算され次いで記録される。または、この涙液膜干渉モデルは生物学的またはファントムの涙液膜層で構成された生物学的またはファントムの涙液膜モデルに基づいたものであってもよい。実際の光源を使用して生物学的またはファントムの涙液膜モデルが照明され、正反射光の干渉を表す干渉相互作用は、経験的に観察され、実際のカメラを使用して各種ＴＦＬＴについて記録される。
【００２０】
当業者は、添付図面とともに好ましい実施形態の下記詳細な説明を読んだ後、本発明の範囲を認識し、この追加の側面を理解するであろう。
【００２１】
本明細書の一部に組み入れられてこの一部を形成している添付図面は、本発明の幾つかの側面を図解し、この説明とともに本発明の原理を説明するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】涙液膜の３層を強調して示す代表的な眼の側面図である。
【図２】眼の水様液を産生する涙腺と副涙腺を示す代表的な眼の正面図である。
【図３】中に含まれているマイボーム腺を示す代表的な上まぶたと下まぶたを示す。
【図４Ａ】涙液膜の照明および涙液膜からの正反射光の干渉相互作用の獲得を容易に考察できる代表的な光源と画像形成装置を示す。
【図４Ｂ】涙液膜の照明および涙液膜からの正反射光の干渉相互作用の獲得を容易に考察できる代表的な光源と画像形成装置を示す。
【図５】光線が各種涙液膜層の遷移部分からどのように正反射できるかを示す代表的涙液膜層を（顕微鏡断面図で）示す。
【図６】涙液膜からの正反射光を表す涙液膜の画像から、背景信号を減算したかまたは実質的に減算した一つ以上の干渉信号を得る代表的工程のフローチャートである。
【図７】涙液膜の脂質層に焦点を合わせて、涙液膜の対象領域からの正反射光の干渉相互作用を獲得している第一画像を示す。
【図８】図７における涙液膜の脂質層に焦点を合わせて、光源によって照明されないときに背景信号を獲得している第二画像を示す。
【図９】図８の第二画像に獲得された背景信号が図７の第一画像から減算されたときの涙液膜の画像を示す。
【図１０】涙液膜からの正反射光を表す涙液膜の対象領域中のタイル化部分から、背景信号を減算したかまたは実質的に減算した一つ以上の干渉信号を得るもう一つの代表的光学的タイル化工程のフローチャートである。
【図１１Ａ】涙液膜の脂質層に焦点を合わせて、涙液膜の対象領域のタイル化部分から正反射光の干渉相互作用および背景信号を獲得している第一画像を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ａの涙液膜の脂質層に焦点を合わせて、図１１Ａの対象領域のタイル化部分から背景信号および正反射光の干渉相互作用を獲得している第二画像を示す。
【図１２】図１１Ａと図１１Ｂの第一画像と第二画像における拡散照明されているタイル化部分に獲得されている背景信号が、図１１Ａと図１１Ｂの第一画像と第二画像における対応するタイル化部分の正反射光から減算されているかまたは実質的に減算されているときの画像を示す。
【図１３Ａ】涙液膜の脂質層に焦点を合わせて、涙液膜の対象領域の共心のタイル化部分からの正反射光の干渉相互作用と背景信号を獲得している第一画像を示す。
【図１３Ｂ】図１３Ａの涙液膜の脂質層に焦点を合わせて、図１３Ａの涙液膜の対象領域における共心のタイル化部分から、背景信号と正反射光それぞれの干渉相互作用を獲得している第二画像を示す。
【図１４】患者の涙液膜を照明して画像を作成し、この画像を表示し、患者の涙液膜を分析し、次いで患者の涙液膜の分析結果を得る代表的な眼球表面干渉分光（ＯＳＩ）装置の斜視図である。
【図１５】患者の眼と涙液膜を照明して画像を作成する図１４のＯＳＩ装置の側面図である。
【図１６】患者の眼と涙液膜の画像を作成する図１４のＯＳＩ装置内のビデオカメラとイルミネーターの側面図である。
【図１７】患者の涙液膜の画像を獲得するビデオカメラとともに患者の涙液膜を照明する図１４のＯＳＩ装置内に設けられた照明装置の平面図である。
【図１８】患者の涙液膜を照明するため図１４のＯＳＩ装置の照明装置内に設けられた複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えた代表的なプリント回路板（ＰＣＢ）の斜視図である。
【図１９】図１４のＯＳＩ装置内の照明装置とハウジングの斜視図である。
【図２０】涙液膜からの正反射光のタイル化パターンの画像を形成するのに使用できる図１７の照明装置に対する代表的な光グルーピングパターンを示す。
【図２１】涙液膜からの正反射光のタイル化パターンの画像を形成するのに使用できる図１７の照明装置に対する代表的な光グルーピングパターンを示す。
【図２２】涙液膜からの正反射光のタイル化パターンの画像を形成するのに使用できる図１７の照明装置に対する代表的な光グルーピングパターンを示す。
【図２３】涙液膜からの正反射光のタイル化パターンの画像を形成するのに使用できる図１７の照明装置に対する代表的な光グルーピングパターンを示す。
【図２４】涙液膜からの正反射光のタイル化パターンの画像を形成するのに使用できる図１７の照明装置に対する代表的な光グルーピングパターンを示す。
【図２５Ａ】図１４のＯＳＩ装置内の制御システムと支援要素の代表的なシステム図を示す。
【図２５Ｂ】図２５ＡのＯＳＩ装置の代表的システム図による、システム要素を有する図１４のＯＳＩ装置の代表的な全処理フローを示すフローチャートである。
【図２６】涙液膜層の厚さ（ＴＦＬＴ）を測定する前に患者の涙液膜の組み合わされた第一画像と第二画像で実行される代表的な前処理ステップを示すフローチャートである。
【図２７】図１４のＯＳＩ装置の画像形成、前処理および後処理のセッティングを制御する代表的なグラフの利用者インタフェース（ＧＵＩ）である。
【図２８】涙液膜の背景画像の上に重ね合わされた、涙液膜からの正反射光を含む涙液膜の対象領域の減算された画像の一実施例を示す。
【図２９Ａ】患者の涙液膜からの正反射光を含む生成画像を前処理する間にしきい値関数を提供するために使用できる代表的なしきい値マスクを示す。
【図２９Ｂ】患者の涙液膜からの正反射光を含む生成画像を前処理する間にしきい値関数を提供するために使用できる代表的なしきい値マスクを示す。
【図３０】しきい値前処理関数を、患者の涙液膜からの正反射光の干渉を残して、実行した後の図２８の代表的画像を示す。
【図３１】収縮（ｅｒｏｄｅ）と膨張（ｄｉｌａｔｅ）の前処理関数を画像に実行した後の図３０の画像の代表的画像を示す。
【図３２】涙液膜の獲得された画像またはフレームにおける眼の瞬きおよび／または眼の運動を検出するのに使用される代表的なヒストグラムを示す。
【図３３】図１４のＯＳＩ装置に、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｌｏｕｒ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ（ＩＣＣ）プロファイルと涙液膜干渉モデルをロードする代表的な工程を示す。
【図３４】患者の涙液膜の画像を図１４のＯＳＩ装置のディスプレイに表示する、代表的な可視化システムの工程を提供するフローチャートを示す。
【図３５Ａ】ディスプレイに表示された涙液膜からの正反射される光の干渉相互作用のタイル化パターンを有する患者の涙液膜の代表的画像を示す。
【図３５Ｂ】ディスプレイに表示された涙液膜からの正反射される光の干渉相互作用のタイル化パターンを有する患者の涙液膜の代表的画像を示す。
【図３５Ｃ】ディスプレイに表示された涙液膜からの正反射される光の干渉相互作用のタイル化パターンを有する患者の涙液膜の代表的画像を示す。
【図３６】図１４のＯＳＩ装置内に設置できる代表的な後処理システムを示す。
【図３７Ａ】異なる観察された干渉カラーを、異なる脂質層の厚さ（ＬＬＴ）と水性層の厚さ（ＡＬＴ）と関連付けるための３波の理論的涙液膜モデルに基づいた代表的な３波涙液膜干渉モデルを示す。
【図３７Ｂ】異なる観察された干渉カラーを、異なる脂質層の厚さ（ＬＬＴ）と水性層の厚さ（ＡＬＴ）と関連付けるための３波の理論的涙液膜モデルに基づいたもう一つの代表的な３波涙液膜干渉モデルを示す。
【図３８】各赤−緑−青（ＲＧＢ）カラー値に対して個々に正規化がなされた図３７の３波涙液膜モデルのもう一つの表現である。
【図３９】患者の涙液膜のＴＦＬＴを測定するため、患者の涙液膜からの正反射光の干渉信号からの干渉相互作用を、図３７と３８の３波涙液膜干渉モデルと比較した結果を示す代表的なヒストグラムである。
【図４０】患者の涙液膜からの正反射光の干渉信号からの干渉相互作用のＲＧＢカラー値表示と、図３７と３８の３波涙液膜干渉モデル中の最も近いＲＧＢカラー値との間の距離（ピクセル）の代表的なストグラムプロットである。
【図４１】涙液膜の画像を前処理する間に使用される代表的なしきい値マスクである。
【図４２】患者の涙液膜の測定された厚さＬＬＴとＡＬＴの代表的な三次元（３Ｄ）表面のプロットである。
【図４３】涙液膜画像のピクセルを、図３８の正規化された３波涙液膜干渉モデルにおける最も密接な整合ＲＧＢカラー値で置換することに基づいた、患者の涙液膜の処理結果ウインドウからの正反射光の干渉相互作用を示す代表的な画像である。
【図４４】三次元（３Ｄ）空間における所定のＡＬＴに対して、ＲＧＢ空間にプロットされたＬＬＴのＴＦＬＴパレットに対する代表的なＴＦＬＴパレット曲線である。
【図４５】三次元（３Ｄ）空間における所定のＡＬＴに対して、ＲＧＢ空間にプロットされたＬＬＴが最大２４０ｎｍまで制限されている、図４４のＴＦＬＴパレットの代表的なＴＦＬＴパレット曲線である。
【図４６】あいまいなＬＬＴに対応するＲＧＢ値を有する涙液膜ピクセル値を決定するために示される、パレットに対して許容可能な距離の（ＡＤＰ）フィルターを有する図４５のＴＦＬＴパレット曲線を示す。
【図４７】図１４のＯＳＩ装置を制御しこれにアクセスするための利用者インタフェースシステムに対する代表的なログインスクリーンである。
【図４８】図１４のＯＳＩ装置の患者のデータベースインタフェースにアクセスするための代表的なインタフェーススクリーンを示す。
【図４９】患者の新しい涙液膜画像を患者のデータベース中に獲得されたかまたは患者の過去に獲得された画像を図１４のＯＳＩ装置から表示するか選択するための患者の動作を制御するボックスを示す。
【図５０】図１４のＯＳＩ装置によってリアルタイムで獲得されたかまたは以前に獲得された患者の涙液膜を表示する表示インタフェースを示す。
【図５１】患者の涙液膜画像のデータベースを示す。
【図５２】患者の涙液膜から正反射される光からの干渉信号の干渉相互作用を、並んだ患者の左眼と右眼の両方の画像の上に重ね合わせた重合わせ画像を示す表示画像ＧＵＩスクリーンを示す。
【図５３】患者の涙液膜から正反射される光からの干渉信号の干渉相互作用だけを示すためトグルされた患者の眼の画像を有する図５２のＧＵＩスクリーンを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
詳細な説明
下記実施形態は、当業者が本発明を実行できるようにするのに必要な情報を示し、および本発明の実行のベストモードを示す。以下の説明を添付図面に照らして読めば、当業者は、本発明の思想を理解し、および本明細書に特に記載されていないこのような思想の適用が分かるであろう。これらの思想と適用は、本明細書の開示事項と後記クレームの範囲内にあると解すべきである。
【００２４】
詳細な説明の実施形態は、眼球表面の干渉分光（ＯＳＩ）装置、システムおよび患者の眼球涙液膜の涙液膜層の厚さ（ＴＦＬＴ）の測定方法を含んでいる。このＯＳＩ装置、システムおよび方法を使用して、眼球涙液膜の脂質層成分の厚さ（ＬＬＴ）および／または水性層成分の厚さ（ＡＬＴ）を測定できる。本明細書で使用される用語「ＴＦＬＴ」は、ＬＬＴ、ＡＬＴまたはＬＬＴとＡＬＴの両者を含んでいる。本明細書で使用される用語「ＴＦＬＴを測定する」は、ＬＬＴ、ＡＬＴまたはＬＬＴとＡＬＴの両者を測定することを含んでいる。ＴＦＬＴの測定は、限定されないが脂質層と水性層の欠損を含む患者の涙液膜の診断に利用できる。これらの特性は、患者の経験するドライアイ症候群（ＤＥＳ）の原因または寄与要因である。
【００２５】
この点については、本明細書に開示されている実施形態は、眼球涙液膜に可視領域の光線を導くように制御されている光源を含んでいる。例えば、光源は、全放射方向に均一なまたは実質的に均一な強度を提供するランバートエミッターでよい。光源は、光源から放射される光線が涙液膜から画像形成装置の方に正反射されて、眼球涙液膜において構築的または破壊的干渉相互作用を受けるように配置される。光源のスペクトルを含む検出スペクトルを有する画像形成装置が、涙液膜の脂質層上の対象領域に焦点を合わせる。この画像形成装置は、この装置の焦点合わせ作動によって集まる、照明された涙液膜から正反射される光線の干渉相互作用（即ち変調）の第一画像を獲得する。次いで、この画像形成装置は、涙液膜から正反射される光の干渉相互作用を表す干渉信号を獲得する。この画像形成装置は、第一画像の干渉信号を表す出力信号を生成する。この第一画像は、画像形成装置によって与えられる単数または複数の画像化ピクセルに対する干渉信号を含んでいてよい。前記出力信号を、処理し分析して眼球涙液膜の対象領域のＴＦＬＴを測定できる。
【００２６】
この点については、図４Ａ−９が、眼球表面干渉分光（ＯＳＩ）装置３０の一般的実施形態を示す。他の実施形態は本出願で後に説明する。一般に、ＯＳＩ装置３０は、患者の眼球涙液膜を照明し、眼球涙液膜から正反射される光の干渉相互作用の画像を獲得し、次いでこの干渉相互作用を処理し分析してＴＦＬＴを測定するように構成されている。図４Ａに示すように、患者の一つの眼３２の前に配置された代表的なＯＳＩ装置３０が側面図で示されている。ＯＳＩ装置３０の前の患者３４の平面図は図４Ｂに示してある。患者の眼３２の眼球涙液膜は、光源３６（本明細書では「イルミネーター３６」とも呼称する。）で照明され、ＴＦＬＴを測定するのに適切でドライアイに関連する可視領域のスペクトルを有する広領域光源を含む。イルミネーター３６は、白色または長波長の光源でよい。
【００２７】
この実施形態では、イルミネーター３６はランバートエミッターで、スタンド３８上で、眼３２の前に配置されるようになっている。用語「ランバート表面」と「ランバートエミッター」は、本明細書で使用される場合、全方向に、等しいかまたは実質的に等しい（「均一な」または「実質的に均一な」とも呼称されている。）強度を有する発光器と定義される。これは、均一にまたは実質的に均一に輝く涙液膜領域をＴＦＬＴに対して画像を形成できる。なおこれについては、この開示でより詳細に考察する。イルミネーター３６は、エミッターから放射される光線が眼球涙液膜から正反射されて、この涙液膜層中で構築的または破壊的な干渉を受けるように配置される広表面積エミッターを含む。患者３４の脂質層の画像は、干渉画像が見られるバックドロップであり、これは空間で可及的に均一でなければならない。
【００２８】
画像形成装置４０は、ＯＳＩ装置３０に含まれており、イルミネーター３６で照明されたときに患者３４の眼球涙液膜から正反射される光の干渉相互作用を獲得するのに利用される。画像形成装置４０は、画像を獲得して、獲得された画像の情報を表す出力信号を生成するスチルカメラもしくはビデオカメラなどの装置でよい。この出力信号は、獲得された画像のディジタル表現でよい。イルミネーター３６の形状は、画像形成装置４０の画像形成レンズ４２から出発し眼３２の方に進み次いでイルミネーター３６に進むことによって理解できる。光線ラインを追跡する基本式はスネルの法則であり、以下の通りである。
【００２９】
【数１】
0005964932.tif 000002
式中、「ｎ１」と「ｎ２」は光線を含む二つの媒質の屈折率であり、Θ１とΘ２は遷移表面からの垂直線に対する光線の角度である。図５に示すように、光線４４は、イルミネーター３６によって眼球涙液膜４６に導かれる。脂質層５０に入らず代わりに脂質層５０の前表面５２から反射される正反射光線４８の場合、スネルの法則は、屈折率が変化しない（即ち両方とも空気である。）からΘ１＝Θ２になる。これらの条件下では、スネルの法則は、入射角が反射角に等しくおよび反射角の反対側にある古典的な反射の法則になる。
【００３０】
光線５４のいくらかは、図５に示すように、脂質層５０の前表面５２を通過して脂質層５０内に入る。その結果、脂質層５０の前表面５２に対するこれら光線５４の角度（即ちΘ３）は、スネルの法則による光線４４の角度（Θ１）と異なる。これは脂質層５０の屈折率が空気の屈折率と異なるからである。脂質層５０を通過する光線５４のいくらかは、脂質層から水性層への遷移部分５６から正反射されて正反射光線５８を生成する。正反射光線４８と５８は、脂質層５０の前面で構築的または破壊的干渉を受ける。脂質層５０の前面５２上で重ね合わされた正反射光線４８と５８の干渉の変調は、脂質層５０の前表面５２に焦点を合わせると、画像形成装置４０によって集められる。画像形成装置４０が脂質層５０の前表面５２に焦点を合わせると、前表面５２の平面において変調された干渉情報を獲得することができる。この方法では、獲得された干渉情報とこの干渉情報から生成する計算されたＴＦＬＴは、この計算されたＴＦＬＴは、必要な場合、このような特定の領域に結びつけることができるので、涙液膜４６の特定領域に空間的に登録できる。
【００３１】
脂質層５０の厚さ（「ｄ１」）は、正反射光線４８と５８の間の干渉相互作用の関数である。脂質層５０の厚さ（「ｄ１」）は、光源３０の時間的（または縦方向）コヒーレンスのスケールの厚さである。それ故、光源３０よって放射される可視光の一波長のスケールの薄い脂質層膜は、カメラまたはヒトの眼で見たとき、正反射光の干渉から検出可能なカラーを提供する。これらのカラーは、干渉信号について計算した結果として、検出可能であり、限定されないがＲＧＢカラースペースの赤−緑−青（ＲＧＢ）値を含むディジタル値として表される。正反射光の干渉の定量化を利用してＬＬＴを測定できる。水性層６０の厚さ（「ｄ２」）も同じ原理を利用して決定できる。脂質層５０を通過する光線５４（図示していない。）のいくらかも、脂質層から水性層への遷移部分５６を通過して、水性層６０に入り、水性層からムチン／角膜層への遷移部分６２から正反射する。これらの正反射光も正反射光線４８と５８で干渉を受ける。各インタフェースからの反射光のマグニチュードは、フレネルの式に従って物質の屈折率および入射角によって決まり、その結果、干渉相互作用の変調の深度はこれらのパラメータによって決まり、従って生成するカラーもこれらパラメータで決まる。
【００３２】
図４Ａと４Ｂに戻ると、この実施形態のイルミネーター３６は、約４００ｎｍから約７００ｎｍの間の可視領域をカバーする広いスペクトルの光源である。イルミネーター３６は、個々のライトエミッターが搭載され、および眼３２の光軸から約１３０°の円弧でわたっている円弧形または湾曲したハウジング６４を含んでいる（図４Ｂ参照）。湾曲した表面は、この形状によって所定の光強度を生成するより小さい装置が得られるので、より優れた均一性を提供しより効率的である。イルミネーター３６から放射される全パワーは、涙の蒸発が加速されるのを防止するため最小限に保持しなければならない。瞳孔に入る光は、反射流涙（ｒｅｆｌｅｘ  ｔｅａｒｉｎｇ）、スキンティング（ｓｑｉｎｔｉｎｇ）などの視覚の不快感を起こすことがあり、これらはすべて、ＴＦＬＴ測定の精度に影響する。
【００３３】
固有感覚の変化を防止しおよび涙液膜４６の加熱を低下させるため、眼３２に対して入射するとパワーと強度は最小限にすることができるので、生反射光を集めて焦点を合わせるステップは、画像形成装置４０によって実施できる。画像形成装置４０は、図４Ａと４Ｂに示すように、スタンド３８上に搭載されるビデオカメラ、細隙灯顕微鏡などの観察装置でよい。涙液膜４６の画像パターンの詳細な視覚化は、眼球涙液膜からの正反射光の干渉相互作用が観察できるように、正反射光６６を集め、この正反射光を脂質層５２に焦点を合わせて行われる。
【００３４】
図４Ａと４ＢのＯＳＩ装置３０のバックドロップに対して、図６は、涙液膜４６から正反射される光の干渉相互作用を得るため、ＯＳＩ装置３０をいかに利用できるかを考察しているフローチャートを示しているが、これはＴＦＬＴを測定するのに利用できる。涙液膜４６から正反射される光の干渉相互作用が最初に得られて考察された後にＴＦＬＴの測定が考察される。図６に示すこの実施形態では、この工程は、患者３２をイルミネーター３６と画像形成装置４０に対して調整することによって始まる（ブロック７０）。イルミネーター３６は患者３４の涙液膜４６を照明するように制御される。画像形成装置４０は脂質層５０の前表面５２に焦点を合わせるように制御され、その結果、涙液膜４６から正反射される光の干渉相互作用が集められ観察可能になる。その後、患者３４の涙液膜４６がイルミネーター３６で照明される（ブロック７２）。
【００３５】
次いで、画像形成装置４０は制御されて脂質層５０に焦点を合わせ、涙液膜をイルミネーター３６で照明することによって涙液膜の対象領域から正反射される光を第一画像に集める（ブロック７４、図６）。イルミネーター３６による第一画像の一実施例を図７に示す。図７に示すように、イルミネーター３６で照明された患者の眼８０の第一画像７９が示されている。イルミネーター３６と画像形成装置４０は、反射流涙を減らすために、眼８０の瞳孔８３を含まない涙液膜８２上の対象領域８１を照明するように制御できる。反射流涙は水性層と脂質層の厚さを一時的に大きくするので、涙液膜８２から正反射される光の干渉信号を一時的に変化させる。図７に示すように、画像形成装置４０が涙液膜８２の脂質層８８の前表面８６に焦点を合わせると、イルミネーター３６で照明される結果、涙液膜８２から正反射される光の干渉信号の干渉相互作用８５が第一画像７９の対象領域８１に獲得される。この干渉相互作用８５は、涙液膜８２から正反射される光の干渉中に存在する波長の結果として着色パターンとしてヒトの観察者に見える。
【００３６】
しかし、背景信号も第一画像７９に獲得される。この背景信号は対象領域８１中の正反射光に付加され、その上、対象領域８１の外側に含まれている。背景信号は涙液膜８２から正反射されない光なので、干渉情報を持っていない。背景信号は、画像形成装置４０に入る漂遊周辺光；迷光、周辺光およびイルミネーター３６による拡散照明の結果としての涙液膜８２の外側と下側の患者３４の顔面、まぶたおよび／または眼８０の構造体からの散乱光；ならびに涙液膜８２の下側の構造体の画像を含んでいることがある。例えば、第一画像７９は涙液膜８２の下側の眼８０の虹彩を含んでいる。背景信号は涙液膜８２から正反射される光の獲得された干渉にバイアス（即ちオフセット）誤差を付加するので、この信号の強度とコントラストを低下させる。さらに、背景信号が光源の光と異なる色相を有している場合、第一画像７９中の、涙液膜８２から正反射される光の干渉にカラーシフトも起こることがある。この画像形成装置４０は、第一画像７９に獲得された光線を表す第一出力信号を生成する。第一画像７９は、背景信号のみならず正反射光からの光線を含んでいるから、画像形成装置４０によって第一画像７９から作成される第一出力信号は、背景信号によって生じたバイアス（即ちオフセット）誤差を含む涙液膜８２からの正反射光の獲得された干渉を示す干渉信号を含んでいる。その結果、ＴＦＬＴを測定するため分析された第一出力信号は、背景信号のバイアス（即ちオフセット）誤差が原因の誤差を含むことがある。
【００３７】
従って、この実施形態では、第一画像７９の結果として画像形成装置４０が生成する第一出力信号が、処理されて、干渉信号から背景信号を減算するかまたは実質的に減算して、誤差を減らした後、分析してＴＦＬＴが測定される。これは「背景減算」とも呼称される。背景減算は、画像から不必要な反射光を除く方法である。この点については、画像形成装置４０は、図８に一実施例として示すように、イルミネーター３６で照明されないときに涙液膜８２の第二画像９０を獲得するように制御される。この第二画像９０は、第一画像７９と第二画像９０が、互いに短時間で獲得される対応する画像のペアを形成するように、第一画像７９を獲得するときと同じ画像形成装置４０のセッティングと焦点を利用して獲得しなければならない。画像形成装置４０は、第一画像７９中に存在する背景信号を含む第二出力信号を生成する（図６のブロック７６）。第一出力信号からこの背景信号を除くか減らすため、第二出力信号が第一出力信号から減算されて、生成信号を生成する（図６のブロック７７）。この実施例の生成信号を表す画像は、図９に生成画像９２として示してある。従って、この実施例では、背景の減算では、二つの画像７９と９０が互いに減算されるフレームのペアを提供するため二つの画像７９、９０が必要でありその結果、涙液膜８２からの正反射が保持され、一方、虹彩などの領域からの拡散反射は全体または一部分が除去される。
【００３８】
図９に示すように、生成画像９２は、背景信号を除去または減らした、涙液膜８２からの正反射光の分離された干渉の画像９４を含んでいる（図６のブロック７８）。この方法では、前記生成信号（図９の生成画像９２を表す。）は、涙液膜８２の対象領域８１の純度とコントラストが改善された信号を有する干渉信号を含んでいる。本出願で、後に考察されるように、生成信号によって、涙液膜８２からの正反射光の干渉信号から干渉相互作用が正確に分析され次いでＴＦＬＴが正確に測定される。涙液膜８２の第一画像と第二画像を得て、第二画像９０中の背景信号を第一画像７９から減算するいずれの方法または装置も利用できる。この他の特定の実施例は、本出願で後に考察する。
【００３９】
減算を実施する前に、任意の登録関数を第一画像７９と第二画像９０の間で実施して、第一画像７９から減算するべき第二画像９０の領域または点が第一画像７９上の等価のもしくは対応する領域または点であることを証明する。例えば、一組の相同点を第一画像７９と第二画像９０から取りこれら二つの画像の間の固定変換マトリックスを計算する。この変換マトリックスによって、一画像上の一点（例えばｘ１、ｙ１）を、他の画像上の等価の２次元（２Ｄ）画像（例えばｘ２、ｙ２）に変換できる。例えば、この場合、Ｍａｔｌａｂ（登録商標）関数「ｃｐ２ｔｆｏｒｍ」を利用できる。この変換マトリックスを決定されたならば、この変換マトリックスは、第一画像と第二画像のあらゆる点に適用し、次いで各々元の点に再補間することができる。例えば、Ｍａｔｌａｂ（登録商標）関数「ｉｍｔｒａｎｓｆｏｒｍ」はこの場合に利用できる。第一画像７９と第二画像９０が獲得される間にオリエンテーションまたは患者の眼が移動するとき、この関数によって、第二画像からの点（実施実施例えばｘ２、ｙ２）を、第一画像７９上の正しい等価点（例えばｘ１、ｙ１）から減算することができる。第一画像７９と第二画像９０は近接時間中に獲得しなければならない。
【００４０】
この実施例が画像形成装置４０によって獲得された第一画像と第二画像および生成する第一出力信号と第二出力信号を考察している間、第一画像と第二画像は時系列方式で獲得された複数の画像を含んでいることがあることに留意すべきである。画像形成装置４０がビデオカメラである場合、第一画像と第二画像は画像形成装置４０のフレームレートによって支配される多くの順次時限フレーム（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｌｙ−ｔｉｍｅｄ  ｆｒａｍｅ）を含んでいることがある。この画像形成装置４０は、一連の第一出力信号と第二出力信号を生成する。一つ以上の画像が獲得される場合、第一画像に実施される減算は、同じかまたは実質的に同じ照明状態が画像間に存在し、その結果、第二画像の背景信号が第一画像中に存在するように、第一画像の直後に獲得される第二画像から行うのが理想的であろう。第二出力信号の第一出力信号からの減算は、リアルタイムで実施できる。または、第一出力信号と第二出力信号は記録して、その後に処理できる。イルミネーター３６は、第一画像と第二画像を獲得して、第二出力信号を第一出力信号から１秒未満で減算できるように、制御してオフ−オン振動させることができる。例えば、イルミネーター３６が３０Ｈｚでオフ−オン振動すると画像形成装置４０は同調して、涙液膜４６の画像を６０フレーム／秒（ｆｐｓ）で獲得することができる。この場合、３０個の第一画像と３０個の第二画像を１秒間に得ることができ、第一画像と第二画像の各ペアが連続的に獲得される。
【００４１】
正反射光の干渉が獲得されて、この干渉信号を含む生成信号が生成し処理された後、この干渉信号またはこの表現を、涙液膜層の干渉モデルと比較してＴＦＬＴを測定できる。この干渉信号は、画像形成装置で処理してディジタル赤−緑−青（ＲＧＢ）成分値に変換することができ、この成分値は涙液膜干渉モデルのＲＧＢ成分値と比較して、涙液膜のＴＦＬＴを測定できる。この涙液膜干渉モデルは、各種ＬＬＴの涙液膜の脂質層をモデル化し、次いで光源で照明されたとき涙液膜モデルから正反射される光の干渉信号中の生成干渉相互作用を表すことに基づいている。この涙液膜干渉モデルは、特定の光源、特定の画像形成装置、および涙液膜層が数学的にモデル化され、モデル化された光源が、モデル化画像形成装置を使用して記録されたモデル化涙液膜層を照明するとき、各種ＬＬＴに対する生成干渉信号が記録される。数学的にモデル化された光源と画像形成装置のセッティングは、ＯＳＩ装置３０に使用されるイルミネーター３６と画像形成装置４０中に再現されねばならない。または、この涙液膜干渉モデルは、実際の光源を使用してファントム涙液膜モデルを照明する物理的ファントム涙液膜層で構成されたファントム涙液膜モデルに基づいており、正反射光の干渉を表す干渉信号中の干渉相互作用は、実際の画像形成装置を使って経験的に観察され記録される。
【００４２】
水性層は、涙液膜干渉モデル中に無限、最小または変化する厚さでモデル化できる。水性層が無限の厚さでモデル化されると、この涙液膜干渉モデルは、水性層からムチン層への遷移部分６２から正反射は全く起こらないと想定される（図５参照）。水性層６２が特定の最小の厚さ（例えば≧２μｍ）でモデル化される場合、水性層からムチン層への遷移部分６２からの正反射光は、干渉信号によって生成する巻き込まれたＲＧＢ信号の効果に対して無視できるとみなされる。いずれの場合も、涙液膜干渉モデルは、単に脂質層から水性層への遷移部分５６からの正反射を想定し含んでいる。従って、これらの涙液膜干渉モデルの実施形態は、ＡＬＴとは関係無しにＬＬＴを測定できる。干渉信号中の干渉相互作用を、涙液膜干渉モデル中の干渉相互作用と比較してＬＬＴを測定する。
【００４３】
または、水性層６０が変化する厚さでモデル化されると、この涙液膜干渉モデルは、さらに、干渉相互作用中に水性層からムチン層への遷移部分６２からの正反射を含んでいる。その結果、涙液膜干渉モデルは、各種のＬＬＴとＡＬＴの組合せに対応する干渉相互作用で構成された２次元のデータを含んでいる。干渉信号からの干渉相互作用を、涙液膜干渉モデル中の干渉相互作用と比較してＬＬＴとＡＬＴの両者を測定できる。特定の涙液膜干渉モデルに関するより多くの情報を、本出願で、後ほど述べる。
【００４４】
図６−９で先に述べた実施形態では、背景信号を含む涙液膜８２の第二画像９０は、イルミネーター３６で照明されないときに獲得される。周辺光だけが涙液膜８２とこの下の眼８０構造体を照明している。従って、第二画像９０および画像形成装置４０によって第二画像９０から生成した生成第二出力信号は、イルミネーター３６による拡散照明の結果として患者の顔面と眼の構造体からの散乱光から生成する背景信号を含んでいない。周辺光から生成する散乱光だけが第二画像９０に含まれている。しかし、イルミネーター３６による拡散照明から生成する散乱光は、涙液膜８２から正反射される光の干渉相互作用を含む第一画像７９中の背景信号に含まれている。さらに、第一画像７９は、イルミネーター３６が涙液膜を照明しているときに獲得されるから、第一画像７９に獲得される涙液膜８２の下側の眼の構造体（虹彩を含む。）の強度は第二画像９０に獲得される強度より大きい。したかって、本明細書で述べる他の実施形態では、画像形成装置４０は、イルミネーター３６によって斜めに照明されるときに、涙液膜８２の第二画像を獲得するように制御される。その結果、その獲得された第二画像は、さらに、涙液膜８２の下の直接照明された眼の構造体の高強度の信号のみならずイルミネーター３６による拡散照明の結果としての散乱光からの背景信号を含んでいる。従って、第二出力信号が第一出力信号から減算されると、より高い強度の眼の構造体の背景およびイルミネーター３６による拡散照明の結果としての散乱光と周辺の迷光を表す背景信号の成分が、生成信号から減算されるかまたは実質的に減算されて、生成信号の干渉信号の純度とコントラストがさらに増大する。次いでこの生成信号は、本出願で後で詳細に述べるように、処理され分析されてＴＦＬＴを測定できる。
【００４５】
この点について、図１０−１２は、照明し、次いで涙液膜から正反射される光の干渉を獲得する実施形態を示す。この実施形態では、涙液膜から正反射光を生成させるために使用する場合と同じかまたはほぼ同じ平均的な形式と照度レベルを有する照明を利用するイルミネーター３６で斜照明されるときに、第二画像が獲得される。この場合、第二画像に獲得される背景信号は、イルミネーター３６による拡散照明の結果としての涙液膜と患者の眼からの正反射光を含む第一画像中に存在する等価の背景信号を含んでいる。またこの第二画像は、第二画像を獲得する場合にイルミネーター３６が起動するとき等価の照明がなされるので、涙液膜の下の眼の構造体の代表的な信号も含んでいる。この実施形態では、涙液膜の「タイル化された」または「タイル化」照明が行われる。タイル化によって、光源は涙液膜上の対象副領域を照明して正反射光を得ることができ、一方、同時に、涙液膜の対象の隣接する副領域を拡散照明して、イルミネーター３６による拡散照明の結果としての散乱光を得ることができる。この場合、減算される背景信号は、イルミネーター３６による拡散照明の結果としての散乱光を含み、さらにオフセットバイアス（即ちオフセット）誤差を減らすことができ、その結果干渉信号の純度とコントラストを高めることができる。
【００４６】
この場合、図１０に示すように、前記工程は、患者３４を、イルミネーター３６と画像形成装置４０に対して調節することによって出発する（ブロック１００）。イルミネーター３６を制御して患者３４の涙液膜を照明する。画像形成装置４０を適切に配置し、次に制御して、涙液膜が照明されるときに涙液膜からの正反射光の干渉相互作用が観察できるように、脂質層に焦点を合わせる。その後、イルミネーター３６の照明パターンは、第一タイル化モードで制御されて、涙液膜の隣接する第二対象領域を拡散照明しながら、涙液膜の第一対象領域から正反射光を生成する（ブロック１０２）。本出願で後により詳細に考察するように、イルミネーター３６は、イルミネーター３６の特定の照明要素だけスイッチが入るように制御されて照明パターンを制御できる。
【００４７】
イルミネーター３６が第一モードで照明パターンを生成するとき画像形成装置４０によって獲得される患者の眼１２１と涙液膜１２３の第一画像１２０の一実施例は、図１１Ａに一実施例として示してある。この実施例では、イルミネーター３６は、涙液膜１２３上の対象領域１２２の第一タイル化照明パターンを提供するように制御されている。画像形成装置４０は、涙液膜１２３を第一モードで照明しながら、患者の眼１２１と涙液膜１２３の第一画像１２０を獲得する（ブロック１０４）。図１１Ａに示すように、正反射光が涙液膜１２３の対象領域１２２中の第一部分１２６Ａに生成するように、患者の眼１２１の第一画像１２０が照明された。第一部分１２６Ａからの干渉信号は、追加の背景信号とともに正反射光からの干渉を含み、この追加の背景信号はイルミネーター３６からの拡散照明の結果としての散乱光の信号を含んでいる。さらに、イルミネーター３６と画像形成装置１４０は、反射流涙を減らすため、眼１２１の瞳孔を含まない涙液膜１２３を照明するように制御できる。イルミネーター３６は、ブロック１０２においてフラッシュされて、第一部分１２６Ａから正反射光を生成することができ、この画像形成装置４０は、ブロック１０４において、イルミネーター３６のフラッシングと同調されて、患者の眼１２１と涙液膜１２３の第一画像１２０を獲得する。
【００４８】
さらに第一モード中、図１１Ａの第一画像に示すように、イルミネーター３６の光パターンは対象領域１２２中の第一部分１２６Ａに隣接する第二部分１２８Ａを二番目に斜照射する。この第二部分１２８Ａは第一部分１２６Ａ中に存在する比較可能な背景オフセットを含んでおり、この背景オフセットは、第一画像１２０が画像形成装置４０によって獲得されるときにイルミネーター３６にスイッチが入れられるので、イルミネーター３６からの拡散照明の結果としての散乱光信号を含んでいる。されに涙液膜１２３の下の眼１２１構造体が、イルミネーター３６による拡散照明のため、第二部分１２８Ａ中に獲得される。これは、第二画像９０が得られるときイルミネーター３６による拡散照明が涙液膜に与えられない図９の第二画像９０と逆である。従って、この実施形態では、涙液膜１２３の対象領域１２２は、二つの部分即ち背景信号と結合された正反射光を産生する第一部分１２６Ａおよびイルミネーター３６からの散乱光を含む背景信号を含むイルミネーター３６によって拡散照明された第二部分１２８Ａに同時に分割される。画像形成装置４０は、第一部分１２６Ａと第二部分１２８Ａの表現を含む第一出力信号を産生する。
【００４９】
次いで、イルミネーター３６は第二モードに制御されて、涙液膜１２３を照明するとき照明パターンを第一モードから反転させる（ブロック１０６、図１０）。涙液膜１２１の第二画像１３０は、図１１Ｂに一実施例として示してあるような照明の第二モードで獲得される（ブロック１０８、図１０）。図１１Ｂの第二画像１３０に示すように、図１１Ａの第一画像１２０中の第二部分１２８Ａは、このとき涙液膜１２３からの正反射光を追加の背景信号とともに含む図１１Ｂ中の第二画像１３０内の第二部分１２８Ｂである。図１１Ａの第一画像１２０中の第一部分１２６Ａは、このとき、正反射光無しの背景信号を含む図１１Ｂの第二画像１３０中の第一部分１２６Ｂである。さらに、第一部分１２６Ｂ中の背景信号は、イルミネーター３６による拡散照明の結果としての散乱光信号を含んでいる。画像形成装置４０は、図１１Ｂの第二画像１３０の第二出力信号を産生する。イルミネーター３６は、ブロック１０６において、フラッシュされて第二部分１２８Ｂから正反射光を生成し、この画像形成装置４０が、ブロック１０６において、イルミネーター３６のフラッシングと同調されて、患者の眼１２１と涙液膜１２３の第二画像１３０を獲得する。
【００５０】
次に、第一と第二の出力信号を結合されて、干渉信号から背景信号を減算されたかまたは実質的に除かれた涙液膜１２３からの正反射光の干渉信号で構成された生成信号を生成することができる（ブロック１１０、図１０）。背景信号は除かれているか減らされているがイルミネーター３６による拡散照明から散乱される光から生成する背景信号を含む、涙液膜１２３の対象領域１２２から正反射される光からの干渉情報を有する結果として、生成画像が作成される（ブロック１１２、図１０）。この場合の生成画像１３２の実施例は図１２に示してある。生成画像１３２は、図１１Ｂの第二画像１３０によって表される第二出力信号と結合された図１１Ａの第一画像１２０によって表される第一出力信号を表す。図１２に示すように、涙液膜１２３からの正反射光の干渉信号は対象領域１２２中の第一と第二の部分１２６と１２８の両方に提供される。背景信号は除かれているか減らされている。図１２に見られるように、第一と第二の領域１２６と１２８からの、涙液膜１２３から正反射される光を表す干渉信号の純度とコントラストは、例えば、図９の干渉相互作用９４より鮮やかでコントラストが高い。
【００５１】
上記図１１Ａと１１Ｂの実施例の第一と第二の画像１２０と１３０の考察では、各第一部分１２６は第一画像とみなすことができ、各第二部分１２８は第二画像とみなすことができる。従って、第一と第二の部分１２６Ａと１２８Ｂが、対応する第一と第二の部分１２６Ｂと１２８Ａと結合されると、これは、第一部分１２６Ａと１２８Ｂそれぞれから第二部分１２６Ｂと１２８Ａを減算するのと類似している。
【００５２】
図１０−１２の実施例では、第一と第二の画像１２０と１３０は複数の部分またはタイルを含んでいる。タイルの数は、涙液膜１２３に照明の第一と第二のモードを生成させるためイルミネーター３６に提供され選択される照明干渉の解像度によって決まる。照明モードは、１という極端な数のタイルから所望の数のタイルまで適用できる。各タイルは、画像形成装置４０中１ピクセルの大きさかまたはイルミネーター３６と画像形成装置４０の性能によっては１ピクセルを超えてカバーする面積でよい。タイルの数は、涙液膜からの正反射光を表す干渉信号の精度に影響することがある。タイルパターンのタイルの数が少なすぎると、部分１２８Ｂと１２６Ａそれぞれを正確に減算するため、部分１２８Ａと１２６Ｂ中に画像形成装置４０によって獲得される散乱光信号を生成する平均的照明装置の表現精度を限定することがある。
【００５３】
図１０−１２のこの実施例が、画像形成装置４０によって獲得される第一画像と第二画像および生成する第一出力信号と第二出力信号を考察している間、第一画像と第二画像が時系列で獲得される複数の画像を含んでいることがあることに留意すべきである。画像形成装置４０がビデオカメラである場合、第一および第二の画像は、画像形成装置４０のフレームレートによって支配される多数の時系列フレームを含んでいることがある。この画像形成装置４０は一連の第一出力信号と第二出力信号を生成する。二つ以上の画像が獲得される場合、第一画像で実施される減算は、同じかまたは実質的に同じ照明条件が画像間に存在して第二画像中の背景信号が第一画像中に存在しているように、より重要なのは、眼と特に涙液膜の活動的な運動が、減算されるフレーム間で最小であるように、第一画像の直後に獲得される第二画像から実施することが理想的であろう。第二出力信号の第一信号からの減算はリアルタイムで実施できる。または、第一と第二の出力信号は、記録して、後ほど処理することができる。
【００５４】
図１１Ａ−１２に示す「歯」のスタイルのタイル化パターン以外の光学的タイル化パターンも可能である。図１３Ａと１３Ｂは、眼１４０と涙液膜１４２の画像の図による代わりのタイル化モードの実施形態を示す。この実施形態では、共心の光学的タイル化パターンが、涙液膜１４２を照明するイルミネーター３６によって提供されている。涙液膜１４２からの正反射光の干渉相互作用は画像形成装置４０によって獲得される。図１３Ａに示すように、第一画像１４４は、イルミネーター３６の第一モードの間に涙液膜１４２の対象領域１４６から獲得される。イルミネーター３６は、涙液膜１４２の対象領域１４６の中心部分１４８が涙液膜１４２から正反射される光を生成するように、第一モードで第一照明パターンを生成するよう制御される。この中心部分１４８は、イルミネーター３６による涙液膜１４２の拡散照明からの散乱光信号を含む背景信号とともに涙液膜１４２からの正反射光を含んでいる。背景信号は、対象領域１４６の端縁部分１５２から生成される。画像形成装置４０は、図１３Ａ中の第一画像１４４を表す第一出力信号を生成する。
【００５５】
図１３Ｂの代表的第二画像１６０によって示されているように、イルミネーター３６の第二モードで、イルミネーター３６は、涙液膜１４２を照明する照明パターンを第一モードから反転するように制御される。ここで、正反射光は、対象領域１４６の端縁部分１５２から生成され、追加の背景信号を含んでいる。ここで、中心部分１４８は背景信号だけを生成する。この場合、中心部分１４８と端縁部分１５２は共心部分である。画像形成装置４０は、図１３Ｂの第二画像１６０を表す第二出力信号を生成する。
【００５６】
次いで、第一と第二の出力信号は、結合されて、背景信号が減算されたかまたは実質的に減算された、全対象領域１４６に対して涙液膜１４２から正反射される光の干渉信号で構成された生成信号を生成する。図１２に類似している生成画像（図示していない。）は、イルミネーター３６による拡散照明の散乱光から生成する背景信号を含む、背景信号を除かれたかまたは減らされた、涙液膜１４２からの対象領域１４６から正反射される光からの干渉情報を有する結果として生成することができる。次いで、この生成画像は処理され分析されてＴＦＬＴを測定できる。図１３Ａと１３Ｂの実施例では、イルミネーター３６が、中心部分１４８と端縁部分１５２の間の領域の関係がほぼ５０％／５０％になるよう釣り合わされるように第一と第二のモードで制御され、その結果、イルミネーター３６からの拡散照明の同じ釣り合いが両方のモードで、正反射光を生成しない涙液膜１４２の部分に提供される。しかしこの他の釣り合いのパーセンテージも利用できる。
【００５７】
または、眼球涙液膜の小規模の走査を涙液膜からの正反射光の干渉を得るために利用して、タイル化された照明パターンまたはイルミネーター３６からの拡散光を提供すること無しで、干渉信号の高い信号強度とコントラストを得ることができる。例えば、眼球涙液膜上に画像化される対象領域は、画像形成装置４０の最低の解像度（例えば１ピクセル）まで、非常に小さくすることができる。この場合、照明されるとき、拡散照明は、患者の涙液膜の対象領域にイルミネーター３６から全く提供されない。涙液膜からの正反射光の画像中に獲得された背景信号は、この画像に獲得された正反射光のレベルと比較して無視できるであろう。従って、多数の画像の減算は、全く実施する必要がない。イルミネーター３６は順に画像を獲得するため、涙液膜の所望の部分を走査するように制御され、各走査によって対象の小領域からの正反射光の画像が獲得される。次に、各走査された画像は、集められ、無視できる背景信号を有する、涙液膜からの正反射光の全画像を生成し、処理し分析されてＴＦＬＴを測定できる。
【００５８】
代表的ＯＳＩ装置
先に考察した図面は、患者のＴＦＬＴを照明して画像を形成する実施例を提供している。これらの原理は、図１４−５０に画かれ、本出願の残りの部分を通じて以下に述べるＯＳＩ装置１７０の特定の実施例についてより詳細に説明する。ＯＳＩ装置１７０は、患者の涙液膜を照明し、患者の涙液膜から干渉情報を獲得し、次いでこの干渉情報を処理し分析してＴＦＬＴを測定することができる。さらに、ＯＳＩ装置１７０は、生成信号中の干渉信号を処理してＴＦＬＴの測定を促進するのに利用できる多数の任意の前処理の特徴を有している。ＯＳＩ装置１７０は、医師または技術者がＯＳＩ装置１７０を制御して患者の眼と涙液膜の画像を形成し次いで患者のＴＦＬＴを測定できるようにディスプレイと利用者インタフェースを備えていてもよい。
【００５９】
照明と画像形成
この点については、図１４がＯＳＩ装置１７０の斜視図を示している。ＯＳＩ装置１７０は、患者の眼球涙液膜の画像を容易に形成し、次いでこの画像を容易に処理し分析して患者の涙液膜に関する特徴を決定できるように設計されている。このＯＳＩ装置１７０は、以下に詳述するように、画像形成装置とこれに関連する光源を備えている。図１４に示すように、ＯＳＩ装置１７０は、一般に、ハウジング１７２、表示モニタ（「ディスプレイ」）１７４および患者の頭部支持体１７６を備えている。このハウジング１７２は、テーブルトップの配置になるように設計できる。ハウジング１７２は、ベース１７８の上に固定されて載っている。以下により詳細に考察するように、ハウジング１７２は、臨床医が患者の眼球涙液膜の画像を形成できるように、画像形成装置などの電子機器、ハードウェアおよびソフトウェアを収納している。光源１７３（本明細書では「イルミネーター１７３」とも呼称される。）もハウジング１７２内に設置され、拡散透明窓１７５の背後に設置されている。この透明窓１７５は、可撓性で、白色の透明なアクリルプラスティック製シートでよい。
【００６０】
患者の眼球涙液膜の画像を形成するため、患者は、この頭部を患者の頭部支持体１７６内に入れ、この頤を頤台１８０の上に載せる。この頤台１８０は、以下により詳細に述べるように、患者の眼と涙液膜を、ハウジング１７２内の画像形成装置と一直線上に配置するように調節できる。頤台１８０は、２ポンドまでの重量を支持するように設計できるが、これは制限要因ではない。透明窓１７７は、患者の頭部が患者頭部支持体１７６内に置かれているとき、ハウジング１７２内の画像形成装置に、患者の眼と涙液膜に対する明確な視線を持たせることができる。このＯＳＩ装置１７０は、一度に一つの眼の画像を形成するように設計されているが、必要な場合、患者の両方の眼の画像を形成するように形づくることができる。
【００６１】
一般に、ディスプレイ１７４は、ＯＳＩ装置１７０から入力と出力を提供する。例えば、臨床医が、ＯＳＩ装置１７０を操作して、画像形成装置、画像形成装置の位置決めシステム、光源、この他の支援ハードウェアと支援ソフトウェアおよびこの他の構成要素を含むＯＳＩ装置１７０の操作を制御する、ハウジング１７２内に設置された制御システムと対話するのに利用する使用者インタフェースが、ディスプレイ１７４に設置できる。例えば、使用者インタフェースは、画像形成の位置決め、画像形成装置の焦点および患者の眼球涙液膜の画像を獲得するための画像形成装置のこの他のセッティングを制御させることができる。制御システムは、患者の眼と涙液膜の画像を含むデータを記憶するメモリを有する汎用マイクロプロセッサまたはコンピュータを備えていればよい。このマイクロプロセッサは、患者の涙液膜の画像を処理して涙液膜に関する特徴的な出力情報を生成するのに十分な処理速度を提供するように選択しなければならない（例えば、２０秒の画像獲得当たり１分間）。この制御システムは、光源と画像形成装置の駆動の同期を制御して、適切に照明されている場合、患者の眼球涙液膜の対象領域の画像を獲得することができる。限定されないが、画像形成装置を制御するためのジョイスティック、ＵＳＢポート類、イーサネット（登録商標）通信を含む配線式と無線の通信、キーボード、マウス、スピーカーなどを含む各種の入力ポートと出力ポートなどの装置を設置できる。電源をハウジング１７２内に設置して、ハウジング内の電力を必要とする構成要素に電力を供給する。ＯＳＩ装置１７０を、熱を発生するハウジング内の構成要素に対して冷却するため、ファンなどの冷却システムを設置してもよい。
【００６２】
ディスプレイ１７４は、前記制御システムによって駆動されて、ＴＦＬＴを含む、患者の画像を形成された涙液膜に関する情報を提供する。またディスプレイ１７４は、医師などの使用者にＯＳＩ装置１７０を制御させるためのグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）を提供する。患者の涙液膜をヒトが診断できるように、ハウジング１７２内の画像形成装置が獲得した患者の眼球涙液膜の画像も、以下により詳細に例示し説明するように、医師が審査するためにディスプレイ１７４に表示できる。ディスプレイ１７４に表示される画像は、画像形成装置が獲得するリアルタイムの画像でよく、またはメモリに記憶されている予め記録された画像でもよい。万能の製造形態を提供するためＯＳＩ装置１７０を異なる方向に向けることができるように、ディスプレイ１７４はベース１７８の周りを回転できる。ディスプレイ１７４は、図に示すようにベース１７８の周りを回転可能なモニタアーム１８２に取り付けられている。医師が、患者の向こう側に直接座ることを希望する場合、ディスプレイ１７４は図１４に示すように患者の頭部支持体１７６の反対側に配置できる。または、ディスプレイ１７４は、Ｘ軸の周りを左または右に回転し、患者の頭部支持体１７６に隣接して配置できる。ディスプレイ１７４は、医師などの使用者に、ＯＳＩ装置１７０を制御するためディスプレイ１７４へのタッチによって、直接、ハウジング１７２内の制御システムに対する入力と制御を行わせるために、タッチスクリーンモニタでよい。図１４に示すディスプレイ１７４は、１５インチ（１５”）の平面型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。しかしディスプレイ１７４は、限定されないが陰極線管（ＣＲＴ）、プラズマ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、投影システムなどを含むいかなるタイプまたは大きさのものでも設置できる。
【００６３】
図１５は、図１４のＯＳＩ装置１７０の側面図を示し、さらに患者の眼と眼球涙液膜の画像形成を画いている。図１５説明されているように、患者はこの頭部１８４を患者頭部支持体１７６内に置いている。より詳しく述べると、患者は、この前頭部１８６を、患者頭部支持体１７６の一部として設置されたヘッドレスト１８８に当てて置いている。患者はこの頤１９０を頤台１８０内に置いている。患者頭部支持体１７６は、患者の眼１９２をＯＳＩ装置１７０、および特にハウジング１７２内に設置されているように図示されている画像形成装置１９４（およびイルミネーター）と一直線上に配置しやすいように設計されている。頤台１８０は、より高くまたはより低く調節して患者の眼１９２をＯＳＩ装置１７０に対して移動させることができる。
【００６４】
図１６に示すように、画像形成装置１９４を利用して、患者の眼球涙液膜の画像を形成させて、患者の涙液膜の特徴を決定する。特に、画像形成装置１９４を使用して、光源１９６（本明細書では「イルミネーター１９６」とも呼称される。）によって照明されるとき患者の涙液膜からの正反射される光の干渉相互作用を、背景信号とともに獲得する。先に考察したように、背景信号は、イルミネーター１９６が患者の涙液膜を照明しているかまたは照明していないときに獲得することができる。ＯＳＩ装置１７０内の画像形成装置１９４は、「Ｔｈｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｏｕｒｃｅ」ｍｏｄｅｌ  ＤＦＫ２１ＢＵ０４電荷結合素子（ＣＣＤ）ディジタルビデオカメラ１９８であるが、多くのタイプの計測学的グレードのカメラまたは画像形成装置を設置できる。ＣＣＤカメラは、効率的な光収集性、線形挙動、低温作動および瞬間的な画像獲得性という特性に恵まれている。線形画像形成装置は、獲得された画像からの入力信号に正確に比例する獲得された画像を表す出力信号を提供する装置である。従って、線形画像形成装置（例えば１．０に設定されたガンマ補正またはガンマ補正無し）は、線形分析モデルを使って分析できる無ひずみ干渉データを提供する。この場合、涙液膜の生成画像を、分析する前に線形化して処理時間を節約すべきではない。次いで、ガンマ補正は、ＯＳＩ装置１７０内の非線形ディスプレイ１７４にヒトが知覚できる表示を行うため、獲得された線形画像に付加できる。または、逆のシナリオを利用できる。即ち、非線形画像形成装置または非線形セッティングは、涙液膜の画像を獲得するために設置され、干渉信号の干渉相互作用を表す非線形データは、涙液膜の画像を医師に表示する操作無しで非線形ディスプレイモニタに提供できる。この非線形データは、涙液膜に対して線形化され、処理し分析されて涙液膜層の厚さを推定できる。
【００６５】
ビデオカメラ１９８は、患者の眼の損失無しフルモーションビデオ画像を生成できる。図１６に示すように、ビデオカメラ１９８は、光線１９９間の角度で定義される被写界深度および患者の全涙液膜に同時に焦点を合わすことができるレンズ焦点距離を有している。このビデオカメラ１９８は、このビデオカメラ１９８が制御システムによって制御されて患者の眼の画像を形成できるように外部トリガーサポートを備えている。このビデオカメラ１９８は、ハウジング１７２内に適合するレンズを備えている。この実施形態のビデオカメラ１９８は、６４０ｘ４８０ピクセルの解像度を有し、６０フレーム／秒（ｆｐｓ）までのフレーム速度が可能である。ビデオカメラ１９８に利用されるレンズシステムは、ビデオカメラ１９８内のＣＣＤ検出器の活性領域上の試料平面中に１６ｘ１２ｍｍの寸法の画像を形成する。一例として、ビデオカメラ１９８は、Ｐｅｎｔａｘ  ＶＳ−ＬＤ２５Ｄａｉｔｒｏｎ  ２５ｍｍ固定焦点距離のレンズを使用するＤＢＫ２１ＡＵ０４  Ｂａｙｅｒ  ＶＧＡ（６４０ｘ４８０）ビデオカメラでよい。代わりのピクセルサイズとピクセル数、代わりのレンズなどを有するこの他のカメラモデルも利用できる。
【００６６】
ビデオカメラ１９８がＯＳＩ装置１７０内に設置されるが、フレーム速度が患者の眼の高品質の画像を十分に生成するのに十分速いならば、スチルカメラも使用できる。高いフレーム速度（フレーム／秒（ｆｐｓ））によって、患者の涙液膜から正反射される光を表す獲得された干渉信号から背景信号を高品質で減算することが容易にできるようになり、および獲得された画像中の時間的アーチファクト（即ちモーション）アーチファクト（例えばモーションブラーリング）を少なくすることができ、その結果、高品質の画像を獲得することができる。特に患者の眼は瞬くのみならず不規則に運動することができるので、画像形成装置からの涙液膜が、試験中不鮮明になることがある。
【００６７】
また、カメラ位置決めシステム２００が、ＯＳＩ装置１７０のハウジング１７２内に設置され、患者の涙液膜の画像を形成するビデオカメラ１９８の位置決めをする。カメラ位置決めシステム２００は制御システムの制御下にある。この場合、医師は、ビデオカメラ１９８の位置を操作して、患者の涙液膜の画像を形成するためのＯＳＩ装置１７０の準備を行うことができる。カメラ位置決めシステム２００によって、医師および／または制御システムは、ビデオカメラ１９８を、異なる患者の眼１９２の間を移動させることができるが、設計された許容差内にモーションの範囲を限定するように設計することもできる。カメラ位置決めシステム２００は、ビデオカメラ１９８の位置の精密な調整も実施できる。カメラ位置決めシステム２００は、ベース２０４に取り付けられたスタンド２０２を備えている。線形サーボまたは線形アクチュエーター２０６が、カメラ位置決めシステム２００内に設置され、ビデオカメラ１９８を支持するスタンド２０２とカメラプラットフォーム２０７の間に接続され、その結果、ビデオカメラ１９８が垂直（即ちＹ軸）方向に移動できる。
【００６８】
ＯＳＩ装置１７０のこの実施形態では、カメラ位置決めシステム２００は、ビデオカメラ１９８を、Ｘ軸またはＺ軸の方向に移動させることはできないが（図１６においておよび図１６から）、本発明はこのように限定されない。また、イルミネーター１９６が、ビデオカメラ１９８に対して固定した幾何学的関係を維持するようにカメラプラットフォーム２０７に取り付けられている。従って、ビデオカメラ１９８が患者の眼１９２に対して調節されるとき、イルミネーター１９６は、同様に患者の眼１９２に自動的に調節される。このことは、ＯＳＩ装置１７０は特定の距離と特定の入射角を想定するためプログラムされているので、図１６に示すように患者の眼１９２の所望の距離（ｄ）と照明角（Φ）を守って、適切な入射角でスネルの法則に従って患者の涙液膜から正反射される光の干渉相互作用を適切に獲得するために重要である。図１６のＯＳＩ装置１７０において、患者の眼１９２のカメラ１９８の軸に対する照明角（Φ）は、イルミネーター１９６の中心において約３０°であり、約５°から６０°までの比較的広範囲の角度を含んでいるが、いずれの角度も提供できる。
【００６９】
図１７−２０はイルミネーター１９６についてより詳細に示している。図１７に示すように、代表的なイルミネーター１９６は、約７５°の円弧形面２０８上に設置され（図１７−１８参照）、約４００ナノメートル（ｎｍ）から７００ｎｍまでの可視領域をカバーする大領域で広域スペクトルの光源を提供する。この実施形態では、円弧形面２０８は虚中心に対する半径が約１９０ｍｍ（図１７の「ｒ」）であり、面の高さが２５０ｍｍで幅が１００ｍｍである。この円弧形面２０８は平坦面として提供できるが、円弧形面は、照明の均一性に優れ、タイルの大きさが均一で、包装の制限に対して大きさがより小さく、一方、同じ有効照明面積の性能を提供するイルミネーター１９６を提供できる。この実施例では、イルミネーター１９６は、ライトエミッターが全方向にほぼ同じ強度を有するランバートエミッターであるが、本発明はこれに限定されない。イルミネーター１９６は、カメラ１９８のパースペクティブから投射光線が患者の眼１９２の涙液膜から正反射されて脂質層および脂質層の下の層において構築的で破壊的な干渉を受けるように配置される。この実施形態では、イルミネーター１９６は、印刷配線板（ＰＣＢ）２１２（図１８）に搭載された高効率の白色光発光ダイオード（ＬＥＤ）（図１７と１８参照）を備えており、各ＬＥＤ２１０またはＬＥＤの各集団は、独立して、制御システムがアドレス可能でスイッチのオンオフがなされる。なおこのイルミネーターは、患者の涙液膜にタイル化照明法が提供されるときに使用される。支援回路（図示していない。）はＬＥＤ２１０の動作を制御しＯＳＩ装置１７０が使用されないときＬＥＤ２１０を自動的に停止するために設置される。各ＬＥＤ２１０は、１２０°（「ランバーティアン」）の前方投影角、１３５０ｍｃｄの最大強度を有し、ＬＥＤｔｒｏｎｉｃｓ社製である。ＬＥＤ以外の光源も使用できる。これらの光源としては、限定されないが、レーザー、白熱光および有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）などがある。さらに光源はランバートエミッターである必要はない。例えば、光源から放射される光は平行光線でよい。
【００７０】
図１９に示すように、ＰＣＢ２１２はイルミネーターのハウジング２１４内に配置されている。イルミネーターのハウジング２１４は、ベースパネル２１８とトップパネル２２０で保持されているときの、円弧形面２０８の対向する側部に配置される二つのサイドパネル２１６Ａと２１６Ｂを備え、裏側パネル２２２も備えている。円弧形面２０８はＬＥＤ２１０が投射する光を拡散させるディフューザー２０９で構成されている。ディフューザー２０８は、強度の低下を最小限にするように選択することができ、一方、十分散乱させて、照明を、外側のＬＥＤ２１０によって投射される光におちる均一な光波にする。ディフューザー２０９、ＰＣＢ２１２、および裏側パネル２２２は可撓性でありおよびトップパネル２２０とベースパネル２１８に位置する溝２２３およびサイドパネル２１６Ａと２１６Ｂに位置する溝２２４にはまっている。イルミネーターのハウジング２１４は、ともにスナップされ次いでサイドパネル２１６Ａと２１６Ｂがトップパネル２２０とベースパネル２１８にねじ止めされる。
【００７１】
ディフューザー２０９は、イルミネーター１９６から放射される光の均一性を改善するため２枚以上のディフューザーパネルで構成されていてもよい。サイドパネル２１６Ａと２１６Ｂおよびベースパネル２１８とトップパネル２２０は、ＰＣＢ２１２とＬＥＤ２１０を囲むじゃま板を形成している。これらの面の内側には、ＬＥＤ２１０が放射する光の均一性を助長する反射フィルム（例えば３ＭのＥＳＲフィルム）が含まれていてもよい。この反射フィルムは、患者の涙液膜の全対象領域にわたって均一な光強度を提供する一助になる。これは、特に照明パターンの外側端縁の問題になる。患者の涙液膜を照明するのにタイル化方式が採用され、その結果イルミネーター１９６内のじゃま板区域中のＬＥＤ２１０のサブセットだけが、一度にスイッチオンされると、追加の端縁が、すべてのＬＥＤ２１０がタイルのじゃま板無しでスイッチオンされる場合、単一の外側端縁に対向して形成される。このじゃま板区域を利用して、個々のタイルの輪郭が画かれ、タイル間の鮮明な照明相互作用のデフィニションが形成される。照明相互作用の外側端縁またはタイル区域端縁における光強度の低下は、約３％と７％の間に制御できる。またディフューザー２０９は、これら端縁およびイルミネーターハウジング２１４内のタイルじゃま板に十分しっかりと保持され、照明パターン中の陰影を防止または少なくしなければならない。
【００７２】
イルミネーター１９６内に、個々に制御可能なＬＥＤ２１０を設置すると、先に述べたタイル化パターンの照明がしやすくなる。この場合、ＬＥＤ２１０の特定の組み分け部分のスイッチオンとオフを制御して、患者の涙液膜の所望のタイル化照明を提供できる。図２０−２４は、ＬＥＤ２１０の制御を組み分け部分に体系付けて、ＯＳＩ装置１７０のイルミネーター１９６による涙液膜のタイル化照明を行う幾つかの代表的なアレンジメントを示す。図２０におけるイルミネーター１９６のＬＥＤ２１０は、各々４ｘ６列のＬＥＤ２１０を有するタイル２３０の２グループ（１−２と標記）に分割されている。この場合、ＰＣＢ２１２は２８８個のＬＥＤ２１０含んでいる。これらのグループは、先に述べたように、理想的に、イルミネーター１９６から均一な拡散照明を提供して、患者の涙液膜の画像中のイルミネーター１９６からの拡散照明の形態で背景信号を獲得するために提供される。第一に、グループ１に提供されたタイル２３０のＬＥＤ２１０が第一モードで照明されて、患者の涙液膜の第一画像が獲得される。次にグループ２が第二モードで照明されて、第二画像が獲得される。この工程を、グループ１と２の間で照明モードを交互に変えて繰り返して、時間ベースの順序の画像を得ることができる。次いで、先に考察したように、この第一と第二の画像を結合させて、涙液膜から正反射される光を表す干渉信号中の背景信号を除くかまたは減らすことができる。例えば、３０ｆｐｓの全フレーム速度を維持するためには、ビデオカメラ１９８は少なくとも６０ｆｐｓで操作しなければならないであろう（３０ｆｐｓ  ｘ  ２組み分け）。
【００７３】
他のグループも可能である。図２１は四つの組み分け（標識１−４）を提供し、各グループは恐らく４ｘ６列のＬＥＤ２１０を持っている。各グループのＬＥＤ２１０は一度に一つずつ次々に照明されるグループであり（即ちグループ１、２、３、４、１など）、患者の涙液膜の一画像が得られ、全画像が組み合わされて、患者の涙液膜の、背景信号を減らすかまたは除いた照明画像が提供される。図２２も、各グループがＬＥＤ２１０の列を有する四つの組み分け（標識１−４）を提供する。１５ｆｐｓの全フレーム速度を維持するためには、ビデオカメラ１９８は少なくとも６０ｆｐｓ（１５ｆｐｓ  ｘ  ４組み分け）で作動しなければならないであろう。これら組み分けが調整され、その結果、各グループは、できるだけ同じように、被験者の眼に同じ平均的照明状態を提供する。
【００７４】
図２３は、１２個の組み分け（標識１−１２）を提供し、各グループはＬＥＤ２１０の列を有している。１５ｆｐｓの全フレーム速度を維持するために、ビデオカメラ１９８は１８０ｆｐｓ（１５ｆｐｓ  ｘ  １２組み分け）で作動しなければならないであろう。高速相補形金属酸化物（ＣＭＯＳ）カメラを利用して、ＣＣＤカメラとは対照的にこのフレーム速度を得ることができる。図２４も１２個の組み分け（標識１−１２）を行い、各グループは３  ｘ  ４列のＬＥＤ２１０を有している（グループの数が大きいほど、正反射の画像に関連するイルミネーターによって背景画像のレベルが低くなり、誘発された背景を除く性能が改善されるという利点がある。この利点が不利に働くと、タイルのグループの数が大きくなるほど、すべてのタイルモードに対して同じ照明状態を起こすことがより困難になることがある。幸運にも、十分なタイルグループによって、イルミネーターの光からの背景の影響は全く無視できるが、漂遊周辺光はある種の手段で減算する必要があるであろう。この限度内で、グループの数が増大するとポイントツーポイントの走査システムに対するアプローチが始まる。）。
【００７５】
システムレベル
ＯＳＩ装置１７０の画像形成と照明の機能について述べてきたが、図２５Ａは、一実施形態によってハウジング１７２内に設置されて患者の涙液膜の画像を獲得してこの画像を処理するＯＳＩ装置１７０の制御システムなどの内部要素についてより詳細に説明するシステムレベルのダイアグラムを示す。図２５Ａに示すように、ＯＳＩ装置１７０の全制御を行う制御システム２４０が設置されている。この制御システム２４０はマイクロプロセッサベースのシステムまたはコンピュータシステムで提供できる。図２５Ａに示す制御システム２４０は、システムレベルのダイアグラム中に提供され、特定のハードウェア組織および／または構造を必ずしも示していない。図２５Ａに示すように、制御システム２４０は、幾つものシステムを含んでいる。医師の使用者からのカメラセッティングを受けるカメラセッティングシステム２４２を設置できる。代表的なカメラセッティング２４２を示してあるが、当業者には十分理解できるように、ＯＳＩ装置１７０内に設置されるカメラのタイプとモデルに従って、いずれのタイプでもよい。
【００７６】
カメラセッティング２４４は、（画像形成源）カメラドライバー２４６に設置され、このカメラドライバー２４６は、次いでビデオカメラ１９８のセッティングを制御するためＯＳＩ装置１７０を初期化するときビデオカメラ１９８中にロードされる。このセッティングとドライバーは、ビデオカメラ１９８内に配置されているバッファ２４８に設置され、眼の画像情報をレンズ２５２から獲得するためＣＣＤ２５０を制御するのに利用するセッティングを記憶している。レンズ２５２とＣＣＤ２５０によって獲得された眼の画像は、よく知られているように、ＣＣＤ２５０からの生データを後処理するためのアルゴリズムが入っているデバイエリングファンクション（ｄｅ−Ｂａｙｅｒｉｎｇ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）２５４に提供される。この眼の画像は、次に、制御システム２４０内のビデオ獲得システム２５６に提供され、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２５８などのメモリに記憶される。記憶された眼の画像または信号表現は次に、前処理システム２６０と後処理システム２６２に提供されて、眼の画像が処理され涙液膜からの正反射光の干渉相互作用が得られ、この情報が分析され、涙液膜の特性が測定される。前処理セッティング２６４と後処理セティング２６６を、それぞれ前処理システム２６０と後処理システム２６２に提供して、これらの機能を制御できる。これらのセッティング２６４と２６６については、以下により詳細に述べる。後処理された眼の画像と情報は、後に検索してディスプレイ１７４に表示するため、ディスクメモリ２６８などの大容量記憶装置に記憶させることができる。
【００７７】
制御システム２４０は、眼の画像を、ヒトが知覚できる形態でディスプレイ１７４に表示するように、ディスプレイ１７４に提供する可視化システム２７０を備えていてもよい。眼の画像は、表示する前に、前処理ビデオファンクション２７２で前処理しなければならないことがある。例えば、眼の画像が、線形カメラで提供される場合、眼の画像をディスプレイ１７４に適切に表示するため、非線形（即ちガンマ補正）を付加しなければならないことがある。さらに、ディスプレイ１７４またはディスプレイ１７４と通信する装置を通じて制御できるコントラストと彩度のディスプレイセッティング２７４を、医師の使用者が提供して、ディスプレイ１７４に表示された眼の画像の可視化を制御できる。また、ディスプレイ１７４は、以下により詳細に述べるように、患者の涙液膜に関する分析結果の情報２７６を表示するのに適用される。制御システム２４０は、ディスプレイ１７４上のグラフィカル使用者インタフェース（ＧＵＩ）ユティリティ２８０を駆動して使用者の入力２８２を受ける使用者インタフェースシステム２７８を備えていてもよい。使用者の入力２８２は、カメラセッティング２４４、前処理セッティング２６４、後処理セッティング２６６、ディスプレイセッティング２７４、可視化システム２７０イネイブルメント（ｅｎａｂｌｅｍｅｎｔ）およびビデオ獲得システム２５６イネイブルメント（標識１−６）を含むＯＳＩ装置１７０のセティングのどれを含んでいてもよい。ＧＵＩユティリティ２８０は、認可された職員のみアクセス可能であり、一旦設定され次いで較正されたＯＳＩ装置１７０が正常に作動している間は、通常、変更されない較正とセッティングを行うために使用される。
【００７８】
全工程の流れ
図２５Ｂは、パテントと分析から涙液膜の画像を獲得しＴＦＬＴを測定するためＯＳＩ装置１７０が実行する代表的な全工程の流れを示す。図２５Ｂに示すように、ビデオカメラ１９８はＵＳＢポート２８３を通じて制御システム２４０（図２５Ａ参照）に接続され、この制御システム２４０は、ビデオカメラ１９８を制御し、ビデオカメラ１９８が獲得した患者の涙液膜の画像を移送して制御システム２４０に戻す。制御システム２４０は、制御システム２４０とビデオカメラ１９８の間に転送インタフェースを提供する互換性カメラドライバー２４６を備えている。涙液膜の画像を獲得する前に、設定またはカメラのセッティング２４４がＵＳＢポート２８３によってビデオカメラ１９８にロードされ、ビデオカメラ１９８に涙液膜の画像を獲得させる準備がなされる（ブロック２８５）。さらに、ビデオカメラ１９８によって獲得される涙液膜の画像のビデオを記憶する音声映像交互配置式（ＡＶＩ）コンテナが、制御システム２４０によって作成される（ブロック２８６）。この時点で、ビデオカメラ１９８と制御システム２４０は患者の涙液膜の画像を獲得する準備ができている。制御システム２４０は、患者の涙液膜の獲得開始の使用者の指令を待っている（ブロック２８７と２８８）。
【００７９】
画像獲得が開始されると（ブロック２８８）、制御システムは、ビデオカメラ１９８で獲得された画像を記憶させるため（ブロック２８６）予めセットアップされたＡＶＩコンテナが画像を獲得できるようにする（ブロック２８９）。制御システム２４０は、ビデオカメラ１９８を制御して、タイムアウトまたは使用者が画像獲得を終止するまで（ブロック２９０）および画像獲得が停止または終了するまで（ブロック２９１）患者の涙液膜の画像を獲得させる（ブロック２８９）。ビデオカメラ１９８に獲得され、ＵＳＢポート２８３によって制御システム２４０に提供された画像は、制御システム２４０によってＲＡＭ２６８に記憶される。
【００８０】
この開示の残りの部分を通じて、以下に詳細に述べるように、患者の眼球涙液膜の獲得された画像は、その後、処理され分析されてＴＦＬＴが測定される。この実施形態の工程では、先に考察されたように、涙液膜の画像のペアが処理され背景の減算が行われる。例えば、必要な場合、画像をタイル化して、涙液膜の画像のペアが提供される。この処理には、単に、患者の涙液膜を表示することまたはＴＦＬＴの測定を実行することを含んでいることがある（ブロック２９３）。ディスプレイのオプションが選択されて医師に患者の涙液膜を目視可能に表示させる場合、図３４について以下により詳細に述べられているようなディスプレイ処理２７０が実行される（ブロック２９４）。例えば、制御システム２４０は、ディスプレイ１７４に涙液膜の全対象領域を示す患者の涙液膜の画像の組合せを提供できる。その表示された画像は、背景信号を含んでいることもありまたは背景信号を減算されていることもある。ＴＦＬＴの測定が必要なとき、制御システム２４０は、ＴＦＬＴを測定するため、図２６について以下により詳細に述べてあるような涙液膜の画像の前処理２６０を行う（ブロック２９５）。または制御システム２４０は、ＴＦＬＴを測定するため、図３６についてより詳細に述べてあるような涙液膜の画像の後処理２６２を実施する（ブロック２９６）。
【００８１】
前処理
図２６は、最終の分析をしてＴＦＬＴを測定するため、ＯＳＩ装置１７０によって獲得された眼球涙液膜の画像を前処理する代表的な前処理システム２６０を示す。このシステムでは、ビデオカメラ１９８が、図１１Ａと１１Ｂに先に示したように、患者の眼球涙液膜の第一と第二のタイル化画像をすでに獲得し、次いでこれら画像をビデオ獲得システム２５６に提供していた。次に、この第一と第二の画像のフレームは、ビデオ獲得システム２５６によって、ＲＡＭ２５８にロードされた。その後、図２６に示すように、制御システム２４０は、前処理システム２６０に、第一と第二の画像を前処理するように指令する。図２７に代表的なＧＵＩユティリティ２８０を示してあるが、このユティリティは、本出願で後に述べるように、制御システム２４０で利用して、医師にＯＳＩ装置１７０を操作させて、前処理セッティング２６４と後処理セッティング２６６を制御させることができる。この場合、前処理システム２６０は、ＲＡＭ２５８から眼球涙液膜の第一と第二の画像フレームをロードする（ブロック３００）。図２７中の代表的ＧＵＩユティリティ２８０は、ファイル名フィールド３５１にファイル名を入力することによって、ビデオカメラ１９８で獲得された第一と第二の画像フレームの先に記憶されたビデオシーケンスの記憶された画像ファイルを考慮している。また、検索ボタン３５２によって、異なるビデオファイルのメモリをサーチして、バッファ付きボックス３５４を選択することによってバッファに入れるかまたはロードボタン３５６を選択することによって前処理するためロードすることができる。
【００８２】
涙液膜のロードされた第一と第二の画像フレームは、バッファに入れると、画像をディスプレイ１７４に順に表示するディスプレイ選択ボタン３５８を使うことによってプレイさせることができる。これらの画像は、必要な場合、ループビデオ選択ボックス３６０を選択することによって、ディスプレイ１７４上に、ルーピングファッションでプレイさせることができる。ＧＵＩユティリティ２８０内の表示（ｓｈｏｗ）減算ビデオ選択ボックス３７０によって、医師は、第二出力信号が第一信号と結合されてなるかもしくは第一出力信号から第二信号が減算されてなる生成信号または第一信号が第二信号と結合されてなるかもしくは第二信号から第一信号が減算されてなる生成信号を表す涙液膜の生成減算ビデオ画像をディスプレイ１７４上に示すことができる。また、第一と第二の画像フレームをロードすることによって、先に述べて一例として図１２に示したように、先に述べた減算法を利用して、涙液膜から正反射される光の干渉を表す干渉信号から背景信号を除くことができる。図１２（図２６のブロック３０２）に先に示したように、第一画像を第二画像から減算して第二画像中の正反射光を生成する部分の背景信号を減算または除き、または第二画像を第一画像から減算して第一画像中の正反射光を生成する部分の背景信号を減算または除き、次いで結合させて、涙液膜の全対象領域の正反射光の干渉相互作用を生成させる。例えば、この処理は、Ｍａｔｌａｂ（登録商標）ｆｕｎｃｔｉｏｎ「ｃｖＡｂｓＤｉｆｆ」を利用して実行できる。
【００８３】
また、涙液膜からの正反射光を含む減算された画像を涙液膜の獲得された原画像の上に重ね合わせて、図２７のＧＵＩユティリティ２８０内の表示（ｓｈｏｗ）を重ね合わせた原ビデオ選択ボックス３６２を選択することによって、眼全体の画像および減算された画像をディスプレイ１７４に表示できる。涙液膜からの正反射光の減算された画像に重ね合わされた原ビデオの一例は、図２８の画像３６３に示してある。この重ね合わせは、涙液膜からの正反射光のフラシング画像が表示されないように行われる。このフラッシング画像は可視化すると不快になることがある。図２８に示す涙液膜の画像３６３は、ＤＢＫ２１ＡＵ０４  Ｂａｙｅｒ  ＶＧＡ（６４０ｘ４８０）ビデオカメラで得た。なおこのカメラは、作動距離１２０ｍｍで最大口径を有するＰｅｎｔａｘ  ＶＳ−ＪＤ２５  Ｄａｉｔｒｏｎ  ２５−ｍｍ固定焦点距離レンズを備え、および一例として下記セッティングを有している。
【００８４】
ガンマ１００＝露出値で線形を付与するため
露出＝１／１６秒
フレーム速度＝６０ｆｐｓ
データフォーマット＝ＢＹ８
ビデオフォーマット＝非圧縮ＲＧＢ  ２４−ｂｉｔ  ＡＶＩ
色相＝１８０（中性、操作無し）
彩度＝１２８（中性、操作無し）
輝度＝０（中性、操作無し）
ゲイン＝２６０（このカメラドライバーにおける利用可能な最小のセッティング）
ホワイトバランス＝Ｂ＝７８；Ｒ＝２０
【００８５】
しきい値処理
次に、幾つかの任意の前処理のステップとファンクションを、生成結合涙液膜画像に実行できる。これについてここで説明する。例えば、任意のしきい値前処理ファンクションは、涙液膜の画像のビデオ中の生成画像または各画像（例えば図１２）に適用して、しきい値レベル未満の減算差信号を有するピクセルを除くことができる（図２６のブロック３０４）。画像しきい値は、分析するほど十分に有意でないおよび／または涙液膜の分析の不正確さに寄与する残留情報を除くのを助けるため、処理されている涙液膜の画像に適用される黒と白のマスク（オン／オフ）を提供する。使用されるしきい値は、図２５Ａのシステムダイアグラムに示してあるように、医師が前処理セッティング２６４の一部として提供するしきい値セッティングの一部として提供できる。例えば、図２７のＧＵＩユティリティ２８０は、しきい値処理を実行するため選択できる演算しきい値選択ボックス３７２を備えており、このボックスでしきい値の輝度レベルをしきい値のスライド３７４によって選択できる。図１２の結合涙液膜画像をコピーしグレイスケールに変換する。このグレイスケール画像は、図１２の結合涙液膜画像をマスクするため使用される２値（黒／白）を得るため、しきい値セッティングに従って適用されるしきい値を有している。図１２の結合涙液膜画像にマスクを適用した後、この新しい結合涙液膜画像はＲＡＭ２５８に記憶させる。しきい値輝度レベルに合致しない涙液膜の画像の領域は、しきい値マスクの結果として黒に変換される。
【００８６】
図２９Ａと２９Ｂは図１２に示されている結合涙液膜に対するしきい値マスクの例を示す。図２９Ａは、２５５カウントのフルスケールレベルから離れた７０カウントのしきい値セッティングに対するしきい値マスク３２０を示す。図２９Ｂはしきい値セッティング５０に対するしきい値マスク３２２を示す。しきい値セッティングが図２９Ｂのしきい値マスク３２２に対するものより高いので、図２９Ａのしきい値マスク３２０は、結合涙液膜画像のより小さい部分を含んでいることに留意すべきである。しきい値セッティング７０によるしきい値マスクが、図１２の代表的な結合涙液膜画像に適用されるときに生成する涙液膜画像は図３０に示してある。対象領域を囲む残留減算背景画像の多くは、マスクをはずされている。
【００８７】
収縮と膨張
結合涙液膜画像中の異常を修正するため涙液膜の画像のビデオ中の生成画像または各画像に適用できる別の任意の前処理ファンクションは、収縮ファンクションと膨張ファンクションである（図２６のブロック３０６）。収縮ファンクションは、一般に、（典型的にピクセルの数において）収縮セッティングより小さい半径を有する対象を減算することによって、小さい異常アーティファクトを除いて、干渉情報が明確または正確でないペリメーターピクセルを除く。収縮ファンクションは、医師が、ＧＵＩユティリティ２８０（図２７参照）において収縮選択ボックス３７６を選択することによって、選択できる。選択されると、収縮のためのピクセルの数を、収縮ピクセルテキストボックス３７８に提供できる。膨張は、一般に、収縮ファンクションが適用された後、残留している各画像対象のペリメーターに、収縮されたピクセルデータ値のピクセルを加えることによって、最小の膨張サイズのセッティングより小さい空間によって分離される領域を接続する。膨張ファンクションは、医師が、ＧＵＩユティリティ２８０（図２７参照）において、膨張ピクセルテキストボックス３８０にて膨張するためのピクセルの数を提供することによって、選択できる。収縮と膨張は、干渉相互作用を分析する前に生成涙液膜画像中の小領域の異常を除いて、最大誤差を減らすかまたは回避するために利用できる。この最大誤差としては、ビデオカメラ１９８の不良ピクセルもしくは走査される画像に入ることがあるダスト、またはより一般的には、まぶたの接合部における涙液膜のメニスカス、光沢があるまつげのきらめき、濡れた皮膚組織などの偽正反射によって起こる最大誤差がある。図３１は、収縮と膨張のファンクションが適用された後の図３０の生成涙液膜画像を示し、次いでこの生成涙液膜画像はＲＡＭ２５８に記憶される。図３０に示すように、対象の涙液膜領域中になかった、涙液膜画像に先に含まれていたピクセルは除かれている。これによって、対象領域の外側の画像のデータが、生成涙液膜画像の分析に影響することが防止されている。
【００８８】
瞬き／その他の異常の除去
生成涙液膜画像中の異常を修正するため涙液膜の画像のビデオ中の生成画像または各画像に適用できる別の任意の前処理ファンクションは、患者の瞬きまたは有意な眼の運動を含む生成涙液膜画像からフレームを除くことである（図２６のブロック３０８）。図２６に示すように、瞬きの検出は、しきい値および収縮および膨張のファンクションが涙液膜の画像または画像のビデオに実施された後に実行されることが示されている。または、瞬きが所定の単一または複数のフレーム中に検出された場合、このような単一または複数のフレーム中の画像は、放棄するかまたは前処理しないでおくことができるように、瞬きの検出は、背景の減算を行った直後に実行できる。瞬きが検出されたときに画像の前処理をしないと、前処理の全速度を増大することができる除去瞬きまたは運動の前処理は選択可能である。例えば、図２７のＧＵＩユティリティ２８０は、使用者に、瞬きおよび／または眼の運動が、分析する前に、患者の涙液膜の生成画像またはフレームから除かれているかどうかを制御させる除去瞬き選択ボックス３８４を備えている。まぶたの瞬きは、眼球涙液膜を覆うので涙液膜から正反射される光を表す干渉信号を生成しない。患者の涙液膜中の対象領域を覆い隠す全体または一部の瞬きを含むフレームが除去されないと、患者の眼球涙液膜のＴＦＬＴの特性を測定するための干渉信号の分析に誤差が生じるであろう。さらに、逐次の画像またはフレームの間の有意な眼の運動を有するフレームまたはデータは、瞬きを検出する前処理ファンクション中に除くことができる。減算は、空間的に密接に整合している画像内のフレームペアを減算することによって行われるから、背景信号を除くため減算法を利用すると、眼の大きな運動によって、患者の涙液膜を分析する際に最大誤差を生じるであろう。従って、減算すべき第一と第二の画像の間に有意な眼の運動があると、フレームペアは空間的に密接に整合しなくなり、その結果、背景信号は不正確に除去され、涙液膜から正反射される光の干渉画像の一部が除かれる可能性がある。
【００８９】
異なる方法を使用して、眼球涙液膜の画像中の瞬きを確認しその結果このフレームを除くことができる。例えば、一実施形態で、制御システム２４０は、前処理２６０システムに、涙液膜の生成画像の記憶されたフレームを審査させ、パターン認識を利用して眼の瞳孔の存在を監視させる。Ｈｏｕｇｈ  Ｃｉｒｃｌｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍを使って、所与の画像またはフレーム中の瞳孔の存在を監視できる。眼の瞳孔が検出されない場合、これは、画像またはフレームが眼の瞬きを含んでいるようにアセンブルされ、その結果、前処理中、涙液膜の生成画像または画像のビデオから除くかまたは無視しなければならない。画像の生成画像またはビデオは、その後、処理および／または分析するためＲＡＭ２５８に記憶できる。
【００９０】
別の実施形態では、瞬きと有意な眼の運動は、涙液膜の第一と第二の画像の減算された生成画像またはフレーム中のピクセルの強度のヒストグラム合計値を利用して検出される。このようなヒストグラムの例３２９は図３２に示してある。生成画像または減算画像は、グレイスケール（即ち２５５レベル）およびこのピクセルのグレイレベルで作成されたヒストグラムに変換できる。図３２のヒストグラム３２９では、ｘ軸はグレイレベルの範囲を含み、各グレイレベル内に入るピクセルの数は、ｙ軸に含まれている。すべてのヒストグラム３２９のビンの総計が合計される。減算される二つの同じフレームの場合、ヒストグラムの合計はゼロであろう。しかし、眼の瞬きまたは有意な眼の運動がなくても、患者の眼の二つの続いて獲得されるフレームと涙液膜から正反射される光を表す干渉信号は同じでない。しかし、ほとんど運動していないフレームペアはヒストグラムの合計が小さく、一方、より大きく運動しているフレームペアはヒストグラムの合計がより大きくなる。ヒストグラムの合計が予め決定されたしきい値を超える場合、眼の瞬きまたは大きい眼の運を想定することができるので、この画像またはフレームは除去できる。例えば、図２７に示すＧＵＩユティリティ２８０は、使用者にしきい値のヒストグラム合計を設定させることができるヒストグラム合計スライドバー３８６を含んでいる。瞬きまたは大きな眼の運動を想定すべきかどうかを決定するためのしきい値ヒストグラムの合計および患者の涙液膜の分析からの画像の除去は、瞬きが一定の時間間隔で起こることを想定して、実験的にまたはフレームプレイバックのコースによって順応して決定できる。
【００９１】
眼の瞬きまたは有意な眼の運動を検出する強度法のヒストグラムの合計の利点は、この計算が、ピクセルごとの分析と対照的に高度に最適化されており、その結果、リアルタイムに処理する性能を促進するということである。さらに、患者の眼の画像構造、例えば瞳孔または虹彩の詳細を理解する必要はない。さらに、この方法は、瞬きと眼の運動の両方を検出できる。
【００９２】
除去できるように、涙液膜の画像または画像のビデオ中の瞬きを検出する別の代わりの方法は、画像または画像のビデオの単純平均のグレイレベルを計算する方法である。涙液膜の減算される生成画像は、背景信号を減算し、しきい値マスクを使って処理され、この例では、収縮と膨張のファンクションが実施されるので、生成画像は、存在するブラックエリアによって、瞬きが存在するときより平均グレイレベルが低い。瞬きは皮膚の色を含んでおり、この色は瞬きを含む画像の平均グレイレベルを増大する。しきい値の平均グレイレベルのセッティングを提供できる。特定のフレームの平均グレイレベルが、このしきい値未満である場合、このフレームはさらなる分析から無視されるかまたは涙液膜のフレームの生成ビデオから除去される。
【００９３】
除去するため、画像または画像のビデオ中の瞬きを検出する別の代わりの方法は、しきい値のグレイレベル値未満のグレイレベル値を有する所与のフレーム中のピクセルの平均数を計算する方法である。所与のフレーム中のピクセルの百分率が規定のしきい値百分率未満である場合、これは、瞬きがフレーム中に起こったか、またはそうでなければ、このフレームが、涙液膜を分析するとき考慮するに値しないという指標である。または、フレームについて、空間周波数を計算して、所与のフレーム中のファインディテイルの量を決定できる。存在するディテイルが、しきい値のディテイルレベル未満である場合、これは、降下してフレームに獲得されるまぶたの皮膚は、ディテイルが涙液膜の減算された画像より低いので、瞬きまたは涙液膜の不鮮明さの指標であろう。ヒストグラムを利用して、上記計算のいずれかを記録し、所与のフレームを、分析するため最終的に前処理された単一もしくは複数の涙液膜の生成画像から除くべきかどうか分析するのに使用できる。
【００９４】
ＩＣＣのプロファイリング
涙液膜の生成画像の前処理は、任意に、涙液膜の前処理された干渉画像にＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｌｏｕｒ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ（ＩＣＣ）のプロファイルを適用することも含んでいる（図２６のブロック３１０）。図３３は、一つのＩＣＣプロファイルを、制御システム２４０中のＩＣＣプロファイル３３１中にロードする任意の工程を示す（ブロック３３０）。この場合、図２７に示すＧＵＩユティリティ２８０も、医師が、ＩＣＣプロファイル３３１をロードするため選択できる適用ＩＣＣボックス３９２を含んでいる。このＩＣＣプロファイル３３１は、ＲＡＭ２５８に含まれている制御システム２４０内のメモリに記憶できる。この場合、図２７に示すＧＵＩユティリティ２８０も、特定のＩＣＣプロファイル３３１を、ＩＣＣプロファイルファイルテキストボックス３９４に適用するため選択できる。このＩＣＣプロファイル３３１は、ＩＣＣによって定義され、およびＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ  ｄｅ  ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ（ＣＩＥ）によって国際的に定義されている測定システムに基づいている標準の赤−緑−青（ＲＧＢ）色空間（他の選択可能な標準色空間中）中への、カメラなどの装置から走査された画像からの色再現を調節するのに使用できる。前処理されて生成涙液膜干渉画像を調節すると、本出願で後に述べるように、カメラの色応答と光源のスペクトルの変動が修正され、これら画像を矛盾なく涙液膜層干渉モデルと比較してＴＦＬＴの厚さを測定できる。涙液膜層干渉モデルに表される涙液膜層は、以下により詳細に述べるように、ＬＬＴ、ＡＬＴまたはこの両者でもよい。
【００９５】
この場合、ＩＣＣプロファイル３３１は、患者の涙液膜の画像が形成される前にＯＳＩ装置１７０に先にロードされ、また、ＯＳＩ装置１７０にロードされるとき画像形成の操作と流れとは独立して涙液膜層干渉モデルに適用される。以下により詳細に考察するように、各種のＬＬＴとＡＬＴの涙液膜から正反射される光からの干渉相互作用を表すカラー値を含むＴＦＬＴパレットの形態の涙液膜層干渉モデル３３３は、ＯＳＩ装置１７０中にロードできる（図３６のブロック３３２）。この涙液膜層干渉モデル３３３は、患者の涙液膜の生成画像中の干渉相互作用のカラー値の表現と比較される理論的な涙液膜層の干渉モデルに基づいたＬＬＴおよび／またはＡＬＴを割り当てられる一連のカラー値を有している。任意のＩＣＣプロファイル３３１を涙液膜層の干渉モデル３３３に適用すると（図３３のブロック３３４）、涙液膜層の干渉モデルと涙液膜の生成画像中の干渉相互作用を表すカラー値の両者のカラー値が、これら両者をより正確に比較してＬＬＴおよび／またはＡＬＴを測定するために調節される。
【００９６】
輝度
また任意の前処理ステップとして、分析しＴＦＬＴを測定するための後処理が実行される前に、輝度と赤−緑−青（ＲＧＢ）の減算ファンクションが患者の涙液膜の生成干渉信号に適用できる（図２６のブロック３１２と３１４）。図２７のＧＵＩユティリティ２８０に示してあるように、輝度は、輝度値ボックス４０６に提供される対応する輝度レベルの値に従って、調節輝度選択ボックス４０４を選択することによって、ピクセルごとに調節できる。輝度値ボックス４０６が選択されると、涙液膜の干渉モデル３３３の各パレット値の輝度も対応して調節される。
【００９７】
ＲＧＢの減算（正規化）
ＲＧＢ減算ファンクションは、干渉信号中の干渉相互作用を表す涙液膜の生成画像中の干渉信号からＤＣオフセットを減算する。ＲＧＢ減算のセッティングは、前処理セッティング２６４から提供され、正規化すべき涙液膜の生成画像中の干渉信号に適用する。例えば、図２７のＧＵＩユティリティ２８０によって、医師などの技術者が、ＲＧＢ減算ファンクションに利用するため、ＲＢＧオフセットを供給できる。図２７に示すように、減算ＲＧＢファンクションは、ＲＧＢ減算選択ボックス３９６を選択することによって駆動することができる。選択されると、個々のＲＧＢオフセットを、オフセット値入力ボックス３９８中に提供できる。本出願で後に考察するように、前処理が行われる場合は、生成画像に実施した後、この生成画像は後処理システムに提供されＴＬＦＴを測定できる（ブロック３１６）。
【００９８】
画像の表示
また、涙液膜の生成画像は、ヒトが患者の眼球涙液膜を診断するため、ＯＳＩ装置１７０のディスプレイ１７４に表示できる。ＯＳＩ装置１７０は、医師が、ビデオカメラ１９８で獲得された患者の眼１９２の生の画像、前処理する前の涙液膜の生成画像または後処理した後の涙液膜の生成画像を表示して見ることができるように構成されている。涙液膜の画像をディスプレイ１７４に表示するのに、異なるセッティングとステップが必要になることがある。例えば、ビデオカメラ１９８が患者の涙液膜の線形画像を提供する場合、この線形画像は、ディスプレイ１７４に適切に表示するため、非線形のフォーマットに変換しなければならない。この場合、一実施形態に従って、可視化システム２７０によって実行される工程は図３４に示してある。
【００９９】
図３４に示すように、ビデオカメラ１９８は、図１１Ａと１１Ｂに先に示したような患者の眼球涙液膜の第一と第二のタイル化画像をすでに獲得し、これらの画像をビデオ獲得システム２５６に提供した。次いで、これら第一と第二の画像のフレームを、ビデオ獲得システム２５６によってＲＡＭ２５８にロードした。その後、図３４に示すように、制御システム２４０が、可視化システム２７０に、前記第一と第二の画像を処理し、ディスプレイ１７４に表示する（３３８）準備をするように指令する。この場合、可視化システム２７０は、眼球涙液膜の第一と第二の画像のフレームを、ＲＡＭ２５８からロードする（ブロック３３５）。先に述べて図１２に示したように、先に述べた減算法を使用して、涙液膜から正反射される光の干渉相互作用から背景信号を除く。第一画像を、第二画像から減算して第一画像の照明された部分の中の．背景信号を除き、または第二画像を、第一画像から減算して第二画像の照明された部分の中の．背景信号を除き、次にこの減算された画像は、先に述べて図１２に示したように、結合されて、涙液膜の全対象領域の正反射光の干渉相互作用を生成する（図３４のブロック３３６）。
【０１００】
さらに、例えば、この処理は、Ｍａｔｌａｂ（登録商標）ｆｕｎｃｔｉｏｎ「ｃｖＡｂｓＤｉｆｆ」を使用して実行できる。生成画像のコントラストと彩度は、表示される前に、医師が使用者のインタフェースシステム２７８によって提供するおよび／または可視化システム２７０中にプログラムされているコントラストと彩度のセッティングに従って調節できる（ブロック３３７）。例えば、図２７のＧＵＩユティリティ２８０は、適用コントラストボタン３６４とコントラストセッティングスライド３３６を提供して、医師に、画像をディスプレイ１７４に表示するため、コントラストセッティングをディスプレイセッティング２７４に設定させる。また、ＧＵＩユティリティ２８０は、適用彩度ボタン３６８と彩度セッティングスライド３６９を提供して、医師に、ディスプレイ１７４に画像を表示するため、彩度セッティングをディスプレイセッティング２７４に設定させる。これらの画像は、表示するため、可視化システム２７０によってディスプレイ１７４に提供できる（図３４のブロック３３８）。また前処理システム２６０中で前処理ステップを実行した後の生成画像はいずれも、処理を実施するため、ディスプレイ１７４に提供できる。
【０１０１】
図３５Ａ−３５Ｃは、ＯＳＩ装置１７０のディスプレイ１７４に表示される異なる涙液膜の画像の例を示す。図３５Ａは、ビデオカメラ１９８によって獲得されたタイル化パターンを示す患者の涙液膜の第一画像３３９を示す。この画像は、図１１Ａに示し先に述べたのと同じ画像であるが、ビデオカメラ１９８からの線形出力から処理され、ディスプレイ１７４に適切に表示される。図３５Ｂは、図１１Ｂに示し先に述べた患者の涙液膜の第二画像３４０を示す。図３５Ｃは、患者の涙液膜の第一画像３３９と第二画像３４０の生成「重ね合わせ」画像３４１を示し、涙液膜の対象の全領域から正反射される光の干渉相互作用を提供している。これは図１２に示し先に述べたのと同じ画像である。
【０１０２】
この例では、獲得された患者の涙液膜のフレームの元の数は、第一と第二のタイル化パターン画像を結合することによって１／２まで減らすことができる。さらに、減算された画像フレーム中のフレームが瞬きまたは一貫性のない運動を獲得し、これらフレームが前処理中に除かれると、前処理中、患者の涙液膜の画像に獲得された生の画像の数から、フレームがさらに減少する。これらのフレームは、さらに処理されることによって除かれるが、可視化して現実的で自然なビデオプレイバックにするため残すことができる。さらに、しきい値処理ファンクションおよび収縮と膨張のファンクションを適用することによって、ＴＬＦＴの干渉情報を含む黒でないピクセルの数も、実質的に減少する。従って、後処理システム２６２によって処理されるピクセル情報の量は減少し、処理すべき情報が生の画像の獲得情報より７０％少ないので、所望の干渉ＲＯＩについてプリフィルタリングを行い、間違っている可能性のある情報を減らすかまたは除くことができ、情報を減らすことによってより早く分析できる。
【０１０３】
この時点で、涙液膜の生成画像は、制御システム２４０によって、どのような前処理セッティング２６４と前処理ステップが選択されたかまたは実行されたかによって、前処理システム２６０によって前処理された。涙液膜の生成画像は、分析しＴＦＬＴを測定するため処理される準備ができている。この実施例では、これは、図２５Ａの後処理システム２６２によって行われ、本明細書に示されている後処理セッティング２６６に基づいている。後処理システム２６２によって実行される後処理の一実施形態は、図３６のフローチャートに示してある。
【０１０４】
涙液膜の干渉モデル
図３６に示すように、涙液膜の生成画像の前処理された画像３４３は、ＲＡＭ２５８から検索されるが、この画像は、前処理システム２６０によって先に記憶されていた。一般に、図３６の後処理システム２６２の特定の実施形態を考察する前に、ＴＦＬＴを測定するため、涙液膜の生成画像中のピクセルのＲＧＢカラー値を、ＯＳＩ装置１７０中に先にロードされた涙液膜の干渉モデルに記憶されているカラー値と比較する（図３３参照）。涙液膜の干渉モデルは、所与のＬＬＴおよび／またはＡＬＴに対する干渉カラーを表すＲＧＢ値を含むＴＦＬＴパレット３３３として記憶できる。このＴＦＬＴパレットは、この実施形態の理論的な涙液膜の干渉モデルに基づいてＴＦＬＴを表す干渉カラー値を含んでいる。提供されるＴＦＬＴパレットによって、このパレットに表されている干渉カラー値は、ＬＬＴ、ＡＬＴまたはこの両者を表すことができる。各ＲＯＩピクセルについてＴＦＬＴを推定することは、この比較に基づいている。ＴＦＬＴの推定値はディスプレイ１７４によって医師に提供されおよび／またはメモリに記録されてＤＥＳの診断を助ける。
【０１０５】
涙液膜から正反射される光から生成する、前処理された生成画像の着色された干渉相互作用から、ＴＦＬＴをどのようにして推定するかを示す実施形態を考察する前に、涙液膜の干渉モデル化を、最初に考察する。涙液膜の干渉モデル化を利用して、所与のＴＬＦＴに対する干渉カラー値を決定してＴＦＬＴを測定できる。なおＴＦＬＴは、ＬＬＴ、ＡＬＴまたはこれら両者を含んでいてもよい。
【０１０６】
涙液膜から正反射される光を表す干渉信号は、涙液膜中のすべての層の影響を受けるが、この正反射光による干渉相互作用を、２波涙液膜モデル（即ち２反射）に基づいて分析してＬＬＴを測定できる。２波涙液膜モデルは、涙液膜の空気から脂質層への遷移部分から正反射する第一光波および涙液膜の脂質層から水性層への遷移部分から正反射する第二光波に基づいている。この２波モデルでは、水性層は事実上無視され、無限の厚さを有するとして処理される。２波モデルを利用してＬＬＴを測定するため、光源と、厚さが変動する脂質層とを数学的にモデル化してなる２波涙液膜モデルを開発した。涙液膜の干渉部分をモデル化するため、例えばＦｉｌｍＳｔａｒおよびＺｅｍａｘから入手できる市販のソフトウェアによって、モデル化のため薄膜の画像のシミュレーションを実施できる。このシミュレーションで考察できる関連作用としては、屈折、反射、位相差、分極、入射角および屈折率波長分散がある。例えば、脂質層は、屈折率が１．４８であるとして、または屈折率が１．４６である溶融シリカの基質（ＳｉＯ２）であるとしてモデル化できる。屈折率が１．３８のフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）のような基材を使用して、空気／ＳｉＯ２／ＭｇＦ２（１．０／１．４６／１．３８）の２波モデルを提供できる。最も正確なモデル化の結果を得るため、このモデルは、文献に見られる生物学的脂質物質と生物学的水性物質の屈折率と波長分散値を有し、その結果、空気層／脂質層／水性層の正確な２波モデルを提供できる。従って、２波涙液膜干渉モデルは、ＡＬＴに関係なくＬＬＴを測定できる。
【０１０７】
シミュレーションは、ＬＬＴを１０−３００ｎｍの間で変えることによって、数学的に実施できる。第二ステップとして、モデル化脂質層に正反射光を生じさせてモデル化カメラに受け取られるモデル化光源からの生成干渉信号のＲＧＢカラー値を、各モデル化ＬＬＴについて決定した。モデル化涙液膜から正反射される光の干渉相互作用を表すこれらのＲＧＢカラー値を利用して２波モデルＬＬＴパレットを作成した。なお、各ＲＧＢカラー値は異なるＬＬＴを割り当てられている。正反射光を表す干渉信号を含む患者の涙液膜からの第一と第二の画像の生成減算画像を、２波モデルＬＬＴパレットのＲＧＢカラー値と比較してＬＬＴを測定する。
【０１０８】
別の実施形態では、３波涙液膜干渉モデルを利用してＬＬＴを推定できる。３波涙液膜干渉モデルは、水性層の厚さが無限であると想定しない。実際の患者の涙液膜では、水性層は無限ではない。３波涙液膜干渉モデルは、２波モデルの第一と第二の反射光波の両者および水性層からムチン層および／または角膜への遷移部分から正反射する追加の光波に基づいている。従って、３波涙液膜干渉モデルは、２波涙液膜干渉モデルが認識していない、水性層からムチン層および／または角膜への遷移部分から正反射する光の寄与を認識している。３波涙液膜干渉モデルを使用してＬＬＴを推定するため、光源および脂質層と水性層の厚さが変動する涙液膜を数学的にモデル化してなる３波涙液膜干渉モデルを先に構築した。例えば、脂質層は、屈折率が１．４８の物質としてまたは屈折率が１．４６の溶融シリカの基材（ＳｉＯ２）として数学的にモデル化できる。厚さが異なる脂質層をシミュレートできる。厚さが固定している水性層（例えば≧  ２μｍ）は、屈折率が１．３８のフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）として数学的にモデル化できる。生物としての角膜は、光を分散しない溶融シリカとして数学的にモデル化できるので、空気／ＳｉＯ２／ＭｇＦ２／ＳｉＯ２（即ち光を分散しない１．０／１．４６／１．３８／１．４６）の３波モデルが生成する。先に述べたように、モデルが、文献に見られる生物としての脂質物質、生物としての水性物質および角膜組織の屈折率と波長分散値を有し、その結果、空気／脂質層／水性層／角膜層の正確な２波モデルを提供できる場合、正確な結果が得られる。各種のＬＬＴ値と固定したＡＬＴ値を有する涙液膜から正反射される光の生成干渉相互作用は、このモデルに記録され、光源とカメラのモデル化と結合されると、実際の涙液膜から正反射される光からの干渉と比較してＬＬＴおよび／またはＡＬＴを測定するのに利用される。
【０１０９】
特に、ＯＳＩ装置１７０と後処理システム２６２の別の実施形態では。３波涙液膜干渉モデルを利用してＬＬＴとＡＬＴの両方を推定する。この場合、無限の水性層の厚さを想定する２波の理論的涙液膜干渉モデルまたは固定のもしくは最小の水性層の厚さ（例えば≧２μｍ）を想定する３波モデルを提供する代わりに、涙液膜の数学的モデルのＬＬＴとＡＬＴの両者に分散を提供する３波の理論的涙液膜干渉モデルが開発されている。さらに、涙液膜のモデルの脂質層は、屈折率が１．４８の物質としてまたは屈折率が１．４６の溶融シリカ（ＳｉＯ２）として、数学的にモデル化できる。水性層は、屈折率が１．３８のフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）として数学的にモデル化できる。生物としての角膜は、分散無しの溶融シリカとしてモデル化することができ、その結果、空気／ＳｉＯ２／ＭｇＦ２／ＳｉＯ２（分散無し）の３波モデルが得られる。さらに、このモデルが、文献から見られる、生物としての脂質物質、生物としての水性物質および角膜組織の屈折率と波長の分散値を含み、その結果、空気／脂質／水性層／角膜層の正確な２波モデルを提供できるならば、最も正確な結果が得られる。従って、二次元（２Ｄ）のＴＦＬＴパレット４３０（図３７Ａ）画像形成装置４０、涙液膜から正反射される光からの干渉相互作用を分析するために作成される。一次元のＴＦＬＴパレット４３０は、光源とカメラを数学的にモデル化して涙液膜の干渉モデルにおけるＬＬＴ４３４の各変動に対して涙液膜のモデルから正反射される光からの干渉相互作用を計算することによって、計算される所与の理論的ＬＬＴを各々が表すＲＧＢカラー値の範囲を表す。二次元のＴＦＬＴパレット４３０は、光源とカメラを数学的にモデル化して涙液膜の干渉モデルにおける各ＬＬＴ値４３４でのＡＬＴ４３２の各変動に対して涙液膜のから正反射される光の干渉モデルからの干渉相互作用を計算することによって、計算されるＡＬＴを表す。
【０１１０】
後処理／ＴＦＬＴの測定
ＴＦＬＴを測定するため、生成干渉信号または画像のスペクトル分析を、後処理中に実施してＴＦＬＴを計算する。一実施形態で、スペクトル分析は、涙液膜の干渉モデルの探索を行い、涙液膜から正反射される光を表す生成干渉信号中に存在する一つ以上の干渉相互作用を、涙液膜の干渉モデルにおけるＲＧＢカラー値と比較することによって実施される。この場合、図３７Ａと３７Ｂは、３波理論的涙液膜モデルを使って展開された３波理論的涙液膜干渉モデルを使用して、涙液膜から正反射される光からの干渉相互作用を有する生成画像を後処理するのに利用するパレットモデルの二つの実施例を示す。一般に、ＲＧＢ数値のカラースキームがこの実施形態で利用され、患者の生成前処理涙液膜画像から所与のピクセルのＲＧＢ値が、３波モデル化理論的涙液膜における各種のＬＬＴとＡＬＴに対するカラー値を表す３波涙液膜干渉モデルのＲＧＢ値と比較される。最も密接に整合しているＲＧＢ値を使用して、生成する信号または画像における各ピクセルに対するＬＬＴおよび／またはＡＬＴを決定する。生成干渉信号を含む所与の生成フレームに対するすべてのピクセルが、ピクセルごとのベースで同じ方式で分析される。ＬＬＴとＡＬＴの出現回数のヒストグラムが全フレームに対する全ピクセルに展開され、平均のＬＬＴとＡＬＴがこのヒストグラムから決定される（図３６のブロック３４８）。
【０１１１】
図３７Ａは、患者の涙液膜の生成画像からのカラーを比較してＬＬＴとＡＬＴを推定するために使用される３波理論的涙液膜モデルから正反射される光の干渉を表す包含（ｉｎｃｌｕｄｅｄ）ＲＧＢカラー値を表すカラーの形態の代表的なＴＦＬＴパレット４３０を示す。図３７Ｂは、患者の涙液膜の生成画像からのカラーを比較してＬＬＴとＡＬＴを推定するために使用される３波理論的涙液膜モデルから正反射される光の干渉を表す包含ＲＧＢカラー値を表すカラーの形態のＴＦＬＴパレット４３０’の別の実施例を示す。図３７Ａに示すように、ＴＦＬＴパレット４３０は、一連の行４３２と列４３４に配列された複数の色相カラーを含んでいる。この実施例では、パレット４３０中には１４４の色相項目があり、例示ＴＦＬＴパレット４３０中には９個の異なるＡＬＴと１６個の異なるＬＬＴがあるが、別の実施形態は３０個の異なるＬＬＴを含んでいる。ＬＬＴとＡＬＴのインクレメントの数を提供することは理論的に可能である。ＴＦＬＴパレット４３０中の列４３４は、左から右への厚さの昇順の一連のＬＬＴを含んでいる。ＴＦＬＴパレット４３０中の行４３２は、頂部から底部への厚さの昇順の一連のＡＬＴを含んでいる。ＴＦＬＴパレット４３０中の列４３４に提供された１６個のＬＬＴのインクレメントは、２５、５０、７５、８０、９０、１００、１１３、１２５、１３８、１５０、１６３、１７５、１８０、１９０、２００および２２５ナノメートル（ｎｍ）である。ＴＦＬＴパレット４３０中の行４３２に提供された９個のＡＬＴのインクレメント０．２５、０．５、０．７５、１．０、１．２５、１．５、１．７５、３．０および６．０μｍである。別の実施例として図３７Ｂに示すように、ＴＦＬＴパレット４３０中の列４３４中のＬＬＴは、０ｎｍと１６０ｎｍの間の１０ｎｍのインクレメントで提供される。ＴＦＬＴパレット４３０中の行４３２’に提供される９個のＡＬＴインクレメントは、０．３、０．５、０．８、１．０、１．３、１．５、１．８、２．０および５．０μｍである。
【０１１２】
涙液膜の対象領域の前処理された生成画像各々の各ピクセルに対して、図２６の後処理システム２６２で行われるパーピクセルＬＬＴ分析の一部として、ピクセルのＲＧＢカラーとＴＦＬＴパレット４３０中の最も近いＲＧＢカラーとの間で最も密接に整合した決定がなされる（図３６のブロック３４５）。このピクセルに対するＡＬＴとＬＬＴは、ＴＦＬＴパレット４３０のｙ軸の対応するＡＬＴの厚さおよびＴＦＬＴパレット４３０のｘ軸の対応するＬＬＴの厚さによって決定される。図３７に示すように、ＴＦＬＴパレット４３０のカラーは実際にはＲＧＢ値で表される。涙液膜の前処理された生成画像各々のピクセルは、変換されてＲＧＢ値として記憶されるが、パレットと画像のピクセルデータが同じ表現カラースペースを使用する限り、必要に応じて、他のいずれのカラー表現も使用できる。図３８は、正規化が各赤−緑−青（ＲＧＢ）カラー値に個々に適用されるカラーパターン形のＴＦＬＴパレット４３０を示す。図３８のＴＦＬＴパレット４３０は、輝度を制御し（即ち先に述べた正規化を行い）およびＲＧＢ値を含ませずに表示され、これは、ディスプレイ１７４に表示されると医師にとって視覚的により満足すべきものになるであろう。ＧＵＩユティリティ２８０は、図２７に示すように、パレットファイルドロップダウン４０２のファイルを選択することによって、異なるパレットを選択させる。なお各パレットは、２波モード対３波モードの選択、選択されたソースのスペクトルおよび選択されたカメラのＲＧＢスペクトル応答に対し特異的なものである。ＴＦＬＴパレット４３０の最も近接したピクセルカラーを決定するため、ユークリッドの距離色差の式を利用して、患者の涙液膜の前処理されて生成する画像からのピクセルのＲＧＢ値とＴＦＬＴパレット４３０のＲＧＢ値との間のカラーの差を、以下に示すように計算するが、本発明はこれに限定されない：
差＝√（（Ｒピクセル−Ｒパレット）２＋（Ｇピクセル−Ｇパレット）２＋（Ｂピクセル−Ｂパレット）２）
【０１１３】
従って、この式差は、ＴＦＬＴパレット４３０のすべてのパレット項目について計算される。対応するＬＬＴ値とＡＬＴ値は、涙液膜の前処理されて生成する画像の各フレームの各ピクセルとの差が最小のＴＦＬＴパレット４３０の色相から決定される。その結果は、ＲＡＭ２５８またはいずれかの他の便利な記憶媒体に記憶させることができる。ＴＦＬＴパレット４３０中のカラーに密接に整合していないピクセルが、ＬＬＴとＡＬＴの処理された結果に含まれることを防止するため、所与のピクセルのカラーの間の差がＴＦＬＴパレット４３０のカラー値の入力された許容可能な差の範囲内でない場合、セッティングを行って、結果からピクセルを廃棄することができる（図３６のブロック３４６）。図２７のＧＵＩユティリティ２８０は、技工士または医師が利用できるようにする場合の上記セッティングを示す。差範囲入力ボックス４０８が設置されて、涙液膜の画像のピクセルがＬＬＴとＡＬＴの結果に含まれるように、最大の差値が提供される。または、図２７のＧＵＩユティリティ２８０の取り消し差選択ボックス４１０を選択することによって、すべてのピクセルをＬＬＴとＡＬＴの結果に含ませることができる。
【０１１４】
所与の差の範囲内にある最も近接した整合カラーによるＴＦＬＴパレット４３０における比較から各ピクセルに対して決定された各ＬＬＴとＡＬＴ（その後処理セッティング２６６がセットされた場合）またはすべてのＬＬＴとＡＬＴの決定値を利用してＴＦＬＴのヒストグラムを作成する。このＴＦＬＴのヒストグラムを使用して、患者の涙液膜の生成画像中の各ピクセルに対するＬＬＴとＡＬＴの重み付け平均値を決定し、患者のＬＬＴとＡＬＴの全推定値を提供する。図３９は、このようなＴＦＬＴのヒストグラムの一例４４０を示す。このＴＦＬＴのヒストグラム４４０は、提示されているＬＬＴヒストグラム選択ボックス４００が図２７のＧＵＩユティリティ２８０において選択される結果として表示できる。図３９に記載されているように、許容可能な差の範囲内の各ピクセルに対して、ＴＦＬＴヒストグラム４４０が、各ＬＬＴ決定値４４２に対してスタックされたＡＬＴ決定値４４４で、スタック方式にて作成される（図３６のブロック３４９）。従って、ＴＦＬＴヒストグラム４４０は、各ピクセルに対するＬＬＴ値とＡＬＴ値を表す。水平線が、各ＬＬＴバー内で、スタックされた各ＡＬＴ値４４４を分離している。
【０１１５】
ＬＬＴとＡＬＴの最終推定値を決定する便利な一方法は、ＴＦＬＴヒストグラム４４０中のＬＬＴとＡＬＴの単純重み付け平均値４４２と４４４による方法である。図３９のＴＦＬＴヒストグラム４４０の例では、ＬＬＴ平均値４４６が９０．９  ｎｍと決定された。ＴＦＬＴのヒストグラム４４０に含まれている試料４４８（即ちピクセル）の数は３１，１１９であった。ＴＦＬＴのヒストグラム４４０は、単一のフレームの結果または背景を減算する場合のフレームペアの最初のものを表すから、フレームの番号４５０は、生成ビデオ画像のどのフレームが処理されているか示す。３３，１１９個のピクセル中の所与のピクセルの色とＴＦＬＴパレット４３０の色との間の最大差４５２は１９．９であった。あらゆる整合を含めて、２０がセット限界であった（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ  Ｐａｌｅｔｔｅ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）。前記３１，１１９個の各ピクセルの色とＴＦＬＴパレット４３０中のこの整合カラーとの間の平均の差４５４は７．８であった。最大差４５２と平均差４５４の値は、患者の涙液膜から正反射する光の干渉信号のピクセルのカラー値がＴＦＬＴパレット４３０中のカラー値にいかに良好に整合しているかを示す指標を提供する。差が小さければ小さいほど、整合はより密接になる。ＴＦＬＴのヒストグラム４４０は、ディスプレイ１７４に表示され、医師は、この情報を、数字のみならずグラフでも再検討できる。最大差値４５２または平均差値４５４が高すぎる場合、これは、ＬＬＴとＡＬＴの測定値が不正確であるかまたは画像の正規化が正しい値でないことの指標である。さらに、患者の眼と涙液膜の画像形成またはシステムの再較正を実施して、結果を改善する試みをすることができる。ピクセルとＴＦＬＴパレット４３０の色との間のＬＬＴ差４５８のヒストグラム４５６も、図４０に示すように表示して色差の差の分布示し、さらに医師が結果を判定するのを助けることができる。
【０１１６】
その他の結果は、ＯＳＩ装置１７０のディスプレイ１７４に表示することができ、医師または技術者が利用してＬＬＴおよび／またはＡＬＴの測定結果を判定できる。例えば、図４１は、涙液膜の画像を前処理中に使用された（逆）しきい値マスク４２６を表すしきい値ウインドウ４２４を示す。この例では、このしきい値ウインドウ４２４は、図２７のＧＵＩユティリティ２８０にて選択されている表示（ｓｈｏｗ）しきい値ウインドウ選択ボックス３８２の結果として作成される。これは、医師がこのしきい値マスクが異常に見えるかどうかを人間として評価するのに利用できる。しきい値マスクが異常に見えるならば、ＬＬＴとＡＬＴの推定値は不正確であるので、医師はこの結果を放棄して、患者の涙液膜の画像を再び形成させる。３１，１１９個のピクセルのうち所与のピクセルの色とパレット４３０の色との間の最大の差は、この例では、１９．９であった。
【０１１７】
図４２は、ディスプレイ１７４に表示することができおよび医師にとって有用なもう一つのヒストグラムを示す。図４２に示すように、３次元（３Ｄ）のヒストグラムのプロット４６０が示されている。一例として、医師は、ＯＳＩ装置１７０が、図１７のＧＵＩユティリティ２８０中の３Ｄプロット選択ボックス４１６を選択することによって、このヒストグラムプロット４６を表示するか、またはＯＳＩ装置１７０がヒストグラム４６０を自動的にディスプレイするかを選択できる。この３Ｄヒストグラムプロット４６０は、単に、涙液膜の前処理された画像からの処理済ピクセルのＴＦＬＴパレット４３０へのフィット（ｆｉｔ）をグラフとして表示する別の方法である。ＬＬＴ４６２軸とＡＬＴ軸で定義される平面は、ＴＦＬＴパレット４３０を表す。軸にラベルされた「Ｓａｍｐｌｅｓ」４６６は、ＴＦＬＴパレット４３０中の特定の色に整合するピクセルの数である。
【０１１８】
図４３は患者の涙液膜から正反射される光の生成画像４２８を表す。しかし、涙液膜上の所与の領域の実際のピクセル値は、患者の涙液膜の生成画像におけるピクセルのロケーションの所与のピクセルに対して決定されたＴＦＬＴパレット４３０における最も密接に整合しているカラー値の表示で置換される（図３６中のブロック３４７）。このセッティングは、例えば図２７のＧＵＩユティリティ２８０中で選択できる。図２７に示す「生成画像を置換する…」選択ボックス４１２は、医師にこのオプションを選択させるために提供される。患者の涙液膜から正反射される光の干渉信号の干渉相互作用に対して最も密接に整合しているカラー値を表す干渉相互作用を視覚的に表示することは、この場合、涙液膜の干渉モデルが、生成画像（または画像中のピクセル）を表す実際のカラー値に、いかに密接に整合しているかを決定するのに役立つ。
【０１１９】
涙液膜の画像からのピクセルのＲＧＢ値と、一例として図３７Ａと図３７ＢにおけるＴＦＬＴパレット４３０と４３０’のようなＴＦＬＴパレット中のＲＧＢ値との間の最も近い差を計算するときあいまいさが生じることがある。これは、ＴＦＬＴパレットの理論的ＬＬＴが、３次元（３Ｄ）空間中の所与のＡＬＴに対してＲＧＢ空間にプロットされるとき、ＴＦＬＴパレット４６９は、図４４における代表的ＴＦＬＴの軌跡４７０における２Ｄ表示で示されるように、プレッツェル様曲線に似た軌跡であるからである。涙液膜の画像ＲＧＢのピクセル値が、有意に異なるＬＬＴレベルにおいてＴＦＬＴパレットの軌跡４７０に密接に整合しているとき、あいまいさが生じることがある。例えば、図４４のＴＦＬＴパレットの軌跡４７０に示すように、ＴＦＬＴパレットの軌跡４７０のＲＧＢ値の間に三つの緊密な交差領域４７２、４７４、４７６がある。だが、緊密な交差部分４７２、４７４、４７６のこれら領域は、ＴＦＬＴパレットの軌跡４７０に実質的に異なるＬＬＴを表している。これは、光波の干渉の次数が増大することによって起こる周期的現象および特に涙液膜のＬＬＴの範囲に対する１次対２次の干渉が原因である。従って、涙液膜の画像ピクセルのＲＧＢ値がＴＦＬＴパレットの軌跡４７０における二つの異なるＬＬＴ点に十分近接している場合、この最も密接なＲＧＢの整合は、整合が困難なことがある。この最も密接なＲＧＢの整合は、カメラおよび受けた光のＲＧＢ値への変換のエラーが原因のＴＦＬＴパレットの軌跡４７０における間違ったＬＬＴであることがある。従って、ＴＦＬＴを測定するときに涙液膜の画像ピクセル値のＲＧＢ値に最も近接したＴＦＬＴパレットの軌跡４７０中のＲＧＢ値を決定する場合、さらに処理を行うことが望ましい。
【０１２０】
この場合、ＴＦＬＴパレットのあいまいなＲＧＢの整合を避けるために利用できる可能性が幾つかある。例えば、ＴＦＬＴパレット中の最大ＬＬＴ値は限定することができる。例えば、図４４のＴＦＬＴパレットの軌跡４７０は、１０ｎｍと３００ｎｍの間のＬＬＴを含んでいる。ＴＦＬＴパレットの軌跡４７０が、図４５のＴＦＬＴパレットの軌跡４７８に示されているように例えば２４０ｎｍのようなＬＬＴ範囲に限定される場合、図４４のＴＦＬＴパレットの軌跡４６９における二つの緊密な交差領域４７４と４７６は、図４５のＴＦＬＴパレット４６９では回避される。ほとんどの患者は２４０ｎｍの範囲を超える涙液膜の色を示さずおよびドライアイ症候群はＬＬＴが薄い場合に問題が多いので、このＬＬＴの範囲の制限は、医師の経験に基づいて許容できる。この計画で、図４５の限定されたＴＦＬＴパレット４６９は、一例として、図３６の後処理システム２６２のＴＦＬＴパレットとして使用できるであろう。
【０１２１】
図４５に示すように、ＴＦＬＴパレット４６９の二つの緊密な交差領域４７４、４７６を除いても、やはり緊密交差領域４７２は、ＴＦＬＴパレットの軌跡４７８に残る。この実施形態では、緊密交差領域４７２は、２０ｎｍ対１８０ｎｍに近いＬＬＴ値に対する領域である。この領域では、有効なＲＧＢ整合が可能な最大の差は、あいまいな差に近いＴＦＬＴパレット４６９の差の約１／２の値に制限される。この場合、規定の値を超える整合差を有する涙液膜のピクセルに対するＲＧＢ値は、さらに、ＴＦＬＴの計算から排除して、所与のＲＧＢ値に対するあいまいな対応するＬＬＴ値を有する涙液膜のピクセルを回避してＴＦＬＴ測定の誤差を回避できる。
【０１２２】
この場合、図４６は、図４５のＴＦＬＴパレットの軌跡４７８を示すが、ＴＦＬＴパレットの軌跡４７８は、この経路に沿って半径Ｒの円を通過して半径Ｒの円柱またはパイプ４８０中にある。半径Ｒは、パレットに対して許容できる距離（ＡＤＰ）であり、これは制御システム２４０内に形成できる。円柱またはパイプ４８０の内側の通過させる容積として可視化するとき、これらの横切る容積内に入る涙液膜の画像のピクセルのＲＧＢ値はあいまいであると考えられるので、ＴＦＬＴの平均値を含むＴＦＬＴの計算には利用されない。ＡＤＰの設定が小さければ小さいほど、ＴＦＬＴの測定時に排除できる、涙液膜画像の整合が不十分の涙液膜の画像ピクセルが多くなるが、ＴＦＬＴの計算に使うために利用可能なピクセルは少なくなる。ＡＤＰの設定がお大きければ大きいほど、ＴＦＬＴの測定時に排除できる涙液膜の画像ピクセルが少なくなるが、間違ったＬＬＴがＴＦＬＴ測定時に含まれる可能性が大きくなる。ＡＤＰは、所望のいずれの値にも設定できる。従って、ＡＤＰは、フィルターとして有効に働いて、劣った整合とみなされる涙液膜の画像のＲＧＢ値およびＡＤＰのセッティングよってあいまいになることがある涙液膜の画像のＲＧＢ値をフィルターする。このフィルタリングは、一例として、図３６の後処理システム２６２に、および一例として図３６のステップ３４６に含ませることができる。
【０１２３】
図形使用者インタフェース
ＯＳＩ装置１７０を作動させるため、ＯＳＩ装置１７０にアクセスさせるため図２７のＧＵＩユティリティ２８０に加えてＯＳＩ装置１７０のディスプレイ１７４上の各種の図形使用者インタフェース（ＧＵＩ）スクリーンを駆動する使用者インタフェースシステム２７８（図２５Ａ参照）に、使用者インタフェースプログラムを提供できる。制御とアクセスの幾つかの例は先に述べてきた。このＧＵＩからのこれらＧＵＩスクリーンの例は、図４４−４８に示してあり、以下に説明する。これらのＧＵＩスクリーンは、ＯＳＩ装置１７０の制御システム２４０とこの中に設置されている機能にアクセスできる。図４７に示すように、ログインＧＵＩスクリーン５２０が示されている。このログインＧＵＩスクリーン５２０は、プログラムが実行されるときに起動されるＧＵＩウインドウ３２０の形で設置することができる。このログインＧＵＩスクリーン５２０によって、医師などの使用者はＯＳＩ装置１７０にログインすることができる。このＯＳＩ装置１７０は、アクセスが保護されているので、アクセスを得るため、認可された使用者名とパスワードを持っていなければならない。これは、診療録とプライバシー保護の法律に従うために提供される。この法律に記載されているように使用者は、この名前を使用者名テキストボックス５２２に入力することができ、対応するパスワードをパスワードテキストボックス５２４に入力できる。タッチキーボードまたは仮想キーボード２５６が、英数字入力できるように設置できる。ヘルプまたはログアウトへのアクセスを得るため、使用者は、ヘルプとログアウトのタブ５２８と５３０を選択することができ、これらのタブは上記ＧＵＩスクリーンのいずれかに常駐のままで利用可能である。使用者がログインする準備ができた後、使用者はサブミットボタン５３２を選択できる。使用者名テキストボックス５２２とパスワードテキストボックス５２４に入力した使用者名とパスワードは、ＯＳＩ装置１７０Ｃ内のディスクメモリ２６８中に記憶された使用者データベースにおいて、許容できる使用者に対して検証される（図２５Ａ参照）。
【０１２４】
使用者がＯＳＩ装置１７０にログインすることに成功した場合、患者ＧＵＩスクリーン５３４が図４８に示すように、選択される患者記録タブ５３１によって、ディスプレイ１７４に現れる。患者ＧＵＩスクリーン５３４は、使用者に、新患者を映し出すかまたは既存の患者にアクセスさせることができる。新患者または患者の探索情報は、患者のデータベース中の患者フィールドに対応する各種の患者テキストボックス５３６のいずれかに入力できる。さらに、この情報は、マウスポインティング装置（図示せず）、ジョイスティックまたはディスプレイ１７４をカバーするタッチスクリーンによって容易に操作できるようになった仮想キーボード５２６を通じて入力できる。これらは、患者ＩＤテキストボックス５３８、患者ラストネームテキストボックス５４０、患者ミドルイニシャルテキストボックス５４２、患者ファーストネームテキストボックス５４４および生年月日テキストボックス５４６を含んでいる。このデータは、新患者について入力することができ、またはディスクメモリ２６８（図２５Ａ参照）上の患者データベースを探索して既存の患者の記録にアクセスするのに使用できる。ＯＳＩ装置１７０は、多数の患者の情報と涙液膜の画像を記憶する十分な記憶能力を有するディスクメモリ２６８を備えている。さらに、ＯＳＩ装置１７０は、ＯＳＩ装置１７０以外の患者情報を別個のローカルまたは遠隔のメモリ記憶装置に記憶するように構成されていてもよい。患者テキストボックス５３６に付加された患者データが新患者のデータであった場合、使用者は、付加新患者ボタン５５２を選択して、この新患者を患者データベースに付加できる。患者データベースの患者は、スクロールボックス５４８中で見直すことができる。スクロール制御５５０によって、患者データベースの記録の上下のスクローリングを行うことができる。患者データベースの記録は、ラストネームでソートされるように示されているが、患者データベースの患者フィールドのいずれかによってソートできる。
【０１２５】
図４９のＧＵＩスクリーンに示すように、既存の患者または新たに付加したばかりの患者である患者がスクロールボックス５４８に選択される場合、使用者は、選択された患者の新しい涙液膜の画像を獲得するか、または選択された患者の過去の涙液膜の画像がディスクメモリ２６８に記憶されている場合に過去の画像を見直すというオプションを与えられる。この場合、選択された患者は、患者スクロールボックス５４８にはハイライトされ５６２、次いで選択アクションポップアップボックス５６４が表示される。使用者は、獲得新画像ボタン５６６または見直し過去画像ボタン５６８を選択できる。獲得新画像ボタン５６６が選択された場合、獲得画像ＧＵＩ５７０が、使用者に対して、図５０に示されているディスプレイ１７４上の獲得画像タブ５７１の下に表示される。図５０に示すように、患者の眼の画像の見直し領域５７２が提供され、この領域は、ＯＳＩ装置１７０のビデオカメラ１９８によって得た患者の眼と涙液膜の画像を提供している。この例では、この画像は、先に考察したように、患者の眼と涙液膜の生の画像の上への、患者の涙液膜の第一と第二の減算タイル化パターンの画像のオーバーレイの画像である。この画像の焦点は焦点調節部５７４によって調節できる。観察領域５７２の画像の輝度のレベルは輝度制御部５７６によって制御できる。使用者は、ビデオカメラ１９８の位置を制御して、カメラレンズを対象の涙液膜と一直線上に配置し、レンズを、眼の選択制御部５７８によって患者の左眼または右眼と一直線上におくことができる。ビデオカメラ１９８によって獲得された患者の眼の各フレームはステッピング制御部５８０によってステップさせることができる。任意にまたは付加してジョイスティックをＯＳＩ装置１７０に設置してビデオカメラ１９８を制御できる。
【０１２６】
患者の眼と涙液膜の記憶された画像は、ディスクメモリ２６８に記憶された患者の履歴データベースからアクセスできる。図５１は、所与の患者の履歴入力を示すポップアップウインドウ５８４を示す患者履歴ＧＵＩスクリーン５８２を示す。各涙液膜の画像を形成するため時間と日付けのスタンプ５８５が提供される。患者の左眼と右眼の画像は、使用者が容易に選択できるように、サムネイルビュー５８６、５８８に示すことができる。記憶された画像は、ステップスクロールバー５９０によって、ポップアップウインドウ５８４中、上下にスクロールできる。タグボックス５９２のラベル名も画像と対応づけることができる。所望の画像が表示するため選択されると、使用者はこの画像を選択して、この画像を図５０の獲得画像ＧＵＩ５７０中のより大きなビューに表示できる。さらに、図５２に示すように、患者の二つの涙液膜の画像を、単一の患者に対する現行のまたは以前の診察から同時に表示できる。
【０１２７】
図５２に示すように、使用者が、ビュー画像タブ６０１を選択して患者の眼球涙液膜の画像を表示した、ビュー画像ＧＵＩスクリーン６００を示してある。このビュー画像ＧＵＩスクリーン６００には、患者の左眼の画像６０２と右眼の画像６０４の両者が横に並べて示されている。この例では。画像６０２と６０４は、先に考察したように、患者の眼と涙液膜の生の画像の上への患者の涙液膜の第一と第二の減算タイル化パターン画像のオーバーレイである。スクロールボタン６０６、６０８を選択して、患者の眼の画像のビデオ中の所望の画像を、ビュー画像ＧＵＩスクリーン６００に表示するため移動させることができる。さらに、ステップ制御部６１０とプレイ制御部６１２によって、使用者は、必要な場合、患者の涙液膜の画像の記憶されたビデオのプレイングを制御することができ、および患者の涙液膜の画像の一つずつのステッピングを制御できる。また、使用者は、オープン患者履歴タブ６１４を選択して患者の履歴について記憶された情報を見直すことができ、これは、患者の涙液膜が改善されたかまたは劣化したかどうかを分析し決定するのに助けになる。使用者は、図５３に示すように、トグルボタン６１５を選択して、オーバーレイビューから画像６０２、６０４を、患者の涙液膜から正反射される光の生成タイル化干渉相互作用の画像６２０、６２２だけにスイッチできる。図５３に示すように、患者の涙液膜からの生成干渉相互作用だけを示してある。使用者は、患者の涙液膜の目視診察を干渉相互作用にのみ集中することが必要な場合、このオプションを選択できる。
【０１２８】
本明細書に記載した本発明の多くの変型およびこの他の実施形態は、前記説明と添付図面に提供されている教示の特典を有する、本発明が関連する技術分野の当業者に思い浮かぶであろう。これらの変型としては、限定されないが、光源またはイルミネーターのタイプ、タイリングのグループとモードの数、タイルグループの配列、画像形成装置のタイプ、画像装置のセッティング、イルミネーターと画像形成装置の間の関係、制御システム、涙液膜の干渉モデルのタイプおよびそこで使用される電子機器またはソフトウェアのタイプ、ディスプレイ、情報を記憶するためＯＳＩ装置に付随するデータ記憶（なおこの情報は、ＯＳＩ装置からローカルまたは遠隔の場所に設置された遠隔サーバーまたはデータベースに別個に記憶させることもできる。）、入力装置もしくは出力装置、前処理および後処理のセッティングを含むセッティングがある。本明細書に開示されている第一画像から第二画像の減算には、第一画像と第二画像の結合が含まれ、結合されるとき、第一と第二の画像中に存在する類似の信号は取り消されることに留意すべきである。さらに、本発明は、患者の涙液膜の特定の領域の照明または特定のカラー値の表示スキームの使用に限定されない。
【０１２９】
従って、本発明は、開示された特定の実施形態およびこの変型に限定されず、この他の実施形態が後記クレームの範囲内に含まれると意図するものであると解すべきである。本発明は、この変型と変化が後記クレームとこの均等物の範囲内にあるならば、これら変型と変化をカバーすることを意図するものである。本明細書には、特定の用語が使用されているが、これら用語は、包括的に、および記述する意味でのみ使用され、限定するためには使用されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３５Ｃ】
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【図３６】
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【図３７Ａ】
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【図３７Ｂ】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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