(57)【要約】被験者の１つまたは複数の眼の１つまたは複数の網膜上に投影画像を投影するように構成された投影装置を含み、１つまたは複数の光検出器は投影画像に応答して１つまたは複数の網膜から反射された反射画像を捕捉するように構成され、反射画像は１つまたは複数の眼の固視を示す情報を含み、１つまたは複数の光検出器は被験者の１つまたは複数の眼の１つまたは複数の角膜に共役して配置され、１つまたは複数の瞳孔が投影画像に応答して１つまたは複数の網膜からの再帰反射光によって照明されるときに、１つまたは複数の眼の１つまたは複数の瞳孔を含む診断画像を捕捉するように構成された画像捕捉装置を含む、眼神経走査のための装置および方法。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼神経走査のための装置であって、
被験者の１つまたは複数の眼の１つまたは複数の網膜上に投影画像を投影するように構成された投影装置と、
１つまたは複数の網膜と共役に配置された１つまたは複数の光検出器とを備え、
前記１つまたは複数の光検出器は、投影画像に応答して１つまたは複数の網膜から反射された反射画像を捕捉するように構成され、反射画像は１つまたは複数の眼の固視を示す情報を含み、
前記装置はさらに、
被験者の１つまたは複数の眼の１つまたは複数の角膜と共役に配置され、１つまたは複数の瞳孔が投影画像に応答して１つまたは複数の網膜からの再帰反射光によって照明されるとき、１つまたは複数の眼の１つまたは複数の瞳孔を含む診断画像を捕捉するように構成された画像捕捉装置を備えた、装置。
【請求項２】
前記投影画像はリング画像を含み、
前記投影装置は、
光を投射するように構成された光源と、
前記光源から投射された光を反射してリング画像とするように構成された凹トロイダルミラーと、を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記投影画像はリング画像を含み、
前記投影装置は、
アキシコンレンズを通して光を投射することによって円形光投射を生成するように構成された光源と、
円形光投射を前記リング画像内に集束させるように構成されたトロイダルレンズと、を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記投影画像はリング画像を含み、
前記投影装置は、
第１の凹面ミラー上に光を投射するように構成された光源を備え、
前記第１の凹面ミラーは回転軸を中心に回転し、光源から第２の凹面ミラー上に投射された光を再度結像させて、前記第２の凹面ミラー上にリング画像の外観を生成するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記投影装置は、刺激を投影するように構成された画像プロジェクタを含み、前記刺激は、二重線のグリッドまたは複数の同心円を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
投影画像内の中心にあるように被験者に見えるように構成された固視ターゲットを投影するように構成された第２の投影装置をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第２の投影装置は、前記固視ターゲットを生成するように構成されたディスプレイと、
前記固視ターゲットを、前記投影装置、前記１つまたは複数の光検出器、および前記第２の投影装置を囲む筐体の窓に反射するように構成されたリフレクタとを備える、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記画像捕捉装置は、前記投影画像の光軸と位置合わせされ、
前記眼神経走査装置はさらに、
光軸と整列し、１つまたは複数の網膜上に投影画像を反射し、１つまたは複数の光検出器への伝搬経路上に反射画像を再帰反射するように構成され、再帰反射光が前記画像捕捉装置へ通過するように構成された開口を備えるトーリックミラーを備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
１つまたは複数のプロセッサと、
１つまたは複数のプロセッサのうちの少なくとも１つに動作可能に結合され、１つまたは複数のプロセッサのうちの少なくとも１つによって実行されると、１つまたは複数のプロセッサのうちの少なくとも１つに、診断画像を分析して、眼神経走査装置の使用に関する診断メタデータを生成することを行わせる命令が格納された１つまたは複数のメモリと、をさらに備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記１つまたは複数のメモリのうちの少なくとも１つは、前記１つまたは複数のプロセッサのうちの少なくとも１つによって実行されると、前記１つまたは複数のプロセッサのうちの少なくとも１つに、前記診断メタデータを、眼神経走査装置と一体化された表示装置に送信させるためのさらなる命令を格納する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記診断メタデータは、前記１つまたは複数の瞳孔に関連するメタデータを含み、
前記１つまたは複数のメモリのうちの少なくとも１つは、前記１つまたは複数のプロセッサのうちの少なくとも１つによって実行されると、前記１つまたは複数のプロセッサのうちの少なくとも１つに、
診断メタデータに少なくとも部分的に基づいて、１つまたは複数の瞳孔が診断画像内に存在するかどうかを判定させ、
１つまたは複数の瞳孔の位置がスキャンを開始するために必要とされるターゲット位置の境界内にあるか否かを、前記診断メタデータに少なくとも部分的に基づいて判定させ、
１つまたは複数の瞳孔が診断画像内に存在するという判定と、１つまたは複数の瞳孔の位置がスキャンを開始するために必要とされるターゲット位置の境界内にあるという判定とに少なくとも部分的に基づいて、反射画像を取り込むためのコマンドを１つまたは複数の光検出器に送信させるためのさらなる命令を格納する、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記診断メタデータは、背景光の測定、１つまたは複数の瞳孔の存在、１つまたは複数の瞳孔の位置、１つまたは複数の瞳孔の大きさ、または被験者の瞬き率、のうちの１つまたは複数に関する情報を含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
前記１つまたは複数のメモリのうちの少なくとも１つは、前記１つまたは複数のプロセッサのうちの少なくとも１つによって実行されると、前記１つまたは複数のプロセッサのうちの少なくとも１つに、投影画像および反射画像に少なくとも部分的に基づいて、１つまたは複数の眼の１つまたは複数の固視測定値を決定させるためのさらなる命令を格納する、請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
前記１つまたは複数のメモリのうちの少なくとも１つは、前記１つまたは複数のプロセッサのうちの少なくとも１つによって実行されると、前記１つまたは複数のプロセッサのうちの少なくとも１つに、
１つまたは複数の固視測定値または診断メタデータのうちの１つまたは複数に少なくとも部分的に基づいて、被験者の１つまたは複数の可能性のある健康状態を識別させ、
１つまたは複数の可能性のある健康状態に関する情報を送信させるための、さらなる命令を格納する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１５】
前記１つまたは複数の可能性のある健康状態が、脳外傷、脳機能障害、脳損傷、斜視、眼球運動失行、または弱視のうちの１つまたは複数を含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
眼神経走査のための方法であって、
投影装置によって、被験者の１つまたは複数の眼の１つまたは複数の網膜上に投影画像を投影することと、
１つまたは複数の網膜に共役に配置された１つまたは複数の光検出器によって、投影画像に応答して１つまたは複数の網膜から反射された反射画像であって、１つまたは複数の眼の固視を示す情報を含む反射画像を捕捉することと、
被験者の１つまたは複数の眼の１つまたは複数の角膜に共役に配置された画像捕捉装置によって、１つまたは複数の瞳孔が投影画像に応答して１つまたは複数の網膜から再帰反射された光によって照明されたときに１つまたは複数の眼の１つまたは複数の瞳孔を含む診断画像を捕捉することとを含む、方法。
【請求項１７】
前記投影画像がリング画像を含み、前記投影装置によって、被験者の１つまたは複数の眼の１つまたは複数の網膜上に投影画像を投影することは、
光源によって光を凹トロイダルミラーに投射し、凹トロイダルミラーによって、光源から投射された光を反射してリング画像とすることを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記投影画像がリング画像を含み、前記投影装置によって、被験者の１つまたは複数の眼の１つまたは複数の網膜上に投影画像を投影することは、
光源によって、アキシコンレンズを通して光を投射することによって円形光投射を生成し、トロイダルレンズによって、前記円形光投射をリング画像に集束させることを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記投影画像がリング画像を含み、前記投影装置によって、被験者の１つまたは複数の眼の１つまたは複数の網膜上に投影画像を投影することは、
光源によって、回転軸を中心として回転するように構成された第１の凹面ミラー上に光を投射することと、
第１の凹面ミラーによって、光源から第２の凹面ミラー上に投射された光を再結像させて、第２の凹面ミラー上にリング画像の外観を形成することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記投影装置は画像プロジェクタを含み、前記投影装置によって、被験者の１つまたは複数の眼の１つまたは複数の網膜上に投影画像を投影することは、
前記画像プロジェクタによって、二重線の格子または複数の同心円のいずれかを含む刺激を投影することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
第２の投影装置によって、投影画像内の中心にあるように被験者に見えるように構成された固視ターゲットを投影することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
第２の投影装置によって、投影画像内の中心にあるように被験者に見えるように構成された固視ターゲットを投影することは、
ディスプレイによって、固視ターゲットを生成し、リフレクタによって、前記固視ターゲットを、投影装置、１つまたは複数の光検出器、および第２の投影装置を囲む筐体の窓に反射することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記画像捕捉装置は、前記投影されたイメージの光軸に位置合わせされ、
前記方法は、
光軸に整列されたトーリックミラーによって、投影画像を１つまたは複数の網膜上に反射することと、
光軸に整列されたトーリックミラーによって、反射画像を１つまたは複数の光検出器への伝播経路上に再反射することと、をさらに含み、
前記トーリックミラーは、再帰反射された光が画像捕捉装置を通過できるように構成された開口部を備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
１つまたは複数のコンピューティング装置のうちの少なくとも１つによって、診断画像を分析して、眼神経走査装置の使用に関する診断メタデータを生成することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
１つまたは複数のコンピューティング装置のうちの少なくとも１つによって、診断メタデータを表示装置に送信することをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記診断メタデータは前記１つまたは複数の瞳孔に関するメタデータを含み、
前記方法は、
１つまたは複数のコンピューティング装置のうちの少なくとも１つによって、診断メタデータに少なくとも部分的に基づいて、１つまたは複数の瞳孔が診断画像内に存在するか否かを判定することと、
１つまたは複数のコンピューティング装置のうちの少なくとも１つによって、１つまたは複数の瞳孔の位置が、スキャンを開始するために必要とされるターゲット位置の境界内にあるか否かを、診断メタデータに少なくとも部分的に基づいて判定することと、
１つまたは複数のコンピューティング装置のうちの少なくとも１つによって、１つまたは複数の瞳孔が診断画像内に存在するという判定と、１つまたは複数の瞳孔の位置がスキャンを開始するために必要とされるターゲット位置の境界内にあるという判定とに少なくとも部分的に基づいて、反射画像を取り込むためのコマンドを１つまたは複数の光検出器に送信することと、をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記診断メタデータが、背景光の測定、１つまたは複数の瞳孔の存在、１つまたは複数の瞳孔の位置、１つまたは複数の瞳孔の大きさ、または被験者の瞬き率、のうち１つまたは複数に関する情報を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
１つまたは複数のコンピューティング装置のうちの少なくとも１つによって、投影画像および反射画像に少なくとも部分的に基づいて、１つまたは複数の眼の１つまたは複数の固視測定値を決定することをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
１つまたは複数のコンピューティング装置のうちの少なくとも１つによって、１つまたは複数の固視測定値または診断メタデータのうちの１つまたは複数に少なくとも部分的に基づいて、被験者の１つまたは複数の可能性のある健康状態を識別することと、
１つまたは複数のコンピューティング装置のうちの少なくとも１つによって、１つまたは複数の可能性のある健康状態に関する情報を送信することをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記１つまたは複数の可能な健康状態が、脳外傷、脳機能障害、脳損傷、斜視、眼球運動失行、または弱視のうちの１つまたは複数を含む、請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２０１８年３月１６日に出願された米国仮出願第６２／６４４，３７１号の優先権を主張し、その開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
脳震盪および震盪性の頭部外傷からの外傷性脳損傷（「ＴＢＩ」）に関連する損傷を含む脳機能障害は、そのような事象の病歴が不完全であることが多く、症状は非特異的であり、広範囲の神経精神疾患と重複する。機能障害を有する患者は、多くの場合完全に回復する反面、回復しない患者も非常に多い。複数の軽度の外傷性脳損傷（「ｍＴＢＩ」）を経験する人は、慢性外傷性脳症（「ＣＴＥ」）のような重篤な後遺症を含む、持続性の損傷後症状および長期の合併症のリスクが高い。危険な環境から患者を遠ざけるなどの単純な介入は、脳が治癒するまでの時間を確保し、さらなる損傷を防ぐことによって、これらの合併症を予防し得る。しかしながら、介入には、リスクのある患者の迅速かつ正確な同定が必要である。
【０００３】
眼固視測定は、斜視などの視覚障害に加えて、脳損傷や外傷を示すことが多い視覚障害の評価に用いることができる。しかしながら、従来の方法は、固視の精度を決定するために、大量の画像処理または大きな均一磁場を必要とする。従来技術の装置は、網膜位置を評価することができないため、正確な中心窩固視を検出することができない。
【０００４】
さらに、既存の固視評価装置は、固視捕捉測定値を検証し、固視測定値が捕捉される条件を検証するための機構を備えていない。例えば、領域内のバックグラウンド光の量、固視測定装置に対する被験者の眼の位置（装置からの距離、測定装置の方向など）、および瞳孔サイズの変化（検査前の周囲光の変動、白内障などの状態による）はすべて、固視測定の精度に影響を及ぼす可能性がある。
【０００５】
したがって、迅速で、非侵襲的で、客観的な固視の評価を可能にし、捕捉された固視測定値を検証し、固視測定値が捕捉される条件を検証するための機構を提供する固視測定装置の改良が必要とされている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】図１Ａは、例示的な実施形態による眼神経走査装置を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、例示的な実施形態による眼神経走査装置を示す。
【図２】図２は、例示的な実施形態による投影装置を含む眼神経走査装置を示す。
【図３】図３は図２の装置を示し、患者の網膜から反射された光の戻り経路を示す。
【図４】図４は、投影装置と、第２の投影装置と、カメラとを含む眼神経走査装置の一実施形態を示す。
【図５】図５は、眼がトーリックミラーによって生成された射出瞳と位置合わせされている被験者に見える固視ターゲットおよび投影画像を示す。
【図６】図６は、例示的な実施形態による眼神経スキャナの背面を示す。
【図７】図７は、図６に示す眼神経スキャナの動作を示す。
【図８】図８は、例示的な実施形態による眼神経スキャナ装置の機能レイアウトを示す。
【図９】図９は、例示的な実施形態による画像捕捉装置の構成要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の図および説明の少なくともいくつかは本発明の明確な理解に関連する要素を示すために簡略化されているが、明確にするために、当業者が理解する他の要素も本発明の一部を含むことを排除することを理解されたい。しかしながら、そのような要素は本発明のより良い理解に貢献しないので、そのような要素の説明は本明細書では提供されない。
【０００８】
図１Ａは、例示的な実施形態による眼神経走査装置１００を示す。図１Ａに示すように、装置１００は、筐体内に配置され、筐体の窓を通して被験者の１つまたは複数の眼の１つまたは複数の網膜上に投影画像（点線で示す）を投影するように構成された投影装置を含む。投影画像からの光は眼に入射し、網膜上に結像され、次いで、網膜から反射される。
【０００９】
投影画像および投影装置は、様々な異なる形態をとることができる。投影装置は、可動部分を有する走査ベースのプロジェクタまたは可動部分を有さない静止投影装置であり得る。投影画像は、投影装置によって投影される所定の又は記憶された画像、投影装置の構成要素によって作成される画像、又は投影装置によって走査されて投影画像の外観を形成する、被験者への刺激とすることができる。投影装置および投影画像の実施態様は、以下により詳細に説明される。
【００１０】
投影画像は、光を投影するように構成された光源と、光源から投影された光を反射してリング画像にするように構成された凹トロイダルミラーとを含む投影装置によって生成される、リング画像とすることができる。この静止投影装置の例では可動部分はなく、投影画像は凹トロイダルミラー（リングに光を集束させる）からの光の反射から作成される。
【００１１】
リング画像は、円形光投射を生成するためにアキシコンレンズを通して光を投射するように構成された光源と、円形光投射をリング画像内に集束させるように構成されたトロイダルレンズとを含む投射装置によって生成することもできる。
【００１２】
さらに、リング画像（またはリング画像の外観）は、回転軸を中心に回転し、光源から第２の凹面ミラー上に投射された光を再結像するように構成された第１の凹面ミラー上に光を投射するように構成された光源を含む走査投射装置によって生成することもできる。任意の所与の瞬間においては、単一光線のみが第２の凹面ミラー（次いで、被験者の眼）に当たるが、第１の凹面ミラーは、第２の凹面ミラー上にリング画像の外観を作り出すのに十分な高速で回転する。リング画像を生成するための回転ミラーの使用は「Ｖｉｓｉｏｎ  Ｓｃｒｅｅｎｅｒ」という名称の米国特許第７，９５９，２９２号（２０１１年６月１４日発行）にさらに記載されており、その開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。より詳細に後述するように、投影装置は、投影画像を投影するための代替技術および構成要素を用いて実施することもできる。
【００１３】
投影装置はまた、二重線の格子又は複数の同心円のような刺激を投影するように構成された画像投影装置とすることもできる。この場合、固視は、光が眼の構造を通して反射され、次いで光検出器によって検出されるとき、波面誤差によって引き起こされる反射画像の歪みを用いて評価することができる。
【００１４】
装置１００は、１つまたは複数の網膜と共役に配置された１つまたは複数の光検出器をさらに含む。本明細書で使用される「共役」という用語はレンズ系の共役点を指し、これは、被験者の網膜が光検出器上に結像されるように、光検出器が網膜の物点に対応する像点に配置されることを意味する。
【００１５】
１つまたは複数の光検出器は、投影画像に応答して、１つまたは複数の網膜から反射された反射画像を捕捉するように構成される。以下でさらに詳細に論じるように、反射画像は、１つまたは複数の眼の固視を示す情報を含む。光検出器は、任意の適切なタイプの光検出器であり得る。例えば、光検出器は、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ、相補型金属酸化物膜半導体（ＣＭＯＳ）センサなどであり得る。
【００１６】
装置１００は、任意選択で、筐体内に配置され、投影画像内の中心にあるように被験者に見えるように構成された固視ターゲットを投影するように構成された第２の投影装置を含むことができる。固視ターゲットは、測定／検査中に利用されて、被験者に視覚ターゲットを提供する。例えば、被験者は、固視ターゲットに焦点を合わせるように指示されることができる。
【００１７】
固視ターゲットは、投影画像内の中心にあるように被験者の眼に見えるが、第２の投影装置は必ずしも眼の光軸に沿って位置決めされる必要はない。より詳細に後述するように、装置は、第２投影装置が眼の光軸に沿って配置されていないが、それでも光軸上に存在するように見える固視ターゲットを被験者の眼に投影するように構成することができる。第２投影装置は、例えば、固視ターゲットを生成するように構成されたディスプレイ、および、固視ターゲットを、投影装置、１つまたは複数の光検出器、および第２投影装置を取り囲む筐体の窓に反射するように構成されたリフレクタを含むことができる。
【００１８】
図１Ａに示されるように、装置１００は、患者の１つまたは複数の眼の１つまたは複数の角膜と共役に配置され、１つまたは複数の瞳孔が投影画像に応答して１つまたは複数の網膜からの再帰反射光によって照明されるときに、１つまたは複数の眼の１つまたは複数の瞳孔を含む診断画像を捕捉するように構成された画像捕捉装置をさらに含む。このプロセスは、以下により詳細に記載される。
【００１９】
投影装置からの光は眼に入り、網膜上に集束される。この光には、光検出器によって捕捉され、固視を評価するために使用される反射成分が存在する。このタイプの反射は「鏡面反射」と呼ばれるが、「拡散反射」と呼ばれる追加のタイプの反射があり、これは網膜からの光散乱によって網膜付近の組織の照明を引き起こす。投影された光のこの拡散反射は、角膜を照明し、画像捕捉装置による角膜画像の捕捉を可能にする。
【００２０】
瞳孔および角膜は、眼において技術的に別個の構成要素であるが、角膜は瞳孔の直前の眼内に存在し、その結果、角膜に共役に配置される（焦点を合わせられる）画像捕捉装置も、本質的に、瞳孔に共役に配置される（焦点を合わせられる）。眼の解剖学的構造に関して、角膜は、眼の最外層である。瞳孔は眼の虹彩によって作り出され、角膜のちょうど１ｍｍまたは２ｍｍ後ろに位置し、２つの間に流体の小さなギャップがある。流体は、瞳孔が実際よりも角膜にさらに近いかのような光学的外観を与える。
【００２１】
したがって、少なくとも１／３ｍの距離から角膜または瞳孔を観察する画像捕捉装置に関して、角膜および瞳孔という用語は、画像捕捉装置の焦点領域に関して交換可能に使用することができる。言い換えれば、画像捕捉装置が角膜に焦点を合わせられる場合、それは瞳孔にも焦点を合わせられる。
【００２２】
画像捕捉装置は例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）技術を使用する任意のタイプの適切なデジタル画像捕捉装置とすることができ、例えば、レンズ、電子シャッタ、固定アイリス、焦点面アレイセンサ等を含むことができる。画像捕捉装置はその上にレンズを有し、焦点距離は、両方の瞳をセンサ上で同時に見ることができるように選択され、一方、固定焦点で設定されて、瞳を最良の解像度で画像化することができる。例えば、画像捕捉装置が眼から４００ｍｍ離れて配置されている間に７５ｍｍ離れた２つの瞳孔、および５ｍｍ幅センサを使用することは、焦点距離が２５ｍｍ以下のレンズを必要とするであろう。実際には、患者は、検査中に少し動くことがあるので、より短い焦点距離のレンズを選択して、両方の瞳孔のより容易な捕捉を可能にすることができる。画像捕捉装置は、０．１ｍｍを超える精度で被験者の瞳孔サイズの測定値を得るのに十分な解像度（センサに及ぶ画素数）を有することができる。例えば、２マイクロメートル画素と１６ｍｍレンズを有する５メガピクセルのデジタルカメラを画像捕捉装置として利用することができ、０．０５ｍｍまでの瞳の空間マッピングを達成することができる。画像捕捉装置は、共役刺激の複製（このケースでは画像捕捉装置に共役に配置された角膜の画像）を記録する手段をもたらすセンサ（複数可）およびレンズ（複数可）の任意の組合せを含むことができる。
【００２３】
図１Ａに示すように、画像捕捉装置は、投影された画像ビーム経路の光軸に沿って位置合わせされ、固視ターゲットの見かけ上の位置（固視が被験者に位置しているように見える位置）に位置決めされる。換言すれば、画像捕捉装置は、眼に入るときに進んだ光と同じ経路に沿って被験者の網膜から反射された光を捕捉するように配置される。本明細書で使用されるように、光軸は、投影像の光伝播経路に対する対称軸を手段する。例えば、投影画像が対称軸（光軸）よりもリング画像である場合、リング画像の中心に存在し、投影画像ビーム経路の伝搬方向と同軸である。投影画像が走査によって生成される場合（回転ミラーを使用する場合など）、光軸は依然として投影画像の対称軸であり、投影画像を構成する個々の光の各ビームではないことに注意されたい。
【００２４】
被験者の眼の光軸上の画像捕捉装置及び被験者の眼の光軸から外れた第２投影装置の構成は、多くの技術的利点を有する。
【００２５】
走査システムからの光は、片眼または両眼を含む顔領域を照明する。光はさらに、被験者の眼以外の被験者の顔の大部分が照らされないように、小さな領域のみを照らすように構成され得る。投影画像を生成するために回転ミラーを使用する場合、投影画像は円形の経路上に光ビームを走査することによって生成されるので、投影画像は「走査画像」と呼ばれる。走査画像については、走査ミラーが非常に速く回転しているので、被験者の眼は円の経路内で走査されるドットではなく、それを円として知覚するので、それぞれの眼はリングの外観を見ることができる。
【００２６】
眼に入ったレーザ光は、眼から部分的に再帰反射して戻され、その一部は、眼に入ったときに光が進む経路に画像捕捉装置が十分に近い（角度で）場合、画像捕捉装置によって捕捉され得る。実際には、この角度は５°未満である必要があり、角度が減少すると瞳孔の明るさの外観（ａｐｐｅａｒａｎｃｅ）が増加する。したがって、画像捕捉装置の理想的な位置は、走査システムによって走査される円の見かけ上の中心にある。
【００２７】
画像捕捉装置のこの特定の位置は、固視ターゲットが理想的に位置する箇所にあるので、問題を生じる。この問題を緩和するために、固視ターゲットを生成する第２投影装置を新しい位置に移動させる。画像捕捉装置は、固視の中心に配置されるので、理想的には被験者（被検患者）の両方の瞳孔を観察するために配置される。それぞれの眼は、入射走査光の一部を反射し、非常に明るく見える瞳を有する（通常はそうではないように、非常に暗いのではなく）。網膜の反射率のために、戻ってくる光は、画像捕捉装置で捕捉された画像における非常に明るい特徴の中に入るのに十分な明るさである。
【００２８】
画像捕捉装置を光軸と位置合わせし、被験者の眼から再帰反射された光が投影画像投影経路または反射画像経路と干渉することなく画像捕捉装置に到達することを同時に可能にするために、図１Ａの装置１００はさらに、光軸と位置合わせされたトーリックミラーを含む。トーリックミラーは、投影画像を１つまたは複数の網膜上に反射し、反射画像を１つまたは複数の光検出器への伝播経路上に再反射するように構成される。光が画像捕捉装置へ通過することを可能にするために、トーリックミラーは、再帰反射された光が画像捕捉装置へ通過することを可能にするように構成された開口を含む。
【００２９】
もちろん、眼神経スキャンのための装置はトーリックミラーを必要としないように、代替的な方法で実施することができる。例えば、図１Ｂは、プロジェクタがリング形状を生成し、ミラーがリング内に配置されて再帰反射光を画像捕捉装置に向けて反射する装置１０１を示す。ミラーは、リング内に嵌合するのに十分小さいので、開口を有するトーリックミラーの必要はない。加えて、画像捕捉装置が投影される投影画像内に適合するのに十分に小さい場合、ミラーは、実際の画像捕捉装置自体と置き換えることができる。
【００３０】
画像捕捉装置は、固視検査中にメタデータを生成し、提供するために使用することができる。メタデータは、固視検査が行われる条件（周囲光／背景光など）に関するデータ、被験者の眼の属性（瞳孔サイズ、位置など）に関するデータ、または画像捕捉装置によって捕捉された画像から抽出することができる任意の他の情報とすることができる。この機能には多くの利点がある。１つの利点は、検査室内に存在する背景光の量を測定するために画像捕捉装置を使用する能力である。理想的には固視検査は、患者の瞳孔が拡張することができ、ひいては固視のより良い質の測定のためのより強い信号を生成するように、薄暗く照明された環境（または暗い部屋）で行われるべきである。画像捕捉装置が明るすぎる背景光を検出した場合、機器はユーザに、より暗い場所に移動して検査するように警告することができる（可能であれば）。あるいは、検査を行っても良いが、推奨されるよりも高い背景光の室条件で検査が行われたことを示すために、スキャン記録にメタデータが添付される。画像捕捉装置の別の利点は、両方の瞳孔が、スキャンが行われるのに理想的な領域内にあるときを検出することである。ユーザは、固視を検出するために、スキャンのために、患者に対する正しい近接位置（患者からの距離、正確な照準方向）に器具を移動させる必要がある。画像捕捉装置の画像は、正しい位置に瞳孔があるかどうかを検出するためにほぼリアルタイムで処理することができるので、画像捕捉装置はユーザがボタンを押す必要なく、検査の開始を自動的にトリガすることができる。
【００３１】
さらに別の利点は、画像捕捉装置システムが瞳孔を撮像し、瞳孔のサイズを測定することができるので、このメタデータをスキャンデータに追加することもできることである。このデータは、患者が固視によるものではない理由で検査に失敗した場合に役立つことがある。例えば、子供が明るい太陽光の屋外で遊んだ直後に検査される場合、瞳孔は、良好な信号応答を達成するために十分に拡張する時間を有していない可能性がある。しかしながら、瞳孔サイズメタデータをスキャンに含めることによって、固視検査に失敗するこのタイプの理由は、その子供を高価な専門家に紹介する必要なく、医師に再検査の理由を提供することができる。あるいは子供が固視検査に失敗する理由として、部分的または完全な白内障を有することがある。瞳孔サイズメタデータは、スキャン中に子供が良好な固視測定を達成できなかった理由を医師が理解するのをさらに助けることができる。
【００３２】
上述のように、固視ターゲットプロジェクタは、新しい位置に移動される。固視ターゲットプロジェクタは新しい位置に移動されるが、固視ターゲットは第２投影装置の一部であり得るミラーを用いて、同じ「見かけ上」の位置に保たれる。これは、ミラーから走査リング（または固視ターゲットの元の意図された位置）と同じ距離に配置することができる。このミラーには走査システムの赤外線光が高い透過値で通過できるようにする特殊なコーティングが施されているが、固視ターゲットプロジェクタからの可視光のかなりの部分、たとえば緑色光を反射するため、物理的に異なる位置に配置されているにもかかわらず、２つの異なる光源の組み合わせを同じ位置に配置することができる。赤外光は、歴史的に古典的な白熱ランプのスペクトルの「温かい」または「熱い」部分であるので、これらのミラーは当業者から一般に「コールドミラー」と呼ばれる。逆に、ホットミラーは赤外線を反射し、むしろ可視光の透過率が高い。どちらのミラータイプも可視光源と赤外光源を組み合わせるために使用することができ、一方のタイプのミラーを他方よりも優先使用することは制限ではなく、むしろ設計上の選択である。
【００３３】
コールドミラーを実装すると、第１のプロジェクタのための赤外線走査光と組み合わせて使用された場合、その見かけ上の円形を有する赤外線走査光が可視光（例えば、ＯＬＥＤスクリーン上の緑色光）を使用して生成される固視ターゲットと同じ平面上に同時に現れると同時に、固視ターゲットを取り囲んでいるように見える。
【００３４】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）スクリーンを第２投影装置のディスプレイとして用いることができる。異なる位置に配置されたＯＬＥＤスクリーン固視ターゲットの使用は、追加の利点を提供する。通常、ＯＬＥＤスクリーンは比較的大きく、走査リングも見ることができるように配置することは難しい。コールドミラー（またはホットミラー、代替方法のための）を組み込むことによって、ＯＬＥＤは、フルサイズ表示が見かけ上、走査リングに重ね合わされるための十分な余地がある場所に配置することができる。次いで、ＯＬＥＤディスプレイを使用して、他の注意を引くグラフィックを組み込んで、幼い子供の注意を確実にし、彼らの固視を中央ターゲット領域に引き込み、それによって、検査プロセスを補助し、正常な健康な子供が検査に合格するのを助けることができる。例えば、図５〜図６は、ＯＬＥＤディスプレイ上に表示された笑顔が眼神経走査装置のウィンドウ上に反射されるときの、スマイリーフェース（笑顔マーク）の反射を示す。
【００３５】
ＯＬＥＤディスプレイは、眼神経走査装置の器具窓の近くに配置することができ、その表面は投影画像（回転ミラーを使用する場合、投影装置によって投影される見かけのリングなど）の中心に位置し、かつ１：１共役であるように位置することができる。
【００３６】
装置１００はさらに、反射画像および診断画像を含む収集されたデータに基づいて評価を行うために使用される専用ソフトウェアルーチンを実行する１つまたは複数のコンピューティング装置を含む。コンピューティング装置は、プロセッサと、プロセッサに動作可能に結合され、プロセッサによって実行されると、プロセッサがソフトウェアルーチンを実行するようにする命令を記憶するメモリとを含むことができる。本ソフトウェアは、ディスク、フラッシュメモリ、またはハードドライブなどの一時的でないコンピュータ読み取り可能媒体上に実施することができる。
【００３７】
（明確にするために）図１Ａには示されていないが、コンピューティング装置は投影装置、第２の投影装置、光検出器、および画像捕捉装置を含む、装置１００内の他の構成要素に結合することができる。コンピューティング装置は、システムバスなどのシステム相互接続機構を介して結合することができる。
【００３８】
コンピューティング装置は、画像捕捉装置によって捕捉された診断画像を分析して、眼神経走査装置の使用に関する診断メタデータを生成するように構成される。診断メタデータは、例えば、背景光の測定、１つまたは複数の瞳孔の存在、１つまたは複数の瞳孔の位置、１つまたは複数の瞳孔のサイズ、および／または被験者の瞬き率に関する情報を含むことができる。
【００３９】
このコンピューティング装置はさらに、通信インタフェースを含み、診断メタデータを、眼神経走査装置と一体化された表示装置に送信するか、または診断を無線ネットワーク、通信ケーブル、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などを含む通信ネットワーク上などの１つまたは複数の外部コンピューティング装置に送信するように構成することができる。例えば、診断メタデータは、装置の医療専門家または他のオペレータが固視測定値が許容可能な条件下で捕捉されたかどうかを評価することを可能にするために、スキャンの結果と共に提供され得る。
【００４０】
コンピューティング装置はさらに、診断メタデータを使用して装置内の他のコンポーネントを制御するように構成することができる。例えば、コンピューティング装置は、装置１００のトリガとして働くことができ、診断メタデータに基づいて、反射画像を捕捉するために光検出器をいつ作動させるかを決定することができる。これは、診断メタデータに少なくとも部分的に基づいて対象瞳孔が診断画像内に存在するかどうかを判定することと、診断メタデータに少なくとも部分的に基づいてスキャンを開始するために必要とされるターゲット位置の境界内に対象瞳孔の位置があるかどうかを判定することと、対象瞳孔が診断画像内に存在し、スキャンを開始するために必要とされるターゲット位置の境界内にある場合に、反射画像を捕捉するために光検出器にコマンドを送信することとを含むことができる。
【００４１】
コンピューティング装置はさらに、被験者の眼の固視測定値を計算するために使用される専用ソフトウェアを含むことができる。以下でより詳細に説明するように、固視測定ソフトウェアは投影画像および反射画像を利用し、投影画像と反射画像との間の変化に基づいて被験者の固視を決定することができる。
【００４２】
コンピューティング装置は、固視測定値および／または診断メタデータに基づいて、被験者の可能な健康状態を識別するようにさらに構成することができる。可能性のある健康状態には、例えば、脳外傷、脳機能障害、脳損傷、斜視、眼球運動失行、および／または弱視が含まれる。
【００４３】
さらに、コンピューティング装置は、視覚的合図または音声合図を送信する被験者のサッカディック待ち時間を評価するためのルーチンなどの診断ルーチンを実行して、被験者に注視を転換させ、次いで、被験者が固視ターゲットに焦点を合わせるように指示されたときに固視を達成するために必要な時間を測定するように構成することができる。
【００４４】
もちろん、コンピューティング装置および専用ソフトウェアの大部分は、筐体の外部に配置することもできる。この場合、装置は、取得されたデータおよび測定値を外部コンピューティング装置に送信するように構成された通信インタフェースを含むことができる。
【００４５】
図２は、例示的な実施形態による投影装置を含む眼神経走査装置を示す。図２はまた、レーザ源から患者への光の経路を示す。図２に示すように、投影装置は、レーザ光源、コリメーションレンズ、円偏光子、開口マスク、ビームスプリッタ、瞳レンズ、フォールドミラー、トーリックミラー、および回転傾斜ミラーを含む。筐体（ここでは筐体が示されている）の窓も参照のためにラベル付けされている。レーザ光源からの光はトーリックミラーの開口を通過し、回転傾斜ミラーで反射されてトーリックミラー上に戻り、そこで患者／被験者の網膜上に結像される。トーリックミラーはスキャンが実行されるときに、被験者の眼の瞳孔と位置合わせされる射出瞳を生成する。言い換えると、第１の投影装置の射出瞳およびトーリックミラーは、患者の入射瞳と位置合わせされる。図２に示すように、レーザ光源及び回転傾斜ミラーは、図１の装置１００に示す「投影装置」に対応させることができる。
【００４６】
図３は図２の装置を示し、患者の網膜から反射された光の戻り経路を示す。図３に示すように、反射光はトーリックミラーの開口部を通過し、その後、画像捕捉装置によって検出される。
【００４７】
図４は、実施例に係る第１投影装置（投影画像を生成する）、第２投影装置（固視ターゲットを生成する）、及び画像捕捉装置（この場合、カメラ）を含む眼神経走査装置を示す図である。図４は、図２〜図３と同様であるが、さらに、第２投影装置として、固視ターゲット（スマイリーフェースとして示される）と、固視ターゲットを被験者の眼に向けて反射するコールドミラーとを示すＯＬＥＤディスプレイを含む。先に論じたように、固視ターゲットは、投影画像の中心にあるように被験者に見える。図５は、トーリックミラーによって生成された射出瞳と眼が位置合わせされた被験者に見える、固視ターゲットおよび投影画像を示す。
【００４８】
図４は、別個のボックス内の走査検出器ブロックを追加的に示す図である。走査検出器ブロックは、帯域通過光学フィルター（「１」とラベル付けされている）、ナイフエッジビームスプリッタ（「２」とラベル付けされている）、２つの偏光ビームスプリッタ（「３」とラベル付けされている）、４つのエネルギー集中レンズ（「４」とラベル付けされている）、および４つの光検出器（「５」とラベル付けされている）を含む。
【００４９】
次いで、反射光は、光検出器（またはこれらの構成要素を制御するコントローラ）によって反射光データに変換され得る。反射光データは、被験者の眼の固視を示す情報を含む。固視は例えば、「固視測定のための方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＦＩＸＡＴＩＯＮ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ）」という名称の米国特許出願第１４／８０６，５９３号（２０１５年７月２２日出願）に記載されているように、光源によって放出される光と患者の１つまたは複数の眼で受ける光との間の１つまたは複数の偏光に関連する変化に基づいて計算することができ、その開示は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
【００５０】
固視はさらに、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「画像検出装置を用いた、屈折誤差測定を伴う固視測定のための装置および方法（ＡＰＰＡＴＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＦＩＸＡＴＩＯＮ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＲＥＦＲＡＣＴＩＯＮ  ＥＲＲＯＲ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＵＳＩＮＧ  ＩＭＡＧＥ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥＳ）」という名称の米国特許出願第１４／９７８，８６５号（２０１５年１２月２２日出願）に記載されるように、画像および反射画像における偏光に基づく変化に基づいて決定され得る。
【００５１】
例えば、画像がリング画像である場合、走査リング画像の属性と反射リング画像の属性との間の１つまたは複数の偏光に関連する変化に少なくとも部分的に基づいて、１つまたは複数の眼の固視を計算することができる。反射画像内のリングは、固視を決定するために使用される２つの一般的なタイプの特徴のうちの１つを提供することができる。
【００５２】
最初のタイプの場合、リング画像には平均よりも暗い２つの短いアーク領域と、平均よりも明るい２つのアーク領域がある。２つの明るい領域は２つの暗い領域と同様に、互いに約１８０度離れており、暗い領域は明るい領域を分離している。この画像は、固視の測定が成功したことを示す。固視の測定に成功した最低２つの連続した画像捕捉は、人がその眼で固視する能力をうまく示したことを表すことができる。
【００５３】
第２のタイプでは、反射画像中のリングは明るくより大きな弧長の領域を有し、そのような部分は１つだけである。リングも同様に、１つの暗くより大きな弧長の領域を持ち、１つだけが存在する。この画像は固視の失敗を意味し、固視のための走査を継続する必要があることを示す。
【００５４】
また、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、「波面誤差を用いた固視測定および屈折誤差測定のための方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＦＩＸＡＴＩＯＮ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＡＮＤ  ＲＥＦＲＡＣＴＩＯＮ  ＥＲＲＯＲ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＵＳＩＮＧ  ＷＡＶＥ−ＦＲＯＮＴ  ＥＲＲＯＲ）」という名称の米国特許第９，６７５，２４８号（平成２９年６月１３日発行）に記載されているように、波面誤差による画像の歪みを測定することによって固視を決定することもできる。この場合、画像は、画像プロジェクタによって投影することができ、固視ターゲットに加えて、例えば、円またはグリッドを含むことができる。反射画像の歪みを投影画像と比較して、固視を識別することができる。
【００５５】
固視測定に加えて、本明細書に記載される装置は、固視に基づくことができる眼および脳の障害の数を決定するために使用することができる。例えば、この装置は「脳機能の特定および／または追跡のための、トラック固視、アライメント、および／またはサッカディック測定の方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＦＩＸＡＴＩＯＮ，  ＡＬＩＧＮＭＥＮＴ，  ＡＮＤ／ＯＲ  ＳＡＣＣＡＤＩＣ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ  ＴＯ  ＩＤＥＮＴＩＦＹ  ＡＮＤ／ＯＲ  ＴＲＡＣＫ  ＢＲＡＩＮ  ＦＵＮＣＴＩＯＮ）」と題され、２０１７年３月２９日に出願された米国特許出願第１５／４７２，４６２号に記載されているように、脳外傷または他の脳損傷によって引き起こされるサッカディック潜時および脳障害を決定するために使用することができ、その開示は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
【００５６】
この装置は、斜視として知られる眼の不整合を識別する目的で、両眼の固視差を評価するために使用することができる。この場合、一方の眼の固視測定値を他方の眼の固視測定値と比較することができる。
【００５７】
装置はまた、損傷、疲労、化学的関与、または神経変性疾患に起因する弱視または脳機能不全のような、固視に基づく他の潜在的障害を同定するために使用され得る。
【００５８】
図６は、例示的な実施形態による眼神経スキャナの背面を示す。図６に示すように、リング画像である投影画像の中心に固視ターゲット（スマイリーフェイス）が見える。固視ターゲットおよび投影画像の両方は、それ自体が円形であることができる窓内の中心に置かれる。図６はまた、投影画像および固視ターゲットの上下に位置する位置合わせレーザを示す。位置合わせレーザは距離計として使用することができ、例えば、２つの「マイクロ」サイズのレーザポインタとすることができる。各々の公称６５０ｎｍは、〜２ｍｍの直径のビーム、〜３５０ｍｍのダウンレンジを提供する。これらは、眼神経スキャナの前面ベゼルに取り付けることができ、１つは窓の真上に位置し、１つは名目上７５ｍｍ離れている。これらは、患者の射出瞳の中心を指すように内部的に調整することができるが（射出瞳位置合わせのセクションを参照）、上部レーザが中心のわずかに右に向けられ、一方、下部レーザが中心のわずかに左に向けられて、最適範囲（リングの見かけの焦点位置から４００ｍｍ）で、２つのドットが１ｍｍから３ｍｍの距離だけ離れて並んで近接して配置されるようにする。
【００５９】
図７は、図６に示す眼神経スキャナの動作を示す。図７に示すように、赤外線走査光は窓を通り、被験者の網膜上に結像される。次いで、網膜からの反射光は窓を通って戻り、眼神経スキャナ内の１つまたは複数の光検出器に到達する。再帰反射された光はまた、被験者の角膜を照明し、画像捕捉装置が被験者の瞳孔を含む照明された角膜の画像を捕捉することを可能にする。画像捕捉装置は、患者の眼上に撮像される投影画像の光軸に沿って位置合わせされる。表示パネルは、スキャン中に画像捕捉装置フィードを追加的に送信する。
【００６０】
図７に示すように、ＯＬＥＤディスプレイを用いて固視ターゲットを生成し、次いでコールドミラーによって反射させる。投影像の円形走査パターン（赤外線光）はコールドミラーと固視ターゲットを通過し、走査像は同じ視平面に重ね合わされたように見える。これは、ユーザに固視ターゲットを提供し、画像捕捉装置が固視ターゲットの見かけの物理的位置に存在することを可能にする。
【００６１】
図８は、例示的な実施形態による眼神経走査装置の機能レイアウトを示す。眼神経スキャナの光学設計は、図８に示すような機能レイアウトに従う。これは、図８中の符号によって示されるように、それぞれが機能を実行する光学構成要素を含む。要するに、この器具は、患者の眼の網膜から反射する光の量を同時に捕捉し測定しながら、検査中の患者の前方４００ｍｍに位置する（そして患者によって観察される）直径２０ｍｍのリングの経路に沿ってレーザを走査する。各構成要素の以下の説明は、Ｘ軸が患者の瞳孔間の間隔に共役な寸法に対応し、Ｚ軸が光の伝播の公称方向に対応し、Ｙ軸が、Ｘ軸およびＺ軸に垂直な「左手」である局所座標系（親指がＹ、人差し指がＺ、中指がＸ）を利用する。
【００６２】
レーザ光源（符号１）は、シングルモードダイオードレーザ、波長８２０ｎｍ〜８４０ｎｍ（公称８３０ｎｍ）、出力が５０ｍＷを超えないようにすることができる。
【００６３】
レーザコリメーションレンズ（符号２）は、平凸レンズ、中心厚３．２３ｍｍ、曲率半径２５．８４ｍｍのＢＫ７ガラスとすることができる。このレンズは、レーザダイオードから離れたところに配置され、光を平行にする。
【００６４】
波長板（符号３）は、レーザダイオードの高度に直線偏光した出力を円偏光に変換することができる。
【００６５】
ビーム開口（符号４）：平行ビームは、４．５ｍｍ（Ｙ）×１３ｍｍ（Ｘ）の矩形寸法を有するようにこの装置によって生成される。
【００６６】
ビームスプリッタ（符号５）は、ビームに対して４５度の角度で配置された、厚さ１．５ｍｍのプレート型ビームスプリッタ、５０：５０のスプリット比、非偏光であってもよい。
【００６７】
分岐レンズ（符号６）は（２）と同一の平凸レンズとすることができ、さらに反射防止コーティングを含むことができる。このレンズはその表面からの反射が検出器ブロックに入らないように、小さな傾斜（公称３度、傾斜のＸ軸）でビームに取り付けることができる。
【００６８】
折り畳みミラー（数字７）は、金でコーティングされた折り畳みミラーとすることができる。この折り畳みミラーは器具の機能のためには任意であるが、器具を小さな体積に構成することを可能にする。
【００６９】
開口（符号８）は、レンズ（６）の焦点に配置された３ｍｍの円形開口とすることができる。
【００７０】
トーリックミラー（符号９）は、ビームが通過するミラーの中心に直径１０ｍｍの穴を含む。穴は、基板のＸ軸に対して４５度の角度でドリル加工することができる。また、第２の直径１０ｍｍの穴は基板のＸ軸に対して４５度の角度でドリル加工することができるが、他の１０ｍｍの穴から９０度の方向を向く。このレンズは平凹であり、凹面は円環形状を有する。２つの穴は中央のミラーにただ１つの開口があるように見えるように、表面で一体化することができる。
【００７１】
回転ミラー（符号１０）は、曲率半径２００ｍｍの平凹レンズとすることができる。凹面は、ミラーを製造するために金でコーティングすることができる。このミラーを１．５度だけ傾け、局所Ｚ軸のまわりに回転して、入力ビームから３度のビーム偏差を発生させる。次に、ビームはトーリックミラー（９）に向かって戻り、それによってビームは患者に向かって偏向される。
【００７２】
器具の窓位置（符号１１）は、器具筐体の窓を配置することができる位置である。こここまでのすべての光学部品は、防塵・軽密環境内に収納される得る。この位置は、トーリックミラー（９）から少なくとも５０ｍｍ離れていなければならない。この窓の入射角は、検査中の患者がこの窓表面から離れた領域内の他のアイテム自体の反射を見ることができないようにするのに十分な大きさである必要がある。名目上、４５度の入射角が、検査中の患者に提示するための二次ディスプレイを含めることを可能にするために必要とされる。注意：図８のウィンドウの位置を示す線は、近似的なものにすぎず、このセクションで説明したような入射角を表すものではない。
【００７３】
患者（符号１２）は、検査される患者の眼を指す。検査中の患者の眼は、装置窓（１１）から３３０ｍｍ〜３５０ｍｍの位置に置くことができる。光は眼に入り、網膜上に結像され、次いで網膜から反射される。眼から反射された光は入射光と同じ経路をたどり、ビームスプリッタ（５）に当たると部分的に分離され、検出器ブロック（１３−１７）に進む光学面／コンポーネント（１１〜５）を通って戻っていく。
【００７４】
トーリックミラー（９）は中心に開口部を有し、投影画像の光軸に沿って眼から反射された光が通過し、画像捕捉装置（１８）によって捕捉されることを可能にする。これにより、画像捕捉装置（１８）は、角膜及び瞳孔を含む被験者の網膜からの再帰反射光によって照明される被験者の眼の画像を捕捉することができる。画像捕捉装置（１８）及びトーリックミラー（９）はいずれも投影画像の光軸に沿って位置し、再帰反射光による照明のより良い捕捉を可能にする。
【００７５】
光学フィルタ（符号１３）は８３０ｎｍ〜８４０ｎｍの波長の光の大部分（少なくとも６０％）を通過させながら、測定対象外の光を減衰させるためのバンドパスフィルタとすることができる。
【００７６】
ナイフエッジミラー（符号１４）は、左眼と右眼との分離が生じる場所とすることができる。これは、それぞれの眼に対して１つのサイズ〜４．５ｍｍ×１３ｍｍから、〜４．５ｍｍ×６．５ｍｍのサイズまでビームを名目上分離し、各々を１８０°離れた異なる方向に偏向させる。
【００７７】
８３５ｎｍで偏光を分割するように最適化できる２つの偏光ビームスプリッタキューブ（符号１５）があり、Ｐ偏光から９０°離れた方向にＳ偏光を送る。これらのうち２つがあり、それぞれの眼に１つずつある。
【００７８】
４つのエネルギー集中レンズ（符号１６）があり、光センサで検出するためにビームの領域（公称４．５ｍｍ×６．５ｍｍ）のエネルギーを小さな領域に集中させるための平凸レンズとすることができる。これらのレンズは４つあり、それぞれの眼の各偏光に対して１つずつある。
【００７９】
患者の眼の網膜から反射された光の光信号強度を測定するために、予め増幅されたシリコン光検出器とすることができる４つの検出器（符号１７）がある。これらの検出器は４つあり、それぞれの眼の各偏光に対して１つある。
【００８０】
装置はビームの他の位置に、表面１１の前に、他の折り畳みミラー（７と同様）を含むことができる。例えば、トーリックミラー（９）と回転ミラー（１０）との間の長い経路は、器具の容積および形状がより人間工学的であることを可能にするために、折り畳みミラーを含むことができる。折り畳みミラーは、９８％よりも大きい反射率と低い表面散乱のために、金で被覆できる。
【００８１】
本明細書に記載され、先の図のいずれかに示される眼神経走査装置は、患者の検査を容易にするのに役立ついくつかの追加の構成要素を含むことができる。
【００８２】
眼神経走査装置は比較的明るい光源を内蔵し、眼から戻る極端に薄暗い光も測定する器具であるため、迷光制御は非常に重要である。したがって、出射光および戻り光の両方に共通の表面を、表面散乱を最小限に抑えるように構成することができる。ミラー表面は保護された金コーティング（表面散乱に対する増加を最小限にするコーティングプロセス）を施すことができ、表面粗さは、２０〜１０以上に構成することができる。トーリックミラーのようないくつかの表面はそのような低い表面散乱で製造するにはコストがかかり、したがって、より容易に入手可能で費用効果の高い製造方法に典型的な粗さを利用することができる。
【００８３】
眼神経走査装置の筐体は軽量（１．０未満の比重）であるが、振動に対応し、典型的な医療用スクリーニング装置を使用するのに十分に強い電気絶縁材料で作ることができる。
【００８４】
本装置の電子機器およびハードウェアは検出器（１７）を含み、検出器は電気的に増幅され、フィルタリングされて、関心周波数（特に１００Ｈｚおよび２００Ｈｚであるが、場合によっては高次高調波）において良好な信号応答を提供する。それぞれの眼に２つずつ、４つの検出器があり、各検出器はＳ偏波またはＰ偏波のいずれかをサンプリングする。これらの検出器はＳ偏光とＰ偏光との間の信号の差を識別するために、差動増幅器を通して最初に後処理することができる。眼から戻る信号は非常に小さく、かなりの雑音源と競合する。関心のある周波数を見つけられるように、差動信号の高サンプルレートデジタル化を利用することができる。例えば、２つの差動検出器信号の各々に対して１６ビットで２００ｋＨｚ以上のサンプリング速度で動作する専用のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）が存在し得る。次いで、これらのデータストリームはフーリエ変換処理および固視の決定のために、（無線、有線、バスなどを含む、任意の送信手段を介して）コンピューティング装置（筐体内または筐体の外部にあり得る）に送信され得る。
【００８５】
眼神経スキャナは、その装置が、電源およびバッテリ管理、レーザ、検出器、回転ミラー、補助光学系（ディスプレイ、レーザ距離計）、コンピュータシステム、データ収集、差動増幅および周波数フィルタリング、ＡＤＣ：２００ｋＨｚの少なくとも２つのチャネル、１６ビット、データバッファリング、およびコンピュータシステムへの伝送、コンピュータシステム、中央プロセッサ、周辺装置管理、メモリ管理、メインユーザインターフェースおよびディスプレイ、レーザオン／オフ、モータ速度、および／またはＯＬＥＤディスプレイ刺激の制御を含むが、これらに限定されない構成要素を管理し、機能を処理することを可能にするハードウェアおよび電子機器を含む。
【００８６】
先に論じたように、眼神経スキャナはまた、装置の様々な構成要素上で実行され、コンピュータ可読命令としてメモリに記憶されるように構成された多数のソフトウェアプログラムを含む。コンピュータ可読命令は、ソフトウェアを実行するために装置のプロセッサ上で実行される。
【００８７】
例えば、装置のハードウェアおよびセンサは、シングルボードコンピュータによって制御することができる。このコンピュータはＬｉｎｕｘ（登録商標）のバージョンのような組み込みＯＳを実行することができ、ハードウェアのコマンド及び制御に加えて、ユーザがハードウェアとインタフェースすることを可能にするグラフィカルユーザインターフェースプログラムを実行することができる。組み込みＯＳは、ローカルユーザ認証、データストレージ用のデータベースサーバソフトウェアおよび／またはファイルシステム、およびこれらのサービスを管理するためのその他のオープンソースまたは商用利用可能なソフトウェアのサービスを提供する。ＯＳは、ＷｉＦＩおよびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ワイヤレスサービスのドライバもサポートできる。装置はユーザ対話のための容量性タッチスクリーンを含むことができ、その上にグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を表示することができる。装置は電源投入時に、ＧＵＩに直接ブートすることができる。顧客へ配達されて装置の電源が初めて投入されると、セットアップ画面を表示することができる。このセットアップ画面は、顧客の使用環境を反映するように装置をカスタマイズすることを可能にすることができる。
【００８８】
加えて、装置は、装置を用いて検査を実行するために必要なコマンドおよび制御を提供するためのカスタムソフトウェアプログラムを含むことができる。ソフトウェアは、ｂａｓｈまたは同様のシェルコマンドシステムを介して呼び出すことができる。ソフトウェアは、互いに独立して実行される特殊なモジュールにコンパイルすることができる。したがって、１つのモジュール（ＧＵＩ以外）に障害が発生しても、ユーザは装置とやり取りし、問題のトラブルシューティングを行うことができる。ＧＵＩがフェイルした場合は、再起動が必要である。専用ソフトウェアモジュールは、ハードウェア制御、画像捕捉装置制御および画像処理、信号処理、データ管理、および／またはＧＵＩを含むことができる。
【００８９】
これらのモジュールおよびそれらの要件の概要を以下に記載する。各モジュールは、ソケット接続またはプロセス間通信（ＩＰＣ）のいずれかに基づくメッセージキューシステムを使用して、他のモジュールと通信できる。たとえば、ＺｅｒｏＭＱソフトウェアは、ＩＰＣ接続を使用するこの通信システムの基礎として使用できる。
【００９０】
（ハードウェア制御）
ハードウェア制御モジュールは、検査の実行に使用される様々なハードウェア構成要素のコマンドと制御によって課金される。これらの構成要素には、走査レーザ、モータ、シャッタ、位置合わせレーザ、固視ターゲット、ピエゾ音、ＩＭＵ、およびバッテリ充電器制御が含まれる。これらの装置は、コマンドおよび制御のために組み込みコンピュータのＧＰＩＯ、Ｉ２Ｃ、およびＳＰＩピンを使用する。このモジュールは、Ｒｕｓｔ言語で書くことができる。Ｒｕｓｔは、メモリセーフな低レベルシステムプログラミング言語である。この言語のメモリセーフアスペクトはハードウェアバス通信を扱うときのメモリロック又はヌルポインタを回避するために利用することができ、それにより故障モード及びソフトウェアクラッシュを低減することができる。モジュールはハードウェアからステータスおよび障害メッセージを収集または決定し、その情報をＧＵＩに提供することもできる。ＧＵＩは、ＩＰＣインタフェースを介してハードウェアサービスを要求できる。これらのサービスまたは機能は、例えば、シャッタを開くこと、またはレーザをオンまたはオフにすることなどを含む。意図された目的のために装置の完全な使用を提供するために必要とされるすべての機能は、ＩＰＣインタフェースを介して利用可能である。この機能性を保証するために必要とされる機能は、このモジュールに内蔵することができる。ハードウェアモジュールは起動時に起動し、ハードウェアの初期化、ステータスチェック、セルフテストを実行する。ハードウェアモジュールは、Ｌｉｎｕｘでｓｙｓｔｅｍｄサービスとして実行される。
【００９１】
（画像捕捉装置の制御及び画像処理）
図９は、例示的な一実施形態による画像捕捉装置（この場合、カメラ）の構成要素を示す図である。カメラ制御モジュールは、スタンドアロンのハードウェア制御モジュールとすることができる。このモジュールはカメラから画像を読み取り、少なくとも２つのタイプの物体検出、すなわち、バーコード読み取りおよび凝視検出を実行する機能を含むことができる。バーコード読み取り機能は、ユーザのログインおよび／または患者の入力を容易にするために使用することができる。装置が患者バーコードを利用可能であり、ＥＨＲシステムが接続されている環境で使用される場合、バーコードスキャンはＥＨＲデータベースへの接続を行い、必要に応じて患者レコードを修正または作成する。カメラモジュールの凝視検出部分は、患者の眼が見ている位置及び方向を決定する。ソフトウェアが、患者が固視ターゲットを正しく注視しており、眼が装置から正しい距離にあると判定した場合、このモジュールは、ＩＰＣメッセージングシステムを介して信号を送信して、スキャンを開始することができる。このモジュールは例えばＰｙｔｈｏｎで書くことができ、ＯｐｅｎＣＶ画像処理ライブラリを使うことができる。カメラモジュールはまた、ＧＵＩがバーコードスキャン中または検査の直前にカメラ画像を表示することを可能にするために、取り込まれた画像を共有メモリ空間にダンプする。カメラモジュールはまた、システムサービスとして動作するように構成される。
【００９２】
（信号処理）
信号処理モジュールは、スタンドアロンハードウェアモジュールであってもよい。このモジュールは、高速（アナログ−デジタル変換器）ＡＤＣと通信して、装置の光センサからデータを読み取ることができる。ＡＤＣは、１２ビットの最小デジタル変換幅および５０ｄｂより大きいＳＮＲを有することができる。ＡＤＣはまた、１％未満のサンプリングジッタと、最小２００ｋｓｐｓのサンプリングレートとを有するものとする。サンプリング基準電圧は３．０Ｖを超えないようにする。好ましいＡＤＣ仕様は、２００ｋｓｐｓよりも大きいサンプリングレートおよび２Ｖ基準にわたる１６ビット分解能である。ＡＤＣは、１つの検査を構成する１０回の試行全てを記憶するのに十分なメモリを含むＦＰＧＡとインタフェースする。ＦＰＧＡは、ＳＰＩを介して組み込みＬｉｎｕｘ装置へのＦＩＦＯバッファとして働く。組み込みＬｉｎｕｘ装置には、イネーブルごとに８ビットＳＰＩワードが必要である。ＳＰＩインタフェースはデータ転送時間を最小限に抑えるために、８ＭＨｚで動作することができる。ＡＤＣから全てのデータを読み取り、ステッチした後、信号処理モジュールは、データを処理して検査結果を得る。シャッタが閉じた状態で収集されたデータは、バックグラウンド測定として機能する。データにフーリエ変換を行った後、バックグラウンド周波数を検査データから減算する。関心のある周波数における残りのピークは、固視が存在するかどうかを決定するために評価される。この結果は他の指定されたメトリックと共に、ＹＡＭＬファイルとして装置上の患者レコードに保存され、データサービスは、新しい患者レコードが利用可能であることを通知される。この患者レコードは一時的であり、現在のユーザがログアウトした後に破棄される。データサービスは、患者レコードのための正しい長期保存ソリューションを保証する。
【００９３】
データサービスは、搭載された患者レコードの正確な送信または長期管理を保証する。患者レコードは、ローカルに記憶される場合、（ＴＢＲ１２８ビット）‐ＡＥＳ暗号化を使用して暗号化することができる。その後、ＳＳＬで保護された接続を介して、レコードをＥＨＲまたはその他の外部データサービスに電子的に転送できる。そのように設定されている場合、ローカルアクセスおよび転送のために、装置上でｗｅｂサーバまたはＦＴＰサーバが使用可能になることがある。また、これら２つのサービスにより、ＳＳＬの接続も確実になる。また、装置のデータを転送するためにも、ＵＳＢ機器を使用することができる。
【００９４】
当業者であれば、その広範な発明概念から逸脱することなく、上述の実施形態に変更を加えることができることを理解するのであろう。例えば、当業者によって理解されるように、上述の方法のうちの１つの動作のステップまたは順序は、再配置され得るか、または異なる系列で生じ得る。したがって、本開示は、開示された特定の実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の精神および範囲内の修正を包含することが意図されることが理解される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【国際調査報告】
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