(57)【要約】  或る実施形態において、眼科診断システム（１００）は、レーザ源（１４０）、検流計（１３０）、及び検流計（１３０）に結合されたシステム反転コントローラ（ＳＩＣ）（１２０）を含む。検流計（１３０）は、１つ又は複数の光学素子（１３４、１３６、１３８、１３９Ａ、１３９Ｂ、１３９Ｃ）と、検流計制御信号に基づいて、眼科ターゲット（１５０）を横切ってレーザ源（１４０）の出力を走査するために、１つ又は複数の光学素子（１３４、１３６、１３８、１３９Ａ、１３９Ｂ、１３９Ｃ）の向きを操作するように構成された１つ又は複数の検流計コントローラ（１３２）と、を含む。システム反転コントローラ（ＳＩＣ）（１２０）は、検流計の推定伝達関数に基づいて、入力検流計制御信号を修正するように、且つ修正された検流計制御信号を検流計に供給するように構成される。
2021512664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼科診断システムであって、
レーザ源と、
検流計であって、
１つ又は複数の光学素子と、
検流計制御信号に基づいて、眼科ターゲットを横切って前記レーザ源の出力を走査するために、前記１つ又は複数の光学素子の向きを操作するように構成された１つ又は複数の検流計コントローラと、を含む検流計と、
前記検流計に結合されたシステム反転コントローラ（ＳＩＣ）であって、前記検流計の推定伝達関数に基づいて、入力検流計制御信号を修正するように、且つ前記修正された検流計制御信号を前記検流計に供給するように構成されたＳＩＣと、
を含む眼科診断システム。
【請求項２】
前記ＳＩＣが、前記検流計からフィードバック信号を受信するように、且つ前記フィードバック信号に基づいて、前記入力検流計制御信号を修正するように更に構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ＳＩＣが、前記推定伝達関数のパラメータ用の適切な勾配に基づいて、前記検流計制御信号を修正するように構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記推定伝達関数が、一次伝達関数である、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記推定伝達関数が、ｙｉ＋１＝ａΔｔ（ｋｘｉ−ｙｉ）＋ｙｉと等価であり、この式で、ａ及びｋが、前記一次伝達関数のパラメータであり、ｘｉが、時刻ｔ＝ｉにおける前記検流計の入力信号であり、ｙｉが、時刻ｔ＝ｉにおける前記検流計の出力であり、Δｔが、ｔ＝（ｉ−１）とｔ＝ｉとの間の経過時間である、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記１つ又は複数の光学素子が、第１及び第２の方向において前記レーザ源の出力を走査するように構成されたミラーセットを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記１つ又は複数の光学素子が、前記第１及び第２の方向に直交する第３の方向において前記レーザ源の出力を走査するように構成されたレンズセットを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記レーザ源が、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）エンジンを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記レーザ源が、フェムト秒レーザを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
眼科診断システムのレーザを走査する方法であって、
システム反転コントローラ（ＳＩＣ）において検流計制御信号を受信することと、
検流計コントローラの推定伝達関数に基づいて、前記検流計制御信号を前記ＳＩＣによって修正することと、
前記修正された検流計制御信号を検流計に供給することと、
前記修正された検流計制御信号に基づいて、レーザを走査するために１つ又は複数の光学素子を前記検流計によって操作することと、
を含む方法。
【請求項１１】
前記ＳＩＣにおいて、前記検流計からフィードバック信号を受信することであって、前記検流計制御信号を修正することが、前記フィードバック信号に基づくことを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記検流計制御信号を修正することが、前記推定伝達関数のパラメータ用の適切な勾配に基づく、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記推定伝達関数が、一次伝達関数である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記推定伝達関数が、ｙｉ＋１＝ａΔｔ（ｋｘｉ−ｙｉ）＋ｙｉと等価であり、この式で、ａ及びｋが、前記一次伝達関数のパラメータであり、ｘｉが、時刻ｔ＝ｉにおける前記検流計の入力信号であり、ｙｉが、時刻ｔ＝ｉにおける前記検流計の出力であり、Δｔが、ｔ＝（ｉ−１）とｔ＝ｉとの間の経過時間である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記レーザを走査するために前記１つ又は複数の光学素子を操作することが、第１及び第２の方向において前記レーザを走査するために、前記検流計におけるミラーセットの向きを操作することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記レーザを走査するために前記１つ又は複数の光学素子を操作することが、前記第１及び第２の方向に直交する第３の方向において前記レーザを走査するために、１つ又は複数のレンズの位置を操作することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
眼科診断システムのシステム反転コントローラを構成する方法であって、
ＳＩＣ用の初期パラメータセットに基づいて、検流計コントローラにコマンド信号をシステム反転コントローラ（ＳＩＣ）によって供給することであって、前記ＳＩＣ用の前記パラメータが、前記検流計コントローラの推定伝達関数と関連付けられることと、
前記ＳＩＣにおいて、前記検流計コントローラからフィードバック信号を受信することと、
前記初期パラメータセット用の適切な勾配を計算することと、
前記適切な勾配に基づいて、前記パラメータセットを修正することと、
前記初期パラメータセットに対する、前記修正されたパラメータセット用の変動量を決定することと、
前記変動量が閾値より小さいという決定に応じて、前記修正されたパラメータセットを前記ＳＩＣに格納することと、
を含む方法。
【請求項１８】
前記ＳＩＣの前記パラメータセット用の適切な勾配を計算することが、前記変動に基づいて、各パラメータ用に、前記パラメータを変更すること及び誤差値を計算することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記パラメータセットが、各走査方向用に、前記伝達関数の利得を表す第１の値及び前記伝達関数の極を表す第２の値を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記変動量が前記閾値より大きいという決定に応じて
前記ＳＩＣ用の前記修正されたパラメータセットに基づいて、前記検流計コントローラにコマンド信号を供給することと、
前記ＳＩＣにおいて、前記検流計コントローラからフィードバック信号を受信することと、
前記修正されたパラメータセット用の適切な勾配を計算することと、
前記適切な勾配に基づいて、前記パラメータセットを更に修正することと、
前記修正されたパラメータセットに対する、前記更に修正されたパラメータセット用の変動量を決定することと、
を含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザ走査システムに関し、特に眼科診断装置のレーザ走査システム用のシステム反転コントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）は、眼科を含む生物医学分野において広く採用される撮像技術である。ＯＣＴシステムは、反射光のエコー時間遅延を測定することによって、半透明サンプル（生物組織など）における高分解能断面撮像を実行する。ＯＣＴは、硝子体液などの目の組織の精密切開及び／又は除去を用いる眼科手術を支援するために、眼科診断システムにおいて使用され得る。ＯＣＴシステムは、目を横切ってＯＣＴ撮像ビームを走査するために、レーザ走査システムを用いる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
或る実施形態において、眼科診断システムは、レーザ源、検流計、及び検流計に結合されたシステム反転コントローラ（ＳＩＣ）を含む。検流計は、１つ又は複数の光学素子と、検流計制御信号に基づいて、眼科ターゲットを横切ってレーザ源の出力を走査するために、１つ又は複数の光学素子の向きを操作するように構成された１つ又は複数の検流計コントローラと、を含む。システム反転コントローラ（ＳＩＣ）は、検流計の推定伝達関数に基づいて、入力検流計制御信号を修正するように、且つ修正された検流計制御信号を検流計に供給するように構成される。
【０００４】
或る実施形態において、眼科診断システムのレーザを走査する方法は、システム反転コントローラ（ＳＩＣ）において検流計制御信号を受信することと、検流計コントローラの推定伝達関数に基づいて、検流計制御信号をＳＩＣによって修正することと、を含む。方法はまた、修正された検流計制御信号を検流計に供給することと、修正された検流計制御信号に基づいてレーザを走査するために、１つ又は複数の光学素子を検流計によって操作することと、を含む。
【０００５】
或る実施形態において、眼科診断システムのシステム反転コントローラを構成する方法は、ＳＩＣ用の初期パラメータセットに基づき、システム反転コントローラ（ＳＩＣ）によって検流計コントローラにコマンド信号を供給することを含み、ＳＩＣ用のパラメータは、検流計コントローラの推定伝達関数に関連付けられる。方法はまた、ＳＩＣにおいて、検流計コントローラからフィードバック信号を受信することと、初期パラメータセット用の適切な勾配を計算することと、適切な勾配に基づいて、パラメータセットを修正することと、を含む。方法は、初期パラメータセットに対する、修正されたパラメータセット用の変動量を決定することと、変動量が閾値より小さいという決定に応じて、修正されたパラメータセット用をＳＩＣに格納することと、を更に含む。
【０００６】
或る実施形態は、幾つかの実例において、１つ又は複数の技術的な利点を提供し得る。例えば、眼科診断装置においてなど、左右レーザ走査の精度は、向上され得る。それに応じて、白内障に関係するＯＣＴ撮像又は手術処置などの眼科処置は、改善され得る。
【０００７】
これら及び他の利点は、本図面及び明細書を検討すれば当業者には明らかになろう。
【０００８】
本開示及びその利点のより完全な理解のために、ここで、添付の図面に関連して書かれた以下の説明が参照される。図面において、同様の参照数字は、同様の特徴を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、例示的な眼科診断システムのダイアグラムである。
【図２Ａ】図２Ａは、眼科診断装置用の理想的なレーザ走査パターン及び実際のレーザ走査パターンを示すダイアグラムである。
【図２Ｂ】図２Ｂは、理想的な走査パターンに対する図２Ａの例示的な実際のレーザ走査パターン用の例示的な誤差値を示すダイアグラムである。
【図３Ａ】図３Ａは、検流計用の例示的な伝達関数のダイアグラムである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、システム反転コントローラ（ＳＩＣ）を使用しない、図３Ａに示された伝達関数を有する関連する検流計用の例示的な誤差値を示すダイアグラムである。
【図３Ｃ】図３Ｃは、システム反転コントローラ（ＳＩＣ）を使用する、図３Ａに示された伝達関数を有する関連する検流計用の例示的な誤差値を示すダイアグラムである。
【図４】図４は、システム反転コントローラ（ＳＩＣ）を用いて修正された検流計制御信号に基づいてレーザを走査するための例示的なプロセスの流れ図である。
【図５】図５は、レーザ走査システムで使用するためのシステム反転コントローラ（ＳＩＣ）を構成するための例示的なプロセスの流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
当業者は、以下で説明される図面が、実例のためだけにあり、出願人の開示の範囲を限定するようには意図されていないことを理解されよう。
【００１１】
本開示の原理の理解を促進するために、ここで、図面に示された実施形態が参照され、特定の言葉が、実施形態を説明するために用いられる。しかしながら、本開示における範囲の限定が意図されないことが理解されよう。本開示が関係する当該技術分野の当業者に通常生じるであろうように、説明されるシステム、装置、及び方法に対する変更及び更なる修正、並びに本開示の原理の任意の更なる適用が考えられる。特に、一実施形態に関して説明されるシステム、装置、及び／又は方法が、本開示の他の実施形態に関して説明される特徴、コンポーネント、及び／又はステップと組み合わされ得ることが考えられる。しかしながら、簡潔にするために、これらの組み合わせの数々の繰り返しは、別々には説明されない。単純にするために、幾つかの実例において、同じ参考番号が、同じ又は同様の部分を指すために、図面の全体を通して用いられる。
【００１２】
図１は、例示的な眼科診断システム１００のダイアグラムである。例示的なシステム１００は、制御システム１１０、システム反転コントローラ（ＳＩＣ）１２０、検流計１３０、及びレーザ源１４０を含む。示された例において、眼科診断システム１００は、眼科ターゲット１５０を横切ってレーザ源１４０からのレーザ出力を走査するように構成される。眼科診断システムは、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）撮像システム、レーザベースの手術システム（例えばＬｅｎＳｘ（登録商標）レーザ、ＷａｖｅＬｉｇｈｔ（登録商標）ＦＳ２００若しくはＥＸ５００であり、これらの全ては、Ａｌｃｏｎ（登録商標）によって製造される）、又は眼科ターゲット１５０の測定値を決定し、眼科ターゲット１５０に対して手術処置を実行するための別のタイプの装置、又は両方であってもよい。
【００１３】
例示的な制御システム１１０は、（例えばレーザ源１４０の反復率若しくは他の特性を制御するために）レーザ源１４０に、又は（例えば眼科ターゲット１５０を横切るレーザ源からのレーザの走査を制御するために）ＳＩＣ１２０を介して検流計１３０に送信される制御信号を生成する。例示的な制御システム１１０は、プロセッサ１１２、メモリ１１４、及びインターフェース１１６を含む。例示的なプロセッサ１１２は、例えば、データ入力に基づいて出力データを生成するための命令を実行する。命令は、メモリに格納されたプログラム、コード、スクリプト、又は他のタイプのデータを含むことができる。加えて又は代替として、命令は、予めプログラムされるか若しくは再プログラム可能な論理回路、論理ゲート、又は他のタイプのハードウェア若しくはファームウェアコンポーネントとして符号化することができる。プロセッサ１１２は、専門コプロセッサ又は別のタイプのデータ処理機器のように、汎用マイクロプロセッサであってもよく、又は汎用マイクロプロセッサを含んでもよい。幾つかの場合に、プロセッサ１１２は、眼科診断システム１００用の制御信号を生成するために、メモリ１１４に格納されたソフトウェア、スクリプト、プログラム、関数、実行ファイル、又は他の命令を実行又は解釈するように構成されてもよい。幾つかの実例において、プロセッサ１１２は、複数のプロセッサを含む。
【００１４】
例示的なメモリ１１４は、１つ又は複数のコンピュータ可読媒体を含む。例えば、メモリ１１４は、揮発性メモリ装置、不揮発性メモリ装置、又はそれらの組み合わせを含んでもよい。メモリ１１４は、１つ又は複数の読み出し専用メモリ装置、ランダムアクセスメモリ装置、バッファメモリ装置、又はこれら及び他のタイプのメモリ装置の組み合わせを含むことができる。メモリ１１４は、プロセッサ１１２によって実行可能な命令を格納してもよい。
【００１５】
例示的なインターフェース１１６は、制御システム１１０と１つ又は複数の他の装置との間の通信を提供する。例えば、インターフェース１１６は、キーボード、マウス、タッチスクリーンを通してなど、ユーザによる制御システム１１０との対話を可能にする１つ又は複数のハードウェアインターフェースを含んでもよい。別の例として、インターフェース１１６は、制御システム１１０と、レーザ源１４０、検流計１３０（ＳＩＣ１２０を介して）、又は両方との間の通信を可能にするネットワークインターフェース（例えば無線インターフェース若しくは有線インターフェース）を含んでもよい。インターフェース１１６は、別のタイプのインターフェースを含んでもよい。
【００１６】
例示的なＳＩＣ１２０は、制御システム１１０から検流計制御信号を受信し、（以下で更に説明されるように）検流計１３０の推定伝達関数に基づいて、検流計制御信号（例えば検流計１３０により、パターンなどで眼科ターゲット１５０を横切るレーザ走査を制御する信号）を修正し、且つ修正された検流計制御信号を検流計１３０に実行用に供給する。ＳＩＣ１２０は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は他のタイプのプログラマブル論理装置として実現されてもよい。
【００１７】
例示的な検流計１３０は、（ＳＩＣ１２０を介した）制御システム１１０からの検流計制御信号に基づいて、レーザ源１４０からのレーザを走査するために、光学素子セット（Ｚスキャナ１３８のミラー１３４、１３６、及びレンズ１３９）を操作する検流計コントローラ１３２を含む。検流計コントローラ１３２は、レーザを走査するために、光学素子を操作するモータ用の電圧に検流計制御信号を変換するＦＰＧＡ装置又は他のタイプのプログラマブル論理装置として実現されてもよい。例えば、検流計コントローラ１３２は、検流計制御信号に基づいて、第１及び第２（例えば水平（ｘ）又は垂直（ｙ））方向にそれぞれレーザを走査するために、ミラー１３４又はミラー１３６の向きを操作してもよい。検流計コントローラ１３２はまた、検流計制御信号に基づいて、第１及び第２の方向（例えばミラー１３４、１３６が、ｘ及びｙ方向において走査するｚ方向）に直交する第３の方向においてレーザを走査するために、互いに対してレンズ１３９の位置を操作してもよい。
【００１８】
例示的なレーザ源１４０は、眼科ターゲット１５０を横切って走査するためのレーザビームを生成する。幾つかの実施形態において、レーザ源１４０は、ＯＣＴエンジンである。例えば、眼科診断システム１００は、レーザ源１４０によって透過された、且つ眼科ターゲット１５０によって反射された光のエコー時間遅延を測定することによって、眼科ターゲット１５０（例えば眼科ターゲット１５０の角膜、前眼房、水晶体、又は他の半透明体）の態様を撮像するＯＣＴシステムであってもよい。幾つかの実施形態において、レーザ源１４０は、フェムト秒レーザを含む。例えば、眼科診断システム１００が、レーザベースの手術システムである場合に、レーザ源１４０のフェムト秒レーザは、眼科ターゲット１５０（例えば白内障手術中の角膜又は水晶体）において切開を行うためのレーザパルスを生成してもよい。
【００１９】
図２Ａは、眼科診断装置用の理想的なレーザ走査パターン２０２及び実際のレーザ走査パターン２０４を示す図である。示された例において、理想的なレーザ走査パターン２０２は、入力信号セットに基づいたレーザビームの意図された経路を表し、一方で実際のレーザ走査パターン２０４は、入力信号セットに基づいて、レーザによって取られた実際の経路を表す。図２Ｂは、理想的な走査パターン２０２に対する図２Ａの例示的な実際のレーザ走査パターン２０４用の例示的な誤差値を示すダイアグラムである。特に、図２Ｂのダイアグラムは、走査パターンのｘ方向（例えば図２Ａにおける水平方向）における誤差値２０６、及び走査パターンのｙ方向（例えば図２Ａにおける垂直方向）における誤差値２０８を示す。図２Ｂに示された例において、誤差値は、＋／−０．０３光学度間で変動する。
【００２０】
図２Ａ〜２Ｂに示されたように、実際のレーザ走査パターン２０４は、理想的なレーザ走査パターン２０２と異なる。示された例において、誤差のほとんどは、（例えばビームが方向を変えている場合に）走査パターンのエッジの方へ発生する。この相違の少なくとも幾らかは、入力信号セットに作用する或る伝達関数を有する眼科診断システムの検流計によって引き起こされる。図２Ａ〜２Ｂに示された場合などの幾つかの場合に、検流計の低域通過特性が、これを引き起こす。例えば、方向が急速に変化している、走査パターン２０２、２０４における花弁の先端において、制御信号は、高周波成分を有する。検流計が、入力制御信号をビーム位置へと変換する場合に、低域フィルタのように振る舞うので、入力制御信号の高周波成分の幾らかが失われる。従って、実際の走査パターン２０４における花弁の先端におけるビーム位置は、情報を失う可能性があり、もはや理想的な走査パターン２０２には似ていない。
【００２１】
図３Ａは、検流計用の例示的な伝達関数３００のダイアグラムである。伝達関数３００は、入力検流計制御信号用の周波数の関数として、検流計（例えば図１の検流計１３０）の応答を表してもよい。示された例において、伝達関数３００は、低域通過伝達関数である。しかしながら、検流計用の伝達関数は、図３Ａに示される伝達関数と異なり得る。幾つかの場合に、検流計の伝達関数は、眼科診断及びＳＩＣにおけるその実現／包含が、眼科診断装置で使用するために適宜にプログラムされ得る前に、決定されてもよい。幾つかの場合に、検流計の伝達関数は、検流計からのフィードバック信号（例えば検流計の出力信号であり、それは、ＳＩＣによって検流計に送信された入力検流計出力制御信号と比較されてもよい）に基づいて、ＳＩＣにおいて決定される。
【００２２】
幾つかの実施形態において、検流計の伝達関数は、数値近似を用いてモデル化することができ、それは、次のように、伝達関数及びｓ領域における入力を知ることによって、システムの出力が計算され得ることに注目することによって開始してもよい。
【数１】
2021512664.tif 000003
この式で、ｙ（ｔ）は、出力電圧を表し、Ｘ（ｓ）は、入力電圧ｘ（ｔ）のラプラス領域を表し、Ｈ（ｓ）は、検流計の伝達関数を表す。検流計が、一次低域通過システムとしてモデル化され得るので、我々は、
【数２】
2021512664.tif 000004
など、原型の伝達関数を用いることができる。
この式で、ａは、極位置を表し、ｋは、検流計システムの合計利得を表す。次に、伝達関数は、冪級数として書き直されてもよい。
【数３】
2021512664.tif 000005
出力は、入力を掛けること及び逆ラプラス変換を取ることによって、決定されてもよい。
【数４】
2021512664.tif 000006
式１．４ｃから、一次システムの効果を見ることができ、それは、入力から導関数の幾らかの部分を引くこととして理解されてもよい。図２Ａに示された例示的な走査パターンを参照すると、入力は、花弁の先端において急速に変化しており、その結果、導関数項は、ビームが一定の方向に移動している場合より、出力のより大きな部分を取り除く。
【００２３】
幾つかの実施形態において、伝達関数は、同じ原型の一次伝達関数
【数５】
2021512664.tif 000007
で開始することによってモデル化されてもよい。
自らの伝達関数として式１．５を有する微分方程式が、
【数６】
2021512664.tif 000008
によって表されてもよい。
この式の逆ラプラス変換を取ることによって、所望の式が決定され得る。例えば、
【数７】
2021512664.tif 000009
であり、これらの式は、関数ｙ（ｔ）用に数値積分することができる。
【数８】
2021512664.tif 000010
この式で、ａ及びｋは、検流計の一次伝達関数用に上記で説明されたパラメータであり、ｘｉは、検流計の入力（及び従って所望の出力）であり、ｙｉは、ＳＩＣの出力であり、Δｔは、ｔ＝ｉとｔ＝ｉ＋１との間の経過時間である。導関数が、式１．８に含まれないので、どんな入力信号も、用いることができる。幾つかの場合に、式１．８は、検流計用のシステム反転コントローラのための推定伝達関数として用いられてもよい。
【００２４】
検流計の伝達関数を補償するために、逆伝達関数を備えたＳＩＣが、例えば検流計の前などで信号チェーンに挿入されてもよい。それに応じて、システムの出力は、
【数９】
2021512664.tif 000011
によってモデル化されてもよい。
検流計の上記の一次近似を用いれば、逆伝達関数は、
【数１０】
2021512664.tif 000012
であり得る。
実際において、ＳＩＣは、制御されている検流計の望ましくない影響を補償しようとする。例えば、ＳＩＣは、検流計が、信号の導関数を取り除くのと同じ割合で、信号の導関数を逆に信号に追加し、出力（所望の条件）においてオリジナルの入力信号だけを効果的に残してもよい。次に、出力信号のラプラス領域表現は、次のようになる。
【数１１】
2021512664.tif 000013
対応するように時間領域表現は、
【数１２】
2021512664.tif 000014
である。
【００２５】
図３Ｂは、システム反転コントローラ（ＳＩＣ）を使用せずに、図３Ａに示された伝達関数を有する検流計上で走行された走査パターン用の例示的な誤差値を示すダイアグラムである。示された例において、ｘ方向用の誤差値は、３０２によって示され、ｙ方向用の誤差値は、３０４によって示され、次の式
【数１３】
2021512664.tif 000015
によって表されるＬ２ノルム誤差値は、３０６によって示される。図３Ｂに示された例示的な誤差値は、＋／−８０μｍ間で変動する。
【００２６】
図３Ｃは、（例えば図１に示されたように）検流計の前でシステム反転コントローラ（ＳＩＣ）を使用し、図３Ａに示された伝達関数を有する検流計上で走行された走査パターン用の例示的な誤差値を示すダイアグラムである。示された例において、ｘ方向用の誤差値は、３０８によって示され、ｙ方向用の誤差値は、３１０によって示され、Ｌ２ノルム誤差値は、３１２によって示される。図３Ｃに示された例示的な誤差値は、＋／−１．５μｍ間で変動し、それは、図３Ｂに示された誤差値に勝る実質的な改善である。
【００２７】
図４は、システム反転コントローラ（ＳＩＣ）を用いて修正された検流計制御信号に基づいて、レーザを走査するための例示的なプロセスの流れ図である。例示的なプロセス４００における動作は、眼科診断システムのコンポーネント（例えば図１の眼科診断システム１００の制御システム１１０、ＳＩＣ１２０、又は検流計１３０）によって実行されてもよい。例示的なプロセス４００は、追加の又は相異なる動作を含んでもよく、動作は、示された順序又は別の順序で実行されてもよい。幾つかの場合に、図４に示された動作の１つ又は複数は、複数の動作、サブプロセス、又は他のタイプのルーチンを含むプロセスとして実行される。幾つかの場合に、動作は、組み合わせるか、別の順序で実行するか、並列に実行するか、反復するか、又はそうでなければ別の方法で反復若しくは実行することができる。
【００２８】
４０２において、眼科ターゲットを横切ってレーザを走査するための検流計制御信号が生成される。検流計制御信号は、制御システムから受信されてもよく、且つ任意の適切な方法でフォーマットされてもよい。幾つかの場合に、検流計制御信号は、検流計を制御する、且つレーザを走査するために使用される１つ又は複数の光学素子の相対的位置を示す入力電圧信号であってもよい。例えば、図１に示された例を参照すると、制御システム１１０は、眼科ターゲット１５０を横切ってレーザ源１４０からのレーザを走査するために、Ｚスキャナ１３８のミラー１３４、１３６、レンズ１３９、又は両方の向きを制御する電圧信号を供給してもよい。
【００２９】
４０４において、検流計制御信号は、検流計の推定伝達関数に基づいて修正される。検流計制御信号は、信号チェーンにおいて、検流計の前のシステム反転コントローラ（ＳＩＣ）によって修正されてもよい。例えば、図１に示された例を参照すると、ＳＩＣ１２０は、信号チェーンにおいて制御システム１１０と検流計１３０との間にあり、且つ制御システム１１０によって生成された検流計制御信号を修正する。幾つかの実施形態において、推定伝達関数は、一次伝達関数であり、且つｙｉ＋１＝ａΔｔ（ｋｘｉ−ｙｉ）＋ｙｉと等価であってもよく、この式でａ及びｋは、一次伝達関数のパラメータであり、ｘｉは、時刻ｔ＝ｉにおける検流計の入力信号であり、ｙｉは、時刻ｔ＝ｉにおける検流計の出力であり、Δｔは、ｔ＝（ｉ−１）とｔ＝ｉとの間の経過時間である。幾つかの実施形態において、ＳＩＣは、例えば、図５に関連して以下で説明される方法などで、推定伝達関数のパラメータ用の適切な勾配に基づいて、検流計制御信号を修正するように構成されてもよい。
【００３０】
４０６において、レーザは、修正された検流計制御信号に従って走査される。レーザは、検流計の１つ又は複数の光学素子によって走査されてもよい。例えば、図１に示された例を参照すると、Ｚスキャナ１３８のミラー１３４、１３６、レンズ１３９、又はそれらの組み合わせの向きは、眼科ターゲット１５０を横切ってレーザ源１４０からのレーザを走査するために、ＳＩＣ１２０からの修正された検流計制御信号に従って制御されてもよい。幾つかの実施形態において、走査パターンは、誤差が低減された、図２Ａの理想的な走査パターン２０２に似ることが可能である。
【００３１】
図５は、レーザ走査システムで使用するためのシステム反転コントローラ（ＳＩＣ）を構成するための例示的なプロセスの流れ図である。例示的なプロセス５００における動作は、眼科診断システムのコンポーネント（例えば図１の眼科診断システム１００の制御システム１１０、ＳＩＣ１２０、又は検流計１３０）によって実行されてもよい。例示的なプロセス５００は、追加の又は相異なる動作を含んでもよく、動作は、示された順序又は別の順序で実行されてもよい。幾つかの場合に、図５に示された動作の１つ又は複数は、複数の動作、サブプロセス、又は他のタイプのルーチンを含むプロセスとして実行される。幾つかの場合に、動作は、組み合わせるか、別の順序で実行するか、並列に実行するか、反復するか、又はそうでなければ別の方法で反復若しくは実行することができる。
【００３２】
５０２において、コマンド信号が、検流計に送信される。コマンド信号は、上記で説明された検流計制御信号と同様にフォーマットされてもよい。例えば、コマンド信号は、検流計を制御する、且つレーザを走査するために使用される１つ又は複数の光学素子の相対的位置を示す入力電圧信号を含んでもよい。
【００３３】
５０４において、フィードバック信号が、検流計から受信される。フィードバック信号は、任意の適切な方法でフォーマットされてもよい。幾つかの場合に、フィードバック信号は、５０２において送信されたコマンド信号と同じ方法でフォーマットされる。例えば、フィードバック信号は、５０２において送信されたコマンド信号に基づく、検流計からの出力信号を含んでもよい。
【００３４】
５０６において、適切な勾配が計算される。これは、最初にベースライン誤差値を計算することによって行われてもよい。
【数１４】
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この式は、項がベクトルなので、
【数１５】
2021512664.tif 000017
と等価である。
一つずつ変更される、ＳＩＣによって実施される推定伝達関数のパラメータのそれぞれ、及び関連する誤差項
【数１６】
2021512664.tif 000018
は、各ｎ番目のパラメータから決定されてもよい。幾つかの実施形態において、推定伝達関数のパラメータは、上記で説明された値ａ、ｋを含む。幾つかの実施形態において、推定伝達関数のパラメータは、上記で説明された伝達関数に付加されるバイアス値ｂを含む。各ｎ番目のパラメータ用に、勾配値は、式
【数１７】
2021512664.tif 000019
によって決定されてもよい。
この式で、Δｐは、ｎ番目のパラメータにおける変動を表す。プロセスは、ｎパラメータのそれぞれのために反復されてもよく、パラメータは、毎回リセットされる（即ち、１つのパラメータだけが、初期パラメータセットに対して各ラウンド用に変更される）。
【００３５】
５０８において、システム反転コントローラのパラメータは修正される。パラメータは、５０６で決定された勾配値に基づいて修正されてもよい。例えば、パラメータが、アレイ
【数１８】
2021512664.tif 000020
（上記で説明されたｋ及びａは、ｘ及びｙコンポーネントを有する。ｋ及びａはまた、幾つかの場合に、ｚコンポーネントを有してもよい）によって表される場合に、パラメータは、
【数１９】
2021512664.tif 000021
など、勾配値と反対の方向に修正されてもよい。
この式で、αは、一定値を表し、
【数２０】
2021512664.tif 000022
は、上記の式３．２に従って決定された勾配の、各パラメータ用の値を含むアレイを表す。
【００３６】
５１０において、パラメータにおける変更が、閾値より小さいかどうかが決定される。例えば値
【数２１】
2021512664.tif 000023
は、閾値誤差値εと比較されてもよい。値
【数２２】
2021512664.tif 000024
が、閾値誤差値εより大きい場合に、プロセスは、５０２に進んでもよく、プロセスは、反復されてもよい。このプロセスは、値
【数２３】
2021512664.tif 000025
が、閾値誤差値εより小さくなるまで反復的に繰り返されてもよい。値
【数２４】
2021512664.tif 000026
が、閾値誤差値εより小さい場合に、パラメータの新しい値
【数２５】
2021512664.tif 000027
が、５１２で格納される。パラメータの格納は、新しいパラメータセットが、図４のプロセス４００など、レーザ走査プロセスの次の反復において用いられるように、ＳＩＣにパラメータを格納することを含んでもよい。
【００３７】
この明細書で説明される主題及び動作の幾らかは、この明細書で開示される構造及びそれらの構造的等価物を含むデジタル電子回路、若しくはコンピュータソフトウェアか、ファームウェアか、ハードウェアか、又はそれらの１つ又は複数における組み合わせにおいて実施することができる。この明細書で説明される主題の幾らかは、１つ又は複数のコンピュータプログラムとして、即ち、データ処理機器による実行用の、又はデータ処理機器の動作を制御するための、コンピュータ可読記憶媒体上で符号化されたコンピュータプログラム命令の１つ又は複数のモジュールとして実行することができる。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読記憶装置、コンピュータ可読記憶基板、ランダム若しくはシリアルアクセスメモリアレイ若しくは装置、又はそれらの１つ若しくは複数における組み合わせとするか又は含むことができる。更に、コンピュータ可読記憶媒体は、伝搬信号ではないが、コンピュータ可読記憶媒体は、人為的に生成された伝搬信号で符号化されたコンピュータプログラム命令のソース又は宛先とすることができる。コンピュータ可読記憶媒体はまた、１つ又は複数の別個の物理コンポーネント又は媒体（例えば複数のＣＤ、ディスク、又は他の記憶装置）とするか又はそこに含むことができる。
【００３８】
この明細書で説明される動作の幾つかは、１つ又は複数のコンピュータ可読記憶装置上に格納されたか又は他のソースから受信されたデータに対してデータ処理機器によって実行される動作として実施することができる。用語「データ処理機器」は、例として、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、１つのチップ若しくは複数のチップ上のシステム、又はそれらの組み合わせを含む、処理データ用の全ての種類の機器、装置及びマシンを包含する。機器は、特殊目的論理回路、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）を含むことができる。機器はまた、問題のコンピュータプログラム用の実行環境を生成するコード、例えば、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、クロスプラットフォーム実行時環境、仮想マシン、又はそれらの１つ又は複数における組み合わせを構成するコードをハードウェアに加えて含むことができる。
【００３９】
コンピュータシステムは、単一のコンピューティング装置、又は互いに接近して若しくは一般に離れて動作し、且つ典型的には通信ネットワークを通して対話する複数のコンピュータを含んでもよい。通信ネットワークの例には、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）及びワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ」）、インターネットワーク（例えばインターネット）、衛星リンクを含むネットワーク、並びにピアツーピアネットワーク（例えばアドホックピアツーピアネットワーク）が含まれる。コンピュータシステムは、１つ又は複数のデータ処理機器によって実行され得る１つ又は複数のコンピュータプログラムを格納するコンピュータ可読媒体に結合された１つ又は複数のデータ処理機器、及び他のコンピュータシステムと通信するための１つ又は複数のインターフェースを含んでもよい。
【００４０】
コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、スクリプト、又はコードとしても知られている）は、コンパイラ型又はインタープリタ型言語、宣言型又は手続き型言語を含む任意の形式のプログラミング言語で書くことができ、それは、スタンドアロンプログラム又はモジュールとして、コンピュータ環境で使用するのに適したコンポーネント、サブルーチン、オブジェクト、又は他のユニットを含む任意の形式で配置することができる。コンピュータプログラムは、ファイルシステムにおけるファイルに対応してもよいが、それは必要ではない。プログラムは、他のプログラム又はデータ（例えばマークアップ言語文書に格納された１つ又は複数のスクリプト）を保持するファイルの一部分に、プログラム専用の単一のファイルに、又は複数の協調ファイル（例えば、１つ又は複数のモジュール、サブプログラム、若しくはコードの部分を格納するファイル）に格納することができる。コンピュータプログラムは、１つのサイトに位置するか、若しくは複数のサイトにわたって分散されてコンピュータネットワークによって相互接続された１つのコンピュータ又は複数のコンピュータ上で実行されるように配置することができる。
【００４１】
本開示の実施形態は、従来システム及び方法の制限を克服し得る、眼科ターゲットに関する診断情報を取得するためのシステム及び方法を提供する。上記で開示された及び他の特徴及び機能、又はそれらの代替が、本開示に従って多くの他の相異なるシステム又はアプリケーションに望ましく組み合わされ得ることが理解されよう。そこにおける様々な現在は予見できないか若しくは予想外の代替、修正、変更、又は改善が、続いて当業者によって行われ、それらの代替、変更、及び改善が、また以下の特許請求の範囲によって包含されるように意図されていることもまた理解されよう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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