(57)【要約】治療用光を生成するように構成された第１のレーザー光源によって治療用光が生成され、第２のレーザー光によって位置合わせパターンの近赤外波長が生成される、ヘッドアップディスプレイ撮像システムを備えた眼科照明方法およびシステムが提供される。治療光は、位置合わせパターンに従って検査または治療される眼に向けられる。
2021511095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの第２のレーザー光源は、近赤外波長から形成された位置合わせパターンを生成するように構成され、治療光は、位置合わせパターンに従って有機物体に向けられる眼科用照明および顕微鏡観察システム。
【請求項２】
前記有機物体が検査中の眼である請求項１に記載の眼科用照明および顕微鏡観察システム。
【請求項３】
前記治療用光および前記位置合わせパターンは、目の方向に合わせて位置合わせされる請求項２に記載の眼科用照明および顕微鏡観察システム。
【請求項４】
前記位置合わせパターンは、眼を検査する眼科用照明および顕微鏡観察システムのユーザーにのみ見える請求項２に記載の眼科用照明および顕微鏡観察システムシステム。
【請求項５】
前記治療光および前記位置合わせパターンは、Ｘ−Ｙパターン走査に従って前記眼に向けられる請求項２に記載の眼科用照明および顕微鏡観察システム。 
【請求項６】
近赤外線波長の特定の波長値を選択するためのパラメータを受け取り、受け取ったパラメータに基づいてコマンドを前記少なくとも１つの第２のレーザー光源に送信する第１のコントローラーをさらに含む請求項１に記載の眼科用照明および顕微鏡観察システム。
【請求項７】
特定の波長値が近赤外線波長であり、位置合わせパターンが近赤外線波長に従って調整可能である請求項６に記載の眼科用照明および顕微鏡観察システム。 
【請求項８】
治療光がその上に向けられた結果生じる眼からの反射光を受け取り、反射光の少なくとも一部を電荷結合素子に送信する第１の光学系をさらに含む請求項２に記載の眼科用照明および顕微鏡観察システム。
【請求項９】
前記電荷結合デバイスが、前記位置合わせパターンの近赤外波長に対応するノッチフィルタを含む請求項８に記載の眼科用照明および顕微鏡観察システム。 
【請求項１０】
眼の関連情報を含む眼の合成画像を生成するプロセッサをさらに含み、
目に向けられた治療光から生じる眼からの反射光を受け取り、合成画像を受け取り、受け取った反射光の少なくとも一部および合成画像からの光の少なくとも一部を伝達する第１の光学システムを備えた請求項２に記載の眼科用照明および顕微鏡観察システム。
【請求項１１】
第１のレーザー光源から治療光を生成し、
第２のレーザー光源から近赤外波長によって形成される位置合わせパターンを生成し、
位置合わせパターンに従って治療光を有機物体に向ける眼科用照明方法。 
【請求項１２】
前記有機物体は目である請求項１１に記載の眼科用照明方法。 
【請求項１３】
眼の関連情報を含む眼の合成画像を生成し、
眼に向けられた治療光から生じる眼からの反射光の少なくとも一部と、合成画像からの光の少なくとも一部を伝達する請求項１２に記載の眼科用照明方法。
【請求項１４】
前記位置合わせパターンは、眼を検査しているユーザーにのみ見える請求項１２に記載の眼科用照明方法。
【請求項１５】
前記治療用光および前記位置合わせパターンは、眼の方向に合わせて位置合わせされる請求項１２に記載の眼科用照明方法。
【請求項１６】
前記治療光および前記位置合わせパターンを１つまたは複数の光ファイバーにルーティングする請求項１３に記載の眼科用照明方法。
【請求項１７】
前記位置合わせパターンに関連する特定の波長を選択するためのパラメータを受け取るステップと、特定の波長に従って位置合わせパターンを調整する請求項１３に記載の眼科用照明方法。 
【請求項１８】
眼科用照明のためのコンピュータプログラム命令を格納し、
前記コンピュータプログラムがプロセッサ上で実行されると、プロセッサに所定の動作を行わせるものであり、
前記動作は、
第１のレーザー光源から治療光を生成し、
第２のレーザー光源から近赤外波長によって形成される位置合わせパターンを生成し、
位置合わせパターンに従って眼に治療光を向けることを含む持続的なコンピュータリード媒体。 
【請求項１９】
前記動作は、Ｘ−Ｙパターンスキャンに従って眼に治療光と位置合わせパターンを向けることをさらに含み、位置合わせパターンは、目を検査しているユーザーにのみ見える請求項１８に記載の持続的なコンピュータリード媒体。 
【請求項２０】
前記動作がさらに、眼の関連画像を含む眼の合成画像を生成することを含み、そこに向けられている治療光から生じる眼からの反射光を受け取ることと、受信された反射光の少なくとも一部と合成画像からの光の少なくとも一部を送信することを含む請求項１９に記載の持続的なコンピュータリード媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
本出願は、本明細書に援用する２０１８年１月１９日出願の米国特許出願第１５／８７４，９８４号の利益を主張し、その開示は、全て本願に含まれている。
【０００２】
本発明は、一般に、眼科用光医療に関し、具体的には、患者の目にレーザー治療の位置合わせパターンを生成するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
マルチスポットレーザー治療を採用した眼科用光医療（レーザー治療やレーザー手術など）は、今日、糖尿病性網膜症や加齢性黄斑変性症など、目のさまざまな状態を治療するために広く使用されている。通常、マルチスポットレーザー治療は、細隙灯レーザー治療装置またはプローブを利用して行われる。細隙灯レーザー治療装置では、細隙灯が配置され、患者の目の照明と顕微鏡観察を行う。レーザー治療やレーザー手術で使用される細隙灯には、通常、焦点を合わせて目的の光パターンを患者の目に照らすことができる高輝度照明と、共有のピボットポイントに取り付けられた顕微鏡が含まれる。共有のピボットポイントにより、照明や視覚化のフィールドを移動することなく、照明と顕微鏡の視野角を必要なだけ変更できる。
【０００４】
レーザー治療やレーザー手術では、治療用レーザー光の高精度な照準も必要である。 多くの場合、可視波長（４００〜７００ｎｍ）の照準光を使用して、治療光を誘導するために患者の目の上または内部にあるターゲット領域を指示する位置合わせパターン（たとえば、1つ以上のスポット、またはスキャン画像）を生成する。通常、個別の照準光と治療光は結合されて共有路を伝搬し、両方の光は患者の目の上または内部のターゲット領域に投影される。たとえば、患者の目を見ている医師は、位置合わせパターンを調整して、目的のターゲット領域に重なるようにすることができる。次に、医師は、位置合わせパターンと一致する治療光を作動させる。この構成では、画像は実際のターゲット領域に投影され、その後実際のターゲット領域から見られる実際の光のパターンであるため、位置合わせパターンはいわゆる「実際の」画像である。
【０００５】
対象となる眼の構造での治療光と一致する可視波長の照準光の使用は、ほとんどの状況でうまく機能するが、この手法には特定の欠点がある。たとえば、照準光は患者の眼に光学的に結合されるため、患者は治療前および/または治療中に位置合わせパターンが見えてしまい、それにより、処置中の患者の不安が高まる可能性がある。照準光の放射照度は一般に医師の眼よりも患者の眼の方が高いため、関連する安全性や不快感の問題がある。さらに、いくつかの手順では、患者には照準光が全く見えないことが好ましい。たとえば、目の黄斑（すなわち、視力が最も高い中央領域）の近くの治療では、患者が誤って視線を照準光に固定し、患者の中心視野が意図せず破壊されることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、眼科処置において位置合わせパターンを生成するための改善された技術が必要とされている。
【０００７】
本発明は、位置合わせパターンがレーザー手術やレーザー治療などの処置中に、当該患者ではなく個人（例えば医師）のみに観察可能な位置合わせパターン（すなわち、治療パターン）を生成できる眼科用光医療の方法と装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、第１の光学要素は、光源からの光を有機系処理対象、例えば検査および治療されるべき個体（すなわち、患者）の眼に向けるように構成される。マイクロディスプレイプロジェクタは、第２の光学要素を形成し、検査される眼に関連する情報を含むマイクロディスプレイ画像を生成するように構成される。マイクロディスプレイプロジェクタには、液晶オンシリコン（ＬＣｏＳ）、デジタルマイクロミラー（ＤＭＤ）またはマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）、マイクロスキャナー、および発光ダイオード（ＬＥＤ）または赤緑青（ＲＧＢ）レーザー光源のいずれかを含む。第３の光学要素は、（ｉ）眼に向けられた光から生じる眼からの反射光を受け取る、（ii）マイクロディスプレイ画像を受け取る、（iii）反射光の少なくとも一部およびマイクロディスプレイ画像の少なくとも一部を伝達する、といった機能を有する。
【０００９】
一実施形態の好適な態様によれば、本システムでは、「実際の」位置合わせパターンが提供され、照準光が実際に標的組織（例えば、患者の網膜）に投射され、リアルタイムの画像感知が容易になる。一実施形態では、位置合わせレーザー源は、眼の標的組織上に投影するための位置合わせパターンを形成するための近赤外線（ＮＩＲ）位置合わせ波長（すなわち、ＮＩＲ照準レーザー）を生成する。したがって、これにより、標的組織への照準光の投影を前提として、患者の目に重ね合わせる標的パターンの必要がなくなる。
【００１０】
一実施形態によれば、第３の光学素子は、反射光の一部およびマイクロディスプレイ画像の一部の立体画像を伝達するように構成される。第３の光学要素は、ビームスプリッタであってもよい。
【００１１】
本発明のこれらおよび他の利点は、以下の詳細な説明および添付の図面を参照することにより、当業者に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態による眼科用照明および顕微鏡観察システムを示す。
【図２】一実施形態による眼科用照明方法のフローチャートを示す。
【図３】一実施形態によるヘッドアップディスプレイシステムによって投影される照準ビームの画像を示す。
【図４】一実施形態によるヘッドアップディスプレイシステムによって投影される照準ビームの他の画像を示す。
【図５】本明細書の様々な実施形態に使用することができる例示的なコンピュータの高レベルのブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、一実施形態による眼科用照明および顕微鏡観察システム１００を示す。眼科用照明および顕微鏡観察システム１００は、レーザー発生系１０１、レーザー送出系１１０、観察光学系１１１、照明光学系１０８、近赤外線（ＮＩＲ）撮像系１１２、およびヘッド（複数）アップ（またはヘッド（単数）アップ）ディスプレイ系（ＨＵＤ）１１３を含む。
【００１４】
レーザー発生系１０１は、治療用レーザー源１０２および位置合わせレーザー源１０３を含み、患者１２０を検査しているユーザー１３０（例えば、治療している医師または他の開業医）によって操作される。レーザー発生系１０１は、グラフィカルユーザーインターフェース１１６と通信可能に結合されたコントローラー１０７と通信可能に結合されている。治療用レーザー源１０２は、有機物、例えば、患者の目１２０−１または患者の目１２０−２の治療に使用される治療光（すなわち、「治療用レーザー」）１０４を生成する。位置合わせレーザー源１０３は、患者の眼１２０−１の標的組織に位置合わせパターンの形で投影するための近赤外線（ＮＩＲ）位置合わせ波長（すなわち、「ＮＩＲ照準レーザー」）１０５を生成する。レーザー生成系１０１は、治療レーザー源１０２によって生成された治療レーザー１０４を、位置合わせレーザー源１０３によって生成されたＮＩＲ照準レーザー１０５と１つ以上の光ファイバー１０６に結合して、結合された治療レーザー１０４およびＮＩＲ照準レーザー１０５をレーザー送出系１１０に伝搬するように構成される。本明細書における患者の目１２０−１への言及は、患者の目１２０−２にも等しく当てはまり、以下の本明細書における説明を簡単にするために、患者の目１２０−１への言及が利用される。同様に、本明細書におけるユーザーの目１３０−１への言及は、患者の目１３０−２にも等しく当てはまり、以下の本明細書における説明を容易にするために、ユーザーの目１３０−１への言及が利用される。
【００１５】
レーザー送出系１１０は、結合された治療レーザー１０４およびＮＩＲ照準レーザー１０５を、観察光学系１１１を介して患者の眼１２０−１に伝搬するように構成された観察光学系１１１の構成要素である。観察光学系１１１は、患者の目１２０−１の直接拡大画像をユーザーの目１３０−１および／またはユーザーの目１３０−２に提供するように構成される。照明光学系１０８は、患者の眼１２０−１を可視光１２４および近赤外光１０９で照明するように構成されている。
【００１６】
この実施形態では、ＮＩＲ撮像系１１２は、電荷結合素子（ＣＣＤ）１１４を含む。 ＮＩＲ撮像系１１２は、患者の眼１２０−１の眼組織から散乱されたＮＩＲ波長１２１を捕捉し、ＣＣＤ１１４に向けるように配置される。この実施形態では、ＣＣＤ１１４は、ＮＩＲ照準レーザー１０５以外の波長を減衰させるように構成されたノッチフィルタを含む。ＮＩＲ撮像系１１２は、患者の眼１２０−１の眼組織から散乱されたＮＩＲ波長１２１をＣＣＤ１１４に方向付ける操作を実行するように構成されたビームスプリッタを含むことができる。例えばビームスプリッタは、ガラスまたはプラスチックの立方体、半銀鏡（例えば、金属または二色性光学コーティングの薄いコーティングを施したガラスまたはプラスチックのシート）、または二色性ミラープリズムを含むことができる。この実施形態では、ＣＣＤ１１４は、ノッチフィルタの代わりに、ロングパスＮＩＲフィルタを含み、患者の目１２０−１のＮＩＲ画像を直視で重ね合わせることができる。
【００１７】
ＨＵＤ系１１３は、患者の目１２０−１のＮＩＲ画像を受け取り、患者の目１２０−１のＮＩＲ画像を患者の目１２０−１の直接画像と重ね合わせ、患者の目１２０−１の重ね合わせ画像をユーザーの目１３０−１へ伝搬するように構成される。この実施形態では、ＨＵＤ表示系１１３は、光源、マイクロディスプレイ、平行光学系、観察経路（例えば、左および右経路）に画像を供給するためのビーム分割光学系、および可視光をユーザー１３０に向けるための観察経路内のビームスプリッタを含む。
【００１８】
この実施形態では、治療用レーザー１０４およびＮＩＲ照準用レーザー１０５が共に位置合わせされ結合されている光ファイバー１０６は、レーザー送出系１１０を通って観察光学系１１１（例えば検眼鏡）に送られる。さらに、コントローラー１０７は、ＧＵＩ１１６を介して受信されたユーザー入力に基づいて、ユーザコマンドを生成し、レーザー生成系１０１に送信するように構成される。コントローラー１０７は、１または複数の外部ソース（たとえば、カメラのフラッシュトリガまたはリアルタイムスリットランプビデオを処理するコンピュータ）から入力を受け取るように構成することもできる。ＧＵＩ１１６は、タッチスクリーンディスプレイ、マウス／トラックパッドインターフェースを備えたＬＣＤなどであってよい。
【００１９】
この実施形態では、眼科用照明および顕微鏡観察システム１００は、治療用レーザー１０４およびＮＩＲ照準用レーザー１０５に同じファイバーを使用するように構成される。他の実施形態では眼科用照明および顕微鏡観察システム１００は、治療用レーザー１０４およびＮＩＲ照準用レーザー１０５専用の別個の（すなわち異なる）ファイバーをレーザー送出系１１０内で使用するように構成することができる。
【００２０】
一実施形態によれば、観察光学系１１１は、患者の眼１２０−１の合成画像を、５〜１５％の光が関連する位置合わせパターンの重ね合わせ画像とともに伝搬するように構成され、その結果、患者の目１２０−１の高品質の重ね合わせ画像が得られる。たとえば、重ね合わせ画像の約９０％がビームスプリッターを通過する。重ね合わせ画像の約１０％のみが伝達される場合、重ね合わせ画像は実際には見えない。当業者にとって、通過させる投影光の比率を設定することは自明である。さらに、好ましい実施形態では、観察光学系１１１は、反射光１２４の約９０〜９９％が患者の目１２０−１からユーザー１３０（およびユーザーの目１３０-１）に向かって通過するように構成される。例えば、観察光学系１１１が患者の眼１２０−１からの反射光１２４の９９％をユーザー１３０（およびユーザーの目１３０−１）に向かって通過させるように構成されている場合、反射光１２４の約１％が失われる。この場合も、当業者にとって、通過または反射される反射光１２４の他の比率は自明である。
【００２１】
眼科用照明および顕微鏡観察システム１００が「実際の」位置合わせパターンを使用している場合、ＮＩＲ照準レーザー１０５は、実際には標的組織に投影される。患者の目１２０-１の標的組織へのＮＩＲ照準レーザー１０５の実際の投影には、観察された（ＨＵＤ系１１３を介して）照準ビームが現実に焦点をぼかすという点で、上記の「仮想」アプローチよりも明確な利点がある。なぜなら、患者の眼の網膜１２０-１の上に見えているものは、仮想投影ではなく、実際の焦点外れのＮＩＲ照準レーザー１０５だからである。すなわち、ユーザー１３０（例えばユーザーの眼１３０−１）は、観察光学系１１１を介して患者の眼１２０−１を直接観察し、ＮＩＲ光（照準用レーザ１０５のみを示す）の中の患者の眼１２０−１の網膜の画像は、ＨＵＤ系１１３を使用して直接画像に重ねて表示される。
【００２２】
患者の眼１２０-１の標的組織から散乱した光は、観察光学系１１１内に集光される。 可視光１２４は、観察光学系１１１の接眼レンズを介して、ユーザーの目１３０−１から直接視認される。ＮＩＲ照準レーザー１０５は、反射波長１２１としてＮＩＲ撮像系１１２に反射される。例えばノッチフィルタを使用するＮＩＲ撮像系１１２は、ＮＩＲ照準レーザー１０５の波長に対応する狭帯域外のすべての波長を減衰させる。ＮＩＲ照準レーザー１０５の反射波長１２１を受信すると、ＮＩＲ撮像系１１２は、患者の眼１２０−１の眼組織上にＮＩＲビームのビデオ画像フレームを生成し、生成されたビデオ画像フレームをＨＵＤ系１１３に送信する。
【００２３】
患者の目１２０−１と位置合わせパターンの重ね合わせ画像との合成画像は、患者の目１２０−１に関連し得る任意のタイプの画像またはデータを含む現在の情報も含むことができる。例えば、現在の情報には、患者情報、現在の日時、または臨床環境で使用できる他の情報が含まれる場合がある。別の例では、現在の情報は、測定軸、距離、面積、スケールまたはグリッドなどの測定情報を含むことができる。測定情報には、現在の照明領域の直径、現在のスリット幅、スリット間の間隔、現在のフィルターの選択、マイクロメータースケールのラベリング、または円/楕円の半径、比率、面積も含まれる。
【００２４】
照明系１０８がレーザー系および他の機器を含む治療システムと共に使用される場合、現在の情報は、治療パラメータまたは術前画像、治療計画、照準ビームパターンインジケータまたは治療ビームターゲットインジケータのうちの１つを含むことができる。さらに、他の例では、現在の情報は、例えば、出力、スポットサイズおよび間隔などの治療用レーザーパラメータに関する情報を含むことができる。
【００２５】
眼科用照明および顕微鏡観察システム１００の代替の実施例では、ＮＩＲ照準レーザー１０５を生成する位置合わせレーザー源１０３は、レーザー送出系１１０内に配置してもよい。この場合、レーザー送出系１１０は、ビーム成形／コリメーション光学系を使用して、治療レーザー１０４をＮＩＲ照準レーザー１０５とレーザ送出系１１０内の１つまたは複数の光ファイバに結合するように構成される。１つまたは複数の光ファイバーは、結合された治療レーザー１０４およびＮＩＲ照準レーザー１０５を患者の眼１２０−１に直接送る。
【００２６】
レーザー生成系１０１、ＮＩＲ撮像系１１２、およびＨＵＤ系１１３は、コントローラー１０７、ＮＩＲ撮像系１１２、およびＨＵＤ系１１３の間にデータ接続がないように実施できる。この場合、ＮＩＲ撮像系１１２およびＨＵＤ系１１３は、ＮＩＲ照準レーザー１０５に対応する狭帯域のＮＩＲ光を検出し、コントローラー１０７とのデータ交換なしに、ＮＩＲ照準レーザー１０５を患者の目の１２０−１の直視に重ね合わせる。また、ＨＵＤ系１１３によってユーザー１３０に投影される照準ビームの色は、頻繁に使用される長い赤色波長を使用するのではなく、任意に設定して、位置合わせビームの最大のユーザー可視性を提供できる。
【００２７】
眼科用照明および顕微鏡観察システム１００の代替の実施形態では、ＮＩＲ照準レーザー１０５は、例えば、周波数２倍化の前に残留ポンプを使用して、治療レーザー源１０３によって生成される。眼科用照明および顕微鏡観察システム１００のさらなる実施形態では、ＮＩＲ照準レーザー１０５は、ＮＩＲ撮像系１１２（例えば、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）または走査型レーザー検眼鏡（ＳＬＯ）画像化システム）と共有機能を有するように構成される。さらなる実施形態では、眼科用照明および顕微鏡観察システム１００は、反射を低減するためにＣＣＤ１１４の前に交差偏光された、偏光子を備えた別個のＮＩＲチャネル（例えば、自由空間またはファイバ結合）を含むように構成される。代替の実施形態では、ＮＩＲ撮像系１１２およびＨＵＤ系１１３は、ＮＩＲ信号を反射し、可視信号を９０：１０の分割比で送信する内部ビームスプリッタコーティングを有する共通のビームスプリッタを共有するように構成される。  
【００２８】
図２は一実施形態による眼科用照明方法の例えば動作のフローチャートである。説明を簡単にするために、図２を参照する。図２は、図１も参照して以下に説明される。ステップ２１０で、患者の眼１２０−１の合成画像を生成するためのパラメータが受け取られる。図１に示されるように、コントローラー１０７は、ＧＵＩ１１６を介して、患者の眼１２０−１の合成画像を生成するためのパラメータを受け取るように構成され、パラメータは、患者データに関する現在の情報と、治療パラメータと、術前画像、あるいは治療計画に関連する。プロセッサ１０７によるパラメータの受け取りにより、レーザー治療の位置合わせ段階を開始する。位置合わせ段階中に、可視または不可視（ＮＩＲ）照準レーザー１０５が選択される。一実施形態では、可視または不可視（ＮＩＲ）照準レーザー１０５の選択は、ＧＵＩ１１６においていわゆる「照準可視性」スライダーバーとして実行され、視認性の高いインジケータは可視波長に対応し、視認性の低いインジケータはＮＩＲ波長に対応する。
【００２９】
ステップ２２０で、受信されたパラメータに基づくコマンドは、レーザー生成系１０１および照明光学系１０８に対して生成される。図１に戻って、コントローラー１０７は、例えばコマンドを照明光学系１０８に送信して、患者の目１２０−１に向けられる光ビーム１０９を生成する。光ビーム１０９は患者の目１２０−１に当たり、反射され、反射光１２４を生成する。反射光１２４は、観察光学系１１１を介してユーザー１３０に向かって伝搬し、ユーザーが患者の眼１２０−１内の構造を見ることができるようにする。
【００３０】
同時に、コントローラー１０７は、照準レーザー源１０３がパラメータに基づいて照準レーザー１０５を生成するように、レーザー発生系１０１にコマンドを送信する。生成されたＮＩＲ照準レーザー１０５は、レーザー送出系１１０を介して患者の目１２０−１に向けられ、コマンドに従って整列パターンの形で患者の目１２０−１に投影される。レーザー送出系１１０は、コントローラー１０７へのＧＵＩ１１６を介したユーザー入力に従って、少なくともＸ /Ｙパターンをスキャンし、ビーム倍率を変更して、患者の眼１２０−１（照明光学系１１８と位置合わせ）の組織上にスポットサイズ/パターンを作成する。
【００３１】
ステップ２３０において、患者の眼１２０−１の合成画像とＮＩＲ照準レーザー１０５の反射波長１２１を使用する位置合わせパターンの重ね合わせ画像とがＨＵＤ系１１３で生成される。患者の眼１２０−１の合成画像を生成するために、眼科用照明および顕微鏡観察システム１００は、ＮＩＲ照準レーザー１０５の位置合わせパターンまたは実際の位置合わせパターンに仮想スポットサイズの選択を使用するように構成されている。ステップ２４０において、患者の眼１２０−１の合成画像１２３は、観察用のビデオ画像フレームとして観察光学系１１１の接眼レンズを通してユーザー１３０に向けられる。したがって、ユーザー１３０は、患者の眼１２０−１の画像と、ＮＩＲ照準レーザー１０５の反射波長１２１によって伝搬された位置合わせパターンの重ね合わせ画像とを含む合成画像を受け取る。一実施形態では、患者の目１２０−１の合成画像は、患者データ、治療パラメータ、術前画像、または治療計画に関する現在の情報を含む。
【００３２】
一実施形態では、観察光学系１１１は、反射光１２４の約１０％を伝達し、反射光の約９０％が通過する（すなわち失われる）ように構成される。観察光学系１１１は、また、反射光１２４の約９９％（９９％）がユーザー１３０に向かって通過することを可能にし、反射光１２４の約１％（１％）が反射されて失われるように構成される。したがって、本明細書に開示されるマイクロディスプレイが重ねられた画像ソースを有する眼科用照明および顕微鏡観察システム１００は、従来の重ねられた画像ソースを有する細隙灯照明器の代替品として役立ち得る。
【００３３】
仮想スポットサイズの選択では、単一の場合、レーザー送出系１１０は、最小サイズのＮＩＲスポットサイズを患者の眼の網膜１２０−１に向けさせる（例えば、シングルモードファイバーまたは直接画像化レーザーダイオードエミッターを使用する）。反射されたＮＩＲ照準レーザーは、レーザー送出系１１０および観察光学系１１２の点広がり関数である治療スポットサイズ-パラメータを計算するＣＣＤ１１４によって捕捉される。次に、計算された治療スポットサイズ-パラメータは、通信リンク１２２を介して、ＣＣＤ１１４からＨＵＤ系１１３に通信される。次に、ＨＵＤ系１１３は、（例えばプロセッサ１１５によって）ＣＣＤビデオ画像フレームと真の治療ビームスポットサイズに対応するカーネルとの間で周知の方法で数値二次元畳み込みを実行し、ＨＵＤ系１１３は畳み込みビデオ画像フレームを表示する。畳み込みビデオ画像は、「仮想」の正確なサイズで適切に焦点が合っているか焦点が合っていない照準レーザー１０５の画像である。
【００３４】
例えば図３および図４は、一連の畳み込みビデオ画像フレームを示す。特に、図３は、円形トップハットビーム形状を有するように修正された畳み込みカーネルを有する照準レーザー１０５による畳み込み画像３００（個々の畳み込み画像フレーム３００−１、３００−２、３００−３、３００−４、３００−５、３００−６、３００−７、３００−８、３００−９、３００−１０、３００−１１、３００−１２、３００−１３、３００−１４、および３００−１５を有する）を示す。また、図４は、環状ビーム形状を有するように修正された畳み込みカーネルを有する照準レーザー１０５による畳み込み画像３１０（個々の畳み込み画像フレーム３１０−１、３１０−２、３１０−３、３１０−４、３１０−５、３１０−６、３１０−７、３１０−８、３１０−９、３１０−１０、３１０−１１、３１０−１２、３１０−１３、３１０−１４、および３１０−１５を有する）を示す。図３および図４に示すように、上記の眼科照明方法およびシステムによる送出は、適切な焦点および焦点外し特性を有する正確なサイズの照準ビームをもたらす。このようにして、実施形態によれば、眼科処置（例えば、レーザー治療および／またはレーザー手術）は、処置を受けている患者ではなく、責任のある医療提供者（例えば、医師）が位置合わせパターンを観察する。従来のカーネルを修正して、照準レーザー１０５のビーム形状を任意の幾何学的形状になるように変更することができる。また、従来のカーネルを変更して、真のＮＩＲビーム形状（たとえば、レーザーダイオード光源からのストライプ）の欠陥を補正することができる。
【００３５】
あるいは、眼科用照明および顕微鏡観察システム１００は、ビデオ画像フレームのリアルタイム処理に基づいて、情報が強化された照準ビームを利用することができる。情報が強化された照準ビームを利用するために、眼科照明および顕微鏡観察システム１００は、ＮＩＲ照準レーザー１０５が焦点または焦点に近いものとして検出されるように構成され（たとえば、公称スポットパターンによる畳み込みまたは最大コントラスト検出）、たとえば、ＨＵＤに投影された照準ビームスポットの色の変化を示す。あるいは（または同時に）、ＮＩＲ照準レーザー１０５に焦点が合っていると判定された場合、眼科用照明および顕微鏡観察システム１００は、ビームの周りに円を投影して「熱傷領域」を特定する。「熱傷領域」は、レーザー組織加熱の計算モデルを使用して事前に計算されるか、または、さまざまなスポットサイズ/パルス持続時間の組み合わせに対する臨床熱傷外観データベースから取得される（たとえば、Daniel Palanker et alによる「網膜光凝固病変のサイズに対するパルス持続時間と熱傷グレードの影響：パターン密度への影響」Retina 31.8（2011）：1664-1669 )。
【００３６】
上記で詳述したように、本明細書の様々な実施形態は、それらの方法を実施するための方法および装置の形で実施することができる。開示された方法は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、およびユーザデバイスにインストールされ、かつ／または通信可能に接続されたコンピュータ可読媒体（まとめて「コンピュータ」）の組み合わせによって実行される。図５は、本明細書の様々な実施形態による眼科用照明のための方法を実施するために使用することができる例示的なコンピュータ４００の高レベルのブロック図である。コンピュータ４００は、データ記憶装置４２０およびメモリ４３０に動作可能に結合されたプロセッサ４１０を備える。プロセッサ４１０は、そのような動作を定義するコンピュータプログラム命令を実行することにより、コンピュータ４００の全体的な動作を制御する。通信バス４６０は、コンピュータ４００の様々なコンポーネント間の結合および通信を容易にする。
【００３７】
コンピュータプログラム命令は、データストレージデバイス４２０または非一時的なコンピュータ可読媒体に格納され、コンピュータプログラム命令の実行が望まれるときにメモリ４３０にロードされてもよい。したがって、開示された方法のステップ（例えば、図２を参照）および上記の関連する説明は、メモリ４３０および／またはデータストレージデバイス４２０に格納され、コンピュータプログラム命令を実行するプロセッサ４１０によって制御される。たとえば、コンピュータプログラム命令は、開示された方法によって定義された例示的な動作を実行するように当業者によってプログラムされたコンピュータを実行可能コードとして実施することができる。したがって、コンピュータプログラム命令を実行することによって、プロセッサ４１０は、開示された方法によって定義されたアルゴリズムを実行する。コンピュータ４００は、また、ネットワーク（例えば、無線通信ネットワーク）または通信プロトコル（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））を介して他のデバイスと通信するための１つ以上の通信インターフェース４５０を含む。 例えば、そのような通信インターフェースは、任意の数の周知の方法で有線または無線通信を交換するための受信機、トランシーバ、またはモデムである。コンピュータ４００は、コンピュータ４００とのユーザー対話を可能にする１つまたは複数の入力／出力デバイス４４０（たとえば、カメラ、ディスプレイ、キーボード、マウス、スピーカ、マイクロフォン、ボタンなど）も含む。
【００３８】
プロセッサ４１０は、汎用および専用の両方のマイクロプロセッサを含むことができ、コンピュータ４００の唯一のプロセッサまたは複数のプロセッサのうちの1つとすることができる。プロセッサ４１０は、例えば、１つまたは複数の中央処理装置（ＣＰＵ）を含むことができる。プロセッサ４１０、データ記憶装置４２０、および／またはメモリ４３０は、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）および／または１つまたは複数のフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）を含むことができる。
【００３９】
データ記憶装置４２０およびメモリ４３０はそれぞれ、有形の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含む。データ記憶装置４２０、およびメモリ４３０はそれぞれ、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ダブルデータレート同期ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＤＲ ＲＡＭ）などの高速ランダムアクセスメモリを含む。または、他のランダムアクセスソリッドステートメモリデバイス、および1つ以上の内部ハードディスクやリムーバブルディスクなどの磁気ディスクストレージデバイス、光磁気ディスクストレージデバイス、光ディスクストレージデバイス、フラッシュメモリデバイスなどの不揮発性メモリを含めることができる。さらに、半導体メモリデバイス、たとえば消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク読み取り専用メモリ（ＤＶＤ−ＲＯＭ）、ディスク、またはその他の不揮発性ソリッドステートストレージデバイスを含むことができる。 
【００４０】
入力／出力デバイス４４０は、カメラ、プリンタ、スキャナ、ディスプレイ画面などの周辺機器を含むことができる。 例えば、入力／出力デバイス４４０は、ユーザーに情報を表示するための陰極線管（ＣＲＴ）、プラズマまたは液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）モニタなどのディスプレイデバイス、キーボード、およびマウスなどのポインティングデバイスを含むことができる。あるいは、ユーザーがコンピュータ４００に入力できるトラックボールを含むことができる。
【００４１】
説明を明確にするために、本明細書で説明される例示的な実施形態は、個々の機能ブロックまたは機能ブロックの組み合わせを含むものとして提示される。これらのブロックが表す機能は、ソフトウェアを実行できるハードウェアを含むが、これに限定されない専用または共有ハードウェアを使用することができる。例示的な実施形態として、本明細書で説明される動作を実行するデジタル信号プロセッサ（「ＤＳＰ」）ハードウェアおよび／またはソフトウェアを含むことができる。したがって、例えば、本明細書のブロック図は、本明細書の様々な実施形態で説明される原理の例示的な機能、動作、および／または回路の概念図を表すことは当業者には自明である。同様に、フローチャート、フロー図、状態遷移図、疑似コード、プログラムコードなどは、コンピュータ可読媒体で実質的に表され、コンピュータ、マシン、またはプロセッサによって実行されるさまざまなプロセスを表す。そのようなコンピュータ、マシン、プロセッサは本明細書では明示的に示されていない。当業者には、実際のコンピュータまたはコンピュータシステムの実施が他の構造を有し得、他のコンポーネントも含み得ること、およびそのようなコンピュータのコンポーネントのいくつかの高レベルの表現が例示目的のためであることは自明である。
【００４２】
本明細書で説明するシステム、装置、および方法は、デジタル回路を使用して、または周知のコンピュータプロセッサ、メモリユニット、記憶装置、コンピュータソフトウェア、および他のコンポーネントを使用する１つまたは複数のコンピュータを使用して実施することができる。通常、コンピュータは、命令を実行するためのプロセッサと、命令およびデータを格納するための1つまたは複数のメモリを含む。コンピュータはまた、１つまたは複数の磁気ディスク、内部ハードディスクおよびリムーバブルディスク、光磁気ディスク、光ディスクなどの１つまたは複数の大容量記憶装置を含むか、またはそれらに結合されてもよい。 
【００４３】
本明細書で説明するシステム、装置、および方法は、クライアント-サーバー関係で動作するコンピュータを使用して実施することができる。 通常、このようなシステムでは、クライアントコンピューターはサーバーコンピューターからリモートに配置され、ネットワークを介して対話します。 クライアントとサーバーの関係は、それぞれのクライアントコンピューターとサーバーコンピューターで実行されているコンピュータープログラムによって定義および制御できる。 
【００４４】
本明細書で説明されるシステム、装置、および方法は、ネットワークベースのクラウドコンピューティングシステム内で使用される。このようなネットワークベースのクラウドコンピューティングシステムでは、ネットワークに接続されているサーバーまたは別のプロセッサが、ネットワークを介して1つ以上のクライアントコンピューターと通信する。クライアントコンピュータは、例えば、クライアントコンピュータに常駐し、動作するネットワークブラウザアプリケーションを介してサーバーと通信することができる。クライアントコンピュータは、サーバーにデータを保存し、ネットワーク経由でデータにアクセスできる。クライアントコンピュータは、ネットワークを介してデータの要求またはオンラインサービスの要求をサーバーに送信できる。サーバーは要求されたサービスを実行し、データをクライアントコンピューターに提供する。サーバーはまた、クライアントコンピュータに指定された機能を実行させる。例えば、計算を実行させ、指定されたデータを画面に表示させるなどのために適合されたデータを送信する。例えば、サーバは、図２の１つまたは複数のステップを含む、本明細書で説明される１つまたは複数の方法ステップをクライアントコンピュータに実行させるように適合された要求を送信することができる。 本明細書で説明される方法の特定のステップは、図２に示されるように、ネットワークベースのクラウドコンピューティングシステムにおいてサーバーまたは別のプロセッサによって実行されてもよく、および／またはネットワークベースのクラウドコンピューティングシステムにおいてクライアントコンピュータによって実行されてもよい。本明細書で説明される方法のステップは、任意の組み合わせで、ネットワークベースのクラウドコンピューティングシステム内のサーバーおよび／またはクライアントコンピュータによって実行される。 
【００４５】
本明細書で説明されるシステム、装置、および方法は、プログラム可能なプロセッサによる実行のために、例えば非一時的機械可読記憶装置などの情報担体に具体的に組み込まれたコンピュータプログラム製品を使用して実施される。本明細書で説明される方法のステップは、図２に示されているように、このようなプロセッサによって実行可能な１つまたは複数のコンピュータプログラムを使用して実施することができる。コンピュータプログラムは、特定のアクティビティを実行したり、特定の結果をもたらしたりするために、コンピュータで直接または間接的に使用できる一連のコンピュータプログラム命令である。 コンピュータープログラムは、コンパイルされた言語や解釈された言語を含む任意の形式のプログラミング言語で記述でき、スタンドアロンプログラムとして、またはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、その他の使用に適したユニットとしてなど、コンピューティング環境で任意の形式で展開できる。
【００４６】
前述の詳細な説明は、あらゆる点で例示的であり、限定的ではなく、本明細書に開示される本発明の範囲は、詳細な説明からではなく、特許法で許可されている最大幅の中で請求項から完全に解釈されるように決定される。本明細書に示され説明される実施形態は、本発明の原理の単なる例示であり、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、当業者によって様々な修正が実施され得る。当業者は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、様々な他の特徴の組み合わせを実施することができる。
【図１】
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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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【国際調査報告】
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