(57)【要約】低コスト眼底カメラは、カメラの絞りに隣接して置かれたＬＥＤ光源を使用し、これにより光源をカメラの光路へ導入するための光学系の必要性を無くす。瞳リレー内のレンズ反射は瞳リレー内の反射光学系のみを使用することにより回避される。ＬＥＤからの反射は、各ＬＥＤを一つずつ別々に作動し、各々作動されたＬＥＤによって別々の画像を捕捉することにより軽減される。各々捕捉された画像の無反射領域が抽出されて、合成無反射画像を生成するために合成される。
2022501135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼を撮像するための眼科診断システムであって、
検出器開口を有し、前記眼の画像を捕捉するための検出器と、
前記検出器開口に近接した少なくとも１つの第１の光源及び第２の光源と、
データプロセッサと、を備え、
前記検出器は、前記第１の光源が作動しており、前記第２の光源が作動していない状態で前記眼の第１の画像を捕捉し、前記第２の光源が作動しており、前記第１の光源が作動していない状態で前記眼の第２の画像を捕捉することにより、出力信号を生成し、
前記データプロセッサは、前記出力信号を使用して、前記第１の光源からの反射アーチファクトを除いた前記第１の画像の第１の区域を抽出するとともに、前記第２の光源からの反射アーチファクトを除いた前記第２の画像の第２の区域を抽出し、前記第１及び第２の区域を合成して合成画像を構築する、眼科診断システム。
【請求項２】
少なくとも１つの第３の光源をさらに備え、
前記第１及び第２の光源は前記眼の網膜を照明し、前記第３の光源は前記眼の瞳を照明し、
前記検出器は、前記眼の網膜と共役な第１の撮像領域、及び前記眼の瞳と共役な第２の撮像領域を有する、請求項１に記載の眼科診断システム。
【請求項３】
前記第３の光源は赤外線光源であり、前記第１及び第２の光源は可視光源である、請求項２に記載の眼科診断システム。
【請求項４】
前記検出器は、前記検出器の軸方向光路に沿って第２の光検知器アレイの前に第１の光検知器アレイを含み、前記第１の撮像領域は前記第１の光検知器アレイ内に存在し、前記第２の撮像領域は前記第２の光検知器アレイ内に存在する、請求項２に記載の眼科診断システム。
【請求項５】
前記検出器の軸方向光路に沿った中央開口を囲む外側領域を有する検出器レンズをさらに備え、前記開口の直径は、前記検出器レンズが前記眼の網膜からの反射光を受光することを防止するのに十分な大きさであり、前記外側領域は、前記眼の瞳からの反射光を前記第２の光検知器アレイの前記第２の撮像領域上へ集束させる、請求項４に記載の眼科診断システム。
【請求項６】
前記第１の光検知器アレイは第１のカメラユニットの一部であり、
前記第２の光検知器アレイは第２のカメラユニットの一部であり、
前記第１のカメラユニットは前記中央開口内に挿入されている、請求項５に記載の眼科診断システム。
【請求項７】
前記第１の撮像領域及び前記第２の撮像領域が単一光検知器アレイ内に画定されている、請求項２に記載の眼科診断システム。
【請求項８】
前記検出器を囲むとともに前記眼へ向けられた湾曲反射器であって、患者により可視である前記眼の画像を提供する湾曲反射器をさらに備え、
前記患者により可視である前記眼の画像は、前記検出器と前記眼とのアライメントを示す、請求項１に記載の眼科診断システム。
【請求項９】
前記検出器開口から前記眼への光路において第２の湾曲反射器から分離された第１の湾曲反射器であって、前記光路内にレンズ系の無い第１の湾曲反射器をさらに備える請求項１に記載の眼科診断システム。
【請求項１０】
前記第１の湾曲反射器は、第１の視野（ＦＯＶ）において前記第１及び第２の光源からの光を受光して、当該受光した光を前記第２の湾曲反射器へ反射し、
前記第２の湾曲反射器は、前記第１のＦＯＶと異なる第２のＦＯＶにおいて前記第１の湾曲反射器からの前記受光した光を前記眼へ反射する、請求項９に記載の眼科診断システム。
【請求項１１】
前記第２のＦＯＶは前記第１のＦＯＶより大きい、請求項１０に記載の眼科診断システム。
【請求項１２】
前記第１の湾曲反射器と前記第２の湾曲反射器との間の隔たりが調整されることにより前記眼内の屈折誤差が補償される、請求項９に記載の眼科診断システム。
【請求項１３】
患者の眼を撮像するための眼科診断システムであって、
検出器開口を有し、前記眼の画像を捕捉するための検出器と、
前記検出器開口に近接した少なくとも１つの光源と、
前記検出器を少なくとも部分的に囲むとともに前記眼へ向けられた湾曲反射器であって、前記患者により可視である前記眼の画像を提供する湾曲反射器と、を備え、
前記患者により可視である前記眼の画像は、前記検出器と前記眼とのアライメントを示すものであり、前記検出器を前記眼の虹彩へセルフアライメントさせるために前記患者により使用可能である、眼科診断システム。
【請求項１４】
前記湾曲反射器は、前記検出器の背後において前記検出器の光軸上に存在し、
前記患者により可視である前記眼の画像は、前記検出器の位置に対応する陰影領域を有する前記眼の瞳の画像を含み、
前記検出器は、前記陰影領域を前記眼の瞳の画像の中央領域へアライメントすることにより前記眼の虹彩へアライメントされる、請求項１３に記載の眼科診断システム。
【請求項１５】
少なくとも１つの運動面内の前記検出器の運動を制御するユーザ入力をさらに備え、
前記ユーザ入力は、前記検出器を前記虹彩へセルフアライメントするためにユーザにより使用される、請求項１３に記載の眼科診断システム。
【請求項１６】
前記検出器開口と前記眼との間の光路における少なくとも１つの第２の湾曲反射器であって、前記光路内にレンズ系の無い第２の湾曲反射器をさらに備える請求項１３に記載の眼科診断システム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの光源は少なくとも１つの赤外線光源と１つの可視光源とを含む、請求項１３に記載の眼科診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、眼底撮像器の分野を対象とし、より具体的には、改善された視野の低コスト眼底撮像器を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
試験下の試料を撮像するための様々なタイプの画像捕捉装置が知られている。特に興味が持たれているのは、十分な詳細（例えば十分な焦点、照明、拡大及び信号対雑音比（ＳＮＲ））を有する検体のクローズアップ画像を撮影することができる撮像システムである。このような撮像システムの例は眼の眼底を撮像するために通常使用される眼底撮像器である。眼底は、眼水晶体（又は水晶体）と反対方向に存在する眼の内面であり、網膜、視神経円板、網膜黄斑、中心窩及び後極を含み得る。眼底を撮像するために使用される２つのカテゴリの撮像システムは投光照明撮像器及び走査撮像器である。走査撮像器はさらに共焦点走査眼底撮像器と線走査撮像器とに分割され得る。
【０００３】
投光照明撮像器は、同時に閃光ランプを用いるなどして試料の対象とする全視野（ＦＯＶ）に投光し、全フレームカメラ（例えば、所望のＦＯＶを捕捉するために十分な寸法の２次元（２Ｄ）フォトセンサアレイを概して有するカメラ）により試料（例えば眼底）の全フレーム画像を捕捉する。例えば、投光照明眼底撮像器は、眼の眼底に投光し、眼底の全フレーム画像をカメラの単一画像捕捉シーケンスで捕捉し得る。
【０００４】
図１は投光照明眼底撮像器１０の概念図である。閃光管１５が照明源として示されており、その照明光は、照射軸１７に沿った光路（様々なレンズ系１９を含み得る）を辿って鏡２３により光軸２５（レンズ系１１を含む）上へ折り返されて撮像対象試料（又は検体）（例えば、本例では眼１３の網膜３３）へ運ばれる。レンズ系１１は、眼１３に最も近い撮像器レンズであり、本明細書では接眼レンズ又は眼科用レンズと称され得る。光軸２５は、網膜３３に到達するように眼１３の光学的構成要素（角膜２７、虹彩２８、瞳２９及び水晶体３１を含む）を横断する。したがって、光軸２５に沿って進む照明光は、角膜２７を通って眼１３に入り、瞳２９を通過し、水晶体３１を横断して眼の後部（例えば眼底領域）における網膜３３に投光し、網膜３３（及び眼底の他の部分）により散乱され得る。眼底から戻った散乱光は、水晶体３１、瞳２９及び角膜２７を通過して出て、光軸２５に沿って進み視軸３５に到り得る。視軸３５は、複数のレンズ系２１を含み得るものであって、眼底から戻った散乱光を、２Ｄ感光性領域を含む全フレームカメラ３７（例えば検出器）へ向ける。例えば、２Ｄ感光性領域は感光素子（例えば光電セル、光ダイオード、光トランジスタなど）の２Ｄセンサアレイにより具現化され得る。眼底の全視野（ＦＯＶ）３８は、眼１３の眼底の全フレーム画像３９を生成するために概して２Ｄセンサアレイにより捕捉される。視軸３５と照射軸１７とは光軸２５に沿って一致するので、鏡２３は通常、眼１３から戻る散乱光がカメラ３７により捕捉されるために鏡２３を通過して視軸３５上へ進むことを可能にするために使用される中央に配置された開口４３を有する。鏡２３は平坦且つ環状（例えば、リング状）であってよく、その中心に円形開口４３を有する。鏡２３はさらに、瞳分割のために使用されると瞳２９へ映し出され得る。
【０００５】
瞳分割は、照明光（眼１３に入る光）及び戻り光（眼から出る散乱光）が様々な経路を辿り瞳の最適選択領域において眼１３内へ入る及びそれから出ることを可能にする。これらの領域は、例えば瞳クリッピング（例えば、その中心が瞳２９を画定する虹彩２８により光の一部が阻止／クリップされることを回避する）、白内障（例えば水晶体３１の曇った領域）に起因する光散乱、照明光などに起因する角膜２７からの正反射（例えば反射）を回避するように選択され得る。瞳分割の実施を容易にするために、照明光を眼１３に向かって反射する鏡２３であってその開口４３が戻り光のカメラ３７までの通過を可能にする鏡２３が、瞳２９へ又はその近くに映し出され得る（例えば、瞳２９との共役面上に存在するようにされ得る）。例えば、鏡２３が照射軸１７からの照明光を眼１３に向かう光軸２５上へ折り返す（例えば反射する）と、環状照明領域（又は照明リング）が鏡の円形開口４３によって眼１３において（例えば瞳２９の近くで）生成され得る。すなわち、鏡２３の円形開口４３は、環状照明領域の中心において角膜２７近くの丸く且つ照明されない領域を生成し得る。散乱光は、この照明されない領域を通って眼１３から出ることで、眼１３に入る照明光との混合を回避し得る。
【０００６】
画像アーチファクトの別の要因は様々なレンズ系における反射（例えば光反射）である。例えば、接眼レンズ１１を通過する際に照明光により生成される接眼レンズ１１における反射アーチファクトが特に懸念され得る。光学系表面からのこのような正反射アーチファクトは、光学系のいくつかの表面領域が照明されるのを防止するために照明経路内で不動であるとともに注意深く位置決めされる所謂ダークスポットを使用することにより低減され得る。反射を削除する必要性は、そのＦＯＶを制限し得る制約を光学系に課し得る。投光照明撮像システムの例は、本発明と同じ譲受人へ移譲されるとともに参照のためにその全体を本明細書に援用する特許文献１に見出される。
【０００７】
対照的に、共焦点走査眼底撮像器は、試料（例えば眼底）の所望のＦＯＶ全体にわたって垂直方向と水平方向との両方に走査される光のコヒーレント点ビームを使用し、眼底の一点照射部分（又はスポット）を一度に画像捕捉する。すなわち、所望の全ＦＯＶはカメラの単一画像捕捉シーケンスでは全体として捕捉されない。むしろ、点ビームが、各走査工程において試料の異なる点を照明することにより試料全体にわたって走査されると、戻り（例えば、屈折又は反射）光は、ピンホールを通過し、試料の点部分（例えば画像データの画素）を（例えば各走査工程において）一度に捕捉する光検出器上の単一所定位置に到達する。ピンホールは、戻り光ビームの中心のみが光検出器に到達することを可能にすることにより焦点外れ光信号を削除するのを助ける（例えば、戻り光ビームの外側拡散部分が阻止される）。戻り光は試料上の走査点ビームの走査位置に関係なく光検出器上の同じ点位置に到達するため、多くの個々の点部分（例えば画像データの画素）が、全フレーム画像を生成するためにカメラの連続的画像捕捉シーケンスで捕捉される必要がある。試料の所望のＦＯＶの一全走査から生じる多くの捕捉された点部分は全フレーム画像を構成し得る合成画像を生成するために合成され得る。
【０００８】
照明と検出との共焦点配置により、共焦点走査眼底撮像器は、迷光及び焦点外れ光を有利に抑制することができ、これにより瞳分割の必要性無しに高コントラスト像を生成することができる。したがって、投光照明眼底撮像器を上回る共焦点走査眼底撮像器の利点は、撮像対象標的点以外の表面から散乱する望ましくない光に対するより大きな識別能力を提供する増加されたレベルの共焦点性である。しかし、共焦点走査眼底撮像器は、点照明により動作するので、網膜を撮像する際の安全課題を引き起こす高強度を必要とし得る。同様に、試料からの戻り光の多くは光検出器に到るピンホールにより阻止されるので、その増加された解像度は通常、信号強度の低下を犠牲にしており、その結果その露光時間が伸ばされる必要があり得る。加えて、共焦点走査眼底撮像器は通常、水平及び垂直走査を実現するために複数の走査部品（例えば複数のガルバノメータすなわちガルボ（galvo））を必要とする。これらの走査部品は高価且つ複雑であり得るとともに、多くの点が全フレーム合成画像を構築するために収集される必要があるのでその画像生成を遅らせ得る。これはまた、画像歪みに至り得る画像の収集中の眼球運動の課題を提起し得る。
【０００９】
線走査撮像器は、共焦点走査撮像器と投光照明撮像器との組み合わせと考えられ得る。線走査撮像器は試料（例えば網膜）の線形領域を一度に照明する。この照明線は所望のＦＯＶの一端からその対向端にわたり得る走査線を画定する。走査線は、試料全体にわたって（例えば垂直方向又は水平方向に）走査（例えば、横断）され、これにより全ＦＯＶを一掃引で照明する。検出器（例えばカメラ）は、試料全体にわたって走査されるので、複数の走査位置において走査線を撮像し、合成全フレーム画像は複数の撮像及び走査された位置を合成することにより構築され得る。
【００１０】
線走査撮像器は、一度に１つの線で試料を走査するために狭線ビーム（例えばレーザ線走査撮像器）又は幅広線ビーム（例えば幅広線走査撮像器）を使用し得る。眼底撮像器の分野では、線走査撮像器は線走査検眼鏡と称され得るものであり、この線走査撮像器は、レーザ線走査撮像器の一例でありレーザを通常使用して走査時に試料全体にわたって非常に狭い横断線を生成する線走査レーザ撮像器／検眼鏡（ＬＳＬＯ：line-scanning laser imager/ophthalmoscope）と、幅広線走査の撮像器の一例であり走査時に試料全体にわたって所定幅の横断幅広線を生成するべく非コヒーレント光源を使用し得る幅広線走査（眼底）撮像器／検眼鏡（ＢＬＦＩ：broad-line scanning (fundus)imager/ophthalmoscope）との両方を含む。参照のためその全体を本明細書に援用する特許文献２はＬＳＬＯについての説明を提供する。幅広線走査撮像器の例は、本発明と同じ譲受人へ移譲されるとともに参照のためにその全体を本明細書に援用する特許文献３及び特許文献４の両方に見出され得る。以下では、用語「線走査撮像器」はレーザ線（又は極狭線）走査撮像器（例えばＬＳＬＯ）と幅広線走査撮像器（例えばＢＬＦＩ）との両方又はそのいずれかを指すものと理解され得る。
【００１１】
図２は、走査線ビーム１１５が試料（例えば眼７５の網膜７３）全体にわたって走査される一方で、眼７５からの収集（光）路１３９上の戻り（例えば、散乱）光の線は検出器１３１上の不動な所定位置に維持されて検出器１３１全体にわたって走査しない所謂「スキャン−デスキャン（scan-descan）」走査構成の線走査撮像システム１００を示す。放射源１０１（例えばレーザ、ランプ又はＬＥＤなどの光源）は照明線ビーム１０３（非コヒーレント光ビーム又はレーザビーム）を生成する。撮像される試料表面に映される放射口１０５が、照明線ビーム１０３を整形するのを助けるために放射源１０１の前に配置され得る。眼底走査撮像器の場合、放射口１０５は眼７５の網膜７３へ映され得る。
【００１２】
照明線ビーム１０３は、走査部品１３７に到達する前に１つ又は複数の光学系を通過し得る。例えば、照明線ビーム１０３は、コリメイトレンズ１１１及びビームスプリッタ（又はビーム分割器）１３３を通過して、１つ又は複数の鏡ガルバノメータ、ＭＥＭＳスキャナ、電子光学偏光器、及び／又は回転ポリゴンスキャナなどの複数の様々な実装のうちの任意のものを採用し得る走査部品１３７に到達し得る。例えば、走査部品１３７が鏡ガルバノメータとして実装される場合、鏡は、撮像対象試料（例えば網膜７３）全体にわたる照明線（例えば走査線）を規定する放射の走査線ビーム（例えば走査線ビーム１１５）を規定するために、個別工程（又は連続的且つ規定可能工程）においてビームスプリッタ１３３から受光された照明線ビーム１０３を走査するべく回転するようにされる。通常、走査レンズ１１７及び接眼レンズ１１９は走査部品１３７と眼７５との間の光路内に配置される。一般的に、走査レンズ１１７は、複数の走査角度（入射角）のうちの任意の角度で走査部品１３７から走査ビームを受光して、ほぼ平面の焦点面を有する走査線ビーム１１５（例えばコリメート光路）を生成する。接眼レンズ１１９は、眼底を撮像するために走査線ビーム１１５を眼７５の網膜７３上に集束し得る。すなわち、走査線ビーム１１５は網膜７３全体にわたる横断走査線を生成する。
【００１３】
図３は、走査対象上に生成され得る際の走査線の簡略パターンを示す。本例では、走査線は、垂直走査パターン内に複数の走査線Ｌ１〜Ｌｉを生成するために垂直方向に走査（例えば、横断）される（垂直走査）。線走査撮像器は、一般的に、走査線（Ｌ１〜Ｌｉ）に対して垂直な（例えばＹ軸に沿った）焦点外れ光の一定レベルの共焦点抑制を維持し得るが、線に沿った（例えばＸ軸に沿った）共焦点抑制に欠ける。走査線はまた、撮像を強化するために使用され得る。例えば、照明ストリップの縁の鮮鋭度は、照明が検出器による捕捉中に顕著に移動されなかった場合（通常、走査ビームが段階的に走査され、捕捉中に比較的不動である場合）の線走査システムの最適焦点を見出すために使用され得る。照明されない網膜上の場所が、眼の焦点外れ領域から生じる背景レベル（例えば迷光レベル）を評価するために検出（例えば画像捕捉）され、次にこの背景レベルは捕捉された線像から減じられ得る。線走査撮像器は瞳分割と組み合わせられ得る（参照のためにその全体を本明細書に援用される例えばミューラ（Muller）らの特許文献５を参照）。
【００１４】
図２に戻ると、各走査工程（例えば図３の個々の走査線Ｌ１〜Ｌｉにより定義される）では、光は（捕捉段階において）走査部品１３７へ反射／散乱されて戻される。説明の目的のために、走査部品１３７は、この捕捉段階中ほぼ不動であると想定され得るので、光路１３５上の双方向矢印により示されるような戻り光をビームスプリッタ１３３から照明線ビームと同様な光路１３５に沿って反射し得る。散乱光の戻り静止線はビームスプリッタ１３３により収集路１３９上へ向けられる。収集路１３９は散乱光を光検出器１３１（本明細書では線走査カメラとして例示的に実装された）へ運ぶ。図示されるように、走査部品１３７は収集路１３９上の戻り散乱光の場所を網膜７３上の走査線Ｌ１〜Ｌｉの垂直走査位置に関係なくほぼ不動な状態に維持する（本明細書では「デスキャン」動作と称される）。すなわち、散乱光は、眼７５から出て、接眼レンズ１１９、走査レンズ１１７を通って戻り走査部品１３７へ到達する。戻り光が走査部品へ到達する際の走査部品１３７の走査位置は、対応する走査線ビーム１１５が画定された時の位置とほぼ同様であるので、走査部品１３７は、戻り光が光路１３５上に存在してビームスプリッタ１３３に到達する時までに定常線ビーム（非走査）であるように戻り光を「デスキャンする」（又は走査しない」効果を有する。ビームスプリッタ１３３において、戻り光は、戻り光ビームを光検出器１３１上へ集束する別の集束レンズ１２１上へ向けられ得る。各戻り（散乱）光線は、走査線が網膜７３全体にわたって走査されるので光検出器１３１により別々に撮像（例えば、捕捉又は検出）される。各個別走査工程からの各捕捉された戻り光線は、別個のバッファされた線画像Ｂ１〜Ｂｉをそれらの対応する走査線Ｌ１〜Ｌｉの走査位置に対応する位置において規定するためにバッファ１４１へマッピングされ得る（図３を参照）。次に、バッファされた線画像はＣＰＵ８３を用いるなどして全フレーム画像８４へ再構築され（例えば、モンタージュされ又は纏められ）、コンピュータディスプレイ８５上に描画され得る。すなわち、光検出器１３１により検出される信号（例えば光の線）は、全フレーム画像８４を形成するためにＣＰＵ８３により処理されて、さらなる処理のためにビデオディスプレイ８５上に表示され得るか又はＣＰＵ８３に関連付けられたメモリ内に格納され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第３９１５５６４号明細書
【特許文献２】米国特許第７７６８６５２号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１７／００４９３２３号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１８／００１４７２７号明細書
【特許文献５】米国特許第８４８８８９５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記の説明から分かるように、眼底撮像器の設計及び構成は多くの部品と画像アーチファクトの複数の源の考慮とを必要とし複雑且つ高価であり得る。
本発明の目的は、低コスト眼底撮像器を提供することにある。
【００１７】
本発明の別の目的は、低減された反射誤差を有する眼底撮像器を提供することにある。
本発明のさらなる目的は、走査撮像器の複雑性の無い比較的大きな視野を提供する眼底撮像器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的は、低コスト部品を使用するように最適化された眼底カメラであってその構成が画像アーチファクトのいくつかの従来の要因を回避する眼底カメラにおいて満足される。加えて、従来の視野（ＦＯＶ）は、様々なＦＯＶの２つ以上の画像をより大きな全ＦＯＶを有する合成画像へ合成することにより拡大される。第１の選択肢は、光源として１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）（例えば小型ＬＥＤ及び／又は高輝度ＬＥＤ）を使用することである。これらのＬＥＤは、瞳孔へ映され、カメラの絞りの近くでかつ横方向にオフセットされて配置され得ることで、同じ光学系が照明及び検出に使用されることを可能にする。これは、光源の光路をカメラの光路へ導入するために従来必要とされ得る光学系の必要性を無くす。加えて、光源のこの位置決めは、眼の光学要素からの（水晶体及び角膜からなどの）反射アーチファクトの量を低減する瞳分割設計の一部として使用され得る。一方、瞳分割の使用にもかかわらず、所望のＦＯＶを拡大すると角膜（例えば角膜反射）からの反射アーチファクトに遭遇し得ることが分かっている。任意選択的に、これらの角膜反射は眼底カメラがアライメント中に移動されると動き回るのでアライメント支援として使用され得る。それにもかかわらず、角膜反射は、複数のＬＥＤを別々に作動し各作動されたＬＥＤにより別個の画像を捕捉することにより、最後に捕捉された画像から削除され得る。ＬＥＤの反射アーチファクトの場所はカメラの絞りに対するその位置に関係する。したがって、様々な位置においてＬＥＤにより複数画像を捕捉することにより、反射アーチファクトを有する複数画像を様々な位置において取得し得る。各画像からのアーチファクト無し領域が、より大きな全体ＦＯＶを有するアーチファクト無し最終画像を構築するために抽出されて合成され得る。
【００１９】
反射アーチファクトの別の要因はレンズ系からの（特に接眼レンズからの）ものである。レンズ系に起因する反射アーチファクトは瞳リレー（例えばカメラの絞りと撮像されている眼の瞳との間の光路）からすべてのレンズを除去することにより回避され得る。瞳リレーはその代りに湾曲反射面（例えば鏡）のみを使用して構築され得る。
【００２０】
このコストは瞳カメラ（又は虹彩カメラ）動作と網膜カメラ動作との両方を取り込む組み合わせカメラを導入することによりさらに低減される。２つの手法が提供される。一実施形態では本質的に、網膜カメラが瞳カメラ内に挿入される。瞳カメラ及び網膜カメラは両方とも同様な光路を有する。この場合、瞳カメラの集束レンズは、網膜カメラが挿入され得る開口を有する。挿入された網膜カメラは眼底の第１のセンサアレイの第１の領域上の画像を捕捉し、瞳カメラの集束レンズの外側部分は、瞳（又は虹彩）を第１のセンサアレイの背後の第２のセンサアレイの第２の領域上へ集束させる。第２のセンサアレイからの画像は網膜カメラにより生成される陰影領域を含むが、この陰影領域はこの眼底カメラを患者へアライメントするために使用され得る。例えば、陰影領域が第２のセンサアレイにより生成される瞳／虹彩画像の中央領域内に存在すると、眼底カメラは（例えばｘ−ｙ面内で）アライメントされたと見なされ得る。別の実施態様は第１の領域と第２の領域とを単一センサアレイ上へ合成する。この単一センサアレイは網膜カメラの外周を越えて延伸する。すなわち、単一センサアレイは、網膜の画像が捕捉される第１の領域及び瞳／虹彩の画像が捕捉される第２の領域へ分割される。この結果、瞳と網膜との両方はこの単一センサアレイから単一画像上で可視であり（例えば、撮像され）、たとえ陰影があったとしてもその間に最小陰影を有する。
【００２１】
コストはセルフアライメントのための機構を導入することによりさらに低減され得る。すなわち、従来では、オペレータは、患者の瞳を監視して、患者の網膜の画像を撮影する前に眼底カメラをアライメントすることが必要とされる。代替的には、アライメントのための自動フィードバックメカニズムが患者の瞳を監視するために使用されている。患者の使用のためのセルフアライメント機構を提供することでこれらの従来手法の必要性及びそのコストを削除する。いくつかの実施形態では、これは網膜カメラの背後に湾曲反射面（例えば鏡）を導入することにより達成され、この湾曲反射面は、眼（例えば瞳又は虹彩）の外側の視界を検査されている眼へと向ける。したがって、患者は網膜カメラの位置に対応する陰影領域を有する自身の瞳／虹彩の画像を見る。次に、患者は、視認された陰影領域を視認された瞳／虹彩の中心内へ持って来るためにその位置を調整（又は眼底カメラの位置を調整）することにより、網膜を撮像するための眼底カメラをアライメントすることができる。
【００２２】
本目的は、眼を撮像するための眼科診断システム（例えば眼底撮像器）であって、眼の画像を捕捉するための検出器（例えばカメラ）と、検出器の開口（例えば絞り）近くに（例えば隣接して）置かれた少なくとも第１及び第２の光源（例えば高輝度ＬＥＤ）とを含み、検出器と光源との両方が眼（例えば瞳リレー）へ向かう光路／眼（例えば瞳リレー）からの同様な光路を共有するとともに両方が眼の瞳に対して共役とされる、眼科診断システムにおいて満足される。すなわち、ＬＥＤは絞りの近くに存在するがそれから横方向にオフセットされ、同じ光学系が照明及び検出に使用されることを可能にする。検出器は、第１の光源が作動しており第２の光源が作動していない状態で眼（例えば眼の眼底領域）の第１の画像を捕捉し、第２の光源が作動しており第１の光源が作動していない状態で眼の第２の画像を捕捉する。上記したように、各光源は捕捉された画像上の異なる場所に反射のアーチファクト領域を生成し得る。データプロセッサは、第１の光源により引き起こされる反射アーチファクトを除いた第１の画像の第１の区域を抽出するとともに、第２の光源により引き起こされる反射アーチファクトを除いた第２の画像の第２の区域を抽出し、第１及び第２の区域を合成して合成画像を構築するために使用され得る。したがって、合成画像は、第１及び第２の光源に起因する反射アーチファクトを回避し、さらに、これらの反射領域により既に阻止されたＦＯＶを回復する。したがって、合成画像は第１又は第２の画像のいずれよりも大きなＦＯＶの無反射画像である。
【００２３】
任意選択的に、第３の光源（例えばＬＥＤ）が検出器の絞りに近接して配置され得る。理解され得るように、第１及び第２の光源は眼の網膜を照明するが、この第３の光源は専ら眼の外側（例えば瞳／虹彩）を照明するために使用され得る。第３の光源は、患者の不快感又は患者からの瞳反応を回避するために、患者に見えない赤外線光源であり得る。しかし、第３のＬＥＤからの照明は眼の外側に維持され得るので、第３の光源もまた任意選択的に可視光であり得る。瞳を撮像するために追加光源を使用する際、検出器は眼の網膜に対し共役である第１の撮像領域と眼の瞳に対し共役である第２の撮像領域とを有するようにされ得る。例えば、検出器は検出器の軸方向光路に沿った第２の光検知器アレイの前の第１の光検知器アレイを含み、第１の撮像領域は第１の光検知器アレイ内に存在し、第２の撮像領域は第２の光検知器アレイ内に存在し得る。これは、検出器の軸方向光路に沿って中央開口を囲む外側領域を有する検出器レンズを提供することにより実現され、開口は検出器レンズが眼の網膜から反射光を受光する（又は、受光される光の量を最小化する）のを防止するように寸法決めされる。次に、外側領域は眼の瞳からの反射光を第２の光検知器アレイの第２の撮像領域上へ集束し得る。これは、例えば第１の光検知器アレイを第１のカメラユニットの一部であるようにし、第２の光検知器アレイを第２のカメラユニットの一部であるようにし、第１のカメラユニットを（例えば、第２のカメラユニットの）中央開口内に挿入されるようにすることより実施され得る。代替的に、第１の撮像領域及び第２の撮像領域は単一光検知器アレイ内に画定され得る。
【００２４】
セルフアライメントを実施するために、湾曲反射器が、検出器を少なくとも部分的に囲むとともに眼の方向に向けられるように位置決めされ得る。これにより、反射器は、眼の患者可視画像を撮像（例えば、検査）中の同じ眼へ提供する。患者が眼底カメラのアライメントを調整するために使用し得る眼の患者可視画像は、検出器と眼とのアライメントを示す。
【００２５】
任意選択的に、検出器と眼との間の瞳リレーはレンズを有しなくてもよい。これはこのようなレンズからのいかなる反射も回避する。レンズの代わりに、第２の湾曲反射器から分離された第１の湾曲反射器が瞳リレーを規定するために使用され得る。第１の湾曲反射器は第１の視野（ＦＯＶ）において第１及び第２の光源からの光を受光して、受光した光を第２の湾曲反射器へ反射し、第２の湾曲反射器は第２のＦＯＶにおいてこの受光した光を眼へ反射する。第２のＦＯＶは第１のＦＯＶより大きいものであってよい。第１の湾曲反射器と第２の湾曲反射器との間の隔たりを調整することにより眼内の屈折誤差を補償し得る。
【００２６】
別の実施形態では、患者の眼を撮像するための眼科診断システム（例えば眼底撮像器）は、眼の画像を捕捉するための検出器と、照明及び検出のために同じ光学系を共有するように検出器開口に近接（例えば、隣接）する少なくとも１つの光源と、検出器を少なくとも部分的に囲むとともに眼の方向に向けられた湾曲反射器とを含む。湾曲反射器は、眼の患者可視画像を撮像対象の同じ眼に提供するように構成される。患者可視画像は、検出器と眼とのアライメントを示し、検出器を眼の瞳へセルフアライメントさせるために患者により使用され得る。
【００２７】
この実装では、湾曲反射器は検出器の光軸上の検出器の背後に位置決めされ得る。その結果、患者可視画像は、眼の検出器の位置に対応する陰影領域を有する瞳／虹彩の画像を含み得る。次に、検出器は、陰影領域を眼の瞳／虹彩の画像の中央領域へアライメントすることにより眼の瞳に対しアライメントされ得る。例えば、少なくとも１つの運動面内の検出器の運動を制御するためのユーザ入力が提供され得る。次に、検出器を虹彩へセルフアライメントさせるためにユーザ入力が患者により使用され得る。
【００２８】
本発明のより完全な理解と共に他の目的及び達成は、添付図面と併せてなされる以下の説明と特許請求の範囲とを参照することにより明らかになり得るとともに理解され得る。
本明細書において開示される実施態様は単に一例であり、本開示の範囲はそれらに限定されない。１つのカテゴリ（例えば方法）内で述べられるいかなる実施態様の特徴も別のカテゴリ（例えばシステム）内で同様に特許請求され得る。添付の特許請求の範囲内での請求項の従属関係又は参照は形式的理由だけのために選択される。しかし、任意の先行する請求項を参照する意図的参照から生じるいかなる主題も同様に特許請求され得るので、請求項及びその特徴の任意の組み合わせも開示され、したがって添付の特許請求の範囲内で選択される従属関係にかかわらずそのような組み合わせも特許請求され得る。
【００２９】
図面において同様な参照符号／文字は同様な部分を指す。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】投光照明眼底撮像器の概念図である。
【図２】走査線ビームは試料全体にわたって走査されるが、眼からの収集光路上の戻り光の線は検出器上の不動な所定位置において維持されて検出器全体にわたって走査されない所謂「スキャン・デスキャン」線走査撮像システムの理想走査構成を示す図である。
【図３】線走査撮像器の簡略化例示的走査パターンを示す図である。
【図４】本発明によるカメラを使用して眼の網膜を撮像するための眼底撮像器を示す図である。
【図５】図４の瞳リレーの第２の構成を示す図である。
【図６】屈折素子の代わりに反射素子を使用した図４の瞳リレーの代替構成を示す図である。
【図７】図６の構成による光路のモデル図を示す図である。
【図８】本発明による例示的眼底撮像器構造を示す図である。
【図９】本眼底撮像器のＦＯＶを拡大するのに好適なカメラの例示的構成を示す図である。
【図１０】図９の個々のＬＥＤの選択作動から生じる第１の捕捉された眼底画像を示す図である。
【図１１】本発明によるカメラを使用することによりアーチファクト無し画像を捕捉するための方法を示す図である。
【図１２】瞳（又は虹彩）カメラの本眼底撮像器セットアップ内への包含を示す図である。
【図１３】網膜及び虹彩の両方が完全一体化及び小型設計において同じ光センサ上に撮像される構成を示す図である。
【図１４】眼底カメラのセルフアライメントを支援するための構成を示す図である。
【図１５】例示的コンピュータシステム（又は計算装置又はコンピュータ装置）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
眼底撮像は眼科における十分に確立された診断ツールである。眼底カメラは、照明光を眼の後部へ届け、後方反射される光を収集する。いかなる眼底カメラも克服する必要がある主たる課題は、眼底カメラ内のレンズ及び人の眼の角膜からの反射を回避又は削除することによりアーチファクト無し画像を生成することである。
【００３２】
眼底カメラシステムの二次タスクは、別の眼科器具と結合される際の患者アライメント又は瞳アライメントを支援することである。例えば、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）システムは、眼底カメラを含み、ＯＣＴ走査動作を始動するに先立って患者とＯＣＴシステムとの適切なアライメントを保証するために眼底カメラを利用し得る。すなわち、眼底カメラは、ＯＣＴ走査動作を活性化する前に眼底の所望領域が視野内に存在することを保証するためにＯＣＴオペレータが使用し得る患者の眼のリアルタイムビューを提供し得る。
【００３３】
上記のように、眼底カメラの課題は、レンズからの光反射などに起因する画像アーチファクトを克服することである。現在の眼底カメラは瞳分割を実施するために瞳分割光学系を使用し得る。瞳は光が眼に入り眼から出る限定領域を提供する。瞳分割は、これを通って照明光が眼に入る第１の瞳領域と眼から出る反射光が検出器へ向けられる第２の瞳領域とを指定し、これらの２つの領域を互いに分離された状態に維持しようとする。レンズ系反射を低減するための別の技術（投光照明眼底カメラ内で使用される）は特定レンズ上の反射防止ドットの使用である。上記したように、共焦点走査眼底撮像器及び線走査撮像器は画像アーチファクトを除去するために追加技術を採用し得る。これらの技術は、人の角膜からの及び／又は眼底カメラ内のレンズ系からの反射を回避（又は軽減）するのを助けるが、追加複雑性及びコストを眼底カメラへ導入する。
【００３４】
レンズ反射を低減するための別の技術はレンズ（例えば屈折光学系）の使用を低減することである。屈折光学系の代わりに、可能であれば鏡などの反射光学系が使用され得る。反射光学系を使用する眼底カメラは既に実証されている（例えば、カールツァイスメディテック（Carl Zeiss Meditec AG）へ移譲され参照としてその全体が本明細書に援用される独国公開出願第１０２０１１１１４７５３Ａ１号明細書を参照）。
【００３５】
いくつかの眼底カメラは瞳アライメントを支援するための虹彩（又は瞳）カメラを提供する。すなわち、虹彩カメラは、その中心が瞳を規定する虹彩のリアルタイムビューを提供するために使用され得る。虹彩を視ることにより、オペレータは、眼の眼底領域へのアクセスが邪魔されないことを保証するために眼底カメラを瞳へアライメントし、これにより瞳クリッピングに起因するような追加誤差を回避する。
【００３６】
本発明は、瞳分割設計／機構として働くように眼底カメラの絞り（例えば瞳絞り又は検出絞り、或いは検出開口）と同じ（又はほぼ同様な）面内に配置され得るが横方向にオフセットされた照明のための１つ又は複数の（例えば高輝度）ＬＥＤを使用する低コストでアーチファクト無しの眼底カメラを提供する。反射光学系は、瞳分割を人の眼の瞳へ伝えるために使用され、これにより、眼を照明する際に使用レンズから（接眼レンズなどから）発生し得る反射アーチファクトを回避する。
【００３７】
瞳分割は角膜からの反射アーチファクトを低減し得るが、ＦＯＶが拡大されると角膜からのアーチファクト（達成可能ＦＯＶを制限する）に依然として遭遇し得ることが分かった。すなわち、照明用ＬＥＤに対応する反射足跡が検出器により撮像され得る場合、足跡領域は捕捉された画像のＦＯＶを低減する。したがって、ＦＯＶはこの足跡領域を削除することにより増加され得る。これを実現するための一手法は、検出器の絞りの面上の（絞りの面のほぼ近くの）２つ以上のＬＥＤであるが横方向にオフセットされた２つ以上のＬＥＤを使用することであり、各ＬＥＤは別々に作動され、各作動されたＬＥＤの別個の画像が捕捉される。各作動されたＬＥＤからの画像はこのＬＥＤの反射足跡を含み得るが、この足跡は、絞りに対するＬＥＤの位置に依存して各捕捉された画像内の各ＬＥＤの異なる位置に存在することになる。したがって、第１の画像内の第１のＬＥＤの反射足跡の領域は、第２の位置における第２のＬＥＤに対応する第２の画像内のいかなる反射足跡とも無縁であり得る。したがって、第１及び第２の画像は、ＬＥＤ反射アーチファクトの無い合成画像を構築するために除去されたそれぞれのＬＥＤ反射足跡と組み合わせられ得る。例えば、第１のＬＥＤはカメラの絞りの一方の側に配置され、第２のＬＥＤはその絞りの反対側に配置され得る。作動された第１のＬＥＤのみにより捕捉された第１の画像はこの画像の一方の側のＬＥＤの反射足跡を示すことになる。作動された第２のＬＥＤのみにより撮影された第２の画像はこの画像の反対側のＬＥＤの反射足跡を示すことになる。第１の画像のアーチファクト無し部分は、第２の画像のアーチファクト無し部分と合成されて第１又は第２の画像のいずれよりも大きなＦＯＶを有する合成・アーチファクト無し第３の画像を構築し得る。
【００３８】
任意選択的に、眼底撮像器はさらに、瞳アライメントを支援するための一体化虹彩ビューア（例えば虹彩カメラ又は瞳カメラ）を提供する。この虹彩ビューアは、その検出開口が上述の絞りである第１のセンサ筐体であって第１のセンサ（例えばフォトセンサアレイ）を含む第１のセンサ筐体と同じ（又は同様な）光軸上に存在し得る。この絞りは、瞳孔に対し共役であり、眼底を第１のセンサ上へ撮像するための瞳孔を介した眼底の投影を受光するように寸法決めされ得る。いかなるＬＥＤも、その絞りと同様な面上であるがそれからオフセットされた（例えば、それに隣接する又はそれに近い）面上の第１のセンサ筐体上に配置され得る。好適には、第１のセンサ筐体の寸法は、虹彩のいかなる投影も第１のセンサ筐体をよけることが許容されるようにその絞りと同様な寸法にされる。第２のセンサは、第１のセンサ筐体をよける虹彩投影の画像を捕捉するように第１のセンサの後方において第１のセンサと（例えばほぼ）同じ（又は同様な）光軸上に配置され得る。理解され得るように、虹彩の捕捉された画像は第１のセンサ筐体（及び任意のＬＥＤ）の位置に対応する暗い（例えば陰影）領域を有し得るが、この暗領域は、暗領域が撮像された虹彩の中心にあることを保証することにより眼底撮像器をアライメントするために使用され得る。
【００３９】
任意選択的に、第２のセンサは第２の開口を有する第２のセンサ筐体の一部であり得る。この場合、第１のセンサ筐体は第２の開口の中央領域内に挿入され得る。第２のセンサ筐体の集束レンズは第１のセンサ筐体が挿入される開口を有し得る。この集束レンズの外側領域は、第１のセンサ筐体をよける虹彩の投影の一部を第２のセンサ上へ集束し得る。これはよりコンパクトな構成を提供し得る。
【００４０】
代替的に、第１及び第２のセンサは単一組み合わせセンサへ組み合わせられ得る。この実施形態では、組み合わせセンサは第１のセンサ筐体の境界を越えて延伸し得る。組み合わせセンサの中央部分は第１のセンサ筐体を介し網膜を撮像するために使用され得るとともに、組み合わせセンサの外周部分は虹彩を撮像するために使用され得る。
【００４１】
任意選択的に、湾曲反射面が第２のセンサの代わりに（又はそれに加えて）第１のセンサ筐体の背後に配置され得る。この湾曲反射面は、第１のセンサ筐体の光軸上に存在し、虹彩の画像を撮像中の眼へ向け得る。これにより、患者は、自身の眼の瞳に対応する陰影領域と共に自身の眼の虹彩の画像を見ることができる。そして、患者は、観測された陰影領域を観測された虹彩の中心まで操作することにより、眼底画像をセルフアライメントし得る。例えば、患者は、眼をより良くアライメントするために自身の頭を物理的に動かすことにより、観測された陰影領域を操作し得るか、又は、グラフィックユーザインターフェース（ＧＵＩ）又はコンピュータ入力装置（例えばジョイスティック、コンピュータマウス、ローラなど）を用いて第１のセンサ筐体の位置を操作することで眼へアライメントし得る。
【００４２】
本眼底撮像器は投光型眼底撮像器の概念を基礎とする。眼底撮像は眼の後部の写真を撮影する写真技術である。投光型眼底カメラは通常、眼の瞳を通して短閃光の白色光を届け、画像を形成するために撮像光学系を用いて反射光を収集する。この画像は検出器により記録される。眼の後部から戻る信号の大きさは照明光より数桁低い。照明経路上で反射され眼内へ入るいかなる光も、検出器（例えばセンサ）上へ撮像され、画像上の望ましくない反射アーチファクトを生成する。反射は通常、眼底信号よりはるかに明るく、これにより眼底画像内の臨床情報をかき消す。
【００４３】
図４は、本発明によるカメラ３０５を使用して眼３０３の網膜３０１を撮像するための眼底撮像器３００を示す。当該技術分野において知られているように、カメラ３０５は、内部センサ（例えば光センサ、図示せず）上へ撮像するために光がカメラに入る開口（例えばその寸法が可変であり得る開口）である絞り（又は瞳絞り）（図示せず）を含む。瞳リレー３０７はカメラ３０５の絞りを眼３０３の瞳３０９に対し共役にする光路を提供し、カメラ３０５の内部光学系はカメラに入る光を網膜３０１に対し共役であるその内部センサ上へ集束する。本例では、瞳リレー３０７は当該技術分野で知られているように４ｆ構成の２つの集光レンズ３１３、３１５を使用して実装されるが、瞳リレー３０７の他の構成が使用され得る。
【００４４】
光源は、網膜３０１の投光照明を提供するためにカメラの絞りに隣接して配置される。本実施形態では、ＬＥＤ３１１が光源として設けられるが、本発明から逸脱することなく他の光源が使用され得ることが理解され得る。ＬＥＤ３１１はカメラ３０５の絞りに隣接するので、両方は瞳３０９に対し共役であり、両方は瞳３０９において分離されて維持される。その結果、本構成は、これによりＬＥＤ３１１からの照明光が瞳３０９の別の指定領域（これを通って出て来る散乱（例えば、戻り）光が撮像のためにカメラ３０５の絞りへ向けられる）とは異なる瞳３０９の指定領域において眼３０３に入るコンパクトな瞳分割機構を確立する。本構成は、図１を参照して上記したように従来の投光照明眼底撮像器の二次光路１７及び環状鏡２３の必要無しに瞳分割設計を確立するものである。
【００４５】
上記したように、眼底撮像における主技術的タスクは反射アーチファクトの回避又は削除である。本実施形態では、人の角膜からの反射は十分に確立された瞳分割の手法を使用することにより軽減され、瞳分割は１つ又は複数のＬＥＤ（又は他の光源）をカメラの絞りに隣接して（任意選択的にその周囲に）配置することにより実現される。それにもかかわらず、角膜（例えば角膜反射）からの反射アーチファクト３２５は依然として存在し得るとともに、視野が増加されると、これらの反射アーチファクト３２５は画像３２１内で明白になり得る。望ましくないアーチファクトは通常考慮されるが、角膜反射３２５がアライメント支援として使用され得る。角膜反射３２５は、眼底カメラが移動されると動き回ることになるので、カメラアライメントのためのマーカ又は指示子として使用され得る。アライメントが達成された後、以下に説明するように角膜反射３２５は最終網膜（又は眼底）画像の捕捉中に回避され得る。
【００４６】
追加の二次反射アーチファクト３２３もまたレンズ系（眼科用レンズ３１５など）に起因して画像３２１内に存在し得る。レンズ系に起因する反射アーチファクト３２３を低減する１つの方法は上記したように所謂ダークスポットを用いる方法である。レンズ系に起因するアーチファクトを回避する別の方法は以下に説明するように瞳リレー３０７内のレンズ系の使用を回避することである。
【００４７】
捕捉された画像３２１は任意選択的撮像処理のために及び／又は電子ディスプレイ３２９上へ表示するためにＣＰＵ３２７（例えばコンピュータシステム又は装置）へ転送され得る。
【００４８】
図５は図４の瞳リレー３０７の別の構成を示す。すなわち、図４のレンズ３１３、３１５は当該技術分野において知られているように２ｆ構成の単一レンズ３３１により置換され得る。面３３３（例えばレンズ３３１から２×焦点距離にある）は、面３３５に対して共役であり得る。本瞳リレーを使用することにより、カメラ３０５の絞りは面３３３上に存在し、眼３０３の瞳３０９は図４の構成内の面３３５上に存在し得る。
【００４９】
図６は、屈折素子（例えばレンズ３１３、３１５）の代わりに反射素子を使用する図４の瞳リレー３０７（例えば撮像経路）の代替構成を示す。図４と同様なすべての素子は、同様な参照符号を有し、上記したものと同様である。参照符号ＲＣは網膜共役面を示し、参照符号ＰＣは瞳共役面を示す。図示の目的のために、カメラ３０５は長方形センサ筐体として示され、カメラ３０５の内部概略図は、瞳３０９と共役な集束レンズ３４３及び網膜３０１と共役なセンサ（フォトセンサアレイ）３４５を示している。図示されるように、カメラ３０５は、２つのＬＥＤのみが示されているが、カメラの絞りに隣接するとともにカメラの絞りを中心に分散された複数の光源（例えばＬＥＤ３１１）を有し得る。例えば、カメラ３０５は、その絞りを中心に分散されたＬＥＤを有する内視鏡カメラとして構成され得る。本実装では、瞳リレーは第１の湾曲反射面３４１と第２の湾曲反射面３４３とからなる。例えば、第１の湾曲反射面３４１は放物面鏡であり、第２の反射面３４３は球面鏡であり得る。本光学系は人の眼３０３の網膜３０１をセンサ３４５上へ撮像し、瞳３０９をカメラ３０５の絞り（例えば瞳分割面）上へ撮像する。
【００５０】
反射面３４１、３４３を使用することにより、また、カメラ３０５と眼３０３との間の瞳リレー内のレンズの使用を回避することにより、レンズ系に起因する反射アーチファクト３２３が回避される。すなわち、撮像光学系からの後方反射は反射光学系を使用することにより削除される。任意選択的に、反射面３４１と反射面３４３との間の分離距離は調整可能にされ、この分離距離は眼内の屈折誤差を補償するために調整され得る。任意選択的に、反射面３４３は、第１のＦＯＶにおいてＬＥＤ３１１からの光を受光し、受光した光を第２の反射面３４１へ反射し、第２の反射面３４１は第２のより大きなＦＯＶにおいてこの受光した光を眼へ反射するように整形され得る。
【００５１】
図７は、図６の構成による光路のモデル図を示す。カメラ３０５の複数の構成が示される。例えば、カメラ構成３０５ａはカメラ絞り３５１（例えば撮像カメラ３０５ａの瞳）周囲のＬＥＤ３１１のリングを示す。このリング内のすべてのＬＥＤ３１１は明るい照明のために一斉に作動され得る、又は各ＬＥＤ３１１は照明の量又は照明の方向を制御するように個々に制御され得る。すなわち、各ＬＥＤ３１１（又はそうでなければ、ＬＥＤ３１１の各選択グループ）が順に個々に作動され、別々の眼底画像が、照明されたＬＥＤ（又はＬＥＤの照明された各グループ）毎に捕捉され得る。上記のように、絞り３５１とＬＥＤ３１１は瞳共役面に存在し、網膜の検出（例えば画像捕捉）は、眼３０１から戻る光が絞り３５１に入りカメラのセンサ上へ集束されることにより実現される。カメラ３０５ａはまた、人の眼３０１の屈折誤差を補正するための集束を提供し得る。
【００５２】
代替的に、様々なタイプのＬＥＤがカメラ３０５の絞りに隣接して設けられ得る。例えば、カメラ構成３０５ｂは２つの可視光（例えば白色光）ＬＥＤ３１１ａ、３１１ｂと非可視光（例えば赤外線）ＬＥＤ３１１ｃとを示す。上記のように、ＬＥＤ３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃは同時に又は任意の所望シーケンス又は組み合わせで作動され得る。例えば、赤外線ＬＥＤ３１１ｃが眼３０１の虹彩の連続ビューを提供するために連続的に活性化／作動され得る一方で、ＬＥＤ３１１ａ、３１１ｂは交互に作動され得、別の眼底画像がＬＥＤ３１１ａ、３１１ｂの作動毎に捕捉され得る。
【００５３】
カメラ構成３０５ｃでは、ＬＥＤは複数の色グループへ分離される。例えば、２つのグループは、１つの赤色ＬＥＤ３１１ｄ、１つの緑色ＬＥＤ３１１ｅ、１つの青色ＬＥＤ３１１ｆを含む各グループにより定義され得る。カラー画像は各グループ内のいくつかの色ＬＥＤの適切な作動により捕捉され得る。例えば、色グループ内のすべてのＬＥＤが一緒に作動され得る。代替的に、各グループ内のＬＥＤは別々に（例えば順に）作動され得る。さらに代替的に、これらのグループは、第１のグループが２つの赤色ＬＥＤ３１１ｄを含み、第２のグループが２つの緑色ＬＥＤを３１１ｇ含み、第３のグループが２つの青色ＬＥＤ３１１ｆを含み得るように色により定義され得る。各グループは別の色を有する別の画像を提供し得るが、各グループ内では、ＬＥＤは依然として順次作動され得る。例えば、合成赤色画像は、絞り３５１の一方の側において１つの作動された赤色ＬＥＤ３１１ｄのみを使用して第１の赤色画像を捕捉し、絞りに対する別の位置において第２の赤色ＬＥＤ３１１ｄのみを使用して第２の赤色画像を捕捉し、２つの捕捉された赤色画像を合成することにより構築され得る。以下により詳細に説明されるように、この手法は、反射アーチファクトをさらに低減しＦＯＶを増加するのを助け得る。
【００５４】
図８は、本発明による例示的眼底撮像器３００を示す。図６および図７と同様なすべての素子は同様な参照符号を有しており、上記したものと同様である。本実施形態では、図６および図７の瞳リレーは筐体３５３で囲まれる。この構成の利点はわずかないくつかの低コスト部品と単純アセンブリとを使用することである。例えば、筐体３５３は３Ｄ印刷された筐体であってよく、眼底カメラ３００は３つの低コスト部品を使用して構築され得る。カメラ３０５は、４０ドル程度であり得る内視鏡カメラであり得る（又はそれに基づき得る）。球面鏡３４３及び放物面鏡３４１は例えばそれぞれ５０ドルと１００ドルの価格を有する既成部品であり得る。これらの部品は３Ｄ印刷された筐体３５３上に容易に取り付けられ得る。
【００５５】
任意選択的に、筐体３５３は、眼３０１へのカメラ３０５の容易なアライメントのために（操作可能）テーブル３６３（又は基部）上に取り付けられ得る。眼３０１は、患者の眼を表し、眼３０１に対する筐体３５３の相対位置が調整され得る。例えば、患者は、接眼ビューポート３５５を介して眼３０１をカメラ３０５とアライメントさせるように物理的に移動し得る。代替的に、アライメントは、グラフィックスユーザインターフェース３５７、及び／又は、ジョイスティック３５９及び／又はローラ３６１などのコンピュータユーザ入力装置などを用いて眼底撮像器３００を移動することにより実現され得る。代替的に、眼底撮像器３００は、患者がアライメントのために物理的に持ち上げて位置決めし得るように十分に小さく且つ軽いものであり得る。
【００５６】
図６、図７、図８の構成は、上記したようにレンズ系（図４を参照）に起因する反射アーチファクト３２３を削除するが、ＦＯＶは眼の角膜からの反射アーチファクトにより依然として制限され得る。また、上記したように、本発明は、複数の光源（例えば複数のＬＥＤ）の個別制御を企図しており、角膜からの反射に起因するアーチファクトはＬＥＤの適切な制御及び個々のＬＥＤ（又はＬＥＤの個々のグループ）からの画像の適切な組み合わせにより削除され得る。
【００５７】
図９は、本発明による眼底撮像器のＦＯＶを拡大するのに好適なカメラ３０５の例示的構成を示す。図示の目的のために、絞り３５１の両側に２つのＬＥＤ３１１ｇ、３１１ｈ（それぞれは可視白色光であり得る）を有し、ＬＥＤ３１１ｇ、３１１ｇの両方が同時に作動された時の試料捕捉画像３７１を有するカメラ３０５が示されている。ＬＥＤ３１１ｇ、３１１ｈのそれぞれはそれぞれの反射アーチファクト足跡（例えば角膜反射）３７３ｇ、３７３ｈを生成し、それらの両方は利用可能ＦＯＶを制限する。しかし、ＬＥＤ３１１ｇ、３１１ｈの適切な制御により、反射アーチファクト足跡３７３ｇ、３７３ｈは回避（又は除去）され、拡大されたＦＯＶが実現され得る。しかし、角膜反射３７３ｈ及び／又は角膜反射３７３ｇを除去する前に、角膜反射３７３ｈ及び／又は角膜反射３７３ｇのいずれか又は両方がカメラアライメントに使用され得る。例えば、プレビュー段階（又はアライメント段階）の間、カメラアライメントは、角膜反射３７３ｇ、３７３ｈが明瞭に見えるまでに及び／又は標的網膜領域が角膜反射３７３ｇ、３７３ｈ間にセンタリングされるまでに調整され得る。アライメントが達成された後、以下に説明するように角膜反射３７３ｈ及び／又は角膜反射３７３ｇが回避／除去される網膜像捕捉段階が開始され得る。
【００５８】
図１０は、図９の個々のＬＥＤの選択作動から生じる第１の捕捉された眼底画像３７５を示す。この場合、ＬＥＤ３１１ｈが作動（オン）される一方でＬＥＤ３１１ｇは作動されない（例えばオフされる）。図示されるように、この動作は、図９において反射足跡３７３ｇにより既に遮断された下半球を含むように、第１の捕捉された眼底画像３７５の利用可能ＦＯＶを拡大する。理解され得るように、ＬＥＤ３１１ｈが作動されない間に作動されたＬＥＤ３１１ｇにより別の眼底画像を捕捉することは、アーチファクト無し上半球と、作動されたＬＥＤ３１１ｇからの反射足跡を有する下半球とを有する第２の捕捉された眼底画像を生じ得る。第１及び第２の捕捉された眼底画像のアーチファクト無し部分を合成することにより、アーチファクト無し合成画像を構築し得る。
【００５９】
図１１は、本発明によるカメラを使用することによりアーチファクト無し画像を捕捉するための方法を示す。第１の画像３８１は、カメラの絞りの一方の側の第１のＬＥＤ（又は第１のグループのＬＥＤ）を作動させることにより捕捉される。作動されたＬＥＤは第１の反射アーチファクト足跡３８３を第１の画像３８１上に生成する。第１の足跡３８３を除く第１の画像部分３８５が第１の画像３８１から抽出される。第１の画像部分３８５は第１の視野ＦＯＶ１を画定する。第２の画像３８７は、第１のＬＥＤから物理的に移動された第２のＬＥＤ（又は第２のグループのＬＥＤ）を作動させることにより捕捉される。例えば、第２のＬＥＤ（又は第２のグループのＬＥＤ）は、カメラの絞りの外周に沿った第１のＬＥＤ（又はＬＥＤの第１のグループ）の反対側に配置され得る。その結果、第２の画像３８７は、第２のＬＥＤ（又は第２のグループのＬＥＤ）に対応する第２の反射アーチファクト足跡３８９を有する。第２の足跡３８９を除く第２の画像部分３８６が第２の画像３８７から抽出される。第２の画像部分３８６は第２の視野ＦＯＶ２を画定する。次に、第１の画像部分３８５は、ＦＯＶ１とＦＯＶ２との両方にまたがる第３の視野ＦＯＶ３を有する第３の画像３９１を画定するためにモンタージュなどにより第２の画像部分３８６と合成される。
【００６０】
上記のように、本眼底撮像器は虹彩カメラを取り込むように拡張され得る。すなわち、軸上虹彩カメラがシステムアライメントを支援するために眼底カメラ３０５の背後に配置され得る。
【００６１】
図１２は本眼底撮像器セットアップ内への虹彩（又は瞳）カメラ４００の包含を示す。図６と同様なすべての素子は同様な参照符号を有しており、上記したものと同様である。理解され得るように、瞳孔面は虹彩面と同様であり得る。説明を簡単にするために、眼３０３の虹彩面はＩＰと標記され、カメラ３０５上のその共役／画像は虹彩共役ＩＣと標記される。レンズ４０１は、虹彩共役面ＩＣにおける虹彩画像を追加光センサ４０３上へ伝えるために２ｆ構成で使用され得る。光センサ４０３により捕捉され得るような例示的虹彩画像４０５も示される。この構成では、カメラ３０５は陰影４０７をレンズ４０１上へ投じ、レンズ４０１は虹彩画像４０５上の陰影領域４０９を生じる。カメラ３０５が正しくアライメントされる（例えば眼虹彩を中心にされる）と、陰影領域４０９は虹彩画像４０５の中心に存在し得る。ミスアライメントにより、陰影領域４０９が虹彩画像４０５の中心から外れるようになり得る。したがって、陰影領域４０９はアライメント指示子として技術者又は患者により使用され得る。
【００６２】
図１３は、網膜と虹彩との両方が完全一体化及び小型化設計において同じセンサ４１１上へ撮像される構成を示す。図６、図１２と同様なすべての素子は同様な参照符号を有しており、上記したものと同様である。上記したように、虹彩共役及び瞳共役はほぼ同様（例えば同じ）であり得るのでこの共役面は図１３ではＩＲ／ＰＣと標記される。このコンパクト構成では、レンズ４０１は環状サラウンドカメラ３０５を有し得る。すなわち、レンズ４０１は、カメラ３０５が挿入され得る開口を有するように変更され得る。さらに、センサ３４５及び４０３は２つの撮像領域を有する単一センサ４１１へ合成される。第１の中央撮像領域３４５’はカメラ３０５を介して面ＩＣ／ＰＣから眼底を撮像するように配置され、第１の撮像領域３４５’を囲む第２の（外周）撮像領域４０３’は面ＩＣ／ＰＣから虹彩を撮像する。すなわち、レンズ４０１は図１２と同様な方法で虹彩を面ＩＰ／ＩＣから第２の撮像領域４０３’上へ合焦させる。
【００６３】
上記のように、本構成は眼底カメラのセルフアライメントのために患者により使用され得る。図１４は眼底カメラのセルフアライメントを支援するための代替構成を示す。本構成では、湾曲反射面（例えば鏡）４２１が、カメラ３０５の背後に置かれ、図１２の画像４０５と同様に虹彩の画像を患者へ送信するように位置決めされる。すなわち、反射面４２１は、患者の虹彩の画像を、撮像されている眼へ提供するためにカメラ３０５の光軸上に存在する。例えば、図１２のレンズ４０１は、カメラ３０５の位置に対応する陰影領域を有する虹彩を撮像するために反射面４２１により置換され得る。
【００６４】
図１５は例示的コンピュータシステム（又は計算装置又はコンピュータ装置）を示す。いくつかの実施形態では、１つ又は複数のコンピュータシステムが、本明細書に記載又は図示される機能を提供する、及び／又は本明細書に記載又は図示される１つ又は複数の方法の１つ又は複数の工程を行い得る。コンピュータシステムは任意の好適な物理的形式を取り得る。例えば、コンピュータシステムは、埋込式コンピュータシステム、システムオンチップ（ＳＯＣ）、シングルボードコンピュータシステム（ＳＢＣ）（例えばコンピュータオンモジュール（ＣＯＭ）又はシステムオンモジュール（ＳＯＭ）など）、デスクトップコンピュータシステム、ラップトップ又はノートブックコンピュータシステム、コンピュータシステムのメッシュ、モバイル電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、サーバ、タブレットコンピュータシステム、拡張／仮想現実装置、又はこれらの２つ以上の組み合わせであり得る。適切な場合、コンピュータシステムは、１つ又は複数のネットワーク内に１つ又は複数のクラウド部品を含み得るクラウド内に常在し得る。
【００６５】
いくつかの実施形態では、コンピュータシステムはプロセッサＣｍｐ１、メモリＣｍｐ２、ストレージＣｍｐ３、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースＣｍｐ４、通信インターフェースＣｍｐ５及びバスＣｍｐ６を含み得る。コンピュータシステムはまた、任意選択的にコンピュータモニタ又は画面などのディスプレイＣｍｐ７を含み得る。
【００６６】
プロセッサＣｍｐ１は、命令（コンピュータプログラムを構成するものなど）を実行するためのハードウェアを含む。例えば、プロセッサＣｍｐ１は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、又はグラフィック処理ユニット上汎用計算ユニット（ＧＰＧＰＵ：general-purpose computing on graphics processing unit）であり得る。プロセッサＣｍｐ１は、内部レジスタ、内部キャッシュ、メモリＣｍｐ２又はストレージＣｍｐ３から命令を取り出し（又はフェッチし）、命令を復号及び実行し、１つ又は複数の結果を内部レジスタ、内部キャッシュ、メモリＣｍｐ２又はストレージＣｍｐ３へ書き込み得る。特定の実施形態では、プロセッサＣｍｐ１はデータ、命令又はアドレスのための１つ又は複数の内部キャッシュを含み得る。プロセッサＣｍｐ１は、１つ又は複数の命令キャッシュ、データテーブルを保持するなどのための１つ又は複数のデータキャッシュを含み得る。命令キャッシュ内の命令はメモリＣｍｐ２又はストレージＣｍｐ３内の命令の複製であってよく、命令キャッシュはプロセッサＣｍｐ１によるそれらの命令の取り出しを速め得る。プロセッサＣｍｐ１は、任意の好適な数の内部レジスタを含み得るとともに、１つ又は複数の算術論理ユニット（ＡＬＵ）を含み得る。プロセッサＣｍｐ１はマルチコアプロセッサであってもよいし、又は１つ又は複数のプロセッサＣｍｐ１を含んでもよい。本開示は特定プロセッサについて説明し示したが、本開示は任意の好適なプロセッサを企図する。
【００６７】
メモリＣｍｐ２は、プロセッサＣｍｐ１が処理中に中間データを実行又は保持する命令を格納するための主メモリを含み得る。例えば、コンピュータシステムは、ロード命令又はデータ（例えばデータテーブル）をストレージＣｍｐ３から又は別のソース（別のコンピュータシステムなど）からメモリＣｍｐ２へロードし得る。プロセッサＣｍｐ１は、命令及びデータをメモリＣｍｐ２から１つ又は複数の内部レジスタ又は内部キャッシュへロードし得る。命令を実行するために、プロセッサＣｍｐ１は内部レジスタ又は内部キャッシュから命令を取り出し復号化し得る。命令の実行中又は実行後、プロセッサＣｍｐ１は１つ又は複数の結果（中間又は最終結果であり得る）を内部レジスタ、内部キャッシュ、メモリＣｍｐ２又はストレージＣｍｐ３へ書き込み得る。バスＣｍｐ６は、それぞれがアドレスバス及びデータバスを含み得る１つ又は複数のメモリバスを含んでよく、プロセッサＣｍｐ１をメモリＣｍｐ２及び／又はストレージＣｍｐ３へ結合し得る。任意選択的に、１つ又は複数のメモリ管理ユニット（ＭＭＵ）はプロセッサＣｍｐ１とメモリＣｍｐ２との間のデータ転送を促進し得る。メモリＣｍｐ２（高速揮発性メモリであり得る）は、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）などのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又はスタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）を含み得る。ストレージＣｍｐ３は、データ又は命令の長期又は大容量ストレージを含み得る。ストレージＣｍｐ３は、コンピュータシステムの内部又は外部に存在してよく、ディスクドライブ（例えばハードディスクドライブＨＤＤ又はソリッドステートドライブＳＳＤ）、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、光ディスク、磁気光学ディスク、磁気テープ、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）アクセス可能ドライブ、又は他のタイプの不揮発性メモリのうちの１つ又は複数を含み得る。
【００６８】
Ｉ／ＯインターフェースＣｍｐ４はソフトウェア、ハードウェア、又は両方の組み合わせであってよく、人（例えばユーザ）との通信を可能にし得るＩ／Ｏ装置との通信のための１つ又は複数のインターフェース（例えばシリアル又はパラレル通信ポート）を含み得る。例えば、Ｉ／Ｏ装置は、キーボード、キーパッド、マイクロホン、モニタ、マウス、プリンタ、スキャナ、スピーカ、スチールカメラ、スタイラス、タブレット、タッチスクリーン、トラックボール、ビデオカメラ、別の好適なＩ／Ｏ装置、又はこれらの２つ以上の組み合わせを含み得る。
【００６９】
通信インターフェースＣｍｐ５は他のシステム又はネットワークとの通信のためのネットワークインターフェースを提供し得る。通信インターフェースＣｍｐ５はブルートゥースインターフェース又は他のタイプのパケットベース通信を含み得る。例えば、通信インターフェースＣｍｐ５は、ネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）及び／又は無線ネットワークとの通信のための無線ＮＩＣ、又は無線アダプタ含み得る。通信インターフェースＣｍｐ５は、ＷＩ−ＦＩ（登録商標）ネットワーク、アドホックネットワーク、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、無線ＰＡＮ（例えばブルートゥース（登録商標）ＷＰＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、都市域ネットワーク（ＭＡＮ）、セルラ電話ネットワーク（例えば世界移動体通信システム（ＧＳＭ（登録商標））ネットワークなど）、インターネット、又はこれらの２つ以上の組み合わせとの通信を提供し得る。
【００７０】
バスＣｍｐ６はコンピュータシステムの上述の部品間の通信リンクを提供し得る。例えば、バスＣｍｐ６は、加速グラフィックポート（ＡＧＰ）又は他のグラフィックスバス、エンハンスト・インダストリ・スタンダード・アーキテクチャ（ＥＩＳＡ）バス、フロントサイドバス（ＦＳＢ）、ハイパートランスポート（ＨＴ）インターコネクト、業界標準アーキテクチャ（ＩＳＡ）バス、ＩｎｆｉｎｉＢａｎｄバス、ローピンカウント（ＬＰＣ）バス、メモリバス、マイクロチャネルアーキテクチャ（ＭＣＡ）バス、ペリフェラルコンポーネントインターコネクト（ＰＣＩ）バス、ＰＣＩエクスプレス（ＰＣＩｅ）バス、シリアル・アドバンスト・テクノロジー・アタッチメント（ＳＡＴＡ）バス、ビデオ・エレクトロニクス・スタンダーズ・アソシエーション・ローカル・バス（ＶＬＢ）、又は他の好適なバス、又はこれらの２つ以上の組み合わせを提供し得る。
【００７１】
本開示は特定配置の特定数の特定部品を有する特定コンピュータシステムについて説明し示すが、本開示は任意の好適な配置の任意の好適な数の任意の好適な部品を有する任意の好適なコンピュータシステムを企図している。
【００７２】
本明細書では、コンピュータ可読非一時的ストレージ媒体又は媒体群は、適切な場合には、１つ又は複数の半導体ベース又は他の集積回路（ＩＣ）（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）など）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ハイブリッドハードドライブ（ＨＨＤ）、光ディスク、光ディスクドライブ（ＯＤＤ）、磁気光学ディスク、磁気光学ドライブ、フロッピーディスケット（登録商標）、フロッピーディスク（登録商標）ドライブ（ＦＤＤ）、磁気テープ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、ＲＡＭドライブ、セキュアデジタルカード又はドライブ、任意の他の好適なコンピュータ可読非一時的ストレージ媒体、又はこれらのうちの２つ以上の任意の好適な組み合わせを含み得る。コンピュータ可読非一時的記憶媒体は、適切な場合、揮発性、不揮発性、又は揮発性と不揮発性との組み合わせであり得る。
【００７３】
いくつかの特定の実施形態と併せて本発明を説明したが、多くの別の代替、変更、及び変形形態が上記した説明に照らして明らかになることが当業者には明らかである。したがって、本明細書において説明された本発明は、添付の特許請求の範囲の思想及び範囲に含まれ得るすべてのこのような代替、変更、応用、及び変形形態を包含するように意図されている。
【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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【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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