(57)【要約】      （修正有）【課題】３次元、スペクトル、偏光、及びその他のモダリティ画像を同時キャプチャできる改良型画像化システムを提供する。【解決手段】マルチモード画像化システムは、眼の内部の光学画像を形成する眼の前に配置可能な対物レンズを有する第１画像化サブシステムであって、光学画像は第１画像化サブシステムの画像面に形成される、第１画像化サブシステムと、第１画像化サブシステムの瞳孔面またはその共役面に配置された、複数のフィルタを有するフィルタモジュールと、マイクロ画像化アレイとセンサアレイとを有する第２画像化サブシステムであって、マイクロ画像化アレイは画像面またはその共役面に配置され、センサアレイは瞳孔面またはその共役面に配置され、センサアレイは眼の内部のプレノプティック画像をキャプチャし、プレノプティック画像は複数のフィルタの各フィルタによりフィルタされた眼の内部の画像を含む、第２画像化サブシステムとを有する。【選択図】図２ａ
2016093509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチモード画像化システムであって、
眼の内部の光学画像を形成する前記眼の前に配置可能な対物レンズを有する第１画像化サブシステムであって、前記光学画像は前記第１画像化サブシステムの画像面に形成される、第１画像化サブシステムと、
前記第１画像化サブシステムの瞳孔面またはその共役面に配置されたフィルタモジュールであって、複数のフィルタを有するフィルタモジュールと、
マイクロ画像化アレイとセンサアレイとを有する第２画像化サブシステムであって、前記マイクロ画像化アレイは前記画像面またはその共役面に配置され、前記センサアレイは前記瞳孔面またはその共役面に配置され、前記センサアレイは前記眼の内部のプレノプティック画像をキャプチャし、前記プレノプティック画像は前記複数のフィルタの各フィルタによりフィルタされた前記眼の内部の画像を含む、第２画像化サブシステムとを有する、
マルチモード画像化システム。
【請求項２】
前記フィルタモジュールは複数の異なるスペクトルフィルタを含む、
請求項１に記載のマルチモード画像化システム。
【請求項３】
前記異なるスペクトルフィルタは糖尿病性網膜症を検出するように選択される、
請求項２に記載のマルチモード画像化システム。
【請求項４】
前記異なるスペクトルフィルタは酸素ヘモグロビンを検出するように選択される、
請求項２に記載のマルチモード画像化システム。
【請求項５】
前記フィルタモジュールは、酸素／無酸素ヘモグロビンスペクトルが分離される波長の第１スペクトルフィルタと、等吸収点波長の第２スペクトルフィルタとを有する、
請求項４に記載のマルチモード画像化システム。
【請求項６】
前記第１スペクトルフィルタは６００−７００ｎｍ範囲の通過帯域を有する、
請求項５に記載のマルチモード画像化システム。
【請求項７】
前記第２スペクトルフィルタは、中心波長が約５８６ｎｍの狭帯域通過フィルタである、
請求項５に記載のマルチモード画像化システム。
【請求項８】
前記第２スペクトルフィルタは、中心波長が約８０８ｎｍの狭帯域通過フィルタである、
請求項５に記載のマルチモード画像化システム。
【請求項９】
前記異なるスペクトルフィルタは赤外フィルタを含む、
請求項２に記載のマルチモード画像化システム。
【請求項１０】
前記フィルタモジュールは複数の異なる偏光フィルタを含む、
請求項１に記載のマルチモード画像化システム。
【請求項１１】
前記異なる偏光フィルタは、前記眼の視神経乳頭を検出するように選択される、
請求項１０に記載のマルチモード画像化システム。
【請求項１２】
前記異なる偏光フィルタは緑内障を検出するように選択される、
請求項１０に記載のマルチモード画像化システム。
【請求項１３】
前記マルチモード画像化システムは、奥行き画像化モードで動作可能であり、前記奥行き画像化モードでは前記センサアレイによりキャプチャされたプレノプティック画像が前記眼の内部の３次元画像を提供するように処理される、
請求項１に記載のマルチモード画像化システム。
【請求項１４】
前記マルチモード画像化システムは、前記センサアレイによりキャプチャされたプレノプティック画像が前記眼の内部の３次元画像を提供するように処理される奥行き画像化モードと、前記センサアレイによりキャプチャされたプレノプティック画像が前記眼の内部の二以上の異なるフィルタ画像を提供するように処理されるマルチフィルタ画像化モードとの間で切り替え可能である、
請求項１に記載のマルチモード画像化システム。
【請求項１５】
前記フィルタモジュールは複数の異なるスペクトルフィルタとクリアフィルタとを含み、前記フィルタモジュールは前記第１画像化サブシステムに対して並進可能であり、
前記奥行き画像化モードと前記マルチフィルタ画像化モードとの間での切り替えは、前記マルチモード画像化システムが前記奥行き画像化モードで用いられるときには前記クリアフィルタが照明され、前記マルチモード画像化システムが前記マルチフィルタ画像化モードで用いられるときには前記スペクトルフィルタが照明されるように、前記フィルタモジュールを並進することを含む、
請求項１４に記載のマルチモード画像化システム。
【請求項１６】
前記マルチモード画像化システムは、
（ａ）前記センサアレイによりキャプチャされたプレノプティック画像が前記眼の内部の３次元画像を提供するように処理される奥行き画像化モード、
（ｂ）前記センサアレイによりキャプチャされたプレノプティック画像が前記眼の内部の二以上の異なるフィルタ画像を提供するように処理されるマルチフィルタ画像化モード、及び
（ｃ）前記眼の前部構造を通る光学波面の収差を検出する波面センサとして前記マルチモード画像化システムが機能する波面検知モードで動作可能である、
請求項１に記載のマルチモード画像化システム。
【請求項１７】
前記第１画像化サブシステムは従来の眼底カメラである、
請求項１に記載のマルチモード画像化システム。
【請求項１８】
前記フィルタモジュールは前記従来の眼底カメラ内に、前記従来の眼底カメラの前記瞳孔面に配置される、
請求項１７に記載のマルチモード画像化システム。
【請求項１９】
さらにリレー光学系を有し、前記フィルタモジュールは前記従来の眼底カメラの外部に、前記従来の眼底カメラの前記瞳孔面の共役面に配置される、
請求項１７に記載のマルチモード画像化システム。
【請求項２０】
画像ポートを有する従来の眼底カメラに用いる改造用変換キットであって、リレー光学系と、フィルタモジュールと、マイクロ画像化アレイ及びセンサアレイを有するプレノプティックセンサモジュールとを有し、
前記フィルタモジュールは前記従来の眼底カメラの瞳孔面の共役面に配置され、
前記マイクロ画像化アレイは前記従来の眼底カメラの画像面の共役面に配置され、
前記センサアレイは前記瞳孔面の他の共役面に配置され、前記センサアレイは眼の内部のプレノプティック画像をキャプチャし、前記プレノプティック画像は複数のフィルタの各フィルタによりフィルタされた前記眼の内部の画像を含み、
前記リレー光学系は前記画像ポートからの光を前記共役面にリレーする、
改造用変換キット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、眼の画像化に関し、例えば、網膜のスペクトル、偏光及び／又は３次元画像化に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼の内部表面の画像を記録するため、検眼士、眼科医、その他の医療専門家により、特殊なカメラが用いられる。ルーチンの健康診断の際、すばやく眼底を見るため、携帯型の検眼鏡が用いられることが多い。携帯型検眼鏡からのデジタル画像を記録するため、付加的なカメラアタッチメントを使い、取得した画像を保存、操作し、後の検査で再評価することもできる。しかし、これらの画像は、輝度、視野、被写体ぶれ、及び解像度が限定されており、多くの病気に対するその診断能力を制約する。
【０００３】
より複雑な画像化システム（例えば、眼底カメラなど）を使えば、臨床医はより良い画質を得ることができ、眼の病状をより正確に診断、スクリーニング、及び治療結果観察を行える。従来の眼底カメラにより、倍率が２倍ないし５倍であり、視野角が１５°ないし１４０°である眼底画像が得られる。この装置は、一般的に、光を眼の内部表面に当てる特殊な照明光学系を有する。アイピースを用いて臨床医は眼の内部を診ることができる。画像をデジタル的に取得するため、電子センサを用いることができる。検査の際、医療専門家は、眼の内部の、網膜裂傷、菲薄化、不健康血管系、混濁、閉塞、組織の拡大又は縮小、及び変色などの異常を検査する。
【０００４】
しかし、従来の眼底カメラには幾つかの欠陥がある。第１に、多くの場合、病気のタイプと重症度を判断するためには、組織特性（ａｎａｔｏｍｉｃａｌ  ｆｅａｔｕｒｅｓ）の絶対測定が有利だろう。しかし、従来の眼底カメラは３次元である眼の２次元画像を生成するものである。これにより、３次元的組織（ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ａｎａｔｏｍｙ）の面積、厚さ又は体積の絶対測定値を評価することは困難又は不可能になる。第２に、多くの場合、スペクトル、偏光、その他の画像化モダリティも有利だろう。従来の眼底カメラは、一般的には、異なるフィルタ処理画像を時間的に順次にキャプチャ（ｃａｐｔｕｒｅ）していたかも知れない。異なる時間に取られたスナップショットは、互いにレジスタ（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）しなければならない。しかし、眼は絶え間なく動いているため、これによりレジストレーション問題が生じる。別のアプローチでは、従来の眼底カメラを、例えば、複数のセンサアレイを用いて１回のスナップショットで複数のフィルタ処理画像をキャプチャするように修正することが可能である。しかし、こうするとカメラはより複雑になり、コストが高くなり、正しい画像レジストレーションを確保するには複数の光学経路をアライメント（ａｌｉｇｎ）しなければならない。
【０００５】
それゆえ、３次元、スペクトル、偏光、及びその他のモダリティ画像を同時キャプチャできる改良型画像化システムが必要である。
【発明の概要】
【０００６】
一態様では、マルチモード画像化システムは、第１画像化サブシステム、フィルタモジュール、及び第２画像化サブシステムを含む。第１画像化サブシステムは対物レンズを含み、前記対物レンズは、眼の内部（例えば、眼の網膜）の光学画像を形成するように、眼の前に配置可能である。フィルタモジュールは、複数のフィルタを含み、第１画像化サブシステムの瞳孔面に配置される。第２画像化サブシステムは、マイクロ画像化アレイとセンサアレイとを含む。マイクロ画像化アレイ（例えば、マイクロレンズアレイ）は第１画像化サブシステムの画像面に配置され、センサアレイは瞳孔面の共役面に配置される。センサアレイは眼の内部のプレノプティック画像をキャプチャする。プレノプティック画像は複数のフィルタの各フィルタによりフィルタされた、眼の内部の画像を含む。代替的実施形態では、システムはリレー光学系を含み、画像面と瞳孔面のそれぞれ共役面にコンポーネントを配置できる。
【０００７】
他の一態様は、従来の眼底カメラを上記のマルチモード画像化システムに変換する改造用変換キットである。
【０００８】
他の態様には、上記のアプローチ及びその変形例に関連する方法、装置、システム、及びアプリケーションを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本特許または出願のファイルは、少なくともカラーの一図面を含む。この特許または特許出願公開のカラー図面を含むコピーは、特許庁に要求し必要な料金を支払えば提供される。
【００１０】
本発明には他の利点と特徴があり、これらは添付した図面を参照して以下の本発明の詳細な説明と添付した請求項から容易に明らかになるであろう。
【図１】眼の異なる状態を示す画像例である（先行技術）。
【図２ａ】マルチモード画像化システムの一例を示す図である。
【図２ｂ】マルチモード画像化システムの一例を示す図である。
【図３】他のマルチモード画像化システムの一例を示す図である。  図は単なる例示を目的とした実施形態を示すものである。当業者には以下の説明から言うまでもないことであるが、ここに例示した構成と方法の別の実施形態を、ここに説明する原理から逸脱することなく、利用することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面と下記の説明は、単なる例としての好ましい実施形態に関する。留意点として、下記の説明から、ここに開示の構成及び方法の代替的な実施形態は、特許請求の範囲に記載したものの原理から逸脱することなく利用できる実行可能な代案であると容易に認識される。理解を容易にするために、複数の図面で共通な同一要素を示すためには同じ参照数字を用いた。
【００１２】
図１は、眼の異なる状態を示す画像例である（先行技術）。画像は網膜の画像である。各網膜画像の下の記載（ｅｎｔｒｉｅｓ）は、病状、病気の診断に用いることができる特徴、その特徴を画像化するのに有用なモダリティのリストである。一番左の列は健康な眼である。
【００１３】
最初にリストされた病気は緑内障（ｇｌａｕｃｏｍａ）である。これは視神経乳頭の拡大という臨床所見を伴う。視神経乳頭の拡大を評価するため、医療専門家は、表の第２行に示したように、陥凹乳頭径比（Ｃ／Ｄ比）の推定を試みるだろう。これは、網膜の現在画像を前の検査の時の画像との比較、眼の視神経乳頭間の比較、又は乳頭辺縁部の細線化を探すことにより行える。従来の眼底カメラでは、眼の３次元の粗測定値は２次元画像から推定している。それが、表の第３行にリストした３次元モダリティにより示されたように、３次元画像から推定されれば、分析はより正確になるだろう。また、緑内障を患う患者の視神経乳頭は、偏光した光には異なる応答を示すこともある。高い眼圧、網膜菲薄化、視神経乳頭の変化により、複屈折特性が変化したり、その他の偏光関連効果が生じたりすることがある。これらの変化は、表の第３行の偏光モダリティにより示したように、偏光画像により評価できる。従来の眼底カメラは、一般的には、そのような偏光測定はできない。
【００１４】
眼の病気は、血管構造と組織の生理的活動も変化させることがあり、これにより組織エリアの代謝作用が変わる。例えば、図１にリストされた第２の病気は糖尿病性網膜症である。この病気はそのタイプと重症度により、毛細血管瘤、出血、綿花状白斑、及び静脈ビーズ症（ｖｅｎｏｕｓ  ｂｅａｄｉｎｇ）などに分類される。これらの病気の３次元測定は、病気の重症度の客観的評価の役に立つ。また、スペクトル画像化は、狭帯域フィルタの利用により、網膜組織の健康を示すことができる。このアプローチでは、酸素ヘモグロビンの既知のスペクトル応答に基づき、２つ以上の狭帯域スペクトルフィルタを選択する。これらのスペクトルフィルタを用いて取得（ａｃｑｕｉｒｅ）した画像を用いて、組織の酸素飽和マップを作成する。この酸素測定マップにより組織の付加的臨床的測定ができ、診断の際に大変役に立つ。従来の眼底カメラは、そのような測定はできない。
【００１５】
図１にリストした第３と第４の病気の診断は、同様に、３次元のスペクトル及び／又は偏光測定により、同様に改善できる。
【００１６】
図２ａは、マルチモード画像化システムの一例を示す図である。画像化システム２１０は、（図２ａにおいて１つのレンズで表す）対物レンズ２１２と、副画像化アレイ２１４（画像形成要素のアレイ）と、センサアレイ２８０とを含む。便宜上、画像化光学系２１２は、図２ａにおいて、１つの光学要素として示されているが、言うまでもなく、複数の要素を含んでいてもよい。
【００１７】
副画像化アレイ２１４はマイクロ画像化アレイとも呼ばれる。副画像化アレイ２１４とセンサアレイ２８０とは、合わせて、プラノプティックセンサモジュール（ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ  ｓｅｎｓｏｒ  ｍｏｄｕｌｅ）と呼ばれることもある。この例では、副画像化アレイ２１４はマイクロレンズアレイである。マイクロ画像化アレイ２１４のこの他の例は、マイクロレンズアレイ、ピンホールのアレイ、マイクロミラーアレイ、チェッカーボードグリッド及び導波／チャンネルアレイを含む。マイクロ画像化アレイ２１４は、方形アレイ、六角形アレイ、その他のタイプのアレイであってもよい。
【００１８】
これらのコンポーネントはオーバーラップする２つの画像化サブシステムを形成する。第１の画像化サブシステムにおいて、対物レンズ２１２は、眼２５０の前に位置づけ可能であり、主画像面ＩＰにおいて眼（この例では網膜）の光学画像２５５を形成する。この光学画像２５５は画像ポートＩＰ’などの共役面（ｃｏｎｊｕｇａｔｅ  ｐｌａｎｅｓ）にリレーされ得る。この画像化サブシステムは瞳孔面（ｐｕｐｉｌ  ｐｌａｎｅ）を有する。第２の画像化サブシステムにおいて、副画像化アレイ２１４は瞳孔面をセンサアレイ２８０に画像化する。こうするために、マイクロ画像化アレイ２１４は、画像面ＩＰに、又はその共役面のうちの１つに配置される。この例では、マイクロレンズアレイ２１４は共役面ＩＰ’に配置されている。本システムは全体として、センサ面ＳＰにおいて、空間的に多重化されインターリーブされた光学画像２７０を構成する。
【００１９】
フィルタモジュール２２５は、センサ面ＳＰに共役な面ＳＰ’に位置づけられる。実際の物理的な場所は、画像化光学系２１２の前、後、またはその中であってもよい。フィルタモジュールは、複数の空間的に多重化されたフィルタ２２７Ａ−Ｄを含む。この例では、フィルタモジュール２２５は、図２ａの下部に示したように、方形のフィルタアレイ２２７を含む。フィルタモジュール２２５は、スペクトルフィルタ、偏光フィルタ、減光フィルタ（ｎｅｕｔｒａｌ  ｄｅｎｓｉｔｙ  ｆｉｌｔｅｒｓ）、クリアフィルタ（例えば、フィルタ無し）、又はこれらの組み合わせを含んでいてもよい。
【００２０】
図２ａの上部に、より詳細を示す。この図では、網膜２５０は３×３領域アレイに分割されており、これは１−９とラベル付けされている。フィルタモジュール２２５は、個々のフィルタ１２７Ａ−Ｄの方形な２×２アレイである。例えば、各フィルタ２２７Ａ−Ｄは異なるスペクトル応答を有する。センサアレイ２８０は６×６方形アレイとして示した。
【００２１】
図２ｂは、空間的に多重化された光学画像２７０Ａ−Ｄが、センサアレイ２８０において、どのように生成されインターリーブされるかを概念的に示す図である。オブジェクト２５０は、キャプチャされフィルタ２２７Ａによりフィルタされると、光学画像２５５Ａを生じる。光学画像２５５Ａをオブジェクトの未フィルタ画像と区別するため、３×３領域は添え字Ａ：１Ａ−９Ａでラベル付けされる。同様に、オブジェクト２５０は、フィルタ２２７Ｂ、Ｃ、Ｄによりフィルタされ、対応する光学画像２５５Ｂ、Ｃ、Ｄを生じる。これらの３×３領域は、１Ｂ−９Ｂ、１Ｃ−９Ｃ、及び１Ｄ−９Ｄとラベル付けされる。これらの４つの光学画像２５５Ａ−Ｄは、それぞれ、フィルタモジュール２２５内の異なるフィルタ２２７Ａ−Ｄによりフィルタされるが、画像化システム２１０によりすべて同時に生成される。これにより、モダリティが異なる画像が１つのスナップショットでキャプチャされるので、画像をレジストレーションする時に、眼の動きを補償する必要がない。
【００２２】
４つの光学画像２５５Ａ−Ｄは、図２Ｂに示すように、センサ面においてインターリーブされて構成される。画像２５５Ａを例として用いると、光学画像２５５Ａの３×３領域１Ａ−９Ａは、光学画像２７０内の３×３ブロック内で連続していない。むしろ、異なる４つの光学画像の領域１Ａ、１Ｂ，１Ｃ及び１Ｄは、光学画像２７０の左上に２×２で構成されている（画像２７０の逆像は説明を分かりやすくするため無視する）。領域１−９は同様に構成される。このように、光学画像２７０Ａを構成する領域１Ａ−９Ａは、合成光学画像２７０にわたって広がっているが、他の光学画像２７０Ｂ−Ｄの部分により隔てられている。言い換えると、センサが個々のセンサ要素の方形アレイであるとき、アレイ全体はセンサアレイの方形サブアレイ２７１（１）−（９）に分割できる（図２Ｂにはサブアレイ２７１（１）のみを示す）。各領域１−９について、各フィルタ画像の対応領域はすべてサブアレイ上に画像化される。例えば、領域１Ａ，１Ｂ，１Ｃ及び１Ｄはすべてサブアレイ２７１（１）上に画像化される。フィルタモジュール２２５とセンサアレイ２８０は共役面に配置されているので、アレイ２１４の各画像化要素は、センサ面ＳＰにおいてフィルタモジュール２２５の画像を構成する。複数の画像化要素があるので、フィルタモジュール２２５の複数画像２７１が構成される。
【００２３】
多重化画像２７０は、処理モジュール２９０により処理され、オブジェクトの所望の画像を再構成する。処理は逆インターリーブ（ｄｅｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）と逆多重化（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）であり得る。処理にはより高度な画像処理が含まれていてもよい。異なるフィルタリングを経るのに加え、システム２１０によりキャプチャされた画像データは、異なる視点も反映する。すなわち、多重化画像は異なる視点でキャプチャされる。この情報は、網膜の３次元画像の再構成や、オクルージョン（ｏｃｃｌｕｓｉｏｎｓ）の効果の低減に用いることができる。このように、再構成された画像２９５は、フィルタ画像（例えば、カラー及び／又は偏光画像）に加えて３次元情報を含み得る。このシステムは、奥行きモードとマルチフィルタモードとの間で切り替えできるように設計することも可能である。あるいは、このシステムは、奥行きとスペクトル／偏光情報とを両方とも同時にキャプチャできる。
【００２４】
例えば、網膜の酸素飽和は糖尿病性網膜症を予測する役に立つ。網膜酸素量（ｒｅｔｉｎａｌ  ｏｘｉｍｅｔｒｙ）は二以上のスペクトルフィルタで測定できる：一以上のフィルタは酸素／無酸素ヘモグロビンスペクトルが最も離れる（６００−７００ｎｍの間あたりの）波長で選択され、一フィルタは（５８６ｎｍ又は８０８ｎｍなどの）等吸収点で選択される。例えば、このシステムは、（等吸収点に近い）中心波長５４８ｎｍ、幅１０ｎｍのフィルタと、中心波長６１０ｎｍ、幅１０ｎｍの第２のフィルタとを用いることができる。また、近赤外波長を用いて、血管系の、特に深部血管のコントラストを向上することができる。
【００２５】
偏光に関して、実際には、照明光は偏光され調整されており、角膜の複屈折の主な原因となっているかも知れない。反射光を分析するため、無偏光フィルタ、直線偏光フィルタ、及び円偏光フィルタを用いて、網膜の偏光依存特性を評価できる。桿体（ｒｏｄｓ）と錐体（ｃｏｎｅｓ）により入射光の偏光が維持される。健康な網膜では、視神経には桿体／錐体は無く、それゆえ反射光の偏光解消が生じる。奇形組織や眼圧上昇（緑内障）にともなう病気により、これらのエリアの複屈折特性や偏光応答が変わり得る。
【００２６】
奥行き情報を用いて、緑内障診断のための視神経のサイズをより正確に推定できる。視神経乳頭（ｏｐｔｉｃ  ｄｉｓｃ）サイズを考慮しなければ、陥凹（ｃｕｐ）サイズと陥凹／乳頭径（ｄｉｓｃ）比は臨床的に意味をもたない。現在の方法は一般的に定性的又は相対的な測定である。しかし、視神経乳頭の絶対測定により、病気分類に定量的なものにできる。３次元情報も用いて物理的変形を識別または測定することもできる。
【００２７】
留意点として、図２は基礎的なコンセプトを示すため簡略化してある。例えば、オブジェクト２５０は、画像化関数全体の説明を容易にするため、人工的にアレイに分割されていた。他の一例として、実際のほとんどのシステムは、特にセンサアレイにおいて、及び場合によってはフィルタモジュールにおいても、十分に大きなアレイを用いる。また、センサ面上の６×６領域と、センサアレイ中のセンサ要素との間には、２対１関係はなくてもよい。各領域は、例えば、複数のセンサ要素に対応する。最後の例として、オブジェクト中の１とラベルされた領域と、フィルタ画像２５５Ａ中の１Ａとラベルされた領域と、合成画像２７０中の１Ａとラベルされた領域とは、互いの正確な画像でなくてもよい。幾つかのデザインでは、画像２７０内の領域１Ａは、おおよそオブジェクト２５０内の領域１からフィルタされたエネルギーをキャプチャするが、実際には領域１の画像ではなくてもよい。このように、画像２７０の領域１Ａのセンサ要素により集められたエネルギーは、オブジェクト２５０中の領域１中の画像（またはその画像の幾つかの変換）を集積及びサンプリングするが、その領域におけるオブジェクトのジオメトリ的再生を表すのではない。また、視差、口径食、回折、及び光伝搬が画像形成に影響する。
【００２８】
図２に示すアプローチには幾つかの利点がある。第１に、複数の光学画像２７０Ａ−Ｄがセンサ面で同時にキャプチャされる。第２に、キャプチャされた各画像は、フィルタモジュール２２５内のフィルタ２２７Ａ−Ｄによりフィルタされ、各フィルタ２２７は異なるフィルタ関数を実施するように設計され得る。便宜上、センサアレイ２８０に入射する光分布はマルチフィルタプレノプティック（ｍｕｌｔｉ−ｆｉｌｔｅｒ  ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ）画像２７０と呼ばれ、フィルタモジュールの効果はフィルタコーディング（ｆｉｌｔｅｒ−ｃｏｄｉｎｇ）と呼ばれることもある。また、フィルタモジュール２２５は、実際のセンサ面ＳＰではなく共役面ＳＰ’に配置され、これは一般的にフィルタモジュールがセンサ面で必要となるものよりも非常に大きいことを意味するので、フィルタモジュールに関する許容誤差その他の機械的要件がゆるくなる。これにより、フィルタモジュールが（例えば、センサアセンブリに取り付けられて）センサ面に配置される場合と比較して、フィルタモジュールの操作が容易になる。
【００２９】
図２ａを参照して、破線ボックス内の（フィルタモジュール２２５を除く）光学要素は、従来の眼底カメラを構成することに留意されたい。従来の眼底カメラの画像ポートＩＰ’は、一般的に、人が見られるアイピース、または画像をキャプチャする検出器アレイどちらかに結合される。従来の眼底カメラは、瞳孔面ＳＰ’にフィルタモジュール２２５を加え、画像ポートＩＰ’をプレノプティックセンサモジュール（すなわち、副画像化アレイ２１４プラスセンサアレイ２８０）に結合することにより、マルチモード画像化システムに変換できる。しかし、そうするためには、フィルタモジュール２２５を挿入するために、従来の眼底カメラの内部にアクセス可能でなければならない。
【００３０】
図３は、他のマルチモード画像化システムの一例を示す図である。この例では、フィルタモジュール２２５は従来の眼底カメラの外に配置されている。従来の眼底カメラ自体は修正されていない。実際、追加のリレー光学系により、瞳孔面の共役面が生成され、フィルタモジュール２２５はこの共役面に配置される。マイクロレンズアレイ２１４は、主画像面ＩＰと画像ポートＩＰ’の共役面に配置される。センサアレイ２８０は、図２ａに示したように、マイクロレンズアレイ２１４に対して同じ間隔で配置される。
【００３１】
以下に、図２ａのシステムを一例として用いて、幾つかのデザインを検討する。このシステムは、人間の眼の組織的制約内で機能しなければならない。一般的に、眼は、奥行きが約２２ｍｍ、瞳孔サイズが２−８ｍｍ、水媒体のｎ＝１．３３である。無限遠では、眼のｆナンバーは（瞳孔径が８ｍｍにおける）約１．８から（瞳孔径が２ｍｍにおける）７．３の範囲にある。
【００３２】
ここで、マイクロレンズ間のピッチが１００μｍ、ｎ＝１．４６の水晶体における焦点長さが１ｍｍであるプレノプティックセンサモジュールを仮定する。このデザインでは、マイクロレンズとセンサアレイとの間のボリュームは水晶体である。これはｆナンバー＝ｆ／（ｎＤ）＝１／（１．４６＊０．１）＝７に対応する。標準的な眼底カメラは一般的に倍率が２．５−５倍である。完全に散大した瞳孔を画像化する眼底カメラは、レンズレットアレイ（ｌｅｎｓｌｅｔ  ａｒｒａｙ）のｆナンバーにマッチさせるため、４倍より低い倍率（７／１．８）で画像化するだろう。一部散大した瞳孔（５ｍｍ）の場合、カメラは倍率２．５倍（７／２．９）倍で画像化するだろう。
【００３３】
標準的な眼底カメラは、倍率２．５倍で視野３０°を画像化する。この３０°は、眼底の直径約９ｍｍに対応する。このように、眼底カメラにより生成される画像は、直径が約２２．５ｍｍである。さらに、サイズが２４×３６ｍｍのセンサアレイ２８０を仮定する。その場合、画像全体がセンサエリアに広がる（ｆａｌｌ  ｏｎｔｏ）。この場合に、画像のマイクロレンズアレイサンプリングは、画像直径にわたり２２５レンズレットであると仮定する。横方向の解像度はレンズレットサンプリングにより制限され得る。例えば、２２５レンズレットによりサンプリングされた９ｍｍ画像は、ナイキスト限界解像度（Ｎｙｑｕｉｓｔ−ｌｉｍｉｔｅｄ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）の８０μｍとなる。所望の眼底画像解像度は１５μｍ／ピクセル（３０μｍ横方向解像度）であるが、この数字は報告機関（ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ  ａｇｅｎｃｙ）により大きく変わる。この解像度は、離間がより狭いレンズを用いることにより、または全体的な解像度を高くするように画像を処理することにより達成できる。しかし、倍率、サンプリング、ｆナンバー、視野は、図３に示したように、眼底カメラとプレノプティックセンサモジュールとの間の副画像リレーを用いて、追加的に調整さえ得る。例えば、散大した瞳孔により、ｆナンバーが小さくなりすぎて、レンズレットのｆナンバーにマッチしなくなった場合、ｆナンバーがマッチするまで、瞳孔面の開口を小さくできる。
【００３４】
奥行き解像度は次のように推定できる。眼底サイズが９ｍｍ、瞳孔が５ｍｍ、倍率が２．５倍であると仮定する。ピクセルピッチが５．５μｍのセンサ上に１００μｍレンズレットを有するマイクロレンズアレイを仮定する。シミュレーションによると、奥行き解像度は約０．２５ｍｍである。眼の画像化の場合、奥行き解像度が０．２５ｍｍあれば、眼底曲率を正確に測定するには十分である。
【００３５】
他の波面検知モードでは、眼の前部セグメントを画像化するため、マルチモーダル眼底カメラを用いる。このモードでは、プレノプティック（ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ）カメラは、眼の前部構造を通る光学波面の収差を検出する波面センサとして機能する。収差は、角膜潰瘍、白内障、屈折異常（すなわち、近視、遠視、乱視）などの眼の前部の状態に関連し得る。このモードでの照明は、従来の眼底照明、点光源からの照明、またはコリメート光からの照明であってもよい。
【００３６】
マルチモード画像化システムでは、ビューファインダーを含め、検査者が画像キャプチャの時にそのビューファインダーを通して画像を見ることができるようにしてもよい。ビームスプリッタやシングルレンズ反射を用いて、光経路を分離して、画像をプレノプティックセンサモジュールとビューファインダーとに方向付けることが可能である。例えば、シングルレンズ反射またはビームスプリッタを（図２ａまたは図３に示したように）リレー面に挿入し、医療専門家が網膜をみることができるようにしつつ、網膜のプレノプティック画像を同じデバイスのセンサアレイでキャプチャできるようにしてもよい。
【００３７】
他の実施形態では、マルチモード画像化システムは異なるフィルタモジュールのセットを含んでいてもよい。各フィルタモジュールは異なる目的に使える。例えば、一フィルタモジュールをスペクトル画像化に用い、他の一フィルタモジュールを奥行き画像化に用いてもよい。異なるフィルタモジュールをデバイスに挿入することもできる。
【００３８】
説明したマルチモード画像化システムは、オリジナル機器としてデザイン及び製造できる。あるいは、既存の眼底カメラをマルチモードになるように修正できる。一実施形態では、改造用変換キット（ａｆｔｅｒ−ｍａｒｋｅｔ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｋｉｔ）を用いて従来の眼底カメラをマルチモード眼底カメラに変換してもよい。変換キットは、マイクロ画像化アレイとセンサアレイとを有するプレノプティックセンサモジュールを含む。オリジナル眼底カメラは従来のセンサを備えている。変換の際、プレノプティックセンサモジュールが従来のセンサを代替し、マイクロ画像化アレイ（例えば、マイクロレンズアレイまたはピンホールアレイ）が従来の眼底カメラの画像面に配置されるようにする。例えば、マイクロ画像化アレイは、従来のセンサが前にあった面に配置してもよい。
【００３９】
詳細な説明には具体的事項が多数含まれているが、これらは本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の異なる実施例と態様を例示することのみを目的としたものと解釈しなければならない。言うまでもなく、本発明の範囲はここで詳細に説明していない他の実施形態も含む。その他の様々な修正、変更、変形が、当該技術分野の当業者には明らかである。添付した請求項に記載した本発明の精神と範囲から逸脱することなく、ここに開示した本発明の方法と装置の構成、動作、詳細に対して、こうした様々な修正、変更、変形をすることが可能である。それゆえ、本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等物により決定されるべきである。
【符号の説明】
【００４０】
２１４  マイクロレンズアレイ
２１２  対物レンズ
２２５  フィルタモジュール
２５０  眼
２５５  画像
２７０  プレノプティック画像
２８０  センサアレイ
２９５  画像
【図１】
2016093509.tif 000003
【図２ａ】
2016093509.tif 000004
【図２ｂ】
2016093509.tif 000005
【図３】
2016093509.tif 000006