(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光視覚画像を収集する第１受光器（１）と、
前記第１受光器（１）に結合され、前記受光視覚画像を入射光のレベルを超えて増幅して増幅視覚画像を生成する光増幅器（２）と、
前記光増幅器（２）に結合され、前記増幅視覚画像を伝達する光伝達器（７）と、
前記増幅視覚画像を収集する第２受光器（８）と、
前記第２受光器（８）に結合され、前記増幅視覚画像を電気信号に変換する変換器（２７）と、
前記変換器（２７）に結合され、網膜を刺激する電極（２９、５０４）と、
を有することを特徴とする網膜の人工器官。
【請求項２】
前記光増幅器（２）は前記受光視覚画像を所定の伝達関数によって増幅する請求項１記載の網膜の人工器官。
【請求項３】
前記伝達関数は、前記受光視覚画像と前記増幅視覚画像の対数関係を生成する請求項２記載の網膜の人工器官。
【請求項４】
前記伝達関数は対数圧縮関数である請求項２記載の網膜の人工器官。
【請求項５】
前記光増幅器（２）は、前記第２受光器（８）及び前記変換器（２７）が作動するために必要なパワーを供給する請求項１記載の網膜の人工器官。
【請求項６】
前記光増幅器（２）が、前記第２受光器（８）及び前記変換器（２７）にパワーを供給するキャリア、及び、周波数変調、パルス幅変調及び位相シフト変調の組から選択された変調信号を提供し、前記増幅視覚画像を符号化する請求項５記載の網膜の人工器官。
【請求項７】
前記必要なパワーは第１光周波数で提供され、前記増幅視覚画像は第２光周波数で提供される請求項５記載の網膜の人工器官。
【請求項８】
さらに、前記増幅視覚画像を一時的に中断する制御手段を有する請求項１記載の網膜の人工器官。
【請求項９】
さらに、前記受光視覚画像の寸法変換器を有する請求項１記載の網膜の人工器官。
【請求項１０】
前記受光視覚画像の前記寸法変換器は、前記受光視覚画像を拡大する拡大装置である請求項９記載の網膜の人工器官。
【請求項１１】
前記拡大装置は、光学ズームレンズである請求項１０記載の網膜の人工器官。
【請求項１２】
前記変換器が、網膜に正味電荷（net charge）を付与しない電気信号を生成する請求項１記載の網膜の人工器官。
【請求項１３】
前記交番電気信号が、二相パルスである請求項１２記載の網膜の人工器官。
【請求項１４】
前記二相パルスが、負パルスに引き続く正パルスからなる請求項１３記載の網膜の人工器官。
【請求項１５】
さらに、各正パルスと負パルスの間で前記信号を中断する制御手段を有する請求項１４記載の網膜の人工器官。
【請求項１６】
前記光伝達器（７）がレーザーである請求項１記載の網膜の人工器官。
【請求項１７】
前記レーザーが走査レーザーである請求項１６記載の網膜の人工器官。
【請求項１８】
前記走査レーザーが、前記第２受光器（８）及び前記変換器にパワー（２７）を供給するキャリア、及び、前記増幅視覚画像を符号化した変調信号を有する信号を提供する請求項１７記載の網膜の人工器官。
【請求項１９】
前記必要なパワーは第１光周波数で提供され、前記増幅視覚画像が第２光周波数で提供される請求項１７記載の網膜の人工器官。
【請求項２０】
前記走査レーザーが、ラスタパターンで前記第２受光器（８）を走査する請求項１７記載の網膜の人工器官。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の属する技術分野］
この発明は概して網膜の人工器官に関し、さらに詳細には網膜の人工器官の性能を向上させる方法及び装置に関するものである。
この発明は極度の視覚損傷または視覚消失した患者の網膜の人工器官移植の十分なエネルギーのフォトンビームを直接調節することに関するものである。
この出願は米国特許仮出願番号第６０／１２５，８７５号、出願日１９９９年３月２４日の利益を請求する。
【０００２】
［発明の背景］
健康な眼は特定の波長の光に反応して神経刺激をトリガする感光性網膜細胞（例えば、網膜内の桿状体及び錐状体）を有している。神経細胞中の複雑な相互接続がこれらの刺激を組立て刺激は光神経を通って脳の視覚中心へ運ばれ、そこで解釈される。視覚損傷のある一定の共通形態は感光性網膜細胞の誤動作に対する主要な基因となることがある。このような場合、患者の眼に移植された網膜の人工器官によって視界が向上される可能性がある。マイケルソン（Michelson）（米国特許番号第４，６２８，９３３号）及びコウ（Chow）（米国特許番号第５，０１６，６３３号、５，３９７，３５０及び５，５５６，４２３）は各々が電気的衝撃でバイポーラ、または類似の細胞を刺激できる電極を備えた状態で瞳に向かって眼の外に面する基本的には光受容器の網膜移植装置、または移植装置（複数）を教示している。 このバイポーラ細胞は電気的刺激の作用を受けて光神経を通って適切な神経刺激を脳へ送る。
【０００３】
網膜細胞を十分刺激するには不十分な電流しか生じない場合、光受容器が眼に入る光の通常のレベルに対して十分感度がよいように見えないため、この発明はこの形式の人工器官に対する必要に応じた補完であると想定される。それ故、光増幅器または「助力者」装置が必要とされることになる。その装置が本明細書において説明されるこの発明であり、それには特種な特性を有する移植も含まれる。
【０００４】
ファーニス（Furness）他は「仮想網膜表示装置（Virtual Retinal Display）」、米国特許番号５，６５９，３２７第号、で「仮想網膜表示装置は眼の網膜に直接投影されるパノラマ式の、高解像度の有彩色仮想画像を作成するフォトン発生及び操作を．．．利用する．．．そこには鏡または光学部品を介して見られる非現実的なまたは架空の画像がある」、と教示している。
【０００５】
リチャード（Richard）他は米国特許番号第５，３６９，４１５号で「方向付けて送り出された光ビームを形成するステップと；光ビームを変調してビデオ情報を光ビームに印可するステップと；ビームを２つの直交方向へ偏向させるステップと；光ビームからの仮想画像を眼の網膜に生成する転送回折光学要素部品を含む光ビームをオペレータの眼に受光する入力を含む平面画像形成装置を形成するステップ；及び２つの直交方向に走査されかつ平面画像形成装置の入力及び平面画像形成装置の出力に変調された光ビームをオペレータの眼へ向けて送り出すステップと；を含む直接網膜走査表示装置」、を教示している。
【０００６】
視力のある人達はかれらの意図する用途にこれらの上記装置を使用することができる。しかし、それらは光受容器電極類の移植された網膜の人工器官をもつ視覚消失した人達が使用するには不適当にと思われる。それらは十分な光の能力を提供していないと思われる。また、スリニル（Slinyl）及びウオルバールジヒト（Wolbarscht）、「レーザ及び他の光源についての安全性（Safety with Lasers and Other Optical Sources）」によれば、網膜のしきい値損傷は平方センチメートル当たり０．４ジュールであるため、光振幅は任意に増大させることができない。
【０００７】
［発明の概要］
この発明は改良された網膜の人工器官性能を提供する方法及び装置へ向けて送り出されるものである。この発明は、さらに詳細には網膜の人工器官への損傷を回避しながら、移植網膜の人工器官を動作させる網膜神経または細胞の電気的刺激を最大にする光倍増器及び電気回路へ向けて送り出されるものである。この発明は、さらに詳細には網膜の人工器官の利点を最大にする、改良された移植網膜の人工器官に向けて送り出されるものである。
【０００８】
この発明の見地によれば、見た画像（即ち、入力画像）から反射した光は光増幅器を通過して網膜の人工器官の光受容器アレイへ加られる出力画像を生ずる。光増幅器の利得（または、「伝達関数」）は光受容器アレイが十分な大きさの網膜神経刺激を生じて着目した光景を強めるため出力電極を駆動させるようにすることができる。この発明の別の見地によれば、光増幅器は光強度の範囲を、例えば、対数的に圧縮して人工器官の光受容器を過剰駆動することなく最大光増幅を可能にすることが好ましい。
【０００９】
この発明の別の見地に従えば、網膜神経の電気的刺激はパルス化される、即ち、周期的に中断されてピークのある大きさの電気信号に基因する損傷を回避することが好ましい。周期的中断は光受容器アレイへの入射光を周期的に中断するシャッタにより機械的に及び適切な波形整形回路を介して電気的にまたはそのいずれかにより実行可能である。
【００１０】
この発明の別の見地に従えば、移植された人工器官の電極が正及び負パルスのシーケンスを発生して眼の正味電荷の生成を回避する。
27)連続パルスは間隔Δｔの時間的空白を設けることが好ましい。
【００１１】
４つの好ましい実施形態を説明する。この発明の第１実施形態によれば、単一波長が組合せ光受容器−電子回路電極移植ユニットを起動させるようなされ、ユニットでは負パルスの後に時間遅延があり正パルスが引き続いて生ずるようになっている。眼に移植された光受容器が等しい量の正及び負電荷を有する電気的刺激を生成するように作用する。単一光波長が光受容器により受光される。その単一波長には抽出可能なエネルギーが含まれる。それには例えば、振幅変調、周波数変調、位相シフト法またはパルス幅変調により符号化される情報も含まれる。光受容器は関連電子回路を有する電極を起動する。電子回路は負パルスの後に時間遅延を生じ、引き続いて正パルスを生ずる。ゼロの正味電荷が電極が発生する電気的パルスにより眼に導入される。好ましい遅延時間は０．１ミリ秒から１０ミリ秒の範囲にあり、かつ２ミリ秒の遅延時間が最も好ましい。網膜細胞が電気的に刺激されない場合、静止及び回復状態に戻る。その後、それは電気的には第１の電気的刺激による刺激の前の状態にそれがあった状態になる。
【００１２】
この発明の第２実施形態によれば、第１波長が「電子式」光受容器の第１の組を刺激するのに使用される。これらの光受容器は取付けられた、または関連する電極の刺激が負パルスを生ずるように接続される。この負パルスは網膜細胞刺激をもたらす。その後、シャッタが割り込んで眼への光透過を停止させる。網膜細胞が静止及び回復状態になり、その結果、それが電気的には光の特定の第１波長により刺激の前にそれがあった状態に戻る。その後、光の特定の第２波長がその光波長に感度のよい光受容器の第２組を刺激するが、光受容器の第１組は影響を受けない。光受容器の第２組は取付けられた、または関連した電極の刺激が正パルスを生ずるように接続される。網膜細胞に導入された正味電荷は平衡しなければならない。従って、正パルスにより導入された正電荷は負パルスにより導入された負パルスに等しくなければならない。再び、シャッタが割り込んで光透過を停止させる。再び、網膜細胞が静止し回復して、かつプロセスが繰返えされる。第２実施形態の見地により、電気光学的、電子的または機械的シャッタを使用して電気的刺激のない期間が電気的刺激のため目標とする網膜細胞にもたらされる。
【００１３】
第１及び第２実施形態間のいわば、混成品であるこの発明の第３実施形態によれば、各々が対応波長に応じた２つの異なる波長及び２つの異なる形式のダイオードが使用される。この実施形態では、ひとつの波長を使用して光の高い一定レベルで励起して電子回路構成部品へ電力が供給される。他の波長を使用して振幅、周波数、位相、パルス幅変調、またはそれらの組合せを介して情報を送信する。網膜細胞に対する電子回路から電極への刺激パルスが第１実施形態で発生したのと同じように単一波長で発生する。第４実施形態はいかなる特別の移植可能な光受容器も有しない対数光増幅器自体の実施形態である。何の電子回路もなくダイオードに接続された光受容器とともに使用される場合、この最後の実施形態には低デューテイサイクルが必要とされる。それは酸化可能な電極の本来の容量に十分期待してよく、酸化可能な電極はガラス質流体、または眼に直接結びついた流体として眼に存在するイオン化可能な流体に対して絶縁酸化層の蓄積により容量を取得するものである。
【００１４】
画像の第１変換器を有する画像受光器は画像を電気信号に変換する。信号は患者に明るさの圧縮状態を提供するように基本的には対数的に増幅される。
【００１５】
この発明の実施形態の見地は増幅された電気信号は第２変換器によりフォトンを基本とする表示に変換され、この表示のフォトンは眼の瞳を通って眼に入ることである。また、対数増幅器発明の実施形態が十分な出力光能力を有する一方で、好都合なことには、出力光レベルはなお安全レベルにとどまる。この発明の見地は、虹彩ならびに周囲の輝度の大きさのかなり程度を越えた考えられる光景の形成における人間の眼の網膜細胞の生化学の作用の見地に対応する。
【００１６】
この発明の実施形態の見地は画像の光学式及び電子式拡大、例えば、光学的ズームレンズの併合、ならびに電子式拡大、両方の併合である。それ故、特定の考察対象または必要性のある事項に焦点を合わせることが実現可能である。
【００１７】
適切な調整により、目に見える明るさの適切なしきい値振幅、ならびに目に見える明るさの快適な最大しきい値が得られる。従って、これらの調整のため、しきい値振幅及び最大の快適しきい値に対する適切な調整が行われるように調整見地が各実施形態に組み込まれる。
【００１８】
この発明のすべての実施形態に組み込まれる別の見地は、少なくともある程度利用可能な色彩視覚の生成に向けられる。個別の刺激位置（網膜細胞は概して、具体的にはバイポーラ細胞）が異なる色彩知覚を刺激に与えることを拡張するため、見た場面の選択画素の色彩が、特定形式のバイポーラ細胞を電気的に刺激して色彩視覚の知覚をもたらすように配置された特定の光受容器電子回路電極ユニットに相互に関係付けられる。
【００１９】
しきい値と最大明るさ、及び色彩視覚の快適な調整両方の実行を助力するため、対数光増幅器もそれ自体内にデータ処理装置を内蔵していて、データ処理装置は半自主的に、各種光受容器電極及びその組合せの間を循環し、患者に患者が見るものに関して質問し、その後、患者が回答を与え適切な目に見える明るさ、目に見える色彩及び適切な知覚を設定する。この設定モードはキーボード、表示装置、及び補助プロセッサを使用して行われ、これらは設定処理手順中対数光増幅器のデータ処理装置の中に差し込まれる。
【００２０】
走査レーザフィードバックがこの発明の別の実施形態に設けられてスキャナレーザによる適正なロケーションの走査を続けさせる。網膜移植装置から反射して戻った反射走査レーザの画像化を使用して眼に入り込んで見る第２画像形成装置及び走査レーザ走査制御装置に繋がれたデータ処理装置を利用してリアルタイム情報を提供することができる。
【００２１】
［好ましい実施形態の説明］
この発明の上記及び他の特徴及び利点は次の詳細な説明からより明らかになろう。
以下の説明はこの発明を実行するため現在考察されている最良モードについてのものである。この説明は概念を制限するものとして理解されるべきでなく、単にこの発明の一般的な原理を説明する目的で行われるものである。この発明の適用範囲は特許請求の範囲を参照して判定されるべきである。
【００２２】
この発明は正常な光受容器網膜細胞を失った患者の眼に移植する、光を増幅する人工光受容器を提供する。この増幅光の目的は人工光受容器を効果的に刺激するものである。人工光受容器は関連電極を通して、通常いくつかの電子回路を介して網膜細胞へ電気的刺激をもたらし、網膜細胞は網膜内の錐状体及び桿状体などの生きた網膜の人工器官によって正常に刺激される。網膜の人工器官を通して電気的刺激を受ける網膜細胞は代表的にはバイポーラ細胞である。これらの非光受容器網膜細胞へのこの刺激は、正常の眼が見るはずのものの少なくともいくつかを患者に知覚させる。網膜細胞を損傷しないようにするため、光が光受容器の電極刺激装置へ以下の方法で送られる。
【００２３】
４つの実施形態を説明する。第１実施形態では、単一波長が組合せ光受容器−電子回路電極移植装置を起動させるよう期待され、装置では負パルスの後に時間遅延があり正パルスが引き続いて生ずるようになっている。第１実施形態では、眼に移植された光受容器は等量の正及び負電荷で電気的刺激を生成するように作用する。単一光波長が光受容器に受光される。光受容器は関連電子回路を有する電極を起動する。電子回路は負パルスの後に時間遅延を生じ、引き続いて正パルスを生ずる。ゼロの正味電荷が電気パルス発信電極により眼に導入される。好ましい遅延時間は０．１ミリ秒から１０ミリ秒の範囲にあり、かつ２ミリ秒の遅延時間が最も好ましい。網膜細胞が電気的に刺激されない場合、網膜細胞は静止及び回復状態に戻る。その後、網膜細胞は電気的には第１の電気的刺激による刺激の前の状態になる。
【００２４】
対数増幅器を始めとして、画像用第１変換器を有する受像装置が画像を電気信号へ変換する。信号は患者に明るさの圧縮状態を提供するように基本的には対数的に増幅される。増幅された電気信号は第２変換器でフォトンを基本とする表示に変換され、ここで、前記表示の前記フォトンが眼の瞳を通って眼に入る
【００２５】
見た場面（図示せず）からのフォトン（１０２）はレンズ（１０１）を通して対数増幅器（１０００）に入る。光増幅器（１０００）は、表示フォトン（１０８）が眼（５）の瞳（１０５）を通って眼（５）に入るように、受像装置（１）、画像の電気信号への第１変換器（１０３）、それにより増幅器への入力信号と増幅器からの出力信号間の明確な関数関係に従って前記電気信号の全増幅が行われる前記電気信号の増幅器（２）、及び前記増幅された電気信号をフォトンを基本とする表示装置（７）へ変換する第２変換器（１０７）を有する。画像形成装置（１）がある形式のビデオカメラ、受像装置である場合、電気信号への変換はパッケージ（旧い技術）で生ずる。
【００２６】
レーザ（可干渉性光源）（７）などのフォトンソースである表示装置（７）または着色ＬＥＤ（７）などの非干渉性光源、またはプラズマ表示装置（７）が網膜近くの移植装置に直接フォトンを送るため使用される。これらの表示装置（７）は非常に明るい、しかし、眼に非建設的に当たらないように作成される。本明細書の場合は、患者には、網膜の人工器官の補助なしで見えないほどの網膜退化がある。表示装置（フォトンソース）がレーザ（７）である場合、そのレーザが、移植された光受容器電子回路電極アレイ（図２、（８））全体にわたり、眼に表示される場面に従って走査される。走査レーザは走査手段を有するレーザ（旧い技術）である。
【００２７】
図２ａにおいて、ビデオ信号（６）が、走査手段を有するレーザ（旧い技術）である走査レーザ（７）に加られる。走査レーザ（７）は方形または長方形パターンで、または人工器官（８）に正確合わされたラスタパターンで網膜の人工器官全体にわたって走査される。ビデオ信号（６）が見られる場面のデータプロセッサ（図１、（２））からの振幅、及び要求があれば（図１を参照）色彩情報を個別色彩増幅器（３）からレーザ（７）へ供給し、その情報はレーザを変調するため使用される。
【００２８】
好ましいモードでは、光増幅器（１０００）は対数増幅器である。他の好ましいモードでは、増幅器は、対数関数、または変形対数関数、例えば、対数関数を乗じた多項式関数などの代数関数のほかの異なる関数に従って増幅する。
【００２９】
画像形成装置、またはカメラレンズを参照番号（１０１）に従って略図的に示す。 信号は電子式プロセッサ（２）で全体として対数的に増幅されるか、または個別のＲＧＢ (赤色, 緑色及び青色) 、またはＲＧＢＹ(赤色, 緑色、青色及び黄色)色補償が個別に対数的に増幅される（参照番号（３））。白色光の他の色補償混合を使用してもよい。分離色補償の個別増幅器（３）は光受容器が特に感度のよいひとつの色彩の相対的超増幅を考慮に入れている。黒色−白色コントラスト画像のみが表示される場合は、その画像の「白色」部分が光受容器が最も感度のよい色彩、即ち、最も感度の良い波長に対数的に変換されている。この機能には、移植された感光性素子の応答を最適にするために、波長を赤外域の方に、または近くに、または波長を紫外域の方に、または近くにシフトさせることが含まれる。その結果、入力画像データの適切な出力へのマッピングが可能である。このマッピングは、例えば、異なる波長で動作する２つのレーザ及びこれらの波長のみに感度のよい感光性素子を適切なタイミングで切り換えることにより図４に示すような２相波形を生成することにより、行われる。
【００３０】
好ましいモードでは、個別のＲＧＢ (赤色, 緑色及び青色) 、またはＲＧＢＹ(赤色, 緑色、青色及び黄色)色成分が個別に増幅され（参照番号（３））、または一緒に増幅され（参照番号（２））、かつ増幅後に分離される（参照番号（３））。これらの色成分は網膜移植装置の特定の感光性素子を刺激するのに使用してもよい。例えば、（眼に）投影された場面においてその青色知覚細胞の近傍に青色があるはずの、眼に伝送される場面に青色がある場合に、青色の知覚を生成する細胞（「青色知覚」）が刺激される。
【００３１】
対数増幅は元の明るさの範囲を圧縮するのに必要である。正常の眼はこの瞳の寸法を小さく閉じる、目を細めて見る、かつ他の電気化学的細胞機構を採用することを自動的に行う。この光増幅器が電子式対数光増幅器によってこの所要課題を解決する。光増幅器には調整可能な変換または画像寸法の拡大も含まれる。シャッタまたは走査レーザの電気的ターンオンまたはオフはこの実施形態の必須部分ではない。
【００３２】
光増幅器の第２の好ましい実施形態では、２つまたはそれ以上の波長が光エネルギーを眼に伝えて眼への正味電荷射出のない平衡２相波形刺激を可能にするため使用される。第１波長は光受容器の第１組を刺激するため使用される。これらの光受容器は取付けられた、または関連する電極の刺激が負パルスを生ずるように接続される。負パルスは網膜細胞刺激をもたらす。そして、シャッタが割り込んで眼への光伝達を停止する。この光遮断の時間はは０．１ミリ秒から１０ミリ秒の範囲が好ましく、かつ２ミリ秒の遅延時間が最も好ましい。網膜細胞が静止及び回復状態になり、その結果、それが電気的には光の特定の第１波長により刺激の前にそれがあった状態に戻る。その後、光の第２波長はその光の波長に対して感度のよい光受容器の第２組を刺激する。一方で、光受容器の第１組は影響されない。この第２組の光受容器はは取付けられた、または関連する電極の刺激が正パルスを生ずるように接続される。網膜細胞に導入された正味電荷は負パルスによって導入された正味電荷と平衡し、または等しくなければならない。再び、網膜細胞が静止し回復して、かつプロセスが繰返えされる。第２の好ましい実施形態（図３ａ）では、２つの走査レーザ（９）及び（１０）が各レーザが異なる波長で動作する状態でビデオ信号を供給する。
【００３３】
好都合なことには、２つまたはそれ以上の光受容器（１３）及び（１４）が移植装置に存在する。２つの形式の光受容器（１３）及び（１４）が光の異なる周波数に調整され、周波数の各々は外部レーザ（９）及び（１０）の射出周波数のうちのひとつの周波数である。図３ｂは光（３０１）及び（３０２）の２つの到来周波数を示す。二重光周波数（３０１）及び（３０２）用光源は画像形成装置（図１、（１０１）、（１）及び（１０３））及び増幅器（図１、（２）及び（３））からの情報流れの下流の装置（３０４）である。増幅段階からの最終出力は電気的にまたは電気機械的に二重光周波数光源（３０４）、特に、光出力の異なる波長で動作する二重走査レーザへ接続される。異なる周波数（即ち、波長）光受容器の、各対が電極（図示せず）に関連している対（３０３）は眼の移植装置に載置される。
【００３４】
続けて、２つの形式の光受容器（例えば、フォトダイオード）が各電極 （図示せず）で２相電流（図４）を生じさせる。始めに、静止状態（４０）が出現する。次に、光受容器（１３）の一方がその対応するレーザ（９）によって起動されている。電流振幅は負（４１）である。ある時間（４２）後、レーザ（９）及び光受容器（１３）が遮断され、振幅はゼロになる。次に、もう一方のレーザ（１０）がその（光波長で）対応する光受容器（１４）を起動し、振幅が量（４３）だけ及び持続時間（４４）の間正になる。定格では、絶対値は（４１）＝（４３）及び（４２）＝（４４）である。ただし，この場合、これは厳密ではなく、パラメータ（４４）及び（４３）は（４１）＊（４２）＝（４３）＊（４４）である。ここで、記号＊は乗算を表わす。これは（４１）及び（４２）を測定しその後、（４３）及び（４４）または両方を変えて電荷平衡を維持することにより実現できる。
【００３５】
シャッタ（４）は第２実施形態の一部である。シャッタ（図１、（４））は機構設計（旧い技術）、または電子式シャッタ（４）（旧い技術）、または電気光学的シャッタ（４）（旧い技術）によるものである。シャッタ（４）は対数光増幅器（１０００）から眼（５）の瞳（１０５）への光を遮断する。これは光が光受容器（図３ａ、（１３）及び（１４））、（図３ｂ、（３０３））に当たる合計時間を減少させる。その結果、バイポーラ、または類似の細胞が刺激されている間の時間は減少する。眼が最初に意図したように機能しないため、バイポーラ、または類似の細胞は続いて適切に機能するためこの「停止時間」が必要であると考えられる。
【００３６】
この発明の見地は２つまたはそれ以上の波長を使用して眼への正味電荷射出のない平衡２相波形刺激を可能にすることである。２相形式の電気刺激に関する限り、イオンキャリア、または電子または他の電荷キャリアの形式での正及び負電荷の等しい量が眼の各種流体に入る場合、眼への電気的影響は有害ではない。直流電流が眼に供給される場合、内部には非平衡電荷が生ずる。この電荷過剰は細胞に有害であることが解っている。それ故、直流電流はバイポーラまたは他の細胞を損なうことがある。好都合なことには、２相電気刺激は細胞に対してこの被害を回避する傾向にある。
【００３７】
第１及び第２実施形態間のいわば、混成品であるこの発明の第３実施形態によれば、各々が対応波長に応じた２つの異なる波長及び２つの異なる形式のダイオードが使用される。この実施形態では、ひとつの波長を使用して光の高い一定レベルで励起して電子回路構成部品へ電力が供給される。他の波長が振幅、周波数、位相、パルス幅変調、またはそれらの組合せを介して情報を送るため使用される。網膜細胞に対する電子回路から電極への刺激パルスが第１実施形態で発生したのと同じように単一波長で発生される。
【００３８】
各々が対応波長に応じたの２つの異なる波長及び２つの異なる形式のダイオードが使用される（図３ｂ、（３０１）及び（３０２）を参照）。この実施形態では、ひとつの波長（図５、（５０１））を使用して光の高い一定レベルで励起して電子回路構成部品（５０２）へ電力が供給される。他の波長（５０３）が振幅、周波数、位相、パルス幅変調、またはそれらの組合せを介して電子回路構成部品（５０２）へ情報を送るため使用される。網膜細胞に対する電子回路（５０２）から電極（５０４）への刺激パルスが第１実施形態で発生したのと同じように単一波長で発生される。
【００３９】
図６を参照。図６は先行する３つの実施形態をブロック形式でまとめてある。第１実施形態では、ひとつの波長（６０１）があり電子回路（６０３）及び電極（６０４）を有する単一ダイオード（６０２）に入力される。デジタル的にまたはアナログ手段、旧い技術、のいずれかにより、光受容器によるフォトンの吸収後生ずるＤＣ信号が電子回路によって電極で図４に示す形式の信号（６００）に変換される。第２実施の形態では、両方が電力及び情報を運び、２つの異なる光受容器（６１２）及び（６１３）に衝突する２つの異なる波長（６１０）及び（６１１）に対して、電子回路（６０３３）、デジタルまたはアナログ、が電極（６０４）で図４の波形（６００）を再び生成する。第３実施の形態では、第１光受容器が安定した状態の電力波長（６２２）を受取り、第２光受容器が信号波長（６２３）を受け取る２つの異なる光受容器（６２０）及び（６２１）に対して、電子回路（６０３４）、デジタルまたはアナログ、が電極（６０４）で図４の波形（６００）を生成する。参照番号（６０３）、（６０３３）及び（６０３４）の電子回路は異なってもよい。
【００４０】
第４実施形態はいかなる特別の移植可能な光受容器も有しない対数光増幅器自体の実施形態である。いずれの電子回路もなくダイオードに接続された光受容器図８、（８１）とともに使用される場合、この最後の実施形態には低デューテイサイクルが必要とされる。それは酸化可能な電極の本来の容量に十分期待され、酸化可能な電極はガラス質流体、または眼に直接結びついた流体として眼に存在するイオン化可能な流体に対して絶縁酸化層の蓄積により容量を取得するものである。
【００４１】
実施形態の第１設定で、０．５ミリ秒から１０ミリ秒、２ミリ秒が最も好ましい、のオフ時間をもつシャッタ（図１，（４））を追加すると、そのオフ時間（図４、（４７）及び（４８））をもたらす機構が形成される。ただし，実施形態の第２設定では、各レーザがオンする時間がレーザ内の電子式手段（旧い技術）により制御されて等しい、即ち、網膜細胞に導入された全体的な（正負の）符号を付けた電荷に対して等しい正パルス及び負パルスを生成する。実施形態の第１設定及び第２設定は完全にまたは部分的に一致してもよい。
【００４２】
実施形態の他のすべての見地は、画像の光学式及び電子式拡大両方の併合、例えば、、光学的ズームレンズならびに電子式拡大の併合である。画像の光学式拡大（図１を参照）はカメラレンズ（１０１）用ズームレンズの使用により実現される。電子式拡大は電子式データ処理装置（２）または（３）で電子的に実現される。その結果、特定の考察対象または必要性のある事項に焦点を合わせることが実現可能である。
【００４３】
適切な調整により、目に見える明るさの適切なしきい値振幅、ならびに目に見える明るさの快適な最大しきい値が得られる。従って、これらの調整のため、しきい値振幅及び最大の快適しきい値に対する適切な調整が行われるように第６の見地が実施形態のすべてに組み込まれる。色彩視覚を入手可能にするには、ある程度まで他の見地が取り入れられる。個別の刺激位置（例えば、バイポーラ細胞）が異なる色彩知覚を刺激に与えるということを拡張するため、見た場面の選択画素の色彩が特定形式のバイポーラ細胞を電気的に刺激して色彩視覚の知覚をもたらすように配置された特定対の光受容器に相互に関係付けられる。
【００４４】
この発明の好ましい実施形態のこれら最後の２つの見地、即ち、目に見える明るさ制御及び明らかな色彩の表示の実行を助力するため、対数増幅器もそれ自体内にデータ処理装置を内蔵していて、データ処理装置は振幅、周波数、位相及びパルス幅またはそのいずれかを各種光受容器電極及びその組合せにより変化させる電気的パルスを循環させ、患者に質問しその後、患者が回答を与えて、適切な目に見える明るさ、目に見える色彩を設定する。実施形態の別の見地では、表示装置（７３）及びデータ入力装置またはキーボード（７３）、マウスまたはジョイステイック（７５）などの装置を備えたプラグイン アクセサリ データプロセッサ（図７、（７１））が利用されている。図７は対数光増幅器（１０００）に差し込んで追加データ処理能力、ならびに拡張データ入力及びデータ表示能力をもたらすプラグインユニット（７１）を示す。
【００４５】
走査レーザが網膜移植人工器官光受容器を正確に走査するため、いくつかのフィードバックがそれに設けられていればそれは役に立つ。別の実施形態のある見地には、走査レーザ自体からの反射光のいくらかを使用したフィードバックループが存在する。フィードバックループのひとつの見地は、走査レーザ光ビームのロケーション、または相対的ロケーションの判定が可能にされる網膜移植装置の表面上の異なる反射率の領域を使用することである。
【００４６】
走査レーザフィードバックがこの発明の別の実施形態に設けられる。網膜移植装置（図９、（８））から反射して戻った反射到来走査レーザビーム（９１）、（図９ａ、（７）を参照）、（図１及び図２a、（７））（図３ａ、（９）及び（１０））からの網膜移植装置の結像（図９ａ）を使用して眼（５）に入り込んで見る第２画像形成装置（９３）及び走査レーザ走査制御装置（９５）に繋がれたデータ処理装置（９４）を利用してリアルタイム情報を提供することができる。
【００４７】
実施形態（図９ｂ）の他の見地では、多数の基準反射または光吸収点（９６）及び網膜移植装置（８）のライン（９７）またはそのいずれかが利用されていて、その結果、走査レーザ（７）による所定走査速度に対するこれらの反射性または吸収性ライン／点から高反射率の（より一般的な形式で示す）周波数及び信号パターン（９８）、（９９）及び（１００）を使用して、あるものは適正な走査を表示し、他のものは不適正な走査を表示する別々の周波数パターンから走査方向を修正することができるようにしている。
【００４８】
本明細書において開示したこの発明は特定の実施形態及びそのアプリケーションにより説明されてきたが、特許請求の範囲に述べたこの発明の範囲から逸脱することなく当業者によって多数の変形及び変化がこれに対してなされ得よう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  到来する場面を示しまたは右にフォトン及び左に眼を見る、シャッタを有する対数光増幅器を示す図である。
【図２ａ】  ビデオ信号により変調されかつ移植網膜の人工器官の全範囲を走査するレーザを示す図である。
【図２ｂ】  光受容器、関連電子回路、及び関連電極を示す図である。
【図２ｃ】  図２ｂの装置を示すが、しかしより角に丸みをつけた、眼の中への移植によりうまく従いそうなより平滑なパッケージ形状を示す図である。
【図３】  移植網膜の人工器官の調整した光検出器を描く図である。
【図４】  図３に示した装置の考えられる標本波を示す図である。
【図５】  ２つの異なる感度の光受容器を有する単一ユニット、ひとつの電子回路パッケージ及びひとつの電極へ一方が電力を送り、他方は情報を送る２つの異なる波長を示す図である。
【図６】  以前に示したような３つの実施形態をまとめて示す図である。
【図７】  外部対数増幅器（「ガラスのような」）、セットアップの補助としてマウス及びジョイステイックを備えた可搬コンピュータを示す図である。
【図８】  光受容器及び電極を有する移植ユニット（旧い技術）を示す図である。
【図９ａ】   走査される移植上のロケーションを認識する光電子回路 フィードバックループを示す図である。
【図９ｂ】  走査される移植上のロケーションの認識を補助するための本明細書における点及びラインを含む別の考えられる基準マーキングのひとつを示す図である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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９ａ】
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【図９ｂ】
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