JP2003299618A - 眼の幾何学的測定値の決定装置および方法 - Google Patents

眼の幾何学的測定値の決定装置および方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 眼の角膜の表面傾斜を決定するために追加の
特殊の手段を必要としない、眼の幾何学的測定値を決定
する新規の装置および新規の方法を提供することであ
る。 【解決手段】 眼の、特にヒトの眼の幾何学的測定値の
決定装置（１）が、眼の横断部を通る光束（２）を投影
するための投光器（１１）と、光束（２）の外部の２つ
の異なる位置から２つの観察角度（αA、αB）で投光器
（１１）によって照明された横断部の部分領域の２つの
写像を検出するための像検出手段とを含む。前記装置
は、特に両方の写像から角膜の決定と、両方の写像から
角膜厚を決定するための像処理手段（１３）を含む。前
記装置は、第１写像（６Ａ）から決定された角膜厚およ
び第２写像（６Ｂ）から決定された角膜厚から直接重み
づけした平均値形成により実際の眼の角膜の厚さを計算
するための別の装置（１４）を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、眼の幾何学的測定
値を決定するための装置および方法に関する。本発明
は、特に、投光器によって眼の横断部を通る光束が投影
され、像検出手段によって光束の外部の第１位置から、
第１観察角度で投光器によって照明された横断部の少な
くとも１つの部分領域の第１写像が検出され、且つ、像
検出手段によって光束の外部の第２位置から、第２観察
角度で前記部分領域の第２写像が検出される、ヒトの眼
の幾何学的測定値を決定するための装置および方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第６，２３４，６３１号公報
（特許文献１）に眼の後部および前部の角膜表面と、角
膜厚を測定するための方法が記載されている。米国特許
第６，２３４，６３１号公報による方法において、前景
を撮影するための正面カメラと、それと対称的に眼の２
側景を撮影するために左および右カメラとが使用され
る。左および右カメラは、それぞれ正面カメラの光軸に
対して４５゜の角度で配向されている。米国特許第６，
２３４，６３１号公報による方法において、光パターン
は十字の形に、すなわち、直交する２つのスリットに同
時に投影されたかのように、角膜上に投影され、且つ眼
の虹彩が瞳孔の対照のために赤外光で照明される。正面
カメラで光十字の水平部分が、且つ左および右カメラで
それぞれ光十字の垂直部分が撮影される。同時に３台の
カメラの各々によって瞳孔の像が撮影される。瞳孔像か
ら瞳孔輪郭が３台のカメラの各々の視点から決定され
る。光十字の像から、および角膜表面のおよその仮定に
よって、米国特許第６，２３４，６３１号公報により光
源角膜カメラのビーム進路に基づき、いわゆる「光線追
跡」（Ｒａｙ Ｔｒａｃｉｎｇ）を利用して角膜厚の第
１近似値が算出される。この第１近似値は、前もって決
定された前部の角膜表面のトポグラフィー（ｔｏｐｏｇ
ｒａｐｈｙ）を出発点として、後部の角膜表面のトポグ
ラフィーおよび角膜厚が決定される反復方法のための初
期値として利用される。前部の角膜表面のトポグラフィ
の決定は、３台のカメラを用いて行われる角膜上のプラ
チド円板の反射像から反復計算によって行われる。米国
特許第６，２３４，６３１号公報によれば、角膜厚およ
び後部の角膜表面のトポグラフィは、反復的に瞳孔輪郭
角膜カメラのビーム進路を基に計算され（ｒａｙ−ｔｒ
ａｃｉｎｇ）、３台のカメラの各々の光景が斟酌され
る。
【０００３】国際公開第０１／６２１４０号公報（特許
文献２）において、両方の角膜表面および角膜厚のトポ
グラフィの測定用のシステムが記載されている。国際公
開第０１／６２１４０号公報によるシステムにおいて、
光線例えばレーザー光が円筒形のレンズによって扇状に
拡大され、眼の角膜に照射される。このシステムは、扇
状の光線が回転できるように装備されている。扇状の光
線および角膜の断面領域で照明された領域は、互いに直
角に配設された２台のカメラによって撮影され、前記カ
メラの観察方向が眼の光軸の視線方向に９０゜の角度を
取り囲む。前記カメラによって撮影された、照明された
断面領域の像は、それぞれ断面領域の平面が（眼の光軸
の方向に見て）該当するカメラの観察方向に対して垂直
になる場合にのみ歪がない。別のカメラは前記位置で上
から断面領域を検出するため、角膜の厚さも形状も検出
できない。国際公開第０１／６２１４０号公報によるシ
ステムにおいて、両方のカメラの撮影から１つの修正さ
れた歪のない像が作られ、この歪のない像は仮想の回転
カメラ像に相当する。修正された像から角膜の厚さが決
定される。光源の回転によって角膜トポグラフィーを複
数の修正された像から構成することができる。
【０００４】光線追跡によって角膜厚を計算するために
は、角膜の屈折率、照明角度（投影された光線の方
向）、観察角度（撮影された光線の方向）のほかに、角
膜の表面傾斜も知られていなければならない。屈折率は
既知とみなしてよく、照明角度および観察角度の双方は
国際公開第０１／６２１４０号公報によるシステムの較
正によって決定することができる。しかし、表面傾斜を
決定するためには、国際公開第０１／６２１４０号公報
によるシステムでは、角膜の表面傾斜の影響により、国
際公開第０１／６２１４０号公報による厚さの計算結果
を誤らせないようにするには、追加の手段を必要とす
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、その
設計および実施が先行技術よりも簡単であり、特に眼の
角膜の表面傾斜を決定するために追加の特殊の手段を必
要としない、眼の幾何学的測定値を決定する新規の装置
および新規の方法を提供することである。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，２３４，６３１号明細書
【特許文献２】国際公開第０１／６２１４０号パンフレ
ット
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明にしたがって、こ
の目的は特に独立請求項の要素によって達成される。そ
の他の有利な実施形態は、さらに従属請求項および明細
書から生じる。本発明の、眼の、特にヒトの眼の幾何学
的測定値を決定するための装置は、眼の横断部を通る光
束を投影するための投光器と、光束の外部の第１位置か
ら、第１観察角度で投光器によって照明された横断部の
少なくとも１つの部分領域の第１写像を検出する像検出
手段と、光束の外部で第２位置から、第２観察角度で前
記部分領域の第２写像を検出するための像検出手段とを
含む。
【０００８】上記目的は、本発明によって、特に前記装
置が検出した第１写像からの眼構造の決定、検出した第
２写像からの眼構造の決定、第１写像から決定した眼構
造の間の第１距離の決定、および、第２写像から決定し
た眼構造の間の第２距離の決定のための像処理手段を含
み、且つ、前記装置が直接的に決定した第１距離および
決定した第２距離から少なくとも１つの幾何学的測定値
を計算するための処理手段を含むことによって達成され
る。
【０００９】既知の観察角度を有する２つの独立位置か
ら、照明された横断部、例えばいわゆる光断面、の２つ
の写像から第１および第２距離を決定することにより、
既知の屈折率で２つの式から計算できる２つの未知数、
すなわち角膜の表面傾斜角度と、写像された眼構造に対
応する実際の眼内の構造の間の距離とを伴う式を立てら
れる。眼の幾何学的測定値として眼構造と角膜の表面傾
斜角度との間の距離を決定するための前記のように装備
された装置の長所は、特にその単純性にある。前記装置
のもう１つの長所は、眼構造の間の距離を決定するため
に眼の角膜の表面傾斜角度についての評価または仮定を
行う必要がないことにある。それによって、例えば上開
した角膜垂下部（ｃｏｒｎｅａｌ ｆｌａｐ）、つまり
任意の位置で角膜の一部を測定することができる。この
装置は、角膜の表面傾斜を決定する追加の特殊の手段も
多数のカメラまたは特殊の追加の赤外光源も必要がな
く、且つ該装置は、時間も計算能力および記憶スペース
も必要とする多数の反復ステップも必要としない。眼構
造は２つの観察角度から検出されるので、両方の写像の
一方が例外的に陰を有する場合でも行うことができる。
【００１０】好ましい１つの実施形態例として、本発明
の装置の処理手段は、測定された第１の距離および測定
された第２の距離から、実際の眼の構造間の距離を決定
するように、すなわち、第１の写像および第２の写像か
ら特定される眼構造に対応する眼内の構造間の距離、好
ましくは、測定された第１の距離および測定された第２
の距離から、重みづけした平均値形成を通じて、決定す
るように設計される。
【００１１】好ましくは、検出した第１写像から眼の角
膜の決定、検出した第２写像から眼の角膜の決定、第１
写像から決定した角膜の第１距離の決定および第２写像
から決定した角膜の第２距離の決定のための像処理手段
が装備され、且つ、決定した第１距離および決定した第
２距離から実際の眼の角膜の厚さを計算するための処理
手段が装備されている。上記長所は、このように角膜厚
を測定するための対応する装置で達成することができ
る。
【００１２】好ましい１つの実施形態例として、決定し
た第１距離および決定した第２距離から、投光器に対向
する実際の眼の角膜の表面に対する光束および法線の間
の傾斜角を計算するために、処理手段が付加的にまたは
別法として装備されている。つまり前記装置は、眼構造
間の距離の測定、特に角膜厚の測定だけでなく、角膜の
表面傾斜の測定にも使用することができる。
【００１３】好ましくは像検出手段の第１位置および第
２位置は、光束が位置する平面の異なる側にあり、第１
および第２観察角度は等しい大きさである。両方の観察
角度を等しい大きさに選ぶ長所は、光束が近似的に角膜
の子午線断面を通って進むように装置が使用される場
合、仮定または評価した表面傾斜の小さな偏差は、決定
した第１距離および決定した第２距離から計算した平均
値に影響を及ぼさないため、角膜の表面傾斜の正確な決
定が不要になることである。すなわち、平均値形成時
に、第１写像からの眼構造間の第１距離の決定時の偏差
と、第２写像からの眼構造間の第２距離の決定時の偏差
とが相殺される。すなわち、２つの異なる視点から決定
した距離の偏差が相殺される。したがって、光束が実質
的に投光器に対向する眼の（角膜の）表面に垂直に投影
されるように装置が使用されるとき、投光器に対向する
角膜の表面の法線に対する光束の僅かな傾きは、角膜厚
の決定に影響を及ぼさない。光束が実質的に垂直に角膜
の頂点を通して（すなわち眼の光軸）を通して投影され
るように装置が使用される場合でも、僅かな傾き（すな
わち法線からの傾斜）および偏心性（すなわち頂点から
のずれ）は角膜厚の決定に影響を及ぼさない。同じこと
は第２観察角度からの第１観察角度の小さな偏差にも該
当する。また、投光器の傾き不調は殆ど測定に問題のあ
る影響を及ぼさない。つまり、等しい観察角度の長所
は、装置の使用、調節および／または較正時の小さな不
正確さが大きな偏差で測定結果に影響を及ぼさないこと
にある。装置が例えば子午線断面に使用される場合、多
少の偏心性および傾きでも正確に測定できるようにする
ため、子午線断面内の較正で充分である。この装置は、
上記のように測定結果の精度を維持してより簡単な使用
および実施を可能にする。
【００１４】好ましい１つの実施形態例として、投光器
に対向する実際の眼の角膜の表面の法線に対する光束の
傾きの大きさと、第２観察角度からの第１観察角度の偏
差の大きさとを示す傾き係数を、決定した第１距離およ
び決定した第２距離から計算するための処理手段が装備
されている。このような傾き係数は、測定の適用および
精度の品質の基準を与える。傾き係数は装置の利用者に
表示することができ、それによって装置の使用または較
正の修正を行うことができる。該処理手段は、決定した
傾き係数に応じて平均値形成のための重みづけ係数を決
定するように装備することもでき、それによって自動的
に測定値の決定は、光束の傾きの大きさ、第２観察角度
からの第１観察角度の偏差の大きさおよび／または角膜
の表面傾斜に適合される。
【００１５】好ましい１つの実施形態例において、像検
出手段は像変換器、例えばカメラのＣＣＤチップ（電荷
結合素子＝Ｃｈａｒｇｅｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉ
ｃｅ）を含み、且つ、像検出手段は光線偏光用の光学素
子を含み、像変換器への第１写像の生成用の光線が偏光
されるように第１光学手段が第１位置に配設され、且
つ、像変換器への第２写像の生成用の光線が偏光される
ように第２光学手段が第２位置に配設されている。前記
のように配設された光線偏光用の光学手段の長所は、第
１および第２写像、すなわち光断面の２つの視点の撮影
が同時にただ１つの共通のカメラで検出できることにあ
る。それによって費用のかかる第２カメラと、像検出ハ
ードウエアとを省くことができ、複数の像変換器の同期
が不用になり、且つ特にコンパクトな装置となる。
【００１６】好ましくは、投光器が光束を光面の形で投
影するように該投光器が構成される。例えば、投影され
た光スリットの形の光面は、対応する眼構造を両方の像
内に互いに容易に割当てできるように２つの異なる位置
によって像的に検出できる眼内の照明された光断面の生
成に特に良好に適している。
【００１７】好ましくは、像検出手段は、光束に対して
シャイムプルーク配列（独：Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇａ
ｎｏｒｄｎｕｎｇ、英：Ｓｈｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ ｃ
ｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）で配設されている。像検出
手段のシャイムプルーク配列は、光束に沿って広い領域
にわたり鮮明に写像される長所を有する。
【００１８】１つの実施形態例において、本発明の装置
は光束の延びる軸周りに、像検出手段および投光器の回
転用の回転駆動装置を含む。好ましくは眼の光軸周りに
像検出手段と投光器の回転によって、幾何学的測定値、
特に眼全体の角膜厚を決定することができる。その場
合、高い度合の対称性と同じ状態にとどまる測定条件が
眼の光軸周りの回転時に測定精度に肯定的な影響を及ぼ
す。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施態様につい
て、具体例を利用して説明する。この実施態様の例は以
下の添付図によって具体的に示す。
【００２０】以下、本明細書において図１〜３を引用す
る際に、前記図に関する考察は、投影面の例示として行
われるが、投影面と平行に平面に準用するように考慮さ
れることに注意すべきである。概念「垂直」は、投影面
に関係する。角膜の子午線面内にない光線の場合、投影
面から明らかである追加の照射要素がある。それによっ
て、それぞれの光学構造に応じて像生成の機能的関連性
が変化する。これは本方法の上記長所に影響を及ぼさな
いので、以下、分けて詳述しない。
【００２１】図１において、符号３は光学的散乱体の簡
略化した概略図、特に屈折率ｎおよび厚さｄを有する角
膜に関係する。図１において、投光器１１は角膜３を通
る光束２を投影する。光束２の構造に応じて、角膜３の
横断部が照明される。ここで光束２が実際上、図１の概
略図に再現していない空間構造を有することを注記して
おく。符号４は角膜３の表面３１に対する表面法線を表
す。入射角Θは、光束２および表面法線４の間の角度α
を表す。符号１２は、観察角度αで角膜３内に照明され
た横断部を検出する処理手段を備えた像検出装置を表
す。公知のスネルの屈折法則（Ｓｎｅｌｌ’ｓ Ｌａ
ｗ）に基づき、透明の物体、ここでは角膜３内を進んだ
光線の波長は、透明の物体および周囲の媒質の屈折率な
らびに光線の入射角および反射角に依存する。従って、
像検出装置１２によって撮影される、投光器１１によっ
て照明された角膜３の横断部の写像から、写像された前
部の角膜表面３１と写像された後部の角膜表面３２との
間の距離ｄ1が決定されるとき、実際の角膜３の厚さｄ
を解析的または実験的に得た式（ｉ）によって決定した
前記距離ｄ1、入射角Θ、観察角度αおよび屈折率ｎの
関数として計算することができる（ここでは光束の厚さ
の影響を挙げていない；式は陰関数の形で表してもよ
い）。
【００２２】
【数１】
【００２３】図１に示した装置配列と異なり、図２に示
した装置配列は２つの像検出装置１２Ａおよび１２Ｂ、
例えばＣＣＤカメラ（Ｃｈａｒｇｅｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｄｅｖｉｃｅ）またはＣＭＯＳカメラ（相補型金属酸
化膜シリコーン＝Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔ
ａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｉｌｉｃｏｎ）を含む。像検出装
置１２Ａによって、投光器１１によって照明された角膜
の横断部が観察角度α Aで検出且つ写像される。像検出
装置１２Ｂによって、投光器１１によって照明された角
膜の横断部が観察角度αBで検出且つ写像される。投光
器１１は、光束２を好ましくは平面光の形態（光面）
で、特に投影された光スリットとして投影し、その結
果、照明された横断部として光断面が生じる。しかし、
光束２は放射状の構造を有してもよい。投光器１１は、
例えばスリットランプまたは、その光がビーム変換光学
系によって扇形に変形されるレーザを含む。観察角度α
AおよびαBは異なってよく、且つ光束の同じ側に有って
もよい。しかし、両方の像検出装置１２Ａおよび１２Ｂ
は、好ましくは共通の平面内で光面と垂直に位置決めさ
れる。図２に概略的に示したように、投光器１１の光束
２は角膜を通る角膜表面３１に対して垂直（投影面を基
準）に投影される。しかし、角膜表面３１′が点線で表
した表面傾斜角度Θをもつ傾斜を有するとき、光束２は
傾斜した角膜表面３１′に対する表面法線４′の対応す
る入射角Θ分だけ傾けられる。
【００２４】２つの異なる位置から照明された角膜の横
断部の両写像から像検出装置１２Ａの写像から前部およ
び後部の角膜表面の間の距離ｄA,と、像検出装置１２Ｂ
の写像から前部および後部の間の角膜表面の間の距離ｄ
B,とを決定することができる。観察角度αAおよびαBは
装置配列の幾何学から知られ、且つ、屈折率ｎが同様に
知られているので、実際の角膜および角膜の表面傾斜角
度Θに相当する入射角Θの厚さｄを計算するための２つ
の未知数を有する２つの式（ｉ）が立てられる。
【００２５】好ましくは、観察角度αAおよびαBが同じ
値を有し、且つ角膜表面３１に対して近似的に垂直に投
影されるように、両方の像検出装置１２Ａおよび１２Ｂ
が配設される。同じ観察角度αAおよびαBをもつ構成
が、表面傾斜角度Θもしくは入射角Θを正確に決定する
必要なしに、角膜３の厚さｄの正確な決定を可能にす
る。一定の距離ｄAおよびｄBに対して、下記式（ｉ
ｉA、ｉｉB）に基づき、テイラー級数を立てると、表面
傾斜角度Θもしくは入射角Θからの小さな偏差の級数を
第２項により減ずることを許容する。
【００２６】
【数２】
【００２７】
【数３】
【００２８】一定の距離ｄAおよび一定の距離ｄBについ
て対応して減少したテイラー級数からの算術平均値を計
算する場合、両方の像検出装置１２Ａおよび１２Ｂの異
なる位置から前記のような偏差ｄΘは、それぞれ異なる
符号をもつ角度として検出され、且つ偏差がそれによっ
てなくなるので、偏差ｄΘは影響を及ぼさない。実際の
使用時に、例えば角膜の頂点Ｓ（図３参照）を通して光
束２の予定された垂直投影時に頂点Ｓからの側面移動
（すなわち偏心性）が１ｍｍになる場合、移動した測定
点で対応する表面傾斜角度Θによって生じた測定偏差
は、ある位置からただ１つの像検出装置１２による測定
に比べ、少なくとも係数１０だけ低減される。つまり４
５゜の観察角度の場合、１ｍｍまでの偏心性（もしくは
対応する傾き）による測定偏差が明らかに５μｍ以下に
保持される。
【００２９】図３で符号１は、眼の幾何学的測定値を決
定するための装置の好ましい実施態様を表す。図３で同
じ符号を付けた構成は、図２の装置配列の構成に対応す
る。図３に、投光器１１からの光束２は角膜３の頂点Ｓ
を通る前部の角膜表面３１に対して実質的に垂直に投影
されるように装置が使用される。図２による装置配列と
同様に光束２によって照明された角膜３の横断部が装置
１によって２つの異なる位置から検出且つ写像される。
もちろん、装置１の像検出手段は、該像検出手段がただ
１つ（唯一）の共通の像変換器１２０を含むことによっ
て、図２の装置配列における像検出手段とは区別され
る。装置１の像検出手段は、特に照射写像光学素子１２
２Ａおよび１２２Ｂ、例えば対物レンズまたはレンズ
と、照射偏光光学素子１２１Ａおよび１２１Ｂ、例えば
鏡とを備える。図３に概略的に示したように、それぞれ
１つの照射写像素子１２２Ａまたは１２２Ｂ、および、
照射偏光素子１２１Ａまたは１２１Ｂが組で、観察角度
αAもしくはαBで照明された角膜３の横断部の光線が照
射写像素子１２２Ａまたは１２２Ｂにより照射偏光素子
１２１Ａもしくは１２１Ｂの方向へ写像され、且つ前記
光線が照射偏光素子１２１Ａもしくは１２１Ｂによって
共通の像変換器１２０に偏光されるように配設されてい
る。観察角度αAおよびαBは、好ましくは同じ値を有す
る。図３に概略的に示したように、照射写像素子１２２
Ａまたは１２２Ｂおよび照射偏光素子１２１Ａもしくは
１２１Ｂは、好ましくは平面内で対称（眼の光軸Ｚに対
して）に光面に対して垂直に配設されている。像変換器
１２０、例えばＣＣＤチップは、好まし光束２用のシャ
イムプルーク配列で配設される。当業者は、図３に示し
た光学素子の配列が２つの観察角度αAおよびαBで投光
器１１によって照明された角膜３の横断部の少なくとも
１つの部分領域の２つの写像を共通の像変換器１２０上
に生成するための、多くの可能な配列の１つにすぎない
ことを理解するであろう。例えば、鏡をレンズの前に配
設し、別の鏡およびレンズを使用し、鏡光学系を使用
し、および／または光学素子を非対称に配設し、ならび
に歪像の写像を使用することも可能であろう。
【００３０】共通の像変換器１２０において、図４に概
略的に光断面の場合で示したように、照明された角膜３
の横断部の観察角度αAで撮影された第１写像６Ａと、
照明された角膜３の横断部の観察角度αBで撮影された
第２写像６Ｂとをもつ複数像が構成される。図４で、角
膜の厚さは像生成の法則性に基づき周縁部に見かけ上テ
ーパをつけることができることをｄA′で示している。
この見かけ上の厚さの変化は、例えば光断面の対称面と
の角度γが決定されることによって、角膜３の実際の厚
さの計算時に考慮することができる。次いで角度γに依
存する修正機能により一定の厚さ値を修正することがで
きる。それによって簡単な方法で、厳密には頂点Ｓにの
み有効である較正を角膜の側面領域にも拡大することが
できる。ここで別の作動間隔を選ぶ場合、照明された横
断部を複数像でも重ね合せできることを指摘しておく。
部分像が像処理の方法で分離できる場合は、別法として
フィルタ（例えばカラーカメラの同時の使用時のカラー
フィルタ）またはシャッタを介して像分離を好適な方法
で行うことができる。
【００３１】装置１は、該装置が後述の像処理機能を実
行するように装置１のプロセッサを制御するプログラミ
ングされたソフトウエアモジュールを備えた像処理手段
１３を含む。像処理手段１３は、それぞれ検出した第１
写像６Ａと、検出した第２写像６Ｂとから画定された、
前部の角膜構造６１Ａもしくは６１Ｂの写像および後部
の角膜表面６２Ａもしくは６２Ｂの写像によって決定さ
れる角膜のような眼構造、光彩および瞳孔の輪郭（図示
せず）または前房深さなどのような他の特徴または前房
角度（図示せず）を決定する。以下、像処理手段１３
が、角膜厚のような一定に写像された眼構造の間の定義
された距離、すなわち前部の角膜表面６１Ａの写像と後
部の角膜表面６２Ａの写像との間の距離ｄAもしくは前
部の角膜表面６１Ｂの写像と後部の角膜表面６２Ｂの写
像との間の距離ｄBを決定する。図４は、距離が直接角
膜の写像内で決定される好ましい実施形態例を示す。
【００３２】装置１は、該装置が後述の機能を実行する
ように装置１のプロセッサを制御するプログラミングさ
れたソフトウエアモジュールを備えた処理手段１４を含
む。処理手段１４は、像処理手段１３によって決定され
た距離から眼の実際の構造の間の距離のような、例えば
眼の幾何学的測定値、特に角膜厚ｄ、または角膜３の表
面傾斜角度Θなどを計算する。特に処理手段１４は、重
みづけした平均値形成により距離ｄAおよび距離ｄBから
角膜厚ｄを計算する。平均値形成の重みづけ係数は、式
（ｉ）から既知の屈折率ｎおよび既知の観察角度から求
められる。例えば、平行視点の場合、αA＝αB＝α、お
よびΘ＝０で式（ｉｉｉ）から重みづけ係数ｃの第１近
似値で得られる。
【００３３】
【数４】
【００３４】配列の対称性に基づき、ｄAおよびｄBの重
みづけ係数は、この場合に等しい大きさであり、次いで
式（ｉｖ）によって重みづけした平均値形成によって得
られる。
【００３５】
【数５】
【００３６】しかし、処理手段１４はまた、上述のよう
に、前部の角膜表面３１に対する光束２と表面法線４と
の間の入射角Θに相当する角膜３の表面傾斜角度Θを距
離ｄ Aおよび距離ｄBから計算するように設計することも
できる。表面傾斜角度Θは上記例において既知の屈折率
ｎおよび既知の観察角度αA＝αB＝αで平行視点の場合
に式（ｖ）から得られる。
【００３７】
【数６】
【００３８】また、処理手段１４は、距離ｄAおよび距
離ｄBから式（ｖｉ）によって傾き係数ｋも計算し、前
記傾き係数は前部の角膜表面３１との表面法線４に対す
る光束２の傾きの大きさ（もしくは偏心性の大きさ）お
よび／または観察角度αBからの観察角度αAの偏差の大
きさを表す。
【００３９】
【数７】
【００４０】傾き係数ｋは一定の許容差範囲内にある限
り、処理手段１４は、傾きへの重みづけ係数の調整なし
に角膜厚ｄを計算するために重みづけした平均値形成を
使用する。
【００４１】１つの実施形態例において、重みづけ係数
は、傾き係数の関数として調整することができる。
【００４２】１つの実施形態例において、処理手段１４
は、使用支援として傾き係数ｋを装置１の利用者のため
にディスプレイ１６に表示する。
【００４３】傾き係数ｋは、処理手段１４によって角膜
厚ｄの計算時に重みづけした平均値形成による第１計算
モードから第２計算モードへ自動的に切り替える決定を
するための基礎として使用することができ、さらに前記
計算モードで角膜厚ｄに加えて角膜の入射角Θもしくは
表面傾斜角度Θが未知とみなされ、両方の像検出装置１
２Ａおよび１２Ｂ、もしくは対応する像検出手段１２
０、１２１Ａ、１２１Ｂ、１２２Ａ、１２２Ｂのそれぞ
れについて２つの式（ｉ）が解かれる。
【００４４】処理手段１４は、照明した角膜３の横断部
の検出した部分領域にある前部の角膜表面３１の全点の
角膜３の厚さおよび表面傾斜角度Θを計算することがで
きる。
【００４５】装置１で、像変換器１２０、照射写像素子
１２２Ａおよび１２２Ｂ、照射偏光素子１２１Ａおよび
１２１Ｂならびに投光器１１は、回転駆動装置１５、例
えば電気モータによって眼の光軸Ｚ周りに回転される回
転式担体装置１０内に配設されている。光軸Ｚ周りの像
投影器１１および像検出手段１２０、１２１Ａ、１２１
Ｂ、１２２Ａおよび１２２Ｂの回転によって、角膜３全
体が測定される。この構成で、高い対称性に基づき最小
の測定不確実性を達成することができる。
【００４６】像処理手段１３および処理手段１４は、共
通のプロセッサまたは複数のプロセッサで実行されるプ
ログラミングされたソフトウエアモジュールを含む。本
明細書においては、像処理手段１３と処理手段１４の区
別は純粋に概念上の性質であり、すなわち、像処理手段
１３に割当てられる機能は、処理手段１４にも割当て、
且つその逆にすることもできる（例えば距離の決定と同
様）。当業者は、像処理手段１３および処理手段１４の
ソフトウエアモジュールの機能がハードウエアによって
も実行できることを理解するであろう。
【００４７】ここで、装置１が好ましくはコンパクトな
測定プローブとして設計され、表面全体にわたり、角膜
厚ｄおよび表面傾斜角度Θの計算を担う処理手段１４の
モジュールは、外部の処理ユニット、例えばパーソナル
コンピュータで実行することができ、装置１とのデータ
交換が接触式または無接触式の通信接続を介して行われ
ることを注記しておく。角膜厚ｄおよび表面傾斜角度Θ
の計算値は、ディスプレイ１６または外部の処理ユニッ
トのディスプレイ上に表示することができる。
【００４８】ここで特に、装置１が、複数の光束の投影
するように拡張できることも注記しておく。特に２以上
の観察角度からの写像も検出できるが、もちろんこれ
は、例えば光束の幅のような追加のパラメータが検出さ
れるべきである場合にのみ有意義である（３つの未知数
をもつ３つの式）。より良く理解するために、本明細書
で使用した観察角度α（αA、αB）は観察ビームを表す
ことも注記しておくことにする。中央視点の写像が使用
されるとき、αが変化する。
【００４９】最後に、角膜厚を決定するための上記記載
は、他の距離の決定にも適用可能であることを注記して
おく。
【図面の簡単な説明】
【図１】投光器から眼の角膜を通して投影され、像検出
手段によって検出される光束のビーム進路の概略図であ
る。
【図２】光束を投影するための投光器を含み、且つ投光
器によって照明された角膜の横断部を２つの観察位置か
ら検出するための２つの像検出装置を含む装置配置の概
略図である。
【図３】光束を眼の角膜を通して投影し、２つの観察位
置から光束によって照明された横断部を検出する眼の幾
何学的測定値を決定するための装置の概略図である。
【図４】眼の角膜の照明された横断部の第１および第２
写像を含む二重像である。
【符号の説明】
１ 眼の幾何学的測定値の決定装置 ２ 光束 ３ 角膜 ４ 法線 ６Ａ 第１写像 ６Ｂ 第２写像 １０ 回転式担体装置 １１ 投光器 １２ 処理手段を備えた像検出装置 １２Ａ、１２Ｂ 像検出装置 １３ 像処理手段 １４ 処理手段 １５ 回転駆動装置 １６ ディスプレイ ３１、３１′ 前部の角膜表面 ３２ 後部の角膜表面 ６１Ａ、６１Ｂ 前部の角膜表面の写像 ６２Ａ、６２Ｂ 後部の角膜表面の写像 １２０ 像変換器 １２１Ａ、１２１Ｂ 照射偏光光学手段（鏡） １２２Ａ、１２２Ｂ 照射写像光学手段（レンズ） α、αA、αB 観察角度 ｄ 厚さ（距離） ｄA 第１距離 ｄB 第２距離 ｄ1 距離 ｎ 屈折率 Θ 入射角（表面傾斜角度に相当） Ｓ 角膜の頂点 Ｚ 眼の光軸

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 眼の、特にヒトの眼の幾何学的測定値
    （ｄ）の決定装置（１）において、 眼の横断部を通る光束（２）を投影するための投光器
    （１１）と、 光束（２）の外部の第１位置から、第１観察角度
    （αA）で投光器（１１）によって照明された横断部の
    少なくとも１つの部分領域の第１写像（６ａ）の検出お
    よび光束（２）の外部の第２位置から、第２観察角度
    （αB）で前記部分領域の第２写像（６Ｂ）の検出のた
    めの像検出手段（１２０、１２１Ａ、１２１Ｂ、１２２
    Ａ、１２２Ｂ）とを含む装置であって、 検出した第１写像（６Ａ）からの眼構造の決定、検出し
    た第２写像（６Ｂ）からの眼構造の決定、第１写像（６
    Ａ）から決定した眼構造の間の第１距離（ｄA）の決定
    および第２写像（６Ｂ）から決定した眼構造の間の第２
    距離（ｄB）の決定のための像処理手段（１３）と、 決定した第１距離（ｄA）および決定した第２距離
    （ｄB）から少なくとも１つの幾何学的測定値（ｄ）を
    計算するための処理手段（１４）と、 を含む、眼の幾何学的測定値の決定装置。
  2. 【請求項２】 決定した第１距離（ｄA）および決定し
    た第２距離（ｄB）から、実際の眼構造（３１、３２）
    の間の距離（ｄ）を計算するために処理手段（１４）を
    装備することを特徴とする、請求項１記載の装置
    （１）。
  3. 【請求項３】 決定した第１距離（ｄA）および決定し
    た第２距離（ｄB）から、重みづけした平均値形成を介
    して、実際の眼構造（３１、３２）の間の距離（ｄ）を
    計算するために処理手段（１４）を装備したことを特徴
    とする、請求項２記載の決定装置（１）。
  4. 【請求項４】 検出した第１写像（６Ａ）から眼の角膜
    の決定、検出した第２写像（６Ｂ）から眼の角膜の決
    定、第１写像（６Ａ）から決定した角膜の第１距離（ｄ
    A）の決定および第２写像（６Ｂ）から決定した角膜の
    第２距離（ｄB）の決定のための像処理手段（１３）が
    装備され、且つ、決定した第１距離（ｄA）および決定
    した第２距離（ｄB）から実際の眼の角膜（３）の厚さ
    （ｄ）を計算するための処理手段（１４）が装備されて
    いることを特徴とする、請求項１記載の決定装置
    （１）。
  5. 【請求項５】 検出した第１写像（６Ａ）から眼の角膜
    の決定、検出した第２写像（６Ｂ）から眼の角膜の決
    定、第１写像（６Ａ）から決定した角膜の第１距離（ｄ
    A）の決定および第２写像（６Ｂ）から決定した角膜の
    第２距離（ｄB）の決定のための像処理手段（１３）が
    装備され、且つ、決定した第１距離（ｄA）および決定
    した第２距離（ｄB）から、実際の眼の角膜の、投光器
    （１１）に対向する表面に対する光束（２）および法線
    の間の傾斜角を計算するための処理手段（１４）が装備
    されていることを特徴とする、請求項１記載の決定装置
    （１）。
  6. 【請求項６】 第１位置および第２位置が光束（２）の
    位置する平面の異なる側にあり、且つ、第１観察角度
    （αA）および第２観察角度（αB）が等しい大きさであ
    ることを特徴とする、請求項１記載の決定装置（１）。
  7. 【請求項７】 検出した第１写像（６Ａ）から眼の角膜
    の決定、検出した第２写像（６Ｂ）から眼の角膜の決
    定、第１写像（６Ａ）から決定した角膜の第１距離（ｄ
    A）の決定および第２写像（６Ｂ）から決定した角膜の
    第２距離（ｄB）の決定のための像処理手段（１３）が
    装備され、且つ、投光器（１１）に対向する実際の眼の
    角膜（３）の表面（３１）の法線に対する光束（２）の
    傾きの大きさと、第２観察角度（αB）からの第１観察
    角度（αA）の偏差の大きさとを示す傾き係数を、決定
    した第１距離（ｄA）および決定した第２距離（ｄB）か
    ら計算するための処理手段（１４）が装備されているこ
    とを特徴とする、請求項１記載の決定装置（１）。
  8. 【請求項８】 検出した第１写像（６Ａ）から眼の角膜
    の決定、検出した第２写像（６Ｂ）から眼の角膜の決
    定、第１写像（６Ａ）から決定した角膜の第１距離（ｄ
    A）の決定および第２写像（６Ｂ）から決定した角膜の
    第２距離（ｄB）の決定のための像処理手段（１３）が
    装備され、決定した第１距離（ｄA）および決定した第
    ２距離（ｄB）から、重みづけした平均値形成を介し
    て、実際の眼の角膜（３）の厚さ（ｄ）を計算するため
    のための処理手段（１４）が装備され、投光器（１１）
    に対向する実際の眼の角膜（３）の表面（３１）の法線
    に対する光束（２）の傾きの大きさと、第２観察角度
    （αB）からの第１観察角度（αA）の偏差の大きさとを
    示す傾き係数を、決定した第１距離（ｄA）および決定
    した第２距離（ｄB）から計算するための処理手段（１
    ４）が装備され、且つ、決定した傾き係数に応じて平均
    値形成のための重みづけ係数を決定するための処理手段
    （１４）が装備されていることを特徴とする、請求項１
    記載の決定装置（１）。
  9. 【請求項９】 像検出手段が像変換器（１２０）を含
    み、且つ、像検出手段が光線偏光（１２１Ａ、１２１
    Ｂ）用の光学素子を複数含み、第１写像（６Ａ）の生成
    用の光線が像変換器（１２０）へと偏光されるように第
    １光学素子（１２１Ａ）が第１位置に配設され、且つ、
    第２写像（６Ｂ）の生成用の光線が像変換器（１２０）
    へと偏光されるように第２光学素子（１２１Ｂ）が第２
    位置に配設されていることを特徴とする、請求項１記載
    の決定装置（１）。
  10. 【請求項１０】 投光器（１１）が、光束（２）を光面
    の形態で投影するように該投光器が構成されることを特
    徴とする、請求項１記載の決定装置（１）。
  11. 【請求項１１】 像検出手段（１２０、１２１Ａ、１２
    １Ｂ、１２２Ａ、１２２Ｂ）が、光束（２）に対してシ
    ャイムプルーク配列で配設されていることを特徴とす
    る、請求項１記載の決定装置（１）。
  12. 【請求項１２】 前記決定装置が、光束（２）の延びる
    軸（Ｚ）周りに投光器（１１）および像検出手段（１２
    ０、１２１Ａ、１２１Ｂ、１２２Ａ、１２２Ｂ）の回転
    用の回転駆動装置（１５）を含むことを特徴とする、請
    求項１記載の決定装置（１）。
  13. 【請求項１３】 眼の、特にヒトの眼の幾何学的測定値
    （ｄ）の決定方法において、投光器（１１）によって眼
    の横断部を通る光束（２）が投影され、光束（２）の外
    部の第１位置から、第１観察角度（αA）で投光器（１
    １）によって照明された横断部の少なくとも１つの部分
    領域の第１写像が検出され、光束（２）の外部の第２位
    置から、第２観察角度（αB）で前記部分領域の第２写
    像が検出される方法であって、 検出した第１写像（６Ａ）からの眼構造の決定と、 検出した第２写像（６Ｂ）からの眼構造の決定と、 検出した第１写像（６Ａ）からの決定した眼構造の間の
    第１距離（ｄA）の決定と、 検出した第２写像（６Ｂ）から決定した眼構造の間の第
    ２距離（ｄB）の決定と、 決定した第１距離（ｄA）および決定した第２距離
    （ｄB）から少なくとも１つの幾何学的測定値（ｄ）の
    計算とを含む、眼の幾何学的測定値の決定方法。
  14. 【請求項１４】 決定した第１距離（ｄA）および決定
    した第２距離（ｄB）から実際の眼構造（３１、３２）
    の間の距離（ｄ）が計算されることを特徴とする、請求
    項１３記載の決定方法。
  15. 【請求項１５】 決定した第１距離（ｄA）および決定
    した第２距離（ｄB）から、重みづけした平均値形成を
    介して、実際の眼構造（３１、３２）の間の距離（ｄ）
    が計算されることを特徴とする、請求項１４記載の決定
    方法。
  16. 【請求項１６】 検出した第１写像（６Ａ）から眼の角
    膜が決定され、検出した第２写像（６Ｂ）から眼の角膜
    が決定され、第１写像（６Ａ）から決定した角膜の第１
    距離（ｄA）が決定され、第２写像（６Ｂ）から決定し
    た角膜の第２距離（ｄB）が決定され、且つ、決定した
    第１距離（ｄA）および決定した第２距離（ｄB）から実
    際の眼の角膜（３）の厚さ（ｄ）が計算されることを特
    徴とする、請求項１３記載の決定方法。
  17. 【請求項１７】 検出した第１写像（６Ａ）から眼の角
    膜が決定され、検出した第２写像（６Ｂ）から眼の角膜
    が決定され、第１写像（６Ａ）から決定した角膜の第１
    距離（ｄA）が決定され、第２写像（６Ｂ）から決定し
    た角膜の第２距離（ｄB）が決定され、且つ、決定した
    第１距離（ｄA）および決定した第２距離（ｄB）から、
    投光器（１１）に対向する実際の眼の角膜（３）の表面
    （３１）に対する光束（２）および法線の間の傾斜角が
    計算されることを特徴とする、請求項１３記載の決定方
    法。
  18. 【請求項１８】 第１位置および第２位置が、光束
    （２）の位置する平面の異なる側に指定され、第１観察
    角度（αA）および第２観察角度（αB）が等しい大きさ
    に設定されることを特徴とする、請求項１３記載の決定
    方法。
  19. 【請求項１９】 光束（２）が、実質的に、投光器（１
    １）に対向する眼の表面（３１）に垂直に投影されるこ
    とを特徴とする、請求項１３記載の方法。
  20. 【請求項２０】 検出した第１写像（６Ａ）から眼の角
    膜が決定され、検出した第２写像（６Ｂ）から眼の角膜
    が決定され、第１写像（６Ａ）から決定した角膜の第１
    距離（ｄA）が決定され、第２写像（６Ｂ）から決定し
    た角膜の第２距離（ｄB）が決定され、且つ、投光器
    （１１）に対向する実際の眼の角膜（３）の表面（３
    １）の法線に対する光束（２）の傾きの大きさと、第２
    観察角度（αB）からの第１観察角度（αA）の偏差の大
    きさとを示す傾き係数が、決定した第１距離（ｄA）お
    よび決定した第２距離（ｄB）から計算されることを特
    徴とする、請求項１３記載の決定方法。
  21. 【請求項２１】 検出した第１写像（６Ａ）から眼の角
    膜が決定され、検出した第２写像（６Ｂ）から眼の角膜
    が決定され、第１写像（６Ａ）から決定した角膜の第１
    距離（ｄA）が決定され、第２写像（６Ｂ）から決定し
    た角膜の第２距離（ｄB）が決定され、決定した第１距
    離（ｄA）および決定した第２距離（ｄ B）から重みづけ
    した平均値形成を介して実際の眼の角膜（３）の厚さ
    （ｄ）が計算され、投光器（１１）に対向する実際の眼
    の角膜（３）の表面（３１）の法線に対する光束（２）
    の傾きの大きさと、第２観察角度（αB）からの第１観
    察角度（αA）の偏差の大きさとを示す傾き係数が、決
    定した第１距離（ｄA）および決定した第２距離（ｄB）
    から計算され、且つ、決定した傾き係数に応じて平均値
    形成のための重みづけ係数が決定されることを特徴とす
    る、請求項１３記載の決定方法。
  22. 【請求項２２】 第１写像（６Ａ）の生成用の第１光学
    素子（１２１Ａ）が光線を像変換器（１２０）へと偏光
    するように第１位置に配設され、且つ、第２写像（６
    Ｂ）の生成用の第２光学素子（１２１Ｂ）が光線を像変
    換器（１２０）へと偏光するように第２位置に配設され
    ることを特徴とする、請求項１３記載の決定方法。
  23. 【請求項２３】 光束（２）が投光器（１１）によって
    光面の形態で投影されることを特徴とする、請求項１３
    記載の決定方法。
  24. 【請求項２４】 像検出手段（１２０、１２１Ａ、１２
    １Ｂ、１２２Ａ、１２２Ｂ）によって写像が光束（２）
    へのシャイムプルーク配列で検出されることを特徴とす
    る、請求項１３記載の決定方法。
  25. 【請求項２５】 写像を検出するための像検出手段（１
    ２０、１２１Ａ、１２１Ｂ、１２２Ａ、１２２Ｂ）およ
    び投光器（１１）が、光束（２）の延びる軸（Ｚ）周り
    に回転することを特徴とする、請求項１３記載の決定方
    法。
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