JP2003526404A - 眼バイオメータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 反射された光の波面を分析するために眼の領域を照明するための発光源（７）および対応する光学系を利用する眼バイオメータ。「ホット・ミラー」（４）などの開口共用エレメントを使用して、眼バイオメータが屈折（すなわち調節）状態、注視角、瞳孔直径など眼の様々な特性を任意の時刻に連続的に測定するので、眼（１）が世界を見ることができるようになる。光波面調整および波面感知技法を使用して眼の屈折力および瞬時調節状態を決定する。反射された光はレチクル（２６）または複数のレチクル（２６、２８）中に投影される。得られた影パターンの空間特性は眼の特性を一意的に決定する。これらの影パターンは、直接的に、または第１の平面と結像面の間に適宜に配置された第２の同じレチクルを用いて線の変調を引き起こすことによって測定できる。明るい瞳孔とプルキンエ像を使用すると、注視角（または視線）を計算することができる。暗いバックグラウンド上の明るい瞳孔から瞳孔直径測定値が行える。眼バイオメータは、斜視、立体視および輻輳測定について両方の眼を同時に調査できるように、両眼方式で構成できる。変調される影パターンの変調深さから眼媒質明瞭度および網膜表面の指示が得られ、したがって糖尿病網膜症、緑内障および白内障などの医学的異常をスクリーニングするための手段が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、人間の眼の様々なパラメータの測定の分野に関する。

【０００２】 （技術の背景） 視力の改善は非常に重要である。眼屈折力、視力矯正を処方するための眼の特
徴を含む表面の形状など、眼の物理的特性の正確な測定もきわめて重要である。

【０００３】 周王朝（紀元前約４７９〜３８１年）以来、人はその視力を矯正しようと試み
、どのくらいの矯正が必要であるかが問題の大部分であることを知った。一般に
、現代の慣習では、視力矯正をプログラム的かつ主観的に定量化するためにフォ
ロプタ（ｐｈｏｒｏｐｔｅｒ）とともにスネレン視力表（Ｓｎｅｌｌｅｎ’ｓ
ｃｈａｒｔ）が使用されている。このプロセスは測定を定量化するために患者応
答に依拠する。網膜から反射される光または網膜上に結像する光を介して視力（
ｖｉｓｕａｌ ａｃｕｉｔｙ）を定量化するために、ナイフ・エッジ・テスト、
マイヤーズ（ｍｙｅｒｓ）および他の光学原理を使用した自動反射器が発明され
ている。眼の光学特性は特定の収差によって定量化される。

【０００４】 現在、患者屈折測定は、屈折測定を定量化するために患者からの言葉によるフ
ィードバックを必要とする。したがって、両方の眼の測定を実行するために、同
時インジケータにおける独立変数の数が非常に多くの自由度を与え、したがって
いずれかの眼の屈折において確度がなくなることになる。したがって、一度に１
つの眼しか測定できない。本発明の技術で可能にできることの１つは、屈折状態
、したがって両眼動作モードにおいて必要な矯正、すなわち両方の眼を同時に測
定する能力である。

【０００５】 本発明の技術は、眼を光学システムとして扱った結果である。角膜の頂点から
網膜の焦点面までの光学列（ｏｐｔｉｃａｌ ｔｒａｉｎ）は、高度の光学シス
テムと同じ基本技法を用いて、すなわちシステムを通過する光波面（ｏｐｔｉｃ
ａｌ ｗａｖｅｆｒｏｎｔ）を分析することによって、分析することができる。
本発明では、そのような光波面を分析する方法を開示する。

【０００６】 眼の運動および斜視測定法（ｓｔｒａｂｉｓｍｏｍｅｔｒｙ）を追跡するため
には眼の特性が必要である。角膜に傷を付け、その傷を追跡する方法が使用され
ている。虹彩の内部エッジを追跡することが使用されている別の技法であるが、
虹彩直径は周囲光および動眼視野（ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｒｅｇａｒｄ）とともに
変化する。したがって、虹彩の追跡の結果として誘導される誤差は、測定される
運動の大きさよりも大きくなり、無効な技法となる。本発明は、瞳孔全体の幾何
学的特性および角膜のグリント（ｇｌｉｎｔ）を使用することによって眼の追跡
を可能にする。

【０００７】 光学系の品質または光学設計を測定する古典的な技法は、眼の光学性能を測定
するのに適していない。入射光線と反射光線の間の関係は、眼の特性に関する情
報を与える。

【０００８】 光学特性を測定するために干渉法（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）を適用す
ること以外の方法は、システムから出る光がレチクル（ｒｅｔｉｃｌｅ）の影を
生じさせるようにすることから得られる。影パターン（ｓｈａｄｏｗ ｐａｔｔ
ｅｒｎ）変化の物理的特性が予想されるものとは異なる場合、偏差（ｄｅｖｉａ
ｔｉｏｎ）を分析でき、異常（ａｎｏｍａｌｙ）を定量化できる。本発明は特に
、中心窩（ｆｏｖｅａ）から後方反射された光が眼から出る際の光の分析に関す
る。この反射光は、影状態を与えるのに空間的に十分コヒーレントになるように
、網膜の反射特性のために、適切に調整しなければならない。

【０００９】 頂点または角膜における光波面を生成し分析するための本発明の方法は、本発
明の主要な特徴である。連続的に実時間で両眼（必要な場合）式に眼の光学特性
を正確に測定するための手段は存在しない。さらに、出願人は、眼の特徴の特性
（例えば、屈折光学力状態、角膜のトポグラフィ（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）、角
膜の厚度測定（ｐａｃｈｙｍｅｔｒｙ）、網膜明瞭度（ａｃｕｉｔｙ）、眼明瞭
度、瞳孔測定（ｐｕｐｉｌｌｏｍｅｔｒｙ））などのより明確な測定を決定でき
るように、網膜から反射を得て、協同的にできるいかなる技法も知らない。より
詳細には、出願人は、波面センサからデータを測定し分析するいかなる既知の能
力も知らない。そのような有用性には、視力に必要な矯正レンズの自動評価、眼
運動の特徴付け、および明瞭度のスクリーニング（ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ）が含ま
れる。

【００１０】 眼の光学特性の測定を行うために光波面を処理することは有益である。本発明
はまた、光波面データの処理および分析に関する。より詳細には、本発明は、網
膜表面または角膜表面から反射された波面に関連する特性に関係する情報を含ん
でいる光波面を対象とする。光波面を分析するために光学手段とソフトウェアの
両方を個別形態および統合形態で使用する。光波面がその伝搬経路においてロン
キー・ルーリング（Ｒｏｕｃｈｉ ｒｕｌｉｎｇ）のレチクルのパターンによっ
て曇ったときに影パターンが生成される。これらの影パターンはまた、第２のレ
チクル上に下側空間パターンを投影することによってそれらを生成するようにで
きる。得られたパターンは、電磁であれ、音響であれ、空間であれ、異なる周波
数を有する２つの単調和関数（ｓｉｍｐｌｅ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｆｕｎｃｔｉ
ｏｎ）の重ね合わせ、相互作用または干渉である、同じ周波数の近傍の２つのパ
ターンの相互作用である。典型的な光学系では、これらのパターンは、トールボ
ット・インターフェログラム（Ｔａｌｂｏｔ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍ）、
フレネル・パターン（Ｆｒｅｓｎｅｌ ｐａｔｔｅｒｎ）またはモアレ（ｍｏｉ
ｒｅ）である。そのような情報を用いて、眼の有益な屈折特性を測定することが
できる。

【００１１】 縞パターン（ｆｒｉｎｇｅ ｐａｔｔｅｒｎ）は波動光学干渉プロセス（ｗａ
ｖｅ ｏｐｔｉｃｓ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓ）によ
って引き起こされる。そのようなプロセスの一形態では、コリメートされた光ビ
ームを分割して、ビームの一部を基準の方に向け、別の一部をターゲットの方に
向ける。基準からの反射とターゲットからの反射が干渉し合って干渉パターン（
ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｐａｔｔｅｒｎ）を与える。パターンを解釈
することによりターゲットについての測定特性を得ることができる。この技法は
、２つの光学経路間の幾何学的関係を一定に保持しなければならず、また空間コ
ヒーレンスを維持しなければならないので、生きた眼からの網膜反射波面には適
用できない。これは、通常運動している角膜では不可能である。

【００１２】 本発明では、それぞれ類似のまたは同じ規則パターンをもつ２つの（例えば、
回折格子のような）透明体（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ）が重なったときに形成
される干渉によって、別の形態の干渉パターンを発生させる。光が各透明体中を
透過すると影がつくり出される。縞パターンは、２つの分離された透明体の影の
重ね合わせによって発生した影である。このパターンを解釈すると、異なる眼界
面から反射された光波面の幾何学的特性についての有用な情報が得られる。これ
は網膜、角膜および内皮（ｅｎｄｏｔｈｅｌｉｕｍ）からの反射に関連する。

【００１３】 縞パターンは、パターンを発生するシステム中のノイズによって歪むことがあ
る。このノイズは、測定に使用されるカメラおよび光学システムによって、また
はバックグラウンドまたはスプリアス光の干渉が原因で電子的に発生することが
ある。さらに、求められる測定に関連しない表面の異なる反射率（ｒｅｆｌｅｃ
ｔｉｖｉｔｙ）特性も正確な測定に影響を及ぼすことがある。反射率問題は、例
えば、表面の異なるコントラスト特性が存在する場合に起こることもある。ある
いは、これは、光学測定システムに関連する光に関係しない方式で表面上に向け
られる異なるバックグラウンド源によって起こることがある。このシステムでは
ノイズをなくす方法が与えられる。

【００１４】 本発明の目的は、光波面センサのための改善された技法および装置を提供する
ことである。

【００１５】 一実施形態では、光を使用して眼網膜を照明する。反射された光は、眼媒質、
レンズおよび角膜中を伝搬する。角膜外の光波面を分析すると、眼の屈折力、し
たがって眼の焦点が合う距離が得られる。

【００１６】 本発明のさらなる目的は、空屈折、斜視および両眼共同運動（ｖｅｒｇｅｎｃ
ｅ）の３つの次元において眼がどこを見ているのかに関する測定を提供すること
である。

【００１７】 本発明のさらなる目的は、視力矯正のために眼に適用する必要がある屈折矯正
、屈折器（ｒｅｆｒａｃｔｏｒ）、屈折計（ｒｅｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ）また
は自動屈折器（ａｕｔｏｒｅｆｒａｃｔｏｒ）を提供することである。

【００１８】 本発明のさらなる目的は、両眼屈折計、両眼自動屈折計または両眼屈折計のた
めの両眼動作、したがって両眼視力強制または視力固定を提供することである。

【００１９】 一実施形態では、光を使用して、瞳孔計（ｐｕｐｉｌｌｏｍｅｔｅｒ）、コレ
オメータ（ｃｏｒｅｏｍｅｔｅｒ）またはコレオスコープ（ｃｏｒｅｏｓｃｏｐ
ｅ）としての眼媒質を照明する。網膜反射光は眼の瞳孔によって開口される。瞳
孔をＣＣＤ（電荷結合デバイス）カメラなどの撮像センサによって記録したとき
、瞳孔は像の残部と比較して明るく見える。明るい瞳孔の領域を測定することに
よって、瞳孔の直径を導出することができる。

【００２０】 本発明の別の実施形態では、眼を１つ、２つまたは３つの空間次元において追
跡する。眼の入射照明は較正された光波面、好ましくは平面であり、したがって
撮像システムの物体平面（ｏｂｊｅｃｔ ｐｌａｎｅ）内で、角膜はグリントで
ある第１のプルキンエ像（Ｐｕｒｋｉｎｊｅ ｉｍａｇｅ）を生成する。第１の
プルキンエ像と瞳孔の間の幾何学的関係から、面に対する１つまたは２つの接線
空間／角度次元における眼の注視角（ｇａｚｅ ａｎｇｌｅ）が得られる。第３
の追跡次元は面からの距離である。

【００２１】 本発明のさらに別の目的は、眼の斜視測定を提供することである。斜視計（ｓ
ｔｒａｂｉｓｍｏｍｅｔｅｒ）は、眼の注視角（視角（ｌｏｏｋ ａｎｇｌｅ）
）を測定し、それを、眼が見ることを課せられているターゲットのそれぞれの角
度と比較する。

【００２２】 注視角測定を２つの眼で両眼モードにおいて行う場合、２つの測定から眼輻輳
（ｏｃｕｌａｒ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）（「両眼共同運動」）測定が行える
。これは２つの眼の視線（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ）が合う場所である。こ
の機能から眼の立体視（ｓｔｅｒｅｏｐｓｉｓ）または三次元観察能力が得られ
る。

【００２３】 したがって、本発明のさらなる目的は、観測される生物の輻輳（両眼共同運動
）を測定するための改善された技法および装置を提供することである。

【００２４】 眼が（人工的、表面的、仮想的または現実的な）シーンを見ているように、眼
に（ホット・ミラー（ｈｏｔ ｍｉｒｒｏｒ）、開口共有エレメント（ａｐｅｒ
ｔｕｒｅ ｓｈａｒｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）、ビーム・コンバイナ（ｂｅａｍ
ｃｏｍｂｉｎｅｒ）などの）手段を設けた場合、本発明の３つの空間／角度測
定機能性を制御ループ機能として使用して、眼の適切な遠近感において像を得る
ことができる。眼追跡機能はまた、眼の視覚または神経眼応答（ｎｅｕｒｏ−ｏ
ｐｈｔｈａｌｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を観測または記録する際に監視技法と
して使用することができる。

【００２５】 したがって、本発明の別の目的は、眼の監視である。

【００２６】 照明が角膜内位置に集中または集束する場合、照明は角膜の上皮（ｅｐｉｔｈ
ｅｌｉｕｍ）および上皮表面から反射する。光学レンズを照明の光学経路中に配
置すると、この集束効果が得られる。内皮反射は、スペクトル特性または偏光特
性が上皮反射とは異なる。

【００２７】 角膜前方反射を波面センサに向け、波面を分析し、角膜のトポグラフィを分析
することができる。したがって、本発明の別の目的は、角膜表面のトポグラフィ
、角膜トポグラフまたはトポグラファ（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｅｒ）を提供するこ
とである。

【００２８】 角膜内皮表面から反射された照明を波面センサに向け、角膜内皮表面のトポグ
ラフィを測定することができる。したがって、本発明の別の目的は、角膜内皮表
面のトポグラフィ、角膜内皮トポグラフまたはトポグラファを提供することであ
る。

【００２９】 前方角膜表面と後方角膜表面とを比較すると、角膜の厚さを決定することがで
きる。したがって、角膜の厚度測定を行うことができる。したがって、本発明の
別の目的は、角膜の厚度測定、角膜厚度計（ｐａｃｈｙｍｅｔｅｒ）または角膜
パキトポグラファ（ｐａｈｃｙｔｏｐｏｇｒａｐｈｅｒ）を提供することである
。

【００３０】 （発明の開示） 本発明は、眼のパラメータの改善された計測を行うシステム、装置および方法
を提供する。特に、本発明は、単眼または複眼のいずれかのモードにおいて、そ
れぞれの眼の視線と瞳孔応答と同様に眼の屈折状態が計測される、視力解析用シ
ステムを提供する。この情報は、視力補正解析、研究またはこの情報を必要とす
る任意のシステムにおけるフィードバック・ループにおける使用のために、眼が
３次元空間のどこを見ているかを確かめるために使用されることができる。

【００３１】 眼のパラメータの計測は、光ビームを生成すること、および、ビームを眼へ向
けることを含んでいる。ビームは、影パターンを生成するために、眼の網膜また
は角膜から反射され、単一レチクル（回折格子）または既知の距離だけ分離され
た複数のレチクル（回折格子）を通される。影パターンを解析することにより、
眼のパラメータの計測データ、特に、屈折状態または角膜トポグラフィが提供さ
れる。

【００３２】 計測されるべき要素は、解剖学上の表面または眼のインタフェースである。選
択的に、これは網膜表面であってもよく、解析により、眼についての屈折データ
および／または見ることに対する網膜の明瞭度が提供される。表面が上皮表面で
あるところでは、解析により、角膜のトポグラフィ・データが提供される。すな
わち、角膜曲率測定または角膜トポグラフィである。表面が内皮表面であるとこ
ろでは、解析により、上皮データとともに、角膜の厚み計測値が提供される。す
なわち、厚度測定である。

【００３３】 本発明の好ましい実施形態において、データは、眼の屈折状態を断定するのに
使用される。

【００３４】 本発明の別の好ましい実施形態において、全表面にわたって角膜形状または角
膜厚を断定するために、データが角膜表面にわたって全体的に得られる。

【００３５】 本発明の一実施形態において、眼または角膜の解剖学上の特徴の動き（回転ま
たは並進）を決定するために、データが解析される。

【００３６】 本発明の別の好ましい実施形態において、選択された波長のコリメートされた
ビームが、異なる眼の表面に向けられ、それぞれの縞パターンが得られ、解析さ
れる。それぞれの表面に対するデータは、集合的に解析されるのが好ましい。解
析により、特定の角膜表面の情報と全体パラメータおよび表面により特徴付けら
れた生理機能が与えられる。

【００３７】 また、本発明によれば、所定の縞パターンを表わすデータを受信する手段が備
えられており、パターン・データ処理における相関技術に適用されると、パター
ンが計測特性を表わす。

【００３８】 本発明の別の好ましい実施形態において、計測特性は、眼の網膜表面特性およ
び角膜の上皮と内皮のトポグラフィである。この情報により、眼の屈折および回
折特性が得られる。これにより、眼鏡またはコンタクトレンズのような補てんデ
バイス、または、レーザ注入電力による眼の治療による補正が可能となるであろ
う。

【００３９】 本発明の別の好ましい実施形態において、縞パターンは、トールボット・イン
ターフェログラムまたは影パターンであり、対象の計測に関するデータを抽出す
るために解析される。解析手段は、本明細書に開示されている技術である。影パ
ターンは、空間周波数領域において独特な特性を有する曲線ラインのセットであ
る。特性は、特に、電磁波面を解析するために使用されることができる。眼の屈
折力、角膜の形状および角膜の内皮表面の解析は、パターンの中心周波数の位置
、および、直交空間における、より高次の周波数を決定することにより抽出され
る。空間周波数成分の大きさおよび位相は、光波面または多調表面に存在する、
３次およびそれより高次の空間モード、すなわち、焦点、非点収差の大きさおよ
び方向を提供する。

【００４０】 本発明において使用される影を投影する技術は、計測に対する感度が調整可能
で、眼の動きに対して鈍感にすることにより、高い品質の、定量化された眼の収
差が、患者の反応なしで計測されることを可能にする。７８０〜９００ｎｍのス
ペクトル範囲の近赤外エネルギーは、網膜の脈絡毛細管板および着色された上皮
において高い反射係数を有している。レーザ・ビームは、眼に入る時によく調整
されていれば、眼の多くの収差を計測するために、反射波面が解析されることが
できる。

【００４１】 本発明の好ましい実施形態において、眼の斜視特性は、（オフサルモトロ・メ
ータまたはストラボ・メータとしても知られる）斜視計の形式で計測および定量
化される。眼の光軸が決定され、両眼共同運動が計測、定量化される。

【００４２】 本発明の他の特徴は、これからさらに、付随する図および詳細描写を参照して
説明される。

【００４３】 （発明を実施するための形態） 患者の両眼の屈折は、患者が観察ポートを通して現実の対象を観察すると同時
に計測される。屈折状態が変わるため、本発明の眼バイオメータは、調節の生理
学的遷移が観察されるように、リアルタイムでの計測を提供する。同時に、瞳孔
サイズが観察され、視線の方向が観察される（すなわち、眼の追跡）。同じ技術
により、角膜の形状および厚みが、角膜全体を通して、連続して計測される。シ
ステムにおいて、これらの計測はビデオ・カメラのフレーム・レートで行われる
。屈折、斜視または神経反応を介した、必要な視力補正は、本明細書に記載され
ている技術を介して確かめられることができる。

【００４４】 計測期間後、データが処理され、両眼の完全な光学特性が知られる。遠視野と
近視野の同時の最適化は、両視野および中間点における光学的能力を最適化する
ために行われる。

【００４５】 眼バイオメータは、（補助光学系を持つ）網膜および角膜表面から反射された
光波面を計測する。これら表面のスペクトル反射特性は、全ての眼の特性が計測
されることができるように、波面の分離を可能にしている。

【００４６】 スペクトル反射ピークは、 角膜上皮表面：近赤外、可視およびＵＶスペクトル 網膜表面： ７８０〜９００ｎｍ である。

【００４７】 赤外（７８０〜９００ｎｍ）ビームが眼に向けられる。赤外ビームは、角膜媒
体およびレンズにより合焦させられ、光学的に網膜から散乱させられ、そして、
レンズと角膜を通って眼を出る。光波面を、光学リレイ・システムを通し、次に
、伝播方向に垂直な面に平行に配置され、それらの面において互いに関して回転
している１つまたは多数のレチクルを通すことにより、波面解析が行われる。得
られる影パターンは、マット・スクリーン上に画像化され、ビデオ・カメラによ
り記録される。記録された画像は、眼を出る波面の形状を導出するために、空間
周波数領域特徴化法により処理される。この波面は、眼の光学システムにおける
収差に関する情報の全てを含んでいる。既に知られている空間特性により、波面
は、良く理解されている収差、たとえば、焦点および非点収差に合わせられる。
これで、眼の光学収差が正確に定義されたことになる。

【００４８】 眼の凝視を１方向に固定させ、バイオメータを、軸をはずれて、それでも角膜
および瞳孔の方へ向くように動かすことにより、眼の空間分解屈折（Ｓｐａｔｉ
ａｌｌｙ Ｒｅｓｏｌｖｅｄ Ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ、ＳＲＲ）が評価されるこ
とができる。従って、眼バイオメータは、視線に沿うものと視線を横切るものの
両方の眼の屈折を提供することができる。

【００４９】 生成された影パターンは、眼とともに動くため、眼の動きを定性化および定量
化するために、追跡されることができる。単純な眼の動きは、横方向の平面の追
跡および軸方向の面（ａｒｅａ）の追跡により特徴付けられることができる。詳
細な眼の動きの追跡は、影パターンの実際の解析と一体化されたこの技術により
行われる。この眼力学センサは、単眼または両眼の形式で、この全工程中の眼の
動きを追跡するために使用される。両眼形式における本発明のサブシステムは、
眼の両眼共同運動の視線計測用オフサルモトロ・メータおよびストラボ・メータ
としても知られている、斜視計として、精密な指示および追跡機構のためのヘル
メット・マウンテッド・ディスプレイ（ＨＭＤ）において、寝入り、薬物飲用ま
たはアルコール飲用、すなわち、禁酒を検出するのに使用される、眼の動きによ
り特徴付けされる精神的な警戒指示器として、眼の動きがゲームとの相互作用で
あるビデオ・ゲームにおいて、および、眼の動きがパラメータとなる研究におい
て使用されることができる。

【００５０】 図１および図２は、本発明の眼バイオメータを概略的に示している。両眼構成
は、２つの単眼システムに分割されることができ、それにより、１度に１つの眼
が処理される。被検者の眼１は、開口共有要素としても知られている「ホット・
ミラー」４を介してシステムを通して見る。システムは、可視スペクトルが要素
４を通して伝播し、赤外スペクトル（７８０〜９００ｎｍ）の特定放射が反射さ
れることを可能にしている。被検者は、風景の中の動く物体を見るように言われ
、広い範囲にわたって、彼または彼女の合焦されせる視野を調整している。図１
の要素３ａ〜１３は、眼バイオメータの特定の用途、たとえば、ヘルメットまた
はまびさしに搭載された、手持ち装置、ベンチ搭載装置などに関して配置されて
いる。要素４ａは、また、眼の屈折された波面の光路を照明源７と共有している
、開口共有要素である。要素４ａは、光の一部が通過し、残りが照明源７から反
射することを可能にしているビーム・スプリッタである。要素３ａ、５、１１お
よび１３は、リレー・レンズ装置を備えている。特別な設計は、この構成が物体
面３ａから１３のデータ画像面への拡大を生成することを要求してもよい。構成
は、望まれる結果に依存して変わってもよい。

【００５１】 図１において、要素６、８、１０および１２は、光学ステアリング・ミラーま
たは特定の設計においては存在してもしなくてもよい、ビーム・スプリッタ（す
なわち、開口共有要素）である。これらは、構成要求に応じて特定の設計を変え
るのに使用されるが、放射状光出力分布以外には、波面検知現象学上では何の結
果ももたらさない。眼１は、レーザ、発光ダイオードまたはスペクトルに赤外、
可視および紫外線を有している任意の光源であってもよい、照明源７により照明
されている。

【００５２】 ７、６、５、４、３ａ内の光学システムの目的は、３ａ位置で、較正され、好
ましくは平面の光波面を生成することである。眼を追跡することが眼バイオメー
タの関数である時、この波面は十分に理解されていなければならない。角膜３は
３ａの物体面の非常に近くにあることが重要である。波面により衝突される角膜
３の湾曲平面は、波面センサ１３により画像化されるであろう反射（ｇｌｉｎｔ
）を生成し、眼バイオメータの眼の追跡関数の重要な要素である。

【００５３】 バイオメータによる屈折状態の計測において、好ましいことではあるけれど、
眼に衝突する平面の波面を有することは必要ではない。光学エネルギーは角膜３
およびレンズ２により屈折させられ、網膜１に入射する。網膜のそれぞれの桿状
体および円錐体は、入射する赤外（ＩＲ）照明を反射する時、点源になる。反射
光は瞳孔２ａにより開口を与えられる。より詳細には図３に示されている、波面
センサ１３に含まれているＩＲカメラ／センサは、暗い背景の上で明るい瞳孔を
検出する。瞳孔２ａの幾何学的重心は、眼の追跡アルゴリズムを提供する第２の
データ点である。反射光は、光軸の角膜頂点（面３ａ）の波面が眼の屈折特性の
全ての状態を含むように、レンズ２および角膜３により屈折させられる。そして
、リレー・レンズ・システムは、図３に説明されているように、この波面を波面
センサ１３に伝える。しかし、面３ａの波面は、網膜反射のそれぞれからの波面
の全ての蓄積である。それぞれが、眼についての屈折情報の全てを有している。
不幸なことに、それらが角膜の頂点で加算されると、情報が識別できなくなる。
従って、波面は、波面センサに達する前に調整されていなければならない。点源
は空間的に変位している。従って、リレー組み立て品のフーリエ面９において、
点源のそれぞれの点広がり関数は、空間的に変位している。従って、波面調整バ
ッフル組み立て品９はフーリエ面に配置されている（すなわち、３ａから５まで
、および、９から５までの距離はレンズ５の焦点距離である）。最後に、波面セ
ンサ１３において、眼の屈折状態を提供するために、波面が解析される。この情
報だけが役に立つ。しかし、眼が調節しようとしている参照距離と比較して、視
力補正が決定されることができる。眼の追跡、屈折および瞳孔サイズ・データは
、図３においてより詳細に見られる、波面センサ１３のコンピュータにより決定
され、出力デバイス１５に通信される１４。これらのパラメータの全ては、屈折
状態を正確に決定する眼バイオメータ、出力デバイス１５で表示される被検者の
眼の瞳孔測定および斜視測定の能力に相関させられる。

【００５４】 図１の光学的な略図の特定の単眼構成の例が図２に示されている。照明は、照
明源７にコリメートされている。照明は、開口共有要素４ａに伝播し、部分的に
反射される（光の残りは要素を通して伝えられる）。眼１が開口共有要素４を通
して見つめる時、照明は、要素から反射し、眼１に入射し、伝えられる。角膜３
からの散乱光は、波面センサ１３のカメラにより画像化される。眼に入る照明は
、網膜１から反射される。この反射光は、レンズ２を通して伝播し、眼の瞳孔２
ａにより開口を与えられ、角膜３を通して伝播する。光波面は、開口共有要素４
から反射し、部分的に開口共有要素４ａを通過し、空間バッフル９の領域に合焦
させられる。バッフル９は、不要なデータを除去し、その後、レンズ１１が解析
器１３に波面を再び映す。所望のデータは、内部リンク１４を介して出力デバイ
ス１５に伝えられる。

【００５５】 波面センサ１３は、図３により詳細に概略的に説明されている。計測される波
面１６は、センサに入り、焦点距離ｆ１０のレンズ１８を通過し、空間バッフル
２０の領域に合焦させられる。除去されない波面は、焦点距離ｆ１２を有してい
るレンズ２４により面２２に再形成される。面２２には、１つのレチクル２６ま
たは２つのレチクル２６と２８がある。単一レチクル２６は、マット・スクリー
ン３０から距離ｄに配置されている。

【００５６】 レチクルの対２６と２８は、互いに関して角度θだけ方位角的に回転し、軸方
向に距離ｄだけ変位している平行面にある。単一レチクル・システムにおいて、
影パターンは、マット・スクリーン３０上にレチクル２６の影を投影する波面に
より生成される。影パターンの空間周波数をレチクルと比較することにより、波
面の特性が確かめられ、従って、眼の屈折状態が決定される。

【００５７】 ２重レチクル・システムにより、回折が特定できるのが好ましいが、必ずしも
必要ではない。波面１６により生ずるレチクル２６からの影パターンは、波面の
第１導関数を表わす、影パターン３０を生成するレチクル２８上に投影される。
影パターン３０は、ＣＣＤ（電荷結合デバイス）カメラのような、照明のＩＲ領
域に感度がある画像記録デバイス３２により記録される。入来する波面が、１６
で参照され、乱されない（ｕｎｐｅｒｔｕｒｂｅｄ）（平面な波面）（破線）時
、結果は、周期的で明るく、そして、暗いまっすぐな縞である影パターンとなる
であろう。１６において波面に収差がある（実線）時、得られる影パターンは、
平面な波面の結果としての影パターンに比べて乱れている。乱れは、縞の角度方
向および／または空間湾曲にあるであろう。そして、コンピュータ３４は、波面
を解析するのに使用される。

【００５８】 図４において、眼４０のスペクトル反射特性が説明されている。広いスペクト
ル帯域の白色光源４２が眼４０を照明することを考えると、光の支配的なスペク
トル領域は、眼４０のそれぞれの表面から反射されるであろう。角膜３は、２つ
の関心のある表面を有し、網膜４６は、波面をサンプリングする光学システムに
対する反射を提供する。それぞれの表面では鏡面反射があるが、それぞれの反射
に含まれたスペクトル応答がある。従って、それぞれの表面で、異なる「色」が
反射されている。前面上皮角膜表面５０からのスペクトル反射４８は、ＩＲ、可
視スペクトルおよび紫外に対する非常に広いスペクトルである。デスメ（Ｄｅｓ
ｃｅｍｅｔ’ｓ）膜および内皮は、角膜４４の背面５２にある。この表面５２か
らのピーク・スペクトル鏡面反射５４は、名目上、５２５ｎｍ領域で起こる。レ
ンズ５６は、黄色スペクトル領域のエネルギー６２を反射できる２つの表面５８
と６０を有している。最後に、網膜４６は、７８０〜９００ｎｍ光波長領域で非
常に強く反射する６４。

【００５９】 眼の視力を計測する、調節計測デバイス、または、屈折器の、この光路は、図
５に示されている。コリメートされたビーム６６は、開口共有要素６８から反射
し、眼７０に向けられ、角膜７２、レンズ７４を通過し、そして、網膜７６に達
する。そして、ビームは、網膜構造により散乱され、生成された波面が眼７０か
ら伝播させられ、今度は、波面センサへの途中７８で開口共有要素６８を通過す
る。

【００６０】 眼の角膜のトポグラフィを提供するために、広いスペクトル帯域で放射線を生
成する光源が必要である。図６において、光８０は、放射線源から来ている。光
ビーム８０は、ヌル・レンズ８２を通して屈折させられる時、光８０が角膜表面
８４に向けて、また、それにおよそ垂直に向けられるように、コリメートされる
。眼杯または接眼レンズのような支持部８６は、ヌル・レンズ８２の焦点が角膜
８４の曲率８８の中心に非常に近くなるように、眼を位置決めするのに使用され
る。そして、収束光９０は、角膜８４により反射される。角膜上皮表面から反射
された光は、全体表面の正確な計測となる結果により解析されることができる波
面９２を生成するために、ヌル・レンズ８２を通して後方へ向けられる。

【００６１】 角膜マッピング装置または角膜トポグラファの光路は、図７に示されている。
コリメートされたビーム９４は、開口共有要素９６から反射し、ヌル・レンズ９
８に向けられ、眼１００、そして、角膜１０２上に入る。そして、ビームは、角
膜構造により反射され、生成された波面はヌル・レンズ９８を通して後方に伝播
させられ、今度は、波面センサへ行く途中１０４の開口共有要素９６を通過する
。

【００６２】 角膜のスペクトル反射特性の利用は、図８に示されている。眼バイオメータは
、２つの表面を同時に計測でき、そしてこの場合、全ての位置で角膜の厚みまた
は深さを計測する。厚度計の光学構成の略図は、図８に示されている。照明１０
６の２つの異なるスペクトル領域または偏光は、左からヌル・レンズ１０８に入
射する。それらは、角膜表面１１０上に収束し、入射光のスペクトルまたは偏光
成分の１つがそこで反射するであろう。入射光の他のスペクトルまたは偏光成分
は、内皮角膜表面１１２から反射するであろう。１１４として示されている２つ
の反射された波面は、ヌル・レンズ１０８により屈折させられ、波面センサによ
り解析される波面１１６になる。ヌル・レンズ１０８の最も左の頂点は、図３に
おいて波面１１６が解析される点である。得られる計測値は、湾曲１１８の上皮
半径ｒ₁および湾曲１２０の内皮表面半径ｒ₂である。両方とも同じ湾曲中心に対
して計測される。このように、角膜の厚みは、任意の軸または放射位置での差分
により決定される。

【００６３】 波面が解析されるアルゴリズムは、図９に示されている。システムに置かれる
パラメータは、波面が解析されるべき軸の数１２５、１２６およびそれらの方向
（定義）、データを収集するのに必要であるデータ収集機構の数（すなわち、焦
点面１２４）である。影パターンは、焦点面により収集され、ディジタル化され
る１２８。いくつかの用途では、パターンの数は、同時に、単一領域に蓄積され
１２９、解析されることができる。他の用途において、１つのパターンまたはパ
ターンのセットのみが一度に解析されることができる。その後、枝を進む１３０
。その後、パターンの空間領域を空間周波数領域へ変換するのに１３１、フーリ
エ変換のような数学的な技術が使用される。周波数領域における支配的な高調波
１３２は、その後、データからろ過される。これらは、定義された軸における波
面のフィギュア（形）を表わしている。「フィギュア」は、影パターン（たとえ
ば、球面、コマ、・・・からｎ次の球面１３３）から導出された任意の空間モー
ドである。ここで、空間領域において、波面がこれらの成分から導出されること
ができる。その後、波面は、眼のような光学列の光学的能力、または、角膜１３
４のような表面の形状として解釈される。その後、データは、それぞれのシステ
ム要素に送れらるか、図１０または図１１、データとして出力される１３５。

【００６４】 眼バイオメータの機能の１つは、眼の瞳孔のサイズの計測である。図１０に提
示されたアルゴリズムは、両眼に対して同じであり、従って、１つのみ示されて
いる。図９に示されるように、データは収集され、ディジタル化される１４１。
この解析において、空間座標が重要であるため、従って、参照座標が定義されな
ければならない１４２。その後、データは、データしきい値を用いることにより
１４３、調整される。すなわち、定義されたレベルより低い全てのデータは、「
０」（ゼロ）のような固定値が与えられ、別のしきい値を超える全てのデータは
、「１」のような別の固定値が与えられる。今、瞳孔関数が「０」または「１」
のいずれかに設定される１４４。その後、全ての画素（または、データ・セル）
は加算され、上限値（すなわち、この例では１）により正規化される。画素の物
体空間寸法を知って、瞳孔の面積が知られる１４５。２つの方法で、その直径が
決定されることができる。平均直径を知ることだけが望まれる時、直径を導出す
るのに１４６、円の面積を使用することが行われる。ある軸の寸法が要求される
時、重心１４７およびモーメント技術が使用される１４８。

【００６５】 眼バイオメータは、眼を追跡し、２つの眼の両眼共同運動（すなわち、２つの
眼の視線が収束するところ）を決定するのに使用されることができる。この解析
に対するアルゴリズムは図１１に提示されている。図のＯＳおよびＯＤはそれぞ
れ左眼および右眼である。「ＯＳとＯＤ」は、関数が、２つの眼から同時に、ま
たは、直列に、データに対して実施されることを示すのに使用されている。その
後、データは、眼の両眼共同運動を得るために、最後の関数で結合される。再び
、データが収集され１５１、ディジタル化され、参照座標が提供される１５２。
ここで、データ点の２つのセットが必要とされる。すなわち、（１）波面センサ
（ＷＦＳ）により見られる瞳孔の重心（幾何学的中心）および（２）ＷＦＳによ
り画像化される角膜反射の位置１５３である。それぞれの反射と重心の間の距離
１５４は、ＷＦＳの光軸に関する眼の光軸の視角度１５５を提供する。これらの
角度は、その後、眼の光軸と視線の間の差１５６に対して調整されなけらばなら
ない。その後、これらは、眼の凝視角度となる。この時、正の角度は鼻方向で、
負の角度は側頭方向である。ここで、両眼共同運動は、２つの角度の合計の大き
さである１５７。

【００６６】 眼バイオメータの一般的な用途は、自動車、トラック、飛行機、宇宙船、作業
環境などのような「生活」シナリオにおける眼の応答をモニタすることである。
眼バイオメータ、すなわち、照明源および波面センサは、環境に一体化されなけ
ればならない。しかし、図１および図２における開口共有要素４は、被検者が環
境を見ることを可能にしなけらばならない。図１２において、４が開口共有要素
である、一般的な構成が示されている。

【００６７】 両眼が追跡される時、眼の両眼共同運動が決定されることができる。従って、
この用途において実施される機構のサブシステムは、眼の両眼共同運動の視線計
測用オフサルモトロ・メータおよびストラボ・メータとしても知られている、斜
視計として、精密な指示および追跡機構のためのヘルメット・マウンテッド・デ
ィスプレイ（ＨＭＤ）において、寝入り、薬物飲用またはアルコール飲用、すな
わち、禁酒を検出するのに使用される、眼の動きにより特徴付けされる精神的な
警戒指示器として、眼の動きがゲームとの相互作用であるビデオ・ゲームにおい
て、および、眼の動きがパラメータとなる研究において使用されることができる
。

【００６８】 示されているシステムは、光学計測を実施し、また、光学要素に必要である補
正治療の程度を決定するために、閉ループで動作している。光学的治療が実施さ
れる時、閉ループは異なる屈折信号を提供することができ、治療は、最後に光学
条件が調整されるように適応させられることができる。

【００６９】 本発明において記載されている眼バイオメータ・システムは、患者の意識的な
フィードバックを必要としない。従って、客観的な両眼屈折が実施されることが
できる。角膜トポグラフィは、患者のフィードバックを必要としない。そのため
、患者の視力特性のパラメータの全ては、両眼モードで同時に計測されることが
できる。

【００７０】 角膜の全体的なトポグラフィ取得法は、角膜の全体表面をサンプリングする（
すなわち、計測する）のに必要とされる機構である。眼のスペクトル反射情報を
波面検知技術と組み合わせることにより、角膜表面トポグラフィは、正確に、か
つ、連続して計測される。こうした計測は、コンタクト・レンズを合わせるため
、また、屈折の手術または治療処置のために角膜を解析するために、正確な生物
測定法を提供する。

【００７１】 角膜曲率測定法において使用される技術は、斜視計測を提供するのと同様に、
眼の力学が追跡されること、すなわち、眼の追跡センサを可能にしている。この
技術は、眼の動きを定量化し、２００マイクロ・ラジアン（または、０．０１°
）まで定量化できる。

【００７２】 この技術は、眼の手術、屈折の手術および治療処置、ヘルメット・マウンテッ
ド・ディスプレイ・システムにおける指示および追跡、仮想現実システム、人が
寝入っているかを判断するセンサ（たとえば、自動車居眠り警告）、精神的な鋭
敏さのテスト（たとえば、アルコールおよび薬物テスト）および眼の追跡がゲー
ムとの相互作用として使用される可能性のあるビデオ・ゲームにおいて役に立つ
。

【００７３】 （産業上の利用可能性） 眼の緊張を引き起こさないで、または、口頭の応答を必要としないで、被検者
の視力の単眼または両眼の自動屈折計測が可能である。コンタクト・レンズまた
は眼鏡レンズの処方箋は、処方された屈折手術または組織治療処置と同様に、自
動的に提供されるであろう。

【００７４】 コンタクト・レンズ合わせ、角膜の傷および障害の解析、眼の研究および屈折
の手術および組織治療処置において使用される、角膜表面の正確なトポグラフィ
取得が行われることができる。

【００７５】 本発明の多くの別の例および用途が存在し、それぞれは詳細の点に関してのみ
他と異なっている。本発明は、以下の請求項によってのみ制限されると考えられ
るべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 瞳孔直径および凝視角度と同様に、単眼または両眼モードで眼の屈折力の自動
計測を行う、本発明によるシステムの概略図である。

【図２】 図１の特別な単眼構成の概略図である。

【図３】 それぞれの眼の表面から反射された波面を解析するための光波面センサ技術の
図である。

【図４】 スペクトル・バイオメータにおける眼の表面のスペクトル反射特性の図である
。

【図５】 眼バイオメータの屈折動作における光路の図である。

【図６】 角膜形状およびトポグラフィにおけるヌル・レンズの使用を示す概略図である
。

【図７】 角膜形状およびトポグラフィにおける波面センサの光学的概略図である。

【図８】 角膜の厚みを計測する厚度計の光学的概略図である。

【図９】 波面センサ・データ解析アルゴリズムのための論理フロー図である。

【図１０】 瞳孔測定解析のための論理フロー図である。

【図１１】 眼の追跡解析のための論理フロー図である。

【図１２】 眼バイオメータおよび現実世界を持つ人間インタフェース構成である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ 【要約の続き】 調される影パターンの変調深さから眼媒質明瞭度および 網膜表面の指示が得られ、したがって糖尿病網膜症、緑 内障および白内障などの医学的異常をスクリーニングす るための手段が得られる。

Claims (42)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）光波面を発生させるための手段と、 （ｂ）光波面を眼に伝達して、波面が眼の様々な表面から反射するための手段
   と、 （ｃ）光波面ノイズを除去するための手段と、 （ｄ）反射された光波面が通過して影パターンを生じさせるための１つまたは
   複数のレチクル手段と、 （ｅ）影パターンをスクリーンの方に向けるための手段と、 （ｆ）スクリーン上の影パターンを分析して波面の特性の測定データを生成し
   、それにより眼の測定特性を得るための手段とを含む、眼の特性を測定するため
   の装置。
2. 【請求項２】 分析手段が、データ処理ノイズを除去するための計算手段を
   含む、請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 さらに、光波面を発生させるために所定の波長のコリメート
   ・ビームを発生させるための手段を含む、請求項１に記載の装置。
4. 【請求項４】 さらに、７８０ナノメートルから９００ナノメートルまでの
   波長をもつコリメート・ビームを発生させるための手段を含む、請求項３に記載
   の装置。
5. 【請求項５】 さらに、約８４０ナノメートルの波長をもつコリメート・ビ
   ームを発生させるための手段、およびビームを眼の網膜表面上に向けるための手
   段を含む、請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】 光波面を発生させるための手段が、７８０ナノメートルから
   ９００ナノメートルまでの波長をもつ光源である、請求項１に記載の装置。
7. 【請求項７】 さらに、３つの次元のうちのいずれか１つまたは全部におけ
   る眼の相対運動を追跡するための手段を含む、請求項１に記載の装置。
8. 【請求項８】 （ａ）光波面をつくり出すための照明源と、 （ｂ）光波面を眼に伝達して、波面が眼の様々な表面から反射するための１つ
   または複数の開口共用エレメントと、 （ｃ）眼から反射された波面を集束するためのリレー・レンズ構成と、 （ｄ）ノイズをなくすためのバッフルと、 （ｅ）反射された光波面が通過して影パターンを生じさせるための１つまたは
   複数のレチクルと、 （ｆ）影パターンが向けられるスクリーンと、 （ｇ）影パターンがその上に結像するカメラと、 （ｈ）影パターンによって発生した情報を分析するためのコンピュータとを含
   む、眼の特性を測定するための装置。
9. 【請求項９】 さらに、光波面を発生させるために所定の波長のコリメート
   ・ビームを発生させるための手段を含む、請求項８に記載の装置。
10. 【請求項１０】 さらに、７８０ナノメートルから９００ナノメートルまで
    の波長をもつコリメート・ビームを発生させるための手段を含む、請求項９に記
    載の装置。
11. 【請求項１１】 さらに、約８４０ナノメートルの波長をもつコリメート・
    ビームを発生させるための手段、およびビームを眼の網膜表面上に向けるための
    手段を含む、請求項１０に記載の装置。
12. 【請求項１２】 光波面を発生させるための手段が、７８０ナノメートルか
    ら９００ナノメートルまでの波長をもつ光源である、請求項８に記載の装置。
13. 【請求項１３】 さらに、３つの次元のうちのいずれか１つまたは全部にお
    ける眼の相対運動を追跡するための手段を含む、請求項８に記載の装置。
14. 【請求項１４】 （ａ）光波面を発生することと、 （ｂ）光波面を眼に伝達し、波面が眼の様々な表面から反射することと、 （ｃ）光波面ノイズを除去するために波面をバッフルに通過させることと、 （ｄ）反射された光波面を１つまたは複数のレチクルに通過させて影パターン
    を生じさせることと、 （ｅ）影パターンをスクリーンの方に向けることと、 （ｆ）スクリーン上の影パターンを分析して波面の特性の測定データを生成し
    、それにより眼の測定特性を得るための手段とを含む、眼の特性を測定するため
    の方法。
15. 【請求項１５】 分析中のデータ処理ノイズを除去することを含む、請求項
    １４に記載の方法。
16. 【請求項１６】 光波面を発生させるために所定の波長のコリメート・ビー
    ムを発生させることを含む、請求項１４に記載の方法。
17. 【請求項１７】 ７８０から９００ナノメートルの波長をもつコリメート・
    ビームを発生させることを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 【請求項１８】 約８４０ナノメートルの波長をもつコリメート・ビームを
    発生させること、およびビームを眼の網膜表面上に向けることを含む、請求項１
    ７に記載の方法。
19. 【請求項１９】 ７８０から９００ナノメートルまでの波長をもつ光源を使
    用して光波面を発生させることを含む、請求項１４に記載の方法。
20. 【請求項２０】 ３つの次元のうちのいずれか１つまたは全部における眼の
    相対運動を追跡することを含む、請求項１４に記載の方法。
21. 【請求項２１】 （ａ）光波面をつくり出すことと、 （ｂ）波面を１つまたは複数の開口共用エレメントに通過させることと、 （ｃ）光波面ノイズを除去するために波面をバッフルに通過させることと、 （ｄ）光波面を眼に伝達し、波面が眼の様々な表面から反射することと、 （ｅ）眼から反射された波面を集束させることと、 （ｆ）波面を１つまたは複数のレチクルに通過させて影パターンを生じさせる
    ことと、 （ｇ）影パターンをスクリーンの方に向けることと、 （ｈ）計算手段に接続されたカメラを用いて影パターンをスクリーン上に結像
    させることと、 （ｉ）カメラ上に結像した情報を分析することを含む、眼の特性を測定するた
    めの方法。
22. 【請求項２２】 分析手段を使用してデータ処理ノイズを除去することを含
    む、請求項２１に記載の方法。
23. 【請求項２３】 光波面を発生させるために所定の波長のコリメート・ビー
    ムを発生させることを含む、請求項２１に記載の方法。
24. 【請求項２４】 ７８０ナノメートルから９００ナノメートルまでの波長を
    もつコリメート・ビームを発生させることを含む、請求項２３に記載の方法。
25. 【請求項２５】 約８４０ナノメートルの波長をもつコリメート・ビームを
    発生させること、およびビームを眼の網膜表面上に向けることを含む、請求項２
    ４に記載の方法。
26. 【請求項２６】 ７８０から９００ナノメートルまでの波長をもつ光源を使
    用して光波面を発生させることを含む、請求項２１に記載の方法。
27. 【請求項２７】 ３つの次元のうちのいずれか１つまたは全部における眼の
    相対運動を追跡することを含む、請求項２１に記載の方法。
28. 【請求項２８】 （ａ）コリメート光ビームを発生させることと、 （ｂ）ビームが眼から反射される眼中にビームを向けることと、 （ｃ）反射されたビームを第１のレチクル中に向けて影パターンを発生させる
    ことと、 （ｄ）影パターンを第２のレチクル中に向けてモアレ・パターンを発生させる
    ことと、 （ｅ）モアレ・パターンを分析して眼の測定データを生成することとを含む、
    眼の所定の特性を測定するための方法。
29. 【請求項２９】 ノイズを除去すること、および実質的にノイズのないモア
    レ・パターンをつくり出し、それにより眼の測定データを得ることを含む、請求
    項２８に記載の方法。
30. 【請求項３０】 （ａ）光波面をつくり出すことと、 （ｂ）波面を１つまたは複数の開口共用エレメントに通過させることと、 （ｃ）光波面を眼の網膜表面に向け、波面が眼の網膜表面から反射することと
    、 （ｄ）眼から反射された波面を集束させることと、 （ｅ）光波面ノイズを除去するために波面をバッフルに通過させることと、 （ｆ）波面を再形成することと、 （ｇ）波面を１つまたは複数のレチクルに通過させて影パターンを生じさせる
    ことと、 （ｆ）影パターンをスクリーン上に向けることと、 （ｇ）計算手段に接続されたカメラを用いて影パターンをスクリーン上に結像
    させることと、 （ｈ）カメラによって記録された情報を分析することを含む、眼の屈折率特性
    を測定するための方法。
31. 【請求項３１】 （ａ）光波面をつくり出すことと、 （ｂ）波面を１つまたは複数の開口共用エレメントに通過させることと、 （ｃ）焦点が角膜の曲率中心の近傍にくるように波面をゼロ化レンズに通過さ
    せることと、 （ｄ）光波面を眼の上皮表面に向け、波面が眼の上皮表面から反射することと
    、 （ｅ）波面を１つまたは複数のレチクルに通過させて影パターンを生じさせる
    ことと、 （ｆ）影パターンをスクリーン上に向けることと、 （ｇ）計算手段に接続されたカメラを用いて影パターンをスクリーン上に結像
    させることと、 （ｈ）カメラによって記録された情報を分析することとを含む、眼の角膜要素
    のトポグラフィ特性を測定するための方法。
32. 【請求項３２】 （ａ）光波面をつくり出すことと、 （ｂ）波面を１つまたは複数の開口共用エレメントに通過させることと、 （ｃ）光波面を全体的に眼の内皮表面に向け、波面が眼の内皮表面から反射す
    ることと、 （ｄ）眼から反射された波面を集束することと、 （ｅ）集束した波面を空間フィルタリングすることと、 （ｆ）波面を再形成することと、 （ｇ）波面を１つまたは複数のレチクルに通過させて影パターンを生じさせる
    ことと、 （ｈ）影パターンをスクリーン上に向けることと、 （ｉ）計算手段に接続されたカメラを用いて影パターンをスクリーン上に結像
    させることと、 （ｊ）カメラによって記録された情報を分析することとを含む、眼の内皮表面
    のトポグラフィを測定するための方法。
33. 【請求項３３】 （ａ）１つまたは複数の光波面をつくり出すことと、 （ｂ）波面を１つまたは複数の開口共用エレメントに通過させることと、 （ｃ）光波面を眼の上皮表面と内皮表面の両方に向け、波面が両方の前記表面
    から反射することと、 （ｄ）反射された波面をスペクトル特性または偏光特性によって判別すること
    と、 （ｅ）波面を１つまたは複数のレチクルに通過させて影パターンを生じさせる
    ことと、 （ｆ）影パターンをスクリーン上に向けることと、 （ｇ）計算手段に接続されたカメラを用いて影パターンをスクリーン上に記録
    することと、 （ｉ）カメラによって記録された情報を分析することとを含む、眼の角膜の厚
    さを測定するための方法。
34. 【請求項３４】 （ａ）光波面をつくり出すことと、 （ｂ）波面を１つまたは複数の開口共用エレメントに通過させることと、 （ｃ）光波面を眼の瞳孔を介して網膜に向け、波面が眼の網膜から反射するこ
    とと、 （ｄ）照明をスクリーン上に向けることと、 （ｉ）計算手段に接続されたカメラを用いて影パターンをスクリーン上に結像
    させることと、 （ｊ）カメラによって記録された情報を分析することとを含む、眼の瞳孔を測
    定するための方法。
35. 【請求項３５】 （ａ）光波面をつくり出すことと、 （ｂ）波面を１つまたは複数の開口共用エレメントに通過させることと、 （ｃ）光波面を眼の網膜に向け、波面が眼の網膜から反射することと、 （ｄ）眼の網膜から反射された波面を集束させることと、 （ｅ）集束した波面を空間フィルタリングすることと、 （ｆ）波面を再形成することと、 （ｇ）波面を１つまたは複数のレチクルに通過させて影パターンを生じさせる
    ことと、 （ｈ）影パターンをスクリーン上に向けることと、 （ｉ）計算手段に接続されたカメラを用いて影パターンをスクリーン上に結像
    させることと、 （ｊ）カメラ上に結像した情報を分析して眼の光学屈折力を得ることとを含む
    、眼の光学屈折力を測定するための方法。
36. 【請求項３６】 （ａ）光波面をつくり出すことと、 （ｂ）波面を１つまたは複数の開口共用エレメントに通過させることと、 （ｃ）光波面を眼の網膜に向け、波面が眼の網膜から反射することと、 （ｄ）眼から反射された波面を集束させることと、 （ｅ）集束した波面を空間フィルタリングすることと、 （ｆ）波面を再形成することと、 （ｇ）波面を１つまたは複数のレチクルに通過させて影パターンを生じさせる
    ことと、 （ｈ）影パターンをスクリーン上に向けることと、 （ｉ）計算手段に接続されたカメラを用いて影パターンをスクリーン上に記録
    することと、 （ｊ）カメラ上に記録された情報から眼の視界の所定の特定の空間位置または
    角度位置を分析することとを含む、眼の空間分解屈折を測定するための方法。
37. 【請求項３７】 （ａ）光波面をつくり出すことと、 （ｂ）波面を１つまたは複数の開口共用エレメントに通過させることと、 （ｃ）光波面を眼に向けることと、 （ｄ）眼から反射された光を角膜の頂点に結像させることと、 （ｅ）眼のグリントの位置を測定することと、 （ｆ）眼の瞳孔の重心の位置を測定することと、 （ｇ）測定情報を分析することとを含む、眼の視線の方向を測定するための方
    法。
38. 【請求項３８】 （ａ）光波面をつくり出すことと、 （ｂ）波面を１つまたは複数の開口共用エレメントに通過させることと、 （ｃ）光波面を両方の眼に向けることと、 （ｄ）眼から反射された光を角膜の頂点に結像させることと、 （ｅ）両方の眼のグリントの位置を測定することと、 （ｆ）両方の眼の瞳孔の重心の位置を測定することと、 （ｇ）両方の眼の視線を比較することによって測定情報を分析することとを含
    む、眼の両眼共同運動を測定するための方法。
39. 【請求項３９】 両方の眼において同時に、測定が両眼式に行われる、請求
    項３０、請求項３１、請求項３２、請求項３３、請求項３４、請求項３５、請求
    項３６、または請求項３７に記載の方法。
40. 【請求項４０】 （ａ）光波面から影パターンを発生させることと、 （ｂ）発生した影パターンを収集することと、 （ｃ）影パターンをデジタル化することと、 （ｄ）デジタル像を単一の空間領域中に蓄積することと、 （ｅ）空間領域を空間周波数領域に変換することと、 （ｆ）周波数領域内の優勢な調波を決定することと、 （ｇ）優勢な調波を規定された軸における波面図に相関させることと、 （ｈ）規定された軸から導出される三次元光学領域波面図を計算することと、 （ｉ）波面図の測定値を分析することとを含む、光波面を分析するための方法
    。
41. 【請求項４１】 （ｃ）影パターンをデジタル化することと、 （ｄ）デジタル像を単一の空間領域中に蓄積することと、 （ｅ）空間領域を空間周波数領域に変換することと、 （ｆ）周波数領域内の優勢な調波を決定することと、 （ｇ）優勢な調波を規定された軸における波面図に相関させることと、 （ｈ）規定された軸から導出される三次元光学領域波面図を計算することと、 （ｉ）波面図の測定値を分析することとを含む、請求項３０、請求項３１、請
    求項３２、請求項３３、請求項３４、請求項３５、請求項３６、請求項３７、請
    求項３８または請求項４０に記載の方法。
42. 【請求項４２】 （ａ）光波面をつくり出すことと、 （ｂ）波面を１つまたは複数の開口共用エレメントに通過させることと、 （ｃ）光波面を眼に向け、波面が眼の様々な表面から反射することと、 （ｄ）眼から反射された波面を集束させることと、 （ｅ）ノイズをなくすために波面をバッフルに通過させることと、 （ｅ）周囲ノイズをなくすために波面を空間フィルタリングすることと、 （ｆ）波面を再形成することと、 （ｇ）波面を１つまたは複数のレチクルに通過させて影パターンを生じさせる
    ことと、 （ｈ）影パターンをスクリーンの方に向けることと、 （ｉ）カメラを用いて影パターンをスクリーン上に記録してスクリーン像を空
    間デジタル・データに変換することと、 （ｊ）空間デジタル・データを空間周波数データに変換することと、 （ｋ）優勢な空間周波数を決定することと、 （ｌ）優勢な空間周波数を波面の対応する軸に沿った球面成分に相関させるこ
    とと、 （ｍ）成分軸の図を用いて波面全体の図を決定することとを含む、眼の屈折特
    性を測定するための方法。