JP2005028097A - 眼科用装置と眼科用測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】眼全体に対する総合的な診察を可能とする眼科用装置と眼科用測定方法を提供すること。
【解決手段】ライトプロジェクタ１１を用いて、スリット光を、眼３の角膜の断面部分４を通過させて投射する。また、ライトプロジェクタ１１によって照射された断面部分４の少なくとも１つの部分領域の断面像３０Ａを、シャインプルーフの条件を満たす位置に配置されている画像捕捉手段によって捕捉する。第１のライトプロジェクタ１１によって照射された断面部分４の像を含んだ眼３の観察像３Ａをさらなる画像捕捉手段によって捕捉し、捕捉された断面像３０Ａに割り当てて記憶する。記憶された断面像３０Ａの眼３に対する相対的位置を、割り当てられて記憶された観察像３Ａに基づいて特定する。
【選択図】図１−１

Description

本発明は眼科用装置と眼科用測定方法に関する。本発明は特に、ライトプロジェクタを用いて、眼の断面部分、特に角膜の断面部分を通過するように光線を投射し、その光線に対してシャインプルーフの条件を満たす位置に配置された画像捕捉手段を用いて、ライトプロジェクタによって照射された断面部分の少なくとも１つの部分領域の断面像を、その光線の外部にある第１の位置から捕捉して記憶し、第２の画像捕捉手段を用いて眼の観察像を捕捉し、その観察像を上記断面像に割り当てて記憶する、眼科用装置と眼科用測定方法に関する。

従来より、ライトプロジェクタを用いて、眼の断面部分、特に角膜の断面部分を通過するように光線を投射するための眼科用装置と眼科用測定方法が知られている。一般的には、この光線はスリット光の形態で投射される。

例えば、特許文献１において、患者の角膜組織を診察するための方法と診察装置が開示されている。この特許文献１によれば、スリット状の断面を持つほぼ平面状のレーザ光線を、角膜の断面部分を通して投射する。また、特許文献１では、角膜内で散乱された光の少なくとも一部、すなわちスリット光の少なくとも一部を捕捉することにより、角膜の断面像を得る。さらに、この特許文献１によれば、このようにして得られた複数の角膜断面像から、角膜混濁、角膜厚、角膜トポロジーを、角膜全体に対して総合的に決定することができる。眼はこの診察装置に対して相対的に動くことがあり得るので、特許文献１による眼全体の診察は不正確さを生じることがある。この相対運動が捕捉、考慮されないからである。

Ｂ．Ｒ．Ｍａｓｔｅｒｓ等による専門的論文「"Transformation of a Set of Slices Rotated on a Common Axis to a Set of Z-Slices: Application to Three-Dimensional Visualization of the In Vivo Human Lens", Computerized Medical Imaging and Graphics, Vol.21, No.3, p.145-151, 1997」は更に次のことをはっきりと指摘している。すなわち、複数の断面像の組み合わせに基づいて眼を総合的に診察した場合、個々の断面像の向きを互いに揃えるのが困難であることを理由に、測定のアーチファクトを生じることがある。

また、特許文献２に開示されている眼科用装置は、眼の水晶体にスリット光を投射するためのスリットランプを備えている。この特許文献２による装置は、更に、スリット光の平面に対してシャインプルーフの条件を満たす位置に配置された写真カメラを備えており、これにより、スリット光が照射された水晶体の断面部分全体が鮮明に結像される。

さらに特許文献２の装置は立体顕微鏡を備えるため、ユーザは眼を正面から見ることができる。この装置の光学エレメントを用いれば、この正面像を写真カメラの結像に導くことができる。しかしながら、偏光フィルタを用いることで、水晶体表面で反射されたスリット光ではなく、正面像において目視可能な眼のバックグラウンド照射を、写真カメラの結像に確実に導くことができる。ここで、バックグラウンド照射とは、眼底におけるスリット光の反射と水晶体による散乱とから生じるものである。可動式のミラーを用いれば、水晶体における光断面と、バックグラウンド照射をともなう眼の正面図とを並べて、同一の写真に結像することができる。特許文献２による装置は、個別の画像による診察を行うに過ぎないので、眼全体の一貫性のある診察を行うことはできない。

また、特許文献３に開示されている眼科用画像撮影装置によれば、スリットランプを用いてスリット光を眼に投射する。この画像撮影装置は、スリット光の平面に対してシャインプルーフの条件を満たす位置に配置されたＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラを備えており、これにより、スリット光が照射された眼の断面部分全体が鮮明に結像される。この特許文献３による装置は、第２のＣＣＤカメラを備えており、ユーザはこの第２のカメラによって診察対象である眼の正面図を得ることができる。また、第２のカメラは、眼に投射される光マークの助けを借りることによって、装置と眼の向きを揃える役目も果たす。さらに、特許文献３の装置は、スリット光が第２のＣＣＤカメラの正面像中に現れるのを避けるために偏光フィルタを備えている。正確な位置決めを容易にするように、診察される患者は撮影ごとに、固定マーキングに眼の焦点を合わせなければならない。これは眼全体の診察の間、患者に負担を与えてしまい、また時間もかかる。

米国特許第５，４０４，８８４号明細書 米国特許第４，７１１，５４１号明細書 米国特許第５，３４１，１８０号明細書

本発明は、従来の技術では得られない新たな眼科用装置および眼科用測定方法であって、眼全体に対する総合的な診察を可能とし、特に眼の前眼房の構造のトポグラフィや測定値(例えば、角膜トポグラフィや角膜厚など）の特定を可能とし、その際装置に対する眼の相対運動を考慮した眼科用装置および眼科用測定方法を提供することを目的とする。

この眼科用装置は、第１のライトプロジェクタと第１の画像捕捉手段とを備える。第１のライトプロジェクタは、眼の断面部分、特に眼の角膜の断面部分を通過するように光線を投射する。第１の画像捕捉手段は、第１のライトプロジェクタによって照射された断面部分の少なくとも１つの部分領域の断面像を、光線の外部にある第１の位置から捕捉して記憶する。また、第１の画像捕捉手段は、光線に対してシャインプルーフの条件を満たす位置に配置される。この眼科用装置はさらに第２の画像捕捉手段を備えており、これは眼の観察像を捕捉し、捕捉された観察像を捕捉された断面像に割り当てて記憶する。

本発明は上記目的を特に次のようにして達成する。すなわち、観察像を捕捉して記憶するために、この眼科用装置の第２の画像捕捉手段は、その観察像がライトプロジェクタに照射された断面部分の像を含んでいる。また、この眼科用装置は、記憶された断面像について、割り当てられて記憶された観察像に基づいて、眼に対する相対的位置付けを行う処理手段を備えている。この断面像と、それに付随する照射された断面部分を含む観察像とを、捕捉し記憶することによって、断面像ないしそこに捕捉されて照射された断面部分の眼に対する相対的位置を、割り当てられた観察像に基づいて特定することができる。これにより更には、複数の断面像を用いる眼全体の総合的な診察が可能となる。この場合、眼の運動を、該当する断面像の特定された位置に基づいて考慮することができる。位置特定の基準点としては、眼の縁、虹彩または瞳孔といった、観察像に結像されている眼の自然の目標物を用いることができる。各断面像について相対的位置も自動的に特定されるので、複数の断面像をその割り当てられた位置に対応して眼の１つの三次元像にまとめることにより、眼全体の診察を行うことができる。眼全体の総合的な診察が可能となるが、その際装置に対する眼の動きが考慮される。測定誤差を避けるため、診察される患者が撮影ごとに固定マーキングに眼の焦点を合わせる必要はない。特定されたそれぞれの位置に対応してまとめられる複数の断面像から、例えば角膜厚、角膜トポグラフィ及び／または角膜混濁を、眼の角膜全体に対して総合的に特定できる。好ましくは処理手段を設けて、これはそれぞれ割り当てられて記憶された観察像に基づいて、記憶された複数の断面像相互の相対的な位置付けを行うものとする。

一実施形態では処理手段を設け、これが第１のライトプロジェクタに照射された眼の断面部分の厚さを、記憶された観察像に基づいて特定する。第１のライトプロジェクタによって投射された光線は有限の厚さを持ち、発散性とすることができるので、照射された断面部分の厚さは、光線の外部で捕捉された断面像において、光線の厚さに依存して大きくなったり小さくなったりする。第１のライトプロジェクタによって照射された眼の断面部分の厚さを特定することは、照射された眼の断面部分の厚さを測定している最中、例えば角膜厚測定の最中において、光線の有限の厚さの影響を考慮することができるという利点を有している。また、それに応じて厚さ測定を補正することができ、これが測定精度の向上につながるという利点もある。第１のライトプロジェクタによって照射された断面部分ないし光線の厚さを特定するには、１つの正面像、すなわち次のような観察像が特に有利であることがわかる。それは、第２の画像捕捉手段がその光軸が眼の光軸または視軸にほぼ平行に位置するか、眼の光軸または視軸に一致するように配置された場合の観察像である。その理由は、第２の画像捕捉手段の光軸が断面部分を通過する光線と一致する場合に、特に正確で簡単な観察像を得ることができるからである。

第２の画像捕捉手段の光軸が、断面部分を通過する光線と一致するという、第２の画像捕捉手段と第１のライトプロジェクタの好ましい配置によって、特に眼が第２の画像捕捉手段によって正面像として捕捉されるとき、好ましい方法として、照射されて結像された断面部分の特に簡単で正確な位置特定が可能となる。

好ましい一実施形態では、第１及び第２の画像捕捉手段を、それらの光軸が１つの共通の平面に位置するように配置する。この配置によって、第１の画像捕捉手段が捕捉した断面像と、第２の画像捕捉手段が捕捉した観察像とを、他の可能な配置よりも簡単に相互に関連付けることができる。これにより、複数の断面像相互の位置付けと、これら断面像の組み合わせが簡単になる。

好ましくは、第１及び第２の画像捕捉手段は１つの共通の画像変換器を備え、第１の画像捕捉手段は光線の向きを変えるための光学エレメントを備える。この光学エレメントは、断面像を生成するために、光線を共通の画像変換器へと向け直すような位置に配置される。

これとは別の実施形態では、第１及び第２の画像捕捉手段が１つの共通な画像変換器を備え、第２の画像捕捉手段が光線の向きを変えるための光学エレメントを備える。この光学エレメントは、観察像を生成するために、光線を共通の画像変換器へと向け直すような位置に配置される。

これらの実施形態においては両者とも、ただ１つの画像変換器を備えるものであって、２つの別個の画像変換器を備えるこの他の実施形態よりも、安価かつコンパクトに実現することができる。これら２つの実施形態のうち最初に挙げたものは更に、第１の画像捕捉手段に、簡単かつコンパクトな方法で、光線の向きを変えるためのさらなる光学エレメントを設けることができ、様々な位置から来て複数の断面像を生じる光線を共通の画像変換器へと向け直すことができる。

第１の画像捕捉装置は好ましくは、第１のライトプロジェクタによって照射された断面部分の部分領域の第２の断面像を、光線の外部にある第２の位置から捕捉して記憶し、このとき同時に第１の断面像の捕捉が行われるものとする。この場合第１の位置と第２の位置は、光線が位置する平面上の異なる側に位置し、照射された断面部分を例えば同じ大きさの観察角で捕捉するものとする。照射された断面部分を複数の位置から捕捉することの利点は、複数の測定値を特定し、そこから平均値を求めることによってより正確な測定結果を特定できることにある。平均値を求める際に、例えば第１の断面像における眼の構造物間の第１の間隔と、第２の断面像における眼の構造物間の第２の間隔とを特定する際のずれは互いに相殺される。

従って、光線がライトプロジェクタ側の眼の（角膜）表面にほぼ垂直に投射されるような方法で、この眼科用装置を用いるならば、ライトプロジェクタ側の角膜表面の法線に対して光線がわずかに傾斜しても、角膜厚の特定等に影響することはない。光線がほぼ眼の光軸にそって投射されるという方法でこの装置を用いる場合も、光線のわずかな傾斜や偏心、すなわち眼の頂点のずれは、角膜厚の特定には影響しない。同じことが、第１の位置からの観察角と第２の位置からの観察角との小さなずれについても当てはまる。２つの断面像を異なる位置から同じ観察角で捕捉することの利点は、この眼科用装置を応用、調整及び／または較正するときの小さな不正確さが、測定結果におけるどんな大きなずれも生じさせないことにある。

例えば、この眼科用装置を経線断面に応用する場合、わずかな偏心や傾斜があっても正確に測定できるためには、経線断面で較正を行えば十分である。従ってこの眼科用装置によって、測定結果の精度を維持しながら応用と実現をより簡単に行うことができる。

第１の画像捕捉手段が画像変換器と光線の向きを変えるためのさらなる光学エレメントを備える実施形態において、好ましくは、第１の光学エレメントを、第１の断面像の生成のために光線が画像変換器へと向き直されるような第１の位置に配置する。また第２の光学エレメントを、第２の断面像の生成のために光線が画像変換器へと向き直されるような第２の位置に配置される。これにより、特にコンパクトで安価な構成が実現される。

一実施形態において、この眼科用装置は、眼に光マークを投射する１つまたは複数の第２のライトプロジェクタをさらに備え、第２の画像捕捉手段は第１のライトプロジェクタ及び第２のライトプロジェクタと連動している。この連動は、眼の観察像を捕捉して記憶するとき、第１のライトプロジェクタに照射される断面部分の像と、第２のライトプロジェクタに照射される光マークの像とがともに捕捉されて、ともに記憶されるように行われる。投射されてともに捕捉される光マークは人工的な基準マークとして、眼に対する眼科用装置の相対的位置の特定と、断面像ないし照射された断面部分の位置特定とに用いることができる。

一実施形態において、この眼科用装置は、目視可能なパターンを有する遮蔽体を備える。この遮蔽体は、本装置の使用時にこの目視可能なパターンが、眼に向けられた遮蔽体の側に位置するように、且つ光線が妨げられずに眼の断面部分を通過して投射可能であるように、且つ断面像と観察像が妨げられずに第１ないし第２の画像捕捉手段によって捕捉可能であるように、配置されている。この目視可能なパターン、例えばプラチドパターンは眼によって反射されるので、それを観察像とともに捕捉して、眼に対する眼科用装置の相対的位置を特定するため、そして断面像ないし照射された断面部分の位置特定のために用いることができる。

一実施形態において、この眼科用装置は、第１のライトプロジェクタと第１及び第２の画像捕捉手段とを、第１のライトプロジェクタに向けられた眼の表面の法線をほぼ中心として回転させるための、あるいはこの法線にほぼ垂直に移動させるための駆動手段を備える。この駆動手段によって、眼全体の自動化された総合的な診察を、複数の断面像に基づいて行うことができる。

第１のライトプロジェクタは、好ましくは、光線をスリット光の形態で投射するものとする。光線はその他の形態のもの、例えば点状のものも使用できるが、スリット光の形態の光線は、眼の複数の光断面に基づいて眼全体の総合的診察を行うのに特に適している。

第２の画像捕捉手段は、好ましくは、その光軸が眼の光軸と一致するか、あるいは眼の光軸にほぼ平行に位置するように配置される。これにより眼を正面像として捕捉できる。これは既に上述したように、照射された断面部分の位置特定のためにも、照射された断面部分の厚さ特定のためにも有利である。第２の画像捕捉手段の光軸と断面部分を通過する光線とが一致するという、２つの画像捕捉手段と第１のライトプロジェクタとの好ましい配置の組み合わせによって、結果的に、光線が眼の光軸と一致するように、あるいは光線が眼の光軸に平行に位置するように、第１のライトプロジェクタが光線を投射するという構成が実現する。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１−１、２−１、４、５、６、７、及び９において、参照番号１は眼科用装置を示し、下記の説明ではこの図を基本とする眼科用装置１の様々な実施形態を説明する。また各図で互いに対応する同一の構成要素には同一の参照番号が付されている。

図１−１、２−１、４、５、６、７、及び９に示すように、眼科用装置１は、眼３の断面部分を通過する光線２、特に眼３の角膜３０の断面部分を通過する光線を投射するライトプロジェクタ１１を備える。光線２は好ましくはスリット光の形態で投射される。ライトプロジェクタ１１は例えばスリットランプまたはレーザ装置を備え、これらの光はビーム形成光学系によって扇形に形成される。

図１−１、２−１、４、５、６、７、及び９に示した眼科用装置１の実施形態は画像捕捉手段を備える。これらの画像捕捉手段は、ライトプロジェクタ１１によって照射された断面部分４の少なくとも１つの部分領域の断面像３０Ａを捕捉し、記憶する。これらの画像捕捉手段は、光線２に対してシャインプルーフの条件を満たす位置に配置されている。

図１−１、２−１、４、５、６、７、及び９に示した眼科用装置１の実施形態は更にその他にも画像捕捉手段を備える。これらの画像捕捉手段は、照射された断面部分４Ａの像を含む眼３の観察像３Ａを捕捉し、捕捉された観察像３Ａと、そこに含まれる照射された断面部分４Ａの像とを、捕捉された断面像３０Ａに割り当てて記憶する。

図１−１、２−１、４、５、６、７、及び９に示すように、この画像捕捉手段は眼科用装置１の実施形態に応じて、画像捕捉装置１２Ａ、１２Ｂ、例えばＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｉｌｉｃｏｎ）カメラ、画像変換器１２０、例えばＣＣＤチップまたはＣＭＯＳチップ、光線の向きを変えるための光学エレメント１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｅ、例えば鏡、光線の向きを変えるための光学エレメント１２１Ｃ、１２１Ｄ、例えば半透明の鏡といった光線を分割するための光学エレメント、および／または結像するための光学エレメント１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、例えばレンズを備える。

縁３３、虹彩３４または瞳孔３５といった眼の自然の目標物を眼に見えるようにするために、および／または人工的な光マーク３６を投射するために、図１−１、２−１、４、５、６、７、及び９に示すように、眼科用装置１は、１つまたは複数の更なる光源１６を備える。特に眼の自然の目標物を眼に見えるようにするため、例えば１つまたは複数の赤外線発光ダイオードを用いることができる。自然の及び／または人工の基準目標物は、眼３の観察像３Ａで同時に捕捉される。

図１−１、２−１、４、５、６、７、及び９に示すように、眼科用装置１は、捕捉された観察図３Ａ及び断面像３０Ａを処理する機能的モジュールを持つ処理手段１３を備える。処理手段１３は、少なくとも１つのプロセッサ、データ及びプログラム記憶媒体を備える。この機能的モジュールは、好ましくはプログラムされたソフトウェアモジュールとして作られる。このモジュールは、プログラム記憶媒体に記憶され、プロセッサ上で実行される。また、この機能的モジュールは一部あるいは全体を、ハードウェアに適合した仕様とすることができる。

処理手段１３の機能的モジュールは、プログラムされた位置決めモジュールを含み、この位置決めモジュールは、記憶された断面像３０Ａの位置を眼３に対して相対的に特定する。この相対的位置特定は、断面像３０Ａにそれぞれ割り当てられている観察像３Ａに基づいて行われる。断面像３０Ａの位置特定は、眼３の位置特定によって眼科用装置１に対して相対的に行われる。その際眼３に対する眼科用装置１の相対的位置は、照射された断面部分４Ａ、眼３の自然の目標物及び／または結像された人工的な基準目標物、例えば結像された光マーク３６によって特定される。断面像３０Ａの位置、ないし照射された断面部分４Ａの割り当てられた像の位置は、眼３の自然の目標物を基準として定義することができ、これら目標物は当該観察像３Ａに含まれている。

処理手段１３の機能的モジュールは、プログラムされた合成モジュールを更に含み、この合成モジュールは、捕捉されて記憶された複数の断面像３０Ａを互いに相対的に位置付ける。この合成モジュールは、眼科用装置１の幾何学的配置に関する知識の下で、捕捉されて記憶された断面像３０Ａを、眼３に対するないしは相互間の相対的位置に応じて眼３の１つの三次元像に、特には眼３の前眼部構造特に角膜３０の三次元像に構成する。

この眼科用装置１の機能制御及びシーケンス制御は、処理手段１３及びまたはその他のここでは詳しく説明しない電子的制御モジュールによって行うことができる。また、この眼科用装置１の電源供給は、内部電源あるいはケーブルに接続された外部電源によって行われる。

図１−１、２−１、４、５、６、７、及び９に示すように、眼科用装置１はディスプレイ１４を備え、このディスプレイは特定された測定値及び／またはアプリケーションに関するヘルプメッセージを表示する。

図１−１、２−１、４、５、６、７、及び９に示すように、眼科用装置１は駆動手段１５を備える。これは、眼３のライトプロジェクタ１１を向く側の表面の法線をほぼ軸としてライトプロジェクタ１１と画像捕捉手段を回転し、あるいはこの法線にほぼ垂直にこれらのコンポーネントを移動させる。図９に概略を示すように、このライトプロジェクタ１１と画像捕捉手段１２０、１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃとが、この目的のために搬送装置１０に取り付けられており、この搬送装置は駆動手段１５によって駆動される。更に追加された光源（１つまたは複数）１６をこの搬送装置１０に取り付けてともに動かすことができ、あるいは駆動手段１５と結合しない方法で、これら光源を眼科的装置１に取り付けることができる。この駆動手段１５に好ましくは回転駆動装置、例えば電動機を設け、この回転駆動装置が、目の光軸Ｚを中心として搬送装置１０を回転させるものとする。ライトプロジェクタ１１と、光軸Ｚを中心とする画像捕捉手段１２０、１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃとによって、眼全体、特に角膜３０全体を測定する。この機器構成では高度の対称性に基づいて、測定の不確かさを最小限に抑えることができる。

図１−１に示すように、断面像３０Ａを捕捉し、記憶する画像捕捉装置１２Ａは、結像を行う光学エレメント１２２Ａと画像変換器１２０を備え、これらは投射される光線２に対してシャインプルーフの条件を満たす位置に配置されている。図１−２は、画像捕捉装置１２Ａに捕捉された眼３の照射された断面部分４の断面像３０Ａを示す。虹彩または水晶体といった眼３のその他の構造は、省略して図１−２には示していない。断面像３０Ａでは、特に角膜前部表面３１Ａと後ろ側表面３２Ａの断面像を見ることができる。

図１−１の実施形態では、眼３の観察像３Ａを捕捉する別個の画像捕捉装置１２Ｂの光軸が、光線２の外部にある。図１−３に示す眼３の観察像３Ａは、画像捕捉装置１２Ｂが正面図として捕捉する観察像にたしかに対応する。そしてこの場合、例えば図４及び図５に示すように、画像捕捉装置１２Ｂは、その光軸が眼３の光軸Ｚあるいは眼３の視軸に平行に位置し、あるいは眼３の光軸Ｚあるいは視軸と一致するように配置される。観察像３Ａには特に、有限の厚さｄを持つ照射された断面部分の結像４Ａ、投射された光マーク３６、眼３の縁３３、虹彩３４、瞳孔３５を見ることができる。光マークは例えば発光ダイオードの反射光あるいは投射された点である。投射箇所は例えば強膜３７または角膜３０である。捕捉された断面像３０Ａと捕捉された観察像３Ａとは、処理手段１３に導かれ、そこで互いに割り当てられた状態でデータ記憶媒体に記憶される。ライトプロジェクタ１１と画像捕捉手段１２Ａ、１２Ｂは、駆動手段１５によって撮影位置に動かされ、さらに断面像３０Ａと観察像３Ａとが捕捉され、それぞれ互いに割り当てられた状態で記憶される。

図２−１は、眼科用装置１の一実施形態であって、小穴を打ち抜いた遮蔽体１７を備えるものを示す。遮蔽体１７の小穴１７１、１７２、１７３はそれぞれ、画像捕捉手段１２Ａ、１２Ｂとライトプロジェクタ１１とを結ぶ光路が、妨げられることなく遮蔽体１７を通過できるように配置されている。遮蔽体１７の眼３を向く側には、例えばリング１７４を備える目視可能なパターン１７’、いわゆるプラチドパターンが、眼３の表面に映っている。これは例えばケラトメータによって知られている。遮蔽体１７の上の眼３を向く側にも光源、例えば光マーク３６を投射するライトプロジェクタ１６を備えることができる。

小穴１７１、１７２、１７３と目視可能なパターン１７’を備える遮蔽体１７の眼３を向く側の外見を図２−２に示す。眼の表面に目視可能なパターン１７’が映ったものは、画像捕捉装置１２Ｂによって観察像３Ａに結像され、断面像３０Ａの位置付けの際に、眼３に対するこの眼科用装置１の相対位置を特定するための基準パターンとして用いられる。遮蔽体１７と駆動手段１５とを、この遮蔽体がライトプロジェクタ１１及び画像捕捉手段とともに動くように結合することが好ましい。それと異なる実施形態としてこの遮蔽体１７を、駆動手段１５と結合しない状態でこの眼科用装置１に取り付け、その際小穴１７１、１７２、１７３にそれに対応する適合を行うこともできる。ここで挙げておきたいのは、画像捕捉手段１２Ａ、１２Ｂ、及び／またはライトプロジェクタ１１が遮蔽体１７と眼３の間に位置するように、遮蔽体１７を配置することもできることである。この場合、画像捕捉手段１２Ａ、１２Ｂ及び／またはライトプロジェクタ１１は、例えば遮蔽体１７の眼３を向く側に取り付けられる。

図３は、眼３の、特に角膜３０の照射された断面部分４の断面図である。図３において、参照番号３１は角膜の前部表面、３２は後ろ側表面を示す。角膜３０は光線２によって断面部分４を照射されている。図３に示すように、光線２は有限の厚さｄを持つ。反射された光線２１、２２は、光線の有限の厚さｄに基づいて、照射された断面部分４の厚さＤを実際よりも厚く見せる。ライトプロジェクタ１１と画像捕捉手段の幾何学的配置が分かっているので、断面像３０Ａに対する、ないし断面像３０Ａから特定される測定値に対する光線２の有限の厚さｄによる影響を、有限の厚さｄの数値を知ることによって修正できる。観察像３Ａを画像捕捉手段が正面図として捕捉する場合、光線２の有限な厚さｄを特に正確に特定できる。

眼科用装置１の図４に示す実施形態では、眼３の正面図に相当する観察像３Ａが捕捉されるように、画像捕捉装置１２Ｂを配置している。そのため画像捕捉装置１２Ｂの光軸は、このアプリケーションの場合、眼３の光軸Ｚにそってその方向に向けられている。図４の側面図が示すように、この見取図では光の面（または扇状ビーム）として示されている光線２は、この実施形態では横から、すなわち画像捕捉装置１２Ｂの光軸外部から眼３に投射される。

図５は眼科用装置１の他の実施形態を示し、これも眼３の正面図による観察像３Ａを可能とする。図５の実施形態では、断面部分４を通過するライトプロジェクタ１１の光線２と、観察像３Ａを捕捉する画像捕捉装置１２Ｂの光軸とが一致する。これは例えば次のようにして得られる。すなわち、画像捕捉装置１２Ｂとライトプロジェクタ１１とを配置するに当たっては、これらの光軸が１つの共通な平面上に位置するように行う。そしてライトプロジェクタ１１の光線２を、光線の向きを変える光学エレメント１２１Ｃにより、画像捕捉装置１２Ｂの光軸へと向けなおすことによって得られる。断面部分４を通過する光線２と、画像捕捉装置１２Ｂの光軸が一致することにより、光線２の有限な厚さｄと、観察像３Ａから得られる断面像３０Ａの位置付けを、特に正確かつ簡単に特定できるようになる。

図６は、眼科用装置１のもう１つの実施形態を示し、眼３の正面図による観察像３Ａを可能とし、この実施形態では、断面部分４を通過する光線２と、観察像３Ａを捕捉する画像捕捉手段の光軸とが一致する。しかし図６の実施形態は図５の実施形態と比較すると、断面像３０Ａのみならず観察像３Ａも、ただ１つの共通な画像変換器１２０によって捕捉されるという利点がある。図６の実施形態は図１−１の実施形態の発展型として得られ、この場合光線は、この正面図から観察像３Ａを生成するために、ライトプロジェクタ１１の光軸に配置されている光線の向きを変えるための光学エレメント１２１Ｄと、結像を行うための光学エレメント１２２Ｃと、光線の向きを変えるための光学エレメント１２１Ｅとにより、画像変換器１２０に導かれる。

図７は、眼科用装置１のさらに他の実施形態を示し、眼３の正面図による観察像３Ａを可能とし、この実施形態では、断面部分４を通過する光線２と、観察像３Ａを捕捉する画像捕捉手段の光軸とが一致する。しかし図７の実施形態は図５の実施形態と比較すると、断面像３０Ａのみならず観察像３Ａも、ただ１つの共通な画像変換器１２０によって捕捉されるという利点がある。この実施形態は更に、図６の実施形態よりもより簡単かつコンパクトに実施できるという利点がある。

図７の実施形態は図５の実施形態の発展型として得られ、この場合光線は、断面像３０Ａを生成するために、結像を行うための光学エレメント１２２Ａと、光線の向きを変えるための光学エレメント１２１Ａとによって、画像変換器１２０に導かれる。前者の光学エレメントは、画像変換器とともに、断面部分４を通過する光線２に対してシャインプルーフの条件を満たす位置に配置されている。図５に示す画像捕捉装置１２Ｂは、図７の画像変換器１２０と結像を行うための光学エレメント１２２Ｃとの組み合わせに対応する。

図８は断面像３０Ａと観察像３Ａが組み合わされたものを示し、この像は図６及び７の実施形態の画像変換器１２０によって捕捉される。断面像３０Ａと観察像３Ａとを並べて別個に捕捉することにより、この組み合わされた像を図８に示すような形で生じることができる。しかし断面像３０Ａと観察像３Ａとは、例えばカラーカメラから知られているようなカラーフィルタと、様々な色の複数の光源とを用い、一部または全体を重ねて捕捉することもできる。その場合１つの画像分離法は、処理手段１３がこれらの色を用いて行う。光学的または電気的シャッタ（いわゆるシャッタ）を用いて、断面像３０Ａと観察像３Ａとを高速で順次別個の像として捕捉することもできる。この場合眼３と眼科用装置１との相対運動は、目立つほどの影響を持たない。フィールドとパルス光源を用いるカメラないし画像変換器を使用するときは、断面像３０Ａと観察像３Ａとを、順次同期して２つのフィールドとして捕捉することができる。

図９は、眼科用装置１のもう１つの実施形態を示し、眼３の正面図による観察像３Ａを可能とし、この実施形態では、断面部分４を通過する光線２と、観察像３Ａを捕捉する画像捕捉手段の光軸とが一致する。図９の実施形態は図７の実施形態の発展型として得られ、この場合眼科用装置１には、その他にも結像を行うための光学エレメント１２２Ｂと、もう１つの光線の向きを変えるための光学エレメント１２１Ｂとを備えて、更に第２の断面像３０Ｂを捕捉する。結像を行うための光学エレメント１２２Ａと、光線の向きを変えるための光学エレメント１２１Ａとは、断面像３０Ａを捕捉する光線を、第１の位置から観察角α_Aで画像変換器１２０に導いて捕捉する。結像を行うための更に追加される光学エレメント１２２Ｂと、光線の向きを変えるために更に追加される光学エレメント１２１Ｂとは、断面像３０Ｂを捕捉する光線を、第２の位置から観察角α_Bでやはり画像変換器１２０に導いて捕捉する。この２つの位置が光線２の別々の側にあるものとし、観察角α_A及びα_Bを同じ大きさとすることが好ましい。

図７の実施形態と比較すると図９の実施形態には次の利点がある。すなわち、断面像３０Ａから特定される測定結果を、図９の眼科用装置１においては、異なる位置から捕捉された２つの断面像３０Ａと３０Ｂの２つの測定値から、平均値を求めることによってより正確に特定できる、という利点である。本出願時点で未公開の欧州特許出願第０２４０５２７２号に記載するように、例えば角膜厚Ｄを、測定値Ｄ_AとＤ_Bの平均値を求めることによってより正確に特定できる。

図１０は断面像３０Ａ、観察像３Ａ、断面像３０Ｂを組み合わせたものを示し、これらの像は図９の実施形態の画像変換器１２０によって捕捉される。この組み合わされた像は、断面像３０Ａ、観察像３Ａ、断面像３０Ｂを順次並べて別個に捕捉することによって、図１０に示すような状態に生成することができる。しかしこの組み合わされた像を他の方法で捕捉し、図８の関連で既に触れたような状態で示すこともできる。また当業者であれば、上記と異なる画像配置を行って、例えば２つの断面像３０Ａ、３０Ｂを直接並べて、観察像３Ａの上に示すことができる。

処理手段１３の機能的モジュールは、更にプログラムされた評価モジュール、例えば測定モジュールを備える。この測定モジュールは、捕捉されて記憶された断面像３０Ａ、３０Ｂにおいて、眼の構造、特に前部角膜表面３１Ａ、３１Ｂ及び後ろ側角膜表面３２Ａ、３２Ｂを含む角膜の像、及びそれに基づいて間隔ないし厚さを特定する。この間隔ないし厚さとは特に、前部角膜表面３１Ａ、３１Ｂ及び後ろ側角膜表面３２Ａ、３２Ｂとの間隔の測定値Ｄ_A及びＤ_Bであって、角膜厚Ｄを特定するためのものである。

最後に付記するが、好適には、この眼科用装置１はコンパクトな測定用プローブとして実施するものとし、その際、眼３全体を包括的に捕捉するため、外部の処理ユニット例えばパソコンに追加的な処理手段を設けることができ、またその際接点を必要とするあるいは接点不要な通信結合を経由してデータ交換を行う。特定された測定結果、例えば局部的な角膜厚Ｄまたは角膜トポグラフィを、ディスプレイ１４または外部処理ユニットのディスプレイに表示することができる。

ライトプロジェクタと、眼の断面像を捕捉する画像捕捉装置と、眼の観察像を捕捉する画像捕捉装置と、追加的な光源とを備える１つの眼科的装置を示すブロック図である。 眼（角膜）の照射された断面部分の断面像を示す図である。 照射された断面部分を含む眼の観察像を示す図である。 ライトプロジェクタと、眼の断面像を捕捉する画像捕捉装置と、眼の観察像を捕捉する画像捕捉装置と、小穴が打ち抜かれた遮蔽体とを備える１つの眼科的装置を示すブロック図である。 小穴と目視可能なパターンとを備える遮蔽体の眼を向く側の外観を示す図である。 眼の照射された断面部分の断面図と、入射及び反射する光線束の光路を示す図である。 ライトプロジェクタと、眼の光学軸にそってその方向に向けられて眼の観察像を捕捉する画像捕捉装置とを備える１つの眼科的装置の側面図を示すブロック図である。 ライトプロジェクタと眼の観察像を捕捉する画像捕捉装置とを備える１つの眼科的装置を示すブロック図であり、この装置では、画像捕捉装置の光学軸と断面部分を通過する光線束とが一致する。 ライトプロジェクタと、眼の断面像及び観察像を捕捉する画像捕捉装置とを備える１つの眼科的装置を示すブロック図であり、この装置では観察像を生じる光線と断面像を生じる光線とが、ビームを反転させる光学的手段によって、１つの共通な画像変換器に導かれる。 ライトプロジェクタと、眼の断面像及び観察像を捕捉する画像捕捉装置とを備え、かつ観察像を生じる光線と断面像を生じる光線とが、ビームを反転させる光学的手段によって、１つの共通な画像変換器に導かれる眼科的装置のもう１つの仕様を示すブロック図である。 眼の照射された断面部分の断面像と、照射された断面部分を含む眼の観察像とが、組み合わされた画像を示す図である。 ライトプロジェクタと、眼の２つの断面像及び１つの観察像を捕捉する画像捕捉装置とを備える１つの眼科的装置を示すブロック図であり、この装置では、観察像を生じる光線と、第１の位置から第１の断面像を生じる光線と、第２の位置から第２の断面像を生じる光線とを、光線を反転する光学的手段によって１つの共通な画像変換器に導く。 第１の位置から得た眼の照射された断面部分の第１の断面像と、照射された断面部分を含む眼の観察像と、第２の位置から得た眼の照射された断面部分の第２の断面像とが、組み合わされた画像を示す図である。

符号の説明

１ 眼科用装置
２ 光線
３ 眼
３Ａ 眼の観察像
４ 照射された断面部分
１０ 回転可能な搬送装置
１１ ライトプロジェクタ
１２Ａ、１２Ｂ 画像捕捉装置
１３ 処理手段
１４ ディスプレイ
１５ 駆動手段
１６ 追加された光源
１７ 遮蔽体
１７’ 目視可能なパターン（プラチドパターン）
２１、２２ 反射された光線
３０ 角膜
３０Ａ 眼の第一の断面像
３０Ｂ 眼の第二の断面像
３１ 前部の角膜表面
３２ 後ろ側の角膜表面
３３ 眼の縁
３４ 虹彩
３５ 瞳孔
３６ 光マーク
３７ 強膜
３１Ａ、３１Ｂ 前部角膜表面の結像
３２Ａ、４２Ｂ 後ろ側角膜表面の結像
１２０ 画像変換器
１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｅ 光線の向きを変えるための光学エレメント（鏡）
１２１Ｃ、１２１Ｄ 光線の向きを変えるための光学エレメント（半透明な鏡）
１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ 結像を行うための光学エレメント（レンズ）
１７１、１７２、１７３ 小穴
１７４ リング
α_A、α_B 観察角
Ｄ 照射された断面部分の厚さ、角膜厚
ｄ 厚さ
Ｄ_A 第１の間隔
Ｄ_B 第２の間隔
Ｚ 眼の光軸

Claims (28)

1. 眼の断面部分を通過する、特に眼の角膜の断面部分を通過する光線を投射する第１のライトプロジェクタと、
   前記光線に対してシャインプルーフの条件を満たす位置に配置されるとともに、前記第１のライトプロジェクタによって照射された前記断面部分の少なくとも１つの部分領域の断面像を、前記光線の外部にある第１の位置から捕捉して記憶する第１の画像捕捉手段と、
   前記眼の観察像を捕捉するとともに、該観察像を、捕捉された前記断面像に割り当てて記憶する第２の画像捕捉手段と、を具備する眼科用装置であって、
   割り当てられて記憶された前記観察像に基づいて、記憶された前記断面像の眼に対する相対的位置付けを行うための処理手段を備え、
   前記第２の画像捕捉手段は、前記観察像が前記第１のライトプロジェクタによって照射された前記断面部分の像を含むように、前記観察像を捕捉して記憶することを特徴とする眼科用装置。
2. 前記処理手段は、割り当てられて記憶された前記観察像に基づいて、記憶された前記断面像を、先に記憶された眼の断面像に対して相対的に位置づけることを特徴とする請求項１に記載の眼科用装置。
3. 前記処理手段は、前記第１のライトプロジェクタによって照射された眼の前記断面部分の厚さを、記憶された前記観察像に基づいて特定することを特徴とする請求項１に記載の眼科用装置。
4. 前記第２の画像捕捉手段及び前記第１のライトプロジェクタは、前記第２の画像捕捉手段の光軸が前記断面部分を通過する前記光線と一致するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の眼科用装置。
5. 前記第１の画像捕捉手段及び前記第２の画像捕捉手段は、それらの光軸が１つの共通な平面に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の眼科用装置。
6. 前記第１の画像捕捉手段及び前記第２の画像捕捉手段は、共通な画像変換器を備え、
   前記第１の画像捕捉手段は、前記断面像を生成するために、前記画像変換器へと光線の向きを変えるように配置された光学エレメントを備えることを特徴とする請求項１に記載の眼科用装置。
7. 前記第１の画像捕捉手段及び前記第２の画像捕捉手段は、共通な画像変換器を備え、
   前記第２の画像捕捉手段は、前記観察像を生成するために、前記画像変換器へと光線の向きを変えるように配置された光学エレメントを備えることを特徴とする請求項１に記載の眼科用装置。
8. 前記第１の画像捕捉手段は、前記断面像を第１の断面像として捕捉するとともに、前記第１のライトプロジェクタによって照射された前記断面部分の前記部分領域の第２の断面像を、前記光線の外部にある第２の位置から捕捉して記憶し、前記第１の位置及び前記第２の位置は、前記光線の中にある平面の別々の側に位置することを特徴とする請求項１に記載の眼科用装置。
9. 前記第１の画像捕捉手段は、
   画像変換器と、
   前記第１の断面像を生成するために、前記画像変換器へと光線の向きを変えるように前記第１の位置に配置された第１の光学エレメントと、
   前記第２の断面像を生成するために、前記画像変換器へと光線の向きを変えるように前記第２の位置に配置される第２の光学エレメントと、
   を備えることを特徴とする請求項８に記載の眼科用装置。
10. さらに、前記眼に光マークを投射する少なくとも１つの第２のライトプロジェクタを備え、
    前記第２の画像捕捉手段は、前記眼の前記観察像を捕捉して記憶する際に、前記第１のライトプロジェクタによって照射された前記断面部分の像と、前記第２のライトプロジェクタによって投射された前記光マークの像とが、ともに捕捉されてともに記憶されるように、前記第１のライトプロジェクタ及び前記第２のライトプロジェクタと連動することを特徴とする請求項１に記載の眼科用装置。
11. 目視可能なパターンを有する遮蔽体を備え、
    前記遮蔽体は、当該眼科用装置を使用する際に、前記目視可能なパターンが前記遮蔽体の前記眼を向く側に位置するように配置され、且つ前記光線が妨げられずに前記眼の前記断面部分を通過して投射されるように配置され、且つ前記断面像と前記観察像とが妨げられずに前記第１の画像捕捉手段および前記第２の画像捕捉手段によって捕捉されるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の眼科用装置。
12. 前記第１のライトプロジェクタと前記第１の画像捕捉手段と前記第２の画像捕捉手段とを、前記第１のライトプロジェクタ側の前記眼の表面の法線をほぼ中心として回転させるため、あるいは該法線にほぼ垂直に移動させるための駆動手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の眼科用装置。
13. 前記第１のライトプロジェクタは、前記光線をスリット光の形態で投射することを特徴とする請求項１に記載の眼科用装置。
14. 第１のライトプロジェクタによって、眼の断面部分を通過する、特に眼の角膜の断面部分を通過する光線を投射し、
    前記光線に対してシャインプルーフの条件を満たす位置に配置された第１の画像捕捉手段によって、前記第１のライトプロジェクタによって照射された前記断面部分の少なくとも１つの部分領域の断面像を、前記光線の外部にある第１の位置から捕捉して記憶し、
    第２の画像捕捉手段によって、前記眼の観察像を捕捉するとともに、該観察像を、捕捉された前記断面像に割り当てて記憶する、眼科用測定方法であって、
    前記観察像が前記第１のライトプロジェクタによって照射された前記断面部分の像を含むように、前記観察像を捕捉して記憶し、
    割り当てられて記憶された前記観察像に基づいて、記憶された前記断面像の眼に対する相対的位置付けを行うことを特徴とする眼科用測定方法。
15. 記憶された前記断面像は、割り当てられて記憶された前記観察像に基づいて、先に記憶された眼の断面像に対して相対的に位置づけられることを特徴とする請求項１４に記載の眼科用測定方法。
16. 前記第１のライトプロジェクタによって照射された眼の前記断面部分の厚さは、記憶された前記観察像に基づいて特定されることを特徴とする請求項１４に記載の眼科用測定方法。
17. 前記第２の画像捕捉手段及び前記第１のライトプロジェクタは、前記第２の画像捕捉手段の光軸が前記断面部分を通過する前記光線と一致するように配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の眼科用測定方法。
18. 前記第１の画像捕捉手段及び前記第２の画像捕捉手段は、それらの光軸が１つの共通な平面に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の眼科用測定方法。
19. 前記第１の画像捕捉手段は、前記断面像を生成するために、前記第２の画像捕捉手段と共有して使用される画像変換器へと光線の向きを変えるように配置された光学エレメントを備えることを特徴とする請求項１４に記載の眼科用測定方法。
20. 前記第２の画像捕捉手段は、前記観察像を生成するために、前記第１の画像捕捉手段と共有して使用される画像変換器へと光線の向きを変えるように配置された光学エレメントを備えることを特徴とする請求項１４に記載の眼科用測定方法。
21. 前記第１の画像捕捉手段によって、前記断面像は第１の断面像として捕捉されるとともに、第２の断面像が前記第１のライトプロジェクタによって照射された前記断面部分の前記部分領域の断面像として、前記光線の外部にある第２の位置から捕捉されて記憶され、前記第１の位置及び前記第２の位置は、前記光線の中にある平面の別々の側に設定されることを特徴とする請求項１４に記載の眼科用測定方法。
22. 前記第１の画像捕捉手段の第１の光学エレメントが、前記第１の断面像を生成するために、前記第１の画像捕捉手段の画像変換器へと光線の向きを変えるように前記第１の位置に配置され、
    前記第１の画像捕捉手段の第２の光学エレメントが、前記第２の断面像を生成するために、前記第１の画像捕捉手段の前記画像変換器へと光線の向きを変えるように前記第２の位置に配置されることを特徴とする請求項２１に記載の眼科用測定方法。
23. 少なくとも１つの第２のライトプロジェクタによって、前記眼に光マークを投射し、
    前記第２の画像捕捉手段は、前記眼の前記観察像を捕捉して記憶する際に、前記第１のライトプロジェクタによって照射された前記断面部分の像と、前記第２のライトプロジェクタによって投射された前記光マークの像とが、ともに捕捉されてともに記憶されるように、前記第１のライトプロジェクタ及び前記第２のライトプロジェクタと連動することを特徴とする請求項１４に記載の眼科用測定方法。
24. 目視可能なパターンを有する遮蔽体が、当該目視可能なパターンが前記遮蔽体の前記眼を向く側に位置するように配置され、且つ前記光線が妨げられずに前記眼の前記断面部分を通過して投射されるように配置され、且つ前記断面像と前記観察像とが妨げられずに前記第１の画像捕捉手段および前記第２の画像捕捉手段によって捕捉されるように配置されることを特徴とする請求項１４に記載の眼科用測定方法。
25. 前記第１のライトプロジェクタと前記第１の画像捕捉手段と前記第２の画像捕捉手段とは、前記第１のライトプロジェクタ側の前記眼の表面の法線をほぼ中心として回転され、あるいは該法線にほぼ垂直に移動されることを特徴とする請求項１４に記載の眼科用測定方法。
26. 前記第１のライトプロジェクタは、前記光線をスリット光の形態で投射することを特徴とする請求項１４に記載の眼科用測定方法。
27. 前記第２の画像捕捉手段は、その光軸が前記眼の光軸と一致するか、あるいは前記眼の光軸にほぼ平行に位置するように配置されることを特徴とする請求項１４に記載の眼科用測定方法。
28. 第２の画像捕捉手段は、その光軸が前記眼の視軸と一致するか、あるいは前記眼の視軸にほぼ平行に位置するように配置されることを特徴とする請求項１４に記載の眼科用測定方法。

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