JP2005087729A - 眼科用分析システム - Google Patents

Abstract

【課題】 測定精度を上げることができる眼科用分析システムを提供すること。
【解決手段】 本発明は、角膜組織の所定領域が照らされる投影デバイスを有し、それにより、角膜組織の厚さが観察システムの画像情報から分析デバイスにおいて導き出されるように、投影デバイス（０２）は、角膜組織の照らされる領域が投影デバイスのビーム経路に関する角度で観察および記録できる観察システムと共働する、検査対象としての眼球上の角膜組織の厚さを測定するための眼科用分析システムに関する。第２の投影デバイスは、角膜組織の所定領域が照らされる分析システム上に設けられ、それにより、第２の投影デバイスは、角膜組織の曲率が分析デバイスにおいて第２の観察システムの画像情報から導き出されるように、角膜組織の照らされる領域が観察および記録される第２の観察システムと共働する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、ヒトの眼球の角膜の厚さを測定するための眼科用分析システムに関する。

このような分析システムは眼科において大きな重要性を持つ。適する画像処理方法を使用することにより、角膜組織の重要な特性が非常に効果的に確認できる。

各試験は角膜の厚さの測定が測定範囲内では角膜の曲率半径に依存することを示している。すなわち、このことは、これまでに知られている角膜組織の厚さを測定するための手段が測定誤差を条件としてきており、偏差が大きくなると、測定範囲内の角膜の実際の曲率と分析システムにおける所定の参照値との間の差が大きくなることを意味する。

したがって、この最先端技術の背景に対して、本発明の目的は、この測定精度を上げることができる眼科用分析システムを利用可能とすることである。

この目的は本発明の教示による分析システムにより達成される。

本発明の有利な実施形態は従属請求項の目的である。

本発明は、知られている厚み計測分析システムに、角膜の曲率を測定できる他の分析システムを１台の装置に組み合わせる基本思想に基く。その結果、角膜の厚さおよび曲率の双方を決定することが、１台の装置を使用して患者に対する単一の検査で可能となる。

角膜組織の曲率は、画像情報から、角膜の厚さに対する測定値を導き出す際にも使用でき、そのため、角膜組織の想定曲率の偏差によって角膜組織の厚さを導き出す際の測定誤差を除外できる。

角膜の検査のための第１の投影デバイスは、好ましくは、スリット照明として設計される。照明スリットでの角膜組織の照明が、角膜の厚さを測定するために最も適していることが証明されている。

加えて、もしスリット照明のビーム経路が反射器上で少なくとも１回９０°だけ、特に２個の反射器の各々上で９０°だけ偏向されれば、特に有利である。このことは、非常に小型高密度の装置設計の実施を可能にする。なぜなら、スリット照明のビーム経路を適切な偏向を介して折り曲げることができるからである。

スリット照明の静止配置はスリットの絞りの非常に正確な調整を確実にし、そのため、スリットの絞りにおける不要な偏差による測定誤差が除外される。

第１の観察システムにより得られる画像データの特に高い画像分解能は、シャインプルーク（Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ）システムが、第１の投影デバイスからと、第１の観察システムからとの中間の角度での適切な配置を介して結像される時に達成される。

角膜組織の曲率がどのようにして測定されるかは本質的に無関係である。第１の実施形態によれば、角膜の表面形状を測定するための表面形状測定システムを使用することが考えられる。このような表面形状測定システムは最先端技術において知られており、角膜の全ての部分の角膜組織の曲率の測定に原理的に適する。

第２の実施形態によれば、第２の投影デバイス、第２の観察システム、および、分析デバイスが一体となって角膜曲率計を形成する。

角膜曲率計で角膜の曲率を測定するために、所定の測定マークを角膜上に投影してよく、曲率により発生する測定マークの歪みが角膜上で測定される。コリメートされた２個の光点とコリメートされていない本質的に円形の光ストリップとの組み合わせは測定マークとしての使用に特に適する。

コリメートされた光点を形成するために、角膜曲率計上に２本の、例えば円筒形のチューブを設けることができる。これらのチューブの内部における照明手段として、発光ダイオード（ＬＥＤ）が設けられ、少なくとも１個のレンズは、コリメートされた光を形成するためにＬＥＤの前面に定置される。

円形のコリメートされていない光を形成するために、円筒状光誘導要素を使用できる。光は、例えば光を伝導するプラスチックのストリップなどの光誘導要素の背面上の照明手段を使用する照明により円筒の端面および／または円周上に入射される。次に、光は前方の端面上で光誘導要素を離脱し、光誘導要素の円筒形形状に従って円形のコリメートされていない光のストリップとして角膜上に投影される。特にＬＥＤは、光誘導要素内への光の入射のための照明手段として使用できる。

第１の観察システムおよび／または第２の観察システムにより観察される画像データの処理および／または保存を容易にするために、もし適するビデオセンサが画像ピックアップに使用されていれば特に有利であり、これらのセンサは、下流の機能ユニット、例えば画像処理システムにビデオ信号の形態で画像データを光学的に中継する。

デジタル画像処理を可能にするために、ビデオ信号はデジタルのデータフォーマットで好ましく形成されるべきであり、もし画像データがアナログの形態で記録されていれば、ビデオ信号はデジタルのデータフォーマットに変換されるべきである。

このように記録された画像データから角膜組織の厚さおよび／または角膜組織の曲率を計算するために、好ましくは、例えば標準的なパソコンにインストールされているものなどのデジタル信号処理システムが使用されるべきである。

特に所謂チップカメラ、例えばＣＭＯＳチップまたはＣＣＤチップはビデオセンサとして問題のないことが証明されている。

角膜組織の厚さを測定するために、検査対象としての眼球は観察用光学系に関して可能な限り正確に位置合わせされなければならない。据付けカメラとして、それ自体は角膜の曲率を測定するために使用される第２の観察システムのビデオセンサを使用することは、独立した据付けカメラに対する必要性を排除することを可能にする。

発明的分析システム上に設けられる機能ユニットは、このシステムを、時間に応じた瞳孔の応答を測定するための瞳孔計として同時に使用することも可能にする。これに従ってここで適する画像処理ソフトウェアを別にすると、瞳孔計測を行うために追加の光学的機能ユニットは必要ない。

瞳孔の位置は、特に交差点、すなわち、検査対象としての眼球の装置を基準とした相対位置を決定するためにも使用できる。このようにして、瞳孔計は検査対象としての眼球を位置決めするための中心位置決めシステムとしても使用できる。

もし分析システムが取付けマウントに接続できるハウジングに収容されていれば、特に有利である。このように、検査対象としての眼球の前面に分析システムを位置決めするための独立した装置マウントを有することは必要ない。この代わりに、この目的のために、多くの眼科の慣例においていずれにしても利用可能であるものなどの標準的な装置マウントが使用される。

本発明の１つの実施形態が図面に概略を示され、実施例と共に以下に説明される。

図１は、ここでは斜視図で示す患者の眼球の組み合わせ検査のための眼科用分析システム０１を示す。分析システム０１は、複数の部品から構成されて様々な付属部品を有して（図示しない）適する装置マウントに接続できるハウジング２３に据付けられる。

眼球Ａの角膜組織の厚さが測定される１つのタイプの検査に対して、スリット照明として設計された第１の投影デバイス０２が設けられる。第１の投影デバイス０２の機能を以下にさらに詳細に説明する。角膜の厚さを測定するための測定システムはシャインプルーク（Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ）カメラシステムとして設計された第１の観察システム０３によって完成される。

角膜組織の曲率を測定するための角膜曲率測定システムは、コリメートされた２個の光点および実質的に円形のコリメートされていない光ストリップを眼球Ａ上に投影できる投影デバイスを有する。コリメートされた光点を形成するために、２本のチューブ０４および０５が設けられ、異なるビーム軸の交差点において差し向けられ、ＬＥＤ１０は、レンズ１１と共働して、これらのチューブの内部においてコリメートされた光ビームを生成する。２本の光ビームは、この目的のために設けられた２個の凹部０７においてレンズリング０６を通過し、検査対象としての眼球Ａ上にこのようにして投影される。円筒状光誘導要素０８により円形のコリメートされていない光ストリップが形成される。光誘導要素０８はＬＥＤ１２を使用して自身の背面上で照らされ、そのため、検査対象としての眼球Ａの反対側の光誘導要素０８に入射された光は、光の円形のストリップの形で前方端面上に出現できる。角膜曲率測定システムは第２の観察システム０９により完成される。

図１、図３、および、図４は異なる角度からの様々な視野で分析システム０１を示す。

図５に示す断面に基き、角膜曲率測定システムの機能を簡単に説明する。ＬＥＤ１０はチューブ０４および０５の各々内に設けられ、レンズ１１は各ＬＥＤから上流に据えられる。このように、コリメートされた光ビームはチューブ０４および０５内で生成され、レンズリング０６内の凹部０７を介して検査対象としての眼球Ａ上に投影される。円形で環状のコリメートされていない光ストリップを形成するために、円筒の形に整形された光誘導要素０８は、光誘導要素０８の前方端面がレンズリング０６の外側部分で密封されるような方法でレンズリング０６に挿入される。いくつかの発光ダイオード１２は光誘導要素０８の背面上に設けられ、これらのＬＥＤは光誘導要素０８の円周にわたって等間隔に配置される。ＬＥＤ１２により照射される光は光誘導要素０８に内周上に入射され、光誘導要素０８の前方端面上に円形のコリメートされていない光ストリップとして再び出現する。

チューブ０４および０５、および、光誘導要素０８により共同で生成された光マークは検査対象としての眼球Ａ上に投影される。光マークは角膜上に結像し、複数のレンズ１３およびチップカメラ１４を有する観察システム０９を介して観察される。チップカメラ１４により記録された画像データはデジタルで処理され、デジタル画像処理システムに中継される。画像処理システムにおいて、画像データは、画像データから角膜の曲率半径を計算するために適する方法で分析される。

投影デバイス０２および観察システム０３を使用して角膜の厚さを測定するための測定システムの機能は、図７による縦方向断面において概略を示す。前面に定置される２枚のレンズ１６を備えるＬＥＤ１５は、投影デバイス０２におけるスリット照明のための照明手段として作用する。スリット光を生成するために、狭い光スリットを含むスリットの絞り１７が設けられる。また、光ビームは２個の反射器１８および１９の各々の上で９０°だけ偏向され、特に鏡面化された反射器２０により検査対象としての眼球Ａ上に投影される。眼球Ａ上に投影された光スリットはレンズ２１によりチップカメラ２２上に結像され、そのため、チップカメラに記録されたデジタル画像データは、角膜の厚さを導き出すためにデジタル処理システムにおいて分析される。

眼科用分析システムの斜視図である。 図１による分析システムの側面図である。 図１による分析システムの上面図である。 図１による分析システムの前面図である。 図１による分析システムの断面線Ｉ−Ｉに沿った断面図である。 図１による分析システムの縦方向断面線ＩＩ−ＩＩに沿った図である。

符号の説明

０１ 分析システム
０２ 投影デバイス
０３、０９ 観察システム
０４、０５ チューブ
０６ レンズリング
０７ 凹部
０８ 光誘導要素
１０、１２ ＬＥＤ
１１、１３、１６、２１ レンズ
１４、２２ チップカメラ
１５ ＬＥＤ
１７ 絞り
１８、１９ 反射器
２０ 反射器
２３ ハウジング

Claims (21)

1. 検査対象としての眼球（Ａ）上の角膜組織の厚さを測定するための眼科用分析システム（０１）であって、前記角膜組織の所定領域が照らされる投影デバイス（０２）を有しており、前記投影デバイス（０２）は、前記角膜組織の前記照らされる領域が、前記投影デバイス（０２）のビーム経路を基準とする角度で、観察および記録される前記観察システム（０３）と共働して、分析デバイスにおいて、前記角膜組織の厚さが、前記観察システム（０３）の画像情報から導き出されるところの眼科用分析システムにおいて、
   第２の投影デバイス（０４、０５、０８）が、前記角膜組織の所定領域が照らされるところの前記分析システム（０１）上に設けられ、前記第２の投影デバイス（０４、０５、０８）は、前記角膜組織の前記照らされる領域が観察および記録されるところの第２の観察システム（０９）と共働して、前記分析デバイスにおいて、前記角膜組織の曲率が、前記第２の観察システム（０９）の画像情報から導き出されることを特徴とする分析システム。
2. 前記第１の投影デバイス（０２）はスリット照明として設計され、これにより、前記角膜組織は光スリットを用いて照らされることを特徴とする、請求項１に記載の分析システム。
3. 前記スリット照明（０２）のビーム経路は反射器（１８、１９）上で少なくとも１回９０°偏向され、特に２個の反射器（１８、１９）上で各回毎に９０°偏向されることを特徴とする、請求項２に記載の分析システム。
4. 前記スリット照明（０２）は静止して配置されることを特徴とする、請求項２または３に記載の分析システム。
5. １個または複数個のＬＥＤ（１５）が、前記第１の投影デバイス（０２）のための照明手段として使用されることを特徴とする、請求項２から４のいずれか１つに記載の分析システム。
6. 前記第１の投影デバイス（０２）のビーム経路、前記第１の観察システム（０３）のビーム経路、および、前記第１の観察システム（０３）の投影平面（２２）は、それぞれ中間角度で配置され、これにより、前記第１の投影デバイス（０２）および前記第１の観察システム（０３）が共同して、シャインプルーク（Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ）システムを形成することを特徴とする、請求項２から５のいずれか１つに記載の分析システム。
7. 前記第２の投影デバイス、前記第２の観察システム、および、前記分析デバイスは、共同して、前記角膜の表面形状を測定するための表面形状測定システムを形成することを特徴とする、請求項１から６のいずれか１つに記載の分析システム。
8. 前記第２の投影デバイス（０４、０５、０８）、前記第２の観察システム（０９）、および、前記分析デバイスは、共同して、角膜曲率計を形成することを特徴とする、請求項１から６のいずれか１つに記載の分析システム。
9. 前記角膜曲率計の前記投影デバイス（０４、０５、０６）によって、所定の測定マークが前記角膜上に投影されることを特徴とする、請求項８に記載の分析システム。
10. 前記測定マークは２個のコリメートされた光点、および、実質的に円形であるコリメートされていない光ストリップを有することを特徴とする、請求項９に記載の分析システム。
11. 前記コリメートされた光点は、それぞれ、ＬＥＤ（１０）によって形成され、前記ＬＥＤは、前方に少なくとも１枚のレンズ（１１）を備えるチューブ（０４、０５）内に配置されていることを特徴とする、請求項１０に記載の分析システム。
12. 前記円形のコリメートされていない光ストリップは、円筒状光誘導要素（０８）により生成され、これにより、少なくとも１つの照明手段（１５）の光が、円筒の後方端面上および／または円周上において前記光誘導要素に入射され、そして、前方端面上において、前記光誘導要素（０８）から出現することを特徴とする、請求項１０または１１に記載の分析システム。
13. 前記円筒状光誘導要素（０８）の円周周囲に配置されたいくつかのＬＥＤ（１２）は、前記照明手段として作用することを特徴とする、請求項１２に記載の分析システム。
14. 前記第１の観察システム（０３）および／または前記第２の観察システム（０９）内に、少なくとも１つのビデオセンサ（１４、２２）が設けられ、これにより、前記角膜が、ビデオ信号の形で画像データを中継する前記ビデオセンサ（１４，２２）を使用して観察および記録されることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１つに記載の分析システム。
15. 前記ビデオ信号は、デジタルのデータフォーマットで生成され、または、デジタルデータフォーマットに変換されることを特徴とする、請求項１４に記載の分析システム。
16. 前記分析デバイスとして、デジタル画像処理システムがもうけられ、これによって、前記角膜組織の厚さおよび／または前記角膜組織の曲率が、デジタル画像データから導き出されることを特徴とする、請求項１５に記載の分析システム。
17. 前記ビデオセンサが、チップカメラ（１４、２２）として設計されることを特徴とする、請求項１４から１６のいずれか１つに記載の分析システム。
18. 前記第２の観察システム（０９）の前記ビデオセンサ（１４）が、検査対象としての眼球（Ａ）を正確な位置に位置合わせするための据付けカメラとして使用されることを特徴とする、請求項１４から１７のいずれか１つに記載の分析システム。
19. 前記分析システム（０１）は、瞳孔計として使用されることを特徴とする、請求項１から１８のいずれか１つに記載の分析システム。
20. 前記瞳孔計は、検査対象としての眼球（Ａ）を位置決めするための中心位置決めシステムとして使用されることを特徴とする、請求項１９に記載の分析システム。
21. 前記分析システム（０１）は、取付けマウントに接続可能なハウジング（２３）に収容されることを特徴とする、請求項１から２０のいずれか１つに記載の分析システム。

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