JP2005516716A - 相対的位置と回転のオフセットの判定 - Google Patents

Abstract

本発明は第１と第２の画像化デバイスの間の相対的な位置と回転のオフセットを判定するための装置と方法を提供する。範例の実施形態では、本発明はＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ波面センサと瞳孔カメラとの間の相対的なオフセットを判定するために使用される。較正用装置（１２）は、較正用レールを受けるための開口部（５０）を有する本体（４８）を含む。回転可能かつ平行移動可能な本体（５４）は中心に据えられた十字形状の開口部（２０）を有し、それが可動式で本体（４８）に結合される。

Description

関連出願

（関連出願の相互引用）
本出願は、２００２年２月１１に出願し、かつその全開示をここに参照で組み入れる「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ Ｏｆｆｓｅｔｓ Ｂｅｔｗｅｅｎ ａ Ｆｉｒｓｔ ａｎｄ Ｓｅｃｏｎｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ」という表題の米国仮特許出願番号６０／３５６，６５８号の恩典を権利主張するものである。

本出願はまた、両方共に２００２年２月１１日に出願し、それらの全開示をここに参照で組み入れる「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｎｇ ａｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ」という表題の米国仮特許出願番号６０／３５６，６５７号および「Ｃｌｏｓｅｄ Ｌｏｏｐ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ａｂｌａｔｉｎｇ Ｌｅｎｓｅｓ ｗｉｔｈ Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ」という表題の米国仮特許出願番号６０／３５６，６７２号に関連する。

本出願は、概して、第１の画像デバイスを第２の画像デバイスと見当合わせする工程に関する。さらに特定すると、本発明は波面システムの第１と第２の画像化デバイスの間の相対的な位置と回転のオフセットを判定する装置および方法に関する。

レーザによる眼球手術の手順は、通常、患者の眼球の光学的特性を測定することができるいくつかの種類のシステムを使用する。１つの有力な眼球測定システムはＶＩＳＸ ＷａｖｅＳｃａｎ（商標）システムであり、それは、１番目と２番目の次数の球面円柱誤差やコマ収差と球面収差によって生じる３番目から６番目の次数の収差を含めて、光学系全体にわたる高い次数の収差を定量化することが可能なＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ波面センサ・アセンブリを使用する。眼球の波面測定は、眼球の光学経路全体にわたる収差、例えば内部収差と角膜表面の収差の両方の評価を可能にする高次数収差のマップを生成する。その後、波面収差情報がセーブされ、その後、特定の切削パターンを算出して患者の眼球の収差を矯正するためにレーザ・システムに入力させる。

ＷａｖｅＳｃａｎ（商標）システムは、Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ波面センサ・アセンブリで波面測定値がとられるときに眼球の画像を取り込むカメラ（「瞳孔カメラ」）も含む。瞳孔カメラで撮られる眼球の画像を使用して、角膜切削治療時に切削用レーザを眼球と適切に位置合わせするために眼球の空間位置を追尾する。

レーザ切削時の眼球の追尾と位置合わせは瞳孔カメラで撮られる画像に基づくものであるので、波面データが、平行移動方向と回転方向の両方で、瞳孔カメラで撮られる画像と空間的に位置合わせされることが重要である。もしも波面測定値が入手されるときに瞳孔カメラと波面センサが空間的に位置合わせされていなければ、波面測定値に頼っているその後のレーザ補助切削は患者の眼球と適切に位置合わせされない可能性がある。

したがって、必要とされるものは波面システムの２つの画像化デバイス間の相対的な位置と回転のオフセットを判定することが可能なデバイスと方法である。

本発明は、波面システムのＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラと瞳孔カメラの間の相対的な位置と回転のオフセットを測定し、波面システムの２つのカメラを較正する。

本発明は、Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋセンサと瞳孔カメラとの間の相対的な位置と回転の残留誤差を補正し、それによって２つの画像化デバイスで撮られる画像が互いに関して適切に位置合わせされることが可能となるようにコンピュータに実装されるソフトウェア・アルゴリズムを使用する。いったんＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋセンサと瞳孔カメラとの間の相対的な位置と回転のオフセットが判定されると、ソフトウェアがそれらのカメラで撮られる画像間の位置ずれを補正できるようにオフセットの値がシステムのメモリ内に記憶される。通常、本発明の方法は波面システムの製造時または定期的サービスの時に波面システムを較正するために使用され、それにより、現場で使用する時に２つの画像化デバイスが空間的に位置合わせされることを確実化する。

しかしながら、以下の説明は波面システムのＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋセンサと瞳孔カメラとの間の空間的な位置合わせに焦点を絞っているが、本発明が、同時に画像を記録するどのような２つの（もしくはそれよりも多くの）画像化デバイスを空間的に位置合わせすることに使用できることは理解されるはずである。

一態様では、本発明はＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラと瞳孔カメラの間の相対的な位置と回転のオフセットを判定するための較正装置を提供する。本装置は開口部を有する本体を含む。いくつかの実施形態では、開口部は回転非対称である。回転非対称の開口部は様々な非対称形状をとることが可能である。１つの有用な実施形態では、非対称開口部は十字型またはＸの形状である。いくつかの構造で、本装置は装置の本体の直接の光反射を防止するための手段を含む。他の構造では、本体に関する開口部の回転と平行移動を可能にするように開口部が可動的に本体に結合される。本装置はＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラと瞳孔カメラの画像平面内に配置され、それにより、それらのカメラの両方によってそれは同時に画像化される。本装置の画像は２つのカメラの間の位置と回転のオフセットを測定し、補償するために使用される。

さらなる態様では、本発明は第１の画像化デバイスを第２の画像化デバイスと見当合わせするか、または較正する方法を提供する。本方法は較正用装置または器具を位置決めする工程を含み、それにより、器具が第１の画像化デバイスと第２の画像化デバイスによって画像化される。器具は第１の画像化デバイスと第２の画像化デバイスによって得られた器具の画像が分析されることで第１の画像化デバイスと第２の画像化デバイスの間の位置ずれが判定される。

第１と第２の画像化デバイスの間の位置ずれを測定して補正するために様々な器具が本発明の方法とシステムで使用される。例えば、いくつかの実施態様では固定式で調整不可能な較正用装置が使用される。他の実施態様では、使用者が較正用装置の少なくとも一部の回転方向の配向と平行移動方向の位置を調整することを可能にするように完全に調整可能な較正用装置が使用されるる。

一実施態様では、本方法は回転非対称の開口部を有する本体を含む較正用装置または器具を供給する工程を含む。器具は第１の画像化デバイスと第２の画像化デバイスの光路内に位置決めされる。器具の画像が第１の画像化デバイスと第２の画像化デバイスによって得られる。光が回転非対称の開口部を通って第１の画像化デバイスと第２の画像化デバイスへと方向付けされ、位置と回転のオフセットを判定するために第１の画像化デバイスと第２の画像化デバイスで開口部が画像化される。第１の画像化デバイスは波面データを測定するＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラでよい。場合によっては、開口部は調整可能のものであってもよい。

第１と第２の画像化デバイスで撮られた器具の画像のうちの少なくとも一方の上に目印もしくはオーバーレイが重ねられることがある。第１の画像化デバイスで得られた画像内の目印を公称位置（例えば画像の中心部）から移動させることで目印を器具と位置合わせさせる。第１の画像内の目印の移動の情報（例えばｘ軸とｙ軸に沿った移動およびｚ軸の周りでの回転）が将来の基準のためにセーブされる。第２の画像化デバイスで得られた画像内の目印を公称位置（例えば画像の中心部）から移動させることで目印を器具と位置合わせさせる。第２の画像内の目印の移動の情報もやはり将来の基準のためにセーブされる。最後に、第１と第２の画像化デバイス間の回転と位置のオフセットを判定するために第１の画像内の目印の移動情報が第２の画像内の目印の移動情報と比較される。

また別の実施態様では、器具が第１の画像化デバイスと第２の画像化デバイスによって画像化される。第１の画像化デバイスによって得られる画像内の、例えば画像の中心部といった望ましい位置に器具が位置決めされるまで器具の平行移動方向の位置と回転方向の配向が調整される。いったん器具が望ましい位置に置かれると、器具が同じ望ましい位置（例えば第２の画像化デバイスによって得られた画像の中心部）にあるかどうかを判定するために第２の画像化デバイスによって得られた画像が分析される。もしも器具が望ましい位置に無い場合、第２の画像化デバイスによって得られる画像上に重ねられる目印が、実質的にそれが器具と位置合わせされるまで望ましい位置から動かされる可能性がある。その後、第１と第２の画像化デバイス間の回転と位置のオフセットを判定するために目印の移動情報が使用される。

またさらに別の態様では、本発明はＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラと瞳孔カメラを有する画像化システムを含むシステムを提供する。回転非対称の開口部を含む本体のような較正用装置がＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラと瞳孔カメラの光路内に配置されることが可能である。Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラと瞳孔カメラに制御システムが結合されて各々のカメラで撮られた画像内の較正用装置の相対位置を判定し、それにより、２つのカメラ間の位置ずれを判定する。

一実施態様では、制御システムは第１と第２のモードを有する。第１のモードにある制御システムはＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラで撮られた較正用装置の画像と瞳孔カメラで撮られた画像上の公称位置に目印を重ねるように構成される。目印は非対称開口部の画像と位置合わせされるように動かされる。第２のモードでは、制御システムはＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラで撮られた画像内の目印の移動のタイプと瞳孔カメラで撮られた画像内の目印の移動のタイプを比較することが可能であり、それにより、Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラと瞳孔カメラの間の位置と回転のオフセットを判定する。

また別の態様では、本発明はここで説明される本発明の方法を実行するための符号モジュールおよびグラフィカル・ユーザ・インターフェースを提供する。

これらおよびその他の態様は、残りの図面、説明および特許請求項で明らかになるであろう。

本発明は光学的角膜屈折矯正術（ＰＲＫ）、光線療法的角膜切除術（ＰＴＫ）、レーシック（ＬＡＳＩＫ）などといったレーザによる眼球手術手順の精度と効果を高めることに特に有用である。本発明は、角膜切削またはその他の眼屈折治療プログラムを導き出し、患者の眼球と合わせるための方法論を改善することによって眼屈折処置の向上した光学的精度を提供することが可能であることが好ましい。

本発明のシステムと方法は主としてレーザによる眼球手術システムの背景で説明されるが、放射状角膜切開術、眼内レンズ、角膜輪インプラント、コラーゲン性角膜組織の熱的改修などといった他の選択肢の眼球治療手順およびシステムに使用するために適していることは理解されるべきである。

図１は本発明の較正用システム１０を概略的に例示している。較正用システム１０は波面システム１６とターゲット１８の間で波面システム１６の光路１４内に位置決めされる器具すなわち較正用装置１２といった基準物体を含む。波面システム１６は、眼球の波面データと画像をそれぞれ同時に得るために、とりわけＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラと瞳孔カメラを含むことが可能である。

光は波面システム１６内の光源（図示せず）から較正用装置１２の開口部２０を通して発射され、ターゲット１８上に方向付けされることが可能である。ターゲット１８はＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラと瞳孔カメラのための点光源を生成するために使用されることが可能である。発生もしくは反射された光はターゲット１８から較正用装置１２の開口部２０を通って戻り、波面システム１６へと方向付けされる。較正用装置１２はＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラの画像平面内に設置されるので、較正用装置１２内の開口部２０の形状に対応するスポット・パターンはＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラによって得られる画像内に現れる。一実施形態では、開口部２０は回転非対称である。しかしながら、所望であれば、他の実施形態では開口部を回転対称とすることもできる。カメラ間の位置ずれを判定するために、較正用装置１２の位置と配向が両方の画像内で判定される。

ある構造では、望ましくない光の反射の量を減少させるためにターゲット１８は艶消しの白色である。別の構造では、ターゲット１８はＳｐｅｃｔｒａｌｏｎ（登録商標）を含み、それは光学的拡散光を反射し、較正用装置１２を通して戻すことが可能である。しかしながら、光を反射または発生させて較正用装置１２を通して戻すために様々な他の材料がターゲットとして使用される可能性がある。

図２は簡略化した本発明の波面システム１６を概略的に例示している。概して、波面システム１６は患者の眼球の光学組織の波面測定値を得るように構成されるＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラ２２を含む。Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラ２２は小型レンズのアレー（図示せず）を有し、それが網膜上の点光源から入る光線の偏差を記録する。波面システム１６は、ＣＣＤのような瞳孔カメラ２４も有し、それはＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラによる波面測定の時に患者の眼球の画像を同時に記録するように構成される。カメラ２２、２４によって得られる画像を分析および較正するためにコンピュータ・システム２６のような制御器がカメラ２２、２４に結合されてる。コンピュータ・システム２６は波面システム１６内に組み入れられてもよく、あるいはそれはカメラ２２、２４に結合される独立型コンピュータであってもよい。

図３は、本発明の実施形態によるカメラ２２、２４で得られた画像を位置合わせすなわち見当合わせするために使用できるコンピュータ・システム２６の簡略化したブロック図である。コンピュータ・システム２６は少なくとも１つのプロセッサ２８を含み、それがバス・サブシステム３０を介していくつかの周辺デバイスと通信する。これらの周辺デバイスは、メモリ・サブシステム３４とファイル記憶用サブシステム３６を有する記憶用サブシステム３２、ユーザ・インターフェース入力デバイス３８、ユーザ・インターフェース出力デバイス４０、および場合によって設けられるネットワーク・インターフェース用サブシステム４２を含む。入力および出力用デバイスでユーザがコンピュータ・システム２６とやりとりする。ユーザは人間ユーザ、デバイス、処理工程、他のコンピュータなどである。

ネットワーク・インターフェース用サブシステム４２は他のコンピュータ・システムおよび通信ネットワークへのインターフェースを供給する。ネットワーク・インターフェース用サブシステム４２の実施形態にはイーサネット（登録商標）・カード、モデム（電話用、衛星用、ケーブル用、ＩＳＤＮ用など）、非同期デジタル加入者回線（ＤＳＬ）ユニットなどが含まれる。コンピュータ・ネットワークにはインターネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、無線ネットワーク、イントラネット、プライベート・ネットワーク、公衆網、交換網などが含まれる。

ユーザ・インターフェースの入力デバイス３８にはキーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、もしくはタブレットのようなポインティング・デバイス、スキャナ、バーコード・スキャナ、ディスプレイに組み込まれたタッチスクリーン、音声認識システムのような音声入力デバイス、マイクロフォン、およびその他のタイプの入力デバイスが含まれる可能性がある。「入力デバイス」という用語の使用はコンピュータ・システム２６を使用して情報を入力するためのすべてのあり得るタイプのデバイスおよび方式を含むことを意図されている。

ユーザ・インターフェース出力デバイス４０にはディスプレイ用サブシステム、プリンタ、ファックス・マシン、または音声出力デバイスのような非視覚性のディスプレイが含まれるてもよい。ディスプレイ用サブシステムには陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイのようなフラットパネル・デバイス、またはプロジェクション・デバイスが含まれる。「出力デバイス」という用語の使用はコンピュータ・システム２６から情報を出力するためのすべてのあり得るタイプのデバイスおよび方式を含むことを意図されている。

記憶用サブシステム３２は本発明の機能を提供する基本のソフトウェア・プログラムおよびデータ構成体を記憶するように構成される。例えば、本発明の実施形態によると、本発明の機能を導入するソフトウェア・モジュールは記憶用サブシステム３２内に記憶される。これらのソフトウェア・モジュールは（複数）プロセッサ２８によって実行される。分散環境では、ソフトウェア・モジュールは複数のコンピュータ・システムによって記憶され、複数のコンピュータ・システムのプロセッサによって実行される。記憶用サブシステム３２はまた、本発明の教示による情報を記憶するために使用される様々なデータベースおよびデータ構成体を記憶するための保存場所も供給する。記憶用サブシステム３２にはメモリ・サブシステム３４およびファイル記憶用サブシステム３６が含まれる。

メモリ・サブシステム３４は、プログラム実行時の命令とデータを記憶するための主ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４４、および中に固定の命令類が記憶される読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）４６を含むいくつかのメモリ類を有する。ファイル記憶用サブシステム３６はプログラムとデータファイル用の永続性の（不揮発性の）記憶を供給し、ハードディスク・ドライブ、付随の取り外し可能媒体を伴なうフロッピー（登録商標）ディスク・ドライブ、コンパクト・デジタル・リードオンリー・メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）ドライブ、光ドライブ、取り外し可能の媒体カートリッジ、ＣＤ、ＤＶＤ、およびその他の類似した記憶媒体を含む。１つまたは複数のドライブが他の接続コンピュータ上の遠隔場所に配置されることもある。

バス・サブシステム３０は、コンピュータ・システム２６の様々な構成成分およびサブシステムを意図する通りに互いに通信させるためのメカニズムを供給する。コンピュータ・システム２６の様々なサブシステムおよび構成成分は同じ物理的場所にある必要はなく、様々な場所に分散されることが可能である。バス・サブシステム３０は単一のバスとして概略的に示されているが、バス・サブシステムの別の選択肢の実施形態は多数のバスを利用する可能性がある。

コンピュータ・システム２６自体はパーソナル・コンピュータ、ポータブル・コンピュータ、ワークステーション、コンピュータ端末、ネットワーク・コンピュータ、メインフレーム、またはどのような他のデータ処理システムも含む様々なタイプのものでよい。コンピュータの絶えず変わる性質のせいで、図２と３に描かれたコンピュータの説明は本発明の一実施形態を具体的に示す目的の単なる特定の範例として意図されている。図３に描かれたコンピュータ・システムよりも多くの、または少ない構成成分を有する多くの他の構成のコンピュータ・システムがあり得る。

図４は本発明の方法を実行するいくつかのモジュールの簡略化したブロック図を描いている。これらのモジュールは波面システム１６内のソフトウェア、ハードウェア、またはそれらの組合せの中に導入される。図４に描かれた実施形態では、モジュール８０はユーザ・インターフェース・モジュール８２、画像モジュール８４、画像操作モジュール８６、および較正用モジュール８８を含む。

ユーザ・インターフェース・モジュール８２は、それを介してユーザがコマンドを入力すること、画像を見ること、および較正の結果を見ることを可能にするインターフェースである。Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラ２２と瞳孔カメラ２４によって得られた画像内の較正用装置の配向と位置の判定に役立つように画像を操作するためにユーザはコマンドを入力することが可能である。

本発明の実施形態によると、較正用モジュールの画像は画像モジュール８４によってカメラ２２、２４から得られる。画像は、記憶用サブシステム３２、遠隔サーバなどの中に配置される可能性のあるデータベース９０内に記憶される。ユーザはユーザ・インターフェース・モジュール８２に適切な入力を供給することによってどの画像が表示されるか特定することが可能である。いったん適切な画像が表示されると、画像操作モジュール８６が、ユーザ・インターフェース・モジュール８２を介して入力コマンドを受け取って一方のカメラによって得られた画像を操作し、それにより、カメラによって得られた画像の画像パラメータ（例えば較正用装置の配向と位置のオフセット）を判定するように構成される。いったん第１の画像が画像操作モジュール８６によって解析されると、第１の画像の画像とパラメータの情報はデータベース９０内に記憶される。その後、画像モジュール８４にアクセスして第２の画像（例えば他方のカメラによって得られた画像）を見るためにユーザ・インターフェース・モジュール８２が使用される。その後、第２の画像の画像パラメータを解析および獲得し、データベース９０内に第２の画像と画像パラメータを記憶させるために画像操作モジュール８６がユーザによって命令を受ける。

いったん両方の画像が画像操作モジュール８６によって解析されると、データベース９０内に記憶された情報にアクセスしてカメラ２２、２４によって得られた画像間の位置ずれを判定するために較正用モジュール８８が使用される。較正用モジュール８８は、較正の較正結果をユーザ・インターフェース・モジュール８２へと出力し、場合によってはそれらの結果をデータベース９０内に自動的にセーブし、かつ自動的に位置ずれを明らかにするように構成される。場合によっては、較正の結果はユーザ・インターフェース・モジュール８２へと出力されるだけであってもよい。その後、ユーザは較正結果をデータベース９０内にセーブするように較正用モジュール８８に命令を下すことが可能である。理解されるように、波面システムおよび／またはレーザ手術システム内で使用される較正情報がカメラ２２、２４間のどのような位置ずれも補償するためにデータベース９０が他のモジュール（現地のモジュールもしくは遠隔のモジュールのいずれか）によってアクセスされる。

本発明はまた、画像を見当合わせし、第１の画像化デバイス（例えばＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラ２２）と第２の画像化デバイス（例えば瞳孔カメラ２４）の間の位置ずれを補償する特定の方法も提供する。（Ｘ^P，Ｙ^P）が瞳孔カメラ２４の画素座標であり、かつ（Ｘ^HS，Ｙ^HS）がＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラ２２の画素座標である場合、Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラ２２と瞳孔カメラ２４の２つの座標系に関する射影変換が存在する。２つのカメラの間の関係を説明することにリジット変換が条件を満たすことが見出された。リジット変換は３つのパラメータ、Δｘ、Δｙ、θによって記述される。ここでΔｘはＸ軸に沿った平行移動であり、ΔｙはＹ軸に沿った平行移動であり、θはＺ軸の周りの回転である。Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラ２２と瞳孔カメラ２４の間の倍率「Ａ」は知られている固定値である。変換は次式となる。

変換パラメータΔｘ、Δｙ、θの値を決定するために、器具すなわち較正装置１２がＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラ２２と瞳孔カメラ２４によって画像化され、それにより、カメラの空間的オフセットが判定され、その結果として変換パラメータを算定するように、両方のカメラの画像内の装置の位置と配向が判定される。

図５は本発明に組み込まれる１つの較正用装置１２を例示している。較正用装置１２は、波面システム１６（図１）の光学軸１４に較正用装置１２を位置決めするようにＷａｖｅＳｃａｎ（商標）の較正用レール（図示せず）上に配置される。しかしながら、ＷａｖｅＳｃａｎ（商標）システムまたはＢａｕｓｃｈ ＆ Ｌｏｍｂ社、Ａｌｃｏｎ Ｌａｂｓ社、およびＷａｖｅｆｒｏｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ社で製造および／または販売されているそれらのような他の波面システムの画像平面に較正用装置を位置決めすることに様々な他の従来式の取り付け手段を使用できることは理解されるはずである。光がターゲット１８（図１）から反射されて開口部２０を通ってＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラ２２と瞳孔カメラ２４へと戻されるように開口部２０は較正用装置１２の中心部に設けられる。開口部２０は、両方の寸法でその幅ＷがＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラの小型レンズ・アレー内の小型レンズの間隔の２倍に相当するように構成される。

範例の実施形態では、開口部２０は回転非対称であり、かつ約１ｍｍの開口幅Ｗを有する十字型の形状である。十字型は、それが明らかな中心原点（例えば水平方向の開口部と垂直方向の開口部の交点）を有するので１つの好ましい実施形態である。しかしながら、他の実施形態で、開口部が直線型、クローバ型、三角形、多角形、目印を備えた円形などといったどのような回転非対称の形状でもよいこと、および他の寸法でもよいことは理解されるはずである。所望であれば、較正用装置１２は較正用レール（図示せず）を受けるための複数の開口部５０を含む。

場合によっては、較正用装置１２は、較正用装置１２の本体から出る直接反射の光を防止するかまたは減少させるための反射防止手段５２を含むことが可能である。例示した実施形態では、較正用デバイスの中央部分５２は無反射材料で覆われるか、または無反射材料で作製され、それによって光が較正用装置１２から反射して光学軸１４に入ることを防止する。一実施形態では、ブロックの中央の直径８ｍｍの部分は反射を防止するために模型機関車の黒色ダイを塗布される。いくつかの実施形態で、波面システム１６の光学軸１４に沿って光が較正用装置から直接反射されることを防止するために単に較正用装置１２を光学軸１４に関してある角度で配置するだけでもよい。

図６は、図５の較正用装置を使用する本発明の１つの簡略化された方法を例示している。最初に工程７０で、較正用装置の画像がＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラと瞳孔カメラで得られる。工程７２で、較正用装置の回転方向の配向と位置がＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラによって得られた画像内で判定される。工程７４で、瞳孔カメラによって得られた画像内でやはり較正用装置の回転方向の配向と位置が判定される。画像内の較正用装置の位置と回転のパラメータは、どのような回転方向と平行移動方向の位置ずれをも判定するために互いと比較される。工程７６で、カメラ間の位置ずれを判定し、画像を見当合わせし、Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラと瞳孔カメラを較正するためにデータの比較が使用される。いったん回転と位置の位置ずれが判定されると、カメラ間の位置ずれを補正するためにソフトウェアの補正アルゴリズムが生成される。

図７〜９は、いくつかの簡略化されたグラフィカル・ユーザ・インターフェース、および図５の較正用装置と共に使用されるＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラ２２と瞳孔カメラ２４によって得られる画像を例示している。例えば、図７は瞳孔カメラ２４によって撮られた較正用装置１２の画像を例示している。両方のカメラ２２、２４と連絡しており、コンピュータ・システム２６（図２と３）上を走る較正用ソフトウェアは開口部２０の公称位置に赤色の十字型画像１００（または開口部２０の形状に対応する別の画像）といった目印もしくはオーバーレイを重ねることが可能である。ある構成では、公称位置は画像の中心部である。例示した実施形態では、ユーザが赤色の十字型画像１００を３つのパラメータ（Δｘ、Δｙ、θ）に沿って移動させて赤色の十字型画像１００を開口部２０の画像と位置合わせすることをユーザ・インターフェース１０２のスライダ調整で可能である。例示した実施形態では、位置の調整は１画素のステップ幅で為され、その一方で回転の調整は１／２度のステップ幅で為されることが可能である。スライダ調整で示されるように、この範例では赤色十字型画像１００は、オーバーレイ１００を非対称開口部２０と位置合わせするためにその元の公称位置からｘ方向で２７画素、ｙ方向で３画素動かされ、−６．０°回転させられた。スライダから得られるこれらの値、Δｘ^{Pupil→Object}、Δｙ^{Pupil→Object}、θ^{Pupil→Object}は将来の基準のためにコンピュータ・システム２６のメモリ内に記憶される。しかしながら、スライダ調整の代わりに様々な他のソフトウェア手段が使用されて赤色十字型画像１００を開口部２０の画像と位置合わせできることは理解されるはずである。さらに、オーバーレイと開口部２０の画像の手動の位置合わせに代わって、本発明のソフトウェア・モジュールはオーバーレイを開口部２０の画像と自動的に位置合わせするように構成されることができる。

Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラ２２によって撮られた較正用装置１２の画像は図８に示されている。当該技術で知られているように、Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラから得られる画像はスポット・パターン１０４の形であろう。基準を簡略化するために、画像は最大値の１０％に閾値を設定されることでＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋセンサの小型レンズ・アレーから得られるスポットのコントラストを高める。瞳孔カメラと同様に、較正用ソフトウェアは公称位置上の赤色十字型画像１０１もしくはその他の画像といった目印もしくはオーバーレイをＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラ２２で得られた画像の上に重ね合わせることが可能である。ユーザ・インターフェース１０３は、ユーザがオーバーレイの赤色十字型画像を非対称開口部のスポット画像と位置合わせするできるように３つのパラメータ（Δｘ、Δｙ、θ）用のスライダ調整を設けている。スライダ調整で示されるように、この範例では赤色十字型１０１を開口部のスポット・パターン画像１０４と位置合わせするために赤色十字型画像１０１はｘ方向で−２１画素、ｙ方向で−７画素動かされ、７．５°回転させられる。ある構成では、位置の調整は１画素のステップ幅で為されることが可能であり、回転の調整は１／２度のステップ幅で為されることが可能である。赤色十字型画像１０１は開口部２０の画像のスポットを可能な限り多く覆うように位置決めされるべきである。すべての構成で、Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ画像のスポットの全部を覆うことができないことがあり得る。スライダから得られる値Δｘ^HS→Object、Δｙ^HS→Object、θ^HS→Objectは将来の基準のためにシステムのメモリ内に記憶される。

較正処理内の次の工程は２つのカメラ２２、２４間の変換パラメータを確立することである。これは外部の目標物（例えば較正用装置１２の開口部）の相対的配置を両方のカメラのための基準として使用することによって達成される。したがって、
Δｘ＝Δｘ^{Pupil→Object}−Δｘ^HS→Object
Δｙ＝Δｙ^{Pupil→Object}−Δｙ^HS→Object
θ＝θ^{Pupil→Object}−θ^HS→Object
である。

上記の変換パラメータは、ソフトウェアを用いて本発明により残留位置合わせ誤差を修正できる、相対的な回転と位置のオフセットを判定するために上述の変換式に入れられ、それにより、本発明は波面システムが波面画像を瞳孔カメラで得られた画像と正確に一致させることができる。

その結果、上記の範例に基づくと、
Δｘ＝２７画素−（−２１画素）＝４８画素
Δｙ＝３画素−（−７画素）＝１０画素
θ＝−６．０度−（−７．５）度＝１．５度
である。

したがって、Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラ２２で撮られた波面昇降マップを瞳孔カメラ２４で撮られた画像と空間的に位置合わせさせるために、ソフトウェアは波面マップを＋ｘ（例えば右）方向に４８画素、＋ｙ（例えば上）方向に１０画素、ｚ軸の周りを（例えば反時計回りに）１．５度変位させなければならない。

瞳孔画像内の開口部画像への十字型画像１００の位置合わせは開口部の視認可能なエッジのせいで場所特定可能であるのに対して、Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラから得られる画像は開口部を通して視認可能なスポット・パターン１０４を含んでいるが、しかしスポットのエッジまたは外側の列は明確に見ることができない。したがって、開口部２０のＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ画像への十字型画像１０１の位置合わせ処理を単純化するために、コンピュータ・システム２６内に記憶された画像処理アルゴリズムがＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラから得られた画像に応用される。そのような実施形態では、図９に示されるように較正用装置１２の十字型開口部は、十字型開口部２０上に主軸１０６と第２の軸１０８を規定するように開口アームの一方の長さを縮めることによって変更される。

例えば、本発明のアルゴリズムは閾値を設定する工程を設ける。そこでは画像内の最高輝度値の少なくとも２０％である画素が１の値を割り当てられる。残りの画素の値はゼロに設定される。ブロック畳み込み工程は１を含む４０×４０の正方形の核を備えた残りの画像を畳み込む。この工程はスポットをさらに大きなブロックへと拡大させて（今ではさらに大きなブロックの）「スポット」を互いに融合させる。最後に、本アルゴリズムは形態学的操作工程を含むことが可能であり、そこでは図心と主軸を見つけるために２値画像の残りが分析される。一実施形態では、この操作工程はＭａｔｌａｂ社の「ｉｍｆｅａｔｕｒｅ」コマンドを使用して実行できる。この工程から得られる値は赤色十字型画像１０１を開口部２０の修正画像と位置合わせするために使用される。

図１０〜１７は較正用装置のまた別の実施形態および較正用装置の使用法を例示している。図１０は、較正用レールを受けるために場合によって設けられる１つまたは複数の開口部５０を含む本体４８を有する較正用装置１２の調整可能な実施形態を例示している。中心に設けられた十字型開口部２０を有する回転可能で平行移動可能な本体５４は可動式で本体４８に結合される。較正用装置１２は１つの回転調整部材５６と開口部の回転と位置の調整をそれぞれ可能にする２つの平行移動部材５８、６０の組合せを含む。矢印６２で注記されているように、回転調整部材５６の作動は開口部２０をその中心の周囲で回転させる。平行移動部材５８の作動は開口部２０を矢印６４の方向に平行移動させ、その一方で平行移動部材６０の作動は開口部２０を矢印６６の方向に平行移動させる。一実施形態では、平行移動部材５８、６０はネジであり、それにより、ネジの回転が平行移動部材５８、６０と本体５４の移動を引き起こす。

図１１は図１１の調整可能な較正用装置を使用する本発明の１つの簡略化された方法を概略的に例示している。最初に、工程６１で、Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋスポット画像の中心もしくは他の望ましい部分に最も近い小型レンズ上に中心に据えられるように開口部が位置決めされる。場合によっては、工程６３で十字型開口部は、十字型開口部がＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ画像の中心に近接して位置合わせされ、かつ横列と縦列になったＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋスポット（またはスポット・パターンの他の部分）の強度がさらに均等にバランスをとられるまで調整され続ける。いったん較正用装置がＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ画像の中心に据えられると、工程６５で、較正用装置内の開口部と実質的に同じ形状を有する目印が画像の中心から動かされ、瞳孔カメラから得られた画像内の開口部と重ね合わされる。図１０の実施形態については、目印は十字型開口部の形状に実質的に対応する十字線の形状である。いったん目印が開口部と位置合わせされると、工程６７で、目印と開口部の画像を位置合わせするために必要な平行移動と回転移動の量と併せてＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ画像の望ましい部分（例えば中心）からの開口部のいかなるオフセットもＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラと瞳孔カメラの間の位置ずれを判定するために使用できる。

本発明はさらに、本発明の方法を実行するためのユーザ・インターフェースを提供する。このユーザ・インターフェースはＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラ２２と瞳孔カメラ２４の画像を位置合わせする工程でユーザを補助する。本発明によって作り出されるユーザ・インターフェースは記憶用サブシステム内に記憶され、かつ波面システムの出力デバイス上に表示される。図１２〜１７は、図１０の較正用装置を伴なって使用される本発明の様々なユーザ・インターフェースおよび方法を例示している。他の変形例、改造例および代替選択肢が本発明で使用できることを当業者は認識するであろう。したがって、以下の説明は具体的例示であると意図され、本発明の範囲を限定するものではない。

図１２はＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラ２２と瞳孔カメラ２４を較正し、かつ位置合わせするための範例のユーザ・インターフェース１１０を例示している。例示した実施形態では、ユーザ・インターフェースは複数のタブ１１２を有し、それらでユーザがコンピュータ・システム上を走るソフトウェアの機能を選択する。Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラと瞳孔カメラを較正するために、ユーザはサービス・タブ１１４を選択するか、またはそうでなければ開く（例えば、カーソルもしくは矢印でタブをクリックする）。サービス・タブのウィンドウは、インターフェースの下部付近に表示されているサブ・タブ１１６のメニューによって例示されるような様々な異なる画像パラメータをユーザが選択できる。カメラ２２、２４を位置合わせするために、ユーザは「Ｃａｍｅｒａ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ」タブ１１８を選択する。

ユーザ・インターフェース１１０は、Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラによって得られた画像を表示するためのウィンドウ１２２と、瞳孔カメラによって得られた画像を表示するためのウィンドウ１２４を有する。通常、ユーザ・インターフェースはＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラの画像を調整するための制御部１２６と瞳孔カメラの画像を調整するための制御部１２８もやはり含む。場合によっては、ユーザ・インターフェース１１０は位置合わせを実行するための複数工程を表示するウィンドウ１３０を有することも可能である。

所望であれば、いずれかの画像ウィンドウ１２２、１２４がユーザ・インターフェース１１０の中央部分全体を占めるようにズーム・ボタン１４２を作動させることが可能である。各々の画像ウィンドウ１２２、１２４がリアルタイムで見られること、凍結されること、およびオーバーレイを伴なうことが可能である。

画像の位置合わせおよび見当合わせを開始するために、ユーザは「Ｏｖｅｒｌａｙ Ｏｎ」ボタン１３２を作動させることでオーバーレイ位置合わせ素子を表示ウィンドウ上に表示させることができる。Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ画像ウィンドウ１２２に関する例示した実施形態では、位置合わせ素子は第１と第２の十字線１３４、１３６を有する。第１の十字線１３４は固定されており、画像の中心または画像のどのような他の望ましい部分も目印を付けるために使用されることが可能である。もしもソフトウェアがＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋスポット・パターンの中心を判定することが可能であれば、第２の十字線１３６もやはり見積もられたスポット・パターンの中心を具体的に示すために表示される可能性がある。ある構成では、十字線１３４と十字線１３６は異なる色彩（例えば黄色と青色）で表示され、かつ／または異なるサイズに設定され、それにより、十字線を互いから区別する。場合によっては、Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ画像が中心に据えられていないとソフトウェアが判定するか、または画像が画像ウィンドウの中心から回って外れている場合にヒント矢印１３８が画像上に表示される。

瞳孔画像ウィンドウ１２４のケースでは、オーバーレイ１４０は較正用装置内の開口部の形状に対応する十字型を有することが可能である。いくつかのモードでは、ユーザは手動でオーバーレイ１４０を移動させることおよびサイズ変更することが可能である。その他のモードでは、オーバーレイ１４０の位置とサイズはソフトウェアによって自動的に決定されてもよい。

ここで図１３と１４を参照すると、画像ウィンドウ１２２はズーム・ボタン１４２（図１２）を作動させることによって拡大縮小される。画像品質を高めるために、ユーザは所望の輝度とコントラストを入力部１４４に入力することによって画像のコントラストと輝度を調整することが可能である。例えば、１つの有用な構成は約５０の輝度レベルと約１００のコントラスト・レベルである。理解できるように、捕捉される特定の画像に応じて、輝度とコントラストの他のレベルを選択できる。いったん輝度とコントラストが選択されると、ユーザは「Ｎｅｘｔ」ボタン１４６を押すことが可能である。

特定の使用法では、ユーザ・インターフェース１４７でユーザは最初に「Ａｕｔｏ−Ｆｏｃｕｓ」ボタン１４８を押して画像の焦点を合わせる。もしもソフトウェアがＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ画像を捕捉することが可能であれば、結果のセットがテキスト・ボックス１５０、１５０’に表示され、それらは画像が位置合わせされたかどうかを示す。一実施形態では、テキスト・ボックスは位置合わせが達成されたかどうかを視覚的に示すために着色されるであろう。例えば、赤色の着色および／またはヒント矢印１３８は画像がまだ位置合わせされていない（図１３）ことを示し、その一方で緑色の着色（および／またはヒント矢印無表示）は画像の位置合わせが受容可能（図１４）であることを示す。もしも画像が位置合わせされている（例えば緑色の着色、画像上にヒント矢印１３８無表示、など）ことをボックス１５０、１５０’が示せば、ユーザは「Ｎｅｘｔ」ボタン１４６を押すことによって次のユーザ・インターフェースへと進むことが可能である。

もしも画像が位置合わせされていないことをボックス１５０、１５０’が示せば、ユーザは、画像が垂直方向および水平方向で対称であるように開口部の画像をスポット・パターンの上で実質的に中心に位置するように較正用装置の配向と位置を手動もしくは自動で調整することが可能である。図１３に示されるように、もしもソフトウェアがスポット・パターンを分析することが可能であれば、画像ウィンドウ１２２の左上部にヒント矢印１３８が表示され、それは開口部１３６の中心をＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ画像１３４の中心と位置合わせ（例えば上下、左右、および／または回転）するためにこの方向に較正用装置が調整されるべきであり、それによってＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ画像の中心と開口部の中心（例えば十字線１３４、１３６）が位置合わせされることをユーザに示している。

ボックス１５０、１５０’に例示されているように、ボックス１５０は垂直方向に積み重ねられ、中央の３本の横列のスポットの平均強度に対応する数値結果を表示する。水平方向に重ねられているボックス１５０’は中央の３本の縦列のスポットの平均強度に対応する。外側の横列と縦列内の強度がさらに均等にバランスを有するまでユーザは較正用装置の位置と配向を調整することが可能である。図１４でインターフェース１４９に示されるように、開口部のＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ画像が画像の中心と位置合わせされ、かつ外側横列の強度がさらに均等にバランスを有すると、各々のブロック１５０、１５０’内の最初と最後の数は実質的に等しくなるはずである。理解されるように、所望であれば、ユーザは許容差制御入力部１５２内で許容差を設定することによって少しの数の違いを仕様設定することが可能であり、それにより、数字が確実に等しくされる必要はなくなる。図１４に見られるように、ユーザ・インターフェースの左下隅の「Ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆｓｔ」ボックス内で、較正用装置の開口部の中心に関する小型レンズ・アレーの中心（例えば画像の中心）の変位および角度のオフセットが自動的に算出される。

いったんＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ画像ウィンドウ上のパターンが十分に位置合わせさせられると、ユーザは「Ｎｅｘｔ」ボタン１４６を押すことが可能であり、それはソフトウェアが切り換わってユーザ・インターフェース１５４上に瞳孔カメラ画像１２４を表示する原因となる。一実施形態では、ソフトウェアは垂直方向と水平方向の開口部区画を配置することを自動的に試みるように構成される可能性がある。黄色のオーバーレイ１４０はソフトウェアによって判定された開口部２０の位置を示す。場合によっては、ユーザは右側パネル内の制御部１２８を手動で使用して公称位置（例えば画像の中心）から十字線オーバーレイ１４０の位置、角度配向、および幅を調整し、それによって開口部の画像の上でオーバーレイ１４０を位置決めすることが可能である。ソフトウェアは公称位置からの平行移動および回転のオフセットを算出することが可能である。オーバーレイが適切に配置されていることをいったんユーザが判定すると、ユーザはＮｅｘｔボタン１４６を押して図１６に例示されるユーザ・インターフェース１５６へと進むことが可能であり、そこではソフトウェアが上述したようにＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラと瞳孔カメラの間の位置および角度のオフセットを算出するであろう。

画像の分析は両方のカメラの画像の中心からの位置ずれに関する情報を供給する。両方のケースで開口部の絶対位置は同じ（単一の開口部の同時の画像化）であるので、ソフトウェアは瞳孔カメラに対するＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラの相対的なｘ、ｙ、θの座標を判定することが可能である。特定のＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋスポットを中心として選択し、そのスポット上に開口部の中心を据えることによって分析が開始されるので、ソフトウェアはＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋパターンの絶対位置およびＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラに関するそのパターンの角度配向も同様に知っている。

図１５と１６で見られるように、位置と回転のボックス１５７内の数値データは瞳孔カメラの座標内のオーバーレイの相対的位置と角度回転を示し、それにより、瞳孔カメラ画像の中心からの画素および角度の差異を示す。カメラ２２、２４間の位置合わせパラメータを設定するために、ユーザは上述したようなカメラ２２、２４間のオフセットの計算を作動させる「Ｓｅｔ Ｒｅｇｉｓｔｒｙ」ボタン１５８を押すことが可能である。いったんＳｅｔ Ｒｅｇｉｓｔｒｙボタン１５８が押されると、ソフトウェアは上述したようなカメラ２２、２４間の位置ずれを計算してユーザ・インターフェース１６０（図１７）へと進み、そこで計算は終了される。場合によっては、２つのカメラの平行移動および角度のオフセットはユーザ・インターフェースの結果ボックス１６４内に表示されることも可能である。所望であれば、ユーザは較正のハード・コピーを入手するために「Ｐｒｉｎｔ」ボタン１６２を押すことも可能である。例示した実施形態では、オフセット・データはユーザ・インターフェースの右下側の「Ｒｅｓｕｌｔ」部分内に表示されることも可能である。

当業者によって理解されるであろうように、本発明はその本質的な特徴から逸脱することなく他の特定の形式で具現化される可能性がある。例えば、グラフィカル・ユーザ・インターフェースの特定の設定は単なる範例であって本発明を限定すべきものではない。さらに、本方法はＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ画像と瞳孔カメラ画像を分析する特定の順序を説明することが可能であるが、どのような順序の分析も実行される可能性があり、本発明は特定の分析順序に限定されるものではない。上記の範例は本発明を組み込むいくつかの実施形態の単なる具体例に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。当業者は他の変形例、改造例および代替選択肢を認識するであろう。したがって、これまでの説明は具体的例示であることを意図され、添付の特許請求項で述べられる本発明の範囲を限定するものではない。

本発明によって具現化される波面システム、較正用装置、およびターゲットを図式的に例示する図である。 本発明の簡略化された波面システムを図式的に例示する図である。 本発明の簡略化されたコンピュータ・システムを図式的に例示する図である。 本発明の方法を実行することが可能ないくつかのモジュールを例示する図である。 本発明を組み入れる較正用装置の実施形態を示す図である。 図５の較正用装置を使用する本発明の簡略化された方法を図式的に例示する図である。 瞳孔カメラで撮られた図５の較正用装置の画像を示す図である。 Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラで撮られた図５の較正用装置の画像を示す図である。 図５の較正用装置の修正されたＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ画像を示す図である。 本発明を組み入れる較正用装置のまた別の実施形態を示す図である。 図１０の較正用装置を使用する本発明の簡略化された方法を図式的に例示する図である。 図１０の較正用装置を使用して本発明の方法を実行するために使用される可能性のある、本発明のいくつかのグラフィカル・ユーザ・インターフェースを例示する図である。 図１０の較正用装置を使用して本発明の方法を実行するために使用される可能性のある、本発明のいくつかのグラフィカル・ユーザ・インターフェースを例示する図である。 図１０の較正用装置を使用して本発明の方法を実行するために使用される可能性のある、本発明のいくつかのグラフィカル・ユーザ・インターフェースを例示する図である。 図１０の較正用装置を使用して本発明の方法を実行するために使用される可能性のある、本発明のいくつかのグラフィカル・ユーザ・インターフェースを例示する図である。 図１０の較正用装置を使用して本発明の方法を実行するために使用される可能性のある、本発明のいくつかのグラフィカル・ユーザ・インターフェースを例示する図である。 図１０の較正用装置を使用して本発明の方法を実行するために使用される可能性のある、本発明のいくつかのグラフィカル・ユーザ・インターフェースを例示する図である。

Claims (33)

1. 波面システムのＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラと瞳孔カメラの間の相対的な位置と回転のオフセットを判定するための装置であって、
   本体と、
   光がＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラおよび瞳孔カメラへ方向付けられることを可能にする整形された開口部と
   を含む装置。
2. Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラおよび瞳孔カメラの光学軸内に本体を位置決めするための手段を含む請求項１に記載の装置。
3. 開口部が回転非対称である請求項１に記載の装置。
4. 回転非対称の開口部が実質的に十字型である請求項３に記載の装置。
5. 本体が反射防止手段を含む請求項１に記載の装置。
6. 本体の一部分が少なくとも２度の動きで回転可能かつ移動可能である請求項１に記載の装置。
7. 第１の画像化デバイスと第２の画像化デバイスの間の回転と位置のオフセットを測定するための方法であって、
   第１と第２の画像化デバイスで器具の画像を得る工程と、
   第１と第２の画像化デバイスで得られた器具の画像の上に目印を公称位置で重ね合わせる工程と、
   第１の画像化デバイスで得られた画像内で目印を公称位置から器具の画像と位置合わせされている位置へと移動させる工程と、
   第２の画像化デバイスで得られた画像内で目印を公称位置から器具の画像と位置合わせされている位置へと移動させる工程と、
   第１の画像内の目印の移動の情報を第２の画像内の目印の移動の情報と比較して第１と第２の画像化デバイス間の回転と位置のオフセットを判定する工程とを含む方法。
8. 移動の情報がｘ軸に沿った平行移動、ｙ軸に沿った平行移動、およびｚ軸周囲での回転のうちの少なくとも１つを含む請求項７に記載の方法。
9. 器具が回転非対称の開口部を含む請求項７に記載の方法。
10. 目印の形状が実質的に器具の回転非対称の開口部の形状に対応する請求項９に記載の方法。
11. 第１の画像化デバイスがＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラを含む請求項７に記載の方法。
12. 画像内の公称位置が画像の中心である請求項７に記載の方法。
13. Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラと瞳孔カメラを含む画像化システム、
    Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラと瞳孔カメラの光路内に位置決め可能な開口部を含む較正用装置と、
    画像化システムに結合された制御システムとを含むシステムであって、制御システムが第１のモードと第２のモードを有するように構成され、第１のモードにある制御システムがＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラで撮られた較正用装置の画像と瞳孔カメラで撮られた画像との上に目印を公称位置で重ね合わせ、かつ目印が非対称開口部の画像と位置合わせされるように動かされることを可能にし、
    第２のモードにある制御システムがＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラで撮られた画像内の目印の移動のタイプを瞳孔カメラで撮られた画像内の目印の移動のタイプと比較してＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラと瞳孔カメラの間の位置と回転のオフセットを判定するシステム。
14. 開口部が回転非対称である請求項１３に記載のシステム。
15. 非対称の開口部がほぼ十字型形状である請求項１３に記載のシステム。
16. 画像化システムが波面システムである請求項１３に記載のシステム。
17. 器具が無反射の中央部分を有することで反射を防止する請求項１３に記載のシステム。
18. 画像化システムの光学軸内に配置されたターゲットを含み、較正用装置がターゲットと画像化システムの間に位置決めされる請求項１３に記載のシステム。
19. システムの第１の画像化デバイスと第２の画像化デバイスの間の相対的な位置と回転のオフセットを判定するための方法であって、
    第１の画像化デバイスと第２の画像化デバイスの光路内に回転非対称の開口部を含む本体を供給する工程と、
    回転非対称の開口部を通して第１の画像化デバイスと第２の画像化デバイスへと光を方向付ける工程と、
    第１の画像化デバイスと第２の画像化デバイスで開口部を画像化する工程と、
    第１と第２の画像化デバイスの間の相対的な位置と回転のオフセットを判定するために開口部の画像の回転と位置のオフセットを比較する工程とを含む方法。
20. 方向付ける工程が、ターゲットの反射表面から光を反射させる工程を含む請求項１９に記載の方法。
21. 比較する工程が、
    第１の画像化デバイスで得られた画像の上に目印を重ね合わせる工程を含み、目印が実質的に開口部の形状に対応し、
    公称位置から目印を開口部と位置合わせされるように移動させる工程と、
    ｘ軸、ｙ軸に沿った目印の移動、およびｚ軸の周りでの回転を算出する工程と、
    第２の画像化デバイスで得られた画像の上に目印を重ね合わせる工程とを含み、目印が実質的に開口部の形状に対応し、
    公称位置から目印を開口部と位置合わせされるように移動させる工程と、
    ｘ軸、ｙ軸に沿った目印の移動、およびｚ軸の周りでの回転を算出する工程と、
    第１の画像化デバイスで得られた画像内の目印の算出移動量を第２の画像化デバイスで得られた画像内の目印の移動量で減算する工程とを含む請求項１９に記載の方法。
22. 第１の画像化デバイスを第２の画像化デバイスと見当合わせするためにコンピュータ読み出し可能な記憶媒体上に記憶されたコンピュータ・プログラム製品であって、
    第１の画像化デバイスと第２の画像化デバイスで画像を得るための符号と、
    第１と第２の画像化デバイスで撮られた器具の画像の上に目印を重ね合わせるための符号と、
    第１の画像化デバイスで得られた画像内で目印を移動させることで目印を器具と位置合わせするための符号と、
    第２の画像化デバイスで得られた画像内で目印を移動させることで目印を器具と位置合わせするための符号と、
    第１の画像内の目印の移動の情報を第２の画像内の目印の移動の情報と比較することで第１と第２の画像化デバイスの間の回転と位置のオフセットを判定するための符号とを含むコンピュータ・プログラム製品。
23. 第１の画像化デバイスを第２の画像化デバイスと見当合わせする方法であって、
    第１の画像化デバイスと第２の画像化デバイスによって器具が画像化されるように器具を位置決めする工程と、
    第１の画像化デバイスと第２の画像化デバイスの間の位置ずれを判定するために第１の画像化デバイスと第２の画像化デバイスによって得られた器具の画像を分析する工程とを含む方法。
24. 第１の画像化デバイスによって得られた画像内で器具が望ましい位置に配置されるように器具の位置を調整する工程を含む請求項２３に記載の方法。
25. 位置を調整する工程が、第１の画像化デバイスの光学軸内で器具の角度配向と平行移動位置のうちの少なくとも一方を変える工程を含む請求項２４に記載の方法。
26. 望ましい位置が第１の画像化デバイスによって得られる画像の実質的に中心である請求項２４に記載の方法。
27. 画像を分析する工程が、第２の画像化デバイスによって得られる画像の中心からの器具の平行移動および角度のオフセットを計算する工程を含む請求項２６に記載の方法。
28. 計算する工程が、
    目印が器具と位置合わせされるまで目印を第２の画像化デバイスによって得られる画像の中心から移動させる工程と、
    目印を器具と位置合わせさせるために必要とされる平行移動と角度の移動の量を測定する工程とを含む請求項２７に記載の方法。
29. 第１の画像化デバイスがＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋカメラである請求項２３に記載の方法。
30. 器具が開口部を含む本体を有し、第１の画像化デバイスによって得られる画像が開口部の形状に対応するスポット・パターンである請求項２９に記載の方法。
31. スポット・パターンの選択された部分の強度が実質的に均等にバランスを有するまで開口部の位置および角度配向のうちの少なくとも一方を調整する工程を含む請求項３０に記載の方法。
32. 開口部が非対称に整形され、器具の非対称形状の開口部と目印が実質的に同じ形状を有する請求項３０に記載の方法。
33. 整形された開口部が十字型形状である請求項３２に記載の方法。

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