JP2006503625A - 検眼装置および装置位置決めの方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査する患者の目に対して装置をｘ、ｙおよびｚ軸上またはそのいずれかの位置を決めるための配置と方法。
【解決手段】検眼装置は制御可能な照明ユニット１、観察システム、撮像ユニット４、出力ユニット、視標追跡ユニット８および位置決め手段から成る。視標追跡ユニット８の再生システムは少なくとも２個の調整可能な拡大手段を備えている。本発明は、装置を位置決めするために、視標追跡ユニットを眼に投影された視標および格子構造またはそのいずれかを追跡するのに用いるだけでなく、検眼装置の光軸に対する患者の眼の位置を検出するのにも用いる。本発明による視標追跡ユニットは検査する眼に対して全装置を位置決めでき、それによって眼の検査と生物測定データ決定の両方を著しく簡単に、また迅速に行うことができる。

Description

本発明は検査する患者の目に対して装置をｘ、ｙおよびｚ軸上またはそのいずれかの位置を自動的に決める配置と方法に関するものである。
本発明方法を用いると、眼の生物測定データの決定ならびにその他の診断および診療に関する設定を、手動あるいは保存した処理の手順に基づいて著しく簡単にすることができる。その際に検査したデータは、後日の再検査のときにその部位を同じ条件で検査し、変化を確認できるように、保存することができる。

従来の技術によっても眼の検出により検査する眼に対して検眼装置を半自動あるいは全自動で位置決めする技術的な解決がすでに知られている。
ＥＰ１０８８５１１ ＵＳ６，１４５，９９０ ＵＳ６，２２０，７０６

特許明細書ＥＰ１０８８５１１は、検査する眼に対して測定ユニットを合わせるための位置決めユニットを有する検眼装置に関するものである。そのために眼との相対位置を検出し、測定中に制御をする検出ユニットを有する。検出した測定値は、検出ユニットで確認した眼の位置に従って、保存または廃棄する。このようにして正確な位置の眼で得た測定結果だけを処理し、保存する。

本発明の方法と比較してこの方法の不利な点は、検査を開始するにあたって、すなわち患者が装置の前に座り、眼を固定位置に持ってきたとき、測定ユニットを操作者がジョイスティックを使って大まかに設定しなければならないという事情にある。この大まかな設定を行ったのちに、初めて検出ユニットが眼の位置を求め、それに対応する信号を微調整のため位置決めユニットに送ることができる。これはつまりこの手順がいまだにたとえば設定に際しての操作者の経験に大きく影響されるということを意味する。

ＵＳ ６，１４５，９９０は、自動設定する光学測定装置およびその応用に対する方法に関するものである。この解決策は、眼に視標を投影する手段、角膜反射像の評価手段および光学測定装置の正確な位置決めのための位置駆動制御手段を備えている。その際に、最初の眼に対して３つの全座標方向について位置決めを行い、その後２番目の眼に対してその眼の角膜反射像から作成した視標位置を基にして位置決めを行う。位置決めのあとそれぞれの眼の測定を行う。
測定が成功したかどうかに従って、測定をもう一度行うか、あるいは装置をもう一方の眼に位置決めするかする。

ＵＳ６，２２０，７０６による解の場合は、眼の位置を、同様に眼の照明とそのあとの反射光線の評価によって求める。これにはそれぞれ光線エミッタとフォトデテクタの対が２個あり、これらは眼のそれぞれの側に、光線エミッタとフォトデテクタがそれぞれ別の対として配置されている。フォトデテクタはそれぞれに属する光線エミッタから放射する光線と眼から反射する光線を受け取る。眼の正確な位置を求めるため、４象限フォトデテクタとして構成されているフォトデテクタのデータをコントローラで解析する。この技術的解決は、特に焦点位置、すなわち装置の光学系から眼までの正確な距離を求めるものである。

これらの公知の解決法には、しかし眼に対する測定装置の正確な調整が、自動位置決めの無い場合には操作者に主に依存し、あるいは自動位置決めがある場合には常に全装置の構造を相当複雑にからまったものにする追加の技術手段が必要であるという欠点がある。

本発明の基本的な課題は、求める測定値が正確で信頼できるように、眼の光軸上に装置を設定する際の主要な誤差源を最少にするような検眼装置ならびにその制御の方法を開発することである。操作者による大まかな設定をもはや必要としないものでなければならない。その場合この装置は構造および使い方に関して本質的に複雑になってはならない。

本発明によれば、課題は独立した請求項の特徴を通じて解決される。より好ましい改良と形成はこれに関連する従属請求項である。

眼の生物測定データを決定する検眼装置は、医療実務でも眼鏡店でも幅広い応用がある。自動位置決めによって少なからぬ時間節約が達成できる。いくつかの検眼装置ではすでに眼の動きの視標追跡ユニットによる視標および光パターンの追跡が行われており、高価なまた複雑な装置技術を使用することなく検眼装置を眼の検査に応用できる。

本発明を以下の実施例に基づいて説明する。
眼の生物測定データ決定用の検眼装置の概略図を図１に示す。
これはデジタル操作できる点が有利な照明ユニット１および観察システムとして働く、いろいろな拡大率の実体顕微鏡２とからなり、これらは別々の支持腕３ａおよび３ｂによって独立して旋回できるように配置されている。特別な視標追跡ユニット８が、視標追跡ユニット８の画像レートに同期して作動するように配置されたＩＲ照明ユニットと、データの取得、処理、保存のための制御ユニット６とに接続されている。ＩＲ照明の使用により、ＶＩＳ範囲の高解像度のデジタル撮影カメラに確実に影響を与えないようにできる。

カメラと視標追跡ユニットの光路はこれによって光学スペクトル的に分離され、お互いに影響することが避けられる。これを助けるため視標追跡ユニット８に適切なＩＲ帯域通過フィルタが付いており、このフィルタはＩＲ照明ユニットの光だけを通過させる。これに対してデジタル照明ユニット１にはＩＲ遮断フィルタが付いており、これによりＩＲ光が伝送されない。高解像度のデジタルカメラと視標追跡ユニット８との光学的結合は１個あるいは複数の結合システム５によって行われる。

中央制御ユニット６にはユーザインタフェースが付いており、出力ユニットとして動作するモニタ７およびプリンタあるいはそのいずれかと、視標追跡ユニット８ならびに患者１１の眼１２に対して検眼装置の相対位置を決める手段とに接続している。視標追跡ユニット８はさらに少なくとも異なる開口度のために２つの設定可能な結像システムを備えている。中央制御ユニット６は、さらにキーボード９、マウス１０、トラックボール、ジョイスティックのような入力装置のあるユーザインタフェースを備えており、これによっていろいろな操作および評価モードを呼び出すことができる。
有利な点として撮像ユニット４は、シャイムプフルーク原理（Scheimpflug
Prinzip）による訂正のため光軸１５に対してカメラチップを傾斜させるための装置を備えており、順次画像を撮影できる。

図２は装置の位置決め手段を備えた細隙灯顕微鏡の鳥瞰概略図である。
検査する眼１２に対する検眼装置の位置決めのための方法として、眼１２に投射される測定視標および格子構造またはそのいずれかの追跡のためおよび検眼装置の光軸１５に対する検査する眼１２の位置の検出のため以外に、視標追跡ユニット８の信号が利用される。

検査あるいは生物測定データのため、備えられた顎当て１３および額当て１４により患者１１の眼１２が決まった位置に来るようになっている。視標追跡ユニット８は、カメラと、たとえばビームスプリッタにより結合されているＩＲ照明装置とからなる。ＩＲ照明装置から眼１２に投射された一様な光はこれにより反射されて眼１２の結像を作る。視標追跡ユニット８は、この結像を評価するために対物レンズの広角設定を選択した状態で、瞳の中心位置を正確に決める信号を送り出す。対物レンズはそのために眼１２からの約１００ｍｍの距離でこれに対応する約４５°という大きな開口度を有する。

信号から得られるこの座標が患者の眼１２の視標追跡ユニット８に対する、またそれによって検眼装置自身の光軸に対する相対的な位置を決定する。この信号を使って中央制御ユニット６により、これに対応する位置決めユニットに対する大きさと方向の設定値を生成し、位置決めユニットに供給する。この設定値を用いて設定駆動装置を制御する。検査する眼１２に対する検眼装置の正確な位置決めのために、３つの座標方向にそれぞれ１個の設定駆動装置１６を備えていると好都合である。

眼１２の中央と検眼装置の光軸１５との間の差は、この場合視標追跡ユニット８による相対運動と連続的な制御によってゼロに調整される。これが可能なのは視標追跡ユニット８が高い測定反復率を持ち、１秒間に多数回の瞳中央の正確な座標を供給するからである。ｘおよびｙ方向の設定ののち、視標追跡ユニット８の結像システムの対物レンズ設定を変更して、たとえばもっと高精度で眼のパターンの追跡を実施することができる。これはたとえば自動あるいは手動による対物レンズの交換あるいはズーム設定の変更により行うことができる。検眼装置はこれでこの後の追跡測定と検査および眼１２の診療またはそのいずれかの準備完了である。視標追跡ユニット８の結像装置の対物レンズ設定を変更すると、同時に設定駆動装置は無効になる。

しかしまたｚ方向の設定をする可能性もある。これに対してたとえばＵＳ ６，２２０，７０６による方法を適用できる。
目的に叶った方法として、視標追跡ユニット８は、観察システム２の光軸１５に結合されており、これによって起りうる視差を考慮する必要がない。

患者１１の眼１２を決まった位置に持ってきた後、額当て１４、顎当て１５あるいは同様ものに付いている解放ボタンかパルス発生器で位置決めプロセスを開始できると好都合である。さらに検査および測定またはそのいずれかの終了後に検眼装置を患者のもう１つの眼に自動的にあるいはボタンを押すと位置決めすることが可能である。

患者の診療後、検眼装置を原位置に動かすことができる。装置の設定を次の患者のときに自動的にまず検査する方と、決めてある眼に行うか、あるいはどちらの眼に位置決めするかを制御ユニットに指示する。また患者を診療した後、検眼装置を最後の位置のままにしておくことも考えられる。次の患者についてどちらの眼に設定するかを制御装置に指示することもできるし、あるいは前に来たことがある患者ならば最後に検査した眼から検査することもできる。

本発明による検眼装置を使って、検査する眼に対して全装置の自動的な位置決めを可能にする解決法を提案する。これによって検査もまた眼の生物測定データの決定も簡単になり、著しく迅速に行える。設定駆動装置の他には技術手段は必要なく、そのために全装置の構造は複雑でなく、すっきりしている。ここでの検査装置としてたとえば眼底カメラあるいは細隙灯顕微鏡が考えられる。

位置決め手段を有する検眼装置の概略図 これに対応する鳥瞰概略図

符号の説明

１ 照明ユニット
２ 実体顕微鏡
３ａ，３ｂ 支持腕
４ 撮像ユニット
５ 光学的結合システム
６ 中央制御ユニット
７ モニタ
８ 視標追跡ユニット
９ キーボード
１０ マウス
１１ 患者
１２ 検査する眼
１３ 顎当て
１４ 額当て
１５ 光軸
１６ 設定駆動装置

Claims (12)

1. 検眼装置であって、制御可能な照明ユニット（１）、観察システム、撮像ユニット（４）、中央制御ユニット（６）、出力ユニット、視標追跡ユニット（８）および検査する眼（１２）に対してこの検眼装置の相対位置を決める手段を含み、視標追跡ユニット（８）の結像システムが少なくとも２個の異なる調整可能な拡大率を有する検眼装置。
2. 検眼装置であって、制御可能な照明ユニット（１）、観察システム、撮像ユニット（４）、中央制御ユニット（６）、出力ユニット、ならびに検査する眼（１２）に対してこの検眼装置の相対位置を決める手段を含み、観察システムが、拡大率を変えられる実体顕微鏡（２）である検眼装置。
3. 視標追跡ユニット（８）の結像システムが、ズーム対物レンズあるいは交換対物レンズである請求項１に記載の検眼装置。
4. 撮像ユニット（４）が、大きい画像レートのデジタル高解像度カメラであり、そのカメラが、シャイムプフルーク原理による修正のため光軸に対してカメラチップを傾斜させる装置を備えることができ、また順次画像を撮影し保存できる、またはそのいずれかができるような先行請求項のいずれか１つに記載の検眼装置。
5. 光学的撮像ユニット（４）が、デジタル制御できる照明ユニット（１）の画像レートに同期して作動する先行請求項のいずれか１つに記載の検眼装置。
6. 中央制御ユニット（６）が、キーボード（９）、マウス（１０）、トラックボール、ジョイスティック等の通常の入力装置を持つユーザインタフェースおよびいろいろな制御および評価モードあるいはそのいずれかを備えている先行請求項のいずれか１つに記載の検眼装置。
7. 出力装置が、モニタ（７）およびプリンタまたはそのいずれかである先行請求項のいずれか１つに記載の検眼装置。
8. 患者の眼（１２）が、顎および額当て（１３，１４）により固定位置に来るようにするステップと、結像システムの広角設定を選択した状態で、
   視標追跡ユニット（８）が、
   信号を出すステップと、この信号が、視標追跡ユニット（８）およびそれによって検眼装置自身の光軸（１５）に対する眼（１２）の相対的な座標を含み、その信号からそれに対応する位置決め装置のための大きさと方向の設定値を生成して装置に供給するステップと、眼の位置と相対的な動きを絶えず検出することによって調整を行うステップと、行ったｘ方向およびｙ方向の調整に従って視標追跡ユニット（８）の結像システムの拡大率を変更するステップと、
   を含む検眼装置の位置決め方法。
9. 検眼装置の位置決め方法であって、
   患者の眼（１２）が、
   顎当ておよび額当て（１３，１４）により固定位置に来るようにするステップと、実体顕微鏡（２）の対物レンズの広角設定を選択した状態で、撮像ユニット（４）が、信号を出すステップと、この信号が、撮像ユニット（４）およびそれによって検眼装置自身の光軸（１５）に対する眼（１２）の相対的な座標を含み、その信号からそれに対応する位置決め装置のための大きさと方向の設定値を生成して装置に供給するステップと、眼の位置と相対的な動きを絶えず検出することによって調整を行うステップと、行ったｘ方向およびｙ方向の調整に従って実体顕微鏡（２）の対物レンズ設定を変更するステップと、を含む方法。
10. ｘ方向およびｙ方向の調整と視標追跡ユニット（８）の結像システムの開口角の変更を行ったあと、検眼装置のｚ方向の調整を行うステップを含む請求項８あるいは９に記載の検眼装置の位置決めの方法。
11. 照明により生成した眼（１２）の結像を評価して瞳の中心を正確に求めるステップと、視標追跡ユニット（８）により瞳の継続的な検出により視標の追跡を行うことによって、視標追跡ユニット（８）による眼（１２）の検出を行うステップと、を含む請求項８から１０のいずれか１つに記載の検眼装置の位置決めの方法。
12. デジタル画像中の照明パターン探索を差画像撮影により行うことができるステップと、その際に時間的にすぐ連続して照明パターンのみ変更して撮影した２つの画像について引き算を行うステップと、それによって妨げになる固定位置の画像情報をすべて削除するステップと、を含む請求項８から１１のいずれか１つに記載の検眼装置の位置決めの方法。