JP2012527268A - 眼の幾何学測定方法及びそれに用いる分析装置 - Google Patents

Abstract

本発明の測定方法に用いられる眼科分析システム（１０）は、第一の干渉分析システム（１１）と第二の非干渉分析システム（１２）とを有する。第一の干渉分析システムは、測定軸（１６）上に位置する眼の光学的境界面上の測定データの取得に用いられ、その測定データは相対距離を示す。第二の分析システムは、測定軸上に位置する光学的境界面上の画像データのセットを少なくとも一つ取得するために用いられる。眼科分析システムの処理装置（１３）は、測定データと画像データセットを処理し、測定データを用いて画像データセットを補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、第一の干渉分析システム及び第二の非干渉システムを用いた検査対象の眼の幾何学（geometry of an eye）測定に用いられる方法及びその眼科分析システムに関し、第一の分析システムを用いることで測定軸上の眼の光学境界面の相対距離（relative distance）を示す測定データが得られ、第二の分析システムを用いることで、その測定軸上の光学的境界表面から少なくとも一の画像データセットが得られる。そして、眼科分析システムの処理装置が測定データと画像データセットとを処理する。

２つの異なる分析システムを組み合わせた上記のような眼の幾何学測定方法及び／又は上記のような眼科分析システムは広く知られている。例えば、干渉計と画像分析システムとからなる眼科分析システムは、最新式のものとして知られている。画像分析システムは、干渉計に関する角膜及び／又は光学的境界面の位置決定のために主に使用される。干渉計は、２つの測定値から眼の軸の長さが決定できるように、干渉計に対する網膜の距離を決定するために用いられる。

基本的に、非干渉画像分析システムは、干渉計と比べると比較的不正確という欠点がある。しかし、眼の光学的境界面、例えば、レンズの表面側及び裏面側と同様に、角膜の外側及び内側表面は、画像分析システム（imaging analysis systems）を用いることで決定され、例えば、断面像として表される。一の光学的境界面から他の光学的境界面までの相対距離は、このような方法で得られた画像データセットから測定される。

干渉計は、測定点が位置する測定ゾーン、例えば光学的境界面をスキャンする必要があるので、干渉計を用いた測定値の取得は比較的時間を浪費する。これは、例えば、干渉計の光学的関連区分(optical reference segment)の長さを変える及び／又は鏡を移動させることに起因する。スキャニング処理が、複数の光学境界面を持つ長い測定区分のために実行される場合には、比較的長い期間が必要になる。このような測定では、一つの測定軸に沿った光学的境界面の距離だけが得られ、角膜曲率半径（a radius of curvature of a cornea）のように、多様な画像分析方法を用いた場合に得られるような光学的境界面の部分的な詳細を測定することは不可能であった。

従って、本発明の目的は、より向上した精度で、眼の幾何学を表現する画像情報を得ることが可能な眼の幾何学測定のための測定方法及び／又は眼科分析システムを提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する方法と、請求項１４の特徴を有する眼科分析システムにより達成される。

本発明は、検査対象の眼の幾何学を測定する方法であって、第一の干渉分析システムと第二の非干渉分析システムとを有する眼科分析システムを用いて実行される。第一の分析システムを用いることで、測定軸上の眼の光学的境界面から相対距離を表す測定データが得られ、第二の分析システムを用いることで、測定軸上の光学的境界面から少なくとも一の画像データセットが得られる。眼科分析システムの処理装置は測定データと画像データセットを処理し、画像データセットは測定データを用いて処理装置により補正される。

干渉計の測定データに基づく画像データセットの補正により、干渉計の正確さに本質的に対応する向上した正確さが、画像データセットと、そしてまた幾何学的画像表現及び分析のために得られる。処理装置は、結果としての画像表示のためと同様に、測定データと画像データセット処理に適した手段を具備する。処理装置は、測定データと画像データセットから光学的境界面を認識し、測定データと重なる画像データセットの領域用に、画像データセットを少なくとも部分的に補正する。この測定方法は、眼の全軸長さのため又は断面で(in sections)行われ、基本的に、公知のそして適切な全ての干渉及び非干渉分析システムを本測定方法に用いることができる。

第二の分析システムは、投射ユニットと観察装置とで形成することができる。眼の所定領域は投射ユニットで照明され、照明された領域の画像データセットが観察装置で得られる。第二の分析システムのこのような構造は、眼の光学的境界面の画像データセット取得のための単純な方法を可能にする。

互いにシャインプルーフ法則（Scheimpflug rule）による関係で配置された投射装置と観察装置とを具備するシャインプルーフシステム（Scheimpflug system）は、第二の分析システムとして使用することができる。投射装置は、光軸に沿って眼を照射するスリットランプを持ち、この方法で照明された眼の断面領域を、シャインプルーフ原理（Scheimpflug principle）により配置されたカメラが検出する。その結果の眼の縦断面像は、レンズと角膜の光学的境界面を好適に示す。結果としての画像データセットから、処理装置は容易に光学的境界面の相対距離を算出する。

測定軸が第二の分析システムの投射面に沿って走るように配置された場合、画像データセットの特に正確な補正が可能である。第一、第二の分析システムで測定される光学的境界面の相対距離の直接比較は、投射面を通る測定軸の進行（course）を通して可能になる。測定軸は、好ましくは、眼の光軸に対応する。又は、しかしながら、光軸と関係する投射面の位置により、測定軸を眼の前房の周囲及び／又は離心した領域で、光軸から離して配置することもできる。これは、この領域で特に正確な測定値を測定するために、非常に有益である。

工程の単純な変形例では、画像データセットの少なくとも２つの光学的境界面の相対距離を、測定データの同じ２つの光学的境界面の相対距離と比較した後、処理装置により画像データセットを補正することができる。画像データセットからの結果としての相対距離は比較的不正確なので、測定データに含まれる相対距離を、画像データセットの補正及び／又は訂正にかかる参照基準として用いることができる。測定データセットが２以上の光学的境界面、例えば画像データセットに含まれる全ての光学的境界面、又は互いの距離が非常に離れている２つの光学的境界面及び／又はそれらの位置を有する場合、特に正確な画像データセットが得ることが可能であり、処理装置は補正用と同じものを用いることができる。

画像データセットの一次元が測定軸で決定され、画像データセットがこの次元で補正される場合には、画像データセットは特に単純な方法で補正される。このように、画像データセットは、画像データセットに含まれる光学的境界面の位置が、測定値に含まれる同じ境界面の位置と一致するまで、要求される補正により、測定軸の一方向で容易に圧縮又は伸長される。２以上の光学的境界面が補正のために使用される場合には、非線形関数を基にして設定された画像データセットの圧縮と伸長を補正することが可能である。

複数の画像データセットも順番に得ることができる。例えば、第２の分析システムは、光軸と交差するように走る線に沿って同距離離れた平行な断面像のシリーズを得る。そして処理装置は、眼の３次元描写を可能にする画像データセットを形成するために、これらの断面像の個々の画像データセットを組み合わせる。この場合においては、第一の分析システムが、断面像及び／又は画像データセットの記録において少なくとも一つの光学的境界面の測定を実行することが好ましい。これは、この方法で得られる基準点に関連しての対応する画像データセットの組合を助長する。画像データセットの一連の検出の間起こりうる眼の移動は、より正確に補正される。

連続した画像データセットの生成の別の方法としては、第二の分析システムの投射面が眼の光軸の周りを回転する。このように、投射面は眼の光軸の周囲で回転可能であり、その光軸の周囲の領域で、特に高データ密度の取得を有利に可能とする。測定データ取得のための上記別の方法に関し、測定軸が光軸に対応する場合、ただ一つの測定が第一の分析システムで必要となる。測定軸が光軸と対応しない場合、測定軸は光軸と同軸の円の直径上に位置し、各投射面に続く。これにより、次に、改良された三次元画像と、そして更に眼の幾何的次元をも取得もできる。

また、第一の分析システムにより、第二の分析システムの校正（calibration）を行うことが可能となる。最も単純な変形例では、第一の画像データセットの単一の補正が、測定データの手段により行われ、全ての可能な追加画像データセットが、一度決定された補正値を基に補正及び／又は適合される。

第二の分析システムが第一の画像データセットを生成する場合であって、この画像データセットを基に、少なくとも一つの光学的境界面の相対位置が、第一の分析システムのための基準点として決定される場合が特に効果的である。第一の分析システムは、次いで、長いスキャニング距離を避けるような目標方法で、第一の画像データセットから分かる光学的境界面をスキャンする。必要とされる測定データの検出は、第一の分析システムの限定された試験範囲により、更に促進することが可能である。

測定データと画像データセットを同時に検出する場合は、上記方法の更なる時間の最適化が可能である。そして、データを受信した直後に画像データセットを補正することができる。

第一の分析システムと第二の分析システムは、波長領域が互いに異なる電磁放射をそれぞれ放出する。電磁放射は、可視又は赤外線波長領域であることが望ましい。データ抽出に悪影響を与えるだろう第一、第二の分析システムの波長領域を重畳は、上記の方法で効果的に防止できる。

第一の分析システムとしては、例えばマイケルソン干渉計を用いることができる。このような干渉計は、この方法で使用するためには、特に適していることを実証済みである。

検査対象の眼の幾何学を測定する本発明の眼科分析システムは、このように第一の干渉分析システムと第二の非干渉分析システムとを有し、当該第一の分析システムで、測定軸上に位置する眼の光学的境界面の相対距離を示す測定データが得られ、当該第二の分析システムを用いることで、上記測定軸上の光学的境界面から少なくとも一つの画像データセットが得られる。また、眼科分析システムは、測定データと画像データセットとを処理する処理装置を有し、処理装置は、画像データセットが測定データで補正可能なように設計されている。

第一、第二の分析システムを共通の筐体内に配置することが特に好ましい。それらを共同で使用することで、多数の部品を除くことができる。例えば、筐体それ自身、必要な付属部品、電力供給ユニット、いくつかの光学及び電気モジュールがそれぞれ一つずつ有ればよい。

眼科分析装置の更なる効果的な実施形態は、方法の請求項１に従属する従属項の構成の記載から導き出すことができる。

本発明の更なる詳細は、下記図を参照して以下に説明される。

図１は、眼科分析システムの構造の模式図である。 図２は、検査対象の眼の正面図である。 図３は、検査対象の眼の模式図である。

図１は、眼科分析システム１０の構造の模式図を示しており、眼科分析システム１０は、干渉計１１として設計された第一の干渉分析システムと、シャインプルーフ記録システム１２として設計された第二の非干渉分析システムと、そして処理装置１３とを有する。眼科分析システム１０は、検査対象の眼１５の光軸１４に関連して配置され、光軸１４は、干渉計１１の測定軸１６とシャインプルーフ記録システム１２の投射面１７に対応し及び／又は通過する。干渉計１１は、読み取り光源１８、光学ビームスプリッター１９、レンズ構成２０、２１、検出装置２２そして鏡装置２３で主に形成される。特に、鏡装置２３は、参照区分（reference segment）２５の長さが変化するように、両矢印方向２４に沿って長軸方向に移動可能に配置されている。鏡装置２３の移動により、光軸１４上に位置する眼１５の様々な領域がスキャンされる。干渉計１１の公知の機能はここでは説明しない。特に、その軸１４上の光学的境界面の相対位置を表す測定データ、例えば、図３の図面によれば、角膜２８の表面２６、角膜２８の後方面２７、水晶体（lens）３１の前方面２９、水晶体３１の後方境界面３０、そして網膜３３の領域３２を表すものが得られる。

シャインプルーフ記録システム１２は、スリットランプ発光装置３４、部分透明鏡３５、レンズ構成３６、カメラ装置３７を有する。ここでは詳細が説明されていないライトギャップ（light gap）は、透明組織が眼１５内の投射面１７で散乱する光を通して視覚化されるように、光軸１４及び／又は測定軸１６と一致する鏡３５手段により眼１５に投射される。シャインプルーフ規則により、レンズ構成３６とカメラ装置３７は投射面１７と関連して配置され、ここでは図示されない投射面１７の画像が鮮明な画像として検出され、カメラ装置３７により画像データセットに変換される。

干渉計１１を用いて得られる領域２６、２７及び２９、３０、同様に３２の測定データは処理装置１３に送られ、測定軸１６及び／又は光軸１４に基づいて、領域２６、２７及び２９、３０、同様に３２の相対距離が算出される。シャインプルーフ記録システム１２を用いて得られる画像データセットもまた処理装置１３に送られ、領域２６、２７及び２９、３０更に３２の位置が、測定軸１６及び／又は光軸１４に関連付けられた画像処理により算出される。測定データに基づいて算出される相対距離は、画像データセットに基づいて算出される相対距離に比べてより正確であり、画像データセットの相対距離が測定データの相対距離と対応するように、画像データセットが処理装置１３により補正される。ここで、特に、測定軸１６及び／又は光軸１４の方向で画像データセットが修正され、画像が圧縮及び／又は伸長可能になる。上記の補正は、単一の相対距離に基づいて単独で実行することも可能である。

図２は、眼１５の正面断面図を示しており、光彩３８と瞳孔窓（pupil aperture;瞳孔の絞り開口）３９が見られる。更に、光軸１４が通る水平線として投射面１７が表されている。シャインプルーフ記録システム１２は、１番目の画像データセットを取得後、２番目の画像データセットを取得するために投射面１７が光軸１４の周囲を角度α回転し、ｎ番目の更なる画像データセットが順番に得られるよう設計されている。画像データセットは、投射面１７で描写される円直径４０内で得られる。測定軸１６は、獲得した全ての画像データセットが測定データの単一の組で補正できるようにするため、上述したように光軸１４と一致している。又は、図２は、円直径４２上の光軸１４の周りを角度α°で投射面１７と共に回転した測定軸４１を示す。この実施形態は、対応する干渉計の構成及び／又は測定軸４１のビーム偏向を備えた光学的分析システム（ここでは不図示）を必要とする。ここで、各画像データセット用に獲得された測定データは、光軸１４の周囲で干渉計によりスキャンされた領域で、眼の組織分布（topography）の幾何学的測定（geometric determination）及び／又は補正された三次元表現を導き出すことを可能にする。

Claims (15)

1. 眼科分析システム（１０）を用いた検査対象の眼（１５）における眼の幾何学測定方法であって、
   前記眼科分析システム（１０）は、第一の干渉分析システム（１１）と、第二の非干渉分析システム（１２）とを有し、
   当該第一の分析システムを用い、測定軸（１６、４１）上の眼の光学的境界面（２６、２７、２９、３０、３２）から相対距離を示す測定データを取得し、
   当該第二の分析システムを用い、前記測定軸上の光学的境界面から少なくとも一つの画像データセットを取得し、
   前記眼科分析システムの処理装置（１３）が、前記測定データと前記画像データセットを処理し、
   前記画像データセットが、前記測定データを用いて前記処理装置で補正されることを特徴とする測定方法。
2. 前記第二の分析システム（１２）は、投射ユニット（３４、３５）と観察装置（３６、３７）とを有し、
   前記投射ユニットで前記眼（１５）の所定の領域が照明され、照明された前記領域の一の画像データセットが前記観察装置を用いて取得されることを特徴とする請求項１記載の測定方法。
3. 互いの関係がシャインプルーフ規則に従うよう配置された前記投射装置（３４、３５）と前記観察装置（３６、３７）とを有するシャインプルーフシステムが、前記第二の分析システム（１２）として用いられることを特徴とする請求項２記載の測定方法。
4. 前記測定軸（１６、４１）が、前記第二の分析システム（１２）の投射面（１７）に沿って走るように配置されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の測定方法。
5. 前記画像データセットの少なくとも２つの光学的境界面（２６、２７、２９、３０、３２）の相対距離を、前記測定データの当該光学的境界面の相対距離と比較した後、前記画像データセットの前記補正を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の測定方法。
6. 前記画像データセットの一次元が前記測定軸（１６、４１）で定義され、前記画像データセットがその次元において補正されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の測定方法。
7. 複数の画像データセットが順番に得られることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の測定方法。
8. 前記第二の分析システム（１２）の投射面（１７）が、前記眼（１５）の光軸（１４）の周りで回転することを特徴とする請求項７記載の測定方法。
9. 前記第二の分析システム（１２）の校正が、前記第一の分析システム（１１）により行われることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の測定方法。
10. 前記第二の分析システム（１２）が第一の画像データセットを生成し、
    少なくとも一つの光学的境界面（２６、２７、２９、３０、３２）の相対的な位置が、当該画像データセットに基づいて、前記第一の分析システム（１１）のための基準点として決定されることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の測定方法。
11. 前記測定データと前記画像データセットは同時に検出されることを特徴とする請求項９記載の測定方法。
12. 前記第一の分析システム（１１）と、前記第二の分析システム（１２）は、異なる波長領域の電磁放射をそれぞれ放出することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項記載の測定方法。
13. 前記第一の分析システム（１１）としてマイケルソン干渉計を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項記載の測定方法。
14. 第一の干渉分析システム（１１）と第二の非干渉分析システム（１２）とを用い、検査対象の眼（１５）において、当該眼の幾何学測定をするための眼科分析システム（１０）であって、
    前記眼の測定軸（１６、４１）上の光学的境界面（２６、２７、２９、３０、３２）から相対距離を示す測定データが前記第一の分析システムを用いて取得され、
    前記測定軸上の光学的境界面の少なくとも一つの画像データセットが前記第二の分析システムで取得され、
    当該眼科分析システムは、前記測定データと前記画像データセットを処理するための処理装置（１３）を有し、
    前記処理装置は、前記画像データセットが前記補正データで補正されるように設計されたことを特徴とする眼科分析システム。
15. 前記第一の分析システム（１１）と前記第二の分析システム（１２）は、一の共通する筐体内に配置されたことを特徴とする請求項１４記載の眼科分析システム。

Images