JP2022524881A - 眼科用撮像方法、装置、及びシステム - Google Patents

Abstract

眼科用トポグラファーの導光部を開示する。導光部は、参照オブジェクトを備える導光部本体と、導光部本体と参照オブジェクトを照光するトポグラフィー照光源であって、照光された導光部本体は測定対象となる眼の照光のための光を誘導する、トポグラフィー照光源と、導光部本体の近位端内に収容されており、導光部本体からの光を眼の角膜外形を横切るように誘導する、誘導光学系と、導光部本体の近位端に収容され、誘導光学系からの光であって角膜外形を横切った光を、反射して導光部本体に通す反射光学系と、を備える。また、導光部を備えた眼科用トポグラファーも開示する。また、トポグラフィーを求める方法も開示する。【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

［技術分野］
本発明は眼科用撮像方法、装置、及びシステムに関する。より詳細には、本発明は、多機能導光部と強膜測定システムを備える眼科用撮像方法、装置、及びシステムに関する。
［背景技術］
角膜トポグラファーとは、前眼部角膜表面の形状を測定するものである。その測定は、プラシドシステムとして知られている黒色不透明環形で隔てられた一連の同心照光環形が一般的である、１つ以上のマイヤーとして眼部に撮像されている既知の照光された標的パターンの角膜からの反射像を取り込み、既知である角膜頂点の位置から始まるこれらの情報を分析することによって行われる。撮像システムの既知の基準位置から測定対象の角膜の頂点までの距離を求めるためには、別途のシステムが必要とされる。

既知の角膜トポグラファーは、角膜の外形を横切るように光を誘導し、１つ以上の鏡とレンズ系を介して、撮像センサ上でその外形の像を生成する。この外形撮像システムにより、標的反射の像が得られるのと同時に角膜の頂点の位置を測定することが可能となる。

角膜や強膜のマッピングには、シャインプルーフのトポグラフィーや他の投影タイプのトポグラフィーシステム、最近はＯＣＴが適用されてきた。シャインプルーフ法を用いると、網膜に用いられる高輝度光によって、典型的には強膜が曇る結果となる。シャインプルーフシステムの別の難点は、機器のコストが高いこと、そして取り込み時間が長いために精度が下がり、その結果複雑な位置合わせ方法を必要とすることである。光の強度の基準として角膜縁を用いて、低輝度光を強膜に、高輝度光を網膜に施すことも研究されてきた。投影システムやＯＣＴは、重要である中心の角膜領域で精度に欠けるおそれがあり、この分野の多くの使用者にとって非経済的である。

市場で高まりつつある要求に応えるために、角膜及び強膜のマッピングを行うとともにトポグラファーにさらなる診断機能を効率よく追加する角膜トポグラファー及び装置の代替や改良が必要である。

本明細書におけるいかなる先行技術に対する言及も、この先行技術が共通の一般知識の一部をなすという認識でもいかなる形態の示唆でもないし、そのような認識や示唆としてみなすべきでもない。
［発明の概要］
本発明は眼科用撮像方法、装置、及びシステムを対象にしている。

１つの広範な形態において、本発明は、多機能導光部を備えた眼科用撮像方法、装置、及びシステムを対象にしている。

別の広範な形態において、本発明は、眼を照光する、眼科用トポグラフィーの導光部に関する。さらに別の広範な形態において、本発明は、眼を照光するとともに光を伝送して取り込む、眼科用トポグラフィーの導光部またはコーン部に関する。

第１の態様において、これは唯一の形態である必要も、また実際に最も広範な形態である必要もないが、本発明は眼科用トポグラファーの導光部を提供する。導光部は、
-参照オブジェクトを備える導光部本体と、
導光部本体と参照オブジェクトを照光するトポグラフィー照光源であって、照光された導光部本体が測定対象となる眼の照光のための光を誘導する、トポグラフィー照光源と、を備えている。

第１の態様に係る照光された導光部本体はまた、参照オブジェクトを眼表面上に誘導してもよい。眼表面上に誘導された参照オブジェクトは、投影された参照オブジェクトまたはマイヤーを備えていてもよい。

第１の態様の導光部はさらに、
導光部本体の近位端内に収容され、導光部本体からの光を眼の角膜外形を横切るように誘導する、誘導光学系と、
導光部本体の近位端に収容され、誘導光学系からの光であって角膜外形を横切った光を、反射して導光部本体に通す反射光学系と、を備えていてもよい。

反射光学系は、少なくとも１つの撮像センサを備える１つ以上の取り込みシステムに光を誘導してもよい。１つ以上の取り込みシステム及び／または少なくとも１つの撮像センサは導光部本体の外部にあってもよい。

第２の態様において、本発明は眼科用トポグラファーを提供する。眼科用トポグラファーは、
参照オブジェクトを備える導光部本体と、
導光部本体と参照オブジェクトを照光するトポグラフィー照光源であって、照光された導光部本体は測定対象となる眼の照光のための光を誘導する、トポグラフィー照光源と、
眼表面上に投影された参照オブジェクトを、導光部本体内にある中心路を通じて撮像する撮像システムと、を備えている。

第３の態様において、本発明は眼科用トポグラファーを提供する。眼科用トポグラファーは、
参照オブジェクトを備える導光部本体と、
導光部本体と参照オブジェクトを照光するトポグラフィー照光源であって、照光された導光部本体は測定対象となる眼の照光のための光を誘導する、トポグラフィー照光源と、
眼表面上に投影された参照オブジェクトを、導光部本体内にある中心路を通じて撮像する撮像システムと、
導光部本体の近位端内に収容され、導光部本体からの光を眼の角膜外形を横切るように誘導する、誘導光学系と、
導光部本体の近位端に収容され、誘導光学系からの光であって角膜外形を横切った光を、反射して導光部本体に通す反射光学系と、を備えている。

上述の態様のいずれか１つに係る撮像システムは１つ以上のレンズを備えていてもよい。撮像システムは１つ以上の取り込みシステム上に光を誘導してもよい。

上述の実施形態のいずれか１つに係る反射光学系は、少なくとも１つの撮像センサ上で取り込むための光を反射してもよい。

第４の態様において、本発明は眼科用トポグラファーの導光部に関する。導光部は、
参照オブジェクトを備える導光部本体であって、該導光部本体は光を参照オブジェクトに向かって誘導する、導光部本体を備える。

第４の態様に係る導光部は、導光部本体と参照オブジェクトを照光するトポグラフィー照光源であって、照光された導光部本体は測定対象となる眼の照光のための光を誘導する、トポグラフィー照光源をさらに備えていてもよい。

上述の態様のいずれか１つに係る導光部本体はさらに、略対称形状を備えていてもよく、かつ／または近位端において曲線形状を備えていてもよい。眼を参照オブジェクトに近くまで近接させることによって広い眼の分析範囲が得られるように、曲線形状は対称形であり対向している凸部と凹部を備えていてもよい。凸部は誘導光学系と反射光学系とを収容していてもよい。凸部及び／または凹部は、導光部本体上の近位端において対向する地点に位置していてもよい。凸部及び／または凹部はスカラップ端を構成していてもよい。

上述の態様のいずれか１つによれば、誘導光学系の少なくとも一部と反射光学系の少なくとも一部は、導光部本体の対向する側にそれぞれ配置されていてもよい。一実施形態において、誘導光学系はオペレータに対して左側に位置しており、反射光学系はオペレータに対して右側に位置している。他の実施形態では、誘導光学系はオペレータに対して右側、上側、または下側に位置しており、それぞれの場合に反射光学系はオペレータに対して左側、下側、または上側に位置している。

上述の態様のいずれか１つによれば、誘導光学系と反射光学系は光をほぼ直角に反射し、両者の伝搬方向ベクトルはそれぞれ中心路の軸と直角で交差する。

上述の態様のいずれか１つによれば、導光部本体は誘導光学系のハウジングと反射光学系のハウジングを備えていてもよい。誘導光学系のハウジングと反射光学系のハウジングは、対向しているそれぞれの凸部内に位置していてもよい。

上述の態様のいずれか１つに係るトポグラファーは、１つ以上の取り込みシステムをさらに備えていてもよい。１つ以上の取り込みシステムは、少なくとも１つの撮像センサ、例えばＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ－ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）画像センサやＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ－ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）画像センサ等を備えていてもよい。１つ以上の取り込みシステムは、トポグラフィー取り込みシステムと外形取り込みシステムを備えていてもよい。トポグラフィー取り込みシステムは、参照オブジェクトを利用するトポグラフィーにおいて用いられてもよい。外形取り込みシステムは、反射光学系によって誘導される光を利用する眼の外形形状解析において用いられてもよい。別の実施形態では、１つ以上の取り込みシステムは、トポグラフィーと眼の外形形状解析の両方を行う少なくとも１つの撮像センサを備えている。

上述の態様のいずれか１つに係る眼科用トポグラファーは、
眼を撮像するための１つ以上の光学系をさらに備えていてもよい。

１つ以上の光学系は、眼を撮像するための光路内に位置していてもよい。

１つ以上の光学系が２つ以上の光学系を備える実施形態において、トポグラファーはさらに、２つ以上の光学系内に備わっている光学系の各々を光路内で選択的に位置決めする位置決め器を備えていてもよい。２つ以上の光学系の各々は、眼を撮像するための光路内に交換可能な光学系を備えていてもよい。

位置決め器は、２つ以上の交換可能な光学系の各々が位置していてもよい回転盤を備えていてもよい。回転盤は、２つ以上の光学系の各々を精密に位置決めするための１つ以上の割り出し位置を備えていてもよい。位置決め器はバックラッシュのない位置決め器を備えていてもよい。位置決め器は１つ以上の歯を備えていてもよい。回転盤は歯車を備えていてもよい。位置決め器はモータ等の１つ以上のアクチュエータを備えていてもよい。

回転盤は、中心トポグラフィー系のための１つ以上の開窓を備えていてもよい。

上述の態様のいずれか１つの一実施形態において、トポグラファーは、トポグラフィー照光源と外形光学照光源を備えた照明アレイを備えている。トポグラファー照光源は分散型光源を備えていてもよい。分散型光源と外形光学照光源は分解可能または識別可能であってもよい。分散型光源と外形光学照光源は、それぞれの対応する撮像路内で干渉が起こらないように十分に異なる波長で光を発していてもよい。

分散型光源は複数のＬＥＤを備えていてもよい。分散型光源は広帯域の可視スペクトルを発していてもよい。複数のＬＥＤの各々はＲＧＢ ＬＥＤを備えていてもよい。各ＲＧＢ ＬＥＤは個別の狭周波数帯を備えていてもよい。複数のＬＥＤの各々は白色光を生成してもよい。複数のＬＥＤは、特定の実施形態において、ＬＥＤからなる２つ以上のリングとして構成されたアレイを備えていてもよい。２つ以上のＬＥＤリングはプリント基板上に備わっていてもよい。

外形光学照光源は赤外光を発してもよい。外形光学照光源は点光源を備えていてもよい。一実施形態において、外形光学照光源はＬＥＤである。

上述の態様のいずれか１つのさらに別の実施形態において、分散型光源の光路の一部及び外形光学照光源の光路の一部は、眼表面を照光する。

トポグラフィー照光源及び／または外形光学照光源は、導光部本体の遠位端に位置していてもよい。

上述の態様のいずれか１つの一実施形態において、参照オブジェクトは複数の環形を備えている。参照オブジェクトは、複数の同心環形を備えるプラシドディスクを備えていてもよい。複数の同心環形は、透明環形と不透明環形とを交互に備えていてもよい。透明環形は照光されてもよい。透明環形は導光部本体と一体化していてもよい。同心環形は導光部本体の内面の長さに沿って位置していてもよい。参照オブジェクトは、不透明環形を備えたオーバーレイを備えていてもよい。不透明環形は、透明部分によって直線状に隔てられて配列されていてもよい。参照オブジェクトは、導光部本体上に描かれているか、または配置されていてもよい。描画または他の手法は、不透明環形のみを施すことで構成されていてもよい。

上述の態様のいずれか１つの別の実施形態において、導光部本体は複数のセグメントを備え、各セグメントはそれぞれの透過係数を備えていてもよい。透過係数は、参照オブジェクトの長さに沿って均等に照光するように選定されてもよい。各セグメントは任意の数の透明環形と不透明環形とを備えていてもよい。各導光部セグメントは光分離外面またはカバーを備えていてもよい。一実施形態では、視覚標的を与えるために、１つのセグメントは着色されていてもよい。別の実施形態では、１つのセグメントまたは導光部本体は、視覚標的を与えるために、着色されたフィルタを備えている。着色されたセグメントまたは着色されたフィルタは緑色であってもよい。着色されたフィルタは光路内に高分子フィルムを備えていてもよい。視覚標的または標的セグメントは導光部本体の遠位端に位置していてもよい。視覚標的または標的セグメントは着色光を伝送してもよい。導光部本体は２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、または１０個のセグメントを備えていてもよい。一実施形態において、導光部本体は３個のセグメントを備えている。セグメント数は適切な照光を行えるように選定されてもよい。

上述の態様のいずれか１つのさらに別の実施形態において、導光部本体は、光伝搬の透過係数が空気とは異なる光学的媒質を備えていてもよい。

上述の態様のいずれか１つの別の実施形態において、導光部本体は略円錐形または円環形の形状を備えている。略円錐形状は切頭円錐形状を備えていてもよい。円錐形または円環形の形状は内部路を備えていてもよい。外面は湾曲形状または円環形状を備えていてもよく、内部路は略円錐形状を備えていてもよい。

上述の態様のいずれか１つのさらに別の実施形態において、導光部本体は、照明アレイが発する光によって決まる選択的な色に照光される。照明アレイが発する光は白色、赤色、緑色、青色、または赤外の光を備えていてもよい。モダリティの視覚表示は、選択された色に対する光パルス、または選択された色に対して異なる輝度または強度を備えていてもよい。光パルスは周波数、変調、または持続時間が変化してもよい。輝度または強度はモダリティに合わせて変化してもよい。

上述の態様のいずれか１つのさらに別の実施形態において、誘導光学系と反射光学系は、導光部本体のほぼ対向している地点に位置決めされている。

誘導光学系は、光源と露出した眼との間に位置する１つ以上のプリズムを備えていてもよい。プリズムは拡散プリズムを備えていてもよい。

反射光学系は１つ以上の鏡を備えていてもよい。

別の実施形態において、誘導光学系は鏡を備えていてもよく、反射光学系はプリズムを備えていてもよい。

上述の態様のいずれか１つの別の実施形態において、導光部本体は透明媒質を備えている。透明媒質は光学的に均質で透明な媒質をもう１つ備えていてもよい。媒質はポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂で構成されていてもよい。

上述の態様のいずれか１つのさらに別の実施形態において、反射光学系が導いた光は、導光部本体の遠位端に位置する外形撮像システムに入射する。

上述の態様のいずれか１つの別の実施形態において、外形撮像システムは、焦点レンズ系及び外形光学照光源からの光のみを伝送する光学フィルタのうちの１つ以上を備えている。

上述の態様のいずれか１つのさらに別の実施形態において、外形撮像システムは、導かれた光を１つ以上の取り込みシステム上に合焦する。導かれて合焦した光は観察対象である眼の基準点からの距離の情報を備えている。

上述の態様のいずれか１つのさらに別の実施形態において、外形撮像システムは、眼の外形面を１つ以上の取り込みシステム上に合焦する。

導光部本体の内面と外面は研磨されていてもよい。研磨により、光源の伝搬光の残存散乱と比較して、所望の反射を達成し得る。

上述の態様のいずれか１つのさらに別の実施形態において、外形測定光路の一部は導光部本体内に備わっている。外形測定光路は、そして内部の外形測定光路も、誘導光学系と反射光学系とを備えていてもよい。誘導光学系は光を、眼の外形を横切って反射光学系へ向かうように誘導する。反射光学系は光を、焦点光学系及び／または１つ以上の取り込みシステムに誘導する。

上述の態様のいずれか１つの別の実施形態において、トポグラフィー照光源からの光は、導光部本体を通過する２つ以上の光路に従う。２つ以上の光路は、完全に導光部本体の外にアウトカップリングされた光線と、一部は導光部本体の外にアウトカップリングされ、一部は眼に入射する光線と、全てが眼に入射する光線のうちの２つ以上を備えていてもよい。導光部本体の外面が描画されているか、または被膜されている実施形態では、完全に導光部本体の外にアウトカップリングされた光線は存在しない可能性もある。眼に入射する光線はその後、中心路を横切って１つ以上の取り込みシステムに入射してもよい。

上述の実施形態のいずれか１つによれば、眼の外形を撮像するための反射光学系と誘導光学系は、外形測定系内に備わっている。

上記のいずれかの態様のさらに別の実施形態において、導光部本体は参照オブジェクトと外形測定系を備えていて、導光部本体は角膜表面のトポグラフィーを撮像するために必要な光入力を供給する。

上述の態様のいずれか１つのさらに別の実施形態において、導光部本体は、導光部本体と、トポグラフィー照光源と、参照オブジェクトと、トポグラフィー撮像システムとを備えた中心トポグラフィー系の少なくとも一部を備えている。中心トポグラフィー系は１つ以上の取り込みシステムをさらに備えていてもよい。

上述の実施形態のいずれか１つによれば、眼科用トポグラファーは角膜トポグラファーを備えていてもよい。本実施形態によれば、眼表面は角膜表面を備えており、眼の外形は角膜外形を備えており、眼の照光は角膜の照光を備えていてもよく、眼の分析範囲は角膜の分析範囲を備えていてもよい。

上述の態様のいずれか１つによれば、トポグラファーは強膜測定装置をさらに備えていてもよい。強膜測定装置は１つ以上の強膜投影システムをさらに備えていてもよい。１つ以上の強膜投影システムの各々は、強膜投影光源と強膜参照オブジェクトを備えていてもよい。

強膜参照オブジェクトはそれぞれ、１つ以上の開口を備えた少なくとも１つのダイヤフラムを備えていてもよい。１つ以上の開口は開口パターン内に位置していてもよい。１つ以上の開口は強膜開口パターンと、任意で角膜開口パターンを備えていてもよい。眼または少なくとも１つの撮像センサ上に撮像する場合、強膜開口パターンは１つ以上の強膜位置決め器として撮像されてもよく、角膜開口パターンは角膜散乱像として撮像されてもよい。

１つ以上の強膜投影システムの各々は強膜投影撮像システムをさらに備えていてもよい。強膜投影撮像システムは１つ以上のレンズを備えていてもよい。

１つ以上の強膜投影システムはトポグラファー上に対称に実装されていてもよい。対称に実装されている強膜投影システムは、トポグラファーのいずれかの側に実装されている強膜投影システムを備えていてもよい。一実施形態において、強膜投影システムは、導光部のいずれかの側、または両側に配置されている、つまり、対称に実装されている左側強膜投影システムと対称に実装されている右側強膜投影システムである。これにより、開口パターンを眼表面の様々な部分上に投影することが可能になる。

強膜投影光源によって照光された強膜開口パターンは、投影撮像システム上と、眼表面の強膜部分上とで撮像されてもよい。投影光源によって照光された角膜開口パターンも、投影撮像システム上と、角膜上とで撮像されてもよい。

強膜測定装置は１つ以上の強膜位置合わせ参照オブジェクト投影器をさらに備えていてもよい。強膜位置合わせ参照オブジェクト投影器は強膜基準光源と強膜位置合わせ参照オブジェクトとを備えていてもよい。強膜参照オブジェクトは位置合わせ参照オブジェクト導光部を備えていてもよく、参照オブジェクト導光部は任意で、２つ以上の同心輪の形で設けられていてもよく、第２プラシドディスクを備えていてもよい。

強膜基準光源から出て強膜位置合わせ参照オブジェクトを通過した光は、眼表面で反射されて、撮像システムを通って１つ以上の像取り込みシステム上に撮像されてもよい。

強膜基準光源から出て強膜位置合わせ参照オブジェクトを通過して眼表面で反射された光は、強膜像を生成してもよい。強膜像をデジタル処理して、角膜高さ情報と強膜高さ情報を備えた強膜位置とを得てもよい。

処理された強膜像を用いてトポグラファーからの角膜高さ情報を強膜高さ情報と合成して、新たな強膜トポグラフィーマップを生成してもよい。合成は像の位置合わせを備えていてもよい。位置合わせは、強膜位置決め器と、角膜散乱像と、強膜位置合わせ基準像のうちから１つ以上を利用してもよい。

少なくとも１つのダイヤフラムは、２つ以上の隣接する位置合わせ開口を備えてもよい。この開口を通過した強膜基準光源からの光は、伝搬して角膜上へと届くことが可能である。一実施形態において、２つ以上の隣接する位置合わせ開口はそれぞれが、１つまたは２つ以上の隣接する透明な円形ドットからなる組を備えている。別の実施形態では、隣接する位置合わせ開口は、一組の、または２つ以上の、隣接する透明と不透明が交互かつ中心路の軸と同心に並ぶリングを備えていて、第２プラシドディスクを形成している。特定の実施形態において、２つ以上の隣接する開口は３つの透明な円形リングを備えている。さらに別の実施形態では、３つの透明な円形リングは基準ダイヤフラムとして用いられてもよく、また、交互に並ぶ透明リングと不透明リングとともに用いることができる。

眼表面上に投影された強膜開口パターンと位置合わせダイヤフラムとは、同じ像で１つ以上の取り込みシステム上に撮像されてもよい。位置合わせダイヤフラムにあるこのような２つの隣接する位置決め器またはドットから、反射している眼表面の曲率や高さ情報を導き出すことができる。

１つ以上の強膜参照オブジェクト開口及び／または強膜位置合わせ開口は、撮像システムによって１つ以上の撮像センサ上に撮像されてもよい。

強膜測定装置はさらに、アルゴリズムを適用して、強膜像の眼の基準軸を角膜像の眼の基準軸と比較することによって、強膜高さ情報の精度を高めてもよい。この基準軸は、中心路の軸に対する眼の回転情報、または眼と中心路との間の回転情報を含んでいてもよい。

一実施形態において、導光部本体とトポグラフィー照光源とが角膜参照オブジェクトを構成していてもよい。好適な実施形態では、角膜参照オブジェクトは、導光部本体とトポグラフィー照光源が頂点に対して投影した角膜参照オブジェクトと、さらなる角膜基準情報のための角膜開口パターンの両方を備えている。

さらに別の実施形態において、強膜像と角膜像の両方の中に瞳孔が取り込まれていてもよく、この場合、取り込んだ瞳孔情報は、さらなる角膜基準情報のための眼の基準軸の情報を提供してもよい。

さらに別の実施形態において、他の一意的に識別できる強膜の特徴を使用して、角膜と強膜のそれぞれの高さ情報を合成してもよい。

別の実施形態において、角膜と強膜のそれぞれの高さ情報を合成するための基準データを提供するために、中心路の軸に対する眼の瞳孔の中心位置を測定してもよい。

第５の態様において、本発明は眼科用トポグラフィーを求める方法を提供する。本方法は、
参照オブジェクトを備える導光部本体を照光して参照オブジェクトを測定対象となる角膜の前部表面上に投影し、照光された導光部本体は角膜の照光のための光を投影し、
導光部本体の近位端内に収容されている誘導光学系を用いて、導光部本体からの光を角膜外形を横切るように誘導し、
導光部本体の近位端に収容されている反射光学系を用いて、誘導光学系から来て角膜外形を横切った光を、反射して導光部本体に通し、
反射された光を、導光部本体の外部にある少なくとも１つの撮像センサで取り込み、
角膜表面上に投影された参照オブジェクトを、導光部本体内にある中心路を通じて取り込んで、角膜トポグラフィーを求める。

第５の態様の方法はさらに、
１つ以上の投影レンズ系によって眼表面上に投影された開口パターンを撮像し、開口パターンは少なくとも１つの強膜参照オブジェクトと少なくとも１つの角膜参照オブジェクトを投影し、
強膜高さ情報を求められた角膜高さ情報と合成してもよい。

上述の態様のいずれか１つによれば、導光部は多機能導光部を備えていてもよい。この多機能は、光を眼に届けて眼を撮像することを備えた撮像機能と、眼の外形の輪郭を撮像することを備えた外形用光学機能とを備えていてもよい。多機能及び撮像機能はまた、眼のトポグラフィーを撮像することを備えたトポグラフィー用光学機能を備えていてもよい。

上述の態様のいずれか１つによれば、導光部はトポグラフィーコーン部を備えていてもよい。

上述の態様のいずれか１つによれば、トポグラファーはハウジングと底板のうちの１つ以上を備えている。トポグラファーはまた、顎当てと額当てのうちの１つ以上を備える観察対象支えを備えていてもよい。トポグラファーはさらに、顎当てを上下に移動させるために調整アームを備えていてもよい。観察対象支えはまた、トポグラファーを較正するために較正装置を取り付けてもよい較正装置取り付け部を備えていてもよい。また、トポグラファーは手動ポジショナー、例えばジョイスティックを備えていてもよい。手動位置決めでは、ベース部を二軸方向に、つまり左右方向と前後方向に動かしてもよい。トポグラファーは、例えばジョイスティックを回転させることで上下方向にも動かしてもよい。上下方向の動きは、導光部と他の構成要素、例えばトポグラフィー照光源、外形撮像システム、及びトポグラフィー撮像システム等とを実装している実装柱部によって行われてもよい。

上述の態様のいずれか１つによれば、トポグラファーは、トポグラファーケーブルで接続箱に接続されていてもよい。接続箱は、コンピュータケーブルでコンピュータに、また電源装置に接続されていてもよい。

上述の態様のいずれか１つによれば、トポグラファーはさらに、トポグラファーを制御し、かつ／またはコンピュータと通信するために使用されるプリント基板を備えていてもよい。プリント基板は実装柱部上に位置していてもよい。

上述の態様のいずれか１つによれば、トポグラファーは外部照明器も備えていてもよい。外部照明器は、交換可能な光学系のために光を供給してもよい。外部照明器は対称に実装されている光源を備えていてもよい。対称に実装されている光源は、導光部の両側に位置していてもよい。つまり、対称に実装されている左側光源と対称に実装されている右側光源であってもよい。光源はＬＥＤ等の任意の適切な光源であってもよい。

ハウジングは、ベース部、縦型実装柱部、導光部本体の少なくとも一部、外部照明器、及び強膜測定装置の各部のうちの１つ以上を囲む保護筐体であってもよい。

本発明のさらなる態様及び／または特徴は、下記の詳細な説明から明らかになる。

本発明が容易に理解されて実際の効果を発揮するために、以下において本発明の各実施形態を添付図面を参照しながら参照していく。ここで同様の参照番号は同一の要素を言及している。各図面は例示としてのみに提供されている。

図１Ａ及び１Ｂは、本発明に係る角膜トポグラファーの一実施形態を示す概略図である。図１Ａはトポグラファーの斜視図、図１Ｂはコーン部及びコーン部ハウジングの拡大図である。 図２Ａ及び２Ｂは本発明のトポグラファーの一実施形態の断面を示す概略図である。 図３Ａ，３Ｂ，３Ｃ及び３Ｄは、レンズ系の位置決めを行う位置決め器の一実施形態を示す概略図である。 図４Ａ及び４Ｂは、本発明の別の実施形態に係る位置決め器を示す概略図である。 図５は、角膜外形データを取り込む従来の装置の断面図と光路を示す概略図である。 図６は、本発明のある実施形態に係る強膜データを取り込む装置の別の断面図と光路を示す概略図である。 図７Ａ，７Ｂ，７Ｃ及び７Ｄは、外形像（左側）の一実施形態及び角膜像（右側）の一実施形態（図７Ａ）、参照オブジェクトの像を表示している眼の描写（図７Ｂ）、外部照明器によって行われた照光で撮影した眼の描写（図７Ｃ）、フルオレセインを用いて可視化された、コンタクトレンズ着用の眼の描写（図７Ｄ）、及び、マイボーム腺を図示している眼の描写（図７Ｅ）をそれぞれ示す図である。 図８Ａ及び８Ｂは、本発明の一実施形態に係る角膜トポグラフィーの光路（図８Ａ）及び角膜外形撮像の光路（図８Ｂ）を描写する断面図を示した概略図である。 図９は、本発明の一実施形態に係る、追加の外部照光を有している角膜トポグラフィー及び角膜外形撮像の光路を描写する断面図を示した概略図である。 図１０は、本発明の一実施形態に係る角膜及び強膜トポグラフィーの光路を描写する断面図を示した別の概略図である。 図１１Ａ及び１１Ｂは、本発明の一実施形態に係る像の位置合わせのための光路を示す概略図である。 図１２Ａ及び１２Ｂは、本発明の一実施形態に係る像の位置合わせのために誘導される参照オブジェクトを示す概略図である。 図１３は、本発明の一実施形態に係るトポグラファーの正面を示す概略図である。 図１４Ａ及び１４Ｂは、本発明に係る導光部及びトポグラファーの商品化された実施形態を示している。

［発明の詳細な説明］
当業の技術を有する受け手であれば、各図面の要素は簡潔かつ明確にするために図示されており、必ずしも一様の比率では描かれていないことを認識されよう。例えば、本発明の実施形態をより理解しやすくする一助となるように、各図面の要素の中には相対的な寸法を変形させているものもあり得る。

本発明の各実施形態は、眼科用トポグラフィー用導光部の改良と、眼科用トポグラファーの改良に関する。当業者であれば、トポグラフィー用に使用されているような導光部は「コーン部（ｃｏｎｅ）」とも称されることを容易に理解されよう。このような導光部は一般的に円錐形状であるからである。本発明の導光部は、内側面は略円錐形状であるが、外側面は円錐形状ではない。この技術において使用されている慣習や用語を考慮して、本明細書ではこれら導光部やコーン部といった語を同義で用いてもよい。

光を発する角膜トポグラフィー導光部内部に、参照オブジェクトを一体化して備えることによって、参照オブジェクトが導光部本体及び撮像システムの一部を構成し得ることを発明者が発見したことは、驚くばかりである。このことによって、導光部本体がより小型になり得るとともに、コスト的により優れていて、撮像モードの追加や角膜トポグラフィーの性能向上を可能にする導光部本体により導光機能を行うことができるので、これは意義ある効果である。本発明の一実施形態の別の効果は、導光部本体内に外形用光学部を設けることができることである。

別の実施形態において、本発明は、バックラッシュのない交換可能なレンズ系を設けることによる多機能トポグラフィーを提供する。交換可能な光学系手段にそれぞれ個別のレンズを使用可能であるという特長が、各レンズ設計に対して発揮できるので、全体の品質を高めることができる。

さらに、本発明の眼科用トポグラファーは、強膜トポグラフィーの機能及び方法を初めて提供する。これは、高品質の角膜トポグラフィーを維持しながら行われ、強膜トポグラフィーの追加データに合成可能である。この結果、コンタクトレンズのフィッティングが、より高品質に改善されて行うことができる。さらに、角膜や強膜のトポグラフィー情報を得るために、フルオレセインを使う必要がなくなり、このことは使用者にとって大きな利点であり、先行技術と比べた場合に観察対象の快適さにとって有益である。

本明細書で用いられているように、「光学系」は、光の誘導、観察、分析、記録、及び／または取り込みを行う、１つ以上のレンズまたは他の像生成要素、鏡、プリズム、分光光学フィルタ、及び／または開口を意味する。特定の光学系は、１つ以上のレンズまたは他の像生成要素、鏡、プリズム、分光光学フィルタ、及び／または開口の様々な配置構造で構成されていてもよく、それで同じ機能を発揮してもよいことが理解されるべきである。例えば、特定の光学系が本明細書では１つ以上のプリズムを備えるものとして説明されている場合に、プリズムの代わりとして、１つ以上のレンズまたは他の像生成要素、鏡、プリズム、分光光学フィルタ、及び／または開口を備えた異なる構造を使用してもよいことが理解されるべきである。

本明細書で用いられているように、「撮像システム」は、物体の実像または虚像を生成する特定のタイプの光学系を意味している。

本明細書で用いられているように、「マイヤー（ｍｉｒｅ）」とは参照オブジェクトのパターンであり、角膜のトポグラフィーの算出時に、角膜の曲面によって映し出されたそのパターンの像が用いられる。

以下の説明から、本発明の導光部またはコーン部は多機能導光部またはコーン部であることが明らかになるであろう。本明細書で用いられているように、「多機能導光部またはコーン部」は、２つ以上の光学機能を行う導光部またはコーン部を言及するのに用いられている。一実施形態において、多機能導光部本体は、光とマイヤーを眼上に誘導して、眼に撮像されたマイヤーを撮像センサに撮像するものであり、さらに、眼の外形の輪郭を撮像する外形用光学系を備えている。

広くは、本発明の一実施形態は、トポグラファー用の参照オブジェクトを備えるコーン部または導光部本体に関する。

別の実施形態では、本発明は、参照オブジェクトと、眼の外形を撮像する外形用光学系と、照光された参照オブジェクト１０３がマイヤーとして眼上に撮像されている状態の角膜表面を、撮像センサに撮像するトポグラフィー光学系を備える、導光部またはコーン部に関する。

以下に説明されているように、一実施形態において本発明は、交換可能な光学系を提供し、２つ以上の操作モダリティや撮像機能の実行を可能にする。

本発明に係るトポグラファー１００の一実施形態を図１に示す。トポグラファー１００は、ハウジング１２１内に収容されているトポグラフィー導光部またはコーン部１０１を備えている。底板１２０によって頑丈に支持されている。顎当て１１７と額当て１１８とを備えた観察対象支え１２２によって、安定した観察台が設けられている。顎当てを上下に移動させるために調整アーム１１９も設けられている。この上下方向の調整によって、様々なサイズの頭部を、眼１０６の高さがトポグラファー１００の光軸と一直線になるように正確に位置合わせすることが可能になる。

トポグラファー１００は、トポグラファーケーブル２１４で接続箱１６０（図示せず）に接続されている。接続箱１６０は次に、ＵＳＢ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｅｒｉａｌ ｂｕｓ）ポートに差し込まれているコンピュータケーブル１６２（図示せず）で従来型のコンピュータ１６１（図示せず）に接続されており、電源ケーブル１６４（図示せず）で電源装置１６３（図示せず）に接続されている。

観察対象支え１２２はまた、トポグラファー１００を較正するために較正装置１６６（図示せず）を取り付け可能な較正装置取り付け部１６５（図示せず）を備えている。

また、トポグラファー１００は手動ポジショナー１６７を備えており、手動ポジショナー１６７は、ベース部１６９を二軸方向に、つまり左右方向と前後方向に動かすために使用可能なジョイスティック１６８を備えている。さらに、ジョイスティック１６８を回転させることで上下方向の動きが行える。これにより、トポグラファー１００を観察対象の眼１０６に正確かつ簡便に位置合わせすることが可能になる。上下方向の動きは、導光部１０１と他の構成要素、例えば導光部照明アレイ１５５、外形撮像システム１１２、及びトポグラフィー撮像システム１２３等とを実装している実装柱部１６９によって行われる。

以下にさらに詳細に説明されているように、トポグラファー１００はまた、トポグラフィーや追加の眼部撮像機能のために更なる光を供給する外部照明器２０７を備えている。外部照明器２０７は、導光部１０１のどちらの側にも対称に実装されている光源２０８を備えている。光源２０８はＬＥＤ等の任意の適切な光源であってもよい。

以下でさらに説明するのは、トポグラファー１００のいくつかの実施形態において、強膜測定装置４００が任意で設けられていることである。強膜測定装置４００は、図１０及び１１Ａに示されている１つ以上の強膜投影システム４０１と強膜参照オブジェクト４０２を備えている。強膜測定装置はさらに、１つ以上の強膜位置合わせ参照オブジェクト投影器４０４を備えていてもよい。

またに、以下にさらに詳細に説明されているように、撮像システム１２３はまた、撮像システムの光路内にある所定の位置合わせ位置へと回転盤３０２を回転させる１つ以上のアクチュエータ３０７（図示せず）、例えばモータ等を備えている。

さらに実装柱部１６９に配置されているものとして、トポグラファー１００を制御しコンピュータ１６１と通信するために使用されるプリント基板１７０（図示せず）がある。図１Ａ及び図１Ｂに示されているように、内部にある構成要素は全てハウジング１２１内に格納されており、ハウジング１２１はベース部１６９と縦型実装柱部１７０とを囲む保護筐体を形成している。また、導光部本体１０２は部分的にハウジング１２１内部に格納されている。

図１Ｂは、導光部１００及び外形撮像システム１１２の一部を示している。導光部１００は、参照オブジェクト１０３の少なくとも一部を備える導光部本体１０２を備えていて、導光部本体１０２を照光して、トポグラフィーの環形または輪形をマイヤー１２６として撮像する。

導光部本体１０２は透明媒質１０４からなる。図２に示されている実施形態において、透明媒質１０４はポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）で構成されている。本明細書にある教示に基づき、当業者ならば他の任意の適切な透明媒質を容易に選択可能である。透明媒質１０４は光学的に均質で透明な媒質をもう１つ備えていてもよい。

導光部本体１０２は、略円環形または円錐形外面１４２の形状と略円錐形内面１４１の形状で構成されている。各図面に示されている実施形態では、略円環形または円錐形状は、中心路１２４を備えた円環または切頭円錐形形状である。コーン部１０１の直径は、その長さに沿って遠位端１１５から近位端１０９に向かって小さくなっている。円環形または円錐形状とは、遠位端の直径は近位端の直径よりも大きく、導光部本体１０２の長さに沿って存在する同心の透明環形１２８と不透明環形は、その円周が遠位端１１５から近位端１０９に向かって小さくなっていることを意味する。

導光部本体１０２は、人の顔型にぴったり合うようなちょうどいい寸法を有しており、中心路の開口直径は３５ｍｍ未満、導光部本体１０２の外径は７０ｍｍ未満、導光部本体１０の長さは１００ｍｍ未満である。トポグラファー１００の奥行きは３００ｍｍ未満、トポグラファー１００の高さは４５０ｍｍ未満である。

別の実施形態において、導光部本体１０２はほぼ対称形であり、近位端１０９に曲線形状１２５（図示せず）を備えている。曲線形状１２５は対称形で対向している凸部１４５（図示せず）と凹部１４６（図示せず）とで構成されている。凸部１４５は、誘導光学系１０８の少なくとも一部と反射光学系１１１の少なくとも一部とを収容している。凸部１４５は近位端１０９において対向する地点にそれぞれ位置している。凹部１４６も近位端１０９において対向する地点にそれぞれ位置している。凸部と凹部はスカラップ端を構成していてもよい。

上述の態様のいずれか１つの別の実施形態において、誘導光学系の少なくとも一部と反射光学系の少なくとも一部は、導光部本体の近位端上に互いに対向して位置している。注目すべきは、誘導光学系は光軸と直角に光を誘導することである。

導光部１０１は、実装用フランジ１４７（図示せず）を介してトポグラファー１００に取り付けられている。中心路１２４を収容する導光部本体１０２が円環形または円錐形状であることにより、眼１０６を内面１４１上にある参照オブジェクト１３０に対して露出することが可能になる。

図１Ｂはトポグラファー１００の一部の正面斜視図を、導光部１０１を備えた領域の拡大図で中心路１２４を通じて参照オブジェクト１０３を見えるようにして示している。

図１Ｂの斜視図及び図２Ａの断面図に示されているように、参照オブジェクト１３０は、複数の環形または輪形を、透明環形１２８と不透明環形１２９（図２Ａの断面図で破線として表されている）がそれぞれ交互にある形で備えている。示されている実施形態では、参照オブジェクト１３０は、内面１４１上に軸長に沿って位置している複数の透明環形１２８を、その両側でそれぞれ１つの不透明環形１２９に接するようにして備えている。末端の環形１２８，１２９は、末端ではない側にある対応する環形１２９，１２８にのみ接している。

導光部１０１を照光すると、複数の透明環形１２８が照光されて、前眼部角膜表面１４８の曲率によって生成された同心輪の虚像を、マイヤー１２６として形成する。撮像システム１２３を用いて前眼部角膜表面１４８によって生成された、透明環形１２８から生じた同心輪マイヤー１２６を撮像し、撮像後の同心輪マイヤーを分析することによって、角膜１０７のトポグラフィーを求めてもよい。この点において、また本実施形態では、参照オブジェクト１０３はプラシドディスクと呼ばれてもよい。

内面１４１は中心路１２４に対向している。導光部本体１０２の内面１４１と外面１４２は、反射または屈折光学表面の機能を有するように研磨されていてもよい。

透明環形１２８は導光部本体１０２と一体になっている。示されている実施形態において、導光部本体１０２上には参照オブジェクト１０３、より正確には不透明環形１２９が描かれている、または施されている。別の実施形態では、描画または他の手法は、不透明環形１２９と透明環形１２８とを塗ることで構成されていてもよい。さらに別の実施形態では、参照オブジェクト１０３は、上に不透明環形１３４が備わっている透明シート１５１を備えるオーバーレイ１４９（図示せず）を備えていてもよい。本実施形態では、シート１５１上に不透明環形１２９が印刷されていてもよい。その結果、オーバーレイ１４９は、印刷された不透明環形１２９が路１２４の長さに沿って延在するように、中心路１２４内部に位置決めされている。

図１Ａ及び１Ｂに示されている実施形態において、参照オブジェクト１０３は３０個の透明環形１２８を備えている。本明細書にある教示から、当業者ならば他の適切な参照オブジェクトや他の適切なマイヤー形成形状の数を容易に選定可能である。例えば、参照オブジェクト１０３は、５～５０個、１０～４０個、または２０～３５個の透明輪形または他のマイヤー形成形状を備えていてもよい。

図２Ａ及び８Ａはまた、輪形１２６の均等照光を供給するために、導光部本体１０２は複数の導光部セグメント１３０からなっていてもよいことを示している。図２Ａ及び８Ａに示されている実施形態では、導光部本体１０２は３つのセグメント１３０ｉ，１３０ｉｉ，１３０ｉｉｉで構成されている。各セグメント１３０は、各透明環形１２６を参照オブジェクト１０３の長さに沿って均等に照光するようにそれぞれ整合したカップリング効率を備えている。各セグメント１３０は任意の数の透明環形１２８と不透明環形１２９とを備えていてもよい。

他の実施形態において、導光部本体１０２は１個、２個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個のセグメント、または１１個以上のセグメント１３０を備えていてもよい。セグメント１３０の数は適切な照光を行えるように選定されてもよい。

示されている実施形態において、各セグメント１３０は、少なくとも１つの撮像センサ１１１６上に、均等に照光された輪形の像を生成するためのカップリング効率を備えている。

導光部本体１０２が、分散型照光源２００及び外形光学照光源２０１を含むトポグラフィー照光源１０５の自由空間への照射よりも高いカップリング効率を備えることは重要である。

図８Ａに示されているように、各導光部セグメント１３０及び外面１４２の一部または全部は、他の導光部セグメントに光が漏れるのを防止するために、または導光部本体１０２の外に光がアウトカップリングされるのを防止または低減するために、光分離カバー１３１を備えていてもよい。

セグメント１３０（ｉ）は、路１２４を通じて見ている眼１０６が凝視するための標的を与えるために、着色されていてもよい、または視覚的な印を備えていてもよい、標的セグメントを備えている。示されている実施形態では、白黒図では表示できないが、標的セグメント１３０（ｉ）は緑色に着色されている。標的セグメント１３０（ｉ）は導光部本体１０２の遠位端にあるように示されている。他のセグメント１３０（ｉ），（ｉｉ）は全て、同じ光透過材料であるが寸法とカップリング効率が１３０（ｉ）とは異なっており、好ましくは透明であってもよい。

図２Ａは本発明の一実施形態に係る角膜トポグラフィーの構成要素を示しており、一方、図２Ｂは本発明の一実施形態に係る外形撮像用構成要素を示している。さらなる説明は、中心トポグラフィー光学系１５０及び外形測定系１７２の光路をそれぞれ示す図８Ａ及び８Ｂによって得られる。

図２Ａ及び２Ｂの両方に示されているように、トポグラファー１００の照光は、トポグラフィー照光源１０５（図２Ａ）と外形光学照光源２０１（図２Ｂ）を備えた導光部照明アレイ１５５によって行われている。導光部本体１０２はトポグラフィー照光源１０５で照光されている。注目すべきは、トポグラフィー照光源１０５と外形光学照光源２０１は分解可能であることである。トポグラフィー照光源１０５と外形光学照光源２０１は、少なくとも１つの撮像センサ１１６上で像の干渉が起こらないように十分に異なる波長で光を発していてもよい。

トポグラフィー照光源１０５は参照オブジェクト１０３、少なくとも透明環形１２８を照光する。つまり、トポグラフィー照光源１０５は導光部本体１０２を照光して、角膜１０７を照光するとともに参照オブジェクト１０３を前眼部角膜表面１４８上に投影する光を供給する。

トポグラフィー照光源１０５は分散型照光源２００を備えているので、よってトポグラフィー照光ＬＥＤ１５３の形で複数の別個の照光源を備えており、これらは多色光または白色光を発する。複数のＬＥＤ１５３は、プリント基板（ＰＣＢ）２０３上に備えられた、ＬＥＤ１５３からなる２つ以上の同心リング内に備わっている。対応する図面は用意されていないが、示されている実施形態において、トポグラフィー照光源１０５は外側リング１０５（ａ）と内側リング１０５（ｂ）を備えている。

図８Ａは、ＬＥＤ１５３からなるトポグラフィー照光源１０５が発する光の３つの光路を示している。ある光はトポグラフィー光路２０６ａ等の光路を有しており、外面１４２から完全に導光部本体１０２の外にアウトカップリングされている。別の光は、一部が外面１４２から導光部本体１０２の外に光線がアウトカップリングされるトポグラフィー光路２０６ｂを進み、一部が外面１４２に反射して内面１４１に向かい、中心路１２４を横切る前に眼１０６に入った後に少なくとも１つの撮像センサ１１６に入射するトポグラフィー光路２０６ｃを進んでいる。つまり、導光部本体１０２内部の光は、外面１４２で分かれて、一部は屈折して周囲環境へと向かう可能性がある。光路２０６ｄは、外面１４２を通過せずに向きを変えて内面１４１へと向かう光線を示していて、この光線は中心路１２４を横切る前に眼１０６に入射して、中心撮像システム１２３に入射し、少なくとも１つの撮像センサ１１６に入射して角膜像２０４を生成する。つまり、撮像センサ１１６上にマイヤー１２６が撮像される。

次に図２Ｂを参照すると、外形光学照光源２０１は、１つのＬＥＤの形態をした、赤外光を発する外形用点光源２０２を備えるように示されている。点光源２０２からの光は、導光部本体２０２を渡って、誘導光学系によって角膜外形１１０を横切るように誘導され、反射光学系１１１に受信されて撮像システム１１２に誘導され、取り込みシステム１１３と少なくとも１つの撮像センサ１１６へと誘導されて、ここで外形像２０５を生成して取り込む。

誘導光学系１０８は鏡１３３を備えているように示され、反射光学系１１１はプリズム１４３を備えているように示されている。他の実施形態では、この構成が逆になっており、誘導光学系１０８がプリズムを、反射光学系１１１が鏡をそれぞれ備える構成となっている。

外形撮像システム１１２は、光伝搬方向ベクトル１３４を取り込みシステム１１３に向けるように、鏡１３３と他の構成要素を備えているように示されている。図２Ａ及び２Ｂから、撮像は、少なくとも１つの撮像センサ１１６を備えているように示されている取り込みシステム１１３を用いて行っていることが分かる。他の実施形態では、取り込みシステム１１３は２つ以上の撮像センサを備えており、撮像センサはトポグラフィー撮像センサ１７３（図示せず）及び外形撮像センサ１５２（図示せず）の形で設けられていてもよい。

図２Ａはまた、導光部本体２０１と眼１０６との相対的な位置は例えばポジショナー１６７を用いて動かしてもよいことを示している。このことは、交換可能な光学系３００内に構成されている光学系３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄの各々に対する眼１０６の位置決めを簡便に行うことができるので、効果的である。図３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，及び３Ｄに示されている実施形態では、交換可能な光学系３００は位置決め器３０１上に配置されており、位置決め器３０１は、両方向に回転させて、中心路にある光学系３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄの各々を正確に１つ以上の取り込みシステム１１３に位置合わせすることが可能な回転盤３０２の形態をしている。

図３Ａに示されているように、回転盤３０２は、中心トポグラフィー系１５０の中心路１４４の軸に対する開窓３０８を備えている。

回転盤３０２は、図３Ａにある矢印が示すように、両方向、つまり時計回りと反時計回りに回転してもよい。

回転盤３０２は、１つ以上の歯に係合する割り出し位置３０３を備えている。１つ以上の歯３０９は、図３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄに示す実施形態ではただ１つの歯で構成されているが、ばね３０４として働く旋回レバー３０５に位置していてもよい。

回転盤３０２は、２つの光学系のそれぞれを精密に位置決めするための１つ以上の割り出し位置３０３を備えている。図３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄに示されている実施形態では、交換可能な光学系３００は、４つの光学系３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄとそれぞれに対応する４つの割り出し位置３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃ，３０３ｄを備えている。該当する割り出し位置３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃ，３０３ｄを選択して１つ以上の歯３０９と係合させることによって、それぞれの光学系３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄを、眼１０６の撮像のために中心路１２４に対して正確に位置合わせしてもよい。

図３Ａは、１つ以上の歯３０９が回転盤３０２と係合しておらず、２つの割り出し位置３０３の間で切り替わろうとしている状態を示している。図３Ｂは、回転盤３０２をさらに回転させた結果、旋回レバー３０５が跳ね戻って回転盤３０２と係合した時に１つ以上の歯３０９がちょうど係合した状態を示している。

図３Ｄは位置決め器３０１の別の実施形態を示していて、ここでは旋回レバー３０５を用いる代わりに摺動要素３０６を用いている。

図示してはいないが、位置決め器３０１はさらに、回転を実行するために、モータ４２１の形で１つ以上のアクチュエータ３０７を備えている。

図４は位置決め器３０１の別の実施形態を示していて、位置決め器３０１は、伝達ベルト４２２を駆動して回転盤３０２の回転を実行するモータ４２１を備えている。別の実施形態では、回転盤３０２は歯車を備えている。

図３Ｄに示されている実施形態において、交換可能な光学系３００は６つの光学系を備えている。他の実施形態では、２個、３個、５個、７個、８個、９個、１０個、または１１個以上の光学系で構成されていてもよい。

位置決め器３０１はバックラッシュのない位置決め器であり、これは、正確な位置を与えて、望まない動きを防止または少なくとも低減させて効果的である。

導光部本体１０２は、照明アレイ１５５が発した光によって決まる様々な色に照光されることは効果的である。照明アレイ１５５が発した光は、中心トポグラフィー系１５０、外形測定系１７２、または交換可能な光学系３００のうちの対応する１つといった使用中のモダリティを示す、様々な識別可能な色で構成されていてもよい。

上述から当業者は、眼１０６を照光する光の伝搬に用いられる可視光分は、その外面上で分かれて導光部本体１０２の外にアウトカップリングされて周囲領域に入り、使用者や使用者や患者に見えるようになることが可能であることを理解されよう。眼１０６または眼１０６の周囲領域を画像化するために撮像するための他の照光手段に加えて、アウトカップリングされた光も眼１０６を照光することに用いてもよい。

アウトカップリングされて使用者または検査を受けている観察対象に見える光は、トポグラファー１００の動作状況の情報やそのほかの情報を含有可能である。この光の情報は、好適な実施形態のように、色の形で提示してもよいが、光パルスや輝度変更のような他の光変調を含有することも可能である。

導光部本体１０２はまた、角膜外形１１０を照光するための光路の伝搬の一部を行い、少なくとも１つの撮像センサ１１６上への角膜像２０４の撮像を行う。

図７Ａは外形像２０５（左側）と角膜像２０４（右側）を示している。図７Ａはまた、外形データは外形の輪郭１３７と頂点位置１３８を備えていて効果的であることを示している。参照オブジェクト１３０または中心撮像システム１２３に対する眼１０６の位置を求めるために、基準位置１３９が与えられていてもよい。これらの像２０４，２０５は、１つ以上の取り込みシステム１１３から取り込まれたデータを用いて再構築可能である。

図７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ，７Ｅは、交換可能な光学系３００を用いて得られる可能性のある情報及び像の例である。図７Ｂは前眼部像を示している。図７Ｃは角膜像を示している。図７Ｄはコンタクトレンズを装着した像を示し、図７Ｅはマイボーム腺像を示している。図７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ，７Ｅは例えばそれぞれ光学系３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄを用いて得られてもよい。

交換可能な光学系３００の別の意義ある効果は、各光学系３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ等は完成した系であり、他のどんな撮像要素も必要とせず、広くは、トポグラファー１００とは分離した状態である、または各要素を交換可能な光学系３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ等の間で共有していることである。これにより、２つ以上の撮像機能を実行することが可能になる。

図５は角膜外形を撮像する先行技術の装置の概略図を示している。本断面図は、先行技術の外形用光学機器とそれぞれの光路が導光部本体の外側に、またはそのほとんどが外側にあることを示している。

このことは、図８Ｂに示す、導光部本体１０２を横切る外形測定系１７２及び外形測定光路２０６とは対照的である。

図８Ｂは、外形光学照光源２０１が発した光の外形測定光路２０６を示している。光は透明媒質１０４を通って、導光部本体１０２の近位端１０９の対向する地点に実装されている誘導光学系１０８と反射光学系１１１を通り抜ける。誘導光学系１０８は、透過光を、外形測定光路２０６のうち反射光学系１１１内に備わっている鏡１４３とプリズム１４３との間にある部分に沿って角膜外形１１０を横切るように誘導する鏡１４３を備えている。

反射光学系１１１は、誘導光学系１０８から誘導されて角膜外形１１０を横切った光を反射して、その光を導光部本体１０２を通過して外形撮像システム１１２に、そして１つ以上の取り込みシステム１１３上に送るように光を導く。

誘導光学系１０８が取り込んだ光の少なくとも一部は、コーン１００の遠位端１１０に隣接して位置する反射光学系１１１に入射する。外形像２０６は観察対象の眼１９０の基準点からの距離に関する情報を備えている。距離情報を角膜像に備わっている情報と一緒に用いて、角膜曲率情報が得られる。距離情報は、外形像２０５の外形の輪郭１３７を測定し、外形像２０５上の基準位置に対する頂点位置１３８を比較することによって導き出される。

図２Ｂに示されているように、外形撮像システム１１２はまた、眼１０６の外形面を少なくとも１つの撮像センサ１１６上に合焦するための１つ以上の焦点レンズ１３５を備えている。外形撮像システム１１２は、導光部本体１０２を通過する光路長を補正するように設計されていてもよい。

また、図２Ｂにさらに示されているのは、外形撮像システム１１２はさらに、外形光学照光用光源２０１からの赤外光のみを通過させる、またはほぼ赤外光のみを通過させる、光学フィルタ２５４を備えていることである。

眼の外形撮像の光の伝搬において用いられる導光部本体１０２の表面は、光伝搬方向ベクトル１３４とほぼ直角である。つまり、誘導光学系と反射光学系は光をほぼ直角に反射し、両者の伝搬方向ベクトルはそれぞれ中心路の軸と直角で交差する。

追加光を中心トポグラフィー系１０５に供給することが望ましいこともある。図６はトポグラファー１００の断面の概略図を示しており、外部照明器２０７の導光部本体に対する相対的な位置を示している。

外部照明器２０７は導光部本体１０２の面の外側にあり、一方、中心または内部に位置する照明アレイ１５５、トポグラフィー照光源、及び外形撮像照光源２０１は導光部本体１０２と同じ面内にあるので、これらとは位置的に区別がつく。

外部照明器２０７は、図６及び９に示されているような追加の照光を供給する光源２０８を備えている。示されている実施形態において、光源２０８はＬＥＤで構成されている。

次に図１０，１１Ａ，１１Ｂに移り、トポグラファー１００はさらに強膜測定装置４００を備えていてもよい。強膜測定装置４００は１つ以上の強膜投影システム４０１を備えており、強膜投影システム４０１は各々が強膜投影光源４０６と強膜参照オブジェクト４０２を備えている。

強膜参照オブジェクト４０２は、１つ以上の開口４１５ａを備えた少なくとも１つのダイヤフラム４１５を備えている。１つ以上の開口４１５ａは強膜開口パターン４０５内に、及び任意で角膜開口パターン４１４内に配置されている。眼１０６または少なくとも１つの撮像センサ１１６上に撮像されると、強膜開口パターン４０５は１つ以上の強膜位置決め器４１８として撮像されてもよく、角膜開口パターン４１４は角膜散乱像４１９として撮像されてもよい。図１１Ａに示されているように、角膜散乱像４１９は角膜を通過したものなので、測定値は体積散乱単位で眼を通過したものである。

１つ以上の強膜投影システム４０１はさらに、１つ以上のレンズを備えるように図示されている強膜投影撮像システム４０３を備えている。

図１０に示されている実施形態において、１つ以上の強膜投影システム４０１は対称に位置する２つの強膜投影システム４０１で構成されており、トポグラファー１００の各側にそれぞれ１つが実装されている。対称に実装されているこの強膜投影システム４０１は、トポグラファー１００のいずれかの側にそれぞれ実装されている強膜投影システム４０１で構成されていてもよい。一実施形態では、強膜投影システム４０１は導光部本体１０２のいずれかの側、または両側に配置されている、つまり対称に実装されている左側強膜投影システム４０１と対称に実装されている右側強膜投影システム４０１である。これにより、開口パターン４０５，４１４を眼表面の様々な部分上に投影することが可能になる。

強膜投影光源４０６によって照光された強膜開口パターン４０５は、強膜投影撮像システム４０３上と、眼表面の強膜部分上とで撮像されてもよい。投影光源４０６によって照光された角膜開口パターン４１４も、投影撮像システム４０３上と、角膜１０７上とで撮像されてもよい。

強膜測定装置４００はさらに、強膜基準光源４０８と強膜位置合わせ参照オブジェクト４０７を備えた１つ以上の強膜位置合わせ参照オブジェクト投影器４０４を備えている。強膜位置合わせ参照オブジェクト４０７は位置合わせ参照オブジェクト導光部４０９を備えていてもよく、参照オブジェクト導光部４０９は任意で、２つ以上の同心輪の形で設けられていてもよく、第２プラシドディスクを備えていてもよい。強膜基準光源４０８から出て強膜位置合わせ参照オブジェクト４０７を通過した光は、眼表面で反射されて、撮像システム１２３を通って１つ以上の像取り込みシステム１１３上で撮像されてもよい。

強膜基準光源４０８から出て強膜位置合わせ参照オブジェクト４０７を通過した後に眼表面で反射した光は、強膜像４１０を生成する。強膜像４１０をデジタル処理して、角膜高さ情報と強膜高さ情報を備えた強膜位置とが得られる。角膜トポグラフィーに精通する読者であれば、眼１０６の高さ情報と曲率情報は共役な関係にあり、同じ情報を含んでいることが分かる。強膜高さ情報と強膜曲率情報は、一般に知られている数学的な手段を適用することによって、その情報を別の情報に変換してもよい。

処理された強膜像４１０を用いて、トポグラファー１００からの角膜高さ情報を強膜高さ情報と合成して、新たな強膜トポグラフィーマップを生成してもよい。この合成は像の位置合わせを備えていてもよい。位置合わせは、強膜位置決め器４１８、角膜散乱像４１９、及び強膜位置合わせ基準像４２０のうちの１つ以上を利用してもよい。

位置合わせダイヤフラム４２３は、２つ以上の隣接する位置合わせ開口４２３ａを備えており、この開口を通過した強膜基準光源４０８からの光は、伝搬して角膜１０７上へと届くことが可能である。示されている実施形態において、２つ以上の隣接する位置合わせ開口４２３ａはそれぞれが、１つまたは２つ以上の隣接する透明な円形ドットからなる組を備えている。他の実施形態では、隣接する位置合わせ開口４２３ａは、一組の、または２つ以上の、隣接する透明と不透明が交互かつ中心路１２４の軸と同心に並ぶリングを備えていて、その組が第２プラシドディスク４１６を形成している。図１３に示されているように、２つ以上の隣接する位置合わせ開口４２３ａは３つの透明な円形リングを備えている。さらに別の実施形態では、円形リングは、基準ダイヤフラムとして用いられてもよく、また、交互に並ぶ円形リングとともに用いることができる。

眼表面上に投影された強膜開口パターン４０５と位置合わせダイヤフラム４２３とは、同じ像で１つ以上の取り込みシステム１１３上に撮像されてもよい。位置合わせダイヤフラム４２３にあるこのような２つの隣接するリングまたはドットから、反射している眼表面の曲率や高さ情報を導き出すことができる。

強膜測定装置４００はさらに、アルゴリズムを適用して、強膜像４１０の眼の基準軸を角膜像２０４の眼の基準軸と比較することによって、強膜高さ情報の精度を高めてもよい。この基準軸は、中心路１２４の軸に対する眼１０６の回転情報、または眼１０６と中心路１２２との間の回転情報を含んでいてもよい。

一実施形態において、導光部本体とトポグラフィー照光源とが角膜参照オブジェクトを構成していてもよい。好適な実施形態では、角膜参照オブジェクトは、導光部本体とトポグラフィー照光源が頂点に対して投影した角膜参照オブジェクトと、さらなる角膜基準情報のための角膜開口パターンの両方を備えている。

強膜像４１０と角膜像２０４の両方の中に瞳孔４１３が取り込まれていてもよく、この場合、取り込んだ瞳孔情報は眼の基準軸の情報を提供してもよいことは効果的である。追加として、あるいは代替として、他の一意的に識別できる強膜の特徴を使用して、角膜と強膜のそれぞれの高さ情報を合成してもよい。

また、角膜と強膜のそれぞれの高さ情報を合成するための基準データを提供するために、中心路１２４の軸に対する眼１０６の瞳孔の中心位置を測定してもよい。

強膜測定装置４００をトポグラファー１００の一部として使用することで、強膜データを角膜トポグラフィーデータと合成することが可能になる。これは散乱像に依存せず、むしろ角膜からの反射を使用するので、効果的である。さらに、像の位置合わせのための基準データを提供するために、両眼の相対的な瞳孔位置を測定してもよい。

本発明の効果は、照光は導光部本体１０２の外部では行われていないので、近位端１１３での直径を小さくすることができることである。これにより、角膜表面１４８を導光部本体１０２により近くまで近接させることができ、よってより広い角膜部分の分析が可能になる。

本発明の別の効果は、照光が、光の分布に影響を与える影を生じさせないことである。本発明はまた、照光に必要な構成要素数や製造の複雑性を大幅に低減している。

本明細書において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語、または同様の語は、含有が排他的ではないことを意味するものである。例えば、ある列挙された要素を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）装置は、これらの要素のみを含有するのではなく、列挙されていない他の要素も含有していてもよい。

本明細書全体を通じ、その目的は、本発明をいかなる実施形態、または特徴の集合体に限定することなく説明することであった。関連する技術に精通する者であれば、特定の実施形態から、やはり本発明の範囲の範疇にある変形を実現し得るであろう。

Claims (31)

1. 眼科用トポグラファーの導光部であって、
   参照オブジェクトを備える導光部本体と、
   前記導光部本体及び前記参照オブジェクトを照光するトポグラフィー照光源であって、前記照光された導光部本体が測定対象となる眼の照光のための光を誘導する、トポグラフィー照光源と、
   前記導光部本体の近位端内に収容され、前記導光部本体からの光を前記眼の角膜外形を横切るように誘導する、誘導光学系と、
   前記導光部本体の前記近位端に収容され、前記誘導光学系からの光であって前記角膜外形を横切った光を、反射して前記導光部本体に通す反射光学系と、を備える、導光部。
2. 前記照光された導光部本体は前記参照オブジェクトも前記眼表面上に誘導する、請求項１記載の導光部。
3. 眼科用トポグラファーであって、
   参照オブジェクトを備える導光部本体と、
   前記導光部本体と前記参照オブジェクトを照光するトポグラフィー照光源であって、前記照光された導光部本体が測定対象となる眼の照光のための光を誘導する、トポグラフィー照光源と、
   前記眼表面上に投影された前記参照オブジェクトを、前記導光部本体内にある中心路を通じて撮像する撮像システムと、を備える、眼科用トポグラファー。
4. 眼科用トポグラファーであって、
   参照オブジェクトを備える導光部本体と、
   前記導光部本体及び前記参照オブジェクトを照光するトポグラフィー照光源であって、前記照光された導光部本体は測定対象となる眼の照光のための光を誘導する、トポグラフィー照光源と、
   前記眼表面上に投影された前記参照オブジェクトを、前記導光部本体内にある中心路を通じて撮像する撮像システムと、
   前記導光部本体の近位端内に収容されており、前記導光部本体からの光を前記眼の角膜外形を横切るように誘導する、誘導光学系と、
   前記導光部本体の前記近位端に収容されており、前記誘導光学系から来て前記角膜外形を横切った光を、反射して前記導光部本体に通す反射光学系と、を備える、眼科用トポグラファー。
5. 前記反射光学系は、少なくとも１つの撮像センサ上で取り込むための光を反射する、先行する請求項のいずれか１項に記載の導光部または眼科用トポグラファー。
6. 眼科用トポグラファーの導光部であって、
   参照オブジェクトを備える導光部本体であって、前記導光部本体は光を前記参照オブジェクトに向かって誘導する、導光部本体を備える、眼科用トポグラファーの導光部。
7. 前記導光部本体と前記参照オブジェクトを照光するトポグラフィー照光源であって、前記照光された導光部本体は測定対象となる眼の照光のための光を誘導する、トポグラフィー照光源をさらに備える、請求項６記載の導光部。
8. 前記導光部本体はさらに、略対称形状を備える、及び／または近位端において曲線形状を備える、先行する請求項のいずれか１項に記載の導光部または眼科用トポグラファー。
9. 前記誘導光学系の少なくとも一部及び前記反射光学系の少なくとも一部は、前記導光部本体の対向する側にそれぞれ配置されている、先行する請求項のいずれか１項に記載の導光部または眼科用トポグラファー。
10. １つ以上の取り込みシステムをさらに備える、請求項２から９のいずれか１項に記載の眼科用トポグラファー。
11. 前記眼を撮像するための１つ以上の光学系をさらに備える、先行する請求項のいずれか１項に記載の眼科用トポグラファー。
12. 前記１つ以上の光学系が２つ以上の光学系を備える場合に、前記トポグラファーはさらに、前記２つ以上の光学系内に備わっている前記光学系の各々を前記光路内で選択的に位置決めする位置決め器を備え得る、請求項１１記載の眼科用トポグラファー。
13. 前記トポグラファーは、前記トポグラフィー照光源及び外形光学照光源を備えた照明アレイを備える、先行する請求項のいずれか１項に記載の眼科用トポグラファー。
14. 前記導光部本体は、光伝搬の透過係数が空気とは異なる光学的媒質を備える、先行する請求項のいずれか１項に記載の導光部または眼科用トポグラファー。
15. 前記導光部本体は、前記照明アレイが発する光によって決まる選択的な色に照光される、先行する請求項のいずれか１項に記載の導光部または眼科用トポグラファー。
16. 外形測定光路の一部は前記導光部本体内に備わっている、先行する請求項のいずれか１項に記載の導光部または眼科用トポグラファー。
17. 前記トポグラフィー照光源からの光は、前記導光部本体を通過する２つ以上の光路に従う、先行する請求項のいずれか１項に記載の導光部または眼科用トポグラファー。
18. 前記トポグラファーは強膜測定装置をさらに備える、先行する請求項のいずれか１項に記載の眼科用トポグラファー。
19. １つ以上の強膜投影システムをさらに備える、請求項１８記載の眼科用トポグラファー。
20. 前記１つ以上の強膜投影システムの各々は、強膜投影光源及び強膜参照オブジェクトを備える、請求項１９記載の眼科用トポグラファー。
21. 強膜参照オブジェクトはそれぞれ、１つ以上の開口を備えた少なくとも１つのダイヤフラムを備える、請求項２０記載の眼科用トポグラファー。
22. 前記眼または前記少なくとも１つの撮像センサ上に撮像する場合、前記強膜開口パターンは１つ以上の強膜位置決め器として撮像されてもよく、前記角膜開口パターンは角膜散乱像として撮像されてもよい、請求項２１記載の眼科用トポグラファー。
23. 前記１つ以上の強膜投影システムは前記トポグラファー上に対称に実装されている、請求項１８から２２のいずれか１項に記載の眼科用トポグラファー。
24. 前記対称に実装されている強膜投影システムは、前記トポグラファーのいずれかの側に実装されている強膜投影システムを備える、請求項２３記載の眼科用トポグラファー。
25. 前記強膜測定装置は１つ以上の強膜位置合わせ参照オブジェクト投影器をさらに備える、請求項１８から２４のいずれか１項に記載の眼科用トポグラファー。
26. 前記強膜基準光源から出て前記強膜位置合わせ参照オブジェクトを通過して前記眼表面で反射された光は、強膜像を生成する、請求項１８から２５のいずれか１項に記載の眼科用トポグラファー。
27. 前記強膜像をデジタル処理して、角膜高さ情報と強膜高さ情報を備えた強膜位置とを得る、請求項２６記載の眼科用トポグラファー。
28. 前記処理された強膜像を用いて前記トポグラファーからの角膜高さ情報を前記強膜高さ情報と合成して、新たな強膜トポグラフィーマップを生成する、請求項２７記載の眼科用トポグラファー。
29. 前記合成は像の位置合わせを含む、請求項２８記載の眼科用トポグラファー。
30. 眼科用トポグラフィーを求める方法であって、
    参照オブジェクトを備える導光部本体を照光して参照オブジェクトを測定対象となる角膜の前部表面上に投影し、前記照光された導光部本体が前記角膜の照光のための光を投影し、
    前記導光部本体の近位端内に収容されている誘導光学系を用いて、前記導光部本体からの光を前記角膜外形を横切るように誘導し、
    前記導光部本体の前記近位端に収容されている反射光学系を用いて、前記誘導光学系から光であって前記角膜外形を横切った光を、反射して前記導光部本体に通し、
    前記反射された光を、前記導光部本体の外部にある前記少なくとも１つの撮像センサで取り込み、
    前記角膜表面上に投影された前記参照オブジェクトを、前記導光部本体内にある中心路を通じて取り込んで、角膜トポグラフィーを求める、方法。
31. さらに、
    １つ以上の投影レンズ系によって前記眼表面上に投影された開口パターンを撮像し、前記開口パターンは少なくとも１つの強膜参照オブジェクト及び少なくとも１つの角膜参照オブジェクトを投影し、
    前記強膜高さ情報を前記求められた角膜高さ情報と合成する、請求項３０記載の方法。

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