JP5551797B2 - 複数の異なる技術システムの座標システム間のずれを決定する方法 - Google Patents

Description

本発明は複数の異なる技術システムの座標システム間のずれを決定する方法に関する。

技術システムは、多くの場合、それらが発生するイベントの位置、実行する動作の位置、及び／又は動いている又は静止中の物体の位置を決定するのに必要な座標システムと共に稼働する。１次元又は多次元座標システムにおけるイベントの又は物体の位置を検出するセンサーシステムがこの例である。このようなセンサーシステムは、例えばカメラを基にしたものとすることができ、動作追跡システムとして構成できる。このような動作追跡システムは動いている物体の（変わりやすい）位置を認識して追跡するために用いられる。

本発明の構成内で特に考慮される動作追跡システムの一例は、目の動きを検出可能な、いわゆるアイトラッカーである。現在、アイトラッカーはレーザー眼科手術において、すなわち目の機能不良又は異変をなくす、或いは少なくとも減らすためのレーザー照射による人の目の治療で実用化されている。

機械的に固定することなしでは、人の目は完全に静止した状態にはならず、むしろ特定の固定目標に向けられた時でさえ、より小さい動作とより大きい動作（例えばサッカード）を繰り返す。従って、レーザー手術による目の治療の様々な技術と共に、治療する目の動きを検知し、検知された目の位置に従って処理レーザーを案内するためにアイトラッカーが用いられる。これに関する例として、特に屈折レーザー治療が挙げられる。屈折レーザー治療では、紫外波長範囲のレーザー照射を用いて角膜の組織が切除され（すなわち、表面から除去される）、このようにして角膜の前表面を改善し、これにより角膜の屈折特性を変える。いわゆるＬＡＳＩＫ（レーシック）はこのような屈折技術の一例であり、まず、機械的マイクロケラトーム又はフェムト秒レーザー照射を用いて、レーザー照射が角膜から慣習的にこの技術業界でフラップと呼ばれる小さな円盤状の被覆組織を切り取る。このフラップは隅から完全には切り離されず、残った角膜組織上のヒンジ領域に垂れたままとなる。その後、フラップは側面に旋回し、それによって現れた角膜質はレーザー切除治療を受ける。その後、フラップは元の方向に旋回する。この方法では、角膜の外側上皮層はほんの少ししかダメージを受けないので、傷は比較的早く直る。

物質を処理する位置制御可能なレーザービームを生成するレーザー装置は、座標システムと共に稼働する技術システムの他の例である。レーザービームの切除位置、すなわちレーザビームが向けられるそれらの位置はレーザー装置の座標システムでの座標位置によって定義できる。パルスレーザー照射するレーザー装置を用い、全ての座標位置は単一レーザーパルス又はレーザーパルスのグループに割り当てられることができる。

人の目のレーザー手術治療でアイトラッカーを使用する上記参考は、それぞれが独自の座標システムを持つ多重技術システムが共に稼働する解決方法が実際に度々見出されることを明らかにしている。技術システムの１つが自身の座標システムを参照して決定した又は定めた座標値を他の技術システムに伝達し、他の技術システムがこれら伝達された座標値をその座標システムで実行される動作の座標位置を決定するために受け取る場合、例えば、その２つの技術システムの座標システムが相互に調整されない場合に問題を生じる。その１つの技術システムの座標システムにおける空間のある点は、他の技術システムの座標システムにおける同じ空間の点とは異なる座標値を有する可能性があることは容易に想像できる。例えば、それは空間におけるその２つの技術システムの座標中心から離れた異なる場所である可能性がある。また、２つの座標システムはお互いに対して歪みを生じている可能性もある。他の原因は座標軸の異なるスケーリングにおいて存在し得る、すなわち、軸上の複数の名目上同じ座標値は他の座標システムとは異なる座標原点からの距離の位置である可能性がある。

互いに一緒に空間内で稼働する複数の異なる技術システムの座標システムが、互いに同一でない限り、最低限の欠陥のない協調動作のために、異なる空間的位置と座標システムの異なるスケーリングについての少なくとも一方を正確に認識し、１つの座標システムの座標位置から対応する他の座標システムの座標位置に正確に変換可能である必要がある。大抵、このことは演繹的に認識されず、特定するのは困難である。

米国特許４１３４６８１は２つの物理システムの相対方向を決定することに関する。例えば、レーザービームの方向を示す２つのビームベクトルに対し、特定のベクトル方向が２つの物理システムの座標システムにおいて決定され、全体で４つの方向ベクトル、それぞれの座標システムで２つずつの方向ベクトルが得られる。この４つの方向ベクトルから、２つの座標システムの、すなわち、２つの物理システムの相対方向が決定される。
本発明の課題は簡単な方法、特に、様々な技術システムの座標システム間のずれの決定を容易に自動で実施できる方法を示すことにある。

この課題を解決するために、請求項１に従って、本発明は複数の異なる技術システムの座標システム間のずれを決定する方法であって、前記複数の技術システムのうちの第１の技術システムの座標システムにおけるテスト対象の参照点の座標位置を決定し、少なくとも１つのテスト点を前記テスト対象に固定し、該テスト点は前記複数の技術システムのうちの第２の技術システムの座標システムにおいて前記参照点の決定された座標位置によって決定される座標位置に固定され、前記少なくとも１つのテスト点と、前記第１の技術システムの座標システムにおいてそこから導かれる少なくとも１つの主要点との少なくともいずれか一方の座標位置を決定し、前記第１及び第２の技術システムの座標システム間のずれを、少なくとも、（ａ）前記決定された少なくとも１つのテスト点と、前記第１の技術システムの座標システムにおいてそこから導かれる少なくとも１つの主要点との少なくともいずれか一方、及び（ｂ）前記第１の技術システムの座標システムにおける前記参照点の座標位置に基づいて決定することを特徴とする方法を提供する。

本発明独自の解決方法では、１つの態様において、前記複数の技術システムのうちの第１の技術システムによって検出可能な参照パターンが設けられたテスト対象が用いられる。この参照パターンは参照点を直接形成する。或いは、参照パターンは参照点がそこから明確に導かれることができるように構成されることもできる。例えば、この参照点は参照パターンとしての役割を果たす幾何学的物体の中心（中間点）とすることができる。検出された幾何学的形状から中間点を計算するアルゴリズムはそれ自体公知であり、ここで詳細に説明する必要はない。いずれにしても、好ましい態様においては、第１の技術システムはその座標システム（すなわち、第１の技術システムの座標システム）における参照点の座標位置を決定するため、検出する参照パターンに基づいた位置にある。

その後、このように決定された座標位置（１つ以上の座標値によって示される）は第１の技術システムによって複数の技術システムのうちの第２の技術システムに伝送される。この第２の技術システムは、伝送された参照点の座標値を自身の座標システム（すなわち、第２の技術システムの座標システム）の座標値であるかのように用い、その座標システムにおいて、伝送された参照点の座標位置に応じた予め設定された生成規則に従って生成されるテスト点に対する座標位置を決定する。例えば、テスト点に対して、生成規則は、第２の技術システムの座標システムの座標軸の少なくとも一部に沿って、それが参照点から予め設定された座標距離を持つように定めることができる。このような生成規則を通じて、第２の技術システムの座標システムにおいてテスト点の位置は参照点の位置を参照して明確に設定されることができる。

好ましい態様において、その後、第２の技術システムは上記のようにして決定された座標位置を参照点の座標位置に応じてテスト点に固定する。多数のテスト点が固定される場合には、第２の技術システムはそれぞれのテスト点に対応するように動作する。

次の工程では、参照パターンを有したテスト対象と固定されたテスト点は再び第１の技術システムによって調査される。第１の技術システムは少なくとも１つのテスト点と、前記第１の技術システムの座標システムにおいてそこから導かれる主要点との少なくともいずれか一方の座標位置を決定する。これに基づいて、第１の技術システムの座標システム内で１つ以上のずれを決定することができる。好ましくは、少なくとも１つの変位ベクトルが決定され、この変位ベクトルによって第２の技術システムの座標システムは第１の技術システムの座標システムに関して空間的に変位されている。及び／又は、相対的な捻りが２つの技術システムの座標システム間で決定される。及び／又はスケーリングの差が２つの技術システムの座標システム間で決定される。

決定されたずれは、第１の技術システムから伝送された時に第２の技術システムが受け取る座標位置を訂正するために、後に第２の技術システムによって参照される１つ以上の訂正要素に変換されることができる。このようにして、２つの技術システムの座標システムにおいて調整が成される。

好ましい態様において、本発明独自の方法の一部として、多数のテスト点がテスト対象の異なる場所に固定される。これらテスト点の少なくとも１部分はテスト対象上の参照点付近の周辺の多角形配列、例えば、矩形配列に固定されることができる。その後、導かれる主要点として、多角形として配置されたテスト点の多角形の中心が決定されることができる。第１の技術システムの座標システムにおいて、その多角形中心の座標位置と参照点の座標位置との間のずれが決定されることができる。

他の態様によれば、更に、第１及び第２の技術システムの座標システム間のずれがテスト点及び導かれた主要点の中の少なくとも１つの点に対する第１の技術システムの座標システム（ｕ，ｖ）における目標座標位置に基づいて決定される。テスト点の目標座標位置は、例えば、第１の技術システムの座標システムにおいて上記した生成規則を適応することによって決定されることができる。例えば、テスト点に対する生成規則によって、第２の技術システムの座標システムの２つの軸ｘ及びｙに沿った予め設定された参照点の距離ｘ及び距離ｙを準備する場合、第１の技術システムの座標システムにおけるテスト点の目標座標位置は決定された参照点の座標位置に適応されるこれらと同じ名目（数の）座標距離によって決定されることができる。

好ましい態様によれば、第１の技術システムはテスト対象に向けたカメラを有する動作追跡装置を有し、この動作追跡装置は第１の座標システムにおいて前記参照点の座標位置と少なくとも１つのテスト点、及び／又は前記導かれた主要点の座標位置を決定する

テスト対象は、その中心が動作追跡装置によって参照点として決定されるパターンを提供することができる。例えば、このパターン（参照パターン）は、取り囲む領域と比較して光学的に対称である平坦なパターンであることができる。光学的な対称は少なくとも取り囲む領域と参照パターンとの境界に存在するべきである。この境界は、部分的にパターン及び取り囲む領域のグレーステージ（ｇｒａｙ ｓｔａｇｅｓ）を変化させたり、又は色調を変化させたりすることによって生ずることができる。或いは、又はこれに加えて、２つの領域に異なる表面処理を施すことによって、又は１つの領域に表面処理を施し、他の領域は表面処理を行うことなくそのままにすることによって、参照パターンと取り囲む領域間で対称を形成する又は増強することができる。例えば、参照パターンの取り囲む領域に網状のプリントされた点又は線を設けることができ、一方、参照パターンは無定型で、特定の灰色又は色調で表面全体が覆われる。

その他の点では、参照パターンと取り囲む領域の少なくとも一方が単一の色のみを有している必要はない。色の又はグレーステージのグラデーションは参照パターン内と取り囲む領域内の少なくとも一方で行われることができる。

参照パターンは円形の輪郭、例えば円や楕円の輪郭を有すことができる。このようにして、人の瞳の２次元の投影をシミュレーションすることができる。参照パターンの大きさは少なくとも人の瞳に対応する程度であることができる。この場合、参照パターンは瞳のモデルを示す。これは、画像として検出された目の瞳から瞳の中心の位置を計算する画像処理アルゴリズムが公知であり、市場で得ることができるという点で適切である。従って、このような瞳モデルを有したテスト対象は人の目のレーザ手術治療のための装置の一部として本発明を適用するのに特に適する。参照パターンが明確に決定できる中心を有することが確実であるならば、同様に、参照パターンが円形でない輪郭の形状も可能であることは容易に理解される。また、参照パターンは人の瞳に相当する大きさである必要はなく、それより大きくても小さくても良い。

第２の技術システムは、レーザービーム、特にパルスレーザービームによって少なくとも１つのテスト点をテスト対象に適用するレーザー装置を有することが好ましい。このレーザー装置はレーザービームの位置決めのための第２の座標システムを用いる。

アイトラッカー又は固定されたテスト点のカメラを基にした動作追跡装置で良好な検出を行うためには、テスト点の固定のために、テスト対象の局所的な着色と局所的な窪みが生じるようにテスト対象をレーザービームで処理することが推奨される。

決定された少なくとも１つのずれは、第１の技術システムから伝送されたときに第２の技術システムが受け取り、稼働のために必要な座標データの訂正に適切に用いられる。決定された少なくとも１つのずれは、第１の技術システムから伝送された座標データに適応される１つ以上の適切な訂正又は較正法に変換されることができる。

更に、本発明は上記した方法で用いられるテスト対象に関する。テスト対象は、光学的に認識できるパターン（参照パターン）を有し、パターンの周りの少なくとも１つの領域において、局所的なレーザー照射によって、光学的に認識できるテスト点を生成可能なように構成される。

好ましくは、パターンは人の瞳をモデル可能な面積パターンであり、第１の色で現れる一方、テスト対象は第２の色でそのパターンの周りの領域に現れる。第２の色は第１の色とは異なる。ここで、「色」とは広範囲で考慮されることができる。例えば、異なる色は異なる色調（灰色を含む）によって、又は異なるグレーステージによって、又は色調の明るさの値を変えることで得ることができる。

一例として、第１の色はテスト対象の基板上に印刷されることができる。参照パターンを取り囲む領域において、この基板は第１の色とは異なる色の単色層を有することができる。レーザー照射によって、この色層（例えば、白）は色を変更することができ、これにより、テスト点を認知可能にすることができる。しかし、取り囲む領域における基板が上下に異なる色を重ねた層を有することもでき、その最上層（最外層）が第２の色を表示することができる。その結果、テスト対象は第２の色で取り囲む領域に現れる。レーザー照射を利用して、第２の色を他の手段によって漂白する又は消すことができ、これにより、その下方にある色層を露出させることができる。一方では、これにより参照パターンが容易に認識されることを確実にし、他方では、少なくとも１つのテストパターンは容易に認識される。

例えば、テスト対象は板又はシートとして構成される。これは、例えば、平坦な側上にパターンを提供し、同時にそこでテスト点を生成するために構成される一枚の紙又は厚紙を見せるようにすることができる。テスト対象全体を十分に硬く丈夫なものにするため、例えば、この一枚の紙又は厚紙を例えば金属やプラスチック製の安定したキャリアプレートに接着することができる。

１つの変形として、テスト対象は曲線状（又は三次元）の表面を有することができ、その表面上に参照パターンが固定され、テスト点が固定されることができる。例えば、この表面は人の目の前表面をモデルすることができる。スケーリング誤差を避けるため、座標システムの調整のためにテスト対象表面の湾曲又は湾曲の進行を補足的に考慮に入れる必要があり得る。

最後に、本発明は、レーザー眼科手術用の装置であって、パルス集光レーザービームが利用可能であり、前記パルス集光レーザービームを治療する目に向けるためのレーザー装置と、目の動きを検出するためのアイトラッカーと、前記アイトラッカーと結合され、前記検出された目の動きに応じて前記レーザー装置を制御するために設けられた制御装置とを有し、前記制御装置は、更に、（ｉ）前記アイトラッカーによって用いられる第１の座標システム（ｕ，ｖ）と前記レーザー装置によって用いられる第２の座標システム（ｘ，ｙ）との間のずれを決定するために、かつ（ｉｉ）前記レーザー装置の制御に決定されるずれを考慮に入れるために、上記した方法を実行するものであることを特徴とするレーザー眼科手術用の装置に関する。

添付の図を用いて本発明を更に説明する。

レーザー眼科手術用の装置の態様を示す概略ブロック図である。 図１の装置で用いられる２つの座標システムの互いに異なる空間位置の例を示した図である。 図１の装置の較正に使用できるテスト対象の一例を示した図である。

図１に全体として１０で示されるレーザー眼科手術用の装置は治療する目１２の角膜切除を実施するために構成される。装置はパルスレーザービーム１６を生成するレーザー源１４を有し、パルスレーザービーム１６は偏向調整可能装置（スキャナ）１８によってビーム方向に垂直な面（以降、ｘ−ｙ面と呼ぶ）において明確に偏向可能である。レーザービーム１６を治療する目１２に集光する集光装置２０がスキャナ１８の隣に設けられる。

切除治療に対し、レーザー源１４の出力波長は紫外線の範囲内である。例えば、レーザー源１４は１９３ｎｍで放射するエキシマーレーザーを含む。

例えば、スキャナ１８は検流計で調整可能な一対の偏向ミラーとして知られるようなものとして構成される。集光装置２０は単一レンズ又は多重レンズシステムによって構成されることができる。

電子制御装置２２は患者に対して事前に決められた、制御プログラムによって実行される切除プロファイルに従ってレーザー源１４及びスキャナ１８を制御する。この切除プロファイルは治療する目のどの位置でどれほどの角膜物質が取り除かれるのかを示す。それぞれのレーザーパルス（ショット）は所定量の物質を取り除く。制御プログラムは物質を望ましい厚さ分除去するのに必要な複数のレーザーパルスを切除領域のそれぞれの位置に打たせる。切除位置は上記したｘ−ｙ面を設定する（矩形の）ｘ−ｙ座標システムの２つの軸に対する座標の対によって表される。この座標の対は通常、治療する目１２の瞳の中心に応じて定義される切除プロファイルの中心（切除中心）からの座標距離を示す。目１２の動きは避けられないので瞳の中心の位置を常に変化させ、その結果、ｘ−ｙ座標システムにおける切除中心も変化させる。

目の動きをモニターするため、装置１０はアイトラッカーと呼ばれる視標追跡装置２４を有し、視標追跡装置は、例えば、カメラで目１２、特に瞳の虹彩の赤外イメージを撮り、適切なイメージ処理ソフトウェアによって瞳の中心位置を計算する。しかし、アイトラッカー２４は制御装置２２とスキャナ１８とが共に稼働する同じｘ−ｙ座標システムと共に稼働しない。正しくは、アイトラッカー２４は、説明のためにｕ−ｖ座標システムと呼ばれる、自身独自の（矩形の）座標システムにおいて瞳の中心の位置を計算する。このｕ−ｖ座標システムにおいて、アイトラッカー２４は、同様に座標の対、すなわちｕ軸及びｖ軸に対する座標値によって瞳の中心の位置を示す。

制御装置２２は瞳の中心のｕ−ｖ座標位置をアイトラッカー２４から得て、それを対応するｘ−ｙ座標位置に変換する。これと共に、２つの座標システム間の全ての空間的ずれ及びスケーリングずれを示す最初に決められた訂正情報を反映する。例えば、訂正情報は訂正関数の形式か、乗法的に又は加法的に用いられる１つ以上の訂正因子の形式で提供されることができる。その後、制御装置２２はｘ−ｙ座標に変換された瞳の中心位置から切除中心の現在位置を計算し、適切にスキャナを案内できる。

制御装置２２とスキャナ１８によって用いられるｘ−ｙ座標システムとアイトラッカー２４によって用いられるｕ−ｖ座標システムとの間に起こり得るずれを図２に概略的に示す。より良く区別するために、ｘ−ｙ座標システムを実線で示し、ｕ−ｖ座標システムを破線で示す。

空間における２つの座標システムの第１のずれとして、図２の例の場合には、座標原点すなわち、座標軸の交差点が異なる位置にあることが認められる。この異なる空間位置は変位ベクトルによって表されることができる。

第２のずれとして、図２の例の場合では、２つの座標システムの相対的な捻れが認められる。この捻れの測定値は角度値によって示されることができる。

座標システムの第３のずれは異なるスケーリングにおいて存在し得る。この状態を図示するために、図２では、ｕ軸上に示される２つの座表値ｕ_１及びｕ_２に名目上対応する２つの座標値ｘ_１及びｘ_２がｘ軸上に確認される。名目上の対応とは座標値ｘ_１及びｕ_１が数値的に等しく、座標値ｘ_２及びｕ_２も数値的に等しいことを意味する。

ｕ−ｖ座標システムの中心からの座標値ｕ_１の距離よりも座標値ｘ_１はｘ−ｙ座標システムの中心からかなり短い距離のところにあることは容易に確認される。同様に、ｘ−ｙ座標システムの中心からの座標ｘ_２の距離はｕ−ｖ座標システムの中心からの座標値ｕ_２の距離よりも小さい。ｘ_１及びｕ_１の数値が一致し、かつｘ_２及びｕ_２の数値が一致した場合はｘ軸のスケーリングがｕ軸のスケーリングとは異なることを意味する。

同様に、図２において、ｙ軸上に座標値ｙ_１が示され、数値に関してはｖ軸上に示される座標値ｖ_１に一致する。ここでまた、特定の中心からの座標値ｙ_１及びｖ_１の距離は異なる。すなわち、ｘ−ｙ座標システムの中心から座標値ｙ_１の距離がｕ−ｖ座標システムの中心からの座標値ｖ_１の距離よりかなり大きい。同様に、これはｖ軸のスケーリングと比較してｙ軸のスケーリングが異なることを意味する。

このようなスケーリングのずれは座標システムの全ての軸に対して、又は一部の軸にのみに対して存在し得る。

上記した３つの起こり得るずれのそれぞれによって、ｘ−ｙ座標システム及びｕ−ｖ座標システムに同じ座標値によって表示され、異なる位置を有する点を生じる。これは２つの点Ｐ_１及びＰ_２の例によって図２に示される。点Ｐ_１は座標値ｘ_２及びｙ_１によって定義され、点Ｐ_２は座標値ｕ_２及びｖ_１によって定義される。ｙ_１及びｖ_１とｘ_２及びｕ_２とが同じ数値であるにも関わらず、点Ｐ_１及びＰ_２に対して位置上の間隔の差異を生じる。しかし、上記したずれ（中心の移動、捻れ、スケーリングの差異）がなければ、点Ｐ_１及びＰ_２は一致する。

図３に異なる技術システムの２つの座標システム間のずれを決定する方法の一態様を示す。この具体的な例の場合、制御装置２２とスキャナ１８で用いられる方の座標システムとアイトラッカー２４で用いられる方の座標システムに符号が付けられている。

まず、アイトラッカー２４は、後に治療する目１２が位置するのと本質的に同じ装置１０における位置に適切に配置されるテスト対象２６を調べる。特に、テスト対象２６は、レーザービーム１６の集光面内になるように配置される。

ここで示される例において、テスト対象２６は、取り囲む領域から光学的に認識できる参照パターン３０をほぼ中央に有する平坦な上面２８を有する。参照パターン３０は瞳がモデルとされ、好ましくは色が塗られたほぼ瞳の大きさの円パターンによって構成される。この円パターン３０は正確な円形である必要はなく、円状からある程度明確なずれがあっても良い。

アイトラッカー２４に組み込まれた画像処理ソフトウェアは瞳パターン３０を認識し、それから、そのｕ−ｖ座標システムにおけるパターンの中心位置を計算する。図３におけるパターンの中心は３２で示され、本発明の場合では参照点を示す。

アイトラッカー２４は制御装置２２へ円中心３２のｕ−ｖ座標を伝送する。その後、制御装置２２はレーザー源１４とスキャナ１８を案内し、レーザー照射によってテスト対象２６の上面２８上に複数のテスト点３４を付ける。テスト点３４はテスト対象２６の上面２８の取り囲む領域から光学的に認識でき、アイトラッカー２４によって検出可能な、例えば小さな円又は他の幾何学的形状である。例えば、それぞれのテスト点３４の作成は数百、又は数千のレーザーパルスを投射する必要があり得る。

テスト点３４が付けられた位置はアイトラッカー２４によって伝えられた円中心３２のｕ−ｖ座標位置に応じて制御装置２２により計算される。予め設定された生成規則によって、円中心３２を参照して付けられるテスト点３４のｘ，ｙ位置を決定する。生成規則の例を、４つのテスト点３４_１〜３４_４が矩形配列において矩形の中心を構成する円中心３２周りに付けられるという条件として良い。このような４つのテスト点３４の矩形配列は図３に例として示される。図３では、この矩形配列は略正方形配列である。

図３に示す例の場合、実際、付けられたテスト点３４は円中心３２を中心とするわけではなく、円中心３２から変位している、２つの正方形対角線の交差点として定義される正方形中心３６を有する。円中心３２と正方形中心３６間の差により、アイトラッカー２４のｕ−ｖ座標システムと制御装置２２及びスキャナ１８のｘ−ｙ座標システムとの間のずれがあるということを結論付けることができる。これは、図２における点Ｐ_１及びＰ_２から明らかなように、このようなずれがある場合、ｕ−ｖ座標システムとｘ−ｙ座標システムにおける同じ数の座標値を持つ２つの点は異なるからである。従って、円中心３２と同じ座標値を持つｘ−ｙ座標システムにおける点は円中心３２と空間的に一致せず、そこから変位している。テスト点３４はｘ−ｙ座標システムにおけるこの（変位した）点を参照して生成されるので、それらはこの点を中心とし、円中心３２を中心としない。

２つの座標システム間のずれの量を検出するため、テスト点３４が設けられたテスト対象２６は、再びアイトラッカー２４によってスキャンされ、ｕ−ｖ座標システムにおいてテスト点３４のｕ−ｖ座標を決定する。また、テスト点３４のｕ−ｖ座標から、正方形中心３６のｕ−ｖ座標が計算される。正方形中心３６は、テスト点３４から導かれるので、本発明では、導かれた主要点を示す。このようにして決定されたテスト点３４のｕ，ｖ位置と正方形中心３６のｕ，ｖ位置に基づいて、ｕ−ｖ座標システムとｘ−ｙ座標システム間のずれを特徴付ける情報が制御装置２２によって決定される。

具体的には、円中心３２からの正方形中心３６の距離ｕと距離ｖにより、座標システムの原点の位置におけるずれの程度と方向を特徴付ける変位ベクトルを決定できる。１つの例として、制御装置は、指定された少なくとも１対のテスト点３４に対して、そのテスト点３４と比べて変位ベクトル分変位した初期訂正されたｕ，ｖ位置を計算する。この初期訂正されたｕ，ｖ位置は、結果的に円中心３２に関して調整される。例えば、図３において、テスト点３４_１、３４_２に対してそのように初期訂正されたｕ，ｖ位置３４_１’、３４_２’が示され、これらは円中心３２に対して正方形中心３６の位置がシフトしたのと同程度に、テスト点３４_１、３４_２に対してそれぞれ位置がシフトしている。

例えば、２つの座標システムの相対的な捻れは制御装置２２によって決定されることができ、この制御装置はそれが決定した初期訂正ｕ，ｖ位置に対する上記した一対のテスト点のｕ−ｖ座標システムにおける目標座標位置を決定する。この場合、円中心３２のｕ，ｖ座標位置を参照してｕ−ｖ座標システムにおけるテスト点に上記した生成規則を適応する。例えば、図３において、テスト点３４_１の上記のように決定された目標位置は、ｕ−ｖ座標システムでは、３４_１ ^ｓで示され、テスト点３４_２の目標位置は３４_２ ^ｓで示される。

座標システムの捻れは、初期訂正されたｕ，ｖ位置３４_１’と３４_２’とを結んだ直線と目標座標位置３４_１ ^ｓと３４_２ ^ｓとを結んだ直線とを比較することによって容易に決定されることができる。これら２つの直線が互いに平行な場合、座標システムは捻れていない。それらが互いに傾いている場合、それら直線間の角度は座標システムの捻れ角度を示す。

２つの座標システム間の全てのスケーリングの差を決定するため、制御装置２２は、対象となる一対のテスト点の初期訂正されたｕ，ｖ位置から決定された座標システムの捻れ角度を利用して、シフトした量に加えて捻れ角度によって訂正された、再訂正ｕ，ｖ位置を決定することができる。例として、図３において、再訂正ｕ，ｖ位置３４_１’’と３４_２’’がテスト点３４_１と３４_２に対して示される。これら再訂正ｕ，ｖ位置３４_１’’と３４_２’’とを結んだ直線は目標座標位置３４_１ ^ｓと３４_２ ^ｓとを結んだ直線と平行である。ここでも再訂正ｕ，ｖ位置３４_１’’と３４_２’’は目標座標位置３４_１ ^ｓと３４_２ ^ｓと一致しない。これは座標システムの軸方向のスケーリングが異なることを示す。

目標座標位置３４_１ ^ｓと３４_２ ^ｓの距離ｕと再訂正ｕ，ｖ位置３４_１’’と３４_２’’の距離ｕを計算し、これらの距離ｕを比較する（特に商の形式）ことによって、ｘ−ｙ座標システムｘ軸の及びｕ−ｖ座標システムのｕ軸の全てのスケーリングの差は量的に認識され、決定されることができる。同様に、ｖ軸の及びｙ軸の全てのスケーリングの差は、目標座標位置３４_１ ^ｓと３４_２ ^ｓの距離ｖと再訂正ｕ，ｖ位置３４_１’’と３４_２’’の距離ｖを計算し、これらの距離ｖを比較する（特に商の形式）ことによって、量的に認識され、決定されることができる

座標システムのずれた軸のスケーリングを決定するために、目標座標位置の距離ｕ又は距離ｖ、及び一対のテスト点の再訂正ｕ，ｖ位置の代わりに、テスト点の目標座標位置と円中心３２の間、及びそれと同じテスト点の再訂正ｕ，ｖ位置と円中心３２間の距離ｕ及び／又は距離ｖが決定されることもできる。

テスト点３４の矩形配列は単に例であり、他の多角形配列、及び円形配列でも容易に可能となることが理解される。

テスト点３４を光学的に認識可能とするために、参照パターン３０周辺のテスト対象の表面２８の領域にはレーザを照射したときに消える色を塗ることができ、これにより、その下にある他の色が見えるようになる。このためには、テスト対象２６は板状又はシート状の基板を有することができ、その基板には平坦面上に下層の色が平坦に塗られている。この下層の色の上の参照パターン３０の領域に、参照パターンを形成する異なる第１の色が塗られている。参照パターン３０の外側には、レーザー照射で漂白又は他の手段で消すことができる第２の色が塗られている。

他の態様において、参照パターン３０の外側の領域に細かく密な間隔でひかれた線の格子網を印刷することが考えられる。例えば、レーザーの作用によって又はテスト対象２６の上面２８の窪みを形成するレーザーによって漂白されることができる格子網に対する色を用いる場合、局所的なレーザー照射によってその格子網は照射位置で遮断される。このようにして生じた格子網の遮断は、適切な画像処理ソフトウェアによって認識可能であり、テスト点として用いられる。

装置１０は、ユーザがテスト対象２６を挿入し、適切な開始命令を与えるとすぐに、ｕ−ｖ座標システムとｘ−ｙ座標システム間のずれを決定する上記した方法を完全に自動的に実行できる。特に、制御装置２２は、自動較正の一部として、ｕ−ｖ座標システムをｘ−ｙ座標システムに座標変換するための適切な訂正パラメータを決定することができ、該訂正パラメータをこれ以上は細述しない記憶装置に保存できる。

Claims (16)

1. 複数の異なる技術システムの座標システム間のずれを決定する方法であって、
   前記複数の技術システムのうちの第１の技術システム（２４）の座標システム（ｕ，ｖ）におけるテスト対象（２６）の参照点（３２）の座標位置を決定し、
   前記複数の技術システムのうちの第２の技術システム（１８，２２）の座標システム（ｘ，ｙ）において、前記決定された参照点の座標位置に応じて決定される座標位置に少なくとも１つのテスト点（３４）をテスト対象に固定し、
   前記第１の技術システムの座標システム（ｕ，ｖ）において、前記少なくとも１つのテスト点と、そこから導かれる少なくとも１つの主要点（３６）との少なくともいずれか一方の座標位置を決定し、
   前記第１及び第２の技術システムの座標システム間のずれを、少なくとも、
   （ａ）前記第１の技術システムの座標システム（ｕ，ｖ）において決定された前記少なくとも１つのテスト点の座標位置及びそこから導かれる少なくとも１つの主要点（３６）の座標位置の少なくともいずれか一方、及び
   （ｂ）前記第１の技術システムの座標システム（ｕ，ｖ）における前記参照点の座標位置
   に基づいて決定し、
   前記第１及び第２の技術システムの座標システム間のずれは、更に前記テスト点及び前記導かれた主要点の中の少なくとも１つの点に対する前記第１の技術システムの座標システム（ｕ，ｖ）における目標座標位置に基づいて決定されることを特徴とする方法。
2. 前記テスト対象（２６）の複数位置に多数のテスト点（３４）が固定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記多数のテスト点（３４）の少なくとも一部は前記テスト対象の参照点の周辺の例えば矩形配列のような多角形配列に固定されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 導かれる主要点として、多角形として配列されたテスト点の多角形中心（３６）が決定され、前記第１の技術システムの座標システム（ｕ，ｖ）において、前記参照点（３２）の座標位置と前記多角形中心の座標位置との間でずれが決定されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 第１の技術システムの座標システム（ｕ，ｖ）におけるテスト点（３４）の目標座標位置は前記第２の技術システムの座標システム（ｘ，ｙ）において、前記参照点（３２）からのこの参照点に対して予め設定された座標距離に従って決定されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記第１の技術システムは、前記テスト対象に向けられたカメラを有する動作追跡装置（２４）を有し、該動作追跡装置は第１の座標システム（ｕ，ｖ）において前記参照点（３２）の座標位置と前記少なくとも１つのテスト点、及び／又は前記導かれた主要点（３４、３６）の座標位置を決定す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項に記載の方法。
7. 前記テスト対象（２６）は中心が前記動作追跡装置によって参照点（３２）として決定されるパターン（３０）を提供することを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記パターン（３０）は取り囲む領域に光学的に対称である平坦パターンであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記パターン（３０）は円又は楕円の輪郭を有することを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記第２の技術システムは、前記少なくとも１つのテスト点（３４）をレーザービーム（１６）によって前記テスト対象（２６）に固定するレーザー装置を有し、該レーザー装置は前記レーザビームの位置決めのために第２の座標システム（ｘ，ｙ）を用いることを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記テスト対象（２６）は、テスト点（３４）を固定するため、レーザービーム処理が施されることによってテスト対象の色が局所的に変わり、及び／又は局所的に窪みが形成されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記決定された少なくとも１つのずれは、前記第１の技術システムから伝送され、前記第２の技術システムが受け取る座標データを訂正するために用いられ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項に記載の方法。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の方法で用いられるテスト対象であって、前記テスト対象（２６）は光学的に強調されたパターン（３０）を有し、少なくとも１つの領域において、局所的なレーザー照射によって、光学的に強調されたテスト点を生成可能なようにそのパーターンの周りに構成されることを特徴とするテスト対象。
14. 前記パターン（３０）は第１の色で現れる面積パターンであり、前記テスト対象は第２の色でそのパターンの周りの領域に現れることを特徴とする請求項１３に記載のテスト対象。
15. 前記テスト対象（２６）は板状又はシート状に構成されたものであることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載のテスト対象。
16. レーザー眼科手術用の装置であって、
    パルス集光レーザービームを提供し、前記パルス集光レーザービームを治療する目（１２）に向けるためのレーザー装置（１４、１８、２０）と、
    目の動きを検出するためのアイトラッカー（２４）と、
    前記アイトラッカーと結合され、前記検出された目の動きに応じて前記レーザー装置を制御するために設けられた制御装置（２２）とを有し、
    前記制御装置は、更に
    （ｉ）前記アイトラッカーによって用いられる第１の座標システム（ｕ，ｖ）と前記レーザー装置によって定められた第２の座標システム（ｘ，ｙ）との間のずれを決定するために、かつ
    （ｉｉ）前記レーザー装置の制御する際に決定されたずれを考慮に入れるために、請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の方法を実行するものであることを特徴とするレーザー眼科手術用の装置。
    

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