JP6338526B2 - 眼のトポグラフィを特定するための方法及び装置 - Google Patents
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Description
(1)
及び
(2)
式中、
DIA=は最大測定可能直径であり、DOF=被写界深度であり、R=眼球の概略半径である。
しかしながら、周知のように、被写界深度(DOF)を高めるには結像光学系の開口数(NA)を減少させる必要があり、やはり周知のように、NA2は、結像光学系により集光される光又は信号の量の尺度である。
(3)
式中、λ=照明波長であり、NA=結像光学系の開口数である。
明らかなように、この関係には負の影響がある。まず、NAを減少させると、以下の方程式によって与えられる最小検出可能特徴部のサイズが増加することにより方位分解能が低下する。
(4)
(5)
及び
(6)
(7)
式中、
ILLUMIN=眼に入射する全光力、
REF=以下によって与えられる、走査中の眼の表面から反射又は散乱される照明光の割合、
(8)
TIMEINTEGRATION=カメラによって集光を行う継続時間、
NA2=結像光学系の(開口数)2であり、結像光学系によってどれほどの反射散乱光が集光されるかの尺度、
K=カメラの光出力から電子信号への変換定数、
NOISE=暗視野を見た時の、電子的に導入されるカメラ電子部品のノイズ、
Eg=カメラ信号の電子的利得又は増幅である。
方程式(8)は、光学的利得(Og)及び電子的利得Egに関して以下のように表すことができる。
(9)
式中、
(10)
定性的に、方程式(9)から、
走査される眼の領域からの信号を検出するために[Og×Ref]>NOISEであり、
電子的利得Egを増加させると、カメラ出力信号におけるNOISEの大きさが増加し、
電子的利得Egを増大させても、以下のように信号対ノイズ比は向上しない。
(11)
強膜42を走査すると、滑らかな白色表面によって照明ビームの大部分がカメラに戻されて強い電子信号が形成され、従って光学的利得Og及び電子的利得Egの両方を最低レベルに保つことができる。すなわち、光学的利得OGは照明強度に比例するので、最低限の光力しか使用されない。比較すると、角膜から反射及び散乱される信号レベルは弱いので、角膜41の表面の検出の方が、はるかに大きな光学的利得及び電子的利得を必要とする。図12に示すように、カメラは、角膜からの弱い信号及び下にある虹彩からのはるかに強い信号という2つの信号を同時に受け取るので、角膜表面の検出はさらに複雑になる。
A.モジュール97における電子的利得Eg、モジュール95におけるカメラ積分時間(TIMEINTEGRATION)、モジュール93における照明強度(ILLUMIN)及び照明パルス幅(PW)に対し、所定の最小値及び最大値を以下のように設定する。
Egmin≦Eg≦Egmax
TIMEINTEGRATIONmin≦TIMEINTEGRATION≦TIMEINTEGRATIONmax
ILmin≦ILLUMIN≦ILmax
PWmin≦PW≦PWmax
B.図12及び図13を参照して分かるように、強膜42を走査した場合には強い信号が受け取られる。この場合、モジュール97、95及び93は、カメラ又は光学センサの信号レベルをモニタする分析器91によって提供されるフィードバックループを介して、Eg、TIMEINTEGRATION及びPwを最小値に設定する。
C.走査が縁部48に達すると、角膜41から戻ってくる信号が弱くなることにより、電子的利得Eg及び光学的利得Ogが直ちに増加する。
D.走査が虹彩44に達すると、同じカメラ出力線において時間的に後の時点に虹彩44からのより強い信号がチェックされ、光学的利得及び電子的利得が低減される。
170 測定ユニット
171 位置センサ
176 走査ミラー
177 シャフト
180 眼測定装置
181 プラットフォーム
182 TVカメラ
200 装置
201 ハウジング
Claims (11)
- 眼の角膜領域及び強膜領域の3次元トポグラフィを取得するための装置であって、
A)前記眼の角膜領域及び強膜領域の2次元画像を取り込むように撮像軸に沿って方向付けられたカメラと、
B)眼球経線を走査し、内部基準位置センサから前記眼の表面の複数の位置までの複数の高さ距離に対応する距離情報を取得する測定ユニットと、
C)前記カメラが装着された固定基部と、
D)前記測定ユニットを複数の角度位置に回転させることにより、複数の眼球経線のそれぞれに対応する異なる角度位置に、前記眼球経線の角度位置を変化させる回転ステージであって、前記カメラが、前記複数の角度位置における前記測定ユニットに対して所定の間隔で配置されている、回転ステージと、
E)前記カメラ、前記回転ステージ及び前記測定ユニットに接続された制御装置と、
を備え、前記制御装置は、
i)前記回転ステージを回転させる手段と、
ii)各眼球経線に沿って前記複数の高さ距離を測定することによって、前記回転ステージが回転する間に前記複数の眼球経線それぞれ対応する距離情報を複数取得するように前記測定ユニットを制御する手段と、
iii)前記異なる角度位置それぞれにおいて、前記カメラに前記眼の角膜領域及び強膜領域の前記2次元画像を取り込ませることによって、前記回転ステージが回転する間に前記複数の眼球経線それぞれに対応する前記2次元画像を複数取り込む手段と、
iv)前記複数の距離情報、及び前記複数の2次元画像にそれぞれ関係する複数の画像情報を記憶する手段と、
v)前記記憶手段内の前記記憶された前記複数の距離情報及び前記複数の画像情報を処理することにより、前記眼の角膜領域及び強膜領域の3次元トポグラフィを取得する画像スティッチング手段と、
を含む、
ことを特徴とする装置。 - 前記測定ユニットは、照明光源と、前記眼の表面からの光を受け取って前記各眼球経線に対して前記複数の高さ距離を測定する撮像手段とを有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記測定ユニットは、照明光源を備えた光学位置センサと、各眼球経線の走査中に前記照明光源からの照明を前記眼の一部にわたって導く走査ミラーとを有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 患者が見るための視覚的目標物を提供することによって各眼球経線の走査中に前記眼の配向を固定する視覚的目標手段をさらに備え、前記画像スティッチング手段は、前記複数の距離情報及び前記複数の画像情報を処理して前記眼の角膜領域及び強膜領域の前記トポグラフィを取得する、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記視覚的目標手段は、患者頭部を支持する手段を含むとともに、異なる視点に画像を表示することにより前記眼の動きを誘発して、前記回転ステージが回転する間の前記異なる角度位置それぞれにおいて前記眼の異なる領域が露出されるようにする、
ことを特徴とする請求項4に記載の装置。 - 眼の角膜領域及び強膜領域の3次元トポグラフィを取得するための装置であって、
A)前記眼の角膜領域及び強膜領域の2次元画像を取り込むように撮像軸に沿って方向付けられたカメラと、
B)眼球経線を走査し、内部基準位置センサから前記眼の表面の複数の位置までの複数の高さ距離に対応する距離情報を取得する測定ユニットと、
C)前記眼の光軸に対してほぼ垂直な軸を中心として、複数の異なる角度位置に前記測定ユニットを回転可能で、かつ前記カメラと前記測定ユニットの間に所定の空間関係を定めるプラットフォームと、
D)前記カメラおよび前記測定ユニットに接続された制御装置と、
を備え、前記制御装置は、
i)前記測定ユニットを制御して、複数の前記眼球経線それぞれに対応する異なる角度位置において、前記複数の高さ距離を測定する手段と、
ii)異なる角度位置それぞれにおいて、前記カメラに前記眼の角膜領域及び強膜領域の前記2次元画像を取り込ませる手段と、
iii)前記複数の眼球経線にそれぞれ対応する複数の前記距離情報、及び前記複数の眼球経線それぞれに対応する複数の前記2次元画像にそれぞれ関係する複数の画像情報を記憶する記憶手段と、
iv)前記記憶手段内の前記記憶された前記複数の距離情報及び前記複数の画像情報を処理することにより、前記眼の角膜領域及び強膜領域の3次元トポグラフィを取得する手段と、
を含み、
前記2次元画像を取り込ませる手段が前記カメラに一連の前記眼の角膜領域及び強膜領域の2次元画像を取り込ませ、各2次元画像は前記眼球経線走査にそれぞれ対応しており、これによって各眼球経線はそれ自身の独特の2次元画像を有しており、かつ、前記記憶手段内の前記複数の距離情報を処理する手段が前記2次元画像と組み合わされた前記距離情報を処理し、前記眼膜領域及び強膜領域に関する前記異なる角度位置ごとの眼球経線に沿った走査を伴う2次元画像が整合して結合されて前記3次元トポグラフィを形成することを
特徴とする、装置。 - 前記測定ユニットは、照明光源と、前記眼の表面の前記複数の位置からの光を受け取って前記複数の高さ距離を測定する撮像手段とを有する測定ユニットを含む、
ことを特徴とする請求項6に記載の装置。 - 前記測定ユニットは、照明光源を備えた光学位置センサと、各眼球経線に沿った走査中に前記照明光源からの照明を前記眼の一部にわたって導くことによって前記走査を定める走査ミラーとを有する、
ことを特徴とする請求項6に記載の装置。 - 前記測定ユニットは、各走査によって前記眼の角膜及び強膜までの距離が測定されるように前記眼に対して位置決めされる、
ことを特徴とする請求項7または8に記載の装置。 - 前記測定ユニットは、光干渉断層撮影画像を取得する手段と、各画像の位置及び測定に関する空間情報を記録して角膜及び強膜の3次元トポグラフィを取得する手段とを含む、
ことを特徴とする請求項7に記載の装置。 - 前記装置は、前記記憶手段内の前記記憶された前記複数の距離情報及び前記複数の画像情報を処理することにより、前記光干渉断層撮影情報に基づいて角膜及び強膜の3次元トポグラフィの正確な表現を取得する画像スティッチング手段を含む、
ことを特徴とする請求項10に記載の装置。
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