(57)【要約】  カメラによって映像化される患者の眼など光学系の収差または変形を補整するための方法及び装置が開示される。光学系を通過する光は、結像システム（６０）を通じて電荷結合装置（６２）によって検出される。光学系を通過する光に関する位相データが決定され、プロセッサ（６４）は、光学系によって誘引される収差または変形を除去するために位相データが変換されるように光の波面に関するデータを変換する変換法が決定されるようにデータを処理する。このようにして、眼の光学系によって誘引される変形または収差を決定するために眼の光学系を通過する光によって、形成される眼底のより明確な画像が提供される。
2007519447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系に光線を誘導するための手段と、
光線が前記光学系を通過した後に光線を検出するための検出器と、
前記検出器からデータを受け取り、前記データを処理して前記光学系から発せられる光線の波面に関する位相データを生成して検出された波面に関するデータを所定基準に変換するための変換法の決定を可能にし、かつ前記光学系によって誘引される収差または変形を除去するために前記光学系を通過した画像に前記変換法を適用するための処理手段と、
を含む光学系の収差または変形を補整するための装置。
【請求項２】
前記検出器は電荷結合装置を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記光学系に平行光線を照射するための光源及び検出のために物体から前記光学系を通って戻る反射光を前記検出器へ誘導するためのビームスプリッタを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記光学系を通して見た物体の画像を得るために前記光学系を通過する光の焦点を合わせるためのレンズを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記変換法が適用される前記データは強度データである、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記変換法の適用が強度データのデコンボリュージョン（deconvolution）を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記変換法が１つの画像ロケーションから別の画像ロケーションへの波の伝搬である、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
光学系に光を照射するステップと、
光が前記光学系を通過した後に光を検出するステップと、
検出器によって検出された光の波面に関する位相データを生成するステップと、
既知の基準データに従って前記位相データを変換するための変換法を決定するステップと、
データに対する前記光学系の収差または変形の影響を除去するために前記光学系を通じて生成された物体の画像に関するデータに前記変換法を適用するステップと、
を含む、光学系の収差または変形を補整する方法。
【請求項９】
前記変換法が適用されるデータは前記物体の画像に関するデータであり、それにより前記物体の画像がレンズ系の変形または収差によって誘引されるであろう変形なしに生成される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記検出器が電荷結合装置を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記光学系を通して見た物体の画像を得るために、前記画像に関するデータが、前記光学系を通過する光の焦点を合わせるためのレンズを含む装置に光線を誘導することによって捕捉される、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
人の眼の眼底の画像を生成するための眼底カメラであって、
人の眼の角膜及び水晶体を通過し人の眼底から反射され、再び人の眼の水晶体及び角膜を通過する光線を検出するための検出器と、
前記検出器によって検出された光線の波面に関する位相データを決定し、且つ前記位相データを前記検出器によって検出されたデータから既知の基準データに変換するために必要な変換法を生成するための処理手段と、
を含み、
前記検出器は前記眼底の画像を得るために人の眼に誘導される光線を検出し、且つ前記画像に関する位相データを生成するためのものでもあり、
前記処理手段は、人の眼の角膜及び水晶体によって誘引される収差及び変形を補整するために前記画像に関するデータを変換するための変換法に従って前記画像に関する位相データを処理するため及び人の眼の角膜及び水晶体によって誘引される変形及び収差のない眼底の画像を生成するためのものである、眼底カメラ。
【請求項１３】
前記検出器によって検出される光線を生成するための光源を更に含む、請求項１２に記載の眼底カメラ。
【請求項１４】
眼底の画像を形成するために画像を生成する光線が眼底から反射されるように眼に向かう光線の焦点を合わせるためのレンズを含む、請求項１２に記載の眼底カメラ。
【請求項１５】
眼底の画像を表示するためのモニタを有する、請求項１２に記載の眼底カメラ。
【請求項１６】
光学系に光線を誘導するための手段と、
光線が前記光学系を通過した後に光線を検出するための検出器と、
前記検出器からデータを受け取り、前記データを前記光学系から発せられる光線の波面に関する位相データを生成するように処理して基準位相データに対するレンズ系の収差または変形の量を決定するための処理手段と、を含む、レンズ系の変形または収差の量を決定するための装置。
【請求項１７】
光学系に光を照射するステップと、
光が前記光学系を通過した後に光を検出器により検出するステップと、
前記検出器によって検出された光の波面に関する位相データを生成するステップと、
前記位相データを基準位相データと比較して誤差を決定し、それにより前記レンズ系によって誘引される収差または変形を決定するステップと、を含む、光学系の収差または変形を決定するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ系の収差を補整するための装置及び方法に関し、特定形態において、人の眼底の画像を撮るための眼底カメラに関する。本発明は、また、レンズ系の収差を決定するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、光学系は光の焦点を合わせるために多くの環境において使用される。多くの光学系は、光の集束に変形または収差を誘引する可能性のある欠陥を含み、これが画像解像度の質を下げる。これは、ガラス及びその他の材料から作られる人造レンズを含む機械的システムにだけ生じるのではなく、人の眼など生物学的試料にも生じる。本発明は、角膜及び水晶体を含む人の眼の「レンズ系」の欠陥によって生じる収差を補整すること、及び特に診断及び治療のために人間の眼の眼底の画像を撮るために使用することができる装置などを含む眼底カメラに適用される。
【０００３】
眼底カメラは既知であり、眼底すなわち人の眼の奥を検査するために使用される。一般に、眼底カメラはマイクロスコープ及びカメラを含む。カメラは、光線を人間の眼に誘導し、眼底から反射される光は、眼底の画像を得られるように捕捉される。眼底画像の解像度は人の眼の光学的質によって、特に角膜及び水晶体を通過する光によって誘引される変形または収差によって、制限される。既知の1つの眼底カメラにおいて、人の眼からの光は、可変鏡によって眼底の画像を生成するために電荷結合装置（charge coupled device）に反射される。電荷結合装置はプロセッサに接続され、プロセッサは、眼の光学系によって誘引される変形を補整して解像度を改良するために可変鏡を操作する。可変鏡を制御するために、光は、眼に照射され、眼の奥のある点から反射し、その後既知の空間方位を持つ光線を提供する小型レンズアレイを通過し、この光線が検出されて、基準グリッドに対する位置が決定される。可変鏡は、解像度を改良するために、基準グリッドに対して測定されるときに眼の光学部、即ち視覚部によって誘引される変形または収差を補整するように処理システムによって動かされる。現在のテクノロジーは網膜疾患の臨床診断のために網膜の全般的細部は示すが、解像度にはまだ限界がある。
【０００４】
眼底カメラによって得られる画像の解像度を改良し眼の光学部によって誘引される変形または収差を補整することは、網膜症及び緑内障など網膜疾患を診断しようとするとき非常に重要である。緑内障は、例えば眼圧の上昇の結果として網膜が劣化する疾患であるので、緑内障の早期診断は特に重要である。疾患が不可逆になるまで緑内障の影響を患者は気付かない。現在の技術は、既に損傷が生じてしまった後に緑内障を見つけるために視界検査及び眼底カメラを使用する。
【０００５】
眼底カメラの解像度を改良することができれば、現在は切開しなければ見ることができない眼底の杆状体及び錐体などの構造を含めて現在は可能ではない細部の画像を得ることができる可能性がある。この種の画像を入手する能力は、網膜疾患の診断及び早期治療を大幅に改良する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、光学系の変形または収差を補整するための方法及び装置、並びに特により良い画像を得られるようにする前記装置を含む眼底カメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第一形態において、光学系の収差または変形を補整するための装置に属すると言うことができ、この装置は、
光線を光学系に通すための手段と、
光線が光学系を通過した後に光線を検出するための検出器手段と、
検出器からデータを受け取って、データを処理して光学系から発せられる光線の波面に関する位相データを生成し、かつ検出された画像に関するデータを所定の基準に変換するための変換法（transformation）を決定できるようにし、かつ光学系によって誘引される収差または変形を取り除くために光学系を通過した画像データに変換法を適用するための処理手段と、を含む。
【０００８】
このように、本発明に従って、装置は、光学系における収差及び変形を補整するために光学系を通過する画像に関するデータを変換する変換法を生成する。このようにして光学系を通してある物体が見られ画像が得られるとき、収差または変形の影響を取り除くために変換法に従ってデータを操作することができるので、物体の真の画像を、光学系によって誘引される変形または収差なしに得ることができる。変換法は画像を生成する実際のデータに対して付与され、データを修正するので、画像を生成するために捕捉されるデータ全体を修正することができ、捕捉される画像の解像度が改良される。
【０００９】
本発明の望ましい実施形態において、波長に関する位相データはメルボルン大学が所有する国際特許出願第ＰＣＴ/ＡＵ９９/００９４９号（その内容は参照により本明細書に組み込まれる）に示されるアルゴリズムに従って決定される。このアルゴリズムは、物体の位相画像を生成できるようにするための位相データを生成する。このアルゴリズムは、位相画像を生成する元となる位相データを生成するために強度輸送式を解く。
【００１０】
変換法が適用されるデータは強度データであることが望ましい。ただし、他の実施形態において、データは画像に関する位相データまたは強度データと位相データの組合せである場合もある。
【００１１】
本発明の１つの実施形態において、変換法の適用は、強度データのデコンボリューション（deconvolution）を含む。
【００１２】
さらに別の実施形態において、変換法は１つの画像ロケーションから別の画像ロケーションへの波の伝搬である。
【００１３】
検出器は電荷結合装置を含むことが望ましい。
【００１４】
装置は、平行光線を照射するための光源及び物体から光学系を通って戻る反射光を検出のために検出器に誘導するためのビームスプリッタを含むことが望ましい。
【００１５】
装置は、光学系を通して見る物体の画像を得るために光学系を通過する光の焦点を合わせるためのレンズを含むことが望ましい。
【００１６】
本発明は、また、光学系の収差または変形を補整するための方法に属すると言える。この方法は、
光学系に光を照射するステップと、
光が光学系を通過した後に光を検出するステップと、
検出器によって検出された光の波面に関する位相データを生成するステップと、
既知の基準データに従ってデータを変換するための変換法を決定するステップと、
データに対する光学系の収差または変形の影響を取り除くために光学系を通じて生成された物体の画像に関するデータに変換法を適用するステップと、を含む。
【００１７】
レンズ系の変形または収差によって誘引される変形なしに物体の画像が生成されるように、変換法が適用されるデータは物体の画像に関するデータであることが望ましい。
【００１８】
検出器は電荷結合装置を含むことが望ましい。
【００１９】
光学系を通して見る物体の画像を得るために、画像に関するデータは、光学系を通過する光の焦点を合わせるためのレンズを含む装置に光線を誘導することによって捕捉されることが望ましい。
【００２０】
本発明は、人の眼の眼底の画像を生成するための眼底カメラに属すると言うことができる。このカメラは、
人の眼の角膜及び水晶体を通過し人の眼の眼底から反射され、再び人の眼の水晶体及び角膜を通過する光線を検出するための検出器と、
検出器によって検出された光線の波面に関する位相データを決定し、かつ検出器によって検出されたデータから既知の基準データに変換するために必要な変換法を生成するための処理手段と、を含み、
検出器は眼底の画像を得るために人の眼に誘導される光線を検出するため及びこの画像に関するデータを生成するためのものであり、
処理手段は、人の眼の角膜及び水晶体によって誘引される収差及び変形を補整するために画像に関するデータを変換するための変換法に従って画像に関するデータを処理するため及び人の眼の角膜及び水晶体によって誘引される変形及び収差のない眼底の画像を生成するためのものである。
【００２１】
カメラは、また、検出器によって検出される光線を生成するための光源を含むことが望ましい。
【００２２】
カメラは、さらに、画像を生成する光線が眼底から反射して眼底の画像を形成するために眼に向かう光線の焦点を合わせるためのレンズを含むことが望ましい。
【００２３】
カメラは、または、眼底の位相画像を表示するためのモニタを含むことができる。
【００２４】
本発明の他の形態は、レンズ系の収差または変形の量を決定するための装置に関するものである。
【００２５】
本発明のこの形態は、レンズ系の変形または収差の量を決定する装置に属すると言うことができる。この装置は、
光学系に光線を誘導するための手段と、
光線が光学系を通過した後に光線を検出するための検出器手段と、
検出器からデータを受け取り、データを処理して光学系から発せられる光線の波面に関する位相データを生成し、かつ基準位相データに対してレンズ系の収差または変形の量を決定するための処理手段と、を含む。
【００２６】
このように、レンズ系によって誘引される収差または変形の量を決定することができる。この形態は、角膜及び水晶体の治療を行うことができるようにまたは人の眼の角膜及び水晶体によって誘引される変形及び収差を矯正するための眼鏡またはコンタクトレンズの処方を容易にするために、角膜及び水晶体などレンズ系の収差または変形の量を決定するために適用することができる。
【００２７】
本発明のこの形態は、また光学系における収差または変形を決定するための方法に属すると言うことができる。この方法は、
光学系に光を照射するステップと、
光が光学系を通過した後に光を検出するステップと、
検出器によって検出された光の波面に関する位相データを生成するステップと、
位相データを基準位相データと比較して、その差を従ってレンズ系によって誘引される収差または変形を決定するステップと、を含む。
【００２８】
本発明のこの形態の望ましい実施形態において、光学系は人の眼であり、基準位相データは人の眼の奥からの反射から得られる位相データである。従って、光が人の眼に照射されかつ検出されると、角膜及び水晶体によって誘引された変形は測定され、眼の奥の球形によって生成される既知の変形のない波面と比較される。変形のない波面は、眼に起因する変形がない場合に、眼の奥から眼を通って反射される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の望ましい実施形態は、添付図面を参照しながら例示として説明される。
【００３０】
本発明の望ましい実施形態について、人の眼の眼底画像から人の眼の光学部によって誘引される変形及び収差を除去する眼底カメラを参考にして説明する。ただし、本発明は、もっと広い用途を持っており、他の生物学的環境または画像を生成するために使用される光学系によって誘引される変形または収差による画像の変形を補整するための機械的環境において使用することができる。
【００３１】
図１は、角膜１０、水晶体１２及び眼底１６（一般には眼の奥）が示される人の眼の図を示している。光線が図1において光線２０で示される通り人の眼に入ると、光線は、眼が見ている物体の画像１７を生成するために角膜及び水晶体によって眼底に焦点を結ぶ。
【００３２】
周知の通り、近視、遠視及び乱視など一般的な病気は、眼によって捉えられる画像のブレを生じ、これは、通常、外科的技術によってまたは眼鏡またはコンタクトレンズを着けることによって矯正される。図２は、眼が近視である場合の例を示しており、光線２０は角膜１０及び水晶体１２によって眼底１６前の図２においてＦ１で示される位置で焦点を結ぶ。図３は遠視を患う眼の状況を示しており、画像Ｆ２は眼底１６の後に焦点を結び、図４は、角膜及び水晶体１２の様々な軸が個別に焦点を結んで、眼底１６に歪んだ像を生成する乱視を示している。
【００３３】
診断のため及び可能であれば治療のために眼底の画像を生成するために眼底カメラが使用される場合、眼底カメラによって捕捉される画像は、人の眼の角膜及び水晶体１２によって誘引される変形または収差によって歪む。この変形は、画像の解像度を著しく低下し、眼底の錐体及び杆状体など微細部を見ることができないようにする。従って、緑内障及び網膜症など眼底に影響を与える疾患の診断をより難しくする。このため、人の眼の錐体及び杆状体の構造的細部は、一般に外科的処置によってしか確かめることができない。
【００３４】
本発明の眼底カメラは、杆状体及び錐体の細部など微細部を観察できるようにするために眼底画像の解像度を改良するように、眼の角膜及び水晶体によって誘引される変形及び収差を補整する。図５に示される眼底カメラ５０は、光線５４を生成するための光源５２、光線５４がビームスプリッタ５６を通って人の眼Ｅに達することができるようにするビームスプリッタ５６を含む。装置は、光線５４を人の眼Ｅへ誘導されるように眼の位置を要求される位置に位置決めするために人の頭に当接する従来の支持体を含んでよい。この支持体及び眼底カメラの周辺構造は周知であるので、本明細書においては細部について説明しない。眼底カメラはスプリッタ５６を通過する光線５４’の焦点を合わせるための光学システムを例示するレンズ５８を含む。レンズ５８は、下に詳細に説明する理由により、光線５４’の経路に出入りするよう平行移動段階（図示されていない）において二重矢印Ａの方向に移動可能である。
【００３５】
光が眼Ｅに入るとき、光は角膜及び水晶体を通過し、眼の奥にある眼底から反射して、再び水晶体及び角膜を通ってビームスプリッタ５６に達する。ビームスプリッタ５６は眼から発散した光が経路５９に沿って結像システム６０を通って望ましくは電荷結合装置である検出器６２に達するように光を分割する。電荷結合装置６２はプロセッサ６４に接続され、プロセッサ６４は人の眼の眼底画像を表示するためのモニタ６６に接続されてよい。プロセッサ６４は、またキーボード等の従来の入力装置に接続される。
【００３６】
結像システム６０は、一連のレンズまたは同様の装置を含んでよい。結像システム６０の目的は、強度輸送式（transfer of intensity equation）を解くことができるようにするためのデータを入手するために電荷結合装置６２に対して像の焦点を結ぶことができるようにすることであり、最も典型的にはその結果として異なる３つの焦点面で電荷結合装置に対して画像の焦点が結ばれる。３つの焦点面のうちの１つは電荷結合装置６２にあり、他の２つは焦点ボケの画像を提供するため焦点面の両側にある。これらの画像は、上記の国際特許出願に開示されたアルゴリズムに従って強度輸送式を解くためのデータを提供する。
【００３７】
電荷結合装置６２によって検出されたデータはプロセッサ６４に送られ、プロセッサ６４は、物体、この実施形態において眼底の位相画像を生成することができるようにするための位相データを生成するためにアルゴリズムを実行する。位相画像はプロセッサ６４内の電気フォーマットに保存されるかモニタ６６に表示されることができる。
【００３８】
眼の光学部すなわち角膜１０及び水晶体１２によって誘引される収差または変形及び結像システム６０のレンズ５８に含まれる収差または変形を補整するために、光源５２が、図６の光線８０によって示されるように眼Ｅに誘導される平行光線を生成するように、レンズ５８を、まず、光線５４’の経路から外れるように二重矢印Ａの方向に平行移動させる。平行光線８０は、角膜１０及び水晶体１２によって眼底１６に焦点を結んで、眼底１６にスポット画像を生成する。光は、ビームスプリッタ５６に戻る平行光線８０を生成するように眼底から反射し、ビームスプリッタ５６によって経路５９に沿って結像システム６０を通って電荷結合装置６２に達するように誘導される。結像システム６０は、位相画像を生成するためにその後プロセッサ６４に供給されるデータを生成するために、電荷結合装置６２に上記の３つの画像すなわち焦点画像及び２つの焦点ボケ画像を生成するように操作される。従って、眼底１６から反射される光は、上記の通り水晶体及び角膜を通って検出器６２に達する完全な球形波面でなければならず、完全な平面伝搬波面を形成しなければならない。しかし、近視、遠視及び乱視の場合のように波面に変形または収差を誘引するような何らかの欠陥を水晶体１２及び角膜１０が含む場合、平面波ビームは角膜及び水晶体のこのような症状または欠陥によって歪められる。従って、検出器６２によって平面波面が検出されずに検出器６２によって歪曲波面が検出される。
【００３９】
眼が完全な状態の場合、波面は平面であると予想されるので、平面波面に関する位相データは、強度輸送式を解いて眼底１６から反射される波面に関する位相データを生成するために上記アルゴリズムが実行されたとき、検出器６２によって検出されかつプロセッサによって生成されることが期待されるものに関する基準データを提供するために使用することができる。眼が完全な状態である場合、波面は完全な平面波面に一致する位相データを生成する。しかし、変形または収差が誘引されると、データは明らかに異なるものになり、このデータと平面データとの間の誤差を変換を生成するために使用できる。変換法は変形データに適用されると、変形または収差を取り除き、水晶体１２または角膜１０によって変形または収差が引き起こされない場合に期待される完全な平面波面にデータを戻すことができる。診断または研究のために眼底画像を生成することが望ましい場合、レンズ５８は、レンズ５８を光線５４’の経路内に位置するように二重矢印Ａの方向に平行移動させる。これによって図６において光線８２に示されるように光線５４’の焦点が合うので、光線５４は眼底１６全体において焦点を結ぶ。眼底から反射される光は水晶体１２、角膜１０を通って図6に示される光線経路８２に沿って反対方向に進み、ビームスプリッタ５６によって結像システム６０から検出器６２へ誘導される。
【００４０】
結像システム６０は、次に、眼底１６の高解像度の画像を生成するためにプロセッサ６４へデータ供給を可能にする焦点画像を提供するように操作される。歪曲波面を平面波面に変換するために使用されプロセッサ６４によって既に決定されている事前に決定された変換法が眼底１６の実際の画像に関する強度データに適用されて、角膜１０及び水晶体１２によって誘引される変形及び収差及び眼底カメラ５０の光学システムのその他の欠陥の影響を取り除くために変換法に従って捕捉された強度データを変換する。この１つの方法は、歪曲波変換を使用して角膜及び水晶体の変形または収差に起因する眼の点像分布関数（point spread function）を作り、強度画像でデコンボリューションを行い、それによってより良い解像度を生成する。さらに、眼底の画像は電荷結合装置６２上に捕捉され、変形または収差を取り除くために電荷結合装置６２によって捕捉されたデータ全体が変換されるので、画像の解像度の改良は著しく、それによって、眼底の錐体及び杆状体の細部を示すのに充分な解像度の画像が得られるので、人の眼の眼底に関する診断も科学的研究も侵襲的技法を用いる必要なく行うことができる。
【００４１】
図７Ａから７Ｅまでは、本発明の望ましい実施形態の適用を示す写真である。
【００４２】
図７Ａは、人の眼の眼底の実際の描写を表そうとするものである。図７Ｂは上述のように眼が水晶体及び角膜に生じる何らかの収差を持つ場合に得られると予想される画像である。自明の通り、図７Ｂの画像は図７Ａの描写に比べてずっと不鮮明である。
【００４３】
図７Ｃは上述のアルゴリズムによって図７Ｂの画像から生成された位相データを示している。眼が完全な状態であり点光源が眼底から発せられる場合、図７Ｃの位相画像は完全な円になる。しかし、変形のために波面自体が歪んでいるので、画像は完全ではない。変形がなければ眼底の点光源から発せられる完全な円の画像言い換えれば平面波が得られることが分かっているので、図７Ｃの位相画像を収差または変形がない場合に期待される位相画像に変換するための変換法を決定することができる。本発明の望ましい実施形態において、これは図７Ｄに示される点像分布関数によって行われる。この図において異なる様々なピクセルは図７Ｃの位相画像に応じて様々な光の強度を持つ。
【００４４】
この場合にも、図７Ｃの位相画像が完全であれば、１つのピクセルしか明るくならず、照度は隣接するピクセルまで広がらなかったであろう。
【００４５】
このように、点像分布関数は、図７Ｂの不鮮明な画像を図７Ｅに示されるようにもっと高い解像度の画像に転換するために使用することができる変換法を提供する。これは、図７Ｂの画像のデコンボリューションによって行われ、不鮮明及び変形を除去するために図７Ｂの画像から図７Ｄの点像分布関数が有効に差し引かれるので、図７Ｅに示される通りずっと高い解像度が得られる。言い換えると、点像分布関数は、変形を除去することによって図７Ｅに示される高い解像度の図を提供するために、図７Ｂの不鮮明な画像を割るために使用されると考えることができる。
【００４６】
自明の通り、図７Ｅの画像は図７Ｂの不鮮明な画像より図７Ａの実際の画像にずっと近く、従って本発明の望ましい実施形態によってより良好で高解像度の画像が得られる。
【００４７】
このように、画像が結像システムによって実際に構成される場合、変形のない画像を生成するために点像分布関数がデコンボリュート（deconvolute）される。実際の画像が生成されない別の実施形態において、画像データを１つの平面から別の平面に変換するために波伝搬器によって変換を行うことができるので、この別の平面において変形または収差が除去されることによってより高い解像度の画像が得られる。
【００４８】
望ましい実施形態において、変換は、強度データ（すなわち結像システム６０によって捕捉されるデータの振幅（amplitude））について行われる。
【００４９】
しかし、他の実施形態において、変換を画像に関する位相データに対して行うか、または位相データと強度データの組合せに対して行うことができる。
【００５０】
本発明の第二形態は、人の眼の角膜及び水晶体に生じる変形または収差の量を決定して、目の外科的治療または眼鏡またはコンタクトレンズの適切な処方の決定において有益な情報を提供するために使用することができる。
【００５１】
この形態において、装置は図５を参照して説明したものと同様であり、光が検出器６２によって検出されるように平行光線８０が眼Ｅに照射される。プロセッサ６４は平面波面に関するデータを記憶しているので、捕捉されるデータと記憶される平面データとの間の誤差を使用して角膜１０及び水晶体１２に生じる変形または収差の量を測定することができる。この場合にも、これは、角膜１０及び水晶体１２に生じる変形または収差の量を決定できるように、検出器６２が位相データを生成できるようにする上記の３つの画像を検出し、この位相データを平面画像に関する位相データと比較することによって行うことができる。この情報は、適切な眼鏡またはコンタクトレンズの処方を決定するためまたは外科的処置を指導するためのデータを提供する。
【００５２】
本発明の精神及び範囲内での修正は当業者によって簡単に行うことができるので、本発明は以上に例として説明された特定の実施形態に限定されない。
【００５３】
特許請求の範囲及び以上の説明において、明白な文言または必然的な示唆により文脈上特に要求しない限り、「含む」という言葉またはその変形は、包括的に、すなわち指定される特徴の存在を示すが本発明の様々な実施形態において他の特徴の存在または追加を排除しないために使用される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】人の眼の図である。
【図２】人の眼を通過し人の眼の眼底に結像する光に誘引される異なる変形または収差を示している。
【図３】人の眼を通過し人の眼の眼底に結像する光に誘引される異なる変形または収差を示している。
【図４】人の眼を通過し人の眼の眼底に結像する光に誘引される異なる変形または収差を示している。
【図５】本発明の望ましい実施形態に従った眼底カメラのブロック略図である。
【図６】眼の角膜及び水晶体によって誘引される変形及び収差のない眼底画像を生成するために眼に誘導される光線を示す、図１と同様の図である。
【図７Ａ】本発明の望ましい実施形態の適用を示す写真である。
【図７Ｂ】本発明の望ましい実施形態の適用を示す写真である。
【図７Ｃ】本発明の望ましい実施形態の適用を示す写真である。
【図７Ｄ】本発明の望ましい実施形態の適用を示す写真である。
【図７Ｅ】本発明の望ましい実施形態の適用を示す写真である。
【図１】
2007519447.tif 000003
【図２】
2007519447.tif 000004
【図３】
2007519447.tif 000005
【図４】
2007519447.tif 000006
【図５】
2007519447.tif 000007
【図６】
2007519447.tif 000008
【図７Ａ】
2007519447.tif 000009
【図７Ｂ】
2007519447.tif 000010
【図７Ｃ】
2007519447.tif 000011
【図７Ｄ】
2007519447.tif 000012
【図７Ｅ】
2007519447.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月17日(2005.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系に光線を誘導するための手段と、
前記光学系を光線が通過した後に少なくとも２つの異なる焦点面で光線を検出するための検出器と、
前記検出器から２つの異なる前記焦点面における光に関するデータを受け取り、前記データを処理するために、前記光学系から発散される光線の波面に関する位相データを、検出された波面に関するデータを所定基準に変換するための変換法の決定を可能にする強度輸送式を解くことによって、生成し、かつ前記光学系によって誘引される収差または変形を除去するために前記光学系を通過した画像に前記変換法を適用するための処理手段を含む、光学系の収差または変形を補整するための装置。
【請求項２】
前記検出器は電荷結合装置を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記光学系に平行光線を照射するための光源、及び検出のために物体から前記光学系を通って戻る反射光を前記検出器へ誘導するためのビームスプリッタを更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記光学系を通して見た物体の画像を得るために前記光学系を通過する光の焦点を合わせるためのレンズを更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記変換法を適用する前記データは強度データである、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記変換法の適用は強度データのデコンボリューションを含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記変換法は１つの画像ロケーションから別の画像ロケーションへの波の伝搬である、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
光学系に光を照射するステップと、
前記光学系を光が通過した後に少なくとも２つの異なる焦点面で光を検出するステップと、
２つの異なる焦点面で検出器によって検出された光の波面に関する位相データを、強度輸送式を解くことによって生成するステップと、
既知の基準データに従って前記位相データを変換するための変換法を決定するステップと、
前記光学系の収差または変形のデータに対する影響を除去するために前記光学系を通じて生成された物体の画像に関するデータに前記変換法を適用するステップを含む、光学系の収差または変形を補整するための方法。
【請求項９】
前記変換法が適用されるデータが物体の画像に関するデータであり、物体の画像がレンズ系の変形または収差に誘引される変形を伴うことなく生成される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記検出器が電荷結合装置を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記画像に関するデータが、前記光学系を通して見た物体の画像を得るために前記光学系を通過する光の焦点を合わせるためのレンズを含む装置に光線を誘導することによって捕捉される、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
人の眼の角膜及び水晶体を通過し人の眼底から反射され、再び人の眼の水晶体及び角膜を通過する光線を少なくとも２つの異なる焦点面で検出するための検出器と、
２つの異なる焦点面で前記検出器によって検出された光線の波面に関する位相データを、強度輸送式を解くことによって決定し、かつ前記位相データを前記検出器によって検出されたデータから既知の基準データに変換するために必要な変換を可能にするための処理手段を含み、
前記検出器が、眼底の画像を得るために人の眼に誘導される光線を検出し、かつ画像に関する位相データを生成するためのものでもあり、
前記処理手段が、人の眼の角膜及び水晶体によって誘引される収差及び変形を補整するために画像に関するデータを変換する変換法に従って画像に関する位相データを処理し、かつ人の眼の角膜及び水晶体に起因する変形及び収差を伴うことなく眼底の画像を生成するためのものである、人の眼の眼底の画像を生成するための眼底カメラ。
【請求項１３】
前記検出器によって検出される光線を生成するための光源を更に含む、請求項１２に記載の眼底カメラ。
【請求項１４】
画像を生成する光線が眼底の画像を提供するために眼底から反射されるように眼に向かう光線の焦点を合わせるためのレンズを更に含む、請求項１２に記載の眼底カメラ。
【請求項１５】
眼底の画像を表示するためのモニタを更に含む、請求項１２に記載の眼底カメラ。
【請求項１６】
光学系に光線を誘導するための手段と、
前記光学系を光線が通過した後に少なくとも２つの異なる焦点面で光線を検出するための検出器手段と、
前記検出器から２つの異なる焦点面で光線に関するデータを受け取り、前記データを処理して、強度輸送式を解くことによって前記光学系から発散される光線の波面に関する位相データを生成し、かつ基準位相データに対してレンズ系の収差または変形の量を決定するための処理手段を含む、レンズ系の変形または収差の量を決定するための装置。
【請求項１７】
光学系に光を照射するステップと、
前記光学系を光が通過した後に少なくとも２つの異なる焦点面で光を検出するステップと、
強度輸送式を解くことによって２つの異なる焦点面で前記検出器によって検出された光の波面に関する位相データを生成するステップと、
前記位相データを基準位相データと比較して誤差を決定し、それにより光学系によって誘引される収差または変形を決定するステップを含む、光学系の収差または変形を決定する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
さらに、眼底の画像は電荷結合装置６２上に捕捉され、変形または収差を取り除くために電荷結合装置６２によって捕捉されたデータ全体が変換されるので、画像の解像度の改良は著しく、それによって、眼底の錐体及び杆状体の細部を示すのに充分な解像度の画像が得られるので、人の眼の眼底に関する診断も科学的研究も侵襲的技法を用いる必要なく行うことができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
図７Ａから７Ｅまでは、本発明の望ましい実施形態の適用を示す写真である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
図７Ａは、人の眼の眼底の実際の描写を表そうとするものである。図７Ｂは眼が上述のように水晶体及び角膜に起因する何らかの収差を持つ場合に得られると予想される画像である。自明のように、図７Ｂの画像は図７Ａの描写に比べてずっと不鮮明である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
図７Ｃは、反射点光源からの画像に適用される場合に上述のアルゴリズムを用いて生成された位相データを示している。眼が完全な状態であり点光源が眼底から発生する場合、図７Ｃの位相画像は完全な円になる。しかし、変形のために波面自体が歪んでいるので、画像は完璧ではない。変形がなければ眼底の点光源から発せられる完全な円の画像、言い換えれば平面波が得られることが分かっているので、図７Ｃの位相画像を収差または変形がない場合に期待される位相画像に変換するための変換法を決定することができる。本発明の望ましい実施形態において、これは図７Ｄにおいて示される点像分布関数（point spread function)によって行われる。この図において異なる様々なピクセルが図７Ｃの位相画像に応じて様々な光の強度を持つ。
【国際調査報告】
2007519447.tif 000014
2007519447.tif 000015
2007519447.tif 000016
2007519447.tif 000017
2007519447.tif 000018