(57)【要約】  被検者の角膜の位置を決定するための装置であって、カメラと、一致する第１の光ビームと第１の光拡散部分とを提供するように構成された第１の照明装置と、一致する第２の光ビームと第２の光拡散部分とを提供するように構成された第２の照明装置とを備える。ある実施形態において、角膜がカメラの光軸に沿って位置するとき、第１の像、第２の像、第３の像及び第４の像が正方形の中点上に配置される。
2010504832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の角膜の位置を決定するための装置であって、
第１の光ビームと第１の光拡散部分とを提供するように構成された第１の照明装置であって、前記第１の拡散部分が前記第１のビームと一致する点から拡がる、第１の照明装置と、
カメラであって、前記第１の照明装置及び前記カメラが、前記角膜における前記第１のビームの散乱点の第１の像を結像し、且つ前記角膜から反射された前記第１の拡散部分の第２の像を結像するように設定及び配設される、カメラと、
を備えることを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記第１の照明装置が、
第１の光ビームを提供するように構成された第１のレーザと、
前記第１のビーム内に配置され、且つ前記第１の光拡散部分を生成するように構成された第１の開口と、
を備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記被検者の頭部を選択された位置に維持するための構造体をさらに備える装置であって、前記第１の照明装置が、前記第１のビーム及び前記第１の拡散部分を前記被検者の角膜に対応する位置に向けて投射するように方向付けられることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記被検者の頭部を維持するための前記構造体が、前記被検者の角膜を位置決めするための顎受けを備えることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の照明装置が、前記第１のビームの形状を決定し、且つ前記第１のビームからの光の一部を回折させて前記第１の拡散部分を形成するように設定及び配設される第１のピンホールを備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
第２の光ビーム及び第２の光拡散部分を提供するように構成された第２の照明装置をさらに備える装置であって、前記第２の拡散部分が前記第２のビームと一致する点から拡がることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第２の照明装置と前記カメラとが、前記角膜における前記第２のビームの散乱点の第３の像を結像し、且つ前記角膜から反射された前記第２の拡散部分の第４の像を結像するように設定及び配設されることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記カメラが光軸を有し、及び前記角膜が前記カメラの前記光軸に沿って位置するとき、前記第１の像と前記第３の像とが前記光軸に関して対称に配置されることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
角膜が前記カメラの前記光軸に沿って位置するとき、前記第２の像と前記第４の像とが前記光軸に関して対称に配置されることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
角膜が前記カメラの前記光軸に沿って位置するとき、前記第１の像、前記第２の像、前記第３の像及び前記第４の像が長方形の中点上に配置されることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
角膜が前記カメラの前記光軸に沿って位置するとき、前記第１の像、前記第２の像、前記第３の像及び前記第４の像が正方形の中点上に配置されることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
角膜が前記カメラの前記光軸に沿って位置するとき、前記第１の像、前記第２の像、前記第３の像及び前記第４の像が直線上に配置されることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項１３】
前記カメラと電気的に連結され、且つ前記角膜における前記第１のビームの散乱点の前記像と、前記角膜から反射された前記第１の拡散部分の前記像とを使用して前記眼の位置を計算するようにプログラムされたプロセッサをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記被検者の眼の複数の画像を取得するように構成された厚さ計測機器と組み合わせた装置であって、前記複数の画像の各々について前記眼の位置を提供するように構成されることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
一連の処置を施行するように構成された屈折矯正手術機器と組み合わせた装置であって、前記装置が前記眼の位置データを前記手術機器に提供するように構成され、且つ前記屈折矯正手術機器が位置データに応じて前記一連の処置を修正するように構成されることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
被検者の眼の位置を決定するための装置であって、
第１の光ビームを提供するように構成された第１の照明装置と、
第２の光ビームを提供するように構成された第２の照明装置と、
第１の点光源照明装置と、
第２の点光源照明装置と、
光軸を有するカメラと、
を備え、前記カメラ、前記第１の照明装置及び前記第２の照明装置並びに前記第１の点光源照明装置及び前記第２の点光源照明装置が、前記眼が所与の位置にあるとき、（ｉ）前記第１のビームからの光及び前記第２のビームからの光が前記眼の角膜から散乱することにより、それぞれ第１の像及び第２の像を前記カメラに結像し、前記第１の像及び前記第２の像が、前記眼の前記角膜の頂点に対応する前記カメラ上の点から第１の所定の距離にある第１の点に関して配置され、及び（ｉｉ）前記第１の点光源からの光及び前記第２の点光源からの光が前記角膜から反射されることにより、それぞれ第３の像及び第４の像を結像し、前記第３の像及び前記第４の像が、前記眼の前記角膜の頂点に対応する前記カメラ上の前記点から第２の所定の距離にある第２の点に関して配置される、ように設定及び配設されることを特徴とする、装置。
【請求項１７】
前記第１の点及び前記第２の点が一致することを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１の像、前記第２の像、前記第３の像及び前記第４の像の各々が、前記カメラの前記光軸に対応する点を中心とする正方形の辺の対応する中点上に配置されることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
被検者の角膜の位置を決定するための装置であって、
（Ａ．）第１の照明装置であって、
（ｉ．）第１の光ビームを提供するように構成された第１のレーザと、
（ｉｉ．）前記第１のビームの光路に配置され、且つ前記第１のビームと一致する点から拡がる第１の拡散部分を生成するように構成された第１の開口と、
を備える、第１の照明装置と、
（Ｂ．）第２の照明装置であって、
（ｉ．）第２の光ビームを提供するように構成された第２のレーザと、
（ｉｉ．）前記第２のビームの光路に配置され、且つ前記第２のビームと一致する点から拡がる第２の拡散部分を生成するように構成された第２の開口と、
を備える、第２の照明装置と、
（Ｃ．）カメラと、
を備え、
前記第１のレーザ、前記第２のレーザ、前記第１の開口、前記第２の開口、及び前記カメラが、前記カメラにおいて、
（ｉ）前記角膜における前記第１のビームの散乱点の像と、
（ｉｉ）前記角膜から反射された前記第１の拡散部分の像と、
（ｉｉｉ）前記角膜における前記第２のビームの散乱点の像と、
（ｉｖ）前記角膜から反射された前記第２の拡散部分の像と、
を結像するように設定及び配設されることを特徴とする、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者の眼の位置を決定するための方法及び装置、及びより詳細には、被検者の眼の位置を決定するための光学的方法及び光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検者の眼の位置を正確に決定したいという要望が、多くの活動分野に見られる。例えば眼科用途では、眼の位置情報は、眼の計測を行ったり、又は屈折矯正手術を施行したりするのに有用である。
【０００３】
被検者の眼の位置を決定するための様々な装置が公知である。図１は、被検者の眼の位置を決定するための第１の従来装置の概略図である。第１のレーザ１０と第２のレーザ２０とが、それらのレーザからのビームが位置Ｌで交差するように位置合わせされる。被検者の角膜Ｃによって散乱されるビームの光の像を、カメラ５０を用いて観察することにより、被検者の眼を縦方向について（ｙ方向に）位置Ｌまで持ってくる。２つのスポットＲ１及びＲ２がカメラによって観察されるとき、被検者の眼は位置Ｌの前方か、又は後方のいずれかにあり、及びただ１つのスポットが観察されるとき、被検者の眼はその位置上にある。かかる構成は眼の横方向の（すなわち、ｘ方向又はｚ方向における）変位には敏感でない。
【０００４】
図２は、被検者の眼の位置を決定するための別の装置の概略図である。図２の装置を使用して、光が被検者の眼の上に投射されるように第１の点光源６０と第２の点光源７０とが配設される。カメラは、被検者の角膜から反射される光を結像するように位置決めされる。
【０００５】
角膜が凸面鏡面として機能するため、カメラ７５は点光源の虚像Ｓ１’及びＳ３’を観察する。光軸ＯＡに対応する中心線に関して像Ｓ１及びＳ３が対称に位置決めされるように眼を動かすことによって、眼を既知の位置に持ってくることができる。図２の装置は眼の横方向の（すなわち、ｘ方向及びｚ方向における）位置を決定する。しかしながら、この技術は、縦軸に沿った（すなわち、ｙ方向における）変位には敏感でない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の装置は、眼の位置についての何らかの情報を提供するが、必要とされているのは、より正確な眼の位置情報及び／又はより簡便な位置決定技術を提供できる機器である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、被検者の角膜の位置を決定するための装置に関し、これは、第１の光ビームと第１の光拡散部分とを提供するように構成された第１の照明装置であって、第１の拡散部分が第１のビームと一致する点から拡がる、第１の照明装置と、カメラとを備え、第１の照明装置とカメラとは、角膜における第１のビームの散乱点の第１の像を結像し、且つ角膜から反射された第１の拡散部分の第２の像を結像するように設定及び配設される。
【０００８】
ある実施形態において、第１の照明装置は、第１の光ビームを提供するように構成された第１のレーザと、第１のビームに配置され、且つ第１の光拡散部分を生成するように構成された第１の開口とを備える。ある実施形態において、本装置はさらに、被検者の頭部を選択された位置に維持するための構造体を備え、第１の照明装置は、第１のビーム及び第１の拡散部分が被検者の角膜に対応する位置に向けて投射されるように方向付けられる。被検者の頭部を維持するための構造体は、被検者の角膜を位置決めするための顎受けを備え得る。ある実施形態において、第１の照明装置は第１のピンホールを備え、これは、第１のビームの形状を決定し、且つ第１のビームからの光の一部を回折させて第１の拡散部分を形成するように設定及び配設される。
【０００９】
本装置はさらに、第２の光ビームと第２の光拡散部分とを提供するように構成された第２の照明装置を備えてもよく、第２の拡散部分は第２のビームと一致する点から拡がる。かかる実施形態において、第２の照明装置とカメラとは、角膜における第２のビームの散乱点の第３の像を結像し、且つ角膜から反射された第２の拡散部分の第４の像を結像するように設定及び配設され得る。かかる実施形態のあるものにおいて、カメラは光軸を有し、角膜がカメラの光軸に沿って位置するとき、第１の像と第３の像とは光軸に関して対称に配置される。角膜がカメラの光軸に沿って位置するとき、第２の像と第４の像とは光軸に関して対称に配置され得る。角膜がカメラの光軸に沿って位置するとき、第１の像、第２の像、第３の像、及び第４の像は長方形の中点上に配置され得る。角膜がカメラの光軸に沿って位置するとき、第１の像、第２の像、第３の像、及び第４の像は正方形の中点上に配置され得る。他の実施形態において、角膜がカメラの光軸に沿って位置するとき、第１の像、第２の像、第３の像、及び第４の像は直線上に配置され得る。
【００１０】
ある実施形態において、本装置は、カメラと電気的に連結され、且つ角膜における第１のビームの散乱点の像と、角膜から反射された第１の拡散部分の像とを用いて眼の位置を計算するようプログラムされたプロセッサを備える。
【００１１】
本装置は、被検者の眼の複数の画像を取得するように構成された厚さ計測機器と組み合わされてもよく、ここで本装置は、複数の画像の各々について眼の位置を提供するように構成される。他の実施形態において、本装置は、一連の処置を施行するように構成された屈折矯正手術機器と組み合わされ、ここで本装置は、眼の位置データを手術機器に提供するように構成され、及び屈折矯正手術機器は、位置データに応じて一連の処置を修正するように構成される。
【００１２】
本発明の別の態様は、被検者の眼の位置を決定するための装置に関し、これは、第１の光ビームを提供するように構成された第１の照明装置と、第２の光ビームを提供するように構成された第２の照明装置と、第１の点光源照明装置と、第２の点光源照明装置とを備える。本装置はまた、光軸を有するカメラも備える。本装置では、カメラ、第１の照明装置及び第２の照明装置、並びに第１の点光源照明装置及び第２の点光源照明装置が、眼が所与の位置にあるとき、（ｉ）第１のビームからの光及び第２のビームからの光が眼の角膜から散乱することにより、それぞれ第１の像及び第２の像をカメラに結像し、第１の像及び第２の像が、眼の角膜頂点に対応するカメラ上の点から第１の所定の距離にある第１の点に関して配置され、及び（ｉｉ）第１の点光源からの光及び第２の点光源からの光が角膜から反射することにより、それぞれ第３の像及び第４の像を結像し、第３の像及び第４の像が、眼の角膜頂点に対応するカメラ上の点から第２の所定の距離にある第２の点に関して配置されるように、設定及び配設される。
【００１３】
第１の点及び第２の点は、互いに一致し得る。ある実施形態において、第１の像、第２の像、第３の像及び第４の像の各々は、カメラの光軸に対応する点を中心とする正方形の辺の対応する中点上に配置される。
【００１４】
本発明の別の態様は、被検者の角膜の位置を決定するための装置に関し、これは、（Ａ．）第１の照明装置であって、（ｉ．）第１の光ビームを提供するように構成された第１のレーザと、（ｉｉ．）第１のビームの光路に配置され、且つ第１のビームと一致する点から拡がる第１の拡散部分を生成するように構成された第１の開口と、を備える第１の照明装置；（Ｂ．）第２の照明装置であって、（ｉ．）第２の光ビームを提供するように構成された第２のレーザと、（ｉｉ．）第２のビームの光路に配置され、且つ第２のビームと一致する点から拡がる第２の拡散部分を生成するように構成された第２の開口と、を備える第２の照明装置；及び（Ｃ．）カメラを備える。本装置では、第１のレーザ、第２のレーザ、第１の開口、第２の開口、及びカメラは、カメラにおいて、（ｉ）角膜における第１のビームの散乱点の像と、（ｉｉ）角膜から反射された第１の拡散部分の像と、（ｉｉｉ）角膜における第２のビームの散乱点の像と、（ｉｖ）角膜から反射された第２の拡散部分の像とを結像するように設定及び配設される。
【００１５】
本発明の例示的で非限定的な実施形態が、添付の図面を参照しながら例として説明され、図面では、異なる図面において同一又は同様の構成要素を示すために、同じ参照符号が使用される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】眼の位置を決定するための先行技術の装置の概略図である。
【図２】眼の位置を決定するための別の先行技術の装置の概略図である。
【図３Ａ】被検者の眼の位置を決定するための装置の例の側面図の概略図であり、眼に入射する光ビームの光路を示す。
【図３Ｂ】図３Ａに図示されるのと同じ側面図の概略図であり、点光源からの光路を示し、点光源の各々は、図３Ａに図示される入射光ビームのうち対応する一方と一致する。
【図４】図３Ａの装置を線４−４に沿って見たときの概略図である。
【図５】図３Ａの装置を線５−５に沿って見たときの概略図である。
【図６Ａ】図３Ａにおいて被検者の眼が装置と適切に位置合わせされているときにカメラによって生成される像の概略図である。
【図６Ｂ】図３Ａにおいて眼が装置と不適切に位置合わせされているときに装置によって生成される像の概略図である。
【図６Ｃ】図３Ａにおいて眼が装置と不適切に位置合わせされているときに装置によって生成される像の概略図である。
【図７】被検者の眼の位置を決定するための装置の実施形態のうち別の例の側面図の概略図である。
【図８】図７の装置を線８−８に沿って見たときの概略図である。
【図９】図７の装置を線９−９に沿って見たときの概略図である。
【図１０】図７においてカメラによって生成される像の概略図である。
【図１１】被検者の眼の位置を決定するための装置の実施形態のうち別の例の側面図の概略図であり、４つの別個の光源を使用している。
【図１２】図１１の装置を線１２−１２に沿って見たときの概略図である。
【図１３】別の眼科器具と組み合わせた被検者の眼の位置を決定するための装置の概略図である。
【図１４Ａ】被検者の眼の一部の断面図の概略図であり、眼の厚さ計測分析用にとられる画像に対応する画像スライスを図示する。
【図１４Ｂ】被検者の眼の平面図の概略図であり、図１４Ａの画像スライスを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図３Ａ、３Ｂ、４及び５は、本発明の態様に係る被検者の眼の位置を決定するための装置３００の実施形態の例の概略図である。本装置は、第１の照明装置３１０、第２の照明装置３２０、及びカメラ３３０を備える。
【００１８】
第１の照明装置は、第１の光ビームＢ１（図３Ａに図示される）及び第１の光拡散部分Ｄ１（図３Ｂに図示される）を提供するように構成される。第１の照明装置と同様に、第２の照明装置は、第２の光ビームＢ２及び第２の光拡散部分Ｄ２を提供するように構成される。
【００１９】
第１の照明装置及び第２の照明装置は、それぞれビーム及び拡散部分を提供するための任意の好適な構造を備え得る。例えば図３Ａに示されるとおり、照明装置は、レーザ光源と、レーザによって生成されるビームの光路に置かれたピンホール（すなわち、小開口）とを備え得る。ピンホールは、ビームの一部を回折させることによって拡散部分を生成する。光のうち回折した部分は点光源の方式で波面を形成し、レーザによって生成されたビームの一部はビームとして伝搬し続ける。結果として、拡散部分がビームＢ１と一致する点Ｐ１から拡がることは理解されるであろう。
【００２０】
代替的実施形態において、照明装置はレーザと、ビームの光路に置かれた散乱機器とを備える。散乱機器は、レーザによって生成されたビームの一部を散乱させることにより拡散部分を生成する。光のうち散乱した部分は点光源の方式で波面を形成し、レーザによって生成されたビームの一部はビームとして伝搬し続ける。拡散部分がビームと一致する点から拡がることは理解されるであろう。ある実施形態においては、回折光学素子（ＤＯＥ）を用いることにより点光源の方式で波面を生成できる。ある実施形態においては、ＬＥＤが、ビームを生成する光源及び一致する点光源を構成してもよい。上記の実施形態では、単一の光源が光を提供してビーム及び拡散部分の双方を生成することは理解されるであろう。用語「光源」は、光エネルギーを作り出す装置を指す。
【００２１】
図５に示されるとおり、カメラ３３０は、第１のビームＢ１のうち眼の角膜によって散乱された部分からの像を結像するように設定及び配設される。第１のビームに対応する像は、図６ＡにおいてスポットＳ４として示される。図３Ｂに示されるとおり、カメラはまた、角膜から反射された第１の拡散部分Ｄ１の像も結像するように配設される。第１の拡散部分に対応する像は、図６ＡにおいてスポットＳ１として示される。図６Ａ〜６Ｃは、カメラ３３０のセンサ３３２上の像に対応する。ある実施形態においては、ディスプレイ３５０がカメラと直接接続され、及び他の実施形態においては、カメラの出力はプロセッサ３４０によって処理されてからディスプレイに届く。
【００２２】
加えて、カメラ３３０は、第２のビームＢ２のうち角膜によって散乱された部分からの像を結像するように設定及び配設される。第２のビームに対応する像は、図６ＡにおいてスポットＳ２として示される。カメラはまた、角膜から反射された第２の拡散部分Ｄ２の像も結像するように配設される。第２の拡散部分に対応する像は、図６ＡにおいてスポットＳ３として示される。当然ながら、ビームＢ１及びＢ２、並びに拡散部分Ｄ１及びＤ２は全て、典型的には同時に生成され得ることが理解されるであろう。
【００２３】
ある実施形態において、拡散部分を提供するための構造（すなわち、ピンホール又は散乱素子）は、スポットＳ１及びスポットＳ３がディスプレイ３５０上で容易に視認できる輝度を有するように、入力ビームからの光の相当な部分を指向させるように選択されることが好ましい。ある実施形態において、これらのスポットはスポットＳ２及びＳ４と実質的に同じ輝度を有する。しかしながら、本発明の態様はそれに限定されず、スポットは、カメラによって検出可能で、且つディスプレイ３５０上で視認可能な任意の輝度を有し得る。ある実施形態において、ビーム出力の少なくとも２％が拡散部分に提供される。他の実施形態において、拡散部分に少なくとも５％が提供され、及びさらに他の実施形態において少なくとも１０％が提供される。
【００２４】
図３Ｂは、拡散部分Ｄ１の光が眼の角膜から反射され、拡散部分Ｄ１の光のうちスポットＳ１を形成する部分が角膜Ｃへの入射角によって決定される（すなわち、像Ｓ１を結像する光について、角膜への入射角が反射角と等しい）ことを示す。拡散部分Ｄ２は、不明瞭となるのを避けるため図３Ｂには部分的にしか図示されない。
【００２５】
図５は、ビームＢ１の光が眼の角膜によって散乱され、第１のビームＢ１の散乱光が像Ｓ４を結像することを示す。ビームＢ２は、不明瞭となるのを避けるため図５では省略されている。ある実施形態において、照明装置及びカメラは、ビームＢ１及びＢ２のうち鏡面反射した部分がカメラに入らないように配設されることが好ましい。
【００２６】
同様に図３Ａ、３Ｂ、４、及び５に示されるとおり、例示的実施形態において照明装置は、点光源が平面Ｘ−Ｙ上のＸ軸と平行な線ＬＸ上に配置されるように配設される。ビームは、平面Ｘ−Ｙから等しいが反対方向の距離においてＺ軸と交差するように投射される。かかる構成は、眼が装置３００に対して適切に位置決めされるとき、対称パターンを生成する（すなわち、図６Ａにおいて、像Ｓ２及びＳ４がｙ軸（カメラの光軸に対応する）に関して対称となり、且つ像Ｓ１及びＳ３がｙ軸に関して対称となる）のに好適である。かかる対称性を生成する構成は、本発明のある実施形態において有利であるが、必ずしも必要ではない。ある実施形態において、スポットＳ２及びＳ４はｙ軸から所定の距離にある第１の点に関して対称となり、スポットＳ１及びＳ３はｙ軸から所定の距離にある第２の点に関して対称となる。ある実施形態において、上記のとおり、第１の点及び第２の点は双方ともカメラの光軸と一致する。
【００２７】
図６Ａに示されるとおり、上記で図３Ａ、３Ｂ、４及び５を参照して考察される方法で光源を設定及び配設すると、結果として点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳ４は、被検者の眼の頂点が所定のポイントに配置される（例えば頂点がｙ軸に沿って位置合わせされ、カメラの前方で所定の距離に配置される）場合に、長方形の中点上に配置されることになる。ピンホールの位置を適切に決め、且つレーザの角度を適切に決めることによって、本装置は、頂点が所定のポイント上にあるとき、像Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４が正方形の中点上に配置されるように設定され得ることは理解されるであろう。
【００２８】
図３Ａ及び３Ｂを参照すると、被検者の眼が所定のポイントから横断方向に（すなわち、軸Ｘ及び／又はＺに沿って）動かされる場合、スポットＳ１、Ｓ３は、スポットＳ２、Ｓ４と比較したとき相対的に大きい量を変位し得ることは理解されるであろう。図６Ｂに図示されるとおり、得られる像は、スポットＳ１、Ｓ３がｙ軸に関してもはや対称ではなくなるように構成されることになる。
【００２９】
さらに、被検者の眼が所定のポイントから縦方向に（すなわち、軸Ｙに沿って）動かされる場合、スポットＳ２、Ｓ４は、スポットＳ１、Ｓ３と比較したとき相対的に大きい量を変位し得ることは理解されるであろう。図６Ｃに図示されるとおり、得られる像は、Ｓ２、Ｓ４が垂直線Ｖから外れるように構成されることになる。
【００３０】
従って、眼が適切な位置に配置されているかどうかの決定は、スポットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳ４の位置を観察することによって実現できることが分かる。さらに、ディスプレイ３５０上のスポットの観察者にとっては、被検者の眼が適切な位置にあるかどうかを特定し、且つ被検者の頭部を適切に動かして眼を所定の位置に置くことが、スポットパターンを観察することによって比較的容易となることが理解されるであろう。
【００３１】
スポットは、ｙ軸（すなわち、カメラの光軸）を中心とする正方形の辺の中点上に配置されるものとして示されるが、本発明の本態様の範囲はそれに限定されず、任意の然るべきスポットパターンが用いられ得る。観察者は、スポットパターンを観察し、被検者の頭部を動かして然るべきパターンを実現することによって被検者の眼を適切な位置に置くことができる。
【００３２】
装置３００には、光拡散部分及び光ビームが患者の角膜に当たるように被検者の頭部を維持するための構造体（図示せず）が提供され得る。例えば、この構造体は顎受け及び／又は額当てを含み得る。また、装置３００は、光学構成要素（例えば、レーザ、レンズ及びカメラ）を被検者の頭部に対して動かすための機器（図示せず）も含み得る。
【００３３】
また、上記で考察される実施形態は第１のビーム及び第２のビーム、並びに第１の点光源及び第２の点光源を含むが、他の実施形態においては、単一のビーム及び単一の点光源（これはビームと一致する）のみが提供され得ることも理解されなければならない。かかる実施形態において、カメラの光軸の位置が既知であるならば、点Ｓ１及びＳ４並びにそれらの光軸に対する位置を観察することによって、角膜頂点が適切に位置決めされているかどうかを決定することが可能である。
【００３４】
ある実施形態において、ビームＢ１及びＢ２は直径が１００〜５００マイクロメートルである。例えば、直径は約３００マイクロメートルであってもよい。ある実施形態において、照明装置３１０及び３２０並びにカメラは、スポットＳ１とＳ３とが互いに約１〜４ｍｍだけ離間され、及びスポットＳ２とＳ４とが互いに約１〜４ｍｍだけ離間されるように設定及び配設される。例えばスポットＳ１とＳ３との間隔は２ｍｍであってもよく、及びスポットＳ２とＳ４との間隔は２ｍｍであってもよい。ある実施形態において、カメラは角膜から約１８０ｍｍであり、照明光源は角膜から約１５０ｍｍである。ある実施形態において、スポットＳ１〜４を生成する光は不可視光（例えば、赤外線又は紫外線）であることが有利である。
【００３５】
図７〜９は、被検者の眼の位置を決定するための装置７００の別の例の概略図である。装置７００は、図８及び９に示されるとおり、光ビームがｘ軸に沿って（すなわち、ｚ方向にオフセットすることなく）投射されるように照明装置３１０及び３２０が位置合わせされることを除いて、装置３００と同じである。図３Ａの装置と同様に、装置７００によって４つのスポットが生成される。しかしながら、図１０に図示されるとおり、角膜頂点が所定のポイント上に位置決めされるとき、４つのスポットの像はカメラ上で単一の方向ｘ’に沿って並ぶ。
【００３６】
図１１及び１２は、被検者の眼の位置を決定するための装置１１００の別の例の概略図である。装置１１００は、４つの別個の光源３１２、３１５、３２２及び３２５を備える。光源３１２及び３２２はそれぞれビームＢ１及びＢ２を生じ、光源３１５及び３２２はそれぞれ点光源Ｐ１及びＰ２からの光を生じる。例えば、光源３１２及び３２２がレーザ光源であり、光源３１５及び３２５がＬＥＤ光源である。
【００３７】
図１１及び１２から明らかなとおり、装置１１００によって生成されるスポットのパターンは、装置３００によって生成されるパターン（図６Ａ、６Ｂ、６Ｃに図示される）と実質的に同じである。しかしながら、光源３１２及び３２２を位置合わせし直すことによって、装置７００により生成されるようなパターン（図１０に図示される）が生成され得ることは理解されなければならない。さらに、光源３１２及び３２２を適切に位置合わせし直し、且つ光源３１５及び３２５を配設し直すことによって、他の好適なパターンが生成され得ることは理解されなければならない。図３Ａに示されるとおりの機器の、図１１に示されるとおりの機器に優る利点は、４つのスポットを実現するための光学構成要素の数が少ないこと、及び特定のパターンを実現する（すなわち、点光源及びビームが互いに固有の位置に合わさる）ように光学構成要素を位置合わせする量が少ないことであることは理解されるであろう。
【００３８】
本発明の別の態様に従えば、被検者の眼の位置を決定するための装置（例えば、装置３００、７００又は１１００）を使用して、任意に位置決めされた眼の位置を決定することができる。例えば、選択された時点で、スポットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の所定のパターンからの偏位を使用して、三次元空間における被検者の眼の実際の位置を決定することができる。かかる計算を実行するため、プロセッサ３４０が、以下に記載されるとおり眼の位置を計算するようにプログラムされる。
【００３９】
行列方程式１は、スポットの所定のパターンからの偏位と眼の所定の位置からの偏位との間の関係を記述する。
【００４０】
Ｕ＝Ｈｍ      方程式１
式中、Ｕは、Ｘ方向及びＹ方向の各々におけるスポットＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４のそれらの所定の位置からの偏位を示すデータが投入された行列である。行列ｍは、方向Ｘ及びＹの各々における眼の位置の偏位を含む。行列Ｈは感度行列である。
【００４１】
方程式２から、感度行列Ｈの逆行列を求め、逆行列（Ｈ−１）に行列Ｕを乗じることによって、所定の眼の位置に対する眼のｘ位置、ｙ位置及びｚ位置（すなわち、行列ｍ）を計算することが可能であることは明らかであろう。
【００４２】
Ｈ−１Ｕ＝ｍ      方程式２
方程式３は、行列方程式のさらなる詳細を示す。
【数１】
2010504832.tif 000003
【００４３】
方程式３
式中、ΔＳｎｘ及びΔＳｎｙは、スポットｎの、所定のスポットパターンにおける対応するスポットからの偏位であり、偏位ΔＳｎｘ及びΔＳｎｙは、それぞれｘ方向及びｙ方向におけるものであり、及びｍｘ、ｍｙ及びｍｚが、それぞれｘ方向、ｙ方向及びｚ方向における眼の頂点の所定のポイントからの偏位を記述する。
【００４４】
感度行列Ｈは、眼が所定の位置から既知の距離である３つの位置の各々に置かれている間に光をその眼の上に投射し、スポットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳ４のｘ方向及びｙ方向における偏位を観察することによって投入され得る。或いは、感度行列は眼の特定の形状を仮定して計算することができる。行列Ｈがどのように得られるかに関わらず、所定のパターンからのスポットパターン（例えば、図６Ａに示されるパターン）の偏位を使用して被検者の眼の実際の位置が決定され得ることは理解されるであろう。
【００４５】
本発明のさらに別の態様に従えば、図１３に示されるとおり、被検者の眼の位置を決定するための装置（例えば、装置３００、７００又は１１００）は、別の眼科器具と組み合わされてもよい。例えば、眼科機器について、眼の位置がある時間にわたって、又はある時間中の離散的な時点で既知であることが要求されるとき、特定の利益が実現される。
【００４６】
かかる組み合わせの一実施形態において、構成要素８００及び９００は厚さ計測機器を構成する。例えば、構成要素８００はスリット像を投影する照明機器であり、構成要素９００はスリット像に対応する眼の断面からの光を受光する。かかる厚さ計測機器は、ある時間にわたって一組のスリット像（例えば、眼の瞳孔にわたり４０画像）を取得する。かかる画像の取得後、画像データは結合され、眼の表現（例えば、表面の輪郭又は厚さマップ若しくは密度マップ）が得られる。複数の画像を使用して眼の構造を決定するためのかかる従来機器の例は、双方とも１９６６年４月３０日にスヌーク（Ｓｎｏｏｋ）に対して交付された米国特許第５，５１２，９６５号及び同第５，５１２，９６６号の各明細書に示される。前記特許は双方とも、その内容が参照により本明細書に援用される。
【００４７】
従来の厚さ計測機器は一組のスリット像を取得する。各画像は、カメラを一定量だけ動かした後に取得される。かかる機器は、各画像の取得中に被検者の眼は静止したままであったと仮定して、その組のなかの画像を結合するように設定される（すなわち、データは画像間が等しい間隔であると仮定して再び結合される）。
【００４８】
各スリット像を取得した時点における眼の位置を計算し、眼の位置情報と整合する形でデータを結合することによって、データをより正確に結合でき、且つ眼のより正確な表現を提供できることは理解されるであろう。本発明の態様に従えば、眼の位置は、スリット像の各々を取得する時点で入手される。例えば、図１４Ａ及び１４Ｂに示されるとおり、４つの画像に対応するデータはＤＡ１、ＤＡ２、ＤＡ３及びＤＡ４として示される。各画像を取得する間の眼の位置に関する情報を使用して（例えば、Δｘ１、Δｙ１、Δｚ１、Δｘ２、Δｙ３、Δｚ３等）（上記のとおり計算される）、画像を結合する前に各画像における情報を適切に補正し、それによって従来の厚さ計測機器より正確な被検者の眼の表現を得ることができる。
【００４９】
本発明の実施形態と共に使用され得るタイプの眼科機器の別の例は、眼の屈折矯正手術機器である。例えば、図１３における構成要素８００及び／又は９００は、被検者の眼の一部を切除して視力補正を実現するための１つ又は複数のレーザを構成し得る。従来の手術機器は、一連の屈折矯正処置を計算し、１つ又は複数のレーザを制御することによりレーザを指向させ、好適なレーザ強度を提供する。かかる機器は従来の位置決め機器に含まれているが、三次元位置情報（上記のとおり得られる）を使用してレーザを制御することにより、一連の処置を実行するときの正確性が向上し得ることが理解されるであろう。
【００５０】
眼科器具に加え、本明細書に記載されるとおりの装置は、被検者の眼の位置情報が有用な他の機器との併用が見出され得る。例えば、かかる機器としては、ビデオゲーム機器、バーチャルリアリティ機又はディスプレイ機器が挙げられる。
【００５１】
このように、本発明の概念及び数多くの例示的実施形態が説明されてきたが、当業者には、本発明が様々な方法で実現でき、且つかかる当業者には修正及び改良が容易に想起され得ることは明らかであろう。従って、実施形態は限定が意図されるものではなく、単に例として提示されるに過ぎない。本発明は以下の特許請求の範囲及びその等価物が定めるところによってのみ限定される。
【図１】
2010504832.tif 000004
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【国際調査報告】
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