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JP3488002B2 - 眼球内距離の測定装置 - Google Patents

眼球内距離の測定装置

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JP3488002B2
JP3488002B2 JP34947195A JP34947195A JP3488002B2 JP 3488002 B2 JP3488002 B2 JP 3488002B2 JP 34947195 A JP34947195 A JP 34947195A JP 34947195 A JP34947195 A JP 34947195A JP 3488002 B2 JP3488002 B2 JP 3488002B2
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light
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doe
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ドルセル アンドレアズ
ドンナーハッケ カール・ハインツド
メラ− ビ−テ
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カール ツアイス イエーナ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/1005Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for measuring distances inside the eye, e.g. thickness of the cornea
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/14Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures

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  • Eye Examination Apparatus (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも一つの
干渉測定システムにより眼の異なる光学界面間の眼球内
距離を測定するための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】眼の第一の境界面から反射するコヒーレ
ンス長の短い光源の光を、観測光路内の干渉装置を介し
て別の境界面から反射する光に重ね合せ、その際、可動
ミラーにより反射光成分間の光路長差を補償すること
は、周知である(ドイツ特許第3201801号)。こ
の場合ミラーの移動は、探究する境界面間の間隔の寸法
である。
【0003】さらに、例えば“Lasers in Surgery and
Medicine”(外科及び内科におけるレーザ)13、p.
447−452(1993)には、例えばレーザダイオ
ードを用いる照明光路を、干渉部分光間の経路長の差を
調節可能な干渉装置を通って眼に向け、光電検出装置に
より発生する、眼の異なる境界面から反射する光線部分
の干渉を、経路長差の調節により検出することが記載さ
れている。眼角膜での反射により発生する収束球面波
と、粘膜に反射する光に戻る近似的に平坦な光波は、重
なって干渉リング系を生成する。各リングの直径は、角
膜面の球面中心点から観測面までの間隔に従って変化す
る。中心干渉リングからの光、すなわち、測定量に関す
る情報を含む大抵ごく一部の光だけが検出器に達する。
【0004】WO第92/19930号においては試料
もしくは眼自体が、可動反射器を用いて第二ビーム中で
光路長差が調節可能な干渉装置の第一ビームを形成し、
その際、干渉ビームの光線部分が干渉して干渉信号の検
出が行われる。
【0005】欧州特許第509903号、米国特許第5
347328号及び米国特許第5347327号におい
ては眼の異なる境界層のために、分割した照明もしくは
測定光路、及び独立の干渉装置が設置され、その際、眼
の個々の境界層のために独立の参照面が設置でき、別の
参照干渉装置が設置できる。測定対象を含む干渉計と、
固定した光路差を有する参照干渉計内の波長の変化、並
びに混合される干渉信号の評価により、軸方向の長さの
決定が実施できる。
【0006】複数の波長の利用による長さ測定のための
同様の配置は、とりわけ米国特許第4907886号に
記載されている。
【0007】“IEEE Photonics Technology Letter
s ”(電気電子学会フォトニクス技術レター)Vol.
5、No.6、June 1993において、部分ミラ
ー式平面板と、開口部を設置したレンズとの組み合わせ
によりS/N比を改善することがすでに試みられた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、眼球の長さ
の測定を、改善した測定信号によって実現し、また現存
システムを簡略化しようとする問題に基づくものであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】この問題は、本発明によ
れば、請求項1に記載の特徴によって解決される。本発
明の好ましい別の形態は、従属請求項に記載されてい
る。それらは、別の説明と同じく特に好都合に、調節可
能な光路長差により軸方向の眼球内の距離を測定するた
めの干渉装置にも、また驚くべきことに、可変波長によ
る測定装置の簡略化、及び混合される干渉信号の評価に
関し、かつて回折光学素子による照明光部分の分割にも
関して、人間の眼の異なる境界面で反射する光の波面の
形状の相互整合、または参照面から反射する光の波面へ
の重ね合せにも関する。
【0010】その形状が位相フレネルレンズに類似可能
な回折光学素子により、測定光の影響されない部分、す
なわちコリメートされて眼に入射する部分によって網膜
信号が生成され、測定光の影響される部分、すなわち収
束して眼に入射する部分により、例えば角膜信号は、角
膜信号がDOEにより角膜頂、凸面角膜面の焦点、また
凸面角膜面の球面中心点に合焦することによって生成さ
れる。
【0011】したがって、網膜信号と角膜信号がDOE
を再度貫通した後、波面に関して、合一化した、例えば
コリメートされた形で存在し、したがって、合一化しな
い波形の場合よりも、光束断面のずっと大きな部分が信
号獲得のために利用できるので、信号獲得のためにずっ
と好都合な条件が生まれる。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明の利点と作用、なら
びに本発明による測定装置の構造を、概略図に沿って詳
細に説明する。
【0013】図1において、三角プリズム2と可動三角
プリズム3を有する光線スプリッタ1が干渉装置を形成
し、別の光線スプリッタ5を経て選択的に高ルミネセン
スダイオード4またはレーザダイオード6の光が測定光
源もしくは調節光源としてこれに入射する。フォトダイ
オード9に対して制御部分を遮蔽する絞り7及び平面板
8を通る照明光は、極光線スプリッタ10、四分の一波
長板11及びDOE12を通って眼13に達する。DO
E12により照明光の一部は、図2、3及び4に示すよ
うに、角膜頂、凸面角膜面の焦点、または凸面角膜面の
球面中心点に合焦し、他方、別の影響されない平行な光
線成分は、眼網膜に結像する。入射し反射する光線成分
の正確な推移は、図2、3及び4に関して詳細に説明す
る。
【0014】眼から反射しコリメートされた光は、極光
線スプリッタ10並びに四分の一波長板11と、光線ス
プリッタ15を通る結像システム14により、例えばC
CDカメラのセンサ面が設置できる観測面内、あるいは
光電検出器17、好ましくはアバランシェフォトダイオ
ード上に結像する。利用されない収束部分は、遮蔽でき
る。
【0015】光源4と6、三角プリズム3のスライドの
ための可動装置18、並びに光電検出器9、17は、や
はり外部メモリ20並びにプリンタ21と接続できる制
御及び評価ユニット19に結合される。
【0016】図2ないし図4には、図1の入射し反射す
る光の光路が詳細に示される。
【0017】極光線スプリッタ10と四分の一波長板1
1を通ってDOE12に当たる近似的に平坦な光波は、
DOEにより部分的に結合し、一部は変わらずに平行な
ままである。
【0018】図2において、DOEに影響されない平行
な照明光の部分光束a、a′は、前方眼中媒体の光学作
用により粘膜に結像し、DOEを再貫通する際に基本的
に影響されないままで平行光束として再び眼から射出す
る。DOEにより影響される照明光の部分光束c、c′
は、角膜頂に合焦する。角膜で反射する収束光束は、D
OEを再度貫通する際に少なくとも部分的に再コリメー
トされる。その際焦点は、測定光のために好都合な観測
光学系の焦点面にある。これは、観測光学系が角膜頂に
調節されるとき、収束する球面波が正確に角膜で自ら反
射されるように動作する。
【0019】別法として、図3により、凸面角膜面の焦
点に対する観測光学系の合焦が考慮可能である。DOE
に影響される照明光の収束部分光束b、b′は、平行光
束として角膜表面から反射し、少なくとも部分的に影響
されず光束c、c′としてDOEを通過する。DOEに
より影響されない部分光束a、a′は、部分的に眼に侵
入し、前方眼中媒体の光学作用により粘膜に結像され、
DOEにより基本的に影響されないままで平行光束とし
て再び眼から射出する。角膜表面で反射する部分光束
a、a′の部分は、収束光束としてDOEに達し、DO
Eにより少なくとも部分的に再コリメートされる。
【0020】図4には、角膜面の球面中心点への合焦が
示されている。DOEにより影響される収束する部分光
束b、b′は、角膜表面で自ら反射し、DOEを再度貫
通する際に少なくとも部分的に再コリメートされる。D
OEにより影響されない平行部分光束a、a′は、前記
のように、粘膜上で合焦し、DOEにより少なくとも部
分的に影響されないままで平行光束として再び眼から射
出する。図2ないし図4の構造は、眼に対して相対的
に、装置全体の本質的にクリティカルでない側面位置決
めを追加的に実現する。測定光用の短い干渉光源を特に
好都合に利用する場合、この構造は、最大の近似的に無
限の干渉じま幅に簡単に調節することを可能にする。平
行な干渉する戻り光線成分は、検出器に対する結像光学
系により結像され、別の平行でない光線成分は遮蔽でき
る。
【0021】図5において、照明光路と測定光路におい
て外部参照面を有する独立の干渉配置が、干渉信号の混
合と波長変化の際に、米国特許第5347327号、欧
州特許第509903号による外部参照面をも備えるこ
とができ、その際、独立の照明または測定光の重ね合せ
のために有利に分割された光路が、DOEの使用によっ
て回避でき、根本的な簡略化をもたらす。
【0022】WO第92/19930号によれば、眼
は、さらに可動な参照面を含む干渉測定装置をもビーム
内に備えることができ、その際、短いコヒーレント光源
を備える。
【0023】さらに図5は、図1のように照明光路と測
定光路を有することができることを示す。
【0024】図6においてDOEは照明光路内に設置さ
れ、眼の異なる境界面に対する照明光の好都合な分割の
みに使用され、他方、測定光は光線スプリッタを通って
検出光路に達する。
【0025】図7において、検出光路内に装置されるD
OEによって眼の異なる境界面からの測定光成分の波面
結合が行われ、他方、光線スプリッタを通って照明光が
入射する。
【0026】図8には従来の位相フレネルレンズ形状が
示されており、その際、位相フレネルレンズでは、歯の
高さは、ほぼ測定光波長のオーダに対応し、それにより
回折効果が起こる。影響される光線成分と影響されない
光線成分の比率、すなわちDOEの効率は、特に有利に
は選択されるプロファイルの深さによって、また、領域
もしくはセクタの欠損がある構造による位相フレネルレ
ンズの対応する構成によって最適化できる。複数の異な
るDOEの使用は、例えば、患者によって変動する、角
膜信号と粘膜信号の相対的信号強度を補償するためにも
考慮可能である。図1に示した制御及び評価ユニット1
9は、検出器17用の電流供給部と(フィルタ)増幅ユ
ニットも含む。その他の装置、特にその他の制御及び評
価ユニット、及びオフサルモメータやケロトメータなど
その他の測定装置用の、ユニット19のその他の通信接
続を設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】調節可能な光路長差による、本発明の測定装置
の全体図である。
【図2】角膜頂に対する合焦の際の光路図である。
【図3】凸面角膜面の焦点に対する結像の際の光路図で
ある。
【図4】角膜面の球面中心点に対する合焦の際の光路図
である。
【図5】干渉測定装置の照明光路と測定光路の組み合わ
せの前に置かれたDOEの装置図である。
【図6】照明を分割するための、照明光路内のDOEの
装置図である。
【図7】異なる境境界面からの測定光成分を結合するた
めのDOEの装置図である。
【図8】位相フレネルレンズの方法によるプロファイル
の1例を示す。
【符号の説明】
1 光線スプリッタ 2 三角プリズム 3 三角プリズム 4 高ルミネセンスダイオード 5 光線スプリッタ 6 レーザダイオート 7 絞り 8 平面板 9 フォトダイオード 10 極光線スプリッタ 11 四分の一波長板 12 回折光学素子 13 眼(患者) 14 結像システム 15 光線スプリッタ 17 絞り(ガラスファイバ)付きアバランシェフォト
ダイオード 18 可動装置 19 制御及び評価ユニット(例えばPC)、独立コン
トローラ 20 外部メモリ 21 プリンタ、プロッタなど
フロントページの続き (72)発明者 カール・ハインツド ドンナーハッケ ドイツ D−07747 イエナ アルテ ストラッセ 5 (72)発明者 ビ−テ メラ− ドイツ D−07743 イエナ クロセビ ッツァ− ストラッセ 34 (56)参考文献 特開 平5−199993(JP,A) 特開 平5−277075(JP,A) 特開 平7−64013(JP,A) 特開 平4−322634(JP,A) 特開 平2−4310(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 3/10 G01B 11/02

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも一つの干渉測定システムにより
    眼の異なる光学界面間の眼球内距離を測定するための装
    置であって、 a)照明光路を異なる境界面用の部分光路に分割するた
    めに、およびまたは、 b)眼の異なる境界面からの測定光成分の波面を結合し
    相互整合させるために、およびまたは、 c)眼の異なる境界面からの測定光成分を少なくとも一
    つの干渉参照ビームの測定光波面に重ね合わせために、
    少なくとも一つの回折光学素子(DOE)を備えること
    を特徴とする眼球内距離の測定装置。
  2. 【請求項2】フレネルレンズ技術にもとづいてDOEを
    形成することを特徴とする請求項1に記載の装置。
  3. 【請求項3】二つの干渉部分光路間の光路長を測定可能
    に調節する手段を有する干渉測定システムによって、眼
    を照明するためのコヒーレンス照明装置、並びに、 眼の異なる境界面から反射し干渉する光線成分を観察ま
    たは検出する手段と、 照明光路を異なる境界面用の部分光路に分割するため、
    およびまたは、眼の異なる境界面から生じる測定光成分
    の波面を結合し相互整合させるための少なくとも一つの
    回折光学素子を特徴とする請求項1または2に記載の装
    置。
  4. 【請求項4】可変波長を有する干渉光源と、 一定の波長依存の位相差を生成するための不変波長差を
    持つ少なくとも一つの参照装置と異なる境界面で反射さ
    れた放射部分の間の波長依存位相差を発生する少なくと
    も一つの測定装置とからなり、 前記異なる境界面の一方が眼の第1境界面であり前記異
    なる境界面の他方が目の第2境界面測定と外部参照表面
    から成っているグループから選ばれ、異なる境界面の測
    定装置の信号と参照装置の信号とがうなり信号を発生す
    るために結合され、照明光路を異なる境界面用の部分光
    路に分割するために、およびまたは、眼の異なる境界面
    からの測定光成分の波面を結合し相互整合させるため
    に、およびまたは、眼の異なる境界面からの測定光成分
    を少なくとも一つの干渉参照ビームの測定光波面に重ね
    合わせるために、少なくとも一つの回折光学素子(DOE)
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の装置。
  5. 【請求項5】反射光が、眼の異なる境界面のための参照
    経路の調節可能な参照面で反射された光の干渉に当てら
    れ、少なくとも一つの照明光路を異なる境界面の部分光
    路に分割するため、およびまたは参照経路の参照表面か
    らの反射光の位相面に眼の異なる境界面からの測定光成
    分を結合しおよび整合させるために、少なくとも一つの
    DOEを備えることを特徴とする請求項1または2に記
    載の装置。
  6. 【請求項6】眼と、照明光路および測定光路の間にDO
    Eが装置されることを特徴とする請求項1ないし5のい
    ずれか一項に記載の装置。
  7. 【請求項7】少なくとも一つの光線スプリッタと眼の間
    にDOEが装置されることを特徴とする請求項6に記載
    の装置。
  8. 【請求項8】光線スプリッタにより照明光路と測定光路
    への分割が行われることを特徴とする請求項7に記載の
    装置。
  9. 【請求項9】眼のための照明光路から遮蔽された測定光
    路中にDOEがあることを特徴とする請求項1ないし8
    のいずれか一項に記載の装置。
  10. 【請求項10】眼のための照明光路内のDOEが、測定
    光路を照明光路から遮蔽する光線スプリッタの前に装置
    されることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか一
    項に記載の装置。
  11. 【請求項11】DOEにより、照明光が影響されない部
    分と少なくとも一つの収束部分に分割され、あるいは波
    面を結合させるために測定光成分の共通コリメーション
    が行われることを特徴とする請求項1ないし10のいず
    れか一項に記載の装置。
  12. 【請求項12】照明光路の収束部分が角膜頂に合焦する
    ことを特徴とする請求項1ないし11のいずれか一項に
    記載の装置。
  13. 【請求項13】照明光路の収束部分が凸面角膜面の焦点
    に合焦することを特徴とする請求項1ないし12のいず
    れか一項に記載の装置。
  14. 【請求項14】照明光の収束部分が凸面角膜面の球面中
    心点に合焦することを特徴とする請求項1ないし13の
    いずれか一項に記載の装置。
  15. 【請求項15】眼の少なくとも一つの他の境界面に合焦
    することを特徴とする請求項1ないし14のいずれか一
    項に記載の装置。
  16. 【請求項16】回折光学素子と少なくとも一つの他の結
    像素子を組み合わせることを特徴とする請求項1ないし
    15のいずれか一項に記載の装置。
  17. 【請求項17】複数のDOEを組み合わせることを特徴
    とする請求項16に記載の装置。
  18. 【請求項18】結像素子が少なくとも一つのレンズであ
    ることを特徴とする請求項16に記載の装置。
  19. 【請求項19】照明光路の影響されない部分と影響され
    る部分の強度比、あるいは眼の異なる境界面からの測定
    光成分の強度比が回折光学素子の構造によって決定され
    ることを特徴とする請求項1ないし18のいずれか一項
    に記載の装置。
  20. 【請求項20】構成の異なる回折光学素子の選択的使用
    により強度比が変化することを特徴とする請求項1ない
    し19のいずれか一項に記載の装置。
  21. 【請求項21】レンズ装置を介して眼の異なる領域から
    反射した重なる部分光路が、検出面または観測面で光学
    素子を再度貫通したあとで結像されることを特徴とする
    請求項1ないし20のいずれか一項に記載の装置。
JP34947195A 1994-12-23 1995-12-22 眼球内距離の測定装置 Expired - Fee Related JP3488002B2 (ja)

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