JP4722853B2 - 眼前部の測定のための装置 - Google Patents

Description

本発明は、眼前部の測定のための方法および装置に関する。本発明は、特に、白内障手術に適した眼内レンズを選択する際に必要なパラメータの測定に適用することができる。そのほか、眼内レンズのインプラント後に行われる品質検査にも利用することができる。

ＤＥ １９８ ５７ ００１から、眼長、角膜曲率および前房深度の非接触測定に使用することのできる機器が公知である。その場合、軸長は干渉により、角膜曲率は角膜へ一定角度で投射される測定マークの反射像からの画像加工により、および前房深度は水晶体に対するスリット照明における後方散乱の評価により測定される。
記述されている前房深度測定は偽腫瘍眼には機能しない。通例、インプラントによる眼内レンズ（ＩＯＬ）は散光作用がないからである。眼軸長の干渉による測定は“Optical Measurement of the Axial Eye
Length by Laser Doppler Interferometry”（Ch. Hitzenberger著、Investigative
Ophthalmology and Visual Science、第３２巻第３号、６１６ページ、１９９１年３月刊）から公知であり、参考のためその開示内容を以下で取り上げる。

ＤＥ １０１ ０８ ７９７には、画像のデジタル加工手段によるひとみおよび虹彩の直径測定のための方法について記述されている。それによれば、なかでも視軸と眼の光軸間の角度を測定することもできる。
ＤＥ １９８ ５７ ００１ ＤＥ １０１ ０８ ７９７

“Submicrometer Precision Biometry of the Anterior
Segment of the Human Eye”（Drexler他、Investigative
Ophthalmology & Visual Science、第３８巻第７号、１３０４ページ、１９９７年６月刊）に、眼前部の干渉測定が可能な検査構成のことが記述されている。
それによれば、測定過程では眼はコリメートされた光線束により照射される。その場合、角膜および水晶体表面で反射して光検出器に結像する光線成分は比較的強度が弱い。測定に当り、眼の位置は、その光軸が機器の測定軸に一致するように方向設定しなければならない。その目的のため、患者にはミラーを通じて測定対象の眼に導かれるコリメート固定光が固定軸（同軸）に沿って提供される。患者の視軸と検査構成体の測定軸間の角度設定は走査ミラーによって行われる。
光軸が測定軸から１゜ずれた時点で、既に（例えば、固定上の問題または眼球振盪に起因）、角膜と水晶体からの反射が重なり合うことはもはや不可能になっているので干渉測定信号は発生しない。
このように、当測定は患者の眼の傾きに非常に敏感である。その上、固定光は患者にとっては常に無限の位置に感じられるが、それが不利になるのは実証可能である。光軸の位置は、角膜および水晶体のすべての測定信号が同時に検出されるまで、走査ミラーを互に直交する２つの方向で傾斜させることにより探し出される。この方法は極端に長い時間を要する上、すべての患者に対して望ましい成果が得られるとは限らない。この方法は日常の臨床検査に使用するには余りにも煩雑過ぎる。

本発明は、現状技術の上記欠点を克服し、干渉手段により眼前部の迅速で確実な測定を実現することを目標に置いている。

この課題は、本発明に関する独立請求項の特徴によって解消される。従属請求項には好ましい改良形態が記述されている。

以下では本発明を図に基づき説明する。

図１に見られるように、ＳＬＤ（スーパールミネセンスダイオード）から放出された光は、公知の方式により干渉計およびビームスプリッタ型干渉計を通じて患者の眼（図にはない）の方向へ導かれる。ビームスプリッタと眼の間には、測定光線を眼前部に集束させるフォーカスレンズがある。

眼で反射した光はフォーカスレンズを通って近似的にコリメートされ、ビームスプリッタＡＰＤおよびＡＰＤ色消しレンズの作用を受けて、図にはない絞りの後方に配置された光検出器ＡＰＤ（アバランシェ光検出器）に結像する。僅かな光成分（約５％）はビームスプリッタ領域を透過しＣＣＤカメラに結像する。

フォーカスレンズを使用して測定光線を狙い通りに焦点から外すことにより、または光学系を装置の光軸に沿って患者の眼に対し相対移動させることにより、角膜および水晶体（それぞれ前面および後面）からの反射を光検出器ＡＰＤに不鮮明な拡大像として結像させる。拡大された反射結像により、反射をより広い範囲でオーバラップさせることができる。それによって、眼の傾斜および側方移動に対する感度が低下する。ＡＰＤに現われる反射光強度の差異は、有利なことに、電子増幅の然るべき適合化によって補償される。その場合、増幅度は自動的に適合させることが可能である。または一定の平均係数分だけ引き下げることができる。

装置光軸からの眼軸の偏差に対する装置の感度は、そのほか、フォーカスレンズのＡＰＤ色消しレンズ（ＡＰＤレンズ）に対する焦点距離の比にも依存する。両焦点距離の商が大きくなればなるほど、上記感度はますます低下し、より大きな偏差でもなお評価可能な信号を提供する。
図２は、眼に対する側方調整精度における使用レンズ焦点距離による上記依存性を示している。
眼は装置の軸（光軸）に対し横方向にｙだけずれている。
主要光線は、角膜で反射してフォーカスレンズおよびＡＰＤレンズを貫通した後にＡＰＤ絞り（φ＝２ｙ’）を通過しなければならない。ＡＰＤ絞りはＡＰＤレンズの焦点面内に配置されている。

横方向許容移動幅のレンズ焦点距離への依存性の測定には、フォーカスレンズの焦点面における虚像対象物点（高さｙ）の結像を観察する。この仮想対象物のＡＰＤ絞り縁への結像では、
が、したがってまた横方向の移動には
が成立する。
ただし、
はそれぞれフォーカスレンズ、ＡＰＤレンズの焦点距離、
ｙは、横方向の許容移動幅、
ｙ’は、絞り半径
である。

上記比率
の最適値は約１．５〜４の範囲である。
測定領域の拡大にもかかわらず、角膜および水晶体からの信号が必ずしもすべて同時に検出し得ない場合は、測定を数回行い、それらの結果を適切に組み合わせて必要な測定信号をすべて含む総合結果を求める。
そのような方法の可能性が図３〜５に描かれている。
図中の符号は次のものを表わしている。
ＡＣＳ：角膜前面
ＰＣＳ：角膜後面
ＡＬＳ：水晶体前面
ＰＬＳ：水晶体後面

図３の場合では水晶体前面（ＡＬＳ）の反射信号は全く検出されておらず、図４では水晶体後面の反射記録が欠けている。第１ステップでは双方のシリーズ測定を、両方に存在する反射、特に角膜前面（ＡＣＳ）の反射という形に変える。続いて、両測定からそれ以外の反射信号値を測定全体に取り込む。測定の品質および要求に応じて、測定は２測定以上実施した上で、上記の方法により相互に組み合わせることも可能である。その場合、様々な測定からそれぞれ当該反射の最高値を測定全体に取り込むのが有利な方法である。

測定の実施では、測定装置の光軸と眼の光軸とを互に揃えるのが好ましい。視軸のひとみ通過点は、患者が固定されている測定装置の光軸内に設置された同軸ＬＥＤ（図１では見易くするために図示されていない）の反射が目印となる。続いてＤＥ １０１ ０８ ７９７に記述された方法により、眼の光軸からの視軸偏差を測定することができる。
測定に必要な角度調整には、その反射光が調節作用性の結像光学系および調節作用性のビームスプリッタを通じて光路内へ誘導される、機器内に統合されたＬＣディスプレー（調節用刺激ディスプレー）が使用される。テストマーク（例えば、クロスマーク、点など）は、患者の固定によって患者の眼が測定マークに向けられるように、この測定偏差に依存して自動的に調整される。フォーカスレンズによって当ＬＥＤの検出可能性は飛躍的に改善され、それが測定精度の向上に寄与している。

ＬＣディスプレー上に描出された可視波長領域のテストマークを測定光路（赤外線）へ投射挿入するには、使用ビームスプリッタ（調節作用性のビームスプリッタ）に特殊な要求が課せられる。
この場合、患者の眼に通じる光路へ結合されるＬＣディスプレーからの光学信号が、できる限り高い効率を有していることが必要である。この要求の実現には、ＬＣディスプレーからの光はその機能原理により直線偏光するという特性が利用される。ビームスプリッタは４００〜６５０ｎｍの可視領域ではｓ偏光をほぼ１００％反射する。同時に、近赤外線領域（８３０〜１０００ｎｍ）では最大限損分のない透過を実現する。

当該層は設計面からは、約４５゜の入射角領域では上記要求を満たしている。使用素材の特性面に関しては、基材、接合剤およびコーティング剤の屈折率は互に適合している。この特殊用途には次の素材が選択された。

基材：ＢＫ７ ｎ＝１．６４

接合剤 ｎ＝１．５２

Ｈ ｎ＝２．３０

Ｌ ｎ＝１．４８
構造は２３の交代層ＨＬから成っている。

比較可能なスプリッタとしては、基材およびコーティング剤における屈折率および入射角の適切な選択下で作製した然るべき構成素子を用いることができる。完全な層システムでは、エッジの位置は係数を基にシフトさせることができる。

パラメータ：４００〜６６０ｎｍ領域におけるｓ偏光の高い反射率
８３０〜１０００ｎｍ領域における非偏光およびｓ偏光の高い透過率

例示データ
この層構成によって達成されるs偏光および非偏光は図６に描かれたとおりである。

眼の調節を促すには同一ディスプレーの利用が有利である。
調節作用性の結像光学系は、定義付けされたディスプレー位置でテストマークを無限大に照準結像させる。患者は無調節の状態で提示テストマークを観察することができる。テストマークは、ディスプレーをその幅広な方向に垂直に（例えば、モータで）移動させることにより、患者の眼前定義付けられた距離（例えば眼前４０ｃｍ）のところに結像させる。患者は眼の調節がなされている場合のみテストマークを鮮明に見分けることができる。

そのようにして達成された様々な調節状態で眼前部の測定を行えば、水晶体前面および後面と角膜との距離がその都度求めることができ、それにより、調節に関わる水晶体の運動または形態変化を検証することができる。この方法は、特に、調節機能性眼内レンズの作用コントロールにも使用することができる。
患者がなお鮮明さを保って見ることのできるディスプレーの位置を分析することによって、さらに、調節幅を決めることも可能である。

本発明に基づく解決法のもう１つの長所は、描かれたテストマークが患者に鮮明に映るまで、ＬＣディスプレーを然るべき位置に移動させ、患者が非正視の場合に測定装置をそれに適合させ得る可能性である。

特定の適応例（例えば、レーシック手術前）では、角膜の厚さを複数点で測定することが重要である。そのために、予め定めたＬＣディスプレー上の様々な箇所に刺激的な固定用目印（例えば、クロスマーク、点など）が描かれる。それにより、患者は然るべき方向への視線変更が促され、続いて、それぞれ予め定めた点で角膜の厚さ測定が行われる。そのような予備設定点としては、視軸のほか、軸から１．５ｍｍ、３ｍｍおよび４．５ｍｍ離れた点も含めることができる。これらの目標点は然るべき位置に配置された散在ＬＥＤによって実現することも可能である。

本発明の実施態様は、描かれた実施例に拘束されるものでなく、保護の範囲を逸脱しなければ専門家による改良開発も可能である。

好ましい実施例における装置の模式図である。 干渉光路の一部模式図である。 ２つの（部分的）測定結果である。 ２つの（部分的）測定結果である。 完全な測定結果である。 図１のビームスプリッタの１つにおける透過特性である。

符号の説明

ＡＰＤ アバランシェ光検出器

Claims (8)

1. 眼の光学機能面の位置を測定するために配備されている干渉計装置、患者に対するフォーカシング刺激生成のための光源、および干渉計の光路内に、眼を収斂性の光線束で照明するフォーカスレンズとが配備されており、そしてフォーカシング刺激生成のための光源が光分布の調整可能なフラット光変調器であることを特徴とする、眼前部測定のための装置。
2. フラット光変調器がＬＣＤマトリックスであることを特徴とする、請求項１に記載の眼前部測定のための装置。
3. フラット光変調器がＤＭＤ（Digital
   Mirror Divice）を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の眼前部測定のための装置。
4. 患者の眼に対しフラット光変調器のフォーカシング変更のための手段が配備されていることを特徴とする、請求項１に記載の眼前部測定のための装置。
5. 患者の眼に対し配置された光学系の相対移動のための手段が配備されていることを特徴とする、請求項１に記載の眼前部測定のための装置。
6. フォーカスレンズと干渉計装置の検出器に装備されたレンズとの焦点距離の比が１：１．５〜１：４であることを特徴とする、請求項１に記載の眼前部測定のための装置。
7. 可視波長領域でのｓ偏光に対する反射がほぼ１００％で、赤外波長領域でのｓ偏光および非偏光に対する透過がほぼ１００％であることを特徴とする、眼の光学機能面の位置を測定するために配備されている干渉計装置、患者に対するフォーカシング刺激生成のための光源、および干渉計の光路内に、眼を収斂性の光線束で照明するフォーカスレンズとが配備されており、そしてフォーカシング刺激生成のための光源が光分布の調整可能なフラット光変調器とからなる装置における光路内へのフラット光変調器の反射誘導のためのビームスプリッタ。
8. 眼前房の光学界面に対して複数回の干渉計測定が行われ、対応の測定値が相互に分析され、それぞれ複数回測定された対応値の相互適合により完全な測定値ユニットが計算されることを特徴とする、請求項１から６のうちの１に記載の装置による眼前部測定のための装置。