JP2009515175A - 物体上の幾何学量を求める方法及び装置 - Google Patents
物体上の幾何学量を求める方法及び装置 Download PDFInfo
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Abstract
【選択図】 図1
Description
Claims (15)
- 時間領域光コヒーレンストモグラフィ(TDOCT)(155)によって、透過性又は拡散性の物体(19)上の、たとえば、厚み、距離又は長さのような少なくとも1つの幾何学量を測定する方法であって、その場合に、
d)短いコヒーレンス長の放射が放射源(1)によって生成され、
e)前記放射が、マイケルソン干渉計の1つの測定アーム(13)及び少なくとも2つの基準アーム(11、12)に分割され、
f)前記少なくとも2つの基準アーム(11、12)において、基準アームビーム(33a、35a)がそれぞれ形成され、回転式光路長変更素子(23;103;147)に導かれ、
g)前記光路長変更素子(23;103;147)の回転(45、118)の関数である、前記基準アームビームの遅延時間の変化が引き起こされ、
h)測定されることになる前記物体(19)が前記測定アーム(13)内に入れられ、
i)前記少なくとも2つの基準アーム(11、12)内の前記ビームの光学的な遅延時間差が、測定されることになる前記幾何学量の光学的な遅延時間差に概ね対応するように、前記基準アーム(11、12)の基本光学遅延時間が選択され、
j)前記物体(19)において反射される放射と、前記基準アーム(11、12)内の放射が干渉と共に重ね合わせられ、結果として引き起こされた放射干渉がそれぞれ検出され、
なお該方法は、
k)前記基準アーム(11、12)の前記少なくとも2つの基準アームビーム(33a、35a)は、相互の空間的なオフセット角(δw、δs)を成して、1つの同じ前記回転式光路長変更素子(23;103;147)に導かれ、
l)前記光路長変更素子(23;103)によって引き起こされる遅延時間の変化が前記基準アーム(11、12)内の前記基本光学遅延時間に逐次的に付与されるという事実によって、光路長変化が最初に第1の前記基準アームにおいて、その後、第2の前記基準アームにおいて作用するようにし、結果として、前記幾何学量を規定する前記放射干渉が、互いに時間的に分離されて生じることを特徴とする、方法。 - 前記測定アーム(13)内の前記放射(22)は、それぞれの場合に第1の層境界及び第2の層境界上に合焦され、前記回転に同期にして、又は該回転と共に周期的に、前記物体上の測定されることになる前記幾何学量を規定することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記光路長変更素子(23)は、正多角形の断面を形成し、前記基準アーム(33b、33c、33d;35b、35c、35d)は、前記多角形の側面(49a〜49d)のうちの少なくとも2つにおいて、前記素子(23)の内部に反射されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 測定されることになる前記物体(19)の上流に、所定の光学構造(70;79;87;91)が配置され、該構造(70;79;87;91)の反射が前記物体(19)上に結像され、前記物体層の厚み値に加えて、表面プロファイル又は層プロファイルを求めるために、さらなる幾何学量として前記物体(19)の表面トポグラフィを求めるという目的で、前記像が前記所定の構造(70;79;87;91)と比較され、前記測定アーム(13)の前記ビーム(22)は、波長選択ミラー(71)を用いて前記物体(19)に反射するように偏向されることが好ましく、前記所定の光学構造(70;79;87;91)から生じる前記さらなる放射は、前記測定アームビームとは異なる波長を有し、前記ミラー(71)は該さらなる放射を透過し、該さらなる放射によって前記物体表面上に生成されるパターンは、前記物体に突き当たる前記測定アームビーム(22)の軸の後方に延長されて前記ミラー(71)の他方の面において結像及び検出され、詳細には、前記光学構造(70;79;87;91)は、多数のLED(89a、89b;90;97n、97m)で形成され、該LED(97n、97m)の前記放射は、好ましくは、前記物体(19)の表面上に合焦されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記幾何学量を求めることに加えて、さらにトポグラフィを求めるために、前記時間領域光コヒーレンストモグラフィ(155)に加えて、同一の放射源によるスペクトル領域光コヒーレンストモグラフィ(156)が用いられることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 時間領域光コヒーレンストモグラフィ(TDOCT)(155)を用いて、透過性又は拡散性の物体(19)上の、たとえば、厚み、距離又は長さのような少なくとも1つの幾何学量を測定する装置であって、
a)短いコヒーレンス長の放射源(1)を有し、測定されることになる前記物体(19)を入れることができる測定アーム(13)を有するマイケルソン干渉計を備え、
b)さらに、測定されることになる前記少なくとも1つの幾何学量に対応する、互いに異なる基本光路長を有する少なくとも2つの基準アーム(11、12)を備え、
c)前記少なくとも2つの基準アーム(11、12)内にそれぞれ、基準アームビーム(33a、35a)を生成する手段が設けられ、
なお、該装置は、
d)両方の前記基準アーム(11、12)において動作し、素子軸(21、105)を中心にして回転する単一の光路長変更素子(23;103;147)を備え、
e)前記少なくとも2つの基準アーム(11、12)の前記少なくとも2つの基準アームビームは、前記基本光路長に光路長変化を逐次的に付与することができるという事実によって、光路長変化が第1の前記基準アームにおいて最初に作用し、その後、第2の前記基準アームにおいて作用するように、相互のオフセット角(δw;δs;δx)を成して前記光路長変更素子(23;103;147)上に導かれることを特徴とする、装置。 - 前記光路長変更素子(23;103;147)は、多数の側面(49a〜49d;109a〜109l)を有し、一方、前記光路長変更素子(23;103;147)の前記素子軸(21;105)は、前記側面(49a〜49d;109a〜109l)に対して平行に、且つ前記自由基準アームビーム(33a、35a;111a、121)の軸に対して垂直に配置されることを特徴とする、請求項6に記載の装置。
- 前記光路長変更素子(23)は断面が正多角形になるように設計され、前記基準ビーム(33b、33c、33d;35b、35c、35d)は、該多角形の側面(49a〜49d)のうちの少なくとも2つにおいて前記素子(23)の内部で反射され、前記側面(49a〜49d)は、前記基準アームビーム(33b、33c、33d;35b、35c、35d)の概ね100%を反射するように作用する少なくとも1つの部分表面(50a〜50d)を有することが好ましく、該部分表面(50a〜50d)はそれぞれ、各側面角(47a〜47d)から始まり、前記素子(23)の内部で反射することができる前記ビームの部分(33b、33c;35b、35c)だけを概ね100%反射するようにコーティングされ、可能な限り損失を低減してビームを導くために、該部分表面に関連する入射する前記ビーム部分(33c、33d;35c、35d)と鋭角(β)を形成することを特徴とする、請求項6又は7に記載の装置。
- 前記マイケルソン干渉計の前記測定アーム(13)内に配置され、前記自由測定アームビーム(22)に作用し、その焦点を少なくとも2つの異なる測定点上に交互に合焦することができる合焦ユニット(58)を備え、該合焦ユニット(58)は、前記光路長変更素子(23)の前記回転に同期して個々の前記測定点上への合焦を行うことができ、該合焦ユニット(58)は、レンズユニット(59)を有することが好ましく、平行なビーム構成から大きく逸脱するビーム長手方向領域において、前記レンズユニット(59)の上流又は下流の測定ビーム光路内に光学ユニット(61、63;130)が配置され、該光学ユニット(61、63;130)は前記測定ビーム断面にわたって動かすことができ、該光学ユニット(61、63;130)を用いて、前記光路長変更素子(23)の前記回転に同期して焦点を動かすために、前記測定ビーム(22)の異なるビーム構成を設定することができ、詳細には、前記光学ユニット(61、63;130)は、前記測定ビーム(22)の中に入れることができ、且つ前記測定ビーム(22)のための所定の光路長を有する、平行平面設計の少なくとも1つの透過性領域を有し、前記測定ビーム(22)は、前記合焦ユニット(59)を用いて、厚みを限定する一方の表面から他方の表面まで焦点を動かし、前記少なくとも1つの領域は、前記基準アーム(11、12)がそれぞれ交互に動作している測定時間のうちの一方の間に、前記測定ビーム(22)内に位置することができるように配置され、前記光学ユニットは、好ましくは、少なくとも1つの透過性の中実のセグメント(64;135;137)を有する回転式の円板(63;130)として設計されることを特徴とする、請求項6〜8のいずれか一項に記載の装置。
- 詳細には前記物体(19)としての人の目の上流に配置される多数の照明放射源(70)であって、光学記録ユニット(73)を用いて該照明放射源(80a、80b;89a、89b;97n、97m)の反射点で物体表面(69)上に結像することができる、照明放射源と、評価ユニット(74)であって、評価ユニットを用いて、さらなる幾何学量として前記物体表面(69)の表面曲率を求めるために、前記放射源(80a、80b;89a、89b;97n、97m)の間隔と関連付けて、前記結像される反射点の相互の間隔を設定することができる、評価ユニットと、好ましくは、前記放射源(97n、97m)の上流に配置される合焦素子(99)であって、該合焦素子を用いて、前記照明放射源(97n、97m)の放射を、前記透過性の物体(19)内の種々の領域上に合焦することができ、物体(19)としての前記人の目の場合には、該合焦素子を用いて、角膜前面上に、且つ/又は角膜背面上に、且つ/又は水晶体前面上に、且つ/又は水晶体背面上に合焦することができる、合焦素子(99)とを備え、前記照明放射源は、詳細には、LED(80a、80b;89a、89b;97n、97m)であり、該LEDは、前記マイケルソン干渉計の前記放射源(1)とは異なる波長で放射することが好ましく、該合焦素子は、円柱レンズ(99a〜99h)であることが好ましく、円柱レンズが多数になることを避けるために、前記放射源にわたって、1つ又は複数の回転式円柱レンズを取り付けることができる、合焦素子とを特徴とする、請求項6〜9のいずれか一項に記載の装置。
- 放射導体(25a、25b、26a、26b、14a、14b)であって、該放射導体を用いて、前記基準アーム(11、12)の放射及び前記測定アーム(13)の放射を導くことができる、該放射導体と、前記放射導体の端部に配置される、分割・結合素子であって、該分割・結合素子を用いて、関連する前記放射導体内に導かれた、又は導かれることになる放射を、光学部品(23;58、70、71)の直ぐ上流若しくは下流に、又は前記測定物体(19)の上流に、自由空間ビーム(22、33a、33d、35a、35d)として分割又は結合することができる、分割・結合素子とを備えることを特徴とする、請求項6〜10のいずれか一項に記載の装置。
- 互いに異なる波長の前記短いコヒーレンスの放射源(1)及び少なくとも第1の数の照明放射源(80a、80b;89a、89b;97n、97m)と、前記測定アーム(13)内の波長選択ミラー(71)であって、該波長選択ミラーを用いて、前記短いコヒーレンスの放射源(1)の前記ビーム(22)を前記物体(19)上に反射することができ、且つ前記照明放射源(80a、80b;89a、89b;97n、97m)の放射を透過することができる、波長選択ミラーと、前記物体(19、69)によって反射されることがある、前記照明放射源(80a、80b;89a、89b;97n、97m)の放射のための結像ユニット(72)とを備え、前記測定アーム(13)の光軸は、前記物体(19)の上流にある前記結像ユニットの光軸と一致する、結像ユニットを特徴とする、請求項10に記載の装置。
- 3×3単一モードファイバカプラ(9)を備え、該3×3単一モードファイバカプラ(9)から生じる測定放射は第1の放射導体(14a)内に導かれ、該単一モードファイバカプラ(9)は、第2の放射導体(3c)を介して前記マイケルソン放射源(1)に接続され、第3の放射導体(25a)及び第4の放射導体(25b)を介して2つの基準アーム(11、12)に接続され、第5の放射導体(10a)及び第6の放射導体(10b)を介して第1の干渉検出器(15)及び第2の干渉検出器(16)に接続され、前記第1の放射導体(14a)の他端(14b)は前記合焦ユニット(58)の直ぐ上流に導かれ、該合焦ユニット(58)の下流には波長選択ミラー(71)が配置され、該波長選択ミラー(71)を用いて、前記測定放射(22)を、測定されることになる前記物体(19)上に向け、該物体(19)によって反射される前記測定放射(22)は、前記合焦ユニット(58)の中に、且つ前記第1の放射導体(14a、14b)の中に戻され、前記照明放射源(80a、80b;89a、89b;97n、97m)は、好ましくは、前記ミラー(71)の直ぐ近くにある、前記測定ビーム(22)の軸に対して垂直な平面において、前記ミラー(71)と前記物体(19)との間に配置され、結像システム(72)が、前記ミラー(71)から見て前記物体(19)の反対側にある前記測定ビーム(22)の後方への延長部において、前記物体(19)上又は該物体内で反射される前記照明放射源(80a、80b;89a、89b;97n、97m)のための光学評価ユニット(73)の上流に配置されることを特徴とする、請求項9又は10に記載の装置。
- 前記時間領域光コヒーレンストモグラフィ(155)に加えて、スペクトル領域光コヒーレンストモグラフィ(156)が存在し、該2つのトモグラフィ(155、156)は、同一の放射源(1)を用いて動作することを特徴とする、請求項6〜9のいずれか一項に記載の装置。
- 分光器(163)と4×4単一モードファイバカプラ(160)とを備え、前記時間領域光コヒーレンストモグラフィ(155)及び前記スペクトル領域光コヒーレンストモグラフィ(156)のための前記測定放射は、第1の放射導体(14a、14b)の中に導かれ、前記単一モードファイバカプラ(160)は、第2の放射導体(3a〜3c)を介して前記放射源(1)に接続され、第3の放射導体(25a)及び第4の放射導体(26a)を介して共通の光路長変更素子(23)を有する前記2つの基準アーム(11、12)に接続され、第5の放射導体(10a)及び第6の放射導体(10b)を介して第1の干渉検出器(15)及び第2の干渉検出器(16)に接続され、第7の放射導体(177a)を介して第3の基準アーム(176)に接続され、第8の放射導体(161)を介して、前記分光器(163)に接続されることを特徴とする、請求項14に記載の装置。
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