JP2016093507A - 測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、特に高速に高分解能で実施することができる、物体上の測定点を記録する方法を開発することである。【解決手段】物体上の、特に、眼上の測定点を記録するための方法において、測定ビームによって、軸長プロファイルを判定するための、物体の表面、特に物体の湾曲表面上の軌跡に沿った測定点が記録される。ここで、軌跡の最小曲率半径は、表面の円周の半径の少なくとも１／７、好ましくは少なくとも１／５、特に好ましくは少なくとも１／３である。【選択図】図４

Description

本発明は、物体（body）上の測定点を記録する（register）方法に関しており、測定点は、測定ビームによって物体の表面上の軌跡に沿って記録される。

眼を測定するために使用することができる種々の方法及びデバイスが眼科において知られている。例として、光干渉法は、非侵襲的で、非接触で精密なプロセスとして適する。さらに、幾つかの他のプロセス、例えば、超音波生体計測、（プラチド）角膜トポグラフィ、シャインフリュークカメラ、分割顕微鏡等が存在する。通常、眼に関するこうした検査は、干渉計を使用して実施される。例として、ＯＣＴ（optical coherence tomography：光コヒーレンス断層撮影）スキャナは、干渉計として使用され、眼を横方向にポイントごとにスキャンし、プロセス中に、光ビームに沿う眼の迷光（stray light）プロファイル（軸方向プロファイル）を記録する。

非特許文献１において、Ryan P. McNabbは、ＤＳＯＣＴ（distributed scanning OCT：分散スキャニングＯＣＴ）を使用して眼のトポグラフィを記録することができるスキャニング法を開示している。ここで、眼の動きは、ＳＤＯＣＴ（spectral domain OCT：スペクトル領域ＯＣＴ）によって確立され、測定に含まれる。眼は、一投影において、円形ディスクをカバーする軌跡に沿ってスキャンされる。軌跡は、縁領域で始まり、円の中心を通って第１の直線に沿って延在する。その後、測定ビームは、測定ビームが、円の中心点を通って、第１の直線から９０度だけオフセットした第２の直線に沿って戻って延在するように、対向する縁領域で偏向されて、もう一度、縁領域で同じ方向に偏向される。この方法は、出発点に再び達するまで繰返される。

非特許文献２において、Karol Karnowski他は、互いに直角に配置された直線に沿って、すなわち格子に沿って測定ビームが変位されるスキャニング法を開示している。

特許文献１は、ＯＣＴを使用して眼を測定するための光学システムを開示している。最初に、スパイラル形態が、２番目に、平行に延在するラインが、軌跡として開示されている。

特許文献２は、測定ビームがたどる軌跡形態として、同心リング並びに格子及び平行ラインを更に開示している。

知られている方法は、測定が比較的長い時間かかる点で不利である。測定時間が比較的長いため、測定結果が患者の眼の動きによって影響を受けるリスクが増加し、その結果として、精密でない測定結果しか得ることができない。

特に眼を測定するときの測定の本質的な要件は、第一に、短い全測定時間及び高分解能、すなわち、測定される表面の大きなカバレッジである。

欧州特許出願公開第１９７５５５０号 欧州特許出願公開第２４１７９０３号

「Distributed scanning volumetric SCOCT for motion corrected corneal biometry」(1 September 2012, volume 3, number 9, Biomedical Optics Express) Biomedical Optics Express, 1 September 2012, volume 2, no. 9

本発明の目的は、特に高速に高分解能で実施することができる、物体上の測定点を記録するための、冒頭で述べた技術分野の一部である方法を開発することである。

目的の解決策は、請求項１の特徴によって定義される。本発明によれば、軌跡の最小曲率半径は、表面の円周の半径の少なくとも１／７、好ましくは少なくとも１／５、特に好ましくは少なくとも１／３である。

本発明は、本方法を実施するデバイスに更に基づく。そのため、デバイスは、好ましくは、以下で述べる測定装置のうちの１つ、好ましくは干渉計、特に好ましくはＯＣＴ機器を備える。測定装置は、好ましくは、上述した方法に従って測定ビームの誘導を可能にするコントローラーを備える。こうしたコントローラーは、当業者に十分によく知られている。

本発明の内容
原理上、測定方法は、長さ測定、特に、Ｚ方向における軸方向長さ測定（以下を参照）、特に好ましくは、ビーム方向に沿う軸方向散乱プロファイル（いわゆるＡスキャン）に基づく。しかし、測定方法はまた、異なる直接的又は間接的測定として利用可能とすることができる。より詳細には、例えばレーザーを使用するか又は音響的にエコーソルダー（echo solder）による飛行時間測定が、間接的測定として提供されることができる。長さは、共焦点法又は干渉法によって直接判定することができる。例として、ＯＣＴを、干渉測定方法として使用することができる。当業者はまた、更なる適した測定技法を知っている。

以下で、Ｘ、Ｙ、及びＺ座標が３次元直交系として使用される。軌跡は、好ましくは、ＸＹ平面に沿うと考えられ、測定ビームは、少なくとも１つの測定方向に、特に円周の中心点の方向にＺ方向を有する。この位置から、測定ビームは、平行に移動することができる、すなわち、Ｚ方向を維持することができるか、そうでなければ、Ｘ方向に１つの角度の周りに、また、Ｙ方向に第２の角度の周りに旋回することができる。さらに、位置の変化もまた、これらの変形の組合せによって達成することができる。他に何も述べられない限り、好ましい第１の変形が以下で考えられ、この第１の変形は、変形のうちの１つの変形に対する制限とならない。このため、ビームオフセットを並列に実施することができるテレセントリック光学ユニットを提供することができる。長さ測定は、Ｚ軸又は測定ビームの方向に関連し、測定軸に沿う屈折率の変化は、屈折効果をもたらす場合があり、その屈折効果は軸方向散乱プロファイルとして記録される。幾何学的補正及び測定長の変換のための方法は当業者によく知られている。

以下でより詳細に述べる軌跡は、測定される物体に交差するか又は測定される物体からわずかな距離を有するＸＹ平面上における平面投影としてそれぞれ理解される。実際には、軌跡は、測定される物体に応じてこの説明から逸脱する可能性がある。例として、点が測定ビームによって一定間隔で軌跡に沿って記録される場合、これらの点は、物体が平面投影に平行である平面である場合、測定される物体上で一定距離を置いて存在するだけである。しかし、この軌跡が、例えば球冠（spherical cap）上に投影される場合、中心の近くの時間的に隣接する測定点は、球冠の縁領域内の時間的に隣接する測定点に比べて互いに近くに存在する。

原理上、測定される物体は任意であってよい。物体の実施形態に応じて、すなわち、物体の物質及びサイズに応じて又は物体が生物であるかどうかに応じて、以下で説明する測定方法を、相応して選択するか又は適合させ、また、パラメーター化することができる。しかし、方法は、好ましくは、人間の眼又は動物の眼上の、特に好ましくは、コンタクトレンズ又は眼内レンズを任意選択で有する場合がある人間の眼上の測定点を測定又は判定するために使用される。ここで、眼の（角膜の、レンズの、網膜の）境界層が、好ましくは測定される。これらの境界層は、一般に、中心領域内の球セグメントによってほぼ説明することができる。したがって、測定ビームと境界層との交点は、球冠上にほぼ存在する。同じことが、コンタクトレンズ又は眼内レンズ等のほぼ球状の接触面を有する人工体を測定するときに当てはまる。したがって、測定される物体は、好ましくは、ほぼ球セグメントの形状を有し、軌跡は、実際には好ましくは、球冠に沿って延在するが、軌跡は、それぞれの場合に、平面上でのＸＹ投影と考えられる（以下を参照）。

本方法を眼に適用するとき、湾曲表面は、好ましくは、表面領域、特に、角膜又は眼内のより深い層の領域である。しかし、湾曲表面はまた、挿入されるコンタクトレンズ又は眼内レンズによって提供されてもよい。

軸長プロファイル又はＡスキャンは、Ｚ軸に沿う又はビーム方向に沿う物体のプロファイルを意味すると理解されるべきである。Ｂスキャンは、個々の測定点及び距離から構成される、物体を通る直線カット（straight cut）に沿う軸方向プロファイルを意味すると理解される。軸長プロファイルは、組合わされて、物体の、特に眼の３次元モデル、又は、物体、特に眼を通るカットを形成することができる。しかし、そのデータはまた、異なる方法で、例えば、ビーム経路、補正レンズ、又は同様なものをシミュレートするために使用されてもよい。

カバレッジの程度は、任意の所望の点から最も近い測定点までの距離がクリティカル値を超えない、測定される表面の部分である。１００％のカバレッジの程度が、眼のトポグラフィを測定するために通常必要とされ、測定される表面は少なくとも７．５ｍｍの直径を有するべきであり、クリティカル距離は０．５ｍｍであるべきである。しかし、要件に応じて、例えばより短い測定時間を実現するとき、より小さい程度のカバレッジ又はより小さい測定表面を使用することも可能である。表面及び距離は、軌跡が定義されるＸＹ平面に関する。

軌跡の曲率半径は、現在のところ、ＸＹ平面内の軌跡の平面投影に基づいて決定される。パラメーター化された曲線ｆ（ｔ）＝（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ））の場合、曲率半径ｒは、以下のように定義される。

他に何も述べられない限り、軌跡は、２次元曲線としてＸＹ平面に関して以下で定義される。しかし、物体上での投影としての適用における軌跡が、通常、軌跡に関して歪む、空間内の３次元曲線を構成することが当業者には明らかである。しかし、この空間曲線は、軌跡形態と物体形態との両方に依存し、したがって、広い範囲にわたって変動することができるため、この空間曲線はこれ以上詳細には論じられない。さらに、軌跡は、数学的に正確な方法で関数定義に必ずしも従う必要はない。好ましくは、軌跡は、少なくとも個々の測定点について、上述した軌跡又は上述した軌跡のうちの１つの軌跡上に存在する形態を有する。この場合、関数又は形態は、測定点の補間によって最終的に定義されるだけである。しかし、実際には、測定点はまた、軌跡からわずかに逸脱する可能性がある。例として、軌跡からの平均偏差は、測定点の数及び対象物のサイズに応じて、測定される表面の円周の直径の５％未満、好ましくは１％未満とすることができる。

軌跡の最小曲率半径を、軌跡の全コースにわたって表面の円周の半径の少なくとも１／７、好ましくは少なくとも１／５、特に好ましくは少なくとも１／３になるように選択することによって、測定ビームは、デバイスのパーツ、特にビーム偏向ユニット又はスキャナを大きな加速度にさらすことなく特に高速に変位されることができる。知られている軌跡の場合、通常、方向の高速な変更を行う必要がある点で問題が存在する。しかし、方向の高速な変更は、任意の速度で実施できない。測定ビームの移動の減速及びその後の加速は、時間遅延をもたらし、その時間遅延は、測定方法を全体として減速させる。時間遅延の結果として、次に、測定結果が患者の動きによって実質的に乱される可能性がある。こうした測定が長くかかればかかるほど、患者が瞬きをする確率も高くなり、測定方法は、幾つかの状況下では中止され再始動される必要さえある。

測定される表面に対して比較的大きな曲率半径を有する新規な軌跡は、ここで、物体又は眼の動きがより少ない程度にしか測定結果を歪めることができないように、複数の測定点に対して高速に実施することができる測定方法を実施することを可能にする。しかし、曲率半径はまた、軌跡の比較的短い経路長の場合に、軌跡が十分に大きな程度のカバレッジを有することができるよう十分に小さくなるように選択されるため、測定される表面は十分にカバーされることができる。

球冠を測定するときに存在する場合がある問題は、平面投影における軌跡に沿う球冠までの距離が、規則的な測定点分布の場合に、縁領域に比べて中心の近くでより小さい変化を受けることである。別の言い方をすれば、球冠上の距離は、平面投影において一定の測定点距離の場合にもはや一定ではなく、むしろ、球冠の中心から半径方向に増加する。しかし、順次に記録される測定点間のビーム方向（Ｚ軸）に沿う距離の大きな変化は、特に干渉測定の場合に信号コントラストの喪失をもたらす（S. Yun他, Opt. Expr. 12（13）, 2977（2004））。したがって、球冠を測定するとき、例えば眼を測定するとき、測定点分布の平面投影の縁領域が、中心に近い領域に比べて、軌跡に沿って高い測定点密度を有する場合が特に有利である。これが達成するものは、軌跡に沿う距離の変化が十分に小さく、したがって、信号コントラストが十分に高いままであることである。

したがって、軌跡は、好ましくは、測定される表面の縁領域において大きな曲率半径を有する。したがって、ここで生じる利点は、軌跡に沿うより小さな距離変化が、特に球冠を測定するときに縁領域に出現するため、最大の勾配を有する球冠の領域（すなわち、球冠の縁領域）をより正確に測定することができることである。

変形例において、最大曲率半径を有する軌跡の領域はまた、中心の近くに、中心自体に、又は縁領域と中心との間の中間領域に存在する可能性がある。一般に、理想的な軌跡は、測定分解能に関する要件に適合し、したがって、球冠の外側領域の正確な形態は、幾つかの状況においてあまり重要ではない可能性があり、その結果として、大きな曲率半径は、むしろ、中心の近くになるように選択することができる。

好ましくは、軌跡の少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％、特に好ましくは全体が円周内に延在する。結果として、測定点を記録するために軌跡を実質的に完全に使用することができ、その結果として、測定の総合時間を低減することができる。

変形例において、軌跡の経路長の比較的大きな部分もまた、測定される表面の外側に存在する可能性がある。例として、経路長の少なくとも８０％、７０％、又はそれより少ない値を、測定される表面に割当てることができる。測定される表面のサイズに応じて、表面の外側に存在する経路長は同様に変動する可能性がある。幾つかの状況下で、特に小さな表面の場合、経路長の比較的大きな部分、例えば、少なくとも５０％又は少なくとも７５％が、表面の外側に存在する場合が有利である場合がある。

ここで、表面は、測定点を判定するために考えられる最大の表面に適合する。幾つかの状況下で、表面の種々の部分を評価することができ、表面を、複数の部分の結合体と考えることができる。

好ましくは、軌跡は、最大曲率半径を有し、最大曲率半径は、特に、軌跡の５０％より大きい経路長にわたって、好ましくは７５％より大きい経路長にわたって、特に好ましくは全経路長にわたって、表面の円周の半径未満である。結果として、全体的に、比較的大きな曲率半径を全体として有し、したがって、測定ビームによって高速にたどることができる軌跡を形成することが可能である。

変形例において、軌跡はまた、表面の円周より大きい曲率半径を有する領域を有することができる。特に、軌跡はまた、無限大の曲率半径を有する真っ直ぐな部分を有することができる。

したがって、最大曲率半径が円周の半径を超える結果として、軌跡が表面内に存在する場合には比較的小さな曲率半径を提供することが同様に必要であり、したがって、十分なカバレッジを達成することが意図される場合には円周半径の５０％未満である曲率半径を提供する必要があり、そのことは、ひいては測定時間に対してネガティブな影響を及ぼすことになる。

好ましくは、最大曲率半径は、円周の半径の９９％未満、好ましくは９５％未満、より詳細には９０％未満である。全軌跡が円周と比べて小さな曲率半径を備える結果として、特に均一な軌跡を達成することが可能であり、特に均一な軌跡は、曲率の比較的大きな変化を無しで済まし、したがって、測定ビームによって特に高速に通過されることができる。

変形例において、最大曲率半径は、先に述べたように、円周の半径に達するか又はそれを超える可能性がある。

好ましくは、円周の中心に向かう軌跡の曲率は、単調に、より詳細には厳密に単調に増加する。中心に近い領域に比べて、測定される表面の縁領域において、軌跡が小さい曲率を有することの結果として、より大きな測定点密度が達成される。これは、例えば眼の場合などの特に球冠形状体の場合に有利である。その理由は、球冠上の測定点密度を、結果として、縁領域においてさえも十分に高く維持することができるからである。

変形例において、特に、例えば中心に近い領域が、物体の形態のためにより正確に測定されることを意図される場合、曲率半径はまた、円周の中心点に向かって増加することができる。

好ましくは、軌跡は、時間の遅れを伴って少なくとも２回記録される交点を有する。この結果として、測定される物体の動きを検出することができる。したがって、物体の動きを、測定結果からフィルタリングすることができ、それにより、より精密な測定データを得ることができる。

変形例において、軌跡はまた、２回、通過されるだけである点を有することができる。

好ましくは、軌跡は、少なくとも２つの離間した交点を有し、特に、交点は、時間の遅れを伴って３回以上記録される。２つの離間した交点の結果として、物体の動きの検出を改善することができる。その理由は、この結果として、動きの大きさだけでなく、徴候もまた特定することが可能であるからである。同様に、交点が３回以上通過されることによって、動き検出を最適化することが可能であり、それにより、動きの時間的変化を検出することができる。一般に、３つ以上の離間した交点が存在することも可能であり、その結果として、動き検出を、更に最適化することができ、したがって、特に、異なる方向に沿う動きを検出することが可能である。

変形例において、複数の交点、又は、３回以上通過される交点を無しで済ますことも可能である。

好ましくは、少なくとも２つの交点は、平面投影において９０度より大きい交差角度を有する。

変形例において、交差角度はまた、単に９０度である可能性がある。

好ましくは、測定ビームは、３つ以上の交点を有する軌跡に追従し、ｋ^＊ｎ個の交点の場合、それぞれ、ｎ個の交点が、ｋ個の同心リングのそれぞれ１つの同心リング上に存在する。特に好ましくは、軌跡は５つ以上の交点を有する。その理由は、２つの同心リング又は２つの交点を有する１つのリングに関する自明な解が、２つの交点の場合に可能であるからである。

他に何も述べられない限り、それぞれの場合における交点という用語は、測定ビームによって正確に２回通過される単純な交点であると考えられる。軌跡は、円周の中心に１つの交点を有することができ、それにより、全体的に、ｋ^＊ｎ＋１個の交点が出現することになる。しかし、この場合、円周の中心点は、特に同様に、同心リングのうちの１つの同心リングが単純な交点として一般に存在しないため、同心リングのうちの１つの同心リングであると考えられない。

第１の場合、軌跡は、中心の交点に加えて、１つのリング上に正確に４つの交点を又は２つの同心リング上にそれぞれ２つの交点を有する（先に述べたように、円周の中心に存在し得る交点はここでは計数されない）。

更なる例において、軌跡は、例えば、５つの同心リング上に４０の交点を有し、それにより、８つの交点が各リング上に載る（rest）。

任意の数の交点を、素因数分解の原理に従って因子の２つのグループに分割することができ、最初に、１リングについてｎ個の交点になるよう、次に、ｋ個のリングになるよう割当てることができることが当業者に明らかである。したがって、４０の交点は、それぞれの場合に２０の交点を有する２つのリング、それぞれの場合に１０の交点を有する４つのリング、それぞれの場合に５つの交点を有する８つのリングの間で分割することができ、必要な変更を加えて、交点及びリングの数は交換される。

変形例において、軌跡の交点を、異なるように配置することもできる。例として、それぞれｎ個の交点及びｍ個の交点が、交互のリング上に存在することができる。ここで、例えば、ｎはｍの倍数であるとすることができ、１つの交点は、３回以上通過される。

好ましくは、増加する半径を有する２つの隣接する同心リング間の距離は、最大の半径を有する３つの同心リング間で減少する。結果として、リングは、縁領域の方向に詰まり、その結果として、交点もまたともにより近くに存在する。したがって、測定点密度は、縁領域で増加して、特に、例えば眼等の球対象物の場合に測定精度を改善することができる。同時に、眼の動きを、より正確に検出することができる。その理由は、Ｚ方向の距離も、ＸＹ平面内の距離の横方向変化の場合に眼の縁領域においてより顕著に変化し、したがって、Ｚ方向の距離を目の場所を検出するために使用することができるからである。

変形例において、リングはまた一定間隔を有することができるか、又は、間隔は円周中心の方向に減少することができる。

好ましくは、軌跡と交互の同心リングそれぞれとの間の交点は、半径方向に配向した直線上に存在する。結果として、特に、個々のリング上の２つの隣接する交点に比べて、リングが互いから短い距離を有する場合、交点を、測定される表面にわたって理想的な方法で分配することができる。１リングについてそれぞれに一定数のｎ個の交点の場合、この場合、３６０／２ｎ度の角度だけ交点に対する隣接するリングのオフセットがそれぞれ存在する。

変形例において、リングを、同様に３６０／ｋ^＊ｎ度の角度だけオフセットすることができる。ここで、ｋ＞２である。さらに、それは、ｋ＜２の場合、特にｋ＝１の場合に可能であり、それにより、ｋ＝１の場合、１つの交点を記録する半径方向に配向した直線は、各リング上に１つの交点を記録する。最後に、交点を、同様に、複数のリングで異なるように配列するか又は無秩序に（chaotically）配置することができる。

好ましくは、測定ビームは、一定角速度で軌跡の投影に沿って変位される。結果として、パラメーター化し解析するのが特に容易である軌跡が得られる。さらに、その軌跡は較正するのが容易である。

変形例において、軌跡は、一定角速度ではなく、むしろ例えば一定経路速度で、又は、一定経路速度でも一定角速度でもない速度で、測定ビームによってたどることもできる。

好ましくは、測定点は、好ましくは時間一定周波数（time-constant frequency）を有する、スペクトル領域ＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ）又は掃引光源ＯＣＴ（swept source OCT：ＳＳ−ＯＣＴ）によって記録される。ＯＣＴを使用する方法は眼科において十分に確立している。その理由は、それらの方法が、眼等の散乱性対象物において使用され、特に、比較的高い貫入深さを有し、同時に、高い軸方向分解能を有することができるからである。

ＳＤ−ＯＣＴにおいては、異なる光周波数が利用される。光は、分散し、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサーによって解析される。結果として、全測定深さを、１回の測定で得ることができる。対照的に、ＳＳ−ＯＣＴにおいて、光周波数は周期的に調整され、干渉信号は、時間分解方式で測定される。これらの技法は、当業者に十分によく知られている。

変形例において、点ベース長さ測定又はプロファイル測定（Ａスキャンを記録する）（干渉計を参照）、例えば、レーザー又は同様なものによる飛行時間測定のための他の技法を使用することも可能である。

好ましくは、軌跡はループによって与えられ、隣接するループは交差し、特に、２つの隣接するループは、測定される表面の円周に好ましくは同心である円上に存在する交点をそれぞれ有する。この同心円は、好ましくは、円周半径より小さい半径を有する。ループは、好ましくは全て、円周の中心に好ましくは存在する共通交点を有する。これらの共通交点はまた、任意の小さな同心円上に存在することができ、この円上の測定点の間隔は、例えば０．５ｍｍ未満、好ましくは０．１ｍｍ未満、特に好ましくは０．０１ｍｍ未満である。特に好ましくは、この同心リングは、０．５ｍｍ未満、好ましくは０．１ｍｍ未満、特に好ましくは０．０１ｍｍ未満の直径を有する。結果として、簡単な方法で物体の中心領域で高分解能を達成することが可能である。これは、特に、眼科において眼の層の表面形態を判定するときに有利である可能性がある。

ループは、好ましくは、ループ上の３つの連続する測定点が直線上に存在しないように具現化される。測定点密度に応じて、基準を、原理上、直線上に存在しない４つ以上の連続する測定点に拡張することもできる。

変形例において、軌跡はまた、排他的ではないが、ループによって提供されなくてもよく、３つの連続する測定点は直線上に存在してもよい。基準が４つ、５つ、又は６つ以上の点に拡張される場合、変形例において、４つ、５つ、又は６つ以上の連続する測定点の軌跡部分が直線上に存在することが相応して可能である。隣接するループは必ずしも交差する必要はないか、又は、交点は必ずしも円リング上に存在する必要はない。

好ましくは、軌跡は、２つの周波数及び半径によって、より詳細には、正確に２つの周波数によって定義される。結果として、測定方法を較正することがより簡単になる。スキャナに関する周波数応答に関してより少数の要件を課すことが可能である。

変形例において、軌跡を定義するために３つ以上の周波数又は２つ以上の半径を使用することも可能である。軌跡はまた、多角形又は任意の他の定義を有することができる。

好ましくは、測定ビームは、以下の座標
を有する曲線に追従する。ここで、
ｒ_０：スキャニングパターンの円周の半径
ω_Ｂ、ω_Ｔ：角速度
であり、ｒ_０は、測定される表面の円周の半径である。この関数は、軌跡であって、較正するのが特に簡単であり、また、正確に２つの周波数（ω_Ｂ及びω_Ｔ）及び１つの半径（ｒ_０）によって定義される、軌跡を構成する。この軌跡の更なる利点は、半径方向における増分が外側に向かって減少し、したがって、信号コントラストが増加することにある。これは、眼を測定するときに特に有利である。その理由は、眼の表面の勾配が、半径方向に眼の中心から離れると増加するからである。

特に好ましい実施形態において、ω_Ｂ＝４^＊２π／ｔ_{ｐａｔｔｅｒｎ}であり、ω_Ｔ＝７^＊２π／ｔ_{ｐａｔｔｅｒｎ}であり、ここで、ｔ_{ｐａｔｔｅｒｎ}は測定サイクルの継続時間を示す。しかし、周波数は、不変の測定点密度の場合に、測定されるエリアのサイズに応じて、又は、一定サイズのエリアの場合に、所望の測定点密度に応じて、異なるように選択されることもできる。例えば、比較的小さなエリア又は比較的小さな測定点密度の場合、ω_Ｂ＝４^＊２π／ｔ_{ｐａｔｔｅｒｎ}であり、ω_Ｔ＝５^＊２π／ｔ_{ｐａｔｔｅｒｎ}であり、比較的大きなエリア又は比較的大きな測定点密度の場合、ω_Ｂ＝４^＊２π／ｔ_{ｐａｔｔｅｒｎ}であり、ω_Ｔ＝１１^＊２π／ｔ_{ｐａｔｔｅｒｎ}である。この軌跡を所望に応じてパラメーター化することができることが当業者に明らかである。特に、角周波数について２π／ｔ_{ｐａｔｔｅｒｎ}の非整数倍数を選択することも可能である。測定ビームが数学的に厳密な方法でこの関数に追従する必要があるのではなく、測定点が軌跡上に載る必要があるだけであることが同様に当業者に明らかである。さらに、測定点は、正確に軌跡上に存在する必要があるのではなく、好ましくは、例えば、測定される表面の直径の５％未満、好ましくは１％未満、特に好ましくは０．１％未満の距離がある状態で、軌跡に十分に接近して存在することができるだけである。

変形例において、軌跡を定義するために異なる関数を提供することも可能である。例として、軌跡を、以下の内トロコイド（hypotrochoid）の座標方程式によって提供することができる。
ここで、測定される表面の円周の半径はａ−ｂ＋ｃで与えられる。

この場合、内トロコイドは、内側円上の任意の長さの半径方向に整列した「ポインター（pointer）」のコースによって形成され、内側円はより大きな円内で転がる。そのため、ａは外側円の半径を示し、ｂは、長さｃのポインターを有する内側円の半径を示す。その結果、測定される表面の円周の半径はａ−ｂ＋ｃで与えられる。

内トロコイド形態において、適切なパラメーター化の場合、中心は、或る領域内で開口したままである可能性がある。これは、ｂ＋ｃ＜ａである場合にそうである。したがって、内側開口円（存在する場合）の半径はａ−（ｂ＋ｃ）である。結果として、円周の中心の領域において多くの異なる交点に達することが可能であり、その結果、中心領域の測定精度は、もう一度向上することができる。内側円の半径は、好ましくは、カバレッジ基準が満たされるように維持される。すなわち、半径は、例えば、０．２５ｍｍ以下であるとすることができる。

中心開口領域の半径は、ａ−ｂ＝ｃであるとき、厳密にゼロであり、その結果として、複数の交点が中心に存在する。この形態は、眼の動きのモニタリング又は補正が、眼の中心領域における高分解能より高く重み付けられる場合、好ましい。

当業者は、軌跡の任意の更なる変形に気づき、その変形は、同様に、大きな曲率半径を有するだけであり、また、高分解能で中心と縁領域との両方をカバーする。

好ましくは、軌跡上の各測定点について、同じ軌跡上で、円周の半径の２５％未満、好ましくは１６％未満の距離に第２の測定点が存在する。特に好ましくは、円周の、２５％未満である半径を有する、好ましくは１６％未満である半径を有する、特に好ましくは５％未満である半径を有する、測定される表面の各円上に、少なくとも１つの測定点が存在する。結果として、物体の十分な分解能を有する理想的な測定点密度が得られる。

変形例において、次の測定点までの距離は、異なるように制限されてもよい。

好ましくは、表面の円周内の各点について、せいぜい０．５ｍｍ、好ましくはせいぜい０．２５ｍｍ、特に好ましくはせいぜい０．１ｍｍの距離に軌跡上の１つの測定点が存在する。結果として、特に、眼を測定するとき、測定される表面の複数の測定点を有する理想的なカバレッジを得ることが可能である。

変形例において、測定される表面の複数の測定点を有するカバレッジを、異なるように定義することもできる。例として、測定される表面内に留まる、０．５ｍｍ、好ましくは０．２５ｍｍ、特に好ましくは０．１ｍｍの半径を有する円形ディスクが、円形ディスクの位置に無関係に、少なくとも１つの測定点を常にカバーするよう、測定される表面上の測定点分布が保持されるための更なる好ましい変形を提供することができる。

本発明は、物体の断面を近似するための方法に更に関する。近似方法のために必要とされる測定点は、好ましくは、物体を測定するための上述した方法を使用して実装される。

しかし、異なる方法を使用して、特に、当業者に知られている従来の測定方法によって測定点を確立することも考えられる。

そのため、物体、好ましくは眼の断面を近似するため、眼の断面の領域において、断面から或る距離に少なくとも１つの測定点を備える、記録された測定点の部分集合について、断面を近似するために、記録された測定点に対して行われる演算が実施される。結果として、それぞれ適切な測定点が断面に厳密に使用可能である必要なく、物体の任意の断面を計算することが可能である。

好ましくは、ミラー対称方式で配置（arranged）された、９０度未満の中心点角度（center-point angle）を有する２つのセクターの記録された測定点の部分集合は、測定される表面の円周内にある。

したがって、一定角速度による測定方法の場合、断面にわたって、１断面長さ部分について実質的に一定数の測定点を達成することが可能である。

変形例において、セクターは、同様に直線によって区切られるのではなく、むしろ、半径方向に円周の中心から直線的に延在することができない。それにより適用することができる重み付けは、断面から遠く離れて位置する測定点がより大きな近似の曖昧さ（unsharpness in approximation）をもたらすことである。この結果として、より多くの測定点がこれらの領域に含まれる。原理上、異なるように形成された任意の表面を、断面を近似するために使用することができることが当業者に明らかである。特に、断面は、同様に直線的様式で延在しなくてもよく、むしろ例えば、対象物の「ピースオブケイク（piece of cake）」としてＶ形状方法で具現化することができ、それにより、影響の及ぶ範囲は、相応して、２つの円形セクターであって、任意選択で中間角度を有するか、又は、互いに接触するか若しくはオーバラップする、２つの円形セクターを備える。断面はまた、異なるプロファイル、例えば、波形状プロファイル、例えば規則的多角形等の多角形プロファイル、ジグザグ形状プロファイル等を有することができる。

更なる有利な実施形態及び本発明の特徴の組合せは、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲の全体から明らかになる。

従来技術によるラスター形状スキャニングパターンを示す。 従来技術によるループ形状スキャニングパターンを示す。 従来技術によるスパイラル形状スキャニングパターンを示す。 本発明によるスキャニングパターンの第１の実施形態を示す。 本発明によるスキャニングパターンの第２の実施形態を示す。 本発明によるスキャニングパターンの第３の実施形態を示す。 本発明によるスキャニングパターンの第４の実施形態を示す。

原理上、同じ部分は、図において同じ参照符号を備える。

本発明を実施する方法
図１は、従来技術によるラスター形状スキャニングパターンを示す。当該スキャニングパターンは、とりわけ、電子ビームがラインごとにスクリーン上を通過する受像管（tube televisions）から知られている。図１は、互いに対して９０度だけオフセットし、互いにオーバラップする２つの等しいパターンを示す。両方のパターンは、別々に移動する。軌跡の真っ直ぐなパーツ片は、比較的高速にたどることができるが、縁領域では急激な方向変化の結果として著しい遅延がそれぞれ存在する。したがって、このスキャニングパターンは、測定ビームによって、時間の点で十分に効率的な方法で、たどることができない。さらに、スキャニングパターンは、特に、例えば眼等の円又は球の冠形状体の場合に、中心と同じ測定点密度を縁領域において有する。したがって、このスキャニングパターン又はこの軌跡では、眼の表面を記録するための理想的な実施形態が得られない。

図２は、従来技術によるループ形状スキャニングパターンを示す。このスキャニングパターンは、中心から形成される複数のループを有する。別の言い方をすれば、スキャニングパターンは、真っ直ぐな部分によって提供され、真っ直ぐな部分は、測定される表面の円周の中心上を一定角度距離で通過する。それぞれ、そのような真っ直ぐな部分の端に、例えば、それぞれ時計方向にループ形成によって、隣接部分に対する接続部が存在する。形成されるループ端は、比較的小さな曲率半径を有する。部分の角度距離が大きければ大きいほど、曲率半径が、部分の端で大きくなるが、一方、部分の総数は同時に減少し、その結果として、測定される表面上の測定点密度もまた減少する。結果として、曲率半径及び測定点密度又は２つの隣接する点間の最大距離の２つの因子は、互いに競合する。更なる欠点は、物体の表面プロファイルの評価に有意義に役立たない、中心における測定点の密度の非常に大きな増加が存在することにある。任意選択で、スキャニングパターンの大部分が、測定される表面の外側に存在するほどに大きくなるように、スキャニングパターンを選択することができる。その利点は、曲率半径が、より大きく、より高速に通過されることができることであるが、一方、これは、全経路長を著しく増加させることになり、全体として、測定時間が増加することになる。

図３は、従来技術によるスパイラル形状スキャニングパターンを示す。縁領域内のスパイラルパターンは、測定ビームによって高速に通過されることができる十分に大きな曲率半径を有するが、曲率半径は、中心に向かって益々小さくなる。しかし、中心領域が、特に眼科において非常に重要であるため、このスキャニングパターンはまた、中心領域が、非常にゆっくりとしか通過することができないか、又は、低分解能でしか測定することができない点で不利である。

以下の図４〜図７において、一般形
を有する本発明による４つの異なるスキャニングパターンが示される。ここで、
ｒ_０：スキャニングパターンの円周の半径
ω_Ｂ：
ω_Ｔ：
である。

以下の例において、測定時間ｔ_{ｐａｔｔｅｒｎ}は２００ｍｓ（ミリ秒）である。原理上、考えられる最短の測定時間が求められることが当業者に明らかである。しかし、最短の測定時間は、最初に、使用される測定機器に、次に、測定点の数に依存する。

この場合、測定点の数は３２００であり、測定周波数（すなわち、測定点が記録されるレート）はｆ＝１６ｋＨｚである。ここで、測定時間が十分に短いことと、同時に、測定点の数について、したがって、一定表面が測定される場合に分解能が十分に大きいという、均衡が求められる。しかし、さらに、測定周波数は、各測定点について十分な信号強度が依然として出現するほどに大きいだけである。その理由は、前記信号強度が、測定周波数の増加とともに減少するからである。測定システムに応じて、測定周波数は、数ｋＨｚから数ＭＨｚである可能性がある。１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの範囲の測定周波数に価値があることがわかった。

使用される測定機器に応じて、測定時間及び測定点の数もまた、より少なく又はより多くすることができる。測定配置構成に応じて、測定時間が短縮される場合が有利である場合があり、そのとき、より低い分解能が受け入れられる。一方、測定時間を損ねて測定点の数を増加させることも可能である。

この場合、測定される表面の半径は４ｍｍである。しかし、測定される表面の半径は、同様に、特定の要件に依存し、また、原理上、任意に、例えば、１０ｍｍ、３．５ｍｍ、１．５ｍｍ、及びそれらの値の間及びそれらの値の外に存在する全ての範囲に存在するとすることができる。

測定機器の軸方向システム分解能は、この場合、約４．６μｍであるが、分解能は、同様に、より高く又はより低くすることができる。

直径、測定点の数、及び測定時間が、異なる範囲内に存在することができることが当業者に明らかである。

最後に、軌跡が、一般形に指定される方程式（上記及び下記の方程式）によって形成されるグラフに正確に一致することに限定されないことも当業者に明らかである。軌跡又はスキャニングパターンはまた、数学的に正確な形態から逸脱することができる。そのため、例えば、測定ビームによって確立される点の集合が、補間としてそのような関数に単に近似的に対応することができる。

図４は、Ｂ＝８及びＴ＝７を有する特に好ましい形態の、本発明によるスキャニングパターンの第１の実施形態を示す。関数のグラフから、曲率半径が縁領域から中心に向けてそれぞれ増加することを特定することが容易である。さらに、それぞれ、８つの交点が円周の中心に同心の円上に常に存在し、中心点は、多数回通過される。さらに、縁領域と中心に近い領域との両方を、高分解能で測定することができることを図から見て取ることが可能である。スキャニングパターンは、４８の単純な交点及び中心に１つの８重の交点を有する。眼の動きを、特に、中心から離れた交点によって、検出し削除することができる。多数の交点は、相応して高い周波数を有する眼の動きの検出を可能にする（測定時間／交点の数＝平均更新時間）。

図５は、Ｂ＝８及びＴ＝１１である本発明によるスキャニングパターンの第２の実施形態を示す。図４によるスキャニングパターンと対照的に、このスキャニングパターンは、同じ表面上により長い経路長及びより多くの交点を有する。これは、より高い分解能、すなわち、隣接する測定点間のより短い平均距離を可能にする。単純な交点の数は、この場合、８０であり、それぞれの場合に、１同心リングについて８つの交点を有する。

図６は、Ｂ＝１３及びＴ＝１４である本発明によるスキャニングパターンの第３の実施形態を示す。１同心リングについて２６の交点及び１３の同心リングによって、この実施形態のスキャニングパターンは、全部で３３８の交点を有する。この実施形態、又はそうでなければ更に多くの交点を有する実施形態を、適切に高速な（fast）スキャナの場合に、又は、比較的大きなエリアの対象物のために使用することができる。しかし、こうした軌跡に沿う測定時間は、現行のＯＣＴスキャナを使用すると、おそらく長過ぎる。

最後に、第４の例として、図７は、本発明によるスキャニングパターンの考えられる実施形態として内トロコイドスキャニングパターンを示す。内トロコイドスキャニングパターンは、一般形
を有する。

しかし、軌跡は、この場合、同様に、上記方程式によって形成されるグラフに正確に沿うことに限定されないことが当業者に明らかである。軌跡又はスキャニングパターンは、数学的に正確な形態から逸脱することもできる。そのため、例えば、測定ビームによって確立される点の集合は、補間としてそのような関数に単に近似的に対応することができる。

眼科において測定値を確立するため、その値を、もう一度、約４ｍｍの半径が得られるように選択することができる。例として、ａ＝２、ｂ＝０．１、及びｃ＝２．１が、図７において選択される。このパラメーター化を使用して、円周の中心において約０．２ｍｍの半径を有するフリーサークルを特定することが可能である。したがって、このフリー表面は、冒頭で述べた０．５ｍｍ基準を満たす。

要約すると、測定点を記録する本発明による方法が、特に高速に実施されることができ、したがって、その方法が、物体、特に眼の動きに対してロバストであり、一方、同時に、特に球冠形状体の縁領域で高分解能が達成可能であることが留意されるべきである。

Claims (21)

1. 物体上の、特に、眼上の測定点を記録する方法において、測定ビームによって、軸長プロファイルを記録するための、前記物体の表面、特に前記物体の湾曲表面上の軌跡に沿った測定点が記録される、方法であって、前記軌跡の最小曲率半径は、前記表面の円周の半径の少なくとも１／７、好ましくは少なくとも１／５、特に好ましくは少なくとも１／３である、方法。
2. 前記軌跡の少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％、特に好ましくは全体が、前記円周内に延在する、請求項１に記載の方法。
3. 前記軌跡は、最大曲率半径を有し、該最大曲率半径は、特に、前記軌跡の５０％より大きい経路長にわたって、好ましくは７５％より大きい経路長にわたって、特に好ましくは全経路長にわたって、前記表面の前記円周の前記半径未満である、請求項１又は２に記載の方法。
4. 最大曲率半径は、前記円周の前記半径の９９％未満、好ましくは９５％未満、より詳細には９０％未満である、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記円周の中心に向かう前記軌跡の曲率は、単調に、より詳細には厳密に単調に増加する、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記軌跡は、時間の遅れを伴って少なくとも２回記録される交点を有し、その結果、特に、前記物体の動きが検出される、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記軌跡は、少なくとも２つの離間した交点を有し、特に、交点は、時間の遅れを伴って３回以上記録される、請求項６に記載の方法。
8. 前記少なくとも２つの交点は、平面投影において９０度より大きい交差角度を有する、請求項７に記載の方法。
9. 前記測定ビームは、３つ以上の交点を有する軌跡に追従し、ｋ^＊ｎ個の交点の場合、それぞれ、ｎ個の交点が、ｋ個の同心リングのそれぞれの１つの同心リング上に存在する、請求項７又は８に記載の方法。
10. 増加する半径を有する２つの隣接する同心リング間の距離は、最も大きい半径を有する３つの前記同心リングの間で減少される、請求項９に記載の方法。
11. 前記軌跡と前記交互の同心リングとの間の交点は、半径方向に配向する直線上にそれぞれ存在する、請求項９又は１０に記載の方法。
12. 前記測定ビームは、一定角速度で前記軌跡の投影に沿って変位される、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記測定点は、好ましくは時間一定周波数を有する、スペクトル領域ＯＣＴ又は掃引光源ＯＣＴによって記録される、請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記軌跡はループによって与えられ、隣接するループは交差し、特に、２つの隣接するループは、測定される前記表面の円周に好ましくは同心の円上に存在する交点をそれぞれ有する、請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記軌跡は、２つの周波数及び半径によって、より詳細には正確に２つの周波数によって定義される、請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記測定ビームは、座標
    を有する曲線に追従し、ここで、ｒ_０は測定される前記表面の前記円周の半径である、請求項１５に記載の方法。
17. 前記軌跡上の各測定点について、前記半径の２５％未満、好ましくは１６％未満の距離に同じ軌跡上の第２の測定点が存在する、請求項１から１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記表面の前記円周内の各点について、せいぜい０．５ｍｍの、好ましくはせいぜい０．２５ｍｍの、特に好ましくはせいぜい０．１ｍｍの距離に前記軌跡上の測定点が存在する、請求項１から１７のいずれか１項に記載の方法。
19. 請求項１から１８のいずれか１項に記載の方法によって記録される測定点を使用して物体の断面を近似する方法であって、前記断面の領域において、前記断面から或る距離の少なくとも１つの測定点を含む記録された測定点の部分集合について、前記断面を近似するために、前記記録された測定点に対して行われる演算が実施される、方法。
20. ミラー対称方式で配置された、９０度未満の中心点角度を有する２つのセクターの前記記録された測定点の前記部分集合は、測定される表面の円周内にある、請求項１９に記載の方法。
21. 請求項１から１８のいずれか１項に記載の方法を実施するデバイス。