JP4746564B2 - 眼の部分区間長測定のためのショートコヒーレンス干渉計 - Google Patents

Description

本出願は、診断眼科における測定法、特に白内障外科術および屈折による眼外科術に関連する眼の部分区間長の測定のための測定システムに関する。

白内障外科術および屈折による眼外科術では、インプラント対象である眼内接眼レンズの屈折力を的確に選択することにより、眼に一定の屈折力を与えているか、あるいはそれを目指してる。そのためには、眼の当初の屈折状態および、必要に応じて、手術後の屈折状態も測定する必要がある。それには角膜曲率測定用の角膜計が使用され、眼の軸方向部分区間測定用の音響または光学による長さ測定法が適用される。

眼の軸方向の長さ測定には、今日既にショートコヒーレンスによる光学的干渉測定法が非常に頻繁に使用されている。これは、従来から支配的である超音波法に比べて非接触で高精度の作業ができるという長所を持っている。ショートコヒーレンス干渉測定法では、干渉は、コヒーレンス長lcを除けば、対象物と参照ミラーがビームスプリッタから光学的に同距離にある場合、あるいは別な言い方をすれば、当該対象物構造が「コヒーレンス窓」の中にある場合に限って発生する。

対象物構造間の距離測定には、−常用のタイムドメイン法の場合では− 測定ビームまたは測定ビームの中に配置されたミラーを制御下で移動させることによって、これらを時間的に相前後してコヒーレンス窓に配置させる。したがって、測定精度は、以下のように、波長λのほかでは主にスペクトル幅Δλに依存する（厳密には、スペクトルの形態も重要である）測定光束コヒーレンス長lcによって表わされる。
（式１）

眼科でのショートコヒーレンス干渉測定法では、コヒーレンス窓は殆どが数ミクロンメートルの長さ（=lc）である。

眼科での眼の長さ測定用として、干渉計の参照ミラーを測定対象の全路程を移動または「走査」させる旧来型ショートコヒーレンス光学干渉測定法とは異なる特殊な各種方法が開発された。
眼は約30ミリメートルもの空間距離がある上、生体であるがために不安定な対象物であるが、それらによればその距離の測定が可能である。深部で別れた不安定な構造に対する、ショートコヒーレンス干渉法での距離測定におけるこの問題の解決策の１つは、いわゆるデュアルビーム法の適用である。
公開公報DE 3201801A1にこの方法が記載されている。この方法の場合、角膜および深部で別れた他の眼組織、例えば眼底がデュアル測定ビームにより照明される。このデュアル測定ビームはマイケルソン干渉計の波長の異なる２つの出力ビームによって形成されている。この測定ビームは回折レンズの使用により角膜と眼底に同時にフォーカシングされる。マイケルソン干渉計は角膜／眼底間の距離に合わせて調整する。それには、干渉計ミラーの走査区間にして数ミリメートルで十分である。その場合、この調整はショートコヒーレンス光に発現する干渉によって決定される。その調整如何を決定づけるのは角膜／眼底間距離だけなので、干渉測定で課される安定性の要求が理想的な形で叶えられる。測定が眼の動きに影響されることはない。

特許出願WO 01/38820A1に記載された方法でも、深部で離れた２つの対象物領域がデュアル測定ビームで照明される。この場合、先ず、測定対象物の前で、測定対象物を照明する測定ビームからビームスプリッタにより、反射分割された分岐測定ビームが、フォーカシングのためさらに屈折光学系を追加配置させることのできる迂回路を通された後、再び元の測定ビームに反射合一化される。この方法は干渉計ミラーの走査区間を測定対象の路程より小さな値に縮小する。この方法も然るべき速度の走査において、干渉測定に課される安定性の要求を同様に満たすことができる。
ＤＥ ３２０１８０１Ａ１ PCT出願ＷＯ ２００２／０６５８９９ Ａ２

しかし上記の方法は、測定ビームが離れた位置にある２つまたはそれ以上の対象物領域を同時に照明してしまうという欠点がある。測定に利用されない光は、それぞれ弊害の素地およびノイズを生み出す。さらに、それによりそれぞれの測定箇所への測定ビームのフォーカシングが実現困難になる。特に複数の対象物領域が離れた位置にある場合、この問題は深刻化する。ところが、最近の眼科領域では眼における長さ測定は一区間でなく複数の区間、すなわち眼の長さに加え前房の深さや角膜、水晶体の厚さなどの測定も要求される。

以上より、本発明の技術的課題は、測定ビームをそれぞれのコヒーレンス窓にフォーカシングさせ、さらに干渉計ミラーの所要走査区間を測定対象距離より短い区間に縮小させる、眼の部分区間を測定するためのショートコヒーレンス干渉計を提示することである。

これは、90°転向ミラーと集束光学系が共同で周期的な往復運動をする、ただし集束光学系によって生成されリレー光学系を通じて眼に結像した測定ビームの焦点が、コヒーレンス窓と同期で角膜から眼の光軸に沿って中心窩まで移動するように、さらに複数の反射器により測定光路および参照光路に様々な光路長が生成されるように、その往復運動が行われるショートコヒーレンス干渉計によって解決される。

図１は、先ず第１に眼深部走査のための幾何学的光学系を説明した図である。
101はショートコヒーレンス干渉計における測定ビームの移動焦点であって、双方向矢印102で示された長さS区間を軸方向に移動する。焦点101はリレー光学系103を通じて眼104に結像する。この場合ショートコヒーレンス干渉測定の条件は、焦点101の光学的距離Ｓ＝眼の長さＬ（グルストランド眼ではＬは約33 mm）に対して、焦点101の像101’が角膜頂105から中心窩106まで眼104の全長を走査することである。したがって、この動きの最後には点107が点106に結像しなければならない。これは、焦点距離ｆの光学系では、角膜頂がリレー光学系103から
（式２）

の距離内にある場合に達成される。例えば、焦点距離f=33mmの光学系を利用した場合、グルストランド眼ではb=66mmである。

ショートコヒーレンス干渉測定で良好な信号を得るためには、さらに、測定ビームがコヒーレンス窓内で対象物にフォーカシングされねばならない。図１に描かれた配置は、確かに、コヒーレンス窓が角膜において焦点101’と合一化すれば、また中心窩においてもこれが測定ビームの焦点と点106で合一化することを保証するが、しかしそのことは中間領域については必ずしも保証されない。これは、角膜頂201（図２）から眼内部に到るまでの焦点位置の経過を追跡すれば分かる。角膜211後方の点210に集束する光束212の焦点は、角膜211での光の屈折によりズレが生じ、光束自体（T）より進行幅（t）が短かくなるが、これはコヒーレンス窓も同様である。新たな焦点は点210にあるのではなく213にある。図２参照。しかも、コヒーレンス窓も210にあるのではなく、ｎ_Ｇ＝群屈折率として角膜頂から光学距離ｎ_Ｇ・Ｔ離れたところにある。

特に眼前部断面の測定では、コヒーレンス窓と測定ビーム焦点のこの分岐は大きな意味がある。そこには高精度での測定を必要とする組織（角膜背面、水晶体の前背面）が存在するからである。眼前部断面におけるこの分岐は、焦点210とコヒーレンス窓との初期符合を確保するに当り−通例どおり−その基準を眼外の点、例えば角膜頂に置くのではなく、前房のほぼ中央、例えば角膜頂の後方3mmの点に置くことで最小化することができる。これは、角膜のコヒーレンス窓に対し反射器を然るべき位置にポジション設定することによって達成される。その場合、干渉計のアーム長が調整ボード358、558または758によって照準セットされる。

本発明に基づく第１の配置は図３に描かれているとおりである。それによれば、ショートコヒーレンスの光源301、例えばスーパールミネセンス・ダイオードが、光学系303を通じてビームスプリッタ304を照明する、時間的に部分コヒーレントで空間的にはできる限り完全なコヒーレントのビーム302を放出する。ビームスプリッタ304はビーム302を測定ビーム315と参照ビーム305に分割する。参照ビーム305は参照ミラー306によりビームスプリッタ308の方向に反射させられる。その場合測定ビームは２つの分散補償プリズム307、307’をそれぞれ２回通過する。測定ビーム305はビームスプリッタ308を通過した後に光学系310に達し、そこより光検出器311にフォーカシングされる。

ビームスプリッタ304で（図面左側へ）反射した測定ビーム315は、90°転向ミラーでの反射により元の方向から90°転向させられ、ここではプレーンプレート318の反射性背後面として形成されている反射ミラー317に達する。この目的には、例えば反射面が入射光に向けられた表面ミラーなど別なミラーも使用できるのは自明のことである。反射した測定ビーム315’は、90°転向ミラー316により再ひビームスプリッタ304に向けられ、それとビームスプリッタ308を直線的に通過して集束光学系319により−測定ビーム334として−焦点320にフォーカシングされる。

焦点320は−例えば図3に描かれているように、リレー光学系321の物体側で焦点距離の２倍の位置にある。リレー光学系321は焦点320を眼323に結像させる。焦点320は、例えば図3に示されているように、リレー光学系321の像側で焦点距離の２倍の位置にある点322に結像する。点322は、その長さLが測定の対象である眼323の角膜上にある。

ビームスプリッタ304および308は、障害性反射の回避およびビーム強度の最大化のため偏光性ビームスプリッタとして形成することができる。その場合、直線偏光器330の回転により、光検出器311において最適な信号対ノイズ比が得られるように、測定ビーム強度と測定ビーム強度の分割比を最適化することができる。

さらに、測定光路315内でビームスプリッタ304の後方にλ/4波長板331を偏光方向に対して45°の角度で配置することもできる。その場合反射器317は円偏光の光束315に照明される。この光束は反射後光束315’として逆方向の円偏光となり、その後λ/4波長板331を通過した後は再び直線偏光に、それも元の偏光方向に対して対角線の直線偏光になる。したがって、このビーム332は反射損失なく偏光ビームスプリッタ304および308を通過し、45°の角度で配置されたもう１つのλ/4波長板333に達する。

ここで測定ビーム334は再び円偏光に変り、集束光学系319によって焦点320へ、さらにリレー光学系321によって焦点322へフォーカシングされる。角膜頂では光束324は反射され、ここで逆方向の円偏光になる。逆戻りする測定光束324はλ/4波長板333により再び直線になり、光束332の偏光方向に対して対角線方向に偏光するので、偏光性ビームスプリッタ308により100%光学系310の方向に反射し、そこから光検出器311にフォーカシングされる。このようにして、測定ビームは出力損失が殆ど完全に回避される。

直線偏光の参照ビーム305は、参照用反射プリズム306での反射後分散補償板307、307’およびビームスプリッタ308を通過し、同様に光学系310を通じて光検出器311にフォーカシングされる。直線偏光器326により、測定ビームおよび参照ビームから成る相互干渉成分の大きさを調整することができる。326は、光検出器311において最高の信号対ノイズ比が現われるように方位設定される。

記述のショートコヒーレンス干渉計はプレート300上に構成されている。90°転向ミラー316および集束光学系319は、鎖線で示された干渉計軸340の方向に距離Sだけ移動できるスキャナプレート335（335’）上に配置されている。スキャナプレート335としては、−例えば、Physik Instrumente社のヴォイスコイルスキャナまたは超音波走査ボードまたはその他然るべき装置の可動キャリッジで、その脚部プレート356が基礎プレート300に固定されているものが使用可能である。それに対し、コンポーネント301、302、303、304、331、308、333、326、310および311は、基礎プレート300と堅固に結合している、またスキャナプレート335上に橋架けもしている支持プレート357の上に配置されている。

反射プリズム306は移動ボード358上に取り付けられている。そのポジションは、図３に相互関連付けて線描画されている干渉計スキャナプレート335の配置においてコヒーレンス窓が眼323の角膜頂に来るように、調整することができる。スキャナプレート335−その上には90°転向ミラー316および集束光学系319が取り付けられている−が鎖線で示された干渉計軸340の方向に距離Sだけ移動すれば、図のビームスプリッタ304より左側にある測定光路はSの２倍分短縮される。その結果、コヒーレンス窓は距離S分だけ角膜頂から眼内方向に移動する。

眼の長さ測定では、コヒーレンス窓を眼の光学全長L分だけ右側に移動させることができ、またその距離は眼底325で反射した光と参照ビームとによって発現したショートコヒーレンスの干渉を手掛かりに限定することができる。これに代わる方法として、眼前房のほぼ中央にある点に対する焦点がコヒーレンス窓の中央に来るように、反射プリズム306のポジションを移動ボード358の使用下で調整することができる。そのような調整は、前房幾何学構造の精確な測定が問題になる場合には特に注目される。

ショートコヒーレンス干渉法測定の精度は干渉アームにおける分散によって損われる。コヒーレンス長ｌｃの大きさにほぼ等しい最大限の精度を達成するためには、干渉計の両アームにおける分散ができる限り同じ大きさでなければならない−これを「分散補償」と言う。干渉計構成部に起因する分散は、ミラープレート318の適切な厚さ選択またはプレーンプレート（350、350’）の追加設置によって補償することができる。対象物に起因する分散の補償は、参照アームに設置された２つの楔型プレート（307、307’）の相互移動（双方矢印351および351’）によって行える。

被検者眼球323の測定ビームに対する相対位置の観察のため、測定ビーム内に部分透過性のミラー362を配置することができる。この観察は直接肉眼（363）で行うことも、あるいは接眼レンズ364やモニタカメラ365を使って行うこともできる。これには、被検者の眼323をインコヒーレントな光源366で追加照明するのも有意である。干渉計軸340における被検者眼球の精確な位置設定には、部分透過性ミラー372を通じて被検者の角膜上に映し出される目盛プレート371の像370を利用することもできる。
以上記述してきた方法の場合、スキャナプレート335を眼の全長Ｌ分だけ移動させねばならず、それが時間のロスになるという欠点がある。

本発明の別な実施態様の１つでは、図４に描かれているように、反射器317の前にまた別な反射器517が配置されている。このプレーンミラーは反射器317から既知の距離Ｄのところに設置されている。測定光線315の一部は既にこのミラーで反射される。測定光線のその部分315’は、反射器317で反射した測定ビームに比べ眼の位置では光学距離Ｄ分だけ右側にシフトしたコヒーレンス窓を有している。（角膜に連結する）反射器317によって反射された測定ビームが角膜での反射後参照ビームと共にショートコヒーレンス干渉を生成するように干渉計を調整した場合、（「眼底に連結する」）反射器517によって眼底方向に向けられて、そこで反射した光束と参照ビームとのショートコヒーレンス干渉を発現させるには、スキャナプレート335の移動幅はＳ＝Ｌ−Ｄの距離で十分である。そのようにショートコヒーレンス干渉測定によって求めた距離Ｌ−Ｄおよび既知の距離Ｄから眼の長さＬが得られる。

角膜頂とリレー光学系321間の距離は
（式３）

でなければならない。

図３の配置に関連して説明した、障害性反射の回避、分散補償および被検者眼球位置の観察のための修正は、図４の光路に対しても準用でき実現可能である。さらには、ショートコヒーレンス干渉計のスキャナプレート335による機械的走査過程の所要移動幅を数ミリメートルに縮小させるように、反射器317のポジションおよび屋根型プリズム306を移動ボード558および358の軸方向での移動により（双方向矢印559）その時の眼の区分長に調整することができる。そうすることで、眼の測定過程が相当迅速化されるだけでなく、価格レベルの低いスキャナの使用も可能になる。

その上、眼の全長だけでなく、眼球内の様々な部分長も測定可能である。それには、眼の奥行を段階的に区分する別な反射器を配置することができる。例えば、反射器519はほぼ水晶体の前面に相当するポジションに設置することができる。そうすれば、当該のショートコヒーレンス干渉測定により角膜／水晶体間の距離を計測することもできる。
それに対応して、反射器（318、518、519）支持プレートの厚さを所要の分散補償に適合させることができる。

これ迄説明してきた配置では、反射器517および519は部分透過性でなければならないので、対象物の様々な深度に対応する測定ビームすべてが、依然として同時に光検出器に到達する。これが信号の品質を低下させ、信号の混同を招く場合がある。
以下で説明する、本発明に基づく別な配置態様がこの問題を回避する。

図５の配置では、90°転向ミラー316によって元の方向から90°反射した測定ビーム315がスキャナプレート335のポジションに応じて奥行だけでなく、横方向にも段階付けされて配置されている複数の反射器617（プレート618付き）および619（プレート620付き）に衝突する。その結果、それぞれただ１つの測定ビームだけがショートコヒーレンス干渉測定に関わることになる。ここではすべての反射器を完全反射するように形成することができる。奥行方向に分割した測定はいずれも光学的に分離させて行う。この場合でも眼の長さＬ測定には、スキャナプレート335を約Ｓ＝Ｌ−Ｄの距離分移動させるだけでよい。
角膜頂とリレー光学系321間の距離はこの場合も同じく

でなければならない。

図６は簡略化した干渉計構造の構成図である。
ここでは90°転向ミラー316と集束光学系319がスキャナプレート335上に並列設置されており、それらは光軸方向で実線描画されたポジション335と破線描画されたポジション335’間を周期的に往復運動（双方向矢印560）している。その他の符号は先行図に一致する。ここでは支持プレート357は必要ない。
図３、４および５との関係で説明したその他すべての措置、例えば偏光光学的対策による障害性反射の回避および分散補償は図６の配置にも適用することができる。非正視に対しては、非正視補償のための集光性または散光性の補助光学系339を眼323の前方に配置することができる。

本発明に基づくシステムの光ファイバによる実施
本発明の有利な実施態様は光ファイバ干渉計をベースに行われる。本発明に基づき形成された参照用および測定用の干渉計アームは、光ファイバ系のマイケルソン干渉計アームと組み合わされる。これにより、光ファイバ系のビームスプリッタを備えることとなる中央の干渉計構造はコンパクトで振動に対して耐久性があり、操作が安定しているので有利である。光ファイバ系のマイケルソン干渉計を特に検出器サイドで構成するには様々な方法があることを指摘しておく。

図７では、一点鎖線ボックス777内に技術レベルに対応する「平衡検出」機能を持つ光ファイバ干渉計の概要が図示されている。
この「平衡検出」機能は、ここで必要な広帯幅光源のモード性ノイズを補償する。それにより、信号対ノイズ比の値が20dBまで可能になる。
本発明はこの光ファイバ系干渉計に関するのではなく、それに対応する信号加工に関する。別な構造の光ファイバ系干渉計、例えば光ファイバサーキュレータを使用しているタイプを利用することもできる。
本発明はむしろ、光ファイバ系干渉計の出力部703および743に連結される光路のオプトメカニカルな構造およびその実現に関する。その場合様々な光ファイバ系干渉計の出力部703および743が利用できる。信号加工も様々な方式で行なえる。例えば、電気出力信号によれば干渉項の直接的な時間経過を再現することができる。あるいは被覆成分だけが出力部に現われるように復調することもできる。

図示された光ファイバ系マイケルソン干渉計の中心はファイバカプラ700によって形成されていて、それがショートコヒーレンス光源760から来る光を干渉計測定アーム701側と干渉計参照アーム702側に分割する。703でファイバから出て来る光束704は、ファイバコリメータの光学系705によってコリメートされ、ミラー706によりショートコヒーレンス干渉計の光軸740方向に向けられる。反射器706は調整簡易化のため、ミラー平面に存在する２つの軸の周りを回転できるホルダ707に取り付けられている。ホルダ707は、それ自体が基礎プレート799に固定連結されていてスキャナプレート725上に橋架けをしているプレート708の上に固定されている。ミラー706から光軸740の方向に反射した光束704は集束光学系709により焦点710にフォーカシングされる。焦点710はリレー光学系711を通じて点712に結像する。点712は長さⅬ測定の対象である眼723の角膜上にある。

集束光学系709はホルダ724によりスキャナプレート725上に取り付けられている。725としては、例えばPhysik Instrumente社のヴォイスコイルスキャナまたはまたは超音波走査ボードまたはその他然るべき装置の可動キャリッジで、その脚部プレート726が基礎プレート799に固定されているものとすることができる。スキャナプレート725は測定の間、実線で示されたポジション725と破線で示されたポジション727間の距離Ｓを周期的に往復移動している。スキャナプレートが破線で示されたポジションにあるときは、光束704の焦点は−例えば図７に描かれた構成では−リレー光学系711の焦点728にあり、光束704は平行にコリメートされた光束730として眼723に向けられる。眼はこの光束を眼底に集束させる。非正視の場合では、眼723の前方に非正視補償のための集光性または散光性の補助光学系739を設置することができる。

743のところで光ファイバ702から出て来る参照光束744は、ファイバコリメータの光学系745によってコリメートされ、例えば２つの楔型プレート（746、746’）から成る分散補償装置を通過した後、屋根型ミラー747から90°転向ミラー748へ、さらにそこからショートコヒーレンス干渉計の光軸740方向に向けられる。光束744は光軸に沿って進行し、可動式の90°転向ミラー749に衝突し、それにより光束744は反射器750の方向に向けられる。参照光束744はこのミラー自体で反射し、光ファイバ702の方へ逆向きの進路を取る。

スキャナプレート725が光軸740に沿って、破線で示されたポジションの方へ移動すれば、参照光束744は、90°転向ミラー749により相前後して反射器750、751および752の方へ向けられる。ここにはさらに別な反射器を奥行方向および側方方向に段階付けて配置することができる。その上、分散補償のためプレーンプレート753を設置することもできる。例えば−眼底および角膜頂のポジションの他−角膜内面、水晶体前面および水晶体背面など別な組織のポジションを測定するため、このように様々な長さの参照光路程が実現される。

図７には、例えば、（角膜と眼底に連結する）反射器750と752間の距離が幅Ｄに等しいケースが簡略に図示されている。
図４の配置との関係で既に述べたように、スキャナプレート725から眼の長さ測定のために進む距離はⅮ分短縮される。眼の長さL測定には距離Ｓ＝Ｌ−Ｄの移動しか必要でない。実際にはこの距離は殆どゼロにできよう。干渉の検証には、本来スキャナプレート725をコヒーレンス長ｌｃだけ移動させればよい。しかし、実際には眼の長さには正に大きなバラツキがあるので、スキャナプレート725は、ほぼこのバラツキ分の距離だけ、つまり数ｘミリメートルだけ移動させねばならない。いずれにしろ、普通では正に長かった走査距離Ｌが数ミリメートルに縮小することができる。

反射器750、751、752はそれ相応の幅、つまり、ビーム744幅プラスｘミリメートルの幅を有していなければならない。さらなる適合化は、双方矢印754の方向に移動可能な調整装置758上に取り付けられている反射プリズム747による参照ビームの長さ調整により可能である。
上で触れたように、本発明に基づけば、スキャナプレートのポジション725および727の測定光束704がそれぞれ角膜と眼底にフォーカシングされる。測定プレート725に距離S=L−D分の移動があった場合に測定ビーム704が一方では角膜（スキャナプレートの実線表示ポジション）に、また一方では動きのもう一方の終端（スキャナプレートの破線表示ポジション）にフォーカシングされねばならないのであれば、図３との関係で既に説明したとおり、角膜前面の頂点からリレー光学系711までの距離は

に等しい。

なお、ｆはリレー光学系711の焦点距離である。コヒーレンス窓が当初（スキャナプレートのポジション725）角膜にある場合、スキャナプレートは移動終了時（スキャナプレートのポジション727）には眼底にある。例えばＳ＝fとすれば、ｂ＝２ｆとなり、リレー光学系711の焦点距離ｆ＝50mmに対してｂ＝100mmが得られる。
なお、スキャナプレート725の実際の機械的走査領域はＳよりやや大き目に選定されることを指摘しておく。これは、例えば本来の測定領域においてほぼコンスタントな速度を実現するためであり、これが後の電子信号加工を容易化している。

さらに、反射プリズム747のポジションは、移動ボード758の使用により、測定ビームの焦点が眼前房のほぼ中央の点にあるとき、それが同時にコヒーレンス窓の中央の位置になるように調整することができる。このような調整は、前房幾何学構造の精確な測定が問題になる場合には特に注目される。
図４の反射器519との関係で既に説明したように、本例でも別な反射器751を用いて、例えば前房の奥行またはその他眼の部分長を測定することができる。

ショートコヒーレンス光源760としては、ピグテール（Pig-Tail）ファイバの装備されたスーパールミネセンスダイオードまたはその他ショートコヒーレンス用の光源を使用することができる。なお、後者のビームは技術レベルに相応したカプラーを通じて光ファイバ761に連結することができる。ピグテール・スーパールミネセンスダイオード使用の場合、ピグテールからのビームは第1ファイバカプラー762に直接連結することが可能である。これは、50:50カプラー（3dBカプラー）700の光波を測定光ファイバ701と参照光ファイバ702とに分配するファイバ763へ光波を連結させる。２つの干渉計アーム内での偏光状態の調整にはループファイバ型偏光コントローラ765を使用することができる。両光検出器772および773の電気出力部770および771は、その出力信号が、例えば帯域フィルタリングおよび復調のなされる差動増幅器774の入力部に設置される。

測定ビームに対する被検者眼723の相対的ポジションの観察には−既に図３の配置との関係で述べたように−ここでも測定ビーム内に部分透過性のミラー362を配置することができる。その観察は直接的に眼363、または接眼レンズ364により、あるいはモニタカメラ365によって行うことができる。この場合、被検者の眼323をインコヒーレントな光源366により追加照明することも有意になることがある。被検者の眼を干渉計の軸740上で精確にポジション設定するために、部分透過性ミラー372を通じて被検者の角膜上に映し出したダイアフラム371の像370を利用することもできる。
図７には、さらに３つのボックス（破線囲み）778、779および780が描かれている。これらのボックス内にある構成部品は機能グループを形成しているが、それぞれが殆ど完全に別々に設置することができる。

図８に描かれているような光路は、図７の場合に比べて、先ず第１に、参照光路に属する可動90°転向ミラー749と焦点710を測定光路内に生成する集束光学系709がスキャナプレート上に並置されていることが異なっている。それにより、プレート708は不要になり、その上に配置されているコンポーネントはすべて直接基礎プレート799に取り付けることができるので、構造が全体的に簡易化されるだけでなく、安定性も増す。

最後に、図９には本発明に基づくまた別な光路が示されていて、そこでは干渉計参照アームの可動型90°転向ミラー749と干渉計測定アームの可動型集束光学系709がそれぞれ別なスキャナプレート925と925’に取り付けられている。別々であるこれらスキャナプレートは電気的に同期化させることができる。しかし、これらは異なった走査区間を稼動させることもできる。ただ、Ｓ≦Ｌ−Ｄであること、およびリレー光学系711の焦点距離をfとして、角膜前面の頂点とリレー光学系711間の距離が

であることが保証されていなければならない。

眼科用のショートコヒーレンス干渉計は、リレー光学系711の焦点距離ｆの適切な選択により−他のパラメータは変らないものとして−別な眼科用装置および測定装置に簡単に取り付けることができる。ここに描かれた干渉計参照アームの代りに、参照アームとしてK. F. Kwong他著の“400-Hz
mechanical scanning optical delay line”、Optics Letters
18（1993年）、558〜560ページに記述されたようないわゆる「迅速走査光遅延線」を図９の干渉計測定アームと組み合わせることもできる。

図３の配置との関係で述べた、障害性反射の回避、分散補償および被検者眼のポジション観察を目的とした修正は、図７、８および９の光路にも当てはまり準用することができる。さらに、反射器752のポジションおよび屋根型プリズム747を移動ボード758の軸方向移動（双方向矢印754）により眼の実区間長に合わせて、ショートコヒーレンス干渉計の機械的所要走査過程を数ミリメートルに縮小することができる。それにより、眼の測定経過が相当迅速化されるだけでなく、価格ランクの低いスキャナの使用も可能になる。

最後に、集束光学系（103、319、709）としては散光レンズ（709’）も使用できることを付け加えておく。図１０はその場合の干渉計測定アームの当該光路を描いた簡略図である。ここでは実焦点728の代わりに虚焦点728が現われる。

本発明に基づくまた別な配置が図１１に描かれている。この配置によれば、参照ビームの折り畳みにより短縮化された走査行程を適用することができる。図示された配置では参照ビームは反射器1001、1002、1003および1004の間を計３回往復する。それにより走査行程は1/3に短縮される。より多くの反射器を使用すれば、所要走査行程のさらなる短縮が達成できる。

ショートコヒーレンス光源301、例えばスーパールミネセンスダイオードは、光学系303によりビームスプリッタ308を通過誘導されてビームスプリッタ304を照明する、時間的に部分コヒーレントで空間的にはでき得る限り完全コヒーレントな光線302を放出する。ビームスプリッタ304は光線302を測定ビーム315と参照ビーム305とに分ける。参照ビーム305は、列状に配置されたミラーおよび反射器により光学的に折り畳まれる。参照ビーム305は、分散補償プリズム307および307’の通過後90°転向ミラー1001によって、先ず最初は再帰反射鏡1002の方へ、次にそこから逆方向の反射鏡1003へ向けられ、それによってさらに90°転向ミラー1004の方へと反射される。最終的には、90°転向ミラー1004が参照ビーム305を参照ミラー1005の鏡面1006へと向ける。そこで反射した参照ビームは光学的折り畳みによって戻され、ビームスプリッタ308および光学系310を経由して光検出器311のほうへ向けられる。

ビームスプリッタ304を透過して（図の右方へ）出た測定ビーム315は、再帰反射器1010で反射され、90°転向ミラー1011および1012を経て集束光学系1013に達し、それによって焦点320にフォーカシングされる。リレー光学系321は、その焦点320を眼323の点322に結像させる。点322は、例えば長さ測定の対象である眼323の角膜上にある。

光学系1013、1002および1004は、鎖線描画されている干渉計軸340の方向に動くスキャナプレート1335上に取り付けられている。スキャナプレート1335としては、−例えば、Physik Instrumente社の−ヴォイスコイルスキャナまたは超音波圧電走査ボードまたはその他然るべき装置の可動キャリッジが使用可能である。
このケースではさらに、調整目的用の補助レーザ1014、例えばヘリウム・ネオンレーザが配置されており、そのビーム1015は、ビームスプリッタ304を通じて取り込まれる。プレーンプレート1016は、眼323の奥行測定における分散補償に用いられる。
どの配置に対してもデュアルビーム方式を適用することができ、それによれば被検者の眼の動きに対応して適宜補償できるという周知の利点が得られる。

分散補償は、図１２の例で図示しているように、楔型素子またはプリズム素子746によって行うこともできるが、その場合のビーム透過位置は走査ボードの移動ポジションに依存する。そのとき発生するビームの偏向（図には描かれていない）は、他の構成素子（例えば参照ミラー）の配列時には考慮しなければならない。

また別な有利な配置構成として、眼の光軸または視軸に対して装置の光軸を照準配置させることのできる補助手段を追加装備する場合がある。例えば、その内容全体をここでも参考にしているPCT出願WO 2002/065899 A2に記載されているような方法による場合、または装置自体に装備された適宜調整可能なビーム偏向素子（プリズム、楔型素子）による場合である。

眼深部走査のための幾何学的光学系 角膜頂から眼内部に到る焦点位置の変化を示す 本発明の実施例 本発明の実施例 本発明の実施例 簡略化した干渉計構造図 光ファイバ干渉計の概略図 光ファイバ干渉計の概略図 本発明の実施例 干渉計測定アームの光路を描いた簡略図 本発明の実施例 本発明の実施例

符号の説明

101 焦点
103 リレー光学系
104 眼
105 角膜頂
106 中心窩
201 角膜頂
210 焦点
211 角膜
302 ビーム
303 光学系
304,308 ビームスプリッタ
305 参照ビーム
306 参照ミラー
307 分散補償プリズム
311 光検出器
315 測定ビーム
316 転向ミラー
317 反射ミラー
318 プレーンプレート
319 集束光学系
320 焦点
321 リレー光学系
323 眼
326,330 直線偏光器
331 波長板
332 光束
334 測定ビーム
335 スキャナプレート
340 干渉計軸
357 支持プレート
358 移動ボード
364 接眼レンズ
365 モニタカメラ
371 目盛プレート
372 部分透過性ミラ

Claims (18)

1. 測定ビームをそれぞれの対応コヒーレンス窓にフォーカシングする、および／または所要の干渉計ミラー走査区間を測定対象距離より短い区間に縮小する、眼の部分区間測定のためのショートコヒーレンス干渉計であって、
   集束光学系によって生成されリレー光学系（103、321、711）を通じて眼に結像する測定ビームの焦点（101’、322、712）が、コヒーレンス窓と同期で、眼の光軸に沿って角膜から網膜（例えば中心窩）まで、およびその逆方向に移動するように、転向角αを持つ少なくとも１つの転向素子（316、749）（例えばミラー、プリズム）と集束光学系素子（319、709）が、ショートコヒーレンス干渉計において周期性の往復運動（双方矢印560）を行うようになっていて、前記転向素子が、その移動の間、奥行方向および／または側方方向に段階的に配列された反射器に対して、測定ビームまたは参照ビームをシーケンシャルに向けることを特徴とする、眼の部分区間測定のためのショートコヒーレンス干渉計。
2. 奥行方向および側方方向に段階的に配列された前記反射器のポジションが調整可能であること、および／またはそのポジショニングが予め求めた眼界面の設定ポジションに合わせて行なわれることを特徴とする、請求項１に記載の眼の部分区間測定のためのショートコヒーレンス干渉計。
3. 少なくとも１つの前記転向素子（316、749）および前記集束光学系（319、709、709’）が、周期性の往復運動をする走査装置のボード上に、移動方向で相前後する位置に、および／または並列する位置に設置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の眼の部分区間測定のためのショートコヒーレンス干渉計。
4. 少なくとも１つの前記転向素子（316、749）および前記集束光学系（319、709、709’）が、周期性の往復運動をする走査装置のボード上に、移動方向に対して任意の角度で相前後する位置に、および／または並列する位置に設置されていることを特徴とする、請求項１〜３のうちの１項に記載の眼の部分区間測定のためのショートコヒーレンス干渉計。
5. 前記集束光学系（319、709、709’）によって生成された測定ビームの焦点（101、320、710、710’）が、リレー光学系（321、711）を通じて眼に結像すること、しかもその場合に、f=リレー光学系の焦点距離、Ｌ＝眼の光学的距離、Ｄ＝角膜に対応する反射器（317、617、750）と中心窩に対応する反射器（517、619、752）間の距離として、角膜の頂点がリレー光学系から精確に、または近似的に
   

   

   の距離のところに位置していることを特徴とする、請求項１〜４のうちの１項に記載の眼の部分区間測定のためのショートコヒーレンス干渉計。
6. 集束光学系（319、709、709’）によって生成された前記測定ビームの焦点（320、710、710’）が、Ｌ−Ｄより少し長い距離（Ｌ＝眼の光学的距離、Ｄ＝角膜に対応する反射器と中心窩に対応する反射器間の距離）を周期的に往復移動することを特徴とする、請求項１〜５のうちの１項に記載の眼の部分区間測定のためのショートコヒーレンス干渉計。
7. ショートコヒーレンス干渉計の干渉測定アームと干渉参照アーム（701、702）への分割が、単一または複数の光ファイバカプラー（700）によって行われることを特徴とする、請求項１〜６のうちの１項に記載の眼の部分区間測定のためのショートコヒーレンス干渉計。
8. 少なくとも１つの転向素子（316、749）および集束光学系（319、709、709’）が、周期性の往復運動をする別々な走査装置上に、移動方向と同方向で、またはこれに対し任意の角度で並列に取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載の眼の部分区間測定のためのショートコヒーレンス干渉計。
9. 少なくとも１つの転向素子（316、749）および集束光学系（319、709、709’）が、周期性の往復運動をする別々な走査装置上に取り付けられていて、この２つの走査装置の運動が電気的に同期化され、または相互間でその運動の機能的修正が可能であることを特徴とする、請求項１に記載の眼の部分区間測定のためのショートコヒーレンス干渉計。
10. 前記走査装置（355/356、725/726、925/925’および926/926’）が、主としてステップモータ式または圧電モータ式の制御走査ボード、ヴォイスコイル・スキャナまたは超音波圧電走査ボードであることを特徴とする、請求項１〜９のうちの１項に記載の眼の部分区間測定のためのショートコヒーレンス干渉計。
11. 集光レンズ、散光レンズ（709’）または複数の固定型または可変型素子が、集束光学系（319、709）として使用されることを特徴とする、請求項１〜１０のうちの１項に記載の眼の部分区間測定のためのショートコヒーレンス干渉計。
12. 参照アームまたは測定アームに、いわゆる「迅速走査光遅延線」または干渉計付きのその他波長変調器も使用されることを特徴とする、請求項１〜１１のうちの１項に記載の眼の部分区間測定のためのショートコヒーレンス干渉計。
13. 測定フォーカスとコヒーレンス窓の初期一致が、光路内の光学素子を調整するための追加的補助手段により、例えばミラー（306、747）の使用により、眼前房のほぼ中央またはその他任意の箇所で設定されることを特徴とする、請求項１〜１２のうちの１項に記載の眼の部分区間測定のためのショートコヒーレンス干渉計。
14. 走査行程が、参照光路および／または測定光路の光学的折り畳みによって短縮されることを特徴とする、請求項１〜１３のうちの１項に記載の眼の部分区間測定のためのショートコヒーレンス干渉計。
15. 参照光路内に移動方向に平行に配置された楔型プレートを透過させて、その補償作用を移動ポジションに依存させることで、分散補償が自動的に行われることを特徴とする、請求項１〜１４のうちの１項に記載の眼の部分区間測定のためのショートコヒーレンス干渉計。
16. 測定ビームの軸を眼の光軸または視軸に対して調整または位置設定する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に記載の眼の部分区間測定のためのショートコヒーレンス干渉計。
17. デュアルビーム法による構成が使用されることを特徴とする、請求項１〜１６のうちの１項に記載の眼の部分区間測定のためのショートコヒーレンス干渉計。
18. 転向素子として90°転向型のミラーまたはプリズムが装備されていることを特徴とする、請求項１〜１７のうちの１項に記載の眼の部分区間測定のためのショートコヒーレンス干渉計。

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