JP5628177B2 - 測定システム - Google Patents

Description

本発明は、波面センサと結像光学部材とを有する眼科手術用測定システムに関する。特に、この発明は、結像光学部材と検査中の物体との間に十分に大きな距離を与えることによって、手術での使用、特に目の手術での使用に適した、波面センサと結像光学部材とを有する眼科手術用測定システムに関する。さらに、この発明は、波面センサとＯＣＴシステムとを有する眼科手術用測定システムに関する。

測定光の波面の形状を特徴付けるように構成された波面センサは、当該技術分野において公知である。このような波面センサは、特に、Ｊ．リャン（J. Liang）、Ｂ．グリム（B. Grimm）、Ｓ．ゴエルス（S. Goelz）、Ｊ．Ｆ．ビル（J.F. Bille）の記事「ハートマン−シャック波面センサの対物測定（Objective measurement of a Hartmann-Shack wavefront sensor）」（J. Opt. Soc. Am. A 11（1994）pp. 1949-1957）に記載されているように、ハートマン−シャックセンサを用いて人間の目の収差を測定するために用いられてもよい。このようなシステムでは、ハートマン−シャックセンサは、特に平面に配置されたマイクロレンズのアレイを備え、マイクロレンズの共通の焦点面に位置高感度型光センサが配置されている。このようなハートマン−シャックセンサでは、マイクロレンズのアレイに入射する波面の形状は、各マイクロレンズに対応する領域における波面の局部的な傾きを測定することによって判断できる。

人間の目の光学特性を測定するために、できる限り小さな照射スポットが人間の目の網膜上に生成される。球状に近い波がこの点状の照射スポットから発せられ、硝子体、レンズおよび角膜を横断して、人間の目から出る。波面の形状は、人間の目の異なる光学的境界面を横断するときに変更される。この結果、出ていく波面は平面波面からずれることになる。これらの平面波面からのずれは、横方向領域内の局部的な傾きによって表わされることができ、それによってハートマン−シャック波面センサを用いて測定できる。

文献ＵＳ２００５／０２４１６５３ Ａ１は、顕微鏡システムの対物レンズと検査中の物体との間に配置され、取付けられることができる波面センサを開示している。

文献ＵＳ６，５５０，９１７ Ｂ１は、球状波面が平面波面に変形可能であるように設計された波面センサを開示している。球状波面は、たとえば、球面収差を有する屈折異常眼を出る波面であり得る。それによって、波面センサの測定範囲を大きくすることが可能である。

文献ＤＥ１０３ ６０ ５７０ Ｂ４は、ＯＣＴシステムと波面分析システムとを備える光学測定システムを開示している。波面の形状の測定に基づいて、適応光学素子は、波面検出器によって測定された波面が実質的に平面波面であるように制御される。それによって、改善されたＯＣＴ信号を得ることが可能である。

しかしながら、上述の文献に開示されている波面センサの外科手術での使用は限定的であるにすぎない。なぜなら、外科手術は、物体と物体の最も近くに位置する光学的構成要素との間の距離が短くなければならないためである。

したがって、本発明の目的は、外科手術での使用に適した、波面センサを有する光学測定システムを提供することである。特に、本発明の目的は、目の手術、特に白内障の手術での使用に適した、波面センサを有する測定システムを提供することである。

本発明のさらなる目的は、物体から発せられる波面を分析することによって物体を検査できるようにする、波面センサとＯＣＴシステムとを有する光学測定システムを提供することであり、この分析は、三次元構造のデータセットを測定することによって行なわれる。測定システムはさらに、外科手術に適していなければならない。

本発明の実施例は、外科手術を行なうために十分な作業空間を外科医に与える光学測定システム、特に目の手術用の測定システムを提供する。

本発明の実施例によれば、光学測定システムを提供し、この光学測定システムは、波面センサの入口領域において測定光の波面の形状を特徴付けるための波面センサと、測定光を用いて波面センサの入口領域上に物体領域を結像するための第１の光学アセンブリおよび第２の光学アセンブリを有する結像光学部材とを備え、１．１＊ｆ≦ｄの関係が成立し、ｆは、第１の光学アセンブリの焦点距離を表わし、ｄは、物体領域と第１の光学アセンブリとの間の距離を表わす。

波面センサは、屈折または回折光学素子の広範囲にわたるアレイを備えていてもよい。この光学素子のアレイは、特にマイクロレンズのアレイであってもよい。これらの屈折または回折光学素子の各々は、測定光が焦点面において集束されるように設計される。屈折または回折光学素子の個々の焦点面から形成される共通の焦点面には、位置高感度型光センサが設けられる。位置高感度型光センサは、たとえば、ＣＣＤカメラおよび／またはＣＭＯＳセンサまたはその他の光敏感型センサであってもよい。特に、位置高感度型光センサは、空間強度分布を解像するように構成されてもよい。位置高感度型光検出器は、波面センサの光軸に垂直に向けられた平面に配置されてもよい。波面センサの入口領域は、屈折または回折光学素子のアレイが配置されている領域によって規定されてもよい。特に、この領域は、平面の形状を有していてもよい。この平面は、たとえば、屈折または回折光学素子の光学的境界面に平面を合わせることによって規定されてもよく、光学的境界面は、位置高感度型光センサから最も遠く離れて位置する波面センサのそれらの光学面を備える。

波面センサに入射する測定光の波面の形状に応じて、この波面の光線束は、屈折または回折光学素子のアレイによって位置高感度型光検出器上の対応する領域のアレイ上に結像される。これらの集束された光線束の領域は、特に楕円または円の形状を有していてもよい。対応する屈折または回折光学素子の横方向位置に対する各領域の平均的位置または質量中心の位置は、それぞれの屈折または回折光学素子の光線束の局部的な傾きまたは傾斜を表わし、波面センサに入射する波面はこの光線束を備える。

位置高感度型光センサは、特に、複数のセンサセグメントまたは画素を備えていてもよい。各検出器セグメントに入射する光強度に応じて、波面センサが電気信号を発生させる。次いで、これらの電気信号は処理ユニットに伝送される。処理ユニットは、集束された光線束の位置を電気信号から判断するように構成される。この位置は、特に、中心または質量中心の位置であってもよく、たとえばいくつかの検出器セグメントにわたって広がっており、波面センサの屈折または回折光学素子のうちの１つを横断した、集束された入射光線束によって形成される領域の質量中心であってもよい。

本発明の実施例によれば、波面センサはハートマン−シャックセンサである。代替的に、波面センサは、たとえば、干渉計、典型的なハートマンテスト、ロンチテスト、タルボット干渉法、または位相回復法であってもよい。さらに、光学測定システムは、患者の目の起こり得る非点収差が可変円柱レンズによって事前補償されるように構成されてもよい。円柱レンズは、回転可能に支持されてもよい。たとえば、円柱レンズは液体レンズであってもよい。

光学測定システムは、検査中の物体を照射するための光源をさらに備えていてもよい。特に、測定システムは、検査中の目の網膜の領域を照射するように構成されてもよく、この領域はできる限り小さい。実質的に平行または球状の測定光の波面は、検査中の目に入射し得て、波面が検査中の目の角膜、レンズおよび硝子体を横断した後、波面は実質的に球状の波面として網膜に入射する。それによって、小さな範囲を有する網膜の領域が照射される。検査中の目の屈折異常に応じて、この領域は円または楕円の形状を有していてもよい。楕円の主軸の長さの差は、検査中の目の非点収差とともに増大し得る。

検査中の目から発せられる波面の形状を測定するために、波面は波面センサの入口領域上に向けられる。この目的で、光学測定システムは、第１の光学アセンブリと第２の光学アセンブリとを有する結像光学部材を備える。光学アセンブリは、ミラーおよび／またはレンズおよび／または格子および／または１つ以上の電子的もしくは機械的に制御可能な可変レンズもしくはミラーなどの、屈折光学素子、回折光学素子のうちの１つまたはそれらの組合せを備えていてもよく、これらは、形状を変えることによって光学屈折力が適合可能であるように設計されてもよい。光学アセンブリの光学的構成要素は、接合素子、または代替的に、レンズ取付台を用いて取付けられた個々のレンズおよび／もしくは接合素子などのように、互いに対して固定された位置を有していてもよい。

第１の光学アセンブリの焦点領域におけるある点から異なる方向に発せられる光は、第１の光学アセンブリを横断することによって、実質的に平行な光線からなる光束に変形される。この事実によって、第１の光学アセンブリの焦点領域の位置が判断可能である。焦点領域は、特に、第１の光学アセンブリの光軸に垂直に位置する平面の形状を有していてもよい。この場合、焦点領域は焦点面と呼ぶことができる。第１の光学アセンブリの焦点は、第１の光学アセンブリの光軸が焦点面と交差する点として規定されてもよい。第１の光学アセンブリの焦点を通り、光軸と小さな角度をなす入射光線は、第１の光学アセンブリによって、第１の光学アセンブリの光軸に平行に進む出射光ビームに変形される。広がった出射光ビームが広がった入射光ビームと交差する点は、第１の光学アセンブリの主平面に位置する。第１の光学アセンブリの焦点距離ｆは、第１の光学アセンブリの主平面と第１の光学アセンブリの焦点面との間の距離によって規定される。

物体領域と第１の光学アセンブリとの間の距離ｄは、物体領域と第１の光学アセンブリの構成要素の光学面との間の距離によって規定され、この光学面は、測定光のビーム経路に沿って物体領域の最も近くに位置する第１の光学アセンブリの構成要素の光学面に相当し得る。第１の光学アセンブリのこの構成要素は、レンズ、すなわち屈折力が０よりも大きな構成要素の効果を有する光学的構成要素である。特に、この構成要素は、測定光の波面の形状を変更しない平行平面板またはその他の形態の構成要素ではない。したがって、ｄよりも小さな距離だけ物体領域から距離を置いて、測定光のビーム経路において物体領域と第１の光学アセンブリとの間に、さらなる光学的構成要素が配置されてもよい。これらのさらなる光学的構成要素の屈折力は、０であってもよく、または、第１の光学アセンブリの屈折力の５％よりも小さい、特に１％よりも小さいなどの、第１の光学的構成要素の屈折力と比較して小さな屈折力であってもよい。第１の光学アセンブリの屈折力は、焦点距離の逆数、すなわち１／ｆで示される。

それによって、距離ｄは、第１の光学アセンブリと検査中の物体との間の自由空間を表わす。この自由空間は時には作業空間と呼ばれ、距離ｄは時には作業距離と呼ばれる。条件１．１＊ｆ≦ｄを満たすことによって、作業距離ｄが第１の光学アセンブリの焦点距離ｆよりも確実に大きくなる。それによって、ｄが増大することによって作業距離が増大し、これは、外科手術、特に人間の目に対して行なわれる外科手術の際に特に有利である。

本発明の実施例によれば、１．５＊ｆ≦ｄ、特に１．７５＊ｆ≦ｄ、特に２＊ｆ≦ｄが成立する。特定の用途では、第１の光学アセンブリの比較的小さな焦点距離を与えることは有利である。この場合にも、外科手術を行なうために十分に大きな作業距離を得ることができる。

本発明の実施例によれば、ｄ≧１５０ミリメートルが成立し、特にｄ≧１７５ミリメートルが成立し、さらに特にｄ≧１９０ミリメートルが成立する。このような作業距離によって、さまざまな要件、特に目の手術を行なうことに起因する要件下で外科手術を行なうことができるようになる。さらなる実施例によれば、ｄ≦５００ミリメートルが成立し、特にｄ≦３００ミリメートルが成立し、さらに特にｄ≦２００ミリメートルが成立する。

本発明の実施例によれば、第１の光学アセンブリおよび第２の光学アセンブリのうちの少なくとも１つが屈折光学アセンブリ、特にレンズアセンブリである。レンズアセンブリは、１つ以上のレンズを備えるレンズの組である。レンズアセンブリは、接合素子からなっていてもよい。レンズアセンブリのレンズは、互いに対して固定された位置に配置されてもよい。

本発明の実施例によれば、光学測定システムは、波面センサの入口領域とは異なる画像領域上に顕微鏡のビーム経路に沿って物体領域を結像するように配置され、構成された第３の光学アセンブリをさらに備える。それによって、波面の分析を行なうことに加えて、物体領域の光学顕微鏡検査を行なうことが可能である。光学顕微鏡検査を行なうことは、外科手術を行なっている最中には特に役立つ。

本発明の実施例によれば、物体領域は、第１の光学アセンブリの焦点領域に位置する。
本発明の実施例によれば、第１の光学アセンブリは、互いに距離を置いて位置する第１の光学サブアセンブリおよび第２の光学サブアセンブリを備える。第１の光学アセンブリは、第１の光学サブアセンブリおよび第２の光学サブアセンブリからなっている。特に、第１の光学サブアセンブリおよび第２の光学サブアセンブリは、互いに対して固定された位置に配置される。

本発明の実施例によれば、第１の光学アセンブリと第２の光学アセンブリとの間の測定光のビーム経路に沿って測定光が横断する光学経路は適合可能である。光学経路の適合性は、検査中の人間の目の球面収差が事前補償可能であるという利点を有する。それによって、波面センサに入射する波面の曲率を最小化し、それによって波面センサの測定範囲またはダイナミックレンジを大きくすることが可能である。第１の光学アセンブリに入射するときに測定光の波面が球状形状を有する場合、波面センサの入口領域における波面は、実質的に平面の形状を有する波面に変形されてもよい。この変形は、第１の光学アセンブリと第２の光学アセンブリとの間の光学経路を増大させるまたは減少させることによって、特に第１の光学アセンブリの第２の光学サブアセンブリと第２の光学アセンブリとの間の光学経路を増大させるまたは減少させることによって適合されてもよい。

第１の光学アセンブリと第２の光学アセンブリとの間の光学経路を変えたとしても、第１の光学サブアセンブリおよび第２の光学サブアセンブリからなっていてもよい第１の光学アセンブリの焦点領域は依然として波面センサの入口領域上に結像される。光学経路の変更は、第２の光学アセンブリに対して第２の光学サブアセンブリを移動させる／変位させることを備えていてもよい。光学経路を変えるためのアクチュエータが設けられていてもよく、このアクチュエータは、第２の光学アセンブリに対して第２の光学サブアセンブリを変位させるための駆動力を与えるように設計される。アクチュエータは、スクリュのような作動機構などの、変位のための駆動力を伝達するように構成され得るモータまたはアクチュエータであってもよい。変位は、トラックまたはガイドに沿って行なわれてもよい。変位距離などの変位量は、検出器によって検出され測定されてもよい。アクチュエータは、コントローラがアクチュエータを起動させることができるようにコントローラと信号通信してもよい。コントローラは、この屈折異常を事前補償するために検査中の目の球面収差の量と変位距離との変換を行なうことができるようにする較正曲線を備えていてもよく、または、較正曲線を利用してもよい。較正曲線を用いることによって、検査中の目の公知の屈折異常に基づいて第２の光学アセンブリに対して第２の光学サブアセンブリを変位させるためのアクチュエータを制御することが可能である。

本発明の実施例によれば、眼科手術用測定システムは、物体領域に配置された目から発せられる測定光の波面の形状を特徴付けるように構成され、第１の光学アセンブリと第２の光学アセンブリとの間の光学経路を変えることによって、目は−５ｄｐｔ（ジオプタ）〜＋２５ｄｐｔ（ジオプタ）の球面収差を有する。目の球面収差の符号は、無水晶体眼、すなわち水晶体を取外した状態の目が約＋２０ｄｐｔの球面収差を有するように規定される。

本発明の実施例によれば、光学測定システムは、特に１８０°だけ測定光を偏向させるための反射器をさらに備え、この反射器は、測定光が横断する光学経路を変えるために測定光のビーム経路において第１の光学アセンブリと第２の光学アセンブリとの間に変位可能に配置される。特に、反射器は、測定光のビーム経路において第１の光学アセンブリの第２の光学サブアセンブリと第２の光学アセンブリとの間に変位可能に配置される。

本発明の実施例によれば、反射器は、０とは異なる角度で配置された少なくとも２つのミラー面を備える。反射器は、たとえば２つまたは３つのミラーを備えていてもよく、反射器はさらなる反射面を備えていない。好ましい偏光挙動のためにちょうど２つのミラーを用いることが有利である。

本発明の実施例によれば、光学測定システムは、測定光のビーム経路において第１の光学アセンブリ（特に、第１の光学アセンブリの第２の光学サブアセンブリ）と第２の光学アセンブリとの間に配置された再帰反射器をさらに備える。再帰反射器は、測定光の伝搬方向を実質的に逆にする光学システムである。この特徴は、再帰反射器に対する測定光の伝搬方向の向きから実質的に独立している。一例として、測定光は、入射する測定光のビーム経路に沿って再帰反射器によって反射されるのではなく、入射する測定光のビーム経路に対して横方向に変位した経路に沿って再帰反射器によって反射される。第２の光学サブアセンブリと第２の光学アセンブリとの間に再帰反射器を配置することで、再帰反射器を変位させることによって第２の光学サブアセンブリと第２の光学アセンブリとの間の光学経路を変えることが可能である。第１の光学アセンブリの光軸に平行な方向に距離１だけ再帰反射器を変位させることによって、第２の光学サブアセンブリと第２の光学アセンブリとの間の光学経路が２＊ｎ＊１だけ増大または減少する結果となり、ここでｎは、第２の光学サブアセンブリと第２の光学アセンブリとの間の測定光のビーム経路内の媒体の屈折率を表わす。再帰反射器を設けることによって、大きさが非常にコンパクトな光学測定システムを設計することができるようになる。これによって、ひいては、光学測定システムを顕微鏡システム内または顕微鏡システム下に取付けることができるようになる。

本発明の実施例によれば、再帰反射器はコーナキューブを備える。コーナキューブは、実質的に三角錐の形状を有する透明体を備える。三角錐は、互いに垂直に向けられた３つの三角形を備えていてもよく、その各々が二等辺三角形、直角三角形の形状をしており、さらには正三角形の形状の面である。このコーナキューブによって、入射する光ビームが３つの面でコーナキューブによって反射される。ミラーリングプロセスは、全内部反射によって生じ得る。しかしながら、たとえば金属製コーティングを塗布することによって、ミラーリングプロセスが起こる面に反射コーティングを塗布することも考えられる。それによって、光の起こり得る偏光が異なった態様で影響を受ける。

本発明の実施例によれば、光学測定システムは、波面センサの入口領域と第２の光学アセンブリとの間に配置されたビームスプリッタをさらに備える。ビームスプリッタは、偏光ビームスプリッタとして設計されてもよい。ビームスプリッタは、有利に、測定光をビーム経路に結合するために用いられてもよい。したがって、ビームスプリッタから第１の光学アセンブリの焦点領域における物体に向かう途中の測定光は、ビームスプリッタに向かう途中で物体から発せられる光と実質的に同一の経路を横断する。ビームスプリッタから物体に向かう途中で、測定光は第２の光学アセンブリおよび第１の光学アセンブリ（特に、第１の光学アセンブリの第１の光学サブアセンブリおよび第２の光学サブアセンブリ）を横断する。物体からビームスプリッタに向かう途中で、測定光は、第１の光学アセンブリ（特に、第１の光学アセンブリの第１の光学サブアセンブリおよび第２の光学サブアセンブリ）および第２の光学アセンブリを横断する。さらに、測定光は、ビームスプリッタから物体に向かう途中で測定光が横断しないビーム経路の部分に沿って波面センサに到達する。それによって、球面収差を有する検査中の目の場合、目を照射する測定光は測定光の波面の曲率に関して適合可能であり、その結果、検査中の目の網膜上の照射スポットができる限り小さくなることが特に確実になる。これは、第２の光学アセンブリと第２の光学サブアセンブリとの間の光学経路を変えることによって行なわれてもよい。

本発明の実施例によれば、ｄ（１，２）≧ｆ１＊ｄ／（ｄ−ｆ１）の関係が成立し、ｄ（１，２）は、第１の光学サブアセンブリの構成要素と第２の光学サブアセンブリの構成要素との間の距離を表わし、ｆ１は、第１の光学サブアセンブリの焦点距離を表わす。第１の光学サブアセンブリおよび第２の光学サブアセンブリは、特に第１の光学アセンブリの光軸に沿って互いに距離を置いて位置しており、その結果、第１の光学アセンブリの焦点領域における点から発せられる光ビームは、第１の光学サブアセンブリを横切った後、第１の光学サブアセンブリと第２の光学サブアセンブリとの間で交差する。このような交差の領域に、特に第１の光学アセンブリの焦点領域に配置された物体領域の中間画像が形成される。ｄ（１，２）は、第１の光学サブアセンブリの構成要素の光学面と第２の光学サブアセンブリの構成要素の光学面との間の、第１の光学アセンブリの光軸に沿った距離を表わし、構成要素は両方とも０とは異なる屈折力を有し、光学的構成要素は両方とも、それぞれ、互いからの距離が最小である第１および第２の光学サブアセンブリのそれらの光学的構成要素である。

本発明の実施例によれば、第１の光学サブアセンブリは、第１のレンズグループ、特に対物レンズと、第１のレンズグループから距離を置いて配置された第２のレンズグループとを備え、顕微鏡ビーム経路は第１の光学サブアセンブリの第１のレンズグループを横断し、第３の光学アセンブリはズームシステムを備える。それによって、波面センサのための測定光のビーム経路および顕微鏡ビーム経路は、第１の光学サブアセンブリの第１のレンズグループを横断する。それによって、波面の分析および同時に光学顕微鏡検査を行なうことができるようにする光学測定システムを提供することが可能であり、第１の光学サブアセンブリの第１のレンズグループは、両方の目的で用いられる。それによって、光学測定システムの構成要素の一体化を行なうことが可能であり、その光学測定システムの大きさがコンパクトになる。

本発明の実施例によれば、折畳み式ミラーのミラー面などのミラー面が、測定光のビーム経路において第１の光学サブアセンブリの第１のレンズグループと第２のレンズグループとの間に配置される。ミラー面は、測定光のビーム経路を顕微鏡ビーム経路から空間的に分離するために設けられる。

本発明の実施例によれば、第１の光学サブアセンブリの第２のレンズグループおよび第２の光学サブアセンブリは、アフォーカル系、特にケプラー式望遠鏡を構成する。平面波面からなる光は、アフォーカル系を横断することによって、これも平面波面からなる光に変形される。ケプラー式望遠鏡は、それぞれ２つのレンズまたはレンズ系からなる光学システムである。２つのレンズは、光軸に沿って互いに距離を置いて配置され、この距離は両方のレンズの焦点距離の合計に対応する。

実施例によれば、物体領域は、第１の光学サブアセンブリの第１のレンズグループの焦点領域に位置する。第１の光学サブアセンブリの第１のレンズグループは、顕微鏡システムの主対物レンズと呼ぶことができる。したがって、物体領域は、顕微鏡システムの主対物レンズの焦点領域に位置する。これは、ズームシステムまたはアイピースなどのさらなる光学的構成要素が主対物レンズの下流で用いられる場合に有利である。

本発明の実施例によれば、第３の光学アセンブリは、対物レンズとズームシステムとを備え、測定光のビーム経路は対物レンズの横断がなく、ミラー面は測定光のビーム経路において物体領域と第１の光学サブアセンブリとの間に配置される。この実施例によれば、上述の光学測定システムの構成要素はいずれも、波面の分析および光学顕微鏡検査の実施のために設けられているのではない。特に、これは、波面の分析のための構成要素が光学顕微鏡システムに着脱可能に取付可能であり、したがって、波面の分析を行なうために取外すことができるように設計されてもよいという利点を有する。さらに、これらの構成要素は、光学顕微鏡システムのかなりの光学的構成要素を必要とすることなく、または、光学顕微鏡システムのかなりの光学的構成要素を適合させる必要なく、異なる光学顕微鏡システムに取付可能であるように設計されてもよい。

本発明の実施例によれば、物体領域は、対物レンズの焦点領域に位置する。
本発明の実施例によれば、物体領域は、第１の光学アセンブリの焦点領域とは異なっている。

本発明の実施例によれば、第１の光学アセンブリおよび第２の光学アセンブリはともに、アフォーカル系、特にケプラー式望遠鏡を構成する。

本発明の実施例によれば、測定光のビーム経路において第１の光学アセンブリと第２の光学アセンブリとの間に、ビームスプリッタが変位可能に配置される。ビームスプリッタを通して、照射光が物体領域に向けられることができる。

本発明の実施例によれば、第１の光学アセンブリと物体領域との間にミラー面（６１）が配置される。それによって、光学測定システムは、顕微鏡システムと組合せることができ、ビームスプリッタは、顕微鏡検査のために用いられる光から、波面分析のために測定光を形成する部分を切離す。

本発明の実施例によれば、眼科手術用測定システムは、ＯＣＴ測定光を発生させるためのＯＣＴ光源を有するＯＣＴシステムをさらに備え、ＯＣＴ測定光が物体領域を照射するために少なくとも第１の光学アセンブリに向けられるように、ＯＣＴ測定光のビーム経路において第１の光学アセンブリと第２の光学アセンブリとの間または第２の光学アセンブリと波面センサの入口領域との間にＯＣＴビームスプリッタが配置される。ＯＣＴビームスプリッタが第１の光学アセンブリと第２の光学アセンブリとの間に配置される場合、ＯＣＴ測定光は、物体領域を照射するために、第２の光学アセンブリではなく第１の光学アセンブリのみを通るように向けられる。ＯＣＴビームスプリッタが第２の光学アセンブリと波面センサの入口領域との間に配置される場合、ＯＣＴ測定光は、物体領域を照射するために、第１の光学アセンブリおよび第２の光学アセンブリを横断する。ＯＣＴ測定光はＯＣＴビームスプリッタと相互作用してもよく、この相互作用は、たとえば、透過または反射を備えていてもよい。ＯＣＴビームスプリッタは、少なくとも一部において、波面の分析のために用いられる測定光のビーム経路と同一であるようにＯＣＴ測定光のビーム経路を配置するように構成されてもよい。それによって、波面の分析のために用いられる測定光は、ＯＣＴ測定光も横断するまたはＯＣＴ測定光も反射されるシステムの構成要素を横断するか、または、それらの構成要素によって反射されてもよく、システムの光学的構成要素は第１の光学アセンブリを備えていてもよい。さらに、これらの構成要素は第２の光学アセンブリも備えていてもよい。それによって、費用対効果が高くかつ大きさがコンパクトな機構を得ることができる。

光干渉断層法（optical coherence tomography）（ＯＣＴ）は、調査中の物体の異なる深さで光を反射させることによって体積部分における物体の構造情報を得るための、干渉法に基づく方法である。

ＯＣＴ光源は、波長の可視範囲および／または近赤外範囲における波長を有するＯＣＴ測定光を提供するように構成されてもよく、ＯＣＴ光源の帯域幅は、ＯＣＴ光源から放出されたＯＣＴ測定光のコヒーレンス長が数マイクロメートル〜数十マイクロメートルであるように調整される。ＯＣＴ光源から放出されたＯＣＴ測定光の一部は、ミラー、レンズおよび／または光ファイバを備えるＯＣＴビーム経路に沿って、物体領域に位置する物体に導かれる。ＯＣＴ測定光は、波長および物体内の材料に応じて、ある特定の侵入深さまで物体に侵入する。侵入したＯＣＴ測定光の一部は、物体内の反射率に応じて反射され、ＯＣＴ光源から放出されかつ参照面で反射されたＯＣＴ測定光の第２の部分上に重ね合わせられる。重ね合わせた光は、検出器によって検出され、検出された重ね合わせた光の強度に対応する電気信号に変換される。ＯＣＴ測定光のコヒーレンス長が比較的短いために、ＯＣＴ測定光が物体に至るまでおよび物体から戻る際に通った光学経路と、ＯＣＴ光源によって放出されて参照面によって反射された光の第２の部分が通った光学経路との差がＯＣＴ測定光のコヒーレンス長未満であるときにのみ建設的干渉が観察される。

異なる実施例は、ＯＣＴシステムの異なる変形例を提供する。ＯＣＴシステムの異なる変形例は、構造情報が深さ方向（軸方向）に沿った走査から得られるという点で、および、重ね合わせた光が検出されるという点で、互いに異なっている。時間領域ＯＣＴ（time domain OCT）（ＴＤ−ＯＣＴ）の実施例によれば、光源が放出した光の第２の部分が反射される参照面は、異なる深さから物体の構造情報を得るために変位している。この場合、重ね合わせた光の強度は、光検出器によって検出されてもよい。

周波数領域ＯＣＴ（Frequency-Domain-OCT）（ＦＤ−ＯＣＴ）でも、ＯＣＴ光源が放出するＯＣＴ測定光の第２の部分が参照面で反射される。しかしながら、参照面は、物体内の異なる深さから構造情報を得るために変位している必要はない。むしろ、重ね合わせた光は、分光計によってスペクトル部分にスペクトル的に分散され、スペクトル部分は、たとえばＣＣＤカメラなどの位置高感度型検出器によって検出される。重ね合わせた光の得られたスペクトルのフーリエ変換によって、深さ方向に沿った物体の構造情報を得ることができる（フーリエ領域ＯＣＴ）。

ＦＤ−ＯＣＴのさらなる変形例は、掃引光源ＯＣＴ（Swept-Source-OCT）（ＳＳ−ＯＣＴ）である。重ね合わせた光のスペクトルは、帯域幅が非常に狭いＯＣＴ測定光の平均波長を連続的に変えることによってシーケンシャルに記録される。同時に、重ね合わせた光は光ダイオードを用いて記録される。

ＯＣＴシステムは特に、人間の目の前房もしくは後房、または人間の目の網膜の構造を検査するために用いられてもよい。

本発明の実施例によれば、眼科手術用測定システムは、物体領域上でＯＣＴ測定光を走査するためにＯＣＴ光源とＯＣＴビームスプリッタとの間に回動可能に配置された少なくとも１つの走査ミラーをさらに備える。ＯＣＴシステムは、ＯＣＴ光源が発生させるＯＣＴ測定光を平行にするためのコリメーティング光学部材をさらに備えていてもよい。少なくとも１つの走査ミラーを回動させることによって、平行になったＯＣＴ測定光は、集束されたＯＣＴ測定ビームとして物体領域上に導かれてもよい。それによって、物体領域の横方向に広がった部分から構造情報を得ることができる。このシステムは、異なる軸の周りを回動可能な２つの走査ミラーなどの２つ以上の走査ミラーを備えていてもよい。

本発明の実施例によれば、少なくとも１つの走査ミラー、第１の光学サブアセンブリの第２のレンズグループおよび第２の光学サブアセンブリは、少なくとも１つの走査ミラーに近い領域をミラー面に近い領域上に結像するように構成され、配置される。第１の光学アセンブリは、上述のように、第１の光学サブアセンブリと第２の光学サブアセンブリとを備え、第１の光学サブアセンブリは第２のレンズグループを備える。第１の光学サブアセンブリの第２のレンズグループおよび第２の光学サブアセンブリは、走査ミラーの近くに位置する領域をミラー面の近くに位置する領域に結像するためにアフォーカル系を構成してもよい。

ミラー面は、波面を分析するために、測定光のビーム経路において第１の光学サブアセンブリの第１のレンズグループと第１の光学サブアセンブリの第２のレンズグループとの間に配置される。たとえば折畳み式ミラーの一部であるミラー面は、測定光が物体領域までの経路上の顕微鏡の対物レンズなどのさらなるレンズを横断するように測定光を反射させてもよい。最適に調整されたシステムでは、少なくとも１つの走査ミラーの中心は、第１の光学サブアセンブリの第２のレンズグループによっておよび第２の光学サブアセンブリによってミラー面の中心上に結像される。このような光学結像プロセスは、少なくとも１つの走査ミラーの異なる回動位置について、走査ミラー上の点から発せられるＯＣＴ測定光がミラー面の中心の点上に結像される、すなわちビームウォークオフ（beam walk-off）がないという利点を有する。それによって、ＯＣＴ測定光がミラー面に当たらないことが防止される。したがって、大きさが比較的コンパクトなミラー面を設計することが可能である。

このシステムは、互いに距離を置いて配置された２つの走査ミラーを備える場合、２つの走査ミラーの間の接続線の中央の点が、特にミラー面の中心、または、ミラー面の横方向範囲の精々１００倍、１０倍または２倍だけミラー面の中心から距離を置いてＯＣＴビーム経路に沿って位置する領域などの、少なくともミラー面の近くに位置する領域上に結像されるように設計され、調整されてもよい。接続線は、第１の光学サブアセンブリの第２のレンズグループおよび第２の光学サブアセンブリからなる光学システムのＯＣＴビーム経路に沿って向けられる。ミラー面からの領域の距離は、第１の光学サブアセンブリの第２のレンズグループおよび第２の光学サブアセンブリからなるシステムの光学倍率に依存してもよく、その結果、この距離は倍率が高くなるにつれて大きくなる。この依存関係は線形であってもよい。

走査ミラーの近くに位置する領域は、システムが備える走査ミラーの範囲として、システムの走査ミラーまでの距離がより小さな、特に１０分の１、５分の１または２分の１である空間点を備えていてもよい。

ミラー面に近い領域は、ミラー面の範囲として、ミラー面までの距離が特にＯＣＴビーム経路に沿って特に１０分の１、５分の１または２分の１である空間点を備えていてもよい。ミラー面およびＯＣＴビーム経路は、３０°〜６０°の角度をなしていてもよい。

本発明の実施例によれば、眼科手術用測定システムは、波面を分析するために用いられる測定光を発生させるための波面光源をさらに備え、発生した測定光の全強度の少なくとも８０％は、波長が８００ｎｍ〜８７０ｎｍ、特に８２０ｎｍ〜８４０ｎｍの光からなっている。測定光は、たとえば、スーパールミネッセンスダイオード（superluminescence diode）（ＳＬＤ）によって生成されてもよい。このような波長の測定光は、網膜上の照射スポットを形成するように網膜まで人間の目を横断するのに特に適している。次いで、乱反射後、光は目から出て、波面センサによって波面の形状を考慮して検査される。これらの波長範囲の光を用いることは有利である。なぜなら、患者が盲目にならないように、および、患者の目の虹彩が収縮しないように、患者の目がこの光を認識しないためである。虹彩の収縮は測定を損なうことになるであろう。

本発明の実施例によれば、発生したＯＣＴ測定光の全強度の少なくとも８０％は、波長が１２８０ｎｍ〜１３２０ｎｍ、特に１３００ｎｍ〜１３２０ｎｍの光からなっている。これらの波長のＯＣＴ測定光は、目の内部室の領域に入り、この領域によって反射されるのに特に適している。それによって、前房からの構造情報を得ることができる。さらに、目の後房および／または網膜から構造情報を得ることが可能である。

ＯＣＴによって網膜を調査または観察するために、８００ｎｍ〜８７０ｎｍの波長範囲が非常に適している。なぜなら、この光は網膜に到達するためである。この場合、ＯＣＴ測定光の強度の８０％が位置する波長範囲に、波面の分析のための測定光の強度の少なくとも６０％、特に少なくとも８０％が位置するように、波面光源およびＯＣＴ光源のスペクトルは重複してもよい。波面の分析のための測定光は、ＯＣＴ測定光と本質的に同一の波長を備えていてもよい。この場合、波面の分析のための測定光およびＯＣＴ測定光も発生させる単一の光源を用いることが可能である。

本発明の実施例によれば、波面分析のために用いられる測定光およびＯＣＴ測定光の強度の少なくとも７０％、特に少なくとも９０％は、重複した波長範囲に位置していない。波面分析のために用いられる測定光およびＯＣＴ測定光は、眼科手術用測定システムの光学的構成要素を横断するまたはそれらの光学的構成要素と相互作用するが、それらの測定光は、異なる波長範囲のために、たとえばダイクロイック素子によって互いから分離されてもよい。測定光が相互作用するまたは測定光が横断する光学的構成要素は、たとえば第１の光学アセンブリであってもよく、また特に第２の光学アセンブリであってもよい。それによって、波面の測定がＯＣＴシステムによる測定に影響を及ぼすことが防止される。しかしながら、両方の測定光は共通の波長範囲を備えていてもよく、それらのスペクトルは大幅に重複してもよい。

本発明の実施例によれば、ＯＣＴビームスプリッタはダイクロイックミラーを備え、８００ｎｍ〜８７０ｎｍ、特に８２０ｎｍ〜８４０ｎｍの波長範囲でのダイクロイックミラーの透過率は、１２８０ｎｍ〜１３４０ｎｍ、特に１３００ｎｍ〜１３２０ｎｍの波長範囲での透過率の少なくとも２倍または精々半分の高さである。

本発明の実施例によれば、波面分析のための測定光またはＯＣＴ測定光の強度の少なくとも８０％がＯＣＴビームスプリッタを透過する。

本発明の実施例によれば、ＯＣＴビームスプリッタはダイクロイックミラーを備え、１２８０ｎｍ〜１３４０ｎｍ、特に１３００ｎｍ〜１３２０ｎｍの波長範囲でのダイクロイックミラーの反射率は、８００ｎｍ〜８７０ｎｍ、特に８２０ｎｍ〜８４０ｎｍの波長範囲での反射率の少なくとも２倍または精々半分の高さである。

本発明の実施例によれば、波面分析のための測定光またはＯＣＴ測定光の強度の少なくとも８０％がＯＣＴビームスプリッタによって反射される。

ダイクロイックミラーは、異なる誘電率を有する材料の層でコーティングされてもよい。これらの層は、測定光がダイクロイックミラーに当たった場合に、反射された測定光または透過した測定光のために建設的干渉が発生するように構成されてもよい。

本発明の実施例によれば、ＯＣＴビームスプリッタに当たるＯＣＴ測定光の強度の大部分、特に少なくとも７０％がＯＣＴビームスプリッタで反射される。このプロセスでは、ＯＣＴビームスプリッタに当たる波面分析のための測定光の強度の大部分、特に少なくとも７０％がＯＣＴビームスプリッタを透過する。

添付の図面を参照して、この発明の具体的な実施例について詳細に説明する。異なる実施例中の類似の要素は、接尾辞として異なる文字を有する同一の参照符号で示されている。それによって、ある実施例の要素の欠けている説明を異なる実施例の要素の説明から得ることができる。

本発明の光学測定システムの実施例を概略的に示した図であり、照射ビーム経路または波面ビーム経路がそれぞれ示されている図である。 図１Ａに示される実施例を概略的に示した図であり、物体ビーム経路が示されている図である。 光学測定システムの、図１Ａおよび図１Ｂに示される実施例のセクションを概略的に示す図である。 本発明に係る光学測定システムのさらなる実施例を概略的に示した図であり、照射ビーム経路または波面ビーム経路がそれぞれ示されている図である。 図２Ａに示される実施例を概略的に示した図であり、物体ビーム経路が示されている図である。 本発明に係る光学測定システムのさらなる実施例を概略的に示す図である。 本発明に係る光学測定システムのさらなる実施例を概略的に示す図である。 本発明に係る光学測定システムのさらなる実施例を概略的に示した図であり、照射ビーム経路または波面ビーム経路がそれぞれ示されている図である。 図５Ａに示される実施例を概略的に示した図であり、物体ビーム経路が示されている図である。 本発明のさらなる実施例に係る光学測定システムを示した図であり、特にＯＣＴ測定ビーム経路が示されている図である。 本発明のさらなる実施例に係る光学測定システムを示した図であり、特にＯＣＴビーム経路が示されている図である。

図１Ａは、本発明の実施例に係る光学測定システム１を概略的に示す。測定システム１は、測定光５を発生させる光源３を備える。測定光５は、実質的に平面波面からなる測定光９を発生させるためにコリメーティング光学部材７によって平行にされる。測定光９は、ビームスプリッタ１１で反射され、接合素子１３を横断する。接合素子１３によって収束された測定光は、アパーチャ１５を通り、互いに直交するように向けられた２つのミラー面１７′および１７″を備える反射器１７によって１８０°だけ偏向される。それによって、測定光９は、実質的に逆方向に偏向され、横方向、すなわち測定光９の伝搬方向に垂直な方向に変位する。

さらなる実施例では、反射器１７はコーナキューブであってもよい。コーナキューブは、三角錐の形状を有するガラス製の本体を備える。三角錐の外面は、二等辺三角形、直角三角形からなっており、これらの三角形の各対は互いに垂直に向けられる。さらに、コーナキューブは、二等辺三角形の形状をした基準面を備える。コーナキューブが測定システムにおいて用いられる場合、測定光９は、３つの二等辺三角形、直角三角形の面で反射される。

反射器１７は、両矢印２０によって示される方向に変位可能である。アパーチャ１５は、反射器１７の変位位置から独立して、接合素子１３の焦点領域に配置される。

反射器１７によって反射された測定光９は、接合素子１９を横断し、それによって収束した測定光が形成される。平面２１において、測定光９はある点、すなわち交差部に実質的に収束され、発散した測定光として進み続ける。発散した測定光９は、さらなる接合素子２３を横断し、平面波面に変形される。平面測定光９は、４分の１波長板２４を横断し、平面波面の形状で目２５に当たる。人間の目２５の瞳孔は物体面２８に位置する。虹彩の像は、目２５の瞳孔と呼ばれる。一般に、瞳孔は、角膜３３の頂の後ろ約２．７ｍｍ〜３ｍｍのところに位置する。この実施例では、物体面２８は、接合素子２３および接合素子１９からなる第１の光学アセンブリ３１の焦点面２９に位置する。したがって、目２５の瞳孔は焦点面２９に位置する。

測定光９は、目２５の角膜３３およびレンズ３５を横断し、網膜３９上のスポット３７上に集束される。ビームスプリッタ１１では、測定光は、平面波面、すなわち平行な光線ビームの束からなっている。球面収差を持たない正視眼の場合にのみ、光学的構成要素が互いに対して固定された位置にあるときに測定光が目２５の網膜上のスポット３７上に結像される。この場合、反射器は、３つの光学アセンブリ２３，１９および１３からなるシステム全体がアフォーカル系であるように位置決めされる。しかしながら、目が球面収差を有する場合には、目２５に入射するわずかに収束した測定光９またはわずかに発散した光９を発生させるために、両矢印２０によって示される方向に沿って、反射器１７またはコーナキューブ１７をそれぞれ変位させることが可能である。それによって、目が球面収差を有する場合であっても、できる限り小さな測定光の照射スポットを網膜上に生成することが可能である。両矢印２０によって示される方向に沿ってコーナキューブ１７を変位させることによって、接合素子１３と接合素子１９との間の測定光の光学経路が変えられる。したがって、目２５の球面収差が特定の範囲内である場合には、測定光９は屈折異常眼２５の網膜３９上の点に集束可能である。

照射スポット３７は、実質的に球状の波面からなる光４１を放出する目２５の網膜３９上の拡散光源である。光４１は、硝子体、レンズ３５および角膜３３を横断し、光４３を形成する。レンズ３５および角膜３３の光学特性および形状に応じて、光４３の波面は平面波面からずれる。光４３を形成する波面の形状は、目２５の光学的構成要素または境界面の屈折異常、すなわち特にレンズ３５および角膜３３の特性および形状を表わす。

光４３は、接合素子２３を横断し、収束した光を形成する。網膜の画像が形成される平面２１の空間領域において、光４３は最小限の程度に収束され、その後発散する。さらに、測定光４３は、接合素子１９を横断し、反射器１７によって反射されて横方向に変位し、アパーチャ１５を通り、接合素子１３を横断し、実質的に平面波面からなる光を形成する。測定光４３の波面の平面波面からのずれは、目２５の屈折異常を表わす。

測定光４３は、ハートマン−シャックセンサ４７の入口領域４５に入る。入口領域４５はマイクロレンズのアレイによって形成され、マイクロレンズの共通の焦点面に、ＣＣＤカメラのチップなどの電子結像センサが配置される。電子結像センサは複数の画素を備え、その各々は、入射する光の強度値を電気信号に変換する。この電気信号は、データ線４９を介して、処理ユニット（図示せず）に伝送される。ハートマン−シャックセンサ４７のマイクロレンズのアレイのマイクロレンズ毎に、処理ユニットはそれぞれのマイクロレンズによって集束される光の変位位置を判断する。それによって、ハートマン−シャックセンサの入口領域４５における測定光４３の波面の形状が判断可能である。図１Ｂを参照して、焦点面２９の領域がハートマン−シャックセンサ４７の入口領域４５上に結像されることが記載されている。それによって、目２５から放出される光４３の波面の形状が判断可能である。図１Ｂを参照して、光学測定システム１のさらなる特性および利点が記載されている。物体面２８における目２５の瞳孔は、接合素子２３および１９からなる第１の光学アセンブリ３１の焦点面２９に配置される。３つの光ビーム５３ａ，５３ｂ，５３ｃが物体ビーム経路に沿って焦点面２９における焦点５３から発せられ、４分の１波長板２４および接合素子２３を横断し、中間画像領域５５において最小限の程度に収束される。ビーム５３は、発散したビームとして中間画像領域５５から発せられ、接合素子１９を横断し、実質的に平行なビーム５３ａ′，５３ｂ′，５３ｃ′として接合素子１９を出る。平行なビーム５３ａ′，５３ｂ′，５３ｃ′は、反射器１７によって反射されて横方向に変位し、アパーチャ１５を通り、接合素子１３を横断し、ビームスプリッタ１１を横断した後、ある点に集束される。この点は、測定システム１の光軸およびハートマン−シャックセンサ４７の入口領域４５によって規定される。それによって、焦点面２９における点は、ハートマン−シャックセンサ４７の入口領域４５における点上に結像される。両矢印２０によって示される方向に沿ったコーナキューブ１７の変位はこの結像特性を変更しない。なぜなら、焦点面２９における点から発せられる光ビームは、接合素子１９と接合素子１３との間では平行に向けられ、反射器１７がビーム経路に配置されるためである。したがって、屈折異常眼または正視眼から出る波面の形状を非常に正確に検査することができる。

図１Ｃは、本発明に係る図１Ａおよび図１Ｂの概略的に示された実施例の光学測定システム１の一部を概略的に示す。光ビーム５３ａ，５３ｂおよび５３ｃは、焦点５１から発せられ、接合素子２３を横断し、中間画像領域５５上に集束される。中間画像領域５５から３つの光ビームが発せられ、光軸１０に平行に進む３つの平行な光ビーム５３ａ′，５３ｂ′および５３ｃ′が形成されるように接合素子１９によって偏向される。接合素子２３および１９は、上述のように第１の光学アセンブリ３１を構成する。第１の光学アセンブリ３１の焦点距離ｆは、以下に説明するように決定されてもよい。

光軸１０に平行な光ビーム５３ａ′は、点線５５ａ′によって示されるように、焦点面２９に向かう方向に、焦点面２９を越えて広がる。したがって、第１の光学アセンブリ３１に入射し、光学システム３１を横断した後ビーム５３ａ′に変形される光ビーム５３ｂは、点線５５ａによって示されるように焦点面２９を越えて広がる。線５５ａと線５５ａ′とは、点５７ａで交差する。点５７ａは、第１の光学アセンブリ３１の主平面５９に位置する。主平面５９は、主平面５９に平行な焦点面２９から距離ｆだけ離れたところに位置する。主平面には、点５７ａと類似した点５７ｃも位置しており、点５７ｃは線５５ｃ′と５５ｃとの交点によって規定される。したがって、光ビーム５３ａおよび５３ｃは、主平面５９に位置する点５７ａまたは５７ｃにおいてそれぞれ屈折されるように見える。光ビーム５３ａおよび５３ｃは、第１の光学アセンブリ３１を横断した後、光軸に平行に進む。

光ビーム５３ａ′，５３ｂ′および５３ｃ′は、概略的に示されているコーナキューブ１７によって反射され、接合素子１３によって波面センサ４７の入口領域４５上に集束される。入口領域４５は、接合素子１３の最も近くに位置するマイクロレンズ４６のそれらの面によって形成される。したがって、第１の光学アセンブリ３１の焦点面２９における物体面２８における物体領域２８′は、波面センサ４７の入口領域４５上に結像される。マイクロレンズ４６の各々は、焦点距離１を有する。波面センサ４７の入口領域４５から距離１のところに、光強度の位置高感度型検出のためのＣＣＤ４８が配置されている。上述のように、光強度の分布の検出およびその後の分析によって、物体領域２８′から発せられる測定光の波面の形状を判断できる。第１の光学アセンブリ３１の焦点面２９における物体領域２８′は、第１の光学アセンブリ３１の光学面から距離ｄだけ離れたところに位置し、この光学面は、焦点領域２９に最も近い光学面である。示される例示的な実施例では、距離ｄは、第１の光学アセンブリ３１の焦点距離ｆの約２．５倍である。

光学測定システム１は、目の手術、特に白内障の手術に特に向いている。手術中の目の角膜または瞳孔は、物体領域２８′に配置される。検査中の目の角膜または瞳孔と第１の光学アセンブリ３１の構成要素との間の距離ｄは、例示的な実施例１では２２０ｍｍである。したがって、外科医は、手で外科手術を行なうために十分な作業空間を有することになる。

図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃに示される光学測定システムの実施例１は、光学顕微鏡システムに対して固定された位置に取付けられてもよい。たとえば、光学測定システムは、検査中の物体から発せられる測定光のビーム経路において光学顕微鏡システムの対物レンズの上流に支持される。この実施例では、物体領域２８′から発せられた測定光４３は、概略的に示されている折畳み式ミラー６１によって反射されてもよい。折畳み式ミラー６１での反射後、測定光は、第１の光学アセンブリ３１を横断し、コーナキューブ１７で反射され、接合素子１３を横断した後、波面センサ４７の入口領域４５に入射する。図１Ａおよび図１Ｂに、折畳み式ミラー６１の位置が示されている。物体領域２８′から発せられた光の別の部分は、顕微鏡結像を行なうための顕微鏡システムの対物レンズを通るように導かれる。したがって、外科医が、手術中の物体の顕微鏡画像を得ることが可能であり、物体領域２８′から発せられた測定光の波面の形状の分析を行なうことが可能である。実施例によれば、折畳み式ミラー６１は、顕微鏡システムの対物レンズの近くに位置する。それによって、自由な作業空間ができる限り減少しないようにする。

図２Ａおよび図２Ｂは、本発明に係る光学測定システムのさらなる実施例１ａを概略的に示す。光学測定システム１ａのいくつかの構成要素は、図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃに示される光学測定システム１の構成要素と類似している。それによって、これらの構成要素の詳細な説明では、対応する実施例１の説明を参照する。たとえば、実施例１ａの接合素子１９ａおよび１３ａは、実施例１の接合素子１９および１３に対応する。さらに、実施例１の光源３、コリメーティング光学部材７および波面センサ４７は、実施例１ａの光源３ａ、コリメーティング光学部材７ａおよび波面センサ４７ａに対応する。

図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃに示される、接合素子２３を備える光学測定システムの実施例１とは異なって、図２Ａおよび図２Ｂに示される実施例１ａは、レンズ系６３ａおよびレンズ系６５ａからなるレンズグループ２３ａを備える。さらに、実施例１ａは、実施例１の場合のように、反射器１７またはコーナキューブ１７をそれぞれ備えていない。それどころか、アパーチャ１５ａ、接合素子１３ａ、ビームスプリッタ１１ａ、コリメーティング光学部材７ａ、光源３ａおよび波面センサ４７ａは、互いに対して固定された位置に配置されており、測定システム１ａの光軸１０ａに沿った方向に一緒に変位可能であってもよい。これは、両矢印６９によって示される方向に沿って変位可能な点線の箱６７ａによって示されている。図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃに示される実施例１を参照して説明するように、物体領域２８′に入射する測定光および物体領域２８′から発せられる測定光４３の、接合素子１９と１３または接合素子１９ａと１３ａとの間のそれぞれの光学経路を変えることによって、検査中の目２５の球面収差を補償できるようになる。この補償は、目２５を出る測定光の照射および波面の分析を達成する。それによって、波面センサ４７のダイナミック測定レンジを広げることができる。

この実施例においてこの目的で変位可能なユニット６７ａを設ける代わりに、対応する態様で図１Ａおよび図１Ｂに示される反射器１７またはコーナキューブ１７をそれぞれ用いることによる構成が設けられてもよい。したがって、図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃに示される光学測定システムの実施例１は、反射器１７を備えていなくてもよい。代わりに、対応する態様で図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、構成要素アパーチャ１５、接合素子１３、ビームスプリッタ１１、コリメーティング光学部材７、光源３および波面センサ４７は、互いに対して固定された位置に支持されてもよく、光軸１０に沿って一緒に変位可能であるように設計される。これらの構成要素はまた、変位可能ではないように設計されてもよい。これらの構成要素が変位可能でない場合、大きなダイナミックレンジを有する波面センサ４７が設けられる。なぜなら、この場合、球面収差を有する目を検査するときに事前補償が可能ではないためである。

焦点面２９ａ内の物体面２８ａにおける物体領域２８′に、球面収差を持たない正視眼の目２５の角膜３３または瞳孔が配置される。光源３ａが発生させた光５ａは、コリメーティング光学部材７ａによって、実質的に平面波面からなる測定光９に変形される。測定光９は、ビームスプリッタ１１ａによって反射され、接合素子１３ａを横断し、アパーチャ１５ａを通り、交差部を通り、接合素子１９ａを横断し、平面２１ａにおける測定光９の交差部を通り、レンズ系６５ａを横断し、レンズ系６３ａを横断した後、平面波面として目２５に入射する。球面収差を持たない屈折異常眼は、測定光９を目２５の網膜３９の点３７上に集束させる。点３７から球状波面が発せられ、硝子体、レンズ３５および角膜３３を横断した後、物体領域２８′において平面波面を有する測定光４３として目を出る。測定光４３は、レンズ系６３ａを横断し、レンズ系６５ａを横断し、接合素子１９ａを横断し、接合素子１３ａを横断し、ビームスプリッタ１１ａを横断し、波面センサ４７ａに入射する。そこで、ＣＣＤ検出器（図示せず）が、物体領域２８′から発せられる測定光４３の波面の形状を判断するために光の分布を記録する。

物体領域２８′と、物体領域２８′の最も近くに位置するレンズ系６３ａの面との間の作業距離ｄは、レンズ系６３ａ、レンズ系６５ａおよび接合素子１９ａからなる第１の光学アセンブリ３１ａの焦点距離ｆの約３倍である。それによって、光学測定システムの実施例１ａは、外科手術を行なうための十分な自由な作業空間を与えるために十分に大きな作業距離ｄを与える。

図２Ｂは、光学測定システムの実施例１ａを示し、そこでは、物体ビーム経路、すなわち物体面２８ａから発せられるビーム経路が、測定システム１ａのさらなる特性を実証するために示されている。目２５の瞳孔は、目２５を調査するために光学測定システム１ａを用いる示される例では、物体面２８に配置される。したがって、物体ビーム経路は、瞳孔ビーム経路に対応する。焦点５１ａから発せられた光４３の光ビーム５３ａ，５３ｂおよび５３ｃは、レンズ系６３ａによって光ビーム５３ａ″，５３ｂ″および５３ｃ″に変形され、その各々は光学測定システム１ａの光軸１０ａに平行に進む。焦点５１ａも物体領域２８ａ′に位置している。したがって、レンズ系６３ａの主平面６３ａ′と物体領域２８ａ′との間の距離は、レンズ系６３ａの焦点距離ｆ（６３ａ）に等しい。レンズ系６３ａの焦点距離ｆ（６３ａ）は、物体領域２８ａ′と、物体領域２８ａ′の最も近くに位置するレンズ系６３ａの面との間の作業距離ｄに実質的に対応する。レンズ系６５ａおよび接合素子１９ａは、それらの焦点距離の合計、すなわちｆ（６５ａ）＋ｆ（１９ａ）に対応する光軸１０に沿った距離のところに配置される。それによって、レンズ系６５ａおよび接合素子１９ａは、いわゆるケプラー式望遠鏡を構成する。ケプラー式望遠鏡は、平行な入射光ビームを平行な出射光ビームに変形するアフォーカル系の一例である。したがって、平行な光ビーム５３ａ″，５３ｂ″および５３ｃ″は、レンズ系６５ａおよび接合素子１９ａによって、平行な光ビーム５３ａ′，５３ｂ′および５３ｃ′に変形される。光ビーム５３ａ′，５３ｂ′および５３ｃ′は、接合素子１３ａを横断した後、波面センサ４７ａの入口領域４５ａ上に集束される。それによって、物体領域２８ａ′が波面センサの入口領域４５ａ上に結像される。接合素子１９ａと接合素子１３ａとの間の光ビームが平行であるので、このような結像は、接合素子１９ａと１３ａとの間の測定光の光学経路の変更から独立している。このような変更は、矢印６９によって示される方向に沿ってシステム６７ａを変位させることによって達成される。

図３は、本発明に係る光学測定システムのさらなる実施例１ｂを示す。素子６３ｂ，６５ｂ，１９ｂ，１３ｂ，１１ｂ，７ｂ，３ｂおよび４７ｂの構造および向きは、互いに対して、図２Ａおよび図２Ｂに示される素子６３ａ，６５ａ，１９ａ，１３ａ，１１ａ，７ａ，３ａおよび４７ａの構造および相対的配置にそれぞれ実質的に対応する。これまでに示され、記載されてきた実施例と比較して、光学測定システム１ｂはさらなるレンズ素子７１，７３および７５を備え、さらなるレンズ素子７１，７３および７５は、レンズ系６３ｂ、レンズ系６５ｂおよび接合素子１９ｂからなる第１の光学アセンブリ３１ｂの焦点面２９ｂにおける物体領域２８ｂ′の間にこの順序で配置される。レンズ素子７１の焦点距離は４０ｍｍであり、レンズ素子７３の焦点距離は１８．５ｍｍであり、レンズ素子７５の焦点距離は７５ｍｍである。これらのレンズ素子７１，７３および７５は、無水晶体眼２５、すなわち、レンズが取外され、したがって図３では割愛されている目を検査するために配置される。目２５の網膜３９の点３７から発散し、目２５を出る光ビーム４３ａ，４３ｂおよび４３ｃが示されている。示される実施例では、無水晶体眼は１９ジオプタを有する。物体領域２８ｂ′から発せられ、球状波面を示す発散した光ビーム４３ａ，４３ｂおよび４３ｃは、光学測定システム１ｂの光学結像システムによって、波面センサの入口領域４５ｂ上に平行な波面として結像される。それによって、球面収差および非球面収差を考慮して無水晶体眼さえ検査できるように波面センサ４７のダイナミック測定レンジをさらに大きくすることは、レンズ素子７１，７３および７５を挿入することによって可能である。レンズ素子７１，７３および７５は、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図２Ａおよび図２Ｂに示される実施例においても設けられてもよい。

図４は、本発明に係る光学測定システムのさらなる実施例１ｃを示す。光学測定システム１ｃは、波面分析システム７７と、光学顕微鏡システム７９とを備える。波面分析システム７７の構成要素の多くは、図２Ａおよび図２Ｂに示される光学測定システム１ａと類似の構造および類似の相対的向きを有する。したがって、これらの構成要素の詳細な説明は割愛する。光学測定システム１ａのレンズ系６３ａは、光学測定システム１ｃにおける光学顕微鏡システム７９の対物レンズ６３ｃでもある。図４に示される実施例では、対物レンズ６３ｃの直径は５３ｍｍである。レンズ系１９ｃ、レンズ系６５ｃおよび対物レンズ６３ｃからなり、したがって平面波面を形成する第１の光学アセンブリ３１ｃの焦点面２９ｃにおける物体領域２８ｃ′から平行なビームとして発せられた光ビーム４３ａ，４３ｂおよび４３ｃは、第１の光学アセンブリ３１ｃ、接合素子１３ｃおよびビームスプリッタ１１ｃを横断した後、平面波面として波面センサ４７ｃに入射する。物体領域２８ｃ′から発せられ、したがって平面波面を示さない平行な光ビームは、非平面波面として波面センサ４７ｃに入射する。上述のように、このような非平面波面の形状は、波面センサ４７ｃによって強度分布を検出することによっておよびその後の分析によって、判断されてもよい。

さらに、光学測定システム１ｃは、物体領域２８ｃ′の顕微鏡画像を取得できるようにする。第１の光学アセンブリ３１ｃ（および対物レンズ６３ｃ）の焦点面２９ｃにおける物体領域２８ｃ′における点５１から、光ビーム８１および８３が発せられる。光ビーム８１および８３は、立体角αを形成する。光ビーム８１は対物レンズ６３ｃの領域８５を横断し、光ビーム８３は対物レンズ６３ｃの領域８７を横断し、その後、平行な光ビームとして伝搬する。次いで、光ビーム８１はズームシステム８９を横断し、光ビーム８３はズームシステム９１を横断する。対物レンズ６３ｃの下流に、物体領域２８ｃ′を画像領域に結像するための視覚系および／またはカメラが位置していてもよい。

示される実施例では、対物レンズ６３ｃの物体領域２８ｃ′の最も近くに位置する面と物体領域２８ｃ′との間の距離ｄは２０ｃｍになる。示される実施例では、この距離は、対物レンズの焦点距離ｆ（６３ｃ）に対応する。さらなる実施例は、焦点距離が１５ｃｍまたは２５ｃｍの対物レンズを備える。レンズ系１９ｃ、レンズ系６５ｃおよび対物レンズ６３ｃからなる光学アセンブリ３１ｃの焦点距離ｆは、示される実施例では約７０ｍｍになる。それによって、外科手術を行なうために十分に大きな作業空間が与えられ、焦点距離ｆははるかに小さくなる。

図４に示される光学測定システムの実施例１ｃでは、波面の分析のために用いられる光線４３ａ，４３ｂおよび４３ｃは、光学顕微鏡システム７９の対物レンズ６３ｃを横断する。顕微鏡結像のために用いられる光ビーム８１および８３が通る領域８５および８７とは異なる対物レンズ６３ｃの領域８６において、対物レンズ６３ｃを横断する。波面の分析のために用いられる光ビーム４３ａ，４３ｂおよび４３ｃは、折畳み式ミラー６１ｃによって光学顕微鏡システム７９のさらなる構成要素から切離される。

この切離しの方法の代替例として、光ビーム４３ａ，４３ｂおよび４３ｃは、点線によって示される折畳み式ミラー６１によって、物体領域２８ｃ′と光学顕微鏡システム７９の対物レンズ６３ｃとの間で切離されてもよい。それによって、図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃに示される光学測定システムの実施例１は、光学顕微鏡システム７９または図５Ａおよび図５Ｂに示される実施例１ｄと組合せられてもよい。これは、折畳み式ミラー６１によって図１Ａ、図１Ｂ、図５Ａおよび図５Ｂに示されている。

波面分析システム７７の箱６７ｃが取囲む構成要素を同時に変位させる代わりに、図１Ａおよび図１Ｂに示されるような変位可能なコーナキューブ１７を設けることによって、レンズ系１９ｃと接合素子１３ｃとの間の光学経路を変えてもよい。検査中の目の球面収差を事前補償するこの方法は、折畳み式ミラー６１ｃによる測定光４７の切離しおよび折畳み式ミラー６１を用いた測定光４３の切離しと組合せて用いられてもよい。

光学測定システム１ｃは、目の前房の顕微鏡画像を外科医に提供し、同時に、目から放出される測定光の波面を分析できるようにする。それによって、屈折の正確な測定が波面センサを用いて可能である。作業空間が大きいために、波面分析システムは、外科手術中に取外す必要がなく、必要とされる場合に挿入する必要がない。それによって、取扱いが大幅に簡素化され、波面分析システムを回動可能に支持する必要がない。

物体領域２８ｃ′も対物レンズ６３ｃの焦点面に位置する。対物レンズ６３ｃの下流では、物体領域２８ｃ′の点５１から発せられる光ビーム８１および８３は平行であり、これは、次の構成要素および顕微鏡結像に対してさらなる利点をもたらす。光学測定システム１ｃの波面分析システム７７に、無水晶体眼から出る波面を分析するための、図３に示される光学測定システムの実施例１ｂと類似して、さらなるレンズ素子７１，７３および７５が設けられてもよい。したがって、１４ジオプタ、１９ジオプタ、２４ジオプタ、およびそれらの間の値の球面収差を有する目を検査することが可能である。レンズ素子７１，７３および７５が設けられない場合、素子１３と１９との間の光学経路、素子１３ａと１９ａとの間の光学経路、または素子１３ｃと１９ｃとの間の光学経路をそれぞれ変えることによって、少なくとも−５ｄｐｔ〜＋５ｄｐｔの範囲の球面収差を有する目を検査することができる。

図２Ａおよび図２Ｂに示される、レンズ系６５ａおよび接合素子１９ａによって構成されるケプラー式望遠鏡は、ガリレイ式望遠鏡または別のアフォーカル系と置き換えられてもよい。

実施例によれば、波面センサの入口領域は、６．３４ｍｍ＊６．３４ｍｍの範囲を有する。代替的な実施例では、他の範囲が与えられてもよい。光源３，３ａ，３ｂおよび３ｃは、それぞれ、一般にスーパールミネッセンスダイオードを備え、点光源の役割を果たす。また、光学測定システム１ｃは、光学経路が球面収差の事前補償のために可変であるように設計されてもよい。たとえば４分の１波長板または偏光ビームスプリッタとして構成されるビームスプリッタなどの、光の偏光と相互作用する光学素子が、網膜３９上の照射スポット３７から発せられる測定光から光学面において生成される反射光を分離するために用いられてもよい。

図５Ａおよび図５Ｂは、本発明に係る光学測定システム１ｄのさらなる実施例を概略的に示す。ここでも、照射ビーム経路または波面ビーム経路が図５Ａに示されており、物体ビーム経路が図５Ｂに示されている。光学測定システム１ｄは、この実施例では接合素子である第１の光学アセンブリ３１ｄと、この実施例では接合素子である第２の光学アセンブリ１３ｄと、波面センサ４７ｄとを備える。

目２５を照射するために、光学測定システム１ｄは、光５ｄを発する光源３ｄをさらに備える。光５ｄは、ビーム成形光学部材７ｄによって、収束した測定光９に変換され、ビームスプリッタ１１ｄで反射された後、アパーチャ１２ｄの領域に集束される。正視眼を検査する場合、アパーチャ１２ｄは接合素子３１ｄの焦点面に配置される。測定光９は、接合素子３１ｄを横断した後、目２５に入射する平面波面を実質的に備える。測定光９は、角膜３３、水晶体３５を横断した後、網膜３９の点３７上に集束される。

光４１は、点３７から発せられ、水晶体３５および角膜３３を横断した後、測定光４３を形成する。正視眼の場合、測定光４３は実質的に平面波面からなっている。人間の目の瞳孔は、物体領域２８ｄ′における物体面２８ｄに配置される。図５Ａでは、物体面２８ｄと接合素子３１ｄとの間の距離は距離ｄと表わされ、接合素子３１ｄの焦点距離は距離ｆと表わされる。物体領域２８ｄ′から発せられた測定光４３は、接合素子３１ｄを横断し、アパーチャ１２ｄの平面における交差部を通り、ビームスプリッタ１１ｄを横断し、接合素子１３ｄを横断し、正視眼の場合には平面波面として波面センサ４７ｄの入口領域４５ｄに当たる。

接合素子３１ｄおよび接合素子１３ｄは、アフォーカル系、特にケプラー系を構成する。これを達成するために、接合素子３１ｄおよび接合素子１３ｄは光軸１０ｄに沿って距離を置いて配置され、この距離は、接合素子３１ｄおよび接合素子１３ｄの焦点距離の合計に対応する。

両矢印１６ｄによって示されるように箱１４ｄが取囲む光軸１０ｄに沿って構成要素（すなわち、光源３ｄ、ビーム成形光学部材７ｄ、ビームスプリッタ１１ｄおよびアパーチャ１２ｄ）を変位させることによって、球面収差を有する目を調べる場合でさえ、目２５の網膜３９上に小さな範囲を有する照射スポット３７を生成することが可能である。この場合、物体領域２８ｄ′から発せられる測定光４３は、実質的に平面の波面によっては形成されない。これは、波面センサ４７ｄの入口領域４５ｄに入射する測定光にも当てはまる。したがって、実施例１ｄにおいて用いられる波面センサ４７ｄが比較的小さな曲率を有する波面を測定することが可能である。

図５Ｂは、光学測定システム１ｄの物体ビーム経路を示す。物体面２８ｄにおける物体領域２８ｄ′における点２８ｄ″から発せられた光ビームは、接合素子３１ｄ、ビームスプリッタ１１ｄおよび接合素子１３ｄを横断して、波面センサ４７ｄの入口領域における点４５ｄ′に当たる。接合素子３１ｄと物体面２８ｄとの間の距離ｄが接合素子３１ｄの焦点距離ｆよりもはるかに大きいことは明らかである。

光学測定システム１ｄは、図４に示されるように光学測定システム１ｄを光学顕微鏡システム７９と組合せることができるようにする折畳み式ミラー６１を備えていてもよい。図４に、折畳み式ミラー６１の位置が概略的に示されている。

図６は、本発明の実施例に係る光学測定システム１ｅを概略的に示す。図６に示される光学測定システム１ｅは、物体領域から発せられた波面の分析によって、および、光干渉断層法（ＯＣＴ）によって物体領域２８ｅ′を検査するように構成される。この趣旨で、図６に示される測定システム１ｅは、図１Ａおよび図１Ｂに示される測定システム１に加えて、ＯＣＴシステム９３と、ＯＣＴビームスプリッタ９５とを備える。ＯＣＴシステム９３は、ＯＣＴ測定光９９を発生させるためのＯＣＴ光源と、ＯＣＴ測定光を分割して組合せるための光学結合器と、参照ミラーと、分光計と、位置高感度型検出器と、分析システムとを備えるＯＣＴ構成要素９７を備える。

ＯＣＴ光源は、ＯＣＴ測定光９９を放出し、ＯＣＴ測定光９９は、コリメーティング光学部材１０１を横断し、平行になったＯＣＴ測定光ビームとして、２つの走査ミラー１０３および１０５を備えるスキャナに入る。走査ミラー１０３，１０５は、物体領域２８ｅ′上でＯＣＴ測定光９９を走査するために互いに垂直に向けられた軸の周りを回動可能である。例示の目的で、図６では、素子９７，１０１および１０３は２つの走査ミラー１０３と１０５との間の接続線を中心に傾斜しているように示されている。ＯＣＴ測定光９９は、大部分として、１２９０ｎｍ〜１３３０ｎｍの光の波長を備えていてもよい。

図６は、紙面に垂直に向けられかつ点Ａと交差する回動軸を中心に回動ミラーを回動させることによって得られる３つの異なる回動位置に走査ミラーが位置決めされるときに走査ミラー１０５の点Ａで反射されるＯＣＴ測定光の３つの光ビームを例示的な態様で示す。ＯＣＴ測定光９９の光ビームは、ダイクロイックミラー９６を備えるＯＣＴビームスプリッタ９５に入射する。ダイクロイックミラー９６は、ダイクロイックミラー９６のミラー面上に堆積した層を備え、これらの層は、入射するＯＣＴ測定光９９を高い有効性で反射させ、３０％未満などのごく一部を透過させるために、異なる誘電特性を有する。ＯＣＴ測定光９９は、ダイクロイックミラー９６で反射された後、レンズ１９ｅを横断する。たとえば、レンズ１９ｅは、接合素子および追加の個々のレンズとして設計されてもよい。次いで、ＯＣＴ測定光９９は接合素子２３ｅを横断する。接合素子２３ｅおよびレンズ１９ｅは、第１の光学アセンブリ３１ｅを構成する。第１の光学アセンブリ３１ｅは、第１の光学アセンブリ３１ｅと第１の光学アセンブリ３１ｅの焦点５１ｅが位置する物体領域２８ｅ′との間の点Ａ′上に走査ミラー１０５の中心の点Ａを結像する。同様に、走査ミラー１０３と走査ミラー１０５との間の接続線の中心の点Ｐは、第１の光学アセンブリ３１ｅによって点Ｐ′上に結像される。この位置に、物体領域２８ｅ′の方に伝搬するＯＣＴ測定光９９および物体領域２８ｅ′から戻るＯＣＴ測定光を偏向させるために任意の折畳み式ミラー６１が位置してもよい。これは、光学測定システム１ｅが光学顕微鏡と組合せて用いられる場合に有利であり得る。この場合、折畳み式ミラー６１は、顕微鏡のビーム経路において顕微鏡の主対物レンズと物体領域２８ｅ′との間に配置されてもよい。

特に、このような場合には、光学測定システム１ｅが、折畳み式ミラー６１上に位置する点Ｐ′上に点Ｐを結像することは有利である。なぜなら、ミラー１０３，１０５の異なる回動位置について、折畳み式ミラー６１の中心からの点Ｐ′のウォークオフが最小化されるためである。したがって、顕微鏡のビーム経路の蹴られを防止するように、大きさがコンパクトな折畳み式ミラー６１を設計することが可能である。これを達成するために、スキャナの走査ミラー（この場合、走査ミラー１０３および１０５）はすべて点Ｐのできる限り近くに配置しなければならず、折畳み式ミラー６１は点Ｐ′のできる限り近くに位置しなければならない。

走査ミラー１０５の３つの異なる回動位置に対応するＯＣＴ測定光の３つの光ビームは、物体領域２８ｅ′に配置された物体と相互作用する物体領域２８′内の３つの異なる点において入射する。図６には、走査点が３つだけ示されている。しかしながら、走査ミラー１０３，１０５を連続的に回動させることによって、物体領域２８ｅ′全体が走査される。

物体領域２８ｅ′から発せられたＯＣＴ測定光は、物体内の異なる層で反射されており、それによって検査中の物体の構造情報を含む。反射したＯＣＴ測定光１００は接合素子２３ｅ、レンズ１９ｅを横断し、大部分がＯＣＴビームスプリッタ９５のダイクロイックミラー９６で反射される。走査ミラー１０５，１０３でのさらなる反射の後、戻りＯＣＴ測定光は、コリメーティング光学部材１０１を横断し、ＯＣＴ構成要素９７の光ファイバ（図示せず）に入る。次いで、戻りＯＣＴ測定光は、参照光上に重ね合わせられ、分光計によってスペクトル的に分散され、位置高感度型検出器によって検出される。干渉法によって参照光上に重ね合わせられた戻りＯＣＴ測定光のスペクトルは、深さ方向に沿って、すなわち物体面２８ｅに垂直に検査中の物体の横方向の物体領域２８ｅ′から構造情報を得るために処理される。

図１Ａおよび図１Ｂに示される光学測定システムの実施例１などのように、図６に示される光学測定システム１ｅも上述の波面を分析するための構成要素を備える。図示を簡潔にするために、図６には、接合素子１３ｅ、レンズ１９ｅおよび接合素子２３ｅを通って物体領域２８ｅ′の方に導かれる測定光９ならびに戻り測定光４３のビーム経路は図示されていない。これらのビーム経路は、図１Ａおよび図１Ｂに示されており、図１Ａおよび図１Ｂから、図６に示される光学測定システム１ｅの実施例においても、物体領域２８′、特に第１の光学アセンブリ３１ｅの焦点５１ｅがハートマン−シャックセンサ４７ｅの入口領域４５ｅ上に結像されることがわかる。

したがって、実施例１ｅは、この領域から発せられた波面を分析することによって、および、ＯＣＴ構造データを取得することによって、物体領域２８′を同時に検査することができるようにする。特に、波面光源３ｅは、光源３ｅが発生させる測定光の中心部分が約８３０ｎｍ〜８７０ｎｍの波長範囲内に位置するように構成されてもよい。ＯＣＴビームスプリッタ９５、特にそのダイクロイックミラー９６は、約８３０ｎｍ〜８７０ｎｍの波長範囲の光のかなりの部分が透過するように設計される。それによって、妨害を減少させる目的で、波面を検査するための測定光からＯＣＴ測定光を分離することが可能である。

さらなる実施例によれば、レンズ１９ｅと接合素子１３ｅとの間に反射器１７ｅは設けられず、その結果、波面の分析のために用いられる測定光９，４３のビーム経路は、接合素子１９ｅ，２３ｅの光軸、すなわち第１の光学アセンブリ３１ｅの光軸に沿って、偏向されることなく直線状に伝搬する。

本発明のさらなる実施例によれば、ＯＣＴビームスプリッタ９５は、第１の光学アセンブリ３１ｅと第２の光学アセンブリ１３ｅとの間に位置する代わりに、第２の光学アセンブリ１３ｅとハートマン−シャックセンサ４５ｅとの間に配置されてもよい。これは点線の箱９５ａによって示されている。したがって、ＯＣＴシステム９３は、代替例として、参照符号９３ａを有する点線の箱で示されている。この実施例は、ＯＣＴシステムを用いて目の後方部から構造情報を得る場合に有利である。このＯＣＴビームスプリッタ９５ａまたはＯＣＴシステム９３ａの構成は、特に光学測定システムが上述のように反射器１７ｅを持たないときに用いられてもよい。

図７は、本発明のさらなる実施例に係る光学測定システム１ｆを概略的に示す。図７に示される光学測定システム１ｆは、光学測定システム１ｆが波面分析システム７７の構成要素６７ｃおよび顕微鏡システム７９も備える限りにおいて、図４に示される光学測定システム１ｃと類似の態様で設計される。顕微鏡システム７９は、ズームシステム８９，９１を横断した後、焦点面２９ｃに位置する物体領域２８ｃ′を結像するための対物レンズ６３ｃを備える。また、波面分析システム７７は、物体領域２８ｃ′から発せられるかまたは物体領域２８ｃ′を横断する波面が、図４を参照して説明したようにそれらの形状を考慮して検査可能であるように設計される。

図４に示される光学測定システム１ｃの機能に加えて、図７に示される光学測定システム１ｆは、ＯＣＴシステム９３ａを用いることによって、深さ方向に沿って、すなわち焦点面２９ｃに垂直に物体領域２８ｃ′の構造を検査できるようにする。この趣旨で、ＯＣＴシステム９３ａは、図６に示されるＯＣＴシステム９３と類似の構成要素を備える。

図７には、走査ミラー１０３ａ，１０５ａからなるスキャナの３つの異なる回動位置についてＯＣＴ測定光９９ａのビーム経路が概略的に示されている。図示を簡潔にするために、走査ミラー１０３ａと１０５ａとの間の点Ｐから３つの異なる方向に発せられるＯＣＴ測定光９９ａが示されている。代替的に、この点Ｐに三次元スキャナの中心が配置されてもよい。スキャナが２つ以上のミラーリング面を備える場合には、スキャナのミラー面までの距離が最小化されるように点Ｐが有利に配置される。

点Ｐから発せられたＯＣＴ測定光９９の光ビームは、走査ミラー１０５ａで反射され、ダイクロイックミラー９６ａで大部分が反射され、接合素子１９ｃおよび接合素子６５ｃからなるアフォーカル系を横断し、折畳み式ミラー６１ｃの中心に配置された点Ｐ′上に結像される。点Ｐは、接合素子１９ｃ、すなわち第１の光学アセンブリ３１ｃの第２の光学サブアセンブリによって、および、接合素子６５ｃ、すなわち第１の光学アセンブリの第１の光学サブアセンブリの第２のレンズグループを通して、折畳み式ミラー６１ｃの中心に位置する点Ｐ′上に結像される。したがって、走査ミラー１０５ａ，１０３ａからなるスキャナの異なる回動位置について、点Ｐ′のウォークオフが最小限である。反射面を１つだけ有する理想的に配置された三次元スキャナの場合、ビームウォークオフがないと予想される。これによって、顕微鏡８１および８３のビーム経路が折畳み式ミラー６１を通り、立体顕微鏡システム７９のそれぞれのズームシステムに入ることができるように、大きさがコンパクトな折畳み式ミラー６１ｃを設計できるようになる。

図７に示されるＯＣＴビームスプリッタ９５ａおよびＯＣＴシステム９３ａの構成の代替例として、これらの構成要素または少なくともＯＣＴビームスプリッタ９５ａが、接合素子６５ｃと折畳み式ミラー６１ｃとの間に配置されてもよい。

図６および図７に示される実施例の代替例として、ＯＣＴビームスプリッタ９５，９５ａまたはダイクロイックミラー９６，９６ａは、ＯＣＴ測定光９９，９９ａが、反射されるよりも高い有効性で透過し得るように設計されてもよい。それらはさらに、波面の測定のために用いられる測定光９が、透過するよりも高い有効性で反射されるように設計されてもよい。したがって、代替的な実施例では、波面分析システム７７およびＯＣＴシステム９３，９３ａの空間的配置は互換性があり得る。

本発明のさらなる実施例によれば、ＯＣＴ測定光の全強度の７０％を備える波長範囲は、波面を検査するための測定光の全強度の７０％を備える波長範囲と重複してもよい。それによって、波面を検査するためおよびＯＣＴ光を用いた検査のために同一の波長範囲の光を用いることができる。この場合、ダイクロイックミラー９６，９６ａを有するＯＣＴビームスプリッタ９５，９５ａは不要である。この場合、波面を決定するための測定およびＯＣＴを用いて構造を決定するための測定を続けて行なうことが有利である。それによって、干渉が防止される。しかしながら、両方の測定を同時に行なうことも可能である、４分の１波長板などの偏光効果を有する光学素子がビーム経路に挿入されてもよい。たとえば、素子１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅは、偏光ビームスプリッタとして構成されてもよい。

さらなる実施例によれば、ＯＣＴ測定光９９の光ビームは、物体領域２８ｃ′，２８ｅ′上に集束されるのではなく、検査中の目の網膜上などのより深くに位置する領域上に集束される。

Claims (47)

1. 測定システムであって、
   波面センサの入口領域（４５）において測定光（４３）の波面の形状を特徴付けるための波面センサ（４７）と、
   測定光（４３）を用いて前記波面センサの前記入口領域に物体領域（２８′）を結像するための第１の光学アセンブリ（３１）および第２の光学アセンブリ（１３）を備える結像光学部材（１３，１９，２３）とを備え、
   １．１＊ｆ≦ｄの関係が成立し、
   ｆは、前記第１の光学アセンブリ（３１）の焦点距離を表わし、ｄは、前記物体領域（２８′）と前記第１の光学アセンブリ（３１）との間の距離を表わす、測定システム。
2. １．５＊ｆ≦ｄの関係が成立する、請求項１に記載の測定システム。
3. ２＊ｆ≦ｄの関係が成立する、請求項１に記載の測定システム。
4. ｄ≧１５０ｍｍの関係が成立する、請求項１から３のいずれかに記載の測定システム。
5. ｄ≧１７５ｍｍの関係が成立する、請求項１から３のいずれかに記載の測定システム。
6. ｄ≧１９０ｍｍの関係が成立する、請求項１から３のいずれかに記載の測定システム。
7. 前記第１の光学アセンブリ（３１）および前記第２の光学アセンブリのうちの少なくとも１つは、屈折光学アセンブリである、請求項１から６のいずれかに記載の測定システム。
8. 前記屈折光学アセンブリは、レンズグループである、請求項７に記載の測定システム。
9. 顕微鏡ビーム経路に沿って画像領域上に前記物体領域（２８′）を結像するために配置され、設計された第３の光学アセンブリ（８９，９１）をさらに備え、前記画像領域は、前記波面センサの前記入口領域（４５）とは異なっている、請求項１から８のいずれかに記載の測定システム。
10. 前記物体領域（２８′）は、前記第１の光学アセンブリの焦点領域（２９）に位置する、請求項１から９のいずれかに記載の測定システム。
11. 前記第１の光学アセンブリは、互いに距離を置いて配置された第１の光学サブアセンブリ（２３）および第２の光学サブアセンブリ（１９）を備える、請求項１０に記載の測定システム。
12. 前記第１の光学アセンブリ（３１）と前記第２の光学アセンブリ（１３）との間の前記測定光のビーム経路に沿って前記測定光が横断する光学経路（ＯＰ；ＯＰ₁，ＯＰ₂）は、可変である、請求項１０または１１に記載の測定システム。
13. 前記測定システムは、前記第１の光学アセンブリ（３１）と前記第２の光学アセンブリ（１３）との間の前記光学経路（ＯＰ；ＯＰ₁，ＯＰ₂）を変えることによって、前記物体領域（２８′）に配置された、−５ｄｐｔ〜＋２５ｄｐｔの屈折異常を有する目から発せられる測定光の波面の形状が特徴付け可能であるように設計される、請求項１２に記載の測定システム。
14. 前記測定光を偏向させるための反射器をさらに備え、前記反射器は、前記測定光の横断された光学経路を変えるために、前記測定光の前記ビーム経路において前記第１の光学アセンブリ（３１）と前記第２の光学アセンブリ（１３）との間に変位可能に配置される、請求項１２または１３に記載の測定システム。
15. 前記反射器は、１８０°だけ前記測定光を偏向させるように構成される、請求項１４に記載の測定システム。
16. 前記反射器は、０とは異なる角度で配置された少なくとも２つのミラー面を備える、請求項１４または１５に記載の測定システム。
17. 前記反射器は、再帰反射器（１７）を備える、請求項１４または１５に記載の測定システム。
18. 前記再帰反射器は、コーナキューブである、請求項１７に記載の測定システム。
19. 前記測定光の前記ビーム経路において前記波面センサ（４７）の前記入口領域（４５）と前記第２の光学アセンブリ（１３）との間に配置されたビームスプリッタ（１１）をさらに備える、請求項１０から１８のいずれかに記載の測定システム。
20. ｄ（１，２）≧ｆ１＊ｄ／（ｄ−ｆ１）の関係が成立し、
    ｄ（１，２）は、前記第１の光学サブアセンブリ（２３）の構成要素と前記第２の光学サブアセンブリ（１９）の構成要素との間の距離を表わし、ｆ１は、前記第１の光学サブアセンブリ（２３）の焦点距離を表わす、請求項１１と組合せて請求項１１から１９のいずれかに記載の測定システム。
21. 前記第１の光学サブアセンブリ（２３）は、第１のレンズグループ（６３ｃ）を備え、前記第１のレンズグループ（６３ｃ）から距離を置いて配置された第２のレンズグループ（６５ｃ）をさらに備える、請求項１１と組合せて請求項１１から２０のいずれかに記載の測定システム。
22. 前記第１のレンズグループ（６３ｃ）は、対物レンズである、請求項２１に記載の測定システム。
23. 前記顕微鏡ビーム経路は、前記第１の光学サブアセンブリの前記第１のレンズグループ（６３ｃ）を横断し、前記第３の光学アセンブリはズームシステム（８９，９１）を備える、請求項９と組合せて請求項２１または２２に記載の測定システム。
24. 前記測定光の前記ビーム経路において前記第１の光学サブアセンブリ（２３ｃ）の前記第１のレンズグループ（６３ｃ）と前記第２のレンズグループ（６５ｃ）との間に、ミラー面（６１ｃ）が配置される、請求項２１から２３のいずれかに記載の測定システム。
25. 前記第１の光学サブアセンブリの前記第２のレンズグループ（６５ｃ）および前記第２の光学サブアセンブリ（１９ｃ）はともに、アフォーカル系を構成する、請求項２１から２４のいずれかに記載の測定システム。
26. 前記アフォーカル系は、ケプラー系である、請求項２５に記載の測定システム。
27. 前記物体領域は、前記第１の光学サブアセンブリ（２３ｃ）の前記第１のレンズグループ（６３ｃ）の焦点領域に配置される、請求項２１から２６のいずれかに記載の測定システム。
28. 前記第３の光学アセンブリは、対物レンズ（６３ｃ）とズームシステム（８９，９１）とを備え、前記測定光の前記ビーム経路は、前記対物レンズの横断がなく、前記測定光の前記ビーム経路において前記物体領域（２８ｃ′）と前記第１の光学サブアセンブリ（２３ｃ）との間にミラー面（６１）が配置される、請求項９と組合せて請求項１０から２０のいずれかに記載の測定システム。
29. 前記物体領域は、前記対物レンズの焦点領域に配置される、請求項２８に記載の測定システム。
30. 前記物体領域（２８ｄ′）は、前記第１の光学アセンブリ（３１ｄ）の焦点領域（２９ｄ）とは異なっている、請求項１から９のいずれかに記載の測定システム。
31. 前記第１の光学アセンブリ（３１ｄ）および前記第２の光学アセンブリ（１３ｄ）は、アフォーカル系を構成する、請求項３０に記載の測定システム。
32. 前記アフォーカル系は、ケプラー系である、請求項３１に記載の測定システム。
33. 前記測定光の前記ビーム経路において前記第１の光学アセンブリ（３１ｄ）と前記第２の光学アセンブリ（１３ｄ）との間に、ビームスプリッタ（１１ｄ）が変位可能に配置される、請求項３０から３２のいずれかに記載の測定システム。
34. 前記第１の光学アセンブリ（３１ｄ）と前記物体領域（２８ｄ′）との間にミラー面（６１）が配置される、請求項３０から３３のいずれかに記載の測定システム。
35. ＯＣＴ測定光を発生させるためのＯＣＴ光源を有するＯＣＴシステムをさらに備え、前記物体領域（２８′）を照射するために前記ＯＣＴ測定光が少なくとも前記第１の光学アセンブリ（３１）を通るように導かれるように、前記ＯＣＴ測定光のＯＣＴビーム経路において前記第１の光学アセンブリ（３１）と前記第２の光学アセンブリ（１３）との間または前記第２の光学アセンブリ（１３）と前記波面センサの前記入口領域（４５）との間にＯＣＴビームスプリッタが配置される、請求項１から２５のいずれかに記載の測定システム。
36. 前記ＯＣＴビーム経路において前記ＯＣＴ光源と前記ＯＣＴビームスプリッタとの間に配置された少なくとも１つの回動可能な走査ミラーをさらに備える、請求項３５に記載の測定システム。
37. 前記走査ミラー、前記第１の光学サブアセンブリ（２３）の前記第２のレンズグループ（６５ｃ）および前記第２の光学サブアセンブリ（１９ｃ）は、前記走査ミラーに近い領域が前記ミラー面（６１ｃ）に近い領域上に結像されるように設計され、配置される、請求項２１および請求項２４と組合せて請求項３６に記載の測定システム。
38. 前記測定光（９）を発生させるための波面光源をさらに備え、発生した測定光の全強度の少なくとも８０％は、波長が８００ｎｍ〜８７０ｎｍの光からなっている、請求項１から３７のいずれかに記載の測定システム。
39. 前記測定光（９）を発生させるための波面光源をさらに備え、発生した測定光の全強度の少なくとも８０％は、波長が８２０ｎｍ〜８４０ｎｍの光からなっている、請求項１から３７のいずれかに記載の測定システム。
40. 発生したＯＣＴ測定光の全強度の少なくとも８０％は、波長が１２８０ｎｍ〜１３２０ｎｍの光からなっている、請求項３５から３９のいずれかに記載の測定システム。
41. 発生したＯＣＴ測定光の全強度の少なくとも８０％は、波長が１３００ｎｍ〜１３２０ｎｍの光からなっている、請求項３５から３９のいずれかに記載の測定システム。
42. 前記ＯＣＴビームスプリッタはダイクロイックミラーを備え、８００ｎｍ〜８７０ｎｍの波長範囲での前記ＯＣＴビームスプリッタの透過率は、１２８０ｎｍ〜１３４０ｎｍの波長範囲での透過率の少なくとも２倍または精々半分の高さである、請求項３５から４１のいずれかに記載の測定システム。
43. 前記ＯＣＴビームスプリッタはダイクロイックミラーを備え、１２８０ｎｍ〜１３４０ｎｍの波長範囲での前記ダイクロイックミラーの反射率は、８００ｎｍ〜８７０ｎｍの波長範囲での反射率の少なくとも２倍または精々半分の高さである、請求項３５から４２のいずれかに記載の測定システム。
44. 前記ＯＣＴビームスプリッタに入射するＯＣＴ測定光の強度の少なくとも７０％は、前記ＯＣＴビームスプリッタで反射される、請求項３５から４３のいずれかに記載の測定システム。
45. 前記ＯＣＴビームスプリッタに入射する前記測定光（９）の強度の少なくとも７０％は、前記ＯＣＴビームスプリッタを透過する、請求項３５から４４のいずれかに記載の測定システム。
46. 前記測定光（９）の全強度の少なくとも６０％は、前記ＯＣＴ測定光の全強度の８０％が位置する波長範囲の光からなっている、請求項３５から４５のいずれかに記載の測定システム。
47. 前記測定光（９）の全強度の少なくとも８０％は、前記ＯＣＴ測定光の全強度の８０％が位置する波長範囲の光からなっている、請求項３５から４５のいずれかに記載の測定システム。

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