JP6353847B2 - 角膜トポグラフィシステム用のｌｅｄライトプラチドディスクプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、概して、角膜トポグラフィシステムに関する。特に、本発明は、ＬＥＤライティングの新規の配置を有する、角膜トポグラフィシステム用のプラチドディスクプロジェクタ（又は単にプラチドディスク）に関する。

角膜によって反射される像の解析を利用した角膜トポグラフィシステムは、かねてからよく知られている。「プルキニエ像」と呼ばれる反射は、検査中の目の前に置かれた発光パターンによって生成される。

角膜表面の観察に使用されるパターンの中で、最善の状態の下で歪み及び曲率の変化を示すことが可能なことから最も一般に普及しているのは、プラチドディスクプロジェクタによって生成されるものである。

従来、プラチドディスクプロジェクタは、実際には円錐台又は放物面形状を有し、半透明材料から作られ、その上に、適宜に間隔を空けて同心性黒色（又はいずれにせよ不透明な）リングが配置される（完全な染色又は他の方法で塗布される）ディスク状本体で構成される。このようにして、本体の後部、すなわち凸面側に配置された光源は、凹面側に位置する患者の目、つまり角膜上に投射することができ、プラチド像又はパターンは、実際には、多数の同心性光リングを含む。

後部において／後部から本体を照らす光源として、公知の技術において様々な解決策が行われてきた。それらの中には、ディスクと同軸上に配置された（もちろん、その後側において）トロイド状ネオンランプ（いわゆる蛍光リングライト）の使用がある。別の公知の解決策は、ディスクの厚さを通した、又はディスク内部に規定されるギャップにおける光反射を利用したものであり、後者の場合、ディスクは、互いに結合され、かつ間隔を空けた２つの本体（共に、放物面、円錐台等の形状を有する）を含む。この解決策によれば、ライティング素子は、ディスクの外縁に配置される。さらなる公知の技術は、ディスク本体と一体化したエレクトロルミネッセンス基板の使用を提供する。

このようなシステムは、ディスクの均一かつ適切な強さのライティング結果を実現できる。しかしながら、このような達成は、トポグラフィ検査の最適な結果を得るためには、不十分な状態である。

実際には、ディスクが均一に照らされたとしても、角膜上へのパターンの投射、並びに光学系及び関連の画像キャプチャセンサによるそのキャプチャは、角膜の曲率及び取得／キャプチャの角度により、一様とはならない。角膜の球面への光の入射は、実際には、地点ごとに異なる挙動を有し、従って、程度の差はあるが明るい反射を生成する。センサによってキャプチャされた画像の処理は、様々なグレーレベルを解析するソフトウェアによって行われ、従って、ライティング自体の均一性だけではなく（その程度は低く）、むしろキャプチャされた画像の均一性が、トポグラフィ解析の質の高い結果のための基本的要件であることが容易に理解できる。

出願人は、上述の目的を達成する、すなわち、公知のどのような照明システムによっても現在達成不可能な均一性の質を有した、ほぼディスク状のライティング本体（一般的に放物面）によって実行される投射を受けて角膜によって反射された像（プルキニエ像）を得ることが可能な解決策を開発した。

本発明によれば、このような解決策は、添付の特許請求の範囲の請求項１によって定義される必須の特徴を有するＬＥＤライティングを備えたプラチドディスクプロジェクタによって示される。プロジェクタの製造方法は、基本的に添付の請求項１３に示されるステップをたどる。

本発明によるＬＥＤライティングを備えたプラチドディスクプロジェクタの特徴及び利点は、添付の図面を参照して、限定としてではなく一例として示された本発明の一実施形態の以下の説明から明らかとなるであろう。

本発明に従って、半透明材料から作られ、黒色同心性リングを備えたプラチドパターンを有するディスク状本体に結合されるプリント回路基板をフラットブランクの展開図で示す。 図１の回路基板を用いて作製されたプロジェクタの不等角投射図であり、図示の明瞭さを目的として、ディスク状本体及び基板用の支持体は、直径面に沿って割られており、さらに支持体は不完全で、基板は部分的に取り外されている。 図２の円ＩＩＩによって囲まれた領域の拡大図であり、ここでは、基板は、支持体に完全に接着して示されている。 概略的かつ正しい縮尺ではなく示された、本発明によるプロジェクタを示し、特に、本体と支持体との距離が拡大されており、プロジェクタは、直径方向に分割されており、角膜トポグラフィシステムの状況で示されている。

上記の図面、特に当面のところ図１を参照すると、本発明によれば、支持体として、例えば、いわゆるＦＲ−４（エポキシ樹脂と組み合わせたガラス繊維布を含む複合材料）等の材料及び銅導電性トラック用に絶縁シートを利用した、薄く、折り曲げ可能／柔軟なプリント回路基板の形成が提供される。支持体として使用される材料の性質を考慮すると、電子基板１の柔軟性又は可撓性は、例えば、銅及び絶縁材料の様々な薄層の重ね合わせを提供し、層の数の選択が、性能及び柔軟性に関して異なる特性の達成を可能にする、当業者に利用可能な技術を用いて得られる、０．数ミリ（例えば０．３ｍｍ）の範囲で製造される縮小させた幅の結果である。

実際に図１に平面展開図で見られるプリント基板１は、この例では、外周端から開始して、穴１２が形成される中心付近の地点に到達して延在する深い放射状切込み部１１の最上部を有した、ほぼ円形の外周輪郭を有したブランクである。従って、穴は、基板のリング状部１３によって取り囲まれ、そこからストリップ１４が延在し、ストリップは、各切込み部１１によって互いに間隔を空けている。基板を概ね変形可能にするという同じ結果（本明細書の下記の部分で明らかにする）を達成する他の異なる切込み部の分布が可能である。

基板１の円周は、以下に説明されるように、同基板が結合されるプラチドパターンを有する放物面ディスク状本体のサイズに応じて設定される。基板１は、間隔を空けた環状アレイでリング部１３上及びストリップ１４上に分布させた複数のＬＥＤ１５を含む。また、ＬＥＤ１５のアレイの分布は、プラチドパターンを有する剛性本体に従って設定され、環状アレイの数及び距離は、パターンの黒色リングの数及びリング間距離に対応する。ここで用いられるＬＥＤは、場合により１３０°を超える広視野角を有する拡散光ＳＭＤマイクロＬＥＤである。単なる一例として、使用可能なＬＥＤタイプは、コードLT Q39G-Q1S2-25-1（波長５３０ｎｍ、光度２８０ｍｃｄ、視野角１５５°）を有する、Osram（登録商標）という企業によって市販されるものである。

各アレイにおいて、ＬＥＤ１５は、当該分野で通常の標準サイズのディスク状本体において合計約３５０のＬＥＤが高線密度（同じ範囲の連続したＬＥＤ間の平均距離として約１５ｍｍ）で配置される。また、回路は、単一のＬＥＤ同士、又は円形セクタ若しくは隣接するアレイのグループの範囲にあるＬＥＤのグループ同士を互いに独立して制御可能にするように設計される。このようにして、様々な領域のライティングを異ならせること及び最適化（必要に応じてＬＥＤごとの微調整でさえも）が可能である。

上述のように、基板１は、プラチドディスクプロジェクタの一般的なリングパターンを有する本体に関連付けられる必要がある。本発明のある好ましい実施形態では、好ましくはオパールガラスである、又はいずれにせよ高拡散能力を有する通常の半透明材料であり、凹面側２１において黒色同心性リング２２を有した同様に通常のパターンと、中心において反射像のキャプチャ用の開口部２３とを有する放物面本体２を考慮すると、基板１は、放物面形状を有し、本体２の曲率に対応する曲率を有し、かつ本体の後部において狭いギャップ４を形成して接続される支持体３上に同本体２から一定の距離を置いて配置される。本体２と支持体３との機械的接続は、一般的に、本体及び支持体の共通の中心軸に直交する面上に延在する各外周フランジ２５、３５を締めるねじ手段を用いて実現されることができる。

具体的に図２及び図３に示される変形実施形態では、基板１は、支持体３の後凸面３４に取り付けられる。支持体は、中心通路３３を除いて、ＬＥＤによって発せられた光放射がギャップ４及びその後に本体２へと向けられるように、各ＬＥＤ１５の収納及びはめ込み係合用の貫通オリフィス３２の分布を提供する。支持体上への基板の取り付けは、一般的に、例えばシリコーン類の粘着性物質によって行われ、支持体３の前凹面側３１上に直接行われてもよい。後者の場合、オリフィス３２は、もはや必要ではない。より一般的に言えば、本体の形状にごく近接して基板が続かなければならないという原則に常に従って、基板を本体２に結合させる他の異なる構造を選択してもよい。これらの構造の１つは、例えば、切込み部の形状、剛性、及び配置の選択された特性により、一旦凹形状に折り曲げられると、そのような形態で自己支持が可能で、追加及び外部の支持体を必要とすることなく本体に接続されることが可能な基板を利用してもよい。

しかしながら、本明細書に示された例に戻り、基板１は、実際には、一定の間隔を有するけれども、ディスク本体２の凸面側２４のライニングとなり、凸面側２４の形状に倣い、それを完全に覆う。基板１は、その材料の柔軟性により、実際に、折り曲げて、支持体３、ひいては本体２の凸面に一致するように成形することができる。放射状切込み部１１により、しわが形成されず、割れ目のない、滑らかで連続したライニングが作られ、その一方で、穴１２は、本体２の中心開口部２３及び支持体３の開口部３３を封鎖しないことを可能にする。上述したように、基板を取り付ける際に、ＬＥＤのアレイは、慎重に黒色リング２２と対応させられる。このようにして、リング間の半透明ストリップは、均一な拡散光を投射することができる。光放射は、実際には、本体の材料内で拡散し、実際の光源を隠し、各単一パターンにおいて完璧な光均一性を生じさせる。

明瞭さのためのさらなる備考として、特に図４を参照すると、概略的ではあるが、この図には、プロジェクタ及び関連の光路を利用するトポグラフィシステムを完成する構成要素が示されている。検査対象の患者の目Ｅは、プロジェクタの凹面側において中心位置に配置され、照射光Ｒｉを集める。相対反射Ｒｒは、プロジェクタの軸と一致するイメージング中心光軸Ｘに沿って、凸面側に配置された適切な画像キャプチャ光学装置６を備えたセンサ５によって集められる。センサ５は、もちろん次に、獲得した信号を処理手段（不図示）に送信する。

本発明によれば、結果的に角膜トポグラフィ機器に現在使用されている曲率を有する放物面ディスクに完全なライニングとして適合させることができる、凸状配置（球状配置に近くても）のライティング手段を備えた回路基板を成形することが可能である。

このように取り付けられ、分布されたマイクロＬＥＤによって、本発明に従って得られる照明の質は、反射像の均一性の観点から、公知のシステムと比べて際立って高い。このことは、後続の処理の助けとなって、後続の処理をより正確にし、その結果、診断結果が大幅に向上する。この解決策は、光源とプラチドパターンとの距離の最適化を可能にし、照明の質がさらに向上されるように、常に、ＬＥＤが黒色リングによって遮蔽されるようにする。さらなる特定の利点は、単一のＬＥＤ又はＬＥＤの単一グループ同士を領域ごとに独立して制御し、その結果、各検査の特定状況の変動にもかかわらず、ここでも画像キャプチャの質を最大限にする目的で、発光を最適化する実現性に由来する。

好ましい実施形態としてＬＥＤライティング手段に言及したが、他のライティング源（一般的に点状型のもの）を、それらが本発明に従って本明細書に提案されたようなフレキシブル回路基板の技術的状況に同等に適用できる場合、使用することができる。

本発明をその可能な例示的実施形態に関連して本明細書に説明した。以下の特許請求の範囲の保護範囲によって定義されるのと同じ発明概念内で、同心性リングを有するトポグラフィパターンとは異なるトポグラフィパターンにも適用可能な他の実施形態が存在し得ることを理解されたい。

Claims (24)

1. 検査対象の患者の目（Ｅ）の角膜上に像を投射するように構成された角膜トポグラフィ用のプロジェクタであって、前記プロジェクタは、ディスク状本体（２）と、ライティング手段（１５）と、を備え、
   前記ディスク状本体（２）は、放物面又は円錐の構造を含み、半透明材料から作られ、かつ、前記ディスク状本体（２）は、黒色又は概ね不透明のパターン（２２）が上に形成される前凹面（２１）を有し、前記パターン（２２）は前記像と対応し、
   前記ライティング手段（１５）は、前記前凹面（２１）に対して前記ディスク状本体（２）の反対側に配置され、前記ライティング手段（１５）は、前記ディスク状本体（２）から所定の距離を置いて少なくとも前記パターン（２２）を覆うように表面的に延在する凹形状を有するプリント回路基板（１）上に配置された複数のライティング素子（１５）を含み、前記ライティング素子（１５）は、前記パターン（２２）が前記角膜に向けた直接的光放射を遮るように前記パターン（２２）と丁度対応するように分布させられ、
   前記プリント回路基板（１）は、折り曲げ可能な材料の支持シートから作られ、前記支持シートのフラットブランクの折り曲げによって成形される、プロジェクタ。
2. 前記フラットブランクは、円形状を有し、かつ、中心穴（１２）と、リング状部（１３）から延在する複数のストリップ（１４）を規定する複数の放射状切込み部（１１）と、を有する、請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記折り曲げ可能な材料は、エポキシ樹脂に組み合わせられたガラス繊維布である、請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
4. 前記支持シートは０．３ｍｍの厚さを有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
5. 前記ライティング素子（１５）は、前記パターン（２２）に対応して規則的かつ広範囲に分布した複数のＬＥＤ（１５）を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
6. 前記パターン（２２）は複数の同心のリングを含み、前記ＬＥＤ（１５）は、各前記リングに対応した環状アレイで配置される、請求項５に記載のプロジェクタ。
7. 各前記環状アレイにおいて、前記ＬＥＤ（１５）は、前記環状アレイの２つの連続するＬＥＤ間に平均約１５ｍｍの距離を置いて配置される、請求項６に記載のプロジェクタ。
8. 前記プリント回路基板（１）と前記ディスク状本体（２）との距離は実質的に一定である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
9. 前記プリント回路基板（１）は支持体（３）に覆われ、前記支持体（３）は、放物面又は円錐に構成され、前記ディスク状本体（２）の後部において前記支持体（３）と前記ディスク状本体（２）との間にギャップ（４）を形成して結合される、請求項１〜８のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
10. 前記プリント回路基板（１）は、各前記ライティング素子（１５）の配置及び係合用の貫通オリフィス（３２）を有する前記支持体（３）の後凸面（３４）を覆って取り付けられる、請求項９に記載のプロジェクタ。
11. 前記プリント回路基板（１）は、単一のＬＥＤ又はＬＥＤのグループ同士を互いに独立して制御可能に構成された回路を有する、請求項６に記載のプロジェクタ。
12. 前記ＬＥＤのグループは、前記環状アレイの一部、単一の前記環状アレイ、又は隣接する前記環状アレイの組に属する、請求項１１に記載のプロジェクタ。
13. 検査対象の患者の目（Ｅ）の角膜上に像を投射するように構成された角膜トポグラフィ用のプロジェクタの製造方法であって、
    放物面又は円錐の構造を有し、半透明材料から作られるディスク状本体（２）を設けるステップであって、前記像を規定する黒色又は概ね不透明のパターン（２２）が上に形成される前凹面（２１）と、前記前凹面（２１）に対して反対側の凸後面側（２４）と、を有するディスク状本体（２）を設けるステップと、
    折り曲げ可能な材料から作られたフラットブランクシートによって前記パターン（２２）に従って支持される複数のライティング素子（１５）を含むプリント回路基板（１）を配置するステップと、
    前記凸後面側（２４）に従って、折り曲げによって前記ライティング素子（１５）を備えた前記プリント回路基板（１）を成形するステップと、
    前記ライティング素子（１５）が前記パターン（２２）と丁度対応して分布するように、前記凸後面側（２４）において前記ディスク状本体（２）に前記プリント回路基板（１）をしっかりと結合させるステップと、を含む方法。
14. 前記フラットブランクシートは、円形状に形成され、かつ、中心穴（１２）と、リング状部（１３）から延在する複数のストリップ（１４）を規定する複数の放射状切込み部（１１）と、を有する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記折り曲げ可能な材料は、エポキシ樹脂に組み合わせられたガラス繊維布である、請求項１３又は１４に記載の方法。
16. 前記支持シートは０．３ｍｍの厚さを有する、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記ライティング素子（１５）は、前記パターン（２２）に対応して規則的かつ広範囲に分布した複数のＬＥＤ（１５）を含む、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記パターン（２２）は複数の同心のリングを含み、前記ＬＥＤ（１５）は、各前記リングに対応した環状アレイで配置される、請求項１７に記載の方法。
19. 各前記環状アレイにおいて、前記ＬＥＤ（１５）は、前記環状アレイの２つの連続するＬＥＤ間に平均約１５ｍｍの距離を置いて配置される、請求項１８に記載の方法。
20. 前記プリント回路基板（１）と前記ディスク状本体（２）との距離は実質的に一定である、請求項１３〜１９のいずれか１項に記載の方法。
21. 前記プリント回路基板（１）は支持体（３）に覆われ、前記支持体（３）は、放物面又は円錐に構成され、前記ディスク状本体（２）の後部において前記支持体（３）と前記ディスク状本体（２）との間にギャップ（４）を形成して結合される、請求項１３〜２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 前記プリント回路基板（１）は、各ライティング素子（１５）の配置及び係合用の貫通オリフィス（３２）を有する前記支持体（３）の後凸面（３４）を覆って取り付けられる、請求項２１に記載の方法。
23. 前記プリント回路基板（１）は、単一のＬＥＤ又はＬＥＤのグループ同士を互いに独立して制御可能に構成された回路を有する、請求項１８に記載の方法。
24. 前記ＬＥＤのグループは、前記環状アレイの一部、単一の前記環状アレイ、又は隣接する前記環状アレイの組に属する、請求項２３に記載の方法。

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