JPH04241833A - 人間の角膜用の光学測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人間の角膜の表面形状
を求めるための光学測定装置に関するものであり、詳し
くは光源、スキャナー、偏光器、センサーと評価装置を
備え、目は偏光器の手前に位置決めされている。

【０００２】

【従来の技術】この種の光学測定装置として、とりわけ
西ドイツ・Ｔ１・３５９０５３９から公知のものがある
。この明細書はまずＷＯ／８６／０２２４９として英語
で公開された。この明細書中で公開されたスキャナー、
センサーと評価装置を備えているレーザー測定システム
の配置において、ホログラフィー素子を目のぴったり前
で集中装置として使用する。

【０００３】このホログラフィー素子は、理想的な角膜
を最適に位置決めする場合、角膜の表面から反射した光
線が入射光線と集まって１つになるように選ばれている
。従ってデータを評価するには、反射光線の一部を偏平
センサーに向ける光線分割器を光の通るコースの中へ持
ち込まなければならない。この光線分割器は、レーザー
光源からスキャナーを通って然るべく向けられた光線の
一部を、同時に第２の２次元センサーへ導く。このセン
サーの出力信号はアウトプットされる光線が瞬間におい
てどの方向を向いているかについてコンピュータに情報
を提供する。これらのデータと、定まったまたは瞬間の
ジオメトリーの知識に基づき、コンピュータは角膜表面
の形を計算して定めることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしこのような公知
の測定装置には若干の重大な欠点がある。

【０００５】理論的に正しい入射角を常時目まで仕向け
るため、ホログラフィー素子を大きく査定する必要があ
る。この場合に限り、偏平センサーの領域内で測定結果
を入手してから測定値を入手することができる。

【０００６】偏平センサーそのものは測定精度と分解能
が制限されるうえにコストも高くつく。望ましい測定精
度に至るには、然るべく大きな隔たりを選ばなくてはな
らず、その際、プラスに曲がった角膜における光線の拡
大のみならず、角膜表面に傷がついた時、基準面が理想
的な状態から著しくずれてしまうために、状況によって
は、相前後するいくつかの測定点がまったく測定値を提
供しなくなることがある。　なぜならば、反射光線がも
はや偏平センサーまで届かないからである。

【０００７】その他の大きな欠点は光線分配器に見られ
る。これはなるほど光線の瞬時の姿勢についてコンピュ
ータに情報を提供するが、同時に目から反射させられた
光線を弱めるので、このように反射光線が分配器の所で
分配される場合には、偏平センサーの活動を維持できる
状態に、常に必要な強度の光線で目を照射しなくてはな
らないことになる。このように増幅された光の強度は、
目に特別不快な超過荷重をかけることになる。

【０００８】その他の問題点は、スキャナーから基準面
センサーまでの光の通るコースが当然のことながら反射
光線の通るコースに比べると著しく短いことにより生じ
、その際、光線分配器をめがけてアウトプットされる光
線の入射角並びに反射角が反射光線の対応する角と同じ
大きさであるが、この場合、光線分配器へ投射させて見
ると、測定領域全体にわたって、アウトプットされる光
線ならびにその像が基準偏平センサーの部分で拡散し、
これは確かに測定精度に役立つけれど、スキャナー、光
線分配器と基準偏平センサーを配置する際の、レイアウ
トの自由度を狭めることにもなる。

【０００９】その他の光学走査システムとして、広い平
らな面を把握するためのものは、西ドイツ公開公報第２
５２４１５２号から公知である。このシステムの場合、
回転する光線は既定の偏向鏡により、これがその回転中
に全ての走査すべき領域を把握するように反射させられ
る。しかし、これには実際の測定値がどのように把握さ
れるか（反射光線、通過する光線、スキャナー種類等）
について何も開示されていない。

【００１０】本発明の目的は、高価かつ鋭敏なホログラ
フィー素子を備える必要がなく、しかも偏平センサーの
代わりに手頃な価格の直線センサーの使用を可能とする
一方、目に当たるレーザー光線の強さをなるべく弱く保
つ、欠点の少ない光学測定装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によると、これら
の目的は、スキャナーとしての回転鏡、偏光器として各
鏡の面が回転鏡の回転している光線により生み出された
平面に位置する曲線に正接して配置されている定置式の
平らな偏向鏡を備え、偏向鏡の角膜からの距離が遠くな
ればなるほど、角膜の一番前の点に近づくように角膜表
面の点に、光線を向けることによって達成される。

【００１２】この装置によって、角膜から反射したレー
ザー光線を直接センサーに当てることができる。偏向鏡
から角膜まで案内された光線は、そのつどできるだけ良
い評価をセンサーに出すことができるような角度で角膜
表面の近傍領域まで届き、その位置決めが互いに反する
諸条件を満たす必要もないといことにより、驚異的な効
果が達成可能である。

【００１３】特に好ましくは、このセンサーはリニアセ
ンサーである。手頃な価格であって、場所の節約になる
この変形を可能とする。なぜならば、光線の偏光は１つ
の面においてしかできないからである。

【００１４】また有利な１つの形態として、偏向鏡の面
を回転する光線のレベルに対して傾斜して配置し、偏向
鏡が光線を理想的な角膜表面の所定の半径ないし直径に
対応する点まで厳密に向けるようにする。従って角膜表
面の半径ないし直径を１つ１つ測定できるため、走査過
程において測定装置が規準ラインを中心にして回転する
時、そのつど角膜半径ないし角膜直径のサイズを計れる
。光線に傾斜して配列されるので、角膜の測定ポイント
は、正確に理想的な角膜表面の半径ないし直径上に位置
する。

【００１５】さらにまた、測定装置をそのつど或る程度
垂直までは水平方向へずらし、基本的にはデカルト座標
を定めている測定点に到達させることも可能である。瞬
間的にアウトプットされる光線と適度に反射した光線間
に、できるだけ最高の相関関係を得るため、少なくても
２枚の偏向鏡が、光の通路用の監視素子まで入射光線を
案内するようにする。ジオメトリーの知識に基づき、鏡
の上を反射する間、回転鏡の角速度において重要な変動
は全く生じないだろうという想定の下に、各測定点に関
し、反射光線との入射光線の良好な相関関係を意図する
ことができる。したがって、２枚以上の鏡を活用するこ
とにより精度が一層高められる。

【００１６】好適なその他の形態において、測定値のゲ
インを高め、目の運動等をなるべく完全に排除するため
、それぞれ２枚の主に隣り合うことのできる偏向鏡を理
想的な角膜表面の１点及び同じ点に向けることが企図さ
れている。

【００１７】本発明の装置の場合、あらかじめ公知の装
置の場合に必須の、光線の通る長いコース、とりわけ反
射光線の通るコースを回避することも可能である。これ
により不可抗力的にプラスに湾曲した角膜表面において
繰り広げられる光の拡大を少なく保つことができ、これ
は、より細かく区分されているセンサー又はアナログセ
ンサーの使用を可能にすることにもなる、と言うのは、
よりシャープな信号を受信するからである。

【００１８】測定点の表示は、主流を占める状況を考慮
して評価されなくてはならない。回転するスキャナー鏡
と、偏向鏡を連続的にかすめることにより目に縦長の領
域が照射され、センサー部分でのその反射はふつう局部
的に重なり合う。然るべく突きとめられた測定値がコン
ピュータに提供されるか、この種の測定値をコンピュー
タが算定するかのどちらかである。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００２０】図示されている光学測定装置は測定すべき
目の光学軸を中心にして回転し、その際、図１は角膜の
水平方向の直径を測定する位置に対応している。

【００２１】図２には、偏向鏡を通って角膜表面まで達
する、それぞれの光線の推移が平面図に示されている。

【００２２】レーザー光源１はレーザー光線を放射する
。この光線を偏向鏡２を介してスキャナー３の回転する
鏡４に当てる。図２に示すように、レーザー光線はスキ
ャナー鏡４で反射して扇状に広がる。今後この面を写像
面６と呼ぶことにする。レーザー光源１の光学軸は、写
像面６と、主として２０度ほどの角度をとっているので
、スキャナー鏡４も含めてスキャナー３、偏向鏡７およ
びセンサー８を好都合なことにさまざまな面に並べるこ
とが可能になる。レーザー光源１から出て行く光線は偏
向鏡２から写像面６に基づいて延びるので、偏向鏡２は
正常にはこの面上におかれている。

【００２３】上述の通り、偏向鏡７が写像面６に対して
正常な状態ではない時、放射光線はこれらの鏡７と目９
の間では写像面６に基づいて延びない。例えば、目９と
写像面間にひいた線が正確な半径ないし直径ではないと
いうことを調整しなくてはならない。この弱い傾きにつ
いては図面において顧慮されていない。

【００２４】図２から分かる通り、偏向鏡７のうち２枚
は目９にではなく、制御センサー（監視素子）１０に向
けられている。これら両方の制御鏡１１，１２は連続す
るレーザー光線を制御センサー１０の方へ案内し、制御
センサー１０は光の通過を適時に確認すると、目９へ入
射する光線の、目９からセンサー８へ反射する光線との
相関関係を正確につくり出すことが可能になる。

【００２５】第３の制御鏡を用いるか、或いは、その他
の偏向鏡７を制御鏡として使用することも勿論可能とな
る。制御鏡１１、１２には、鏡７とは無関係に傾いた姿
勢をとらせることもできる。

【００２６】スキャナー鏡４を回転軸５に一層近づけて
、スキャナー鏡４の回転の都度、多くの測定点を走査す
るため、偏向鏡７に対称的に第２列目の偏向鏡を企図す
ることも、さらに可能である。この図示されている配置
の場合にも、測定ゲイン並びに測定精度と測定の確立性
をさらに改善するため、その都度２枚または２以上の偏
向鏡を角膜表面のその同じ点にむけることもできる。

【００２７】出てくる光線が軸５（図２）を横切って、
目の上半分（図２中）に当たるように偏向鏡７を向ける
ことも同じく可能である。従って状況に応じて光線の進
入角度をさらに改善することも可能である。これと上述
の変形と組み合わせることも、勿論可能である。

【００２８】測定結果の評価は、測定装置の外形、スキ
ャナー鏡４の回転速度および、制御センサー１０とセン
サー８における立体的な測定結果について情報を集めな
がら目９のそれぞれの測定点の立体的な姿勢を算出する
、公知のコンピュータの力を借りて行う。その他に、こ
のコンピュータは当然のことながら、例えば、それぞれ
の点における接平面または角膜の湾曲を、プリセットし
た点に基づくプリセットした面に従って測定するように
、角膜モデルの形成に是非必要なその他のあらゆる計算
を遂行できる。

【００２９】図２から分かる通り、本発明の測定装置の
場合、直接スキャナー鏡４からの光を直に、偏向鏡７の
部分で前もって反射させることなく、目９に向けること
も可能である。スキャナー鏡４が回転軸５の特別近くに
置かれているか、この軸から特別大きく離れている時、
この方法はとりわけ重要性を増すのであり、なぜならば
、それぞれの場合、センサー８のための好都合な反射を
目９において維持することができるからである。

【００３０】図２中の軸５上に直接置いてある偏向鏡１
３は、一番前の光輪の姿勢を確かめるために使われる。

【００３１】センサー８は何通りの構造をとることがで
き、目９から反射した光線の姿勢を正確に把握すること
ができるように、２またはこれ以上のリニアセンサー８
を直に隣接させて互いに平行にではあるが、軸方向へ適
切に移動された測定区分と共に配置することもできる。 ここにおいて、コンピュータがそれぞれのリニアセンサ
ーからでる信号を補間し、ないしは相関関係を補正する
ことも、勿論可能である。

【００３２】制御センサー１０は、制御鏡１１、１２か
ら反射した光線をあらかじめ正確に決めることのできる
レベルで受け取るので、この種の補正装置は不必要であ
る。重要なことは、センサーがその感度と測定速度に従
って選ばれ、これが光線の通過する時点を正確に突きと
められることである。

【００３３】図２と図３から分かる通り、センサー８は
目９の近くにあるので、プラスに２倍湾曲した角膜によ
り測定され得る表面の光線はそれほど拡大されていない
ので、これが測定精度に影響を及ぼすとは考えられない
。

【００３４】本発明を多様な考察に基づくことに図示さ
れている実施例と相違させることもできる。例えば、レ
ーザー軸と写像面間の角度を変えてプリセットすること
も可能である。偏向鏡７はレーザー光線を反射するのに
適している、その他の鏡と同様に市販の商品である。な
お、レーザー光源の代わりに、シャープに束にされた光
線を放射し、その波長の組成が、目９の部分で反射する
際に、拡張することのないようにつくられている光源を
使用することも考えられる。ただし、レーザー光線の使
用が最も好ましい。

【００３５】偏向鏡２を除去することも考えられるが、
その場合レーザー光源とその光軸は写像面６に位置しな
くてはならないので、装置の小型化を困難にする。他方
、レーザー装置を用いて自由な設計できるように複数の
偏向鏡を備えることも可能である。

【００３６】回転軸５を中心にする装置の旋回は、中間
に伝導装置を挿入するか、または挿入せずに測定に作用
する主にステップモータを利用して行う。回転軸５に基
づく測定装置のそれぞれの角度位置がコンピュータによ
り先へ回されることも勿論である。

【００３７】ここに記載した光学測定装置は角膜表面の
測定ばかりではなく、反射面、特に湾曲した面をもつ、
どのような小さい面ないし物体の測定にも適用するもの
である。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明は、光源、スキャナ
ー、偏光器、センサーと評価装置を備え、目が偏光器の
手前に位置決めされるようになっている人間の角膜用の
光学測定装置であって、スキャナーとして回転鏡、そし
て偏光器として各々の鏡の平面が回転鏡の回転する光線
により生み出された曲線に正接して配置されている定置
式の平らな偏向鏡を備え、前記偏向鏡の角膜からの隔た
りが増すのにつれて角膜の一番前方の点に近づくように
角膜表面の点に光線を向けるようにしたため、各偏向鏡
からの光線が角膜表面で反射し、これをセンサーによっ
て測定することで、入射角と反射角との関係から各走査
点における角膜の曲率を精度よく測定することができ、
従来のホログラフィー素子が不要となるばかりか、セン
サーも各偏向鏡毎に角膜で反射した光線をうけるので安
価なリニヤセンサーでよく、また角膜で反射した光線を
分散させることなく、直接センサーに入力するので、角
膜に当てるレーザー光線を弱くしても測定精度が高く、
測定時の目の負担を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による光学測定装置の側面図で
ある。

【図２】同じくその平面図である。

【図３】他の断面をあらわす側面図である。

【符号の説明】 １　　レーザー光源 ２　　偏向鏡 ３　　スキャナー ４　　スキャナーの回転鏡 ７　　偏向鏡 ８　　センサー ９　　目（角膜表面）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光源、スキャナー、偏光器、センサー
   と評価装置を備え、目が偏光器の手前に位置決めされる
   ようになっている人間の角膜用の光学測定装置であって
   、スキャナーとして回転鏡４、そして偏光器として各々
   の鏡の平面が回転鏡４の回転する光線により生み出され
   た曲線に正接して配置されている定置式の平らな偏向鏡
   ７を備え、前記偏向鏡７の角膜からの隔たりが増すのに
   つれて角膜の一番前方の点に近づくように角膜表面の点
   に光線を向けることを特徴とする人間の角膜用の測定装
   置。
2. 【請求項２】　　前記センサー８はリニヤセンサーであ
   ることを特徴とする請求項１に記載の人間の角膜用の光
   学測定装置。
3. 【請求項３】　　前記偏向鏡７の面は前記回転する光源
   の面に対し傾斜角をとって設けられており、偏向鏡７は
   前記光線を、理想的な角膜表面の一定の半径ないし直径
   に対応する点に厳密に向けることを特徴とする請求項１
   または２に記載の人間の角膜用の光学測定装置。
4. 【請求項４】　　前記偏向鏡７のうち少なくとも２枚の
   鏡（１１、１２）は前記入射光線を前記光線の通路用の
   監視素子１０に向けることを特徴とする請求項１ないし
   ３のいずれか一つに記載の人間の角膜用の光学測定装置
   。
5. 【請求項５】　　それぞれ２枚の、主として隣り合う偏
   向鏡７が理想的な角膜表面９の１点および同じ点に向け
   られていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
   か一つに記載の人間の角膜用の光学測定装置。