(57)【要約】  透過性又は拡散性の物体（１９）上の幾何学量を測定する方法及び装置のために、２つの基準アームと短いコヒーレンス長とを有するマイケルソン干渉計が用いられる。基準アーム（１１、１２）の基本光学遅延時間は、結果として、幾何学量としての層厚に対応する光学遅延時間差を生成するように選択される。少なくとも２つの基準アームビーム（３３ａ、３５ａ）が、互いに空間的なオフセット角（ｄｗ）を成して、単一の回転式光路長変更素子（２３）に送られる。光路長変更素子（２３）によって引き起こされる遅延時間変化が、基準アーム（１１、１２）内の基本光学遅延時間に対して逐次的に適用されるようにするために、回転角に依存する、基準アームビームの遅延時間変化が、回転によって引き起こされる回転角の関数として生成される。測定されることになる表面上に光強度構造を投影し、その像を測定することによって、さらなる幾何学量としてトポグラフィが得られる。【選択図】  図１
2009515175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間領域光コヒーレンストモグラフィ（ＴＤＯＣＴ）（１５５）によって、透過性又は拡散性の物体（１９）上の、たとえば、厚み、距離又は長さのような少なくとも１つの幾何学量を測定する方法であって、その場合に、
ｄ）短いコヒーレンス長の放射が放射源（１）によって生成され、
ｅ）前記放射が、マイケルソン干渉計の１つの測定アーム（１３）及び少なくとも２つの基準アーム（１１、１２）に分割され、
ｆ）前記少なくとも２つの基準アーム（１１、１２）において、基準アームビーム（３３ａ、３５ａ）がそれぞれ形成され、回転式光路長変更素子（２３；１０３；１４７）に導かれ、
ｇ）前記光路長変更素子（２３；１０３；１４７）の回転（４５、１１８）の関数である、前記基準アームビームの遅延時間の変化が引き起こされ、
ｈ）測定されることになる前記物体（１９）が前記測定アーム（１３）内に入れられ、
ｉ）前記少なくとも２つの基準アーム（１１、１２）内の前記ビームの光学的な遅延時間差が、測定されることになる前記幾何学量の光学的な遅延時間差に概ね対応するように、前記基準アーム（１１、１２）の基本光学遅延時間が選択され、
ｊ）前記物体（１９）において反射される放射と、前記基準アーム（１１、１２）内の放射が干渉と共に重ね合わせられ、結果として引き起こされた放射干渉がそれぞれ検出され、
なお該方法は、
ｋ）前記基準アーム（１１、１２）の前記少なくとも２つの基準アームビーム（３３ａ、３５ａ）は、相互の空間的なオフセット角（δｗ、δｓ）を成して、１つの同じ前記回転式光路長変更素子（２３；１０３；１４７）に導かれ、
ｌ）前記光路長変更素子（２３；１０３）によって引き起こされる遅延時間の変化が前記基準アーム（１１、１２）内の前記基本光学遅延時間に逐次的に付与されるという事実によって、光路長変化が最初に第１の前記基準アームにおいて、その後、第２の前記基準アームにおいて作用するようにし、結果として、前記幾何学量を規定する前記放射干渉が、互いに時間的に分離されて生じることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記測定アーム（１３）内の前記放射（２２）は、それぞれの場合に第１の層境界及び第２の層境界上に合焦され、前記回転に同期にして、又は該回転と共に周期的に、前記物体上の測定されることになる前記幾何学量を規定することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光路長変更素子（２３）は、正多角形の断面を形成し、前記基準アーム（３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ；３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）は、前記多角形の側面（４９ａ〜４９ｄ）のうちの少なくとも２つにおいて、前記素子（２３）の内部に反射されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
測定されることになる前記物体（１９）の上流に、所定の光学構造（７０；７９；８７；９１）が配置され、該構造（７０；７９；８７；９１）の反射が前記物体（１９）上に結像され、前記物体層の厚み値に加えて、表面プロファイル又は層プロファイルを求めるために、さらなる幾何学量として前記物体（１９）の表面トポグラフィを求めるという目的で、前記像が前記所定の構造（７０；７９；８７；９１）と比較され、前記測定アーム（１３）の前記ビーム（２２）は、波長選択ミラー（７１）を用いて前記物体（１９）に反射するように偏向されることが好ましく、前記所定の光学構造（７０；７９；８７；９１）から生じる前記さらなる放射は、前記測定アームビームとは異なる波長を有し、前記ミラー（７１）は該さらなる放射を透過し、該さらなる放射によって前記物体表面上に生成されるパターンは、前記物体に突き当たる前記測定アームビーム（２２）の軸の後方に延長されて前記ミラー（７１）の他方の面において結像及び検出され、詳細には、前記光学構造（７０；７９；８７；９１）は、多数のＬＥＤ（８９ａ、８９ｂ；９０；９７ｎ、９７ｍ）で形成され、該ＬＥＤ（９７ｎ、９７ｍ）の前記放射は、好ましくは、前記物体（１９）の表面上に合焦されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記幾何学量を求めることに加えて、さらにトポグラフィを求めるために、前記時間領域光コヒーレンストモグラフィ（１５５）に加えて、同一の放射源によるスペクトル領域光コヒーレンストモグラフィ（１５６）が用いられることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
時間領域光コヒーレンストモグラフィ（ＴＤＯＣＴ）（１５５）を用いて、透過性又は拡散性の物体（１９）上の、たとえば、厚み、距離又は長さのような少なくとも１つの幾何学量を測定する装置であって、
ａ）短いコヒーレンス長の放射源（１）を有し、測定されることになる前記物体（１９）を入れることができる測定アーム（１３）を有するマイケルソン干渉計を備え、
ｂ）さらに、測定されることになる前記少なくとも１つの幾何学量に対応する、互いに異なる基本光路長を有する少なくとも２つの基準アーム（１１、１２）を備え、
ｃ）前記少なくとも２つの基準アーム（１１、１２）内にそれぞれ、基準アームビーム（３３ａ、３５ａ）を生成する手段が設けられ、
なお、該装置は、
ｄ）両方の前記基準アーム（１１、１２）において動作し、素子軸（２１、１０５）を中心にして回転する単一の光路長変更素子（２３；１０３；１４７）を備え、
ｅ）前記少なくとも２つの基準アーム（１１、１２）の前記少なくとも２つの基準アームビームは、前記基本光路長に光路長変化を逐次的に付与することができるという事実によって、光路長変化が第１の前記基準アームにおいて最初に作用し、その後、第２の前記基準アームにおいて作用するように、相互のオフセット角（δｗ；δｓ；δｘ）を成して前記光路長変更素子（２３；１０３；１４７）上に導かれることを特徴とする、装置。
【請求項７】
前記光路長変更素子（２３；１０３；１４７）は、多数の側面（４９ａ〜４９ｄ；１０９ａ〜１０９ｌ）を有し、一方、前記光路長変更素子（２３；１０３；１４７）の前記素子軸（２１；１０５）は、前記側面（４９ａ〜４９ｄ；１０９ａ〜１０９ｌ）に対して平行に、且つ前記自由基準アームビーム（３３ａ、３５ａ；１１１ａ、１２１）の軸に対して垂直に配置されることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記光路長変更素子（２３）は断面が正多角形になるように設計され、前記基準ビーム（３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ；３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）は、該多角形の側面（４９ａ〜４９ｄ）のうちの少なくとも２つにおいて前記素子（２３）の内部で反射され、前記側面（４９ａ〜４９ｄ）は、前記基準アームビーム（３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ；３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）の概ね１００％を反射するように作用する少なくとも１つの部分表面（５０ａ〜５０ｄ）を有することが好ましく、該部分表面（５０ａ〜５０ｄ）はそれぞれ、各側面角（４７ａ〜４７ｄ）から始まり、前記素子（２３）の内部で反射することができる前記ビームの部分（３３ｂ、３３ｃ；３５ｂ、３５ｃ）だけを概ね１００％反射するようにコーティングされ、可能な限り損失を低減してビームを導くために、該部分表面に関連する入射する前記ビーム部分（３３ｃ、３３ｄ；３５ｃ、３５ｄ）と鋭角（β）を形成することを特徴とする、請求項６又は７に記載の装置。
【請求項９】
前記マイケルソン干渉計の前記測定アーム（１３）内に配置され、前記自由測定アームビーム（２２）に作用し、その焦点を少なくとも２つの異なる測定点上に交互に合焦することができる合焦ユニット（５８）を備え、該合焦ユニット（５８）は、前記光路長変更素子（２３）の前記回転に同期して個々の前記測定点上への合焦を行うことができ、該合焦ユニット（５８）は、レンズユニット（５９）を有することが好ましく、平行なビーム構成から大きく逸脱するビーム長手方向領域において、前記レンズユニット（５９）の上流又は下流の測定ビーム光路内に光学ユニット（６１、６３；１３０）が配置され、該光学ユニット（６１、６３；１３０）は前記測定ビーム断面にわたって動かすことができ、該光学ユニット（６１、６３；１３０）を用いて、前記光路長変更素子（２３）の前記回転に同期して焦点を動かすために、前記測定ビーム（２２）の異なるビーム構成を設定することができ、詳細には、前記光学ユニット（６１、６３；１３０）は、前記測定ビーム（２２）の中に入れることができ、且つ前記測定ビーム（２２）のための所定の光路長を有する、平行平面設計の少なくとも１つの透過性領域を有し、前記測定ビーム（２２）は、前記合焦ユニット（５９）を用いて、厚みを限定する一方の表面から他方の表面まで焦点を動かし、前記少なくとも１つの領域は、前記基準アーム（１１、１２）がそれぞれ交互に動作している測定時間のうちの一方の間に、前記測定ビーム（２２）内に位置することができるように配置され、前記光学ユニットは、好ましくは、少なくとも１つの透過性の中実のセグメント（６４；１３５；１３７）を有する回転式の円板（６３；１３０）として設計されることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
詳細には前記物体（１９）としての人の目の上流に配置される多数の照明放射源（７０）であって、光学記録ユニット（７３）を用いて該照明放射源（８０ａ、８０ｂ；８９ａ、８９ｂ；９７ｎ、９７ｍ）の反射点で物体表面（６９）上に結像することができる、照明放射源と、評価ユニット（７４）であって、評価ユニットを用いて、さらなる幾何学量として前記物体表面（６９）の表面曲率を求めるために、前記放射源（８０ａ、８０ｂ；８９ａ、８９ｂ；９７ｎ、９７ｍ）の間隔と関連付けて、前記結像される反射点の相互の間隔を設定することができる、評価ユニットと、好ましくは、前記放射源（９７ｎ、９７ｍ）の上流に配置される合焦素子（９９）であって、該合焦素子を用いて、前記照明放射源（９７ｎ、９７ｍ）の放射を、前記透過性の物体（１９）内の種々の領域上に合焦することができ、物体（１９）としての前記人の目の場合には、該合焦素子を用いて、角膜前面上に、且つ／又は角膜背面上に、且つ／又は水晶体前面上に、且つ／又は水晶体背面上に合焦することができる、合焦素子（９９）とを備え、前記照明放射源は、詳細には、ＬＥＤ（８０ａ、８０ｂ；８９ａ、８９ｂ；９７ｎ、９７ｍ）であり、該ＬＥＤは、前記マイケルソン干渉計の前記放射源（１）とは異なる波長で放射することが好ましく、該合焦素子は、円柱レンズ（９９ａ〜９９ｈ）であることが好ましく、円柱レンズが多数になることを避けるために、前記放射源にわたって、１つ又は複数の回転式円柱レンズを取り付けることができる、合焦素子とを特徴とする、請求項６〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
放射導体（２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂ、１４ａ、１４ｂ）であって、該放射導体を用いて、前記基準アーム（１１、１２）の放射及び前記測定アーム（１３）の放射を導くことができる、該放射導体と、前記放射導体の端部に配置される、分割・結合素子であって、該分割・結合素子を用いて、関連する前記放射導体内に導かれた、又は導かれることになる放射を、光学部品（２３；５８、７０、７１）の直ぐ上流若しくは下流に、又は前記測定物体（１９）の上流に、自由空間ビーム（２２、３３ａ、３３ｄ、３５ａ、３５ｄ）として分割又は結合することができる、分割・結合素子とを備えることを特徴とする、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
互いに異なる波長の前記短いコヒーレンスの放射源（１）及び少なくとも第１の数の照明放射源（８０ａ、８０ｂ；８９ａ、８９ｂ；９７ｎ、９７ｍ）と、前記測定アーム（１３）内の波長選択ミラー（７１）であって、該波長選択ミラーを用いて、前記短いコヒーレンスの放射源（１）の前記ビーム（２２）を前記物体（１９）上に反射することができ、且つ前記照明放射源（８０ａ、８０ｂ；８９ａ、８９ｂ；９７ｎ、９７ｍ）の放射を透過することができる、波長選択ミラーと、前記物体（１９、６９）によって反射されることがある、前記照明放射源（８０ａ、８０ｂ；８９ａ、８９ｂ；９７ｎ、９７ｍ）の放射のための結像ユニット（７２）とを備え、前記測定アーム（１３）の光軸は、前記物体（１９）の上流にある前記結像ユニットの光軸と一致する、結像ユニットを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
３×３単一モードファイバカプラ（９）を備え、該３×３単一モードファイバカプラ（９）から生じる測定放射は第１の放射導体（１４ａ）内に導かれ、該単一モードファイバカプラ（９）は、第２の放射導体（３ｃ）を介して前記マイケルソン放射源（１）に接続され、第３の放射導体（２５ａ）及び第４の放射導体（２５ｂ）を介して２つの基準アーム（１１、１２）に接続され、第５の放射導体（１０ａ）及び第６の放射導体（１０ｂ）を介して第１の干渉検出器（１５）及び第２の干渉検出器（１６）に接続され、前記第１の放射導体（１４ａ）の他端（１４ｂ）は前記合焦ユニット（５８）の直ぐ上流に導かれ、該合焦ユニット（５８）の下流には波長選択ミラー（７１）が配置され、該波長選択ミラー（７１）を用いて、前記測定放射（２２）を、測定されることになる前記物体（１９）上に向け、該物体（１９）によって反射される前記測定放射（２２）は、前記合焦ユニット（５８）の中に、且つ前記第１の放射導体（１４ａ、１４ｂ）の中に戻され、前記照明放射源（８０ａ、８０ｂ；８９ａ、８９ｂ；９７ｎ、９７ｍ）は、好ましくは、前記ミラー（７１）の直ぐ近くにある、前記測定ビーム（２２）の軸に対して垂直な平面において、前記ミラー（７１）と前記物体（１９）との間に配置され、結像システム（７２）が、前記ミラー（７１）から見て前記物体（１９）の反対側にある前記測定ビーム（２２）の後方への延長部において、前記物体（１９）上又は該物体内で反射される前記照明放射源（８０ａ、８０ｂ；８９ａ、８９ｂ；９７ｎ、９７ｍ）のための光学評価ユニット（７３）の上流に配置されることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記時間領域光コヒーレンストモグラフィ（１５５）に加えて、スペクトル領域光コヒーレンストモグラフィ（１５６）が存在し、該２つのトモグラフィ（１５５、１５６）は、同一の放射源（１）を用いて動作することを特徴とする、請求項６〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
分光器（１６３）と４×４単一モードファイバカプラ（１６０）とを備え、前記時間領域光コヒーレンストモグラフィ（１５５）及び前記スペクトル領域光コヒーレンストモグラフィ（１５６）のための前記測定放射は、第１の放射導体（１４ａ、１４ｂ）の中に導かれ、前記単一モードファイバカプラ（１６０）は、第２の放射導体（３ａ〜３ｃ）を介して前記放射源（１）に接続され、第３の放射導体（２５ａ）及び第４の放射導体（２６ａ）を介して共通の光路長変更素子（２３）を有する前記２つの基準アーム（１１、１２）に接続され、第５の放射導体（１０ａ）及び第６の放射導体（１０ｂ）を介して第１の干渉検出器（１５）及び第２の干渉検出器（１６）に接続され、第７の放射導体（１７７ａ）を介して第３の基準アーム（１７６）に接続され、第８の放射導体（１６１）を介して、前記分光器（１６３）に接続されることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過性又は拡散性の物体の場合に、互いから離隔している少なくとも２つの領域の幾何学量を求める方法及び装置に関し、詳細には、幾何学量として、層の厚み及び長さ、並びに／又は表面曲率（トポグラフィ）を求める方法及び装置に関する。幾何学量は、たとえば、層の厚み、距離、長さ及びトポグラフィであると理解される。
【背景技術】
【０００２】
時間領域光コヒーレンストモグラフィ（「ＴＤＯＣＴ」）システムは一般的に、時間窓をシフトすることによって動作する。そのような従来のシステムの場合、測定物体上で測定されることになる長さに応じて、マイケルソン干渉計の基準アームの長さが動かされる。測定アーム内の放射の遅延時間が基準アーム内の放射遅延時間と等しくなるときには必ず、マイケルソン干渉計の検出器アームにおいて干渉現象が生じる。既知の装置の場合、この干渉現象を検出するために必要とされる検出器はただ１つである。
【０００３】
可変の長さのＴＤＯＣＴ基準アームに対する代替案は、分光器を用いることによって、マイケルソン干渉計内のスペクトル密度を測定することであり、その場合には、用語「スペクトル領域光コヒーレンストモグラフィ」（「ＳＤＯＣＴ」）が用いられる。この場合には、基準アームの長さを変更する必要はない。位相シフトを引き起こすユニットが用いられるだけである。分光器によって、スペクトル領域において分光器によって分割された放射は、その後、一連の検出器に導かれ、こうして得られた電気信号が、フーリエ変換によって評価される。
【０００４】
光学的な厚みは、ＴＤＯＣＴを用いることによって、マイケルソン干渉計で迅速且つ正確に求めることができる。既知のマイケルソン干渉計は、１つの測定アームと、１つの基準アームとを有する。たとえば、再帰反射器を動かすことによって、測定アーム内の測定長に応じて、基準アームの光学的なアーム長を変更することができる。既知のマイケルソン干渉計はさらに放射源を有し、その放射は、測定アームの中及び基準アームの中に分割される。たとえば、層の厚み、長さ又はトポグラフィのような幾何学量を求めることになる物体（測定物体）が、測定アームの中に配置される。その物体によって反射されるビーム、及び基準アーム内のミラーによって反射されるビームが重ね合わせられる。測定アーム内の放射及び基準アーム内の放射の光学的な遅延時間が等しいときには必ず、層の前面によって反射されるビームと層の背面によって反射されるビームとの間に干渉が生じる。短いコヒーレンス長を有する放射源が用いられることが好ましい。その際、層の屈折率を考慮に入れることによって、基準アーム内のミラーが動かされた経路、又は基準アームにおいて規定される他の光学的な遅延時間変化から、それぞれの層厚が特定される。
【０００５】
その目的が、たとえば、人の目の場合のように、概ねわかっている層厚から厳密な層厚を求めることであるとき、測定時間を短縮し、且つ規定されていない反射点による不正確な測定を除外するために、基準アームが２つの部分的な基準アームに分割される。その際、第１の光学的な基準アーム長は、層表面までの光学的な遅延時間を規定し、第２の光学的な基準アーム長は、「標準化された」層底面までの光学的な遅延時間を規定する。したがって、求められるのは、「標準値」からの偏差だけである。これら２つの部分的な基準アームは、たとえば、米国特許第５，３０１，０１０号の図１２に示される。しかしながら、ビーム方向において２つのミラーをずらして配置し、２段ミラーとして設計される単一の基準アームを用いることもできる。そのような構成が、米国特許第５，３０１，０１０号の、たとえば図９に示される。
【０００６】
しかしながら、ＰＣＴ国際公開第０１／３８８２０号に記載されるように、測定ビームにおいて、ビームを部分的に偏向することによって同じ結果をもたらすこともできる。ＰＣＴ国際公開第０１／３８８３０号では、直接的な第１の測定ビームが、たとえば、層の背面上に合焦される。第１の測定ビームから部分的にマスクされた第２の測定ビームが、迂回路を介して偏向され、その焦点が結果として層の概ね前面上に位置するように、その迂回路内で合焦される。その際、迂回路長は、予測される標準的な層厚に対応する。したがって、１つの光路変更素子を備えるただ１つの基準アームしか存在しない。
【０００７】
米国特許第６，１９８，５４０号（Kowa）から、多数の基準アームを有するコヒーレンストモグラフィが知られている。ビームスプリッタが、基準アームのための多数の異なる光路を形成し、その光路長は、適切な手段を用いて変更することができる。実施の形態のうちの１つは、一群の円板を提示しており、それらの円板は、互いに隣接して平行に配置され、それぞれ螺旋状に延在する反射性の側面と、円板間で異なる直径とを有する。円板群を回転させることによって、回転中に連続して光路長が変更される。異なる螺旋形円板上に、互いに対して平行に向けられる基準ビームによって、同時に異なる基本遅延時間を実現できるようになり、その基本遅延時間は、回転中に、回転する螺旋形円板によって連続して変更される。
【０００８】
ＰＣＴ国際公開第０３／０８６１８０号（Haag-Streit）は、眼科検査及び／又は治療ステーションの一部として、短コヒーレンス放射源を備えるマイケルソン干渉計を有する測定構成を開示している。光学的に透過性及び／又は拡散性の反射物体を測定アームの中に入れることができ、遅延時間を変更するための光路長変更ユニットとして、回転する立方体を基準アーム（５）の中に入れることができる。さらに、遅延時間差を引き起こす少なくとも２つの反射器が存在する。その測定構成は、透過性及び／又は拡散性の物体の場合に、１秒未満の範囲の測定時間で、離隔している少なくとも２つの領域の光学特性を測定するという目的を果たす。
【０００９】
層厚を求めるための上記の構成では、光学的な構成が複雑である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、調整にほとんど費用をかけることなく、コンパクトで、比較的簡単な構成によって、透過性及び／又は拡散性の物体上の幾何学量を求めることができる方法及び装置を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
その目的は、請求項１及び請求項６の特徴によって達成される。それ自体既知であるマイケルソン干渉計が、層厚を求めるために光路長が異なる少なくとも２つの基準アームを備える時間領域光コヒーレンストモグラフィとして用いられ、少なくとも２つの基準アームの光路長の差は、透過性又は拡散性の物体における、又はその物体内の「標準的な」層厚に対応する。標準的な層厚は、その大体の層厚が確実にわかっている層厚として理解されるが、問題になるのは、この概ねわかっている層厚からの偏差であり、その偏差が求められることになる。マイケルソン干渉計の放射源から生じる放射は、求められることになる層厚と比べて、短いコヒーレンス長を有する。
【００１２】
たとえば、人の目の場合、概ねわかっている層厚は、角膜の厚み、前眼房の深さ、水晶体の厚み及び硝子体の深さ、又はそれらの組み合わせである。当然、眼球の長さのような長さを求めることもできる。有機体内の層厚に加えて、たとえば、薄膜厚、塗膜厚等の無機物の層厚も求めることができる。それ自体既知であるマイケルソン干渉計は、ここでは、たとえば、欧州特許第０  ８７７  ９１３号及び独国特許第３４  ４６  ０１４号に記載されるように、回転式光路変更素子を有する。
【００１３】
少なくとも２つの基準アームを有する既知のマイケルソン干渉計とは対照的に、この１つの回転式光路長変更素子は、ここでは、少なくとも２つの基準アームにおける能動部品であり、その光路長変更素子によって引き起こされる光路長変化は、等しい長さの領域に及ぶことが好ましい。光路長変化が最初に一方の基準アームにおいて作用し、その後、他方の基準アームにおいて作用するように、２つの基準アームのビームは、この１つの光路変更素子上に平行に導かれるのではなく、互いにオフセット角を成して（言い換えると、斜めに）導かれる。このように順次に作用することによって、層の前面及び背面（又は分離の開始及び分離の終了）に対応する干渉が常に、時間的に次々に生じることになるので、それらの干渉を互いから十分に分離することができる。ここで、少なくとも２つの干渉アームからの２つの信号を分離するために、所定の時間期間にわたって基準アームにおいて放射の反射が生じない中断時間が生じるように、少なくとも２つの基準アーム、及び回転式光路長変更素子の位置合わせをすることができる。
【００１４】
光路変更素子の回転軸は、側面の平面に対して平行に配置されることが好ましく、各基準ビームは回転軸に対して垂直に（言い換えると、回転軸に対して垂直な幾何学的平面において）、関連する側面に突き当たる。各基準ビームは、そのように導かれる必要はない。斜めの角度で（言い換えると、９０度ではない角度で）突き当たることも可能であり、それによって、光路長が変化する長さが可変になるであろう。しかしながら、達成されるべき光路長変化の確定、及び回転角にわたって可能な限り直線的な光路長の変化は、軸に対して垂直な構成である場合に、最も簡単に設計し、計算することができる。
【００１５】
測定アーム及び基準アーム内の放射は常に、可能な限り放射導体内で導かれる。光路変更素子及び測定物体並びに他の光学素子の上流及び下流においてのみ、放射導体に対して分割及び結合する必要がある。測定アームの光路全体及び基準アームの経路において、可能な限り放射導体を用いることによって、ロバスト且つ干渉のない装置を設計できるようになる。したがって、以下の説明では、関連する放射が放射導体内で導かれるのではなく、それゆえ自由空間内にあり、ビーム構成だけを示すときには必ず、ビームと言われる。放射導体内では、放射と言われる。
【００１６】
測定アーム内の層の表面及び底面においてあまり反射しない場合であっても、識別することができる干渉信号を得るために、測定アーム内の測定放射は、層の表面又は底面上に合焦される。その測定方法は非常に高感度である。その目的は、層の表面又は底面にそれぞれ入射する放射強度の少なくとも１０−４％を反射することである。しかしながら、この合焦は、光路長変更素子の回転と同期して、又はその回転と共に周期的に実行されなければならない。言い換えると、たとえば、一方の基準アームが、光路長変更素子と共に、層の表面を測定するときには必ず、測定ビームも層の表面上に合焦させる必要があり、その後、他方の基準アームが層の底面を測定するときには、測定ビームは層の底面上に合焦されなければならない。
【００１７】
この目的を果たすために、欧州特許第０  ８７７  ９１３号には、正方形の断面を有し、たとえば、２．５Ｈｚの回転数において動作する光路変更素子が詳述され、その場合、以下に説明されるように、基準アームが２つしかない事例では、結果として、焦点毎に２０Ｈｚの切替頻度が生じることが注目され得る。
【００１８】
その中を基準放射が進行する正方形の断面の代わりに、当然、断面として他の正多角形を用いることもできる。断面として正多角形を用いることに加えて、独国特許第３４  ４６  ０１４号と同じように、外側を銀でめっきしている星形の断面を用いることもできる。
【００１９】
その断面は一般的に正多角形として設計されるが、そうである必要はない。不規則な多角形を用いることもできる。しかしながら、この場合、個々の変更光路長がそれぞれの回転角と組み合わせて供給されるようになるので、基準アームの基本光路上に重ね合わせられる変更光路は、放射の入口に応じて、特定の多角形表面を通じて異なる長さを有し、必ずしも障害にはならないことがある。独国特許第３４  ４６  ０１４号の不規則な星形も、同じようにして用いることができる。
【００２０】
ここで、合焦レンズを適切に動かすことによって、焦点を動かすことができる。ここで、レンズを動かすことは、レンズがビーム軸上で正確に動かされなければならないという不都合がある。正確に動かされないと、層の表面上の測定点と底面上の測定点との間に横方向の位置ずれ（傾き）が生じることになり、「斜めの」層厚が測定されてしまうであろう。
【００２１】
ここで、合焦レンズを動かすのではなく、対応する合焦レンズの上流又は下流の非平行ビーム光路内に、所定の厚みから成り、所定の屈折率を有する透過性の材料を導入することが提案される。その材料がビーム光路内に導入されている場合には、材料がビーム光路内から取り外されている場合と比べて、結果として焦点が動かされる。ここで、平行平面形の櫛歯を有する透過性の「櫛状物」を適切な速度でビーム光路の中に押し出すことができ、その場合に、櫛歯は焦点位置を規定することになり、間隙が、動かされた別の焦点位置を規定するであろう。３つ以上の異なる焦点が必要とされる場合には、それぞれの場合に、異なる厚みを有し、平行平面の表面及び背面を有する、多段の櫛歯を設計することができる。
【００２２】
しかしながら、直線的な変位を用いることは、一度その中を通った後に、反転位置で適切に加速しながら反対方向に櫛状物を動かさなければならないという不都合があり、これは、歯の異なる幅及び間隔の原因となる。このため、焦点を迅速に動かすために、矩形歯システムを有する回転式円板を用いることが好都合であり、歯領域は、透過性であり、適切な屈折率及び適切な厚みを有するように選択される。
【００２３】
上記で略述されたように厚みを求めることは、説明されたように実行することができる。しかしながら、測定されることになる層は平面でないことが多い。この典型的な一例は、人の目の角膜である。眼球の長さ、角膜の厚み又は水晶体の厚みに加えて、ここで、目の治療を提供するために同時に、水晶体の表面曲率を求めることも特に重要である。
【００２４】
上記で略述された簡単な直線的な測定（たとえば、厚みの測定）に加えて、さらなる幾何学量としてトポグラフィをさらに同時に求めることができるようにするために、種々の輝度によって生成される光学構造が、測定されることになる物体、この場合には目の上流において用いられる。この構造の放射は、目の表面によって反射され、結像されて、その像が評価される。物体の上流に配置される概ね平坦な構造がわかっているので、その像から曲率を推測することができる。
【００２５】
層の厚み及び長さを求めること、及びトポグラフィを求めることは、光学的に実行される。ここで、光学的な方法のために用いられる放射が互いに干渉しないことを確実にすべきである。ここで、幾何学量を求める２つの方法の場合に、放射を異なる変調周波数で変調するか、又は異なる偏光で動作することができるであろう。しかしながら、異なる放射波長で動作することが好ましい。異なる波長のビームを重ね合わせることができるようにするために、一方の放射を反射することによって、その放射を偏向すると共に、可能な限り損失を生じることなく、他方の放射を透過する波長選択ミラーが用いられる。マイケルソン干渉計の測定ビームを反射することによって、そのビームを偏向すると共に、トポグラフィを求めるための放射を透過できるようにすることが好ましい。当然、逆に処理することもできるであろう。
【００２６】
測定されることになる表面の上流に配置されることになる光学構造として、長く知られているプラシード円板を用いることができる。しかしながら、所定の構造に配置される放射源を用いることが好ましい。光源の空間的な構造から表面曲率を推測することができる方法は、たとえば、独国特許第４３  ２５  ４９４号、米国特許第５，３２５，１３４号、独国特許第２５１  ４９７号、米国特許第５，６８４，５６２号において、及びM. R. Morelande他による論文「Automatic Estimation of the Corneal Limbus in Videokeratooscopy」（IEEE 2002, pages 1617-1625, Trans. on Biomedical Eng., vol. 49, no. 12, Dec.）に記載される。
【００２７】
放射源としてＬＥＤを用いることが好ましい。評価中に放射（光）スポットの質量中心を効率的に求めることができるようにするために、ビーム光路内のＬＥＤの上流に、拡散スクリーンを配置することができる。さらに、角膜が大きく変形しており、その測定時に、多数のＬＥＤ像が重なり合うことがある場合に、ＬＥＤをそれらの像に一意に指定するために、異なる波長のＬＥＤを順番に用いることができる。拡散スクリーンを用いることは、拡散スクリーンを用いない場合よりも、大きなラジアンス（輝度）のＬＥＤを用いることができるというさらなる利点もある。
【００２８】
マイケルソン干渉計を時間領域光コヒーレンストモグラフィ（ＴＤＯＣＴ）として動作させる代わりに、スペクトル領域光コヒーレンストモグラフィ（ＳＤＯＣＴ）に変換して動作させることもできる。ＳＤＯＣＴは、非常に迅速に測定する手段であり、それゆえ、たとえば、トポグラフィ又は３次元トモグラフィの測定中に生じる数多くの測定点を処理するのに特に適している。それゆえ、上記で略述したように多数のＬＥＤ放射源を用いる代わりに、後に述べられるように、ＳＤＯＣＴを用いてトポグラフィを求めることもできる。
【００２９】
本発明の設計のさらなる変形及びそれらの利点は、以下の本文から明らかになる。
【００３０】
本発明の装置及び本発明の方法の例が、図面を用いて、以下にさらに詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
「マイケルソン干渉計」タイプの光学的な構成による本発明の装置の１つの例示的な実施形態が図１に示される。「マイケルソン干渉計」タイプの光学的な構成において、その装置は放射源１を有し、その放射源の放射は短いコヒーレンス長を有する。そのコヒーレンス長は、測定されることになる厚み及び光路長よりも著しく短く、２μｍ〜１００μｍの範囲内にある。１０μｍ〜２０μｍの範囲内で動作するのが普通である。コヒーレンス長が短くなるほど、正確に測定できるようになる。それゆえ、可能な限り広帯域の出力放射を有する放射源１が選択されるであろう。スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、白色光源、又は自然放射増幅光（ＡＳＥ）、たとえばレーザでポンプされる固体の放射）による光源を、放射源１として用いることができる。この放射は、単一モードファイバ３ａに結合される。
【００３２】
単一モードファイバ３ａは、放射減衰器５に導かれる。放射減衰器５として、たとえば、２つの単一モードファイバ間の接続損（図示せず）を用いることができる。放射減衰器５は、以下に説明される、基準アーム及び測定アームによって逆反射される放射を、放射源１の方向において減衰させる役割を担うことができる。一例として、ＳＬＤの場合、放射源１の中に逆反射されるＡＳＥ又はダイオードでポンプされる固体放射は、放射の働きに悪影響を及ぼすことがある。それゆえ、放射減衰器５は、この悪影響を最小限に抑える役割を果たす。この時点でおそらく減衰している放射源１からの放射は、放射減衰器５から単一モードファイバ３ｂの中に導かれ、偏光コントローラ７まで進む。偏光コントローラ７を用いて、コントローラを横切る放射の偏光状態が設定される。放射減衰器５及び偏光コントローラ７はオプションであり、本発明の装置にとって不可欠ではない。
【００３３】
放射源１の放射はさらに、単一モードファイバ３ｃによって、３×３単一モードファイバカプラ９上に導かれる。単一モードファイバカプラ９は、放射源１の放射を、２つの基準アーム１１及び１２、並びに測定アーム１３に分割するために用いられる。３×３単一モードファイバカプラ９の残りの２つの出力は、それぞれの放射導体１０ａ及び１０ｂによって検出器１５又は１６にそれぞれ接続され、それらの検出器は、その一方において検出電子装置１７に接続される。検出器１５は、測定物体１９によって反射される放射と、基準アーム１２内の反射された放射との間の干渉を検出する。検出器１６は、測定物体１９によって反射された放射と、基準アーム１１内の反射された放射との間の干渉を測定する。
【００３４】
測定アーム１３は単一モードファイバ１４ａを有し、その単一モードファイバ１４ａの一端が単一モードファイバカプラ９に接続される。単一モードファイバ１４ａの他端は偏光コントローラ１８に接続され、偏光コントローラ１８からのさらなる単一モードファイバ１４ｂが、後にさらに詳細に説明される測定ヘッド２０に導かれる。その後、放射は、測定ヘッド２０から、自由空間ビーム２２として、測定物体１９（ここでは、目）まで進む。
【００３５】
基準アーム１１及び１２は、測定物体１９の中、又はその上で測定されることになる層厚又は長さに応じて、異なる基本光路長を有する。素子軸２１を中心にして回転することができる同一の光路長変更素子２３が、基準アーム１１及び１２の両方において動作する。
【００３６】
基準アーム１１及び１２は、それぞれの単一モードファイバ２５ａ又は２６ａによって、３×３単一モードファイバカプラ９と接続される。単一モードファイバカプラ９とそれぞれ反対側にある、単一モードファイバ２５ａ又は２６ａの端部は偏光コントローラ２７又は２９に接続される。単一モードファイバ２５ｂ又は２６ｂはそれぞれ、それぞれの偏光コントローラ２７又は２９から、光学ユニット３１又は３２に導かれ、光学ユニット３１及び３２はそれぞれ、特に単一モードファイバ２５ｂ又は２６ｂにおいて導かれる放射を、自由空間ビーム３３ａ又は３５ａに変換する。２つの自由空間ビーム３３ａ及び３５ａは互いにオフセット角δｗを成して（それゆえ、平行ではなく）光路長変更素子２３上に導かれ、後に説明されるように、光路長変更素子２３が特定の回転位置を有する場合には、光路長変更素子２３によって、それらの自由空間ビームは、それぞれの場合に光学ユニット３１又は３２内のミラー３７又は３９上に導かれ、ミラーによって反射され、光路長変更素子２３を介して、単一モードファイバ２５ｂ又は２６ｂの中に戻される。角度の許容値によるが、オフセット角δｗは、光路長変更素子２３のコーナ角γの半分の大きさである。選択される角度許容値は、利用可能な光路長変更長に影響を及ぼす。選択される角度許容値が大きくなるほど、光路長変更長が小さくなる。ここで選択された例では、光路長変更素子２３の正方形の断面が選択されているので、オフセット角δｗは４５度である。ここで選択される光路長変更素子２３は、１．５の屈折率と、たとえば、４０ｍｍのエッジ幅ｌｋとを有する。それゆえ、±５度の角度許容値が用いられるであろう。
【００３７】
各光学ユニット３１又は３２は、偏光コントローラ２７又は２９と反対側にある、単一モードファイバ２５ｂ又は２６ｂの端部を握持するフェルール４１ａ又は４１ｂを有する。フェルール４１ａ及び４１ｂの下流では、単一モードファイバ２５ｂ又は２６ｂにおいて導かれる放射が、自由空間ビーム４２ａ又は４２ｂとして伝搬し、レンズユニット４３ａ又は４３ｂによってコリメートされ、自由空間ビーム３３ａ又は３５ａが形成される。ここで、レンズユニット４３ａ又は４３ｂとして、色消しの単一のレンズ又はレンズ系を用いることができる。それぞれのミラー３７又は３９によって逆反射されるビームは、レンズユニット４３ａ又は４３ｂによって、フェルール４１ａ又は４１ｂを介して単一モードファイバ２５ｂ又は２６ｂに結合される。
【００３８】
特に欧州特許第０  ８７７  ９１３号に記載されるような光路長変更素子２３が、種々の回転角度位置において、図２ａ〜図２ｃに拡大して示される。以下で検討することは、図１に示される基準アーム１２に関連し、且つその基準アームの自由空間ビーム３５ａ、及び光学ユニット３２内に示されるミラー３９に関連する。素子２３は、図示されない駆動部によって矢印４５に従って回転するように設定することができる。素子２３の断面４６が図２ａ〜図２ｃに示されており、その断面は、素子軸２１に対して直角を成し、その中には第２の基準ビーム３５ｂ、３５ｃ及び３５ｄが存在するようになり、その断面４６は、ここで選択される説明の例では、９０度のコーナ角γを成す４つの角４７ａ〜４７ｄを有し、正方形に設計される。言い換えると、その素子２３は、正方形の底面又は断面を有する真直ぐな柱状体である。回転軸２１は、柱状体の軸と同一である。素子２３の柱状体側面４９ａ〜４９ｄはそれぞれ、素子２３内に位置する成分ビーム３５ｃ、又は第２の基準アーム１２の基準ビームの逆反射した成分ビーム３５ｄを最適に反射するように選択される部分コーティング５０ａ〜５０ｄを設けられる。ここで一例として示される壁部４９ｂにおけるビーム３５ｂ又は逆反射したビーム３５ｃの反射点５１では、全反射が生じるので、反射コーティングは不要である。コーティング５０ａ〜５０ｄはそれぞれ角（エッジ）４７ａ〜４７ｄから始まって、距離ａ（図２ａ）にわたって、関連する側面４９ａ〜４９ｄの中に延在する。各角４７ａ〜４７ｄから始まって、それぞれ、２つの隣接する側面のうちの一方だけ、具体的には、それぞれの場合に、反射したビームが入力ビームと鋭角βを形成する側面だけがコーティングされる。このために、特に図２ｃを参照されたい。
【００３９】
図２ａに示される回転する素子２３の瞬間位置では、その側面４９ａが、ミラー（反射器）３９の表面に対して平行であるように示される。素子２３に入射する基準ビーム３５ａは、ミラー３９の図２ａ、図２ｂ及び図２ｃに示される右側エッジ５３の先に正確に導くことができるように導かれる。ミラー３９（又は３７）のエッジ５３からの距離ｅは、正確に、立方体の辺の幅ｌｋの半分よりもわずかだけ小さくなるような大きさに選択される。３０ｍｍの面の幅ｌｋ（上記の４０ｍｍと比較されたい）を有する、ここで選択される参照例の場合、基準ビーム３５ａは、中央回転軸２１からの１３ｍｍの距離ｅにおいて、且つミラー３９（又は３７）の右側エッジ５３から約１ｍｍの距離において照射される。
【００４０】
図２ａの図と比較すると、図２ｂは、例示的な２０度の角度αだけ回転している素子２３を示す。屈折すると、ビーム３５ａは、ビーム３５ｂとして、素子２３の透過性の媒質に入り、表面４９ｂにおいて、全反射される。突き当たるビーム３５ｂと、反射したビーム３５ｃは、互いに鈍角を形成する。反射したビーム３５ｃは、表面５０ｃの内側に突き当たり、そこで、コーティングされた領域５０ｃによって、ビーム３５ｂに対して平行な、表面４９ａに向かうビーム３５ｄとして反射される。２つのビーム３５ｃ及び３５ｄは、互いに鋭角βを形成する。表面４９ａに突き当たるビーム３５ｄは屈折し、ビーム３５ｅとしてミラー３９に垂直に突き当たり、そこで、約１００％の反射で、表面４９ａに戻るように反射され、ミラー３９において反射されたビームは、光路長変更素子２３を横断した後に、最終的には、入射するビーム３５ａと同じ方向において、その素子から出射するようになる。図２ｂ及び図２ｃを比較することから明らかであるように、ビーム３５ｅの反射点５４は、ミラー３９（又は３７）上であちこちへ動く。
【００４１】
ここで、素子２３が回転することによる光路長変化Δｓは、ビーム３５ａ〜３５ｅの変化する光路長の光路の２倍から成る。ビーム３５ｂ〜３５ｄの場合に、その光路長が、それらのビームが進行する媒質の屈折率ｎによって確実に延長されることになる。図２ｃによれば、光路長変化Δｓは、回転角α、ビーム入射の距離ｅ、屈折率ｎ及び表面４９ａ〜４９ｄの面の幅ｌｋの関数である。回転角αによる光路長変化Δｓの計算は、欧州特許第０  ８７７  ９１３号において導出されており、４５度の回転角にわたって、概ね線形な光路長変化をもたらす。
【００４２】
図２ａ〜図２ｃに詰め込み過ぎないようにするために、第２の基準アーム１１の自由空間ビーム３３ａだけが示される。言い換えると、詳細には示されないビーム３３ａ〜３３ｄのビーム光路は、ビーム３３ａの場合に、対応する柱状体側面４９ａ〜４９ｄ上に同一の角度で突き当たるビーム３５ａ〜３５ｄのビーム光路に対応する。図２ａに示される素子２３の位置にあるビーム３３ａ〜３３ｄのビーム光路は、図２ｃのビーム３５ａ〜３５ｄのビーム光路と同じであると見なされるべきである。それは、コーナ角の半分γ／２だけ回転した後に結果として生じる。それゆえ、対応する成分ビームは、丸括弧内に入れられる。その際、図２ｃのビーム３５ａ〜３５ｄのビーム光路は、図２ａのビーム３３ａ〜３３ｄのビーム光路に対応するであろう。図２ｂに示される素子位置において突き当たるビーム３３ａはもはや、対応するミラー３７に向かって反射されない。
【００４３】
上記で明記されたデータは、その放射源の放射の場合に、約１．５の屈折率を有する光路長変更素子の材料に関連する。さらに屈折率が高い材料が用いられる場合には、反射コーティング５０ａ〜５０ｄのコーティング幅ａを短くして、基準アームの時間的な測定範囲を離しておくことができる。
【００４４】
基準アーム１１及び１２の光路長は、基準アーム１１及び１２によって利用できるようになる２つの測定範囲が、１つの空間内で互いに切れ目なく結合されることがないように設計することができる。目の後部の役割を担う基準アームが十分に長く設計される場合には、目の後部の役割を担う基準アームの測定範囲は、目１９の最も深い場所にある、目の前部の役割を担う基準アームの位置よりも、所定の光路長だけ網膜の近くにある位置から始まる。この測定の結果として、前部の深さの走査と後部の深さの走査との間に走査ギャップが生じる。言い換えると、目の前部と目の後部との間には所定の距離（設計によって設定することができる）があり、その距離においては、反射性構造を測定することができない。
【００４５】
人の目の場合、この走査ギャップは、約４ｍｍ〜１０ｍｍ程度の大きさになるように選択されるであろう。水晶体にわたって網膜まで角膜の深さの走査を記録するとき、そのような走査ギャップがあっても、情報の損失は最小限であり、無視できるほどである。なぜなら、この走査ギャップは、圧倒的な数の患者又は正常な被検者にとって、測定されるべき目の構造が存在しない目の領域内に置かれているためである。走査ギャップは、硝子体の最前部にある水晶体表面の背後に置かれる。走査ギャップの利点は、１つの軸を中心にして回転する光路長変更素子２３が、必然的に、走査ギャップに対応する光路長だけ短い走査深さを利用することになることにある。それゆえ、側面４９ａ〜４９ｄの長さをさらに短くして光路長変更素子２３を用いることができ、これによって、同じ走査速度でも、必然的に感度が高くなる。
【００４６】
２つの基準アーム１１及び１２内に、並びに測定アーム１３内に配置される偏光コントローラ１８、２７及び２９は、アーム１１、１２及び１３内の放射偏光を適合させるという目的を果たす。２つの基準アーム１１及び１２の光路長差は常に、２つの基準アーム１１及び１２の基本時間遅延の差が、測定されることになる最大長、たとえば、眼球の長さの半分に対応するように設定される。
【００４７】
２つの基準アーム間の差がさらに大きい場合には、より長い距離を測定することもできるが、その間に存在する領域内の反射を検出することができないという制約がある。
【００４８】
時間に関して考えると、２つの干渉は、光路長変更素子２３の回転の速度及び柱状体側面の数に応じて、次々に非常に迅速に生じる。距離、厚みを測定する場合に、従来技術では常に、時間をずらして２つの測定を行う必要があったが、本発明の場合には、測定されることになる物体が空間的に動いても、測定精度に及ぼす影響はごくわずかであるように、迅速に測定結果が出される。略述されたばかりの利点は、一般的にじっとしていることが難しいことがある子供の目に関する長さを測定する場合に、非常に役に立つ。
【００４９】
図１には詳細には示されない測定ヘッド２０が、図３にさらに詳細に示される。測定アーム１３の単一モードファイバ１４ｂが測定ヘッド２０に入る。ファイバ１４ｂの端部には、保持する目的で、いわゆるフェルール５７が配置される。ファイバ１４ｂの中に導かれる放射は、所定の開口角において、ファイバコアに従ってフェルール５７から出射し、レンズユニット５９を有する合焦ユニット５８を用いて、その厚みが求められることになる層の前面上に合焦する。ここで選択された例では、層を、目の角膜として与えることができる（測定物体１９）。既に上述したように、それは、層厚を求める場合に、測定放射を前面上と、その後、背面上との両方において合焦することができるときに好都合である。ここで、層の背面上で合焦することが目的である場合には、所定の屈折率ｎ及び所定の厚みｄを有する平行平面板６１が、フェルール５７とレンズユニット５９との間に、合焦ユニット５８の一部として押し込まれる。この平行平面板６１は、フェルール５７内のファイバ端の像オフセットｖを生成し、それゆえまた、物体の深さ方向に焦点を動かす。レンズユニット５９の光学的な結像データと共に、ここでは、フェルール５７内のファイバ端が層の背面上、すなわち、ここでは網膜上（目の背面）に結像されるように、平行平面板６１の厚みｄ及び屈折率ｎを適切に選択することによって、その像オフセットが選択される。測定ビーム２２内への平行平面板６１の導入は、層の前面（平行板なし、すなわち平行板が引っ込められる）、又は層の背面（平行板が押し込まれる）を求める役割を担う基準アームによって光路長変更が正確に実行されるように、上記の光路長変更素子２３と同期して行われる。
【００５０】
ここで、平行平面板６１を出し入れする際にいくつか問題があるので、この代わりに、図４に示される回転式円板６３を用いることが提案される。その円板では、円形リングからエッジセグメント６４（「歯部」）が突出しており、その円板側面は、平行平面形で、且つ透過性であるように設計される。層の前面の測定中には、フェルール５７から生じる測定放射は、円形リングのエッジセグメント６４間の間隙６５のうちの１つを横切り、層の背面の測定中には、円形リングのセグメント６４のうちの１つを横切る。円板６３の回転動作は、駆動部（図示せず）を介して、光路長変更素子２３の回転に結合される。
【００５１】
冒頭で既に述べられているように、それは、特に人の目の場合に、層厚を求めることに加えて、関連する層のさらなる幾何学量としてトポグラフィも求めることができるときに好都合である。同様に図３に示されるように、測定ヘッド２０は、表面のトポグラフィを求めるための付加的な構成要素を備えることができる。
【００５２】
異なる輝度から成る複数の領域を有する光学構造ユニット７０が、そのトポグラフィが求められることになる表面、ここでは角膜６９の上流に配置される。この構造が角膜上で反射して結像し、この像が評価される。その構造の形状はわかっているので、初めに述べられたように、その像内の形状から表面トポグラフィを推測することができる。
【００５３】
層厚を求めるための測定ビーム２２は、構造ユニット７０を通って中央に導かれることが好ましい。この目的を果たすために、ビーム２２は、波長を選択するように動作するミラー７１を用いて、レンズユニット５９の下流に偏向される。このミラー７１が動作できるようにするために、層厚の測定に関連する測定放射の場合と、構造の放射の場合とで異なる波長が用いられる。それゆえ、ミラー７１は、測定放射を反射するが、「構造放射」を（概ね）損失することなく透過するコーティングを有する。後方に延長する部分では、ビーム２２は、反射する構造を角膜表面６９上に結像するための光軸６８を規定する。
【００５４】
角膜表面６９によって反射される構造を結像するために、下流にある絞りと共に、さらなるレンズユニット７２が用いられ、角膜表面６９をカメラチップ７３の像平面上に結像する。レンズシステム７２は、ミラー７１とカメラチップ７３との間に配置される。測定放射のための遮断フィルタ７５が、ミラー７１とカメラチップ７３との間に配置され、ビーム２２の測定放射が、トポグラフィ評価を妨害しないようにする。測定放射は、目を安定させるための視線固定放射として、患者に対して同時に用いることができる。カメラチップ７３は評価ユニット７４に接続され、評価ユニット７４はさらに、検出ユニット１７にも接続される。評価ユニット７４は、既に上記で説明されており、後にさらに説明される装置の一部であり、測定される全てのデータを処理し送信及び表示する役割を果たす。
【００５５】
光学構造ユニット７０の１つの例示的な設計７９が図６に示される。構造ユニット７９は、１６個のＬＥＤ８０ａ及び８０ｂを有し、それらのＬＥＤは、８個ずつ２つの同心のリング８２ａ及び８２ｂ内に配列される。２つの連続したＬＥＤ間の角度の差は４５度である。これらのＬＥＤは、不可視領域、又はほとんど見ることができない赤外線領域において発光することが好ましい。この場合、患者の目は、不要な光刺激によってそらされない。３つ以上のリングを用いることもでき、リング当たり９個以上のＬＥＤを用いることもできる。
【００５６】
その幾何学的な接続線が構造ユニットの中心８１を通過する２つのＬＥＤによって、２つのＬＥＤ像の接続線間の平均曲率半径を測定できるようになる（すなわち、角膜の経線を測定できるようになる）。眼内レンズの屈折力を適合させるときに、それは主に、角膜経線の複数の曲率半径からの、対象となる、最も急峻な経線及び最も平坦な経線、又はその２つの経線の平均値である。最も急峻な経線及び最も平坦な経線の方向は必ずしも、測定される曲率半径のうちの１つの方向に対応する必要はない。最も平坦な曲率半径は、測定された曲率半径のうちの最長の曲率半径よりもわずかに平坦にすることができ、最も急峻な部分の曲率半径はさらに、測定された曲率半径のうちの最短の曲率半径よりもわずかに短くすることができる。
【００５７】
最も急峻な経線及び最も平坦な経線、並びに平坦な経線の軸角を計算することができるように、少なくとも５個のＬＥＤを備えなければならない。曲率半径を測定するとき、全てのＬＥＤが同時にオン及びオフに切り替えられる。
【００５８】
その接続線が必ずしも中心８１を通過する必要がない２つの任意のＬＥＤ間で平均曲率半径を計算することができる。この平均曲率半径は、２つの対応するＬＥＤ間の接続線に突き当たる。単位表面当たりの測定可能な曲率半径の数は、備えられるＬＥＤの数と共に増加する。十分に多くのＬＥＤが与えられるとき、角膜のトポグラフィを計算することができる。測定する点（すなわち、ＬＥＤ）の数が多くなるほど、トポグラフィを正確に求めることができる。角膜の半径を測定するために、任意の数の同心リング、及びリング当たり任意の数のＬＥＤを用いることができる。再び、任意の数の同心リング、及びリング当たり任意の数のＬＥＤを視線固定放射体として用いることができる。用いられるＬＥＤの数は、リングの直径及びＬＥＤの寸法によってのみ上限を設けられる。
【００５９】
干渉計装置の測定ビーム２２は、装置と、測定物体１９としての角膜の前面との間の距離を測定するためにも用いることができる。この距離は、カメラチップ７３上に結像される種々のＬＥＤスポット間の距離が、ＬＥＤと、測定されることになる角膜の前面との間の距離の関数であるときに必要とされる。たとえば、コストの理由から、主にレンズユニット７２のためにテレセントリックレンズが用いられないときに、この距離への依存性が実質的に持ち出される。その際、その距離を測定することによって、距離に関する情報がない場合に可能である計算よりも、角膜の曲率半径を厳密に計算できるようになる。角膜の前面まで測定されることになる距離は、基準アーム１１又は基準アーム１２のいずれかを用いることによって求められる。
【００６０】
ＬＥＤの実装密度（packing density）は限られる（個々のＬＥＤは所定の幾何学的大きさを有する）ので、多数のＬＥＤによって後方から照射されるピンホール絞りを用いることができる。ピンホール絞りの穴の直径は、各ＬＥＤの大きさよりも著しく小さいように選択することができる。それによって、さらに多くの数の発光点を得ることができる。ピンホール絞りは必ずしも円形の穴を有する必要はなく、線が存在することもできる。これらの線を同心円として、及び同心円と、それを横切るビームの組み合わせとして設計することができる。
【００６１】
図３に示されるように、ＬＥＤの上流に拡散スクリーン８３を配置することもできる。拡散スクリーン８３は、測定されることになる表面上に輝度スポットを生成し、その輝度スポットの横方向への広がりは、ＬＥＤ放射角、拡散スクリーンの厚み及び拡散スクリーン８３と関連するＬＥＤとの間の距離から生じる。拡散スクリーン８３は不可欠ではない。拡散スクリーン８３が存在しない場合には、カメラチップ上に結像されるＬＥＤは、より小さな直径を有する。結像される直径が過度に小さくなると、とりわけ、結像されるスポットの質量中心を求める際の精度が低下することがあるという不都合がある。一般的に、わずか数ピクセルしかないスポットでは、それよりも多くの数のピクセルを有するスポットよりも、測定精度が低下することがある。拡散スクリーン８３が用いられる場合には、目に照射される強度が低くなるので、さらに高輝度のＬＥＤを用いることができる。
【００６２】
図６に示される構造ユニット７９の場合、不可視領域、又はほとんど見ることができない領域において発光するＬＥＤ８０ａ及び８０ｂが用いられた。ここで、図７は、径方向に配列され、好ましくは赤外線領域において発光するＬＥＤ８９ａと８９ｂとの間に、可視領域において発光する、さらなるＬＥＤ９０が配置される光学構造ユニット８７を示す。ここで、これらのＬＥＤ９０のうちの１つがオンに切り替えられる場合には、患者は周縁の視線固定点を提供される。ここで、患者がこの光刺激に視線を固定する場合には、その患者はこの点に目の軸を動かすので、周縁の眼内距離、長さ又は厚みを干渉によって測定するために、測定ビーム２２を用いることができる。既知の装置とは対照的に、装置を回転させる必要はない。
【００６３】
測定ビーム２２による４つの周縁測定が、経時的に連続してオンに切り替えられる４つの異なる可視ＬＥＤ９０（視線固定ＬＥＤ）を用いて連続して実行される場合には、そこから、埋め込まれた眼内レンズ（ＩＯＬ）の傾斜を測定することができる。図１２は、経時的に連続してオンに切り替えられる２つの水平方向のＬＥＤ９０を用いて、水平方向の傾斜を測定することだけを示す。２つの測定結果として、距離ＤＬ（「左への距離」）が距離ＤＲ（「右への距離」）に等しくないことが明らかになる場合には、ＩＯＬは水平方向において傾いている。垂直方向の傾斜を測定するためには、２つの垂直方向のＬＥＤ９０が、経時的に連続してオンに切り替えられなければならない。傾斜を知ることによって、医師は、傾いた眼内レンズを矯正するための判断の根拠を与えられる。
【００６４】
図８は、光学構造ユニット７０及び８７に関連する、さらなる変形形態９１を示す。この構造ユニット９１は、角膜の前面を測定することができるだけでなく、角膜の背面、並びに水晶体の前面及び水晶体の背面も測定することができる。ここに示される例では、同心円９５ａ〜９５ｄ上に配列される４つのＬＥＤ９７がそれぞれ、中心９３に対して放射状の星形を成している８つのブランチ９４ａ〜９４ｈの配列内に存在する。ブランチ９４ａ〜９４ｈのＬＥＤはそれぞれ、内側から外側に向かってブランチの文字によってさらに符合を付される。それゆえ、ブランチ９４ａの最も内側にあるＬＥＤは、表示９４ａ１を有し、ブランチ９４ａの最も外側にあるＬＥＤは、表示９４ａ４を有する。円柱レンズ９９がそれぞれ、各ブランチ９４ａ〜９４ｈ上に配置される。８個の円柱レンズ９９が、ＬＥＤ９７を、角膜と水晶体との間の領域上に合焦する。ここで、ＬＥＤの列、たとえば、中心９３を横切る接続線上に位置するＬＥＤ９７ａ４〜９７ａ１及び９７ｅ１〜９７ｅ４がオンに切り替えられる場合には、目において光ギャップが生成される。その後、ＬＥＤ９７ａ４〜９７ａ１及び９７ｅ１〜９７ｅ４が、短い遅延時間でオフに切り替えられ、その後、ＬＥＤ９７ｂ４〜９７ｂ１及び９７ｆ１〜９７ｆ４がオンに切り替えられる。その後、ＬＥＤ９７ｂ４〜９７ｂ１及び９７ｆ１〜９７ｆ４がオフに切り替えられ、ＬＥＤ９７ｃ４〜９７ｃ１及び９７ｇ１〜９７ｇ４がオンに切り替えられる。それ以降も同様である。これは、中心９３を中心にして回転する光ギャップを生成する。図３のカメラと同じように中心に配置されるカメラが、円柱レンズ９９によって目の中に投影される一連の光ギャップを視認する。２つの周縁に配置されるカメラ（図示せず）（たとえば、１つは垂直方向に、もう１つは水平方向に配置される）によって、光ギャップをさらに測定できるようにする。カメラチップ上に現れる光ギャップの位置から、角膜の背面のトポグラフィ、前眼房の深さ（３次元）、水晶体前面及び水晶体背面のトポグラフィ、水晶体の厚み（３次元）並びに水晶体混濁を計算することができる。上記の干渉計装置（図３を参照）は、カメラ像の生成中に存在する距離を求めるために用いられる。その際、カメラによって測定された表面は、測定された距離を用いてさらに補正される。
【００６５】
図８の例示とは対照的に、別の数のＬＥＤを用いることもできる。点状のＬＥＤの光スポットが互いの中に流れ込むようにするために、ＬＥＤと円柱レンズとの間に、好ましくは直線的に動作する拡散板（図示せず）をさらに配置することができる。それによって、均一に照明される光ギャップを生成することができる。
【００６６】
ＬＥＤを連続してオン及びオフする代わりに、全てのＬＥＤをオン状態にして、その上で回転式の機械的なギャップを動かすこともできる。
【００６７】
図８に示される８個の円柱レンズ９９の代わりに、互いに位置合わせされた２つの円柱レンズを有し、中心９３を中心にして回転する一対の円柱レンズ（図示せず）だけを用いることもできる。
【００６８】
図４に示されており、円形リングの断片を有する回転式円板６３は、２つの異なる焦点への測定放射の合焦を切り替えるという目的を果たす。ここで、その目的が、３つ以上の焦点へ切り替えることである場合には、そのセグメントは、切り替えられることになる焦点の数に応じて、対応する数の平行平面形の段を有する必要がある。そのような段を作り出すことはできるが、困難を伴い、高いコストがかかるのは避けられない。それゆえ、そのような段を得るために、円形リングのセグメントに類似の対応する切欠きを設けられた多数の平行平面円板１３１及び１３２が互いに重ね合わせられて、図５（ａ）〜（ｄ）に示されるような焦点移動デバイス１３０が形成される。ここで、図５（ａ）に示される円板１３１は、たとえばその輪郭が、図４に示される回転式の平行平面円板６３に対応するが、その場合厚みが異なる場合がある。たとえば、目の検査の場合、たとえば、基準アーム１１の動作中の円板１３１の目的は、焦点を角膜表面から網膜に動かすことであり、その円板は厚みｂ１を有する。角膜は常に、測定ビームが円形リングの空きセグメント１３３を通過する度に合焦されることになり、網膜は、ビームが円形リングのエッジセグメント１３５の透過性材料を通過するときに合焦されることになる。上記で述べられたことは、図３のフェルール５７とレンズ５９との間の距離が、レンズの焦点距離よりも長い場合に有効である。逆の場合には、すなわち、フェルール５７の距離が、レンズの焦点距離よりも短いものとすると、測定ビームが円形リングの空きエッジセグメントを通過するときに、網膜が測定される。ビームが円形リングの透過性のエッジセグメントを通過するときに、角膜が測定される。白内障患者の場合には特に、正常な網膜の場合よりも網膜信号が弱いので、白内障患者の場合、後者の設計が用いられることが好ましい。
【００６９】
それぞれの場合に、円形リングの４つのセグメント１３３及び１３５が存在し、これらのセグメントは交互に配置される。円形リングの各セグメント１３３及び１３５の中心角φは４５度である。円形リングのセグメント１３３の外側円弧は半径ｒ１を有し、円形リングのセグメント１３５は、Δｒだけ大きな半径ｒ２を有する外側円弧を有する。Δｒは、測定ビーム２２が十分な空間を有するだけの大きさになるように選択される。したがって、常に、円形リングの２つの同一のセグメント１３３及び１３５が互いに向かい合って対角線上に存在する。
【００７０】
その際、図５に示される第２の円板１３２は、基準アーム１２が水晶体内に焦点を合わせるように動作している間に、その役割を有し、厚みｂ２を有する。回転式の平行平面円板１３２の厚みｂ２は、円板１３１の厚みｂ１とは異なる。円板１３２は、透過性材料から成る、円形リングの２つのエッジセグメント１３７を有し、それらのエッジセグメントは、互いに向かい合って対角線上に位置し、それぞれ４５度の中心角ｐ１及び半径ｒ２を有する。それゆえ、円形リングのセグメント１３７の間に存在する円形リングの空き部分１３９は、１３５度の中心角ｐ２及び半径ｒ１を有する。
【００７１】
図５（ｃ）に示されるように、２つの円板１３１及び１３２は、一方では、その回転軸１４１及び１４２が位置合わせされ、他方では、透過性材料から成る、円形リングのセグメント１３７がそれぞれ、円形リングの４つの空きセグメント１３３のうちの２つの背後に存在することになるように、互いに重ね合わせられる。
【００７２】
図５（ｃ）では、測定ビーム２２は、円形リングの空きセグメント１３３及び１３７（領域Ａ）内に厳密に配置され、結果として、眼の検査の上記の例では、角膜上に合焦される。合焦ユニット５８の焦点移動デバイス１３０が、図５（ｃ）の回転矢印１４３の方向にさらに回転すると、測定ビーム２２は、透過性材料から成り、大きな厚みｂ１を有する、円形リングのエッジセグメント１３５（領域Ｂ）を通過し、結果として、網膜上に合焦することになる。さらに回転した後に、測定ビーム２２は、透過性材料から成り、薄い厚みｂ２を有する、円形リングのエッジセグメント１３７（領域Ｃ）を通過し、その結果として、水晶体内に焦点が合わせられ、その厚みが求められる。さらに領域Ｄまで回転する場合には、測定ビーム２２は再び、厚みｂ１を有する材料を通過し、それゆえ、領域Ｂと同じように、網膜上に合焦する。領域Ｅでは、測定ビーム２２は空気だけを通過するので、角膜上に合焦する。領域Ｆでは、再度、網膜上に合焦し、領域Ｇでは、水晶体の厚みが測定され、領域Ｈでは、再度、網膜上に合焦する。それゆえ、ここで説明された構成を用いて、１つの測定方法において、眼球の長さ及び水晶体の厚みを求めることができる。
【００７３】
上記で略述された焦点移動デバイス１３０は、空き円弧部分を有する２つの回転式円板で動作する。焦点のそれぞれの位置は、その時点で通過される材料のそれぞれの厚みによって、及びその屈折率によって決定される。ここで、個々の円板の厚みを合計して、全厚を形成するように、焦点移動デバイスを設計することもできる。しかしながら、その際、望ましくない反射を引き起こすことになる空隙がプレート間に生じないようにしなければならない。しかしながら、２つの円板の代わりに、さらに多くの円板を用いることもできる。再び、上記で略述された３つの焦点の代わりに、さらなる焦点が生成されるように、さらに細分することもできる。
【００７４】
当然、２つの基準アーム１１及び１２のみを用いる代わりに、互いに適切な角度を成す３つ、４つ及び５つ以上の基準アームを用いることもできる。個々の基準アームは、単一の光路変更素子の上流において、光路変更素子の回転と同期して、適切なビーム遮断装置を用いて接続及び分離することができる。
【００７５】
欧州特許第０  ８７７  ９１３号に記載され、図１、図２ａ、図２ｂ及び図２ｃに示される光路長変更素子２３の代わりに、独国特許第３４  ４６  ０１４号の図１〜図３に示される光路長変更素子に多少変更を加えて利用することもできる。光路長変更素子２３は、使用中に、基準ビームによって透射される。対照的に、図９に示される光路長変更素子１０３の場合、基準ビームは、その表面において反射される。基準ビームは、光路長変更素子１０３には入射しない。光路長変更素子１０３は、同じように、軸１０５を中心にして回転する回転体として設計される。銀めっきされた外面１０９ａ〜１０９ｌを有する６つの二等辺ルーフプリズム１０７ａ〜１０７ｆが、真直ぐな円柱体１０６上に配置される。円柱体１０６上にあるルーフプリズム１０７ａ〜１０７ｆの底面において接する外面１０９ａ／１０９ｌ、１０９ｃ／１０９ｂ、１０９ｅ／１０９ｄ、１０９ｇ／１０９ｆ、１０９ｉ／１０９ｈ及び１０９ｋ／１０９ｊはそれぞれ、互いに直角εを成す。基準アーム１２と同じように設計される基準アーム１１２の自由ビーム１１１ａは、開口部１１３を通じて導かれ、図９において開口部１１３の上には、ビーム１１１ａに対して垂直に延在し、ビーム１１１ａの放射を概ね１００％反射するように設計されるミラー１１５が配置される。ビーム１１１ａの放射に対する吸収体１１６が、開口部１１３の下に配置される。図９に示される、光路長変更素子１０３の位置では、ビーム１１１ａは側面１０９ａに突き当たり、ここからビーム１１１ｂとして側面１０９ｌに反射され、それによって、ビーム１１１ａと平行に、ビーム１１１ｃとしてミラー１１５上に導かれ、側面１０９ｌに向かって逆反射され、反射ビームとして、再び開口部１１３を通過する。直角εのために、図９に破線によって示されるように、光路長変更素子１０３が矢印１１８の方向に、或る角度だけさらに回転している場合であっても、ミラー１１５に突き当たるビームは、常に元の側面に向かって逆反射される。ビーム１１１ｃが突き当たる点１１７は、ビーム１１１ａがルーフプリズム１０７ａの先端１１９ａ上に入射するまで、図９に示される開口部１１３から上方に離れる。光路長変更素子１０３がさらに回転すると、ビーム１１１ｃは、開口部１１３から離れるよう進み、その後、開口部１１３の方向に進み、吸収体１１６に突き当たる。言い換えると、ここでは、ビームは反射しない。
【００７６】
基準アーム１１と同じように設計される第２の基準アーム１２０のビーム１２１は、開口部１２２を通過し、ビーム１１１ａが先端１１９ａに突き当たる瞬間に、ルーフプリズム１０７ｆの先端１１９ｆに突き当たり、面１０９ｌがさらにわずかに回転した後に、面１０９ａ上に反射され、それによって、ミラー１２３上に反射され、そこから、再び反射して面１０９ａに戻され、反射したビームが再び開口部１２２を通過するようになる。ビーム１２１が面１０９ａに突き当たるまで、光路長変更素子１０３がさらに回転した場合には、面１０９ｌにおいて反射されたビームは、図９に示されるように、開口部１２２の斜め上の吸収体１２５上に再び入射する。２つの入射ビーム１１１ａ及び１２１は互いにオフセット角δｓを成す。或る許容範囲を除いて、オフセット角δｓは、ルーフプリズムのぞれぞれの隣接する先端の中心角に対応する。ここで、選択される許容範囲が大きくなると、それと共に光路長変化は小さくなる。
【００７７】
ビーム１１１ｃが反射体１１５に突き当たるとき、反射によって偏向されるビーム１２１は吸収体１２５に突き当たる。反射したビーム１１９がミラー１２３に突き当たるとき、ビーム１１１ｃは吸収体１１６に突き当たる。
【００７８】
６個のルーフプリズム１０７ａ〜１０７ｆで光路長変更素子１０３を設計する代わりに、別の数のルーフプリズムを用いることもできる。しかしながら、隣接する面は、円柱体上で常に９０度の角度を成して接しなければならない。
【００７９】
欧州特許第０  ８７７  ９１３号に記載される光路長変更素子２３が図２ａ〜図２ｃに示されており、この場合には、角４７ａ〜４７ｄから始まる柱状体側面４９ａ〜４９ｄは、部分的に約１００％であるコーティング５０ａ〜５０ｄだけを有する。図１０に示される光路長変更素子の変形形態１４７の場合、同じように正方形の断面を有するが、２つの隣接する柱状体側面１４９ａ及び１４９ｂは、その全体にわたって概ね１００％反射コーティングを設けられ、他の２つの柱状体側面１５１ａ及び１５１ｂは、反射コーティングは設けられず、反射防止コーティングを設けられることが好ましい。その光路長変更素子１４７は、同じように、回転軸１５２を中心にして回転する。光路長変更素子１４７の材料用の屈折率がｎ＝１．５であるとすると、光路長変更を中止することなく、０度〜５８度の回転が可能である。これによって、それぞれの場合に１つの基準アームにおいて、図２ａ〜図２ｃに示される光路長変更素子２３と比べると、柱状体側面のための最大限可能な走査の深さが大きくなる（光路長変更素子２３の場合には、回転によって動くことが可能なのは、最大で４４度までに過ぎない）。一部だけが反射コーティングを設けられる場合（光路長変更素子２３）と比較すると、側面の長さ全体を覆う反射コーティング（光路長変更素子２３）の場合、基準アーム当たり実行することができる測定が、１回転当たり４回ではなく、２回だけであるという不都合がある。側面全体をコーティングする場合に、２つの基準アームの走査時間中に、干渉する時間が重ならないようにするために、光路長変更素子１４７に突き当たる、２つの基準アームの２つのビーム１５４ａと１５４ｂとの間の角度δｘは、４５度ではなく、少なくとも５８度でなければならない。
【００８０】
図１１は、時間領域光コヒーレンストモグラフィ（ＴＤＯＣＴ）１５５及びスペクトル領域光コヒーレンストモグラフィ（ＳＤＯＣＴ）１５６を用いて、透過性又は拡散性の物体上で少なくとも１つの幾何学量を求める装置を示す。ＴＤＯＣＴ１５５の構成要素は破線によって囲まれ、ＳＤＯＣＴ１５６の構成要素は一点鎖線によって囲まれる。ＴＤＯＣＴ１５５は基本的には、図１に示される構成要素を含む。ＴＤＯＣＴ１５５をＳＤＯＣＴ１５６に接続することによって、ここで、これら２つのトモグラフィの利点を互いに組み合わせることができる。厚み、距離及び／又は長さを求めることに加えて、ここでは、トポグラフィを迅速且つ正確に求めることができる。この組み合わせた測定は、確かに、上記のような測定ヘッド２０を適切に設計すれば、図１に示される上記の装置を用いて実行することもできるが、上記のＬＥＤ構成の代わりに、ＳＤＯＣＴ１５６を用いることによって、トモグラフィデータを、さらに厳密に、且つさらに迅速に求めることができるようになり、さらに、物体の内部のトポグラフィを求めることもできる。
【００８１】
ＳＤＯＣＴ１５６単体については、たとえば、R. A. Leitgeb、W. Drexler、A. Untergrube、B. Hermann、T. Brajraszewski、T. Ie、A. Stingl、A. F. Fercherによる論文「Ultrahigh Resolution Fourier Domain Optical Coherence Tomography」（Optics Express, vol.12, No. 10, 17 May 2004, pages 2156-2165）に記載されているが、そこでは、トポグラフィを求めるために用いられるのではなく、層厚を求めるために用いられる。
【００８２】
一例として目に対して使用する場合、ＴＤＯＣＴ１５５とは対照的に、ＳＤＯＣＴ１５６の場合、最大限可能な走査の深さは典型的には、数ミリメートルに制限されるので、ＳＤＯＣＴ１５６は、目の前部又は目の後部のいずれかを測定する。このような制限がある１つの理由は、カメラ線１５９内に存在する利用可能なカメラピクセル１５７の数に制限があることである。各線１５９のピクセルは典型的には１０００ピクセルである。ＳＤＯＣＴ１５６とは対照的に、ＴＤＯＣＴ１５５は、典型的には３０ｍｍ〜４０ｍｍの長さを測定することができる。しかしながら、ＳＤＯＣＴ１５６の測定感度及び走査速度は、ＴＤＯＣＴ１５５よりも数倍大きい。高感度且つ高速であるため、ＳＤＯＣＴ１５６は、以下に記載されるミラー１８９が、測定ビーム１８６ａを１つ又は２つの方向にどのように反射するかに応じて、測定物体において、表面（２次元）又は典型的には３ｍｍの深さを有する体積（３次元）を走査するために用いられる。ＳＤＯＣＴ１５６とは対照的に、ＴＤＯＣＴ１５５は、測定物体において１次元だけの測定を行う。
【００８３】
図１１に示されるＴＤＯＣＴ１５５は基本的には、図１において既に示されている構成要素を有し、図１の構成要素と同一の構成要素は同じ参照符号を有する。したがって、図１と同じように、放射源１と、放射減衰器５と、偏光コントローラ７と、同じように設計され、光路長変更素子２３を有する基準アーム１１及び１２とが存在し、光路長変更素子２３は、光路長変更素子１０３又は１４７として設計することもできる。さらに、図１に示されるように、ＴＤＯＣＴ１５５は、２つの検出器１５及び１６と、検出電子装置１７とを有する。しかしながら、図１に存在する測定ヘッド２０、及び単一モードファイバカプラ９の設計は異なり、以下に説明される。
【００８４】
上記で既に仕様が定められている構成要素に加えて、図１１に示される構成は、４×４単一モードファイバカプラ１６０を有し、それは、図１１では、その右側において、放射導体３ｃ、１０ｂ、１０ａに、さらには放射導体１６１に接続されており、放射導体１６１は分光器１６３に導かれる。
【００８５】
分光器１６３は、放射導体１６１から出射する放射１６５をコリメートするレンズ１６４を有する。コリメートされた放射１６７は回折格子１６９に導かれる。回折格子１６９は、回折格子１６９に突き当たる放射１６７に含まれる各波長を別の方向に反射する。波長成分に分解された、この放射１７０は、合焦線１７１によって、カメラピクセル１５７を有するカメラ線１５９上に合焦される。それゆえ、各ピクセル１５７は常に、非常に具体的に決められた波長領域だけを受光する。物体１９において生じる様々な反射の位置、それゆえ、トポグラフィ及び／又は経線は、カメラピクセルによって検出される波長領域の強度を求めることによって、且つ評価ユニット１７３内の数学的変換（フーリエ変換）を用いて、求めることができる。
【００８６】
図１１の左側では、４×４単一モードファイバカプラ１６０が、２つの基準アーム１１及び１２と、測定アーム１３とは異なる測定アーム１７５と、さらなる基準アーム１７６に接続される。基準アーム１７６は、単一モードファイバ１７７ａを介して、結合器１６０に接続される。単一モードファイバ１７７ａの他端は、たとえば、圧電作用によって動作するオプションの位相変調器１７９に接続され、さらに、単一モードファイバ１７７ｂを介して、オプションの偏光コントローラ１８０に接続される。偏光コントローラ１８０から生じる放射はミラー１８１に達し、そのミラーによって、放射は反射され、上記の構成要素を介して、結合器１６０に戻される。
【００８７】
結合器１６０に接続される測定アーム１７５は、図１に示される偏光コントローラ１８を有し、さらに、自由空間放射を生成するためにフェルール５７を有する。上記のように、焦点調整は、レンズと、光学素子６１、６３又は１３０と同じようにして設計される光学素子１８４とを用いて、基準アーム１１及び１２内の光路長測定と同期するように行うことができる。スプリッタミラー１８５が、レンズ１８３と、光学素子１８４との間に配置される。スプリッタミラー１８５を用いて分離される放射１８６ａは、偏向ミラー１８７を介して、スイングミラー１８９上に、そして、その後、さらなるスプリッタミラー１９０に導かれる。スプリッタミラー１８５によって分離されない放射１８６ｂは、スプリッタミラー１９０上で、ミラー１８７及び１８９を介して偏向された放射１８６ａと合成される。成分ビーム１８６ａは、光スペクトル領域トモグラフィ１５６の一部であり、たとえば、スイングミラー１８９を動かすことによって、測定されることになる目の部分、たとえば、前面又は背面の部分にわたって横方向に偏向される。
【００８８】
ファイバカプラ１６０において、基準アーム１７６によって反射される放射が、物体１９によって逆反射される放射と重ね合わせられる。その際、放射のうちの２５％が、ファイバカプラ１６０から、放射導体１６１の中に進む。
【００８９】
したがって、ＴＤＯＣＴ１５５は、主要構成要素として、光路長変更素子２３と、２つの基準アーム１１及び１２と、４×４単一モードファイバカプラ１６０と、放射源１と、放射減衰器５と、偏光コントローラ７と、２つの検出器１５及び１６と、検出電子装置１７と、評価ユニット１７３と、偏光コントローラ１８と、フェルール５７と、レンズ１８３と、光学ユニット１８４と、物体（目）１９とを含む。
【００９０】
ＳＤＯＣＴ１５６は、放射源１と、放射減衰器５と、偏光コントローラ７と、４×４単一モードファイバカプラ１６０と、分光器１６３と、基準アーム１７６と、偏光コントローラ１８と、フェルール５７と、レンズ１８３と、スプリッタミラー１８５と、偏向ミラー１８７と、スイングミラー１８９と、スプリッタミラー１９０と、物体１９とを含む。好都合な改良形態では、スイングミラー１８９と、偏向ミラー１８７又はスプリッタミラー１８５との間にレンズ（図１１には示されない）が配置されることになり、それを用いて、その「内部」トポグラフィが求められることになる物体１９内のゾーン上に放射を合焦することができ、当然、「外部」トポグラフィも求めることができる。しかしながら、スイングミラーによる偏向の結果として、ビームがレンズ表面上で動くことになるので、このレンズは、スイングミラー１８９とスプリッタミラー１９０との間には配置されないであろう。
【００９１】
図１１に示される構成はさらに、トポグラフィを求めるための図３に示される構成要素も含むことができる。図１１に詰め込み過ぎないようにするために、波長選択ミラー７１、レンズユニット７２、遮蔽フィルタ７５及びカメラチップ７３だけが図示される。当然、ＬＥＤ配列も存在するが、図示されない。図３に類似の構成を用いて、自由表面のトポグラフィを求めることができ、一方、ＳＤＯＣＴ１５６を用いて、自由表面に加えて、物体の深さ方向に存在するトポグラフィも求めることができる。
【００９２】
上記の装置を用いて、ただ一度の位置決め動作において、目の多数の構造を測定することができる。したがって、外側又は内側にある表面のそれぞれのトポグラフィに加えて、目の場合には、たとえば、角膜、前眼房、水晶体及び硝子体の厚み及び内部構造を測定することができる。さらに、患者の目において行われる装置の一度の位置決め動作によって、水晶体皮質及び水晶体混濁、眼球の長さ、網膜の内部構造、有水晶体眼内レンズ及び偽水晶体眼内レンズの位置及び厚み、コンタクトレンズの位置及び厚み、角膜の曲率半径をさらに測定することができ、虹彩角膜角を測定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】光学的に透過性及び／又は拡散性の材料の厚み及び／又は光路長を求めるための本発明の装置の概略図である。
【図２ａ】回転軸を中心にして回転することができる、図１に示される装置の光路長変更素子を示す図である。
【図２ｂ】回転軸を中心にして回転することができる、図１に示される装置の光路長変更素子を示す図である。
【図２ｃ】回転軸を中心にして回転することができる、図１に示される装置の光路長変更素子を示す図である。
【図３】図１に示される装置の測定ヘッドの概略図である。
【図４】図１に示される装置の測定ビームの焦点を調整するための回転式円板としての焦点変位ユニットを示す図である。
【図５】２つの回転式円板から組み立てられる、図４に示される焦点移動ユニットの設計を変更したものであり、（ａ）はそのうちの一方の円板の平面図、（ｂ）はそのうちの他方の円板の平面図、（ｃ）はその２つの円板から成る焦点移動ユニットの平面図、（ｄ）は（ｃ）に示されるユニットの側面図である。
【図６】図３に示される測定ヘッドの光学構造ユニットの平面図である。
【図７】周縁距離、眼内距離、長さ又は厚みを求めるために用いることができる光学構造ユニットの変形形態の平面図である。
【図８】光学構造ユニットのさらなる変形形態の平面図である。
【図９】図１、図２ａ、図２ｂ及び図２ｃに示される光路長変更素子の変形形態の概略図である。
【図１０】図１、図２ａ、図２ｂ及び図２ｃに示される光路長変更素子のさらなる変形形態を示す図である。
【図１１】時間領域光コヒーレンストモグラフィを用いて厚み及び／又は光路長を求めることに加えて、スペクトル領域光トモグラフィを用いて、トポグラフィ、２次元又は１次元トモグラフィを求めることができる、図１に示される装置の１つの変形形態を示す図である。
【図１２ａ】ＩＯＬの位置を測定する概略図である。
【図１２ｂ】ＩＯＬの位置を測定する概略図である。
【図１】
2009515175.tif 000003
【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【国際調査報告】
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