(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体（１２）の特性を測定するための装置であって、
光を発生するための光源（１４）と、
前記光源（１４）からの光を前記物体（１２）へ向かう軸方向に沿って平行化するための第１のレンズ（１８）と、
前記第１のレンズ（１８）を通って伝達された前記平行化した光を受け取り、該光を前記物体（１２）の合焦領域へと合焦させるように構成された、第２のレンズ（２０）と、
前記第２のレンズ（２０）に作動的に連結され、前記第２のレンズ（２０）を前記光の軸に沿って振動させるアクチュエータ（２２）と、
前記物体（１２）の前記合焦領域から反射された光を受け取り、該反射光を示す第１の信号を提供する反射光検出センサー（２６）と、
前記第２のレンズ（２０）に作動的に連結され、該第２のレンズ（２０）の位置を検出してその位置を示す第２の信号を出力する位置センサー（２９）と、
前記第１の信号及び第２の信号を受け取り、該第１及び第２の信号を処理する信号処理モジュール（２８）と、
を備える装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記信号処理モジュール（２８）は、前記反射光検出センサー（２６）から前記第１の信号を受け取り、前記合焦領域で前記物体（１２）の特性を示す出力を提供する、装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置において、前記信号処理モジュール（２８）からの出力を表示するため前記信号処理モジュール（２８）に連結されたディスプレイ（２７）を更に備える、装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置において、前記信号処理モジュール（２８）は、前記装置の所定部分から前記物体（１２）までの許容可能な作動距離を示すフィードバック信号を提供するように構成されている、装置。
【請求項５】
請求項２に記載の装置において、前記出力は、前記物体（１２）の厚さを示している、装置。
【請求項６】
請求項２に記載の装置において、前記出力は、前記物体（１２）の不透明度を示す、装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、前記光源（１４）からの光の画像パターンを形成するためフィルター（１５）を更に備える、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、前記画像パターンは、互いから間隔を隔てた、少なくとも３つの合焦スポット（７０、７２、７４）を備えている、装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、前記反射光検出センサー（２６）は、前記少なくとも３つの合焦スポット（７０、７２、７４）を示す反射光を受信し、信号処理モジュール（２８）が、前記反射光検出センサー（２６）に連結され、前記少なくとも３つのスポット（７０、７２、７４）の各々に伴う信号の相対的位相差を計算し、該位相差を示す出力を提供する、装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置において、前記光源（１４）からの光を部分的に偏向し、前記物体（１２）の合焦領域からの光を前記反射光検出センサー（２６）に反射するため、ビームスプリッター（１６）を更に備える、装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置において、前記第２のレンズ（２０）はプラスティック製非球面レンズである装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置において、前記光源は、光ファイバーカプラー（５１）である、装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の装置において、前記光源（１４）は、発光ダイオードである、装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の装置において、前記光源（１４）は、レーザーである、装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の装置において、前記第２のレンズ（２０）の開口数（ＮＡ）は約０．４７乃至約０．２２の範囲にある、装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の装置と、該装置を較正するための基準を提供するため既知のパラメータを有する少なくとも１つの較正プレート（１２）と、を備える、キット。
【請求項１７】
請求項１６に記載のキットにおいて、前記既知のパラメータは、前記プレート（１２）の厚さである、キット。
【請求項１８】
請求項１６に記載のキットにおいて、前記既知のパラメータは、前記プレート（１２）の不透明度である、キット。
【請求項１９】
物体（１２）の特性を測定する方法であって、
光を発生し、
第１のレンズ（１８）を用いて前記光を前記物体（１２）へ向かう軸方向に沿って平行化し、
第２のレンズ（２０）を用いて前記光を前記物体（１２）の合焦領域（７０、７２、７４）に合焦させ、
前記第２のレンズ（２０）を前記軸に沿って振動させて前記光を前記物体（１２）へ合焦させ、
前記物体（１２）の合焦領域（７０、７２、７４）から反射された光の一部分を検出して第１の信号を出力し（２６）、
前記第２のレンズ（２０）の位置を検出して第２の信号を出力し（２９）、
前記第１及び第２の信号を受け取り、該第１及び第２の信号を処理（２８）する、各工程を備える、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、前記第１及び第２の信号を処理（２８）する工程において、前記第２のレンズ（２０）と前記物体（１２）との間の許容可能な作動距離を示すフィードバック信号を提供する、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、反射された光の前記一部分を示す前記信号を表示する（２７）工程を更に備える、方法。
【請求項２２】
請求項２０に記載の方法において、前記物体（１２）は角膜（１２）である、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、前記信号は、角膜（１２）の厚さを示している、方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法において、
第１の位置における前記角膜（１２）の第１の表面から前記軸に沿って反射された光の一部を検出し、
前記第１のレンズ（１８）から前記第１の位置よりも更に離れた前記軸に沿った第２の位置における前記角膜（１２）の第２の表面から反射された光の一部を検出し、
前記第１の表面と前記軸に沿った第２の位置との間の距離に基づいて前記角膜（１２）の厚さを計算する、方法。
【請求項２５】
請求項２３に記載の方法において、前記信号を、既知の厚さを示す参照信号と比較する工程を更に備える、方法。
【請求項２６】
請求項２０に記載の方法において、前記信号は、角膜（１２）の不透明度を示している、方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法において、前記信号を、既知の不透明度を示す参照信号と比較する工程を更に備える、方法。
【請求項２８】
請求項２０に記載の方法において、光の画像パターンを形成するため前記光をフィルター処理する（１５）工程を更に備える、方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法において、前記画像パターンは、互いに間隔を隔てられた、少なくとも３つの合焦スポット（７０、７２、７４）を備えている、方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の方法において、
少なくとも３つの合焦スポット（７０、７２、７４）を示す反射光を受信し、
前記少なくとも３つのスポットの各々に連係する信号の相対的位相差を計算する、各工程を更に備える、方法。
【請求項３１】
請求項２０に記載の方法において、ビームスプリッター（１６）を用いて、光を部分的に偏向させ、前記合焦領域（７０、７２、７４）からの光を反射させる、各工程を更に備える、方法。
【請求項３２】
請求項２０に記載の方法において、光ファイバーカプラー（５１）を用いて、光を部分的に偏向させ、前記合焦領域からの光を反射させる、各工程を更に備える、方法。
【請求項３３】
請求項２０に記載の方法において、前記第２のレンズ（２０）はプラスティック製レンズである装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載の方法において、前記第２のレンズ（２０）は約０．４７乃至約０．２２の範囲にある開口数（ＮＡ）を有する、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角膜特性測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
目の特性の測定は、適切な目のケアを提供する上で有用である。例えば、目の測定は、目組織の一部が患者の視力を強化するため除去される例えばＬＡＳＩＫ等の屈折手術で有用であってきた。更には、測定は、目を研究し、目の疾患を診断する際に有用である。
【０００３】
屈折手術では、角膜の厚さは、目の組織をどのくらい除去すればよいかを決定する際に重要なパラメータとなる。角膜の厚さは、診断、予後、医療及び外科処置、並びに、例えば緑内障等の他の条件の監視においても価値がある。測厚器として知られた装置（又は、代用としてパコメーター）が、角膜の厚さを測定するため使用される。
【０００４】
角膜の濁りは、目の取り扱いや研究で測定、使用される別の特性である。角膜の濁りは、角膜透明度の変性から生じ、これは視力に負の影響を与え得る。例えば、斑紋角膜ジストロフィー、水痘性角膜症、円錐角膜、管腔欠乏症（マウス内）、細菌感染症、内皮傷害等、多くの目の疾患は、角膜の濁りに寄与するものと考えられている。更には、濁りは、外科処置又は傷害の後に形成され得る。
【０００５】
目の特性を測定する一つの装置は、超音波プローブである。超音波プローブは、測定データ、典型的には特定の位置での角膜の厚さの測定値を得るため音波を使用する。プローブは、一般に測定中に角膜と接触し、患者に苦痛を引き起こす。更には、超音波プローブを使用する測定プロセスは、正確な結果を達成する上で多数の測定値が必要となる場合には数分を要する。超音波測厚の精度は、角膜組織における音波速度の正確な知識に依存している。該音波速度は、様々な目において毎分１２００ｍから２０００ｍの範囲に及んでいる。最終的には、角膜表面に対する測定軸の垂直を確実にすることは困難である。垂直の欠如は、誤って大きな測定値の結果となる可能性がある。
【０００６】
目の特性を測定する別の装置は、角膜共晶顕微鏡である。共晶顕微鏡は、角膜等の実体の小さい領域を照明し、このとき平行化光源は、対物レンズを通って、レンズの焦点領域における小さい体積の空間へと合焦される。合焦体積と共焦である検出器は、合焦領域から後方散乱若しくは反射された光を検出する。見ることができる組織構造画像は、共焦顕微鏡により形成される。共焦顕微鏡の一つの欠点は、それらが非常に高価で複雑であるということである。かくして、共焦顕微鏡は、目の測定値を提供するために容易に利用可能ではない。加えて、共焦顕微鏡は、大型で嵩張る装置であり、維持、整列及び輸送するのが困難となり得る。共焦顕微鏡は、顕微鏡が角膜に接触し、顕微鏡の光源が明るいという事実に起因して患者に苦痛を引き起こし得る。また、測定時間は、数分継続し得る。
【０００７】
角膜共焦顕微鏡では、画像から検出器により検出された信号は、角膜の厚さ又は不透明度を測定するため分析され、角膜の詳細形状画像又は断層撮影画像を発生するため更に使用することができる。共焦顕微鏡を使用して撮影された角膜の画像は、角膜の濁りの視覚的表現を更に提供することができる。
【０００８】
想像できるように、角膜の濁りの定量化システムは、診断上、及び、様々な実験処置又は防止プロトコルの評価において有用である。濁り定量化のための多数のそのような方法が開発された。臨床上では、濁りは、「細隙灯」試験により評価される。この評価では、０から４までのスケールでランクされ、０が通常であり、４が非常に厳しい状態を表している。しかし、このスケールは、主観的であり、角膜濁りの量を粗くしか定義していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、目の様々な特性、例えば厚さや濁り等を測定することができる低コストの装置を持つことが望ましい。更には、角膜濁りの標準化が、実験、報告、及び、角膜濁りの分析を更に援助することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
物体の特性を測定するための装置が提供される。本装置は、光を発生するための光源と、該光を平行化するための平行化レンズと、を備える。一実施例では、多測定点のパターンが光から形成される。例えばホログラム又は格子等のフィルターを、干渉効果を介して光から幾つかのポイントの画像を形成するため使用することができる。ピンホールの構成を、多焦点領域の同時測定用の多点の画像源を形成するため使用することもできる。
【００１１】
固定レンズは、フィルターからの光を平行化する。対物レンズは、平行化された光を受け取り、振動態様で光を合焦させるように構成されている。一実施例では、対物レンズは、分析下で当該物体に対して振動し、光を該物体へと（又は、合焦領域の走査が進行するとき非常に反射性の高い表面及びインターフェースへと）伝達、合焦させるように構成されている。当該物体における１又は複数の合焦領域から反射された光の一部分は、対物レンズにより有効に再度平行化され、元の経路に沿って逆方向に差し向けられ、（ビームスプリッター又は光ファイバーカプラーの使用によって）部分的に偏向される。この反射光は、合焦領域（又は、ホログラム及び多センサーアレイが多点を同時に分析するため使用される場合には、複数の合焦領域）における物体の特性を示す信号を提供する。合焦領域とは異なるポイントから反射された光の一部分は、共焦原理に従って、適切な空間フィルターの使用により却下される。
【００１２】
また、本発明の別の態様として、角膜の特性を定量的に測定するための方法が提供される。本方法は、光を発生し、第１のレンズを用いて該光を平行化する、各工程を備える。第１のレンズからの光は、第２のレンズを用いて、角膜の合焦領域へと合焦される。合焦領域から反射した光の一部分が検出され、反射光の一部分を示す信号が提供される。
【００１３】
角膜の濁りを定量化するため、既知の濁度値を有する一連の標準参照容器が当該装置を用いて測定される。該既知の濁度値は、測定された信号強度に各々対応する。次に、又は、その代わりに前記した例の前に、器具の作動特性が一定であると仮定できる時間フレーム内に同じ作動パラメータの下で同じ装置を使用して角膜の濁度が測定される。全ての測定がなされた後、当該測定が分析され、比較され、標準溶液の測定からの標準濁度スケールに比較されたその信号強度の適切な補間に従って、角膜の濁度の値が割り当てられる。
【００１４】
本発明の更に別の態様では、与えられた装置に適切な副標準キットが提供される。これにより、例えば外来患者診療所等、主要な標準キットでは扱い難い環境で、より便利に、正確な器具の較正を実証することができる。副標準キットサンプルは、例えば厚さ等の、濁りとは異なる特性のための標準規格として機能することもできる。例えば、プレートが一定の厚さ及び／又は不透明度を持ち、両方の特性の測定のための同時的較正を提供することができる。
【実施例】
【００１５】
図１に概略示された装置１０を、サンプル１２の厚さ及び／又は不透明度を示す信号を提供するため組み立てることができる。装置１０は、光源１４（ここでは、可視光ダイオードレーザーであるが、本願で定義される光は、電磁放射として幅広く定義されており、可視及び／又は不可視、コヒーレント及び／又は非コヒーレントであってもよい）を備え、当該光は、画像を形成するため、最初に、例えばピンホール、ホログラム又は必要に応じた画像発生する他の適切な手段等のフィルター１５を通過する。任意種類の画像又は多数の合焦スポットを、後述されるように使用することができる。光源１４により生成された光は、例えば、ダイオードレーザー、可視光及び／又は白色発光ダイオード又は赤外発光ダイオード、又は、従来の電球から放射されることができる。
【００１６】
当該光は、光の一部分を偏向させるスプリッター１６を通過する。スプリッター１６は、ビームスプリッター立方体、光ファイバーカプラー、又は、他の構成要素であってもよい。スプリッター１６を偏向されずに通過した光は、レンズ１８を通過し、該レンズは当該光を平行化し、それを走査レンズ２０に送る。レンズ２０は、最終的な対物レンズ、又は、最終的な対物レンズの前段の単なる走査要素のいずれであってもよい。アクチュエータ２２は、運動軸に沿って多数の測定結果が、短期間内に得られるようにレンズ２０を作動させるため、及び、サンプル１２を通した光を合焦させるため設けられている。一実施例では、レンズ２０は、平行化された光ビームの軸線に沿ってサンプル１２に向かう方向（及びサンプルから離れる方向）に作動される。
【００１７】
なお、静止型対物レンズも使用することができる。角膜を通して走査するため、対物レンズ、高い色収差特性を備えた対物レンズを使用するべきであり、光源は、サンプル中の異なる焦点へと屈折される様々な周波数の光を提供するべきである。加えて、様々に異なる周波数の光を検出するように構成された多要素検出器を使用するべきである。代替の実施例では、格子−プリズム結合体（ＧＲＩＳＭとして知られている）を、角膜を通して走査するため使用することができる。
【００１８】
サンプル１２内の合焦領域から反射した光は、スプリッター１６内の反射器２４へと反射し戻される。反射器２４は、反射光のパラメータが検知されるように光をセンサー２６へと反射する。例えば、センサー２６は、適切に小さい、活性要素、又は、任意の検出器若しくは検出器アレイを備えていてもよい。これは、光源１４からの元々の光形態に対する適切な空間フィルター機能を備えている。センサー２６は、サンプル１２の厚さ及び／又は不透明度を示す一つの信号（又は複数の信号）を信号処理モジュール２８に提供する。信号処理モジュール２８は、センサー２６から受信した信号が与えられると、サンプル１２の厚さ及び／又は不透明度を計算する。ディスプレイ２７又は他のレンダリング装置を信号処理モジュール２８に連結することができ、信号処理モジュール２８からの計算の出力を表示するように構成されている。
【００１９】
一実施例では、レンズ１８及び／又は２０は、ダイオードレーザーによる検出用途、特にＣＤ−ＲＯＭヘッド及びレーザーポインターのための平行化及び対物レンズとして元々設計されたものに類似した。プラスチック製非球面レンズである。低コストのプラスチックレンズの幅広い選択が利用可能である。これらのレンズは、２つの理由のために有用である。第１に、プラスチック製レンズの低質量は、数十乃至数百ヘルツの範囲で、高周波数走査を可能にする。この特徴は、ハンドヘルド式装置で重要となり得る。オペレータの手、器具及び角膜の間でほとんど相対運動が発生しないタイムスケールで測定がなすことができるからである。第２には、これらの最適化された非球面レンズは、共焦光学的切片法を首尾良く提供する高い開口数を有する。
【００２０】
共焦光学系の軸解像度は、開口数（ＮＡ）として知られているレンズの特性により大方支配される。軸上解像度は妥協され得るが、任意サイズのＮＡを使用することができる。十分技術的に作られた検出器の回路を用いた場合、より低いＮＡのレンズを使用することができる。高いＮＡのレンズは、解像度を高くするが、高いＮＡのレンズの一つの欠点は、作動距離（ＷＤ）がより短くなることである。一実施例では、約３ｍｍの作動距離の装置は、０．４７ＮＡのレンズを用いて達成することができる。その一方で、約８．３ｍｍのＷＤを０．２２ＮＡのレンズと合致させることができる。この作動距離は、超音波器具、並びに、主要な機能を達成するため遥かに複雑な対物レンズを必要とする現在の共焦器具と接触することと比較すると改善されている。
【００２１】
適切なフィードバック機構を、本装置が作動距離に対応する作動の適切な範囲にあるということを本装置のオペレータに通知するため用いることができる。例えば、フィードバックは、センサー２６により検出された信号に聴覚的又は視覚的に基づくことができる。信号処理モジュール２８は、信頼性のある信号がセンサー２６から受信されたときオペレータに適切なフィードバックを提供することができる。測定されるべき対象が当該装置の作動距離の外側にある場合、信頼性の低い、即ち弱い信号がセンサー２６により受信される。  
【００２２】
本発明の別の実施例では、器具の目標先端を、眼圧計の形態による角膜厚さ及び眼内圧力の同時的又はほとんど同時的な測定のための圧平眼圧器具に一体化してもよい。同じ器具で圧力及び厚さの測定結果を提供することは、時間を節約し、特に、緑内障等の疾患に関して、圧力及び厚さの間の相関関係を展開することを援助する。
【００２３】
アクチュエータ２２は、電子回路により駆動される機械式発信器であってもよい。一実施例では、図２に示されるように、アクチュエータ２２は、電磁力相互作用を介して１００Ｈｚを超える率でレンズ２０を走査するための信号を提供する駆動回路３０を備えている。機械的振動の速度は、走査機構の機械的及び物理的特性により支配される。データ取得システムが迅速検出を支持することができる場合には、より高い速度が一般には望ましい。駆動回路３０は、コイル３５を駆動するため、例えば５５５タイマー等の発信制御器と、出力トランジスターと、を備える。代替例として、発振制御器は、初期のキック式インパルスをコイルに提供し、信頼性の高い、自己校正式高調波共鳴振動を提供するため、レンズ２０に連結されたアーマチャーへと組み込まれた電磁トリガー式制御の枠組みに基づくことができる。この走査は、装置１０が、短期間（数秒単位又は１秒の数分の一単位の測定）で多数のデータポイントを生成することを可能にする。レンズ２０は、平行化光に関して軸方向に移動するので、レンズ２０の焦点は、サンプル１２を通って移動する。
【００２４】
前述したように、本装置は、数十乃至数百Ｈｚの周波数で軸方向に沿って対物レンズ２０を数ミリメートルの距離に亘って走査することができる。この走査は、例えば、スプリング鋼鉄又は類似材料の一部品等のアーマチャー３２にレンズ２０を取り付け、次に、駆動回路３０により駆動された電磁コイル３５と、取り付けられた永久磁石３６との使用を通して、その自然周波数で、発信器を打ち付けることにより、容易に達成される。単一のアーマチャーの代わりに、多数並列アーマチャーの設計を、走査の並進運動の直線性を増大させるため使用することができる。代替例として、例えばコイルスプリング若しくはベローズスプリング等の他のスプリング形式を使用することができる。異なるスプリング形状が、走査速度、装置形状を変えるため有利となり得、又は、装置を製造し、組み立て、整列することができる容易さに有利となり得る。例えば、ボイスコイルモーター、回転モーターやカムシャフト機構等の他の構成、又は、圧電アクチュエータも可能であるが、スプリング走査構成が、音叉に類似して、簡単で安定している。構成部品が、走査を達成するように当該回路を構成することが簡単で安価である。その構成部品は、オーディオ回路又は電子機械式クロックに見出される簡単な構成部品に非常に類似しているからである。オーディオ信号が特定の構成の共鳴周波数を見出すために使用され、簡単な矩形波発振器も使用された。これらの回路は、５５５タイマーＩＣと、ボイスコイルを通って流れる電流を制御する小型出力トランジスターとに基づいているが、パルスコード変調のより精錬された形態も可能である。電磁駆動式スキャナは、コスト、調整可能性、簡単さ、信頼性、速度、及び、ハンドヘルド式装置に必要となる低出力消費といった観点で利点を有する。
【００２５】
走査アーマチャー３２の物理的位置は、別個のデータトラックとして（光学手段，磁気手段、容量的手段、ホール効果センサー、又は、他の任意の手段を介して）監視され記録されるか、又は、単に、精度の高い製造を通して達成され、既知の厚さの物体の測定を通して実証された、十分に特徴付けられた運動のいずれであってもよい。レンズ２０の位置を測定し、レンズ２０の位置を示す出力を信号処理モジュール２８に提供するため、適切な位置センサー２９を設けることができる。装置１０が、サンプル１２、特に角膜を通って走査するとき、前表面及び後表面に対応する領域は、明るく、反射的となる。センサー２６により受け取られた画像は、様々に異なる輝度値に対応する。
【００２６】
１つ又は複数の値が焦点深度の関数としてプロットされるとき、その結果、図３に示されるような特性曲線が生じる。当該曲線は、単一走査、又は、平均化された多数走査を代表して表すことができる。図３では、外皮組織（角膜の細胞の最外側層）及び内皮組織（角膜の最内側層）の両方が、ピーク４０及び４２として表された比較的大きいピークを各々生成する。ピーク４０及び４２の間の距離４４は、当該信号を発した走査機構の運動及び光学的特性が知られているとき、角膜厚さの正確な測定値を提供する。一実施例では、信号処理モジュール２８は、当該ピークの高さ及び位置を計算するためのアルゴリズムを備えるコンピュータである。信号処理モジュール２８は、ディスプレイ２７上にその結果を提供することができる。当業者により認められるように、アナログ回路、又は、アナログ及びデジタル回路の組み合わせを、信号処理及び予備的処理のため使用することができる。更には、信号処理モジュール２８は、センサー２６から受信した信号を収集し、格納し、分析する従来の計算環境で実現されてもよい。
【００２７】
所望ならば、３以上の光ファイバーチップの構成を、３以上の信号を形成する光源１４として使用することができる。類似の画像を、ホログラム又はピンホールアレイで実現することができる。例えば、光ファイバーチップを備えた光分配システムは、光源１４及びセンサー２６の両方として機能する。光源１４及びセンサー２６の両方として機能する光ファイバーチップは、耐久性の高い自動調整式設計を提供し、ビームスプリッターは、本実施例における融着接続式ファイバーカプラーにより代用することもできる。一実施例では、６２ミクロンのコアを有する多モードファイバーが使用される。別の実施例は、８ミクロンのコアを有する単一モードファイバーを使用する。
【００２８】
図４は、光源及び検出器として光ファイバーカプラー５１を使用する装置５０の概略図を示している。一実施例では、融着接続式光ファイバーカプラーは、光源及び検出器が共焦であることを確実にするため、単一構成部品内で光源及び検出器を自動整列させることができる。加えて、耐久性の高い単一部品は、作業中の整列の破壊を防止する。図１における構成部品は、図４においても同様に付番されている。図示の実施例では、３つのファイバー連結レーザーダイオード５２、５４、５６が、３つの２Ｘ１ファイバースプリッター５８、６０及び６２に各々光を放射する。ファイバースプリッター５８、６０及び６２から偏向されなかった光は、ファイバー（ピンホールとして機能する）を介して固定レンズ１８へと通される。ファイバースプリッターからの光は、サンプル１２内の（正三角形の頂点を形成し得る）３つのスポット上に合焦され、レンズ２０が、サンプル１２を介して焦点に合焦させる。サンプル１２から反射された光は、スプリッター５８、６０及び６２に各々連結された３つのファイバー連結式光検出器６４、６６及び６８により検出される。光検出器６４、６６及び６８は、信号を信号処理モジュール２８に提供する。検出器により検知された戻り信号の間の相対位相誤差を、装置５０が保持されている角度を決定するため使用することができる。装置５０が保持されている角度を修正するため信号処理モジュール２８により計算をすることができる。
【００２９】
３次元多点測定法（３ｄ三角測量）が、超音波技術を超えた利点を有する。単に一つの合焦スポットを使用する代わりに、３つ以上の合焦スポットを同期して角膜を通した振動態様で合焦させることができる。表面法線ベクトルに対して斜めの角度でサンプル１２を通して３つの合焦スポットを振動させることにより発生させることができるように、３つのスポット（７０、７２及び７４）が示されている。光学系は、これらのスポットが、３次元空間内で正三角形の頂点を形成し、これにより平面を画定するようになっている。目的走査の軸が角膜の平面に直角（垂直）である場合、３つの信号は同一位相となる。しかし、プローブが完全に整列していない場合（ハンドヘルド装置では予想され得る）、単純な三角方程式により、当該装置が、プローブが３つの信号の位相誤差（それらの運動特性に従ってデカルト空間へとおおよそ写像される）と３次元空間内の焦点の既知の間隔とを使用して、プローブが保持されるところの角度を計算することが可能となり、更には、適切な角膜の厚さを計算することが可能となる。
【００３０】
超音波プローブは、測定中の不整列が幅広くばらつく結果をもたらすという欠点を有する。「３つのスポットパターン」とこれに類似した照明形態を形成するため、一般の格子か、又は、計算され若しくは従来技術で発生されたホログラフィーマスクと、のいずれかを用いることができる。そのような技術は、安価であり、光源からの「消費光」を最小にしつつ明瞭なパターンを生じさせる。計算されたホログラフィーマスクは、１／２より大きいビームエネルギーを３つの完全に隔てられたスポット又は他の適切な形態へと容易に形成することができる。「カスタムマスク」が非常に高価である場合、２つの垂直格子が、３×３の格子パターンを形成するため使用することができ、変形アルゴリズムを用いて類似の結果を達成することができる。最終的には、ダイオードレーザー、ホログラム画像形成部品、ビームスプリッター、及び、光センサーからなる光学データ読み取り装置で使用される一体光学装置である、ホログラムレーザーを、装置の様々な別個の部品を整理統合し、装置のサイズを減少し、様々な部品の整列の困難さ伴うコストを減少させるため使用することができる。
【００３１】
サンプル１２から受け取られた信号の強度は、角膜内に存在する濁りの量を定量化するため標準材料の測定値と比べることができる、サンプルの濁度の測定値として解釈され得ることが更に理解されよう。健康な角膜は、非常に透明であり、可視スペクトルに亘って入射光線の約２％乃至約１０％だけしか散乱しない。角膜の濁りは、角膜内で散乱光の量の増大を引き起こす角膜の不調和の結果であると考えられている。図３を参照すると、ピーク４０及び４２の間のデータ点の相対強度を、サンプル１２の濁度の相対測定値を提供するため抽出することができる。この相対測定値を、既知の濁度を有する物質と比較することができる。比較の結果として、サンプル１２内の濁りの定量測定値がもたらされる。従って、濁りの目標定量値を決定することができる。
【００３２】
装置１０及び５０を較正するため既知の濁度を有する標準物体を使用することができる。例えば、既知の濁度値を有する１組の較正プレートを、較正を実行するため使用することができる。較正が実行された後、信号処理モジュール２８は、較正プレートから得られた値を使用して相対出力を提供するため装置１０及び５０から受信された信号を解釈することができる。厚さ測定値の較正も、既知の厚さを有する物体（例えばプレート）を使用することにより達成することができる。例えば不透明度及び厚さ等の既知のパラメータの幾つかの参照プレートを含むキットは、装置１０及び５０を較正する容易な方法を提供する際に有用である。
【００３３】
一実施例では、例えば既知の濃度を有するホルマジンポリマー懸濁液等の較正用参照溶液が、器具を用いて測定され、この測定値が角膜の測定値と比較されて、角膜内の濁りの量の再現性の良い結果を提供する。ホルマジンの濁度の様々な量は、角膜の範囲を定量化するため参照値として使用することができる。例えば、ホルマジンのための０〜４０００の範囲にある比濁計の濁度単位（ＮＴＵ）を、濁り測定値の副次的な基準を展開する際に主要な基準として使用することができる。
【００３４】
本発明は、好ましい実施例を参照して説明されたが、当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱すること無く、形式的及び詳細に様々な変更をなし得ることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本発明に係る装置の概略図である。
【図２】図２は、本発明に係るアクチュエータの概略図である。
【図３】図３は、角膜について取られた様々な測定値のプロットである。
【図４】図４は、本発明の代替実施例の概略図である。
【図５】図５は、角膜について取られた複数の測定値の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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