(57)【要約】【課題】眼の内部および／または表面の距離を測定するための新規な方法を提供する。【解決手段】この発明は、眼の組織表面上の測定点からの距離を決定する方法および装置に関し、パルス光源を使用して光パルスが生成されて、眼の測定点に志向され、測定点における組織表面上で反射した反射光パルスが光センサで捕捉され、検知することによって、パルス光源からフォローアップ光パルスが発せられ、先行するフォローアップ光パルスによって生じる反射光パルスの検知に因って、パルス光源がさらにフォローアップ光パルスを生成して、それによって周波数Ｆ１で発振し、周波数Ｆ１を測定し、パルス光源から測定点を通って光センサまでの光路の長さＸを、測定値Ｆ１と光路に沿った媒質中を光が伝搬する光の比速度Ｃによって求める。【選択図】図１
2007160090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼（０２）の組織表面（１０、１３）上の測定点からの距離を決定する方法であって、
・  パルス光源（０３）を使用して初期光パルス（０９a）を生成し、そして、眼の測定点に指向し、
・  組織表面（１０、１３）上の前記測定点で反射した反射光パルス（１１）を光センサ（０４）で捕捉し、
・  前記光センサ（０４）で前記反射光パルス（１１）を検知することによって、前記パルス光源（０３）からフォローアップ光パルス（０９ｂ）が発せられ、
・  それぞれ先行するフォローアップ光パルス（０９ｂ）によって生じる反射光パルスの検知に因って、前記パルス光源（０３）がさらにフォローアップ光パルスを生成して、それによって周波数Ｆ１で発振し、
・  前記周波数Ｆ１を直接または間接的に測定し、
・  前記パルス光源（０３）から前記測定点を通って前記光センサ（０４）までの光路の長さＸを、前記測定値Ｆ１と光路に沿った媒質中を光が伝搬する光の比速度Ｃによって求めることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記光路の長さＸを下記式：
Ｘ＝０．５×ｃ×（１/Ｆ１）
によって求めることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
眼の前記組織表面（１０、１３）上の第１測定点で光パルス（０９）が反射する間にパルス光源が発振する周波数Ｆ１を測定し、第２測定点で光パルス（０９）が反射する間にパルス光源（０３）が発振する周波数Ｆ２を測定し、そして、第１測定点で光パルス（０９）が反射する間の光路の長さＸ１と、第２測定点で光パルス（０９）が反射する間の光路の長さＸ２との間の距離差ＸＤを、測定値Ｆ１、Ｆ２および光の比速度Ｃによって求めることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
２つの光路の距離差ＸＤを下記式：
ＸＤ＝０．５×ｃ×（１／Ｆ２−１／Ｆ１）
によって求めることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
第２測定点は眼（０２）の第２組織表面（１０、１３）上に位置し、距離差ＸＤは２つの組織表面、特に網膜（１０）と角膜（１３）の間の距離差を示すことを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
第２測定点は反射基準面（１６）上に位置し、距離差ＸＤは、眼（０２）の１つの組織表面（１０、１３）上の第１測定点で光パルス（０９）が反射する間の光路の長さと、反射基準面（１６）上の第２測定点で光パルス（０９）が反射する間の光路の長さとの間の距離差を示すことを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
【請求項７】
第２測定点が反射基準面上の特定された位置、特に基準点に関して特定された位置に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
眼の外側、特に角膜（１３）の前方側の組織表面上における基準点と測定点との間の距離を決定するために別の第２の測定方法を使用することを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
第２の測定方法の使用によって決定された距離が、周波数測定方法を予め設定、および／またはモニターするために使用されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
基準点と眼（０２）の内側の組織表面、特に網膜（１０）上の反射測定点の間の距離は、周波数測定方法を使用して決定され、眼（０２）の内部における組織表面（１０）と、眼の外側における組織表面（１３）の間の距離は、周波数測定方法を使用して決定した距離から第２の測定方法を使用して決定した距離を引くことによって求められることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
眼（０２）の第１の組織表面（１０）上の第１測定点で光パルス（０９）が反射する間の光路の長さと、反射基準面（１６）上の第２測定点で光パルス（０９）が反射する間の光路の長さとの距離差を示す距離差ＸＤ１を決定し、
眼（０２）の第２組織表面（１３）上の第３測定点で光パルス（０９）が反射する間の光路の長さと、反射基準面（１６）上の第２測定点で光パルス（０９）が反射する間の光路の長さとの距離差を示す距離差ＸＤ２を決定し、
眼（０２）の第１組織表面（１０）上の第１測定点と、眼（０２）の第２組織表面（１３）上の第３測定点との間の距離を、ＸＤ１およびＸＤ２の差によって求めることを特徴とする請求項６から１０の何れか１項に記載の方法。
【請求項１２】
光センサ（０４）によって測定された、少なくとも１つの予め決定されたトリガー閾値（２０）を超える、および／または、下回る光強度によって、反射光パルス（１１）が、光センサ（０４）で検知されることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の方法。
【請求項１３】
周波数測定方法は少なくとも２つの測定実行によって繰り返され、光パルス（０９）の光強度は、異なる測定実行間で変化することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
光強度は、減光装置（１７）を挿入する、特に光ウエッジ装置を光パルスの光路に配置することによって変化することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
周波数Ｆを決定するための周波数測定間、測定経過時間は時間測定装置を使用して測定され、測定間伝搬された光パルス（０９）は、パルス計測部材を使用して計測されることを特徴とする請求項１から１４の何れか１項に記載の方法。
【請求項１６】
周波数Ｆを決定するための周波数測定間、測定経過時間は固定値として予め特定され、測定間伝搬された光パルス（０９）は、パルス計測部材を使用して計測されることを特徴とする請求項１から１４の何れか１項に記載の方法。
【請求項１７】
周波数Ｆを決定するための周波数測定間、伝搬される光パルス（０９）の周波数は固定値として予め特定され、固定値として予め特定された光パルス（０９）を伝搬するに必要な測定時間は、時間測定装置を使用して測定されることを特徴とする請求項１から１４の何れか１項に記載の方法。
【請求項１８】
共焦点光フィルタ（２１、２２、２３）が反射光パルス（１１）の光路中に配置され、光フィルタの特定の測定面（２５）の近視野域で反射された反射光パルス（１１）を透過し、測定面（２５）の近視野域外で反射された反射光パルス（１１）を遮断することを特徴とする請求項１から１４の何れか１項に記載の方法。
【請求項１９】
光フィルタ（２１、２２、２３）は連続的にまたはステップでシフトされ、測定面（２５）は最初の位置から始まり、光路の長軸に沿って終端位置までシフトされ、周波数測定が行われて、反射光パルス（１１）が検知されたときの反射組織表面の距離を決定することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
測定面の最初の位置または終端位置は、角膜（１３）の前、または前方側に位置していることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
測定面の最初の位置または終端位置は、網膜（１０）の前、または後に位置していることを特徴とする請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
眼の位置は、光源を固定することによって固定されることを特徴とする請求項１から２１の何れか１項に記載の方法。
【請求項２３】
組織表面の平らな高さのプロフィルは、眼（０２）の組織表面（１０、１３）上の複数の隣接測定点の距離を測定することによって求めることを特徴とする請求項１から２２の何れか１項に記載の方法。
【請求項２４】
眼の組織表面上の複数の隣接測定点の距離は、組織表面を走査することによって測定され、捜査間、焦点を合わせたパルス光ビームが連続的に隣接測定点に志向されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
眼の組織表面上の複数の隣接測定点の距離を測定するために、平らなパルス光ビームが組織表面に志向され、個々の測定点で反射されたパルス光ビームは、フラット光センサ、特にフラットCCDチップセンサによって、別々に検知されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
視神経頭の平らな高さのプロフィルは視神経の端部で求められることを特徴とする請求項２３から２５の何れか１項に記載の方法。
【請求項２７】
網膜上のコーンの平らな高さのプロフィルを得ることを特徴とする請求項２３から２５の何れか１項に記載の方法。
【請求項２８】
組織表面上の少なくとも１つの反射測定点は、眼（０２）の反対側、特に角膜（１３）の前方側に位置していることを特徴とする請求項１から２７の何れか１項に記載の方法。
【請求項２９】
組織表面上の少なくとも１つの反射測定点は、眼（０２）の内側に位置していることを特徴とする請求項１から２７の何れか１項に記載の方法。
【請求項３０】
１つの測定点は網膜（１０）上に位置していることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
１つの測定点は角膜（１３）の後方側、および／またはレンズ本体の前方側、および／またはレンズ本体の後方側に位置していることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
角膜（１３）の前方側の１つの測定点と、網膜（１０）上の１つの測定点との間の距離が決定され、眼（０２）の軸方向の長さとして出力されることを特徴とする請求項１から３１の何れか１項に記載の方法。
【請求項３３】
パルス光源（０３）と測定点との間の光路に沿う各種の媒体における光の伝搬速度の平均として求められた平均速度が光の比速度Cとして使用されることを特徴とする請求項１から３２の何れか１項に記載の方法。
【請求項３４】
光の比速度Cは、空気中の光の伝搬速度および眼（０２）中の光の平均伝搬速度から平均されることを特徴とする請求項１から３３の何れか１項に記載の方法。
【請求項３５】
眼（０２）中の光の平均伝搬速度は、眼（０２）の各種の媒体、特に角膜（１３）中、および／または前房、およびまたはレンズ組織、およびまたは房水における伝搬速度から平均されることを特徴とする請求項１から３４の何れか１項に記載の方法。
【請求項３６】
測定点の上に志向することが可能な光パルス（０９）を生成するための少なくとも１つのパルス光源（０３）と、
測定点で反射される反射光パルス（１１）を検知するための少なくとも１つの光センサ（０４）と、
反射光パルス（１１）を検知後、フォローアップ光パルス（０９ｂ）を発し、同時に周波数Ｆ１で発振する電子制御システムと、
周波数Ｆ１を直接または間接的に測定するための周波数測定装置と、
パルス光源（０３）から始まって、眼（０２）の組織表面（１０、１３）上の測定点を経由して光センサまでの光路の長さＸを、測定値Ｆ１および光が光路に沿って媒体中を伝搬する光の比速度Ｃから求める演算ユニットとを備えていることを特徴とする、眼（０２）の組織表面（１０、１３）上の測定点からの距離を決定するための装置。
【請求項３７】
パルス光源（０３）と測定点の間の光路の長さＸが、測定点と光センサ（０４）の間の光路の長さＹと正確に一致するように、装置（０１）内にパルス光源（０３）と光センサ（０４）を配置することを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
パルス光源（０３）がレーザ光源、特にレーザダイオードからなっていることを特徴とする請求項３６または３７に記載の装置。
【請求項３９】
光センサがフォトダイオードまたはフラットＣＣＤチップセンサからなっていることを特徴とする請求項３６から３８の何れか１項に記載の装置。
【請求項４０】
装置（０１）が、第２測定点が位置する反射基準表面（１６）を備えており、光パルス（０９）が第２測定点の上に指向され、反射光パルス（１１）として反射されることができることを特徴とする請求項３６から３９の何れか１項に記載の装置。
【請求項４１】
第２測定点が反射基準表面の上の特定の位置、特に基準点に関して特定の位置に配置されることを特徴とする請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
第２の別の測定装置（１２）が装置（０１）に統合されており、それによって、眼の外側の組織表面上、特に角膜の前方側上の基準点と測定点との間の距離を決定することができることを特徴とする請求項３６から４１の何れか１項に記載の装置。
【請求項４３】
第２の別の測定装置（１２）が三角測定装置からなっていることを特徴とする請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
光センサ（０４）の光強度は、光強度トリガー部材において評価され、光センサ（０４）によって測定された光強度が予め特定されたトリガー閾値を上回るか、下回るかの事実によって、反射光パルス（１１）が光センサで検知されることを特徴とする請求項３６から４３の何れか１項に記載の装置。
【請求項４５】
装置（０１）は、減光装置（１７）、特に光ウエッジ部材を備えており、それによって光パルス（０９）の光強度を変動することができることを特徴とする請求項３６から４４の何れか１項に記載の装置。
【請求項４６】
周波数Ｆを決定するとき、周波数を測定するために、パルス光源によって伝搬されるパルスを計測するための時間測定装置および／またはパルス計測部材が設けられることを特徴とする請求項３６から４５の何れか１項に記載の装置。
【請求項４７】
パルス計測部材が、パルス光源によって伝搬される光の数を、予め固定された割合で分割し、評価のために分割結果をパスする分割部材によって先行されている請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
記憶部材が装置に設けられ、周波数測定間の測定時間および／または周波数測定において伝搬される光パルス（０９）が固定値として記憶されることを特徴とする請求項３６から４７の何れか１項に記載の装置。
【請求項４９】
装置は、反射光パルス（１１）の光路内に挿入可能な共焦点光フィルタ（２１、２２、２３）を備えており、光フィルタ（２１、２２、２３）は、特定の測定面（２５）の近視野域で反射された反射光パルス（１１）を透過し、前記光フィルタ（２１、２２、２３）は前記測定面（２５）の近視野域外で反射された反射光パルス（１１）を遮断することを特徴とする請求項３６から４８の何れか１項に記載の装置。
【請求項５０】
共焦点光フィルタ（２１、２２、２３）は、測定面（２５）に位置する測定点に焦点を合わせるレンズシステム（２１、２２）、および、非焦点反射光パルス（１１）の全てを遮断する開口（２３）を備えていることを特徴とする請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
測定面（２５）に位置する測定点に焦点を合わせるレンズシステム（２１、２２）は、１つの面に複数のマイクロレンズが配置されたマイクロレンズ部材（２１）を備えていることを特徴とする請求項４９または５０に記載の装置。
【請求項５２】
光フィルタの少なくとも１つのレンズ（２２）は、調整可能に搭載されて、共焦点光フィルタ（２１、２２、２３）の測定面を調整することを特徴とする請求項４９から５１の何れか１項に記載の装置。
【請求項５３】
前記装置（０１）は固定光源を備えていることを特徴とする請求項３６から５２の何れか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼の組織表面上の測定点からの距離を決定するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプの距離測定は、眼科においては非常に重要である。特に、眼の軸に沿った長さ、即ち角膜と網膜の間の距離は、多くの医療処置において非常に重要である。しかし、使用する測定器具によって眼そのものを傷つけてはいけないので、眼の内部における組織表面上の測定点からの距離を測定することはかなりの困難を伴う。
従って、眼の測定のための従来の測定方法は、非常に高価で不正確である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、眼の測定のための従来の測定方法は、非常に高価で不正確である。
この発明の目的は、相対的に簡単な手段を用いて迅速に実施することが可能で、同時に正確な測定結果が得られる、眼の内部および／または表面の距離を測定するための新規な方法を提供することにある。更に、この発明の目的は、この発明による方法を実施する装置を提供することにある。  
【課題を解決するための手段】
【０００４】
これらの目的は、独立請求項の教示による方法および装置によって達成される。この発明の有利な態様は、従属請求項に記述されている特徴である。
この発明の方法は、対応する組織表面から反射される光パルスを使用して、眼の組織表面上の測定点からの距離を測定するという基本的考え方に基づいている。光パルスおよび組織表面で反射された光パルス（反射光パルス）は光速で伝搬する。これは非常に早く、光センサで反射光パルスを受光しない限り、発光時間から光の伝搬時間を直接測定することは殆ど難しい。特に、伝搬時間を直接測定することは、測定誤差が高く、測定結果を現実的に使用することは不可能である。
【０００５】
この発明では、共振回路を形成することが提案されている。この共振回路においては、パルス光源の次の光パルス（フォローアップ光パルス）は、光センサで検知される先行するフォローアップ光パルスの反射光パルスによって誘発される。換言すれば、各フォローアップ光パルスは眼の組織表面で反射され、そして、このように生成した反射光パルスは、光センサで検知される。パルス光源の次のフォローアップ光パルスは、それぞれ、反射光パルスの検知によって誘発される。最初の光パルスはパルス光源によって生成されて、最初に共振回路を発振させる。
【０００６】
共振回路の周波数、即ち時間当たりのフォローアップ光パルスの数は、適切な測定手段によって直接的または間接的に測定される。この場合は、相対的に簡単な測定手段を使用して、周波数を測定する。
【０００７】
パルス光源と測定点との間、または、測定点と光センサの間を、光路に沿って媒体中をパルス光が伝搬する光の比速度は知られているので、パルス光源から始まり眼の組織表面上の測定点を経由して光センサまでの光路の長さは、測定された発振周波数、直接的または間接的に測定された共振回路の発振周波数から導くことができる。その理由は、測定された発振周波数は、それぞれ光路の全長を伝搬する対応するフォローアップ光パルスを生成するに必要な時間に関する情報を含んでいるからである。この伝搬時間は、単一のフォローアップ光パルスに正規化され、そして、フォローアップ光パルスに正規化された伝搬時間に、光の比速度を乗じて、光路の長さが得られる。
【０００８】
同時に、パルス光源と測定点との間の光路の長さＸが、測定点と光センサとの間の光路の長さＹと正確に対応（即ち、一致）するようにこの発明の方法を実行するように設定された装置に、パルス光源および光センサを配置すると、特に好ましい。これは換言すると、パルス光源から始まって組織表面までの伝搬時間またはフォローアップ光パルスの伝搬長さが、眼の組織表面から始まって光センサまでの反射光パルスの伝搬長さまたは伝搬時間と正確に対応することを意味する。このように、測定された周波数を評価して決定された光路の長さを単純に二分の一にして、パルス光源と眼の組織表面上の測定点との間の距離が求められる。パルス光源と眼の組織表面上の測定点との間の光路の長さは、式：Ｘ＝０．５×ｃ×（１／Ｆ１）を使用して計算することができる。フォローアップ光パルスの光路の長さが反射光パルスの光路に正確に一致しないと、ファクター０．５を、加算または乗算による別の補正ファクターによって補正しなければならない。パルス光源から始まって眼の組織表面までのフォローアップ光パルスに要求されるフォローアップ光パルスの伝搬時間は、測定された発振周波数によって置換されることから、ファクター１／Ｆ１が求められる。
【０００９】
パルス光源、光センサおよび制御エレクトロニクスを備えた共振回路が発振する発振周波数によって測定が行われるこの発明の測定原理を使用して、それぞれの組織表面からの距離が測定された発振周波数から簡単に求めることができる。しかし、この場合には、光路の長さに対する求められた結果は、制御エレクトロニクスにおける信号伝搬の遅れによって引き起こされるシステマテックな測定誤差を含んでいることに留意する必要がある。反射光パルスが光センサに入射した後、光センサは光信号を検知する部品によって決まるある遅延時間を必要とし、制御エレクトロニクスは信号を伝搬するための遅延時間を必要とし、そして、パルス光源は次のフォローアップ光パルスを誘発するための遅延時間を必要とする。使用される部品の遅延時間は、部品が例えば異なる温度で異なる挙動をとるので、更にかなり大きく変動する。遅延によって生じる測定誤差を排除または少なくとも予測する複雑な校正を避けるために、この発明の１つの好ましい態様によると、少なくとも１つの測定点が眼の組織表面に位置する２つの異なる測定点で光パルスが反射する間に、周波数測定が連続して行われる。第１測定点で光パルスが反射する間の光路の長さＸ１と、第２測定点で光パルスが反射する間の光路の長さＸ２との間の２つの光路の長さの差ＸＤは、２つの測定された周波数値Ｆ１およびＦ２から求めることができる。測定された発振周波数Ｆ１およびＦ２から得られた長さの差ＸＤは、測定誤差は両測定周波数において同様に大きく、差を取ることによって消去されるので、もはや部品に起因する遅延時間によっては影響されない。
【００１０】
フォローアップ光パルスの伝搬距離が反射光パルスの伝搬距離と正確に一致するようにパルス光源と光センサを配置すると、長さの差ＸＤは、式ＸＤ＝０．５×ｃ×（１／Ｆ２−１／Ｆ１）を使用して計算することができる。
【００１１】
発振周波数Ｆ２を測定するための第２測定点の位置は、各種の態様が存在する。第１の態様によると、第２測定点は眼の第２組織表面上に位置する。この場合は、求めた長さの差ＸＤは、眼の２つの組織表面間の距離を示す。第１測定点は、例えば眼の網膜上に配置することができ、第２測定点を角膜の前方側に配置することができる。このように、角膜と網膜との間の眼の軸線に沿った長さは、長さの差ＸＤから容易に決定することができる。
【００１２】
この他に、第２測定点が反射基準面、例えば装置に配置された鏡面上に位置することも実行可能である。これには、周波数Ｆ２を測定するとき、非常に強い反射光パルスが得られるという利点がある。更に、パルス光源から始まって基準面を経由して光センサまでの、部品に依存する光路の長さが知られているので、部品に依存する遅延時間によって引き起こされる測定誤差は、対応する長さの差をとることによって容易に除去することができる。このように、測定された組織表面と装置の基準点との間の距離は、基準点に関して対応する基準面の位置を特定することによって容易に得ることができる。
【００１３】
第２の別の測定装置、特に三角測定装置が、この発明の方法を実行する装置として設けられる。それによると、装置における基準点と眼の外側の組織表面、特に角膜の前方側の上の測定点との間の距離を決定することができ、個々の測定点と眼の外側上の測定点との間の距離を、それぞれの基準点からの対応する距離差によって決定することができる。
【００１４】
各種組織表面に対するそれぞれの基準面に関して、連続的に長さの差ＸＤ１およびＸＤ２を測定することによって、眼における異なる組織表面間の距離を測定するための異なる表面の位置の特定が回避できる。長さの差ＸＤ１およびＸＤ２を取ることによって、眼の２つの組織表面上の２つの測定点の差が求められる。一方で、パルス光源から始まって基準面まで、および、光センサまでの光路の長さが計算から除外され、もはや決定する必要は無い。
【００１５】
眼の異なる組織表面で光パルスが反射する間の周波数を測定するために、眼の異なる組織表面からの反射光パルスを、相互に区別しなければならない。個々の組織表面での反射光パルスを区別する１つの方法は、各種反射光パルスの光強度を考慮することである。このことは、眼の各種組織表面、例えば角膜の前方側または後方側、天然レンズの前方側または後方側、または網膜では、フォローアップ光パルスは異なる強さで反射されるという事実に基づいている。最も強い反射光パルスは、網膜での反射で得られる。測定された光強度の測定された信号スペクトルにおいて、各種トリガー閾値を特定することができる。個々のトリガー閾値を超えているか下回っているかによって、受けとった信号から特定の組織表面で反射した反射光パルスが決定される。
【００１６】
眼の表面または中の各種組織表面の各種反射光パルスを選択するとき、光パルスの光強度が各種測定走行（ラン）の間で変化すると特に有利である。単一のトリガー閾値を備えて各種反射光パルスが選択されるので、光強度の減衰または増幅の結果として、各ケースにおいて、各種反射光パルスが対応して減衰または増幅される。
【００１７】
パルス光源を変化したパラメータで対応して誘発（トリガー）することによって、光の強度を自然に変動させることができる。パルス光源または光センサにおける変化は、その特性に変化を生じさせ、部品に依存する遅延時間を変化させる。しかし、減光部材を組み入れて、特に光ウエッジ部材を光パルスの光路中でシフトすることによって光強度を変化させることが好ましい。このように、個々の測定間の部品に依存する遅延時間は常に一定であり、光強度の変化は減光部材による遮蔽によって完全に受動的に行われる。
【００１８】
周波数測定が行われる態様は基本的に任意である。特に、時間測定装置およびパルス計測装置を使用することによって、周波数測定を行うことができる。測定時間は、時間測定装置を使用して決定され、測定を行っている間にパルス計測装置が伝搬されたパルスを計測する。計測された光パルスと測定された測定時間の間の関係から、それぞれの周波数が得られる。
【００１９】
更に、各測定時の測定時間を固定値として予め特定し、測定を行っている間に伝搬された光パルスを計測する。このようにして、変動する時間を測定するための時間測定装置を省略することができる。
更に、伝搬された光パルスを固定値として予め特定し、この固定値を伝搬するに要する測定時間を、時間測定装置によって測定することができる。このようにして、伝搬された光パルスを計測するパルス計測部材を省略することができる。
【００２０】
更に、各種組織表面で反射される光パルスの光強度を変化させるのに加えて、共焦点光フィルタを反射光パルスの光路内に設けることができる。これらの共焦点光フィルタは、特定の測定面の近視野域において反射した光信号だけが光フィルタを通過することができる特性を備えている。予め特定された測定面の近視野域で反射される光を除いた全ての光信号は、光フィルタによって遮断される。共焦点光ファイバは、例えば複数のレンズおよび１つの開口からなっている。光信号をレンズに適切に焦点合わせをすることによって、予め特定された測定面で反射する光信号だけを、開口を通ることができるようにレンズで焦点合わせする。測定面外に位置する全ての非焦点信号は、開口の周りの部分によって遮断される。
【００２１】
共焦点光フィルタによって、特定の測定面において反射された反射光信号だけが、それぞれの場合に、光センサで受信される。同時に、共焦点光フィルタの測定面は、光フィルタを調整することによって、その位置を変えることができる。眼の測定を行っている間、測定面が初期の位置から最終位置までシフトされるように、光フィルタを連続的にまたは断続的にシフトすることができる。測定面は、眼を通る軸線方向に沿って移動し、組織表面上の異なる測定点で眼と交差する。反射光信号が光センサで検知されると直ちに、対応する周波数測定によって距離測定が行われる。このように測定面を適切にシフトすることによって、パルス光が反射される眼の全ての組織表面が、それぞれの距離と共に連続的に決定される。このために、測定面の最初の位置または最終位置が角膜の前または前方側に位置していると特に好ましい。測定面の最初の位置および最終位置が同時に網膜上またはその後方に位置していると、結果として、異なる組織表面間の距離差と共に眼全体を測定することができる。
【００２２】
周波数測定を行っている間、光源を固定することによって眼の位置を固定すると、眼の好ましくない動きによって生じる測定誤差を回避でき特に好ましい。
この発明の方法は、異なる組織表面間の距離を決定するだけでなく、個々の組織表面の高さのプロフィルを決定するために使用することができる。
このために、眼の組織表面の複数の隣接する測定点からの距離を連続的に測定し、そして、異なる測定値から高さのプロフィルを求める。
【００２３】
眼の組織表面上の各種隣接する測定点は、例えば走査法によって測定することができる。この走査モードの間、予め特定されたラスタに従って測定ビームが眼の組織表面上に連続的に導かれ、隣接する測定点におけるそれぞれの距離が決定される。次いで、個々の測定点から好ましい高さのプロフィルが得られる。
【００２４】
走査モードを使用する代わりに、プラットパルス光ビームを組織表面に指向して高さのプロフィルを作成することができる。個々の測定点で反射されたパルス光ビームは、フラットセンサ特にＣＣＤチップセンサによって別々に検知され、所望の高さのプロフィルが得られる。高さのプロフィルを作成するための測定走行の数は、著しく減少することができる。
【００２５】
この発明の方法を使用して測定される高さのプロフィルの型は基本的に任意である。この発明の方法の好ましい態様によると、視神経の端部の視神経頭の平らな高さのプロフィルが得られる。視神経頭の高さのプロフィルによって、眼のある病態、特に緑内障に関する情報を得ることができる。
【００２６】
この発明の方法によって、網膜のコーンの高さのプロフィルが得られる。このように、例えばレーザ光に晒されることによって引き起こされる網膜の損傷を判定することができる。
【００２７】
この発明の方法によって、眼のどの組織表面を距離で決定するかは基本的に任意である。特に適している測定点は、角膜の前方側の測定点または後方側の測定点、天然レンズの遠方側または後方側の測定点および／または網膜上の測定点である。
光の速度は、異なるタイプの眼の組織において異なるので、測定された周波数から距離を導き出すときには、異なる伝搬速度から求めることが可能な場合に、これらを考慮する必要がある。
【００２８】
しかし、その代わりに、デリバティブを計算するときには、平均速度を使用することができる。
パルス光源は好ましくはレーザ光源、または、レーザダイオードである。
光センサとしては、フォトダイオードまたはＣＣＤチップセンサが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
この発明の方法は、異なる組織表面間の距離を決定するだけでなく、個々の組織表面の高さのプロフィルを決定するために使用することができる。高さのプロフィルによって、レーザ光に晒されることによって引き起こされる網膜の損傷を判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、実施例として、各種態様の概略を図面で示し、詳細を説明する。
図１は、眼０２からの距離Ｘを測定するための装置０１の基本的構造を示す。装置０１は、パルス光源０３例えばレーザダイオード、光センサ０４例えばフォトダイオード、ビームスプリッタ０５、および、統合演算ユニットを有する電子制御システム０６を備えている。電子制御システム０６は、リード線０７および０８によってパルス光源０３および光センサ０４に接続されている。
【００３１】
測定開始時には、電子制御システム０６は、初期パルスを生成し、パルス光源０３は初期光パルス０９aを搬送する。この初期光パルス０９aは、眼０２の各種組織表面、特に網膜１０で反射し、反射光パルス１１はビームスプリッタ０５で屈折した後、光センサ０４に導かれる。パルス光源０３、ビームスプリッタ０５および光センサ０４は、パルス光源０３から網膜１０までの光路の長さが網膜１０から光センサ０４までの光路の長さと等しくなるように、配置される。
【００３２】
反射光パルス１１が光センサ０４で検知されると、リード線０８を介して検知信号が電子制御システム０６に送られる。この検知信号を受信した後、電子制御システム０６は、リード線０７を介してパルス光源０３から別の光パルス、即ちフォローアップ光パルス０９ｂを発する。フォローアップ光パルス０９ｂは再び網膜１０で反射し、光センサ０４で反射光パルス１１として検知される。反射光パルス１１の検知によって、別のフォローアップ光パルス０９ｂを発する。
【００３３】
眼０２から装置０１までの距離は実質的に変化しないので、パルス光源０３、網膜１０、光センサ０４および電子制御システム０６で形成される共振回路は、特定の周波数Ｆ１で発振する。この周波数Ｆ１は、パルス光源０３から網膜１０へ進み、そして、網膜１０から光センサ０４に戻るに必要な伝播時間の逆数に対応している。測定された周波数Ｆ１は、光センサ０４で反射光パルス１１を受けてから、パルス光源で連続的なフォローアップ光パルス０９ｂを送るのに要する、部品によってきまる遅延時間を含んでいる。この遅延時間が十分短い、または、装置０１が適切に調整されれば、部品によってきまる遅延時間を無視するか、または補正することができる。
【００３４】
パルス光源０３から網膜に進む光路の長さと、網膜から光センサ０４に戻る光路の長さは同一であるので、式Ｘ＝０．５×Ｃ（光速）×ｔ（発振のための伝搬時間）は有効である。発振のための伝搬時間ｔは、測定周波数Ｆ１の逆数１/Ｆ１と置換することができるので、距離Ｘは、式Ｘ＝０．５×Ｃ×１/Ｆ１を使用して計算される。
【００３５】
図２は、周波数の測定によって決定された距離Ｘが、引き続き如何にして眼検査に使用されるかを示す。図２に示す実施形態によると、第２の測定装置１２、即ち、三角測定装置が装置０１に組み込まれていると、角膜１３の前面までの距離を測定することができ、最終的な結果は、装置０１における網膜１０からの距離と、装置０１における角膜１３からの距離とを含むので、対応する引き算によって、眼の軸方向の長さ１４を決定することができる。
【００３６】
図３は、軸方向の長さ１４を決定するための別の方法を示す。この方法においては、図１に示した手順のように、先ず、パルス光源０３と網膜１０との間の距離を決定する。次いで、図３に示すように、パルス光源０３、角膜１３、光センサ０４および電子制御システム０６から共振回路を形成して、得られる発振周波数Ｆ２を測定する。パルス光源０３と角膜１３との間の距離１５を計算することなく、軸方向の長さ１４は、式ＸＤ＝０．５×ｃ×（１／Ｆ２−１／Ｆ１）によって距離差ＸＤとして導かれる。周波数Ｆ１における測定誤差と周波数Ｆ２における測定誤差とは同じ大きさであるので、部品によってきまる遅延時間によって生じる測定誤差は、この測定および計算方法によって容易に除外することができる。
【００３７】
図４から６は、部品によってきまる遅延時間によって生じる測定誤差を除外するための第２の形態例を示す。この形態では、先ず図４に示すように、第１の組織表面、即ちこの例では角膜１３を備えた共振回路を形成して、発振周波数Ｆ１を測定する。
【００３８】
次に、図５に示すように、光が基準表面１６で反射するような共振回路を形成して、発振周波数Ｆ２を測定する。図４および図５で示す２つの光路の長さの差を示す距離差ＸＤは、式ＸＤ＝０．５×ｃ×（１／Ｆ２−１／Ｆ１）を使用して、２つの測定された周波数Ｆ１およびＦ２から導くことができる。部品によってきまる遅延時間は、２つの周波数において同じ大きさであるので、除外することができる。
【００３９】
同様に、図６に示すように、第２組織表面この例では角膜１３を備えた共振回路を形成して、得られる発振周波数Ｆ３を測定する。図６で示す光路と、基準表面１６で反射する図５で示す光路の間の距離差ＸＤ２は、式ＸＤ２＝０．５×ｃ×（１／Ｆ２−１／Ｆ３）から求められる。ＸＤ２からＸＤ１を引くことができれば、軸方向の長さ１４を直接求めることができる。
【００４０】
図７および図８は、共振回路が眼の異なる組織表面の間で切り替え可能な形態例を示す。これを達成するために、減光装置１７、即ち回転可能に搭載された光ウエッジを光路中に挿入する。光ウエッジ１７を回転させることによって、パルス光源０３から照射されたパルス光０９を、異なる強度で減衰することができる。図７および図８は減光装置１７の異なる調整角に対する光路を示す。即ち、図８に示す状態における減光の度合いは、図７に示す状態における減光の度合いよりも強い。
【００４１】
図９は、光センサ０４で受光した、眼の異なる組織表面で反射される反射光パルスの強さを示す図である。最も強い反射光パルスは、図９において点線の反射光曲線１８で示すように、網膜１０における反射で得られる。角膜において反射された反射光曲線１９は強度が低く、反射光曲線１８の最大値よりも時間的に早いところに位置している。その理由は、角膜の方が、パルス光源０３からの距離が短いからである。トリガー閾値２０は、２つの組織表面、即ち網膜および角膜の間の反射光を差別化するために、制御装置０６において特定されている。
【００４２】
即ち、センサ信号がトリガー閾値２０を超えると、制御装置０６によって常にパルス光源から次のフォローアップ光パルスが発せられる。フォローアップ光パルスを発した後、部品毎にまたは適切な手段で、ある時間間隔の間、次のフォローアップ光パルスの発生が排除される。図９に示す信号プロフィルにおいて、相対的に低いトリガー閾値２０の結果として、フォローアップ光パルスは、各ケースにおいて、角膜からの反射光１９によって発生し、光パルスが角膜１３で反射する間に、図７に示す共振回路が形成される。一方、網膜からの反射光１８は、次のフォローアップ光パルスをそれぞれ発生した後の部品によって決まるデッドタイムの結果としては考慮されない。
【００４３】
図１０に示す反射光１８aおよび１９aの強度は、光ウエッジ１７を回転させて光路を減光した後の状況に対応している。網膜１０および角膜１３に入射する光パルスの光強度が低下した結果、反射光曲線１８および１９が対応して低くなっている。角膜で反射した反射光１９は、もはやトリガー閾値２０を超えることはない。従って、光が網膜１０で反射する間、図８に示す共振回路が形成される。
【００４４】
図１１は、各ケースにおいて周波数測定に際して考慮される眼の各種組織表面を選択する他の形態である。この形態では、共焦点光フィルタが反射光の光路に配置され、この光フィルタは、マイクロレンズアレー２１、レンズ２２、および、開口２３を備えている。眼における異なる測定面２５は、示した調整経路２４に従って、マイクロレンズアレー２１をシフトして焦点を合わせることができる。反射光の光路上の追加の装置２２および開口２３によって、マイクロレンズアレーによって焦点が合った測定面だけが光センサ０４上にイメージとして取り込まれ、眼０２の他の全ての領域が遮断（マスク）される。眼０２を測定する間、マイクロレンズアレー２１を、最初の位置から始まって眼前を眼に向かってゆっくりと、または、眼から遠ざかるように移動することができる。
【００４５】
従って、それによって測定面２５は、眼０２の全体にわたって連続的に位置が変わる。パルス光が反射する眼の組織表面の１つに、マイクロレンズアレー２１によって焦点が合わされると、即ち、測定面２５が対応する組織表面を通って走ると、組織表面で反射された反射光パルスが光センサ０４に送られる。他の組織表面で反射された全ての反射光パルスは開口２３で取り除かれる。光センサ０４で反射光パルスが検知されると、直ちに、共振回路が形成されて、対応する発振周波数が測定される。発振周波数が決定すると、直ちに、マイクロレンズアレー２１は更にシフトされ、反射光パルスが再び受光されて他の共振回路が形成されるまで、パルス光源０３がフォローアップ光パルスを一定の間隔で立て続けに発する。
それぞれの組織表面０２の間の距離は、連続的に決定される発振周波数Ｆ１〜Ｆｎから導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、眼の組織表面上の測定点からの距離を測定する装置の第１の態様の概略の構造を示す図である。
【図２】図２は、眼の外側の第２組織表面上の測定点からの距離を測定する別の測定装置と組み合わされた図１の装置を示す図である。
【図３】図３は、眼の第２組織表面上の第２測定点からの距離を測定するための第２光路を備えた図１の装置を示す図である。
【図４】図４は、眼の距離を測定する装置の第２の態様を示す図である。
【図５】図５は、基準表面上の測定点からの距離を測定するときの図４の装置を示す図である。
【図６】図６は、眼の第２組織表面からの距離を測定するときの図４の装置を示す図である。
【図７】図７は、減光装置を付加的に備えた図１の装置を示す図である。
【図８】図８は、減光装置がシフトされた後の図７の装置を示す図である。
【図９】図９は、図７に示す減光装置を調整したときの３つの異なる組織表面での反射光パルスの強度を示す。
【図１０】図１０は、図７に示す減光装置を調整したときの反射光パルスの強度を示す。
【図１１】図１１は、眼の距離を測定するための装置の第２態様を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
０１  装置
０２  眼
０３  パルス光源
０４  光センサ
０５  ビームスプリッタ
０６  電子制御システム
０７  リード
０８  リード
０９  光パルス
１０  網膜
１１  反射光パルス
１２  三角測定装置
１３  角膜
１４  眼の軸方向の長さ
１５  パルス光源と角膜の間の距離
１６  反射基準表面
１７  減光装置
１８  反射光曲線（網膜）
１９  反射光曲線（角膜）
２０  トリガー閾値
２１  マイクロレンズアレー
２２  レンズ
２３  開口
２４  調整距離
２５  測定面（光フィルタ）
【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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【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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