(57)【要約】【課題】本発明の目的は、ＯＣＴの分野に関する、既知の機器及び方法と比較して、より高い測定速度及びより広い測定領域によって特徴付けられるデバイス及び方法を提供することである。【解決手段】透明物体又は拡散物体の少なくとも第１の領域（ＭＢ１）からの幾何学量及び第１の領域（ＭＢ１）から離れた第２の領域（ＭＢ２）からの幾何学量を確定するデバイスは、物体アーム、基準アーム、検出器アーム、及び光を放出する光源（ＡＬＱ）を有するコヒーレンス断層撮影装置を備える。デバイスは、物体アーム及び／又は基準アームによって形成された、第１の光路長を有する第１の経路及び第２の光路長を有する第２の経路を有し、光源（ＡＬＱ）によって放出される光は、第１の経路及び第２の経路を通って伝播することができる。【選択図】図８ａ
2012161610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明物体又は拡散物体の少なくとも第１の領域（ＭＢ１）からの幾何学量及び該第１の領域（ＭＢ１）から離れた第２の領域（ＭＢ２）からの幾何学量を確定するデバイスであって、物体アーム、基準アーム、検出器アーム、及び光を放出する光源（ＡＬＱ）を有するコヒーレンス断層撮影装置を備え、前記物体アーム及び／又は前記基準アームによって形成される、第１の光路長を有する第１の経路及び第２の光路長を有する第２の経路を有し、前記光源（ＡＬＱ）によって放出される前記光は、前記第１の経路及び前記第２の経路を通って伝播することができる、デバイス。
【請求項２】
前記コヒーレンス断層撮影装置は、周波数領域ＯＣＴとして、より詳細にはＳＳＯＣＴとして又はスペクトルＯＣＴとして組み込まれる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記幾何学量は、前記物体の層厚、長さ、表面曲率、及び／又はトポグラフィである、請求項１又は２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記物体アームは、焦点スイッチ（ＦＳ）を備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項５】
前記第１の領域（ＭＢ１）は、眼球前側領域、より詳細には前角膜表面であり、前記第２の領域（ＭＢ２）は、眼球後側領域、より詳細には網膜である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記第１の光路長を有する前記第１の経路は第１の物体アームによって与えられ、前記第２の光路長を有する前記第２の経路は第２の物体アームによって与えられる、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記第１の光路長は第１の基準アームによって与えられ、前記第２の光路長は第２の基準アームによって与えられる、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項８】
前記第１の光路長は第１の基準アームによって与えられ、前記第２の光路長は第１の物体アームによって与えられ、第３の光路長が第２の基準アームによって与えられ、第４の光路長が第２の物体アームによって与えられる、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項９】
内又は外に旋回することができる光学要素を有する物体アーム又は基準アームを備え、前記第１の光路長は、前記光学要素が内に旋回されると与えられ、前記第２の光路長は、前記光学要素が外に旋回されると与えられる、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１０】
第１の光路長を有する第１のアーム及び第２の光路長を有する第２のアームを有し、前記第１のアーム及び前記第２のアームは物体アーム又は基準アームとしてそれぞれ組み込まれ、一方のアームは、前記光の特性、より詳細には波長又は偏光を変更する光学変換要素（ＰＳＴ１）を備え、前記検出器アームは、前記光学変換要素に対応する光学分離装置を備える、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１１】
物体アーム、基準アーム、検出器アーム、及び光を放出する光源（ＡＬＱ）を有するコヒーレンス断層撮影装置を用いて、透明物体又は拡散物体の少なくとも第１の領域（ＭＢ１）からの幾何学量及び前記第１の領域（ＭＢ１）から離れた第２の領域（ＭＢ２）からの幾何学量を確定する方法であって、前記光源（ＡＬＱ）からの前記光は、前記第１の領域（ＭＢ１）の前記幾何学量を確定するために、前記物体アーム及び／又は前記基準アームにおいて第１の光路長を有する第１の経路にわたって誘導され、また、前記光源からの前記光は、前記第２の領域（ＭＢ２）の前記幾何学量を確定するために、前記物体アーム及び／又は前記基準アームにおいて第２の光路長を有する第２の経路にわたって誘導される、方法。
【請求項１２】
前記光は、前記第１の光路長を有する前記第１の経路を備える第１の物体アーム、及び前記第２の光路長を有する前記第２の経路を備える第２の物体アームにおいて連続して誘導される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記光は、前記第１の光路長を有する前記第１の経路を備える第１の基準アーム、及び前記第２の光路長を有する前記第２の経路を備える第２の基準アームにおいて誘導される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記光は、前記第１の光路長を有する前記第１の経路を備える第１の基準アーム、及び前記第２の光路長を有する前記第２の経路を備える第１の物体アームにおいて連続して誘導され、その後、前記第３の光路長を有する前記第３の経路を備える第２の基準アーム、及び前記第４の光路長を有する前記第４の経路を備える第２の物体アームにおいて連続して誘導される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
光学要素が、前記物体アーム又は前記基準アームにおいて内及び外に旋回し、前記光学要素が内に旋回されると前記第１の光路長を有する第１の経路が設定され、前記光学要素が外に旋回されると前記第２の光路長を有する第２の経路が設定され、前記光は、前記第１の経路及び前記第２の経路において連続して誘導される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記光は、異なる光路長を有する２つのアーム、より詳細には物体アーム及び基準アームにおいて同時に誘導され、第１のアームにおける前記光の１つの光学特性、より詳細には偏光又は波長は、第２のアームにおける同じ光学特性と異なり、前記光は、前記光学特性に基づいて光学分離装置によって前記検出器アームにおいて分離される、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明物体又は拡散物体の少なくとも第１の領域からの幾何学量及び第１の領域から離れた第２の領域からの幾何学量を確定するデバイス及び方法であって、物体アーム、基準アーム、検出器アーム、及び光を放出する光源を有するコヒーレンス断層撮影装置を包含する、デバイス及び方法に関する。
【０００２】
本発明は、透明物体又は拡散物体において、互いに離れた少なくとも２つの領域からの幾何学量を確定する方法及びデバイスに関し、特に、層厚及び長さ並びに／又は表面曲率（トポグラフィ）を幾何学量として確定する方法及びデバイスに関する。幾何学量は、例えば、層厚、距離、長さ、及びトポグラフィを意味すると理解される。
【背景技術】
【０００３】
ＯＣＴの基礎にある原理は干渉法に基づく。この方法は、干渉計（通常、マイケルソン干渉計）を用いて信号のランタイムを比較する。このプロセスにおいて、既知の光路長を有する１つのアームが、測定アーム用の基準アームとして用いられる。
【０００４】
両方のアームからの信号干渉（光学的相互相関）は、或るパターンをもたらし、このパターンから、深度プロファイル（振幅モードスキャン）内で相対光路長を読み出すことが可能である。１次元走査法では、ビームは、その後、１方向又は２方向に横方向に誘導され、それにより、平面トモグラム（明度モードスキャン）又は３次元トポグラフィ（ｃモードスキャン）を記録することが可能である。
【０００５】
ＯＣＴは、特に眼科学で非常に普及しており、これは、特に、深度分解能が横方向分解能から分離されること、及び、ＯＣＴが非接触インビボ測定を可能にすることにその由来を辿ることができる。感光体の場合、例えば眼球の測定の場合には、測定について必要とされる電力が低いことによる、更なる利点が明らかになる。
【０００６】
幾何学量を確定する既知のデバイスは、比較的低い測定速度及び信号対雑音比を有する点で不利である。さらに、設計が、比較的複雑であり、したがって、費用がかかる。最後に、測定領域が不十分であることが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、コヒーレンス断層撮影装置によって幾何学量を確定するための、冒頭で述べた技術分野に属するデバイスを開発することであり、そのデバイスは、既知の機器と比較して、より高い測定速度及びより広い測定領域によって特徴付けられる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的に対する解決策は、請求項１の特徴によって規定される。本発明によれば、デバイスは、物体アーム及び／又は基準アームによって形成される、第１の光路長を有する第１の経路及び第２の光路長を有する第２の経路を有し、光源によって放出される光が、第１の経路及び第２の経路を通って伝播することができる。
【０００９】
波長可変レーザー線のコヒーレンス長が物体の測定深度に相当することは事実である。波長可変光源のコヒーレンス長が制限されているため、測定深度も制限される。最大でも約３４ｍｍである人間の軸長(human axis length)は、現在市販されているほとんどの波長可変光源のコヒーレンス長よりも長い。こうした理由で、３４ｍｍの軸長は、追加的な手段を用いることなく、今日入手可能なほとんどの波長可変光源によって測定することができない。本発明によれば、最大でも約３４ｍｍの軸長の測定を可能にする手段がここで提案される。正確に言えば、この手段は、互いに離れ、かつ、上述した第１の経路及び第２の経路にそれぞれ対応する２つの測定領域（深度スキャン領域）に測定領域を細分することである。互いに離れた３つ以上の測定領域を設けることができることは言うまでもない。互いに離れた２つの領域は、以下の本文では前測定領域及び後測定領域と呼ばれる。
【００１０】
第１の光路長を有する第１の経路及び第２の光路長を有する第２の経路は、さまざまな方法で得ることができる。そのため、例えば、変位可能ミラーを、正確に１つの光学アーム（基準アーム又は物体アーム）に設けることができる。こうしてミラーを変位させることによって、第１の経路長から第２の経路長へ切換えを行うことが可能になる。実施形態に応じて、ミラーが３つ以上の位置を採用する可能性もあるため、原理上、複数の光路長を設定することも可能とすることができる。より詳細には、連続的な設定オプションの場合、任意の数の光路長を設定することも可能とすることができる。更なる実施形態では、物体アーム又は基準アームは、内又は外に旋回することができるミラーを備えることもでき、その結果として、２つの経路長を設定することができる。この点に関して、当業者ならば、更なるオプションも理解している。
【００１１】
さらに、２つの光路長を、それら固有の光学アームによってそれぞれ別々に与えることもできる。
【００１２】
第１のアームから第２のアームに光を偏向させるために、好ましくは、第１の位置において、第１のアームを通して光ビームを伝導することができ、第２の位置において、第２のアームを通して光ビームを伝導することができるスキャナーミラーが設けられる。さらに、光は、スキャナーミラー、より詳細にはガルバノメーターミラー、光ファイバースイッチ、又は液晶によって一方のアームから他方のアームに送ることができる。分散を補償するために、基準アーム内にガラス基板を設けることができる。これによって、網膜からの干渉信号を増加させることができる。いくつかの変形例では、分散補償板を省くこともできる。
【００１３】
デバイスは、好ましくは、物体アームに焦点スイッチを備える。このスイッチは、両方の領域にフォーカスさせるために用いることができる。光が２つのアームを連続して通過する場合、焦点は、好ましくは、第１の光路長を有する第１の経路から第２の光路長を有する第２の経路へのスイッチと同期して切り換えられる。焦点スイッチは、内に旋回することができる光学要素として組み込むこともできる。当業者ならば、この点に関して更なるオプション、例えば向きに応じて異なる焦点距離を有するレンズも既知である。
【００１４】
デバイスは、波長選択性ビームスプリッターを介して可視光を供給されることができるカメラを更に有することができる。これの利点は、ＯＣＴ測定に必要とされる波長（例えば、赤外線）が減衰しないか又は僅かにしか減衰しないことである。このカメラは、好ましくは、測定される物体の領域に設置される。結果として、物体、より詳細には眼球の前側を記録してスクリーン上に表示することができる。ユーザーは、そのため、例えばクロススライドによって測定機器を位置決めすることができる。
【００１５】
デバイスは、或るパターンを物体上に投影するための光学要素を更に備えることができる。この光学要素は、例えば、円錐又は半球として組み込まれることができ、また、パターンは、カメラによって記録することができる環状パターンとして提供することができる。結果として、例えば、眼球上の涙液膜の表面の形状を計算することが可能であり、それにより、確定されたこのデータを用いて、ＯＣＴ測定の測定精度が最適化される。
【００１６】
同じ波長を有する光が、通常、前領域及び後領域に用いられる。いくつかの変形例では、異なる波長を有する光を前領域及び後領域に用いることができる。そのため、電力を、物体、より詳細には眼球の領域の感度に応じて調整することができ、その結果として、感度を増加させることが可能である。一方、この実施形態は、デバイスが、より高価になり、その設計がより複雑になるため不利となる場合がある。このため、デバイスは、波長選択性ビームスプリッター、及び必要な場合には複数の光源を備えることができる。
【００１７】
物体アーム、基準アーム、検出器アーム、及び光を放出する光源を備えるコヒーレンス断層撮影装置は、透明物体又は拡散物体の少なくとも第１の領域からの幾何学量及び第１の領域から離れた第２の領域からの幾何学量を確定する方法において用いられる。第１の領域の幾何学量を確定するために、光源からの光は、物体アーム及び／又は基準アームにおいて第１の光路長を有する第１の経路にわたって誘導される。第２の領域の幾何学量を確定するために、光源からの光は、物体アーム及び／又は基準アームにおいて第２の光路長を有する第２の経路にわたって誘導される。
【００１８】
コヒーレンス断層撮影装置は、好ましくは、周波数領域ＯＣＴとして、より詳細にはＳＳＯＣＴ（波長掃引型（swept source）ＯＣＴ）として、又はスペクトルＯＣＴとして実施される。
【００１９】
そのため、好ましくは、例えばマイケルソン干渉計の幾何学的設計において、周波数領域における光学コヒーレンス断層撮影装置が用いられる。この干渉法は、周波数領域ＯＣＴと呼ばれる（ＯＣＴはoptical coherence tomograph（光学コヒーレンス断層撮影装置）の頭文字である）。比較的長い間存在した時間領域ＯＣＴと対照的に、周波数領域ＯＣＴは、可動基準アームなしで深度測定が可能であり、測定物体によって反射される信号の深度割当て（depth assignment）が、ビート周波数（beat frequency）によってもたらされるという特性を有する。
【００２０】
周波数領域ＯＣＴの２つの変形例が存在する。
１．一方の変形例は、その波長を周期的に変更する波長可変光源を用いることからなる（波長掃引型ＯＣＴ、ＳＳＯＣＴ、又は波長同調型（wavelength-tuning）ＯＣＴ）。波長可変光源は、特定の時間周期で、同調範囲を通じて往復プッシュスルーされる狭スペクトル線（レーザー線）を放出する。そのプロセスでは、測定物体の深度における測定領域は、波長可変レーザー線の線幅に基づいて与えられる。測定物体を通じた測定の反復レートは、同調期間に基づいて与えられる。基準アーム及び物体アームから反射されるレーザー線の干渉によって生成される時間的なビート信号を、フォトダイオードを用いて同調期間あたり１回検出することができる。
【００２１】
２．他方の方法は、スペクトルＯＣＴと呼ばれ、該スペクトルＯＣＴでは、時不変スペクトルを有する光源が用いられる。波長依存方式でスペクトルビート信号を記録するために、分光計が検出に必要とされる。そのプロセスでは、深度における測定領域は、分光計の分解能によって与えられる。測定物体を通じた測定の反復レートは、分光計で用いられる線検出器の読出し速度に基づいて与えられる。
【００２２】
測定物体及び基準アームから後方散乱される光は、これらの周波数領域法の両方において深度に比例する周波数を有するビート信号を生成するため、散乱振幅を、フーリエ変換によって任意の深度で計算することができる。周波数領域ＯＣＴは、時間領域ＯＣＴよりも高い測定速度及び良好な信号対雑音比を可能にする。しかし、周波数領域ＯＣＴの欠点は、信号振幅が測定深度に伴って減少することである。
【００２３】
物体アーム内に弱く反射する層だけがある場合でも、明瞭な干渉信号を得るために、測定放射は、好ましくは、前測定領域及び後測定領域において時間的に連続してフォーカスされる。前測定領域から後測定領域へ焦点をシフトさせることは、例えば２つの基準アームが利用される場合には、測定に用いられる基準アームの交換と同期して、又は、１つの基準アームだけが利用される場合には、基準アーム内の光路長におけるジャンプと同期して生じる。当業者ならば、更なるオプションも理解している。
【００２４】
幾何学量は、好ましくは、物体の層厚、長さ、表面曲率、及び／又はトポグラフィである。デバイスは、幾何学量として層厚、長さ、及び／又は表面曲率（トポグラフィ）を確定するのに使われる。幾何学量は、例えば層厚、距離、長さ、及びトポグラフィを意味すると理解される。そのため、原理上、幾何学量は、好ましくは３次元、例えばデカルト座標系の点又はベクトルとすることができる。点又はベクトルは、より高い次元を有することもでき、ベクトルの１つの成分は、例えば波長、偏光等とすることができる。幾何学量は、物体の数多くの点、ベクトル、層厚、長さ、表面曲率、及び／又はトポグラフィを含むことができることも言うまでもないことである。当業者ならば、このデバイスによって確定することができる更なる幾何学量も理解している。
【００２５】
物体アームは、好ましくは焦点スイッチを備える。デバイスが２つの物体アームを備え、光がこれらの物体アーム内を交互に伝播する場合、焦点は、適したレンズ選択によって得ることができる。しかし、２つの異なる光路長が１つの物体アームにおいて得られるべきである場合、焦点スイッチは、液体レンズ又は液晶として組み込まれることができる。
【００２６】
いくつかの変形では、焦点スイッチは、特に焦点の変化が必要とされない物体が測定される場合には省くことができる。
【００２７】
第１の領域は、好ましくは、眼球前側領域、より詳細には角膜の前側であり、第２の領域は、好ましくは、眼球後側領域、より詳細には網膜である。
【００２８】
しかし、眼球でない他の物体（皮膚又は一般的な反射体）、又は眼球の他の領域、より詳細には例えば一般的に眼球の硝子体液等も検査することができることが当業者には明らかである。
【００２９】
以下の節では、異なる深度スキャン領域を生成することができる方法を述べるために、５つのタイプ（第１のタイプから第５のタイプ）が用いられる。
【００３０】
第１のタイプ
第１の光路長を有する第１の経路は、好ましくは第１の物体アームによって与えられ、第２の光路長を有する第２の経路は、好ましくは第２の物体アームによって与えられる。ここで、本実施形態のデバイスは、より詳細には正確に１つの基準アームを備える。
【００３１】
デバイスは、３つ以上、例えば３つの物体アームを備えることもできることが当業者に明らかである。
【００３２】
対応する方法では、光は、好ましくは、第１の光路長を有する第１の経路を備える第１の物体アーム、及び第２の光路長を有する第２の経路を備える第２の物体アームに連続して誘導される。例として、光を、２つのアームに次々に、すなわち交互に伝導することができる。
【００３３】
そのため、光源からの光は、異なる長さを有する２つの物体アームを交互に伝播し、好ましくは、１つの基準アームが用いられる。２つの物体アームの光路長の差は、互いに離れた２つの領域間の光学距離に対応する。
【００３４】
光学アームは、偏光コントローラーを有することができ、該偏光コントローラーによって、基準アームからの光の偏光を、物体アーム内の光の偏光に合わせることができる。
【００３５】
基準アーム及び物体アームは、回転軸、半円ガラス板、半円吸収体、及び半円穴からなる回転可能要素を更に備えることができる。回転可能要素は、半回転中のそれぞれの場合に、回転可能要素の吸収材料によってそれぞれの光ビームを吸収することにり、又は、上記光ビームを回転可能要素内の穴を通して透過させることによって、第１の光学アーム及び第２の光学アームを交互に作動させることができる。
【００３６】
焦点は、好ましくは、測定距離に同調して変位する。物体アームは、物体アーム内の光学系の屈折率及び物体アームの長さの点で異なる。Ｘスキャナー及びＹスキャナーは、好ましくは、物体アームによって共用され、その結果として、単純な設計を有する効率的でかつ費用効果的なデバイスが得られる。Ｘスキャナー及びＹスキャナーは、２つの別個のスキャナーによって実装することができるが、単一スキャナーによって実装することもできる。
【００３７】
第２のタイプ
更なる好ましい実施形態では、第１の光路長は、第１の基準アームによって与えられ、第２の光路長は、第２の基準アームによって与えられる。
【００３８】
対応する方法では、光は、好ましくは、第１の光路長を有する第１の経路を備える第１の基準アーム、及び第２の光路長を有する第２の経路を備える第２の基準アームに連続して誘導され、再度、光を２つの基準アームに例えば交互に伝導することができる。
【００３９】
そのため、光源からの光は、異なる長さを有する２つの基準アーム内を交互に伝播し、好ましくは、１つの物体アームが用いられる。２つの基準アームの光路長の差は、互いに離れた２つの領域間の光学距離に対応する。
【００４０】
第３のタイプ
更なる好ましい実施形態では、第１の光路長は第１の基準アームによって与えられ、第２の光路長は第１の物体アームによって与えられ、第３の光路長は第２の基準アームによって与えられ、第４の光路長は第２の物体アームによって与えられる。この場合、それぞれ１つの基準アーム及び１つの物体アームが、好ましくは対として用いられる。
【００４１】
対応する方法では、光は、好ましくは、第１の光路長を有する第１の経路を備える第１の基準アーム、及び第２の光路長を有する第２の経路を備える第１の物体アームに誘導され、その後、第３の光路長を有する第３の経路を備える第２の基準アーム、及び第４の光路長を有する第４の経路を備える第２の物体アームに誘導される。したがって、第１の基準アーム及び第１の物体アームは、光が連続して誘導される対を形成する。その後、光を第２の対の光学アーム、すなわち第２の物体アーム及び第２の基準アームに誘導することができる。
【００４２】
好ましい実施形態では、回転可能ミラーは、このミラーを用いて基準ビーム及び物体ビームに影響を及ぼすことによって、距離スイッチと焦点スイッチの両方として働くことができる。これは、デバイスの特に単純でかつコンパクトな設計をもたらす。
【００４３】
第４のタイプ
デバイスは、好ましくは、内又は外に旋回することができる光学要素を有する物体アーム又は基準アームを備え、第１の光路長は、光学要素が内に旋回されると与えられ、第２の光路長は、光学要素が外に旋回されると与えられる。この場合、焦点スイッチは、例えば、液体レンズ又は液晶として組み込まれることができる。
【００４４】
対応する方法では、好ましくは、光学要素は、物体アーム又は基準アームにおいて内に旋回されたり、外に旋回されたりする。これにより、第１の光路長を有する第１の経路は、光学要素が内に旋回されると設定され、第２の光路長を有する第２の経路は、光学要素が外に旋回されると設定され、光は、第１の経路及び第２の経路に連続して、より詳細には交互に誘導される。光学要素は、例えばミラーとして組み込まれることができる。
【００４５】
そのため、光源からの光は、２つの異なる経路長を有する単一アーム（基準アーム又は物体アーム）に、時間的に連続して伝導される。アーム長の光学変化は、互いに離れた２つの領域間の光学距離に対応する。
【００４６】
ここで、光学要素は、プリズム又はガラス板から形成されることができ、それによって、焦点及び測定領域を、前眼部及び後眼部間で同期して前後に切り換えることができる。
【００４７】
この実施形態では、基準アーム及び物体アームは、さらに、回転軸、半円ガラス板、半円吸収体、及び半円穴からなる回転可能要素を備えることができる。回転可能要素は、半回転中のそれぞれの場合に、回転可能要素の吸収材料によってそれぞれの光ビームを吸収することにより、又は、上記光ビームを回転可能要素内の穴を通して透過させることによって、第１の光学アーム及び第２の光学アームを交互に作動させることができる。さらに、回転可能要素は、半回転中に物体アーム内でビーム経路にガラス板を挿入することができる。
【００４８】
第５のタイプ
デバイスは、好ましくは、第１の光路長を有する第１のアーム及び第２の光路長を有する第２のアームを有し、第１及び第２のアームは、物体アーム又は基準アームとしてそれぞれ組み込まれ、一方のアームは、光の特性、より詳細には波長又は偏光を選択する光学変換要素を備え、検出器アームは、光学変換要素に対応する光学分離装置を備える。
【００４９】
対応する方法では、光は、好ましくは、異なる経路長を有する、２つのアーム、より詳細には、物体アーム及び基準アームに同時に伝導され、第１のアームにおける光の１つの光学特性、より詳細には偏光又は波長は、第２のアームにおける同じ光学特性と異なり、光は、上記光学特性に基づいて光学分離装置によって検出器アーム内で分離される。
【００５０】
そのため、光源からの光は、異なる長さの２つのアームに同時に伝導され、一方のアームの光は、特定の特性の点で（より詳細には、偏光又は波長において）他のアームの光と異なる。この場合、適した分離装置は、異なる特性を有する光が、基準アーム又は物体アームで、異なる長さを有する経路を通過することを可能にする。さらに、検出アームの適した分離装置は、２つの干渉が異なる検出器に送られることを可能にする。
【００５１】
偏光を制御することができるように、偏光ビームスプリッターキューブをビーム経路内に設けることができる。
【００５２】
本発明の更なる有利な実施形態及び特徴の組合せは、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲の全体から明らかになる。
【００５３】
例示的な実施形態を説明するために図面が用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの基準アームを有する第２のタイプであるデバイスの第１の実施形態変形例（embodiment variant）を示す図である。
【図２】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの基準アームを有する第２のタイプであるデバイスの第２の実施形態変形例を示す図である。
【図３】幾何学量を確定するデバイスであって、時間的に連続して異なる経路長を有する単一基準アームを有する、第４のタイプであるデバイスの第３の実施形態変形例を示す図である。
【図４】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの基準アームを有する第２のタイプであり、スペクトルＯＣＴに基づくデバイスの第４の実施形態変形例を示す図である。
【図５】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの基準アームを有する第２のタイプであり、ＳＳＯＣＴに基づくデバイスの第５の実施形態変形例を示す図である。
【図６】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの基準アーム及び３つの液体レンズを有する第２のタイプであるデバイスの第６の実施形態変形例を示す図である。
【図７】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの基準アーム及び２つの液晶を有する第２のタイプであるデバイスの第７の実施形態変形例を示す図である。
【図８ａ】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの物体アーム及びミラースイッチを有する第１のタイプであるデバイスの第８の実施形態変形例を示す図である。
【図８ｂ】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの物体アーム及びミラースイッチを有する第１のタイプであるデバイスの第８の実施形態変形例を示す図である。
【図９ａ】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの物体アームを有する第１のタイプであるデバイスの第９の実施形態変形例を示す図である。
【図９ｂ】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの物体アームを有する第１のタイプであるデバイスの第９の実施形態変形例を示す図である。
【図１０】幾何学量を確定するデバイスであって、第５のタイプであり、光が２つのアームにおいて同時に伝導され、２つのアームの光が偏光の点で異なるデバイスの第１０の実施形態変形例を示す図である。
【図１１ａ】幾何学量を確定するデバイスであって、物体アーム及び基準アームの２つの対を有する第３のタイプであるデバイスの第１１の実施形態変形例を示す図である。
【図１１ｂ】幾何学量を確定するデバイスであって、物体アーム及び基準アームの２つの対を有する第３のタイプであるデバイスの第１１の実施形態変形例を示す図である。
【図１２ａ】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの基準アームを有する第２のタイプであるデバイスの第１２の実施形態変形例を示す図である。
【図１２ｂ】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの基準アームを有する第２のタイプであるデバイスの第１２の実施形態変形例を示す図である。
【図１３ａ】幾何学量を確定するデバイスであって、時間的に連続して異なる経路長を有する単一基準アームを有する、第４のタイプであるデバイスの第１３の実施形態変形例を示す図である。
【図１３ｂ】幾何学量を確定するデバイスであって、時間的に連続して異なる経路長を有する単一基準アームを有する、第４のタイプであるデバイスの第１３の実施形態変形例を示す図である。
【図１４】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの基準アームを有する第２のタイプであるデバイスの第１４の実施形態変形例を示す図である。
【図１５】幾何学量を確定するデバイスであって、第５のタイプであり、光が２つのアームにおいて同時に伝導され、２つのアームの光が波長の点で異なるデバイスの第１５の実施形態変形例を示す図である。
【図１６】幾何学量を確定するデバイスであって、第５のタイプであり、光が２つのアームにおいて同時に伝導され、２つのアームの光が波長の点で異なるデバイスの第１６の実施形態変形例を示す図である。
【図１７ａ】可変焦点距離を有するレンズを示す図である。
【図１７ｂ】可変焦点距離を有するレンズを示す図である。
【図１８ａ】切換え可能なビーム制限によって達成された２つの焦点の略図である。
【図１８ｂ】切換え可能なビーム制限によって達成された２つの焦点の略図である。
【図１９ａ】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの物体アームを有する第１のタイプであるデバイスの第１７の実施形態変形例を示す図である。
【図１９ｂ】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの物体アームを有する第１のタイプであるデバイスの第１７の実施形態変形例を示す図である。
【図１９ｃ】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの物体アームを有する第１のタイプであるデバイスの第１７の実施形態変形例を示す図である。
【図２０】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの物体アームを有する第１のタイプであるデバイスの第１８の実施形態変形例を示す図である。
【図２１ａ】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの物体アームを有する第１のタイプであるデバイスの第１９の実施形態変形例を示す図である。
【図２１ｂ】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの物体アームを有する第１のタイプであるデバイスの第１９の実施形態変形例を示す図である。
【図２２ａ】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの物体アームを有する第１のタイプであるデバイスの第２０の実施形態変形例を示す図である。
【図２２ｂ】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの物体アームを有する第１のタイプであるデバイスの第２０の実施形態変形例を示す図である。
【図２２ｃ】幾何学量を確定するデバイスであって、２つの物体アームを有する第１のタイプであるデバイスの第２０の実施形態変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
原則として、図の同一の部分は同じ参照符号を与えられる。
【００５６】
上述したように、２つの深度スキャン領域は、原理的には、５つの異なる方法で生成することができる。これらの５つの異なる方法は、第１によりよく概観するために、機能的原理に基づいて、図を参照して簡潔に説明される。
【００５７】
１．光源からの光は、１つの基準アームが用いられて、異なる長さの２つの物体アームに交互に伝播する（図８ａ、図８ｂ、図９ａ、図９ｂ、図１９ａ、図１９ｂ、図１９ｃ、図２０、図２１ａ、図２１ｂ、図２２ａ、図２２ｂ、図２２ｃを参照）。２つの物体アームの光路長の差は、互いに離れた２つの領域間の光学距離に対応する。
【００５８】
２．光源からの光は、１つの物体アームが用いられて、異なる長さの２つの基準アームに交互に伝播する（図１、図２、図４、図５、図６、図７、図１２ａ、図１２ｂ、図１４を参照）。２つの基準アームの光路長の差は、互いに離れた２つの領域間の光学距離に対応する。
【００５９】
３．光源からの光は、それぞれ１つの基準アーム及び１つの物体アームが常に対として用いられる、２つの基準アーム及び２つの物体アームに交互に伝播する（図１１ａ、図１１ｂを参照）。
【００６０】
４．光源からの光は、時間的に連続して２つの異なる経路長を有する単一アームに伝導される（図３、図１３ａ、図１３ｂを参照）。図３、図１３ａ、及び図１３ｂは、時間的に連続して異なる長さの経路長を有する基準アームを示す。時間的に連続して異なる長さの経路長を有する物体アームも実現可能である。アーム長の光学変化は、互いに離れた２つの領域間の光学距離に対応する。
【００６１】
５．光源からの光は、異なる長さの２つのアームに同時に伝導され（図９を参照）、一方のアームの光は、特定の特性において、例えば、偏光において（図１０を参照）又は波長において（図１５、図１６を参照）他方のアームの光と異なる。この場合、適した分離装置は、異なる特性を有する光が、基準アーム又は物体アームにおいて異なる長さを有する経路を通過することを、確保しなければならない。さらに、検出アームの適した分離装置を用いて、２つの干渉が異なる検出器に送られることを確保しなければならない。
【００６２】
物体内での反射の光学距離が基準ミラーの光学距離からｚの値だけ離れているか又は−ｚの値だけ離れているかの判断は、純粋に数学的な理由により、実施される測定信号のフーリエ変換に基づいて行うことができず、それゆえ、測定信号は、基準ミラーの点の周囲にミラー対称に配置される。そのため、フーリエ変換後に、正しい位置ｚに信号の半分（いわゆる「実信号」）が現れ、間違った位置−ｚに別の半分の信号が現れる。間違った位置−ｚに現れる信号（いわゆる「ミラー信号」）は、基準アームの光学距離が、最も近い物体構造の光学距離よりも短い場合、又は、基準アームの光学距離が、最も遠い物体構造の光学距離よりも長い場合にしか、識別及び除外することができない。そのため、例えば眼球全体等の物体を測定するとき、基準ミラーについて２つの最適点が存在する。例えば、一方の点は、正確に角膜の前側までの光学距離に対応し、他方の点は、網膜までの光学距離に対応する。全ての軸長における基準ミラーの光学距離は、少なくとも網膜の光学距離に対応するように、測定される最も長い眼球（３４ｍｍの）の網膜の光学距離になければならない。
【００６３】
図１では、これらの事実は、２つの縦の線を用いて可視化される。基準ミラー平面１の線ＲＳＥ１は、短い基準アームの光学距離が位置する物体アームの位置を示す。基準ミラー平面２の線ＲＳＥ２は、長い基準アームの光学距離が位置する物体アームの位置を示す。ＭＢ１は前眼部に存在する。ＭＢ１は、短い基準アームによって提供される測定領域（スキャン深度）である。前角膜表面と後水晶体表面との間に延在する全ての物体及び眼球構造は、ＭＢ１において測定され、ほとんどの場合、これは、前角膜表面、後角膜表面、前水晶体表面、及び後水晶体表面である。しかし、それは、角膜内のフラップカット（flap-cut）とすることもできるし、強膜又は虹彩とすることもできる。ＭＢ２は、後眼部に存在する。ＭＢ２は、長い基準アームによって提供される測定領域（スキャン深度）である。後水晶体表面の背後に位置する全ての物体及び眼球組織は、ＭＢ２で測定され、ほとんどの場合、これは網膜である。しかし、硝子体組織（vitreous-humor structure）の（異常な）変化も、後測定領域で測定することができる。
【００６４】
そのため、上述した検討は、基準ミラー平面が、例えば角膜内に存在してはならないことを示す。その理由は、基準ミラー平面が角膜内に存在する場合、角膜の前側からの実信号が存在するか、角膜の後側からのミラー信号が存在するか、角膜の後側からの実信号が存在するか、又は角膜の前側からのミラー信号が存在するかを、確実に判定することができないからである。同じ理由で、基準ミラー平面は、眼房水内にも、水晶体内にも、硝子体液内にも位置することができない。
【００６５】
測定の感度が、基準ミラー平面からの信号の距離の増加に伴って減少するため、また、測定される軸長が、通常１４ｍｍ〜３４ｍｍの広い範囲をカバーするため、測定される最も長い眼球の位置における基準ミラーが、網膜信号が最大になるまで水晶体（natural lens）の方向に段階的に変位される場合に、網膜信号の感度が著しく増加する可能性がある。こうした理由で、網膜の測定を担当する基準アームは、基準ミラーを入射基準ビームの方向に変位させる変位メカニズムを有する。
【００６６】
ミラー項（mirror terms）の約１０００倍までの減衰を可能にする数学的アルゴリズムが存在する。その結果として、測定物体を３つ以上の測定領域に細分することが可能になり、同時に、ミラー項の振幅が小さくなる結果として、測定を誤るリスクが大幅に低減される。例として、４つの測定領域が用いられる場合、４つの基準アームが連続して作動されなければならない。これは、波長可変光源のコヒーレンスに関する要件を軽減する。しかし、これらの数学的アルゴリズムは、例えば眼球等の高速移動物体の場合に、常に実行可能であるわけではない。
【００６７】
ここで、個々の図が、以下の節で詳細に述べられる。
【００６８】
実施形態変形例１
本発明の第１の実施形態変形例が、図１に見られる。光ビームは破線で示され、電線路は実線で示され、光ファイバーは太い実線で示される。波長可変光源ＡＬＱは、狭スペクトル線（レーザー線）を放出する。光は、２×２光ファイバーカプラーＦＫ１並びに２つのビームスプリッターＳＴ１及びＳＴ２を介して基準アーム及び物体アームに送られる。物体アームでは、波長可変光源からの光は、偏光コントローラーＰＫ１を介し、焦点スイッチＦＳ、スキャナーＳ、走査光学系ＳＯ、及び第３のビームスプリッターＳＴ３を介して測定物体、この場合、人間の眼球に達する。ビームスプリッターＳＴ３は、波長選択性ビームスプリッターであり、可視光をカメラＫに反射し、通常、ＯＣＴ光源に用いられる赤外光を透過させる。スキャナーは、角膜にわたって１つ又は２つの横方向寸法（lateral dimension）に光ビームを偏向し、光ビームは角膜から屈折して眼球の中に入る。眼球の屈折率が変化するたびに、光の一部が反射される。反射光は、同じ経路に沿ってビームスプリッターＳＴ２に戻る。カメラＫは、前眼部の２次元画像を記録し、その画像が、ユーザーのためにモニターＭ上に提供される。モニター上に表示されるカメラ画像は、測定が眼球の中心で行われるように、ユーザーが、クロススライドＫＳを用いて患者の眼球の前に測定機器を位置決めすることを可能にする。
【００６９】
基準アームでは、光は、スキャナーミラーＳＳ及び収束光学系Ｏ３を介して、後面に基準ミラーＲＳ２をコーティングされたガラス基板ＤＫに達する。ガラス基板ＤＫは、測定物体の網膜で反射した信号用の分散補償器として役立つ。眼球の中で生成される分散は、基準アーム内に挿入される、適したガラス基板ＤＫによって部分的に補償されることができ、これが、網膜からの干渉信号を増加させる。この基準ミラーＲＳ２によって反射される光は、同じ経路に沿ってビームスプリッターＳＴ２に戻る。基準ミラーＲＳ２の上の矢印は、長い基準アームの初期位置が、眼球の測定される最も長い軸長のすぐ後ろに位置する基準ミラー平面ＲＳＥ２に対応することを示す。基準ミラーＲＳ２を進めることによって、ビームスプリッターＳＴ２から基準ミラーＲＳ２まで計測される長い基準アームの光学経路が、ビームスプリッターＳＴ２から網膜まで計測される物体アームの光学経路に正確に対応するときに、網膜からの信号が最大になる。
【００７０】
図１に示されるスキャナーミラーＳＳの位置では、光は、長い基準アームにおいて伝導され、後眼部（硝子体液及び網膜）の測定をもたらす。スキャナーミラーＳＳは、交互に２つの位置を採用する。一方の位置では、基準ビームは基準ミラーＲＳ２に対して垂直に偏向され（図１を参照）、他の位置では、基準ビームは基準ミラーＲＳ１に対して垂直に偏向される。
【００７１】
基準ビームが、光学系Ｏ２を介して基準ミラーＲＳ１上にフォーカスされる場合、眼球は、角膜の前側から水晶体の後側まで測定される。干渉信号の振幅は、偏光コントローラーＰＫ１、ＰＫ２、及びＰＫ３を用いて最大にすることができ、偏光コントローラーＰＫ１、ＰＫ２、及びＰＫ３は、前後に並べて設置されたコンポーネント、すなわち、４分の１波長板、半波長板、及び４分の１波長板からなる。
【００７２】
ビームスプリッターＳＴ２では、測定物体によって反射された光と基準ミラーによって反射された光との間の干渉が存在する。ビームスプリッターＳＴ２において、光は、フォトダイオード２  ＰＤ２に入る１つの部分と、ビームスプリッターＳＴ１を介してフォトダイオード１  ＰＤ１に達する別の部分に分割される。フォトダイオード１  ＰＤ１及びフォトダイオード２  ＰＤ２からの干渉信号は、１８０°の位相差を有する。この位相差は、いわゆる平衡検出ＢＤ１の２つの逆方向切換え式フォトダイオード１  ＰＤ１及び２  ＰＤ２と結合して、干渉信号に悪い影響を及ぼすことなく、非コヒーレントに（incoherently）重なる光学信号のＤＣ成分の抑制を可能にする。
【００７３】
焦点スイッチＦＳは、眼球内の２つ以上の軸位置間で測定ビームの焦点を切り換える。好ましくは、それぞれ１つの焦点位置が、前測定領域ＭＢ１及び後測定領域ＭＢ２に採用される。焦点位置の切換えは、スキャナーミラーＳＳの切換えに同調されなければならない。焦点スイッチの考えられる実施形態は、表面の形状を変化させる液体レンズか、屈折率を変化させる液晶か、又は、例えば圧電アクチュエータによって、レンズの位置が光の伝播方向に調整されるレンズ、又は物体ビームのビーム経路に出入りするように交互に旋回する光学コンポーネントである。焦点距離を変化させる更なるオプションは、光ビームが位置１にあるレンズを通過するときに焦点距離１（図１７ａを参照）を有するレンズであって、該レンズが例えば９０°だけ回転して位置２になるときに、焦点距離１と異なる、同じ光ビームについての（図１７ｂを参照）焦点距離２を有するレンズを用いることにある。この場合、レンズの回転軸は、レンズによってフォーカスされる光の伝播方向に垂直である。ビーム変調器は、焦点スイッチの更なる実施形態変形例に適しており、該ビーム変調器は、光ビームのビーム断面を、内側中央ディスク領域又は外側環状領域に交互に制限する。中央又は環状ビーム束は、中央領域及び外側環状領域において２つの異なる焦点距離を有するレンズに入射される。その結果として、中央及び環状ビーム束は、異なる焦点距離を有する２つの異なるレンズ領域によって屈折される。結果として、光の伝播方向に異なるように配置された２つの焦点が存在する（図１８ａ、図１８ｂを参照）。例として、変調器は、例えば液晶とすることができ、該液晶は、特定の時間に、光を透過するように外側環状領域を設定し、かつ、光を吸収するように中央ディスクを設定し、その後に、光を吸収するように外側環状領域を設定し、かつ、光を透過するように中央ディスクを設定する。
【００７４】
時間の関数としての光の波長は、例えばマッハツェンダー干渉計において測定され、また、電子信号（いわゆるｋクロック）として信号処理ステージＳＶに入力されることができる。マッハツェンダー干渉計は、２つの２×２光ファイバーカプラーＦＫ４及びＦＫ５からなる。マッハツェンダー干渉計からの信号は、逆方向切換え式フォトダイオードＰＤ３及びＰＤ４並びに平衡検出ＢＤ２においてそのＤＣ成分を除去される。平衡検出ＢＤ２の出力はｋクロックである。２つのフォトダイオードＰＤ３及びＰＤ４に送られる干渉信号の振幅は、偏光コントローラーＰＫ４を用いて最大にされる。
【００７５】
平衡検出ＢＤ１後に、信号は、アナログ／デジタル変換器ＡＤでデジタル化される前に増幅器ステージＶＳに給送される。次のステージ、すなわちデジタル信号処理ＳＶでは、時間的なビート信号は、測定される光波長に基づいて、時間の関数として線形化され、スキャナーＳ及びミラースキャナーＳＳのそれぞれの個々の位置についてフーリエ変換される。これらの個々のＡスキャンは、更なる処理ステップにおいて平均化、平滑化等をされることができる。スキャナーＳ及びミラースキャナーＳＳの各位置で生成されるＡスキャンは、空間内に互いに隣り合って正確に設置されなければならない。そのため、Ａスキャンのセットは、スキャナーＳが１つの横断方向に走査するか又は２つの横断方向に走査するかに応じて、２次元又は３次元空間内で生成される。
【００７６】
３Ｄ評価３Ｄの次のステージでは、角膜、水晶体、及び網膜の表面が、このＡスキャンのセットにおいて計算（区分化）される。前角膜表面に続く表面（角膜の後側、レンズの前側、レンズの後側、及び網膜）は、その後、上流表面の表面曲率及び屈折率に基づいてＡスキャンの方向を新しく計算することによって計算される。この新しい計算では、個々の表面における光ビームの屈折が考慮される（いわゆる屈折補正）。さらに、瞳孔における光ビームの回折を考慮することも可能であり、それは、３ｍｍ未満の直径を有する瞳孔の場合に特に好都合である。それにより得られる表面は、ここで、例えば正規直交関数のセット（例えば、ゼルニケ多項式（Zernike polynomial））に従って拡張することによって更に処理することができる。
【００７７】
計算ブロックＩＯＬでは、３次元空間に広がる角膜の前側、角膜の後側、水晶体の前側、水晶体の後側、及び網膜の表面は、屈折及び回折の法則（laws of refraction and diffraction）に従う仮想光ビームによって照射される。ここで、人間の眼球の仮想表面におけるこのいわゆるレイトレーシングは、網膜上で結像されるビームパターンの空間広がりを最小にするか又は最適化することによって眼球内水晶体の計算、角膜の光屈折補正等を可能にする。
【００７８】
３Ｄ評価３Ｄ及び計算ブロックＩＯＬは、通常、パーソナルコンピュータＰＣ上で実施される。
【００７９】
実施形態変形例２
本発明の第２の実施形態変形例が図２に描かれる。波長可変光源ＡＬＱは、狭スペクトル線（レーザー線）を放出する。光は、３つの２×２光ファイバーカプラーＦＫ１、ＦＫ２、及びＦＫ３を介して基準アーム及び物体アームに送られる。物体アームでは、波長可変光源ＡＬＱからの光は、光ファイバー偏光コントローラーＰＫ１を介し、焦点スイッチＦＳ、スキャナーＳ、走査光学系ＳＯ、及びビームスプリッターＳＴ３を介して測定物体、この場合、人間の眼球に達する。スキャナーＳは、角膜にわたって１つ又は２つの横方向寸法に光ビームを偏向し、光ビームは角膜から屈折して眼球の中に入る。眼球の屈折率が変化するたびに、光の一部が反射される。反射光は、同じ経路に沿って光ファイバーカプラーＦＫ３に戻る。カメラＫは、前眼部の２次元画像を記録し、その画像が、ユーザーのためにモニターＭ上に提供される。モニター上に表示されるカメラ画像は、測定が眼球の中心で行われるように、ユーザーが、クロススライドＫＳを用いて患者の眼球の前に測定機器を位置決めすることを可能にする。
【００８０】
光ファイバーカプラーＦＫ３の１つの出力は、光ファイバースイッチＦＯＳにつながり、光ファイバースイッチＦＯＳは、長い基準アーム及び短い基準アームに光を交互に送る。光ファイバーの端面に直接適用される、光ファイバー偏光コントローラーＰＫ２及び基準ミラーＲＳ１からなる短い基準アームは、短い基準アーム内で反射される放射と前眼部で反射される放射との間の干渉を可能にする。光ファイバー偏光コントローラーＰＫ３、光学系Ｏ３、及び基準ミラーＲＳ２からなる長い基準アームは、長い基準アーム内で反射される放射と後眼部で反射される放射との間の干渉を可能にする。光学系Ｏ３は、基準ミラーＲＳ２に基準ビームをフォーカスする。図２の残りのコンポーネントは、図１のコンポーネントと同一であり、図１の説明において説明されている。
【００８１】
実施形態変形例３
図３は、機械的に同調される焦点及び距離の切換えの実施形態変形例を示す。或るタイプのプリズムＰからなる光学コンポーネントは、ガラス板ＧＰに接続される。物体アーム及び基準アームのビーム経路に出入りするように、このコンポーネントを旋回させることによって、焦点及び測定領域が、前眼部と後眼部との間で前後に同調して切り換えられる。プリズムＰが基準ビーム内に導入されるとき、基準ミラーＲＳ１は最も強い網膜信号の位置に移動される。この場合、基準アームは長く、後眼部が測定される。プリズムＰが基準アームのビーム経路内に位置しない場合、測定されるのは前眼部である。この位置においては、前眼部からの信号を最適化するために、基準ミラーを移動させることは、通常、必要でない。この実施形態変形例の残りのコンポーネントは、図２に述べられている。
【００８２】
実施形態変形例４
本発明の更なる第４の実施形態変形例が図４に示される。図４は、スペクトルＯＣＴに基づく測定機器を示す。図２に示す設計と対照的に、光源ＬＱは波長可変ではない。光源ＬＱは、時間的に一定であるスペクトルを放出する。スペクトルが不変であるため、この実施形態はｋクロックを必要とせず、したがって、特に、図２に存在する、マッハツェンダー干渉計、光ファイバーカプラーＦＫ１、平衡検出ＢＤ２、及び光ファイバーカプラーＦＫ２の全てが不要であり、こうした理由で、それらが図４に存在しない。ソースアームを除いて、図２に示される実施形態に対する唯一の差は、干渉信号の検出にある。光干渉は、光学系Ｏ４を介して検出器アーム内の回折格子Ｇにもたらされる。回折格子は、スペクトルの種々の波長を種々の方向に偏向させる。これは、ラインスキャンカメラＺＫの各ピクセルが、光源ＬＱの波長スペクトルから特定のセクションを検出することを意味する。光学系Ｏ５は、光源ＬＱのスペクトルの種々の波長をラインスキャンカメラＺＫにフォーカスする。図４の残りの全てのコンポーネントは、図２のコンポーネントと同一であり、図２の説明において説明されている。
【００８３】
実施形態変形例５
図５は、波長可変光源ＡＬＱを有するＯＣＴを示す。図２に示す、２つの２×２光ファイバーカプラーＦＫ２及びＦＫ３の代わりに、ここでは３×３光ファイバーカプラーＦＫ２が用いられる。３×３光ファイバーカプラーＦＫ２は、１つの物体アームと２つの基準アームに光を分割する。ミラースキャナーは、短い基準アームからの光及び長い基準アームからの光を、基準ミラーＲＳ１に交互に偏向する。偏光コントローラーＰＫ１、ＰＫ２、及びＰＫ３は、短い基準アームにおける偏光又は長い基準アームにおける偏光を物体アームの偏光に整合させるために用いられる。光学系Ｏ２は、短い基準アームからの光を基準ミラーＲＳ１にフォーカスさせる。光学系Ｏ３は、長い基準アームからの光を基準ミラーＲＳ１にフォーカスさせる。残りのコンポーネントは、図２及び図１の説明において既に説明されている。
【００８４】
実施形態変形例６
簡潔にするために、図６は、ＯＣＴの２つの基準アーム及び物体アームのみを示す。残りのコンポーネントは省略されている。図６で省略されたソースアームは、例えば図５に示すソースアームと同一とすることができる。図６で省略された検出アームは、例えば図５に示す検出アームと同一とすることができる。図６は、その屈折率を周期的にかつ同調された方式で変更する３つの液体レンズＦＬ１、ＦＬ２、及びＦＬ３を示す。ＦＬ２は、短い基準アームのビームを基準ミラーＲＳ１に一定のレートでフォーカスしたり、デフォーカスしたりし、ＦＬ３は、長い基準アームのビームを基準ミラーＲＳ２に同じレートでフォーカスしたり、デフォーカスしたりするが、その位相は、１８０°だけシフトされている。その結果として、２つの基準アームのうちの一方だけが、物体アームから反射された光と任意のある時間に干渉することができる。図６は、液体レンズＦＬ３が、分散補償器ＤＫを収容する長い基準アームのビームを、基準ミラーＲＳ２にフォーカスする方法を示す。結果として、長い基準アームの非常に大きな割合の光パワーが、光ファイバーカプラーＦＫ２の光ファイバーに戻るように結合される。そのため、図６に示すスナップショットにおいて干渉することができるのは、長い基準アームである。すなわち、後眼部からの信号が測定される。そのため、示すスナップショットにおいて長い基準アームが開いていると言うことができる。
【００８５】
図６は、液体レンズＦＬ２が基準ビームをデフォーカスする方法を示す。その結果として、基準ビーム光パワーは、光ファイバーカプラーＦＫ２の光ファイバーに戻らない、又は該光パワーの無視できるほどに僅かな量だけが光ファイバーカプラーＦＫ２の光ファイバーに戻る。したがって、短い基準アームは、物体アームから反射される光と干渉することができない。すなわち、この時点で、前眼部からの信号を測定することはできない。そのため、短い基準アームが閉じていると言うことができる。
【００８６】
偏光コントローラーＰＫ１、ＰＫ２、及びＰＫ３は、短い基準アームにおける偏光又は長い基準アームにおける偏光を物体アームの偏光に整合させるために用いられる。
【００８７】
液体レンズＦＬ１は、測定放射を、前眼部及び後眼部内に交互にフォーカスする。３つの液体レンズＦＬ１、ＦＬ２、及びＦＬ３は、同調して動作する。すなわち、ＦＬ１がビームを前眼部にフォーカスする場合、ＦＬ２は、基準ビームを基準ミラーＲＳ１にフォーカスし、ＦＬ３は、基準ビームを基準ミラーＲＳ２にデフォーカスする。ＦＬ１がビームを後眼部にフォーカスする場合、ＦＬ２は、基準ビームを基準ミラーＲＳ１にデフォーカスし、ＦＬ３は、基準ビームを基準ミラーＲＳ２にフォーカスする。
【００８８】
実施形態変形例７
簡潔にするために、図７は、ＯＣＴの２つの基準アーム及び物体アームのみを示す。残りのコンポーネントは省略されている。図７で省略されたソースアームは、例えば図５に示すソースアームと同一とすることができる。図７で省略された検出アームは、例えば図５に示す検出アームと同一とすることができる。２つの基準アームの開閉は、２つの液晶ＬＣＳ１及びＬＣＳ２を用いてもたらされる。ＬＣＳ１は、短い基準アームを開閉し、ＬＣＳ２は、長い基準アームを開閉する。任意のある時間に、２つの液晶のうちの一方だけが、透過状態にあり、２つの基準アームのうちの一方だけが、任意のある時間に物体アームから反射される放射と干渉することができる。図７には分散補償器は描かれていない。或る程度まで、長い基準アーム内の光ファイバーも、光ファイバー内の対応する経路によって、後眼部内の経路を補償することにより分散補償器として用いることができる。
【００８９】
偏光コントローラーＰＫ１、ＰＫ２、及びＰＫ３は、短い基準アームにおける偏光又は長い基準アームにおける偏光を物体アームにおける偏光に整合させるために用いられる。光学系Ｏ２は、短い基準アームからの光を基準ミラーＲＳ１にフォーカスさせる。光学系Ｏ３は、長い基準アームからの光を基準ミラーＲＳ２にフォーカスさせる。
【００９０】
実施形態変形例８
実施形態変形例８は、１つの基準アーム及び２つの物体アームを有する設計を示す。簡潔にするために、図８ａ及び図８ｂは、ソースアーム及び検出アームを示していない。図８ａ及び図８ｂで省略されたソースアームは、例えば図５に示すソースアームと同一とすることができる。図８ａ及び図８ｂで省略された検出アームは、例えば図５に示す検出アームと同一とすることができる。スイッチは、２つの物体アームのうちの一方を交互に開閉する。任意のある時間に、２つの物体アームのうちの一方だけが開いており、そのため、任意のある時間に、２つの物体アームのうちの一方だけが、基準アームから反射される放射と干渉することができる。（図８ａに示すように）２つの物体アームの上側のアームが開いている場合、前眼部で反射される光が、基準アームから反射される光と干渉することができる。Ｓ１を介してＦＫ２からスイッチまでの経路（長い物体アーム）とＯ２を介してＦＫ２からスイッチまでの経路（短い物体アーム）との間の光路長の差は、前眼部の光路長に対応する。図８ａは、短い物体アームからの光がスイッチにおいて吸収されることを示す。スイッチは、例えば２つの異なる角度位置を交互に採用するミラーとすることができる。ミラーが下に収納される場合、短い物体アームが開口する、図８ｂ参照。ミラーのこの位置では、長い物体アームからの光が吸収体Ａ１において吸収される。
【００９１】
基準ミラーＲＳ１は、短い物体アームが開口したときにのみ変位される。基準ミラーの変位は、測定される最も長い眼球を測定するために用いられる位置から開始する。基準ミラーを光学系Ｏ３の方向に変位させることによって、網膜信号が最大となる基準ミラーの位置が採用される。網膜信号を最大にすることは、白内障が存在する結果として網膜信号が強く減衰する眼球において必要とされる。
【００９２】
偏光コントローラーＰＫ１、ＰＫ２、及びＰＫ３は、短い物体アームにおける偏光又は長い物体アームにおける偏光を基準アームにおける偏光に整合させるために用いられる。光学系Ｏ１は、長い物体アームからの光を前眼部にフォーカスさせる。光学系Ｏ２は、短い物体アームからの光を後眼部にフォーカスさせる。光学系Ｏ３は、基準アームからの光を基準ミラーＲＳ１にフォーカスさせる。
【００９３】
実施形態変形例９
実施形態変形例９は、１つの基準アーム及び２つの物体アームを有する設計を示す。簡潔にするために、図９ａ及び図９ｂは、ソースアーム及び検出アームを示していない。図９ａ及び図９ｂで省略されたソースアームは、例えば図５に示すソースアームと同一とすることができる。図９ａ及び図９ｂで省略された検出アームは、例えば図５に示す検出アームと同一とすることができる。２つの液晶ＬＣＳ１及びＬＣＳ２の形態の２つのスイッチは、２つの物体アームのうちの一方を交互に開閉する。任意のある時間に、２つの物体アームのうちの一方だけが開いており、そのため、任意の或る時間に、２つの物体アームのうちの一方だけが、基準アームから反射される放射と干渉することができる。（図９ａに示すように）２つの物体アームの上側のアームが開いている場合、前眼部で反射される光が、基準アームから反射される光と干渉することができる。Ｓ１を介してＦＫ２からビームスプリッターＳＴ４までの経路（長い物体アーム）とＯ２を介してＦＫ２からビームスプリッターＳＴ４までの経路（短い物体アーム）との間の光路長の差は、前眼部の光路長に対応する。図９ａは、短い物体アームからの光が液晶ＬＣＳ２において吸収されることを示す。図９ｂは、短い物体アームからの光が眼球に送られる間のスナップショットを示す。この設定では、短い物体アームからの光が、基準アームから反射される光と干渉することができる。
【００９４】
図９ｂは、長い物体アームからの光が液晶ＬＣＳ１において吸収されることを示す。
【００９５】
基準ミラーＲＳ１は、短い物体アームが開口したときにのみ変位される。基準ミラーの変位は、測定される最も長い眼球を測定するために用いられる位置から開始する。基準ミラーを光学系Ｏ３の方向に変位させることによって、網膜信号が最大となる基準ミラーの位置が採用される。網膜信号を最大にすることは、白内障が存在する結果として網膜信号が強く減衰する眼球において必要とされる。
【００９６】
偏光コントローラーＰＫ１、ＰＫ２、及びＰＫ３は、短い物体アームにおける偏光又は長い物体アームにおける偏光を基準アームにおける偏光に整合させるために用いられる。光学系Ｏ１は、長い物体アームからの光を前眼部にフォーカスさせる。光学系Ｏ２は、短い物体アームからの光を後眼部にフォーカスさせる。光学系Ｏ３は、基準アームからの光を基準ミラーＲＳ１にフォーカスさせる。
【００９７】
実施形態変形例１０
図１０は、２つの偏光ビームスプリッターキューブＰＳＴ１及びＰＳＴ２並びに２つの液晶ＬＣＳ１及びＬＣＳ２を有する設計を示す。図１０には、２つの物体アーム及び１つの基準アームが存在する。光源ＡＬＱからビームスプリッターＳＴ２まで、図１０に示す実施形態変形例は、図１に示す実施形態変形例に対応する。光学系Ｏ２は、基準ビームを基準ミラーＲＳ１にフォーカスする。２つの物体アームが存在し、２つの物体アームのうちの一方が迂回ユニットを収容する。迂回ユニットは、偏光コントローラーＰＫ２、２つの偏向ミラーＳ１及びＳ２、液晶ＬＣＳ２、並びに光学系Ｏ３からなる。光学系Ｏ３は、測定ビームを前眼部にフォーカスする。偏光コントローラーＰＫ１、ＰＫ２、及びＰＫ３は、基準アームにおける偏光を、迂回ユニットを有する物体アーム又は迂回ユニットを有さない物体アームにおける偏光に整合させるために用いられる。偏光ビームスプリッターキューブＰＳＴ１は、入射測定ビームを２つの互いに垂直な偏光を有するビームに分割する。すなわち、迂回ユニットを通過する放射の偏光は、迂回ユニットを通過しない放射の偏光に垂直である。偏光ビームスプリッターキューブＰＳＴ２は、互いに垂直な２つの偏光を再結合する。眼球は僅かに複屈折しているだけであるため、眼球の構造によって反射される２つの偏光は、途中で通過した経路を通過することになる。すなわち、入射ｐ偏光が迂回ユニットを通過する場合、眼球に入射するｐ偏光の反射も迂回ユニットを通過し、入射ｓ偏光が迂回ユニットを通過しない場合、眼球に入射するｓ偏光の反射も迂回ユニットを通過しない。迂回ユニットを通過する光は、前眼部を測定する。迂回ユニットを通過しない光は、後眼部を測定する。図１０に示すスナップショットでは、液晶ＬＣＳ１は、迂回ユニットのない物体アームを開き、液晶ＬＣＳ２は、迂回ユニットを有する物体アームを閉じる。
【００９８】
実施形態変形例１１
図１１ａ及び図１１ｂは、回転可能ミラーＳ１が、距離スイッチと焦点スイッチの両方として働く設計を示す。これは、回転可能ミラーＳ１が２つの基準ビームと物体ビームの両方に影響を及ぼすことによって可能にされる。
【００９９】
簡潔にするために、図１１ａ及び図１１ｂは、ソースアーム及び検出アームを示していない。図１１ａ及び図１１ｂで省略されたソースアームは、例えば図５に示すソースアームと同一とすることができる。図１１ａ及び図１１ｂで省略された検出アームは、例えば図５に示す検出アームと同一とすることができる。
【０１００】
光学系Ｏ１は、物体ビームをミラーＳ１に偏向する。光学系Ｏ２は、短い基準アームからの基準ビームを基準ミラーＲＳ１にフォーカスする、図１１ａを参照。光学系Ｏ３は、長い基準アームからの基準ビームを基準ミラーＲＳ１にフォーカスする、図１１ｂを参照。偏光コントローラーＰＫ１、ＰＫ２、及びＰＫ３は、基準アームにおける偏光を物体アームにおける偏光に整合させるために用いられる。
【０１０１】
ミラーＳ１の位置１では、短い基準アームの光は、基準ミラーＲＳ１において反射され、そのため、短い基準アームから反射される光と、物体アームの前測定領域から反射される光との間で干渉が可能にされる。位置１では、長い基準アームの光は反射されず、そのため、長い基準アームから反射される光と、物体アームの後測定領域から反射される光との間で干渉を起こすことはできない。長い基準アームからの光は、好ましくは、吸収体Ａ１にて吸収され、それにより、長い基準アームからの光は、光ファイバーカプラーＦＫ２内に戻るように結合しない。ミラーＳ１の位置１では、物体アームからの光は、光学系Ｏ４に送られ、光学系Ｏ４は、走査光学系ＳＯと結合して、光を前測定領域ＭＢ１にフォーカスする。測定ビームは、固定ミラーＳ２によって、位置１にあるミラーＳ３に偏向される。
【０１０２】
ミラーＳ１の位置２では、長い反射アームの光は、基準ミラーＲＳ１において反射され、そのため、長い基準アームから反射される光と、物体アームの後測定領域から反射される光との間で干渉が可能にされる。位置２では、短い基準アームの光は反射されず、そのため、短い基準アームから反射される光と、物体アームの前測定領域から反射される光との間で干渉を起こすことはできない。短い基準アームからの光は、好ましくは、吸収体Ａ２にて吸収され、それにより、短い基準アームからの光は、光ファイバーカプラーＦＫ２内に戻るように結合しない。ミラーＳ１の位置２では、物体アームからの光は、ここでは位置２にあるミラーＳ３に直接送られる。ミラーＳ３の位置２は、ミラーＳ３での反射後の測定ビームの伝播方向が、ミラーＳ１及びミラーＳ３が位置１にあるときの伝播方向に正確に対応するように測定ビームを偏向する。ミラーＳ１の位置２は、測定ビームは、光学系Ｏ４を通過せず、したがって、後測定領域ＭＢ２にフォーカスされる。
【０１０３】
実施形態変形例１２
実施形態変形例１２は、２つの基準アーム及び１つの物体アームを有する設計を示す。図１２ａ及び図１２ｂに示す実施形態変形例は、機械的に同調される焦点及び距離切換えを示す。
【０１０４】
簡潔にするために、図１２ａは、ソースアーム及び検出アームを示していない。図１２ａで省略されたソースアームは、例えば図５に示すソースアームと同一とすることができる。図１２ａで省略された検出アームは、例えば図５に示す検出アームと同一とすることができる。図１２ａは、回転軸、半円ガラス板、半円吸収体、及び半円穴からなる回転可能要素ＤＥを示す。回転可能要素ＤＥは、半回転中のそれぞれの場合に、回転可能要素ＤＥの吸収材料によってそれぞれの基準ビームを吸収することにより、又は、上記基準ビームを回転可能要素ＤＥ内の穴を通して透過させることにより、短い基準アーム及び長い基準アームを交互に作動させる。さらに、回転可能要素ＤＥは、半回転中に、物体アームのビーム経路にガラス板を挿入する。ガラス板の厚さは、測定ビームがガラス板を通過するときに、測定ビームの焦点が後眼部で合うように選択される（図１２ａを参照）。回転可能要素ＤＥのこの位置では、長い基準アームが開口し、短い基準アームからのビームが吸収される。後眼部がこの位置で測定される。
【０１０５】
測定ビームのビーム経路内にガラス板が位置しない位置に回転可能要素がある場合、測定ビームの焦点は、前眼部に位置する。前眼部を測定するために用いられる短い基準アームが吸収体によって閉じられ、かつ、測定ビームが基準ミラーＲＳ２まで遮られずに伝播するように、後眼部を測定するために用いられる長い基準アームが開かれる、まさにその瞬間に、測定ビームの焦点は、前眼部から後眼部へジャンプする。
【０１０６】
図１２ｂは、図１２ａに示す視点と比較して、９０°だけ回転した視点からの回転可能要素ＤＥを示す。３つの黒点は、物体アームビーム及び２つの基準アームビームの貫入点を示す。
【０１０７】
実施形態変形例１３
実施形態変形例１３は、１つの基準アーム及び１つの物体アームを有する設計を示す。
【０１０８】
簡潔にするために、図１３ａは、ソースアーム及び検出アームを示していない。図１３ａで省略されたソースアームは、例えば図３に示すソースアームと同一とすることができる。図１３ａで省略された検出アームは、例えば図３に示す検出アームと同一とすることができる。図１３ａは、回転軸、半円ガラス板、半円ミラー、及び半円穴からなる回転可能要素ＤＥを示す。回転可能要素ＤＥは、半回転中のそれぞれの場合に、回転可能要素ＤＥのミラーにおいてそれぞれの基準ビームを反射することによって、又は、上記基準ビームを回転可能要素ＤＥ内の穴を通して透過させることによって、短い基準アーム及び長い基準アームを交互に作動させる。回転可能要素ＤＥのミラーは、基準アームのビーム経路内にある場合、短い基準アーム用の基準ミラーとして働く。
【０１０９】
さらに、回転可能要素ＤＥは、半回転中に、物体アームのビーム経路にガラス板を挿入する。ガラス板の厚さは、測定ビームがガラス板を通過するときに、測定ビームの焦点が後眼部で合うように選択される。後眼部測定ビームのビーム経路内にガラス板が位置しない位置に回転可能要素がある場合、測定ビームの焦点は、前眼部に位置する。そのため、基準ビームが基準ミラーＲＳ２まで遮られずに伝播することができるよう、後眼部を測定するために用いられる長い基準アームが開かれるように、回転可能要素ＤＥ内のミラーが回転して基準アームから出る、まさにその瞬間に、測定ビームの焦点は、前眼部から後眼部へジャンプする。
【０１１０】
図１３ｂは、図１３ａに示す視点と比較して、９０°だけ回転した視点からの回転可能要素ＤＥを示す。２つの黒点は、物体アームビーム及び基準アームビームの貫入点を示す。
【０１１１】
実施形態変形例１４
実施形態変形例１４は、同心の暗円環及び明円環の内部パターンを有する円錐又は半球が、患者の眼球の前に直接取付けられているという１つの差を除いて実施形態変形例１と同一である。この環状パターン系ＲＭＳは、検査される眼球の涙液膜によって映される。この環状パターン系の反射は、カメラＫによって記録される。ソフトウェアは、カメラに結像される環状パターン系の変形から涙液膜又は前角膜表面の表面形状を計算することができる。環状パターン系によって測定される表面形状は、ＯＣＴ測定の測定精度を改善するために用いられる。
【０１１２】
実施形態変形例１５
実施形態変形例１５は図１５に示される。この実施形態では、前眼部及び後眼部は、異なる波長で測定される。生きている人間の眼球を測定するために用いることができる最大許容可能光パワーは、波長の増加とともに増加するため、２つの波長を用いることは有利であるとすることができる。したがって、前眼部の測定には、後眼部の測定に用いられる波長（例えば、８５０ｎｍ又は１０６０ｎｍ）と比べて、より高い光パワーを有する、より長い波長Ａ（例えば、１３００ｎｍ）を用いることができ、この場合、測定放射の貫入深度は、後眼部の場合と同程度の大きさである必要はない。図１５では、波長Ａは点線として表示される一方、他の波長Ｂは破線として示される。
【０１１３】
波長可変光源ＡＬＱ−Ａは、狭スペクトル線（レーザー線）を放出する。光は、２×２光ファイバーカプラーＦＫ１−Ａ、光学系Ｏ１−Ａ、波長選択性ビームスプリッターＷＬＳＴ０、並びに２つのビームスプリッターＳＴ１及びＳＴ２を介して基準アーム及び物体アームにおいて伝導される。波長選択性ビームスプリッターＷＬＳＴ０は、波長可変光源ＡＬＱ−Ａからの波長がほぼ完全に反射され、波長可変光源ＡＬＱ−Ｂからの波長がほぼ完全に透過されるようにコーティングされる。結果として、２つの波長可変光源からの２つの波長は、ほとんど損失なしで統合される。物体アームでは、波長可変光源ＡＬＱ−Ａからの光は、波長選択性ビームスプリッターＷＬＳＴ１から偏光コントローラーＰＫ１−Ａを介し、ミラーＳ１、光学系Ｏ３−Ａ、波長選択性ビームスプリッターＷＬＳＴ２、スキャナーＳ、走査光学系ＳＯ、及び第３のビームスプリッターＳＴ３を介して、測定物体、この場合、人間の眼球に達する。光学系Ｏ３−Ａは、走査光学系ＳＯと結合して、波長可変光源ＡＬＱ−Ａからの光を前眼部にフォーカスする。ビームスプリッターＳＴ３は、可視光をカメラＫに反射し、ＯＣＴ光源のために通常用いられる赤外光を透過させる波長選択性ビームスプリッターである。スキャナーは、角膜にわたって１つ又は２つの横方向寸法に光ビームを偏向し、光ビームは角膜から屈折して眼球の中に入る。眼球の屈折率が変化するたびに、光の一部が反射される。反射光は、同じ経路に沿ってビームスプリッターＳＴ２に戻る。カメラＫは、前眼部の２次元画像を記録し、その画像が、ユーザーのためにモニターＭ上に提供される。モニター上に表示されるカメラ画像は、測定が眼球の中心で行われるように、ユーザーが、クロススライドＫＳを用いて患者の眼球の前に測定機器を位置決めすることを可能にする。
【０１１４】
基準アームでは、光源ＡＬＱ−Ａからの光は、波長選択性ビームスプリッターＷＬＳＴ３によって基準ミラーＲＳ１に偏向される。光学系Ｏ２−Ａは、基準ビームを基準ミラーＲＳ１にフォーカスする。この基準ミラーＲＳ１によって反射される光は、同じ経路に沿ってビームスプリッターＳＴ２に戻る。光源ＡＬＱ−Ａ用の基準アームの長さは、この基準アームが前眼部を測定するように設計される。
【０１１５】
第２の波長可変光源ＡＬＱ−Ｂは、狭スペクトル線（レーザー線）を放出する。光は、２×２光ファイバーカプラーＦＫ１−Ｂ、波長選択性ビームスプリッターＷＬＳＴ０、並びに２つのビームスプリッターＳＴ１及びＳＴ２を介して基準アーム及び物体アームにおいて伝導される。物体アームでは、波長可変光源ＡＬＱ−Ｂからの光は、波長選択性ビームスプリッターＷＬＳＴ１を通して透過され、波長選択性ビームスプリッターＷＬＳＴ１から、偏光コントローラーＰＫ１−Ｂを介し、波長選択性ビームスプリッターＷＬＳＴ２を介し、スキャナーＳ、走査光学系ＳＯ、及びビームスプリッターＳＴ３を介して眼球に達する。走査光学系ＳＯは、光源ＡＬＱ−Ｂからの光を後眼部にフォーカスする。
【０１１６】
基準アームでは、光源ＡＬＱ−Ｂからの光は、波長選択性ビームスプリッターＷＬＳＴ３によって基準ミラーＲＳ２に偏向される。光学系Ｏ２−Ｂは、基準ビームを基準ミラーＲＳ２にフォーカスする。この基準ミラーＲＳ２によって反射される光は、同じ経路に沿ってビームスプリッターＳＴ２に戻る。光源ＡＬＱ−Ｂ用の基準アームの長さは、この基準アームが後眼部を測定するように設計される。基準ミラーＲＳ２の上の矢印は、この基準アームの初期位置が、眼球の測定される最も長い軸長のすぐ後ろに位置する基準ミラー平面ＲＳＥ２に対応することを示すことを意図される。基準ミラーＲＳ２を進めることによって、網膜からの信号が最大になる。
【０１１７】
干渉信号の振幅は、偏光コントローラーＰＫ１−Ａ、ＰＫ２−Ａ、ＰＫ１−Ｂ、及びＰＫ２−Ｂを用いて最大にすることができ、偏光コントローラーＰＫ１−Ａ、ＰＫ２−Ａ、ＰＫ１−Ｂ、及びＰＫ２−Ｂは、前後に並べて設置されたコンポーネント、すなわち、４分の１波長板、半波長板、及び４分の１波長板からなる。
【０１１８】
ビームスプリッターＳＴ２では、測定物体によって反射される光と基準ミラーによって反射される光との間に干渉が存在し、２つの光源からの光は、それ自身とのみ干渉することができる。ビームスプリッターＳＴ２では、光は、波長選択性ビームスプリッターＷＬＳＴ５に向かう１つの部分と、ビームスプリッターＳＴ１を介して波長選択性ビームスプリッターＷＬＳＴ４に向かう別の部分に分割される。２つの波長選択性ビームスプリッターＷＬＳＴ４及びＷＬＳＴ５は、２つの光源からの波長を分離し、光を種々のフォトダイオードＰＤ１−Ａ、ＰＤ２−Ａ、ＰＤ１−Ｂ、及びＰＤ２−Ｂに伝送する。フォトダイオードＰＤ１−Ａ及びＰＤ２−Ａからの干渉信号は、１８０°の位相差を有する。この位相差は、いわゆる平衡検出ＢＤ１の２つの逆方向切換え式フォトダイオードＰＤ１−Ａ及びＰＤ２−Ａと結合して、干渉信号に悪い影響を及ぼすことなく、非コヒーレントに重なる光学信号のＤＣ成分の抑制を可能にする。同じことが、光源ＡＬＱ−Ｂからの光を検出するフォトダイオードについて当てはまる。
【０１１９】
両方の光源はそれぞれ、マッハツェンダー干渉計を備え、その出力信号は、それぞれ２つの逆方向切換え式フォトダイオードＰＤ３−Ａ、ＰＤ４−Ａ、又はＰＤ３−Ｂ、ＰＤ４−Ｂ並びにそれぞれ１つの平衡検出ＢＤ２−Ａ及びＢＤ２−Ｂによって測定される。両方のマッハツェンダー干渉計はそれぞれ、２つの２×２光ファイバーカプラーＦＫ４−Ａ及びＦＫ５−Ａ又はＦＫ４−Ｂ及びＦＫ５−Ｂからなる。平衡検出ＢＤ２−Ａの出力は、ｋクロック−Ａと呼ばれる、光源ＡＬＱ−Ａからのｋクロックである。平衡検出ＢＤ２−Ｂの出力は、ｋクロック−Ｂと呼ばれる、光源ＡＬＱ−Ｂからのｋクロックである。２つのフォトダイオードＰＤ３−Ａ及びＰＤ４−Ａに送られる干渉信号の振幅は、偏光コントローラーＰＫ４−Ａを用いて最大にされる。２つのフォトダイオードＰＤ３−Ｂ及びＰＤ４−Ｂに転送される干渉信号の振幅は、偏光コントローラーＰＫ４−Ｂを用いて最大にされる。図１５の残りのコンポーネントは、図１の説明において既に説明されている。
【０１２０】
実施形態変形例１６
２つの異なる波長及び２つの異なる光源を利用する更なる実施形態変形例が図１６に描かれる。図１６はスペクトルＯＣＴに基づく測定機器を示す。図１５に示される設計と比較すると、光源ＬＱ−Ａ及びＬＱ−Ｂは波長可変ではない。光源ＬＱ−Ａ及びＬＱ−Ｂは、時間的に一定であるスペクトルを放出する。スペクトルが不変であるため、この実施形態はｋクロックを必要とせず、したがって、特に、図１５に存在する、マッハツェンダー干渉計並びに光ファイバーカプラーＦＫ１−Ａ及びＦＫ１−Ｂは不必要である。さらに、平衡検出ＢＤ２−Ａ、ＢＤ２−Ｂは、通常、スペクトルＯＣＴ内に存在せず、こうした理由で、平衡検出ＢＤ２−Ａ、ＢＤ２−Ｂが図１６に存在しない。ソースアームを除いて、図１５に示される実施形態に対する唯一の差は、干渉信号の検出にある。光源ＬＱ−Ａ及び光源ＬＱ−Ｂからの干渉は、波長選択性ビームスプリッターＷＬＳＴ４によって分離され、２つの異なる回折格子Ｇ−Ａ、Ｇ−Ｂに送られる。回折格子は、スペクトルの種々の波長を種々方向に偏向させる。これは、ラインスキャンカメラＺＫ−Ａ及びＺＫ−Ｂの各ピクセルが、光源ＬＱ−Ａ又はＬＱ−Ｂの波長スペクトルから特定のセクションを検出することを意味する。光学系Ｏ５−Ａ及びＯ５−Ｂは、光源ＬＱ−Ａ又はＬＱ−Ｂからのスペクトルの種々の波長をラインスキャンカメラＺＫ−Ａ及びＺＫ−Ｂにフォーカスする。図１６の残りの全てのコンポーネントは、図１５のコンポーネントと同一であり、図１５の説明において説明される。
【０１２１】
実施形態変形例１７
焦点及び測定距離を同調して変位させる実施形態変形例が図１９ａ、図１９ｂ、及び図１９ｃに示される。波長可変光源ＡＬＱからの光は、２×２光ファイバーカプラーＦＫ１に伝導される。光ファイバーカプラーＦＫ１は、光を３つの物体アーム及び１つの基準アームに分割する。基準アームは、単一モード光ファイバー及び偏光コントローラーＰＫ１からなる。偏光コントローラーの例は、単一モードファイバーが３つのループに巻かれるデバイスである。これらの３つのループはそれぞれ、機械的に傾斜可能であり、これは、任意の偏光状態が、単一モード光ファイバーにおける光に影響を受けることを可能にする。基準アームは、光ファイバーカプラーＦＫ１から始まり、光ファイバーカプラーＦＫ２で終了する。基準アームの光路長は一定のままである。基準アームからの光と利用される物体アームからの光との間の干渉は、光ファイバーカプラーＦＫ２において生じる。
【０１２２】
３つの物体アームは、光ファイバー１×３スイッチＦＯＳによって生成される。光ファイバースイッチＦＯＳは、光を３つの異なる物体アームに交互に送る。３つの物体アームのそれぞれにおいて、それぞれ１つの偏光コントローラーＰＫ２、ＰＫ３、及びＰＫ４、並びに、それぞれ１つの光学系Ｏ１、Ｏ２、及びＯ３が存在する。ＸスキャナーＸＳ、ＹスキャナーＹＳ、及び走査光学系ＳＯは、３つ全ての物体アームによって共有される。３つの物体アームは、３つの光学系Ｏ１、Ｏ２、及びＯ３の屈折率の点で、並びに、光ファイバー１×３スイッチＦＯＳから物体の前表面まで計測される光路長の点で異なる。図１９ａ、図１９ｂ、及び図１９ｃでは、物体の前表面は、前角膜表面である。測定ビームは、フォーカスをよりよく示すために、図１９ａ、図１９ｂ、及び図１９ｃにおいて３つの光ビームで示される。
【０１２３】
図１９ａでは、１×３スイッチＦＯＳは、長い光ファイバーを有する物体アームに光を送る。光がこの物体アームを通過する場合、前測定領域ＭＢ１で反射される光が基準アームからの光と干渉する。光学系Ｏ１は、走査光学系ＳＯと結合して、好ましくは、眼球角膜表面ＨＨと水晶体の前表面ＫＬとの間に光をフォーカスする。前基準表面ＲＦ１は、基準アームと同じ光路長を有する前測定領域ＭＢ１内の表面である。これは、前測定領域ＭＢ１の測定感度が、この表面ＲＦ１上で最大であることを意味する。ＸスキャナーＸＳは、物体アームからの光を、物体にわたってＸ方向に偏向させる。ＸスキャナーＸＳによって偏向される測定ビームの移動方向は、Ｘスキャンの矢印で示される。Ｘスキャンの開始時に、ＸスキャナーＸＳは、角膜の端から開始するＸ方向のスキャンをもたらす初期位置１を仮定する。ＹスキャナーＹＳは、物体アームからの光を、物体にわたってＹ方向に偏向させる。走査光学系ＳＯは、測定ビームが所望の角度で前角膜表面に当たる(impinge)ように、測定ビームを眼球に偏光させるのに役立つ。走査光学系は、通常、測定ビームが測定物体にわたってテレセントリックに（telecentrically）偏向されるように選択される。フォトダイオードＰＤ１及びＰＤ２、平衡検出ＢＤ１、増幅器ステージＶＳ、アナログ／デジタル変換器ＡＤ、並びに信号処理ＳＶからなる検出アームにおいて、考えられる最も強い干渉信号が検出されるよう、物体によって反射されるビームの偏光を設定するために偏光コントローラーＰＫ２が用いられる。測定信号は、コンピュータＰＣに送信され、コンピュータＰＣは、測定信号を更に処理し、モニター上の数値又は画像としてユーザーに提供する。
【０１２４】
図１９ｂでは、１×３スイッチＦＯＳは、中間長の光ファイバーを有する物体アームに光を送る。簡潔にするために、中間長の光ファイバーは、図１９ａ、図１９ｂ、及び図１９ｃの図では過度に短く示されている。光がこの物体アームを通過する場合、中間測定領域ＭＢ２で反射される光が、基準アームからの光と干渉する。中間基準表面ＲＦ２は、基準アームと同じ光路長を有する中間測定領域ＭＢ２内の表面である。これは、中間測定領域ＭＢ２の測定感度が、この表面ＲＦ２上で最大であることを意味する。光学系Ｏ２は、走査光学系ＳＯと結合して、好ましくは、水晶体ＫＬの中心の近くに光をフォーカスする。ＸスキャナーＸＳは、物体アームからの光を、物体にわたってＸ方向に偏向させる。Ｘスキャンの開始時に、ＸスキャナーＸＳは、水晶体ＫＬの端から開始するＸ方向のスキャンをもたらす初期位置２を仮定する。
【０１２５】
図１９ｃでは１×３スイッチＦＯＳは、短い光ファイバーを有する物体アームに光を送る。光がこの物体アームを通過する場合、後測定領域ＭＢ３で反射される光が基準アームからの光と干渉する。光学系Ｏ３は、走査光学系ＳＯと結合して、好ましくは、後基準表面ＲＦ３の近くに光をフォーカスする。後基準表面ＲＦ３は、基準アームと同じ光路長を有する後測定領域ＭＢ３内の表面である。これは、後測定領域ＭＢ３の測定感度が、この表面ＲＦ３上で最大であることを意味する。ＸスキャナーＸＳは、物体アームからの光を、物体にわたってＸ方向に偏向させる。Ｘスキャンの開始時に、ＸスキャナーＸＳは、網膜の端から開始するＸ方向のスキャンをもたらす初期位置３を仮定する。いくつかの用途では、網膜信号を測定するために、網膜までの軸方向距離を測定するだけで十分である可能性がある。この場合、Ｘスキャナー及びＹスキャナーは移動しない。
【０１２６】
明確さを改善するために、図１９ａ、図１９ｂ、及び図１９ｃの初期位置１、２、及び３の角度は、差を誇張されて描かれている。実際の設計では、３つの物体アームの光学軸間の角度は、市販のＸスキャナーＸＳ（例えば、ガルバノメータースキャナー）の角度範囲が、３つの初期位置１、２、及び３を採用するのに十分であるように、かなり小さいであろう。
【０１２７】
図１９ａ、図１９ｂ、及び図１９ｃに示す実施形態変形例を、１×３光ファイバースイッチの代わりに１×２光ファイバースイッチ又は１×４光ファイバースイッチを用いて動作することもできる。２つの測定領域及び２つの焦点は、１×２光ファイバースイッチを用いて生成され、一方、４つの測定領域及び４つの焦点は、１×４光ファイバースイッチを用いて生成される。ｎ個の測定領域及びｎ個の焦点を生成する１×ｎ光ファイバースイッチを有するデバイスを作ることが可能であることは言うまでもない。
【０１２８】
実施形態変形例１８
図２０は、図１９ａ、図１９ｂ、及び図１９ｃで利用される焦点及び測定距離回路を利用するスペクトル短コヒーレンス断層撮影装置の実施形態変形例を示す。図１９ａ、図１９ｂ、及び図１９ｃに示す実施形態変形例と対照的に、図２０に示す実施形態は、スーパールミネッセントダイオードＳＬＤ、並びに、回折格子Ｇ、ラインスキャンカメラＺＫ、並びに光学系Ｏ５及びＯ６からなる分光計を用いる。スーパールミネッセントダイオードＳＬＤからの光は、２×２光ファイバーカプラーＦＫ１に送られる。２×２光ファイバーカプラーＦＫ１は、３つの物体アーム及び１つの基準アームに光を分割する。基準アームは、単一モードファイバー、偏光コントローラーＰＫ１、光学系Ｏ４、及び基準ミラーＲＳからなる。光学系Ｏ４は、基準ビームを基準ミラーＲＳにフォーカスする。基準ミラーＲＳは、任意選択で、基準表面ＲＦ１、ＲＦ２、及び／又はＲＦ３を、物体アームにおいて測定される１つ又は複数の構造の距離に正確に整合させるように、基準ビームの伝播方向に制御方式で変位されるように取り付けられることができる。基準ミラーＲＳを変位させることは、測定信号を最大にするのに役立ち、それは、非常に低い測定信号の場合に必要である可能性がある。
【０１２９】
図２０では、１×３スイッチＦＯＳは、長い光ファイバーを有する物体アームに光を送る。光がこの物体アームを通過する場合、前測定領域ＭＢ１で反射される光が、基準アームからの光と干渉する。光学系Ｏ１は、走査光学系ＳＯと連動して、好ましくは、眼球角膜表面ＨＨと水晶体の前表面ＫＬとの間に光をフォーカスする。前基準表面ＲＦ１は、基準アームと同じ光路長を有する前測定領域ＭＢ１内の表面である。これは、前測定領域ＭＢ１の測定感度が、この表面ＲＦ１上で最大であることを意味する。ＸスキャナーＸＳは、物体アームからの光を、物体にわたってＸ方向に偏向させる。ＸスキャナーＸＳによって偏向される測定ビームの移動方向は、Ｘスキャンの矢印で示される。Ｘスキャンの開始時に、ＸスキャナーＸＳは、角膜の端から開始するＸ方向のスキャンをもたらす初期位置１を仮定する。ＹスキャナーＹＳは、物体アームからの光を、物体にわたってＹ方向に偏向させる。走査光学系ＳＯは、測定ビームが、所望の角度で前角膜表面に当たるように、測定ビームを眼球に偏向させるのに役立つ。走査光学系は、通常、測定ビームが測定物体にわたってテレセントリックに偏向されるように選択されることになる。考えられる最も強い干渉信号が検出アームにおいて検出されるよう、物体によって反射されるビームの偏光を設定するために偏光コントローラーＰＫ２が用いられる。
【０１３０】
検出アームでは、光学系Ｏ５は、光ファイバーから出る光を、コリメート方式で回折格子Ｇにもたらす。回折格子Ｇは、広帯域光源、例えばスーパールミネッセントダイオードＳＬＤのスペクトルに含まれる波長を種々の方向に回折する。光学系Ｏ６は、伝播方向が異なる波長を、空間的に分離した点でラインスキャンカメラに結像させる。ラインスキャンカメラ内の各ピクセルは、スーパールミネッセントダイオードＳＬＤのスペクトルから狭波長範囲を検出する。ラインスキャンカメラからの出力は、アナログ／デジタル変換器ＡＤにおいてデジタル化される。デジタル化された信号は、コンピュータＰＣでフーリエ変換される。フーリエ変換は、物体の反射を、基準表面ＲＦ１からの物体の距離の関数として提供する。位置の関数としてのこれらの反射は、輝度パターン又はデータ値としてモニター上に表示される。輝度パターンは、１次元的に（Ａ−スキャン）、２次元的に（Ｂ−スキャン）、又は３次元的に（Ｃスキャン）表示されることができる。
【０１３１】
図２０に示す実施形態変形例は、１×３光ファイバースイッチＦＯＳを使用し、交互に用いられる３つの物体アームをもたらす。３つの物体アームは、前後に並べて配列される３つの測定領域における測定を可能にし、焦点は、測定領域切換えに同調してそれぞれの測定領域内に位置される。簡潔にするために、図２０は、最も前の眼球部の測定用のビーム経路だけを示す。光ファイバースイッチＦＯＳによる中間測定領域及び後測定領域の作動は示されていない。
【０１３２】
２つ、４つ、又はｎ個の物体アームを生成する、１×２光ファイバースイッチ、１×４光ファイバースイッチ、又は１×ｎ光ファイバースイッチが用いられる変形が実行可能であることは言うまでもない。
【０１３３】
スペクトルＯＣＴの図２０に示す実施形態変形例は、さらに図２０に示すデバイスと異なる、焦点及び距離切換えデバイスを備えることができる。これは、本特許文書で開示される全ての焦点及び距離切換えが、分光計を備えるスペクトルＯＣＴ機器と波長可変光源を備えるＳＳＯＣＴ機器の両方で動作するからである。より詳細には、図２０に示すスペクトルＯＣＴの物体アーム部は、例えば、図８ａ及び図８ｂ、図２１ａ及び図２１ｂ、又は図２２ａ、図２２ｂ、及び図２２ｃに記載される焦点及び距離切換えデバイスによって置換することができる。
【０１３４】
実施形態変形例１９
焦点及び測定距離を同調して変位させる更なる実施形態変形例が図２１ａ及び図２１ｂに示される。波長可変光源ＡＬＱからの光は、２×２光ファイバーカプラーＦＫ１に伝導される。光ファイバーカプラーＦＫ１は、光を２つの物体アーム及び１つの基準アームに分割する。基準アームは、単一モード光ファイバー及び偏光コントローラーＰＫ１からなる。基準アームは、光ファイバーカプラーＦＫ１から始まり、光ファイバーカプラーＦＫ２で終了する。基準アームからの光は、光ファイバーカプラーＦＫ２において、物体アームからの光と干渉する。
【０１３５】
物体アームには、偏光コントローラーＰＫ２、スキャナーミラー１  ＳＳ１、スキャナーミラー２  ＳＳ２、ＸＹスキャナーＸＹＳ、走査光学系ＳＯ、及び静止ミラーＳ１、Ｓ２、並びに光学系Ｏ１、Ｏ２、及びＯ３が存在する。スキャナーミラー１  ＳＳ１は、２つの異なる物体アームに光を交互に送る。２つの物体アームは、２つの光学系Ｏ２及びＯ３の点で、並びに、光ファイバーカプラーＦＫ１から物体の前表面まで計測された光路長の点で異なる。図２１ａ及び図２１ｂでは、物体の前表面は前角膜表面である。
【０１３６】
図２０ａでは、スキャナーミラー１  ＳＳ１は、空気中で長い経路を有する物体アームに光を偏向する。正しい角度での偏向は、スキャナーミラー１  ＳＳ１及びスキャナーミラー２  ＳＳ２の特定の位置１でのみ生じる。例として、スキャナーミラーはガルバノメーターミラーとすることができる。光がこの物体アームを通過する場合、前測定領域ＭＢ１で反射される光が基準アームからの光と干渉する。光学系Ｏ１は、光学系Ｏ２及び走査光学系ＳＯと結合して、好ましくは水晶体ＫＬの近くに光をフォーカスする。前基準表面ＲＦ１は、基準アームと同じ光路長を有する前測定領域ＭＢ１内の表面である。これは、前測定領域ＭＢ１の測定感度が、この表面ＲＦ１上で最大であることを意味する。ＸＹスキャナーＸＹＳは、物体アームからの光を、物体にわたってＸ方向及びＹ方向に偏向させる。走査光学系ＳＯは、測定ビームが、所望の角度で前角膜表面に当たるように、測定ビームを物体に偏光させるのに役立つ。走査光学系は、通常、測定ビームが測定物体にわたってテレセントリックに偏向されるように選択される。フォトダイオードＰＤ１及びＰＤ２、平衡検出ＢＤ１、増幅器ステージＶＳ、アナログ／デジタル変換器ＡＤ、及び信号処理ＳＶからなる検出アームにおいて、考えられる最も強い干渉信号が検出されるよう、物体によって反射されるビームの偏光を設定するために偏光コントローラーＰＫ１及びＰＫ２が用いられる。測定信号は、コンピュータＰＣに送信され、コンピュータＰＣは、測定信号を更に処理し、数値又は画像としてユーザーに提供する。
【０１３７】
図２１ｂでは、スキャナーミラー１  ＳＳ１は、空気中で短い経路を有する物体アームに光を偏向する。正しい角度での偏向は、スキャナーミラー１  ＳＳ１及びスキャナーミラー２  ＳＳ２の特定の位置２でのみ生じる。光がこの物体アームを通過する場合、後測定領域ＭＢ２で反射される光が基準アームからの光と干渉する。光学系Ｏ１は、光学系Ｏ３及び走査光学系ＳＯと連動して、後基準表面ＲＦ２の近くに光をフォーカスする。
【０１３８】
実施形態変形例２０
図２１ａ及び図２１ｂに示す実施形態変形例は、２つの静止ミラーＳ１及びＳ２の代わりに、３つの静止ミラーＳ１、Ｓ２、及びＳ３、又はｎ個の静止ミラーを用いて動作させることもできる。３つの測定領域及び３つの焦点は、３つのミラーを用いて生成され、ｎ個の測定領域及びｎ個の焦点は、ｎ個のミラーを用いて生成される。３つのミラーＳ１、Ｓ２、及びＳ３を有する実施形態変形例は、図２２ａ、図２２ｂ、及び図２２ｃに示される。
【０１３９】
結論として、本発明によれば、長い軸長を有する物体の場合にも、特に効率的な測定を可能にするデバイス及び方法が開発されることに留意するべきである。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図１９ｃ】
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【図２０】
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【図２１ａ】
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【図２１ｂ】
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【図２２ａ】
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【図２２ｂ】
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【図２２ｃ】
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