(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一連の測定ポジションにおける短コヒーレンス干渉計の測定光線を、眼の瞳孔に向けて放射させ、同時に参照光線を測定光線とは関係なく角膜頂点に固定照準させて、そこで反射させ、角膜頂点で反射した光を、ダイオードアレーまたは四象限ダイオードの使用により、方向別に記録することで、眼の横方向ポジションが点検され、光線軸に対する眼の横方向における調整基準が得られることを特徴とする、２光線干渉計の参照アーム光学長走査において、様々な瞳孔点で短コヒーレント干渉測定された一連の深部信号に基づく眼のコヒーレンス・トポグラフィ測定のための装置
【請求項２】
２光線干渉計の短コヒーレント光源が、ブルー光線レーザダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、角膜および水晶体など眼の構造を対象に行なう眼科分野でのトポグラフィック測定に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水晶体手術（例えば、白内障手術）および角膜手術（屈折特性利用の角膜手術）など、外科的処置の多様化にその特徴が覗われる眼科分野での新規開発を契機に、眼の構造全体をトポグラフィックに定性追跡する測定法の必要性が大きく高まっている。
レイトレーシングの概念領域では「例えば、文献：Ｒ．Ｎａｖａｒｒｏ、Ｅ．ＭｏｒｅｎｏおよびＣ．Ｄｏｒｒｏｎｓｏｒｏ著“Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．”（アメリカ光学学会誌）、第１５巻（１９９８年刊）、２５２１〜２５２９ページ」、確かに眼の変調伝達関数、延いては点像関数を決定することのできる方法は幾つか知られているが、しかしそれらの方法は眼の構成要素全体の総体的作用を測定するだけで、個々の構成要素による影響、特に個々の構成要素の精確な幾何学的事項については何の情報も提供しない。
ところが、どのような眼科手術が眼にどのような作用を及ぼすのか、あるいは逆に、眼のどのような光学的要素からどのような影響が出てくるのかを分析しようと思えば、光学作用をする全構成要素の精確な幾何学的知識がなければならない。そのためには、眼球内界面のトポグラフィを測定しなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
それに適した光学的方法は、文献：Ａ．Ｆ．ＦｅｒｃｈｅｒおよびＣ．Ｋ．Ｈｉｔｚｅｎｂｅｒｇｅｒ著“Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  Ｓｅｒｉｅｓ  ｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ−Ｓｐｒｉｎｇｅｒシリーズの光学−（Ｔ．Ａｓａｋｕｒａ編）”第４巻（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ社刊／ベルリン、１９９９年）に書かれているようなコヒーレンス・トポグラムである。
光コヒーレンス・トポグラムは、２光線干渉計の参照アーム光学長走査において、対象物横方向（ｘ方向）の隣接領域で、短コヒーレント干渉測定により縦方向に計測した一連のｚ信号から得ることができる。
引用文献に記載されている方法の場合、測定光線と参照光線は常に同軸で、眼の瞳孔中央を通過する。従って、それは眼全体の各部分区間トポグラフィに適用できるわけではなく、眼底の幾何学測定に適用できるだけである。しかも、眼球軸を横切る横方向での調整ずれが測定誤差を招来する。
【０００４】
上記測定に適した別な光学的方法が、文献：Ｊ．Ａ．Ｉｚａｔｔ、Ｍ．Ｒ．Ｈｅｅ、Ｄ．Ｈｕａｎｇ、Ｊ．Ｇ．Ｆｕｊｉｍｏｔｏ、Ｅ．Ａ．Ｓｗａｎｓｏｎ、Ｃ．Ｐ．ｌｉｎ、Ｊ．Ｓ．Ｓｃｈｕｍａｎ、Ｃ．Ａ．Ｐｕｌｌａｆｉｔｏ著“ＳＰＩＥ  Ｐｒｏｃ．”第１８７７巻、１３６〜１４４ページ（１９９３年刊）に記載されている。それは光コヒーレンストモグラフィ（＝Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ；ＯＣＴ）法と称されるものである。しかしこの方法は、信号記録過程における眼の動きが構造の計測誤差に繋がる根本的な問題を抱えている。その場合、特に眼球軸に沿った縦方向における動きが計測構造の深部ポジションまたはｚ方向ポジションを誤らせることになる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の状況を踏まえて本発明では、眼球軸に沿った縦方向および眼球軸を横切る横方向の動きが、測定構造のポジションを誤らせることのない、視軸外の位置をも含めて瞳孔の任意の点における縦方向での深部信号またはｚ信号が得られる２光線干渉計の参照アーム光学長走査において、様々な瞳孔点で短コヒーレント干渉測定された一連の深部信号に基づき眼のコヒーレンス・トポグラフィ測定の実現のための装置を技術課題に置いている。
【０００６】
この課題は、一連の測定ポジションにおける短コヒーレンス干渉計の測定光線を眼の瞳孔に向けて放射させ、同時に参照光線を測定光線とは関係なく角膜頂点に固定照準させて、そこで反射させることによって解消される。その場合、参照光線における眼の縦方向の動きはいずれも測定光線におけるのと同じ位相シフトを惹き起こすので、コヒーレンス干渉測定に影響を及ぼすことがない。
また、ダイオードアレーまたは四象限ダイオードの使用により、角膜頂点で反射した光を方向別に記録することにより、眼の横方向ポジションが点検でき、光線軸に対する眼の横方向における調整基準が得られることになる。それにより、横方向の調整ずれが認識でき、補正できる。最終的に測定光線を瞳孔の任意点へ向けるためには、互に回転軸の直交する一対の転向ミラーが利用される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下では本発明を図１および２に従って説明する。
図１はトポグラフィック式短コヒーレンス干渉計の光路を描いたものである。例えばスーパルミネセントダイオードのような時間的にコヒーレントな光源２の部分コヒーレントな光線１が干渉計を照射する。この光線はビームスプリッタ３で測定光線４と参照光線５とに分離される。測定光線４は、回転式またはスイング式（双方向矢印３０）の転向ミラー６により部分反射プレート７の方向に向けられ、そこから対物レンズ８を通されて眼９に導かれる。転向ミラー６は光学系８の焦平面内の位置にある。
【０００８】
この光線は眼の中では角膜１０、水晶体１１などの様々な組織および房水１２、硝子体１３を通されて眼底１４に誘導される。これらの組織、その界面および眼底において入射測定光線４の来た方向へ反射した光は、光線１５としてビームスプリッタ３まで測定光線４と同じ道を辿るが、その方向は逆である。反射光線１５はビームスプリッタ３を通過して光検出器１６に到り、その光電信号Ｕを用いた公知の短コヒーレンス干渉測定により、光線反射位置の縦方向深部ポジションが測定される。
【０００９】
２光線干渉計において、上記の従来型スーパールミネセンスダイオードの代わりに短波長光線を放射する短コヒーレント光源（例えば、ブルー光線レーザダイオード）を使用すれば、眼球内組織の角膜１０、水晶体１１、硝子体１３および眼底１４で反射した光線部分（つまり光線１５）が一段と明瞭に描写される。その場合では光検出器１６に現われる信号の振幅が増大するので、反射層の深部干渉測定をより精確に行なうことができる。
【００１０】
参照光線５はビームスプリッタ２０を通過し、参照ミラー２１で反射してビームスプリッタ２０から次のビームスプリッタ４２および２２を通って部分反射プレート７に達し、そこを通過して対物レンズ８により角膜頂点２３に集束させられる。角膜頂点２３で反射した参照光線束２４は参照光線５と同じ道を逆方向に辿り、ビームスプリッタ３による反射で光検出器１６のほうへ導かれる。この光線束のうち、一部ビームスプリッタ２０を直線的に通過するものもあるので、観察者３１が視覚により、参照光線５の軸に対して眼のセンタリングコントロールを行なうことができる。
【００１１】
短コヒーレンス干渉測定の場合、参照光線の光路長が走査される。即ち、いわゆる「ｚ走査」では参照ミラー２１は参照光線５の軸に沿って双方矢印３２の方向に動かされる。ビームスプリッタ３から角膜頂点２３に到るまでの、およびその逆方向の参照光線５の波長が、光線１のコヒーレンス長ｌｃ内でビームスプリッタ３から眼９の反射位置に到るまでの、およびその逆方向でビームスプリッタ３に到るまでの測定光線４の光路に等しければ、光検出器１６に干渉が現われる。
【００１２】
参照ミラー２１の連続的シフトに伴って光検出器１６に干渉が現われるが、対象物内における反射位置のｚポジションがそれに基づいて記録される。ｚポジションの測定は、利用される光のコヒーレンス長ｌｃ≒λ２／Δλにより概略表わされる精度で行なわれる。ここで、λは平均波長、Δλは利用される光線の波長帯域幅である。ｘ座標の追求には対象物をｘ方向に動かすか、あるいは回転式またはスイング式転向ミラー６により測定光線を対象物のｘ座標に照準して走査させる。それにより、測定光線４は眼の視軸２７に対して垂直方向に移動する（双方矢印３３）。
【００１３】
角膜頂点から逆戻りした光線束２４は、さらにビームスプリッタ２２で反射して光学系２５に到達する。光学系２５は光学系８と共に、角膜頂点２３で形成された参照光線５の光点像をダイオードアレー、例えば四象限ダイオード２６上に投射する。それにより、角膜で反射した光線束の指向性記録を得ることができる。
つまり、参照光線５が眼の視軸２７上にあれば、ダイオードアレーに回転対称の光点が現われる。参照光線５が眼の光学軸２７外にあれば、反射光線もそれに相応して脇に逸れ、光検出器アレー２６における光点の光度分布は眼の回転対称から逸脱している。
【００１４】
ダイオードアレーにおける信号の大きさから、参照光線５の軸に対する眼のセンター度を判定することができる。この信号はセンター度の調整に利用することもできる。例えばそれを基に、干渉計を眼に対して相対的に移動させることができる。および／または閾値を越えれば短コヒーレント干渉により測定されたｚ信号の記録を中断することができる。このようにして、眼の横方向での調整ぶれによる測定誤差はドラスティックに減少させることができる。さらに付け加えると、参照光線５の代わりに参照光線と同軸の別な反射光線もセンター度の調整に利用することができる。そのような光線はランプ４０で生成させ、光学系４１で視準化させてビームスプリッタ４２により参照光線５の軸と同軸に反射させることができる。
【００１５】
測定構造のｚポジションを誤らせることになる眼の軸に沿った縦方向の動きは、本発明に基づく装置によれば参照光線５が角膜頂点で反射するので解消される。その場合、参照光線下における眼の縦方向の動きはいずれも測定光線下におけるのと同じ位相シフトをもたらしている。それにより、測定した対象物に対する構造解釈も簡易化される。即ち、短コヒーレント干渉で測定したｚ信号はすべて、角膜頂点２３で接する平面３４にその参照点を有している。
【００１６】
眼におけるトポグラフィックデータの計測記録は、２次元または３次元で行なうことができる。２次元のデータ計測記録では、図２の直線６０上に並ぶ点６１が暗に示しているように、測定ポジションは直線に沿って、例えば瞳孔直径に沿って等間隔に配置することができる。尚、６２は瞳孔辺縁部である。
そのようにして、文献：Ａ．Ｆ．ＦｅｒｃｈｅｒおよびＣ．Ｋ．Ｈｉｔｚｅｎｂｅｒｇｅｒ著“Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  Ｓｅｒｉｅｓ  ｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ−Ｓｐｒｉｎｇｅｒシリーズの光学−（Ｔ．Ａｓａｋｕｒａ編）”第４巻（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ社刊／ベルリン、１９９９年）に示されているような、図１に基づくトポグラムが得られる。
【００１７】
３次元のデータ計測記録では、測定ポジションは瞳孔面全体に亘って（ｘ座標、ｙ座標）、例えば等間隔に分布させるか、あるいは瞳孔全体に櫛山状にまたは雷文模様状に分布させることもできる。そうすることにより、短コヒーレンス干渉測定によるｚ座標とで、例えば角膜表面および水晶体表面の３次元座標を得ることができる。そのようなトポグラフィックデータ計測記録を実現するためには、測定光線は（２次元）瞳孔の任意の場所に向けることができなければならない。これは、図３に描かれているような、その回転軸が互に垂直な位置関係にある一対の走査ミラー７２および７２’によって可能である。図３では、例えばミラー７２の回転軸は図平面にあって、ミラー７２’の回転軸は図平面に垂直な位置にある。
【００１８】
最後に付け加えておくが、参照光線の走査は、ミラー２１の移動以外の方法でも、例えば特許出願Ａ（オーストリア）４７２／９９「周期的作動型光学波長変調器」に記載されているような装置によっても行なうことができる。また、参照アームの光学長走査は、図４に描かれているように測定アームの光学長走査に代えることができる。その場合、測定光線４は転向ミラー５０により屋根型プリズム５１のほうへ反射させられ、そこで逆方向に方向転換し、転向ミラー５２を通ってその後さらに転向ミラー６に到る。ここでは測定アームの光学長走査は、屋根型プリズム５１の双方矢印５３方向への動きにより行われる。
【００１９】
本発明のまた別な有利な実施形態として、２光線干渉計において短波長光線放射型の短コヒーレント光源２（例えば、ブルー光線レーザダイオード）を使用する場合がある。それによると、眼球内組織の角膜１０、水晶体１１、硝子体１３および眼底１４で反射した光線部分（つまり光線１５）は、現状技術に基づき近赤外線光源の使用される従来型短コヒーレンス干渉計による場合より一段と明瞭に表示される。その方法で得られた信号は振幅が大きいので、反射層の検出や、そのほか干渉計による深部測定がより精確に行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく方法の基本原理。
【図２】等距離に配置された眼の測定点。
【図３】眼の瞳孔各点に対する測定光線の照準可能性。
【図４】参照光線の光学長を走査する代わりに対象物光線の光学長を走査する代替方法。
【符号の説明】
１      部分コヒーレント光線
２      時間的コヒーレント光源
３      ビームスプリッタ
４      測定光線
５      参照光線
６      回転式またはスイング式転向ミラー
７      反射プレート
８      対物レンズ
９      眼
１０    角膜
１１    水晶体
１２    房水
１３    硝子体
１４    眼底
１５    反射光線
１６    光検出器
２０,２２    ビームスプリッタ
２１    参照ミラー
２３    角膜頂点
２４    反射参照光線
２５    光学系
２６    四象限ダイオード（光検出器アレー）
２７    眼の視軸
３０    回転式またはスイング式の転向ミラー
３１    観察者
３２    参照光線の転向方向
３３    測定光線の移動方向
３４    角膜頂点での接する平面
４０    光源
４１    光学系
４２    ビームスプリッタ
５０,５２,７０    転向ミラー
５１,７１    屋根型プリズム
５３    屋根がタプリズムの移動方向
７２    走査ミラー
７３    走査ミラーの回転軸
【図１】
0004021242.tif 000002
【図２】
0004021242.tif 000003
【図３】
0004021242.tif 000004
【図４】
0004021242.tif 000005