JPH11513580A - 表面の局所測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 コンパクトな構造であり動作中にほとんど熱を生じさせることなく、球面たとえば人間の目の角膜を測定するための装置を形成することができる。この場合、表面上に結像させる画像スクリーンを生成するのに必要とされる光源は、発光ダイオードによるシステムにより構成されており、その放射は、画像スクリーンを形成するスクリーンブラインドの後ろに配置された反射器により支援される。この装置は、ビーム路中に外部光源を入射させることで、眩しい刺激による瞳孔反応を求めるために用いることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】 表面の局所測定装置 本発明は、プロジェクタとセンサ機構と評価計算ユニットが設けられており、 前記プロジェクタにおいて少なくとも１つの内部光源により照射されたスクリー ンブラインドないし絞り等によって、表面に画像スクリーンないし画像ラスタが 形成され、前記センサ機構により、前記表面で反射した画像スクリーンが捕捉さ れ、前記評価ユニットは、前記センサ機構により捕捉された画像のために設けら れている、表面たとえば人間の目の角膜の局所測定装置に関する。 画像スクリーンないし画像ラスタとして一般に、明るいものと暗いものが交互 に配置された同心のリングによるシステムが用いられる。それらは様々な方式で 形成できる。したがってたとえばドイツ連邦共和国特許 DE 32 33 178 C2 明細 書に示されているように、中空球体状または放物面体状のケーシング内部に光反 射性のリングマークを設けることができ、この場合、光学軸中に存在する光源か らの光がそれらのリングマークのところで反射する。このような装置のためには 著しく煩雑な構成が必要とされる。つまり、規則正しい画像スクリーンを発生さ せるためには、リングマークを非常に精密に形成してケーシング内に配置させな ければならない。リングマークにおいて反射面に小さい位置誤差が生じるだけで 、画像スクリーンが著しく歪んでしまう。また、画像スクリーンが一様に照らさ れるようにするには、リングマークにより形成される凹面鏡の焦点に光源をきわ めて精確に配置しなければならない。 ヨーロッパ特許出願 EP 0 589 857 A1 明細書には、そうではなく中空円錐状 のケーシング内に設けられた上述のようなリングマークシステムの配置構成が示 されている。このケーシングは一貫して透過性であり、リングマークの裏面でリ ング状の光源により照明される。この光源はケーシングを小さい半径のその端面 で同軸に取り囲んでおり、その端面の近くにおいてビーム路中に、発光ダイオー ドにより形成される注視点を設けることができ、これによって目の角膜の測定に あたり（再現可能な）目の固定を行うことができる。その際、画像スクリーンの 均質な照明が保証もされることなく、光源のために著しいエネルギを供給しなけ ればならない。また、この装置の場合にも、リングマークにおける小さい形状誤 差および／または位置誤差が画像スクリーンの均質性に対し悪影響を及ぼす。 ドイツ連邦共和国特許出願 DE 43 25 494 A1 明細書により、中空円錐台状の スクリーンブラインドを用いて画像スクリーンを形成することが公知であり、こ の場合、リングスリットを有する複数のリング状ブラ インド部材が交互に設けられている。スクリーンブラインドは周囲を取り囲む光 源により照明され、やはりその軸中にあり大きい方の端面の前におかれる測定す べき球面の表面上に、明るいリングと暗いリングとから成る画像スクリーンが形 成される。このようなスクリーンブラインドは比較的簡単に精確に製造すること ができるので、多大なコストをかけることなく良好な規則正しさで画像スクリー ンが形成される。 このようにして、たとえば目の角膜上に形成された画像スクリーンをセンサ機 構により測定することができる。この目的でたとえばビデオカメラが適している 。 センサ機構から供給され必要に応じてパターンと比較され、適切な評価計算機 ユニットにより評価される測定結果はたとえば、装置が目の角膜を測定したので あれば、コンタクトレンズの整合調整のために用いられるし、あるいは角膜曲率 半径の外科的補正にあたり処置用器具を案内するために用いられる。 光源としてたいていは環状リングとして形成された蛍光灯が用いられるが、蛍 光灯は場所をとるし、動作中に多くの熱量を放出する。また、目の角膜を測定し ようというときには、その眩しい作用は不所望である。 したがって本発明の課題は、上述の欠点を取り除き、冒頭で述べた形式の装置 において、効率がよく眩し くない光源を狭いスペースに取り付けることができ、その際、僅かな余熱しか発 生せず、それゆえ余熱を装置の領域から導き出すためにいかなる構造的な措置も 不要となるよう構成することにある。 本発明によればこの課題は、内部の光源が有利には均等に配分された多数の発 光ダイオードから成ることにより解決される。 それらの輝度は釣り合いのとれたものとすることができるので、眩惑作用や熱 の発生を僅かに抑えることができる。しかもこれには寿命が長いという利点もあ るため、この装置は常にすぐに使える状態にあり、新たな光源を装着しなければ ならないことはまれにしかない。 本発明による装置によれば、以下のようにしてきわめて均質に照射される画像 スクリーンが得られる。すなわち、スクリーンブラインド（Rasterblend）にお いて測定すべき表面とは反対側の面が、反射器のところに形成された反射面によ って間隔をおいて被覆されており、さらにこの場合、内部光源がこのようにして 形成され反射器とスクリーンブラインドとにより境界づけられているブラインド スペース（Blendenraum）内に設けられており、さらにスクリーンブラインドは 良好な光透過性の材料たとえばプレキシグラスから成り、その材料において、画 像スクリーンを成す光透過性または僅かな光透過性のブラインド部材が、有利に は相応に設けられたスクリーンブラインドのリングスリット内に取り付けられて いる。 光源から放射される光は多様に反射し、したがってスクリーンブラインドが一 様に照射され、特別に光の強い発光ダイオードを設ける必要なく均質に照射され た画像スクリーンが被測定表面に生成されるように反射される。この代わりに内 部光源に対して、赤外線を放射する発光ダイオードを用いることも可能であり、 これにより目の角膜の測定にあたり患者の目に光の刺激が与えられないようにな る。 スクリーンブラインドは中空球体のセグメントまたは中空円錐台として構成す るのが有利であり、それらの中においてブラインド部材が閉じたリングとして構 成されるのが最良であり、このようにすることで同心であり輝度の異なるリング が所望のように交互に配置された画像スクリーンを簡単に形成できる。その際、 リングが様々な形状の断面を有するように構成できるが、簡単であるのは平坦な 矩形の断面をもつこの種のリングを用いることであり、したがってリング状に閉 じられた帯材が生じ、この帯材はそれに合わせて平坦な矩形に形成されていてス クリーンブラインドの内側の表面に形成されたリングスロットに取り付けられる 。 一様な照明のために好適であるのは、反射器の反射面がブラインドスペースの 領域においてスクリーンブ ラインドから常に等しい間隔を有するように構成することであり、つまりスクリ ーンブラインドの面と反射器の面が相似しているように構することである。 ブラインド部材をスクリーンブラインドにおいてブラインドスペースとは反対 側に取り付けるのが有利であり、このことによりそれらのブラインド部材の下に おいてブラインドスペースと向き合った側に反射層を敷設することが難なく行え るようになる。そしてこの構成によれば、ブラインド部材が反射層も含めてスク リーンブラインドにおける共通のリングスロット内に設けられるのであれば、反 射層はリングスロットの底に位置することになる。光源からブラインドスペース 内に放射される光が反射層において反射することにより、ブラインド部材におけ る吸収ならびにその加熱に対抗して作用するようになる。 また、ブラインド部材を互いに間隔をおいて設けられた複数の同心環状リング によるシステムとして構成するのが好適であり、この構成によれば画像スクリー ンもそのような配置構成に応じたものとなり、被測定表面におけるその変形は通 常、円形または楕円形となって、それらは計算技術的に容易に処理可能である。 本発明の格別有利な実施形態によれば、スクリーンブラインドにおいて光学軸 中に貫通口が設けられている。この場合、プロジェクタとセンサ機構との間にお いて貫通口から出射しているビーム路中に、外部光源 を表面に反射させるためのビームスプリッタを設けることができる。このように すれば、スクリーンブラインドにより形成される画像スクリーンとはまったく無 関係に、突発的なブラインド作用に対する瞳孔反応を測定するための装置を構成 することもできる。ただしこの場合、センサ機構が眩惑に起因する瞳孔の動きを 捕捉してディジタル測定信号列へ変換可能であるように構成し、さらにそれらの 信号列を評価計算ユニットにおいて相応に処理可能であるように構成する。しか し、この種の測定の評価が汎用的に可能であるよう、相応の計算プログラムを使 用することもできる。このようにして、眼科医療技術の分野で利用され、しかも 目の角膜の測定と瞳孔反応の測定という両機能を同時に実行可能であるようにす れば、本発明のもともとの課題を越えたそれ以上の装置を得ることができる。 詳細な点を挙げると、内部光源が光学軸を同心にリング状に取り囲む発光ダイ オードから成るようにすると有利である。この場合、複数の内部光源を設けるこ とができたとえば、被測定表面と向き合ったスクリーンブラインド外縁部に、お よび／または被測定表面とは反対側のスクリーンブラインド内縁部殊に貫通口の ところに、光源が設けられているように構成できる。このようにすれば、均質な 照明を確実に保証することができる。 次に、図面を参照しながら実施例に基づき本発明に ついて詳細に説明する。 図１は、本発明による装置の第１の実施形態を示す中央部分の縦断面図である 。 図２は、図１の部分Ａをいくらか拡大して示す詳細図である。 図３は、図１を側方から見た図である。 図４は、本発明による装置の別の実施形態を示す図である。 なお、これらすべての図面は簡単な略図である。 図１に示されているように、本発明による装置は基本的にプロジェクタ１、セ ンサ機構２ならびに評価計算ユニット３から成る。また、プロジェクタ１をセン サ機構２および選択的に設けられるブラインド装置５といっしょに３次元方向で 任意に動かすためのメカニズム４は、ｘ，ｙ，ｚによってシンボリックに描かれ ている。 図１においてプロジェクタ１は中空球体のセグメントとして構成されているの に対し、図４の場合には中空円錐体として構成されているが、他方、両方の実施 形態においてその他の点について残りの構成部材は同じように配置されている。 図１に示されているように、プロジェクタ１はスクリーンブラインド１１と反 射器１２から成り、それらはこの図では概略的にしか描かれていない１つの共通 のケーシング１３内において、反射器１２の反射面１ ２ａがスクリーンブラインド１１の表面に対し常に等しい間隔ａを有するよう配 置されており、したがって湾曲したブラインドスペース１４が形成される。反射 器１２において閉じられている内側の表面は強く反射するように構成されており 、したがって内部の光源１５が点灯されていれば、ブラインドスペース１４は均 質に光で満たされることになる。この作用は別の光源１５ａによって強めること ができる。両方の光源１５，１５ａは、プロジェクタ１の周囲にリング状に密に おかれて配分された多数の発光ダイオードから成る。 プロジェクタ１の光学軸中に患者の目Ａが示されており、そこにおいてこの装 置により角膜Ｈの球面形状を測定しようというものである。この図において、目 Ａを３次元で案内するための装置は自明のものとして省略した。なお、目Ａは自 由に動かすことができる。また、目Ａにとっては装置の動作中、プロジェクタ１ は図３に示されているように見える。 プロジェクタ１の対称軸においてプロジェクタに貫通口１６が設けられており 、この貫通口を通してビーム路Ｓが目Ａからプロジェクタ１の裏側Ｕに設けられ たセンサ機構２へ配向されている。センサ機構は簡単には、対物レンズ２２の前 置接続されているビデオカメラ２１により構成されている。 ブラインドスペース１４の内部において患者の方に向いた外縁部１４ａに光源 １５が設けられており、他 方、貫通口１６の周囲におけるブラインドスペース１４の内縁部１４ｂは、とり おり必要とされるだけでそれ以外は遮断されている光源１５ａによって取り囲ま れている。 センサ機構２は評価計算ユニット３と接続されており、このユニットによって 、ビデオカメラ２１から到来するすでにそこにおいてディジタル化された画像ス クリーンの記録が評価される。プロセッサ３１において準備処理されて到来した 記録物はパーソナルコンピュータ３２において、ディスプレイ３２ａにより再生 される一方、供給された画像スクリーンに基づきたとえば目Ａの角膜Ｈの曲率半 径のような計算が行われる。それによれば画像スクリーンは、もともとは図３の ように同心の（環状）リングから成る画像スクリーンがたとえば楕円形に湾曲し たリングシステムとなる。 ビーム路Ｓ内でプロジェクタ１とセンサ機構２との間において光学軸中に、図 １と図４に示されているようにビームスプリッタ５１が配置されており、この場 合にはビームスプリッタはプリズムシステムから成るが、半透過性の平坦なミラ ーとして構成することもできる。そしてこのビームスプリッタ５１によって、外 部の光源５２を目Ａに結像させることができる。このようにすることで、他の装 置構成とは全く無関係に目Ａに対する眩しい刺激を生じさせることができ、その 結果、それに対する反応をいずれにせよ利用可能なセ ンサ機構２を用いて捕捉し、それを評価計算ユニット３により数値的に定めるこ とができるようになる。したがって、このような測定のために特別な装置は不要 である。ビームスプリッタ５１は光源５２とともにブラインド装置５を構成する 。 図２に詳しくはっきりと描かれているように、スクリーンブラインド１１は複 数の部材によって構成されている。透過性のボディ１１ａにおいてブラインドス ペース１４とは反対側のボディ表面１１ｂに、環状のリングノッチ１１ｃが彫り 込まれており、その中にやはり環状のブラインド部材が配置されていて、それら の下には反射層１１ｅが敷設されている。そしてこの反射層によって、光源１５ ，１５ａから投射された光がブラインドスペース１４内で反射する。 図４に示されているようにスクリーンブラインド１１を単純に交互に配置され たリングスリット１１ｆとブラインド部材１１ｄとにより構成することもできる 。 装置が殊に効果的に動作するのは、赤外線を放射する発光ダイオードを内部の 光源１５，１５ａに対し用いた場合であり、これは患者にとっては不可視である が、適切なセンサ機構２により捕捉してディスプレイ３２ａ上で可視的にするこ とができる。この場合、目Ａは著しくゆっくりと調整され、外部の光源５２によ る十分な眩惑作用が光源５２からの僅かな光の流れで すでに得られ、したがって目Ａが保護される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年７月１５日 【補正内容】 インド部材が交互に設けられている。スクリーンブラインドは周囲を取り囲む光 源により照明され、やはりその軸中にあり大きい方の端面の前におかれる測定す べき球面の表面上に、明るいリングと暗いリングとから成る画像スクリーンが形 成される。このようなスクリーンブラインドは比較的簡単に精確に製造すること ができるので、多大なコストをかけることなく良好な規則正しさで画像スクリー ンが形成される。 このようにして、たとえば目の角膜上に形成された画像スクリーンをセンサ機 構により測定することができる。この目的でたとえばビデオカメラが適している 。 センサ機構から供給され必要に応じてパターンと比較され、適切な評価計算機 ユニットにより評価される測定結果はたとえば、装置が目の角膜を測定したので あれば、コンタクトレンズの整合調整のために用いられるし、あるいは角膜曲率 半径の外科的補正にあたり処置用器具を案内するために用いられる。 光源としてたいていは環状リングとして形成された蛍光灯が用いられるが、蛍 光灯は場所をとるし、動作中に多くの熱量を放出する。また、目の角膜を測定し ようというときには、その眩しい作用は不所望である。 さらにヨーロッパ特許出願 EP-0 397 962 により、以下のように構成された表 面の局所測定装置が公知で ある。すなわちこの装置の場合、多数の発光ダイオードにより中空円錐状のケー シング表面に個々の光の点が生成されるように構成されていて、これらによって そのままスクリーンブラインドを付加的に照明することなく光のパターンが形成 される。 本発明の課題は、上述の欠点を取り除き、冒頭で述べた形式の装置において、 効率がよく眩し 請求の範囲 １．プロジェクタ（１）とセンサ機構（２）と評価計算ユニット（３）が設けら れており、 前記プロジェクタ（１）において少なくとも１つの内部光源（１５，１５ａ ）により照射されたスクリーンブラインド（１１）によって、表面に画像スクリ ーンが形成され、 前記センサ機構（２）により、前記表面で反射した画像スクリーンが捕捉さ れ、 前記評価ユニット（３）は、前記センサ機構により捕捉された画像のために 設けられている、 表面たとえば人間の目（Ａ）の角膜（Ｈ）の局所測定装置において、 前記内部光源（１５，１５ａ）は、有利には均等に配分された多数の発光ダ イオードから成ることを特徴とする、 表面の局所測定装置。 ２．ａ）前記スクリーンブラインド１１における被測定表面（Ｈ）とは反対側の 面は、間隔（ａ）をおいて反射器（１２）に設けられた反射面（１２ａ）により 被覆されており、 ｂ）前記内部光源（１５，１５ａ）は、このようにして形成され反射器（１２ ）とスクリーンブラインド（１１）とにより境界づけられたブラインド スペース（１４）内に設けられており、 ｃ）前記スクリーンブラインド（１１）は良好な光透過性の材料たとえばプレ キシグラスから成り、該材料に、画像スクリーンを成す光透過性の、または僅か な光透過性のブラインド部材（１１ｄ）が、たとえばスクリーンブラインド（１ １）の相応に抉られたリングスロット（１１ｃ）内に取り付けられている、請求 項１記載の装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．プロジェクタ（１）とセンサ機構（２）と評価計算ユニット（３）が設けら れており、 前記プロジェクタ（１）において少なくとも１つの内部光源（１５，１５ａ ）により照射されたスクリーンブラインド（１１）等によって、表面に画像スク リーンが形成され、 前記センサ機構（２）により、前記表面で反射した画像スクリーンが捕捉さ れ、 前記評価ユニット（３）は、前記センサ機構により捕捉された画像のために 設けられている、 表面たとえば人間の目（Ａ）の角膜（Ｈ）の局所測定装置において、 前記内部光源（１５，１５ａ）は、有利には均等に配分された多数の発光ダ イオードから成ることを特徴とする、 表面の局所測定装置。 ２．ａ）前記スクリーンブラインド１１における被測定表面（Ｈ）とは反対側の 面は、間隔（ａ）をおいて反射器（１２）に設けられた反射面（１２ａ）により 被覆されており、 ｂ）前記内部光源（１５，１５ａ）は、このようにして形成され反射器（１２ ）とスクリーンブラインド（１１）とにより境界づけられたブラインド スペース（１４）内に設けられており、 ｃ）前記スクリーンブラインド（１１）は良好な光透過性の材料たとえばプレ キシグラスから成り、該材料に、画像スクリーンを成す光透過性の、または僅か な光透過性のブラインド部材（１１ｄ）が、たとえばスクリーンブラインド（１ １）の相応に抉られたリングスロット（１１ｃ）内に取り付けられている、請求 項１記載の装置。 ３．前記スクリーンブラインド（１１）は中空球体のセグメントとして構成され ている、請求項１または２記載の装置。 ４．前記スクリーンブラインド（１１）は中空の円錐台として構成されている、 請求項１または２記載の装置。 ５．前記ブラインド部材（１１ｄ）は、たとえば平坦な矩形の断面をもつ閉じた リングとして構成されている、請求項１〜４のいずれか１項記載の装置。 ６．反射器（１２）の反射面（１２ａ）はブラインドスペース（１４）の領域に おいて、前記スクリーンブラインド（１１）から常に等しい間隔（ａ）を有する 、請求項１〜５のいずれか１項記載の装置。 ７．前記ブラインド部材（１１ｄ）は、スクリーンブラインド（１１）において 前記ブラインドスペース（１４）とは反対側の面に取り付けられている、請求項 １〜６のいずれか１項記載の装置。 ８．前記ブラインド部材（１１ｄ）の下においてブラインドスペース（１４）に 対向する側に反射層（１１ｅ）が敷設されている、請求項１〜８のいずれか１項 記載の装置。 ９．前記ブラインド部材（１１ｄ）は、互いに間隔のおかれた複数の同心の環状 リングによるシステムとして構成されている、請求項１〜８のいずれか１項記載 の装置。 10．スクリーンブラインド（１１）において光学軸中に貫通口（１６）が設けら れている、請求項１〜９のいずれか１項記載の装置。 11．プロジェクタ（１）とセンサ機構（２）との間において前記貫通口（１６） から出射しているビーム路（Ｓ）中に、前記表面（Ｈ）に向けて外部光源（５２ ）を反射させるためのビームスプリッタ（５１）が配置されている、請求項１〜 １０のいずれか１項記載の装置。 12．前記内部光源（１５，１５ａ）は、光学軸を同心にリング状に取り囲む発光 ダイオードによりにより構成されている、請求項１〜１１のいずれか１項記載の 装置。 13．複数の光源（１５，１５ａ）が設けられている、請求項１〜１２のいずれか １項記載の装置。 14．内部光源（１５）は、スクリーンブラインド（１１）において被測定表面（ Ｈ）の方へ向いた周縁部 （１４ａ）に設けられている、請求項１３記載の装置。 15．内部光源（１５ａ）は、スクリーンブラインド（１１）において被測定表面 （Ｈ）とは反対側の周縁部（１４ｂ）たとえばスクリーンブラインドの貫通口（ １６）に設けられている、請求項１３記載の装置。 16．前記内部光源（１５，１５ａ）のために、赤外線光を放射する発光ダイオー ドが用いられる、請求項１〜１５のいずれか１項記載の装置。