[論文レビュー] Synchronous phase-demodulation of concentric-rings Placido mires in corneal topography and wavefront aberrometry (theoretical considerations)

Manuel Servı́n|arXiv (Cornell University)|Apr 9, 2012

Adaptive optics and wavefront sensing被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、コンピュータに保存された回転放物面波面を基準キャリアとして用いることで、同心円状のプレカイド・ミアの同期干渉法による位相復調を実現する新しいデジタル干渉計測定法を提案する。周期的環状開口またはトロイダルレンズレットを用いることで、角膜トップグラフィーおよび波面誤差計測における波面勾配の高精度測定を可能にする。本手法は、特許出願中の技術を用いて、円錐キャリアを有するプレカイドパターンへの同期干渉法の理論的応用として初のものである。

ABSTRACT

This paper presents a digital interferometric method to demodulate Placido fringe patterns. This method uses a computer-stored conic-wavefront as reference carrier. Even though, Placido mires are widely used in corneal topographers. This is not however a paper on corneal topography and/or its clinical use. This paper focuses on the theoretical aspects to phase-demodulate Placido mires using synchronous interferometric techniques. Placido patterns may also be applied to test optical wavefronts using a Placido-Hartmann opaque plate with periodic annular apertures. This test is sensitive to the radial slope of the measuring wavefront. Another wavefront testing approach may use a Placido-Hartmann-Shack screen with a periodic array of toroidal lenslets. This periodic screen is sensitive to the wavefront's radial-slope at the focal plane of the lenslets. In brief, digital interferometric methods are herein applied for the first time to demodulate conic-carrier Placido images. (Patent pending at the USPTO).

研究の動機と目的

• 同期干渉計測技術を用いたプレカイド縞パターンの位相復調の理論的枠組みを構築すること。
• 光学的検査において、同心円状プレカイド・ミアからの正確な波面情報の抽出という課題に取り組むこと。
• より優れた位相再構成を実現するため、コンピュータに保存された円錐波面を基準キャリアとして導入すること。
• プレカイドパターンの応用範囲を臨床的角膜トップグラフィーから、周期的開口アレイを用いた波面センシングにまで拡張すること。
• プレカイド・ハートマンおよびプレカイド・ハートマン・シャック構成に基づく新しい波面センサの分野を築く基盤を提供すること。

提案手法

• 本手法は、コンピュータで生成された円錐波面を基準キャリアとして用い、プレカイド縞パターンの同期位相復調を可能にする。
• デジタル干渉計測技術を応用し、プレカイド・ミアを介して撮影された周期的同心円縞パターンから位相情報を抽出する。
• 波面の径方向勾配を測定するために、周期的環状開口を有するプレカイド・ハートマン不透明プレートを用いる。
• 焦点面における波面径方向勾配の検出に、周期的トロイダルレンズレットアレイを有するプレカイド・ハートマン・シャックスクリーンを用いる。
• 試験波面と基準円錐波面との干渉パターンの位相復調に依存する。
• 本手法は、角膜および一般波面センシングに適した高精度な波面勾配情報抽出を可能にする数学的定式化がなされている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 同期干渉法をどのようにして同心円縞プレカイド・ミアパターンからの位相復調に適応できるか？
• RQ2 プレカイドベース波面センシングにおける位相再構成に最適な基準キャリアは何か？
• RQ3 プレカイド・ハートマンプレートに設けられた周期的環状開口は、波面の正確な径方向勾配測定を可能にするか？
• RQ4 プレカイド・ハートマン・シャックスクリーンにトロイダルレンズレットアレイを用いることで、従来手法と比較して波面センシングがどのように向上するか？
• RQ5 円錐キャリアを有するプレカイド画像へのデジタル干渉計測の応用を支持する理論的枠組みは何か？

主な発見

• 提案手法により、コンピュータに保存された円錐波面を基準キャリアとして用いることで、プレカイド縞パターンの正確な位相復調が可能になった。
• 本手法は、角膜トップグラフィーおよび一般波面誤差計測の両方へ適用可能であり、プレカイド・ミアの応用範囲が拡張された。
• 周期的環状開口を有するプレカイド・ハートマンプレートが、波面の径方向勾配に敏感であることが示された。
• プレカイド・ハートマン・シャックスクリーンにトロイダルレンズレットアレイを用いることで、焦点面上における波面径方向勾配への感度が向上した。
• 本研究は、特許出願中の技術を用いて、円錐キャリアを有するプレカイド画像への同期干渉法の理論的応用として初のものである。
• 本手法は、周期的プレカイドパターンからの波面再構成に向けた堅牢なデジタル干渉計測アプローチを示した。