JP3221725B2 - 被検眼計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、干渉縞を観察すること
により、被検眼の第１測定対象面から第２測定対象面ま
での眼内寸法を非接触で計測する被検眼計測装置の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、被検眼の第１測定対象面から
第２測定対象面までの距離としての眼軸長、前房深さ、
水晶体厚さ等を計測する被検眼計測装置としては、超音
波を用いて眼の前方から投射した超音波の角膜前面、水
晶体後面、眼底表面における反射波をブラウン管上に描
き出し、そのブラウン管上に描き出されたエコーグラム
を撮影して計測するものが知られている。

【０００３】しかしながら、この従来の被検眼計測装置
は、その測定精度が±０．２mm程度であり、たとえば、
測定の結果得られた眼軸長を用いてＩＯＬ（Intraocula
r lens）のパワーを決定するには、測定精度が不十分で
あるという問題点がある。また、この従来の超音波によ
る被検眼計測装置は、測定に際して被検眼にプローブを
接触させなければならないために、感染等の予防措置を
講じなければならないという面倒もある。

【０００４】そこで、被検眼にコヒーレント長の短い光
束を投光し、被検眼の第１測定対象面からの反射光束と
第２測定対象面からの反射光束とを干渉させ、その干渉
信号を用いて第１測定対象面から第２測定対象面までの
眼内寸法を計測する被検眼計測装置が開発されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の被検眼計測装置では、被検眼の固視が安定しないた
め、干渉縞が変動し、測定を迅速に行うことが難しいと
いう問題があった。

【０００６】また、被検眼に対する視度調節の若干のず
れによって、被検眼の眼底からの反射光量が低下するこ
とにより、干渉縞が得られにくくなり、眼内寸法の計測
の迅速化、測定精度の向上を図り難いという問題があっ
た。

【０００７】本発明の目的は、被検眼の眼内寸法の測定
の迅速化、測定精度のより一層の向上を図ることのでき
る被検眼計測装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、上記課題を解決するため、被検眼にコヒーレント長
の短い光束を投光する測定用光源を備えた投光光学系を
有し、前記被検眼への投光により得られた干渉縞を観察
することにより、被検眼の第１測定対象面から第２測定
対象面までの眼内寸法を計測する被検眼計測装置におい
て、前記投光光学系中に、該測定用光源とは別に、被検
眼の視度を調節するための視度調節用光源、及び前記投
光光学系中で、視度調節用光源からの光束及び測定用光
源からの光束が通過する位置に視度調節用レンズを配置
し、該視度調節用光源の発光量が前記測定用光源の発光
量よりも大きく設定されていることを特徴とする。請求
項２に記載の発明は、前記測定用光源と前記視度調節用
光源との光量制御を行う光量制御手段が設けられている
ことを特徴とする。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【作 用】 請求項１に 記載の被検眼計測装置によれば、
視度調節用光源を特別に設けてその発光量を測定用光源
の発光量よりも大きく設定することができるので、視度
調節を行うのに充分な眼底からの反射光量を得ることが
できる。

【００１２】

【実施例】

【００１３】

【第１実施例】第１図は本発明の生体眼計測装置の第１
実施例を示す光学図である。この第１実施例の被検眼計
測装置は、本発明の請求項１に対応している。

【００１４】第１図において、100は角膜距離測定系、1
01は干渉光投光光学系、102は被検眼角膜に光束を照射
するリング状光源投影部、104は対物レンズである。角
膜距離測定系100は第１光路105、第２光路106を有して
いる。第１光路105は二次元イメージセンサ107、結像レ
ンズ108、ハーフミラー109、絞り110、レンズ111、全反
射ミラー112、レンズ113、ハーフミラー114、ダイクロ
イックミラー115、対物レンズ104から大略構成されてい
る。第２光路106は全反射ミラー116、レンズ117、全反
射ミラー118、119、絞り124から大略構成されている。

【００１５】リング状光源投影部102は、リング状光源
とパターン板（図示を略す）とからなり、ここでは、メ
リジオナル断面光線が平行であるような照明光を被検眼
に投影するものとなっている。この照明光を被検眼103
に向かって照射すると、被検眼103の角膜120にリング状
の虚像121が形成される。ここでは、リング状光源投影
部102の照明光の波長は、900nm〜1000nmである。ダイク
ロイックミラー115は、その照明光を透過し、後述する
近赤外光の波長を反射する。

【００１６】角膜120による反射光は、対物レンズ104、
ダイクロイックミラー115を介してハーフミラー114に導
かれ、第１光路105と第２光路106とに分岐される。第１
光路に導かれた反射光は、レンズ113に基づき一旦リン
グ状の空中像122として結像され、さらに、全反射ミラ
ー112、レンズ111、絞り110、ハーフミラー109、結像レ
ンズ108を経由して二次元イメージセンサ107に結像され
る。第２光路106に導かれた反射光は、全反射ミラー119
により反射され、対物レンズ104に基づき一旦空中像123
として結像され、全反射ミラー118、レンズ117、ハーフ
ミラー116、絞り124、ハーフミラー109、結像レンズ108
を経由して、二次元イメージセンサ107に結像される。

【００１７】絞り110は、レンズ111、レンズ113によっ
て対物レンズ104の後方焦点位置付近にリレーされ、第
１光学系100は、物側に略テレセントリックである。125
はその絞り110の共役像である。絞り124は、レンズ117
によって被検眼103の前方にリレーされ、ここでは、共
役像（実像）126が被検眼の前方25mm〜50mmの箇所に形
成される。

【００１８】角膜頂点の位置は、二次元受光素子107に
結像されたリング状の像に基づき求めることができ、そ
の詳細は、特願平２−１４５１０７号（発明の名称：眼
内長さ測定装置：出願日 平成２年５月３１日）に記載
されている。

【００１９】干渉光投光光学系101は、測定用光源とし
てのレーザーダイオード130、レンズ131、ピンホール13
2、ビームスプリッタ133、レンズ134、合焦レンズ135、
全反射ミラー136、レンズ137、全反射ミラー138、139、
140、模型眼ユニット部材141、全反射ミラー142、ピン
ホール143、レンズ144、点開口のホトセンサ145を有す
る。レーザーダイオード130は低コヒーレント長のもの
であり、そのコヒーレント長は、例えば、０．０５mm〜
０．１mm程度である。その波長は近赤外であり、防眩効
果がある。レーザーダイオード130を出射したレーザー
光はレンズ131によってピンホール132に集光される。ピ
ンホール132は二次点光源としての役割を果たす。な
お、光源としてレーザーダイオードの代わりにスペクト
ル幅の狭いＬＥＤを用いてもよい。なお、１６２は後述
する視度調節用光学系１５７の一部を構成するハーフミ
ラーである。

【００２０】ピンホール132を通過したレーザー光は、
ビームスプリッタ133によってレンズ134に向かう光束と
レンズ137に向かう光束とに分割される。レンズ134は、
レンズ135、全反射ミラー136、ダイクロイックミラー11
5と共に測定光路130´を構成している。レンズ137は、
全反射ミラー138、139、140、模型眼ユニット部材141と
共に参照光路140´を構成している。

【００２１】レンズ134、137はピンホール132を通過し
たレーザー光をコリメートする役割を果たす。レンズ13
4によってコリメートされたレーザー光は、合焦レンズ1
35によってレンズ135の焦点位置146にスポットを形成す
る。この焦点位置146は対物レンズ104に関して眼底147
と共役とされている。焦点位置146にスポットを形成す
るレーザー光は、全反射ミラー136、ダイクロイックミ
ラー115、対物レンズ104を経由して被検眼103に導か
れ、眼底147にスポットを形成する。被検眼103はそのス
ポット像を固視できる。

【００２２】ピンホール143は、レンズ134の焦点位置に
設置され、このピンホール143は眼底147と共役である。
レンズ135は眼底反射光をコリメートする機能を果た
し、そのコリメートされた眼底反射光はレンズ134によ
ってビームスプリッタ133、全反射ミラー142を経由し
て、ピンホール143にリレーされる。ピンホール143はピ
ンホール132とビームスプリッタ133の反射面に関して共
役である。レンズ137によってコリメートされたレーザ
光は、ミラー138、139、140によって模型眼ユニット部
材141に導かれる。模型眼ユニット部材141は、参照光路
の光路長と測定光路の光路長とが同じになるように移動
可能とされている。この模型眼ユニット部材141は、レ
ンズ148、反射ミラー149、可動部材150から概略構成さ
れている。この模型眼ユニット部材141は、その移動に
伴って生じるぶれによる反射光束の偏向を解消するため
に用いたものであり、原理的には、単なる可動ミラーで
もよい。

【００２３】眼底反射光と参照光とは、ピンホール143
に集光され、そのピンホール143を通過した光束はレン
ズ144によってホトセンサ145に収束される。模型眼ユニ
ット部材141を移動させて、参照光路と測定光路との光
路差が、レーザーダイオード130のコヒーレント長程度
となると、干渉波形が得られ、この干渉波形は光路長が
一波長変化するごとに正弦波的に変化し、これにより、
装置光学系から眼底までの距離が測定され、装置光学系
から角膜頂点までの位置と装置光学系から眼底までの位
置とに基づき、眼軸長が求められる。その詳細も、特願
平２−１４５１０７号（発明の名称：眼内長さ測定装
置：出願日 平成２年５月３１日）に記載されているの
で、その説明は、割愛する。

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】視度調節用光学系157は、視度調節用光源1
58、レンズ159、全反射ミラー160、ピンホール161、ハ
ーフミラー162、163、全反射ミラー164、165を有する。
ハーフミラー162はピンホール132とビームスプリッタ13
3との間に配設されている。ピンホール161はピンホール
132とハーフミラー162に関して共役であり、二次点光源
としての役割を果たす。

【００３２】視度調節用光源158の発光量はレーザーダ
イオード130の発光量よりも大きい。視度調節用光源158
から出射された光束は、レンズ159、全反射ミラー160を
経由して、ピンホール161に導かれ、そのピンホール161
に集光される。ピンホール161を通過した光束は、ハー
フミラー162により反射され、ビームスプリッタ133に導
かれる。その光束はビームスプリッタ133により測定光
路130´に導かれる光束と参照光路140´に導かれる光束
とに分割される。測定光路130´に導かれた光束は、レ
ンズ134により平行光束にされる。その平行光束はハー
フミラー163、合焦レンズ135、全反射ミラー136、ダイ
クロイックミラー115、対物レンズ104を経由して被検眼
103の眼底147に投影される。

【００３３】眼底147からの反射光は、対物レンズ104、
ダイクロイックミラー115、全反射ミラー136、合焦レン
ズ135を経由してハーフミラー163に導かれる。そのハー
フミラー163に導かれた反射光は、このハーフミラー163
により反射されて、全反射ミラー164、165、レンズ151
´、ハーフミラー116、絞り124、ハーフミラー109を経
由して二次元イメージセンサ107に導かれ、この二次元
イメージセンサ107に結像される。この二次元イメージ
センサ107に結像されたスポット像が鮮明となるように
視度調節用の合焦レンズ135を可動させることにより視
度調節が行われる。

【００３４】また、視度調節のときに、眼底147からの
反射光のうち、ハーフミラー163を通過した光束は、レ
ンズ134、ビームスプリッタ133、全反射ミラー142を経
由して、ピンホール143に導かれてこのピンホール143に
集光される。このピンホール143を通過した光束は、レ
ンズ144によりホトセンサ145に収束される。そこで、ホ
トセンサ145に入射する光量が最大となるように合焦レ
ンズ135を移動させて、視度調節を行うことも可能であ
る。なお、視度調節時にのみ、ハーフミラー162、163は
干渉光光学系101の光路に対して挿入離脱可能の構成と
し、この第１実施例では、視度調節のときにのみ干渉光
学系101の光路に挿入されるものである。なお、レーザ
ーダイオード130の発光量、視度調節用光源158の発光量
は図示を略す光量制御回路によって増減される。また、
レーザーダイオード130は、視度調節後に発光される。

【００３５】ここで、視度調節用光源158の波長を測定
用光源であるレーザーダイオード130よりも可視側に設
定し、ハーフミラー156を視度調節用光源158からの光を
反射し、測定用光源からの光を透過するようなダイクロ
イックミラーに置換すれば各光源の光量を効率よく利用
できる。

【００３６】

【第２実施例】 第２図 は本発明の被検眼計測装置の第２
実施例の光学図である。この第２図において、第１実施
例と同一構成要素については、同一符号が付されてい
る。この実施例では、ハーフミラー163の代わりに偏光
ビームスプリッタ166を備えている。また、被検眼103と
対物レンズ104との間に１／４波長板167が、また、模型
眼ユニット部材141の前方には１／４波長板168が設けら
れている。偏向ビームスプリッタ166は、視度調節時の
み、測定光路130´に挿入される。その偏向ビームスプ
リッタ166は視度調節用光源158からの光束のうち、直線
偏光成分のみを透過させる。この偏光ビームスプリッタ
166を透過した光束は第１実施例と同様に対物レンズ104
に導かれる。そして、対物レンズ104を通過した光束
は、１／４波長板167を通過する際に波長を１／４波長
（位相がπ／２）進められ、円偏光とされる。その円偏
光とされた光束は眼底147に投影され、眼底147により反
射されて再び１／４波長板167に導かれる。その円偏光
の反射光束は、１／４波長板167により更に波長を１／
４波長（位相がπ／２）進められ、元の光束の波長に対
して合計１／２波長（元の光束の偏光方向に対して９０
度直交する直線偏光）進められて、元の光路を辿って偏
光ビームスプリッタ166に導かれる。偏光ビームスプリ
ッタ166は元の光束の偏光方向に対して９０度直交する
直線偏光特性を有する眼底反射光束を全反射ミラー164
に向けて反射する。そして、この眼底反射光束は第３実
施例と同様に二次元イメージセンサ107に結像され、こ
の二次元イメージセンサ107に結像されたスポット像に
基づき合焦レンズ135を調節する。

【００３７】なお、参照光路にも１／４波長板168が配
置されているので、参照光路の光束と測定光路の光束と
は支障なく干渉できる。

【００３８】

【第３実施例】第３図、第４図は本発明に係わる被検眼
計測装置の第３実施例を示す光学図である。

【００３９】第３図において、20は半導体レーザー、21
はコリメートレンズ、22、23はビームスプリッタであ
る。半導体レーザー20には、第１実施例〜第４実施例と
同様にコヒーレント長の短いものを用いる。半導体レー
ザーから出射されたレーザー光は、コリメートレンズ21
により平行光束とされる。この平行光束は、ビームスプ
リッタ22の反射面24により、ビームスプリッタ23に導か
れる平行光束Ｐ１と光路長変更部材25に導かれる平行光
束Ｐ２とに分割される。光路長変更部材25は、反射面2
6、27を有しており、矢印方向へと動かすことにより平
行光束Ｐ２の光路長を変更する機能を有する。光路長変
更部材25を矢印方向にΔＬ／２だけ移動させると、平行
光束Ｐ２の光路長はずれ量ΔＬだけ変化する。

【００４０】ビームスプリッタ23は、反射透過面28を有
している。ビームスプリッタ23とビームスプリッタ22と
の間には、視度調節用の合焦レンズ29が設けられてい
る。合焦レンズ29は、ビームスプリッタ22を通過してき
た平行光束Ｐ１を収束光束Ｐ１´としてビームスプリッ
タ23の反射透過面28に導く。また、ビームスプリッタ23
には、光路長変更部材25からの平行光束Ｐ２が導かれ
る。この平行光束Ｐ２は、反射透過面28で反射された平
行光束Ｐ２´となり、平行光束Ｐ２´と収束光束Ｐ１´
とは、ビームスプリッタ55を介して対物レンズ56に導か
れる。この対物レンズ56により、被検眼が正視眼のとき
に収束光束Ｐ１´は平行光束Ｐ１″となり、平行光束Ｐ
２´は収束光束Ｐ２″となって生体眼31に導かれる。収
束光束Ｐ２″は角膜曲率中心40に向かう光束となる。装
置本体は、生体眼31に対してアライメントされ、二次元
イメージセンサ34は前眼部観察用として用いられる。赤
外ＬＥＤ32から出射された赤外光は、コンデンサレンズ
36、ピンホール37、リレーレンズ49を通過してハーフミ
ラー３３で反射され、ビームスプリッタ55に導かれる。
ビームスプリッタ55は、半導体レーザー光を透過させ、
その他の光は反射する。

【００４１】赤外光は、生体眼31の第１測定対象面であ
る角膜38により反射されて再び対物レンズ56を通過し、
ビームスプリッタ55で反射され、ハーフミラー33を通過
し、結像レンズ35を透過して二次元イメージセンサ34に
導かれる。二次元イメージセンサ34はＴＶモニター44に
接続されている。生体眼31に対する光学系のアライメン
トは、ＴＶモニター44に写し出された赤外反射光束の反
射輝点を観測して行うものであり、光学系の光軸方向に
直交する平面内で上下左右方向に光学系を動かすことに
より、角膜頂点Ｐに対する光学系の光軸Ｏ１の位置合わ
せが行われる。

【００４２】収束光束Ｐ２″が生体眼31の角膜38の角膜
曲率中心40に向かって入射するように、生体眼31に対す
る光学系の光軸方向のアライメント距離が設定される
と、図４に示すように、収束光束Ｐ２″は角膜38により
反射され、その反射光束Ｐ３は元の光路に反射される。
一方、生体眼31に導かれる平行光束Ｐ１″は、角膜38及
び水晶体41により収束光束として第２測定対象面である
眼底42に導かれる。

【００４３】なお、この第３実施例による眼内寸法の測
定の詳細は、特願平２−２１３９９９号（発明の名称：
生体眼の寸法測定装置：出願日 平成２年８月13日）に
記載されているので、その説明は割愛する。

【００４４】反射された各光束Ｐ３、Ｐ４は元の光路を
通過してビームスプリッタ22に導かれる。ビームスプリ
ッタ22において、両反射光束Ｐ３、Ｐ４は、波面形状が
略平面な平面波となる。反射光束Ｐ４は、ビームスプリ
ッタ22の反射面24により反射されて結像レンズ46を通
り、コンフォーカル絞り47に結像し、コリメートレンズ
48により平行光束として二次元イメージセンサ43に導か
れる。二次元イメージセンサ43はＴＶモニター44に接続
されている。

【００４５】ところで、ＴＶモニター44に写し出された
干渉縞は、眼底42からの反射光束Ｐ４の光量と角膜38か
らの反射光束Ｐ３の光量とが著しく異なると、そのコン
トラストが著しく低くなる。というのは、干渉縞のコン
トラストは、互いに干渉される光束同士の光量が等しい
ときに最良となるからである。そこで、この光学系で
は、ビームスプリッタ22の反射面24の反射率を調節して
角膜38からの反射光束Ｐ３の光量と眼底42からの反射光
束Ｐ４の光量とを略等しくするために、ビームスプリッ
タ22を通過するレーザー光の透過光量に対してビームス
プリッタ22により反射されるレーザー光の反射光量が少
なくなるように設計してある。しかし、生体眼31に個体
差があるため、眼底42からの反射光束Ｐ４の光量が個体
差に伴って変わる場合がある。

【００４６】そこで、この実施例にあっては、ビームス
プリッタ22と合焦レンズ29との間に、濃度可変フィルタ
ー45が設けられている。干渉縞のコントラストが低いと
きは、濃度可変フィルター45を回転させて眼底42からの
反射光束Ｐ４の光量と角膜38からの反射光束Ｐ３の光量
とが略同一となるように調節し、コントラストの良好な
干渉縞が得られるようにする。なお、前房の深さ、水晶
体の厚みを測定する場合、ビームスプリッタ22と合焦レ
ンズ29との間に、高屈折力の光路長変更部材50を挿入
し、平行光束Ｐ１と平行光束Ｐ２との間の光路長差を短
縮して測定を行う。

【００４７】ビームスプリッタ22とコリメートレンズ21
との間には、ハーフミラー60が設けられている。ハーフ
ミラー60は視度調節光学系61の一部を構成している。こ
の視度調節光学系61は視度調節光源62、レンズ63、全反
射ミラー64、シャッター65を有する。ハーフミラー60は
コリメートレンズ21とビームスプリッタ22との間の光路
に挿入離脱可能で、視度調節時にのみこの光路に挿入さ
れるようにされ、半導体レーザー光の有効利用が図られ
ている。シャッター65はビームスプリッタ22と光路長変
更部材25との間の光路に挿入離脱可能に設けられ、視度
調節時にのみこの光路に挿入される。

【００４８】視度調節用光源62から出射された光束は、
レンズ63により平行光束とされ、全反射ミラー64により
反射されハーフミラー60に導かれ、このハーフミラー60
により反射されてビームスプリッタ22に導かれる。その
平行光束はビームスプリッタ22の反射面24により分割さ
れるが、反射面24により反射された光束はシャッター65
により遮光される。反射面24を通過した光束は、半導体
レーザー20から出射された光束と同様の光路を辿って眼
底42に投影される。眼底42により反射された光束は反射
光束Ｐ４と同様に元の光路を辿ってビームスプリッタ22
に導かれ、その反射面24によって反射され、結像レンズ
46を通り、コンフォーカル絞り47に結像し、コリメート
レンズ48aにより平行光束とされ、更に結像レンズ48bに
より二次元イメージセンサ43に結像される。結像レンズ
48bは、コリメートレンズ48aと二次元イメージセンサ43
との間の光路に挿入離脱可能に設けられ、視度調節時に
この光路に挿入し、測定時にはこの光路から退避するよ
うに構成される。従って、二次元イメージセンサ43に結
像された眼底42からの反射スポット像が鮮明となるよう
に合焦レンズ29を移動させることにより視度調節を行
う。

【００４９】なお、この第５実施例による眼内寸法の測
定の詳細は、特願平２−２１３９９９号（発明の名称：
生体眼の寸法測定装置：出願日 平成２年８月13日）に
記載されているので、その説明は割愛する。

【００５０】

【効果】本発明に係わる被検眼計測装置は、以上説明し
たように構成したので、被検眼の眼内寸法の測定の迅速
化、測定精度のより一層の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 被検眼計測装置の第１実施例を示す光学図で
ある。

【図２】 被検眼計測装置の第２実施例を示す光学図で
ある。

【図３】 被検眼計測装置の第３実施例を示す光学図で
ある。

【図４】 図３に示す光束の反射状態を示す拡大図であ
る。

【符号の説明】

１３０…レーザーダイオード（測定用光源） １５１…固視標光源 １５２…視度調節用光源 ６１、１５８…視度調節用光学系２９、１３５…視度調節用の合焦レンズ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検眼にコヒーレント長の短い光束を投光
   する測定用光源を備えた投光光学系を有し、前記被検眼
   への投光により得られた干渉縞を観察することにより、
   被検眼の第１測定対象面から第２測定対象面までの眼内
   寸法を計測する被検眼計測装置において、前記投光光学系中に、該測定用光源とは別に、被検眼の
   視度を調節するための視度調節用光源、及び前記投光光
   学系中で、視度調節用光源からの光束及び測定用光源か
   らの光束が通過する位置に視度調節用レンズを配置し、
   該視度調節用光源の発光量が前記測定用光源の発光量よ
   りも大きく設定されていることを特徴とする被検眼計測
   装置。
2. 【請求項２】 前記測定用光源と前記視度調節用光源と
   の光量制御を行う光量制御手段が設けられている請求項
   １に記載の被検眼計測装置。