JP2003052632A - 眼特性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 屈折矯正手術での角膜の削り量の算出を行
い、より正確な手術を行う。 【解決手段】 第２照明光学系７０であるプラチドリン
グ７１により被検眼前眼部を照明し、その被検眼前眼部
からの反射光により被検眼の曲率半径を求める（Ｓ１０
１）。第１照明光学系１０の第１光源部１１により照明
光を、光路分割手段４１を介して一部取り出し、参照光
として参照ミラー１４に出射し、一方、他の照明光を反
射させて被検眼前眼部を照明する（Ｓ１０３）。集光光
学系９０を集光光学系移動手段９１によって移動させる
ことにより、被検眼前眼部の集光点を移動させる（Ｓ１
０５）。参照ミラー１４を参照ミラー移動手段１６によ
り移動させ、角膜６２の付近からの反射光と参照ミラー
１４からの参照光との干渉状態を調べる（Ｓ１０７）。
屈折率の変化する境界面に集光点が合致したときに干渉
縞のエンベロープの極大値を検出する（Ｓ１０９）。得
られた信号光間隔から角膜６２の屈折率を算出（Ｓ１１
１）、屈折率から角膜６２の厚さを算出する（Ｓ１１
３）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検眼の光学特性
を測定する眼特性測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、医学用に用いられる光学機器は、
極めて多種多様な広がりを見せている。この光学機器
は、特に、眼科では、眼の屈折、調節等の眼機能、眼球
内の検査を行う光学特性測定装置として扱われている。

【０００３】また、一般に、角膜トポグラフィーは、角
膜切開術・角膜切削術等の手術の結果予測、角膜移植後
の臨床、近視・遠視用のコンタクトレンズの設計及び評
価、角膜の診断・病気判断等、多数の用途に有効であ
る。従来の角膜形状の測定方法としては、例えば、プラ
ード円板技術、立体写真技術、モアレ技術、トポグラフ
ィー干渉技術等がある。

【０００４】この眼特性測定装置としては、例えば、眼
底に点光源を投影して、そこからの拡散反射光が眼球光
学系を通過し、通過した光束がハルトマン板のような変
換部材により所定数のビームに変換し、このビームを受
光部で受光して眼の光学特性を測定する装置や、近赤外
光によるプラチドリングを用いて角膜形状を測定する角
膜形状測定装置などが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の眼特性測定装置では、屈折矯正手術においては角
膜の削り量を決定する際、また、手術後の眼の光学特性
を評価するにあたり、角膜厚、角膜の屈折率を正確に求
める必要があった。しかし、角膜厚については別の装置
を用いて測定する必要があり、また、角膜の屈折率につ
いては一般に使用されている値を使用するということに
なり、個々の眼に対する値を求める必要性がでてきた。

【０００６】本発明では、以上の点に鑑み、眼特性測定
装置に低コヒーレント干渉を用いた角膜の形状や厚さ、
屈折率測定の機能を付加した眼特性測定装置を提供する
ことを目的とする。また、本発明は、被検眼眼球の収
差、手術後の角膜形状等を求め、屈折矯正手術での角膜
の削り量の算出を行い、より正確な手術を行うことがで
きる眼特性測定装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の解決手段
によると、近赤外域の波長の光束を発する第１光源部
と、前記第１光源部から発せられた光束の一部を被検眼
前眼部に導光すると共に、光束の一部を参照光として取
り出すための光路分割手段と、前記第１光源部からの光
束を被検眼前眼部に集光させるための集光手段と、前記
光路分割手段からの参照光を反射させるための反射手段
と、被検眼前眼部からの反射光と前記反射手段で反射さ
れた参照光とより、前記光路分割手段を経て形成される
干渉稿を検出するための検出手段と、前記集光手段によ
り前記第１光源部からの光束が集光された被検眼前眼部
近傍の集光点を移動させるための第１移動手段と、前記
反射手段を光軸方向に移動させるための第２移動手段
と、前記第１移動手段により被検眼前眼部での集光点を
移動制御し、前記第２移動手段により前記反射手段を移
動制御しつつ、前記検出手段による干渉稿の検出結果か
ら被検眼の角膜屈折率又は角膜厚を求めるための演算部
を備えた眼特性測定装置を提供する。

【０００８】本発明の第２の解決手段によると、近赤外
域の波長の光束を発する第１光源部と、前記第１光源部
から発せられた光束の一部を被検眼前眼部又は網膜に導
光すると共に、光束の一部を参照光として取り出すため
の光路分割手段と、前記第１光源部からの光束を被検眼
前眼部又は網膜に集光させるための集光手段と、前記光
路分割手段からの参照光を反射させるための反射手段
と、被検眼前眼部又は網膜からの反射光と前記反射手段
で反射された参照光とより、前記光路分割手段を経て形
成される干渉稿を検出するための検出手段と、前記第１
光源部からの第１光束が被検眼網膜から反射された第１
反射光束の一部を、少なくとも実質的に１７本のビーム
に変換する第１変換手段と、前記変換手段を介してビー
ムを受光するための第１受光手段と、前記集光手段によ
り前記第１光源部からの光束が集光された被検眼前眼部
近傍の集光点を移動させるための第１移動手段と、前記
反射手段を光軸方向に移動させるための第２移動手段
と、前記第１移動手段により被検眼前眼部での集光点を
移動制御し、前記第２移動手段により前記反射手段を移
動制御しつつ、検出手段による干渉稿の検出結果から被
検眼の角膜屈折率又は角膜厚を求めると共に、前記第１
受光手段により検出された被検眼網膜からの反射光によ
り被検眼の収差を求める演算部を備えた眼特性測定装置
を提供する。

【０００９】本発明の特徴のひとつとしては、被検眼前
眼部を照明するための第２光源部と、被検眼前眼部から
の反射光を検出する第２検出部と、第２検出部からの検
出結果から被検眼の角膜収差を求める演算部を設けるこ
とができる。

【００１０】本発明の他の特徴としては、求められた角
膜屈折率又は角膜厚を通常算出される角膜屈折率又は角
膜厚と比較し、削られた角膜の削り量を算出する演算部
を有することができる。

【００１１】本発明の他の特徴としては、被検眼の眼軸
長又は被検眼の瞳中心軸上でのパワーを求め、被検眼の
角膜収差から眼収差分布を算出するための演算部を設け
ることができる。

【００１２】本発明の他の特徴としては、被検眼の眼軸
長又は被検眼の瞳中心軸上でのパワーを求め、被検眼の
角膜収差から眼収差分布を算出するための演算部を設け
ることできる。

【００１３】本発明の他の特徴としては、集光光学系を
ズームレンズ光学系とし、被検眼の角膜屈折率又は角膜
厚を求めると共に、被検眼網膜からの反射光により被検
眼の収差を求めるようにしてもよい。

【００１４】本発明の他の特徴としては、被検眼前眼部
周辺を照明する第２照明光学系を設け、被検眼の角膜前
面の曲率半径を求め、第２移動手段の移動距離と曲率半
径とから被検眼の角膜屈折率又は角膜厚を求める演算部
を有するようにしてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を詳細に説明する。 （第１の実施の形態）図１は、第１の実施の形態に関す
る眼特性測定装置１００の概略光学系を示す図である。
なお、ここでの光学系は、主に、角膜形状測定、屈折
率、角膜厚の測定を行う場合について示している。

【００１６】眼特性測定装置１００の光学系は、例え
ば、対象物である被測定眼６０の角膜６２に対する光学
特性を測定する装置であって、第１照明光学系１０と、
参照光学系１５と、第１受光光学系２０と、第２送光光
学系３０と、共通光学系４０と、調整用光学系５０と、
第２照明光学系７０と、第２受光光学系８０と、集光光
学系９０と、を備える。なお、被測定眼６０について
は、図中、角膜６２、眼内レンズ６３、網膜６１が示さ
れている。

【００１７】第１照明光学系１０は、例えば、第１波長
の光束を発するための第１光源部１１と、集光レンズ１
２、１３とを備える。第１照明光学系１０は、第１光源
部１１からの光束で被測定眼６０の前眼部（角膜）６２
上の微小な領域を、その照明条件を適宜設定できるよう
に照明するためのものである。なお、ここでは、一例と
して、第１光源部１１から発せられた照明用の光束の第
１波長は、赤外域の波長（例えば、７８０ｎｍ）であ
る。また、第１光源部１１は、空間コヒーレンスが大き
く、時間コヒーレンスが小さいものが望ましい。ここで
は、第１光源部１１は、例えば、スーパールミネセンス
ダイオード（ＳＬＤ）であって、輝度の高い点光源を得
ることができる。なお、第１光源部１１は、ＳＬＤに限
られるものではなく、例えば、ブロードバンドＬＤ等の
レーザーであってもよい。

【００１８】参照光学系１５は、反射ミラー（参照ミラ
ー）１４と、参照ミラー移動手段１６を備える。また、
第１受光光学系２０は、例えば、集光レンズ２１と、集
光レンズ２６と、検出手段２７とを備える。第１受光光
学系２０は、被測定眼６０の前眼部（又は角膜）６２か
ら反射して戻ってくる光束（第１光束）、及び、参照ミ
ラー１４で反射された光連（第２光束）を、集光レンズ
２１、コリメートレンズ２６を介して、検出手段２７で
受光する。また、ここでは、検出手段 ２７は、リード
アウトノイズの少ないＣＣＤが採用されているが、ＣＣ
Ｄとしては、例えば、一般的な低ノイズタイプ、測定用
の１０００＊１０００素子の冷却ＣＣＤ等、適宜のタイ
プのものを適用することができる。

【００１９】第２送光光学系３０は、例えば、後述する
アライメント調整及び座標原点、座標軸の測定・調整を
主に行うものであって、第２波長の光束を発するための
第２光源部３１と、集光レンズ３２と、第３ビームスプ
リッター３３を備える。

【００２０】共通光学系４０は、第１照明光学系１０か
ら発せられる光束の光軸上に配され、第１照明光学系１
０、第２照明光学系７０、第１受光光学系２０、第２受
光光学系８０、第２送光光学系３０等に共通に含まれる
ものである。共通光学系４０は、例えば、第１ビームス
プリッター４１と、アフォーカルレンズ４２と、第２ビ
ームスプリッター４３とを備える。第１ビームスプリッ
ターとしては、例えば、ハーフミラー、偏向ビームスプ
リッター等が用いられる。なお、偏向ビームスプリッタ
ーを用いた場合には、分岐した光路上にλ／４板４４、
４５を配置し、分岐した光路が合流する光路上には４５
°偏光子２９を配置する必要がある。第１ビームスプリ
ッターは、第１光源部１１の波長の光束が入射され、そ
の一部を前眼部６２に送光（反射）し、前眼部６２で反
射されて戻ってくる第１光束を透過し、他の一部を参照
光学系１５に向けて透過し、参照ミラー１４で反射され
て戻ってくる第２光束を反射する。これにより、第１光
束と第２光束との干渉光（稿）が形成される。また、第
２ビームスプリッター４３は、第２光源部３１の波長を
被測定眼６０に送光（反射）し、被測定眼６０の前眼部
６２から反射して戻ってくる光束を反射し、一方、第１
光源部１１の波長を透過するようなミラー（例えば、ダ
イクロイックミラー）で形成される。また、この第２ビ
ームスプリッター４３によって、第１光源部１１及び第
２光源部３１の光束が、互いに他方の光学系に入りノイ
ズとなることがない。

【００２１】調整用光学系５０は、例えば、後述する作
動距離調整を主に行うものであって、第３光源部５１
と、第４光源部５５と、集光レンズ５２、５３と、第３
受光部５４を備え、主に作動距離調整を行うものであ
る。

【００２２】第２照明光学系７０は、第２光源７２と、
プラチドリング７１を備える。なお、第２光源７２を省
略することもできる。図２は、プラチドリング７１の構
成図である。プラチドリング（ＰＬＡＣＩＤＯ’Ｓ Ｄ
ＩＳＣ）７１は、図示のように、複数の同心輪帯からな
るパターンの指標を投影するためのものである。なお、
複数の同心輪帯からなるパターンの指標は、所定のパタ
ーンの指標の一例であり、他の適宜のパターンを用いる
ことができる。そして、後述するアライメント調整が完
了した後、複数の同心輪帯からなるパターンの指標を投
影することができる。

【００２３】第２受光光学系８０は、集光レンズ８１、
第２受光部８２を備える。第２受光光学系８０は、第２
照明光学系７０から照明されたプラチドリング７１のパ
ターンが、被測定眼６０の前眼部（又は角膜）６２から
反射して戻ってくる光束を、第２受光部８２に導く。ま
た、第２受光光学系８０は、第２光源部３１から発せら
れ被測定眼６０の角膜６２から反射し、戻ってくる光束
を第２受光部８２に導くこともできる。なお、第２光源
部３１から発せられる光束の第２波長は、例えば、第１
波長（ここでは、７８０ｎｍ）と異なると共に、長い波
長を選択できる（例えば、９４０ｎｍ）。集光光学系９
０は、コリメートレンズ９２、それを移動する集光光学
系移動手段９１を備える。

【００２４】このような構成において、第１光源部１１
から発せられる光束は光路分割光学系４１（例えば、第
１ビームスプリッター）で透過され、参照光として取り
出され、参照ミラー移動手段１６により光軸方向に移動
可能な反射ミラー（参照ミラー）１４で反射されて、再
び光路分割光学系４１により折り返されるように反射さ
れ、第２光束として第１受光光学系２０で受光される。
一方、光路分割光学系４１で反射された光束は、集光光
学系９０の集光光学系移動手段９１により移動可能であ
るコリメートレンズ９２で集光され、被検眼の前眼部
（角膜）６２上に集光され、その反射光（第１光束）は
第１ビームスプリッター４１を透過して、第１受光光学
系２０で受光される。

【００２５】つぎに、アライメント調整について説明す
る。アライメント調整は、主に、第２受光光学系８０及
び第２送光光学系３０により実施される。

【００２６】まず、第２光源部３１からの光束は、集光
レンズ３２、第３ビームスプリッター３３、第２ビーム
スプリッター４３、アフォーカルレンズ４２を介して、
対象物である被測定眼６０を略平行な光束で照明する。
被測定眼６０の角膜６２で反射した反射光束は、あたか
も角膜６２の曲率半径の１／２の点から射出したような
発散光束として射出される。この発散光束は、アフォー
カルレンズ４２、第２ビームスプリッター４３、第３ビ
ームスプリッター３３及び集光レンズ８１を介して、第
２受光部８２にスポット像として受光される。

【００２７】ここで、この第２受光部８２上のスポット
像を光軸上から外れている場合、眼光学特性測定装置１
００本体を、上下左右に移動調整し、スポット像が光軸
上と一致するようにする。このように、スポット像が光
軸上と一致すると、アライメント調整は完了する。な
お、アライメント調整は、被測定眼６０の角膜６２を第
３光源部５１により照明し、この照明により得られた被
測定眼６０の像が第２受光部８２上に形成されるので、
この像を利用して瞳中心が光軸と一致するようにしても
よい。

【００２８】つぎに、作動距離調整について説明する。
作動距離調整は、主に、調整用光学系５０により実施さ
れる。まず、作動距離調整は、例えば、第４光源部５５
から射出された光軸付近の平行な光束を、被測定眼６０
に向けて照射すると共に、この被測定眼６０から反射さ
れた光を、集光レンズ５２、５３を介して第３受光部５
４で受光することにより行われる。また、被測定眼６０
が適正な作動距離にある場合、第３受光部５４の光軸上
に、第４光源部５５からのスポット像が形成される。一
方、被測定眼６０が適正な作動距離から前後に外れた場
合、第４光源部５５からのスポット像は、第３受光部５
４の光軸より上又は下に形成される。なお、第３受光部
５４は、第４光源部５５、光軸、第３受光部５４を含む
面内での光束位置の変化を検出できればよいので、例え
ば、この面内に配された１次元ＣＣＤ、ポジションセン
シングデバイス（ＰＳＤ）等を適用できる。

【００２９】つぎに、眼特性測定装置の電気系について
説明する。図３は、本発明に関する眼特性測定装置１０
０の概略電気系２００を示すブロック図である。眼特性
測定装置１００に関する電気系２００は、例えば、演算
部２１０と、制御部２２０と、表示部２３０と、メモリ
２４０と、第１駆動部２５０及び第２駆動部２６０とを
備える。

【００３０】演算部２１０は、第１受光部２７から得ら
れる受光信号(10)、第２受光部８２から得られる受光信
号、第３受光部５４から得られる受光信号を入力す
ると共に、座標原点、座標軸、座標の移動、回転、全波
面収差、角膜６２の面収差、ゼルニケ係数、収差係数、
Ｓｔｒｅｈｌ比、白色光ＭＴＦ、ランドルト環パターン
等を演算する。また、演算部２１０は、このような演算
結果に応じた信号を、電気駆動系の全体の制御を行う制
御部２２０と、表示部２３０と、メモリ２４０とにそれ
ぞれ出力する。なお、演算２１０の処理の詳細は後述す
る。

【００３１】制御部２２０は、演算部２１０からの制御
信号に基づいて、例えば、第１光源部１１の点灯、消灯
を制御したり、第１駆動部２５０及び第２駆動部２６０
を制御するものである。制御部２２０は、この例では、
演算部２１０での演算結果に応じた信号に基づいて、第
１光源部１１に対して信号を出力し、プラチドリング
７１の第２光源７２に対して信号を出力し、第２光源
部３１に対して信号を出力し、第３光源部５１に対し
て信号を出力し、第４光源部５５に対して信号を出
力する。さらに、制御部２２０は、第１駆動部２５０を
介して信号を集光光学系移動手段９１に出力し、第２
駆動部２６０を介して信号を参考ミラー移動手段１６
に出力する。

【００３２】第１駆動部２５０は、例えば、演算部２１
０に入力された第１受光部２３からの受光信号(10)に基
づいて、集光光学系移動手段９１に信号を出力するも
のであり、この集光光学系移動手段９１を駆動し、集光
光学系９０により集光された前眼部への集光点を光軸方
向に移動することができる。第２駆動手段２６０は、例
えば、演算部２１０に入力された第１受光部２３からの
受光信号(10)（図中丸数字）に基づいて、参照ミラー移
動手段１６に信号を出力するものであり、この参照ミ
ラー移動手段１６を駆動し、反射ミラー（参照ミラー）
１４を光軸方向に移動することができる。

【００３３】図４は、第１の実施の形態に関する眼特性
測定装置１００のフローチャートである。 （ｉ）プラチドリング７１による角膜形状測定 まず、第２照明光学系７０であるプラチドリング７１及
び第２光源７２により被検眼前眼部を照明し、その被検
眼前眼部からの反射光により被検眼の曲率半径を求め、
角膜形状測定を行なう（Ｓ１０１）。このとき、プラチ
ドリング７１はケラトリングでもよく、曲率半径のみ求
めても良い。 （ｉｉ）集光点の移動 つぎに、第１照明光学系１０の第１光源部１１からの照
明光を光路分割光学系（以下、第１ビームスプリッター
という。）４１により折り返して反射させることで、被
検眼前眼部を照明する（Ｓ１０３）。一方、第１光源部
１１からの照明光は第１ビームスプリッター４１を介し
て一部取り出され、参照光として反射ミラー（参照ミラ
ー）１４を介して反射される。このとき第１駆動部２５
０は、集光光学系９０により、光線の焦点を角膜前面よ
り少し測定装置よりに合せる。

【００３４】（ｉｉｉ）集光光学系９０の移動 第１駆動部２５０は、集光光学系９０の集光レンズ９２
を集光光学系移動手段９１によって移動させることによ
り（例えば、１回につき２０μｍ程度）、被検眼前眼部
の集光点を移動させる（Ｓ１０５）。 （ｉｖ）ミラーの走査 角膜６２付近（被検眼前眼部）からの反射光と反射ミラ
ー１４で反射された参照光により、第１ビームスプリッ
ター４１を経て干渉状態（干渉縞）が形成される。この
干渉状態（干渉稿）を調べるために、第２駆動部２６０
は、反射ミラー１４を参照ミラー移動手段１６により移
動（走査）させる（Ｓ１０７）。各走査位置での検出手
段２７の出力データは、演算部２１０によりメモリ２４
０に適宜記憶される。

【００３５】ここで、参照ミラー１４の移動距離と検出
手段 ２７との関係を、集光点ごとに説明する。図５、
６、７は、参照ミラー１４の移動距離と検出手段２７と
の関係を示す図（１）（２）（３）である。図５、６、
７に示すように、横軸に反射ミラー（参照ミラー）１４
の移動距離（μｍ）、縦軸に第１受光光学系２０におけ
る検出手段２７の出力（Ｖ）をとって、被検眼前眼部か
らの反射光と参照光との干渉状態を検出することにす
る。ここでは、集光点位置としては、図５では角膜前
面、図６では角膜前面と後面の間、図７では角膜後面
を、それぞれ示している。各集光点の位置において、参
照ミラー１４を移動すると、検出出力が図示のようにな
る。各図の右図は、一例として、検出出力の大きい左側
の信号が１次干渉稿に対応し、次に大きい右側の信号が
２次干渉稿に対応している。

【００３６】（ｖ）干渉縞の極大値 屈折率の変化する境界面（例えば、空気−角膜６２、角
膜６２−房水）に集光点が合致したときに干渉縞のエン
ベロープの振幅が極大になる点を検出可能とし、この極
大になる点での極大値を検出する（Ｓ１０９）。角膜前
面では、図５のように、各集光点における１次干渉稿の
エンベロープを比較して、その振幅が最大又は極大にな
る位置を求める。一方、角膜後面では、図７のように、
各集光点における２次干渉稿のエンベロープを比較し
て、その振幅が最大又は極大となる位置を求める。

【００３７】（ｖｉ）屈折率の算出 この時得られた２つの信号光間隔ｌ_ｒｅｆから屈折率を
算出する。同時に、プラチドにより角膜形状を測定し、
角膜収差を算出する（Ｓ１１１）。

【００３８】以下に、信号間隔からの角膜６２の屈折率
算出の方法について詳述する。図８は、角膜６２の屈折
率算出の方法を説明するための概略図である。図示のよ
うに、ミラー部を光軸方向にスキャンし、２つの信号光
が干渉し、波の重ね合わせの原理により、１次干渉稿に
ついて最大振幅（エンベロープ）が得られたとき、集光
点Ｐｃが角膜６２の前面に達したことが把握される。そ
こから集光点Ｐｃをレンズ部Ｐｌを移動させる事により
眼内部に少しずつ移動させ、各位置でミラーのスキャン
を行い、各位置での最大振幅（エンベロープ）の比較を
行い、２次干渉稿について最大のものが得られた時その
集光点Ｐｃの位置が角膜６２の後面に達していると予測
できる。なお、演算部２１０は、スキャンしながら最大
又は極大値を求めてもよいし、スキャンした全データを
メモリ２４０に記憶し、後で最大又は極大値を求めるよ
うにしてもよい。このとき、いわゆるマイケルソン干渉
計（岩波書店発行「岩波 理化学辞典」第１２４６頁左
欄参照）を応用して、角膜６２の前面（又は後面又はそ
の間）で１次干渉稿と２次干渉稿の最大振幅（エンベロ
ープ）が得られたミラーの位置を比較し、その時のミラ
ーの位置の差をｌ_ｒｅｆとすると、その位置での角膜６
２の厚さｔは、角膜６２の屈折率をｎとすると、

【００３９】

【数１】 となる。また、集光点Ｐｃが角膜６２の前面に達してか
ら後面に達するまでのレンズ部Ｐｌがｌ_Ｐｌ（＝ΣΔｌ
_Ｐｌ、総移動量）移動したとき、

【００４０】

【数２】 （ｒ：角膜６２の前面の曲率半径（ステップＳ１０１に
おいて、プラチドリング７１（ケラトリングでもよい）
から予め算出）よって、

【００４１】

【数３】 となる。このとき、

【００４２】

【数４】 となり、参照ミラー１４の１次・２次干渉稿検出のため
の移動量ｌ_ｒｅｆと、レンズ部の角膜前面−後面間の移
動量ｌ_ｐｌと、プラチドによる角膜形状測定から得られ
た角膜６２の前面の曲率半径ｒを代入することにより、
角膜６２の屈折率ｎを得ることができる。

【００４３】（ｖｉｉ）角膜６２の厚さ算出 次に、求められた角膜６２の屈折率ｎと、参照ミラー１
４の移動量ｌ_ｒｅｆとから上式（数１）により角膜６２
の厚さｔを算出する（Ｓ１１３）。以上により、被検眼
の角膜６２の屈折率、厚さを求めることができる。ま
た、被検眼６０の網膜６１まで照明光を導光させ、参照
ミラー１４を、検出手段２７の出力が水晶体６３の前
面、後面に相当する干渉縞の次の第５次干渉縞まで観測
できるように移動させることによって、参照ミラー１４
の移動量Ｉ_refと被検眼６０における角膜６２、房水６
４、水晶体６３のそれぞれの屈折率ｎ、ｎ_１、ｎ_２か
ら、正確な眼軸長Ｌ_ｅｙｅ ^Ｒを求めることができる。こ
こで、眼軸長とは、例えば角膜前面と網膜との光学的距
離（屈折率×距離）をいう。この際、検出手段２７の出
力は、一般的に、角膜６２の前面、後面、水晶体６３の
前面、後面に相当する干渉縞の次の第５次干渉縞の振幅
が最大となる。そのときの第１次干渉縞から第５次干渉
縞までの距離が正確な眼軸長の大きさとなる。その大き
さは、例えば略１７ｍｍ程度となる。

【００４４】（第２の実施の形態）図９は、第２の実施
の形態に関する眼特性測定装置１５０の概略光学系を示
す図である。なお、ここでの光学系は、主に、角膜の屈
折率と角膜厚と眼の収差と角膜の形状の測定を行う場合
について示している。なお、上述の第１の実施の形態の
眼特性測定装置１００と重複する光学系に含まれる部材
等については、同一符号を付し、機能、構成は同様であ
る。第１受光光学系２０’は、例えば、第１の実施の形
態における第１受光光学系２０に対して、ハルトマン板
２２を追加したものである。第１受光光学系２０’は、
例えば、コリメートレンズ２１と、ハルトマン板２２
と、第１受光部２３と、コリメートレンズ２１とハルト
マン板２２との間に挿入された第４ビームスプリッター
２５と、集光レンズ２６と、検出手段 ２７と、第１受
光光学系移動手段２８とを備える。ハルトマン板２２
は、被測定眼６０の網膜６１から反射して戻ってくる光
束（第１光束）の一部を、少なくとも、１７本のビーム
に変換する変換部材である。第１受光部２３は、このハ
ルトマン板２２で変換された複数のビームを受光するた
めのものである。また、ここでは、第１受光部２３は、
リードアウトノイズの少ないＣＣＤが採用されている
が、ＣＣＤとしては、例えば、一般的な低ノイズタイ
プ、測定用の１０００＊１０００素子の冷却ＣＣＤ等、
適宜のタイプのものを適用することができる。また、第
１照明光学系１０’は、第１光源部１１、集光レンズ１
２、レンズ１２’、クロスシリンダーレンズ１７、絞り
１８、移動手段１９を備える。移動手段１９は、集光レ
ンズ１２の移動及びクロスシリンダーレンズ１７の絞り
を別個に調整することができる。さらに、第１受光部２
３、ハルトマン板２２を用いた測定を行なう際に、集光
光学系移動手段９１により、コリメートレンズ９２を光
学系から取り除くように移動させることができる。

【００４５】第２の実施の形態における眼特性測定装置
１５０は、第１の実施の形態と同様に角膜６２の屈折
率、角膜厚を算出する。その際、集光点の位置の調整
は、集光光学系移動手段９１によるコリメートレンズ９
２の移動のみならず、さらに、移動手段１９による第１
照明光学系１０’の移動及び／又は、第１受光光学系移
動手段２８による第１受光光学系２０’の移動により調
整することも可能である。その後、前眼部前の集光光学
系９０に含まれるコリメートレンズ９２をはずして眼の
収差測定を行う。

【００４６】つぎに、ハルトマン板を用いた眼の収差測
定について、第１照明光学系１０’と第１受光光学系２
０’との位置関係を概略的に説明する。第１受光光学系
２０’には、第４ビームスプリッター２５が挿入されて
おり、この第４ビームスプリッター２５によって、被測
定眼６０からの反射光は、透過され、第１受光光学系２
０に含まれる第１受光部２３は、変換部材であるハルト
マン板２２を通過した光を受光し、受光信号を生成す
る。

【００４７】また、第１光源部１１と被測定眼６０の網
膜６１とは、共役な関係を形成している。被測定眼６０
の網膜６１と第１受光部２３とは、共役である。また、
ハルトマン板２２と被測定眼６０の瞳孔と絞り１８と
は、共役な関係を形成している。さらに、第１受光光学
系２０は、被測定眼６０の前眼部である角膜６２、及び
瞳孔と、ハルトマン板２２と略共役な関係を形成してい
る。すなわち、アフォーカルレンズ４２の前側焦点は、
被測定眼６０の前眼部である角膜６２及び瞳孔と略一致
している。

【００４８】また、第１照明光学系１０’と第１受光光
学系２０’は、第１光源部１１からの光束が、集光する
点で反射されたとして、第１受光部２３での反射光によ
る信号ピークが最大となるように、連動して移動する。
具体的には、第１照明光学系１０’と第１受光光学系２
０’は、それぞれ移動手段１９及び第１受光光学系移動
手段２８により、第１受光部２３での信号ピークが大き
くなる方向に移動し、信号ピークが最大となる位置で停
止する。これにより、第１光源部１１からの光束は、被
測定眼６０の網膜６１上で集光する。このとき、移動手
段１９は、さらに、絞り１８の絞りも調整可能としても
よい。このように、移動手段１９及び第１受光光学系移
動手段２８は、屈折率・角膜厚の測定と、収差測定に兼
用されることができる。

【００４９】また、集光レンズ１２は、第１光源部１１
の拡散光を平行光に変換する。集光レンズ１２の近傍に
配された絞り１８は、眼の瞳、あるいはハルトマン板２
２と光学的に共役の位置にある。絞り１８は、径がハル
トマン板２２の有効範囲より小さく、いわゆるシングル
パスの収差計測（受光側だけに目の収差が影響する方
法）が成り立つ様になっている。集光レンズは、上記を
満たすために、実光線の眼底共役点を前側焦点位置に、
さらに、眼の瞳との共役関係を満たすために、後側焦点
位置が絞りと一致するように配置されている。

【００５０】また、光線１５’は、光線２４と第１ビー
ムスプリッター４１で共通光路になった後は、近軸的に
は、光線２４と同じ進み方をする。但し、シングルパス
測定のときは、それぞれの光線の径は違い、光線１５’
のビーム径は、光線２４に比べ、かなり細く設定され
る。具体的には、光線１５のビーム径は、例えば、レー
ザ光線が眼の瞳に入射するとき、眼の瞳位置で１ｍｍ程
度になり、網膜６１からの拡散反射光が眼の瞳から出射
するとき、眼の瞳位置で７ｍｍ程度になることもある
（なお、図中、光線１５’の第１光源部１１からの光束
における第１ビームスプリッター４１から眼底までは省
略している）。

【００５１】つぎに、変換部材であるハルトマン板２２
について説明する。第１受光光学系２０に含まれるハル
トマン板２２は、反射光束を複数のビームに変換する波
面変換部材である。ここでは、ハルトマン板２２には、
光軸と直交する面内に配された複数のマイクロフレネル
レンズが適用されている。また、一般に、測定対象部
（被測定眼６０）について、被測定眼６０の球面部分、
３次の非点収差、その他の高次収差までも測定するに
は、被測定眼６０を介した少なくとも１７本のビームで
測定する必要がある。

【００５２】また、マイクロフレネルレンズは、光学素
子であって、例えば、波長ごとの高さピッチの輪帯と、
集光点と平行な出射に最適化されたブレーズとを備え
る。ここでのマイクロフレネルレンズは、例えば、半導
体微細加工技術を応用した８レベルの光路長差を施した
もので、高い集光率（例えば、９８％）を達成してい
る。また、被測定眼６０の網膜６１からの反射光は、コ
リメートレンズ９２、アフォーカルレンズ４２を通過
し、ハルトマン板２２を介して、第１受光部２３上に集
光する。したがって、ハルトマン板２２は、反射光束を
少なくとも１７本以上のビームに変換する波面変換部材
を備える。

【００５３】図１０は、第２の実施の形態に関する眼光
学特性測定装置１５０の概略電気系３００を示すブロッ
ク図である。眼光学特性測定装置１５０に関する電気系
３００は、例えば、演算部３１０と、制御部３２０と、
表示部３３０と、メモリ３４０と、第１駆動部３５０
と、第２駆動部３６０と、第３駆動部３７０と、第４駆
動部３８０とを備える。

【００５４】演算部３１０は、第１受光部２３から得ら
れる受光信号、第２受光部８２から得られる受光信号
、第３受光部５４から得られる受光信号(11)、検出手
段２７から得られる受光信号(12)を入力すると共に、座
標原点、座標軸、座標の移動、回転、全波面収差、角膜
６２の面収差、ゼルニケ係数、収差係数、Ｓｔｒｅｈｌ
比、白色光ＭＴＦ、ランドルト環パターン等を演算す
る。また、演算部３１０は、このような演算結果に応じ
た信号を、電気駆動系の全体の制御を行う制御部３２０
と、表示部３３０と、メモリ３４０とにそれぞれ出力す
る。なお、演算３１０の処理の詳細は後述する。

【００５５】制御部３２０は、演算部３１０からの制御
信号に基づいて、第１駆動部３５０、第２駆動部３６
０、第３駆動部３７０及び第４駆動部３８０を制御する
ものである。制御部３２０は、例えば、演算部３１０で
の演算結果に応じた信号に基づいて、第１光源部１１に
対して信号を出力し、第２光源部３１に対して信号
を出力し、第４光源部５５に対して信号(10)を出力し、
第３光源部５１に対して信号を出力する。さらに、制
御部３２０は、第３駆動部３７０を介して信号を移動
手段１９に出力し、第４駆動部３８０を介して信号を
第１受光光学系２０を駆動する第１受光光学系移動手段
２８に出力し、さらに、第１駆動部３５０を介して信号
を集光光学系移動手段９１に出力し、第２駆動部３６
０を介して信号を参考ミラー移動手段１６に出力す
る。図１１は、第２の実施の形態に関する眼特性測定装
置１５０のフローチャートである。

【００５６】（ｉ）プラチドリング７１による角膜形状
測定（Ｓ１０１）、（ｉｉ）集光点の移動（Ｓ１０
３）、（ｉｉｉ）集光光学系９０の移動（Ｓ１０５）、
（ｉｖ）ミラーの走査（Ｓ１０７）、（ｖ）干渉縞の極
大値（Ｓ１０９）、（ｖｉ）屈折率の算出（Ｓ１１
１）、（ｖｉｉ）角膜６２の厚さ算出（Ｓ１１３）につ
いては、第１の実施の形態と同様である。

【００５７】（ｖｉｉ’）眼の収差測定 ハルトマン板２２を用いた検出結果に基づき、演算部３
１０は、周知の方法により、手術前の眼の収差を測定す
る（Ｓ２１３）。これにより、被検眼の屈折力の評価を
行うことができる。

【００５８】（ｖｉｉｉ）角膜６２の水分含有量算出 つぎに、演算部３１０は、求められた角膜６２の屈折率
ｎから角膜６２の水分含有量を算出する（Ｓ２１５）。
具体的には、角膜６２を水分と角膜構成物質（細胞）に
分けて考え、水の屈折率を１．０、水分含有量を角膜６
２に対してｘ（％）とすると、 （角膜構成物質含有量＋ｘ（水分含有量））：１００＝
ｎ：１．０ この関係から、水分含有量が角膜全体に対して何％であ
るか算出することができる。

【００５９】（ｉｘ）１パルスあたりの角膜６２の削り
量算出 角膜６２の水分含有量から１パルスあたりの角膜６２の
削り量を算出する（Ｓ２１７）。すなわち、具体的に
は、１パルスあたりの水分蒸発量はエキシマレーザの場
合、装置により、予め定められた深さ（例えば、０．４
〜０．７μｍ）で削り取られるので、ステップＳ２１５
で求められた水分含有量に対して１パルスで蒸発する角
膜６２の深さが求められ、それに応じて角膜６２の削り
取られる量が分かる。

【００６０】（ｘ）屈折矯正手術 求められた角膜６２の水分含有量に応じて角膜６２の屈
折矯正手術が行なわれる（Ｓ２１９）。なお、角膜厚を
測定しながら、屈折矯正手術を平行して行うこともでき
る。

【００６１】（ｘｉ）屈折率の算出 ステップＳ２１９で行われた屈折矯正手術の後、再び、
上述と同様にして再度屈折率を算出する（Ｓ２２１）。
詳細については、上述のステップＳ１０１〜Ｓ１１１の
処理と同様であるので、ここでは省略する。

【００６２】（ｘｉｉ）角膜６２の厚さ算出 屈折矯正手術後、上述と同様にして（Ｓ１１３参照）、
再度角膜６２の厚さを求める（Ｓ２２３）。これによ
り、適正に手術がおこなわれたのかどうか確認する。

【００６３】（ｘｉｉｉ）眼の収差測定 ハルトマン板２２及び／又はプラチドリング７１を用い
た検出結果に基づき、演算部３１０は、周知の方法によ
り、手術後の眼の収差（角膜収差）を測定する（Ｓ２２
５）。これにより、被検眼の屈折力の評価を行うことが
できる。なお、ステップＳ２２１での屈折率の算出を省
略してもよい。

【００６４】（第３の実施の形態）図１２は、第３の実
施の形態に関する眼特性測定装置１７０の概略光学系を
示す図である。なお、ここでの概略光学系は、主に、角
膜の厚さと眼の収差の測定を、ズームレンズを用いて行
う場合について示している。なお、上述の眼特性測定装
置１００と重複する光学系に含まれる部材等について
は、同一符号を付し、機能、構成は同様である。ここで
の眼特性測定装置１７０は、例えば、ズームレンズ光学
系９０’を備える。このズームレンズ光学系９０’によ
り、第２の実施の形態における眼特性測定装置１５０の
集光光学系９０を取り外し可能にする代わりに、光学系
を調整するものである。なお、図３の概略図は、第３の
実施の形態における眼特性測定装置１７０に対応してい
る。また、電気系のブロック図は、第２の実施の形態と
同様であるが、ズームレンズ光学系９０’の制御が異な
る。すなわち、ズームレンズ光学系９０’は、コリメー
トレンズ９２と、ズームレンズ９３とを含み、図１２の
信号が第５駆動部４９０を介してズームレンズ移動手
段９４を移動し、コリメートレンズ９２及びズームレン
ズ９３の間隔である面間隔を変えることにより、集光点
を角膜６２上に集光させたり、平行光入射させて収差測
定を行ったりできるようにする。よって、第１・２の実
施の形態のように集光光学系９０を取り外すことなく、
角膜６２の屈折率、角膜厚、及び、眼の収差等を測定す
ることができる。また、眼特性測定のフローチャート
は、第２の実施の形態と同様である。

【００６５】なお、角膜６２の中心部以外の周辺部をも
測定して、角膜全体の形状マップをつくるために、上述
の眼特性測定装置１００、１５０、１７０の第２照明光
学系７０及び調整用光学系５０を、被検眼６０のアライ
メントを調整しながら移動可能にする走査手段をさらに
備えることにより、角膜厚は瞳（一部または）全面をス
キャンして測定することもできる。こうすることで、角
膜厚の全部または一部を一度に測定し、角膜全体の形状
をマップにして把握することができる。

【００６６】（第４の実施の形態）角膜厚を測定すると
きと同様に、第１の実施の形態、図５、図６、図７に示
すように演算部、検出手段２７により検出された干渉縞
から、屈折率の変化する境界面（房水−水晶体、水晶体
−硝子体、硝子体−網膜）を検出し、水晶体６３、被検
眼（硝子体）６０の屈折率ｎ_１、ｎ_０を算出し、眼軸長
Ｌ_ｅｙｅ ^Ｒを算出する。算出された眼軸長Ｌ_ｅｙｅ ^Ｒを
もとにして、被検眼の軸上のパワーを算出し、被検眼６
０の収差マップからパワーマップを出力する。ここで
は、対象とする波面の位置をＸ，Ｙで表示するものと
し、光軸を含む断面において、その位置での波面の法線
が光軸と交わる点と、その時に光軸上での波面の位置ま
での距離をＬｐとする。このときのパワーＰを１／Ｌｐ
＋１／Ｌ_{ｅ ｙｅ} ^Ｒとする。ここで、Ｌ_ｅｙｅ ^Ｒは、上述
したように正確に測定された眼の眼軸長を表わす。ま
た、波面の各位置（ｒ，ｔ）でのパワー分布をＰ（ｒ，
ｔ）で表わす。このパワー分布Ｐ（ｒ，ｔ）は、眼の屈
折力分布（Ｏｃｕｌａｒ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｐｏｗ
ｅｒ Ｍａｐ）に相当する。

【００６７】つぎに、Power Map計算方法について説明
する。まず、求められた波面収差Ｗ（Ｘ，Ｙ）をパワー
表示に変換する場合について説明する。なお、このパワ
ー表示は、主に後述する第１〜５表示例において示され
る。ここでは、対象とする波面の位置をＸ，Ｙで表示す
るものとし、光軸を含む断面において、その位置での波
面の法線が光軸と交わる点と、その時に光軸上での波面
の位置までの距離をL_Pとする。このときのパワーＰを１
／Ｌ_Ｐ＋１／Ｌ_ｅｙｅ ^Ｒとする。ここで、Ｌ
_ｅｙｅ ^Ｒは、正確に測定された眼の眼軸長である。従
来、一般的な眼軸長を１７ｍｍと推定し、被検眼の軸上
のパワーを算出し、被検眼６０の収差マップからパワー
マップを出力していたが、本実施の形態により、正確な
眼軸長を算出し、被検眼の軸上のパワーを算出し、被検
眼６０の収差マップからパワーマップを出力することが
できる。

【００６８】

【発明の効果】本発明によると、以上説明した通り、従
来の眼特性測定装置に低コヒーレント干渉を用いた角膜
の形状や厚さ、屈折率測定の機能を付加し、さらに被検
眼眼球の収差、手術後の角膜形状等を求め、屈折矯正手
術での角膜の削り量の算出を行うことができるので、角
膜矯正手術において角膜の正確な手術を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関する眼特性測定装置１００の概略光
学系を示す図。

【図２】プラチドリング７１の構成図。

【図３】本発明に関する眼特性測定装置１００の概略電
気系２００を示すブロック図。

【図４】第１の実施の形態に関する眼特性測定装置１０
０のフローチャート。

【図５】参照ミラー１４の移動距離と検出手段２７との
関係を示す図（１）。

【図６】参照ミラー１４の移動距離と検出手段 ２７と
の関係を示す図（２）。

【図７】参照ミラー１４の移動距離と検出手段 ２７と
の関係を示す図（３）。

【図８】角膜６２の屈折率算出の方法を説明するための
概略図。

【図９】本発明に関する眼特性測定装置１５０の概略光
学系を示す図。

【図１０】本発明に関する眼光学特性測定装置１５０の
概略電気系３００を示すブロック図。

【図１１】本発明に関する眼特性測定装置１５０のフロ
ーチャート。

【図１２】本発明に関する眼特性測定装置１７０の概略
光学系を示す図。

【符号の説明】

１０ 第1照明光学系 １４ 参照ミラー ２０ 第1受光光学系 ２２ ハルトマン板 ３０ 第２送光光学系 ４０ 共通光学系 ４１ 光路分割光学系（第１ビームスプリッター） ５０ 調整用光学系 ６０ 被測定眼 ６１ 網膜 ６２ 角膜 ７０ 第２照明光学系 ７１ プラチドリング ８０ 第２受光光学系 ９０ 集光光学系 １００、１５０、１７０ 眼特性測定装置

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】近赤外域の波長の光束を発する第１光源部
   と、 前記第１光源部から発せられた光束の一部を被検眼前眼
   部に導光すると共に、光束の一部を参照光として取り出
   すための光路分割手段と、 前記第１光源部からの光束を被検眼前眼部に集光させる
   ための集光手段と、 前記光路分割手段からの参照光を反射させるための反射
   手段と、 被検眼前眼部からの反射光と前記反射手段で反射された
   参照光とより、前記光路分割手段を経て形成される干渉
   稿を検出するための検出手段と、 前記集光手段により前記第１光源部からの光束が集光さ
   れた被検眼前眼部近傍の集光点を移動させるための第１
   移動手段と、 前記反射手段を光軸方向に移動させるための第２移動手
   段と、 前記第１移動手段により被検眼前眼部での集光点を移動
   制御し、前記第２移動手段により前記反射手段を移動制
   御しつつ、前記検出手段による干渉稿の検出結果から被
   検眼の角膜屈折率又は角膜厚を求めるための演算部を備
   えた眼特性測定装置。
2. 【請求項２】近赤外域の波長の光束を発する第１光源部
   と、 前記第１光源部から発せられた光束の一部を被検眼前眼
   部又は網膜に導光すると共に、光束の一部を参照光とし
   て取り出すための光路分割手段と、 前記第１光源部からの光束を被検眼前眼部又は網膜に集
   光させるための集光手段と、 前記光路分割手段からの参照光を反射させるための反射
   手段と、 被検眼前眼部又は網膜からの反射光と前記反射手段で反
   射された参照光とより、前記光路分割手段を経て形成さ
   れる干渉稿を検出するための検出手段と、 前記第１光源部からの第１光束が被検眼網膜から反射さ
   れた第１反射光束の一部を、少なくとも実質的に１７本
   のビームに変換する第１変換手段と、 前記変換手段を介してビームを受光するための第１受光
   手段と、 前記集光手段により前記第１光源部からの光束が集光さ
   れた被検眼前眼部近傍の集光点を移動させるための第１
   移動手段と、 前記反射手段を光軸方向に移動させるための第２移動手
   段と、 前記第１移動手段により被検眼前眼部での集光点を移動
   制御し、前記第２移動手段により前記反射手段を移動制
   御しつつ、検出手段による干渉稿の検出結果から被検眼
   の角膜屈折率又は角膜厚を求めると共に、前記第１受光
   手段により検出された被検眼網膜からの反射光により被
   検眼の収差を求める演算部を備えた眼特性測定装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の眼特性測定装置に
   おいて、 前記演算部は、前記検出手段により検出された干渉光の
   最大又は極大振幅間の間隔を前記第２移動手段の移動距
   離から求め、その移動距離から被検眼の角膜屈折率又は
   角膜厚を求めることを特徴とする眼特性測定装置。
4. 【請求項４】請求項１又は２に記載の眼特性測定装置に
   おいて、 被検眼前眼部周辺を照明する第２照明光学系と、 被検眼前眼部からの反射光を検出する第２受光部とをさ
   らに備え、 前記演算部は、前記第２受光部による検出結果から被検
   眼の角膜形状又は角膜収差を求めることを特徴とする眼
   特性測定装置。
5. 【請求項５】請求項１又は２に記載の眼特性測定装置に
   おいて、 前記演算部は、求められた角膜前面の曲率半径と、前記
   第１及び第２移動手段による移動距離に基づいて角膜屈
   折率及び／又は角膜厚を算出することを特徴とする眼特
   性測定装置。
6. 【請求項６】請求項１又は２に記載の眼特性測定装置に
   おいて、 前記演算部は、前記第１移動手段により前記集光手段を
   光学系から取り除くように制御し、被検眼の収差を測定
   することを特徴とする眼特性測定装置。
7. 【請求項７】請求項２に記載の眼特性測定装置におい
   て、 前記集光光学系をズームレンズ光学系とし、前記第１移
   動手段による制御に従い、集光点を調整して干渉稿を前
   記検出手段で検出することにより被検眼の角膜屈折率又
   は角膜厚を求め、被検眼網膜からの反射光を前記第１受
   光手段で検出することにより被検眼の収差を求めること
   を特徴とする眼特性測定装置。
8. 【請求項８】請求項２に記載の眼特性測定装置におい
   て、 前記第１光源からの光束の焦点位置を調整する集光手段
   と、 第１光源からの光束の絞りを調整する絞り手段と、 前記集光手段及び前記絞り手段の位置及び絞りを調整・
   制御するための集光絞り移動手段をさらに備え、 前記演算部は、前記集光絞り移動手段を制御することに
   より、集光点の位置及び前記第１受光手段による検出光
   束を調整することを特徴とする眼特性測定装置。
9. 【請求項９】請求項１又は２に記載の眼特性測定装置に
   おいて、 瞳の一部又は全部について角膜厚及び／又は角膜屈折率
   を測定するために被検眼前眼部に照射する光束の集光点
   の位置を走査し、各位置での干渉稿を検出するための走
   査手段をさらに備えたことを特徴とする眼特性測定装
   置。