JP2011172825A

JP2011172825A - 眼軸長測定装置

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Publication number: JP2011172825A
Application number: JP2010040649A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Endo; 雅和遠藤; Noriji Kawai; 規二河合
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2011-09-08
Anticipated expiration: 2030-02-25
Also published as: JP5451452B2

Abstract

【課題】分散を光学的に補正する際の不要な反射光の発生を抑制する。
【解決手段】出射された光を第１分割光と第２分割光に分割するビームスプリッタと、第１分割光を被検者眼眼底に向けて照射する投光光学系と、被検者眼眼底で反射された第１分割光と，第２分割光とを合成して受光素子に導く受光光学系と、駆動部により移動可能に一方の光路に配置された光路長変更部材と、を持つ干渉光学系とを備え、前記受光素子から出力される受光信号に基づいて被検者眼の眼軸長を測定する眼軸長測定装置において、前記第１分割光の光路と前記第２分割光の光路との間の分散量の違いを光学的に補正するために，前記第２分割光の光路に配置された分散補正用光学部材を備え、前記分散補正用光光学部材は、前記第２分割光の光路中に置かれた他の光学部材と一体化されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検眼の眼軸長を光学的に測定する眼軸長測定装置に関する。

被検眼に向けて測定光を照射し、その反射光を干渉光として受光素子にて検出する干渉光学系を持ち、被検眼の眼軸長を測定する眼軸長測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、このような眼軸長測定装置において、人眼の眼軸長の分散量に相当するガラスを干渉光学系に挿入することにより分散を補正する手法が知られている（非特許文献１参照）。

特表２００２−５３１２０５号公報

Adolf F．Fercher、外４名，「SIGNAL AND RESOLUTION ENHANCEMENTS IN DUAL BEAM OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY OF THE HUMAN EYE」,「Biomedical Optics」,（米国）,１９９８年１月，Ｖｏｌ．３，（１）,ｐ．４５−５４

しかしながら、従来の構成の場合、分散補正ガラスを光が通過する際、分散補正ガラスの表裏の２面にて不要な反射光（ノイズ光）が発生し、その反射光によって干渉光の検出精度が低下する。これが、測定精度の低下に繋がる。

本発明は、上記問題点を鑑み、分散を光学的に補正する際の不要な反射光の発生を抑制できる眼軸長測定装置を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１）低コヒーレント光を出射する光源と、出射された光を第１分割光と第２分割光に分割するビームスプリッタと、第１分割光を被検者眼眼底に向けて照射する投光光学系と、被検者眼眼底で反射された第１分割光と，第２分割光とを合成して受光素子に導く受光光学系と、
第１分割光と第２分割光の光路長差を変更するために，駆動部により移動可能に一方の光路に配置された光路長変更部材と、を持つ干渉光学系とを備え、前記受光素子から出力される受光信号に基づいて被検者眼の眼軸長を測定する眼軸長測定装置において、
前記第１分割光の光路と前記第２分割光の光路との間の分散量の違いを光学的に補正するために，前記ビームスプリッタによって分割された前記第２分割光の光路に配置された分散補正用光学部材を備え、前記分散補正用光光学部材は、前記第２分割光の光路中に置かれた他の光学部材と一体化されていることを特徴とする。
（２）（１）の眼軸長測定装置において、
前記分散補正用光学部材は、前記第２分割光の光路中に置かれた他の光学部材と接合されていることを特徴とする眼軸長測定装置。
（３）（２）の眼軸長測定装置において、
前記第２分割光の光路中に置かれた前記他の光学部材は、前記ビームスプリッタ、又は前記第２分割光の光路に配置され前記第２分割光を反射する反射光学部材の少なくともいずれかであることを特徴とする眼軸長測定装置。
（４）（１）の眼軸長測定装置において、
前記第２分割光の光路中に置かれた前記他の光学部材は、前記分散補正用光学部材と一体成型されていることを特徴とする眼軸長測定装置。
（５）（１）〜（４）のいずれかの眼軸長測定装置において、
前記分散補正用光学部材は、前記第１分割光が角膜と眼底の間を往復するときに生じる分散を補正するために人眼の眼軸長に相当する分散量を持つことを特徴とする眼軸長測定装置。

本発明によれば、分散を光学的に補正する際の不要な反射光の発生を抑制できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る眼軸長測定装置の光学系の概略構成図である。

被検者眼の眼軸長を測定するための干渉光学系は、低コヒーレント光を出射する光源１と、出射された光を第１分割光と第２分割光に分割するビームスプリッタ５と、第１分割光を被検者眼眼底に向けて照射する投光光学系（照射光学系）１０と、被検者眼眼底で反射された第１分割光と，第２分割光を合成して受光素子２１に導く受光光学系２０と、第１分割光と第２分割光の光路長差を変更するために，駆動部７１により移動可能に一方の光路に配置された光路長変更部材（例えば、三角プリズム７）と、を備える。そして、受光素子２１から出力される受光信号に基づいて被検者眼の眼軸長が測定される。

ビームスプリッタ５によって分割された第２分割光の光路には、第１分割光の光路と第２分割光の光路との間の分散量の違いを光学的に補正するために，分散補正用光学部材（例えば、分散補正ガラス８）が配置され、分散補正用光学部材は、第２分割光の光路中に置かれた他の光学部材と一体化されている。例えば、分散補正用光学部材は、第２分割光の光路中に置かれた他の光学部材と接合される、又は第２分割光の光路中に置かれた他の光学部材と一体成型される。なお、他の光学部材としては、例えば、ビームスプリッタ５、又は第２分割光を反射する反射光学部材（例えば、プリズム７）の少なくともいずれかである。

前述の光学系の具体的構成について以下に説明する。被検眼角膜と被検眼眼底に測定光を照射するために配置された照射光学系１０は、低コヒーレント光を出射する測定光源１（例えば、ＳＬＤ）と、測定光源１から出射された光束を平行光束とするコリメータレンズ３と、光源１から出射された光を分割するビームスプリッター（以下、ビームスプリッタ）５と、角膜と眼底の間を測定光が往復するときに生じる分散を補正するために人眼の眼軸長に相当する分散量を持つ分散補正ガラス８と、ビームスプリッタ５の透過方向に配置された第１三角プリズム（コーナーキューブ）７と、ビームスプリッタ５の反射方向に配置された第２三角プリズム９と、偏光ビームスプリッタ１１と、１／４波長板１３と、ダイクロイックミラー１５と、検査窓１７と、を有する。

照射光学系１０によって照射された測定光による角膜反射光と眼底反射光による干渉光を受光するために配置された受光光学系２０は、検査窓１７と、ダイクロイックミラー１５と、１／４波長板１３と、偏光ビームスプリッタ１１と、集光レンズ１９と、受光素子２１と、を有する。

分散補正ガラス８は、ビームスプリッタ５の第１三角プリズム７側の端面に接着剤によって接合され、ビームスプリッタ５と一体化された状態で設置されている。光干渉を用いた眼軸長測定装置は、角膜での反射光と眼底での反射光の干渉光を受光素子２１にて検出する。

三角プリズム７は、光路長を変更させるための光路長変更部材として用いられ、駆動部７１（例えば、モータ）の駆動によってビームスプリッタ５に対して光軸方向に直線的に移動される。この場合、光路長変更部材は、三角ミラーであってもよい。また、プリズム７の駆動位置は、位置検出センサ７２（例えば、ポテンショメータ、エンコーダ、等）によって検出される。

光源１から出射された光（直線偏光）は、コリメータレンズ３によってコリメートされた後、ビームスプリッタ５によって第１測定光（参照光）と第２測定光とに分割される。そして、第１測定光（第２分割光）は、分散補正ガラス８を介して三角プリズム７によって反射され、また第２測定光（第１分割光）は、三角プリズム９によって反射され、各々折り返された後、ビームスプリッタ５によって合成される。そして、合成された光は、偏光ビームスプリッタ１１によって反射され、１／４波長板１３によって円偏光に変換された後、ダイクロイックミラー１５及び検査窓１７を介して少なくとも被検眼角膜と眼底に照射される。このとき、測定光束は、被検者眼の角膜と眼底にて反射されると、１／２波長分位相が変換される。

角膜反射光及び眼底反射光は、検査窓１７及びダイクロイックミラー１５を介して、１／４波長板１３によって直線偏光に変換される。その後、偏光ビームスプリッタ１１を透過した反射光は、集光レンズ１９によって集光された後、受光素子２１によって受光される。

ここで、投光系より発せられた光の経路を考えると、角膜で反射される光は空気中を伝搬するのに対して、眼底で反射される光は被検眼内を伝搬する。この際、眼内で分散が発生し、投光する光源のスペクトルに幅があると、そのスペクトルを構成する各波長において、光路長差が発生する。最終的には、角膜反射光と眼底反射光を干渉させるため、この両光路の光路長差が干渉効率の低下を引き起こす原因となる。

そこで、人眼の分散量に相当する分散補正ガラス８を設置することで、ビームスプリッタ５によって分割された光路間の分散量を一致させ、干渉効率の低下を抑制する。なお、本実施形態では、標準的な被検眼眼軸長（約２４ｍｍ〜２６ｍｍ）の分散量に相当する分散補正ガラス８を設置する。なお、本実施例では、接着剤によって分散補正ガラス８が接合されているが、例えば、ねじによって接合する等、分散補正ガラス８が接合されればよい。

なお、眼内の分散量は、眼内の屈折率と光路長（眼軸長の２倍）より求められる。そして、分散補正ガラス８の厚みは、ガラス８の分散量が眼内の分散量と同じになるように、ガラスの屈折率に基づいて決定される。

そして、分散補正ガラス８がビームスプリッタ５と接合されていることにより、分散補正ガラス８を設けたことによるノイズ光の発生が抑制される。すなわち、分散補正ガラス８とビームスプリッタ５が分離して配置されている場合、測定光がプリズム７に向かう際に分散補正ガラス８の表裏面にてノイズ光が生じ、測定光がビームスプリッタ５に戻る際に分散補正ガラス８の表裏面にてノイズ光が生じる。すなわち、計４面にてノイズ光が生じる。

一方、分散補正ガラス８がビームスプリッタ５と接合されていることで、これらの４面でのノイズ光の発生が抑制される。なお、分散補正ガラス８のプリズム７側端面を通過する際、ノイズ光が生じるが、これは、元々ビームスプリッタ５のプリズム７側端面で生じるノイズ光と同様であるから、実質的には、分散補正ガラス８によるノイズ光の発生は抑制される。

また、分散補正ガラス８をビームスプリッタ５と接合させずに設置した場合、ビームスプリッタ５と第１三角プリズム７との間に分散補正ガラス８の厚さとその前後のスペースを確保するため、光路延伸をする必要がある。さらに、ビームスプリッタ５の反射方向に配置された第２三角プリズム９とビームスプリッタ５との間の光路延伸も必要となる。すなわち、分散補正ガラス８をビームスプリッタ５と接合させて設置することで、光路延伸の必要がなくなり、省スペース化ができる。

なお、以上の説明において、光路長変更部材は、光路分割部材によって分割される測定光路のいずれかに配置され、分割された測定光路間の光路差が調整されるように移動されればよい。具体的には、光路長変更部材及び光路分割部材は、図１のように照射光学系１０の光路中に配置される他、受光光学系２０の光路、又は照射光学系１０と受光光学系２０の共通光路に配置された構成であってもよい。なお、前述の分散補正ガラス８は、光路分割部材によって分割された光路における第１測定光側（角膜側）光路に配置される。

ダイクロイックミラー１５の反射方向には、被検眼の前眼部を撮像するために配置された前眼部撮像光学系３０が設けられている。撮像光学系３０は、光源１から出射された光を透過し前眼部照明光源４０から出射された光を反射する特性を有するダイクロイックミラー１５、対物レンズ３１、全反射ミラー３３、結像レンズ３５、二次元撮像素子３７、を有する。ここで、照明光源４０によって赤外照明された前眼部像は、検査窓１７、ダイクロイックミラー１５、対物レンズ３１、全反射ミラー３３、結像レンズ３５を介して、二次元撮像素子３７に結像される。

次に、本実施形態に係る装置の制御系について説明する。制御部８０は、表示モニタ８１、光源１、受光素子２１、駆動部７１、位置検出センサ７２、コントロール部８４、メモリ８５等が接続される。制御部８０は、受光素子２１から出力される干渉信号を用いて被検眼の眼寸法を演算により求める。また、メモリ８５には、求められた測定値などが記憶される。また、コントロール部８４には、測定開始のトリガ信号を発する測定開始スイッチ８４ａ、等の各種スイッチが設けられている。

以上のような構成を備える装置を用いて、被験者眼の眼軸長を測定する場合について説明する。検者は、モニタ８１に表示される被験者眼のアライメント状態を見ながら、図示なきジョイスティック等の操作手段を用いて、装置を上下左右及び前後方向に移動させ、装置を被験者眼Ｅに対して所定の位置関係に置く。この場合、検者は、図示無き固視標を被験者眼に固視させる。

測定開始のトリガ信号が自動又は手動にて出力され、制御部８０によって測定光源１が点灯されると、照射光学系１０によって測定光が被検眼に照射されると共に、測定光による被検眼からの反射光が受光光学系２０の受光素子２１に入射される。

また、制御部８０は、駆動部７１の駆動を制御し、第１三角プリズム７を往復移動させる。そして、制御部８０は、受光素子２１によって干渉光が検出されたタイミングを元に、眼軸長を算出する。

往復移動させる場合、制御部８０は、第１三角プリズム７が第１の方向（Ａ方向）に移動されたときに受光素子２１から出力される第１の干渉信号を取得すると共に、第１の方向とは反対の第２の方向（Ｂ方向）に第１三角プリズム７が移動されたときに受光素子２１から出力される第２の干渉信号を取得し、第１の干渉信号と第２の干渉信号の各干渉信号に基づいて被検眼の眼軸長を各々測定する。

上記のように受光素子２１から干渉信号が出力されるときのプリズム７の移動位置は、被検眼の眼軸長に応じて異なる。そして、干渉信号が出力されたときのプリズム７の移動位置は、位置検出センサ７２から出力される信号に基づいて検出可能である。したがって、眼軸長値は、例えば、所定の演算式又はテーブル表等を用いてプリズム７の移動位置と被検眼の眼軸長との関係を予め求めておくことにより算出できる。

取得された被験者眼の眼軸長の情報は、メモリ８５に記憶される。また、制御部８０は、所定回数の測定が完了したら（又は被検者の眼軸長値が所定数得られたら）、プリズム７の往復移動を終了し、プリズム７の移動位置を初期位置に復帰させる。

以上のように、分散補正ガラス８とビームスプリッタ５を接合させ、一体化させることで、分散補正ガラスを設けたことによる不要な反射光の発生を抑えることができ、これによりＳ／Ｎ比が向上し、測定精度が向上する。

図２は本実施形態の変容例について示す図である。図２では、第１三角プリズム７のビームスプリッタ５側の端面に分散補正ガラス８が接合されている。この場合、プリズム７の移動にともなって、分散補正ガラス８も移動される。なお、図１と同様の番号を付したものについては、同様の機能を有するものとする。

また、分散補正ガラス８が半分に分けられ、一方がビームスプリッタ５に接合され、一方がプリズム７に接合された構成でもよい。両方の分散補正ガラスを合わせたときの分散量は、人眼の眼軸長の分散量に相当する。もちろん、分散補正用光学部材を異なる比率で分けてもよい。

また、以上の説明においては、分散補正ガラス８がビームスプリッタ５に接合された構成としたが、これに限らない。例えば、図３では、プリズムと分散補正ガラスが一体成型された反射光学部材５１が設けられている。反射光学部材５１は、分散補正用光学部材としても機能する。もちろん、ビームスプリッタ５と分散補正ガラス８が一体成型された構成であってもよい。また、ビームスプリッタ５自体と反射光学部材５１自体の両方が分散補正用光学部材として機能する構成であってもよい。

図４では、三角プリズム９に代えて板ミラー（又は中空リトロリフレクター）５２が設けられている。三角プリズム（コーナーキューブ）９を用いた場合に比べ、第２測定光の分散量が減少されるため、これに合わせて反射光学部材５１の長さが設定される。これにより、反射光学部材５１の長さが短くなり、省スペース化やコストダウンができる。

また、以上説明した変容例に限るものではなく、第１反射光学部材（三角プリズム９）と第２反射光学部材（三角プリズム７）とで、屈折率が異なる材質の部材が用いられることによって、分散量が調整されるようにしてもよい。この場合、第１反射光学部材と第２反射光学部材の分散量の差が、被検眼の分散量に相当する。

また、上記説明においては、角膜反射光と眼底反射光を干渉させる構成としたが、これに限るものではない。すなわち、光源から出射された光を分割するビームスプリッタ（光分割部材）と、物体光路を形成するサンプルアームと、参照光路を形成するレファレンスアームと、干渉光を受光するための受光素子と、を有し、サンプルアームを介して被検眼眼底に照射された測定光（第１分割光）とレファレンスアームからの参照光（第２分割光）とによる干渉光を受光素子により受光する干渉光学系を備える眼軸長測定装置であっても、本発明の適用は可能である。この場合、サンプルアーム及びレファレンスアームの少なくともいずれかに光路長変更部材が配置される。この場合、分散補正ガラス８は、ビームスプリッタによって分割された光路における参照光路側に配置される。

また、上記構成においては、プリズム９を直線的に移動させることにより参照光の光路長を変化させるものとしたが、これに限るものではなく、回転反射体の移動による光遅延機構により参照光の光路長を変化させる構成であっても、本発明の適用は可能である（例えば、特開２００５−１６０６９４号公報参照）。

本実施形態に係る眼寸法測定装置の光学系及び制御系の概略構成図である。プリズムに分散補正ガラスが接合されたときの概略構成図である。プリズムと分散補正ガラスが一体成型されたときの概略構成図である。ビームスプリッタの反射方向におけるプリズムを板ミラーまたは中空リトロリフレクターに変更したときの概略構成図である。

１測定光源
５ビームスプリッタ
７第１三角プリズム（光路長変更部材）
８分散補正ガラス（分散補正用光学部材）
９第２三角プリズム
１０照射光学系
２０受光光学系
２１受光素子
７１駆動部
８０制御部

Claims

低コヒーレント光を出射する光源と、出射された光を第１分割光と第２分割光に分割するビームスプリッタと、第１分割光を被検者眼眼底に向けて照射する投光光学系と、被検者眼眼底で反射された第１分割光と，第２分割光とを合成して受光素子に導く受光光学系と、
第１分割光と第２分割光の光路長差を変更するために，駆動部により移動可能に一方の光路に配置された光路長変更部材と、を持つ干渉光学系とを備え、前記受光素子から出力される受光信号に基づいて被検者眼の眼軸長を測定する眼軸長測定装置において、
前記第１分割光の光路と前記第２分割光の光路との間の分散量の違いを光学的に補正するために，前記ビームスプリッタによって分割された前記第２分割光の光路に配置された分散補正用光学部材を備え、前記分散補正用光光学部材は、前記第２分割光の光路中に置かれた他の光学部材と一体化されていることを特徴とする眼軸長測定装置。
請求項１の眼軸長測定装置において、
前記分散補正用光学部材は、前記第２分割光の光路中に置かれた他の光学部材と接合されていることを特徴とする眼軸長測定装置。
請求項２の眼軸長測定装置において、
前記第２分割光の光路中に置かれた前記他の光学部材は、前記ビームスプリッタ、又は前記第２分割光の光路に配置され前記第２分割光を反射する反射光学部材の少なくともいずれかであることを特徴とする眼軸長測定装置。
請求項１の眼軸長測定装置において、
前記第２分割光の光路中に置かれた前記他の光学部材は、前記分散補正用光学部材と一体成型されていることを特徴とする眼軸長測定装置。
請求項１〜４のいずれかの眼軸長測定装置において、
前記分散補正用光学部材は、前記第１分割光が角膜と眼底の間を往復するときに生じる分散を補正するために人眼の眼軸長に相当する分散量を持つことを特徴とする眼軸長測定装置。