JP2016019634A - 距離情報取得装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象物のより大きな部分について、より高速に、かつ、より高精度に測定を行えるようにする。【解決手段】距離情報取得装置が、対象物に照射される光を出力する光出力部と、前記対象物で反射された光を受光する受光部と、前記光出力部が出力した光を、前記対象物に照射される照射光と、前記照射光とは異なる経路で前記受光部に到達する参照光とに分岐させる分岐部と、レンズを具備し、前記照射光を前記対象物にて集光させる集光部と、焦点可変レンズを具備し、前記照射光の前記対象物における集光位置を変化させる集光位置調節部と、前記受光部が受光した光における前記照射光と前記参照光との干渉に基づいて、前記照射光の集光位置に応じて前記対象物の複数箇所について、基準位置との距離を示す情報を取得する距離情報取得部と、を具備する。【選択図】図４

Description

本発明は、距離情報取得装置に関する。

光干渉式眼軸長測定装置（以下、単に眼軸長測定装置と称する）に関連して幾つかの技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載の干渉測定装置は、試料の干渉測定装置であって、試料に入射する測定ビームが通過する測定ビーム経路と、測定ビーム上に重ね合わされ、該測定ビームと干渉させられる参照ビームが通過する第１の参照ビーム経路とを含む短コヒーレンス干渉計装置を具備し、該干渉計装置が、光経路長が該第１の参照ビーム経路の光経路長とは異なる少なくとも１つの第２の参照ビーム経路であって、該経路長差が、該試料の深さ方向に離間した２つの試料領域の距離に従って選択される、少なくとも１つの第２の参照ビーム経路と、該検出され、かつ重ね合わされたビームから、該参照ビーム経路の該経路長差を考慮して、フーリエ・スペクトル分析によって該試料領域間の該距離を決定する制御デバイスとを具備する。
特許文献１では、これにより、眼のより大きな部分長を高速に測定することができる、とされている。

特許第５１４９１９６号公報

眼軸長測定装置において、眼球のより大きな部分について、より高速に測定を行えることに加えて、より高精度に測定を行えることが望ましい。

本発明は、例えば眼球など測定対象物のより大きな部分について、より高速に、かつ、より高精度に測定を行うことができる距離情報取得装置を提供する。

本発明の第１の態様によれば、距離情報取得装置は、対象物に照射される光を出力する光出力部と、前記対象物で反射された光を受光する受光部と、前記光出力部が出力した光を、前記対象物に照射される照射光と、前記照射光とは異なる経路で前記受光部に到達する参照光とに分岐させる分岐部と、レンズを具備し、前記照射光を前記対象物にて集光させる集光部と、焦点可変レンズを具備し、前記照射光の前記対象物における集光位置を変化させる集光位置調節部と、前記受光部が受光した光における前記照射光と前記参照光との干渉に基づいて、前記照射光の集光位置に応じて前記対象物の複数箇所について、基準位置との距離を示す情報を取得する距離情報取得部と、を具備する。

前記対象物は眼球であり、前記距離情報取得装置は、前記距離を示す情報に基づいて眼軸長を算出する眼軸長算出部を具備するようにしてもよい。

前記対象物は眼球であり、前記距離情報取得装置は、可動に設置された反射材を具備して前記分岐部から前記受光部までの前記照射光の経路の少なくとも一部を切り替える経路切替部を具備し、前記照射光の経路のうち、前記経路切替部によって切り替えられる部分の切替前後での経路の光学的な長さの差を、想定される眼軸長に応じた差に設定可能であるようにしてもよい。

本発明によれば、測定対象物のより大きな部分について、より高速に、かつ、より高精度に測定を行うことができる。

本発明の一実施形態における距離情報取得装置の機能構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における光学ユニットの装置構成の例を示す概略構成図である。 同実施形態における光源装置が出力する光の周波数の例を示すグラフである。 同実施形態の照射光路側プローブ部における照射光の経路の第１の例を示す説明図である。 同実施形態の照射光路側プローブ部における照射光の経路の第２の例を示す説明図である。 同実施形態の参照光路側プローブ部における参照光の経路の例を示す説明図である。 同実施形態における照射光の光路長と参照光の光路長との関係を示す説明図である。 同実施形態における制御・処理ユニットの機能構成の例を示す概略ブロック図である。 同実施形態における距離情報取得部が行う処理手順の例を示すフローチャートである。 同実施形態においてデータに示される角膜前面と網膜との位置関係を示す説明図である。 照射光路側プローブ部の第１の変形例における、照射光の経路の第１の例を示す説明図である。 照射光路側プローブ部の第１の変形例における、照射光の経路の第２の例を示す説明図である。 照射光路側プローブ部の第２の変形例における、照射光の経路の第１の例を示す説明図である。 照射光路側プローブ部の第２の変形例における、照射光の経路の第２の例を示す説明図である。 同実施形態において焦点可変レンズの前に凸レンズを設けた構成の例を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、本発明の一実施形態における距離情報取得装置の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、距離情報取得装置１は、光学ユニット１００と制御・処理ユニット２００とを具備する。

距離情報取得装置１は、測定対象物に光を照射し、測定対象物からの反射光に基づいて、測定対象物における部分の位置（基準となる位置からの光学的距離）を測定する。以下では、測定対象物が眼球である場合を例に説明するが、距離情報取得装置１における測定対象物は眼球に限らない。
光学ユニット１００は、眼球に光を照射し、眼球からの反射光と後述する参照光とを合波して得られる干渉光を電気信号に変換する。

制御・処理ユニット２００は、後述するようにモードに応じて光学ユニット１００を制御する。そして、制御・処理ユニット２００は、光学ユニット１００が取得した電気信号に基づいて、例えば角膜前面や網膜前面など、眼球における層の位置を測定する。特に、制御・処理ユニット２００は、眼球における層の、光の進行方向における位置を測定する。以下では、眼球に照射する光の進行方向を、奥行き方向と称する。
制御・処理ユニット２００は、さらに、眼球における層の位置情報に基づいて、眼軸長の算出を行う。

図２は、光学ユニット１００の装置構成の例を示す概略構成図である。同図において、光学ユニット１００は、光源装置１１０と干渉計１２０と光検出器１９０とを具備する。干渉計１２０は、光カプラ１２１、１３２、１４１および１５１と、偏光調整器１３１と、照射光路側プローブ部３００と、参照光路側プローブ部４００とを具備する。光カプラ１２１と偏光調整器１３１と、偏光調整器１３１と光カプラ１３２と、光カプラ１３２と照射光路側プローブ部３００と、および、光カプラ１３２と光カプラ１５１とが、それぞれ光ファイバで接続されて照射光路Ｗ１を構成している。また、光カプラ１２１と光カプラ１４１と、光カプラ１４１と参照光路側プローブ部４００と、および、光カプラ１４１と光カプラ１５１とが、それぞれ光ファイバで接続されて参照光路Ｗ２を構成している。

光源装置１１０は、光出力部の例に該当し、眼球に照射される光を出力する。なお、以下では、光源装置１１０が、波長可変にレーザ光を出力するレーザ光源であり、距離情報取得装置１がＳＳ−ＯＣＴ（Swept Source OCT）の方式で眼球の各部の位置を測定する場合を例に説明するが、距離情報取得装置１に適用可能なＯＣＴの方式はＳＳ−ＯＣＴに限らない。例えば、光源装置１１０が、スーパールミネッセントダイオード（Super Luminescent Diode；SLD）を含んで構成され、距離情報取得装置１が、ＳＤ−ＯＣＴ（Spectral-domain OCT）の方式で眼球の各部の位置を測定するようにしてもよい。

図３は、光源装置１１０が出力する光の周波数の例を示すグラフである。同図の横軸は時刻を示し、縦軸は、周波数を示す。光源装置１１０は、ＳＳ−ＯＣＴの方式により、図３に示されるように周波数の変化するレーザ光を出力する。例えば、光源装置１１０は、図３の時刻Ｔ１からＴ２までの区間に示されるように、レーザ光の周波数を増加させる。光源装置１１０が光の周波数を変化させることで、眼球の奥行き方向についていろいろな位置の情報を得られる。
また、図３に示されるように、光源装置１１０は、周波数の変化するレーザ光を繰り返し出力する。この繰り返しの出力は、誤差低減のための、眼球の同一箇所に対する複数回の測定に用いられる。

干渉計１２０は、光源装置１１０からの光を照射光と参照光とに分割し、それぞれ照射光路Ｗ１、参照光路Ｗ２を経由させた後、合波して干渉を生じさせる。
具体的には、光源装置１１０から出力された光は、光ファイバを介して光カプラ１２１へ入力される。光カプラ１２１は、光源装置１１０からの光を、照射光と参照光とに分割する。そして、光カプラ１２１は、照射光を照射光路Ｗ１へ出力し、参照光を参照光路Ｗ２へ出力する。光カプラ１２１は、分岐部の例に該当する。

照射光路Ｗ１へ出力された照射光は、光ファイバを介して偏光調整器１３１へ入力される。偏光調整器１３１は、照射光と参照光とを合波した際に干渉光の振幅が大きくなるように、照射光の偏光状態を調整する。
偏光調整器１３１が偏光状態を調整した照射光は、光ファイバを介して光カプラ１３２へ出力される。光カプラ１３２は、偏光調整器１３１からの照射光を、光ファイバを介して照射光路側プローブ部３００へ出力する。照射光路側プローブ部３００は、光カプラ１３２からの照射光を眼球に照射し、眼球にて反射や後方散乱した照射光を、光ファイバを介して光カプラ１３２へ出力する。
照射光路側プローブ部３００からの照射光を受けた光カプラ１３２は、当該照射光を、光ファイバを介して光カプラ１５１へ出力する。

一方、参照光路Ｗ２へ出力された参照光は、光ファイバを介して光カプラ１４１へ入力される。光カプラ１４１は、光カプラ１２１からの参照光を、光ファイバを介して参照光路側プローブ部４００へ出力する。参照光路側プローブ部４００は、光カプラ１４１からの参照光をミラー（鏡）で反射させて、光ファイバを介して光カプラ１４１へ出力する。ミラーは、反射材の例に該当する。
参照光路側プローブ部４００からの参照光を受けた光カプラ１４１は、当該参照光を、光ファイバを介して光カプラ１５１へ出力する。

光カプラ１５１は、光カプラ１３２からの照射光と、光カプラ１４１からの参照光とを合波する。この合波によって干渉が生じる。光カプラ１５１は、合波された光を、光ファイバを介して光検出器１９０へ出力する。
光検出器１９０は、光カプラ１５１からの合波された光を受光して電気信号に変換する。光検出器１９０は、得られた電気信号を制御・処理ユニット２００へ出力する。光検出器１９０は、受光部の例に該当する。

図４は、照射光路側プローブ部３００における照射光の経路の第１の例を示す説明図である。同図は、前眼部の情報を取得するモードにおける、照射光の経路の例を示している。なお、光の経路を光路とも称する。
距離情報取得装置１のモードには、前眼部の情報を取得するモードと、後眼部の情報を取得するモードとがある。以下では、前眼部の情報を取得するモードを前眼部モードと称し、後眼部の情報を取得するモードを後眼部モードと称する。
距離情報取得装置１は、眼軸長を測定する際、モードを切り替えて角膜前面から網膜までの情報を取得し、角膜前面から網膜までの距離を眼軸長として算出する。

図４の例において、光ファイバを通って照射光路側プローブ部３００に入った照射光は、コリメータレンズ３０１で平行光になって空気中に射出される。射出された照射光は、可動ミラー３０２、分散補償プリズム３０３、固定ミラー３０５、固定ミラー３０６、可動ミラー３０８、固定ミラー３０９、レンズ３１０、焦点可変レンズ３１１およびレンズ３１２を経由して眼球Ｅに照射される。

ここで、レンズ３１０、焦点可変レンズ３１１、レンズ３１２の組み合わせは、集光部の例に該当し、照射光を眼球Ｅにて集光させる（すなわち、焦点を結ばせる）。
照射光が眼球Ｅにおいて焦点を結ぶことで、距離情報取得装置１では、より高精度に情報を得られる。例えば、距離情報取得装置１が、眼球Ｅの角膜前面にて照射光の焦点を結ばせることで、角膜前面について走査対象となっている１点の位置を、焦点の１点で反射した照射光に基づいて検出することができる。
これに対して、例えば、眼球に平行光の照射光を照射して角膜前面の位置を検出する方式では、照射光は角膜前面に対して、焦点１点ではなく面に照射される。このため、当該方式では、角膜前面について走査対象となっている１点の位置を、面で反射した照射光に基づいて検出することになる。
距離情報取得装置１の方式と、眼球に平行光の照射光を照射して角膜前面の位置を検出する方式とを比較すると、距離情報取得装置１の方式のほうが、１点の位置情報を得るために、より高精度に照射光を照射することができ、従って、より高精度に情報を得ることができる。

また、焦点可変レンズ３１１は、焦点距離を変更可能なレンズである。焦点可変レンズ３１１は、集光位置調節部の例に該当し、照射光が眼球において焦点を結ぶ位置を変化させる。具体的には、焦点可変レンズ３１１の焦点を動かすことで、眼球Ｅの前眼部、後眼部のいずれでも、照射光に焦点を結ばせることができる。

図４の例では、照射光が、眼球Ｅの前眼部にて集光している。同図の例では、レンズ３１０は凹レンズとして機能し、レンズ３１０は、平行光にて入射された照射光を拡散させている。一方、焦点可変レンズ３１１は凸レンズとして機能し、レンズ３１０からの照射光を平行光に戻している。また、レンズ３１２は、凸レンズとして機能し、焦点可変レンズ３１１が平行光に戻した照射光を集光させている。レンズ３１２として、焦点距離がレンズ３１２から眼球Ｅの前眼部までの距離となっているレンズが用いられており、平行光にてレンズ３１２に入射された照射光が前眼部にて集光している。

眼球Ｅに照射された照射光は、眼球Ｅにて反射し、散乱し、また、吸収される。眼球Ｅにて反射した照射光や後方散乱した照射光は、進んできた光路を逆進し、コリメータレンズ３０１を経て光カプラ１３２（図２）へ戻り、光カプラ１５１で参照光と合波される。合波にて得られた干渉光が光検出器１９０へ出力される。

図５は、照射光路側プローブ部３００における照射光の経路の第２の例を示す説明図である。同図は、後眼部モードにおける、照射光の経路の例を示す。
図５の例では、可動ミラー３０２、３０８の向きが、いずれも図４の場合と異なっており、照射光は、分散補償プリズム３０３、固定ミラー３０５および３０６を経由する代わりに、固定ミラー３０７を経由している。

また、図５の例では、焦点可変レンズ３１１の焦点が、図４の場合と異なっている。これにより、図５の例では、照射光が、眼球Ｅの後眼部にて集光している。具体的には、焦点可変レンズ３１１を経由した照射光が、レンズ３１２よりも当該レンズ３１２の焦点距離だけ手前の位置で焦点を結ぶように、焦点可変レンズ３１１の焦点距離が調節されている。これにより、レンズ３１２に入射された照射光は、レンズ３１２にて平行光となって眼球Ｅに照射されている。平行光にて眼球Ｅに入射された照射光は、眼球Ｅにて屈折して網膜の位置で焦点を結んでいる。

図６は、参照光路側プローブ部４００における参照光の経路の例を示す説明図である。同図の例において、光ファイバを通って参照光路側プローブ部４００に入った参照光は、偏光調整器４０１を経由し、コリメータレンズ４０２で平行光になって空気中に射出される。射出された参照光は、分散補償プリズム４０３を経由してレンズ４０４に至る。レンズ４０４で集光された参照光は、固定ミラー４０５の位置で焦点を結び、固定ミラー４０５にて反射される。固定ミラー４０５で反射した参照光は、進んできた光路を逆進し、コリメータレンズ４０２を経て光カプラ１４１（図２）へ戻り、光カプラ１５１で照射光と合波される。
なお、分散補償プリズム４０３は、照射光が眼球Ｅを通る際に生じる光の屈折率による分散を補正するために設置されている。

図７は、照射光の光路長と参照光の光路長との関係を示す説明図である。同図（Ａ）は、前眼部モードでの照射光路のうち、コリメータレンズ３０１と眼球Ｅとの光学的距離を示している。同図（Ａ）の例では、照射光は眼球Ｅの角膜の位置で焦点を結んでおり、コリメータレンズ３０１と焦点位置との光学的距離がＬ１１となっている。

一方、図７（Ｂ）は、参照光路のうち、コリメータレンズ４０２と固定ミラー４０５との光学的距離を示している。ここで、振幅の大きい干渉光を得るために、照射光の光路長と参照光の光路長とが等しい、または波長の整数倍となっている必要がある。
かかる光路長の関係を得るために、例えば、光カプラ１２１からコリメータレンズ３０１までの光学的な長さ（光学的距離）と、光カプラ１２１からコリメータレンズ４０２までの光学的な長さとが同じになっている。さらに、コリメータレンズ３０１から光カプラ１５１までの光学的な長さと、コリメータレンズ４０２から光カプラ１５１までの光学的な長さとが同じになっている。そして、図７（Ｂ）に示されるように、コリメータレンズ４０２と固定ミラー４０５との光学的距離が、同図（Ａ）におけるコリメータレンズ３０１と焦点位置との光学的距離と同じＬ１１となっている。

また、図７（Ｃ）は、後眼部モードでの照射光路のうち、コリメータレンズ３０１と眼球Ｅとの距離を示している。同図（Ｃ）の例では、照射光は眼球Ｅの網膜の位置で焦点を結んでおり、コリメータレンズ３０１と焦点位置との光学的距離が、同図（Ｂ）におけるコリメータレンズ４０２と固定ミラー４０５との光学的距離と同じＬ１１となっている。
これにより、後眼部モードにおいても前眼部モードの場合と同じく、照射光の光路長と参照光の光路長とが等しくなり、振幅の大きい干渉波を得られる。

特に、図７の例では、前眼部モードでの、コリメータレンズ３０１から眼球Ｅにおける集光位置までの光路長と、後眼部モードでの、コリメータレンズ３０１から眼球Ｅにおける集光位置までの光路長とが等しくなっている。これにより、前眼部モードと後眼部モードとで同一の参照光路を用いて、何れのモードにおいても振幅の大きい干渉波を得られる。モード毎に参照光路を設ける必要がない点で、距離情報取得装置１の構造をより簡単にできる。

図７に示される距離の関係にするために、後眼部モードにおけるコリメータレンズ３０１からレンズ３１２までの光路長を、前眼部モードにおけるコリメータレンズ３０１からレンズ３１２までの光路長よりも距離Ｌ１２だけ短くする。例えば、前眼部モードにおけるコリメータレンズ３０１からレンズ３１２までの光路長から、後眼部モードにおけるコリメータレンズ３０１からレンズ３１２までの光路長を減算した差が、光学的距離における眼軸長の一般的な値である３０ミリメートル（ｍｍ）以上４０ミリメートル以下の範囲になるように調整する。

図７（Ｂ）、（Ｃ）に示されるような、後眼部モードにおける照射光の光路長と参照光の光路長との一致は、距離情報取得装置１の設計および製造において光ファイバの長さや各部の設置位置を調整することで行われる。
一方、図７（Ａ）、（Ｂ）に示されるような、前眼部モードにおける照射光の光路長と参照光の光路長との一致は、固定ミラー３０５および３０６（図４）の位置を調整することで行われる。当該調整のために、固定ミラー３０５および３０６は、移動ステージ３０４に設けられている。移動ステージ３０４は、図４に矢印で示す方向に移動可能であり、これにより、可動ミラー３０２と固定ミラー３０５との距離、および、固定ミラー３０６と可動ミラー３０８との距離を調整することができる。例えば、距離情報取得装置１の製造者が、移動ステージ３０４の位置を予め調整しておく。

なお、モードの切替が自動で行われるようにしてもよいし、手動で行われるようにしてもよい。特に、光学ユニット制御部２１０がモードの切り替えを自動で行い、信号処理部２４０が、前眼部についての処理と後眼部についての処理とを続けて行うことで、前眼部から後眼部まで眼球の深さ方向全体の情報を高速に取得し得る。これにより、例えば被測定者の動作などの誤差を低減させることができ、測定精度を高めることができる。

図８は、制御・処理ユニット２００の機能構成の例を示す概略ブロック図である。同図において、制御・処理ユニット２００は、光学ユニット制御部２１０と、アンプ２２０と、Ａ／Ｄコンバータ２３０と、信号処理部２４０と、出力部２５０とを具備する。信号処理部２４０は、距離情報取得部２４１と、眼軸長算出部２４２とを具備する。
光学ユニット制御部２１０は、光学ユニット１００を制御する。特に、光学ユニット制御部２１０は、光源装置１１０が光を出力するタイミングを指示する信号を出力する。あるいは、光源装置１１０から光の出力タイミングが送信される場合、光学ユニット制御部２１０は、このタイミング情報を信号処理部２４０に出力する。また、光学ユニット制御部２１０は、モード切替の際、可動ミラー３０２のドライバに対して、可動ミラー３０２の向きを指示する信号を出力する。同様に、光学ユニット制御部２１０は、モード切替の際、可動ミラー３０８のドライバに対して、可動ミラー３０８の向きを指示する信号を出力する。

アンプ２２０は、光検出器１９０（図２）が干渉光を変換して生成した電気信号を増幅する。
Ａ／Ｄコンバータ２３０は、アンプ２２０が増幅した電気信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。
信号処理部２４０は、Ａ／Ｄコンバータ２３０がデジタル変換した信号を処理して、眼軸長を算出する。また、信号処理部２４０は、光学ユニット制御部２１０とタイミング情報をやり取りする。特に、信号処理部２４０は、制御・処理ユニット２００が光源装置１１０に光の出力を指示したタイミングに応じて信号処理を行う。あるいは、光源装置１１０から光の出力タイミングが送信される場合、信号処理部２４０は、このタイミングに応じて信号処理を行う。

距離情報取得部２４１は、光検出器１９０が受光した光における照射光と参照光との干渉に基づいて、眼球の前眼部と後眼部との両方について、基準位置との距離を示す情報を取得する。具体的には、距離情報取得部２４１は、Ａ／Ｄコンバータ２３０がデジタル信号に変換した測定データをフーリエ変換して、パワースペクトル、すなわち、周波数領域における測定データの分布状況を求める。
ここで、図３を参照して説明したように、光源装置１１０は周波数の変化するレーザ光を出力している。光カプラ１５１が合波した際に参照光と位相が合うための、照射光の光路長が、波長毎に異なる（従って、周波数毎に異なる）。この違いがパワースペクトルの違いとなって現れる。具体的には、反射面が眼球の奥側になるに従って、干渉信号の周波数が高くなる。
なお、光学ユニット制御部２１０や信号処理部２４０がコンピュータを用いて構成されていてもよい。例えば、制御・処理ユニット２００がコンピュータを具備し、当該コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）が、当該コンピュータの記憶デバイスからプログラムを読み出して実行することで、光学ユニット制御部２１０や信号処理部２４０が構成されるようにしてもよい。

図９は、距離情報取得部２４１が行う処理手順の例を示すフローチャートである。なお、以下では、Ａ／Ｄコンバータ２３０がデジタル変換した測定データをＡラインデータ（A-Line Data）と称する。Ａラインデータは、サンプリング時刻毎の電圧値（光検出器１９０が受光強度に応じて出力した電圧値）を示している。
ステップＳ１０１およびＳ１０２において、距離情報取得部２４１は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform、高速フーリエ変換）を行うための前処理を行う。
具体的には、距離情報取得部２４１は、Ａラインデータのデータ数が２の乗数となるように、ダミーのデータを追加する（ステップＳ１０１）。例えば、Ａラインデータのデータ数２０００点の場合、距離情報取得部２４１は、値０のデータを４８個加えて２０４８点のデータにする。

次に、距離情報取得部２４１は、ステップＳ１０１で得られたデータに窓関数を乗算する（ステップＳ１０２）。ここでの窓関数には、ハニングウィンドウ（Hanning window）またはハミングウィンドウ（Hamming window）など、いろいろな関数を用いることができる。
そして、距離情報取得部２４１は、ステップＳ１０２での窓関数処理後のＡラインデータにＦＦＴを適用して、Ａラインデータのパワースペクトルを求める（ステップＳ１０３）。例えば、ＦＦＴ適用前のＡラインデータのデータ数が２０４８点の場合、ＦＦＴによって１０２４個の周波数成分が求められる。ＦＦＴ適用後のＡラインデータの中に、周波数の低い成分が含まれている場合、眼球の浅い位置（手前側の位置）に反射体や散乱体が存在することを示している。一方、ＦＦＴ適用後のＡラインデータの中に、周波数の高い成分が含まれている場合、眼球の深い位置（奥側の位置）に反射体や散乱体が存在することを示している。特に、周波数と奥行きとが一対一に対応している。また、ＦＦＴ適用後のＡラインデータにおいて、最も周波数の高い成分が計測可能距離を示している。例えば、角膜前面から水晶体後面までの前眼部の全範囲の長さを測る場合、１２ｍｍの計測可能距離が得られ、後眼部の長さを測る場合、６ｍｍの計測可能距離が得られる。
ステップＳ１０３の後、図９の処理を終了する。

眼軸長算出部２４２は、距離情報取得部２４１が取得したＦＦＴ適用後のＡラインデータに基づいて、眼軸長を算出する。具体的には、眼軸長算出部２４２は、前眼部モードにて検出される角膜前面の位置と、後眼部モードにて検出される網膜の位置との相対距離を求める。
図１０は、データに示される角膜前面と網膜との位置関係を示す説明図である。同図において、グラフＧ１は、前眼部モードで得られたパワースペクトル（ＦＦＴ適用後のＡラインデータ）にて検出される、眼球内の各部の奥行き方向の位置を示している。また、グラフＧ２は、後眼部モードで得られたパワースペクトルにて検出される、眼球内の各部の奥行き方向の位置を示している。グラフＧ１、Ｇ２とも、横軸は、基準位置からの距離を示し、縦軸は、強度（干渉光における周波数成分の大きさ）を示す。
ここでの基準位置は、照射光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる位置である。グラフＧ１では、原点Ｏの位置が基準位置になっており、グラフＧ２では、原点Ｏ’の位置が基準位置になっている。

グラフＧ１において信号が現れている位置Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４は、それぞれ、角膜前面、角膜後面、水晶体前面、水晶体後面の位置を示している。また、グラフＧ２において信号が現れている位置Ｐ１５は、網膜表面の位置を示している。眼軸長は、角膜前面の位置Ｐ１１から網膜表面の位置Ｐ１５までの距離Ｌ２２にて示される。
ここで、グラフＧ１に示される前眼部の測定データと、グラフＧ２に示される後眼部の測定データとは、モードを切り替えて測定されたデータであり、眼軸長として距離Ｌ２２を算出するために、前眼部の測定データに示される位置と、後眼部の測定データに示される位置との位置関係を把握する必要がある。

かかる位置関係の例として、グラフＧ１における基準位置と、グラフＧ２における基準位置との距離Ｌ１２を用いることができる。この距離Ｌ１２は、図４におけるコリメータレンズ３０１からレンズ３１２までの光路長と、図５におけるコリメータレンズ３０１からレンズ３１２までの光路長との差に相当する。従って距離Ｌ１２は、可動ミラー３０２から固定ミラー３０５、３０６を経由して可動ミラー３０８までの光路長から、可動ミラー３０２から固定ミラー３０７を経由して可動ミラー３０８までの光路長を減算した差に相当する。
距離Ｌ１２を用いて、眼軸長を示す距離Ｌ２２は、式（１）のように示される。

ここで、Ｌ２１は、前眼部モードにおける基準位置（グラフＧ１の原点Ｏ）と角膜前面（位置Ｐ１１）との距離を示す。Ｌ２２は、後眼部モードにおける基準位置（グラフＧ２の原点Ｏ’）と網膜前面（位置Ｐ１５）との距離を示す。
眼軸長算出部２４２は、予め登録されている距離Ｌ１２と、測定データから得られる距離Ｌ２１および距離Ｌ２３とを式（１）に適用して、眼軸長（距離Ｌ２２）を算出する。
なお、眼軸長算出部２４２が距離として光学的距離を用いるようにしてもよいし、光学的距離を屈折率で除算して実際の距離を求めるようにしてもよい。

出力部２５０は、眼球の測定結果を表示する。例えば、出力部２５０は、液晶ディスプレイなどの表示装置を有し、眼軸長算出部２４２が算出する眼軸長を表示する。但し、出力部２５０が眼球の測定結果を出力する方法は、表示による方法に限らない。例えば、出力部２５０が通信回路を有し、眼軸長算出部２４２が算出する眼軸長を、他の機器に送信するようにしてもよい。

以上のように、レンズ３１０、焦点可変レンズ３１１およびレンズ３１２は、照射光を眼球Ｅにて集光させる。また、焦点可変レンズ３１１は、照射光の眼球Ｅにおける集光位置を変化させる。そして、距離情報取得部２４１は、照射光と参照光との干渉に基づいて、照射光の集光位置に応じて眼球Ｅの前眼部と後眼部とについて、基準位置との距離を示す情報を取得する。
これにより、距離情報取得装置１は、眼球の角膜前面から網膜までの奥行き方向の全体について、コヒーレント長の長い光を必要とせずに測定を行うことができる。

ここで、コヒーレント長（可干渉距離）が眼軸長の光学的な長さ以上に長い光源があれば、前眼部と後眼部とでモードの切り替えを行わずとも、一度に両方の情報を取得し得る。しかしながら、水による減衰の影響が少ない波長帯域において、コヒーレント長が眼軸長の光学的な長さ以上に長い光源は、実用化されていない。ここで、可干渉距離は、パワースペクトルの減衰が６デシベル（ｄＢ）となるときの距離に相当する。
また、前眼部の情報と後眼部の情報とを１回の光の照射で同時に得る場合、眼球に平行光を照射することが考えられる。すると、平行光の太さにより、前眼部で得られる情報の精度が低下してしまう。
これに対して、距離情報取得装置１では、コヒーレント長の長い光を必要とせず、かつ、前眼部、後眼部のそれぞれで照射光の焦点を結ばせて、より高精度な情報を得ることができる。
また、眼球Ｅにおいて照射光が焦点を結ぶようにすることで、距離情報取得装置１では、より高精度に情報を得られる。

また、眼軸長算出部２４２は、距離情報取得部２４１によるＦＦＴ適用後のＡラインデータに基づいて、眼軸長を算出する。これにより、眼軸長算出部２４２は、コヒーレント長の長い光を必要とせずに、眼軸長を求めることができる。

また、可動ミラー３０２および３０８は、自らの向きを切り替えることで照射光の経路の一部を切り替える。そして、照射光の経路のうち、可動ミラー３０２および３０８によって切り替えられる部分の切替前後での経路の光学的な長さの差を、想定される眼軸長に応じた差に設定可能である。
これにより、前眼部モードと後眼部モードとで同一の参照光路を用いることができ、距離情報取得装置１の構造を簡単化することができる。

なお、光源装置１１０として、水による減衰の影響が少なく、かつ、生体深くまで入る波長帯域を持つレーザを用いることが可能である。例えば、中心波長１０６０ナノメートル（ｎｍ）、掃引波長幅１００ナノメートル、可干渉距離が１８ミリメートル以上の性能のものを用いるようにしてもよい。

なお、固定ミラー３０９に代えてガルバノミラーを設置し、照射光にて眼球を走査するようにしてもよい。これにより、角膜前面、角膜後面、水晶体前面、および、水晶体後面のいずれか、またはこれらのうち複数について、曲率分布（トポグラフィ）を求めることができる。

＜第１の変形例＞
照射光路側プローブ部３００における各部の配置は、図４および図５を参照して説明したものに限らない。以下では、照射光路側プローブ部３００の変形例について説明する。
図１１は、照射光路側プローブ部３００の第１の変形例における、照射光の経路の第１の例を示す説明図である。同図は、前眼部モードにおける照射光の経路の例を示している。同図において、図４の場合と同様である部分には同一の符号（３０１、３１０〜３１２、Ｅ）を付して説明を省略する。図１１の構成では、図４の構成における可動ミラー３０２、３０８と、分散補償プリズム３０３と、移動ステージ３０４と、固定ミラー３０５、３０６、３０７、３０９とに代えて、可動ミラー３２１および３２８と、固定ミラー３２２、３２５、３２６および３２７と、分散補償プリズム３２３と、移動ステージ３２４とが設けられている。
可動ミラー３２１、３２８の組み合わせは、経路切替部の例に該当し、距離情報取得装置１のモードが切り替わる際に可動ミラー３２１、３２８自らの向きを変化させることで、照射光の経路を変化させる。
また、固定ミラー３２５および３２６は、移動ステージ３２４に設けられている。移動ステージ３２４は、図１１に矢印で示す方向に移動可能であり、これにより、固定ミラー３２２と固定ミラー３２５との距離、および、固定ミラー３２６と固定ミラー３２７との距離を調整することができる。例えば、距離情報取得装置１の製造者が、移動ステージ３２４の位置を予め調整しておく。

図１１の例において、光ファイバを通って照射光路側プローブ部３００に入った照射光は、コリメータレンズ３０１で平行光になって空気中に射出される。射出された照射光は、可動ミラー３２１、固定ミラー３２２、分散補償プリズム３２３、固定ミラー３２５、３２６および３２７を経由して可動ミラー３２８に至る。参照光が可動ミラー３２８で反射した後は図４の場合と同様である。

図１２は、照射光路側プローブ部３００の第１の変形例における、照射光の経路の第２の例を示す説明図である。同図は、後眼部モードにおける照射光の経路の例を示している。
図１２の例では、可動ミラー３２１の向きが図１１の場合と異なっており、照射光は、固定ミラー３２２、分散補償プリズム３２３、固定ミラー３２５、３２６および３２７を経由せずに直接、可動ミラー３２８に至っている。参照光が可動ミラー３２８で反射した後は図５の場合と同様である。

図４および図５の例の場合と同様、レンズ３１０、焦点可変レンズ３１１およびレンズ３１２は、照射光を眼球Ｅにて集光させる。また、焦点可変レンズ３１１は、照射光の眼球Ｅにおける集光位置を変化させる。そして、距離情報取得部２４１は、照射光と参照光との干渉に基づいて、照射光の集光位置に応じて眼球Ｅの前眼部と後眼部とについて、基準位置との距離を示す情報を取得する。
これにより、距離情報取得装置１は、眼球の角膜前面から網膜までの奥行き方向の全体について、コヒーレント長の長い光を必要とせずに測定を行うことができる。
また、照射光が眼球Ｅにおいて焦点を結ぶことで、距離情報取得装置１では、より高精度に情報を得られる。

また、可動ミラー３２１は、自らの向きを切り替えることで照射光の経路の一部を切り替える。そして、照射光の経路のうち、可動ミラー３２１によって切り替えられる部分の切替前後での経路の光学的な長さの差を、想定される眼軸長に応じた差に設定可能である。
これにより、前眼部モードと後眼部モードとで同一の参照光路を用いることができ、距離情報取得装置１の構造を簡単化することができる。

なお、可動ミラー３２８をガルバノミラーとして用いて、照射光にて眼球を走査するようにしてもよい。これにより、角膜前面、角膜後面、水晶体前面、および、水晶体後面のいずれか、またはこれらのうち複数について、曲率分布を求めることができる。この場合、図１１、１２の例において可動ミラー３２８をガルバノミラーとして用いる構成の方が、図４、５の例において固定ミラー３０９に代えてガルバノミラーを設置する構成よりも可動ミラーの数が少ない。この点において、照射光路側プローブ部３００の構成や、光学ユニット制御部２１０が行う制御を、より簡単にすることができる。

＜第２の変形例＞
図１３は、照射光路側プローブ部３００の第２の変形例における、照射光の経路の第１の例を示す説明図である。同図は、前眼部モードにおける照射光の経路の例を示している。同図において、図４の場合と同様である部分には同一の符号（３０１、３０９〜３１２、Ｅ）を付して説明を省略する。図１３の構成では、図４の構成における可動ミラー３０２、３０８と、分散補償プリズム３０３と、移動ステージ３０４と、固定ミラー３０５、３０６、３０７とに代えて、コリメータレンズ３０１よりも上流側（光源装置１１０に近い側）に、光スイッチ３３１および３３６と、距離調整用ファイバ３３２と、コリメータレンズ３３３および３３５と、分散補償プリズム３３４とが設けられている。
光スイッチ３３１および３３６の組み合わせは、経路切替部の例に該当し、距離情報取得装置１のモードが切り替わる際に光スイッチ自らの接続を変化させることで、照射光の経路を変化させる。

図１３の例において、光源装置１１０側からの照射光は、光スイッチ３３１および距離調整用ファイバ３３２を経由して、コリメータレンズ３３３で平行光になって空気中に射出される。射出された照射光は、分散補償プリズム３３４を経由してコリメータレンズ３３５に照射される。コリメータレンズ３３５に照射された照射光は、光ファイバの中を通って、光スイッチ３３６を経由してコリメータレンズ３０１で再び平行光になって空気中に射出される。射出された照射光は、固定ミラー３０９に至る。固定ミラー３０９以降は図４の場合と同様である。

図１４は、照射光路側プローブ部３００の第２の変形例における、照射光の経路の第２の例を示す説明図である。同図は、後眼部モードにおける照射光の経路の例を示している。
図１４の例では、光スイッチ３３１および３３６の接続先が図１３の場合と異なっており、光スイッチ３３１を経由した照射光は、光ファイバの中を通ってそのまま光スイッチ３３６に至る。

図４および図５の例の場合と同様、レンズ３１０、焦点可変レンズ３１１およびレンズ３１２は、照射光を眼球Ｅにて集光させる。また、焦点可変レンズ３１１は、照射光の眼球Ｅにおける集光位置を変化させる。そして、距離情報取得部２４１は、照射光と参照光との干渉に基づいて、照射光の集光位置に応じて眼球Ｅの前眼部と後眼部とについて、基準位置との距離を示す情報を取得する。
これにより、距離情報取得装置１は、眼球の角膜前面から網膜までの奥行き方向の全体について、コヒーレント長の長い光を必要とせずに測定を行うことができる。
また、照射光が眼球Ｅにおいて焦点を結ぶことで、距離情報取得装置１では、より高精度に情報を得られる。

また、光スイッチ３３１および３３６は、自らの接続先を切り替えることで照射光の経路の一部を切り替える。そして、照射光の経路のうち、光スイッチ３３１および３３６によって切り替えられる部分の切替前後での経路の光学的な長さの差を、想定される眼軸長に応じた差に設定可能である。
これにより、前眼部モードと後眼部モードとで同一の参照光路を用いることができ、距離情報取得装置１の構造を簡単化することができる。
なお、光スイッチの切替前後での、照射光の経路の光学的な長さの差の調整は、距離調整用ファイバ３３２の長さを調整することで行える。当該調整は、例えば、距離情報取得装置１の製造者が行う。

また、図１３、１４の例では、図４、５の例と異なり可動ミラーは用いられておらず、代わりに光スイッチ３３１および３３６が用いられている。可動ミラーの設置の際、可動ミラーが特定の向きを向くよう、例えばストッパの設置などの調整が必要であるのに対し、光スイッチ３３１や３３６として市販の光スイッチを用いることができ、特に調整を行う必要はない。図１３、１４の例では、この点において、距離情報取得装置１の製造や調整をより簡単にできる。

なお、照射光路側プローブ部３００が具備するレンズの組み合わせとして、いろいろな組み合わせを用いることができる。例えば、図４では、焦点可変レンズ３１１の前に、凹レンズであるレンズ３１０を設ける場合を例に説明したが、焦点可変レンズ３１１の前（照射光の経路におけるコリメータレンズ３０１側）に、凸レンズを設けるようにしてもよい。
図１５は、焦点可変レンズ３１１の前に凸レンズを設けた構成の例を示す説明図である。同図は、図４におけるレンズ３１０から眼球Ｅまでの部分に対応する部分を示しており、凹レンズであるレンズ３１０に代えて、凸レンズであるレンズ３４１が用いられている。

図１５の例において、レンズ３１０を通った照射光は、一旦焦点を結んだ後、焦点可変レンズ３１１を通る。
前眼部モードの場合、焦点可変レンズ３１１は、照射光を平行光にする。平行光になった照射光は、レンズ３１２を通過して、図４の場合と同様に眼球Ｅの前眼部で焦点を結ぶ。
一方、後眼部モードの場合、焦点可変レンズ３１１の焦点距離が前眼部モードの場合よりも短く設定され、焦点可変レンズ３１１は、照射光を集光する。焦点可変レンズ３１１を通過した照射光は、一旦焦点を結んだ後レンズ３１２を通り、レンズ３１２にて平行光になり、図５の場合と同様に眼球Ｅの後眼部で焦点を結ぶ。
このように、図１５に示す構成でも図４の構成と同様に、前眼部、後眼部のいずれにおいても照射光を集光させることができる。なお、図１５に示す構成は、上述した第１の変形例や第２の変形例にも適用可能である。

なお、光学ユニット制御部２１０や信号処理部２４０の機能の一部または全部を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することで各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１ 距離情報取得装置
１００ 光学ユニット
１１０ 光源装置
１２０ 干渉計
１２１、１３２、１４１、１５１ 光カプラ
１３１、４０１ 偏光調整器
１９０ 光検出器
２００ 制御・処理ユニット
２１０ 光学ユニット制御部
２２０ アンプ
２３０ Ａ／Ｄコンバータ
２４０ 信号処理部
２４１ 距離情報取得部
２４２ 眼軸長算出部
２５０ 出力部
３００ 照射光路側プローブ部
３０１、３３３、３３５、４０２ コリメータレンズ ３０１
３０２、３０８、３２１、３２８ 可動ミラー
３０３、３２３、３３４、４０３ 分散補償プリズム
３０４、３２４ 移動ステージ
３０５、３０６、３０７、３０９、３２２、３２５、３２６、３２７、４０５ 固定ミラー
３１０、３１２、３４１、４０４ レンズ
３１１ 焦点可変レンズ
３３２ 距離調整用ファイバ
３３１、３３６ 光スイッチ
４００ 参照光路側プローブ部

Claims (3)

1. 対象物に照射される光を出力する光出力部と、
   前記対象物で反射された光を受光する受光部と、
   前記光出力部が出力した光を、前記対象物に照射される照射光と、前記照射光とは異なる経路で前記受光部に到達する参照光とに分岐させる分岐部と、
   レンズを具備し、前記照射光を前記対象物にて集光させる集光部と、
   焦点可変レンズを具備し、前記照射光の前記対象物における集光位置を変化させる集光位置調節部と、
   前記受光部が受光した光における前記照射光と前記参照光との干渉に基づいて、前記照射光の集光位置に応じて前記対象物の複数箇所について、基準位置との距離を示す情報を取得する距離情報取得部と、
   を具備する距離情報取得装置。
2. 前記対象物は眼球であり、
   前記距離情報取得装置は、
   前記距離を示す情報に基づいて眼軸長を算出する眼軸長算出部を具備する請求項１に記載の距離情報取得装置。
3. 前記対象物は眼球であり、
   前記距離情報取得装置は、
   可動に設置された反射材を具備して前記分岐部から前記受光部までの前記照射光の経路の少なくとも一部を切り替える経路切替部を具備し、
   前記照射光の経路のうち、前記経路切替部によって切り替えられる部分の切替前後での経路の光学的な長さの差を、想定される眼軸長に応じた差に設定可能である、請求項１に記載の距離情報取得装置。

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