JP2823660B2 - Length measuring device - Google Patents

Length measuring device

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JP2823660B2
JP2823660B2 JP2146531A JP14653190A JP2823660B2 JP 2823660 B2 JP2823660 B2 JP 2823660B2 JP 2146531 A JP2146531 A JP 2146531A JP 14653190 A JP14653190 A JP 14653190A JP 2823660 B2 JP2823660 B2 JP 2823660B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、測長装置に関し、殊に角膜頂点位置を幾何
光学的原理を利用した光学系を用いて求め、眼底位置を
物理光学的原理を利用した光学系としての干渉光学系を
用いて求めて、眼底から角膜頂点までの眼軸長を測定す
るのに好適の測長装置に関する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a length measuring device, and more particularly, to a corneal vertex position obtained by using an optical system utilizing a geometrical optical principle, and a fundus position to be determined by a physical optical principle. The present invention relates to a length measuring device suitable for measuring the axial length from the fundus oculi to the corneal apex, obtained by using an interference optical system as an optical system utilizing the method.

(従来の技術) 従来から、レーザーダイオードLDからの光束を被検眼
に照射し、眼底から反射した平面波と角膜から反射した
球面波とを干渉させ、その干渉信号を用いて眼底と角膜
との間の距離(眼軸長)を測定する測長装置、たとえ
ば、眼軸長測定装置が知られている。
(Prior art) Conventionally, a light beam from a laser diode LD is applied to an eye to be examined, and a plane wave reflected from the fundus and a spherical wave reflected from the cornea interfere with each other. The interference signal is used between the fundus and the cornea. A length measuring device for measuring the distance (axial length) of the eye, for example, an axial length measuring device is known.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、この従来の測長装置では、眼底からの
反射平面波と角膜からの反射球面波を干渉させるとき、
被検眼に対しての測定装置のアライメントについて、厳
しいアライメント精度が要求され、殊に絶えず動く眼球
の測定においては、致命的ともいえる欠点である。ま
た、被検眼に対して測定装置のアライメントが若干でも
ずれると干渉縞の位置が大きくずれて今まで観察してい
た場所では、干渉縞の本数が急激に増え干渉が起こって
いるのかを見きわめるのが困難であった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional length measuring device, when a reflected plane wave from the fundus and a reflected spherical wave from the cornea interfere with each other,
Strict alignment accuracy is required for alignment of the measuring device with respect to the eye to be inspected, and this is a fatal drawback, particularly in the measurement of a constantly moving eyeball. Also, if the alignment of the measuring device is slightly deviated with respect to the eye to be examined, the position of the interference fringes will greatly deviate, and at the place where the observation has been made, the number of the interference fringes will increase rapidly and it will be determined whether interference is occurring. Was difficult.

(課題を解決するための手段) 本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その
請求項1に記載の測長装置の構成は、 波長変化が可能なレーザ光を発するレーザー光源と、 測定対象物により反射されたレーザー光と測定対象物
対応参照面により反射されたレーザー光とを干渉させる
測定干渉光路と該測定干渉光路より長い光路長を有して
基準対象物により反射されたレーザー光と基準対象物対
応参照面により反射されたレーザー光とを干渉させる基
準干渉光路とを形成し、前記レーザー光源からのレーザ
ー光を前記測定干渉光路と前記基準干渉光路とに導くビ
ームスプリッタと、 前記測定干渉光路を経由して干渉光として導かれた光
を受光する第1受光部と、 前記基準干渉光路を経由して干渉光として導かれた光
を受光する第2受光部と、 前記レーザ光源の発光波長を変化させるレーザー駆動
部と、 前記第2受光部の出力信号をタイミング信号として用
いて前記第1受光部の出力信号をサンプリングし、周期
波信号を形成する周期波信号形成部と、 前記基準干渉光路の光路長と前記周期波信号の周期と
に基づき測定対象物までの距離を求める演算部と、 とからなることを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) The present invention has been made in view of the above circumstances, and a configuration of a length measuring apparatus according to claim 1 is a laser light source that emits a laser beam whose wavelength can be changed. And a measurement interference optical path for causing the laser light reflected by the measurement object and the laser light reflected by the measurement object corresponding reference surface to interfere with each other, and having a longer optical path length than the measurement interference optical path and being reflected by the reference object. A beam splitter for forming a reference interference optical path for interfering the laser light reflected by the reference object-corresponding reference surface and the laser light from the laser light source to the measurement interference optical path and the reference interference optical path. A first light receiving unit that receives light guided as interference light via the measurement interference light path, and a second light reception unit that receives light guided as interference light via the reference interference light path A laser driving unit that changes an emission wavelength of the laser light source; a periodic wave that forms a periodic wave signal by sampling an output signal of the first light receiving unit using an output signal of the second light receiving unit as a timing signal. A signal forming unit; and a calculating unit for calculating a distance to a measurement object based on an optical path length of the reference interference optical path and a cycle of the periodic wave signal.

本発明の請求項3に記載の発明は、 波長変化が可能なレーザ光を発するレーザー光源と、 被検眼眼底により反射されたレーザー光と眼底対応参
照面により反射されたレーザー光とを干渉させる測定干
渉光路と該測定干渉光路より長い光路長を有して基準対
象物により反射されたレーザー光と基準対象物対応参照
面により反射されたレーザー光とを干渉させる基準干渉
光路とを形成し、前記レーザー光源からのレーザー光を
前記測定干渉光路と前記基準干渉光路とに導くビームス
プリッタと、 前記測定干渉光路を経由して干渉光として導かれた光
を受光する第1受光部と、 前記基準干渉光路を経由して干渉光として導かれた光
を受光する第2受光部と、 前記レーザ光源の発光波長を変化させるレーザー駆動
部と、 前記第2受光部の出力信号をタイミング信号として用
いて前記第1受光部の出力信号をサンプリングし、周期
波信号を形成する周期波信号形成部と、 前記基準干渉光路の光路長と前記周期波信号の周期と
に基づき眼底までの距離を求める眼底位置測定部と、 前記被検眼の角膜に光束を照射する照射光学系と、 前記角膜からの反射光を第3受光部に導く受光光学系
と、 前記第3受光部の出力に基づき前記被検眼の角膜位置
を求める角膜位置測定部とを有し、 前記被検眼の眼軸長を測定することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a laser light source that emits a laser beam whose wavelength can be changed, and a measurement that causes the laser beam reflected by the fundus of the eye to be examined to interfere with the laser beam reflected by the reference surface corresponding to the fundus. Forming an interference optical path and a reference interference optical path having a longer optical path length than the measurement interference optical path and causing the laser light reflected by the reference object and the laser light reflected by the reference object corresponding reference surface to interfere with each other; A beam splitter that guides laser light from a laser light source to the measurement interference light path and the reference interference light path; a first light receiving unit that receives light guided as interference light via the measurement interference light path; A second light receiving unit that receives light guided as interference light via an optical path, a laser driving unit that changes an emission wavelength of the laser light source, and an output signal of the second light receiving unit A periodic wave signal forming unit that samples an output signal of the first light receiving unit using the timing signal and forms a periodic wave signal; and a sensor for generating a periodic wave signal based on an optical path length of the reference interference optical path and a period of the periodic wave signal. A fundus position measuring unit for determining a distance, an irradiation optical system for irradiating a cornea of the eye to be examined with a light beam, a light receiving optical system for guiding reflected light from the cornea to a third light receiving unit, and an output of the third light receiving unit. A corneal position measuring unit for determining a corneal position of the eye to be examined based on the eye axis length of the eye to be examined.

(作用) 本発明の請求項1に記載の測長装置によれば、基準干
渉光路の距離と周期波信号形成部により得られた周期波
信号とに基づき演算を行えば、測定対象物までの距離を
求めることができる。
(Operation) According to the length measuring device of the first aspect of the present invention, if the calculation is performed based on the distance of the reference interference optical path and the periodic wave signal obtained by the periodic wave signal forming unit, the distance to the object to be measured can be obtained. The distance can be determined.

本発明の請求項3に記載の測長装置によれば、角膜頂
点位置は幾何光学的原理を利用した照射光学系及び受光
光学系を用いて測定され、眼底位置は、物理光学的原理
を利用した干渉光学系を用いて測定され、これによって
眼軸長が求められることになる。
According to the length measuring device of the third aspect of the present invention, the corneal vertex position is measured using the irradiation optical system and the light receiving optical system using the geometric optical principle, and the fundus position uses the physical optical principle. The measurement is performed using the interference optical system thus determined, whereby the axial length of the eye is obtained.

(実施例1) 第1図は、角膜距離測定系として角膜にリング像を投
影して角膜頂点位置を求める実施例を示すものである。
Embodiment 1 FIG. 1 shows an embodiment in which a ring image is projected on the cornea to obtain a corneal vertex position as a corneal distance measuring system.

第1図において、100は角膜距離測定系、101は干渉光
学系、102は被検眼角膜に光束を照射する照射光学系と
してのリング状光源投影部、103は被検眼、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は第3受光部としての
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はレ
ンズ117、全反射ミラー116、118、119、絞り124から大
略構成されている。
In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a corneal distance measurement system, 101 denotes an interference optical system, 102 denotes a ring-shaped light source projection unit as an irradiation optical system for irradiating a cornea with a light beam, 103 denotes an eye to be inspected, and 104 denotes an objective lens. . The corneal distance measurement system 100 has a first optical path 105 and a second optical path 106. The first optical path 105 includes a two-dimensional image sensor 107 as a third light receiving unit, an imaging lens 108, a half mirror 109, an aperture 110, a lens 111, a total reflection mirror 112, and a lens.
The optical system generally comprises 113, a half mirror 114, a dichroic mirror 115, and an objective lens 104. The second optical path 106 generally includes a lens 117, total reflection mirrors 116, 118, 119, and a diaphragm 124.

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
ものとなっているが、放射照明光を投影してもよい。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にはリング状の虚像121が形成される。ここ
で、リング状光源投影部102の照明光の波長は900nm〜10
00nmである。ダイクロイックミラー115は、その照明光
を透過し、後述するレーザー光を反射する役割を果た
す。
The ring-shaped light source projection unit 102 includes a ring-shaped light source and a pattern plate (not shown), and here projects illumination light such that meridional sectional rays are parallel to the eye to be examined. Radiant illumination light may be projected. When this illumination light is irradiated toward the subject's eye 103, the subject's eye 103
A ring-shaped virtual image 121 is formed on the cornea 120. Here, the wavelength of the illumination light of the ring-shaped light source projection unit 102 is 900 nm to 10 nm.
00 nm. The dichroic mirror 115 has a role of transmitting the illumination light and reflecting a laser light described later.

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105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にリング像i2(第2
図参照)として結像される。なお、このリング像i2の結
像倍率は、ここでは、0.5倍とする。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、全反射ミラー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にリング像i1として結像される。なお、
このリング像i1の結像倍率は、リング像i2の結像倍率よ
りも大きく設定されている。
The light reflected by the cornea 120 is guided to the half mirror 114 via the objective lens 104 and the dichroic mirror 115,
The light is branched into an optical path 105 and a second optical path 106. The reflected light guided to the first optical path 105 is once formed as a ring-shaped aerial image 122 by a lens 113, and further passes through a total reflection mirror 112, a lens 111, a diaphragm 110, a half mirror 109, and an imaging lens 108. And the ring image i 2 (second
(See the figure). Incidentally, the imaging magnification of the ring image i 2 is here, and 0.5 times. The reflected light guided to the second optical path 106 is reflected by a total reflection mirror 119, is once formed as an aerial image 123 by an objective lens 104, and is totally reflected mirror 118, lens 117, total reflection mirror 116, aperture 124, half mirror 109, via the image forming lens 108 is imaged as a ring image i 1 into a two-dimensional image sensor 107. In addition,
Imaging magnification of the ring image i 1 is set larger than the imaging magnification of the ring image i 2.

絞り110は、第2絞りとしての役割を果たし、レンズ1
11、レンズ113によって対物レンズ104の後方焦点位置に
リレーされ、共役像125がその対物レンズ104の後方焦点
位置に形成され、第1光路105の光学系は物側にテレセ
ントリックである。絞り124は、第1絞りとしての役割
を果たし、レンズ117によって被検眼103の前方(対物レ
ンズ104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。
The stop 110 serves as a second stop, and the lens 1
11, relayed to the rear focal position of the objective lens 104 by the lens 113, a conjugate image 125 is formed at the rear focal position of the objective lens 104, and the optical system of the first optical path 105 is telecentric on the object side. The aperture 124 serves as a first aperture, and is relayed in front of the eye 103 (in front of the objective lens 104) by a lens 117. In this case, a conjugate image (real image) 126 is 25 mm to 50 mm in front of the eye to be inspected. Formed at the location.

ここで、対物レンズ104と絞り110、124との関係を模
式的に示す第3図、第4図を参照しつつ説明する。い
ま、絞り124の共役像126が形成される光軸O上での位置
を原点Gとして、原点Gから光軸方向に距離L1だけ離れ
た箇所に基準位置Yを定める。この基準位置Yはリング
像i1、i2がピンボケしない程度に決める。そして、この
基準位置Yに物体高がhの物体(リング像iの半径に相
当する)を置く。このとき、第2光路106によって観察
面127(二次元イメージセンサ107の位置)に形成される
像高をy1、第1光路105によって観察面127に形成される
像高をy2とする。次に、この既知の物体を距離X0だけ移
動させ、このときの像高y1′、y2′とする。また、観察
面127から点Zまでの距離をL1′とし、基準位置Yから
点Z′までの距離をL2、絞り110から観察面127までの距
離をL2′とする。さらに、角倍率をβ、βとする。
Here, the relationship between the objective lens 104 and the apertures 110 and 124 will be described with reference to FIGS. Now, as the position of the origin G on the optical axis O of the conjugate image 126 of the diaphragm 124 is formed to define a reference position Y at a position distant in the optical axis direction from the origin G by a distance L 1. The reference position Y is determined so that the ring images i 1 and i 2 are not out of focus. Then, an object having an object height h (corresponding to the radius of the ring image i) is placed at the reference position Y. In this case, y 1 the image height formed on the viewing surface 127 (position of the two-dimensional image sensor 107) by the second optical path 106, the image height is formed on the observation surface 127 by the first optical path 105 and y 2. Then, by moving the known object distance X 0, the image height y 1 at this time ', y 2' to. The distance from the observation surface 127 to the point Z is L 1 ′, the distance from the reference position Y to the point Z ′ is L 2 , and the distance from the stop 110 to the observation surface 127 is L 2 ′. Further, the angular magnifications are set as β 1 and β 2 .

すると、以下の式が得られる。 Then, the following equation is obtained.

h/L1=y1・β1/L1′ h/(L1+X0)=(y1′・β)/L1′ h/L2=y2/(β・L2′) h/(L2+X0)=y2′/(β・L2′) 式、式において角倍率β、距離L1、L1′が定数
であるとし、 K1=(β・L1)/L1′ K2=β1/L1′ と置くと、 式、式は、以下の式に変形される。
h / L 1 = y 1 · β 1 / L 1 ′ h / (L 1 + X 0 ) = (y 1 ′ · β 1 ) / L 1 ′ h / L 2 = y 2 / (β 2 · L 2 ′ ) H / (L 2 + X 0 ) = y 2 ′ / (β 2 · L 2 ′) In the formula, the angular magnification β 1 , distances L 1 and L 1 ′ are constants, and K 1 = (β 1・ L 1 ) / L 1 ′ K 2 = β 1 / L 1 ′, the equation is transformed into the following equation.

h=K1・y1 h=K1・y1′+K2・y1′・X0 また、式、式において角倍率β、距離L2、L2
が定数であるとし、 K3=L2/(L2′・β) K4=1/(L2′・β) と置くと、 式、式は、以下の式に変形される。
h = K 1 · y 1 h = K 1 · y 1 ′ + K 2 · y 1 ′ · X 0 Further , in the formula, the angular magnification β 2 , the distance L 2 , L 2
Is a constant, and if K 3 = L 2 / (L 2 ′ · β 2 ) and K 4 = 1 / (L 2 ′ · β 2 ), the equation is transformed into the following equation.

h=K3・y2 h=K3・y2′+K4・y2′・X2 ここで、定数K1、K2、K3、K4は、物体高h、像高yを
実測することにより、決定可能である。
h = K 3 · y 2 h = K 3 · y 2 '+ K 4 · y 2' · X 2 , where the constant K 1, K 2, K 3 , K 4 is the object height h, and the image height y measured By doing so, it can be determined.

すなわち、、式を変形することにより、下記の式
が得られる。
That is, the following equation is obtained by modifying the equation.

K1=h/y1 K2=(h/y1)・(y1−y1′)/(y1′・X0) K3=h/y2 K4=(h/y2)・(y2−y2′)/(y2′・X0) よって、既知の物体の物体高hとその像高とを実測す
ることによって、定数K1、K2、K3、K4が求められる。
K 1 = h / y 1 K 2 = (h / y 1 ) · (y 1 −y 1 ′) / (y 1 ′ · X 0 ) K 3 = h / y 2 K 4 = (h / y 2 ) (Y 2 −y 2 ′) / (y 2 ′ · X 0 ) Therefore, by actually measuring the object height h and the image height of the known object, the constants K 1 , K 2 , K 3 , and K 4 are obtained. Is required.

次に、像高h、基準位置Yからの距離Xが未知の場合
の測定について説明する。
Next, measurement when the image height h and the distance X from the reference position Y are unknown will be described.

この場合には、式、式において、距離X0の代わり
に距離Xとおく。また、y1′、y2′をy1、y2と置き換え
る。
In this case, the place where in the formula, the distance X in place of the distance X 0. Also, y 1 ′ and y 2 ′ are replaced with y 1 and y 2 .

すると、下記の式が得られる。 Then, the following equation is obtained.

h=K1・y1+K2・y1・X h=K3・y2+K4・y2・X 上記の連立方程式を、距離X、物体高hについて解く
と、 X=(K3・y2−K1・y1)/(K2・y1−K4・y2) h=K1・y1+K2・y1・X =(K2・K3−K1・K4)y1・y2/(K2・y1−K4・y2) 従って、像高y1、y2を測定することによって、基準位
置Yから物体までの距離を測定できることになる。
The h = K 1 · y 1 + K 2 · y 1 · X h = K 3 · y 2 + K 4 · y 2 · X above simultaneous equations, the distance X, and solving for the object height h, X = (K 3 · y 2 -K 1 · y 1 ) / (K 2 · y 1 -K 4 · y 2 ) h = K 1 · y 1 + K 2 · y 1 · X = (K 2 · K 3 -K 1 · K 4 ) Y 1 · y 2 / (K 2 · y 1- K 4 · y 2 ) Therefore, by measuring the image heights y 1 and y 2 , the distance from the reference position Y to the object can be measured.

次に、角膜曲率半径Rとその頂点位置の測定について
第5図を参照しつつ説明する。
Next, the measurement of the corneal curvature radius R and the vertex position will be described with reference to FIG.

第5図において、リング像iの半径(楕円近似した場
合の楕円の長径又は短径)を物体高hとする。このと
き、物体高hはメリジオナル光線によって決定される。
リング像の直径が3mm程度であるとすると、角度φは20
゜程度となり、下記に記載する近軸計算式を用いること
ができない。
In FIG. 5, the radius of the ring image i (the major axis or minor axis of the ellipse when the ellipse is approximated) is defined as the object height h. At this time, the object height h is determined by the meridional light beam.
If the diameter of the ring image is about 3 mm, the angle φ is 20
゜, and the paraxial calculation formula described below cannot be used.

h=(R・sinφ)/2 そこで、距離L2を充分に大きくとって、角度φが常に
一定となるようにし、物体高hとして絞り124を通る第
2光路106で測定されたものを使用すれば、下記の反射
法則に基づく式を用いることができる。
h = (R · sin φ) / 2 Therefore, the distance L 2 is set to be sufficiently large so that the angle φ is always constant, and the object height h measured on the second optical path 106 passing through the diaphragm 124 is used. Then, an expression based on the following reflection law can be used.

h=R・sin(φ/2) 上記式を変形すれば、 R=h/sin(φ/2) 絞り110を通る光線と絞り124を通る光線とが為す角度
が大きくならない程度に距離L1を設定すれば、によっ
て得られた物体高hを上記式に用いても大きな誤差は
ないと考えられるから、角膜頂点120Pの位置は基準位置
Yからの距離 PXとして、PX=X−(R−h/tanφ) この角膜頂点位置の計算式は、球面の光軸上にリン
グ像が乗っていることが前提であるから、球面収差の影
響を受けるが、その量はそれほど大きいとは考えられ
ず、実験値に基づき補正することも可能である。なお、
第5図において、O′は角膜曲率中心、A1は法線、A2
角膜120を球面とみなした場合の球面光軸、A3は角膜120
への入射光線である。
h = R · sin (φ / 2) By modifying the above equation, R = h / sin (φ / 2) The distance L 1 is such that the angle formed by the ray passing through the stop 110 and the ray passing through the stop 124 does not become large. by setting, the object height h obtained from not believed to large error be used in the above formula by, as the distance P X position of the corneal vertex 120P from the reference position Y, P X = X- ( (R−h / tanφ) The formula for calculating the corneal vertex position is affected by spherical aberration because the ring image is on the optical axis of the spherical surface, but the amount is considered to be so large. However, it is also possible to make corrections based on experimental values. In addition,
In Figure 5, O 'is spherical optical axis when the cornea curvature center, A 1 is the regarded normal, A 2 is a cornea 120 and spherical, A 3 is cornea 120
Is the incident light beam on

次に、第1図、第6図を参照しつつ干渉光学系につい
て説明する。
Next, the interference optical system will be described with reference to FIGS.

干渉光学系101は、レーザー光源としてのレーザーダ
イオード130、コリメートレンズ131、ビームスプリッタ
132、レンズ133、ピンホール板134、ビームスプリッタ1
35、コリメートレンズ136、合焦レンズ137、コリメート
レンズ138、参照ミラー139、ピンホール板140、レンズ1
41、ホトダイオード142、ビームスプリッタ143、基準ミ
ラー144、参照ミラー145、ホトダイオード146を有す
る。レーザーダイオード130にはコヒーレント長が長い
もので、波長変化が可能なもの(たとえば、単一モード
のもの)を用いる。レーザーダイオード130を出射され
たレーザー光はコリメートレンズ131によって平行光束
とされ、ビームスプリッタ132に導かれる。ビームスプ
リッタ132は平行レーザー光をレンズ133に向かう光束と
ハーフミラー143に向かう光束とに分割する機能を有す
る。
The interference optical system 101 includes a laser diode 130 as a laser light source, a collimator lens 131, and a beam splitter.
132, lens 133, pinhole plate 134, beam splitter 1
35, collimating lens 136, focusing lens 137, collimating lens 138, reference mirror 139, pinhole plate 140, lens 1
41, a photodiode 142, a beam splitter 143, a reference mirror 144, a reference mirror 145, and a photodiode 146. The laser diode 130 having a long coherent length and capable of changing the wavelength (for example, a single mode) is used. The laser light emitted from the laser diode 130 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 131 and guided to the beam splitter 132. The beam splitter 132 has a function of splitting the parallel laser light into a light beam going to the lens 133 and a light beam going to the half mirror 143.

ハーフミラー143は基準ミラー144、参照ミラー145と
共に、トワイマンタイプの基準干渉光路147を構成して
いる。ここで、ハーフミラー143の点Q1から基準ミラー1
44の点Q2までの距離をD1、点Q1から参照ミラーの点Q3
での距離をD2とし、D1−D2=Dを基準光路長と定義す
る。基準ミラー144は基準対象物としての役割を果た
し、参照ミラー145は基準対象物対応参照面としての役
割を果たし、各ミラー144、145により反射された反射レ
ーザー光はビームスプリッタ143で合成され、干渉光と
してビームスプリッタ132を介して第2受光部としての
ホトセンサ146に導かれる。ホトセンサ146はその干渉光
に基づき干渉信号を出力し、その干渉信号は増幅器148
を介して信号処理回路149に入力される。この信号処理
回路149の構成については後述する。
The half mirror 143 forms a Twyman-type reference interference optical path 147 together with the reference mirror 144 and the reference mirror 145. Here, from the point Q 1 of the half mirror 143 to the reference mirror 1
D 1 the distance of a point to Q 2 of 44, the distance from point Q 1 to the point Q 3 of the reference mirror and D 2, is defined as reference optical path length D 1 -D 2 = D. The reference mirror 144 serves as a reference object, the reference mirror 145 serves as a reference surface corresponding to the reference object, and the reflected laser beams reflected by the mirrors 144 and 145 are combined by the beam splitter 143 to generate interference. The light is guided to a photosensor 146 as a second light receiving unit via a beam splitter 132. The photo sensor 146 outputs an interference signal based on the interference light, and the interference signal is output to the amplifier 148.
Is input to the signal processing circuit 149 via the. The configuration of the signal processing circuit 149 will be described later.

ハーフミラー132を通過した平行レーザー光は、レン
ズ133によってピンホール板134に収束される。ピンホー
ル板134は準点光源としての役割を果たす。ピンホール
板134を通過したレーザー光は測定光束としてビームス
プリッタ135に導かれる。ビームスプリッタ135は測定光
束を分割し、一部をコリメートレンズ136に導き、残り
をコリメートレンズ138に導く機能を有する。
The parallel laser light that has passed through the half mirror 132 is converged on the pinhole plate 134 by the lens 133. The pinhole plate 134 serves as a quasi-point light source. The laser light that has passed through the pinhole plate 134 is guided to the beam splitter 135 as a measurement light beam. The beam splitter 135 has a function of splitting the measurement light beam, guiding a part of the light beam to the collimator lens 136, and guiding the rest to the collimator lens 138.

コリメートレンズ138に導かれた測定光束は平行光束
とされ、参照ミラー139により反射されてビームスプリ
ッタに戻る。コリメートレンズ136に導かれた測定光束
は合焦レンズ137に導かれ、ダイクロイックミラー115、
対物レンズ104を経由して平行光束として被検眼103に導
かれ、眼底160に収束される。眼底160からの反射光束は
同一光路をたどって再びビームスプリッタ135に戻り、
参照ミラー139からの反射光束と合成され、絞り140に導
かれる。絞り140は眼底160と共役位置に配置され、角膜
120からの反射光、水晶体からの反射光を除去する役割
を果たす。また、絞り140は絞り134とも共役となってい
るので、被検眼に対する測長装置のアライメントが多少
ずれても支障なく測定が可能である。
The measurement light beam guided to the collimator lens 138 is converted into a parallel light beam, reflected by the reference mirror 139, and returned to the beam splitter. The measurement light beam guided to the collimating lens 136 is guided to the focusing lens 137, and the dichroic mirror 115,
The light is guided to the subject's eye 103 as a parallel light beam via the objective lens 104, and converged on the fundus 160. The reflected light flux from the fundus 160 follows the same optical path and returns to the beam splitter 135 again,
The light is combined with the light beam reflected from the reference mirror 139 and guided to the stop 140. The diaphragm 140 is located at a position conjugate with the fundus 160 and the cornea
It plays the role of removing the reflected light from 120 and the reflected light from the crystalline lens. Further, since the stop 140 is also conjugate to the stop 134, even if the alignment of the length measuring device with respect to the eye to be examined is slightly shifted, the measurement can be performed without any trouble.

そして、その絞り140を通過した光束はレンズ141によ
り干渉平行光束とされ、第1受光部としてのホトセンサ
142に導かれる。ホトセンサ142はその干渉光束に基づき
干渉信号を出力する。その干渉信号は増幅器150を介し
て信号処理回路149に入力される。ここに、ビームスプ
リッタ135、コリメートレンズ136、合焦レンズ137、ダ
イクロイックミラー115、対物レンズ104、コリメートレ
ンズ138、参照ミラー139は測定対象物としての眼底160
からの反射光束と測定対象物対応参照面としての参照ミ
ラー139からの反射光束とを干渉させる測定干渉光路151
を構成している。
The light beam that has passed through the stop 140 is converted into an interference parallel light beam by the lens 141, and the photosensor as the first light receiving unit is used.
Guided to 142. The photo sensor 142 outputs an interference signal based on the interference light beam. The interference signal is input to the signal processing circuit 149 via the amplifier 150. Here, a beam splitter 135, a collimating lens 136, a focusing lens 137, a dichroic mirror 115, an objective lens 104, a collimating lens 138, and a reference mirror 139 are used as a fundus 160 as an object to be measured.
Interference light path 151 that causes the reflected light beam from the mirror to interfere with the reflected light beam from reference mirror 139 as the reference surface corresponding to the measurement object.
Is composed.

ここで、ビームスプリッタ135の点Q4から参照ミラー1
39の点Q5までの距離をLrとし、点Q4から眼底160までの
光軸距離をLtとする。このとき、参照ミラー139が仮想
的に光軸O上の位置に参照ミラー139′があるものとし
て、この参照ミラー139′の反射光と眼底160からの反射
光とが干渉したものとみることができ、Lt−Lrは眼底16
0から参照ミラー139′までの空気換算した光路差であ
る。
Here, the reference mirror from the point Q 4 of the beam splitter 135 1
The distance to the point Q 5 39 and L r, the optical axis distance from point Q 4 to the fundus 160 and L t. At this time, assuming that the reference mirror 139 has a reference mirror 139 'virtually at a position on the optical axis O, it can be considered that the reflected light of the reference mirror 139' and the reflected light from the fundus 160 interfere. Yes, L t −L r is 16
This is the optical path difference in air conversion from 0 to the reference mirror 139 '.

次に、測定装置から眼底までの測定原理について説明
する。
Next, the principle of measurement from the measuring device to the fundus will be described.

レーザダイオード130の波長λを変化させた場合、ホ
トダイオード146に入射する干渉光の強度は基準ミラー1
44で反射される反射光と参照ミラー145で反射される反
射光との光路差2(D1−D2)に対応する位相差によって
決定され、ホトダイオード142に形成される干渉縞の強
度は、参照ミラー139で反射される反射光と眼底160で反
射される反射光との光路差2(Lt−Lr)に対応する位相
差によって決定される。レーザーダイオード130から出
射されるレーザー光の波長が一定であれば、ホトダイオ
ード142、146の干渉縞の強度は一定の値を示す。
When the wavelength λ of the laser diode 130 is changed, the intensity of the interference light incident on the photodiode 146 is
The intensity of the interference fringes formed on the photodiode 142 is determined by the phase difference corresponding to the optical path difference 2 (D 1 −D 2 ) between the reflected light reflected by the reference light 44 and the reflected light reflected by the reference mirror 145. is determined by the phase difference corresponding to the optical path difference 2 (L t -L r) of the reflected light reflected by the reflection light and the fundus 160 is reflected by the reference mirror 139. If the wavelength of the laser light emitted from the laser diode 130 is constant, the intensity of the interference fringes of the photodiodes 142 and 146 shows a constant value.

ここで、仮想的な参照ミラー139′と角膜頂点120Pと
の光軸O上での距離を第7図に示すようにPXとすると、
このPXは角膜距離検出系を用いて角膜頂点120Pを検出す
ることによって求めることができる。というのは、基準
位置Yから角膜頂点位置120Pまでの距離を測定すれば、
基準位置Yから角膜頂点120Pまでの距離が測定され、基
準位置Yと仮想的な参照ミラー139′との関係はあらか
じめ設計によって決めることができるからである。従っ
て、Lt−Lrを得ることができれば、空気換算した眼軸長
ALを求めることができ、眼軸長ALは平均屈折率をnA
し、 AL=(Lt−Lr−PX)/nA として求めることができる。
Here, when P X to indicate the distance on the optical axis O of the virtual reference mirror 139 'and the corneal vertex 120P in Figure 7,
The P X can be determined by detecting the corneal vertex 120P with corneal distance detection system. That is, if the distance from the reference position Y to the corneal vertex position 120P is measured,
This is because the distance from the reference position Y to the corneal vertex 120P is measured, and the relationship between the reference position Y and the virtual reference mirror 139 'can be determined in advance by design. Therefore, if L t −L r can be obtained, the eye axis length in air conversion
AL can be obtained, axial length AL is the average refractive index n A, it can be obtained as AL = (L t -L r -P X) / n A.

Lt−Lrは、以下に説明する原理に基づく測定を行うこ
とによって得ることができる。
L t −L r can be obtained by performing measurement based on the principle described below.

レーザー光の波長をλとし、このレーザー光の波長λ
を後述するレーザー駆動部によって変化させる。その波
長変化量をΔλとすると、基準干渉光路のホトセンサ14
6における波長変化前のレーザー光束の位相差は2π・
2(D1−D2)/λである。波長をΔλ変化させた後の位
相差は、 2π・2(D1−D2)/(λ+Δλ)である。
Let the wavelength of the laser light be λ, the wavelength λ of this laser light
Is changed by a laser driver described later. Assuming that the wavelength change amount is Δλ, the photosensor 14 in the reference interference optical path
The phase difference of the laser beam before the wavelength change at 6 is 2π ·
2 (D 1 −D 2 ) / λ. The phase difference after changing the wavelength by Δλ is 2π · 2 (D 1 −D 2 ) / (λ + Δλ).

従って、波長をΔλだけ変化させると、位相差が2π
/λから2π・2(D1−D2)/(λ+Δλ)だけ変化す
ることになる。ここで、波長λに対してその波長変化量
Δλが極めて小さいとすると、波長変化後の位相差は、
級数展開によって、2π・2(D1−D2)・(1/λ−Δλ
/λ)と近似でき、その位相差の変化量は、 2π・2(D1−D2)・Δλ/λとなる。
Therefore, if the wavelength is changed by Δλ, the phase difference becomes 2π
/ Λ by 2π · 2 (D 1 −D 2 ) / (λ + Δλ). Here, assuming that the wavelength change amount Δλ is extremely small with respect to the wavelength λ, the phase difference after the wavelength change is
By the series expansion, 2π · 2 (D 1 −D 2 ) · (1 / λ−Δλ)
/ Λ 2 ), and the amount of change in the phase difference is 2π · 2 (D 1 −D 2 ) · Δλ / λ 2 .

同様に、測定干渉光路151のホトセンサ142における位
相差の変化量は、 2π・2(Lt−Lr)・Δλ/λとなる。
Similarly, the amount of change in phase difference in the photosensor 142 of the measured interference path 151 becomes 2π · 2 (L t -L r ) · Δλ / λ 2.

今、ホトセンサ142における位相差の変化をΨ、ホ
トセンサ146における位相差の変化をΨとすると、 Ψ=4π(D1−D2)・Δλ/λ (1) Ψ=4π(Lt−Lr)・Δλ/λ (2) となり、 Δλ/λを上記の式から消去すると、 Lt−Lr=Ψ1 と表現できる。 (3) この式は、干渉光の位相差の変化量を求めれば、仮想
的な参照面139′から眼底160までの距離(Lt−Lr)を測
定できることを意味している。ここで、波長変化Δλが
連続的であるとして、一般的な干渉の式について考察す
る。
Now, 1 change in the phase difference in the photosensor 142 [psi, when a change in the phase difference and [psi 2 in the photosensor 146, Ψ 1 = 4π (D 1 -D 2) · Δλ / λ 2 (1) Ψ 2 = 4π ( L t −L r ) · Δλ / λ 2 (2) When Δλ / λ 2 is eliminated from the above equation, L t −L r = Ψ 1 / Ψ 2 can be expressed. (3) This equation, by obtaining the amount of change in the phase difference of the interference light, which means that can measure the distance (L t -L r) from the virtual reference surface 139 'to the fundus 160. Here, assuming that the wavelength change Δλ is continuous, a general interference equation will be considered.

一般的な干渉の式は、 I=I1+12+2(I1・121/2・COSδ (4) と表現される。Wherein the common interference is expressed as I = I 1 +1 2 +2 ( I 1 · 1 2) 1/2 · COSδ (4).

ここで、Iは、ホトダイオード142、146上での干渉光
の強度、I1、12は互いに干渉する光束の強度、δは互い
に干渉する光束の位相差であり、 たとえば、 δは4π(D1−D2)(1/λ−Δλ/λ)である。
Here, I is the intensity of the interference light on the photodiode 142, 146, I 1, 1 2 is the intensity of the interfering light beams with one another, [delta] is the phase difference of the interfering light beams with one another, for example, [delta] is 4 [pi] (D 1− D 2 ) (1 / λ−Δλ / λ 2 ).

(4)式に着目すると、波長λを連続的に変化させる
と、位相差δが2π変化するたびに、(4)式の第3項
の値が周期的に変化するので、干渉縞の強度Iが周期的
に変化することがわかる。
Focusing on the expression (4), if the wavelength λ is continuously changed, the value of the third term of the expression (4) periodically changes every time the phase difference δ changes by 2π, so that the intensity of the interference fringe is changed. It can be seen that I changes periodically.

ここで、強度変化の周期数は位相差の変化を2πで割
った値であり、(3)式によって得られるΨ1はホ
トセンサ142、146により得られる干渉縞の強度変化の周
期数の比を示している。よって、ホトセンサ142、146に
よって得られる干渉縞の強度変化の周期数の比を示して
いる。
Here, the number of periods of the intensity change is a value obtained by dividing the change of the phase difference by 2π, and Ψ 1 / Ψ 2 obtained by the equation (3) is the number of periods of the intensity change of the interference fringes obtained by the photosensors 142 and 146. Is shown. Therefore, the ratio of the number of periods of the intensity change of the interference fringes obtained by the photo sensors 142 and 146 is shown.

よって、ホトセンサ142、146により得られる干渉縞の
強度変化周期数を測定すれば、(Lt−Lr)が求められ、
眼底までの距離が既述の通りに求まることになる。
Therefore, by measuring the number of periods of intensity change of the interference fringes obtained by the photo sensors 142 and 146, (L t −L r ) is obtained,
The distance to the fundus is obtained as described above.

なお、波長変化に基づく干渉縞の強度変化は、言葉を
代えて言うと、ホトセンサ142、146の特定箇所における
干渉縞そのものの位置変化ともみることができる。
In other words, the change in the intensity of the interference fringes based on the change in the wavelength can be regarded as a change in the position of the interference fringes at specific locations of the photosensors 142 and 146, in other words.

次に、レーザーダイオードの波長変調について説明す
る。
Next, wavelength modulation of the laser diode will be described.

ところで、被検眼103の眼球は拍動により拡大、収縮
している。すなわち、眼球は1分間に60〜80回の拡大収
縮を繰り返し、その変動量は3μm程度である。従っ
て、干渉縞の本数に換算すると約8本程度となり、往復
16本程度の干渉縞の動きが観測されるため、拍動の一周
期を80回/60秒=1.33Hzとすると、21.33Hzの周期で干渉
縞の出力が変化する。
By the way, the eyeball of the subject's eye 103 is expanding and contracting due to pulsation. That is, the eyeball repeatedly expands and contracts 60 to 80 times per minute, and its fluctuation amount is about 3 μm. Therefore, when converted to the number of interference fringes, it is about eight, and
Since movement of about 16 interference fringes is observed, if one cycle of pulsation is set to 80 times / 60 seconds = 1.33 Hz, the output of the interference fringes changes at a cycle of 21.33 Hz.

従って、レーザーダイオード130を高速波長変調して
拍動の周期に較べて充分短い間隔で測定を行う手段を採
用した。
Therefore, a means for performing high-speed wavelength modulation of the laser diode 130 and performing measurement at intervals sufficiently short as compared with the period of the pulsation is employed.

レーザーダイオード130は、第6図、第8図に示すよ
うに、レーザー駆動部152によって制御される。このレ
ーザー駆動部152は、第9図(イ)に示すパルス電流を
レーザーダイオード130に向かって出力する。レーザー
ダイオード130の温度は、このパルス電流によって温度
変化(上昇)し、第9図(ロ)に示す温度変化曲線Tを
描くことになる。この温度変化は安定するのに数ms程度
を要する。
The laser diode 130 is controlled by a laser driver 152 as shown in FIGS. The laser driver 152 outputs a pulse current shown in FIG. The temperature of the laser diode 130 changes (rises) due to the pulse current, and a temperature change curve T shown in FIG. 9B is drawn. This temperature change takes about several ms to stabilize.

レーザーダイオード130は温度変化と発光波長とが、
一対一の対応関係がある領域で使用する。ただし、温度
変化が時間に対して非線形であるため、その発光波長も
非線形で変化することになる。従って、ホトセンサ14
2、146に受光される干渉縞の位相変化もこの温度変化の
非線形性に基づく影響を受けることになる。
The laser diode 130 has a temperature change and an emission wavelength,
Use in areas that have a one-to-one correspondence. However, since the temperature change is non-linear with respect to time, the emission wavelength also changes non-linearly. Therefore, the photo sensor 14
The phase change of the interference fringes received at 2, 146 is also affected by the nonlinearity of the temperature change.

すなわち、第9図(ハ)に示すようにホトダイオード
142から出力される干渉信号の干渉波形C0は、温度上昇
変化が急激な初期の段階で周期が短く、温度変化が緩や
かな後期の段階で周期が長くなる。ホトダイオード146
から出力される干渉信号の干渉波形C1についても同様で
ある。ここで、干渉波形C1の周波数が干渉波形C0の周波
数よりも高いのは、基準干渉光路147での光路差(D1−D
2)を測定干渉路147での光路差(Lt−Lr)よりも充分に
大きく設計しているからである。ここでは、基準光路差
(D1−D2)は(Lt−Lr)の約6倍に設定されている。な
お、基準干渉光路147の設計に当たっては、その光学距
離を長く延ばすために光ファイバーを用いることができ
る。
That is, as shown in FIG.
142 interference waveform C 0 of the interference signal output from the period at the stage of temperature rise changes suddenly initial short, period becomes longer at the temperature change is gradual late phase. Photodiode 146
The same applies to the interference waveform C 1 of the interference signal output from. Here, the frequency of the interference waveform C 1 is higher than the frequency of the interference wave C 0 is the optical path difference between the reference interference optical path 147 (D 1 -D
2) because is designed sufficiently larger than the optical path difference at the measured interference path 147 (L t -L r). Here, the reference optical path difference (D 1 −D 2 ) is set to be about 6 times (L t −L r ). In designing the reference interference optical path 147, an optical fiber can be used to extend the optical distance.

基準干渉光路147と測定干渉光路151とは、同一レーザ
ー光をビームスプリッタ132で分割しているので、レー
ザー光の波長変化の仕方と同じである。従って、ホトダ
イオード142の干渉信号の周期とホトダイオード146の干
渉信号の周期との比は、測定光路差(Lt−Lr)と基準光
路差(D1−D2)との比、(D1−D2)/(Lt−Lr)によっ
てのみ決まる。この比をKとする。
Since the same laser light is divided by the beam splitter 132 in the reference interference light path 147 and the measurement interference light path 151, the method of changing the wavelength of the laser light is the same. Therefore, the ratio of the period of the interference signal of the photodiode 142 to the period of the interference signal of the photodiode 146 is the ratio of the measured optical path difference (L t −L r ) to the reference optical path difference (D 1 −D 2 ), (D 1 −D 2 ) / (L t −L r ). This ratio is defined as K.

この比Kを求めるために、信号処理回路149はホトセ
ンサ146の干渉信号に基づいてホトセンサ142の干渉信号
をサンプリングする構成とされている。すなわち、信号
処理回路149は、トリガー回路153を有している。このト
リガー回路153はレーザー駆動部152によって同期制御さ
れ、第9図(ニ)に示すスライスレベルVにより干渉波
形C1をスライスし、干渉波形C1の一周期毎に、第9図
(ホ)に示すタイミングクロック信号C2を生成する機能
を有する。ホトダイオード142の干渉信号は信号処理回
路149のA/Dコンバータ154に入力される。A/Dコンバータ
154はトリガー回路153のタイミングクロック信号C2に基
づき、干渉波形C2の出力値をA/D変換してメモリー155に
向かって出力する。これによって、干渉波形C0がいくつ
かのサンプリング個数で一周期を構成しているかがわか
ることになる。すなわち、ホトダイオード142の一周期
がホトダイオード146の何周期に相当するかがわかるこ
とになる。第9図(ヘ)はそのメモリ155に記憶された
サンプリング値を用いて干渉波形C0を等間隔に表わした
図である。従って、信号処理回路149は、第2受光部の
出力信号をタイミング信号として用いて、第1受光部の
出力信号をサンプリングし、周期波信号を形成する周期
波信号形成部として機能する。
In order to obtain the ratio K, the signal processing circuit 149 is configured to sample the interference signal of the photo sensor 142 based on the interference signal of the photo sensor 146. That is, the signal processing circuit 149 includes the trigger circuit 153. The trigger circuit 153 is synchronously controlled by a laser drive unit 152, FIG. 9 slicing the interference waveform C 1 by slice level V shown in (d), one every cycle, Figure 9 of the interference waveform C 1 (e) It has a function of generating a timing clock signal C 2 shown. The interference signal of the photodiode 142 is input to the A / D converter 154 of the signal processing circuit 149. A / D converter
154 on the basis of the timing clock signal C 2 of the trigger circuit 153, the output value of the interference waveform C 2 A / D-converts and outputs toward the memory 155. This results in either an interference waveform C 0 constitute one cycle at some sampling number is found. That is, it is possible to know how many periods of the photodiode 142 correspond to one period of the photodiode 142. 9 (f) is a view showing equally spaced interference waveform C 0 using the sampled value stored in the memory 155. Therefore, the signal processing circuit 149 functions as a periodic wave signal forming unit that samples the output signal of the first light receiving unit using the output signal of the second light receiving unit as a timing signal and forms a periodic wave signal.

ここでは、6個のサンプリング値で一周期が構成され
ているので、K=6である。従って、このKを演算回路
156により演算し、 K=(Lt−Lr)/(D1−D2) の式を変形した(Lt−Lr)=(D1−D2)/Kを計算すれ
ば、(D1−D2)が既知であるので、(Lt−Lr)を求める
ことができる。よって、演算回路156は、基準干渉光路
の光路差と周期波信号とに基づき、測定対象物までの距
離を演算する演算部として機能し、また眼軸長を求める
場合には眼底位置測定部として機能することになる。
Here, since one cycle is composed of six sampling values, K = 6. Therefore, this K is
Was calculated by 156, by calculating the K = (L t -L r) / obtained by modifying the formula (D 1 -D 2) (L t -L r) = (D 1 -D 2) / K, ( Since (D 1 −D 2 ) is known, (L t −L r ) can be obtained. Therefore, the arithmetic circuit 156 functions as an arithmetic unit that calculates the distance to the measurement target based on the optical path difference of the reference interference optical path and the periodic wave signal, and also as a fundus position measuring unit when calculating the axial length. Will work.

なお、一般には、比Kは端数となる。この場合には、
ホトダイオード142の干渉信号の一周期分のデータをた
とえば内挿法によって求め、ホトダイオード142の干渉
信号の一周期に含まれるホトダイオード146の干渉信号
の一周期の個数を求めればよい。
In general, the ratio K is a fraction. In this case,
Data of one cycle of the interference signal of the photodiode 142 may be obtained by, for example, an interpolation method, and the number of one cycle of the interference signal of the photodiode 146 included in one cycle of the interference signal of the photodiode 142 may be obtained.

以上、第1実施例について説明したが、干渉光学系10
1の適宜箇所にNDフィルターを設けて光量調整を行うこ
とにすれば、測定干渉光路151における干渉信号を適正
に取り出すことができる。
The first embodiment has been described above.
If an ND filter is provided at an appropriate position in (1) to adjust the light amount, an interference signal in the measurement interference optical path 151 can be properly extracted.

この第1実施例によれば、二重リング像を用いて角膜
頂点の位置を測定するものであるので、式に示す如
く、もともと、角膜の曲率半径を測定でき、従って、角
膜形状測定装置(ケラト装置)に兼用できるという効果
を奏する。
According to the first embodiment, since the position of the corneal apex is measured using the double ring image, the radius of curvature of the cornea can be originally measured as shown in the equation, and therefore, the corneal shape measuring device ( (Kerat apparatus).

(実施例2) 第10図は角膜距離測定系としてアライメント光学系用
いて角膜頂点位置を求める光学系を示すものである。
Embodiment 2 FIG. 10 shows an optical system for obtaining a corneal apex position using an alignment optical system as a corneal distance measuring system.

第10図において、アライメント光学系200は第1光学
系201と第2光学系202とからなっている。第1光学系20
1と第2光学系202とは光軸O1を境に対称形である。光軸
O1上には、対物レンズ203、ミラー204、結像レンズ205
が設けられている。対物レンズ203、結像レンズ205は被
検眼103の前眼部観察の際に用いられる。ミラー204には
ハーフミラー又はバンドパスミラーが用いられ、ミラー
204は第11図に示す干渉光学系を用いての測定の際にレ
ーザー光を反射する機能を有する。この干渉光学系の構
成については後述する。
In FIG. 10, the alignment optical system 200 includes a first optical system 201 and a second optical system 202. First optical system 20
1 and the second optical system 202 is symmetrical to the boundary of the optical axis O 1. optical axis
O 1 on the objective lens 203, a mirror 204, an imaging lens 205
Is provided. The objective lens 203 and the imaging lens 205 are used when observing the anterior segment of the eye 103 to be inspected. As the mirror 204, a half mirror or a band-pass mirror is used.
Reference numeral 204 has a function of reflecting a laser beam at the time of measurement using the interference optical system shown in FIG. The configuration of this interference optical system will be described later.

第1光学系201は照射光学系としての点光源206、ハー
フミラー207、レンズ208を有し、第2光学系202は、照
射光学系としての点光源209、ハーフミラー210、レンズ
211を有する。点光源206はハーフミラー207を介してレ
ンズ208の焦点位置に設置され、点光源209はハーフミラ
ー210を介してレンズ211の焦点位置に設置されている。
点光源206からの光はレンズ208によって平行光束として
被検眼103の角膜120に投影され、点光源209からの光は
レンズ211によって平行光束として角膜120に投影され
る。
The first optical system 201 has a point light source 206, a half mirror 207, and a lens 208 as an irradiation optical system, and the second optical system 202 has a point light source 209, a half mirror 210, and a lens as an irradiation optical system.
Has 211. The point light source 206 is installed at the focal position of the lens 208 via the half mirror 207, and the point light source 209 is installed at the focal position of the lens 211 via the half mirror 210.
Light from the point light source 206 is projected by the lens 208 as a parallel light beam onto the cornea 120 of the eye 103 to be inspected, and light from the point light source 209 is projected onto the cornea 120 as a parallel light beam by the lens 211.

レンズ211による平行光束は角膜120の表面によって反
射され、その反射光束はレンズ208、ハーフミラー207を
通過して全反射ミラー212に導かれ、この全反射ミラー2
12によって反射される。一方、レンズ208による平行光
束は角膜120の表面によってその角膜の焦点位置からの
発散光として反射され、その反射光束はレンズ211、ハ
ーフミラー210を通過して全反射ミラー213に導かれ、こ
の全反射ミラー213によって反射される。この角膜鏡面
反射によって角膜120には、点光源206、209に基づく輝
点像214、215が形成される。
The parallel light beam by the lens 211 is reflected by the surface of the cornea 120, and the reflected light beam passes through the lens 208 and the half mirror 207 and is guided to the total reflection mirror 212.
Reflected by 12. On the other hand, the parallel light beam by the lens 208 is reflected by the surface of the cornea 120 as divergent light from the focal position of the cornea, and the reflected light beam passes through the lens 211 and the half mirror 210 and is guided to the total reflection mirror 213, The light is reflected by the reflection mirror 213. Bright spot images 214 and 215 based on point light sources 206 and 209 are formed on the cornea 120 by the corneal specular reflection.

全反射ミラー212の反射方向前方には物側にテレセン
トリックの絞り216が設置され、全反射ミラー213の反射
方向前方には物側にテレセントリックの絞り217が設置
され、テレセントリック絞り216、217はレンズ208、211
の後方焦点に位置している。ここに、レンズ208、全反
射ミラー212、絞り216(レンズ211、全反射ミラー213、
絞り217)は受光光学系を構成している。全反射ミラー2
12、213により反射された反射光は、絞り216、217を通
過してレンズ218、219にそれぞれ導かれる。絞り216、2
17は各レンズ218、219に関し、イメージセンサ221と共
役であり、絞り216、217はその各レンズ218、219の焦点
位置にある。レンズ218、219は像側にテレセントリック
に設置されており、レンズ218、219に導かれた反射光は
第3受光部としての二次元イメージセンサ221にそれぞ
れ結像される。
A telecentric stop 216 is installed on the object side in front of the reflection direction of the total reflection mirror 212, a telecentric stop 217 is installed on the object side in front of the reflection direction of the total reflection mirror 213, and the telecentric stops 216 and 217 are lenses 208. , 211
Is located at the rear focal point. Here, the lens 208, the total reflection mirror 212, the aperture 216 (the lens 211, the total reflection mirror 213,
The stop 217) forms a light receiving optical system. Total reflection mirror 2
The light reflected by the light sources 12 and 213 passes through the apertures 216 and 217 and is guided to the lenses 218 and 219, respectively. Aperture 216, 2
Reference numeral 17 relates to each of the lenses 218 and 219, which is conjugate with the image sensor 221. The stops 216 and 217 are located at the focal positions of the respective lenses 218 and 219. The lenses 218 and 219 are installed telecentrically on the image side, and the reflected light guided to the lenses 218 and 219 forms an image on a two-dimensional image sensor 221 as a third light receiving unit.

このアライメント光学系200によれば、第12図に示す
ように、被検眼103に対して光軸方向に測定装置の作動
距離がずれた場合でも、物側においてのアライメント光
学系200の光軸O1と主光線との為す角度θが作動距離
がずれていない場合のアライメント光学系200の光軸O1
と主光線との為す角度θと等しく、また、像側におい
てのアライメント光学系200の光軸O1と主光線との為す
角度θが作動距離がずれていない場合のアライメント
光学系200の光軸O1と主光線との為す角度θと等し
い。また、二次元イメージセンサ221には各点光源206、
209に基づく輝点像i1′、i2′が第14図に示すように中
心O2を境に対称位置にスプリットして形成される。一
方、作動距離は角膜頂点120Pに一致しているが、被検眼
103に対して左右方向に測定装置のアライメントがずれ
た場合には、第13図に示すように、物側においてのアラ
イメント光学系200の光軸O1と主光線との為す角度θ
が作動距離がずれていない場合のアライメント光学系20
0の光軸O1と主光線との為す角度θと等しく、また、
像側においてのアライメント光学系200の光軸O1と主光
線との為す角度θが作動距離がずれていない場合のア
ライメント光学系200の光軸O1と主光線との為す角度θ
と等しい。この場合には、輝点像i1、i2は分離せず
に、二次元イメージセンサ221の原点O2からの位置がず
れる。
According to this alignment optical system 200, as shown in FIG. 12, even when the working distance of the measuring device is shifted in the optical axis direction with respect to the eye 103 to be inspected, the optical axis O of the alignment optical system 200 on the object side is shifted. The optical axis O 1 of the alignment optical system 200 when the angle θ 1 formed between 1 and the principal ray does not deviate from the working distance.
And equal to the angle theta 1 for the principal ray, also, the alignment optical system 200 when the angle formed theta 2 for the optical axis O 1 and the principal ray of the alignment optical system 200 of the image side is not deviated working distance equal to the angle theta 2 for the optical axis O 1 and the principal ray. The two-dimensional image sensor 221 has each point light source 206,
Bright spot images i 1 ′ and i 2 ′ based on 209 are split at symmetrical positions with respect to the center O 2 as shown in FIG. On the other hand, the working distance matches the corneal vertex 120P,
When the alignment of the measuring device is shifted in the left-right direction with respect to 103, as shown in FIG. 13, the angle θ 1 formed between the optical axis O 1 of the alignment optical system 200 and the principal ray on the object side.
20 when the working distance is not shifted
It is equal to the angle θ 1 between the optical axis O 1 of 0 and the principal ray, and
The angle formed between the order to the angle theta 2 is the optical axis O 1 and the principal ray of the alignment optical system 200 when no shift working distance between the optical axis O 1 and the principal ray of the alignment optical system 200 of the image side theta
Equal to 2 . In this case, luminescent spot image i 1, i 2 is without separation, shifts the position of the origin O 2 of the two-dimensional image sensor 221.

ここで、レンズ208の焦点距離をf1、レンズ218の焦点
距離をf2とし、絞り216を基準にして考える。第12図に
おいて、作動距離がΔZだけずれると、作動距離がずれ
ていない場合に較べて主光線の位置が、ΔZ・sinθ
だけずれる。
Here, the focal length of the lens 208 is f 1 , the focal length of the lens 218 is f 2 , and the aperture 216 is considered as a reference. In FIG. 12, when the working distance is shifted by ΔZ, the position of the chief ray becomes ΔZ · sin θ 1 compared to the case where the working distance is not shifted.
Just shift.

また、レンズ208、絞り216、及びレンズ218が形成す
る光学系は第16図に示すように物側及び像側にテレセン
トリックになっているため作動距離のずれΔZと二次元
イメージセンサ221上での中心O2から輝点i1′又はi2
までの距離ΔXは比例関係にある。
The optical system formed by the lens 208, the stop 216, and the lens 218 is telecentric on the object side and the image side as shown in FIG. Bright point i 1 ′ or i 2 ′ from center O 2
Is a proportional relationship.

従って、この光学系の倍率をβとすると、 ΔZsinθ=β・ΔXcosθ の関係がある。Therefore, when the magnification of the optical system beta, a relationship of ΔZsinθ 1 = β · ΔXcosθ 2.

よって、作動距離のずれΔZは、 と表わされる。 Therefore, the deviation ΔZ of the working distance is It is expressed as

なお、輝点像i1が輝点像i2の右側にあるときを、ΔX
が正、その逆の場合をΔXが負であると決めるものとす
る。
Incidentally, when the luminescent spot image i 1 is to the right of the bright spot image i 2, [Delta] X
Is positive and vice versa when ΔX is negative.

ところで、輝点像i1′、i2′は特に区別できるもので
はないので、同時に二次元イメージセンサ221に形成さ
れている場合には、その区別を行うことができない。ま
た、仮に区別できるようになっているとしても、互いに
重なりあってくると、その位置を正確に求めることがで
きないことになる。従って、輝点像i1′に対応する点光
源206を発光させ、その輝点像i1′の二次元イメージセ
ンサ221の画像データをフレームメモリに蓄積させ、次
に、輝点像i2′に対応する点光源209を発光させ、その
輝点像i2′の画像データをフレームメモリに蓄積させ、
この画像データに基づき輝点像i1′、i2′の距離を求め
る。二次元イメージセンサ221の輝点像の間隔2ΔXを
測定すれば、f1、f2、θ、θが既知であるので、作
動距離のずれΔZが求められ、角膜頂点120Pから測定装
置の基準位置までの距離が得られる。
By the way, since the bright spot images i 1 ′ and i 2 ′ are not particularly distinguishable, if they are formed on the two-dimensional image sensor 221 at the same time, the distinction cannot be made. Even if they can be distinguished from each other, if they overlap each other, the position cannot be accurately obtained. Accordingly, 'to emit light 206 point corresponding to its reflexes i 1' luminescent spot image i 1 to accumulate image data of the two-dimensional image sensor 221 of the frame memory, then luminescent spot image i 2 ' Is caused to emit light, and the image data of the bright spot image i 2 ′ is accumulated in the frame memory,
The distance between the bright spot images i 1 ′ and i 2 ′ is obtained based on the image data. If the interval 2ΔX between the bright spot images of the two-dimensional image sensor 221 is measured, f 1 , f 2 , θ 1 , and θ 2 are known, and thus the working distance deviation ΔZ is obtained. The distance to the reference position is obtained.

なお、レンズ218を紙面垂直方向に上側に少しずら
し、レンズ219を紙面垂直方向に下側にずらすことにす
ると、第15図に示すように、作動距離が所定のときに、
輝点像i1′、i2′が上下方向にスプリットした状態で二
次元イメージセンサ221上に形成されるため、点光源20
6、209を同時に点灯させたままでも測定を行うことがで
きる。ただし、厳密に考えると、輝点像i1′、i2′の主
光線が二次元イメージセンサ221の観察面の垂直面内か
らずれるので、ΔXとΔZとの関係が少しずれるが、そ
の影響に基づく誤差は無視できる程度に小さい。
When the lens 218 is slightly shifted upward in the direction perpendicular to the paper and the lens 219 is shifted downward in the direction perpendicular to the paper, when the working distance is predetermined as shown in FIG.
Since the bright point images i 1 ′ and i 2 ′ are formed on the two-dimensional image sensor 221 in a vertically split state, the point light source 20
The measurement can be performed even when both 6, 209 are turned on. However, strictly speaking, the principal rays of the bright spot images i 1 ′ and i 2 ′ deviate from the vertical plane of the observation surface of the two-dimensional image sensor 221, so that the relationship between ΔX and ΔZ slightly deviates. Is negligibly small.

干渉光学系101は、第1実施例に用いたものと大略同
一であるので、同一構成要素に同一符号を付してその詳
細な説明は省略する。
Since the interference optical system 101 is substantially the same as that used in the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

(実施例3) 第16図は角膜距離測定系としてコンフォーカル光学系
を用いた実施例を示すものである。
Embodiment 3 FIG. 16 shows an embodiment using a confocal optical system as a corneal distance measuring system.

角膜距離測定系は、光源300、集光レンズ301、第1絞
りとしてのピンホール板302、リレーレンズとしてのコ
リメートレンズ303、ビームスプリッタ304、対物レンズ
305、レンズ306、スペーシャルフィルタ307、受光器308
からなっている。光源300を出射した光は集光レンズ301
により集光され、ピンホール板302に収束される。ピン
ホール板302は二次点光源としての役割を果たし、ピン
ホール板302のピンホールを通過した光はビームスプリ
ッタ304により反射され、コリメートレンズ303により平
行光束とされる。
The corneal distance measurement system includes a light source 300, a condenser lens 301, a pinhole plate 302 as a first stop, a collimator lens 303 as a relay lens, a beam splitter 304, and an objective lens.
305, lens 306, spatial filter 307, light receiver 308
Consists of The light emitted from the light source 300 is collected by a condenser lens 301.
And is converged on the pinhole plate 302. The pinhole plate 302 serves as a secondary point light source, and light passing through the pinholes of the pinhole plate 302 is reflected by the beam splitter 304 and is converted into a parallel light beam by the collimator lens 303.

この平行光束はレンズ306を介して対物レンズ305に向
けて反射され、収束光束として被検眼103に導かれる。
対物レンズ305はその平行光束を幾何光学的に集光点309
に集光させる役割を果たす。ピンホール板302と集光点3
09とはコリメートレンズ303、対物レンズ305に関して共
役であり、集光点309とスペーシャルフィルタ307とは対
物レンズ305、レンズ306に関して共役である。すなわ
ち、集光点309は共焦点(コンフォーカル)となってお
り、角膜距離測定系は、共焦点光学系を構成している。
この共焦点光学系は、共焦点近傍以外の点から発した光
はスペーシャルフィルタ307を通過できないという光学
的性質を有する。なお、対物レンズ305は、集光点309の
位置を変更する対物レンズ部として機能する。
The parallel light beam is reflected toward the objective lens 305 via the lens 306, and is guided to the eye 103 as a convergent light beam.
The objective lens 305 geometrically optically focuses the parallel
It plays the role of condensing light. Pinhole plate 302 and focal point 3
09 is conjugate with respect to the collimating lens 303 and the objective lens 305, and the light-converging point 309 and the spatial filter 307 are conjugate with respect to the objective lens 305 and the lens 306. In other words, the condensing point 309 is confocal, and the corneal distance measuring system constitutes a confocal optical system.
This confocal optical system has an optical property that light emitted from points other than near the confocal point cannot pass through the spatial filter 307. Note that the objective lens 305 functions as an objective lens unit that changes the position of the focal point 309.

レンズ306は、ここでは、光軸O3方向に前後動可能で
あり、レンズ306には位置検出機構としてのリニアエン
コーダ310が臨んでおり、リニアエンコーダ310の出力は
位置検出回路311に入力されている。リニアエンコーダ3
10と位置検出回路311とはレンズ306の位置を検出する役
割を果たす。受光器308の出力は、増幅器312を介して信
号処理回路313に入力されている。信号処理回路313はト
リガー信号、タイミング信号を出力する機能を有する。
トリガー信号は干渉光学系のレーザーダイオード130の
駆動開始の際に用いられ、タイミング信号は位置検出回
路311によるレンズ位置特定の際に用いられる。位置検
出回路311はレンズ位置検出信号を演算回路156に向かっ
て出力する。演算回路156は、あらかじめ対応関係が付
けられているレンズ位置と装置・焦光点309間との距離
関係に基づき、測定装置の基準位置から角膜頂点120Pま
での距離を演算する機能を有する。
Lens 306, where is can move back and forth in the optical axis O 3 direction, the lens 306 is facing the linear encoder 310 as a position detection mechanism, the output of the linear encoder 310 is input to the position detection circuit 311 I have. Linear encoder 3
10 and the position detection circuit 311 serve to detect the position of the lens 306. The output of the light receiver 308 is input to the signal processing circuit 313 via the amplifier 312. The signal processing circuit 313 has a function of outputting a trigger signal and a timing signal.
The trigger signal is used when starting driving of the laser diode 130 of the interference optical system, and the timing signal is used when specifying the lens position by the position detection circuit 311. The position detection circuit 311 outputs a lens position detection signal to the arithmetic circuit 156. The arithmetic circuit 156 has a function of calculating the distance from the reference position of the measuring device to the corneal vertex 120P based on the distance relationship between the lens position and the device / focal point 309 that has been previously associated.

今、集光点309が第17図(a)に示す位置にあると
き、眼球の各反射面からの反射光はスペーシャルフィル
タ307を通過できず、受光器308にほとんど入射しない。
レンズ306を第17図(b)、(c)に示すように光軸O3
方向に被検眼103に向かって近付けると、集光点309が角
膜120の表面にほぼ一致する状態の時から、その角膜120
の表面からの反射光がスペーシャルフィルタ307を通過
し始めることになる。従って、受光器308の出力は徐々
に増大し始め、集光点309が角膜120の表面に一致した時
最大となる。すなわち、角膜120の表面に集光点309が一
致する状態のときに、まず、最初のピークが現われる。
そして、更に、レンズ306を被検眼103に近付けて行く
と、受光器308からの出力には角膜120の裏面、水晶体31
5の表面等の反射光に基づくピークが現われる。
Now, when the focal point 309 is at the position shown in FIG. 17 (a), the light reflected from each reflecting surface of the eye cannot pass through the spatial filter 307 and hardly enters the light receiver 308.
The lens 306 is moved along the optical axis O 3 as shown in FIGS.
When the focusing point 309 approaches the surface of the cornea 120 in a direction close to the subject's eye 103, the cornea 120
The light reflected from the surface starts to pass through the spatial filter 307. Therefore, the output of the light receiver 308 starts to gradually increase, and becomes maximum when the focal point 309 coincides with the surface of the cornea 120. That is, when the focal point 309 coincides with the surface of the cornea 120, the first peak first appears.
When the lens 306 is further moved closer to the subject's eye 103, the output from the light receiver 308 includes the back surface of the cornea 120 and the lens 31.
A peak based on the reflected light from the surface 5 appears.

従って、信号処理回路313に最初のピークに基づきト
リガー信号とタイミング信号とを出力させることにすれ
ば、位置検出回路311は集光点309が角膜120の表面にあ
るときのレンズ306の位置を検出し、演算回路156はその
レンズ306の位置に基づき基準位置から角膜頂点120Pま
での距離を演算することになる。同時に、トリガー信号
に基づき眼底までの距離測定が開始される。
Therefore, if the signal processing circuit 313 outputs the trigger signal and the timing signal based on the first peak, the position detection circuit 311 detects the position of the lens 306 when the focal point 309 is on the surface of the cornea 120. Then, the arithmetic circuit 156 calculates the distance from the reference position to the corneal vertex 120P based on the position of the lens 306. At the same time, distance measurement to the fundus is started based on the trigger signal.

この共焦点光学系によれば、対物レンズ305の開口数
(N.A)を充分に大きく設計しておけば、第18図に示す
ように、集光点309が光軸O3に対して直交方向に角膜頂
点120Pから若干はずれたとしても、角膜120の表面と集
光点309とが一致している限り、受光器308が角膜120の
表面からの反射光をほとんど全て受光でき、従って、角
膜120に対する測定装置のアライメント誤差を許容でき
ることになる。
According to the confocal optical system, if sufficiently large design numerical aperture of the objective lens 305 (NA), as shown in FIG. 18, a direction perpendicular focal point 309 with respect to the optical axis O 3 Even if the corneal vertex 120P slightly deviates from the corneal apex 120P, as long as the surface of the cornea 120 and the focal point 309 coincide, the light receiver 308 can receive almost all the reflected light from the surface of the cornea 120, , The alignment error of the measuring device with respect to

たとえば、角膜120の曲率半径Rを7.7mmとし、全く対
物レンズ305に反射光が入射しなくなる開口数NAを0.25
とすると、光軸O3に対して直交方向の角膜頂点120Pに対
する集光点309のずれ量Δは1.93mmとなる。ただし、光
軸O3に対して直交方向に角膜頂点120Pに対して集光点30
9が1.93mmずれると、第19図に示すように、光軸O3方向
に実際の角膜頂点120Pに対して集光点309の位置が0.25m
mずれるので、ずれ量Δを1.93mm程度に大きく設計する
ことはできないが、ずれ量Δを0.5mm程度に設計してお
けば、光軸方向における実際の角膜頂点120Pに対する集
光点309の位置ずれは0.016mm程度であり、光軸方向への
集光点309の位置ずれを無視できる。なお、第18図にお
いて、斜線で示す部分は角膜からの反射光を示してい
る。
For example, the radius of curvature R of the cornea 120 is 7.7 mm, and the numerical aperture NA at which reflected light does not enter the objective lens 305 at all is 0.25.
When the shift amount of the focal point 309 with respect to the direction perpendicular to the corneal vertex 120P with respect to the optical axis O 3 delta becomes 1.93 mm. However, the focal point 30 with respect to the corneal vertex 120P in a direction perpendicular to the optical axis O 3
When 9 is shifted 1.93 mm, as shown in FIG. 19, with respect to the actual corneal vertex 120P to the optical axis O 3 direction position of the focal point 309 0.25 m
m, the shift amount Δ cannot be designed to be as large as about 1.93 mm. However, if the shift amount Δ is designed to be about 0.5 mm, the position of the focal point 309 with respect to the actual corneal vertex 120P in the optical axis direction can be reduced. The displacement is about 0.016 mm, and the displacement of the focal point 309 in the optical axis direction can be ignored. In FIG. 18, the hatched portions indicate the reflected light from the cornea.

干渉光学系101の構成は、第1実施例、第2実施例と
大略同一であるので、同一構成要素に同一符号を付して
示す。なお、その第16図において、314はダイクロイッ
クミラー、レンズ306は第1実施例のレンズ137に相当
し、レンズ303は第1実施例のコリメートレンズ136に相
当している。
Since the configuration of the interference optical system 101 is substantially the same as in the first and second embodiments, the same components are denoted by the same reference numerals. In FIG. 16, reference numeral 314 denotes a dichroic mirror, lens 306 corresponds to the lens 137 of the first embodiment, and lens 303 corresponds to the collimating lens 136 of the first embodiment.

以上の実施例において、模型眼ユニット141を角膜と
眼底の2面により形成し、眼軸長の計測について説明を
行ったが、これを水晶体の各面又は角膜内面等に設定す
ることにより各面間の眼内長さの測定を行うべく本発明
を適用できる。
In the above embodiment, the model eye unit 141 is formed by the two surfaces of the cornea and the fundus, and the measurement of the axial length has been described. However, by setting this to each surface of the crystalline lens or the inner surface of the cornea, etc. The present invention can be applied to measure the intraocular length between them.

(効果) 本発明に係わる請求項1に記載の測長装置は、以上説
明したように構成したので、光学部品を可動させなくと
も測定対象物までの距離を正確に測定できる効果があ
る。
(Effect) Since the length measuring device according to claim 1 of the present invention is configured as described above, there is an effect that the distance to the object to be measured can be accurately measured without moving the optical component.

本発明に係わる請求項3に記載の測長装置は、以上説
明したように、角膜頂点は幾何光学的光学系を用いて測
定し、眼底位置は干渉光学系を用いて測定することにし
たので、アライメント精度に厳格さを要求されなくと
も、眼軸長を正確に測定できる。
As described above, in the length measuring device according to claim 3 of the present invention, the corneal vertex is measured using the geometric optical system, and the fundus position is measured using the interference optical system. Even if strict alignment accuracy is not required, the axial length of the eye can be accurately measured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図ないし第9図は本発明に係わる測長装置の第1実
施例を説明するための説明図であって、 第1図は本発明に係わる測長装置の光学系を示す図、 第2図は第1図に示す二次元イメージセンサに形成され
るリング像を示す図、 第3図、第4図は第1図に示す角膜距離測定光学系の作
用を模式的に説明するための説明図、 第5図は角膜頂点位置検出を説明するための説明図、 第6図は干渉光学系の作用を説明するための光学図、 第7は角膜頂点位置と眼底位置とに基づき眼軸長を求め
るための説明図、 第8図は信号処理回路のブロック図、 第9図はその信号処理回路の作用を説明するためのタイ
ミングチャート、 第10図ないし第15図は本発明に係わる測長装置の第2実
施例を示す図であって、 第10図はその角膜距離測定系を示す光学図、 第11図はその干渉光学系を示す図、 第12図、第13図はその角膜距離測定系の作用を示す光学
模式図、 第14図、第15図は二次元イメージセンサに形成された輝
点像を示す図、 第16図ないし第19図は本発明に係わる測長装置の第3実
施例を示す図であって、 第16図はその光学図、 第17図はその角膜距離測定系の集光点の位置の変化を示
す説明図、 第18図、第19図はアライメントずれの説明図、 である。 100……角膜距離測定系、101……干渉光学系 102……リング状光源投影部(照射光学系) 103……被検眼、104……対物レンズ 107、221、308……二次元イメージセンサ(第3受光
部) 110……絞り(第2絞り)、124……絞り(第1絞り) 120……角膜、120P……角膜頂点 130……レーザーダイオード 132……ビームスプリッタ 139……参照ミラー(測定対象物対応面) 144……基準ミラー(基準対象物) 142……ホトセンサ(第1受光部) 146……ホトセンサ(第2受光部) 145……参照ミラー(基準対象物対応面) 147……基準干渉光路 160……眼底 149……信号処理回路(周期波信号形成部) 151……測定干渉光路 156……演算部(眼底位置測定部、角膜位置測定部) 206、209……光源 216、217、301、302……絞り 303……コリメートレンズ(リレーレンズ部) 304……ビームスプリッタ、305……対物レンズ
1 to 9 are explanatory views for explaining a first embodiment of a length measuring apparatus according to the present invention, and FIG. 1 is a view showing an optical system of the length measuring apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a ring image formed on the two-dimensional image sensor shown in FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are diagrams for schematically explaining the operation of the corneal distance measuring optical system shown in FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining corneal vertex position detection, FIG. 6 is an optical diagram for explaining the operation of the interference optical system, and FIG. 7 is an ocular axis based on a corneal vertex position and a fundus position. FIG. 8 is a block diagram of a signal processing circuit, FIG. 9 is a timing chart for explaining the operation of the signal processing circuit, and FIGS. 10 to 15 are measurement diagrams according to the present invention. FIG. 10 is a diagram showing a second embodiment of the long device, FIG. 10 is an optical diagram showing a corneal distance measuring system, FIG. 11 is a diagram showing the interference optical system, FIGS. 12 and 13 are optical schematic diagrams showing the operation of the corneal distance measuring system, and FIGS. 14 and 15 are luminescent images formed on the two-dimensional image sensor. 16 to 19 are diagrams showing a third embodiment of the length measuring device according to the present invention, FIG. 16 is an optical diagram thereof, and FIG. 17 is a corneal distance measuring system thereof. FIG. 18 and FIG. 19 are explanatory diagrams showing a change in the position of the converging point of FIG. 100: corneal distance measurement system, 101: interference optical system 102: ring-shaped light source projection unit (irradiation optical system) 103: eye to be examined, 104: objective lenses 107, 221, 308: two-dimensional image sensor ( Third light receiving unit) 110: diaphragm (second diaphragm), 124: diaphragm (first diaphragm) 120: cornea, 120P: corneal vertex 130: laser diode 132: beam splitter 139: reference mirror ( Surface for measuring object) 144 Reference mirror (reference object) 142 Photosensor (first light receiving unit) 146 Photosensor (second light receiving unit) 145 Reference mirror (surface for reference object) 147 ... Reference interference light path 160... Fundus 149... Signal processing circuit (periodic wave signal forming unit) 151... Measurement interference light path 156. , 217, 301, 302… Aperture 303… Collimating lens (relay lens) 304… Beam Splitter, 305 …… Objective lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒井 昭浩 東京都板橋区蓮沼町75番1号 株式会社 トプコン内 (72)発明者 畑中 英樹 東京都板橋区蓮沼町75番1号 株式会社 トプコン内 (56)参考文献 特開 平2−4310(JP,A) 特開 平2−22502(JP,A) 特開 平3−269302(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 9/00 - 9/10 G01B 11/00 - 11/30 A61B 3/10────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Akihiro Arai 75-1, Hasunumacho, Itabashi-ku, Tokyo Topcon, Inc. (72) Inventor Hideki Hatanaka 75-1, Hasunumacho, Itabashi-ku, Tokyo Topcon, Inc. ( 56) References JP-A-2-4310 (JP, A) JP-A-2-22502 (JP, A) JP-A-3-269302 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01B 9/00-9/10 G01B 11/00-11/30 A61B 3/10

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】波長変化が可能なレーザ光を発するレーザ
ー光源と、 測定対象物により反射されたレーザー光と測定対象物対
応参照面により反射されたレーザー光とを干渉させる測
定干渉光路と該測定干渉光路より長い光路長を有して基
準対象物により反射されたレーザー光と基準対象物対応
参照面により反射されたレーザー光とを干渉させる基準
干渉光路とを形成し、前記レーザー光源からのレーザー
光を前記測定干渉光路と前記基準干渉光路とに導くビー
ムスプリッタと、 前記測定干渉光路を経由して干渉光として導かれた光を
受光する第1受光部と、 前記基準干渉光路を経由して干渉光として導かれた光を
受光する第2受光部と、 前記レーザー光源の発光波長を変化させるレーザー駆動
部と、 前記第2受光部の出力信号をタイミング信号として用い
て前記第1受光部の出力信号をサンプリングし、周期波
信号を形成する周期波信号形成部と、 前記基準干渉光路の光路長と前記周期波信号の周期とに
基づき測定対象物までの距離を求める演算部と、 を有することを特徴とする測長装置。
1. A laser light source that emits a laser beam whose wavelength can be changed, a measurement interference optical path for interfering a laser beam reflected by a measurement object and a laser beam reflected by a reference surface corresponding to the measurement object, and the measurement. Forming a reference interference optical path for causing the laser light reflected by the reference object and the laser light reflected by the reference object corresponding reference surface to have an optical path length longer than the interference light path, and forming a laser beam from the laser light source; A beam splitter that guides light to the measurement interference light path and the reference interference light path, a first light receiving unit that receives light guided as interference light via the measurement interference light path, and via the reference interference light path A second light receiving unit that receives light guided as interference light, a laser driving unit that changes an emission wavelength of the laser light source, and a timing of an output signal of the second light receiving unit A periodic wave signal forming unit that samples an output signal of the first light receiving unit using the signal as a signal and forms a periodic wave signal; and an object to be measured based on an optical path length of the reference interference optical path and a period of the periodic wave signal. And a calculation unit for calculating the distance of the length measurement device.
【請求項2】特許請求の範囲第1項に記載の測長装置に
おいて、レーザー駆動部は、レーザ光源をパルス点灯さ
せることにより前記レーザー光源の温度を変化させ、該
レーザー光源の発光波長が温度変化に基づき変化される
構成であることを特徴とする測長装置。
2. The length measuring apparatus according to claim 1, wherein the laser driving section changes the temperature of the laser light source by turning on the laser light source in a pulsed manner. A length measuring device having a configuration that is changed based on a change.
【請求項3】波長変化が可能なレーザ光を発するレーザ
ー光源と、 被検眼眼底により反射されたレーザー光と眼底対応参照
面により反射されたレーザー光とを干渉させる測定干渉
光路と該測定干渉光路より長い光路長を有して基準対象
物により反射されたレーザー光と基準対象物対応参照面
により反射されたレーザー光とを干渉させる基準干渉光
路とを形成し、前記レーザー光源からのレーザー光を前
記測定干渉光路と前記基準干渉光路とに導くビームスプ
リッタと、 前記測定干渉光路を経由して干渉光として導かれた光を
受光する第1受光部と、 前記基準干渉光路を経由して干渉光として導かれた光を
受光する第2受光部と、 前記レーザ光源の発光波長を変化させるレーザー駆動部
と、 前記第2受光部の出力信号をタイミング信号として用い
て前記第1受光部の出力信号をサンプリングし、周期波
信号を形成する周期波信号形成部と、 前記基準干渉光路の光路長と前記周期波信号の周期とに
基づき眼底までの距離を求める眼底位置測定部と、 前記被検眼の角膜に光束を照射する照射光学系と、 前記角膜からの反射光を第3受光部に導く受光光学系
と、 前記第3受光部の出力に基づき前記被検眼の角膜位置を
求める角膜位置測定部とを有し、 前記角膜位置と眼底位置とから前記被検眼の眼軸長を測
定することを特徴とする測長装置。
3. A laser light source that emits a laser beam whose wavelength can be changed, a measurement interference optical path that causes the laser light reflected by the fundus of the eye to be examined to interfere with the laser light reflected by the fundus-corresponding reference surface, and the measurement interference optical path. Forming a laser light reflected by the reference object having a longer optical path length and a reference interference light path for causing the laser light reflected by the reference object corresponding reference surface to interfere with the laser light from the laser light source; A beam splitter that guides the measurement interference light path and the reference interference light path, a first light receiving unit that receives light guided as interference light through the measurement interference light path, and an interference light that passes through the reference interference light path A second light receiving unit for receiving the light guided as a laser, a laser driving unit for changing the emission wavelength of the laser light source, and an output signal of the second light receiving unit as a timing signal. A periodic wave signal forming unit that samples an output signal of the first light receiving unit to form a periodic wave signal, and obtains a distance to a fundus based on an optical path length of the reference interference light path and a period of the periodic wave signal. A fundus position measuring unit, an irradiation optical system that irradiates a cornea of the eye with a light beam, a light receiving optical system that guides reflected light from the cornea to a third light receiving unit, and the light receiving unit that is based on an output of the third light receiving unit. A length measuring device, comprising: a corneal position measuring unit that obtains a corneal position of an eye examination; and measuring an axial length of the eye to be examined from the corneal position and a fundus position.
【請求項4】特許請求の範囲第3項に記載の測長装置に
おいて、 前記受光光学系は、被検眼角膜からの反射光を対物レン
ズの前方と共役位置に配置した第1絞りを介して第3受
光部に導く第1受光系及び被検眼角膜からの反射光を対
物レンズの後方と共役位置に配置した第2絞りを介して
第3受光部に導く第2受光系とから形成され、 前記角膜位置測定部は、前記第1絞りと前記第2絞りと
を通過した被検眼角膜からの反射光束の前記第3受光部
での位置から角膜位置を求める構成とされていることを
特徴とする測長装置
4. The length measuring device according to claim 3, wherein the light receiving optical system is configured to reflect the light reflected from the cornea of the eye to be examined through a first stop disposed at a position conjugate with the front of the objective lens. A first light receiving system for guiding the light to the third light receiving unit and a second light receiving system for guiding the reflected light from the cornea of the subject's eye to the third light receiving unit via a second stop disposed at a conjugate position with the back of the objective lens; The corneal position measurement unit is configured to obtain a corneal position from a position of the reflected light flux from the cornea of the eye to be examined passing through the first stop and the second stop at the third light receiving unit. Length measuring device
【請求項5】特許請求の範囲第3項に記載の測長装置に
おいて、 前記照射光学系は、被検眼角膜へ斜めに平行光束を照射
する構成とされ、 前記受光光学系は、被検眼角膜からの斜めへの反射光を
受け取る対物レンズ部と、その後方焦点位置に配置した
絞りとから構成され、 前記第3受光部は、前記対物レンズ部及び前記第3絞り
を介して受光する構成とされ、 前記角膜位置測定部は、前記第3受光部での受光位置か
ら角膜位置を求める構成とされていることを特徴とする
測長装置。
5. The length measuring apparatus according to claim 3, wherein the irradiation optical system is configured to irradiate a parallel light beam obliquely to the cornea of the eye to be examined, and the light receiving optical system is configured to irradiate the cornea of the eye to be examined. An objective lens unit for receiving reflected light obliquely from the lens, and a stop disposed at a rear focal position thereof, wherein the third light receiving unit receives light through the objective lens unit and the third stop. The corneal position measuring unit is configured to obtain a corneal position from a light receiving position at the third light receiving unit.
【請求項6】特許請求の範囲第3項記載の測長装置にお
いて、 前記照射光学系は、被検眼角膜を照射するための点光源
と、 該点光源の像を前記被検眼角膜近傍にその位置を変更可
能に形成する対物レンズとから形成され、 前記受光光学系は、被検眼角膜からの反射光を前記対物
レンズを通過した後に前記照射光学系から分離するビー
ムスプリッターと、前記対物レンズ部に対し前記点光源
の像と共役位置の第2絞りとから形成され、 前記第2受光部は、被検眼角膜からの反射光のうち前記
第2絞りを介して受光するように構成され、 前記角膜位置測定部は、前期対物レンズ部によって形成
される点光源の像位置の変化に応じた前記第2受光部の
信号の強度から被検眼角膜位置を求めるものであり、 前記眼底位置測定部と角膜測定部から眼軸長を求めるこ
とを特徴とする測長装置。
6. The length measuring device according to claim 3, wherein the irradiation optical system includes: a point light source for irradiating the cornea of the eye to be inspected; and an image of the point light source near the cornea of the eye to be inspected. An objective lens formed so as to be changeable in position, wherein the light receiving optical system is a beam splitter for separating reflected light from the cornea of the eye to be examined from the irradiation optical system after passing through the objective lens, and the objective lens unit. The second light receiving unit is formed from an image of the point light source and a second stop at a conjugate position, and is configured to receive light reflected from the cornea of the subject's eye via the second stop. The corneal position measuring unit is for obtaining the corneal position of the eye to be examined from the intensity of the signal of the second light receiving unit according to the change in the image position of the point light source formed by the objective lens unit, and the fundus position measuring unit Eye from corneal measurement unit Length measuring apparatus and obtaining the length.
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