JP2849447B2 - 眼内長さ測定装置 - Google Patents
眼内長さ測定装置Info
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
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- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/1005—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for measuring distances inside the eye, e.g. thickness of the cornea
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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、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、眼内測定対象物の位置を物理光学
的原理を利用した干渉光学系を用いて求めて、眼内測定
対象物から角膜頂点までの眼内長さを測定する眼内長さ
測定装置に関する。
光学系を用いて求め、眼内測定対象物の位置を物理光学
的原理を利用した干渉光学系を用いて求めて、眼内測定
対象物から角膜頂点までの眼内長さを測定する眼内長さ
測定装置に関する。
（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、眼内測定対象物としての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
信号を用いて眼内長さの一種である眼底と角膜との間の
距離（眼軸長）を測定する眼軸長測定装置が知られてい
る。
に照射し、眼内測定対象物としての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
信号を用いて眼内長さの一種である眼底と角膜との間の
距離（眼軸長）を測定する眼軸長測定装置が知られてい
る。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この従来の眼軸長測定装置では、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
起っているのかを見きわめるのが困難であった。
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
起っているのかを見きわめるのが困難であった。
（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
眼内長さ測定装置の構成は、 コヒーレント長の短い光源と、 被検眼内を経由する測定光路と装置内部に参照光路と
を形成し、前記光源からの光束を該測定光路と該参照光
路に導くビームスプリッタと、 前記測定光路を経て眼内測定対象物から反射した光と
前記参照光路を経た光とを干渉させ、その干渉光を受け
とる第１受光部と、 前記参照光路の光路長と前記第１受光部からの信号の
ピーク位置とから測定光路と参照光路との光路差を求め
る眼内測定対象物位置測定部と、 被検眼角膜に光束を照射する照射光学系と、 前記被検眼角膜からの反射光を第２受光部に導く受光
光学系と、 該第２受光部の出力から前記被検眼角膜の位置を求め
る角膜位置測定部と、 を有することを特徴とする。
眼内長さ測定装置の構成は、 コヒーレント長の短い光源と、 被検眼内を経由する測定光路と装置内部に参照光路と
を形成し、前記光源からの光束を該測定光路と該参照光
路に導くビームスプリッタと、 前記測定光路を経て眼内測定対象物から反射した光と
前記参照光路を経た光とを干渉させ、その干渉光を受け
とる第１受光部と、 前記参照光路の光路長と前記第１受光部からの信号の
ピーク位置とから測定光路と参照光路との光路差を求め
る眼内測定対象物位置測定部と、 被検眼角膜に光束を照射する照射光学系と、 前記被検眼角膜からの反射光を第２受光部に導く受光
光学系と、 該第２受光部の出力から前記被検眼角膜の位置を求め
る角膜位置測定部と、 を有することを特徴とする。
（作用） 本発明に係わる眼内長さ測定装置によれば、角膜頂点
位置は、幾何光学的光学系としての照射光学系及び受光
光学系を用いて測定され、眼内測定対象物位置は、物理
的光学系の一部を構成する光源を用いて測定され、この
光源は、短いコヒーレント長が利用されているので、干
渉縞が生じる位置を精度良く求めることができることに
なる。
位置は、幾何光学的光学系としての照射光学系及び受光
光学系を用いて測定され、眼内測定対象物位置は、物理
的光学系の一部を構成する光源を用いて測定され、この
光源は、短いコヒーレント長が利用されているので、干
渉縞が生じる位置を精度良く求めることができることに
なる。
（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。
影して角膜頂点位置を求める実施例を示すものである。
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２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はハ
ーフミラー116、レンズ117、全反射ミラー118、119、絞
り124から大略構成されている。
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２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はハ
ーフミラー116、レンズ117、全反射ミラー118、119、絞
り124から大略構成されている。
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、後述する近赤外光の波長を反射する役割を果
たす。
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、後述する近赤外光の波長を反射する役割を果
たす。
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、ハーフミラー116、絞り124、ハ
ーフミラー109、結像レンズ108を経由して、二次元イメ
ージセンサ107にリング像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。
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、ハーフミラー116、絞り124、ハ
ーフミラー109、結像レンズ108を経由して、二次元イメ
ージセンサ107にリング像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。
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の後方焦点位置付
近にリレーされ、第１光学系100は、物側に略テレセン
トリックである。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。
11、レンズ113によって対物レンズ104の後方焦点位置付
近にリレーされ、第１光学系100は、物側に略テレセン
トリックである。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。
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、このときの像高を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、絞り126を点Ｚへリレーす
る倍率をβ1,絞り110を点Ｚ′へリレーする倍率をβ２
とする。
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、このときの像高を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、絞り126を点Ｚへリレーす
る倍率をβ1,絞り110を点Ｚ′へリレーする倍率をβ２
とする。
すると、以下の式が得られる。
h/L1＝y1・β1/L1 h/（L1＋X0）＝（y1′・β１）/L1′ h/L2＝y2/（β２・L2） h/（L2＋X0）＝y2′／（β２・L2′） 式、式において倍率β１、距離L1、L1′が定数で
あるとし、 K1＝（β１・L1）/L1′ K2＝β1/L1′ と置くと、 式、式は、以下の式に変形される。
あるとし、 K1＝（β１・L1）/L1′ K2＝β1/L1′ と置くと、 式、式は、以下の式に変形される。
ｈ＝K1・y1 ｈ＝K1・y1′＋K2・y1′・X0 また、式、式において倍率β２、距離L2、L2′が
定数であるとし、 K3＝L2/（L2′／β２） K4＝1/（L2′・β２） と置くと、 式、式は、以下の式に変形される。
定数であるとし、 K3＝L2/（L2′／β２） K4＝1/（L2′・β２） と置くと、 式、式は、以下の式に変形される。
ｈ＝K3・y2 ｈ＝K3・y2′＋K4・y2′・X0 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。
実測することにより、決定可能である。
すなわち、、式を変形することにより、下記の式
が得られる。
が得られる。
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。
ることによって、定数K1、K2、K3、K4が求められる。
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。
の測定について説明する。
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。
に距離Ｘとおく。また、y1′、y2′をy1、y2と置き換え
る。
すると、下記の式が得られる。
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について連立
して解くと、 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。
して解くと、 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。
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。
第５図を参照しつつ説明する。
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。
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。
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。
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） 上記式を変形すれば、 Ｒ＝h/sin（φ/2） 式によって得られた物体高ｈを上記式に代入し、 角膜頂点位置は基準位置Ｙからの距離PXとして、 PX＝Ｘ−（Ｒ−h/tanφ） を得る。
なお、第５図において、Ｏ′は角膜曲率中心、A1は法
線、A2は角膜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。
線、A2は角膜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。
次に、第１図を参照しつつ干渉光学系について説明す
る。
る。
干渉光学系101は、レーザーダイオード130、レンズ13
1、ピンホール132、ビームスプリッタ133、レンズ134、
合焦レンズ135、全反射ミラー136、レンズ137、全反射
ミラー138、139、140、模型眼ユニット部材141、全反射
ミラー142、ピンホール143、レンズ144、点開口のホト
センサ145を有する。レーザーダイオード130は低コヒー
レント長のものであり、そのコヒーレント長は、例え
ば、0.05mm〜1mm程度である。その波長は近赤外であ
り、防眩効果がある。レーザーダイオード130を出射さ
れたレーザー光はレンズ131によってピンホール132に集
光される。ピンホール132は二次点光源としての役割を
果たす。なお、光源としてはレーザーダイオードの代わ
りにスペクトル幅の狭いLEDを用いてもよい。
1、ピンホール132、ビームスプリッタ133、レンズ134、
合焦レンズ135、全反射ミラー136、レンズ137、全反射
ミラー138、139、140、模型眼ユニット部材141、全反射
ミラー142、ピンホール143、レンズ144、点開口のホト
センサ145を有する。レーザーダイオード130は低コヒー
レント長のものであり、そのコヒーレント長は、例え
ば、0.05mm〜1mm程度である。その波長は近赤外であ
り、防眩効果がある。レーザーダイオード130を出射さ
れたレーザー光はレンズ131によってピンホール132に集
光される。ピンホール132は二次点光源としての役割を
果たす。なお、光源としてはレーザーダイオードの代わ
りにスペクトル幅の狭いLEDを用いてもよい。
ピンホール132を通過したレーザー光は、ビームスプ
リッタ133によってレンズ134に向かう光束とレンズ137
に向かう光束とに分割される。レンズ134は、レンズ13
5、全反射ミラー136、ダイクロイックミラー115と共に
測定光路130′を構成している。レンズ137は、全反射ミ
ラー138、139、140、模型眼ユニット部材141と共に参照
光路140′を構成している。
リッタ133によってレンズ134に向かう光束とレンズ137
に向かう光束とに分割される。レンズ134は、レンズ13
5、全反射ミラー136、ダイクロイックミラー115と共に
測定光路130′を構成している。レンズ137は、全反射ミ
ラー138、139、140、模型眼ユニット部材141と共に参照
光路140′を構成している。
レンズ134、137はピンホール132を通過したレーザー
光をコリメートする役割を果たす。レンズ134によって
コリメートされたレーザー光は、合焦レンズ135によっ
てレンズ135の焦点位置146にスポットを形成する。この
焦点位置146は対物レンズ104に関して眼底147と共役と
されている。焦点位置146にスポットを形成するレーザ
ー光は全反射ミラー136、ダイクロイックミラー115、対
物レンズ104を経由して被検眼103に導かれ、眼底147に
スポットを形成する。ここで、眼底147と焦点位置146と
は、対物レンズ104に関して共役であるので、測定装置
の光軸（対物レンズの光軸Ｏ）が被検眼103の光軸と同
軸となっていなくとも、眼底反射光が焦点位置146に像
を形成することになる。
光をコリメートする役割を果たす。レンズ134によって
コリメートされたレーザー光は、合焦レンズ135によっ
てレンズ135の焦点位置146にスポットを形成する。この
焦点位置146は対物レンズ104に関して眼底147と共役と
されている。焦点位置146にスポットを形成するレーザ
ー光は全反射ミラー136、ダイクロイックミラー115、対
物レンズ104を経由して被検眼103に導かれ、眼底147に
スポットを形成する。ここで、眼底147と焦点位置146と
は、対物レンズ104に関して共役であるので、測定装置
の光軸（対物レンズの光軸Ｏ）が被検眼103の光軸と同
軸となっていなくとも、眼底反射光が焦点位置146に像
を形成することになる。
ピンホール143は、レンズ134の焦点位置に設置され、
このピンホール143は眼底147と共役である。レンズ135
は眼底反射光をコリメートする機能を果たし、そのコリ
メートとされた眼底反射光はレンズ134によってビーム
スプリッタ133、全反射ミラー142を経由して、ピンホー
ル143にリレーされる。ピンホール143はピンホール132
とビームスプリッタ133の反射面に関して共役となり、
更にピンホール132と眼底上のスポット光147は共役であ
るから、被検眼に対して測定装置のアライメントが多少
ずれても眼底反射光は、ピンホール143を通過できる。
このピンホール143は眼底147と共役である。レンズ135
は眼底反射光をコリメートする機能を果たし、そのコリ
メートとされた眼底反射光はレンズ134によってビーム
スプリッタ133、全反射ミラー142を経由して、ピンホー
ル143にリレーされる。ピンホール143はピンホール132
とビームスプリッタ133の反射面に関して共役となり、
更にピンホール132と眼底上のスポット光147は共役であ
るから、被検眼に対して測定装置のアライメントが多少
ずれても眼底反射光は、ピンホール143を通過できる。
レンズ137によってコリメートされたレーザー光は、
ミラー138、139、140によって模型眼ユニット部材141に
導かれる。模型眼ユニット部材141は参照光路の光路長
と測定光路の光路長とが同じになるように移動可能とさ
れている。この模型眼ユニット部材141は、レンズ148、
反射ミラー149、可動枠体150から概略構成されている。
この模型眼ユニット部材141は、その移動に伴って生じ
るぶれによる反射光束の偏向を解消するために用いたも
のであり、原理的には単なる可動ミラーを用いても構わ
ない。
ミラー138、139、140によって模型眼ユニット部材141に
導かれる。模型眼ユニット部材141は参照光路の光路長
と測定光路の光路長とが同じになるように移動可能とさ
れている。この模型眼ユニット部材141は、レンズ148、
反射ミラー149、可動枠体150から概略構成されている。
この模型眼ユニット部材141は、その移動に伴って生じ
るぶれによる反射光束の偏向を解消するために用いたも
のであり、原理的には単なる可動ミラーを用いても構わ
ない。
眼底反射光と参照光とはピンホール143に集光され、
そのピンホール143を通過した光束はレンズ144によって
第１受光部としてのホトセンサ145に収束される。模型
眼ユニット部材141を移動させて、参照光路と測定光路
との光路差が、レーザーダイオード130のコヒーレント
長程度となると、第６図に示す干渉波形が得られる。干
渉波形は光路長が一波長変化するごとに正弦波的に変化
する。
そのピンホール143を通過した光束はレンズ144によって
第１受光部としてのホトセンサ145に収束される。模型
眼ユニット部材141を移動させて、参照光路と測定光路
との光路差が、レーザーダイオード130のコヒーレント
長程度となると、第６図に示す干渉波形が得られる。干
渉波形は光路長が一波長変化するごとに正弦波的に変化
する。
ここで、レーザーダイオード130のコヒーレント長を
0.1mmと仮定すれば、干渉が生じる位置は、数分の一の
分解能で決定でき、眼軸長の測定に充分用いることがで
きる。
0.1mmと仮定すれば、干渉が生じる位置は、数分の一の
分解能で決定でき、眼軸長の測定に充分用いることがで
きる。
眼軸長の測定は、被検眼の動きを考慮すると、角膜頂
点120Pの位置の決定と干渉位置の決定とを理想的には同
時に行うことが望ましく、そこで、たとえば、模型眼ユ
ニット部材141を可動させ、ホトセンサー145が最大振幅
波形（ピーク）を出力した直後に、二次元イメージセン
サ107に形成されたリング像i1、i2をフレームメモリー
に記憶させる構成とすれば、時間的なずれは、最大でも
30分の１秒程度に抑制することができ、好ましい。
点120Pの位置の決定と干渉位置の決定とを理想的には同
時に行うことが望ましく、そこで、たとえば、模型眼ユ
ニット部材141を可動させ、ホトセンサー145が最大振幅
波形（ピーク）を出力した直後に、二次元イメージセン
サ107に形成されたリング像i1、i2をフレームメモリー
に記憶させる構成とすれば、時間的なずれは、最大でも
30分の１秒程度に抑制することができ、好ましい。
以下に、干渉光学系、角膜位置検出系の信号処理回路
について説明する。
について説明する。
第10図は、この干渉光学系、角膜位置検出系の信号処
理回路のブロック図である。
理回路のブロック図である。
ホトセンサ145の出力は、プリアンプ152を介して全波
整流回路153に入力され、プリアンプ152の増幅出力は、
全波整流回路153によって第７図に示す全波整流波形c1
に整形される。その全波整流波形c1は平滑回路154に入
力されて、第８図に示す平滑波c2とされる。平滑波c2は
ホールド回路155を介してコンパレータ156のプラス端子
に入力されると共に直接コンパレータ156のマイナス端
子に入力されている。ここで、ホールド回路155は、第
９図に示すように平滑回路154の出力電圧よりもΔＶだ
け低い電圧をホールドする機能を有する。従って、平滑
波c2の電圧がホールド電圧よりも低くなると、コンパレ
ータ156の出力はＬからＨとなる。ここで、平滑波形c2
が充分高速で、しかもΔＶが極めて小さいものとする
と、ピーク位置のズレδも小さいものとなり、ピークを
示していると考えてよい。
整流回路153に入力され、プリアンプ152の増幅出力は、
全波整流回路153によって第７図に示す全波整流波形c1
に整形される。その全波整流波形c1は平滑回路154に入
力されて、第８図に示す平滑波c2とされる。平滑波c2は
ホールド回路155を介してコンパレータ156のプラス端子
に入力されると共に直接コンパレータ156のマイナス端
子に入力されている。ここで、ホールド回路155は、第
９図に示すように平滑回路154の出力電圧よりもΔＶだ
け低い電圧をホールドする機能を有する。従って、平滑
波c2の電圧がホールド電圧よりも低くなると、コンパレ
ータ156の出力はＬからＨとなる。ここで、平滑波形c2
が充分高速で、しかもΔＶが極めて小さいものとする
と、ピーク位置のズレδも小さいものとなり、ピークを
示していると考えてよい。
そのコンパレータ156の出力は、チャタリング除去回
路157、波形整形回路158を介してラッチ回路159に入力
されている。ラッチ回路159は、模型眼ユニット部材141
の移動に基づくカウンター160のカウントデータをラッ
チする役割を果たす。すなわち、カウンター160にはモ
ータ161の回転に伴って回転するエンコーダー162のパル
ス出力が入力されており、そのパルスの個数は模型眼ユ
ニット部材141の移動量に対応している。
路157、波形整形回路158を介してラッチ回路159に入力
されている。ラッチ回路159は、模型眼ユニット部材141
の移動に基づくカウンター160のカウントデータをラッ
チする役割を果たす。すなわち、カウンター160にはモ
ータ161の回転に伴って回転するエンコーダー162のパル
ス出力が入力されており、そのパルスの個数は模型眼ユ
ニット部材141の移動量に対応している。
従って、ラッチ回路159は干渉波形c0のピークが得ら
れたときの模型眼ユニット部材141の移動位置データを
ラッチすることになり、その移動位置データは入出力回
路163を介してCPU164に入力され、測定装置から眼底147
までの距離がリアルタイムで演算される。同時に、波形
整形回路158の出力は、入出力回路163を介して二次元イ
メージセンサ107に入力され、その二次元イメージセン
サ107に形成されているリング像i1、i2のデータがフレ
ームメモリ166に記憶され、そのフレームメモリ166のデ
ータに基づき角膜頂点120Pの位置が検出される。その演
算については既述したのでここでは省略する。
れたときの模型眼ユニット部材141の移動位置データを
ラッチすることになり、その移動位置データは入出力回
路163を介してCPU164に入力され、測定装置から眼底147
までの距離がリアルタイムで演算される。同時に、波形
整形回路158の出力は、入出力回路163を介して二次元イ
メージセンサ107に入力され、その二次元イメージセン
サ107に形成されているリング像i1、i2のデータがフレ
ームメモリ166に記憶され、そのフレームメモリ166のデ
ータに基づき角膜頂点120Pの位置が検出される。その演
算については既述したのでここでは省略する。
なお、167はRAM、168はROMで、必要に応じてそのメモ
リに記憶されているデータ等が用いられる。また、169
はゲートアレイで二次元イメージセンサ107のデータ取
り出しの際に用いられ、170はモニターテレビで、眼軸
長の他、必要に応じて前眼部像と共にリング像i1、i2が
映し出されるものである。
リに記憶されているデータ等が用いられる。また、169
はゲートアレイで二次元イメージセンサ107のデータ取
り出しの際に用いられ、170はモニターテレビで、眼軸
長の他、必要に応じて前眼部像と共にリング像i1、i2が
映し出されるものである。
眼軸長の決定は以下の式に基づき行われる。
既知の眼軸長AL0の模型眼180を第11図に示すように所
定の位置において、このときの角膜頂点181の基準位置
から測った距離をPX0とする。このときの干渉波形のピ
ークが生じるときの模型眼ユニット部材141の位置をmx
＝０とする。そして、仮想的な基準位置Ｙから眼底182
までの光路長をL0とし、模型眼180の屈折率をn0とする
と、 L0＝n0・AL0＋PX0 次に、未知の被検眼103の平均屈折率をnA、眼軸長をA
L、基準位置Ｙから角膜頂点120Pまでの距離をPXとする
と、 mx＝Ｌ−L0 ＝nA・AL−n0・AL0＋PX−PX0 従って、 AL＝（mX＋PX0−PX＋n0・AL0）/nA となり、 眼軸長ALが上記演算式を用いて求められることにな
る。
定の位置において、このときの角膜頂点181の基準位置
から測った距離をPX0とする。このときの干渉波形のピ
ークが生じるときの模型眼ユニット部材141の位置をmx
＝０とする。そして、仮想的な基準位置Ｙから眼底182
までの光路長をL0とし、模型眼180の屈折率をn0とする
と、 L0＝n0・AL0＋PX0 次に、未知の被検眼103の平均屈折率をnA、眼軸長をA
L、基準位置Ｙから角膜頂点120Pまでの距離をPXとする
と、 mx＝Ｌ−L0 ＝nA・AL−n0・AL0＋PX−PX0 従って、 AL＝（mX＋PX0−PX＋n0・AL0）/nA となり、 眼軸長ALが上記演算式を用いて求められることにな
る。
従って、信号処理回路は、眼底位置測定部、角膜位置
測定部として機能することになる。
測定部として機能することになる。
本発明に係わる信号処理回路では、眼底位置を測定す
ると同時にリアルタイムで角膜頂点位置データをフレー
ムメモリに取り込むことができるので、最初に角膜頂点
位置を求め次に眼底の位置を求めて眼軸長を測定すると
いう段階的測定の場合に較べて、眼軸長測定精度の向上
を図ることができるという効果を奏する。
ると同時にリアルタイムで角膜頂点位置データをフレー
ムメモリに取り込むことができるので、最初に角膜頂点
位置を求め次に眼底の位置を求めて眼軸長を測定すると
いう段階的測定の場合に較べて、眼軸長測定精度の向上
を図ることができるという効果を奏する。
以上、第１実施例について説明したが、第１図に示す
ビームスプリッタ133は可能な限り透過率を小さくし、
反射率を大きく設計するのが望ましい。眼底147への照
射光量は安全上限られているため、ホトセンサ145上で
の効率を向上させるためには、眼底反射光をより多くホ
トセンサ145に導く以外に方策が考えられないからであ
る。参照光は、眼底反射光に較べて多くの光量となる
が、ホトセンサ145のダイナミックレンジを大きくと
り、交流成分のみを取り出すことにすれば、ホトセンサ
145の暗電流に基づくノイズ成分等を取り除くことがで
きる。
ビームスプリッタ133は可能な限り透過率を小さくし、
反射率を大きく設計するのが望ましい。眼底147への照
射光量は安全上限られているため、ホトセンサ145上で
の効率を向上させるためには、眼底反射光をより多くホ
トセンサ145に導く以外に方策が考えられないからであ
る。参照光は、眼底反射光に較べて多くの光量となる
が、ホトセンサ145のダイナミックレンジを大きくと
り、交流成分のみを取り出すことにすれば、ホトセンサ
145の暗電流に基づくノイズ成分等を取り除くことがで
きる。
さらに、ホトセンサ145に入射する光量は、眼底に対
する合焦位置がずれると、急激に減少するので、反射ミ
ラー142をクイックリターンミラーとして、レンズ151、
ミラー116、109、レンズ108を経由させて、二次元イメ
ージセンサ107にスポット像を前眼部像と共に結像さ
せ、観察できるようにしてもよい。なお、この場合、全
反射ミラー116の代わりにショートパスフィルターを用
いる。
する合焦位置がずれると、急激に減少するので、反射ミ
ラー142をクイックリターンミラーとして、レンズ151、
ミラー116、109、レンズ108を経由させて、二次元イメ
ージセンサ107にスポット像を前眼部像と共に結像さ
せ、観察できるようにしてもよい。なお、この場合、全
反射ミラー116の代わりにショートパスフィルターを用
いる。
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、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。
頂点の位置を測定するものであるので、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。
（実施例２） 第13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。
いて角膜頂点位置を求める光学系を示すものである。
第13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14図、第15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。
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14図、第15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。
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に撮影され、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。
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に撮影され、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。
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。
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。
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
ミラー220を通過して第２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。
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
ミラー220を通過して第２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。
このアライメント光学系200によれば、第16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θ１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θ１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θ２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θ２と等し
い。また、二次元イメージセンサ221には各光源206、20
9に基づく輝点像i1′、i2′が第18図に示すように中心O
2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17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θ１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θ１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θ２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θ２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。
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θ１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θ１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θ２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θ２と等し
い。また、二次元イメージセンサ221には各光源206、20
9に基づく輝点像i1′、i2′が第18図に示すように中心O
2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17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θ１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θ１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θ２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θ２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。
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16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・sinθ１
だけずれる。また、レンズ208、絞り216、及びレンズ21
8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Δ
Ｚ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。
距離をf2とし、絞り216を基準にして考える。第16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・sinθ１
だけずれる。また、レンズ208、絞り216、及びレンズ21
8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Δ
Ｚ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。
従って、この光学系の倍率をβとすると、 ΔZsinθ１＝β・ΔXcosθ２ の関係がある。
ここで よって、作動距離のずれΔＺは、 と表わされる。
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。
が正、その逆の場合をΔＸが負であると決めるものとす
る。
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、θ１、θ２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。
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、θ１、θ２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。
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19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。
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19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。
次に、第14図、第15図を参照しつつ干渉光学系250の
構成について説明する。
構成について説明する。
干渉光学系250は、第14図に示すように、レーザーダ
イオード251、レンズ252、ピンホール253、ビームスプ
リッタ254を有する。レーザーダイオード251には、第１
実施例同様に低コヒーレント長のものを用いる。レーザ
ーダイオード251から出射されたレーザー光はレンズ252
によってピンホール253に集光される。ピンホール253は
二次光源としての役割を果たす。そのピンホール253を
通過したレーザー光はビームスプリッタ254により分割
される。ビームスプリッタ254はそのレーザー光を測定
光と参照光とに分割する機能を果たし、第15図におい
て、255は測定光路、256は参照光路を示している。
イオード251、レンズ252、ピンホール253、ビームスプ
リッタ254を有する。レーザーダイオード251には、第１
実施例同様に低コヒーレント長のものを用いる。レーザ
ーダイオード251から出射されたレーザー光はレンズ252
によってピンホール253に集光される。ピンホール253は
二次光源としての役割を果たす。そのピンホール253を
通過したレーザー光はビームスプリッタ254により分割
される。ビームスプリッタ254はそのレーザー光を測定
光と参照光とに分割する機能を果たし、第15図におい
て、255は測定光路、256は参照光路を示している。
測定光路255には、レンズ257、ハーフミラー258、レ
ンズ259、全反射ミラー260が設けられている。参照光路
256には全反射ミラー261、262、263、可動ミラー264、
レンズ265が設けられている。ピンホール253はレンズ25
7、265の焦点位置に設けられている。測定光束はレンズ
257により平行光束とされ、ハーフミラー258、レンズ25
9、全反射ミラー260、ハーフミラー204、対物レンズ203
を経由して被検眼103の眼底147に投影される。眼底147
からの反射光束は、レンズ203、ハーフミラー204、全反
射ミラー260、レンズ259を経由してハーフミラー258に
導かれる。そして、その一部はこのハーフミラー258に
より反射され、レンズ266、ハーフミラー220を介して二
次元イメージセンサ221に結像される。そのハーフミラ
ー258を通過した眼底反射光束は、ビームスプリッタ254
によりピンホール267に導かれる。ピンホール267はレン
ズ257、265の焦点位置に設置されている。可動ミラー26
4に導かれた参照光は、この可動ミラー264により反射さ
れ、全反射ミラー263、262、261、レンズ265、ビームス
プリッタ254を経由してピンホール267に導かれる。この
ピンホール267を通過した参照光と測定光とはレンズ268
によりホトセンサ269に導かれる。可動ミラー264を移動
させて参照光路256と測定光路255との光路差が、レーザ
ーダイオード251のコヒーレント長程度となると第１実
施例の干渉光学系と同時にホトセンサ269から干渉波形C
0が出力される。この干渉波形C0に基づき測定装置の基
準位置から眼底までの距離が求められ、測定装置の基準
位置から角膜頂点120Pまでの位置が求められているの
で、眼軸長ALが第１実施例と同様に求められることにな
る。
ンズ259、全反射ミラー260が設けられている。参照光路
256には全反射ミラー261、262、263、可動ミラー264、
レンズ265が設けられている。ピンホール253はレンズ25
7、265の焦点位置に設けられている。測定光束はレンズ
257により平行光束とされ、ハーフミラー258、レンズ25
9、全反射ミラー260、ハーフミラー204、対物レンズ203
を経由して被検眼103の眼底147に投影される。眼底147
からの反射光束は、レンズ203、ハーフミラー204、全反
射ミラー260、レンズ259を経由してハーフミラー258に
導かれる。そして、その一部はこのハーフミラー258に
より反射され、レンズ266、ハーフミラー220を介して二
次元イメージセンサ221に結像される。そのハーフミラ
ー258を通過した眼底反射光束は、ビームスプリッタ254
によりピンホール267に導かれる。ピンホール267はレン
ズ257、265の焦点位置に設置されている。可動ミラー26
4に導かれた参照光は、この可動ミラー264により反射さ
れ、全反射ミラー263、262、261、レンズ265、ビームス
プリッタ254を経由してピンホール267に導かれる。この
ピンホール267を通過した参照光と測定光とはレンズ268
によりホトセンサ269に導かれる。可動ミラー264を移動
させて参照光路256と測定光路255との光路差が、レーザ
ーダイオード251のコヒーレント長程度となると第１実
施例の干渉光学系と同時にホトセンサ269から干渉波形C
0が出力される。この干渉波形C0に基づき測定装置の基
準位置から眼底までの距離が求められ、測定装置の基準
位置から角膜頂点120Pまでの位置が求められているの
で、眼軸長ALが第１実施例と同様に求められることにな
る。
（実施例３） 第20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。干渉光学系について
は、第１実施例、第２実施例に示す構成と同様のものを
用いることができるので、以下に、角膜距離測定系の構
成のみについて説明する。
を用いた実施例を示すものである。干渉光学系について
は、第１実施例、第２実施例に示す構成と同様のものを
用いることができるので、以下に、角膜距離測定系の構
成のみについて説明する。
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コリメートレ
ンズ303により平行光束とされる。
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コリメートレ
ンズ303により平行光束とされる。
この平行光束はビームスプリッタ304によって対物レ
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3
02と集光点309とはコリメートレンズ303、対物レンズ30
5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。
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3
02と集光点309とはコリメートレンズ303、対物レンズ30
5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。
対物レンズ305は、ここでは、光軸O3方向に前後動可
能であり、対物レンズ305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310と位置検出回路311とは対物レンズ305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（図示を略す）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314に向かって出力する。演算回路314
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。
能であり、対物レンズ305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310と位置検出回路311とは対物レンズ305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（図示を略す）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314に向かって出力する。演算回路314
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。
今、集光点309が第21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。
対物レンズ305を第21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、対物レンズ305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315の表面等の反射光に基づくピークが現われる。
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。
対物レンズ305を第21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、対物レンズ305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315の表面等の反射光に基づくピークが現われる。
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
るときの対物レンズ305の位置を検出し、演算回路314は
その対物レンズ305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。
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
るときの対物レンズ305の位置を検出し、演算回路314は
その対物レンズ305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。
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22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。
（N.A）を充分に大きく設計しておけば、第22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。
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23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22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。
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23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22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。
第24図は、角膜距離検出系の変形例を示すもので、コ
リメートレンズ303を対物レンズ305でビームスプリッタ
304との間に設け、コリメートレンズ303と対物レンズ30
5との間にレンズ306を設け、レンズ306を光軸方向に前
後動させることとして、集光点309を光軸方向に前後移
動させることにしたものであり、この場合には、レンズ
306の位置を検出して角膜頂点120Pから測定装置の基準
位置までの距離を測定することにしたものである。
リメートレンズ303を対物レンズ305でビームスプリッタ
304との間に設け、コリメートレンズ303と対物レンズ30
5との間にレンズ306を設け、レンズ306を光軸方向に前
後動させることとして、集光点309を光軸方向に前後移
動させることにしたものであり、この場合には、レンズ
306の位置を検出して角膜頂点120Pから測定装置の基準
位置までの距離を測定することにしたものである。
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
行なったが、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なうべく本
発明を適用できる。
眼底の２面により形成し、眼軸長の計測について説明を
行なったが、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なうべく本
発明を適用できる。
（効果） 本発明に係わる眼内長さ測定装置は、角膜の位置は、
幾何光学的原理を利用した光学系を用いて測定し、眼底
の位置は物理光学的原理を利用した光学系を用いて測定
しているので、アライメント誤差を許容でき、角膜から
の反射光と眼底からの反射光とを干渉させて眼軸長の測
定を行う眼軸長測定装置に較べてその測定が容易になる
という効果を奏する。
幾何光学的原理を利用した光学系を用いて測定し、眼底
の位置は物理光学的原理を利用した光学系を用いて測定
しているので、アライメント誤差を許容でき、角膜から
の反射光と眼底からの反射光とを干渉させて眼軸長の測
定を行う眼軸長測定装置に較べてその測定が容易になる
という効果を奏する。
第１図ないし第12図は本発明に係わる眼内長さ測定装置
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眼内長さ測定装置の光学系を示
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図は第１図に示すホトセンサから出力される干渉波
形の説明図、 第７図はその干渉波形の全波整流波形図、 第８図はその全波整流波形の平滑波を示す波形図、 第９図はその平滑波の処理を説明するための説明図、 第10図は信号処理回路のブロック図、 第11図、第12図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13図ないし第19図は本発明に係わる眼内長さ測定装置
の第２実施例を示す図であって、 第13図はその角膜距離測定系を示す光学図、 第14図、第15図はその干渉光学系を示す図、 第16図、第17図はその角膜距離測定系の作用を示す光学
模式図、 第18図、第19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20図ないし第24図は本発明に係わる眼内長さ測定装置
の第３実施例を示す図であって、 第20図はその角膜距離測定系を示す光学図、 第21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22図、第23図はアライメントずれの説明図、 第24図は第20図に示す角膜距離測定系の変更例を示す光
学図、 である。 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２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……レーザー光源 130′、255……測定光路 140′、256……参照光路 145、269……ホトセンサ（第１受光部） 147……眼底、164……CPU 206、209……光源 216、217、310、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
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眼内長さ測定装置の光学系を示
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図は第１図に示すホトセンサから出力される干渉波
形の説明図、 第７図はその干渉波形の全波整流波形図、 第８図はその全波整流波形の平滑波を示す波形図、 第９図はその平滑波の処理を説明するための説明図、 第10図は信号処理回路のブロック図、 第11図、第12図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13図ないし第19図は本発明に係わる眼内長さ測定装置
の第２実施例を示す図であって、 第13図はその角膜距離測定系を示す光学図、 第14図、第15図はその干渉光学系を示す図、 第16図、第17図はその角膜距離測定系の作用を示す光学
模式図、 第18図、第19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20図ないし第24図は本発明に係わる眼内長さ測定装置
の第３実施例を示す図であって、 第20図はその角膜距離測定系を示す光学図、 第21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22図、第23図はアライメントずれの説明図、 第24図は第20図に示す角膜距離測定系の変更例を示す光
学図、 である。 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２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……レーザー光源 130′、255……測定光路 140′、256……参照光路 145、269……ホトセンサ（第１受光部） 147……眼底、164……CPU 206、209……光源 216、217、310、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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 峰岸 功 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 大友 文夫 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２−297332（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−111027（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61B 3/10
Claims (4)
- 【請求項１】コヒーレント長の短い光源と、 被検眼内を経由する測定光路と装置内部に参照光路とを
形成し、前記光源からの光束を該測定光路と該参照光路
に導くビームスプリッタと、 前記測定光路を経て眼内測定対象物から反射した光と前
記参照光路を経た光とを干渉させ、その干渉光を受けと
る第１受光部と、 前記参照光路の光路長と前記第１受光部からの信号のピ
ーク位置とから測定光路と参照光路との光路差を求める
測定対象物位置測定部と、 被検眼角膜に光束を照射する照射光学系と、 前記被検眼角膜からの反射光を第２受光部に導く受光光
学系と、 該第２受光部の出力から前記被検眼角膜の位置を求める
角膜位置測定部と、 を有することを特徴とする眼内長さ測定装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の眼内長さ測定
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２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２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２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
特徴とする眼内長さ測定装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載の眼内長さ測
定装置において、 前記照射光学系は、被検眼角膜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２受光部は、前記対物レンズ部及び前記絞りを介
して受光する構成とされ、 前記角膜位置測定部は、前記第２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
眼内長さ測定装置。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項記載の眼内長さ測定
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部とから形成され、 前記受光光学系は前記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、前記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位置測定部から眼内長さを求
めることを特徴とする眼内長さ測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2145107A JP2849447B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 眼内長さ測定装置 |
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