JP3090705B2

JP3090705B2 - 眼軸長測定装置

Info

Publication number: JP3090705B2
Application number: JP03090878A
Authority: JP
Inventors: 関根明彦; 大友文夫
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1991-04-22
Filing date: 1991-04-22
Publication date: 2000-09-25
Anticipated expiration: 2015-09-25
Also published as: US5347328A; JPH04322635A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、波長変化が可能なレ
ーザー光を射出するレーザー光源と、前記レーザー光を
被検眼に向けて照射するとともに、被検眼角膜で反射し
た角膜反射光と被検眼眼底で反射した眼底反射光とを干
渉させる測定干渉手段とを備えている眼軸長測定装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、図６に示す眼軸長測定装置が
知られている。

【０００３】図６において、１は半導体レーザーで、こ
の半導体レーザー１から射出されるレーザー光は、コリ
メートレンズ２により平行光束となって光量調整フィル
タＦおよびビームスプリッタ３を介して被検眼Ｅに入射
する。該レーザー光は水晶体等の屈折作用によって眼底
Ｅrで焦点を結ぶように眼底Ｅrを照射する。そして、眼
底Ｅrで反射する眼底反射光と角膜Ｅaで反射する角膜反
射光とをレンズ４を介してピンホール板６上で干渉さ
せ、この干渉光を受光素子５で受光させてレーザー光の
波長を変化させる。このときの受光素子５が出力する受
光信号を信号処理回路７で処理して眼底Ｅrと角膜Ｅaと
の間の眼軸長を測定するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
眼軸長測定装置では、角膜では平行光束のレーザー光に
より照射されるので、この角膜で反射する角膜反射光は
発散光となる。これに対して眼底では、レーザー光が眼
底で焦点を結ぶように照射され、眼底での反射光は水晶
体や角膜で屈折されて平行光束となる。このように、一
方は発散光であり、他方は平行光束なので、眼底反射光
の波面形状と、角膜反射光の波面形状との差が大きい。
このため、干渉縞の縞間隔が小さく、受光面積の小さい
受光素子でしか受光できず、受光信号が弱いという欠点
があった。仮に、受光面積を大きくとれば、受光量は増
加するが、干渉縞を複数同時に受光してしまい、波長を
変化させたときに干渉縞に応じた受光信号が平均化され
てしまう。つまり、干渉縞がないのと同じになってしま
い、干渉縞に応じた受光信号を得ることができなくなっ
てしまう。また、眼底が粗面であるため、干渉縞の強度
は弱く受光素子から得られる干渉縞の受光信号とノイズ
との区別がつきにくいという問題もあった。

【０００５】この発明は、上記問題点に鑑みて為された
もので、その目的とするところは、角膜反射光の波面と
眼底反射光の波面とを揃えることができ、角膜反射光と
眼底反射光とを効率よく干渉させることのできる眼軸長
測定装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、請求項１の発明は、波長変化が可能なレ
ーザー光を射出するレーザー光源と、前記レーザー光を
被検眼に向けて照射するとともに、被検眼角膜で反射し
た角膜反射光と被検眼眼底で反射した眼底反射光とを干
渉させる測定干渉手段とを備え、前記測定干渉手段によ
る干渉光の波長変化及び強度変化から眼軸長を求める眼
軸長測定装置であって、前記測定干渉手段は、前記角膜
反射光と前記眼底反射光を各々別々の光学系に導く光束
分離手段と、前記光束分離手段によって分離された前記
角膜反射光が入射する角膜反射受光光学系と、被検眼の
屈折力を補正する合焦レンズ部を包含し、前記光束分離
手段によって分離された前記眼底反射光が入射する眼底
反射受光光学系と、前記角膜反射受光光学系へ入射した
角膜反射光と前記眼底反射受光光学系へ入射した眼底反
射光とを略同じ波面で合成し干渉させて該干渉光を受光
する干渉光受光系と、を備えていることを特徴とする。
請求項４の発明は、波長変化が可能なレーザー光を射出
するレーザー光源と、前記レーザー光を被検眼に向けて
照射するとともに、被検眼角膜で反射した角膜反射光と
被検眼眼底で反射した眼底反射光とを干渉させる測定干
渉手段とを備え、前記測定干渉手段による干渉光の波長
変化及び強度変化から眼軸長を求める眼軸長測定装置で
あって、前記測定干渉手段は、干渉光を受光する受光光
学系と、前記レーザー光を被検眼の角膜に集光させて該
角膜を照射し、該角膜で反射する角膜反射光を前記受光
光学系へ入射させる角膜照射光学系と、被検眼の屈折力
を補正する合焦レンズ部を包含しており、前記レーザー
光を被検眼の眼底に集光させて照射し、該眼底で反射す
る眼底反射光を前記受光光学系へ入射させる眼底照射光
学系とを有し、前記角膜照射光学系および眼底照射光学
系は、被検眼からの反射光が略同一の波面で干渉し前記
受光光学系へ入射するように構成されていることを特徴
とする。

【０００７】

【作用】請求項１の発明によれば、光束分離手段が角膜
反射光と眼底反射光を各々別々の光学系に導き、角膜反
射受光光学系が前記角膜反射光を受光系へ導き、眼底反
射受光光学系が前記眼底反射光を受光系に導く。そし
て、干渉光受光系が角膜反射受光光学系へ入射した角膜
反射光と眼底反射受光光学系へ入射した眼底反射光とを
略同じ波面で合成し干渉させて受光する。請求項４の発
明によれば、角膜照射光学系がレーザー光を被検眼の角
膜に集光させて該角膜を照射し、該角膜で反射する角膜
反射光を前記受光光学系へ入射させ、眼底照射光学系が
前記レーザー光を被検眼の眼底に集光させて照射し、該
眼底で反射する眼底反射光を前記受光光学系へ入射させ
る。

【０００８】

【実施例】以下、この発明に係る眼軸長測定装置の実施
例を図面に基づいて説明する。

【０００９】図１は眼軸長測定装置の第１実施例の光学
系配置を示したものであり、この実施例に示す眼軸長測
定装置は、被検眼Ｅに向けてレーザー光を射出する測定
光学系10と、被検眼Ｅからの反射光を受光器42へ導く測
定干渉光学系（測定干渉手段）60と、基準干渉光学系50
等とを有している。

【００１０】測定光学系10は、レーザー光を射出する半
導体レーザー（レーザー光源）11と、そのレーザー光を
平行光束にするコリメータレンズ12と、反射光の半導体
レーザー11への入射を防止する光アイソレータ13と、レ
ーザー光を２分割して一方のレーザー光を基準干渉光学
系50へ導くビームスプリッタ14と、その他方のレーザー
光を被検眼Ｅに向けて照射する照明光学系80とを備えて
いる。

【００１１】半導体レーザー11には図示しない加熱冷却
板が取り付けられ、この加熱冷却板にペルチェ効果型素
子(図示せず)が取り付けられている。そして、このペル
チェ効果型素子を制御することにより、半導体レーザー
11チップの温度を制御している。

【００１２】照明光学系80は、光軸方向に移動して被検
眼Ｅの屈折力を補正して被検眼眼底Ｅrにレーザー光を
集光させるための屈折力補正レンズ81と、コリメータレ
ンズ82と、照明光を被検眼Ｅへ向かわせるとともに被検
眼Ｅからの反射光を測定干渉光学系60へ向けて分離する
光束分離用ビームスプリッタ83とを有している。

【００１３】測定干渉光学系60は、被検眼Ｅからの反射
光を集光する対物レンズ61と、その集光された反射光を
２分割して一方を眼底反射として利用される反射光と
し、他方を角膜反射として利用される反射光とするビー
ムスプリッタ（光束分離手段）62と、眼底Ｅrから反射
された反射光を選択して受光系へ導く眼底反射受光光学
系30と、角膜Ｅcで反射された反射光を選択して受光系
へ導く角膜反射受光光学系20と、眼底反射光と角膜反射
光との干渉光を受光する干渉光受光系40とを有してい
る。

【００１４】角膜反射受光光学系20は、全反射ミラー21
と、光路長補償板ＰＣと、レンズ22と、角膜反射が作る
虚像が共役位置に一致したときだけ角膜反射を通過させ
る絞り23（角膜反射光選択手段）とを有している。

【００１５】眼底反射受光光学系30は、レンズ31と、眼
底Ｅrと共役位置に配置され眼底以外の反射光を除去す
る絞り32（眼底反射光選択手段）と、レンズ33と、全反
射ミラー34と、光軸方向に移動して被検眼Ｅの屈折力を
補正し眼底反射板を絞り32に集光させる合焦レンズ35と
を有している。

【００１６】光路長補償板ＰＣは、眼底反射受光光学系
30の光路長Ｌrと角膜反射受光光学系20の光路長Ｌcとを
等しくさせるものである。

【００１７】測定光学系10のレーザー光はビームスプリ
ッタ83で反射されて被検眼Ｅに向けて照射され、該レー
ザー光の一部が角膜Ｅc表面で反射され、残りが眼底Ｅr
に達しそこで反射光を生ずる。この反射光はビームスプ
リッタ83を通過して測定干渉光学系60へ導かれ、該反射
光は、ビームスプリッタ62によって眼底反射受光光学系
30へ入射する光束と、角膜反射受光光学系20へ入射する
光束とに分割される。

【００１８】眼底反射受光光学系30へ入射した反射光
は、絞り32に集光されて眼底反射成分以外の反射光が除
去され、この後平行光束とされて干渉光受光系40へ入射
する。

【００１９】一方、角膜反射受光光学系20へ入射した反
射光は別の絞り23に集光され、角膜反射成分以外の反射
光が除去される。すなわち、角膜反射が作る虚像が絞り
23に共役な位置に一致したとき、角膜反射成分だけが絞
り23を通過する。さらに、絞り23を通過した角膜反射光
は平行光束とされて干渉光受光系40へ入射する。

【００２０】干渉光受光系40は、入射した眼底反射光と
角膜反射光を合成するビームスプリッタ43と、結像レン
ズ41と、受光器42とを有し、ビームスプリッタ43によっ
て合成された反射光は干渉を起し、この干渉光は受光器
42へ集光され、受光器42の受光面42a上には干渉縞を形
成する。そして、受光器42は干渉縞の強度に応じた受光
信号を出力する。

【００２１】このように、眼底で反射された反射光は眼
底反射受光光学系30を通して平行光束としてビームスプ
リッタ43に到達し、一方角膜で反射された反射光も角膜
反射受光光学系20を通して平行光束としてビームスプリ
ッタ43に到達するので、眼底反射光の波面と角膜反射光
の波面とが揃ったものとなり、眼底反射光と角膜反射光
とが効率よく干渉することとなる。

【００２２】したがって、受光器42の受光面42aに形成
される干渉縞の縞間隔が見かけ上大きくなり、受光器42
の受光面42aを大きくすることができる。また、干渉光
の強度も大きくなるので、受光器42から出力される受光
信号も強いものとなり、受光信号とノイズの区別をする
ことが容易となる。

【００２３】基準干渉光学系50は、ビームスプリッタ1
4,51と、全反射ミラー52と、全反射ミラー53と、受光器
54等とを有している。この基準干渉光学系50では、全反
射ミラー52で反射されるレーザー光と全反射ミラー53で
反射されるレーザー光とがビームスプリッタ51によって
合成され干渉し受光器54がその干渉光を受光するもので
ある。また、ビームスプリッタ14から全反射ミラー52ま
でと、ビームスプリッタ14から全反射ミラー53とまでの
光路差である基準光路差Ｌbase/2は眼軸長Ｌeyeより十
分長く設定されている。

【００２４】ところで、レーザー光の波長を連続的に変
化させると、受光器42,54での受光強度は、干渉する２
光束の光路差（角膜Ｅcで反射された光束が受光器42に
達するまでに伝播した距離と、角膜Ｅcを透過して眼底
Ｅrに達しここで反射された光束が受光器42に達するま
でに伝播した距離との差）と波長および波長変化量にし
たがって変化する。したがって、その変化を受光信号か
ら検出することにより眼軸長を算出することができる。

【００２５】基準干渉光学系50の光路差をＬbase/2（一
定値）とし、眼底反射受光光学系30と角膜反射受光光学
系20との光路差Ｌr−Ｌcと、眼軸長の光路差（空気換算
の長さ）の２倍を加え合わせた光路差を２Ｌtestとし、
レーザー光の波長をλとし、波長変化量をΔλとする
と、初期における受光器54での位相差は２π(Ｌbase/
λ)となる。波長変化後の位相差は２π｛Ｌbase/(λ＋
Δλ)｝であり、波長を連続的に変化させることによ
り、位相差が２π(Ｌbase/λ)から２π｛Ｌbase/(λ＋
Δλ)｝へ連続的に変化する。ここで、λ≫Δλとする
と、波長変化後の位相差は、２π(Ｌbase/λ−ＬbaseΔλ/λ²) と表わせ、位相差の変化は、２π(ＬbaseΔλ/λ²)とな
り、波長変化により受光器54で観測する干渉縞の強度が
周期的に変化する。

【００２６】同様に、受光器42では、位相差の変化が２
π(２ＬtestΔλ/λ²)となり、受光器42で観測される干
渉縞の強度が変化する。これら周期的に変化する強度の
信号から眼軸長を算出する。

【００２７】受光器42での位相差の変化をφ1、受光器5
4での位相差の変化をφ2とすると、 φ1＝２π(２ＬtestΔλ/λ²) …(１) φ2＝２π(ＬbaseΔλ/λ²) …(２) となる。これらより、Δλ/λ²を消去すると、２Ｌtest＝Ｌbase・φ1/(φ2) …(３) となり、受光器42,54で得られる信号の位相差の変化量
を求めることにより２Ｌtestが算出できる。２Ｌtestが
求まると、これから眼底反射受光光学系30と角膜反射受
光光学系20の光路差Ｌs＝Ｌr−Ｌcを引けば、眼軸長を
空気換算した長さＬeyeの２倍の値２Ｌeyeが求まり、眼
球内部の屈折率ｎeye（構造・組成を考慮した平均値）
で割ることで眼軸長が求められる。すなわち、眼軸長(ＡＬ)＝Ｌeye/ｎeye …(４) となる。

【００２８】次に、波長変化と信号処理について説明す
る。

【００２９】半導体レーザー11は矩形波信号（図３の
(a)参照）によってパルス状に駆動され、この駆動によ
り半導体レーザー11チップの温度が上昇していき、その
温度が平衡に達するまでに時間がかかる。そして、半導
体レーザー11チップの温度が変化すると発振波長が変化
し、温度と波長の関係はモードホップの起こる位置以外
では１対１に対応する。すなわち、半導体レーザー11を
オンにすると半導体レーザー11チップの温度変化が起こ
り、付随して射出レーザー光の波長変化が起こる。

【００３０】この温度変化は、図３の(b)に示すよう
に、発振開始直後の変化が急激で、次第に収斂してい
く。一定時間後、半導体レーザー11をオフして温度を元
の状態に復帰させると共に、レーザー光の照射を停止す
る。半導体レーザ11のパルス駆動により平均の照射光量
を少なくして測定時の光量を上げることができる。パル
ス幅は波長変化の幅を考慮して決める。例えば１ＫHz程
度の速さで半導体レーザー11を矩形駆動させると、温度
変化に対して波長が変化する主要部分の利用ができ、し
かも再現性もある。

【００３１】半導体レーザー11は、モードホップ間隔が
波長変化幅より広いものを使用し、パルス期間の温度変
化の間にモードホップが起きないように、半導体レーザ
ー11の基準温度を図２に示す駆動制御回路101で図示し
ないペルチェ素子で制御しておく。つまり、レーザー光
の波長を制御しておく。

【００３２】この温度変化に対し、発振出力の変化（矩
形入力を加えオンした時に出力が安定するまでに過渡期
間があり、その過渡期間である出力変動部分は図３の
(a)において省略してある。）は非常に早く収束するか
らパルス期間での強度変化はほとんど無いと言える（従
って、実際にはこの過渡期間を過ぎた時点から利用す
る）。ただし、この時の波長変化は直線的でなく、初め
に大きく変化し次第に変化量が小さくなる。従って、得
られる信号の周波数は、初期で非常に高く時間の経過と
ともに次第に低下していく。

【００３３】図３の(c)(d)から分かるように、受光器4
2,54から出力される受光信号Ｓ1,Ｓ2の周波数も初期期
間で高く、時間の経過とともに次第に低下していく。し
たがって、図３の(c)(d)に示す信号Ｓ1,Ｓ2をそのまま
一定周波数のトリガーを用いてＡ/Ｄ変換し、これをデ
ータとすると、初期期間では周波数が高く、時間の経過
とともに次第に周波数が低下する信号として記録されて
しまい、そのままでは、そのデータから信号の周期を正
確に算出することはできない。

【００３４】いま(３)式を変形すると、２Ｌtest/Ｌbase＝φ1/φ2 …(５) となる。

【００３５】これは、基準光路と測定光路の位相差変化
の比がそのまま光路差の比になっていることを意味す
る。つまり、波長がある量変化すると、位相差の変化は
光路差に比例するから、基準光路の信号と測定光路の信
号を比較すると、同じ時点ではいつも位相変化の比は光
路差の比になっている。これは、半導体レーザー11の波
長が連続的であればどのように変化しても成り立つ。そ
こで、基準光路の光路差を、測定光路に対して充分長く
し、その基準光路からの干渉信号をトリガ信号として測
定光路の干渉信号をサンプリングし、そのサンプリング
したデータを順に並べてやれば、見かけ上等周期の信号
が得られる。

【００３６】つまり、基準光路からの干渉信号一周期毎
に一個のトリガ信号を発生させ、このトリガ信号によっ
て測定信号をサンプリングし、メモリに書き込んでいく
ことは、不定周期のトリガを等間隔のメモリアドレスに
置き換えて考えることを意味する。測定信号周期とトリ
ガ周期の比は一定であるからメモリ上の信号は等周期信
号になるのである。このように、各パルス毎に信号をメ
モリに記憶していく。

【００３７】次に、メモリされたデータから周期解析を
行なうわけだが、現実の信号には電気的なノイズが乗っ
ているから、複数パルスについて、例えば128パルスに
ついて平均してランダムノイズの除去を行い、周期解析
を行なう。

【００３８】ここで求まる周期Ｔは、信号のトリガに対
する比φ1/φ2＝Ｔを意味するから、周期Ｔを求めるこ
とにより(５)式から直ちにＬtestが求まる。実際には、
眼球内部の異なる反射面からの反射光による信号も乗っ
ているので、周期解析時に選別する。

【００３９】図２は、上記の方法によって眼軸長Ｌeye
を求める信号処理回路の構成を示したブロック図であ
る。

【００４０】以下、その構成と作用を図３に示す波形を
参照しながら説明していく。

【００４１】図２において、101は半導体レーザー11に
パルス電流（図３の(a)参照）を供給して半導体レーザ
ー11を駆動させるとともに図示しないペルチェ効果形素
子によって半導体レーザー11チップの温度を制御する駆
動制御回路、102はトリガ回路で受光器54からアンプ103
を介して出力される受光信号Ｓ2の１周期毎に図３の(e)
に示すようにトリガ信号Ｓgを出力していく。そして、
受光器42からアンプ105を介して出力される受光信号Ｓ1
をトリガ回路102から出力されるトリガ信号Ｓgのタイミ
ングでＡ/Ｄ変換器104がＡ/Ｄ変換していく。106はＡ/
Ｄ変換器104によってＡ/Ｄ変換されたデジタル値を記憶
していくメモリで、図３の(f)に示すように、信号Ｓ1の
振幅値に応じたデジタル値を記憶していく。

【００４２】そして、演算回路107がメモリ106に記憶さ
れたデータに基づいて周期解析を行なって周期Ｔを求
め、この周期Ｔから(５)式および(４)式により眼軸長Ａ
Ｌを演算する。

【００４３】ここまでは、角膜反射光は角膜反射受光光
学系20のみを通過し、眼底反射光は眼底反射受光光学系
30のみを通過するとして論じた。ところが、角膜反射受
光光学系20に入射した眼底反射光の光軸近くの一部は、
絞り23を通過して受光器42に達する可能性がある（反射
光Ｒ3）。また、眼底反射受光光学系30に入射した角膜
反射光の光軸近くの一部も、絞り32を通過して受光器42
に達する可能性がある（反射光Ｒ4）。これらの反射光
も、正規の反射光と相互に干渉し、その結果、照明光の
波長を変化させたときに、反射光の組合せごとに位相差
（光路差）に応じた干渉信号を発生し、信号上にノイズ
として重畳してしまう。

【００４４】したがって、この場合には、式（３）と式
（４）との間で補正することができなくなってしまう。
これを避けるため、この実施例では、光路長補償板ＰＣ
を角膜反射受光光学系20に挿入し、角膜反射受光光学系
20の光路長と眼底反射受光光学系30の光路長とを同一に
して、不要な干渉信号の発生を防止している。

【００４５】すなわち、ビームスプリッタ62からビーム
スプリッタ43までの光路長を等しくした（Ｌr＝Ｌc）。
このようにすることにより、眼底反射受光光学系30を通
過した正規の眼底反射光Ｒ5と角膜反射受光光学系20を
通過した眼底反射光Ｒ3との間の位相差、および角膜反
射受光光学系20を通過した正規の角膜反射光Ｒ6と眼底
反射受光光学系30を通過した角膜反射光Ｒ4との間の位
相差をともになくすことができる（照明光は角膜までは
同一波面として到達している）。

【００４６】よって、受光器42で受光する反射光は、受
光器42と眼底との光学的な距離と、受光器42と角膜との
光学的な距離の差分だけの位相差を持つことになり、波
長を変化させたときの干渉信号とこの位相差だけを反映
した信号にすることが可能である。このとき、ＬrとＬc
の差が僅かに残っていても、その値が２Ｌeyeに比べ十
分に小さく波長とそれ程変わらないようなオーダーなら
ば、眼底反射光同志および角膜反射同志の干渉による信
号は周期信号として現われない。

【００４７】また、眼底反射光と角膜反射光の干渉によ
る位相差の変化量は、定数２π・Δλ/λ²を省いた部分
が２Ｌeye＝２Ｌeye＋Ｌs＝２Ｌeye−Ｌs と見なすことができ、測定に差し支えることはない。
（注：原理より、波長をΔλ変化させたときの位相差の
変化φは、光路差をΔＬとすると、φ＝２π・(２ΔＬ・
Δλ)/λ²であり、ΔλがわずかなのでΔＬが数λ〜十
数λ程度であれば周期信号として検出されず、また干渉
信号周期に対し十分に小さいものとなる）。

【００４８】上記の実施例では、被検眼屈折力補正レン
ズ81および35は、各々単独に調整するように記載した
が、これらが連動して調整できるように構成すれば測定
が簡略され得る。

【００４９】図４は第２実施例の眼軸長測定装置の光学
系配置を示したもので、この第２実施例は、第１実施例
では被検眼Ｅにレーザー光を照射する光学系と反射光を
受光する光学系が分かれていたが、これを共通の光学系
として構成したものである。測定原理と波長変化および
信号処理は、第１実施例と同様に行える。

【００５０】図４に示す眼軸長測定装置は、被検眼Ｅに
向けてレーザー光を射出する測定光学系110と、基準干
渉光学系150等を有している。

【００５１】測定光学系110は、レーザー光を射出する
半導体レーザー（レーザー光源）111と、そのレーザー
光を平行光束にするコリメータレンズ112と、反射光の
半導体レーザー111への入射を防止する光アイソレータ1
13と、レーザー光を２分割して一方のレーザー光を基準
干渉光学系150へ導くビームスプリッタ114と、その他方
のレーザー光を被検眼Ｅに向けて照射する測定干渉光学
系（測定干渉手段）160とを備えている。

【００５２】測定干渉光学系160は、前記ビームスプリ
ッタ114で分割された他方のレーザー光を角膜照射用レ
ーザー光と眼底照射用レーザー光とに分割するビームス
プリッタ（分割手段）115と、前記角膜照射用レーザー
光を対物レンズ117を介して被検眼Ｅの角膜頂点Ｅa近傍
へ集光させて角膜を照射する角膜照射光学系120と、前
記眼底照射用レーザー光を対物レンズ117を介して被検
眼Ｅの眼底Ｅrへ集光させて眼底Ｅrを照射する眼底照射
光学系130と、眼底Ｅrで反射する眼底反射光と角膜Ｅa
で反射する角膜反射光との干渉光を受光する受光光学系
140とを有している。

【００５３】半導体レーザー111には図示しない加熱冷
却板が取り付けられ、この加熱冷却板にペルチェ効果形
素子(図示せず)が取り付けられている。そして、このペ
ルチェ効果形素子を制御することにより、半導体レーザ
ー111チップの温度を制御している。

【００５４】角膜照射光学系120は、全反射ミラー121
と、光路長補償板PCと、レンズ122と、角膜反射輝点が
共役位置に一致したときだけ角膜反射光を通過させ、他
の反射光を除去する絞り123とを有している。

【００５５】眼底照射光学系130は、レンズ131と、眼底
Ｅrと共役位置に配置され眼底以外の反射光を除去する
絞り132と、レンズ133と、全反射ミラー134と、光軸方
向に移動して被検眼Ｅの屈折力を補正する合焦レンズ13
5と、ビームスプリッタ136とを有している。このビーム
スプリッタ136は角膜照明光学系120の光束と眼底照明光
学系130の光束とを合成するとともに同軸光として被検
眼Ｅを照射するためのものである。

【００５６】光路長補償板PCは、角膜照射光学系120の
光路長Ｌcと、眼底照射光学系130の光路長Ｌrとを等し
くさせるものである。

【００５７】ビームスプリッタ115で分割された角膜照
射用レーザー光が角膜照射光学系120によって角膜頂点
Ｅa近傍へ集光されて角膜を照射すると、該角膜照射用
レーザー光は角膜で反射され、この反射した角膜反射光
が角膜照射光学系120を逆行し、その集光点が角膜頂点
に一致したときに絞り123を通過し平行光束となってビ
ームスプリッタ115に到達する。一方、ビームスプリッ
タ115で分割された眼底照射用レーザー光が眼底照射光
学系130によって眼底Ｅrへ集光させて眼底Ｅrを照射す
ると、該眼底照射用レーザー光は眼底Ｅrで反射され、
この反射した眼底反射光が眼底照射光学系130を逆行し
平行光束となってビームスプリッタ115に到達する。そ
して、ビームスプリッタ115で角膜反射光と眼底反射光
とが干渉し、この干渉光は受光光学系140へ導かれる。

【００５８】受光光学系140は、結像レンズ141と、受光
器142とを有し、ビームスプリッタ115で干渉された干渉
光は結像レンズ141によって受光器142の受光面142aに集
光され、受光面142aに干渉縞が形成される。そして、受
光器142は干渉縞の強度に応じた受光信号を出力する。
そして受光光学系140とビームスプリッタ115とで干渉受
光系が構成される。

【００５９】このように、ビームスプリッタ115で分割
された角膜照射用レーザー光を角膜照射光学系120で角
膜頂点Ｅa近傍へ集光されて角膜を照射し、眼底照射用
レーザー光を眼底照射光学系130で眼底Ｅrへ集光させて
眼底Ｅrを照射し、そして、角膜で反射した角膜反射光
は角膜照射光学系120を逆行し平行光束となってビーム
スプリッタ115に到達する。一方、眼底Ｅrで反射した眼
底反射光も眼底照射光学系130を逆行し平行光束となっ
てビームスプリッタ115に到達するので、眼底反射光の
波面と角膜反射光の波面とが揃ったものとなり、眼底反
射光と角膜反射光とが効率よく干渉することとなる。

【００６０】したがって、受光器142の受光面142aに形
成される干渉縞の縞間隔が見かけ上大きくなり、受光器
142の受光面142を大きくすることができる。また、干渉
光の強度も大きくなるので、受光器142から出力される
受光信号も強いものとなるので、受光信号とノイズとの
区別をすることが容易となる。

【００６１】基準干渉光学系150は、第１実施例と同様
に構成されている。そして、第１実施例と同じ測定原理
にしたがい、同様な手段によりレーザー光の波長を連続
的に変化させ、信号処理を行なって眼軸長ＡＬを算出す
る。この場合、光学系を往復で用いているので、Ｌtest
とする長さは、眼底Ｅrからビームスプリッタ115までの
距離と角膜Ｅcからビームスプリッタ115までの距離の差
（眼底照射光学系130と角膜照射光学系120の光路差＋眼
軸長空気換算値）になり、これにより式(３)は、Ｌtest＝Ｌbase・φ1/(２・φ2) …(３)´ と書き替えられる。こうして求められたＬtestから、眼
底照射光学系130と角膜照射光学系120の光路差Ｌs＝Ｌr
−Ｌcを差し引けば、眼軸長を空気換算した長さＬeyeが
求められる。この第２実施例においても角膜反射光は角
膜照射光学系120のみを通過し、眼底反射は眼底照射光
学系130のみを通過するとして論じた。

【００６２】ところが、以下に示すような反射光が混入
するおそれがある。つまり、眼底照射光学系30による眼
底照射レーザー光の一部は角膜で反射され、その内、光
軸近くの反射光は、角膜照射光学系120を戻り受光器142
に達する（反射光Ｒ1）。また、角膜照射光学系120によ
る角膜照射レーザー光の光軸上の一部も、眼底に達しそ
こで反射されて眼底照射光学系130へ戻り、受光器142に
達してしまう（反射光Ｒ2）。さらに、眼底反射光およ
び角膜反射光の一部は、相互に角膜照射光学系120およ
び眼底照射光学系130へ戻り受光器142に達する（反射光
Ｒ3,Ｒ4）。このうち、Ｒ1の反射光は光量が多い可能性
が高く、これらは相互に干渉を起す。その結果、照明光
の波長を変化させた時に、反射光の組合せごとの位相差
（光路差）に応じた干渉信号を発生し、信号上にノイズ
として重畳してしまう。

【００６３】これを避けるため、この実施例では、光路
長補償板ＰＣを角膜照射光学系20に挿入し、角膜照射光
学系120の光路長と眼底照射光学系130の光路長とを同一
にして、有害な反射光による干渉信号の発生を防止して
いる。

【００６４】すなわち、眼底照射光学系130および角膜
照射光学系120を通過する光束の位相を角膜頂点におい
て一致するようにした。つまり、ビームスプリッタ115
からビームスプリッタ136までの光路長を等しくした
（Ｌc＝Ｌr）。こうすることで、眼底照射光学系130に
よる眼底反射光Ｒ5と角膜照射光学系20による眼底反射
光Ｒ2および眼底反射光Ｒ3の位相差、角膜照射光学系12
0による角膜反射光Ｒ6と眼底照射光学系による角膜反射
光Ｒ1および角膜反射光Ｒ4の位相差を無くすことがで
き、（すなわち、眼底反射光同志および角膜反射光同志
の位相差を０にする。

【００６５】よって、被検眼Ｅから反射する光は、受光
器と眼底の光学的な距離と、受光器と角膜の光学的な距
離の差分（眼軸の光学的長さＬeye×２）だけの位相差
をもつことになり、波長を変化させたときの干渉信号を
この位相差だけを反映した信号にすることが可能であ
る。（光路差が第１実施例に示した程度であれば同様な
理由でＬcとＬrが完全に一致しなくてもよい）。

【００６６】なお、上記実施例ではレンズ122を固定し
ているが、このレンズ122を光軸に沿って移動可能に設
け、レンズ122の位置を移動させることにより角膜照射
レーザー光が角膜に集光するように調整できるようにし
てもよい。この場合はフィルタ123をも一体に移動させ
る。

【００６７】また、上記第２実施例では、角膜照射光学
系120は角膜照射レーザー光を角膜頂点Ｅaに集光させて
いるが、角膜を球面とみなしたとき、角膜反射光が絞り
123を通過する場合がもう１箇所ある。それは、角膜照
射レーザー光の集光点と角膜の曲率中心が一致した場合
である。角膜照射レーザー光の反射は角膜表面で最も大
きいので（屈折率の差が最も大きい）、角膜照射レーザ
ー光の集光点と角膜の曲率中心とを一致させて角膜を照
射しても上記実施例と同様に測定可能である。

【００６８】なお、この第２実施例では、さらに眼底照
明光が角膜で反射した反射光の作る虚像が、絞り123と
共役な位置にきたとき、この反射光が絞り123を通過し
て受光器142に達する。一般には、この反射光の持つ位
相は角膜照明光が角膜で反射した場合とは異なるが、こ
の実施例に示したように角膜反射受光光学系120と眼底
反射受光光学系130の光路長を等しくしておけば、第１
実施例と同じ作用をするから、この反射を利用しても眼
軸長を測定できる。

【００６９】図４では光路長補償のため光路長補償板Ｐ
Ｃを使用しているが、図５に示すように、この位相補償
板ＰＣの代わりに全反射ミラー71〜74を設けて光路を迂
回させてもよい。この場合、ミラー72,73を移動させる
だけで光路長を調整できるので、個々の光学系に対する
調整ができ、装置の製作が容易となり比較的経済的なも
のとなる。

【００７０】また、図４では、通常のビームスプリッタ
115,136を使用しているため、被検眼Ｅからの反射光は
各ビームスプリッタ115,136で分割される。このため、
受光器142に到達する光量にロスがある。このロスを少
なくするために、被検眼Ｅの照射に直線偏光のレーザー
光を用い、ビームスプリッタ136を偏光ビームスプリッ
タとし、角膜照射光学系120か眼底照射光学系130のどち
らか一方にλ/2板を配置して入射偏光に対し90度回転し
た射出偏光が得られるようにする。このようにすると、
ビームスプリッタ136でのロスを少なくすることができ
る。ちなみに、ビームスプリッタの分割比を50:50とす
ると、受光器142に到達する光量は、図１の場合では、
0.5×0.5=0.25(25パーセント)である。これに対して、
偏光ビームスプリッタを使用した場合では、反射光が偏
光を維持しているとして、受光器142に到達する光量
は、0.5(50パーセント)である（ただし、眼底Ｅrは粗面
であるため完全には偏光を維持していない）。なお、λ
/2板を通過した反射光は元の偏光に戻っている。

【００７１】これらは、いずれも眼底反射光と角膜反射
光を選択するために別々の絞りを備えるように構成し
た。しかし、これらの実施例では受光系に集光レンズを
備えており眼底反射と角膜反射を同時に集光するように
しているから、この集光点に共通の絞りを置いても同様
の働きをさせることができる。また、この位置に設置す
る受光器に受光面積の微小なものを使用すれば、受光器
そのものに絞りの効果をもたせることができ、光路中の
絞りを取り除くことが可能である。この場合は、受光系
に入射する光束は平行光束ではなくなるが、受光器はこ
のうちの平行光の成分だけを選択的に受光するのであ
る。

【００７２】また、ビームスプリッタ62や136を小型の
ミラーとし、これを光束中に設置して眼底反射光を反射
し周辺を角膜反射光が通過するように構成すると、少な
くとも眼底反射光は角膜反射受光光学系に入射させない
ようにできる。当然のことながらミラーを孔開きミラー
としたり、あるいは設置位置を変えたりして反射させる
光束と通過する光束を入れ替えても構わない。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、眼底反射光と角膜反射光とを効率よく干渉させるこ
とができ、これにより干渉縞の見かけの縞間隔が大きく
なり、受光手段の実質的な受光面を大きくすることがで
きる。また、干渉光の強度も大きくなるので、受光手段
から出力される受光信号も強いものとなるので、受光信
号とノイズとの区別をすることが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わる眼軸長測定装置の第１実施例
の光学系の配置関係を示した光学配置図、

【図２】各受光器から出力される受光信号に基づいて眼
軸長を求める信号処理回路を示したブロック図、

【図３】信号処理回路の各回路から出力される信号を示
した説明図、

【図４】第２実施例を示した説明図、

【図５】第３実施例を示した説明図、

【図６】従来の眼軸長測定装置の光学系の配置を示した
説明図である。

【符号の説明】

11 半導体レーザー（レーザー光源） 20 角膜反射受光光学系 30 眼底反射受光光学系 40 受光光学系（干渉光受光系） 62 ビームスプリッタ（光束分離手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 3/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】波長変化が可能なレーザー光を射出するレ
ーザー光源と、前記レーザー光を被検眼に向けて照射す
るとともに、被検眼角膜で反射した角膜反射光と被検眼
眼底で反射した眼底反射光とを干渉させる測定干渉手段
とを備え、前記測定干渉手段による干渉光の波長変化及
び強度変化から眼軸長を求める眼軸長測定装置であっ
て、前記測定干渉手段は、前記角膜反射光と前記眼底反射光
を各々別々の光学系に導く光束分離手段と、前記光束分離手段によって分離された前記角膜反射光が
入射する角膜反射受光光学系と、被検眼の屈折力を補正する合焦レンズ部を包含し、前記
光束分離手段によって分離された前記眼底反射光が入射
する眼底反射受光光学系と、前記角膜反射受光光学系へ入射した角膜反射光と前記眼
底反射受光光学系へ入射した眼底反射光とを略同じ波面
で合成し干渉させて該干渉光を受光する干渉光受光系
と、を備えていることを特徴とする眼軸長測定装置。
【請求項２】前記角膜反射受光光学系と眼底反射受光光
学系との少なくとも一方に角膜反射受光光学系の光路長
と眼底反射受光光学系の光路長とを同一に補正する補正
手段を設けたことを特徴とする請求項第１項記載の眼軸
長測定装置。
【請求項３】前記角膜反射受光光学系は、角膜反射光の
みを選択する角膜反射光選択手段を備え、前記眼底反射
受光光学系は、眼底反射光のみを選択する眼底反射光選
択手段を備えていることを特徴とする請求項第１項記載
の眼軸長測定装置。
【請求項４】波長変化が可能なレーザー光を射出するレ
ーザー光源と、前記レーザー光を被検眼に向けて照射す
るとともに、被検眼角膜で反射した角膜反射光と被検眼
眼底で反射した眼底反射光とを干渉させる測定干渉手段
とを備え、前記測定干渉手段による干渉光の波長変化及
び強度変化から眼軸長を求める眼軸長測定装置であっ
て、前記測定干渉手段は、干渉光を受光する受光光学系と、前記レーザー光を被検眼の角膜に集光させて該角膜を照
射し、該角膜で反射する角膜反射光を前記受光光学系へ
入射させる角膜照射光学系と、被検眼の屈折力を補正する合焦レンズ部を包含してお
り、前記レーザー光を被検眼の眼底に集光させて照射
し、該眼底で反射する眼底反射光を前記受光光学系へ入
射させる眼底照射光学系とを有し、前記角膜照射光学系および眼底照射光学系は、被検眼か
らの反射光が略同一の波面で干渉し前記受光光学系へ入
射するように構成されていることを特徴とする眼軸長測
定装置。