JP3112095B2 - 眼軸長測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、眼軸長の測定に適した
眼軸長測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】眼軸長の寸法を測定する方法として、光
の干渉を応用し非接触に測定する方法がいくつか知られ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】光の干渉を利用して非
接触に測定する方法としては、平行光ないしはそれに近
い光束を眼球を照射する照明光として用いて角膜反射光
と眼底反射光とを干渉させているので、角膜反射光と眼
底反射光との波面形状の差が大きく、相互の干渉により
生じる干渉縞の縞間隔が小さい。そのため受光器の受光
面が小面積となってしまい、干渉縞のコントラストが最
大となる位置で受光しても、大きな受光出力が得られな
い。眼球を照射できる光量には限度があるので、入射光
を大きくできる程度にも限度がある。このため、この方
法では受光器からの出力信号に十分大きなＳ／Ｎ比が得
られず、測定誤差が大きくなってしまうという欠点があ
った。

【０００４】本発明は従来の眼軸長測定装置のこのよう
な欠点を解消するためになされたものであり、十分に大
きなＳ／Ｎ比が得られ、測定精度の高い眼軸長測定装置
を提供することにある。

【０００５】

【０００６】

【０００７】

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の眼軸長
測定装置は、単波長のレーザ光を発光し、かつその発振
波長を変化させることのできるレーザ光源と、該レーザ
光を眼球の眼底に照射する眼底光学系と、該レーザ光を
眼球の角膜に照射する角膜光学系と、眼底光学系からビ
ームスプリッターによりレーザ光を分岐し、これを反射
する第１反射鏡により眼底からの反射光と干渉する第１
の参照光を形成する第１参照光光学系と、角膜光学系か
らビームスプリッターによりレーザ光を分岐し、これを
反射する第２反射鏡により角膜からの反射光と干渉する
第２の参照光を形成する第２参照光光学系と、前記レー
ザ光源の波長を微小量変化させるためのレーザ光源駆動
部と、該微小量変化させた時の前記眼底からの反射光と
前記第１の参照光との干渉光を検出する第１の受光手段
と、前記角膜からの反射光と前記第２の参照光との干渉
光を検出する第２の受光手段と、前記第１の受光手段と
前記第２の受光手段の出力信号を比較する比較手段と、
該比較信号に基づき前記第１反射鏡を移動させて前記第
１参照光の光路長を変化させ、又は前記第２反射鏡を移
動させて前記第２参照光の光路長を変化させ、その時の
参照光の光路長を検出する光路長検出手段と、該第１及
び第２の参照光の光路差から眼軸長を演算する演算手段
とを備えたことを特徴とする。請求項２に記載の眼軸長
測定装置は、単波長のレーザ光を発光し、かつその発振
波長を変化させることのできるレーザ光源と、該レーザ
光を眼球の眼底に照射する眼底光学系と、該レーザ光を
眼球の角膜に照射する角膜光学系と、眼底光学系からビ
ームスプリッターによりレーザ光を分岐し、これを反射
する第１反射鏡により眼底からの反射光と干渉する第１
の参照光を形成する第１参照光光学系と、角膜光学系か
らビームスプリッターによりレーザ光を分岐し、これを
反射する第２反射鏡により角膜からの反射光と干渉する
第２の参照光を形成する第２参照光光学系と、前記レー
ザ光源の波長を微小量変化させたるためのレーザ光源駆
動部と、該微小量変化させたときの、前記眼底からの反
射光と前記第１の参照光との干渉光を検出する第１の受
光手段と、前記角膜からの反射光と前記第２の参照光と
の干渉光を検出する第２の受光手段と、前記第１の受光
手段と前記第２の受光手段の出力信号を比較する比較手
段と、該比較信号に基づき前記第１反射鏡及び第２反射
鏡を移動させて前記第１及び第２参照光の光路長を変化
させ、その時の参照光の光路長を検出する光路長検出手
段と、該第１及び第２の参照光の光路差から眼軸長を演
算する演算手段とを備えたことを特徴とする。

【０００９】また、レーザ光源は、パルス駆動される半
導体レーザであることを特徴とする。

【００１０】また、第１又は第２の参照光生成手段は、
ビームスプリッターと反射鏡とからなることを特徴とす
る。

【００１１】また、光路長検出手段は、反射鏡移動手段
と該反射鏡の位置を検出する反射鏡位置検出手段とから
なることを特徴とする。

【００１２】また、比較手段は、第１及び第２の受光手
段からの出力信号の周波数を比較する周波数比較回路を
有することを特徴とする。

【００１３】さらに、比較手段は、第１及び第２の受光
手段からの出力信号から特定の周波数成分を抜き出すフ
ィルタと、該フィルタにより抜き出した周波数成分の信
号のピーク値を検出するピーク値検出手段と、そのピー
ク値検出手段により検出された前記第１及び第２の受光
手段の出力信号から抽出した周波数成分がピーク値をと
るまでの時間を比較するピーク時間比較手段を有するこ
とを特徴とする。

【００１４】

【作用】上記構成によれば、眼底及び角膜からの反射光
に参照光を干渉させることにより十分大きいＳ／Ｎ比が
得られ、レーザ光源の波長を微小量変化させたときに得
られる第１及び第２の受光手段の出力信号を比較し、そ
の信号に基づき参照光の光路長を変化させ、眼底から反
射光と第１の参照光とでの光路差と角膜からの反射光と
第２の参照光とでの光路差とが略等しくなった時の各参
照光の光路差を求めることにより、高精度の測定が可能
となる。

【００１５】また、各干渉光の光電変換した出力信号の
周波数差を最小にするように参照光の光路長を変化させ
ることにより、容易に正確な測定が可能となる。

【００１６】また、各干渉光の光電変換した出力信号の
周波数が所定の値に達するまでの時間差を最小にするこ
とにより、容易で正確な測定が実現できる。

【００１７】また、レーザ光源、眼底光学系、角膜光学
系、参照光生成手段、光路長変化検出手段、受光手段及
び比較演算手段とを備えることにより、参照光を眼底反
射光及び角膜反射光にそれぞれ干渉させ、参照光の光路
長を変化させてレーザ光源の波長を微少量変化を行い、
眼軸長の高Ｓ／Ｎ・高精度の測定が可能となる。

【００１８】また、半導体レーザをレーザ光源として用
いることにより、小型で微少量の周波数変化をさせるこ
とのできる光源が得られる。

【００１９】また、反射鏡移動手段により反射鏡を移動
させ、反射鏡位置検出手段により反射鏡位置を検出する
ことにより、参照光の光路長を容易に変化させるととも
にその光路長の大きさを正確に検出できる。

【００２０】また、周波数比較回路により受光手段から
の周波数を比較し、この周波数比較回路の出力信号に基
づき参照光の光路長を変化させ、その時の各参照光の光
路差を求めることにより、正確で効率のよい眼軸長の算
出が可能となる。

【００２１】更に、フィルタ、ピーク値検出回路、ピー
ク時間比較手段により比較手段を構成することにより、
半導体レーザをパルス駆動することによる発振波長の変
化を測定に利用し、眼軸長の算出を行うことが可能とな
る。

【００２２】

【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
第１図〜第７図は、この発明に係わる眼軸長測定装置の
一実施例を示したものである。

【００２３】第１図は本実施例の光学系の構成を示す図
である。

【００２４】第１図において、半導体レーザＨの前面に
はコリメーターレンズＬ₆と光アイソレーターＯが設け
られている。半導体レーザＨにより発光されたレーザ光
ＡはコリメーターレンズＬ₆により平行光とされて、光
アイソレーターＯを通過する。光アイソレーターＯは、
光学系からの反射光を遮断し、半導体レーザＨを変調し
たとき反射光により変調光が歪みを受けるのを防止す
る。

【００２５】光アイソレーターＯの光路にはビームスプ
リッターＢ₄が設けられ、光アイソレーターＯから出た
光を角膜照射光と眼底照射光とに分離する。

【００２６】角膜照射光は角膜光学系を介して眼球Ｅの
角膜を照射する。角膜光学系は角膜頂点近傍（角膜表面
から角膜曲率半径の半分の距離だけ角膜曲率中心に向か
った点）に角膜照射光を集光するようにレンズや反射鏡
を配置した光学系であり、反射鏡Ｍ₄・光路長補償板Ｐ
・集光レンズＬ₃及び空間フィルタＦ₂とを有している。
反射鏡Ｍ₄は角膜照射光の光路を眼球Ｅの角膜方向に変
更するために設けられ、光路長補償板Ｐは、角膜照射光
の光路中に設けられたビームスプリッターＢ₃から角膜
の頂点近傍位置Ｃまでの光学的距離を、眼底照射光の光
路中に設けられたビームスプリッターＢ₂から角膜の頂
点近傍位置Ｃまでの光学的距離に等しくする作用を果た
す。集光レンズＬ₃は、空間フィルタＦ₂を角膜照射光が
通過し得るように該角膜照射光を集光するものである。
空間フィルタＦ₂は、角膜照射光の角膜以外の部分から
の反射光を除去するために設けられている。

【００２７】眼底照射光は眼底光学系を介して眼球Ｅの
眼底に入射する。眼底光学系は眼底に眼底照射光を集光
するようにレンズや反射鏡を配置した光学系であり、集
光レンズＬ₅・空間フィルタＦ₁・コリメーターレンズＬ
₄・反射鏡Ｍ₃及び集光レンズＬ₂とを有している。集光
レンズＬ₅は眼底照射光が空間フィルタＦ₁を通過し得る
ように該眼底照射光を集光するものであり、空間フィル
タＦ₁は眼底以外の眼球Ｅの内部の散乱体からの散乱光
を除去する作用を果たす。コリメーターレンズＬ₄は空
間フィルタＦ₁をでた眼底照射光を平行光に再変換し、
反射鏡Ｍ₃はコリメーターレンズＬ₄で平行光に変換され
た眼底照射光の光路を変更する作用を果たす。集光レン
ズＬ₂は、眼底照射光を集光するとともに、その位置を
移動させることができ、眼球Ｅの屈折力を補正して眼底
照射光を眼底に正しく集光する作用を果たす。

【００２８】角膜照射光と眼底照射光とが交差する位置
にはビームスプリッターＢ₁が設置されており、角膜光
学系と眼底光学系とを通過した角膜照射光と眼底照射光
とはビームスプリッターＢ₁により再び合成され、同軸
光となる。眼球Ｅの直前には対物レンズＬ₁が設けられ
ており、角膜照射光を角膜に、眼底照射光を眼底にそれ
ぞれ集光する作用を果たす。

【００２９】また、ビームスプリッターＢ₄で分離され
た直後の角膜照射光の光路と眼底照射光の光路中にはそ
れぞれビームスプリッターＢ₃・Ｂ₂が設けられている。
ビームスプリッターＢ₃を挟んで角膜照射光と直交する
方向には、固定された反射鏡Ｍ₂と集光レンズＬ₈・受光
器Ｄ₂が設けられ、ビームスプリッターＢ₂を挟んで眼底
照射光と直交する方向には、設置位置を移動し得る反射
鏡Ｍ₁と集光レンズＬ₇・受光器Ｄ₁が設けられている。
反射鏡Ｍ₂及び反射鏡Ｍ₁は強度の大きい参照光を作る作
用を果たし、集光レンズＬ₈・Ｌ₇は入射光をそれぞれ受
光器Ｄ₂・Ｄ₁上に集光する作用を果たす。受光器Ｄ₁・Ｄ
₂はフォトダイオード等の光電変換素子である。

【００３０】角膜頂点近傍に集光され角膜で反射された
角膜照射光は、角膜光学系を逆行し、ビームスプリッタ
ーＢ₃により反射された成分が反射鏡Ｍ₂で反射された参
照光と合成され、集光レンズＬ₈を介して受光器Ｄ₂に入
力される。また、眼底に集光され眼底で反射された眼底
照明光は、眼底光学系を逆行し、ビームスプリッターＢ
₂により反射された成分が反射鏡Ｍ₁で反射された参照光
と合成され、集光レンズＬ₇を介して受光器Ｄ₁に入力さ
れる。受光器Ｄ₁・Ｄ₂には、それぞれ眼底反射光と眼底
参照光、角膜反射光と角膜参照光による干渉縞が形成さ
れ、この干渉縞の強度に比例した電流が出力される。

【００３１】受光器Ｄ₁・Ｄ₂上の干渉縞の強度は、直流
成分を無視して、それぞれ Ｉ₁＝２Ａ_rＡ₁ｃｏｓ｛２π・２（ｘ_r−ｘ₁）／λ｝ Ｉ₂＝２Ａ_cＡ₂ｃｏｓ｛２π・２（ｘ_c−ｘ₂）／λ｝ （但し、Ａ_r、Ａ_c、Ａ₁、Ａ₂はそれぞれ眼底反射光、角
膜反射光、眼底用参照光、角膜用参照光の振幅であり、
ｘ_r、ｘ_c、ｘ₁、ｘ₂はそれぞれビームスプリッターＢ₂
から眼底までの光路長、ビームスプリッターＢ₃から角
膜の頂点近傍位置Ｃまでの光路長、眼底用参照光の光路
長、角膜用参照光の光路長であり、λは半導体レーザＨ
の発振波長である。） で与えられる。ここで、半導体レーザＨの発振波長を連
続的にΔλだけ変化させると、干渉縞の強度を決める各
位相差は、それぞれ ２π・２（ｘ_r−ｘ₁）／（λ＋Δλ） ２π・２（ｘ_c−ｘ₂）／（λ＋Δλ） と、連続的に変化する。これを、λ》Δλとして級数展
開し、位相差の変化量を計算すると、それぞれ ２π・２（ｘ_r−ｘ₁）Δλ／λ² ２π・２（ｘ_c−ｘ₂）Δλ／λ² と表せ、干渉縞強度は位相差２πごとに周期的に変化す
るから、各受光器Ｄ₁・Ｄ₂上の干渉縞強度の周期変化が
観測できる。即ち、半導体レーザＨの発振波長λ、波長
変化量Δλを一定とすると、受光器Ｄ₁・Ｄ₂から得られ
る周期信号は、それぞれ眼底と反射鏡Ｍ₁の光路差（ｘ_r
−ｘ₁）、角膜と反射鏡Ｍ₂の光路差（ｘ_c−ｘ₂）に比例
した信号となる。

【００３２】第２図は本実施例の信号処理系の構成と角
膜光学系と眼底光学系の関係を示すブロック図である。

【００３３】第２図において、半導体レーザＨには半導
体レーザ駆動回路21から駆動信号が供給され、レーザ光
Ａが発光され、各光学系に供給される。

【００３４】角膜光学系22においては、第１図に示した
ように、ビームスプリッターＢ₃で角膜照射光と参照光
とが分離され、角膜照射光は眼球Ｅの角膜頂点近傍で、
参照光は固定された反射鏡Ｍ₂でそれぞれ反射され、ビ
ームスプリッターＢ₃位置で互いに干渉して干渉光とな
り、受光部23に射出される。

【００３５】受光部23は、受光器Ｄ₂と、該受光器Ｄ₂の
出力信号を増幅する増幅器24とから構成される。角膜光
学系22の干渉光は、受光器Ｄ₂で受光されて光電変換さ
れ、増幅器24で増幅されて信号比較部25に入力される。

【００３６】眼底光学系26においては、第１図に示した
ように、ビームスプリッターＢ₂で眼底照射光と参照光
とが分離され、眼底照射光は眼球Ｅの眼底で、参照光は
該参照光の光軸方向に移動可能な反射鏡Ｍ₁でそれぞれ
反射され、ビームスプリッターＢ₂位置で互いに干渉し
て干渉光となり、受光部27に射出される。

【００３７】受光部27は、受光器Ｄ₁と、該受光器Ｄ₁の
出力信号を増幅する増幅器28とから構成される。眼底光
学系26の干渉光は、受光器Ｄ₁で受光されて光電変換さ
れ、増幅器28で増幅されて信号比較部25に入力される。

【００３８】信号比較部25においては、眼球Ｅの眼底と
反射鏡Ｍ₁との光路差（ｘ_r−ｘ₁）と、角膜頂点近傍と
反射鏡Ｍ₂との光路差（ｘ_c−ｘ₂）とを比較して、２光
路差間の差（ｘ_r−ｘ₁）−（ｘ_c−ｘ₂）を検出してこの
差信号を演算回路29に出力する。信号比較部25は、また
反射鏡駆動回路30に前記差信号を供給する。

【００３９】反射鏡駆動回路30は、前記２光路差の差が
なくなる方向に反射鏡Ｍ₁を駆動する信号を出力する。
但し、信号比較部25が前記光路差を比較している間に反
射鏡Ｍ₁が移動してしまうと、受光部27から得られる信
号が変化してしまうため、信号比較中は反射鏡Ｍ₁が停
止している必要がある。このためには、例えばパルスモ
ータにより反射鏡Ｍ₁を駆動し、信号比較中には反射鏡
Ｍ₁を保持するようにする。 反射鏡Ｍ₁の位置は、反射
鏡位置検出回路31で検出される。これには、パルスモー
タで反射鏡Ｍ₁を駆動する場合には、モータに供給され
たパルス数を計数することにより位置を検出できる。ま
た、モータにロータリーエンコーダを取り付けてそのパ
ルス列から反射鏡Ｍ₁の位置を求めてもよいし、反射鏡
Ｍ₁にリニアエンコーダを取り付けて求めてもよい。

【００４０】反射鏡位置検出回路31は反射鏡Ｍ₁の位置
信号を演算回路29に出力する。

【００４１】次に本信号処理系の作用を説明する。

【００４２】角膜光学系22及び眼底光学系26から射出さ
れる干渉光はそれぞれ受光部23・27に入射し、受光部23
・27で光電変換され、電気信号として信号比較部25に入
力する。受光部23・27の出力信号は、前述の如く、それ
ぞれ眼底と反射鏡Ｍ₁の光路差（ｘ_r−ｘ₁）、角膜と反
射鏡Ｍ₂の光路差（ｘ_c−ｘ₂）に比例するから、信号比
較部25で２光路差の差（ｘ_r−ｘ₁）−（ｘ_c−ｘ₂）を検
出することができる。信号比較部25のこの検出結果に基
づいて反射鏡駆動回路30により反射鏡Ｍ₁を２光路差の
差がなくなるように移動させ、反射鏡位置検出回路31で
反射鏡Ｍ₁の位置を検出する。２光路差の差がなくなっ
たときの眼底光学系26の参照光の光路長をｘ₁’とする
と、反射鏡Ｍ₁・Ｍ₂で形成される眼底光学系26の参照光
と角膜光学系22の参照光の光路長の差（ｘ₁’−ｘ₂）
が、（ｘ_r−ｘ₁’）＝（ｘ_c−ｘ₂）であるから、ｘ_e＝
ｘ_r−ｘ_c＝ｘ₁’−ｘ₂となり、眼軸長ｘ_eを表す。

【００４３】なお、反射鏡Ｍ₂を移動させるようにして
もよいし、反射鏡Ｍ₁・Ｍ₂ともに移動させるようにして
もよい。

【００４４】第３図は、信号比較部25の具体的構成の一
例を示すブロック図である。

【００４５】本例においては、信号比較部25は２個のス
ペクトラムアナライザ32・33と周波数比較回路34とによ
り構成される。受光部23・27の出力信号はそれぞれスペ
クトラムアナライザ32・33に入力され、スペクトラムア
ナライザ32・33の出力信号は周波数比較回路34に入力さ
れる。周波数比較回路34の出力信号は演算回路29・反射
鏡駆動回路30に入力される。

【００４６】第４図は、第３図の回路の動作を説明する
ためのグラフである。

【００４７】第４図（１）に示すように、半導体レーザ
Ｈの波長がΔｔ時間にΔλだけ変化すると、受光部23か
ら出力される干渉信号の周波数ｆは、 ｆ＝２・（ｘ_c−ｘ₂）／λ²・（Δλ／Δｔ） と表せる。

【００４８】ここで、λ、（Δλ／Δｔ）の大きさを一
定とすれば、 ｋ＝２／λ²・（Δλ／Δｔ） とおいて（ｋは定数）、 ｆ＝ｋ・（ｘ_c−ｘ₂） と表せ、周波数ｆは光路差（ｘ_c−ｘ₂）に比例する。

【００４９】同様にして、受光部２７の出力信号の周波
数も光路差（Ｘｒ−Ｘｌ）に比例した周波数となり、受
光部２３・２７から出力される信号波形はそれぞれ第４
図（２）・第４図（３）のようになる。ここで、第４図
（２）・第４図（３）の横軸は時間軸、縦軸は電圧値を
表す。

【００５０】受光部23・27から出力される信号は、角膜
光学系の光路差と眼底光学系の光路差の差によって出力
信号の周波数に差が生じることになるから、受光部23と
27の出力信号の周波数が一致するように可動反射鏡Ｍ₁
を移動させる。すなわち受光部27の出力信号の波形を第
４図（４）に示すように、第４図（２）の波形と一致さ
せる。但し、信号の比較を行う際に反射鏡Ｍ₁が移動し
ていると、信号の周波数が変化してしまうため、周波数
比較中は反射鏡Ｍ₁が移動しないようにする必要があ
る。

【００５１】スペクトラムアナライザ32・33では受光部
23・27から入力される信号の周波数を検出して、周波数
比較回路34に出力する。

【００５２】周波数比較回路34ではスペクトラムアナラ
イザ32・33からの周波数信号を比較して、受光部23の周
波数ｆ₂に対して受光部27の周波数ｆ₁が高いときは、
（ｘ_r−ｘ₁）＞（ｘ_c−ｘ₂）であるから、反射鏡Ｍ₁を
ビームスプリッターＢ₂から遠ざける方向（第２図の＋
方向）に移動させる信号を反射鏡駆動回路30に出力す
る。反対に受光部23の周波数ｆ₂に対して受光部27の周
波数ｆ₁が低い場合には、（ｘ_r−ｘ₁）＜（ｘ_c−ｘ₂）
であるから、反射鏡Ｍ₁をビームスプリッターＢ₂に近付
ける方向（第２図の−方向）に移動させる信号を反射鏡
駆動回路30に出力する。 反射鏡駆動回路30では周波数
比較回路34から入力される方向信号に応じて反射鏡Ｍ₁
を移動させる。反射鏡Ｍ₁を移動させる度に周波数比較
回路34で周波数の比較を行い、反射鏡Ｍ₁の位置を反射
鏡位置検出回路31で検出し、この位置信号を演算回路29
へ出力する。

【００５３】演算回路29では、最も両周波数の接近した
ときの反射鏡Ｍ₁の位置Ｍ₁’とビームスプリッターＢ₂
との距離ｘ₁’と、反射鏡Ｍ₂とビームスプリッターＢ₃
との距離ｘ₂との距離差（ｘ₁’−ｘ₂）を眼軸長ｘ_eとみ
なし、この値を眼軸長として図示しない表示回路に出力
する。

【００５４】第５図は、信号比較部25の具体的構成の他
の例を示すブロック図である。

【００５５】第５図において、信号比較部25には受光部
23・27の出力信号が入力され、反射鏡駆動回路30・演算
回路29に信号を出力する。

【００５６】受光部23・27の出力信号は、移相回路40・
バンドパスフィルタ42及び移相回路41・バンドパスフィ
ルタ44にそれぞれ入力される。移相回路40・41の出力信
号はバンドパスフィルタ43・45にそれぞれ入力される。
バンドパスフィルタ42〜45は、スイッチトキャパシタフ
ィルタを用いるなどして全て同一の特性に構成され、通
過帯域幅が狭く、カットオフ特性が鋭く、単一の周波数
成分のみを通過させる。移相回路40・41にもスイッチト
キャパシタフィルタを用いるなどしてバンドパスフィル
タ42〜45の中心周波数の信号に対して1/4周期分位相を
ずらす特性を持つものを構成する。

【００５７】バンドパスフィルタ42・43・44・45の出力
信号は２乗回路46・47・48・49にそれぞれ入力される。

【００５８】２乗回路46・47の出力信号は加算回路50に
入力されて該加算回路50で加算され、２乗回路48・49の
出力信号は加算回路51に入力されて該加算回路51で加算
される。

【００５９】加算回路50・51の出力信号は、コンパレー
タ56の一方の入力端子・ピークホールド回路52及びコン
パレータ57の一方の入力端子・ピークホールド回路53に
それぞれ入力される。ピークホールド回路52・53の出力
信号は、信号レベルを微小分下げる微小電圧低下回路54
・55にそれぞれ入力される。微小電圧低下回路54・55
は、例えば抵抗分割回路などが用いられる。微小電圧低
下回路54・55の出力信号は、それぞれコンパレータ56・
57の他方の入力端子に入力される。

【００６０】コンパレータ56・57では、加算回路50・51
の出力信号と微小電圧低下回路54・55の出力信号のレベ
ルをそれぞれ比較し、微小電圧低下回路54・55の出力信
号レベルが加算回路50・51の出力信号レベルより大きく
なったときにハイレベルの信号をカウンタ回路58に出力
する。

【００６１】カウンタ回路58にはパルス発生回路59から
パルス信号が供給されており、コンパレータ56・57から
の信号により該パルス信号の計数が開始ないしは禁止さ
れる。カウンタ回路の計数結果は反射鏡駆動回路30及び
演算回路29に出力され、反射鏡Ｍ₁が駆動され、眼軸長
の演算がなされる。

【００６２】この比較部の動作を説明する前に、この比
較部による眼軸長測定の原理を説明する。

【００６３】この方法においては、レーザ光源としては
半導体レーザを用いて、該半導体レーザを第６図（１）
に示すような矩形パルス信号により駆動する。半導体レ
ーザはチップ温度が変化すると発振波長が変化し、チッ
プ温度と発振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。半導体レーザがオンした後チ
ップ内部の温度が平衡に達するまでに多少の時間を要
し、第６図（３）に示すように、半導体レーザをオンし
た後発振波長は当初急激に上昇し、徐々に上昇の程度が
弱まって定常状態に近づく。一定時間後半導体レーザを
オフすると、第６図（２）に示すように、チップ温度は
低下する。半導体レーザのこのような性質を利用し、第
６図（１）で示すような、例えば１ｋＨ_z程度の周波数
の矩形パルス信号で半導体レーザを駆動すると、波長変
化の主要部分を利用でき、再現性もある第６図（３）に
示すような波長変化を有するレーザ光源が得られる。

【００６４】なお、半導体レーザとしてはモードホップ
の起こる温度間隔がパルス駆動によって生じる温度変化
より大きいものを使用し、発光中にモードホップが起き
ないように、半導体レーザの温度を制御する。また、発
振波長のこのような変化に対し、発振の立上り時の発振
出力レベルの過渡的な変動は非常に早く収束するから、
この過渡期間を過ぎた時から利用することにより、実際
上ほとんど問題とせずに用いることができる。

【００６５】眼底光学系は等価的に第６図（４）のよう
に示すことができる。

【００６６】第６図（４）において、21は半導体レーザ
Ｈを駆動するパルス駆動回路であり、例えば１ｋＨ_zの
駆動パルスを半導体レーザＨに供給する。Ｍ₅は眼底を
等価的に表す反射鏡であるる。

【００６７】いま、ビームスプリッターＢ₂・反射鏡Ｍ₅
間の光路長とビームスプリッターＢ₂・反射鏡Ｍ₁間の光
路長の光路差がｘであったとする（このときの反射鏡Ｍ
₁の位置は第６図（４）のMB位置、反射鏡Ｍ₅と光路長が
等しい位置はMA位置である）と、受光器Ｄ₁から出力さ
れる出力信号の周波数は、 ｆ＝ｘ／λ²・ｄλ／ｄｔ と表せる。即ち、周波数ｆは光路差ｘの関数で表すこと
ができ、横軸に時間ｔ、縦軸に周波数ｆをとると、駆動
パルスの１パルス期間［第６図（１）〜（３）・（５）
のａｂ期間（Δｔ）］の光路差ｘによる周波数変化は第
６図（５）の曲線１のようになる。

【００６８】ここで、反射鏡Ｍ１が第６図（４）のMC位
置にあり、光路差がｘ’であるとすると、ある時刻ｔ₁
におけるλ及びｄλ／ｄｔは光路差と無関係であるか
ら、受光器Ｄ₁の出力信号の周波数ｆは光路差に比例
し、第６図（５）に示すように、光路差ｘのときの周波
数をｆ₁とすると、光路差がｘ’のときの周波数はｆ₁’
となる。このように時刻ｔ₁の周波数ｆ₁’を期間ａｂ間
のすべての時刻でプロットすると第６図（５）の曲線２
のようになる。

【００６９】第６図（５）において、ある周波数ｆ_aの
現れる時刻を考えると、曲線１において周波数ｆ_aの現
れる時刻ｔ_aは一義的に決まり、曲線２においても同様
に周波数ｔ_a’が一義的に決まる。従って、時刻ｔ_aとｔ
_a’の差を光路差ｘとｘ’の差の検出手段とすることが
できる。即ち、ｔ_a＝ｔ_a’となったときｘ＝ｘ’である
といえる。

【００７０】そこで信号比較部では、受光部23・27の出
力信号の周波数変化に着目し、両出力信号が所定の周波
数に達するまでの時間を検出し、その時間差を最小にす
るように反射鏡駆動回路30を制御する。このように制御
することにより、眼球Ｅの眼底と反射鏡Ｍ₁との光路差
（ｘ_r−ｘ₁）と、角膜頂点と反射鏡Ｍ₂との光路差（ｘ_c
−ｘ₂）を等しくすることができ、このときの反射鏡Ｍ₁
の位置ｘ₁’を反射鏡位置検出回路31で検出すれば、演
算回路29で眼軸長を算出できる。

【００７１】次に、第５図の回路の動作を第７図の波形
図を参照しながら説明する。

【００７２】半導体レーザＨから第６図（３）のような
レーザ光が発光され、第１図の各光学系に入射すると、
受光部23・27からは、第７図（１）・（２）に示すよう
な波形の信号が出力される。

【００７３】これらの信号は、狭帯域のバンドパスフィ
ルタ42・44で特定の周波数成分のみが第７図（３）・
（５）の如く選別されて出力される。また、受光部23・
27の出力信号の一部は、移相回路40・41でπ／４だけ位
相がずらされた後に狭帯域バンドパスフィルタ43・45を
通過して、第７図（４）・（６）のようにそれぞれ同図
（３）・（５）からπ／４だけ位相のずれた波形の信号
となる。

【００７４】バンドパスフィルタ42〜45の出力信号は、
それぞれ２乗回路46〜49で２乗され、加算回路50・51で
π／４ずつ位相のずれた信号同士が加算され、それぞれ
第７図（７）・（９）の波形のピーク値を有する信号が
出力される。

【００７５】このピーク信号の一部は、ピークホールド
回路52・53に入力され、それぞれ第７図（８）・（10）
の波形の信号として出力される。このピークホールド回
路52・53の出力信号は、微小電圧低下回路54・55でわず
かに電圧値を低下させられ、コンパレータ56・57で加算
回路50・51から直接出力された信号とそれぞれ比較され
る。

【００７６】コンパレータ56・57の出力信号は、それぞ
れ第７図（11）の・のごとく、ピーク値をとるタイ
ミングで０レベルから１レベルに立ち上がり、この時間
差Ｔの間カウンタ回路58がパルス発生回路59から出力さ
れるパルスを計数し、反射鏡駆動回路30及び演算回路29
に計数信号を出力する。カウンタ回路58は、コンパレー
タ56・57のいずれが先に立ち上がるかにより正又は負の
計数を行い、反射鏡駆動回路30はこの正負の別により、
反射鏡Ｍ₁を移動させる方向を決定する。また、いった
んある位置での計数が終了すると、反射鏡駆動回路30
は、反射鏡Ｍ₁を微少量移動させ、カウンタ回路58の前
回の計数値と移動後の計数値を比較して、時間差Ｔが前
回の計数値より小さくなる方向に反射鏡Ｍ₁を移動させ
る。かくして反射鏡Ｍ₁は時間差Ｔが最小になる位置に
移動させられる。即ち、第７図（11）のように、コンパ
レータ56の出力信号の方がコンパレータ57の出力信号
よりも先に立ち上がった場合は、第２図の光路長は
（ｘ_r−ｘ₁）＞（ｘ_c−ｘ₂）であるから、反射鏡Ｍ₁を
第２図の＋方向に移動させ、逆の場合には−方向に移動
させる。

【００７７】このように反射鏡Ｍ₁を移動させて前記時
間差Ｔが最小となるときの反射鏡Ｍ₁の位置Ｍ₁’を反射
鏡位置検出回路31で検出して、この位置信号に基づき、
演算回路29で眼軸長を算出する。

【００７８】なお、本実施例においては、π／４の位相
差を移相回路40・41を用いて実現したが、レンズ、位相
板等を用いて光学的に実現してもよい。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の眼軸長
測定装置によれば、眼底及び角膜からの反射光にそれぞ
れ参照光を干渉させると共に、眼底及び角膜からの反射
光にそれぞれ参照光を干渉させ、眼底及び角膜参照光の
波長を微少量変化させながら参照光の光路長を変化さ
せ、参照光の光路長差に基づき眼軸長を求めるようにし
たので、十分に大きなＳ／Ｎ比と、高い測定精度が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る眼軸長測定方法及び装置の一実
施例の光学系の構成を示す構成図である。

【図２】この実施例の回路構成を示すブロック図であ
る。

【図３】図２の信号比較部の具体的構成例を示すブロッ
ク図である。

【図４】図３の構成例の動作を説明するための波形図で
ある。

【図５】図２の信号比較部の他の具体的構成例を示すブ
ロック図である。

【図６】図５の構成の動作原理を説明するための図であ
る。

【図７】図５の構成例の各部の波形を示す波形図であ
る。

【符号の説明】

Ｅ 眼球 Ｌ₁・Ｌ₂…Ｌ₈ レンズ Ｂ₁・Ｂ₂…Ｂ₄ ビームスプリッター Ｍ₁・Ｍ₂…Ｍ₅ 反射鏡 Ｄ₁・Ｄ₂ 受光器 Ｈ 半導体レーザ 21 半導体レーザ駆動回路 23・27 受光部 25 信号比較部 29 演算回路 30 反射鏡駆動回路 31 反射鏡位置検出回路 32・33 スペクトラムアナライザ 34 周波数比較回路 40・41 移相回路 42・43…45 バンドパスフィルタ 46・47…49 ２乗回路 50・51 加算回路 52・53 ピークホールド回路 54・55 微小電圧低下回路 56・57 コンパレータ 58 カウンタ回路 59 パルス発生回路

───────────────────────────────────────────────────── 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 (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単波長のレーザ光を発光し、かつその発
   振波長を変化させることのできるレーザ光源と、 該レーザ光を眼球の眼底に照射する眼底光学系と、 該レーザ光を眼球の角膜に照射する角膜光学系と、眼底
   光学系からビームスプリッターによりレーザ光を分岐
   し、これを反射する第１反射鏡により眼底からの反射光
   と干渉する第１の参照光を形成する第１参照光光学系
   と、 角膜光学系からビームスプリッターによりレーザ光を分
   岐し、これを反射する第２反射鏡により角膜からの反射
   光と干渉する第２の参照光を形成する第２参照光光学系
   と、 前記レーザ光源の波長を微小量変化させるためのレーザ
   光源駆動部と、 該微小量変化させた時の前記眼底からの反射光と前記第
   １の参照光との干渉光を検出する第１の受光手段と、 前記角膜からの反射光と前記第２の参照光との干渉光を
   検出する第２の受光手段と、 前記第１の受光手段と前記第２の受光手段の出力信号を
   比較する比較手段と、 該比較信号に基づき前記第１反射鏡を移動させて前記第
   １参照光の光路長を変化させ、又は前記第２反射鏡を移
   動させて前記第２参照光の光路長を変化させ、その時の
   参照光の光路長を検出する光路長検出手段と、該第１及
   び第２の参照光の光路差から眼軸長を演算する演算手段
   とを備えたことを特徴とする眼軸長測定装置。
2. 【請求項２】 単波長のレーザ光を発光し、かつその発
   振波長を変化させることのできるレーザ光源と、 該レーザ光を眼球の眼底に照射する眼底光学系と、 該レーザ光を眼球の角膜に照射する角膜光学系と、 眼底光学系からビームスプリッターによりレーザ光を分
   岐し、これを反射する第１反射鏡により眼底からの反射
   光と干渉する第１の参照光を形成する第１参照光光学系
   と、 角膜光学系からビームスプリッターによりレーザ光を分
   岐し、これを反射する第２反射鏡により角膜からの反射
   光と干渉する第２の参照光を形成する第２参照光光学系
   と、 前記レーザ光源の波長を微小量変化させたときの、前記
   眼底からの反射光と前記第１の参照光との干渉光を検出
   する第１の受光手段と、 前記角膜からの反射光と前記第２の参照光との干渉光を
   検出する第２の受光手段と、 前記第１の受光手段と前記第２の受光手段の出力信号を
   比較する比較手段と、 該比較信号に基づき前記第１反射鏡及び第２反射鏡を移
   動させて前記第１及び第２参照光の光路長を変化させ、
   その時の参照光の光路長を検出する光路長検出手段と、 該第１及び第２の参照光の光路差から眼軸長を演算する
   演算手段とを備えたことを特徴とする眼軸長測定装置。
3. 【請求項３】 レーザ光源は、パルス駆動される半導体
   レーザである請求項１又は２記載の眼軸長測定装置。
4. 【請求項４】 第１又は第２の参照光生成手段は、ビー
   ムスプリッターと反射鏡とからなる請求項１又は２記載
   の眼軸長測定装置。
5. 【請求項５】 光路長検出手段は、反射鏡移動手段と該
   反射鏡の位置を検出する反射鏡位置検出手段とからなる
   請求項１又は２記載の眼軸長測定装置。
6. 【請求項６】 比較手段は、第１及び第２の受光手段か
   らの出力信号の周波数を比較する周波数比較回路を有す
   る請求項１又は２記載の眼軸長測定装置。
7. 【請求項７】 比較手段は、第１及び第２の受光手段か
   らの出力信号から特定の周波数成分を抜き出すフィルタ
   と、該フィルタにより抜き出した周波数成分の信号のピ
   ーク値を検出するピーク値検出手段と、該ピーク値検出
   手段により検出された前記第１及び第２の受光手段の出
   力信号から抽出した周波数成分がピーク値をとるまでの
   時間を比較する比較手段を有する請求項３に記載の眼軸
   長測定装置。