JP4907227B2 - 眼内寸法測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、被験者眼の眼内寸法を非接触にて測定するための眼内寸法測定装置に関する。

従来、眼の眼内寸法情報を取得して眼内レンズの設計や医療研究等が行われている。このような被験者眼の眼内寸法を得る装置としては、例えば被験者眼の眼軸長を光学的に非接触にて測定する眼内寸法測定装置が知られている。このような被験者眼の生体情報を非接触にて測定する装置としては、光路長変更部材を有し，低コヒーレント長の光を被験者眼に投光する投光光学系と、眼底からの反射光と角膜からの反射光との干渉信号を検出する検出光学系とを備え、干渉検出信号と光路長変更部材の位置とに基づいて被験者眼の眼軸長を測定する装置が知られている（特許文献１参照）。
特開平２−２９７３３２号公報

しかしながら、上記の装置の場合、反射率の高い角膜からの反射光と眼底からの反射光とを干渉させているため、干渉検出信号のＳ／Ｎ比が小さく、測定誤差が大きくなるという問題がある。また、Ｓ／Ｎ比を高くしようとすると、被験者眼に対して強い強度の光を投光する必要が出てくるため、被験者眼にとって負担である。

本発明は、上記問題点に鑑み、被験者眼の眼内寸法を精度よく得ることができる眼内寸法測定装置を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１） 被験者眼の眼内寸法を非接触にて取得する眼内寸法測定装置において、
光源から出射した光束の一部を第１及び第２の測定光として被験者眼の第１の測定面と第２の測定面に各々に照射するための測定光照射光学系と、
前記光源から出射した光束の一部を参照光として分離させる分離手段を有し，前記参照光と前記第１測定光の反射光，及び前記参照光と第２測定光の反射光を各々合成して干渉させて同一の受光素子に受光し，干渉信号を得るための干渉光学系と、
前記干渉光学系によって得られた信号をフーリエ解析することによって干渉信号を得て、該干渉信号を用いて眼内寸法を測定する測定手段と、
を備えることを特徴とする。
（２） （１）の眼内寸法測定装置において、
前記干渉光学系は、さらに、前記参照光の光路長を変化させるための光路長可変手段を有し、
前記測定手段は、前記干渉信号及び光路長可変手段の駆動結果とに基づいて被験者眼の眼内寸法を測定することを特徴とする眼内寸法測定装置。
（３） （２）の眼内寸法測定装置において、前記第１測定面上で第１測定光を走査させるもしくは第２測定面上で第２測定光を走査させる走査手段と、
前記走査手段によって第１測定光もしくは第２測定光を走査させた際に得られた干渉信号に基づいて断層像を取得する取得手段と、を備えることを特徴とする。
（４） （３）の眼内寸法測定装置において、第１測定光と干渉させる第１参照光を生成する第１参照光学系と、第２測定光と干渉させる第２参照光を生成する第２参照光学系とがそれぞれ配置されていることを特徴とする。
（５） （４）の眼内寸法測定装置において、第１測定面が被験者眼角膜、第２測定面が被検者眼眼底であって、
前記測定手段は、前記干渉信号及び光路長可変手段の駆動結果とに基づいて被験者眼の眼軸長を測定することを特徴とする。
（６） （５）の眼内寸法測定装置において、前記干渉光学系は、断層像を取得する際に，断層像の取得を行わない測定面に照射される測定光と参照光の合成による干渉光を遮光する遮光手段を備えることを特徴とする。
（７） （６）の眼内寸法測定装置において、
前記照射光学系によって被験者眼の第１の測定面と第２の測定面に各々に照射される測定光の照射位置を測定光軸に垂直な方向に移動させる照射位置移動手段と、
前記照射位置移動手段によって測定光の照射位置が移動される際に，前記干渉光学系によって受光信号を時系列に複数取得することにより前記照射光学系及び前記干渉光学系の光路内に定在する定在ノイズ成分を検出するノイズ検出手段と、を有し
前記測定手段は、前記干渉信号に基づいて被験者眼の眼内寸法を測定する際に、該ノイズ検出手段によって検出された定在ノイズ成分を除去して測定を行うことを特徴とする。

本発明によれば、被験者眼の眼内寸法を精度よく得ることができる

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る眼内寸法測定装置の光学系の概略構成図である。図１に示す光学系は、眼底照射光学系１００ａ、角膜照射光学系２００ａ、眼底受光光学系１００ｂ、角膜受光光学系２００ｂ、参照光光学系５００、分光光学系６００(図２参照)、観察光学系７００を含む。なお、本実施形態の眼内寸法測定装置は、被験者眼に対して装置を所定の関係に位置させるためのアライメント光学系（作動距離検出光学系を含む）も有しているが、従来、他覚的眼屈折力装置等に用いられている既知のアライメント光学系と同様の光学系を用いればよいため、その説明は割愛する。

眼底照射光学系１００ａ及び角膜照射光学系２００ａは、測定光を被験者眼に照射するための測定光照射光学系であって、低コヒーレント長の光束を出射する光源１を有し，光源１から出射した光束の一部を第１及び第２の測定光（角膜測定光及び眼底測定光）として被験者眼の第１の測定面（角膜）と第２の測定面（眼底）に各々に集光させる。

眼底受光光学系１００ｂ、角膜受光光学系２００ｂ、参照光光学系５００、及び分光光学系６００は、測定光と参照光との干渉信号を得るための干渉光学系であって、光源１から出射した光束の一部を参照光として分離させる分離手段（例えば、ハーフミラー１０）と参照光の光路長を変化させるための光路長可変手段（例えば、三角プリズム１３及び駆動部８２）とを有し，光路長可変手段を用いて参照光の光路長を変化させるとともに参照光と第１測定光の反射光及び第２測定光の反射光とを各々合成して干渉させて受光する。

被験者眼の眼底（第２の測定面）に眼底測定光を照射する眼底照射光学系１００ａは、光源側から順に、光源１、コリメータレンズ２、ハーフミラー３、集光レンズ４、三角プリズム５、回転プリズム６、リレーレンズ８、リレーレンズ９、ハーフミラー１０、ダイクロイックミラー１１、対物レンズ１２、を含む。光源１は、ＳＬＤ（Super luminescent Diode）等の低コヒーレント長の光束を出射する光源である。

回転プリズム６は駆動部８３により光軸Ｌａを中心に回転駆動される。プリズム６は被験者眼Ｅの眼底と共役な位置から外れた位置（本実施形態では、瞳孔と共役な位置からも外れている）に配置されており、通過する光束を光軸Ｌａに対して偏心させる。なお、プリズム６に代えて平行平面板を光軸Ｌａ上に斜めに配置する構成でも良い。これにより被験者眼の眼底上における眼底測定光の照射位置が測定光軸に垂直な方向に移動される。

図１（ａ）に示すように、光源１から出射された光束の一部は、コリメーターレンズ２にて平行光束とされた後、その一部がハーフミラー３で反射される。ハーフミラー３で反射された光束は、集光レンズ４で集光されたのち、三角プリズム５で折り返され、回転プリズム６及びハーフミラー３を介して一旦集光される。そして、一旦集光された光束は、リレーレンズ８、リレーレンズ９、ハーフミラー１０、ダイクロイックミラー１１、対物レンズ１２を経て、被験者眼Ｅの眼底に集光される。このとき、光軸周りを偏心回転するプリズム６により、点光源像が眼底上で移動（偏心回転）する。

被験者眼Ｅの眼底からの反射光は、眼底に照射されるまでの眼底測定光束の進行方向に対して眼底照射光学系１００の対物レンズ１２〜集光レンズ４までの光路を逆方向に進行し、ハーフミラー３で透過される。そして、ハーフミラー３で透過された眼底反射光は、集光レンズ１４にて集光された後、光ファイバー１５の端部１５ａに入射する。すなわち、被験者眼Ｅの眼底で反射された眼底測定光を受光する受光光学系１００ｂは、対物レンズ１２〜三角プリズム５、三角プリズム５〜光ファイバー１５の端部１５ａまでの光路に配置される部材によって構成される。このとき、眼底からの反射光束は照射光学系１００ａと同じプリズム６を通過することによって、それ以降の光学系ではあたかも瞳上及び眼底上における投影光束・反射光束の偏心が無かったかのように逆走査される。

被験者眼の角膜（第１の測定面）に角膜測定光を照射する角膜照射光学系２００ａは、光源側から順に、光源１、コリメータレンズ２、可動三角プリズム１３、ハーフミラー３、リレーレンズ８、リレーレンズ９、ハーフミラー１０、ダイクロイックミラー１１、対物レンズ１２、を含む。

図１（ｂ）に示すように、光源１から出射された光束の一部は、コリメーターレンズ２にて平行光束とされた後、その一部がハーフミラー３で透過される。ハーフミラー３で透過された光束は、可動三角プリズム１３で折り返されたのち、ハーフミラー３で反射され、リレーレンズ８によってリレーレンズ９上で一旦集光される。そして、一旦集光された光束は、ハーフミラー１０、ダイクロイックミラー１１、対物レンズ１２を経て、被験者眼Ｅの角膜付近に集光する。なお、本実施形態における角膜照射光学系２００ａは、光源１からハーフミラー３で透過されるまでと、ハーフミラー３で反射されてから対物レンズ１２までの光路を眼底照射光学系１００ａと共用する。

被験者眼Ｅの角膜からの反射光は、角膜に照射されるまでの角膜測定光束の進行方向に対して角膜照射光学系２００の対物レンズ１２〜可動三角プリズム１３までの光路を逆方向に進行し、ハーフミラー３で反射される。そして、ハーフミラー３で反射された角膜反射光は、集光レンズ１４にて集光された後、光ファイバー１５の端部１５ａに入射する。すなわち、被験者眼Ｅの角膜で反射された角膜測定光を受光する受光光学系２００ｂは、対物レンズ１２〜可動三角プリズム１３、可動三角プリズム１３〜光ファイバー１５の端部１５ａまでの光路に配置される部材によって構成される。

深さ方向における被験者眼の眼底付近や角膜付近からの眼特性を取得するために前述の眼底測定光や角膜測定光と合成される参照光を生成する参照光光学系５００は、光源側から順に、光源１、コリメータレンズ２、可動三角プリズム１３、ハーフミラー３、リレーレンズ８、リレーレンズ９、反射ミラー５１、反射ミラー５２、リレーレンズ５３、参照ミラー５４、を含む。なお、矢印Ａ方向に移動する可動三角プリズム１３は、駆動部８２によって駆動され、参照光の光路長を変化させるために用いられる。なお、参照光の光路長を変化させる三角プリズム１３は、角膜測定光の光路（角膜照射光学系２００ａもしくは角膜受光光学系２００ｂの光路）と参照光の光路（参照光光学系５００の光路）とが共有する光路であって、眼底測定光の光路（眼底照射光学系１００ａ及び眼底受光光学系１００ｂ）の光路とならない位置に配置される。この光学配置によれば、三角プリズム１３の移動に伴い、角膜測定光の光路長と参照光の光路長が同時に変化する。

図１に図示される光学配置は、その一例であり、光源１から参照ミラー５４までの参照光の光路長と，光源１から角膜照射光学系２００ａを介して被験者眼の角膜に集光する角膜測定光の光路長とが略一致（干渉信号が得られる範囲）するように参照面（参照ミラー５４）が配置されている。光源１から出射された低コヒーレント光は、ハーフミラー１０で透過されるまで角膜照射光学系２００と同様の光路を進行する。そして、ハーフミラー１０にて透過された光は、ミラー５１、ミラー５２を経て、参照ミラー５４に到達する。参照ミラー５４に到達した光は、参照ミラー５４にて折り返され、ミラー５２、ミラー５１を経て、ハーフミラー１０を透過する。ハーフミラー１０を透過した反射光は、角膜反射光と合成され干渉光とされたのち、角膜受光光学系２００ｂと同様の光路（ハーフミラー１０〜可動三角プリズム１３、可動三角プリズム１３〜光ファイバー１５の端部１５ｂ）を経て、光ファイバー１５の端部１５ａに入射される。以上のように、本実施形態の眼内寸法測定装置は、角膜照射光学系２００ａ及び角膜受光光学系２００ｂによる角膜測定光と参照光光学系５００による参照光とを合成させ、干渉光とさせる角膜干渉光学系２００を有する。この場合、可動三角プリズム１３の位置が変化しても、角膜測定光の全光路長（光源１〜角膜、角膜〜光ファイバ１５の端部１５ａ）と参照光の全光路長（光源１〜参照ミラー５４、参照ミラー５４〜光ファイバ１５の端部１５ａ）は干渉が起こりうる範囲でほぼ等しい関係で維持される。このため、被験者眼と装置との作動距離が適正であれば、角膜測定光と参照光による干渉光は常に発生し、光ファイバー１５の端部１５ａに入射する。

また、プリズム１３の位置の移動によって参照光の光路長が変化されると、参照光光学系５００による参照光の全光路長と，被験者眼の眼軸長によって変動する眼底測定光の全光路長（光源１〜眼底、眼底〜光ファイバ１５の端部１５ａ）とが干渉が起こりうる範囲でほぼ等しい関係となるときがある。この場合、参照ミラー５４に到達した光は、可動三角プリズム１３で折り返されてハーフミラー３で反射される際に、三角プリズム５にて折り返された眼底反射光と合成され干渉光とされたのち、光ファイバー１５の端部１５ａに入射される。以上のように、本実施形態の眼内寸法測定装置は、眼底照射光学系１００ａ及び眼底受光光学系１００ｂによる眼底測定光と参照光光学系５００による参照光を合成させ、干渉光とさせる眼底干渉光学系１００を有する。なお、被験者眼眼底からの反射光は、被験者眼角膜からの反射光に比べて光量が少ない。そこで、眼底測定光による干渉光と角膜測定光による干渉光の強度の違いを補うべく、例えば、角膜測定光が通過する光路（例えば、ハーフミラー３〜プリズム１３の間）に減衰フィルタを配置することが好ましい。なお、これに限るものではなく、ハーフミラー３の透過・反射率の調整するようにしてもよい。また、ハーフミラー３の代わりに偏光ビームスプリッタを設け、ハーフミラー１０〜参照ミラー５４の間にλ／４板を配置し、λ／４板の偏光方向を調整可能とすることにより干渉光の強度の違いを調整するようにしてもよい
図２は本実施形態に係る眼内寸法測定装置の分光光学系の概略構成図である。周波数毎の干渉信号を得るために干渉光を周波数成分に分光する分光光学系６００（スペクトロメータ部）は、コリメータレンズ６０、グレーティングミラー（回折格子）６１、集光レンズ６２、円柱レンズ６３、受光素子６４にて構成されている。受光素子６４は、赤外域に感度を有する一次元素子（ラインセンサ）を用いている。

光ファイバー１５の端部１５ａに入射した角膜測定光と参照光による干渉光及び眼底測定光と参照光による干渉光は、光ファイバ１５を通じてもう一方の端部１５ｂから出射される。そして、端部１５ｂから出射された２つの干渉光は、コリメータレンズ６０にて光束径を広げられた後、グレーティングミラー６１にて周波数成分に分光される。周波数成分に分光された干渉光は、集光レンズ６２、円柱レンズ６３を経て、受光素子６４の受光面に集光する。なお、コリメータレンズ６０通過後の光束径、グレーティングミラーの格子間隔および入射角、集光レンズ６２、受光素子６４は、被験者眼光軸方向の測定範囲（例えば、４ｍｍ）と分解能を考慮して最適化されている。

図１の説明に戻る。観察光学系７００は、被験者眼前方から、対物レンズ１２、ダイクロイックミラー１１、リレーレンズ７１、撮像レンズ７２、赤外域に感度を有する撮像素子７３、を含む。なお、被験者眼Ｅの瞳位置と撮像素子７３は略共役な関係となっている。被験者眼前眼部は、図示無き赤外ＬＥＤによって照明され、撮像素子７３によって撮像される。なお、ダイクロイックミラー１１は、光源１からの光を反射し前眼部観察用の光を透過する。

図３は本実施形態に係る眼内寸法測定装置の制御系の概略構成図である。８０は本実施形態の装置の駆動制御を行う制御部である。制御部８０には、表示モニタ８１、受光素子６４、光源１、駆動部８２〜８３、メモリ８５、後述する視度補正ユニット８００、コントロール部８６、撮像素子７３等が接続される。なお、駆動部８２〜８３はパルスモータ等を用いており、各駆動手段による駆動量を検出できるようになっている。また、制御部８０は、受光素子や駆動手段等によって得られた情報を基に、被験者眼Ｅの眼軸長等の眼内寸法を演算により求めるためなどに用いられる。メモリ８５には、求められた測定値等が記憶される。また、コントロール部８６には、測定開始のスイッチや測定モードの切換スイッチ等の各種の操作スイッチが用意される。

以上のような構成を備える装置を用いて、被験者眼の眼軸長を測定する場合について説明する。

検者は、モニタ８１に表示される被験者眼のアライメント状態を見ながら、図示なきジョイスティック等の操作手段を用いて、装置を上下左右及び前後方向に移動させ、装置を被験者眼Ｅに対して所定の位置関係に置く。より具体的には、被験者眼の角膜頂点もしくは瞳孔中心と測定光軸Ｌａとが略一致するように装置を上下左右に移動させると共に、装置と被験者眼との作動距離が所定の適正作動距離（例えば、ＷＤ＝４０ｍｍ）となるように装置を前後方向に移動させる。また、検者は、図示無き固視標を被験者眼に固視させるとともに、コントロール部８６の図示なき測定開始スイッチを使用して、被験者眼Ｅの眼軸長を求める。

測定スイッチが押されると、制御部８０は、光源１から低コヒーレント光を出射させる。光源１から出射した低コヒーレント光は、ハーフミラー３により２方向に分けられた後、前述した眼底照射光学系１００ａ及び角膜照明光学系２００ａを経て、被験者眼Ｅの眼底及び角膜に各々集光する。被験者眼Ｅの眼底に集光した光束の反射光は、眼底受光光学系１００ｂを経て、最終的に分光光学系６００の受光素子６４に受光される。また、被験者眼Ｅの角膜に集光した光束の反射光は、角膜受光光学系２００ｂを経て、最終的に分光光学系６００の受光素子６４に受光される。また、角膜測定光及び眼底測定光は、参照光光学系５００によって生成された参照光と各々合成され、それぞれ干渉光となる。

これにより、受光素子６４上で干渉縞のスペクトル情報が記録される。そして、そのスペクトル情報が制御部８０へと入力され、フーリエ変換を用いて解析することで、被験者眼の深さ方向における眼特性情報が計測可能となる。

ここで、被験者眼Ｅの眼軸長を求める場合、制御部８０は、駆動部８２を駆動させることにより可動プリズム１３を移動させていき、受光素子６４に受光されるスペクトル情報に基づいて得られる干渉信号と，プリズム１３の移動によって変化される参照光の光路長（光路長可変手段の駆動結果），から被験者眼Ｅの眼軸長を求める。以下に、より具体的な手法について説明する。

制御部８０は、駆動部８２を駆動させることにより可動三角プリズム１３を実線で示す基準位置（ここでは角膜照射光学系の光路が最も短くなる位置）から矢印Ａ方向に移動させ、角膜測定光と参照光が通る光学系の光路長を変化させていく。例えば、プリズム１３を所定のステップで移動させていき、各ステップ毎にスペクトル情報を時系列的に複数回取得し、メモリ８５に記憶させていく。いいかえれば、眼底干渉光学系１００による被験者眼の深さ方向の測定範囲を所定のステップ（２ｍｍ）で網膜側（後方側）に変化させていく。なお、本実施形態においては、測定範囲として１４ｍｍから４０ｍｍまでの眼軸長を持つ被験者眼を測定できるように、プリズム１３の可動量が設定されている。なお、プリズム１３を移動させる場合、プリズム１３を一定のスピードで移動させていき、所定のステップ毎にスペクトル情報を複数回取得していくようにしてもよい。

図４は、角膜測定光と参照光による干渉信号のみが検出されたときの被験者眼の深さ方向における干渉信号の強度（干渉強度）を示す例であり、プリズム１３が基準位置にあるときに検出されたスペクトル情報に基づいて得られたものである。ＡＣは角膜前面からの反射光による干渉信号であり、ＰＣは角膜後面からの反射光による干渉信号である。すなわち、角膜測定光と参照光による干渉光は、角膜前後面からの反射光を含んでいるため、これに対応する干渉信号が検出される。

一方、眼底測定光と参照光による干渉信号は、現段階では検出されてない状態となっている。なお、ＡＲは被験者眼の網膜前面からの反射光による干渉信号であり、ＰＲは被験者眼の網膜後面からの反射光による干渉信号であるが、現段階では測定範囲から外れている。これは、被験者眼の眼軸長によって変化する眼底測定光の全光路長（光源１〜眼底、眼底〜光ファイバー１５の端部１５ａ）に対して参照光の全光路長が短いために、眼底測定光と参照光との干渉がほとんど発生していないからである。

ここで、可動三角プリズム２３が矢印方向に移動されることによって参照光の光路長が長くなっていき、眼底測定光の光路長と参照光との光路長との光路差が少なくなると、眼底測定光と参照光との干渉光が発生するようになる。図５は、角膜測定光と参照光による干渉信号と，眼底測定光と参照光による干渉信号が検出されたときの被験者眼の深さ方向における干渉信号の強度を示す例である。すなわち、眼底測定光と参照光による干渉光は、網膜前後面からの反射光を含んでいるため、これに対応する干渉信号が検出される（図５参照）。なお、図５の状態からさらに可動三角プリズム２３が矢印方向に移動されると、干渉信号ＡＲ及び干渉信号ＰＲは、被験者眼前面方向に移動されていき、やがて検出されない状態となる。

ここで、干渉信号ＡＣと干渉信号ＰＲの両方が検出されるときのプリズム１３の位置は、被験者眼の眼軸長によって異なる。そこで、制御部８０は、プリズム１３の移動位置毎にメモリ８５に記憶されるスペクトル情報の中から干渉信号ＡＣと干渉信号ＰＲが検出されているスペクトル情報Ｓを特定する。そして、特定されたスペクトル情報Ｓが得られたときのプリズム１３の位置情報（例えば、プリズム１３の基準位置からの移動量（又は駆動部８２の駆動量））を求める。さらに、制御部８０は、干渉信号ＡＣと干渉信号ＰＲが検出されたときのスペクトル情報Ｓに基づいて深さ方向における干渉信号ＡＣと干渉信号ＰＲの位置情報を求める。なお、干渉信号ＡＣと干渉信号ＰＲが検出されているスペクトル情報Ｓを特定する場合、水晶体前後面からの反射光に対応する干渉信号と混同する可能性があるが、プリズム１３の移動によって深さ位置が変化する干渉信号を網膜からの反射光に対応する干渉信号とみなすようにすればよい。

そして、制御部８０は、干渉信号ＡＣと干渉信号ＰＲが検出されたときのスペクトル情報に対応するプリズム１３の位置情報と、深さ方向における干渉信号ＡＣと干渉信号ＰＲとの位置情報に基づいて被験者眼の眼軸長を演算する。この場合、制御部８０は、プリズム１３の位置情報から大まかな眼軸長値を求め、深さ方向における干渉信号ＡＣと干渉信号ＰＲとの位置情報から詳細な眼軸長値を求める。

例えば、制御部８０は、干渉信号ＡＣと干渉信号ＰＲが検出されたスペクトル情報Ｓに基づいて干渉信号ＡＣから干渉信号ＰＲまでの深さ方向の寸法Ｌ１を求める。そして、スペクトル情報Ｓを取得した際のプリズム１３の基準位置からの移動量に基づいて寸法Ｌ２を求める。そして、制御部８０は、寸法Ｌ１に対して寸法Ｌ２を加えることにより被験者眼の眼軸長を求める（眼軸長＝Ｌ１＋Ｌ２）。

なお、プリズム１３の基準位置（初期位置）は、予め眼軸長が既知とされている模型眼等を用いてキャリブレーションされる。そして、模型眼もしくは所定の演算式を用いて、寸法Ｌ２とプリズム１３の位置との対応関係を求めておく。これにより、所定のステップ毎に移動されるプリズム１３の位置に対応する寸法Ｌ２の長さを求めることができる。なお、取得された被験者眼の眼軸長の情報は、メモリ８５に記憶されるとともに、モニタ８１に表示される。

以上のような構成によれば、角膜反射光と眼底反射光を干渉させることなく測定が行われるため、被験者眼の眼軸長を精度よく測定することができる。また、被験者眼に投光する光強度を少なくすることができるため、被験者眼への負担を軽減させることができる。さらに、スペクトル干渉を用いて被験者眼の眼軸長を測定することにより、高Ｓ／Ｎでの測定が可能となる。

なお、上記手法に限らず、可動三角プリズム２３を初期位置から矢印方向に移動させる間の干渉信号をモニタリングし、角膜前面からの反射光による干渉信号ＡＣの発生位置と網膜後面からの反射信号による干渉信号ＰＲが深さ方向において所定の位置関係（例えば、干渉信号ＡＣと干渉信号ＰＲが深さ方向にＬｍｍ離れている）となるときのプリズム１３の位置を特定するようにしてもよい。

また、本実施形態では、測定光と参照光との合成光を各周波数成分に分光するための分光手段としてグレーティングミラー（回折格子）を用いるものとしているが、これに限るものではなく、透過型グレーティングやプリズムや音響光学素子等の他の分光手段を用いることもできる。

なお、本実施形態に係る眼内寸法測定装置の光学系において、被験者眼の眼底に測定光を投光する投光光学系と，眼底からの反射光を受光する受光光学系と，を備え、受光光学系の受光素子からの受光信号に基づいて被験者眼の眼屈折力を測定する眼屈折力測定光学系を配置するようにしてもよい。８００は被験者眼の視度を補正する視度補正ユニット８００であり、被験者眼の視度を補正するために点線内に配置される部材（リレーレンズ８よりも光源１側の部材）を一体的に矢印Ｂ方向（光軸方向）移動させる。この場合、眼屈折力測定光学系によって予め被験者眼の屈折力を測定しておき、測定結果に基づいて視度補正ユニット８００を駆動制御することにより、被験者眼の視度を補正することができる。これにより、光源１からの低コヒーレント光は被験者眼Ｅの眼底に効率よく集光することとなるため、被験者眼の眼屈折力に関わらず、被験者眼の眼軸長を精度よく測定することができる。

また、以上の実施形態では、スペクトロメータ部の受光部に一次元の受光素子（ラインセンサ）を用いているが、これに限るものではない。以下に第２の実施形態として、可変波長光源部９００を用いた場合について説明する。この場合、光ファイバ１７の代わりに受光素子９９が配置される。受光素子９９はフォトダイオードやＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）等、の単一の受光素子を用いている。このような受光素子９９は、図１にて示した一次元の受光素子に比べ、赤外域において受光感度が非常に高いものである。なお、図６に示す光学系は、特段の説明が無い限り、図１と同様の構成である。

図示するように、可変波長光源部９００は、ＳＬＤ光源９１、コリメータレンズ９２、偏光ビームスプリッタ９３、１/４波長板９４、グレーティングミラー９５、レンズ群９６、ポリゴンミラー９７、集光レンズ９８にて構成されている。偏光ビームスプリッタ９３はＳ波を反射し、Ｐ波を透過する特性を有する。

レンズ群９６は複数のレンズからなり、グレーティングミラー９５とポリゴンミラー９７との間に置かれ、グレーティングミラー９５を経て平行光で入射する各周波数成分の光束を屈折後も平行光束としつつ、各周波数成分の光束の主光線が一点で交わるように設計されている。また、ポリゴンミラー９７は、その回転軸が前述した各周波数成分の光束の主光線が交わる点に一致した状態で配置されている。

光源９１から出射された光は、コリメータレンズ９２によって平行光束とされたのち、偏向ビームスプリッタ９３によってＳ波の光のみが反射される。偏光ビームスプリッタ９３を反射した光束は、１／４波長板９４を透過した後、グレーティングミラー９５にて周波数成分に分光される。グレーティングミラー９５にて周波数成分に分光された各光束は、レンズ群９６を介してポリゴンミラー９７の反射面にて反射する。ポリゴンミラー９７は所定の速度で回転しており、その反射面の角度によって特定の周波数の光束のみが進んできた光路内を逆行する。光路内を逆行する光束は、レンズ群９６、グレーティングミラー９５を経た後、１／４波長板９４を透過しＰ波の光束となって偏光ビームスプリッタ９３を透過する。偏光ビームスプリッタ９３を透過した光束は、集光レンズ９８によって光ファイバー１６の端部１６ａの受光面に時系列的に各々集光される。そして、光ファイバー１６の端部１６ａに入射した光は、光ファイバ１６を通じてもう一方の端部１６ｂから出射される。このようにポリゴンミラー９７を連続的に回転させた場合、時系列で周波数が変化する光が被験者眼に対して照射される。そして、被験者眼で反射された光は受光素子９９によって受光される。これにより、周波数毎（波長毎）の干渉光が時間の関数として連続的に得られるので、これを基にスペクトル情報を得ることができる。そして、制御部８０は、スペクトル情報をフーリエ解析することによって得られた干渉信号に基づいて、被験者眼Ｅにおける深さ方向の眼特性情報を得る。このように、単一の受光素子を用いることにより、受光感度を高めることができ、精度よく眼軸長を測定することができる。

以上、第２の実施形態では、周波数毎に分けられた光を時系列的に受光素子に受光させる手段としてポリゴンミラーを用いたが、これに限るものではなく、ポリゴンミラーに代えてガルバノミラー等の可動ミラーや、周波数毎に分けられた光を時分割にて受光素子に順次受光させることができる手段であればよい。また、前述のような波長選択手段（例えば、前述のグレーティングミラー９５やポリゴンミラー９７を含む構成からなる）を受光素子９９の前に配置するようにしてもよい。

また、第２の実施形態では、ポリゴンミラー８４にて反射された光束が光路内を逆行して偏光ビームスプリッタ８０にて透過されて被験者眼に向かうものとしているが、これに限るものではない。すなわち、レンズ群８３からの光束がポリゴンミラー８４によって他方向（逆行しない方向）に反射され、光束の反射方向に配置された集光レンズ９８及び光ファイバ１６によって測定光束が被験者眼に向かうような構成としてもよい。この場合、ポリゴンミラー８４の回転軸が各周波数成分の光束の主光線が交わる点に一致しないようにポリゴンミラー８４が配置されるようにすればよい。

また、ＳＬＤ光源を用いる代わりに、広帯域レーザ媒質を用いて選択した波長の光をレーザ媒質に戻す波長走査型レーザを用いるようにしてもよい。

なお、本実施形態では、測定光を角膜に集光させるものとしているが、これに限るものではなく、被験者眼の角膜からの反射光が各周波数成分に分光された状態で受光素子に受光されればよく、例えば、測定光の集光位置を被験者眼Ｅの瞳位置等の角膜近傍位置とすることもできる。

なお、以上の説明においては、受光素子６４や受光素子９９にて得られたスペクトル情報をフーリエ解析することによって得られた干渉信号に基づいて眼軸長を求めるような構成としたが、受光素子６４や受光素子９９によって得られるスペクトル情報の変化を干渉信号として眼軸長を求めるようにしてもよい。

なお、本実施形態では眼軸長測定の間、単に可動三角プリズム１３を一方向に動かすものとしているが、これに限るものではなく、可動三角プリズム１３を一秒間に数回〜十数回程度往復運動をさせるようにしてもよい。

なお、以上の構成において、光源１から低コヒーレント光を出射して被験者眼の眼軸長の測定動作を行う際に、眼底及び瞳と共役位置から外れた位置にあるプリズム６が回転されることにより、眼底上における測定光の照射位置が測定光軸に垂直な方向に移動される。このため、受光素子６４にて検出される干渉信号が照射位置の変化に応じて変化する。

ここで、制御部８０は、前述のように受光素子６４にて複数回取得されたスペクトル情報の総和を求め、これらの総和からスペクトル情報の平均化を行う。例えば、受光素子６４の各画素毎の輝度レベルを、各画素ごとに加算させていくことにより、スペクトル情報の総和を求める。そして、各画素ごとの輝度レベルの総和に対してそれぞれ取得回数を除算することにより、スペクトル情報の平均データを求める。なお、スペクトル情報の平均値は、プリズム１３の移動位置ごとにそれぞれ求める。このように平均化されたデータは、測定光の照射位置に関わらず干渉信号の中に定在するＦＰＴ（Fixed Pattern Noise）に相当する。したがって、制御部８０は、受光素子６４にて時系列ごとに検出されたスペクトル情報の生データからＦＰＴに相当する平均化されたスペクトルデータを差し引くことにより、ＦＰＴが除去されたスペクトル情報を得ることができる（図７参照）。よって、ＦＰＴが除去されたスペクトル情報によって得られた干渉信号に基づいて被験者眼の眼軸長を測定することによりＦＰＴによる測定誤差を回避することができる。

なお、以上の説明においては、眼底干渉光学系１００の光路内で発生するＦＰＴを除去する構成を示したが、角膜干渉光学系２００の光路内で発生するＦＰＴを除去する場合においても適用可能である。この場合に、角膜照射光学系２００ａの光路中であって、被験者眼の角膜と共役な位置から外れた位置に、角膜測定光の進行方向を偏向させる光束偏向部材（プリズム６）を配置するようにすればよい。また、眼底照射光学系１００ａ及び角膜照射光学系２００ａの共通光路であって、被験者眼の眼底及び角膜と共役な位置から外れた位置に配置すれば、両光学系で発生するＦＰＴの除去が可能となる。

また、眼底照射光学系１００ａ及び眼底受光光学系１００ｂの共通光路中であって、被験者眼の瞳孔と共役な位置から外れた位置に光束偏向部材を配置することにより、眼底測定光の照射光束及び反射光束が被験者眼瞳孔付近の異なる位置を通過する。よって、被験者眼が白内障等の障害物を持っている場合であっても、白内障等のノイズ光の影響を軽減して被験者眼の眼軸長を測定することができる。

なお、ＦＰＴを除去させる場合、測定光の照射位置が測定光軸と垂直な方向に移動されればよく、例えば、光源１を測定光軸と垂直な方向に移動させるようにしてもよい。

なお、以上の説明においては、被験者眼の眼内寸法（眼軸長や前眼部の寸法）を得ることができるものとしているが、さらに被験者眼に向けて照射する光束を所定方向に走査する走査手段（例えば、ガルバノミラー）を設けることによって、トモグラフィ（断面像）を取得することが可能である。例えば、被験者眼の眼底に集光される測定光を被験者眼の眼底上で測定光軸Ｌａに対して垂直な所定方向に走査させる走査手段を設けることにより、被験者眼の眼底の断面像を取得することが可能である。より具体的には、ハーフミラー１０〜被験者眼Ｅまでの間に被験者眼の瞳孔共役位置を設け、その瞳孔共役位置にガルバノミラーを配置するようにすればよい。

また、被験者眼の前眼部の断層像を取得する場合には、被験者眼の角膜付近に集光される測定光を被験者眼の角膜上で測定光軸Ｌａに対して垂直な所定方向に走査させる走査手段を設けることにより、被験者眼の前眼部の断面像を取得することが可能である。より具体的には、対物レンズ１２の焦点位置にガルバノミラーを配置するようにすればよい。

なお、本実施形態の装置にて断面像を取得する場合、断層像の取得を行わない測定面からの反射光と参照光との合成による干渉光が受光素子６４に受光されるのを防止するために、断層像の取得を行わない測定面に照射される測定光と参照光の合成による干渉光の受光を遮光する遮光部材を設けることが好ましい。例えば、ハーフミラー３を偏光ビームスプリッタにした上で、ハーフミラー１０〜参照ミラー５４の間にλ／４板を配置し、λ／４板の偏光方向を調整可能とすることにより、角膜測定光もしくは眼底測定光と参照光による干渉が起こらないようにすればよい。

なお、以上の説明において、測定光軸Ｌａに対して垂直な方向に二次元的に測定光を走査させるような構成とすれば、３次元眼底像及び３次元前眼部を取得することも可能である。

なお、以上の説明においては、参照光光学系５００を角膜測定用と眼底測定用で共用させるような構成としたが、角膜測定用の参照光光学系５００と眼底測定用の参照光光学系５００を分けて設けるようにしてもよい。なお、参照光光学系５００を分けて設ける場合であっても、角膜測定光と参照光の光路長は常に略一致するような構成としておく。この場合、参照光の光路長を変化させる構成としては、参照ミラー（参照面）を動かしたり、参照光の光路を経時的に切り換えるものであってもよい。なお、眼軸長を測定するために参照光の光路長を求める場合、参照ミラーの位置信号や参照光光路の切換信号を駆動結果として用いる。

なお、以上の説明においては、参照光光学系５００に参照ミラー５４を配置することにより参照光を反射させるような構成としたが、参照ミラーを用いず光ファイバーで形成された光路に参照光を通過させ、結果的に参照光と角膜測定光及び眼底測定光とが干渉し合うような構成であってもよい。

本実施形態に係る眼内寸法測定装置の光学系の概略構成図である。 本実施形態に係る眼内寸法測定装置の分光光学系の概略構成図である。 本実施形態に係る眼内寸法測定装置の制御系の概略構成図である。 角膜測定光と参照光による干渉信号のみが検出されたときの被験者眼の深さ方向における干渉信号の強度（干渉強度）を示す例である。 角膜測定光と参照光による干渉信号と，眼底測定光と参照光による干渉信号が検出されたときの被験者眼の深さ方向における干渉信号の強度を示す例である。 第２の実施形態に係る眼内寸法測定装置の光学系の概略構成図である。 ＦＰＴを除去するための手法について説明する図である。

符号の説明

１ 光源１
６ 回転プリズム
１０ ハーフミラー
１３ 可動三角プリズム
６４ 受光素子
８０ 制御部
８２ 駆動部
８３ 駆動部
１００ａ 眼底照射光学系
１００ｂ 眼底受光光学系
２００ａ 角膜照射光学系
２００ｂ 角膜受光光学系
５００ 参照光光学系
６００ 分光光学系
９００ 可変波長光源部

Claims (7)

1. 被験者眼の眼内寸法を非接触にて取得する眼内寸法測定装置において、
   光源から出射した光束の一部を第１及び第２の測定光として被験者眼の第１の測定面と第２の測定面に各々に照射するための測定光照射光学系と、
   前記光源から出射した光束の一部を参照光として分離させる分離手段を有し，前記参照光と前記第１測定光の反射光，及び前記参照光と第２測定光の反射光を各々合成して干渉させて同一の受光素子に受光し，干渉信号を得るための干渉光学系と、
   前記干渉光学系によって得られた信号をフーリエ解析することによって干渉信号を得て、該干渉信号を用いて眼内寸法を測定する測定手段と、
   を備えることを特徴とする眼内寸法測定装置。
2. 請求項１の眼内寸法測定装置において、
   前記干渉光学系は、さらに、前記参照光の光路長を変化させるための光路長可変手段を有し、
   前記測定手段は、前記干渉信号及び光路長可変手段の駆動結果とに基づいて被験者眼の眼内寸法を測定することを特徴とする眼内寸法測定装置。
3. 請求項２の眼内寸法測定装置において、前記第１測定面上で第１測定光を走査させるもしくは第２測定面上で第２測定光を走査させる走査手段と、
   前記走査手段によって第１測定光もしくは第２測定光を走査させた際に得られた干渉信号に基づいて断層像を取得する取得手段と、を備えることを特徴とする眼内寸法測定装置。
4. 請求項３の眼内寸法測定装置において、第１測定光と干渉させる第１参照光を生成する第１参照光学系と、第２測定光と干渉させる第２参照光を生成する第２参照光学系とがそれぞれ配置されていることを特徴とする眼内寸法測定装置。
5. 請求項４の眼内寸法測定装置において、第１測定面が被験者眼角膜、第２測定面が被検者眼眼底であって、
   前記測定手段は、前記干渉信号及び光路長可変手段の駆動結果とに基づいて被験者眼の眼軸長を測定することを特徴とする眼内寸法測定装置。
6. 請求項５の眼内寸法測定装置において、前記干渉光学系は、断層像を取得する際に，断層像の取得を行わない測定面に照射される測定光と参照光の合成による干渉光を遮光する遮光手段を備えることを特徴とする眼内寸法測定装置。
7. 請求項６の眼内寸法測定装置において、
   前記照射光学系によって被験者眼の第１の測定面と第２の測定面に各々に照射される測定光の照射位置を測定光軸に垂直な方向に移動させる照射位置移動手段と、
   前記照射位置移動手段によって測定光の照射位置が移動される際に，前記干渉光学系によって受光信号を時系列に複数取得することにより前記照射光学系及び前記干渉光学系の光路内に定在する定在ノイズ成分を検出するノイズ検出手段と、を有し
   前記測定手段は、前記干渉信号に基づいて被験者眼の眼内寸法を測定する際に、該ノイズ検出手段によって検出された定在ノイズ成分を除去して測定を行うことを特徴とする眼内寸法測定装置。

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