JP5396633B2 - 非接触式超音波眼圧計 - Google Patents

Description

本発明は、超音波を用いて非接触にて被検眼の眼圧を測定する非接触式超音波眼圧計に関する。

被検眼に入射する入射波と被検眼からの反射波と比較して被検眼の眼圧を測定する装置としては、被検眼に対して振動を入射する振動子と被検眼からの反射波を検出する振動検出センサとを有する探触子を保持すると共に，先端に眼球が接触される弾性キャップを有するプローブペンを有し、弾性キャップを被検眼に接触させた状態にて被検眼の眼圧を測定する接触式の眼圧検査装置が提案されている（特許文献１参照）。

また、非接触式の構成としては、被検眼（ただし、模型眼）に対して超音波を入射する振動子と被検眼からの反射波を検出する振動検出センサとを有する探触子が設けられ、被検眼の眼前に探触子を配置させた状態で被検眼の眼圧を非接触にて測定する眼圧検査装置が提案されている（非特許文献１参照）。この場合、位相変化を周波数変化量として計測し、周波数変化量と眼球モデルとの硬さとの相関関係を求めている。
特開２００４−２６７２９９ 神出将幸、外３名「超音波位相シフト法による非接触型眼圧計測シ ステムに関する基礎的研究」,電気学会研究資料センサ・マイクロマシン部門総合研究 会,２００７年、ｐ．９３―９６

特開２００４−２６７２９９

神出将幸、外３名「超音波による非接触眼圧計測システムの基礎的研究」,電気学会研究資料センサ・マイクロマシン部門総合研究 会,２００７年、ｐ．９３―９６

しかしながら、特許文献１の構成の場合、被検眼にプローブペンを接触させた状態で眼圧測定を行うものであり、被検眼への負担が大きい。また、非特許文献１の構成の場合、模型眼に対する測定を想定したものにすぎず、実際の人眼を測定するにはまだ不十分であり、実用化に向けた課題は多い。例えば、人眼の場合、固視微動や被検眼の視線移動によって眼が動くことから、被検眼に対する探触子のアライメントずれの影響で、振動検出センサによって検出される反射波の特性（例えば、周波数、位相等）が変化してしまい、測定結果にバラツキが生じてしまう可能性がある。

本発明は、上記従来技術を鑑み、被検眼に対するアライメントを容易に行うことができる非接触式超音波眼圧計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）
被検眼に対して超音波パルスを入射させるための振動子と、前記超音波パルスによる被検眼からの反射波を検出する振動検出センサと、を有する探触子を用いて被検眼の眼圧を測定する非接触式超音波眼圧計において、
測定開始のトリガ信号を発するトリガ信号発生手段と、
前記探触子に接続され、該トリガ信号の発生に基づいて前記探触子により超音波を被検眼に向けて出射する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、該トリガ信号の発生に基づいて、被検眼の脈動による被検眼眼圧の変動情報が得られるように前記探触子により超音波パルスを連続的に被検眼に向けて出射し、連続的に出射される各超音波パルスに対応する眼圧を測定することを特徴とする。
（２） （１）の非接触式超音波眼圧計において、
メモリと、モニタと、を備え、
前記制御手段は、出射された各超音波パルスによる反射波に対応する眼圧を求め、得られた各眼圧値を測定タイミングと関連付けて前記メモリに記憶させ、前記メモリに記憶されたデータに基づいて眼圧の経時的な変化を示す眼圧グラフを眼圧値と共に前記モニタに表示させることを特徴とする。
（３）
（１）の非接触式超音波眼圧計において、
被検眼に対する前記探触子のアライメント状態を検出するアライメント検出手段と、
前記アライメント検出手段の検出結果に基づいてアライメント状態の適否を判定するアライメント判定手段と、
を備え、
前記トリガ信号発生手段は、前記アライメント判定手段の判定結果に基づいて測定開始のトリガ信号を発することを特徴とする。

本発明によれば、被検眼に対するアライメントを容易に行うことができる。

本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る非接触式超音波眼圧計の外観構成図である。非接触式超音波眼圧計１００は、いわゆる据え置き型の非接触式超音波眼圧計であって、基台１と、基台１に取り付けられた顔支持ユニット２と、基台１上に移動可能に設けられた移動台３と、移動台３に移動可能に設けられ、後述する測定系及び光学系を収納する測定部（測定ユニット）４と、を備える。測定部４は、移動台３に設けられたＸＹＺ駆動部６により、被検眼Ｅに対して左右方向（Ｘ方向）、上下方向（Ｙ方向）及び前後方向（Ｚ方向）に移動される。移動台３は、ジョイスティック５の操作により、基台１上をＸ方向及びＺ方向に移動される。また、検者が回転ノブ５ａを回転操作することにより、測定部４はＸＹＺ駆動部６のＹ駆動によりＹ方向に移動される。ジョイスティック５の頂部には、測定開始スイッチ５ｂが設けられている。移動台３には、表示モニタ７２が設けられている。

図２は本実施形態に係る非接触式超音波眼圧計の測定系及び光学系について説明する図であって、観察光路中に探触子が配置された場合の具体例である。図３は本実施形態に係る非接触式超音波眼圧計の制御系について説明する図である。

被検眼Ｅの眼前に配置される探触子（トランスジューサ）１０は、被検眼に対して超音波を入射させるための振動子１１と、被検眼からの反射波を検出する振動検出センサ１３と、を有し、被検眼の眼圧を非接触にて測定するために用いられる。なお、探触子１０は、例えば、圧電素子を２つ積み重ねた構造となっており、一方が振動子１１、他方が振動検出センサ１３として用いられる。なお、本実施形態では、被検眼に入射させる超音波として、パルス波が用いられ、振動子１１は超音波パルスを被検眼に対して入射させるための超音波入射部、振動検出センサ１３は被検眼に入射された超音波パルスによる反射波を受信する超音波受信部として用いられる。

また、探触子１０の被検眼側には、振動子１１から発せられる超音波を収束させるための音響レンズ１６が設けられており、被検眼と探触子１０とのアライメントが適正になったときに、被検眼に対するフォーカスが合うようになっている。

ここで、探触子１０は、増幅器８１、周波数成分分析部８２、周波数位相差特定部８３、制御部７０、と順次接続されている（図３参照）。そして、入射波、反射波に対応する電気信号は、増幅器８１によって適切な信号レベルに増幅され、周波数成分分析部８２によって、入射波、反射波の周波数成分分析が行われ、入射波、反射波それぞれにつき周波数に対する位相差のスペクトル分布が求められる。

次に、周波数位相差特定部８３によって、入射波のスペクトル分布と反射波のスペクトル分布が比較され、それぞれの周波数ｆｘにおける、その入射波の位相と反射波の位相の差である位相差θｘが求められ特定される。ここで、周波数ｆｘにおける位相差θｘは被検眼の眼圧（厳密には、眼内圧の変化による角膜の硬さの変化）に応じて変化するため、制御部８０は、周波数位相差特定部８３の出力信号に基づいて位相差θｘを検出し、その検出結果に基づいて被検眼の眼圧値を得る。なお、前述した超音波パルス法による硬さ検出手法については、特開２００２−２７２７４３号公報を参考にされたい。

図２の説明に戻る。探触子１０及び音響レンズ１６の中心部には、固視光源３２（後述する）から発せられた固視標投影用の光束、及びアライメント光源４２から発せられたアライメント指標投影用の光束を通過させるための開口部１８（例えば、直径１ｍｍ程度の円孔）が形成されている。

また、対物レンズ２２の中心部に配置される振動子１１及び振動検出センサ１３と、観察光学系２０の光路から外れた位置に配置される回路系（増幅回路８１、周波数成分分析部８２、周波数位相差特定部８３、制御部７０、等）は、配線用ケーブル９５によって電気的に接続されている。この場合、配線用ケーブル９５は、観察光学系２０の観察光路中に配置されるため、配線用ケーブル９５の表面で前眼部反射光が乱反射して後述する二次元撮像素子２６上でノイズ光として検出されてしまう可能性がある。そこで、前眼部反射光（例えば、赤外光）を吸収する特性のコーティングが施されたカバー９６（前眼部反射光吸収部材）で配線用ケーブル９５を覆うことにより、ノイズ光が軽減された前眼部観察光を観察可能となる。

次に、光学系の構成について説明する。本光学系においては、被検眼の前眼部を観察するための観察光学系２０と、被検眼を固視させるための固視標投影光学系３０と、ＸＹアライメント用の指標を被検眼角膜に投影する第１指標投影光学系４０と、作動距離方向におけるアライメント検出用の指標を被検眼角膜に投影する指標投影光学系５０と、被検眼角膜に投影された作動距離方向におけるアライメント検出用の指標を検出する距離指標検出光学系５５が設けられている。

観察光学系２０は、その観察光路中に探触子１０が配置され、探触子１０の周辺領域を介して前眼部像を結像させる。より具体的には、観察光学系２０は、対物レンズ２２、結像レンズ２４、フィルタ２５、二次元撮像素子２６、とを有し、観察光軸Ｌ１上に探触子１０が配置されている。このため、被検眼の所定部位（例えば、角膜中心、瞳孔中心）に対して観察光軸Ｌ１がアライメントされると、被検眼の正面に探触子１０が配置される。さらに、図２に示す構成では、探触子１０の中心軸（中心軸の延長線）と観察光軸Ｌ１が同軸になるように配置されているので、被検眼の所定部位に対して観察光軸Ｌ１がアライメントされると、探触子１０の中心軸（中心軸の延長線）と被検眼の所定部位が一致した状態となるので、超音波による被検眼からの反射波を効率よく取得できる。

被検眼の斜め前方には、被検眼を赤外光により照明する前眼部照明光源３８が配置されている。フィルタ２５は、光源３８及び後述する光源４２の光を透過し、後述する作動距離検出用の光源５１の光に対して不透過の特性を持つ。

ここで、前眼部照明光源３８による前眼部反射光は、対物レンズ２２に向かう。この場合、探触子１０の周辺領域に到達した前眼部反射光は、対物レンズ２２を通過し、ビームスプリッタ３６及びビームスプリッタ４６を介して、結像レンズ２４によって二次元撮像素子２６上に結像される。

上記構成において、二次元撮像素子２６は前眼部観察用の撮像素子として用いられる。そして、二次元撮像素子２６から出力される撮像信号は、制御部７０へ入力され、表示モニタ７２の画面上に表示される。また、対物レンズ２２及び結像レンズ２４からなる結像光学系は、被検眼前眼部像を二次元撮像素子２６に導光する導光部材として用いられる。なお、本実施形態では、複数のレンズからなるレンズ系によって被検眼前眼部像を二次元撮像素子２６上に導光させる構成としたが、一つの対物レンズによって被検眼前眼部像を二次元撮像素子２６上に導光させるような構成であってもよい。

また、対物レンズ２２と探触子１０との観察光軸Ｌ１方向（Ｚ方向）における位置関係について、探触子１０より後方（撮像素子２６側）もしくは同一位置に対物レンズ２２を配置することにより、被検眼と装置筐体との間のスペースを広く確保することが可能となる（図２及び図５参照）。この場合、前眼部反射光が探触子１０及び音響レンズ１６によって遮られる可能性があるので、明るい前眼部像を観察するには、対物レンズ２２と探触子１０は、観察光軸Ｌ１方向における近接した位置、より好ましくは観察光軸Ｌ１方向における略同一位置に配置することが好ましい。

なお、探触子１０に対して対物レンズ２２が同一位置に配置される具体的構成としては、図２に示すような構成が考えられる。対物レンズ２２には、探触子１０が挿入される挿入孔２２ａが形成されており、挿入孔２２ａを介して対物レンズ２２に探触子１０が取り付けられる。

また、探触子１０より後方に対物レンズ２２が配置された具体的構成としては、図５に示すような構成が考えられる。この場合、対物レンズ２２には、探触子１０及び音響レンズ１６を支持する支持部材１９が挿入される挿入孔２２ａが形成されており、挿入孔２２ａに支持部材１９が挿入されることによって探触子１０及び音響レンズ１６が所定位置に支持される。

また、上記構成に限るものではなく、探触子より前方に対物レンズが配置されるようにしてもよい。この場合、振動子から出射される超音波が対物レンズによって反射・減衰されるのを防止するべく、対物レンズには、探触子による超音波伝搬経路に対応する部分に開口部が形成されていることが好ましい。これにより、振動子から出射された超音波は、開口部を介して被検眼に入射され、被検眼からの反射波は開口部を介して振動検出センサによって検出される。

図２の説明に戻る。固視標投影光学系３０は、少なくとも固視標投影用の固視光源を有し，被検眼を固視させるための固視標を被検眼に向けて投影する。より具体的には、固視標投影光学系３０は、可視光を発する固視用の光源３２、固視標３３、開口絞り３４、投影レンズ３５、ビームスプリッタ４６、ビームスプリッタ３６、とを有し、探触子１０及び音響レンズ１６に形成された開口部１８を介して被検眼に固視標を投影する。固視標投影光学系３０の投影光軸Ｌ２は、観察光学系２０の光路中に配置されたビームスプリッタ４６にて観察光軸Ｌ１と同軸とされる。

ここで、光源３２から出射された固視標投影用の光束によって照明された固視標３３からの光は、開口絞り３４によって光束径が絞られた後、投影レンズ３５を通過し、ビームスプリッタ４６によって反射された後、ビームスプリッタ３６、開口部１８を介して、被検眼に向かい、被検眼眼底に投影される。これにより、被検眼の固視がなされる。

第１指標投影光学系４０は、少なくともアライメント指標投影用のアライメント光源を有し，被検眼前眼部に向けてアライメント指標を正面方向から投影する。より具体的には、第１指標投影光学系４０は、赤外光を発するアライメント用の光源４２、投影レンズ４４、ビームスプリッタ３６、とを有し、探触子１０に形成された開口部１８を介して被検眼角膜上にＸＹアライメント指標を投影する。また、アライメント指標投影光学系４０の投影光軸Ｌ３は、観察光学系２０の光路中に配置されたビームスプリッタ３６にて観察光軸Ｌ１と同軸とされる。

ここで、光源４２から出射されたアライメント用光束は、投影レンズ４４を通過した後、ビームスプリッタ３６によって反射された後、開口部１８を介して被検眼角膜に照射される。そして、角膜Ｅｃで鏡面反射したアライメント光束によって、光源４２の虚像である指標ｉ１（アライメント指標像）が形成される。

そして、指標ｉ１からの光束は対物レンズ２２へと向かう。この場合、探触子１０の周辺領域に到達したアライメント用の反射光は、対物レンズ２２を通過し、ビームスプリッタ３６及びビームスプリッタ４６を介して、結像レンズ２４によって二次元撮像素子２６上に結像される。すなわち、アライメント光源４２による角膜反射像ｉ１と前眼部照明光源３８による被検眼前眼部像は、探触子１０の周辺領域を介して二次元撮像素子２６上に結像される。これにより、二次元撮像素子２６上には、前眼部像と角膜輝点像（アライメント指標像）が受光される。なお、二次元撮像素子２６に受光されたアライメント指標像は、被検眼Ｅ（角膜Ｅｃ）がＸＹ方向に移動すると、二次元撮像素子２６上を指標ｉ１が移動するため、二次元撮像素子２６からの検出信号に基づき被検眼Ｅに対する探触子１０のＸＹ方向におけるアライメント状態を検出できる。

なお、上記のように探触子１０及び音響レンズ１６に形成された開口部１８を介してアライメント光束を照射し、探触子１０の周辺領域を介して指標ｉ１からの反射光束を二次元撮像素子２６にて受光する場合、音響レンズ１６によって反射光束がけられてしまう可能性が高い。そこで、第１指標投影光学系４０としては、図２に示すように、被検眼に照射されるアライメント光束が被検眼に到達する前に一旦集光され、被検眼角膜に発散光束として照射されるような光学系であることが好ましい。このようにすれば、指標ｉ１からの光束は、探触子１０の周辺領域を効率よく迂回可能な光束となり、アライメント光束として利用可能となる。これに対し、被検眼角膜に対して収束光束又は平行光束を照射する場合、周辺方向への反射角度が小さく、指標ｉ１からの反射光束が音響レンズ１６によってけられやすい。

作動距離指標投影光学系５０は、Ｚ方向（前後方向）のアライメント検出用の赤外光源５１、投影レンズ５２、を有し、作動距離（Ｚ）方向におけるアライメント検出用の指標を被検眼角膜上に投影する。なお、投影光学系５０の投影光軸Ｌ４は、観察光軸Ｌ１と所定の角度で交わる。ここで、光源５１による光は、投影レンズ５２により略平行光束とされた後、投影光軸Ｌ４に沿って被検眼角膜に斜め方向から投影され、角膜Ｅｃで鏡面反射した光束は光源５１の虚像である指標ｉ２を形成する。

作動距離指標検出光学系５５は、受光レンズ５６、フィルタ５７、位置検出素子５８（例えば、ラインＣＣＤ）、を有し、距離指標投影光学系５０によって形成されたアライメント指標像を検出する。フィルタ５７は、光源５１の光を透過し、光源３８及び光源４２の光に対して不透過の特性を持つ。なお、作動距離指標検出光学系５５の投影光軸Ｌ５と作動距離指標投影光学系５０の投影光軸Ｌ４は観察光軸Ｌ１に対して対称な軸を持ち、光軸Ｌ５は光軸Ｌ４と光軸Ｌ１上で交差する。ここで、指標ｉ２からの光束は、受光レンズ５６によってフィルタ５７を介して位置検出素子５８上に結像される。被検眼Ｅ（角膜Ｅｃ）がＺ方向に移動すると、位置検出素子５８上を指標ｉ２が移動するため、位置検出素子５８からの検出信号に基づき被検眼Ｅに対する探触子１０のＺ方向におけるアライメント状態を検出できる。

次に、図３を用いて、制御系の構成について説明する。制御部７０は、周波数位相差特定部８３、光源３２、光源４２、光源５１、二次元撮像素子２６、位置検出素子５８、光源３８、表示モニタ７２、記憶部としてのメモリ７５、回転ノブ５ａ、測定開始スイッチ５ｂ、各種スイッチが配置されたコントロール部７４、ＸＹＺ駆動部６、等と接続され、装置全体の制御、測定値の演算処理等を行う。

なお、メモリ７５には、周波数ｆｘにおける位相差θｘと被検眼の眼圧値との相関関係を示すテーブルが記憶されており、制御部７０は、周波数位相差特定部８３から出力される位相差θｘに対応する被検眼の眼圧値をメモリ７５により取得し、得られた眼圧値を表示モニタ７２に表示する。
なお、位相差θｘと被検眼の眼圧値との相関関係は、例えば、ゴールドマン眼圧計によって得られる被検眼の眼圧値と、本装置によって取得される位相差θｘとの相関関係を予め実験により求めておくことにより設定可能である。また、メモリ７５には、探触子１０を用いて被検眼の眼圧を測定するためのプログラムの他、装置全体の制御を行うための制御プログラムなどが記憶されている。

制御部７０は、二次元撮像素子２６からの検出信号に基づいてＸＹ方向のアライメント検出、位置検出素子５８からの検出信号に基づいてＺ方向のアライメント検出を行う。また、コントロール部７４には、被検眼に対する測定部４のアライメントを自動的に行う自動アライメントモードと被検眼に対する測定部４のアライメントを検者の手動にて行う手動アライメントモードを選択する選択スイッチ７４ａ、アライメント完了時に測定開始のトリガを自動的に発するオートショットモードと測定開始スイッチ５ｂからの操作信号に基づいて測定開始のトリガを発するマニュアルショットモードとを選択する選択スイッチ７４ｂ、等が配置されている。なお、オートショットモードに設定された場合、制御部７０は、制御部７０は、２次元撮像素子２６及び位置検出素子５８からの検出結果に基づいてアライメント状態の適否を判定し、その判定結果に基づいて測定開始のトリガ信号を発し、そのトリガ信号に発生に基づいて探触子１０により超音波を被検眼に向けて出射する。

また、制御部７０は、検者によって選択されたモードを検者に対して報知する。例えば、選択されたモードを示す表示をモニタ７２上で行ったり、選択されたモードについて音声により報知する。

以上のような構成を備える装置の動作について説明する。まず、検者は、被験者の顔を顔支持ユニット２に固定させた後、表示モニタ７２を見ながら、ジョイスティック５を用いて被検眼に対するアライメントを行う。このとき、制御部７０は、図４に示すように、二次元撮像素子２６によって取得される前眼部画像と、被検眼に対するアライメントを行うために利用されるレチクルＬＴ及びインジケータＧをモニタ７２上に合成して表示する。

ここで、指標ｉ1 像が表示モニタ７２上に形成された状態になると、２次元撮像素子２６は指標ｉ1を検出できるので、上下左右方向で自動アライメントが可能な状態となる。また、指標ｉ2 の光束が位置検出素子５８上に入射する状態になると、Ｚ方向で自動アライメントが可能な状態となる。この場合、制御部７０は、位置検出素子５８からの検出信号から得られるＺ方向のアライメント情報に基づいて、インジケータＧを表示制御する。

ここで、自動アライメントモード及びオートショットモードが選択された場合について説明する。制御部７０は、被検眼Ｅが適正位置にあるときのアライメント位置に対する上下左右方向及び前後方向のそれぞれのアライメント偏位量を得て、これらの偏位情報に基づき、各偏位量が所定の許容範囲内に入るようにＸＹＺ駆動部６を駆動制御する。そして、アライメント偏位量が許容範囲内に入ると、制御部７０は、ＸＹＺ駆動部６の駆動を停止させ、測定開始のトリガ信号を自動的に発し、探触子１０を用いて眼圧測定を開始する。なお、上記構成においては、ＸＹＺ方向に関して自動アライメント制御を行うものとしたが、ＸＹＺ方向の少なくともいずれかの方向に関して自動アライメント制御を行うような構成であってもよい。

また、手動アライメントモード及びマニュアルショットモードが選択された場合について説明する。この場合、検者は、モニタ７２に表示される指標ｉ１像がレチクルＬＴ内に入ると共に、インジケータＧがアライメント完了を示す（図４（ｂ）参照）ように、ジョイスティック５を操作する。このようにして各方向のアライメントが完了し、検者によって測定開始スイッチ５ｂが押されると、制御部７０は、測定開始のトリガ信号を発し、探触子１０を用いて眼圧測定を開始する。

上記のようにして測定開始のトリガ信号が発せられる（入力される）と、制御部７０は、そのトリガ信号に基づいて、振動子１１を用いて超音波パルスを被検眼に向けて出射させると共に、振動検出センサ１４を用いて被検眼に入射された超音波パルスによる反射波を検出する。そして、制御部７０は、前述のように、周波数位相差特定部８３からの出力信号に基づいて被検眼の眼圧値を算出し、測定結果をモニタ７２に表示する。

以上のような構成とすれば、探触子１０と被検眼との位置合わせを容易に行うことが可能となる。

なお、以上の説明においては、探触子１０の中心部に形成された開口部１８を介して被検眼に固視標投影用の光束を被検眼眼底に投影させるものとしたが、これに限るものではなく、対物レンズ２２における探触子１０の周辺領域を介して被検眼眼底に固視光束を投影するようにしてもよい。この場合、例えば、光軸Ｌ２上にスポット開口が形成される開口絞り３４に代えて、光軸Ｌ２にリング中心を持つリング開口を用いるような構成が考えられる。

なお、以上の説明においては、探触子１０の中心部に形成された開口部１８を介して被検眼にアライメント用の光束を被検眼眼底に投影させるものとしたが、これに限るものではなく、対物レンズ２２における探触子１０の周辺領域を介して被検眼角膜にアライメント光束を照射し、そのアライメント光束による反射光束を対物レンズ２２における探触子１０の周辺領域を介して二次元撮像素子２６に受光させるような構成により、探触子１０を迂回してアライメント光束の投影・受光を行うようにしてもよい。この場合、例えば、光源４２にリング状の光源に用いるようなことが考えられる。

図６は固視標投影光学系及び第１アライメント指標投影光学系の変容例を示す図である。この場合、固視光源３２（例えば、可視ＬＥＤ）が探触子１０の中心部に設けられている。この場合、固視光源３２から発せられる可視光束が被検眼眼底に投影されることによって被検眼の固視がなされる。

観察光学系２０の観察光軸Ｌ１に対して所定の角度でアライメント指標を投影する指標投影光学系１４０が対物レンズ２２より外側に配置され、指標投影光学系１４０による角膜反射像が探触子１０の周辺領域を通過される。この場合、音響レンズ１６による角膜反射光束のケラレが少なくなるように、観察光軸Ｌ１に対する指標投影光学系１４０の投影光軸の角度を設定すればよい。なお、図６のように、探触子１０の中心部に固視光源３２が配置されるような構成の場合、可視光及び近赤外光を発する光源を固視光源３２として用い、その固視光源３２から発せられた近赤外光による角膜反射像を前眼部観察用の撮像素子２６に受光させることにより、固視光源３２をアライメント光源として兼用するようにしてもよい。

なお、以上の説明において、観察光軸Ｌ１上に探触子１０が配置される構成としたが、これに限るものではなく、図７に示すように、ＸＹ方向に関して観察光軸Ｌ１から探触子１０が外れているような構成であってもよい。この場合、被検眼（例えば、角膜中心、瞳孔中心）に対して探触子１０の中心軸をアライメントさせたときの二次元撮像素子２６上における角膜輝点ｉ１の検出位置をアライメント基準位置として設定し、レチクルＬＴの表示位置、アライメント検出におけるアライメント完了位置、等を設定するようにすればよい。

図８は本実施形態に係る非接触式超音波眼圧計の測定系及び光学系について説明する図であって、観察光学系２０の観察光路外に探触子１０が配置された場合の具体例を示す図である。図８において、図２と同様の番号を付したものについては、特段の説明がない限り、同様の機能を果たすものとする。

超音波反射部材（音響ミラー）９０は、振動子１１から出射される入射波を被検眼に向けて反射すると共に、入射波による被検眼からの反射波を振動検出センサ１３に向けて反射する。また、観察光学系２０は、その観察光路外に探触子１０が配置され、かつ、超音波反射部材９０と被検眼との間の超音波伝搬経路上に観察光軸Ｌ１が形成されるように設けられている。また、対物レンズ２２には、探触子１０による超音波を通過させるための開口２２ｂが形成されている。

ここで、振動子１１から発せられた超音波は、超音波反射部材９０によって反射され、対物レンズ２２に形成された開口２２ｂを介して被検眼に入射される。そして、被検眼からの反射波は、対物レンズ２２に形成された開口２２ｂを通過後、超音波反射部材９０によって反射され、振動検出センサ１３によって検出される。

なお、図８のように超音波反射部材９０と被検眼との間に対物レンズ２２が配置されるような場合、対物レンズ２２は、探触子１０による超音波伝搬経路に対応する部分に開口部２２ｂが形成されているため、対物レンズ２２を超音波が通過するときに生じる減衰を回避できる。この場合、光源３８による前眼部反射光が開口２２ｂを介して二次元撮像素子２６に受光されてノイズ光となるのを防止するべく、観察光束をカットする特性を有するコーティングを施した超音波反射部材９０を用いるようにしてもよい。

また、超音波反射部材９０において、超音波を反射すると共に、光を透過する特性を持つ部材（例えば、例えば、無色透明の硬質なプラスチック板）を超音波反射部材９０として用いるようにしてもよい。これにより、固視標投影光学系３０の光路中、アライメント投影光学系４０の光路中に超音波反射部材９０が配置されていても、固視光束及びアライメント光束のケラレを回避できる。なお、光透過性を持つ超音波反射部材９０を用いる場合、超音波反射部材を光が通過することによる光路長の変化を鑑み、ビームスプリッタ３６・ビームスプリッタ４６等の光路分割部材と同程度の面積を持つ部材を用いるようにしてもよい（例えば、図９参照）。

また、上記構成に限るものではなく、超音波反射部材９０の一部に開口部を設けることで、固視光束及びアライメント光束が開口部を通過して被検眼に入射されるようにしてもよい。なお、上記構成においては、固視標投影光学系３０及びアライメント投影光学系４０の共通光路中に超音波反射部材９０が配置される場合を示したが、固視標投影光学系３０、アライメント投影光学系４０の少なくともいずれかの光路中に超音波反射部材９０が配置される場合においても、上記構成の適用は可能である。

また、観察光学系２０の観察光路外に探触子１０が配置された構成としては、図８の構成に限るものではなく、観察光学系２０の対物レンズ２２と被検眼との間に超音波反射部材９０を設けたものであってもよい。この場合、振動子１１から出射される超音波は超音波反射部材９０を介して被検眼に入射され、その反射波は超音波反射部材９０を介して振動検出センサ１３によって検出される。

なお、上記構成において、被検眼の眼圧とは異なる眼特性を測定する測定光学系を設け、被検眼眼圧に加えて他の眼特性を測定できるようにしてもよい。

図９は、非接触式超音波眼圧計に眼屈折力測定光学系を設けた場合の具体例を示す概略光学図である。

図９において、測定光学系として眼屈折力測定光学系３１０が設けられ、測定光学系３１０は、測定光路外に探触子１０が配置され、かつ、超音波反射部材９０と被検眼との間の超音波伝搬経路上に測定光軸Ｌ６が形成されるように設けられている。

より具体的には、超音波反射部材９０は被検眼の眼前に配置され、振動子１１から出射される超音波は超音波反射部材９０を介して被検眼に入射され、その反射波は超音波反射部材９０を介して振動検出センサ１３によって検出される。これにより、被検眼の眼圧測定がなされる。

また、超音波反射部材９０の後方に配置されたダイクロイックミラー３０１の透過光路Ｏ１上には、眼屈折力測定光学系３１０が配置されている。測定光学系３１０は、眼底に測定光束を投光し、被検眼眼底からの反射光束を受光素子に受光させる光学系であり、受光素子の出力に基づいて眼屈折力が測定される。この測定光学系３１０及びその測定原理は周知のものが使用できるので、ここではその説明を省略する。

ダイクロイックミラー３０１の反射方向には、眼Ｅを観察するための対物レンズ３１１１、ダイクロイックミラー３１２、全反射ミラー３１３が配置されている。ミラー３１３の反射方向の光路Ｏ２上には、眼Ｅに固視標を固視させるための図示なき固視標投影光学系が配置されている。

ダイクロイックミラー３１２の反射方向の光路Ｏ３上には、結像レンズ３２０、眼Ｅの前眼部付近と略共役な位置に配置されたエリアＣＣＤ等の二次元撮像素子３２１を含み眼Ｅを撮影し被検眼像を得る観察光学系３２２が配置されている。なお、二次元撮像素子３２１は、前眼部照明光源３２５によって照明された前眼部反射光と、図示無きアライメント投影光学系によって角膜上に投影されたアライメント指標像を受光する。

なお、測定光学系３１０の測定光軸Ｌ６と観察光学系３１１の観察光軸は、ダイクロイックミラー３０１にて同軸とされる。また、ダイクロイックミラー３０１は測定光学系３１０が持つ測定光源から発せられる波長の光を透過し、前眼部照明光源３２５及び図示無きアライメント投影光学系から発せられた波長の光及び可視光を反射する特性を有する。また、ダイクロイックミラー３１２は可視光を透過し、赤外光を反射する特性を有している。また、超音波反射部材９０としては、超音波を反射するとともに光を透過する特性を持つ部材（例えば、無色透明の硬質なプラスチック板）を用いており、測定光学系３１０による測定光束、光源３２５による前眼部反射光、図示なき固視標投影光学系による固視光束、図示無きアライメント投影光学系から発せられた光、等が透過される。

なお、図９の構成においては、測定光学系３１０、観察光学系３２２、固視標投影光学系の共通光路中に超音波反射部材９０が配置されるものとしたが、探触子１０から出射された超音波が超音波反射部材９０を介して被検眼に対して正面から出射されるものであれば、これに限るものではない。例えば、ダイクロイックミラー３０１と対物レンズ３１１との間に超音波反射部材９０を設けるような構成が考えられる。

以上のような構成とすれは、被検眼の眼圧測定に加えて、被検眼の眼屈折力を測定可能となる。これにより、被検眼眼圧及び被検眼の眼圧とは異なる眼特性を測定可能な眼科装置の構成をコンパクトにできる。

なお、上記説明においては、眼屈折力測定を例にとって説明したが、被検眼に照射された測定光による反射光を受光することにより被検眼の眼圧とは異なる眼特性を測定する測定光学系であれば、これに限るものではない。この場合、眼屈折力測定光学系３１０に代えて、非接触式眼軸長測定光学系（例えば、特開２００７−３７２８４号公報）、角膜厚測定光学系（例えば、特開昭６３−１９７４３３）、等を設けるようなことが考えられる。

なお、上記説明において、測定開始のトリガ信号に基づく被検眼の眼圧測定について、連続測定モードと通常の測定モードとを任意に選択できるようにしてもよい。この場合、例えば、１回のトリガ信号に基づいて１回の眼圧測定を行う通常の測定モードと，１回のトリガ信号に基づいて複数の眼圧測定を連続的に行う連続測定モードと，を選択するための選択スイッチを設けることが考えられる。

以下に、連続測定モードが選択された場合について説明する。制御部７０は、測定開始のトリガ信号が発せられると、被検眼の脈動による被検眼眼圧の変動情報が得られるように探触子１０により超音波パルスを連続的に被検眼に向けて出射し、連続的に出射される各超音波パルスに対応する演算処理を行う。

より具体的には、被検眼の脈動周期の範囲内（例えば、１．５秒以内）で、所定の時間間隔（例えば、０．１秒間隔）にて超音波パルスを連続的に被検眼に向けて出射し、各張音波パルスに対応する眼圧値を算出する。このようにすれば、被検眼の脈動周期の範囲内で多数の眼圧値が取得できるため、被検眼の脈動周期における被検眼の眼圧値の変化をとらえることができる。この場合、被検眼の脈動周期の範囲内で得られた各測定値に基づいて、代表値（例えば、各測定値の平均値、各測定値における中心値）を算出したり、脈動のピーク、ボトム、及び中間位置での測定値を算出し、これをモニタ７２等に出力することにより被検眼の脈動による眼圧値の変動を考慮した眼圧測定が可能となる。

なお、以上の説明においては、所定の時間間隔（例えば、０．１秒間隔）にて超音波パルスを出射するものとしたが、これに限るものではなく、被検眼の脈動周期の範囲内で予め設定された所定回数超音波パルスを出射するようにしてもよい。

また、上記構成において、被検眼に向けて超音波パルスを連続的に出射するときの時間間隔もしくは出射回数を任意に変更可能とし、その時間間隔もしくは出射回数を予め設定するための設定スイッチをコントロール部７４に設けるようにしてもよい。

なお、以上の説明においては、Ｚ方向におけるアライメント検出を光学的に検出する構成としたが、眼圧測定に用いられる探触子１０によりＺ方向のアライメント検出を行うようにしてもよい。この場合、探触子１０の制御と眼圧測定用の制御と距離測定用の制御とで切り換える必要がある。ここで、探触子１０により被検眼に対する距離検出を行う場合、具体的には、制御部７０は、振動子１１より被検眼に対して超音波を発してから、被検眼によって超音波が反射されて振動検出センサ１３によって検出されるまでの計測時間Ｔを計測することにより、被検眼に対する探触子１０の作動距離を検出できる。この場合、超音波が振動子１１から出射されて振動検出１３センサによって検出されるまでの計測時間Ｔが長ければ、被検眼に対する作動距離が大きく、計測時間Ｔが短ければ、被検眼に対する作動距離が短くなる。この場合、制御部７０は、被検眼に対する作動距離が適正であるときの計測時間Ｔｋを予め求めておき、探触子１０によって計測される計測時間ＴがＴｋとなったときにＺ方向のアライメント完了とみなす。なお、探触子１０によって検出される距離情報は、図４に示すようなインジケータ表示としてモニタ７２上に表示される。

なお、上記のような構成の場合、制御部７０は、例えば、アライメントの完了前においては、被検眼に対する距離センサとして探触子１０を制御し、探触子１０によって検出されるＺ方向におけるアライメントが適正と判定された時点で、被検眼に対する眼圧測定センサとして探触子１０を制御させ、眼圧測定を行う。

このようにすれば、被検眼に対する作動距離方向のアライメント検出を行うための構成が眼圧測定用の探触子１０によって行われるため、構成を簡略化できる。

なお、上記説明において、探触子１０を用いて被検眼に超音波を入射させる場合、被検眼に入射される超音波をパルス波としたが、これに限るものではなく、連続波を用いるようにしてもよい。

また、上記説明においては、振動子１１への入力位相と出力位相との位相差による音響インピーダンスの違いにより眼圧を求めるものとしたが、振動子１１から発せられる入射波と振動検出センサ１３によって検出される反射波とを比較し演算処理により被検眼の眼圧を測定するものであれば、これに限るものではない。例えば、振動子１１から発せられる入射波の周波数と振動検出センサ１３によって検出される反射波の周波数を比較して演算処理により被検眼の眼圧を求めるようにしてもよい。より具体的には、振動子１１への入力波形と振動検出センサ１３からの出力波形との間に位相差が生じたときに振動子１１が発する超音波の周波数を変化させることで位相差をゼロにシフトさせる位相シフト回路を設け、位相差をゼロにシフトさせたときの周波数変化量を検出することにより被検眼の眼圧を求めるようにしてもよい。

図１０はモニタ７２の表示画面を示す一例を示す図である。制御部７０は、撮像素子２６によって撮像される前眼部像Ｆと、反射波の波形を示す波形表示４００と、眼圧値が複数表示された眼圧値表示５００と、眼圧の経時的変化をグラフ化した眼圧グラフ６００と、をモニタ７２に同時に表示させる。

制御部７０は、所定のトリガ信号が出力されると、探触子１０を用いて所定の時間間隔（例えば、０．１秒間隔）で超音波パルスを連続的に被検者眼Ｅに向けて出射し、また、出射された超音波パルスによる反射波を探触子１０を用いて検出する。そして、探触子１０からの出力信号をメモリ７５に記憶する。これにより、反射波の波形データが取得される。なお、制御部７０は、所定の測定条件を満たした場合、又は設定された測定時間が経過した場合、探触子１０による超音波パルスの出射を停止させる。この場合、所定のトリガ信号に基づいて測定を終了するようにしてもよい。

制御部７０は、反射波の波形データがメモリ７５に記憶されたら、波形表示４００に必要な波形データを抽出し、抽出された波形データを波形表示４００として表示する。すなわち、メモリ７５には所定の時間間隔毎に波形データが多く記憶されるが、波形表示４００には全ての波形データが用いられなくともよい。この場合、例えば、リアルタイムで取得される波形データがある時間間隔のステップ毎でモニタに表示されてもよいし、各波形データを平均化させたデータがモニタに表示されてもよい。また、検者は、モニタ７２に表示された波形表示４００に基づき、反射波が適正に検出されているかをリアルタイムで確認する。

この場合、眼圧値表示５００（詳しくは後述する）に表示される眼圧値の算出に用いた反射波の波形データをモニタ７２に表示させるようにしてもよい。例えば、眼圧値表示５００の各眼圧値に対応する波形データをそれぞれ表示してもよいし、各眼圧値に対応する波形データの平均を表示してもよい。このような表示により、検者は、眼圧測定に用いられた反射波が適正であったかを確認できる。

また、制御部７０は、探触子１０からの出力信号をメモリ７５に記憶し、出射された各超音波パルスによる反射波に対応する眼圧値を算出する。そして、制御部７０は、得られた各眼圧値を測定タイミングと関連付けてメモリ７５に記憶する。これにより、被検者眼Ｅの眼圧が連続的に測定され、眼圧の経時的な変化が取得される。

ここで、制御部７０は、メモリ７５に記憶された眼圧値に基づいて所定の基準を用いて眼圧値を所定数取得し、取得された各眼圧値を眼圧値表示５００として表示させる。この場合、例えば、制御部７０は、取得された眼圧値の中から最大値Ｍａｘ、中央値Ｍｅｄ、及び最小値Ｍｉｎを抽出し、モニタ７２に表示させる。また、制御部７０は、各測定値の平均値をモニタ７２に表示させてもよい。なお、上記のように取得された眼圧値の分布に基づいて所定の測定値を得る場合、種々の統計学的手法を用いることができる。また、眼圧値表示５００として表示する眼圧値データを抽出するために設定される基準を検者が任意に選択できるようにしてもよい。

制御部７０は、メモリ７５に記憶された測定時間毎の眼圧値を用い、被検者眼Ｅの眼圧の経時的な変化を示す眼圧グラフ６００を作成し、モニタ７２に表示する。眼圧グラフ６００は、横軸を時間とし、縦軸を眼圧値とするグラフであり、所定の時間間隔で取得された眼圧値が測定タイミングに関連付けられて表示される。このような表示により、検者は、脈動による眼圧値の変化を視覚的に把握できる。なお、眼圧グラフ６００の表示形式は種々の変容が可能であり、例えば、各測定タイミングにおける眼圧値がプロットされたグラフであってもよいし、各眼圧値に基づいて算出された近似曲線が描かれたグラフであってもよい。

また、制御部７０は、眼圧値表示５００に表示された各測定値の測定タイミングを示す指標６１０を眼圧グラフ６００上に表示させる。図１０において、指標６１０は、眼圧グラフ６００の波形において、眼圧値表示５００の最大値、中央値、及び最小値に対応する部分にそれぞれマーキングされている。このような表示により、検者は、眼圧値表示５００に示された測定値と眼圧グラフ６００との対応関係を容易に確認できる。なお、指標２１０の表示形式としては、文字、図形、記号、又はその組み合わせなど種々の変容が可能である。

また、制御部７０は、指標３１０の表示に加えて、脈動による眼圧値の変動周期を示す周期情報６２０を眼圧グラフ６００上に表示する。この場合、制御部７０は、測定時間に関連付けて記憶された眼圧値に基づいて変動周期を算出する。

眼圧グラフ６００において、探触子１０からの出力信号に基づいて眼圧値を逐次求め眼圧グラフを逐次更新することにより眼圧の変化をリアルタイムにて表示する第１表示モードと、探触子１０からの出力信号に基づいて所定の時間領域にて取得された眼圧値による眼圧グラフを固定表示する第２表示モードと、の少なくともいずれかが設定可能であればよい。この場合、制御部７０は、測定開始段階においては第１表示モードに対応する制御を行い、所定のトリガ信号に基づいて（例えば、コントロール部７４に設けられたフリーズボタンが押されたとき）に第２表示モードに対応する制御に切り換えるようにしてもよい。また、第１表示モードと第２表示モードをパラメータ設定時に選択できるようにしてもよい。

また、波形表示４００においても、同様に、探触子１０からの出力信号に基づいて波形表示４００を逐次更新するモードと、探触子１０からの出力信号に基づいて所定の時間領域にて取得された波形による波形表示４００を固定表示するモードと、の少なくともいずれかが設定可能であればよい。

なお、上記構成において、波形表示４００及び眼圧グラフ６００をモニタ７２に表示させるか否かを検者によって選択できる構成としてもよい。また、波形表示４００に関し、探触子１０によって検出された反射波の生の波形データを出力してもよいし、所定の窓関数によって処理された後の波形データを出力してもよい。また、窓関数を複数用意し、任意の窓関数による波形データを選択表示可能としてもよい。

なお、上記のように連続で眼圧を複数回測定する場合、被検者の脈動による測定値の変動を示した眼圧値の分布が得られるように超音波パルスの出射間隔（測定間隔）及び出射時間（測定時間）が設定されるのが好ましい。この場合、さらに、少なくとも眼圧値の最大値（ピーク）、最小値（ボトム）、及び中央値が得られるように、超音波パルスの出射間隔及び出射時間が設定されるのが好ましい。なお、超音波パルスの出射間隔及び出射時間は、所定のパラメータ設定画面において、検者が任意に設定できるようにしてもよい。

なお、制御部７０は、探触子１０からの出力信号に基づいて被検者眼Ｅの脈動周期を検出し、検出された脈動周期に同期して超音波パルスを連続的に出射し、眼圧測定を行うようにしてもよい。これにより、被検者眼Ｅの脈動に応じた測定タイミングが決定される。

より具体的には、制御部７０は、探触子１０からの出力信号に基づいて眼圧値の最大値、最小値及び中央値が取得されるタイミングをそれぞれ検出し、検出されたタイミングに合わせて超音波パルスを連続的に出射して眼圧測定を行う。これにより、被検者眼Ｅへの負担を軽減できる。また、所定の眼圧値（例えば、中央値）が取得されるタイミングを検出し、検出されたタイミングに合わせて超音波パルスを連続的に出射して眼圧測定を行うようにしてもよい。

また、以上の説明では、眼圧値の最大値、最小値及び中央値を取得するものとしたが、これに限るものでなく、所定の測定値を基準とした所定の測定値幅（例えば、中央値から４ｍｍＨｇ）を超える測定値を取得するものであってもよい。また、測定値幅を任意に設定できるようにしてもよい。

また、眼圧値表示５００として出力する眼圧値を抽出する場合、制御部７０は、所定の時間間隔（例えば、０．３秒）毎に取得された眼圧値を抽出するようにしてもよい。また、その時間間隔は、所定のパラメータ設定画面において、検者が任意に設定できるようにしてもよい。

なお、上記構成において、連続測定を行う場合、単発の超音波パルスによる反射波を用いて１つの眼圧値を取得するようにしてもよいし、複数発の超音波パルスによる反射波を用いて１つの眼圧値を取得するようにしてもよい。

本実施形態に係る非接触式超音波眼圧計の外観構成図である。 本実施形態に係る非接触式超音波眼圧計の測定系及び光学系について説明する図である。 本実施形態に係る非接触式超音波眼圧計の制御系について説明する図である。 表示モニタに表示された前眼部観察画面について説明する 探触子より後方に対物レンズを配置させた場合の図である。 固視標投影光学系及び第１アライメント指標投影光学系の変容例を示す図である。 ＸＹ方向に関して観察光軸Ｌ１から探触子が外れているような構成を示す図である。 観察光学系の観察光路外に探触子が配置された構成の具体例について説明する図である。 本実施形態に係る非接触式超音波眼圧計に眼屈折力測定光学系を設けた場合の具体例を示す概略光学図である。 モニタの表示画面を示す一例を示す図である。

１０ 探触子
１１ 振動子
１３ 振動検出センサ
１６ 音響レンズ
１８ 開口部
２０ 観察光学系
Ｌ１ 観察光軸
２２ 対物レンズ
３０ 固視標投影光学系
４０ 第１指標投影光学系
５５ 作動距離指標投影光学系
７０ 制御部
８１ 増幅器
８２ 周波数成分分析部
８３ 周波数位相差特定部
９０ 超音波反射部材
３１０ 測定光学系

Claims (3)

1. 被検眼に対して超音波パルスを入射させるための振動子と、前記超音波パルスによる被検眼からの反射波を検出する振動検出センサと、を有する探触子を用いて被検眼の眼圧を測定する非接触式超音波眼圧計において、
   測定開始のトリガ信号を発するトリガ信号発生手段と、
   前記探触子に接続され、該トリガ信号の発生に基づいて前記探触子により超音波を被検眼に向けて出射する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、該トリガ信号の発生に基づいて、被検眼の脈動による被検眼眼圧の変動情報が得られるように前記探触子により超音波パルスを連続的に被検眼に向けて出射し、連続的に出射される各超音波パルスに対応する眼圧を測定することを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
2. 請求項１の非接触式超音波眼圧計において、
   メモリと、モニタと、を備え、
   前記制御手段は、出射された各超音波パルスによる反射波に対応する眼圧を求め、得られた各眼圧値を測定タイミングと関連付けて前記メモリに記憶させ、前記メモリに記憶されたデータに基づいて眼圧の経時的な変化を示す眼圧グラフを眼圧値と共に前記モニタに表示させることを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
3. 請求項１の非接触式超音波眼圧計において、
   被検眼に対する前記探触子のアライメント状態を検出するアライメント検出手段と、
   前記アライメント検出手段の検出結果に基づいてアライメント状態の適否を判定するアライメント判定手段と、
   を備え、
   前記トリガ信号発生手段は、前記アライメント判定手段の判定結果に基づいて測定開始のトリガ信号を発することを特徴とする非接触式超音波眼圧計。

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