JPH02297332A - 生体眼の寸法測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、干渉縞を観察することにより生体眼の第１測
定対象面から第２測定対象面までの寸法としての眼軸長
、前房深さ、水晶体厚さ等を非接触で測定することので
きる生体眼の寸法測定装置の改良に関する。

〈従来の技術） 従来から、生体眼の第１測定、対象面から第２測定対象
面までの寸法としての眼軸長、前房深さ、水晶体厚さ等
を測定する生体眼の寸法測定装置としては、超音波を用
いて眼の前方から投射した超音波の角膜前面、水晶体前
面、水晶体後面、眼底表面における反射波をブラウン管
」二に描き出し、そのブラウン管上に描き出されたエコ
ーグラムを撮影して計測するものが知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この従来の生体眼の寸法測定装置は、測
定精度が±０．　２ｍｍ程度であり、たとえば、測定の
結果得られた眼軸長を用いてｌ０Ｌ（Ｉｎｔｒａｏｃｕ
ｌａｒ　Ｌｅｎｓ）のパワーを決定するには、その眼軸
長の測定精度が不十分であるという問題点かある。

また、この従来の超音波による生体眼の寸法測定装置は
、測定に際して生体眼にプローブを接触させなければな
らないために、感染等の予防措置を構じなければならな
いという面倒もある。

そこで、近年、干渉縞を観察することにより眼軸長、前
房深さ、水晶体厚さ等を非接触で測定することのできる
生体眼の寸法測定装置が提案されている。

第８図に示す生体眼の寸法測定装置は、眼軸長を測定す
るために用いる装置の一例を示すもので、Ａ、Ｆ、Ｆｅ
ｒｃｈｅｒ　ｅｔ　ａｌ、　（０ＰＴＩＣ３ＬＥＴＴＥ
ＲＶＯＬ、１３　Ｎｏ。

３　ＰＰ、１８６−１８８　（Ｍａｒｃｈ　１９８８）
　０ｐｔｉｃａｌ　５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆＡｍｅｒｉｃ
ａ）に記載されている技術である。

この第８図に示す生体眼の寸法測定装置は、半導体レー
ザー１、コリメートレンズ２、二枚の平行平面板３．４
、ビームスプリッタ５、集光レンズ６、撮像カメラ７か
ら概略構成されている。半導体レーザー１から出射され
たレーザー光はコリメートレンズ２によって平行光束と
され、二枚の平行平面板３．４に導かれる。二枚の平行
平面板３．４を通過した平行光束（光束■という）はビ
ームスプリッタ５を介して生体眼８の眼底９に収束光と
して導かれ、眼底９で反射されて略平行光束（平面波）
として生体眼８から出射され、ビームスプリッタ５の反
射面１０によって集光レンズ６の存在する方向に反射さ
れ、集光レンズ６により集光されて撮像カメラ７に導か
れる。また、平行平面板３を通過した平行光束の一部は
平行平面板４により反射されて反射光束（光束■という
）は平行平面板３に戻り、この平行平面板３により再び
反射されて平行平面板４を通過し、ビームスプリッタ５
を通過して生体眼８の角膜１１に導かれる。

この角膜１１により反射された反射光は、発散光（球面
波）としてビームスプリッタ５に導かれ、その反射面１
０で集光レンズ６の存在する方向に反射され、集光レン
ズ６により集光されてカメラ７に導かれる。なお、第８
図において、１２は半導体レーザー１の光量モニター用
の受光センサである。

この従来のものにおいては、平行平面板３と平行平面板
４との距離９を可変とし、平行平面板３と平行平面板４
との間に存在する物質の屈折率をｎ、眼内物質の屈折率
をＮ、測定によって得られる眼軸長（角膜１１の頂点か
ら眼底９までの距Ｍ）をＸとして、 ｎ　１１　＝ＮＸ の等式を満足するように、平行平面板３と平行平面板４
との距離９を調節すると、光束■と光束■とが等光路長
となり、カメラ７により干渉縞が観察される。

したがって、この干渉縞が観察されたときの平行平面板
９を測定値として得ることにより、眼軸長Ｘを求めるこ
とができる。

とこ°ろが、この干渉縞を観察することにより眼軸長を
測定する生体眼の寸法測定装置は、角膜表面からの反射
光束がほぼ球面波であるのに対して眼底面からの反射光
束がほぼ平面波であるので、角膜頂点から周辺部に離れ
るに従って干渉縞の本数が非常に多くなる。従って、干
渉縞の観察を良好に行うことができない。また、このも
のは、集光レンズ６、カメラ７の光軸を生体眼８に対し
て正確にアライメントしなければならないのであるが、
このアライメントがきわめて面倒であるという問題点も
ある。

本発明は上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的
とするところは、干渉縞の観察が容易でかつ測定精度の
向上を期待できる生体眼の寸法測定装置を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段） 本発明に係わる生体眼の寸法測定装置は、上記の目的を
達成するため、生体眼にコヒーレンス長の短い光束を投
光して、該生体眼の第１測定対象面からの反射光束と第
２測定対象面からの反射光束との干渉に基づき前記第１
測定対象面から前記第２測定対象面までの寸法を測定す
る生体眼の寸法測定装置において、 前記第１測定対象面からの反射光束の波面形状と前記第
２測定対象面からの反射光束の波面形状とがほぼ同一と
なるように前記コヒーレンス長の短い光束を前記生体眼
に投光する光束投光手段を備えたことを特徴とする。

（作用） 本発明に係わる生体眼の寸法測定装置によれば、第１測
定対象面からの反射光束の波面形状と第２測定対象面か
らの反射光束の波面形状とをほぼ同一にするための光束
投光手段を備えているので、干渉縞の本数が少なくなり
、観察が容易となる。

（実施例１） 第１図は本発明に係わる生体眼の寸法測定装置の第１実
施例の光学系を示すもので、生体眼の寸法としての眼軸
長の測定に用いられ、この第１図において、２０は半導
体レーザー、２１はコリメートレンズ、２２．２３はビ
ームスプリッタである。半導体レーザー２０にはコヒー
レント長が０．　１ｍｍ程度の比較的コヒーレンス長の
短いものを用いる。これは、コヒーレント長の長いもの
を用いると、光路差が大きくずれていても干渉縞が得ら
れて、眼軸長の測定精度が低下するからである。また、
コヒーレント長の極端に短いものを用いると光路差がほ
んの少しずれていても干渉縞が得られず、なかなか干渉
縞が得られないことになって、測定に時間がかかること
になるからである。

半導体レーザー２０から出射されたレーザー光は、コリ
メートレンズ２１により平行光束とされる。その平行光
束は光束分割部材としてのビームスプリッタ２２の反射
面２４によりビームスプリッタ２３に導かれる平行光束
Ｐ＋と、光路長変更部材２５に導かれる平行光束Ｐ２と
に分割される。光路長変更部材２５は反射面２６．２７
を有している。この光路長変更部材２５は矢印方向に可
動されて、平行光束Ｐ２の光路長を変更する機能を有す
る。光路長変更部材２５を矢印方向にΔＬ／２だけ移動
させると、平行光束Ｐ２の光路長はずれ量ΔＬだけ変化
する。

ビームスプリッタ２３は反射面２８を有し、光路合成部
材として機能する。このビームスプリッタ２３と光路長
変更部材２５との間には結像レンズ２９が設けられてい
る。結像レンズ２９は反射面２７により反射された平行
光束Ｐ２を収束光束Ｐ　２−とじてビームスプリッタ２
３の反射面２８に導く機能を有する。

反射面２８により反射された収束光束Ｐｅ−とビームス
プリッタ２３を通過した平行光束Ｐ１とはハーフミラ−
３０を介して生体眼３１に導かれる。生体眼３１は赤外
ＬＥＤ３２によりアライメントされる。

ＣＣＤカメラ３４は前眼部観察用として用いられる。赤
外ＬＨ［１３２から出射された赤外光はハーフミラ−３
３により反射され、ショートパスフィルター３６に導か
れる。このショートパスフィルタ３６は半導体レーザー
２０のレーザー光を透過可能で、赤外ＬＥＤ３２の赤外
光を反射する機能を有する。赤外光はこのショートパス
フィルター３６により反射されてレンズ３７に導かれ、
このレンズ３７により平行光束とされる。　平行光束と
された赤外光はハーフミラ−３０により反射されて生体
眼３１に導かれる。

→− この赤外光は生体眼３１０角膜３８により反射され、再
びハーフミラ−３０により反射されて、赤外反射光束と
してレンズ３７を介してショートパスフィルター３６に
導かれ、そのショートパスフィルター３６により反射さ
れ、レンズ３５、ハーフミラ−３３を介してＣＣＤカメ
ラ３４に導かれる。、ＣＣＤカメラ３４は後述するモニ
ターに接続されている。生体眼３１に対する光学系のア
ライメントは、そのモニターに写し出された赤外反射光
束の反射輝点を観測して行うもので、光学系の光軸方向
に直交する平面内で上下左右方向に光学系を動かすこと
により、角膜頂点Ｐに対する光学系の光軸０１の位置合
わせが行われる。

収束光束Ｐ２−が生体眼３１の角膜３８の焦点３９（角
膜曲率中心４０の１／２に等しい）に向かって入射する
ように、生体眼３１に対する光学系の光軸方向のアライ
メント距離が設定されると、第２図に示すように、収束
光束Ｐ　ａ−は角膜３８により反射されて、その反射光
束Ｐ３は平面波となる。一方、生体眼３１に導かれる平
行光束Ｐ＋は角膜３８及び水晶体４１により収束光束と
して眼底４２に導かれる。生体眠３１が正視眼の場合、
眼底４２にスポットが形成される。そして、この眼底４
２により反射された反射光束Ｐ４は再び水晶体４１及び
角膜３８を通過して平面波として出射される。従って、
角膜３８により反射された反射光束ｐｓの波面形状と眼
底４２により反射された反射光束Ｐ４の波面形状とがほ
ぼ同一となり、よって、半導体レーザー２０、集光レン
ズ２１、ビームスプリッタ２２．２３、光路長変更部材
２５、レンズ２９は生体眠の第１測定対象面からの反射
光束の波面形状と第２測定対象面からの反射光束の波面
形状とがほぼ同一となるようにコヒーレンス長の短い光
束を生体眠３１に投光する光束投光手段として機能する
。

眼底４２からの反射光束Ｐ４と角膜３８からの反射光束
Ｐ３とはハーフミラ−３０によって反射され、レンズ３
７により集光され、ショートバスフィルター３６を通過
してＣＣＤカメラ４３に導かれる。そのＣＣＤカメラ４
３はＣＣＤカメラと共にテレビモニター４４に接続され
ている。

この生体眠の寸法測定装置の測定は以下に説明するよう
にして行う。

まず、既知の基準の眼軸長をＸｓとする。この基準眼軸
長Ｘｓには、生体眠３１の平均眼軸長（２２ｍｍ〜２４
ｍｍ）を用いる。　ここで、この平均眼軸長を有する模
型眼を所定位置に配置し、光路長変更部材２５を矢印方
向に動かしたとき、光路長変更部材２５の矢印方向の所
定位置で、干渉縞がテレビモニター４４に写し出された
とする。このときの平行光束Ｐｉに対する平行光束Ｐ２
の光路差を基準光路差Ｌａと定義する。今、平行光束Ｐ
１が点に１から点に２に至るまでの光路長をＫ　ＩＫ　
２とし、平行光束Ｐ２が点に１で反射され、光路長変更
部材２５を経由して点に２に至るまでの光路長をＫ　＋
　Ｋ　ｓ　＋　Ｋ　３Ｋ　ａ　＋　Ｋ　４　Ｋ　２とす
ると、基準光路差Ｌ１１は、 Ｌ　ＬＩ＝　Ｋ　＋　Ｋ　ｓ　＋　Ｋ　ｓ　Ｋ　ａ　＋
　Ｋ　ａ　Ｋ　２Ｋ　＋　Ｋ　２である。

なお、基準光路差Ｌ＠であるときの光路長変更部材２５
の所定位置を基準位置とする。

基準光路差Ｌ＠と基準眼軸長Ｘ１１との間には、生休眠
３１の平均屈折率をＮとすると、基準眼軸長Ｘθに基づ
く光路差はＮ−Ｘ　ｓであるので、Ｌ＠＝２Ｎ・Ｘ＠　
・・・　・・・■ の関係式が成立する。

次に、未知の眼軸長Ｘを有する生体眠３１に対して光学
系をアライメントする。このとき、テレビモニター４４
に干渉縞が写し出されなかったとする。

そこで、光路長変更部材２５を矢印方向に可動させる。

光路長変更部材２５を基準位置から（ΔＬ／２）だけ移
動させたとき、にテレビモニター４４に干渉縞が写し出
されたとする。

眼軸長Ｘに基づく光路長はＮ−Ｘであり、これが基準光
路差Ｌｅとずれ量ΔＬとの和に等しいとき干渉縞が得ら
れるのであるから、 ２・Ｎ−Ｘ＝Ｌｓ＋ΔＬ　　・・・■ よって、未知の眼軸長Ｘは、■式を０式に代入して変形
することにより、 Ｘ＝Ｘｓ＋（ΔＬ／２Ｎ） として、求められる。

ところで、テレビモニター４４に写し出された干渉縞は
、眼底４２からの反射光束Ｐ４の光量と角膜３Ｂからの
反射光束Ｐｓの光量とが著しく異なると、そのコントラ
ストが低くなる。というのは、干渉縞のコントラストは
互いに干渉される光束同士の光量が等しいときに最良と
なるからである。そこで、この光学系ではビームスプリ
ッタ２２の反射面２４の反射率を調節して角膜３８から
の反射光束Ｐ８の光量と眼底４２からの反射光束Ｐ４の
光量とをほぼ等しくするために、ビームスプリッタ２２
を通過するレーザー光の透過光量に対してビームスプリ
ッタ２２により反射されるレーザー光の反射光量が少な
くなるように設計しである。しかし、生体眠３１に個体
差があるため、眼底４２からの反射光束Ｐ４の光量が個
体差に伴って変わる場合がある。そこで、この実施例で
はビームスプリッタ２２とビームスプリッタ２３との間
に、温度可変フィルター４５が設けられている。干渉縞
のコントラストが低いときは、この濃度可変フィルター
４５を回転させて眼底４２からの反射光束Ｐ４の光量と
角膜３８からの反射光束Ｐ８の光量とがほぼ同一となる
ように調節し、コントラストの良好な干渉縞が得られる
ようにする。

なお、前房の深さや水晶体の厚みを測定する場合、ビー
ムスプリッタ２２．２３の間に高屈折率の光路長差変更
部材５０が挿入され、光束ＰＩとＰ２との間の光路長差
を短縮して測定を行なう。

（実施例２） 第３図は本発明に係わる生体銀の寸法測定装置の第２実
施例を示す図で、干渉状態を電気的に検出して、未知の
眼軸長Ｘを求めることとしたものであり、この第３図に
示す寸法測定装置の光学系では、ＣＯＤカメラ４３を設
ける代わりに、マスクパターン４６とホトディテクタ４
７とが設けられている。

そのマスクパターン４６には、その中央に円形光学開口
４７が設けられている。この円形光学開口４７の代わり
にスリット孔、クロススリットをマスクパターン４６に
設けてもよい。つまり、後述する干渉検出信号のピーク
が適度となるように選択する。

このマスクパターン４６を通過した反射光束Ｐ４はホト
ディテクタ４８に入射される。

このものでは、第１実施例と同様に光路長変更部材２５
を既知の基準眼軸長Ｘ＠を用いて調節する。

この既知の基準眼軸長Ｘｓを得たときの光路長変更部材
２５の基準位置を第１実施例と同様にあらかじめ求めて
おく。

次に、基準の眼軸長Ｘ＠に対して未知の眼軸長Ｘを有す
る生体銀３１をセットする。そして、光路長変更部材２
５を第３図に矢印で示す方向に移動させる。その光路長
変更部材２５の移動に応じてホトディテクタ４８は、第
４図に示すような干渉検出信号Ｓを出力する。

すなわち、未知の眼軸長Ｘに対応する光路長ＮＸと平行
光束ＰＩに対する平行光束Ｐ２の光路差との差がゼロに
近づくに従って、ホトディテクタ４８から変化のある干
渉検出信号Ｓの出力が開始され、未知の眼軸長Ｘに対応
する光路長ＮＸと平行光束Ｐ１に対する平行光束Ｐ２の
光路差との差がゼロに近ツけば近づくほど、干渉検出信
号Ｓのピークが大きくなる。そして、更に、光路長変更
部材２５を同方向に可動させる。すると、未知の眼軸長
Ｘに１６一 対応する光路長ＮＸと平行光束Ｐ１に対する平行光束Ｐ
２の光路差との差が大きくなり、干渉検出信号Ｓのピー
クが小さくなり、やがて干渉検出信号Ｓの変化が検出さ
れなくなる。

今、干渉検出信号Ｓの変化の現れ始めた時刻をｔｌ、干
渉検出信号Ｓの変化の終了時刻をｔ２として、たとえば
、時刻ｔ１と時刻ｔ２との中間で眼軸長Ｘの測定値を得
ることにすると、ｔｍ＝　（ｔ＋＋ｔ２）／２の時刻の
ときに基準光路差Ｌａからの光路長変更部材２５のずれ
量ΔＬ（基準位置からの移動距離に等しい）を検出し、
下記の式に基づく演算ヲ行えば、未知の眼軸長Ｘを求め
ることができる。

２　Ｎ　Ｘ　＝　Ｌ　ｓ十ΔＬ　＝　Ｌ　ｅ＋ΔＬ（ｔ
ｍ）Ｘ＝（Ｌ＠＋ΔＬ）／２Ｎ ＝Ｘ＠＋ΔＬ７２　Ｎ なお、干渉検出信号Ｓにゆらぎが生じているのは以下の
理由からである。

マスクパターン４６を介して反射光束Ｐ３、Ｐ４がホト
ディテクタ４８の所定の領域に導かれるため、このホト
ディテクタ４８の所定の領域に干渉縞の明るい箇所が位
置すれば、干渉検出信号Ｓが正のピークとなり、干渉縞
の暗い箇所が位置すると負のピークとなる。

この第２実施例によれば、電気的検出手段に基づいて第
１測定対象面である角膜３８からの反射光束と第２測定
対象面である眼底４２からの反射光束との干渉状態を検
出できるので、生体銀３１の寸法を迅速にかつ正確に行
うことができる。

なお、この第２実施例では、赤外ＬＥＤ３２を用いて生
体銀３１に対する光学系のアライメントを行うことにし
たが、眼底４２からの反射光束Ｐ４の光量が充分に大き
いときは、ショートパスフィルター３６の代わりにハー
フミラ−を設け、かつ、赤外ＬＥＤ３２を省略して角膜
３８により反射された反射光束Ｐ３を用いて、生体銀３
１に対するアライメントを行うようにしてもよい。この
ときには、眼底及び角膜輝点は共役となるため、ＣＯＤ
カメラをそれらと共役な位置に置き換えれば干渉縞とア
ライメント輝点が同時にモニターで観察できるので、テ
レビモニター４４に写し出された干渉縞のコントラスト
が低いとき、温度可変フィルター４５を用いて調節する
ことができる。

（実施例３） 第５図はビームスプリッタ２２とビームスプリッタ２３
との間に合焦光学系４９を設けて、生体眠３１の個体差
に基づく屈折力に応じて、眼底４２に平行光束Ｐ＋によ
る小スポットが形成されるようにすると共に、レンズ２
９を合焦レンズ４９の移動に連動させて移動させること
にして、角膜３８からの反射光束Ｐ８を眼底４２からの
反射光束Ｐ３の波面形状により良好に合致させるように
したものである。この実施例による場合、生体眠３１に
対する光学系の光軸方向のアライメント距離に変化がな
いことを確認するために、赤外ＬＥＤ３２から出射され
て角膜３８により反射された赤外反射光束を監視する必
要がある。

すなわち、生体眠３１が正視眼でないときは、生体眠３
１の屈折力に応じて、眼底からの反射光束Ｐ４が平面波
からずれ、眼底４２からの反射光束Ｐ４の液面形状と角
膜３８からの反射光束Ｐ３の波面形状とが同一でなくな
る。そこで、合焦レンズ４９に連動してレンズ２９を移
動させ、角膜３８に向かって収束する収束光束Ｐ２−の
収束位置を変更する。たとえば、第６図に示すように、
収束光束Ｐ　２−が角膜３８の曲率中心４０よりも後方
に収束するようにレンズ２９を移動させると、収束光束
Ｐ２は発散光束（球面波）となり、また、第７図に示す
ように、収束光束Ｐ　２”が角膜曲率中心４０よりも前
方に入射するようにレンズ２９を移動させると、収束光
束Ｐ２−は角膜３８により反射されて凹面波となる。

従って、眼底４２からの反射光束Ｐ４の波面形状が平面
波、凸面波、球面波のいずれであっても、角膜３８から
の反射光束Ｐ３の波面形状をその眼底４２からの反射光
束Ｐ４の波面形状に合致させることができる。

以上、実施例について説明したが、基準光路差Ｌ・を水
晶体４１の前面から後面までの水晶体Ｊ！７．さに対応
させて設定すれば、生体眠３１の寸法としての水晶体厚
さを測定でき、基準光路差Ｌａを角膜３８から水晶体４
１の前面までの前房深さに対応させて設２０一 定すれば、その前房深さを測定できる。

（効果） 本発明に係わる生体眠の寸法測定装置は以上説明したよ
うに、角膜からの反射光束の波面形状と眼底からの反射
光束の波面形状とをほぼ合致させることにしたので、干
渉縞の本数が粗くなり、干渉縞の観測が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる生体眠の寸法測定装置の第１実
施例の光学系を示す図、 第２図は第１図に示す生体眠からの反射光束を示す図、 第３図は本発明に係わる生体眠の寸法測定装置の第２実
施例の光学系を示す図、 第４図は第３図に示すホトディテクタから出力された干
渉検出信号の説明図、 第５図は本発明に係わる生体眠の寸法測定装置の第３実
施例の光学系を示す図、 第６、第７図はその第３実施例の作用を説明するための
説明図、 第８図は従来の生体眠の寸法測定装置の光学系を示す図
、 である。 ２０・・・半導体レーザー、２１・・・集光レンズ２２
．２３・・・ビームスプリッタ ２５・・・光路長変更部材、２９・・・レンズ３１・・
・生体眠、３８・・・角膜 ４２・・・眼底、４４・・・テレビモニター４８・・・
ホトディテクタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）生体眼にコヒーレンス長の短い光束を投光して、
   該生体眼の第１測定対象面からの反射光束と第２測定対
   象面からの反射光束との干渉に基づき前記第１測定対象
   面から前記第２測定対象面までの寸法を測定する生体眼
   の寸法測定装置において、 前記第１測定対象面からの反射光束の波面形状と前記第
   ２測定対象面からの反射光束の波面形状とがほぼ同一と
   なるように前記コヒーレンス長の短い光束を前記生体眼
   に投光する光束投光手段を備えたことを特徴とする生体
   眼の寸法測定装置。
2. （２）前記第１測定対象面からの反射光束と前記第２測
   定対象面からの反射光束との干渉状態を電気的に検出す
   る検出手段を備えていることを特徴とする請求項１に記
   載の生体眼の寸法測定装置。
3. （３）前記光束投光手段は光路長変更部材を備え、前記
   検出手段は干渉検出信号を出力するホトディテクタを備
   え、干渉検出信号と前記光路長変更部材の位置とに基づ
   き生体眼の寸法を測定することを特徴とする請求項２に
   記載の生体眼の寸法測定装置。