JPH024310A - 眼科診断方法および装置 - 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］ 本発明は眼科診断方法および装置、特に被検眼の角膜表
面から眼底までの距離を測定する眼科診断方法および装
置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、角膜表面から網膜までの距離を測定する眼軸長計
測器として、超音波法を用いるものが知られており、製
品として一般的に普及している。

また、もう１つの測定方法として光干渉法が考えられて
いる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の測定方法の内、超音波法は超音波を送受波し、反
射波の時間遅れから眼の境界面の距離を計測する方法で
ある。しかしながら、この方法には以下に示すような問
題点がある。

１）眼軸長の測定精度が０．１ｍｍ程度と悪い。

２）測定時に超音波振動子を含む探触子を眼球に接触さ
せなければならず、その方法には接触法と水浸法とがあ
るが、どちらも患者にかなりの負担を強いる。

３）超音波で測定した眼軸長は眼軸の光路長とは一致し
ない。

これらの超音波法の欠点を補うものとして、光干渉法に
よる眼軸長計測が考えられている。

この種の方法としては、ドイツ特許公開公報３２０１８
０１号などに記載された方法が知られており、この方法
では眼に部分的コヒーレント光を入射し、眼の種々の境
界面からの反射・光のうち２つ（通常は角膜表面と網膜
とからの反射光）を取り出し、マイケルソン干渉計内に
導き、干渉計の一方の腕の固定反射鏡で角膜表面からの
反射光だけを反射し、もう一方の腕の可動反射鏡では両
方の光を反射し、双方の腕からの反射光を合わせて可動
反射鏡を移動させながら観察すると、干渉縞が２度現れ
るので、この時の可動反射鏡の位置を読んでおき、その
差をとることによって眼軸長を計測する方法である。

この方法では部分的コヒーレント光の干渉で眼軸長計測
を行っているので眼軸の光路長が測定でき、また非接触
で測定が行えるため患者に負担をかけないなどの利点が
あるが、以下に示すような問題点がある。

１）可動反射鏡を機械的に移動させて測定を行うために
、装置の構成が複雑になり、不安定であるため臨床に向
かず、また測定精度を決定づける可動反射鏡の移動精度
を満足なレベルに保つのが困難である。また、測定作業
の際干渉縞を検者が目で確認するので測定結果に曖昧性
が残る。

２）観察者が干渉縞を直接眼で見るためには光源に可視
光を用いなければならないが、その場合患者がまぶしい
思いをする。

３）近赤外波長で発振する半導体レーザを用いれば患者
は光をほとんど感じないが、干渉縞を赤外線スコープな
どを介して観察しなければならなくなり、装置が複雑、
高価になる。

４）計測には少なくとも２〜３秒かかるが、その間に被
検者の眼が動いて測定、に誤差を生じる。

本発明の課題は以上の問題を解決し、簡単安価な構成に
より正確かつ客観的な測定結果を得られる眼科診断方法
および装置を提供することである。

Ｃ課題を解決するための手段］ 以上の課題を解決するために、本発明においては、被検
眼の角膜表面から眼底までの距離を測定する眼科診断方
法および装置において、眼球に単一波長成分のコヒーレ
ント光を照射し、角膜および眼底で反射された２光波の
眼軸長に基づく光路差を前記２光波の位相差として観測
しつつ前記コヒーレント光の波長を所定範囲内で変化さ
せ、この波長変化に応じて測定された位相差の変化量か
ら被検眼の眼軸長を計測する構成を採用した。

［作　用］ 以上の構成によれば、機械的な制御をまったく必要とせ
ず、角膜および眼底で反射された２光波の位相差の変化
を介して眼軸長を測定することができる。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づき、本発明の詳細な説明
する。

第１図は本発明に関する眼軸長測定装置の概略構成を示
している。

まず、入射光学系から説明する。

レーザ光源は単一モード発振の半導体レーザ素子３で、
ＡＴＭ　（温度調節回路）２による半導体レーザ素子３
の温度制御を受ける。

半導体レーザ素子３の発振波長は、近赤外領域にあるが
、その範囲内で駆動制御回路１により半導体レーザ素子
３の駆動電流を変化させ半導体レーザ素子３の導波路の
屈折率を変化させることによって可変制御できるように
しである。

半導体レーザ素子３から出射される発散光はコリメート
レンズ、４により平行光になおされ、絞り５によりレー
ザ光のビーム径が被検眼８の瞳孔径以下になるようにし
て、光量調節フィルタ６で安全上許容される光量に弱め
た後ビームスプリッタ７で方向を変え、被検眼８に入射
する。このような構成により、散瞳剤や保護用のコンタ
クトレンズの必要がなくなる。

測定光学系は、干渉計からなるが、ここでは被検眼８の
角膜表面から網膜までの距離ｄを計測対象とするフィゾ
ー干渉計型の光学系として構成されている。

被検眼８に入射したコリメートされたレーザ光は、まず
角膜表面で反射される。ここでの反射光は、発散光であ
る。一方、水晶体を通過するレーザ光は角膜、水晶体な
どのレンズ作用で屈折し、焦点位置にある網膜前後に焦
点を結び、ここで反射されるので、水晶体、角膜などを
通過した反射光は屈折されて再び平行光となって出射す
る。

このようにして得られる角膜からの反射光９と網膜から
の反射光１０をレンズ１１で両方とも１度集光すると、
両方のビーム径かほぼ同じになる位置において、２つの
反射光の干渉によって得られる同心円状の干渉縞のコン
トラストが一番よくなるので、この位置でピンホールま
たはリングスリット１２を配置して干渉縞を形成する。

形成された干渉縞の明暗の変化は、ピンホールまたはリ
ングスリット面の所定点の光量を測定する受光素子１３
で検出される。受光素子１３の光電変換を介して得られ
た電気信号は、干渉縞の所定点での光量変化を反映して
おり、半導体レーザ素子３の波長を変化させつつ処理装
置１４で受光素子１３の出力信号変化を解析することに
より眼軸長を測定する。

検者が干渉縞を観察する場合は、図示のようにレンズ１
１とピンホールまたはリングスリット１２の間にはねあ
げミラー１５を挿入して２つの反射光の方向を変え、受
光素子１３と同じ光路長となる位置でＣＣＤカメラ１６
で受光し、モニタ１７によって観察することができる。

また、必要に応じて静止画像を記録して画像処理をコン
ピュータで行ってもよく、ビデオなどによって動画像と
して記録することも可能である。

次に、以上の構成における眼軸長測定の原理を説明する
。

半導体レーザ素子３の波長λ。のレーザ光を被検眼に入
射して得られる角膜からの反射光９と網膜からの反射光
１０は、眼軸長をｄとするとそれぞれ次式のように表さ
れる。

ただしＡ、Ｂは定数、φ０は初期位相である。

これら２つの反射光を干渉させて得られる干渉縞は、次
式で表される。

第２図に、（３）式より縦軸に上記干渉縞の光量１１横
軸に２ｄをとって表したグラフを示す。

例えはここで２ｄをＯから４λ。まで変化させると、４
周期分の干渉縞が得られる。これは、Ｎ、Ｈ＝２ｄ／λ
、＝４λ０／λｏ＝４で表される。

次に、例として第３図に半導体レーザ素子３の発振波長
λ、を２λ。に制御した場合のグラフを示す。この場合
には、２ｄを０から４λ０まで変化させても２周期分の
干渉縞の変化しか得られない。これは、Ｎイ＝２ｄ／λ
１＝２λ１／λ１＝２で表される。

この２つの例から、今２ｄ＝４λ０で一定にしておき、
駆動制御回路１により半導体レーザ素子３のレーザ光の
波長をλ。からλ１まで変化させた時、干渉縞はｎ　＝
　Ｎ　ｏ　　Ｎ　１＝　２で２周期変化する。この縞の
変化分ｎは波長の変化分と眼軸長に依存しているので、
縞の変化分と波長の変化分を求めることによって眼軸長
を求めることができる。これらの関係は、次の式で表さ
れる。

本実施例では、可変波長のコヒーレント光源として単一
モード発振の半導体レーザ３を用いている。単一モード
発振の半導体レーザの注入電流ｉに関する発掘波長λの
特性を第４図に示す。図示のように、波長特性はモード
ポツプによって階段状であり可変範囲には制限があるが
、注入電流と発振波長とが直線性をもつ領域を使用する
場合には、印加電流値を発振波長に対応する値として扱
うことができる。

第５図に、半導体レーザに注入する注入電流の波形を示
す、注入電流を一定の割合で変化させて、一定の割合で
波長の走査を行う、半導体レーザの波長変化率をＫ（ｎ
ｍ／ｍＡ）とし、注入電流が１０の時の発振波長をλ。

とすると、ｉｏ−＋ｔｏ＋Δｉの時λ。→λ。十Ｋ・Δ
ｉとなる。

これを（４）式に代入すると、次式が得られる。

さらに、λ。＞＞Ｋ・Δｉなので、近似することによっ
て次式が得られる。

２Ｋ・Δｉ　　　　　　　　　　２Ｋ・Δｉ従って、処
理装置１４により半導体レーザ素子３のある駆動制御特
性におけるｎ、に、Δ１１λ。を用いて（５）、（６）
式による演算を行なうことによって眼軸長ｄを求めるこ
とができる。

処理装置１４は駆動制御回路１の駆動制御に同期して受
光素子１３の出力を処理するマイクロコンピュータなど
による制御系により構成することができる。ここで、第
６図に、本発明装置によって受光素子１３から得られる
縞変化信号の波形の例を示しておく。

以上のように、本実施例では、光源として近赤外波長で
単一縦モードのコヒーレント光を半導体レーザー素子に
より発生させ眼球に照射し、コヒーレント光の波長を変
化させながら、フィゾー干渉計で角膜および眼底で反射
された２光波の光路差に対応した干渉縞の変化を測定す
ることにより眼軸長を測定するため、干渉縞の変化を介
して眼軸長を測定でき、その場合、非接触かつ高速な波
長走査により短時間で正確な測定が可能である゛。

また、干渉計の測定では肉眼による干渉縞の評価を伴わ
ないので、客観的かつ正確な測定が可能である。

さらに、半導体レーザを用いているので、装置を簡単安
価、かつ小型軽量に構成できる。

しかも、近赤外光を用いてい、るため、患者をげん惑す
ることがなく、非接触で短時間で測定が可能であり、患
者の負担が少ない。また、近赤外光のビームは、瞳孔の
開口以下にコリメートされるため、散瞳剤や麻酔が不要
であり、しかも眼球入射光の調節を行なえるため保護用
のコンタクトレンズなども不要であるなど、臨床上の種
々の利点を有する。

なお、第１図では角膜に入射するコヒーレント光をコリ
メートされた平行光で示したが、近視や遠視の際には発
散状あるいは収束状のビームで角膜に入射させればよい
。

また、第１図でビームスプリッタフの代りに半透明鏡を
用いてもよいが、この場合表面と裏面での干渉を検出し
ないようにするため、ウェッジ状であることが好ましい
。

さらに、第１図でビームスブリッタフの代りに偏光ビー
ムスプリッタを用い、これと角膜との間にλ／４板をお
くことによって眼への入射光と反射光の偏波面が直角に
成るので、光源からの光は無駄なく角膜に到達し、一方
眼からの光は無駄なく検出側に到達する。また、光源側
に戻る光がなくなるため、戻り光によるレーザ発振の不
安定化を避けることができる。

光検出にリングスリットを介して行なう場合、同心円状
干渉縞の中心にリングスリットの中心が一致するように
設定し、リングスリットのスリット間隔は干渉縞の縞間
隔とほぼ等しいものを用いた方がよい。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、被検眼の角
膜表面から眼底までの距離を測定する眼科診断方法およ
び装置において、眼球に単一波長成分のコヒーレント光
を照射し、角膜および眼底で反射された２光波の眼軸長
に基づく光路差を前記２光波の位相差として観測しつつ
前記労コヒー眼の眼軸長を計測する構成を採用している
ので、機械的な制御を介することなく角膜および眼底で
反射された２光波の光路差の変化を介して眼軸長を測定
することができ、非接触で短時間の内に客観的かつ正確
な測定結果が得られ患者側の負担を著しく軽減できると
いう優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した眼軸長測定装置の構造を示し
た説明図、第２図、第３図は第１図の装置において得ら
れる干渉縞の特性を示した線図、第４図は第１図の半導
体レーザ素子の注入電流に関する発振波長特性を示した
線図、第５図は半導体レーザ素子の駆動電流の制御特性
を示した線図、第６図は第１図の受光素子の出力波形を
示した線図である。 １・・・駆動制御回路　　２・・・ＡＴＭ３・・・半導
体レーザ素子 ４・・・コリメートレンズ ５・・・絞り　　　　　　６・・・光量調節フィルタ７
・・・ビームスプリッタ ８・・・被検眼　　　　　９．１ｏ・・・反射光１１・
・・レンズ １２・・・ピンホールまたはリングスリット１３・・・
受光素子　　　１４・・・処理装置１５・・・はねあげ
ミラー １６・・・ＣＣＤカメラ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被検眼の角膜表面から眼底までの距離を測定する眼
   科診断方法において、眼球に単一波長成分のコヒーレン
   ト光を照射し、角膜および眼底で反射された２光波の眼
   軸長に基づく光路差を前記２光波の位相差として観測し
   つつ前記コヒーレント光の波長を所定範囲内で変化させ
   、この波長変化に応じて測定された位相差の変化量から
   被検眼の眼軸長を計測することを特徴とする眼科診断方
   法。 ２）被検眼の角膜表面から眼底までの距離を測定する眼
   科診断装置において、眼球に単一波長成分のコヒーレン
   ト光を照射する手段と、角膜および眼底で反射された２
   光波の眼軸長に基づく光路差を前記２光波の位相差とし
   て観測する手段を設け、前記照射手段のコヒーレント光
   の波長を所定範囲内で変化させるとともにこの波長変化
   に応じた前記測定手段により測定された位相差の変化量
   から被検眼の眼軸長を計測することを特徴とする眼科診
   断装置。