JPH04272742A - 眼軸長測定装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は眼軸長測定方法及びその
装置に係り、特に眼軸長の測定に適した眼軸長測定方法
及びその装置に関する。

【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方法及びその装
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
軸長測定方法及びその装置を提供することを目的とする
。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る眼軸長測
定方法は、上記目的を達成させるため、単波長のコヒー
レント光を眼球に照射し、該照射光の眼底からの反射光
に第１の参照光を干渉させ、その照射光の角膜からの反
射光に第２の参照光を干渉させ、前記照射光の波長を微
小量変化させながらそれぞれの干渉光を光電変換し、そ
の信号に基づき前記第１若しくは第２又は第１及び第２
の参照光の光路長を変化させ、眼底からの反射光と第１
の参照光との干渉での光路差と、角膜からの反射光と第
２の参照光との干渉での光路差とが略等しくなった時の
第１及び第２の参照光の光路差から眼軸長を検出するこ
とを特徴とする。

【０００６】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第１若しくは第２又は第１
及び第２の参照光の光路長を変化させ、この時の各参照
光の光路差を求めることを特徴とする。

【０００７】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よ
うに第１若しくは第２又は第１及び第２の参照光の光路
長を変化させ、その時の各参照光の光路差を求めること
を特徴とする。

【０００８】また、この発明に係る眼軸長測定装置は、
上記目的を達成するため、単波長のコヒーレント光を発
光し、かつその発光波長を変化させることのできるレー
ザ光源と、該レーザ光源を眼球の眼底に照射する眼底光
学系と、該レーザ光源を眼球の角膜に照射する角膜光学
系と、該レーザ光源を眼球に照射したときの眼底からの
反射光と干渉する第１の参照光を生成する第１の参照光
生成手段と、前記レーザ光源を眼球に照射したときの角
膜からの反射光と干渉する第２の参照光を生成する第２
の参照光生成手段と、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若しくは第２又は第１及び第２の参照光
の光路長を変化させ、眼底からの反射光と第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、この発明に係る眼軸長測定方法及び
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
Ｌ４・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Ｌ
４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・Ｄ２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Ｂ２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＝２ＡｒＡ１ｃｏｓ｛２π・２（ｘｒ−ｘ１）／λ
｝Ｉ２＝２ＡｃＡ２ｃｏｓ｛２π・２（ｘｃ−ｘ２）／
λ｝（但し、Ａｒ、Ａｃ、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、ｘｒ、ｘｃ、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（ｘｒ−ｘ１）／（λ＋Δλ）２π・２（ｘｃ
−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（ｘｒ−ｘ１）Δλ／λ２ ２π・２（ｘｃ−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
（ｘｒ−ｘ１）、角膜と反射鏡Ｍ２の光路差（ｘｃ−ｘ
２）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Ｄ
２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Ｄ
１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（ｘｒ−ｘ１）と、角膜頂点近
傍と反射鏡Ｍ２との光路差（ｘｃ−ｘ２）とを比較して
、２光路差間の差（ｘｒ−ｘ１）−（ｘｃ−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（ｘｃ−ｘ２）
に比例するから、信号比較部２５で２光路差の差（ｘｒ
−ｘ１）−（ｘｃ−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’）＝（ｘｃ−ｘ２）であるから、ｘｅ＝ｘｒ
−ｘｃ＝ｘ１’−ｘ２となり、眼軸長ｘｅ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３
４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・（ｘｃ−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・（ｘｃ−ｘ２） と表せ、周波数ｆは光路差（ｘｃ−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−ｘ１）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）の用になる。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Ｍ
１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、（ｘｒ−ｘ１）＞（ｘｃ−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、（ｘｒ−
ｘ１）＜（ｘｃ−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３
１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ｘｅ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３
０・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４
０・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・４
５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５
０・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５
４・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１ｋＨｚ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１ｋＨｚ
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Ｍ
５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Ｍ１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ｔ
１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ｆａの
現れる時刻を考えると、曲線１において周波数ｆａの現
れる時刻ｔａは一義的に決まり、曲線２においても同様
に周波数ｔａ’が一義的に決まる。従って、時刻ｔａと
ｔａ’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、ｔａ＝ｔａ’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（ｘｒ−ｘ１）と、角膜頂点と反射鏡Ｍ２との光
路差（ｘｃ−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２
３・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５
４・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５
８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（ｘｒ−ｘ１）＞（ｘｃ
−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
測定方法及びその装置によれば、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ともに、眼底及び
角膜照射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

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　単波長のコヒーレント光を眼球に照射
   し、該照射光の眼底からの反射光に第１の参照光を干渉
   させ、該照射光の角膜からの反射光に第２の参照光を干
   渉させ、前記照射光の波長を微少量変化させながら、そ
   れぞれの干渉光を光電変換するとともに、前記第１若し
   くは第２又は第１及び第２の参照光の光路長を変化させ
   、前記各干渉光の光電変換した出力信号を比較し、その
   比較信号と前記第１及び第２の参照光の光路差とから眼
   軸長を検出することを特徴とする眼軸長測定方法。
2. 【請求項２】　　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第１若しくは第２又は第１及
   び第２の参照光の光路長を変化させ、その時の各参照光
   の光路差から眼軸長を検出する請求項１記載の眼軸長測
   定方法。
3. 【請求項３】　　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よう
   に第１若しくは第２又は第１及び第２の参照光の光路長
   を変化させ、その時の各参照光の光路差から眼軸長を検
   出する請求項１記載の眼軸長測定方法。
4. 【請求項４】　　単波長のコヒーレント光を発光し、か
   つその発光周波数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、その
   レーザ光を眼球に照射したときの眼底からの反射光と干
   渉する第１の参照光を生成する第１の参照光生成手段と
   、前記レーザ光を眼球に照射したときの角膜からの反射
   光と干渉する第２の参照光を生成する第２の参照光生成
   手段と、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若しくは第２又は第１及び第２の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。
5. 【請求項５】　　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４記載の眼軸長測定装置。
6. 【請求項６】　　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４記載の眼
   軸長測定装置。
7. 【請求項７】　　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４記載の眼軸長測定装置。
8. 【請求項８】　　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４記載の眼軸長測定装置。
9. 【請求項９】　　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５記載の眼軸
   長測定装置。