JPH0435637A - 眼内長さ測定装置 - 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、角膜頂点位置を幾何光学的原理を利用した光
学系を用いて求め、眼内測定対象物の位置を物理光学的
原理を利用した干渉光学系を用いて求めて、眼内測定対
象物から角膜頂点までの眼内長さを測定する眼内長さ測
定装置に関する。

（従来の技術） 従来から、レーザーダイオードＬＤからの光束を被検眼
に照射し、眼内測定対象物としての眼底から反射した平
面波と角膜から反射した球面波とを干渉させ、その干渉
信号を用いて眼内長さの一種である眼底と角膜との間の
距離（眼軸長）を測定する眼軸長測定装置が知られてい
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この従来の眼軸長測定装置では、眼底か
らの反射平面波と角膜からの反射球面波を干渉させると
き、被検眼に対しての測定装置のアライメントについて
、厳しいアライメント精度が要求され、殊に絶えず動く
眼球の測定においては、致命的ともいえる欠点である。

また、被検眼に対して測定装置のアライメントが若干で
もずれると干渉縞の位置が大きくずれて今まで観察して
いた場所では、干渉縞の本数が急激に増え、干渉が起っ
ているのかを見きわめるのが困難であった。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その眼
内長さ測定装置の構成は、 コヒーレント長の短い光源と、 被検眼内を経由する測定光路と装置内部に参照光路とを
形成し、前記光源からの光束を該測定光路と該参照光路
に導くビームスプリッタと、前記測定光路を経て眼内測
定対象物から反射した光と前記参照光路を経た光とを干
渉させ、その干渉光を受けとる第１受光部と、 前記参照光路の光路長と前記第１受光部からの信号のピ
ーク位置とから測定光路と参照光路との光路差を求める
眼内測定対象物位置測定部と、被検眼角膜に光束を照射
する照射光学系と、前記被検眼角膜からの反射光をｌｌ
ｌ１２受光部に導く受光光学系と、 該第２受光部の出力から前記被検眼角膜の位置を求める
角膜位置測定部と、 を有することを特徴とする。

（作用） 本発明に係わる眼内長さ測定装置によれば、角膜頂点位
置は、幾何光学的光学系としての照射光学系及び受光光
学系を用いて測定され、眼内測定対象物位置は、物理的
光学系の一部を構成する光源を用いて測定され、この光
源は、短いコヒーレント長が利用されているので、干渉
縞が生じる位置を精度良く求めることができることにな
る。

（実施例１） 第１図は、角膜距離測定系として角膜にリング像を投影
して角膜頂点位置を求める実施例を示すものである。

第１図において、１００は角膜距離測定系、１０１は干
渉光学系、１０２は被検眼角膜に光束を照射する照射光
学系としてのリング状光源投影部、１０３は被検眼、１
０４は対物レンズである。角膜距離測定系１００は第１
光路１０５、第２光路１０６を有している。第１光路１
０５は第２受光部としての二次元イメージセンサ１０７
、結像レンズ１０８、ハーフミラ−１０９、絞り１１０
、レンズ１１１、全反射ミラー１１２）レンズ１１３、
ハーフミラ−１１４、ダイクロインクミラー１１５、対
物レンズ１０４から大略構成されている。第２光路１０
６はハーフミラ−１１６、レンズ１１７、全反射ミラー
１１８．１１９、絞り１２４から大略構成されている。

リング状光源投影部１０２は、リング状光源とパターン
板（図示を略す）とからなり、ここでは、メリジオナル
断面光線が平行であるような照明光を被検眼に投影する
ものとなっているが、放射照明光を投影してもよい、こ
の照明光を被検眼１０３に向かって照射すると、被検眼
１０３の角膜１２０にはリング状の虚像１２１が形成さ
れる。ここで、リング状光源投影部１０２の照明光の波
長は９００ｎｍ　〜１１０００ｎである。ダイクロイン
クミラー１１５は、その照明光を透過し、後述する近赤
外光の波長を反射する役割を果たす。

角膜１２０による反射光は、対物レンズ１０４、ダイク
ロイックミラー１１５を介してハーフミラ−１１４に導
かれ、第１光路１０５と第２光路１０６とに分岐される
。第１光路１０５に導かれた反射光はレンズ１１３に基
づき一旦リング状の空中像１２２として結像され、さら
に、全反射ミラー１１２）レンズ１１１、絞り１１０、
ハーフミラ−１０９、結像レンズ１０８を経由して二次
元イメージセンサ１０７にリング像ｉ２（第２図参照）
として結像される。なお、このリング像１２の結像倍率
は、ここでは、０．５倍とする。第２光路１０６に導か
れた反射光は全反射ミラー１１９により反射され、対物
レンズ１０４に基づき一旦空中像１２３として結像され
、全反射ミラー１１８、レンズ１１７、ハーフミラ−１
１６、絞り１２４、ハーフミラ−１０８、結像レンズ１
０８を経由して、二次元イメージセンサ１０７にリング
像１１として結像される。なお、このリング像ｉＩの結
像倍率は、リング像１２の結像倍率よりも大きく設定さ
れている。

絞り１１０は、第２絞りとしての役割を果たし、レンズ
１１１、レンズ１１３によって対物レンズ１（１４の後
方焦点位置付近にリレーされ、第１光学系ｌｏｏは、物
側に略テレセントリックである。絞り１２４は、第１絞
りとしての役割を果たし、レンズ１１７によって被検眼
１０３の前方にリレーされ、ここでは、共役像（実像）
１２６が被検眼の前方２５ｍｍ〜５０ａ＋ｍの箇所に形
成される。

ここで、対物レンズ１０４と絞り１１０．１２４との関
係を模式的に示す第３図、第４図を参照しつつ説明する
。いま、絞り１２４の共役像１２６が形成される光軸０
上での位置を原点Ｇとして、原点Ｇから光軸方向に距離
Ｌ１だけ離れた箇所に基準位置Ｙを定める。この基準位
置Ｙはリング像１１．１２がピンボケしない程度に決め
る。そして、この基準位置Ｙに物体高がｈの物体（リン
グ像ｉの半径に相当する）を置く、このとき、第２光路
１０６によって観察面１２７（二次元イメージセンサ１
０７の位置）に形成される像高をｙｌ、第１光路１０５
によって観察面１２７に形成される像高をｙ２とする０
次に、この既知の物体を距離Ｘ＠だけ移動させ、このと
きの像高をｙｌ　　　ｙ２’とする。また、観察面１２
７から点２までの距離をＬ＋’とし、基準位置Ｙから点
２′までの距離をＬ２）絞り１１０から観察面１２７ま
での距離をＬ２’　とする、さらに、絞り１２６を点２
ヘリレーする倍率をβ１．絞り１１０を点Ｚ′ヘリレー
する倍率をβ２とする。

すると、以下の式が得られる。

ｈ　／　Ｌ　＋　＝　ｙ　１゛β＋　／　Ｌ　＋　　　
　　　　　　　■ｈ／　（Ｌ＋＋Ｘ５）＝　（ｙｌ”β
＋）／Ｌ＋’　　■ｈ／Ｌ２＝ｙ２／（β２・Ｌ２）　
　　　　　　　■ｈ／　　（Ｌ２＋ＸＩ）　　＝３’２
’　　／　　（β２　・　Ｌ２′　）　　００式、■式
において倍率β１、距離Ｌ１、Ｌ＋’が定数であるとし
、 Ｋ１＝（βビＬ＋）／Ｌ＋ Ｋ　２＝β１／Ｌ１ と置くと、 ■式、■式は、以下の式に変形される。

ｈ　＝　Ｋ　＋・ｙｌ　　　　　　　　　　　　■ｈ　
−Ｋ　＋・３１’＋’＋Ｋａ・ｙ１′　・ＸＩ　　　　
　　■また、■式、■式において倍率β２）距離Ｌ２）
Ｌ　２１が定数であるとし、 Ｋａ＝Ｌａ／（Ｌ２　・β２） Ｋａ＝１／　（Ｌｅ　　・β２） と置くと、 ■式、■式は、以下の式に変形される。

ｈ　”　Ｋ　ｓ・ｙ２　　　　　　　　　　　　　　　
■ｈ＝Ｋｓ−ｙ２′十に４・ｙ２′　・ＸＩ　　　　　
■ここで、定数に＋１に２）Ｋａ、Ｋ４は、物体高ｈ１
像高ｙを実測することにより、決定可能である。

すなわち、■、０式を変形することにより、下記の式が
得られる。

Ｋ　＋　＝　ｈ　／　ｙ　＋　　　　　　　　　　　　
　　　■Ｋａ＝（ｈ／　ｙｌ）・（ｙｌ−ｙ＋’　）／
（３ｚ’　　ＨＸＩ）＠Ｋ　ａ　＝　ｈ　／　ｙ２　　
　　　　　　　　　　　　　■ＫＪ＝（ｈ／ｙａ）・（
ｙ２−ｙ２’　）／（ｙ２’　　・Ｘｓ）＠よって、既
知の物体の物体高りとその像高とを実測することによっ
て、定数に１、Ｋ２）Ｋａ、Ｋ４が求められる。

次に、像高り、基準位置Ｙからの距離Ｘが未知の場合の
測定について説明する。

この場合には、■式、■式において、距離Ｘｓの代わり
に距離Ｘとおく、また、ｙ、ｒ　　ｙ２１をｙ５、ｙ２
と置き換える。

すると、下記の式が得られる。

ｈ　＝　Ｋ　＋・ＸＩ十に２・ｙｌ・Ｘ　　　　　　［
相］ｈ　＝　Ｋ　ｓ・ｙ　＊　十Ｋ　ｍ・ｙ２・Ｘ　　
　　　　　　　■上記の連立方程式を、距離Ｘ１　物体
高りについて連立して解くと、 Ｘ＝（Ｋａ・ｙ２−に＋・ｙｌ）／（Ｋ２・ｙｌ−Ｋａ
・ｙ２）＠ｈ＝に１・ＸＩ十に２・ｙ、−ｘ ＝（Ｋ２′に３−にビに４）ｙビｙ２／（Ｋ２°ｙ１　
　ｘ４＋ｙ２）＠従って、像高ｙ１、ｙ２を測定するこ
とによって、基準位置Ｙから物体までの距離を測定でき
ることになる。

次に、角膜曲率半径Ｒとその頂点位置の測定について第
５図を参照しつつ説明する。

第５図において、リング像ｉの半径（楕円近似した場合
の楕円の長径又は短径）を物体高りとする。このとき、
物体高りはメリジオナル光線によって決定される。リン
グ像の直径が３ｍｍ程度であるとすると、角度φは２０
°程度となり、下記に記載する近軸計算式を用いること
ができない。

ｈ＝（Ｒ−ｓｉｎφ）／２ そこで、距離Ｌ２を充分に大きくとって、角度φが常に
一定となるようにし、物体高りとして絞り１２４を通る
第２光路１０６で測定されたものを使用すれば、下記の
反射法則に基づく式を用いることができる。

ｈ＝Ｒ−ｓｉｎ（φ／２） 上記式を変形すれば、 Ｒ＝ｈ／５ｉｎ（φ／２）　　　　　　　　　［株］Ｏ
式によって得られた物体高りを上記［相］式に代入し、 角膜頂点位置は基準位置Ｙからの距離Ｐｘとして、Ｐｘ
＝Ｘ−（Ｒ−ｈ／ｌａｎφ）　　　　　　　＠を得る。

なお、第５図において　Ｑ　／は角膜曲率中心、Ａ１は
法線、Ａ２は角＠　１２０を球面とみなした場合の球面
光軸、Ａ３は角膜１２０への入射光線である。

次に、第１図を参照しつつ干渉光学系について説明する
。

干渉光学系１０１は、レーザーダイオード１３０、レン
ズ１３１、ピンホール１３２）ビームスプリッタ１３３
、レンズ１３４、合焦レンズ１３５、全反射ミラー１３
６、レンズ１３７、全反射ミラー１３８．１３９．１４
０．　　模型眼ユニット部材１４１、全反射ミラー１４
２）ピンホール１４３、レンズ１４４、点間口のホトセ
ンサ１４５を有する。

レーザーダイオード１３０は低コヒーレント長のもので
あシバ　そのコヒーレント長は、例えば、０．　０５ｍ
ｍ〜１ｍｍ程度である。その波長は近赤外であり、防眩
効果がある。レーザーダイオード１３０を出射されたレ
ーザー光はレンズ１３１によってとンホール１３２に集
光される。ピンホール１３２は二次点光源としての役割
を果たす、なお、光源としてはレーザーダイオードの代
わりにスペクトル幅の狭いＬＥＤを用いてもよい。

ピンホール１３２を通過したレーザー光は、ビームスプ
リッタ１３３によってレンズ１３４に向かう光束とレン
ズ１３７に向かう光束とに分割される。レンズ１３４は
、レンズ１３５、全反射ミラー１３６、ダイクロイック
ミラー１１５と共に測定光路１３０′を構成している。

レンズ１３７は、全反射ミラー１３８．１３９．１４０
１模型眠ユニット部材１４１と共に参照光路１４０′を
構成している。

レンズ１３４．　１３７はピンホール１３２を通過した
レーザー光をコリメートする役割を果たす、レンズ１３
４によってコリメートされたレーザー光は、合焦レンズ
１３５によってレンズ１３５の焦点位置１４６にスポッ
トを形成する。この焦点位置１４６は対物レンズ１０４
に関して眼底１４７と共役とされている。焦点位置１４
６にスポットを形成するレーザー光は全反射ミラー１３
６、ダイクロイックミラー１１５、対物レンズ１０４を
経由して被検眼１０３に導かれ、眼底１４７にスポット
を形成する。ここで、眼底１４７と焦点位置１４６とは
、対物レンズ１０４に関して共役であるので、測定装置
の光軸（対物レンズの光軸○）が被検眼１０３の光軸と
同軸となっていなくとも、眼底反射光が焦点位置１４６
に像を形成することになる。

ピンホール１４３は、レンズ１３４の焦点位置に設置さ
れ、このピンホール１４３は眼底１４７と共役である。

レンズ１３５は眼底反射光をコリメートする機能を果た
し、そのコリメートとされた眼底反射光はレンズ１３４
によってビームスプリッタ１３３、全反射ミラー１４２
を経由して、ピンホール１４３にリレーされる。

ピンホール１４３はピンホール１３２とビームスプリッ
タ１３３の反射面に関して共役となり、更にピンホール
１３２と眼底上のスポット光１４７は共役であるから、
被検眼に対して測定装置のアライメントが多少ずれても
眼底反射光は、ピンホール１４３を通過できる。

レンズ１３７によってコリメートされたレーザー光は、
ミラー１３８．１３９．１４０によって模型眼ユニット
部材１４１に導かれる。模型眼ユニット部材１４１は参
照光路の光路長と測定光路の光路長とが同じになるよう
に移動可能とされている。この模型眼ユニット部材１４
１は、レンズ１４８、反射ミラー１４９、可動枠体１５
０から概略構成されている。この模型眼ユニット部材１
４１は、その移動に伴って生じるぶれによる反射光束の
偏向を解消するために用いたものであり、原理的には単
なる可動ミラーを用いても構わない。

眼底、反射光と参照光とはピンホール１４３に集光され
、そのピンホール１４３を通過した光束はレンズ１４４
によって第１受光部としてのホトセンサ１４５に収束さ
れる。模型眼ユニット部材１４１を移動させて、参照光
路と測定光路との光路差が、レーザーダイオード１３０
のコヒーレント長程度となると、第６図に示す干渉波形
が得られる。干渉波形は光路長が一波長変化するごとに
正弦波的に変化する。

ここで、レーザーダイオード１３０のコヒーレント長を
Ｏ，１ｍ＋ｎと仮定すれば、干渉が生じる位置は、数分
の−の分解能で決定でき、眼軸長の測定に充分用いるこ
とができる。

眼軸長の測定は、被検眼の動きを考慮すると、角膜頂点
１２０Ｐの位置の決定と干渉位置の決定とを理想的には
同時に行うことが望ましく、そこで、たとえば、模型眼
ユニット部材１４１を可動させ、ホトセンサー１４５が
最大振幅波形（ピーク）を出力した直後に、二次元イメ
ージセンサ１０７に形成されたリング像Ｌｌ、ｉ２をフ
レームメモリーに記憶させる構成とすれば、時間的なず
れは、最大でも３０分の１秒程度に抑制することができ
、好ましい。

以下に、干渉光学系、角膜位置検出系の信号処理回路に
ついて説明する。

第１０図は、この干渉光学系、角膜位置検出系の信号処
理回路のブロック図である。

ホトセンサ１４５の出力は、プリアンプ１５２を介して
全波整流回路１５３に入力され、プリアンプ１５２の増
幅出力は、全波整流回路１５３によって第７図に示す全
波整流波形Ｃ＋に整形される。その全波整流波形Ｃ１は
平滑回路１５４に入力されて、第８図に示す平滑波Ｃ２
とされる。平滑波ｃ２はホールド回路１５５を介してコ
ンパレータ１５６のプラス端子に入力されると共に直接
コンパレータ１５６のマイナス端子に入力されている。

ここで、ホールド回路１５５は、第９図に示すように平
滑回路１５４の出力電圧よりもΔ■だけ低い電圧をホー
ルドする機能を有する。従って、平滑波Ｃ２の電圧がホ
ールド電圧よりも低くなると、コンパレータ１５６の出
力はＬからＨとなる。

ここで、平滑波形ｃ２が充分高速で、しかもΔＶが極め
て小さいものとすると、ピーク位置のズレδも小さいも
のとなり、ピークを示していると考えてよい。

そのコンパレータ１５６の出力は、チャタリング除去回
路１５７、波形整形回路１５８を介してラッチ回路１５
９に入力されている。ラッチ回路１５９は、模型眼ユニ
ット部材１４１の移動に基づくカウンター１６０のカウ
ントデータをラッチする役割を果たす、すなわち、カウ
ンター１６０にはモータ１６１の回転に伴って回転する
エンコーダー１６２のパルス出力が入力されており、そ
のパルスの個数は模型眼ユニット部材１４１の移動量に
対応している。

従って、ラッチ回路１５９は干渉波形ＣＳのピークが得
られたときの模型眼ユニット部材１４１の移動位置デー
タをラッチすることになり、その移動位置データは入出
力回路１６３を介してＣＰＵ１８４に入力され、測定装
置から眼底１４７までの距離がリアルタイムで演算され
る。同時に、波形整形回路１５８の出力は、入出力回路
１６３を介して二次元イメージセンサ１０７に入力され
、その二次元イメージセンサ１０７に形成されているリ
ング像１１．１２のデータがフレームメモリ１６６に記
憶され、そのフレームメモリ１６６のデータに基づき角
膜頂点１２０Ｐの位置が検出される。その演算について
は既述したのでここでは省略する。

ｔｔｌｓ、１４１７ハＲＡ　Ｍ、　　１６ｇハＲＯＭ　
テ、必要に応じてそのメモリに記憶されているデータ等
が用いられる。また、１６９はゲートアレイで二次元イ
メージセンサ１０７のデータ取り出しの際に用いられ、
１７０はモニターテレビで、眼軸長の他、必要に応じて
前眼部像と共にリング像ｉ＋、　　１２が映し出される
ものである。

眼軸長の決定は以下の式に基づき行われる。

既知の眼軸長ＡＬｅの模を眼１８０を第１１図に示すよ
うに所定の位置において、このときの角膜頂点１８１の
基準位置から測った距離をｐｘｓとする。このときの干
渉波形のピークが生じるときの模型眼ユニット部材１４
１の位置をｍ８＝０とする。そして、仮想的な基準位置
Ｙから眼底１８２までの光路長をＬ・とじ、模型眼１８
０の屈折率をｎ＠とすると、Ｌｓ＝ｎ＠１ＡＬｌｌ＋Ｐ
ＸＩＩ 次に、未知の被検眼１０３の平均屈折率をｎｏｓ　眼軸
長をＡＬ、　　基準位置Ｙから角膜頂点１２０Ｆまでの
距離をＰ×とすると、 ｍｘ＝Ｌ−Ｌｓ ＝ｉ’ｌＱ＋　ＡＬ−ｎａ・ＡＬｉ＋Ｐｘ　　Ｐｘｓ従
って、 ＡＬ−（ｍｘ＋Ｐｘｓ　　Ｐｘ十ｎｓ　・ＡＬｓ）／ｎ
Ａとなり、 眼軸長ＡＬが上記演算式を用いて求められることになる
。

従って、信号処理回路は、眼底位置測定部、角膜位置測
定部として機能することになる。

本発明に係わる信号処理回路では、眼底位置を測定する
と同時にリアルタイムで角膜頂点位置データをフレーム
メモリに取り込むことができるので、最初に角膜頂点位
置を求め次に眼底の位置を求めて眼軸長を測定するとい
う段階的測定の場合に較べて、眼軸長測定精度の向上を
図ることができるという効果を賽する。

以上、第１実施例について説明したが、第１図に示すビ
ームスプリッタ１３３は可能な限り透過率を小さくし、
反射率を大きく設計するのが望ましい。

眼底１４７への照射光量は安全上限られているため、ホ
トセンサ１４Ｓ上での効率を向上させるためには、眼底
反射光をより多くホトセンサ１４５に導く以外に方策が
考えられないからである。参照先は、眼底反射光に較べ
て多くの光量となるが、ホトセンサ１４５のダイナミッ
クレンジを大きくとり、交流成分のみを取り出すことに
すれば、ホトセンサ１４５の暗電流に基づくノイズ成分
勢を取り除くことができる。

さらに、ホトセンサ１４５に入射する光量は、眼底に対
する合焦位置がずれると、急激に減少するので、反射ミ
ラー１４２をクイックリターンミラーとして、レンズ１
５１、ミラー１１６、ＩＯ９、レンズｌＯ８を経由させ
て、二次元イメージセンサ１０７にスポット像を前眼部
像と共に結像させ、観察できるようにしてもよい、なお
、この場合、全反射ミラー１１６の代わりにショートバ
スフィルターを用いる。

この第１実施例によれば、二重リング像を用いて角膜頂
点の位置を測定するものであるので、もともと、角膜の
曲率半径を測定でき、従って、角膜形状測定装置（ケラ
ト装置）に兼用できるという効果を奏する。

（実施例２） 第１３図は角膜距離測定系としてアライメント光学系用
いて角膜頂点位置を求める光学系を示すものである。

第１３図において、アライメント光学系２００は第１光
学系２０１と第２光学系２０２とからなっている。第１
光学系２０１とｔＪ２光学系２０２とは光軸０１を境に
対称形である。光軸０１上には、対物レンズ２０３、ミ
ラー２０４、結像レンズ２０５が設けられている。対物
レンズ２０３、結像レンズ２０５は被検眼１０３の前眼
部観察の際に用いられる。ミラー２０４にはハーフミラ
−又はバンドパスミラーが用いられ、ミラー２０４は第
１４図、第１５図に示す干渉光学系を用いての測定の際
にレーザー光を反射する機能を有する。この干渉光学系
の構成については後述する。

第１光学系２０１は照射光学系としての点光源２０６、
ハーフミラ−２０７、レンズ２０８を有し、第２光学系
２０２は、照射光学系としての点光源２ｏ９、ハーフミ
ラ−２１０、レンズ２１１を有する１点光源２０６はハ
ーフミラ−２０７を介してレンズ２０８の焦点位置に設
置され、点光［２０９はハーフミラ−２１０を介してレ
ンズ２１１の焦点位置に設置されている０点光源２０６
からの光はレンズ２０８によって平行光束として被検眼
１０３の角膜１２０に投影され、点光源２０９からの光
はレンズ２１１によって平行光束として角膜１２０に投
影される。

レンズ２１１による平行光束は角膜１２０の表面によっ
て反射され、その反射光束はレンズ２０８、ハーフミラ
−２０７を通過して全反射ミラー２１２に導かれ、この
全反射ミラー２１２によって反射される。一方、レンズ
２０８による平行光束は角膜１２０の表面によってその
角膜の焦点位置からの発散光として反射され、その反射
光束はレンズ２１１、ハーフミラ−２１０を通過して全
反射ミラー２１３に導かれ、二の全度射ミラー２１３に
よって反射される。この角膜鏡面反射によって角膜１２
０には、点光源２０Ｂ、２０９に基づく輝点像２１４．
２１５が形成される。

全反射ミラー２１２の反射方向前方には物側にテレセン
トリックの絞り２１６が設置され、全反射ミラー２１３
の反射方向前方には物側にテレセントリックの絞り２１
７が設置され、テレセントリック絞り２１６．２１７は
レンズ２０８．２１１の後方焦点に位置している。

ここに、レンズ２０８、全反射ミラー２１２）絞り２１
６（レンズ２１１、全反射ミラー２１３、絞り２１７）
は受光光学系を構成している。全反射ミラー２１２．２
１３により反射された反射光は、絞り２１６．２１７を
通過してレンズ２１８．　２１９にそれぞれ導かれる。

絞り２１８．２１７は各レンズ２１８．２１θに関し、
イメージセンサ２２１と共役であり、絞り２１６．２１
７はその各レンズ２１８．２１９の焦点位置にある。レ
ンズ２１８．２１９は像側にテレセントリックに設置さ
れており、レンズ２１８．２１９に導かれた反射光はミ
ラー２２０を通過して第２受光部としての二次元イメー
ジセンサ２２１にそれぞれ結像される。

このアライメント光学系２００によれば、Ｌｌ／４１６
図に示すように、被検眼１０３に対して光軸方向に測定
装置の作動距離がずれた場合でも、物側においてのアラ
イメント光学系２００の光軸０１と主光線との為す角度
θ１が作動距離がずれていない場合のアライメント光学
系２００の光軸０１と主光線との為す角度θ盲と等しく
、また、像側においてのアライメント光学系２００の光
軸０１と主光線との為す角度θ２が作動距離がずれてい
ない場合のアライメント光学系２００の光軸○電と主光
線との為す角度θ２と等しい。

また、二次元イメージセンサ２２１には各点光源２０６
．２０９に基づく輝点像Ｌ＋’　　　１２’が第１８図
に示すように中心０２を境に対称位置にスプリットして
形成される。一方、作動距離は角膜頂点１２０Ｐに一致
しているが、被検ｌ１１１０３に対して左右方向に測定
装置のアライメントがずれた場合には、第１７図に示す
ように、物側においてのアライメント光学系２００の光
軸０＋と主光線との為す角度θ１が作動距離がずれてい
ない場合のアライメント光学系２００の光軸０、と主光
線との為す角度θ１と呻しく、また、像側においてのア
ライメント光学系２００の光軸ｏ１と主光線との為す角
度θ２が作動距離がずれていない場合のアライメント光
学系２００の光軸０１と主光線との為す角度θ２と等し
い、この場合には、輝点像１１．１２は分離せずに、二
次元イメージセンサ２２１の原点０２からの位置がずれ
る。

ここで、レンズ２０８の焦点距離をｆｌ、レンズ２１８
の焦点距離をｆ２とし、絞り２１６を基準にして考える
。第１６図において、作動距離がΔ２だけずれると、作
動距離がずれていない場合に較べて主光線の位置が、Δ
Ｚ−ｓｉｎθ１だけずれる。また、レンズ２０８、絞り
２１６、及びレンズ２１８が形成する光学系は第１６図
に示すように物側及び像側にテレセントリックになって
いるため作動距離のずれΔ２と二次元イメージセンサ２
２１上での中心０２から輝点１１′又は１２′までの距
離ΔＸは比例関係にある。

従って、この光学系の倍率をβとすると、ΔＺｓｉｎθ
１＝β・ΔＸ　ｃｏｓθ２の関係がある。

二二でβ＝□ よって、作動距離のずれ△２は、 と表わされる。

なお、輝点像１１が輝点像１２の右側にあるときを、Δ
Ｘが正、その逆の場合をΔＸが負であると決めるものと
する。

ところで、輝点像Ｌ＋’　　ｉ２／は特に区別できるも
のではないので、同時に二次元イメージセンサ２２１に
形成されている場合には、その区別を行うことができな
い、また、仮に区別できるようになっているとしても、
互いに重なりあってくると、その位置を正確に求めるこ
とができないことになる。従って、輝点像ｉＩ′に対応
する点光源２０６を発光させ、その輝点像１１′の二次
元イメージセンサ２２１の画像データをフレームメモリ
に蓄積させ、次に、輝点像１２′に対応する点光源２０
９を発光させ、その輝点像１２′の画像データをフレー
ムメモリに蓄積させ、この画像データに基づき輝点像ｉ
＋’　　　ｆ２’の距離を求める。二次元イメージセン
サ２２１の輝点像の間隔２ΔＸを測定すれば、ｆｌ、ｆ
２）θ１、θ２が既知であるので、作動距離のずれ△Ｚ
が求められ、角膜頂点１２０Ｐから測定装置の基準位置
までの距離が得られる。

なお、レンズ２１８を紙面垂直方向に上側に少しずらし
、レンズ２１９を紙面垂直方向に下側にずらすことにす
ると、第１９図に示すように、作動距離が所定のときに
、輝点像ｆ＋　　　１２’が上下方向にスプリットした
状態で二次元イメージセンサ２２１上に形成されるため
、点光源２０６．２０９を同時に点灯させたままでも測
定を行うことができる。ただし、厳密に考えると、輝点
像ｉ、ｌ　　４２１の主光線が二次元イメージセンサ２
２１の観察面の垂直面内からずれるので、ΔＸとΔ２と
の関係が少しずれるが、その影響に基づく誤差は無視で
きる程度に小さい。

次に、第１４図、第１５図を参照しつつ干渉光学系２５
０の構成について説明する。

干渉光学系２５０は、第１４図に示すように、レーザー
ダイオード２５１、レンズ２５２）ピンホール２５３、
ビームスプリッタ２５４を有する。レーザーダイオード
２５１には、Ｗ４１実施例同様に低コヒーレント長のも
のを用いる。レーザーダイオード２５１から出射された
レーザー光はレンズ２５２によってピンホール２５３に
集光される。ピンホール２５３は二次光源としての役割
を果たす、そのピンホール２５３を通過したレーザー光
はビームスプリッタ２５４により分割される。

ビームスプリッタ２５４はそのレーザー光を測定光と参
照光とに分割する機能を果たし、第１５図において、２
５５は測定光路、２５６は参照光路を示している。

測定光路２５５には、レンズ２５７、ハーフミラ−２５
８、レンズ２５９、全反射ミラー２６０が設けられてい
る。

参照光路２５６には全反射ミラー２６１．２６２．２６
３、可動ミラー２８４、レンズ２６５が設けられている
。ピンホール２５３はレンズ２５７．２６５の焦点位置
に設けられている。測定光束はレンズ２５７により平行
光束とされ、ハーフミラ−２５８、レンズ２５９、全反
射ミラー２６０、ハーフミラ−２０４、対物レンズ２０
３を経由して被検眼１０３の眼底１４７に投影される。

眼底１４７からの反射光束は、レンズ２０３、ハーフミ
ラ−２０４、全反射ミラー２６０、レンズ２５９を経由
してハーフミラ−２５８に導かれる。そして、その一部
はこのハーフミラ−２５８により反射され、レンズ２６
６、ハーフミラ−２２０を介して二次元イメージセンサ
２２１に結像される。そのハーフミラ−２５８を通過し
た眼底反射光束は、ビームスプリッタ２５４によりピン
ホール２６７に導かれる。ピンホール２６７はレンズ２
５７．２６５の焦点位置に設置されている。可動ミラー
２６４に導かれた参照先は、この可動ミラー２６４によ
り反射され、全反射ミラー２６３．２６２．２６１、レ
ンズ２６５、ビームスプリッタ２５４を経由してピンホ
ール２６７に導かれる。このピンホール２６７を通過し
た参照光と測定光とはレンズ２６８によりホトセンサ２
６９に導かれる。

可動ミラー２６４を移動させて参照光路２５６と測定光
路２５５との光路差が、レーザーダイオード２５１のコ
ヒーレント長程度となると第１実施例の干渉光学系と同
様にホトセンサ２６９から干渉波形Ｃ＠が出力される。

この干渉波形Ｃ＠に基づき測定装置の基準位置から眼底
までの距離が求められ、測定装置の基準位置から角膜頂
点１２０Ｐまでの位置が求められているので、眼軸長Ａ
Ｌが第１実施例と同様に求められることになる。

（実施例３） 第２０図は角膜距離測定系としてコンフォーカル光学系
を用いた実施例を示すものである。干渉光学系について
は、第１実施例、第２実施例に示す構成と同様のものを
用いることができるので、以下に、角膜距離測定系の構
成のみについて説明する。

角膜距離測定系は、光源３００、集光レンズ３０１、第
１絞りとしてのピンホール板３０２）リレーレンズとし
てのコリメートレンズ３０３、ビームスプリッタ３０４
、対物レンズ３０５、レンズ３０６、スペーシャルフィ
ルタ３０７、受光器３０８からなっている。光源３００
を出射した光は集光レンズ３０１により集光され、ピン
ホール板３０２に収束される。ピンホール板３０２は二
次点光源としての役割を果たし、ピンホール板３０２の
ピンホールを通過した光はコリメートレンズ３０３によ
り平行光束とされる。

この平行光束はビームスプリッタ３０４によって対物レ
ンズ３０５に向けて反射され、収束光束として被検眼１
０３に導かれる。対物レンズ３０５はその平行光束を幾
何光学的に集光点３０９に集光させる役割を果たす。ピ
ンホール板３０２と集光点３０９とはコリメートレンズ
３０３、対物レンズ３０５に関して共役であり、集光点
３０９とスペーシャルフィルタ３０７とは対物レンズ３
０５、レンズ３０６に関して共役である。すなわち、集
光点３０９は共焦点（コンフォーカル）となっており、
角膜距離測定系は、共焦点光学系を構成している。この
共焦点光学系は、共焦点近傍以外の点から発した光はス
ペーシャルフィルタ３０７を通過できないという光学的
性質を有する。なお、対物レンズ３０５は、集光点３０
９の位置を変更する対物レンズ部として機能する。

対物レンズ３０５は、ここでは、光軸０３方向に前後動
可能であり、対物レンズ３０５には位置検出機構として
のリニアエンコーダ３１０が臨んでおり、リニアエンコ
ーダ３１０の出力は位置検出回路３１１に入力されてい
る。リニアエンコーダ３１０と位置検出回路３１１とは
対物レンズ３０５の位置を検出する役割を果たす、受光
ｌｉ＃３０８の出力は、増幅器３１２を介して信号処理
回路３１３に入力されている。信号処理回路３１３はト
リガー信号、タイミング信号を出力する機能を有する。

トリガー信号は干渉光学系のレーザーダイオード（図示
を略す）の駆動開始の際に用いられ、タイミング信号は
位置検出回路３１１によるレンズ位置特定の際に用いら
れる。位置検出回路３１１はレンズ位置検出信号を演算
回路３１４に向かって出力する。演算回路３１４は、あ
らかじめ対応関係が付けられているレンズ位置と装置・
焦光点３０９間との距離関係に基づき、測定装置の基準
位置から角膜頂点１２０Ｐまでの距離を演算する機能を
有する。

今、集光点３０９が第２１図（ａ）に示す位置にあると
き、眼球の各反射面からの反射光はスペーシャルフィル
タ３０７を通過できず、受光器３０８にほとんど入射し
ない。対物レンズ３０５を第２１図（ｂ）、　（Ｃ）に
示すように光軸０３方向に被検眼１０３に向かって近付
けると、集光点３０９が角膜１２０の表面にほぼ一致す
る状態の時から、その角膜１２０の表面からの反射光が
スペーシャルフィルタ３０７を通過し始めることになる
。従って、受光器３０８の出力は徐々に増大し始め、集
光点３０９が角膜１２０の表面に一致した時最大となる
。すなわち、角膜１２０の表面に集光点３０９が一致す
る状態のときに、まず、最初のピークが現われる。そし
て、更に、対物レンズ３０５を被検眼１０３に近付けて
行くと、受光器３０８からの出力には角膜１２０の裏面
、水晶体３１５の表面等の反射光に基づくピークが現わ
れる。

従って、信号処理回路３１３に最初のピークに基づきト
リガー信号とタイミング信号とを出力させることにすれ
ば、位置検出回路３１１は集光点３０９が角膜１２０の
表面にあるときの対物レンズ３０５の位置を検出し、演
算回路３１４はその対物レンズ３０５の位置に基づき基
準位置から角膜頂点１２０Ｐまでの距離を演算すること
になる。同時に、トリガー信号に基づき眼底までの距離
測定が開始される。

この共焦点光学系によれば、対物レンズ３０５の開口数
（Ｎ、　　Ａ）を充分に内きく設計しておけば、第２２
図に示すように、集光点３０９が光軸０３に対して直交
方向に角膜頂点１２０Ｐから若干はずれたとしても、角
膜１２０の表面と集光点３０９とが一致している限り、
受光器３０８が角膜１２０の表面からの反射光をほとん
ど全て受光でき、従って、角膜１２０に対する測定装置
のアライメント誤差を許容できることになる。

たとえば、角膜１２０の曲率半径Ｒを７．７ｍｍとし、
全く対物レンズ３０５に反射光が入射しなくなる開口数
ＮＡを０．２５とすると、光軸０３に対して直交方向の
角膜頂点１２０Ｐに対する集光点３０９のずれ量Δは１
　９３ｍｍとなる。ただし、光軸Ｏｓに対して直交方向
に角膜頂点１２０Ｐに対して集光点３０９が１．　９３
ｍｍずれると、第２３図に示すように、光軸０３方向に
実際の角膜頂点１２０Ｐに対して集光点３０９の位置が
０、２５ｍｍずれるので、ずれ量Δを１．　９３ｍｍ程
度に大きく設計することはできないが、ずれ量Δを０．
５ｍｍ程度に設計しておけば、光軸方向における実際の
角膜頂点１２０Ｐに対する集光点３０９の位置ずれは０
、０１６ｍｍ程度であり、光軸方向への集光点３０９の
位置ずれを無視できる。なお、第２２図において、斜線
で示す部分は角膜からの反射光を示している。

第２４図は、角膜距離検出系の変形例を示すもので、コ
リメートレンズ３０３を対物レンズ３０５とビームスプ
リッタ３０４との間に設け、コリメートレンズ３０３と
対物レンズ３０５との間にレンズ３０６を設け、レンズ
３０６を光軸方向に前後動させることとして、集光点３
０９を光軸方向に前後移動させることにしたものであり
、この場合には、レンズ３０８の位置を検出して角膜頂
点１２０　Ｐから測定装置の基準位置までの距離を測定
することにしたものである。

以上の実施例において、模型眼ユニット１４１を角膜と
眼底の２面により形成し、眼軸長の計測について説明を
行なったが、これを水晶体の各面又は角膜内面等に設定
することにより各面間の眼内長さの測定を行なうべく本
発明を適用できる。

（効果） 本発明に係わる眼内長さ測定装置は、角膜の位置は、幾
何光学的原理を利用した光学系を用いて測定し、眼底の
位置は物理光学的原理を利用した光学系を用いて測定し
ているので、アライメント誤差を許容でき、角膜からの
反射光と眼底からの反射光とを干渉させて眼軸長の測定
を行う眼軸長測定装置に較べてその測定が容易になると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１２図は本発明に係わる眼内長さ測定装
置の第１実施例を説明するための説明図であって、 第１図は本発明に係わる眼内長さ測定装置の光学系を示
す図、 第２図は第１図に示す二次元イメージセンサに形成され
るリング像を示す図、 第３図、第４図は第１図に示す角膜距離測定光学系の作
用を模式的に説明するための説明図、第５図は角膜頂点
位置検出を説明するための説明図、 第６図は第１図に示すホトセンサから出力される干渉波
形の説明図、 第７図はその干渉波形の全波整流波形図、第８図はその
全波整流波形の平滑波を示す波形第９図はその平滑波の
処理を説明するための説明図、 第１０図は信号処理回路のブロック図、第１１図、第１
２図は角膜頂点位置と眼底位置とに基づき眼軸長を求め
るための説明図、 第１３図ないし第１９図は本発明に係わる眼内長さ測定
装置の第２実施例を示す図であって、第１３図はその角
膜距離測定系を示す光学図、第１４図、第１５図はその
干渉光学系を示す図、第１６図、第１７図はその角膜距
離測定系の作用を示す光学模式図、 第１８図、第１９図は二次元イメージセンサに形成され
た輝点像を示す図、 第２０図ないし第２４図は本発明に係わる眼内長さ測定
装置の第３実施例を示す図であって、第２０図はその角
膜距離測定系を示す光学図、第２１図はその角膜距離測
定系の集光点の位置の変化を示す説明図、 第２４図は第２０図に示す角膜距離測定系の変更例を示
す光学図、 である。 １０２・・・リング状光源投影部（照射光学系）１０３
・・・被検眼、１０４・・・対物レンズ１０７．２２１
．３０８・・・二次元イメージセンサ（第２受光部） １１０・・・絞り（第２絞り）、１２４・・・絞り（ｊ
ｌｉｌ絞り）１２０・・・角膜、１２０Ｐ・・・角膜頂
点１３０・・・レーザー光源 １３０′、２５５・・・測定光路 １４０’、２５６・・・参照光路 １４５．２６９・・・ホトセンサ（第１受光部）１４７
・・・眼底、１６４・・・ＣＰＵ２０６．２０９・・・
光源 ２１６．２１７．３０１．３０２川絞り３０３・・・コ
リメートレンズ（リレーレンズ部）３０４・・・ビーム
スプリッタ、３０５・・・対物レンズ第２２図、第２３
図はアライメントずれの説明図、第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）コヒーレント長の短い光源と、 被検眼内を経由する測定光路と装置内部に参照光路とを
   形成し、前記光源からの光束を該測定光路と該参照光路
   に導くビームスプリッタと、前記測定光路を経て眼内測
   定対象物から反射した光と前記参照光路を経た光とを干
   渉させ、その干渉光を受けとる第１受光部と、 前記参照光路の光路長と前記第１受光部からの信号のピ
   ーク位置とから測定光路と参照光路との光路差を求める
   測定対象物位置測定部と、 被検眼角膜に光束を照射する照射光学系と、前記被検眼
   角膜からの反射光を第２受光部に導く受光光学系と、 該第２受光部の出力から前記被検眼角膜の位置を求める
   角膜位置測定部と、 を有することを特徴とする眼内長さ測定装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の眼内長さ測定装置に
   おいて、 前記受光光学系は、被検眼角膜からの反射光を対物レン
   ズの前方と共役位置に配置した第１絞りを介して第２受
   光部に導く第１受光系及び被検眼角膜からの反射光を対
   物レンズの後方と共役位置に配置した第２絞りを介して
   第２受光部に導く第２受光系とから形成され、 前記角膜位置測定部は、前記第１絞りと前記第２絞りと
   を通過した被検眼角膜からの反射光束の前記第２受光部
   での位置から角膜位置を求める構成とされていることを
   特徴とする眼内長さ測定装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項に記載の眼内長さ測定装置
   において、 前記照射光学系は、被検眼角膜に平行光束を照射する構
   成とされ、 前記受光光学系は、被検眼角膜からの反射光を受け取る
   対物レンズ部と、その後方焦点位置に配置した絞りとか
   ら構成され、 前記第２受光部は、前記対物レンズ部及び前記絞りを介
   して受光する構成とされ、 前記角膜位置測定部は、前記第２受光部での受光位置か
   ら角膜位置を求める構成とされていることを特徴とする
   眼内長さ測定装置。
4. （４）特許請求の範囲第１項記載の眼内長さ測定装置に
   おいて、 前記照射光学系は、被検眼角膜を照射するための点光源
   と、該点光源の像を前記被検眼角膜近傍にその位置を変
   更可能に形成する対物レンズ部とから形成され、 前記受光光学系は前記被検眼角膜からの反射光を前記対
   物レンズを通過した後に前記照射光学系から分離するビ
   ームスプリッターと、前記対物レンズ部に対し前記点光
   源の像と共役位置の第２絞りとから形成され、 前記第２受光部は、被検眼角膜からの反射光のうち前記
   第２絞りを介して受光するように構成され、 前記角膜位置測定部は、前記対物レンズ部によつて形成
   される点光源の像位置の変化に応じた前記第２受光部の
   信号の強度から被検眼角膜位置を求めるものであり、 前記眼底位置測定部と角膜位置測定部から眼内長さを求
   めることを特徴とする眼内長さ測定装置。