JPH05277075A

JPH05277075A - 眼軸長測定装置

Info

Publication number: JPH05277075A
Application number: JP4081981A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Sekine; 明彦関根
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1992-04-03
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 1993-10-26
Also published as: US5349399A

Abstract

(57)【要約】【目的】眼球の複屈折等の影響を受けることのない眼
軸長測定装置を提供することにある。【構成】直線偏光の測定光を射出する光源部１２０,
１１４と、前記直線偏光と直交する直線偏光成分のみを
受光する受光部１４４と、前記測定光を被検眼眼底に照
射させて該眼底で反射される反射光を前記受光部へ導く
測定光学系１２１,１５０,１６０とを有し、受光部１４
４の受光信号に基づいて眼軸長を測定する眼軸長測定装
置において、前記被検眼による位相ずれを補償する位相
補償手段１２８を被検眼Ｅの直前に配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被検眼に測定光を照
射して眼軸長を測定する眼軸長測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の眼軸長測定装置としては、被検
眼角膜の装置に対する位置（角膜位置）を光学的に求
め、被検眼眼底の装置に対する位置（眼底位置）を光学
的に求めると共に、この両位置の差から眼軸長を非接触
で測定するようにしたものが考えられている。

【０００３】この眼軸長測定装置では、レーザーダイオ
ード等の光源から射出させた直線偏光光束を測定光とし
て被検眼眼底及び参照面に投光して、この被検眼眼底及
び参照面から反射した反射光束同士を干渉させて、この
干渉による干渉縞を受光素子で受光し、この受光素子か
らの出力信号を演算処理することにより、装置に対する
眼底位置を求めるようにしている。

【０００４】ところで、この眼軸長測定装置及び被検眼
を含む光学系において、この光学系に異常上屈折等のノ
イズが無ければ、眼底に照射され反射した測定光と参照
面で反射した参照光をそのまま干渉させれば良い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この被検眼の
眼球に複屈折性がある場合には、被検眼に入射して眼底
で反射する直線偏光の測定光が常光線と異常光線との２
つの偏光光束となるため、これら２つの偏光光束との間
で位相差が生じる。

【０００６】このため、この位相差が生じた眼底反射光
（測定光）と参照光とを干渉させた場合の干渉光の光量
は、位相差が生じない場合の眼底反射光と参照光とを干
渉させた場合の干渉光の光量に比べて、大きく減少する
ものであった。

【０００７】この結果、位相差が生じた眼底反射光（測
定光）と参照光とを干渉させた場合、受光素子が出力す
る干渉信号のコントラストが低下してしまい、正確な眼
軸長を測定することが難しくなるという問題があった。

【０００８】そこで、この発明は、上記問題点に鑑みて
為されたもので、その目的は、眼球の複屈折性がある場
合でも、この複屈折性の影響を受けることのない眼軸長
測定装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、直線偏光の測定光を射出する光源部と、
前記直線偏光と直交する直線偏光成分のみを受光する受
光部と、前記測定光を被検眼眼底に照射させて該眼底で
反射される反射光を前記受光部へ導く測定光学系とを有
し、前記受光部の受光信号に基づいて眼軸長を測定する
眼軸長測定装置において、位相補償手段を被検眼の直前
に配置したことを特徴とする。

【００１０】また、測定光を射出する光源部と、前記
測定光を被検眼眼底に照射させる測定光学系と、前記測
定光の一部を参照ミラーに導く参照光学系と、前記眼底
で反射される測定反射光と前記参照ミラーで反射される
参照反射光とを干渉させる干渉光学系と、該干渉光学系
によって干渉した干渉光を受光する受光部とを有し、該
受光部の受光信号に基づいて眼軸長を測定する眼軸長測
定装置において、位相補償手段を被検眼と前記光源部と
の間に配置したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】この発明は、位相補償手段により、被検眼の複
屈折性を補償することができるので、その複屈折性を影
響を受けずに眼軸長を測定することができる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明に係る眼軸長測定装置の実施
例を図面に基づいて説明する。

【００１３】図１は眼軸長測定装置の光学系の配置を示
したものであり、この眼軸長測定装置は、眼底距離測定
光学系１００と角膜距離測定光学系２００とを有してい
る。

【００１４】この眼底距離測定光学系１００は、レーザ
ー光を射出するレーザー射出光学系１１０と、レーザー
射出光学系１１０からのレーザー光を用いて眼底位置測
定用の干渉信号を得る眼底反射光測定光学系１２０と、
レーザー射出光学系１１０のレーザー光を用いて基準干
渉信号を得る基準干渉光学系１３０を有する。

【００１５】レーザー射出光学系１１０は、レーザー光
を射出する半導体レーザー１１１と、そのレーザー光を
平行光束にするコリメータレンズ１１２と、反射光の半
導体レーザー１１１への入射を防止する光アイソータ１
１３を有する。

【００１６】半導体レーザー１１１には、図示しない加
熱冷却板が取り付けられ、この加熱冷却板にペルチェ効
果型素子（図示せず）が取り付けられている。そして、
このペルチェ効果型素子の制御により半導体レーザー１
１１チップの温度を制御して半導体レーザ１１１の動作
を安定させるものである。

【００１７】眼底反射光測定光学系１２０は、レーザー
射出光学系１１０からの光束を被検眼Ｅの眼底Ｅｒに照
射する測定光照射光学系（測定光学系）,参照光学系１
４０とを有する。

【００１８】この測定光照射光学系は、測定光射出光学
系１５０と,ビームスプリッタ１２１と,測定光案内光学
系１６０を有する。

【００１９】また、眼底反射光測定光学系１２０は、眼
底Ｅｒからの眼底反射光と参照光を干渉させる測定光干
渉光学系（干渉光学系）を有する。この測定光干渉光学
系は、ビームスプリッタ１２１と,受光光学系１７０を
有する。

【００２０】これらの各光学系１４０,１５０,１６０,
１７０は以下のように構成されている。

【００２１】参照光学系１４０は、ビームスプリッタ１
２１で２分割された他方のレーザー光を入射するコリメ
ータレンズ１３１と１/４波長板１３２と参照ミラー１
３３とを備えている。

【００２２】測定光射出光学系１５０は、レーザー射出
光学系１１０からのレーザー光を直線偏光にする偏光子
１１４,集光レンズ１１５,空間フィルタ１１６を有す
る。そして、偏光子１１４と半導体レーザー１１１等と
で直線偏光の測定光を射出する光源部を構成する。

【００２３】測定光案内光学系１６０は、ビームスプリ
ッタ１２１,コリメータレンズ１２２,屈折力補正レンズ
１２３,ダイクロイックミラー１２４、対物レンズ１２
５およびバビネ補償板（位相補償手段）１２８を有す
る。ダイクロイックミラー１２４はレーザー光の波長の
光束を反射し他の波長の光束を透過するように設計され
ている。

【００２４】ここで、バビネ補償板１２８は１/４波長
の位相差を生じるように調整されているものとして説明
する。つまり１/４波長板として機能させ、入射直線偏
光を円偏光に変換するように置かれている。

【００２５】受光光学系１７０は、絞り１４１と、偏光
子１１４を通過する偏光と直交する偏光成分を通過させ
る検光子１４２と、結像レンズ１４３と、受光器１４４
とを備えている。

【００２６】基準干渉光学系１３０は、ビームスプリッ
タ１５１で２分割された一方のレーザー光を２分割する
ビームスプリッタ１５２と、その２分割された一方のレ
ーザー光をビームスプリッタ１５２へ向けて反射させる
全反射ミラー１５３と、その２分割された他方のレーザ
ー光をビームスプリッタ１５２へ向けて反射させる全反
射ミラー１５４と、全反射ミラー１５３,１５４で反射
されたレーザー光による干渉光を受光する受光器１５５
等とを有している。そして、ビームスプリッタ１５１か
ら全反射ミラー１５３までの距離と、ビームスプリッタ
１５１から全反射ミラー１５４までの距離との光路差で
ある基準光路差（Ｌ１−Ｌ２）は眼軸長Ｌｅｙｅより十
分長く設定されている。

【００２７】角膜距離測定光学系２００は、リング照明
光学系２０１と、第１結像光学系２１０と、第２結像光
学系２２０とを有している。

【００２８】第１結像光学系２１０は、対物レンズ１２
５と、ハーフミラー２０２と、リレーレンズ２１１と、
ミラー２１２と、リレーレンズ２１３と、絞り２１４
と、結像レンズ２０４と、２次元撮影素子２０５等とを
備えている。

【００２９】第２結像光学系２２０は、対物レンズ１２
５と、ミラー２２１,２２２と、リレーレンズ２２３
と、ミラー２２４と、絞り２２５と、ハーフミラー２０
３と、結像レンズ２０４と、２次元撮像素子２０５等と
を有している。

【００３０】いま、半導体レーザー１１１からレーザー
光が射出されてコリメータレンズ１１２および光アイソ
レータ１１３を介してビームスプリッタ１５１に到達
し、ここでレーザー光が２分割され、この２分割された
他方のレーザー光が偏光子１１４によって直線偏光にさ
れて、集光レンズ１１５,空間フィルタ１１６を介して
ビームスプリッタ１２１に達する。

【００３１】ビームスプリッタ１２１では入射した直線
偏光のレーザー光を２分割し、この２分割された一方の
測定レーザー光は、コリメータレンズ１２２,屈折力補
正レンズ１２３,ダイクロイックミラー１２４,対物レン
ズ１２５,バビネ板１２８（１/４波長板として機能す
る）を介して円偏光として眼底Ｅrに集光され反射す
る。この反射した反射測定レーザー光は、バビネ板１２
８で直線偏光にされて対物レンズ１２５,ダイクロイッ
クミラー１２４,屈折力補正レンズ１２３,コリメータレ
ンズ１２２を介してビームスプリッタ１２１に達する。

【００３２】一方、ビームスプリッタ１２１で２分割さ
れた他方の測定レーザー光は、コリメータレンズ１３
１,１/４波長板１３２を介して円偏光となって参照ミラ
ー１３３に達し、ここで反射される。この反射した反射
測定レーザー光は、１/４波長板１３２で直線偏光にさ
れてコリメータレンズ１３１を介してビームスプリッタ
１２１に達する。この直線偏光は偏光子１１４による偏
光方向と直交する偏光方向である。

【００３３】そして、両反射測定レーザー光はビームス
プリッタ１２１で合成され、この合成された干渉光は受
光光学系１７０へ入射する。

【００３４】この干渉光は、コリメータレンズ１２２,
１３１により受光光学系１７０の絞り１４１に集光さ
れ、この絞り１４１によって眼底Ｅrおよび参照ミラー
１３３以外で反射した反射光が除去される。この絞り１
４１を通過した干渉光は、検光子１４２に達する。検光
子１４２は偏光子１１４を通過する偏光と直交する偏光
成分のみの光を透過するので、干渉光のみが受光器１４
４に受光され、有害光は除去されることとなる。

【００３５】受光器１４４に受光される干渉光は、ビー
ムスプリッタ１２１から眼底Ｅrまでの光路長Ｌtとビー
ムスプリッタ１２１から参照ミラー１３３までの光路長
Ｌrの差の２倍の位相差を持つ。

【００３６】ここで、半導体レーザー１１１から射出さ
れるレーザー光の波長をある範囲で変化させたときの受
光器１４４,１５５の出力信号を以下に示す原理に基づ
いて処理すると、基準面３００から眼底Ｅrまでの光路
長(Ｌt−Ｌr)を求めることができる。以下、その原理を
説明する。

【００３７】干渉光学系１２０のビームスプリッタ１２
１から眼底Ｅｒまでの往復光路と、ビームスプリッタ１
２１から参照ミラー（参照面）１３３までの往復光路の
光路差は、参照面１３３の作る基準面３００から眼底Ｅ
rまでの距離Ｌt−Ｌrの２倍となる。

【００３８】基準干渉光学系１５０の基準光路の光路差
をＬ＝２（Ｌ１−Ｌ２）、レーザー光の波長をλ、波長
変化量を△λとすると（Ｌは一定）、初期の受光器１５
５での位相差は２π（Ｌ／λ）、波長変化後の位相差は
２π｛Ｌ／（λ＋△λ）｝であり、波長を連続的に変化
させることにより、位相差が２π（Ｌ／λ）から｛Ｌ／
（λ＋△λ）｝へ連続的に変化する。ここで、λ》△λ
とすると、波長変化後の位相差は、２π（Ｌ／λ−Ｌ△
λ／λ²）と表わせ、位相差の変化は、２π（Ｌ△λ／
λ²）となり、波長変化により受光器１５５で観測する
干渉縞の強度が周期的に変化する。

【００３９】同様に、受光器１４４では、位相差の変化
が２π｛２（Ｌt−Ｌr)△λ／λ²｝となり、受光器１４
４で観測される干渉縞の強度が変化する。これら周期的
に変化する強度の信号から光路長Ｌt−Ｌrを算出する。

【００４０】受光器１４４での位相差の変化をφ１、受
光器１５５での位相差の変化をφ２とすると、 φ１＝２π｛２(Ｌt−Ｌr)△λ／λ²）…（Ａ） φ２＝２π（Ｌ△λ／λ²） …（Ｂ）となる。これらより、△λ／λ²を消去すると、Ｌt−Ｌr＝Ｌ・φ１／２φ２ …（Ｃ）となり、受光器１４４,１５５で得られる信号の位相差
の変化量を求めることにより光路長Ｌt−Ｌrが算出でき
る（Ｌrは既知）。

【００４１】次に、波長変化と信号処理について説明す
る。

【００４２】半導体レーザー１１１はパルス（図３の
（ａ）参照）状に駆動される。半導体レーザーをONにす
ると、半導体レーザー１１１チップの温度が上昇してい
き、その温度が平衡に達するまでに時間がかかる。そし
て、半導体レーザー１１１チップの温度が変化すると発
振波長が変化し、温度と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。すなわち、半導体
レーザー１１１をONにすると半導体レーザー１１１チッ
プの温度変化が起こり、付随して射出レーザー光の波長
変化が起こる。

【００４３】この温度変化は、図３の（ｂ）に示すよう
に、発振開始直後の変化が急激で、次第に収斂してい
く。一定時間後、半導体レーザー１１１をOFFして温度
を元の状態に復帰させると共にレーザー光の照射を停止
する。パルス幅をうまく設定すれば、波長変化の再現性
が得られる。例えば１ＫＨz程度の速さで半導体レーザ
ー１１１を矩形駆動させると、温度変化に対して波長が
変化する主要部分の利用ができ、しかも再現性もある。

【００４４】半導体レーザー１１１は、モードホップ間
隔が波長変化幅より広いものを使用し、パルス期間の温
度変化の間にモードホップが起きないように、半導体レ
ーザー１１１の基準温度、つまり基準波長を図３に示す
駆動制御回路３０１により図示しないペルチェ素子で制
御しておく。つまり、レーザー光の基準波長を制御して
おく。

【００４５】この温度変化に対し、発振出力の変化（矩
形入力を加えONした時に出力が安定するまでに過渡期間
があり、その過渡期間である出力変動部分は図３の
（ａ）において省略してある。）は非常に早く収束する
からパルス期間での強度変化はほとんど無いと言える
（従って、実際にはこの過渡期間を過ぎた時点から利用
する）。ただし、この時の波長変化は直線的でなく、初
めに大きく変化し次第に変化量が小さくなる。従って、
得られる信号の周波数は、初期で非常に高く時間の経過
とともに次第に低下していく。

【００４６】図３の（ｃ）（ｄ）から分かるように、受
光器１４４,１５５から出力される受光信号Ｓ１,Ｓ２の
周波数も初期期間で高く、時間の経過とともに次第に低
下していく。従って、図３の（ｃ）（ｄ）に示す信号Ｓ
1,Ｓ2をそのまま一定周波数のトリガーを用いてＡ／Ｄ
変換器３０４でＡ／Ｄ変換し、これをデータとすると、
初期期間では周波数が高く、時間の経過とともに次第に
周波数が低下する信号として記録されてしまい、そのま
までは、そのデータから信号の周期を正確に算出するこ
とはできない。

【００４７】いま（Ｃ）式を変形すると、２(Ｌt−Ｌr)／Ｌ＝φ１／φ２ …（Ｄ）となる。

【００４８】これは、基準光路と測定光路の位相差変化
の比がそのまま光路差の比になっていることを意味す
る。つまり、波長がある量変化すると、位相差の変化は
光路差に比例するから、基準光路の信号(受光器１５５
の信号)と測定光路の信号(受光器１４４の信号)を比較
すると、同じ時点ではいつも位相変化の比は光路差の比
になっている。これは、半導体レーザー１１１の波長が
連続的であればどのように変化しても成り立つ。そこ
で、基準光路の光路差を、測定光路に対して十分長く
し、その基準光路からの干渉信号をトリガ信号として測
定光路の干渉信号をサンプリングし、そのサンプリング
したデータを順に並べてやれば、見かけ上等周期の信号
が得られる。

【００４９】つまり、基準光路からの干渉信号一周期毎
に一個のトリガ信号を発生させ、このトリガ信号によっ
て測定信号をサンプリングし、メモリ３０６に書き込ん
でいくことは、不定周期のトリガを等間隔のメモリアド
レスに置き換えて考えることを意味する。測定信号周期
とトリガ周期の比は一定であるからメモリ上の信号は等
周期信号になるのである。このように、各パルス毎に信
号をメモリ３０６に記憶していく。

【００５０】次に、メモリされたデータから周期解析を
行なうわけだが、現実の信号には電気的なノイズが乗っ
ているから、複数パルスについて、例えば１２８パルス
について平均してランダムノイズの除去を行い、周期解
析を行なう。

【００５１】ここで求まる周期Ｔは、信号のトリガに対
する比φ１／φ２＝Ｔを意味するから、周期Ｔを求める
ことにより（Ｄ）式から直ちにＬt−Ｌrが求まる。実際
には、眼球内部の異なる反射面からの反射光による信号
も乗っているので、周期解析時に選別する。

【００５２】図２は、上記の方法によって光路長Ｌt−
Ｌrを求める信号処理回路の構成を示したブロック図で
ある。

【００５３】以下、その構成と作用を図３に示す波形を
参照しながら説明していく。

【００５４】図２において、３０１は半導体レーザー１
１１にパルス電流（図３の（ａ）参照）を供給して半導
体レーザー１１１を駆動させるとともに図示しないペル
チェ効果形素子によって半導体レーザー１１１チップの
温度を制御する駆動制御回路、３０２はトリガ回路で受
光器１５５からアンプ３０３を介して出力される受光信
号Ｓ２の１周期毎に図３の（ｅ）に示すようにトリガ信
号Ｓgを出力していく。そして、受光器１４４からアン
プ３０５を介して出力される受光信号Ｓ1をトリガ回路
３０２から出力されるトリガ信号ＳgのタイミングでＡ
／Ｄ変換器３０４がＡ／Ｄ変換していく。

【００５５】３０６はＡ／Ｄ変換器３０４によってＡ／
Ｄ変換されたデジタル値を記憶していくメモリで、図３
の（ｆ）に示すように、信号Ｓ1の振幅値に応じたデジ
タル値を記憶していく。

【００５６】そして、演算制御装置３０７がメモリ３０
６に記憶されたデータに基づいて周期解析を行なって周
期Ｔを求め、この周期Ｔから（Ｄ）式により光路長Ｌt
−Ｌrを演算する。

【００５７】一方、角膜距離測定光学系２００のリング
照明光学系２０１が被検眼角膜Ｅaにメリジオナル断面
が平行光であるようなリング状のパターン光を照明する
と、角膜Ｅaで反射される反射光により角膜Ｅaの内側に
リング虚像Ｉが形成される。このリング虚像Ｉを形成す
る虚像反射光は、対物レンズ１２５およびダイクロイッ
クミラー１２４を通過してハーフミラー２０２に達し、
ここで２分割される。２分割された一方の虚像反射光は
リレーレンズ２１１によりリング状の空中像Ｉaとして
結像される。そして、ミラー２１２,リレーレンズ２１
３,絞り２１４,ハーフミラー２０３,結像レンズ２０４
を介して２次元撮像素子（イメージセンサ）２０５の受
光面２０５aに、図４に示すように、リング像Ｉ1が形成
される。ここでは、このリング像Ｉ1の結像倍率は、０.
５倍とする。

【００５８】ハーフミラー２０２で分割された他方の虚
像反射光は第２結像光学系２２０のミラー２２１に達
し、ここで反射されてミラー２２１の後方に対物レンズ
１２５によりリング状の空中像Ｉbが結像される。そし
て、ミラー２２２,リレーレンズ２２３,ミラー２２４,
絞り２２５,ハーフミラー２０３,結像レンズ２０４を介
して２次元撮影素子２０５の受光面２０５aに、図４に
示すように、リング像Ｉ2が形成される。ここでは、こ
のリング像Ｉ2の結像倍率は、リングＩ1の結像倍率より
大きく設定されている。

【００５９】ところで、絞り２１４は第２絞りとしての
役割を果たし、リレーレンズ２１３,２１１によって対
物レンズ１２５の後方焦点位置にリレーされ、共役像２
１４´がその位置に形成される。なお、第１結像光学系
２１０は物側にテレセントリックとなっている。

【００６０】絞り２２５は第１絞りとしての役割を果た
し、リレーレンズ２２３によって被検眼Ｅの前方（対物
レンズ１２５の前方）にリレーされ、ここでは共役像２
２５´が被検眼の前方２５〜５０mmの箇所に形成され
る。

【００６１】ここで、対物レンズ１２５と絞り２１４,
２２５との関係を、模式的に示す図５および図６を参照
しつつ説明する。

【００６２】図５および図６は第２結像光学系２２０の
光路および第１結像光学系２１０の光路を表わす。

【００６３】いま、絞り２２５の共役像２２５´が形成
される光軸Ｏ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Ｉ1,Ｉ2のどちらもピン
ボケしない位置に決める。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）を置く。こ
のとき、第２結像光学系２２０によって受光面２０５a
（２次元撮像素子２０５の位置）に形成される像高をｙ
1、第１結像光学系２１０によって受光面２０５aに形成
される像高をｙ2とする。次に、この既知の物体を距離
Ｘ0だけ移動させ、この時の像高ｙ1´,ｙ2´とする。

【００６４】また、受光面２０５aから点Ｚまでの距離
をＬa´とし、基準位置ＹからＺ´までの距離をＬb、絞
り２１４´から受光面までの距離をＬb´とする。さら
に、第１および第２結像光学系２１０,２２０の対物レ
ンズ１２５による各倍率をβ1,β2とする。

【００６５】すると、以下の式が得られる。

【００６６】ｈ／Ｌa＝（ｙ1・β1）／Ｌa´ …（１）ｈ／（Ｌa＋Ｘ0）＝（ｙ1´・β1）／Ｌa´ …（２）ｈ／Ｌ2＝ｙ2／（β2・Ｌb´） …（３）ｈ／（Ｌ2＋Ｘ0）＝ｙ2´／（β2・Ｌb´） …（４）（１）,（２）式において角倍率β1、距離Ｌ1,Ｌ1´が
定数であるとして、Ｋ1＝（β1・Ｌa）／Ｌa´ Ｋ2＝β1／Ｌa´ と置くと、（１）,（２）式は、以下の式に変形され
る。

【００６７】ｈ＝Ｋ1・ｙ1 …（５）ｈ＝Ｋ1・ｙ1´＋Ｋ2・ｙ1´・Ｘ0 …（６）また、（３）,（４）式において角倍率β2、距離Ｌb,Ｌ
b´が定数であるとして、Ｋ3＝Ｌb／（β2・Ｌb´）Ｋ4＝１／（β2・Ｌb´）と置くと、（３）,（４）式は、ｈ＝Ｋ3・ｙ2 …（７）ｈ＝Ｋ3・ｙ2´＋Ｋ4・ｙ2´・Ｘ0 …（８）となる。

【００６８】ここで、定数Ｋ1,Ｋ2,Ｋ3,Ｋ4は、物体高
ｈ、像高ｙを実測することにより求まる。

【００６９】すなわち、（５）,（６）式を変形するこ
とにより、下記の式が得られる。

【００７０】Ｋ1＝ｈ／ｙ1 …（９）Ｋ2＝（ｈ／ｙ1）・（ｙ1−ｙ1´）／（ｙ1´・Ｘ0） …（１０）Ｋ3＝ｈ／ｙ2 …（１１）Ｋ4＝（ｈ／ｙ2）・（ｙ2−ｙ2´）／（ｙ2´・Ｘ0） …（１２）こうして、既知の物体の物体高ｈとその像高とを実測す
ることにより、定数Ｋ1,Ｋ2,Ｋ3,Ｋ4を求めておく。

【００７１】次に、像高ｈ、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、
（2）,（4）式において、距離Ｘ0の代わりに距離Ｘとお
く。また、ｙ1´,ｙ2´をｙ1,ｙ2に置き換える。

【００７２】すると、下記の式が得られる。

【００７３】ｈ＝Ｋ1・ｙ1＋Ｋ2・ｙ1・Ｘ …（１４）ｈ＝Ｋ3・ｙ2＋Ｋ4・ｙ2・Ｘ …（１５）上記の連立方程式を、距離Ｘおよび物体高ｈについて解
くと、Ｘ＝（Ｋ3・ｙ2−Ｋ1・ｙ1）／（Ｋ2・ｙ1−Ｋ4・ｙ2） …（１６）ｈ＝Ｋ1・ｙ1＋Ｋ2・ｙ1・Ｘ＝（Ｋ2・Ｋ3−Ｋ1・Ｋ4）ｙ1・ｙ2／（Ｋ2・ｙ1−Ｋ4・ｙ2） …（１７）となる。Ｋ1〜Ｋ4は決定されているから、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。

【００７４】次に、角膜曲率半径ｒとその頂点位置の測
定について図７を参照しながら説明する。

【００７５】図７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または短径）を物体高ｈとす
る。このとき、物体高ｈ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、下記に示す近軸計算式を使う
ことができない。

【００７６】ｈ＝（ｒ・sinφ）／２そこで、距離Ｌbを十分に大きくとって、角度φが常に
一定となるようにし、物体高ｈとして絞り２２５を通る
第２結像光学系２２０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。

【００７７】ｈ＝ｒ・sin（φ／２）これを変形すれば、ｒ＝ｈ／sin（φ／２） …（１８）となる。

【００７８】絞り２１４を通る光線と絞り２２５を通る
光線が為す角度が大きくならない程度に距離Ｌaを設定
すれば、（１７）式によって得られた物体高ｈを上記
（１８）式に用いても大きな誤差は無いと考えられるか
ら、角膜頂点ＥPの位置は基準位置Ｙからの距離Ｐｘと
して、Ｐｘ＝Ｘ−（ｒ−ｈ／tanφ） …（１９）となる。この角膜頂点位置の計算式（１９）は、球面の
光軸上にリング像が乗っている事が前提であるから、球
面収差の影響を受けるが、実験値に基づき補正すれば良
い。

【００７９】したがって、二次元イメージセンサ２０５
に形成されるリング像Ｉ1,Ｉ2の径から距離Ｐｘを求め
ることができる。

【００８０】この演算は、二次元イメージセンサ２０５
に形成されるリング像Ｉ1,Ｉ2のデータをフレームメモ
リ３１１（図２参照）に記憶させ、このフレームメモリ
３１１のデータに基づいて演算制御装置３０７によって
行なうものである。

【００８１】なお、図７において、Ｏ´は角膜曲率中
心、Ａ1,Ａ2は角膜Ｅaを球面と見なした時の球面の法
線、Ａ3は角膜Ｅaへの入射光線である。

【００８２】図８は、このようにして求めた眼底距離と
角膜頂点距離および眼軸長の関係を示したものである。
前述の基準位置Ｙと参照ミラー１３３が一致している場
合を示す。そして、干渉法によって求めた光路長Ｌt−
ＬrよりＰｘを引けば、眼軸長を空気換算した値Ｌeyeを
求めることができる。基準位置Ｙと参照ミラー１３３が
一致しない場合は、予めその差を求めておき、計算時に
補正すればよい。Ｌeyeが求まれば、これを眼球の平均
屈折率で割ることにより眼軸長を計算することができ
る。これらの演算も演算制御装置３０７によって行なう
ものである。

【００８３】そして、演算制御装置３０７は演算した演
算結果を図示しないディスプレイに表示させたりプリン
タによって印字させたりする。

【００８４】ところで、眼底距離測定光学系１００で
は、バビネ補償板１２８を使って、眼底Ｅrに円偏光を
照射し、偏光子１１４の偏光方向と直交する直線偏光と
して受光している。

【００８５】円偏光とは、光を光軸（Ｚ軸とする）に垂
直なＸ−Ｙの２軸に平行な直線偏光成分に分けて見る
と、一方の軸方向の偏光に対し、他方の軸方向の偏光の
持つ位相が１/４波長すなわち９０度遅れている光であ
る。バビネ補償板１２８は、その結晶の複屈折性によ
り、直線偏光を円偏光に変換できる。そして、この円偏
光を反射面に照射し、再度同じバビネ補償板１２８を通
過させると、初めに入射した偏光方向とは直交する直線
偏光が得られる。

【００８６】しかし、実際の眼球には例えば複屈折性等
を有しているので、円偏光を照射しても眼底反射光は円
偏光として得られず楕円偏光になる。そのため、反射光
を再度バビネ補償板１２８を通しても、完全には直線偏
光とならず楕円偏光になってしまう。そして、楕円偏光
を検光子１４２を通して受光するから、直線偏光に戻し
て受光した場合に比べ、受光量の少ないものとなる。

【００８７】そこで、被検眼の直前に設置したバビネ補
償板１２８によって、複屈折等を補償するものである。

【００８８】このバビネ補償板１２８は、図９に示すよ
うに、クサビ板１２８aをマイクロメータ１２８bによっ
て上下移動させることにより、連続的に位相差（(λ/
４)±α）が変わるものである。したがって、眼球の複
屈折等による位相差がβであれば、バビネ補償板１２８
の位相差が(λ/４)−βとなるようにクサビ板１２８aの
位置を調整すればよい。

【００８９】このように調整することにより、眼球とバ
ビネ補償板１２８との合計の位相差が１/４波長とな
り、バビネ補償板１２８を通る眼底反射光は直線偏光と
なる。

【００９０】この調整は、受光器１４４の受光量が最大
となる位置へクサビ板１２８aを移動させればよく、そ
の受光量が最大となるように駆動装置３１２によってマ
イクロメータ１２８bを回転させて行なうものである。

【００９１】受光器１４４の受光量が最大となるクサビ
板１２８aの位置の決定は、例えばクサビ板１２８aを最
下方位置から最上方位置まで移動させ、この移動した際
におけるメモリ３０６に記憶される振幅値が最大となる
位置から求める。そして、その位置に再度クサビ板１２
８aを移動させて測定を行なうようにすれば、クサビ板
１２８aを受光量が最大となる位置へ自動的に移動させ
て眼軸長を測定することができる。

【００９２】このように、バビネ補償板１２８によって
検光子１４２に達する眼底反射光を、偏光子１１４を
通過する測定光の偏光方向と直交する直線偏光に戻す事
ができるので、検光子１４２を通過する光量を大きくす
ることができる。つまり、受光器１４４の干渉信号のレ
ベルアップを図ることができることとなる。

【００９３】また、眼球とバビネ補償板１２８との合計
で位相差を１/４波長としているので、偏光ビームスプ
リッタ１２１により眼底反射光のみを受光素子１４４に
入射させ、対物レンズ１２５等での有害反射光が受光素
子１４４に入射するのを防止することができる。

【００９４】上記実施例では、眼底反射光と参照ミラー
１３３による反射光とを干渉させて、その光路差すなわ
ち基準となる参照面１３３と眼底との間の距離を測定し
ているが、測定手段はこれに限らず、例えば、可干渉距
離の短い測定光を用いて、さらに参照面１３３の位置を
光軸方向に移動可能に構成し、ビームスプリッタ１２１
から眼底までの光路長とビームスプリッタ１２１から
参照面１３３までの光路長を一致させた時に得られる干
渉信号を利用して参照面１３３の位置を決め、その位置
から眼底までの距離を測定する方法に利用する事も可能
である。

【００９５】さらに、眼底反射光と干渉させる光束を、
参照面１３３からの反射でなく、角膜の反射を利用する
場合でも同じである。ただ、角膜反射は複屈折性の影響
を受けない点に注意する。

【００９６】さらに、上記のような干渉を利用しない方
法にも応用が可能である。例えば、光源を射出する光束
に強度変調を施し、反射光を受光した受光信号に含まれ
る変調信号の位相から測定光の伝搬時間を測定して距離
を求める方法にも適用できる。

【００９７】ここに示した実施例は、いずれも光源に直
線偏光を射出する光源を用いれば、偏光子１１４を省略
することができる。

【００９８】以上の実施例は、光源部から射出する測定
光束の偏光方向と、受光器１４４が受光する偏光方向を
直交させ、光学系の反射ノイズを除去した測定光学系に
適用したものであるが、光学系の反射ノイズを十分に小
さくできれば、偏光方向を直交させて受光する必要はな
い。よって、光源部の射出する測定光束の偏光にも制限
は無い。

【００９９】しかし、この場合でも、眼底反射光を参照
光と干渉させ、その干渉信号から眼軸長を測定する時
は、眼球の持つ複屈折により眼底反射光の直交する二方
向の偏光の間で位相差が生ずるため、これを参照光と干
渉させた場合、位相の異なる成分を含んだまま干渉し、
干渉信号のコントラストが低下してしまう可能性があ
る。この様な場合にも、複屈折の補正が有効である。た
だしこの時は、位相補償板と眼球を通過した反射光の偏
光が、光源部を射出した偏光と直交するようにするので
は無く、参照光の持つ偏光に合致させ最も効率良く干渉
するように調整する点が異なる。

【０１００】前述の実施例では眼球の複屈折とバビネ補
償板１２８の合計でλ/４となるようにしたが、この場
合には眼球複屈折をキャンセルするか任意の位相差を持
たせるように調整して、参照光の持つ偏光に合わせるの
である。すなわち、変形例として、照明光と受光する光
の偏光を直交させる必要が無い場合に対する眼球複屈折
の補正法を示すものである。従って、参照面の前に配置
したλ/４板１３２は必須条件では無く、またバビネ補
償板１２８を挿入する位置も、眼球直前である必要はな
く、眼底を照射する照射光と反射光が共に通過する位置
に配置すれば良い。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、位相補償手段を設けたので、被検眼の複屈折による
位相を補償することができるので、被検眼の複屈折の影
響を受けることなく眼軸長を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わる眼軸長測定装置の光学系の配
置関係を示した光学配置図

【図２】眼軸長を演算する制御系の構成を示したブロッ
ク図、

【図３】上記制御系の各回路から出力される信号波形等
を示した説明図、

【図４】２次元撮像素子の受光面に形成されるリング像
を示した説明図、

【図５】角膜距離測定光学系の第２結像光学系の絞りと
対物レンズを模式的に示した説明図、

【図６】角膜距離測定光学系の第１結像光学系の絞りと
対物レンズとを模式的に示した説明図、

【図７】角膜曲率半径とその頂点位置の測定を説明する
説明図、

【図８】眼底距離と角膜頂点距離および眼軸長の関係を
示した説明図、

【図９】バビネ補償板の構成を示した斜視図である。

【符号の説明】

１００角膜曲率測定光学系（角膜測定光学系）１１１半導体レーザー（光源部）１２１ビームスプリッタ１２８バビネ補償板（位相補償手段）１３３参照ミラー１４０参照光学系１４４受光器（受光部）１５０測定光射出光学系１６０測定光案内光学系１７０受光光学系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線偏光の測定光を射出する光源部と、前
記直線偏光と直交する直線偏光成分のみを受光する受光
部と、前記測定光を被検眼眼底に照射させて該眼底で反
射される反射光を前記受光部へ導く測定光学系とを有
し、前記受光部の受光信号に基づいて眼軸長を測定する
眼軸長測定装置において、位相補償手段を被検眼の直前に配置したことを特徴とす
る眼軸長測定装置。
【請求項２】測定光を射出する光源部と、前記測定光を
被検眼眼底に照射させる測定光学系と、前記測定光の一
部を参照ミラーに導く参照光学系と、前記眼底で反射さ
れる測定反射光と前記参照ミラーで反射される参照反射
光とを干渉させる干渉光学系と、該干渉光学系によって
干渉した干渉光を受光する受光部とを有し、該受光部の
受光信号に基づいて眼軸長を測定する眼軸長測定装置に
おいて、位相補償手段を被検眼と前記光源部との間に配置したこ
とを特徴とする眼軸長測定装置。