JPH05317255A

JPH05317255A - 被検眼計測装置

Info

Publication number: JPH05317255A
Application number: JP4124978A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Sekine; 明彦関根
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1992-05-18
Filing date: 1992-05-18
Publication date: 1993-12-03
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: JP3207510B2

Abstract

(57)【要約】【目的】リング像が所定の位置にあるか否かや瞼の像
の映り込みがあるか否かのチェックを実時間に近い早さ
で行うことができる被検眼計測装置を提供する。【構成】リング照明２０１（リング状照明光照射部）
から被検眼Ｅの角膜Ｅｃに向けて照射されたリング状の
照明光の角膜反射によるリング状の反対像Ｉが角膜距離
測定光学系２００（受像光学系）に受像され、二次元撮
像素子２０６のリング像の結像面と略共役な共役面で且
つ角膜距離測定光学系２００の光軸と直交する光軸を中
心として放射状に配設された複数の一次元受光素子から
なるチェック用受光部２０７にも同時に同様のリング像
が結像され、信号処理回路にチェック用受光部２０７か
らの出力信号が入力されてリング像が適正であるか否か
が判断される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検眼の角膜にリング
状の照明光を照射するリング状照明光照射部と、前記照
明光の角膜反射により形成されるリング状の反対像を受
像する受像光学系とを備え、前記リング像に基づき本体
装置と被検眼との相対位置関係が決定される被検眼計測
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、被検眼計測装置、例えば、被
検眼の角膜にリング状の照明光を照射してその照明光の
角膜表面での反射光をリング像として観察し、このリン
グ像を用いて角膜の曲率半径を計測したり、本体装置と
角膜との相対位置を決定したりするケラトメータでは、
観察するリング像をモニター等に映してアライメントを
行ってリング像を撮影する場合が多い。

【０００３】この場合、撮影するリング像の状態は検者
が目視で判断することが多く、そのリング像の状態が精
度良く測定できる状態であるか否かは検者各自の判断に
任されているのが実情である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の被検眼計測装置にあっては、アライメントが終了
して被検眼を計測する際に、被検眼眼球の動きや瞼の動
き等によって撮影した画像が計測に適さない場合があ
る。即ち、被検眼眼球が動くと、この動きによりリング
像が移動してリング像が欠けしまうことがある。また、
瞼の画像を同時に取り込むことがあり、リング像の検出
に誤差が生じて計測結果に間違いが生じたりする問題が
ある。

【０００５】しかも、これらの画像を取り込んだ後に、
これらをチェックすることは可能であるものの、画像の
チェックには時間を要し、その後にもう一度撮影をし直
すこととなり、無駄な時間を費やすことになる。

【０００６】そこで、本発明は、リング像が所定の状態
にあるか否かや瞼の像の映り込みがあるか否かのチェッ
クを実時間に近い早さで行うことができる被検眼計測装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる被検眼計
測装置は、上記の課題を解決するため、被検眼の角膜に
リング状の照明光を照射するリング状照明光照射部と、
前記照明光の角膜反射により形成されるリング状の反対
像を受像する受像光学系とを備え、前記リング像に基づ
き本体装置と被検眼との相対位置関係が決定される被検
眼計測装置において、前記リング像の結像面と略共役な
共役面に該共役面と直交する光軸を中心として放射状に
配設された複数の一次元受光素子と、該各一次元受光素
子からの出力信号に基づいて前記リング像が適正な状態
にあるか否かを判断する信号処理回路とが設けられてい
ることを要旨とする。

【０００８】

【作用】本発明に係わる被検眼計測装置によれば、リン
グ状照明光照射部から被検眼の角膜に向けてリング状の
照明光が照射され、この照明光は角膜反射により形成さ
れるリング状の反対像として受像光学系に受像されてリ
ング像に基づき本体装置と被検眼との相対位置関係が決
定される。

【０００９】この時、リング像の結像面と略共役な位置
で且つ受像光学系の光軸と同軸な軸を中心として放射状
に配設された複数の一次元受光素子にも同時にリング像
が結像され、信号処理回路にこれら一次元受光素子から
の出力信号が入力されてリング像が適正であるか否かが
判断される。

【００１０】

【実施例】本発明の被検眼計測装置の実施例を眼軸長計
測装置に適用して図面に基づいて説明する。

【００１１】（第一実施例）図１は本発明の実施例を示
し、図１（Ａ）は眼軸長計測装置の外観の側面図、図１
（ｂ）は同じくブロック図である。

【００１２】図１（ａ）において、眼軸長計測装置１
は、架台２に相対移動可能に設けられた測定部３、被検
者（図示せず）の顎及び額を受ける被検者固定部４、被
検者固定部４に対して前後左右上下に測定部３を移動さ
せるアライメント機構５を有する。

【００１３】このアライメント機構５は、被検眼を測定
する際に、被検者の顔を被検者固定部４に固定した後、
例えば、ジョイスティック６を用いてアライメント機構
５を操作して、測定部３を被検者の被検眼Ｅに対し正し
い位置に移動するように構成されている。

【００１４】よって、この眼軸長計測装置１で眼軸長を
測定する際、先ず適当に測定部３を被検眼Ｅにアライメ
ントし、この被検眼Ｅの前眼部を観察しながら後述の角
膜からのリング反射光を探して、その最良なピント位置
に測定部３をアライメントして測定を行う。ただし、一
人の被検者の測定が終わって次の被検者について測定を
行おうとする時には、再度同じ操作をしなければならな
い。

【００１５】その際、測定部３が初めの被検者の測定終
了時に置かれた位置のままであると次の被検者が被検者
固定部４に顔を置いた時には最良のピント位置でなくな
るため、検者はモニター３ａに写った前眼部の像と角膜
反射光のピント状態とを判断して測定部３を前後に動か
してやる必要がある。

【００１６】この判断は、勘を頼りに行うしかない。即
ち、角膜と顎・額の位置関係は被検者の骨格等によって
異なり、さらに本測定の場合角膜反射の最良ピント位置
が被検眼Ｅの角膜曲率半径によって若干異なるから、測
定部３の最良測定位置はその都度決定しなければならな
い。また、測定部３が被検者固定部４に接近している
と、被検者が顔をのせる場合に、圧迫感があり被検者に
無用な心理的負担を与えてしまう。

【００１７】そこで、被検者の顔すなわち被検眼Ｅが、
被検者固定部４からはずれたときには、一度測定部３を
基準位置に戻すようにすると扱いやすく、被検者の心理
的負担を軽減できる。

【００１８】このため、ここで使用されている眼軸長計
測装置１には、図１（ｂ）に示すように、被検者の顔が
接しているかどうかを判断する被検者有無判断手段７
と、この被検眼有無判断手段７からの出力に従って測定
部３を基準位置（図１（ａ）の鎖線で示した位置）に移
動（後退）させる基準位置復帰機構８とが設けられてい
る。

【００１９】被検眼有無判断手段７は被検者固定部４の
顎受け４ａ又は額当て４ｂの何れか一方に設けられて被
検者固定部４に顔が接触している時にその接続が切れる
スイッチ７ａと、このスイッチ７ａのＯＮ・ＯＦＦに応
じて高レベル・低レベルの信号を出力する信号回路７ｂ
とを有している。

【００２０】基準位置復帰機構８は、信号回路７ｂから
出力される高・低の信号に従って測定部３を基準位置に
移動させるモーターやクラッチ等の機構部材８ａと、モ
ーター・クラッチ駆動回路８ｂと、測定部３が基準位置
にある時に信号を出力する基準位置感知手段８ｃとを有
する。

【００２１】そして、被検者が顔を被検者固定部４に接
触させている時には、スイッチ７ａがＯＦＦの状態とな
り、信号回路７ｂは低レベル信号を出力する。この際、
モーター・クラッチ駆動回路８ｂが機構部材８ａを制御
してクラッチを切りモーターとの接続を切断すると共に
モーターの駆動を止め、この状態で測定部３は自由に前
後左右に動かすことができる。

【００２２】一方、被検者が顔を被検者固定部４から外
した時には、スイッチ７ａがＯＮの状態になり、信号回
路７ｂは高レベル信号を出力する。この際、モーター・
クラッチ駆動回路８ｂが機構部材８ｂを制御してクラッ
チを繋ぐと同時にモーターを駆動させて測定部３を基準
位置に戻す。測定部３が基準位置に戻ると、基準位置感
知手段８ｃが信号を出力し、モーター・クラッチ駆動回
路８ｂがモーターの駆動を停止する。

【００２３】このように、測定開始の時被検者が顔を被
検者固定部４に載せる場合には、測定部３は基準位置に
あり、検者はモニター３ａに映った画像のピントを判断
すること無く、測定部３を前方に押し出す操作から始め
られる。さらに、測定部３が被検者固定部４に接近して
いることによる圧迫感を無くすことができる。

【００２４】次に、この様な構成の眼軸長計測装置１の
光学系を図２乃至図１３に基づいて説明する。

【００２５】図２は、本発明に係わる眼軸長計測装置の
光学説明図である。この図２において、測定部３内に設
けられた光学系は、照明系・参照系・眼底反射受光系・
参照光受光系・基準干渉系が共用された眼底距離測定光
学系１００と、角膜距離測定光学系２００とから大略構
成される。

【００２６】照明系は、測定光照射光学系１１０と第一
光学系１２０及び第二光学系１３０を備え、参照光学系
は第一光学系１２０と第３光学系１４０とを備え、眼底
反射受光系は第二光学系１３０と干渉光学系１５０とを
備え、参照光受光系は第３光学系１４０と干渉光学系１
５０とを備え、基準干渉系は測定光照射光学系１１０と
基準干渉光学系１６０とを備えている。

【００２７】測定光照射光学系１１０は、単波長でかつ
波長変化が可能なコヒーレント光を被検眼Ｅに向けて照
射し、このコヒーレント光を射出するための光源１１１
と、この光源１１１から射出されたコヒーレント光をコ
リメートするコリメータレンズ１１２と、光学系からの
反射光が光源１１１に戻るのを防止する光アイソレータ
１１３とを有し、測定光を射出する。

【００２８】第一光学系１２０は、集光レンズ１２１と
空間フィルター１２２とを備え、測定光照射光学系１１
０から入射された測定光を、集光レンズ１２１、空間フ
ィルター１２２を通じてビームスプリッタ９に導く。

【００２９】第二光学系１３０は眼屈折力を補正して被
検眼Ｅの眼底Ｅｒに測定光を照射すると共に、眼底Ｅｒ
からの反射光を干渉光学系１５０に導くもので、コリメ
ータ１３１、屈折力補正レンズ１３２、ダイクロイック
ミラー１３３、対物レンズ１３４を備え、眼底Ｅｒに向
かう光束をコリメータ１２２、屈折力補正レンズ１３
２、ダイクロイックミラー１３３、対物レンズ１３４お
よび被検眼瞳を経て眼底Ｅｒに集光させ、眼底Ｅｒから
の反射光を再びビームスプリッタ９に導く。

【００３０】第３光学系１４０は、コリメータ１４１と
反射面１４２とを備え、第一光学系１２０に導かれてビ
ームスプリッタ９を透過した照明光をコリメータ１４１
を経て反射面１４２で反射させて再びビームスプリッタ
９へと導く。

【００３１】干渉光学系１５０は、絞り１５１、レンズ
１５２、受光器１５３を備え、眼底Ｅｒに反射された第
二光学系１３０からの眼底反射光と反射面１４２に反射
された第３光学系１４０からの参照光とがビームスプリ
ッタ９により合成され、眼底反射および参照面反射以外
の反射光を除去して干渉を起こしながら受光器１５３に
受光される。レンズ１５２は、絞り１５１を通過した干
渉光を受光器１５３に集光するために利用される。

【００３２】基準干渉光学系１６０は、基準長さとして
の基準光路を有していて、測定光照射光学系１１０から
の測定光をビームスプリッタ１６１により分割した後、
さらにビームスプリッタ１６２により分割し、各々ビー
ムスプリッタ１６２から光路長Ｌ２及びＬ１離れた位置
に配設された全反射ミラー１６３，１６４に送る。

【００３３】そして、全反射ミラー１６３，１６４で反
射された各反射光は、再度ビームスプリッタ１６２によ
り合成され、互いに干渉を起こしながら受光器１６５に
より受光され、受光器１６５が干渉光の強度に応じた受
光信号を出力する。

【００３４】受光器１５３により受光される干渉光は、
ビームスプリッタ９から眼底Ｅｒまでの光路長Ｌｔとビ
ームスプリッタ９から反射面１４２までの光路長Ｌｒの
差の２倍の位相差を持つ。

【００３５】ここで、光源１１１の射出する測定光の波
長をある範囲で変化させて、受光器１５３，１６５の受
光信号を以下に示す原理に従って処理すると、反射面１
４２の作る基準面Ｙ（図１３参照）から眼底Ｅｒまでの
距離（Ｌｔ−Ｌｒ）が測定できる。以下、その原理を説
明する。

【００３６】今、ビームスプリッタ９から第二光学系１
３０により眼底Ｅｒに導かれ、この眼底Ｅｒを反射して
再びビームスプリッタ９に導かれた光束Ｌｔとビームス
プリッタ９から第３光学系１４０により反射面１４２に
導かれ、反射面１４２を反射して再びビームスプリッタ
９に導かれた光束Ｌｒとの（測定光路と呼ぶ）の光路差
は、参照面の作る基準面Ｙから眼底Ｅｒまでの距離（Ｌ
ｔ−Ｌｒ）の２倍になる。

【００３７】基準干渉光学系１６０のビームスプリッタ
１６２から全反射ミラー１６４までの基準光路とビーム
スプリッタ１６２から全反射ミラー１５３までの基準光
路のの光路差をＬ＝２（Ｌ１−Ｌ２）、照明光の波長
λ、波長変化量をΔλとすると（Ｌは一定）、初期の受
光器１６５での位相差は２π（Ｌ／λ）、波長変化後の
位相差は２・π｛Ｌ／（λ＋Δλ）｝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２π｛Ｌ／（λ＋Δλ）｝へ連続的に変化する。

【００３８】ここで、λ》Δλとすると、波長変化後の
位相差は、２π（Ｌ／λ−ＬΔλ／λ²）と表わせ、位
相差の変化は２π（ＬΔλ／λ²）となり、波長変化に
より受光器１６５で観測する干渉縞の強度が周期的に変
化する。同様に、受光器１５３では位相差の変化が２π
｛２（Ｌｔ−Ｌｒ）Δλ／λ² ｝となり、受光器１５３
で観測する強度が変化する。そして、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。

【００３９】ここで、受光器１５３での位相差の変化を
φ１、受光器１６５での変化をφ２とすると、 φ１＝２π｛２（Ｌｔ−Ｌｒ）Δλ／λ²｝……（Ａ） φ２＝２π（Ｌ・Δλ／λ²）……（Ｂ）これらより、Δλ／λ²を消去するとＬｔ−Ｌｒ＝Ｌ・φ１／２φ２……（Ｃ）となり、受光器１５３，１６５で得られる信号から各位
相差の変化量を求めることによりＬｔ−Ｌｒが算出でき
る（Ｌは既知）。

【００４０】次に、どの様に波長変化を起こし、得られ
た信号を処理するかを説明する。

【００４１】光源１１１には単波長で波長変化が可能な
半導体レーザー（ＬＤ）を用いる。光源１１１は、駆動
回路１８１により矩形波入力を用いてパルス状（図３
（ａ）参照）にＯＮ・ＯＦＦし駆動される。光源１１１
がＯＮになったとき、チップ内部の温度が平衡に達する
までに時間がかかる。そして、光源１１１はチップの温
度が変化すると発振波長が変化し、温度と波長の関係は
モードホップの位置以外では１対１に対応する。即ち、
光源１１１をＯＮにするとチップの温度変化が起こり、
付随して射出光の波長変化が起こる。

【００４２】この温度変化は、図３（ｂ）に示すよう
に、発振開始直後の変化が急激で、次第に収斂する。一
定時間後、光源１１１をＯＦＦして温度を元の状態に復
帰させると共に、照射を停止する。パルス幅をうまく選
べば、波長変化の再現性が得られる。

【００４３】例えば、１ＫＨｚ程度の速さで光源１１１
を矩形駆動すると、波長変化の主要部分を利用でき再現
性もある。

【００４４】光源１１１にはモードホップ間隔がこの変
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光源１１１の基準温
度、つまり基準波長を図４に示す駆動制御回路１１によ
り図示しないペルチェ素子で制御する。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
（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、実際には過渡期間を過ぎた時点から利用する）。

【００４６】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。

【００４７】図３（ｃ），（ｄ）から分かるように、受
光器１５３，１５５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。

【００４８】従って、図３（ｃ），（ｄ）に示す信号Ｓ
１，Ｓ２をそのまま一定周波数のトリガを用いてＡ／Ｄ
変換器１４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。

【００４９】いま（Ｃ）式を変形すると、２（Ｌｔ−Ｌｒ）／Ｌ＝φ１／φ２……（Ｄ）となる。

【００５０】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１６５
の信号）と測定光路の信号（受光器１５３の信号）とを
比較すると、同じ時点ではいつも位相差変化の比は光路
差の比になっている。

【００５１】これは、光源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。

【００５２】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１６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１６に記憶していく。

【００５３】次に、メモリされたデータから周期解析を
行うが、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
う。

【００５４】ここで求まる周期Ｔは、測定信号１周期に
対応するトリガの個数、すなわち、比φ１／φ２を意味
するから、（Ｄ）式により直ちに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。

【００５５】図４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。

【００５６】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。

【００５７】図４において、１１は光源１１１にパルス
電流を供給して光源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光源１１１チップの温
度を制御する駆動制御回路、１２はトリガ回路で受光器
１６５からアンプ１３を介して出力される受光信号Ｓ２
の１周期毎に図３（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１５３からアンプ１５を
介して出力される受光信号Ｓ１をトリガ回路１２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１
４がＡ／Ｄ変換していく。

【００５８】１６はＡ／Ｄ変換器１４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４
（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。

【００５９】そして、演算制御装置１８がメモリ１６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−Ｌ
ｒを演算する。

【００６０】一方、角膜距離測定光学系２００は、リン
グ照明２０１（リング状照明光照射部）と、第一光路２
１０、第二光路２２０を有している。

【００６１】リング照明２０１はメリジオナル断面が平
行光であるようなリング状の照明光を被検眼に投影す
る。このように照明すると、被検眼Ｅの角膜Ｅｃにはリ
ング状の反対像（虚像）Ｉが形成される。角膜照明光と
眼底距離測定用の眼底照明光は使用する波長域を変え、
ダイクロイックミラー１３３により分離する。

【００６２】そして、角膜照明光を透過し、眼底照明光
を反射するようにする。角膜Ｅｃによる反射光は、対物
レンズ１３４，ダイクロイックミラー１３３を介してハ
ーフミラー２０２に導かれ、第一光路２１０と第二光路
２２０とに分岐される。

【００６３】この第一光路２１０は、対物レンズ１３
４、ダイクロイックミラー１３３、ハーフミラー２０
２、レンズ２１１、ミラー２１２、レンズ２１３、絞り
２１４、ハーフミラー２０３、結像レンズ２０４、ビー
ムスプリッタ２０５、二次元撮像素子２０６を備えてい
る。

【００６４】また、第二光路２２０は、対物レンズ１３
４、ダイクロイックミラー１３３、ハーフミラー２０
２、ミラー２２１，２２２、レンズ２２３、ミラー２２
４、絞り２２５、ビームスプリッタ２０５、二次元撮像
素子２０６を備えている。

【００６５】第一光路２１０に導かれた反射光は、ダイ
クロイックミラー１３３を透過してハーフミラー２０２
に反射され、レンズ２１１により一旦リング状の空中像
Ｉａとして結像された後、ミラー２１２、レンズ２１
３、絞り２１４、ハーフミラー２０３、結像レンズ２０
４を経由して二次元撮像素子２０６にリング像Ｉ２（図
５参照）として結像される。ここでは、このリング像Ｉ
２の結像倍率は、０．５倍とする。

【００６６】第二光路２２０に導かれた反射光は、ダイ
クロイックミラー１３３及びハーフミラー２０２を透過
した後、ミラー２２１に反射されて対物レンズ１３４に
よる像として一旦空中像Ｉｂを作り、さらに、ミラー２
２２、レンズ２２３、ミラー２２４、絞り２２５、ハー
フミラー２０３、結像レンズ２０４、ビームスプリッタ
２０５を経由して二次元撮像素子２０６にリング像Ｉ１
（図５参照）として結像される。なお、このリング像Ｉ
１の結像倍率は、リング像Ｉ２の結像倍率よりも大きく
設定されている。二次元撮像素子２０６は、これらリン
グ像Ｉ１，Ｉ２を撮像する。

【００６７】このリング像Ｉ１，Ｉ２は、図５に示すよ
うに、二次元撮像素子２０６に同心円状に結像されるこ
とが望ましい。これは、リング像Ｉ１，Ｉ２が偏心して
いる場合、若干の場合には補正が可能であるものの、例
えば、リング像Ｉ２が二次元撮像素子２０６の周辺にず
れた場合、レンズ周辺部の収差により歪み等が生じて測
定誤差が大きくなってしまうからである。

【００６８】また、被検者によっては瞼が下がって写り
込む場合があり、この場合には、リング像Ｉ１，Ｉ２を
正確に検出できなくなり、間違った計算をしかねない。

【００６９】そこで、二次元撮像素子２０６と共役な面
内に、リング像Ｉ１，Ｉ２の一部を受光してリング像Ｉ
１，Ｉ２の二次元撮像素子２０６での結像状態を実時間
で確認しながら測定可能なチェック用受光部２０７が設
けられている。

【００７０】このチェック用撮像部２０７は、図６
（ａ）に示すように、ビームスプリッタ２０５により反
射されたリング像Ｉ１，Ｉ２の一部を受光するように、
光軸Ｏと同軸な軸Ａを中心にして放射状に均等に設置さ
れた４つの一次元撮像素子２３１，２３２，２３３，２
３４から構成されている。

【００７１】一次元撮像素子２３１，２３２，２３３，
２３４は、例えば、一次元イメージセンサや一次元位置
検出素子からなり、リング像Ｉ１，Ｉ２が同心に位置し
ているときに、軸Ａとリング像Ｉ１，Ｉ２の中心が重な
り、且つ、図６（ｂ）に示す様に、各一次元撮像素子２
３１，２３２，２３３，２３４に均等にリング像Ｉ１，
Ｉ２の一部（同一符合で示す）が受光されるように設定
されている。なお、必要があればレンズを介してリング
像Ｉ１，Ｉ２を拡大・縮小してから受光させてもよい。

【００７２】今、角膜反射光によって形成されるリング
像Ｉ１，Ｉ２は、図７（ａ）に示すように、角膜Ｅｃの
後方に反対像Ｉとして存在する時、例えば、図７（ｂ）
に示すように、光軸Ｏに対して被検眼Ｅが僅かに下にず
れた場合（角膜曲率中心Ｃｏで示す）には反対像Ｉの位
置も同様に下にずれる。このずれにより、図８（ａ）に
示すように、リング像Ｉ１，Ｉ２も下にずれた状態でチ
ェック用受光部２０７へ受光される。

【００７３】なお、倍率の異なる第一，第二光路２１
０，２２０でリング像Ｉ１，Ｉ２を観察するため、上述
したずれに伴うリング像Ｉ１，Ｉ２の移動量は倍率によ
って異なる。この場合では外側に位置したリング像Ｉ２
の方が観察倍率が大きいので、図８（ａ）に示すよう
に、リング像Ｉ２の移動量はリング像Ｉ１に比べて大き
く図示下方へと移動し、これにより、図８（ｂ）に示す
ように、各一次元撮像素子２３１，２３２，２３３，２
３４毎におけるリング像Ｉ１，Ｉ２の受光位置並びにリ
ング像Ｉ１，Ｉ２の受光間隔が大きく異なる。

【００７４】また、図９（ａ）に示すように、角膜反射
光によって形成されるリング像Ｉ１，Ｉ２に瞼の像Ｍが
重なった場合には、図９（ｂ）に示すように、一次元撮
像素子２３１の受光部分は外側（図において右側）に大
きく受光されるので、他の一次元受光素子２３２，２３
３，２３４と大きく異なった受光状態となって瞼の像Ｍ
が受光されていることが瞬時にわかる。

【００７５】絞り２１４は第二絞りとしての役割を果た
し、レンズ２１３，２１１によって対物レンズ１３４の
後方焦点位置にリレーされ、共役像２１４’がその位置
に形成され、第一光路２１０の光学系は物側にテレセン
トリックである。絞り２２５は第一絞りとしての役割を
果たし、レンズ２２３によって被検眼Ｅの前方（対物レ
ンズ１３４の前方）にリレーされ、ここでは共役像２２
５’が被検眼Ｅの前方２５〜５０mmの箇所に形成され
る。

【００７６】次に、対物レンズ１３４と絞り２１４，２
２５との関係を図１０、図１１を参照して説明する。図
１０、図１１は各々第二光路２２０、第一光路２１０を
模式的に表す。

【００７７】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Ｌａだけ離れた箇所に基準位置Ｙａを定め
る。この基準位置Ｙａはリング像Ｉ１，Ｉ２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Ｙａ
に物体高がｈの物体（リング像Ｉの半径に相当）を置
く。この時、第二光路２２０によって観察面２４０（二
次元撮像素子２０６の位置）に形成される像高をｙ１、
第一光路２１０によって観察面２４０に形成される像高
をｙ２とする。

【００７８】次に、この既知の物体を距離Ｘ０だけ移動
させた時の像高をｙ１’，ｙ２’とする。また、観察面
２４０から点Ｚまでの距離をＬａ’、基準位置Ｙａから
Ｚ’までの距離をＬｂ、絞り２１４’から観察面２４０
までの距離をＬｂ’とする。さらに、第一および第二光
路の対物レンズ１３４による角倍率をβ１，β２とす
る。

【００７９】すると、以下の式が得られる。

【００８０】ｈ／Ｌａ＝（ｙ１・β１）／Ｌａ’……（１）ｈ／（Ｌａ＋Ｘ０）＝（ｙ１’・β１）／Ｌａ’……（２）ｈ／Ｌｂ＝ｙ２／（β２・Ｌｂ’）……（３）ｈ／（Ｌｂ＋Ｘ０）＝ｙ２’／（β２・Ｌｂ’）……（４）この（１），（２）式において、角倍率β１、距離Ｌ
ａ、Ｌａ’が定数であるとし、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。

【００８１】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Ｌ
ｂ、Ｌｂ’が定数であるとし、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）と変形される。

【００８２】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、決定可能であ
る。

【００８３】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。

【００８４】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
ることで、定数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４を求めておく。

【００８５】次に、物体高ｈ、基準位置Ｙａからの距離
Ｘが未知の距離の場合の測定について説明する。

【００８６】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。

【００８７】すると、下記の式が得られる。

【００８８】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）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Ｙａから物体までの距離
を測定できることになる。

【００８９】次に、角膜曲率半径Ｒとその頂点位置の測
定について図１２を参照しながら説明する。

【００９０】図１２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。この時、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。

【００９１】ｈ＝（Ｒ・ｓｉｎφ）／２そこで、距離Ｌ２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
第二光路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。

【００９２】ｈ＝Ｒ・ｓｉｎ（φ／２）これを変形すれば、ｒ＝ｈ／ｓｉｎ（φ／２）……（１８）となるので、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Ｌ１を設定
すれば、（１７）式によって得られた物体高ｈを（１
８）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Ｙａからの距離Ｐｘとし
て、Ｐｘ＝Ｘ−（ｒ−ｈ／ｔａｎφ）……（１９）となる。

【００９３】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。従って、二次元イメージセンサ２０６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。

【００９４】この演算は、二次元イメージセンサ２０６
に形成されるリング像Ｉ１，Ｉ２のデータをフレームメ
モリ１７に記憶させ、このフレームメモリ１７のデータ
に基づいて演算制御装置１８によって行なうものであ
る。また、演算処理回路１８からの画像出力データはモ
ニター切換回路１９へと出力される。

【００９５】なお、図１２において、Ａ１、Ａ２は角膜
Ｅｃを球面と見なしたときの球面の法線、Ａ３は角膜Ｅ
ｃへの入射光線である。

【００９６】そして、一次元受光素子２３１，２３２，
２３３，２３４に受光されたリング像Ｉ１，Ｉ２の一部
は、フレームメモリ２０を介して信号処理回路２１へと
出力され、この信号処理回路２１でチェック用受光部２
０７のリング像Ｉ１，Ｉ２の受光状態が判断される。

【００９７】例えば、被検眼Ｅが正常な状態でリング像
Ｉ１，Ｉ２が受光された場合、各一次元受光素子２３
１，２３２，２３３，２３４の軸Ａに近い方（図６
（ｂ）において左）から図６（ｃ）に示すような一定の
信号間隔を有する波形の信号データが信号処理回路２１
に出力され、この信号データにより、信号処理回路２１
はリング像Ｉ１，Ｉ２の受光状態が正常であると判断す
る。

【００９８】また、被検眼Ｅがずれた状態でリング像Ｉ
１，Ｉ２が受光された場合、例えば、図８（ｂ）に示し
たように下にずれていた場合には、各一次元受光素子２
３１，２３２，２３３，２３４から図８（ｃ）に示すよ
うな波形の信号データが信号処理回路２１に出力され、
この信号データの差により、信号処理回路２１はリング
像Ｉ１，Ｉ２が下にずれていると判断する。

【００９９】尚、信号データの差は、一次元受光素子２
３１，２３４の組み合わせと一次元受光素子２３２，２
３３の組み合せの比較により上下左右のズレの方向を検
出することができる。

【０１００】さらに、瞼の像Ｍが同時に受光された場合
には、各一次元受光素子２３１，２３２，２３３，２３
４から図９（ｃ）に示すような波形の信号データが信号
処理回路２１に出力され、この信号データの差により、
信号処理回路２１はリング像Ｉ１，Ｉ２の他に被検者の
上瞼が受光されていると判断する。

【０１０１】このように、リング像Ｉ１，Ｉ２の受光状
態が信号処理回路２１により判断された後、画像出力デ
ータがモニター切換回路１９へと出力され、このモニタ
ー切換回路１９により、二次元撮像素子２０６の画像出
力データとチェック用受光部２０７の画像出力データの
何れかがモニター３ａに出力される。

【０１０２】尚、リング像Ｉ１，Ｉ２の受光状態が正常
でない場合には信号処理回路２１からアライメント補正
データがアライメント補正手段２２へと出力される。

【０１０３】このアライメント補正手段２２は、信号処
理回路２１からのアライメント補正データを上述した一
次元受光素子２３１，２３２，２３３，２３４の組み合
せによる差から算出し、この差を修正する方向に測定部
３を移動させるようにモータ・クラッチ駆動回路８ｂを
制御する。

【０１０４】また、信号処理回路２１がリング像Ｉ１，
Ｉ２の受光状態に基づいてアライメント状態を判断した
結果、アライメントＯＫとならなかった場合には、撮影
が行われないように撮影装置（図示せず）をロックした
り、検者に警告を発したりするように構成することも可
能である。

【０１０５】図１３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、前述の基準
位置Ｙａと参照面Ｙとが一致している場合を示す。

【０１０６】そして、干渉法によって求めたＬｔ−Ｌｒ
よりＰｘを引けば、眼軸長を空気換算した値Ｌeyeが求
まる。基準位置Ｙａと干渉参照面１０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
ことで眼軸長の計算ができる。これらの演算も演算制御
装置１８によって行うものである。

【０１０７】また、角膜反射光のピント位置はほぼ前眼
部と一致するから、図示を略した前眼部照明を設け、角
膜反射光による反射リング像と共に前眼部の像をも二次
元撮像素子２０６により撮像してモニター３ａ（或は、
図示外の別のディスプレイ）により観察したりプリンタ
（図示せず）に印字させたりする。

【０１０８】ところで、チェック用受光部２０７は、リ
ング像Ｉ１，Ｉ２が同心円となっている状態で各信号に
差が生じないように設定したが、２重リングの場合、同
心円状に撮影されることが重要であり、この場合にはリ
ング像による矩形状またはパルス状の信号の間隔を調べ
れば良いので上述した一次元受光素子２３１，２３２，
２３３，２３４の配置設定は必ずしも必要ではない。ま
た、リング像が１重の場合には、光軸から一次元受光素
子２３１，２３２，２３３，２３４の受光部までの距離
を等距離にしておくことが望ましい。さらに、信号間隔
が問題となる場合にはリング像Ｉ１，Ｉ２の一次元受光
素子２３１，２３２，２３３，２３４上での絶対座標は
意味を持たない。

【０１０９】また、一次元受光素子２３１，２３２，２
３３，２３４のコントラストや周波数を検出してリング
像Ｉ１，Ｉ２の合焦のチェックをして、アライメントと
同様の補正をさせることもできる。

【０１１０】さらに、信号処理回路２１を工夫すること
で、一次元受光素子２３１，２３２，２３３，２３４の
設置数は任意なものとすることができ、リング像Ｉ１，
Ｉ２が２重でなく被検眼計測装置、例えば、角膜曲率測
定器のように、リング像が一つのものであっても適用可
能である。

【０１１１】この場合、一次元位置検出素子（ＰＳＤ＝
Position Sensitive Detector）を利用することも可能
であり、出力される信号はリング像の当っている素子上
の座標を強度で表した信号として得られるから、出力信
号の強度を比較することでずてを検知することができ
る。

【０１１２】（第二実施例）本発明の被検眼計測装置に
あっては、上記実施例に示した眼軸長計測装置１の光学
系に限定されるものではなく、例えば、図１４に示した
眼軸長計測装置の光学系にも適用することができる。

【０１１３】図１４に示した眼軸長計測装置の光学系
は、照明光学系３００と、角膜距離測定光学系２００と
を備えている。なお、角膜距離測定光学系２００は上記
実施例と同一の構成であるため、同一の符合を付してこ
こではその説明を省略する。また、照明光学系３００で
上記実施例と同一の構成にも同一の符合を付してその説
明を省略する。

【０１１４】照明光学系３００は、測定光路３１０と参
照光路３２０とを備えている。

【０１１５】測定光路３１０は、光源３１１、レンズ３
１２、ピンホール３１３、ビームスプリッタ３１４、レ
ンズ３１５、合焦レンズ３１６、全反射ミラー３１７、
ダイクロイックミラー１３３、対物レンズ１３４を備え
ている。

【０１１６】参照光路３２０は、レンズ３２１、全反射
ミラー３２２，３２３，３２４、模型眼ユニット部材３
２５、全反射ミラー３２６、ピンホール３２７、レンズ
３２８、点開口のホトセンサ３２９を備えている。

【０１１７】光源３１１は、低コヒーレント長のレーザ
ーダイオードであり、そのコヒーレント長は、例えば、
０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度である。その波長は近赤
外であり、防眩効果がある。

【０１１８】そして、光源３１１を出射したレーザー光
はレンズ１３１によってピンホール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３１１として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。

【０１１９】ピンホール３１３を通過したレーザー光
は、ビームスプリッタ３１４によってレンズ３１５に向
かう光束とレンズ３２１に向かう光束とに分割される。

【０１２０】レンズ３１５，３２１はピンホール３１３
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３１５によってコリメートされたレーザー光は、
合焦レンズ３１６によって合焦レンズ３１６の焦点位置
Ｑにスポットを形成する。

【０１２１】この焦点位置Ｑ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Ｑにスポッ
トを形成するレーザー光は、全反射ミラー３１７、ダイ
クロイックミラー１３３、対物レンズ１３４を経由して
被検眼Ｅに導かれ、眼底Ｅｒにスポットを形成する。被
検眼Ｅはそのスポット像を固視できる。

【０１２２】ピンホール３２７は、レンズ３１５の焦点
位置に設置されている。また、ピンホール３２７は眼底
Ｅｒと共役である。

【０１２３】レンズ３１６は眼底反射光をコリメートす
る機能を果たし、そのコリメートされた眼底反射光はレ
ンズ３１５によってビームスプリッタ３１４、全反射ミ
ラー３２６を経由して、ピンホール３２７にリレーされ
る。

【０１２４】レンズ３２１によってコリメートされたレ
ーザ光は、ミラー３２２，３２３，３２４によって模型
眼ユニット部材３２５に導かれる。

【０１２５】この模型眼ユニット部材３２５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、レンズ３３０、反射ミラー３３１、可動
部材３３２から概略構成されている。また、模型眼ユニ
ット部材３２５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、単なる可動ミラーでもよい。

【０１２６】眼底反射光と参照光とは、ピンホール３２
７に集光され、ピンホール３２７を通過した光束はレン
ズ３２８によってホトセンサ３２９に収束される。模型
眼ユニット部材３２５を移動させると、参照光路と測定
光路との光路差が、光源３１１のコヒーレント長程度と
なる範囲でのみ干渉波形が得られる。この干渉波形は光
路長が一波長変化するごとに正弦波的に変化し、光路差
が０の時が最も振幅が大きい。これにより、装置光学系
から眼底Ｅｒまでの距離が測定され、装置光学系から角
膜頂点Ｅｐまでの位置と装置光学系から眼底Ｅｒまでの
位置とに基づき眼軸長が求められる。

【０１２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の被検眼計
測装置にあっては、リング像の結像面と略共役な位置で
且つ受像光学系の光軸と同軸な軸を中心として放射状に
配設された複数の一次元受光素子と、該各一次元受光素
子からの出力信号に基づいて前記リング像が適正な状態
にあるか否かを判断する信号処理回路とが設けられてい
ることにより、リング像が所定の位置にあるか否かや瞼
の像の映り込みがあるか否かのチェックを実時間に近い
早さで行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の被検眼計測装置を示し、（ａ）は本発
明の実施例を示す眼軸長計測装置の側面図、図１（ｂ）
は同じくブロック図である。

【図２】同じく眼軸長計測装置の光学系の説明図であ
る。

【図３】制御系の各回路から出力される信号波形等を示
した説明図である。

【図４】眼軸長を演算する制御系の構成を示したブロッ
ク図である。

【図５】二次元撮像素子の受光面に形成されるリング像
を示した説明図である。

【図６】（ａ）は一次元撮像素子の各受光面に形成され
る適正状態のリング像を示した説明図、（ｂ）は（ａ）
の各一次元撮像素子を並列して受光状態を比較した説明
図、（ｃ）は（ｂ）に示した各一次元撮像素子からの信
号を比較した説明図である。

【図７】（ａ）は被検眼の適正位置にリング状照明光が
照射されている状態を示す説明図、（ｂ）は被検眼にず
れてリング状照明光が照射されている状態を示す説明図
である。

【図８】（ａ）は一次元撮像素子の各受光面に形成され
る不適正状態のリング像を示した説明図、（ｂ）は
（ａ）の各一次元撮像素子を並列して受光状態を比較し
た説明図、（ｃ）は（ｂ）に示した各一次元撮像素子か
らの信号を比較した説明図である。

【図９】（ａ）は一次元撮像素子の各受光面に形成され
る適正状態のリング像に瞼の像が重なった状態を示した
説明図、（ｂ）は（ａ）の各一次元撮像素子を並列して
受光状態を比較した説明図、（ｃ）は（ｂ）に示した各
一次元撮像素子からの信号を比較した説明図である。

【図１０】角膜距離測定光学系の第二光路の絞りと対物
レンズとを模式的に示した説明図である。

【図１１】角膜距離測定光学系の第一光路の絞りと対物
レンズとを模式的に示した説明図である。

【図１２】角膜曲率半径とその頂点位置の測定を説明す
る説明図である。

【図１３】眼底距離と角膜頂点距離および眼軸長の関係
を示した説明図である。

【図１４】本発明の第２実施例を示す眼軸長計測装置の
光学系の説明図である。

【符号の説明】

２１…信号処理回路２００…角膜距離測定光学系（受像光学系）２０１…リング照明（リング状照明光照射部）２０６…二次元撮像素子（結像面）２０７…チェック用受光部２３１…一次元受光素子２３２…一次元受光素子２３３…一次元受光素子２３４…一次元受光素子Ａ…軸Ｅ…被検眼Ｅｃ…角膜Ｉ…反対像Ｉ１…リング像Ｉ２…リング像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検眼の角膜にリング状の照明光を照射
するリング状照明光照射部と、前記照明光の角膜反射に
より形成されるリング状の反対像を受像する受像光学系
とを備え、前記リング像に基づき本体装置と被検眼との
相対位置関係が決定される被検眼計測装置において、前記リング像の結像面と略共役な共役面に該共役面と直
交する光軸を中心として放射状に配設された複数の一次
元受光素子と、該各一次元受光素子からの出力信号に基
づいて前記リング像が適正な状態にあるか否かを判断す
る信号処理回路とが設けられていることを特徴とする被
検眼計測装置。