JPH05317256A

JPH05317256A - 眼内寸法測定装置

Info

Publication number: JPH05317256A
Application number: JP4125241A
Authority: JP
Inventors: Hideki Hatanaka; 英樹畑中
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1992-05-19
Filing date: 1992-05-19
Publication date: 1993-12-03
Also published as: US5387951A

Abstract

(57)【要約】【目的】被検眼の瞬き、固視微動等の被検眼の動きに
よる測定誤差を極力避けて眼内寸法の測定精度の向上を
図ることのできる眼内寸法測定装置を提供することを目
的とする。【構成】被検眼角膜にリング像を投影してそのリング
像を二次元イメージセンサに受像するリング像投影受像
光学系と、測定対象面に測定光を照射すると共に参照面
に参照光を照射して測定対象面からの反射光と参照面か
らの反射光とを干渉させて干渉光をホトセンサにより受
光して干渉信号を出力する干渉光学系と、ホトセンサか
ら出力される干渉信号をサンプリングして測定対象面の
位置を決定する測定対象面位置決定回路と、測定対象面
位置決定回路のサンプリングの途中で二次元イメージセ
ンサに受像されたリング像のデータを記録媒体に記憶さ
せる読取り手段と、記録媒体に記憶されたリング像のデ
ータに基づき角膜頂点位置を決定する角膜頂点位置決定
回路とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、角膜頂点の位置を幾何
学的原理を利用した光学系を用いて求め、眼内測定対象
物の対象面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、その対象面から角膜頂点までの眼内寸
法を測定する眼内寸法測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、被検眼角膜にリング像を投影
してそのリング像を二次元イメージセンサに受像するリ
ング像投影受像光学系と、眼内測定対象物の測定対象面
に測定光を照射すると共に測定対象面に対応する参照面
に参照光を照射して測定対象面からの測定反射光と参照
面からの参照反射光とを干渉させて干渉光をホトセンサ
により受光して干渉信号を出力する干渉光学系とを備
え、測定対象面の位置と角膜頂点との位置とを求めるこ
とによりその測定対象面から角膜頂点までの眼内寸法を
測定する眼内寸法測定装置が知られている（例えば、特
開平４−３５６３７号）。

【０００３】この従来の眼内寸法測定装置では、干渉光
学系のホトセンサ−が干渉信号の最大振幅波形を出力し
た直後に、二次元イメージセンサに受像されているリン
グ像のデータを記録媒体としてのフレームメモリに記憶
させ、このフレームメモリに記憶されたリング像のデー
タに基づき角膜頂点の位置決定を行い、干渉光学系によ
り得られる干渉信号により測定対象面の位置決定を行っ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、従来の眼内寸
法測定装置では、角膜頂点の位置の決定を行うのに用い
るリング像のデータと測定対象面の位置の決定を行うの
に用いるデータとの間に、少なくとも３０分の１秒程度
の時間的なずれがあり、この間に被検眼の瞬き、固視微
動等があると、角膜頂点の位置決定に用いるデータと測
定対象面の位置決定に用いるデータとの対応関係が大幅
にずれて、眼内寸法を精密に測定できない不都合を生じ
る。

【０００５】そこで、本発明の目的は、被検眼の瞬き、
固視微動等の被検眼の動きによる測定誤差を極力避けて
眼内寸法の測定精度の向上を図ることのできる眼内寸法
測定装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる請求項１
に記載の眼内寸法測定装置は、上記の課題を解決するた
め、被検眼角膜にリング像を投影してそのリング像を二
次元イメージセンサに受像するリング像投影受像光学系
と、眼内測定対象物の測定対象面に測定光を照射すると
共に測定対象面に対応する参照面に参照光を照射して前
記測定対象面からの測定反射光と前記参照面からの参照
反射光とを干渉させて干渉光をホトセンサにより受光し
て干渉信号を出力する干渉光学系と、該ホトセンサから
出力される干渉信号をサンプリングして測定対象面の位
置を決定する測定対象面位置決定回路と、前記測定対象
面位置決定回路のサンプリングの途中で前記二次元イメ
ージセンサに受像されたリング像のデータを記録媒体に
記憶させるために読み取る読取り手段と、前記記録媒体
に記憶されたリング像のデータに基づき角膜頂点の位置
を決定する角膜頂点位置決定回路とを備えていることを
特徴とする。

【０００７】本発明に係わる請求項２に記載の眼内寸法
測定装置は、被検眼角膜にリング像を投影してそのリン
グ像を二次元イメージセンサに受像するリング像投影光
学系と、眼内測定対象物の測定対象面に対応する参照面
に参照光を照射して前記測定対象面からの測定反射光と
前記参照面からの参照反射光とを干渉させて干渉光をホ
トセンサにより受光して干渉信号を出力する干渉光学系
と、該ホトセンサから出力される干渉信号に基づき測定
対象面の位置を決定する測定対象面位置決定回路と、前
記測定対象面位置決定回路が干渉信号に基づき測定対象
面を決定するのに対応して前記二次元イメージセンサに
受像されたリング像のデータを記録媒体に記憶させるた
めに読み取る読取り手段と、前記記録媒体に記憶された
リング像のデータに基づき角膜頂点の位置を決定する角
膜頂点位置決定回路とを備えていることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明に係わる請求項１に記載の眼内寸法測定
装置によれば、リング像投影受像光学系は被検眼角膜に
リング像を投影してそのリング像を二次元イメージセン
サに受像する。干渉光学系は眼内測定対象物の測定対象
面に測定光を照射すると共に測定対象面に対応する参照
面に参照光を照射して測定対象面からの測定反射光と参
照面からの参照反射光とを干渉させて干渉光をホトセン
サにより受光して干渉信号を出力する。測定対象面位置
決定回路はホトセンサから出力される干渉信号をサンプ
リングして測定対象面の位置を決定する。読取り手段は
測定対象面位置決定回路のサンプリングの途中で二次元
イメージセンサに受像されたリング像のデータを記録媒
体に記憶させるために読み取る。角膜頂点位置決定回路
は記録媒体に記憶されたリング像のデータに基づき角膜
頂点の位置を決定する。

【０００９】本発明に係わる請求項２に記載の眼内寸法
測定装置は、読取り手段は、測定対象面位置決定回路が
干渉信号に基づき測定対象面を決定するのに対応して二
次元イメージセンサに受像されたリング像のデータを記
録媒体に読み取る。

【００１０】

【実施例】

（実施例１）第１図は本発明に係わる眼内寸法測定装置
の光学系の第１実施例を示し、１００はリング像投影受
像光学系、１０１は干渉光学系である。干渉光学系１０
１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１３
４、合焦レンズ１３５、全反射ミラー１３６、レンズ１
３７、全反射ミラー１３８、１３９、１４０、模型眼ユ
ニット部材１４１、全反射ミラー１４２、ピンホール１
４３、レンズ１４４、点開口のホトセンサー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
ものであり、そのコヒーレント長は、例えば、０．０５
ｍｍ〜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。レーザーダイオード１３０から出
射され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。

【００１１】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は合焦レンズ１３５、全反射ミラー１３
６、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１３
８、１３９、１４０、模型眼ユニット部材１４１と共に
参照光路１４０´を構成している。

【００１２】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１３４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１
０４に関して測定対象物の測定対象面としての眼底１４
７と共役である。焦点位置１４６にスポットを形成する
レーザー光は全反射ミラー１３６、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Ｏ）が被検眼１０３の光軸と同軸となっていなくて
も、眼底反射光が焦点位置１４６に像を形成することに
なる。

【００１３】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。合焦レンズ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であり、更にピンホ
ール１３２と眼底上のスポット光１４７は共役であるの
で、被検眼１０３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を透過でき
る。

【００１４】レンズ１３７によってコリメートされたレ
ーザー光は、全反射ミラー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１４１は、レンズ１４８、測定対象面に
対応する参照面としての反射ミラー１４９、可動体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。

【００１５】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によってホトセンサー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
ント長程度になると、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的に変化する。ここ
で、模型眼ユニット部材１４１を往復移動させると、ホ
トセンサー１４５が連続的に干渉信号の最大振幅波形
（ピーク）を出力する。その干渉信号は信号処理回路２
００に入力される。信号処理回路２００は干渉信号のピ
ーク位置検出データをサンプリングする。その信号処理
回路２００のハードウエアの構成は、特開平４−３５６
３７号公報に記載されているものを使用し、既に公知で
あるので、その詳細な説明は省略し、異なる部分につい
てのみ後述することにする。

【００１６】リング像投影受像光学系１００は、被検眼
角膜にリング光束を投影するリング状光源投影部１０
２、第１光路１０５、第２光路１０６を有している。第
１光路１０５は二次元イメージセンサ１０７、結像レン
ズ１０８、ハーフミラー１０９、絞り１１０、レンズ１
１１、全反射ミラー１１２、レンズ１１３、ハーフミラ
ー１１４、ダイクロイックミラー１１５、対物レンズ１
０４から大略構成されている。第２光路１０６はハーフ
ミラー１１６、レンズ１１７、全反射ミラー１１８、１
１９、絞り１２４から大略構成されている。

【００１７】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。この照明光を放射すると、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９００
ｎｍから１０００ｎｍである。ダイクロイックミラー１
１５は、その照明光を透過し、後述の近赤外光の波長を
反射する役割を果たす。

【００１８】角膜１２０による反射光は、対物レンズ１
０４、ダイクロイックミラー１１５を介してハーフミラ
ー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
像される。その空中像１２２を形成する反射光束は全反
射ミラー１１２、レンズ１１１、絞り１１０、ハーフミ
ラー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（図２参照）として結像
される。このリング像ｉ２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として結像される。その空中像
１２３を形成する光束は全反射ミラー１１８、レンズ１
１７、ハーフミラー１１６、絞り１２４、ハーフミラー
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ｉ１として結像される。なお、
このリング像ｉ１の結像倍率は、リング像ｉ２の結像倍
率よりも大きい。なお、絞り１１０は、レンズ１１１、
レンズ１１３によって対物レンズ１０４の後方焦点位置
付近にリレーされ、第１光学系１００は物側にテレセン
トリックである。また、１２５はその絞り１１０の共役
像である。絞り１２４は、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〜５０ｍｍの箇所に形成
される。

【００１９】二次元イメージセンサ１０７は、フレーム
メモリ１９９にリング像データを出力する。そのリング
像データの取り込みタイミングについては後述する。

【００２０】信号処理回路２００は、ホトセンサ１４５
から出力される干渉信号をサンプリングして測定対象面
の位置を決定する測定対象面位置決定回路と、測定対象
面位置決定回路のサンプリングの途中で二次元イメージ
センサ１０７に受像されたリング像のデータを記録媒体
としてのフレームメモリ１９９に記憶させるために読み
取る読取り手段と、フレームメモリ１９９に記憶された
リング像ｉ１、ｉ２のデータに基づき角膜頂点１２０Ｐ
の位置を決定する角膜頂点位置決定回路として機能す
る。信号処理回路２００は、ピーク位置の検出データの
取り込み回数を設定するために、カウンタ（図示を略
す）のカウント内容ＮをＮ＝０に設定する（Ｓ．１）。

【００２１】そして、ピーク位置の検出データが取り込
まれたか否かを判断する（Ｓ．２）。信号処理回路２０
０は、ピーク位置の検出データが取り込まれなかった場
合には、Ｓ１に戻って再びＳ１、Ｓ２の処理を行う。信
号処理回路２００は、ピーク位置の検出データが得られ
たときには、Ｓ．３へ移行してカウンタのカウント内容
Ｎを＋１する。そして、信号処理回路２００はカウンタ
のカウント内容ＮがＮ＝５であるか否かを判断する
（Ｓ．４）。信号処理回路２００はカウント内容ＮがＮ
＝５となるまで、Ｓ．２、Ｓ．３、Ｓ．４を繰り返し、
ピーク位置の検出データを取り込む。信号処理回路２０
０はその得られた５個のピーク位置の検出データを記憶
する。

【００２２】次に、信号処理回路２００は、フリーズ開
始信号をフレームメモリ１９９に向かって出力する。こ
れにより、フレームメモリ１９９には、リング像ｉ１、
ｉ２のデータが取り込まれる（Ｓ．５）。そして、信号
処理回路２００は、再びピーク位置の検出データが入力
されたか否かを判断する（Ｓ．６）。ピーク位置の検出
データが得られなかった場合には、Ｓ．１に移行してカ
ウンタのカウント内容ＮをＮ＝０にセットし、Ｓ．１〜
Ｓ６の処理を繰り返す。ピーク位置の検出データが得ら
れた場合には、カウンタのカウント内容Ｎを＋１にする
（Ｓ．７）。次に、信号処理回路２００は、カウント内
容ＮがＮ＝１０であるかを判断する。信号処理回路２０
０は、Ｎ＝１０となるまでＳ．６〜Ｓ．８のステップを
繰り返す。このようにして、信号処理回路２００は、１
０個のピーク位置の検出データをサンプリングして記憶
する。そして、信号処理回路２００は眼底位置を決定し
（Ｓ．９）、次に、角膜頂点の位置を決定し（Ｓ．１
０）、角膜頂点から眼底までの眼内寸法を算出する
（Ｓ．１１）。

【００２３】ピーク位置の検出データがＳ．６〜Ｓ．８
の繰り返しの途中で得られなかったときには、再びＳ．
１に移行してピーク位置データのサンプリングを繰り返
すと共に、クリア信号によりフレームメモリ１９９に記
憶されているリング像データｉ１、ｉ２をクリアする
（Ｓ．１２）。

【００２４】このようにピーク位置の検出データをサン
プリングすることによって、眼底位置が変動しているか
いないかを確認することができる。また、アライメント
の目安にも応用できる。

【００２５】図４は本発明に係わる眼内寸法測定装置の
第２実施例を示すフローチャートである。この第２実施
例では、信号処理回路２００は二台のＣＰＵを有してい
る。その二台のＣＰＵの一方ＣＰＵ１は、ピーク位置の
検出データのサンプリングに用いられ、その処理フロー
は第１実施例と大略同一であるので、その詳細な説明は
省略する。ＣＰＵ２はそのＣＰＵ１のサンプリング開始
と同時にフリーズ開始信号の入力があったか否かを判断
する（Ｓ．１´）。ＣＰＵ２はＣＰＵ１からのフリーズ
開始信号を受信するまで、Ｓ．１´の処理を繰り返す。
ＣＰＵ２はＣＰＵ１からフリーズ開始信号が入力される
と、二次元イメージセンサのリング像ｉ１、ｉ２のデー
タをフレームメモリ１９９に取り込んで、フレームメモ
リ１９９に記憶させる。次に、ＣＰＵ２はクリア信号が
入力されたか否かを判断する（Ｓ．３´）。クリア信号
が入力されたときには、ＣＰＵ２はフレームメモリ１９
９に記憶されているリング像データｉ１、ｉ２をクリア
する（Ｓ．４´）。そして、次に、眼内寸法が算出され
たか否かを判断し（Ｓ．５´）、Ｓ．３´でＹＥＳと判
定されたときは眼内寸法が算出されていない場合である
ので、Ｓ．１´に移行して、Ｓ．１´〜Ｓ．５´の処理
を繰り返す。また、Ｓ．３´でＮＯと判定されたとき
に、ＣＰＵ２はＣＰＵ１のカウンタのカウント内容Ｎが
Ｎ＝１０であるか否かを判断する（Ｓ．６´）。そし
て、ＣＰＵ２はそのカウント内容ＮがＮ＝１０となるま
で、この状態で待機する。カウント内容ＮがＮ＝１０と
なると、ＣＰＵ２は角膜頂点の位置の決定をフレームメ
モリに記憶されたリング像のデータに基づき行う（Ｓ．
７´）。そして、ＣＰＵ２はＣＰＵ１に角膜頂点位置デ
ータを出力する。ＣＰＵ１はその角膜頂点位置データと
眼底位置データとに基づいて眼内寸法を算出する（Ｓ．
１１）。ＣＰＵ１はその眼内寸法の算出が完了すると、
その完了信号をＣＰＵ２に出力し、ＣＰＵ１、ＣＰＵ２
は同時に眼内寸法の処理を終了する。

【００２６】この第２実施例によれば、眼内寸法の測定
処理時間の短縮を図ることができる。

【００２７】なお、フレームメモリ１９９を複数個準備
して、複数個の眼底位置データを取り込む間にフレーム
メモリに記憶した複数個のリング像のデータの平均値に
より角膜頂点の位置を測定してもよい。

【００２８】図５は本発明に係わる眼内寸法測定装置の
第３実施例を示すフローチャートである。

【００２９】この第３実施例では、眼底位置の決定と角
膜頂点位置との決定がそれぞれ同じタイミングでサンプ
リング又は検出した信号に基づいて行われるものであ
る。

【００３０】第１実施例のフローチャートと同一の処理
については同一符号を付して説明する。

【００３１】信号処理回路２００は、カウント内容Ｎを
Ｎ＝０に設定した後、ピーク位置になった場合に、干渉
信号のピーク位置の検出データをサンプリングして記憶
すると同時にリング像データを取り込む（Ｓ．２１）。
その後、カウント内容Ｎを１つ増し（Ｓ．３）、カウン
ト内容ＮがＮ＝５となるまで、ピーク位置の検出データ
及びそのときのリング像データの取り込みを繰り返す
（Ｓ．４）。各５個のデータの検出が終了すると、信号
処理回路２００は、この取り込まれた５個のピーク位置
の検出データからそれぞれ算出された値の平均値を角膜
頂点位置とし（Ｓ１０１）、これに基づいて眼内寸法を
測定する（Ｓ１１１）。

【００３２】なお、Ｓ．４の判断をＮ＝１として一回ず
つ干渉信号のピーク位置の検出データをサンプリングし
て記憶し、リング像データの取り込みを行うように構成
しても本発明を適用できる。

【００３３】この第３実施例によれば、眼内位置測定時
点と角膜頂点位置の測定時点を一致させることができ、
測定精度が向上する。

【００３４】

【効果】本発明に係わる眼内寸法測定装置は、以上説明
したように構成したので、被検眼の瞬き、固視微動等の
被検眼の動きによる測定誤差を極力避けて眼内寸法の測
定精度の向上を図ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる眼内寸法測定装置の光学系を示
す図である。

【図２】図１に示す二次元イメージセンサに形成された
リング像のデータの平面図である。

【図３】本発明に係わる眼内寸法測定装置の第１実施例
を示すフローチャートである。

【図４】本発明に係わる眼内寸法測定装置の第２実施例
を示すフローチャートである。

【図５】本発明に係わる眼内寸法測定装置の第３実施例
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１００リング像投影受像光学系１０１干渉光学系１０２リング状光源投影部１０３被検眼１０７二次元イメージセンサ１４５ホトセンサ１９９フレームメモリ２００信号処理回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検眼角膜にリング像を投影してそのリ
ング像を二次元イメージセンサに受像するリング像投影
受像光学系と、眼内測定対象物の測定対象面に測定光を
照射すると共に測定対象面に対応する参照面に参照光を
照射して前記測定対象面からの測定反射光と前記参照面
からの参照反射光とを干渉させて干渉光をホトセンサに
より受光して干渉信号を出力する干渉光学系と、該ホト
センサから出力される干渉信号をサンプリングして測定
対象面の位置を決定する測定対象面位置決定回路と、前
記測定対象面位置決定回路のサンプリングの途中で前記
二次元イメージセンサに受像されたリング像のデータを
記録媒体に記憶させるために読み取る読取り手段と、前
記記録媒体に記憶されたリング像のデータに基づき角膜
頂点の位置を決定する角膜頂点位置決定回路と、を備え
ていることを特徴とする眼内寸法測定装置。
【請求項２】被検眼角膜にリング像を投影してそのリ
ング像を二次元イメージセンサに受像するリング像投影
光学系と、眼内測定対象物の測定対象面に対応する参照
面に参照光を照射して前記測定対象面からの測定反射光
と前記参照面からの参照反射光とを干渉させて干渉光を
ホトセンサにより受光して干渉信号を出力する干渉光学
系と、該ホトセンサから出力される干渉信号に基づき測
定対象面の位置を決定する測定対象面位置決定回路と、
前記測定対象面位置決定回路が干渉信号に基づき測定対
象面を決定するのに対応して前記二次元イメージセンサ
に受像されたリング像のデータを記録媒体に記憶させる
ために読み取る読取り手段と、前記記録媒体に記憶され
たリング像のデータに基づき角膜頂点の位置を決定する
角膜頂点位置決定回路とを備えていることを特徴とする
眼内寸法測定装置。