KR101601638B1 - 비접촉 안압계 - Google Patents

Abstract

실린더 내부를 피스톤이 이동함으로써 압축된 공기를 분사하는 기구를 갖는 비첩촉 안압계에 있어서, 피검안에 대한 불필요한 공기의 분사를 억제한다. 장치는 피스톤에 의해 실린더 내의 공기를 압축하고, 압축된 공기를 노즐로부터 피검안의 각막을 향해 분사해서 각막을 변형하는 각막 변형유닛과, 상기 피스톤의 동작을 제어하는 피스톤 제어유닛과, 각막의 변형 상태를 검출해서 안압을 측정하는 안압 측정유닛을 포함한다. 이 장치는 실린더 내부에서 상기 피스톤이 공기를 압축할 때의 초기 용적을 변경하는 피스톤 용적 변경유닛을 포함한다.

Description

비접촉 안압계{CONTACTLESS TONOMETER}

본 발명은, 피검안에 공기를 분사하여, 각막을 변형시켰을 때의 광학적 검출유닛에 의한 각막 변형 신호로부터 안압값을 산출하는 비접촉 안압계에 관한 것이다.

비접촉 안압계는 버나드 그롤만(Bernard Grolman)씨가 개발한 공기 분사 타입의 안압계로 대표된다. 이것은 피검안의 각막으로부터 약 11mm 떨어진 노즐로부터 피검안의 각막에 공기를 분사하여, 각막의 압평(applanation)을 광학적으로 검출한다. 그 후에, 압평까지의 시간을 접촉형의 골드만 타입 안압계로 교정하여 안압값을 산출한다. 이 타입의 많은 안압계에서는, 공기 분사 노즐부에 접속된 실린더 내부를 피스톤이 이동함으로써 실린더 내의 공기가 압축되고, 노즐로부터 공기가 분사되는 기구가 이용되고 있다. 게다가, 피스톤의 구동 기구에 대해서는, 초기 토크가 높고 구성이 간단하다는 이유로 일반적으로 솔레노이드(solenoid)가 사용되고 있다.

또한, 비접촉 안압계에서는 저안압으로부터 녹내장 등의 질환에 의한 고안압까지, 폭넓은 측정 범위가 요구된다. 고안압을 측정하기 위해서는, 피검안에 대해 충분한 공기를 분사할 필요가 있다. 실린더 용적도 고안압을 기준으로 설계가 행해지고 있다. 이 때문에, 저안압의 피검안에 대해서는, 피검안의 안압값에 따라 솔레노이드의 구동전류 또는 구동시간을 변경하여, 공기의 분사량을 조정한다.

그러나, 솔레노이드를 사용한 기구는, 저렴하고 구성이 용이한 반면 몇가지 결점이 알려져 있다. 솔레노이드는, 권선(winding)과 영구자석만으로 구성된 단순한 구조로서, 작동 방향은 일방향으로 한정되어 있다. 이 때문에, 이 기구는 별도로 복귀 스프링 등의 복귀 기구를 사용하지 않으면 안된다. 통상적으로, 솔레노이드의 작동력은 복귀 스프링의 것보다도 충분히 크다. 일단 솔레노이드가 통전하여 피스톤을 구동시키면, 전류를 멈춘 후에도 피스톤의 자신의 무게에 의한 관성력이 작용한다. 이것에 의해 목적의 위치에서 피스톤을 멈추는 것이 곤란하다.

특히 저안압의 피검안의 측정시에는, 압평에 필요한 공기량도 적고, 실린더 내에 있어서의 피스톤 구동범위에 대해서는 상당히 이른 단계에서 피스톤을 정지할 필요가 있다. 그렇지만, 피스톤의 관성력에 의해 피검안에 대해서 측정에 불필요한 공기를 분사하게 된다. 이것은 피검자에게 불쾌한 느낌을 들게 하는 원인이 되고 있다.

이상의 문제를 해결하기 위해, 1) 피스톤을 구동하는 솔레노이드에 인가하는 구동전압을 완만한 가압속도로 상승시킴으로써, 피스톤 구동전류 차단 후의 관성력에 의한 피스톤의 이동량을 적게 하는 발명이 예를 들면 일본국 특개평 9-201335호에 개시된 것과 같이, 알려져 있다. 또한, 2) 실린더 내의 압축공기를 피검안에 분사하는 것을 방지하기 위해, 전자기 밸브에 의해 공기를 빠져 나가게 하는 기구가 일본국 특개 2002-34927호에 개시된 것과 같이, 알려져 있다. 이 발명에서는, 전자기 밸브에 의해 실린더 내의 공기를 빠져 나가게 하는 기구를 갖는 것 이외에, 전자기 밸브의 응답 지연성을 고려하여, 첫번째의 측정으로부터 전자기 밸브를 개방하는 타이밍을 예측하여, 적절한 타이밍에서 전자기 밸브를 개방함으로써 피검안에 대한 불필요한 공기 분사를 저감시키고 있다.

그렇지만, 전술한 일본국 특개평 9-201335호에 개시된 구성과 같이, 인가전압의 가압속도를 서서히 상승시키는 회로에 있어서도, 피스톤의 관성력에 의한 공기의 분사를 방지할 수 없고, 또한 인가전압을 가변으로 하면 제어회로가 복잡해진다.

더구나, 어떠한 제어기구에 의해 피스톤을 급정지시키는 것이 가능하였다고 하더라도, 실린더 내의 압축된 공기는, 대기압보다도 높기 때문에 분출용 노즐로부터는 공기가 새어나온다. 따라서, 본 발명은 피검자에 대해 불쾌한 공기를 분사한다고 하는 근본적 문제의 해결에는 이어지고 있지 않다.

또한, 전술한 일본국 특개 2002-34927호에서 개시된, 전자기 밸브의 개방에 의해 실린더 내의 압축 공기를 빠져 나가게 하는 방법은 이론상 유효하다. 그러나, 실린더 내부에서 압축된 공기를 순간적으로 개방시키기 위해서는, 전자기 밸브의 개방구를 노즐에 대해 충분히 크게 할 필요가 있다. 즉, 대형의 전자기 밸브가 필요하게 된다. 대형의 전자기 밸브는 비용이 많이 들고, 또한 장치 내의 한정된 스페이스에 실장하는 것이 어렵다. 이 때문에, 상기의 방법을 이용하기 위한 허들이 높아진다.

본 발명은, 상기 문제점을 해소하여, 저비용 및 간단한 구성으로 피검안에 대한 불필요한 공기 분사를 억제할 수 있는 비접촉 안압계를 제공한다.

본 발명의 일 국면에 의하면, 실린더 내에 배치되어 동작 개시 위치에서 동작하는 피스톤에 의해 실린더 내의 공기를 압축하고, 압축한 공기를 상기 실린더 내부로부터 피검안의 각막을 향해 분사함으로써 상기 각막을 변형하는 각막 변형유닛과, 상기 피스톤의 동작을 제어하는 피스톤 제어유닛과, 상기 각막의 변형 상태를 검출하여 상기 피검안의 안압을 측정하는 안압 측정유닛을 포함하는 비접촉 안압계로서, 상기 피스톤이 상기 실린더 내부에서 상기 공기를 압축할 때의 초기 용적을 변경하는 피스톤 용적 변경유닛을 구비하는 비접촉 안압계가 제공된다.

본 발명에 따른 비접촉 안압계는, 실린더에 대한 피스톤의 구동위치를 변경함으로써 안압값에 따라 최적의 공기를 분출할 수 있다. 또한, 피스톤의 제어를 솔레노이드 구동으로 행하는 경우에도, 피스톤의 관성력에 의한 측정에 불필요한 공기의 분출을 방지하는 것이 가능하다.

또한, 종래의 장치에 대해, 피스톤 위치 검출 기구의 추가만으로 구성가능하기 때문에, 저렴하고 소형의 장치를 제공하는 것이 가능하다.

본 발명의 또 다른 특징은 첨부된 도면을 참조하면서 예시적인 실시예의 이하의 설명으로부터 분명해질 것이다.

도 1은, 비접촉 안압계의 외관도이다.
도 2은, 측정부의 광학계의 배치도이다.
도 3은, 제1 실시예에 따른 시스템 블록도이다.
도 4a, 4b, 및 4c는, 종래의 제어방법에서의 피스톤 위치의 설명도이다.
도 5는, 종래의 제어방법에서의 각막 변형 신호와 압력신호 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6a, 6b, 및 도 6c는, 제1 실시예에 따른 제어방법에서의 피스톤 위치의 설명도이다.
도 7은, 제1 실시예에 따른 제어방법에서의 각막 변형 신호와 압력신호 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은, 실시예를 설명한 흐름도이다.
도 9a 및 9b은, 제2 실시예에 있어서의 피스톤 구조도이다.
도 10a, 10b, 10c, 및 도 10d는, 제2 실시예에 있어서의 피스톤 상태 및 위치의 설명도이다.
도 11은, 제2 실시예에 있어서의 스프링 탄성력과 피스톤 구동력 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12은, 제2 실시예에 있어서의 피스톤 구조에서의 각막 변형 신호와 압력신호의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하에서, 본 발명의 실시예를 첨부의 도면에 근거하여 상세하게 설명한다.

(제 1 실시예)

도 1은 본 발명에 따른 안압계의 개략 구성도를 나타낸다.

베이스(100)에 대해 프레임 102는 좌우방향(이하, X축 방향)으로 이동가능하다. X축 방향의 구동기구는, 베이스(100) 위에 고정된 X축 구동 모터(103)와, 모터 출력축에 연결된 이송 나사(미도시)와, 이송 나사 위를 X축 방향으로 이동가능하도록 프레임 102에 고정된 너트(미도시)로 구성되어 있다. 모터(103)의 회전에 의해, 이송 나사 및 너트를 통해서 프레임 102가 X축 방향으로 이동한다.

프레임 102에 대해 프레임 106은 상하 방향(이하, Y축 방향)으로 이동가능하다. Y축 방향의 구동기구는, 프레임 102 위에 고정된 Y축 구동 모터(104)와, 모터 출력축에 연결된 이송 나사(105)와, 이송 나사 위를 Y축 방향으로 이동가능하도록 프레임 106에 고정된 너트(114)로 구성되어 있다. 모터(104)의 회전에 의해, 이송 나사 및 너트를 거쳐 프레임 106이 Y축 방향으로 이동한다.

프레임 106에 대해 프레임 107은 전후 방향(이하, Z축 방향)으로 이동가능하다. Z축 방향의 구동기구는, 프레임 107 위에 고정된 Z축 구동 모터(108)와, 모터 출력축에 연결된 이송 나사(109)와, 이송 나사 위를 Z축 방향으로 이동가능하도록 프레임 106에 고정된 너트(115)로 구성되어 있다. 모터(108)의 회전에 의해, 이송 나사 및 너트를 거쳐 프레임 107이 Z축 방향으로 이동한다.

이 경우, 프레임 102의 X축 방향으로의 이동, 프레임 106의 Y축 방향의 이동, 및 프레임 107의 Z축 방향의 이동은, 피검자에 대한 좌우 방향, 피검자에 대한 상하 방향, 및 피검자에 대한 접근 및 이탈에 맞는 전후 방향의 안압계의 이동에 각각 대응한다.

프레임 107 위에는 측정을 행하기 위한 측정부(110)가 고정되어 있다. 측정부(110)의 피검자측 단부에는, 안압 측정에 필요한 공기를 배출하기 위한 노즐(111)이 설치되어 있다. 측정부(110)의 피검자측 단부에는, 피검안 E를 관찰하기 위한 표시부재인 LCD 모니터(116)가 설치되어 있다.

베이스(100)에는, 피검안 E에 대해 측정부(110)를 위치맞춤하기 위한 조작부재인 조이스틱(101)이 설치되어 있다.

안압의 측정을 행할 때에, 피검자는 턱받이(112) 위에 턱을 싣고, 또 베이스(100)에 고정되어 있는 얼굴받이 프레임(미도시)의 이마받이 부분에 이마를 누름으로써 피검안의 위치를 고정시킬 수 있다. 턱받이(112)는, 피검자의 얼굴의 크기에 따라, 턱받이 모터(113)에 의해 Y축 방향으로 조정가능하다.

도 2는 측정부(110) 내의 광학계의 구성도를 나타낸다. 피검안 E의 각막 Ec에 대향하도록, 평행 평면 글래스(20)와 대물렌즈(21)의 중심축 위에 노즐(22)이 배치되고, 노즐(22)의 후방에 공기실(23), 관찰창(24), 다이클로익 미러(25), 프리즘 조리개(26), 결상 렌즈(27), 및 CCD(28)가 이 순서대로 배열되어 있다. 이들 구성품은 피검안 E에 대한 관찰 광학계의 수광용 광로 및 얼라인먼트 검출용 광로로 구성되어 있다.

평행 평면 글래스(20) 및 대물렌즈(21)는 대물 경통(29)에 의해 지지된다. 대물 경통(29)의 외측에는 피검안 E를 조명하는 전안 조명 광원(30a, 30b)이 배치되어 있다.

이때, 간략을 기하기 위해, 도 2는 상하 방향으로 배열된 전안 조명 광원(30a, 30b)을 나타낸다. 그렇지만, 실제로는 이들은 도면과 수직인 방향으로 광축에 대향하도록 배치되어 있다.

다이클로익 미러(25)의 반사 방향에는, 릴레이 렌즈(31), 하프미러 32, 애퍼처(33), 및 수광소자(34)가 배치되어 있다. 이때, 애퍼처(33)는, 각막 형상이 소정의 형상으로 변형될 때에 (후술하는) 측정용 광원(37)의 각막 반사 형상과 공역이 되는 위치에 배치된다. 애퍼처(33)와 수광소자(34)는 각막 Ec의 형상이 시축(visual axis) 방향으로 변형될 때의 변형 검출 수광 광학계로 구성되어 있다. 릴레이 렌즈(31)는 각막 Ec가 소정의 형상으로 변형될 때에 애퍼처(33)의 것과 거의 동일한 크기의 각막 반사 상을 결상하도록 설계되어 있다.

하프미러 32의 입사 방향에는, 하프미러 35, 투영 렌즈(36), 및 측정 및 피검안 E에 대한 얼라인먼트 겸용의 불가시 파장인 근적외 LED로 이루어진 측정용 광원(37)이 배치되어 있다. 하프미러 35의 입사 방향에는, 피검자가 고시(固視)하는 LED로 이루어진 고시용 광원(38)이 배치되어 있다.

공기실(23) 내에는, 공기실의 내부 압력을 모니터하기 위한 압력센서(45), 및 실린더(43)로부터의 압축공기를 전파하는 이송관(44)이 접속되어 있다. 이송관은 어떠한 형태라도 상관없다. 예를 들면, 이 이송관은 도 2에 나타낸 것과 같은 벨로즈관(bellows tube)나 금속관이어도 상관없다. 또한, 실린더(43)는 이송관(44)을 사용하지 않고 공기실(23)에 직접 접속되어도 된다. 실린더(43)에는 피스톤(40)이 끼워맞춰져 있다. 이 피스톤(40)은 솔레노이드(42)에 의해 구동된다. 솔레노이드(42)의 회전운동은, 솔레노이드(42)와 피스톤(40)에 접속된 구동 레버(41)에 의해, 피스톤(40)의 직선운동으로 변환된다. 피스톤(40)이 실린더(43) 내부를 고속으로 이동함에 따라, 실린더(43) 내의 압축된 공기가 공기실(23)로 보내지고, 노즐(22)을 통해 피검안 E에 압축된 공기가 분사된다. 본 발명에 있어서, 실린더(43), 피스톤(40) 등으로 이루어진 구성은, 실린더 내에 배치되어 동작 개시 위치에서 동작하는 피스톤에 의해 실린더 내의 공기를 압축하고, 압축한 공기를 실린더 내부로부터 피검안의 각막을 향해 분사하여 각막을 변형시키는 각막 변형유닛의 일례를 구성한다.

또한, 본 발명을 실시하기 위해, 피스톤(40)에는 피스톤 위치를 검출하기 위한 검출용 센서 도구(sensor dog)(46)가 접속되어 있다. 센서 도구(46)와 검출 스위치(47)에 의해, 피스톤(40)의 위치를 검출하는 것이 가능하다.

이 경우, 검출 스위치(47)는, 피스톤(40)의 위치가 검출가능하면, 어떠한 형태를 지녀도 상관없다. 예를 들면, 이 스위치는 포토인터럽터나(photointerrupter), 마이크로스위치(microswitch)나, 포텐셔센서(potentiosensor) 등이어도 상관없다. 또한, 센서 도구(46) 및 검출 스위치(47)도, 도 2에 도시한 것과 같이 실린더(43) 근방에 배치할 필요도 없고, 솔레노이드(42) 근방에 배치하여, 솔레노이드(42)의 회전각도로부터 피스톤(40)의 위치를 검출하는 것도 가능하다. 본 발명에 있어서는, 이들 구성은 피스톤의 위치를 검출하는 피스톤 위치 검출유닛의 일례로서 예시되어 있다.

도 3은 시스템 블록도이다. 시스템 전체를 제어하고 있는 시스템 제어부(301)는, 프로그램 격납부, 안압값을 보정하기 위한 데이터가 격납된 데이터 격납부, 각종 디바이스와의 입출력을 제어하는 입출력 제어부, 및 각종 디바이스로부터 얻어진 데이터를 연산하는 연산 처리부를 갖고 있다.

조작자가 측정부(110)를 피검안 E에 배치하고 측정부(110)가 측정 개시를 행하는 조이스틱(101)을 전후 좌우로 기울였을 때에 취득된 X, Z축의 경사 각도 입력(302)과, 조작자가 조이스틱(101)을 회전시켰을 때에 취득된 Y축 인코더 입력(303)과, 측정 개시 버튼을 눌렀을 때의 측정 개시 스위치(304)로부터의 입력이 조이스틱(101)으로부터 시스템 제어부에 접속되어 있다.

(도시하지 않은) 베이스(100) 위의 조작패널(305)에는, 프린트 버튼이나 턱받이 상하 버튼 등이 배치되어 있다. 조작자가 버튼 입력시에, 패널은 대응하는 신호를 시스템 제어부에 통지한다.

CCD(28)로 촬상된 피검안 E의 전안부 상(anterior ocular segment image)은, 메모리(306)에 격납된다. 메모리(306)에 격납된 화상으로부터 피검안 E의 동공과 각막 반사 상을 추출하여 얼라인먼트 검출을 행한다. 또한, CCD(28)로 촬상된 피검안 E의 전안부 상은, 문자 및 도형 데이터와 합성되어, LCD 모니터(116) 위에 전안부 상, 측정값 등이 표시된다.

수광소자(34)로 수광된 각막 변형 신호와, 공기실(23) 내에 배치된 압력센서(45)로부터의 신호는 메모리(306)에 격납된다. 수광소자(34)를 포함하고, 각막이 어떻게 변형했는지를 나타내는 각막 변형 신호를 검출하여 피검안의 안압을 측정하도록 구성된 구성은, 본 발명에 있어서 안압 측정유닛으로서 기능하는 구성의 일례로서 묘사되어 있다.

X축 모터(103), Y축 모터(104), Z축 모터(108), 및 턱받이 모터(113)는, 모터 구동회로(312)를 거쳐, 시스템 제어부(301)로부터의 지령에 의해 구동된다. 측정용 광원(37), 전안 조명 광원(30a, 30b), 및 고시용 광원(38)은, 광원 구동회로(311)를 거쳐, 시스템 제어부(301)로부터의 지령에 의해 점등, 소등, 및 광량 변경을 제어한다.

솔레노이드(42)는, 시스템 제어부(301)로부터의 신호에 의해 제어된다. 시스템 제어부(301)는 솔레노이드 구동회로(310)를 거쳐 구동전류를 변경하고 솔레노이드(42)에 전압 인가의 ON/OFF을 행한다.

본 실시예에서는, 솔레노이드(42)에 대해서 로타리 솔레노이드를 사용하고 있다. 이 로타리 솔레노이드는, 전압을 인가하면 구리 와이어를 감은 코일 내부에서 가동식의 핀이 움직이고, 베어링 등의 메커니컬 부품(mechanical components)에 의해 직선운동을 회전운동으로 변환하는 구조로 되어 있고, 또한, 로타리 토크는 일정한 방향으로 한정되어 있기 때문에, 내장의 코일 스프링에 의해 초기 위치로 되돌아가는 구조로 되어 있다.

솔레노이드 구동회로(310)의 제어 하에, 솔레노이드(42)에 흐르는 구동전류의 값이 높게 설정되면, 솔레노이드(42)에 높은 토크가 발생한다. 이것에 의해 솔레노이드를 고속으로 회전시키는 것이 가능하다. 또한, 로타리 솔레노이드에는, 초기 위치로 되돌아가기 위한 코일 스프링이 내장되어 있다. 그 때문에, 솔레노이드(42)에 미소 전류를 흘려 코일 스프링과의 밸런스를 유지하면서, 전류값을 제어함으로써 솔레노이드(42)를 임의의 각도로 이동 및 유지하는 것이 가능하다. 이때, 솔레노이드 구동회로(310)를 포함하고 피스톤(40)을 동작시키도록 구성된 구성은, 본 발명에 있어서 피스톤의 동작을 제어하는 피스톤 제어부의 일례이다. 즉, 본 예에서는, 피스톤은 솔레노이드에 의해 작동되고, 피스톤 제어부는 이 솔레노이드의 구동전류의 가변제어와 ON/OFF 제어에 의해 피스톤을 제어한다.

다음에, 본 발명의 효과에 대해, 종래의 제어방법, 즉 피스톤(40)의 동작 개시 위치를 실린더(43)의 최단부에서 설정한 경우와 본 제1 실시예를 비교하여 설명한다.

처음에, 종래기술의 안압 측정시에 있어서의 시스템 제어부(301)에 의한 솔레노이드 제어에 대해 도 4a 내지 도 5을 참조하여 설명한다. 도 4a 내지 4c는, 도 2에 나타낸 광학 구성도로부터 공기 분사 유닛만 잘라낸 도면이다. 도 4a∼도 4c의 각각은 솔레노이드(42)의 통전 상태와 그 때의 피스톤(40)의 위치를 나타내는 도면이다. 단, 설명을 용이하게 하기 위해, 종래기술에 필요하지 않은 센서 도구(46)와 검출 스위치(47)의 기재는 생략하고 있다. 도 5는 솔레노이드 제어신호와, 그 때의 안압 측정시에 압력센서(45)에 의해서 얻어진 공기실(23) 내의 압력신호, 및 수광소자(34)에 의해서 검출된 피검안 E의 변형 상태(이후, 각막 변형 신호라고 부른다)의 관계를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 횡축은 측정 개시시로부터의 시간을 나타내고, 종축은 각 신호의 레벨을 나타내고 있다.

더구나, 도 5에 나타낸 기간 A1은, 압력신호 및 각막 변형 신호의 검출 개시로부터 각막 변형 신호의 최대값 P1까지의 기간을 나타낸다. 이 기간은, 도 4a로부터 도 4b로의 상태 변화에 대응하고 있다. 마찬가지로, 도 5의 기간 B1은, 솔레노이드(42)에의 구동전류를 정지한 상태에 대응한다. 이 기간은, 도 4b로부터 도 4c로의 상태 변화에 대응하고 있다. 도 5의 솔레노이드 제어신호는, T0으로부터 T1까지의 솔레노이드의 통전 기간을 나타내고 있다. 본 제1 실시예에서는, 솔레노이드의 통전 기간과 기간 A1은 일치한다.

도 4a는, 솔레노이드(42)에 통전 개시 직전의 피스톤 위치이다. 피스톤(40)은, 솔레노이드(42)에 내장된 코일 스프링의 토크에 의해, 초기 위치인 실린더의 시단(始端)에 고정되어 있다. 피검안과 장치의 얼라인먼트가 완료하고, 안압 측정이 개시되면, 시스템 제어부(301)는 솔레노이드(42)를 고속으로 구동하여, 공기실(23) 내의 공기를 솔레노이드(42)에 의해 밀어 올려지는 피스톤(40)에 의해 압축한다. 공기실(23)의 내부 압력이 상승함에 따라, 노즐(22)로부터 공기가, 피검안 E의 각막 Ec을 향해 분출되어 각막의 압평이 개시된다.

상기한 것과 같이, 수광소자(34)에 입사되는 광량은, 분출 공기에 의해 각막 Ec이 압평된 순간에 최대가 되도록 설계되어 있다. 도 5에서 각막 변형 신호가 최대값이 되는 점 P1은, 각막 Ec이 볼록 상태에서 오목 상태로 변하는 순간을 나타낸다. 시스템 제어부(301)는, 이 각막 변형 신호의 최대값을 검출하면, 솔레노이드(42)의 구동전류를 정지하고, 동시에 입력된 도 5의 원(circle)으로 표시된 압력 신호값으로부터 피검안 E의 안압값을 산출한다.

일반적으로 정상안의 안압값은 10∼20mmHg의 범위이고, 녹내장 등의 안질환을 갖는 눈의 안압은 20mmHg 이상의 고안압값을 갖는다. 그 때문에, 장치에서는 0∼60mmHg 정도의 폭넓은 측정 범위를 갖는 것이 요구되고, 실린더(43)의 용적과 피스톤(40)의 가속도는, 그 최대 안압값을 측정가능하게 설계되어 있다. 바꿔 말하면, 최대 안압값 이하의 일반적인 안압값을 갖는 피검안에 대해서는, 장치의 실린더 용적은 지나치게 크다고 할 수 있다.

그 때문에, 종래의 측정에서는, 솔레노이드(42)의 구동전류를 줄이고, 또한 구동 전류 정지의 타이밍을 빠르게 함으로써 피검안에의 불필요한 공기의 분사를 절감하는 제어를 행하고 있었다.

그러나, 피스톤(40)은 자신의 무게에 의한 관성력을 갖고 있어, 솔레노이드(42)에의 구동전류를 정지한 후에도, 계속하여 움직인다는 것을 알 수 있다.

도 4b는, 도 5에서의 점 P1이 검출된 순간의 피스톤(40)의 위치를 나타낸다. 또한, 도 4c는 최종적으로 피스톤(40)이 정지한 위치를 나타낸다. 피스톤(40)은, 구동전류를 정지한 후에도, 거의 같은 속도를 유지한 채 도 4b의 위치로부터 도 4c의 위치로 이동하여, 도 4b의 사선으로 표시된 실린더(43) 내의 잔류 공기를 압축한다. 그 결과, 압축된 공기는, 피검안에 대해 측정에 불필요한 공기로서 분사된다. 도 5에 나타낸 기간 B1은, 피스톤(40)이 관성력에 의해 이동했을 때의, 각막 변형 신호와 압력신호와의 관계를 나타낸다. 솔레노이드(42)에의 구동전류를 정지한 후에도, 피스톤(40)은 실린더(43) 내의 공기를 계속하여 압축하여, 공기실(23)의 압력을 계속하여 상승시키는 것이 알려져 있다. 그 결과, 노즐(22)로부터 분출된 공기에 의해, 각막 Ec의 상태가 압평 상태로부터 오목 상태로 변형된다. 이 때문에 각막 변형 신호값이 감소한다.

피스톤(40)이 도 4c의 상태에서 정지한 후에는, 솔레노이드(42)에 내장된 코일 스프링의 토크에 의해, 피스톤이 도 4a에 도시된 초기 위치인 실린더의 시단으로 복귀한다.

공기의 분사가 정지됨으로써 각막 Ec의 상태는 오목 상태로부터 압평 상태를 거쳐 통상의 볼록 상태로 되돌아간다는 점에 유념한다. 그때, 각막 변형 신호는 도 5에 나타낸 것과 같이 제2 피크점 P2을 갖게 된다.

또한, 본 실시예에서는, 솔레노이드(42)의 구동 전류 정지의 타이밍은 중요한 것이 아니기 때문에, 각막 변형 신호의 최대값을 검출한 후에 구동전류를 정지시키는 경우에 대해서 설명하였다. 상세한 설명은 생략하지만, 각막 변형 신호의 피크값의 검출이 가능하다면, 예를 들면, 각막 변형 신호나 압력신호가 소정의 임계값을 넘는 순간에 구동전류를 정지시켜도 상관없다.

이미 상기에서 설명한 것처럼, 종래의 비접촉 안압계의 실린더(43)는 최대 안압을 기준으로 설계되어 있기 때문에, 피스톤(40)의 관성력에 의해, 피검안에 대해 측정에 불필요한 공기를 분사하는 것이 문제였다. 따라서, 본 발명에서는, 피스톤(40)의 동작 개시 위치를 변경하여, 실린더(43)의 초기 용적을 변경(감소)함으로써, 상기 문제를 해결하고 있다.

다음에, 본 제1 실시예의 상세에 대해, 도 6a 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

도 6a 및 6c의 각각은, 도 2에 나타낸 광학 구성도로부터 공기 분사 유닛만 잘라낸 도면이다. 도 6a∼도 6c의 각각은 솔레노이드(42)의 통전 상태와 그 때의 피스톤(40) 위치를 나타내는 도면이다. 도 7은 안압 측정시에 압력센서(45)에 의해 얻어진 공기실(23) 내의 압력신호와, 수광소자(34)에 의해서 검출된 각막 변형 신호와의 관계를 나타낸 것이다. 횡축은 측정 개시시로부터의 경과 시간, 종축은 각 신호의 레벨을 나타내고 있다. 도 5와 마찬가지로, 점선은 각막 변형 신호, 실선은 압력신호(압력신호 2)를 나타낸다. 또한, 비교를 위해, 종래의 제어방법에 있어서의 압력신호(압력신호 1)를 일점쇄선으로 나타내고 있다. 상기 설명한 것과 같이, 본 제1 실시예에서는, 솔레노이드의 통전 기간과 상기 기간 A1은 일치하고 있기 때문에, 솔레노이드 제어에 관한 설명은 생략한다.

도 6a는, 본 발명에 있어서의 피스톤(40)의 동작 개시 위치를 나타내고 있다. 이 경우, 도 4a에 나타낸 구성에 대해, 전술한 센서 도구(46)와 검출 스위치(47)가 추가되어 있고, 센서 도구(46)가 검출 스위치(47)에 의해 검출된 위치를 피스톤(40)의 동작 개시 위치로서 설정하고 있다. 여기에서, 피스톤(40)의 동작 개시 위치를 검출하기 위한 센서 도구(46)와 검출 스위치(47)의 위치 관계는, 임의의 최대 안압값을 얻기 위해 필요한 최적 위치로 설정되어 있다. 예를 들면, 최대 30mmHg의 안압을 갖는 피검안을 측정하기 위해 필요한 실린더(43)의 용적을 용이하게 산출할 수 있다. 따라서, 산출된 실린더 용적이 취득되는 위치에 검출 스위치(47)를 설치함으로써, 최대 30mmHg의 안압을 상한으로 한 측정계를 구성하는 것이 가능해진다.

측정이 개시되면, 종래 제어동작과 마찬가지로 도 7의 기간 A1에 있어서, 솔레노이드(42)가 통전되어 피스톤이 고속으로 구동된다. 피스톤(40)이 실린더(43) 내부를 고속으로 이동하면, 공기실(23)의 압력신호가 상승하고, 노즐(22)로부터의 공기 분사에 의해 각막 Ec의 압평이 개시된다. 그 결과, 각막 변형 신호도 상승을 시작한다.

피검안의 안압값이 검출 스위치(47)에 의해 설정된 최대 안압값보다 작은 경우, 시스템 제어부(301)는 도 6a의 위치로부터 시작한 피스톤(40)이 도 6c에 나타낸 실린더(43)의 종단에 이르기 전에 각막 변형 신호 피크값 P1을 검출한다(도 7).

각막 변형 신호 피크 P1이 얻어지면, 시스템 제어부(301)는 솔레노이드(42)로의 구동전류를 정지하고, 동시에 입력된 도 5의 원으로 표시된 압력 신호값으로부터 피검안 E의 안압값을 산출한다.

도 6b는, 각막 변형 신호 피크 P1이 얻어진 순간의 피스톤 위치를 나타낸다. 이 경우, 피스톤(40)은, 종래 제어 동작에서 설명한 것과 같이, 실린더(43)로의 구동전류를 정지한 후에도 관성력에 의해 실린더(43)의 종단인 도 6c의 위치까지 계속하여 이동한다.

그러나, 피스톤(40)의 동작 개시 위치가 종래 제어 동작보다도 전방의 위치로 변경되어 있기 때문에, 도 6b의 위치로부터 도 6c의 위치까지의 거리는, 종래 제어 동작보다도 충분히 짧다. 이 때문에, 도 6b에 도시된 사선부에 대응하는 잔류 공기량도 종래 제어 동작에서보다 충분히 작다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 6b의 상태로부터 도 6c의 상태까지의 기간에 대응하는 도 7에 표시된 기간 B2, 즉 피스톤(40)이 관성력에 의해 이동하는 시간도, 종래 제어 동작에서의 기간 B1보다 짧다.

이상과 같이, 피스톤(40)의 동작 개시 위치를 변경하여, 실린더(43)의 초기 용적을 변경함으로써, 피검안에 대한 불필요한 공기의 분사가 억제되어, 피검안의 안압값에 따라 최적의 공기량의 분출이 가능해진다.

마지막으로, 본 발명을 이용한 실시예의 일례에 대해, 도 8의 측정 절차의 흐름도를 사용하여 설명한다.

우선, 측정 개시 전의 준비에 대해 간단히 설명한다. 검사자는, 피검자에게 턱받이(112)에 턱을 싣게 하고, 피검안의 Y축 방향을 소정의 높이가 되도록 턱받이 모터(113)를 이용해서 조정한다. 검사자는 LCD 모니터(116)에 표시된 피검안 E의 각막 반사 상이 표시되는 위치까지 조이스틱(101)을 조작하여, 측정 개시 버튼을 누른다.

검사자가 측정 개시 버튼을 누르면, 장치는 오토 얼라인먼트를 개시한다. 얼라인먼트시에는, 각막 Ec에 의해 결상한 각막 휘점은 프리즘 조리개(26)에 의해 분할되고, 전안 조명 광원(30a, 30b)은 피검안 E을 조명한다. 결과로 생긴 피검안 E의 상은 전안 조명 광원(30a, 30b)의 휘점 상과 함께, CCD(28) 위에 결상된다. 시스템 제어부(301)는, 이 촬상된 피검안 E의 전안부 상을 메모리(306)에 격납하고, 피검안 E와 각막 반사 상으로부터 추출된 각 휘점의 위치 정보에 근거해서 모터 구동회로(312)를 거쳐 얼라인먼트를 행한다. 얼라인먼트가 완료한 후, 장치는 이하의 순서로 측정을 개시한다.

스텝 S100에서, 시스템 제어부(301)는 솔레노이드(42)에 대해 미소 전류를 흘림으로써 피스톤(40)을 저속으로 구동하여, 피스톤(40)을 동작 개시 위치까지 이동시킨다. 피스톤의 동작 개시 위치는, 피스톤 위치 검출 스위치(47)에 의해서 취득된 검출 결과에 의해 정해진다. 피스톤의 동작 개시 위치가 검출된 후에는, 시스템 제어부(301)는 솔레노이드(42)에 내장된 코일 스프링의 복귀력과의 밸런스를 취하면서, 피스톤(40)을 검출 위치에 유지하는 제어를 개시한다. 본 실시예에서는, 피스톤 위치 검출 스위치(47)는, 최대 30mmHg의 안압을 갖는 피검안의 측정에 필요한 실린더 용적을 확보하는 위치에 설정되어 있는 것으로 한다. 이 피스톤(40)을 동작 개시 위치까지 이동시켜 이 동작 개시 위치에서의 유지를 행하는 구성은, 본 발명에 있어서, 이 피스톤(40)이 실린더(43) 내부에서 공기를 압축할 때의 초기 용적을 변경할 수 있는 피스톤 용적 변경유닛의 일례로서 기술되어 있다. 피스톤 제어유닛은, 전술한 피스톤 위치 검출유닛에 의해 취득된 검출 결과에 근거하여 전술한 피스톤의 이동 및 유지를 행한다. 또한, 해당 피스톤 용적 변경유닛은, 전술한 것과 같이 피스톤(40)의 동작 개시 위치를 변경함으로써 초기 용적을 변경한다.

피스톤(40)이 동작 개시 위치까지 이동되었다는 것이 판정되면, 스텝 S101에서, 시스템 제어부(301)는 솔레노이드(42)에 흐르는 전류값을 증가시켜서, 피스톤(40)을 고속으로 구동함으로써 안압 측정을 개시한다. 이때 솔레노이드(42)에 흐르는 전류는, 피스톤의 동작 개시 위치에 의해 결정된 실린더 용적으로부터 산출되고, 노즐(22)로부터 분출되는 공기압에 의해 30mmHg를 측정할 수 있도록, 미리 공장 출하시에 보정된 값이다.

스텝 S102에서는, 시스템 제어부(301)는 측정된 안압값이 30mmHg보다 작은지 아닌지 판정한다. 스텝 S100에서 피스톤(40)의 측정 개시 위치를 변경했기 때문에, 본 실시예에 따른 장치는 30mmHg까지의 피검안만 측정할 수 있다. 이 때문에, 시스템 제어부(301)는 측정된 안압값이 30mmHg인지 아닌지 판정한다. 측정된 안압값이 30mmHg보다 작은 경우에는, 처리가 스텝 S103으로 이행한다. 스텝 S103에서는, 실제로 측정을 행한다. 그후 처리는 스텝 S104로 이행하여, 소정 회수의 측정을 완료했는지 판정한다. 측정 회수가 소정 회수에 도달하지 않으면, 처리는 S103로 되돌아가 다시 측정을 행한다. 측정 회수가 소정의 회수에 도달하면, 안압 측정을 종료한다. 소정의 회수가 1회라고 정해져 있으면, 스텝 S101의 측정 조건이 유지되기 때문에, 안압 측정을 종료한다. 이때, 스텝 S104에 있어서 측정이 더 필요하다고 판단된 경우에는, 다시 측정을 행하는 스텝 S103을 거친 후에 스텝 S102로 처리가 되돌아가, 측정 개시 위치의 변경이 필요한지 여부를 판정하는 방식으로 하는 것도 가능하다. 예를 들면 안압값이 30mmHg에 가깝고 장치가 측정을 더 행함에 따라 안압값이 증가하는 경우에는, 해당 구성은 적절히 그러한 상황에 대응할 수 있다. 또한, 전술한 측정된 안압값이 소정값 이상인지 아닌지에 대해서는, 판단유닛으로서 기능하는 시스템 제어부(301)에서의 영역에 의해 판단된다.

이 경우, 스텝 S103에서의 측정시의 피스톤의 동작 개시 위치는, 30mmHg의 모드인지 60mmHg의 모드인지에 따라 다르다. 시스템 제어부(301)가 스텝 S102에서 피검안의 안압값이 30mmHg보다 작다고 판단한 경우에는, 스텝 S100에서 지정한 검출 위치로부터 피스톤(40)의 구동이 개시된다.

또한, 시스템 제어부(301)가 스텝 S102에서 피검안의 안압값이 30mmHg 이상이라고 판단한 경우에는, (후술하는) 60mmHg 모드에서의 피스톤의 동작 개시 위치로부터 측정을 행한다.

다음에, 스텝 S102에서, 측정 결과가 30mmHg 이상이라고 판단되었을 때의 시스템 제어부(301)에 의해 행해지는 제어 동작에 대해 설명한다. 상기한 것과 같이, 스텝 S101에서 설정한 피스톤(40)의 동작 개시 위치에서는, 30mmHg 이상의 안압을 측정하는 것이 불가능하다. 따라서, 시스템 제어부(301)는, 스텝 S105에서 피스톤 개시 위치를 실린더(43)의 구동 시단으로 변경한다(스텝 S105). 이 경우의 제어동작으로서는, 시스템 제어부(301)는 솔레노이드(42)에의 통전을 정지하는 것만이 요구된다. 이것에 의해 피스톤(40)은 솔레노이드(42)의 코일 스프링의 복귀력에 의해, 실린더(43)의 구동 시단에 자동적으로 이동한다. 즉, 안압이 소정의 값 이상인 경우에는, 피스톤 용적 변경유닛은 피스톤의 초기 용적을 증가시킨다. 피스톤(40)의 동작 개시 위치가 변경된 후에, 시스템 제어부(301)는 스텝 S106에서, 60mmHg 측정용의 전류값의 측정을 개시한다. 이 경우, 30mmHg의 측정과 마찬가지로, 60mmHg의 측정용의 설정 전류값도 미리 공장 출하시에 보정된 값이다.

이상의 흐름도에 따라 안압 측정이 완료한 후에는, 시스템 제어부(301)는 좌우 눈을 전환하고 측정 결과를 인쇄하는 통상의 측정 루틴에 따라 제어 동작을 행하고, 모든 작업을 종료한다.

본 실시예에서는 하나의 검출 스위치를 예로 들어 설명했다. 그렇지만, 15mmHg용, 30mmHg용 45mmHg용 등의 복수의 검출 스위치를 갖는 것도 가능하다. 1번째의 안압 측정에서는 30mmHg의 실린더 용적으로 측정을 행하고, 이후의 안압 측정에서는 1번째의 측정 결과에 따른 피스톤(40)의 동작 개시 위치를 설정함으로써, 피검안에 대하여 보다 적은 최적의 공기의 분사량으로 측정을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 1번째의 측정 결과가 10mmHg이었을 경우, 피스톤의 동작 개시 위치를 15mmHg의 검출 스위치 위치에 따라 설정함으로써 보다 쾌적한 공기량으로 측정을 행하는 것이 가능해진다. 또한, 본 실시예에서는 당초 30mmHg의 모드에서 측정을 개시하고, 필요에 따라 스텝 S106에서 60mmHg의 모드에서 측정을 행하는 경우에 대해서 예시했다. 그러나, 60mmHg의 모드에서 측정을 개시하고, 측정값이 30mmHg이하인 경우에 30mmHg의 모드로 이행하여 측정을 행해도 된다. 즉, 안압 측정유닛에 의해 측정된 안압이 소정의 값이하인 경우, 피스톤 용적 변경유닛에 의해 피스톤의 초기 용적이 감소하게 된다.

또, 응용 예로서, 검출 스위치(47)를 디지털적인 검출유닛 대신에, 포텐셔미터(potentiometer) 등의 아날로그 검출유닛을 사용함으로써 한층 더 유연한 제어 동작을 행하는 것이 가능해진다. 예를 들면, "1번째의 측정 결과 + 5mmHg"이 측정가능한 최대 안압값에 대응하는 위치에 2번째 이후의 측정 절차의 피스톤의 동작 개시 위치를 설정하면, 모든 피검안에 대하여 보다 최적의 공기를 분사하는 것이 가능해진다. 즉, 이러한 경우, 피스톤 용적 변경유닛은, 측정된 안압에 소정의 값을 가산해서 얻은 안압에 따라 피스톤의 초기 용적을 변경한다.

(제2 실시예)

일반적으로, 피스톤(40)의 동작 개시 위치가 결정되어 있는 종래 제품의 경우와 같은 구조에서는, 피검안에 대한 공기 분출 시간의 경감을 목적으로서 실린더(43)의 중앙 부근에 공기 배출용의 구멍이 형성되어 있다.

피스톤(40)이 구멍을 지나쳐 갈때 까지는 실린더(43) 내의 공기 압축이 행해지지 않기 때문에, 피스톤(40)은 공기저항 없이 그 구동속도를 상승시키고, 구멍을 지나간 후에 공기의 압축을 개시한다. 피스톤(40)을 같은 힘으로 구동시키는 것으로 한다. 이 경우, 공기 압축 개시 시의 초기 속도가 빠르면, 그 만큼 피검안에 분출되는 공기속도도 빨라진다. 그 결과, 측정에 필요한 압력에 도달하는 시간이 짧아진다. 제1 실시예에 따른 구성에서는, 피스톤(40)의 구동 개시 위치가 임의의 위치로 설정되어 있기 때문에, 실린더에 어떠한 구멍도 형성할 수 없고, 공기 압축 개시 시의 피스톤(40)의 초기 속도를 증가시킬 수 없다고 하는 결점이 있었다.

이러한 상황 하에서, 제1 실시예에 맞서, 공기 압축 개시 시의 피스톤(40)의 초기 속도를 빨리하는 것을 목적으로서, 이하의 제2 실시예를 제안한다.

도 9a 및 9b는, 본 제2 실시예를 실시하기 위한 특징인 피스톤(40)의 구조도를 나타낸다. 도 9a는, 피스톤(40)을 공기 이송관(44)으로부터 본 도면이다. 도 9b는 그 피스톤의 단면도이다.

피스톤(40)은 주로, 공기 압축부(40a), 구동부(40b) 및 바이어싱(biasing) 유닛인 스프링(40c)의 3개의 부품으로 구성되어 있다. 이 경우, 본 실시예에서 제안하는 피스톤이 종래의 피스톤(40)과 크게 다른 점은, 공기 압축부(40a)의 중심부에는 구멍이 형성되어 있다는 점이다. 이 구멍은, 피스톤(40)에 있어서, 실린더(43) 내의 공기를 압축하는 쪽으로부터 실린더(43)의 외부에 이르는 피스톤(40)의 뒷쪽까지 연장되는 공기 통로(air path)가 된다. 한층 더, 구동부(40b)와 또 다른 부품 간의 거리가 짧아지면 그 구멍이 폐쇄되는 구조인 것도 중요한 포인트가 된다.

본 실시예는, 도 9b와 같이, 구동부(40b)의 볼록부의 테이퍼 구조 및 고무 링(40d)에 의해, 이 구멍을 용이하게 폐쇄할 수 있는 구조를 가지고 있다. 이 테이퍼 구조 및 고무 링은, 전술한 공기 통로의 개폐를 행하는 구동 밸브로서 기능한다.

또한, 스프링(40c)은 공기 압축부(40a)와 구동부(40b)가 일정한 거리 L로 유지되도록 배치되어 있다. 또, 공기 압축부(40a)와 구동부(40b) 양쪽은, (도면에 나타나 있지 않은) 가이드 부재에 의해 가이드되므로, 스프링(40c)의 바이어싱 축 방향으로만 이동할 수 있다.

스프링(40c)의 바이어싱력(biasing force)에 의해 구동부(40b)와 공기 압축부(40a)가 일정 거리 L로 유지되어 있는 상태에서는, 도 9b의 점선 화살표로 나타낸 것과 같이, 공기 압축부(40a)의 중심에 형성된 구멍으로부터 피스톤 후방까지 연장되어 있는 공기 통로가 확보되어 있다. 자연상태에서는, 공기 압축부(40a)와 구동부(40b)가, 스프링(40c)의 바이어싱력에 의해 분리되고, 공기 통로도 확보된다.

구동부(40b)와 공기 압축부(40a)와의 거리를 L1(<L)로 변경시키는 방향으로 스프링(40c)에 힘을 인가하는 것으로 한다. 이 경우, 스프링(40c)의 스프링 계수를 k라고 하면, 스프링(40c)의 탄성력은 k × (L - L1)이 되고, 공기 통로의 면적은 구동부(40b)의 볼록부의 테이퍼 구조에 의해 감소한다.

스프링(40c)에 인가되는 힘이 증가함에 따라 공기 압축부(40a)와 구동부(40b)의 2부품의 거리가 근접하면, L1=0의 경우에 있어서 구동부(40b)에 설치된 볼록부가 공기 압축부(40a)의 구멍을 폐쇄한다. 그 결과, 공기 통로가 폐쇄 상태가 된다. 또한, 폐쇄 상태시에 있어서의 스프링(40c)의 탄성력은, k×L이 된다.

이 경우, 공기 압축부(40a)에 형성된 구멍의 지름은, 피스톤 지름에 비해 충분히 작아서 (후술하는) 기능을 만족하도록 설계되어 있다.

또한, 본 실시예에서는 설명을 쉽게 하기 위해 바이어싱 유닛으로서 스프링을 사용하고 있지만, 동등의 기능을 갖는 바이어싱 유닛이면 또 다른 유닛을 사용해도 된다. 이 바이어싱 유닛은, 구동 밸브를 동작시켜서 공기 통로의 개폐를 행하는 구동 밸브 동작 유닛을 구성한다. 피스톤(40)의 실린더(43) 내의 위치가 소정의 위치로 설정되거나 또는 피스톤(40)의 이동 속도가 소정의 속도 이상이 될 때, 피스톤(40)의 바이어싱 유닛의 바이어싱력보다 큰 힘이 구동 밸브에 인가된다. 그 결과, 공기 통로를 폐쇄하는 동작이 구동 밸브에 의해 행해지게 된다. 또한, 바이어싱 유닛은 공기 통로를 개방하는 방향으로 이 바이어싱력을 구동 밸브에 인가한다.

제2 실시예에서 설명하는 기기는, 상기의 피스톤 구조 이외에 제1 실시예와 같기 때문에, 각 기기의 구성 및 원리와 계측 절차의 설명은 생략할 것이다.

이하에서는, 제1 실시예와 같은 제어 동작을 행했을 때, 특징적인 피스톤 형상에 의해 압력신호와 각막 변형 신호가 어떻게 변화되는지에 대해서는, 도 10a ∼도 12을 참조하여 설명할 것이다.

도 10a 내지 10d는 본 실시예의 솔레노이드 제어 시의 피스톤의 위치와 그 상태를 나타낸다. 도 10a는, 피스톤의 초기 위치를 나타낸다.

이 상태에서, 솔레노이드에 통전을 개시하면, 구동부(40b)에 솔레노이드의 힘 F가 인가되어 피스톤이 가속된다. 이 경우에, 도 11은 스프링력과 솔레노이드의 가속도에 의한 공기 압축부(40a)에 인가된 힘과의 관계를 나타낸다. 횡축이 시간 t, 종축은 힘 f를 나타낸다. 공기 압축부(40a)의 질량을 m이라고 하고, 가속도α의 힘으로 스프링(40c)을 밀면, 피스톤 내의 마찰과 관성의 법칙에 의해 공기 압축부(40a)에는 스프링(40c)을 밀어서 압축하는 방향으로 m×α의 힘이 작용한다. 스프링력 k×(L-L1)보다도, 솔레노이드에 의한 힘 m×α이 많이 크기 때문에, 구동부(40b)와 공기 압축부(40a)의 양쪽 부품 간의 거리 L1이 감소하고, m×α= k×L, 즉 L1=0이 되는 순간에 도 10b에 도시된 것과 같이 공기 통로가 폐쇄된다. 그 순간의 시간을 T2로 해서, 한층 더 설명을 계속한다.

도 12는, 솔레노이드 제어신호와, 본 실시예의 피스톤을 이용한 경우에 있어서의 공기실(23) 내의 압력신호, 및 피검안 E에 대응하는 각막 변형 신호의 관계를 나타낸다. 도 12를 참조하면, 횡축은 측정 개시 시로부터의 시간을 나타내고, 종축은 각 신호의 레벨을 나타낸다. 도 5와 마찬가지로, 점선은 각막 변형 신호, 실선은 압력신호(압력신호 3)를 나타낸다. 또, 비교를 위해, 제1 실시예에 따른 제어방법에 있어서의 압력신호(압력신호 2)를 일점쇄선으로 나타낸다.

한층 더, 설명을 쉽게 하기 위해, 솔레노이드 제어신호에 의거한 구동시간과 ON/OFF의 타이밍은 같다.

상술한 것과 같이, 초기 상태 T0로부터 전술한 T2까지의 기간에서는, 피스톤(40)에 형성된 공기 통로를 통해서 공기가 빠져나도록 구성된 구조로 인해, 솔레노이드(42)에의 통전을 개시해도, 실린더(43)의 내부 압력은 상승하지 않는다.

따라서, 피스톤(40)은 공기 마찰저항 없이 계속해서 가속하여, T2 직후에 공기의 압축을 개시한다.

그 때문에, 본 제2 실시예에서는 제1 실시예에 비해 압축 개시 시의 피스톤의 초기 속도가 빠르고, 압력신호의 기울기가 크다. 이 때문에, 압력신호의 검출 개시로부터 P1점까지의 기간이 종래기술의 A1(T1 - T0)에 대해서 기간 A2(T1-T2)이 된다. 이것에 의해 보다 단시간에 원하는 압력을 얻는 것이 가능해진다.

상기 설명한 바와 같이, 제2 실시예에서 제안한 피스톤(40)의 구조로 제1 실시예를 실시함으로써 상승적 효과를 얻는 것이 가능하다. 제1 실시예에서는 도 5의 B1 구간을, 제2 실시예에서는 도 5의 A1 구간을 짧게 하는 것이 가능하다.

또한, 제2 실시예에 나타낸 피스톤(40)의 형상을 사용함으로써 다른 장점이 취득될 수 있다. 도 10c는, 측정 종료시의 피스톤(40)의 위치를 나타낸다.

일반적인 피스톤 형상은, 이 상태에서의 피스톤이 피스톤 구동의 초기 위치로 돌아갈 때에, 실린더(43) 내의 기압이 떨어져 노즐(22)로부터 피검안의 눈물이나 공기 중의 먼지 등을 빨아들이는 문제가 있었다. 한편, 본 제2 실시예에서 제안한 피스톤 형상의 경우, 솔레노이드(42)의 복귀 스프링의 힘 F'의 방향과 스프링(40c)의 탄성력 k×L의 방향이 일치하기 때문에, 도 10d에 도시한 바와 같이 피스톤(40)의 공기 통로를 개방하는 방향으로 힘이 작용한다. 공기 통로가 개방되면, 피스톤이 초기 위치로 되돌아갈 때에도 실린더(43) 내의 기압은 떨어지지 않기 때문에, 노즐(22)로부터 눈물이나 먼지 등의 흡입이 발생하지 않는다.

(그 외의 실시예)

또한, 본 발명은, 이하의 처리를 실행함으로써도 실현될 수 있다. 즉, 이 처리는 전술한 실시예의 각 기능을 실현하는 소프트웨어(프로그램)를, 네트워크 또는 각종 기록매체를 거쳐 시스템 또는 장치에 공급하고, 그 시스템 또는 장치의 컴퓨터(또는 CPU나 MPU 등)가 프로그램을 판독하여 실행하는 것을 포함한다.

본 발명은 예시적인 실시 예를 참조하면서 설명되었지만, 본 발명은 이 개시된 예시적인 실시 예에 한정되는 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 이하의 특허청구범위의 범주는 모든 변형 및 균등구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

1. 실린더 내에 배치되어 동작 개시 위치에서 동작하는 피스톤에 의해 실린더 내의 공기를 압축하고, 압축한 공기를 상기 실린더 내부로부터 피검안의 각막을 향해 분사함으로써 상기 각막을 변형하는 각막 변형유닛과, 상기 피스톤의 동작을 제어하는 피스톤 제어유닛과, 상기 각막의 변형 상태를 검출하여 상기 피검안의 안압을 측정하는 안압 측정유닛을 포함하는 비접촉 안압계로서,
   상기 피스톤이 공기의 압축을 시작할 때 상기 실린더 내부에서 상기 피스톤의 동작 개시 위치를 변경하는 것에 의해 상기 실린더 내부에서 상기 공기의 초기 용적을 변경하는 피스톤 용적 변경유닛을 구비하는, 비접촉 안압계.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 피스톤의 위치를 검출하는 피스톤 위치 검출유닛을 더 구비하고,
   상기 피스톤 제어유닛은, 상기 피스톤 위치 검출유닛에 의해 취득된 검출 결과에 근거하여 상기 피스톤을 상기 동작 개시 위치로 이동시키고 상기 피스톤을 상기 동작 개시 위치에서 홀드(hold)하는, 비접촉 안압계.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 피스톤은 솔레노이드에 의해 동작되고, 상기 피스톤 제어유닛은 상기 솔레노이드로의 구동전류의 가변 제어와 ON/OFF 제어에 의해 상기 피스톤을 제어하는, 비접촉 안압계.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 피스톤 용적 변경유닛은, 상기 안압 측정유닛에 의해 측정된 상기 피검안의 안압에 따라 상기 초기 용적을 변경하는, 비접촉 안압계.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 피스톤 용적 변경유닛은, 상기 안압 측정유닛에 의해 측정된 상기 피검안의 안압이 소정의 값 이상인 경우에 상기 초기 용적을 크게 하는, 비접촉 안압계.
   
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 피스톤 용적 변경유닛은, 상기 안압 측정유닛에 의해 측정된 상기 피검안의 안압에 소정의 값을 가산해서 얻은 안압에 따라 상기 초기 용적을 변경하는, 비접촉 안압계.
   
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 안압 측정유닛에 의한 측정마다 상기 안압 측정유닛에 의해 측정된 상기 피검안의 안압이 소정의 값 이상인지 아닌지를 판단하는 판단유닛을 더 구비하는, 비접촉 안압계.
   
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 피스톤 용적 변경유닛은, 상기 안압 측정유닛에 의해 측정된 상기 피검안의 안압이 소정의 값 이하인 경우에 상기 초기 용적을 작게 하는, 비접촉 안압계.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤은, 상기 실린더 내의 공기를 압축하는 쪽으로부터 상기 실린더의 외부로 연장되는 공기 통로와, 상기 공기 통로를 개폐하는 구동 밸브와, 상기 피스톤의 이동 속도가 소정의 속도 이상이 되는 것에 따라 상기 구동 밸브를 동작시켜서 상기 공기 통로를 폐쇄하는 구동 밸브 동작유닛을 포함하는, 비접촉 안압계.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 구동 밸브 동작유닛은, 상기 공기 통로가 개방되는 방향으로 상기 구동 밸브에 바이어싱력을 인가하는 바이어싱 유닛을 포함하고,
    상기 바이어싱 유닛은, 상기 피스톤에게 상기 공기의 압축을 행하게 하기 위해서 상기 피스톤에 인가된 힘이 상기 바이어싱력 이상이 되면 상기 공기 통로를 폐쇄 상태로 해서 상기 피스톤에 의한 실린더 내의 공기의 압축을 개시시키는, 비접촉 안압계.

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