JPH0496727A - 生体眼の寸法測定装置 - 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、干渉縞を観察することにより、生体眼の第１
測定対象面から第２測定対象面までの寸法としての眼軸
長、前房深さ、水晶体厚さ等を非接触で測定することが
できる生体眼の寸法測定装置の改良に関する。

（従来の技術） 従来から、生体眼の第１測定対象面から第２測定対象面
までの寸法としての眼軸長、前房深さ、水晶体厚さ等を
超音波を用いて測定する、生体眼の寸法測定装置が知ら
れている。

この生体眼の測定装置は、眼の前方から超音波を投射し
て、角膜前面、水晶体前面、水晶体後面及び眼底表面に
おける反射波をブラウン管上に描き出し、ブラウン管上
に描き出されたそのエコーグラムを撮影して計測するも
のである。

ところで、従来の生体眼の寸法測定装置は、測定精度が
±０．２ｍｍ程度であることから、例えば、測定の結果
得られた眼軸長を用いてｌ０Ｌ（Ｉｎｔｒａｏｃｕｊａ
ｒ　Ｌｅｎｓ）のパワーを決定するには、その眼軸長の
測定精度が不十分であった。

また、従来の超音波による生体眼の寸法測定装置は、測
定に際して生体眼にプローブを接触させなければならな
いため、感染等の予防措置を構じる必要があり面倒でも
あった。

そこで、近年、干渉縞を観察することにより、眼軸長、
前房深さ、水晶体厚さ等を非接触で測定することができ
る生体眼の寸法測定装置が提案されている。

第５図に示すのは、眼軸長を測定するために用いる生体
眼の寸法測定装置の一例を示すもので、Ａ、Ｆ、Ｆｅｒ
ｃｈｅｒ　ｅｔ　ａｌ、　（ＯＰＴＴＣ５ＬＥＴＴＥＲ
，ＶＯＬ、１３　Ｎ。

３　　　ＰＰ、１８６−１８８　　＜Ｍａｒｃｈ　　　
１９８８ン　　０ｐｔｉｃａｌ　　　５ｏｃｉｅｔｙ　
　　ｏｆＡｍｅｒｉｃａ）に記載されている技術である
。

この生体眼の寸法測定装置は、半導体レーザー１、コリ
メートレンズ２、二枚の平行平面板３，４、ビームスプ
リッタ５、集光レンズ６、撮像カメラ７から概略構成さ
れている。

半導体レーザー１から出射されたレーザー光は、コリメ
ートレンズ２により平行光束とされて二枚の平行平面板
３，４に導かれる。二枚の平行平面板３４を通過した平
行光束（光束■という）は、ビームスプリッタ５を介し
て生体眼８の眼底９に収束光として導かれ、眼底９で反
射されて略平行光束（平面波）として生体眼８から出射
される。出射された平面波は、ビームスプリッタ５の反
射面１０によって集光レンズ６の存在する方向に反射さ
れ、集光レンズ６により集光されて撮像カメラ７に導か
れる。

また、平行平面板３を通過した平行光束の一部は、平行
平面板４により反射されて反射光束（光束■という）と
して平行平面板３に戻り、平行平面板３により再び反射
されて平行平面板４及びビームスプリッタ５を通過して
生体眼８の角膜１１に導かれる９角膜１１により反射さ
れた反射光は、発散光（球面波）としてビームスプリッ
タ５に導かれ、その反射面１０で集光レンズ６の存在す
る方向に反射され、集光レンズ６により集光されてカメ
ラ７に導かれる。

なお、第５図において、１２は、半導体レーザーｌの光
量モニター用受光センサである。

この従来のものにおいては、平行平面板３と平行平面板
４との距離ｄを可変とし、平行平面板３と平行平面板４
との間に存在する物質の屈折率をｎ、眼内物質の屈折率
をＮ、測定によって得られる眼軸長（角膜Ｈの頂点から
眼底９までの距離）をＸとして、 ｎｄ＝ＮＸ の等式を満足するように距離ｄを調節すると、光束■と
光束■とが等光路長となり、カメラ７により干渉縞が観
察される。従って、干渉縞が観察されたときの距離ｄを
測定値として得ることにより、眼軸長Ｘを求めることが
できる。

（琵明が解決しようとする課題） しかしながら、干渉縞を観察することにより眼軸長を測
定する生体眼の寸法測定装置においては、角膜表ｍｊか
らの反射光束が略球面波であるのに対して眼底面からの
反射光束が略平ｍｊ波であることから、角膜頂点から周
辺部に離れるにしたがって干渉縞の本数が非常に多・こ
なり、干渉縞の良好な観察を行うことができないという
問題点がある。

特に、眼底からの反射光は、現実には目の屈折力により
略平面波とみなせる程度にはなっていず、その上、干渉
縞が中心部に集まってしまうこと力・ら、干渉縞の本数
を読むことは困雛であった。

また、この生体眼の寸法測定装置は、集光レンズ６及び
カメラ７の光軸を生体眼８に対して正確にアライメント
しなければならないのであるが、アライメントがきわめ
て面倒であるという問題点もある。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その
目的とするところは、干渉縞の良好な観察を容易に行う
ことができると共に、被検眼の屈折力に影響されずに測
定精度の向上が期待できる、生体眼の寸法測定装置を提
供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明に係る生体眼の寸法測定装置は、上記目的を達成
するため、 生体眼にコヒーレンス長の短い光束を投光し、前記生体
眼の第１測定対象面からの反射光束と第２測定対象面か
らの反射光束との干渉に基づき、前記第１測定対象面か
ら前記第２測定対象面までの寸法を測定する生体眼の寸
法測定装置において、前記コヒーレンス長の短い光束を
、前記第１測定対象面への投光光束と前記第２測定対象
面への投光光束とに光路分割部材により分割すると共に
・再度、光路合成部材により光路合成して、前記生体眼
に投光する光束投光手段を有し、 前記光路分割部材と前記光路合成部材との間に、前記第
１測定対象面からの反射光束の波面形状と前記第２測定
対象面からの反射光束の波面形状とを、前記光路分割部
材で略同一とするための屈折力補正光学系を設け、 前記生体眼からの反射光束が前記両投光光束の光路を逆
に通り、前記光路分割部材で光路を合成して、前記第１
測定対象面からの反射光束と前記第２測定対象面からの
反射光束とを干渉させることを特徴としている。

（作用） 本発明に係る生体眼の寸法測定装置によれば、屈折力補
正光学系により、第１測定対象面からの反射光束の波面
形状と第２測定対象面からの反射光束の波面形状とを光
路分割部材で略同一として干渉させるため、干渉縞の本
数が少なく或は略−定となって観察が容易となる。

（実施例１） 第１図は本発明に係る生体眼の寸法測定装置の第１実施
例の光学系を示すもので、生体眼の寸法としての眼軸長
の測定に用いられる。

第１図において、２０は半導体レーザー、２１はコリメ
ートレンズ、２２．２３はビームスプリッタである。半
導体レーザー２ｏにはコヒーレンス長がＯ，ｂｎｍ程度
の比較的コヒーレンス長の短いものを用いる。これは、
コヒーレンス長の長いものを用いると、光路差が大きく
ズしていても干渉縞が得られて眼軸長の測定精度が低下
するからである。また、コヒーレンス長の極端に短いも
のを用いると、光路差がほんの少しズしていても干渉縞
が得られず、なかなか干渉縞が得られないことによ１，
１測定に時間がかかることになるがらである。

半導体レーザー２０から出射されたレーザー光は、コリ
メートレンズ２１により平行光束とされる。この平行光
束は、光路分割部材としてのビームスジ２ノツク２２０
反射面２４により、ビームスプリッタ２３に導かれる平
行光束Ｐ１と光路長変更部材２５に導かれる平行光束Ｐ
２とに分割される。光路長変更部材２５は、反射面２６
．２７を有しており、矢印方向へと動かすことにより平
行光束Ｐ２の光路長を変更する機能を有する。光路長変
更部材２５を矢印方向に（△Ｌ／２）だけ移動させると
、平行光束Ｐ２の光路長はズレ量△Ｌだけ変化する。

ビームスプリッタ２３は、反射透過面２８を有しており
光路合成部材として機能する。ビームスプリッタ２３と
ビームスプリッタ２２との間には、屈折力補正レンズ２
９が設けられている。屈折力補正レンズ２９は、ビーム
スプリッタ２２を通過してきた平行光束Ｐ１を収束光束
ＰＩ−としてビームスプリッタ２３の反射透過面２８に
導く機能を有する。また、ビムスブリッタ２３には、光
路長変更部材２５からの平行光束Ｐ２が導かれる。この
平行光束ｒ〕２は、反射透過面２８で反射されて平行光
束Ｐ２−となり、平行光束Ｐ２　　と収束光束Ｐ１゛と
は、ビームスプリッタ５５を介して対物レンズ５６に導
かわる。この対物レンズ５６で、被検眼が正常眼のとき
収束光束Ｐ、−は平行光束Ｐ１″となり、平行光束Ｐ２
−は収束光束Ｐ２″となり共に生体眼３１に導かれる。

収束光束Ｐ２′は、角膜曲率中心４０に向かう光束とな
る。

装置本体は、生体銀３１に対し赤外ＬＥＤ３２を用いて
アライメントされるものであり、ＣＣＤカメラ３４は、
前眼部観察用として用いられる。赤外ＬＥＤ３２から出
射された赤外光は、コンデンサレンズ３６、ピンホール
３７、リレーレンズ４９を通過してハーフミラ−３３で
反射され、ビームスプリッタ５５に導かれる。ビームス
プリッタ５５の反射面３０で反射された光束は、対物レ
ンズ５６で平行光束となり、生体銀３１に導かれる。ビ
ームスプリッタ５５は、半導体レーザ光を透過させ、そ
の他の光は反射する機能を有している。

赤外光は、生体銀３１の第１測定対象面である角膜３８
により反射されて再び対物レンズ５６を通過し、ビーム
スプリッタ５５で反射されハーフミラ−３３を通過し結
像レンズ３５を透過して、ＣＣＤカメラ３４に導かれる
。ＣＣＤカメラ３４は、後述するＴＶモニター４４に接
続されている。生体銀３１に対する光学系のアライメン
トは、ＴＶモニター４４に写し出された赤外反射光束の
反射輝点を観測して行うものであり、光学系の光軸方向
に直交する平面内で上下左右方向に光学系を動かすこと
により、角膜頂点Ｐに対する光学系の光軸Ｏ０の位置合
わせが行われる。

収束光束Ｐ２″が生体銀３１の角膜３８の角膜曲率中心
４０に向って入射するように、生体銀３１に対する光学
系の光軸方向のアライメント距離が設定されると、第２
図に示すように、収束光束Ｐ２″は角膜３８により反射
され、その反射光束Ｐ、は元の光路に反射される。一方
、生体銀３１に導かれる平行光束Ｐ、″は、角膜３８及
び水晶体４１により収束光束として第２測定対象面であ
る眼底４２に導かれる。

そして、屈折力補正レンズ２９を移動させることにより
、眼底４２にスポットが形成され、この眼底４２により
反射された反射光束Ｐ４は、再び水晶体４１及び角膜３
８を通過し元の光路に反射される。

反射されたそれぞれの反射光束Ｐ３．Ｐ４は、元の光路
を通過してビームスプリッタ２２に導かれる（第１図参
照）。ビームスプリッタ２２での両度射光束Ｐ３．Ｐ４
は、波面形状が略平面な平面波となる。反射光束Ｐ４は
、ビームスプリッタ２２の反射面２４により反射されて
結像レンズ４６を通りコンフォーカル絞り４７に結像し
、コリメートレンズ４８により平行光束としてＣＣＤカ
メラ４３に導かれる。ＣＣＤカメラ４３は、ＴＶモニタ
ー４４に接続されている。

この生体銀の寸法測定装置による測定は、以下に説明す
るようにして行う。

先ず、既知の基準の眼軸長をＸ８とする。この基準眼軸
長ＸＢには生体銀３１の平均眼軸長（２２ｍｍ〜２４ｍ
ｍ）を用いる。ここで、平均眼軸長を有する模を眼を所
定位置に配置して光路長変更部材２５を矢印方向（第１
図参照）に動かしたとき、光路長変更部材２５の矢印方
向の所定位置で、干渉縞がＴＶモニター４４に写し出さ
れたとする。このときの平行光束Ｐに対する平行光束Ｐ
２の光路差を、基準光路差しｅと定義する。今、平行光
束Ｐ１が点に、から点に２に至るまでの光路長をに、に
２とし、平行光束Ｐ２が点に１で反射され、光路長変更
部材２５を経由して点に２に至るまでの光路長をに１に
３　＋　Ｋ３に４　＋　Ｋ４に２とすると、基準光路差
Ｌ［］は、 Ｌ８”（ＫＩＫ３＋に３に４＋に４に２　　ＫＩＫ２＋
である。なお、基準光路差Ｌｅであるときの光路長変更
部材２５の所定位置を基準位置とする。

また、生体銀３１の平均屈折率をＮとすると、基準眼軸
長Ｘｅに基づく光路差はＮ−Ｘｅであるので、」準光路
差Ｌ８と基準眼軸長ｘ８との間には、Ｌ、＝Ｎ−Ｘ、　
　・・・・・・■ の関係が成立する。

次に、未知の眼軸長Ｘを有する生体銀３１に対して光学
系をアライメントする。このとき、ＴＶモニター４４に
干渉縞が写し出されなかったとする。そこで、光路長変
更部材２５を矢印方向に動かす。光路長変更部材２５を
基準位置かｂ（△Ｌ／２）だけ移動させたとき、ＴＶモ
ニター４４に干渉縞が写し出されたとする。

眼軸長Ｘに基づく光路長はＮ−Ｘであり、これが基準光
路差Ｌ６とズし量△Ｌとの和に等しいとき干渉縞が得し
れるのて−あるから、 ＮＸ−Ｌ８＋△Ｌ　・−・・・■ となる。

よって、未知の眼軸長Ｘは、０式を０式に代入して変形
することにより、 Ｘ＝Ｘ８＋（△Ｌ／Ｎ） として、求められる。

ところで、ＴＶモニター４４に写し出された干渉縞は、
眼底４２からの反射光束Ｐ４の光量と角膜３８からの反
射光束Ｐ３の光量とが著しく異なると、そのコントラス
トが低くなる。というのは、干渉縞のコントラストは、
互いに干渉される光束同士の光量が等しいときに最良と
なるからである。そこで、この光学系では、ビームスプ
リッタ２２の反射面２４の反射率を調節して角膜３８か
らの反射光束Ｐ３の光量と眼底４２からの反射光束Ｐ４
の光量とを略等しくするために、ビームスプリッタ２２
を通過するレーザー光の透過光量に対してビームスプリ
ッタ２２により反射されるレーザー光の反射光量が少な
くなるように設計しである。しかし、生体型３工に個体
差があるため、眼底４２からの反射光束Ｐ４の光量が個
体差に伴って変わる場合がある。

そこで、この実施例にあっては、ビームスプリッタ２２
と屈折力補正レンズ２９との間に、濃度可変フィルター
４５が設けられている。干渉縞のコントラストが低いと
きは、濃度可変フィルター４５を回転させて眼底４２か
らの反射光束Ｐ４の光量と角膜３８からの反射光束Ｐ３
の光量とが略同一となるように調節し、コントラストの
良好な干渉縞が得られるようにする。なお、前房の深さ
や水晶体の厚みを測定する場合は、ビームスプリッタ２
２と屈折力補正レンズ２９の間に高屈折力の光路長変更
部材５０を挿入し、平行光束Ｐ１と平行光束Ｐ２との間
の光路長差を短縮して測定を行う。

平行光束Ｐ、″を眼底４２に投影したとき、生体型３１
の屈折力が正常眼でないときは、眼底４２からの反射光
束Ｐ４が平面波からズレ、眼底４２からの反射光束Ｐ４
の波面形状と角膜３８からの反射光束Ｐ３の波面形状と
が同一でなくなる。このときの屈折力の補正は、屈折力
補正レンズ２９により行うことができる。つまり、屈折
力補正レンズ２９により、生体型３１の個体差に基づく
屈折力に応じて平行光束Ｐ１からずらした光束とし、眼
底４２に小スポットが形成されるように、即ち、両波面
形状が同一となるように、屈折力補正レンズ２９を動が
し調整する。

従って、両反射光束の波面形状がビームスプリンタ２２
で略同一となり、干渉することとなる。

（実施例２） 第３図は、本発明に係る生体型の寸法測定装置の第２実
施例を示しており、第１測定対象面からの反射光束と第
２測定対象面からの反射光束との干渉状態を電気的に検
出して未知の眼軸長Ｘを求めることとしたものである。

第３図に示す寸法測定装置の光学系では、ＣＣＤカメラ
４３を設ける代わりに、検出手段としての絞り５２、結
像し・ンズ５３及びフォトディテクタ５４が設けられて
いる。

絞り５２には、中央に円形光学開口５６が設けられてい
る。円形光学開口５６の代わりに、干渉光束をスリット
光束とするためのクロススリットを設けてもよい。この
絞り５２は、後述する干渉検出信号Ｓのピークが適度と
なるように選定され、絞り５２を通過した反射光束Ｐ４
は、フォトディテクタ５４に入射される。

この第２実施例に係る生体型の寸法測定装置による測定
は、以下に説明するようにして行う。

先ず、第１実施例と同様に、光路長変更部材２５を既知
の基準眼軸長Ｘ８を用いて調節し、既知の基準眼軸長Ｘ
。を得たときの光路長変更部材２５の基準位置を予め求
めておく。

次に、基準の眼軸長Ｘ８に対して未知の眼軸長Ｘを有す
る生体型３１をセットし、光路長変更部材２５を矢印で
示す方向に移動させる。光路長変更部材２５の移動に応
じ、フォトディテクタ５４は、第４図に示すような干渉
検出信号Ｓを出力する。

すなわち、未知の眼軸長Ｘに対応する光路長ＮＸと、平
行光束Ｐ１に対する１）−′行光束１〕２の光路差との
差がゼロに近づくにしたがい、フォトディテクタ５４か
ら変化のある干渉検出信号Ｓの出力が開始され、その差
がゼロに近づけば近づくほど干渉検出信号Ｓのピークが
大きくなる。そして、更に、光路長変更部材２５を同方
向に動かす。すると、光路長ＮＸと光路差との差が大き
くなって干渉検出信号Ｓのピークが小さくなり、やがて
干渉検出信号Ｓの変化が検出されなくなる。

今、干渉検出信号Ｓの変化の現れ始めた時刻をｔ３、干
渉検出信号Ｓの変化の終了時刻をｔ２として、例えば、
時刻ｔ、と時刻ｔ２との中間で眼軸長Ｘの測定値を得る
ことにすると、ｔｍ＝　（ｔ　１　＋　ｔ２）　／　２
の時刻のときに基準光路差Ｌ８からの光路長変更部材２
５のズレ量ΔＬ（基準位置からの移動距離に等しい）を
検出し下記の式に基づく演算を行えば、未知の眼軸長Ｘ
を求めることができる。

ＮＸ＝　Ｌ８＋△Ｌ＝Ｌ、＋△Ｌ（ｔｍｌＸ＝（Ｌ８＋
△Ｌ）／Ｎ ＝Ｘ、十ΔＬ／Ｎ なお、干渉検出信号Ｓにゆらぎが生じているのは以下の
理由からである。

反射光束Ｐ３及び反射光束Ｐ４は、絞り５２を介してフ
ォトディテクタ５４の所定の領域に導かれるため、所定
の領域に干渉縞の明るい箇所が位置すれば干渉検出信号
Ｓが正のピークとなり、干渉縞の暗い箇所が位置すると
負のピークとなる。

この第２実施例によれば、電気的検出手段に基づいて、
第１測定対象面である角膜３８が−らの反射光束と第２
測定対象面である眼底４２からの反射光束との干渉状態
を検出できるので、生体眼３１の寸法を迅速且つ正確に
計測することができる。

また、コンフォーカル絞り４７は、ＣｃＤカメラ４３上
でのノイズを除去するために設けられている。

このノイズは、生体眼３１からの反射光束Ｐ３及び反射
光束Ｐ４が、照射光束Ｐ、及び照射光束Ｐ２の元の光路
ではなく、反射光束Ｐ３が反射光束Ｐ４の光路もしくは
反射光Ｐ４が反射光Ｐ３の光路に入った場合に発生する
ものである。しかしながら、元の光路とは異なる光路を
通ってきた光束であってノイズに関係する光束は、光路
長が違うのみならずコンフォーカル絞り４７上で結像さ
れることはないので、コンフォーカル絞り４７のピンホ
ールを通過する光量は少なくノイズは微小となる。

ところで、各実施例では、第１測定対象面である角膜３
８への照射位置を角膜３８の曲率中心４０としているが
、照射位置を角膜３８の頂点Ｐとしても同様な結果を得
ることができる。

以上、各実施例について説明したが、基準光路差ＬＩ３
を水晶体４１の前面から後面までの水晶体厚さに対応さ
せて設定すれば、生体眼３１の寸法としての水晶体厚さ
を測定できる。同様に、基準光路差Ｌｅを角膜３８から
水晶体４１の前面までの前房深さに対応させて設定すれ
ば、その前房深さを測定することができる。

（効果） 本発明に係る生体眼の寸法測定装置は、以上説明したよ
うに、屈折力補正光学系により、第１測定対象面からの
反射光束の波面形状と第２測定対象面からの反射光束の
波面形状とを光路分割部材で略同一として干渉させるこ
とにしたので、干渉縞の本数が略一定となると共に粗く
なり、干渉縞の良好な観測が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る生体眼の寸法測定装置の第１実
施例の光学系を示す図である。 第２図は、第１図に示す生体眼からの反射光束を示す図
である。 第３図は、本発明に係る生体眼の寸法測定装置の第２実
施例の光学系を示す図である。 第４図は、第３図に示すフォトディテクタから出力され
た干渉検出信号の説明図である。 第５図は、従来の生体眼の寸法測定装置の光学系を示す
図である。 ２２・・・ビームスプリッタ（光路分割部材）２３・・
・ビームスプリッタ（光路合成部材）２５　　光路長変
更部材 ２つ・・屈折力補正レンズ（屈折力補正光学系）３１・
・・生体眼 ３８・・・角膜（第１測定対象面） ４２・・眼底（第２測定対象面） ５２・・・絞り

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）生体眼にコヒーレンス長の短い光束を投光し、前
   記生体眼の第１測定対象面からの反射光束と第２測定対
   象面からの反射光束との干渉に基づき、前記第１測定対
   象面から前記第２測定対象面までの寸法を測定する生体
   眼の寸法測定装置において、前記コヒーレンス長の短い
   光束を、前記第１測定対象面への投光光束と前記第２測
   定対象面への投光光束とに光路分割部材により分割する
   と共に、再度、光路合成部材により光路合成して、前記
   生体眼に投光する光束投光手段を有し、 前記光路分割部材と前記光路合成部材との間に、前記第
   １測定対象面からの反射光束の波面形状と前記第２測定
   対象面からの反射光束の波面形状とを、前記光路分割部
   材で略同一とするための屈折力補正光学系を設け、 前記生体眼からの反射光束が前記両投光光束の光路を逆
   に通り、前記光路分割部材で光路を合成して、前記第１
   測定対象面からの反射光束と前記第２測定対象面からの
   反射光束とを干渉させることを特徴とする生体眼の寸法
   測定装置。
2. （２）前記第１測定対象面からの反射光束と前記第２測
   定対象面からの反射光束との干渉状態を電気的に検出す
   る検出手段を備えていることを特徴とする請求項１に記
   載の生体眼の寸法測定装置。
3. （３）前記光束投光手段は光路長変更部材を備え、前記
   検出手段は干渉検出信号を出力するフォトディテクタを
   備え、前記干渉検出信号と前記光路長変更部材の位置と
   に基づき生体眼の寸法を測定することを特徴とする請求
   項２に記載の生体眼の寸法測定装置。