(57)【要約】【課題】  被検者眼に対する作動距離を確保しつつ、適正に眼圧を測定する。【解決手段】  被検者眼に入射させる超音波を発するとともに被検者眼で反射された超音波を検出する探触子と、前記探触子から出力された測定信号を処理して眼圧を求める演算部と、を有し、被検者眼の眼圧を測定する非接触式超音波眼圧計において、被検者眼と眼圧計との適正作動距離は、少なくとも１０ｍｍより長く設定されており、前記探触子は、超音波ビームの前記適正作動距離における照射エリアが被検者眼の開瞼エリアに収まるように、出射径もしくは出射面形状が定められている，又は吸音材が設けられている。【選択図】      図２
2010068873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者眼に入射させる超音波を発するとともに被検者眼で反射された超音波を検出する探触子と、
前記探触子から出力された測定信号を処理して眼圧を求める演算部と、
を有し、被検者眼の眼圧を測定する非接触式超音波眼圧計において、
被検者眼と眼圧計との適正作動距離は、少なくとも１０ｍｍより長く設定されており、
前記探触子は、超音波ビームの前記適正作動距離における照射エリアが被検者眼の開瞼エリアに収まるように、出射径もしくは出射面形状が定められている，又は吸音材が設けられていることを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
【請求項２】
請求項１の非接触式超音波眼圧計において、
前記探触子は、前記照射エリアが前記開瞼エリアよりも小さくなるように設定された共振周波数及び出射径を持つ圧電素子を有することを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
【請求項３】
請求項２の非接触式超音波眼圧計において、
前記探触子は、該探触子から出射された超音波ビームが最も細くなる位置が前記照射エリアの位置となるように前記圧電素子の共振周波数及び出射径が設定されていることを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
【請求項４】
請求項３の非接触式超音波眼圧計において、
前記探触子は、該探触子から出射された超音波ビームが球面波の影響で拡散に転じる位置が前記照射エリアの位置となるように前記圧電素子の共振周波数及び出射径が設定されていることを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
【請求項５】
請求項４の非接触眼圧計は、前記探触子の前方に配置された，超音波ビームを集束させる音響レンズを有し、
前記音響レンズの焦点位置よりも前に前記照射エリアが設定されていることを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
【請求項６】
請求項１の非接触式超音波眼圧計において、
前記探触子は、該探触子と被検者眼との間に配置された，該探触子から出射された超音波ビームを吸収する吸音材を有し、
前記吸音材は、前記探触子から出射された超音波ビームを通過させるための開口であって前記開瞼エリアよりも小さい開口を有すると共に、球面波の照射エリアの大きさと吸音材の開口の大きさとが略同じなる位置より前方に形成された球面波吸収部を有することを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
【請求項７】
請求項１の非接触式超音波眼圧計において、
被検者眼と眼圧計との作動距離を検出する作動距離検出系と、
前記検出系によって検出される作動距離が前記適正作動距離に達したか否かを判定する判定手段と、を有することを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
【請求項８】
請求項１の非接触式超音波眼圧計において、
前記探触子は、広帯域の周波数成分を有する超音波ビームを送受波する広帯域空気結合超音波探触子であって、前記適正作動距離における超音波ビームの照射エリアが被検者眼の角膜エリアに収まるように、その出射径又は出射面形状が定められていることを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
【請求項９】
請求項８の超音波眼圧計において、
前記振動子は、照射された超音波ビームが収束されるように、その出射面形状が凹面形状になっている、又はその出射面がフレネルゾーンプレートになっていることを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて非接触にて被検者眼の眼圧を測定する非接触式超音波眼圧計に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検者眼への入射波と被検者眼からの反射波と比較して被検者眼の眼圧を非接触にて測定する装置としては、被検者眼（ただし、模型眼）に入射させる超音波を発する振動子と被検者眼で反射された超音波を検出するセンサとを有する探触子が設けられ，被検者眼の前に探触子が配置されて被検者眼の眼圧を非接触にて測定する眼圧測定装置が提案されている（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】神出将幸、外３名「超音波位相シフト法による非接触型眼圧計測システムに関する基礎的研究」,電気学会研究資料センサ・マイクロマシン部門総合研究  会,２００７年、ｐ．９３―９６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記構成の場合、被検者眼と装置との作動距離（ワーキングディスタンス）が短く、実際に人眼に対して眼圧を測定しようとすると、被検者眼との接触の可能性があり、また、被検者に対して恐怖心を与え易い。
【０００４】
本発明は、上記従来技術を鑑み、被検者眼に対する作動距離を確保しつつ、適正に眼圧を測定できる非接触式超音波眼圧計を提供することを技術課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【０００６】
（１）  被検者眼に入射させる超音波を発するとともに被検者眼で反射された超音波を検出する探触子と、
前記探触子から出力された測定信号を処理して眼圧を求める演算部と、
を有し、被検者眼の眼圧を測定する非接触式超音波眼圧計において、
被検者眼と眼圧計との適正作動距離は、少なくとも１０ｍｍより長く設定されており、
前記探触子は、超音波ビームの前記適正作動距離における照射エリアが被検者眼の開瞼エリアに収まるように、出射径もしくは出射面形状が定められている，又は吸音材が設けられていることを特徴とする。
（２）  （１）の非接触式超音波眼圧計において、
前記探触子は、前記照射エリアが前記開瞼エリアよりも小さくなるように設定された共振周波数及び出射径を持つ圧電素子を有することを特徴とする。
（３）  （２）の非接触式超音波眼圧計において、
前記探触子は、該探触子から出射された超音波ビームが最も細くなる位置が前記照射エリアの位置となるように前記圧電素子の共振周波数及び出射径が設定されていることを特徴とする。
（４）  （３）の非接触式超音波眼圧計において、
前記探触子は、該探触子から出射された超音波ビームが球面波の影響で拡散に転じる位置が前記照射エリアの位置となるように前記圧電素子の共振周波数及び出射径が設定されていることを特徴とする。
（５）  （４）の非接触眼圧計は、前記探触子の前方に配置された，超音波ビームを集束させる音響レンズを有し、前記音響レンズの焦点位置よりも前に前記照射エリアが設定されていることを特徴とする。
（６）  （１）の非接触式超音波眼圧計において、
前記探触子は、該探触子と被検者眼との間に配置された，該探触子から出射された超音波ビームを吸収する吸音材を有し、
前記吸音材は、前記探触子から出射された超音波ビームを通過させるための開口であって前記開瞼エリアよりも小さい開口を有すると共に、球面波の照射エリアの大きさと吸音材の開口の大きさとが略同じなる位置より前方に形成された球面波吸収部を有することを特徴とする。
（７）  （１）の非接触式超音波眼圧計において、
被検者眼と眼圧計との作動距離を検出する作動距離検出系と、
前記検出系によって検出される作動距離が前記適正作動距離に達したか否かを判定する判定手段と、を有することを特徴とする。
（８）  （１）の非接触式超音波眼圧計において、
前記探触子は、広帯域の周波数成分を有する超音波ビームを送受波する広帯域空気結合超音波探触子であって、前記適正作動距離における超音波ビームの照射エリアが被検者眼の角膜エリアに収まるように、その出射径又は出射面形状が定められていることを特徴とする。
（９）  （８）の超音波眼圧計において、
前記振動子は、照射された超音波ビームが収束されるように、その出射面形状が凹面形状になっている、又はその出射面がフレネルゾーンプレートになっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被検者眼に対する作動距離を確保しつつ、適正に眼圧を測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る非接触式超音波眼圧計の構成について説明する図である。なお、図１の測定系及び光学系は、図示無き筐体内に配置されており、被検者眼Ｅに対して移動可能な構成となっている（本出願人による特願２００８−１２０７９３号参照）。
【０００９】
被検者眼Ｅの前に配置される探触子（トランスデューサ）１０は、被検者眼Ｅに入射させる超音波（入射波）を発する振動子１１と、被検者眼Ｅで反射された超音波（反射波）を検出するセンサ１３と、を有し、被検者眼Ｅの眼圧を非接触にて測定するためのものである。
【００１０】
なお、探触子１０は、圧電（ピエゾ）素子としてＰＺＴ素子が用いられた構成となっており、制御部７０の制御により単一の圧電素子が振動子１１の動作と振動検出センサ１３の動作とを兼用する構成となっている。なお、探触子１０には、ＰＺＴに限らず、バイモルフ、ユニモルフ、ＰＶＤＦ等のセラミック圧電探触子（圧電材料）を用いることができる。
【００１１】
なお、本実施形態では、被検者眼Ｅに入射させる超音波としてパルス波が用いられ、振動子１１は被検者眼Ｅに入射させる超音波を発する超音波発信部として用いられ、センサ１３は被検者眼Ｅで反射された超音波を受信する超音波受信部として用いられる。また、探触子１０の背面には、図示無きバッキング材が配置されている。また、探触子１０の被検者眼Ｅ側（前方）には、振動子１１から出射される超音波を収束させる音響レンズ１６が設けられている。
【００１２】
図２は探触子１０に使用される圧電素子の共振周波数と直径の設定手法について説明する図である。探触子１０の圧電素子を厚み方向に振動させる場合、圧電素子の直径をＤとし、圧電素子の厚さをｔとし、周波数定数をＮｔとし、空気中の音速をＣａｉｒとし、被検者眼Ｅと装置との適正作動距離（計測距離）をＷとすると、共振周波数ｆは、
【数１】
2010068873.tif 000003
と表され、波長λは、
【数２】
2010068873.tif 000004
と表され、球面波の拡散角度（指向角）θｓは、
【数３】
2010068873.tif 000005
と表され、計測距離Ｗの場合の照射エリア（直径）Ｓは、
【数４】
2010068873.tif 000006
と表される。
【００１３】
角膜Ｅｃのみからの反射波が検出されるためには、照射エリアＳは、開瞼エリアＫ（上瞼の下限部分から下瞼の上限部分までの長さ）より小さくなくてはならない（図２参照）。従って、式（４）より
【数５】
2010068873.tif 000007
と表される。ここで、θｓに式（３）を代入すると、
【数６】
2010068873.tif 000008
と表される。また、λに式（２）を代入すると、
【数７】
2010068873.tif 000009
と表される。なお、計測距離Ｗは、被検者に恐怖心を与え難い距離ＷＤ１（例えば、約１０ｍｍ）より長くする必要がある。したがって、Ｗ＞ＷＤ１を満たす条件において、式（７）を満たすような直径Ｄ及び共振周波数ｆの圧電素子が用いられる。
【００１４】
なお、開瞼エリアＫは、大きく開瞼できない被検者であっても角膜Ｅｃのみに超音波が照射されるように、直径約４ｍｍ以下に設定されることが好ましい。また、被検者眼Ｅに対する計測距離Ｗが長くなると、超音波の音響強度が低下するため、適正な音響強度が得られるような直径Ｄ及び共振周波数ｆの圧電素子が用いられる必要がある。
【００１５】
また、振動方向に垂直な方向に超音波ビーム（平面波）を集束（収束）させる音響レンズの屈折率をｎとし、音速をＣａｌとし、曲率半径をｒとし、焦点距離をＦとし、平面波の収束角度をθｆとすると、屈折率ｎは、
【数８】
2010068873.tif 000010
と表される。また、収束角度θｆは
【数９】
2010068873.tif 000011
と表される。ここで、曲率半径ｒは、焦点距離をＦとすると、Ｓｎｅｌｌの法則より、
【数１０】
2010068873.tif 000012
と表される。また、計測距離Ｗの場合、焦点距離からＷを引いた位置に照射エリアＳがあるので、
【数１１】
2010068873.tif 000013
と表される。角膜Ｅｃのみからの反射波を検出するため、音響レンズ１６によって集束された平面波の照射エリアＳは、開瞼エリアＫより小さくなくてはならない。従って、式（１０）及び式（１１）より、
【数１２】
2010068873.tif 000014
と表される。そして、θｆに式（９）を代入すると、
【数１３】
2010068873.tif 000015
と表される。なお、計測距離Ｗは被検者に恐怖心を与え難い距離ＷＤ１（約１０ｍｍ）より長くする必要がある。したがって、ここで、Ｗ＞ＷＤ１を満たす条件において、式（１３）を満たすような直径Ｄの圧電素子と焦点距離Ｆ及び曲率半径ｒの音響レンズとが用いられる。
この場合、探触子１０の前方に配置された音響レンズ１６の焦点位置よりも前（装置側）に照射エリアが設定されている。また、本実施形態では、探触子１０から発せられた超音波ビームのビーム径が最も細くなる位置が計測距離Ｗの位置（照射エリアの位置）となるように圧電素子の共振周波数及び出射径が設定されている。具体的には、音響レンズ１６によって集束される平面波のビーム径と、音響レンズ１６の中心軸から発せられる球面波のビーム径と、が一致する位置が計測距離Ｗの位置となるように設定されている。
【００１６】
上記のような条件を満たす構成とすれば、被検者に恐怖心を与え難い作動距離が確保された状態において、振動子１１から出射される超音波が角膜Ｅｃのみに照射される。なお、上記において、被検者眼Ｅと装置との適正作動距離を１０ｍｍより長くしたのは、被検者眼Ｅが瞬きをするときに装置の一部（音響レンズ１６）と睫とが接触するのを回避するためである。
【００１７】
なお、上記構成においては、圧電素子が厚み方向に振動される場合を例にとって説明したが、圧電素子が径方向に振動される場合においても、本発明の適用は可能である。なお、圧電素子が径方向に振動される場合、径方向に関する周波数定数をＮｐ、圧電素子の直径Ｄとすると、共振周波数ｆはＮｐ／Ｄにより求まる。
【００１８】
ここで、探触子１０は、増幅器８１、周波数成分分析部８２、周波数位相差特定部８３、及び制御部７０と順次接続されている。そして、被検者眼に対して入射される入射波（振動子１１から出射される出射波）と，被検者眼から反射される反射波に対応する電気信号は、増幅器８１によって適切な信号レベルに増幅され、周波数成分分析部８２によって、入射波及び反射波の周波数成分分析が行われ、入射波及び反射波のそれぞれについて周波数に対する位相差のスペクトル分布が求められる。
【００１９】
次に、周波数位相差特定部８３によって入射波のスペクトル分布と反射波のスペクトル分布とが比較され、それぞれの周波数ｆｘにおける入射波の位相と反射波の位相との差である位相差θｘが求められて特定される。ここで、周波数ｆｘにおける位相差θｘは被検者眼Ｅの眼圧（厳密には、眼内圧による角膜の硬さ）に応じて変化するため、制御部８０は、周波数位相差特定部８３の出力信号に基づいて位相差θｘを検出し、その検出結果に基づいて被検者眼Ｅの眼圧値を得る。なお、前述した超音波パルス法による硬さ検出手法については、特開２００２−２７２７４３号公報を参照されたい。
【００２０】
次に、光学系の構成について説明する。本光学系において、探触子１０の背後に配置された光学ユニット２０と、作動距離方向である前後方向（以下、Ｚ方向）におけるアライメント検出用のＺ指標を角膜Ｅｃに投影するＺ指標投影光学系５０と、角膜Ｅｃに投影されたＺ指標の像を検出するＺ指標検出光学系５５と、が設けられている。
【００２１】
なお、光学ユニット２０には、被検者眼Ｅを固視させるための固視標呈示光学系、左右上下方向（Ｘ，Ｙ方向）におけるアライメント検出用のＸＹ指標を角膜Ｅｃに投影するＸＹ指標投影光学系、角膜Ｅｃに投影されたＸＹ指標の像を検出するとともに被検者眼Ｅの前眼部を観察するための観察光学系（ＸＹ指標検出光学系）、等が内蔵されている。また、観察光学系には、前眼部の像を撮像する撮像素子が配置されており、撮像素子の撮像信号は、制御部７０へ出力され、モニタ７２上に前眼部像が表示される。また、ＸＹ指標投影光学系によるアライメント指標光束は、角膜Ｅｃに正面から投影され、角膜Ｅｃで鏡面反射されて虚像である指標像ｉ１を形成する。なお、探触子１０及び音響レンズ１６の中心部には、固視標光束及びアライメント指標光束を通過させるための図示無き開口部が形成されている。
【００２２】
Ｚ指標投影光学系５０は、赤外光源５１及び投影レンズ５２を有し、アライメント指標を角膜Ｅｃに投影する。なお、Ｚ指標投影光学系５０の投影光軸Ｌ４は、観察光学系の光軸Ｌ１と所定の角度で交わる。ここで、光源５１による光は、レンズ５２によって略平行光束とされた後、投影光軸Ｌ４に沿って角膜Ｅｃに斜め方向から投影され、角膜Ｅｃで鏡面反射されて虚像である指標像ｉ２を形成する。
【００２３】
Ｚ指標検出光学系５５は、受光レンズ５６，フィルタ５７及び位置検出素子５８（例えば、ラインＣＣＤ）を有し、Ｚ指標投影光学系５０によって角膜Ｅｃに形成されたアライメント指標の像を検出する。なお、Ｚ指標検出光学系５５の投影光軸Ｌ５とＺ指標投影光学系５０の投影光軸Ｌ４とは光軸Ｌ１に対して対称であって光軸Ｌ１上で互いに交差する。被検者眼Ｅ（角膜Ｅｃ）Ｚ方向における位置が変化すると、位置検出素子５８における指標像ｉ２の検出位置も変化するため、位置検出素子５８からの検出信号に基づき、被検者眼Ｅに対する探触子１０のＺ方向におけるアライメント状態が検出される。なお、Ｚ指標検出光学系５５は、被検者眼Ｅと装置との作動距離を前述の適正計測距離Ｗに調整できるように設定されている。
【００２４】
また、制御部７０は、探触子１０、周波数位相差特定部８３、光源５１、位置検出素子５８、表示モニタ７２、メモリ７５、等と接続され、装置全体の制御、測定値の演算処理、等を行う。
【００２５】
なお、メモリ７５には、周波数ｆｘにおける位相差θｘと被検者眼Ｅの眼圧値との相関関係を示すテーブルが記憶されており、制御部７０は、周波数位相差特定部８３から出力される位相差θｘに対応する被検者眼Ｅの眼圧値をメモリ７５から得、得られた眼圧値をモニタ７２に表示する。なお、位相差θｘと被検者眼Ｅの眼圧値との相関関係は、例えば、ゴールドマン眼圧計によって得られる被検者眼Ｅの眼圧値と、本装置によって取得される位相差θｘと、の相関関係を予め実験で求めておくことによって設定可能である。また、メモリ７５には、探触子１０を用いて被検者眼Ｅの眼圧を測定するためのプログラムの他、装置全体の制御を行うためのプログラム等が記憶されている。
【００２６】
以上のような構成を有する装置の動作について説明する。まず、検者は、モニタ７２を見ながら、図示無きジョイスティックを用いて被検者眼Ｅに対するアライメントを行う。このとき、制御部７０は、図３（ａ）に示すように、観察光学系の撮像素子によって得られた前眼部像と、被検者眼Ｅに対するアライメントを行うために利用されるレチクルＬＴ及びインジケータＧと、をモニタ７２上に合成して表示する。
【００２７】
指標像ｉ２が位置検出素子５８によって検出される状態になると、被検者眼Ｅに対する装置のＺ方向におけるアライメント状態が検出可能となる。制御部７０は、位置検出素子５８からの検出信号に基づいてＺ方向のアライメント状態を検出し、この検出結果に基づいてインジケータＧの表示を制御する。
【００２８】
検者は、指標像ｉ１がレチクルＬＴ内に入ると共にインジケータＧがアライメント完了を示す状態（図３（ｂ）参照）になるように、図示無きジョイスティックを操作する。このようにして各方向のアライメントが完了し、検者によって図示無き測定開始スイッチが押されると、制御部７０は、測定開始のトリガ信号を発し、探触子１０を用いて眼圧測定を開始する。
【００２９】
上記のようにして測定開始のトリガ信号が発せられる（入力される）と、制御部７０は、そのトリガ信号に基づいて、振動子１１を用いて被検者眼Ｅに超音波（入射波）を入射させると共に、センサ１４を用いて被検者眼Ｅからの超音波（反射波）を検出する。そして、制御部７０は、前述のように、周波数位相差特定部８３からの出力信号に基づいて被検者眼Ｅの眼圧値を算出し、測定結果をモニタ８２に表示する。
【００３０】
以上のような構成とすれば、超音波照射時に角膜Eｃ以外（例えば、瞼、睫、等）に超音波が照射されるのを回避できるため、被検者眼に対する作動距離を長く確保できると共に、測定精度の低下を回避できる。
【００３１】
また、以上の説明においては、探触子１０の前に音響レンズ１６を配置する構成としたが、音響レンズ（凹型の整合層）に代えて平面状の整合層が用いられてもよい。図４は、平面状の整合層が用いられた場合の探触子１０から出射される超音波の照射エリアの設定手法について説明する図である。
【００３２】
球面波によって形成される照射エリアＳは、式（４）を用いて求めることができる。また、平面波によって形成される照射エリアＳは、圧電素子の直径Ｄに対応する。作動距離を確保しながら角膜Ｅｃのみからの反射波を検出するためには、照射エリアＳが開瞼エリアＫより小さくなくてはならない（図４参照）。したがって、Ｗ＞ＷＤ１を満たす条件において、式（７）及びＤ＜Ｋを満たすような直径Ｄ及び共振周波数ｆの圧電素子が用いられる。
【００３３】
この場合、例えば、探触子１０から出射された超音波ビームが球面波の影響で拡散に転じる位置が照射エリアの位置となるように，圧電素子の共振周波数及び出射径を設定するようなことが考えられる。
【００３４】
なお、以上の説明（図２及び４参照）においては、平面波及び球面波によって形成される超音波ビームのビーム径が最も細くなる位置が計測距離Ｗの位置とされたが、被検者に恐怖心を与え難い距離ＷＤ1を確保しつつ、照射エリアＳを開瞼エリアＫより小さくできれば、さらに前方が計測距離Ｗの位置として設定されてもよい。
【００３５】
また、超音波ビームのビーム径が最も細くなる位置より後方が計測距離の位置とされてもよいが、球面波の拡散によって音響強度が低下するため、適正な音響強度が得られる範囲に設定される必要がある。
【００３６】
次に、吸音材を用いて超音波ビームを制限する手法について示す。図５は、被検者Eと探触子１０との間に吸音材が配置された場合の図である。この場合、探触子１０の前には、平面状の整合層が設けられている。このため、平面波のビームは、作動距離方向に関して平行なビーム形状となる。
【００３７】
また、探触子１０と被検者眼Ｅとの間には、超音波を吸収する特性を有する吸音材３０が配置されている。吸音材３０の中心部には、超音波を通過させるための開口部３１が形成されている。このため、探触子１０から出射された超音波の一部は、開口部３１を介して角膜Ｅｃに照射され、探触子１０から出射された超音波の一部は、吸音材３０によって吸収される。すなわち、開口部３１が形成された吸音材３０は、探触子１０から出射される超音波のビーム形状を制限する。
【００３８】
ここで、探触子１０の圧電素子が厚み方向に振動される場合、圧電素子の直径をＤとし、圧電素子の厚さをｔとし、周波数定数をＮｔとし、空気中の音速をＣａｉｒとし、被検者眼Ｅと装置との適正作動距離（計測距離）をＷとすると、共振周波数ｆは、
【数１４】
2010068873.tif 000016
と表され、波長λは、
【数１５】
2010068873.tif 000017
と表され、整合層の厚さＲは、
【数１６】
2010068873.tif 000018
と表され、球面波の拡散角度（指向角）θｓは
【数１７】
2010068873.tif 000019
と表され、整合層から吸音材までの距離がＸの場合の照射エリアＳは
【数１８】
2010068873.tif 000020
で表される。
【００３９】
また、平面波によって形成される照射エリアは圧電素子の直径Ｄに対応する。ここで、作動距離を確保しながら角膜Ｅｃのみからの反射波を検出するためには、角膜Ｅｃに到達する超音波ビームの照射エリア（球面波及び平面波の照射エリア）は開瞼エリアＫより小さくなくてはならない。
【００４０】
そこで、吸音材３０について、開口部３１の開口径Ｈを開瞼エリアＫより小さく（Ｈ＜Ｋ）形成すると共に、作動距離方向における形成位置を球面波の照射エリアＳと開口径Ｈとが略同じ大きさとなる位置（距離Ｘ）より前方（被検者眼側）とする。
【００４１】
これにより、吸音材３０の開口部３１を通過した平面波のビーム径は、開口部３１の開口径Ｈと同じ大きさとなり、結果的に、開瞼エリアＫより小さくなる。また、探触子１０から出射された球面波は、吸音材３０によって吸収される。したがって、探触子１０から出射された後に吸音材３０を通過した超音波のビーム形状は、開瞼エリアＫより小さくなる。
【００４２】
なお、吸音材３０が用いられる場合、被検者眼Ｅと装置との作動距離は、吸音材３０の被検者眼Ｅ側端面が基準となる。ここで、作動距離ＷＤは、被検者に恐怖心を与え難い距離ＷＤ１（例えば、約１０ｍｍ）より長くする必要がある。
【００４３】
この場合、眼圧測定が可能な音響強度が得られるような出射径（Ｄ）及び共振周波数ｆの圧電素子を用いる必要がある。また、開瞼エリアＫは、大きく開瞼できない被検者であっても角膜Ｅｃのみに超音波が照射されるように、直径約４ｍｍ以下に設定されるのが好ましい。また、開口部３１の開口径Ｈを開瞼エリアＫより小さくする場合、開口径Ｈが小さくなるにつれて、検出される超音波ビームが減少してしまうため、眼圧測定が可能な音響強度が得られる程度の大きさに設定する必要がある。
【００４４】
すなわち、上記構成においては、探触子１０と被検者眼との間に吸音材を設け、探触子１０から出射された超音波ビームを通過させるための開口であって開瞼エリアよりも小さい開口を吸音材に設けると共に、球面波の照射エリアの大きさと吸音材の開口の大きさとが略同じなる位置より前方に形成される球面波吸収部を吸音材に設けた。
【００４５】
これにより、被検者に恐怖心を与え難い作動距離が確保された状態において、振動子１１から出射される超音波を角膜Ｅｃのみに照射させることができる。なお、上記吸音材を用いる構成の場合、探触子１０から出射される超音波ビームを吸音材で制限する分、超音波エネルギーが減衰してしまうが、吸音材の形状と配置によって照射エリアを容易に設定できる利点を持つ。一方、探触子１０の共振周波数及び出射径によって照射エリアを設定する構成の場合、被検者眼に入射される超音波エネルギーが吸音材によって減衰されることがないため、被検者眼に対して効率よく超音波を照射できる利点を持つ。
【００４６】
なお、以上の説明において、探触子１０を用いて被検者眼に超音波を入射させる場合、被検者眼に入射される超音波をパルス波としたが、これに限るものではなく、連続波を用いるようにしてもよい。
【００４７】
また、以上の説明においては、振動子１１に入力される入力位相とセンサ１３から出力される出力位相との位相差による音響インピーダンスの違いにより眼圧を求めるものとしたが、振動子１１から発せられる入射波とセンサ１３によって検出される反射波とを比較し演算処理によって眼圧を測定するものであれば、これに限るものではない。例えば、振動子１１から発せられる入射波の周波数とセンサ１３によって検出される反射波の周波数を比較して演算処理により眼圧を求めるようにしてもよい。より具体的には、振動子１１への入力波形とセンサ１３からの出力波形との間に位相差が生じたときに振動子１１が発する超音波の周波数を変化させることで位相差をゼロにシフトさせる位相シフト回路を設け、位相差をゼロにシフトさせたときの周波数変化量を検出することによって眼圧を求めてもよい。
【００４８】
なお、以上の説明においては、円形の圧電素子を例にとって説明したが、これに限るものではなく、超音波ビームの適正作動距離における照射エリアが被検者眼の開瞼エリアに収まるように共振周波数及び出射径が設定された圧電素子であればよい。この場合、例えば、矩形（長方形、正方形、等）の圧電素子を用いることが考えられる。なお、正方形の圧電素子を用いる場合、正方形の対角線の長さを前述の直径Ｄに対応するものとして、球面波の拡散角度θｓ等を求め、超音波ビームの適正作動距離における照射エリアが被検者眼の開瞼エリアよりも小さくなるような圧電素子を選択すればよい。
【００４９】
また、探触子１０にセラミック圧電探触子を用いるのではなく、広帯域の周波数成分を有する超音波ビームを送受波する広帯域空気結合超音波探触子を探触子１０として用いるようにしてもよい。この場合、広帯域空気結合超音波探触子は、適正作動距離における超音波ビームの照射エリアが被検者眼の角膜エリアに収まるように、その出射径又は出射面形状が設定される。
【００５０】
図６は本実施形態に係る広帯域空気結合超音波探触子の要部について説明する図である。探触子１０は、広帯域の周波数成分を有する超音波を送受波する広帯域空気結合超音波探触子（Broadband Air-coupled Transducer）であり、マイクロアコースティック（Microacoustic）社のBATTM振動子が用いられる。なお、BATTM探触子は、コンデンサ型（静電容量型）センサーである。
【００５１】
より具体的には、探触子１０は、それぞれがエアポケットとなる複数の微細な孔１１１ａが形成された基板（バックプレート）１１１と、基板１１１の下部（基板１１１の粗面化されていない面側）に配置された第１の電極１１３と、基板１１１の上部（基板１１１の粗面化された面側）に配置される第２の電極１１７と、第２電極１１７と基板１１１との間に配置された絶縁膜（又は誘電膜）１１５（以下、絶縁膜１１５に省略する）と、を有する。
【００５２】
なお、基板１１１に関して、片方（上方）の面が粗面化され、小さなエアポケットが形成されるようになっていればよい。また、絶縁膜１１５としては、ポリエチレン、ポリイミドなどの絶縁性ポリマー材料、もしくは、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、マイカなどの絶縁性非ポリマー材料を用いることが考えられる。
【００５３】
なお、基板１１１、絶縁膜１１５、及び第２の電極１１７は、凹状に湾曲した形状（凹面形状）となっており、被検者眼に照射される超音波ビームが収束されるような構成となっている。すなわち、探触子１０は、適正作動距離における超音波ビームの照射エリアが被検者眼の開瞼エリアに収まるように、出射面形状が設定されている。この場合、例えば、探触子１０の出射面における凹面の曲率半径を被検者眼と眼圧計との適正作動距離と同じにすればよい。これにより、超音波の照射エリアを角膜のみに制限することができるため、被検者眼の瞼等から反射された超音波がノイズとなって測定精度が低下するのを回避できる。
【００５４】
ここで、第１の電極１１３と第２の電極１１７との間に電圧が印加されると、絶縁膜１１５が振動され超音波が発生する。また、絶縁膜１１５が振動されると、絶縁膜１１５と基板１１１との間の空気層が振動され、複数の微細な孔１１１ａがそれぞれエアポケットとして機能する。そして、エアポケット内の空気と、絶縁膜１１５及び第２の電極１１７が共振状態となることにより空気中における伝搬効率の高い超音波が被検者眼に向けて照射される。この場合、例えば、約２００ｋＨｚ〜１ＭＨzまでの周波数帯域を持つ広帯域の超音波が発せられる。なお、図６に示した広帯域空気結合超音波探触子の詳細については、米国特許５２８７３３１号公報、特表２００５−５０６７８３号公報等を参照されたい。
【００５５】
以上示したように、探触子１０として広帯域空気結合超音波探触子を用いることにより、空気中における超音波の伝搬効率を格段に高めることができるため、被検者眼に対する作動距離を長くしても被検者眼角膜からの反射波を高い感度で検出できる。
【００５６】
なお、上記構成においては、探触子１０の出射面形状を凹面形状したが、平面形状であってもよい。この場合、被検者眼に照射される超音波が被検者眼角膜のみに照射されるように、探触子１０の出射面を設定するのが好ましい。例えば、被検者眼の開瞼エリアよりも探触子１０の出射径を小さくするようなことが考えられる。
【００５７】
また、探触子１０の出射面の表面形状が平面形状の場合においても、超音波を収束させる構成とすることは可能である。この場合、第２の電極１１７の一部がリング状に除去され、第２の電極１１７による同心円状の多重リングパターンが出射面に形成されるような構成（いわゆる音響的フレネルゾーンプレート）が考えられる。この場合、リング状に形成された各電極１１７から発せられる超音波同士が干渉されることにより超音波が収束される。
【００５８】
また、本実施形態の探触子１０によれば、従来のセラミック圧電振動子と比較して探触子１０から発せられる球面波の影響を軽減できるため、被検者眼に照射される超音波が被検者眼の角膜以外に照射されるのを容易に回避できる。
【００５９】
なお、以上の説明において、被検者眼に入射される入射波と被検者眼から反射される反射波との位相差により被検者眼の眼圧を求めるものとしたが、これに限るものではなく、反射波の音響強度を検出して被検者眼の眼圧を求めるようにしてもよい。この場合、眼圧が高いほど、角膜と空気との音響インピーダンスの差が大きいため、音響強度が強く検出され、眼圧が低いほど、角膜と空気との音響インピーダンスの差が小さいため、音響強度が弱く検出される。
【００６０】
例えば、探触子１０から出力される反射波の音響強度に基づいて角膜の音響インピーダンスを算出し、算出された音響インピーダンスから被検者眼の眼圧を算出するようなことが考えられる。この場合、音響インピーダンス（もしくは音響強度）と被検者眼の眼圧との関係を予め求めておけばよい。
【００６１】
なお、以上の説明においては、被検眼の眼前に超音波を送受波する探触子１０を配置する構成としたが、図７に示すように、被検者眼Ｅに入射させる超音波を発する振動子１１と、被検者眼Ｅで反射された超音波を検出する振動検出センサ１３を、観察光軸Ｌ１に対して対称な位置に設けるような構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本実施形態に係る非接触式超音波眼圧計の構成について説明する図である。
【図２】探触子に使用される圧電素子の共振周波数と直径の設定手法について説明する図である。
【図３】モニタに表示される前眼部観察画面の一例である。
【図４】平面状の整合層が用いられた場合の探触子から出射される超音波の照射エリアの設定手法について説明する図である。
【図５】被検者眼と探触子との間に吸音材が配置された場合の図である。
【図６】本実施形態に係る広帯域空気結合超音波探触子の要部について説明する図である。
【図７】振動子と振動検出センサを観察光軸に対して対称な位置に設けた場合の図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０  探触子
１６  音響レンズ
５０  Ｚ指標投影光学系
５５  Ｚ指標検出光学系
１１１  基板
１１３  第１の電極
１１５  絶縁膜（又は誘電膜）
１１７  第２の電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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