(57)【要約】【課題】  超音波にて、精度よく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。【解決手段】  超音波を用いて、非接触で被検者眼の眼圧を測定する非接触式超音波眼圧計であって、被検者眼の角膜内部に向けて超音波を送信する送信部と、被検者眼の角膜内部を通過した超音波を受信する受信部と、前記受信部によって受信された角膜内部を通過した超音波の特性に基づいて被検者眼の眼圧を求めることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者眼の角膜内部に向けて超音波を送信する送信部と、被検者眼の角膜内部を通過した超音波を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された角膜内部を通過した超音波の特性に基づいて被検者眼の眼圧を求めることを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
【請求項２】
前記受信部から出力される信号から角膜内部を通過した超音波に相当する信号を抽出し、抽出された信号に基づいて、眼圧を求めることを特徴とする請求項１の非接触式超音波眼圧計。
【請求項３】
前記送受信部は、送信部と受信部が被検眼の斜め方向に配置され、前記送信部は、超音波の角膜に対する入射角度が臨界角より小さくなる角度にて入射されるように配置されていることを特徴とする請求項１〜２のいずれかの非接触式超音波眼圧計。
【請求項４】
前記送信部と前記受信部は、前記送信部の音軸と前記受信部の音軸とが角膜裏面上のある一点で交差するように所定の傾斜を持って配置されている請求項１〜３のいずれかの非接触式超音波眼圧計。
【請求項５】
被検者眼の角膜厚を測定する角膜厚測定手段を有し、
角膜裏面からの反射波の特性と角膜厚測定手段の測定結果とを用いて、眼圧値を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかの非接触式超音波眼圧計。
【請求項６】
被検者眼の角膜表面及び角膜裏面の少なくともいずれかの曲率を測定する角膜曲率測定手段を有し、
角膜裏面からの反射波の特性と角膜曲率測定手段の測定結果とを用いて、眼圧値を算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれかの非接触式超音波眼圧計。
【請求項７】
前記送信部と前記受信部は、前記送信部の音軸と角膜表面との交差位置と、前記受信部の音軸と角膜表面との交差位置とが互いに離間するように配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの非接触式超音波眼圧計。
【請求項８】
前記送信部と前記受信部は、前記送信部からの超音波が角膜頂点位置に入射され、角膜頂点から角膜内部を伝搬した超音波が角膜周辺位置から受信部によって受信されるように配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの非接触式超音波眼圧計。
【請求項９】
前記受信部によって受信された角膜内部を通過した超音波における横波成分に相当する信号を抽出し、抽出された信号に基づいて、眼圧を求めることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの非接触式超音波眼圧計。
【請求項１０】
前記送信部と前記受信部は、前記送信部からの超音波が角膜に入射され、角膜裏面と角膜表面とでそれぞれ複数回反射して角膜内部を伝搬した超音波が受信部によって受信されるように配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの非接触式超音波眼圧計。
【請求項１１】
被検者眼の角膜に向けて超音波を送信する送信部と、被検者眼の角膜からの反射波を受信する受信部と、を有する超音波送受信部と、
被検者眼角膜の水分量を測定する角膜水分量測定手段と、
前記受信部によって受信された角膜からの反射波の特性と角膜水分量測定手段の測定結果とを用いて、眼圧値を算出する眼圧算出手段と、
を備えることを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
【請求項１２】
前記送受信部は、前記送信部と前記受信部が被検眼の斜め方向に配置され、該送信部は、超音波の角膜に対する入射角度が臨界角より小さくなる角度にて入射されるように配置され、
前記角膜水分量測定手段は、水に大きく吸収される波長の光を被検者眼の角膜内部に向けて出射する赤外光源と、被検者眼の角膜内部を通過した角膜裏面からの反射光を受光する受光素子と、を有し、
前記受光素子によって受光された受光結果に基づいて角膜の水分量を算出する請求項１１記載の非接触式超音波眼圧計。
【請求項１３】
前記角膜水分量測定手段は、前記赤外光源から出射された水に大きく吸収される波長の光を測定光と参照光に分割するための分割光学部材と、を備え、被検者眼の角膜内部を通過した角膜裏面からの測定光の反射光と，参照光と，を前記受光素子によってそれぞれ受光し、それぞれの受光結果に基づいて、角膜の水分量を算出する請求項１１または１２に記載の非接触式超音波眼圧計。
【請求項１４】
前記受信部から出力される信号から角膜裏面からの反射波に相当する信号を抽出し、抽出された信号に基づいて、眼圧を求めることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかの非接触式超音波眼圧計。
【請求項１５】
前記角膜水分量測定手段は、水に吸収されやすい波長の光を角膜に投光する投光手段を有し、
該投光手段は、アライメント光を投光する光学系、前眼部を照明する光学系、角膜厚測定光学系の投光系、角膜曲率測定光学系の投光系、超音波送信部、超音波受信部、のいずれかと略同軸に配置されている請求項１１〜１４のいずれかの非接触式超音波眼圧計。
【請求項１６】
前記角膜水分量測定手段は、水に吸収されやすい波長の光を角膜に投光する投光手段を有し、投光手段は、アライメント光を投光する光学系、前眼部を照明する光学系、角膜厚測定光学系の投光系、角膜曲率測定光学系の投光系、のいずれかの光源と同一光源である請求項１１〜１５のいずれかの非接触式超音波眼圧計。
【請求項１７】
前記角膜水分量測定手段は、水分量測定用の光を受光する受光手段を有し、受光手段は、眼に対する超音波送受信部のアライメント状態を検出するための光学系、前眼部を観察するための光学系、角膜厚測定光学系の受光系、角膜曲率測定光学系の受光系、超音波送信部、超音波受信部、のいずれかと略同軸に配置されている請求項１１〜１６のいずれかの非接触式超音波眼圧計。
【請求項１８】
前記角膜水分量測定手段は、水分量測定用の光を受光する受光手段を有し、受光手段は、眼に対する超音波送受信部のアライメント状態を検出するための光学系、前眼部を観察するための光学系、角膜厚測定光学系の受光系、角膜曲率測定光学系の受光系、のいずれかの受光素子と同一受光素子である請求項１１〜１７のいずれかの非接触式超音波眼圧計。
【請求項１９】
前記角膜水分量測定手段は、水の影響を受けづらい波長の光を参照光として出射する参照光源を有する請求項１１〜１８のいずれかの非接触式超音波眼圧計。
【請求項２０】
前記受光素子は、一次元受光素子、又は二次元受光素子のいずれかである請求項１１〜１９のいずれかの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で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】
非接触式眼圧計としては、空気噴射式が一般的であり、被検眼角膜に空気を噴射したときの角膜の圧平状態を検出し、所定の変形状態となったときの空気の圧力に基づいて眼圧を測定していた。この場合、眼圧による角膜の弾性特性の変化は少ないという前提の下、眼内圧を測定していた。
【０００３】
また、同様に、被検眼角膜に超音波ビームを照射したときの角膜の圧平状態を検出し、所定の変形状態となったときの超音波ビームの圧力に基づいて眼圧を測定する装置が提案されていた。
【０００４】
超音波を用いて非接触にて被検者眼の眼圧を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を有し、探触子から出力される信号に基づいて眼圧を測定する装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００８／０７２５２７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
空気タイプの眼圧計、及び同様な超音波眼圧計は、被検者眼にとって負担であった。また、特許文献１に開示された方式の場合においても、実用レベルには到達しておらず、種々の改良が必要とされる。
【０００７】
本発明は、上記問題点を鑑み、超音波にて精度よく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】
【０００８】
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。
【０００９】
（１）  被検者眼の角膜内部に向けて超音波を送信する送信部と、被検者眼の角膜内部を通過した超音波を受信する受信部と、前記受信部によって受信された角膜内部を通過した超音波の特性に基づいて被検者眼の眼圧を求めることを特徴とする。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
空気タイプの眼圧計、及び同様な超音波眼圧計は、被検者眼にとって負担であった。また、特許文献１に開示された方式の場合においても、実用レベルには到達しておらず、種々の改良が必要とされる。
【００１１】
ところで、角膜からの反射波に基づいて眼圧を測定する場合（特に、裏面からの反射波を検出する場合）、角膜に含まれる水分量によって、反射波の音響特性が変化する可能性がある。角膜水泡症の眼においては、角膜中に多くの水分が含有しているし、ドライアイの眼においては、角膜上での水分が不足した状態である。その他、種々の要因によって角膜中又は角膜上での水分量は変動する。
【００１２】
非接触状態下での超音波信号に基づく測定においては、空気中で超音波が減衰するため、微弱な信号を処理する必要がある。したがって、わずかな水分量の変動であっても、超音波信号を変動させる要因の一つといえる。すなわち、角膜水分量が多い場合と少ない場合で、超音波の減衰量が変動する。例えば、角膜水分量が多い場合と少ない場合では、水分量が多い場合の方が、超音波が角膜内を伝播する際に、超音波が水分によって伝播されやすくなるため、超音波の減衰量が小さくなる。
【００１３】
このため、同じ眼圧の眼であっても、水分量が多い場合と少ない場合では、角膜で反射された反射波の検出結果が同様の結果とならない可能性がある。例えば、所定の水分量の眼での音響インピーダンスに対して、水分量が少ない場合は、音響インピーダンスが低くなり、水分量が大きい場合は、音響インピーダンスが高くなる。例えば、角膜の音響インピーダンスと音響強度は比例するから、受信された超音波の音響強度に基づいて算出される場合、水分量が少ない場合は、音響強度が低くなり、水分量が大きい場合は、音響強度が強くなる。
【００１４】
図１は、本件発明の第１実施形態に係る非接触式超音波眼圧計の測定系及び光学系を上方向から見た概略構成図である。図２は、本実施形態に係る非接触式超音波眼圧計の測定系及び光学系を側方から見た概略構成図である。なお、以下の測定系及び光学系は、図示無き筐体に内蔵されている。また、その筐体は、周知のアライメント用移動機構により、被検者眼Ｅに対して三次元的に移動されてもよい。また、手持ちタイプ（ハンディタイプ）であってもよい。
【００１５】
超音波送受信部（トランスデューサ）１０は、被検者眼Ｅから離れた位置に配置され、空気を媒体として被検者眼Ｅの角膜Ｅｃに向けて超音波ビーム（パルス波又は連続波）を出射し、また、角膜Ｅｃで反射された超音波ビームを反射波として検出する。送受信部１０は、被検者眼Ｅに斜め方向から超音波（入射波）を出射する超音波送信部（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（受信）する超音波受信部（振動検出センサ）１３と、を有し、被検者眼Ｅの眼圧を非接触で測定するために用いられる。超音波送信部１１は、例えば、圧電素子（ピエゾ素子）と電極により構成される図無き圧電セラミック振動板を有し、圧電効果によって超音波振動を発生する。なお、送信部１１としては、これに限定されず、空気結合型の探触子であってもよい。
【００１６】
本実施形態において、送受信部１０は、眼Ｅの角膜裏面に向けて超音波を発し、角膜内部を通過した角膜裏面からの反射波を検出する。そして、その反射波の音響特性に基づいて、眼Ｅの眼圧が測定される。
【００１７】
典型的には、本装置は、送信部１１から超音波を眼Ｅに対して斜めに照射する。そして、角膜裏面と前房との境界で反射された超音波を受信部１３によって斜め反対方向から受信する。ここで、送受信部１０は、送信部１１と受信部１３が眼Ｅの斜め方向に配置され、送信部１１は、角膜Ｅｃに対する超音波の入射角度が臨界角より小さくなる角度にて入射されるように配置されている。
【００１８】
好ましくは、送信部１１と受信部１３は、送信部１１の音軸ＳＡ１と受信部１３の音軸ＳＡ２とが角膜裏面上のある一点Ｃで交差するように所定の傾斜を持って配置されている（図５参照）。図１では、送信部１１と受信部１３は、観察光軸Ｌ１を中心に対称（図１では左右対称）に配置される。
【００１９】
本装置の光学系としては、観察光学系２０と、固視標投影（呈示）光学系３０と、第１指標投影光学系４０と、第２指標投影光学系５０と、指標検出光学系５５と、と、前眼部断面像撮像光学系９０と、が設けられている。
【００２０】
観察光学系２０は、眼Ｅの前眼部を正面方向から観察するためのものである。固視標投影光学系３０は、眼Ｅを固視させるためのものである。第１指標投影光学系４０は、上下左右方向のアライメント状態検出用の第１指標を角膜Ｅｃに投影するためのものである。第２指標投影光学系５０は、前後方向である作動距離方向のアライメント状態検出用の第２指標を角膜Ｅｃに投影するためのものである。指標検出光学系５５は、角膜Ｅｃに投影された第２指標を検出するためのものである。角膜水分量測定光学系８０は、眼Ｅの角膜Ｅｃの水分量を測定するためのものである。前眼部断面像撮像光学系９０は、被検者眼の前眼部断面像を撮像するものである。
【００２１】
図１において、対物レンズ２２の後方には、光学系ユニット１００が設けられている。ユニット１００は、観察光学系２０と、固視標投影（呈示）光学系３０と、第１指標投影光学系４０の光学系、を含む。
【００２２】
観察光学系２０は、対物レンズ２２と、結像レンズ２４と、二次元撮像素子２６と、を有している。そして、被検者眼Ｅの所定部位（例えば、角膜中心、瞳孔中心）に対して上下左右方向のアライメントがなされる。
【００２３】
赤外光源３８によって照明された被検者眼Ｅの前眼部像は、対物レンズ２２を透過し、ダイクロイックミラー９５を透過し、ハーフミラー４６を透過し、ダイクロイックミラー３６を透過し、結像レンズ２４によって撮像素子２６に結像する。撮像素子２６によって撮像された前眼部像は、後述するモニタ７２に表示される。
【００２４】
固視標投影光学系３０は、可視光源３２を有し、被検者眼Ｅを固視させるための固視標を被検者眼Ｅに投影する。光源３２からの可視光は、赤外光を透過して可視光を反射するするダイクロイックミラー３６で反射され、ハーフミラー４６を透過し、ダイクロイックミラー９５を透過し、対物レンズ２２を透過して被検者眼Ｅの眼底に投影される。固視標投影光学系３０の光軸Ｌ２は、観察光学系２０の光路（観察光路）中に配置されたダイクロイックミラー３６によって観察光軸Ｌ１と同軸にされている。
【００２５】
第１指標投影光学系４０は、赤外光源４２を有し、上下左右方向のアライメント状態検出用の第１指標である赤外光を正面方向から角膜Ｅｃに投影する。光源４２からの赤外光は、ハーフミラー４６で反射され、ダイクロイックミラー９５を透過し、対物レンズ２２を透過して角膜Ｅｃに投影される。第１指標投影光学系４０の光軸Ｌ３は、観察光路（観察光束の光路）中に配置されたハーフミラー４６によって観察光軸Ｌ１と同軸にされている。
【００２６】
観察光学系２０は、第１指標投影光学系４０によって角膜Ｅｃに形成された第１指標像を検出する（角膜Ｅｃで反射された光源４２からの赤外光を受光する）。すなわち、観察光学系２０は、指標検出光学系を兼ねる。撮像素子２６によって撮像された第１指標像は、モニタ７２に表示される。
【００２７】
第２指標投影光学系５０は、赤外光源５１を有し、作動距離方向のアライメント状態検出用の第２指標である赤外光を斜め方向から角膜Ｅｃに投影する。
【００２８】
指標検出光学系５５は、位置検出素子（例えば、ラインＣＣ）５８を有し、第２指標投影光学系５０によって角膜Ｅｃに形成された第２指標像を検出する（角膜Ｅｃで反射された光源５１からの赤外光を受光する）。なお、作動距離方向のアライメント状態の検出は、送受信部１０によって行われてもよい（例えば、被検者眼に出射された超音波が送受信部１０に戻っているまでの時間が距離に換算される）。
【００２９】
前眼部断面像撮像光学系９０は、前眼部断面像を形成するためのスリット光を被検者眼Ｅに投光する投光光学系（投影光学系）９０ａと、投光光学系９０ａによって投影されたスリット光による前眼部反射光（前眼部散乱光）を受光して前眼部断面像を撮像する受光光学系（撮像光学系）９０ｂと、を有する。
【００３０】
投光光学系９０ａは、光源９１と、集光レンズ９２と、スリット板９３と、全反射ミラー９４と、ダイクロイックミラー９５と、対物レンズ２２と、を含む。
【００３１】
受光光学系９０ｂは、二次元撮像素子９７と、投光光学系９０ａによる前眼部からの反射光を撮像素子９７に導く撮像レンズ９６と、を含み、シャインプルーフの原理に基づいて前眼部断面像を撮像する構成となっている。すなわち、受光光学系９０ｂは、その光軸（撮像光軸）が投光光学系９０ａの光軸と所定の角度で交わるように配置されており、投光光学系９０ａによる投影像の光断面と被検者眼角膜を含むレンズ系（角膜及び撮像レンズ９６）と撮像素子９７の撮像面とがシャインプルーフの関係にて配置されている。なお、レンズ９６の手前（被検者眼Ｅ側）には、光源９１から出射され，前眼部断面像を撮像するために用いられる光（青色光）のみを透過するフィルタ９９が配置されている。
【００３２】
＜水分測定装置の構成＞
角膜水分量測定光学系８０は、光源８１と、ハーフミラー８２と、参照光測定用一次元受光素子８５と、反射ミラー８６と、シャープカットフィルター８７と、受光素子（一次元受光素子又は二次元受光素子）８８と、を含む。光源８１は、水に大きく吸収される波長（水の吸光度の高い波長）の光を被検者眼の角膜内部に向けて出射する。本実施形態においては、１９４０ｎｍの赤外光源を用いる。もちろん、異なる波長の光源を用いてもよく、水による吸収の変化が高い波長であればよい（例えば、１２００ｎｍ、１４５０ｎｍ）。ハーフミラー８２は、赤外光源から出射された水に大きく吸収される波長の光を測定光と参照光に分割する。シャープカットフィルター８７は、所定の波長を透過するフィルタである。本実施形態においては、光源８１から出射された光の内、シャープカットフィルター８７を透過することによって、１９４０ｎｍの波長のみの光が透過される。なお、本実施形態においては、受光素子８８として、一次元受光素子を用いる。
【００３３】
光源８１から発せられた光は、ハーフミラー８２によって、参照光と測定光とに分割される。測定光は被検眼Ｅへと向かい、参照光は参照光測定用一次元受光素子８５へと向かう。参照光は、参照光測定用一次元受光素子８５に受光される。測定光は、角膜Ｅｃに集光される。測定光は角膜表面される。また、測定光は被検者眼の角膜内部を通過して角膜裏面によって反射される。角膜表面又は角膜裏面で反射された角膜反射光は、反射ミラー８６へ向かう。角膜で反射された角膜反射光は、反射ミラー８６で反射された後、シャープカットフィルター８７を介して一次元受光素子８８に受光される。なお、シャープカットフィルター８７は、光源８１から出射された光が角膜で反射される以前の光路中に配置する構成としてもよい。
【００３４】
図３は、非接触式超音波眼圧計の制御系の構成について説明する概略構成図である。制御部７０は、測定値の算出、装置全体の制御、等を行う。制御部７０は、受信部１３からの出力信号を処理して被検者眼Ｅの眼圧を求める。受信部１３は増幅器７７に接続されており、受信部１３から出力される電気信号は増幅器７７によって増幅され、制御部７０に入力される。また、制御部７０は、送信部１１、光源３２、光源３８、光源４２、光源５１、光源８１、光源９１、撮像素子２６、検出素子５８、参照光測定用一次元受光素子８５、一次元受光素子８８、撮像素子９７、モニタ７２、メモリ７５、等と接続されている。なお、メモリ７５には、送受信部１０を用いて眼圧を測定するための測定プログラム、装置全体の制御を行うための制御プログラム、等が記憶されている。
【００３５】
＜眼球モデルを用いた実験＞
以下に、本発明者が行った実験結果を示す。図４は実験に用いた眼球モデル（模型眼）を示す図である。眼球モデル６０は、ベース部６１と、内部に空洞を有するシリコンゴム半球６２と、を含み、シリンジ６４によって半球６２の内部に流体が注入される構成となっている。そして、半球６２の内圧は、マノメータ６６によって検出される。この実験の場合、半球６２が角膜として想定され、半球６２の内圧が調整されることによって眼圧が変化されるものと考える。
【００３６】
ここで、反射波と眼圧の関係について説明する。眼圧（被検眼の内圧）に変化が生じると、角膜の弾性特性（例えば、密度）に変化が生じる。角膜の弾性特性の変化としては、例えば、眼圧が高くなると角膜が内側から圧迫され、角膜の密度が高くなる。超音波（反射波）には、密度の高いものほど伝播されやすくなるという特性がある。このため、眼圧が高くなると、超音波が伝播されやすくなる。
【００３７】
以上のようなことから、角膜の弾性特性の変化は、角膜反射波の音響特性の変化に関係する。本実施例では、弾性特性の変化によって生じる音響特性の変化を検出することによって、眼圧を測定する。
【００３８】
角膜からの反射波としては、角膜表面での反射によって取得される反射波と、角膜裏面での反射によって取得される反射波がある。ここで、角膜裏面の反射波は、角膜表面から入射された超音波が角膜内を伝播した後、角膜裏面によって反射された反射波である。
【００３９】
弾性特性の変化は、特に被検者眼の角膜内部を通過した角膜裏面からの反射波に影響する。例えば、眼Ｅに向けて超音波パルスを出射した際、角膜裏面からの反射光は、角膜表面からの反射波に比べ、角膜内を伝播している分、角膜の弾性特性の影響を大きく受ける。
【００４０】
例えば、眼圧が異なる場合、角膜の密度が変化すると考えられる。そして、角膜裏面からの反射波は、角膜内を伝播されているため、角膜内の密度の違いによる音響特性の変化が精度よく検出される。すなわち、角膜裏面からの反射波は、角膜表面よりも弾性特性に影響された波であるため、角膜表面と比較して、音響特性の変化が大きい。このため、角膜裏面からの反射光の変化を検出することにより、眼圧による音響変化が微小であっても捉えることができる。
【００４１】
図５に示すように、実験形態を示す図であり、領域Ａは、点線で囲まれた領域を拡大表示したものである。実験における装置は、超音波パルスを出射する送信部１１と、角膜での超音波パルスの反射波を検出する受信部１３と、を含む。
【００４２】
例えば、各装置間の構成は、角膜の裏面による反射が起きる入射角度θ１にて、パルスを出射する構成にする必要がある。入射角度θ１を大きくしていくと、角膜に入射する際の屈折角度θ２も大きくなる。そして、屈折角度θ２が９０°に到達した場合に、超音波が角膜にまったく入射できなくなり、角膜表面での全反射が生じる。すなわち、屈折角度θ２が９０°に到達すると、超音波が角膜に入射できなくなるため、角膜裏面での反射が生じなくなる。
【００４３】
屈折角度θ２が９０°に到達する際の入射角度θ１を全反射の臨界角という。このため、入射角度θ１は、全反射の臨界角より小さい角度で設定される。
【００４４】
例えば、裏面反射波が発生する入射角度θ１として、１６°を用いた。この場合の屈折角度θ２は、４７°である。また、模型眼と送信部１１及び受信部１３の作動距離は、送信部１１及び受信部１３の焦点位置が角膜に一致するように、５０ｍｍに設定される。また、送信部１１と受信部１３との間の距離が３０ｍｍの構成とした。もちろん、装置の作動距離や送信部１１と受信部１３との間の距離を変更してもかまわない。
【００４５】
なお、入射角度θ１を極端に鋭角（例えば０°）に設定した場合には、送信部から出射されたパルスは角膜で反射され、送信部の位置に反射されてくる。このため、パルスの送信部と受信部を兼用させる構成とするとよい。すなわち、所定時間間隔で送信部と受信部を切り換える構成とすればよい。
【００４６】
ここで、送信部１１及び受信部１３を用いて模型眼（図５参照）に向けてパルス波を出射し、模型眼からの反射波の反射信号を検出した（図６（ａ）参照）。なお、図５に示すように、模型眼からの反射波には、模型眼の角膜表面で反射された反射波Ｒ１（点線）と模型眼中（被検眼の場合、角膜中）を伝播し模型眼の角膜裏面で反射された反射波Ｒ２（実線）が含まれている。そして、反射波Ｒ１と反射波Ｒ２は、受信部１３によって反射信号として検出される。
【００４７】
次に、検出された反射信号の波形の内、角膜裏面の反射波の反射信号に対応する部位を抽出した。（図６（ｂ）参照）。そして、抽出された反射信号における最大の振幅（ピーク値）をモニタリングし、ピーク値と眼圧値との関係を評価した（図６（ｃ）参照）。なお、送受信部１０としては、公称周波数が７５０ｋＨｚのトランスデューサを用いた。
【００４８】
＜実験結果の内容（振幅と周波数の関係等の説明）＞
図６は実験結果の一例を示すものである。図６（ａ）は受信部１３によって検出された反射信号の振幅の時間的な変化を示したグラフである（横軸が時間、縦軸が振幅）。
【００４９】
図６（ｂ）は図６（ａ）に示したグラフにおいて、角膜裏面の反射波の反射信号に対応する時間領域Ｔ（点線領域）を抽出し、拡大したグラフである（横軸が時間、縦軸が振幅）。Ｖｐは最大の振幅を示す。以下に、時間領域Ｔの抽出方法について説明する。
【００５０】
図６（ａ）における、パルスの出射時から振幅が大きく変化した時間領域Ｖ１は、角膜表面からの反射波の反射信号によるものである。角膜表面からの反射波は、角膜裏面からの反射波よりも受信部１３に受信されるまでの伝播速度が早い。すなわち、最初に角膜表面からの反射波が受信された後、角膜裏面からの反射波が受信される。このことにより、反射波が受信された時間によって、角膜裏面の反射波に対応する反射波を抽出することができる。
【００５１】
角膜裏面の反射波が受信される時間は、模型眼と送信部１１及び受信部１３の作動距離、パルス波が模型眼に入射される際の入射角度、模型眼の角膜厚、模型眼内におけるパルス波の屈折角度等、を用いて算出される。そして、受信した反射信号において、算出した受信時間に対応する時間領域Ｔでの信号を角膜裏面の反射波の反射信号として抽出する。
【００５２】
本実施例においては、図５に示した構成と同様に、送信部１１と受信部１３との間の距離が３０ｍｍ、模型眼と振動子及び振動検出センサの作動距離が５０ｍｍ、入射角度が１６°、屈折角度が４７°の構成とした。この場合、角膜裏面の反射波が反射されてくる時間は、約３１１μｓとなった。そして、検出された反射信号において、３１１μｓ部分の反射信号を抽出した。
【００５３】
図６（ｃ）は模型眼の内圧とピーク値Ｖｐ（抽出された反射信号における最大の振幅）との関係を示したグラフである。図６（ｃ）に示すように、模型眼の内圧とピーク値Ｖｐとの関係はほぼ比例関係にあることが分かる。
【００５４】
眼内圧が高いほど、角膜の密度が高くなることによって、超音波が角膜内を伝播しやすくなり、結果的に、高い音響インピーダンスが検出されたと思われる。一方、眼内圧が低いほど、角膜の密度が低くなることによって、超音波が角膜内を伝播しづらくなり、結果的に、低い音響インピーダンスが検出されたと思われる。なお、角膜内での音響インピーダンスは、受信された超音波の音響強度に比例するから、ピーク値Ｖｐに基づいて眼圧が算出されうる。  概して、一定の超音波パルスを角膜に入射させたときに取得される角膜裏面からの反射波の音響特性（例えば、音響インピーダンス）は、眼内圧によって変化する。この関係は、眼圧測定に利用できると思われる。
【００５５】
＜眼圧測定の手順説明＞
以下に、上記の実験結果を鑑み、眼圧を測定する手法について説明する。制御部７０は、送信部１１を用いて被検者眼の角膜内部に向けて超音波を送信（出射）する。そして、受信部１３を用いて、被検者眼の角膜内部を通過した角膜裏面からの反射波を受信（検出）し、受信部１３によって受信された角膜裏面からの反射波の特性に基づいて被検者眼の眼圧を求める。例えば、受信部から出力される信号から角膜裏面からの反射波に相当する信号を抽出し、抽出された信号に基づいて、眼圧を求める。
【００５６】
図７は本実施形態に係る眼圧測定手法の具体例について説明するフローチャートである。制御部７０は、送受信部１０を用いて、眼Ｅに向けて被検者眼Ｅ（角膜Ｅｃ）に向けてパルス波が出射する。そして、パルス波が角膜Ｅｃ中を伝播し、角膜裏面で反射された反射波がセンサ１３によって検出されると、反射波の反射信号に対応する電気信号がセンサ１３から出力され、増幅器７７を介して制御部７０に入力される。
【００５７】
そして、制御部７０は、取得した反射波の反射信号から角膜裏面で反射された反射波の反射信号を抽出する。制御部７０は、角膜裏面の反射波を抽出するために、予め設定された裏面反射波の受信時間をメモリ７５より取得し、受信時間に基づいて角膜裏面の反射波の反射信号を抽出する。また、制御部７０は、抽出した反射信号における最大の振幅（ピーク値）を検出する。
【００５８】
そして、制御部７０は、ピーク値に基づいて眼圧値を算出する。メモリ７５には、ピーク値と眼圧値との相関関係がテーブルとして記憶されており、制御部７０は、検出されたピーク値に対応する眼圧値をメモリ７５から取得し、得られた眼圧値をモニタ７２に表示する。なお、ピーク値と眼圧値との相関関係は、例えば、本装置によって取得されるピーク値とゴールドマン眼圧計によって得られる眼圧値との相関関係を予め求めておくことにより設定可能である。
【００５９】
以上のような構成とすれば、眼圧による角膜の弾性特性の変化を精度よく検出でき、眼圧を非接触にて精度よく測定できる。
【００６０】
なお、以上の説明では、抽出された反射信号の最大の振幅（ピーク値）に着目し、ピーク値と眼圧値との関係を評価したがこれに限定されない。例えば、抽出された反射信号の最大の振幅を含む所定の領域における振幅に基づいて眼圧を求めることも可能である。
【００６１】
なお、以上の説明では、検出された反射波の反射信号より、角膜裏面の反射波の反射信号を抽出し、反射信号における最大の振幅を検出することによって眼圧値を算出したが、これに限定されない。例えば、周波数解析（例えば、フーリエ解析）を用いて眼圧値を算出してもよい。この場合、検出された反射波の反射信号より、角膜裏面の反射波の反射信号を抽出する。そして、抽出した反射波の反射信号を周波数解析（例えば、フーリエ解析）し、反射波における周波数毎の振幅レベルである振幅スペクトルを取得する。そして、得られた振幅スペクトルのピーク振幅レベル（例えば、振幅スペクトルのピーク値）を検出し、振幅スペクトルのピーク振幅レベルに基づいて眼圧を算出することができる。また、以上の説明においては、フーリエ解析に用いる窓関数を矩形窓としたが、これに限るものではなく、任意の窓関数（例えば、ハニング窓、ハミング窓、等）を用いることができる。
【００６２】
なお、上記記載のように、周波数解析（例えば、フーリエ解析）を用いる場合には、取得された振幅スペクトルのピークを検出することによってピーク振幅レベルを正確に検出できるが、これに限るものではない。反射波のピーク振幅レベルに基づいて眼圧を算出するものであればよい。例えば、振幅スペクトルのピークが得られる周波数を予め求めておき、これがメモリ７５に記憶されていてもよい。そして、予め設定された周波数に対応する振幅レベルを振幅スペクトルのピーク振幅レベルとして取得し、これに基づいて眼圧を算出するようにしてもよい。また、振幅スペクトルにおけるピークを含む所定の周波数帯域における振幅の積算値に基づいて眼圧を求めるようにしてもよい。この場合、ピークの振幅レベルと眼圧値との相関関係と同じ相関関係が得られる周波数帯域内の帯域を所定の周波数帯域として設定し、その周波数帯域における振幅レベルに基づいて眼圧を測定する。例えば、前述のように設定された所定の周波数の範囲内における振幅スペクトル値の積算値を算出し、その積算値に基づいて眼圧を測定すればよい。
【００６３】
なお、以上の説明では、角膜裏面の反射波を抽出するために、予め、角膜裏面による反射波の受信時間を算出しておき、受信時間に基づいて、角膜裏面の反射波の反射信号のみを抽出したが、これに限定されない。例えば、予め実験等によって、角膜表面反射波のみによる反射信号（全反射時の反射信号）を取得し、メモリに保存しておく。そして、眼圧値を算出する際に、検出した反射信号とメモリに記憶されていた全反射時の反射信号とを差分することによって角膜裏面の反射波の反射信号を抽出してもよい。この場合、眼圧値を算出する際には、例えば、差分により抽出した反射信号における最大の振幅に基づいて算出を行うことができる。
【００６４】
また、以上の説明では、ソフトウェアによる演算処理を用いて眼圧を求めるものとしたが、これに限るものではなく、ハードウェア（回路構成）による信号処理を用いて同様の処理が行われるようにしてもよい。例えば、送受信部１０に接続されて反射波の振幅信号を得る振幅検出回路と、振幅検出回路によって取得された振幅のピークを検出するピークホールド回路と、を含む演算回路が考えられる。この場合、制御部７０は、ピークホールド回路によって検出されたピークの振幅レベルに基づいて眼圧を算出すればよい。
【００６５】
＜角膜曲率及び角膜厚を用いた眼圧値の補正＞
なお、角膜裏面からの反射波に基づいて眼圧を測定する場合、角膜厚や角膜曲率によって反射波の音響特性が変化する可能性が考えられる。例えば、角膜厚が厚い場合と角膜厚が薄い場合では、角膜厚が厚い場合の方が、超音波が角膜内を伝播する際に、伝播される距離が長いため、超音波の減衰量が大きくなる。このため、同じ眼圧の眼であっても、角膜厚が厚い場合と角膜厚が薄い場合では、角膜裏面にて反射された反射光の検出結果が同様の結果とならない可能性がある。例えば、所定の角膜厚の眼での音響インピーダンスに対して、角膜厚が厚い場合は、音響インピーダンスが低くなり、角膜厚が薄い場合は、音響インピーダンスが強くなる。
【００６６】
また、角膜曲率が変化すると、超音波が角膜に入射した際の屈折角度、角膜裏面で反射される際の反射角度等が変化する。このため、同じ眼圧の眼であっても、角膜表面及び裏面の曲率によって眼圧値に変化が生じる可能性がある。例えば、所定の角膜曲率の眼での音響インピーダンスに対して、角膜曲率の差が大きいほど、音響インピーダンスが低くなる。
【００６７】
以上のように、角膜厚や角膜曲率の変化によって眼圧値に影響が生じる可能性があるため、角膜厚や角膜曲率に応じて、眼圧値の補正を行う。図８は、角膜厚や角膜曲率に応じて、眼圧値を補正する手法について説明するフローチャートである。
【００６８】
この場合、装置には、角膜厚測定部（例えば、前眼部断面像撮像光学系９０）、角膜曲率測定部（例えば、前眼部断面像撮像光学系９０）の少なくとも何れかが設けられる。角膜曲率測定部は、角膜表面及び角膜裏面の少なくともいずれかの曲率を測定する。
【００６９】
概して、制御部７０は、角膜裏面からの反射波の特性と角膜厚測定手段の測定結果とを用いて、眼圧値を算出する。また、制御部７０は、角膜裏面からの反射波の特性と角膜曲率測定手段の測定結果を用いて眼圧値を算出する。
【００７０】
例えば、制御部７０は、送受信部１０を用いて角膜Ｅｃに対し超音波を送受信し、角膜Ｅｃにおける超音波の反射信号を検出する。また、制御部７０は、前眼部断面像撮像光学系９０を用いて、前眼部断面像の撮影し、角膜厚や角膜曲率を算出する。そして、その計測結果に基づいて眼圧値を補正する。なお、角膜厚及び角膜曲率の算出のタイミングとしては、超音波の送受信と同時、又はその前後が好ましい。
【００７１】
以下、角膜厚及び角膜曲率の計測方法について説明する。初めに、制御部７０は、前眼部断面像撮像光学系９０を用いて、前眼部断面像の撮影が行う。眼Ｅに対するアライメントが行われ、トリガ信号が発せられると、制御部７０は、光源９１を点灯する。そして、光源９１からの光は、集光レンズ９２によって集光され、スリット９３を通過してスリット光となる。そのスリット光は、全反射ミラー９４で反射され、ダイクロイックミラー９５で反射され、対物レンズ２２を介して、前眼部上で集光される。前眼部上に形成されたスリット断面像は、フィルタ９９とレンズ９６とを介して、撮像素子９７によって撮像される。
【００７２】
図９は、撮像された前眼部断層像を示す図である。そして、制御部７０は、撮像素子９７によって取得された前眼部断面像の輝度分布に対して、角膜前面と角膜後面に対応するエッジを検出し、検出結果に基づいて、前眼部の角膜厚及び角膜曲率を算出する。前眼部断面像撮像光学系９０により、角膜厚及び角膜曲率が算出されると、その算出結果に基づいて、予め、超音波の反射信号により算出してあった眼圧値を補正する。
【００７３】
メモリ７５には、角膜厚に応じた眼圧値の補正量と、角膜曲率に応じた眼圧値の補正量とが補正値のテーブルとして記憶されている。そして、制御部７０は、眼圧値に応じた、算出された角膜厚及び角膜曲率に対応する眼圧値の補正量をメモリ７５から取得し、得られた補正量に基づいて、眼圧値を補正し、モニタ７２に表示する。
【００７４】
なお、上記補正テーブルを作成する場合、例えば、所定眼圧値の模型眼に対して所定の角膜厚及び角膜曲率を測定しておき、角膜厚及び角膜曲率を変化させたときの眼圧値のずれ量を基に補正値を得る。そして、これを眼圧値の異なる模型眼に対して行うことにより眼圧値毎のテーブルが作成される。
【００７５】
また、角膜厚、角膜表面の曲率、角膜裏面の曲率によって角膜内部での超音波の伝播距離が変動する。そこで、各パラメータが変化したときの伝搬距離の変化が予めシミュレーション等によって求められる。そして、制御部７０は、伝搬距離の変動分を考慮した演算式又はテーブルを用いて、眼圧値を補正するようにしてもよい。
【００７６】
上記のようにすれば、角膜厚及び角膜曲率の変化による角膜反射波の変化に関係なく、適正な眼圧値が得られるため、角膜厚及び角膜曲率の変化に対応した眼圧計測が可能となる。なお、角膜厚及び角膜曲率による眼圧値への補正は、どちらか一方の補正のみを行うようにしてもよい。例えば、角膜厚の変化による眼圧値の補正を行うようにしてもよい。
【００７７】
なお、本実施例においては、眼圧値を所定の補正量にて、補正する方法を用いたが、これに限定されない。例えば、反射波の反射信号を補正して、補正した反射信号に基づいて、眼圧値の算出を行えば、補正した眼圧値を取得することができる。
【００７８】
なお、本実施例においては、前眼部断面像撮像光学系９０により、角膜厚及び角膜曲率の算出を行ったがこれに限定されない。もちろん角膜厚と角膜曲率は、異なる光学系によって取得されてもよい。もちろん制御部７０は、本装置とは別筐体に配置された角膜厚測定装置及び角膜曲率測定装置によって取得された測定結果を用いて眼圧値を補正するようにしてもよい。
【００７９】
角膜厚測定部としては、例えば、シャインプルーフ光学系、前眼部撮像用ＯＣＴ（Optical coherence tomography）デバイス、超音波プローブが考えられる。
【００８０】
また、角膜曲率測定部としては、例えば、ケラト投影光学系、前眼部撮像用ＯＣＴ（Optical coherence tomography）デバイスが考えられる。
【００８１】
ケラト投影光学系としては、測定光軸Ｌ１を中心に配置されたリング状の光源を有し、被検眼角膜にリング指標を投影して角膜形状（曲率、乱視軸角度、等）を測定する構成が考えられる。また、ケラト投影光学系について、光軸Ｌ１を中心とする同一円周上に少なくとも３つ以上の点光源が配置されていればよく、間欠的なリング光源であってもよい。さらに、複数のリング指標を投影するプラチド指標投影光学系であってもよい。
【００８２】
ケラト投影光学系を用いた場合、初めに、角膜形状測定が行われる。アライメントが行われ、所定のトリガ信号が発せられると、リング指標を含む前眼部画像を静止画として取得し、メモリに記憶させる。そして、メモリに記憶された前眼部画像におけるリング指標像に基づいて被検眼の角膜形状（例えば、強主経線方向及び弱主経線方向における角膜曲率、角膜の乱視軸角度、等）を算出する。
【００８３】
上記において、角膜裏面の曲率を測定し、その測定結果を用いて眼圧値を補正することにより、角膜裏面からの反射波の特性に基づく眼圧測定を精度よく行うことができる。なお、同一眼における角膜の表面曲率と裏面曲率は、一対の関係にあることが、当業者において周知であるから、これを利用して、角膜表面曲率の測定結果から間接的に角膜裏面の曲率を測定するようにしてもよい。
【００８４】
＜角膜水分量を用いた眼圧値の補正＞
ここで、眼圧値は、角膜水分量によって影響が生じる可能性があるため、角膜水分量に応じて、眼圧値の補正を行う必要がある。図１０は、角膜水分量に応じて、眼圧値を補正する手法について説明するフローチャートである。
【００８５】
制御部７０は、受信部１３によって受信された角膜からの反射波の特性と角膜水分量測定光学系８０の測定結果とを用いて、眼圧値を算出する。すなわち、制御部７０は、角膜裏面からの反射波の特性と角膜水分量の算出結果とを用いて、眼圧値を算出する。
【００８６】
例えば、制御部７０は、送受信部１０を用いて角膜Ｅｃに対し超音波を送受信し、角膜Ｅｃにおける超音波の反射信号を検出する。また、制御部７０は、角膜水分量測定光学系８０を用いて、角膜水分量を測定する。そして、その測定結果に基づいて眼圧値を補正する。なお、角膜水分量の算出のタイミングとしては、超音波の送受信と同時、又はその前後が好ましい。
【００８７】
ここで、水による光の吸収について説明する。物質に赤外線を照射すると、その物質に応じて、特定の波長域で吸収が起こる。例えば、水の場合では、１２００ｎｍ、１４５０ｎｍ、１９４０ｎｍの波長域で吸収が生じ、反射光の強度が弱くなる。このとき、赤外線の吸収量は、水分量に応じて変化するため、反射された光の強度（光量）を計測することによって、水分量を算出することができる。
【００８８】
本実施形態用いた１９４０ｎｍの波長の光は、水によって吸収されやすい波長の光である。このため、角膜水分量が多い被検眼においては、角膜によって反射される光量は、水分量の少ない被検眼に対して大きく減少する。また、被検眼以外の要因が、光量の減少に影響するため、被検眼の影響を受けない参照光の光量を受光し、測定光と参照光の受光結果を比較することによって、被検眼角膜の水分の影響によって起きる光量の減少を検出することができる。なお、光量の減少は、吸光度で表わされる。
【００８９】
以下、角膜水分量の算出方法について説明する。制御部７０は、角膜水分量測定光学系８０を用いて、角膜水分量の測定を行う。すなわち、一次元受光素子８８に受光された受光結果に基づいて、角膜水分量を算出する。本実施形態において、制御部７０は、被検者眼の角膜内部を通過した角膜裏面からの測定光の反射光と参照光とを受光素子によってそれぞれ受光し、それぞれの受光結果に基づいて、角膜の水分量を算出する。
【００９０】
初めに、眼Ｅに対するアライメントが行われ、トリガ信号が発せられると、制御部７０は、光源８１を点灯する。そして、光源８１からの光は、ハーフミラー８２によって、参照光と測定光とに分割される。測定光は角膜表面又は角膜裏面によって反射され、一次元受光素子８８に受光される。参照光は、参照光測定用一次元受光素子８５に受光される。
【００９１】
制御部７０は、一次元受光素子８８及び参照光測定用一次元受光素子８５に受光された受光結果に基づいて、それぞれの検出された光量の変化に基づいて、吸光度を算出する。そして、制御部７０は、算出した吸光度に基づいて、角膜水分量を算出する。
【００９２】
なお、吸光度は角膜反射光の内で角膜裏面による反射光の光量Ｉと参照光の光量Ｉ0とを用いて算出される。以下に、吸光度Ａを算出するための式を示す。
【００９３】
【数１】
2015085042.tif 000003
【００９４】
制御部７０は、上記の式によって、吸光度を算出することによって角膜水分量を求める。なお、角膜裏面による反射光を受光する理由としては、角膜内部を透過した光が角膜内の水分量の影響を受けることによって、角膜内の水分量情報を含んだ反射光であるためである。すなわち、角膜内の水分量の情報が角膜裏面からの反射光を受光することによって取得できる。なお、角膜反射光の内、角膜裏面による反射光は、一次元受光素子８５上の受光位置によって抽出される。角膜裏面による反射光の一次元受光素子８５上での受光位置は、予め、設定されている。すなわち、一次元受光素子８５の利用の目的の一つは、角膜表面反射と角膜裏面反射を分離するためである。
【００９５】
次いで、制御部７０は、取得した角膜水分量から眼圧値の補正パラメータを取得する。メモリ７５には、角膜水分量に応じた眼圧値の補正パラメータが補正パラメータのテーブルとして記憶されている。そして、制御部７０は、角膜水分量に応じて、眼圧値の補正パラメータをメモリ７５から取得し、得られた補正量に基づいて、眼圧値を補正し、モニタ７２に表示する。
【００９６】
なお、上記補正テーブルを作成する場合、例えば、所定の吸光度を持つ被検眼を基準被検眼として、補正テーブルを作成する。基準被検眼の水分量の割合を１００％として、吸光度の差分毎の補正値を算出していく。例えば、基準眼に対して吸光度が９０％の場合、補正値として０．９が算出される。制御部７０は、得られた眼圧値を０．９で割ることにより眼圧値を補正する。基準眼に対して吸光度が１１０％の場合、補正値として１．１が算出される。制御部７０は、得られた眼圧値を１．１で割ることにより眼圧値を補正する。
【００９７】
以上のように、角膜水分量に応じて眼圧値を補正することによって、角膜水分量の変化による角膜反射波の変化に関係なく、適正な眼圧値が得られるため、角膜水分量の変化に対応した眼圧計測が可能となる。
【００９８】
なお、本実施形態においては、眼圧値を所定の補正値にて、補正する方法を用いたが、これに限定されない。例えば、角膜水分量に応じて反射波の反射信号を補正して、補正した反射信号に基づいて、眼圧値の算出を行えば、補正した眼圧値を取得することができる。
【００９９】
なお、本実施形態においては、角膜裏面による反射光と参照光とに基づいて、角膜水分量を算出する構成としたがこれに限定されない。例えば、さらに、角膜前面による反射光の光量の減少に基づいて、算出する構成としてもよい。この場合、角膜前面による反射光の光量の減少によって、角膜表面の涙液による角膜水分量を考慮して算出することが可能となるため、角膜水分量の算出精度がより向上する可能性がある。
【０１００】
なお、本実施形態においては、角膜水分量測定光学系８０により、角膜水分量の算出を行ったが、これに限定されない。もちろん制御部７０は、本装置とは別筐体に配置された角膜水分量測定装置によって取得された測定結果を用いて眼圧値を補正するようにしてもよい。
【０１０１】
なお、本実施形態においては、角膜水分量、角膜曲率、角膜厚のそれぞれの補正データテーブルによって眼圧値を補正する構成としたがこれに限定されない。例えば、角膜水分量、角膜厚、角膜曲率の組み合わせによる補正データテーブルを作成し、眼圧値の補正をおこなってもよい。
【０１０２】
なお、本実施形態においては、測定光用の一次元受光素子８８と参照光用の参照光測定用一次元受光素子８５をそれぞれ設ける構成としたがこれに限定されない。撮像素子が兼用される構成としてもよい。
【０１０３】
なお、本実施形態においては、１つの光源から出射された光を測定光と参照光に分割して、角膜水分量の測定を行う構成としたがこれに限定されない。参照光用の光源が別途設けられる構成としてもよい。この場合、例えば、水の影響を受けづらい波長の光を参照光として出射する参照光源を用いる。これによって、角膜水分量による影響をより感度よく検出できる。もちろん、水の影響を受けやすい波長の光を参照光として出射する光源（例えば、測定光を出射する光源と同様の光源）を用いてもよい。
【０１０４】
なお、本実施形態においては、水によって吸収されやすい１９４０ｎｍの波長の光のみを用いて角膜水分量の測定を行ったがこれに限定されない。角膜水分量測定用の光源を複数設けて測定行うようにしてもよい。例えば、１９４０ｎｍの波長の光を出射する光源以外に、水によって吸収されやすい波長（例えば、１４５０ｎｍや１２００ｎｍ）の光を出射する光源を別途設ける構成としてもよい。これによって、水に吸収されやすい複数の波長にて、吸光度が算出されることになるため、測定エラーがあった場合等を検知しやすくなり、より精度よく角膜水分量の測定を行うことができる。もちろん、１９４０ｎｍの光源を複数用いてもよい。
【０１０５】
＜光学系の変容例＞
なお、本実施形態において、角膜水分量測定光学系８０における水に吸収されやすい波長の光を角膜に投光する光学系は、アライメント光を投光する光学系、前眼部を照明する光学系、角膜厚測定光学系の投光系、角膜曲率測定光学系の投光系、超音波送信部、超音波受信部、のいずれかと略同軸に配置される構成としてもよい。例えば、角膜水分量測定光学系８０における水に吸収されやすい波長の光を角膜に投光する光学系の光源は、アライメント光を投光する光学系、前眼部を照明する光学系、角膜厚測定光学系の投光系、角膜曲率測定光学系の投光系、のいずれかの光源と同一光源としてもよい。
【０１０６】
なお、本実施形態において、角膜水分量測定光学系８０に備えられた水に吸収されやすい波長の光を角膜に投光する投光光学系は、アライメント光を投光する光学系、前眼部を照明する光学系、角膜厚測定光学系の投光系、角膜曲率測定光学系の投光系、超音波送信部、超音波受信部、のいずれかと略同軸に配置される構成としてもよい。例えば、角膜水分量測定光学系８０に備えられた水に吸収されやすい波長の光を角膜に投光する投光光学系の光源は、アライメント光を投光する光学系、前眼部を照明する光学系、角膜厚測定光学系の投光系、角膜曲率測定光学系の投光系、のいずれかの光源と同一光源としてもよい。
【０１０７】
また、本実施形態において、角膜水分量測定光学系８０における水分量測定用の光を受光する受光光学系は、眼に対する超音波送受信部のアライメント状態を検出するための光学系、前眼部を観察するための光学系、角膜厚測定光学系の受光系、角膜曲率測定光学系の受光系、超音波送信部、超音波受信部、のいずれかと略同軸に配置される構成としてもよい。例えば、角膜水分量測定光学系８０における水分量測定用の光を受光する受光光学系の受光素子は、眼に対する超音波送受信部のアライメント状態を検出するための光学系、前眼部を観察するための光学系、角膜厚測定光学系の受光系、角膜曲率測定光学系の受光系、のいずれかの受光素子と同一受光素子としてもよい。
【０１０８】
以下に、光学系の変容例についてより具体的に説明する。例えば、本実施形態において、前眼部照明用の光源３８をアライメント用の光源と兼用する構成としてもよい。この場合、光源３８から出射された光は、観察光学系２０によって撮像される。すなわち、観察光学系２０はアライメント検出光学系を兼ねる。これによって、省スペース化やコストダウンに繋がる。
【０１０９】
例えば、本実施形態において、角膜水分量測定用の光源８１を一部照明用の光源として兼用する構成としてもよい。例えば、光源８１から出射された光の内、その一部の光が前眼部照明用に用いられる。
【０１１０】
例えば、本実施形態において、角膜水分量測定光学系８０が第２指標投影光学系５０及び指標検出光学系５５の一部または全体を兼ねる構成としてもよい。例えば、角膜水分量測定光学系８０が第２指標投影光学系５０及び指標検出光学系５５の一部を兼用する場合、角膜水分量測定光学系８０の光源と第２指標投影光学系５０の光源を兼用するようにしてもよい。また、角膜水分量測定光学系８０の一次元受光素子と指標検出光学系５５の位置検出素子を兼用するようにしてもよい。角膜水分量測定光学系８０が第２指標投影光学系５０及び指標検出光学系５５の全体を兼用する場合、光源と撮像素子の両方が兼用される。
【０１１１】
例えば、本実施形態において、角膜水分量測定光学系８０と観察光学系２０が兼用されるようにしてもよい。この場合、例えば、光源８１から出射された角膜水分量測定用の光が角膜によって反射され、観察光学系２０の撮像素子によって受光される。すなわち、角膜水分量測定光学系８０と観察光学系２０の撮像素子が兼用される。
【０１１２】
例えば、本実施形態において、送信部１１の音軸と角膜水分量測定光学系８０の出射光の光軸が一部又は全てが兼用される構成としてもよい。
【０１１３】
例えば、本実施形態において、角膜水分量測定光学系８０と第１指標投影光学系４０を兼用する構成としてもよい。例えば、角膜水分量測定光学系８０の光源８１が第１指標投影光学系４０の光源を兼ねる。この場合、光源８１から出射された光は、一部が観察光学系２０に受光され、第１指標像として、モニタ７２に表示される。また、その他の光が角膜水分量測定光学系８０の撮像素子に受光され、角膜水分量が算出される。
【０１１４】
図１１は本発明の第２実施形態を説明するための概略構成図である。本実施形態に用いる模型眼は第１実施形態に記載の模型眼６０と同様である。送信部１１から超音波を模型眼６０のベース部６１に対してθ３の角度で斜めに照射される。ただし、送信部１１は、模型眼６０の角膜Ｅｃ１に対する超音波の入射角度が臨界角より小さくなる角度にて入射されるように配置される。そして、模型眼の角膜裏面と模型眼６０内部の流体との境界で反射された超音波を受信部１３によって斜め反対方向からθ４の角度で受信する。送信部１１と受信部１３は水平距離ｂだけ離れて配置される。なお、角度θ３、角度θ４、水平距離ｂは測定者が任意に調節できる。
【０１１５】
実験の手順を説明する。まず、角膜Ｅｃ１の頂点Ｅａに超音波ビームの焦点を合わせるように送受信部１０の高さ（作動距離ｈ）を調整し、模型眼６０を含む２０ｍｍ四方の走査領域に渡ってマッピングをする。ここでマッピングとは、超音波の照射、及び反射波の受信を行い、測定者が指定した条件（ゲート、ここでは、時間、電圧値）を満たす波形信号の電圧値をグラフィック画像として記録することである。グラフィック画像は、測定された波形信号の電圧値の大きさに対応し、測定位置ごとに色付け表示される電圧カラーマッピング画像である。角膜頂点に超音波ビームの焦点が合うように送受信部の高さを調節したため、角膜頂点Ｅａで最も電圧の大きい波形が検出される。すなわち、マッピングを行うことによって、超音波ビームの焦点が角膜頂点Ｅａに位置するときの送受信部１０の位置情報を２次元座標として求めることができる。以降、超音波ビームの焦点が角膜頂点Ｅａに位置するときの座標が、送受信部１０の基準位置として設定される。
【０１１６】
次に、模型眼６０から送受信部１０の振動子及び振動検出センサまでの高さ（作動距離ｈ）を小さくし、角膜内部で最も超音波が収束するように調節する。その後、送受信部１０を基準位置に対して矢印方向（角膜中における超音波の伝搬方向）Ｈに所定のステップにて移動させる。そして、各位置にて模型眼の内圧値を一定量変化させ、内圧変化による波形の変化量を求める。そして、変化量が最も大きくなる位置（基準位置から水平距離ｄだけ離れた位置とする）に送受信部１０を水平移動させる。
【０１１７】
結果的に、本実施形態では、送信部１１と受信部１３との間の水平距離ｂが３０（ｍｍ）、模型眼６０と送受信部１０に備わる振動子及び振動検出センサの作動距離ｈが４０（ｍｍ）、送受信部１０の基準位置からの水平距離ｄが３．２（ｍｍ）、送信部１１の角度θ３が１４°、受信部１３の角度θ４が１６°の構成とした。
【０１１８】
送受信部１０と眼の位置関係としては、送信部１１からの超音波が角膜内部を伝播する距離が大きくなるように設定されるのが好ましい。これは、超音波が角膜内部を伝播する距離が大きいほど、角膜の伝播特性に大きく影響されるためである。
【０１１９】
送信部１１の角度は、超音波が空気と角膜Ｅｃ１表面との境界で全反射せず、角膜Ｅｃ１内部に透過する角度が好ましい。この場合、眼の角膜頂点Ｅａと角膜中心を結ぶ直線ＥＬに対して送信部１１の音軸ＳＡ１は、少なくとも角膜表面に対する臨界角より小さくなる角度にて配置される。
【０１２０】
一方、
送信部１１の角度は、超音波が角膜Ｅｃ１裏面と模型眼６０内部の流体との境界で模型眼６０内部へ透過しない角度が好ましい。これは、超音波の透過成分を小さくすることによって、受信部１３で検出する信号の強さを保持するためである。この場合、眼の角膜頂点Ｅａと角膜中心を結ぶ直線ＥＬに対して送信部１１の音軸ＳＡ１は、角膜表面での屈折を考慮し、少なくとも角膜裏面に対する臨界角より大きくなる角度にて配置される。
【０１２１】
また、送受信部１０と被検眼との位置関係について、図１２を用いて説明する。図１２は、送信部１１から出射された超音波が角膜Ｅｃ１を伝播する様子を示した図である。送信部１１からの超音波ビームが角膜頂点位置に入射され、角膜頂点Ｅａから角膜内部を伝搬した超音波が角膜周辺位置から受信部１３によって受信されるように設定されるのが好ましい。これは、角膜内部において効率よく超音波を伝達させることができるからである。すなわち、円錐角膜等の場合、角膜周辺部から超音波が入射されると、角膜に対して略垂直に超音波が入射されてしまい、角膜伝搬波が得られない可能性があるが、角膜頂点からの入射によって上記問題が回避される。
【０１２２】
本実施形態の前記構成は、上記事項を考慮し、測定者が好ましい数値を設定した。その結果、模型眼の内圧と角膜の弾性特性との関係を示す上で良好な結果を得ることができた。
本実施形態において、模型眼６０の角膜Ｅｃ１として、密度が１．７９（ｇ／ｃｍ２）、厚さが０．５（ｍｍ）、音速が９１６（ｍ／ｓ）のシリコンゴム半球を用いた。また、送受信部１０に用いる振動子及び振動検出センサは、中心周波数が２（ＭＨｚ）のものを選定した。送受信部１０に用いる振動子及び振動検出センサは、中心周波数の大きなものを用いることが好ましい。超音波は、周波数が大きいと収束性が良くなるため、周波数の大きな振動子及び振動検出センサを用いることで、より詳細な結果を得ることができる。
送信部１１には２００（Ｖ）の電圧を印加し、ゲインは５０（ｄＢ）とした。なお、本件発明は本実施形態の構成、実験手順及び条件に限定されるものではない。
【０１２３】
なお、超音波は空気中を主に縦波（疎密波）として伝わり、角膜中を主に横波として伝わる。角膜から空気中へと進行する超音波には縦波と横波が共存するが、縦波に比べ伝播速度の遅い横波を抽出して検出することが好ましい。これは、縦波に比べ横波が角膜の伝播特性により大きく影響されるために、眼圧の変化をより明確に検出することができるからである。
【０１２４】
横波を抽出して検出するために、例えば、検出時間を制限することによって、時間軸上で分離した縦波と横波の内、横波だけを区別して検出できるようにしてもよい。
【０１２５】
図１３は、ある時間領域で抽出された反射信号の一例を示した図である。図１４は前記実験条件で模型眼６０の眼圧を測定したときの測定結果の一例である。模型眼６０の内圧が７．６（ｍｍＨｇ）〜２２．８（ｍｍＨｇ）のときのピークトゥピーク値Ｖｐ−ｐ（ある時間領域で抽出された反射信号における電圧の最大値と最小値の差：図６（ｂ）のＶｐ参照）を測定したときの結果及び、３回の測定に関するピークトゥピーク値Ｖｐ−ｐの平均値と標準偏差を示す表である。
【０１２６】
図１５は模型眼６０の内圧が７．６（ｍｍＨｇ）〜２２．８（ｍｍＨｇ）のときのピークトゥピーク値Ｖｐ−ｐとの関係を示すグラフである。第１実施例の実験結果と同様に、模型眼６０の内圧が高いほど、大きな反射信号が検出され、眼内圧が低いほど、小さな反射信号が検出された。このような模型眼の内圧とピークトゥピーク値Ｖｐ−ｐ（ピーク値Ｖｐ）との比例関係は、眼圧測定に利用できると考えられる。
【０１２７】
本実施形態の計測系の分解能を求める。分解能は、図１４に示す模型眼６０の各内圧でのピークトゥピーク値Ｖｐ−ｐの標準偏差の平均値と、図１５に示すグラフの傾きの逆数を掛け合わせることによって求める。図１５において、グラフの傾きの逆数は０．２２（ｍｍＨｇ／ｍＶ）であるので、標準偏差の平均値２．６と掛け合わせると、本実施形態の計測系の分解能は０．６（ｍｍＨｇ／ｍＶ）となった。人間の眼圧の基準値は１０〜２１（ｍｍＨｇ）であるので、本実施例の計測系は、眼圧測定に十分に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本実施形態に係る非接触式超音波眼圧計の測定系及び光学系を上方向から見た概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る非接触式超音波眼圧計の測定系及び光学系を側方から見た概略構成図である。
【図３】非接触式超音波眼圧計の制御系の構成について説明する概略構成図である。
【図４】実験に用いた眼球モデル（模型眼）を示す図である。
【図５】実験形態を示す図である。
【図６】実験結果の一例を示すものである。
【図７】本実施形態に係る眼圧測定手法の具体例について説明するフローチャートである。
【図８】角膜厚や角膜曲率に応じて、眼圧値を補正する手法について説明するフローチャートである。
【図９】撮像された前眼部断層像を示す図である。
【図１０】角膜水分量に応じて、眼圧値を補正する手法について説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態を説明するための概略構成図である。
【図１２】超音波が角膜内部を伝播する様子を示した図である。
【図１３】第２実施形態における眼圧測定試験で検出された反射信号の一例を示す図である。
【図１４】第２実施形態における眼圧測定試験の測定結果の一例を示す図である。
【図１５】第２実施形態における模型眼の内圧とピークトゥピーク値との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１１  超音波送信部
１３  超音波受信部
２０  観察光学系
３０  固視標投影光学系
３８  光源
４０  第１指標投影光学系
５０  第２指標投影光学系
５５  指標検出光学系
７０  制御部
７２  モニタ
７５  メモリ
８０  角膜水分量測定光学系
９０  前眼部断面像撮像光学系
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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