專利名稱：非接觸型眼壓計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對被檢眼角膜吹空氣并撿測出此時作為反射光量的變化的被 檢眼角膜的變形狀態(tài)來計量被檢眼眼球的眼壓值的非接觸型眼壓計。
背景技術：
現(xiàn)有技術的非接觸型眼壓計(又稱"非接觸式眼壓計"、"非接觸眼壓計") 是從噴嘴噴射空氣而壓平被檢眼角膜并由角膜變形為一定形狀時的腔室內(nèi)部 壓力來測定被檢眼的眼壓值。
眾所周知，這種非接觸型眼壓計中，分別獨立設置前眼部照明用光源、注 視目標用光源、XY定位用光源、Z定位用光源、壓平檢測用光源等五個光源 (例如，參照日本專利特開2002-165763號公報)。
非接觸型眼壓計中，將共有光源用作XY定位用光源和壓平檢測用光源， 而分別設置前眼部照明用光源、注視目標用光源、XY定位/壓平檢測用光源、 Z定位用光源等四個光源(例如，參照日本專利特開2006-334435號公報)。
這里，所謂"XY定位"是指被檢眼角膜相對于儀器的左右上下方向(XY 軸構成的二維坐標系)的位置關系，對被檢眼從正面進行光投影，接收來自被 檢眼角膜的反射光，檢測二維傳感器上光點的移動。
所謂"Z定位"是指被檢眼角膜相對于儀器的前后方向(Z軸的一維坐標 系)的位置關系，對被檢眼從斜方向進行光投影，接收來自被檢眼角膜的反射 光，檢測一維傳感器上光點的移動。
所謂"定位調(diào)整"是指根據(jù)XY定位和Z定位的檢測將被檢眼角膜的儀器 的左右上下方向和前后方向的位置關系調(diào)整至正常的位置，定位調(diào)整后即刻從 噴嘴向被檢眼角膜噴出空氣并測定被檢眼的眼壓值。
但是，日本專利特開2002-165763號公報所記載的非接觸型眼壓計存在的 問題是，由于分別獨立設定五個光源，所以對每一個光源設定的投影系統(tǒng)成為
復雜的光學系統(tǒng)，導致儀器大型化。
日本專利特開2006-334435號公報所記載的非接觸型眼壓計存在的問題 是，雖然將來自共有光源即XY定位用光源/壓平檢測用光源的光做成圓形光 束照射被檢眼角膜，但是由于是圓形光束產(chǎn)生的照明范圍，因此無法同時確保 根據(jù)壓平檢測的眼壓值測定精度和XY定位范圍。
也就是說，如果擴大圓形光束的照明范圍，XY定位的范圍會被擴大，但 是根據(jù)壓平檢測的眼壓值測定精度則會下降。相反，如果縮小圓形光束的照明 范圍，可以確保根據(jù)壓平檢測的眼壓值測定精度，但是XY定位的范圍會縮 小。特別是在自動進行定位調(diào)整的自動定位眼壓計的情況下，不能滿足盡可能 擴大定位調(diào)整范圍的要求。

發(fā)明內(nèi)容
著眼于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種緊湊而又較簡單的光學系 統(tǒng)，同時既能夠確保根據(jù)壓平測定的眼壓值測定精度又可以確保Z定位范圍 的非接觸型眼壓計。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的非接觸型眼壓計是在非接觸狀態(tài)下使被檢眼
的角膜變形以檢測其眼壓的非接觸型眼壓計，其特征在于具備沿基準軸向所 述被檢眼的角膜吹空氣而使該被檢眼的角膜變形的壓縮空氣噴射部、向所述被 檢眼射入投影光的投影光學系統(tǒng)、從所述投影光學系統(tǒng)投影并接收被所述被撿 眼反射的反射光的受光光學系統(tǒng)、根據(jù)所述受光光學系統(tǒng)接收到的所述反射光 的光量而使所述投影光學系統(tǒng)和所述受光光學系統(tǒng)相對于所述被檢眼沿所述 基準軸方向移動并定位的定位部，和根據(jù)所述受光光學系統(tǒng)接收到的所述反射 光的光量檢測由所述壓縮空氣噴射部引起的所述被檢眼的角膜變形的眼壓檢 測部，所述投影光學系統(tǒng)具有將所述投影光規(guī)定為沿一個方向延伸的非圓形的 光束形狀規(guī)定部。


圖1是實施例1的非接觸型眼壓計的光學系統(tǒng)的平面配置圖。
圖2是實施例1的非接觸型眼壓計的光學系統(tǒng)的側(cè)面配置圖。
圖3是實施例1的非接觸型眼壓計的Z定位/壓平檢測投影系統(tǒng)5的照明光闌52的正面放大圖。
圖4是實施例1的使用非接觸型眼壓計測眼壓時因壓平引起的光量變化和 腔室內(nèi)壓變化的各特性的示意圖。
圖5是被檢眼角膜在Z方向上移動時Z定位所必要的照明范圍和最適合 于壓平的照明范圍的平面圖。
圖6是被檢眼角膜和噴嘴的距離為最適宜的情況、近的情況和遠的情況 下，光源的光點在橫方向上移動的說明圖。
圖7是比較例1、比較例2和實施例1中由被檢眼角膜的移動使Z定位受 光傳感器的光量變化特性的比較特性圖。
圖8是照明光闌的光闌孔形狀的變形例1的正面圖。
圖9是照明光闌的光闌孔形狀的變形例2的正面圖。
具體實施例方式
以下根據(jù)附圖所示的實施例1說明實現(xiàn)本發(fā)明的非接觸型眼壓計的最佳 方式。
首先說明其構成。
圖1是實施例1的非接觸型眼壓計的光學系統(tǒng)的平面配置圖。圖2是實施 例1的非接觸型眼壓計的光學系統(tǒng)的側(cè)面配置圖。
實施例1的非接觸型眼壓計是在非接觸狀態(tài)下使被檢眼E的角膜變形以 測定其眼壓的非接觸型眼壓計。如圖1所示，該非接觸型眼壓計具備作為沿基 準軸向被檢眼E的角膜吹空氣而使該被檢眼E的角膜變形的壓縮空氣噴射部 的壓縮空氣噴射構造1、作為向被檢眼E射入投影光的投影光學系統(tǒng)的Z定位 /壓平檢測投影系統(tǒng)5、作為從Z定位/壓平檢測投影系統(tǒng)5投影并且接收被 檢眼E反射的反射光的受光光學系統(tǒng)的Z定位/壓平檢測受光系統(tǒng)6、根據(jù)Z 定位/壓平檢測受光系統(tǒng)6所接收的反射光的光量使Z定位/壓平檢測投影 系統(tǒng)5和Z定位/壓平檢測受光系統(tǒng)6相對于被檢眼E沿基準軸方向相對移 動而定位的定位部(未圖示)、根據(jù)Z定位/壓平檢測受光系統(tǒng)6所接收的反 射光的光量檢測由壓縮空氣噴射構造1產(chǎn)生的被檢眼E的角膜變形的眼壓檢 測部(未圖示)。
Z定位/壓平檢測投影系統(tǒng)5具有將投影光規(guī)定為向一個方向延伸的非圓
形狀的光束形狀規(guī)定部。Z定位/壓平檢測投影系統(tǒng)5以及Z定位/壓平檢測
受光系統(tǒng)6沿基準軸方向移動時，投影光沿非圓形狀的投影光延伸的方向向被 檢眼E上移動。這里，所謂基準軸是指例如被檢眼角膜相對于儀器的前后方向。
如圖1以及圖2所示，壓縮空氣噴射構造1是從噴嘴沿作為基準軸方向的 Z軸方向噴射空氣使被檢眼角膜C變形，例如，將其壓平。本實施例的非接觸 型眼壓計還設置有前眼部觀察系統(tǒng)2、 XY定位/注視目標投影系統(tǒng)3和XY 定位受光系統(tǒng)4。在來自Z定位/壓平檢測投影系統(tǒng)5的投影光相對于基準軸 具有角度的情況下，優(yōu)選該非圓形狀的投影光延伸的一個方向沿包含基準軸和 該投影光的光軸的平面的方向，在圖1和圖2中，是X軸方向，這里也稱為 "橫方向"。
以下說明各構成要素。
如圖1和圖2所示，所述壓縮空氣噴射構造1由腔室10、噴嘴ll、前眼 部窗玻璃12、腔室窗玻璃13、氣缸14、活塞15和腔室內(nèi)壓傳感器16構成。
也就是說，由未圖示的電磁線圈驅(qū)動的活塞15使氣缸14內(nèi)被壓縮的空氣 經(jīng)腔室10和噴嘴11對被檢眼角膜C進行噴射。腔室10中還設置有檢測腔室 10內(nèi)氣壓變化的腔室內(nèi)壓傳感器16。
如圖1和圖2所示，所述前眼部觀察系統(tǒng)2在儀器外殼21內(nèi)設置有對被 檢眼E前眼部直接照射觀察光的多個前眼部照明用光源20、 20。在前眼部觀 察光軸2L (=噴嘴軸)上，從被檢眼角膜C開始按順序還設置有噴嘴11、前 眼部窗玻璃12、腔室窗玻璃13、第一半透半反鏡22、第二半透半反鏡23、物 鏡24和CCD25(電荷耦合器件 Charge Coupled Devices)。
被前眼部照明光源20、20照明的被檢眼E的前眼部圖像通過噴嘴11的內(nèi) 外，透過前眼部窗玻璃12、腔室窗玻璃13、第一半透半反鏡22和第二半透半 反鏡23后被物鏡24聚焦，并在電荷耦合器件CCD25上成像。該CCD25是 與未圖示的監(jiān)視器連接的圖像傳感器，在測定者能夠觀察到的位置處設定的監(jiān) 視器屏幕上顯示出被檢眼E的前眼部圖像。并且，在監(jiān)視器屏幕上還一并顯 示出作為XY定位標識光的光點像。
如圖2所示，所述XY定位/注視目標投影系統(tǒng)3設置有發(fā)射紅外光的 XY定位用光源30、聚光鏡31、開口光闌32、針孔板33、發(fā)射可見光的注視 目標用光源34、針孔板35、使焦點在針孔板33、 35上一致而配置在光路上的 分色鏡36和準直透鏡37。所謂"分色鏡"是指一種用特殊的光學材料制成的 鏡，它反射特定波長的光，而透過其他波長的光。
聚光鏡31將從XY定位用光源30射出的紅外光聚焦，通過開口光闌32 后被導入針孔板33。通過了針孔板33的光束被分色鏡36反射，由準直透鏡 37準直為平行光束并被第一半透半反鏡22反射后，透過腔室窗玻璃13并通 過噴嘴ll的內(nèi)部，形成XY定位標識光。另外，XY定位標識光在角膜表面被 反射，使得被檢眼角膜C的頂點和被檢眼角膜C的曲率中心之間的中間位置 上形成光點像。并且，開口光闌32被設置在相關于準直透鏡37與角膜頂點共 軛的位置上。
從注視目標用光源34射出的注視目標光經(jīng)過針孔板35和分色鏡36,被 準直透鏡37準直為平行光，并被第一半透半反鏡22反射后，透過腔室窗玻璃 13并通過噴嘴11的內(nèi)部被導入被檢眼E。受驗者在檢測眼壓時，將該注視目 標光作為目標來注視，從而固定視線，抑制被檢眼E的移動。
所述XY定位受光系統(tǒng)4是檢測儀器外殼21和被檢眼角膜C的偏心的光 學系統(tǒng)，如圖1所示，它具有成像透鏡40、反射鏡41和XY定位受光傳感器 42。并且，使用PSD傳感器作為XY定位受光傳感器42。
這里，所謂"PSD傳感器"是能夠使用PSD(Position Sensitive Detector:位 置靈敏探測器)來檢測點狀光的位置的光傳感器。基本上如光電二極管那樣是 有一個接合面的PIN結構，但其面積非常大，大小達到lmmX12mm或10mm X10mm。只要將光點投射在該半導體面上，則產(chǎn)生電荷，所產(chǎn)生的電荷到達 兩端的電極，到達的電荷量與光點位置到電極之間的距離成反比。因此，進行 必要的計算，從電極取出的電流可用作與光點位置成比例的數(shù)據(jù)。并且，根據(jù) 半導體面和電極的結構，可分為一維PSD傳感器和二維PSD傳感器由于PSD 傳感器是進行如上所述非常簡單的動作的器件，因此反應非常快，對位置識別 具有很高的可靠'私而且由于分辨率非常高，所以還具有很高的位置檢測精度。
由XY定位/注視目標投影系統(tǒng)3對被檢眼角膜C投影，角膜表面反射
的反射光束通過噴嘴11的內(nèi)部并透過腔室窗玻璃13和第一半透半反鏡22， 被第二半透半反鏡23反射其一部分。被第二半透半反鏡23反射的光束，由成 像鏡40使光點成像后，被反射鏡41反射，在XY定位受光傳感器42上形成 光點像。
如圖1所示，所述Z定位/壓平檢測投影系統(tǒng)5具有射出紅外光的共有 光源50、配置在連接該共有光源50和被檢眼角膜C的投影光軸5L上的聚光 鏡51、針孔板53、在聚光鏡51和針孔板53之間配置在與被檢眼E大約共軛 的位置上的照明光闌52和準直透鏡54。并且，使用LED(發(fā)光二極管)作為共 有光源50。
共有光源50射出的紅外光由聚光鏡51進行聚光后，通過照明光闌52并 被導入針孔板53。通過針孔板53的光束被準直透鏡54準直為平行光束，然 后導入被檢眼角膜C。
如后面所述，所述光束形狀規(guī)定部例如是照明光闌52的光闌孔。另外， 光束形狀規(guī)定部也可以將來自共有光源50的投影光規(guī)定為具有圓形光束區(qū)域 部(圓形光束)和在圓形光束區(qū)域部的兩側(cè)從該圓形光束區(qū)域部橫向延伸的狹 縫形光束區(qū)域部(狹縫形光束)。如圖3所示，照明光闌52的光闌孔也可以具 有配置在所述照明光闌中央的圓形孔部52a和在圓形孔部52a兩側(cè)形成的狹縫 形孔部52b、 52c。用來檢測被導入被檢眼角膜C的Z定位的狹縫形光束和用 來檢測壓平的圓形光束的組合光束在角膜表面被反射。并且，照明光闌52被 配置在相關于準直透鏡51與角膜頂點共軛的位置上。
所述Z定位/壓平檢測受光系統(tǒng)6是共有檢測儀器外殼21與被撿眼角膜 C的距離(工作距離)的Z定位受光系統(tǒng)和將被檢眼角膜C的形狀變化作為 光量變化進行檢測的壓平檢測受光系統(tǒng)的光學系統(tǒng)。
如圖1所示，該Z定位/壓平檢測受光系統(tǒng)6在起自被檢眼角膜C的反 射光軸6L上具有聚光鏡60和半透半反鏡61;在半透半反鏡61反射的光束形 成的光軸上具有成像透鏡62和用來檢測Z軸方向移動的光量的Z定位受光傳 感器63;在半透半反鏡61透過的光束上具有成像透鏡64和對檢測被檢眼E 的變形的光量進行檢測的壓平檢測受光傳感器65。并且，與XY定位受光傳
感器42同樣，使用PSD傳感器作為Z定位受光傳感器63。
聚光鏡60將被檢眼角膜C的角膜表面上反射的光束聚光并在半透半反鏡 61上反射后，經(jīng)成像透鏡62將光點像形成在Z定位受光傳感器63上。聚光 鏡60將被檢眼角膜C的角膜表面上反射的光束聚光并透過半透半反鏡61后， 經(jīng)成像透鏡64將光量隨被檢眼角膜C的壓平程度而變化的光點像形成在壓平 檢測受光傳感器65上。并且，半透半反鏡61反射被檢眼角膜C的角膜表面 反射的光束中的例如一半的光量，而透過剩下的一半光量。
上述定位部根據(jù)由Z定位/壓平檢測受光系統(tǒng)6接收的反射光的光量， 測定壓縮空氣噴射構造l、例如噴嘴11和被檢眼E之間的距離，根據(jù)測定出 來的距離將壓縮空氣噴射構造1定位在Z軸方向上。例如，定位部使壓縮空 氣噴射構造1與Z定位/壓平檢測投影系統(tǒng)5和Z定位/壓平檢測受光系統(tǒng)6 一起沿Z軸方向移動。
上述定位部將Z定位/壓平檢測投影系統(tǒng)5和Z定位/壓平檢測受光系 統(tǒng)6定位在Z軸方向上，使得來自共有光源50的投影光的圓形光束照射在被 檢眼E的角膜上。這里，實施例1的非接觸型眼壓計具有作為上述定位部的 定位自動控制電路，在進行定位調(diào)整時，該定位自動控制電路根據(jù)來自XY定 位受光傳感器42和Z定位受光傳感器63的撿測信號，使儀器外殼21在圖中 的X方向、Y方向和Z方向上動作，例如對電動機進行驅(qū)動控制，將相對于 被檢眼角膜C的儀器外殼21的X方向、Y方向和Z方向的位置關系調(diào)整至正 確位置(來自共有光源50的光束在被檢眼角膜C的角膜表面中心部反射的位 置)。也就是說，實施例1的非接觸型眼壓計是一種自動進行定位調(diào)整的自動 定位眼壓計。另外，定位部也可以具有手動定位用的操縱桿等。
圖3表示的是實施例1的非接觸型眼壓計的Z定位/壓平檢測投影系統(tǒng)5 的照明光闌52的正面放大圖。以下說明照明光闌52的具體構成。
來自共有光源50的光束經(jīng)聚光鏡51對針孔板53照明。通過針孔板53 的光束由準直透鏡54準直為平行光并對被檢眼角膜C進行照明。在聚光鏡51 和針孔板53之間配置決定光學系統(tǒng)的亮度的照明光闌52，且該照明光闌52 被配置在與被檢眼角膜C大概共軛的位置上。因此，被檢眼角膜C上的照明 范圍取決于該照明光闌52的大小和形狀。
另一方面，在Z定位投影系統(tǒng)中，被檢眼E在Z方向(前后方向或縱向) 上移動的情況下，被檢眼角膜C上的有效照明范圍在X方向(左右方向或橫
向)上移動，而在Y方向(上下或垂直方向)上不移動。因此，橫向上要求
有寬闊的照明范圍。對于壓平檢測投影系統(tǒng)來說，優(yōu)選照明形狀是圓形，而面
積本身優(yōu)選盡可能接近于規(guī)定的大小。為滿足雙方的條件，將被檢眼角膜c
照明的光束規(guī)定為同時具有角膜照明用的圓形光束區(qū)域部和從該圓形光束區(qū) 域部向兩側(cè)延伸的距離檢測用的狹縫形光束區(qū)域部的形狀(光束形狀規(guī)定裝
置)。這時，優(yōu)選來自共有光源50的投影光的圓形光束區(qū)域部的寬度是最適宜 于檢測被檢眼E的角膜變形的大小，優(yōu)選狹縫形光束區(qū)域部的垂直方向的寬 度小于圓形光束區(qū)域部的寬度。
對被檢眼角膜C照明的光束的形狀規(guī)定是根據(jù)照明光闌52的光闌孔的形 狀來進行的，如圖3所示，照明光闌52具有形成角膜照明用的圓形光束的中 央位置的圓形孔部52a和形成距離檢測用的狹縫形光束的左右位置的狹縫形 孔部52b、 52c。就是說照明光闌52是在壓平測量所必要的圓形照明區(qū)域上組 合了能夠覆蓋住Z定位的檢測范圍的橫長的狹縫的照明范圍形成的。
這里，照明光闌52的光闌孔孔加工是蝕刻處理進行的，圓形孔部52a例 如做成直徑1.5mm，狹縫形孔部52b、 52c的狹縫寬度例如做成0.2mm。像這 樣，只要狹縫形孔部52b、 52c的狹縫寬度窄，就能夠?qū)⒚娣e的增加抑制到最 小限度，壓平波形的破壞也很微小，能夠?qū)y定的影響抑制在不成問題的范 圍內(nèi)。關于Z定位的范圍， 一旦有效光束從圓形孔部52a移動到狹縫形孔部 52b、 52c，則向Z定位受光傳感器63射入的光量減少，但只要能確保比求出 位置所需的充分的光量閾值高的光量就可以(參照圖7)。并且，如圖3所示， 共有光源50被設定在圓形孔部52a的中央位置。換言之，光闌孔的圓形孔部 與Z定位/壓平檢測投影系統(tǒng)5的光軸同軸配置。
以下，說明非接觸型眼壓計技術。非接觸型眼壓計從噴嘴噴射空氣來壓平 被檢眼角膜，由角膜變形為一定形狀時的腔室內(nèi)部壓力測定被檢眼的眼壓值。
上述眼壓檢測部主要可以根據(jù)作為圓形光束區(qū)域部投影在被檢眼E上并 且被被檢眼E反射的光束的光量檢測被檢眼E的變形。上述定位部可以根據(jù) 作為狹縫形光束區(qū)域部投影在被檢眼E上并且被被檢眼E反射的光束的光量 使Z定位/壓平檢測投影系統(tǒng)5和Z定位/壓平檢測受光系統(tǒng)6在Z軸方向
上移動。
在該非接觸型眼壓計中，為了實現(xiàn)光投影系統(tǒng)的削減、簡化光學系統(tǒng)構 成，而在定位投影系統(tǒng)和壓平檢測投影系統(tǒng)內(nèi)采用共有光源的情況下，可以考 慮采用兩種光闌結構方案，即(1)使用圓形的固定光闌結構、(2)使用切換 光闌形狀的可變光闌結構。
(1) 的使用圓形的固定光闌結構的情況 為了取得左右對稱的壓平波形，可以縮細照射被檢眼角膜的光束直徑。但
是，如果縮細光束直徑，反過來會使XY定位受光傳感器或Z定位受光傳感器 的檢測范圍變窄。因此，擴大定位用的照明范圍和確保眼壓值測量精度呈相反 的權衡關系，兩者不能兼顧。
(2) 的使用切換光闌形狀的可變光闌結構的情況 用非接觸型眼壓計測定眼壓的情況下，讓被檢眼確認注視目標而使被檢眼
固定在規(guī)定位置。但是，實際上，由于被檢眼因注視微動等而在不停地動，所 以定位調(diào)整完成后，必須立刻向被檢眼角膜吹空氣進行測定。因此，使用可以 改變光闌形狀的可變光闌結構的情況下，定位調(diào)整完成后，必須等待可變光闌 變至所規(guī)定的大小所用的動作時間和光闌切換所用的動作時間，這期間如果被 檢眼動則無法測定眼壓。
更進一步，測定者邊看監(jiān)視器上的圖像邊手動進行定位調(diào)整的眼壓計的情 況下，撿測范圍雖然沒有必要那么大，但直到自動進行定位調(diào)整的自動定位眼 壓計被眾所周知，由于可以省略手動作業(yè)那樣麻煩的定位調(diào)整作業(yè)，所以逐步 普及起來。在該自動定位眼壓計的情況下，有必要盡可能擴大定位調(diào)整范圍， 優(yōu)選照明范圍大。
另一方面，如果使壓平檢測用的照明范圍大到所需以上的范圍，則壓平波 形的寬度寬得成為非對稱波形，因此求眼壓值的重心計算中的誤差變大。就是 說，優(yōu)選壓平檢測用的照明范圍盡可能窄。
對于這樣的要求，本發(fā)明者著眼于，與二維坐標系即XY定位不同，Z定 位是一維坐標系，在被撿眼沿z方向移動過的情況下，被檢眼角膜上的有效 照明范圍僅在X方向上移動，而不沿Y方向移動。
根據(jù)這一著眼點，為了謀求光投影系統(tǒng)的削減，同時實現(xiàn)兼顧確保由壓平
測量的眼壓值測定精度和確保Z定位范圍，而采用了在壓平測量所必要的圓
形照明區(qū)域上組合了能夠覆蓋住Z定位的檢測范圍的橫長的狹縫的照明范圍 的照明光闌結構定位。
下面，說明其作用。
以下將實施例1的非接觸型眼壓計的作用分為"眼壓測定作用"、"眼壓值 測定精度的確保作用"和"Z定位調(diào)整范圍的擴大作用"進行說明。 "眼壓測定作用"
由實施例1的非接觸型眼壓計進行的眼壓測定大體如下。被檢者用額墊和 頜托將臉部固定住，用被檢眼E注視注視目標投影系統(tǒng)產(chǎn)生的光點。在此狀
態(tài)下，非接觸型眼壓計根據(jù)來自XY定位系統(tǒng)的XY定位受光傳感器42和Z 定位系統(tǒng)的Z定位受光傳感器63的傳感器信號，自動對被檢眼E進行定位調(diào) 整。
一旦確認XYZ所有的定位一致，則驅(qū)動電磁線圈，從噴嘴ll向被檢眼角 膜C噴射空氣。這時，存儲射入到壓平檢測系統(tǒng)的壓平檢測受光傳感器65的 光量和腔室內(nèi)壓傳感器內(nèi)部氣壓隨時間的變化。
壓平檢測系統(tǒng)的構成為使得在被檢眼角膜C壓平成平面時射入壓平檢測 受光傳感器65的光量達到最大。因此，對被檢眼角膜C噴射空氣時，則如圖 4的實線特性所示，射入壓平檢測受光傳感器65的光量隨被檢眼角膜C的壓 平而增加，在變成平面的時間tp時達到最大。如果更進一步壓平，被檢眼角 膜C成為凹面，光量再次減少。
從而，檢測出隨時間變化的光量的重心位置(時間tp的位置)，求出這時 的腔室內(nèi)壓值Pc。這里，腔室10的內(nèi)壓和噴射到受驗角膜C上的空氣的壓力 存在一定的相關關系，所以能夠根據(jù)腔室內(nèi)壓值Pc得出被檢眼眼壓值。 "眼壓值測定精度的確保作用"
如上所述，壓平檢測系統(tǒng)構成為使得射入到壓平檢測受光傳感器65的光 量隨被檢眼角膜C的壓平而發(fā)生變化(增加一最大一減少)。
因此，例如設想將照明光闌52的中央位置的圓形孔部52a的形狀設定為 圖3所示的比壓平最適宜的面積更大的情況。這種情況下，射入壓平檢測受光 傳感器65的光量隨被檢眼角膜C的壓平而增加，在變成平面的時間tp時達到 最大(與圖4的實線特性基本一致的特性)。如果進一步壓平，被檢眼角膜C 成為凹面，光量再次減少，但如圖4的虛線特性所示，由于圓形孔部的直徑擴
大致使接收到周邊部的角膜變形引起的反射光，射入到壓平檢測受光傳感器 65的光量隨之增加，光量減少的坡度變緩。
從而，檢測出圖4的虛線特性所示的隨時間變化的光量的重心位置(時間
tp'的位置)，如果求出這時的腔室內(nèi)壓值Pc'，該內(nèi)壓值Pc'僅比圖4的實 線特性的腔室內(nèi)壓值Pc大AP，根據(jù)腔室內(nèi)壓值取得的被檢眼眼壓值產(chǎn)生誤差。
對此，在實施例1中，由于將照明光闌52的中央位置的圓形孔部52a的 形狀設定為圖3所示的壓平最適宜的面積，因此，如圖4的實線特性所示，可 以得到具有單一的尖銳波峰的適當照明范圍時的壓平波形。從而，隨時間變化 的光量的重心位置(時間tp的位置)與光量的波峰位置基本一致，確保了高 的眼壓值測定精度。
"Z定位調(diào)整范圍的擴大作用"
被檢眼角膜C和儀器的距離即工作距離可以由Z定位系統(tǒng)按如下方式求得。
來自共有光源50的光束被準直透鏡54準直為平行光，從斜方向?qū)Ρ粰z眼 E進行照明。被檢眼角膜C反射的光束經(jīng)透鏡系統(tǒng)到達Z定位受光傳感器63。 作為平行光射入被檢眼角膜C的光束被被檢眼角膜C反射，在被檢眼角膜C 的曲率半徑的中間(r/2)位置上生成虛像即普爾金耶(Purkinje)像。這里， 所謂"普爾金耶像"是指眼球外部的光源被作為反射鏡的角膜映出，看起來如 同在眼球內(nèi)的光點像。
Z定位受光系統(tǒng)的Z定位受光傳感器63被配置在與該普爾金耶像大體共 軛的位置上。因此，如圖5所示，射入被檢眼角膜C的光束具有角度e ，所 以，如果被檢眼角膜C和儀器的距離從定位成功的位置發(fā)生變化，則Z定位 受光傳感器63上的光點橫向移動。也就是說，如果被撿眼角膜C和儀器(例 如，噴嘴ll)的距離從定位成功位置(dZi的位置；例如，與噴嘴11相距l(xiāng)lmm 的位置)變化到靠近距離dZ的位置，則如圖6所示，在Z定位受光傳感器63 上，來自變形時的被檢眼角膜的反射光束Rc從圓形孔部52a的位置向狹縫形 孔部52b橫向移動。另一方面，如果被檢眼角膜C和儀器(噴嘴ll)的距離 從定位成功位置變化到遠離dZ的位置，則在Z定位受光傳感器63上來自變 形時的被檢眼角膜的反射光束Rc從圓形孔部52a向狹縫形孔部52c橫向移動。 因此，能夠根據(jù)光點的移動量檢測出從被檢眼角膜的基準位置向軸方向 (空氣噴射方向)的移動距離(工作距離)。而且，即使被檢眼在與空氣噴射 軸正交的平面(XY平面內(nèi))內(nèi)移動，光點也會發(fā)生移動，所以由XY定位系
統(tǒng)得到的情報來修正工作距離，或者，在完成XY定位調(diào)整而使得XY平面內(nèi) 沒有偏離定位之后，檢測出工作距離并進行Z方向的Z定位調(diào)整。
圖7是被檢眼角膜C的移動引起的Z定位受光傳感器63的光量變化的比 較特性的示意圖。壓平檢測受光傳感器65的光量變化特性也同樣。
如圖7所示，由于上述光束形狀規(guī)定部規(guī)定來自共有光源60的投影光， 使得該投影光具有橫方向的兩端部的第一投影光束和中央部的第二投影光束， 因此，優(yōu)選投影為該第一投影光束并被被檢眼E反射的第一反射光束的光量 在Z定位受光傳感器的可受光的閾值以上，且優(yōu)選投影為第二投影光束并被 被檢眼E反射的第二反射光束的光量大于第一反射光束的光量。
首先，作為照明光闌的光闌孔具有形成用于角膜照明和距離檢測的大口徑 的圓形光束的大圓形孔部，將這個大圓形孔部中央配置有光源的Z定位范圍 優(yōu)先的例子作為比較例1。在此比較例1的情況下，如圖7的虛線特性所示， 表示了在Z定位正常位置(dZ=0)前后的寬的移動量范圍內(nèi)由遠遠高于閾值 的光量形成的梯形變化的特性，能夠?qū)崿F(xiàn)Z定位范圍的擴大。但是，測定眼 壓時，漏光量多，不能得到具有單一的尖銳波峰的壓平波形，眼壓測定精度低。
其次，作為照明光闌的光闌孔，只具有形成用于角膜照明和距離檢測的圓 形光束的圓形孔部，將該圓形孔部中央部配置有光源的壓平測量優(yōu)先的例子作 為比較例2。在此比較例2的情況下，如圖7的虛線特性所示，表示了在Z定 位正常位置(dZ=0)前后窄的移動量范圍內(nèi)由遠遠高于閾值的光量形成的梯 形變化的特性，在測定眼壓時，可以得到具有單一的尖銳波峰的適宜的照明范 圍時的壓平波形，能夠?qū)崿F(xiàn)高的眼壓測定精度。但是，Z定位的范圍成為由圖 7的虛線特性和光量閾值相交的兩個點劃定的窄的范圍(=原來的定位范圍)， Z定位范圍窄，不適合自動定位眼壓計。
對此，如實施例l，照明光闌52的光闌孔如圖3所示，具有形成用于角膜 照明的圓形光束的中央位置的圓形孔部52a和形成用于距離檢測的狹縫形光 束的左右位置的狹縫形孔部52b、 52c。且將共有光源50設定在圓形孔部52a 的中央位置。
因此，如圖7的實線特性所示，成為表示在Z定位正常位置(dZ=0)前后 窄的移動量范圍內(nèi)遠遠高于光量閾值的光量的梯形特性部和表示在Z定位正 常位置(dZ=0)前后的寬的移動量范圍內(nèi)稍高于光量閾值的光量的梯形特性 部的組合特性。
從而在測定眼壓時可以得到具有單一的尖銳波峰的適宜的照明范圍時的
壓平波形，能夠確保高的眼壓測定精度。特別是，由于將狹縫形孔部52b、 52c 的狹縫寬度設定得狹窄，所以能夠?qū)τ趫A形孔部52a的開口面積的增加抑制 到最小限度，壓平波形的破壞也很微小，能夠?qū)y定的影響抑制在不存在問 題的范圍內(nèi)。
歸納起來說，Z定位的范圍成為由圖7的實線特性和光量閾值相交的兩個 點劃定的寬的范圍(=本次的定位范圍)，Z定位范圍大，適合自動進行定位調(diào) 整的自動定位眼壓計。關于該Z定位的范圍，有效光束從圓形孔部52a向狹縫 形孔部52b、 52c移動時，則射入Z定位受光傳感器63的光量減少，但確保高
于求得位置所需的充分的光量閾值的光量的范圍可以用作z定位的調(diào)整范a
以下說明其效果。
實施例1的非接觸型眼壓計可以得到以下列舉的效果。
(1) 對被檢眼角膜C吹空氣，將這時的被撿眼角膜C的變形狀態(tài)作為反 射的光量變化檢測出來，由于在測量被檢眼球的眼壓值的非接觸型眼壓計中設 置有共有為測量所述眼壓值而對被檢眼角膜C照明的光源和為檢測儀器與被 檢眼E的距離而對被檢眼E照明的光源的共有光源50，以及設定在從所述共 有光源50向被檢眼E的光路上，用來將對被檢眼角膜C照明的光束規(guī)定為橫 長的非圓形的光束形狀規(guī)定裝置，所以既可以實現(xiàn)緊湊而又較簡單的光學系 統(tǒng)，又能夠同時確保用壓平進行的眼壓值測定精度和Z定位范圍。
(2) 由于所述光束規(guī)定裝置將對被檢眼角膜C照明的光束規(guī)定為同時具 有用于角膜照明的圓形光束區(qū)域部和從該圓形光束區(qū)域部向兩側(cè)延伸的用于 距離檢測的狹縫形光束區(qū)域部的形狀，因此，能夠根據(jù)具有波峰的壓平波形來 確保高的眼壓值測定精度，同時，能夠擴大Z定位的調(diào)整范圍而不降低眼壓 值測定精度定位。
(3) 由于在從所述共有光源50到被檢眼角膜C之間設置Z定位/壓平檢 測系統(tǒng)5，該Z定位/壓平檢測系統(tǒng)5配置有聚光鏡51、照明光闌52、針孔板53和準直透鏡54，準直透鏡54將通過針孔板53的光束準直為平行光而對 被檢眼角膜進行照明；所述光束形狀規(guī)定裝置處于聚光鏡51和針孔板53之 間，并且以被配置在與被檢眼角膜C大體共軛的位置上的所述照明光闌52的 光闌孔的形狀來規(guī)定光束形狀，所以，能夠用所謂決定照明光闌52的光闌孔 形狀的容易的方法將對被檢眼角膜C照明的光束形狀規(guī)定為所希望的形狀。
(4) 所述照明光闌52的光闌孔具有形成用于角膜照明的圓形光束的中央 位置的圓形孔部52a和形成用于距離撿測的狹縫形光束的左右位置的狹縫形 孔部52b、 52c。由于所述共有光源50被設定在所述光闌52的圓形孔部52a 的中央位置，所以，能夠根據(jù)具有尖銳波峰的單一的壓平波形實現(xiàn)眼壓值測定 精度的提高，同時，能夠?qū)浩讲ㄐ蔚钠茐囊种频阶钚∠薅?，又可以大幅度?擴大Z定位的調(diào)整范圍。
(5) 由于設置具有Z定位受光傳感器63和壓平檢測受光傳感器65的Z定 位壓平/檢測受光系統(tǒng)6，其中Z定位受光傳感器63在從斜方向以角度e射 入所述被檢眼角膜C的光束被被檢眼角膜C反射后，經(jīng)透鏡系統(tǒng)接收光；作 為相對于被檢眼角膜C的儀器的移動量和所述Z定位/壓平檢測受光系統(tǒng)6 受光的光量的變化特性，將Z定位可檢測的光量下限值定義為光量閾值時， 能夠得到Z定位正常位置前后的窄的移動量范圍內(nèi)呈現(xiàn)遠高于光量閾值的光 量的梯形特性部與Z定位正常位置前后的寬的移動量范圍內(nèi)呈現(xiàn)稍微高于光 量閾值的光量的梯形特性部的組合特性，所述光束形狀規(guī)定裝置以此方式規(guī)定 對被檢眼角膜C照明的光束形狀，因此，可以根據(jù)適當?shù)臋z測光量變化引起 的壓平波形進行高精度的眼壓值測定，同時，能夠依據(jù)求出Z定位位置所需 的充分的檢測光量來實現(xiàn)Z定位的調(diào)整范圍的擴大。
(6) 由于所述Z定位受光傳感器63是檢測點狀光位置的半導體位置檢 測元件做成的PSD傳感器，所以即使檢測光量有一些變化也能夠正確地檢測 出Z定位的位置。
以上，基于實施例l對本發(fā)明的非接觸型眼壓計進行了說明，但關于具體 構成，不只局限于該實施例l，只要不脫離涉及權利要求范圍內(nèi)的各項權利要 求的發(fā)明宗旨，就允許對設計進行變更和追加等。
在實施例1中，作為光束形狀規(guī)定裝置，例示出用照明光闌52的光闌孔 形狀規(guī)定光束的例子，但對于Z定位/壓平檢測投影系統(tǒng)，例如也可以用照度，而另外設置用準直透鏡進行的規(guī)定平行光的光 束形狀的光束形狀規(guī)定裝置。
在實施例1中，作為照明光闌52的光闌孔，所例示的是具有形成角膜照
明用的圓形光束的中央位置的圓形孔部52a和形成距離檢測用的狹縫形光束 的左右位置的狹縫形孔部52b、 52c。但是，例如，如圖8所示，也可以是用 平緩的曲線連接圓形孔部52a'和狹縫形孔部52b' 、 52c'的變形例，或者， 如圖9所示，也可以是經(jīng)由狹小的連接部而獨立地具有圓形孔部52a〃和狹縫 形孔部52b〃、 52c〃的變形例?？傊?，只要是呈現(xiàn)如圖7的實線特性所示的由 被檢眼角膜的移動引起的受光傳感器的光量變化特性的形狀，則具體的光闌孔 的形狀不局限于實施例1中的形狀。
據(jù)此，本發(fā)明的非接觸型眼壓計中，由于做成共有為測定眼壓值而對被檢 眼角膜照明的光源(壓平檢測光源)和為檢測儀器和被檢眼距離(=Z定位) 而對被檢眼照明的光源(Z定位用光源)的共有光源，所以能夠減少帶光源的 投影系統(tǒng)的數(shù)量。另外，由于用設置在從共有光源向被檢眼方向的光路上的光 束形狀規(guī)定裝置將對被檢眼角膜照明的光束規(guī)定為橫長的非圓形，所以，例如， 如果做成橫長的狹縫和圓形的組合形狀，由于圓形部分光束的限制使照明范圍 窄小，而能確保根據(jù)壓平進行的眼壓值測定精度；由于確保狹縫部分的光束使 照明范圍橫向擴大，能夠確保Z定位的范圍。也就是說，在Z定位的投影系 統(tǒng)和受光系統(tǒng)中，當被檢眼角膜在前后方向(Z方向)移動時，被檢眼角膜上 的有效照明范圍在左右方向(X方向)上移動，而在上下方向(Y方向)上不 移動。換言之，只需擴大X方向(=橫方向)的照明范圍，則可以擴大Z定位 的調(diào)整范圍。結果，既能做成緊湊而又較簡單的光學系統(tǒng)，又能同時確保根據(jù) 壓平進行的眼壓值測定精度和Z定位的范圍。
實施例1中，展示了自動進行XYZ所有的定位調(diào)整的非接觸型眼壓計的 例子，但也可以適用于僅自動進行XY定位調(diào)整和Z定位調(diào)整之中的任何一方 的非接觸型眼壓計，還可以適用于手動進行XYZ所有的定位調(diào)整的非接觸型 眼壓計?？傊灰菍Ρ粰z眼角膜吹空氣，檢測出當時的作為反射的光量變 化的被檢眼角膜的變形狀態(tài)，測出被檢眼眼球的眼壓值的非接觸型眼壓計，則 都可以適用。
雖然已經(jīng)根據(jù)實施例描述了本發(fā)明，但并不局限于此。應該理解，所屬領
域的普通技術人員可在所描述的實施例中作出變更，而不脫離由權利要求所限 定的本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種在非接觸狀態(tài)下使被檢眼的角膜發(fā)生變形而測量眼壓的非接觸型眼壓計，其特征在于具有沿基準軸向所述被檢眼的角膜吹空氣而使該被檢眼的角膜變形的壓縮空氣噴射部、向所述被檢眼射入投影光的投影光學系統(tǒng)、從所述投影光學系統(tǒng)投影并接收被所述被檢眼反射的反射光的受光光學系統(tǒng)、根據(jù)所述受光光學系統(tǒng)接收到的所述反射光的光量而使所述投影光學系統(tǒng)和所述受光光學系統(tǒng)相對于所述被檢眼沿所述基準軸方向移動并定位的定位部、以及根據(jù)所述受光光學系統(tǒng)接收到的所述反射光的光量檢測由所述壓縮空氣噴射部引起的所述被檢眼的角膜變形的眼壓檢測部，所述投影光學系統(tǒng)具有將所述投影光規(guī)定為沿一個方向延伸的非圓形狀的光束形狀規(guī)定部。
2. 根據(jù)權利要求1所述的非接觸型眼壓計，其特征在于所述定位部根據(jù)所述 受光光學系統(tǒng)接收的所述反射光的光量來測定壓縮空氣噴射部與所述被檢眼的距 離。
3. 根據(jù)權利要求2所述的非接觸型眼壓計，其特征在于所述定位部根據(jù)所述 測定出來的距離將所述壓縮空氣噴射部定位在所述基準軸方向上。
4. 根據(jù)權利要求1所述的非接觸型眼壓計，其特征在于所述定位部使所述壓 縮空氣噴射部與所述投影光學系統(tǒng)和所述受光光學系統(tǒng)一起沿所述基準軸方向移 動。
5. 根據(jù)權利要求1所述的非接觸型眼壓計，其特征在于所述光束形狀規(guī)定部 將所述投影光規(guī)定為具有圓形光束區(qū)域部和在所述圓形光束區(qū)域部的兩側(cè)從該圓 形光束區(qū)域部向所述一個方向延伸的狹縫形光束區(qū)域部。
6. 根據(jù)權利要求1所述的非接觸型眼壓計，其特征在于所述眼壓檢測部根據(jù) 所述受光光學系統(tǒng)接收到的光的光量的變化來檢測所述被檢眼的眼壓。
7. 根據(jù)權利要求1所述的非接觸型眼壓計，其特征在于所述投影光學系統(tǒng)具 有一個光源。
8. 根據(jù)權利要求5所述的非接觸型眼壓計，其特征在于所述定位部將所述投 影光學系統(tǒng)和所述受光光學系統(tǒng)定位在所述基準軸方向上使得所述投影光的所述 圓形光束區(qū)域部照射到被檢眼的角膜上。
9. 根據(jù)權利要求5所述的非接觸型眼壓計，其特征在于所述投影光的所述圓 形光束區(qū)域部的寬度的大小最適合于檢測所述被檢眼的角膜的變形；所述狹縫形光 束區(qū)域部的所述一個方向的垂直方向的寬度小于所述圓形光束區(qū)域部的寬度。
10. 根據(jù)權利要求5所述的非接觸型眼壓計，其特征在于所述檢測部根據(jù)作為 所述圓形光束區(qū)域部被投影到所述被檢眼上并被所述被檢眼反射的光束的光量來 檢測所述被檢眼的變形，所述定位部根據(jù)作為所述狹縫形光束區(qū)域部被投影到所述被檢眼上并被所述 被檢眼反射的光束的光量使所述投影光學系統(tǒng)和所述受光光學系統(tǒng)沿所述基準軸 方向移動。
11. 根據(jù)權利要求1所述的非接觸型眼壓計，其特征在于所述非圓形形狀延伸 的方向是沿包含所述基準軸和所述投影光的光軸的平面的方向。
12. 根據(jù)權利要求1所述的非接觸型眼壓計，其特征在于所述投影光學系統(tǒng)具 有聚光鏡、針 L板、被配置在所述聚光鏡和所述針孔板之間而與所述被檢眼大體共 軛的位置上的照明光闌、準直透鏡，并且將所述投影光作為平行光投影到所述被檢 眼上，所述光束形狀規(guī)定部是所述照明光闌的光闌孔。
13. 根據(jù)權利要求12所述的非接觸型眼壓計，其特征在于所述照明光闌的光 闌孔具有被配置在所述照明光闌的中央的圓形孔部和在所述圓形孔部兩側(cè)形成的 狹縫形孔部。
14. 根據(jù)權利要求13所述的非接觸型眼壓計，其特征在于所述投影光學系統(tǒng) 具有一個光源，所述光闌孔的圓形孔部被配置成與所述投影光學系統(tǒng)的光軸同軸。
15. 根據(jù)權利要求1所述的非接觸型眼壓計，其特征在于來自所述投影光學系 統(tǒng)的投影光相對于所述基準軸具有角度。
16. 根據(jù)權利要求1所述的非接觸型眼壓計，其特征在于所述受光光學系統(tǒng)具 有檢測使所述投影光學系統(tǒng)和所述受光光學系統(tǒng)沿所述基準軸方向移動用的光量 的Z定位受光傳感器和對檢測所述被檢眼的變形用的光量進行檢測的壓平1t測受 光傳感器， 所述光束形狀規(guī)定部將所述投影光規(guī)定為具有所述一個方向的兩端部的第一 投影光束和中央部的第二投影光束，投影為所述第一投影光束并被所述被檢眼反射的第一反射光束的光量在所述 Z定位受光傳感器的可接收的光的閾值以上，投影為所述第二投影光束并被所述被檢眼反射的第二反射光束的光量大于所 述第一反射光束的光量。
17.根據(jù)權利要求16所述的非接觸型眼壓計，其特征在于所述Z定位受光傳 感器是由檢測點狀光位置的半導體位置檢測元件組成的PSD傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在非接觸狀態(tài)下使被檢眼的角膜變形而測量眼壓的非接觸型眼壓計，其具有沿基準軸向所述被檢眼的角膜吹空氣而使該被檢眼的角膜變形的壓縮空氣噴射部、向所述被檢眼射入投影光的投影光學系統(tǒng)、從所述投影光學系統(tǒng)投影并接收被所述被檢眼反射的反射光的受光光學系統(tǒng)、根據(jù)所述受光光學系統(tǒng)接收到的所述反射光的光量而使所述投影光學系統(tǒng)和所述受光光學系統(tǒng)相對于所述被檢眼沿所述基準軸方向移動并定位的定位部和根據(jù)所述受光光學系統(tǒng)接收到的所述反射光的光量來檢測由所述壓縮空氣噴射部引起的所述被檢眼的角膜的變形的眼壓檢測部，所述投影光學系統(tǒng)具有將所述投影光規(guī)定為沿一個方向延伸的非圓形狀的光束形狀規(guī)定部。
文檔編號A61B3/16GK101352333SQ200810134618
公開日2009年1月28日 申請日期2008年7月28日 優(yōu)先權日2007年7月27日
發(fā)明者內(nèi)藤朋子, 提橋秀夫, 柳英一 申請人:株式會社拓普康