專利名稱：非接觸超聲波眼壓計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過超聲(超聲波)以非接觸方式測量被檢查者的眼睛的眼 壓(I0P)的非接觸超聲波眼壓計。
背景技術(shù)：
最近，提出了一種包括探測器的設(shè)備，該探測器具有朝向被檢查者的眼睛的角膜 發(fā)射超聲波的振動器以及用于檢測被角膜反射的超聲波的傳感器，以便以非接觸方式測量 眼睛的I0P(見專利文獻(xiàn)1)。在處理來自探測器的輸出信號以獲得I0P的情況下，通常地，根據(jù)反射波相對于 入射波的頻移量來確定I0P。引用目錄專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 :W02008/072527技術(shù)問題然而，在傳統(tǒng)的計算方法中，即使當(dāng)被檢查者的眼睛和探測器之間的距離(工作 距離)在向前和向后方向中稍微地變化時，頻移量也可能改變很大。在工作距離中的這種 變化可能會影響測量值。因此，需要非常精確的工作距離的調(diào)整。在人眼的實際測量中，預(yù)知工作距離依據(jù)眼睛的移動而變化，這可能引起測量值 的改變。此外，與人眼精確的對準(zhǔn)被認(rèn)為是導(dǎo)致延長的測量時間。這對于檢查者和被檢查 者來說是個大負(fù)擔(dān)。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述情況而作出本發(fā)明，并且本發(fā)明具有提供非接觸超聲波眼壓計的目 的，該非接觸超聲波眼壓計通過減少因工作距離變化而導(dǎo)致的測量結(jié)果的改變，能夠穩(wěn)定 地測量被檢查者的眼睛的I0P。問題的解決為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個方面提供一種用于利用超聲波以非接觸方式測量 被檢查者的眼睛的眼壓的非接觸超聲波眼壓計，該眼壓計包括超聲波換能器，包括將超聲 波發(fā)射脈沖波發(fā)射到所述眼睛的發(fā)射機和檢測來自所述眼睛的超聲波反射脈沖波的接收 器，所述換能器被布置為處于遠(yuǎn)離所述眼睛的位置、并且經(jīng)由空氣介質(zhì)相對于所述眼睛發(fā) 射與接收所述脈沖波；和計算部，所述計算部被設(shè)置為基于來自所述超聲波換能器的輸出 信號獲得所述反射脈沖波的最大振幅水平、并且基于獲得的所述最大振幅程度測量所述眼 壓。本發(fā)明的進(jìn)一步的改進(jìn)在所附的權(quán)利要求書中給出。發(fā)明的有益效果根據(jù)本發(fā)明，通過減少因工作距離變化而導(dǎo)致的測量結(jié)果的改變，可以穩(wěn)定地測量被檢查者的眼睛的IOP。


圖1是實施例中的非接觸超聲波眼壓計的示意性的外部視圖；圖2是該眼壓計 的控制系統(tǒng)的示意性的方框圖；圖3是實驗中使用的眼球模型(模型眼)的示意性的立體圖；圖4A到4C是顯示在眼球模型上實施的實驗結(jié)果的實例的圖表；圖5是顯示振幅頻譜的峰值(振幅頻譜)和工作距離的偏移量之間的關(guān)系、以及 反射波在表示振幅頻譜中的頂點的頻率中相對于入射波的相位變化量(相位譜)和工作距 離的偏移量之間的關(guān)系的圖表。圖6是說明本實施例中的IOP測量方法的具體實例的流程圖；圖7是顯示模型眼的內(nèi)壓和振幅頻譜之間的關(guān)系的圖表；圖8是顯示在眼壓計中設(shè)置溫度和濕度傳感器的情況的示意性的外部視圖；圖9A和9B是顯示振幅頻譜的峰值根據(jù)溫度和濕度變化的圖表；圖10是說明用于通過校正因溫度變化而導(dǎo)致的空氣中的聲阻抗的變化來獲得 IOP值的方法的流程圖；圖11是對應(yīng)于IOP值和濕度的組合的校正表；圖12是顯示由探測器檢測的反射波的聲音強度中的時間變化的圖表；圖13是顯示使用環(huán)形探測器的情況的視圖；和圖14是顯示設(shè)置檢測光學(xué)系統(tǒng)以檢測工作距離方向中的對準(zhǔn)狀態(tài)的情況的視 圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將參照所附的附圖給出本發(fā)明的較佳實施例的詳細(xì)說明。圖1是本實施例中 的非接觸超聲波眼壓計的立體的外部視圖。圖2是該眼壓計的控制系統(tǒng)的示意性的方框 圖。在圖1中，主單元(主體)3設(shè)置有放置在遠(yuǎn)離被檢查者的眼睛的位置上的探測器 (換能器(transdUcer))10和包括成像裝置以觀測眼睛E的前段的觀測光學(xué)系統(tǒng)20。在主 單元3的外殼中，設(shè)置有沒有顯示的對準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)、定影光學(xué)系統(tǒng)等。監(jiān)視器8顯示由觀測 光學(xué)系統(tǒng)20的成像裝置所成像的前段圖像、測量結(jié)果等等。當(dāng)檢查者操作操縱桿4，同時觀 測顯示在監(jiān)視器8上的前段圖像時，根據(jù)這樣的操縱信號驅(qū)動驅(qū)動部6，從而在三維空間移 動主單元3。這樣，主單元3相對于眼睛E被對準(zhǔn)。探測器10通過空氣介質(zhì)朝向眼睛E的角膜Ec發(fā)射超聲波脈沖并且還檢測由角 膜Ec反射的作為反射波的超聲波脈沖。探測器10包括用于發(fā)射將要進(jìn)入眼睛E的超聲波 (入射波)的振動器(超聲波發(fā)射機)11和用于檢測由眼睛E反射的超聲波(反射波)的 振動檢測傳感器(超聲波接收機)13。探測器10被用于以非接觸方式測量眼睛E的眼壓 (IOP)。本實施例中的探測器10由控制器70控制從而擔(dān)當(dāng)振動器11和傳感器13。振動器 11和傳感器13不局限于這樣的結(jié)構(gòu)，并且可以被分開地設(shè)置。在圖2中，控制器70執(zhí)行測量值的計算、整個眼壓計的控制等等?？刂破?0通過處理探測器10的輸出信號來確定眼睛E的I0P。探測器10被連接到放大器81。從探測器 10輸出的電信號通過放大器81被放大，然后輸入控制器70。控制器70還被連接到探測器 10、觀測光學(xué)系統(tǒng)20的每個部件(光源、成像裝置等等)、驅(qū)動部6、監(jiān)視器8、存儲器75等 等。存儲器75預(yù)先存儲通過使用探測器10來測量I0P的測量程序、控制整個眼壓計的控 制程序及其他程序。以下介紹由發(fā)明人實施的實驗結(jié)果。為了捕獲角膜的聲學(xué)特性中因I0P導(dǎo)致的變 化，利用探測器10朝向模型眼(見圖3)發(fā)射脈沖波，并且檢測來自模型眼的反射波(見圖 4A)。然后，對檢測的反射波的波形進(jìn)行傅里葉分析以確定反射波的振幅頻譜(見圖4B)。 發(fā)明人把注意力集中在振幅頻譜的頂點(峰值)的振幅頻譜值并且評估峰值和I0P之間的 關(guān)系(見圖4C)。使用的探測器10是具有400kHz的額定頻率的換能器。圖3是顯示實驗中使用的眼球模型(模型眼)的示意性的立體圖。眼球模型50 包括底部51和具有內(nèi)部孔穴的硅橡膠半球形元件52。該眼球模型50被配置成利用注射 器54使流體被注入半球形元件52。通過壓力計56檢測半球形元件52的內(nèi)部壓力。在本 實驗中，假定半球形元件52是角膜，并且設(shè)想通過半球形元件52的內(nèi)部壓力的調(diào)整來改變 I0P。圖4A到4C是顯示在眼球模型上實施的實驗結(jié)果的一個實例的圖表。具體地，圖 4A是顯示由探測器10檢測的反射波的振幅水平中的時間變化的圖表。在該圖表中，橫軸代 表時間而豎軸代表振幅，并且Td表示時域，在時域中，在傅里葉分析中設(shè)置窗口函數(shù)(該實 驗使用矩形窗口)。圖4B是顯示圖4A顯示的反射波每頻率的分解的振幅水平的圖表。在該圖表中， 橫軸代表頻率而豎軸代表振幅，并且S表示振幅頻譜而Pk表示振幅頻譜中的振幅水平的頂
點o圖4C是顯示模型眼的內(nèi)部壓力和在頂點P的振幅頻譜值(最大振幅水平)之間 的關(guān)系的圖表。如圖4C所示，發(fā)現(xiàn)模型眼的內(nèi)部壓力和振幅頻譜值幾乎是成比例的關(guān)系。 該關(guān)系被認(rèn)為是可用于測量I0P。圖5是顯示振幅頻譜的峰值(振幅頻譜)和工作距離的偏移量之間的關(guān)系、以及 反射波在表示振幅頻譜中的頂點的頻率中相對于入射波的相位變化量(相位譜)和工作距 離的偏移量之間的關(guān)系的圖表。在該圖表中，橫軸代表來自預(yù)定的工作距離的偏移量(30 毫米)。如圖5所示，在振幅頻譜中的峰值的情況下，由于工作距離的變化，較少發(fā)生測量 結(jié)果的改變。另一方面，在相位變化量的情況下，由于工作距離的變化，測量結(jié)果發(fā)生較少 改變。因此，當(dāng)相對于振幅頻譜中的頂點確定I0P時，可以減少因工作距離變化而導(dǎo)致的測 量結(jié)果的改變。考慮到上述試驗結(jié)果，對用于測量I0P的方法給出以下說明?？刂破?0使探測器 10朝向眼睛E發(fā)射超聲波脈沖并且檢測由入射在眼睛E上的超聲波脈沖所引起的反射波。 控制器70根據(jù)來自探測器10的輸出信號獲得反射波的振幅頻譜并且根據(jù)振幅頻譜的最大 振幅水平確定眼睛的I0P。圖6是說明在本實施例中用于測量I0P的方法的具體實例的流程圖。當(dāng)朝向眼睛 E (角膜Ec)發(fā)射脈沖波并且由傳感器13檢測到反射波時，對應(yīng)于反射波的聲音強度(振幅
6水平)的電信號從傳感器13被輸出并且通過放大器81輸入到控制器70。然后，控制器70頻率分析檢測到的反射波的聲音強度(例如，傅里葉分析)，從而 獲得振幅頻譜，該振幅頻譜是在反射波中的每個頻率處的振幅水平。此外，控制器70檢測 獲得的振幅頻譜的最大振幅水平(例如，振幅頻譜的峰值)。然后，控制器70根據(jù)振幅頻譜的最大振幅水平計算I0P。存儲器75預(yù)先存儲最大 振幅水平和I0P值之間的關(guān)聯(lián)。因此，控制器70從存儲器75中檢索出對應(yīng)于檢測到的最 大振幅水平的I0P值并且在監(jiān)視器8上顯示獲得的I0P值。例如，可以通過預(yù)先確定由現(xiàn) 有的眼壓計獲得的振幅水平和由戈德曼(Goldmarm)眼壓計獲得的I0P值之間的關(guān)聯(lián)，來設(shè) 置最大振幅水平和I0P值之間的關(guān)聯(lián)。具有上述結(jié)構(gòu)，使用超聲波脈沖的I0P測量可以提供穩(wěn)定的測量結(jié)果。具體地，因 為振幅頻譜的最大振幅水平處于穩(wěn)定的狀態(tài)，所以即使當(dāng)探測器10和眼睛E之間的工作距 離變化時，也可以減少因工作距離變化而導(dǎo)致的測量結(jié)果的改變。此外，緩和了精確對準(zhǔn)調(diào) 整的必要性，由此減少可對準(zhǔn)調(diào)整的麻煩，因此減輕了對檢查者和被檢查者的負(fù)擔(dān)。在上述說明中，由探測器10檢測的波的傅里葉分析中使用的窗口函數(shù)是矩形 窗口，但不局限于此。任何窗口函數(shù)(例如漢寧窗(harming window)、漢明窗(hamming window)等等)都能被使用。在上述說明中，通過檢測獲得的振幅頻譜中的頂點，可以精確地檢測最大振幅水 平。作為選擇，還可以設(shè)置成預(yù)先地確定獲得振幅頻譜的頂點的頻率(中心頻率)，并且將 該頻率存儲在存儲器75中。在這種情況下，可以配置為獲得與預(yù)先設(shè)置的頻率相對應(yīng)的振 幅水平作為振幅頻譜的最大振幅水平，并且根據(jù)該最大振幅水平計算I0P。上述說明使用振幅頻譜的峰值作為振幅頻譜的最大振幅水平，但不局限于此。例 如，可以配置為根據(jù)預(yù)定頻帶中的振幅水平確定I0P，該預(yù)定頻帶包括振幅頻譜中的頂點。 圖7是顯示模型眼的內(nèi)部壓力和振幅頻譜之間的關(guān)系的圖表。圖7揭示了在從該中心頻率 起大約士3kHz的范圍中(見圖7中的“B”)，隨著振幅水平較高，I0P值也較高，并且隨著 振幅水平較低，I0P值也較低。在那個范圍中的振幅水平和I0P值之間的關(guān)聯(lián)類似于最大 振幅水平和I0P值之間的關(guān)聯(lián)。因此，可以設(shè)置成將在其中獲得與最大振幅水平和I0P值 之間的關(guān)聯(lián)相同的關(guān)聯(lián)的頻帶(見圖7中的“B”)之內(nèi)的帶設(shè)置作為預(yù)定頻帶，并且根據(jù)那 個頻帶中的振幅水平測量I0P。例如，如上設(shè)置預(yù)定頻率范圍內(nèi)的振幅頻譜的積算值，并且 根據(jù)該積算值測量I0P。在該結(jié)構(gòu)中，振幅水平依據(jù)I0P值的差異而極大地變化。因此可以 準(zhǔn)確地測量I0P。在上述說明中，通過軟件，利用算法處理來確定I0P，但不局限于此。通過 硬件(電路)，利用信號處理也可以實施相同的處理。例如，想得到的計算電路包括連接到 探測器10以獲得反射波的振幅頻譜的信號的振幅頻譜檢測電路(頻譜分析儀)，以及檢測 由該振幅頻譜檢測電路獲得的振幅頻譜中的頂點的頂點保持電路。在這種情況下，控制器 70根據(jù)由頂點保持電路檢測的最大振幅水平計算I0P。圖8是顯示在該眼壓計中設(shè)置溫度和濕度傳感器的情況的示意性的外部視圖。在 種情況下，作為用于在測量環(huán)境中檢測空氣的溫度或濕度的溫度和濕度傳感器90，放置了 溫度傳感器92和濕度傳感器94。溫度和濕度傳感器90的輸出用于校正I0P值。溫度和濕 度傳感器90位于不受被檢查者或檢查者、直射光等等影響的位置，也就是說，位于在測量 期間面對檢查者或被檢查者、或眼壓計的外殼內(nèi)部的位置。另一方面，為了檢測被檢查者的
7眼睛附近的空氣狀態(tài)，傳感器90還可以位于接近探測器10的位置(例如在主單元3的面 對被檢查者的表面上)。傳感器90可以被配置為根據(jù)將要放置該眼壓計的環(huán)境改變其位置。作為選擇，可以設(shè)置多個溫度和濕度傳感器90，以便通過對傳感器的輸出值進(jìn)行 平均來測量空氣中的溫度或濕度，從而提供穩(wěn)定的測量結(jié)果。作為另一個選擇，可以設(shè)置三 個或更多的溫度和濕度傳感器90，以使與傳感器的平均值極大地不同的測定值從平均值的 計算中被去除。該溫度和濕度傳感器90 (溫度傳感器92和濕度傳感器94)被連接到控制 器70。該控制器70根據(jù)來自傳感器90的輸出信號測量空氣中的溫度和濕度并且利用它的 測量結(jié)果計算IOP值。本發(fā)明人通過利用探測器10朝向黑色硅橡膠發(fā)射脈沖波以確定反 射波的振幅頻譜，并且頻率分析反射波的波形。這是確定因溫度和濕度變化而導(dǎo)致的角膜 反射波中的變化。圖9A和9B是顯示根據(jù)溫度和濕度在振幅頻譜的峰值(見圖4B)中變化的圖表。
圖9A顯示在具有恒定濕度的環(huán)境中的溫度變化的結(jié)果。在該實驗中，在濕度保持在65 %并 且溫度以5°C的增量從25°C變化到35°C的情況下檢查反射波。該結(jié)果顯示當(dāng)溫度上升時該 反射波趨向于減弱，并且測量的IOP受溫度改變的影響。圖9B顯示在具有恒定溫度的環(huán)境中的濕度變化的結(jié)果。在該實驗中，在濕度保持 在35°C并且濕度以10%的增量從50%變化到90%的情況下檢查反射波。該結(jié)果顯示當(dāng)濕 度上升時該反射波趨向于減弱，并且測量的IOP受濕度改變的影響。角膜反射波中由濕度 變化導(dǎo)致的改變小于由溫度變化導(dǎo)致的改變。對用于校正在溫度變化的情況下測量的IOP值的方法給出以下說明。超聲波的聲 速表現(xiàn)增長趨勢并且由以下表達(dá)式(1)所表示CAIR = 331+0. 6t (1)其中CAIR表示空氣中的聲速并且t表示攝氏溫度。上述表達(dá)式是表達(dá)式(2)的近似值并且可以表示為cAiR = P^ = ^ixRT-331 + 0.6t
V Pair(2)其中X表示定壓比熱和定容比熱的比率(在空氣的情況下是1.4)，P表示大氣壓 力，P AIR表示空氣密度，R表示氣體常數(shù)(287J/(kg*K))，并且T表示絕對溫度。根據(jù)表達(dá)式⑴和⑵，當(dāng)聲速隨著溫度上升而增加時，可以想到空氣中的聲學(xué)特 性變化?？諝庵械穆曌杩筞AIR由表達(dá)式(3)表示ZAIE = P AIE · CAIE (3)因此，發(fā)現(xiàn)空氣中的聲阻抗趨向于響應(yīng)空氣中的聲速CAIR的變化而增加。當(dāng)認(rèn)為角膜的聲阻抗依據(jù)IOP的增加而變化時，角膜聲阻抗Zc表示為Zc = P c · Cc (4)其中P c表示角膜密度并且C。表示角膜聲速。此處，Cc表示為
其中κ表示角膜容積彈性。因此，Zc表示為
(6)并且發(fā)現(xiàn)Zc因κ而變化。因此，在空氣和角膜之間的邊界處的超聲波的反射率R通過以下表達(dá)式獲得
(7) 并且發(fā)現(xiàn)反射率根據(jù)ZC和ZAIR而變化。那時，ZC是隨IOP而變化的參數(shù)，并且 將根據(jù)ZAIR的改變而改變，使得IOP值的精確度降低。如此，空氣中的溫度被測量和校正。圖10是說明用于通過校正由溫度變化引起的空氣中的聲阻抗中的變化而獲得 IOP值的方法的流程圖。控制器70經(jīng)由探測器10發(fā)射與接收關(guān)于角膜的超聲波并且檢測角膜Ec中的超 聲波的反射率R?？刂破?0進(jìn)一步利用溫度傳感器92測量空氣中的溫度t并且根據(jù)該測 量結(jié)果校正空氣中的聲阻抗ZAIR。溫度測量的時間最好是與超聲波的發(fā)射/接收的時間 相同，或者在該發(fā)射/接收之前或之后。在眼壓計被放置在溫度變化較少的環(huán)境中的情況 下，眼壓計可以被設(shè)置成在眼壓計接通電源并且以預(yù)定的時間間隔(例如每十分鐘)測量 溫度。通過例如發(fā)射機11中的發(fā)射波的振幅頻譜Pi以及接收器13中的反射波的振幅 頻譜Pr確定角膜Ec的反射率R(R = Pr/Pi)。還可以根據(jù)發(fā)射波和接收波的振幅頻譜中的 頂點確定該反射率R。另一個選擇是在假定發(fā)射波的振幅頻譜Pi為已知的情況下確定接收 器13中的反射波的振幅頻譜。當(dāng)測量環(huán)境中的空氣中的溫度t由溫度傳感器92確定時，通過上述表達(dá)式(1)或 (2)計算空氣中的聲速CAIR。在確定聲速CAIR之后，通過使用上述表達(dá)式(3)校正空氣中 的聲阻抗ZAIR。這樣，根據(jù)測量環(huán)境校正空氣中的聲阻抗ZAIR。當(dāng)計算出反射率R并且校正空氣中的聲阻抗ZAIR時，控制器70通過利用上述表 達(dá)式(7)計算角膜Ec的聲阻抗ZC，并且根據(jù)該計算的聲阻抗ZC計算眼睛E的IOP值Pl。 應(yīng)當(dāng)注意，聲阻抗ZC和被檢查者的眼睛的IOP是成比例的關(guān)系，所以IOP隨著ZC變小而變 小并且IOP隨著ZC變大而變大。這樣，控制器70通過利用上述關(guān)系獲得被檢查者的眼睛 的IOP值Pl。利用上述結(jié)構(gòu)，可以獲得正確的IOP值，而不管因溫度變化而導(dǎo)致的角膜反射波 中的變化。根據(jù)測量環(huán)境中的變化可以測量該Ι0Ρ。因為如上所述，溫度變化對IOP值的影 響大于濕度變化對IOP值的影響，所以可以被設(shè)置為如上述說明的僅僅響應(yīng)溫度變化而校正。該校正處理可以與濕度變化相結(jié)合來實施?？刂破?0如上通過使用溫度傳感器 92測量溫度并且還通過使用濕度傳感器94測量在測量環(huán)境中的空氣中的濕度，從而根據(jù) 該測量結(jié)果校正IOP值P1。可以使?jié)穸葴y量的時間與上述溫度測量的時間同步。
這里，IOP值Pl是在與溫度變化有關(guān)的校正之后以及與濕度變化有關(guān)的校正之前 獲得的測量值。存儲器75已經(jīng)預(yù)先存儲了如圖11所示與IOP值Pl和濕度h的組合相對 應(yīng)的校正值Pc(Pl，h)的表格。當(dāng)需要校正時，從該表格中選擇校正值。校正之后的被檢查 者的眼睛的IOP值P2通過P2 = Pl+Pc (PI, h)被計算出來并且顯示在監(jiān)視器8上。當(dāng)上述校正 表要被創(chuàng)建時，例如，在預(yù)定濕度條件下預(yù)先測量具有預(yù)定IOP的模 型眼，并且當(dāng)濕度變化時根據(jù)測量值的偏移量獲得校正值。這在具有不同IOP值的模型眼 上進(jìn)行從而創(chuàng)建每一 IOP值的表格。不僅可以采用上述方法，而且還可以采用以下方法。具體地，顯示反射率R根據(jù)濕 度的變化的回歸表達(dá)式預(yù)先通過利用圖9中顯示的試驗結(jié)果而創(chuàng)建。在通過該回歸表達(dá)式 校正反射率R之后，根據(jù)角膜聲阻抗ZC計算IOP值P2。利用上述結(jié)構(gòu)，可以獲得正確的IOP值，而不管與溫度和濕度增加有關(guān)的角膜反 射波中的變化。這使得能夠根據(jù)測量環(huán)境中的變化進(jìn)行IOP測量。在上述說明中，通過根據(jù)來自溫度傳感器92的輸出信號校正聲阻抗來計算Ι0Ρ， 但本發(fā)明不局限于此?？梢詣?chuàng)建被用來校正濕度變化的校正表。例如，與預(yù)定溫度條件之下 獲得的每個IOP值和每個溫度t的組合相對應(yīng)的校正值的表格被存儲在存儲器75中。控 制器70根據(jù)基于探測器10的輸出而測量的IOP值以及基于溫度傳感器92的輸出而測量 的溫度t計算IOP值。在上述結(jié)構(gòu)中，由溫度和濕度傳感器90測量的溫度t和濕度h可以被顯示在監(jiān)視 器8上。在上述結(jié)構(gòu)中，通過利用溫度和濕度傳感器90間接地計算空氣中的聲速CAIR?？?選擇的是，通過利用聲速傳感器直接地計算空氣中的聲速從而校正空氣中的聲阻抗ZAIR。 作為聲速傳感器，例如，探測器10還被用作聲速傳感器?？刂破?0基于朝向具有預(yù)定IOP 的模型眼發(fā)射的超聲波回到探測器10所需的時間，計算空氣中的聲速。與溫度和濕度變化有關(guān)的上述校正處理可以應(yīng)用于另一個測量方法，只要該方法 通過利用隨被檢查者的眼睛的IOP而變化的角膜反射波的特性和波形來測量Ι0Ρ。例如，可 適用于一種測量方法，該測量方法用于通過分析角膜反射波以檢測入射波的相位和反射波 的相位之間的相位差，并且因此基于該相位差計算反射率，來確定IOP值。為了增加空氣中的傳播效率，探測器10 (超聲波發(fā)射器-接收器)最好是使用空 氣耦合的超聲波探測器，該超聲波探測器用于發(fā)射與接收具有寬頻帶的頻率分量的超聲波 束。例如，產(chǎn)生具有從大約200kHz到IMHz的頻帶的寬頻帶的超聲波。在這種情況下，能 使用弱音助聽器(Microacoustic)提供的BATTM探測器。例如，這種探測器的詳情參見 US5287331 以及 JP2005-506783A。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，空氣中的超聲波的傳播效率可以被提高，此外還大大地減少了回 響噪音的影響。與市場上可買到的壓電超聲波探測器相比較，可以確保非常高的S/N比(大 約100倍或更多)。因此，即使在相對于被檢查者的眼睛的對準(zhǔn)完成的時候的預(yù)定工作距離 很長，也可以以高S/N比檢測振幅頻譜的最大振幅水平，從而能夠以高精度進(jìn)行IOP測量。在上述說明中，基于振幅頻譜的最大振幅水平計算Ι0Ρ?？蛇x擇的是，基于反射波 的最大振幅水平計算IOP。圖12是顯示由探測器10檢測的反射波的聲音強度中的瞬時變化的圖表。在該圖表中，V表示聲音強度而Vp表示聲音強度中的頂點。圖12顯示在使用寬帶且空氣耦合的 超聲波探測器的情況下從探測器10輸出的反射波的聲音強度。
控制器70基于來自探測器10的輸出信號檢測反射波中的聲音強度V的最大振幅 水平(例如，聲音強度的峰值Vp)，然后基于那個最大振幅水平計算Ι0Ρ。其可以被設(shè)置為 檢測包括聲音強度的頂點的在預(yù)定時間中的聲音強度的積算值，作為該最大振幅水平。實驗上證實，聲音強度V的峰值Vp沒有像圖5中顯示的情況那樣，根據(jù)預(yù)定工作 距離(30mm)的偏移量而變化。此外，實驗上證實，溫度和濕度的影響類似于圖9中的影響。具有上述結(jié)構(gòu)，就不需要通過傅里葉分析等等獲得振幅頻譜，因此計算處理可以 簡單化，并且計算軟件、計算電路等等可以簡單化。在從最大振幅水平和被檢查者的眼睛的角膜的聲阻抗之間的關(guān)系中確定IOP的 情況下，可以通過發(fā)射機11中的發(fā)射波的聲音強度以及接收器13中的反射波的聲音強度 確定上述的反射率R。還可以從發(fā)射波和接收波的聲音強度的頂點中確定該反射率。另一 個選擇是，在假定發(fā)射波的聲音強度為已知的情況下確定接收器13中的反射波的聲音強度。在基于聲音強度計算IOP的情況下，基于檢測信號確定Ι0Ρ，該檢測信號包括偏離 中心頻率的頻帶。因此，相對難以確保好的S/N比。因此，更好的是使用上述的寬帶且空氣耦合的超聲波探測器。該結(jié)構(gòu)可以提高空 氣中的超聲波的傳播效率，并且進(jìn)一步大大地減少回響噪音的影響。因此，與市場上可買到 的壓電超聲波探測器相比較，可以確保非常高的S/N比(大約100倍或更多)。即使當(dāng)基于 聲音強度的最大振幅水平計算IOP時，結(jié)果，也可以確保足夠的S/N比。這就能夠基于聲音 強度以高精度進(jìn)行IOP計算。作為探測器10的較佳探測器包括孔15、用于超聲波束的發(fā)射機11和接收器13， 如圖13所示，孔15具有用于被檢查者的眼睛的觀測的足夠的大小，發(fā)射機11和接收器13 被放置在孔15的周圍。觀測光學(xué)系統(tǒng)20被放置在孔15之后。該結(jié)構(gòu)可以確保發(fā)射機11 和接收器13的面積，因此可以增加由探測器10檢測的角膜反射波的檢測信號的S/N比。上述結(jié)構(gòu)還可以設(shè)置有用于將對準(zhǔn)光投射到被檢查者的眼睛的光投射光學(xué)系統(tǒng)、 以及用于接收其反射光的光接收光學(xué)系統(tǒng)，作為檢測光學(xué)系統(tǒng)來檢測工作距離(向前和向 后)方向中的眼壓計的對準(zhǔn)狀態(tài)。例如，如圖14所示，可想得到設(shè)置光投射光學(xué)系統(tǒng)150 和光接收光學(xué)系統(tǒng)155，光投射光學(xué)系統(tǒng)150包括光源151并且配置為傾斜地將目標(biāo)投射到 被檢查者的眼睛上，光接收光學(xué)系統(tǒng)155包括位置檢測元件158并且配置為檢測由該光投 射光學(xué)系統(tǒng)150形成在角膜上的目標(biāo)的圖像。在這種情況下，控制器70基于來自位置檢測元件158的輸出信號檢測工作距離方 向中的對準(zhǔn)狀態(tài)。然后，基于其檢測結(jié)果，控制器70判斷角膜和探測器10之間的工作距離 是否是預(yù)定工作距離并且是否是適當(dāng)?shù)?。這樣，控制器70基于該判斷結(jié)果獲得IOP值。例 如，當(dāng)判斷工作距離是適當(dāng)?shù)臅r候，發(fā)射超聲波脈沖。換句話說，當(dāng)判斷該距離是適當(dāng)?shù)臅r 候，超聲波脈沖被連續(xù)地發(fā)射并且基于獲得的角膜反射波的特性獲取IOP值。控制器70還可以配置成基于檢測結(jié)果進(jìn)行用于控制驅(qū)動部分6的驅(qū)動的自動對 準(zhǔn)并且在監(jiān)視器8的屏幕上顯示引導(dǎo)指示。上述結(jié)構(gòu)使得平穩(wěn)地進(jìn)行對準(zhǔn)以及測量開始操作，從而檢測預(yù)定工作距離中的角膜反射波的最大振幅水平成為可能。 雖然目前已經(jīng)顯示和描述本發(fā)明的較佳實施例，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，該揭示是為了說明，而且可以在不背離附加的權(quán)利要求書中所提出的本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn) 行各種變化和修改。
權(quán)利要求
一種非接觸超聲波眼壓計，用于利用超聲波以非接觸方式測量被檢查者的眼睛(E)的眼壓，其特征在于，包括超聲波換能器(10)，包括將超聲波傳輸脈沖波發(fā)射到所述眼睛的發(fā)射器(11)和檢測來自所述眼睛的超聲波反射脈沖波的接收器(13)，所述換能器被設(shè)置為處于遠(yuǎn)離所述眼睛的位置、并且經(jīng)由空氣介質(zhì)相對于所述眼睛發(fā)射與接收所述脈沖波；和計算部(70)，所述計算部(70)被設(shè)置為基于來自所述超聲波換能器的輸出信號獲得所述反射脈沖波的最大振幅水平、并且基于獲得的所述最大振幅水平測量所述眼壓。
2.如權(quán)利要求1所述的非接觸超聲波眼壓計，其特征在于，所述計算部被設(shè)置為基于 獲得的所述最大振幅水平獲得相對于所述眼睛的所述超聲波的反射率，基于獲得的所述反 射率獲得所述眼睛的聲阻抗，以及基于獲得的所述聲阻抗測量所述眼壓。
3.如權(quán)利要求1所述的非接觸超聲波眼壓計，其特征在于，所述超聲波換能器是發(fā)射 與接收所述脈沖波的寬頻帶的且空氣耦合的換能器，所述脈沖波具有寬頻帶中的頻率分 量。
4.如權(quán)利要求1所述的非接觸超聲波眼壓計，其特征在于，將由所述計算部獲得的所 述最大振幅水平是所述反射脈沖波的振幅頻譜的最大振幅水平和所述反射脈沖波的聲音 強度的最大振幅水平中的一個。
5.如權(quán)利要求1所述的非接觸超聲波眼壓計，其特征在于，進(jìn)一步包括檢測光學(xué)系統(tǒng) (50，55)，用于在工作距離方向中檢測所述眼壓計相對于所述眼睛的對準(zhǔn)狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求1所述的非接觸超聲波眼壓計，其特征在于，進(jìn)一步包括溫度傳感器，所 述溫度傳感器檢測用于測量所述眼壓的環(huán)境中的空氣中的溫度，并且所述計算部被設(shè)置為基于獲得的所述最大振幅水平以及來自所述溫度傳感器的輸出 信號測量所述眼壓。
7.如權(quán)利要求6所述的非接觸超聲波眼壓計，其特征在于，所述計算部被設(shè)置為基于獲得的所述最大振幅水平獲得所述超聲波相對于所述眼睛 的反射率，基于來自所述溫度傳感器的所述輸出信號校正空氣中的聲阻抗，基于獲得的所 述反射率以及空氣中的校正的所述聲阻抗獲得所述眼睛的聲阻抗，以及基于獲得的所述眼 睛的所述聲阻抗測量所述眼壓。
8.如權(quán)利要求6所述的非接觸超聲波眼壓計，其特征在于，所述計算部被設(shè)置為在所 述超聲波換能器發(fā)射所述脈沖波到所述眼睛以及從所述眼睛接收所述脈沖波的同時或之 前或之后，從所述眼壓的測量中所使用的所述溫度傳感器獲得所述輸出信號。
9.如權(quán)利要求6所述的非接觸超聲波眼壓計，其特征在于，進(jìn)一步包括濕度傳感器，所 述濕度傳感器檢測用于測量所述眼壓的環(huán)境中的空氣中的濕度，并且所述計算部被設(shè)置為基于獲得的所述最大振幅水平、來自所述溫度傳感器的所述輸出 信號以及來自所述濕度傳感器的輸出信號測量所述眼壓。
10.如權(quán)利要求6所述的非接觸超聲波眼壓計，其特征在于，所述溫度傳感器被放置于 在測量期間不面對檢查者或被檢查者的位置或被放置于所述眼壓計內(nèi)部的位置。
11.如權(quán)利要求6所述的非接觸超聲波眼壓計，其特征在于，所述溫度傳感器被放置于 所述超聲波換能器附近。
12.如權(quán)利要求1所述的非接觸超聲波眼壓計，其特征在于，進(jìn)一步包括聲速傳感器，所述聲速傳感器檢測用于測量所述眼壓的環(huán)境中的空氣中的聲速，并且所述計算部被設(shè)置為基于獲得的所述最大振幅水平以及來自所述聲速傳感器的輸出 信號測量所述眼壓。
13.如權(quán)利要求12所述的非接觸超聲波眼壓計，其特征在于，所述超聲波換能器還被 用作所述聲速傳感器。
全文摘要
一種非接觸超聲波眼壓計，用于利用超聲波以非接觸方式測量被檢查者的眼睛(E)的眼壓，該眼壓計包括超聲波換能器(10)，該超聲波換能器(10)包含將超聲波發(fā)射脈沖波發(fā)射到所述眼睛的發(fā)射機(11)以及檢測來自所述眼睛的超聲波反射脈沖波的接收器(13)，所述傳感器被設(shè)置為處于遠(yuǎn)離所述眼睛的位置，并且經(jīng)由空氣介質(zhì)相對于所述眼睛發(fā)射與接收所述脈沖波；和計算部(70)，所述計算部(70)被設(shè)置為基于來自所述超聲波換能器的輸出信號獲得所述反射脈沖波的最大振幅水平、并且基于獲得的所述最大振幅程度測量所述眼壓。
文檔編號A61B8/10GK101862207SQ20101015555
公開日2010年10月20日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者三輪哲之, 牧野健一郎, 神出將幸 申請人:株式會社尼德克