本发明涉及一种以非接触方式测量眼球的物理性质的眼球物理性质测量装置，尤其涉及一种能够测量眼球的眼压、眼球表层组织的材料力学特性等来作为该物理性质的眼球物理性质测量装置。
背景技术：
1、以往，作为眼压的非接触式测量装置，已知一种非接触式眼压计，该非接触式眼压计向眼球吹空气流，使角膜以非接触的方式变形，同时对吹出(吹气，air puff)空气流的喷出压进行绘制，并根据角膜变得扁平时的空气喷出压，计算与使用被用作标准眼压测量的接触式压平眼压计测量出的比较测量值之间的相关性，由此得到眼压值。
2、例如，作为被检测眼睛的角膜的力学特性测量及眼压测量，通过吹气来向内推压角膜使角膜变形，由此角膜形成暂时的扁平形状，将该扁平点称为检测第一压平点。角膜进一步凹陷并达到最大变形后，在恢复到原来的形状的过程中，再次通过扁平面，将其称为第二压平点。
3、在专利文献1中，提出了一种眼压测量，该眼压测量在该角膜形状变化过程中随着时间变化对空气喷出压进行绘制，测量压平点处的空气喷出压，并根据第一压平点和第二压平点处的空气喷出压求出眼压，由此减小角膜的刚性对测量值的影响。
4、在专利文献2中，还提出了一种眼压测量及解析角膜的力学材料特性的系统，该系统利用基于沙姆排列的照明和拍摄照相机，对角膜的扁平过程进行摄影来作为角膜断层图像，测量角膜的压平半径和自由振动，由此减少角膜的刚性对测量值的影响。
5、另外，作为非接触式眼压计的方法，已提出了几种方法来作为超声波式(声音辐射压力式)的非接触式眼压计，该超声波式(声音辐射压力式)的非接触式眼压计将超声波照射到角膜上，通过超声波的声压来使角膜变形或使角膜振动，从而测量眼压。例如，专利文献3提出了一种系统，该系统通过由超声波照射产生的声音辐射压力来使角膜变形，并检测其变形量来测量眼压。在专利文献4中，提出了一种系统，该系统向眼球照射由参量扬声器产生的强力超声波，对眼球施加振动，通过对已照射的超声波的振动频率进行调制来检测眼球的固有振动，以测量眼压。在专利文献5中，提出了一种系统，该系统检测照射在眼球上的超声波从眼球表面反射的反射波，并根据反射波相对于照射波的相移量，以求出眼压。
6、现有技术文献
7、专利文献
8、专利文献1：美国专利公报第7909765号
9、专利文献2：日本专利第5314090号公报
10、专利文献3：特开2020-5679号公报
11、专利文献4：第6289040号公报
12、专利文献5：日本专利第5505684号公报
13、专利文献6：特开昭61-8592号公报
14、专利文献7：特开平3-60629号公报
15、专利文献8：特表平8-507463号公报
16、专利文献9：特开2000-60801号公报
17、专利文献10：特公平6-59272号公报
18、专利文献11：特开2011-50445号公报
19、专利文献12：特开2012-5835号公报
20、非专利文献
21、非专利文献1：direct experimental observation of the crossover fromcapillary to elastic surface wave on soft gels，october 1998physical reviewletters，volume 81number 15，francisco monroy and dominique langevin
22、非专利文献2：surface-wave modes on soft gels，the journal of theacoustical society of america，december 1998，y.onodera and p.k choi
23、非专利文献3：利用表面波调查柔软物质日本音响学会志56卷6号(2000)pp.445-450，崔博坤
24、非专利文献4：optical coherence elastgraphy assesment of cornealviscoelasticity with amodified rayleigh-lamb wave model，jounal of themechanical behavior of biomedical materials，66(2017)87-94，zhaolong han等
技术实现思路
1、发明要解决的课题
2、但是，在专利文献1及专利文献2这样的利用吹气使角膜变形以进行测量的系统中，无法避免因吹气射出时产生声音或因吹出空气而对被检测者造成的不适感。另外，由于吹气，使得泪液等位于眼表面上的附着物飞散，从而具有成为周围的感染源的危险性。
3、进而，在为上述超声波激振类型的情况下，为了检测角膜的变形或振动，激励眼球振动所需的超声波输出较大。因此，作为激振用超声波振荡装置，在专利文献3的实施例中，使用郎之万(langevin)型的强力振子来提高超声波的声压。在专利文献4中，需要使用具有非常多的超声波振子阵列的参量扬声器来获得强力的超声波功率。在专利文献5中，需要通过声透镜高效地对超声波进行照射。为了获得强力的超声波功率，激振用的超声波振荡装置变大，在被检测眼睛的前方且附近需要比较大的配置空间，在专利文献3、4、5中的任一示例中，均对实现测量时针对被检测眼睛的对准检测机构与用于拍摄眼球图像的拍摄装置的并存等装置带来了很多限制。
4、另外，在这些超声波激振类型的非接触眼压计中，向眼球照射激振用超声波的焦点位置与眼球振动或角膜变形量的检测位置在眼球上大致一致。其原因在于，由于对由于眼球的变形或振动而产生的位移或振幅的大小、或者激振超声波的反射波由于眼球振动而发生了相位位移的位移量均进行了测量，因此，在激振用超声波照射位置与振动或位移的检测位置为相同位置的情况下，检测灵敏度最高，检测精度被最优化。
5、因此，为了使激振用超声波照射的焦点位置与检测装置的检测位置大致一致，优选配置为将激振用超声波的照射轴与检测的检测轴为同轴。或者，在不能为同轴的情况下，由于使激振用超声波相对于眼球表面倾斜地射入，因此激振效率变低。由此，需要通过以更强力输出激振用超声波，来弥补测量灵敏度的降低。
6、另外，所述超声波照射的焦点位置与所述检测位置大致一致会导致装置相对于被检测眼睛的对准偏差和被检测眼睛的固视偏差，这些偏差与所述激振用超声波照射位置与检测位置的不一致有关，测量值容易产生偏差。由于所述激振用超声波未照射到眼球上的适当位置，因此眼球振动的振幅和眼球变形的位移变得较小且不稳定，并且由于检测用信号也会变弱且不稳定，因此测量变得不稳定，不能得到可靠性高的测量值，如测量值出现偏差等。
7、而且，在专利文献3和专利文献4中，由于根据位移的大小和共振点的振幅的大小来检测眼压，因此若振动和位移的检测装置也未对准在适当的位置上，则检测灵敏度下降，不能稳定地得到检测信号，因而不能得到准确的振幅和位移量。这在测量振幅和位移量的情况下是致命的因素，降低了测量结果的可靠性。
8、本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种非接触式眼球物理性质测量装置，该非接触式眼球物理性质测量装置不是现有的基于眼球或角膜本身的振动或位移、或者基于由振动引起的相位的变化的装置，而是能够使用以非接触的方式在眼球表面上的规定位置处产生的表面波来测量眼压及眼球表层组织的材料力学特性的物理性质(眼组织的杨氏模量和剪切弹性模量、粘性系数等)的装置。
9、解决课题的手段
10、为了达成上述目的，本发明是一种非接触式眼球物理性质测量装置，其特征在于，具备：激励单元，所述激励单元使用照射波激励眼球上的至少一个以上的激励点，以在作为被检测眼睛的眼球表面上产生表面波；检测单元，所述检测单元在与所述激励点不同的眼球上的至少一个以上的检测点上，检测所述激励单元中产生的表面波；表面波处理单元，所述表面波处理单元解析由所述检测单元检测到的表面波；以及眼球物理性质计算单元，所述眼球物理性质计算单元基于所述表面波处理单元中的解析结果，计算眼球的物理性质。
11、在该眼球物理性质测量装置中，优选的是，所述表面波处理单元确定表面波的相位变化和延迟时间中的至少一方；所述眼球物理性质计算单元基于该表面波的相位变化和延迟时间中的至少一方，确定该表面波的相位速度及群速度中的至少一方，并且基于该表面波的相位速度和群速度中的至少一方，计算眼球的物理性质。
12、在该眼球物理性质测量装置中，优选的是，由所述激励单元发出的照射波是基本频率为20khz以上且200khz以下的空中超声波的连续波、或该空中超声波的10波以上的突发波。
13、在该眼球物理性质测量装置中，优选的是，还具备调制单元。所述调制单元利用200hz以上且100khz以下的调制频率对所述空中超声波进行振幅调制，所述调制频率低于所述空中超声波的基本频率。
14、在该眼球物理性质测量装置中，优选的是，所述激励单元发出的照射波是由基本频率为50khz以上且50mhz以下的相干光或非相干光的光源产生的连续脉冲光，所述眼球物理性质测量装置还具备调制单元，所述调制单元利用200hz以上且100khz以下的调制频率对所述脉冲光进行振幅调制；所述调制频率低于所述脉冲光的基本频率；所述激励单元连续照射经所述调制单元以低于所述脉冲光的基本频率的频率进行振幅调制后的振幅调制连续脉冲光，或者照射该振幅调制连续脉冲光的10个周期以上的突发波。
15、在该眼球物理性质测量装置中，优选的是，所述激励单元产生经所述调制单元进行振幅调制后的频率为20khz以上且50khz以下的表面张力波或泄漏表面张力波作为表面波，所述眼球物理性质计算单元基于该表面张力波或泄漏表面张力波的相位速度、在一体化形成或分体形成的测量装置中测量出的被检测眼角膜的曲率、以及下述(计算公式1)或(计算公式2)，求出作为所述物理性质的表面张力，并且，基于下述(计算公式3)计算眼球的眼内压。
16、[计算公式1]
17、
18、其中，cc为表面张力波的相位速度，γ为表面张力，ρ为密度，ω为表面波的角频率。
19、[计算公式2]
20、
21、其中，clc为泄漏表面张力波的相位速度，γ为表面张力，ρ为密度，μ为剪切弹性模量。
22、[计算公式3]
23、
24、其中，pi：内压(眼内压)，po：外压(大气压)，γ：表面张力，r：表面曲率(角膜曲率)。
25、优选的是，所述激励单元产生经所述调制单元进行振幅调制后的频率为200hz以上且5khz以下的瑞利波或瑞利-兰姆波作为表面波，所述眼球物理性质计算单元基于该瑞利波或瑞利-兰姆波的相位速度以及下述(计算公式4)至(计算公式6)，计算作为所述物理性质的剪切弹性模量、杨氏模量或粘性系数。
26、[计算公式4]
27、
28、e＝2μ(1+v)
29、其中，μ为剪切弹性模量，e为杨氏模量，ν为泊松比。
30、[计算公式5]
31、
32、其中，cr为瑞利波的相位速度，μ为剪切弹性模量，ρ为密度，ν为泊松比。
33、[计算公式6]
34、
35、μ*＝μ+iωη
36、
37、
38、其中，cp：瑞利-兰姆波的相位速度，ρ：角膜的密度，ρf：水的密度，d：角膜厚度×1/2，k：表面波的波数，ω：表面波的角频率，μ：剪切弹性模量，η：粘性系数，cf：水的声速。
39、在该眼球物理性质测量装置中，优选的是，所述检测单元使用基于超声波反射法、光学三角法、光学多波长同轴光线的共焦点方式、光外差方式的傅里叶域光干涉仪进行的相位检测、或基于激光多普勒干涉仪进行的振动检测，来检测表面波。
40、在该眼球物理性质测量装置中，优选的是，以使所述激励单元的照射轴与所述检测单元的检测轴的交点同角膜的曲率中心一致的方式配置所述激励单元和所述检测单元。
41、在该眼球物理性质测量装置中，优选的是，还具备角膜曲率测量功能，所述角膜曲率测量功能测量沿着从所述激励单元中的激励点至所述检测单元中的检测点的角膜前表面曲率。
42、在该眼球物理性质测量装置中，优选的是，还具备测量功能，所述测量功能通过光切断法，测量沿着从所述激励单元中的激励点至所述检测单元中的检测点的角膜前表面曲率及角膜厚度。
43、为了达成上述目的，本发明是一种非接触式眼球物理性质测量方法，其特征在于，包括：激励步骤，所述激励步骤使用照射波激励眼球上的至少一个以上的激励点，以在作为被检测眼睛的眼球表面上产生表面波；检测步骤，所述检测步骤在与所述激励点不同的眼球上的至少一个以上的检测点上，检测所述激励步骤中产生的表面波；表面波处理步骤，所述表面波处理步骤解析通过所述检测步骤检测到的表面波；以及眼球物理性质计算步骤，所述眼球物理性质计算步骤基于所述表面波处理步骤中的解析结果，计算眼球的物理性质。
44、发明效果
45、本发明所涉及的非接触式眼球物理性质测量装置具备：激励部，所述激励部使用照射波激励眼球上的至少一个以上的激励点，以在作为被检测眼睛的眼球表面上产生表面波；检测部，所述检测部在与激励点不同的眼球上的至少一个以上的检测点上，检测激励部中产生的表面波；表面波处理部，所述表面波处理部解析由检测部检测到的表面波；以及眼球物理性质计算部，所述眼球物理性质计算部基于表面波处理部中的解析结果，计算眼球的物理性质。根据该结构，在本发明中，能够在不使眼球本身或角膜本身产生振动位移的情况下，通过由激励部有意产生的眼球上的表面波来测量眼压等。试验对象在眼压等的测量中不会产生不适感，并且能够不受波形的振幅的影响而进行稳定的测量。另外，通过将激励点与检测点分开，能够简单地配置观察光学系统和对准光学系统。