JPH0431253B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、眼科において使用し、角膜表面の曲
率半径を測定する角膜形状測定装置に関するもの
である。

［従来の技術］ 従来の角膜形状測定装置としては、被検眼上に
指標を投影し、その角膜反射像の大きさを光学的
に手動によつて測定する所謂オフサルモメータ、
ケラトメータと呼ばれているものが広く知られて
いる。また、自動的に角膜形状を測定するものと
しては、特開昭58−73335号公報、同58−54927号
公報が知られている。

しかしながら、これらの測定装置には厳密に調
整して配置した複数の一次元位置検出素子と、ア
ライメントのための二次元撮像素子を必要とする
問題点がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上述した問題点を除去し、１
個の二次元撮像素子を位置合わせ及び角膜の形状
計測に共用でき、二次元撮像素子への到達光量又
は二次元撮像素子からの信号の調節が可能な角膜
形状測定装置を提供することにある。

［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、
被検眼角膜に所定指標を投影する指標投影系と、
前記所定指標の角膜反射像を二次元撮像素子上に
結像する結像光学系と、前記二次元撮像素子から
の角膜反射信号に基づいて角膜形状の測定を行う
測定手段と、前記二次元撮像素子からの角膜反射
像信号に基づいて被検眼との位置合わせ状態の検
出を行う検出手段と、角膜形状の測定と前記位置
合わせ状態の検出との間で、前記二次元撮像素子
への到達光量又は前記二次元撮像素子からの信号
を調節する制御手段とを有することを特徴とする
角膜形状測定装置である。

［発明の実施例］ 本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は光学系の構成図を示し、被検眼Ｅの角
膜Ecに対向して対物レンズ１が配置され、この
対物レンズ１の後方には絞り２、撮像素子３が設
けられている。また、対物レンズ１の周囲には第
２図に示すように、LEDや白熱電球から成る４
個の光源４ａ〜４ｄが配置され、これらの各光源
４ａ〜４ｄが配置され、これらの各光源４ａ〜４
ｄと被検眼Ｅの角膜Ecの間には、それぞれ点状
開口を有する指標５ａ〜５ｄが挿入されている。

指標５ａ〜５ｄは光源４ａ〜４ｄにより照明さ
れて被検眼Ｅの角膜Ec上に光束を投影する。４
Ａ〜４Ｄはこの光束の角膜Ecによる反射像であ
り、これらの角膜反射像４Ａ〜４Ｄは対物レンズ
１、絞り２を介して撮像素子３上に結像される。

また、この装置全体は図示しない可動部分の上
に位置され、検者により被検眼Ｅとの位置合わせ
を行うことができるようになつている。また、絞
り２は特開昭61−249432号公報に開示されるよう
に、装置と被検眼との距離の変化に伴う角膜反射
像４Ａ〜４Ｄの大きさの変化を補正して、撮像素
子３上での角膜反射像４Ａ〜４Ｄの像の大きさが
不変となるような方向の主光線、及びこの主光線
を中心とした光束のみを特定して透過させる位置
に配置されている。

第３図は本発明のブロツク回路図であり、撮像
素子３の出力は駆動回路１０を介してフレームメ
モリ１１及び表示器１２に接続され、フレームメ
モリ１１はMPU（マイクロプロセツサユニツト）
１３と接続されている。また、MPU１３の出力
は光源制御回路１４を介して光源４ａ〜４ｄに接
続されている。なお、駆動回路１０はビデオ信号
を行い、フレームメモリ１１はMPU１３からの
制御信号によつて、ビデオ信号をデジタル化して
記憶するメモリであり、表示器１２は例えば
CRTモニタ等のビデオ信号を直接表示すること
ができる、また、光源制御回路１４はMPU１３
からの制御信号により、光源４ａ〜４ｄに供給さ
れる電流量を調整することによつて、光源４ａ〜
４ｄの出射光量を制御するようになつている。

光源制御回路１４をMPU１３から制御信号が
入力すると光源４ａ〜４ｄを発光させ、第１図に
示すように被検眼Ｅの角膜Ecに投光する。そし
て、角膜Ecによる反射像４Ａ〜４Ｄが撮像素子
３上に結像され、結像した画像は駆動回路１０に
おいてビデオ信号に変換され、表示器１２におい
て実時間で表示されると共にフレームメモリ１１
に入力される。MPU１３からフレームメモリ１
１に制御信号が出力されると、フレームメモリ１
１は入力されるビデオ信号をデジタル化して記憶
する。次に、MPU１３はフレームメモリ１１に
記憶されているデジタルデータを基にして演算
し、その結果に対応する制御を行う。

第４図はMPU１３に内蔵されているプログラ
ムのフローチヤート図である。先ずステツプ20に
おいて、MPU１３はフレームメモリ１１を初期
化すると共に、光源制御回路１４に制御信号を出
力して光源４ａ〜４ｄの出射光量を最大にする。
すると撮像素子３には光源４ａ〜４ｄの出射光量
が大きいため、指標５ａ〜５ｄの被検眼Ｅの角膜
Ecによる反射像４Ａ〜４Ｄの他に、拡散反射像
である前眼部像が結像し、表示器１２に表示され
る。ステツプ２１においては、MPU１３は撮像
素子３に結像した画像のビデオ信号をフレームメ
モリ１１に記憶し、ステツプ22においてフレーム
メモリ１１に記憶されている画像データ中の指標
の角膜反射像４Ａ〜４Ｄの個数を計数し、光源４
ａ〜４ｄの個数、即ち４個と比較する。そして、
一致する場合にはステツプ23に進み、一致しない
場合にはステツプ21に戻る。

角膜反射像４Ａ〜４Ｄの個数と光源４ａ〜４ｄ
の個数とが一致しないのは、被検眼Ｅと測定装置
との位置関係が誤つているためであり、検者はこ
こで位置合わせを行うことにより、角膜反射像４
Ａ〜４Ｄと光源４ａ〜４ｄの個数を一致させる。
このようにしてステツプ21、22において、被検眼
Ｅと角膜形状制御装置との位置合わせが行われ
る。

次にステツプ23において、MPU１３は光源制
御回路１４に制御信号を出力し、光源４ａ〜４ｄ
の出射光量を調整し、ステツプ24において撮像素
子３からのビデオ信号をフレームメモリ１１に記
憶する。ステツプ25ではステツプ22と同様にフレ
ームメモリ１１に記憶されている画像データ中の
角膜反射像４Ａ〜４Ｄの個数と光源４ａ〜４ｄの
個数を比較し、一致しているときにはステツプ26
に進み、撮像素子３上に結像している角膜反射像
４Ａ〜４Ｄの照度が適当なレベルであるかどうか
を判断する。これは光源４ａ〜４ｄの出射光量を
調節して、不必要な拡散反射像である前眼部像を
除去し、必要な角膜反射像４Ａ〜４Ｄのみを撮像
素子３上に結像させると共に、角膜反射像４Ａ〜
４Ｄの撮像素子３上における結像位置で高精度で
計測するため、撮像素子３上における角膜反射像
４Ａ〜４Ｄにハレーシヨンやフレアを生じさせな
いためである。更には、角膜Ecの反射率には固
体差があるため光源４ａ〜４ｄの出射光量を調節
して、撮像素子３上における角膜反射像４Ａ〜４
Ｄの照度を適当なレベルにするためである。

ステツプ26において、撮像素子３上に結像した
角膜反射像４Ａ〜４Ｄの照度が適当なレベルでな
いと判断されると、ステツプ23に戻つて改めて光
源４ａ〜４ｄの出射量光量の調整を行い、適当な
レベルである場合にはステツプ27に進む。ステツ
プ27では、図示しない回路からMPU１３に測定
開始信号が入力されたかどうかを調べ、入力され
ていなければステツプ23に戻つて、再び光源４ａ
〜４ｄの出射光量の調整を行う。ステツプ27で測
定開始信号が入力されていればステツプ28に進
み、フレームメモリ１１に記憶されている画像デ
ータを基に、角膜反射像４Ａ〜４Ｄの重心演算を
行い、ステツプ29においてステツプ28で得られた
重心値から角膜Ecの形状を演算によつて求める。
なお、ステツプ28、29における重心を求める演算
及び角膜Ecの形状を算出する演算は公知である
ので説明を省略する。

第５図、第６図は第２の実施例を示し、第３図
に示したブロツク回路図とフレームメモリ１１以
外の部分は第１の実施例と同様の構成とされてい
る。第５図はフレームメモリ１１の構成図であ
り、駆動回路１０の出力が二値化回路２０に接続
され、この二値化回路２０の出力はメモリコント
ローラ２１、二値化メモリ２２を介してMPU１
３に接続されている。また、二値化回路２０に
MPU１３の出力がＤ／Ａ変換器２３に介して入
力され、メモリコントローラ２１にもMPU１３
の出力が接続されている。

このように構成されたフレームメモリ１１にお
いて、二値化回路２０はMPU１３からＤ／Ａ変
換器２３を介して入力される電圧を基準電圧とし
て、駆動回路１０から入力されるビデオ信号を二
値化し、メモリコントローラ２１に出力する。メ
モリコントローラ２１はMPU１３からの制御信
号に同期して、二値化メモリ２２に二値化された
ビデオ信号を記憶する。また、メモリコントロー
ラ２１はMPU１３からの別の制御信号に基づい
て、二値化メモリ２２からMPU１３に二値化さ
れた画像信号を出力する。

次に、この第２の実施例の動作を第６図に示す
フローチヤート図により説明する。なお、第４図
と同一符号のステツプは同一の動作をするものと
する。先ず、ステツプ30においてMPU１３はフ
レームメモリ１１及びＤ／Ａ変換器２３から出力
される基準電圧を初期化し、光源４ａ〜４ｄの出
射光量を最大とする。ステツプ31では、撮像素子
３上に結像する角膜反射像４Ａ〜４Ｄのビデオ信
号を二値化して二値化メモリ２２に記憶し、ステ
ツプ32において二値化メモリ２２の画像信号から
の角膜反射像４Ａ〜４Ｄの個数が光源４ａ〜４ｄ
の個数と一致しているかどうかを調べる。一致し
ていればステツプ33に進み、不一致ならステツプ
３１に戻る。

ステツプ31では、検者は被検眼Ｅと角膜形状測
定装置との位置合わせを行うことによつて、角膜
反射像４Ａ〜４Ｄの個数と光源４ａ〜４ｄの個数
を一致させる。ステツプ33では、光源４ａ〜４ｄ
の出射光量を所定の角膜形状測定用の光量に調節
する。ステツプ34においては、Ｄ／Ａ変換器２３
からの基準電圧を調整し、ステツプ35において角
膜反射像４Ａ〜４Ｄのビデオ信号を二値化し、二
値化メモリ２２に記憶する。ステツプ36では、二
値化メモリ２２の画像信号から角膜反射像４Ａ〜
４Ｄの個数と光源４ａ〜４ｄの個数を比較し、不
一致ならばステツプ30に戻り被検眼Ｅと角膜形状
測定装置の位置合わせを行い、一致すればステツ
プ37に進む。ステツプ37では二値化メモリ２２の
画像信号における角膜反射像４Ａ〜４Ｄの直径を
求め、許容範囲内の直径であればステツプ38に進
む。ステツプ38では図示しない回路からMPU１
３に測定開始信号が入力されたかどうかを調べ、
未入力であればステツプ34に戻り、入力されてい
ればステツプ28、29へ進む。ステツプ28、29では
二値化メモリ２２に記憶されている画像データか
ら角膜Ecの重心及び形状を算出する。

なお、上述した実施例においては、光源４ａ〜
４ｄの出射光量の制御を光源制御回路１４からの
電流量によつて行つているが、光源４ａ〜４ｄと
指標５ａ〜５ｄとの間に光学フイルタや光束絞り
を挿入する機械的な制御によつて行つてもよい。
また、光源４ａ〜４ｄの光量調整は光源４ａ〜４
ｄの点灯数を可変し、消灯した光源には他の光源
の光量をミラー等で伝達するようにしてもよい。
更には、光源４ａ〜４ｄ以外の前眼部観察用とし
て付加的に光源を設けて、これらの光源を組合わ
せることにより光量調整をしてもよい。また、光
源４ａ〜４ｄの出射光量を一定にし、撮像素子３
が感度を電気的に可変なものとしても同様の効果
が得られる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る角膜形状測定
装置は、二次元撮像素子への照射光量とこの二次
元撮像素子の感度を相対的に調整することによ
り、１個の二次元撮像素子を用いて被検眼との位
置合わせ及び角膜形状の測定を行うことが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る角膜形状測定装置の実施例
を示し、第１図は第１の実施例の構成図、第２図
は光源の配置図、第３図はブロツク回路構成図、
第４図は第１の実施例のフローチヤート図、第５
図は２の実施例のブロツク回路構成図、第６図は
第２の実施例のフローチヤート図である。 符号１は対物レンズ、２は絞り、３は撮像素
子、４ａ〜４ｄは光源、５ａ〜５ｄは指標、１０
は駆動回路、１１はフレームメモリ、１２は表示
器、１３はMPU、１４は光源制御回路、２０は
二値化回路、２１はメモリコントローラ、２２は
二値化メモリ、２３はＤ／Ａ変換器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検眼角膜に所定指標を投影する指標投影系
   と、前記所定指標の角膜反射像を二次元撮像素子
   上に結像する結像光学系と、前記二次元撮像素子
   からの角膜反射信号に基づいて角膜形状の測定を
   行う測定手段と、前記二次元撮像素子からの角膜
   反射像信号に基づいて被検眼との位置合わせ状態
   の検出を行う検出手段と、角膜形状の測定と前記
   位置合わせ状態の検出との間で、前記二次元撮像
   素子への到達光量又は前記二次元撮像素子からの
   信号を調節する制御手段とを有することを特徴と
   する角膜形状測定装置。 ２ 前記制御手段は前記指標投影系の被検眼角膜
   への照射光量を調整するようにした特許請求の範
   囲第１項に記載の角膜形状測定装置。 ３ 前記制御手段は前記指標投影系の光路中に光
   学フイルタを挿脱することによつて被検眼角膜へ
   の照射光量を調節するようにした特許請求の範囲
   第１項に記載の角膜形状測定装置。 ４ 前記制御手段は前記指標投影系の光路中に可
   変絞りを配置することによつて被検眼角膜への照
   射光量を調節するようにした特許請求の範囲第１
   項に記載の角膜形状測定装置。 ５ 前記位置合わせ状態の検出の際に、前記二次
   元撮像素子に結像する前記角膜反射像が所定の位
   置になると、自動的に角膜形状の測定に移行する
   ようにした特許請求の範囲第１項に記載の角膜形
   状測定装置。