JPS5854927A - 角膜形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、眼科測定とりわけ被検眼の角膜形状測定の測
定方法及び測定装置に関する１、角膜の形状を測定する
角膜計は、角膜屈折力、角膜乱視度、角膜乱視軸方向を
測定するのく用いら査等にも使用される。

従来のオフサルモメータ、ケラトメータでは指標を被検
眼角膜に投影し、その角膜反射像の大きさを顕微鏡を用
いて観察し、プリズム等の光学部材を移動することで、
その移動量から角膜屈折力を求めていた。

しかし、この方法では測定に時間がかかり、被検眼の動
きによる誤差が生じることが大きな問題であった。

ところで、一般に角膜は各経線方向で一様な曲率をもた
ないため、角膜反射像は楕円形状となるがこの楕円を特
定するため、従来、３経線方向での各最大値を測定する
ことにより求めることが知られている。これは、角膜の
中心部をトーリック面とみなした時に角膜曲率の経線方
向の変化が正弦波的とみなすことができることを利用し
たものである。しかし３経線方向測定では、アライメン
ト精度を高くすること、すなわち測定光軸と被検眼光軸
とを、はぼ一致させる必要があった。

本発明は、如上のアライメント精度を上げることなく、
また被検眼の角膜形状を短時間のうちに測定できる新規
な？！１定方法及び測定装置ｔを提供することを目的と
する。この目的は、予め定められた位置に設けられる少
なくとも３ｉＪの一次元イメージ七ンサを用いて、角膜
反射１を検出し、検出される６点の交点位置座標のうち
５点を用いて角膜反射像の楕円形状を算出することによ
り達成される。

以下、添附する図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図、１２図は各々本発明装置の第１実施例の縦所面
図、横断面図である。１はリング状スリットで、各経線
方向で幅の狭い開口を有し、リング状ストロボ２で照明
される。

ここでリング状ストロボ２は測定光軸を中心として円周
方向の発光部を有する。３はドーナ。

ッ状のコリメーティングレンズで任意の経線方向の断面
で屈折力を有し、経線方向と直角な方向すなわち円周方
向では屈折力を持たない。

リング状スリット１はコリメーティングレンズ３からそ
の焦点距離だけ隔てて配置される。

これにより経線方向の断面内で、コリメーティングレン
ズ３から出友光は平行光に変換され被検眼の角膜町を照
明する。なお投影指標としてリング状スリット以外のも
のでも良い　１／はリング状スリット１０角膜Ｉ！ｃに
よる反射儂であや、角膜ｌｃからの反射光は％あたかも
反射＊　１／から発する如く投影レンズ５へ向けて反射
され、投影レンズ５を通過した光束は、絞り板４を介し
て１次元イメージセンサ９（以下センナという）の検出
面上へ１′として結儂される。

絞り板４は、第３図に示されるように光軸から偏位し九
５個の円形開口を有し、光軸方向投影レンズ５の焦点位
置近傍で、５光束に分離できるような位置に設けられる
。５つの円形開口を通過する光束は、後述する楔プリズ
ム７により５つのセンサ９に導かれる。

ここで注意すべきは％第４図に示されるように光軸方向
から眺めて光軸からの各測定経線方向（ｙ方向）と、対
応する開口中心方向（一方向）とが直交していることで
ある。すなわち測定経線方向で、光学系はテレセントリ
ック系を構成する。これにより各測定経線方向で５円形
間口の中心を通過する光＊ｈ、角膜Ｅ０かも光軸に平行
となるように反射する光線となる。絞り開口を光軸上に
設けないのは、各センサへ偏向されるべき光束を分離す
る丸めで！りす、各開口中心が光軸から偏位しているた
めに、一方向すなわちｙ方向のみテレセントリック系で
、これと直交するＸ方向には非テレセン）　リック系と
なるが、ｙ方向の測定に際してｙ方向の倍率誤差を除去
する意味で一方向テレ七ントリック系は有用である。す
なわち如上の５個の開口により対応する各経線方向でテ
レセントリ、り系となり、被検眼との距離（作動距離）
が最適値から若干ずれても像のぼけこそあれ、儂の大き
さが変わらず測定誤差とならない。、＊プリズム７は絞
り板４の各開口を通過する光束を対応する各１次元イメ
ージセンサ９に偏向するためのもので、この楔プリズム
７を通過することによって角膜反射虐１′の投影レンズ
５による投影膚ｌ′はｓｓ’ｍに分離される。

楔プリズム７は光束を偏向させる方向が第２図に示され
るようにセンサ９の検出方向に直角になるように配置さ
れる。これはプリズムによる色収差がセンサ９上で最も
少なくするとともに既述したように測定点を含む経線方
向の断面内で、テレセントリック光学系にする丸めであ
る。

なお楔プリズム７は第５図に示される如く、周辺が厚く
なるように放射状に５つのプリズムを貼ばわせている。

君１図で８は絞り板４の開口を各センサ９ａ〜９Ｃの検
出面上に結像する円柱レンズで、これによって、まつ毛
等で角膜反射像１′の一部が、かくされてもまわりの光
をセンサ９上に集光し情報を得ることができる。この円
柱レンズ８はセ／すの検出方向に屈折力を持たず、これ
と垂直方向に屈折力を持ち各センサ９ａ〜９ｅに対応し
て５箇、各センナの検出方向ＫｓＦ−行に設けられる。

とζろでセンサとしては、ＭＯ８，、ＣＯＤ等の撮儂素
子の他ボジシ、ンディテクター等の位置検出素子等が用
いられる。

第６図（Ａ）はセンサの配置図であり、角膜投影＠ｘ’
ａ〜１′ｃとセンサ９ａ〜９ｃの相対関係を示す。セン
サ９ａに関しては測定経線方向（ｙ方向）と平行に、す
なわち対応する絞り開口中心と光軸を結ぶ方向（Ｘ方向
）に直交するように投影前Ｉ’ｍの中心に向けて、投影
前１′１と１点で交わるように設けられる。他のセンサ
９ｂ〜９ｃについても同様に対応する測定経線方向と平
行に設けられる。

しかし各センサの配置位置は、これに限らず任意の特定
された位置で用いる仁とが可能である。

如上の位置検出によシ第６図（Ｂ）に示されるような対
応する５点Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｒの座標が測定されること
となり、これより角膜反射前１′の楕円形状が求まる。

なお、第１図に示されるように観察しながら、アライメ
ント、作動距離合わせをするため、グイクロイックミラ
ー６によって光路を波長分割し、リレーレンズ１０を介
して前眼部を撮像管１１に結１象できるよう、前眼部は
発光ダイオード１２によって照明されている。

第７図は、角膜反射１１′の楕円形状より角膜曲率半径
Ｒを算出する説明図である。

照明光線と測定光軸との為すへ度をθ、角膜ところで本
発明を用いれば、被検眼の光軸と測定光軸がずれても５
点の交点の座標を抽出し、これより角膜反射像１′の形
状を算出することができ、従来の３経線方向最大寸法測
定に比べ、アライメント精度を上げる必要がない。

第８図は本装竜の測定は号処理の一実施例を示すブロッ
クダイアグラムである。

角膜反射ｙＪ１’はセンサ９ａ〜９ｅ上に分離して投影
され、その儂の明暗がセンナに記憶される。

＠８図で、まずチャンネル選択信号３３でアナログ・マ
ルチプレクサ２２をａチャンネルに選択させ、センナ続
出し信号３２ａをセンサドライブ回路２０ａ　Ｋ加え、
センサ９！に記憶されている明暗に応じたアナログ信号
３１を取出し、２１Ｍで増幅し、アナログマルチプレク
サ２２を通りサンプルホールド２３とアナログ・デジタ
ル変換器２４でデジタル信号２５に変換し、リードライ
トメモリー２８に記憶される。同様にセン？９ｂ〜９４
１の情報もチャンネル選択信号３３とセンサ読出信号３
２ｂ〜３２ｅを順次切換えてアナログデジタル変換し、
リードライトメモリー２８に記憶される。なお２７はリ
ードオンリメモリーであるこの情報を元にしてセンサ９
ｍ−９ｅ上のどの位置が最も明るいかをマイクロコンピ
ュータ−２６で算出して第６図（Ｂ）における角膜反射
像１′の光軸を原点と１．九５つのｘ、Ｙ座標が得られ
る。

いまこの座標をＸａ　−Ｘｅ　、　Ｙａ　−Ｙｅとする
と。

移動と回転移動により”／ａ；　＋　’／”／ｂ’　＝
　１の形にする。

これより楕円の長径、短径９回転角を求め、演算を施し
て角膜の曲率半径、屑折力、乱視度。

乱視軸を算出し、数字表示器２９あるいはプリンター３
０に結果が出力される。なお３１はストロボ駆動回路、
３２はリング状ストロボ、３４はセンサからの情報をＡ
／Ｄ変換した後の信号である。−１１，８＋ｙＡの実施
例における測定時間は、角膜反射ｌがセンサ９ａ〜９ｃ
に記憶される時間に等しい。これはリングストロボ２の
発光によるものであるから数ミリ秒である。このように
本発明によれば、短時間のうちに角膜形状を測定するこ
とができる。

第９図は、他の実施例の図で、摩を分離するのに半透鏡
を使用したものである。

半透＊　１３ｂ　、　１３Ｃによって光路は、３つに分
割される。

すなわち角膜反射像１′からの光束は、投影レンズ５．
絞り板４′、プリズム７′を通過した後、センサ９ａへ
は半透鏡ｘａｃ　、　１３ｂを透過して。

またセンサ９ｂへは半透鏡１３ｃを透過し、半透鏡１３
ｂで反射して、ｉ九センサ９ｃへは半透鏡１３Ｃで反射
されて向かう。ここで絞り板４′には。

第１０図に示されるよりな一経線方向での開口４／、　
、　４／ｂが設けられており、各開口を通過した光束が
対応するプリズム７’ａ　、　７’ｂ　Ｋよって、同一
経線方向く光束を偏向する。

センサ９ａ＊　９ｂ、　９Ｃは例えば第１１図のように
相互に平行に設けられ、分離した角膜反射像により検出
される６点の交点のうち５点を抽出する。ζこで、被検
眼の光軸と測定光軸がずれても５点の交点の座標が抽出
でき、アライメント精度が悪くても測定が可能となる。

ここで角膜反射像１′の形状算出について述べる。

第１２図（Ａ）に示されるように、儂面上でプリズム７
′による偏向量をＨとするとき２つの儂に狭まれた長さ
ｙを測定すれば所定経線に平行な方向での長さＹ、　−
）　Ｙ、は、次式を満たす。

ｈ＋為＝ｙ＋ｎ これより第１２図（Ｂ）に示される点ＡＩ、Ｂｌ。

Ｃ１の座標がわかれば、ｙの読み取りよりＡ２゜Ｂ２．
Ｃ２の座標がわかる。なおＡｌ、Ｂｌ、Ｃ１は、１次元
センサにより相対座標が読み取れる。この交点Ａ１．Ｂ
ｌ、Ｃ１，ム２．Ｂ２．Ｃ２の６点のうち任意の５点を
抽出して演算することにより、前述の楕円の方程式が鴫
ける。なおセンサ９ａ〜９Ｃは互いに平行に設けること
なく、任意の位置関係で設定することが可能である。

を九、センサの寸法が大きくとれれば＄１３１１に示さ
れるように１角膜反射儂１′をプリズムで分離すること
なく、そのまま検出し、交点６点のうち５点を抽出して
角膜形状を測定すること−が可能である。

なお本発明において、６点目を用いて精度を確かめるこ
ともできる。ま九楕円形状の算出は電気的自動演算によ
らず、肉眼観察により行なうことも可能である。

以上、本発明によれば５点検出により短時間のうちに角
膜形状の測定ができ、またアライメント精度を高める必
要がまく、眼の動きによる測定誤差を防ぐことができ、
視線の安定しない老人、子供の測定も容易となる。

【図面の簡単な説明】

＠１図、第２図は、本発明装置の第１実施例における縦
断面図、横断面図。 第３図は、絞シ板の図。 ＠４図は、一方向テレセン）　ＩＪフック学系の説明図
。 第５図は、プリズムの説明図。 第６図（Ａ）は、センサと角膜投影儂との相対図。 第６図（Ｂ）は対応する角膜反射儂の測定位置の説明図
。 第７図は、角膜曲率半径算出の説明図。 第８図は、信号処理系のブロックダイアダラム。 第９図は、本発明装置の第２実施例の図。 第１０図は、絞り板の図。 第１１図は、センサと角膜投影儂との相対図。 第１２図（Ａ）　（Ｂ）は、楕円形状演算の説明図。 １ｇ１３図は１本発明装置の第３実施例の図。 図中。 ｌはリング状スリ、ト １′は角膜反射儂 ２はリング状ストロボ ３はドーナッツ状のコリメーティングレンズ４．４′は
絞り板 ５は投影レンズ ６はダイクロイックミラー ７は楔プリズム ８は円柱レンズ ９は１次元イメージセンサ １０はリレーレンズ １１＃ｉ撮儂管である。 出　願　人　　キャノン株式会社 代　理　　人　　　丸　　島　　−− 第１ろ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　所定指標を被検眼角膜に投影し、該指標の角
   膜による反射像の形状より、角膜形状を測定する方法に
   おいて、前記角膜反射像の少なくとも５点の位置座標を
   検出し角膜反射像の楕円形状の一般式を算出して角膜形
   状を求めることを特徴とする角膜形状測定方法。 （２）所定指標を被検眼角膜に投影し、該指標の角膜に
   よる反射像の形状より角膜形状を測定する装置において
   、前記反射像からの光束を少なくとも５箇に分離する儂
   分離手段と１分離され友像を検出する少なくとも３箇の
   一次元位置検出手段と、前記角膜反射像を該−次元検出
   手段の検出面に投影する納置光学系とを有し、検出され
   る少なくとも５点のうち、５点を用いて角膜反射源の形
   状を求めることを特徴とする角膜形状測定装置。 （３）　　前記儂分離手段は、少なくとも５光束に分離
   する絞り手段と、峡分離された光束を対応する一次元位
   置検出手段へ偏向させる光束偏向手段である特許請求の
   範囲第２項記載の角膜形状測定装置。 （４）前記絞り手段の各開口中心位置を通過する角膜反
   射光が、測定光軸と平行である特許請求の範囲第３項記
   載の角膜形状測定装置。 （５）　　前記絞り手段が光軸方向、前記結儂光学系の
   焦点位置に設けられ、各開口中心位置が光軸と直角面内
   で光軸より偏位する特許請求の範囲＠４項記載の角膜形
   状測定装置。 （６）前記−次元位置検出手段はその検出方向が、対応
   する絞）開口中心と光軸を結ぶ方向に直交する特許請求
   の範囲第５項記載の角膜形状測定装置。 （７１ｉ！ｍ記所定指標がリング状の発光部を有し、被
   検眼角膜に対し光軸を含む測定面内で平行光で入射する
   特許請求の範囲＠２項記載の角膜形状測定装置。 （８）光路中、前記−次元位置検出手段の中部に。 該検出手段の検出方向に屈折力をもたない円柱レンズを
   有する特許請求の範囲第２項記載の角膜形状測定装置。 （９）　　前記円柱レンズは、絞９開口を一次元位置検
   出手段に結偉する特許請求の範囲第８項記載の角膜形状
   測定装置。 ｉｌｌ　　前記像分離手段が半透鏡である特許請求の範
   囲第２項記載の角膜形状測定装置。 ａυ　前記−次元位置検出手段が３箇、相互に平行に設
   けられる特許請求の範囲第１０項記載の角膜形状測定装
   置。 員　光路中に半透鏡を有し、該半透鏡からの光束を観察
   光学系へ導く特許請求の範囲第２項記載の角膜形状測定
   装置。