JPS5977828A - 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】 本発明は眼科機器特に角膜形状測定装置に関する。角膜
の形状を測定する角膜計は、一般に角膜の曲率、乱視度
、そして乱視軸方向の三要素を測定するために使われる
が、その他コンタクトレンズのベースカーブの検査等に
も使われる。

従来の角膜計の測定方式は、大きくは２つの方式に分け
られる。第１の方式は、検査チャートを角膜に投影し、
その反射像を観察しながら所定の状態になる様、調節し
その調節量から測定値を求めるいわゆる手動式のもので
ある。

第２の方式は、角膜の位置調節のみの手作業を行なうだ
けで、自動的にチャート投影されかつ反射像の位置関係
等から自動的に測定するいわゆる自動式のものである。

しかしながら前者は測定に時間を要し、被検眼が長時間
動きのない固定状態を維持するのは難しく、測定に誤差
が生じやすい。また後者は可動部を有し摩耗、振動等に
よる耐久性に難点があり、機構の構成上、装置が大きく
なること、高価であるという欠点があった。

本発明は如上の点に鑑み、自動的に測定でき、小型かつ
廉価なそして可動部の無い角膜形状側□定装置を提供す
ることを目的とする。

本発明によれば、可動部の無いことにより、測定は瞬時
に行なわれ、被検眼の固定時間は短かくて済み従って測
定精度も向上し、また装置を小型化し、装置の操作性が
向上する。

以下、本発明の詳細な説明する。、第１図は本発明によ
る装置の実施例である。光源１０から発した光は必要に
応じて用意された波長分割光学フィルタ又は拡散板１１
をまた、所定パターンが刻まれた測定指標たるスリット
２０を経て所定のビーム状光束となり更に円形絞り３０
により絞られ光束３５となり、該光束３５けレンズ４０
により光軸（被検眼軸）と平行な光束となりハーフミラ
−５０を透過し所定の位置にある被検眼６０に投光され
、その角膜６１で表面反射される。この反射光はレンズ
７０を経ていわゆるＣＯＤ等のラインセンサ８０に入光
する。被検眼６０の角膜６１で反射する光束６５は角膜
６１の形状、特に曲率が異なることによりその反射角度
が変わり従ってラインセンサ８０に入光する位置が異な
る。角膜６１により反射される反射光６５の光軸とのな
す角度（反射角）θｉとラインセンサ８０の入光位置ｒ
ｆｉ１対１に対応する。従ってこのラインセンサ８０へ
の入光位置を知ることにより被検眼６００角膜曲率を求
めることができる。

前述したハーフミラ−５０は被検眼６０の前眼部を検者
が観察できるためまた位置合せ操作を容易ならしめるた
めのものである。即ち前眼部からの光束は光束５５とし
て図示され、これがハーフミラ−５０により図の下方に
反射されハーフミラ−９０を透過し、レンズ１００によ
りテレビカメラｉｌＯのフェース面（撮像面）１１１に
結像される。該テレビカメラ１１０により撮像された該
被検眼６０の映像は別に用意されたテレビモニタに映し
出される。検者は被検眼６０を直接観察することもでき
るが、このテレビ観察系を用いることで、より容易に、
より正確な位置合せ操作が可能である。

次に被検眼６０の固視法について説明を加える。固視灯
１２０から照射されたスリット１３０からの光はレンズ
１４０により、はぼ平行光となりハーフミラ−９０、ハ
ーフミラ−５０により反射され被検眼６０の角膜、水晶
体により網膜６０ａに投影される。被検者は固視灯より
発する光をみつめることにより測定光学系の光軸と自分
の眼の光軸とを合わせられかつ、眼の固定を容易ならし
める。

第２図に測定指標２０のパターン例を、またこれに対応
したラインセンサ群８０の配列例を第３図に示す。これ
らは第１図の光軸と垂直な平面上に配列される。第２図
に於いて５個の穴２１〜２５が等角度ψ。、等半径ｔ。

の同心円（中心／／ｉ第１図の光軸）状に配置され、こ
れらの穴２１〜２５からの光は第３図に示されるような
位置検出方向が円周方向に直交−Ｊる５個のラインセン
サ８１〜８５に入力される。これらのラインセンサ８１
〜８５はやｔ−ｇ等角度ψｉ１等半径ｔ１の同心円（中
心はやはり第１図の光軸）状に配列される。仁のときψ
０＝ψｉである。一般的に角膜形状は楕円方程式により
表わされ、その各ファクターを求めることにより角膜形
状特性を表現できる。このためには、５点を等角度（ψ
０＝ψ１＝７２°）で配列するのが好ましい。しかしよ
！７簡易に角膜形状を求めるためには５点の位置測定の
代わりに、左右、上下の４点或いは左右又は上下のいづ
れか２点の位置測定で近似的に求めることも可能である
。

このときの配置関係を第４図に示す。４個のラインセン
サ８１′〜８４′の配列は等角度ψｉ′（＝９０°）、
等半径ｔｉ′の同心円状であ！７轟然測定指標２０の穴
位置もこれらに対応して９０°の角度で４個を同心円状
とする。左右、上下いづれか２点のみを用いることも低
コスト簡易型の角膜計を実現するためには有効である。

極端に云えば１点のみでも、より簡易的には可能で、逆
に５点より多いことは、より精度の高い角膜計とするた
めには必要である。

なおラインセンサ８０は受光した微小中光束のその位置
を電気的信号として出力するような例えば１次元ＣＯＤ
であれば、その位置は電気信号の時間的な関係で求めら
れる、また個々のフォトダイオードをその受光面を直線
的に配列した構成のラインセンサでは、受光したフォト
ダイオードに電気イざ号が検出され、これより位置関係
が得られる。

次に曲率半径の求め方について述べる。人眼の角膜曲率
半径は、おおむね６，５ｆｌ〜９．５ｆｉの範囲と云わ
れている。標準的には７．６同根度で、ここでも仮に７
．６　ｖｍを角膜曲率半径の基準とし第５図に示す如く
ラインセンサ８０を配置する。

この場合の基準角膜６２での反射光軸６６は投影光軸５
６となす角を００としラインセンサ８０とは直交させ、
その交点を基点０点、このときの角膜反射点Ｐ点と基点
０点との距離ＰＯをＲ。

とする。また平行投影光５７と投影元軸５６との間隔を
Ｄとする。

いま、被検眼の角膜ＰＡを測定するとき反射光６５の投
影光軸５６とのなす角度をθ１１ラインセンサ８０に入
光する位置ＱＡ＃ｉ基点Ｏ点からｘｉの距離があるとき
、ｒ６を角膜Ｐ点での曲率とすると次式が成立つ。

れ＝　Ｒ６ｔｏ　（θｉ−θＯ）　　　　　・・・・・
・・・・（１）（１）、　（２）式より被検眼のＰ点角
膜曲率半径ｒ６’ｆｉ（８）式中ＤｓＲ□は角膜計の構
造により定まり、πｉはラインセンサ８０の電気信号よ
り得られ従ってＰ点の角膜曲率半径ｒ（が算出される。

第１図にはレンズ７０が被検眼とラインセンサとの間に
挿入されているが、基本的には第５図の構成で十分であ
ることは以上のことにより理解できるであろう。しかし
ながら該レンズにより次のような効果がある。すなわち
、基準角膜６２上、被測定点Ｐとラインセンサ８０の基
点０点のいわゆる測定光軸上で、所定の倍率とＰ点像が
基点Ｏに結像する焦点距離とを有するレンズ７０を挿入
すると、これによりラインセンサ８０の大きさを長手方
向に短かいものを使用できる。又、第６図の如く被検眼
の位置特に投影光軸方向に位置移動しても、被測定点Ｐ
。

Ｐ′はラインセンサ８０上のＱ点に結像する。即ち、ラ
インセンサへとして細密構造の１次元ＣＣＤセンナを使
用可能でかつ装置の小型化が可能となる。また角膜計と
して位置合せなどの操作が容易となり、これは換言すれ
ば測定精度が向上することになる。

この様にして所定の数（例えば５個）のラインセンサ８
０を例えば第３図の如く所定の位置に配置し、各々のセ
ンサ８１〜８５に対応した被測定点に於ける角膜の曲率
半径ｒｉ、〜ｒらを求めることができる。

或いは各ラインセンサ８１〜８５の各々の基点Ｏ５〜０
．からの距離ｚ４．へ・πｉ、を求め、次の楕円方程式
を解くこともできる。

ａｚ＋ｂｌ／＋ｃＺ＋ｄＹ＋ｅＺｍ／＝Ｏ−−・・（４
）楕円方程式（４）に於て、ｘ、１／は町、〜ｚも。

ｔｉ、ψｉ等によって得られ、これを（４）式に代入す
ることにより変数＆ｒ　’Ｑ＋　ｅ＋　ｄｏ　６を求め
ることができることは明らかであろう。従って第７図に
示されるように被検眼角膜面即ちトーリック面の短軸、
長軸及びその軸角度が角膜反射像の形状により算出され
、これにより所望の経線方向の曲率半径を得ることがで
きる。

角膜曲率半径から角膜屈折力を算出できることは言うま
でもない。

次に、本発明の他の実施例について説明を加える。

投影パターンの１例を第２図に示しであるが、ラインセ
ンサうとして使用可能な１次元ＣＣＤは一般に第８図に
その拡大図を示す如く各受光セルは横方向に長い構造を
している。光学的、電気的に絶縁性のある基板２００の
中に光電変換を行う均一な構造、均一な特性を有する多
数のしかも大きさが数１０ミクロンメータの受光セル２
１１−２１６が直線状に配列されている。

このようなラインセンサを使用する場合には測定指標２
０の投影パターンは第９図の如く、横長形状スリン）２
２１乃至２２５が或いは第１０図の如くリング状スリツ
）３２１が有効である。

特に第１０図のリング状スリット３２１は本発明による
装置を製造する際、投影パターン２０とラインセンサ８
０との角度方向の位置合わせ作業を極めて容易にするこ
とに特徴を有する。

投影パターンスリットは一般的に透明ガラス板に不透明
膜を蒸着する方法、不透明金属薄膜をエツチングする方
法等の作り方がある。第１０図には後者の製法時に必要
な支持体３３１．３３２をも図示している。

次に第１１図に第２図の投影パターン２１が、又、第１
２図に第９．１０図の投影パターン２２１゜３２１が各
々第８図の如きラインセンサ８０に受光する例を示す。

また、この例に於けるラインセンサ８０の電気信号波形
を第１３図に示す。

即ちラインセンサ８０の出力アンプ４０１の波形がクロ
ックφ、〜φ４で駆動されている。横軸は時間を示［２
縦軸はクロック電圧及び出力アンプ電圧又は電流波形で
ある。本例ではタイミング２１３０時点が最大ピークを
示しこれを位置情報として用いる。

次に測定光源について説明を加える。第１図に於いては
光源ランプ１０は１つ及びフィルター又は拡散板１１を
用いている。光源ランプ１０はスリット２０のパターン
形状により光量増加のために複数個用いてもよい。また
ランプ自体は白熱ランプでも発光ダイオード或いは指向
性のよいレーザーにても本発明による角膜計を形成する
上で阻害するものではない。フィルターは測定光が可視
光の場合、被検眼にとってまぶしいとき眼の安定性を損
うため、例えば眼に感じない赤外光のみを通す波長分割
フィルターを挿入する。また拡散板はランプ１０の指向
性を減するためのもので特に１個のランプのみを用いる
場合に有効である。上述のフィルタ。及び拡散を１つで
実現せしめることはコストを低減化せしめるであろう。

以上説明したように、本発明による可動部のかい自動角
膜計を実現したことは、装置を小型化することは言うま
でもなく、装置の製造上組立、調整が極めて容易であり
、このために角膜計としての測定精度を向上せしめてい
る。なお測定指標の投影パターンは実施例として記載し
たものに限らず、任意の形状（例えば正方形、三角形等
）で良く、また光位置検出素子も１次元ＣＣＤの他、２
次元ＣＣＤ、　ポジションディテクター等が用いられう
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる角膜形状測定装置の実施例を示
す図、 第２図は投影パターン配置図、 第３図、第４図はラインセンサへの配置図、第５図、第
６図は測定系の説明図、 第７図は角膜反射像とセンサへとの関係図、第８図はラ
インセンサ÷受光部を示す図、第９図、第１０図は投影
パターンの異なる実施例の図、 第１１図、第１２図はラインセンサ士への投影パターン
投影図、 第１３図はラインセンサ、電気回路の出力波形図、 図中、１０１−ｊ光源　　　　２０け測定指標５０はハ
ーフミラ−６０Ｆｉ被検眼 ６１は角膜　　　　　８０はラインセンサ１１０＃″ｉ
デレピカメラ　１２０　Ｈ固視灯１３０Ｖまスリットで
ある。 出願人　　キＹノン株式会社 代Ｊ１１！人　　丸　島　嬢　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　光源と、該光源から発する光を所定のビーム状光
   束とする測定指標手段と、該ビーム状光束を光軸に平行
   となるよう被検眼に投影する手段と、前記ビーム状光束
   の被検眼角膜による反射光を受光する光位置検出手段を
   有することを特徴とする角膜形状測定装置。 ２、　前記光位置検出手段はラインセンサである特許請
   求の範囲第１項記載の角膜形状測定装置。 ３、被検眼角膜と前記光位置検出手段の間に、結像レン
   ズを有する特許請求の範囲第１項記載の角膜形状測定装
   置。 ４、　前記測定指標手段には複数個の開口が設けられる
   特許請求の範囲第１項記載の角膜形状測定装置。 ５、　前記開口は光軸を中心とする円周状に設けられ、
   長手方向が円周方向のスリット形状である特許請求の範
   囲第４項記載の角膜形状測定装置。 ６、　前記開口は光軸を中心とする円周状に設けられる
   スポット形状である特許請求の範囲第４項記載の角膜形
   状測定装置。 ７、前記・測定指標手段にはリング状の開口が設けられ
   る特許請求の範囲Ｉ＠１項記載の角膜形状測定装置。 ８、前記光位置検出手段の検出方向が前記開口の円周方
   向と直交する特許請求の範囲第５項若しくは第６項又は
   第７項記載の角膜形状測定装置。 ９、前記光位置検出手段が光軸を中心とする円周状で少
   なくとも５箇の位置検出部を有する特許請求の範囲第１
   項記載の角膜形状測定装置。