JPS6266831A - 眼科用測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、被検眼角膜の反射率の差に影響されることな
く角膜形状を精度良く測定し得る角膜形状測定装置に関
するものである。

［従来の技術］ 一般にこの種の装置においては、照明光源としてキセノ
ン放電管から成るストロボが用いられ、このストロボに
一定のエネルギを入力して発光させ、所定の指標を照明
し、この指標を被検眼角膜−に投影することにより角膜
反射像を得て一次元ラインセンサ等で受光し、そこに結
像された形状を解析することにより、角膜形状に関する
各種の情報を得るようにしている。ところで、角膜の反
射率は被検眼によって差があり、約３〜４倍もの個人差
を有している。また、同一被検眼でも例えばまつ毛等に
より光が遮ぎられる等の外的原因だけでなく、生体を扱
っていることからくる内的変動によって、常に一定の反
射率を有するというわけにはゆかない。

これらの角膜反射率の差が測定に与える影響は大きく、
特に小型・軽量・高信頼性等により近年、検出器として
一次元ラインセンサが主に用いられているが、この−次
元ラインセンサは入力光に対するダイナミックレンジが
相当に狭いという特性のために、上述の角膜反射率の差
をカバーすることができず、正確な測定値が得難いとい
う欠点を有している。

そこで、通常はストロボに入力するエネルギを、角膜が
平均的反射率を有する場合に一次元ラインセンサの約半
分のレンジになるように設定し、約４倍のダイナミック
レンジを得るように工夫している。このようにして、−
次元ラインセンサで測定できる範囲を広くすることがで
きるが。

仮にダイナミックレンジ内で測定できた場合においても
、常に適正レベルで検出できるわけではないので、最高
と最低のレベル差によりＳ／Ｎ比も４借景上達ってくる
ことになり、このことが測定精度に及ぼす影響は無視で
きず、十分に精度の良い測定値が得られているとは云い
難い。

［発明の目的］ 本発明の目的は、被検眼の角膜からの指標反射像を受光
する受光手段を設け、受光手段の出力を処理することに
より、角膜反射率の差に影響されず、光検出器において
適正レベルの入力光量で測定を行うことが可能な眼科用
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、被検眼の
角膜に指標を投影し該指標の角膜反射像を結像する照明
光源を含む投影結像手段と、前記指標の角膜反射像を検
知し角膜形状に間する情報を得る光検出手段と、前記指
標の角膜反射像の少なくとも一部を受光する受光手段と
、該受光手段の出力信号を積分する積分手段と、該積分
手段の出力を設定値と比較する比較手段と、該比較手段
の出力により前記光検出手段に入力する前記指標の角膜
反射像の信号レベルを適正レベルに制御する制御手段と
を有することを特徴とする眼科用測定装置である。

［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図は本発明の一実施例を示す光学系及び電気系の構
成図であり、被検眼Ｅに対向して順次にコリメータ用リ
ングレンズ１、リング状ストロボ２が配列されており、
リングレンズ１の被検眼Ｅの反対側にはリング状スリッ
ト３が設けられている。また、被検眼Ｅの光軸上には、
対物レンズ４、可視光透過・赤外光反射のグイブロイツ
クミラー５．多数穴絞り６、プリズム７が配置され、多
数穴絞り６に対応する位置に一次元位置検出素子８が設
けられている。そして、多数穴絞り６の中心の被検眼Ｅ
側には受光センサ９が配置され、検出素子８の前面には
シリンドリカルレンズ１０が配置されている。グイクロ
イックミラー５の反射側には、順次にリレーレンズ１１
、ＴＶ右カメラ２が配され、ＴＶ右カメラ２の出力はＴ
Ｖモニタ１３に接続されている。リングストロボ２には
ストロボトリガ回路１４の出力が接続され、このストロ
ボトリガ回路１４には受光センサ９、インタフェイス１
５、ストロボ電源回路１６からの出力がそれぞれ接続さ
れ、インタフェイス１５の出力はストロボ電源回路１６
１表示器１７に接続され、更にマイコンパス１８の間で
信号の送受信を行うように接続されている。マイコンパ
ス１８にはアナログ処理回路１９、ＣＰＵ２０．ＲＯＭ
２１．ＲＡＭ２２がそれぞれ接続され、アナログ処理回
路１９には検出素子８の出力が接続されている。

そして、ストロボ電源回路１６、ストロボトリガ回路１
４により駆動されたリングストロボ２から出射した光束
は、リング状スリット３を照明するようになっており、
このスリット３は光軸を含む一断面で見たときにリング
レンズｌの焦点面上にあり、スリット３を光学的に無限
遠点にあるようにし、その無限遠点から投影された光が
被検眼Ｅの角膜Ｅｃを照明するようにされている。角膜
Ｅｃはその表面が凸面鏡のようになっているので、角膜
スリｌＥｃ上にスリット３によるリング状の角膜反射像
Ｓａが形成されることになる。そして、この角膜反射像
Ｓａを対物レンズ４を介して、グイクロイックミラー５
を透過する可視光と反射する赤外光とに分離される。グ
イクロイックミラー５により反射された光束は、リレー
レンズ１１を介してＴＶカメラ１２により撮像され、Ｔ
Ｖモニタ１３上に映出され観察されるようになっている
。

一方、グイクロイックミラー５を透過した光束のうち、
光軸中心部を通る光束は受光センサ９に受光され、スト
ロボトリガ回路１４に入力されるようになっている。こ
のとき、受光センサ９は測定光軸と平行な光束を受光す
る位置に配首されているため、リング状ストロボ２の照
明光の角膜反射像Ｓａのみを受光するので、外乱光の影
響を殆ど受けることなく精度良い測光が可能となる。ま
た、グイクロイックミラー５を透過した光束のうち、受
光センサ９に受光されなかった光束は多数穴絞り６を通
り、更にプリズム７によって偏向され、光量の無駄をな
くすためのシリンドリカルレンズ１０により集光され、
検出素子８上に再結像されるようになっている。

多数穴絞り６は第２図（ａ）に示すように、例えば５個
の開口部６ａ〜６ｅを有し、プリズム７もこれらの開口
部６ａ〜６ｅに対応して、第２図（ａ）の点線で区分し
たような５個のエレメント７ａ〜７ｅを有し、各エレメ
ント７ａ〜７ｅは第２図（ｂ）に示すような断面形状と
なっている。１個のみ図示した検出素子８は、実際には
多数穴絞り６の開口部６ａ〜７ｅ、プリズムエレメント
７ａ〜７ｅに対応して測定光軸を中心に７２°おきに５
個配置されており、多数穴絞り６とプリズム７とによっ
て分離された５個の角膜反射像Ｓａの５点の座標が、５
個の検出素子８によって検知されることになる。そして
、各検出素子８から出力されたアナログ信号は、アナロ
グ処理回路１９でＡ／Ｄ変換され、マイコンパス１８を
介してＲＡＭ２２に転送される。

このようにして、受光センサ９及び検出素子８によって
得られた情報は、ＣＰＵ２０を中心としたシステム制御
系で演算されることになるが、ＲＯＭ２１にはシステム
制御のためのソフトウェアが書き込まれており、ＲＡＭ
２２がシステムのワークエリアとして使用される。そし
て、ストロボトリガ回路１４に入力された受光センサ９
の出力及びインタフェイス１５の出力により、ストロボ
トリガ回路１４によって個々の被検眼Ｅについてリング
状ストロボ２の発光光量が適正に設定され、適正な発光
光量によって得られた適正光量の角膜反射像Ｓａを検出
素子８によって入力することにより、得られたデータは
ｃｐｔｙｚｏｌから成るシステム制御系により演算され
、表示器１７に表示されることになる。

第３図はストロボトリガ制御回路１４の回路図であり、
正負電源間に介挿された充電用コンデンサＣ１に対しリ
ング状ストロボ２とサイリスタＳｌの直列回路及び抵抗
Ｒ１とサイリスタＳ２の直列回路とが並列に接続されて
いる。また、サイリスタＳ１と並列に抵抗Ｒ２が接続さ
れ、サイリスタＳ１．　Ｓ２の陽極同志がコンデンサＣ
２を介して接続されている。

そして、ストロボ２に対しインタフェイス１５からの入
力によりトリガを発し、サイリスタＳｌを作動させるト
リガ回路３１が、ストロボ２及びサイリスタＳｌに接続
され、受光センサ９からの信号は増幅器３２に入力され
ている。増幅器３２の出力は積分器３３に接続され、積
分器３３の出力は比較器３４及びホールド回路３５に接
続されている、比較器３４の出力はサイリスタＳ２を作
動させるトリガ回路３６、可変抵抗ＶＲ、ホールド回路
３５に接続され、トリガ回路３６はサイリスタＳ２に接
続されている。

インタフェイス１５の出力によりトリガ回路３１を介し
てストロボ２を発光させ測定を開始すると、受光センサ
９からの信号は増幅器３２により増幅された後に積分器
３３により積分され、この時点の積分値はホールド回路
にホールドされる０発光後に積分ａ３３の出力は、ホー
ルド回路３５の信号と可変抵抗ＶＲとの和によって設定
された設定値と比較器３４で比較され、積分値が設定値
と一致した時点で比較器３４からトリガ回路３６に発光
停止信号が出力される。

受光センサ９は測定光軸と平行な光束を受光する位置に
配され、外乱光の影響をできるだけ排除するようにして
いるが、ストロボ２の発光直前の受光センサ９の積分値
と可変抵抗ＶＲとの和を設定値とすることにより、更に
ストロボ２による照明光以外の周囲の外光の影響を少な
くすることができる。即ち、第４図の縦軸を受光センサ
９で受光した光量の積分値とし、横軸を時間軸で表した
ストロボトリガ回路１４の動作説明図において、ｔ。

を測定開始時点、ｔｌをストロボ発光開始時点、ｔ２を
発光停止時点とすると、周囲の外光の影響を受けない場
合には受光センサ９が受光した光量の積分値はＡのよう
になり、測定開始時点ｔｏからストロボ発光時点ｔｌま
では受光センサ９には外光が入力されないので積分値は
増加せず、発光開始時黒目から急上昇し適正レベルＬ１
で発光が停止されることになる。

一方、受光センサ９に直接外乱光が入る場合にはＢで示
すように、測定開始時点ｔｏからストロボ発光時点ｔ１
までΔＬだけ積分値が上昇し、時点ｔ１から時点ｔ２ま
ではＡと同じ傾斜で積分値が上昇することになり、時点
ｔ２において（Ｌｌ＋ΔＬ）の信号レベルが得られるこ
とになる。この場合に、適正レベルＬ１で比較した場合
には２検出素子８に受光される角膜反射像Ｓａの信号は
（Ｌｉ−ΔＬ）となり、外乱光がない場合に比してΔＬ
だけ小さくなり、ΔＬがバックグラウンドノイズとなっ
てＳ／Ｎ比の低下を招く、従って、時点ｔ１での積分値
を一時的にホールド回路３５にホールドし、ＬｌとΔＬ
を加算したレベルで比較すれば、検出素子８上の反射像
Ｓａの信号レベルは（Ｌｌ＋ΔＬ）−ΔＬ＝Ｌ１となり
、外乱光が無い場合と同様となって精度の低下を防止す
ることができる。

このようにして適正レベルＬ１が得られると、上述した
ように比較器３４からトリガ回路３６に発光停止信号が
出力され、トリガ回路３６はサイリスタＳ２を導通し、
転流用コンデンサＣ２に充電された電荷を、サイリスタ
Ｓ２を介してサイリスタＳ１へ逆方向に流すことにより
、サイリスタＳ１を非導通にしス）・ロポ２の発光を停
止させる。このとき、検出素子８には角膜反射像Ｓａが
ダイナミックレンジの適正レベルまで蓄積され、蓄積さ
れた信号はアナログ処理回路１９を通して制御システム
系内のＲＡＭ２２に取り込まれ、角膜反射像Ｓａの主径
線方向の座標が求められ、楕円近似法により演算される
ことにより、被検眼Ｅの角膜Ｅｃの形状、即ち最大・最
小曲率半径、乱視度、乱視軸角度等が求められる。

上述した実施例は受光センサ９の出力に基づいてリング
ストロボ２の発光光量を制御するようにしたが、受光セ
ンサ９の出力に基づいて検出素子８の蓄積時間を制御す
るようにしても同様の効果が得られる。即ち、第３図で
示したストロボトリガ制御回路１４のうち、増幅器３２
、積分器３３、比較器３４、ホールド回路３５、可変抵
抗ＶＲだけを使用し、比較器３４の出力をトリガ回路３
６を介してサイリスタＳ２に入力する代りに、インタフ
ェイス１５に入力されるように接続すればよい、その他
は先の実施例と同様に構成され、測定が開始されリング
ストロボ２が発光されると、先の実施例と同様に受光セ
ンサ９からの信号が増幅器３２により増幅された後に積
分器３３により積分され、比較器３４により可変抵抗Ｖ
Ｒとストロボ２の発光直前までに受光センサ９の積分値
をホールドしていたホールド回路３５の信号との和によ
って設定された設定値と比較され、設定値と一致した時
点で比較器３４からインタフェイス１５に信号が出力さ
れ、マイコンパス１８を介してアナログ処理回路１９で
蓄積時間の制御を行うことになる。

第５図はこの場合のタイミング図であり、横軸は時間軸
を、Ｃはストロボ２の発光光量を、Ｄは検出素子８の光
蓄積時間をそれぞれ表している。

ストロボ２の発光光量Ｃは常に一定光量に設定され、検
出素子８の光蓄積時間が個々の被検眼に合うように制御
されるようになっている０例えば、第５図では受光セン
サ９の出力を演算処理した結果、光蓄積時間ｔ３が決定
され１時間ｔ３間だけ角膜反射像Ｓａからの光束を取り
込むことにより、適正レベルの入力光信号を得ることが
でき、先の実施例と同様に正確な測定値を得ることがで
きる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る眼科用測定装置は、測
定光軸と平行な角膜反射像の少なくとも一部を受光でき
る受光センサを配置し、受光センサの出力を積分器によ
り積分し、比較器によって比較することにより、角膜反
射像を検出する検出素子における入射光量が適正レベル
であるか否かを判別することができる。また、ストロボ
発光光量制御手段を設は適正レベルに達した時点でリン
グ状ストロボに通電している電流を阻止しストロボの発
光を停止させるか、或いは検出素子の光蓄積時間制御手
段を設は適正レベルに達した時点で検出素子の光蓄積を
終了することにより、個々の被検眼に即した発光光量を
与え、不必要に余分な発光光量を与えて被検眼に悪影響
を及ぼすことなく、或いは被検眼に即した光蓄積時間を
与え、被検眼の動き等に影響されることなく測定するこ
とが可能である。更に、被検眼の角膜反射率の差に影舌
されずに、常に検出素子において適正レベルの入射光量
を得ることができ、被検眼の個体差により測定精度の低
下のない安定した測定を可能としている。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る眼科用測定装置の実施例を示すもの
であり、第１図はその構成図、第２図（ａ）は多数穴絞
りの正面図、（ｂ）はプリズムの断面図、第３図はスト
ロボトリガ制御回路の構成図、第４図はストロボトリガ
制御回路の動作説明図、第５図はタイミング図である。 符号１はリングレンズ、２はリングストロボ、３はリン
グスリット、４は対物レンズ、５はグイクロイックミラ
ー、６は多数穴絞り、７はプリズム、８は検出素子、９
は受光センサ、１０はシリンドリカルレンズ、１２はＴ
Ｖカメラ、１３はＴＶモニタ、１４はストロボトリガ制
御回路、１５はインタフェイス、１６はストロボ電源回
路、１７は表示器、１９はアナログ処理回路、２０はＣ
ＰＵ、２１はＲＯＭ、２２はＲＡＭ、３１．３６はトリ
ガ回路、３２は増幅器、３３は積分器、３４は比較器、
３５はホールド回路である。 特許出願人　　　キャノン株式会社 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検眼の角膜に指標を投影し該指標の角膜反射像を
   結像する照明光源を含む投影結像手段と、前記指標の角
   膜反射像を検知し角膜形状に関する情報を得る光検出手
   段と、前記指標の角膜反射像の少なくとも一部を受光す
   る受光手段と、該受光手段の出力信号を積分する積分手
   段と、該積分手段の出力を設定値と比較する比較手段と
   、該比較手段の出力により前記光検出手段に入力する前
   記指標の角膜反射像の信号レベルを適正レベルに制御す
   る制御手段とを有することを特徴とする眼科用測定装置
   。 ２、前記制御手段は前記照明光源の発光駆動電流を前記
   比較手段の出力によって制御することにより、前記指標
   の角膜反射像の信号レベルを制御する発光光量制御手段
   とした特許請求の範囲第１項に記載の眼科用測定装置。 ３、前記光検出手段を光蓄積型素子とし、前記制御手段
   は前記比較手段の出力によって前記光検出手段の光蓄積
   時間を制御することにより、前記指標の角膜反射像の信
   号レベルを制御する光蓄積時間制御手段とした特許請求
   の範囲第１項に記載の眼科用測定装置。 ４、前記受光手段は前記指標の角膜反射像の測定光軸と
   平行な光束の少なくとも一部を受光する位置に配置する
   ようにした特許請求の範囲第１項に記載の眼科用測定装
   置。 ５、前記設定値は前記照明光源発光直前の前記受光手段
   の積分値と所定値との和とした特許請求の範囲第１項に
   記載の眼科用測定装置。