JP2003111727A - 眼科装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １台の装置で角膜曲率分布と屈折力が得られ
るので検査効率が良く、また両測定データを対応させる
ことができる装置を提供する。 【構成】 被検眼に対して装置を所定の関係にアライメ
ントするための位置調整手段とを有する眼科装置におい
て、被検眼の眼底に屈折力測定用の指標を投影する第1
指標投影手段と,投影された第1指標の指標像の位置を検
出する検出手段と,指標像の位置に基づいて被検眼の屈
折力を得る屈折力演算手段と、を有する屈折力測定ユニ
ットと、被検眼の角膜の中心領域に前記第1指標投影手
段の光学系と一部共用する光学系により円環状のパター
ンを投影し、中心領域へ投影する光学系と独立した光学
系により中心領域の周辺領域に円環状のパターンを投影
する第2指標投影手段と,角膜に投影された円環状のパタ
ーンを撮像する指標撮像手段と、該指標撮像手段により
撮影された画像を処理して得られたリングパターン像の
位置に基づいて角膜の各小領域ごとの曲率を算出する曲
率演算手段と,を有する曲率測定ユニットと、を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検眼の角膜曲率分布
や屈折力を測定する眼科装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】術眼の角膜表面を放射状に切開したり、
角膜表面を切除したりして、角膜曲率を人為的に変化さ
せることによって、近視や乱視等の屈折異常を矯正する
屈折矯正手術が知られている。この屈折矯正手術を行う
には、術眼の角膜形状の詳細なデ−タと、術眼の眼屈折
力値とを知る必要がある。角膜形状を詳細に知ることが
できる装置としては、角膜の広い範囲にわたる曲率の分
布を測定し、その分布をTopographyとして視覚化するCo
nea Topographyの装置が知られている。この装置は、被
検眼に投影されたプラチドリングの角膜反射像をＣＣＤ
カメラ等によって撮影し、画像処理を施してプラチドリ
ング像を検出する。所定箇所のプラチドリング像の位置
情報に演算処理を施すことによって、被検眼のほぼ角膜
全領域の曲率分布を求め、モニタにその図形表示を行
う。図形表示においては、その分布が理解しやすいよう
に色別表示をする装置も知られている。また、被検眼の
眼屈折力値を知る手段としては、いわゆるオ−トレフと
いわれる自動眼屈折力測定装置が知られている。その装
置は、被検眼眼底に測定用視標を投影し、検出された投
影像の位置に基づいて球面度数、乱視度数、乱視軸が検
出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように従来におい
ては、屈折矯正手術を行うに際しては、Conea Topograp
hyの装置と自動眼屈折力測定装置の２種類の装置を準備
する必要があった。しかし、２種類の装置を準備するこ
とは、設備投資が増大するばかりでなく設置スペースを
とられるという欠点があった。また、検査に際して装置
間の移動が必要である等煩雑である外、２種の装置のデ
ータ整理に手間が掛かり、検査効率が悪いという欠点が
あった。

【０００４】本発明は、上記のような欠点に鑑み案出さ
れたものであり、簡単に角膜の曲率分布と眼屈折力の測
定を行うことができる眼科装置を提供することを技術課
題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の眼科装置は以下の構成を有することを特徴
としている。 （１） 被検眼に対して装置を所定の関係にアライメン
トするための位置調整手段とを有する眼科装置におい
て、被検眼の眼底に屈折力測定用の指標を投影する第1
指標投影手段と,投影された第1指標の指標像の位置を検
出する検出手段と,指標像の位置に基づいて被検眼の屈
折力を得る屈折力演算手段と、を有する屈折力測定ユニ
ットと、被検眼の角膜の中心領域に前記第1指標投影手
段の光学系と一部共用する光学系により円環状のパター
ンを投影し、中心領域へ投影する光学系と独立した光学
系により中心領域の周辺領域に円環状のパターンを投影
する第２指標投影手段と,角膜に投影された円環状のパ
ターンを撮像する指標撮像手段と、該指標撮像手段によ
り撮影された画像を処理して得られたリングパターン像
の位置に基づいて角膜の各小領域ごとの曲率を算出する
曲率演算手段と,を有する曲率測定ユニットと、を備え
ることを特徴とする。 （２） （１）の眼科装置において、前記曲率測定ユニ
ットの円環状のパターンを撮像時にはアライメント合わ
せ用の光源を消灯することを特徴とすることを特徴とす
る。

【０００６】

【実施例１】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。 ［光学系配置］図１および図２は装置の光学系を説明す
るものであり、図１は装置の光学系配置の概略図であ
る。曲率測定用指標投影系、曲率測定用指標検出系、屈
折力測定用指標投影系、屈折力測定用指標検出系、固視
光学系、およびアライメント・表示系に分けて説明す
る。 （曲率測定用指標投影系）１は円錐面の形状のプラチド
板であり、中央部に開口を持っている。プラチド板１に
は、図２に示すように、所定の幅のリングパターン透光
部１ａとリングパターン遮光部１ｂが、光軸を中心とし
て同心円上に複数形成されている。リングパターン透光
部１ａの背後には、ＬＥＤ等の照明光源２が多数配置さ
れ、リングパターン透光部１ａをほぼ均一に照明する。
照明光源２により照明されたリングパターンは被検眼Ｅ
の角膜に投影されるが、プラチド板１の前面は可視光カ
ットの赤外光透過フィルム３で覆われているので、被検
者はリングパターンを見ることができない。

【０００７】なお、本実施例でプラチド板１を照明する
光源として近赤外の光源を採用しているのは、主として
後に眼屈折の測定を行う場合にも被検眼Ｅの縮瞳が起き
ないようにするためにすぎないので、パターンの照明光
は必ずしも赤外光に限らず赤色光等のものを使用しても
良い。また、照明光源としてリング状の蛍光灯を利用す
るとともに、反射板を設けてリングパターンを照明する
用にしても良い。

【０００８】（曲率測定用指標検出系）プラチド板１の
リングパターンの角膜反射光は、ビームスプリッタ４で
反射された後、撮影レンズ５およびミラー６によりＣＣ
Ｄカメラ７の撮像面上にリングパターンの角膜反射像を
形成する。

【０００９】（眼屈折力測定用指標投影系）１０は近赤
外領域に波長を持つ一対の測定用光源であり、集光レン
ズ１１の前側焦点距離付近に配置される。本実施例で
は、測定用光源を光軸に対して対称に配置し、光源を光
軸回りに１８０度回転させているが、さらに詳細な屈折
力の情報を得るには測定用光源の一つを光軸上に配置
し、他方の光源を光軸回りに３６０度回転させる等の方
法を採用してもよい。１２は測定用指標（スポット開
口）を有し、被検眼Ｅの眼底と共役な位置に配置される
べく移動可能な測定用ターゲット板である。１３は投影
レンズであり、投影レンズ１３は測定用ターゲット板１
２を被検眼眼底に投影する。

【００１０】（眼屈折力測定用指標検出系）１４は対物
レンズ、１５はビームスプリッタ、１６はミラーであ
る。１７および１８はリレーレンズ、１９は被検眼Ｅの
角膜と共役な位置に配置されている帯状の角膜反射除去
マスク、２０は測定用ターゲット板１２とともに移動す
る移動レンズ、２１は結像レンズである。２２は測定用
の分割受光素子であり、測定用受光素子２２は測定用光
源１０、角膜反射除去マスク１９と同期して光軸を中心
に回動する。

【００１１】（固視系）３０は光軸上を移動可能な第１
リレーレンズであり、第１リレーレンズ３０は光軸方向
に移動することによって被検眼の雲霧を行う。３１は第
２リレーレンズである。３２は第２リレーレンズ３１の
焦点位置に配置されている固視標、３３は集光レンズ、
３４は照明ランプである。

【００１２】（アライメント・表示系）４０はプラチド
板１に埋設されている近赤外域の前眼部照明ランプであ
り、被検眼の前眼部像を撮影するための照明光として利
用される。照明された被検眼前眼部は、前述した曲率測
定用指標検出系のＣＣＤカメラ７に撮影される。ＣＣＤ
カメラ７の撮影像はディスプレイ４１に表示され、装置
の光軸と被検眼Ｅをラフにアライメントするために利用
される。

【００１３】４２は近赤外の光を出射するＬＥＤ等のア
ライメント用光源であり、固視光学系に配置されたハー
フミラー４３及びビームスプリッタ１５を介して、対物
レンズ１４の焦点位置付近に配置される。アライメント
用光源４２の光は角膜反射像を形成し、図示しないアラ
イメント用レティクルと所定の関係になるように位置合
わせされる。測定結果はディスプレイ４１に前眼部像と
切換え表示する。ディスプレイ４１はカラーグラフィッ
クが表示可能なようにカラー液晶ディスプレイを採用し
ている。

【００１４】［制御系］上記の光学系の装置の制御系を
図３に基づいて説明する。ＣＣＤカメラ７からの映像信
号は、Ａ／Ｄ変換器５０でデジタル化され、タイミング
ジェネレータ５１の信号に同期してフレームメモリ５２
に取り込まれる。フレームメモリ５２に取り込まれた画
像は、第１マイクロコンピュ−タ５３の制御により合成
回路５４に送られ、表示ディスプレイ４１に映出され
る。合成回路５４には、ビデオグラフィックや文字を生
成するビデオグラフィックアダプタ５５が接続されてお
り、表示ディスプレイ４１にビデオグラフィック像を表
示したり、ＣＣＤカメラ７の撮影像と文字との合成像を
表示したりする。５６は画像処理回路であり、後述する
コントロ−ルスイッチの信号により、フレームメモリ５
２のプラチドリングの像に対して画像処理を施し、その
処理結果をメモリ５７に記憶する。５８はプリンタ、５
９はプリンタを駆動するドライバである。

【００１５】６０は第１マイクロコンピュータ５３と接
続する第２マイクロコンピュータである。第２マイクロ
コンピュータ６０は主として測定動作を制御する。６１
は測定スタ−トスイッチ、６２は角膜形状測定モードと
眼屈折力測定モードを切り換えるモード切換スイッチ等
各種のスイッチを持つコントロールスイッチである。６
３は眼屈折力測定系６４を駆動するドライバ、６５は固
視系６６を動作させるドライバ、６７はプラチド板の照
明光源２の点滅を制御するドライバ、６８は前眼部照明
ランプ４０を駆動するドライバ、６９はアライメント用
光源４２を駆動するドライバである。７０はフロッピデ
ィスク、７１はそのドライバである。

【００１６】以上のような構成の装置の動作を図４〜図
６のフロチャ−ト図に基づいて説明する。なお、コント
ロールスイッチ６２のモード切換スイッチを選択し、測
定項目を選択するが、角膜形状測定と屈折力測定モード
の連続測定モ−ドについて説明する。連続測定モ−ドが
選択されると、ドライバ６８および６９により、前眼部
照明ランプ４０およびアライメント用光源４２が点灯す
る。被検眼の前眼部像はテレビカメラ７により撮影さ
れ、フレ−ムメモリ５１，合成回路５４を介して表示デ
ィスプレイ４１に映し出される。検者は表示ディスプレ
イ４１を見ながら周知の摺動機構により、被検眼の前眼
部像とアライメント用光源４２による輝点（および図示
しないアライメント用レティクル）を所定の関係に位置
あわせする。

【００１７】アライメントが完了し、測定スタ−トスイ
ッチ６１を押すと、前眼部照明ランプ４０およびアライ
メント用光源４２が消灯すると共に、プラチドリングの
照明光源２を所定時間点灯する。照明光源２によりプラ
チド板１は被検眼に投影され、被検眼の角膜にプラチド
リング像を形成する。

【００１８】プラチドリング像はＣＣＤカメラ７に撮影
され、フレームメモリ５１に記憶され、表示ディスプレ
イ４１に映し出される。検者は表示ディスプレイに映し
出されたプラチドリング像が良好に撮影されているかを
確認する。撮影像が不良の場合は、コントロールスイッ
チ６２のキャンセルスイッチを押して測定し直し、撮影
像が良好の場合は、セーブスイッチを押す。セーブスイ
ッチが押されると、画像処理回路５６によりエッヂ検出
処理を行い、その処理デ−タは第１マイクロコンピュー
タ５３を介してメモリ５７に記憶される。

【００１９】処理デ−タが記憶されると、眼屈折力測定
モードに切換わる。前眼部照明ランプ４０およびアライ
メント用光源４２を点灯し、角膜形状測定時と同様の手
順でアライメントを行う。アライメントが完了したら測
定スタ−トスイッチ６１を押す。測定スタ−トスイッチ
６１の信号により第２マイクロコンピュータ６０は眼屈
折測定系および固視系を作動させる。

【００２０】測定用光源１０からの測定光は、集光レン
ズ１１、測定用ターゲット板１２、投影レンズ１３を経
て、被検眼の角膜近傍に集光した後、眼底に到達する。
眼底で反射した光は、ビームスプリッタ４で光路を変
え、ミラー１６で反射し、リレーレンズ１７、１８を通
過後、結像レンズ２１によって受光素子２２に入射する
受光素子２２で受光した信号に基づいて、第２マイクロ
コンピュータ６０は移動レンズ２０とともに測定用ター
ゲット板１２を被検眼眼底と共役な位置にくるように移
動させる。

【００２１】次に、第１リレーレンズ３０を移動して固
視標３２と被検眼Ｅの眼底が共役な位置に置いた後、さ
らにこれを適当なディオプタ分だけ雲霧がかかるように
移動させる。被検眼Ｅに雲霧がかかった状態で、測定用
光源１０、角膜反射除去マスク１９および受光素子２２
を所定の角度ステップ（例えば１度）で光軸の回りに１
８０度回転させる。回転中、受光素子２２からの信号に
より測定用ターゲット板１２および移動レンズ２０が移
動し、その移動量により各経線方向における角度ステッ
プごとの屈折力値を得ることができる。

【００２２】これらの眼屈折力測定は所定回数繰り返さ
れ、その測定結果は所定の処理（平均化）が施され、メ
モリ５７に転送され保存される。眼屈折力測定の測定デ
−タとしては、伝統的な球面度数、乱視度数および乱視
軸というデ−タの外に、各経線方向の屈折力を保存す
る。同様にして他眼の角膜形状および屈折力測定を行
う。以上のようにして得られた角膜形状および屈折力測
定の測定デ−タを次のように処理して表示デ−タを得
る。

【００２３】まず、第１マイクロコンピュ−タ５３はメ
モリ５７から角膜形状の測定デ−タを取り出し、各リン
グのエッヂ位置に基づいて所定角度都度の角膜の曲率を
演算する。演算方法については図７を参照して説明す
る。被検眼角膜から光軸上距離ｄ、高さＨにある点光源
Ｐの角膜凸面による像ｉが角膜頂点より光軸上距離ｌ、
高さｈの位置にできるとすると次の関係式が成り立つ。

【００２４】

【数１】

【００２５】次に像ｉをレンズＬにより２次元検出面上
に結像させると、像高さｈがｈ´の高さで検出されるの
で、装置光学系の倍率ｍは、

【００２６】

【数２】

【００２７】となる。ここで、角膜曲率半径をＲとする
と、角膜凸面鏡の焦点距離ｆは、

【００２８】

【数３】

【００２９】であり、

【００３０】

【数４】

【００３１】の場合は、

【００３２】

【数５】

【００３３】であるので、

【００３４】

【数６】

【００３５】したがって、

【００３６】

【数７】

【００３７】すなわち、ｄ、Ｈ、ｍの諸値は装置固有の
値であるので、２次元検出面上での像高さｈ´を求めれ
ば、その像の観察される領域の角膜曲率半径Ｒが得られ
る。なお、上述のような計算式で各リングの明暗エッヂ
に対し、例えば１度ごとの経線方向の小領域を計算する
ことは、数１０００点もの多数の計算回数を行うことに
なり、演算処理時間が長くなる。そこで、次の簡易的な
角膜曲率の算出方法を採用しても良い。

【００３８】例えば、ｊ番目のリングが角膜に投影され
た領域の曲率をＲｊ、ｊ番目のリングの高さ、被検眼ま
での距離および装置撮影倍率で決定される定数をＫｊ、
撮像面上での像高さをｈｊとすると、前述の関係式は、

【００３９】

【数８】

【００４０】と表される。ここで、測定レンジをカバー
する複数の既知の曲率を持った球面模型眼を製造段階で
あらかじめ測定することで、比例定数Ｋｊを装置固有の
値として得ることができる。こうして得られた複数の比
例定数を装置内の不揮発性メモリ等に記憶保存してお
き、人眼に対して測定する際に所要の比例定数を読みだ
し、演算することで極めて短時間に曲率を得ることがで
きる。また、同時に避けられない製造上の誤差も較正す
ることになる。

【００４１】このような演算により、各々のリング像の
エッヂにおける所定角度都度の角膜の曲率が得られ、こ
れを記憶する。なお、角膜曲率の演算処理は第１マイク
ロコンピュータ５３が行うので、この処理中に第１マイ
クロコンピュータ６０による眼屈折力の測定を行うよう
にしても良い。

【００４２】以上のようにして得られた角膜曲率測定デ
−タと眼屈折力測定データを表示ディスプレイに表示す
る。コントロールスイッチ６２内のスイッチにより表示
内容を選択できる。その表示内容の例について説明す
る。図６は得られた角膜曲率半径を周知の算出方法によ
り角膜屈折力に変換し、その分布を色分けしてカラーマ
ップ表示した例である。色分けは、例えば赤・橙・黄・
緑・青・藍等の色相と濃淡の組み合わせで１５段階に分
け、赤色が最大屈折力、藍色が最小屈折力を示すように
し、最大屈折力と最小屈折力を１５等分してそれぞれの
角膜屈折力に１５段階の色分けを当てはめたものであ
る。図６のカラーマップ中の円は、被検眼の瞳孔位置を
重ね合わせて表示したものである。

【００４３】図９は眼屈折力測定データを各経線に対応
させてプロットしたものであり、中心からの距離により
屈折異常の大小を示している。視覚的に分かりやすくす
るために、屈折異常の最大値が外周円上に、最小値が外
周円の１／２の径の円周上にプロットされている。

【００４４】図１０は眼屈折力測定データを各角度ごと
にカラーマップ表示した例である。色分けは、角膜屈折
力のカラーマップ表示と同様の１５段階の色分とし、各
段階のステップを０．５Ｄにとると、球面等価値（ＳＥ
値）を基準に＋３．５Ｄ〜０〜−３．５Ｄの範囲の相対
表示が可能になる。また、例えば正視眼を基準点として
遠視を青方向に、近視を赤方向に色分け表示して、屈折
異常を絶対表示しても良い。

【００４５】次に、角膜曲率測定と眼屈折力測定の両デ
ータから残余乱視の表示について説明する。図１１は、
図８に示した瞳孔位置内の角膜屈折力データ、眼屈折力
データ（角膜頂点を基準とした屈折力に変換されたデ−
タを使用する）とを対応させ、残余乱視（被検眼の全乱
視と角膜乱視の差）を計算してカラーマップ表示した例
である。色分けは、図１０と同様な表示が可能である。
被検眼の全乱視はほぼ角膜乱視と水晶体乱視の和と考え
ても良いので、角膜曲率（角膜屈折力）と眼屈折力の両
データを対応させることは、角膜の屈折矯正に対して有
効的なデータとなる。また、角膜屈折矯正のほかにも、
現在用いられている固定焦点型眼内レンズに代えて、シ
リコンジェルを注入するタイプの焦点可調整ＩＯＬが実
用化された場合にも有用となる。

【００４６】なお、眼屈折力測定については測定用光源
の一つを光軸上に配置し、他方の光源を光軸回りに３６
０度回転させる等で、３６０度方向の屈折力を得ること
ができるので、これを採用すれば、より角膜屈折力のカ
ラーマップ表示に対応した表示が可能である。

【００４７】これらの表示デ−タは保存の必要があると
きはフロッピディスク７０に保存する。図１２は実施例
２の光学系配置の概略図であり、実施例１と同一の部材
には同一の符号を付している。

【００４８】実施例１では、プラチド板１の中心に開口
を設けて眼屈折力測定用指標等の光束が通る光路を確保
しているが、このため角膜中心部の角膜形状の情報が欠
如する。このため、実施例２は角膜中心部の角膜曲率測
定を可能にした実施例である。

【００４９】８０は対物レンズ１４の焦点位置に配置さ
れる平面状の第２プラチド板であり、第２プラチド板８
０上には、中心と所定の幅のリングパターンの透光部お
よびリングパターンの遮光部が同心円上に複数形成され
ている。

【００５０】８１は第２プラチド板を照明する第２照明
光源であり、近赤外域の光を出射する。第２照明光源８
１は、集光レンズ８２を介して第２プラチド板８０を一
様に照明し、対物レンズ１４により被検眼Ｅの角膜にリ
ングパターン像を投影する。

【００５１】対物レンズ１４の焦点距離をｆ₁とする
と、曲率半径Ｒの角膜によってできる像は、その焦点位
置上に（Ｒ／２）／ｆ₁の大きさの像が形成される。こ
れにより撮像面上でのリングパターン像を検出し、実施
例１と同様の演算処理をすることで角膜曲率の分布を得
ることができる。

【００５２】以上説明したように実施例２の装置は、角
膜中心領域の詳細情報を提供できるので、角膜中心部の
情報を知る必要のある屈折矯正手術においては特に有効
である。

【００５３】

【発明の効果】本発明の装置によれば、１台の装置で角
膜曲率分布と屈折力が得られるので検査効率が良く、ま
た両測定データを対応させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の装置の光学系配置の概略図である。

【図２】実施例１の装置のプラチド板を示す図である。

【図３】実施例１の装置の制御系を示す図である。

【図４】実施例１の装置の動作を説明するフローチャー
ト図である。

【図５】実施例１の装置の動作を説明するフローチャー
ト図である。

【図６】実施例１の装置の動作を説明するフローチャー
ト図である。

【図７】実施例１の装置の角膜曲率の演算方法を説明す
る図である。

【図８】角膜屈折力分布をカラーマップ表示した例を示
す図である。

【図９】眼屈折力測定データをプロット表示した例を示
す図である。

【図１０】眼屈折力測定データをカラーマップ表示した
例を示す図である。

【図１１】残余乱視をカラーマップ表示した例を示す図
である。

【図１２】実施例２の装置の光学系配置の概略図であ
る。

【符号の説明】

１ プラチド板 ２ 照明光源 ３ 赤外光透過フィルム ７ ＣＣＤカメラ １０ 測定用光源 ２２ 受光素子 ４１ ディスプレイ ５２ フレームメモリ ５４ 合成回路 ５５ ビデオグラフィックアダプター ５７ 第１マイクロコンピュータ ６０ 第２マイクロコンピュータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検眼に対して装置を所定の関係にアラ
   イメントするための位置調整手段とを有する眼科装置に
   おいて、被検眼の眼底に屈折力測定用の指標を投影する
   第1指標投影手段と,投影された第1指標の指標像の位置
   を検出する検出手段と,指標像の位置に基づいて被検眼
   の屈折力を得る屈折力演算手段と、を有する屈折力測定
   ユニットと、被検眼の角膜の中心領域に前記第1指標投
   影手段の光学系と一部共用する光学系により円環状のパ
   ターンを投影し、中心領域へ投影する光学系と独立した
   光学系により中心領域の周辺領域に円環状のパターンを
   投影する第2指標投影手段と,角膜に投影された円環状の
   パターンを撮像する指標撮像手段と、該指標撮像手段に
   より撮影された画像を処理して得られたリングパターン
   像の位置に基づいて角膜の各小領域ごとの曲率を算出す
   る曲率演算手段と,を有する曲率測定ユニットと、を備
   えることを特徴とする眼科装置。
2. 【請求項２】 請求項１の眼科装置において、前記曲率
   測定ユニットの円環状のパターンを撮像時にはアライメ
   ント合わせ用の光源を消灯することを特徴とすることを
   特徴とする眼科装置。