JP2004065526A - 非接触式眼圧計 - Google Patents
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Abstract
【課題】角膜厚さや硬さなどに個人差があっても、簡素な構成で高精度な眼圧測定値を得る。
【解決手段】気流をノズルから角膜に吹き付けると、角膜は気流の強さに応じて変形を始め、その曲率半径ＲがＲｂに近付くにつれ、第２の角膜変形検出系の受光量が増え、その出力Ｉｂ（ｔ）はＲ＝Ｒｂとなった時にピーク値となる。更に、強い気流を吹き付けると、曲率半径ＲはＲａに近付き、第１の角膜変形検出系の受光量が増え、その出力Ｉａ（ｔ）がＲ＝Ｒａとなったときにピーク値となる。
第２の角膜変形検出系の出力Ｉｂ（ｔ）がピーク値となったときの圧力の値Ｐｂと、出力Ｉｂ（ｔ）がピーク値となったときの圧力値Ｐａとから、角膜をＲｂ、Ｒａに変形させることに必要なそれぞれの圧力値Ｐｂ、Ｐａが求められるので、データテーブルを参照して、角膜厚ｄを予測し、この角膜厚ｄからデータテーブルを参照し補正量を決定する。
【選択図】 図４
【解決手段】気流をノズルから角膜に吹き付けると、角膜は気流の強さに応じて変形を始め、その曲率半径ＲがＲｂに近付くにつれ、第２の角膜変形検出系の受光量が増え、その出力Ｉｂ（ｔ）はＲ＝Ｒｂとなった時にピーク値となる。更に、強い気流を吹き付けると、曲率半径ＲはＲａに近付き、第１の角膜変形検出系の受光量が増え、その出力Ｉａ（ｔ）がＲ＝Ｒａとなったときにピーク値となる。
第２の角膜変形検出系の出力Ｉｂ（ｔ）がピーク値となったときの圧力の値Ｐｂと、出力Ｉｂ（ｔ）がピーク値となったときの圧力値Ｐａとから、角膜をＲｂ、Ｒａに変形させることに必要なそれぞれの圧力値Ｐｂ、Ｐａが求められるので、データテーブルを参照して、角膜厚ｄを予測し、この角膜厚ｄからデータテーブルを参照し補正量を決定する。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検眼の角膜に空気などの流体を吹き付けて、角膜を変形させて眼圧を測定する非接触式眼圧計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被検眼の角膜に空気などの流体を吹き付けて角膜を変形させ、角膜に投影した指標光の変化を検出し解析することにより、被検眼の眼圧を測定する非接触式眼圧計が知られている。このような装置で測定した眼圧値は、被検眼の眼内圧のみを正確に測定しているのではなく、角膜厚さの個人差による角膜の剛性などをも含んだ値として測定されてしまうことになる。
【０００３】
このような問題を解決するために、上記のような方法で眼圧値を測定すると同時に、角膜に対し斜め方向からスリット状に光束を投影し、角膜前面及び後面からの反射光を集光して得られた像を解析することにより角膜厚さを求め、測定された眼圧値を角膜厚さとの相関から補正する方法が特表平８−５０７４６３号公報などにより紹介されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、スリット光を投影する手段と、角膜断面像を撮像する手段が必要となり、装置が複雑となり、かつコストもかかる。
【０００５】
本発明の目的は、上述の課題を解決し、被検眼の角膜厚さや硬さなどの個人差があったとしても、簡単な構成で高精度な被検眼の眼圧測定値を得ることができる非接触式眼圧計を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る非接触式眼圧計は、被検眼角膜を変形させるために角膜に対して気流を吹き付ける気流吹付手段と、角膜に測定光を投影する測定光源を有する測定光投影手段と、角膜が前記気流吹付手段からの気流により変形され第１の曲率半径になったときに前記測定光の角膜反射光を検出する第１角膜変形検出手段と、角膜が同一の気流により変形され前記第１の曲率半径と異なる第２の曲率半径になったときに前記測定光の角膜反射光を検出する第２角膜変形検出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る非接触式眼圧計は、被検眼角膜を変形させるために角膜に対して気流を吹き付ける気流吹付手段と、角膜に測定光を投影する測定光源を有する測定光投影手段と、角膜が前記気流吹付手段からの気流により変形され第１の曲率半径になったときに前記測定光の角膜反射光を検出する第１角膜変形検出手段と、角膜が同一の気流により変形され前記第１の曲率半径と異なる曲率半径になったときに前記測定光の角膜反射光をそれぞれ検出する複数の角膜変形検出手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は非接触式眼圧計の測定部の構成を示し、光軸Ｌ１上には被検眼Ｅに対向して、中心軸上にノズル１０が設けられている対物レンズ１１と対物レンズ１２が配置され、その後方に空気室１３、観察窓１４、ダイクロイックミラー１５、１６、プリズム絞り１７、結像レンズ１８、撮像素子１９が順次に配列されている。そして、これらの対物レンズ１１〜撮像素子１９により、被検眼Ｅの観察系及びアライメント検出系が構成されている。
【０００９】
被検眼Ｅに対して斜め方向の位置には、対物レンズ１１、１２の光軸に対して対称な位置には、前眼部を照明するための外眼照明光源２０ａ、２０ｂが配置されている。ダイクロイックミラー１６は外眼照明光源２０ａ、２０ｂから発する波長光を透過し、後述する測定及びアライメントの兼用ＬＥＤ光源２１からの波長の光の一部を除き反射する特性にされている。
【００１０】
なお、プリズム絞り１７は図２に示すような３つの開口部を有しており、上下の開口部には互いに異なる左右方向に光束を偏向するためのプリズム１７ａ、１７ｂが設けられ、外眼照明光源２０ａ、２０ｂからの波長光を吸収し、ＬＥＤ光源２１からの波長光を透過する分光特性を有するフィルタが設けられている。
【００１１】
空気室１３内の空気は、ソレノイド２２の駆動により押し上げられるピストン２３によって圧縮され、パルス状の空気がノズル１０を介して被検眼Ｅの角膜Ｅｃに向けて噴出するようになっている。また、ソレノイド２２によってピストン２３が押し上げられたときの空気室１３内の圧力を、モニタするための圧力センサ２４が設けられている。これらのノズル１０、空気室１３、ピストン２３、ソレノイド２２、圧力センサ２４により被検眼加圧部が構成されている。
【００１２】
一方、ダイクロイックミラー１５の反射方向の光軸Ｌ２上には、測定及びアライメントの兼用ＬＥＤ光源２１と投影レンズ２５が配置されている。投影されるＬＥＤ光源２１の光束は細い光束であり、ノズル１０内で一度結像し、被検眼Ｅの角膜Ｅｃに照射され、角膜Ｅｃでの反射光束はノズル１０の外側の対物レンズ１１、１２を通るようになっている。これらにより、測定光投影系及びアライメント指標投影系が構成されている。
【００１３】
更に、図示は省略しているが、光軸Ｌ２上には可視光を反射し赤外光を透過する特性を有するダイクロイックミラーが４５度で斜設され、その入射方向の光軸上には、固視のための固視灯を被検眼Ｅに提示する固視灯投影系が設けられている。
【００１４】
また、ダイクロイックミラー１６の反射方向の光軸Ｌ３上には、レンズ２６、ハーフミラー２７が配列され、ハーフミラー２７の透過方向にはピンホール板２８、光検出器２９が配置されており、ハーフミラー２７の反射方向の光軸Ｌ４上にはピンホール板３０、光検出器３１が配置されている。そして、これらの対物レンズ１１、１２〜ダイクロイックミラー１６、レンズ２６、ハーフミラー２７、ピンホール板２８、光検出器２９及びピンホール板３０、光検出器３１により、被検眼Ｅの角膜Ｅｃがパルス状に発せられた空気によって視軸方向に変形されるときの角膜反射光量の変化を検出する角膜変形検出系が構成されている。なお、ピンホール板２８とピンホール板３０は、被検眼Ｅに対し光学的に異なる距離に配置されている。
【００１５】
この非接触式眼圧計の電気的制御部として装置各部の制御を行ったり、得られた信号を処理したりする制御部４０と検者が装置を操作するための操作手段４１が設けられている。これらの装置測定部は被検眼Ｅに対して光軸Ｌ１方向及び光軸Ｌ１に垂直な方向の３軸方向に駆動できるように図示しないステージ上に載置されている。
【００１６】
外眼照明光源２０ａ、２０ｂから発せられた照明光束は、被検眼Ｅの前眼部を照明する。前眼部により反射散乱した照明光束は対物レンズ１１、１２により略平行光とされ、観察窓１４、ダイクロイックミラー１５、１６を透過した後に、プリズム絞り１７の中央部の開口部を通過し、結像レンズ１８によって撮像素子１９に結像される。
【００１７】
制御部４０は撮像素子１９から得られた前眼部画像から、適当な閾値で２値化処理をして瞳孔を検出し瞳孔中心を求め、装置測定部の光軸Ｌ１と被検眼Ｅの瞳孔との光軸Ｌ１に垂直な面内（ｘｙ方向）での相対位置が許容内にないとき、装置測定部が固定されているステージを駆動し、許容範囲内に入るように粗アライメントを行う。
【００１８】
被検眼Ｅと装置測定部との光軸に垂直な面内での位置合わせが終わると、制御部４０はＬＥＤ光源２１を点灯する。ＬＥＤ光源２１から発せられた光束は、投影レンズ２５、ダイクロイックミラー１５により一旦、ノズル１０内で結像して被検眼Ｅに達し角膜Ｅｃで反射される。角膜Ｅｃで反射された光束は、対物レンズ１１、対物レンズ１２により集光され、観察窓１４を通過した後に、略５０％の光束がダイクロイックミラー１５を透過し、一部がダイクロイックミラー１６を透過する。
【００１９】
その後に、プリズム絞り１７の３つの開口部により３つの光束に分割され、結像レンズ１８を介して撮像素子１９上に結像する。このとき、プリズム絞り１７の上下の開口部を通過した光束は、偏向プリズム１７ａ、１７ｂによりそれぞれ紙面奥の方向と手前の方向に偏向されるので、撮像素子１９上では、ＬＥＤ光源２１の３つに分割された角膜輝点像の位置関係は、被検眼Ｅと装置測定部との相対的な位置によって変化するので、３つに分割された角膜輝点像の位置関係を検出することにより、被検眼Ｅと装置との位置関係を知ることができる。
【００２０】
例えば、被検眼Ｅと装置測定部との距離が所定距離よりも遠い場合には、撮像素子１９上の紙面奥の角膜輝点像は下方に、紙面手前の角膜輝点像は上方に移動する。反対に、被検眼Ｅと装置測定部との距離が所定距離よりも近い場合には、撮像素子１９上の紙面奥の角膜輝点像は上方に、紙面手前の角膜輝点像は下方に移動する。また、被検眼Ｅと装置測定部との光軸に垂直な面内でのずれがある場合には、３つの角膜輝点像の重心或いは中央の角膜輝点像の位置を検出することによって、被検眼Ｅと装置測定部との位置関係を求めることができる。
【００２１】
このような位置合わせ方法によって、被検眼Ｅと装置測定部との位置合わせが終了すると、制御部４０はソレノイド２２を駆動し、ノズル１０からパルス状の気流を被検眼Ｅの角膜Ｅｃに吹き付ける。すると、角膜Ｅｃは図３に示すように吹き付けられた気流の強さに応じて変形する。
【００２２】
ここで装置測定部には、角膜Ｅｃがパルス状に発せられた空気によって視軸方向の変形が光検出器２９、３１による２組の角膜変形検出系により検出される。光検出器２９を有する第１の角膜変形検出系においては、空気によって図３（ａ）に示すように角膜Ｅｃの曲率半径ＲがＲａとなったときにＬＥＤ光源２１から発せられ、角膜Ｅｃに投影された光束が角膜Ｅｃで反射されることにより形成される虚像と、対物レンズ１１、対物レンズ１２、レンズ２６に対して光学的に共役な位置に配置されたピンホール板２８のピンホールを通過した光束のみを光検出器２９によって検出する。
【００２３】
更に、光検出器３１を有する第２の角膜変形検出系においては、気流によって角膜の曲率半径Ｒが図３（ｂ）に示すように、Ｒａよりも小さくＲａになる前のＲｂとなったときに、ＬＥＤ光源２１から発せられ角膜Ｅｃに投影された光束が、角膜Ｅｃで反射されることにより形成される虚像と、対物レンズ１１、対物レンズ１２、レンズ２６に対して光学的に共役な位置に配置されたピンホール板３０のピンホールを通過した光束のみを光検出器３１によって検出するようになっている。
【００２４】
具体的には、本実施の形態の非接触式眼圧計では、Ｒａは無限大、つまり角膜Ｅｃがパルス状に発せられた空気により平面になった状態であり、Ｒｂは曲率半径が１６ｍｍになった状態である。
【００２５】
図４に示すグラフ図は、横軸が時間（ｔ）であり、ピストン２３の移動によって上昇する空気室１３内の圧力をモニタする圧力センサ２４の出力Ｐ（ｔ）を左縦軸に、第１の角膜変形検出系の光検出器２９の出力Ｉａ（ｔ）と第２の角膜変形検出系の光検出器３１の出力Ｉｂ（ｔ）を右縦軸にとっている。
【００２６】
被検眼Ｅと装置測定部との位置合わせが終了すると、制御部４０はソレノイド２２を駆動し、ピストン２３を移動させる。すると、空気室１３内の圧力が上昇し圧力センサ２４により検出されると同時に、空気室１３内の圧力上昇に伴った強さの気流が、ノズル１０から被検眼Ｅの角膜Ｅｃに吹き付けられる。
【００２７】
角膜Ｅｃは気流の強さに応じて徐々に変形を始め、角膜Ｅｃの曲率半径ＲがＲｂに近付くにつれ、第２の角膜変形検出系の光検出器３１の受光量が増え、その出力Ｉｂ（ｔ）は、Ｒ＝Ｒｂとなった時にピーク値となる。更に、空気室１３内の圧力上昇により、強い気流がノズル１０から角膜Ｅｃに吹き付けられると、曲率半径ＲはＲａに近付き、第１の角膜変形検出系の光検出器２９の受光量が増え、その出力Ｉａ（ｔ）はＲ＝Ｒａとなったときにピーク値となる。
【００２８】
従って、第２の角膜変形検出系による出力Ｉｂ（ｔ）がピーク値となったときの圧力センサ２４の出力信号Ｐ（ｔ）の値Ｐｂと、第１の角膜変形検出系による出力Ｉａ（ｔ）のピーク値となったときの圧力センサ２４の出力Ｐ（ｔ）の値Ｐａを求めることにより、角膜Ｅｃの曲率半径をＲｂ、Ｒａに変形させることに必要なそれぞれの圧力Ｐｂ、Ｐａが求められる。
【００２９】
従来の非接触式眼圧計は、被検眼Ｅの角膜Ｅｃを所定の曲率半径に変形させるために必要な空気圧を求めることにより、被検眼Ｅの眼圧値を求めている。しかしながら、この方法で求められているものは、被検眼Ｅの眼内圧と角膜Ｅｃの硬さとを合わせたものである。また、角膜Ｅｃの硬さはその厚さに由来する部分が大きいため、角膜Ｅｃの厚さを測定することにより求めた眼圧値を補正する方法が、前述した公報などにより紹介されている。
【００３０】
ところで、図５に示すように被検眼Ｅの角膜Ｅｃを所定の変形量Δａ（Ｒ＝Ｒａ）を得るために圧力Ｐａが必要であったとしても、所定の変形量Δａよりも少ない変形量Δｂに角膜Ｅｃを変形させるために必要な圧力は、角膜Ｅｃの硬さにより異なる。例えば、角膜中央部の厚さがｄ１の被検眼Ｅ１と、被検眼Ｅ１の角膜Ｅｃよりも薄い角膜厚ｄ２の被検眼Ｅ２を測定したときに、角膜Ｅｃの所定の変形量Δａつまり曲率半径Ｒ＝Ｒａになったときの圧力Ｐａが等しい場合において、所定の変形量Δａよりも少ない変形量Δｂ、つまり曲率半径Ｒ＝Ｒｂに変形させるために必要な圧力を被検眼Ｅ１の圧力Ｐｂ１、被検眼Ｅ２の圧力Ｐｂ２とすると、図５に示すようにＰｂ１＞Ｐｂ２となる。従って、第２の曲率半径Ｒ＝Ｒｂに変形させるために必要な圧力Ｐｂを求めることにより、角膜Ｅｃの厚さなどに由来する角膜Ｅｃの硬さの眼圧測定値への影響度を知ることができる。
【００３１】
図６は他の装置により予め角膜厚を計測した被検眼Ｅを本装置で測定した圧力Ｐａ、Ｐｂの分布を角膜厚群毎に求めた相関図である。図７は眼内圧が一定の模型眼において、角膜厚を変化させたときに本装置で測定した圧力Ｐａを角膜厚５５０μｍの圧力Ｐａ基準に正規化したグラフ図である。装置測定部は図６及び図７に示したデータをデータテーブルとして記憶している。
【００３２】
従って、装置測定部は被検眼Ｅの角膜Ｅｃにパルス状の空気を射出して角膜Ｅｃを変形させ、第２の曲率半径Ｒ＝Ｒｂに変形させるために必要な圧力Ｐｂ、及び第１の曲率半径Ｒ＝Ｒａに変形させるために必要な圧力Ｐａを求める。これら圧力Ｐａ、Ｐｂから図６に示すようなデータテーブルを参照して、被検眼Ｅの角膜厚ｄを予測し、この角膜厚ｄから図７に示すようなデータテーブルを参照し補正量を決定する。
【００３３】
そして、従来の非接触式眼圧計で求めている眼圧値と同等な圧力Ｐａと共に、図示しないモニタに補正量、角膜厚を表示するようになっている。或いは、この補正量を反映した眼圧値を表示してもよい。
【００３４】
このように本実施の形態による装置は、被検眼Ｅの角膜Ｅｃが第１の曲率半径Ｒａを経て第２の曲率半径Ｒｂとなったときに、測定光の角膜反射像と共役な位置に、ピンホールを有する絞り板２８及び絞り板３０をそれぞれ配置し、それぞれの後方にこれらのピンホールを通過した光を検出する光検出器２９及び光検出器３１を設け、角膜Ｅｃの曲率半径がＲａ及びＲｂとなったときの圧力をそれぞれ求めることにより、簡単な構成で角膜Ｅｃの厚さに由来する測定誤差を算出することが可能となり、精度の高い眼圧値を求めることができる。
【００３５】
なお本実施の形態では、第１の曲率半径Ｒａを平面としたが、角膜Ｅｃに射出するパルス状の空気を少なくして被検者の負担を軽減するために、角膜Ｅｃが平面になる前の曲率半径にしても、同様の効果が得られる。
【００３６】
更に、曲率半径のＲａ、Ｒｂに加えて、それらとは異なる第３の曲率半径Ｒに角膜Ｅｃが変形されたときに形成される測定光の角膜反射像と共役な位置にピンホール板を配置し、その後方に光検出器を設け、角膜Ｅｃが更に第３の曲率半径Ｒになったときの圧力を求めるようにすることもできる。このようにすることにより、更に精度の良い眼圧測定が可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る非接触式眼圧計は、被検眼の角膜が同一の気流により第１の曲率半径及びこれと異なる他の曲率半径となったときに、それぞれの角膜反射光を検出する複数の角膜変形検出手段を配置し、角膜が第１の曲率半径及び他の曲率半径となったときの圧力をそれぞれ求めることにより、簡単な構成で角膜の厚さに由来する測定誤差を算出することが可能となり、精度の高い眼圧値を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】装置の構成図である。
【図２】プリズム絞りの斜視図である。
【図３】空気により変形される角膜の説明図である。
【図４】光検出器及び圧力センサの出力関係のグラフ図である。
【図５】角膜変形量と圧力の関係のグラフ図である。
【図６】角膜厚と内圧値の相関グラフ図である。
【図７】角膜厚と正規化した内圧値の相関グラフ図である。
【符号の説明】
１０ 対物レンズ
１１ 対物レンズ
１２ ノズル
１３ 空気室
１４ 観察窓
１５、１６ ダイクロイックミラー
１７ プリズム絞り
１８ 結像レンズ
１９ 撮像素子
２０ａ、２０ｂ 外眼照明光源
２１ ＬＥＤ光源
２２ ソレノイド
２３ ピストン
２４ 圧力センサ
２８、３０ ピンホール板
２９、３１ 光検出器
４０ 制御部
４１ 操作手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検眼の角膜に空気などの流体を吹き付けて、角膜を変形させて眼圧を測定する非接触式眼圧計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被検眼の角膜に空気などの流体を吹き付けて角膜を変形させ、角膜に投影した指標光の変化を検出し解析することにより、被検眼の眼圧を測定する非接触式眼圧計が知られている。このような装置で測定した眼圧値は、被検眼の眼内圧のみを正確に測定しているのではなく、角膜厚さの個人差による角膜の剛性などをも含んだ値として測定されてしまうことになる。
【０００３】
このような問題を解決するために、上記のような方法で眼圧値を測定すると同時に、角膜に対し斜め方向からスリット状に光束を投影し、角膜前面及び後面からの反射光を集光して得られた像を解析することにより角膜厚さを求め、測定された眼圧値を角膜厚さとの相関から補正する方法が特表平８−５０７４６３号公報などにより紹介されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、スリット光を投影する手段と、角膜断面像を撮像する手段が必要となり、装置が複雑となり、かつコストもかかる。
【０００５】
本発明の目的は、上述の課題を解決し、被検眼の角膜厚さや硬さなどの個人差があったとしても、簡単な構成で高精度な被検眼の眼圧測定値を得ることができる非接触式眼圧計を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る非接触式眼圧計は、被検眼角膜を変形させるために角膜に対して気流を吹き付ける気流吹付手段と、角膜に測定光を投影する測定光源を有する測定光投影手段と、角膜が前記気流吹付手段からの気流により変形され第１の曲率半径になったときに前記測定光の角膜反射光を検出する第１角膜変形検出手段と、角膜が同一の気流により変形され前記第１の曲率半径と異なる第２の曲率半径になったときに前記測定光の角膜反射光を検出する第２角膜変形検出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る非接触式眼圧計は、被検眼角膜を変形させるために角膜に対して気流を吹き付ける気流吹付手段と、角膜に測定光を投影する測定光源を有する測定光投影手段と、角膜が前記気流吹付手段からの気流により変形され第１の曲率半径になったときに前記測定光の角膜反射光を検出する第１角膜変形検出手段と、角膜が同一の気流により変形され前記第１の曲率半径と異なる曲率半径になったときに前記測定光の角膜反射光をそれぞれ検出する複数の角膜変形検出手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は非接触式眼圧計の測定部の構成を示し、光軸Ｌ１上には被検眼Ｅに対向して、中心軸上にノズル１０が設けられている対物レンズ１１と対物レンズ１２が配置され、その後方に空気室１３、観察窓１４、ダイクロイックミラー１５、１６、プリズム絞り１７、結像レンズ１８、撮像素子１９が順次に配列されている。そして、これらの対物レンズ１１〜撮像素子１９により、被検眼Ｅの観察系及びアライメント検出系が構成されている。
【０００９】
被検眼Ｅに対して斜め方向の位置には、対物レンズ１１、１２の光軸に対して対称な位置には、前眼部を照明するための外眼照明光源２０ａ、２０ｂが配置されている。ダイクロイックミラー１６は外眼照明光源２０ａ、２０ｂから発する波長光を透過し、後述する測定及びアライメントの兼用ＬＥＤ光源２１からの波長の光の一部を除き反射する特性にされている。
【００１０】
なお、プリズム絞り１７は図２に示すような３つの開口部を有しており、上下の開口部には互いに異なる左右方向に光束を偏向するためのプリズム１７ａ、１７ｂが設けられ、外眼照明光源２０ａ、２０ｂからの波長光を吸収し、ＬＥＤ光源２１からの波長光を透過する分光特性を有するフィルタが設けられている。
【００１１】
空気室１３内の空気は、ソレノイド２２の駆動により押し上げられるピストン２３によって圧縮され、パルス状の空気がノズル１０を介して被検眼Ｅの角膜Ｅｃに向けて噴出するようになっている。また、ソレノイド２２によってピストン２３が押し上げられたときの空気室１３内の圧力を、モニタするための圧力センサ２４が設けられている。これらのノズル１０、空気室１３、ピストン２３、ソレノイド２２、圧力センサ２４により被検眼加圧部が構成されている。
【００１２】
一方、ダイクロイックミラー１５の反射方向の光軸Ｌ２上には、測定及びアライメントの兼用ＬＥＤ光源２１と投影レンズ２５が配置されている。投影されるＬＥＤ光源２１の光束は細い光束であり、ノズル１０内で一度結像し、被検眼Ｅの角膜Ｅｃに照射され、角膜Ｅｃでの反射光束はノズル１０の外側の対物レンズ１１、１２を通るようになっている。これらにより、測定光投影系及びアライメント指標投影系が構成されている。
【００１３】
更に、図示は省略しているが、光軸Ｌ２上には可視光を反射し赤外光を透過する特性を有するダイクロイックミラーが４５度で斜設され、その入射方向の光軸上には、固視のための固視灯を被検眼Ｅに提示する固視灯投影系が設けられている。
【００１４】
また、ダイクロイックミラー１６の反射方向の光軸Ｌ３上には、レンズ２６、ハーフミラー２７が配列され、ハーフミラー２７の透過方向にはピンホール板２８、光検出器２９が配置されており、ハーフミラー２７の反射方向の光軸Ｌ４上にはピンホール板３０、光検出器３１が配置されている。そして、これらの対物レンズ１１、１２〜ダイクロイックミラー１６、レンズ２６、ハーフミラー２７、ピンホール板２８、光検出器２９及びピンホール板３０、光検出器３１により、被検眼Ｅの角膜Ｅｃがパルス状に発せられた空気によって視軸方向に変形されるときの角膜反射光量の変化を検出する角膜変形検出系が構成されている。なお、ピンホール板２８とピンホール板３０は、被検眼Ｅに対し光学的に異なる距離に配置されている。
【００１５】
この非接触式眼圧計の電気的制御部として装置各部の制御を行ったり、得られた信号を処理したりする制御部４０と検者が装置を操作するための操作手段４１が設けられている。これらの装置測定部は被検眼Ｅに対して光軸Ｌ１方向及び光軸Ｌ１に垂直な方向の３軸方向に駆動できるように図示しないステージ上に載置されている。
【００１６】
外眼照明光源２０ａ、２０ｂから発せられた照明光束は、被検眼Ｅの前眼部を照明する。前眼部により反射散乱した照明光束は対物レンズ１１、１２により略平行光とされ、観察窓１４、ダイクロイックミラー１５、１６を透過した後に、プリズム絞り１７の中央部の開口部を通過し、結像レンズ１８によって撮像素子１９に結像される。
【００１７】
制御部４０は撮像素子１９から得られた前眼部画像から、適当な閾値で２値化処理をして瞳孔を検出し瞳孔中心を求め、装置測定部の光軸Ｌ１と被検眼Ｅの瞳孔との光軸Ｌ１に垂直な面内（ｘｙ方向）での相対位置が許容内にないとき、装置測定部が固定されているステージを駆動し、許容範囲内に入るように粗アライメントを行う。
【００１８】
被検眼Ｅと装置測定部との光軸に垂直な面内での位置合わせが終わると、制御部４０はＬＥＤ光源２１を点灯する。ＬＥＤ光源２１から発せられた光束は、投影レンズ２５、ダイクロイックミラー１５により一旦、ノズル１０内で結像して被検眼Ｅに達し角膜Ｅｃで反射される。角膜Ｅｃで反射された光束は、対物レンズ１１、対物レンズ１２により集光され、観察窓１４を通過した後に、略５０％の光束がダイクロイックミラー１５を透過し、一部がダイクロイックミラー１６を透過する。
【００１９】
その後に、プリズム絞り１７の３つの開口部により３つの光束に分割され、結像レンズ１８を介して撮像素子１９上に結像する。このとき、プリズム絞り１７の上下の開口部を通過した光束は、偏向プリズム１７ａ、１７ｂによりそれぞれ紙面奥の方向と手前の方向に偏向されるので、撮像素子１９上では、ＬＥＤ光源２１の３つに分割された角膜輝点像の位置関係は、被検眼Ｅと装置測定部との相対的な位置によって変化するので、３つに分割された角膜輝点像の位置関係を検出することにより、被検眼Ｅと装置との位置関係を知ることができる。
【００２０】
例えば、被検眼Ｅと装置測定部との距離が所定距離よりも遠い場合には、撮像素子１９上の紙面奥の角膜輝点像は下方に、紙面手前の角膜輝点像は上方に移動する。反対に、被検眼Ｅと装置測定部との距離が所定距離よりも近い場合には、撮像素子１９上の紙面奥の角膜輝点像は上方に、紙面手前の角膜輝点像は下方に移動する。また、被検眼Ｅと装置測定部との光軸に垂直な面内でのずれがある場合には、３つの角膜輝点像の重心或いは中央の角膜輝点像の位置を検出することによって、被検眼Ｅと装置測定部との位置関係を求めることができる。
【００２１】
このような位置合わせ方法によって、被検眼Ｅと装置測定部との位置合わせが終了すると、制御部４０はソレノイド２２を駆動し、ノズル１０からパルス状の気流を被検眼Ｅの角膜Ｅｃに吹き付ける。すると、角膜Ｅｃは図３に示すように吹き付けられた気流の強さに応じて変形する。
【００２２】
ここで装置測定部には、角膜Ｅｃがパルス状に発せられた空気によって視軸方向の変形が光検出器２９、３１による２組の角膜変形検出系により検出される。光検出器２９を有する第１の角膜変形検出系においては、空気によって図３（ａ）に示すように角膜Ｅｃの曲率半径ＲがＲａとなったときにＬＥＤ光源２１から発せられ、角膜Ｅｃに投影された光束が角膜Ｅｃで反射されることにより形成される虚像と、対物レンズ１１、対物レンズ１２、レンズ２６に対して光学的に共役な位置に配置されたピンホール板２８のピンホールを通過した光束のみを光検出器２９によって検出する。
【００２３】
更に、光検出器３１を有する第２の角膜変形検出系においては、気流によって角膜の曲率半径Ｒが図３（ｂ）に示すように、Ｒａよりも小さくＲａになる前のＲｂとなったときに、ＬＥＤ光源２１から発せられ角膜Ｅｃに投影された光束が、角膜Ｅｃで反射されることにより形成される虚像と、対物レンズ１１、対物レンズ１２、レンズ２６に対して光学的に共役な位置に配置されたピンホール板３０のピンホールを通過した光束のみを光検出器３１によって検出するようになっている。
【００２４】
具体的には、本実施の形態の非接触式眼圧計では、Ｒａは無限大、つまり角膜Ｅｃがパルス状に発せられた空気により平面になった状態であり、Ｒｂは曲率半径が１６ｍｍになった状態である。
【００２５】
図４に示すグラフ図は、横軸が時間（ｔ）であり、ピストン２３の移動によって上昇する空気室１３内の圧力をモニタする圧力センサ２４の出力Ｐ（ｔ）を左縦軸に、第１の角膜変形検出系の光検出器２９の出力Ｉａ（ｔ）と第２の角膜変形検出系の光検出器３１の出力Ｉｂ（ｔ）を右縦軸にとっている。
【００２６】
被検眼Ｅと装置測定部との位置合わせが終了すると、制御部４０はソレノイド２２を駆動し、ピストン２３を移動させる。すると、空気室１３内の圧力が上昇し圧力センサ２４により検出されると同時に、空気室１３内の圧力上昇に伴った強さの気流が、ノズル１０から被検眼Ｅの角膜Ｅｃに吹き付けられる。
【００２７】
角膜Ｅｃは気流の強さに応じて徐々に変形を始め、角膜Ｅｃの曲率半径ＲがＲｂに近付くにつれ、第２の角膜変形検出系の光検出器３１の受光量が増え、その出力Ｉｂ（ｔ）は、Ｒ＝Ｒｂとなった時にピーク値となる。更に、空気室１３内の圧力上昇により、強い気流がノズル１０から角膜Ｅｃに吹き付けられると、曲率半径ＲはＲａに近付き、第１の角膜変形検出系の光検出器２９の受光量が増え、その出力Ｉａ（ｔ）はＲ＝Ｒａとなったときにピーク値となる。
【００２８】
従って、第２の角膜変形検出系による出力Ｉｂ（ｔ）がピーク値となったときの圧力センサ２４の出力信号Ｐ（ｔ）の値Ｐｂと、第１の角膜変形検出系による出力Ｉａ（ｔ）のピーク値となったときの圧力センサ２４の出力Ｐ（ｔ）の値Ｐａを求めることにより、角膜Ｅｃの曲率半径をＲｂ、Ｒａに変形させることに必要なそれぞれの圧力Ｐｂ、Ｐａが求められる。
【００２９】
従来の非接触式眼圧計は、被検眼Ｅの角膜Ｅｃを所定の曲率半径に変形させるために必要な空気圧を求めることにより、被検眼Ｅの眼圧値を求めている。しかしながら、この方法で求められているものは、被検眼Ｅの眼内圧と角膜Ｅｃの硬さとを合わせたものである。また、角膜Ｅｃの硬さはその厚さに由来する部分が大きいため、角膜Ｅｃの厚さを測定することにより求めた眼圧値を補正する方法が、前述した公報などにより紹介されている。
【００３０】
ところで、図５に示すように被検眼Ｅの角膜Ｅｃを所定の変形量Δａ（Ｒ＝Ｒａ）を得るために圧力Ｐａが必要であったとしても、所定の変形量Δａよりも少ない変形量Δｂに角膜Ｅｃを変形させるために必要な圧力は、角膜Ｅｃの硬さにより異なる。例えば、角膜中央部の厚さがｄ１の被検眼Ｅ１と、被検眼Ｅ１の角膜Ｅｃよりも薄い角膜厚ｄ２の被検眼Ｅ２を測定したときに、角膜Ｅｃの所定の変形量Δａつまり曲率半径Ｒ＝Ｒａになったときの圧力Ｐａが等しい場合において、所定の変形量Δａよりも少ない変形量Δｂ、つまり曲率半径Ｒ＝Ｒｂに変形させるために必要な圧力を被検眼Ｅ１の圧力Ｐｂ１、被検眼Ｅ２の圧力Ｐｂ２とすると、図５に示すようにＰｂ１＞Ｐｂ２となる。従って、第２の曲率半径Ｒ＝Ｒｂに変形させるために必要な圧力Ｐｂを求めることにより、角膜Ｅｃの厚さなどに由来する角膜Ｅｃの硬さの眼圧測定値への影響度を知ることができる。
【００３１】
図６は他の装置により予め角膜厚を計測した被検眼Ｅを本装置で測定した圧力Ｐａ、Ｐｂの分布を角膜厚群毎に求めた相関図である。図７は眼内圧が一定の模型眼において、角膜厚を変化させたときに本装置で測定した圧力Ｐａを角膜厚５５０μｍの圧力Ｐａ基準に正規化したグラフ図である。装置測定部は図６及び図７に示したデータをデータテーブルとして記憶している。
【００３２】
従って、装置測定部は被検眼Ｅの角膜Ｅｃにパルス状の空気を射出して角膜Ｅｃを変形させ、第２の曲率半径Ｒ＝Ｒｂに変形させるために必要な圧力Ｐｂ、及び第１の曲率半径Ｒ＝Ｒａに変形させるために必要な圧力Ｐａを求める。これら圧力Ｐａ、Ｐｂから図６に示すようなデータテーブルを参照して、被検眼Ｅの角膜厚ｄを予測し、この角膜厚ｄから図７に示すようなデータテーブルを参照し補正量を決定する。
【００３３】
そして、従来の非接触式眼圧計で求めている眼圧値と同等な圧力Ｐａと共に、図示しないモニタに補正量、角膜厚を表示するようになっている。或いは、この補正量を反映した眼圧値を表示してもよい。
【００３４】
このように本実施の形態による装置は、被検眼Ｅの角膜Ｅｃが第１の曲率半径Ｒａを経て第２の曲率半径Ｒｂとなったときに、測定光の角膜反射像と共役な位置に、ピンホールを有する絞り板２８及び絞り板３０をそれぞれ配置し、それぞれの後方にこれらのピンホールを通過した光を検出する光検出器２９及び光検出器３１を設け、角膜Ｅｃの曲率半径がＲａ及びＲｂとなったときの圧力をそれぞれ求めることにより、簡単な構成で角膜Ｅｃの厚さに由来する測定誤差を算出することが可能となり、精度の高い眼圧値を求めることができる。
【００３５】
なお本実施の形態では、第１の曲率半径Ｒａを平面としたが、角膜Ｅｃに射出するパルス状の空気を少なくして被検者の負担を軽減するために、角膜Ｅｃが平面になる前の曲率半径にしても、同様の効果が得られる。
【００３６】
更に、曲率半径のＲａ、Ｒｂに加えて、それらとは異なる第３の曲率半径Ｒに角膜Ｅｃが変形されたときに形成される測定光の角膜反射像と共役な位置にピンホール板を配置し、その後方に光検出器を設け、角膜Ｅｃが更に第３の曲率半径Ｒになったときの圧力を求めるようにすることもできる。このようにすることにより、更に精度の良い眼圧測定が可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る非接触式眼圧計は、被検眼の角膜が同一の気流により第１の曲率半径及びこれと異なる他の曲率半径となったときに、それぞれの角膜反射光を検出する複数の角膜変形検出手段を配置し、角膜が第１の曲率半径及び他の曲率半径となったときの圧力をそれぞれ求めることにより、簡単な構成で角膜の厚さに由来する測定誤差を算出することが可能となり、精度の高い眼圧値を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】装置の構成図である。
【図２】プリズム絞りの斜視図である。
【図３】空気により変形される角膜の説明図である。
【図４】光検出器及び圧力センサの出力関係のグラフ図である。
【図５】角膜変形量と圧力の関係のグラフ図である。
【図６】角膜厚と内圧値の相関グラフ図である。
【図７】角膜厚と正規化した内圧値の相関グラフ図である。
【符号の説明】
１０ 対物レンズ
１１ 対物レンズ
１２ ノズル
１３ 空気室
１４ 観察窓
１５、１６ ダイクロイックミラー
１７ プリズム絞り
１８ 結像レンズ
１９ 撮像素子
２０ａ、２０ｂ 外眼照明光源
２１ ＬＥＤ光源
２２ ソレノイド
２３ ピストン
２４ 圧力センサ
２８、３０ ピンホール板
２９、３１ 光検出器
４０ 制御部
４１ 操作手段
Claims (5)
- 被検眼角膜を変形させるために角膜に対して気流を吹き付ける気流吹付手段と、角膜に測定光を投影する測定光源を有する測定光投影手段と、角膜が前記気流吹付手段からの気流により変形され第１の曲率半径になったときに前記測定光の角膜反射光を検出する第１角膜変形検出手段と、角膜が同一の気流により変形され前記第１の曲率半径と異なる第２の曲率半径になったときに前記測定光の角膜反射光を検出する第２角膜変形検出手段とを備えたことを特徴とする非接触式眼圧計。
- 前記第１角膜変形検出手段はピンホールを有する第１光束制限板を有し、前記第２角膜変形検出手段はピンホールを有する第２光束制限板を有し、前記第１光束制限板は角膜が第１の曲率半径になったときに前記測定光源の角膜反射像と光学的に共役な位置に配置し、前記第２光束制限板は角膜が第２の曲率半径になったときに前記測定光源の角膜反射像と光学的に共役な位置に配置した請求項１に記載の非接触式眼圧計。
- 前記第１角膜変形検出手段からの第１の検出結果と前記第２角膜変形検出手段からの第２の検出結果とを比較することにより、眼圧値を算出する演算手段を有する請求項１又は２に記載の非接触式眼圧計。
- 被検眼角膜を変形させるために角膜に対して気流を吹き付ける気流吹付手段と、角膜に測定光を投影する測定光源を有する測定光投影手段と、角膜が前記気流吹付手段からの気流により変形され第１の曲率半径になったときに前記測定光の角膜反射光を検出する第１角膜変形検出手段と、角膜が同一の気流により変形され前記第１の曲率半径と異なる曲率半径になったときに前記測定光の角膜反射光をそれぞれ検出する複数の角膜変形検出手段を備えたことを特徴とする非接触式眼圧計。
- 前記第１の曲率半径は平面である請求項１又は請求項４に記載の非接触式眼圧計。
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| CN113017554A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-25 | 温州医科大学 | 一种人眼房角部位的动态光学相干层析图像的成像方法与装置 |
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2002
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