JP2740924B2 - 角膜形状測定装置 - Google Patents
角膜形状測定装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、眼の角膜形状を自動的に測定する角膜形状
測定装置、殊に手術顕微鏡用に取り付けるのに好適な角
膜形状測定装置に関する。 ［従来技術とその問題点］ 白内障治療において、近年眼内レンズを移植して治療
することが増加している。この手術は、角膜周辺部を切
開し白濁した水晶体を摘出し、代りに眼内レンズを移植
した後、切開部分を縫合して行うが、この縫合のための
糸の引っ張り加減によって、角膜乱視が発生することが
知られている。このため手術中に角膜形状を測定しなが
ら縫合の加減をコントロールすることが行われている。 このための装置として手動の通称ケラトメータが手術
顕微鏡に組込まれたものが知られているが、操作が煩雑
で、しかも術者の指先が汚染される危険がある等の問題
があった。 また近年角膜の曲率を自動的に測定する通称オートケ
ラトメータが普及するに至っており、これらの基本的動
作原理を示す特許も数多く出願されている。例えば、特
開昭58−54927号公報、特開昭61−85920号公報等であ
る。 これらの方式の１つの問題点は、測定のためのアライ
メントの許容範囲が狭いことである。角膜上にできる指
標の大きさが約3mmであるので、受光素子にこの指標を
結像させるには、アライメントの許容範囲を指標の大き
さよりも大きくとることができない。ところが、手術中
に於けるアライメントは手術顕微鏡に取り付けられた測
定部を手術顕微鏡と一体で動かす必要があること、手術
中の被検者に意識的に一定の位置を固視させることがで
きないことから、これらのオートケラトメータを手術顕
微鏡に取り付ける場合は、アライメントが極めて難し
い。 ２つ目の問題点として角膜に指標を投影し、投影像の
大きさから角膜形状を測定するオフサルモメータに於い
ては、被検眼角膜と指標及び結像系（受光系）対物レン
ズとの距離が測定精度に影響を及ぼすため、この距離を
正確に合せて測定する必要がある点である。 被検眼角膜と指標との距離によって投影像の大きさが
変化するが、この点については投影光学系をコリメータ
光学系とし投影レンズからの出射光束を平行光束とする
技術が公知であるが、投影部が大きくなる欠点がある。 また、投影像を受光素子上に結像させる光学系に於い
ても対物レンズと被検眼角膜との距離によって光学系倍
率が変化し測定誤差の要因となることが知られている。
これも前記同様に代物レンズの像側焦点位置にテレセン
トリック絞りを配置することによりある程度改善が行い
得る。しかしながら手術顕微鏡に取り付けて使用するオ
フサルモメータにおいて操作性を良くするためには、手
術顕微鏡の観察系を用いてアライメントをすることが望
ましいが、前記の角膜までの距離合わせを観察系のピン
ト合わせによって行った場合、手術顕微鏡で一般に用い
られる対物レンズの焦点距離は、ｆ＝175〜200mmと長い
ために焦点深度が深く、また空中像での観察のため測定
者の視度変化によってもピント位置が異なってしまい、
測定誤差が生ずる。 ３つ目の問題として特開昭56−66235号公報や特開昭5
8−58023号公報等では、二次元位置検出素子や撮像素子
を用いての角膜形状測定器への対応が示されているが、
手術顕微鏡に取り付けて使用した場合、観察系の照明光
が、角膜に投光され、このために角膜上に明るい照明光
像ができ、指標像と照明光像とを誤認し測定誤差を生ず
る原因となる。 本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、アライメント
が容易で、測定精度のよい角膜形状測定装置、殊に手術
顕微鏡に好適な角膜形状測定装置を提供することにあ
る。 ［解決すべき手段］ 上記目的を達成するために本発明は、角膜形状測定用
の指標を所定の光強度により被検眼の角膜に向けて投影
する指標投影手段と、該指標の角膜反射像を撮像素子に
取り込む撮影光学系と、前記角膜形状測定用の指標を被
検眼に投影しない状態での被検眼を撮像しその撮像信号
を記憶する記憶手段と、前記角膜形状測定用の指標を被
検眼に投影した状態での撮像信号から前記記憶手段に記
憶された撮像信号を減算する減算手段と、該減算手段に
より得られた画像信号から前記光強度により測定された
所定の閾値と比較して前記指標の角膜反射像を抽出する
像抽出手段と、所定の作動距離に対する撮像時の作動距
離の変動を検出する検出手段と、前記像抽出手段による
前記指標の角膜反射像の位置及び前記検出手段による作
動距離の変動に基づいて少なくとも角膜曲率半径及び角
膜乱視の軸方向を算出する演算手段と、を有することを
特徴とする。 ［本発明の実施例］ まず、本実施例の前提となる測定原理を説明する。な
お、理解が容易なように対物レンズの像側焦点位置にテ
レセントリック絞りが配置され、光軸に平行な光束を取
り出す場合で説明する。 第５図は、本発明の実施例の測定原理を説明する図
で、所定の距離から円環状の指標を角膜上に投影したと
きに、角膜上にできる角膜反射像を表しているものとす
る。図示なき円環状の指標を角膜上に投影した際、角膜
が球面の場合は、半径ａの円ができる。角膜がトーリッ
ク面の場合長径線b1、短径線b2の楕円ができる。ここ
で、円上の点（Ａ）（Ｂ）が楕円状の（Ａ′）（Ｂ′）
に対応しているものとする。さらに、楕円は原点を中心
にｘ軸より（θ）だけ傾いているものとする。 ここで、（Ａ）から（Ａ′）への変化量の（x,y）成
分をそれぞれ（ΔAx）（ΔAy）、（Ｂ）から（Ｂ′）へ
の変化量の（x,y）成分をそれぞれ（ΔBx）（ΔBy）と
すると、以下の関係が成立する。 ΔAx＝b1COS2θ＋b2sin2θ−ａ …（１） ΔAy＝（b1−b2）sinθ・COSθ …（２） ΔBx＝（b1−b2）sinθ・cosθ …（３） ΔBy＝b1sin2θ＋b2cos2θ−ａ …（４） これより、b1，b2，θは次の式で表わすことができ
る。 さらに（Ａ′）と対称な点（Ｃ′）の位置を検出し、
（Ａ′）と（Ｃ′）の２点間の中心を求めることにより
原点Ｏの位置を求める。 以上、基準円内の点（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の各（x,y）
座標をあらかじめ記憶させるとともに、形状が未知の角
膜によりできる点（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の各（x,y）座標
を検出することにより、角膜形状の測定が可能となる。 次に楕円形状と角膜トーリック面形状との関係につい
て、第６図により説明する。 光軸Ｏに対しαの角度をもってコリメイトされた点光
源を角膜上に投影する。このときできる像の光軸からの
距離をb1とすると、この断面における角膜曲率半径Rb1
は次式により表すことができる。 同様に光軸Ｏからの距離b2の像ができるときの角膜曲
率半径Rb2は次式により表すことができる。 （８）、（９）式に（５）、（６）式を代入すること
により、長径のRb1、短径のRb2を求めることができる。 尚、検出光学系にテレセントリック光学系を用いない
場合は角膜反射像からの主光線は被検眼の光軸と平行で
はないから検出像の位置と求める角膜上での像の位置と
は異なるので、正確を期すためにはこれを補正すること
が必要である。尤も、開口の位置を調整すればその誤差
は非常に小さくなるので、これを無視しても実用上問題
は小さい。 因みに、角膜反射像からの主光線と光軸となる角をΔ
θとすると角膜曲率半径Ｒは、 となることは容易に算出できる。 第１図は上記の測定原理と基本的には同一な原理に基
づく１実施例の光学系の配置図である。 発光ダイオード等の点光源（1a）、（1b）より出射し
た光はコリメーティングレンズ（2a）（2b）により平行
光束となり、被検眼角膜に光軸と（α）の角度をもって
投影され、点光源像（3a）（3b）ができる。 同様に点光源を光軸に90°回転させた位置にある図示
なき点光源1cより出射した光は図示なき点光源像（3c）
をつくる。 結像レンズ４は撮像素子７の撮像面と点光源像（3a）
（3b）（3c）が共役となる位置に配置され、撮像素子の
撮像面上に点光源像が結像する。光路はロータリーソレ
ノイド６で回転駆動される開口マスク５により変更され
る。 第４図は、開口マスクの形状例を示す。 ９は開いている開口部で、８は閉じている開口部であ
る。 第７図は、本発明の実施例の電気系のブロック回路図
である。 撮像素子７は、CCDを使用したTVカメラ21である。こ
のTVカメラは標準TV信号を出力するものであればとくに
問題はないが、小型で撮像歪のない等の特徴があるCCDT
Vカメラが有利である。TVカメラからの信号は、同期信
号を含んだコンポジットビデオ信号であるが、後に水平
垂直の同期信号を分離しなければならないことを考える
と外部同期式のセパレートタイプの出力を持つTVカメラ
がよい。 TVカメラ21からの映像信号は、コンポジットビデオ信
号の場合同期分離回路22を必要とする。ここでビデオ信
号と同期信号が分離される。分離された同期信号は、水
平・垂直同期分離回路28によって水平同期信号と垂直同
期信号に分離される。これらの同期信号はフレームメモ
リ26にビデオ信号を書込むときのフレームメモリアドレ
スを生成するのに使う。 またビデオ信号は増幅器23により、適当な振幅に増幅
した後、A/Dコンバータ23に入力されデジタイズされ
る。デジタイズされた画像データは、同期信号に基づき
フレームアドレスジェネレータ29によって生成されたフ
レームメモリアドレスの番地のメモリに記憶される。 またA/Dコンバータを通した後の画像データ信号ライ
ンの画像データバスと画像メモリの読み出しデータバス
は理論演算ユニット32にそれぞれ接続され、画像間演算
が可能である。この画像間演算機能により始めに測定用
の点光源が消灯時の画像を記憶した後、点光源が点灯し
ている画像データから引き算することにより手術顕微鏡
の観察照明による影響を除去できる。画像間演算された
画像データはコンパレータ33によって予め設定された輝
度レベルと比較され、画像データの明るい部分のデータ
のみを取りだす。ここで取りだされるデータは、２種類
あり、１つは輝度値、もう一つがフレームメモリアドレ
スで、撮像素子上の位置を示す。この２つのデータはデ
ータメモリ36に記憶される。この処理により点光源像を
取り出すことが可能となる。データメモリ36から周知の
画像処理により各点光源像の中心座標が求められ、マイ
クロコンピュータ回路37により前記した測定原理に基づ
く計算処理が行なわれ被検眼の角膜形状が求められる。 次に装置と被検眼との位置が所定の位置にない場合の
測定値の誤差の補正を第２図、第３図に従って説明す
る。 作動距離の変化による測定値の誤差の補正の基本的な
考え方は開口マスクの２つの位置における画像から得ら
れた各点光源像の位置変化量を求め、この値と２つの開
口マスク間距離の変化量、結像レンズの焦点距離、結像
レンズと撮像面までの距離等の値から作動距離の変化量
を求めて補正する。 第２図は測定時の作動距離を求める具体的な考え方を
示す。 １は基準作動距離、１′は測定時作動距離、Ｈは開口
マスク間距離、ｈは測定時光束円の大きさ、ｆは結像レ
ンズの焦点距離、ｍは結像レンズと撮像面までの距離、
ｍ′は測定時結像レンズと結像点までの距離を示す。 測定時作動距離は次のようにして求める。 （11）より （12）式を（10）へ代入し、 となる。 また前述したように、第６図における角膜反射像から
の光の主光線が光軸となす角Δθが作動距離によって変
化するため角膜曲率半径Ｒの計算においては、 Δθをその都度計算して利用する。 また、作動距離の変化に伴う結像光学系の倍率変化に
よる測定誤差の補正は、結像レンズと角膜までの距離
と、結像レンズと撮像面までの距離によって求める。 第３図はこの補正の基本的な考え方を示す図である。 ｈは基準作動距離での撮像面上での点光源像の高さを
示す。１から１′へ作動距離が移動することにより撮像
面上の像高さはｈからh1′〜h2′となる。なお、Ｈは開
口マスクと光軸との間距離とする。このときの結像点に
おける像の高さをｇとすると、次式が成立つ。 故に、撮像面上の測定時の点光源像高さｈを基準作動
距離１と測定時の作動距離１′によって補正することに
より正しい点光源像高さｈを求めることができる。 以上示した方法により作動距離が異なっても測定誤差
をなくすことができる。 以上のようにして、演算された角膜曲率半径はディス
プレイ38、プリンタ39によって表示される他、他の機器
にデータとして通信40される。 なお、実施例中において投影手段としてコリメータ光
学系を使っているが、作動距離の違いによる測定誤差を
補正できるので、とくにコリメータ光学系を採用する必
要はない。 一般に手術用顕微鏡には観察用のテレビカメラが設け
られているので、本発明を手術用顕微鏡に応用するとき
はこのまま利用することができるので特に観察用の光学
系を配置する必要がない。 また、点光源数を多くすることにより、測定精度が向
上するほかに、被検眼角膜表面が凹凸なイレギュラー面
の場合に点光源像の数が減少しても残りの点光源数によ
って計算を行うことが可能となる。 なお、本発明は検出系にテレセントリック光学系を用
いた角膜形状測定装置にも使用することができることは
明白である。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、極めて強い照
明光源が存在したり、測定環境が変化したりする悪条件
の下でも、角膜の形状を精度良く短時間に得ることがで
きる。また、厳密に作動距離を合わせなくても角膜の形
状を精度良く得ることができ、被検眼と装置とのアライ
メントを容易にする。
測定装置、殊に手術顕微鏡用に取り付けるのに好適な角
膜形状測定装置に関する。 ［従来技術とその問題点］ 白内障治療において、近年眼内レンズを移植して治療
することが増加している。この手術は、角膜周辺部を切
開し白濁した水晶体を摘出し、代りに眼内レンズを移植
した後、切開部分を縫合して行うが、この縫合のための
糸の引っ張り加減によって、角膜乱視が発生することが
知られている。このため手術中に角膜形状を測定しなが
ら縫合の加減をコントロールすることが行われている。 このための装置として手動の通称ケラトメータが手術
顕微鏡に組込まれたものが知られているが、操作が煩雑
で、しかも術者の指先が汚染される危険がある等の問題
があった。 また近年角膜の曲率を自動的に測定する通称オートケ
ラトメータが普及するに至っており、これらの基本的動
作原理を示す特許も数多く出願されている。例えば、特
開昭58−54927号公報、特開昭61−85920号公報等であ
る。 これらの方式の１つの問題点は、測定のためのアライ
メントの許容範囲が狭いことである。角膜上にできる指
標の大きさが約3mmであるので、受光素子にこの指標を
結像させるには、アライメントの許容範囲を指標の大き
さよりも大きくとることができない。ところが、手術中
に於けるアライメントは手術顕微鏡に取り付けられた測
定部を手術顕微鏡と一体で動かす必要があること、手術
中の被検者に意識的に一定の位置を固視させることがで
きないことから、これらのオートケラトメータを手術顕
微鏡に取り付ける場合は、アライメントが極めて難し
い。 ２つ目の問題点として角膜に指標を投影し、投影像の
大きさから角膜形状を測定するオフサルモメータに於い
ては、被検眼角膜と指標及び結像系（受光系）対物レン
ズとの距離が測定精度に影響を及ぼすため、この距離を
正確に合せて測定する必要がある点である。 被検眼角膜と指標との距離によって投影像の大きさが
変化するが、この点については投影光学系をコリメータ
光学系とし投影レンズからの出射光束を平行光束とする
技術が公知であるが、投影部が大きくなる欠点がある。 また、投影像を受光素子上に結像させる光学系に於い
ても対物レンズと被検眼角膜との距離によって光学系倍
率が変化し測定誤差の要因となることが知られている。
これも前記同様に代物レンズの像側焦点位置にテレセン
トリック絞りを配置することによりある程度改善が行い
得る。しかしながら手術顕微鏡に取り付けて使用するオ
フサルモメータにおいて操作性を良くするためには、手
術顕微鏡の観察系を用いてアライメントをすることが望
ましいが、前記の角膜までの距離合わせを観察系のピン
ト合わせによって行った場合、手術顕微鏡で一般に用い
られる対物レンズの焦点距離は、ｆ＝175〜200mmと長い
ために焦点深度が深く、また空中像での観察のため測定
者の視度変化によってもピント位置が異なってしまい、
測定誤差が生ずる。 ３つ目の問題として特開昭56−66235号公報や特開昭5
8−58023号公報等では、二次元位置検出素子や撮像素子
を用いての角膜形状測定器への対応が示されているが、
手術顕微鏡に取り付けて使用した場合、観察系の照明光
が、角膜に投光され、このために角膜上に明るい照明光
像ができ、指標像と照明光像とを誤認し測定誤差を生ず
る原因となる。 本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、アライメント
が容易で、測定精度のよい角膜形状測定装置、殊に手術
顕微鏡に好適な角膜形状測定装置を提供することにあ
る。 ［解決すべき手段］ 上記目的を達成するために本発明は、角膜形状測定用
の指標を所定の光強度により被検眼の角膜に向けて投影
する指標投影手段と、該指標の角膜反射像を撮像素子に
取り込む撮影光学系と、前記角膜形状測定用の指標を被
検眼に投影しない状態での被検眼を撮像しその撮像信号
を記憶する記憶手段と、前記角膜形状測定用の指標を被
検眼に投影した状態での撮像信号から前記記憶手段に記
憶された撮像信号を減算する減算手段と、該減算手段に
より得られた画像信号から前記光強度により測定された
所定の閾値と比較して前記指標の角膜反射像を抽出する
像抽出手段と、所定の作動距離に対する撮像時の作動距
離の変動を検出する検出手段と、前記像抽出手段による
前記指標の角膜反射像の位置及び前記検出手段による作
動距離の変動に基づいて少なくとも角膜曲率半径及び角
膜乱視の軸方向を算出する演算手段と、を有することを
特徴とする。 ［本発明の実施例］ まず、本実施例の前提となる測定原理を説明する。な
お、理解が容易なように対物レンズの像側焦点位置にテ
レセントリック絞りが配置され、光軸に平行な光束を取
り出す場合で説明する。 第５図は、本発明の実施例の測定原理を説明する図
で、所定の距離から円環状の指標を角膜上に投影したと
きに、角膜上にできる角膜反射像を表しているものとす
る。図示なき円環状の指標を角膜上に投影した際、角膜
が球面の場合は、半径ａの円ができる。角膜がトーリッ
ク面の場合長径線b1、短径線b2の楕円ができる。ここ
で、円上の点（Ａ）（Ｂ）が楕円状の（Ａ′）（Ｂ′）
に対応しているものとする。さらに、楕円は原点を中心
にｘ軸より（θ）だけ傾いているものとする。 ここで、（Ａ）から（Ａ′）への変化量の（x,y）成
分をそれぞれ（ΔAx）（ΔAy）、（Ｂ）から（Ｂ′）へ
の変化量の（x,y）成分をそれぞれ（ΔBx）（ΔBy）と
すると、以下の関係が成立する。 ΔAx＝b1COS2θ＋b2sin2θ−ａ …（１） ΔAy＝（b1−b2）sinθ・COSθ …（２） ΔBx＝（b1−b2）sinθ・cosθ …（３） ΔBy＝b1sin2θ＋b2cos2θ−ａ …（４） これより、b1，b2，θは次の式で表わすことができ
る。 さらに（Ａ′）と対称な点（Ｃ′）の位置を検出し、
（Ａ′）と（Ｃ′）の２点間の中心を求めることにより
原点Ｏの位置を求める。 以上、基準円内の点（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の各（x,y）
座標をあらかじめ記憶させるとともに、形状が未知の角
膜によりできる点（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の各（x,y）座標
を検出することにより、角膜形状の測定が可能となる。 次に楕円形状と角膜トーリック面形状との関係につい
て、第６図により説明する。 光軸Ｏに対しαの角度をもってコリメイトされた点光
源を角膜上に投影する。このときできる像の光軸からの
距離をb1とすると、この断面における角膜曲率半径Rb1
は次式により表すことができる。 同様に光軸Ｏからの距離b2の像ができるときの角膜曲
率半径Rb2は次式により表すことができる。 （８）、（９）式に（５）、（６）式を代入すること
により、長径のRb1、短径のRb2を求めることができる。 尚、検出光学系にテレセントリック光学系を用いない
場合は角膜反射像からの主光線は被検眼の光軸と平行で
はないから検出像の位置と求める角膜上での像の位置と
は異なるので、正確を期すためにはこれを補正すること
が必要である。尤も、開口の位置を調整すればその誤差
は非常に小さくなるので、これを無視しても実用上問題
は小さい。 因みに、角膜反射像からの主光線と光軸となる角をΔ
θとすると角膜曲率半径Ｒは、 となることは容易に算出できる。 第１図は上記の測定原理と基本的には同一な原理に基
づく１実施例の光学系の配置図である。 発光ダイオード等の点光源（1a）、（1b）より出射し
た光はコリメーティングレンズ（2a）（2b）により平行
光束となり、被検眼角膜に光軸と（α）の角度をもって
投影され、点光源像（3a）（3b）ができる。 同様に点光源を光軸に90°回転させた位置にある図示
なき点光源1cより出射した光は図示なき点光源像（3c）
をつくる。 結像レンズ４は撮像素子７の撮像面と点光源像（3a）
（3b）（3c）が共役となる位置に配置され、撮像素子の
撮像面上に点光源像が結像する。光路はロータリーソレ
ノイド６で回転駆動される開口マスク５により変更され
る。 第４図は、開口マスクの形状例を示す。 ９は開いている開口部で、８は閉じている開口部であ
る。 第７図は、本発明の実施例の電気系のブロック回路図
である。 撮像素子７は、CCDを使用したTVカメラ21である。こ
のTVカメラは標準TV信号を出力するものであればとくに
問題はないが、小型で撮像歪のない等の特徴があるCCDT
Vカメラが有利である。TVカメラからの信号は、同期信
号を含んだコンポジットビデオ信号であるが、後に水平
垂直の同期信号を分離しなければならないことを考える
と外部同期式のセパレートタイプの出力を持つTVカメラ
がよい。 TVカメラ21からの映像信号は、コンポジットビデオ信
号の場合同期分離回路22を必要とする。ここでビデオ信
号と同期信号が分離される。分離された同期信号は、水
平・垂直同期分離回路28によって水平同期信号と垂直同
期信号に分離される。これらの同期信号はフレームメモ
リ26にビデオ信号を書込むときのフレームメモリアドレ
スを生成するのに使う。 またビデオ信号は増幅器23により、適当な振幅に増幅
した後、A/Dコンバータ23に入力されデジタイズされ
る。デジタイズされた画像データは、同期信号に基づき
フレームアドレスジェネレータ29によって生成されたフ
レームメモリアドレスの番地のメモリに記憶される。 またA/Dコンバータを通した後の画像データ信号ライ
ンの画像データバスと画像メモリの読み出しデータバス
は理論演算ユニット32にそれぞれ接続され、画像間演算
が可能である。この画像間演算機能により始めに測定用
の点光源が消灯時の画像を記憶した後、点光源が点灯し
ている画像データから引き算することにより手術顕微鏡
の観察照明による影響を除去できる。画像間演算された
画像データはコンパレータ33によって予め設定された輝
度レベルと比較され、画像データの明るい部分のデータ
のみを取りだす。ここで取りだされるデータは、２種類
あり、１つは輝度値、もう一つがフレームメモリアドレ
スで、撮像素子上の位置を示す。この２つのデータはデ
ータメモリ36に記憶される。この処理により点光源像を
取り出すことが可能となる。データメモリ36から周知の
画像処理により各点光源像の中心座標が求められ、マイ
クロコンピュータ回路37により前記した測定原理に基づ
く計算処理が行なわれ被検眼の角膜形状が求められる。 次に装置と被検眼との位置が所定の位置にない場合の
測定値の誤差の補正を第２図、第３図に従って説明す
る。 作動距離の変化による測定値の誤差の補正の基本的な
考え方は開口マスクの２つの位置における画像から得ら
れた各点光源像の位置変化量を求め、この値と２つの開
口マスク間距離の変化量、結像レンズの焦点距離、結像
レンズと撮像面までの距離等の値から作動距離の変化量
を求めて補正する。 第２図は測定時の作動距離を求める具体的な考え方を
示す。 １は基準作動距離、１′は測定時作動距離、Ｈは開口
マスク間距離、ｈは測定時光束円の大きさ、ｆは結像レ
ンズの焦点距離、ｍは結像レンズと撮像面までの距離、
ｍ′は測定時結像レンズと結像点までの距離を示す。 測定時作動距離は次のようにして求める。 （11）より （12）式を（10）へ代入し、 となる。 また前述したように、第６図における角膜反射像から
の光の主光線が光軸となす角Δθが作動距離によって変
化するため角膜曲率半径Ｒの計算においては、 Δθをその都度計算して利用する。 また、作動距離の変化に伴う結像光学系の倍率変化に
よる測定誤差の補正は、結像レンズと角膜までの距離
と、結像レンズと撮像面までの距離によって求める。 第３図はこの補正の基本的な考え方を示す図である。 ｈは基準作動距離での撮像面上での点光源像の高さを
示す。１から１′へ作動距離が移動することにより撮像
面上の像高さはｈからh1′〜h2′となる。なお、Ｈは開
口マスクと光軸との間距離とする。このときの結像点に
おける像の高さをｇとすると、次式が成立つ。 故に、撮像面上の測定時の点光源像高さｈを基準作動
距離１と測定時の作動距離１′によって補正することに
より正しい点光源像高さｈを求めることができる。 以上示した方法により作動距離が異なっても測定誤差
をなくすことができる。 以上のようにして、演算された角膜曲率半径はディス
プレイ38、プリンタ39によって表示される他、他の機器
にデータとして通信40される。 なお、実施例中において投影手段としてコリメータ光
学系を使っているが、作動距離の違いによる測定誤差を
補正できるので、とくにコリメータ光学系を採用する必
要はない。 一般に手術用顕微鏡には観察用のテレビカメラが設け
られているので、本発明を手術用顕微鏡に応用するとき
はこのまま利用することができるので特に観察用の光学
系を配置する必要がない。 また、点光源数を多くすることにより、測定精度が向
上するほかに、被検眼角膜表面が凹凸なイレギュラー面
の場合に点光源像の数が減少しても残りの点光源数によ
って計算を行うことが可能となる。 なお、本発明は検出系にテレセントリック光学系を用
いた角膜形状測定装置にも使用することができることは
明白である。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、極めて強い照
明光源が存在したり、測定環境が変化したりする悪条件
の下でも、角膜の形状を精度良く短時間に得ることがで
きる。また、厳密に作動距離を合わせなくても角膜の形
状を精度良く得ることができ、被検眼と装置とのアライ
メントを容易にする。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の１実施例の光学系の配置図、第２図、
第３図は測定値の誤差の補正を説明する説明図、第４図
は開口マスクの形状例を示す図、第５図は本発明の実施
例の測定原理を説明する説明図、第６図は角膜投影像と
角膜トーリック面形状との関係を説明する説明図、第７
図は本発明の実施例の電気系のブロック回路図である。 ４……対物レンズ、５……開口マスク ７……撮像素子、21……TVカメラ 22……同期分離回路 26……フレームメモリ 32……論理演算ユニット 33……コンパレータ回路 36……データメモリ 37……マイクロコンピュータ回路
第３図は測定値の誤差の補正を説明する説明図、第４図
は開口マスクの形状例を示す図、第５図は本発明の実施
例の測定原理を説明する説明図、第６図は角膜投影像と
角膜トーリック面形状との関係を説明する説明図、第７
図は本発明の実施例の電気系のブロック回路図である。 ４……対物レンズ、５……開口マスク ７……撮像素子、21……TVカメラ 22……同期分離回路 26……フレームメモリ 32……論理演算ユニット 33……コンパレータ回路 36……データメモリ 37……マイクロコンピュータ回路
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．角膜形状測定用の指標を所定の光強度により被検眼
の角膜に向けて投影する指標投影手段と、 該指標の角膜反射像を撮像素子に取り込む撮影光学系
と、 前記角膜形状測定用の指標を被検眼に投影しない状態で
の被検眼を撮像しその撮像信号を記憶する記憶手段と、 前記角膜形状測定用の指標を被検眼に投影した状態での
撮像信号から前記記憶手段に記憶された撮像信号を減算
する減算手段と、 該減算手段により得られた画像信号から前記光強度によ
り設定された所定の閾値と比較して前記指標の角膜反射
像を抽出する像抽出手段と、 所定の作動距離に対する撮像時の作動距離の変動を検出
する検出手段と、 前記像抽出手段による前記指標の角膜反射像の位置及び
前記検出手段による作動距離の変動に基づいて少なくて
も角膜曲率半径及び角膜乱視の軸方向を算出する演算手
段と、 を有することを特徴とする角膜形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2212628A JP2740924B2 (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 角膜形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2212628A JP2740924B2 (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 角膜形状測定装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62011744A Division JPS63181735A (ja) | 1987-01-20 | 1987-01-20 | 角膜形状測定装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9257586A Division JP2953689B2 (ja) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | 検眼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03114462A JPH03114462A (ja) | 1991-05-15 |
| JP2740924B2 true JP2740924B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=16625819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2212628A Expired - Lifetime JP2740924B2 (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 角膜形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2740924B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015502765A (ja) * | 2011-09-23 | 2015-01-29 | ヴォスアメッド ゲーエムベーハー アンド カンパニー カーゲー | 人工レンズの配向を検知するための光学的な配置および方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59230536A (ja) * | 1983-06-14 | 1984-12-25 | キヤノン株式会社 | 眼科装置 |
| JPS6077734A (ja) * | 1983-10-05 | 1985-05-02 | 東レ株式会社 | 眼球形状計測装置 |
| US4685140A (en) * | 1984-06-26 | 1987-08-04 | Kera Corporation | Keratograph autoscanner system |
| JPS62268522A (ja) * | 1986-05-17 | 1987-11-21 | キヤノン株式会社 | 眼科装置 |
-
1990
- 1990-08-10 JP JP2212628A patent/JP2740924B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015502765A (ja) * | 2011-09-23 | 2015-01-29 | ヴォスアメッド ゲーエムベーハー アンド カンパニー カーゲー | 人工レンズの配向を検知するための光学的な配置および方法 |
| US9642526B2 (en) | 2011-09-23 | 2017-05-09 | Vossamed Gmbh & Co. Kg | Optical arrangement and method for ascertaining the orientation of an artificial lens |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03114462A (ja) | 1991-05-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| R250 | Receipt of annual fees |
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