JP3313309B2

JP3313309B2 - 眼科装置

Info

Publication number: JP3313309B2
Application number: JP22457797A
Authority: JP
Inventors: 章成高木
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 2002-08-12
Anticipated expiration: 2017-08-21
Also published as: JPH1156781A; US5936706A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、装置本体を被検眼に
対してアライメントする必要のある非接触式眼圧計、ケ
ラトメータ、レフラクトメータ、角膜内皮細胞撮影装置
などの眼科装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、被検眼角膜に対して平行光束
を斜め方向から投影する指標投影系と、被検眼軸に対し
て指標投影光学系の投影方向と対称となる斜め方向から
の光束を受光する一次元ＰＳＤ等の受光素子を有する受
光光学系とを備え、この受光素子の受光位置に基づきＺ
方向のアライメントを検出する眼科装置が知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな眼科装置にあっては、指標光である平行光束が均一
な光量分布になっている。このため、装置本体がアライ
メント基準位置近傍に位置している場合よりも、その基
準位置から大きくズレている場合の方が受光素子に入射
する光量が多くなってしまう。

【０００４】これは、角膜表面が凸状の球面形状となっ
ているので、その球面収差によるものであり、角膜表面
の中心部分における反射光を用いる場合よりも周辺部に
おける反射光を用いた場合の方が反射光の広がり角が小
さくなるからである。つまり、図９(Ａ)に示すように、
角膜表面Ｔがアライメント基準位置にあるとき、指標光
束Ｆの一部の指標光束Ｆaが受光素子に入射するが、そ
の指標光束Ｆaの幅をＨ1とし、図９(Ｂ)に示すように角
膜表面Ｔがアライメント基準位置（破線位置）からずれ
たときの受光素子に入射する指標光束Ｆaの幅をＨ2とす
ると、Ｈ2はＨ1よりも大きくなり、受光系のＮＡが固定
されていれば、アライメント基準位置から大きくズレて
いる場合の方が受光素子の受光効率が実質的に大きくな
るからである。

【０００５】ところで、受光素子として一次元ＰＳＤを
用いた場合、結像位置は次式によって求められる。

【０００６】（Ｉ1−Ｉ2）Ｌ1／（Ｉ1＋Ｉ2）＝Ｌ2 ただし、Ｉ1はＰＳＤの一方の端子から出力される電
流、Ｉ2はＰＳＤの他方の端子から出力される電流、Ｌ1
はＰＳＤの長さ、Ｌ2はＰＳＤ上の結像位置である。

【０００７】上記式で結像位置を求める場合、電流Ｉ1,
Ｉ2を電圧（０〜５Ｖ）に変換し、さらに、この電圧を
Ａ／Ｄ変換器によってデジタル数（０〜２５５）に変換
し、このデジタル数から結像位置を演算して求め、この
結像位置からアライメント基準位置に対する角膜位置を
求めている。

【０００８】Ａ／Ｄ変換器は、最小電圧０Ｖから最大電
圧５Ｖまでを（０〜２５５）のデジタル数に対応させて
変換しているので、Ｉ1,Ｉ2は０〜２５５の値、すなわ
ち２５６通りの値をとることになる。このため、最小分
解能は１／５１２となり、検出精度は高いものとなる。
つまり、最小分解能である１／５１２を得るためには、
Ａ／Ｄ変換器は最大電圧５Ｖを「２５５」に対応させて
変換する必要がある。

【０００９】これは、例えば、３Ｖを「２５５」に対応
させて変換すると、３Ｖ以上の電圧はすべて「２５５」
になってしまい、検出不能になってしまうからである。
したがって、角膜位置がアライメント基準位置近傍にあ
るときの電流（Ｉ1＋Ｉ2）の値を最大デジタル値「５１
２」に設定すると、角膜位置がアライメント基準位置か
らずれるにしたがってＰＳＤの入射光量が増加していく
ことにより電流（Ｉ1＋Ｉ2）の値が増加して行くが、こ
の値のデジタル変換値は「５１２」のままとなり、角膜
位置（アライメント状態）を検出することができなくな
る。

【００１０】したがって、分母（Ｉ1＋Ｉ2）が最大とな
るときの値を最大デジタル値「５１２」としてＡ／Ｄ変
換器を設定する必要がある。すなわち、ＰＳＤの入射光
量が最大となる場合であり、角膜位置がアライメント基
準位置から大きくずれたときのＰＳＤの端子から出力さ
れる電流（Ｉ1＋Ｉ2）を最大値として最大デジタル値を
設定しなければならない。

【００１１】しかし、このように最大デジタル値「５１
２」を設定すると、角膜位置がアライメント基準位置近
傍にくると、ＰＳＤの入射光量が減少するので、分母
（Ｉ1＋Ｉ2）の値が小さくなり、検出精度が低下するこ
とになる。つまり、高い検出精度が要求されるアライメ
ント基準位置近傍では分解能が低くなり、アライメント
の検出精度が低下してしまい、検出精度が低くてもよい
アライメント基準位置から大きくずれた位置では分解能
が高くなり、アライメントの検出精度が高くなってしま
うという問題があった。

【００１２】また、アナログ回路により演算回路を構成
した場合も、Ｓ／Ｎの変動の影響で同様な問題が生じ
る。

【００１３】この発明は、上記問題点に鑑みてなされた
もので、その目的は、アライメント基準位置近傍でアラ
イメントの検出精度を高めることのできる眼科装置を提
供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、被検眼を測定する測定手段と、
前記被検眼の角膜に対して指標を投影する指標投影手段
と、この投影によって被検眼角膜で反射される指標の反
射光を受光する受光手段とを有するアライメント光学系
と、前記受光手段の受光面に結像される指標像の位置か
ら被検眼角膜に対する装置本体の位置関係を演算する演
算手段とを備え、この演算手段の演算値が所定範囲内で
あるとき前記測定手段で被検眼を測定する眼科装置にお
いて、前記アライメント光学系に、光軸から離れるにし
たがって光量を減光していく透過率分布特性を有する減
光手段を前記光路に設けたことを特徴とする。

【００１５】請求項２の発明は、前記減光手段を、前記
指標投影手段の光路に設けたことを特徴とする。

【００１６】請求項３の発明は、前記減光手段を、前記
指標の反射光を受光する受光光学系の光路に設けたこと
を特徴とする。

【００１７】請求項４の発明は、前記減光手段は、光軸
から離れるにしたがって透過率が低下するフィルタであ
ることを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る眼科装置で
ある眼圧計の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【００１９】図１および図２において、この発明に係る
装置本体Ｓは、被検眼Ｅの前眼部を観察するための前眼
部観察系１０、ＸＹ方向のアライメント検出および角膜
変形検出のための指標光を被検眼Ｅの角膜Ｃに正面から
投影するＸＹアライメント指標投影光学系２０、被検眼
Ｅに固視標を提供する固視標投影光学系３０、ＸＹアラ
イメント指標光の角膜Ｃによる反射光を受光して装置Ｓ
と角膜ＣのＸＹ方向の位置関係を検出するＸＹアライメ
ント検出光学系４０、ＸＹアライメント指標光の角膜Ｃ
による反射光を受光し角膜Ｃの変形量を検出する角膜変
形検出光学系５０、角膜Ｃに斜めからＺ方向のアライメ
ント用指標光を投影するＺアライメント指標投影光学系
（指標投影手段）６０、Ｚアライメント指標光の角膜Ｃ
による反射光を前眼部観察光学系１０の光軸に対して対
称な方向から受光し装置Ｓと角膜ＣのＺ方向の位置関係
を検出するＺアライメント検出光学系７０を備えてい
る。そして、Ｚアライメント指標投影光学系６０とＺア
ライメント検出光学系７０とでアライメント光学系が構
成される。

【００２０】前眼部観察光学系１０は、被検眼Ｅの左右
に位置して前眼部をダイレクトに照明する複数個の前眼
部照明光源１１、気流吹き付けノズル１２、前眼部窓ガ
ラス１３、チャンバー窓ガラス１４、ハーフミラー１
５、対物レンズ１６、ハーフミラー１７，１８、ＣＣＤ
カメラ１９を備え、Ｏ1はその光軸である。

【００２１】前眼部照明光源１１によって照明された被
検眼Ｅの前眼部像は、気流吹き付けノズル１２の内外を
通り、前眼部窓ガラス１３、チャンバー窓ガラス１４、
ハーフミラー１５を透過し、対物レンズ１６により集束
されつつハーフミラー１７，１８を透過してＣＣＤカメ
ラ１９上に形成される。

【００２２】ＸＹアライメント指標投影光学系２０は、
赤外光を出射するＸＹアライメント用光源２１、集光レ
ンズ２２、開口絞り２３、ピンホール板２４、ダイクロ
イックミラー２５、ピンホール板２４に焦点を一致させ
るように光路上に配置された投影レンズ２６、ハーフミ
ラー１５、チャンバー窓ガラス１４、気流吹き付けノズ
ル１２を有する。

【００２３】ＸＹアライメント用光源２１から出射され
た赤外光は、集光レンズ２２により集束されつつ開口絞
り２３を通過し、ピンホール板２４に導かれる。そし
て、ピンホール板２４を通過した光束は、ダイクロイッ
クミラー２５で反射され、投影レンズ２６によって平行
光束となってハーフミラー１５で反射された後に、チャ
ンバー窓ガラス１４を透過して気流吹き付けノズル１２
の内部を通過し、図３に示すようにＸＹアライメント指
標光Ｋを形成する。図３においてＸＹアライメント指標
光Ｋは、角膜Ｃの頂点Ｐと角膜Ｃの曲率中心との中間位
置に輝点像Ｒを形成するようにして角膜表面Ｔで反射さ
れる。なお、開口絞り２３は投影レンズ２６に関して角
膜頂点Ｐと共役な位置に設けられている。

【００２４】固視標光学系３０は、可視光を出射する固
視標用光源３１、ピンホール板３２、ダイクロイックミ
ラー２５、投影レンズ２６、ハーフミラー１５、チャン
バー窓ガラス１４、気流吹き付けノズル１２を有する。

【００２５】固視標用光源３１から出射された固視標光
は、ピンホール板３２、ダイクロイックミラー２５を経
て、投影レンズ２６により平行光とされハーフミラー１
５で反射された後に、チャンバー窓ガラス１４を透過
し、気流吹き付けノズル１２の内部を通過して被検眼Ｅ
に導かれる。被検者はその固視標を固視目標として注視
することにより視線が固定される。

【００２６】ＸＹアライメント検出光学系４０は、気流
吹き付けノズル１２、チャンバー窓ガラス１４、ハーフ
ミラー１５、対物レンズ１６、ハーフミラー１７，１
８、センサ４１、ＸＹアライメント検出回路４２を有す
る。

【００２７】ＸＹアライメント指標投影光学系２０によ
り角膜Ｃに投影され、角膜表面Ｔで反射された反射光束
は、ノズル１２の内部を通りチャンバー窓ガラス１４、
ハーフミラー１５を透過し、対物レンズ１６により集束
されつつハーフミラー１７でその一部が透過し、ハーフ
ミラー１８でその一部が反射される。ハーフミラー１８
で反射された光束は、センサ４１上に輝点像Ｒ′1を形
成する。センサ４１はＰＳＤのような位置検出可能な受
光センサである。ＸＹアライメント検出回路４２は、セ
ンサ４１の出力を基にして、装置Ｓと角膜Ｃの位置関係
（ＸＹ方向）を公知の手段によって演算し、その演算結
果を制御回路８０に出力する。

【００２８】一方、ハーフミラー１８を透過した角膜Ｃ
による反射光束は、ＣＣＤカメラ１９上に輝点像Ｒ′2
を形成する。ＣＣＤカメラ１９はモニタ装置に画像信号
を出力し、図４に示すように、被検眼Ｅの前眼部像
Ｅ′、ＸＹアライメント指標光の輝点像Ｒ′2がモニタ
装置の画面Ｇに表示される。なお、Ｈは図示しない画像
生成手段によって生成されたアライメント補助マークで
ある。

【００２９】さらに、ハーフミラー１７によって反射さ
れた一部の光束は、角膜変形検出光学系５０に導かれ、
ピンホール板５１を通過してセンサ５２に導かれる。セ
ンサ５２はフォトダイオードのような光量検出の可能な
受光センサである。

【００３０】Ｚアライメント指標投影光学系６０は、赤
外光を出射するＺアライメント用光源６１、集光レンズ
６２、開口絞り６３、ピンホール板６４、ピンホール板
６４に焦点を一致させるように光路上に配置された投影
レンズ６５を有し、Ｏ2はその光軸である。

【００３１】Ｚアライメント光源６１を出射した赤外光
は、集光レンズ６２により集光されつつ開口絞り６３を
通過してピンホール板６４に導かれる。ピンホール板６
４を通過した光束は、投影レンズ６５によって平行光束
（指標光）Ｆとされ角膜Ｃに導かれ、図５に示すよう
に、輝点像Ｑを形成するようにして角膜表面Ｔにおいて
反射される。なお、開口絞り６３は投影レンズ６５に関
して角膜頂点Ｐと共役な位置に設けられている。

【００３２】この開口絞り６３の開口部６３Ａは、図６
の(Ａ)(Ｂ)に示すように、中心部に対して周辺部の透過
率が中心から遠ざかるにしたがって低下していく透過率
分布特性を有している。これにより、図５に示す平行光
束Ｆの光量分布は、図６の(Ｃ)に示すように、光軸Ｏ2
に対して周辺部の光量が光軸Ｏ2から遠ざかるにしたが
って低下していく。

【００３３】Ｚアライメント検出光学系７０は、結像レ
ンズ７１、Ｙ方向にパワーを持ったシリンドリカルレン
ズ７２、センサ（受光手段）７３を有し、Ｏ3はその光
軸である。

【００３４】Ｚアライメント指標投影光学系６０によっ
て投影された指標光Ｆの角膜表面Ｔにおける反射光束
は、結像レンズ７１によって集束されつつシリンドリカ
ルレンズ７２を介してセンサ７３上に輝点像Ｑ′を形成
する。センサ７３はラインセンサやＰＳＤのような位置
検出可能な受光センサである。センサ７３からの情報は
Ｚアライメント検出回路（演算手段）７４に導かれる。

【００３５】Ｚアライメント検出回路７４は、公知の手
段により装置本体Ｓと角膜ＣとのＺ方向の位置関係を演
算し、この演算結果を制御回路８０に出力する。

【００３６】ところで、角膜Ｃがアライメント基準位置
（図５に示す位置）からズレていくと、センサ７３の実
質的な受光効率が図６の(Ｄ)に示すように大きくなって
いくが、指標光Ｆの光量分布は、図６の(Ｃ)に示すよう
に、光軸Ｏ2に対して周辺部の光量が光軸Ｏ2から遠ざか
るにしたがって低下していくので、図６(Ｅ)に示すよう
に、角膜Ｃのアライメント基準位置に対するズレ量に拘
わりなく、センサ７３の受光光量をほぼ一定にすること
ができる。

【００３７】このため、アライメント基準位置近傍での
アライメントの検出精度を高めることができ、測定精度
の向上を図ることができる。

【００３８】なおＸＺ平面内においては、輝点像Ｑとセ
ンサ７３は結像レンズ７１に関して共役な位置関係にあ
り、ＹＺ平面内においては、角膜頂点Ｐとセンサ７３が
結像レンズ７１、シリンドリカルレンズ７２に関して共
役な位置関係にある。つまりセンサ７３は開口絞り６３
と共役関係にあり（このときの倍率は、開口絞り６３の
像がセンサ７３の大きさより小さくなるように選んであ
る）、Ｙ方向に角膜Ｃがずれたとしても角膜表面Ｔにお
ける反射光束は効率良くセンサ７３に入射するようにな
る。また、Ｙ方向に長いスリット光を投影することによ
っても効率は落ちるが同様な効果を得ることができる。

【００３９】そして検者は、図４に示したモニタ画面で
前眼部像Ｅ′を観察しながら、輝点像Ｒ2′がアライメ
ント補助マークＨの中に入り、かつピントが合うように
装置本体ＳをＸＹＺ方向に手動で移動させ、アライメン
トの調整を行う。このとき、制御回路８０はＸＹアライ
メント検出回路４２およびＺアライメント検出回路７４
の出力が所定範囲内に入った場合に、図示しない気流吹
き付け手段を作動させ、気流吹き付けノズル１２から角
膜Ｃに向けて気流を吹き付け、そのときの角膜変形量を
角膜変形検出光学系５０によって検出する。そして、所
定変形量となったときの気流吹き付け圧から被検眼Ｅの
眼圧値を求める。そして、角膜変形検出光学系５０等に
よって眼圧を測定する測定手段が構成される。

【００４０】なお、ＸＹアライメント検出回路４２から
出力されるＸＹアライメント情報およびＺアライメント
検出補正回路７４から出力されるＺアライメント情報に
基づいて、装置本体Ｓと被検眼Ｅのアライメント状態を
検出し、その検出結果をＣＲＴ等に表示するように構成
することもできる。

【００４１】図７は、眼科装置の全体構成を示す側面図
で、１００は電源が内蔵されたベースである。ベース１
００の上部には架台１０１がコントロールレバー１０２
の操作により前後左右移動可能に設けられている。コン
トロールレバー１０２には手動スイッチ１０３が設けら
れ、この手動スイッチ１０３は手動モードのときに用い
られる。架台１０１の上部にはモータ１０４、支柱１０
５が設けられている。また、ベース１００の右側部に
は、支柱１４０が設けられており、この支柱１４０には
顎受け台１４１が設けられている。この顎受け台１４１
は調整つまみ１４２によって上下（Ｙ方向）に移動し、
調整つまみ１４３によって左右（Ｘ方向）に移動するよ
うになっている。１４４は額当てである。

【００４２】モータ１０４と支柱１０５とは図示を略す
ピニオン・ラックにより結合され、支柱１０５はモータ
１０４によって上下方向（Ｙ方向）に移動される。支柱
１０５の上端にはテーブル１０６が設けられている。

【００４３】テーブル１０６には支柱１０７、モータ１
０８が設けられている。支柱１０７の上端にはテーブル
１０９が摺動可能に設けられている。テーブル１０９の
後端には、図８に示すようにラック１１０が設けられて
いる。モータ１０８の出力軸にはピニオン１１１が設け
られ、ピニオン１１１はラック１１０に噛み合わされて
いる。また、テーブル１０９の上部にはモータ１１２と
支柱１１３とが設けられている。モータ１１２の出力軸
にはピニオン１１４が設けられている。支柱１１３の上
部には装置本体ケース１１５が摺動可能に設けられてい
る。装置本体ケース１１５の側部にはラック１１６が設
けられている。ラック１１６はピニオン１１４と噛み合
わされている。なお、装置本体ケース１１５の内部に
は、図１および図２に示した光学系が収納されている。

【００４４】モータ１０４，１０８，１１２は、前述の
制御回路８０から出力される制御信号によって制御され
る。そして装置本体ケース１１５は、モータ１０４に制
御信号が出力されたときはＹ方向の移動が、モータ１０
８に制御信号が出力されたときはＸ方向の移動が、モー
タ１１２に制御信号が出力されたときはＺ方向の移動が
それぞれ制御され、これによって、アライメント調整が
自動で行われる。

【００４５】上記実施形態では、開口絞り６３に透過率
分布特性を持たせたが、この開口絞り６３の替わりにセ
ンサ７３の直前に図６の(Ｂ)に示す透過率分布特性を持
たせたフィルタを配置してもよい。または、このフィル
タを投影レンズ６５の前に配置してもよい。また、光軸
から離れた場所に導かれる光束の一部を遮る絞りをレン
ズ６５の前に設けてもよい。

【００４６】また、上記実施形態では、眼圧計のアライ
メント系に適用した場合について説明したが、これに限
らず、ケラトメータ、レフラクトメータ、角膜内皮細胞
撮影装置などのアライメント系に適用してもよいことは
勿論である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、角膜のアライメント基準位置に対するズレ量に拘わ
りなく、受光素子の受光光量を一定にすることができ、
このため、アライメント基準位置近傍でのアライメント
の検出精度を高めることができ、測定精度の向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る眼科装置の光学系の要部構成図
であってその平面配置図である。

【図２】この発明に係る眼科装置の光学系の要部構成図
であってその側面配置図である。

【図３】角膜に正面から照射されたアライメント光束の
反射の説明図である。

【図４】モニタの画面に表示された前眼部像を示す説明
図である。

【図５】角膜に斜め方向から照射されたアライメント光
束の反射を示した説明図である。

【図６】(Ａ)開口絞りを示した平面図である。 (Ｂ)開口絞りの透過率分布特性を示したグラフである。 (Ｃ)指標光の光量分布を示したグラフである。 (Ｄ)アライメント基準位置からのズレ量に対するセンサ
の受光効率を示したグラフである。 (Ｅ)アライメント基準位置からのズレ量に対するセンサ
の受光量を示したグラフである。

【図７】この発明に係る眼科装置の全体装置を示す側面
図である。

【図８】この発明に係る眼科装置の要部を示す平面図で
ある。

【図９】(Ａ)角膜が基準位置にあるときの受光素子に入
射する指標光束の幅を示した説明図である。 (Ｂ)角膜が基準位置からずれたときの受光素子に入射す
る指標光束の幅を示した説明図である。

【符号の説明】

６０Ｚアライメント指標投影光学系６３開口絞り７０Ｚアライメント検出光学系７３センサ７４Ｚアライメント検出回路Ｃ角膜Ｅ被検眼

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検眼を測定する測定手段と、前記被検眼の角膜に対して指標を投影する指標投影手段
と、この投影によって被検眼角膜で反射される指標の反
射光を受光する受光手段とを有するアライメント光学系
と、前記受光手段の受光面に結像される指標像の位置から被
検眼角膜に対する装置本体の位置関係を演算する演算手
段とを備え、この演算手段の演算値が所定範囲内である
とき前記測定手段で被検眼を測定する眼科装置におい
て、前記アライメント光学系に、光軸から離れるにしたがっ
て光量を減光していく透過率分布特性を有する減光手段
を設けたことを特徴とする眼科装置。
【請求項２】前記減光手段を、前記指標投影手段の光路
に設けたことを特徴とする請求項１の眼科装置。
【請求項３】前記減光手段を、前記指標の反射光を受光
する受光光学系の光路に設けたことを特徴とする請求項
１の眼科装置。
【請求項４】前記減光手段は、光軸から離れるにしたっ
がって透過率が低下するフィルタであることを特徴とす
る請求項１ないし請求項３の眼科装置。