JP3597274B2 - 眼科装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、非接触で被検眼の角膜の厚さの測定が可能な眼科装置、例えば、パコメーター、角膜厚さ測定機能が付加された角膜内皮細胞撮影装置等の眼科装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から特開平６−３２７６３４号公報に開示されているように、角膜の厚さ測定機能が付加された角膜内皮細胞撮影装置が知られている。この眼科装置では、被検眼に対して斜め方向からスリット光を投影し、その反射光を被検眼光軸に対して略対称な方向から受光して、角膜内皮細胞を含んだ角膜反射像を観察・撮影する。また、角膜内皮細胞像の観察・撮影とともに、その角膜内皮細胞像の一部をハーフミラー等で分割し、角膜表面での反射光と角膜裏面での反射光による光像を一次元ラインセンサー等で受光してその像間隔を測定し、その値から被検眼角膜の厚さを求めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の眼科装置で角膜の厚さを測定する場合、角膜が曲率をもっているために、被検眼と装置本体とのアライメント状態によって角膜表面での反射角が変化すること等の理由により、角膜表面での反射光と角膜裏面での反射光による像の間隔が変化し、その結果、測定時のアライメント誤差により角膜厚さの測定値がばらつくという問題が生じている。この角膜厚さの測定値のばらつきはアライメント許容範囲の大きさに依存し、通常角膜厚さの約１０％程度の大きさを有する。人眼の平均的な角膜の厚さは０．５ｍｍ程度であるので、その誤差量は０．０５ｍｍ程度となり、無視できない大きさとなり、角膜厚さの測定にとって致命的な欠点となっている。角膜厚さの測定精度を保つために、アライメント許容範囲を狭くすることは、検者及び被検者への負担を急激に増加させることになり、かえって測定の信頼性を低下させることとなる。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、測定時のアライメント状態に極力左右されることなく角膜厚さを正確に測定できる眼科装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる眼科装置は、被検眼の角膜の厚さを光学的に非接触で測定する角膜厚測定手段と、装置本体と被検眼との相対位置関係を検出するアライメント検出手段とを有し、アライメント検出手段の測定時の光軸方向のずれ量に関する出力情報に基づき角膜厚測定手段により得られた測定値を補正する測定値補正手段が設けられている。
【０００６】
【作用】
本発明に係わる眼科装置によれば、角膜厚測定手段は被検眼の角膜の厚さを光学的に非接触で測定する。アライメント検出手段は装置本体と被検眼との相対位置関係を意味する情報を出力し、測定値補正手段はアライメント検出手段の測定時の光軸方向のずれ量に関する出力情報に基づき角膜厚測定手段により得られた測定値を補正する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１、図２は本発明に係わる眼科装置としての角膜厚さ測定機能付き角膜内皮細胞撮影装置の光学系を示している。
【０００８】
その図１、図２において、装置Ｓは被検眼Ｅの前眼部を観察するための前眼部観察光学系１０、ＸＹ方向のアライメント検出を行なうための指標光を被検眼Ｅの角膜Ｃに投影するための指標投影光学系２０、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の相対位置を検出するＸＹアライメント検出光学系３０、角膜内皮細胞を投影するためのスリット光を角膜Ｃに対して斜めから照射する撮影用照明光学系４０、Ｚ方向のアライメント検出及び角膜厚測定用のスリット光を角膜Ｃに対して斜めから照射するＺアライメント検出用の照明光学系５０、撮影用の照明光学系４０と被検眼光軸に関して対称な位置に設けられて撮影用照明光学系４０により照射されたスリット光の角膜Ｃによる反射光を受光することにより角膜内皮細胞像を撮影する撮影光学系６０、照明光学系５０により照射されたスリット光の角膜Ｃによる反射光を受光してＺ方向のアライメント検出及び角膜厚さ測定のための角膜像を受像するＺアライメント用の検出光学系７０、被検眼Ｅに固視像を提供する固視標投影光学系８０を備えている。
【０００９】
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赤外光で照明する複数個の前眼部観察光源１１、ハーフミラー１２、対物レンズ１３、ハーフミラー１４、遮光板１５、ＣＣＤカメラ１６を備え、Ｏ１はその光軸である。前眼部観察光源１１によって照明された被検眼Ｅの前眼部像はハーフミラー１２、対物レンズ１３、ハーフミラー１４を経て、ＣＣＤカメラ１６に導かれる。遮蔽板１５は前眼部観察時は光路上から退避されていて、角膜内皮細胞撮影時には光路中に挿入される。
【００１０】
指標投影光学系２０は、赤外光を出射する光源２１、集光レンズ２２、開口絞り２３、指標を形成するピンホール板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して光路上に配置された投影レンズ２６、ハーフミラー１２を有する。光源２１から出射された赤外光は、集光レンズ２２により集光されつつ開口絞り２３を通過してピンホール板２４に導かれる。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Ｋとなり、ハーフミラー１２で反射されて角膜Ｃに導かれる。角膜Ｃに投影された指標光は、図３に示すように角膜Ｃの頂点Ｐと角膜Ｃの曲率中心Ｏ２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。
【００１１】
ＸＹアライメント検出光学系３０は、ハーフミラー１２、対物レンズ１３、ハーフミラー１４、アライメントセンサ３１を有する。指標投影光学系２０により角膜Ｃに投影され輝点像Ｒを形成するように反射された指標光は、ハーフミラー１２を透過し対物レンズ１３で集束されつつハーフミラー１４でその一部が反射されてアライメントセンサ３１上に輝点像Ｒの像Ｒ´を形成する。アライメントセンサ３１はＰＳＤ等の位置検出が可能な受光素子である。ＸＹアライメント検出回路９１ａは、アライメントセンサ３１の出力に基づき装置Ｓと角膜Ｃの相対位置（ＸＹ方向）を公知の手段によって演算し、制御回路９３及び測定値補正演算回路９４に出力する。一方、ハーフミラー１４を透過した角膜反射光束はＣＣＤカメラ１６に導かれて輝点像Ｒ´´を形成する。ＣＣＤカメラ１６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´、輝点像Ｒ´´がモニタ装置の画面１７に表示される。なお、符号１８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許容範囲を示すマークである。検者はこの画面を観察しつつ、輝点像Ｒ´´がマーク１８内に入ってピントが合うように被検眼Ｅに対して装置Ｓを移動させることによりアライメントを行なう。
【００１２】
撮影用照明光学系４０は、キセノンランプからなる撮影用照明光源４１、集光レンズ４２、スリット板４３、可視光を透過し赤外光を反射するダイクロイックミラー４４、開口絞り４５、対物レンズ４６を有し、Ｏ３はその光軸である。撮影時に、撮影用照明光源４１から出射された可視光は集光レンズ４２により集光されてスリット板４３に導かれ、ダイクロイックミラー４４を透過し、開口絞り４５を通過して、対物レンズ４６により角膜Ｃに導かれ、その角膜Ｃが横断照明される。
【００１３】
図５（ａ）は、照明光学系４０により投光されたスリット光束の角膜Ｃにおける反射状態を示し、スリット光束の一部は空気と角膜Ｃとの境界面である角膜表面Ｔにおいてまず反射される。また、角膜表面Ｔを透過した光束の一部は角膜内皮細胞面Ｎで反射される。角膜表面Ｔからの反射光束Ｔ´の光量が最も大きく、角膜内皮細胞面Ｎからの反射光束Ｎ´の光量は相対的に小さく、角膜実質Ｍからの反射光束Ｍ´の光量が最も小さい。
【００１４】
照明光学系５０は、赤外光を出射する光源５１、集光レンズ５２、スリット板５３、ダイクロイックミラー４４、開口絞り４５、対物レンズ４６を有する。光源５１から出射された赤外光は、集光レンズ５２で集束されつつスリット板５３を通過する。その通過光束はダイクロイックミラー４４で反射され、開口絞り４５を通過して対物レンズ４６により集束され、角膜Ｃに導かれる。照明光学系５０により投光されたスリット光束は、撮影用照明光学系４０によって投光されたスリット光束と同様に、図５（ａ）に示すように反射される。撮影光学系６０は、対物レンズ６１、赤外光を反射しかつ可視光を透過するダイクロイックミラー６２、マスク６３、ミラー６４、リレーレンズ６５、遮光板６６、前眼部観察光束の妨げとならない位置に配設されると共に物面側（被検眼Ｅ側）の傾斜角θと同一角をもって傾斜するミラー６７、ＣＣＤカメラ１６を有し、Ｏ４はその光軸である。
【００１５】
撮影用照明光学系４０から出射されかつ角膜Ｃによって反射された可視光反射光束は、対物レンズ６１により集光されつつダイクロイックミラー６２を透過してマスク６３上に一旦角膜内皮細胞像として結像される。角膜内皮細胞像を形成する以外の余分の反射光束はこのマスク６３により遮蔽され、マスク６３を通過した角膜内皮細胞像を形成する反射光束はミラー６４で反射され、リレーレンズ６５により集束されつつミラー６７に導かれかつ反射されて、ＣＣＤカメラ１６上に角膜内皮細胞像を形成する。ＣＣＤカメラ１６はモニタ装置に画像信号を出力し、モニタ装置の画面１７には図５（ｂ）に示すように角膜内皮細胞像６８ａが表示される。この図５（ｂ）において、破線で示す６８ｂはマスク６３によって遮蔽されないとしたら角膜表面Ｔからの反射光束Ｔ´により形成される光像である。この図５（ｂ）において、斜線部分はマスク６３によって遮蔽された部分である。なお、遮蔽板６６は角膜内皮細胞撮影時は光路上から退避されていて、前眼部観察時には光路中に挿入される。固視標投影光学系８０は、可視光を出射する固視標用光源８１、ピンホール板８２、ダイクロイックミラー２５、投影レンズ２６、ハーフミラー１２を有する。固視標用光源８１から出射された固視標光は、ピンホール板８２を経てダイクロイックミラー２５を透過し投影レンズ２６により平行光束とされた後、ハーフミラー１２に反射される。被検者は、このハーフミラー１２に反射された固視標光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。
【００１６】
Ｚアライメント用の検出光学系７０は、対物レンズ６１、ダイクロイックミラー６２、合焦位置検出センサ７１を有する。照明光学系５０により投光されたスリット光の角膜Ｃによる反射光は、対物レンズ６１により集束されつつダイクロイックミラー６２に導かれかつ反射され、合焦位置検出センサ７１上に結像される。合焦位置検出センサ７１はラインセンサ等の光量分布が検出可能な受光素子である。合焦位置検出センサ７１上には、図６（ａ）に示す光像が形成され、その光量分布は図６（ｂ）のようになる。その図６（ａ）において、符号７２は角膜表面Ｔにおいて反射された光束Ｔ´の光像であり、符号７３は角膜内皮細胞面Ｎで反射された光束Ｎ´の光像である。ｚアライメント検出回路９１ｂは、合焦位置検出センサ７１の出力に基づき光束Ｎ´の光量のピーク位置７３´を検出し、これにより角膜内皮細胞面の位置が検出される。この角膜内皮細胞面Ｎの位置検出方法の詳細は特開平６−３２７６３４号公報に記載されているのでその詳細な説明は省略する。この位置検出結果は制御回路９３及び測定値補正演算回路９４に入力される。角膜厚測定回路９２は、合焦位置検出センサ７１の出力に基づき光束Ｔ´の光量のピーク位置７２´と光束Ｎ´の光量のピーク位置７３´との間の間隔ｋ（図６（ｂ）を参照）を検出する。そして、この検出結果の出力に基づき、結像倍率Ｍをパラメータとして、ピーク位置７２´、７３´を合焦位置検出センサ７１と対物レンズ６１に関して共役な面７１´に射影した点Ｑ３、Ｑ４の間隔Ｋ´を求める。そして、このＫ´から傾斜角θや角膜の屈折率等をパラメータとして角膜厚Ｄを演算する。その演算結果は測定値補正演算回路９４に入力される。
【００１７】
次に、演算値の補正について説明する。
【００１８】
アライメント調整が完全な場合、即ち、図７（ａ）に示すようにアライメント適正位置からの被検眼のずれ量がゼロの場合には、角膜厚測定回路９２により得られた角膜厚さの値がそのまま正確な値として制御回路９３に出力される。
【００１９】
次に、図７（ｂ）に示すように、アライメント許容範囲内で、例えばＺ方向に一定のずれ量ΔＺだけ微小にずれた状態での正確な角膜厚の演算を説明する。被検眼が理想位置よりΔＺだけずれると、角膜表面Ｔの反射点ｑの位置が約ΔＺ・ｔａｎθだけずれるとともに、反射光の反射方向が約２・ｔａｎθ／Ｒ（Ｒは角膜曲率半径）ずれることになる。これらのずれは、合焦位置検出センサ７１上の角膜表面反射像のピーク位置７２と角膜内皮像のピーク位置７３との間隔Ｋに影響を与える。従って、これらの影響によるＫの値の変化ΔＫを演算し、この変化量ΔＫに基づき測定値Ｋ´に補正を加えれば、ずれ量ΔＺが存在する状況下でも正確な角膜厚値Ｄを得ることができる。このようにして得られた補正値は、制御回路９３に出力される。制御回路９３は補正された角膜厚さの測定値をモニタ装置やプリンタに出力する。
【００２０】
なお、あらかじめずれ量ΔＺと補正量との関係を実験により求めて、テーブルの形で記憶させておいても良い。
【００２１】
次に測定及び撮影の手順を述べる。
【００２２】
制御回路９３は光源１１、２１、５１、８１を点灯させる。検者はモニタ装置の画面を観察しながらアライメントを行い、装置Ｓと被検眼Ｅが所定位置関係になると、つまり、アライメント検出回路９１の出力が所定範囲内に入ると、自動的に角膜厚さの測定及び内皮細胞の撮影が行われ、角膜厚補正演算回路９４は、角膜厚測定回路９２とアライメント検出回路９１の出力に基づき角膜厚さを求め、制御回路９３に出力する。その後、制御回路９３は、光源１１、２１、５１、８１を消灯し、光源４１を発光させ、角膜内皮細胞の撮影を行う。モニタ装置の画面１７には角膜の厚さ及び角膜内皮細胞像が表示される。
【００２３】
以上、発明の実施の形態においては、角膜表面における反射位置、反射方向の変化のみを考慮して補正を行ったが、角膜裏面における反射角の変化をも考慮して補正することにより、更に測定値の精度を上げることができる。その他、他のパラメータをも考慮して補正することも可能である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明にかかる角膜厚測定装置は、以上説明したように構成したので、測定時のアライメント状態による測定誤差を解消して測定精度の向上を図れると共に、アライメント許容範囲を広く取ることができ検者及び被検者の負担の軽減を図ることができるという効果を奏する。すなわち、測定時のアライメント状態に極力左右されることなく角膜厚さを正確に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わ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】本発明に係わ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】モニターの画面に表示された前眼部像を示す図である。
【図５】角膜に照射されるスリット光束と画面に表示される角膜内皮細胞像の説明図であって、（ａ）は角膜に照射されたスリット光束の反射の説明図、（ｂ）は画面に表示された角膜内皮細胞像の説明図である。
【図６】角膜からのスリット反射光束と合焦位置検出センサとの位置関係を示す説明図であって、（ａ）はその合焦位置検出センサに投影された反射光束の光像を示す説明図、（ｂ）はその光量分布を示す図である。
【図７】角膜厚さの補正を説明するための光束の入反射関係を示す図であって、（ａ）は装置と被検眼とが理想状態にある場合の説明図、（ｂ）は装置と被検眼とが理想状態からΔＺだけｚ方向にずれている場合の説明図である。
【符号の説明】
７０…アライメント検出光学系（アライメント検出手段）
９２…角膜厚さ測定回路（角膜厚測定手段）
９４…測定値補正演算回路（測定値補正手段）
Ｃ…角膜
Ｅ…被検眼
Ｓ…装置
Ｄ…角膜厚さ

Claims (2)

1. 被検眼の角膜の厚さを光学的に非接触で測定する角膜厚測定手段と、装置本体と被検眼との相対位置関係を検出するアライメント検出手段とを有し、前記アライメント検出手段の測定時の光軸方向のずれ量に関する出力情報に基づき前記角膜厚測定手段により得られた測定値を補正する測定値補正手段が設けられている眼科装置。
2. 前記被検眼に対して斜めからスリット光を照射する照明光学系と、被検眼の光軸に関して前記照明光学系と略対称に配置されて前記被検眼の角膜内皮細胞を含めて角膜反射像を観察撮影する観察撮影光学系とを有する請求項１に記載の眼科装置。

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