JP4426552B2

JP4426552B2 - 非接触式眼圧計

Info

Publication number: JP4426552B2
Application number: JP2006254093A
Authority: JP
Inventors: 博飯島
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2018-06-12
Also published as: JP2006334435A

Description

この発明は、気流を角膜に吹き付けることにより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。

従来から、特開平３−１１８０２８号公報、特開平３−１１８０２９号公報や
特開平８−５０７４６３号公報等に記載されている非接触式眼圧計が知られている。

特開平３−１１８０２８号公報および特開平３−１１８０２９号公報に記載されている非接触式眼圧計は、角膜変形の容易性を検出し、この容易性の検出に基づいて角膜圧平前に気流の吹き付けを停止して、被検者の負担を軽減するようにしたものである。

特開平８−５０７４６３号公報に記載の非接触式眼圧計は、角膜の厚みを算出して眼圧を補正するようになっている。

ところで、気流の圧力に対する角膜の変形量は、眼圧の他に角膜の硬さによってその変形量が異なってくる。このため、眼圧を正確に測定するには角膜の硬さを知る必要がある。

しかしながら、前者の非接触式眼圧計にあっては、角膜変形の容易性を検出しているが、この容易性に基づいて眼圧値を補正する構成となっていない。このため、正確な眼圧値を求めることができないという問題があった。

また、後者の非接触式眼圧計にあっては、角膜の厚みを算出して眼圧を補正しているが、角膜の厚さが同じでも角膜が軟らかい場合と硬い場合があり、内部眼圧（眼内圧）が同じであっても、この場合には、気流の圧力に対する角膜の変形量が異なることになる。このため、角膜の厚さで補正しても正確な眼内圧を求めることができないという問題があった。

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、角膜の硬さに拘わらず常に正確な眼内圧を求めることのできる非接触式眼圧計を提供することにある。

請求項１の発明は、被検眼角膜に対して気流を吹き付ける気流吹付手段と、前記角膜が所定の変形となったことを検出する角膜変形検出手段と、前記気流吹付手段により変形した角膜状態を前記角膜変形検出手段により検出し、この検出情報を基にして角膜が圧平したときの眼圧値を算出する制御回路とを備えた非接触式眼圧計において、
前記眼圧値を表示する表示手段と、
前記気流吹付手段によって所定の圧力値の気流を角膜に吹き付けて角膜を陥没状態に変形させた際に、この陥没状態を撮像する撮像手段と、
この撮像手段が撮像した角膜の陥没状態からその陥没量を演算する画像処理回路とを備え、
前記制御回路は、前記画像処理回路が演算した陥没量から角膜の硬さを演算してこの硬さを前記表示手段に表示させることを特徴とする。

請求項２の発明は、被検眼角膜に対して気流を吹き付ける気流吹付手段と、前記角膜が所定の変形となったことを検出する角膜変形検出手段と、前記気流吹付手段により変形した角膜状態を前記角膜変形検出手段により検出し、この検出情報を基にして角膜が圧平したときの眼圧値を算出する制御回路とを備えた非接触式眼圧計において、
前記眼圧値を表示する表示手段と、
前記気流吹付手段によって所定の圧力値の気流を角膜に吹き付けて角膜を陥没状態に変形させた際に、この陥没状態を撮像する撮像手段と、
この撮像手段が撮像した角膜の陥没状態からその陥没量を演算する画像処理回路とを備え、
前記制御回路は、前記画像処理回路が演算した陥没量から角膜の硬さを演算してこの硬さを前記表示手段に表示させることを特徴とする。

角膜の硬さに拘わらず常に正確な眼内圧を求めることができる。

以下、この発明に係わる非接触式眼圧計の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１および図２において、本発明に係る装置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。

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１５、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。

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。なお、前眼部窓ガラス１３は、ノズル１２内外の光束がＣＣＤカメラ１９上で結像するようパワーをもっている。

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。

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。

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。

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１５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。

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１７，１８、センサ４１、ＸＹアライメント検出回路４２を有する。

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Ｚアライメント検出補正回路７４および制御回路８０に出力する。

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。

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（角膜変形検出手段）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。

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。

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６４を通過した光束は、投影レンズ６５によって平行光とされ角膜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。

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７３、Ｚアライメント検出補正回路７４を有し、Ｏ３はその光軸である。

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アライメント検出補正回路７４に導かれる。

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。

ところで、本実施の形態では、図１に示したようにＺ方向のアライメントを検出するための投影系と受光系は、Ｚアライメント指標投影光学系６０およびＺアライメント検出光学系７０であり、それぞれ一つずつ設けられている。このような構成において、ＸＹ方向のアライメントずれの影響を受けずにＺ方向のアライメント検出を正確に行うために、ＸＹアライメント検出回路４２からのＸＹアライメント情報をＺアライメント検出補正回路７４に入力するようにしている。

すなわち、図６（ａ）に示すように、角膜Ｃの位置がＺ方向にΔＺずれた場合、センサ７３上で輝点像Ｑ’の位置が ΔＺ×sinθ×ｍだけ移動する。ここでθは軸Ｏ１と軸Ｏ２および軸Ｏ１と軸Ｏ３のなす角度、ｍはＺアライメント光学系７０の結像倍率である。角膜ＣがＺ方向にずれただけであればセンサ７３上での輝点像Ｑ’の移動量から、角膜Ｃのずれ量は容易に算出できる。

しかし、図６（ｂ）に示すように、角膜Ｃの位置がＸ方向にΔＸずれた場合もセンサ７３上で輝点像Ｑ’の位置が ΔＸ×cosθ×ｍだけ移動する。そこで、Ｚ方向およびＸ方向にずれた場合は、Ｚアライメント検出補正回路７４は、センサ７３上での輝点像Ｑ’の基準位置からのずれ量ΔＱ’とＸＹアライメント検出回路４２からのずれ量ΔＸから、装置Ｓと角膜ＣのＺ方向の位置関係（ずれ量ΔＺ）を次の式１に基づいて演算し、その演算結果を制御回路８０に出力する。

ΔＺ＝（ΔＱ’−ΔＸ×cosθ×ｍ）／（sinθ×ｍ） …（１）
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Ｒ’２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アライメント検出補正回路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。

いま、図７に示すように、ノズル１２から吹き付けられる気流の圧力Ｐが増加していくと、角膜Ｃは図８の（イ）に示す状態から（ロ）に示すように圧平されていく。角膜Ｃが圧平されると、図７に示すように角膜変形検出光学系５０のセンサ５２の受光量が最大となる。さらに、気流の圧力Ｐが増加していくと、角膜Ｃは図８の（ハ）に示すように窪んでいき、センサ５２の受光量が減少していく。そして、ノズル１２からの気流の圧力Ｐが最大Ｐ1に達した後、気流の吹き付けが停止される。ノズル１２から吹き付ける気流の圧力は、常に最大値Ｐ1まで到達するように設定されている。

気流の吹き付けの停止により、角膜Ｃは復元していき、図８の（ニ）に示すように再度圧平状態を経て図８の（ヘ）に示すように元の状態へ戻る。センサ５２の受光量は、図８の（ニ）に示す圧平状態のとき再度最大となり、この後減少していく。

一方、制御回路８０は、センサ５２の受光量が最大となる時点ｔ1と時点ｔ2の間の時間（復帰時間）Ｔを測定するとともに時点ｔ1における眼圧値Ｈaを測定する。制御回路８０は、その測定した時間Ｔに基づいて眼圧値Ｈaを補正して真の眼内圧Ｈtを求める。制御回路８０は、角膜変形の復元時間を計時する計時手段と、計時手段が計時した復元時間から眼圧を補正する補正手段としての機能を有している。

補正の方法は、復帰時間Ｔと、真の眼内圧Ｈtと眼圧値Ｈaとの測定誤差量との相関関係を例えば図９の表のように予め求めておき、この表から補正値を求めて補正を行う。この相関関係は、眼内に直接針を入れて測定するマノメトリーにより測定した真の眼内圧Ｈtと、眼圧計によって測定した眼圧値Ｈaと、角膜Ｃの圧平から陥没状態を経て再び圧平状態に復帰するまでの復帰時間Ｔとの関係を臨床実験によって求め、そして、復帰時間Ｔと、真の眼内圧Ｈtと眼圧値Ｈaとの測定誤差量との相関関係を求めるものである。

図９の表は眼圧値１５mmＨgの場合を示すが、例えば０〜５０mmＨgの範囲で、眼圧値１mmＨg毎に図９の表のようなテーブルを作成しておき、このテーブルをＲ０Ｍ等のメモリ(図示せず)に記憶させておく。

このように、測定した眼圧値Ｈaを復帰時間Ｔに基づいて補正するので、角膜Ｃの厚さや強靭さ等の全ての要因を含んだ角膜Ｃの硬さに拘わらず、常に正確な眼内圧を求めることができる。

他の例として、オートケラトメータで調べた角膜曲率と超音波パキメータで調べた中心角膜厚から、力学的な変形特性を利用して求められる角膜形状因子を計算し、この計算した角膜形状因子を基にして、視野変化の関係より求めた経験式により眼圧測定値を補正して眼内圧を求める方法が知られており、この方法によって求めた眼内圧を基にして補正するようにしてもよい。

この場合も上記と同様に、眼圧計で求めた眼圧測定値と、その補正方法により算出された眼内圧値との誤差量と、角膜Ｃの圧平から陥没状態を経て再び圧平状態に復帰するまでの復帰時間Ｔとの相関関係を予め求めておき、この相関関係から補正値を求めて眼内圧を求める。

上記実施形態では、ノズル１２から吹き付ける気流の圧力は、常に最大値Ｐ1まで到達するように設定されているので、その気流の最大圧力の変動により復帰時間Ｔが変動してしまうことが防止され、このため、正確な眼内圧を求めることができる。

また、上記実施形態では、図８の（ロ）の圧平から（ニ）の圧平状態に戻るまでの時間Ｔを復帰時間として測定してしいるが、気流の最大圧力によって変形した図８の（ハ）の状態から（ニ）の圧平状態に戻るまでの時間を復帰時間として測定してもよい。

［第２実施形態］
図１０は第２実施形態を示したものであり、この第２実施形態では、ノズル１２から最大圧力が所定の値の気流を角膜Ｃに吹き付けて、角膜Ｃを図８に示すように変形させていく。そして、角膜Ｃが圧平したときの眼圧Ｈを測定し、気流が最大となったときの角膜Ｃの陥没をＣＣＤカメラ１９で捕らえ、画像処理回路２００によってその陥没量を演算する。その陥没量から角膜Ｃの硬さ値を制御回路８０によって算出し、この硬さ値で眼圧Ｈを補正して真の眼内圧力を求めるものである。なお、補正せずに、モニタ画面Ｇに眼圧Ｈとともに角膜の硬さを表示するようにしてもよい。

図１１は、アライメント調整を自動で行うようにした眼圧計の側面図である。図１１において、１００は電源が内蔵されたベースである。ベース１００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（実施の形態１の場合は手動モードである）のときに用いられる。架台１０１の上部にはモータ１０４、支柱１０５が設けられている。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。

テーブル１０６には支柱１０７、モータ１０８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、図示を省略するラック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に示した光学系または図１０に示す光学系が収納されている。

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１０８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。

この発明に係る非接触式眼圧計の光学系の平面配置図である。図１の非接触式眼圧計の光学系の側面配置図である。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。モニタの画面に表示された前眼部像を示す図である。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の説明図である。角膜の位置がずれた場合の光束の入反射関係を示す図であって、（ａ）は角膜がＺ方向にずれた場合の説明図、（ｂ）は角膜がＸ方向にずれた場合の説明図である。センサの受光量と角膜の圧平と気流の圧力との関係を表したグラフである。角膜の変化の状態を示した説明図である。復帰時間と誤差と補正値との相関関係を示した表である。第２実施形態の構成を示した説明図である。オートアライメントを行う場合の機構を示した説明図である。

符号の説明

１２ノズル
１９ＣＣＤカメラ（撮像手段）
５０角膜変形検出光学系（角膜変形検出手段）
８０制御回路
Ｃ角膜

Claims

被検眼角膜に対して気流を吹き付ける気流吹付手段と、前記角膜が所定の変形となったことを検出する角膜変形検出手段と、前記気流吹付手段により変形した角膜状態を前記角膜変形検出手段により検出し、この検出情報を基にして角膜が圧平したときの眼圧値を算出する制御回路とを備えた非接触式眼圧計において、
前記気流吹付手段によって所定の圧力値の気流を角膜に吹き付けて角膜を陥没状態に変形させた際に、この陥没状態を撮像する撮像手段と、
この撮像手段が撮像した角膜の陥没状態からその陥没量を演算する画像処理回路とを備え、
前記制御回路は、前記画像処理回路が演算した陥没量から角膜の硬さを演算するとともに、この硬さに基づいて前記眼圧値を補正することを特徴とする非接触式眼圧計。
被検眼角膜に対して気流を吹き付ける気流吹付手段と、前記角膜が所定の変形となったことを検出する角膜変形検出手段と、前記気流吹付手段により変形した角膜状態を前記角膜変形検出手段により検出し、この検出情報を基にして角膜が圧平したときの眼圧値を算出する制御回路とを備えた非接触式眼圧計において、
前記眼圧値を表示する表示手段と、
前記気流吹付手段によって所定の圧力値の気流を角膜に吹き付けて角膜を陥没状態に変形させた際に、この陥没状態を撮像する撮像手段と、
この撮像手段が撮像した角膜の陥没状態からその陥没量を演算する画像処理回路とを備え、
前記制御回路は、前記画像処理回路が演算した陥没量から角膜の硬さを演算してこの硬さを前記表示手段に表示させることを特徴とする非接触式眼圧計。