JP4859479B2

JP4859479B2 - ケラトメータ

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Publication number: JP4859479B2
Application number: JP2006043076A
Authority: JP
Inventors: 研一林; 幸治山岸
Original assignee: Tomey Corp
Current assignee: Tomey Corp
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2026-02-20
Also published as: JP2007215956A

Description

本発明はケラトメータに関する。詳しくは、不正乱視の程度を定量的に評価するための技術に関する。

一般に正乱視の角膜表面はトーリック面を有している。このため、正乱視の角膜にリング状の光を投影すると、投影された光の角膜からの反射像は楕円に近い２次曲線となる（図８参照）。そこで、正乱視の角膜の形状を定量的に評価するために、角膜からの反射像を楕円に近似することが行われている。角膜からの反射像を楕円に近似するための未知数は、楕円の長径及び短径、長径または短径の方向、楕円中心の位置（ｘ座標，ｙ座標）の計５つとなる。このため、ケラトメータでは、角膜中心の周りに複数（少なくとも５点）の点状の光を投影し、角膜からの反射像の少なくとも５点の座標から楕円の形状を特定する。楕円の形状が特定できると、強主経線と弱主経線の角膜曲率半径およびその方向を得ることができ、角膜表面の形状を定量的に把握することができる。

一方、不正乱視の角膜（例えば、円錐角膜等）はトーリック面を有していない。このため、このような角膜の中心の周りに複数の点状の光を投影しても、その反射像は楕円とはならない（図９，１１参照）。したがって、不正乱視の角膜をケラトメータで測定しても、トーリック面でない角膜を強制的に楕円で近似することになるため、その角膜形状を正確に評価することはできない。
そこで、不正乱視の角膜の形状を評価するための装置として角膜トポグラファーが用いられている。角膜トポグラファーは、同心円状の複数のリング状パターンを全角膜領域に投影し、その反射像から角膜形状の解析を行う。角膜トポグラファーでは、全角膜領域にリング状パターンを投影するため、角膜全体の形状が測定される。このため、不正乱視の角膜であっても、その角膜形状を正確に把握することができる。

しかしながら、角膜トポグラファーでは、複数のリング状パターンを角膜に投影するため、その構造（光学系）が大掛かりとなり、また、分析点数が多いため計算能力の高いプロセッサが必要となる。このため、角膜トポグラファーはケラトメータと比較して高額になるという欠点があった。その結果、眼科やコンタクトクリニックにおける一般検査として角膜トポグラファーが用いられることは少なく、角膜不正乱視の発見の遅れや見落としが発生するという問題があった。一方、角膜トポグラファーに対してケラトメータは、コンタクトレンズの処方等に用いられ、眼科やコンタクトクリニック等に広く普及している。そこで、不正乱視の角膜形状を簡易に評価できるケラトメータの出現が望まれていた。
なお、特許文献１には、不正乱視か否かを判断するための技術が提案されている。特許文献１の技術では、角膜中心の周りに複数の点状の光を投影し、これら複数の点状の光の反射像を撮影素子で撮影する。撮影された複数の反射像のうち所定の組合せの反射像を用いて楕円形状を特定し、さらに、撮影された複数の反射像のうち他の組合せの反射像を用いて楕円形状を特定する。そして、特定された複数の楕円形状が大きく異なっていると不正乱視の角膜であると評価し、特定された複数の楕円形状が大きく異なっていないと不正乱視の角膜ではないと評価する技術が開示されている。しかしながら、特許文献１の技術では、不正乱視であるか否かの評価しかできず、不正乱視の種類や程度を定量的に評価する技術ではなかった。
特開平３−６０６２９号公報

本発明は上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、不正乱視の角膜形状を定量的に評価することができるケラトメータを提供することである。

不正乱視は、球面レンズと円柱レンズで矯正できない乱視のことをいい、一般的には眼光軸に対して角膜曲率半径が非対称である非対称性乱視と、トーリック面以外の形状成分を含む高次不正乱視に分けられる。不正乱視の角膜反射像は、トーリック面のような正乱視成分に不正乱視成分が重畳して現れる。図８〜図１０は、角膜中心にアライメント光を投影したときの角膜からの反射像（以下、アライメント輝点という）と、角膜中心周りに複数の点状の光を投影したときの角膜からの反射像（以下、ケラト輝点という）とを併せて示す図である。
図８は正乱視の角膜（いわゆる、トーリック形状角膜）の反射像である。図８から明らかなように、正乱視角膜のケラト輝点は、角膜中心（アライメント輝点）を中心とする楕円形状となっている。このため、正乱視角膜の場合、ケラト輝点の位置から楕円形状を決定するだけで、その角膜形状を適切に評価することができる。
図９は非対称性乱視の角膜反射像である。図９から明らかなように、非対称性乱視の角膜のケラト輝点は楕円形状を呈するものの、その中心が角膜中心（アライメント輝点）からずれている。したがって、非対称性乱視の角膜の場合、ケラト輝点の位置から楕円形状を特定するだけでは角膜形状を適切に評価しているとはいえず、特定した楕円形状の中心と角膜中心（アライメント輝点）とのズレを評価する必要がある。
図１０は高次不正乱視の角膜反射像である。図１０から明らかなように、高次不正乱視の角膜反射像では、ケラト輝点から楕円形状を特定したとしても、その特定された楕円と各ケラト輝点の位置は大きくずれている。このため、高次不正乱視の角膜の場合、その角膜形状を適切に評価するためには、ケラト輝点から特定される楕円とケラト輝点のずれを評価する必要がある。
本発明のケラトメータは、上述した非対称乱視の角膜反射像の特徴及び／又は高次不正乱視の角膜反射像の特徴を利用して、不正乱視の角膜形状を定量的に評価する。

本発明の第１のケラトメータは、被検眼の角膜形状を測定するケラトメータであって、光軸上に設けられるアライメント光源と、光軸周りに複数の点状の光を投影するためのケラト光源と、アライメント光源からの光を角膜に投影する第１投影手段と、ケラト光源からの光を角膜に投影する第２投影手段と、投影された光の角膜からの反射像を観察する観察手段と、観察手段で観察される反射像を撮影する撮影素子と、撮影素子で撮影された反射像より被検眼の不正乱視度数を演算する演算装置と、を有している。そして、演算装置は、ケラト光源からの光の反射像を楕円近似して得られる楕円中心の座標値と、アライメント光源からの光の反射像の座標値とのずれから第１不正乱視度数を算出する。
このケラトメータは、ケラト光源からの光の角膜反射像を楕円近似して得られる楕円中心の座標値と、アライメント光源からの光の角膜反射像（角膜中心）の座標値とのずれから第１不正乱視度数を算出する。すなわち、上述した非対称性乱視の角膜反射像が有する特徴を利用して、第１不正乱視度数を算出する。したがって、算出された第１不正乱視度数の値によって、被検眼の非対称性の程度を定量的に評価することができる。
ここで、上記の「楕円近似」には、ケラト光源からの光の反射像を理想的な楕円の方程式を用いて楕円に近似する場合に限られず、例えば、ケラト光源からの光の反射像を楕円状の曲線に近似する場合をも含む意味で用いている。したがって、楕円近似によって得られる楕円には、理想的な楕円のみならず、楕円に近い曲線をも含まれる。

ここで、第１不正乱視度数は、楕円近似して得られる楕円の長軸と短軸の長さを用いて正規化されていることが好ましい。第１不正乱視度数を近似楕円の長軸と短軸の長さを用いて正規化することで、近似楕円の大きさにかかわらず定量的に角膜形状の非対称性を評価することができる。

さらに、演算装置は、ケラト光源からの光の反射像と、ケラト光源からの光の反射像を楕円近似して得られる楕円とのずれから第２不正乱視度数を算出することが好ましい。すなわち、演算装置は、上述した高次不正乱視の角膜反射像が有する特徴を利用して、第２不正乱視度数を算出する。したがって、算出された第２不正乱視度数の大きさによって、被検眼に含まれる高次不正乱視成分の量を定量的に評価することができる。
なお、第２不正乱視度数は、楕円近似して得られる楕円の長軸と短軸の長さを用いて正規化されていることが好ましい。近似楕円の長軸と短軸の長さを用いて正規化することで、近似楕円の大きさにかかわらず定量的に角膜形状の高次不正乱視成分の量を評価することができる。

また、本発明の第２のケラトメータは、被検眼の角膜形状を測定するケラトメータであって、光軸上に設けられるアライメント光源と、光軸周りに複数の点状の光を投影するためのケラト光源と、アライメント光源からの光を角膜に投影する第１投影手段と、ケラト光源からの光を角膜に投影する第２投影手段と、投影された光の角膜からの反射像を観察する観察手段と、観察手段で観察される反射像を撮影する撮影素子と、撮影素子で撮影された反射像より被検眼の不正乱視度数を演算する演算装置と、を有している。そして、演算装置は、ケラト光源からの光の反射像と、ケラト光源からの光の反射像を楕円近似して得られる楕円の円周上の点との距離を用いて第２不正乱視度数を算出する。ここで、前記円周上の点は、ケラト光源からの光の反射像と前記楕円の中心とを結んだ線分上の点である。
このケラトメータによっても、被検眼の角膜に含まれる高次不正乱視成分の量を定量的に評価することができる。
この場合も、上述した本発明の第１のケラトメータと同様、上記の「楕円近似」には、ケラト光源からの光の反射像を理想的な楕円の方程式を用いて楕円に近似する場合に限られず、例えば、ケラト光源からの光の反射像を楕円状の曲線に近似する場合をも含む意味で用いている。したがって、楕円近似によって得られる楕円には、理想的な楕円のみならず、楕円に近い曲線をも含まれる。

さらに、本発明は、既存のケラトメータを用いて被検眼の角膜の非対称性を定量的に評価するための新規なプログラムを創作した。すなわち、本発明のプログラムは、光軸上に設けられるアライメント光源と、光軸周りに複数の点状の光を投影するためのケラト光源と、アライメント光源からの光を角膜に投影する第１投影手段と、ケラト光源からの光を角膜に投影する第２投影手段と、投影された光の角膜からの反射像を観察する観察手段と、観察手段で観察される反射像を撮影する撮影素子と、アライメント光源とケラト光源と撮影素子に電気的に接続されたコンピュータと、を有するケラトメータにおいて、そのコンピュータを、アライメント光源からの光とケラト光源からの光を同時に角膜に投影させる投影制御手段と、その投影された光の角膜からの反射像を撮影素子に撮影させる撮影制御手段と、撮影素子で撮影されたケラト光源の光の反射像を楕円近似して楕円中心の座標値を算出する手段と、算出された楕円中心の座標値と、アライメント光源からの光の反射像の座標値とのずれから第１不正乱視度数を算出する手段と、して機能させる。
このプログラムを既存のケラトメータにインストールすることで、既存のケラトメータを用いて角膜の非対称性を定量的に評価することができる。

さらに、本発明は、既存のケラトメータを用いて被検眼の角膜の高次不正乱視成分の量を定量的に評価するための新規なプログラムを創作した。すなわち、本発明のプログラムは、光軸上に設けられるアライメント光源と、光軸周りに複数の点状の光を投影するためのケラト光源と、アライメント光源からの光を角膜に投影する第１投影手段と、ケラト光源からの光を角膜に投影する第２投影手段と、投影された光の角膜からの反射像を観察する観察手段と、観察手段で観察される反射像を撮影する撮影素子と、アライメント光源とケラト光源と撮影素子に電気的に接続されたコンピュータと、を有するケラトメータにおいて、そのコンピュータをケラト光源からの光を角膜に投影させる投影制御手段と、その投影された光の角膜からの反射像を撮影素子に撮影させる撮影制御手段と、撮影素子で撮影されたケラト光源の光の反射像を楕円近似する手段と、ケラト光源からの光の反射像と、算出された楕円の円周上の点との距離を用いて第２不正乱視度数を算出する手段と、して機能させる。ここで、前記円周上の点は、ケラト光源からの光の反射像と前記楕円の中心とを結んだ線分上の点である。
このプログラムを既存のケラトメータにインストールすることで、既存のケラトメータを用いて角膜の高次不正乱視成分の量を定量的に評価することができる。

以下、本発明を具現化した一実施形態に係るケラトメータについて説明する。図１は本実施形態に係るケラトメータの光学系の構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態のケラトメータは、光軸上に配置されたアライメント光源１９と、光軸上の周りの同一円周上に配置された複数個の点光源からなるケラト光源５を備えている。
アライメント光源１９にはＬＥＤ等を用いることができる。アライメント光源１９の光は、ピンホール１８及びコリメートレンズ１７を透過することで略平行光線となり、ハーフミラー６に入射する。ハーフミラー６に入射した光は、ハーフミラー６で反射され被検眼１の角膜に投影される。ケラト光源５にもＬＥＤ等を用いることができる。ケラト光源５の光は、ピンホール４及びコリメートレンズ３を透過することで略平行光線となり、被検眼１の角膜に投影される。

角膜で反射されたアライメント光源１９の光及びケラト光源５の光は、ハーフミラー６を透過してレンズ７に入射する。レンズ７に入射した光は、レンズ７を透過して、さらに、ハーフミラー１１を透過する。ハーフミラー１１を透過した光は、絞り１２を介してレンズ１３に導かれ、レンズ１３を透過して受光素子１４に導かれる。
ここで、ピンホール１８と瞳孔位置２並びに瞳孔位置２と受光素子１４は光学的共役関係になるよう配置されている。このため、ピンホール１８を介して投影されたアライメント光の角膜反射像（以下、アライメント輝点という）は受光素子１４の受光面上に結像される。また、ピンホール４と瞳孔位置２並びに瞳孔位置２と受光素子１４は光学的共役関係に配置されている。このため、ピンホール４を介して投影された光の角膜反射像（以下、ケラト輝点という）は受光素子１４の受光面上に結像される。受光素子１４は、受光面に結像したアライメント輝点及びケラト輝点の反射像を撮影する。受光素子１４にはＣＣＤ素子を用いることができる。受光素子１４で撮影されたアライメント輝点及びケラト輝点の反射像は信号処理部１５に出力される。
信号処理部１５にはモニタ１６が接続されており、モニタ１６には受光素子１４で撮影された角膜反射像が表示される。受光素子１４で撮影された角膜反射像の例が図８〜図１０に示されている。図８〜図１０から明らかなように、受光素子１４で撮影された角膜反射像は、その中央部分にアライメント輝点が位置し、そのアライメント輝点の周囲に複数のケラト輝点（本実施形態では８個）が位置している。

また、本実施形態に係るケラトメータの光学系には固視標光源１０が備えられている。固視標光源１０の光は、レンズ９を透過してミラー８及びハーフミラー１１で反射され、レンズ７及びハーフミラー６を透過して被検眼１の角膜に投影される。
ここで、ケラトメータによって角膜形状を正確に計測するためには、被検眼１の角膜頂点にアライメント光源１９からの光を投影する必要がある。このため、角膜形状計測時には固視標光源１０を点灯し、その光を被検者に固視させる。検者は受光素子１４で観察されるアライメント光源１９の光がモニタ１６の画像の中央となるように、被検眼１に対して光学系の位置を調整する。これによって、被検眼１の角膜頂点にアライメント光源１９からの光を投影することができる。
なお、被検眼１に対する光学系の位置合わせは自動的に行うこともできる。すなわち、受光素子１４で撮影されたアライメント輝点の座標を特定し、そのアライメント輝点の座標を基に後述する制御ユニット２１が駆動ユニット２２を駆動して、光学系本体を自動的に移動させるようにしてもよい。

上述したケラトメータの制御系の構成について説明する。図２は本実施形態に係るケラトメータの制御系の構成を示している。図２に示すように、眼科装置の制御はコントローラ２０によって行われる。
コントローラ２０は、上述したケラトメータの各部を制御する制御ユニット２１と、受光素子１４で撮影された画像を処理する信号処理部１５を備えている。制御ユニット２１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたプロセッサによって構成することができる。制御ユニット２１には、アライメント光源１９、ケラト光源５、固視標光源１０、駆動ユニット２２、ジョイスティック２３及び受光素子１４が接続されている。ジョイスティック２３は検者によって操作される。検者がジョイスティック２３を操作すると、その操作量に応じて制御ユニット２１が駆動ユニット２２を駆動する。これによって、被検眼１に対する光学系の位置合わせを行うことができる。また、検者がジョイスティック２３を操作することで、制御ユニット２１はアライメント光源１９、ケラト光源５及び固視標光源１０のＯＮ／ＯＦＦを切替え、また、受光素子１４によって角膜反射像の撮影を行う。
信号処理部１５も、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたプロセッサによって構成することができる。信号処理部１５には、受光素子１４、メモリ２４及びモニタ１６が接続されている。信号処理部１５は、受光素子１４で撮影された角膜反射像を解析し、その解析結果をモニタ１６に表示する。また、信号処理部１５は、受光素子１４で撮影された角膜反射像をメモリ２４に記憶させ、あるいは、受光素子１４で撮影された角膜反射像をモニタ１６に表示させる。
なお、制御ユニット２１と信号処理部１５を１つのプロセッサによって構成することもできる。

次に、上述したケラトメータを用いて角膜形状を測定する手順について説明する。図６は測定手順を示すフローチャートである。
図６に示すように、まず、コントローラ２０は、固視標光源１０及びアライメント光源１９を点灯して、被検眼１に対してケラトメータの光学系の位置合わせを行う（ステップＳ１００）。すなわち、被検者の頭部を保持台（図示しない）に保持し、被検者に固視標光源１０の光を固視させる。アライメント光源１９からの光の角膜反射像（アライメント輝点）は受光素子１４で撮影され、その画像がモニタ１６に表示される。検者は、モニタ１６に表示されるアライメント輝点がモニタ１６の所定位置（画面中央）に表示されるようにジョイスティック２３を操作する。これによって、被検眼１の眼光軸とケラトメータの光軸が一致し、被検眼１に対するケラトメータの光学系の位置合わせが完了する。

被検眼の位置合わせが完了すると、次に、コントローラ２０はアライメント光源１９を点灯した状態のままケラト光源５をＯＮし、角膜から反射されたアライメント輝点とケラト輝点を受光素子１４に撮影させる（ステップＳ１０１）。これによって、図８〜図１０に示すような画像が受光素子１４に撮影される。受光素子１４で撮影された画像は信号処理部１５に出力される（ステップＳ１０２）。

信号処理部１５は、受光素子１４で撮影された画像内の各輝点（アライメント輝点及びケラト輝点）の座標を検出する（ステップＳ１０３）。すなわち、信号処理部１５は、撮影された画像内の輝点の位置から、各輝点の位置座標を決定する。なお、アライメント輝点とケラト輝点とは、これらの輝点のｘ座標の値とｙ座標の値から区別することができる。例えば、撮影された画像の中央に原点を設定した場合には、ｘ座標の値とｙ座標の値がともに所定値より小さいとその輝点をアライメント輝点と認識し、それ以外のときはケラト輝点と認識する。

なお、ステップＳ１０３によってケラト輝点の座標を決定する際は、ケラトメータ毎の個体差を吸収するための補正が行われることが望ましい。すなわち、ケラトメータの光学系の特性は装置毎に異なる。このため、ケラト輝点の座標を決定する際には、ケラトメータの光学系の特性を考慮した補正を行うことが好ましい。
このような補正の一つの方法としては、例えば、球面模擬眼を用いた補正方法を用いることができる。理想的な光学系を有するケラトメータを用いて球面模擬眼を測定すると、アライメント輝点を基準として等角度で、かつ、等距離の位置に各ケラト輝点が観察される。このため、ケラトメータを用いて球面模擬眼のアライメント輝点及びケラト輝点を実際に測定し、実際に測定されたケラト輝点の位置と理想的なケラト輝点の位置とのずれ量を予め求めておく。そして、ケラトメータを用いて被検眼１のケラト輝点を測定したときに、そのケラト輝点の位置を予め求めておいたずれ量を用いて補正する。このような補正を行うことで、ケラトメータ毎の個体差が吸収され、正確な測定を行うことができる。
図３は上述した球面模擬眼を用いてケラト輝点の位置ずれを補正する方法を模式的に示す図である。図中、点Ｏは球面模擬眼のアライメント輝点の位置、点Ａは球面模擬眼のケラト輝点の位置、点Ｂは球面模擬眼の理想的なケラト輝点の位置である。したがって、図に示す例では、理想的なケラト輝点の位置Ｂ_ｎから実際の測定点Ａ_ｎにずれていることとなる。このため、実際に測定された画像から求められたケラト輝点の座標に、このズレ分（ｂ_ｎベクトルからａ_ｎベクトルを差し引いたもの）を用いて補正を行うことで、ケラト輝点の座標を正確に算出することができる。ここで、ａ_ｎベクトルは球面模擬眼のアライメント輝点Ｏを基準として実際に測定されたケラト輝点Ａ_ｎへの位置ベクトルであり、ｂ_ｎベクトルは球面模擬眼のアライメント輝点Ｏを基準として理想的なケラト輝点Ｂ_ｎへの位置ベクトルである。

ステップＳ１０３で画像内の各輝点の位置が検出されると、コントローラ２０はステップＳ１０３で検出されたケラト輝点の数が５点以上あるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ケラト輝点の数が５点以上ない場合（ステップＳ１０４でＮＯ）は、ケラト輝点の座標値から近似楕円の形状を特定することができないため、ステップＳ１０１に戻って、ステップＳ１０１からの処理を繰り返す。これによって、ケラト輝点が５点以上となる画像が撮影されるまで、被検眼１の角膜反射像の撮影が繰返される。

ケラト輝点の数が５点以上ある場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）は、検出されたケラト輝点の座標値から近似楕円の形状を特定する（ステップＳ１０５）。すなわち、角膜形状を楕円近似したときの、その楕円の長径及び短径、長径または短径の方向、楕円中心の位置（ｘ座標，ｙ座標）を特定する。これらが特定できると、強主経線と弱主経線の角膜曲率半径およびその方向を演算することができる。なお、角膜曲率半径を求めるための演算方法は、従来公知の技術（例えば、特開昭６１−１４６２２７号公報等）を用いることができるため、ここではその詳細な説明を省略する。

ステップＳ１０６に進むと、コントローラ２０はステップＳ１０３の処理によってアライメント輝点が認識されたか否かを判定する。アライメント輝点が認識されていない場合（ステップＳ１０６でＮＯ）は、被検眼１の非対称性乱視度数αを算出することができないため、ステップＳ１０７をスキップしてステップＳ１０８に進む。アライメント輝点が認識されている場合（ステップＳ１０６でＹＥＳ）は、被検眼１の非対称性乱視度数α（請求項でいう第１不正乱視度数）を算出する（Ｓ１０７）。
図４は非対称性乱視度数αの算出方法を説明するための図である。図４には、アライメント光源１９の角膜反射像（ＣＸ，ＣＹ）と、ケラト光源５の角膜反射像（８点）と、ケラト光源の角膜反射像から得られた近似楕円と、その近似楕円の中心座標（ｅＸ，ｅＹ）が示されている。図４に示すように、非対称性乱視では、ケラト光源５の角膜反射像は近似楕円上に略配置されるが、その近似楕円の中心座標（ｅＸ，ｅＹ）はアライメント光源１９の角膜反射像（ＣＸ，ＣＹ）からずれている。そこで、信号処理部１５は、近似楕円の中心座標（ｅＸ，ｅＹ）とアライメント光源１９の角膜反射像（ＣＸ，ＣＹ）とのズレ量ΔＣｅｎｔｅｒを用いて非対称性乱視度数αを算出する。
ここで、マイヤー像の直径は曲率半径に比例することが知られている。マイヤー像の直径が変化すると（すなわち、近似楕円の長径及び短径が変化すると）曲率半径が変化し、曲率半径が変化するとズレ量ΔＣｅｎｔｅｒも変化する。非対称性乱視度数αを算出する場合、その非対称性乱視度数は角膜曲率半径の影響を受けないことが好ましい（すなわち、相似関係にある同一の非対称性角膜の場合、同一の非対称性乱視度数αが演算されることが好ましい）。このため、本実施形態では、上述のズレ量ΔＣｅｎｔｅｒを、角膜平均曲率半径に相当する近似楕円の長径ｒｌ，短径ｒｓの平均値によって正規化を行い、非対称性乱視度数αを算出している。すなわち、ステップＳ１０７では、下記の式により非対称性乱視度数αを算出する。

ステップＳ１０８に進むと、コントローラ２０はステップＳ１０３の処理によって認識されたケラト輝点の数が６点以上か否かを判定する。認識されたケラト輝点の数が６点未満の場合（ステップＳ１０８でＮＯ）は、被検眼１の高次不正乱視度数βを算出することができないため、ステップＳ１０９をスキップしてステップＳ１１０に進む。認識されたケラト輝点の数が６点以上の場合（ステップＳ１０８でＹＥＳ）は被検眼１の高次不正乱視度数β（請求項でいう第２不正乱視度数）を算出する（ステップＳ１０９）。
図５は高次不正乱視度数βの算出方法を説明するための図である。図５には、ケラト光源５の角膜反射像（８点）と、ケラト光源の角膜反射像から得られた近似楕円と、その近似楕円の中心座標（ｅＸ，ｅＹ）が示されている。図５に示すように、高次不正乱視では、ケラト光源５の角膜反射像（すなわち、ケラト輝点）と、ケラト輝点から決定された近似楕円との間に位置ずれが生じる。そこで、信号処理部１５は、ケラト輝点と近似楕円との位置ズレ量ｄｒ（図５の右側に拡大して示されている）を用いて高次不正乱視度数βを算出する。なお、高次不正乱視度数βについても、角膜曲率半径の影響を相殺するため、角膜曲率半径に相当する近似楕円の長径ｒｌ，短径ｒｓの平均値によって正規化を行っている。すなわち、下記の式により高次不正乱視度数βを算出している。

ステップＳ１１０に進むと、ステップＳ１０５で算出された強主経線と弱主経線の角膜曲率半径およびその方向と、ステップＳ１０７で算出された非対称性乱視度数αと、ステップＳ１０９で算出された高次不正乱視度数βをモニタ１６に表示する。検者は、モニタ１６に表示される非対称性乱視度数αの値の大きさから被検眼１が非対称性乱視であるか否かを判断することができ、また、高次不正乱視度数βの値の大きさから被検眼１が高次不正乱視であるか否かを判断することができる。

上述した説明から明らかなように、本実施形態のケラトメータでは、非対称性不正乱視の程度や高次不正乱視の程度が定量的に数値として表示される。このため、被検眼が非対称性不正乱視か否かを判断することができ、また、被検眼が高次不正乱視か否かを判断することができる。これによって、不正乱視の異常性が認められた被検者に対しては角膜トポグラファーによる精密な検査等を実施することができ、角膜不正乱視の発見の遅れや見落としを未然に防ぐことができる。特に、ケラトメータは、眼科やコンタクトクリニックでの一般検査として利用されており、一般検査に用いられるケラトメータによって不正乱視の異常性を判定することができるため、その技術的な意義は大きい。
さらに、角膜トポグラファーでは不正乱視が重度になるほどリング同士の重なり等によって解析不良が発生する。しかしながら、本実施形態のケラトメータは、分析点数が少なく解析不良が発生し難いため、角膜トポグラファーで不正乱視の解析が不良となる場合であっても解析不良とならない場合がある。

以上、本発明の好適ないくつかの実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
例えば、上述した実施形態では、アライメント輝点の座標と近似楕円の中心の座標とのずれを用いて非対称性乱視度数αを算出し、ケラト輝点から得られた近似楕円とケラト輝点とのずれを用いて高次不正乱視度数βを算出したが、非対称性乱視度数及び高次不正乱視度数の算出に用いる楕円に変わる一般式として、下記の式を用いることもできる。

この式は、アライメント輝点を原点としてケラト輝点を曲線に近似するための楕円に変わる極座標系の一般式である。この式を用いてケラト輝点を曲線に近似した例が図７に示されている。
ここで、関数Ｒ（θ）の０次成分ａ_１は非対称乱視の程度を表す指標であり（すなわち、図５のΔＣｅｎｔｅｒに相当し）、図７の縦軸方向のズレｄｒ’が高次不正乱視の程度を表す指標（すなわち、図５のｄｒに相当）となる。したがって、これらの指標を用いて非対称性乱視指数α’と高次不正乱視指数β’を下記の式で算出することができる。なお、下記の式においてａ_１とｄｒ’_ａｖｅをａ_０で割っているのは、角膜平均曲率半径に相当するａ_０で割ることによって、非対称性乱視指数α’と高次不正乱視指数β’を正規化するためである。

また、上述した実施形態では、受光素子で撮影された８点のケラト輝点から近似楕円の形状を特定したが、近似楕円の形状を特定するためにはこのような形態に限られず、例えば、リング状パターンを角膜に投影して、そのリング状角膜反射像から８点の位置情報を求め、この８点の位置座標を用いて近似楕円の形状を特定することもできる。
また、上述した実施形態では、近似楕円の形状を特定するために５点のケラト輝点の座標値を用いたが、近似楕円の形状を特定するためには５点のケラト輝点の座標値を用いる必要は必ずしもない。例えば、特許文献１に開示されているように、アライメント輝点の座標値を利用することで、ケラト輝点の座標値が５点以下であっても近似楕円の形状を特定することができる。したがって、このような場合は、６点以上のケラト輝点が認識されなくても高次不正乱視度数を算出することができる。

なお、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

本発明の一実施形態に係るケラトメータの光学系の概略構成を示す図である。本実施形態のケラトメータの制御系の構成を示すブロック図である。球面模擬眼を用いてケラト輝点の位置ずれを補正する方法を模式的に示す図である。非対称性乱視度数αの算出方法を説明するための図である。高次不正乱視度数βの算出方法を説明するための図である。測定手順を示すフローチャートである。本発明の他の実施形態に係る解析方法を説明するための図である。ケラトメータで撮影される角膜反射像の例（正乱視）。ケラトメータで撮影される角膜反射像の例（非対称性乱視）。ケラトメータで撮影される角膜反射像の例（高次不正乱視）。

符号の説明

１・・被検眼
２・・瞳孔位置
３・・コリメートレンズ
４・・ピンホール
５・・ケラト光源
６・・ハーフミラー
７・・レンズ
８・・ミラー
９・・レンズ
１０・・固視標光源
１１・・ハーフミラー
１２・・絞り
１３・・レンズ
１４・・受光素子
１５・・信号処理部
１６・・モニタ
１７・・コリメートレンズ
１８・・ピンホール
１９・・アライメント光源

Claims

被検眼の角膜形状を測定するケラトメータであって、
光軸上に設けられるアライメント光源と、
光軸周りに複数の点状の光を投影するためのケラト光源と、
アライメント光源からの光を角膜に投影する第１投影手段と、
ケラト光源からの光を角膜に投影する第２投影手段と、
投影された光の角膜からの反射像を観察する観察手段と、
観察手段で観察される反射像を撮影する撮影素子と、
撮影素子で撮影された反射像より被検眼の不正乱視度数を演算する演算装置と、を有しており、
演算装置は、ケラト光源からの光の反射像を楕円近似して得られる楕円中心の座標値と、アライメント光源からの光の反射像の座標値とのずれから第１不正乱視度数を算出することを特徴とするケラトメータ。
第１不正乱視度数は、楕円近似して得られる楕円の長軸と短軸の長さを用いて正規化されていることを特徴とする請求項１に記載のケラトメータ。
演算装置は、さらに、ケラト光源からの光の反射像と、ケラト光源からの光の反射像を楕円近似して得られる楕円とのずれから第２不正乱視度数を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載のケラトメータ。
第２不正乱視度数は、楕円近似して得られる楕円の長軸と短軸の長さを用いて正規化されていることを特徴とする請求項３に記載のケラトメータ。
被検眼の角膜形状を測定するケラトメータであって、
光軸上に設けられるアライメント光源と、
光軸周りに複数の点状の光を投影するためのケラト光源と、
アライメント光源からの光を角膜に投影する第１投影手段と、
ケラト光源からの光を角膜に投影する第２投影手段と、
投影された光の角膜からの反射像を観察する観察手段と、
観察手段で観察される反射像を撮影する撮影素子と、
撮影素子で撮影された反射像より被検眼の不正乱視度数を演算する演算装置と、を有しており、
演算装置は、ケラト光源からの光の反射像と、ケラト光源からの光の反射像を楕円近似して得られる楕円の円周上の点との距離を用いて第２不正乱視度数を算出し、
前記円周上の点は、ケラト光源からの光の反射像と前記楕円の中心とを結んだ線分上の点である、ケラトメータ。
光軸上に設けられるアライメント光源と、光軸周りに複数の点状の光を投影するためのケラト光源と、アライメント光源からの光を角膜に投影する第１投影手段と、ケラト光源からの光を角膜に投影する第２投影手段と、投影された光の角膜からの反射像を観察する観察手段と、観察手段で観察される反射像を撮影する撮影素子と、アライメント光源とケラト光源と撮影素子に電気的に接続されたコンピュータと、を有するケラトメータにおいて、
そのコンピュータを
アライメント光源からの光とケラト光源からの光を同時に角膜に投影させる投影制御手段と、
その投影された光の角膜からの反射像を撮影素子に撮影させる撮影制御手段と、
撮影素子で撮影されたケラト光源の光の反射像を楕円近似して楕円中心の座標値を算出する手段と、
算出された楕円中心の座標値と、アライメント光源からの光の反射像の座標値とのずれから第１不正乱視度数を算出する手段として機能させるためのプログラム。
光軸上に設けられるアライメント光源と、光軸周りに複数の点状の光を投影するためのケラト光源と、アライメント光源からの光を角膜に投影する第１投影手段と、ケラト光源からの光を角膜に投影する第２投影手段と、投影された光の角膜からの反射像を観察する観察手段と、観察手段で観察される反射像を撮影する撮影素子と、アライメント光源とケラト光源と撮影素子に電気的に接続されたコンピュータと、を有するケラトメータにおいて、
そのコンピュータを
ケラト光源からの光を角膜に投影させる投影制御手段と、
その投影された光の角膜からの反射像を撮影素子に撮影させる撮影制御手段と、
撮影素子で撮影されたケラト光源の光の反射像を楕円近似する手段と、
ケラト光源からの光の反射像と、算出された楕円の円周上の点との距離を用いて第２不正乱視度数を算出する手段として機能させるためのプログラムであり、
前記円周上の点が、ケラト光源からの光の反射像と前記楕円の中心とを結んだ線分上の点である、プログラム。