JP4880829B2 - 角膜形状測定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検眼の角膜に指標光束を投影し、その角膜反射像により角膜形状を測定する角膜形状測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の角膜形状測定装置は、被検眼角膜にリング状スリット等による指標を投影してその反射像を撮像素子などで撮像し、得られたリング状スリット等の角膜反射像を解析することにより、被検眼角膜形状の情報を曲率半径等の測定値として得ている。
【０００３】
このような角膜形状測定装置においては、被検眼角膜と装置との距離つまり作動距離の変動によって測定誤差が生ずる。この作動距離の変動による測定誤差を軽減するために、角膜反射指標像を撮像する光学系中に、被検眼と装置との作動距離の変動による角膜反射指標像の倍率変化に対応して、倍率補正を行うために特定の光束のみを得る光束指向特性決定手段を設けた装置が、本出願人によって特公平２−５０８１号公報により開示されている。
【０００４】
また、被検眼と装置との作動距離の変動を少なくするために、被検眼角膜に位置合わせ用の指標光束を投影し、その角膜による反射指標像を検出する手段を設けることにより、精度良く適正な作動距離を得る方法も知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、被検眼角膜にリング状スリット等の測定用指標を投影し、角膜による反射測定用指標像を撮像素子などに結像し、光束指向特性決定手段を有する測定手段と、被検眼角膜に位置合わせ用の指標光束を投影し、その角膜による反射指標像を検出する位置合わせ用指標像検出手段とをそれぞれ設けることにより、装置が複雑になりかつ大型化している。
【０００６】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、装置を複雑化することなく、精度良く被検眼と装置との位置合わせが可能であり、精度の高い角膜形状を測定でき、被検眼前眼部の徹照像を観察できる角膜形状測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る角膜形状測定装置は、被検眼前眼部観察手段と、位置合わせ用指標投影手段と、角膜形状測定用指標投影手段とを有する角膜形状測定装置において、前記位置合わせ用指標投影手段からの被検眼による反射光束を複数に分割する位置合わせ用光束制限手段と、前記測定用指標投影手段からの被検眼角膜による反射光束を制限する光束制限手段とを前記前眼部観察手段中にそれぞれ独立に挿脱可能に設けたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明を実施した角膜形状測定装置の構成を示す。被検眼Ｅの前方の光路Ｏ１上には、ダイクロイックミラー１、眼屈折力測定用対物レンズ２、孔あきミラー３、投影絞り４、投影レンズ５、ピンホールを有する指標板６、近赤外光を発する眼屈折力測定光源７を配列し、眼屈折力測定光投影系を構成する。
【０００９】
ダイクロイックミラー１の反射方向には、前眼部観察用対物レンズ８、ダイクロイックミラー９、ミラー１０を配置し、ミラー１０の入射方向の光路Ｏ２上には被検眼Ｅが固視するための固視標投影系を設ける。ダイクロイックミラー９の反射方向の光路Ｏ３上には、図２に示すように光路上に開口１１ａ、光路外に対称な２つの開口１１ａ、１１ｂを有し、これらの開口１１ａ、１１ｂに偏向プリズム１２ａ、１２ｂをそれぞれ密着させ、光路Ｏ３上に挿脱可能な位置合わせ用絞り板１１、結像レンズ１３、挿脱可能な角膜形状測定用絞り板１４、被検眼Ｅの前眼部付近と略共役な位置にＣＣＤカメラなどの撮像素子１５を配列し、角膜形状測定系を構成する。角膜形状測定用絞り板１４は、被検眼Ｅと装置との距離が変動しても撮像素子１５上の角膜反射像の大きさを補正するような位置に配置されている。
【００１０】
孔あきミラー３の反射方向の光路Ｏ４上には、光路Ｏ４外に６つの開口を有する６孔絞り１６、６分割プリズム１７、リレーレンズ１８、ＣＣＤカメラなどの撮像素子１９を配列し、眼屈折力測定受光系を構成する。
【００１１】
被検眼Ｅの前眼部の斜め前方には、眼屈折力測定光源７よりも数１０ｎｍ波長が短い近赤外光を発するＬＥＤなどの前眼部照明光源２０を光路Ｏ１に対し対称の位置に１個ずつ配置し、更に前眼部照明光源２０の内側に略同じ波長の光束を発する少なくとも４個の角膜形状測定用光源２１を配置する。
【００１２】
なお、ダイクロイックミラー１は眼屈折力測定光源７から発せられる波長光の大部分を透過し一部分を反射し、前眼部照明光源２０及び角膜形状測定用光源２１から発せられた波長の光を反射する特性を有しており、ダイクロイックミラー９は可視光を透過し、近赤外光を反射する特性を有している。なお、偏向プリズム１２ａ、１２ｂは、眼屈折力測定光源７からの波長の光を透過し前眼部照明光源２０からの波長の光を透過しない分光特性を有し、偏向プリズム１２ａは紙面奥の方に、偏向プリズム１２ｂは紙面手前の方に光束を偏向するようになっている。
【００１３】
撮像素子１５及び撮像素子１９の出力は、それぞれＡ／Ｄコンバータ３１及びＡ／Ｄコンバータ３２に接続し、これらの出力はそれぞれ画像メモリ３３及び画像メモリ３４に接続すると共に、装置の全ゆる制御を行う演算処理部３５に接続する。演算処理部３５は眼屈折力測定光源７、角膜形状測定用光源２１、測定開始スイッチや駆動手段を操作するためのスイッチなどを配置した信号入力手段３６、角膜形状測定用絞り板１４及び位置合わせ用絞り板１１を挿脱するためのモータ、Ｄ／Ａコンバータ３７を介したテレビモニタ３８、光学系を一体化した被検眼検出部を載置した架台を３軸方向に駆動するモータなどの駆動手段３９を接続する。
【００１４】
検者が信号入力手段３６に設けられている測定開始スイッチを押すと、装置は測定動作を開始する。光路に対称に設けられた前眼部照明光源２０により被検眼Ｅが照明され、前眼部付近からの反射散乱光はダイクロイックミラー１で反射し、前眼部観察用対物レンズ８により略平行光とされ、ダイクロイックミラー９を反射し、位置合わせ用絞り板１１の開口部１１ａを通り、結像レンズ１３により撮像素子１５上に結像する。
【００１５】
そして、撮像素子１５の出力信号はＡ／Ｄコンバータ３１によってデジタル信号に変換され、演算処理部３５、Ｄ／Ａコンバータ３７を介してテレビモニタ３８上に前眼部像Ｅ’が映出される。同時に、デジタル信号に変換された前眼部像Ｅ’のデータは画像メモリ３３に記憶され、演算処理部３５は記憶された前眼部像データから被検眼Ｅの瞳孔を抽出して瞳孔中心位置を検出する。
【００１６】
この瞳孔中心位置の検出方法は、例えば前眼部を十分に照明すると、前眼部像Ｅ’の明るさは瞳孔が最も暗く、虹彩、強膜の順で明るくなるので、適当な閾値により２値化処理することにより、瞳孔の境界を求めることができ、それにより瞳孔中心位置を算出することができる。
【００１７】
演算処理部３５は瞳孔中心位置が検出されると、被検眼検査部の光路と瞳孔中心位置との光路と垂直な面内でのずれ量を算出し、それらが一致するようにモータなどの駆動手段３９を制御する。１回目の瞳孔中心位置検出、モータ駆動が終わると、演算処理部３５は再び瞳孔中心位置検出を行い、装置測定光路とのずれ量が予め設定してある許容範囲内にあるかを判断する。
【００１８】
許容範囲内にないと判断した場合に、演算処理部３５は被検眼検査部の光路と瞳孔中心位置との光路が一致するように駆動手段３９を制御し、再び瞳孔中心位置と装置測定光路とのずれ量が許容範囲内にあるかを判断する。
【００１９】
許容範囲内にあると判断した場合に、演算処理部３５は眼屈折力測定光源７を点灯する。眼屈折力測定光源７から出射した光束は指標板６を照明し、指標板６のピンホール部を透過した光束は投影レンズ５、投影絞り４を介して一旦眼屈折力測定用対物レンズ２の後側焦点面近傍で指標板６のピンホール像を作り、眼屈折力測定用対物レンズ２により略平行光とされ、その大部分がダイクロイックミラー１を透過し被検眼Ｅに達する。
【００２０】
指標板６を通過した光束は被検眼Ｅに達し角膜Ｅｃにより反射され、角膜曲率中心と角膜頂点の中点の位置に反射光束の角膜反射指標像Ｐを形成し、その光束の一部がダイクロイックミラー１に反射され、前眼部観察用対物レンズ８により略平行光とされ、ダイクロイックミラー９で光路Ｏ３方向に偏向される。この光束は結像レンズ１３により撮像素子１５上に達し、前眼部像Ｅ’と共に撮像され、Ａ／Ｄコンバータ３１によりデジタル化され画像メモリ３３に記憶される。
【００２１】
図３〜図５は眼屈折力測定光源７から発した光束が眼屈折力測定用対物レンズ２により被検眼Ｅの角膜Ｅｃに投影され、角膜Ｅｃにより反射された光束がダイクロイックミラー１、前眼部観察用対物レンズ８、ダイクロイックミラー９を通った後に、偏向プリズム１２ａ、１２ｂ、位置合わせ用絞り板１１の３つの開口部１１ａ、１１ｂ、１１ｃにより、３つの光束Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃに分割され、結像レンズ１３により撮像素子１５上に導かれている様子を示している。
【００２２】
図３は被検眼Ｅと装置との距離が適正な場合、図４は近過ぎる場合、図５は遠過ぎる場合を示し、光束Ｌａは開口１１ａにより制限された光束で、光束Ｌｂは開口１１ｂにより制限され偏向プリズム１２ａにより紙面奥の方へ偏向された光束、光束Ｌｃは開口１１ｃにより制限され偏向プリズム１２ｂにより紙面手前の方に偏向された光束である。
【００２３】
また、図６〜図８は瞳孔中心位置に位置合わせをした後のテレビモニタ３８に映し出された前眼部Ｅ’を示し、像６ａ、６ｂ、６ｃはそれぞれ眼屈折力測定光源７から発した光束が被検眼Ｅの角膜Ｅｃで反射された指標板６の像の位置合わせ用絞り板１１の開口１１ａ、１１ｂ、１１ｃにより分割された像である。図６は被検眼と装置との距離が適正な場合、図７は近過ぎる場合、図８は遠過ぎる場合を示している。
【００２４】
このように実施の形態では、角膜Ｅｃにより反射された指標板６の像６ａ、６ｂ、６ｃの位置を検知し、駆動手段３９を制御することにより、適正な被検眼Ｅと装置との距離に位置合わせすることができる。更に、角膜Ｅｃにより反射された指標板６の像６ａの位置を検知することにより、装置検査部の光路に垂直な面内の角膜頂点位置を求めることができる。演算処理部３５は角膜頂点位置と装置検査部とが所定の位置関係になるように駆動手段３９を制御する。
【００２５】
上述したように、被検眼Ｅと装置検査部との位置合わせが終了すると、演算処理部３５は既知の方法で被検眼Ｅの雲霧を促すために固視標投影系を制御する。被検眼Ｅが雲霧状態になると、演算処理部３５は像６ａ、６ｂ、６ｃの位置を検知し、被検眼Ｅと装置検査部とが所定の位置関係の許容範囲内にあるか否かを判断する。
【００２６】
被検眼Ｅと装置検査部とが所定の位置関係の許容範囲内にない場合には、位置関係が許容範囲内に入るように駆動手段３９を制御し、再度、像６ａ、６ｂ、６ｃの位置を検知し、被検眼Ｅと装置検査部とが所定の位置関係の許容範囲内にあるか否かを判断する。被検眼Ｅと装置検査部とが所定の位置関係の許容範囲内にある場合に、演算処理部３５は既知の方法で被検眼Ｅの眼屈折力を測定を開始する。
【００２７】
被検眼Ｅの眼屈折力の測定が終わると、演算処理部３５は角膜形状測定を開始する。先ず、演算処理部３５は光路に対して対称な位置に４つ配置された角膜形状測定用光源２１を点灯すると同時に、光路Ｏ３から位置合わせ用絞り板１１を退避させ、光路Ｏ３にピンホール状の角膜形状測定用絞り板１４を挿入する。
【００２８】
角膜形状測定用光源２１から発した光束は、角膜Ｅｃにより反射され４つの角膜形状測定用光源像を形成し、ダイクロイックミラー１で反射し前眼部観察用対物レンズ８により略平行光とされ、ダイクロイックミラー９で反射し、結像レンズ１３により撮像素子１５上に結像する。この際に、ピンホール状の角膜形状測定用絞り板１４によって、被検眼Ｅと装置との距離が変動しても、角膜Ｅｃに投影された角膜形状測定用光源２１の撮像素子１５上の角膜反射像の大きさが変動しないように、角膜形状測定用光源２１からの光束は制限されている。
【００２９】
そして、撮像素子１５の出力信号はＡ／Ｄコンバータ３１によってデジタル信号に変換され、デジタル信号に変換された角膜形状測定用光源像のデータは画像メモリ３３に記憶される。演算処理部３５は記憶されたデータより４つの角膜形状測定用光源像の相対位置を求めることにより、被検眼Ｅの角膜形状である角膜曲率を求めることができる。
【００３０】
本実施の形態では、上述のように被検眼Ｅと装置検査部との位置合わせ、眼屈折力測定、角膜形状測定が一連の流れが演算処理部３５の指令により自動的に行われるようになっている。
【００３１】
次に、被検眼Ｅの徹照像観察を行う場合には、検者が信号入力手段３６に設けられているモードスイッチ及び測定開始スイッチにより、徹照観察モードを選択し測定を開始すると、演算処理部３５は前述と同様に被検眼Ｅと装置検査部との位置合わせを自動的に行う。位置合わせが終了すると、演算処理部３５は位置合わせ用絞り板１１及び角膜形状測定用絞り板１４を光路Ｏ３から退避させ、眼屈折力測定光源７を点灯する。
【００３２】
眼屈折力測定光源７から出射した光束は指標板６を照明し、指標板６のピンホール部を透過した光束は、投影レンズ５、投影絞り４、眼屈折力測定用対物レンズ２を介して略平行光とされ、その大部分がダイクロイックミラー１を透過して被検眼Ｅに達し、被検眼Ｅの眼底に眼屈折力測定光源像を形成し二次光源となり、被検眼Ｅの水晶体などの中間透光体を後方から照明する。
【００３３】
この中間透光体を後方から照明した光束は、一部がダイクロイックミラー１に反射され、前眼部観察用対物レンズ８、ダイクロイックミラー９、結像レンズ１３を介して撮像素子１５上に達し、前眼部の徹照像として撮像されテレビモニタ３８に映し出される。また、位置合わせ用絞り板１１及び絞り板１４が光路Ｏ３から退避しているので、テレビモニタ３８に映し出された徹照像は焦点深度が浅い像となる。
【００３４】
検者は信号入力手段３６を用い駆動手段３９を操作し、被検眼Ｅの所望の部位の徹照像が得られるように装置検査部を移動させ、必要であれば画像メモリ３３に徹照像を記録する。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る角膜形状測定装置は、被検眼前眼部観察系中に、位置合わせのための指標光束を複数に分割する位置合わせ用絞り板と、被検眼と装置との距離が変動しても角膜形状測定用光源の撮像素子上の角膜反射像の大きさを補正するように、角膜形状測定用光源からの光束を制限する角膜形状測定用絞り板とを設けて独立に挿脱可能とすることにより、簡単な構成で精度の良い位置合わせと精度の良い角膜形状測定を可能にし、被検眼前眼部の徹照像観察をも可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の構成図である。
【図２】絞り板の正面図である。
【図３】作動距離が適正な場合の角膜反射指標光束の説明図である。
【図４】作動距離が近い場合の角膜反射指標光束の説明図である。
【図５】作動距離が遠い場合の角膜反射指標光束の説明図である。
【図６】モニタに表示された作動距離が適正な場合の被検眼前眼部像の説明図である。
【図７】作動距離が近い場合の被検眼前眼部像の説明図である。
【図８】作動距離が遠い場合の被検眼前眼部像の説明図である。
【符号の説明】
１、９ ダイクロイックミラー
２ 眼屈折力測定用対物レンズ
３ 孔あきミラー
４ 投影絞り
５ 投影レンズ
６ 指標板
７ 眼屈折力測定光源
８ 前眼部観察用対物レンズ、
１１ 位置合わせ用絞り板
１２ａ、１２ｂ 偏向プリズム
１４ 角膜形状測定用絞り板
１５、１９ 撮像素子
２０ 前眼部照明光源
２１ 角膜形状測定用光源
３１、３２ Ａ／Ｄコンバータ
３３、３４ メモリ
３５ 演算処理部
３６ 信号入力手段
３７ Ｄ／Ａコンバータ
３８ テレビモニタ
３９ 駆動手段

Claims (19)

1. 照明光学系を介して照明した被検眼からの反射光束に基づいて該被検眼との位置を合わせるための指標を得る光学部材と、
   前記指標を用いて前記被検眼との位置を合わせた後に該被検眼の徹照像を取得する場合、前記光学部材を光路から外す制御手段と、
   を有することを特徴とする測定装置。
2. 前記光学部材が、前記照明光学系を介して前記被検眼に投影した光束による該被検眼からの反射光束を複数にわけ、
   前記制御手段が、前記光学部材を光路に挿入した状態で前記複数にわけられた光束に基づく前記指標が所定の位置関係になると該光学部材を該光路から外すことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
3. 前記光学部材が、前記反射光束を複数にわけるための複数の開口部を有することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の測定装置。
4. 前記光学部材が、前記複数にわけられた光束をそれぞれ偏向する複数の偏向部を有することを特徴とする請求項２あるいは３に記載の測定装置。
5. 前記光学部材の光路に設けられ、前記被検眼を撮像するための撮像手段を有し、
   前記光学部材を前記光路に挿入した状態で前記複数にわけられた光束を前記撮像手段に投影することにより前記指標を取得することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の測定装置。
6. 前記被検眼を測定するための光束を該被検眼に投影する測定用投影手段を有し、
   前記制御手段が、前記測定用投影手段により前記被検眼に光束を投影する場合に前記光学部材を前記光路から外し、
   前記被検眼からの反射光束を前記撮像手段に投影することにより前記被検眼を撮像することを特徴とする請求項５に記載の測定装置。
7. 前記光学部材の光路に挿脱可能に設けられ、前記測定用投影手段により前記被検眼に投影した光束による該被検眼からの反射光束を制限する測定用光束制限手段を有することを特徴とする請求項６に記載の測定装置。
8. 前記制御手段が、前記測定用投影手段により前記被検眼に光束を投影する場合に前記測定用光束制限手段を前記光路に挿入し、
   前記測定用光束制限手段により制限された光束を前記撮像手段に投影することにより前記被検眼の角膜反射像を取得することを特徴とする請求項７に記載の測定装置。
9. 前記角膜反射像に基づいて前記被検眼の角膜の曲率を取得することを特徴とする請求項８に記載の測定装置。
10. 前記測定用投影手段が、前記被検眼の角膜を測定するための角膜形状測定用光源であり、
    前記光学部材を前記光路から外し且つ前記測定用光束制限手段を該光路に挿入している場合には、前記制御手段が前記角膜形状測定用光源を点灯することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の測定装置。
11. 前記光学部材の光路で、且つ前記光学部材と前記測定用光束制限手段との間に設けられた撮像投影手段を有し、
    前記光学部材を前記光路から外し且つ前記測定用光束制限手段を該光路に挿入している場合には、前記撮像投影手段が前記制限された光束を前記撮像手段に投影し、
    前記光学部材を前記光路に挿入し且つ前記測定用光束制限手段を該光路から外している場合には、前記撮像投影手段が前記複数にわけられた光束を前記撮像手段に投影することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の測定装置。
12. 前記測定用投影手段が、前記被検眼の眼屈折力を測定するための眼屈折力測定用光源を有し、
    前記制御手段が、前記指標が所定の位置関係になった後に前記被検眼の徹照像を取得する場合、前記光学部材及び前記測定用光束制限手段を前記光路から外した状態で前記眼屈折力測定用光源を点灯し、
    前記被検眼からの反射光束を前記撮像手段に投影することにより前記被検眼の徹照像を取得することを特徴とする請求項７に記載の測定装置。
13. 前記被検眼の眼屈折力を測定する眼屈折力測定手段を有し、前記被検眼の眼屈折力の測定が終了すると、前記制御手段が前記光学部材を光路から外し且つ前記測定用光束制限手段を前記光路に挿入し、
    前記測定用光束制限手段により制限された光束を前記撮像手段に結像することにより前記被検眼の角膜反射像を取得することを特徴とする請求項７に記載の測定装置。
14. 前記指標が所定の位置関係になると、固視標投影系を制御して前記被検眼の雲霧を促す固視標投影系制御手段と、
    前記被検眼が雲霧状態になると、前記指標が所定の位置関係である場合に該被検眼の眼屈折力を測定する眼屈折力測定手段と、
    を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の測定装置。
15. 前記眼屈折力測定手段が、眼屈折力測定用光源を有し、前記眼屈折力測定用光源からの光束を前記被検眼との位置を合わせるための光束として前記照明光学系を介して該被検眼に投影することを特徴とする請求項１３あるいは１４に記載の測定装置。
16. 少なくとも前記照明光学系と前記光学部材の光学系とを一体に駆動する駆動手段と、
    前記指標が所定の位置関係でない場合に、前記指標が所定の位置関係になるように前記駆動手段を制御する駆動制御手段と、
    を有することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の測定装置。
17. 前記被検眼との位置を合わせるための光束を前記照明光学系を介して該被検眼に投影する投影手段と、
    前記被検眼の前眼部を撮像した前眼部像から瞳孔を抽出して瞳孔中心位置を検出する検出手段と、を有し、
    前記瞳孔中心位置が許容範囲内にある場合に、前記駆動制御手段が、前記投影手段を制御して前記被検眼に光束を投影し、前記指標が所定の位置関係になるように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１６に記載の測定装置。
18. 前記瞳孔中心位置が許容範囲内にない場合に、前記駆動制御手段が、該瞳孔中心位置が許容範囲内に位置するように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１７に記載の測定装置。
19. 前記検出手段が、前記前眼部像を２値化処理して前記瞳孔中心位置を検出することを特徴とする請求項１７あるいは１８に記載の測定装置。

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