JPH0119896B2

JPH0119896B2 -

Info

Publication number: JPH0119896B2
Application number: JP59207539A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Hayashi; Tosha Hino
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 1984-10-03
Filing date: 1984-10-03
Publication date: 1989-04-13
Also published as: JPS6185920A

Description

【発明の詳細な説明】イ発明の目的イ―１産業上の利用分野本発明は、眼科用測定装置の中で、人の角膜形
状及びコンタクトレンズの曲率半径を測定するオ
フサルモメーターに関するものである。

イ―２従来技術人の角膜形状を測定する主な目的としては、次
の２つがある。

第１に、角膜乱視度数及び角膜乱視軸の測定で
ある。人眼における乱視発生の要因のうち約80％
は、角膜乱視によるものであり、角膜乱視を他覚
的に測定することにより、自覚的屈折検眼の参考
値とすることができる。

第２に、コンタクトレンズ処方におけるベース
カーブ選定のための角膜曲率半径の測定である。

近年特にコンタクトレンズ処方の数が増大し、
簡便に正確な結果が得られる装置が望まれてい
る。

従来のオフサルモメーターでは、リング状の視
標などを角膜上に投影し、角膜上にできた視標の
像を観察光学系で観察し、観察光学系光路内に配
置したプリズム等を移動又は回転し、その移動
量、又は回転量から角膜曲率半径を求めていた。
角膜乱視がある場合には、装置全体を乱視軸の方
向と一致するよう回転させる必要があり、測定方
法が複雑で時間がかかり角膜の動きにより、正確
な測定ができないなど、数々の問題があつた。こ
のため、手動操作によるこの従来の方法にかわ
り、自動的に角膜形状を測定する装置として、例
えば、特開昭58―7333号公報、特開昭58―75532
号公報が開示されている。前者は、６ケ所又は円
環形状の光源、６ケの開口、３ケの一次元位置検
出素子より構成され、３経線の像位置検出を行な
う方法であるが、開口による光量損失が大きく、
ストロボ等の大光量の光源を必要とし、又高価な
検出素子が多数必要なため、装置の大型化、保守
管理、製造コストなどの上で問題がある。

後者は、円形を成す光源又は円形開口マスク板
を通過した光がさらにピンホールを通過した後、
角膜に投影されるため、光量損失がきわめて大き
く、光源部の構成が複雑で、装置の大型化、保守
管理、製造コストなどの点で前者以上に問題があ
る。

イ―３本発明が解決しようとする問題点したがつて本発明は、上述の従来のオフサルモ
メーターの欠点を解決し、きわめて簡便な構成に
て、角膜やコンタクトレンズの曲率半径を精度良
く自動測定できる装置を提供することにある。

ロ発明の構成ロ―１問題点を解決するための手段上記目的を達成するために本発明は、点対称位
置の２点及びこれと同一円周上にある少なくても
１点の点視標を角膜上に投影する投影手段と、位
置検出手段と、前記点視標の角膜反射像が少なく
とも位置検出手段の検出方向で結像する結像光学
系と、点対称位置の２点の検出位置から各像を結
ぶ楕円の中心座標を算出し、算出された中心座標
と３点の角膜反射像の位置座標から楕円形状を算
出して角膜形状を求める演算手段とを有すること
を特徴とするものである。

ロ―２作用本発明によれば、角膜上に投影された少なくと
も３つの点光源像の位置のＸ，Ｙ座標を、２つ又
は１つの一次元位置検出素子で瞬時に測定するこ
とが可能で、被検眼角膜と測定光軸とのアライメ
ントずれがあつても正しい結果が得られる。

ロ―３実施例以下図面に示した測定原理及び実施例に基づ
き、本発明を説明する。

第７図は、本発明の測定原理を説明する平面図
であり、角膜上にできた角膜反射像を表わしてい
るものとする。図示なき同心円を角膜上に投影し
た際、角膜が球面の場合は、半径ａの円１がで
き、角膜がトーリツク面の場合は長径b1、短径
b2の楕円２ができる。ここで、円１上の点Ａ，
Ｂが楕円２上のＡ，Ｂに対応しているものとす
る。さらに、楕円２は原点０を中心にＸ軸よりθ
だけ傾いているとするし、ＡからA′への変化量
の（xy）成分をそれぞれ（ΔAx）、（ΔAy）Ｂか
らB′への変化量の（xy）成分をそれぞれ
（ΔBx）、（ΔBy）とすると以下の関係が成立する。

ΔAx＝b1cos²θ＋b2sin²θ−ａ …(1) ΔAy＝（b1−b2）sinθcosθ …(2) ΔBx＝（b1−b2）sinθcosθ …(3) ΔBy＝b1sin²θ＋b2cos²θ−ａ …(4) これより、b1，b2，θは次の式で表わすこと
ができる。

b2＝ΔBy＋ΔAx＋2a−b1 …(6) θ＝sin^-1（2ΔBx／b1−b2） …(7) さらにA′と対称な点C′の位置を検出し、A′と
C′の２点間の中心を求めることにより原点０の位
置を求める。

以上、基準円１上の点Ａ，Ｂ，Ｃの各Ｘ，Ｙ座
標をあらかじめ記憶させるとともに、形状が未知
の各膜によりできる点A′，B′，C′の各（Ｘ）
（Ｙ）座標を検出することにより、角膜形状の測
定が可能となる。

次に楕円形状と角膜トーリツク面形状との関係
について、第８図により説明する。

光軸０に対してαの角度をもつて、コリメート
された点光源３を角膜上に投影する。この時でき
る像３′の光軸０からの距離をb1とすると、この
断面における角膜曲率半径Rbは次式により表わ
すことができる。

Rb1＝2b₁／sinα …(8) 同様に光軸０からの距離b2の像ができるとき
の角膜曲率半径Rb2は次式により表わすことがで
きる。

Rb2＝2b₂／sinα …(9) (8)，(9)式に(5)，(6)式を代入することにより、長
辺のＲ、短辺のＲを求めることができる。

第１図は以上の測定原理による実施例である。

発光ダイオード等の点光源３ａ，３ｂより出射
した光はコリメーテイングレンズ４ａ，４ｂによ
り平行光束となり被検眼角膜５に（α）の角度を
もつて投影され、点光源像３a′，３b′ができる。

同様に点光源３ａを光軸０に対し90゜回転させ
た位置にある図示なき点光源３ｃより出射した光
は図示なきコリメーテイングレンズ４ｃにより平
行光束となり、被検眼角膜５に（α）の角度をも
つて投影され、図示なき点光源像３c′ができる。

結像レンズ６は、一次元位置検出素子７ａ，７
ｂの検出面と点光源像３a′，３b′，３c′が共役と
なる位置に配置され、その像側焦点位置にテレセ
ントリツク絞り８が配置され、光路はビームスプ
リツター９で２分割されている。さらに、テレセ
ントリツク絞り８と一次元位置検出素子７ａ，７
ｂの間に、軸が一次元位置検出素子の検出方向と
一致するように凸円筒レンズ１０ａ，１０ｂが配
置されている。凸円筒レンズ１０ａ，１０ｂの焦
点距率は、円筒軸方向断面では無限大で、円筒軸
方向と直交する方向の断面では、テレセントリツ
ク絞り８と、一次元位置検出素子７ａ，７ｂとが
およそ共役となる焦点距離であることを特徴とす
る。さらに、一次元位置検出素子７ａと７ｂは相
対的に直交の関係にある。

第２図は、一次元位置検出素子７ａ，７ｂを円
筒レンズ１０ａ，１０ｂ側より見た図である。円
筒レンズ１０ａ，１０ｂが無いと仮定した時の点
光源像は、３a″，３b″，３c″であり、円筒レンズ
１０ａ，１０ｂが入ることにより、各点光源像３
a″，３b″，３c″を形成する光速は、その主光線が
テレセントリツク絞り８を通過することから、円
筒レンズ１０ａ，１０ｂのプリズム作用により、
一次元位置検出素子７ａ，７ｂの素子上にのる像
３ａ，３ｂ，３ｃとなる。さらに、３ａ
，３ｂ，３ｃは、円筒レンズ１０ａ，１０
ｂにより、一次元位置検出素子の検出方向と直角
な方向に伸びた線像となることから、各部材の位
置合せは、正確である必要がなく、調整を行なう
上で有用である。一次元位置検出素子７ａを走査
し、７ａ上の線像３ａ，３ｂ，３ｃの間隔
を測定することにより、角膜上にできた点光源像
３a′，３b′，３c′の各（ｘ）座標が求められ、同
様に、一次元位置検出素子７ｂを走査することに
より、各（ｙ）座標が求められる。

第３図は、本発明の第２の実施例であり、前述
の第１の実施例の検出光学系を構成する別の実施
例であり、投影光学系及び結像レンズは省略して
ある。テレセントリツク絞り８を通過した光はビ
ームスプリツター９で光路ｘ，ｙに２分割され円
筒レンズ１０a′，１０b′を通過した後、偏向プリ
ズム１１ａ，１１ｂ，１１ｃを通過し、一次元位
置検出素子７ａ，７ｂに結像する。ここに使用す
る円筒レンズ１０a′，１０b′は、一次元位置検出
素子７ａ，７ｂに結像する点光源像を検出方向に
対し直角の方向に光が延びた線状の像にすること
が目的であり、円筒軸方向断面の焦点距離は無限
大で、これと直交する方向の焦点距離は任意であ
る。偏向プリズム１１ａ，１１ｂ，１１ｃが無い
と仮定すると、角膜上にできる点光源像３a′，３
b′，３c′の一次元位置検出素子７ａ，７ｂ、側に
できる線状の像は第４図の３a″，３b″，３c″の位
置となる。

偏向プリズム１１ａは、光路（ｘ）上の線状の
像３c″の光束上に配置され、偏向プリズム１１ｂ
は、光路（ｙ）上の線状の像３a″の光束上に配置
され、偏向プリズム１１ｃは、光路（ｙ）上の線
状の像３b″の光束上に配置されており、標準的な
曲率半径の角膜を、アライメントを正確に行ない
測定した際に、それぞれの光３a″，３b″，３c″の
中心が一次元位置検出素子の検出面上の３ａ，
３ｂ，３ｃの位置にくるような偏向角度を持
つて配置されている。

角膜の曲率が変化した際又は、アライメントが
正確に行なわれず、角膜中心と測定光軸０とが一
致していない際には、線状の像３a″，３b″，３
c″，３ａ，３ｂ，３ｃの中心は一次元位置
検出素子７ａ，７ｂの検出面上からズレを生ずる
が、検出面上からはずれない十分な長さの線状の
像のため測定が可能である。

偏向プリズム１１ｂは、線状の像３ａを一次
元位置検出素子７ｂ上に乗せるとともに、３ｂ
とかさならないよう一次元位置検出素子７ｂの検
出方向にも偏向させる。これにより、光源像３
a′，３b′，３c′は同時点灯を行なつても、それぞ
れを判別することが可能であり、一次元位置検出
素子７ａ，７ｂは同時に一度の走査でそれぞれの
像の（ｘ）（ｙ）座標の位置を検出することが可
能である。これにより測定が瞬間に完了すること
から、人眼の固視微動などの動きに対する誤差の
影響をとりのぞくことができ、正確な測定が可能
となる。

第５図は、前述の第１の実施例の検出光学系を
構成する別の実施例であり、投影光学系及び結像
レンズは省略してある。第６図は、一次元位置検
出素子７を正面から見た図である。

テレセントリツク絞り８を通過した光は、ビー
ムスプリツター９で光路（ｘ）（ｙ）に２分割さ
れ、さらに光路（ｘ）はプリズム反射面１１によ
り、光路（ｙ）と平行に射出される。光路（ｙ）
上に、90゜回転用光学部材に（実際には紙面に対
し45゜傾斜している）を配置し、光路（Ｙ）を90゜
回転させている。

円筒レンズ１０は、焦点距離が円筒軸方向断面
では無限大で、円筒軸方向と直交する方向の断面
では、テレセントリツク絞り８と、一次元位置検
出素子７とがおよそ共役となる焦点距離を有す
る。したがつて、前記第１の実施例で説明したご
とく、一次元位置検出素子７上に、図示なき点光
源像３a′，３b′，３c′からの光が集まり、線状の
像３a″，３b″，３c″を形成する。偏向プリズム１
１は、光路（ｙ）上の３a″が結像する光束上に配
置され、光を一次元位置検出素子７の検出方向に
偏向させることにより、３b″とかさならないよう
３ａをつくり、３つの光源像３a′，３b′，３
c′が同時点灯した際、それぞれの位置を判別でき
ることを目的に配置されている。

この実施例では、円筒レンズ、一次元位置検出
素子、偏向プリズムは、それぞれ１つで装置の構
成が可能であり、きわめて簡単な構成で、しかも
瞬時の測定が可能である。

ハ発明の効果以上説明したように、本発明によれば、角膜上
に投影された少なくとも３つの点光源像の位置の
（ｘ）、（ｙ）座標を２つ又は１つの一次元位置検
出素子で瞬時に測定することが可能で、被検眼角
膜と測定光軸とのアライメントずれがあつても正
しい結果が得られ、製造コスト、保守管理のうえ
で有利で小型な装置の作成が可能となつた。

なお本発明において、投影手段は、発光ダイオ
ード等の点光源にかぎらず、穴アキマスクをラン
プ等で照明したものであつても良く、投影光源の
数は、３点にかぎらず４点等、より多くの数であ
つてもよいことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例を示す断面
図、第２図は、第１の実施例の一次元位置検出素
子の正面図、第３図は、本発明の第２の実施例を
示す部分断面図、第４図は、第２の実施例の一次
元位置検出素子の正面図、第５図は、本発明の第
３の実施例を示す部分断面図、第６図は、第３の
実施例の一次元位置検出素子の正面図、第７図
は、本発明の測定原理を示す角膜上にできた像の
正面図、第８図は、測定原理を説明する断面図で
ある。３ａ，３ｂ……点光源、４ａ，４ｂ……コリメ
ーテイングレンズ、６……結像レンズ、８……テ
レセントリツク絞り、９……ビームスプリツタ
ー、１０ａ，１０ｂ……円筒レンズ、７ａ，７ｂ
……一次元位置検出素子、１１ａ，１１ｂ，１１
ｃ……偏向プリズム、１２……90゜回転用光学部
材。

Claims

【特許請求の範囲】１点対称位置の２点及びこれと同一円周上にあ
る少なくても１点の点視標を角膜上に投影する投
影手段と、位置検出手段と、前記点視標の角膜反射像が少なくとも位置検出
手段の検出方向で結像する結像光学系と、点対称位置の２点の検出位置から各像を結ぶ楕
円の中心座標を算出し、算出された中心座標と３
点の角膜反射像の位置座標から各像を結ぶ楕円形
状を算出して角膜形状を求める演算手段と、を有することを特徴とする角膜形状測定装置。２上記結像光学系に光路を二分割する光束分割
手段を配置するとともに、各光路には他の光路と
検出方向が互いに交叉するように一次元の位置検
出手段を配置したことを特徴とする請求項第１項
記載の角膜形状測定装置。３請求項第１項記載の投影する点視標は２組の
点対称位置にある点視標からなり、１組の角膜反
射像の検出位置から像間を結ぶ楕円の中心座標を
算出するとともに、他の１組の角膜反射像の検出
結果から中心座標を補正することを特徴とする角
膜形状測定装置。４同一円周上の少なくとも３個の点視標を角膜
上に投影する投影手段と、光路を二分割する光路分割手段を有し、前記点
視標の角膜反射像が少なくとも位置検出手段の検
出方向で結像するとともに、角膜反射像を検出方
向に分離する光束偏向部材を配置した結像光学系
と、前記二分割された各光路には他の光路と検出方
向が互いに交叉するように配置した一次元の位置
検出手段と、該一次元の位置検出手段の検出位置から各像を
結ぶ楕円を算出し、角膜形状を求める演算手段
と、を有することを特徴とする角膜形状測定装置。５同一円周上の少なくとも３個の点視標を角膜
上に投影する投影手段と、光路を二分割する光路分割手段と、該二分割された１光路に配置した一次元の位置
検出手段と、二分割されたいずれかの光路に配置した像を回
転させる像回転光学素子と、分割された２光路の光軸を前記一次元の検出手
段の検出方向に平行とする光学素子と、前記点視標の角膜反射像が少なくとも前記一次
元の位置検出手段の検出方向で結像する光学系
と、該一次元の位置検出手段の検出位置から各像を
結ぶ楕円を算出し、角膜形状を求める演算手段
と、を有することを特徴とする角膜形状測定装置。