JPH0191831A - 角膜形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、眼科において使用し、角膜表面の曲率半径を
測定する角膜形状測定装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来の角膜形状測定装置としては、被検眼上に指標を投
影し、その角膜反射像の大きさを光学的に手動によって
測定する所謂オフサルモメータ。

ケラトメータと呼ばれているものが広く知られている。

また、自動的に角膜形状を測定するものとしては、特開
昭５８−７３３３５号°公報、同５８−５４９２７号公
報が知られている。

しかしながら、これらの測定装置には厳密に調整して配
置した複数の一次元位置検出素子と、アライメントのた
めの二次元撮像素子を必要とする問題点がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上述した問題点を除去し、１個の二次
元撮像素子を位置合わせ及び角膜の形状計測に共用でき
、撮像素子に対する光量の相対的な調整が可能な角膜形
状測定装置を提供することにある。

［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、被検眼に
所定光源を照射する照明系と、前記所定光源の角膜反射
像を二次元撮像素子上に結像する結像光学系と、前記二
次元撮像素子からの角膜反射像信号に対して演算を行う
演算手段と、前記二次元撮像素子による前眼部観察状態
から前記演算手段による演算状態に移行させる際に、前
記照明系の前記二次元撮像素子への照射光量を相対的に
調節する制御手段とを有することを特徴とする角膜形状
測定装置である。

［発明の実施例］ 本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は光学系の構成図を示し、被検眼Ｅの角膜Ｅｃに
対向して対物レンズｌが配置され、この対物レンズ１の
後方には絞り２、撮像素子３が設けられている。また、
対物レンズｌの周囲には第２図に示すように、ＬＥＤや
白熱電球から成る４個の光源４ａ〜４ｄが配置され、こ
れらの各光源４ａ〜・４ｄと被検眼Ｅの角膜Ｅｃの間に
は、それぞれ点状開口を有する指標５ａ〜５ｄが挿入さ
れている。

指標５ａ〜５ｄは光源４ａ〜４ｄにより照明されて被検
眼Ｅの角膜Ｅｃ上に光束を投影する。４Ａ〜４Ｄはこの
光束の角膜Ｅｃによる反射像であり。

これらの角膜反射像４Ａ〜４Ｄは対物レンズｌ、絞り２
を介して撮像素子３上に結像される。

また、この装置全体は図示しない可動部分の上に位置さ
れ、検者により被検眼Ｅとの位置合わせを行うことがで
きるようになっている。また、絞り２は特開昭６１−２
４９４３２号公報に開示されるように、装置と被検眼Ｅ
との距離の変化に伴う角膜反射像４Ａ〜４Ｄの大きさの
変化を補正して、撮像素子３上での角膜反射像４Ａ〜４
Ｄの像の大きさが不変となるような方向の主光線、及び
この主光線を中心とした光束のみを特定して透過させる
位置に配置されている。

第３図は本発明のブロック回路図であり、撮像素子３の
出力は駆動回路１０を介してフレームメモリ１１及び表
示器１２に接続され、フレームメモリ１１はＭＰＵ　（
マイクロプロセッサ二二ット）１３と接続されている。

また、ＭＰＵ１３の出力は光源制御回路１４を介して光
源４ａ〜４ｄに接続されている。なお、駆動回路ｌＯは
ビデオ信号出力を行い、フレームメモリ１１はＭＰＵ１
３からの制御信号によって、ビデオ信号をデジタル化し
て記憶するメモリであり１表示器１２は例えばＣＲＴモ
ニタ等のビデオ信号を直接表示することができる。また
、光源制御回路１４はＭＰＵ　１３からの制御信号によ
り、光源４ａ〜４ｄに供給される電流量を調整すること
によって、光源４ａ〜４ｄの出射光量を制御するように
なっている。

光源制御回路１４はＭＰＵ１３から制御信号が入力する
と光源４ａ〜４ｄを発光させ、第１図に示すように被検
眼Ｅの角膜Ｅｃに投光する。そして、角膜Ｅｃによる反
射像４Ａ〜４Ｄが撮像素子３上に結像され、結像した画
像は駆動回路１０においてビデオ信号に変換され、表示
器１２において実時間で表示されると共にフレームメモ
リ１１に入力される。ＭＰＵ１３からフレームメモリ１
１に制御信号が出力されると、フレームメモリ１１は入
力されるビデオ信号をデジタル化して記憶する０次に、
ＭＰＵ１３はフレームメモリ１１に記憶されているデジ
タルデータを基にして演算し、その結果に対応する制御
を行う。

第４図はＭＰＵ１３に内蔵されているプログラムのフロ
ーチャート図である。先ずステップ２０において、ＭＰ
Ｕ　Ｉ　Ｊはフレームメモリ１１を初期化すると共に、
光源制御回路１４に制御信号を出力して光源４ａ〜４ｄ
の出射光量を最大にする。すると、撮像素子３には光源
４ａ〜４ｄの出射光量が大きいため、指標５ａ〜５ｄの
被検眼Ｅの角膜Ｅｃによる反射像４Ａ〜４Ｄの他に、角
膜Ｅｃの前部による拡散反射像が結像し、表示器１２に
表示される。ステップ２１においては、ＭＰＵ１３は撮
像素子３に結像した画像のビデオ信号をフレームメモリ
１１に記憶し、ステップ２２においてフレームメモリ１
１に記憶されている画像データ中の指標の角膜反射像４
Ａ〜４Ｄの個数を計数し、光源４ａ〜４ｄの個数、即ち
４個と比較する。そして、一致する場合にはステップ２
３に進み、一致しない場合にはステップ２１に戻る。

角膜反射像４Ａ〜４Ｄの個数と光源４ａ〜４ｄの個数と
が一致しないのは、被検眼Ｅと測定装置との位置関係が
誤っているためであり、検者はここで位置合わせを行う
ことにより、角膜反射像４Ａ〜４Ｄと光源４ａ〜４ｄの
個数を一致させる。このようにしてステップ２１．２２
において、被検眼Ｅと角膜形状・測定装置との位置合わ
せが行われる。

次にステップ２３において、ＭＰＵ１３は光源制御回路
１４に制御信号を出力し、光源４ａ〜４ｄの出射光量を
調整し、ステップ２４において撮像素子３からのビデオ
信号をフレームメモリｉｔに記憶する。ステップ２５で
はステップ２２と同様にフレームメモリ１１に記憶され
ている画像データ中の拓膜反射像４Ａ−４０の個数と光
源４ａ〜４ｄの個数を比較し、一致しているときにはス
テップ２６に進み、撮像素子３上に結像している角膜反
射像４Ａ〜４Ｄの照度が適当なレベルであるかどうかを
判断する。これは光源４ａ〜４ｄの出射光量を調節して
、不必要な角膜Ｅｃの前部による拡散反射像を除去し、
必要な角膜反射像４Ａ〜４Ｄのみを撮像素子３上に結像
させると共に、角膜反射像４Ａ〜４Ｄの撮像素子３上に
おける結像位置を高精度で計測するため、撮像素子３上
における角膜反射像４Ａ〜４Ｄにハレーションやフレア
を生じさせないためである。更には、角膜Ｅｃの反射率
には固体差があるため光源４ａ〜４ｄの出射光量を調節
して、撮像素子３上における角膜反射像４Ａ−４０の照
度を適当なレベルにするためである。

ステップ２６において、撮像素子３上に結像した角膜反
射像４Ａ〜４Ｄの照度が適当なレベルでないと判断され
ると、ステップ２３に戻って改めて光源４ａ〜４ｄの出
射光量の調整を行い、適当なレベルである場合にはステ
ップ２７に進む、ステップ２７では、図示しない回路か
らＭＰＵ　１３に測定開始信号が入力されたかどうかを
調べ、入力されていなければステップ２３に戻って、再
び光源４ａ〜４ｄの出射光量の調整を行う、ステップ２
７で測定開始信号が入力されていればステップ２８に進
み、フレームメモリ１１に記憶されている画像データを
基に、角膜反射像４Ａ〜４Ｄの重心演算を行い、ステッ
プ２９においてステップ２８で得られた重心値から角膜
Ｅｃの形状を演算によって求める。なお、ステップ２８
．２９における重心演算及び角膜Ｅｃの形状演算は公知
であるので説明を省略する。

第５図、第６図は第２の実施例を示し、第３図に示した
ブロック回路図とフレームメモリ１１以外の部分は同様
の構成とされている。第５図はフレームメモリ１１の構
成図であり、駆動回路１０の出力が二値化回路２０に接
続され、この二値化回路２０の出力はメモリコントロー
ラ２１、二値化メモリ２２を介してＭＰＵ　１３に接続
されている。また、二値化回路２０にはＭＰＵ１３の出
力がＤ／Ａ変換器２３を介して入力され、メモリコント
ローラ２１にもＭＰＵ１３の出力が接続されている。

このように構成されたフレームメモリ１１において、二
値化回路２ｏはＭＰＵ１３からＤ／Ａ変換器２３を介し
て入力される電圧を基準電圧として、駆動回路１０から
入力されるビデオ信号を二値化し、メモリコントローラ
２１に出力する。メモリコントローラ２１はＭＰＵ１３
からの制御信号に同期して、二値化メモリ２２に二値化
されたビデオ信号を記憶する。また、メモリコントロー
ラ２１はＭＰＵ１３からの別の制御信号に基づいて、二
値化メモリ２２からＭＰＵ１３に二値化された画像信号
を出力する。

次に、この第２の実施例の動作を第６図に示すフローチ
ャート図により説明する。なお、第４図と同一符号のス
テップは同一の動作をするものとする。先ず、ステップ
３０においてＭＰＵ１３はフレームメモリ１１及びＤ／
Ａ変換器２３から出力される基準電圧を初期化し、光源
４ａ〜４ｄの出射光量を最大とする。ステップ３１では
、撮像素子３上に結像する角膜反射像４Ａ〜４Ｄのビデ
オ信号を二値化して二値化メモリ２２に記憶し。

ステップ３２において二値化メモリ２２の画像信号から
角膜反射像４Ａ〜４Ｄの個数が光源４ａ〜４ｄの個数と
一致しているかどうかを調べる。−致していればステッ
プ３３に進み、不一致ならステップ３１に戻る。

ステップ３１では、検者は被検眼Ｅと角膜形状測定装置
との位置合わせを行うことによって、角膜反射像４Ａ〜
４Ｄの個数と光源４ａ〜４ｄの個数を一致させる。ステ
ップ３３では、光源４ａ〜４ｄの出射光量を所定の角膜
形状測定用の光量にｍ節する。ステップ３４においては
、Ｄ／Ａ変換器２３からの基準電圧を調整し、ステップ
３５において角膜反射像４Ａ〜４Ｄのビデオ信号を二値
化し、二値化メモリ２２に記憶する。ステップ３６では
、二値化メモリ２２の画像信号から角膜反射像４Ａ〜４
Ｄの個数と光源４ａ〜４ｄの個゛数を比較し、不一致な
ら、ばステップ３０に戻り被検眼Ｅと角膜形状測定装置
の位置合わせを行い、−致すればステップ３７に進む、
ステップ３７では二値化メモリ２２の画像信号における
角膜反射像４Ａ〜４Ｄの直径を求め、許容範囲内の直径
であればステップ３８に進む、ステップ３８では図示し
ない回路からＭＰＵ１３に測定開始信号が入力されたか
どうかを調べ、未入力であればステップ３４に戻り、入
力されていればステップ２８．２９へ進む、ステップ２
８．２９では二値化メモリ２２に記憶されている画像デ
ータから角膜Ｅｃの重心及び形状を算出する。

なお、上述した実施例においては、光源４ａ〜４ｄの出
射光量の制御を光源制御回路１４からの電流量によって
行っているが、光源４ａ〜４ｄと指標５ａ〜５ｄとの間
に光学フィルタや光束絞りを挿入する機械的な制御によ
って行ってもよい。

また、光源４ａ〜４ｄの光量調整は光源４ａ〜４ｄの点
灯数を可変し、消灯した光源には他の光源の光量をミラ
ー等で伝達するようにしてもよい、更には、光源４ａ〜
４ｄ以外に前眼部観察用として付加的に光源を設けて、
これらの光源を組合わせることにより光量調整をしても
よい、また、光源４ａ〜４ｄの出射光量を一定にし、撮
像素子３の感度を電気的に可変なものとしても同様の効
果が得られる。

［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、
被検眼の角膜への照射光量を相対的に調整することによ
り、１個の二次元撮像素子を用いて被検眼との位置合わ
せ及び角膜形状の測定を行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る角膜形状測定装置の実施例を示し、
第１図は第１の実施例の構成図、第２図は光源の配置図
、第３図はブロック回路構成図。 第４図は第１の実施例のフローチャート図、第５図は２
の実施例のブロック回路構成図、第６図は第２の実施例
のフローチャート図である。 符号１は対物レンズ、２は絞り、３は撮像素子、４ａ〜
４ｄは光源、５ａ〜５ｄは指標、ｉ。 は駆動回路、１１はフレームメモリ、１２は表示器、１
３はＭＰＵ、１４は光源制御回路、２０は二値化回路、
２１はメモリコントローラ、２２は二値化メモリ、２３
はＤ／Ａ変換器である。 特許出願人　　　キャノン株式会社 図面　　第、つ 慕２図 第３図　　　　　、２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検眼に所定光源を照射する照明系と、前記所定光
   源の角膜反射像を二次元撮像素子上に結像する結像光学
   系と、前記二次元撮像素子からの角膜反射像信号に対し
   て演算を行う演算手段と、前記二次元撮像素子による前
   眼部観察状態から前記演算手段による演算状態に移行さ
   せる際に、前記照明系の前記二次元撮像素子への照射光
   量を相対的に調節する制御手段とを有することを特徴と
   する角膜形状測定装置。 ２、前記制御手段は前記照明系の光源に供給する電流に
   よって前記照射光量を調整するようにした特許請求の範
   囲第１項に記載の角膜形状測定装置。 ３、前記制御手段は前記照明系の光路中に光学フィルタ
   を挿脱することによって前記照射光量を調整するように
   した特許請求の範囲第１項に記載の角膜形状測定装置。 ４、前記制御手段は前記照明系の光路中に可変絞りを配
   置することによって前記照射光量を調節するようにした
   特許請求の範囲第１項に記載の角膜形状測定装置。 ５、前記前眼部観察状態において、前記二次元撮像素子
   に結像する前記角膜反射像が所定の位置になると、自動
   的に前記演算状態に移行するようにした特許請求の範囲
   第１項に記載の角膜形状測定装置。 ６、前記演算手段は前記二次元撮像素子からの信号を２
   値化する二値化回路を有し、該二値化回路の閾値を可変
   とした特許請求の範囲第１項に記載の角膜形状測定装置
   。