JPH04332525A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば被検眼の手術
前後等において被検眼角膜の形状測定に用いられる角膜
形状測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、被検眼の手術特に白内障手術中に
おいては、被検眼角膜の形状測定を行っている。

【０００３】この被検眼角膜の形状測定方法には、定性
的角膜形状測定方法と定量的角膜形状測定方法が用いら
れている。

【０００４】この定性的角膜形状測定方法としては、例
えば図１０に示した様に、術者１が指標２を手で持って
手術用顕微鏡３の対物レンズ（図示せず）と被検者４の
被検眼５との間に配設すると共に、指標２を照明光で被
検眼５の角膜に投影して、この角膜における指標２の反
射指標像を手術用顕微鏡３で観察することにより、反射
指標像の歪みから被検眼角膜がどの程度歪みがあるかを
定性的に求める様にしたものがある。

【０００５】また、定量的角膜形状測定方法としては、
例えば図１１に示した様に、手術用顕微鏡３の支持部材
３ａの下面に指標６を手術用顕微鏡３の対物レンズ（図
示せず）の下方に進退自在に装着すると共に、指標６を
照明光で被検眼５の角膜に投影して、この角膜における
指標２の反射指標像を手術用顕微鏡３内の受光素子（図
示せず）に結像させて、この受光素子からの信号を基に
被検眼角膜がどの程度歪みがあるかを演算回路で定量的
に求める様にしたものがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した定性的角膜形
状測定方法では、術者１が指標２を手で保持しているた
め、指標２の中心軸を手術用顕微鏡３対物レンズの光軸
Ｏに一致させることは困難である。

【０００７】しかも、この指標２の光軸が対物レンズの
光軸Ｏに対して傾斜した場合、指標２が被検眼５に対し
傾斜した状態で投影されるため、被検眼角膜が実際には
歪んでいなくても歪んでいる様に観察される虞があり、
好ましいものではなかった。一方、上述した定量的角膜
形状測定方法では、定性的角膜形状測定方法と比較する
と、指標６の光軸が対物レンズの光軸Ｏに対して傾斜す
るようなことはないが、手術用顕微鏡３の近傍の下方に
常に位置しているため、手術のためのスペースが狭くな
り、指標６が手術に際しては邪魔になるという問題があ
った。

【０００８】さらに、被検眼角膜の形状測定に際しては
角膜形状を被検眼５の光軸近傍のみならず周辺部の部分
まで測定したい場合もあり、この場合には指標６を被検
眼角膜に対して近付けて投影指標像を拡大する必要があ
る。

【０００９】しかしながら、この場合には、指標６を光
軸方向に進退動させるための機構が必要となるため、清
潔保持の点で不利となると共に、装置が複雑になるとい
う問題があった。

【００１０】そこで、この発明は、手持ち式の指標部材
を用いての測定時に指標部材の光軸が測定光学系の光軸
に対して傾斜したとしても、被検眼角膜の反射指標像か
ら正確な角膜形状を得ることができる角膜形状測定装置
を提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
、この発明は、中央に光案内孔が設けられていると共に
測定光学系の対物レンズと被検眼との間に配設して使用
される指標部材と、前記指標部材の指標を被検眼に照明
投影する照明光学系と、前記光案内孔及び前記測定光学
系を介して案内される被検眼角膜の反射指標像が投影さ
れる受光素子と、前記受光素子からの信号を基に前記角
膜の湾曲形状を判断する演算手段と、前記演算手段によ
り得られた被検眼角膜の形状を表示する表示手段が設け
られた角膜形状測定装置であって、前記指標部材の上面
には照明光学系からの照明光の一部を直接反射する反射
面が設けられていて、前記受光素子には前記反射面から
の直接反射光による前記光案内孔像が投影されると共に
、前記演算手段は、予め入力されている前記光案内孔の
形状と前記光案内孔像の形状とから前記指標部材の測定
光軸に対する傾斜状態を演算して、この傾斜状態を基に
前記反射指標像の形状補正を行うように設定されている
角膜形状測定装置としたことを特徴とするものである。

【００１２】また、演算手段及び表示手段は測定光学系
を収納する本体とは別体に設けられている。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１〜図９に基
づき説明する。

【００１４】図１，図２は、手術用顕微鏡である実体視
顕微鏡を示したものである。

【００１５】図１，図２において、１０は顕微鏡本体で
ある。この顕微鏡本体１０内には、観察光学系２０，照
明光学系３０及び測定光学系４０が設けられている。

【００１６】観察光学系２０は、図２に示した様な対物
レンズ２１，変倍レンズ２２，ビームスプリッター２３
，結像レンズ２４，正立プリズム２５，接眼レンズ２６
等を有する。図１中、Ｅは被検眼を示し、Ｐは被検眼角
膜Ｃと共役な点を示す。

【００１７】照明光学系３０は、観察照明用光源として
のハロゲンランプ３１，コンンデンサレンズ３２，反射
ミラー３３，プリズム３４，レンズ３５，対物レンズ３
６を有する。また、照明光学系３０は、測定用光源とし
てのキセノンランプ３７，コンデンサレンズ３８，観察
光路中に出没自在なクイックリータンミラー３９を有す
る。

【００１８】測定光学系４０は、対物レンズ２１，変倍
レンズ２２，ビームスプリッター２３，結像レンズ４１
，反射ミラー４２を有する。この測定光学系４０により
案内される被検眼Ｅからの反射指標像は受光素子４３に
結像される。

【００１９】受光素子４３からの出力信号は、フレーム
メモリ５０，角膜の形状を判断する演算制御回路５１（
演算手段），演算制御回路５１により得られた被検眼角
膜の形状を表示する表示装置５２を有する。この表示装
置５２としては、モニターＴＶや液晶ディスプレー等を
用いることができる。尚、演算制御回路５１には図示し
ないメモリが接続され、このメモリに必要な情報を貯え
ることができるようになっている。

【００２０】測定光学系４０と被検眼Ｅとの間には、手
持ち式の透光可能な指標板６０（指標部材）が術者等に
よって配設される。この指標板６０の中央には図１〜図
３の如く光案内孔６１が設けられていると共に、指標板
６０の下面すなわち指標面６０ｂには光案内孔６１と同
心の指標６２（リングパターン）が図３（ａ）の如く設
けられている。この光案内孔６１には、上方に拡開する
テーパ面６１ａが形成されている。

【００２１】しかも、指標板６０の上面６０ａ及びテー
パ面６１ａは、照明光学系３０からの照明光の一部を直
接反射する加工が施された拡散面となっていて、受光素
子４３には図３（ｂ）に示した様にテーパ面６１ａ（反
射面）からの直接反射光による光案内孔像６１ｂが投影
される。また、この受光素子４３には、被検眼Ｅの被検
眼角膜Ｃからの反射指標像６２ａが測定光学系４０を介
して投影される。

【００２２】演算制御回路５１は、予め入力されている
光案内孔の形状と光案内孔像の形状とから指標板６０の
測定光軸に対する傾斜状態を演算して、この傾斜状態を
基に反射指標像の形状補正を行うように設定されている
。

【００２３】演算制御回路５１及び表示装置５２は測定
光学系４０を収納する本体１０とは別体に設けられてい
る。

【００２４】次に、この様な演算制御回路５２の作用を
説明する。

【００２５】クイックリータンミラー３８を観察照明光
路から破線の如く退出させた状態で、ハロゲンランプ３
１を点灯させ、ハロゲンランプ３１からの観察照明光を
照明光学系３０を介して被検眼Ｅに照射する。

【００２６】一方、検者は、接眼レンズ２６を覗きなが
ら指標板６０を手で保持して対物レンズ３６と被検眼Ｅ
との間に配設し、おおよその位置を決める。この際、指
標板６０のリングパターンである指標６２が照明光によ
り被検眼角膜Ｃに投影され、この被検眼角膜Ｃからの反
射指標像が光案内孔６１及び観察光学系２０を介して検
者の検者眼Ｓに案内され、検者はこの反射指標像を基に
指標板６０の位置決を行う。

【００２７】この後、検者は、図示しない測定スイッチ
をＯＮさせると、クイックリータンミラー３８が実線で
示した如く観察照明光路中に配設されて、測定用光源と
してのキセノンランプ３７が点灯させられる。これによ
り、キセノンランプ３７からの測定用照明光が被検眼Ｅ
に指標板６０を透過して照射される。

【００２８】これにより、反射指標像６２ａが測定光学
系４０を介して受光素子４３に図３（ｂ）の如く結像さ
れると共に、指標板６０のテーパ面６１ａで反射される
反射光が測定光学系４０を介して受光素子４３に案内さ
れることにより、受光素子４３に光案内孔６１の形状す
なわち光案内孔像６１ｂが図３（ｂ）の如く投影される
。

【００２９】この受光素子４３からの画像情報信号はフ
レームメモリ５０を介して演算制御回路５１に入力され
る。この演算制御回路５１は、予めメモリ（図示せず）
に入力されている光案内孔６１の形状と光案内孔像６１
ｂの形状とから指標板６０の測定光軸Ｚに対する傾斜状
態を演算して、この傾斜状態を基に反射指標像６２ａの
形状補正を行うように設定されている。

【００３０】この演算制御回路５１による補正は、例え
ば以下に示すような演算式を用いて行なわれる。この補
正のための演算式は図５〜図７を用いて説明する。

【００３１】ここで、図５に示した記号は、「Ｏ１　；
被検眼角膜Ｃの曲率中心 ｒ　　　；被検眼角膜Ｃの曲率半径 Ｄ　　　；Ｏ１から指標板６０の指標面６０ｂの指標中
心Ｏ２までの距離 Ｌ　　　；Ｏ１から測定光学系４０の入射瞳Ｏ３までの
距離Ｌ´　；測定光学系４０の射出瞳Ｏ４から受光素子
４３までの距離 Ｘ１，Ｙ１；Ｏ１においてＺ軸（光軸）と直交する座標
軸Ｘ２，Ｙ２；指標面６０ｂの中心Ｏ２においてＺ軸と
直交する座標軸 Ｘ２´　；指標面６０ｂがＺ軸回りにψだけ傾斜したと
きの座標軸Ｘ２の傾斜位置 Ｙ２´　；指標面６０ｂがＸ２´軸回りにθだけ傾斜し
たときの座標軸Ｙ２の傾斜位置 Ｘ３，Ｙ３；受光素子４３においてＺ軸と直交する座標
軸ψ　　　；座標軸Ｘ２と軸Ｘ２´との為す傾斜角θ　
　　；Ｘ２−Ｙ２平面と軸Ｙ２´との為す傾斜角Ｑ　　
　；入射瞳の光学中心 Ｑ´　；射出瞳の光学中心 Ｒ　　　；投影する指標半径 Ｂ　　　；瞳の角倍率」である。

【００３２】この図５において、投影する指標が設けら
れた指標面６０ｂはＸ２−Ｙ２平面上にあるのが理想的
であるが、実際にはそのようにすることが困難である。 いま、指標面６２ａがＺ軸回りにψ，Ｘ２´軸回りにθ
だけ傾斜して置かれたとして、補正のための演算式を説
明する。つまり、図５上では、Ｘ２´−Ｙ２´平面上に
指標面６０ｂがあるものとして補正のための演算式を説
明する。

【００３３】

【数１】

【００３４】この様な式を用いて、Ｘ２´−Ｙ２´平面
をＸ１−Ｙ１座標で表すと、Ｚ２´＝０であるから、　
　−ｓｉｎθｓｉｎψＸ１＋ｓｉｎθｃｏｓψＹ１＋ｃ
ｏｓθ（ｚ１−Ｄ）＝０………（１）次に、直接像を図
６において考える。

【００３５】いま、点Ｐ２（χ２´，ｙ２´）から発し
た光は、入射瞳の光学中心及び射出瞳の光学中心を通り
、受光素子４３上に達する。一方、これとは逆に考えて
、受光素子４３上でＰ３（χ３，ｙ３）が測定されたと
すると、被検眼前眼部における点すなわち点Ｐ１（χ１
，ｙ１）は次の式で求めることができる。

【００３６】

【数２】

【００３７】（４），（６）式において、Ｌ´，Ｂ，Ｒ
は定数であり、未知数は（Ｄ−Ｌ），θ，ψの３個であ
る。

【００３８】従って、（χ３，ｙ３）を３点測定すれば
、３個の未知数に対して３個の式が得られるので、Ｄ−
Ｌ，θ，ψが求まる。

【００３９】次に、図７を用いて被検眼の角膜反射像に
つき説明する。

【００４０】図７（ａ）において、点Ｐ２を発した光が
被検眼角膜ｃ上の点Ｐ（χ，ｙ，ｚ）で反射してＱ，Ｑ
´を通り、光電素子４３上の点Ｐ３（χ３，ｙ３）に達
したと考えると、Ｐ，Ｑを通る直線は（２），（３）と
同じ形となる。ここで、点Ｐ及びその付近の被検眼角膜
ｃの曲率半径をｒとし、被検眼角膜ｃにおける反射角を
Ｕ０として説明する。

【００４１】従って、点Ｐの座標は、式（７），（８）
式の交点として求まる。

【００４２】

【数３】

【００４３】一方、点Ｏ，点Ｐを通る直線は、

【００４
４】

【数４】

【００４５】また、式（８）と（１０）の直線がつくる
平面上に式（１１）で示す直線もなければならない。

【００４６】（８）と（１０）のつくる平面の式は、３
点（０，０，０），（０，０，Ｌ），（χ，ｙ，ｚ）が
作る平面であるから、 ｙＸ−χＹ＝０　　………（１２） となる。従って、式（１２）に式（１１）を代入して、

【００４７】

【数５】

【００４８】∴（１６）式を（１７）式に代入して（χ
２＋ｙ２）Ｋ４´２＋２χ（χ２＋ｙ２）Ｋ４´＋χ２
（χ２＋ｙ２−Ｒ´２）＝０…（１８）（１８）式に（
１６）式を代入すると、ｆ（ｃ）＝０の関数が求まる。

【００４９】ｃは（１５）式よりｒの関数なので結局（
８），（９）式等を用い、 ｇ（ｒ；χ３，ｙ３，Ｌ，Ｌ´，Ｒ´，Ｂ，θ，ψ）＝
０………（２０）ここで、Ｒ´，Ｂ，θ，ψは既知であ
り、χ３，ｙ３は測定で求められているので、ｒを求め
ることができる。ここで、Ｌ≒Ｌ０＋４（Ｌ０は光学系
の定数）これにより被検眼角膜のパワー（屈折力）を算
出できる。また、このときの経線方向は図７（ｂ）のＸ
１，Ｙ１から角度を測れば（１２）式の平面がＸ１＝０
の平面との為す角と考えてよいから、

【００５０】

【数６】

【００５１】この球面度数の最大（ｍａｘＤｐｔ）及び
最小（ｍｉｎＤｐｔ）は、以下に示すようにして求めら
れる。

【００５２】いま、図８（ｂ）に示した様な半径Ｒの指
標６２を図１，２の被検眼角膜ｃに投影した場合におい
て、受光素子４３に図８（ａ）で示した様な反射指標像
６２ａが結像されたとする。

【００５３】また、この場合において演算制御回路５１
は、受光素子４３上に形成される角膜反射像の点（χ３
，ｙ３）を適当に３点とり、すなわち、（χ３１，ｙ３
１），（χ３２，ｙ３２），（χ３３，ｙ３３）をとり
、光軸からこの（χ３１，ｙ３１），（χ３２，ｙ３２
），（χ３３，ｙ３３）までの距離を夫々ｒ１，ｒ２，
ｒ３として、このｒ１，ｒ２，ｒ３を求める。

【００５４】しかも、被検眼角膜がトーリック面である
と仮定して、楕円の式 ＡＸ２＋ＢＹ２＋２ＨＸＹ＝１ ＸＫ＝ｒｋｓｉｎφｋ Ｙｋ＝ｒｋｃｏｓφｋ （ｋ＝１，２，３） よりＡ，Ｂ，Ｈを求める。

【００５５】

【数７】

【００５６】尚、以上説明した実施例では、透光可能な
指標板６０を指標部材として用いた例を示したが、必ず
しもこれに限定されるものではない。例えば、「筒体の
下部に逆円錐台状筒部が設けられた金属リングを設けて
、この逆円錐台状筒部内に同心円状の反射段部を多数設
けた」構成のケラトリングを指標部材としてもよい。 この場合には、同心円状の反射段部の像が均等に見えた
とき、ケラトリングが傾斜せずに正確に配設されたこと
を目で確認できるが、多少傾斜していても、反射段部の
形状データを予めメモリ（図示せず）に入力しておけば
、この形状データを基に傾斜に伴う被検眼からの指標反
射像を補正するようにすることもできる。

【００５７】

【効果】この発明は、以上説明したように、手持ち式の
指標部材を用いての測定時に指標部材の光軸が測定光学
系の光軸に対して傾斜したとしても、この傾斜に伴う誤
差を補正するようにしたので、手持ち式の指標部材を用
いての測定時に指標部材の光軸が測定光学系の光軸に対
して傾斜したとしても、被検眼角膜の反射指標像から正
確な角膜形状を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２のＡ−Ａ線に沿う概略断面図である。

【図２】この発明に係る角膜形状測定装置の概略説明図
である。

【図３】（ａ）は図１に示した指標板の平面図、（ｂ）
は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図４】受光素子上に結像される反射指標像の説明図で
ある。

【図５】反射指標形状の補正の説明に用いる概略図であ
る。

【図６】反射角膜形状の補正の説明に用いる概略図であ
る。

【図７】（ａ）（ｂ）は反射角膜形状の測定・補正の説
明に用いる概略図である。

【図８】（ａ）は受光素子上の反射指標形状の説明図、
（ｂ）は指標の形状を示す説明図である。

【図９】反射角膜形状の補正の説明に用いる概略図であ
る。

【図１０】従来の手術用顕微鏡の一例を示す説明図であ
る。

【図１１】従来の手術用顕微鏡の他の例を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

３０…照明光学系 ３５…対物レンズ ４０…測定光学系 ４３…受光素子 ６０…指標板（指標部材） ６０ａ…反射面 ６０ａ…指標面 ６１…光案内孔 ６１ａ…反射面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　中央に光案内孔が設けられていると共
   に測定光学系の対物レンズと被検眼との間に配設して使
   用される指標部材と、前記指標部材の指標を被検眼に照
   明投影する照明光学系と、前記光案内孔及び前記測定光
   学系を介して案内される被検眼角膜の反射指標像が投影
   される受光素子と、前記受光素子からの信号を基に前記
   角膜の湾曲形状を判断する演算手段と、前記演算手段に
   より得られた被検眼角膜の形状を表示する表示手段が設
   けられた角膜形状測定装置であって、前記指標部材の上
   面には照明光学系からの照明光の一部を直接反射する反
   射面が設けられていて、前記受光素子には前記反射面か
   らの直接反射光による前記光案内孔像が投影されると共
   に、前記演算手段は、予め入力されている前記光案内孔
   の形状と前記光案内孔像の形状とから前記指標部材の測
   定光軸に対する傾斜状態を演算して、この傾斜状態を基
   に前記反射指標像の形状補正を行うように設定されてい
   ることを特徴とする角膜形状測定装置。
2. 【請求項２】　　前記演算手段及び表示手段は測定光学
   系を収納する本体とは別体に設けられている請求項１に
   記載の角膜形状測定装置。