JPH0856903A - 角膜形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 角膜形状測定装置の受光光学系と被検眼との
間の作動距離とは無関係に、角膜曲率半径を計測できる
角膜形状測定装置を提供する。 【構成】 受光光学系３の光軸Ｏに対する高さＨ₁,Ｈ₂
を異にする２つの拡散光源１ａ,１ｂと、角膜曲率半径
ｒを算出するための演算部１０とを備える。演算部１０
は、各光源の高さＨ₁,Ｈ₂と、被検眼Ｅで反射した反射
像の高さｈ₁,ｈ₂の値を基礎に、角膜曲率半径ｒを算出
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、角膜形状測定装置 (ケ
トラメータ）に関し、特に、被検眼と該装置の光学測定
部との間の距離、すなわち作動距離、を合焦距離に合致
するように調整することが不要である角膜形状測定装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記した角膜形状測定装置においては、
測定光学系に取り出すべき測定光のパターンとしては、
装置の光軸を中心とする同心円上に形成される不連続
(点状）の放射状パターンあるいは連続したリング状パ
ターンであることが一般に要求されている。不連続放射
状パターンを持つ測定光を作るための光源装置を図１
に、また連続リング状パターンを持つ測定光を作るため
の光源装置を図２に示している。

【０００３】図１の光源装置においては、複数個 (図示
の例では８個）の点光源Ｗ₁,Ｗ₂,Ｗ₃…が使用される。
そして、これらの点光源は光軸Ｏの周囲に同心円上に配
置される。一方、図２に示した光源装置では、一つのリ
ング状光源Ｗを使用するものである。

【０００４】図１,２の各光源装置に共通する問題とし
てつぎのような問題がある。すなわち、図１の点光源の
集合であっても、あるいは図２の一つのリング状光源で
あっても、いずれの場合もその光源から発せられる光は
拡散光である。この拡散状態を図１ (ＩＩ）および図２
(ＩＩ）において破線矢印で示している。つまり、光源
が拡散光である場合には、作動距離がたとえ非合焦状態
であっても、あるいは被検眼Ｅの光軸Ｏと測定光学系の
光軸とが多少ずれた非合照準状態であっても、一定の測
定像が形成されかつ測定光学系に捕らえられる。つま
り、正確に合焦および照準合わせができていない場合に
は、測定像はある程度不鮮明となるが、鮮明 (合焦・合
照準状態）であるか不鮮明 (ピンボケ状態）であるかの
判断は程度問題である部分があり、検者によりその判断
は微妙に異なる。その結果、精度良く測定を行なうに
は、作動距離の調整を正確に行なわなければならないの
で、測定に関して熟練が必要である。

【０００５】作動距離の調整を不要とするために、光源
より照射される光線を拡散光ではなく細い平行光とし
て、作動距離が合焦距離に合致しない場合又は照準が合
っていない場合には、角膜で反射した光は測定光学系の
測定窓に入射せず全く異なる方向に逃げ、合焦および照
準が正確になされたときのみ、光源からの測定光 (測定
像）が測定窓に捕らえられように構成した装置もある。
しかし、このような装置においては、細い平行光束を作
り出すために、特殊なレンズ系が必要となり、複雑で高
価になる。

【０００６】また、ヒトの角膜はその中心部と周辺部と
では、角膜曲率半径が異なる。その両方を計測する角膜
形状測定装置においては、角膜中心部計測時に被検者が
凝視するための固視灯と、角膜周辺部計測時に被検者が
凝視するための固視灯とが偏心して設けられ、測定光学
系に対する角膜の位置を変えて測定できるように構成さ
れている。しかし、このような測定装置では、被検者に
疲労感を与え、また、特殊な光学系と制御系が必要であ
り、さらに、測定が不正確になり易いという問題があ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明が
解決しようとする第１の技術的課題は、角膜形状測定装
置において、作動距離を合焦距離に合致するように調整
することなく、角膜曲率半径(＝角膜形状)を精度良く測
定できるようにすることにある。

【０００８】また、第２の技術的課題は、角膜の中心部
と周辺部との角膜形状を、簡単な構成で同時に精度良く
計測できるようにすることである。

【０００９】

【課題を解決するための・手段・作用・効果】上記第１
および第２の課題を解決するために、本発明によれば、
以下の構成の角膜形状測定装置が提供される。

【００１０】すなわち、この装置は、角膜形状測定用測
定光を投射する光源と、被検眼の角膜で反射した測定光
の角膜反射像を受光する受光センサを含む受光光学系と
を備えている。

【００１１】そして、上記光源は、上記受光光学系に対
して所定の固定位置に配置された少なくとも２つのアラ
イメント用拡散光源でもあり、この装置は、角膜曲率半
径を算出するための演算手段とをさらに備える。そし
て、各拡散光源は、装置光軸に対する高さ寸法を異にし
ている。演算手段は、光軸に対する第１光源の高さ
Ｈ₁、光軸に対する第２光源の高さＨ₂、光軸に対する第
１光源の角膜反射像の高さｈ₁、光軸に対する第２光源
の角膜反射像の高さｈ₂に基づいて、角膜曲率半径ｒを
算出する。

【００１２】上記構成において、第１、２光源と被検眼
との間の光軸沿いの距離は、演算式を簡単にするために
は、実質的に等しいことが好ましいが、この場合は、上
記演算による角膜曲率半径の具体的な算出は、次式に基
づいて行なう。

【数２】 上記構成によれば、角膜曲率半径は作動距離に無関係に
正確に求めることができる。したがって、作動距離を合
焦距離に合致するように調整することなく、角膜曲率半
径を精度良く測定できる。

【００１３】好ましくは、少なくとも２組の上記拡散光
源を備え、少なくとも１組の上記拡散光源によって角膜
中心の角膜曲率半径を算出し、少なくとも他の１組の上
記拡散光源によって、角膜周辺の角膜曲率半径を算出す
る。

【００１４】上記構成によれば、角膜の中心部と周辺部
との角膜形状を、簡単な構成で同時に精度良く計測でき
る。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図３〜５にしたが
って詳細に説明する。

【００１６】図３において、Ｅは被検眼、１ａ,１ｂは
角膜形状測定装置の拡散光源、３は同装置の受光光学系
であり、１０は演算部である。

【００１７】拡散光源１ａ,１ｂにより照射される光は
被検眼Ｅの角膜に入射しかつ反射して受光光学系３に入
射する。受光光学系３に入射した光は、対物レンズ５、
フィールドレンズ６、絞り７、結像レンズ８を介して、
受光センサであるＣＣＤセンサ９上に結像される。絞り
７は、焦点位置に位置決めされており、光軸Ｏと平行で
ない角膜からの反射光を遮断し、光軸Ｏと平行である角
膜からの反射光のみ平行光となってＣＣＤセンサ９上に
結像する。したがって、受光光学系３が角膜に対する軸
方向距離とは無関係に、すなわち、作動距離とは無関係
に、測定像が得られる。

【００１８】ＣＣＤセンサ９からの測定像は、モニタ画
面(図示せず)と演算部１０とに送られる。検者は、この
モニタ画面のレクチルマーク表示を見ながら、アライメ
ント操作を行なう。演算部１０は、被検眼Ｅよりの反射
光である測定像を画像処理して被検眼Ｅの角膜の曲率ｒ
を後述の算出式に基づいて算出し、その結果をプリンタ
(図示せず)に印字する。

【００１９】被検眼Ｅを照明するための拡散光源１ａ,
１ｂは、それぞれ、受光光学系３に対して所定の固定的
位置に位置決めされている。すなわち、受光光学系３が
被検眼に対して移動すれば、これとともに全光源１ａ,
１ｂが移動する。

【００２０】ところで、拡散光源１ａ,１ｂは、図４に
よく示すように、装置光軸Ｏに対する高さ寸法Ｈ₁,Ｈ₂
を異にしている。本実施例では、光源１ａの方が光源１
ｂより高くなるように寸法設定している。しかし、被検
眼Ｅの角膜に対する光軸Ｏ沿いの距離は実質的に同一と
している。

【００２１】図４における記号の意味は次の通りであ
る。

【００２２】 Ｈ₁： 光軸Ｏに対する光源１ａの高さ Ｈ₂： 光軸Ｏに対する光源１ｂの高さ θ₁： 光源１ａの被検眼に対する入射角 θ₂： 光源１ｂの被検眼に対する入射角 ｒ： 角膜曲率半径 ａ,ｂ： 被検眼における光源１ａ,１ｂの結像点 ｈ₁： 光軸Ｏに対する光源１ａの角膜反射像の高
さ ｈ₂： 光軸Ｏに対する光源１ｂの角膜反射像の高
さ Ａ： 光学測定部の基準位置 Ｄ： 実際の作動距離 ｄ₀： 光源１ａ,１ｂと角膜間の光軸Ｏ沿いの距離 ｄ₁： 光源１ａ,１ｂと基準位置Ａ間の光軸Ｏ沿い
の距離 各拡散光源１ａ,１ｂの光は被検眼Ｅの角膜で反射し、
光軸Ｏに平行な角膜反射像が受光センサ (通常は、ＣＣ
Ｄセンサ）９に受光される。受光センサ９に受光される
各角膜反射像は、近軸理論により、ｒ／２のところにで
きることが知られている。

【００２３】本角膜形状測定装置は、その作動距離とは
無関係に、角膜曲率半径ｒをリアルタイムで算出する演
算部１０を有している。そして、その演算部１０は、次
のようにして導かれた算出式 (７）に基づいて、角膜曲
率半径ｒを算出するプログラムを備えている。

【００２４】すなわち、結像点ａ,ｂについて、

【数３】

【数４】 また、光源１ａ,１ｂについて、

【数５】

【数６】 式 (３）を式 (１）に代入すれば、

【数７】 式 (４）を式 (２）に代入すれば、

【数８】 式 (５）, (６）より、

【数９】 この式 (７）より、一定値である光源の高さＨ₁,Ｈ
₂と、測定値である角膜反射像の高さｈ₁,ｈ₂とから、角
膜曲率半径ｒをリアルタイムで求められる。

【００２５】したがって、上記実施例において、作動距
離を合焦距離に合致するように調整することなく、角膜
曲率半径を精度良く測定できる。

【００２６】なお、上記実施例では、1組の拡散光源１
ａ,１ｂのみを示したが、３個以上の拡散光源を備える
ことも可能である。このように、複数組の光源が配置さ
れると、複数箇所の角膜曲率半径ｒを求めることができ
る。n個の拡散光源を備える場合には、２つの光源を選
んで式 (７）を適用して算出できる角膜曲率半径ｒの個
数は、最大 nＣ₂ ＝ n ( n−１)／２ 個であり、各値を
統計処理することによって高精度に角膜曲率半径ｒを計
測できる。

【００２７】ところで、ヒトの角膜曲率半径ｒは、中心
部ｘと周辺部ｙとでは異なるので、図５のように、少な
くとも２組の拡散光源１ａ,１ｂ,２ａ,２ｂを備える
と、１組の拡散光源１ａ,１ｂによって中心部ｘの角膜
曲率半径を、他の１組の拡散光源２ａ,２ｂによって周
辺部ｙの角膜曲率半径を、それぞれ、同時に計測するこ
とが可能である。

【００２８】したがって、上記構成において、角膜の中
心部と周辺部との角膜形状を、簡単な構成で同時に精度
良く計測できる。

【００２９】なお、上記実施例において、拡散光源は点
光源であったが、リング状の光源であっても同様に角膜
曲率半径を算出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来例１にかかる測定光源を示す。 (Ｉ）は
各点光源の光軸に対する配置状態を示し、 (ＩＩ）は光
源からの光が被検眼に入射し、かつ反射される状態を示
している。

【図２】 従来例２にかかる光源装置を示す。 (Ｉ）は
一つのリング状光源を示し、 (ＩＩ）はリング状光源か
らの光が被検眼に入射しかつ反射する状態を示してい
る。

【図３】 本発明の一実施例に係る角膜形状測定装置の
構成図である。

【図４】 図３の装置において、拡散光源より照射され
た光が被検眼で反射してＣＣＤセンサに受光される状態
を示す説明図である。

【図５】 ２組の拡散光源を備えた状態を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ａ,１ｂ 拡散光源 ２ａ,２ｂ 拡散光源 ３ 受光光学系 ５ 対物レンズ ６ フィールドレンズ ７ 絞り ８ 結像レンズ ９ ＣＣＤセンサ (受光センサ） １０ 演算部 (演算手段） Ｅ 被検眼 ｒ 角膜曲率半径 Ｈ₁,Ｈ₂ 光源の高さ寸法 ｈ₁,ｈ₂ 輝点の高さ寸法 θ₁,θ₂ 入射角 Ｄ 作動距離 Ａ 作動距離の基準位置 ｄ 被検眼とアライメント用光源との光軸沿いの距離 ｄ₁ アライメント用光源と装置基準位置との距離 ｘ 角膜中心部 ｙ 角膜周辺部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 角膜形状測定用測定光を投射する光源
   (１ａ,１ｂ,２ａ,２ｂ）と、被検眼 (Ｅ）の角膜で反射
   した測定光の角膜反射像を受光する受光センサ (９）を
   含む受光光学系 (３）とを備えた角膜形状測定装置にお
   いて、 上記光源 (１ａ,１ｂ,２ａ,２ｂ）は、上記受光光学系
   (３）に対して所定の固定位置に配置された少なくとも
   ２つの拡散光源 (第１光源１ａ,第２光源１ｂ）であ
   り、 角膜曲率半径 (ｒ）を算出するための演算手段 (１０）
   をさらに備え、 各拡散光源 (１ａ,１ｂ）は、装置光軸 (Ｏ）に対する
   高さ寸法 (Ｈ₁,Ｈ₂）を異にし、 演算手段 (１０）は、光軸 (Ｏ）に対する第１光源 (１
   ａ）の高さ (Ｈ₁）、光軸 (Ｏ）に対する第２光源 (１
   ｂ）の高さ (Ｈ₂）、光軸 (Ｏ）に対する第１光源 (１
   ａ）の角膜反射像の高さ (ｈ₁）、光軸 (Ｏ）に対する
   第２光源 (１ｂ）の角膜反射像の高さ (ｈ₂）に基づい
   て、角膜曲率半径 (ｒ）を算出するようにしたことを特
   徴とする角膜形状測定装置。
2. 【請求項２】 上記演算手段 (１０）による、角膜曲率
   半径 (ｒ）の演算は次式に基づくことを特徴とする請求
   項１記載の角膜形状測定装置。 【数１】
3. 【請求項３】 少なくとも２組の上記拡散光源 (１ａ,
   １ｂ;２ａ,２ｂ）を備え、少なくとも１組の上記拡散光
   源 (１ａ,１ｂ）によって角膜中心 (ｘ）の角膜曲率半
   径を算出し、少なくとも他の１組の上記拡散光源 (２
   ａ,２ｂ）によって、角膜周辺 (ｙ）の角膜曲率半径を
   算出することを特徴とする請求項１記載の角膜形状測定
   装置。