JPS59118131A - 角膜形状測定方法及び測定装置 - 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】 本発明は、眼科装置特に被検眼角膜形状を測定する装置
及び方法に関する。

従来、同心の多数の円環状チャートを被検眼に投影し、
その角膜反射像の形状から角膜形状を測定する装置とし
て、プラチド氏角膜計とかフォトケラトスコープといっ
たものが知られている。しかしこの筏の装置は角膜形状
を定性的に判別するだけであったり、定量的に測定する
としても一度写真撮影し撮影後に解析するという非常に
時間を要するものであった。

そのためコンタクトレンズのベースカーブを決めて、そ
の場でトライアルレンズを装着してみるとか、白内障、
角膜移植手術等の最中に定量的に角膜形状をとらえるこ
とが不可能であった。

ところで上述の従来の定量的な測定方法は、第１図に示
されるように角膜反射像の直交する２経線方向の径の比
を測定するとか、第２図に示されるよ５に角膜反射像の
中心と思われる任意の点な原点とし、Ｖ直交する２経線
方向の高さの相互の比を測定するものであった。

しかしながら、前者の測定方法では第１図の如き、実際
には部分的な角膜反射像の歪み（不正乱視）があっても
、ａ１１＝＝ａ１２　、　ｄ１＝ｄ２２．　ｄ３１＝ｄ
３２．　ｄ４１＝ｄ４２であれば正常の角膜と判別して
しまう欠点がある。

また単にＸ方向、ｙ方向の径を測定するだけであるから
、例えば第１図に示されるようにｙ軸に関し明らかに線
対称でない場合にもこれを認識できず、実用性に乏しい
。ところで後者の測定方法では、実際には乱視の無い被
検眼であっても、中心にする基準点が特定せず一般にＡ
１１＼Ａ１２．ん２１＼ｈ２２゜Ａ３１＼Ａ３２　、　
Ａ４１＼Ａ４２　　となり、乱視がある被検眼と判別し
てしまったり、また被検眼に不正乱視がある場合、中心
にする基準点をどこにとるかが問題で、この取り力次第
で角膜形状が違ったもののように判別してしまう欠点が
あった。本発明は上記欠点に鑑み、被検眼が不正乱視で
あり、またアライメントがずれていても短時間のうちに
正確に角膜形状を測定できる改良された角膜形状測定装
置及び測定方法を提供することを目的と１−る。

この目的を達成するため、本発明では座標中心を所定光
学中心にシフトし、この光学中心から各方向の角膜反射
像までの高さを検出することにより、特にＣＣＤ等の位
置検出手段で検出することにより不正乱視を含む被検眼
の角膜形状な測定することを特徴とする。この光学中心
は複数の円環状チャートの角膜反射像のうち選択された
一つの角膜反射像、例えば一般に角膜形状が光軸近傍で
正常である点に鑑み、最小径の角膜反射像の中心位置と
設定される。この中心位置は少なくとも５点の座標位置
を検出し、２次曲線の一般式を解くことにより容易に求
まる。

なお完全な円である場合も２次曲線の一般式により求ま
ることは言う迄もない。

以下、本発明の詳細な説明する。

第３図において、１ａ〜１ｄは同心で複数の円環状のス
リットで各経線方向で狭い開口をもち、円環状発光素子
２から発し円環状の集光用凹面鏡６で集光される光を通
過させ、この党によって被検眼角膜ＥＣを照明する。

円環状スリン）１８〜１ｄは投影指標として機能し、角
膜の凸面鏡作用により角膜反射像（虚像）１′が形成さ
れ、角膜Ｅｃで反射した光はみかけ上角膜反射像１′の
位置から射出するが如くなる。この角膜反射光は対物レ
ンズ５によってその焦点位置に設けられる絞り板４を通
ってＣＣＤ等の一次元位置検出素子７ａ〜７ｇ上罠第４
図に示される如く、１“ａ〜１“ｄとして結像される。

−次元位置検出素子７ａ〜７ｇは第４図に示されるよう
に、装置光軸を基準点として放射状に円周方向９等間隔
に配列される。なお放射状でなく並列状即ち各検出素子
が例えば７ｃ　、７ｇに平行に配列されても良い。また
位置検出素子は２次元Ｃ■等の２次元位置検出素子であ
っても良い。

第５図は一次元位置検出素子の一つ例えば７ａからの信
号を示す。

即ち、角膜反射像１″ａ〜１“ｄに対応する部分が明部
となっているため、Ｐａ−ｗＰｄ　　で出力が高くなる
。

次に第６図に被検眼角膜付近の光の入反射について説明
する。

円環状スリン）１ａから測定光軸に対し角度θａで高さ
Ａａの像１′ａを形成する。同様に円環状スリン）１ｂ
から出た光は角膜Ｂｅで反射され、高さｈｂＯ像１１ｂ
を形成する。

ここで円環状スリン）１ａから出た光で照射された角膜
の箇所の曲率半径なγ３２円環状スリット１ｂから出た
光で照射された角膜の箇所の曲率半径なθａ　　　　　
　　　　　θｂ ｒｂ　　とするとγａ＝　ｈａ／ｓ　ｉｎＴ、　ｒ　１
）　＝＝　ｈｂ／ｓ　ｉｎ　Ｔとなる。

ところで被検眼軸が測定光軸と一致して（・れば、上述
の換算式により被検眼の各点での角膜曲率を正確に求め
ることができるが、被検眼軸が測定元軸からずれるとＡ
ａ　、　Ａｂは本来の値から変化してしまう。

第７図は、被検眼軸と測定光軸がずれた状態での一次元
位置検出素子７８〜７ｈと像１“ａ〜１“ｄの濶係を示
す。

いま特定の像ここでは最小径の像１“ａに着目する。

−次元位置検出素子７ａのピーク位置Ｐａを知ることに
よって、−次元位置検出素子７ａと像１″ａの交点の座
標（Ｘａ　、　Ｙａ　）が算出される。−次元位置検出
素子７ｂ〜７ｈの７ａに対する方向は既知であるから、
同様にして一次元位置検出素子７ｂ〜７Ａと像１“ａの
交点の座標（Ｘｂ　、　Ｙｂ　）　〜（ＸＡ、ＹＡ）が
算出される。

即ち計８箇の座標が算出されるが、このうちから任意に
（ｘ、ｙ）の組を５つ選び、２次曲線の一般式ＡＸ２＋
ＢＸＹ＋ＣＹ２＋ＤＸ＋ＥＹ＋Ｆ＝Ｏに代入し、Ａ〜Ｆ
の各定数を求めることができる。

しかしながらこのままでは、実際の角膜反射像が楕円か
ら乱れているいわゆる不正乱視の認識ができない。また
各５点の交点座標の選択により特定される楕円が相互に
偏心したり、複数の円心の円環状チャートを投影すると
き特定される楕円が相互に偏心することが考えられ、λ
体的な角膜形状の解析が困難となる。そこで本発明にお
いては、座標軸を平行移動することにより所定光学中心
に原点をシフトし、ａｘ　＋ｂｘｙ＋Ｃ’ｌ　＋ｆ二〇
の形にするときの移動量ＸＯ，ＹＯを求め、曽既知の座
標（Ｘａ、Ｙａ）〜（ＸＡ、Ｙｈ）からｘｏ、ｙｏｙ差
し引くことによって新たな座標系ｘ、ｙによる座標の組
（”ａ＋ｙａ）〜Ｃｘｈ、’１ｋ）を求める。即ち原点
を装置の中心（機械中心）゛から光学中心にシフトする
。そして変位された新たな基準点から各交点までの高さ
”ａ＋３’ａ　　、　　Ｊｂ＋！／ｂ　、””　、　Ｚ
ｈ２＋ｙ１を求める。

２ これによって前述の５点の座標より２次曲線σ）一般式
を求め、楕円を想定する方法では検出できなかった不正
乱視を検出することができる。即ち位置検出素子の箇所
に楕円形状からの歪みがあれは、これを検知できる。ま
た本発明によれば被検眼と装置とのアライメントが合っ
ていな〜・場合にも正確に測定できる。

なお光学中心を求めるのに、任意の５点の座標の組合わ
せより２次曲線の一般式を解いてその中心位置を検出し
ていたが、−組の組合わせでＩｔ↓一般的に信頼性に乏
しい。

そこで６点以上の測定点の中から５点選ぶ組合わせによ
り前述の計算を行い、いくつカッ（ＸＯ２ＹＯ）の組を
算出し、これの平均値を求めて中心位置とみなすことに
より更に信頼性を増すことができる。

なお以上の演算は公知の演算処理手段、峙てコンピュー
タＺ用いて自動的に行うことができる。

ところで、いろいろな直径をもつ球体を模擬の角膜とし
て予めチャートを投影して、この角膜反射像を測定して
記憶しておけば、この記憶パターンとの比較により簡便
に角膜形状を把握することもできる。

また角膜反射像の各−次元位置検出素子との交点を（ｒ
、ｙ）座標でなく、（ｒ、θ）座標として求めこれを表
示手段で表示すれば、楕円度、不正乱視度等の判断を容
易にする。

以上、像１“ａについて説明したが、同様に１“ｂ。

１“Ｃ２１“ｄについてもアライメントずれに拘らず、
角膜形状を求めることができる。

次に第８図は変形例を示す。この場合−次元位置検出素
子７は１本でイメージローチータロを光軸のまわりに所
定の角度回転し、そこでの角膜反射像の情報をとり込め
ば前記実施例と同じ効果を持つ。

以上説明したように、本発明によればシフトされた原点
から角膜反射像までの高さを各位置検出素子において測
定することにより、被検眼と装置とのアライメントずれ
があっても、また不正乱視があっても信頼性ある測定が
でき、また−次元位置検出素子圧より測定時間を短縮し
実時間で角膜の広範囲な形状測定が可能となる。

なお本発明において投影チャートは円環状チャートに限
らず、角形チャートその他これに類するものであっても
良いことは言う迄もない。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来例の説明図、第６図は本発明の実
施例の断面図、第４図は角膜反射像と位置検出素子の関
係図、第５図は検出素子の信号説明図、第６図は被検眼
への入反射の説明図、第７図は器械光軸と角膜反射像の
アライメントが合っていない場合の角膜反射像と位置検
出素子の関係図、第８図は別の実施例の図、 図中１ａ〜１ｄは円環状スリン）、１’、１“はそれぞ
れの像、２は円環状発光素子、６は集光用凹面鏡、４は
絞り板、５は対物レンズ、６はイメージローテータ、７
ａ〜７ｇは一次元位置検出素子である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検眼角膜にチャートを投影し、角膜反射像の形状
   より角膜形状を測定する角膜形状測定方法において、 任意の基準点を基準として前記角膜反射像の複数箇所の
   位置座標を検出する段階と、 前記角膜反射像の中心と特定される位置に前記基準点を
   シフトするよう座標変換して新たな位置座標を検出する
   段階と、 シフトされた基準点より前記角膜反射像の複数箇所まで
   の高さを検出する段階を有し、該各々の高さを比較して
   角膜形状を求めることを特徴とする角膜形状測定方法。 ２、交点座標を少なくとも５箇所検出して２次曲線の一
   般式より楕円な特定し、該楕円の中心位置に前記基準点
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の角膜形状測定
   方法。 ６、前記チャートは同心の複数の円環状チャートである
   特許請求の範囲第１項記載の角膜形状測定方法。 ４、複数の円環状チャートの角膜反射像のうち、選択さ
   れた一つの角膜反射像に対し交点座標を少なくとも５箇
   所検出して楕円を特定し、該楕円の中心位置に前記基準
   点をシフトして座標変換したすべての交点座標までの高
   さを検出して角膜形状を求める特許請求の範囲第５項記
   載の角膜形状測定方法。 ５、複数の円環状チャートの角膜反射像のうち、選択さ
   れた一つの角膜反射像に対し交点座標を少なくとも６箇
   所検出して、この中から２組以上の５点を選択して２組
   以上の楕円を特定し、各々の楕円の中心座標の平均の位
   置に前記基準点をシフトして、座標変換したすべての交
   点座標までの高さを検出して、角膜形状を求める特許請
   求の範囲第６項記載の角膜形状測定方法。 ６、被検眼角膜にチャートを投影し、角膜反射像の形状
   より角膜形状を測定する角膜形状測定装置において、 前記角膜反射像の交点座標を検出する複数本の一次元位
   置検出手段と、前記角膜反射像の中心と特定される位置
   に座標基準点をシフトし、シフトされた新たな交点座標
   までの各高さを自動検出する手段を有することを特徴と
   する角膜形状測定装置。 ７、シフトされた新たな交点座標までの高さγ及び方向
   θを表示する手段を有する特許請求の範囲第６項記載の
   角膜形状測定装置。 ８、被検眼角膜にチャートを投影し、角膜反射像の形状
   より角膜形状を測定する角膜形状測定装置において、 前記角膜反射像の交点座標を検出する単一の一次元位置
   検出手段と、 光学的に像を回転する像回転手段と 該像回転手段の回転により検出される前記角膜反射像の
   中心と特定される位置に座標基準点をシフトし、シフト
   された新たな交点座標までの各高さを自動検出する手段
   を有することな特徴とする角膜形状測定装置。