JPS59125541A - 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】 本発明は角膜形状測定装置、特に被検眼角膜の不正乱視
の軸非対称性を誇張して表示する角膜形状測定装置に関
する。近年、眼科分野において、コンタクトレンズの装
着用の検査で角膜の形状を測定すること、また円錐角膜
、移植角膜更には水晶体摘出手術中２手術後の角膜の形
状を測定すること特に不正乱視の程度を測定する要求が
高まっている。

従来、角膜形状を測定するには、オフサルモメータが使
われてきたが、この測定方式では角膜に投影した反射像
の大きさを顕微鏡を用いて観察し、プリズム等の光学部
材を移動し、その移動量から角膜形状を求めていたが一
度に一経線しか測定できず煩雑な操作性のため短時間に
測定できず、更に反射像を肉眼観察しているので余程大
きな不正乱視しか判別できなかった。又、フォトケラト
スコープとして知られているものは角膜に同心の複数個
の円環状パターンを投影し、この投影パターンの角膜反
射像を写真に撮影し、その撮影されたパターンをデジタ
イザー等でコンピューターに入力して演算を施して角膜
形状を表示していたが、デジタイザー等を使用してパタ
ーンを入力する際に精度が落ち測定から角膜形状を出力
するまでに長時間必要とするため、被検眼角膜形状の変
化を把握しながらの診察９手術等に利用できない欠点が
あった。

本発明は上記従来例の欠点を除去し、被検眼角膜形状の
不正乱視の認識が容易に且つ迅速に行なえる角膜形状測
定装置を提供することを目的とする。

以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明装置の光学系の実施例を示す。

１は円環状スリットで各経線方向で幅の狭い開口を有し
ておシ、２は円環状ストロボ、３は円環状レンズである
。円環状レンズ３け任童の経線方向の断面で屈折力をも
ち、経線方向と直角な方向すなわち円周方向では屈折力
をもたない。

円環状スリット１は円環状レンズ３からその焦点距離だ
け隔てて配置され、円環状ストロボ２で照明された円環
ｔスリット１のスリット光は円環状レンズ３で照明光軸
に平行な平行光に変換され、被検眼角膜ＥＣを照明する
。１′は円環状スリット１の角膜Ｅｃによる反射像で、
結像レンズ５．ダイクロイックミラー６、絞り板４．喫
プリズム７を介して１次元イメージセンサ９上に１とし
て結像される。絞り板４は光軸から偏位した６個の円形
開口（これらの中心は光軸０を中心とする円周方向に等
間隔に設けられる）、４ａ〜４ｆを有し、光軸方向結像
レンズ５の無点位置近傍で、６光束に分離できるような
位置に設けられる。６つの円形開口４ａ〜４ｆ（図では
４ａ、４ｄのみ示す）を通過する光束は模プリズム７の
各円形開口４８〜４ｆに対応する喫面により第２図に示
されるように１次元イメージセンサ９ａ〜９ｆに導かれ
、角膜反射像１は６個の分割された像１“ａ〜１“ｆと
して検出される。各１次元イメージセンサ９ａ〜９ｆと
像〃　　　〃 １ａ〜１ｆとの交点が第３図に示される角膜反射像１′
のＡ−Ｆの各点に対応する。なお第１図で１０．１１は
被検眼観察光学系で、１０はリレーレンズ、１１は被検
眼角膜像を観察する撮像管である。

第４図は、角膜反射像１′から角膜曲率半径Ｒ第５図に
本発明装置の測定信号処理回路の一実施例を示す。９ａ
〜９ｆは１次元イメージセンサ、２０ａ〜２Ｏｆはイメ
ージセンサ駆動回路、２１ａ〜２１ｆは１次元イメージ
センサからの信号を増幅する増幅器、２２は１次元イメ
ージセンサ９ａ〜９ｆからの信号を切換えるアナログス
イッチ、２５はインターフェース回路、２６はマイクロ
コンピュータ、２７はリードオンリーメモリー、２８は
リード・ライトメモリー、２９は測定結果を印字するプ
リンター、３１はリングストロボ２を発光させる駆動回
路、３５は測定結果をグラフィック表示するグラフィッ
クジェネレータ回路で、この出力がカメラ１１で撮影さ
れた被検眼の外眼部の映像信号とミキシング回路３６で
混合されテレビモニター３０に映し出される。４０は波
形整形回路、４１はコンパレータ、４２け基準電圧、４
３ａ、４３ｂはＯＲゲート、４４ａ、４４ｂはフリップ
・フロップで同時セットし々いように互いに禁止をかけ
ている０　４５ａ、４５ｂはＡＮＤゲート、４６はアッ
プダウンカウンター、４７はラッチ、４８はアップカウ
ンター、４９はデジタルコンパレータ、５０はアップカ
ウンター、５１は誇張係数が書込まれているＦＲＯＭで
ある。

第６図は、１次元イメージセンサの出力を示す。アナロ
グ・スイッチ２２の出力信号５２は第６図に示されるよ
うが信号となる。ここでピーク５３が１次元イメージセ
ンサ上の角膜反射像１″の交点位置である。５４は１次
元イメージセンサの信号の一部を拡大した図で、各素子
毎の時系列的なパルス状化した波形である。このパルス
状化した信号は波形整形回路４０により、１次元イメー
ジセンサ−の各素子に対応して得られる。ここでまず１
次元イメージセンサ９ａを選択するために、イメージセ
ンサ駆動回路２０ａにパルス信号をインターフェース回
路２５より出力する。この信号はＯＲゲート４３ａを経
てフリップ・フロップ４４ａをセットし、ＡＮＤゲート
４５ａをアクティブにし、４４ｂをリセットする。波形
整形回路４０からは、イメージセンサ９ａに各素子毎の
パルス列が出力される。このパルス列はＡＮＤゲート４
５ａを通りアップ・ダウンカウンタ４６のアップ入力側
に入る。

第６図においてピーク５３の信号が入力されたときコン
パレータ４１は苓準電圧４２より犬きいため、パルスを
出力しフリップ・フロップ４４ａをリセットし、ＡＮＤ
ゲート４５ａを禁止し波形整形回路４０からのパルス列
を停止させる。この時のアップ・ダウンカウンタ−４６
の値が第６図におけるピーク５３の位置に対応する。と
の値をラッチ４７に記憶させ、このラッチ４７の値が比
較値となる。

！ 次に、イメージセンサ９ｂを選択する。この出力信号も
第６図と同じよう分波形をしているが、ピーク５３の位
置が角膜が乱視をもっているとイメージセンサ９ａのと
きと同じ位置になるとけ限らない。ここではピーク５３
より手前にピークがあるとする。ラッチ４７の比較値は
、アップダウンカウンター４６にプリセットされると同
時にデジタルコンパレータ４９にも入力される。コンパ
レータ４１はイメージセンサ−９ｂのピークでパルスを
出力し、フリップフロップ４４ｂｉセツトしＡＮＤゲー
）４５ｂをアクティブてする。すると波形整形回路４０
からノハルス列は、アップダウンカウンター４６のダウ
ン入力に加わり、先にセットされた比較値から減算され
ていく。又波形整形回路４０からのパルス列はアップカ
ラ／ター４８に入力され、そのカウント出力はデジタル
コンパレータ４９で比較値と比較される。比較値と一致
するとパルスを出力しフリップフロップ４４ｂをリセッ
トしてＡＮＤゲート４５ｂを禁止しアップダウンカウン
ター４６のダウンカウントを停止させる。この値がイメ
ージセンサ９ｂのピークの位置に対応する。次にイメー
ジセンサ９ｃを選択する。イメージセンサ９ｂと同様に
アップダウンカウンター４６にはイメージセンサ９ａの
値がセットされる。ここでイメージセンサ９ｃのピーク
はイメージセンサ９ａのときより後方位置とすると、イ
メージセンサ９ｃからの信号が入力されるとまずデジタ
ルコンパレータ４９が比較値と一致しパルスを出し、フ
リップフロップ４４ａをセットするため、アップダウン
カウンター４６はカウントアツプする。イメージセンサ
９ｃの信号のピークがコンパレータに入力されると、フ
リップ７０ツブ４４ａはリセットされアップダウンカウ
ンター４６はカウントアツプを停止し、このカウント値
がイメージセンサ９ｃのピークの位置に対応する。同様
にしてイメージセンサ９ｄ〜９ｆについてのピーク位置
すなわち角膜反射像と各イメージセンサとの交点位置を
求めることができる。

これらピーク位置を求めるのと同時に、アップカウンタ
５０でアップパルス及びダウンパルスが共にカウントさ
れる。この値は、イメージセンサ９ａのピークとイメー
ジセンサ９ｂ〜９ｆのピークまでの差の総和であり、こ
の値が大きければ、９ａ〜９ｆ上のピーク位置はバラバ
ラである。つ寸り角膜不正乱視が大きい事になる。

逆に小さければ、角膜不正乱視は小さい事になる。アッ
プカウンタ５０でカウントした値は、ＰＲＯＭ５１のア
ドレス側に入力される。ＰＲＯＭ５１には、角膜不正乱
視を誇張する誇張係数が予め書き込まれている。

ここで誇張係数とは各イメージセンサと角膜反射像の交
点位置すなわちピーク値を表示器に表示する際、各ピー
ク値の内、最大のピーク値に係数に、を掛け、最小のピ
ーク値に係数に、を掛けて表示するときの比に７　　を
いう。この誇張係に１ 数は第７図に示されるようにアップカウンタ５０のカウ
ント値に対応して選択される。第７図で縦軸ＫがＦＲＯ
Ｍの誇張係数のデータで、横軸ＳがＰＲ，ＯＭのアドレ
スつまり了ツブカウンタ５０の値であり、カウントが大
きい程右の方［へいく。この例は、入力を５段階に分け
である。

つまり、アップカウンタ５０の出力がＡ、までの値なら
角膜乱視は無視できる程少ないので誇張係数は１で良い
。アップカウンター５０の出力がＡ１−Ａ２　　のとき
け、角膜不正乱視が無視でき々くなり誇張係数も大きく
なる。アップカウンター５０の出力が大きくなれば、不
正乱視も大きくなり、肉眼でも分かるために余り誇張す
る必要がなくなるために、誇張係数は小さくしである。

このようにしてイメージセンサ９ａ〜９ｆ上のピーク位
置が求まり、寸た誇張係数が選択され、これをマイクロ
コンピュータ２６で演算し、各経線方向の角膜曲率半径
を求めて誇張表示する。この角膜の軸非対称性の誇張の
だめの演算は、第５図におけるリードオンリーメモリ２
７に記憶されているプログラムによってマイクロコンピ
ュータ２６で演算処理し、グラフィック・ジェネレータ
回路３５へ後述する誇張しま た多角形グラフを出力し、角膜観察カメラ１１、　　か
らの映像信号とグラフィック・ジェネレータ回路３５か
らのグラフ信号とをミキシング回路３６でミックスして
テレビモニター３０へ出力する。このときのテレビモニ
タ画面が第８図である。

第９図は光軸０に関し、非対称な不正乱視のある被検眼
の角膜反射像１と測定点の関係を示す。なお破線で示す
円形の角膜反射像１ａは不正乱視のない場合を示す。こ
のような被検眼に対し角膜の不正乱視を誇張表示するの
に、本発明では一実施例として６経線方向の角膜反射像
位置を直線で結び第１０図（４）に示すように多角形グ
ラフ表示する。

第１０図囚は不正乱視のない被検眼の場合で第５図のア
ップカウンター５０の出力値が第７図に示される値Ａ１
より小さいだめ誇張係数は】に選択され、はぼ正六角形
グラフに表示される。

一方、第１０図山）は不正乱視のある被検眼の場合で誇
張係数け１より大きな所定値に選択され、６経線方向の
角膜反射像位置は歪みの大きな六角形グラフとして表示
される。

すなわち、表示に際し光軸Ｏから角膜反射像位置までの
距離が最小の経線方向は小さな係数が掛けられ、最大の
経線方向は大きな係数が掛けられて表示される。なお誇
張表示するのに前述の如く誇張係数を選択的に掛けるの
でなく最大値から差し引いた値で表示するようなことも
考えられる。

この様に、被検眼角膜像、Ａ−Ｆの角膜曲率半径値、角
膜不正乱視の軸非対称性のグラフを同時にテレビモニタ
ーに表示することによって、被検眼角膜の不正乱視の状
態を把握することが可能である。なお、本装置の測定時
間は、第１図のリング状ストロボ２の発光時間であるか
ら数ミリ秒であり、それ以後の演算処理もマイクロコン
ピュータで処理するため非常に短時間で済む。

なお本発明において測定結果はモニターテレビに表示し
なくともＬＥＤ等を並べてバーグラフにしたものを例え
ば６方向に配置して表示しても同様な効果が得られる。

又、測定経線を増やすには、本装置を光軸中心に６０度
光学的に又は機械的に回転する機構を取付けることで３
６０度全経線方向の測定が可能となる。

以上説明したように、本発明によれば被検眼角膜の不正
乱視の軸非対称性を誇張して短時間のうちに測定表示で
きるため、角膜関連の手術の際に角膜の不正乱視の状態
を把握しｈから診察１手術が行なえる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の光学系の断面図、第２図は分劉さ
れた角膜反射像と対応する１次元イメージセンサの位置
関係を示す図、第３図は被検眼角膜反射像の測定位置の
説明図、 第４図は角膜曲率半径算出の説、明図、第５図は本発明
装置の信号処理系のブロック図、 第６図は１次元イメージセンサの出力を示す図、 第７図はアップカウンター出力Ｓと誇張係数にの対応図
、 第８図は被検眼前眼部と誇張された角膜形状表示をミキ
シングしてモニターに写しだした図、第９図は実際の角
膜反射像を示す図、 第１０図囚、（Ｂ）は誇張表示された多角形グラフの図
で、第１０図（４）は不正乱視のない場合。 第１０図中）は不正乱視がある場合の図、図中、１は円
環状スリット、１′は角膜反射像、２は円環状ストロボ
、３は円環状レンズ、４は絞り板、４ａ、４ｄは円形開
口、５は結像レンズ、６はグイクロイックミラー、７は
模プリズム、９ａ〜９ｆは１次元イメージセンサ、１０
はリレーレンズ、１１は撮像管、２５はインク−フェー
ス回路、２６はマイクロコンピュータ、２７はリードオ
ンリーメモリー、３５はグラフィックジェネレータ回路
、４０は波形整形回路、４１はコンパレータ、４６はア
ップダウンカウンタ、４７はラッチ、４８．５０はアッ
プカラ亀 ンター、４９Ｕデジタルコンパレータ、５１はＦＲＯＭ
、５３は角膜反射像位置のピークである０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　指標を被検眼に投影し、該指標の角膜反射像を位
   置検出センサに結像し、像位置を検出することにより角
   膜形状を測定する装置において、前記位置検出センサで
   得られた像位置信号に所定の演算を施し、角膜不正乱視
   の軸非対称性を誇張して表示する表示手段を備えること
   を％徴とする角膜形状測定装置。 ２　所定経線方向の像位置信号を幕準とし、他の静線方
   向の像位置信号のずれ量の総和を演算する手段を備え、
   該演算手段の出力に応じて誇張係数を変化させる特許請
   求の範囲第１項記載の角膜形状測定装置。