JPS6182747A

JPS6182747A - ケラトグラフ自動スキヤナシステム

Info

Publication number: JPS6182747A
Application number: JP60140111A
Authority: JP
Inventors: ヒユーストン　ブローニング　マウント　ザ　セカンド
Original assignee: KERA CORP
Current assignee: KERA CORP
Priority date: 1984-06-26
Filing date: 1985-06-26
Publication date: 1986-04-26
Also published as: EP0167327A3; EP0167327A2; US4685140A; CA1221169A

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、ケラトグラフから間接的に或いは角膜自体か
ら直接的に角膜の大きさを測定する装置に係る。特に１
本発明は、ビデオ像情報をコンピュータで制御しつ＼デ
ジタル化及び分析して迅速で正確な角膜測定を行なう装
置に係る。

従来の技術ここ数十年間、人間の角膜の測定は、角膜計（ケラトメ
ータ）を用いて行なわれている。角膜計は、視軸を中心
として直径２．５ａｍないし３．５１の領域を測定し、
角膜の矢状高さ及び直径については正確な測定値を与え
るが、正確な診断やコンタクトレンズの処方に有用な介
在寸法を正確に読み取ることができない。

米国特許第３，７９７，９２１号の要旨である角膜スコ
ープ（Ｃｏｒｎｅａｓｃｏρｅ）が開発されて、角膜の
測定に著しい融通性と精度が発揮されている。

この角膜スコープは、角膜の頂点から約０．１ｍｍのと
ころで始まって次第に増加する深さ即ち増分で離間され
たプラシドリングを用いて角膜の直径を測定するように
設計されている。これらのプラシドリングは、角膜で反
射されて角膜のカラー写真上に重畳され、角膜の頂点か
ら０．ニーないし３．５Ｉ離間された典型的に９個のリ
ングより成るケラトグラフを形成する。第１図の角膜写
真／ケラトグラフ及びリング、１１−１１を参照された
い。機能的な結果についていえば、上記の角膜スコープ
は、角膜面に沿って離間された深さでミー７反射の写真
を形成する改良された角膜計である。

米国特許第３，８０４，５３８号に開示されたコンパレ
ータ（Ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）は、ケラトグラフによっ
て与えられた情報を分析するのに使用される。

このコンパレータは、ケラトグラフリングに関連した角
膜半径を読み取る目的で、患者の角膜のケラトグラフを
、既知の半径の基本曲線で反射されたプラシドリングの
写真と比較する。コンパレータは、角膜の選択された領
域に適合するに必要な光学ゾーン直径及び基本曲線と、
選択された基本曲線の間隙及び接触点と、これに関連し
たフルオレセインのパターンとを与える。

角膜スコープ及びコンパレータは、多数の効果があるが
、とりわけ、角膜の永久的な写真モールドを与えると共
に、レンズの処方、外科的診断及び他の診断に必要な厳
密な角膜寸法を正確に測定する６角膜スコープ及びコン
パレータを用いた経験によれば、ケラトグラフに含まれ
た形式の情報を更に完全に且つ迅速に定量化するための
コンパレータとは別のもしくはこれに付属する装置が要
望されることが分かっている。

コンピュータ作動の角膜計が「オフサルモロジ・タイム
ズ（Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｙ　Ｔｉｍｅｓ）Ｊに掲
載されており、この角膜計は、角膜の像即ちケラトグラ
フを迅速にデジタル化及び分析して測定値を与えるよう
に使用されるコンピュータシステムの代表であると考え
られる。その特定のシステムは、外科用の顕微鏡と、こ
れに光学的にインターフェイスするビデオカメラ及び像
プロセッサのリングライトと、ＴＶモニタとを備えてい
る。

発明が解決しようとする問題点ＴＶカメラ等を用いてケラトグラフ即ち角膜を分析する
場合の１つの問題点は、約４８０Ｘ７５０像ポイント即
ちピクセル（各ピクセルは、６−８ビツトの輝度分解能
にデジタル化される）のアレイ（第２図）、即ち、約３
６０キロバイトの像情報より成るＮＴＳＣ規格のＴＶ像
をデジタル化しなければならないことである。更に、こ
のＴＶ像の形成は、１秒当たり３０フレームそして１フ
レーム当たり５２５走査線という走査速度、即ち、１５
，７５０走査線／秒の全走査速度で行なわれる。フリッ
カを抑制するために、奇数の走査線が最初に（上から下
へ）１つのフィールドとして走査され、次いで、偶数走
査線が第２のフィールドとして奇数走査線とインターレ
ースして走査される。従って、実際には、１フレーム当
たり２つのフィールド（一方は偶数で、他方は奇数）が
ある。ケラトグラフ即ち角膜のＴＶ像を自動処理する場
合には、約３６０，０００バイトの像情報をデジタル化
しなければならないことが予想される。これに加えて、
このような処理は、ビデオ像に関連した高い走査速度の
水平、垂直及びフィールド信号にも合致しなければなら
ない。

問題点を解決するための手段そこで１本発明の目的は、上記のＴＶ像形成の問題に対
処し、ケラトグラフによって与えられる形式の情報を完
全に、迅速に且つ自動的に分析する装置を提供すること
である。

本発明の別の目的は、ケラトグラフを用いてこのような
優れた分析を行なうことである。

本発明の更に別の目的は、ケラトグラフ型の情報に対し
てこのような優れた分析を行なうと共に、角膜から直接
的に実時間ベースでこのような分析を行なうことである
。

１つの特徴によれば１本発明の装置は、ビデオカメラと
、カメラの前にケラトグラフを配置する手段と、ケラト
グラフの像を表示するモニタと。

デジタル化されたビデオ情報を測定数値に変換すると共
にデジタル化されたビデオ情報を補正するコンピュータ
と、ケラトグラフの選択された領域をデジタル化すると
共にそれに関連したデータを一度に１走査線づつコンピ
ュータに転送するインターフェイス回路とを具備してい
今。

別の特徴によれば１本発明の装置は、測定数値を表示す
るコンピュータモニタを具備している６更に別の特徴に
よれば、上記の装置は、角膜にリング像を投射して角膜
を実時間分析するようにビデオカメラに光学的にインタ
ーフェイスする顕微鏡を備えている。

更に別の特徴によれば１本発明は、走査線とプラシドリ
ング又はミーアのような重畳基準曲線とのマトリクスよ
り成る角膜ビデオ像を形成し、一度に１走査線づつこの
像マトリクスをデジタル化して少なくとも１つの選、択
された軸に沿った基準曲線の交差位置を決定し、ビデオ
像に基準線の位置を表示することによって検出された基
準線の位置の精度を照合し、そして検出された基準線位
置の選択された補正移動を制御するように像上の正しい
基準線位置に表示カーソルを選択的に配置することによ
り角膜面の形状を測定する方法に関する。

本発明のこれら及び他の特徴は、添付図面を参照しなが
ら以下に詳細に説明する。

実施例前記したように、第１図に示されたケラトグラフ１０は
１本来、写真撮影された眼１２、特に、角膜１３に関す
る特定の正確な情報を含んでいる。

このケラトグラフは、これに現われる特徴の表示及び色
に基づいて眼及び角膜の状態の永久的な指示を与える。

更に、最も重要なことに、角膜１３に重畳されたプラシ
ドリング１１−１１が、角膜の輪郭に関する情報を含ん
でいる。

第３図についても説明すれば、米国特許第３゜７９７．
９２１号に開示されたように角膜スコープを用いて眼及
び角膜のケラトグラフを形成する場合、患者の頭及び眼
１２は、角膜スコープの球状のブラシドディスク反射ス
クリーン１４に対し、角膜の曲率１５の中心がスクリー
ン１４の曲率の中心に実質的に一致するように配置され
る。この位置関係では１反射スクリーン１４の最も外側
の円１６からの光が、線１７−１７で示すように限から
反射され、角膜スコープカメラで見たケラトグラフに最
も外側のリング１１′を形成する。これにより生じる幾
何学的な関係は、最も外側の円／リング１１′の直径が
角膜の半径ｒに等しくなるような関係である。従って、
ケラトグラフにおいて外側のリング１１′の直径を測定
すれば、角膜の半径が求められる。これらリングの大き
さを迅速且つ正確に測定することが本発明の主たる目的
である。

ケラトグラフ自動スキャナシステムの一体的な構成体３
０が第４図に示されている。コンソール即ちキャビネッ
ト３１は、標準キーボード３２及びコンピュータビデオ
モニタ３３を含むシステムコンピュータを備えている。

ケラトグラフ１０は、回転式のターンテーブル３４に配
置され、ＴＶカメラ３６によってその像が得られ、種々
の位置及び分析情報と共に、ケラトグラフの像モニタ３
７に表示される。又、コンソールは、一対の制御ノブ３
８Ｈ及び３８Ｖを備え、これらノブは。

コンピュータが分析さるべき領域を画成するように、水
平及び垂直のスクリーン限界カーソルをケラトグラフの
最も外側のリング１１′の付近に位置設定するのに用い
られる。編集制御ノブ３９は、以下で詳細に述べるよう
にエラーのあるリング情報を補正するための編集カーソ
ルを位置設定するのに用いる。これに加えて、コンピュ
ータシステムは、一般の形態でプリンタ３５（第５図）
とインターフェイスし、ケラトグラフから得た情報の永
久的な記録を形成する。

第５図を説明すれば、ケラトグラフ自動スキャナの全構
成体は、各々一般的な参照番号４０及び６０で示された
コンピュータシステム及びインターフェイスポードによ
って制御される。コンピュータは、小型の汎用コンピュ
ータ、例えば、アップルＩＩｅ又は他の同様のコンピュ
ータであるのが好ましい。簡単に述べると、システム３
ｏによって行なわれる分析には、２つの垂直及び水平の
経線と、２つの斜めの経線とに沿ったケラトグラフリン
グ１１−１１の位置を半径又は曲光度についてｍｍで測
定することが含まれる。この分析には、システム３０の
４つの主作動モード、即ち、走査設定、走査（デジタル
化及び分析）、照合。

並びに編集が含まれる。先ず、第６図に示すように、走
査設定シーケンスにおいては、ケラトグラフ１０がＴＶ
カメラと整列されてターンテーブル３４に配置され、垂
直及び水平の十字線４１及び４２がモニタ３７上のケラ
トグラフの像に重畳される。次いで、限界カーソル制御
ノブ３８Ｈ−３８ｖを用いて、一対の垂直限界カーソル
４３−４３及び水平限界カーソル４４−４４を、外側リ
ング１１′のすぐ外側で各垂直及び水平の経線上に配置
し、コンピュータが分析すべき領域の限界を電子的に画
成する。

次いで、インターフェイスポード６０がケラトグラフ像
を走査し、コンピュータ４０で使用するようにこれをデ
ジタル化し、経線に沿ったリングの位置を計算する。

次いで、照合モードにおいては、垂直照合カーソル４５
−４５及び水平照合カーソル４６−４６が、像モニタス
クリーン３７上で、主経線に沿って検出されたリング交
点に表示され、これら経線に沿った９つのリングの位置
が正しいかどうかチェックされる（第７図）。その後、
編集制御ノブ３９を用いて、編集カーソル４８−４８を
経線に沿って選択的に位置設定し、ケラトグラフのシス
テム検出にもしエラーがあれば、これを補正するように
必要に応じてリング１１−１１を再位置設定、追加、又
は、削除する（第８図）。次いで、ターンテーブル３４
を４５″回転し、斜めの経線について、走査設定、走査
、照合及び編集の各動作を繰り返す。これにより生じる
７２のデータポイント（９個のリングが４本の各経線に
２回交差する）が第１３図に示すようにコンピュータモ
ニタ３３に得られると共に、プリンタ３５に薗単位（図
示のごとく）又は曲光度単位で得られる。

インターフェイスポード６０は、コンピュータ４０へ差
し込まれるようにプリント回路板上に形成される（典型
的に、実際の接続は、コンピユー　タの外側のケーブル
を経て行なわれる）、インターフェイス回路の実施例が
第９図に詳細なブロツク図で示されている。インターフ
ェイス回路６０は、コンソールのターンテーブル３４に
保持されたケラトグラフ１０に焦点合せされたＴＶカメ
ラ３６からビデオ信号を受け取り、コンピュータ４０で
処理するようにこの像をデジタル化する。

ＴＶカメラ３６は、ＮＴＳＣ方式の白黒合成ビデ、ｔＴ
Ｖカメラであり１例えば、パルニツクス社（Ｐｕｌｎｉ
ｘ）モデルＮＩＩＴ　Ｍ　３４のようなソリッド・ステ
ートＣＣＤタイプの完全インターレース標準ビデオであ
るのが好ましい。ＣＣＤカメラは、ビジコン型のものよ
りも好ましい。というのは、ＣＣＤカメラの方がライン
電圧及び温度の変動に対して寸法安定性が高い（線の幅
の感度が低い）からである。カメラ３６からの１ボルト
の信号が、高精度の直流復帰回路６１と、レベル検出／
論理回路（同期分離回路）６２とに入力される。直流復
帰回路６１を用いる主たる理由は、アナログ／デジタル
変換部のための基準を確立するためである。

直流復帰回路６１は、ビデオ信号に対するアース／基準
レベルを確立し、これらは、次いで、カーソル制御論理
チップ７１へ送られ（カーソルの水平及び垂直位置と共
に）、ビデオモニタ３７にケラトグラフ像が形成される
。

カメラの信号は、同期分離回路６２によって垂直、水平
及び第１フイールド信号に分離される。

第１フイールド、水平及び垂直同期信号は、ビデオスク
リーン（第２図）の各位置に水平及び垂直アドレスを指
定するために水平及び垂直カウンタ６３及び６４に入力
される。特に、７４Ｓ　１２４ゲ一ト発振クロック発生
チップ６５は、水平同期信号によってゲートが開けられ
、ビデオスクリーンの各水平走査線の開始点（左側）で
カウントを再開するようにリセットされる。一般的に６
３で示された３つの７４ＬＳ１６１水平カウンタは、ク
ロック６５によって駆動され、ビデオスクリーンの各位
置に１０ビツトの水平位置ワードを指定する。７４ＬＳ
３９３垂直位置カウンタ６４は。

各垂直同期パルスによってゼロにリセットされ、２をカ
ウントして、偶数／奇数フィールドのためのカウントを
与える。第１フイールド同期信号は、垂直カウンタ６４
により偶数／奇数最下位ビット（ＬＳＢ）として使用さ
れ、７ビツトの垂直カウンタで合成されて、８ビツト垂
直位置ワードを形成する。多ビットの水平及び垂直アド
レスバス並びにコンピュータアドレスバスは、一般的に
６６で示された９個の７４ＬＳ１５７クオド２−１マル
チプレクサ及びアドレス論理回路へ接続され、これは、
同じメモリに対して分担アクセスを行なうようにコンピ
ュータアドレスバス並びに水平及び垂直アドレスバスか
ら選択を行なう、又、同期分離回路６２は、水平、垂直
及び第１フイールド同期パルスを並列ポート−バス制御
及びタイミング回路６７に供給し、これにより、コンピ
ュータ４０は、コンピュータ３５のアドレス及びデータ
カーソル制御論理回路７０に送られるカーソル信号を選
択的に消去することができる。

マルチプレクス／論理回路６６は、走査設定モード（又
は編集モード）中に、カーソルを発生（又は補正）する
ことができる。走査設定モード中には、カーソル限界制
御ノブ３８Ｈ及び３８Ｖを用いて、標準コンピュータゲ
ームパドル入力により限界カーソル４３−４３及び４４
−４４　（第６図）を位置設定することができる。垂直
及び水平の限界カーソル位置は、コンピュータデータバ
スを経て水平及び垂直カーソルメモリ６８及び６９に書
き込まれる。カーソル制御回路７１は、簡単な組合せ（
アンド）論理を用いて水平及び垂直カーソルアドレスを
直流復帰回路６１からのビデオ信号と結合し、制御ノブ
が調整された時にビデオモニタ３７のケラトグラフ像に
カーソル４３−４３及び４４−４４の像を重畳する。

上記の水平カーソルメモリ６８は、中程度の速度のＩＫ
Ｘ４ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であり、４つの
ビットは次のような情報を含んでいる。

１、主水平カーソルに対する位置。

２、補助水平カーソルに対する位置。

３、主垂直カーソルに対する限界。

４、補助垂直カーソルに対する限界。

第２のバイトは、ビデオデータメモリ７０についての書
き込み可能化も制御し、即ち、水平走査線（第２図）の
デジタル化も制御する。

垂直カーソルメモリ６９は、高速のＩＫ×４ＲＡ　Ｍで
あり、４つのビットは次のような情報を含んでいる。

１、主水平カーソルに対する限界。

２、補助水平カーソルに対する限界。

３、主垂直カーソルに対する位置。

４、補助垂直カーソルに対する位置。

ケラトグラフ像のデジタル化を行なうために、直流復帰
回路６１からの約１ボルトのビデオ信号が高速ＬＨＯＯ
２４演算増巾器７２によって増巾され、ＬＨＯＯ３３バ
ツフア増巾器（図示せず）を経てアナログ／デジタルコ
ンバータ７３ヘピーク・ピークで５−８ボルトの入力が
送られる。このＡ／Ｄコンバータ７３は、一対の６ビツ
トのフラッシュコンバータ又は単一の８ビツトのフラッ
シュコンバータより成り、これは、増巾されたビデオ信
号をデジタル化する。水平データ収集モードにおいては
、マルチプレクス／論理回路６６がビデオシステムの走
査速度に基づいて３０フレ一ム／秒という速度でアドレ
スカウンタとコンピュータアドレスバスとの間を交互に
切り換え、一度に１本の走査線をデジタル化すると共に
、その関連情報を、２１４９−２高速ＩＫ×８スタティ
ックＲＡＭであるビデオデータバソファメモリ７Ｓへ書
き込み、次いで、各走査線がデジタル化された後にその
情報をコンピュータメモリに転送する。

垂直データ収集モードの場合、マルチプレクス／論理回
路６６は、バッファメモリへのアクセスを１秒当たり１
５，７５０回という速度でＡ／Ｄ回路とコンピュータバ
スとが交互に行なうようにし、走査線当たり１つの選択
されたピクセル値を６３゜５マイクロ秒ごとにコンピュ
ータメモリへ転送する。このマルチプレクス式の高速走
査速度解決策により、ビデオメモリ７０の記憶容量を小
さくできると、共に、３６０，０００の全てのスクリー
ン位置を一度にデジタル化してコンピュータメモリへブ
ロック転送する必要が回避される。コンピュータ分析（
以下に述べる）によって各水平走査線に沿ったリング位
置と、水平及び垂直経線（十字Ｈｃ）に対する対応カー
ソル交点とが決定された後。

マルチプレクス／論理回路６５は、コンピュータアドレ
スバスへ移行し、水平及び垂直の照合カーソルアドレス
がカーソルメモリ６８及び６９に書き込まれ、ビデオモ
ニタ３７に表示される。即ち、メモリ６８及び６９は、
全ての走査線をデジタル化及び分析した後に書き込まれ
る。

比較的低コスト及び中程度のコストのビデオカメラから
得られる信号の質は、典型的に、ここに示す例で行なわ
れるように、一度に１フレームを凍結（デジタル化）し
た場合に、高いノイズレベルを招くような質であること
に注意されたい。

然し乍ら、インターフェイス回路６０によって与えられ
るデータ転送速度により、水平及び垂直の実時間像をコ
ンピュータにおいて順次に平均化することができる。こ
こに示すシステムの実施例では、ノイズを平均化して除
去するように一度に２５６個のフレームを平均化するこ
とができる。

ケラトグラフを分析するのに用いる本発明のコンピュー
タソフトウェアプログラムが第１０図ないし第１２図に
示されている。以下の説明においては、プログラムステ
ップを括弧内に示す。先ず始めに、第１０図に示された
主プログラムフローチャートを説明すれば、典型的に各
日の始めに一度、自動スキャナがオンにされるたびに、
システムは、既知の半径のスチール又はプラスチックボ
ールの標準ケラトグラフに対して校正される（ステップ
１０２）、この標準ケトラグラフのり＞１ｊ１１−１１
が自動スキャナシステム３０を用いて測定され、人間の
角膜のケラトグラフの分析に用いるためにシステムコン
ピュータ４ｏに記憶される。この校正手順は、以下で述
べる人間のケラトグラフの分析に用いる手順と本質的に
同じであるが、標準ボールは対称的であるから斜めの経
線に沿って測定を行なう必要がない。この標準校正手順
は、人間のケラトグラフの分析と同様であるから、ここ
では詳しく説明しない。その代りに、以下の説明を参照
されたい。

校正後、第４図及び第６図にも示されたように、患者の
眼のケラトグラフがターンテーブル３４上に配置される
。ケラトグラフ１０は、十字線４１及び４２にセンタリ
ングされ、ターンテーブルにクリップ（図示せず）で留
めることによってこのセンタリング位置に保持される。

コンピュータ及びインターフェイス（図示せず）は、タ
ーンテーブルのモータ（図示せず）を作動してターンテ
ーブルを回転し、ケラトグラフを主たる南−非軸に整列
させ（ステップ１０３）、次いで、主プログラムによっ
て走査サブルーチン（１０４；第１２図）が呼び出され
、走査設定、走査（デジタル化及び分析）、照合並びに
編集のルーチンが開始される。この点において、インタ
ーフェイスボード６０は、ケラトグラフ１０及びリング
１１−１１をモニタ３７に表示し、コンピュータ４０は
、十字線の垂直線４１及び水平線４２をケラトグラフ像
に重畳させる。次いで、コンソール制御ノブ３Ｂ）Ｉ−
３８Ｖを用いてコンピュータ走査フィールドが画成され
、垂直限界カーソル４３−４３及び水平限界カーソル４
４−４４が各々の垂直及び水平十字線に沿ってケラトグ
ラフ像の外側のリング１１′　（典型的に、第９番目の
リング）のすぐ外側にセットされる（ステップ１２１）
。限界カーソル４３及び４４のアドレスは、コンピュー
タカーソルメモリに書き込まれ、リング１１−１１を探
索するためのコンピュータフィールドが各水平及び垂直
経線に沿った限界カーソル内の距離に制限される。第６
図を参照されたい。

位置及びカーソル限界設定シーケンス（ステップ１２１
）の後、キーストローク「Ｓ」が入力され、次の走査モ
ード（ステップ１２２−１２４）が実行される。ここで
は、前記したように、インターフェイスポード６０が一
度に１走査線づつケラトグラフ像をデジタル化し、コン
ピュータ４０に記憶する（ステップ１２２）、次いで、
水平及び垂直データを分析し、水平及び垂直の十字線４
１及び４２に沿ったリングの交点を決定する。リング検
出アルゴリズムの重要な特徴は、ピーク検出テストにあ
る。リングは、水平走査線マトリクスに沿った輝度ピー
クとして現われる。これらのピークは、数学的なバイパ
スフィルタを用いた微分により正から負への傾斜の変化
を検出することによって検出できる。ここに示す実施例
では、次の式で表わされる有限インパルス応答（Ｆ　Ｉ
　Ｒ）非コーザル（ｎｏｎ−ｃａｕｓａｌ）のバイパス
フィルタが使用される。

コンピュータプログラムは、十字線の水平線に沿ったビ
デオ出力信号の各点についてこの判断を行ない、次いで
、左右の各象限において９つの最も大きいスパイクを決
定する。即ち、コンピュータは、十字線の水平経線及び
垂直経線の両方に沿った１８個のリング交点のおおよそ
の位置を決定する（ステップ１２３及び１２４）、次い
で、コンピュータ４０は、水平及び垂直のカーソル／リ
ングアドレスをメモリ６８．６９に書き込み、ビデオモ
ニタ３７に照合のため表示する（ステップ１２５）。

コンピュータ分析及びメモリ記憶が完了すると、コンピ
ュータシステム４０は、コンピュータがリング１１−１
１を検出したところの十字線の水平及び垂直経線に沿っ
た位置に、３６個の照合カーソルを自動的に表示する。

即ち、十字経線の各象限に沿って９個全部のリング１１
−１１が正確に検出されたと仮定すれば、１８個の垂直
照合カーソル４５−４５と、１８個の水平照合カーソル
４６−４６とがコンピュータにより十字線に代ってスク
リーン上に表示されてケラトグラフの像に重畳される。

これにより、第７図に示すようにカーソルがケラトグラ
フのリングと比較され、各リングが適切に検出及び分析
されたかどうかを決定することができる。

自動スキャナシステム３０の１つの重要な特徴は、欠落
／追加／変位リングを補正できることである。例えば、
第７図に示された照合表示モードの場合、その垂直象限
において、コンピュータは、最も外側の９番目のリング
の外側にリングカーソル４５Ｅによって指示された余計
なリングを検出すると共に、４５Ｍにリングカーソルが
存在しないことによって示されたように１つのリングが
欠落している。右側の象限では、カーソル位置４６Ｄで
示すように８番目のカーソルリングが変位している。典
型的に、このようなエラーは、フィルム又はその現像工
程、照明、或いは、まつげによってリングが覆われるこ
と、等々の欠陥から起こる。いずれにせよ、キーストロ
ーク（Ｅ）の入力によってコンピュータが編集モードに
入り（ステップ１２７）、このような検出エラーが補正
される。

第８図も参照すれば、編集モードにおいては、更に別の
編集カーソル４８−４８がスクリーンに表示され、コン
ソールの編集カーソル制御ノブ３９（第４図）を用いて
選択的に位置設定される。

編集カーソル４８を位置（第７図の４５Ｅ、４５Ｍ、４
６Ｄ）へ動かし、Ａ又はＤキーを押すことによって、こ
の位置においてカーソルが追加又は削除される。従って
、ｌｉ集カーソル及び適当なキーストロークを用いて、
位置４５Ｄの余計なカーソル及び位［４５Ｍの欠落カー
ソルが削除されると共に、位置４６Ｄにカーソルが再位
置設定（削除及び追加）される。Ｄキーストロークによ
り、不適当なカーソル／リング位置におけるピーク値が
ゼロにされ、一方、Ａキーストロークにより、１８個の
ピークの１つとして空位置を含ませるようにするに充分
な大きさの値がこの空位置に追加される。次いで、コン
ピュータは、補正されたリングアドレスをカーソルメモ
リ６８及び６９に書き込み直し、編集サブルーチンを完
了する（ステップ１２７）。

編集が終了すると、ｒＸＪ　キーストロークが入力され
、補正された照合カーソルパターンがモニタ３７に表示
されると共に、主プログラムに再び入る。コンピュータ
４０は、ターンテーブルを４５°回転して、斜めの経線
を測定するようにケラトグラフを位置設定する（ステッ
プ１ｏ５）。

この点において、走査サブルーチンが再び呼び呂され（
ステップ１０６）、主経線について上記した全測定手順
が斜めの経線について繰り返される。即ち、走査設定モ
ード中に１位置設定されたケラトグラフ像の十字線に沿
って限界カーソルが確立され、ケラトグラフがデジタル
化されて分析され（走査モード）、次いで、照合カーソ
ルがモニタ３７に表示され（照合モード）、そして、必
要に応じてリング情報が補正される（、１集モード）。

斜めの経線についての編集モードが終了した後、「Ｘ」
退出キーを入力すると、コンピュータは、斜めの経線に
対して３６個のカーソルをモニタ３７に表示する。リン
グ情報は、一単位で表示されるが（第１３図）、曲光度
で表示することもできる。測定値を永久的に記録すべき
場合には、「Ｐ」キーストロークの入力により、プリン
タ４９が作動され、ハードコピープリントが得られる（
ステップ１０８）。典型的に、プリンタは、エプソンＭ
Ｘ−８０のような一般的な小型の直立式ドツトマトリク
スコンピュータプリンタである。

キーストロークｒＰＪ　を入力した後、患者の名前、医
師の名前、更に別の光学測定値、等の種々の情報が永久
記録として入力される。プリントアウトが完了すると、
コンピュータモニタ３３は、システムが次のケラトグラ
フを分析する用意ができたことをオペレータに示すメツ
セージを表示する。

前記したように、自動スキャナシステムが最初にオンに
された時に人間のケラトグラフの測定手順の前に実行さ
れる校正手順は、ケラトグラフについての測定手順と同
様であるが、校正手順では斜めの測定を行なわない。と
いうのは、均一な球状ボールに対しては、斜めの測定が
主経線に沿った測定と同じだからである。従って、１組
の経線測定しか必要とされず、ターンテーブルは回転さ
れない。第１１図のフローチャートを参照して簡単な校
正サブルーチンを説明する。即ち、このサブルーチンに
入ると、ターンテーブル３４が主軸即ち経線にセットさ
れ（ステップ１１１）、次いで、走査サブルーチンが呼
び出され（ステップ１１２）、標準ケラトグラフについ
てのリング測定値がデジタル化され１分析され、記憶さ
れる。

更に、これにより得られた水平及び垂直リング／カーソ
ルデータを用いて、校正係数が計算される（ステップ１
１３）、この計算により、校正リングの位置に比例した
数値のアレイが形成される。これらの数値を用いて、患
者のケラトグラフ上のリングが校正基準に関係付けされ
、患者の眼の真の寸法が決定される。特に、第ｎ番目リ
ング１１に関連した患者の角膜の半径は、次の式で与え
られる。

ｄｎｄｃｎ但し、６口は、患者のケラトグラフ１０のリングパター
ンの中心と、第ｎ番目のケラトグラフリング１１と指定
の経線の交点との間の距離であり、ｄｃｎは、校正ボー
ルのケラトグラフ上の第ｎ番目のリングに対する対応距
離であり、そしてｒｃｎは、校正ボールの半径である５
ｒｃｎの値は、既知である。測定値ｄｃｎは、校正走査
のサブルーチン中に得られる（ステップ１２３及び１２
４）。校正係数は、ｒｃｎ／ｄｃｎからコンピュータに
よって計算される（ステップ１１３）。次いで、これに
より得られた校正係数は、コンピュータにより、ケラト
グラフ走査サブルーチン中に測定された値ｄｎと共に使
用され（ステップ１２３及び１２４）、（ｒｃｎ　ｄｎ
）　／　ｄｅｎとしてｒｎが計算され、これにより得ら
れたリングの値が前記したようにＩで表示されるか（第
１３図）、或いは１曲光度で表示される。

第１０図のフローチャートによって示される全ソフトウ
ェアプログラムを要約すれば、最初に、コンピュータは
、必要に応じて校正サブルーチンを呼び出しくステップ
１０１）、次いで、校正後、ターンテーブルを主軸にセ
ットしくステップ１゜３）、そしてケラトグラフをデジ
タル化及び分析するための走査サブルーチンを呼び出す
（ステップ１０４）、第１２図を説明すれば、走査サブ
ルーチンは、ケラトグラフ分析手順に含まれた重要なル
ーチンであり、カーソル限界情報をセットしくステップ
１２１）、インターフェイス６ｏがらデジタル化された
水平及び垂直ビデオデータを収集して記憶しくステップ
１２２）、水平データを分析しくステップ１２３）、垂
直データを分析しくステップ１２４）、検出されたリン
グ位置に対応するカーソルアドレスを記憶し、照合カー
ソル情報をスクリーン、第８図、に表示しくステップ１
２５）そして必要に応じて第８図に示すようにカーソル
／リング情報を編集する（ステップ１２６）。編集が必
要な場合、即ち、カーソル及びこれに関連したリング情
報を追加したり削除したりすることが必要な場合には、
主プログラムに復帰する前に分析及び照合段階が繰り返
される。主軸に対する走査サブルーチンを終了すると、
コンピュータは、ターンテーブルを斜めの軸へと４５″
回転しくステップ１０５）、走査ルーチン（第１２図）
へ再び入り（ステップ１０６）、この時には斜めの軸に
対して前記のデジタル化、分析及び編集を実行し、再び
主プログラムへ復帰する。次いで、測定結果がプリント
される（ステップ１０８）。

第５図に示すように、例えば、レイノルズ（Ｒｅｙｎｏ
ｌｄｓ）氏の米国特許第３３６，９２０号に開示された
形式の操作顕微鏡システム５ｏが自動スキャナシステム
に追加される。このシステムは。

例えば、操作中に、患者の角膜及びこれに重畳されたプ
ラシドリングパターンを実時間分析する。

操作顕微鏡の使用は、以下の点を除けば上記のケラトグ
ラフ分析と同様である。リング像は、一度に１つの経線
について得られるだけであるから、一度に１つの経線し
か分析されない。像をセンタリングするのに用いる十字
線自体が移動されるのであって、患者に対してカメラを
移動する必要はない（自動スキャナの場合のように写真
を移動しない）。主たる経線のみが分析される（斜めの
経線は分析されない）。分析結果は直ちにプリントアウ
トされず、リング／カーソルがスクリーン上に残され、
外科医が参考とするようにいつでも患者の眼の像に重畳
することができる。患者の角膜の元の曲率を変えること
が所望される場合には、所望の球状曲線に対するリング
パターンを形成するように手動入力をコンピュータに与
えることも可能である。操作顕微鏡及び自動スキャナは
、どちらも、既知の直径の標準スチールボール又はプラ
スチックボール（或いは、自動スキャナの場合にはスチ
ールボールのケラトグラフ）を用いることによって校正
される。

発明の効果以上、ケラトグラフを迅速に正確に測定する自動システ
ムを説明した。このシステムは、凍結フレーム像ではな
くて完全にデジタル化された実時間ビデオ像を用いると
共に、リング検出の補正を照合及び開始する像カーソル
によって像を編集することを特徴とする。このシステム
を実時間監視システムとして使用する（例えば、操作顕
微鏡を用いて角膜及び眼に対する外科手術の変化を監視
する）場合には、カーソルが基準点として働く。

独得のインターフェイス設計により、従来のシステムで
予想される３６０，０００バイトではなくて、２０４８
バイトのメモリだけで動作を行なうことができる。シス
テムコンピュータソフトウェアは、迅速で効率的なリン
グ検出アルゴリズム、及び編集機能を発揮すると共に、
安価なハードウェアで像ノイズ除去性の優れた実時間像
平均化機能を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、角膜スコープを用いて得た角膜のケラトグラ
フを示す図、第２図は、ＮＴＳＣ標準ＴＶピクセルマトリクスを示す
図、第３図は、角膜スコープブラシドディスクとケラトグラ
フリングとの関係を示す図であって、当該リングの直径
の測定から角膜半径の大きさを与える関係を概略的に示
す図、第４図は、本発明のケラトグラフ自動スキャナシステム
を実施するコンソールの斜視図、第５図は、ケラトグラ
フ自動スキャナシステムの主たる部品を示すブロック図
、第６図ないし第８図は、走査設定、照合及び編集の作゛
動モード中にケラトグラフ自動スキャナシステムに現わ
れる監視像を示す図、第９図は、第５図に示したコンピュータインターフェイ
スポードの詳細な機能ブロック図、第１０図、第１１図
及び第１２図は、主コンピユータプログラム、並びに校
正及び走査サブルーチンを各々示すフローチャート、そ
して第１３図は、コンピュータモニタに表示されるケラ
トグラフ位置データを示す図である。１０・・・ケラトグラフ　　　１１・・・リング１２・
・・写真撮影された眼　１３・・・角膜１４・・・角膜
スコープのスクリーン１５・・・角膜の曲率３０・・・ケラトグラフ自動スキャナシステムの一体的
な構成体３１・・・コンソール又はキャビネット３２・・・標準
キーボード３３・・・コンピュータビデオモニタ３４・・・ターンテーブル　３５・・・プリンタ３６・
・・ＴＶカメラ　　　３７・・・像モニタ３８Ｈ１３８
Ｖ、３９・・・制御ノブ４０・・・コンピュータシステム４１．４２・・・十字線６０・・・インターフェイスポード４３．４４．４５．４６．４８・・・カーソル、を貴　
　　　　　第１２図莞１３図Ｏｏｃ丁Ｏ尺：Ｌ手続補正書（方式）％式％１、事件の表示　　　昭和６０年特許願第１４０１１１
号２、発明の名称　　　ケラトグラフ自動スキャナシス
テム３、補正をする者事件との関係　　出願人名　称　　　ケラ　コーポレーション４、代理人５、補正命令の日付　　昭和６０年９月２４日６、補正
の対象　　　　願書　代理権を証明する書面全図面

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重畳する輪郭線を含む物体の像を分析するシステ
ムにおいて、線走査によって像を表わす電子信号を発生
するビデオ手段と、一度に１走査線づつビデオ信号をデ
ジタル化する手段と、このデジタル化されたビデオ信号
に応答して、デジタル化された走査線データの形態で像
を記憶すると共に、選択された基準線に沿った輪郭線の
交点アドレス位置を検出及び記憶するようにされたコン
ピュータ手段と、上記像及び交点位置を表示するように
上記ビデオ手段及び記憶されたアドレスによって制御さ
れるモニタとを具備したことを特徴とするシステム。
（２）上記コンピュータ手段は、選択された基準線に沿
ったデジタル化されたビデオ信号の最も大きいピーク値
に基づいて交点アドレスを検出し、そして大きな値又は
小さな値を選択的に書き込むことによって交点アドレス
を補正するように構成された特許請求の範囲第（１）項
に記載のシステム。
（３）モニタ像上に補正カーソルを選択的に位置設定し
て交点補正のアドレスを発生するように上記コンピュー
タ手段にインターフェイスする調整可能な補正制御手段
を更に具備した特許請求の範囲第（２）項に記載のシス
テム。
（４）モニタ像上に補正カーソルを選択的に位置設定し
て交点補正のアドレスを発生するようにコンピュータゲ
ームパドルインターフェイス回路にインターフェイスす
る調整可能な補正制御手段を更に具備した特許請求の範
囲第（２）項に記載のシステム。
（５）上記コンピュータに応答して交点位置を印字する
プリンタを更に具備した特許請求の範囲第（１）項に記
載のシステム。
（６）上記ビデオ手段は、顕微鏡と、この顕微鏡からの
光学像を受け取るビデオカメラとを備えた特許請求の範
囲第（１）項に記載のシステム。
（７）重畳する輪郭線を含む物体の像を分析するシステ
ムにおいて、像を表わす電子信号を発生するビデオ手段
と、ビデオ信号をデジタル化する手段と、このデジタル
化されたビデオ信号に応答し、選択された基準線に沿っ
た上記デジタル化されたビデオ信号の最も大きいピーク
値に基づいて選択された基準線に沿った輪郭線の交点ア
ドレス位置を検出及び記憶するコンピュータ手段と、上
記像及び交点位置を表示するように上記ビデオ手段及び
記憶されたアドレスによって制御されるモニタとを具備
し、上記コンピュータ手段は、大きな値又は小さな値を
選択的に書き込むことによって交点アドレスを補正する
ことを特徴とするシステム。
（８）モニタ上に補正カーソルを選択的に位置設定して
交点位置のアドレスを発生するように上記コンピュータ
手段にインターフェイスする調整可能な補正制御手段を
更に具備した特許請求の範囲第（７）項に記載のシステ
ム。
（９）モニタ像上に補正カーソルを選択的に位置設定し
て交点補正のアドレスを発生するようにコンピュータ手
段のゲームパドルインターフェイス回路にインターフェ
イスする調整可能な補正制御手段を更に具備した特許請
求の範囲第（７）項に記載のシステム。
（１０）上記コンピュータに応答して交点位置を印字す
るプリンタを更に具備した特許請求の範囲第（７）項に
記載のシステム。
（１１）上記ビデオ手段は、線走査に用いられるビデオ
カメラであり、上記デジタル化手段は、一度に１走査線
づつデジタル化を行なって、デジタル化された走査線デ
ータをコンピュータメモリに転送するように構成される
特許請求の範囲第（７）項に記載のシステム。
（１２）上記ビデオ手段は、線走査を行なうビデオカメ
ラと、輪郭リングが重畳された像をビデオカメラに転送
する顕微鏡とを具備し、上記デジタル化手段は、一度に
１走査線づつデジタル化を行なって、デジタル化された
走査線データをコンピュータメモリに転送するように構
成される特許請求の範囲第（７）項に記載のシステム。
（１３）重畳する輪郭線を含む物体の像を分析するシス
テムにおいて、線走査によって像を表わす電子信号を発
生するビデオカメラと、一度に１走査線づつビデオ信号
をデジタル化する手段と、このデジタル化されたビデオ
信号に応答して、デジタル化された走査線データの形態
で像を記憶すると共に、選択された基準線に沿ったデジ
タル化されたビデオ信号の最も大きいピーク値に基づい
て、選択された基準線に沿った輪郭線の交点アドレスを
検出及び記憶するようにされたコンピュータ手段と、上
記像位置を表示するように上記ビデオ手段及び記憶され
たアドレスによって制御されるモニタと、モニタ像上に
補正カーソルを選択的に位置設定して交点補正のアドレ
スを発生するように上記コンピュータ手段にインターフ
ェイスする調整可能な補正制御手段と、インターフェイ
ス回路とを具備し、このインターフェイス回路は、信号
デジタル化手段と、デジタル化された走査線データをコ
ンピュータメモリに転送するバッファ記憶手段と、選択
された基準線に沿った輪郭線の交点アドレスを記憶する
と共に補正された交点アドレスを記憶する交点アドレス
記憶手段と、ビデオ信号及び交点アドレスを選択的に受
け取りこれに応答してアドレス位置をモニタ像上に重畳
する論理回路と、ビデオ像に本来あるフィールド信号並
びに水平及び垂直同期信号に応答して、上記デジタル化
された走査線データの上記コンピュータ手段への転送と
、交点アドレスデータの上記交点アドレス記憶手段への
転送とを制御するマルチプレクス回路とを備えているこ
とを特徴とするシステム。
（１４）上記コンピュータに応答して交点位置を印字す
るプリンタを更に具備した特許請求の範囲第（１３）項
に記載のシステム。
（１５）上記ビデオ手段は、顕微鏡を更に備え、上記ビ
デオカメラは、この顕微鏡からの光学像を受け取る特許
請求の範囲第（１３）項に記載のシステム。
（１６）上記ビデオ手段は、輪郭リングが重畳されてい
てビデオカメラに像を転送するようにされた顕微鏡を更
に備えた特許請求の範囲第（１３）項に記載のシステム
。
（１７）角膜面の形状を測定する方法において、走査線
と、これに重畳されるプラシドリング又はミーアのよう
な基準曲線とのマトリクスで構成された角膜ビデオ像を
形成し、一度に１走査線づつ像マトリクスをデジタル化
して、少なくとも１つの選択された軸に沿った基準曲線
の交点位置を決定し、ビデオ像に基準線位置を表示する
ことによって検出された基準線位置の精度をチェックし
、そして像上の正しい基準線位置に表示カーソルを選択
的に位置設定して、検出された基準線位置の補正移動を
制御することを特徴とする方法。
（１８）上記角膜ビデオ像は、ケラトグラフである特許
請求の範囲第（１７）項に記載の方法。
（１９）角膜像は、角膜から基準曲線を光学的に反射す
ることによって形成された実時間像である特許請求の範
囲第（１７）項に記載の方法。