JPS6185920A

JPS6185920A - 角膜形状測定装置

Info

Publication number: JPS6185920A
Application number: JP59207539A
Authority: JP
Inventors: 昭宏林; 桧野　利哉
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 1984-10-03
Filing date: 1984-10-03
Publication date: 1986-05-01
Also published as: JPH0119896B2

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】イ９発明の目的イー１．産業上の利用分野本発明は、眼科用測定装置の中で、人の角膜形状及びコ
ンタクトレンズの曲率半径を測定するオフサルモメータ
ーに関するものである。

イー２．従来技術人の角膜形状を測定する主な目的としては、次の２つが
ある。

第１に、角膜乱視度数及び角膜乱視軸の測定である。　
人眼における乱視発生の要因のうち約８０％は、角膜乱
視によるものであり、角膜乱視を他覚的に測定すること
により、自覚的屈折検眼の参考値とすることができる。

第２に、コンタクトレンズ処方におけるベースカーブ選
定のための角膜曲率半径の測定である。

近年特にコンタクトレンズ処方の数が増大し、簡便に正
確な結果が得られる装置が望まれている。

従来のオフサルモメーターでは、リング状の視標などを
角膜上に投影し、角膜上にできた視標の１象を観察光学
系で観察し、観察光学系光路内に配置したプリズム等を
移動又は回転し、その移動■、又は回転量から角膜曲率
半径を求めていた。　角膜乱視がある場合には、装置全
体を乱視軸の方向と一致するよう回転させる必要があり
、測定方法が複雑で時間がかかり角膜の動きにより、正
確な測定ができないなど、数々の問題があった。　この
ため、手動操作によるこの従来の方法にかわり、自動的
に角膜形状を測定する装置として、例えば、特開昭５８
−７３３３号公報、特開昭５８−７５５３２号公報が開
示されている。　前者は、６ケ所又は円環形状の光源、
６ケの開口、３ケの一次元位置検出素子より構成され、
３経線の像位置検出を行なう方法であるが、開口による
光ｆｆ１Ｊｌｆｉ失が太き（、ストロボ等の大光量の光
源を必要とし、又高価な検出素子が多数必要なため、装
置の大型化、保守管理、製造コストなどの上で問題があ
る。

後者は、円形を成す光源又は円形開口マスク板を通過し
た光がさらにピンホールを通過した後、角膜に投影され
るため、光量ｔｉ失がきわめて大きく、光源部の構成が
複雑で、装置の大型化、保守管理、製造コストなどの点
で前者以上に問題がある。

イー３．　本発明が解決しようとする問題点したがって
本発明は、上述の従来のオフテルモメーターの欠点を解
決し、きわめて簡便な構成にて、角膜やコンタクトレン
ズの曲率半径を精度良く自動測定できる装置を提供する
ことにある。

口９発明の構成ロー１９問題点を解決するための手段上記目的を達するために本発明は、角膜上に少なくとも
３つの点光源像を投影する投影手段を有し前記点光源像
の位置を検出する検出光学系において光路を２分割し、
１つの光路においては、各々の点光源像の一方向の座標
を一次元位置検出素子にて検出し、他の１つの光路にお
いては、前記方向と直交する方向の座標を一次元位置検
出素子にて検出することを特徴とするもので他の発明は
１つの光路においては、一次元位置検出素子上における
像が９０°回転するような光学部材を配置し１つの一次
元位置検出素子にて、直交する２つの座標を検出するこ
とを特徴とするものである。

ロー２０作　用本発明によれば、角膜上に投影された少なくとも３つの
点光源像の位置の（ｘ）、　　（ｙ）座標を、２つ又は
１つの一次元位置検出素子で瞬時に測定することが可能
で、被検眼角膜と測定光軸とのアライメントずれがあっ
ても正しい結果が得られる。

ロー３．実施例以下図面に示した測定原理及び実施例に基づき、本発明
を説明する。

第７図は、本発明の測定原理を説明する平面図であり、
角膜上にできた角膜反射像を表わしているものとする。

　図示なき同心円を角膜上に投影した際、角膜が球面の
場合は、半径ａの円（１１ができ、角膜がトーリック面
の場合は長径ｂ１、短径ｂ２の楕円（２）ができる。　
ここで、円（」）上の点（Ａ）（Ｂ）が楕円（２）上の
（Ａ）、（Ｂ）に対応しているものとする。　さらに、
楕円（２）は原点０を中心にＸ軸より（θ）だけ傾いて
いるとするし、（Ａ）から（Ａ′）への変化量の（ｘｙ
）成分をそれぞれ（ΔＡＸ）、（ΔＡ！／）（Ｂ）から
（Ｂ）への変化歪の（ｘｙ）成分をそれぞれ（ΔＢｘ　
）　。

（ΔＢｙ）とすると以下の関係が成立する。

ΔＡｘ　＝　ｂｌ　ｃｏｓ′Ｌθ＋ｂ２ｓｉｎ２θ−ａ
・−−＋１１ΔＡｙ　＝　（ｂｌ　−ｂ２　）　ｓｉｎ
　θｃｏｓ　θ−−・（２１ΔＢｘ　＝　（ｂｌ　−ｂ
２　）　ｓｉｎ　θｃｏｓ　θ・・−！３）ΔＢｙ　＝
　ｂｌ　ｓｉｎ”／？　＋　ｂ２ｃｏｓ”θ−ａ・−・
＋４１これより、ｂｌ、ｂ２．　　θは次の式で表わす
ことができる。

ｂｌ−２・・・（５）ｂ２−八ＢＹ　＋ΔＡｘ　＋２ａ−ｂｌ　　　　　・・
１６１さらに（Ａ）と対称な点（Ｃ）の位置を検出し、
（Ａ）と（Ｃ）の２点間の中心を求めることにより原点
０の位置を求める。

以」二、基準円（１）上の点（Ａ）、　　（Ｂ）、　　
（Ｃ）の各（ｘ）（ｙ）座標をあらかしめ記１．αさせ
るとともに、形状が未知の角膜によりできる点（Ａ）。

（Ｂ）、（Ｃ’）の各（ｘ）（ｙ）座標を検出すること
により、角膜形状の測定が可能となる。

次に楕円形状と角膜トーリンク面形状との関係について
、第８図により説明する。

光軸Ｏに対しαの角度をもって、コリメートされた点光
源（３）を角膜上に投影する。　この時できる像（３）
の光軸０からの距離をｂｌとすると、この断面における
角膜曲率半径Ｒｂは次式により表わすことができる。

同様に光軸Ｏからの距離ｂ２の像ができるときの角膜曲
率半径Ｒｂ２は次式により表わすことがで（８］、　（
９１式に（５１，（６１式を代入することにより、長辺
のＲ１短辺のＲを求めることができる。

第１図は以上の測定原理による実施例である。

発光ダイオード等の点光源（３ａ）　、　　（３ｂ）よ
り出射した光はコリメーティングレンズ（４ａ）、（４
ｂ）により平行光束となり被検眼角膜（５）に（α）の
角度をもって投影され、点光源像（３ａ）　、　　（３
ｂ’）ができる。

同様に点光源（３ａ）を光軸Ｏに対し９ｃ゛回転させた
位置にある図示なき点光源（３ｃ）より出射した光は図
示なきコリメーティングレンズ（４ｃ）により平行光束
となり、被検眼角膜（５）に（α）の角度をもって投影
され、図示なき点光源像（３ｃ）ができる。

結像レンズ（６）は、一次元位置検出素子（７ａ）、（
７ｂ）の検出面と点光源像（３ａ）　、　　（３ｂ）　
、　　（３ｃ）が共役となる位置に配置され、その像側
焦点位置にテレセントリック絞り（８）が配置され、光
路はビームスプリッタ−（９）で２分割されている。　
さらに、テレセンドリンク絞り（８）と一次元位置検出
素子（７ａ）　、　　（７ｂ）の間に、軸が一次元位置
検出素子の検出方向と一致するように凸円筒レンズ（１
０ａ）、（１０ｂ）が配置されている。　凸円筒レンズ
（１０ａ　）　、　　（１０ｂ　）の焦点距離は、円筒
軸方向断面では無限大で、円筒軸方向と直交する方向の
断面では、テレセンドリンク絞り（８）と、一次元位置
検出素子（７ａ）　、　　（７ｂ）とがおよそ共役とな
る焦点距離であることを特徴とする。　さらに、一次元
位置検出素子（７ａ）と（７ｂ）は相対的に直交の関係
にある。

第２図は、一次元位置検出素子（７ａ）　、　　（７ｂ
）を円筒レンズ（１０ａ　）　、　　（１０ｂ　）側よ
り見た図である。　円筒レンズ（１０ａ　）、　（１０
ｈ　）が無いと仮定した時の点光源像は、（３ａ）　、
　　（３ｂ）　、　　（３ｃ）であり、円筒レンズ（ｌ
ｏａ　）　、　　（ＩＯｈ　）が入るごとにより、各点
光源像（３ａ′）、　　（３ｂ”）　、　　（３ｃ’５
を形成する光束は、その主光線がテレセンドリンク絞り
（８）を通過することから、円筒レンズ（１０ａ）　。

（１０ｂ　）のプリズム作用により、一次元位置検出素
子、（７ａ）　、　　（７ｂ）の素子上にのる＠、　（
３ａ）　。

（３ｂ）　、　　（３ｃ）となる。　　さらに、（３ａ
）　、　　（３ｂ）、（３ｃ）は、円筒レンズ（１０ａ
　）　、　　（１０ｂ　）により、一次元位置検出素子
の検出方向と直角な方向に伸びた線像となることから、
各部材の位置合せは、正確である必要がなく、調整を行
なう上で有用である。　一次元位置検出素子（７ａ）を
走査し、（７ａ）上の線像（３ａ）　、　　（３ｂ）　
、　　（３ｃ）の間隔を測定することにより、角膜上に
できた点光源像（３ａ）　、　　（３ｂ）　、　　（３
ｃ）の各（ｘ）座標が求められ、同様に、一次元位置検
出素子（７ｂ）を走査することにより、各（ｙ）座標が
求められる。

第３図は、本発明の第２の実施例であり、前述の第１の
実施例の検出光学系を構成する別の実施例であり、投影
光学系及び結像レンズは省略しである。　テレセンドリ
ンク絞り（８）を通過した光はビームスプリッタ−（９
）で光路（ｘ）、（ｙ）に２分割され円筒レンズ（ＬＯ
ａ’）　、　　（１ｏｂ　）を通過した後、偏向プリズ
ム（ｌｌａ　＞　、　　（ｌｌｂ　）　、　　（ｌｌｃ
）を通過し、一次元位置検出素子（７ａ）　、　　（７
ｂ）に結像する。　ここに使用する円筒レンズ（１０ａ
’）、　　（１０ｂ’）は、一次元位置検出素子（７ａ
）、（７ｂ）に結像する点光源像を検出方向に対し直角
の方向に光が延びた綿状の像にすることが目的であり、
円筒軸方向断面の焦点１Φ薗１は無限大で、これと直交
する方向の焦点距離は任意である。　偏向プリズム（ｌ
ｌａ　）　、　　（ｌｌｂ　）　、　　（ｌｌｃ　）が
焦り）と仮定すると、角膜上にできる点光源像（３ａ）
、（３ｂ）　、　　（３ｃ）の一次元位置検出素子（７
ａ）　、　　（７ｂ）側にできる線状の像は第４図の（
３ａ）　、　　（３ｂ）　。

（３ｃ）の位置となる。

偏向プリズム（ｌｌａ　）は、光路（ｘ）上の線状の像
（３ｃ）の光束上に配置され、偏向プリズム（１１ｂ）
は、光路（ｙ）上の線状の像（３ａ）の光束上に配置さ
れ、偏向プリズム（ｌｌｃ　）は、光路（ｙ）上の線状
の像（３ｂ）の光束上に配置されており、標準的な曲率
半径の角膜を、７ライメントを正確に行ない測定した際
に、それぞれの光（３ａ）、（３ｂＳ　、　　（３ｃ’
）の中心が一次元位置検出素子の検出面上の（３ａ）　
、　　（３ｂ）　、　　（３ｃ）の位置にくるような偏
向角度を持って配置されている。

角膜の曲率が変化した際又は、アライメントが正確に行
なわれず、角膜中心と測定光軸０とが一致していない際
には、線状の像（３ａ’）　、　　（３ｂ’３　、　　
（３ｃ）　、　　（３ａ）　、　　（３ｂ）　、　　（
３ｃ）の中心は一次元位置検出素子（７ａ）　、　　（
７ｂ）の検出面上からズレを生ずるが、検出面上からは
ずれない十分な長さの線状の像のため測定が可能である
。

偏向プリズム（１１ｂ）は、線状の像（３ａ）を一次元
位置検出素子（７ｂ）上に乗せるとともに、（３ｂ／／
）とかさならないよう一次元位置検出素子（７ｂ）の検
出方向にも偏向させる。　これにより、光源像（３ａ）
　、　　（３ｂ）　、　　（３ｃ）は同時点灯を行なっ
ても、それぞれを判別することが可能であり、一次元位
置検出・素子（７ａ）、　　（７ｂ）は同時に一度の走
査でそれぞれの像の（ｘ）（ｙ）座標の位置を検出する
ことが可能である。　これにより測定が瞬時に完了する
ことから、人眼の固視微動などの動きに対する誤差の影
響をとりのぞくことができ、正確な測定が可能となる。

第５図は、前述の第１の実施例の検出光学系を構成する
別の実施例であり、投影光学系及び結像レンズは省略し
である。　第６図は、一次元位置検出素子（７）を正面
から見た図である。

テレセンドリンク絞り（８）を通過した光は、ビームス
プリンター（９）で光路（ｘ）（ｙ）に２分割され、さ
らに光路（ｘ）はプリズム反射面（１１）により、光路
（ｙ）と平行に射出される。　光路（ｙ）上に、９０°
回転用光学部材して（実際には紙面にＸｊし４５°傾斜
している）を配置し、光路（ｙ）を９０°回転させてい
る。

円筒レンズＱ［Ｉｌは、焦点距離が円筒軸方向断面では
無限大で、円筒軸方向と直交する方向の断面では、テレ
センドリンク絞り（８）と、一次元位置検出素子（７）
とがおよそ共役となる焦点距離を有する。　したがって
、前記第１の実施例で説明したごとく、一次元位置検出
素子（７）上に、図示なき点光源像（３ａ）　、　　（
３ｂ）　、　　（３ｃ）からの光が集まり、線状の像（
３ａ）　、　　（３ｂ）　、　　（３ｃ）を形成する偏
向プリズム（１１）は、光路（ｙ）上の（３ａ）が結像
する光束上に配置され、光を一次元位置検出素子（７）
の検出方向に偏向させることにより、（３Ｇ′）とかさ
な（、Ｔｈ’）　、　　（３ｃ’ｌが同時点灯した際、
それぞれの位置を判別できることを目的に配置されてい
る。

この実施例では、円筒レンズ、一次元位置検出素子、偏
向プリズムは、それぞれ１つで装置の構成が可能であり
、きわめて簡単な構成で、しかも瞬時の測定が可能であ
る。

ハ１発明の詳細な説明したように、本発明によれば、角膜上に投影され
た少なくとも３つの点光源像の位置の（ｘ）、　　（ｙ
）座標を、２つ又は１つの一次元位置検出素子で瞬時に
測定することが可能で、被検眼角膜と測定光軸とのアラ
イメントずれがあっても正しい結果が得られ、製造コス
ト、保守管理のうえで有利で小型な装置の作成が可能と
なった。

なお本発明において、投影手段は、発光ダイオード等の
点光源にかぎらず、穴アキマスクをランプ等で照明した
ものであっても良く、投影光源の数は、３点にかぎらず
４点等、より多くの数であってもよいことは言うまでも
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例を示す断面図、第２図
は、第１の実施例の一次元位置検出素子の正面図、第３
図は、本発明の第２の実施例を示す部分断面図、第４図
は、第２の実施例の一次元位置検出素子の正面図、第５
図は、本発明の第３の実施例を示す部分断面図、第６図
は、第３の実施例の一次元位置検出素子の正面図、第７
図は、本発明の測定原理を示す角膜上にできた像の正面
図、第８図は、測定原理を説明する断面図である。（３ａ）　、　　（３ｂ）　　・・・点光源（４ａ）　
、　　（４ｂ）　　・・・コリメーティングレンズ（６
）・・・結像レンズ（８）・・・テレセンドリンク絞り（９）・・・ビームスプリンター（１０ａ　）　、　　（１０ｂ　）　　・・・円筒レン
ズ（７ａ）、　　（７ｂ）　　・・・・・一次元位置検
出素子（ｌｌａ　）　、　　（Ｉｌｂ　）　、　　（ｌ
ｌｃ　）　　・・・偏向プリズム（１２）・・９０°回
転用光学部材手続禎正書（方式）昭和６０年゛２月２５　ｓ昭和５９年特許願第２０７５３９号２、発明の名称３、補正をする者事件との関係　　特許出願人４、代理人５、手続補正指令書の日付　　　　昭和６０年１月９日
６、補正による増加する発明の数７、補正の対象　　図　　面８、補正の内容　　１墨で描いた全図（第１図〜第８図
）を別紙の通り補充する。（内容ｃｒなし）　　　　　　　　　　　　　　　　　ギゝ＼手　
続　補　正　書　（自発）昭和６昨　２月２５日昭和５９年１５許廓第’２０７５３９号２、発明の名称３、補正をする者事件との関係　　特許出願人４、代理人　■４６１５、拒絶理由通知書の日付６、補正による増加する発明数７、７ｉｉ正の対象　　　明＄ＩＯ書の発明の詳♀ＩＩ
Ｉな説明の（閤■、明細書中、第１４頁第８行目に「光
学部材して」とあるを「光学部材（１２）　Ｊと補正す
る。２、同しく、第１４頁第１８行目乃至第１９行目に「形
成する偏向プリズム」とあるをｒ形成する。偏向プリズムｊと補正する。以上

Claims

【特許請求の範囲】１、角膜上に少なくとも３つの点光源像を投影する投影
手段を有し前記点光源像の位置を検出する検出光学系に
おいて光路を２分割し、１つの光路においては、各々の
点光源像の一方向の座標を一次元位置検出素子にて検出
し、他の１つの光路においては、前記方向と直交する方
向の座標を一次元位置検出素子にて検出することを特徴
とする角膜形状測定装置。２、前記検出光学系において、角膜上の点光源像と一次
元位置検出素子とが共役な位置関係となるような焦点距
離を有する結像レンズを配置し、結像レンズの焦点位置
に絞りを配置し、絞りと前記一次元位置検出素子とが、
一経線方向断面において共役な位置関係となるような焦
点距離を有する円筒レンズを配置することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の角膜形状測定装置。３、前記検出光学系において、角膜上の点光源像と一次
元位置検出素子とが共役な位置関係となるような焦点距
離を有する結像レンズを配置し、角膜上の各点光源像の
各々の像が一次元位置検出素子上に結像するように、結
像レンズと一次元位置検出素子の間にプリズムを配置し
、さらに、一次元位置検出素子上にできる角膜上の各点
光源像の各々の像が一次元位置検出素子の検出方向に対
し、直交する方向に光が延びた線状の像となるよう結像
レンズと、一次元位置検出素子の間に円筒レンズを配置
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
記載の角膜形状測定装置。４、角膜上に少なくとも３つの点光源像を投影する投影
手段を有し前記点光源像の位置を検出する検出光学系に
おいて、光路を２分割し、１つの光路においては、一次
元位置検出素子上における像が９０°回転するような光
学部材を配置し１つの一次元位置検出素子にて、直交す
る２つの座標を検出することを特徴とする角膜形状測定
装置。