(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検眼の角膜に向けて複数のリングパターンを投影し、リングパターン像を形成するリングパターン像形成手段と、該リングパターン像形成手段の中央開口部を通してリングパターン像を検出するリングパターン像撮影光学系と、を有する眼科装置において、前記リングパターン像撮影光学系の光軸と途中で同軸にされた屈折力測定用指標投影光学系により屈折力測定用の指標を被検眼の眼底に投影し、リングパターン像撮影光学系の光軸から途中で分岐された光学系の指標の像を検出する屈折力測定光学系と、前記屈折力測定用指標投影光学系と途中で同軸される光学系であり、前記リングパターンのうち最小リング内の角膜中心領域の形状を測定する角膜中心形状測定用指標であるリングパターンを前記リングパターン像形成手段の中央開口部を通して被検眼に向けて投影する角膜中心形状測定用指標投影手段と、を備えることを特徴とする眼科装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被検眼の角膜曲率分布や屈折力を測定する眼科装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
術眼の角膜表面を放射状に切開したり、角膜表面を切除したりして、角膜曲率を人為的に変化させることによって、近視や乱視等の屈折異常を矯正する屈折矯正手術が知られている。この屈折矯正手術を行うには、術眼の角膜形状の詳細なデ−タと、術眼の眼屈折力値とを知る必要がある。
角膜形状を詳細に知ることができる装置としては、角膜の広い範囲にわたる曲率の分布を測定し、その分布をTopographyとして視覚化するConea Topographyの装置が知られている。この装置は、被検眼に投影されたプラチドリングの角膜反射像をＣＣＤカメラ等によって撮影し、画像処理を施してプラチドリング像を検出する。所定箇所のプラチドリング像の位置情報に演算処理を施すことによって、被検眼のほぼ角膜全領域の曲率分布を求め、モニタにその図形表示を行う。図形表示においては、その分布が理解しやすいように色別表示をする装置も知られている。
また、被検眼の眼屈折力値を知る手段としては、いわゆるオ−トレフといわれる自動眼屈折力測定装置が知られている。その装置は、被検眼眼底に測定用視標を投影し、検出された投影像の位置に基づいて球面度数、乱視度数、乱視軸が検出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来においては、屈折矯正手術を行うに際しては、Conea Topographyの装置と自動眼屈折力測定装置の２種類の装置を準備する必要があった。
しかし、２種類の装置を準備することは、設備投資が増大するばかりでなく設置スペースをとられるという欠点があった。また、検査に際して装置間の移動が必要である等煩雑である外、２種の装置のデータ整理に手間が掛かり、検査効率が悪いという欠点があった。
【０００４】
本発明は、上記のような欠点に鑑み案出されたものであり、簡単に角膜の曲率分布と眼屈折力の測定を行うことができる眼科装置を提供することを技術課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の眼科装置は以下の構成を有することを特徴とする。
（１）  被検眼の角膜に向けて複数のリングパターンを投影し、リングパターン像を形成するリングパターン像形成手段と、該リングパターン像形成手段の中央開口部を通してリングパターン像を検出するリングパターン像撮影光学系と、を有する眼科装置において、前記リングパターン像撮影光学系の光軸と途中で同軸にされた屈折力測定用指標投影光学系により屈折力測定用の指標を被検眼の眼底に投影し、リングパターン像撮影光学系の光軸から途中で分岐された光学系の指標の像を検出する屈折力測定光学系と、前記屈折力測定用指標投影光学系と途中で同軸される光学系であり、前記リングパターンのうち最小リング内の角膜中心領域の形状を測定する角膜中心形状測定用指標であるリングパターンを前記リングパターン像形成手段の中央開口部を通して被検眼に向けて投影する角膜中心形状測定用指標投影手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
【参考例１】
以下、本発明の参考例を図面に基づいて説明する。
［光学系配置］
図１および図２は装置の光学系を説明するものであり、図１は装置の光学系配置の概略図である。曲率測定用指標投影系、曲率測定用指標検出系、屈折力測定用指標投影系、屈折力測定用指標検出系、固視光学系、およびアライメント・表示系に分けて説明する。
（曲率測定用指標投影系）
１は円錐面の形状のプラチド板であり、中央部に開口を持っている。プラチド板１には、図２に示すように、所定の幅のリングパターン透光部１ａとリングパターン遮光部１ｂが、光軸を中心として同心円上に複数形成されている。リングパターン透光部１ａの背後には、ＬＥＤ等の照明光源２が多数配置され、リングパターン透光部１ａをほぼ均一に照明する。照明光源２により照明されたリングパターンは被検眼Ｅの角膜に投影されるが、プラチド板１の前面は可視光カットの赤外光透過フィルム３で覆われているので、被検者はリングパターンを見ることができない。
【０００７】
なお、本参考例でプラチド板１を照明する光源として近赤外の光源を採用しているのは、主として後に眼屈折の測定を行う場合にも被検眼Ｅの縮瞳が起きないようにするためにすぎないので、パターンの照明光は必ずしも赤外光に限らず赤色光等のものを使用しても良い。
また、照明光源としてリング状の蛍光灯を利用するとともに、反射板を設けてリングパターンを照明する用にしても良い。
【０００８】
（曲率測定用指標検出系）
プラチド板１のリングパターンの角膜反射光は、ビームスプリッタ４で反射された後、撮影レンズ５およびミラー６によりＣＣＤカメラ７の撮像面上にリングパターンの角膜反射像を形成する。
【０００９】
（眼屈折力測定用指標投影系）
１０は近赤外領域に波長を持つ一対の測定用光源であり、集光レンズ１１の前側焦点距離付近に配置される。本参考例では、測定用光源を光軸に対して対称に配置し、光源を光軸回りに１８０度回転させているが、さらに詳細な屈折力の情報を得るには測定用光源の一つを光軸上に配置し、他方の光源を光軸回りに３６０度回転させる等の方法を採用してもよい。
１２は測定用指標（スポット開口）を有し、被検眼Ｅの眼底と共役な位置に配置されるべく移動可能な測定用ターゲット板である。１３は投影レンズであり、投影レンズ１３は測定用ターゲット板１２を被検眼眼底に投影する。
【００１０】
（眼屈折力測定用指標検出系）
１４は対物レンズ、１５はビームスプリッタ、１６はミラーである。１７および１８はリレーレンズ、１９は被検眼Ｅの角膜と共役な位置に配置されている帯状の角膜反射除去マスク、２０は測定用ターゲット板１２とともに移動する移動レンズ、２１は結像レンズである。２２は測定用の分割受光素子であり、測定用受光素子２２は測定用光源１０、角膜反射除去マスク１９と同期して光軸を中心に回動する。
【００１１】
（固視系）
３０は光軸上を移動可能な第１リレーレンズであり、第１リレーレンズ３０は光軸方向に移動することによって被検眼の雲霧を行う。３１は第２リレーレンズである。３２は第２リレーレンズ３１の焦点位置に配置されている固視標、３３は集光レンズ、３４は照明ランプである。
【００１２】
（アライメント・表示系）
４０はプラチド板１に埋設されている近赤外域の前眼部照明ランプであり、被検眼の前眼部像を撮影するための照明光として利用される。照明された被検眼前眼部は、前述した曲率測定用指標検出系のＣＣＤカメラ７に撮影される。ＣＣＤカメラ７の撮影像はディスプレイ４１に表示され、装置の光軸と被検眼Ｅをラフにアライメントするために利用される。
【００１３】
４２は近赤外の光を出射するＬＥＤ等のアライメント用光源であり、固視光学系に配置されたハーフミラー４３及びビームスプリッタ１５を介して、対物レンズ１４の焦点位置付近に配置される。アライメント用光源４２の光は角膜反射像を形成し、図示しないアライメント用レティクルと所定の関係になるように位置合わせされる。
測定結果はディスプレイ４１に前眼部像と切換え表示する。ディスプレイ４１はカラーグラフィックが表示可能なようにカラー液晶ディスプレイを採用している。
【００１４】
［制御系］
上記の光学系の装置の制御系を図３に基づいて説明する。
ＣＣＤカメラ７からの映像信号は、Ａ／Ｄ変換器５０でデジタル化され、タイミングジェネレータ５１の信号に同期してフレームメモリ５２に取り込まれる。
フレームメモリ５２に取り込まれた画像は、第１マイクロコンピュ−タ５３の制御により合成回路５４に送られ、表示ディスプレイ４１に映出される。
合成回路５４には、ビデオグラフィックや文字を生成するビデオグラフィックアダプタ５５が接続されており、表示ディスプレイ４１にビデオグラフィック像を表示したり、ＣＣＤカメラ７の撮影像と文字との合成像を表示したりする。
５６は画像処理回路であり、後述するコントロ−ルスイッチの信号により、フレームメモリ５２のプラチドリングの像に対して画像処理を施し、その処理結果をメモリ５７に記憶する。
５８はプリンタ、５９はプリンタを駆動するドライバである。
【００１５】
６０は第１マイクロコンピュータ５３と接続する第２マイクロコンピュータである。第２マイクロコンピュータ６０は主として測定動作を制御する。６１は測定スタ−トスイッチ、６２は角膜形状測定モードと眼屈折力測定モードを切り換えるモード切換スイッチ等各種のスイッチを持つコントロールスイッチである。６３は眼屈折力測定系６４を駆動するドライバ、６５は固視系６６を動作させるドライバ、６７はプラチド板の照明光源２の点滅を制御するドライバ、６８は前眼部照明ランプ４０を駆動するドライバ、６９はアライメント用光源４２を駆動するドライバである。７０はフロッピディスク、７１はそのドライバである。
【００１６】
以上のような構成の装置の動作を図４〜図６のフロチャ−ト図に基づいて説明する。なお、コントロールスイッチ６２のモード切換スイッチを選択し、測定項目を選択するが、角膜形状測定と屈折力測定モードの連続測定モ−ドについて説明する。
連続測定モ−ドが選択されると、ドライバ６８および６９により、前眼部照明ランプ４０およびアライメント用光源４２が点灯する。被検眼の前眼部像はテレビカメラ７により撮影され、フレ−ムメモリ５１，合成回路５４を介して表示ディスプレイ４１に映し出される。検者は表示ディスプレイ４１を見ながら周知の摺動機構により、被検眼の前眼部像とアライメント用光源４２による輝点（および図示しないアライメント用レティクル）を所定の関係に位置あわせする。
【００１７】
アライメントが完了し、測定スタ−トスイッチ６１を押すと、前眼部照明ランプ４０およびアライメント用光源４２が消灯すると共に、プラチドリングの照明光源２を所定時間点灯する。照明光源２によりプラチド板１は被検眼に投影され、被検眼の角膜にプラチドリング像を形成する。
【００１８】
プラチドリング像はＣＣＤカメラ７に撮影され、フレームメモリ５１に記憶され、表示ディスプレイ４１に映し出される。検者は表示ディスプレイに映し出されたプラチドリング像が良好に撮影されているかを確認する。撮影像が不良の場合は、コントロールスイッチ６２のキャンセルスイッチを押して測定し直し、撮影像が良好の場合は、セーブスイッチを押す。セーブスイッチが押されると、画像処理回路５６によりエッヂ検出処理を行い、その処理デ−タは第１マイクロコンピュータ５３を介してメモリ５７に記憶される。
【００１９】
処理デ−タが記憶されると、眼屈折力測定モードに切換わる。前眼部照明ランプ４０およびアライメント用光源４２を点灯し、角膜形状測定時と同様の手順でアライメントを行う。アライメントが完了したら測定スタ−トスイッチ６１を押す。測定スタ−トスイッチ６１の信号により第２マイクロコンピュータ６０は眼屈折測定系および固視系を作動させる。
【００２０】
測定用光源１０からの測定光は、集光レンズ１１、測定用ターゲット板１２、投影レンズ１３を経て、被検眼の角膜近傍に集光した後、眼底に到達する。眼底で反射した光は、ビームスプリッタ４で光路を変え、ミラー１６で反射し、リレーレンズ１７、１８を通過後、結像レンズ２１によって受光素子２２に入射する受光素子２２で受光した信号に基づいて、第２マイクロコンピュータ６０は移動レンズ２０とともに測定用ターゲット板１２を被検眼眼底と共役な位置にくるように移動させる。
【００２１】
次に、第１リレーレンズ３０を移動して固視標３２と被検眼Ｅの眼底が共役な位置に置いた後、さらにこれを適当なディオプタ分だけ雲霧がかかるように移動させる。被検眼Ｅに雲霧がかかった状態で、測定用光源１０、角膜反射除去マスク１９および受光素子２２を所定の角度ステップ（例えば１度）で光軸の回りに１８０度回転させる。回転中、受光素子２２からの信号により測定用ターゲット板１２および移動レンズ２０が移動し、その移動量により各経線方向における角度ステップごとの屈折力値を得ることができる。
【００２２】
これらの眼屈折力測定は所定回数繰り返され、その測定結果は所定の処理（平均化）が施され、メモリ５７に転送され保存される。眼屈折力測定の測定デ−タとしては、伝統的な球面度数、乱視度数および乱視軸というデ−タの外に、各経線方向の屈折力を保存する。
同様にして他眼の角膜形状および屈折力測定を行う。
以上のようにして得られた角膜形状および屈折力測定の測定デ−タを次のように処理して表示デ−タを得る。
【００２３】
まず、第１マイクロコンピュ−タ５３はメモリ５７から角膜形状の測定デ−タを取り出し、各リングのエッヂ位置に基づいて所定角度都度の角膜の曲率を演算する。演算方法については図７を参照して説明する。
被検眼角膜から光軸上距離ｄ、高さＨにある点光源Ｐの角膜凸面による像ｉが角膜頂点より光軸上距離ｌ、高さｈの位置にできるとすると次の関係式が成り立つ。
【００２４】
【数１】
0003637045.tif 000002
【００２５】
次に像ｉをレンズＬにより２次元検出面上に結像させると、像高さｈがｈ´の高さで検出されるので、装置光学系の倍率ｍは、
【００２６】
【数２】
0003637045.tif 000003
【００２７】
となる。
ここで、角膜曲率半径をＲとすると、角膜凸面鏡の焦点距離ｆは、
【００２８】
【数３】
0003637045.tif 000004
【００２９】
であり、
【００３０】
【数４】
0003637045.tif 000005
【００３１】
の場合は、
【００３２】
【数５】
0003637045.tif 000006
【００３３】
であるので、
【００３４】
【数６】
0003637045.tif 000007
【００３５】
したがって、
【００３６】
【数７】
0003637045.tif 000008
【００３７】
すなわち、ｄ、Ｈ、ｍの諸値は装置固有の値であるので、２次元検出面上での像高さｈ´を求めれば、その像の観察される領域の角膜曲率半径Ｒが得られる。
なお、上述のような計算式で各リングの明暗エッヂに対し、例えば１度ごとの経線方向の小領域を計算することは、数１０００点もの多数の計算回数を行うことになり、演算処理時間が長くなる。そこで、次の簡易的な角膜曲率の算出方法を採用しても良い。
【００３８】
例えば、ｊ番目のリングが角膜に投影された領域の曲率をＲｊ、ｊ番目のリングの高さ、被検眼までの距離および装置撮影倍率で決定される定数をＫｊ、撮像面上での像高さをｈｊとすると、前述の関係式は、
【００３９】
【数８】
0003637045.tif 000009
【００４０】
と表される。ここで、測定レンジをカバーする複数の既知の曲率を持った球面模型眼を製造段階であらかじめ測定することで、比例定数Ｋｊを装置固有の値として得ることができる。こうして得られた複数の比例定数を装置内の不揮発性メモリ等に記憶保存しておき、人眼に対して測定する際に所要の比例定数を読みだし、演算することで極めて短時間に曲率を得ることができる。また、同時に避けられない製造上の誤差も較正することになる。
【００４１】
このような演算により、各々のリング像のエッヂにおける所定角度都度の角膜の曲率が得られ、これを記憶する。
なお、角膜曲率の演算処理は第１マイクロコンピュータ５３が行うので、この処理中に第１マイクロコンピュータ６０による眼屈折力の測定を行うようにしても良い。
【００４２】
以上のようにして得られた角膜曲率測定デ−タと眼屈折力測定データを表示ディスプレイに表示する。コントロールスイッチ６２内のスイッチにより表示内容を選択できる。
その表示内容の例について説明する。
図６は得られた角膜曲率半径を周知の算出方法により角膜屈折力に変換し、その分布を色分けしてカラーマップ表示した例である。色分けは、例えば赤・橙・黄・緑・青・藍等の色相と濃淡の組み合わせで１５段階に分け、赤色が最大屈折力、藍色が最小屈折力を示すようにし、最大屈折力と最小屈折力を１５等分してそれぞれの角膜屈折力に１５段階の色分けを当てはめたものである。図６のカラーマップ中の円は、被検眼の瞳孔位置を重ね合わせて表示したものである。
【００４３】
図９は眼屈折力測定データを各経線に対応させてプロットしたものであり、中心からの距離により屈折異常の大小を示している。視覚的に分かりやすくするために、屈折異常の最大値が外周円上に、最小値が外周円の１／２の径の円周上にプロットされている。
【００４４】
図１０は眼屈折力測定データを各角度ごとにカラーマップ表示した例である。色分けは、角膜屈折力のカラーマップ表示と同様の１５段階の色分とし、各段階のステップを０．５Ｄにとると、球面等価値（ＳＥ値）を基準に＋３．５Ｄ〜０〜−３．５Ｄの範囲の相対表示が可能になる。また、例えば正視眼を基準点として遠視を青方向に、近視を赤方向に色分け表示して、屈折異常を絶対表示しても良い。
【００４５】
次に、角膜曲率測定と眼屈折力測定の両データから残余乱視の表示について説明する。図１１は、図８に示した瞳孔位置内の角膜屈折力データ、眼屈折力データ（角膜頂点を基準とした屈折力に変換されたデ−タを使用する）とを対応させ、残余乱視（被検眼の全乱視と角膜乱視の差）を計算してカラーマップ表示した例である。色分けは、図１０と同様な表示が可能である。被検眼の全乱視はほぼ角膜乱視と水晶体乱視の和と考えても良いので、角膜曲率（角膜屈折力）と眼屈折力の両データを対応させることは、角膜の屈折矯正に対して有効的なデータとなる。また、角膜屈折矯正のほかにも、現在用いられている固定焦点型眼内レンズに代えて、シリコンジェルを注入するタイプの焦点可調整ＩＯＬが実用化された場合にも有用となる。
【００４６】
なお、眼屈折力測定については測定用光源の一つを光軸上に配置し、他方の光源を光軸回りに３６０度回転させる等で、３６０度方向の屈折力を得ることができるので、これを採用すれば、より角膜屈折力のカラーマップ表示に対応した表示が可能である。
【００４７】
これらの表示デ−タは保存の必要があるときはフロッピディスク７０に保存する。
図１２は実施例１の光学系配置の概略図であり、参考例１と同一の部材には同一の符号を付している。
【００４８】
参考例１では、プラチド板１の中心に開口を設けて眼屈折力測定用指標等の光束が通る光路を確保しているが、このため角膜中心部の角膜形状の情報が欠如する。このため、実施例１は角膜中心部の角膜曲率測定を可能にした実施例である。
【００４９】
８０は対物レンズ１４の焦点位置に配置される平面状の第２プラチド板であり、第２プラチド板８０上には、中心と所定の幅のリングパターンの透光部およびリングパターンの遮光部が同心円上に複数形成されている。
【００５０】
８１は第２プラチド板を照明する第２照明光源であり、近赤外域の光を出射する。第２照明光源８１は、集光レンズ８２を介して第２プラチド板８０を一様に照明し、対物レンズ１４により被検眼Ｅの角膜にリングパターン像を投影する。
【００５１】
対物レンズ１４の焦点距離をｆ1とすると、曲率半径Ｒの角膜によってできる像は、その焦点位置上に（Ｒ／２）／ｆ1の大きさの像が形成される。これにより撮像面上でのリングパターン像を検出し、参考例１と同様の演算処理をすることで角膜曲率の分布を得ることができる。
【００５２】
以上説明したように実施例１の装置は、角膜中心領域の詳細情報を提供できるので、角膜中心部の情報を知る必要のある屈折矯正手術においては特に有効である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の装置によれば、１台の装置で角膜曲率分布と屈折力が得られるので検査効率が良く、また両測定データを対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例１の装置の光学系配置の概略図である。
【図２】  参考例１の装置のプラチド板を示す図である。
【図３】  参考例１の装置の制御系を示す図である。
【図４】  参考例１の装置の動作を説明するフローチャート図である。
【図５】  参考例１の装置の動作を説明するフローチャート図である。
【図６】  参考例１の装置の動作を説明するフローチャート図である。
【図７】  参考例１の装置の角膜曲率の演算方法を説明する図である。
【図８】  角膜屈折力分布をカラーマップ表示した例を示す図である。
【図９】  眼屈折力測定データをプロット表示した例を示す図である。
【図１０】  眼屈折力測定データをカラーマップ表示した例を示す図である。
【図１１】  残余乱視をカラーマップ表示した例を示す図である。
【図１２】  実施例１の装置の光学系配置の概略図である。
【図１】
0003637045.tif 000010
【図２】
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【図３】
0003637045.tif 000012
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003637045.tif 000019
【図１１】
0003637045.tif 000020
【図１２】
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