(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
角膜形状検査用の指標パターンを投影し、投影された指標パターン像を撮像し、指標パターン像を解析して角膜形状を得る角膜形状検査装置において、略半球形状でありその外縁部及び内縁部は「く」の字状に外側に向けられている透明樹脂板であって、それぞれリング状に配置された多数のＬＥＤの光束を外縁部及び内縁部の端部からそれぞれ透明樹脂板内部に導光するとともに、透明樹脂板の後面を拡散性の反射面で形成し、透明樹脂板の前面に角膜形状検査用の指標パターンが形成されたプラチド板を備えたことを特徴とする角膜形状検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被検眼の角膜形状を検査する角膜形状検査装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
被検眼角膜に多数のリングパターンの指標を投影し、角膜に形成された指標像を撮影したり、その撮影像に基づいて角膜形状を測定する角膜形状検査装置が知られている。
【０００３】
従来、被検眼角膜へのリングパターン指標の投影は、リング形状の透光部と遮光部（マスク部）が交互に同心円状に形成された指標部を持つプラチド板を背後から照明することで行っており、その照明方法は図５（ａ）〜（ｃ）に示すようなものが知られている。
【０００４】
図５（ａ）では、プラチド板１００の背後に蛍光灯、冷陰極管、ストロボ管、ネオン管等によるリング状光源１０１を配置し、反射部材１０２とプラチド板１００でリング状光源１０１を包むように照明空間を設けることで、リング状光源１０１から発した光を反射部材１０２で反射させることにより、効率よくプラチド板１００を照明できるようにしている。
【０００５】
図５（ｂ）のものは、図５（ａ）のリング状光源１０１の代わりに、プラチド板１００の外縁側に多数のＬＥＤ（発光ダイオード）１０３をリング状に並べて配置し、反射部材１０２の反射によりプラチド板１００を照明する。
【０００６】
図５（ｃ）では、プラチド板１１０の透光部の直後に多数のＬＥＤ１１１をリング状に配置して照明する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの照明方法は次のような問題点を抱えている。図５（ａ）の場合、プラチド板１００の全域を均一に照明するためにはプラチド板１００と反射部材１０２との間の照明空間を比較的大きくとる必要があり、装置が大型化する。また、リング光源１０１から発生する熱によって樹脂で形成されたプラチド板１００が膨張・変形し、測定精度を低減させる可能性がある。熱膨張による変形を防止するためにプラチド板１００をガラスで形成することも可能であるが、これは非常に高価になる。
【０００８】
図５（ｂ）の場合は、ＬＥＤ１０３を使用することで熱の発生を抑制することができるが、プラチド板１００全域を照明するためには、やはりプラチド板１００と反射部材１０２との間の照明空間を十分に設ける必要があり、装置の大型化を招く。また、図のようＬＥＤ１０３をプラチド板１００の外縁側に設けると、プラチド板１００の外側にあるリングパターン指標の照明が影になるので、広い範囲に亘って指標を投影するためには装置が大きくなると共に、被検眼とのクリアランスも短くなる。また、ＬＥＤ１０３からの距離に応じて光量差が生じるため、プラチド板１００を均一に照明することが難しく、延いては、角膜に投影されるリングパターン像のエッジ検出が困難となり、測定精度の低下に繋がる。
【０００９】
図５（ｃ）の場合、プラチド板１１０の透光部ごとにリング状に配置するＬＥＤ１１１が大量に必要であり、ＬＥＤ用の電源も合せると非常に高価になる。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、照明空間を大きく必要とせずに小型化が可能で、また、安価に簡単な構成で均一な指標パターンの投影ができる角膜形状検査装置を提供することを技術課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【００１２】
（１）  角膜形状検査用の指標パターンを投影し、投影された指標パターン像を撮像し、指標パターン像を解析して角膜形状を得る角膜形状検査装置において、略半球形状でありその外縁部及び内縁部は「く」の字状に外側に向けられている透明樹脂板であって、それぞれリング状に配置された多数のＬＥＤの光束を外縁部及び内縁部の端部からそれぞれ透明樹脂板内部に導光するとともに、透明樹脂板の後面を拡散性の反射面で形成し、透明樹脂板の前面に角膜形状検査用の指標パターンが形成されたプラチド板を備えたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る装置の光学系を示す概略図、図２はプラチド板端部の拡大図である。
【００２０】
略半球形状のプラチド板１はアクリル樹脂等の透明樹脂からなり、その中央には開口部が形成されている。プラチド板１の外縁部及び内縁部は、図のように「く」の字型に曲がった形状に形成されており、その各々の端部には赤色光を発するＬＥＤ２ａ、２ｂがリング状に多数個配置されている（図２参照）。外縁部のＬＥＤ２ｂは光軸に向かうように配置しているので、プラチド板１に施す指標パターンを広くしつつ、被検眼側への装置の突出（装置の大型化）を抑えることができ、被検眼とのクリアランスも長くすることができる。また、内縁部のＬＥＤ２ａは被検眼に向かうように配置しているので、プラチド板１に施す指標パターンをより中央に設けることができるようになり、角膜中心部付近にも指標パターンを投影しやすくなる。
【００２１】
プラチド板１の前面（被検眼側）には、角膜形状検査用の指標パターンを持つ指標部３が設けられている。指標パターンは測定光軸Ｌを中心にしたリング状の透光部３ａと遮光部（マスク部）３ｂとが交互に多数形成されて構成されている。透光部３ａは拡散面としてあり、透光部３ａを通過して出射する光を一様な拡散光にする。また、遮光部３ｂ（外縁部及び内縁部の「く」の字型部分の表面も含む）は黒艶消し塗装で遮光している。プラチド板１の後面４は拡散性を持つ艶消し塗装で反射率の高い白色が施してあり、プラチド板１の内部に導光される光を拡散反射する。
【００２２】
各ＬＥＤ２ａ、２ｂを出射した光はそれぞれプラチド板１の端部から内部に入射し、遮光部３ｂ等の裏面反射と後面４での反射を繰り返してプラチド板１の内部に導光される。このとき、内部に導光された光は後面４の白色艶消し塗装により拡散反射されるので、プラチド板１自体が面発光する（プラチド板１が面発光板となる）。後面４での拡散反射によりプラチド板１の前面側に設けられた指標パターンが全面照明され、その照明光が透光部３ａから拡散されて外部に出射する。これにより、被検眼角膜に多数の同心円状のリング指標像（プラチドリング像）が投影される。
【００２３】
ＬＥＤ２ａ及び２ｂを出射したそれぞれの光はプラチド板１内を進行するにつれて減衰されるが、プラチド板１の両端部に照明光源となるＬＥＤが配置されているため、互いの光で減衰された分を補い、プラチド板１の指標部３を略均一に照明することができる。
【００２４】
なお、プラチド板の後面４は白色艶消し塗装の代わりに、白色拡散フィルムと、白色拡散フィルムとは異なる反射率の塗料をドット（点）形状にしたものを施してもよい。この場合、照明光源であるＬＥＤ（２ａ，２ｂ）からの距離に応じてそのドット密度を変化させると、後面４での反射率を変化させることができるので、ＬＥＤが片側のみ場合やＬＥＤを発した光の導光の減衰が大きな場合であっても、プラチド板１の指標部３を略均一に照明することができるようになる。ドット塗装には拡散性を持つ艶消し塗料の代わりに、鏡面性を持つ艶有りの塗料を使用してもよい。
【００２５】
例えば、白色拡散フィルムより高反射率の塗料をドット形状に施す。ＬＥＤからの距離が遠くなるにしたがってドット密度を密に、つまり単位面積当たりの反射率を高くしていくことで、光強度の減衰に応じて反射率が高くなるため、指標部３を一様に照明することができる。ドット形状の反射部はシルクスクリーン印刷等で容易に形成することができる。
【００２６】
さらに、指標部３側の透光部３ａを除いた遮光部３ｂ等の内面に反射率の高い塗装を施すことで、プラチド板１内に入射した光の導光率を高めることができる。すなわち、遮光部３ｂ等の内面では光が高反射率で反射されるため、透光部３ａから出射するまでのプラチド板１内での光量の減衰を抑えて、高輝度の面発光とすることができる。
【００２７】
さらにまた、プラチド板は無色透明である必要はなく、赤色等の着色された透明板でもよいし、表面（透光部）に特定の波長のみを透過させるような波長選択性のコーティング等を行ってもよい。
【００２８】
図１において、プラチド板１の背後には、赤外光を発する光源５とレンズ６とからなる指標投影光学系と、レンズ７と位置検出素子８とからなる指標検出光学系とにより、作動距離検出用の光学系が構成されている。光源５からの光はレンズ６によって略平行光束にされ、プラチド板１に設けられた開口を通って被検眼Ｅの角膜に斜め方向から照射される。指標検出光学系の検出光軸は光軸Ｌに対して指標投影光学系の投影光軸と対称となるように設けられており、光源５による角膜反射光はプラチド板１に設けられた開口、レンズ７を介して位置検出素子８に入射する。被検眼Ｅが前後方向（光軸方向）に相対的に移動すると、被検眼角膜に形成された指標像も位置検出素子８上を移動するため、その偏位から被検眼の作動距離のアライメント状態を検知することができる。
【００２９】
光軸Ｌ上にはビームスプリッタ１０、レンズ１１、絞り１２、ＣＣＤカメラ１３が配置され、撮像光学系が構成されている。ＣＣＤカメラ１３からの出力信号は前眼部の観察、角膜に投影されたプラチドリング像の撮影、後述する上下左右方向のアライメント指標像の検出に使用される。
【００３０】
固視光源２０により照明された固視標２１からの光はレンズ２２、ダイクロイックミラー２３を通過した後、ビームスプリッタ１０で反射されて光軸Ｌと同軸にされ、被検眼に向かう。アライメント光源２４を出射した近赤外光は、レンズ２５によって略平行光束にされて被検眼に投影され、上下左右方向用のアライメント指標像が形成される。ダイクロイックミラー２３は固視光源２０からの光を透過し、アライメント光源２４からの近赤外光を反射する特性を持つ。ＣＣＤカメラ１３に撮像されたアライメント指標像の位置に基づいて測定光軸Ｌの上下左右方向（ＸＹ方向）のアライメント状態が検知される。
【００３１】
図３は制御系の要部構成を示すブロック図である。図１に示した光学系が配置される測定ユニット３０は、装置の基台３１上を水平方向に摺動可能な移動台３２に対して、Ｘ方向（左右方向）、Ｙ方向（上下方向）、Ｚ方向（前後方向）にそれぞれＸ駆動系３５、Ｙ駆動系３６、Ｚ駆動系３７により駆動される。なお、移動台３２はジョイスティック３３の操作によって基台３１上をＸＺ方向に摺動される。各駆動系３５、３６、３７はそれぞれモータ、スライド機構等から構成され、装置全体を制御する制御部４０によりその駆動が制御される。
【００３２】
画像処理部４１は、観察時にはＣＣＤカメラ１３に撮像されるアライメント指標像を検出し、その検出結果を制御部４０に入力する。制御部４０は入力された指標検出信号に基づいて被検眼に対する装置（測定ユニット３０）の上下左右のアライメント状態を判定する。また、撮影用のトリガ信号が入力されると、画像処理部４１はＣＣＤカメラ１３に撮像されたプラチドリング画像を取り込み、角膜形状解析用の所定の画像処理を施す。ＣＣＤカメラ１３により撮影された前眼部像や解析結果等はディスプレイ４２に表示される。
【００３３】
次に以上のような装置における動作を説明する。ＣＣＤカメラ１３により撮像された前眼部像がディスプレイ４２に映し出され、検者はディスプレイ４２に表示され前眼部像を観察しながら、ジョイスティック３３等を操作して粗くアライメントする。光源２５により形成される指標像が画像処理部４１により検出されるようになると、制御部４０はＸＹ方向が所定のアライメント状態となるように、Ｘ駆動系３５、Ｙ駆動系３６の駆動を制御して測定ユニット３０を移動する。また、位置検出素子８により作動距離検出用の指標が検出できるようになると、制御部４０はその検出信号に基づいてＺ駆動系の駆動を制御して、Ｚ方向が適正の状態になるように測定ユニット３０を前後移動する。ＸＹＺ方向のアライメント状態がそれぞれ適正になると、制御部４０はトリガ信号を自動的に発して、プラチドリング像の撮影を行う。トリガ信号は制御部４０による自動発信の代わりに、検者が測定スイッチ３４を押すことで発信するようにしてもよい。
【００３４】
制御部４０はドライバ４３を駆動してＬＥＤ２ａ、２ｂを点灯する。ＬＥＤ２ａ、２ｂの点灯によりプラチド板１の指標部３が照明され、被検眼角膜にはプラチドリング像が投影される。ＣＣＤカメラ１３からの画像信号は、ＬＥＤ２ａ、２ｂの点灯に同期して画像処理部４１が持つフレームメモリに取り込まれる。この画像取り込みに際して、アライメント指標像がノイズとなるときは、光源５、２４は消灯すれば良い。
【００３５】
画像処理部４１はフレームメモリに取り込んだ画像を基に各プラチドリング像のエッジ処理等の所定の解析処理を行うことにより角膜形状を得る（特開平７−１２４１１３号公報等を参照）。指標パターンの投影に際しては、前述のようなプラチド板１の照明により指標部の均一照明が可能であるので、被検眼角膜には濃淡差の小さいリング像が投影され、エッジ検出を精度良く行うことができる。従って精度の良い解析結果が得られる。解析結果は例えばトポグラフ（等屈折力線図）としてディスプレイ４２に表示される。
【００３６】
以上説明した実施形態では、指標部３が設けられたプラチド板１自体を面発光板としたが、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、プラチド板１′の背後に面発光板を配置する構成としても良い。
【００３７】
図４（ａ）の変容例では、プラチド板１′の背面を囲うように、かつプラチド板１′の表面に形成されている指標部３′の投影面積をカバーするように、円錐形状の２つの面発光板５０ａ、５０ｂを配置している。面発光板５０ａ、５０ｂは透明アクリル樹脂からなる。その背面５１ａ、５１ｂには先の実施形態におけるプラチド板１の後面４に施したものと同様に、拡散反射するための白色艶消し塗装又はドット形状の反射塗装が施されている。内側の面発光板５０ａの外周端面にはＬＥＤ５２ａが円周に添って多数個配置され、同様に、外側の面発光板５０ｂの内周（後方）端面にはＬＥＤ５２ｂが円周に添って多数個配置されている。また、プラチド板１′の後面４′は拡散面（スリ面）としてある。ＬＥＤ５２ａから発した光は面発光板５０ａの内部に導光され、背面５１ａにより拡散反射されて表面側が面発光し、プラチド板１′の後面４′を照明する。同様に面発光板５０ｂはプラチド板１′の後面４′を照明する。後面４′ではその拡散面によりさらに照明光が拡散するので、指標部３′を一様に照明することになる。これにより被検眼には濃淡差が小さい指標パターンが投影される。
【００３８】
なお、面発光板５０ａ、５０ｂには片側端面にＬＥＤを配置しているので、ＬＥＤからの距離が離れるに従って多少の輝度差が生じるが、これを解消するように、ＬＥＤからの距離が離れる方をプラチド板１′に近付けて配置している。すなわち、面発光板（５０ａ、５０ｂ）での部位によって異なる発光輝度に応じてプラチド板１′との空間距離を変えることにより、プラチド板１′の後面４′への照明ムラが緩和され、照明の均一化が容易に可能となる。
【００３９】
図４（ｂ）の変容例の面発光板５５ａ、５５ｂは、（ａ）の面発光板５０ａ、５０ｂを平行にした例であり、この場合は面発光板５５ａ、５５ｂを平板形状で作成できるので製造が容易となる。
【００４０】
このような変容例は、円錐、円筒、円盤、平板形状等の面発光板を組合せることで様々なものが案出でき、プラチド板の形状についても半球形状の代わりに円錐形状（コーン形状）等の形状を使用してもよく、技術的思想を同じくするものについては本発明に含まれるものである。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、照明空間を大きく必要とせずに小型化が可能であるとともに、指標パターンの照明の均一化を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る装置の光学系を示す概略図である。
【図２】プラチド板端部の拡大図である。
【図３】制御系の要部構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る装置の変容例を示す図である。
【図５】従来のプラチド板照明に関する説明図である。
【符号の説明】
１  プラチド板
２ａ，２ｂ  ＬＥＤ
３  指標部
３ａ  透光部
３ｂ  遮光部（マスク部）
４  プラチド板裏面
１３  ＣＣＤカメラ
５０ａ、５０ｂ  面発光板
５２ａ、５２ｂ  ＬＥＤ
５５ａ、５５ｂ  面発光板
【図１】
0003730436.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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