JP2003102686A - 角膜形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 角膜形状測定装置を用いて角膜の広い範囲の
形状を測定する。 【解決手段】 角膜形状測定装置に、複数の交互に点灯
する発光光源を付加し、被検者の角膜データを中心固視
の状態で取得後、複数光源を順次点灯させ、被検者の視
線を光源方向に振る度毎に同じく角膜データを取得す
る。周辺データには、視線を変えたことにより、回旋方
向に平行移動を受け、その分周辺データが含まれるよう
になる。この周辺データを、統計的に画像処理すること
で、角膜の広い範囲にいたる形状分布が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、眼科分野における人眼
の角膜形状を他覚的に自動で測定する角膜形状測定装置
（通称角膜トポグラファ）に関するものである。 【０００２】 【従来技術】角膜に、複数のリングパターンを投影し、
その反射像から角膜形状を計算し色分けされたマップで
角膜形状を表現する装置（角膜トポグラファ）が提供さ
れている。これは眼前に設置された発光リング生成器を
用い、角膜からの反射光群を装置の小開口から取り出し
平面受光素子に導いてそのパターン像の解析から角膜各
位置での形状を算出するものであった。これはコンタク
トレンズの処方、角膜形状病変の発見に役立ち、かつ現
在では屈折矯正手術においても術前術後の変化を知るた
めに不可欠な装置となっている。その角膜上の測定範囲
も装置毎で多少違いはあるが、大体直径９ｍｍ位（基準
の角膜曲率半径を８ｍｍとした時）が測定できる上限で
あった。図２は代表的な角膜形状測定装置であり、１は
被検者眼を、２はリング生成器であり（以後形状からコ
ーンと呼称する。）、このコーンの内面はリング４が透
過／不透過の交互に作られ、それぞれのリング群は角膜
上に等間隔でパターン像を形成するように作られてい
る。３はリングを照明する光源で、２のコーンの光源部
に面する所は透過面になっている。５は結像レンズで、
角膜からの反射パターンを平面受光素子６に結像させ
る。図３は角膜からの反射パターンが装置の平面受光素
子６に結像した図を表わしている。このパターン像は処
理系７で画像処理され、モニター８に表示される。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンタ
クトレンズの処方等で角膜のもっと広い範囲までの形状
測定が求められるようになり、従来の機構ではそれに答
えるのは困難な状況になってきた。本発明の目的は、従
来の角膜形状測定装置でできなかった角膜の広い範囲の
測定を可能にすることである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】角膜形状を測定するため
の発光リング生成器の中に、あるいは別設置であらかじ
め設定された２つ以上の位置で交互に発光する光源が付
加された角膜形状測定装置。発光光源はこの機能の測定
が要求された場合に交互に点灯する。この時の点灯時間
は被検者が十分その発光点を凝視できるほどの長さで、
かつ、装置として被検者の視線が移動したその状態で角
膜形状の測定ができるに十分な時間とする。 【０００５】 【作用】従来の発光リングのみで角膜形状を測定後、本
発明の視線誘導用の光源がひとつ点灯し、被検者がその
光源に視線を合せたあとその状態で角膜形状を測定す
る。これを設置した光源の数だけ繰り返し、それぞれの
位置での角膜データを取得し、位置毎の画像データとし
て保存しておく。こうして得られた中心位置での角膜形
状データと、交互に視線を動かして取られた周辺位置で
の角膜形状データは整合性を取って重ねあわされる。こ
れは、予め整合性をとるためのリング位置を指定してお
き、その指定範囲内のデータ同志を比較することでその
共通範囲外の部分にも適用するものである。画像合成
は、中心測定時の経線毎のデータと周辺測定時の経線毎
のデータを整合性をとって繋ぎ合わせることで実現でき
る。すなわち、それぞれのデータから経線毎の多項近似
式を求め、周辺データの変化率を、中心データの変化率
に組み入れ、中心データの拡大された部分を補完するの
である。 【０００６】 【実施例】以下、本発明を具体的に明らかにするため
に、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細に
説明する。図４は角膜形状測定のための基本的光学原理
を表わし、１１は角膜の表面を、２１はリングの発光点
を含む平面を、そしてＯは角膜の曲率中心を、Ａはリン
グの発光点を、Ｂは角膜上でこのリングの発光点が反射
する点を表わす。また、大きさに関しては、角膜の曲率
半径をＲ、角膜表面から２１面までの長さをＬ、Ａの高
さをＨ、角膜反射後の反射平行光の反射高さをｈ，角膜
のＡに対する球欠部の長さを△とし、このＡから角膜に
入射する光線の光軸に対してなす角を２θとする。この
時角膜のＲと測定値ｈには次の関係式がある。 Ｒ・ｓｉｎθ＝ｈ．．．．．．．．．．．．．．．．．（１） ｔａｎ（２θ）＝（Ｈ−ｈ）／（Ｌ＋△）．．．．．．．．（２） 【０００７】図５は角膜の測定範囲を広げた場合（ｈを
大きくする場合）の説明図で、ｈを大きくするにはＡの
位置を角膜表面の位置よりも内側にもってこなければな
らない。これは装置のリング発光部の位置を人眼よりも
内側にもってくることで物理的に困難であり、これが従
来の角膜形状測定装置の課題であった。 【０００８】本発明では、図１のようにコーン２の内側
に被検者の視線をαだけ変化させる視線誘導光源９を複
数個設置し、順次点灯させ視線を変えながら角膜の広い
範囲まで測定しようとするものである。なお、視線変化
の回転中心は被検者の眼球中心Ｑとする。 【０００９】次に図６により、視線をαだけ変えたこと
により、測定できる角膜の範囲がどれだけ広がるかを計
算する。これは測定範囲は図４のｈから図６のｋに拡大
されることを意味する。３１は従来の装置光軸、３２は
回旋による新たな角膜の中心光軸、３３は回旋後の視軸
を表わし、角膜の曲率中心はＯからＯ‘に移り、発光点
と反射点をそれぞれＡ、Ｂとする。なお、長さは図中で
示した変数をとると、回旋により角膜頂点はｙだけ回旋
方向にの座標移動をうける。回旋半径をｐとし、角膜中
心部はほぼ球面と仮定するとｙとｐとｋは簡単な幾何学
で以下の関係式で表わされる。なお、ｈ１は当該リング
の半径であり、ｈ２は画面中心からリング端までの長さ
で共に装置により測定可能である。 ｙ＝ｈ１−ｈ２ ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（３） ｐ＝Ｒ＋ｙ／ｓｉｎα．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（４） ｋ＝ｈ１・ｃｏｓα＋ ｒ −ｈ１ ・ｓｉｎα．．．．．．（５） 【００１０】つまり、αの回旋で、測定可能範囲がｈ１
からｋに拡大されるのである。このｈ１は図４のｈと同
値である。以下の表は角度αにより、どのくらい拡大さ
れるかを上記式（３）、（４）、（５）を用いて計算し
たものである。（Ｒ＝８ｍｍ時） 【００１１】 α（回旋角） ｈ（中心測定時の範囲） ｋ（回旋測定時の範囲） ０° Φ９ｍｍ Φ ９．０ｍｍ ５° Φ９ｍｍ Φ１０．１ｍｍ １０° Φ９ｍｍ Φ１１．２ｍｍ １５° Φ９ｍｍ Φ１２．１ｍ ２０° Φ９ｍｍ Φ１３．０ｍｍ 注：上記表は、半径を２倍したリング径で求めてある。 【００１２】 【発明の効果】従来の角膜形状測定装置に被検者眼の視
線誘導機構を組込み、中心固視のデータと視線を誘導さ
せる毎に得たデータを統計的に解析することで、従来測
定できなかった角膜の広い範囲での形状測定が可能にな
る。例えば、１５°の回旋角を用いれば、測定範囲は直
径９ｍｍから直径１２．１ｍｍにまで拡大できるのであ
る。これは、コンタクトレンズのフィッテイング等の処
方に大変有用であり、また、これを利用することで回旋
中心の位置（ｐ）も求めることができるため、コンタク
トレンズの動きの解明にも役立つのである。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例 【図２】従来の角膜形状測定装置の例 【図３】受光素子上に結像された角膜反射パターンの例 【図４】標準的な角膜形状測定の原理図 【図５】角膜の広い範囲の測定時の原理図 【図６】視線回旋時の計算用図 １ 人眼 ２ リング生成器（コーン） ３ リング照明光源 ４ 多重リング ５ 結像レンズ ６ 平面受光素子 ７ 処理系 ８ モニター ９ 視線誘導光源 １１ 角膜表面 ２１ リング発光面 ３１ 装置光軸 ３２ 回旋後の角膜中心軸 ３３ 回旋後の視軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 多重リングパターンを角膜に照射し、角
   膜からの反射パターンを解析することで角膜形状を測定
   する角膜形状測定装置において、交互に点灯する複数個
   の光源を内部に設けた角膜形状測定装置。