| 【発明の名称】 |
眼科装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】高木 章成
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| 【要約】 |
【課題】アライメント基準位置近傍でアライメントの検出精度を高めることのできる眼科装置を提供する。
【解決手段】被検眼Ｅを測定する測定手段と、被検眼Ｅの角膜Ｃに対して指標を投影するＺアライメント指標投影光学系６０と、この投影によって被検眼角膜で反射される指標の反射光を受光するセンサ７３とを有するアライメント光学系と、センサ７３の受光面に結像される指標像の位置から被検眼角膜に対する装置本体の位置関係を演算するＺアライメント検出回路７４とを備え、このＺアライメント検出回路７４の演算結果が所定範囲内であるとき前記測定手段で被検眼を測定する眼科装置において、Ｚアライメント指標投影光学系６０の光軸から離れるにしたがって光量を減光していく透過率分布特性を有する開口絞り６３をＺアライメント指標投影光学系６０に設けた。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】被検眼を測定する測定手段と、前記被検眼の角膜に対して指標を投影する指標投影手段と、この投影によって被検眼角膜で反射される指標の反射光を受光する受光手段とを有するアライメント光学系と、前記受光手段の受光面に結像される指標像の位置から被検眼角膜に対する装置本体の位置関係を演算する演算手段とを備え、この演算手段の演算値が所定範囲内であるとき前記測定手段で被検眼を測定する眼科装置において、前記アライメント光学系に、光軸から離れるにしたがって光量を減光していく透過率分布特性を有する減光手段を設けたことを特徴とする眼科装置。
【請求項２】前記減光手段を、前記指標投影手段の光路に設けたことを特徴とする請求項１の眼科装置。
【請求項３】前記減光手段を、前記指標の反射光を受光する受光光学系の光路に設けたことを特徴とする請求項１の眼科装置。
【請求項４】前記減光手段は、光軸から離れるにしたっがって透過率が低下するフィルタであることを特徴とする請求項１ないし請求項３の眼科装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、装置本体を被検眼に対してアライメントする必要のある非接触式眼圧計、ケラトメータ、レフラクトメータ、角膜内皮細胞撮影装置などの眼科装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、被検眼角膜に対して平行光束を斜め方向から投影する指標投影系と、被検眼軸に対して指標投影光学系の投影方向と対称となる斜め方向からの光束を受光する一次元ＰＳＤ等の受光素子を有する受光光学系とを備え、この受光素子の受光位置に基づきＺ方向のアライメントを検出する眼科装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような眼科装置にあっては、指標光である平行光束が均一な光量分布になっている。このため、装置本体がアライメント基準位置近傍に位置している場合よりも、その基準位置から大きくズレている場合の方が受光素子に入射する光量が多くなってしまう。
【０００４】これは、角膜表面が凸状の球面形状となっているので、その球面収差によるものであり、角膜表面の中心部分における反射光を用いる場合よりも周辺部における反射光を用いた場合の方が反射光の広がり角が小さくなるからである。つまり、図９(Ａ)に示すように、角膜表面Ｔがアライメント基準位置にあるとき、指標光束Ｆの一部の指標光束Ｆaが受光素子に入射するが、その指標光束Ｆaの幅をＨ1とし、図９(Ｂ)に示すように角膜表面Ｔがアライメント基準位置（破線位置）からずれたときの受光素子に入射する指標光束Ｆaの幅をＨ2とすると、Ｈ2はＨ1よりも大きくなり、受光系のＮＡが固定されていれば、アライメント基準位置から大きくズレている場合の方が受光素子の受光効率が実質的に大きくなるからである。
【０００５】ところで、受光素子として一次元ＰＳＤを用いた場合、結像位置は次式によって求められる。
【０００６】（Ｉ1−Ｉ2）Ｌ1／（Ｉ1＋Ｉ2）＝Ｌ2ただし、Ｉ1はＰＳＤの一方の端子から出力される電流、Ｉ2はＰＳＤの他方の端子から出力される電流、Ｌ1はＰＳＤの長さ、Ｌ2はＰＳＤ上の結像位置である。
【０００７】上記式で結像位置を求める場合、電流Ｉ1,Ｉ2を電圧（０〜５Ｖ）に変換し、さらに、この電圧をＡ／Ｄ変換器によってデジタル数（０〜２５５）に変換し、このデジタル数から結像位置を演算して求め、この結像位置からアライメント基準位置に対する角膜位置を求めている。
【０００８】Ａ／Ｄ変換器は、最小電圧０Ｖから最大電圧５Ｖまでを（０〜２５５）のデジタル数に対応させて変換しているので、Ｉ1,Ｉ2は０〜２５５の値、すなわち２５６通りの値をとることになる。このため、最小分解能は１／５１２となり、検出精度は高いものとなる。つまり、最小分解能である１／５１２を得るためには、Ａ／Ｄ変換器は最大電圧５Ｖを「２５５」に対応させて変換する必要がある。
【０００９】これは、例えば、３Ｖを「２５５」に対応させて変換すると、３Ｖ以上の電圧はすべて「２５５」になってしまい、検出不能になってしまうからである。したがって、角膜位置がアライメント基準位置近傍にあるときの電流（Ｉ1＋Ｉ2）の値を最大デジタル値「５１２」に設定すると、角膜位置がアライメント基準位置からずれるにしたがってＰＳＤの入射光量が増加していくことにより電流（Ｉ1＋Ｉ2）の値が増加して行くが、この値のデジタル変換値は「５１２」のままとなり、角膜位置（アライメント状態）を検出することができなくなる。
【００１０】したがって、分母（Ｉ1＋Ｉ2）が最大となるときの値を最大デジタル値「５１２」としてＡ／Ｄ変換器を設定する必要がある。すなわち、ＰＳＤの入射光量が最大となる場合であり、角膜位置がアライメント基準位置から大きくずれたときのＰＳＤの端子から出力される電流（Ｉ1＋Ｉ2）を最大値として最大デジタル値を設定しなければならない。
【００１１】しかし、このように最大デジタル値「５１２」を設定すると、角膜位置がアライメント基準位置近傍にくると、ＰＳＤの入射光量が減少するので、分母（Ｉ1＋Ｉ2）の値が小さくなり、検出精度が低下することになる。つまり、高い検出精度が要求されるアライメント基準位置近傍では分解能が低くなり、アライメントの検出精度が低下してしまい、検出精度が低くてもよいアライメント基準位置から大きくずれた位置では分解能が高くなり、アライメントの検出精度が高くなってしまうという問題があった。
【００１２】また、アナログ回路により演算回路を構成した場合も、Ｓ／Ｎの変動の影響で同様な問題が生じる。
【００１３】この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、アライメント基準位置近傍でアライメントの検出精度を高めることのできる眼科装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項１の発明は、被検眼を測定する測定手段と、前記被検眼の角膜に対して指標を投影する指標投影手段と、この投影によって被検眼角膜で反射される指標の反射光を受光する受光手段とを有するアライメント光学系と、前記受光手段の受光面に結像される指標像の位置から被検眼角膜に対する装置本体の位置関係を演算する演算手段とを備え、この演算手段の演算値が所定範囲内であるとき前記測定手段で被検眼を測定する眼科装置において、前記アライメント光学系に、光軸から離れるにしたがって光量を減光していく透過率分布特性を有する減光手段を前記光路に設けたことを特徴とする。
【００１５】請求項２の発明は、前記減光手段を、前記指標投影手段の光路に設けたことを特徴とする。
【００１６】請求項３の発明は、前記減光手段を、前記指標の反射光を受光する受光光学系の光路に設けたことを特徴とする。
【００１７】請求項４の発明は、前記減光手段は、光軸から離れるにしたがって透過率が低下するフィルタであることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、この発明に係る眼科装置である眼圧計の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】図１および図２において、この発明に係る装置本体Ｓは、被検眼Ｅの前眼部を観察するための前眼部観察系１０、ＸＹ方向のアライメント検出および角膜変形検出のための指標光を被検眼Ｅの角膜Ｃに正面から投影するＸＹアライメント指標投影光学系２０、被検眼Ｅに固視標を提供する固視標投影光学系３０、ＸＹアライメント指標光の角膜Ｃによる反射光を受光して装置Ｓと角膜ＣのＸＹ方向の位置関係を検出するＸＹアライメント検出光学系４０、ＸＹアライメント指標光の角膜Ｃによる反射光を受光し角膜Ｃの変形量を検出する角膜変形検出光学系５０、角膜Ｃに斜めからＺ方向のアライメント用指標光を投影するＺアライメント指標投影光学系（指標投影手段）６０、Ｚアライメント指標光の角膜Ｃによる反射光を前眼部観察光学系１０の光軸に対して対称な方向から受光し装置Ｓと角膜ＣのＺ方向の位置関係を検出するＺアライメント検出光学系７０を備えている。そして、Ｚアライメント指標投影光学系６０とＺアライメント検出光学系７０とでアライメント光学系が構成される。
【００２０】前眼部観察光学系１０は、被検眼Ｅの左右に位置して前眼部をダイレクトに照明する複数個の前眼部照明光源１１、気流吹き付けノズル１２、前眼部窓ガラス１３、チャンバー窓ガラス１４、ハーフミラー１５、対物レンズ１６、ハーフミラー１７，１８、ＣＣＤカメラ１９を備え、Ｏ1はその光軸である。
【００２１】前眼部照明光源１１によって照明された被検眼Ｅの前眼部像は、気流吹き付けノズル１２の内外を通り、前眼部窓ガラス１３、チャンバー窓ガラス１４、ハーフミラー１５を透過し、対物レンズ１６により集束されつつハーフミラー１７，１８を透過してＣＣＤカメラ１９上に形成される。
【００２２】ＸＹアライメント指標投影光学系２０は、赤外光を出射するＸＹアライメント用光源２１、集光レンズ２２、開口絞り２３、ピンホール板２４、ダイクロイックミラー２５、ピンホール板２４に焦点を一致させるように光路上に配置された投影レンズ２６、ハーフミラー１５、チャンバー窓ガラス１４、気流吹き付けノズル１２を有する。
【００２３】ＸＹアライメント用光源２１から出射された赤外光は、集光レンズ２２により集束されつつ開口絞り２３を通過し、ピンホール板２４に導かれる。そして、ピンホール板２４を通過した光束は、ダイクロイックミラー２５で反射され、投影レンズ２６によって平行光束となってハーフミラー１５で反射された後に、チャンバー窓ガラス１４を透過して気流吹き付けノズル１２の内部を通過し、図３に示すようにＸＹアライメント指標光Ｋを形成する。図３においてＸＹアライメント指標光Ｋは、角膜Ｃの頂点Ｐと角膜Ｃの曲率中心との中間位置に輝点像Ｒを形成するようにして角膜表面Ｔで反射される。なお、開口絞り２３は投影レンズ２６に関して角膜頂点Ｐと共役な位置に設けられている。
【００２４】固視標光学系３０は、可視光を出射する固視標用光源３１、ピンホール板３２、ダイクロイックミラー２５、投影レンズ２６、ハーフミラー１５、チャンバー窓ガラス１４、気流吹き付けノズル１２を有する。
【００２５】固視標用光源３１から出射された固視標光は、ピンホール板３２、ダイクロイックミラー２５を経て、投影レンズ２６により平行光とされハーフミラー１５で反射された後に、チャンバー窓ガラス１４を透過し、気流吹き付けノズル１２の内部を通過して被検眼Ｅに導かれる。被検者はその固視標を固視目標として注視することにより視線が固定される。
【００２６】ＸＹアライメント検出光学系４０は、気流吹き付けノズル１２、チャンバー窓ガラス１４、ハーフミラー１５、対物レンズ１６、ハーフミラー１７，１８、センサ４１、ＸＹアライメント検出回路４２を有する。
【００２７】ＸＹアライメント指標投影光学系２０により角膜Ｃに投影され、角膜表面Ｔで反射された反射光束は、ノズル１２の内部を通りチャンバー窓ガラス１４、ハーフミラー１５を透過し、対物レンズ１６により集束されつつハーフミラー１７でその一部が透過し、ハーフミラー１８でその一部が反射される。ハーフミラー１８で反射された光束は、センサ４１上に輝点像Ｒ′1を形成する。センサ４１はＰＳＤのような位置検出可能な受光センサである。ＸＹアライメント検出回路４２は、センサ４１の出力を基にして、装置Ｓと角膜Ｃの位置関係（ＸＹ方向）を公知の手段によって演算し、その演算結果を制御回路８０に出力する。
【００２８】一方、ハーフミラー１８を透過した角膜Ｃによる反射光束は、ＣＣＤカメラ１９上に輝点像Ｒ′2を形成する。ＣＣＤカメラ１９はモニタ装置に画像信号を出力し、図４に示すように、被検眼Ｅの前眼部像Ｅ′、ＸＹアライメント指標光の輝点像Ｒ′2がモニタ装置の画面Ｇに表示される。なお、Ｈは図示しない画像生成手段によって生成されたアライメント補助マークである。
【００２９】さらに、ハーフミラー１７によって反射された一部の光束は、角膜変形検出光学系５０に導かれ、ピンホール板５１を通過してセンサ５２に導かれる。センサ５２はフォトダイオードのような光量検出の可能な受光センサである。
【００３０】Ｚアライメント指標投影光学系６０は、赤外光を出射するＺアライメント用光源６１、集光レンズ６２、開口絞り６３、ピンホール板６４、ピンホール板６４に焦点を一致させるように光路上に配置された投影レンズ６５を有し、Ｏ2はその光軸である。
【００３１】Ｚアライメント光源６１を出射した赤外光は、集光レンズ６２により集光されつつ開口絞り６３を通過してピンホール板６４に導かれる。ピンホール板６４を通過した光束は、投影レンズ６５によって平行光束（指標光）Ｆとされ角膜Ｃに導かれ、図５に示すように、輝点像Ｑを形成するようにして角膜表面Ｔにおいて反射される。なお、開口絞り６３は投影レンズ６５に関して角膜頂点Ｐと共役な位置に設けられている。
【００３２】この開口絞り６３の開口部６３Ａは、図６の(Ａ)(Ｂ)に示すように、中心部に対して周辺部の透過率が中心から遠ざかるにしたがって低下していく透過率分布特性を有している。これにより、図５に示す平行光束Ｆの光量分布は、図６の(Ｃ)に示すように、光軸Ｏ2に対して周辺部の光量が光軸Ｏ2から遠ざかるにしたがって低下していく。
【００３３】Ｚアライメント検出光学系７０は、結像レンズ７１、Ｙ方向にパワーを持ったシリンドリカルレンズ７２、センサ（受光手段）７３を有し、Ｏ3はその光軸である。
【００３４】Ｚアライメント指標投影光学系６０によって投影された指標光Ｆの角膜表面Ｔにおける反射光束は、結像レンズ７１によって集束されつつシリンドリカルレンズ７２を介してセンサ７３上に輝点像Ｑ′を形成する。センサ７３はラインセンサやＰＳＤのような位置検出可能な受光センサである。センサ７３からの情報はＺアライメント検出回路（演算手段）７４に導かれる。
【００３５】Ｚアライメント検出回路７４は、公知の手段により装置本体Ｓと角膜ＣとのＺ方向の位置関係を演算し、この演算結果を制御回路８０に出力する。
【００３６】ところで、角膜Ｃがアライメント基準位置（図５に示す位置）からズレていくと、センサ７３の実質的な受光効率が図６の(Ｄ)に示すように大きくなっていくが、指標光Ｆの光量分布は、図６の(Ｃ)に示すように、光軸Ｏ2に対して周辺部の光量が光軸Ｏ2から遠ざかるにしたがって低下していくので、図６(Ｅ)に示すように、角膜Ｃのアライメント基準位置に対するズレ量に拘わりなく、センサ７３の受光光量をほぼ一定にすることができる。
【００３７】このため、アライメント基準位置近傍でのアライメントの検出精度を高めることができ、測定精度の向上を図ることができる。
【００３８】なおＸＺ平面内においては、輝点像Ｑとセンサ７３は結像レンズ７１に関して共役な位置関係にあり、ＹＺ平面内においては、角膜頂点Ｐとセンサ７３が結像レンズ７１、シリンドリカルレンズ７２に関して共役な位置関係にある。つまりセンサ７３は開口絞り６３と共役関係にあり（このときの倍率は、開口絞り６３の像がセンサ７３の大きさより小さくなるように選んである）、Ｙ方向に角膜Ｃがずれたとしても角膜表面Ｔにおける反射光束は効率良くセンサ７３に入射するようになる。また、Ｙ方向に長いスリット光を投影することによっても効率は落ちるが同様な効果を得ることができる。
【００３９】そして検者は、図４に示したモニタ画面で前眼部像Ｅ′を観察しながら、輝点像Ｒ2′がアライメント補助マークＨの中に入り、かつピントが合うように装置本体ＳをＸＹＺ方向に手動で移動させ、アライメントの調整を行う。このとき、制御回路８０はＸＹアライメント検出回路４２およびＺアライメント検出回路７４の出力が所定範囲内に入った場合に、図示しない気流吹き付け手段を作動させ、気流吹き付けノズル１２から角膜Ｃに向けて気流を吹き付け、そのときの角膜変形量を角膜変形検出光学系５０によって検出する。そして、所定変形量となったときの気流吹き付け圧から被検眼Ｅの眼圧値を求める。そして、角膜変形検出光学系５０等によって眼圧を測定する測定手段が構成される。
【００４０】なお、ＸＹアライメント検出回路４２から出力されるＸＹアライメント情報およびＺアライメント検出補正回路７４から出力されるＺアライメント情報に基づいて、装置本体Ｓと被検眼Ｅのアライメント状態を検出し、その検出結果をＣＲＴ等に表示するように構成することもできる。
【００４１】図７は、眼科装置の全体構成を示す側面図で、１００は電源が内蔵されたベースである。ベース１００の上部には架台１０１がコントロールレバー１０２の操作により前後左右移動可能に設けられている。コントロールレバー１０２には手動スイッチ１０３が設けられ、この手動スイッチ１０３は手動モードのときに用いられる。架台１０１の上部にはモータ１０４、支柱１０５が設けられている。また、ベース１００の右側部には、支柱１４０が設けられており、この支柱１４０には顎受け台１４１が設けられている。この顎受け台１４１は調整つまみ１４２によって上下（Ｙ方向）に移動し、調整つまみ１４３によって左右（Ｘ方向）に移動するようになっている。１４４は額当てである。
【００４２】モータ１０４と支柱１０５とは図示を略すピニオン・ラックにより結合され、支柱１０５はモータ１０４によって上下方向（Ｙ方向）に移動される。支柱１０５の上端にはテーブル１０６が設けられている。
【００４３】テーブル１０６には支柱１０７、モータ１０８が設けられている。支柱１０７の上端にはテーブル１０９が摺動可能に設けられている。テーブル１０９の後端には、図８に示すようにラック１１０が設けられている。モータ１０８の出力軸にはピニオン１１１が設けられ、ピニオン１１１はラック１１０に噛み合わされている。また、テーブル１０９の上部にはモータ１１２と支柱１１３とが設けられている。モータ１１２の出力軸にはピニオン１１４が設けられている。支柱１１３の上部には装置本体ケース１１５が摺動可能に設けられている。装置本体ケース１１５の側部にはラック１１６が設けられている。ラック１１６はピニオン１１４と噛み合わされている。なお、装置本体ケース１１５の内部には、図１および図２に示した光学系が収納されている。
【００４４】モータ１０４，１０８，１１２は、前述の制御回路８０から出力される制御信号によって制御される。そして装置本体ケース１１５は、モータ１０４に制御信号が出力されたときはＹ方向の移動が、モータ１０８に制御信号が出力されたときはＸ方向の移動が、モータ１１２に制御信号が出力されたときはＺ方向の移動がそれぞれ制御され、これによって、アライメント調整が自動で行われる。
【００４５】上記実施形態では、開口絞り６３に透過率分布特性を持たせたが、この開口絞り６３の替わりにセンサ７３の直前に図６の(Ｂ)に示す透過率分布特性を持たせたフィルタを配置してもよい。または、このフィルタを投影レンズ６５の前に配置してもよい。また、光軸から離れた場所に導かれる光束の一部を遮る絞りをレンズ６５の前に設けてもよい。
【００４６】また、上記実施形態では、眼圧計のアライメント系に適用した場合について説明したが、これに限らず、ケラトメータ、レフラクトメータ、角膜内皮細胞撮影装置などのアライメント系に適用してもよいことは勿論である。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば、角膜のアライメント基準位置に対するズレ量に拘わりなく、受光素子の受光光量を一定にすることができ、このため、アライメント基準位置近傍でのアライメントの検出精度を高めることができ、測定精度の向上を図ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２２０３４３
【氏名又は名称】株式会社トプコン
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）８月２１日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】西脇 民雄
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| 【公開番号】 |
特開平１１−５６７８１ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）３月２日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２２４５７７ |
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