JP2000342536A - 角膜形状測定装置 - Google Patents
角膜形状測定装置Info
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- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
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Abstract
状を精度良く測定する。 【解決手段】 被検眼の角膜形状を測定する角膜形状測
定装置において、被検眼角膜に投影された指標像を含む
前眼部像を撮像・記憶し、瞳孔と虹彩の境界情報を入力
する。その後、入力された境界情報に基づいて前眼部像
における指標像の検出情報を補正し、補正された指標検
出情報に基づいて角膜形状を求める。
Description
を測定する角膜形状測定装置に関する。
数の領域での曲率を測定し、その分布をトポグラフィと
して表示するCorneal Topographyといわれる装置が知ら
れている。この装置は、プラチドリング等の所定パター
ンの測定指標を被検眼角膜に投影し、その反射像をCC
Dカメラ等で撮影した後、その撮影像を画像解析するこ
とによって、被検眼角膜のほぼ全領域の曲率分布を求
め、ディスプレイにその図形表示を行うものである。
標が投影された前眼部像には瞳孔と虹彩での反射光に輝
度差(光量差)があるので、瞳孔と虹彩の境界付近にお
ける測定指標の輝度変化が分かり難くなってしまう。す
なわち、図4に示すプラチドリング像中心を通る直線上
の輝度変化グラフから分かるように、虹彩領域ではプラ
チドリング像の輝度変化に加え、虹彩で反射した光の輝
度分が加味されて撮像されるため、プラチドリング指標
像のエッジ検出が困難になり、測定精度が低下してしま
う。
底からの反射指標像を検出することによって眼屈折力を
得る他覚式眼屈折力測定機構が組込まれた角膜形状測定
装置では、被検眼の縮瞳による屈折力測定の影響を避け
るために、赤〜赤外の光で角膜形状測定用の指標を投影
するものがある。しかし、赤〜赤外光は虹彩でよく反射
してしまうため、瞳孔と虹彩の境界付近における測定指
標の輝度変化がさらに分かり難いものとなり、指標のエ
ッジ検出が非常に困難となる。
制し、角膜形状を精度良く測定することのできる角膜形
状測定装置を提供することを技術課題とする。
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。
形状測定装置において、被検眼角膜に角膜形状測定用の
指標を投影する指標投影手段と、角膜に投影された指標
像を含む前眼部像を撮像する撮像手段と、該撮像手段で
撮像された前眼部像を記憶する記憶手段と、該記憶手段
に記憶された前眼部像に対する瞳孔と虹彩の境界情報を
入力する入力手段と、入力された境界情報に基づいて前
記前眼部像における前記指標像の検出情報を補正する補
正手段と、該補正手段により補正された指標検出情報に
基づいて角膜形状を求める演算手段と、を備えることを
特徴とする。
て、前記入力手段は被検眼徹照像を撮像する徹照像撮像
手段と、該徹照像に基づいて瞳孔と虹彩の境界位置を検
出する検出手段を備えることを特徴とする。
て、前記補正手段は前記境界情報から求まる瞳孔領域と
虹彩領域との光量差を算出する光量差算出手段を備え、
該光量差に基づいて虹彩での反射光成分を除去すること
により指標像の検出情報を補正することを特徴とする。
て、前記指標投影手段は被検眼角膜にリング状指標を投
影する手段であり、前記演算手段は前記前眼部像のリン
グ状指標像のエッジ情報を検出し、該検出結果に基づい
て角膜形状を求めることを特徴とする。
て、前記指標投影手段は透光部と遮光部が交互に同心円
状に複数配置されたプラチド板と、該プラチド板を照明
するために赤〜赤外領域の光を出射する照明光源と、を
備えることを特徴とする。
て、さらに被検眼の眼屈折力を測定する眼屈折力測定手
段を備えたことを特徴とする。
形状測定装置において、角膜形状測定用の指標が投影さ
れた前眼部像を入力する前眼部像入力手段と、該前眼部
像の瞳孔と虹彩の境界情報を入力する境界情報入力手段
と、該境界情報入力手段による瞳孔と虹彩の境界の入力
情報に基づいて前記前眼部像における前記指標像の検出
情報を補正する補正手段と、該補正手段により補正され
た指標検出情報に基づいて角膜形状を求める演算手段
と、を備えることを特徴とする。
基づいて説明する。図1は角膜形状測定装置の要部光学
系概略図である。
プラチド板であり、撮影光軸L1を中心にして多数のリ
ング状の透光部と遮光部が交互に配置されている。プラ
チド板1の背後には反射板3が設けられており、照明光
源であるLED2から出射する赤〜赤外領域の光を反射
し、プラチド板1を背部からほぼ一様に照明する。プラ
チド板1の透光部を透過した光は被検眼Eの角膜で反射
していわゆるプラチドリング像を形成する。プラチド板
1の後方の光軸L1上にはビームスプリッタ4が配置さ
れ、その後方には眼屈折力測定系20が配置されてい
る。プラチドリング像の光束は、ビームスプリッタ4及
びビームスプリッタ5で反射された後、結像レンズ6に
よりCCDカメラ7の撮像面上に結像する。CCDカメ
ラ7は前眼部観察、被検眼角膜に形成されるアライメン
ト用輝点の検出、及び前眼部に投影されたプラチドリン
グ像の撮影に使用される。
の前眼部照明ランプであり、被検眼の前眼部を観察する
ための照明光として利用される。前眼部照明ランプ8の
点灯により照明された被検眼前眼部はCCDカメラ7に
より撮影される。
用光源であり、集光レンズ12の焦点位置付近に配置さ
れている。ダイクロイックミラー13は光源11から出
射される近赤外光を反射し、後述の固視光源14から出
射される可視光を透過する特性を持つ。光源11を出射
した近赤外光はレンズ12によって略平行光束にされた
後、ダイクロイックミラー13で反射され、ビームスプ
リッタ5及び4を介して被検眼に投影される。光源11
の光は角膜で反射して角膜反射輝点を形成し、角膜反射
輝点はプラチドリング像と同様の経路をたどり、CCD
カメラ7に撮像され、アライメント指標として利用され
る。
固視標板15を一様に照明する。固視光源14で照明さ
れた固視標はレンズ16、ダイクロイックミラー13、
ビームスプリッタ5及び4を介して被検眼に視認され
る。また、レンズ16が光軸方向に移動することによっ
て被検眼Eの雲霧を行う。
ッタ21、赤外照明光源22、回転セクター23、投影
レンズ24、絞り25、受光レンズ26、絞り27、受
光センサ部28から構成されている。
て45度方向と135度方向の2種類のスリットが形成
されている。光源22によりスリットは照明され、回転
セクター23の回転により走査されたスリット光束は投
影レンズ24、絞り25、ビームスプリッタ21、及び
ビームスプリッタ4を介して被検眼Eの角膜近傍で集光
した後、眼底に投影される。
置に配置され、受光センサ部28は受光レンズ26に関
して被検眼角膜と略共役な位置に配置される。受光セン
サ部28は光軸L1を挟んで対称に配置された2対の受
光素子(4個の受光素子)を備える。各受光素子は光軸
L1を中心に90度間隔で設けられ、2.5mmの瞳孔
径で屈折力を測定できるように配置されている。回転セ
クター23の回転により被検眼眼底には傾きが異なる2
種類のスリット光束が投影される。眼屈折力は、一方の
スリット光束が走査されたときの各対の受光素子による
位相差信号と、もう一方のスリット光束が走査されたと
きの各対の受光素子による位相差信号とから、後述する
制御部30で算出される。
源の役割を備えており、投影レンズ24、絞り25、ビ
ームスプリッタ21及び4を介して被検眼に投光され
る。光源22を出射した光は被検眼Eの角膜近傍で一旦
集光した後、被検眼の眼底を略一様に照明する。被検眼
眼底を照明した光源22からの光は、眼底部で乱反射さ
れ、被検眼Eの瞳孔部を内部から照明する。瞳孔部を出
射した光はビームスプリッタ4及び5を通過後、結像レ
ンズ6によりCCDカメラ7の撮像面上に瞳孔領域の像
を形成することで、徹照像として撮像される。この際、
回転セクター23のスリットはCCDカメラ7での撮像
に対して十分に速い速度で回転しているため、徹照像へ
のスリットの影響は無視できる。
7からの映像信号は、A/D変換器32でデジタル化さ
れ、タイミングジェネレータ31の信号に同期してフレ
ームメモリ33に取り込まれる。フレームメモリ33に
取り込まれた画像は、合成回路34及びD/A変換器3
5を介してディスプレイ36にほぼリアルタイムに映し
出される。
が入力されると、制御部30はフレームメモリ33の画
像を別のメモリ38に記憶する。39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回路であり、
ディスプレイ36に角膜形状の分布のビデオグラフィッ
クを表示したり、CCDカメラ7の撮影像と測定データ
等の文字との合成像を表示したりする。
力測定及び角膜形状測定を連続して測定する連続測定モ
ードで測定する場合について、その動作を図6のフロー
チャート図を参照して以下に説明する。
メント用光源11及び固視光源14を点灯する。検者は
被検眼Eに固視標を固視させる。前眼部照明ランプ8で
照明された前眼部像はCCDカメラ7により撮影され、
ディスプレイ36に映し出される。検者はディスプレイ
36を見ながら眼科装置の周知の摺動機構により測定光
学系を移動させて、アライメント用光源11による角膜
輝点とディスプレイ上に表示される図示なきレチクルマ
ークとを所定の関係に位置合わせする。
7を押してトリガ信号を入力すると、制御部30は光源
22を点灯させ、回転セクター23によるスリット像を
被検眼眼底に投影するとともに、レンズ16を移動して
被検眼の雲霧を行う。その後、受光部28上でのスリッ
ト像の移動に伴って変化する受光素子の出力信号から、
受光素子が位置する経線方向の角膜中心を求めた後、そ
の中心に対する各受光素子の出力信号の位相差から、各
受光素子に対応する角膜部位での屈折力を求める。屈折
力測定の詳細については、本出願人による特開平10−
108836号公報(発明の名称:眼屈折力測定装置)
等を参照して頂きたい。
が行われる。制御部30は光源22による眼底反射光に
より照明された被検眼の徹照像をCCDカメラ7により
撮像する。CCDカメラ7に捕らえられた徹照像はフレ
ームメモリ33を介してメモリ38に記憶される。
はLED2を所定時間点灯する。プラチド板1を通過し
た照明光は被検眼で反射され、角膜にプラチドリングの
反射像を形成する。そのプラチドリング像は被検眼前眼
部像とともにCCDカメラ7で撮像され、その画像デー
タはフレームメモリ33を介してメモリ38に記憶され
る。プラチドリング像の撮像が完了すると、制御部30
は瞳孔領域及び角膜曲率算出のための演算処理に移る。
るために瞳孔(明部)と虹彩(暗部)の境界(エッジ)
位置を以下のように求める(図3参照)。瞳孔と虹彩と
のエッジを知るために走査ラインごとの輝度信号波形
(図3(b))を微分処理する。微分処理した信号波形
(図3(c))は正負の信号となっているので、これを
2乗することで正の数値の信号(図3(d))にする。
瞳孔と虹彩のエッジでは輝度差が大きいため、2乗され
た微分信号は他部に比べて大きな数値を示すので、例え
ば、閾値(スレッシュレベル)を特定することでエッジ
部の画素位置を特定することができる。このように各走
査ラインごとにエッジ部の画素位置を特定し、記憶する
ことで瞳孔領域を検出することができる。エッジ検出の
詳細については、本願出願人による特開平8−1641
13号公報(発明の名称:眼科装置)を参照して頂きた
い。
れると、制御部30はこれに基づいてプラチドリング像
の検出情報を補正し、その結果から角膜形状を演算す
る。以下、角膜形状の算出方法を図4及び図5の輝度変
化グラフに基づいて説明する。
プラチド板1の遮光部に該当する輝度値(光量)の低い
部分を検出する。プラチドリング像の輝度変化グラフ
は、交互に配置された透光部と遮光部のリングによって
輝度値の変化が波形となって観察される。遮光部分は輝
度変化の各波の最下点であるから、輝度変化グラフを片
方からトレースし、輝度値が両隣の画素の輝度値より小
さくなった画素位置が最下点となり、各波の最下点の画
素位置及び輝度値を順次記憶する。
位置情報に基づいて、記憶した最下点をその画素位置か
ら瞳孔領域と虹彩領域とに分け、それぞれに分けられた
画素の輝度値の平均値を算出する。瞳孔領域にある最下
点の平均輝度値と、虹彩領域にある最下点の平均輝度の
差DIを求める。
輝度値に対して、その輝度値から平均輝度値の差DIを
減算する。これにより、虹彩部分での反射光成分の輝度
値を除去したことになり、図5の虹彩反射光成分除去後
の輝度変化グラフに示すように、プラチドリング指標像
の輝度値変化を明確に認識することができる。なお、平
均輝度値の差DIは、虹彩の左側領域と右側領域を別に
して求めると、照明の偏りを排除してさらに精度が向上
する。
ング指標の各縞成分の輝度値情報ごと(各波ごと)に最
大輝度値と最小輝度値の中間値を閾値として、閾値とな
る輝度情報を持つ画素位置をプラチドリング指標の各縞
成分のエッジ位置として記憶する。以上のような処理を
所定角度(例えば、1度ごと)の経線方向ごとに行い、
全周のエッジ位置を得る。
エッジ情報を基に角膜曲率を求める。角膜曲率は、プラ
チドリング像の最内円のエッジ座標から中心座標を算出
し、所定角度(例えば、1度ごと)の経線ごとに中心座
標から各リングエッジまでの距離を算出する。中心座標
から各リングエッジまでの所定角度経線ごとの距離が得
られたならば、その後、これらのデータと既知の曲率球
から得られ記憶されているデータとを比較して各位置で
の角膜曲率を得る。なお、プラチドリング像による角膜
曲率の算出については、本出願人による特開平7−12
4113号公報(発明の名称:眼科装置)に詳細に記載
されているので、これを参照して頂きたい。
ィスプレイ36に表示され、その表示内容は表示スイッ
チにより選択できる。
ドで測定した場合の動作について説明したが、モード切
換スイッチ等により眼屈折力測定モードと、角膜形状測
定モードとを切り換え、それぞれの測定のみを行うよう
にしてもよい。この場合、前述した徹照像撮影は撮影用
のトリガ信号の入力に連動してプラチドリング像撮影の
直前に行うようにすれば良い。
照像撮影を行う他、通常の前眼部像を基に画像処理によ
り検出してもよいし、モニタに表示される前眼部像に対
してマウス等の入力手段によって境界位置を順次指定し
て行うこともできる。
グラムをコンピュータに記憶させ、別の装置でプラチド
リング像を撮影した写真等の画像データを入力し、入力
された画像データに基づいて角膜形状測定することも可
能である。
してプラチドリング指標を例にとって説明したが、縞指
標や点指標による場合においても虹彩での反射光による
影響を排除して角膜形状を精度良く測定できる。
標検出への虹彩反射光の影響を抑え、角膜形状を精度良
く測定することができる。
の説明図である。
グラフである。
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 被検眼の角膜形状を測定する角膜形状測
定装置において、被検眼角膜に角膜形状測定用の指標を
投影する指標投影手段と、角膜に投影された指標像を含
む前眼部像を撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像さ
れた前眼部像を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶
された前眼部像に対する瞳孔と虹彩の境界情報を入力す
る入力手段と、入力された境界情報に基づいて前記前眼
部像における前記指標像の検出情報を補正する補正手段
と、該補正手段により補正された指標検出情報に基づい
て角膜形状を求める演算手段と、を備えることを特徴と
する角膜形状測定装置。 - 【請求項2】 請求項1の角膜形状測定装置において、
前記入力手段は被検眼徹照像を撮像する徹照像撮像手段
と、該徹照像に基づいて瞳孔と虹彩の境界位置を検出す
る検出手段を備えることを特徴とする角膜形状測定装
置。 - 【請求項3】 請求項1の角膜形状測定装置において、
前記補正手段は前記境界情報から求まる瞳孔領域と虹彩
領域との光量差を算出する光量差算出手段を備え、該光
量差に基づいて虹彩での反射光成分を除去することによ
り指標像の検出情報を補正することを特徴とする角膜形
状測定装置。 - 【請求項4】 請求項1の角膜形状測定装置において、
前記指標投影手段は被検眼角膜にリング状指標を投影す
る手段であり、前記演算手段は前記前眼部像のリング状
指標像のエッジ情報を検出し、該検出結果に基づいて角
膜形状を求めることを特徴とする角膜形状測定装置。 - 【請求項5】 請求項1の角膜形状測定装置において、
前記指標投影手段は透光部と遮光部が交互に同心円状に
複数配置されたプラチド板と、該プラチド板を照明する
ために赤〜赤外領域の光を出射する照明光源と、を備え
ることを特徴とする角膜形状測定装置。 - 【請求項6】 請求項1の角膜形状測定装置において、
さらに被検眼の眼屈折力を測定する眼屈折力測定手段を
備えたことを特徴とする角膜形状測定装置。 - 【請求項7】 被検眼の角膜形状を測定する角膜形状測
定装置において、角膜形状測定用の指標が投影された前
眼部像を入力する前眼部像入力手段と、該前眼部像の瞳
孔と虹彩の境界情報を入力する境界情報入力手段と、該
境界情報入力手段による瞳孔と虹彩の境界の入力情報に
基づいて前記前眼部像における前記指標像の検出情報を
補正する補正手段と、該補正手段により補正された指標
検出情報に基づいて角膜形状を求める演算手段と、を備
えることを特徴とする角膜形状測定装置。
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