[第1実施形態]
<光学系の構成>
図1は、オートレフケラトメータとOCT装置とを組み合わせた第1実施形態の眼科装置1000(複合機)の光学系の概略図である。図1に示すように、眼科装置1000は、被検眼Eの眼屈折力測定及び角膜形状測定(ケラト測定)と、OCTを用いた計測と、を実行する。
眼科装置1000は、アライメント系1と、ケラト測定系3と、固視投影系4と、前眼部観察系5と、レフ測定光学系(レフ測定投射系6及びレフ測定受光系7)と、OCT光学系8と、を含む。また、眼科装置1000は、これら各光学系等を収容する装置本体1002(ヘッド部ともいう)を備える。
(前眼部観察系5)
前眼部観察系5は、本発明の観察系に相当するものであり、被検眼Eの前眼部の観察像P1を取得、より具体的には動画撮影する。前眼部観察系5は、前眼部照明光源50、対物レンズ51、ダイクロイックフィルタ52、絞り53(テレセン絞り)、リレーレンズ55,56、ダイクロイックフィルタ76、結像レンズ58、及び撮像素子59を備える。また、前眼部観察系5は、対物レンズ51から撮像素子59に至る観察系光路LP1を有する。
前眼部照明光源50は、被検眼Eの前眼部に不可視光の照明光、例えば波長940nmの赤外光を照射する。前眼部により反射された照明光である観察系戻り光は、対物レンズ51を通過し、ダイクロイックフィルタ52を透過し、絞り53に形成された孔部を通過し、リレーレンズ55,56を通過し、ダイクロイックフィルタ76を透過する。
ダイクロイックフィルタ52は、所謂ロングパスフィルタであり、前眼部観察系5で用いられる波長940nm付近の光を透過し、後述のレフ測定光学系及びOCT光学系8で用いられる波長840nm付近の光を反射する。これにより、ダイクロイックフィルタ52は、前眼部観察系5の光路からレフ測定光学系及びOCT光学系8の双方の光路を分岐(波長分離)させると共に、前眼部観察系5の光路とレフ測定光学系及びOCT光学系8の双方の光路とを合成する。
なお、ダイクロイックフィルタ52における各光路を分岐及び合成する面は、対物レンズ51の光軸に対して傾斜して配置される。また、ダイクロイックフィルタ52の代わりに、波長940nm付近の光を透過し且つ波長840nm付近の光を反射(遮断)する各種の光学素子を用いてもよい。
ダイクロイックフィルタ76は、前眼部観察系5で用いられる波長940nm付近の光を透過し、後述のレフ測定光学系及びOCT光学系8で用いられる波長840nm付近の光を反射する。これにより、ダイクロイックフィルタ52は、前眼部観察系5の光路と、この前眼部観察系5の光路から分岐したレフ測定光学系(レフ測定受光系7)の光路と、を合成する。ダイクロイックフィルタ76を透過した観察系戻り光は、結像レンズ58により撮像素子59の撮像面に結像される。
撮像素子59は、公知のエリアセンサ(エリアイメージセンサ)であり、前眼部観察系5及びレフ測定光学系(レフ測定受光系7)とで共用される。この撮像素子59の撮像面は、前眼部観察系5を経由する光学系において瞳孔共役位置に配置されている。なお、瞳孔共役位置は、被検眼Eに対する眼科装置1000のアライメントが完了した状態での被検眼Eの瞳孔と光学的に略共役な位置であり、瞳孔と光学的に共役な位置又はその近傍を意味するものとする。撮像素子59は、結像レンズ58により撮像面に結像された観察系戻り光を所定のレートで撮像及び信号出力を行う。
撮像素子59から出力された撮像信号(映像信号)は、後述の処理部9に入力される。処理部9は、被検眼Eの前眼部の観察時には、撮像素子59から出力された撮像信号に基づく観察像P1(前眼部像)を表示部270に表示させる。なお、観察像P1は、例えば赤外動画像である。
表示部270は、観察像P1の表示を行ったり、或いはユーザインターフェイス部として、処理部9の制御部210(図3参照)による制御を受けて各情報を表示したりする。
(アライメント系1)
アライメント系1は、本発明の検出系の一部を構成するものであり、被検眼Eに対する前眼部観察系5(対物レンズ)の光軸に平行なZ方向(前後方向、作動距離方向)における粗Zアライメントと、光軸に垂直な方向[左右方向(X方向)、上下方向(Y方向)]の粗XYアライメントと、に用いられる。このアライメント系1は、本発明の複数のカメラに相当する一対のステレオカメラ14を含む。
一対のステレオカメラ14は、被検眼Eの前眼部を互いに異なる方向から撮影し、前眼部の撮影画像を後述の処理部9に出力する。処理部9は、詳しくは後述するが、各ステレオカメラ14から入力された撮影画像に基づき、被検眼Eの特定部位に対する装置本体1002のXY方向及びZ方向の粗アライメントを行う。なお、ステレオカメラ14の数は3以上でもよい。
(ケラト測定系3)
ケラト測定系3は、被検眼Eの角膜Crの形状測定に用いられる。ケラト測定系3は、対物レンズ51から撮像素子59までを前眼部観察系5と共用すると共に、赤外光である角膜形状測定用のパターン光(リング状光束)を角膜Crに投射するためのケラト板31及びケラトリング光源32を有する。
ケラト板31は、対物レンズ51と被検眼Eとの間に配置されている。ケラト板31の背面側(対物レンズ51側)にはケラトリング光源32が設けられている。ケラト板31には、対物レンズ51の光軸を中心とする円周上に沿ってケラトリング光源32からの光を透過するケラトパターン(透過部)が形成されている。なお、ケラトパターンは、対物レンズ51の光軸を中心とする円弧状(円周の一部)に形成されていてもよい。ケラトリング光源32からの光でケラト板31を照明することにより、角膜Crに対して角膜形状測定用のパターン光が投射される。
角膜Crからの反射光(ケラトリング像)は、撮像素子59により被検眼Eの前眼部の観察像P1と共に検出される。処理部9は、このケラトリング像を基に公知の演算を行うことで、角膜Crの形状を表す角膜形状パラメータを算出する。
(レフ測定光学系:レフ測定投射系6及びレフ測定受光系7)
レフ測定光学系は、被検眼Eの屈折力値を測定するレフ測定に用いられる。このレフ測定光学系は、レフ測定投射系6及びレフ測定受光系7を含む。レフ測定投射系6は、被検眼Eの眼底Efに対して不可視光(赤外光)のリング状のパターン光を投射する。レフ測定受光系7は、被検眼Eからのパターン光の戻り光であるレフ系戻り光を受光する。
レフ測定投射系6は、レフ測定受光系7の光路上に設けられた孔開きプリズム65によって分岐された光路に設けられる。なお、孔開きプリズム65に形成されている孔部は、瞳孔共役位置に配置される。レフ測定投射系6は、対物レンズ51及びダイクロイックフィルタ52を前眼部観察系5と共用すると共に、レフ測定光源61と、リレーレンズ62と、円錐プリズム63と、リング絞り64と、孔開きプリズム65と、ロータリープリズム66と、ダイクロイックフィルタ67と、を備える。
レフ測定受光系7は、対物レンズ51から孔開きプリズム65までをレフ測定投射系6と共用し、且つダイクロイックフィルタ76から撮像素子59までを前眼部観察系5と共用する。また、レフ測定受光系7は、リレーレンズ71、反射ミラー72、リレーレンズ73、合焦レンズ74、及び反射ミラー75を備える。さらに、レフ測定受光系7は、観察系光路LP1の途中(ダイクロイックフィルタ52)から分岐した分岐光路LP2を有する。
レフ測定光源61は、高輝度光源であるSLD(Super Luminescent Diode)光源であり、波長830nm~890nm(本実施形態では840nmとする)の不可視光(赤外光)を出射する。また、レフ測定光源61は、光軸方向に移動可能であり眼底共役位置に配置される。なお、眼底共役位置とは、アライメントが完了した状態での被検眼Eの眼底Efと光学的に略共役な位置であり、眼底Efと光学的に共役な位置又はその近傍を意味するものとする。
レフ測定光源61から出力された光は、リレーレンズ62を通過し、円錐プリズム63の円錐面に入射する。円錐面に入射した光は偏向され、円錐プリズム63の底面から出射する。円錐プリズム63の底面から出射した光は、リング絞り64に形成されたリング状の透光部を通過する。この透光部を通過したリング状のパターン光(リング状光束)は、孔開きプリズム65の孔部の周囲に形成された反射面により反射され、ロータリープリズム66を通過し、ダイクロイックフィルタ67により反射される。
ダイクロイックフィルタ67は、レフ測定光学系によるレフ測定時と、OCT光学系8によりOCT計測時と、において差し替えられる。ダイクロイックフィルタ67は、レフ測定時には波長840nm付近の光を反射し且つ後述の固視投影系4からの視標光を透過するフィルタが用いられ、OCT計測時には波長840nm付近の光を透過するフィルタが用いられる。これにより、ダイクロイックフィルタ67は、レフ測定光学系の光路からOCT光学系8の光路を分岐(分離)させると共に、これら両光路を合成する。
ダイクロイックフィルタ67により反射された光は、ダイクロイックフィルタ52により反射され、対物レンズ51を通過し、被検眼Eに投射される。ロータリープリズム66は、眼底Efの血管及び疾患部位等に対するパターン光の光量分布を平均化したり、レフ測定光源61に起因するスペックルノイズを低減したりするために用いられる。
眼底Efに投射されたリング状のパターン光のレフ系戻り光は、対物レンズ51を通過し、ダイクロイックフィルタ52及びダイクロイックフィルタ67により反射される。ダイクロイックフィルタ67により反射されたレフ系戻り光は、ロータリープリズム66を通過し、孔開きプリズム65の孔部を通過し、リレーレンズ71を通過し、反射ミラー72により反射され、リレーレンズ73及び合焦レンズ74を通過する。
合焦レンズ74は、レフ測定受光系7の光軸に沿って移動可能である。合焦レンズ74を通過した光は、反射ミラー75により反射され、ダイクロイックフィルタ76により反射され、結像レンズ58により撮像素子59の撮像面に結像される。なお、撮像素子59の撮像面は、レフ測定受光系7を経由する光学系において眼底共役位置に配置される。処理部9は、撮像素子59から出力される撮像信号に基づき公知の演算を行うことで被検眼Eの屈折力値を演算する。屈折力値は、例えば球面度数、乱視度数及び乱視軸角度、又は等価球面度数を含む。
なお、レフ測定光源61及び合焦レンズ74は、後述の処理部9の制御の下、レフ測定光学系を用いて得られた被検眼Eの屈折力値に基づき、眼底Efとレフ測定光源61と撮像素子59とが共役となるような位置に、それぞれ光軸方向に移動される。
(固視投影系4)
固視投影系4は、ダイクロイックフィルタ83により後述のOCT光学系8の光路から分岐された光路に設けられている。
固視投影系4は、固視標を被検眼Eに呈示する。固視投影系4の光路には、固視ユニット40が配置されている。固視ユニット40は、後述の処理部9からの制御を受け、固視投影系4の光路に沿って移動可能である。固視ユニット40は、固視投影系4の光路(光軸)に沿って移動可能であり、液晶パネル41を含む。ダイクロイックフィルタ83と固視ユニット40との間に、リレーレンズ42が配置されている。
液晶パネル41は、後述の処理部9の制御の下、固視標を表すパターンを表示する。この液晶パネル41は、固視標を表すパターンの表示位置を任意に変更可能である。これにより、被検眼Eの固視位置を変更できる。被検眼Eの固視位置としては、眼底Efの黄斑部を中心とする画像を取得するための位置、視神経乳頭を中心とする画像を取得するための位置、及び黄斑部と視神経乳頭との間の眼底中心を中心とする画像を取得するための位置などがある。
また、液晶パネル41は、後述の処理部9の制御の下、既述のレフ測定光源61及び合焦レンズ74の移動に連動して光軸方向に移動される。
液晶パネル41からの視標光は、リレーレンズ42を通過し、ダイクロイックフィルタ83を透過し、リレーレンズ82を通過し、反射ミラー81により反射され、ダイクロイックフィルタ67を透過し、ダイクロイックフィルタ52により反射される。ダイクロイックフィルタ52により反射された視標光は、対物レンズ51を通過して眼底Efに投射される。
(OCT光学系8)
OCT光学系8は、本発明の干渉光学系に相当するものであり、被検眼EのOCT計測を行うための光学系である。OCT光学系8は、レフ測定光学系から分岐して設けられている。OCT光学系8は、ダイクロイックフィルタ52により前眼部観察系5の光路から分岐(波長分離)され且つダイクロイックフィルタ67によりレフ測定光学系の光路から分岐された分岐光路LP3を有する。なお、既述の固視投影系4の光路は、ダイクロイックフィルタ83によりOCT光学系8の分岐光路LP3に合成(結合)される。これにより、OCT光学系8及び固視投影系4のそれぞれの光軸を同軸で結合することができる。
OCT光学系8は、対物レンズ51、ダイクロイックフィルタ52,67、反射ミラー81、リレーレンズ82、ダイクロイックフィルタ83、反射ミラー84、リレーレンズ85、合焦レンズ87、光スキャナー88、コリメータレンズユニット89、及びOCTユニット100を有する。
図2は、OCTユニット100の光学系の概略図である。図2及び既述の図1に示すように、OCTユニット100のOCT光源101は、一般的なスウェプトソースタイプのOCT装置と同様に、出射光の波長を掃引(走査)可能な波長掃引型(波長走査型)光源であり、共振器を含むレーザー光源を含む。OCT光源101は、人眼では視認できない近赤外の波長域において、出力波長を時間的に変化させる。
OCTユニット100には、スウェプトソースOCTを実行するための光学系が設けられている。この光学系は、干渉光学系を含む。この干渉光学系は、OCT光源101からの光を測定光LSと参照光LRとに分割する機能と、被検眼Eからの測定光LSの戻り光であるOCT系戻り光LS1と参照光路を経由した参照光LRとを重ね合わせて干渉光LCを生成する機能と、この干渉光LCを検出する機能とを備える。干渉光学系により得られた干渉光LCの検出結果(検出信号)は、干渉光LCのスペクトルを示す信号であり、処理部9に送られる。
OCT光源101は、例えば出射光の波長を、レフ測定光源61から出射される光の波長域と同一(略同一、重複、一部重複を含む)の波長域の波長860nm付近(本実施形態では840nmとする)を基準として高速で変化させる近赤外波長可変レーザーを含む。OCT光源101から出力された光L0は、光ファイバー102により偏波コントローラ103に導かれてその偏光状態が調整される。偏光状態が調整された光L0は、光ファイバー104によりファイバーカプラー105に導かれ、ファイバーカプラー105によって測定光LSと参照光LRとに分割される。
参照光LRは、光ファイバー110によりコリメータ111に導かれて平行光束に変換され、光路長補正部材112及び分散補償部材113を経由し、コーナーキューブ114に導かれる。光路長補正部材112は、参照光LRの光路長と測定光LSの光路長とを合わせるよう作用する。分散補償部材113は、参照光LRと測定光LSとの間の分散特性を合わせるよう作用する。
コーナーキューブ114及びコーナーキューブ移動機構115は、本発明の光路長変更部に相当する。コーナーキューブ114は、コーナーキューブ移動機構115により、参照光LRの入射方向に沿って移動自在に保持されている。コーナーキューブ移動機構115は、コーナーキューブ114を参照光LRの入射方向に沿って移動させるアクチュエータであり、それにより参照光LRの光路長を変更する。
コーナーキューブ114を経由した参照光LRは、分散補償部材113及び光路長補正部材112を経由し、コリメータ116によって平行光束から集束光束に変換され、光ファイバー117に入射する。光ファイバー117に入射した参照光LRは、偏波コントローラ118に導かれてその偏光状態が調整され、光ファイバー119によりアッテネータ120に導かれて光量が調整され、光ファイバー121によりファイバーカプラー122に導かれる。
一方、ファイバーカプラー105により生成された測定光LSは、光ファイバーf1により導かれてコリメータレンズユニット89により平行光束に変換される。平行光束に変換された測定光LSは、合焦レンズ87、リレーレンズ85、及び反射ミラー84を経由し、ダイクロイックフィルタ83により反射される。
合焦レンズ87は、光軸方向(対物レンズ51の光軸方向、OCT光学系8の光軸方向)に移動可能である。合焦レンズ87は、後述の処理部9の制御の下、合焦レンズ74の移動に連動して光軸方向に移動される。また、合焦レンズ87は、OCT計測よりも前に実施された被検眼Eのレフ測定結果に基づき、光ファイバーf1の端面が計測部位(眼底Ef又は前眼部)と光学系に共役となるように位置調整される。
光スキャナー88は、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)スキャナー、ガルバノミラー、ポリゴンミラー、回転ミラー、ダボプリズム、ダブルダボプリズム、及びローテーションプリズムなどが用いられる。この光スキャナー88は、測定光LSを2次元的に偏向、例えばOCT光学系8の光軸に直交する水平方向及び垂直方向に撮影部位(眼底Ef又は前眼部)をスキャンするように測定光LSを偏向する。このような測定光LSの走査態様としては、例えば、水平スキャン、垂直スキャン、十字スキャン、放射スキャン、円スキャン、同心円スキャン、及び螺旋スキャンなどがある。
ダイクロイックフィルタ83により反射された測定光LSは、リレーレンズ82を通過し、反射ミラー81により反射され、ダイクロイックフィルタ67を透過し、ダイクロイックフィルタ52により反射され、対物レンズ51により屈折されて被検眼Eに入射する。被検眼Eからの測定光LSの戻り光であるOCT系戻り光LS1(本発明の戻り光に相当)は、往路と同じ経路を逆向きに進行してファイバーカプラー105に導かれ、光ファイバー128を経由してファイバーカプラー122に到達する。
ファイバーカプラー122は、光ファイバー128を介して入射されたOCT系戻り光LS1と、光ファイバー121を介して入射された参照光LRとの干渉光LCを生成する。また、ファイバーカプラー122は、所定の分岐比(例えば1:1)で干渉光LCを分岐することにより、一対の干渉光LCを生成する。一対の干渉光LCは、それぞれ光ファイバー123,124を通じて検出器125に導かれる。
検出器125は、例えばバランスドフォトダイオードである。バランスドフォトダイオードは、一対の干渉光LCをそれぞれ検出する一対のフォトディテクタを含み、これらフォトディテクタにより得られた一対の検出結果の差分を出力する。検出器125は、この出力(検出信号)をデータ収集機器(Data Acquisition System)であるDAQ130に送る。
DAQ130には、OCT光源101からクロックKCが供給される。クロックKCは、OCT光源101において、波長可変光源により所定の波長範囲内で掃引される各波長の出力タイミングに同期して生成される。OCT光源101は、例えば、各出力波長の光L0を分岐することにより得られた2つの分岐光の一方を光学的に遅延させた後、これらの合成光を検出した結果に基づいてクロックKCを生成する。DAQ130は、検出器125から入力される検出信号をクロックKCに基づきサンプリングする。
また、DAQ130は、検出器125からの検出信号のサンプリング結果を処理部9の演算処理部220(図3参照)に送る。演算処理部220は、例えば一連の波長走査毎に(Aライン毎に)、サンプリングデータに基づくスペクトル分布にフーリエ変換等を施すことにより、各Aラインにおける反射強度プロファイルを形成する。更に、演算処理部220は、各Aラインの反射強度プロファイルを画像化することにより画像データを形成する。
<処理部9の構成>
図3は、処理部9の機能ブロック図である。なお、図3では図面の煩雑化を防止するため、レフ測定光学系(レフ測定受光系7)の撮像素子59は図示を省略している。
図3に示すように、処理部9は、各種のプロセッサ(Processor)及びメモリ等から構成された演算回路を備える。各種のプロセッサには、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、及びプログラマブル論理デバイス[例えばSPLD(Simple Programmable Logic Devices)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、及びFPGA(Field Programmable Gate Arrays)]等が含まれる。なお、処理部9の各種機能は、1つのプロセッサにより実現されてもよいし、同種または異種の複数のプロセッサで実現されてもよい。この処理部9は、不図示の記憶回路又は記憶装置に格納されているプログラムを読み出し実行することで、制御部210及び演算処理部220として機能する。
また、処理部9には、既述の眼科装置1000の各部の他に、移動機構200と、移動機構40D,80Dと、移動機構61D,74Dと、操作部280と、通信部290と、が接続されている。
(移動機構200)
移動機構200は、本発明の相対移動機構に相当するものであり、被検眼Eに対して装置本体1002をXYZ方向(前後左右上下方向)に相対移動させる機構である。この移動機構200には、装置本体1002を移動するための駆動力を発生するアクチュエータと、この駆動力を伝達する伝達機構と、が設けられている。アクチュエータは、例えばパルスモータにより構成される。伝達機構は、例えば歯車の組み合わせ或いはラックアンドピニオンなどによって構成される。移動機構200は、制御部210(主制御部211)の制御の下、装置本体1002の移動を行う。
(移動機構40D)
移動機構40Dは、固視ユニット40を固視投影系4の光軸方向(対物レンズ51の光軸方向)に移動させる機構である。この移動機構40Dには、移動機構200と同様に、固視ユニット40を移動するための駆動力を発生するアクチュエータと、この駆動力を伝達する伝達機構とが設けられている。移動機構40Dは、制御部210(主制御部211)の制御の下、固視ユニット40の移動を行う。
(移動機構80D)
移動機構80Dは、OCT光学系8の合焦レンズ87をOCT光学系8の光軸方向(対物レンズ51の光軸方向)に移動させる機構である。この移動機構80Dには、移動機構200と同様に、合焦レンズ87を移動するための駆動力を発生するアクチュエータと、この駆動力を伝達する伝達機構と、が設けられている。移動機構80Dは、制御部210(主制御部211)の制御の下、合焦レンズ87の移動を行う。
(移動機構61D)
移動機構61Dは、レフ測定投射系6のレフ測定光源61をその光軸方向に移動する移動機構を含む。この移動機構61Dには、移動機構200と同様に、レフ測定光源61を移動するための駆動力を発生するアクチュエータと、この駆動力を伝達する伝達機構と、が設けられている。移動機構61Dは、制御部210(主制御部211)の制御の下、レフ測定光源61の移動を行う。
(移動機構74D)
移動機構74Dは、レフ測定受光系7の合焦レンズ74をその光軸方向に移動する移動機構を含む。この移動機構74Dには、移動機構200と同様に、合焦レンズ74を移動するための駆動力を発生するアクチュエータと、この駆動力を伝達する伝達機構と、が設けられている。合焦レンズ74は、制御部210(主制御部211)の制御の下、合焦レンズ74の移動を行う。
(操作部280)
操作部280は、ユーザインターフェイス部として、眼科装置1000を操作するために使用される。操作部280は、眼科装置1000に設けられた各種のハードウェアキー(操作レバー、ボタン、及びスイッチなど)を含む。また、操作部280には、タッチパネル式の表示部270の表示画面に表示される各種のソフトウェアキー(ボタン、アイコン、及びメニューなど)も含まれる。
(通信部290)
通信部290は、図示しない外部装置と通信するための機能を有する。通信部290は、外部装置との接続形態に応じた通信インターフェイスを備える。外部装置の例として、レンズの光学特性を測定する眼鏡レンズ測定装置がある。また、外部装置は、任意の眼科装置、記録媒体から情報を読み取る装置(リーダ)、或いは記録媒体に情報を書き込む装置(ライタ)などでもよい。さらに、外部装置は、病院情報システム(Hospital Information System:HIS)サーバ、DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)サーバ、医師端末、モバイル端末、個人端末、及びクラウドサーバなどでもよい。なお、通信部290は、例えば処理部9に設けられていてもよい。
(制御部210)
制御部210は、既述のプロセッサを含み、眼科装置1000の各部を制御する。制御部210は、主制御部211と、記憶部212と、を含む。記憶部212は、眼科装置1000を制御するためのコンピュータプログラムと、各種のデータと、を記憶する。
記憶部212に記憶されるコンピュータプログラムには、眼科装置1000の各部の作動を制御する制御プログラムと、眼科装置1000に各種測定及び計測を実行させるための制御プログラムと、演算処理部220による演算処理用の制御プログラムと、が含まれる。このようなコンピュータプログラムに従って主制御部211が動作することにより、制御部210は制御処理を実行する。また、記憶部212に記憶されるデータとしては、例えば他覚測定の測定結果(屈折力値、OCT計測結果)、断層像の画像データ、眼底像の画像データ、及び被検眼情報などがある。被検眼情報は、患者ID及び氏名などの被検者に関する情報や、左眼/右眼の識別情報などの被検眼Eに関する情報を含む。
主制御部211は、眼科装置1000の各種制御を行う。この各種制御には、被検眼Eに対する装置本体1002のアライメントに係るアライメント制御、被検眼Eのケラト測定に係るケラト測定制御、被検眼Eのレフ測定に係るレフ測定制御、及び被検眼EのOCT計測に係るOCT計測制御などの公知の制御が複数含まれる。
主制御部211によるアライメント制御については後述する。
(ケラト測定制御)
主制御部211は、1回目のアライメント完了後にケラト測定系3(前眼部観察系5)及び演算処理部220を制御するケラト測定制御部として機能する。主制御部211は、ケラトリング光源32を点灯させて被検眼Eの前眼部に角膜形状測定用のパターン光を投射した状態で、撮像素子59による被検眼Eの前眼部の観察像P1の撮像を実行させ、この観察像P1の撮像信号を撮像素子59から演算処理部220に入力させる。次いで、主制御部211は、演算処理部220に対して観察像P1に基づく被検眼Eの角膜形状(角膜屈折力、角膜乱視度、及び角膜乱視軸角度)の演算を実行させる。
(レフ測定制御:仮測定)
主制御部211は、ケラト測定後において、レフ測定光学系(レフ測定投射系6及びレフ測定受光系7)、固視投影系4、及び演算処理部220を制御するレフ測定制御部として機能する。なお、レフ測定は、仮測定と本測定とを含む。
主制御部211は、仮測定では、固視投影系4の液晶パネル41を制御して、固視標を被検眼Eに呈示する。また、主制御部211は、レフ測定光学系を制御して、レフ測定光源61を点灯させると共にロータリープリズム66の回転を開始させることで、被検眼Eの眼底Efにリング状のパターン光を投射する。次いで、主制御部211は、レフ測定光学系を制御して、被検眼Eからのパターン光のレフ系戻り光に基づくリング像の撮像を撮像素子59に実行させ、このリング像の撮像信号を撮像素子59から演算処理部220に入力させる。
そして、主制御部211は、演算処理部220に対して、リング像の撮像画像に基づく被検眼Eの仮の球面度数S及び乱視度数Cの演算を公知の手法で実行させる。また、主制御部211は、仮の球面度数S及び乱視度数Cの演算結果に基づき、移動機構61D,74D,40Dを駆動して、レフ測定光源61、合焦レンズ74、及び液晶パネル41を等価球面度数(S+C/2)の位置へ移動させる。
さらに、主制御部211は、レフ測定光学系等を制御して、既述の眼底Efに対するパターン光の投射と、撮像素子59によるリング像の撮像と、演算処理部220による仮の球面度数S及び乱視度数Cの演算と、レフ測定光源61、合焦レンズ74、及び液晶パネル41の等価球面度数の位置への移動と、を実行させる。この際に主制御部211は、移動機構80Dを制御して、合焦レンズ74等の移動に連動して合焦レンズ87を移動させる。そして、主制御部211は、前述の各処理を繰り返し実行させた後、レフ測定光源61を消灯させると共に、ロータリープリズム66の回転を停止させる。
(レフ測定制御:本測定)
主制御部211は、本測定では、移動機構40Dを制御して、液晶パネル41を仮測定において求められた位置から更に雲霧位置に移動させることにより、被検眼Eの雲霧を促す。そして、主制御部211は、仮測定と同様にレフ測定光学系等を制御して、既述の眼底Efに対するパターン光の投射と、撮像素子59によるリング像の撮像と、を実行させて、このリング像の撮像画像を演算処理部220に入力させる。次いで、主制御部211は、演算処理部220に対して、リング像の撮像画像と合焦レンズ74の移動量とに基づく被検眼Eの屈折力値(球面度数、乱視度数、乱視軸角度)の演算を公知の手法で実行させる。
(OCT計測制御)
主制御部211は、レフ測定の本測定後にOCT光学系8及び演算処理部220を制御するOCT計測制御部として機能する。なお、主制御部211は、OCT計測制御を開始する前に、移動機構40Dを制御して、液晶パネル41を雲霧位置から既述の仮測定において求められた位置に移動させた後、固視投影系4の液晶パネル41を制御して固視標を被検眼Eに呈示する。また、主制御部211は、コーナーキューブ移動機構115を駆動してコーナーキューブ114を移動させることで、参照光LRの光路長を、例えば角膜Crの断層像の撮影に対応した光路長に変更したり、或いは眼底Efの断層像の撮影に対応した光路長に変更したりする。
主制御部211は、OCT光学系8を制御して、OCTユニット100のOCT光源101を点灯させると共に、光スキャナー88の動作を開始させることで、被検眼Eの所定の部位(前眼部、眼底Ef、又は両者)を測定光LSでスキャンさせる。また、主制御部211は、OCT光学系8を制御して、検出器125による一対の干渉光LCの検出及び検出信号の出力と、DAQ130による検出信号のサンプリングとを実行させた後、この検出信号のサンプリング結果を演算処理部220に入力させる。さらに、主制御部211は、演算処理部220に対して、検出信号のサンプリング結果に基づくOCT計測、例えば断層像の形成及び眼内パラメータの演算を実行させる。
なお、眼内パラメータは、被検眼Eの眼軸長、角膜厚、前房深度、水晶体厚、角膜前面の強主経線曲率半径、角膜前面の弱主経線曲率半径、角膜後面の強主経線曲率半径、角膜後面の弱主経線曲率半径、水晶体前面の強主経線曲率半径、水晶体前面の弱主経線曲率半径、水晶体後面の強主経線曲率半径、及び水晶体後面の弱主経線曲率半径の少なくとも1つを含む。
(演算処理部220)
演算処理部220は、眼屈折力算出部221と、画像形成部222と、データ処理部223と、を含む。
眼屈折力算出部221は、主制御部211の制御の下、レフ測定時の撮像素子59により撮像されたリング像を公知の手法で解析して、被検眼Eの屈折力値(球面度数、乱視度数、及び乱視軸角度)を演算する。また、眼屈折力算出部221は、主制御部211の制御の下、ケラト測定時の撮像素子59により撮像された観察像P1を公知の手法で解析して、被検眼Eの角膜形状(角膜屈折力、角膜乱視度、及び角膜乱視軸角度)を演算する。
画像形成部222は、主制御部211の制御の下、OCT計測時に検出器125及びDAQ130を経て入力された検出信号のサンプリング結果に基づき、従来のスペクトラルドメインタイプのOCTと同様のフィルタ処理及び高速フーリエ変換処理などを実行して、被検眼Eの断層像の画像データを形成する。この断層像の画像データには、角膜Crの断層像である角膜断層像P2(図4参照)と、眼底Efの断層像である眼底断層像P3(図9参照)と、が含まれる。画像形成部222は、例えばコーナーキューブ114の位置に応じて、角膜断層像P2を形成したり或いは眼底断層像P3を形成したりする。
データ処理部223は、主制御部211の制御の下、画像形成部222により形成された断層像に対して各種のデータ処理(画像処理)及び解析処理を施す。例えば、データ処理部223は、各断層像に対して輝度補正及び分散補正等の補正処理を実行したり、各断層像を解析して既述の眼内パラメータの演算を実行したりする。また、データ処理部223は、前眼部観察系5を用いて得られた被検眼Eの前眼部の観察像P1に対しても各種の画像処理及び解析処理を施す。
さらにデータ処理部223は、断層像の間の画素を補間する補間処理などの公知の画像処理を実行することにより、被検眼Eのボリュームデータ(ボクセルデータ)を形成することができる。ボリュームデータに基づく画像を表示部270に表示させる場合、データ処理部223は、このボリュームデータに対してレンダリング処理を施して、特定の視線方向から見たときの擬似的な3次元画像を形成する。
<アライメント制御>
主制御部211は、被検者の顔が不図示の顔受け部にセットされた後、各測定(ケラト測定、レフ測定、及びOCT計測)を開始する前に、アライメント系1、前眼部観察系5、及びOCT光学系8を制御して、被検眼Eの角膜Crの特定部位に対する装置本体1002のアライメントを実行する。この特定部位としては、角膜頂点、瞳孔中心、及び虹彩中心等が例として挙げられるが、本実施形態では特定部位が角膜頂点であるものとして説明を行う。
また、主制御部211は、アライメントとして、アライメント系1のステレオカメラ14を用いた粗アライメントと、OCT光学系8の測定光LS及び前眼部観察系5を用いたXYアライメント(精密アライメント)と、角膜断層像P2(図7参照)を用いたZアライメント(精密アライメント)と、を行う。
図4は、装置本体1002のアライメントを実行する場合の主制御部211の機能ブロック図である。なお、図4では、装置本体1002のアライメントに直接的に関係の無い眼科装置1000の構成及び主制御部211の機能については図示を省略している。
図4に示すように、主制御部211は、角膜頂点に対する装置本体1002のアライメントを実行する場合には、記憶部212から読み出したコンピュータプログラムを実行することで、カメラ制御部300、位置検出部302、粗アライメント制御部304、撮像制御部306、XYアライメント制御部308、画像形成制御部310、Zアライメント制御部312、及びカメラ位置取得部314として機能する。
(粗アライメント)
カメラ制御部300、位置検出部302、及び粗アライメント制御部304は、操作部280に対するアライメント開始操作の入力に応じて作動し、角膜頂点に対する装置本体1002のXY方向及びZ方向の粗アライメントの実行を制御する。
カメラ制御部300は、一対のステレオカメラ14による撮影を制御する。このカメラ制御部300は、アライメント開始操作に応じて、一対のステレオカメラ14による被検眼Eの前眼部の同時撮影(実質的に同時撮影も含む)を実行させる。各ステレオカメラ14により同時撮影された前眼部の撮影画像である前眼部撮影画像APは、各ステレオカメラ14から位置検出部302に入力される。
位置検出部302は、アライメント系1(一対のステレオカメラ14)と共に本発明の検出系を構成する。位置検出部302は、各ステレオカメラ14から入力された前眼部撮影画像APに基づき、装置本体1002に対する角膜頂点の3次元位置、すなわちXY方向のXY位置及びZ方向のZ位置を検出(解析)する。なお、角膜頂点のXY位置及びZ位置の具体的な検出方法(解析方法)については、公知技術(例えば上記特許文献2及び3参照)であるので、ここでは具体的な説明は省略する。
粗アライメント制御部304は、位置検出部302による角膜頂点のXY位置及びZ位置の検出結果に基づき、移動機構200を駆動して、角膜頂点に対する装置本体1002のXY方向の粗アライメント及びZ方向の粗アライメントを自動的に実行させる。
ここで、既述の通り角膜Crの非球面形状及び被検眼Eの回旋等の影響により、一対のステレオカメラ14を用いた粗アライメントは、後述のXYアライメント及びZアライメントよりも精度が劣るものの、ある程度の精度は確保されている。これにより、XYアライメントの前にXY方向の粗アライメントを行うことで、観察像P1内での被検眼Eの角膜頂点の像の位置を、観察像P1の中心近傍まで移動させることができる。また、Zアライメントの前にZ方向の粗アライメントを行うことで、角膜頂点に対する装置本体1002のZ方向の作動距離を、OCT計測による角膜断層像P2が形成可能な距離に調整することができる。
(XYアライメント)
撮像制御部306及びXYアライメント制御部308は、XY方向の粗アライメントが完了した場合に作動して、角膜頂点に対する装置本体1002のXYアライメント(精密アライメント)の実行を制御する。
撮像制御部306は、粗アライメントが完了した場合に、OCT光学系8を制御してOCTユニット100のOCT光源101から測定光LSを出射させると共に、光スキャナー88を駆動して測定光LSのスキャン(本実施形態では例えば水平スキャン)を実行させる。これにより、既述の通り、被検眼Eに対する測定光LSの照射及び走査が実行され、且つ被検眼EからのOCT系戻り光LS1が対物レンズ51を通してダイクロイックフィルタ52に入射する。
ここで、OCT光学系8で用いられる測定光LS及びそのOCT系戻り光LS1の光量は、レフ測定光学系(レフ測定受光系7)で用いられるパターン光及びそのレフ系戻り光の光量よりも大きい。このため、ダイクロイックフィルタ52に入射したOCT系戻り光LS1の全てがダイクロイックフィルタ67に向けて反射されずに、OCT系戻り光LS1の一部がダイクロイックフィルタ52を透過して観察系光路LP1に沿って撮像素子59に入射する。従って、撮像素子59の撮像面には、観察系戻り光及びOCT系戻り光LS1が入射する。
また、撮像制御部306は、OCT光源101から測定光LSを出射させる状態で、前眼部観察系5を制御して、撮像素子59による観察系戻り光(観察像P1)及びOCT系戻り光LS1の撮像(例えば動画撮像)を実行させる。撮像素子59は、観察系戻り光及びOCT系戻り光の撮像信号、すなわちOCT系戻り光LS1の像を含む観察像P1(以下、単に観察像P1と略す)の撮像画像データを、XYアライメント制御部308へ出力する。
XYアライメント制御部308は、撮像素子59から入力される観察像P1の撮像画像データに基づき、観察像P1内のOCT系戻り光LS1(図6参照)の像の検出を行う。また、XYアライメント制御部308は、OCT系戻り光LS1の像の検出結果に基づき、移動機構200を駆動して、角膜頂点に対する装置本体1002のXY方向のXYアライメントを自動的に実行させる。
図5は、観察像P1内でのOCT系戻り光LS1の検出条件を説明するための説明図である。図6は、XYアライメント制御部308によるXYアライメントを説明するための説明図である。なお、図5及び図6において、符号O1は、前眼部観察系5(対物レンズ51)の光軸と撮像素子59の撮像面との交点であって、XYアライメント時に角膜頂点とOCT系戻り光LS1との位置合わせの基準位置となるXY基準位置である。
図5に示すように、測定光LSの光束径は小さいので、前眼部観察系5の光軸に対して被検眼Eの角膜頂点(符号Q参照)の位置がXY方向に大きく偏心していると、観察像P1内でOCT系戻り光LS1の像を検出することはできない。
ここで、観察像P1内でOCT系戻り光LS1の像を検出するための条件は、測定光LSの光束径と、角膜Cr上での測定光LSの走査範囲と、の2点である。この際に、測定光LSの光束径は約φ1(mm)である。また、例えば測定光LSにより眼底Efの6mmの範囲を例えば水平方向にスキャンするモード(Bスキャン)では、角膜Cr上での測定光LSの走査範囲が2mmの範囲となる。従って、上記条件で定められるエリアF内に角膜頂点(符号Q参照)の像が存在していることが、観察像P1内でOCT系戻り光LS1の像を検出するための条件(観察像P1内にOCT系戻り光LS1の像が生じる条件である。
本実施形態では、既述の予めXY方向の粗アライメントが予め実行されているので、観察像P1内における角膜頂点の位置(符号Q参照)は、エリアF内に確実に位置調整されている。このため、観察像P1内にはOCT系戻り光LS1の像が確実に生じている。これにより、XYアライメント制御部308は、例えば観察像P1の各画素の輝度値に基づき、観察像P1内においてOCT系戻り光LS1の像を検出することができる。
なお、測定光LSの光束径は変更不可であるので、角膜Cr上での測定光LSの走査態様を変更することにより、エリアFの範囲の大きさを変更可能である。例えば、測定光LSの走査態様を水平スキャンから十字スキャン又はラスタースキャン等に変更することで、エリアFの範囲を広げることができる。
図6に示すように、XYアライメント制御部308は、観察像P1内でのOCT系戻り光LS1の像の検出結果に基づき、観察像P1内のXY基準位置O1上でOCT系戻り光LS1と角膜頂点(符号Q1参照)とが一致(略一致を含む、以下同じ)するように、移動機構200を駆動して被検眼Eに対し装置本体1002をXY方向に相対移動させる。これにより、角膜頂点に対して装置本体1002がXYアライメントされる。
(Zアライメント)
図4に戻って、画像形成制御部310及びZアライメント制御部312は、少なくとも粗アライメントが完了した場合(本実施形態ではさらにXYアライメントが完了した場合)に作動して、角膜頂点に対する装置本体1002のZ方向の作動距離を調整するZアライメント(精密アライメント)の実行を制御する。
画像形成制御部310は、XYアライメントが完了した場合に、本発明の第1画像形成制御部として機能する。この画像形成制御部310は、OCT光学系8を制御して測定光LSの照射及び干渉光LCの検出を実行させると共に、画像形成部222を制御して角膜Crの角膜断層像P2の形成を実行させる。既述の通り、装置本体1002のZ方向の粗アライメントによって、角膜頂点に対する装置本体1002の作動距離についてもある程度の精度で調整されているので、画像形成部222は角膜断層像P2を確実に形成することができる。この角膜断層像P2は、画像形成部222からZアライメント制御部312に出力される。
図7は、Zアライメント制御部312によるZアライメントを説明するための説明図である。図7に示すように、Zアライメント制御部312は、画像形成部222から入力された角膜断層像P2に基づき、角膜頂点の位置検出、より具体的には角膜断層像P2の基準位置であるZ基準位置O2から角膜頂点の像に対応する位置までの距離Zを検出する。そして、Zアライメント制御部312は、距離Zの検出結果に基づき、角膜頂点の像がZ基準位置O2に一致するように、移動機構200を駆動して被検眼Eに対して装置本体1002をZ方向に相対移動させる。これにより、角膜頂点に対して装置本体1002がZアライメントされる。
(ステレオカメラの位置取得)
図4に戻って、カメラ位置取得部314は、本発明の検出系位置取得部に相当する。このカメラ位置取得部314は、XYアライメントが完了した場合には、角膜頂点に対応する一対のステレオカメラ14のいずれか一方(両方でも可)のXY方向の位置を取得する。また、カメラ位置取得部314は、Zアライメントが完了した場合には、角膜頂点に対応するステレオカメラ14のZ方向の位置を取得する。これにより、カメラ位置取得部314は、XYZアライメント完了後の角膜頂点に対応するステレオカメラ14の3次元位置を示すカメラ位置情報318(本発明の検出系位置に相当)を取得し、このカメラ位置情報318を記憶部212に記憶させる。以下、カメラ位置情報318の詳細について説明を行う。
眼科装置1000において被検眼Eと装置本体1002とが設計値通りに配置されている設計状態では、ステレオカメラ14の3次元位置の位置座標であるステレオカメラ位置座標が(x0,y0,z0)となり、観察像P1内での特徴点(OCT系戻り光LS1の像及び/又は角膜頂点の像)の位置座標である観察像位置座標が(X0,Y0)となり、角膜断層像P2内での角膜頂点の位置座標である断層像位置座標が(Z0)となるものとする。なお、眼科装置1000は、各位置座標の原点が揃うように工場で調整されている。
被検者の顔が不図示の顔受け部にセットされた開始状態では、ステレオカメラ14のステレオカメラ位置座標が(xS,yS,zS)[s:start]となる。なお、この開始状態(すなわち粗アライメント前の状態)では、被検眼E及び装置本体1002の配置が設計値からずれているため、観察像位置座標及び断層像位置座標の取得はできない。
既述のXYZ方向の粗アライメントが完了すると、ステレオカメラ位置座標が(xS,yS,zS)から(x0,y0,z0)になるように、装置本体1002がXYZ方向に相対移動される。そして、ステレオカメラ位置座標が(x0,y0,z0)になった位置で観察像位置座標及び断層像位置座標を確認すると、観察像位置座標が(XC1,YC1)となり、Zアライメント開始前の断層像位置座標が(ZC1)となる。
そして、XYアライメントが完了すると、観察像位置座標が(XC1,YC1)から(X0,Y0)となるように装置本体1002がXY方向に相対移動される。また、Zアライメントが完了すると、断層像位置座標が(ZC1)から(Z0)となるように装置本体1002がZ方向に相対移動される。
また、XYアライメント及びZアライメントが完了すると、ステレオカメラ位置座標が(x0,y0,z0)から(xC,yC,zC)になる。ここで、座標xCは「xC=x0-XC1」を満たし、座標yCは「yC=y0-YC1」を満たし、座標zCは「zC=z0-ZC1」を満たす。
ステレオカメラ位置座標(xC,yC,zC)は、XYZアライメント後の角膜頂点に対応するステレオカメラ14の3次元位置を示すものであり、既述のカメラ位置情報318に相当する。このカメラ位置情報318、すなわちステレオカメラ位置座標(xC,yC,zC)は、設計状態におけるステレオカメラ位置座標(x0,y0,z0)を、XYZアライメントでの装置本体1002の相対移動分だけ補正した座標である。
2回目以降のXYZアライメントを行う場合には、既述の粗アライメント時と同様に、一対のステレオカメラ14による前眼部の撮影と位置検出部302による角膜頂点のXYZ位置の位置検出と、を行う。次いで、各アライメント制御部308,312が、位置検出部302の位置検出結果と、記憶部212内のカメラ位置情報318と、に基づき、角膜頂点に対応するステレオカメラ位置座標が(xC,yC,zC)になるように、移動機構200を駆動して装置本体1002をXYZ方向に相対移動させる。これにより、OCT光学系8を用いることなくXYZアライメントを行うことができる。
[第1実施形態の作用]
図8は、上記構成の第1実施形態の眼科装置1000による被検眼Eの測定及び計測処理の流れ、特に本発明の眼科装置の制御方法に相当するXYZアライメントの流れを示すフローチャートである。
図8に示すように、被検者の顔が不図示の顔受け部にセットされた後、検者が操作部280に対してアライメント開始操作を入力すると、主制御部211がカメラ制御部300、位置検出部302、及び粗アライメント制御部304として機能する。これにより、カメラ制御部300が一対のステレオカメラ14を制御して被検眼Eの前眼部の同時撮影を実行させる。
次いで、位置検出部302が、ステレオカメラ14ごとの前眼部撮影画像APに基づき角膜頂点のXY位置及びZ位置の検出を実行する。そして、粗アライメント制御部304が、位置検出部302の位置検出結果に基づき移動機構200を駆動して、角膜頂点に対する装置本体1002のXYZ方向の粗アライメントを自動的に実行させる(ステップS1)。この粗アライメントにより、観察像P1内でのOCT系戻り光LS1の検出が可能となり、且つOCT計測による角膜断層像P2の形成が可能となる。
粗アライメントが完了すると、主制御部211が撮像制御部306及びXYアライメント制御部308として作動する。これにより、撮像制御部306の制御の下、被検眼Eに対するOCT光学系8からの測定光LSの照射及び走査と、前眼部観察系5の撮像素子59による観察系戻り光(観察像P1)及びOCT系戻り光LS1の撮像と、が実行される(ステップS2,S3、本発明の撮像制御ステップに相当)。そして、撮像素子59からXYアライメント制御部308に対して観察像P1の撮像画像データが出力される。
次いで、XYアライメント制御部308が、観察像P1に基づき、観察像P1内のOCT系戻り光LS1の像を検出し、既述の図6に示したように、観察像P1内のXY基準位置O1上でOCT系戻り光LS1の像と角膜頂点の像とが一致するように、移動機構200を駆動して被検眼Eに対して装置本体1002をXY方向に相対移動させる。これにより、角膜頂点に対する装置本体1002のXYアライメントが自動的に実行される(ステップS4、本発明のXYアライメント制御ステップに相当)。このように、測定光LS(OCT系戻り光LS1)を利用してXYアライメントを行うことで、ステレオカメラ14を用いた被検眼EのXYアライメントを行う場合よりも高精度に角膜頂点に対する装置本体1002のXY方向の位置合わせが可能となる。
XYアライメントの完了後、主制御部211はカメラ位置取得部314として機能する。これにより、カメラ位置取得部314によりXYアライメント後のステレオカメラ位置座標(xC,yC)が取得され、このステレオカメラ位置座標(xC,yC)がカメラ位置情報318として記憶部212内に記憶される(ステップS5)。
また、XYアライメントの完了後、主制御部211は、画像形成制御部310及びZアライメント制御部312として機能する。これにより、画像形成制御部310の制御の下で、OCT光学系8による被検眼Eへの測定光LSの照射及び干渉光LCの検出と、画像形成部222による角膜断層像P2の形成と、が実行される(ステップS6、本発明の角膜断層像形成ステップに相当)。そして、画像形成部222からZアライメント制御部312に対して角膜断層像P2の画像データが出力される。
次いで、Zアライメント制御部312が、角膜断層像P2に基づき、既述の図7に示したように、角膜頂点の位置検出(距離Zの検出)を行い、角膜頂点の像がZ基準位置O2に一致するように移動機構200を駆動して、被検眼Eに対して装置本体1002をZ方向に相対移動させる。これにより、角膜頂点に対する装置本体1002のZアライメントが自動的に実行される(ステップS7、本発明のZアライメント制御ステップに相当)。このように角膜断層像P2を利用してZアライメントを行うことで、ステレオカメラ14を用いた被検眼EのZアライメントを行う場合よりも高精度に角膜頂点に対する装置本体1002の作動距離を調整することができる。
Zアライメントの完了後、主制御部211は再びカメラ位置取得部314として機能する。これにより、カメラ位置取得部314によりZアライメント後のステレオカメラ位置座標(zC)が取得され、このステレオカメラ位置座標(zC)がカメラ位置情報318として記憶部212内に記憶される(ステップS8)。このように、カメラ位置情報318を記憶部212(眼科装置1000とは別体の記憶装置でも可)に記憶しておくことで、OCT光学系8を作動させることなく一対のステレオカメラ14及び位置検出部302を用いて、2回目以降のXYZアライメントを行うことができる。
Zアライメント完了後、検者が操作部280に対して入力したケラト測定開始操作、レフ測定開始操作、及びOCT計測開始操作等に応じて、主制御部211が眼科装置1000の各部を制御して、公知のケラト測定、レフ測定、及びOCT計測を実施する(ステップS9)。
[第1実施形態の効果]
以上のように第1実施形態の眼科装置1000では、OCT光学系8の測定光LS及び角膜断層像P2に基づき角膜頂点に対する装置本体1002のXYZアライメントを行うことで、一対のステレオカメラ14を用いたXYZアライメントを行う場合とは異なり、角膜Crの非球面形状及び被検眼Eの回旋等に起因する角膜頂点のXYZ位置の検出誤差を無くすことができる。その結果、第1実施形態の眼科装置1000では、一対のステレオカメラ14を用いたXYZアライメントよりも角膜頂点に対する装置本体1002のXYZアライメントを高精度に行うことができる。
また、第1実施形態の眼科装置1000では、OCT光学系8を用いたXYZアライメントを行うため、XYZアライメントのための新規の光源(光学系)を設ける必要がなく、眼科装置1000の低コスト化及び小型化が図れる。さらに、前眼部OCTによる形状解析などのように、アライメント誤差による計測値への影響が大きい測定を行う場合でも、正確に測定を行うことができる。
[第2実施形態]
図9は、第2実施形態の眼科装置1000の主制御部211の機能ブロック図である。上記第1実施形態の眼科装置1000は、OCT光学系8を用いたXYZアライメントを行っているが、第2実施形態の眼科装置1000はOCT光学系8を用いたXYZアライメントに加えて被検眼Eの眼軸長の演算を行う。
図9に示すように、第2実施形態の眼科装置1000は、主制御部211が前述の各部(図4参照)他に光路長変更制御部316として機能する点を除けば、第1実施形態の眼科装置1000と基本的に同じ構成である。このため、上記第1実施形態と機能又は構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。
光路長変更制御部316は、OCTユニット100内のコーナーキューブ移動機構115の駆動を制御する。この光路長変更制御部316は、既述のZアライメントが完了した場合に、コーナーキューブ移動機構115を駆動して、参照光LRの光路長を、画像形成部222による眼底Efの眼底断層像P3が形成可能な光路長に変更する変更制御を行う。なお、変更制御での光路長の変更量は、例えば標準的な大きさの被検眼Eの眼軸長に基づき予め定められている。これにより、参照光LRの光路長を、眼底断層像P3が形成可能な光路長に調整することができる。
第2実施形態の画像形成制御部310は、参照光LRの光路長の変更制御が完了した場合に、本発明の第2画像形成制御部として機能する。この場合には、画像形成制御部310が、OCT光学系8を制御して測定光LSの照射及び干渉光LCの検出を実行させると共に、画像形成部222を制御して眼底断層像P3の形成を実行させる。
第2実施形態のデータ処理部223は、画像形成部222による眼底断層像P3の形成が完了した場合に、本発明の眼軸長演算部として機能する。この場合には、データ処理部223が、画像形成部222に形成された角膜断層像P2及び眼底断層像P3を取得すると共に、光路長変更制御部316による変更制御の前後の参照光LRの光路長(角膜断層像P2の形成時の光路長及び眼底断層像P3の形成時の光路長)と、を取得する。そして、データ処理部223は、角膜断層像P2及び眼底断層像P3と、変更制御の前後の参照光LRの光路長と、に基づき、被検眼Eの眼軸長を演算する。なお、眼軸長の演算方法については公知技術(例えば特開2014-128306号公報参照)であるので、ここでは具体的な説明は省略する。
なお、主制御部211は、光路長の変更制御の完了後から後述の眼底断層像P3の形成開始前の間の期間内に、XYアライメントを再実行させる。例えば、主制御部211は、撮像制御部306とXYアライメント制御部308と繰り返し作動させる繰り返し制御を実行することで、1回目のXYアライメントと同様の処理を繰り返し実行させる。この場合に、主制御部211は、本発明の繰り返し制御部として機能する。
また、上述の繰り返し制御を実行する代わりに、記憶部212内のカメラ位置情報318を用いてXYアライメントを再実行してもよい。この場合には、主制御部211が、本発明の検出系制御部として機能して、カメラ制御部300と位置検出部302とXYアライメント制御部308とを作動させる。カメラ制御部300及び位置検出部302は、既述の粗アライメントと同様に、各ステレオカメラ14による前眼部の撮影と位置検出部302による角膜頂点のXY位置の再検出と、を実行させる。
XYアライメント制御部308は、位置検出部302による再検出結果と、記憶部212内のカメラ位置情報318と、に基づき、ステレオカメラ位置座標が(xC,yC,zC)になるように移動機構200を駆動して装置本体1002をXYZ方向に相対移動させる。
[第2実施形態の作用]
図10は、上記構成の第2実施形態の眼科装置1000による被検眼Eの測定及び計測処理の流れ、特に被検眼Eの眼軸長の演算処理の流れを示すフローチャートである。
図10に示すように、被検眼Eの角膜頂点に対する装置本体1002のXYZアライメントが完了するまでの処理の流れについては、既述の図8に示したステップS1からステップS8までの処理と基本的に同じであるので、ここでは具体的な説明は省略する。
ステップS7のZアライメント及びステップS8のステレオカメラ位置座標(zC)の記憶が完了すると、主制御部211は、光路長変更制御部316として機能する。そして、光路長変更制御部316が、コーナーキューブ移動機構115を駆動して参照光LRの光路長の変更制御を実行する。これにより、参照光LRの光路長が眼底断層像P3の形成に対応した光路長に変更される(ステップS10)。
光路長変更制御部316による光路長の変更制御が完了すると、主制御部211は、撮像制御部306及びXYアライメント制御部308の繰り返し制御を実行、或いはカメラ制御部300と位置検出部302とXYアライメント制御部308と作動させる。前者の場合には、既述のステップS2からステップS4で説明した測定光LS(OCT系戻り光LS1)を利用したXYアライメントが再度実行される(ステップS11)。これにより、参照光LRの光路長の変更中に被検眼Eの変位(回旋)が生じた場合であっても、角膜頂点に対して装置本体1002が再度XYアライメントされる。
一方、後者の場合には、既述のステップS1で説明した粗アライメントと同様に、各ステレオカメラ14による前眼部の撮影と位置検出部302による角膜頂点のXY位置の再検出と、が実行される。次いで、XYアライメント制御部308が、位置検出部302による再検出結果と、記憶部212内のカメラ位置情報318と、に基づき、移動機構200を駆動して装置本体1002をXYZ方向に相対移動させることでXYアライメントを再実行させる(ステップS11)。これにより、OCT光学系8を用いることなく2回目以降のXYアライメントを行うことができる。
XYアライメントが完了すると、主制御部211は、再び画像形成制御部310として機能する。これにより、画像形成制御部310の制御の下で、OCT光学系8による被検眼Eへの測定光LSの照射及び干渉光LCの検出と、画像形成部222による眼底断層像P3の形成と、が実行される(ステップS12)。
眼底断層像P3の形成が完了すると、主制御部211の制御の下でデータ処理部223が、角膜断層像P2及び眼底断層像P3と、光路長変更制御部316による変更制御の前後の参照光LRの光路長と、に基づいて、被検眼Eの眼軸長を演算する(ステップS13)。
以上のように第2実施形態の眼科装置1000では、XYZアライメント後に参照光LRの光路長を変更して眼底断層像P3を取得することで、上記第1実施形態で説明した効果に加えて被検眼Eの眼軸長を高精度に測定することができる。
[その他]
上記各実施形態では、XYZアライメントを自動で行っているが、XYZアライメントを手動操作で行ってもよい。この場合には、例えば観察像P1及びOCT系戻り光LS1の像に基づき、検者が操作部280を手動操作することで、この手動操作に応じてXYアライメント制御部308が移動機構200を駆動してXYアライメントを実行する。また、角膜断層像P2に基づき、検者が操作部280を手動操作することで、この手動操作に応じてZアライメント制御部312が移動機構200を駆動してZアライメントを実行する。
上記各実施形態では、XYZ方向の粗アライメントを自動で行っているが、粗アライメントについても手動操作で行ってもよい。この場合には、位置検出部302によるXY位置及びZ位置の検出結果に基づき、検者が操作部280を手動操作することで、この手動操作に応じて粗アライメント制御部304が移動機構200を駆動してXYZ方向の粗アライメントを実行する。
上記各実施形態では、OCT計測としてスウェプトソースタイプのOCTの手法を用いる場合を説明したが、他のタイプ(例えば、スペクトラルドメインタイプ)のOCTの手法を用いてもよい。また、上記実施形態では、コーナーキューブ114により参照光LRの光路長を変更しているが、測定光LSの光量長或いは測定光LS及び参照光LRの双方の光路長を変更してもよい。さらに、コーナーキューブ114を移動させる代わりに、公知の光路長変更部を用いて光路長の変更を行ってもよい。
上記各実施形態では、アライメント系1の一対のステレオカメラ14を用いて角膜Crの特定部位に対する装置本体1002のZ方向の粗アライメントを行っているが、例えば、上記特許文献1に記載の装置と同様に、光源及びラインセンサを用いる公知のZアライメント系を用いてZ方向の粗アライメントを実行してもよい。
上記各実施形態では、前眼部観察系5で波長940nmの光を用い且つレフ測定光学系及びOCT光学系8で波長840nmの光を用いる場合を例に挙げて説明したが、各波長は適宜変更可能である。
上記各実施形態のアライメント系1、ケラト測定系3、固視投影系4、前眼部観察系5、レフ測定光学系(レフ測定投射系6及びレフ測定受光系7)、及びOCT光学系8は、図1等に示した構成に限定されるものでなく適宜変更可能である。
上記各実施形態では、同一波長域の光を用いてレフ測定及びOCT計測を行う眼科装置1000(複合機)を例に挙げて説明したが、少なくとも前眼部の観察及びOCT計測が可能であれば、その他の被検眼Eの他覚測定を行ったり、被検眼Eの自覚検査を行ったりする眼科装置1000にも本発明を適用可能である。その他の他覚測定には、被検眼Eの特性を取得するための測定と、被検眼Eの画像を取得するための撮影とが含まれる(眼圧測定及び眼底撮影等)。自覚検査は、被検者からの応答を利用して情報を取得する測定手法であり、遠用検査、近用検査、コントラスト検査、グレア検査等の自覚屈折測定、及び視野検査などがある。