JP2004097728A - 眼科装置 - Google Patents

Abstract

【課題】眼内レンズを装着している眼球に対してリング状パターンを投影して観察した場合、本来の眼底に投影されたリング状パターンに加えて、眼内レンズによる、反射・屈折・散乱によるパターンが重畳している。これらは、本来の計測には必要のないものであり、その存在は障害画像となる。そのため、投影されたリング状パターンのみを分離する必要がある。
【解決手段】測定光学系は眼底付近に焦点を持つ構成を有する。測定光学系を眼底付近にあるその焦点位置近傍において、測定光学系をその光学軸方向に対して前後に数ミリ動かしても画像の焦点状態はほとんど変化しない。しかし、眼内レンズは角膜と眼底の間に位置するので、眼内レンズによる屈折・反射・散乱よるパターンは、その形状・位置・倍率を眼内レンズ位置に対応して変化し、変形および移動を行う。そのため、微小に動かした状態で、測定画像を加算・蓄積処理することによって、その計測パターンの加算された輝度数値のレベル判定を行うことで、本来の眼底からの反射パターンを分離する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は眼底に任意のパターンを投影して、被検者の眼球の屈折度数等を測定する眼科装置において、反射パターンの認識・分離における誤認識の低減と、その位置の解析における精度を向上させる機能に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
眼底に任意のパターンを投影して観察・解析するレフラクトメータなどの装置では、眼内レンズを装着していない眼球に対しては、比較的正しく計測できるが、眼内レンズを装着した眼球に対しては、計測する条件ごとに計測光学系と眼内レンズとの位置関係によって、投影パターンの眼底から反射パターンに重畳する形で眼内レンズそのものによる反射や、眼内レンズによる屈折・反射が眼球内部で反射して測定系に入射する画像として測定される。特に眼内レンズそのものによる屈折・反射画像は、眼内レンズがその性質上、人体に対してレンズとして機能するように設計されているため、その材質および形状によって、投影されたパターンの眼底からの反射パターンと非常に良く似たパターン形状を示し、またそのパターンの輝度も、本来観察されるべき眼底からの反射パターンとほぼ同じくらいの高い数値を示す。
【０００３】
そのため、従来は検査において、眼底に対して投光および計測光学系の相対位置を適宜変えることによって、眼内レンズに投影されたパターンの屈折・反射・散乱の影響を極力受けない状態を見つけて計測を行うか、これらの計測された画像に対して、デジタル画像処理によって投影パターンによる眼底からの直接反射と考えられるパターン位置のみに限定して抽出し、部分的に眼底からの反射パターンを分離していた。また認識不可能な計測欠点が生じる場合には、その分離されたパターンに対して、近傍の認識された点からの内外挿等の手段によって計測欠点を補い、楕円近似等の方法を用いて屈折度数を計算させていた。しかし、計測欠点が広範囲に及ぶ場合には、内外挿等の手段による補正計算で得られる認識位置は、本来得られる位置からずれたものになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
眼内レンズを装着していない眼球に対してリング状パターンを投影して、観察した場合の眼底からの反射画像を図２に示す。この画像には、眼底に投影されたリング状パターンがはっきりと撮影されている。このリング状パターンの輝度分布からそのピーク点を抽出してリング状パターンのみを抽出し、パターン上の数点あるいは数十点の座標を知ることによって、そのパターンを楕円等の長径・短径に分離可能な形状に近似して解析する。認識された各点は、リング状パターン中心から等角度上に伸びる放射状の線分との交点として認識されている。
【０００５】
その解析精度を上げるためには、放射状線分の角度間隔を小さくして、パターン上の座標を認識する必要がある。また楕円等に近似するにあたって、その計算の性質上、認識された点の分布が計測欠点のために偏在することは、近似計算の精度を低くする。そのため、本来の眼底からの反射を正しく認識することが重要である。
【０００６】
眼内レンズを装着している眼球に対してリング状パターンを眼底に投影して、観察した場合の眼底からの反射画像を図３に示す。図に示されているように、本来の眼底に投影されたリング状パターンに加えて、眼内レンズによる、反射・屈折・散乱によるパターンが重畳している。これらは、本来の計測には必要のないものであり、その存在は障害画像となる。また、特に眼内レンズ表面からの反射による障害画像の輝度は本来の眼底からの反射パターン同様に高い。
【０００７】
したがって、障害画像が重畳した画像中において、眼底に投影されたリング状パターンのみを効果的に分離することが課題となる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
眼底に任意のパターンを投影し、眼底からの反射を撮影する機器において、その測定光学系は眼底付近に焦点を持つ構成を有する。測定光学系を眼底付近にあるその焦点位置近傍において、その光学軸方向に対して前後に数ミリ動かしても画像の焦点状態はほとんど変化しない。しかし、眼内レンズは角膜と眼底の間に位置し、測定光学系における焦点位置は眼底付近にあるため、眼内レンズ位置は焦点位置から離れていることになる。したがって、眼底に対して焦点が合った近傍位置において測定光学系をその光学軸方向に対して前後に微小に動かしても、投影された任意のパターンの眼底からの反射パターンの形状および倍率はほとんど変化しないが、眼内レンズによる屈折・反射・散乱よるパターンは、その形状・位置・倍率を眼内レンズ位置に対応して変化し、変形および移動を行うこととなる。
【０００９】
はじめに、被検者に対して固視標を見させることによって固視を促しながら、任意のパターンを眼底に投影しながら、測定光学系をその光軸方向に対して前後に移動させて、眼底付近に存在する焦点位置まで動かす。
【００１０】
次に焦点位置近傍において、測定光学系をその光軸方向に微小に手動またはモーター駆動によって動かしながら、眼底からの反射画像をフレーム（１フレームは１／３０秒）またはフィールド（１フィールドは１／６０秒）単位でデジタルメモリに蓄積する。このとき、眼底からの反射画像には、本来眼底に投影されて反射したパターンに加えて、眼内レンズによる屈折・反射・散乱された画像が重畳されている。
【００１１】
加算・蓄積された画像は、各画素ごとに所定の数値を輝度として持ち、デジタル的に取り出して解析処理することができる。眼底からの直接反射パターンは、測定光学系のその光軸方向における微小移動によってもほとんど位置を変えないため、各フレームごとの輝度数値は同じ位置において毎回加算されていく。それに対して、眼内レンズによる屈折・反射・散乱された投影パターンの画像は、各フレームごとに大きく位置を変えるために、その輝度数値の加算結果は、眼底からの反射パターンの加算された輝度数値に比べて相対的に低い値となる。
【００１２】
この障害画像を含む測定された画像に対して、眼底からの反射パターンの輝度加算数値から決定された適当な閾値を設定することによって、その閾値以上を眼底からの反射パターンと判定し、それ以下を眼内レンズからの屈折・反射・散乱によるパターンとして分離する。この分離された眼底からの反射パターンに対して、適当な量子化点数を設定することによって反射パターン上の量子化点における座標を知ることができる。この座標を用いて、楕円近似等の所定の目的に合った近似計算式を導入することによって、被検者の屈折度数を計算することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
眼底に任意のパターンを投影し撮影する機器の光学系を図１に示す。投影パターンは照明装置（１３）とマスク（１１）で構成され、照明光学系（１０、１２）を経て、ハーフミラー（０２）において、測定光学系の光軸上に入射して、眼球（０１）の眼底に焦点を結ぶように投影される。角膜中心において垂直方向に測定光学系（０３、０８）が配置され、観察画像はＣＣＤカメラ（０９）において計測される。その脇に置かれた固視標（０６）は固視標光学系（０４、０５）によって構成され、ハーフミラー（０７）において、測定光学系の光軸上に配置される。
【００１４】
図２に示された、眼内レンズを装着していない眼球を観察した画像に対して、投影されたリング状のパターンを、眼底画像より抽出すると、図４に×点で示すように認識される。この例では、認識された点は、リングパターン中心から等角度で分割された放射状の１６本の線分との交点の形で示され、正しく全ての点が認識されている。
【００１５】
図３に示された、眼内レンズを装着している眼球を観察した画像に対して、投影されたリング状のパターンを、眼底より抽出すると、図５に×点で示すように認識される。この例では、認識された点は、リングパターン中心から等角度で分割された放射状の１６本の線分との交点の形で示され、そのいくつかの点は誤認識であることが分る。これらは、本来の眼底からの反射パターン上に、眼内レンズを通過した投影パターンの障害画像が重畳することによって起こるもので、本来の反射パターン上に障害画像のリングが重なる部分において、障害画像のリング形状を認識しているために発生している。
【００１６】
眼底に焦点が合った位置の前後において、測定光学系をその光軸方向に対して前後にわずかに動かした位置における計測画像をデジタルメモリ内において３フレーム（１フレームは１／３０秒）加算処理した合成画像を図６に示す。
【００１７】
投影パターンの眼底からの反射画像は前後に動かしてもほとんどその位置や倍率を変えることはないが、眼内レンズによる障害画像は、光学系とその測定での位置関係から大きく位置を変え、倍率も若干の差異を見せている。また障害画像の輝度レベルは、その位置が大きく変化したことによって、本来の眼底からの反射パターンの加算値に比べて相対的に低下している。
【００１８】
この加算画像に対して、同様の処理を行って、投影されたリング状のパターンを、眼底より抽出すると、図７に×点で示すように認識される。この例では、認識された点は、リングパターン中心から等角度で分割された放射状の１６本の線分との交点の形で示される。これらの認識点は、明らかに図５に示される誤認識点を含む結果ではなく、図４に示すように正しい本来の結果に近い様相を呈する。
【００１９】
【発明の効果】
本手法によって、眼底に投影された任意のパターンの観察画像は、その画像に対して眼内レンズを主とする投影パターンの反射・屈折・散乱による障害画像が重畳しても、本来の投影パターンの眼底からの反射像パターンを正しく分離し、その位置の認識精度を向上させ、位置データを用いた解析計算の精度を向上させる。
【００２０】
本発明では、投影及び測定光学系に対して、本来の観察対象となる眼底の位置と、障害画像を生む眼内レンズの位置関係の差異を利用しているが、同光学系が光軸方向に対してテレセントリックな機能を有する場合は、撮影倍率に安定性が生じさらに大きな効果を生む。
【図面の簡単な説明】
【図１】眼底にパターンを投影し撮影する機器の光学系。
【図２】眼内レンズを装着していない眼球の眼底に対してリング状パターンを投影して撮影した画像。
【図３】眼内レンズを装着している眼球の眼底に対してリング状パターンを投影して撮影した画像。
【図４】眼内レンズを装着していない眼球の眼底に対してリング状パターンを投影して撮影した画像に対するパターンの認識結果。
【図５】眼内レンズを装着している眼球の眼底に対してリング状パターンを投影して撮影した画像に対するパターンの認識結果。
【図６】眼内レンズを装着している眼球の眼底に対してリング状パターンを投影して撮影した画像を加算処理して得た画像。
【図７】眼内レンズを装着している眼球の眼底に対してリング状パターンを投影して撮影した画像を加算処理して得た画像に対するパターンの認識結果。
【符号の説明】
０１　眼球
０２　測定光学系ハーフミラー１
０３　測定光学系レンズ１
０４　固視標光学系ミラー
０５　固視標光学系レンズ
０６　固視標
０７　測定光学系ハーフミラー２
０８　測定光学系レンズ２
０９　ＣＣＤカメラ
１０　照明光学系ミラー
１１　投影パターンマスク
１２　照明光学系レンズ
１３　照明ＬＥＤ

Claims (2)

1. 被検者に対して固視を促す固視光学系と、眼底に対し任意のパターンを投影することができる照明光学系と、そのパターン照明による眼底からの反射画像を観察可能な光学系と、その画像をデジタルメモリに保存する手段と、デジタルメモリ内のデータを任意に取得して解析する機能を備えた眼球観察・解析装置において、投影パターンの眼底からの反射光及び眼底以外の反射・屈折・散乱による反射光を加算・記録処理する手段を備えたことを特徴とする眼科装置。
2. 前記請求項１における加算処理において、投影パターンから推測される眼底からの反射パターンを特定することを可能とした解析手段を有することを特徴とした解析装置において、投影パターンの眼底からの直接反射光以外の屈折・散乱・反射といった障害画像の影響を低減し、本来の眼底からの反射パターンを分離し、その位置を特定することを特徴とした眼科装置。

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