JP2004236688A - 眼科装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】S1では各輝点の座標を検出し、S2では瞳孔半径を算出し、S3において瞳孔中心の座標を検出する。S4で偏芯量ΔCを算出する。S5に移行し角膜頂点位置から瞳孔縁までの最短距離dを求め、その値が測定可能最小瞳孔半径r以下の場合にはS6に移行し、測定可能最小瞳孔半径r以上であればS7に移行する。S6ではS3で算出した座標からXY方向のアライメントのずれ量を算出しS8に移行する。S7では測定光軸とのXY方向のアライメントのずれ量を算出する。S8では上下の輝点のX座標のずれ量によりZ方向のアライメントのずれ量を求める。S9ではXYZ各方向のずれ量が所定範囲にあるか否かを判定し、所定範囲より大きければS10に移行し、アライメントのずれを小さくしS1に戻る。
【選択図】 図7
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動的に被検眼と検眼部に対する位置合わせを行う眼科装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
被検眼の瞳孔に測定光束を投影し、その眼底からの反射光により検査を行う従来の眼屈折力測定装置において、被検眼との位置合わせを行う場合に、角膜頂点に位置合わせを行うと、被検眼によっては角膜頂点と瞳孔中心が偏芯している場合があり、偏芯量が大きい場合は測定光束が虹彩にけられて測定不良が発生する可能性がある。例えば、特開平11−19040号公報に記載されている装置では、測定光束が虹彩縁によりけられない、できるだけ角膜頂点に近い位置に、アライメントを合わせて測定するようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、アライメント完了から測定完了までは、被検眼の調節力を除去する雲霧等に時間が掛かり、その間に被検眼が動いてしまう場合や、雲霧を行うときに瞳孔径が変化するなどにより、アライメント完了時には測定光束が虹彩にけられていなくとも、実際の測定中には測定光束が虹彩にかかり、測定不良が発生するという問題点がある。
【0004】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、正確かつ迅速に被検眼に対する位置合わせを行って測定を行うことができる眼科装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る眼科装置は、被検眼の瞳孔内に測定光束を投影しその反射光を用いて測定又は検査を行う眼科装置において、被検眼の角膜にアライメント用光束を投光するアライメント光投影手段と、前記アライメント用光束による角膜反射光を検出し角膜頂点の位置を検出する検出手段と、被検眼の前眼部を撮影する撮像手段と、該撮像手段からの出力信号に基いて被検眼の瞳孔の中心位置及び瞳孔径、及び瞳孔の中心位置と前記検出手段により検出した角膜頂点位置との偏芯量を算出する演算手段と、該演算手段により算出した瞳孔径及び瞳孔中心と角膜頂点との前記偏芯量と測定可能最小瞳孔径との比較により、虹彩によって前記測定光束がけられるか否かを判断する判断手段と、該判断手段により前記測定光束が虹彩によりけられると判定した場合は、前記演算手段により算出した瞳孔中心と検眼部の位置ずれを検出し、適正な位置に前記検眼部の位置を合わせ、前記判断手段により前記測定光束が虹彩によりけられないと判定した場合は、前記検出手段により検出した角膜頂点位置と検眼部の位置ずれを検出し、適正な位置に前記検眼部の位置を合わせる制御手段とを有することを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は眼屈折測定装置の外観図を示しており、基台1の上部に検眼部2が移動自在に載置され、基台1の操作面には、測定値や被検眼像等の表示や各種装置の設定を選択する液晶モニタやCRTモニタ等から成る表示部3、その表示画面を操作したり、検眼部2を大まかに被検眼に位置合わせするためのトラックボール4、ローラ5、プリンタ印字スイッチや測定開始スイッチや選択設定スイッチ等が配置されたスイッチパネル6、測定結果を印字するプリンタ7が配置されている。被検者は基台1の操作面と反対側にある図示しない顔受部に顔を載置し、検眼部2の対物部の前に被検眼を置くことにより、測定が可能となる。
【0007】
図2は検眼部2の内部の光学的構成図を示し、被検眼Eの視軸に位置合わせする検眼部2の光軸O上には、被検眼E側から、可視光を全反射し波長880nmの光束を一部反射するダイクロイックミラー11、対物レンズ12、孔あきミラー13、絞り14、投影レンズ15、投影絞り16、880nmの光束を出射する測定光源17が順次に配列されている。そして、孔あきミラー13の反射方向には、6分割絞り18、6分割プリズム19、受光レンズ20、二次元撮像素子21が順次に配置されている。6分割絞り18と6分割プリズム19は図3に示す形状とされ、実際には6分割絞り18と6分割プリズム19は密着されている。
【0008】
一方、ダイクロイックミラー11の反射方向には、固視標投影光学系と、前眼部観察とアライメント検出が共用される受光光学系とが配置されている。受光光学系として、レンズ22、ダイクロイックミラー23、アライメントプリズム絞り24、結像レンズ25、二次元撮像素子26が順次に配列されている。アライメントプリズム絞り24は図4に示すような形状とされ、円板状の絞り板に3つの開口部が一列に設けられており、両側の開口部のダイクロイックミラー23側に、波長880nm付近のみの光束を透過するアライメントプリズム24a、27bが接着されている。
【0009】
固視投影光学系として、ダイクロイックミラー23の透過側には、全反射ミラー27、固視誘導レンズ28、固視チャート29、固視投影光源30が順次に配列されている。そして、被検眼Eの前方の光軸Oの両側には、外眼照明光源31a、31bが設けられている。
【0010】
図5は眼屈折測定装置のブロック回路構成図を示しており、制御・演算等を行うCPU41には、トラックボール4、ローラ5、スイッチパネル6、プリンタ7が接続されている。また、CPU41には検眼部2を駆動するための上下駆動モータ42、前後駆動モータ43、左右駆動モータ44が、それぞれモータドライバ45、46、47を介して接続されている。更に、CPU41には固視標光源30、外眼照明光源31、測定光源17がD/Aコンバータ48を介して接続され、固視誘導レンズ28を駆動するための固視誘導レンズ用モータ49がモータドライバ50を介して接続されている。
【0011】
二次元撮像素子21、26の出力はビデオスイッチ51に接続され、ビデオスイッチ51の出力は二岐され、一方はCPU41に、他方はA/Dコンバータ52、画像メモリ53を介してCPU41に接続されている。また、二次元撮像素子21の出力は、CPU41からキャラクタ発生装置54を介した信号と合成され、表示部3に接続されている。
【0012】
このように構成された眼屈折測定装置において、先ず操作者は被検者の顔を顔受台に載せた後に、被検眼Eに対して検眼部2を光軸Oを合わせるために、トラックボール4とローラ5を操作する。トラックボール4の操作は、検眼部2を被検眼Eに対し左右及び前後方向に移動させ、ローラ5は検眼部2を上下方向に移動させて位置合わせできる。
【0013】
この操作において、装置側ではトラックボール4及びローラ5に内蔵されているそれぞれのパルスカウンタやロータリエンコーダからの出力信号をCPU41で受けて、操作量及び速度が検知することができる。更に、その操作量及び速度より各モータドライバ45、46、47を介して、上下駆動モータ42、前後駆動モータ43、左右駆動モータ44を駆動する。
【0014】
固視誘導時に、点灯された固視投影光源30の投影光束は、固視チャート29を裏側から照明し、固視誘導レンズ28、レンズ22を介して被検眼Eの眼底Erに投影される。固視誘導レンズ28は被検眼Eの視度の変化に対応できるように、固視誘導レンズ用モータ49の回転により光軸方向に移動される。
【0015】
アライメント検出のための光源は測定光源17と共用されており、測定光源17からの光束は被検眼Eの角膜Ecで反射され、その角膜反射光束はダイクロイックミラー11で反射され、レンズ22を通り、ダイクロイックミラー23で反射され、アライメント光学系に導かれる。アライメント光学系では、アライメントプリズム絞り24のアライメントプリズム24aを透過した光束は下方向に屈折され、アライメントプリズム24bを透過した光束は上方向に屈折する。また、中心の開口部を通る光束はそのまま透過し、結像レンズ25を介して二次元撮像素子26上に3つの輝点を結像する。
【0016】
また、被検眼Eの前眼部像と波長880nmの外眼照明光源31a、31bによる角膜反射像も、ダイクロイックミラー11で反射され、レンズ22を通り、更にダイクロイックミラー23で反射されアライメント光学系に導かれ、アライメントプリズム絞り24の中心の開口部のみを通過し、結像レンズ25を介して二次元撮像素子26に結像される。
【0017】
二次元撮像素子26で撮影された前眼部像の映像信号は、ビデオスイッチ51を介しA/Dコンバータ52によりデジタルデータに変換され、画像メモリ53に格納される。CPU41は画像メモリ53に格納された画像を基に、アライメント輝点の抽出や瞳孔抽出等の画像処理を行う。また、二次元撮像素子26で撮影された前眼部像の映像信号は、キャラクタ発生装置54からの信号と合成され、表示部3上に前眼部像や測定値等を表示する。また、必要に応じて測定値等をプリンタ7に印字する。
【0018】
図6は表示部3の画面の説明図を示し、二次元撮像素子26による被検眼Eの前眼部像を示している。被検眼Eの前眼部像及び外眼照明光源31a、31bの角膜反射像は、アライメントプリズム絞り24の中心の開口部を透過した光束によって瞳孔像の左右に結像される。測定光源17による角膜反射像も縦一列の3つの輝点として結像する。つまり、アライメントプリズム絞り24のアライメントプリズム24aを透過した光束は上側の輝点、アライメントプリズム24bを透過した光束は下側の輝点、中心の開口部を透過した光束は中央の輝点となる。
【0019】
図6(a)は被検眼Eの作動距離が適正に位置合わせされた状態を示し、図6(b)は被検眼Eと検眼部2との作動距離が適正位置よりも遠い状態の前眼部像を示しており、図6(c)は被検眼Eと検眼部2との作動距離が適正位置よりも近い状態の前眼部像を示している。アライメントの作動距離方向のアライメントずれは、上下の輝点のX座標のずれにより算出し、また上下左右方向のアライメントずれは中心の輝点の位置により算出する。
【0020】
操作者は上述の操作により検眼部2を移動させ、表示部3を介して被検眼Eの角膜Ec上でアライメント光の角膜反射光による3つの輝点が見えるように、或る程度の位置合わせを行い、3つの輝点が表示部3上に確認されると、スイッチパネル6に配置された測定開始スイッチを押すことにより、自動アライメントを開始する。
【0021】
図7は自動アライメントについてのフローチャート図を示しており、先ずステップS1では、二次元撮像素子26で撮影された被検眼Eの前眼部像の映像信号を、A/Dコンバータ52を介してデジタルデータに変換し、画像メモリ53に取り込み、CPU41により画像メモリ53内の前眼部像から測定光源17による角膜反射像の3点の輝点を抽出し、各輝点の座標を検出する。ステップS2ではステップS1で画像メモリ53に取り込まれた前眼部像から瞳孔の面積を求め、瞳孔は円形であると仮定し、瞳孔半径を算出する。続いて、ステップS3において瞳孔の重心を求めて瞳孔中心の位置の座標を検出する。
【0022】
更に、ステップS4において、図8に示すようにステップS1において検出した3つの輝点の内の中心の輝点B1の座標(Xs、Ys)と、ステップS3において検出した瞳孔Epの中心の座標(Xp、Yp)から(|Xs−Xp|2+|Ys−Yp|2)1/2の計算を行うことにより、中心の輝点B1と瞳孔中心の偏芯量ΔCを算出する。
【0023】
次にステップS5に移行し、角膜頂点位置から瞳孔縁までの最短距離を求める。瞳孔半径をR、瞳孔Epと角膜頂点の偏芯量をΔCとすると、角膜頂点位置から瞳孔縁までの最短距離dは(瞳孔半径R−偏芯量ΔC)で求められる。つまり、この最短距離dの値が測定可能最小瞳孔半径r以下の場合には、図8に示すように測定光束Mは瞳孔Epと虹彩の境界線Pの外側にあるため、虹彩によりけられてしまうので、ステップS6に移行する。また、(瞳孔半径R−偏芯量ΔC)が測定可能最小瞳孔半径r以上であれば、測定光束が虹彩により、けられることはないのでステップS7に移行する。
【0024】
本実施の形態においては、角膜頂点位置から瞳孔縁までの最短距離dと測定可能最小瞳孔半径rとを比較したが、余裕を持って測定可能最小瞳孔半径rよりも少し大きめの値と比較してもよい。
【0025】
ステップS6では、ステップS3で算出した瞳孔中心の座標から、検眼部2の測定光軸との左右上下方向であるXY方向のアライメントのずれ量を算出し、ステップS8に移行する。
【0026】
また、ステップS7ではステップS1で検出した角膜反射像の3つのうち中心の輝点B1の座標から、検眼部2の測定光軸とのXY方向のアライメントのずれ量を算出し、ステップS8に移行する。
【0027】
続いて、ステップS8ではステップS1で検出した角膜反射像の上下の輝点のX座標のずれ量により、作動距離方向であるZ方向のアライメントのずれ量を求める。ステップS9ではXYZの各方向のずれ量が所定の範囲にあるか否かを判定し、ずれ量が所定の範囲より大きければステップS10に移行し、ずれ量に応じて上下駆動モータ42、前後駆動モータ43、左右駆動モータ44を駆動してアライメントのずれを小さくし、ステップS1に戻る。
【0028】
以上説明したステップS1〜S10までの工程をステップS9において、ずれ量が所定範囲内であると判定されるまで繰り返し、自動アライメント動作を完了後に、測定動作を行い測定値を算出する。
【0029】
アライメントが終了した後の測定においては、測定光源17から発した光束は、投影絞り16で絞られ、投影レンズ15で対物レンズ12の手前で一次結像し、対物レンズ12、ダイクロイックミラー11を介して被検眼Eの瞳孔中心に入射し、眼底Erで結像する。眼底Erでの反射光は瞳孔周辺を通って、再び対物レンズ12に入射し、太い光束となって、孔あきミラー13で全反射する。孔あきミラー13において反射された光束は、6分割絞り18で6分割されると共に、6分割プリズム19で二次元撮像素子21の受光面領域の適正範囲に受光されるように屈折され、6点のスポット像が二次元撮像素子21上に投影される。
【0030】
二次元撮像素子21で撮影された眼底像の映像信号は、ビデオスイッチ51を介しA/Dコンバータ52によりデジタルデータに変換され、画像メモリ53に格納される。CPU41は画像メモリ53に格納された画像のスポット像の位置を基に、眼屈折力の演算を行う。
【0031】
本実施の形態においては、角膜頂点と瞳孔Epの偏芯量の大きさについては問題にしていないが、角膜頂点と瞳孔Epの偏芯の原因は被検眼Eの瞳孔Epが本当に偏芯している場合と、図9に示すように被検眼Eの視線が測定光束Mの光軸とずれている場合がある。特に、偏芯量が大きい場合は視線が大きくずれている場合が多く、このような状態では正確な測定はできないため、偏芯量ΔCが大きい場合、例えば2mm以上の場合には、角膜頂点と瞳孔Epの偏芯量が大きいことを表示部3に警告として表示する。又は、プリンタ7に測定値と共に警告マークを印字する等することにより検者に知らせてもよい。
【0032】
本発明の実施の形態の幾つかを、次に列挙する。
【0033】
[実施の形態1]被検眼の瞳孔内に測定光束を投影しその反射光を用いて測定又は検査を行う眼科装置において、被検眼の角膜にアライメント用光束を投光するアライメント光投影手段と、前記アライメント用光束による角膜反射光を検出し角膜頂点の位置を検出する検出手段と、被検眼の前眼部を撮影する撮像手段と、該撮像手段からの出力信号に基いて被検眼の瞳孔の中心位置及び瞳孔径、及び瞳孔の中心位置と前記検出手段により検出した角膜頂点位置との偏芯量を算出する演算手段と、該演算手段により算出した瞳孔径及び瞳孔中心と角膜頂点との前記偏芯量と測定可能最小瞳孔径との比較により、虹彩によって前記測定光束がけられるか否かを判断する判断手段と、該判断手段により前記測定光束が虹彩によりけられると判定した場合は、前記演算手段により算出した瞳孔中心と検眼部の位置ずれを検出し、適正な位置に前記検眼部の位置を合わせ、前記判断手段により前記測定光束が虹彩によりけられないと判定した場合は、前記検出手段により検出した角膜頂点位置と検眼部の位置ずれを検出し、適正な位置に前記検眼部の位置を合わせる制御手段とを有することを特徴とする眼科装置。
【0034】
[実施の形態2]前記演算手段により算出した角膜頂点と瞳孔中心の偏芯量が所定の値より大きい場合は、前記偏芯量が大きいことを検者に警告する警告手段を有することを特徴とする実施の形態1に記載の眼科装置。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る眼科装置は、判断手段により測定光束が虹彩によりけられると判定された場合には、演算手段により算出された瞳孔中心と検眼部の位置ずれを検出し、適正な位置に検眼部の位置合わせ、判断手段により測定光束が虹彩によりけられないと判定された場合には、検出手段により検出された角膜頂点位置と検眼部の位置ずれを検出し適正な位置に装置の検眼部の位置合わせを行う制御手段を有することにより、測定エラーや信頼度の低い測定等の無駄な測定を軽減することができるので被検者に対する負担を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】眼屈折測定装置の外観図である。
【図2】検眼部の光学的構成図である。
【図3】6分割絞りと6分割プリズムの斜視図である。
【図4】アライメントプリズム絞りの斜視図である。
【図5】ブロック回路構成図である。
【図6】アライメント状態に対応した前眼部像の説明図である。
【図7】自動アライメントのフローチャート図である。
【図8】瞳孔と角膜頂点、測定光束の説明図である。
【図9】視軸がずれている場合の前眼部像の説明図である
【符号の説明】
1 基台
2 検眼部
3 表示部
7 プリンタ
17 測定光源
21、26 二次元撮像素子
24 アライメントプリズム絞り
30 固視撮影光源
31 外眼照明光源
41 CPU
53 画像メモリ
Claims (1)
- 被検眼の瞳孔内に測定光束を投影しその反射光を用いて測定又は検査を行う眼科装置において、被検眼の角膜にアライメント用光束を投光するアライメント光投影手段と、前記アライメント用光束による角膜反射光を検出し角膜頂点の位置を検出する検出手段と、被検眼の前眼部を撮影する撮像手段と、該撮像手段からの出力信号に基いて被検眼の瞳孔の中心位置及び瞳孔径、及び瞳孔の中心位置と前記検出手段により検出した角膜頂点位置との偏芯量を算出する演算手段と、該演算手段により算出した瞳孔径及び瞳孔中心と角膜頂点との前記偏芯量と測定可能最小瞳孔径との比較により、虹彩によって前記測定光束がけられるか否かを判断する判断手段と、該判断手段により前記測定光束が虹彩によりけられると判定した場合は、前記演算手段により算出した瞳孔中心と検眼部の位置ずれを検出し、適正な位置に前記検眼部の位置を合わせ、前記判断手段により前記測定光束が虹彩によりけられないと判定した場合は、前記検出手段により検出した角膜頂点位置と検眼部の位置ずれを検出し、適正な位置に前記検眼部の位置を合わせる制御手段とを有することを特徴とする眼科装置。
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