JP2004275504A - 眼科検査装置用オートアライメント装置及び眼科検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】測定光学系の被検眼に対する自動位置決めによる精度を向上させ、測定の精度や再現性、信頼性及び操作性をより向上可能な技術を提供する。
【解決手段】被検眼１の前眼部に光軸５上から照明光を照射する照明光源２０と、照明光源２０から前眼部で反射した光軸５上の反射光を受光するＣＣＤカメラ２５と、光軸５に垂直な受光面における反射光の受光位置について、アライメントが完了する位置決定点からの距離に応じた所定の重み付けを付与した数値データを提供する固有値出力手段と、ＣＣＤカメラ２５の反射光の受光位置信号に基づき固有値出力手段の数値データを加算平均する演算手段と、演算手段の出力信号に基づいて受光位置が位置決定点に近づくにつれ所定の重み付けに応じて移動速度を調節しながら受光位置を位置決定点へ一致させるように測定光学系２を自動的に移動する移動制御手段と、を備える。
【選択図】 図１
【解決手段】被検眼１の前眼部に光軸５上から照明光を照射する照明光源２０と、照明光源２０から前眼部で反射した光軸５上の反射光を受光するＣＣＤカメラ２５と、光軸５に垂直な受光面における反射光の受光位置について、アライメントが完了する位置決定点からの距離に応じた所定の重み付けを付与した数値データを提供する固有値出力手段と、ＣＣＤカメラ２５の反射光の受光位置信号に基づき固有値出力手段の数値データを加算平均する演算手段と、演算手段の出力信号に基づいて受光位置が位置決定点に近づくにつれ所定の重み付けに応じて移動速度を調節しながら受光位置を位置決定点へ一致させるように測定光学系２を自動的に移動する移動制御手段と、を備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼科検査装置、特に測定光学系の被検眼に対するアライメント制御を必要とする眼科検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、眼科検査装置は、被検眼眼球と装置測定系との位置合わせ（アライメント又はセンターリング）を必要とするものが多かった。この種の位置合わせを行うシステムとしては、装置自体にアライメント状態に係る判定機能や位置制御機能を組み込んだシステムが多く知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、被検眼の眼圧を測定する眼圧測定装置において、角膜面での反射像の変位方向を検知する検知手段に基づき測定系の位置の移動を制御する位置調整装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、被検眼の眼圧を測定する眼圧測定装置において、角膜反射光によりアライメント状態を検出する手段に基づき測定系の可動部を３次元的に移動して制御する眼圧計が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、前房内の蛋白質濃度を測定する眼科測定装置において、光電変換素子からの出力信号を処理することにより測定系と被検眼とのアライメント状態の適否を判定表示する装置が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、角膜細胞撮影装置において、検出センサの出力信号に基づきＸＹアライメント検出回路を介して測定系が被検眼の角膜に対してアライメントされるように装置本体を駆動する装置が開示されている。
【０００７】
特許文献５には、眼球顕微鏡装置において、前眼部映像にアライメントサークルを表示する手段を備え、眼球面からの反射光点を利用して被検眼に対する顕微鏡光軸の位置合わせを行う装置が開示されている。
【０００８】
特許文献６には、角膜内皮細胞を観察する眼球撮像装置において、テレビ画像の所定区画に対応して開くゲート手段と、このゲート手段を介した角膜反射信号の処理に基づき装置全体を移動調節して、被検眼の眼球に対する位置決めを自動的に行う装置が開示されている。
【０００９】
特許文献７には、ＴＶカメラの信号出力に基づきＸＹ方向位置検出回路を介して移動機構を駆動し、角膜内皮細胞の撮影系を被検眼に対して位置決めを行う角膜撮影装置が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭６２−１９１５０号公報
【特許文献２】
特開平０１−３００９２８号公報
【特許文献３】
特開平０３−２６４０４４号公報
【特許文献４】
特公平０７−１２１２５５号公報
【特許文献５】
特開平０６−１６０７２７号公報
【特許文献６】
特許第２６０７２１６号公報
【特許文献７】
特許第２６０８８５２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献３に開示された装置では、アライメント状態の適否は機械で判定できても、装置の位置決めは検者（医師や看護士、検査員等の医療スタッフ）の手動によらねばならない。このため、機械操作が面倒であると共に、手動による位置決め操作では検者の技量によって測定値にばらつきが生じてしまう問題があり、画像観察の用途では良好な画像を短時間の内に得難いといった問題がある。
【００１２】
一方、特許文献１，２，４，５，６，７に開示された装置では、被検眼に対する機械の位置決めが自動的に行われるために、手動操作にまつわる面倒が無く機械の操作性や測定精度の向上も期待されるが、以下の問題がある。
【００１３】
すなわち、いずれの装置もＸＹ方向の単純な機械制御によって体積や重量を有する測定系本体を移動調節させているために、眼球に対する測定系の位置決め制御を精度良く実行することが困難である。
【００１４】
特に、特許文献６に開示された装置では、測定系を移動調節するために、一定周波数で変調されたスポット光源と同期検波の利用、またテレビ画像の所定区画に対応して開くゲート手段を介して信号処理を行う具体的な回路方式等を提示している。
【００１５】
しかし、特許文献６の装置では、ＸＹ移動機構の制御は依然として単純な方向制御に依存しているために、眼球と装置の光軸が合致したところで光学系本体を精度良く停止させることが困難で、移動部分の重量によっては停止位置を通り過ぎることを繰り返して制御時にハンチング現象を生じる可能性もある。
【００１６】
一方、特許文献１，２，４，５，７に開示された装置では、モータ制御の切替スイッチ（特許文献１）、アライメント用の受光素子（特許文献２）、ＸＹアライメント検出回路（特許文献４）、フリッカー検出装置（特許文献５）またはＸＹ方向位置検出回路（特許文献７）を提示しているが、ＸＹ方向の単純な自動的な方向制御を開示しているだけであり、眼球に対する測定系の位置決め精度を向上させるための具体的な制御方式については開示していない。
【００１７】
例えば、近年発展した眼科検査装置として、被検眼前房内の蛋白質濃度を測定するためのレーザフレアメータとも称せられる眼科検査装置（特許文献３参照）がある。この種の装置では、被検眼の前房に対して斜め方向からレーザ光を投光して微弱な散乱光を斜め方向から検出するという独特な光学構成を必要とする。
かつ、角膜や虹彩からの不要な迷光を避ける必要があるために、測定に際しては被検眼と装置との位置合わせを非常に正確に行わねばならない。よって、従来からの方向制御機構をそのまま採用しても、従来の自動位置決めによる精度では測定の精度や安定性を十分に満足いくほど向上させることは困難であった。
【００１８】
本発明は上記従来技術に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、測定光学系の被検眼に対する自動位置決めによる精度を向上させ、測定の精度や再現性、信頼性及び操作性をより向上可能な技術を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、被検眼の前眼部からの反射光を受ける受光部の受光位置に対応して予め定めたアライメントが完了する位置決定点からの距離に応じた所定の重み付けで、受光位置を位置決定点へ一致させるように自動的に測定光学系の移動を行わせる。このときの重み付けは、受光位置の位置決定点への測定光学系の移動速度に反映され、受光位置が位置決定点へ近づくにつれ測定光学系の移動速度が調節され、好ましくは遅くなるように制御が行われる。
【００２０】
よって、位置決定点近傍では、測定光学系の移動速度が遅く、受光位置はゆっくりと移動して近づくため、位置決定点に対して受光位置を高精度に位置決めできるものである。一方、位置決定点から受光位置が遠いと、測定光学系の移動速度が速く、受光位置は位置決定点へ向けて高速で移動するため、位置決めまでの時間を短縮することができ、さらには一点を凝視している被検者の負担を軽減することができるものである。
【００２１】
さらに、眼球運動が生じて被検眼の前眼部が急速に移動しても、それに対応して受光位置を位置決定点へ一致させる位置合わせが自動的に追従制御されるので、高精度の位置合わせが良好に維持されるものでもある。
【００２２】
上記目的を達成するために本発明の眼科検査装置用オートアライメント装置にあっては、
被検眼の前眼部に被検眼の正面から照明光を照射する照明光源と、
前記照明光が前眼部で反射した反射光を受光する受光部と、
被検眼の眼球光軸に垂直な受光面における前記反射光の受光位置について、アライメントが完了する位置決定点からの距離に応じた所定の重み付けを付与した数値データを提供する固有値出力手段と、
前記受光部の前記反射光の受光位置信号に基づき前記固有値出力手段の数値データを加算平均する演算手段と、
前記演算手段の出力信号に基づいて前記受光位置が前記位置決定点に近づくにつれ前記所定の重み付けに応じて移動速度を調節しながら前記受光位置を前記位置決定点へ一致させるように測定光学系を自動的に移動する移動制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２３】
この構成では、固有値出力手段が提供する数値データの所定の重み付けによって、移動制御手段が測定光学系の移動を受光位置が位置決定点に近づくにつれ移動速度を調節しながら、好ましくは遅くしながら行うために、受光位置を位置決定点へ一致させる位置決め精度が十分向上し、ひいては測定の精度や信頼性及び操作性を向上することができる。
【００２４】
また、受光位置が位置決定点から遠いと、移動制御手段が測定光学系の移動を高速で行うことが可能で、位置決めまでの時間を短縮することができ、一点を凝視している被検者の負担を軽減することができる。
【００２５】
加えて、前記移動制御手段によって前記受光位置が前記位置決定点へ略一致した時に、被検眼の眼球光軸方向での所定の位置決定を行うように測定光学系を自動的に前記光軸方向に対して移動する光軸方向移動制御手段を備えたことが好適である。
【００２６】
この構成では、被検眼の眼球光軸との垂直面でのアライメントが完了した後に、被検眼の眼球光軸方向でのアライメントの調整を図るので、最終的な被検眼の眼球光軸方向のみでの測定光学系の移動で３次元アライメントが完成でき、位置決めまでに短時間であると共に精度も向上することができる。
【００２７】
本発明の眼科検査装置にあっては、
上記の眼科検査装置用オートアライメント装置と、
前記眼科検査装置用オートアライメント装置によってアライメントが定められた後に測定を行う測定光学系と、を備えたことを特徴とする。
【００２８】
この構成では、受光位置を位置決定点へ一致させる位置決め精度が十分向上し、ひいては測定の精度や再現性、信頼性及び操作性を向上することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。図１〜図７を参照して、実施の形態について説明する。
【００３０】
図１は本実施の形態に係るレーザフレアメータ（以下、ＬＦＭと称す）の概略構成図である。本実施の形態では、ＬＦＭを眼科検査装置の一例として説明を進める。
【００３１】
図１において、被検者の眼球である被検眼１が示されており、被検眼１に対向してＬＦＭの測定光学系２が配置されている。
【００３２】
測定光学系２は、概略、投光系光軸３、受光系光軸４、被検眼１の眼球光軸に平行するＬＦＭの装置本体の光軸（中心軸）５に分けた光路で構成されている。
【００３３】
例えば、投光系光軸３の中心軸の光軸５に対する設定角度は３０度に設定される。一方、受光系光軸４の中心軸の光軸５に対する設定角度は４０度に設定される。
【００３４】
次に、ＬＦＭの投光系について説明する。投光系は、レーザ光源６から発せられたレーザ光がレンズ７、ガルバノミラー８、ミラー９、レンズ１０を介して投光系光軸３に沿って被検者の被検眼１の前房内に投光される。
【００３５】
ガルバノミラー８は、ガルバノメータ８Ｍによって駆動され、レーザビームを前房内で微細に１次元的に走査するためのものである。
【００３６】
被検眼１の前房内に存在する蛋白質からの散乱光は、受光系光軸４に沿ってレンズ１１，１２、マスク１３を介して光電子増倍管等の光電検出器１４で検出される。光電検出器１４の受光面の前面にはレーザ光源６の波長に対応したフィルタ１５が配置される。
【００３７】
光電検出器１４からの出力信号は、フレア計測用信号処理回路１６に供給される。フレア計測用信号処理回路１６では、散乱光の出力信号から蛋白質濃度が計算され、表示制御回路１７を介して表示装置（液晶モニタ）１８に測定結果が表示される。
【００３８】
表示制御回路１７は、後に説明するアライメント用信号処理回路１９との間で各種制御信号のやり取りも行うものである。
【００３９】
一方、中心軸の光軸５に沿った光学構成に関しては、照明光源（赤外ＬＥＤ）２０からの照明光が、レンズ２１、分割ミラー（ハーフミラー）２２、レンズ２３を介して被検眼１の前眼部に照射される。
【００４０】
ちなみに、被検眼１の視線方向を定めるために、照明光源２０またはレンズ２１の近傍に、被検眼１が凝視するための固視標（不図示）を設けることが可能である。
【００４１】
そして、照明光源２０からの反射拡散光に基づく被検眼１の前眼部像は、光軸５上で、レンズ２３、分割ミラー２２を介した後、レンズ２４によって受光部を構成するＣＣＤカメラ２５の受光面上に結像される。ＣＣＤカメラ２５の受光面の前面には、外乱光の影響を低減するために、照明光源２０の赤外ＬＥＤの波長に対応した赤外フィルタ２６が配置される。
【００４２】
さらに、レーザ光源６による被検眼１の角膜からの直接反射光は、補助光学系によって検出され、そのために投光系光軸３に対称的な検出角度（本実施の形態では光軸５に対して３０度）をもって設定された光軸３Ｓが想定されている。すなわち、レーザ光源６の角膜からの反射光は、光軸３Ｓに沿ってレンズ２７を介して導かれ、フォトダイオード２８で検出される。フォトダイオード２８の受光面の前面には、レーザ光源６の波長に対応したフィルタ２９が配置される。
【００４３】
フォトダイオード２８は、２分割型のフォトダイオード等で構成され、受光面に入射する角膜反射の光量比率から、被検眼１の角膜頂点と測定光学系２との間の距離（Ｚ軸方向）を判定するためのものである。
【００４４】
ここで、フォトダイオード２８と光電検出器１４とは、それぞれレーザ光源６の反射光又は散乱光を検出するが、それぞれの測光部位は被検眼１の角膜表面と前房内となるように微妙な観察方向の違いをもって光学的に設定される。
【００４５】
ところで、ＬＦＭの測定において、レーザ光源６からのレーザビームは常に被検眼１の前房内で所定の探索領域に照射される必要があり、仮に被検眼１と測定系との間にずれが生じると、角膜反射や虹彩反射など不要な迷光成分が検出信号に混入して測定誤差を生じてしまう。したがって、従来、ＬＦＭの測定操作は検者にとっても被検者にとっても非常にデリケートな難しい手技となっていた。
【００４６】
この問題を解決するために、本実施の形態に係るＬＦＭでは、ＣＣＤカメラ２５の出力信号と、フォトダイオード２８の出力信号を利用した測定光学系２の位置制御（オートアライメント装置）が採用されている。
【００４７】
すなわち、ＣＣＤカメラ２５及びフォトダイオード２８からの出力信号は、アライメント用信号処理回路１９に入力され、測定光学系２の位置制御のための演算がなされると共に、その演算結果はモータ制御系に出力され、自動的な位置調整のために利用される。
【００４８】
図２は測定光学系２の位置制御を自動的に行うためのアライメント用信号処理回路１９の内部をより詳細に示したブロック図である。
【００４９】
ＣＣＤカメラ２５から出力された映像信号は、同期分離回路３０によって同期信号の分離がなされ、その出力は表示回路系その他回路の同期制御のために使用される。
【００５０】
一方、ＣＣＤカメラ２５からの映像信号は、Ａ／Ｄ変換回路３１Ｘ，３１Ｙに入力され、デジタルデータに変換された後に信号処理が行われる。
【００５１】
図２においては、Ａ／Ｄ変換回路３１Ｘ，３１Ｙ以降、同様な回路形式が２系統備えられており、それらは映像信号のＸ方向（水平方向）とＹ方向（垂直方向）とに対応した信号処理を行うためのものであり、それぞれ符号Ｘ，Ｙで参照している。
【００５２】
Ａ／Ｄ変換回路３１Ｘ，３１Ｙの出力は、比較回路３２Ｘ，３２Ｙを介して基準値発生回路３３Ｘ，３３Ｙのデータと比較され、加算平均回路３４Ｘ，３４Ｙに供給される。
【００５３】
加算平均回路３４Ｘ，３４Ｙは、アドレスカウンタ３５Ｘ，３５Ｙで制御されるメモリ回路（ＲＯＭ）３６Ｘ，３６Ｙの出力データを比較回路３２Ｘ，３２Ｙの出力するデータ領域において加算平均することで、ＣＣＤカメラ２５で捕らえた被検眼１の前眼部像（受光位置）が表示画像領域中のどこに存在するかを、表示画像領域に予め設定した位置決定点（画像中心）からの所定の重み付けに応じて数値化する演算手段である。
【００５４】
アドレスカウンタ３５Ｘ，３５ＹとＲＯＭ３６Ｘ，３６Ｙは、両者で固有値出力手段を形成するものであり、加算平均回路３４Ｘ，３４Ｙ等も含めてＣＰＵ（マイクロプロセッサ）やＰＬＤ（プログラマブル・ロジック・デバイス）等で置き換えて設計することもできる。
【００５５】
加算平均回路３４Ｘ，３４Ｙから出力された数値データは、極性判定回路３７Ｘ，３７Ｙを介して正負の方向判定を行い、続くモータ駆動回路３８Ｘ，３８Ｙを制御することで、測定光学系２の位置調整用のモータ３９Ｘ，３９Ｙを駆動する。
【００５６】
また、加算平均回路３４Ｘ，３４Ｙの出力は、Ｄ／Ａ変換回路４０Ｘ，４０Ｙを介してアナログ量に変換され、ＰＷＭ回路（パルス幅変調回路）４１Ｘ，４１Ｙを経由して、モータ駆動回路３８Ｘ，３８Ｙを制御する。加算平均回路３４Ｘ，３４Ｙの出力データに基づきＰＷＭ制御を行うことで、被検眼１の前眼部像の表示画像領域中での位置に応じてモータの駆動パワーを調整することができる。
【００５７】
さらに、Ｄ／Ａ変換回路４０Ｘ，４０Ｙの出力信号は、ＸＹ領域判定回路４２に供給され、被検眼１の前眼部像が表示画像中において所定の範囲内に存在するか判断され、位置決定点である画像中心に近接（略一致）した条件においてＺ軸方向（中心軸の光軸５の方向）の制御が行われることとなる。
【００５８】
すなわち、分割型フォトダイオード２８からの出力信号は、演算回路４３において２分割センサに関する検知光量の比率計算等によりＺ方向の位置データに換算される。
【００５９】
続くＺ軸制御判定回路４４は、ＸＹ領域判定回路４２の出力結果も勘案してＺ方向の駆動制御を行うかどうかを判定し、モータ駆動回路４５を介してＺ軸の移動調節用モータ４６の制御を行う。
【００６０】
この種の３次元的な位置制御に関して被検眼１の眼球固視微動等による影響は、ＸＹ軸方向に高速に頻繁に現れ、測定系の種類によってはＺ軸方向よりもＸＹ軸方向の追従補正が困難であった。したがって、本実施の形態では、固有値出力手段やＰＷＭ制御等の回路技術がＸＹ軸方向の制御において複雑かつ効果的に採用され、一方、Ｚ軸方向の制御系はより単純な構成として実現されている。
【００６１】
図３は固有値出力手段の提供する数値データを示す図である。図３において、符号４７はＣＣＤカメラ２５の出力する表示画像領域の外枠に対応するものである。外枠４７内には位置決定点である画像中心を基準に仮想的にＸ軸、Ｙ軸が設定されているものとする。
【００６２】
図３（ａ）はＸ軸（水平）方向の制御に対する重み付けの数値データを模式的に示し、図３（ｂ）はＹ軸（垂直）方向の制御に対する重み付けの数値データを模式的に示している。
【００６３】
図３においては、位置決定点である画像中心から外側に向かって同心円状に３段階に、±１〜±３までの重み付けで数値データが固有値として設定されており、それらにより表示画像領域中で所定の重み付けを有する数値データとして予め設定提供されている。
【００６４】
これら数値データを、Ｘ方向とＹ方向とでそれぞれ個別に被検眼１の前眼部像（角膜像）に対応した画像の局所領域で加算平均処理することで、モータ駆動回路３８Ｘ，３８Ｙの方向設定と、パワー設定と、の両者に利用することができる。
【００６５】
具体的には、方向設定は、重み付けの「＋」，「−」で方向が定められており、ＸＹ方向いずれにおいても、測定光学系２は「−」の重み付けでＸＹ方向の負の方向に移動し、「＋」の重み付けでＸＹ方向の正の方向に移動する。また、パワー設定は、１〜３までの重み付けの値でパワーが定められており、画像中心から離れる程、その重み付けの値が大きな値になる。よって、画像中心近傍ではパワーは「１」で小さく、モータ駆動速度が遅く、測定光学系２はゆっくりと移動する。これに対し、画像中心から離れると、パワーは「３」と大きくなり、モータ駆動速度が速く、測定光学系２は高速で移動する。
【００６６】
図４はＣＣＤカメラ２５で捕らえた被検眼１の前眼部像が図３のモータ駆動制御によって移動して行く様子を模式的に描いた説明図である。
【００６７】
被検眼１の前眼部像４８は、まず図４（ａ）では画像の右上（Ａ，Ｂ）＝（＋３，＋３）の領域に存在し、続く図４（ｂ）ではＹ軸を跨いで左上側（Ａ，Ｂ）＝（−２，＋２）の位置、図４（ｃ）では画像中心に近づき（Ａ，Ｂ）＝（−１，＋１）の位置に移り、最終的に図４（ｄ）では移動速度をゆっくりとして（Ａ，Ｂ）＝（±０，±０）の画像中心に収束し、被検眼１の角膜中心が位置決めされる。
【００６８】
つまり、図４の被検眼１の角膜中心の位置決めの軌跡は、図３の重み付けにより、Ｘ軸又はＹ軸を跨いで揺れるようにしながら徐々に小さくなる波を描き、画像中心へ収束することとなる。
【００６９】
これら図４（ａ）〜（ｄ）に示した画像の変化は、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれの位置調整用モータの駆動により短時間の内に行われるが、モータの回転方向と共に駆動パワーを先の図３に示す所定の重み付けによって調整しながら自動制御される。
【００７０】
このため、前眼部像４８が画像中心に合致した場合は、最終的にゆっくりとした速度で画像中心に近づくので中心部を行き過ぎることなく極めて正確にモータを停止させることができる。
【００７１】
また、この図３、図４の場合には、ＸＹ方向の内いずれか一方が遠ければ、ＸＹ方向の遠方を制御するパワーも大きくなるので、装置と被検眼１とのアライメントが大きくはずれた場合には、測定光学系２の移動速度を高速化できる。したがって、付随的な眼球運動に対しても即座に前眼部像４８を画像中心に位置決めさせるように、自動的に重み付けに応じて移動を行うので、迅速かつ正確に追随でき、測定光学系２を極めて精度良く眼球内の探索領域に位置決めすることができる。
【００７２】
なお、図３と図４では、±１〜±３という数値データを同心円状の重み付け範囲で定めた単純な設定を仮定して模式的に示したが、実際の装置設計では駆動される測定系の重量バランスやモータの駆動特性に応じてより複雑な数値データが固有値として設定され、演算に利用されることは勿論である。
【００７３】
例えば、他の例として、図５と図６に示すような重み付けによる制御も可能である。
【００７４】
図５（ａ）はＸ軸（水平）方向の制御に対する重み付けの数値データを模式的に示し、図５（ｂ）はＹ軸（垂直）方向の制御に対する重み付けの数値データを模式的に示している。
【００７５】
図５においては、Ｘ軸方向についてはＸ軸方向に向かって６段階に、−３〜＋３までの重み付けで数値データが固有値として設定されており、Ｙ軸方向についてはＹ軸方向に向かって６段階に−３〜＋３までの重み付けで数値データが固有値として設定されている。それらにより表示画像領域中で所定の重み付けを有する数値データとして予め設定提供されている。この場合においても、画像中心近傍ではモータ駆動のパワーは小さく、画像中心から離れるとモータ駆動のパワーは大きくなる。
【００７６】
図６はＣＣＤカメラ２５で捕らえた被検眼１の前眼部像が図５のモータ駆動制御によって移動して行く様子を模式的に描いた説明図である。
【００７７】
被検眼１の前眼部像４８は、まず図６（ａ）では画像の右上（Ａ，Ｂ）＝（＋３，＋３）の領域に存在し、続く図６（ｂ）では同じく右上側（Ａ，Ｂ）＝（＋２，＋２）の位置、図６（ｃ）では画像中心に近づき（Ａ，Ｂ）＝（＋１，＋１）の位置に移り、最終的に図６（ｄ）では移動速度をゆっくりとして（Ａ，Ｂ）＝（±０，±０）の画像中心に収束し、被検眼１の角膜中心が位置決めされる。
【００７８】
つまり、図６の被検眼１の角膜中心の位置決めの軌跡は、図５の重み付けにより、角膜中心と画像中心とを結ぶ直線上を移動して、画像中心へ収束することとなる。
【００７９】
よって、図５、図６の場合には、画像中心への直線的な移動によって画像中心へ向かうので、最短距離の移動で済み、移動にかかる時間を短縮できる。
【００８０】
次に、図７を用いて測定光学系２の位置制御を行う機構について説明する。図７はＸＹＺ方向の位置制御機構を示した概略図である。
【００８１】
被検者は、装置に付属した顎台４９及び額当て５０を介して頭部を支えて、被検眼１を測定光学系２に対向させることになる。装置の移動台５１は、架台部５２の上に構成され、ジョイスティック５３によって測定光学系２の粗動が可能である。
【００８２】
一方、被検眼１に対する測定光学系２の位置決めと微調整は、レール５４Ｘ，５４Ｙ，５４Ｚを介して、上述した自動的な位置決め制御によって測定光学系２をＸＹＺ軸の３次元方向に移動することによって行われる。
【００８３】
これら３方向の動作は、モータ３９Ｘ，３９Ｙ，４６とそれぞれに接続されたギア５５Ｘ，５５Ｙ，５５Ｚの働きによるが、モータの制御は図２に示したような信号処理回路を介して行うことにより、眼球運動があっても常に精度の高い自動追従が達成される。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、測定光学系の被検眼に対する自動位置決めを行う際の精度を向上させ、検査装置としての測定精度や再現性、信頼性及び操作性をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るレーザフレアメータを示す概略構成図である。
【図２】実施の形態に係るアライメント用信号処理回路の内部を説明するブロック図である。
【図３】実施の形態に係る固有値出力手段の提供する数値データを示す図である。
【図４】実施の形態に係る被検眼の前眼部像が図３のモータ駆動制御によって移動して行く様子を模式的に描いた説明図である。
【図５】実施の形態の他の例に係る固有値出力手段の提供する数値データを示す図である。
【図６】実施の形態の他の例に係る被検眼の前眼部像が図５のモータ駆動制御によって移動して行く様子を模式的に描いた説明図である。
【図７】実施の形態に係るＸＹＺ方向の位置制御機構を示した概略図である。
【符号の説明】
１ 被検眼
２ 測定光学系
３ 投光系光軸
３Ｓ 光軸
４ 受光系光軸
５ 光軸
６ レーザ光源
７ レンズ
８ ガルバノミラー
８Ｍ ガルバノメータ
９ ミラー
１０ レンズ
１１，１２ レンズ
１３ マスク
１４ 光電検出器
１５ フィルタ
１６ フレア計測用信号処理回路
１７ 表示制御回路
１８ 表示装置
１９ アライメント用信号処理回路
２０ 照明光源
２１ レンズ
２２ 分割ミラー
２３ レンズ
２４ レンズ
２５ ＣＣＤカメラ
２６ 赤外フィルタ
２７ レンズ
２８ 分割型フォトダイオード
２９ フィルタ
３０ 同期分離回路
３１Ｘ，３１Ｙ Ａ／Ｄ変換回路
３２Ｘ，３２Ｙ 比較回路
３３Ｘ，３３Ｙ 基準値発生回路
３４Ｘ，３４Ｙ 加算平均回路
３５Ｘ，３５Ｙ アドレスカウンタ
３６Ｘ，３６Ｙ ＲＯＭ
３７Ｘ，３７Ｙ 極性判定回路
３８Ｘ，３８Ｙ モータ駆動回路
３９Ｘ，３９Ｙ，４６ モータ
４０Ｘ，４０Ｙ Ｄ／Ａ変換回路
４２ ＸＹ領域判定回路
４３ 演算回路
４４ Ｚ軸制御判定回路
４５ モータ駆動回路
４７ 外枠
４８ 前眼部像
４９ 顎台
５０ 額当て
５１ 移動台
５２ 架台部
５３ ジョイスティック
５４Ｘ，５４Ｙ，５４Ｚ レール
５５Ｘ，５５Ｙ，５５Ｚ ギア
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼科検査装置、特に測定光学系の被検眼に対するアライメント制御を必要とする眼科検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、眼科検査装置は、被検眼眼球と装置測定系との位置合わせ（アライメント又はセンターリング）を必要とするものが多かった。この種の位置合わせを行うシステムとしては、装置自体にアライメント状態に係る判定機能や位置制御機能を組み込んだシステムが多く知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、被検眼の眼圧を測定する眼圧測定装置において、角膜面での反射像の変位方向を検知する検知手段に基づき測定系の位置の移動を制御する位置調整装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、被検眼の眼圧を測定する眼圧測定装置において、角膜反射光によりアライメント状態を検出する手段に基づき測定系の可動部を３次元的に移動して制御する眼圧計が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、前房内の蛋白質濃度を測定する眼科測定装置において、光電変換素子からの出力信号を処理することにより測定系と被検眼とのアライメント状態の適否を判定表示する装置が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、角膜細胞撮影装置において、検出センサの出力信号に基づきＸＹアライメント検出回路を介して測定系が被検眼の角膜に対してアライメントされるように装置本体を駆動する装置が開示されている。
【０００７】
特許文献５には、眼球顕微鏡装置において、前眼部映像にアライメントサークルを表示する手段を備え、眼球面からの反射光点を利用して被検眼に対する顕微鏡光軸の位置合わせを行う装置が開示されている。
【０００８】
特許文献６には、角膜内皮細胞を観察する眼球撮像装置において、テレビ画像の所定区画に対応して開くゲート手段と、このゲート手段を介した角膜反射信号の処理に基づき装置全体を移動調節して、被検眼の眼球に対する位置決めを自動的に行う装置が開示されている。
【０００９】
特許文献７には、ＴＶカメラの信号出力に基づきＸＹ方向位置検出回路を介して移動機構を駆動し、角膜内皮細胞の撮影系を被検眼に対して位置決めを行う角膜撮影装置が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭６２−１９１５０号公報
【特許文献２】
特開平０１−３００９２８号公報
【特許文献３】
特開平０３−２６４０４４号公報
【特許文献４】
特公平０７−１２１２５５号公報
【特許文献５】
特開平０６−１６０７２７号公報
【特許文献６】
特許第２６０７２１６号公報
【特許文献７】
特許第２６０８８５２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献３に開示された装置では、アライメント状態の適否は機械で判定できても、装置の位置決めは検者（医師や看護士、検査員等の医療スタッフ）の手動によらねばならない。このため、機械操作が面倒であると共に、手動による位置決め操作では検者の技量によって測定値にばらつきが生じてしまう問題があり、画像観察の用途では良好な画像を短時間の内に得難いといった問題がある。
【００１２】
一方、特許文献１，２，４，５，６，７に開示された装置では、被検眼に対する機械の位置決めが自動的に行われるために、手動操作にまつわる面倒が無く機械の操作性や測定精度の向上も期待されるが、以下の問題がある。
【００１３】
すなわち、いずれの装置もＸＹ方向の単純な機械制御によって体積や重量を有する測定系本体を移動調節させているために、眼球に対する測定系の位置決め制御を精度良く実行することが困難である。
【００１４】
特に、特許文献６に開示された装置では、測定系を移動調節するために、一定周波数で変調されたスポット光源と同期検波の利用、またテレビ画像の所定区画に対応して開くゲート手段を介して信号処理を行う具体的な回路方式等を提示している。
【００１５】
しかし、特許文献６の装置では、ＸＹ移動機構の制御は依然として単純な方向制御に依存しているために、眼球と装置の光軸が合致したところで光学系本体を精度良く停止させることが困難で、移動部分の重量によっては停止位置を通り過ぎることを繰り返して制御時にハンチング現象を生じる可能性もある。
【００１６】
一方、特許文献１，２，４，５，７に開示された装置では、モータ制御の切替スイッチ（特許文献１）、アライメント用の受光素子（特許文献２）、ＸＹアライメント検出回路（特許文献４）、フリッカー検出装置（特許文献５）またはＸＹ方向位置検出回路（特許文献７）を提示しているが、ＸＹ方向の単純な自動的な方向制御を開示しているだけであり、眼球に対する測定系の位置決め精度を向上させるための具体的な制御方式については開示していない。
【００１７】
例えば、近年発展した眼科検査装置として、被検眼前房内の蛋白質濃度を測定するためのレーザフレアメータとも称せられる眼科検査装置（特許文献３参照）がある。この種の装置では、被検眼の前房に対して斜め方向からレーザ光を投光して微弱な散乱光を斜め方向から検出するという独特な光学構成を必要とする。
かつ、角膜や虹彩からの不要な迷光を避ける必要があるために、測定に際しては被検眼と装置との位置合わせを非常に正確に行わねばならない。よって、従来からの方向制御機構をそのまま採用しても、従来の自動位置決めによる精度では測定の精度や安定性を十分に満足いくほど向上させることは困難であった。
【００１８】
本発明は上記従来技術に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、測定光学系の被検眼に対する自動位置決めによる精度を向上させ、測定の精度や再現性、信頼性及び操作性をより向上可能な技術を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、被検眼の前眼部からの反射光を受ける受光部の受光位置に対応して予め定めたアライメントが完了する位置決定点からの距離に応じた所定の重み付けで、受光位置を位置決定点へ一致させるように自動的に測定光学系の移動を行わせる。このときの重み付けは、受光位置の位置決定点への測定光学系の移動速度に反映され、受光位置が位置決定点へ近づくにつれ測定光学系の移動速度が調節され、好ましくは遅くなるように制御が行われる。
【００２０】
よって、位置決定点近傍では、測定光学系の移動速度が遅く、受光位置はゆっくりと移動して近づくため、位置決定点に対して受光位置を高精度に位置決めできるものである。一方、位置決定点から受光位置が遠いと、測定光学系の移動速度が速く、受光位置は位置決定点へ向けて高速で移動するため、位置決めまでの時間を短縮することができ、さらには一点を凝視している被検者の負担を軽減することができるものである。
【００２１】
さらに、眼球運動が生じて被検眼の前眼部が急速に移動しても、それに対応して受光位置を位置決定点へ一致させる位置合わせが自動的に追従制御されるので、高精度の位置合わせが良好に維持されるものでもある。
【００２２】
上記目的を達成するために本発明の眼科検査装置用オートアライメント装置にあっては、
被検眼の前眼部に被検眼の正面から照明光を照射する照明光源と、
前記照明光が前眼部で反射した反射光を受光する受光部と、
被検眼の眼球光軸に垂直な受光面における前記反射光の受光位置について、アライメントが完了する位置決定点からの距離に応じた所定の重み付けを付与した数値データを提供する固有値出力手段と、
前記受光部の前記反射光の受光位置信号に基づき前記固有値出力手段の数値データを加算平均する演算手段と、
前記演算手段の出力信号に基づいて前記受光位置が前記位置決定点に近づくにつれ前記所定の重み付けに応じて移動速度を調節しながら前記受光位置を前記位置決定点へ一致させるように測定光学系を自動的に移動する移動制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２３】
この構成では、固有値出力手段が提供する数値データの所定の重み付けによって、移動制御手段が測定光学系の移動を受光位置が位置決定点に近づくにつれ移動速度を調節しながら、好ましくは遅くしながら行うために、受光位置を位置決定点へ一致させる位置決め精度が十分向上し、ひいては測定の精度や信頼性及び操作性を向上することができる。
【００２４】
また、受光位置が位置決定点から遠いと、移動制御手段が測定光学系の移動を高速で行うことが可能で、位置決めまでの時間を短縮することができ、一点を凝視している被検者の負担を軽減することができる。
【００２５】
加えて、前記移動制御手段によって前記受光位置が前記位置決定点へ略一致した時に、被検眼の眼球光軸方向での所定の位置決定を行うように測定光学系を自動的に前記光軸方向に対して移動する光軸方向移動制御手段を備えたことが好適である。
【００２６】
この構成では、被検眼の眼球光軸との垂直面でのアライメントが完了した後に、被検眼の眼球光軸方向でのアライメントの調整を図るので、最終的な被検眼の眼球光軸方向のみでの測定光学系の移動で３次元アライメントが完成でき、位置決めまでに短時間であると共に精度も向上することができる。
【００２７】
本発明の眼科検査装置にあっては、
上記の眼科検査装置用オートアライメント装置と、
前記眼科検査装置用オートアライメント装置によってアライメントが定められた後に測定を行う測定光学系と、を備えたことを特徴とする。
【００２８】
この構成では、受光位置を位置決定点へ一致させる位置決め精度が十分向上し、ひいては測定の精度や再現性、信頼性及び操作性を向上することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。図１〜図７を参照して、実施の形態について説明する。
【００３０】
図１は本実施の形態に係るレーザフレアメータ（以下、ＬＦＭと称す）の概略構成図である。本実施の形態では、ＬＦＭを眼科検査装置の一例として説明を進める。
【００３１】
図１において、被検者の眼球である被検眼１が示されており、被検眼１に対向してＬＦＭの測定光学系２が配置されている。
【００３２】
測定光学系２は、概略、投光系光軸３、受光系光軸４、被検眼１の眼球光軸に平行するＬＦＭの装置本体の光軸（中心軸）５に分けた光路で構成されている。
【００３３】
例えば、投光系光軸３の中心軸の光軸５に対する設定角度は３０度に設定される。一方、受光系光軸４の中心軸の光軸５に対する設定角度は４０度に設定される。
【００３４】
次に、ＬＦＭの投光系について説明する。投光系は、レーザ光源６から発せられたレーザ光がレンズ７、ガルバノミラー８、ミラー９、レンズ１０を介して投光系光軸３に沿って被検者の被検眼１の前房内に投光される。
【００３５】
ガルバノミラー８は、ガルバノメータ８Ｍによって駆動され、レーザビームを前房内で微細に１次元的に走査するためのものである。
【００３６】
被検眼１の前房内に存在する蛋白質からの散乱光は、受光系光軸４に沿ってレンズ１１，１２、マスク１３を介して光電子増倍管等の光電検出器１４で検出される。光電検出器１４の受光面の前面にはレーザ光源６の波長に対応したフィルタ１５が配置される。
【００３７】
光電検出器１４からの出力信号は、フレア計測用信号処理回路１６に供給される。フレア計測用信号処理回路１６では、散乱光の出力信号から蛋白質濃度が計算され、表示制御回路１７を介して表示装置（液晶モニタ）１８に測定結果が表示される。
【００３８】
表示制御回路１７は、後に説明するアライメント用信号処理回路１９との間で各種制御信号のやり取りも行うものである。
【００３９】
一方、中心軸の光軸５に沿った光学構成に関しては、照明光源（赤外ＬＥＤ）２０からの照明光が、レンズ２１、分割ミラー（ハーフミラー）２２、レンズ２３を介して被検眼１の前眼部に照射される。
【００４０】
ちなみに、被検眼１の視線方向を定めるために、照明光源２０またはレンズ２１の近傍に、被検眼１が凝視するための固視標（不図示）を設けることが可能である。
【００４１】
そして、照明光源２０からの反射拡散光に基づく被検眼１の前眼部像は、光軸５上で、レンズ２３、分割ミラー２２を介した後、レンズ２４によって受光部を構成するＣＣＤカメラ２５の受光面上に結像される。ＣＣＤカメラ２５の受光面の前面には、外乱光の影響を低減するために、照明光源２０の赤外ＬＥＤの波長に対応した赤外フィルタ２６が配置される。
【００４２】
さらに、レーザ光源６による被検眼１の角膜からの直接反射光は、補助光学系によって検出され、そのために投光系光軸３に対称的な検出角度（本実施の形態では光軸５に対して３０度）をもって設定された光軸３Ｓが想定されている。すなわち、レーザ光源６の角膜からの反射光は、光軸３Ｓに沿ってレンズ２７を介して導かれ、フォトダイオード２８で検出される。フォトダイオード２８の受光面の前面には、レーザ光源６の波長に対応したフィルタ２９が配置される。
【００４３】
フォトダイオード２８は、２分割型のフォトダイオード等で構成され、受光面に入射する角膜反射の光量比率から、被検眼１の角膜頂点と測定光学系２との間の距離（Ｚ軸方向）を判定するためのものである。
【００４４】
ここで、フォトダイオード２８と光電検出器１４とは、それぞれレーザ光源６の反射光又は散乱光を検出するが、それぞれの測光部位は被検眼１の角膜表面と前房内となるように微妙な観察方向の違いをもって光学的に設定される。
【００４５】
ところで、ＬＦＭの測定において、レーザ光源６からのレーザビームは常に被検眼１の前房内で所定の探索領域に照射される必要があり、仮に被検眼１と測定系との間にずれが生じると、角膜反射や虹彩反射など不要な迷光成分が検出信号に混入して測定誤差を生じてしまう。したがって、従来、ＬＦＭの測定操作は検者にとっても被検者にとっても非常にデリケートな難しい手技となっていた。
【００４６】
この問題を解決するために、本実施の形態に係るＬＦＭでは、ＣＣＤカメラ２５の出力信号と、フォトダイオード２８の出力信号を利用した測定光学系２の位置制御（オートアライメント装置）が採用されている。
【００４７】
すなわち、ＣＣＤカメラ２５及びフォトダイオード２８からの出力信号は、アライメント用信号処理回路１９に入力され、測定光学系２の位置制御のための演算がなされると共に、その演算結果はモータ制御系に出力され、自動的な位置調整のために利用される。
【００４８】
図２は測定光学系２の位置制御を自動的に行うためのアライメント用信号処理回路１９の内部をより詳細に示したブロック図である。
【００４９】
ＣＣＤカメラ２５から出力された映像信号は、同期分離回路３０によって同期信号の分離がなされ、その出力は表示回路系その他回路の同期制御のために使用される。
【００５０】
一方、ＣＣＤカメラ２５からの映像信号は、Ａ／Ｄ変換回路３１Ｘ，３１Ｙに入力され、デジタルデータに変換された後に信号処理が行われる。
【００５１】
図２においては、Ａ／Ｄ変換回路３１Ｘ，３１Ｙ以降、同様な回路形式が２系統備えられており、それらは映像信号のＸ方向（水平方向）とＹ方向（垂直方向）とに対応した信号処理を行うためのものであり、それぞれ符号Ｘ，Ｙで参照している。
【００５２】
Ａ／Ｄ変換回路３１Ｘ，３１Ｙの出力は、比較回路３２Ｘ，３２Ｙを介して基準値発生回路３３Ｘ，３３Ｙのデータと比較され、加算平均回路３４Ｘ，３４Ｙに供給される。
【００５３】
加算平均回路３４Ｘ，３４Ｙは、アドレスカウンタ３５Ｘ，３５Ｙで制御されるメモリ回路（ＲＯＭ）３６Ｘ，３６Ｙの出力データを比較回路３２Ｘ，３２Ｙの出力するデータ領域において加算平均することで、ＣＣＤカメラ２５で捕らえた被検眼１の前眼部像（受光位置）が表示画像領域中のどこに存在するかを、表示画像領域に予め設定した位置決定点（画像中心）からの所定の重み付けに応じて数値化する演算手段である。
【００５４】
アドレスカウンタ３５Ｘ，３５ＹとＲＯＭ３６Ｘ，３６Ｙは、両者で固有値出力手段を形成するものであり、加算平均回路３４Ｘ，３４Ｙ等も含めてＣＰＵ（マイクロプロセッサ）やＰＬＤ（プログラマブル・ロジック・デバイス）等で置き換えて設計することもできる。
【００５５】
加算平均回路３４Ｘ，３４Ｙから出力された数値データは、極性判定回路３７Ｘ，３７Ｙを介して正負の方向判定を行い、続くモータ駆動回路３８Ｘ，３８Ｙを制御することで、測定光学系２の位置調整用のモータ３９Ｘ，３９Ｙを駆動する。
【００５６】
また、加算平均回路３４Ｘ，３４Ｙの出力は、Ｄ／Ａ変換回路４０Ｘ，４０Ｙを介してアナログ量に変換され、ＰＷＭ回路（パルス幅変調回路）４１Ｘ，４１Ｙを経由して、モータ駆動回路３８Ｘ，３８Ｙを制御する。加算平均回路３４Ｘ，３４Ｙの出力データに基づきＰＷＭ制御を行うことで、被検眼１の前眼部像の表示画像領域中での位置に応じてモータの駆動パワーを調整することができる。
【００５７】
さらに、Ｄ／Ａ変換回路４０Ｘ，４０Ｙの出力信号は、ＸＹ領域判定回路４２に供給され、被検眼１の前眼部像が表示画像中において所定の範囲内に存在するか判断され、位置決定点である画像中心に近接（略一致）した条件においてＺ軸方向（中心軸の光軸５の方向）の制御が行われることとなる。
【００５８】
すなわち、分割型フォトダイオード２８からの出力信号は、演算回路４３において２分割センサに関する検知光量の比率計算等によりＺ方向の位置データに換算される。
【００５９】
続くＺ軸制御判定回路４４は、ＸＹ領域判定回路４２の出力結果も勘案してＺ方向の駆動制御を行うかどうかを判定し、モータ駆動回路４５を介してＺ軸の移動調節用モータ４６の制御を行う。
【００６０】
この種の３次元的な位置制御に関して被検眼１の眼球固視微動等による影響は、ＸＹ軸方向に高速に頻繁に現れ、測定系の種類によってはＺ軸方向よりもＸＹ軸方向の追従補正が困難であった。したがって、本実施の形態では、固有値出力手段やＰＷＭ制御等の回路技術がＸＹ軸方向の制御において複雑かつ効果的に採用され、一方、Ｚ軸方向の制御系はより単純な構成として実現されている。
【００６１】
図３は固有値出力手段の提供する数値データを示す図である。図３において、符号４７はＣＣＤカメラ２５の出力する表示画像領域の外枠に対応するものである。外枠４７内には位置決定点である画像中心を基準に仮想的にＸ軸、Ｙ軸が設定されているものとする。
【００６２】
図３（ａ）はＸ軸（水平）方向の制御に対する重み付けの数値データを模式的に示し、図３（ｂ）はＹ軸（垂直）方向の制御に対する重み付けの数値データを模式的に示している。
【００６３】
図３においては、位置決定点である画像中心から外側に向かって同心円状に３段階に、±１〜±３までの重み付けで数値データが固有値として設定されており、それらにより表示画像領域中で所定の重み付けを有する数値データとして予め設定提供されている。
【００６４】
これら数値データを、Ｘ方向とＹ方向とでそれぞれ個別に被検眼１の前眼部像（角膜像）に対応した画像の局所領域で加算平均処理することで、モータ駆動回路３８Ｘ，３８Ｙの方向設定と、パワー設定と、の両者に利用することができる。
【００６５】
具体的には、方向設定は、重み付けの「＋」，「−」で方向が定められており、ＸＹ方向いずれにおいても、測定光学系２は「−」の重み付けでＸＹ方向の負の方向に移動し、「＋」の重み付けでＸＹ方向の正の方向に移動する。また、パワー設定は、１〜３までの重み付けの値でパワーが定められており、画像中心から離れる程、その重み付けの値が大きな値になる。よって、画像中心近傍ではパワーは「１」で小さく、モータ駆動速度が遅く、測定光学系２はゆっくりと移動する。これに対し、画像中心から離れると、パワーは「３」と大きくなり、モータ駆動速度が速く、測定光学系２は高速で移動する。
【００６６】
図４はＣＣＤカメラ２５で捕らえた被検眼１の前眼部像が図３のモータ駆動制御によって移動して行く様子を模式的に描いた説明図である。
【００６７】
被検眼１の前眼部像４８は、まず図４（ａ）では画像の右上（Ａ，Ｂ）＝（＋３，＋３）の領域に存在し、続く図４（ｂ）ではＹ軸を跨いで左上側（Ａ，Ｂ）＝（−２，＋２）の位置、図４（ｃ）では画像中心に近づき（Ａ，Ｂ）＝（−１，＋１）の位置に移り、最終的に図４（ｄ）では移動速度をゆっくりとして（Ａ，Ｂ）＝（±０，±０）の画像中心に収束し、被検眼１の角膜中心が位置決めされる。
【００６８】
つまり、図４の被検眼１の角膜中心の位置決めの軌跡は、図３の重み付けにより、Ｘ軸又はＹ軸を跨いで揺れるようにしながら徐々に小さくなる波を描き、画像中心へ収束することとなる。
【００６９】
これら図４（ａ）〜（ｄ）に示した画像の変化は、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれの位置調整用モータの駆動により短時間の内に行われるが、モータの回転方向と共に駆動パワーを先の図３に示す所定の重み付けによって調整しながら自動制御される。
【００７０】
このため、前眼部像４８が画像中心に合致した場合は、最終的にゆっくりとした速度で画像中心に近づくので中心部を行き過ぎることなく極めて正確にモータを停止させることができる。
【００７１】
また、この図３、図４の場合には、ＸＹ方向の内いずれか一方が遠ければ、ＸＹ方向の遠方を制御するパワーも大きくなるので、装置と被検眼１とのアライメントが大きくはずれた場合には、測定光学系２の移動速度を高速化できる。したがって、付随的な眼球運動に対しても即座に前眼部像４８を画像中心に位置決めさせるように、自動的に重み付けに応じて移動を行うので、迅速かつ正確に追随でき、測定光学系２を極めて精度良く眼球内の探索領域に位置決めすることができる。
【００７２】
なお、図３と図４では、±１〜±３という数値データを同心円状の重み付け範囲で定めた単純な設定を仮定して模式的に示したが、実際の装置設計では駆動される測定系の重量バランスやモータの駆動特性に応じてより複雑な数値データが固有値として設定され、演算に利用されることは勿論である。
【００７３】
例えば、他の例として、図５と図６に示すような重み付けによる制御も可能である。
【００７４】
図５（ａ）はＸ軸（水平）方向の制御に対する重み付けの数値データを模式的に示し、図５（ｂ）はＹ軸（垂直）方向の制御に対する重み付けの数値データを模式的に示している。
【００７５】
図５においては、Ｘ軸方向についてはＸ軸方向に向かって６段階に、−３〜＋３までの重み付けで数値データが固有値として設定されており、Ｙ軸方向についてはＹ軸方向に向かって６段階に−３〜＋３までの重み付けで数値データが固有値として設定されている。それらにより表示画像領域中で所定の重み付けを有する数値データとして予め設定提供されている。この場合においても、画像中心近傍ではモータ駆動のパワーは小さく、画像中心から離れるとモータ駆動のパワーは大きくなる。
【００７６】
図６はＣＣＤカメラ２５で捕らえた被検眼１の前眼部像が図５のモータ駆動制御によって移動して行く様子を模式的に描いた説明図である。
【００７７】
被検眼１の前眼部像４８は、まず図６（ａ）では画像の右上（Ａ，Ｂ）＝（＋３，＋３）の領域に存在し、続く図６（ｂ）では同じく右上側（Ａ，Ｂ）＝（＋２，＋２）の位置、図６（ｃ）では画像中心に近づき（Ａ，Ｂ）＝（＋１，＋１）の位置に移り、最終的に図６（ｄ）では移動速度をゆっくりとして（Ａ，Ｂ）＝（±０，±０）の画像中心に収束し、被検眼１の角膜中心が位置決めされる。
【００７８】
つまり、図６の被検眼１の角膜中心の位置決めの軌跡は、図５の重み付けにより、角膜中心と画像中心とを結ぶ直線上を移動して、画像中心へ収束することとなる。
【００７９】
よって、図５、図６の場合には、画像中心への直線的な移動によって画像中心へ向かうので、最短距離の移動で済み、移動にかかる時間を短縮できる。
【００８０】
次に、図７を用いて測定光学系２の位置制御を行う機構について説明する。図７はＸＹＺ方向の位置制御機構を示した概略図である。
【００８１】
被検者は、装置に付属した顎台４９及び額当て５０を介して頭部を支えて、被検眼１を測定光学系２に対向させることになる。装置の移動台５１は、架台部５２の上に構成され、ジョイスティック５３によって測定光学系２の粗動が可能である。
【００８２】
一方、被検眼１に対する測定光学系２の位置決めと微調整は、レール５４Ｘ，５４Ｙ，５４Ｚを介して、上述した自動的な位置決め制御によって測定光学系２をＸＹＺ軸の３次元方向に移動することによって行われる。
【００８３】
これら３方向の動作は、モータ３９Ｘ，３９Ｙ，４６とそれぞれに接続されたギア５５Ｘ，５５Ｙ，５５Ｚの働きによるが、モータの制御は図２に示したような信号処理回路を介して行うことにより、眼球運動があっても常に精度の高い自動追従が達成される。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、測定光学系の被検眼に対する自動位置決めを行う際の精度を向上させ、検査装置としての測定精度や再現性、信頼性及び操作性をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るレーザフレアメータを示す概略構成図である。
【図２】実施の形態に係るアライメント用信号処理回路の内部を説明するブロック図である。
【図３】実施の形態に係る固有値出力手段の提供する数値データを示す図である。
【図４】実施の形態に係る被検眼の前眼部像が図３のモータ駆動制御によって移動して行く様子を模式的に描いた説明図である。
【図５】実施の形態の他の例に係る固有値出力手段の提供する数値データを示す図である。
【図６】実施の形態の他の例に係る被検眼の前眼部像が図５のモータ駆動制御によって移動して行く様子を模式的に描いた説明図である。
【図７】実施の形態に係るＸＹＺ方向の位置制御機構を示した概略図である。
【符号の説明】
１ 被検眼
２ 測定光学系
３ 投光系光軸
３Ｓ 光軸
４ 受光系光軸
５ 光軸
６ レーザ光源
７ レンズ
８ ガルバノミラー
８Ｍ ガルバノメータ
９ ミラー
１０ レンズ
１１，１２ レンズ
１３ マスク
１４ 光電検出器
１５ フィルタ
１６ フレア計測用信号処理回路
１７ 表示制御回路
１８ 表示装置
１９ アライメント用信号処理回路
２０ 照明光源
２１ レンズ
２２ 分割ミラー
２３ レンズ
２４ レンズ
２５ ＣＣＤカメラ
２６ 赤外フィルタ
２７ レンズ
２８ 分割型フォトダイオード
２９ フィルタ
３０ 同期分離回路
３１Ｘ，３１Ｙ Ａ／Ｄ変換回路
３２Ｘ，３２Ｙ 比較回路
３３Ｘ，３３Ｙ 基準値発生回路
３４Ｘ，３４Ｙ 加算平均回路
３５Ｘ，３５Ｙ アドレスカウンタ
３６Ｘ，３６Ｙ ＲＯＭ
３７Ｘ，３７Ｙ 極性判定回路
３８Ｘ，３８Ｙ モータ駆動回路
３９Ｘ，３９Ｙ，４６ モータ
４０Ｘ，４０Ｙ Ｄ／Ａ変換回路
４２ ＸＹ領域判定回路
４３ 演算回路
４４ Ｚ軸制御判定回路
４５ モータ駆動回路
４７ 外枠
４８ 前眼部像
４９ 顎台
５０ 額当て
５１ 移動台
５２ 架台部
５３ ジョイスティック
５４Ｘ，５４Ｙ，５４Ｚ レール
５５Ｘ，５５Ｙ，５５Ｚ ギア
Claims (3)
- 被検眼の前眼部に被検眼の正面から照明光を照射する照明光源と、
前記照明光が前眼部で反射した反射光を受光する受光部と、
被検眼の眼球光軸に垂直な受光面における前記反射光の受光位置について、アライメントが完了する位置決定点からの距離に応じた所定の重み付けを付与した数値データを提供する固有値出力手段と、
前記受光部の前記反射光の受光位置信号に基づき前記固有値出力手段の数値データを加算平均する演算手段と、
前記演算手段の出力信号に基づいて前記受光位置が前記位置決定点に近づくにつれ前記所定の重み付けに応じて移動速度を調節しながら前記受光位置を前記位置決定点へ一致させるように測定光学系を自動的に移動する移動制御手段と、を備えたことを特徴とする眼科検査装置用オートアライメント装置。 - 前記移動制御手段によって前記受光位置が前記位置決定点へ略一致した時に、被検眼の眼球光軸方向での所定の位置決定を行うように測定光学系を自動的に前記光軸方向に対して移動する光軸方向移動制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の眼科検査装置用オートアライメント装置。
- 請求項１又は２に記載の眼科検査装置用オートアライメント装置と、
前記眼科検査装置用オートアライメント装置によってアライメントが定められた後に測定を行う測定光学系と、を備えたことを特徴とする眼科検査装置。
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-
2003
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