JP2004358111A - フォトレフラクター - Google Patents

Abstract

【課題】瞳孔の像の検出に高い精度が要求されることなく、その画像処理演算も容易なフォトレフラクターを提供すること。
【解決手段】選択点灯可能な複数個の照明光源７と、対物レンズ１１を有し、被検眼Ｅの眼底によって反射された照明光源７からの照明光を撮影する撮影光学系１２と、撮影光学系１２と被検眼Ｅとの離間距離を検出する距離計８と、撮影光学系１２による撮影画像を解析する画像処理演算部１４と、画像判定部１５とを備えており、複数個の照明光源７が対物レンズ１１の端部からその直径方向に互いに異なる離間距離の位置に設置され、画像処理演算部１４が予め設定された基準瞳孔径に対する撮影されたクレセントの寸法割合および方向を検出し、画像判定部１４が上記検出の結果と予め設定されたクレセントの方向および寸法割合との対比により被検眼Ｅの屈折度クラス判別をするように構成されている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフォトレフラクターに関する。さらに詳しくは、フォトレフラクション法を用いて被検眼の視度が予め設定された範囲にあるか否かを判定するためのフォトレフラクターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトレフラクション法は、被検眼に照明光を照射し、眼底からの反射光の瞳孔における割合から眼光学系の屈折度（視度）を求めるものである。具体的には、瞳孔を通ってくる眼底からの反射光をカメラによって撮影し、瞳孔における明るいクレッセントの瞳孔半径方向の寸法の瞳孔径に対する割合を検出し、下記理論式（１）によって屈折異常度を得るものである（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００３】
Ｒ＝１−｛ｅＬ／２ｒ（Ａ＋Ｌ）｝ （１）
ここで、Ｒは瞳孔直径に対する瞳孔中の明るいクレッセントの寸法割合、すなわち図１４におけるＤ／２ｒを意味するものである。Ｄは明るいクレッセントＫの瞳孔半径方向の長さであり、ｒは被検眼の瞳孔の半径である。Ａは被検眼の視度（屈折異常度）であり、ｅは上記カメラの対物レンズ５１の端部５１ａから照明光源（ストロボ）５２までの距離である。Ｌは被検眼とカメラの対物レンズ５１との離間距離Ｓの逆数である（Ｌ＝１／Ｓ）。なお、照明光源５２は一個のみ配設されている。
【０００４】
上式の通り、明るいクレッセントＫの割合Ｒは、その他の条件が一定であるとすると、被検眼の屈折異常度（視度）Ａによって異なる。すなわち、一定条件下で計測された明るいクレッセントの割合Ｒから、下式（２）によって被検眼の視度Ａが算出される。
【０００５】
Ａ＝｛ｅＬ／２ｒ（１−Ｒ）｝−Ｌ （２）
このようにして求めた明るいクレッセントＫの割合Ｒと視度Ａとの関係の一例を図１５に示す。図１５において、横軸は被検眼の視度Ａ（単位：ジオプトリー）を表し、縦軸は明るいクレッセントの割合Ｒ（１．０を１００％とする）を表す。図示のごとく上式によれば視度の測定不能域Ｉが生じる。この測定不能域Ｉを挟んだ両側、つまり視度のプラス側とマイナス側、にクレッセントが生じているが、瞳孔においてこれらのクレッセントが出現する方向は正反対となる。また、視度のマイナスおよびプラスの絶対値が大きいほど計測精度が大幅に低下する。
【０００６】
【非特許文献１】
魚里博、「フォトレフラクション法」、眼科、金原出版、１９９１年、Ｖｏｌ．３３、Ｎｏ．１２
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法では実際に被検眼の視度そのものを正確に求める必要があるため、瞳孔の像の検出に高い精度が要求され、その画像処理演算も複雑なものとなる。
【０００８】
したがって、三歳児健康診断の一貫として眼の視度スクリーニングを行う場合など、多数の検査を短期に実施するときには大変な作業となり、そのためのコストも高いものとなる。視度スクリーニングは、たとえば、地方自治体が独自で行っているような、多数の眼科被検者を正常眼、要経過観察眼および要治療眼などに区分けをするものである。
【０００９】
本発明は前述した課題を解消するためになされたものであり、瞳孔の像の検出に高い精度が要求されることなく、その画像処理演算も容易であり、被検眼の視度のスクリーニングに好適なフォトレフラクターを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のフォトレフラクターは、
被検眼を照明するための、選択点灯可能な複数個の照明光源と、
対物レンズを有し、被検眼の眼底によって反射された上記照明光源からの照明光を撮影する撮影光学系と、
撮影光学系と被検眼との離間距離を検出する位置検出手段と、
撮影光学系による撮影画像を解析する画像処理演算部と、
画像判定部とを備えており、
上記複数個の照明光源が上記対物レンズの端部からその直径方向に互いに異なる離間距離の位置に設置されており、
上記画像処理演算部が、撮影画像に基づいて明るいクレセントの発生および瞳孔内における発生クレッセントの方向を検出し、
上記画像判定部が上記検出の結果と予め設定された明るいクレセントの方向および有無の基準との対比により被検眼の視度クラス判別をするように構成されている。
【００１１】
かかる構成により、検出（算出）された被検眼の明るいクレセントが所定基準に基づいて発生するか否かの判定により、および、明るいクレセントの発生する方向が既設定と同一方向に発生するか、反対方向に発生するかの判定により、被検眼の視度クラス判別をすることができる。したがって、正確な視度の値を特定するものではなく、瞳孔に対する明るいクレセントが、たとえば所定の基準値より大きいか小さいか、および、クレッセントの方向を判定するだけであるので、瞳孔の像の検出に高い精度が要求されず、その画像処理演算も簡単なものとなる。かかる装置によって視度スクリーニングが容易となる。また、選択点灯可能な複数個の照明光源を備えているため、各照明光源について上記判定を行うことによって被検眼を３以上のクラスに判別することができる。
【００１２】
上記画像処理演算部に、
ｅを照明光源の上記対物レンズの端部からその直径方向に離間した距離とし、Ｌを対応する眼と対物レンズとの離間距離の逆数とし、ｒを瞳孔の半径とし、Ａを対応する眼の視度とし、および、Ｒを当該眼の明るいクレッセントの瞳孔直径に対する寸法割合としたときの下式によって算出された、各照明光源の照明により生じる明るいクレッセントの瞳孔径に対する寸法割合と視度との関係を設定し、
Ｒ＝１−｛ｅＬ／２ｒ（Ａ＋Ｌ）｝
さらに、明るいクレッセントの発生を判断する基準値としての上記Ｒの最低値、および、該基準値に対応する基準視度を設定し、
上記画像判定部において、撮影画像の画素走査によって上記基準値との対比をすることにより、明るいクレセントの有無を判定するように構成することができる。
【００１３】
かかるフォトレフラクターの上記画像判定部を、明るいクレセントの有無の判定結果に基づいて被検眼の視度クラスが上記基準視度よりプラス側かマイナス側かを判定するように構成することができる。
【００１４】
上記基準値としてのＲの値をゼロに設定し、撮影画像の画素走査により、光の検知の有無によって明るいクレセントの有無の判定を行うように構成することができる。なお、上記基準値としてのＲの値を正の値に設定したときは、画素走査時の走査線が検出光の範囲を通過する時間と、上記基準値に対応する光範囲を走査線が通過する基準時間との対比により、明るいクレセントの有無の判定を行うように構成することができる。
【００１５】
上記画像処理演算部において、
撮影画像の画素走査により、被検眼の角膜頂点反射光の像と明るいクレッセントの像との位置関係を検出し、
上記画像判定部において、該検出結果に基づいて瞳孔内における明るいクレッセントの出現方向を判定するように構成されてなるフォトレフラクターが好ましい。
【００１６】
上記撮影光学系に、上記対物レンズの光軸に沿って被検眼に検出光を照射するためのプルキンエ検出用光源を備えるのが好ましい。
【００１７】
上記複数個の照明光源が上記対物レンズの一端部から外方に配列されており、さらに、これらの照明光源と対物レンズを中心とした点対称の位置に同一個数の対応照明光源が設置されており、
上記画像処理演算部において、点対称の対の照明光源を順次点灯したときに、明るいクレッセントの出現する位置の変化に基づいて、瞳孔内における明るいクレッセントの出現方向を判定するように構成されてなる請求項１記載のフォトレフラクター。
【００１８】
照明光源を設置するための取付部材を備えており、上記複数個の照明光源がこの取付部材に設置されており、上記取付部材が撮影光学系に近接して着脱自在に取り付けられるように構成されてなるフォトレフラクターが好ましい。容易に異なる配置の照明光源に取り替えることができるからである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照しつつ本発明のフォトレフラクターの実施形態を説明する。
【００２０】
図１は本発明にかかるフォトレフラクターの一実施形態を概略的に示すブロック図である。図２（ａ）はハンディータイプのフォトレフラクターの使用状態を示す図であり、図２（ｂ）は設置型のフォトレフラクターの使用状態を示す図である。図３（ａ）は図１のフォトレフラクターにおける光学ヘッドを示す正面図であり、図３（ｂ）は同背面図である。図４（ａ）は図３の光学ヘッドの平面図であり、図４（ｂ）は同側面図である。
【００２１】
図１に示すように、本フォトレフラクター１は被検眼Ｅを撮影する光学ヘッド２と、この光学ヘッド２によって撮影された画像を解析する解析装置３とを有している。この光学ヘッド２は図２（ａ）に示すような手で保持するハンディータイプのものでもよく、また、図２（ｂ）に示すような架台４に設置したものでもよい。いずれのタイプであっても、検査者が光学ヘッド２に備わった後述のモニター画面９によって被検眼Ｅを観察しつつ撮影を行う。そして検査者は、光学ヘッド２に接続された解析装置（たとえばパーソナルコンピュータ）３を操作することにより、光学ヘッド２によって撮影された画像の処理および演算、ならびに、処理演算結果に基づいた被検眼Ｅの視度のクラス分けがなされる。
【００２２】
図３および図４に示す上記光学ヘッド２は前述したうちのハンディータイプのものであり、手によって保持する保持ハンドル５を備えている。そして、被検眼を撮影するカメラ６と、被検眼Ｅを照明するための複数個の照明光源７と、カメラ６および照明光源７と被検眼との距離（測定距離）を測定するための距離計８と、撮影している被検眼Ｅの前眼部を含む顔等を表示するモニター画面９と、被検眼の固視手段１０を備えている。照明光源７は近赤外光を発光する赤色ＬＥＤが用いられている。また、図示しないが、上記保持ハンドル５に光学ヘッド２の作動開始ボタン、撮影開始ボタンなどを設置してもよい。
【００２３】
カメラ６は対物レンズ１１を有する光学系１２を備えている。距離計８は超音波距離計であり、発信部８ａと受信部８ｂとを有している。もちろん、他の公知の距離計を用いてもよい。複数の照明光源７は対物レンズ１１の中心軸（撮影光学系の光軸１２ａ）から対物レンズ１１の一の直径方向に所定距離おいた位置に整列されている。図３（ａ）に示すように、本実施形態では四個の照明光源７が設置されている。そのうち一個の光源７ａは対物レンズ１１の端縁から１ｍｍの距離、他の一個の光源７ｂは対物レンズ１１の端縁から４ｍｍの距離、残りのうちの他の一個の光源７ｃは対物レンズ１１の端縁から１２ｍｍの距離、残りの一個の光源７ｄは対物レンズ１１の端縁から１６ｍｍの距離の位置に設置されている。この距離の意義については後述するが、被検眼Ｅの視度のクラス分けのための基準値を変更するとき、これに応じて変更することがある。
【００２４】
したがって、上記距離に限定されるものではない。また、照明光源７の個数も、被検眼Ｅの視度をより多くのクラスに分ける場合にはこれを増やし、より少ないクラスに分ける場合には減らせばよい。このために、複数個の照明光源７を設置するための取り付け板１８を備えるのがよい。複数個の照明光源７を設置した取り付け板１８を照明光源ユニットと呼ぶ。取り付け板１８はカメラ６の対物レンズ１１が露出する開口を有し、対物レンズ１１の周囲に着脱自在に取り付けられるものである。そうすることにより、後述するようにユーザーの仕様に応じて、上記とは異なる距離に、また、異なる個数の照明光源７を設置した取り付け板に取り替えることができる。
【００２５】
モニター画面９は液晶ディスプレーパネルを用いており、本実施形態では光学ヘッド２の背面、すなわち、カメラの対物レンズ１１や照明光源７が設置されている面の反対側の面に設置されている。これは検査者の便宜のためである。もちろん、必要に応じて他の部位に設置してもよい。このモニター画面９には連続撮影されている被検体（被検眼Ｅを含む被検者の顔など）を連続的に表示する。また、距離計８によって計測された被検眼Ｅと対物レンズとの距離（測定距離）、および、この計測された距離があらかじめ設定された範囲内にあるときにその旨が表示される。さらに、検査後の乱視度数、乱視軸、眼位異常などが表示される。
【００２６】
ハンディータイプの光学ヘッドの場合、検査者はこのモニター画面９を観察しつつ手に持った光学ヘッド２と被検眼ＥとのＸ方向およびＹ方向の位置合わせを行う。さらに、光学ヘッド２を被検眼Ｅに接近、離間することによってＺ方向の位置合わせを行う。Ｚ方向は、光学ヘッド２と被検眼Ｅとを結ぶ直線の方向であり、上記ＸＹ両方向に垂直な方向である。Ｚ方向の位置合わせは前述した距離計８からの信号によってなされる。
【００２７】
設置型（図２（ｂ））の光学ヘッドの位置合わせは以下のように行う。まず、光学ヘッドから所定距離だけ離れた位置に被検者モデルを設置し、距離計８の信号によって光学ヘッドとモデルとの間の適正距離を設定しておく。実際の検査時には、被検者を光学ヘッドから上記設定距離の位置に座らせる。そして、距離計による表示を確認しつつ所定範囲ををはずれたときのみ、光学ヘッドまたは被検者を移動させて位置調整を行う。上記適正距離は、たとえば１ｍと設定したときには±１０ｃｍ程度のずれは検査上問題はない。
【００２８】
固視手段１０は被検眼Ｅの視軸をカメラの対物レンズ１１の方に向けるためのものであるが、厳密に視軸を撮影光軸１２ａに一致させる必要はない。被検者の顔をほぼカメラ６に向けうるものであればよい。そのために、固視手段１０としては、可視光ＬＥＤや電子発音器など、被検者がカメラ６を注視することを促しうるものを採用することができる。
【００２９】
解析装置３は、光学ヘッド２によって撮影された画像の画像処理および種々の演算を行う処理・演算部１４と、あらかじめ定められたクラス分け基準と対比して被検眼Ｅの視度のクラスを判定する判定部１５と、処理演算条件、処理演算結果、判定結果、クラス分け設定基準、画像処理・演算プログラムなどを記録する記録部１６と、少なくとも判定結果を表示する表示部１７等を入力、操作するための入力部１３とを備えている。もちろん、被検眼Ｅの像、処理演算結果、被検者の照合事項、クレッセントの測定条件、判定基準などを表示してもよい。また、プリンタなどの出力部（図示せず）によって検査結果を出力することも可能である。
【００３０】
つぎに、本フォトレフラクター１による視度のクラス分けの手順を説明する。このクラス分けのためには、クレッセントが出現しているか否か、または、クレッセントが所定値より大きいか否かを判断する必要がある。すなわち、判断基準としてクレッセントの寸法割合ゼロを採用する方法と、寸法割合の所定値を採用する方法とがある。さらに、そのクレッセントが瞳孔Ｑ内のいずれの側（方向）に出現しているかを判断する必要がある。視度が異なる被検眼では一の照明光源に対して出現する側が相互に反対となるからである。
【００３１】
まず、前述したように測定距離があらかじめ設定された範囲内にあるときに光学ヘッド２によって被検眼が撮影される。この撮影は各照明光源７からの照明によってそれぞれ行われる。照明光源７の個数に応じた種類の撮影画像の情報が解析装置３に送られる。解析装置３では、画像の画素を走査してクレッセントの有無と方向とを検出する。図５にはこの走査による光の検出状況が示されている。図５は、クラス分けの判断基準としてクレッセントの寸法割合ゼロを採用する場合を示している（図７及び図８に関連）。この場合において、角膜頂点反射光（以下、プルキンエ像と呼ぶ）Ｐを利用し得る場合と利用し得ない場合とに方法を分けている。
【００３２】
図５（ａ）はプルキンエ像Ｐを利用し得る場合であり、図５（ｂ）は利用し得ない場合である。図中に符号Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３で示すのはそれぞれ走査線である。
【００３３】
図５（ａ）において、照明光源７を点灯しているにも拘わらず走査によってプルキンエ像Ｐのみが検出されたとき（図５（ａ）中の符号Ａ１）はクレッセントは出現していないと判断される。プルキンエ像Ｐと他の光が検出されたときにはクレッセントＫが出現していると判断される。クレッセントＫが瞳孔Ｑ内のいずれの側に出現しているかはプルキンエ像Ｐに対する相対的な位置関係から自ずと判断可能となる。
【００３４】
この場合において、クレッセントＫがプルキンエ像Ｐに対して照明光源７と同一側に出現したとき（図５（ａ）中の符号Ａ２）は、その被検眼の視度はマイナス側であり、照明光源７と反対側に出現したとき（図５（ａ）中の符号Ａ３）はプラス側である。
【００３５】
プルキンエ像ＰとクレッセントＫとの識別は前述した照明光源７とは異なる光源（プルキンエ検出用光源１９であり、図１参照）を併用することによって容易となる。たとえば、照明光源７に比べて光量がはるかに少ない光源をプルキンエ像検出用に用いる。光量が少ないプルキンエ検出用光源１９ではクレッセントは検出し得ないからである。このプルキンエ検出用光源１９からの検出光は対物レンズ１１を通して被検眼の前眼部にその正面から照射する。加えて、照明光源７を点滅させればさらに明確にプルキンエ像ＰとクレッセントＫとを識別することができる。
【００３６】
プルキンエ像が発生しない条件下では、図６に示すように照明光源７が配置された取り付け板２８を用いる。この取り付け板２８は、図３（ａ）に示す照明光源７が対物レンズ１１を中心として点対称に（反対側に）も設置されたものである。すなわち、対物レンズ１１の右端縁から右方へ１ｍｍ、４ｍｍ、１２ｍｍ、１６ｍｍ離間したそれぞれの点に照明光源７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが設置され、対物レンズ１１の左端縁から左方へ１ｍｍ、４ｍｍ、１２ｍｍ、１６ｍｍ離間したそれぞれの点に照明光源７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈが設置されている。図５（ｂ）ではその最下段に対物レンズ１１の両側に照明光源７ａ、７ｅを配置してこれを示している。
【００３７】
プルキンエ像が生じない条件下（図５（ｂ））において、いずれかの照明光源７を点灯したときに走査によって光を検出しなかったとき（図５（ｂ）中の符号Ｂ１）は、クレッセントは出現していないと判断できる。一方、光を検出したときはクレッセントＫ１が出現していると判断できる。このクレッセントＫが瞳孔Ｑ内のいずれ側にあるのかを判断するために、現在点灯している照明光源を消灯し、これと対物レンズを挟んだ点対象位置の照明光源を点灯する。たとえば７ａを消して７ｅを点灯する。そうすれば当初のクレッセントＫ１が消えて、これとは瞳孔Ｑ内反対側に新たなクレッセントＫ２が生じる。こうすることによりクレッセントが瞳孔Ｑ内のいずれ側に出現しているかが判断できる。この場合も、照明光源の変更に伴うクレッセントＫの位置変化により、被検眼の視度がプラス側かマイナス側かが判る。つまり、クレッセントＫが照明光源７の変化方向と同一方向に変位したとき（図５（ｂ）中の符号Ｂ２）は、その被検眼の視度はマイナス側であり、照明光源７の変化方向と反対方向に変位したとき（図５（ｂ）中の符号Ｂ３）はプラス側である。
【００３８】
一方、記録部１６には、図７に示す視度Ａと上記クレッセントの寸法割合Ｒとの関係についての電子情報が記録されている。すなわち、従来技術の欄において説明した下記理論式（１）により、計算によって得られた視度Ａとクレッセントの寸法割合Ｒとの関係である。横軸が視度Ａを表し、縦軸が上記クレッセントの割合Ｒを表す。
【００３９】
Ｒ＝１−｛ｅＬ／２ｒ（Ａ＋Ｌ）｝ （１）
ｅは上記対物レンズ１１の端部１１ａから照明光源７までの距離である。Ｌは被検眼と対物レンズ１１との離間距離（測定距離）Ｓの逆数である（Ｌ＝１／Ｓ）。本実施形態では、図３（ａ）に示すように照明光源が四個７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄあるので、前述したようにこの距離ｅも１ｍｍ、４ｍｍ、１２ｍｍ、１６ｍｍと四種類存在する。上記した測定距離Ｓも記録部１６に設定されており、したがって、その逆数Ｌも設定されている。さらに、前述したように基準瞳孔直径２ｒもあらかじめ設定されている。
【００４０】
なお、解析装置３内に測定距離Ｓは設定されているので、本光学ヘッド２で被検眼を撮影するときには実際の測定距離を設定測定距離Ｓとほぼ一致させる必要がある。そのために、前述したように、実際の測定距離が設定測定距離Ｓを中心とする所定範囲に入ったことを距離計８により検出して撮影を行う。したがって、この距離計８によって上記検出がなされたときのみ画像を解析装置３に送信するようにしてもよい。また、基準瞳孔直径２ｒもあらかじめ設定されているので、撮影時点での被検眼の実際の瞳孔径もこの設定値２ｒを中心とする所定範囲に入っている必要がある。そのために、撮影時には撮影環境の照明を所定値に設定して変化しないようにしておく。
【００４１】
以上の条件から上式（１）により、各照明光源による照明に対して視度Ａとクレッセントの寸法割合Ｒとの関係を示す曲線が得られる。これを示したのが図７のグラフである。曲線Ｃ１および曲線Ｃ２が一の光源７ａ（ｅ＝１ｍｍ）についての算出値であり、曲線Ｃ３および曲線Ｃ４が他の光源７ｂ（ｅ＝４ｍｍ）についての算出値であり、曲線Ｃ５および曲線Ｃ６が残余のうちの一の光源７ｃ（ｅ＝１２ｍｍ）についての算出値であり、曲線Ｃ７および曲線Ｃ８が残余の光源７ｄ（ｅ＝１６ｍｍ）についての算出値である。このように、各光源７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄについて、図中の漸近線Ｇを挟んで線対称の二つの曲線を示している。これは、一の光源に対して異なる視度の被検眼では瞳孔Ｑの反対方向にクレッセントが現れることを意味している。図中の各曲線上にプロットされているのは算出点である。
【００４２】
また、記録部１６には視度のクラス分けの基準となる視度が設定されている。この基準視度はユーザーからの仕様に応じて設定される性格のものである。たとえば、本実施形態では図７に示すように基準視度（判定視度であり、図７中にカッコで囲んだ視度）を−２、０、＋２、＋３と設定している。判定部１５では、図８で示すように視度Ａが、Ａ≦−２または＋３≦Ａである被検者はそれぞれ要治療、また、−２＜Ａ＜−０．７５または＋２≦Ａ＜＋３の場合はそれぞれ要経過観察、さらに、−０．７５≦Ａ＜＋２である被検眼は正常であるとの判定を行う。
【００４３】
判定部１５における具体的な判定手順を説明する。判定部１５では上記判定のための閾値（判別ポイント）Ｊとしてクレッセントの寸法割合Ｒ＝０を設定している。すなわち、一つの光源による照明に対してクレッセントが出現するか否かを判別することにより上記クラス分けを行う。いわばオンオフの判定である。
【００４４】
図７を参照しつつさらに詳述する。処理演算部１４による演算結果は、いくつかの曲線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８の上に乗るか、または、いずれの照明光源によっても上記曲線上に乗らず（Ｒ≦０）、図中のＭ点とＮ点との間（測定不能域）に相当するかである。光源７ａ（曲線Ｃ１）について０≦Ｒであると−０．７５≦Ａと判定する。同光源７ａについて前記と反対方向にクレッセントが現れ（曲線Ｃ２）、０≦ＲであるとＡ≦−１．２５と判定する。他の光源７ｂ（曲線Ｃ３）について０≦Ｒであると０≦Ａと判定する。同光源７ｂについて前記と反対方向にクレッセントが現れ（曲線Ｃ４）、０≦ＲであるとＡ≦−２と判定する。残余のうちの一の光源７ｃ（曲線Ｃ５）について０≦Ｒであると＋２≦Ａと判定する。同光源７ｃについて前記と反対方向にクレッセントが現れ（曲線Ｃ６）、０≦ＲであるとＡ≦−４と判定する。残余の光源７ｄ（曲線Ｃ７）について０≦Ｒであると＋３≦Ａと判定する。同光源７ｄについて前記と反対方向にクレッセントが現れ（曲線Ｃ８）、０≦ＲであるとＡ≦−５と判定する。これらの判定またはその組み合わせにより、前述したクラス分け（図８）が行われる。これらの判定結果およびクラス分けはクライアント情報と対応させて記録部１６に記録され、表示部１７に表示される。
【００４５】
以上の視度クラス分けはユーザーの仕様に応じるが、上記式（１）によって算出された曲線Ｃが上記仕様の判定視度（図７中にカッコで囲んだ視度）を通り、且つ、当該曲線上の判定視度に対応するクレッセントの寸法割合の判別ポイントＪが明確に設定できる（前述のごとく、たとえばＲ＝０）ように、上記ｅ、２ｒの各値を設定する。光学ヘッド２上では、各光源７の設置位置を決め、距離計８の検出範囲を設定し、撮影環境の照明度を設定する。
【００４６】
したがって、ユーザーの異なる仕様によって変更される場合は記録部におけるこれらｅ、２ｒの各値を変更し、これらの変更と同時に適正な判別ポイントＪを設定し直す（たとえば後述するＲ＝０．２５）。それに応じて上記光学ヘッド２上の各種設定値を変更する。具体的には、演算プログラムの記憶媒体を取り替え、照明光源の取り付け板１８を取り替える。なお、距離計８の検出範囲、すなわち測定距離Ｓの設定はできるだけ変更せず、その他のパラメータ（上記ｅ、ｒ、Ｊ）を変更することによって対応する。これは、装置１の使い勝手、他の検査との互換性を考慮し、測定距離Ｓを固定したいからである。しかし、測定距離Ｓを排除するものではなく、また、変更することも容易である。
【００４７】
このように、クラス分けする視度値が与えられると、それに応じて明確に判別しうるように照明光源の位置、判別ポイントＪとするＲ値等を変えるのであり、照明光源の位置ｅおよび判別ポイントＪは任意に設定することができる。したがって、仕様にあるクラス分け視度値を明確に判別しうるような判別ポイントＪを決めればよい。
【００４８】
つぎに、前述したごとく、Ｒ値の判別ポイントＪを正の数値、たとえば０．２５とした場合について説明する。この場合は単純にクレッセントが出現したか否かの判別だけでクラス分けをすることができない。この場合は、たとえば図９に示す取り付け板３８を用いる。この取り付け板３８には三個の照明光源２７が設置されている。そのうち一個の光源２７ａは対物レンズ１１の右端縁から１ｍｍの距離、他の一個の光源２７ｂは対物レンズ１１の左端縁から７ｍｍの距離、残りの一個の光源２７ｃは対物レンズ１１の右端縁から９ｍｍの距離の位置に設置されている。いかに判別ポイントＪを正の数値としても、この距離を変えることは可能である。また、一個の照明光源２７ｂのみ他と反対側（左側）に設置しているのは、単に選択した照明光源間の距離が小さすぎて同一側に三個の照明光源を並べられないからである。
【００４９】
この照明光源配置を設定したのは、視度クラスの判定視度（図１０中にカッコで囲んだ視度）をそれぞれＡ＝−２、−１、＋２、＋３とするためである。この目的のために基準瞳孔径ｒも設定し直し、視度クラス分けのための視度Ａとクレッセントの寸法割合Ｒとの関係についての電子情報（図７に対応するもの）や演算プログラムを取り替える。この、上記理論式（１）により計算された視度Ａとクレッセントの寸法割合Ｒとの関係を図１０に示す。図７と同様に横軸が視度Ａを表し、縦軸が上記クレッセントの割合Ｒを表す。
【００５０】
図１０において、曲線Ｃ１１および曲線Ｃ１２が一の光源２７ａ（ｅ＝１ｍｍ）についての算出値であり、曲線Ｃ１３および曲線Ｃ１４が他の光源２７ｂ（ｅ＝７ｍｍ）についての算出値であり、曲線Ｃ１５および曲線Ｃ１６が残余の光源２７ｃ（ｅ＝９ｍｍ）についての算出値である。各光源に対して、異なる視度の被検眼では瞳孔Ｑの反対方向にクレッセントが現れる。図１０における曲線でいえば、漸近線Ｇを挟んでＣ１１に対するＣ１２、Ｃ１３に対するＣ１４、および、Ｃ１５に対するＣ１６である。この点は図７におけると同じである。
【００５１】
また、記録部１６には、前述のとおり視度のクラス分けの基準視度として、ユーザーの仕様に応じて−２、−１、＋２、＋３なる値が設定されている。そして、判定部１５では、図１１で示すように視度Ａが、Ａ≦−２または＋３≦Ａである被検者はそれぞれ要治療、また、−２＜Ａ≦−１または２≦Ａ＜３の場合はそれぞれ要経過観察、さらに、−１＜Ａ＜２である被検眼は正常であるとの判定を行う。
【００５２】
判定部１５における具体的な判定手順を説明する。図１０に示すように、判定部１５では上記判定のための閾値として、判別ポイントＪ（Ｒ＝０．２５）が設定されている。そして、一つの光源による照明に対してＲの算出値が０．２５以下（未満）か０．２５を超える（以上）かを判定することにより上記クラス分けを行う。いわばオンオフの判定である。処理演算部１４による演算結果は、いくつかの曲線Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４、Ｃ１５、Ｃ１６の上に乗るか、または、いずれの照明光源によっても０．２５≦Ｒとはならず、図中のＭ点とＮ点との間（測定不能域）に相当するかである。光源２７ａ（曲線Ｃ１１）について０．２５≦ＲであるとＡ≦−２と判定する。同光源２７ａについて前記と反対方向にクレッセントが現れ（曲線Ｃ１２）、０．２５≦Ｒであると−１≦Ａと判定する。他の光源２７ｂ（曲線Ｃ１３）について０．２５≦Ｒであると＋２≦Ａと判定する。残余の光源２７ｃ（曲線Ｃ１４）について０．２５≦Ｒであると＋３≦Ａと判定する。これらの判定またはその組み合わせにより、前述したクラス分けが行われる。
【００５３】
解析装置３では、画像の画素を走査してクレッセントの寸法割合と方向とを検出する。図１２にはこの走査による光の検出状況が示されている。この場合において、クレッセントの方向を判別するために前述のプルキンエ像Ｐを利用し得る場合とし得ない場合とに方法を分けている。図１２（ａ）はプルキンエ像Ｐを利用し得る場合であり、図１２（ｂ）は利用し得ない場合である。
【００５４】
図１２（ａ）において、照明光源２７を点灯しているにも拘わらず走査によってプルキンエ像Ｐのみが検出されたとき（図１２（ａ）中の符号Ａ１）はクレッセントは出現していないと判断される。プルキンエ像Ｐと他の光が検出されたときにはクレッセントＫが出現していると判断される。クレッセントＫが瞳孔内のいずれの側に出現しているかは、前述のとおり、プルキンエ像Ｐに対する位置から自ずと判断可能となる。この場合において、プルキンエ像Ｐに対してクレッセントが照明光源２７と同一側に出現したとき（図１２（ａ）中の符号Ａ２）は、その被検眼の視度はマイナス側であり、照明光源２７と反対側に出現したとき（図１２（ａ）中の符号Ａ３）はプラス側である。プルキンエ像ＰとクレッセントＫとの識別は前述したように、照明光源２７とは異なるプルキンエ検出用光源を併用することによって容易となる。
【００５５】
つぎに、クレッセントの寸法割合が閾値Ｊ（Ｒ＝０．２５）以上か未満かは以下のように判定される。走査により、クレッセントを検出している走査線上の検出クレッセント範囲を通過するのに要する走査時間Ｔ２を、Ｒ＝０．２５に相当する走査時間（基準時間または閾時間）Ｔ０と対比する。Ｔ２＜Ｔ０であればクレッセントは無いと判断し、Ｔ２≧Ｔ０であればクレッセントが出現していると判断する（図１２（ａ）中の符号Ａ２、Ａ３）。
【００５６】
なお、この照明光源配置では対物レンズに対して点対称に同一光源列をさらに配設することができない。したがって、プルキンエ像を利用しないでクレッセントの方向判別を行うことができない。しかし、点対称に同一光源列を配設することができる光源配置のものにあっては、たとえ判別ポイントＪを正の数値としても図５（ｂ）を参照しつつ前述したようなプルキンエ像を利用し得ない場合のクレッセントの方向判別を行うことができる。すなわち、図１２（ｂ）に示すように、対物レンズ１１の両側同距離の照明光源を交互に点灯することにより、それぞれの照明についてクレッセントを検出する。そして、クレッセントの位置は図中の走査時間Ｔ１と走査線の位置によってクレッセントのＸＹ座標の位置が判り、走査線のクレッセント通過時間Ｔ２と基準時間Ｔ０との比較でクレッセントの有無を判定する。
【００５７】
図１３には他の光学ヘッド４２が示されている。この光学ヘッド４２は前述の光学ヘッド２とはその照明光源の取り付け板４８が異なっている。この取り付け板４８には十二個の照明光源が設置されている。このうち、左右方向に配列された八個の光源（一方の光源群という）４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄ、４７ｅ、４７ｆ、４７ｇ、４７ｈは前述の図６の光学ヘッド２のものと同一である。これに加えてさらに八個の照明光源（他方の光源群という）４７ｊ、４７ｋ、４７ｍ、４７ｎ、４７ｐ、４７ｑ、４７ｒ、４７ｓが、上記一方の光源群の配置直線に直角な方向（上下方向）の直線上に配置されている。図示のごとく、他方の光源群の対物レンズ１１端縁からの離間距離は上記一方の光源群のそれと同一であり、それぞれ１ｍｍ、４ｍｍ、１２ｍｍ、１６ｍｍである。つまり、左右配列の照明光源と上下配列の照明光源とは、対物レンズ１１を中心として相互に９０゜回転させた位置関係にある。
【００５８】
このように、対物レンズ１１端縁からの離間距離が同一で、互いに直交する二つの光源群を備えることにより、公知の手法によって被検眼の乱視軸の測定が可能となる。上記した離間距離の値そのものに限定されることはない。要するに、互いに直交する二つの光源群の対応する光源が、対物レンズ１１端縁からの同一の離間距離の位置に設置されておればよい。
【００５９】
【発明の効果】
本発明のフォトレフラクターによれば、瞳孔の像の検出に高い精度が要求されることなく、その画像処理演算も容易であり、被検眼の視度のスクリーニングに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるフォトレフラクターの一実施形態を概略的に示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）はハンディータイプのフォトレフラクターの使用状態を示す図であり、図２（ｂ）は設置型のフォトレフラクターの使用状態を示す図である。
【図３】図３（ａ）は図１のフォトレフラクターにおける光学ヘッドを示す正面図であり、図３（ｂ）は同背面図である。
【図４】図４（ａ）は図３の光学ヘッドの平面図であり、図４（ｂ）は同側面図である。
【図５】図５（ａ）は図３（ａ）の照明光源配位置によるクレッセントの検出を説明する図であり、図５（ｂ）は図６の照明光源配位置によるクレッセントの検出を説明する図である。
【図６】図１のフォトレフラクターにおける照明光源用取り付け板の他の例を示す正面図である。
【図７】図１のフォトレフラクターにおける解析装置による処理を説明するグラフである。
【図８】図１のフォトレフラクターによる視度のクラス分け基準の一例を示す図である。
【図９】図１のフォトレフラクターにおける照明光源用取り付け板のさらに他の例を示す正面図である。
【図１０】図９の照明光源配位置によって得た画像に基づいて、解析装置が行う処理を説明するグラフである。
【図１１】図９の照明光源配位置によって得た画像に基づく、視度のクラス分け基準の一例を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）は図９の照明光源配位置によるクレッセントの検出を説明する図であり、図１２（ｂ）はプルキンエ像を利用し得ないときのクレッセントの検出を説明する図である。
【図１３】本発明のフォトレフラクターにおける光学ヘッドの他の例を示す正面図である。
【図１４】フォトレフラクション法の原理を示す図である。
【図１５】フォトレフラクション法による被検眼の視度を計測する方法を説明するグラフである。
【符号の説明】
１ フォトレフラクター
２ 光学ヘッド
３ 解析装置
４ 架台
５ 保持ハンドル
６ カメラ
７、７ａ〜７ｈ 照明光源
８ 距離計
９ モニター画面
１０ 固視手段
１１ 対物レンズ
１２ 光学系
１３ 入力部
１４ 処理演算部
１５ 判定部
１６ 記録部
１７ 表示部
１８ 取り付け板
２２ 光学ヘッド
２７ａ〜２７ｆ 照明光源
２８ 取り付け板
３８ 取り付け板
４２ 光学ヘッド
４７ａ〜４７ｈ、４７ｊ、４７ｋ 照明光源
４７ｍ、４７ｎ、４７ｐ、４７ｑ 照明光源
４８ 取り付け板
Ａ 視度（屈折度）
Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３ 走査線
Ｂ クレッセントの弦
Ｃ１〜Ｃ８ グラフ中の曲線
Ｃ１１〜Ｃ１６ グラフ中の曲線
Ｄ クレッセントの寸法
Ｅ 被検眼
ｅ 対物レンズの端縁から照明光源までの距離
Ｇ 漸近線
Ｊ 判別ポイント
Ｋ、Ｋ１、Ｋ２ （明るい）クレッセント
Ｐ プルキンエ像
Ｑ 瞳孔
Ｒ クレッセントの寸法割合
ｒ 瞳孔の半径
Ｓ 測定距離
Ｔ０ 走査線がクレッセント対応光を通過するのに要した時間
Ｔ１ 一走査線のクレッセントを検出するまでの所要時間。
Ｔ２ 検出クレッセントを通過するのに要する走査時間

Claims (8)

1. 被検眼を照明するための、選択点灯可能な複数個の照明光源と、
   対物レンズを有し、被検眼の眼底によって反射された上記照明光源からの照明光を撮影する撮影光学系と、
   撮影光学系と被検眼との離間距離を検出する位置検出手段と、
   撮影光学系による撮影画像を解析する画像処理演算部と、
   画像判定部とを備えており、
   上記複数個の照明光源が上記対物レンズの端部からその直径方向に互いに異なる離間距離の位置に設置されており、
   上記画像処理演算部が、撮影画像に基づいて明るいクレセントの発生および瞳孔内における発生クレッセントの方向を検出し、
   上記画像判定部が、上記検出の結果と予め設定された明るいクレセントの方向および有無の基準との対比により被検眼の視度クラス判別をするように構成されてなるフォトレフラクター。
2. 上記画像処理演算部において、
   ｅを照明光源の上記対物レンズの端部からその直径方向に離間した距離とし、Ｌを対応する眼と対物レンズとの離間距離の逆数とし、ｒを瞳孔の半径とし、Ａを対応する眼の視度とし、および、Ｒを当該眼の明るいクレッセントの瞳孔直径に対する寸法割合としたときの下式によって算出された、各照明光源の照明により生じる明るいクレッセントの瞳孔径に対する寸法割合と視度との関係が設定されており、
   Ｒ＝１−｛ｅＬ／２ｒ（Ａ＋Ｌ）｝
   さらに、明るいクレッセントの発生を判断する基準値としての上記Ｒの最低値、および、該基準値に対応する基準視度が設定されており、
   上記画像判定部において、撮影画像の画素走査によって上記基準値との対比をすることにより、明るいクレセントの有無を判定するように構成されてなる請求項１記載のフォトレフラクター。
3. 上記画像判定部において、明るいクレセントの有無の判定結果に基づき、被検眼の視度クラスが上記基準視度よりプラス側かマイナス側かを判定するように構成されてなる請求項２記載のフォトレフラクター。
4. 上記基準値としてのＲの値がゼロであり、撮影画像の画素走査により、光の検知の有無によって明るいクレセントの有無の判定を行う請求項２または３記載のフォトレフラクター。
5. 上記画像処理演算部において、
   撮影画像の画素走査により、被検眼の角膜頂点反射光の像と明るいクレッセントの像との位置関係を検出し、
   上記画像判定部において、該検出結果に基づいて瞳孔内における明るいクレッセントの出現方向を判定するように構成されてなる請求項１記載のフォトレフラクター。
6. 上記撮影光学系が、上記対物レンズの光軸に沿って被検眼に検出光を照射するための、プルキンエ検出用光源を有してなる請求項５記載のフォトレフラクター。
7. 上記複数個の照明光源が上記対物レンズの一端部から外方に配列されており、さらに、これらの照明光源と対物レンズを中心とした点対称の位置に同一個数の対応照明光源が設置されており、
   上記画像処理演算部において、点対称の対の照明光源を順次点灯したときに、明るいクレッセントの出現する位置の変化に基づいて、瞳孔内における明るいクレッセントの出現方向を判定するように構成されてなる請求項１記載のフォトレフラクター。
8. 照明光源を設置するための取付部材を備えており、上記複数個の照明光源が該取付部材に設置されており、上記取付部材が撮影光学系に近接して着脱自在に取り付けられるように構成されてなる請求項１記載のフォトレフラクター。

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