JP2007143731A - 眼圧測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誤測定を排除して信頼性のある眼圧測定を可能にする眼圧測定装置を提供する。
【解決手段】被検眼のまぶたが閉じていない開眼にあるかどうか、及び／又は被検眼が装置に対してアライメント状態となっているかどうかが検査され（Ｔ１、Ｔ２）、被検眼の測定状態が正常な場合に、眼圧測定を開始する（Ｔ３）。測定値が得られた後（Ｔ４）、被検眼の測定状態を再検査して（Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７）、再検査で測定状態が正常でないことが検出されたときは、測定エラーとし、測定値が破棄される。このような構成では、測定値が得られても、その後再度、測定状態が再検査され、測定状態が不良の場合には、測定エラーとされるので、誤測定がなくなり、信頼性のある眼圧測定が可能となる。
【選択図】図９

Description

本発明は、眼圧測定装置、更に詳細には、被検眼角膜に対して空気などの気体を噴射して被検眼角膜に変形を与え、被検眼角膜が所定形状に変形したときの気体圧力に基づき被検眼の眼圧を非接触で測定する非接触式の眼圧測定装置に関する。

非接触式の眼圧計では、シリンダ内のピストンを前進させることによりノズル先端から被検眼角膜に対して空気流を放出させて被検眼角膜に変形を与え、被検眼角膜が所定形状に変形したとき、すなわち被検眼角膜が圧平したときを光学的に検出し、そのときの空気流の圧力に基づいて眼圧を測定している。

このような眼圧計では、その測定精度は、被検眼と眼科測定装置の測定系とのアライメント精度に関係するので、アライメントが正常であることを確認して測定を開始している。しかし、何らかの原因で、測定不能となることがあり、たとえば、下記の特許文献１では、予め定められた時間内に測定不能となると、眼圧が測定レンジよりも高いためのエラーなのか、アライメント不良のためのエラーなのかを判別することが行われている。

また、特許文献２では、眼圧測定中にアライメント状態をチェックし、測定中アライメント状態を示す信号値が所定のしきい値を下回った場合には、エラー表示を行うことが行われている。

また、被検眼の開眼状態が不十分であると、眼圧測定が不可能になるので、たとえば、特許文献３に記載されたような開眼状態を検出する機構を設け、まばたきがないことを確認の上、眼圧測定を開始している。
特公平４−３１６９３号公報 特許第３３７９７１９号公報 特開平１０−２９０７８６号公報

眼圧測定に際しては、アライメント不良、あるいはまばたきがないことを確認のうえ測定を開始するが、測定中に被検眼に不安定な状態が生じる場合がよくあるので、眼圧測定の精度を向上するために複数回チェックを行い、被検眼が安定状態にあり、特に、異常がなければ測定を開始するといった方法がとられている。しかし、人眼の動きに対して測定にかかる時間のほうが長いような眼圧測定では、測定中に被検眼が動いてしまう場合があり、誤測定の原因になっていた。

特許文献２では、測定中に被検眼のアライメント状態を検査し、測定中アライメント不良が検出された場合には、エラー表示を行っているが、ピストン駆動、圧平信号取得という非常に重要な作業中にリアルタイムでアライメントの検査を行わなければならず、そのため、処理演算回路が複雑になるという欠点がある。また、角膜形状変形時にもアライメント輝点を確認することにもなるので、アライメント検査用のしきい値の調整を気体圧の変化の段階に応じて可変する必要があり、エラー検出の精度を悪化させていた。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、誤測定を排除して信頼性のある眼圧測定を可能にする眼圧測定装置を提供することを課題とする。

本発明は、
被検眼角膜に対して気体を噴射して被検眼角膜に変形を与え、被検眼角膜が所定形状に変形したときの気体圧力に基づき被検眼の眼圧を測定する眼圧測定装置であって、
被検眼角膜に対して気体を噴射する噴射手段と、
被検眼角膜の変形を検出するセンサと、
被検眼の測定状態を検査する検査手段とを備え、
前記センサが、被検眼角膜が所定形状に変形したことを検出後、センサの出力信号が所定のしきい値に低下した時点で、被検眼の測定状態を検査し、該検査で測定状態が正常でないことが検出されたときは、被検眼角膜が所定形状に変形したときの気体圧力に基づく眼圧測定に対してエラー処理を行うことを特徴とする。

また、本発明は、
被検眼角膜に対して気体を噴射して被検眼角膜に変形を与え、被検眼角膜が所定形状に変形したときの気体圧力に基づき被検眼の眼圧を測定する眼圧測定装置であって、
被検眼角膜に対して気体を噴射する噴射手段と、
前記噴射される気体圧力を検出する圧力センサと、
被検眼の測定状態を検査する検査手段とを備え、
気体の噴射が終了して気体圧力が所定の圧力値に低下した時点で、被検眼の測定状態を検査し、該検査で測定状態が正常でないことが検出されたときは、被検眼角膜が所定形状に変形したときの気体圧力に基づく眼圧測定に対してエラー処理を行うことを特徴とする。

本発明では、被検眼角膜の変形を検出するセンサの出力信号が、被検眼角膜が所定形状に変形したことを検出後、所定のしきい値に低下した時点で、あるいは、被検眼角膜への気体の噴射が終了して気体圧力が所定の圧力値に低下した時点で、開眼状態やアライメント状態などの被検眼の測定状態が検査されるので、測定終了後、測定中に生じたエラーを簡単にまた信頼性よく検出でき、誤測定を排除して信頼性のある眼圧測定を行うことができる。

以下、図面に示す実施の形態に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の眼圧装置の一実施例が非接触眼圧計として図示されている。

同図において、眼圧計のベース部２は、不図示の移動機構によりＸ、Ｙ軸方向に移動可能となっており、このベース部２には、後述する光学系を内蔵するヘッド部１が取り付けられる。ヘッド部１には、ラック５が固定され、このラック５とＺ軸モータ（不図示）により駆動されるピニオン４がかみ合うことにより、ヘッド部１は、Ｚ軸モータが駆動されると、Ｚ軸方向にレール３、３’に沿って移動される。ヘッド部１とベース部２には、圧縮ばね６が取り付けられており、ヘッド部１は矢印の方向に付勢される。

ヘッド部１には、前眼部照明用光源１０、１１が設けられ、これらの光源により被検眼Ｅの角膜Ｅｃが照明される。また、非接触眼圧計に対する被検眼のＸ方向の位置、並びにＹ方向（紙面に対して垂直方向）の位置を検出するために、アライメント用光源１２が設けられ、この光源からの光束は、レンズ１３を介してハーフミラー１４に投射され、その後このハーフミラーで反射されて被検眼Ｅに投光される。被検眼Ｅの角膜Ｅｃで反射される光源１２の光束は、ハーフミラー１４を通過してレンズ１５により中継され、ハーフミラー１６、１７を経てレンズ１８に入りフィルタ１９を通過してＣＣＤカメラ２０上に結像される。このフィルタ１９は、光源１０、１１、１２からの波長を通過させ、他の後述する光源の波長をカットするためのものである。

また、アライメント用光源１２からの光束の反射光は、ハーフミラー１４、レンズ１５を通過してハーフミラー１６により反射され、レンズ２３を介して圧平光用センサ２４に導かれる。従って、アライメント用光源１２は、眼圧測定用の光源を兼ねている。

更に、図１の光学系には、Ｚ方向のアライメントを行なうために、Ｚ位置決め用の光源３０が設けられ、この光源からの光束は、レンズ３１を介して被検眼に投光され、この光束の被検眼からの反射光はフィルタ３２、レンズ３３を介して２分割センサ３４で受光される。フィルタ３２は、光源３０からの光束の波長を透過させ、他の光源の波長をカットするものである。また、２分割センサ３４は、各センサ部分の出力を演算することにより三角測量の原理に基づいて光軸方向（Ｚ軸方向）のアライメント判定を行なうのに用いられるものである。

さらに、この眼圧計には、被検眼角膜に気体、つまり空気を噴射する空気噴射手段６０が設けられている。この空気噴射手段６０は、図１では簡略して模式的に図示されており、被検眼Ｅに対して圧力が時間とともに変化する空気流をノズル２２から噴射させるもので、被検眼の角膜はこの空気流を受けて変形し、圧平光用センサ２４に受光される光量が変化する。また、被検眼角膜に噴射される空気圧力を検出するために、空気噴射手段６０には、圧力センサ６１が設けられる。

アライメント用光源１２並びに圧平光用センサに至る光学系は、被検眼の角膜が空気流により、所定形状に変形したとき、すなわち被検眼角膜が圧平したときに圧平光用センサ２４が最大出力を発生するように配置されており、そのときの圧力センサ６１の圧力信号を読み取ることにより、眼圧値換算手段（不図示）を介して眼圧値が求められる。

なお、２６は固視灯で患者を装置に対して不動にするために、患者が見つめるための光源である。

ＣＣＤカメラ２０からの信号は、図２に図示したように、信号読出回路４０からの信号に同期してＸ、Ｙ方向に走査され、順次読み出される。また、この読み出しと同期してゲート信号発生回路４１でゲート信号が形成される。このゲート信号は、ＣＣＤカメラ２０の出力信号のうち、所定の位置に相当する時間幅に発生するもので、ＣＣＤカメラの受像面上の像では、図３に示すような領域Ｇ、Ｈ、Ｉ（角膜上で一辺が約０．２ｍｍに相当する）に対応する。領域Ｇは、ＣＣＤカメラの受像面でぼほ被検眼の眼軸上に対応する領域に位置し、装置光軸上に対応する位置である。また、領域ＨとＩは、画面の上方で左右対称に位置し、光軸から２ｍｍ離れた左右上位置に相当する。ゲート信号の発生タイミングにより受像面の各領域を設定することができる。逆にいうと、各領域が設定されると、その領域に合わせてゲート信号の発生タイミングを設定する。

装置がアライメントされ、また被検眼が開眼している場合には、図３に図示したように、照明用光源１０、１１の虚像の輝点ｈ、ｉが領域Ｈ、Ｉ内に入り、またアライメント用光源の像の輝点ｇが領域Ｇ内に入るように、定められる。ゲート信号の発生する時期は、これらの領域に合わせて領域設定回路４４で設定することができる。なお、図３において、５０は、それぞれまぶたの像、５１は、前眼部の像である。

ＣＣＤカメラ２０から読み出された信号並びにゲート信号は、論理回路４２に入力される。論理回路４２は、図５に示したように、アンド回路４２ａとカウンタ４２ｂを有しており、カウンタ４２ｂは、ＣＣＤカメラの１画面の走査開始と終了時の時間幅を有するフレーム信号の立ち上がりでリセットされ、その立ち下がりでカウント値がラッチされる。ゲート内に輝点が入った場合にはカウンタ値が増分し、アライメント判定回路４３は、このカウント値に基づいてアライメント判定が行なわれる。

次に、このように構成された非接触眼圧計の動作を説明する。

測定開始に際して、図１０のステップＳ１で示したアライメントを実施する。検者は、まずベース部２をＸ、Ｙ方向に移動させ、Ｘ、Ｙ方向のアライメントを行う。照明用光源１０、１１並びにアライメント用光源１２のＣＣＤカメラ２０上での像点がそれぞれ領域Ｈ、Ｉ、Ｇ内にあるかが判断される。図３に示すように、被検眼が充分に開眼しており、またアライメントがなされている場合には、ＣＣＤカメラから読み出される映像信号は、図４の上段に図示されたように、Ｘ、Ｙ方向の走査に従って照明用光源１０、１１の輝点ｈ、ｉ並びにアライメント用光源１２の輝点ｇが順次現れる。

この輝点信号は、フィルタ処理され、図５に示したようにパルス状の信号ｈ’、ｉ’、ｇ’に処理変換され、それぞれ論理回路４２のアンドゲート４２ａの一方の入力端子に入力される。また、この読み出しに同期してゲート信号発生回路４１によりゲート信号がアンドゲート４２ａの他方の端子に入力される。各ゲート信号のＸ方向の幅Ｈx、Ｉx、Ｇxは、領域設定回路４４によりゲート信号の発生タイミングｔ1〜ｔ4を定めることにより設定することができ、各信号幅は、各領域Ｈ、Ｉ、Ｇの横方向の幅に対応する。

また、これらのゲート信号は、各ライン（Ｙ方向）にも発生し、領域設定回路４４でタイミングｔ5〜ｔ8を定めることにより各領域Ｈ、Ｉ、Ｇの縦方向の幅Ｈｙ、Ｉｙ、Ｇｙを設定することができる。

１画面の読み取り開始に同期してカウンタ４２ｂがリセットされ、また上記のように発生したいずれかのゲート信号とパルス信号ｈ’、ｉ’、ｇ’が一致すると、アンドゲート４２ａから出力信号が発生するので、これをカウンタ４２ｂでカウントすることにより各輝点のパルス信号とゲート信号が一致する数、すなわち輝点が領域Ｈ、Ｉ、Ｇに位置するか否かを検出することができる。

図３に示したような被検眼が正常な測定状態にあるときには、輝点信号ｈ’、ｉ’、ｇ’がそれぞれいずれかのゲート信号と一致するので、カウンタ４２ｂは、３個の一致をカウントし、１画面の終了時カウンタ値をラッチすることにより、アライメント判定回路４３は、装置が被検眼に対してアライメントしており、また被検眼が充分開眼していると判定する。

図４の中段は、輝点ｈ、ｉ、ｇとほぼ同時刻にいずれかのゲート信号が発生していることを模式的に図示したもので、また、図４の下段は、アンド回路の論理出力信号を模式的に図示したものである。

以上は、上下左右方向、即ちＸ、Ｙ方向のアライメントであるが、Ｚ軸方向のアライメント、即ち、被検眼の光軸に沿った装置に対する距離が所定距離内にあるかどうかは、Ｚ軸モータを駆動することにより、ヘッド部１をベース部２に対してＺ軸方向に移動させ、光源３０の像点を検出する２分割センサ３４の出力により判断される。２分割センサ３４は、２つのセンサに２分割されており、装置に対する被検眼の光軸方向の距離が正規量であるとき、両センサが同じ光量を受け、同じ出力信号を発生するように、各光学系が配置されているので、両センサが同じ光量を受光したときに、Ｚ軸方向にアライメントが得られたと、判定する。

このように、検者は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向にアライメント状態になっているかどうか、またまぶたが閉じず開眼状態となっているかどうかを検査する（ステップＳ２）。まぶたが閉じていないことを確認し、またアライメント状態となっていることを確認したら、検者は、これらの状態を再検査し（ステップＳ３）、良好（ＯＫ）であれば、眼圧測定を開始する（ステップＳ４）。これらの過程のタイミングが図９に図示されており、フレーム信号の立ち下りに同期して発生するクロック信号（たとえば、約１６ｍｓｅｃごとに発生する）Ｃ１の時点Ｔ１で最初の検査を行い、次のクロックＣ２の時点Ｔ２で再検査して、時点Ｔ３で眼圧測定を開始する。

眼圧測定の際には、図１１（ａ）に示すように、被検眼Ｅに対して圧力が時間とともに変化する空気流がノズル２２から放出され、被検眼の角膜がこの空気流を受けて変形し、図１１（ｂ）に示すような圧平光用センサ２４が最大出力を示す圧平信号を発生し、その圧平信号が最大値Ｓmaxをとるときの圧力センサ６１の信号値を読み取ることにより、眼圧値が求められる。

圧平光用センサ２４から圧平信号が所定のしきい値Ｓ１を超えたときには、圧平信号が得られたと判断する。この時点が図９でＴ４で示されている。

圧平信号が検出された場合は（ステップＳ５の肯定）、開眼状態となっているか、また、アライメント状態が維持されているかを再検査する。

たとえば、被検眼にまばたきがあると、図６に示したように、領域Ｈ、Ｉにはまぶたの像５０が現れ、図７に示したように、アライメント光源の輝点ｇによるＯＮ信号のみが検出されるので、検者はまばたきがあったかどうかを検査することができる。

また、装置と被検眼がＸ、Ｙ方向にアライメントされていない場合には、図８に示したように、アライメント用光源の輝点ｇが領域Ｇには入らず、例えば、照明用光源の輝点ｈが入ってしまう場合がある。このような場合も、３つの輝点ｈ、ｉ、ｇがそれぞれ対応する領域に位置しないので、一つのＯＮ信号しか発生せず、アライメント不良になっているかどうかを検査することができる。また、装置と被検眼がＺ方向にアライメントされていない場合には、２分割センサ３４の各センサが、同じ光量を受けなくなるので、Ｚ方向のアライメント不良を検出することができる。

圧平信号を検出したあと、まばたきがないこと、並びに正常なアライメント状態が確認された場合は（ステップＳ６の肯定）、測定中も、同様に、まばたきがなく、また正常なアライメント状態であったとして、眼圧測定を完了し、求めた眼圧値を表示する（ステップＳ７）。

一方、ステップＳ５で圧平信号が得られない場合は、正常にアライメントがなされ、また開眼状態が充分な状態で測定が開始されても、測定中に何らかの原因でエラーが発生し、測定は失敗であったと判定して、エラー処理（表示）を行い（ステップＳ８）、測定値を破棄して、再度図１０のステップＳ１に戻って再測定する。

また、ステップＳ６で、開眼状態及び／アライメント状態を再検査し、まばたきがあるか、あるいはアライメント不良であるか、あるいはその両方が確認された場合は、同様に、ステップＳ８に移行して、被検眼角膜が圧平状態となったときの圧力に基づく眼圧測定は失敗であったと判定して、エラー処理（エラー表示）を行う。

このステップＳ６で行われる再検査の時点は、たとえば、図１１（ｂ）に示したように、圧平光用センサ２４が、被検眼角膜が所定形状に変形したことを検出後、つまり信号値が最大値Ｓmaxを取ったあと、所定のしきい値Ｓ２に低下した時点Ｔ５とする。このしきい値Ｓ２は、被検眼角膜の変形が解消したとき、つまり空気の噴射が終了して被検眼角膜が元の状態に戻ったときに圧平光用センサ２４が出力する信号値（ほぼ０の値）に設定する。

あるいは、図１１（ａ）に示すように、空気の噴射が終了し、空気圧力が所定の圧力値Ｐthに低下した時点Ｔ６に再検査を行う。その圧力値Ｐthは、被検眼角膜の変形が解消したときの圧力センサ６１の信号値とする。被検眼角膜の変形が解消したときは、たとえば、上述したように、圧平光用センサ２４の出力値がＳ２となったときとすることができる。

本実施例では、検査はＣＣＤカメラ２０のフレーム信号に同期したクロックに同期して行われるので、時点Ｔ５、Ｔ６直後のクロックＣ４に同期して時点Ｔ７で被検眼の測定状態が再検査される。しかし、本発明は、特許文献２に記載されているように、アライメント光量が所定レベル以上かどうかを監視するようなアライメント状態の検査にも適用できるもので、この場合には、各時点Ｔ５、Ｔ６でリアルタイムに被検眼の測定状態を検査すればよい。

このように、本発明では、被検眼角膜が圧平状態となった直後の被検眼の測定状態を簡単にしかも高い信頼性で、検査することができ、得られた眼圧測定値の信頼性を向上させることができる。

なお、再検査する時点を、時点Ｔ５、Ｔ６直後のクロックＣ４ではなく、次のクロックＣ５、Ｃ６で再検査を行うようにしてもよい。あるいは、時点Ｔ５、Ｔ６が得られた直後からの２〜３クロックにわたって連続して再検査を行い、その検査結果を評価することにより、測定が成功であったか、失敗であったかを判断するようにしてもよい。また、クロック信号Ｃ１、．．．．．はＣＣＤカメラ２０のフレーム信号に同期して発生させているが、所定の周期を有する別のクロック信号を用いるようにしてもよい。

なお、眼圧測定時には、ノズル２２から空気流が噴出されることにより、反作用でヘッド部１が図１で右方向に移動し、Ｚ方向にアライメント不良が発生する恐れがあるので、これを防止するために、圧縮ばね６によりヘッド部１を左方向に付勢している。したがって、ノズル２２から空気流が噴出されたときのＺ方向のアライメント不良を減少させることができる。また、圧縮ばね６の付勢力は、単にヘッド部のＺ方向へのずれだけでなく、Ｘ、Ｙ方向へのずれも防止するので、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向のアライメント精度を向上させることができる。

また、上述した実施例では、非接触式眼圧計を例にして説明したが、これに限定されず、他の眼科測定装置にも適用できることは勿論である。

眼圧測定装置の光学系の構成を示した構成図である。 被検眼の位置検出を行なう回路構成を示したブロック図である。 ＣＣＤの受像面上における被検眼の像を示した説明図である。 アライメントの判定を説明する信号図である。 アライメント判定を行なう信号処理を示した説明図である。 不十分な被検眼の開眼状態を示す説明図である。 不十分な被検眼の開眼状態での信号波形を示す信号図である。 アライメントが不良な状態を説明する説明図である。 眼圧測定のタイミングを示すタイミング図である。 眼圧測定の流れを示すフローチャートである。 （ａ）はノズルから噴出する空気流の圧力特性を示した線図、（ｂ）は圧平信号の特性を示す線図である。

符号の説明

１ ヘッド部
２ ベース部
１０、１１ 照明用光源
１２ アライメント用光源
２０ ＣＣＤカメラ
２４ 圧平光用センサ
２６ 固視灯
３４ ２分割センサ
６１ 圧力センサ
Ｅ 被検眼

Claims (7)

1. 被検眼角膜に対して気体を噴射して被検眼角膜に変形を与え、被検眼角膜が所定形状に変形したときの気体圧力に基づき被検眼の眼圧を測定する眼圧測定装置であって、
   被検眼角膜に対して気体を噴射する噴射手段と、
   被検眼角膜の変形を検出するセンサと、
   被検眼の測定状態を検査する検査手段とを備え、
   前記センサが、被検眼角膜が所定形状に変形したことを検出後、センサの出力信号が所定のしきい値に低下した時点で、被検眼の測定状態を検査し、該検査で測定状態が正常でないことが検出されたときは、被検眼角膜が所定形状に変形したときの気体圧力に基づく眼圧測定に対してエラー処理を行うことを特徴とする眼圧測定装置。
2. 前記所定のしきい値は、被検眼角膜の変形が解消したときにセンサが出力する信号値に設定されることを特徴とする請求項１に記載の眼圧測定装置。
3. 被検眼角膜に対して気体を噴射して被検眼角膜に変形を与え、被検眼角膜が所定形状に変形したときの気体圧力に基づき被検眼の眼圧を測定する眼圧測定装置であって、
   被検眼角膜に対して気体を噴射する噴射手段と、
   前記噴射される気体圧力を検出する圧力センサと、
   被検眼の測定状態を検査する検査手段とを備え、
   気体の噴射が終了して気体圧力が所定の圧力値に低下した時点で、被検眼の測定状態を検査し、該検査で測定状態が正常でないことが検出されたときは、被検眼角膜が所定形状に変形したときの気体圧力に基づく眼圧測定に対してエラー処理を行うことを特徴とする眼圧測定装置。
4. 前記所定の圧力値が、被検眼角膜の変形が解消したときの圧力センサの信号値であることを特徴とする請求項３に記載の眼圧測定装置。
5. 前記被検眼の測定状態が、被検眼の開眼状態及び／又は被検眼の装置に対するアライメント状態であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の眼圧測定装置。
6. 所定周期のクロックが生成され、センサの出力信号が前記所定のしきい値に低下した時点後のクロックに同期して、被検眼の測定状態の検査が行われることを特徴とする請求項１、２又は５に記載の眼圧測定装置。
7. 所定周期のクロックが生成され、前記気体圧力が所定の圧力値に低下した時点後のクロックに同期して、被検眼の測定状態の検査が行われることを特徴とする請求項３、４又は５に記載の眼圧測定装置。

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