JP2014150857A

JP2014150857A - 眼科装置

Info

Publication number: JP2014150857A
Application number: JP2013021069A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Hanebuchi; 昌明羽根渕; Noriji Kawai; 規二河合; Michihiro Takii; 通浩滝井; Hisashi Ochi; 永越智
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2014-08-25
Anticipated expiration: 2033-02-06
Also published as: JP6221247B2

Abstract

【課題】アライメント状態が不安定であっても信頼性の高い眼特性情報を速やかに提供できる。
【解決手段】被検眼に向けて測定光を投光するための光源と投光光学系を有する投光手段と、投光手段に基づく被検眼からの反射光を所定の光学系を介して受光素子に受光させる受光手段と、受光素子の受光結果から被検眼の眼情報を得るための情報取得手段と、被検眼と受光光学系とのアライメント状態を検出するアライメント検出手段と、を有し、測定開始から測定終了までの間にアライメント検出手段によるアライメント検出を継続的に行うとともに，測定開始から測定終了までの間に得られる前記アライメント検出手段の検出結果に基づいて、投光手段，受光手段，情報取得手段の少なくとも１つを制御する制御手段を備える。
【選択図】図１０

Description

本発明は、被検眼の情報を取得する眼科装置に関する。

被検眼の眼情報を取得する眼科装置として、被検眼の情報を測定（取得）した直後に被検眼と測定光学系のアライメント状態を検出し、許容範囲を超えるアライメント状態（アライメントずれ）が生じていたときは測定結果となる眼屈折力を不採用として、エラーを表示する眼屈折力測定装置が知られている。この眼屈折力測定装置では、１回の測定行為で複数回の測定を行い、複数個の眼屈折値を提示している（特許文献１参照）。

特開平１０−４３１３７号公報

しかし、特許文献１に記載の装置は、測定した直後にアライメント状態を検出するため、測定中に許容範囲を超えるアライメントずれがあっても，測定後に許容範囲内とするアライメント位置にいればエラーと判定されない。即ち、許容範囲を超えるアライメント状態で受光した眼特性情報に基づいて眼屈折力を求める可能性がある。また、アライメントが不安定な場合は各々の測定でエラーが続くばかりとなり、眼屈折値を求めることが困難であった。また、手持ち型の装置では、装置を把持する検者の手にも手振れが生じ易く、特許文献１に記した据え置き型の装置よりも更にアライメント状態が不安定になり易い。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。

被検眼に向けて測定光を投光するための光源と投光光学系を有する投光手段と、前記投光手段に基づく被検眼からの反射光を所定の光学系を介して受光素子に受光させる受光手段と、前記受光素子の受光結果から被検眼の眼情報を得るための情報取得手段と、被検眼と前記受光光学系とのアライメント状態を検出するアライメント検出手段と、を有する眼科装置において、測定開始から測定終了までの間に前記アライメント検出手段によるアライメント検出を継続的に行うとともに，前記測定開始から測定終了までの間に得られる前記アライメント検出手段の検出結果に基づいて、前記投光手段，前記受光手段，前記情報取得手段の少なくとも１つを制御する制御手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、アライメント状態が不安定であっても信頼性の高い眼特性情報を速やかに提供できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る手持型眼屈折力装置の一例を示す外観側方図であり、図２は本装置の光学系及び制御系の概略構成図である。以下、手持ち型の眼屈折力測定装置（オートレフラクトメータ）を例に説明する。なお、以下の説明では被検眼と装置との位置関係について、前後方向をＺ方向、左右方向をＸ方向、上下方向をＹ方向として説明する。

装置本体１００には、検査窓１０１を介して取得する被検眼Ｅの観察像や、測定結果等の各種の情報を表示するモニタ７、各種設定を行うためのスイッチが配置されたスイッチ部８が設けられている（図１参照）。装置本体１００の内部には、被検眼Ｅに指標光束を投光しその反射光を受光する測定光学系１０、制御や演算処理のための電気系が収納される（図２参照）。

測定光学系１０は、被検眼Ｅの瞳孔中心部を介して被検眼Ｅの眼底Ｅｆにスポット状の測定指標光束を投影（投光）する投影（投光）光学系１０ａと、眼底Ｅｆから反射された測定指標光束を瞳孔周辺部を介してリング状に取り出す受光光学系１０ｂと、から構成される。

投影光学系１０ａは、測定光学系１０の光軸Ｌ１上に配置された，ＬＥＤやＳＬＤ等の測定用赤外点光源１１，リレーレンズ１２，ホールミラー１３，駆動部２３により光軸Ｌ１を中心に回転されるプリズム１５，及び対物レンズ１４を備え、投光手段となる。光源１１は、正視眼の眼底Ｅｆと光学的に共役な位置関係となっている。また、ホールミラー１３の開口は、被検眼Ｅの瞳孔と光学的に共役な位置関係となっている。なお、本明細書でいう「共役」とは、厳密に共役である必要はなく、測定精度との関係で必要とされる精度で共役であればよいことを意味する。

受光光学系１０ｂは、投影光学系１０ａの対物レンズ１４，プリズム１５，及びホールミラー１３が共用され、ホールミラー１３の反射方向の光軸Ｌ１上に配置された，リレーレンズ１６及び全反射ミラー１７と、全反射ミラー１７の反射方向の光軸Ｌ１上に配置された，受光絞り１８，コリメータレンズ１９，リングレンズ２０，及びエリアＣＣＤ等からなる撮像素子２２を備え、受光手段となる。受光絞り１８及び撮像素子２２は、眼底Ｅｆと光学的に共役な位置関係となっている。リングレンズ２０は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、透明平板状の片側に円筒レンズがリング状に形成されたレンズ部２０ａと、レンズ部２０ａのリング状円筒レンズ部分以外に施された遮光用のコーティングによる遮光部２０ｂと、から構成され、被検眼Ｅの瞳孔と光学的に共役な位置関係となっている。撮像素子２２からの出力は、画像メモリ７１を介して制御部７０に入力される。なお、撮像素子２２は二次元撮像素子であり、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサが用いられる。

対物レンズ１４と被検眼Ｅとの間には、固視標呈示光学系３０からの固視標光束とＸＹ方向アライメント指標投影光学系４０からのアライメント指標光束とを被検眼Ｅに導き被検眼Ｅの前眼部からの反射光を観察光学系５０に導くビームスプリッタ（ハーフミラー）２９が配置されている。

固視標呈示光学系３０は、ビームスプリッタ２９により光軸Ｌ１と同軸にされた光軸Ｌ２上に配置された，固視標呈示用可視光源３１，固視標を持つ固視標板３２，投光レンズ３３，可視光透過・赤外光反射のダイクロイックミラー３４，ハーフミラー３５，及び観察用対物レンズ３６を備える。光源３１及び固視標板３２は、光軸Ｌ２方向に移動されることにより、被検眼Ｅの雲霧を行う。

被検眼の正面から被検眼に対する上下左右（ＸＹ）方向のアライメント状態検出用の指標を投影するＸＹアライメント指標投影光学系４０は、固視標呈示光学系３０のダイクロイックミラー３４，ハーフミラー３５，及び対物レンズ３６が共用され、ダイクロイックミラー３４の反射方向の光軸Ｌ２上に配置された，アライメント用近赤外点光源４１及び集光レンズ４２を備える。アライメント用近赤外点光源４１からのアライメント指標光は、対物レンズ３６により略平行光束とされ、被検眼Ｅに投影される。

Ｚ方向アライメント指標投影光学系４５は前後方向（Ｚ方向）検出用のアライメント指標を投影する光学系であり、測定光軸Ｌ１を挟んで対称に配置された２組の第１投影光学系４５ａ、４５ｂと、この第１投影光学系４５ａ、４５ｂより狭い角度に配置された光軸を持ち測定光軸Ｌ1 を挟んで対称に配置された２組の第２投影光学系４５ｃ、４５ｄを備える。第１投影光学系４５ａ、４５ｂは、近赤外光を出射する点光源４６ａ、４６ｂ、コリメータレンズ４７ａ、４７ｂを持ち、略平行光束の光により被検眼Ｅに無限遠の指標を投影する。一方、第２投影光学系４５ｃ、４５ｄは、近赤外光を出射する点光源４６ｃ、４６ｄを持ち、発散光束により被検眼Ｅに有限遠の指標を投影する。

観察光学系５０は、固視標呈示光学系３０の対物レンズ３６及びハーフミラー３５が共用され、ハーフミラー３５の反射方向の光軸上に配置されたハーフミラー５３，撮像レンズ５１及び二次元撮像素子５２，レンズ５４及びハーフミラー５６，ポジションセンサー（一次元ＰＳＤ）５５（５５ａ及び５５ｂ）を備える。二次元撮像素子５２およびポジションセンサー５５は被検眼Ｅの前眼部と光学的に共役な位置関係となっている。なお、ポジションセンサー５５は受光部が長方形の形状を成しており、Ｌ２光軸に垂直となる平面で互いが直交する方向で配置している。なお、ポジションセンサー５５ｂは受光面が二次元撮像素子５２の操作方向と同じ方向になるように配置される。後述するように、直交する２つのポジションセンサーの出力信号に基づいて、制御部７０はアライメント指標像の二次元方向の位置検出を行う。また、本実施形態の二次元撮像素子５２の撮像間隔は１／３０秒であり、制御部７０はポジションセンサー５５の出力を二次元撮像素子５２の撮像間隔より十分に短い間隔（例えば０．５ｍｓ）で監視する。観察光学系５０と制御部とによって被検眼Ｅと装置本体１００とのアライメント状態を検出および判定するアライメント検出手段となる。なお、二次元撮像素子５２はＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサが用いられる。また、本実施形態では感度を少しでも稼ぐためにポジションセンサー５５として同じ特性をもつ一次元ＰＳＤ（ポジションセンサー５５ａ，５５ｂ）を２つ使用してハーフミラー５３と共に組合せ、被検眼の前眼部で直交するように配置したが、ポジションセンサー５５を１つの二次元ＰＳＤで構成してもよい。

撮像素子５２からの出力は画像処理部７７を介して制御部７０及びモニタ７に入力され、ポジションセンサー５５からの出力はポジションセンサー５５（５５ａ，５５ｂ）に入射する入射光（後述する指標像Ｍｃ）の一次元方向の位置情報および光量情報を記憶する位置メモリ７２（７２ａ，７２ｂ）を介して制御部７０に入力される。図示なき前眼部照明用光源による被検眼Ｅの前眼部像は、二次元撮像素子５２により撮像され、モニタ７上に表示される。なお、この観察光学系５０は被検眼Ｅの角膜に形成されるアライメント指標像（後述する指標像Ｍａ，Ｍｂ）を検出する光学系を兼ねる。二次元撮像素子５２と画像処理部７７、およびポジションセンサー５５と制御部７０とによりアライメント指標像（後述する指標像Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃ）の位置が検出される。

制御部７０には、画像メモリ７１、位置メモリ７２、メモリ７５、画像処理部７７、モニタ７、スイッチ部８等が接続される。制御部７０は、装置全体の制御を行うと共に、眼屈折値の算出等を行う。

被検眼の眼屈折力を求める場合、制御部７０は、スイッチ部８からの測定開始信号の入力に基づき測定用赤外点光源１１を点灯させると共に、プリズム１５を駆動部２３により高速回転させる。測定用赤外点光源１１から出射された測定光は、リレーレンズ１２からビームスプリッタ２９までを介して眼底Ｅｆに投影され、眼底Ｅｆ上で回転するスポット状の点光源像を形成する。このとき、光軸Ｌ１を中心に回転するプリズム１５により、ホールミラー１３の開口の瞳投影像（瞳上での投影光束）は、高速に偏心回転される。なお、プリズム１５は撮像素子２２の撮像周期（後述するように本実施形態の撮像間隔は１／３０秒であり、１回の蓄光時間も１／３０秒である）で２回転する速度で回転する。

眼底Ｅｆ上に形成された点光源像の光は、反射・散乱されて被検眼Ｅを射出し、対物レンズ１４によって集光され、高速回転するプリズム１５から全反射ミラー１７までを介して受光絞り１８の開口上で再び集光され、コリメータレンズ１９にて略平行光束（正視眼の場合）とされ、リングレンズ２０によってリング状光束として取り出され、リング像として撮像素子２２に受光される。なお、本実施形態では受光素子２２と画像メモリ７１と制御部７０とで、被検眼の眼情報（後述する加算後画像および眼屈折力値）を取得するための情報取得手段としている。

図４は、被検眼の瞳孔位置における、装置本体１００の光軸Ｌ１と、測定用赤外点光源１１による測定光投光光束Ｌａと、瞳孔位置（共役関係）におけるリングレンズ２０を通過する測定光受光光束Ｌｂとの関係を示したものである。測定光投光光束Ｌａは測定光受光光束Ｌｂに重ならないように測定光受光光束Ｌｂの内側に配置され、測定光投光光束Ｌａと測定光受光光束Ｌｂの中心位置は光軸Ｌ１に対して偏心している。この偏心した測定光投光光束Ｌａおよび測定光受光光束Ｌｂは、プリズム１５によって高速に偏心回転される。偏心回転されることで、瞳孔の小さな被検眼Ｅに対しても眼屈折力を求めることが可能になる（詳しくは特開２００５−１８５５２３を参照されたし）。

＜第１実施形態＞
以上のような構成を備える装置において、その動作を説明する。被検者は、装置本体１００を把持し、固視標呈示光学系３０からの固指標を固視するよう指示した後、検査窓１０１を被検眼Ｅの正面に配置させる。これにより、被検眼Ｅの前眼部が撮像素子５２によって撮像され、モニタ７には、前眼部像Ｆ、第１投影光学系４５ａ、４５ｂによるマイヤーリング像Ｍａ、第２投影光学系４５ｃ、４５ｄによって投影された２つの無限遠指標像Ｍｂ、ＸＹアライメント指標投影光学系４０によるアライメント指標Ｍｃが表示される（図５参照）。

そして、制御部７０は、二次元撮像素子５２からの撮像信号およびポジションセンサー５５の出力信号に基づいて被検眼に対するアライメント状態を検出する。制御部７０は、アライメント指標Ｍｃを受光したポジションセンサー５５の出力信号によって被検眼Ｅと装置本体１００（光軸Ｌ１）とのＸＹ方向のアライメントずれを求める。また、制御部７０は、二次元撮像素子５２の撮像信号によって装置本体１００がＺ方向にずれた場合に、無限遠指標像Ｍｂの間隔がほとんど変化しないのに対して、マイヤーリング像Ｍａの像間隔が変化するという特性を利用して、Ｚ方向のアライメントずれを求める（詳しくは、特開平６−４６９９９号参照）。なお、制御部７０は、Ｚ方向のアライメント検出結果に基づいてインジゲータＧの数を増減させる。

ここで、検者は、レチクルマークＬＴの中にアライメント指標Ｍｃが入るように装置本体１００をＸＹ方向に移動させる。また、Ｚ方向のアライメント検出結果に基づいて変化するインジゲータＧを参考にしながら（もしくはマイヤーリング像Ｍａが最も細くなるように）、装置本体１００をＺ方向に移動させる。その後、オートショットを作動させた場合、制御部７０は、ＸＹＺ方向のアライメント状態が許容範囲を満たしたら、測定開始のトリガ信号を発する。一方、オートショットがＯＦＦの場合には、検者がスイッチ部８に設けられたトリガスイッチが押すと、制御部７０はトリガスイッチの押下を検出してトリガ信号を発して測定を開始する。

トリガ信号が出力されると、制御部７０は、測定用赤外点光源１１を点灯させて眼底Ｅｆに測定指標を投光する。そして、制御部７０は、その反射光を二次元撮像素子５２により受光し、指標像（リング像Ｒ）を検出する。このとき、はじめに予備測定が行われ、その結果に基づいて固視標呈示用可視光源３１及び固視標板３２が光軸方向に移動され、被検眼Ｅに対して雲霧がかけられる。その後、被検眼Ｅに対して本測定が行われる。なお、本実施形態の本測定では、撮像素子２２にリング画像（リング像Ｒ）を連続して撮像させ、リング画像の加算／蓄積処理を行う。

図６は、測定が開始し、撮像素子２２で撮像されたリング像Ｒである。撮像素子２２からの出力信号は、画像メモリ７１に画像データ（リング画像）として記憶される。なお、本実施形態においては、加算処理の回数が１〜２回を基本とする。この場合、撮像素子２２にリング画像を連続して撮像させ、加算処理を行うための画像データとして画像メモリ７１に複数の画像データを記憶させる。ここで、撮像素子２２の１回の蓄光時間（露光時間）は例えば１／３０秒となっており、撮像が所定間隔（本実施形態では１／３０秒間隔）で行われる。得られた画像データは順次画像メモリ７１に出力される。本実施形態では、このようにして撮像された画像データを、撮影順に、第１画像、第２画像、第３画像として説明する。画像データは、撮像素子２２で撮像された各画素毎の輝度レベルを０〜２５５で表したデータとして画像メモリ７１に記憶する。

まず、制御部７０は、第１画像と第２画像に対して第１の加算処理を行ない、続けて第１の加算処理で得られた第１加算画像と第３画像とで加算処理を行う。なお、本実施形態においては、加算処理後の画像データに基づく輝度信号レベル（測定信号レベル）が所定値を超えるか否かを判定し、判定結果に基づいて加算処理の回数を制御する。ただし加算回数は２回に限るものではない。例えば白内障などで各画像データの輝度信号レベルが低いときには、撮像素子２２の撮影回数を増加させ３回を超える（本実施形態では最大１０回）の加算処理を行う。これら加算処理を行い得られた画像データを被検眼の眼特性を診断するための診断用画像（眼屈折力算出用のリング画像）として画像メモリ７１に記憶する。制御部７０は画像メモリ７１に記憶されている加算後画像（診断用画像）を用いて眼屈折力の演算処理を行う。なお、加算処理とは、異なる画像データ同士の座標位置を一致させて、輝度レベルを足しあわせる処理のことをいう。

加算処理を行う場合、１回の撮影（撮像素子２２の出力）にて測定結果を得る必要がないため、１回の撮像で測定画像を得る場合と比較して、測定光源の光量や撮像素子２２の撮像ゲインを低くさせておくことができる。測定光量や撮像ゲインを低く設定することにより、画像データに重畳するノイズ光を抑制することが可能である。画像データに重畳するノイズ光を抑制することで、精度よい測定結果を求めることが可能になる（詳しくは、特開２００６−１８７４８２号参照）。

その後、制御部７０は、画像メモリ７１に記憶されている加算後画像（リング画像）を解析し、各経線方向においてリング像Ｒの位置を特定する（細線化する）。図７は、診断用画像の所定経線方向の輝度信号の波形を示す図である。リング像を形成する箇所は高い輝度信号を示す。制御部７０は加算後画像の輝度信号波形を所定の閾値にて切断し、その切断位置での波形の中間点や、輝度信号の波形のピーク、輝度信号の重心位置などを求めることによりリング像Ｒの位置を特定する。図８は、各経線方向毎にリング像Ｒの位置を特定したときの概念図である。

次に、制御部７０は、図８に示すように特定されたリング像Ｒの像位置に基づいて、最小二乗法等を用いて楕円像を近似する。なお、楕円近似の方法としては、眼屈折力測定や角膜形状測定等で周知である楕円近似の式を用いることができる。そして、近似された楕円の形状から各経線方向の屈折誤差を求めることができるので、これに基づいて被検眼の眼屈折値、Ｓ（球面度数）、Ｃ（柱面度数）、Ａ（乱視軸角度）の各値が演算され、測定結果がモニタ８に表示される。

ここで、本実施形態による制御を示す前に、前述した制御方法において本測定中にアライメントずれがあった場合に得られる加算後画像を、図９を用いて説明する。図９（ａ）は被検眼Ｅの角膜頂点と装置本体１００の光軸Ｌ１とが略一致した状態で本測定を開始した後、装置本体１００を把持する検者の手振れや被検眼Ｅの固視微動などによって、本測定中に装置本体１００のアライメントが２ｍｍ右方向にずれた場合の加算後画像である。図９（ｂ）は図９（ａ）で示す加算後画像において所定経線方向の輝度信号の波形を示す図である。本測定中に大きなアライメントずれが生じたことによって、被検眼Ｅの正の球面収差の影響を受け、アライメントずれが生じた方向、つまりリング像Ｒのリング幅のうち右側（１時方向から５時方向にかけて）の幅が広まる。

図９（ａ）に（Ｒ１）と示すリング像は、アライメントずれがない状態で撮像したリング像の成分である。図９（ａ）に（Ｒ２）と示すリング像は、アライメントずれが生じた状態で撮像したリング像の成分である。図９（ａ）は異なる時点（撮像素子２２の露光期間）で撮像されたリング像（成分Ｒ１および成分Ｒ２）を加算処理で加算したものである。アライメントずれが生じていないときのリング像成分Ｒ１でリング像Ｒを特定した位置（Ｐ１）と、アライメントずれによるリング成分Ｒ２を加算した加算画像でリング像Ｒを特定した位置（Ｐ２）とでは、特定したリング像の位置に差異ΔＰが生じる。被検眼Ｅの眼屈折力は特定したリング像Ｒの位置から求めるため、同じ被検眼であっても本測定中のアライメント状態によって眼屈折力値に測定誤差が生じる。また、アライメントずれが大きくなるほど測定誤差が大きくなる。

なお、撮像素子２２の蓄光時間中にアライメントずれが生じれば、加算後画像と同様のリング像の歪みが生じる。また、アライメントずれによって生じるリング像Ｒの歪みは、これに限るものではない。アライメントずれの速度や方向によって加算後画像のリング像の歪み、および輝度信号波形の形状が変わってくる。ただし、アライメントずれが無く測定した場合に対して、求める被検眼Ｅの屈折力値に測定誤差が生じることに変わりない。

上記の問題を解決するための第１の実施形態を、図１０を用いて説明する。第１実施形態では、制御部７０は本測定中も被検眼Ｅに対する装置本体１００のアライメント状態を観察光学系５０のポジションセンサー５５（５５ａ，５５ｂ）で逐次検出する。なお、図１０は、ポジションセンサー５５における光軸Ｌ１の位置、アライメント指標Ｍｃの像位置、制御部７０が判定に使用するアライメント許容範囲Ａａ、および制御部７０が制御する測定光（測定用赤外光１１）の点灯状態を示す。また図１０では、本測定中のアライメント状態の時系列遷移（（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）の順）の形で示している。なお、アライメント許容範囲Ａａは、被検眼Ｅと装置本体１００との位置関係において、モニタ７に表示されるレチクルマークＬＴと同じアライメント許容範囲を示すものである。また、アライメント許容範囲Ａａは予め実験などにより決定しておく。本実施形態ではアライメント許容範囲Ａａは被検眼Ｅの前眼部において半径０．５ｍｍとなるように設定している。

制御部７０は、本測定中も被検眼Ｅに対する装置本体１００のアライメントずれの方向とそのずれ量を逐次検出する。被検眼Ｅに対する装置本体１００のアライメントずれがアライメント許容範囲Ａａを超えるとき（図１０（ｂ），（ｄ）状態）、制御部７０は図示なき測定用赤外光源１１の光量調節回路（光量調節手段）を制御して測定用赤外光源１１を直ちに減光（または消灯）させる。測定用赤外光源１１を減光することで被検眼Ｅの眼底からの反射光は低減し、撮像素子２２が出力する受光信号のレベルは下がる。すなわち、測定用赤外光源１１を減光することで加算後画像に重畳する歪んだリング像の成分が低減する方向に作用する。測定用赤外光源１１を減光した後も制御部７０はアライメント状態を監視し、アライメントずれが許容範囲内に戻ったら測定用赤外光源１１の光量を減光前の光量に増加させる。このように制御部７０はアライメント状態に応じて撮像素子２２と同期させることなく測定用赤外光原１１の光量を逐次制御し、且つ、撮像素子２２が出力する画像データを加算処理してゆく。アライメントずれによるリング像の歪み成分の重畳が低減した加算後画像を生成することで、測定誤差の少ない眼屈折力値を求めることが可能になる。

なお、制御部７０が監視するポジションセンサー５５の監視間隔（０．５ｍｓ）は二次元撮像素子２２の撮像間隔（１／３０秒）および蓄光時間（１／３０秒）よりも十分に短い。よって、二次元撮像素子２２の撮像タイミングと同期することなく、撮像素子２２の蓄光時間内に測定用赤外光原１１の光量を制御することが可能である。二次元撮像素子２２の蓄光時間内に測定用赤外光１１の光量を制御することで、二次元撮像素子２２が出力する受光情報は、アライメントずれがアライメント許容範囲Ａａに収まる位置における被検眼Ｅの眼底の反射情報となる。なお、測定用赤外光源１１を減光することで撮像素子２２の出力信号レベルが下がるが、加算処理の回数を増やし対応すればよい。また、アライメントが著しく不安定でアライメント許容範囲Ａａに収まる割合が少ないときは、制御部７０は該割合を所定の判断条件と比較してタイムアウトと判定し、モニタ７にエラーを表示させてもよい。判断条件として、例えば、加算処理の回数や加算後画像の輝度信号レベル値が考えられる。

また、アライメントずれがあって測定用赤外光源１１を減光しても、加算処理の回数を増やすことなく所定の測定時間に達した時点の加算後画像で眼屈折値を求めてもよい。この場合、眼屈折値を求めるために使用する画像（加算後画像）にアライメントずれの成分は含まれなくなるが、画像に含まれる被検眼Ｅの眼底の反射情報が少なくなるため、被検眼Ｅの前眼部で生じた不要光や二次元撮像素子２２の暗ノイズの影響を受けやすくなり、眼屈折値の測定誤差に繋がることが考えられる。よって、測定用赤外光源１１で減光した分を加算回数の増加で全て補うことなく眼屈折値を求めた場合には、モニタ７に眼屈折値と共に信頼係数（眼屈折力値の信頼情報）を表示させてもよい。例えば信頼係数として、９・８・７・６・５の５種類を設け、所定の測定時間中に測定用赤外光源１１を減光した割合に関連付けた数字を表示させる。例えば、所定の測定時間中に測定用赤外光源１１を減光をせず眼屈折値を求めた場合は９を表示し、所定の測定時間中に測定用赤外光源１１を減光した区間が５割を超える場合は５を表示する。なお、所定の測定時間は実験やシミュレーションによって予め決定しておく。

なお、本実施形態では測定用赤外光源１１を減光することとしたが、これに限るものではない。眼屈折力値を求めるため使用する眼情報（加算後画像）に、アライメントずれが生じたときの被検眼Ｅの眼情報が重畳することを低減させればよい。例えば、受光光学系１０ｂの光路中に、測定光受光光束の遮光または透過の選択が可能な減光部材（光量調節手段）を配置し、アライメント状態の検出結果に基づいて減光部材を制御し、撮像素子２２に向かう反射光を減光調節すればよい。即ち、アライメント状態が許容範囲外のときは撮像素子２２に被検眼Ｅの反射光が低減するように制御を行う。例えば受光絞り１８を開口径が変更可能なアイリス絞りとし、制御部７０はアライメント状態が許容範囲内のときはアイリス絞りの開口を開き、アライメント状態が許容範囲外のときはアイリス絞りの開口を閉じるように制御すればよい。

また、制御部７０が、ポジションセンサー５５によるアライメント状態の検出結果に基づいて撮像素子２２の蓄光開始または蓄光終了のタイミングを所定のタイミングに対して変更させるように制御してもよい。制御部７０はアライメント状態の検出結果に基づいて撮像素子２２の蓄光制御信号を制御する。アライメント状態が許容範囲外のときは撮像素子２２の蓄光を禁止（停止）し、アライメント状態が許容範囲内に戻ったら撮像素子２２の蓄光を有効とすればよい。即ち、制御部７０がアライメント状態に基づいて撮像素子２２の出力信号を制御し、アライメントずれが許容範囲内のときの被検眼Ｅの受光情報に基づいて眼屈折力値を求めるための加算後画像を生成する。

このように制御部７０は測定開始から測定完了までの間にアライメント検出を継続的に行ない、眼屈折値の算出に使用する加算後画像（眼特性情報）にアライメントずれによる不要な情報が含まれないように、測定光の投光，眼底反射光の受光，受光信号の処理，の少なくとも１つを制御する。加算後画像に測定誤差につながる不要な情報が含まれないことで、アライメントが不安定な場合においても精度よい眼屈折値を求めることが可能になる。また、測定中もアライメント状態を継続的に監視および判定するため、本測定中にアライメントずれが許容範囲内／許容範囲外と連続する場合においても、アライメントずれが許容範囲内のときの眼情報を効率よく取得してゆくことができる。よって、アライメントずれによるエラー（再測定）を低減でき、精度の高い眼情報の取得を速やかに完了することが可能になる。

なお、本実施形態ではアライメント許容範囲Ａａを判定基準として、測定光の投光，眼底反射光の受光，受光信号の処理，の制御を行うものとしたがこれに限るものではない。アライメントずれ量と加算処理で加算させてゆく受光情報の低減量の割合とを関連付けて制御を行ってもよい。この場合、被検眼Ｅとのアライメントずれが大きくなるほど加算後画像に含まれる受光情報の低減割合を増加させ、アライメントずれが小さくなるほど受光情報を増やすように受光情報の低減割合を減少させることが考えられる。

なお、本実施形態では被検眼Ｅの角膜頂点（指標像Ｍｃ）と光軸Ｌ１との距離と、光軸Ｌ１を中心とした所定の許容範囲とを比較してアライメント状態を判定し、判定したアライメント状態に基づいて測定用赤外光源１１を制御するがこれに限るものではない。本実施形態の眼屈折力装置は測定光投光光束Ｌａと測定光受光光束Ｌｂとが光軸Ｌ１を偏心回転する（図４参照）。ここで、偏心回転する測定光投光光束Ｌａまたは測定光受光光束Ｌｂが所定のアライメント許容範囲を超えるとき（回転角度区間）のみ測定用赤外光源１１を減光するようにしてもよい。このようにすることでアライメントずれによるリング像Ｒの歪みを低減しつつ、アライメントずれの許容範囲を広げることが可能になる。

なお、撮像素子２２が出力する画像データを加算処理して眼情報（加算後画像）を生成するため、偏心回転中に測定用赤外光源１１を一時的に減光しても影響は少ない。しかし、特定の回転角度（回転角度区間）のみ測定用赤外光源１１の減光を行う比率が多い場合には、モニタ７に眼屈折値と共に信頼係数（眼屈折力値の信頼情報）を表示させてもよい。例えば信頼係数として、９・８・７・６・５の５種類を設け、測定用赤外光源１１を減光させる回転角度区間が特定の区間に集中した測定では信頼係数として５を表示する。また、測定用赤外光源１１を減光した回転角度区間が分散した測定では信頼係数として７を表示し、測定用赤外光源１１を全く減光しなかった測定では信頼係数として９を表示する。

また、アライメント許容範囲を複数種類備えてもよい。図１１はポジションセンサー５５において、本実施形態に示したアライメント許容範囲Ａａ（破線）よりも広いアライメント許容範囲Ａｂ（実線）を設けた場合の図である。アライメント許容範囲の変更は検者がスイッチ部８で選択できるようにしてもよい。若しくは、制御部７０が予備測定または本測定中に被検眼Ｅに対する装置本体１００のアライメントずれの安定状態を判定し、不安定と判定した場合には許容範囲の狭いアライメント許容範囲Ａａから許容幅の広いアライメント許容範囲Ａｂへと自動的に切替えるようにしてもよい。不安定さの判定方法として、例えば所定時間中にアライメント許容範囲Ａａに入っている割合などが考えられる。広いアライメント許容範囲で本測定を行うことで、被検眼Ｅの固視微動が多い場合や，検者が把持する測定部１００の手振れが多い場合においても，すみやかに被検眼Ｅの眼屈折力を求めることが可能になる。

アライメント許容範囲を広くすることで、不安定なアライメント状態においてもアライメント許容範囲を超えることが少なくなり本測定の遂行が容易になるが、一方、撮像素子２２が撮像するリング像に歪みが生じ易く、求める眼屈折力値の測定誤差が生じ易くなる。よって、アライメント許容範囲に対応した信頼度（信頼情報）を求めた眼屈折力値と共にモニタ７に表示させてもよい。例えば信頼度として、広い許容範囲で測定した場合の眼屈折力値の隣には”＊”記号を表示させる。

なお、本実施形態ではトリガ信号が出力されると加算後画像（眼特性情報）にアライメントずれによる不要な情報が含まれないように、測定光の投光，眼底反射光の受光，受光信号の処理，の少なくとも１つを制御し、生成した加算後画像に基づいて眼屈折力値（Ｓ，Ｃ，Ａ）を求めモニタ７に表示している。ここで、１つのトリガ信号で本実施形態に記した眼屈折力を求めるまでの制御を繰り返し（例えば３回）、各々のステップで求めた眼屈折値を並べてモニタ７に表示してもよい。眼屈折値は被検眼の水晶体の緊張状態によっても変化するため、眼屈折値の取得を繰り返し行い表示することで、検者は複数表示される眼屈折値のばらつきを確認することで測定の安定性を把握しやすくなる。

＜第２実施形態＞
続けて第２の実施形態について図１２を用いて説明する。図１２は第２実施形態の光学系及び制御系の概略構成図であり、第１実施形態（図２）と同じ符合で記した箇所は同じ部品で構成される。ただし、第２実施形態では、撮像素子２２と二次元撮像素子５２とが１／３０秒よりも十分に短い撮像間隔で撮影できる撮像素子（ＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ）を使用している。本実施形態では撮像素子２２と二次元撮像素子５２に撮像間隔が１／１０００秒で撮影できる撮像素子を使用し、１回の蓄光時間は１／１０００秒以下となる。また、撮像素子２２と二次元撮像素子５２とは撮像間隔および撮影開始のタイミングが同期して撮像させる。撮像素子２２の撮像間隔はプリズム１５が１回転する時間（約１／６０秒）よりも短いが、第１実施形態と同様にして加算処理したリング像の輝度信号レベル（測定信号レベル）が所定値を超えるまで撮像素子２２の出力信号を加算してゆく。また、第一実施形態と同様にして加算後画像（リング画像）から被検眼Ｅの屈折力を求める。

第１実施形態ではポジションセンサー５５を用いて被検眼Ｅと装置本体１００とのＸＹ方向のアライメント判定を行っていたが、第２実施形態では二次元撮像素子５２のみで被検眼Ｅに対するＸＹＺ方向のアライメント判定を行う。第２実施形態にはＸＹ方向アライメント指標光学系を備えないため、モニタ７にはアライメント指標Ｍｃは表示されない。ここで、第２実施形態ではマイヤーリング像ＭａとレチクルマークＬＴが同心円になるように装置本体１００をＸＹ方向に移動させ被検眼Ｅに対するＸＹ方向のアライメントを行う。制御部７０は、撮像素子５２からの撮像信号に基づいて被検眼に対するアライメント状態を検出する。制御部７０はマイヤーリング像Ｍａの中心位置（略角膜中心）を算出することによりＸＹ方向のアライメントずれを求めることができる。

また、第２実施形態においては、二次元撮像素子５２によるアライメント状態の解析と撮像素子２２の出力信号の取込みを平行して行う。制御部７０はアライメント状態が許容範囲内のときの撮像素子２２の出力信号を、加算処理の対象として画像メモリ７１に記憶してゆく。制御部７０は加算処理した画像の輝度信号レベルが所定値となるまで二次元撮像素子５２の出力信号でアライメント状態を検出し、該当する区間の撮像素子２２の出力信号を加算してゆく。加算処理した加算後画像の輝度信号レベルが所定値に達したところで、加算後画像から眼屈折力を求める。

このように、測定中、二次元撮像素子５２の出力信号に基づいてアライメント状態を解析し、撮像素子２２の出力信号を選択して加算後画像から眼屈折力を求めることで、測定誤差の少ない眼屈折力値を求めることが可能になる。なお、本実施形態では撮像素子２２と二次元撮像素子５２に撮像間隔が１／１０００秒となる撮像素子を用いたが、これに限るものではない。撮像素子２２と二次元撮像素子５２に第１実施形態で使用した撮像間隔が１／３０秒となる撮像素子を用いてもよい。撮像素子の撮像間隔が短いほど素早いアライメントずれに対応できる。

また、本実施形態では画像の取得時にアライメント状態の判定結果に基づいて画像メモリ７１への記憶を選択しているが、この制御方法に限るものではない。撮像素子２２から逐次出力される出力信号（画像）とアライメント状態の判定結果とを関連付け、予め複数の画像を画像メモリ７１に記憶しておいてもよい。画像とアライメント判定結果を関連付けて記憶する場合、加算処理では画像メモリ７１に記憶している画像データのうちアライメントが許容範囲となる画像データを選択して加算後画像を生成し眼屈折値を求める。ここで、加算後画像を生成したときに加算後画像の階調値が所定の階調に達しないときは、不足している階調分を補うために撮像素子２２の受光を再開してもよい。

なお、以上の説明においては、眼底反射光によるリングパターン像を取得する測定光学系を例にとって説明したが、これに限るものではなく、被検者眼の眼屈折力を求めるために、眼底に測定光を投光し，その眼底反射光を所定の指標パターン像として二次元撮像素子に撮像させる構成であれば、本発明の適用は可能である。例えば、被検者眼の波面収差を求めるために、被検眼眼底にスポット指標を投光し、その眼底反射光をシャックハルトマンセンサを用いて検出する測定光学系であってもよい。また、第１実施形態および第２実施形態は手持ち型の眼屈折力測定装置として記したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、据え置き型の眼屈折力測定装置や角膜形状を測定する装置においても適用できる。また、アライメントずれが生じることで眼特性情報に不要な情報の重畳が生じてしまう眼科装置であれば適用できる。

実施形態に係る装置の外観構成図である。本装置の第１の実施形態を示す光学系及び制御系の概略構成図である。リングレンズの構成について説明する概略図である。瞳孔共役位置での投光光束と受光光束の状態を示す図である。モニタに表示される前眼部像及び各種指標像を示した図である。撮像素子２２に撮像されたリング像である。リング像における所定経線方向の輝度信号の波形を示す図である。各経線方向毎にリング像の位置を特定したときの概念図である。アライメントずれのまま加算した場合の撮像特性を示す図である。アライメントずれと光源１１の制御関係を示す図である。アライメント許容範囲の種類を示す図。本装置の第２の実施形態を示す光学系及び制御系の概略構成図である。

７モニタ
８スイッチ部
１０測定光学系
２２撮像素子
３０固指標呈示光学系
４０ＸＹ方向アライメント指標投影光学系
５０観察光学系
５２二次元撮像素子
５５ポジションセンサー
７０制御部
７５メモリ
７７画像処理部
１００装置本体

Claims

被検眼に向けて測定光を投光するための光源と投光光学系を有する投光手段と、前記投光手段に基づく被検眼からの反射光を所定の光学系を介して受光素子に受光させる受光手段と、前記受光素子の受光結果から被検眼の眼情報を得るための情報取得手段と、被検眼と前記受光光学系とのアライメント状態を検出するアライメント検出手段と、を有する眼科装置において、
測定開始から測定終了までの間に前記アライメント検出手段によるアライメント検出を継続的に行うとともに，前記測定開始から測定終了までの間に得られる前記アライメント検出手段の検出結果に基づいて、前記投光手段，前記受光手段，前記情報取得手段の少なくとも１つを制御する制御手段を備えることを特徴とする眼科装置。
前記受光素子は二次元撮像素子であって，前記測定開始から測定終了までの期間は、１つの測定値として前記眼情報を得るために必要とされる測定時間であることを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
前記眼科装置は手持ち型の眼科装置であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の眼科装置。
前記受光素子に受光される被検眼からの前記反射光の光量を調節するための光量調節手段を，前記投光手段及び前記受光手段の少なくとも一方に備え、前記制御手段は前記アライメント検出手段の検出結果に基づいて前記光量調節手段を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の眼科装置。
前記投光手段に設けられる前記光量調節手段は，前記光源から出射される測定光の光量調節を行うための手段であることを特徴とする請求項４に記載の眼科装置。
前記受光手段に設けられる前記光量調節手段は，被検眼からの前記反射光の光量を減光または遮光するための手段であることを特徴とする請求項４に記載の眼科装置。
前記受光素子の受光結果を前記情報取得手段で利用するか否かを選択する選択手段を備え、前記選択手段は前記アライメント検出手段の検出結果に基づいて前記受光素子の受光結果を選択し、前記情報取得手段は前記選択手段の選択結果に基づいて被検眼の前記眼情報を生成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の眼科装置。
被検眼との共役関係において，略瞳孔位置で偏芯回転する絞りを前記受光光学系に備え、前記偏芯回転する絞りの回転角度に基づいて前記アライメント検出手段の検出結果が変更されることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の眼科装置。
前記アライメント検出手段の検出条件に基づいて，被検眼の前記眼情報の信頼値を求める信頼値演算手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の眼科装置。
前記眼情報を演算する演算手段を備え、前記演算手段は前記眼情報を演算して被検眼の屈折力値を求めることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の眼科装置。