JP2017217120A - 眼科装置、および眼科装置制御プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
(2) 被検眼を検査する眼科装置において実行される眼科装置制御プログラムであって、前記眼科装置のプロセッサによって実行されることで、左右の少なくとも一方の被検眼を含む顔画像を撮影する顔撮影ステップと、前記被検眼の3次元座標のうち少なくとも1つの座標成分を仮定し、仮定した前記座標成分と、前記顔画像から検出した被検眼の2次元座標と、に基づいて、前記被検眼の仮の3次元座標を算出する算出ステップと、前記仮の3次元座標に基づいて、前記被検眼を検査するための検眼手段と前記被検眼との相対的な位置関係を調整する調整ステップと、を前記眼科装置に実行させることを特徴とする。
以下、本開示に係る眼科装置の実施形態について説明する。第1実施形態の眼科装置は、例えば、被検眼を検査する。眼科装置は、例えば、眼屈折力測定装置、角膜曲率測定装置、角膜形状測定装置、眼圧測定装置、眼軸長測定装置、眼底カメラ、OCT、SLO、超音波検眼装置等であってもよい。
調整部は、被検眼と検眼部との相対位置を少なくとも1方向において調整する。もちろん、3次元的に調整してもよい。例えば、調整部は、被検眼に対して検眼部を左右(X)方向、上下(Y)方向、前後(Z)方向に移動させる。調整部は、例えば、駆動部を備える。もちろん、調整部は、検眼部に対して被検眼を移動させてもよい。この場合、調整部は、顔支持部(例えば、額当て、顎台など)を移動させてもよい。例えば、顔支持部が顎台を備える場合、駆動部は顎台を上下方向に駆動させてもよい。
第2実施形態について説明する。第2実施形態の眼科装置は、例えば、被検者の眼を検査する際に被検者または検者に対してアナウンスを行うことができる。眼科装置(例えば、眼科装置1)は、人検知器(例えば、顔撮影部90、センサ113など)と、報知部(例えば、スピーカ79)と、制御部(例えば、制御部70)を主に備える。
本開示に係る第3実施形態について説明する。第3実施形態の眼科装置は、顎台(例えば、顎台11)と、作動部(例えば、作動部100)と、検知部(例えば、顎載せ検知部109)を主に備える。顎台は、被検者の顎を支持する。また、顎台は、被検眼の高さ(アイレベル)を調整するために上下に駆動する。
本開示に係る眼科装置を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、眼科装置として眼屈折力測定装置を例に説明するが、角膜曲率測定装置、角膜形状測定装置、眼圧測定装置、眼軸長測定装置、眼底カメラ、OCT(optical coherence tomography)、SLO(Scanning Laser Ophthalmoscope)等の他の眼科装置にも適用可能である。
図1に基づいて、眼科装置の外観を説明する。図1に示すように、本実施例の眼科装置1は、検眼部2と、顔撮影部90と、駆動部4と、を主に備える。検眼部2は、被検眼を検査する。検眼部2は、例えば、被検眼の眼屈折力、角膜曲率、眼圧等を測定する光学系を備えてもよい。また、検眼部2は、被検眼の前眼部、眼底等を撮影するための光学系等を備えてもよい。本実施例では、屈折力を測定する検眼部2を例に説明する。顔撮影部90は、例えば、被検眼の顔を撮影する。顔撮影部90は、例えば、左右の被検眼のうち少なくとも一方を含む顔を撮影する。駆動部4は、例えば、検眼部2および撮影部90を基台5に対して上下左右前後方向(3次元方向)に移動させる。
図2に示すように、本装置1は制御部70を備える。制御部70は、本装置1の各種制御を司る。制御部70は、例えば、一般的なCPU(Central Processing Unit)71、ROM72、RAM73等を備える。例えば、ROM72には、眼科装置を制御するための眼科装置制御プログラム、初期値等が記憶されている。例えば、RAMは、各種情報を一時的に記憶する。制御部70は、検眼部2、顔撮影部90、駆動部4、表示部7、操作部8、顎台駆動部12、記憶部(例えば、不揮発性メモリ)74等と接続されている。記憶部74は、例えば、電源の供給が遮断されても記憶内容を保持できる非一過性の記憶媒体である。例えば、ハードディスクドライブ、着脱可能なUSBフラッシュメモリ等を記憶部74として使用することができる。
検眼部2は、被検眼の測定,検査,撮影などを行う。検眼部2は、例えば、被検眼の屈折力を測定する測定光学系を備えてもよい。例えば、図3に示すように、検眼部2は、測定光学系20と、固視標呈示光学系40と、指標投影光学系50と、観察光学系(撮像光学系)60と、を備えてもよい。
顔撮影部90は、例えば、左右の被検眼のうち少なくとも一方を含む顔を撮影するための光学系である。例えば、図3に示すように、本実施例の顔撮影部90は、例えば、撮像素子91と、撮像レンズ92を主に備える。
以下、本装置1の制御動作について説明する。本装置1は、例えば、被検眼を検査するために、検眼部2と被検眼とのアライメントを全自動(フルオート)で行う。
ステップS100において、制御部70は顎台調整を行う。顎台調整についての詳細は後述する。制御部70は、顎台調整が完了すると、ステップS200に移行する。
ステップS200において、制御部70は、左右の一方の被検眼に対するフルオートアライメントを行う。例えば、制御部70は、顔撮影部90によって撮影された顔画像から被検者の眼を検出し、その方向に検眼部2を移動させる。このとき、制御部70は、前眼部観察光学系60によって撮影された被検眼の前眼部画像から、指標投影光学系50によって投影されたアライメント指標を検出してもよい。顔画像から検出された被検眼の情報に基づいて、粗アライメントが行われたところで、前眼部画像からアライメント指標を検出すると、制御部70は、アライメント指標による微アライメントを行う。例えば、制御部70は、アライメント指標の位置が所定位置となるように検眼部2を移動させ、アライメントを完了させる。
ステップS300において、制御部70は被検眼の検査を行う。例えば、制御部70は、測定光を被検眼の眼底に照射し、眼底によって反射された測定光の検出結果に基づいて、被検眼の眼屈折力を測定する。
ステップS400において、制御部70は測定対象眼を切り換える。例えば、制御部70は、ステップS300において検査が完了した眼からもう一方の眼に検眼部2を移動させる。
ステップS500において、制御部70は検査が完了していない方の被検眼に対して、ステップS200と同様にフルオートアライメントを行う。
ステップS600において、制御部70は、もう一方の被検眼の検査を行う。
次に、撮影画像から検出された眼の位置を利用して被検眼の3次元位置を推定する手法について説明する(例えば、図7参照)。なお、以下の説明では、顎台の位置調整での適用を例として説明するが、これに限定されず、検眼部2の位置調整においても適用可能である。
制御部70は、顎台11に顎を乗せた状態の被検者の顔を撮影する。図6は顔撮影部90によって撮影された顔画像の一例である。顔撮影部90の撮影位置は、おおよそ左右は中央、上下はアイレベル、前後は、検者側に引いた位置である。
制御部70は、図6に示すように、ステップS110で撮影した顔画像PIC0から被検眼を検出し、画像上の右被検眼の座標(xR,yR)、左被検眼の座標(xL,yL)を記憶部74等に記憶させる(図7参照)。画像から被検眼を検出する方法としては、例えば、赤外撮影による瞳孔検出、輝度値のエッジ検出等の種々の画像処理方法が挙げられる。例えば、被検者の顔を赤外撮影した場合、肌は白く写り、瞳孔は黒く写る。したがって、制御部70は、赤外撮影によって得られた赤外画像から丸くて黒い(輝度の低い)部分を瞳孔として検出してもよい。上記のような方法を用いて、制御部70は、顔画像から被検眼を検出し、その2次元位置情報を取得する。
制御部70は、ステップS120によって求められた画像中の右被検眼の座標(xR,yR)、左被検眼の座標(xL,yL)に基づいて、右被検眼の3次元座標(XR,YR,ZR)、左被検眼の3次元座標(XL,YL,ZL)を算出する。例えば、(xR,yR)と(XR,YR,ZR)の関係は、式(1)で表される。
ただし、hは定数、Iはカメラ内部パラメータで、焦点距離fx,fy、スキュー歪みs、光学中心の座標(cx,cy)とすると式(2)になる。
また、(R|T)はカメラ外部パラメータで、Rは回転成分、Tは平行移動成分で、それぞれ式(3)、(4)で表される。
式(1)より、(xR,yR),I,R,Tが既知のとき、未知数はh,(XR,YR,ZR)である。ここで、4つの未知数の中の1つを標準値であると仮定すると、未知数はh,XR,YRの3つとなり、式(1)を解くことで求めることができる。
ここで、式(7),(8)で表現される行列M,Nをおく。
行列M,Nを使うと式(6)は式(9)のように表現される。
すると、式(9)よりhは式(10)で与えられる。
よって、式(9),(10)より、XR,YRは式(11)で与えられる。
制御部70は、式(11)によってXR,YRを求める。なお、ZRの標準値は、例えば、被検者が顔を顔支持部9に支持させたときの平均的な眼の位置に設定されてもよい。なお、ZRの標準値は記憶部74等に記憶され、検者によって自由に変更できるようにしてもよい。同様に、制御部70は、XL,YLを導出する。
制御部70は、被検眼の適正アイレベルからのずれ量の算出を行う。例えば、制御部70は、ステップS130で算出した被検眼の3次元座標と適正アイレベルとのずれ量を算出する。ステップS130で求めたYR,YLのうち、アイレベルに対する誤差が大きい方のずれ量を、アイレベルずれ量とする。アイレベルずれ量が十分許容範囲である場合、制御部70は、測定可能なアイレベルだと判定し、顎台調整を終了する。
制御部70は、ステップS140において、適正アイレベルか大きい場合は、ずれ量だけ顎台11を駆動させる。制御部70は、例えば、図9に示すように、表示部7に被検者の顔を額当て10と顎台11から離すように指示する旨の表示を行ってもよい。例えば、検者は、被検者の顔を顎台11から離し、顎台ボタン120を押す。制御部70は、顎台ボタン120が押されると、算出されたずれ量に基づいて、顎台11を目標位置まで駆動させる。このように制御部70は、被検者のアイレベルを検眼部2の駆動範囲内に収まるように顎台11を駆動する。
なお、本実施例の眼科装置は、被検者または検者を誘導させる為の音声アナウンスを行うことができる。例えば、図1に示すように、眼科装置は、スピーカ79を備えている。図2に示すように、制御部70は、スピーカ79と接続される。制御部70は、スピーカ79の音声出力を制御し、音声アナウンスを行う。例えば、制御部70は、ステップS150において顎台11から一旦顔を離してもらう必要がある場合、または測定前に瞬きをして欲しい場合などにアナウンスする。音声アナウンスする場合、制御部70は、センサ113(図1,2)からの検出結果を利用してもよい。以下の説明は、センサ113からの出力に基づいて、アナウンスを行うときの一例である。
本実施例の装置では、被検者の有無を判定し、音声アナウンスを行う。例えば、制御部70は、センサ113からの出力によって人の有無を判定する。制御部70は、センサ113からの出力がある場合は被検者がいると判定し、センサ113からの出力が無い場合は被検者がいないと判定する。制御部70は、被検者がいると判定した場合、図5のステップS110〜S130と同様の処理を行い、ステップS153に進む。制御部70は、被検者がいないと判定した場合はそのまま待機する。
ステップS153において、制御部70は、顎台の調整が必要か否か判定を行う。制御部70は、例えば、前述のように、被検眼の位置を推定し、顎台11の調整が必要か否か判定する。制御部70は、顎台11を移動させる必要がない場合はステップS162に進み、顎台の調整が必要であると判定した場合はステップS154に進む。
ステップS154において、制御部70は、顎台11の駆動量の大きさを判定する。例えば、制御部70は、顎台の駆動量が所定値よりも小さい場合はステップS160に進み、顎台11の駆動量が所定値よりも大きい場合はステップS155に進む。なお、制御部70は、駆動量の所定値は、記憶部74等に記憶され、任意に設定可能であってもよい。
ステップS155において、制御部70は、顎台を駆動させる前に、顎台11から顎を離す旨の音声アナウンスを行う。例えば、制御部70は、「顎台を動かします、顎台から顎を離してください」等の音声をスピーカ79によって出力する。
ステップS156において、制御部70は、ステップS151と同様に被検者の有無を判定する。これによって、被検者の顎が顎台11から離れたことが確認される。例えば、制御部70は、センサ113からの出力が数秒間途絶えた場合に、被検者の顎が顎台から離れたと判定する。制御部70は、被検者がいないと判定すると次のステップS157に進む。
ステップS157において、制御部70は、例えば、被検眼の推定位置に基づいて算出された顎台の駆動量だけ顎台11を動かす。なお、制御部70は、顎台11を動かす直前に、再度、顎台11を動かす旨の音声アナウンスを行ってもよい。
制御部70は、顎台11の移動が完了すると、被検者に対して顎台11に顎を載せる旨の音声アナウンスを行う。例えば、制御部70は、「顎台に顎を載せてください。」等の音声を出力させる。
ステップS159において、制御部70は、被検者が顎を顎台11に戻したことを検出する。制御部70は、センサ113からの出力を検出すると、ステップS110に戻る。
ステップS154において顎台11の駆動量が小さいと判定された場合、制御部70は、顎が顎台11に載せられた状態で顎台11を駆動させる。制御部70は、顎台11を駆動させる前に、顎台11を駆動させる旨の音声アナウンスを行う。例えば、制御部70は、「顎台を動かします」等の音声を出力する。
ステップS161において、制御部70は、顎台11を駆動させる。制御部70は、適正な位置まで顎台11を駆動させると、ステップS110に戻る。
ステップS162において、制御部70は、スピーカ79によって測定を開始する旨の音声アナウンスを行う。例えば、制御部70は、「測定を開始します」、「フルオートアライメントを開始します」等の音声を出力させる。
制御部70は、被検眼に対する検眼部2のフルオートアライメントを行う。
制御部70は、測定前に被検者に準備を促す音声アナウンスを行う。例えば、制御部70は、「瞬きをして下さい」、「目を大きく開けてください。」等の音声を出力してもよい。
ステップS165において、制御部70は、被検眼の測定を行う。例えば、被検眼に測定光を照射し、その反射光を受光することによって被検眼の検査などを行う。
制御部70は、測定を終了した旨の音声アナウンスを行う。例えば、「測定を終了しました。」等の音声アナウンスが出力される。制御部70は、顎台11から離れるように音声アナウンスを行う。例えば、「顎台から離れてください」等の音声を出力させる。制御部70は、検眼部2の位置、顎台11の位置等を初期化するためのアナウンスを行う。例えば、「初期化します」等の初期化を行う旨のアナウンスを行う。
ステップS167において、制御部70は、ステップS151と同様に被検者の有無を判定する。これによって、被検者の顎が顎台11から離れたことが確認される。制御部70は、被検者がいないと判定すると次のステップS168に進む。
ステップS168において、制御部70は、装置の初期化を行う。例えば、制御部70は、検眼部2の位置と、顎台11の高さを初期位置に戻す。検眼部2の初期位置は、例えば、被検眼を少しの移動で被検眼を測定できる位置に設定される。顎台11の初期位置は、例えば、平均的なアイレベルの位置に設定される。
なお、顔支持部9は、顎台11に顎が載っているか否かを検知する顎載せ検知部109を備えてもよい。例えば、顎載せ検知部109は、顎台11が被検者の顎で下方向に押し込まれたことを検知する。図11を用いて顎載せ検知部113の一例について説明する。図11は、本実施例の顔支持部9の内部構造を示す図である。顔支持部9は、例えば、額当て10、顎台11、支柱105、軸受け104、顎台駆動部12、作動ユニット100、顎載せ検知部109等を備える。
2 検眼部
4 駆動部
5 基台
6 筐体
9 顔支持部
11 顎台
70 制御部
71 CPU
72 ROM
73 RAM
90 顔撮影部
Claims (17)
- 被検眼を検査する眼科装置であって、
被検眼を検査するための検眼手段と、
左右の少なくとも一方の被検眼を含む顔画像を撮影するための顔撮影手段と、
駆動手段を有し、前記被検眼と前記検眼手段との相対的な位置関係を調整する調整手段と、
前記調整手段の駆動を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、被検眼の3次元座標のうち少なくとも1つの座標成分を仮定し、仮定した前記座標成分と、顔画像から検出した被検眼の2次元座標と、に基づいて、前記被検眼の仮の3次元座標を算出し、前記仮の3次元座標に基づいて、前記駆動手段を制御することを特徴とする眼科装置。 - 前記制御手段は、被検者の顔が顔支持手段に支持された状態において、前記被検眼のz座標を仮定することを特徴とする請求項1の眼科装置。
- 前記制御手段は、前記3次元座標のうち少なくとも1つの座標成分を異なる条件で複数回仮定することを特徴とする請求項1または2の眼科装置。
- 前記制御手段は、x座標を仮定した場合と、y座標を仮定した場合と、z座標を仮定した場合のそれぞれの場合において前記仮の3次元座標を算出することを特徴とする請求項1〜3のいずれかの眼科装置。
- 前記駆動手段は、前記検眼手段を駆動させることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの眼科装置。
- 前記駆動手段は、前記顔支持手段を駆動させることを特徴とする請求項1〜5のいずれかの眼科装置。
- 前記制御手段は、前記仮の3次元座標に基づいて、前記被検眼の位置が所定範囲内であるか否かを判定することを特徴とする請求項1〜6のいずれかの眼科装置。
- 前記制御手段は、前記仮の3次元座標が所定範囲外である場合、前記顔支持手段を駆動させることを特徴とする請求項7の眼科装置。
- 前記所定範囲は、前記検眼手段の可動範囲よりも狭い範囲であることを特徴とする請求項8の眼科装置。
- 前記被検眼と前記検眼手段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をさらに備え、
前記制御手段は、前記仮の3次元座標に基づいて、前記駆動手段を駆動させながら、前記アライメント検出手段によってアライメント状態の検出を行い、前記アライメント状態が検出された場合、前記アライメント状態に基づいて、前記駆動手段を駆動させることを特徴とする請求項1〜9のいずれかの眼科装置。 - 前記制御手段は、両眼の仮の3次元座標に基づいて、前記被検者の顔が傾いているか否かを判定することを特徴とする請求項1〜10のいずれかの眼科装置。
- 前記制御手段は、顎台を駆動させるための指示信号を受け付けると、前記仮の3次元位置に基づいて算出した方向に前記顎台を駆動させることを特徴とする請求項1〜11のいずれかの眼科装置。
- 前記制御手段は、顎台を駆動させるための指示信号を受け付けると、前記被検眼の仮の3次元位置が前記検眼手段の駆動範囲に入る位置まで、前記顎台を駆動させることを特徴とする請求項1〜11のいずれかの眼科装置。
- 前記制御手段は、前記指示信号を継続して受け付けている場合、前記顎台の駆動を継続させ、前記指示信号が中断された場合、前記顎台の駆動を停止させることを特徴とする請求項12または13の眼科装置。
- 被検者の顔が前記顔支持手段に支持されているか否かを検知する検知手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記検知手段によって被検者の顔が顔支持手段から離れたことを検知した場合、前記顔支持手段の駆動を許可することを特徴とする請求項8の眼科装置。 - 被検者の顔が前記顔支持手段に支持されているか否かを検知する検知手段をさらに備え、
前記制御手段は、
前記仮の3次元座標によって求めた前記顔支持手段の駆動量が所定値以上の場合は、前記検知手段によって被検者の顔が顔支持手段から離れたことを検知した後に前記顔支持手段を駆動させ、
前記駆動量が所定値未満の場合は、前記検知手段の検知結果に関わらず前記顔支持手段を駆動させることを特徴とする請求項8の眼科装置。 - 被検眼を検査する眼科装置において実行される眼科装置制御プログラムであって、前記眼科装置のプロセッサによって実行されることで、
左右の少なくとも一方の被検眼を含む顔画像を撮影する顔撮影ステップと、
前記被検眼の3次元座標のうち少なくとも1つの座標成分を仮定し、仮定した前記座標成分と、前記顔画像から検出した被検眼の2次元座標と、に基づいて、前記被検眼の仮の3次元座標を算出する算出ステップと、
前記仮の3次元座標に基づいて、前記被検眼を検査するための検眼手段と前記被検眼との相対的な位置関係を調整する調整ステップと、
を前記眼科装置に実行させることを特徴とする眼科装置制御プログラム。
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