JP3676055B2

JP3676055B2 - 眼科装置

Info

Publication number: JP3676055B2
Application number: JP31615197A
Authority: JP
Inventors: 吉田　　誠
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2017-10-31
Also published as: JPH11128172A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検眼に対して装置を所定の位置関係に位置合わせする眼科装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
眼科装置は、対象眼と装置とを所定の位置関係にアライメント調整する必要がある。従来のアライメント機構は、いわゆるジョイスティック機構というメカニカルな機構により粗動と微動を実現していた。
【０００３】
メカニカルな機構を電気的な動作に置き換えるとともに、従来の粗動と微動の操作性を維持しようとする技術を、本出願人と同一人により特開平６−１４８８２号において提案されている。
【０００４】
また、被検眼に投影したアライメント指標を検出し、その検出結果に基づいて測定部の移動を駆動制御して被検眼に対して測定部が自動的にアライメントされるようにしたものも知られている。この種の装置としては、眼屈折力計、非接触式眼圧計やエキシマレーザを使用するレーザ治療装置がよく知られている。このレーザ治療装置はエキシマレーザ（１９３ｎｍのＡｒＦレーザ）を使用して角膜の表面をアブレーションし、その曲率を変化させることによって眼球の屈折異常を矯正しようとするものである。このような装置は術者、患者の両者の負担を減らすため、なるべく早く正確にアライメントを行う必要があった。この装置は、特開平６−１４８８２号の技術を応用して、装置本体から患者眼を照明して、その反射光を検知し、検知結果に基づいてアライメントのズレ量を検知し、そのズレ量に応じてアライメントの移動速度を変化させていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アライメントのある所定時間における移動距離（移動速度）が一定であったり又はアライメントのズレ量に応じて移動距離（移動速度）を変化させたとしても、被検眼の固視が不安定で測定部の移動に対して近付く方向にあるときには相対的な移動距離（移動速度）は長く（速く）なり、微妙なアライメントが行いにくいという問題があった。逆に、遠ざかるときには相対的な移動距離（移動速度）は短く（遅く）なり、アライメントに時間がかかるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、被検眼の固視状態が不安定であっても、アライメント時間の短縮と精度の高いアライメント調整を実現できる眼科装置を提供することを技術課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下のような構成を備えることを特徴とする。
【０００８】
（１）測定部を被検眼に対して所定の位置関係に位置合せする眼科装置において、被検眼に対する前記測定部を移動する駆動手段と、被検眼に対する前記測定部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、該検出結果に基づいて被検眼に対する前記測定部の相対移動距離を検知する相対移動距離検知手段と、該相対移動距離検知手段によって検知された相対移動距離とアライメント完了の許容範囲より小さな距離にて設定された基準移動距離とを比較し該比較結果に基づいて前記測定部の移動速度を変更するとともに，前記測定部がアライメント完了の許容範囲に入ると前記測定部の移動を停止させる測定部駆動制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
（２）（１）の眼科装置において、さらに前記アライメント検出手段により検出される前記測定部の被検眼に対する偏位量に応じて前記測定部の基準となる移動距離を可変設定する基準移動距離設定手段を有し、前記測定部駆動制御手段は前記基準移動距離設定手段により設定される基準移動距離と前記相対移動距離検知手段により検知される相対移動距離とを比較し、該比較結果に基づいて前記測定部の移動速度を変更することを特徴とする。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を非接触式眼圧計を実施例の装置として挙げ、図面に基づいて説明する。
【００１４】
［全体構成］
図１に実施例である非接触式眼圧計の外観概略図を示す。１は基台であり、基台１には被検眼を固定するための顎台２が固設されている。３は本体部、４は後述する光学系を収納した測定部であり、５は本体部３と測定部４を移動するためのジョイスティックである。ジョイスティック５の操作により本体部３は基台１の水平面上を検者に対して前後方向（Ｚ方向）及び左右方向（Ｘ方向）に摺動し、測定部４は本体部３に対して上下方向（Ｙ方向）に移動する。
【００１５】
基台１に対する本体部３の移動は、ジョイスティック５の軸の下方に形成された球面部および下端部と、下端部が揺動する摺動板と、摺動板と接し基台１に貼り付けされた摩擦板と、本体部３と一体のハウジング３ａ内部の球軸受けの構成により水平方向の微動が実現される。また、本体部３に対する測定部４の上下動は、ジョイスティック５の外周上部の回転ノブ５ａと、回転ノブ５ａと共に回転するスリット板と、スリット板を挟み軸に設けられた光源および受光素子とにより、受光素子の信号から回転ノブ５ａの回転方向および回転量を検出し、その検出結果に基づいて測定部４を上下動させるＹ軸モータを駆動制御することによって行われる。このジョイスティック機構の詳細については、本出願人による特開平６−７２９２号（発明の名称眼科装置のジョイスティック機構）に記載されているので、これを参照されたい。
【００１６】
また、測定部４は本体部３に対して左右方向（Ｘ方向）及び前後方向（Ｚ方向）にも移動する。これらの移動はジョイスティック５によらず、後述する制御回路によって駆動制御されるＸ軸モ−タ及びＺ軸モ−タにより行われる。
【００１７】
６は圧縮気体を被検眼に向けて噴出するためのノズルが配置されたノズル部である。また、本体部３のジョイスティック５側（検者側）には、観察用のＴＶモニタが備えられている。
【００１８】
［光学系］
図２は装置のアライメント光学系の要部構成図であり、上から見たときの図である。なお、非接触式眼圧計は被検眼角膜に圧縮した気体を吹き付けて所定の形状に変形させ、直接あるいは間接的に検出されたその時の気体圧に基づいて、被検眼の眼圧を測定するものであるが、この測定機構自体の説明は本発明とは関係が薄いことから省略する。詳細については本出願人による特開平４−２９７２２６号（発明の名称非接触式眼圧計）を参照されたい。
【００１９】
１０は観察光学系であり、Ｌ１はその光軸を示す。観察光学系１０は正面指標投影光学系３０（後述する）による指標を検出する指標検出光学系を兼ねる。観察光学系１０の光路上には角膜変形用の気体を噴出するノズル９がガラス板８ａ，８ｂに保持されて配置され、その軸と光軸Ｌ１は一致している。光軸Ｌ１上には、ビームスプリッタ１１、対物レンズ１２、ビームスプリッタ１４、フィルタ１５、ＣＣＤカメラ１６が配置されている。フィルタ１５は、正面指標投影光学系３０とレチクル投影光学系２０（後述する）の光束（波長９５０ｎｍ）を透過し、可視光及び距離指標投影光学系５０（後述する）の光束（波長８００ｎｍ）に対して不透過の特性を持っており、ＣＣＤカメラ１６に不必要なノイズ光が混入することを防止する。ＣＣＤカメラ１６に撮像される前眼部像及び指標像はＴＶモニタ１７に映出され、検者はこれを観察する。
【００２０】
２０はレチクル投影光学系を示す。２１は波長９５０ｎｍの赤外光を出射するレチクル投影用光源、２２は円環状のマークが形成されたレチクル板、２３は投影レンズである。レチクル投影用光源２１に照明されたレチクル板２２上のレチクルは、投影レンズ２３、ビームスプリッタ１４、フィルタ１５を介してＣＣＤカメラ１６に受像される。なお、レチクル投影用光源２１から出射される光束には、ＣＣＤカメラ１６による指標像の検出を容易にするため、所定の周波数で出力に変調がかけられ、これにより光源３１から出射される光束とが区別される。また、レチクル像はＴＶモニタ上で観察できればよいので、光量を落として指標像との輝度の差から区別するようにしてもよいし、パタ−ンジェネレ−タにより電気的に生成させてもよい。
【００２１】
固視光学系２５は、可視光を発する光源２６、固視標板２７、投影レンズ２８を持つ。光源２６の点灯により固視標板２７を出射した光束は、投影レンズ２８、ビームスプリッタ１４、対物レンズ１２、ビームスプリッタ１１を介し、ノズル９を通り被検眼に入射する。
【００２２】
３０は正面指標投影光学系を示す。３１は指標投影用光源、３２は投影レンズである。光源３１は波長９５０ｎｍの赤外光を出射する。光源３１を出射した赤外光束は投影レンズ３２によって平行光束とされた後、ビームスプリッタ１１によって反射され、光軸Ｌ１に沿ってノズル９内等を通過して被検眼角膜Ｅｃに照射される。角膜Ｅｃで鏡面反射する光束は光源３１の虚像である指標ｉ１を形成する。指標ｉ１の光束は、ＣＣＤカメラ１６の撮像素子上に指標ｉ１の像を形成する。
【００２３】
５０は距離指標投影光学系であり、Ｌ２はその光軸を示す。光軸Ｌ２は光軸Ｌ１に対して傾斜して設けられ、ノズル９から所定の作動距離離れた位置で両光軸は交差する。５１は光源３１と異なる波長８００ｎｍの光を出射する距離指標投影用の光源であり、５２は投影レンズである。光源５１を出射した光は投影レンズ５２によって平行光束とされ、光軸Ｌ２に沿って角膜Ｅｃに照射される。角膜Ｅｃで鏡面反射した光束は光源５１の虚像である指標ｉ２を形成する。
【００２４】
６０は距離指標検出光学系であり、Ｌ３はその光軸を示す。光軸Ｌ３と光軸Ｌ２は光軸Ｌ１に対して対称な軸であり、光軸Ｌ３と光軸Ｌ２の両光軸は光軸Ｌ１上で交差する。光軸Ｌ３上には受光レンズ６１、フィルタ６２、一次元検出素子６３が配置されている。フィルタ６２は、光源５１から出射される波長８００ｎｍの光束を透過し、光源３１から出射される９５０ｎｍの光束に対して不透過の特性を持ち、一次元検出素子６３にノイズ光が入射することを防止する。指標ｉ２を形成する光源５１の角膜反射光束は、受光レンズ６１、フィルタ６２を介し一次元検出素子６３に入射する。被検眼が観察光軸Ｌ１の軸方向（前後方向）に移動すると、指標ｉ２の像も一次元検出素子６３の検出方向に移動するため、一次元検出素子６３上における指標ｉ２の像の偏位から被検眼の位置が検出される。
【００２５】
［制御系］
図３に装置の制御系の要部構成図を示す。７０は制御回路、７１は画像処理回路、７２は距離指標の検出回路である。７４，７５，７６は本体部３に対して測定部４を駆動させるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸モータ、７７，７８，７９は各モータの駆動装置である。８０は測定系、８１は文字情報や図形等を生成する表示回路、８２は合成回路である。８３はアライメントモ−ド切換スイッチであり、アライメントを指標検出に基づいて装置が行うオ−トアライメントにするか、検者によるジョイスティック５のみの操作で行うかを選択する。８４は測定開始の信号を入力する測定スイッチである。
【００２６】
画像処理回路７１はＣＣＤカメラ１６からの撮影像に対して単位時間ごとに画像処理を施し、その処理結果を制御回路７０に入力する。制御回路７０はその入力信号により指標像の位置情報や瞳孔位置情報を得る。また、制御回路７０は距離視標検出回路７２を介して入力される一次元検出素子６３からの信号により、被検眼Ｅに対する前後方向（Ｚ方向）の偏位情報を得る。制御回路７０が得た偏位情報は表示回路８１に送られ、表示回路８１はその情報に基づき距離マ−クの図形信号とＴＶモニタ１７上における位置信号を発生させる。表示回路８１からの出力信号は合成回路８２によりＣＣＤカメラ１６からの映像信号と合成され、ＴＶモニタ１７上に出力される。
【００２７】
図４はＸＹ方向が適正な状態にアライメントされたときのＴＶモニタ１７上に表示される画面例を示した図である。４０は前眼部像、４１はレチクル像を示し、ｉ10は正面指標投影光学系３０により被検眼の略角膜中心に形成される指標像である。４２は距離マ−クを示し、距離マ−ク４２は被検眼の角膜とノズル部６との距離に対応してレチクル像４１の上下をリアルタイムに移動し、角膜が適正作動距離にあるとレチクル像４１に重なる。
【００２８】
以上のような構成を備える装置において、以下にその動作を説明する。ここでは自動アライメントを選択したときの動作を説明する。
【００２９】
検者は顎台２を使って被検者を固定させ、固視標を固視させる。測定の準備ができたら、検者はＴＶモニタ１７を観察しながらジョイスティック５等を操作し、レチクル像４１を前眼部像の虹彩または瞳孔の中心付近に合わせるようにＸＹ方向をアライメントを行い、また、前眼部像のピントが合うようにＺ方向をアライメントする。
【００３０】
指標像ｉ10がＴＶモニタ１７上に表れるようになると、Ｘ軸モータ７４，Ｙ軸モータ７５が駆動制御され、ＸＹ方向の自動アライメントが行われる。また、指標ｉ２の光束が一次元検出素子６３により検出されるようになると、Ｚ軸モータ７６が駆動制御されてＺ方向の自動アライメントが行われるとともに、ＴＶモニタ１７上に距離マ−ク４２が表示されるようになる。
【００３１】
その後の自動アライメントの動作は図５のフローチャートに基づいて説明する。制御回路７０は画像処理回路７１により単位時間ごとに画像処理される信号により、アライメントの基準位置に対する指標像ｉ10のＸＹ座標の偏位情報を得、その結果に基づいてＸ軸モータ７４，Ｙ軸モータ７５を駆動制御し、測定部４を移動する。以下では説明を簡単にするために、Ｘ方向の移動について説明する。
【００３２】
制御回路７０は画像処理回路７１により画像処理される信号（ｎ回目の単位時間後の検出信号）に基づき、アライメント完了（移動停止）の許容範囲に指標像ｉ10が入ったかを判定する（ステップ1-1 ）。アライメント完了でないときは、アライメントの基準位置に向かうように測定部４を移動する。このときの移動速度は以下のようにして決定する。
【００３３】
ｎ回目の検出信号から得られるアライメント基準位置までの残距離をｄ_ｎ、１回前である（ｎ−１）回目の検出信号から得られたアライメント基準位置までの残距離をｄ_ｎ−１とすると、１単位時間の間に移動した相対移動距離ｄ_ｍは、
ｄ_ｍ＝ｄ_ｎ−１−ｄ_ｎ
で求められる（ステップ1-2 ）。
【００３４】
次に、この相対移動距離ｄ_ｍと予め定められた基準移動距離ｄ_ｂとを比較し、
Δｄ_dif＝ｄ_ｂ−ｄ_ｍ
により、基準移動距離ｄ_ｂに対する移動の変化量Δｄ_difを得る（ステップ1-3 ）。ここで、基準移動距離ｄ_ｂは、被検眼の固視が安定して移動がないと仮定した場合に、測定部４を一定速度で移動するものとしたときの、単位時間あたりの移動距離（指標像の偏位量に拘らず一定の距離）である。なお、この基準移動距離ｄ_ｂは、アライメント完了の許容範囲より小さく設定しておく。これにより、単位時間あたりに基準移動距離ｄ_ｂで移動するときは、アライメント完了の許容範囲を通り過ぎることなく、アライメント完了を得ることができる。
【００３５】
続いて、上記で得られたΔｄ_difを、モータを駆動させるために加える電圧の印加時間に関連させ、移動速度を変えるためのモータに加える印加時間Ｔ_ｎを、
Ｔ_ｎ＝Ｔ_ｎ−１＋α×Δｄ_dif
により求める（ステップ1-4 ）。ここで、Ｔ_ｎ−１は（ｎ−１）回目の単位時間後にモータに加えた印加時間であり、αは単位時間あたりの移動距離とモータと電圧の印加時間との関係により決定される比例定数である。そして、ステップ1-4 求められた印加時間Ｔ_ｎの間モータへの電圧印加を行うことにより、測定部４を移動する（ステップ1-5 ）。
【００３６】
以上のステップで決定される測定部の速度の変化の様子を、自動アライメントが開始してから、（イ）被検眼が動かなかった場合、（ロ）被検眼が測定部に近付く方向に動いた場合、（ハ）被検眼が測定部から遠ざかる方向に動いた場合、のそれぞれについて説明する。
【００３７】
（イ）被検眼が動かなかった場合
前述のステップ1-2 における、ｄ_n−１−ｄ_n＝ｄ_mは、基準移動距離ｄ_bと同じ距離となるため、Δｄ_dif ＝ｄ_b−ｄ_m＝０となる。したがって、Ｔ_n＝Ｔ_n-1となるので、モータへの電圧印加の時間には変化がなく、この間は定速（単位時間当たりｄ_bで）移動することになる。
【００３８】
（ロ）被検眼が測定部に近付く方向に動いた場合
ｄ_ｎ−１−ｄ_ｎ＝ｄ_ｍは、基準移動距離ｄ_ｂに比べて大きくなるため、ずれ量Δｄ_dif＝ｄ_ｂ−ｄ_ｍ＜０となる。したがって、モータに加える印加時間Ｔ_ｎはＴ_ｎ−１より短くなり、測定部の移動速度が減速される。
【００３９】
（ハ）被検眼が測定部から遠ざかる方向に動いた場合
ｄ_ｎ−１−ｄ_ｎ＝ｄ_ｍは、基準移動距離ｄ_ｂに比べて小さくなるため、ずれ量Δｄ_dif＝ｄ_ｂ−ｄ_ｍ＞０となる。したがって、モータに加える印加時間Ｔ_ｎはＴ_ｎ−１より長くなり、測定部の移動速度が加速される。
【００４０】
以上のように、被検眼の固視が安定せずに被検眼自体に移動がある場合には、被検眼と測定部の相対的な移動距離（移動速度）が基準移動距離（基準速度）より長すぎる（速い）ときには減速するので、アライメント完了を得られやすくなる。逆に被検眼と測定部の相対的な移動距離（移動速度）が基準移動距離（基準速度）より短い（遅い）ときには加速するので、よりアライメント完了にかかる時間を短くすることができる。
【００４１】
以上はＸ方向の移動を例にとって説明したが、Ｙ方向及びＺ方向の移動も同様に行う。制御回路７０はＸＹＺ方向のアライメント状態がそれぞれアライメント完了の許容範囲に入ると、各モータ７４、７５、７６の駆動を停止し、測定開始信号を自動的に発して測定系８０による測定を実行する。
【００４２】
以上説明した実施例では、自動アライメントを開始してから被検眼に移動がない場合には、測定部４は単位時間あたり基準移動距離ｄ_ｂの一定速度で移動させるものとしたが、この基準移動距離ｄ_ｂが指標像のずれ量に応じて変化するようにしても良い。この場合の自動アライメント動作を図６のフローチャートに基づいて説明する（前述と同様にＸ方向の移動について考える）。
【００４３】
前述と同様に１単位時間の間に移動した相対移動距離ｄ_ｍは、ｄ_ｍ＝ｄ_ｎ−１−ｄ_ｎで求められる（ステップ2-2 ）。
【００４４】
次に、このｄ_ｍと比較する基準移動距離ｄ_ｂ´は、距離ｄ_ｎの大きさ（すなわち指標像ｉ10とアライメント基準位置とのずれ量）に応じて変化させる（ステップ2-3 ）。このｄ_ｂ´はｄ_ｎが大きいほど大きくし、ｄ_ｎが小さいほど小さくなるように設定する。つまり、被検眼に移動がないと仮定した場合、指標像ｉ10とアライメント基準位置とのずれ量が大きいほど速い移動速度で測定部４が移動し、ずれ量が小さくなるほど遅い速度で測定部４が移動する。
【００４５】
ステップ2-3 で基準移動距離ｄ_b´が決定したら、
Δｄ_dif ＝ｄ_b ´−ｄ_m
により、基準移動距離ｄ_b´に対する移動の変化量Δｄ_dif を得て（ステップ2-4 ）、図５のときと同様に、
Ｔ_n＝Ｔ_n-1＋α×Δｄ_dif
により求めた後（ステップ2-5 ）、印加時間Ｔ_nの間モータへの電圧印加を行うことにより測定部４を移動する（ステップ2-6 ）。
【００４６】
以上のように、被検眼の固視が安定せずに被検眼自体に移動がある場合には、被検眼と測定部４の相対的な移動速度がずれ量に応じた基準速度より速すぎるときには減速し、遅すぎるときには加速するように移動制御される。すなわち、被検眼と測定部４の相対的な移動速度の大きさに基づいて、さらに測定部４の移動速度を変化させるので、アライメント完了の時間をより短くできるとともに、アライメント完了の精度も向上できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被検眼との相対速度に基づいて速度制御をするため、被検眼に移動がある場合でも、アライメント時間の短縮と精度の高いアライメント調整を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例である非接触式眼圧計の外観概略図である。
【図２】実施例である非接触式眼圧計のアライメント光学系の要部構成図である。
【図３】実施例である非接触式眼圧計の制御系の要部構成図である。
【図４】被検眼が適正な状態にアライメントされたときのＴＶモニタ上に表示される画面例を示した図である。
【図５】オートアライメントにおけるアライメント速度変化のフローチャートを示す図である。
【図６】基準移動距離が視標像のずれ量に応じて変化したときのオートアライメントにおけるアライメント速度変化のフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
１基台
２顎台
３本体部
４測定部
７０制御回路
８０測定系
８１表示回路
８２合成回路

Claims

測定部を被検眼に対して所定の位置関係に位置合せする眼科装置において、被検眼に対する前記測定部を移動する駆動手段と、被検眼に対する前記測定部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、該検出結果に基づいて被検眼に対する前記測定部の相対移動距離を検知する相対移動距離検知手段と、該相対移動距離検知手段によって検知された相対移動距離とアライメント完了の許容範囲より小さな距離にて設定された基準移動距離とを比較し該比較結果に基づいて前記測定部の移動速度を変更するとともに，前記測定部がアライメント完了の許容範囲に入ると前記測定部の移動を停止させる測定部駆動制御手段と、を備えることを特徴とする眼科装置。
請求項１の眼科装置において、さらに前記アライメント検出手段により検出される前記測定部の被検眼に対する偏位量に応じて前記測定部の基準となる移動距離を可変設定する基準移動距離設定手段を有し、前記測定部駆動制御手段は前記基準移動距離設定手段により設定される基準移動距離と前記相対移動距離検知手段により検知される相対移動距離とを比較し、該比較結果に基づいて前記測定部の移動速度を変更することを特徴とする眼科装置。