JP4136691B2

JP4136691B2 - 眼科装置

Info

Publication number: JP4136691B2
Application number: JP2003029074A
Authority: JP
Inventors: 俊文正木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2023-02-06
Also published as: JP2004236847A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動的に被検眼と検眼部に対する位置合わせを行う眼科装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
被検眼の瞳孔に測定光束を投影し、その眼底からの反射光により検査を行う従来の眼屈折力測定装置における被検眼との位置合わせ方法としては、被検眼の角膜頂点に位置合わせを行っている。被検眼によっては瞳孔と角膜頂点は偏心している場合があり、偏心が大きい場合は測定に必要な光束が虹彩にけられてしまい、正しい測定値を得るのが困難となることがある。
【０００３】
また、正確な屈折力の測定は、本来の視軸である瞳孔中心で測定した方が精度が良く、特開平９−６６０２７号公報に示すような瞳孔中心に測定光軸を合わせ屈折力の測定を行う装置が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、被検眼の瞳孔が大きい場合には瞳孔の領域に瞼がかぶり易くなり、瞼が瞳孔領域にかぶった場合には、瞳孔の重心を求めることにより瞳孔の中心を求めるような簡単な演算では、正確な瞳孔の中心位置を求めることは困難となり、瞳孔中心とは異なる位置で測定を行ってしまう虞れがある。
【０００５】
また、瞼の瞳孔領域へのかぶり方により瞳孔中心の検出位置が一定にならず、測定ごとに測定する位置が変化し、測定値が安定しないという問題がある。更に、瞳孔領域に瞼がかぶった状態で正確に瞳孔中止を求めるには複雑な演算が必要となり、演算時間が長くなると共に測定時間が長くなり、被検者に余分な負担を掛けてしまうという問題もある。
【０００６】
本発明の目的は、上述の課題を解決し、正確かつ迅速に位置合わせを行って測定を行うことのできる眼科装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る眼科装置は、被検眼の瞳孔内に光束を投影し、その反射光を用いて測定又は検査を行う検眼部を備え自動アライメントを実行する眼科装置において、被検眼の角膜にアライメント用光束を投光するアライメント光投影手段と、該アライメント用光束の角膜反射光束を検出し角膜頂点位置を検出する検出手段と、被検眼の前眼部を撮影する撮像手段と、該撮像手段で撮影された前眼部像から瞳孔の重心を求め被検眼の瞳孔中心位置を算出する瞳孔位置演算手段と、前記撮像手段で撮影された前眼部像から被検眼の瞳孔径を算出する瞳孔径演算手段と、前記検出された角膜頂点位置に基づいて前記検眼部のＺ方向の位置ずれを検出し、該位置ずれが所定の範囲内になるように前記検眼部のＺ方向の位置合わせを行い、前記算出した被検眼の瞳孔径が所定の値よりも大きい場合は前記角膜頂点位置と前記検眼部のＸＹ方向の位置ずれを検出し、該位置ずれが所定の範囲内になるように前記検眼部のＸＹ方向の位置合わせを行い、前記瞳孔径が所定の値よりも小さい場合は前記算出した被検眼の瞳孔中心位置と前記検眼部のＸＹ方向の位置ずれを検出して、該位置ずれが所定の範囲内になるように前記検眼部のＸＹ方向の位置合わせを行う制御手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は眼屈折測定装置の外観図を示しており、基台１の上部に検眼部２が移動自在に載置され、基台１の操作面には、測定値や被検眼像等の表示や各種装置の設定を選択する液晶モニタやＣＲＴモニタ等から成る表示部３、その表示画面を操作したり、検眼部２を大まかに被検眼に位置合わせするためのトラックボール４、ローラ５、プリンタ印字スイッチや測定開始スイッチや選択設定スイッチ等が配置されたスイッチパネル６、測定結果を印字するプリンタ７が配置されている。被検者は基台１の操作面と反対側にある図示しない顔受部に顔を載置し、検眼部２の対物部の前に被検眼を置くことにより、測定が可能となる。
【０００９】
図２は検眼部２の内部の光学的構成図を示し、被検眼Ｅの視軸に位置合わせする検眼部２の光軸Ｏ上には、被検眼Ｅ側から、可視光を全反射し波長８８０ｎｍの光束を一部反射するダイクロイックミラー１１、対物レンズ１２、孔あきミラー１３、絞り１４、投影レンズ１５、投影絞り１６、８８０ｎｍの光束を出射する測定光源１７が順次に配列されている。そして、孔あきミラー１３の反射方向には、６分割絞り１８、６分割プリズム１９、受光レンズ２０、二次元撮像素子２１が順次に配置されている。６分割絞り１８と６分割プリズム１９は図３に示す形状とされ、実際には６分割絞り１８と６分割プリズム１９は密着されている。
【００１０】
一方、ダイクロイックミラー１１の反射方向には、固視標投影光学系と、前眼部観察とアライメント検出が共用される受光光学系とが配置されている。受光光学系として、レンズ２２、ダイクロイックミラー２３、アライメントプリズム絞り２４、結像レンズ２５、二次元撮像素子２６が順次に配列されている。アライメントプリズム絞り２４は図４に示すような形状とされ、円板状の絞り板に３つの開口部が一列に設けられており、両側の開口部のダイクロイックミラー２３側に、波長８８０ｎｍ付近のみの光束を透過するアライメントプリズム２４ａ、２７ｂが接着されている。
【００１１】
固視投影光学系として、ダイクロイックミラー２３の透過側には、全反射ミラー２７、固視誘導レンズ２８、固視チャート２９、固視投影光源３０が順次に配列されている。そして、被検眼Ｅの前方の光軸Ｏの両側には、外眼照明光源３１ａ、３１ｂが設けられている。
【００１２】
図５は眼屈折測定装置のブロック回路構成図を示しており、制御・演算等を行うＣＰＵ４１には、トラックボール４、ローラ５、スイッチパネル６、プリンタ７が接続されている。また、ＣＰＵ４１には検眼部２を駆動するための上下駆動モータ４２、前後駆動モータ４３、左右駆動モータ４４が、それぞれモータドライバ４５、４６、４７を介して接続されている。更に、ＣＰＵ４１には固視標光源３０、外眼照明光源３１、測定光源１７がＤ／Ａコンバータ４８を介して接続され、固視誘導レンズ２８を駆動するための固視誘導レンズ用モータ４９がモータドライバ５０を介して接続されている。
【００１３】
二次元撮像素子２１、２６の出力はビデオスイッチ５１に接続され、ビデオスイッチ５１の出力は二岐され、一方はＣＰＵ４１に、他方はＡ／Ｄコンバータ５２、画像メモリ５３を介してＣＰＵ４１に接続されている。また、二次元撮像素子２１の出力は、ＣＰＵ４１からキャラクタ発生装置５４を介した信号と合成され、表示部３に接続されている。
【００１４】
このように構成された眼屈折測定装置において、先ず操作者は被検者の顔を顔受台に載せた後に、被検眼Ｅに対して検眼部２を光軸Ｏを合わせるために、トラックボール４とローラ５を操作する。トラックボール４の操作は、検眼部２を被検眼Ｅに対し左右及び前後方向に移動させ、ローラ５は検眼部２を上下方向に移動させて位置合わせできる。
【００１５】
この操作において、装置側ではトラックボール４及びローラ５に内蔵されているそれぞれのパルスカウンタやロータリエンコーダからの出力信号をＣＰＵ４１で受けて、操作量及び速度が検知することができる。更に、その操作量及び速度より各モータドライバ４５、４６、４７を介して、上下駆動モータ４２、前後駆動モータ４３、左右駆動モータ４４を駆動する。
【００１６】
固視誘導時に、点灯された固視投影光源３０の投影光束は、固視チャート２９を裏側から照明し、固視誘導レンズ２８、レンズ２２を介して被検眼Ｅの眼底Ｅｒに投影される。固視誘導レンズ２８は被検眼Ｅの視度の変化に対応できるように、固視誘導レンズ用モータ４９の回転により光軸方向に移動される。
【００１７】
アライメント検出のための光源は測定光源１７と共用されており、測定光源１７からの光束は被検眼Ｅの角膜Ｅｃで反射され、その角膜反射光束はダイクロイックミラー１１で反射され、レンズ２２を通り、ダイクロイックミラー２３で反射され、アライメント光学系に導かれる。アライメント光学系では、アライメントプリズム絞り２４のアライメントプリズム２４ａを透過した光束は下方向に屈折され、アライメントプリズム２４ｂを透過した光束は上方向に屈折する。また、中心の開口部を通る光束はそのまま透過し、結像レンズ２５を介して二次元撮像素子２６上に３つの輝点を結像する。
【００１８】
また、被検眼Ｅの前眼部像と波長８８０ｎｍの外眼照明光源３１ａ、３１ｂによる角膜反射像も、ダイクロイックミラー１１で反射され、レンズ２２を通り、更にダイクロイックミラー２３で反射されアライメント光学系に導かれ、アライメントプリズム絞り２４の中心の開口部のみを通過し、結像レンズ２５を介して二次元撮像素子２６に結像される。
【００１９】
二次元撮像素子２６で撮影された前眼部像の映像信号は、ビデオスイッチ５１を介しＡ／Ｄコンバータ５２によりデジタルデータに変換され、画像メモリ５３に格納される。ＣＰＵ４１は画像メモリ５３に格納された画像を基に、アライメント輝点の抽出や瞳孔抽出等の画像処理を行う。また、二次元撮像素子２６で撮影された前眼部像の映像信号は、キャラクタ発生装置５４からの信号と合成され、表示部３上に前眼部像や測定値等を表示する。また、必要に応じて測定値等をプリンタ７に印字する。
【００２０】
図６は表示部３の画面の説明図を示し、二次元撮像素子２６による被検眼Ｅの前眼部像を示している。被検眼Ｅの前眼部像及び外眼照明光源３１ａ、３１ｂの角膜反射像は、アライメントプリズム絞り２４の中心の開口部を透過した光束によって瞳孔像の左右に結像される。また、測定光源１７による角膜反射像も縦一列の３つの輝点として結像する。つまり、アライメントプリズム絞り２４のアライメントプリズム２４ａを透過した光束は上側の輝点、アライメントプリズム２４ｂを透過した光束は下側の輝点、中心の開口部を透過した光束は中心の輝点となる。
【００２１】
図６（ａ）は被検眼Ｅの作動距離が適正に位置合わせされた状態を示し、図６（ｂ）は被検眼Ｅと検眼部２との作動距離が適正位置よりも遠い状態の前眼部像を示しており、図６（ｃ）は被検眼Ｅと検眼部２との作動距離が適正位置よりも近い状態の前眼部像を示している。アライメントの作動距離方向のアライメントずれは、上下の輝点のＸ座標のずれにより算出し、また上下左右方向のアライメントずれは中心の輝点の位置により算出する。
【００２２】
操作者は上述の操作により検眼部２を移動させ、表示部３を介して被検眼Ｅの角膜Ｅｃ上でアライメント光の角膜反射光による３つの輝点が見えるように、或る程度の位置合わせを行い、３つの輝点が表示部３上に確認されると、スイッチパネル６に配置された測定開始スイッチを押すことにより、自動アライメントを開始する。
【００２３】
図７は自動アライメントについてのフローチャート図を示しており、先ずステップＳ１では、二次元撮像素子２６で撮影された被検眼Ｅの前眼部像の映像信号を、Ａ／Ｄコンバータ５２を介してデジタルデータに変換し、画像メモリ５３に取り込み、ＣＰＵ４１により画像メモリ５３内の前眼部像から測定光源１７による角膜反射像の３点の輝点を抽出し、各輝点の座標を検出する。
【００２４】
図８は画像メモリ５３上に取り込まれた被検眼Ｅの前眼部像を示し、ステップＳ２では、ステップＳ１において検出された角膜反射像の３つの輝点の内の中心の輝点Ｂ１のＹ座標上の水平方向のラインＬｙにおいて、瞳孔Ｐと虹彩のエッジＥ１、Ｅ２を検出し、エッジＥ１、Ｅ２間の距離ΔＸを算出し、この距離ΔＸから被検眼Ｅの瞳孔Ｐの瞳孔径を求める。
【００２５】
次にステップＳ３に移行し、ステップＳ２において算出した瞳孔Ｐの瞳孔径の大きさを判断し、瞳孔径が例えば４ｍｍ以下の場合にはステップＳ４に移行し、４ｍｍ以上の場合にはステップＳ６に移行する。
【００２６】
ステップＳ４では画像メモリ５３に取り込まれた被検眼Ｅの前眼部像から瞳孔Ｐの重心位置を計算し瞳孔Ｐの中心を求める。続いて、ステップＳ５において瞳孔中心と装置の測定光軸との左右上下のＸＹ方向のアライメントのずれ量を算出し、ステップＳ７に移行する。
【００２７】
なお、ステップＳ３において、瞳孔径が４ｍｍよりも大きいと判定された場合は、ステップＳ６において、ステップＳ１で検出した角膜反射像の３つの内の中心の輝点Ｂ１の座標から装置の測定光軸とのＸＹ方向のアライメントのずれ量を算出し、ステップＳ７に移行する。ステップＳ７ではステップＳ１で検出した角膜反射像の上下の輝点Ｂ２及びＢ３のＸ座標のずれにより作動距離であるＺ方向のアライメントのずれ量を求める。
【００２８】
ステップＳ８では、ＸＹＺの各方向のずれ量が所定の範囲にあるか否かを判定し、ずれ量が所定の範囲よりも大きければステップＳ９に移行し、ずれ量に応じて上下駆動モータ４２、前後駆動モータ４３、左右駆動モータ４４を駆動してアライメントのずれを小さくし、ステップＳ１に戻る。
【００２９】
以上説明した工程をステップＳ８において、ずれ量が所定範囲内であると判定されるまで繰り返し、自動アライメント動作完了後に、測定動作を行い測定値を算出する。
【００３０】
なお、ステップＳ３において瞳孔径によってＸＹ方向のアライメント検出方法を切換える理由を説明する。図９（ａ）は被検眼Ｅの瞳孔径が小さく、瞼が下がっている状態の前眼部像を示しており、図９（ｂ）は被検眼Ｅの瞳孔径が大きく、瞼が下がっている状態の前眼部像を示している。図９（ａ）に示すように瞳孔径が小さい場合は、瞼が少し下がったとしても瞼が瞳孔領域に被らないため、瞳孔の本来の中心Ｐｇと算出した瞳孔Ｐの中心Ｐｇ’はほぼ一致する。
【００３１】
しかしながら、図９（ｂ）に示すように、瞳孔径が大きい場合は瞼が少し下がっただけでも瞳孔領域に瞼がかぶってしまう。このような状態で瞳孔Ｐの重心を求めると、算出される瞳孔中心はＰｇ’と本来の瞳孔中心Ｐｇとはずれを生じてしまう。
【００３２】
また、このずれは瞼が瞳孔領域にかぶる量により変化してしまうためで安定した位置で測定ができない。従って、同じ被検眼Ｅを測定しても、瞳孔Ｐが大きい場合には測定位置が測定ごとにばらついてしまい、安定した測定値を得ることが困難になる虞れがある。
【００３３】
アライメントが終了した後の測定においては、測定光源１７から発した光束は、投影絞り１６で絞られ、投影レンズ１５で対物レンズ１２の手前で一次結像し、対物レンズ１２、ダイクロイックミラー１１を介して被検眼Ｅの瞳中心に入射し、眼底Ｅｒで結像する。眼底Ｅｒでの反射光は瞳孔周辺を通って、再び対物レンズ１２に入射し、太い光束となって孔あきミラー１３で全反射する。孔あきミラー１３において反射された光束は、６分割絞り１８で６分割されると共に、６分割プリズム１９で二次元撮像素子２１の受光面領域の適正範囲に受光されるように屈折され、６点のスポット像が二次元撮像素子２１上に投影される。
【００３４】
二次元撮像素子２１で撮影された眼底像の映像信号は、ビデオスイッチ５１を介しＡ／Ｄコンバータ５２によりデジタルデータに変換され、画像メモリ５３に格納される。ＣＰＵ４１は画像メモリ５３に格納された画像のスポット像の位置を基に、眼屈折力の演算を行う。
【００３５】
本来、屈折力は瞳孔中心で測定するものであるが、瞳孔が大きい場合では角膜頂点と瞳孔が偏心している場合でも、角膜頂点にアライメントを合わせて測定を行っても、測定光束が虹彩にけられることは少ない。また、角膜中心での測定値と瞳孔中心での測定値の誤差が生ずる虞れがあるが、瞼が瞳孔領域にかぶることにより、瞳孔上での測定位置が変化し測定値が安定しない問題を解決することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る眼科装置は、被検眼の瞳孔が大きい場合に瞳孔の領域に瞼がかぶってもアライメントを安定して行うことができ、迅速に測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】眼屈折測定装置の外観図である。
【図２】検眼部の光学的構成図である。
【図３】６分割絞りと６分割プリズムの斜視図である。
【図４】アライメントプリズム絞りの斜視図である。
【図５】ブロック回路構成図である。
【図６】アライメント状態に対応した前眼部像の説明図である。
【図７】自動アライメントのフローチャート図である。
【図８】瞳孔径を求める説明図である。
【図９】瞼が下がった状態の前眼部像の説明図である。
【符号の説明】
１基台
２検眼部
３表示部
７プリンタ
１７測定光源
２１、２６二次元撮像素子
２４アライメントプリズム絞り
３０固視撮影光源
３１外眼照明光源
４１ＣＰＵ
５３画像メモリ

Claims

被検眼の瞳孔内に光束を投影し、その反射光を用いて測定又は検査を行う検眼部を備え自動アライメントを実行する眼科装置において、
被検眼の角膜にアライメント用光束を投光するアライメント光投影手段と、
該アライメント用光束の角膜反射光束を検出し角膜頂点位置を検出する検出手段と、
被検眼の前眼部を撮影する撮像手段と、
該撮像手段で撮影された前眼部像から瞳孔の重心を求め被検眼の瞳孔中心位置を算出する瞳孔位置演算手段と、
前記撮像手段で撮影された前眼部像から被検眼の瞳孔径を算出する瞳孔径演算手段と、
前記検出された角膜頂点位置に基づいて前記検眼部のＺ方向の位置ずれを検出し、該位置ずれが所定の範囲内になるように前記検眼部のＺ方向の位置合わせを行い、前記算出した被検眼の瞳孔径が所定の値よりも大きい場合は前記角膜頂点位置と前記検眼部のＸＹ方向の位置ずれを検出し、該位置ずれが所定の範囲内になるように前記検眼部のＸＹ方向の位置合わせを行い、前記瞳孔径が所定の値よりも小さい場合は前記算出した被検眼の瞳孔中心位置と前記検眼部のＸＹ方向の位置ずれを検出して、該位置ずれが所定の範囲内になるように前記検眼部のＸＹ方向の位置合わせを行う制御手段とを有することを特徴とする眼科装置。