JP4184368B2

JP4184368B2 - 眼科装置

Info

Publication number: JP4184368B2
Application number: JP2005263122A
Authority: JP
Inventors: 峰基早藤; 博飯島
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2017-06-30
Also published as: JP2005349237A

Description

本発明は、非接触式の眼圧測定装置（眼圧計）等の眼科装置の装置本体（装置光学系）と被検眼との間の位置関係を検出し、その検出結果を基にして装置本体を移動させることにより装置本体を被検眼の所定位置に自動的にアライメント可能な自動アライメント機能を有する眼科装置に関する。

従来から、いわゆる自動アライメント機能を有する眼科装置、すなわち、被検眼に投影されたアライメント指標光の角膜反射光を受光光学系により光センサに導き、この光センサの出力を基にして被検眼に対して測定部を自動的にアライメント調整する眼科装置が知られている。

かかる眼科装置において、検者はファインダやモニタを見ながらジョイスティック等を使用して測定光軸を被検眼の角膜頂点付近まで移動させる（粗アライメント調整）。粗アライメント調整が完了すると、光センサの出力を基にして自動アライメント調整が開始される。

しかしながら、かかる自動アライメント機能を有する眼科装置においては操作のやり方や被検眼の状態等より誤動作を起こす場合があるという問題がある。

例えば、自動アライメント調整中に被検者がまばたきをした場合にまぶたやまつげからの反射光が光センサに入射することがある。その結果、自動アライメント調整機構が所望の方向と全く違う方向に測定部を移動させてしまう場合があった。このような誤動作が起きた場合には、検者は一度測定部を被検眼から遠ざけたり、リセットスイッチを押して自動アライメントモードを解除しなければならなかった。

また、自動アライメント調整前の粗アライメント調整（検者がジョイスティック等を手動で操作することにより行う）の段階において、まぶたや頬からの反射光が光センサに入射することがあり、この種のノイズ光により自動アライメント調整機構が誤動作を起こす場合がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明は、このようなノイズ光と被検眼の角膜頂点付近からの反射光を自動的に判別し、自動アライメント調整機構の誤動作を効果的に防止できる眼科装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の眼科装置は、装置本体と、前記装置本体と被検眼との間の光軸のずれを検出するために前記光軸に沿って被検眼に第１アライメント指標光を投影する第１アライメント指標光投影手段と、前記被検眼より反射した前記第１アライメント指標光を検出する第１受光素子と、前記装置本体と被検眼との間の距離を検出するために前記光軸と異なる方向から被検眼に第２アライメント指標光を投影する第２アライメント指標光投影手段と、前記被検眼より反射した前記第２アライメント指標光を検出する第２受光素子と、前記第１受光素子により検出された前記第１アライメント指標光の受光素子上の位置および前記第２受光素子により検出された前記第２アライメント指標光の受光素子上の位置を基にして前記装置本体を被検眼に対して自動的にアライメントするアライメント駆動手段と、を備えた眼科装置において、前記第１受光素子と前記第２受光素子により検出された光量を相対的に比較することで、被検眼のどの部位にアライメントされているかを判断し、前記アライメント駆動手段の作動を開始または中止する手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、被検者のまぶたやまつげが装置光学系の光軸であるアライメント位置にある場合には、自動アライメント調整および眼圧自動測定を確実に中止することができる。これにより、無駄な自動アライメント調整や眼圧測定を行うことがなく、被検者に対して余計な痛みを与えることを防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態の眼科装置である眼圧測定装置について図面を参照して説明する。

図１、図２および図３は本発明の実施の形態の眼科装置である眼圧測定装置の構成を示す図である。図１、図２および図３において、本発明の実施の形態の眼圧測定装置は、前眼部観察光学系１０、ＸＹ方向アライメント指標光投影光学系２０、ＸＹ方向アライメント検出光学系３０、Ｚ方向アライメント指標光投影光学系５０、Ｚ方向アライメント光検出光学系７０、および固指標投影光学系８０を有している。なお、Ｘ方向、Ｙ方向はそれぞれ被検者の顔の表面に対して平行な方向（上下方向および左右方向）を示し、Ｚ方向は被検者の顔の表面に対して垂直な方向（前後方向）を示している。

本発明の実施の形態の眼圧測定装置は、さらに、噴射ノズル１００、空気供給ユニット１０１、圧平センサ１０２、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１０３、制御回路１０４、駆動回路１０５、画像処理回路１０６、表示ユニット１０７、メモリユニット１０８、ＸＹ方向移動制御機構１０９ａ、およびＺ方向移動制御機構１０９ｂを有している。

被検眼Ｅの前眼部を観察する前眼部観察光学系１０は、被検眼Ｅの左右に配置され被検眼Ｅの前眼部を赤外光で直接照明する複数の前眼部観察光源１１、ハーフミラー１２および１４、対物レンズ１３、およびＣＣＤ（電荷結合デバイス）カメラ１６を有し、ハーフミラー１２および１４、対物レンズ１３、およびＣＣＤカメラ１６は光軸Ｏ１に沿って配置されている。前眼部観察光源１１によって照明された被検眼Ｅの前眼部からの反射光は、ハーフミラー１２、対物レンズ１３、およびハーフミラー１４を経てＣＣＤカメラ１６に導かれ、前眼部像として得られる。

眼圧測定装置の装置本体（装置光学系）と被検眼Ｅとの間のＸＹ方向におけるアライメントを行うために用いられるアライメント指標光を被検眼Ｅの角膜Ｃに投影するＸＹ方向アライメント指標光投影光学系２０は、赤外光を出射する光源２１、集光レンズ２２、開口絞り２３、アライメント指標を形成するピンホール板２４、ダイクロイックミラー２５、ピンホール板２４に焦点を一致させるように光路上に配置された投影レンズ２６、およびハーフミラー１２を有する。光源２１から出射された赤外光は、集光レンズ２２により集光され、開口絞り２３を通過してピンホール板２４に導かれる。ピンホール板２４を通過した光は、ダイクロイックミラー２５で反射され、投影レンズ２６によって平行光束となり、ハーフミラー１２で反射されて角膜Ｃに投影される。

アライメント指標光の被検眼Ｅの角膜Ｃからの反射光を受光して装置本体と角膜ＣのＸＹ方向における相対位置を検出するＸＹ方向アライメント検出光学系３０は、ハーフミラー１２および１４、対物レンズ１３、およびＸＹ方向アライメント検出センサ３１を有している。ＸＹ方向アライメント指標光投影光学系２０により角膜Ｃに投影され、角膜Ｃで反射されたアライメント指標光は、ハーフミラー１２を透過し、対物レンズ１３で集束され、ハーフミラー１４でその一部が反射されてＸＹ方向アライメント検出センサ３１に入射する。ＸＹ方向アライメント検出センサ３１はＰＳＤ（位置検出器）等の位置検出が可能な受光素子で構成され、例えば２次元ＰＳＤが用いられる。なお、１次元ＰＳＤを２個用いるように構成してもよい。

ＸＹ方向アライメント検出回路９１ａは、ＸＹ方向アライメント検出センサ３１の出力を基に装置本体と被検眼Ｅの角膜Ｃとの間のＸＹ方向における相対位置を演算し、その演算結果を示す位置情報１１１を制御回路１０４に出力する。一方、ハーフミラー１４を透過した光はＣＣＤカメラ１６に導かれる。ＣＣＤカメラ１６の出力情報１１２は制御回路１０４に出力され、画像処理回路１０６によって所定の画像処理がなされる。この画像処理により、図４に示すように、被検眼Ｅの前眼部像４１や輝点像Ｒが表示ユニット１０７の表示画面１０７ａに表示される。図４において、アライメントエリア４０は自動アライメント調整が可能なエリアである。検者は装置光学系の光軸Ｏ１の位置を示す輝点像Ｒがアライメントエリア４０の中央に位置するように、図示しないジョイスティックにより装置本体を上下左右（ＸＹ方向）に移動させ、装置光学系の光軸Ｏ１が被検眼Ｅの眼球光軸と合致する方向に測定部を移動させる。輝点像Ｒがアライメントエリア４０内に入ると、ＸＹ方向移動制御機構１０９ａが駆動される。これにより、ＸＹ方向移動制御機構１０９ａによって自動アライメント調整が開始される。

眼圧測定装置の装置本体と被検眼Ｅとの間のＺ方向におけるアライメントを行うためのスリット光を被検眼Ｅの角膜Ｃに斜め方向から照射するＺ方向アライメント指標光投影光学系５０は、赤外光を出射する光源５１、集光レンズ５２、スリット板５３、ダイクロイックミラー４４、開口絞り４５、および対物レンズ４６を有する。光源５１から出射された赤外光は、集光レンズ５２で集束され、スリット板５３を通過する。その通過光はダイクロイックミラー４４で反射され、開口絞り４５を通過して対物レンズ４６により集束され、被検眼Ｅの角膜Ｃに照射される。

Ｚ方向アライメント指標光投影光学系５０により照射された光の角膜Ｃからの反射光を受光してＺ方向における位置を検出するＺ方向アライメント検出光学系７０は、対物レンズ６１、ダイクロイックミラー６２、およびＺ方向アライメント検出センサ７１を有している。Ｚ方向アライメント指標光投影光学系５０により照明された光の角膜Ｃからの反射光は、対物レンズ６１で集束され、ダイクロイックミラー６２に導かれて反射され、Ｚ方向アライメント検出センサ７１に入射する。なお、Ｚ方向アライメント検出センサ７１はラインセンサ、１次元ＰＳＤ等の受光素子で構成される。Ｚ方向アライメント検出回路９１ｂはＺ方向アライメント検出センサ７１の出力を基にして光の量のピーク位置を検出する。これによりＺ方向の位置が検出される。この位置情報１１０はＺ方向アライメント検出回路９１ｂから制御回路１０４に出力される。この検出情報を基にしてＺ方向移動制御機構１０９ｂにより被検眼Ｅに対して装置本体を前後（Ｚ方向）に移動させて作動距離を確保する。すなわち、Ｚ方向アライメント検出センサ７１を構成するラインセンサの所定の番地に受光量のピークが検出された時に作動距離がＯＫとなるようにＺ方向アライメント検出光学系７０が設定される。

被検眼Ｅに固指標像を投影する固指標投影光学系８０は、可視光を出射する固指標投影用光源８１、ピンホール板８２、ダイクロイックミラー２５、投影レンズ２６、およびハーフミラー１２を有している。固指標投影用光源８１から出射された可視光である固指標光は、ピンホール板８２を経てダイクロイックミラー２５を透過し、投影レンズ２６により平行光束となった後、ハーフミラー１２により反射されて被検眼Ｅに投影される。被検者の被検眼Ｅの視線は、ハーフミラー１２により反射された固指標光を固視目標として注視することにより固定される。

空気供給ユニット１０１は噴射ノズル１００を通して被検眼Ｅの角膜Ｃに空気パルスを射出して角膜Ｃを変形させる。

圧平センサ１０２は噴射ノズル１００からの空気パルスにより変形した角膜Ｃを光学的に検出する。具体的には、角膜Ｃに対する空気パルスの射出とともに角膜Ｃに対して検出光が照射される。この検出光は変形された角膜Ｃで反射され、その反射光が圧平センサ１０２により受光されて電気信号に変換される。この電気信号はＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１０３でデジタル信号に変換された後に制御回路１０４に入力される。

制御回路１０４は、ＣＰＵ（中央処理装置）１０４ａおよびプログラムメモリ１０４ｂから構成されている。ＣＰＵ１０４ａは、プログラムメモリ１０４ｂに記憶されている各種制御／処理プログラムに従って眼圧測定装置全体の制御／処理を行う。

なお、検出光の角膜Ｃによる反射光の受光量は角膜Ｃの変形開始とともに増加し、角膜Ｃの圧平時にピークに達するため、この受光量の時間変化を基にして被検眼Ｅの眼圧がＣＰＵ１０４ａにより求められる。

駆動回路１０５は、ＣＰＵ１０４ａの制御により眼圧測定時に空気供給ユニット１０１を駆動する。

メモリユニット１０８は後述する自動アライメント調整／眼圧自動測定の実行および中止のための設定条件等を記憶する。

次に、本発明の実施の形態の眼圧測定装置の動作について説明する。

本実施の形態の眼圧測定装置における自動アライメント調整／眼圧自動測定においては、３回の眼圧測定が完了すると測定動作が一旦停止する。これは、アライメントエリア４０に輝点像Ｒがある場合には自動アライメント調整／眼圧自動測定が繰返し行われるので、必要以上に患者に負担を与えることを防ぐためである。眼圧測定の中止は、左右の被検眼Ｅの測定対象の切換え（例えば左眼から右眼への眼圧測定の切換え）を行うためのＲＬスイッチの切換え、観察レンズの前後の切換え、クリアスイッチの押下、および眼圧測定結果の印刷ユニット（図示しない）による印刷の終了まで継続される。なお、眼圧測定動作が一旦停止するまでの眼圧測定回数は３回に限らず任意に設定することができる。

図５は本発明の実施の形態の眼圧測定装置によってＸＹ方向レベル値およびＺ方向レベル値が実測される被検眼の角膜の各測定部位を示す図である。また、図６は本発明の実施の形態の眼圧測定装置によって図５に示す被検眼の角膜の各測定部位において実測されたＸＹ方向レベル値およびＺ方向レベル値の入射光量換算レベル値の結果を示す図である。図６において、縦軸は図５に示す被検眼Ｅの角膜Ｃの各測定部位からの反射光の検出レベル値（任意レベル値）を示し、横軸は検出した反射光に対応する各測定部位を示している。

図６には、被検眼Ｅの眼球光軸に対する装置光学系の光軸Ｏ１のＸＹ方向における位置を検出するＸＹ方向アライメント検出回路９１ａの２次元ＰＳＤに入射する光量換算レベル値と、被検眼Ｅの角膜Ｃの頂点に対するＺ方向における装置作動位置（眼圧測定位置）を検出するＺ方向アライメント検出回路９１ｂの１次元ＰＳＤに入射する光量換算レベル値が示されている。

これらの光量換算レベル値は、被検眼Ｅの角膜Ｃについてのアライメント位置がＸＹ方向およびＺ方向においてアライメント原点（基準位置）に一致した場合に、ＸＹ方向レベル値Ｌｘｙが１２００（任意レベル値）に、Ｚ方向レベル値Ｌｚが６００（任意レベル値）になるようにそれぞれ調整されている。なお、これらの数値は一例を示しているに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではないことはいうまでもない。

被検眼Ｅに対する装置本体のアライメントは患者等の被検者が眼を開けた状態で自動的に行われるが、この場合の被検眼Ｅの角膜頂点付近でのＸＹ方向およびＺ方向の光量換算レベル値では、ＸＹ方向レベル値がＺ方向レベル値よりも大きくなっている（Ｌｘｙ＞Ｌｚ）。

しかし、被検者がまばたき等で眼を閉じた場合やまつげが眼にかかっている場合には、図６から明らかなように、上記Ｌｘｙ＞Ｌｚの関係とはならず、逆にＸＹ方向レベル値がＺ方向レベル値よりも小さくなっている（Ｌｘｙ＜Ｌｚ）。従って、ＸＹ方向レベル値とＺ方向レベル値との比を求め、この比を基にして被検眼Ｅの角膜Ｃを正しく検知していないと判断した場合には、装置本体が被検眼Ｅにアライメントされていないことになるので、自動アライメント調整および眼圧自動測定が中止される。

自動アライメント調整および眼圧自動測定の中止は上述のＬｘｙ＜Ｌｚの関係以外にも所定の閾値を設定することによってより確実に行うことができる。例えば、自動アライメント調整および眼圧自動測定の中止条件は次の（１）または（２）のように設定される。すなわち、（１）Ｌｘｙ＜Ｌｚ、またはＬｘｙ＜５００、またはＬｚ＜２００（なお、５００および２００は任意レベル値）
（２）Ｌｘｙ＜ａＬｚ、またはＬｘｙ＜ｂ、またはＬｚ＜ｃ（なお、ａ、ｂ、およびｃは任意の定数）
上記の数値はアライメント原点（基準位置）での光量換算レベル値を調整することにより変化させることができる。

ここで、本発明の実施の形態の眼圧測定装置における自動アライメント調整について図７を参照して説明する。図７は本発明の実施の形態の眼圧測定装置における自動アライメント調整を示す制御フローチャートである。この自動アライメント調整は制御回路１０４のＣＰＵ１０４ａの制御の下に行われる。

図７において、ステップＡ１では、ＸＹ方向アライメント検出回路９１ａおよびＺ方向アライメント検出回路９１ｂによって検出されたＸＹ方向レベル値ＬｘｙおよびＺ方向レベル値Ｌｚを取得する。ステップＡ２以降の処理では、上述した自動アライメント調整および眼圧自動測定を実行（続行）するかまたは中止するかどうかについての判断を行う。

ステップＡ２においてＬｘｙがＬｚよりも小さい場合、ステップＡ３においてＬｘｙが５００よりも小さい場合、またはステップＡ４においてＬｚが２００よりも小さい場合、自動アライメント調整動作を中止する（ステップＡ５）。具体的には、ＸＹ方向移動制御機構１０９ａおよびＺ方向移動制御機構１０９ｂの動作を停止させる。この時、眼圧自動測定が行われている場合には眼圧自動測定も中止する。具体的には、駆動回路１０５の動作を停止させる。

一方、ステップＡ２においてＬｘｙがＬｚ以上である場合、ステップＡ３においてＬｘｙが５００以上である場合、またはステップＡ４においてＬｚが２００以上である場合、ステップＡ６では、装置本体（装置光学系）が被検眼Ｅにアライメントされたかどうかが判断される。ステップＡ６において装置本体が被検眼ＥにアライメントされてアライメントＯＫの状態になれば、眼圧の測定が開始される（ステップＡ８）。

一方、ステップＡ６においてアライメントＯＫの状態になっていない場合には自動アライメント調整動作を実行（続行）する（ステップＡ７）。すなわち、ステップＡ１の処理に戻って上述した処理を繰り返し行う。

なお、まばたき等は一度起こると何回か繰返す被検者も多いので、自動アライメント調整および眼圧自動測定が一旦中止されたら、所定時間を経過するまでは自動アライメント調整および眼圧自動測定の中止状態を継続することによって本発明による眼圧測定装置をより有効に活用することができる。

また、被検者が眼をつぶることによってＸＹ方向レベル値およびＺ方向レベル値は連続的に変化するので、これらのレベル値の変化を連続して検出し、閾値を設けるようにすれば、被検者の眼が確実に開いたかどうか、いつ被検者の眼が開いたか等をより確実に判断することもできる。

さらに、本発明は、被検者自身が自らアライメント調整を行うことができる自己アライメント機能を有する眼科装置にも適用することができる。このような眼科装置において眼科装置から被検者に対してまばたきを促すような信号を発生するブザー等を設けることにより、被検者がその信号の発生に従ってまぶたを閉じたり開いたりすることができ、これによって被検者の眼が開いた瞬間に確実に被検眼の検査が可能となる。なお、まばたきを促すことについては被検者以外の検者が行っても良い。

さらにまた、本実施の形態では眼圧測定装置について説明したが、他の眼科装置においても本発明を適用することができる。

本発明の実施の形態の眼科装置である眼圧測定装置の構成の一部を示す図。本発明の実施の形態の眼圧測定装置の構成の一部を示す図。本発明の実施の形態の眼圧測定装置の構成の一部を示す図。本発明の実施の形態の眼圧測定装置の表示ユニットに表示される前眼部像等の表示画面を示す図。本発明の実施の形態の眼圧測定装置によってＸＹ方向レベル値およびＺ方向レベル値が実測される被検眼の角膜の各測定部位を示す図。本発明の実施の形態の眼圧測定装置によって図５R>５に示す被検眼の角膜の各測定部位において実測されたＸＹ方向レベル値およびＺ方向レベル値の入射光量換算レベル値の結果を示す図。本発明の実施の形態の眼圧測定装置における自動アライメント調整を示す制御フローチャート。

符号の説明

Ｅ被検眼
Ｃ角膜
１０前眼部観察光学系
２０ＸＹ方向アライメント指標光投影光学系
３０ＸＹ方向アライメント検出光学系
５０Ｚ方向アライメント指標光投影光学系
７０Ｚ方向アライメント光検出光学系
８０固指標投影光学系
１００噴射ノズル
１０１空気供給ユニット
１０２圧平センサ
１０３Ａ／Ｄ変換器
１０４制御回路
１０４ａＣＰＵ
１０４ｂプログラムメモリ
１０５駆動回路
１０６画像処理回路
１０７表示ユニット
１０８メモリユニット
１０９ａＸＹ方向移動制御機構
１０９ｂＺ方向移動制御機構

Claims

装置本体と、
前記装置本体と被検眼との間の光軸のずれを検出するために前記光軸に沿って被検眼に第１アライメント指標光を投影する第１アライメント指標光投影手段と、
前記被検眼より反射した前記第１アライメント指標光を検出する第１受光素子と、
前記装置本体と被検眼との間の距離を検出するために前記光軸と異なる方向から被検眼に第２アライメント指標光を投影する第２アライメント指標光投影手段と、
前記被検眼より反射した前記第２アライメント指標光を検出する第２受光素子と、
前記第１受光素子により検出された前記第１アライメント指標光の受光素子上の位置および前記第２受光素子により検出された前記第２アライメント指標光の受光素子上の位置を基にして前記装置本体を被検眼に対して自動的にアライメントするアライメント駆動手段と、
を備えた眼科装置において、
前記第１受光素子と前記第２受光素子により検出された光量を相対的に比較することで、被検眼のどの部位にアライメントされているかを判断し、前記アライメント駆動手段の作動を開始または中止する手段とを備えたことを特徴とする眼科装置。