JP4545871B2

JP4545871B2 - 眼科装置

Info

Publication number: JP4545871B2
Application number: JP2000085633A
Authority: JP
Inventors: 一昭梅川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2020-03-27
Also published as: JP2001269315A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定指標の眼底反射像の測定を行い眼屈折力を求めるオートレフラクトメータや、測定指標の角膜反射像の測定を行い角膜曲率半径を求めるケラトメータなどの眼科装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、測定用の指標にリング指標を用い、被検眼の眼底や角膜にその指標を投影し、その反射像をセンサで撮像する場合に、撮像されたリング像の形状を求めるためには、中心から放射状に走査を行いリング位置を検出するのが理想であるが、現実にはサンプリングされたマトリックス状の離散データとして処理されるため、水平及び垂直方向に走査を行い、その演算データから楕円に近似し被検眼の眼屈折力や角膜曲率半径を求めている。
【０００３】
【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、リング像の走査方向に対して、斜め方向のリング位置の検出の精度が悪いという問題がある。そのため、水平や垂直に近い部分の信頼性の高いデータが、被検眼周辺の睫毛等の影響により、リング像が欠けてしまい検出できなかった場合に、演算結果の信頼性が低くなってしまうことがある。
【０００４】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、眼屈折力や角膜曲率半径を精度良く求めることが可能な眼科装置を提供することにある。
【０００５】
【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、指標を被検眼に投影する投影手段と、前記指標の被検眼からリング絞りを介して得られたリング像を撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像した前記リング像を複数のマスクに分けるマスク手段と、前記マスクの長辺に対して垂直方向の線上の画素データに基づいて濃度中心を演算する演算手段と、該演算手段の結果により得られた前記各マスクから得た濃度中心演算値を楕円近似する演算手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は第１の実施例の構成図である。被検眼Ｅに対向してダイクロイックミラー１が配置されており、その反射方向には前眼部観察用対物レンズ２、ダイクロイックミラー３が配置され、ダイクロイックミラー３の反射方向の光路Ｏ１上には結像レンズ４、被検眼Ｅの前眼部付近と略共役な位置にＣＣＤカメラなどから成る撮像素子５が配置されている。被検眼前眼部を照明するための近赤外光を発するＬＥＤなどの前眼部照明光源６が被検眼とダイクロイックミラー１との間の光軸外の位置に配置されている。そして、前眼部観察用対物レンズ２から撮像素子５によって前眼部観察光学系が構成されている。
【０００７】
また、被検眼Ｅの角膜Ｅｃに角膜形状測定用のリング指標を投影するための近赤外光を発するＬＥＤなどのリング光源７が被検眼Ｅとダイクロイックミラー１との間の光軸外の位置に配置されている。なお、角膜形状測定光学系は前眼部観察光学系に含まれている。
【０００８】
ダイクロイックミラー３の透過方向の光路Ｏ２上にはミラー８が配置され、このミラー８の反射方向には図示しない被検眼が固視するための固視標投影光学系が配置されている。
【０００９】
一方、ダイクロイックミラー１の透過方向の光路Ｏ３上には、眼屈折力測定用対物レンズ９、孔あきミラー１０、投影絞り１１、投影レンズ１２、指標板１３、前眼部照明光源６よりも数１０ｎｍ波長が長い近赤外光を発する眼屈折力測定光源１４が配置されており、これらの眼屈折力測定用対物レンズ９から眼屈折力測定光源１４により眼屈折力測定光投影光学系が構成されている。
【００１０】
また、孔あきミラー１０の反射方向には光軸外にリング絞り１５が設けられ、その後方には円錐プリズム１６、リレーレンズ１７、ＣＣＤカメラなどから成る撮像素子１８が配置されており、眼屈折力測定用対物レンズ９から撮像素子１８により眼屈折力測定受光光学系が構成されている。
【００１１】
ここで、ダイクロイックミラー１は眼屈折力測定光源１４から発せられる波長光の大部分を透過し、一部分を反射して前眼部照明光源６から発せられた波長光を反射する特性を有しており、ダイクロイックミラー３は可視光を透過し近赤外光を反射する特性を有している。
【００１２】
また、前述の観察光学系、固視標投影光学系、眼屈折力測定光投影光学系、眼屈折力測定受光光学系などにより被検眼検査部が構成されており、この被検眼検査部は図示しない３軸方向に移動することのできる架台の上に載置され、検者が操作桿を操作することにより、被検眼検査部を自在に移動することができ、これらの架台及び操作桿などにより位置合わせ手段が構成されている。
【００１３】
図２はブロック回路構成図である。図１の撮像素子５及び１８の出力はそれぞれＡ／Ｄコンバータ２０及び２１に接続され、それらの出力はそれぞれ画像メモリ２２及び２３に接続されていると共に、装置の全ゆる制御を行う演算処理部２４に接続されている。演算処理部２４には、この他に眼屈折力測定光源１４及び被検眼検査部の操作を行う操作部２５が接続されている。更に、演算処理部２４にはＤ／Ａコンバータ２６を介してテレビモニタ２７が順次に接続されている。
【００１４】
眼屈折力測定光源１４からスポット像を被検眼Ｅの眼底Ｅｒに投影し、その反射光をリング絞り１５、円錐プリズム１６を用いてリング状にし、そのリング像を撮像素子１８により撮像を行う。図３はこの撮像されたリング像Ｒを示しており、このリング像Ｒを楕円近似することにより被検眼Ｅの眼屈折力を求める。撮像された画像データは、Ａ／Ｄコンバータ２１によって撮像素子１８の画素のそれぞれのデータとして画像メモリ２３に転送され記憶される。楕円近似の方法として、図３に示すように水平方向Ｈ、垂直方向Ｖに画素に対応した座標をとり、この二次元座標の中心を（Ｈｃ，Ｖｃ）とする。
【００１５】
図４及び図５はリング像Ｒに対するマスクと処理の流れを示している。入力画像をａ１〜ｄ２の８つのマスクに分ける。前述のように、マスク形状の長辺に対して垂直方向の線上のデータを用いて重心計算を行う。上述のマスク演算により求められた重心位置のデータを用いて、最小二乗法を使い楕円近似を行う。これにより求められた楕円から測定値である被検眼の屈折力、乱視、乱視軸角度が決定される。
【００１６】
最初に、マスクａ１、ａ２の演算を行う。図３に示すようにマスク形状の長辺に対して垂直方向の線上のデータを用いる。そこで、中心（Ｈｃ，Ｖｃ）の点からＨｃに１ずつ加算し、矢印に示すように走査を行うと図６の結果が得られる。
任意の閾値ＴＬを定め、閾値ＴＬよりも大きい走査線上のデータを用いて重心計算を行い、その線上の濃度中心を求め、濃度中心演算値の座標を楕円近似に用いる。今度は、Ｈｃを１ずつ減算し、走査を行い同様の処理を行う。
【００１７】
次に、Ｖｃに任意のステップＳを加算し、（１−Ｈｃ，Ｖｃ＋Ｓ）の点から同様に走査を行い、上述と同様の処理を行う。更に、（Ｈｃ，Ｖｃ＋２Ｓ）、（Ｈ−Ｈｃ，Ｖｃ＋３Ｓ）、（Ｈｃ，Ｖｃ＋４Ｓ）、・・・、と処理を行い、設定（Ｈｃ，Ｖｃ＋ａＳ）まで進むと、次はＶｃにＳを減算した点（Ｈｃ，Ｖｃ−Ｓ）から水平方向に走査し処理を行う。同様に、設定（Ｈｃ，Ｖｃ−ａＳ）まで処理を行う。ここで、ａＳ、−ａＳは図３に示されているθで決定される。本実施例では、リング像Ｒを８つのマスクで分割しているためθ＝４５゜に設定されており、データの精度については十分に保証されている。
【００１８】
続いて、マスクｂ１、ｂ２の演算を行う。図７に示すようにマスクの長辺に対して垂直方向の線上のデータを用いる。中心（Ｈｃ，Ｖｃ）の点から、Ｖｃに１ずつ加算及び減算し矢印方向に走査を行い、水平方向の走査と同様に走査線上のデータから重心座標を求める。Ｈｃに任意のステップＳを加算し、（Ｈｃ＋Ｓ，Ｖｃ）、（Ｈｃ＋２Ｓ，Ｖｃ）、（Ｈｃ＋３Ｓ，Ｖｃ）、・・・、（Ｈ−Ｈｃ＋ａＳ，Ｖｃ）の点から垂直方向に走査し、重心座標を求める処理を行う。（Ｈｃ−Ｓ，Ｖｃ）、（Ｈｃ−２Ｓ，Ｖｃ）、（Ｈｃ−３Ｓ，Ｖｃ）、・・・、（Ｈｃ−ａＳ，Ｖｃ）の点においても同様の処理を行う。
【００１９】
更に、マスクｃ１、ｃ２、ｄ１、ｄ２の演算を行う。これは図８及び図９に示される。図８に示すように、ｃ１、ｃ２のマスク形状の長辺に対して垂直方向の線上のデータを用いる。中心（Ｈｃ，Ｖｃ）の点からＨｃに１ずつ加算し、Ｖｃに１ずつ減算し走査を行う。また、Ｈｃに１ずつ減算し、Ｖｃに１ずつ加算し矢印方向に走査し、その走査線上のデータから重心座標を求める。また、Ｈｃ及びＶｃに任意のステップＳを加算し、（Ｈｃ＋Ｓ，Ｖｃ＋Ｓ）、（Ｈｃ＋２Ｓ，Ｖｃ＋２Ｓ）、（Ｈｃ＋３Ｓ，Ｖｃ＋３Ｓ）、・・・、（Ｈｃ＋ａＳ，Ｖｃ＋ａＳ）の点から斜め方向に走査し、重心座標を求める処理を行い、（Ｈｃ−Ｓ，Ｖｃ−Ｓ）、（Ｈｃ−２Ｓ，Ｖｃ−２Ｓ）、（Ｈｃ−３Ｓ，Ｖｃ−３Ｓ）、・・・、（Ｈｃ−ａＳ，Ｖｃ−ａＳ）の点においても同様の処理を行う。
【００２０】
次に、図９に示すようにｄ１、ｄ２のマスク形状の長辺に対して垂直方向の線上のデータを用いる。中心（Ｈｃ，Ｖｃ）の点から、Ｈｃ及びＶｃにそれぞれ１ずつ加算し矢印方向に走査を行う。また、Ｈｃ及びＶｃにそれぞれ１ずつ減算し走査し、その走査線上のデータから重心座標を求める。また、Ｈｃに任意のステップＳを加算、Ｖｃに任意のステップＳを減算し、（Ｈｃ＋Ｓ，Ｖｃ−Ｓ）、（Ｈ＝Ｈｃ＋２Ｓ，Ｖｃ−２Ｓ）、（Ｈｃ＋３Ｓ，Ｖｃ−３Ｓ）、・・・、（Ｈｃ＋ａＳ，Ｖｃ−ａＳ）の点から斜め方向に走査し、重心座標を求める処理を行い、Ｈｃに任意のステップＳを減算、Ｖｃに任意のステップＳを加算し、（Ｈｃ−Ｓ，Ｖｃ＋Ｓ）、（Ｈｃ−２Ｓ，Ｖｃ＋２Ｓ）、（Ｈｃ−３Ｓ，Ｖｃ＋３Ｓ）、・・・、（Ｈｃ−ａＳ，Ｖｃ＋ａＳ）の点においても同様の処理を行う。
【００２１】
このように、リング像Ｒに特定のマスクを用いることにより、リング像Ｒの走査方向に対して、斜め方向のリング位置のデータについても十分に信頼性のある演算結果を得ることができ、測定精度を向上させることできる。また、被検眼周辺部の睫毛等の影響により測定用の指標像であるリング像Ｒが欠けた場合でも、測定精度を向上することができる。なお、本実施例ではリング像に対して８角形のマスクを用いたが、他の多角形を用いることもできる。
【００２２】
実際の測定を行う時には、雲霧などの予備測定と測定値を求める本測定がある。予備測定時には、処理時間の短縮のため、ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２のマスクの演算だけを行い、本測定時には、ａ１〜ｄ２の全てのマスクについての演算を行うことも可能である。
【００２３】
実施例においては、被検眼Ｅの眼屈折力の測定の説明を行ったが、同様の方法を角膜曲率半径の測定にも用いることができる。角膜形状測定リング光源７からのリング像を被検眼Ｅの角膜Ｅｃに投影し、その反射光であるリング像Ｒを撮像素子５により撮像を行う。このリング像Ｒを楕円近似することにより、被検眼Ｅの角膜曲率半径を求める。撮像された画像データは、Ａ／Ｄコンバータ２０によって撮像素子５の画素のそれぞれのデータとして、画像メモリ２２に転送され記憶される。楕円近似の方法は前述と同様の方法を用いることにより、角膜曲率半径の測定精度も向上させることができる。
【００２４】
【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、被検眼周辺部の睫毛等の影響により測定用の指標像であるリング像が欠けた場合でも、リング像全周の精度保証が可能になり、被検眼の眼屈折力や角膜曲率半径等を精度良く求めることができる。
【００２５】
また、このような分散処理を行うことにより、特定の角度にしか走査することができないが、角度を指定し走査を行う場合に比べて、処理を簡単にすることができ、処理時間の短縮にもつながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の光学系の構成図である。
【図２】ブロック回路構成図である。
【図３】水平方向の走査の説明図である。
【図４】リング像に対するマスクの説明図である。
【図５】楕円近似までの処理の説明図である。
【図６】走査線上のリング像の光量分布図である。
【図７】垂直方向の走査の説明図である。
【図８】第１斜め方向の走査の説明図である。
【図９】第２斜め方向の走査の説明図である。
【符号の説明】
２前眼部観察用対物レンズ
５、１８撮像素子
６前眼部照明光源
７角膜形状測定リング光源
１０孔あきミラー
１４眼屈折力測定光源
２２、２３画像メモリ
２４演算処理部
２７テレビモニタ
Ｒ測定リング像

Claims

被検眼の反射光に基づくリング像を撮像光学系を介して取得するリング像取得手段と、
前記撮像光学系の光軸中心を互いに略均等な角度で通る少なくとも３つの線と、前記リング像との交点の座標をそれぞれ演算する交点座標演算手段と、
前記交点の座標を用いて前記リング像を楕円として近似する楕円近似手段と、
前記近似した楕円を用いて前記被検眼の眼屈折力と角膜曲率半径とのいずれかを演算する測定値演算手段と、
を有することを特徴とする眼科装置。
前記少なくとも３つの線のうち１つの線上にある２つの前記交点をそれぞれ含み且つ前記撮像光学系の光軸中心に対して点対称である２つの多角形からなる領域を、該少なくとも３つの線に対して設定する領域設定手段を有することを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
前記少なくとも３つの線のうち隣り合う線上の前記交点をそれぞれ含む前記領域が接することを特徴とする請求項２に記載の眼科装置。
前記交点座標演算手段が、前記少なくとも３つの線のうち１つの線に略平行で且つ該１つの線上の２つの前記交点をそれぞれ含む前記領域を通る複数の線と、前記リング像との複数の交点の座標を演算することを特徴とする請求項２あるいは３に記載の眼科装置。
前記交点の座標が、前記線上の画素データに基づき演算される濃度中心演算値であり、
前記楕円の近似は前記濃度中心演算値を最小二乗法による演算によって行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の眼科装置。
前記リング像取得手段が、
リング状の指標を前記被検眼に投影する投影手段と、
前記被検眼からのリング状の反射光を前記撮像光学系を介して前記リング像として撮像する撮像手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の眼科装置。
前記リング像取得手段が、
指標を前記被検眼に投影する投影手段と、
前記被検眼の反射光を前記撮像光学系のリング絞りを介して前記リング像として撮像する撮像手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の眼科装置。
被検眼の反射光に基づくリング像を撮像光学系を介して取得する工程と、
前記撮像光学系の光軸中心を互いに略均等な角度で通る少なくとも３つの線と、前記リング像との交点の座標をそれぞれ演算する工程と、
前記交点の座標を用いて前記リング像を楕円として近似する工程と、
前記近似した楕円を用いて前記被検眼の眼屈折力と角膜曲率半径とのいずれかを演算する工程と、
を含むことを特徴とする眼科測定方法。