JP4551283B2

JP4551283B2 - 眼科装置

Info

Publication number: JP4551283B2
Application number: JP2005179871A
Authority: JP
Inventors: 直己磯貝
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2020-09-28
Also published as: JP2005279305A

Description

本発明は、眼科医院等で使用される眼科装置に関する。

従来、眼科装置と被検者の眼との位置合わせは、一般に、アライメント光束により角膜中心に形成される輝点像と照準マークとを観察しながら行っていた。また、角膜中心輝点像を利用しないアライメントとしては、角膜に形成されるマイヤリング像や瞳孔形状を観察して行うものもある（特許文献１参照）。
特開平１１−０１９０４０号公報

しかしながら、従来装置では測定時のノイズ光となるのを防ぐためにアライメント光を消灯すると、測定中はアライメントずれが判断できないという問題があった。
本発明は、上記従来技術に鑑み、被検眼に対する装置のアライメントを行い易くする眼科装置を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
（１）アライメント光束を角膜に向けて投光しアライメント用角膜反射像を形成するアライメント指標形成光学系と、アライメント用角膜反射像の二次元位置を検出するアライメント指標検出手段と、撮影された被検眼の前眼部像を照準マークとともに観察する表示手段と、を有し、装置が持つ中心軸と被検眼とをアライメントする眼科装置において、被検眼前眼部を照明する一対の照明光学系であり、角膜中心から離れた位置に照明角膜反射像を形成する照明光学系と、該照明光学系による照明角膜反射像の位置を検出する照明角膜反射像位置検出手段と、測定開始信号に応答して、前記アライメント指標形成光学系の光源を消灯するとともに、前記照明角膜反射像位置検出手段により測定開始直前及び測定中の照明角膜反射像の位置を得る制御手段と、測定開始直前の照明角膜反射像の位置に対する測定中の照明角膜反射像の位置の変化に基づいて測定中の位置ずれを判断する判断手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、角膜中心や瞳孔中心に対する装置のアライメントが行い易くなる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、第１の実施形態である手持ちタイプの他覚式眼屈折力測定装置の外観図であり、図２は装置内部に配置される光学系を示す図である。
装置１の被検者側には測定窓４があり、眼屈折力測定光学系２０からの測定光束が測定窓４の中心を通る基準光軸に沿って被検眼に投光される。また、被検眼の前眼部像が測定窓４を介して撮像される。測定窓４の下方には２つの前眼部照明光源４５ａ，４５ｂが配置されている。装置１の検者側にはＬＣＤモニタ５、スイッチ部６が配置されている。モニタ５には被検眼の前眼部像やアライメント情報、測定情報が表示される。装置１の下方は術者の把持部２が設けられている。

図２において、被検眼に対向する装置の中心軸である光軸Ｌ１上にはハーフミラー１０が配置され、その後方には眼屈折力測定光学系２０が配置されている。光軸Ｌ１上のハーフミラー２１によって光軸Ｌ１と同軸にされる光軸Ｌ２側には、赤外の測定光源２２、スリット開口を持つ回転セクター２３、投影レンズ２５、制限絞り２６が配置されており、光源２２は投影レンズ２５に関して被検眼角膜近傍と略共役な位置に位置する。回転セクター２３はモータ２４により一定方向に回転される。回転セクター２３の側面には、回転方向に対して９０度方向、３０度方向、１５０度方向の３経線方向のスリット開口がそれぞれ複数個形成されている。

光源２２を発した赤外の光は回転セクター２３のスリット開口を照明する。回転セクター２３の回転により走査されたスリット光束は、投影レンズ２５、制限絞り２６を経た後にビームスプリッタ２１で反射される。その後ビームスプリッタ１０を透過して被検眼の角膜近傍で集光した後、眼底に投影される。
光軸Ｌ１上にはスリット検出光学系の受光レンズ３１、絞り３２、受光部３３が配置されている。絞り３２は受光レンズ３１の後ろ側焦点位置に配置され、受光部３３は受光レンズ３１に関して被検眼角膜と略共役な位置に配置されている。受光部３３上には回転セクター２３が持つ３経線方向のスリット開口に対応するように、光軸Ｌ１を中心にして６０度毎に３対を受光素子が設けられている。

眼底で反射され瞳孔を通過したスリット像の光束は、受光レンズ３１、絞り３２等を介して受光部３３に届く。受光部３３上の３対の受光素子により、スリット投影の走査方向と対応させてそれぞれ位相差信号を得ることで、３経線方向の屈折力が得られるので、これによって被検眼の屈折力が測定される（屈折力測定については、特開平１０−１０８８３６号公報を参照されたい）。
ハーフミラーによって光軸Ｌ１と同軸にされる光軸Ｌ３上には、固視標光学系を構成する可視の光源１１、固視標１２、レンズ１３，１４が配置され、光源１１及び固視標１２が一体的に光軸方向に移動することによって被検眼の雲霧を行う。また、レンズ１４とハーフミラー１０の間にはダイクロイックミラー１５が配置されており、その反射方向の光軸Ｌ４上には観察光学系を構成する結像レンズ１６、テレセントリック絞り１７、撮像素子を持つＣＣＤカメラ１８が配置されている。この観察光学系はアライメント指標を検出する指標検出光学系を兼ねる。

また、光軸Ｌ１の光軸回りには、上下左右（ＸＹ）方向のアライメントに兼用される作動距離方向検出用のアライメント指標を投影する指標投影光学系４０が配置されている。指標投影光学系４０は、光軸Ｌ１を挟んで対称に配置された２組の第１指標投影光学系４０ａ，４０ｂと、この第１指標投影光学系より狭い角度で光軸Ｌ１を挟んで対称に配置された２組の第２指標投影光学系４０ｃ，４０ｄを備え、各投影光軸は光軸Ｌ１上の同一点で交差する。第１指標投影光学系４０ａ，４０ｂは、近赤外光を出射する光源４１ａ，４１ｂ、スポット絞り４２ａ，４２ｂ、コリメータレンズ４３ａ，４３ｂを備え、略平行光束により無限遠の指標を投影する。第２指標投影光学系４０ｃ，４０ｄは近赤外光を出射する光源４１ｃ，４１ｄ、スポット絞り４２ｃ，４２ｄを備え、発散光束により被検眼に有限遠の指標と投影する。この指標投影光学系４０で投光されるアライメント光によって、角膜中心外の角膜周辺に４つの指標像（輝点像）が形成される。なお、４組の指標投影光学系は瞼や睫毛による光束のけられを防ぐために、水平方向に配置している。

また、図２において、４５ａ，４５ｂは近赤外光を発する前眼部照明光源であり、光源４５ａ，４５ｂは被検眼を斜め下方から照明するように、光軸Ｌ１から同距離の高さに配置され、光軸Ｌ１と所定の位置関係で置かれている。この光源４５ａ，４５ｂは有限遠の光束であり、被検眼角膜に輝点像を形成する。

図３は装置の制御系ブロック図の要部を示す図である。ＣＣＤカメラ１８からの出力画像は所定の処理が施されて画像メモリ５１に取り込まれる。また、ＣＣＤカメラ１８からの画像は画像合成部５２を介してモニタ５に映し出される。５３はモニタ５上に表示する各種のキャラクタや文字を生成するキャラクタ生成部であり、キャラクタ生成部５３の信号は画像合成部５２によりＣＣＤカメラ１８からの映像信号と電気的に合成されてモニタ５上に表示される。５５はフレームメモリに取り込まれた画像から信号検出を行う画像処理部であり、演算・制御部５０は画像処理部５５で検出された信号により指標像の位置を得て、キャラクタ生成部５３に制御信号を出力する。また、演算・制御部５０には各光源、眼屈折力測定の受光部３３、固視標移動部５７等が接続されており、眼屈折力測定の制御、及び屈折力の演算を行う。

以上のような構成において、その動作を説明する。
前眼部照明光源４５ａ，４５ｂ、アライメント指標投影の光源４１ａ〜４１ｄを点灯し、測定窓４を被検眼に対向するように位置させると、これらの角膜反射輝点像及び前眼部像がＣＣＤカメラ１８に撮像されてモニタ５上に映し出される。図３に示すモニタ５上の画面において、４１ａ´，４１ｂ´は第１指標投影光学系４０ａ，４０ｂによる輝点像を示し、４１ｃ´，４１ｄ´は第２指標投影光学系４０ｃ，４０ｄによる輝点像を示す。４５ａ´，４５ｂ´は前眼部照明光源４５ａ，４５ｂによる輝点像を示す。

画像メモリ５１に取り込まれた画像は画像処理部５５により処理され、各輝点像信号が演算・制御部５０に入力される。演算・制御部５０は入力された信号から各輝点像のＸＹ座標を求め、無限遠の光束で形成される輝点像４１ａ´，４１ｂ´のＸＹ座標の中心を角膜中心として検出する。輝点像４１ａ´，４１ｂ´は、Ｘ方向の同ラインで並ぶ４つの輝点像が検出されれば、その位置関係から両端側のものを第１指標投影光学系４０ａ，４０ｂにより形成されたものとして決定できる。演算・制御部５０は角膜中心座標が得られると、その中心座標に対応するモニタ５上の位置にアライメント用の十字マーク１００を形成する。十字マーク１００はキャラクタ生成部５３により生成され、その信号は画像合成部５２によりＣＣＤカメラ１８からの画像信号と電気的に合成されてモニタ５に表示される。装置１をＸＹ方向に移動すると、それに伴って輝点像４１ａ´，４１ｂ´の座標位置が変化するので、十字マーク１００は常に輝点像４１ａ´，４１ｂ´の中心、すなわち、モニタ５上の前眼部像における略角膜中心に位置するように移動して表示される。

また、モニタ５上の所定位置には、キャラクタ生成部５３により生成される方形状の照準マーカ１０１が画像合成回路５２により電気的に合成されて表示される。この照準マーカ１０１の中心がＸＹ方向のアライメント中心とされ、検者は十字マーク１００が照準マーカ１０１の中心に位置するように、すなわち、従来の角膜中心輝点像を観察してアライメントする場合と同様に、被検眼に対して装置１を移動することでＸＹ方向のアライメントを行う。

なお、輝点像４１ｃ´，４１ｄ´のＸＹ座標の中心を略角膜中心としも良いが、有限遠の光束では光軸Ｌ１に対する角膜中心のずれが大きいときに不正確となり易いので、無限遠の光束により形成される輝点像４１ａ´，４１ｂ´を使用することが好ましい。無限遠の光束を使用すると、従来の光軸Ｌ１上から光束を投光して輝点を作る場合とほぼ同様になり、モニタ５上の前眼部を観察しながらのアライメントが行いやすい。

Ｚ方向（作動距離方向）のアライメント状態の検出は、輝点像４１ａ´，４１ｂ´の間隔と、輝点像４１ｃ´，４１ｄ´の間隔を比較することにより行う。これは、無限遠光と有限遠光とにより角膜反射像を形成した場合、作動距離が変化しても無限遠光による角膜反射像の像高さは変化しないが、有限遠光による角膜反射像の像高さは変化するという特性を利用するものである。この関係を利用して、適性作動距離に対するずれ量と、その方向が輝点像４１ａ´，４１ｂ´，４１ｃ´，４１ｄ´の座標位置から検出される。この詳細は本出願人による特開平６−４６９９９号公報を参照されたい。

演算・制御部５０はＺ方向のアライメント状態の検出情報に基づき、キャラクタ生成部５３を介して移動方向をガイドするためのインジケータをモニタ５に表示させる。図４はその例であり（各輝点像の図示は略している）、フォーカスバー１０５が照準マーカ１０１の左右両側に表示される。このフォーカスバー１０５が画面上の下側に延びているときは、装置が適性作動距離より手前側にあることを示し、フォーカスバー１０５が上側にの延びているときは、装置が適性作動距離より被検眼側にあることを示す。フォーカスバー１０５が１本になったときは、適性作動距離に許容範囲に入ったことを示す。

装置１の移動が行われ、ＸＹＺの各方向の状態が所定の許容範囲に入ると、演算・制御部５０の制御により測定光源２２が点灯され、眼屈折力測定が自動的に実行される。眼屈折力の測定は、受光部３３上の３対の受光素子からの位相差新信号により予備測定を行い、この結果に基づいて固視標１２を移動して被検眼に適当なディオプタ分だけ雲霧を掛けて本測定を行う。この眼屈折力の測定中、アライメント光の角膜反射光が受光部３３の受光素子に入射すると測定精度に影響しやすい。このため、測定中はアライメント用の各光源４１ａ〜４１ｄを消灯する。

測定中に各光源４１ａ〜４１ｄを消灯すると、指標投影光学系４０の輝点像に基づくアライメント情報が得られず、アライメントマークの表示もできなくなる。このため、測定中のアライメントずれによる精度不良が見つけられなくなる。この対応として、前眼部照明光源４５ａ，４５ｂによる輝点像４５ａ´，４５ｂ´を利用する。前眼部照明光源４５ａ，４５ｂは前眼部観察用に常時点灯されているものであり、測定光軸から離れた位置にあるので、アライメント用の光源４１ａ〜４１ｄを点灯させておく場合に比べて測定に与える影響が少ない。

演算・制御部５０は測定開始信号に応答して測定開始直前における輝点像４１ａ´，４１ｂ´の中心座標（角膜中心の検出座標）と輝点像４５ａ´，４５ｂ´の座標との位置関係を一時的に記憶する。測定中は輝点像４５ａ´，４５ｂ´の位置の変化から角膜中心の変位情報を得、輝点像４５ａ´，４５ｂ´の像間隔からＺ方向の変位を得る。こうすれば、角膜曲率の影響を受けずに、測定中のアライメントずれを判断することができる。演算・制御部５０は、角膜中心の変位情報に従って十字マーク１００の表示を移動させ、また、Ｚ方向の変位情報に従ってフォーカスバー１０５の表示を変化させる。これらにより、検者は測定中におけるアライメントずれをモニタ５上で知ることができる。そして、演算・制御部５０は、測定開始直前に記憶した輝点像４５ａ´，４５ｂ´の座標位置が許容範囲を超えて変化した場合には、測定エラーとする。

上記では角膜中心検出のためのアライメント指標を輝点としたが、これは円環状の指標（マイヤリング）であっても良く、円環状の指標の場合も光軸Ｌ１を中心にして対称に配置された光学系により多数の輝点を形成するものと扱える。円環状の指標を被検眼角膜に投影したときは、その中心が略角膜中心になる。円環状の指標像の中心を画像処理部５５により検出し、その座標位置に従ってモニタ５上に十字マーク１００を表示させることで、円環状の指標像の場合においても中心合わせのアライメントが容易に行えるになる。

次に、第２の実施形態を説明する。第２の実施形態の構成要素自体は第１の実施形態の装置と同様であるので、同一符号を用いて異なる部分の動作を中心に説明する。
第２の実施形態では測定光源２２をアライメント時にも点灯ておくことでアライメント光源として共用し、光軸Ｌ１方向から光束を投光して角膜中心輝点像を形成する。この場合、角膜中心輝点像を形成する投光光学系を設けなくて良いので、装置の構成を簡略化できる。しかし、眼屈折力の測定光束は測定精度を上げるためにその光束幅が狭くされているのが一般的であり、測定光軸（Ｌ１）を角膜中心近傍まで合せないと角膜中心輝点像が現われない。これでは角膜中心輝点像が現われるまでは装置を移動すべき方向が分かりづらく、使い勝手が悪い。

そこで、第２の実施形態では角膜中心輝点像がモニタ５上で観察できるようになるまでは、先の実施形態と同じく、第１指標投影光学系４０ａ，４０ｂにより角膜周辺に投影される輝点像４１ａ´，４１ｂ´を利用して十字マーク１００をモニタ５上に電気的に合成表示する。そして、図５に示すように、測定光源２２による角膜中心輝点像１１０が現われるようになったら、十字マーク１００を非表示とする。ＣＣＤカメラ１８に撮像された画像は画像処理部５５により処理されて、角膜周辺の輝点像４１ａ´，４１ｂ´，４１ｃ´，４１ｄ´及び角膜中心輝点像１１０の位置座標が演算・制御部５０により得られるようになる。角膜中心輝点像１１０は、５つの輝点像の位置関係からその中央として特定できる。演算・制御部５０は、ＣＣＤカメラ１８に撮像された角膜中心輝点像１１０がモニタ５上で観察される視認可能な感度であるかを判定し（これは検出光量から判断される）、視認可能になればキャラクタ生成部５３に十字マーク１００の制御信号を送ってその表示を消す（十字マーク１００を非表示に切換える）。

光学的に形成される輝点像１１０が観察できるようになったときに十字マーク１００を消すのは次ぎの理由による。十字マーク１００は角膜周辺の輝点像を検出した結果に基づいて表示するので、動きに多少のタイムラグが生じる。また、輝点像の検出精度の関係で光学的に形成される輝点像１１０とのずれが生じることもある。このため実際の輝点像１１０に加えて擬似的な略角膜中心を示す十字マーク１００があると、逆に照準合わせに際して紛らわしくなる。

したがって、検者はモニタ５上に角膜中心輝点像１１０が現われるまでは、十字マーク１００に従ってアライメントし、角膜中心輝点像１１０が現われたらこれが照準マーカ１０１の中心に位置するようにアライメントする。アライメントがずれて角膜中心輝点像１１０を検知できなくなった場合、演算・制御部５０は再び十字マーク１００を表示させる。
なお、上記では輝点像１１０が観察できるようになったら十字マーク１００を消すものとしたが、微妙なアライメントは照準の中心付近であるので、輝点像１１０が照準マーカ１０１内等の所定範囲に入ったときに十字マーク１００を消すようにしても良い。

また、角膜中心輝点像１１０を形成するアライメント光束の光束幅が広い光学系であっても、角膜中心輝点像１１０の視認可能状態に応じて十字マーク１００を表示させると使い勝手が良くなる。すなわち、作動距離等のずれが大きくて角膜中心輝点像がぼけているときには十字マーク１００の表示に従ってアライメントが行える。この場合も、角膜中心輝点像が明確に視認できる感度であれば十字マーク１００を非表示とし、検者は角膜中心輝点像に従ってアライメントを行えば良い。

第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では瞳孔中心にアライメントする例であり、構成要素は第１の実施形態と同様であるので同一符号を用いて説明する。
ＣＣＤカメラ１８により撮像された前眼部画像を画像処理部５５により処理し、瞳孔エッジを検出する。前眼部画像においては、瞳孔、虹彩、強膜によって輝度が異なるので、この情報から瞳孔エッジ座標を検出することができ、さらにその瞳孔エッジ検出からその中央の位置座標、すなわち瞳孔中心位置の座標が求められる。モニタ５上には、図６に示すように略瞳孔中心を示す十字マーク１００´が、演算・制御部５０の制御信号を受けたキャラクタ生成部５３によって電気的に合成表示される。検者は照準マーカ１０１の中心に十字マーク１００´が位置するように装置１を移動することで中心合わせのアライメントを行う。なお、作動距離方向のアライメントは第１の実施形態と同様に、第１指標投影光学系４０ａ，４０ｂ及び第２指標投影光学系４０ｃ，４０ｄによる輝点像（図６では図示を略している）を利用して行うことができる。
眼屈折力測定では瞳孔を通して測定光束を眼内に投光する。角膜中心と瞳孔中心がずれている場合、角膜中心を基準としたアライメントでは測定光束が虹彩にけられ、測定不可となる。このような場合には瞳孔中心を基準としたアライメントで行えば測定が可能となる。

第４の実施形態を説明する。第４の実施形態は、図７はに示すように、光学式観察系２００の観察光路に透明なＬＣＤパネル等の表示器２２０を挿入し、これに電気的に形成するアライメントマークを表示させて前眼部像と合成する。
図７は、エキシマレーザ光を角膜に照射して角膜曲率を変化させることにより屈折異常を矯正する角膜手術装置（特開平６−１１４０８３号公報等を参照）を示しており、この眼科装置ではレーザ照射光軸Ｌと瞳孔中心とをアライメントして手術を行う。エキシマレーザ光はダイクロイクミラー２０１に反射されて患者眼（被検眼）角膜に照射される。観察光学系２００は対物レンズ２０２、偏角プリズム２０３、接眼レンズ２０４を持ち、術者眼は照明光源２０７により照明された被検眼の前眼部を観察する。

また、被検眼前眼部はビームスプリッタ２１０、結像レンズ２１１を介して撮像素子を持つＣＣＤカメラ２１２により撮像され、その出力信号は画像処理部２１５に接続されている。画像処理部２１５では瞳孔中心検出が行われ、制御部２１６はその瞳孔中心の検出結果から、表示器２２０に前述の図６に示したような十字マーク１００´を表示させると共にその表示位置を制御する。また、表示器２２０には照準マーカ１０１が所定位置に表示される。術者は略瞳孔中心を示す十字マーク１００´が照準マーカ１０１の中心に位置するように装置を移動してアライメントする。
なお、こうした光学式観察系でアライメントマークを合成表示する方式は、先の実施形態１〜３の装置においても同様に適用できる。

実施形態の他覚式眼屈折力測定装置の外観を示す図である。実施形態の装置の内部に配置される光学系を示す図である。装置の制御系ブロック図の要部を示す図である。Ｚ方向の移動をガイドするためのインジケータを説明する図である。第２の実施形態における角膜中心輝点像が現われたときの画面例を示す図である。第３の実施形態における略瞳孔中心を示す十字マークが合成表示された画面例を示す図である。第４の実施形態の眼科装置の構成を示す図である。

符号の説明

５モニタ
１８ＣＣＤカメラ
２０眼屈折力測定光学系
４０ａ，４０ｂ第１指標投影光学系
４０ｃ，４０ｄ第２指標投影光学系
４５ａ，４５ｂ前眼部照明光源
５０演算・制御部
５２画像合成部
５３キャラクタ生成部
５５画像処理部
１００十字マーク

Claims

アライメント光束を角膜に向けて投光しアライメント用角膜反射像を形成するアライメント指標形成光学系と、アライメント用角膜反射像の二次元位置を検出するアライメント指標検出手段と、撮影された被検眼の前眼部像を照準マークとともに観察する表示手段と、を有し、装置が持つ中心軸と被検眼とをアライメントする眼科装置において、被検眼前眼部を照明する一対の照明光学系であり、角膜中心から離れた位置に照明角膜反射像を形成する照明光学系と、該照明光学系による照明角膜反射像の位置を検出する照明角膜反射像位置検出手段と、測定開始信号に応答して、前記アライメント指標形成光学系の光源を消灯するとともに、前記照明角膜反射像位置検出手段により測定開始直前及び測定中の照明角膜反射像の位置を得る制御手段と、測定開始直前の照明角膜反射像の位置に対する測定中の照明角膜反射像の位置の変化に基づいて測定中の位置ずれを判断する判断手段と、を備えることを特徴とする眼科装置。