JP4598570B2 - 眼光学特性測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検眼眼底に投影された視標像の光強度分布特性に基づき被検眼の眼光学特性を演算可能な眼光学特性測定装置に関するものである。

従来、被検眼眼底に視標像を投影する為の視標投影手段と、前記視標像を光電検出器上に導く為の受光手段とを有し、前記光電検出器により検出された視標像の光強度分布に基づき、被検眼の眼光学特性を演算により求める眼光学特性測定装置が知られている。

又、特許文献１に示される様に本出願人は、求められた眼光学特性から被検眼眼底に視標像を投影した場合に形成されるであろう眼底上のシミュレーション画像を演算表示し、被検眼眼底にどの様な画像が形成されるか、被検者がどの様に視覚しているのかを他覚的に観察可能とした眼光学特性測定装置を提案している。

該眼光学特性測定装置に於いては、測定の対象となる光強度分布画像を複数枚取得し、その内の１の画像から眼光学特性を求めている。

従来、眼光学特性の演算の対象とする光強度分布画像の選択は、検者の主観的な判断に基づいており、複数の画像から検者が最も適当であると思うものが選択されている。

この為、検者が異なると異なる画像が選択される場合があり、更に同一の検者であっても同一条件の画像が選択されるとは限らず、同一の被検眼であるにも拘らず、異なる測定結果となる可能性があった。更に、複数の画像を視覚により比較するので、時間が掛るという問題もあった。

又、検者の主観で画像が選択されるので、眼光学特性の演算の前提条件（撮影条件、画像選択条件）が検者毎に異なり、測定結果にバラツキを生じるという問題もあった。

特開２００３−７０７４１号公報

特開２００２−２０９８５２号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、眼光学特性の演算の対象とする光強度分布画像が同一条件で選択され、光強度分布画像の選択が検者の個人差により左右されない様にし、又画像の選択が短時間で行われる様にするものである。

本発明は、被検眼眼底に視標像を投影する為の視標投影手段と、前記視標像を光電検出器上に導く受光手段と、前記光電検出器で得られた画像に基づき得られた光強度分布より被検眼の光学特性を演算する眼光学特性演算手段とを有する眼光学特性測定装置に於いて、前記眼光学特性演算手段は、前記光電検出器から複数の画像を取得し、得られた複数の画像の中から、画像中の所定輝度以上を有する範囲の形状に基づき演算対象とすべき画像を選択する様構成した眼光学特性測定装置に係り、又画像中の所定輝度を有する範囲の形状が直交する２方向で大きさが最も近いものが選択される眼光学特性測定装置に係るものである。

本発明によれば、被検眼眼底に視標像を投影する為の視標投影手段と、前記視標像を光電検出器上に導く受光手段と、前記光電検出器で得られた画像に基づき得られた光強度分布より被検眼の光学特性を演算する眼光学特性演算手段とを有する眼光学特性測定装置に於いて、前記眼光学特性演算手段は、前記光電検出器から複数の画像を取得し、得られた複数の画像の中から、画像中の所定輝度以上を有する範囲の形状に基づき演算対象とすべき画像を選択する様構成したので、演算対象画像が眼光学特性測定装置の測定作動の過程で自動的に選択され、眼光学特性の演算の対象とする光強度分布画像が同一条件で選択され、選択が検者の個人差により左右されないので測定にバラツキがなくなり、測定精度が向上し、又画像選択に人手が介入しないので極めて短時間に実施され、測定時間の短縮が図れ、被検者の負担が軽減する等の優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

先ず、図１に於いて、本発明が実施される眼光学特性測定装置の光学系について説明する。

図中、１は被検眼、２は被検眼に視標像を投影する投影光学系、３は被検眼眼底から反射して得られる視標像を受光器に導く為の受光光学系、４は光源５、リレーレンズ６から構成される光源部を示す。

前記投影光学系２は光源５、該光源５から発せられた投影光束を集光するリレーレンズ６、該リレーレンズ６の光軸上に配設されたハーフミラー７、該ハーフミラー７を透過した投影光束を前記被検眼１に向け第１の偏光方向の直線偏光成分（Ｓ直線偏光）を反射して投影する偏光ビームスプリッタ８、該偏光ビームスプリッタ８の投影光軸に前記偏光ビームスプリッタ８側から配設されたリレーレンズ９、対物レンズ１１、１／４波長板１３を有する。前記投影光学系２の所要位置、例えば前記ハーフミラー７と前記偏光ビームスプリッタ８との間に投影系開口絞り１４が設けられている。更に、前記ハーフミラー７に対向して固視標１５、リレーレンズ１６を有する固視標系１７が配設されている。

前記光源５、固視標１５は前記被検眼１の眼底と共役な位置にあり、後述する様に、前記光源５、固視標１５は瞳１８を通して眼底に結像される。該瞳１８は前記投影系開口絞り１４と共役、或は略共役の位置となっている。前記固視標１５には視力検査用の視標、例えばランドルト環が記されている。ここで、前記光源部４は前記光源５とリレーレンズ６とが一体的に構成され、前記光源部４は、後述の合焦レンズ１９と連動して光軸方向に沿って移動可能となっている。

前記受光光学系３は、前記偏光ビームスプリッタ８、該偏光ビームスプリッタ８の投影光軸に配設された前記リレーレンズ９、対物レンズ１１、１／４波長板１３を前記投影光学系２と共用している。

前記偏光ビームスプリッタ８を透過する反射光軸上には反射光軸に沿って受光系開口絞り２２、移動可能な合焦レンズ１９、結像レンズ２０が配設され、該結像レンズ２０は光電検出器２１上に反射光束を結像させる。該光電検出器２１と前記被検眼１の眼底とは共役、又は略共役な位置となっている。

図２は、前記投影系開口絞り１４、前記受光系開口絞り２２を示しており、本実施の形態では前記投影系開口絞り１４と前記受光系開口絞り２２とは同一のものが用いられている。以下、投影系開口絞り１４について説明する。

該投影系開口絞り１４は円板に６つの絞り孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆが穿設されたものであり、該絞り孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆは同一円周上の６等分した位置に設けられ、孔径は瞳の大きさを考慮してφ１ｍｍ〜φ８ｍｍ程度となっている。例えば、φ１ｍｍ、φ２ｍｍ、φ３ｍｍ、φ４ｍｍ、φ５ｍｍ、φ６ｍｍが選択される。

前記投影系開口絞り１４、前記受光系開口絞り２２は回転可能に設けられ、前記絞り孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆの中心が前記投影光学系２の光軸、前記受光光学系３の光軸に合致する様になっている。

前記投影系開口絞り１４、前記受光系開口絞り２２は例えばステッピングモータ（図示せず）に取付けられ、該ステッピングモータが６０°ずつ間欠回転することで前記絞り孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆの所要の絞り孔が選択される様になっている。又、それぞれのステッピングモータは後述する制御部２８によって独立して制御される。前記絞り孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆの選択は、被検者の瞳径に合わせ選択され、又前記投影系開口絞り１４で選択された絞り孔２３の径と前記受光系開口絞り２２で選択した絞り孔２３の径を変えることで、例えば前記投影系開口絞り１４で選択された絞り孔２３の径に対し、前記受光系開口絞り２２で選択した絞り孔２３の径を小さく設定すると、前記光電検出器２１で得られる画像からＰＴＦ（Ｐｈａｓｅ Ｔｒａｎｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が算出可能である。

前記光電検出器２１はＣＣＤ受光センサ等、受光面が画素の集合であり、受光信号に基づき受光面内での各画素の位置、受光面での像の形状等を検出可能となっている。各画素の位置、形状については、受光面上に座標を設定し、各画素の座標値を算出することで決定される。

前記光電検出器２１からの受光信号は信号処理部２６を介して記憶部２７に記憶される。前記信号処理部２６から前記記憶部２７へのデータの書込みは制御部２８によって制御され、該制御部２８は上記した様に、駆動機構の制御を行うと共に眼光学特性演算手段として機能し、シミュレーション画像演算部と、視力演算部とを有し、前記記憶部２７に記憶されたデータを基に所要の演算をし、又演算結果を表示部２９に表示する。又、前記記憶部２７には、測定を実行する為のシーケンスプログラム、前記光電検出器２１からの信号に基づき受光像の状態を判定する受光画像判定プログラム、前記光電検出器２１からの受光信号を基に眼光学特性の演算を行う演算プログラム等が格納されている。

以下、上記光学系の作用について説明する。

前記被検眼１に前記固視標１５を注視させた状態で、前記投影光学系２により投影光束を投影する。尚、前記固視標１５に関しては可視光が用いられ、前記投影光束については赤外光が用いられる。

前記光源５から発せられた投影光束（赤外光）は、前記リレーレンズ６、ハーフミラー７を透過し、透過した投影光束は前記開口絞り１４により光束径が決定され、前記偏光ビームスプリッタ８に至り、該偏光ビームスプリッタ８でＳ直線偏光分が反射され、前記リレーレンズ９を経て前記対物レンズ１１により前記１／４波長板１３を経て前記被検眼１の眼底に投影され、点像として第１次視標像が結像される。

Ｓ直線偏光が前記１／４波長板１３を透過することで、右円偏光となる。前記被検眼１の眼底で投影光束が反射され、反射光束は眼底で反射されることで、左円偏光となる。更に、反射光束が前記１／４波長板１３を透過することで、前記Ｓ直線偏光とは偏光方向が９０°異なるＰ直線偏光となる。

Ｐ直線偏光は、前記対物レンズ１１、リレーレンズ９により前記偏光ビームスプリッタ８に導かれる。該偏光ビームスプリッタ８はＳ直線偏光を反射し、Ｐ直線偏光を透過するので、前記反射光束は該偏光ビームスプリッタ８を透過し、前記受光系開口絞り２２により受光光束径が決定される。該受光系開口絞り２２を通過した反射光束は前記合焦レンズ１９、結像レンズ２０により前記光電検出器２１上に第２次視標像として結像される。

該光電検出器２１が受光した第２次視標像の光量強度分布は前記被検眼１の眼光学特性を反映しており、前記光電検出器２１の受光状態を検出することで、眼光学特性を測定することができる。

次に、図３を参照して眼光学特性を測定する為の作動について説明する。

ＳＴＥＰ：０１ 被検眼のディオプター値（以下度数（Ｄ））に対応して目標位置を設定する。被検眼の度数については、他の測定器によって事前に測定された値が使用される。目標設定は、前記光源部４、合焦レンズ１９を手動で移動して行われる。尚、度数については本装置で測定して得られた度数の位置に自動的に設定される様にしてもよい。

ＳＴＥＰ：０２ ＳＴＥＰ：０１で設定した位置を含めて、目標位置の前後複数の位置、例えば０．０３Ｄのステップで移動させ、ステップ毎の視標像について前記光電検出器２１からの受光信号から複数枚の画像を取得する。

ＳＴＥＰ：０３ 取得した複数の画像から、画像の図形を基に焦点の状態が判断され、受光された視標像のベストフォーカス位置が求められ、ベストフォーカス位置の画像が選択される。

ＳＴＥＰ：０４，０５ 選択された画像について、ＰＳＦ等眼光学特性が演算される。

ＳＴＥＰ：０６ 視標ギャップ方向のプロフィールが演算される。

ＳＴＥＰ：０７ 更に、Ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ値、Ｃｏｎｔｒａｓｔ値が演算される。演算されたＤｅｐｒｅｓｓｉｏｎ値、Ｃｏｎｔｒａｓｔ値は、前記表示部２９に表示される。

ここで、ＳＴＥＰ：０４、ＳＴＥＰ：０５、ＳＴＥＰ：０６、ＳＴＥＰ：０７に於けるＰＳＦ等の眼光学特性、視標ギャップ方向のプロフィール、Ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ値、Ｃｏｎｔｒａｓｔ値の演算については、本出願人が既に出願した、特願２０００−３６４８３４（特開２００２−２０９８５２号公報）（特許文献２）に於いて説明されている。

又、ＳＴＥＰ：０３に於ける視標像のベストフォーカス位置が求められる。図４により、ベストフォーカス位置の画像が選択される作用について説明する。

ＳＴＥＰ：３０１，３０２ 取得した複数の画像から各画像に於ける最高輝度値を算出し、各最高輝度値が第１スライスレベル以上である画像が選択される。選択された画像は、例えば図５（Ａ）〜図５（Ｊ）に示される。

ＳＴＥＰ：３０３ ＳＴＥＰ：３０２で選択された画像の中から最高輝度値が最も高い画像が選択される。

ＳＴＥＰ：３０４，３０５ ＳＴＥＰ：３０３で選択された画像が１枚かどうかが判断され、１枚である場合は、該画像について第１スライスレベル以上の輝度値を示している画素数が求められる。

ＳＴＥＰ：３０６，３０７ ＳＴＥＰ：３０５で得られた画素が形成する形状について、例えば、直交する２方向の大きさで形状の判断が行われる。例えば、前記光電検出器２１の受光面の座標上で水平、垂直方向で略同等な大きさになっているかが判断され、略同等な大きさと判断された場合は、ＳＴＥＰ：３０３で選択された１枚の画像が演算対象画像（測定画像）として選択される。例えば、図５（Ｆ）が選択される。

ＳＴＥＰ：３０８ 次に、ＳＴＥＰ：３０６に於いて、画素の形成する形状が、水平、垂直方向で略同等な大きさとなっていない場合、ＳＴＥＰ：３０５で選択された画像の前後の画像について、それぞれ第１スライスレベル以上の画素数が求められる。

ＳＴＥＰ：３０９ ＳＴＥＰ：３０８で得られた画素が形成する形状の判断が行われる。受光面の座標上で水平、垂直方向の大きさが求められ、水平、垂直方向の大きさから形状が判断される。例えば、形状を判断するものとして、水平、垂直方向の大きさの比が求められる。

ＳＴＥＰ：３１０ 選択された各画像それぞれについて、水平、垂直方向の大きさが最も近いもの、例えば求められた比が最も１に近いものが演算対象画像として決定される。

更に、ＳＴＥＰ：３０３で選択された画像が複数枚ある場合は、ＳＴＥＰ：３１１の以降の作用により、演算対象画像が決定される。

ＳＴＥＰ：３１１ 選択された複数の画像それぞれについて、第１スライスレベル以上の画素数が求められる。

ＳＴＥＰ：３１２ 画素数が一番少ない画像が選択される。

ＳＴＥＰ：３１３，３１４ 選択された画像で、第１スライスレベル以上の画素が形成する形状について、座標上で水平、垂直方向で略同等な大きさになっているかが判断され、略同等な大きさと判断された場合は、ＳＴＥＰ：３１２で選択された１枚の画像が演算対象画像として決定される。

ＳＴＥＰ：３１５，３１６ ＳＴＥＰ：３１２で選択された画像に関し、第１スライスレベル以上の画素が形成する形状が、水平、垂直方向で略同等な大きさでない場合、ＳＴＥＰ：３１２で得られた前後の画像について第１スライスレベル以上の画素数が求められ、更に画素が形成する形状について、座標上で水平、垂直方向の大きさが求められ、水平、垂直方向の大きさから形状が判断される。

ＳＴＥＰ：３１７ 選択された各画像それぞれについて、水平、垂直方向の大きさが最も近いものが演算対象画像として決定される。

上述した、画像の判断により、フォーカス状態が最もよく、更に最も最小錯乱円に近い画像が演算対象画像として選択される。従って、演算対象画像の選択に検者の個人差による影響が排除される。

選択された画像は、前記表示部２９に表示され、検者により確認され、ＳＴＥＰ：０４に於いてＰＳＦ等眼光学特性が演算され、或は選択されると直ちに演算が実行される。

尚、ＳＴＥＰ：３０６，３０９，３１６等の座標上での水平、垂直方向の大きさの判断は、様々な方法で判断可能である。上述の選択された画像中の第１スライスレベル以上の画素が形成する形状について水平、垂直方向の大きさを比較する方法のみではなく、例えば画素が形成する画像の重心位置を求め、該重心位置を中心として形状の長径及び短径を比較する方法（画素による形状を楕円と近似してもよいし、しなくてもよい）を用いてもよい。

又、図６に示す様に選択された１枚の画像とその前後の画像の３枚各々についての画素が形成する形状の水平、垂直方向の大きさの比較から、最小錯乱円がより理想的な円形になるであろうディオプター値を求めることができる。従って、選択された１枚の画像が理想的な円形からずれている場合は、再度測定することも可能である。この時、円形の度合いに閾値等を設けることにより自動で行うこともできる。その際に、該ディオプター値により測定するだけでなく、その前後のディオプター値を含めて先の測定と同様に複数枚測定し、再度選択することもできる。これにより、検者の個人差により左右されず、更に測定精度を向上することができる。

本発明の実施の形態を示す概略構成図である。 本実施の形態に使用される開口絞りの一例を示す図である。 本発明の実施の形態に於ける眼光学特性を測定する為の作動を示すフローチャートである。 眼光学特性測定に於いて、演算対象画像を選択する作動を示すフローチャートである。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）（Ｇ）（Ｈ）（Ｉ）（Ｊ）は本発明の実施の形態に於いて撮像された画像を示す図である。 選択された画像を含む複数の画像からより適正な画像を選択する場合の説明図である。

符号の説明

１ 被検眼
２ 投影光学系
３ 受光光学系
５ 光源
１５ 固視標
１７ 固視標系
１９ 合焦レンズ
２１ 光電検出器
２６ 信号処理部
２７ 記憶部
２８ 制御部

Claims (2)

1. 被検眼眼底に視標像を投影する為の視標投影手段と、前記視標像を光電検出器上に導く受光手段と、前記光電検出器で得られた画像に基づき得られた光強度分布より被検眼の光学特性を演算する眼光学特性演算手段とを有する眼光学特性測定装置に於いて、前記眼光学特性演算手段は、前記光電検出器から複数の画像を取得し、得られた複数の画像の中から、画像中の所定輝度以上を有する範囲の形状に基づき演算対象とすべき画像を選択する様構成したことを特徴とする眼光学特性測定装置。
2. 画像中の所定輝度を有する範囲の形状が直交する２方向で大きさが最も近いものが選択される請求項１の眼光学特性測定装置。

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