JP4944714B2 - 前眼部観察装置 - Google Patents
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Description
図1は本発明の実施の形態1に係る前眼部観察装置の電気的な構成を示す機能ブロック図である。図2は図1の前眼部観察装置の光学装置の構成を模式的に示す平面図である。図3は図1の前眼部観察装置の光学装置の構成を模式的に示す側面図である。
図1に示すように、本実施の形態の前眼部観察装置100は、光学装置101と解析装置102とを備えている。なお、図1において、光学装置101については、画像解析に関する構成のみ示されている。
縦スリット光光源28は、ここでは、白色光LEDで構成されている。スリット板30には、光軸27上に位置するようにY軸方向(縦方向)に延びるスリット(縦スリット)が形成されている。スリット板30は、投影レンズ26により被検眼202の瞳孔付近に結像するように配置されている。このような構成により、縦スリット光光源28から発せられた白色光がコンデンサレンズ29で集光され、スリット板30を背後から照明する。これより、縦スリットが、ミラー31及びハーフミラー25を通過し、投影レンズ26により、ハーフミラー19を通過して、被検眼202の瞳孔付近に結像するようにして照射される。これにより、被検眼202の角膜及び水晶体がこの縦スリット光により光学切断される。この光学切断面(以下、縦光学切断面という)は、Y−Z平面に平行でかつ被検眼202近傍の固視標投影光学系の光軸11aに平行である。
次に、以上のように構成された前眼部観察装置100の動作を説明する。前眼部観察装置100の動作は、解析装置102の演算器103の制御により遂行される。
次に、本発明を特徴付ける角膜及び水晶体の前後面の曲率半径の計測(画像解析)について説明する。
3次元データ(xi,yi,zi)に、関数P=f(x,y,z)を当てはめるというデータ処理において、実測値Piとその期待値f(xi,yi,zi)との差を残差といい、残差2乗和
モデル式が複数の未知パラメータaj(j=1〜m)について線形結合
P=f(x,y,z)
=a1Φ1(x,y,z)+a2Φ2(x,y,z)+・・・+amΦm(x,y,z)
で表されるとき、
∂S/∂aj=0
に(1)式を代入する。ここで、
f(xi,yi,zi)=fiとする。また、(2)式も∂fj/∂aj=Φijとする。
そうすると、
0=∂(Σ(Pi 2−2Pifi+fi 2))/∂aj
=−2ΣPiΦij+2ΣfiΦij
により
ΣfiΦij=ΣPiΦij
となる。これを展開して、
Σ(a1Φi1+a2Φi2+・・・+amΦim)Φij=ΣPiΦij
となる。この式を行列及びベクトル表現すると、
ΦTΦa=ΦTP
となる。これより、
a=〔ΦTΦa〕−1ΦTP
となる。ここで、ΦTはΦの転置行列であり、〔ΦTΦ〕−1はΦTΦの逆行列である。
上述の最小2乗法を球の式
(x−x0)2+(y−y0)2+(z−z0)2=r2
に適用すると、
x2−2x0x+x0 2+y2−2y0x+y0 2+z2−2z0x+z0 2−r2=0
より、
2x0=a1、2y0=a2、2z0=a3、−(x0 2+y0 2+z0 2−r2)=a4
として、
a1x+a2y+a3z+a4=x2+y2+z2
となる。
左辺をf(x,y,z)、右辺をPと考えると、
a=〔ΦTΦ〕−1ΦTP
で未定係数a1〜a4が求まる。
演算器103は、縦光学切断面画像131及び横光学切断面画像132上の角膜前面に対応する明暗境界線Lv,Lhの複数の代表点Ptの空間座標をPiとして、a=〔ΦTΦ〕−1ΦTPの式に代入し、これを解いて未定係数a1〜a4を求める。これにより、この特定されたa1〜a4を有する、角膜前面に近似する球面が得られる。そして、この球面の曲率半径を被検眼202の角膜前面の計測値とし、これをその主メモリに記憶する。
図11は本発明の実施の形態2に係る前眼部観察装置の光学装置の構成を模式的に示す平面図である。
2 固視標投影光学系(第1固視標投影光学系)
3A 横スリット光照射光学系
3B 縦スリット光照射光学系
4A 横断面観察光学系
4B 縦断面観察光学系
5 徹照照明光学系
6 合焦検出光学系
7 アライメント光照射光学系7
8 徹照観察光学系8
11,11a 固視標投影光学系の光軸
12,82 固視灯
13,83 ピンホール絞り
14,84 絞り
15,85 投影レンズ
16,31,54,74 ミラー
17 可視光透過赤外反射ミラー
18 可視光透過赤外ハーフミラー
19,25,45,75 ハーフミラー
21,21a 横スリット光照射光学系の光軸
22,28 スリット光光源
23,29 コンデンサレンズ
24、30 スリット板
26 投影レンズ
27,27a 縦スリット光照射光学系の光軸
41 徹照光学系の光軸
42 徹照光源
43 絞り
44 リレーレンズ
46 投影レンズ
47 アライメント光源
51,51a 縦断面観察光学系の光軸
52 縦断面撮像素子
53,73 結像レンズ
55 可視光反射赤外透過ミラー
56,76 対物レンズ
57 作動距離検出センサ
71,71a 横断面観察光学系の光軸
72 横断面撮像素子
80 第2固視標投影光学系
91 角膜前面に対応する明暗境界線
92 角膜後面に対応する明暗境界線
93 水晶体前面に対応する明暗境界線
94 水晶体後面に対応する明暗境界線
95 虹彩
100 前眼部観察装置
101 光学装置
103 演算器
104 モニタ
105 入力装置
116 縦方向の空間座標チャート画像
117 横方向の空間座標チャート画像
118 空間座標チャート
119 交点
121 縦方向の原点治具画像
122 横方向の原点治具画像
123 原点治具
131 縦光学切断面画像
132 横光学切断面画像
201 被検眼位置
202 被検眼
301 スリット光
302 縦断面散乱光、横断面散乱光
303 角膜前面
304 角膜後面
305 見かけ上の角膜後面
Lh,Lv 明暗境界線
P0 原点治具の頂点
Pt 代表点
Claims (6)
- その光軸上に想定された被検眼位置に位置する被検眼に固視標を投影するための固視標投影光学系と、
前記被検眼にスリット光を照射するためのスリット光照射光学系と、
前記スリット光による前記被検眼の光学切断面を斜めから観察するための光学切断面観察光学系と、
前記固視標投影光学系と、前記スリット光照射光学系と、前記光学切断面観察光学系とが、前記スリット光による前記被検眼の光学切断面が前記固視標投影光学系の前記被検眼近傍における光軸と間隔を有して平行であり、かつ前記光学切断面観察光学系が前記固視標投影光学系の前記被検眼近傍における光軸に対し前記スリット光による前記被検眼の光学切断面と反対側の斜め方向から該光学切断面を観察するような位置関係に配置されてなる基体と、を備えた前眼部観察装置。 - それぞれの前記被検眼近傍における光軸を共有し、それぞれのスリット光の前記共有する光軸の回りの角度位置が互いに異なる複数の前記スリット光照射光学系と、前記固視標投影光学系の前記被検眼近傍における光軸に対しその対応する前記スリット光による前記被検眼の光学切断面と反対側の斜め方向から該光学切断面を観察するようにそれぞれ設けられた複数の前記光学切断面観察光学系と、を備えた請求項1に記載の前眼部観察装置。
- 前記複数のスリット光照射光学系の前記共有する光軸と前記固視標投影光学系の前記被検眼近傍における光軸とが平行である請求項2に記載の前眼部観察装置。
- 前記固視標投影光学系は、前記被検眼位置において交差する複数の前記光軸と、前記複数の光軸のうちからそれを経由して前記被検眼に前記固視標が投影される1つの光軸を選択する選択手段と、を備えた請求項1又は2に記載の前眼部観察装置。
- 前記複数の光学切断面観察光学系は、それぞれ、その対応する前記スリット光による前記被検眼の光学切断面の観察画像を撮像する複数の撮像装置を有し、
前記前眼部観察装置は、前記複数の撮像装置で撮像された前記観察画像に基づいてそれぞれ2次曲面で近似された前記被検眼の角膜前面、角膜後面、水晶体前面、及び水晶体後面のうちの少なくとも1つの面の曲率又は曲率半径を求める解析装置をさらに備えた請求項2に記載の前眼部観察装置。 - 前記解析装置は、
前記複数の被検眼の光学切断面の交線を基準とした各前記観察画像上の座標と前記被検眼の光学切断面上の座標との対応関係(以下座標対応関係)を求める座標対応関係演算手段と、
各前記観察画像における前記被検眼の角膜前面、角膜後面、水晶体前面、及び水晶体後面の少なくとも1つの面(以下、特定面)に対応する明暗の境界線を特定し、該特定された境界線上の複数の点の前記被検眼の光学切断面上の座標を前記座標対応関係に基づいて求める空間座標演算手段と、
複数の前記観察画像において求めた前記境界線上の複数の点の座標から近似法によって前記特定面に対応する2次曲面を求め、前記2次曲面の曲率又は曲率半径を前記特定面の曲率又は曲率半径とする曲率又は曲率半径演算手段と、を備えた請求項5に記載の前眼部観察装置。
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