JP5242356B2 - 眼科装置 - Google Patents

Description

本発明は、前眼部の所定部位の寸法を測定する眼科装置に関する。

被検者眼の前眼部（前眼部全体、角膜、水晶体、等）の断面像を撮像する眼科装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。撮像された前眼部断面像は、前眼部の所定部位の寸法（角膜厚、前房深さ、等）測定に用いられる。
特開昭６３−１９７４３３号公報

このような眼科装置において、前眼部断面像を撮像する撮像光学系は、その撮像光軸が前眼部断面像を形成するための投影光学系の投影光軸に対して所定の角度で交わるように配置されている。この撮像光学系の配置位置が投影光学系の斜め上方向である場合、被検者の上睫によって前眼部からの反射光が遮光される虞があり、装置構成としては不適当である。また、投影光学系の斜め側方向である場合、被検者の鼻によって前眼部に投影される光が遮光される虞があり、これを解決するためには投影光学系の左右両方に撮像光学系が配置される必要があり、装置構成としては不十分である。また、投影光学系の斜め下方向である場合、被検者の上瞼又は上睫によって部屋の照明光（電灯光）等の外乱光が撮像光学系に入射する虞があり、このままではやはり装置構成としては不十分である。

本発明は、上記問題点を鑑み、前眼部の所定部位の寸法を精度良く測定でき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有することを特徴とする。

（１） 投影光軸を持ち，被検者眼の前眼部断面像を形成するための光源及び投影レンズを備える投影光学系と、前記投影光軸と所定の角度で交わる撮像光軸を持ち，前記前眼部断面像を撮像するための撮像レンズ及び撮像素子を備え，前記投影光学系の下方に配置された撮像光学系と、前記光学系の各々を収納する本体部と、前記本体部が移動可能に載置された基台と、前記撮像素子の出力画像における光量分布に基づいて前記前眼部の輪郭情報を検出し，検出された輪郭情報に基づいて前記前眼部の所定部位の寸法を測定する演算制御部と、を有する眼科装置において、前記演算制御部は、前記撮像素子の出力画像に基づいて前記被検者眼の角膜からの反射光によって形成される第１光量分布と前記被検者眼の上瞼又は上睫からの反射光によって形成される第２光量分布とを判別し、前記第１光量分布に基づいて前記前眼部の輪郭情報を検出することを特徴とする。
（２） （１）の眼科装置において、前記演算制御部は、前記撮像素子の出力画像における光量分布に基づいて前記角膜の前面及び後面の各輪郭情報を検出し、検出された各輪郭情報に基づいて前記角膜の厚さを測定する、又は、前記撮像素子の出力画像における光量分布に基づいて前記角膜と水晶体の前面との各輪郭情報を検出し、検出された各輪郭情報に基づいて前記被検者眼の前房の深さを測定することを特徴とする。
（３） （１）〜（２）のいずれかの眼科装置において、モニタを備え、前記本体部は、さらに、測定軸を持ち、被検者眼の第２の眼特性を測定するための測定系を収納し、前記演算制御部は、前記寸法の測定結果、前記測定系による測定結果、及び前記撮像素子の出力画像のサムネイルを前記モニタ上に表示する演算制御部であって、前記撮像画像上に含まれる断面像の輪郭位置を検出し、検出された前記輪郭位置に基づいて，前記モニタ上にサムネイル表示するための表示領域を前記撮像画像に対して設定し、設定された表示領域に対応する画像データを切り取り、前記モニタ上に前記断面像のサムネイルを表示することを特徴とする。

本発明によれば、前眼部の所定部位の寸法を精度良く測定できる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る眼科装置の外観図であって、図１（ａ）は側面図であり、図１（ｂ）は斜視図である。なお、本実施形態の装置は、被検者眼の眼圧を非接触で測定する眼圧計（トノメータ）と、前眼部断面像として角膜断面像を撮像して被検者眼の角膜厚を非接触で測定する角膜厚計（パキメータ）と、の複合装置である。また、以下の説明においては、被検者眼Ｅに対して装置（後述する本体部４）が前後移動される方向をＺ方向（作動距離方向）とし、Ｚ方向に対して垂直且つ水平な方向をＸ方向（左右方向）とし、Ｚ方向に対して垂直且つ鉛直な方向をＹ方向（上下方向）として説明する。

眼科装置は、基台１と、基台１に取り付けられた顔（頭部）支持ユニット２と、基台１上に移動可能に設けられた移動台３と、移動台３上に移動可能に設けられた本体部（測定ユニット）４と、を備える。顔支持ユニット２は、被検者の額が当接されてこれを支持する額当て２ａと、被検者の顎が当接されてこれを支持する顎受け（顎台）２ｂと、を含む。本体部４は、眼圧を測定するための眼圧測定ユニット４ａと、角膜断面像を撮像するための角膜断面像撮像ユニット４ｂと、を収納する。

移動台３は、ジョイスティック５の傾倒操作により、基台１上をＸ及びＺ方向に移動される。本体部４は、回転ノブ５ａの回転操作により、図示無きＹ方向移動機構部の駆動によってＹ方向に移動される。移動台３及び本体部４が被検者眼Ｅに対して移動され、被検者眼Ｅに対する本体部４のアライメントが完了されると、測定ユニット４ａは被検者眼Ｅに対して正面方向に配置された状態となり、撮像ユニット４ｂは被検者眼Ｅに対して斜め下方向に配置された状態となる。

ジョイスティック５の頂部には、測定開始スイッチ５ｂが設けられている。また、本体部４の後方（ジョイスティック５側（検者側））には、被検者眼Ｅの観察用画像、測定結果、等を表示するモニタ４０が設けられている。

図２は測定ユニット４ａの内部に配置（収納）された光学系の概略構成図である。図３は測定ユニット４ａと撮像ユニット４ｂとの位置関係を示す図であるとともに撮像ユニット４ｂの内部に配置された光学系の概略構成図である。

後述する流体（空気）噴射機構６０のノズル６は、測定ユニット４ａの前方（顔支持ユニット２側（被検者眼Ｅ側））に配置されている。ノズル６の先端部は、本体部４の前方側筺体面４ｆよりも前方に位置されている。また、撮像ユニット４ｂの先端部も、筺体面４ｆよりも前方に位置されている。これにより、被検者眼Ｅに対する撮像光学系９０ｂの作動距離が短くなり、撮像光学系９０ｂに配置されるレンズの径が小さくて済む。なお、ノズル６の中心軸Ｌ１は、測定ユニット４ａの測定軸であって、略水平に配置されている。

透明なガラス板７は、ノズル６を保持するとともに、前眼部を正面方向から観察するための光と、アライメント状態を検出するための光と、角膜の変形状態を検出するための光と、を透過させる。

赤外照明光源３０によって照明された被検者眼Ｅの前眼部正面像は、ハーフミラー３１と対物レンズ３２とダイクロイックミラー３３と撮像レンズ３７とフィルタ３４とを介して二次元撮像素子３５に結像する。ダイクロイックミラー３３は、赤外光を透過して可視光を反射する特性を持つ。フィルタ３４は、光源３０の光とアライメント用赤外光源４０の光とを透過して角膜変形状態検出用赤外光源５０の光と可視光とを遮断する特性を持つ。なお、この光学系の光軸は、測定軸Ｌ１と同軸になっている。

光源４０からの光は、投影レンズ４１を透過し、ハーフミラー３１で反射され、被検者眼Ｅに正面から投影される。角膜頂点に形成された光源４０の角膜反射像（輝点）は、ハーフミラー３１とレンズ３２とダイクロイックミラー３３とレンズ３７とフィルタ３４とを透過し、二次元撮像素子３５に結像する。この撮像素子３５の出力信号に基づき、Ｘ及びＹ方向のアライメント状態が検出される。なお、この光学系の光軸は、測定軸Ｌ１と同軸になっている。また、レンズ３２、レンズ３７、撮像素子３５は、前眼部正面像を撮像する撮像光学系３８を形成する。

固視標投影用可視光源４５によって照明された固視標４６の光は、ダイクロイックミラー９４と投影レンズ４７とを透過し、ダイクロイックミラー３３で反射され、被検者眼Ｅに正面から投影される。被検者眼Ｅは、固視標４６を固視した状態で眼圧測定及び角膜断面像撮像が行われる。ダイクロイックミラー９４は、光源４５の光を透過して角膜断面像撮像用可視光源９１の光を反射する特性を持つ。なお、この光学系の光軸は、測定軸Ｌ１と同軸になっている。

光源５０からの光は、コリメータレンズ５１によって略平行光束とされ、被検者眼Ｅに斜めから投影される。角膜で反射された光は、受光レンズ５２とフィルタ５３とを透過し、ハーフミラー５４で反射され、ピンホール５５を通過し、光検出器５６で受光される。この角膜変形状態検出光学系は、被検者眼Ｅの角膜が所定の変形状態（偏平状態）になったときに光検出器５６の受光量が最大になるように配置されている。なお、この光学系の光軸は、測定軸Ｌ１と所定の角度で交わっている。

また、この角膜変形状態検出光学系は作動距離検出光学系の一部を兼ねており、光源５０からの光は、角膜で反射され、レンズ５２とフィルタ５３とハーフミラー５４とを通過し、ＰＳＤ、ラインセンサ、等の一次元位置検出素子５７で受光される。被検者眼ＥがＺ方向に移動すると、光源５０からの光の位置検出素子５７での受光位置も変動するため、この位置検出素子５７からの出力信号に基づき、Ｚ方向のアライメント状態が検出される（作動距離情報が得られる）。

角膜厚測定光学系は、角膜断面像を形成するための光をノズル６を介して被検者眼Ｅに投影する投影光学系９０ａと、投影光学系９０ａによって投影された光の角膜からの反射光を受光して角膜断面像を撮像する撮像光学系９０ｂと、を含む。投影光学系９０ａは、光源９１と集光レンズ９２とＸ方向が長手方向であるスリット板９３とダイクロイックミラー９４と投影レンズ４７とダイクロイックミラー３３と対物レンズ３２とを含む。スリット９３は、前眼部（例えば、角膜頂点付近）と共役な位置に配置されている。また、光源９１は、例えば、中心波長が略４７０ｎｍで略４６０〜４９０ｎｍの波長領域の光（青色光）を発する可視光源が使用される。また、レンズ４７及び３２は、光源９１とノズル６との間に配置され、光源９１からの光を角膜に集光させる。なお、投影光学系９０ａの光軸（投影光軸）は、測定軸Ｌ１と同軸になっている。

撮像光学系９０ｂは、二次元撮像素子９７と投影光学系９０ａによる角膜からの反射光を撮像素子９７に導く撮像レンズ９６及び全反射ミラー９８とを含み、シャインプルークの原理に基づいて角膜断面像を撮像する構成となっている。すなわち、撮像光学系９０ｂは、その光軸（撮像光軸）が投影光学系９０ａの光軸と所定の角度で交わるように配置されており、投影光学系９０ａによる投影像の光断面と撮像レンズ９６の主平面と撮像素子９７の撮像面との各延長面が１本の交線（一軸）で交わるような光学配置となっている。なお、撮像光学系９０ｂは、投影光学系９０ａの下方に配置されており、投影光学系９０ａによる光の被検者の鼻による蹴られが回避される構成となっている。

なお、レンズ９６の手前（被検者眼Ｅ側）には、光源９１から出射され，角膜断面像を撮像するために用いられる光（青色光）のみを透過するフィルタ９９が配置されている。これにより、光源３０、光源５０、光源４０、光源４５の各光源から出射され、眼圧測定及びアライメントに利用される光がフィルタ９９によってカットされ、撮像素子９７に入射されるのを防止できる。フィルタ９９は、被検眼から撮像素子９７までの撮像光路に配置されていればよい。

光源９１からの光は、集光レンズ９２によって集光され、スリット９３を通過してＸ方向が長手方向であるスリット光となる。スリット光は、ダイクロイックミラー９４で反射され、レンズ４７によって略平行光束とされ、ダイクロイックミラー３３で反射され、対物レンズ３２によって収束され、ハーフミラー３１を透過し、ノズル６内側の中空部を通過し、角膜で集光される。これにより、ノズル６を通過したスリット光によって角膜にスリット断面像が形成される。

角膜に形成されたスリット断面像は、フィルタ９９とレンズ９６とを透過し、ミラー９８で反射され、撮像素子９７によって撮像される。図４は、撮像素子９７で撮像された角膜断面像Ｄを示す図である。ａは角膜前面を示し、ｂは角膜後面を示す。演算制御部２０は、撮像された角膜断面像Ｄを画像処理することにより、被検者眼Ｅの角膜厚を求める（詳しくは後述する）。この場合、角膜断面像Ｄのある軸方向での角膜厚（例えば、角膜中心を通過する軸方向での角膜厚）を求めるようにしてもよいし、角膜断面像Ｄ全体から角膜厚を求める（例えば、複数の軸方向での角膜厚の平均を得る）ようにしてもよい。なお、演算制御部２０は、撮像された角膜断面像Ｄに基づいて角膜曲率を求め、角膜厚補正する。

図５は測定ユニット４ａに配置されている流体噴射機構６０の概略構成と制御系の要部とを示す図である。流体吹付機構は、図示なきロータリソレノイドの駆動力によってシリンダ６１内をピストン６２が圧縮方向に移動されることにより、圧縮空気がノズル６を介して被検者眼Ｅに噴射される。シリンダ６１内の圧力を検出する圧力センサ６６からの検出信号は、演算制御部２０に入力され、これに基づいて眼圧が求められる。透明なガラス板６５は、シリンダ６１の後壁を構成するとともに、各光を透過させる。

装置全体の制御、測定値の算出、等を行う演算制御部２０は、測定開始スイッチ４ａ、回転ノブ４ｂ、モニタ４０、各光源、撮像素子３５、光検出器５６、位置検出素子５７、撮像素子９７、圧力センサ６６、メモリ２４、等と接続されており、各種の制御を行う。

次に、撮像光学系９０ｂに入射する外乱光を遮光するために配置された遮光部について説明する。本体部４の前方には、第１遮光部１００と第２遮光部１１０と第３遮光部１２０とが配置されている。何れの遮光部も、被検者眼Ｅに対して本体部４が所定の位置関係にアライメントされたときに外乱光を遮光するように設けられている。すなわち、遮光部は大きければ大きいほど遮光効果は高いが、その分測定の邪魔になる可能性も高くなる。したがって、本実施形態では、被検者眼Ｅに対して本体部４が所定の位置関係にアライメントされたときだけ外乱光が撮像光学系９０ｂに入射しないように各遮光部の位置、形状及び大きさが決定されている。なお、本実施形態では、ノズル６が第２遮光部１１０を兼ねている。

まず、第１遮光部１００について説明する。第１遮光部１００は、本体部４の上部の前方に凸部として設けられており、顔支持ユニット２で支持された被検者の頭部の斜め上前方から被検者の上瞼又は上睫に入射する外乱光Ｇ１を遮光する。また、第１遮光部１００の前方の面は、本体部４の筐体面４ｆに沿って形成されている。このため、第１遮光部１００の高さを比較的小さくでき、被検者眼Ｅと本体部４との間に空間を確保できる。

もし、第１遮光部１００が無い場合、装置が配置される環境（例えば、電灯が多く配置されている場所）によっては、外乱光Ｇ１による上瞼又は上睫からの反射光が撮像光路Ｐを介して撮像素子９７で受光され、外乱光Ｇ１による反射像（以下、反射像ＧＲと省略する）として撮像される（図４（ｂ）参照）。したがって、撮像素子９７の出力画像には、角膜断面像Ｄに加えて反射像ＧＲが含まれる。一方、外乱光Ｇ１が第１遮光部１００によって遮光されることにより、反射像ＧＲのない（又は非常に少ない）良好な角膜断面像が撮像できる（図４（ａ）参照）。

なお、第１遮光部１００の高さ及び横幅（Ｘ方向の幅）は、例えば、被検者眼Ｅに対する本体部４のアライメント完了状態における反射像ＧＲの発生度合を実験的に確認することによって決定されている。また、第１遮光部１００の横幅（測定軸に直交する水平方向の幅）は、検者による被検者眼Ｅの瞼の開け易さを考慮して、本体部４の横幅より狭いことが好ましい。

また、第１遮光部１００の左右両端には、被検者眼Ｅの瞼の開け易さを向上させるための凹部１０５が形成されている。なお、凹部１０５は、検者の手又は指（例えば、親指）の形状に沿うような曲線形状となっている。これにより、凹部１０５を介して検者の手又は指が挿入できるため、被検者眼Ｅの瞼が開け易くなる。なお、凹部１０５は、第１遮光部１００の左右両端の何れか一方に形成されていてもよい。

なお、第１遮光部１００については、上記構成に限るものではなく、外乱光Ｇ１を遮光するための種々の変容が考えられる。例えば、第１遮光部１００が筺体面４ｆより前方に突き出たような形態であってもよい。ただし、第１遮光部１００が額当て２ａに当接しないようにする必要がある。また、第１遮光部１００の前方側の面が筐体面４ｆより後方にあるような形態であってもよい。ただし、この場合、第１遮光部１００の高さを大きくする必要がある。
次に、第２遮光部１１０について説明する。第２遮光部１１０は、本体部４の撮像ユニット４ｂ上方に設けられており、撮像光学系９０ｂに上方から入射する外乱光Ｇ２を遮光する。すなわち、第２遮光部１１０は、筺体面４ｆより前方に突き出たように形成されている。また、第２遮光部１１０は、撮像光路Ｐに干渉しないように設けられている。なお、本実施形態では、ノズル６が第２遮光部１１０を兼ねるものとしたが、ノズル６とは別に第２遮光部１１０が設けられてもよい。

次に、第３遮光部１２０について説明する。第３遮光部１２０は、本体部４の撮像ユニット４ｂ両側方に設けられており、撮像光学系９０ｂに側方から入射する外乱光Ｇ３を遮光する。すなわち、第３遮光部１２０は、筺体面４ｆより前方に突き出たように形成されている。また、第３遮光部１２０は、左右一対の遮光部１２０Ｒと遮光部１２０Ｌとを含み、撮像光路Ｐに干渉しないように設けられている。

なお、本実施形態では、撮像光学系９０ｂの近傍に第２遮光部１１０及び第３遮光部１２０が配置されているため、各々の（遮光領域の）大きさが小さくでき、被検者眼Ｅと本体部４との間に空間を確保できる。

なお、第１遮光部１００、第２遮光部１１０及び第３遮光部１２０については、本体部４と一体的に形成された構成、本体部４に着脱可能に取り付けられた構成、等が考え得る。

以上のような構成を備える装置において、その動作について説明する。検者は、被検者の頭部を顔支持ユニット２に支持させた後、モニタ４０上に表示されるアライメント情報に基づいてジョイスティック５を操作して被検者眼Ｅに対する本体部４のアライメントを行う。Ｘ及びＹ方向のアライメントは、光源４０の角膜反射像とモニタ４０上に表示される図示なきレチクルとが所定の位置関係になるように行われる。Ｚ方向のアライメントは、位置検出素子５７から得られるＺ方向のアライメント状態（作動距離情報）に基づいてモニタ４０上に表示される作動距離指標に従って行われる。なお、このようなアライメントの詳細については、本出願人による特開平７−２３９０７号等を参照されたい。また、Ｘ、Ｙ及びＺ方向のアライメント状態の検出結果に基づいて本体部４が移動されることにより、被検者眼Ｅに対する本体部４のアライメントが自動的に行われてもよい。

演算制御部２０は、撮像素子３５及び位置検出素子５７から得られるＸ、Ｙ及びＺ方向のアライメント状態の検出結果に基づいてアライメントの完了が判定されると、測定開始のトリガ信号を自動的に発し（又はスイッチ５ｂによるトリガ信号の入力により）、眼圧測定及び角膜断面像撮像を開始する。

測定開始のトリガ信号が発せられると、演算制御部２０は、光源９１を点灯させて撮像素子９７で前眼部断面像を撮像し、メモリ２４に記憶する。また、図示無きソレノイドを駆動させてシリンダ６１内の空気をピストン６２によって圧縮し、ノズル６を介して被検者眼Ｅに吹き付ける。被検者眼Ｅの角膜は、圧縮空気の吹き付けによって徐々に変形する。光源５０からの光の角膜による反射光は光検出器５６に受光され、演算制御部２０は、光検出器５６の出力信号に基づいて角膜の変形状態を検出し、角膜が圧平状態に達したときの圧力センサ６６の出力信号に基づいて眼圧値を求める。

また演算制御部２０は、メモリ２４に記憶された角膜断面像に基づいて被検者眼Ｅの角膜厚を求め、得られた角膜厚に基づいて眼圧値を補正する。

ここで、撮像素子９７から出力される撮像画像に基づいて被検者眼の角膜厚を測定する場合の詳細を説明する。図６は角膜断面像を取得してから角膜厚を算出するまでの動作を示すフローチャートであり、図４は取得された角膜断面像について説明する概略図である。図４（ａ）は反射像ＧＲの無い良好な断面像が取得されたときの図である。図４（ｂ）は前述の外乱光Ｇ１による上瞼又は上睫からの反射光が撮像素子９７に入射されたときの角膜断面像を示す図である。図４（ｂ）において、角膜断面像の前方（紙面上方）の反射像ＧＲ像は、外乱光Ｇ１が上瞼又は上睫にて反射されたときの反射光によるものである。なお、反射像ＧＲは、前述の遮光部１００により一定以上防止できるが、装置の配置環境等によっては発生し得る。

演算制御部２０は、撮像素子９７の出力画像における光量分布に基づいて角膜の前面及び後面の各輪郭情報を検出し，検出された各輪郭情報に基づいて被検者眼の角膜厚を測定する。この場合、演算制御部２０は、検出された輪郭情報に基づいて角膜前面と角膜後面の位置を検出し、前面と後面の位置関係から角膜厚を算出する。

より具体的には、演算制御部２０は、メモリ２４に記憶された断面像に基づいて画像処理により角膜前面と角膜後面のエッジ（輪郭）を検出し、検出されたエッジの検出位置に基づいて角膜厚を算出する。

まず、演算制御部２０は、角膜前面の輪郭を取得する。演算制御部２０は、断面画像データにおいて，深さ方向（Ｚ方向）における輝度分布をＸ方向に並ぶ走査線（画素列）毎に算出する。そして、演算制御部２０は、各走査線の輝度分布における傾きを各画素単位で検出し、急激な立ち上がりを持つ画素位置Ｇｋを検出する（図７参照）。なお、輝度分布における急激な立ち上がりは、反射像ＧＲがなければ、角膜前面からの反射光に対応する。そして、演算制御部２０は、画素位置Ｇｋを走査線毎に並べることにより角膜前面の輪郭の位置情報を取得できる。

上記において、各画素位置における傾きは、隣接する画素の微分値の近似値を差分により算出することによって求められる。また、画素位置Ｇｋは、所定の基準を満たす傾きを持つ画素位置（立ち上がり方向における傾きが最大であるときの画素位置、傾きが所定値を満たすときの画素位置）を特定することによって検出される。

なお、図４（ｂ）のような撮像画像に対して角膜前面の輪郭検出を行う場合、誤って反射像ＧＲを角膜前面として抽出してしまう可能性がある。また、反射像ＧＲの発生元である上瞼又は上睫上からの反射光（散乱光）によって角膜前面に対応する輝度分布の立ち上がり（角膜後面に対応する輝度分布の立ち下がり）が鈍くなってしまうため、角膜厚検出の精度が落ちてしまう。

そこで、演算制御部２０は、撮像素子９７の出力画像に基づいて被検者眼の角膜からの反射光によって形成される第１光量分布と被検者眼の上瞼又は上睫からの反射光によって形成される第２光量分布とを判別し、第１光量分布に基づいての輪郭情報を検出する。

ここで、演算制御部２０は、角膜前面の輪郭を取得した後（同時でもよい）、演算制御部２０は、撮像画像に対して反射像ＧＲの有無（外乱光によるノイズの有無）を判定する。そして、演算制御部２０は、反射像ＧＲ有りと判定された場合、反射像ＧＲ部分に相当する画像を抽出し、画像データから除去する。

より具体的には、第１の判別処理として、演算制御部２０は、Ｘ方向に並ぶ走査線毎に、Ｚ方向における輝度分布が所定の閾値Ｒｓ以上か否かを判定し、その判定結果によって反射像ＧＲの有無を検出する。ここで、輝度値が閾値Ｒｓ以上の画素位置があれば、反射像ＧＲ有りと判定され、輝度値が閾値ＲＳ以上の画素位置が無ければ、反射像ＧＲ無と判定される。

この場合、例えば、輝度レベルを０〜２５５階調で表現し、閾値Ｒｓを２５５階調に設定することによって、輝度レベルの飽和部分があるか否かを判定するような手法が考えられる。また、０〜２５５階調における比較的輝度レベルの高い領域にて閾値Ｒｓを設定するようにしてもよい。

上記判定基準において、反射像ＧＲ無と判定された場合、反射像ＧＲ無と判定された場合、反射像ＧＲ除去のステップがスキップされ、次のステップへと移行される。一方、反射像ＧＲ有りと判定された場合、演算制御部２０は、閾値Ｒｓ以上の輝度値を持つ光量分布と，その光量分布より撮像光学系９０ｂ側に形成される光量分布と，に対応する深さ位置における画素の輝度値を０に変換する。すなわち、演算制御部２０は、外乱光Ｇ１による光量分布を除去する。これにより、断面画像データから反射像ＧＲ成分が画像処理により除去される。その後、次のステップに移行される。この場合、演算制御部２０は、閾値Ｒｓより低い輝度値しか持たない光量分布を角膜反射像による山（光量分布）とみなし、閾値Ｒｓ以上の輝度値を持つ光量分布を外乱光による山とみなす。

次に、演算制御部２０は、前述の角膜前面の輪郭取得ステップにおいて、輪郭が適正に取得できたか否かを判定する。演算制御部２０は、輪郭が適正に取得された走査線の数を計測し、計測された走査線の数が所定数（例えば、全走査線数の１／３）を超えているかを判定する。輪郭が取得された走査線の数が所定数を超えていた場合、ＯＫと判定され、次のステップへと進む。

一方、輪郭が取得された走査線の数が所定数以下だった場合、不十分と判定される。この場合、演算制御部２０は、撮像素子９７から出力される撮像信号に対する感度を低下させ、再度断面像の撮影を行い、撮像画像をメモリ２４に記憶させる。この場合、演算制御部２０は、最初の撮影時における設定に対して，次の撮影における設定では、撮像素子９７から出力される撮像信号に対するゲインを下げる。なお、ゲインを下げる量は、予めメモリ２４に記憶させておく。この場合、演算制御部２０は、撮像画像が所定の基準を満たすまで、ゲインを逐次調整するようにしてもよい。

なお、本実施形態では、測定光源（投影光源）から発せられる光量は、被検者にまぶしくないように比較的低い光量に設定し、撮像素子９７のゲインを比較的高い設定としている。このため、外乱光による影響を受けやすい。

そこで、撮像素子９７上に外乱光が検出されたときに、撮像素子９７のゲインを許容値まで下げることにより、角膜断面像のエッジを鈍くしていた外乱光成分が減少される。また、ゲインを下げたとき、角膜断面像の輝度レベルが所定値より低い場合、演算制御部２０は、投影光源の出力レベルを増加させることにより、角膜断面像のみ輝度を上げることができる。

なお、再撮影を行う場合、測定開始のトリガ信号が１回出力されたときに断面像を一枚撮影する単一撮影モードに設定されている場合には、演算制御部２０は、２回目のトリガ信号が出力されたときに、第１回目の撮影におけるゲインより低いゲインにて断面像を取得する。また、測定開始のトリガ信号が１回出力されたときに断面像を複数枚撮影する連続撮影モードに設定されている場合には、演算制御部２０は、２回目以降の撮影において、第１回目の撮影におけるゲインより低いゲインにて断面像を取得する。

そして、演算制御部２０は、再撮影にて得られた角膜断面像に対して、最初の角膜断面像と同様に、角膜前面の輪郭取得、反射像ＧＲの有無の判定、及び輪郭取得の判定を順次行う。ここで、２回目以降においても、輪郭取得がＮＧだった場合、演算制御部８０は、測定エラーの旨を示すメッセージ（例えば、ＥＲＲＯＲ）をモニタ４０上に表示する。

上記ステップにおいて、角膜前面の輪郭取得がＯＫと判定された場合、演算制御部２０は、抽出された角膜前面の輪郭情報に対して最小二乗法などを用いてフィッティング処理（回帰分析）を行い、角膜前面カーブの回帰曲線を算出する。

次に、演算制御部２０は、前述の角膜前面の輪郭における個数をＸ方向に関して計測することによって、図８のような深さ方向における輪郭の個数を求める。図８において、横軸は深さ方向の画素位置、縦軸は各画素位置にて取得された輪郭の数を表す。

ここで、演算制御部２０は、第１光量分布と第２光量分布を判別する第２の判別処理として、第１光量分布と第２光量分布とを撮像素子９７上における相対的な位置関係によって判別する。ここで、演算制御部２０は、輪郭の個数による山を検出し、山の数によって断面像に対する反射像ＧＲの有無を判定する。山を検出する場合、演算制御部２０は、例えば、立ち上がり、ピーク（上昇から減少に転じる位置）、及び立ち下がりをそれぞれ検出することによって一つの山を検出できる。

ここで、演算制御部２０は、検出された山が１つの場合、この山を角膜反射像による山とみなし、反射像ＧＲ無と判定する。一方、演算制御部２０は、図８に示すように、検出された山が２つの場合、撮像光学系９０ｂに対して遠い方の山ＨＧ１を角膜反射像による山とみなし、撮像光学系９０ｂに対して近い方の山ＨＧ２を反射像ＧＲによる山とみなし、反射像ＧＲ有りと判定する。

そして、演算制御部２０は、反射像ＧＲ無と判定された場合、抽出された輪郭情報に基づいて回帰曲線を算出する。一方、反射像ＧＲ有りと判定された場合、演算制御部２０は、角膜反射像による山とみなされた輪郭情報に基づいて回帰曲線を算出する。このとき、反射像ＧＲによる山とみなされた輪郭情報については、回帰曲線の算出から除外される。

次に、演算制御部２０は、角膜後面の輪郭を取得する。この場合、演算制御部２０は、各走査線の輝度分布における傾きを各画素単位で検出し、急激な立ち下がりを持つ画素位置Ｇｂを検出する。なお、輝度分布における急激な立ち下がりは、角膜後面からの反射光に対応する。この場合、演算制御部２０は、前述のように算出された角膜前面位置より眼内側（眼底側）の光量分布から画素位置Ｇｂを検出すればよい。そして、演算制御部２０は、画素位置Ｇｂを走査線毎に並べることにより角膜後面位置の輪郭情報を取得する。なお、輪郭の取得手法については、角膜前面と同様の手法を用いることができるため、詳しい説明を省略する。

次に、演算制御部２０は、前述の角膜後面の輪郭取得ステップにおいて、輪郭が適正に取得できたか否かを判定する。なお、輪郭取得の判定においても、角膜前面に対する判定と同様の手法を用いることができるため、詳しい説明を省略する。ここで、輪郭が取得された走査線の数が所定数を超えていた場合、ＯＫと判定され、次のステップへと進む。一方、輪郭が取得された走査線の数が所定数以下だった場合、不十分と判定される。この場合、演算制御部２０は、測定エラーの旨を示すメッセージをモニタ４０上に表示する。

上記ステップにおいて、角膜後面の輪郭取得がＯＫと判定された場合、演算制御部２０は、抽出された角膜後面の輪郭情報に対して最小二乗法などの回帰式を用いてフィッティング処理（回帰分析）を行い、角膜後面カーブの回帰曲線を算出する。

その後、演算制御部２０は、角膜中心付近（画像中心付近）を通過する走査線上において、角膜前面カーブと角膜後面カーブとの距離を算出し、算出結果に基づいて角膜厚値を算出する。この場合、角膜前面のカーブから角膜前面の曲率を算出し、その角膜曲率に基づいて角膜厚値を補正してもよい。そして、演算制御部２０は、得られた角膜厚値をモニタ４０上に表示する。

以上のようにすれば、角膜断面像の前方に現れる上瞼又は上睫からの反射光によるノイズ光の影響を回避した状態で、角膜厚が測定される。また、被検者眼に対する本体部４の作動距離が変化した場合であっても、角膜断面像と反射像ＧＲ像との判別が可能であるため、精度よく角膜厚を測定できる。

なお、上記構成において、演算制御部２０は、反射像ＧＲ成分を画像処理により除去するものとしたが、角膜反射像による山に対応する深さ位置における画素の輝度分布から角膜前後面の輪郭を検出するようにしてもよい。

また、角膜反射光による角膜断面像と外乱光による反射像ＧＲ像を判別する場合、上記手法に限るものではない。例えば、演算制御部２０は、角膜中心付近における深さ方向の光量分布に対してピーク位置（上昇から減少に転じる位置）を検出する。そして、２つのピークが検出された場合、撮像光学系９０ｂに対して遠い方のピークが角膜反射像によるピークと判別される。この場合、角膜反射像によるピークと判別されたピーク近傍の光量分布から角膜前後面の輪郭が検出される。また、他の手法としては、撮像素子９７による撮像画像に対してエッジ抽出処理を行い、角膜の曲線形状に近似するカーブを持つエッジを角膜反射像によるもの、不均一な略楕円形の形状を持つエッジを外乱光によるもの、として判別する。そして、角膜反射像によるエッジと判別されたエッジが角膜前後面の輪郭として検出される。

また、角膜前後面の輪郭を検出する場合、エッジ検出の他、所定の輝度値にて二値化処理を行うことによって、角膜前後面の輪郭を検出するようにしてもよい。

なお、以上の説明においては、角膜厚を測定する場合を例にとって説明したが、前眼部の撮像画像に基づいて角膜前面と水晶体前面の各輪郭情報を検出し、検出された各輪郭情報に基づいて被検者眼の前房深度を測定する場合においても、適用可能である。

その後、演算制御部２０は、補正された眼圧値と角膜厚測定値を表示モニタ４０に表示する。そして、測定エラーを除いた測定値が所定数（例えば３個）得られたら、眼圧測定を終了する。

図９は角膜厚値の測定結果を示すモニタ４０の表示画面について説明する図であり、図９（ａ）は撮像素子９７による撮像画像、図９（ｂ）はモニタ４０の表示画面である。サムネイル表示ＳＮは撮像光学系９０ｂによって取得された角膜断面像Ｄがモニタ４０の画面上に出力されたものである。第１の測定結果４００は、前述のように測定された角膜厚値と平均値を並べたものである。第２の測定結果５００は、前述のように測定された眼圧値と平均値を並べたものである。ここで、モニタ４０の画面上におけるサムネイル表示ＳＮと測定結果４００と測定結果５００の表示領域は予め決定されている。ここで、サムネイル表示ＳＮの表示領域ＨＲ１はモニタ４０の画面上部、測定結果４００の表示領域ＨＲ２はモニタ４０の画面中央部、測定結果５００の表示領域ＨＲ３はモニタ４０の画面下部、に設定されている。また、サムネイル表示ＳＮと測定結果４００と測定結果５００は、撮像素子３５から出力される前眼部観察像に対して重畳して表示される。

サムネイル表示ＳＮを行う場合、制御部２０は、撮像素子９７による撮像画像上に含まれる断面像の輪郭位置を検出し、検出された輪郭位置に基づいて，モニタ４０上にサムネイル表示するための表示領域を撮像画像に対して設定する。そして、制御部２０は、設定された表示領域に対応する画像データを切り取り、モニタ４０上に断面像のサムネイルＳＮを表示する。

より具体的には、制御部２０は、メモリ２４に記憶された撮像画像を解析し、角膜厚に加えて深さ方向における角膜位置を算出する。角膜位置は、例えば、角膜の輪郭を抽出する際、画像中心近傍（角膜頂点近傍）を通る深さ方向の走査線上で検出される角膜（例えば、角膜前後面）の位置から算出可能である。

次に、制御部２０は、メモリ２３に記憶された撮像画像において、サムネイル表示ＳＮとして表示する表示領域ＤＲを設定し、表示領域ＤＲに対応する画像データを切り取る（抽出する）。また、制御部２０は、表示領域ＤＲの中心に断面像Ｄが配置されるように、表示領域ＤＲを設定する。

この場合、制御部２０は、前述のように取得される角膜断面像における輪郭位置を基準位置（中心位置）Ｋとして設定し、基準位置Ｋが表示領域ＤＲの中心となるように領域ＤＲを設定する。この場合、基準位置Ｋに対して前方（画面上方）に所定量Ｇｕ分加えた画素位置から、後方（画面下方）に所定量Ｇｄ分加えた画素位置までの間の，画像データが表示領域ＤＲとして設定される。

次に、制御部２０は、表示領域ＨＲ１の大きさに対応すべく、抽出された画像データに対して縮小処理を行った後、縮小された画像データをサムネイル表示ＳＮとしてモニタ４０に出力する。

これにより、被検者眼Ｅに対する本体部４のアライメントずれがあったときに取得された断面像であっても、良好なサムネイル表示が可能となる。また、角膜断面像のサムネイル表示の際に表示領域を小さくできるため、測定値との同時表示が可能となる。

なお、以上の説明においては、角膜断面像のサムネイルを表示したが、前眼部断面像を撮像して前房深度が測定可能な眼科装置において、前房深度の測定結果の表示と共に、角膜及び水晶体前面を含む前眼部断面像をサムネイル表示するようにしてもよい。この場合、角膜の輪郭位置又は水晶体前面の輪郭位置の少なくともいずれかを検出し、その輪郭位置に基づいてサムネイル表示に用いる表示領域を撮像画像に対して設定する。この場合、被検者眼の前房深度による角膜と水晶体前面との距離の変化を考慮して表示領域を設定する必要がある。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１０は第２の実施形態に係る眼科装置の一部外観図であって、図１０（ａ）は一部側面図であり、図１０（ｂ）は一部斜視図である。なお、第２実施形態に係る装置は、眼軸長計（バイオメータ）、眼屈折計（レフラクトメータ）、等の眼特性を測定する眼科装置と、前眼部断面像を撮影して被検者眼の前房深さを測定する前房深さ計と，の複合装置である。なお、図１と同一の番号を付したものについては、特段の説明がない限り、同一の機能・構成を有するものとする。

額当て２ａの上部には、遮光部２００が配置されている。遮光部２００は、被検者の上瞼又は上睫に斜め上前方から入射する外乱光Ｇ１と撮像光学系９０ｂに上方から入射する外乱光Ｇ２とを遮光するために設けられている。すなわち、遮光部２００は、外乱光Ｇ１を遮光するために両被検者眼の上瞼及び上睫を斜め前方から覆うように形成された第１遮光領域２１０と、外乱光Ｇ２を遮光するために撮像光学系９０ｂを上方から覆うように形成された第２遮光領域２２０と、を含む。また、遮光部２００は、主に左被検者眼測定時に用いられる左眼用遮光領域２００Ｌと、主に右被検者眼測定時に用いられる右眼用遮光領域２００Ｒと、を含む。

遮光部２００は、断面略Ｌ字状に屈曲された遮光板であって、短辺部（略鉛直板）２００ａと長辺部（略水平板）２００ｂとを含む。遮光部２００は、短辺部２００ａがＸＹ平面に略平行に配置されるようにネジ等の図示無き取付部材で額当て２ａに連結されており、これによって長辺部２００ｂがＸＺ平面に略平行で後方に突き出るように配置される。すなわち、遮光部２００は、額当て２ａに着脱可能に設けられている。また、被検者眼Ｅの瞼の開け易さを考慮して、長辺部２００ｂの横幅より短辺部２００ａの横幅の方が短くなっている（額当て２ａと遮光部２００による凹部が形成されている）。

また、遮光部２００は、被検者眼Ｅに対するアライメント完了状態において、遮光部２００（長辺２００ｂ）の先端部が少なくとも本体部４の筐体面より本体部４側に配置されるように形成されている。この場合、長辺２００の長さは、撮像素子９７によって撮像される角膜断面像における反射像ＧＲの有無を実験的に確認することにより求めることができる。この場合、モニタ側にいる検者からの被検者眼Ｅの見易さを考慮して、適正な長さに設定することが好ましい。

また、遮光部２００の横幅は、例えば、被検者眼Ｅに対する本体部４のアライメント完了状態における反射像ＧＲの発生度合が実験的に確認されることによって決定されている。また、遮光部２００の横幅は、両被検者眼の瞳孔間距離の違いに関わらず両被検者眼の前眼部断面像を良好に撮像するために、本体部４のＸ方向における両移動限界位置付近での反射像ＧＲの発生度合が実験的に確認されることによって決定されている。また、検者による被検者眼Ｅの瞼の開け易さを考慮して、本体部４の横幅（又は額当て２ａの横幅）より狭いことが好ましい。

また、遮光部２００は、本体部４がＹ方向の上限位置まで移動されたときに長辺２００ｂが本体部４の上面より高い位置に配置されるようになっている。これにより、遮光部２００と本体部４との接触が回避される。

上記のような第２実施形態によれば、検者は、遮光部２００と本体部４との間の空間を介して、被検者眼Ｅの状態を容易に確認できる。また、被検者眼Ｅの瞼を容易に開けることができる。

また、額当て２ａに遮光部２００が着脱可能であるため、検者は、装置の使用環境に応じて遮光部２００を用いるか否かを決定できる。なお、額当て２ａに遮光部２００を着脱可能とするための構成としては、前述の取付部材に限るものではなく、マグネット、着脱可能な接着剤、等の種々の構成であってもよい。

なお、外乱光Ｇ１を遮光するための第１遮光部は、本体部４又は額当て２ａの上部に配置されていればよいのであって、必ずしも本体部４又は額当て２ａの上部に取り付けられている必要はない。例えば、第１遮光部が本体部４の左又は右側面に取り付けられて本体部４又は額当て２ａの上部にまで延びているような構成であってもよい。また、外乱光Ｇ３を遮光するための第３遮光部が額当て２ａに配置されていてもよい。この場合、本体部４のＸ方向における両移動限界位置において本体部４が接触しなければよい。

本実施形態に係る眼科装置の外観図である。 測定ユニットの内部に配置（収納）された光学系の概略構成図である。 測定ユニットと撮像ユニットとの位置関係を示す図であるとともに撮像ユニットの内部に配置された光学系の概略構成図である。 撮像素子で撮像された角膜断面像Ｄを示す図である。 測定ユニットに配置されている流体噴射機構の概略構成と制御系の要部とを示す図である。 角膜断面像を取得してから角膜厚を算出するまでの動作を示すフローチャートである。 深さ方向（Ｚ方向）における輝度分布を示すグラフである。 深さ方向における輪郭の個数を示すグラフである。 角膜厚値の測定結果を示すモニタの表示画面について説明する図である。 第２の実施形態に係る眼科装置の一部外観図である。

符号の説明

１ 基台
２ 顔支持ユニット
２ａ 額当て
２ｂ 顎受け
４ 本体部
４ａ 眼圧測定ユニット
４ｂ 角膜断面像撮像ユニット
２０ 演算制御部
３８ 撮像光学系
４０ 表示モニタ
４７ 投影レンズ
９０ａ 投影光学系
９０ｂ 撮像光学系
９１ 光源
９６ 撮像レンズ
９７ 二次元撮像素子
１００ 第１遮光部
１１０ 第２遮光部
１２０ 第３遮光部

Claims (3)

1. 投影光軸を持ち，被検者眼の前眼部断面像を形成するための光源及び投影レンズを備える投影光学系と、前記投影光軸と所定の角度で交わる撮像光軸を持ち，前記前眼部断面像を撮像するための撮像レンズ及び撮像素子を備え，前記投影光学系の下方に配置された撮像光学系と、前記光学系の各々を収納する本体部と、前記本体部が移動可能に載置された基台と、前記撮像素子の出力画像における光量分布に基づいて前記前眼部の輪郭情報を検出し，検出された輪郭情報に基づいて前記前眼部の所定部位の寸法を測定する演算制御部と、を有する眼科装置において、前記演算制御部は、前記撮像素子の出力画像に基づいて前記被検者眼の角膜からの反射光によって形成される第１光量分布と前記被検者眼の上瞼又は上睫からの反射光によって形成される第２光量分布とを判別し、前記第１光量分布に基づいて前記前眼部の輪郭情報を検出することを特徴とする眼科装置。
2. 請求項１の眼科装置において、前記演算制御部は、前記撮像素子の出力画像における光量分布に基づいて前記角膜の前面及び後面の各輪郭情報を検出し、検出された各輪郭情報に基づいて前記角膜の厚さを測定する、又は、前記撮像素子の出力画像における光量分布に基づいて前記角膜と水晶体の前面との各輪郭情報を検出し、検出された各輪郭情報に基づいて前記被検者眼の前房の深さを測定することを特徴とする眼科装置。
3. 請求項１〜２のいずれかの眼科装置において、モニタを備え、前記本体部は、さらに、測定軸を持ち、被検者眼の第２の眼特性を測定するための測定系を収納し、前記演算制御部は、前記寸法の測定結果、前記測定系による測定結果、及び前記撮像素子の出力画像のサムネイルを前記モニタ上に表示する演算制御部であって、前記撮像画像上に含まれる断面像の輪郭位置を検出し、検出された前記輪郭位置に基づいて，前記モニタ上にサムネイル表示するための表示領域を前記撮像画像に対して設定し、設定された表示領域に対応する画像データを切り取り、前記モニタ上に前記断面像のサムネイルを表示することを特徴とする眼科装置。