JP5292079B2 - 眼科装置 - Google Patents

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Description

本発明は、被検眼の眼屈折力や眼圧を測定する眼科装置の改良に関する。
従来から、被検眼の眼屈折力や眼圧を測定する眼科装置が知られている。この眼科装置には、装置本体を前後左右上下方向に駆動する駆動手段と、被検眼に対して装置本体を自動的にアライメントするアライメント手段とを備えたものが知られている。
また、この種の眼科装置には、装置本体のベースに対する左右方向器械中心位置を検出する検出センサを備え、右眼と左眼とのいずれか一方の眼特性の測定実行後、他方の眼の眼特性の測定を行うために、装置本体をいずれか一方の眼の眼特性を測定した位置からいずれか他方の眼の眼特性を測定する位置に向かって駆動して、装置本体の主光軸が自動的にアライメントされるようにしたものも知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特許第3610133号
ところで、この従来の眼科装置では、装置本体を測定しようとする一方の眼に向けて移動させ、装置本体の被検眼に対するオートアライメントを実行し、一方の眼の眼特性の測定実行後、他方の眼に向けて装置本体を駆動するに際し、装置本体のベースに対する左右方向器械中心位置から一方の眼までの装置本体の移動距離を検出した後、他方の眼の眼特性の測定に移行するために、一方の眼の眼特性を測定する位置から装置本体をこの移動距離の2倍の移動距離に達するまで移動させ、その装置本体がその2倍の移動距離に達した位置から、被検眼に対する装置本体のオートアライメントを実行するようにしている。
この従来の眼科装置では、図1(a)、図1(b)に示すように、被験者の顔1が装置本体に対して真っ直ぐ向けられ、かつ、左右の眼ER、ELが装置本体の左右方向器械中心位置Oに対して等距離にある場合、例えば、左右方向器械中心位置Oから距離L1だけ一方の眼としての右眼ERに移動させて右眼ERの眼特性の測定を行い、他方の眼としての左眼ELの眼特性の測定に移行するために、一方の眼の眼特性を測定した位置から装置本体をこの移動距離の2倍の移動距離2L1に達するまで移動させると、他方の眼の角膜中心位置の近傍に装置本体の主光軸O1が位置することになるので、一方の眼の眼特性の測定から他方の眼の眼特性の測定までの一連の作業を迅速に行うことができる。
これに対して、図2(a)、図2(b)に示すように、被験者の顔1の額が額当て2に対して斜めに当たり、顔1が装置本体に対して斜めに傾いている場合、右眼ERから左右方向器械中心位置Oまでの距離L2と左眼ELから左右方向器械中心位置Oまでの距離L3とが異なることになる。このため、単に、他方の眼の眼特性の測定に移行するために、一方の眼の眼特性を測定した位置から装置本体をその移動距離の2倍の移動距離2L2としたのでは、左右方向器械中心位置Oが被験者の他方の眼の角膜頂点から大きくずれることがあり、一方の眼の眼特性の測定から他方の眼の眼特性の測定までの一連の作業を迅速に行うことができないことになる。
また、図3(a)、図3(b)に示すように、左右方向器械中心位置(額当て2の左右方向中心位置O’)Oに対して一方の眼の側に偏って顔1の額が当て付けられている場合にも、一方の眼の眼特性の測定から他方の眼の眼特性の測定までの一連の作業を迅速に行うことができないという事態が生じ得ることになる。
一方の眼の眼特性の測定から、他方の眼の眼特性の測定に移行するために、一方の眼の眼特性を測定する位置から装置本体を予め定めた距離だけ他方の眼に移動させる構成の眼科装置にも同様の問題が生じる。
従来の眼科装置の場合、このような場合には、やむなく、検者がコントロールレバーを操作して、前眼部を観察しつつ測定しようとする眼の角膜中心近傍に大まかに合わせて、その後、オートアライメントを実行させるようにしていた。
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、一方の眼の眼特性の測定から、他方の眼の眼特性の測定への移行を迅速に行うことのできる眼科装置を提供することにある。
本発明に係わる眼科装置は、装置本体を前後左右上下方向に駆動する駆動手段と、被検眼に対して前記装置本体を自動的にアライメントするアライメント手段と、前記装置本体のベースに対する左右方向の位置を検出する検出センサと、一方の眼の眼特性の測定終了後に該一方の眼の眼特性を測定した位置から他方の眼の方向に向かって前記装置本体が左右移動されるように前記駆動手段を制御すると共に、前記左右移動中に虹彩の縁を検知することにより前記装置本体を虹彩の縁から所定距離だけ前記他方の眼の角膜中心に向かう方向に移動されるようにかつ移動後に前記アライメント手段によるアライメントが実行されるように前記駆動手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、一方の眼の眼特性の測定から、他方の眼の眼特性の測定までの一連の作業を自動的に迅速に行うことができるという効果を奏する。
以下に、本発明に係わる眼科装置の発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図4は本発明に係わる眼科装置の外観図である。この図4において、10は眼科装置である。眼科装置10は、ベース11、眼科装置本体としての測定ヘッド12、液晶ディスプレイ13、コントロールレバー14、測定スイッチ15、顎受け16、額当て17を有する。その液晶ディスプレイ13は検者の側に設けられ、顎受け16、額当て17は被検者の側に設けられている。
被検者は、顎を顎受け16に載せ、額当て17に額を当接させた状態で検査を行う。測定ヘッド12は、ベース11に対して上下方向(Y方向)・前後方向(Z方向)・左右方向(X方向)に移動可能な構成とされている。測定ヘッド12の駆動は後述する駆動機構によって行われる。
液晶ディスプレイ13には、被検眼の前眼部像等の画像が表示される。また、検査結果等も表示される。コントロールレバー14は測定ヘッド12を手動で駆動するときに用いられる。駆動機構はベース11内に設けられている。その駆動機構は図5に示すように底板20を有する。底板20はベース11に固定され、底板20には支持部21が設けられている。
支持部21は中空部を有し、この中空部には支柱22が配設されている。また、底板20には駆動モータ(駆動手段)23が固定されている。駆動モータ23は図示を略す駆動力伝達機構を介して支柱22を上下方向に駆動する。支柱22にはステージ24が固着されている。ステージ24は支柱22と共に上下動される。
ステージ24には一対の前後方向レール25が設けられている。前後方向レール25にはステージ26が設けられている。ステージ24には駆動モータ(駆動手段)27が設けられている。駆動モータ27は、図示を略す駆動力伝達機構を介して駆動力をステージ26に伝達し、これにより、ステージ26は被検者に対して前後方向(Z方向)に駆動される。ステージ26にはベース11に対するステージ29の左右方向器械中心位置Oを検出する検出センサSOが設けられている。この検出センサSOは例えばフォトカプラから構成されている。この検出センサSOの役割については後述する。
ステージ26には左右方向レール28が設けられている。左右方向レール28にはステージ29が設けられている。ステージ26には駆動モータ(駆動手段)30が設けられている。駆動モータ30は、図示を略す駆動力伝達機構を介して駆動力をステージ29に伝達する。これにより、ステージ29は被検者に対して左右方向に駆動される。
測定ヘッド12には、図6に模式的に示すように、眼屈折力測定部12Aと眼圧測定部12Bとが設けられている。眼屈折力測定部12Aは、被検眼Eの眼屈折力(球面度数、乱視度数、乱視軸角度等)を測定する際に用いられる。眼圧測定部12Bは、被検眼Eの眼圧を測定する際に用いられる。眼屈折力測定部12Aは、例えば、眼圧測定部12Bの上部に設けられている。
(眼屈折力測定部12Aの構成)
眼屈折力測定部12Aは、図7に示す光学系を有する。この光学系は図示を略すケース内にコンパクトにまとめて配置されている。その図7において、41は被検眼Eを固視・雲霧させるために視標を眼底Erに投影する固視標投影光学系、42は被検眼Eの前眼部Efを観察する観察光学系、43は照準スケールをCCD44に投影するスケール投影光学系、45は被検眼Eの屈折力を測定するためのパターン光束を眼底Erに投影するパターン光束投影光学系、46は眼底Erから反射された光束をCCD44に受光させる受光光学系、47は光軸と垂直な方向のアライメント状態を検出するための指標光を被検眼に向けてて投影するアライメント光投影系、48は被検眼Eと装置本体(測定ヘッド12)との間の作動距離を検出するための作動距離検出光学系、49は信号処理部である。なお、パターン光束投影光学系45、受光光学系46は、眼屈折力測定光学系を構成している。
固視標投影光学系41は、光源51、コリメータレンズ52、指標板53、リレーレンズ54、ミラー55、リレーレンズ56、ダイクロイックミラー57、ダイクロイックミラー58、対物レンズ59を備えている。
光源51から出射された可視光は、コリメータレンズ52によって平行光束とされた後、指標板53を透過する。指標板53には、被検眼Eを固視・雲霧させるためのターゲットが設けられている。そのターゲット光束は、リレーレンズ54を透過してミラー55により反射され、リレーレンズ56を経てダイクロイックミラー57に導かれかつこのミラー55により反射されて光学系の主光軸O1に導かれ、ダイクロイックミラー58を透過した後、対物レンズ59を経て被検眼Eに導かれる。
光源51、コリメータレンズ52、指標板53は、指標ユニットU10を構成し、指標ユニットU10は、被検眼Eを固視・雲霧させるために、駆動モータPM1によって、固視標投影光学系41の光軸O2に沿って一体に移動可能とされている。
観察光学系42は、照明光源61、対物レンズ59、ダイクロイックミラー58、絞り61’を有するリレーレンズ62、ミラー63、リレーレンズ64、ダイクロイックミラー65、結像レンズ66、CCD44を有する。
照明光源61から出射された照明光束は、被検眼Eの前眼部Efを照明する。前眼部Efで反射された照明光束は、対物レンズ59を経てダイクロイックミラー58に反射され、リレーレンズ62の絞り61’を通過し、ミラー63により反射された後、リレーレンズ64、ダイクロイックミラー65を透過して、結像レンズ66によりCCD44に導かれ、CCD44の撮像面に後述する前眼部像が形成される。
スケール投影光学系43は、光源71、照準スケールを有するコリメータレンズ72、リレーレンズ73、ダイクロイックミラー58、絞り61’を有するリレーレンズ62、ミラー63、リレーレンズ64、ダイクロイックミラー65、結像レンズ66、CCD44を有する。
光源71から出射された光束は、コリメータレンズ72を透過する際に平行光束とされ、リレーレンズ73、ダイクロイックミラー58、絞り61’を有するリレーレンズ62を経てミラー63により反射され、リレーレンズ64、ダイクロイックミラー65を経て結像レンズ66によってCCD44に結像される。CCD44からの映像信号は、信号処理部49を介して液晶ディスプレイ13に入力され、液晶ディスプレイ13に前眼部像Ef’が表示されると共にアライメントマークALM1、ALM2が表示される。なお、アライメント完了後の屈折力測定時には、光源61、71は消灯される。
パターン光束投影光学系45は、光源81、コリメータレンズ82、円錐プリズム83、リング指標板84、リレーレンズ85、ミラー86、リレーレンズ87、穴空きプリズム88、ダイクロイックミラー57、ダイクロイックミラー58、対物レンズ59を備えている。
光源81とリング指標板84とは光学的に共役であり、リング指標板84と被検眼Eの瞳孔EPとは光学的に共役な位置に配置されている。また、光源81、コリメータレンズ82、円錐プリズム83、リング指標板84は、指標ユニットU40を構成し、この指標ユニットU40は、駆動モータPM2により光軸O3に沿って進退駆動される。
光源81から出射された光束は、コリメータレンズ82によって平行光束とされ、円錐プリズム83を透過してリング指標板84に導かれる。このリング指標板84に形成されたリング状のパターン部分を透過してパターン光束となる。このパターン光束は、リレーレンズ85を透過した後、ミラー86により反射され、リレーレンズ87を透過して穴空きプリズム88の反射面によって反射され、主光軸Olに沿つてダイクロイックミラー57に導かれ、このダイクロイックミラー57、58を透過した後、対物レンズ59により眼底Erに結像される。
受光光学系46は、対物レンズ59、ダイクロイックミラー58、57、穴空きプリズム88の穴部88a、リレーレンズ91、ミラー92、リレーレンズ93、ミラー94、合焦レンズ95、ミラー96、ダイクロイックミラー65、結像レンズ66、CCD44を有する。合焦レンズ95は、指標ユニットU40と連動して、光軸O4に沿って移動可能とされている。
パターン光束投影光学系45によつて眼底Erに導かれかつこの眼底Erで反射された反射光束は、対物レンズ59により集光され、ダイクロイックミラー58、57を透過し、穴空きプリズム88の穴部88aへと導かれ、この穴部88aを通過する。この穴部88aを通過したパターン反射光束は、リレーレンズ91を透過してミラー92によって反射され、リレーレンズ93を透過してミラー94により反射され、合焦レンズ95を透過してミラー96、ダイクロイックミラー65により反射され、結像レンズ66によってCCD44に導かれる。これにより、CCD44にパターン像が結像される。
アライメント光投影系47は、LED101、ピンホール102、コリメートレンズ103、ハーフミラー104を備え、被検眼Eの角膜Cに向けてアライメント指標光束を投影するアライメント手段としての機能を有する。被検眼Eに向けて平行光として投影されたアライメント指標光束は、被検眼Eの角膜Cにおいて反射され、観察光学系42によりCCD44上にアライメント指標像Tが投影される。アライメント指標像TがアライメントスケールALM1内に位置すると、アライメント完了と判断される。
作動距離検出光学系48は、被検眼Eと装置本体(測定ヘッド12)との間の作動距離を検出するアライメント手段としての機能を有する。この作動距離検出光学系48は、有限距離から指標を投影する有限距離指標投影系102R、102Lをそれぞれ主光軸O1に関して左右対称に有する。有限距離から指標を投影する有限距離指標投影系102R、102Lは光源102aからの光束を指標光束として被検眼Eに左右の斜めから投影する。
これらの2つの有限距離指標投影系102R、102Lからの指標光束は、被検眼Eの角膜Cで反射されて、観察光学系42によりCCD44上に結像される。信号処理部49は、このCCD44からの出力に基づいて、有限距離指標投影系102R、102Lからの指標光束による指標像102R’、102L’が液晶ディスプレイ13に表示される。なお、CCD44上には指標像’102R’、102L’と同じ指標像が結像されている。これらの指標像がCCD44上で一定の位置関係になった場合、作動距離が測定に適した距離Woになったと検出される。
信号処理部49は、図8に示すように、演算制御回路110、A/D変換器112、フレームメモリ113、D/A変換器114、D/A変換器115とからなる。この演算制御回路110は、CPU、ROM、RAM、入出力回路、コントロール回路等(図示せず)を有すると共に、駆動制御手段と虹彩検出手段と眼特性を演算する演算手段とを兼用し、演算結果等はRAMに記憶される。
演算制御回路110は、フレームメモリ113、A/D変換器112を介してCCD44に接続されていると共に、D/A変換器115を介して液晶ディスプレイ13に接続されている。CCD44は、A/D変換器112、フレームメモリ113、D/A変換器114を介して液晶ディスプレイ13に接続されている。
演算制御回路110は、パルスモータPM1、PM2を駆動制御すると共に、駆動モータ23、27、30を駆動制御する。これにより、装置本体(測定ヘッド)がX、Y、Z方向に駆動される。また、演算制御回路110は、各種光源51、61、71、81、102a、LED101の点灯制御を行うため、図示を略すドライバに接続されている。
演算制御回路110は、CCD44に受光されたアライメント指標像T、指標像102R’、102L’の受光位置を演算し、この演算結果に基づき、主光軸O1と被検眼Eの光軸との間のズレ量Δxy、適正作動距離WOからのズレ量Δzを演算する。また、演算制御回路110は、ズレ量Δxy、Δzが閾値Δxy0、Δz0以下となった場合に、光源81を発光させる駆動信号を出力する。閾値Δxy0、Δz0は信号処理部49のRAM(図示を略す)に記憶されている。すなわち、演算制御回路110は被検眼Eに対して装置本体(測定ヘッド12)を自動的にアライメントするアライメント手段として機能する。ここでは、眼屈折力測定部12A主光軸O1が被検眼Eに対してアライメントされる。
すなわち、電源スイッチがONにされると、演算制御回路110は光源61、71、作動距離検出光学系の各光源102aを点灯させる。検者は、図7に示すように、液晶ディスプレイ13に映し出された前眼部像Ef’に基づき、被検眼Eの瞳孔EPがアライメントマークALM2に位置するように、コントロールレバー14を操作する。これにより、概略のアライメントが行なわれる。この概略のアライメントが終了すると、アライメント指標像T、指標像102R’、102L’が液晶ディスプレイ13の画面に映し出される。
この後、アライメント光投影系47、作動距離検出光学系48に基づくアライメント検出が開始される。これにより、装置本体(測定ヘッド12)がX,Y,Z方向に駆動され、自動アライメント調整が開始される。すなわち、装置本体(測定ヘッド12)は、その被検眼Eに対するズレ量Δxy、ΔzがそれぞれΔxy0、Δz0以下となるようにX、Y、Z方向に駆動制御される。これにより、アライメント指標像TがアライメントマークALM1内に位置すると、被検眼Eの角膜Cの頂点に対する自動アライメントが完了する。
この自動アライメントが完了すると、被検眼Eが正視眼であると仮定した場合の眼底共役位置にリング指標板84が位置するようにユニットU40が駆動されて光源81が発光される。
これにより、被検眼Eの眼底Erに眼屈折力測定用のパターン光束が投影され、その結果、CCD44上にパターン像が結像される。CCD44からの映像信号は、AD変換器112によりデジタル値に変換され、フレームメモリ113に記憶される。演算制御回路110は、フレームメモリ113に記憶された画像データに基づき、パターン像を2値化処理により抽出する。これにより、眼屈折力としての球面度数、円柱度数、軸角度が周知の手法により測定される。この眼屈折力測定部の構成は特開2002−253506号公報に開示のものと同一であるが、この構成に限られるものではない。
ここでは、このようにして、右眼ERの眼屈折力測定が実行されたものとして、次に、左眼の測定を行う場合について説明する。
信号処理部49は、右眼RLの測定終了後、駆動モータ30を駆動し、自動的に、装置本体(測定ヘッド12)を左方向に駆動する。演算処理回路110は、ベース11に対するステージ29の左右方向器械中心位置Oが検出センサSOにより検出されると、以下に、説明する虹彩縁検出処理を実行する。
測定ヘッド12が右眼ERから左眼ELに向かう方向に駆動されると、液晶ディスプレイ13に映っている画像が変化し、図9に示すように、液晶ディスプレイ13の画面に左眼ELの一部が映し出される。
信号処理部(制御手段)49は、検出センサSOによる左右方向器械中心位置Oの検出と同時に、虹彩の縁を検出する処理を行う。すなわち、信号処理部49は、走査線Lmによる信号Sのレベル検出処理を実行する機能を有する。信号処理部49は、図9(a)、図9(b)に示すように、前眼部Efの走査線Lmによる走査を実行する。
検出信号Sのレベルは、前眼部EFの皮膚に相当する部分の検出信号SのレベルS1よりも強膜Ejに相当する部分の検出信号SのレベルS2が高く虹彩Eiに相当する部分の検出信号SのレベルS3は検出信号SのレベルS1よりも低く、瞳孔Epに相当する部分の検出信号SのレベルS4は最も低い。
信号処理部49は、検出信号Sのレベルを閾値SL1’と比較して強膜Ejと虹彩Eiとの縁Ei’を検出する。信号処理部49は、縁Ei’の検出結果に基づいて装置本体を縁Ei’が検出された位置から左眼ELの瞳孔Epに向かって所定距離(例えば、2.5mm)移動させる処理を行う。これにより、装置本体(測定ヘッド12)の主光軸O1がアライメントマークALM2内になる。
信号処理部49は、図10に示すように、アライメント輝点像TがアライメントマークALM1の範囲内に入るように駆動モータ23、27、30を制御する。
眼圧測定部12Bの構成は、従来の非接触式眼圧計と同様の構成であるので、その詳細な説明は省略する(例えば、特開2002−102170号公報参照)。
(作用)
以下、本発明に係わる眼科装置の作用を図11に示すフローチャートを参照しながら説明することとする。
右眼ERの眼特性としての眼屈折力の測定が終了したものとする(S.1)。装置本体は右眼ERの眼屈折力の測定後に他方の眼に向けて移動される(S.2)。検出センサSOが左右方向器械中心位置Oを検出するまで(S.3)、装置本体は右眼ERから左眼ELに向かって移動される。検出センサSOが左右方向器械中心位置Oを検出すると、信号処理部49は前眼部像Ef’を取得し(S.4)、信号処理部49は虹彩Eiの縁Ei’の有無を判断する(S.5)。装置本体は、虹彩Eiの縁Ei’が検出されるまで、引き続き右眼ERから左眼ELに向かって移動される(S.6)。信号処理部49は、虹彩Eiの縁Ei’が検出されると、虹彩Eiの縁Ei’から所定距離(2.5mm)引き続き同方向に装置本体が移動されるように駆動モータ30を制御する(S.7)。信号制御部49は、その装置本体の所定距離移動後、アライメント光投影光学系47のLED71、作動距離検出光学系102の光源102aを点灯させる(S.8)。ついで、信号処理部49は、被検眼Eの角膜Cの頂点に装置本体の光学系の主光軸O1が一致するように装置本体を駆動する(S.9、S.9’)。信号処理部49は、装置本体の主光軸O1がアライメントマークALM1の範囲内に位置したとき、アライメントO・Kとして、眼屈折力の測定を実行し(S.10)、これにより、左眼ELの眼特性としての眼屈折力の測定が終了する(S.11)。
以上、この発明の実施の形態では、眼屈折力、眼圧の測定を行う眼科装置について説明したが、本発明は、これに限るものでなく、例えば、眼屈折力の測定を行う眼科装置、眼圧の測定のみを行う眼科装置、角膜曲率半径の測定を行う眼科装置等にも適用できる。
従来の眼科装置の測定の一例を説明するための図であって、(a)は被検者の顔が額当てに正しく当っている状態を真上から見た図であり、(b)は被検者の顔が額当てに正しく当っている状態を正面から見た図である。 従来の眼科装置の測定の不具合の一例を説明するための図であって、(a)は被検者の顔が額当てに斜めに当っている状態を真上から見た図であり、(b)は被検者の顔が額当てに斜めに当っている状態を正面から見た図である。 従来の眼科装置の測定の不具合の他の例を説明するための図であって、(a)は被検者の顔が額当ての中心に対して横にずれている状態を真上から見た図であり、(b)は被検者の顔が額当ての中心に対して横にずれている状態を正面から見た図である。 本発明に係わる眼科装置の外観の一例を示す図である。 図4に示すベース内に配置されている駆動機構の一例を示す図である。 図4に示す眼科装置の模式図である。 図6に示す眼屈折力部の光学系の一例を示す図である。 図6に示す信号処理部の一例を示すブロック図である。 本発明に係わる虹彩検出の一例を示す図であって、(a)は液晶ディスプレイに映っている前眼部像を示す図であり、(b)は(a)に示す走査線による検出信号のレベルの説明図である。 アライメント完了の有無の判断を説明するための説明図であって、アライメントマーク内にアライメント輝点像が位置している状態を示す説明図である。 本発明に係わる眼科装置の作用の一例を説明するためのフローチャートである。
符号の説明
SO…検出センサ
30…駆動モータ(駆動手段)
49…信号処理部(制御手段)

Claims (3)

  1. 装置本体を前後左右上下方向に駆動する駆動手段と、
    被検眼に対して前記装置本体を自動的にアライメントするアライメント手段と、
    前記装置本体のベースに対する左右方向の位置を検出する検出センサと、
    一方の眼の眼特性の測定終了後に該一方の眼の眼特性を測定した位置から他方の眼の方向に向かって前記装置本体が左右移動されるように前記駆動手段を制御すると共に、前記左右移動中に虹彩の縁を検知することにより前記装置本体を虹彩の縁から所定距離だけ前記他方の眼の角膜中心に向かう方向に移動されるようにかつ移動後に前記アライメント手段によるアライメントが実行されるように前記駆動手段を制御する制御手段と、を備えた眼科装置。
  2. 前記眼特性が眼屈折力であることを特徴とする請求項1に記載の眼科装置。
  3. 前記眼特性が眼圧であることを特徴とする請求項1に記載の眼科装置。
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