JP5340434B2 - 眼科装置、処理装置、眼科システム、処理方法および眼科装置の制御方法、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、被検眼の角膜厚を測定する機能を有する眼科装置、処理装置、眼科システム、処理方法および眼科装置の制御方法、プログラムに関する。

一般に、被検眼の角膜厚を測定したり、眼圧を測定したりする眼科装置では、被検眼と装置とのアライメントが、被検眼に対して上下方向、左右方向、及び作動距離方向（前後方向、被検眼に対して接近する、あるいは遠ざかる方向）に対して行われる。

特許文献１に記載されている角膜厚の測定装置では、上下および左右方向のアライメントを行う第一の投影／受光系と、作動距離方向のアライメントを行い且つ角膜厚の測定用でもある第二の投影／受光系と、によってアライメントを行っている。ここで、作動距離方向のアライメントには、被検眼と対向する光軸外から角膜に向けて投影されたアライメント指標の反射光が用いられている。このような方式で作動距離方向のアライメントを行う場合、アライメント用と角膜厚の測定用に２組の投影／受光系が必要となる。その為、装置の光学系を単純化することができず、装置の大型化やコストアップを招くという課題がある。

ここで、特許文献２に記載されている非接触式眼圧計のアライメント方式では、１つの投影系（アライメント用と角膜厚測定用で共用される）と、２つの受光系（１つは、被検眼と対向する光軸外の位置に配置した角膜厚を測定するための受光系）で装置を構成し、角膜輝点像を用いて上下、左右、作動距離方向のアライメントを行っている。なお、角膜輝点像とは、アライメント指標を被検眼の角膜に向けて照明し、その反射光を被検眼と対向する光軸からプリズムを介して受光した際に形成される像のことである。

特許第３５９７２７４号公報 特開２００６-３３４４４１号公報

ここで、角膜輝点像を用いたアライメントの場合、アライメントの誤差はもちろん、角膜の表面の曲率の違いによっても、作動距離（被検眼と装置との前後方向の距離）が異なる。その為、角膜厚の測定時には、角膜からの散乱光を受光する受光系の光軸の角度、そして受光素子までの光路長が異なる。その結果、受光素子に結像した角膜からの散乱光にはボケが発生してしまい、正確な角膜厚測定を測定できないという課題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、被検眼の角膜厚の測定の機能を有する眼科装置において、単純な光学系の構成で、角膜厚を正確に測定することを可能にすることを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の一態様による眼科装置は以下の構成を備える。すなわち、
角膜厚測定光を照明した被検眼からの戻り光に基づいて、該被検眼の角膜の断面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記被検眼の角膜断面像から角膜厚を測定する測定手段と、
前記撮像手段の撮像面における前記角膜断面像の位置に基づいて、前記測定された角膜厚において前記角膜の曲率の半径に応じて生じる誤差に対応する補正値を取得する補正値取得手段と、
前記取得された補正値に基づいて、前記測定された角膜厚を補正する補正手段と、を備える。

本発明によれば、被検眼の角膜厚の測定の機能を有する眼科装置において、単純な光学系の構成で、角膜厚を正確に測定することが可能になる。

実施形態による眼科装置の測定部の構成例を示すブロック図。 （ａ）はプリズム絞り１１を示す図、（ｂ）はスリット板２４を示す図、（ｃ）は開口絞り間の距離Ｄを示す図。 角膜輝点アライメントによる角膜Ｅｃの角膜頂点とノズルの先端部までの距離Ｄを示す図。 角膜曲率の半径が平均的な角膜Ｅｃからの散乱光の撮像素子２８への結像を示す図。 角膜曲率の半径が平均よりも大きい角膜Ｅｃからの散乱光の撮像素子２８への結像を示す図。 角膜曲率の半径が平均よりも大きい角膜Ｅｃからの散乱光の撮像素子２８への結像を示す図。 （ａ）、（ｂ）は、角膜厚測定光学系における撮像素子上の像の幅と像の位置関係を示す図。 （ａ）〜（ｄ）は、角膜輝点アライメントにおいて撮像される２つの角膜輝点像と作動距離との関係を説明する図。 実施形態による眼科装置の動作を示すフローチャートである。 （ａ）はＷＤの違いによる結像関係を示す図、（ｂ）は開口絞り間の距離の違いによるアライメント精度を説明した図、（ｃ）は光学部材を用いることによりアライメント精度を維持しながら小型化に対応したことを示す図。 （ａ）、（ｂ）は、ＷＤの違いによる角膜輝点の位置関係を示す図。 （ａ）は開口絞り、光学部材、プリズムの異なる構成を示した図、（ｂ）は開口絞りを一体化した構成を示した図。

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な一実施形態を説明する。

（第１実施形態：測定された角膜厚において前記角膜の曲率に応じて生じる誤差に対応する補正値を用いて該測定された角膜厚を補正）

被検眼Ｅの角膜Ｅｃに対向する光軸Ｌ１上には、平行平面ガラス１、対物レンズ３が配置され、その中心軸上にはノズル２が設けられている。その後方に空気室４、観察窓５、ダイクロイックミラー１０、プリズム絞り１１、結像レンズ１２、撮像素子１３が順次配列されている。これらは被検眼Ｅに対する観察系及びアライメント検出系を構成している。

平行平面ガラス１、対物レンズ３は対物鏡筒９によって支持され、その外側には被検眼Ｅを照明する外眼照明光源６ａ、６ｂが配置されている。外眼照明光源６ａ、６ｂは光軸Ｌ１に対して対称な位置に配置されている。ダイクロイックミラー１０は外眼照明光源６ａ、６ｂから発せされる波長の光を透過し、眼圧測定及びアライメント兼用の後述するＬＥＤ光源からの波長の光の一部を除き反射する特性を有している。

プリズム絞り１１は図２（ａ）に示すように３つの開口部を有しており、上下の開口部には互いに異なる左右方向に光束を偏向する為のプリズム１１ａ、１１ｂが設けられている。なお、実際にはこれらの開口部は左右に並び、プリズム１１ａ、１１ｂによって光束はそれぞれ上下方向に偏向されることになるが、以下、上下の開口部として説明する。更に、プリズム絞り１１の上下の開口部には、外眼照明光源６ａ、６ｂからの波長光を吸収し、眼圧測定及びアライメント兼用のＬＥＤ光源からの波長光を透過する分光特性を有するフィルタが設けられている。なお、開口絞りの数は、２つに限られるものではなく、３つ以上の複数であってもよい。一方、プリズム絞り１１の中央の開口部には眼圧測定及びアライメント兼用のＬＥＤ光源からの波長光を吸収し、外眼照明光源６ａ、６ｂからの波長光を透過させるフィルタが設けられている。

ダイクロイックミラー１０の反射方向の光軸Ｌ２には、リレーレンズ１４、ハーフミラー１５、ダイクロイックミラー１６、アパーチャ１７、受光素子１８が配置されており、これらは角膜反射光量の変化を検出する角膜変形検出系を構成している。ダイクロイックミラー１６は近赤外波長を透過し、可視光波長を反射する特性を有する。

ハーフミラー１５の反射方向の光軸Ｌ３には、ハーフミラー１９、投影レンズ２０、前述の眼圧測定及びアライメント兼用のＬＥＤ光源２１が配置され、眼圧測定光投影系及びアライメント指標投影系が構成されている。更に、ハーフミラー１９の反射方向の光軸Ｌ４には、被検眼Ｅが固視する為の固視灯を提示する固視用光源２２が配置されている。

ダイクロイックミラー１６の反射方向の光軸Ｌ５には投影レンズ２３、スリット板２４、角膜厚を測定するのに用いられるＬＥＤ光源２５が配置されている。スリット板２４は図２（ｂ）に示すように紙面と垂直方向に長い、矩形絞りになっている。

一方、被検眼Ｅの斜下方向の光軸Ｌ６にはＬＥＤ光源２５による角膜散乱光波長域の光を透過するフィルタ２６、結像レンズ２７、撮像素子２８が配置され、角膜厚測定光学系を構成している。後述のように、角膜厚測定光学系では、測定光が照明された被検眼Ｅからの戻り光に基づいて被検眼Ｅの角膜断面が撮像素子２８により撮像され、得られた角膜断面像が角膜厚の測定に用いられる。光軸Ｌ１と光軸Ｌ６は被検眼角膜Ｅｃの角膜頂点で交差している。また、スリット板２４、角膜Ｅｃ、撮像素子２８は、略共役の関係になっている。撮像素子２８の出力は角膜厚算出部３１に接続され、加えて角膜厚算出部３１には角膜厚補正データ部３２が接続されている。

空気室４内のシリンダ３３には、ソレノイド３４の駆動により押し上げられるピストン７が摺動自在に嵌合されている。そして、ノズル２、空気室４、ソレノイド３４、ピストン７により加圧部が構成されている。なお、空気室４内には、内圧をモニタするための圧力センサ８が配置されている。

また、制御部２９は装置全体を制御しており、撮像素子１３、測定を開始する為の測定開始スイッチ３０、角膜厚算出部３１が接続されている。更に、制御部２９には、外眼照明光源６ａ、６ｂ、受光素子１８、眼圧測定及びアライメント兼用のＬＥＤ光源２１、固視用光源２２、角膜厚測定のためのＬＥＤ光源２５、圧力センサ８、ソレノイド３４が接続されている。

更に、図１の光学系を内蔵した測定部は、図示されないステージ部に載置され、モータ駆動により被検眼Ｅに対して光軸Ｌ１方向及び光軸Ｌ１に垂直な方向の３軸方向に駆動されるようになっている。

次に、本実施形態による眼科装置の動作について、図９のフローチャートを参照しながら説明する。なお、図９に示される処理は、制御部２９、角膜厚算出部３１により実行される処理である。測定において、制御部２９は、固視用光源２２を点灯させて被検眼Ｅに固視用光源２２を固視させる。このような状態で、検査者により測定開始スイッチ３０が押されると、制御部２９は、被検眼と装置本体との位置合わせを行う。この位置合わせは、粗アライメントと角膜輝点を用いたアライメントの２段階で行われる。制御部２９は、まず、粗アライメントを行なう（ステップＳ９０１）。より具体的には、制御部２９は、外眼照明光源６ａ、６ｂを点灯し、これら光源からの照明光束を被検眼Ｅの前眼部に照明する。前眼部により反射散乱した照明光束は、平行平面ガラス１、対物レンズ３により略平行光とされ、観察窓５、ダイクロイックミラー１０、プリズム絞り１１の中央開口部を通過して、結像レンズ１２によって撮像素子１３上に結像する。

制御部２９は撮像素子１３から得られた前眼部画像から、適当な閾値で２値化処理をして瞳孔を検出して瞳孔中心を求める。そして、制御部２９は、測定部の光軸Ｌ１に垂直なｘｙ方向の面内において、光軸Ｌ１と被検眼瞳孔との相対位置が許容範囲内に入るようにステージを駆動して測定部を動かし、粗アライメントを行う。なお、本実施形態において、以上のような粗アライメントを行うための光学系を、第１のアライメント光学系と称することとする。第１のアライメント光学系は、Ｌ１で示された、角膜に向かう光軸上にある平面ガラス１〜撮像素子１３や、外眼照明光源６ａ、６ｂを含んで構成されるものとする。

上記第１のアライメント光学系を用いた粗アライメントが終わると、制御部２９は角膜輝点を用いたアライメントを行う（ステップＳ９０２〜Ｓ９０４）。まず、制御部２９は、ＬＥＤ光源２１を点灯して、アライメント指標を角膜に投影する（ステップＳ９０２）。ＬＥＤ光源２１からの光束は、投影レンズ２０、ハーフミラー１９、ハーフミラー１５、リレーレンズ１４、ダイクロイックミラー１０、対物レンズ３によりノズル２内で一旦結像して被検眼Ｅに達し、角膜Ｅｃで反射される。角膜Ｅｃでの反射光束は、平行平面ガラス１、対物レンズ３により集光され、観察窓５を通過した後に数％の光束がダイクロイックミラー１０を透過する。ダイクロイックミラー１０を透過した光束は、プリズム絞り１１の３つの開口部のうち、プリズム１１ａ、１１ｂの光束のみが結像レンズ１２により撮像素子１３上に結像する。このとき、プリズム絞り１１の上下の開口部を通過した光束は、プリズム１１ａ、１１ｂによりそれぞれ紙面奥の方向と手前の方向に偏向される。そのため、ＬＥＤ光源２１からの光は、撮像素子１３上で２つに分割された角膜輝点像となり、それらの位置関係は、被検眼Ｅと測定部との相対的な位置によって変化する。よって、制御部２９は、撮像素子１３により得られた画像から、これら２つに分割された角膜輝点像の位置関係を検出することにより、被検眼Ｅと測定部との位置関係を知ることができる（ステップＳ９０３）。ここで、この角膜輝点像を用いたアライメントを角膜輝点アライメントと言う。

以上のように、角膜輝点アライメントを実行するための光学系を第２のアライメント光学系と称する。したがって、第２のアライメント光学系は、アライメント指標を被検眼の角膜に向けて投影するための、光軸Ｌ３→Ｌ２→Ｌ１をたどる指標投影系と、角膜に投影されたアライメント指標を検出するための、光軸Ｌ１に沿った指標検出系と、を有する。また、光軸Ｌ１上の構成は第１のアライメント光学系と第２のアライメント光学系とが共通に有する構成である。

図８の（ａ）〜（ｄ）は、上述した角膜輝点アライメントの実行において撮像素子１３により撮像される２つの角膜輝点像を示している。ここでT1(x1, y1)、T2(x2, y2)は２つの角膜輝点像を示し、撮像素子１３上の紙面手前の角膜輝点像はT1(x1, y1)、紙面奥の角膜輝点像はT2(x2, y2)である。またこれらの２つの角膜輝点像T1(x1, y1)、T2(x2, y2)を結ぶ線分の中心座標T(xt, yt)は、光軸Ｌ１と一致する。また角膜Ｅｃ中心をｘ座標とｙ座標の交点C(x0,y0)で示している。

図８（ａ）は被検眼Ｅと測定部との作動距離が所定距離よりも遠い場合、図８（ｂ）は被検眼Ｅと測定部との作動距離が所定距離よりも近い場合を示している。また、図８（ｃ）は被検眼Ｅと測定部との位置関係がｙ方向にずれている場合、図８（ｄ）は被検眼Ｅと測定部との間で角膜輝点アライメントが完了した場合を示している。

例えば、被検眼Ｅと測定部との作動距離が所定距離よりも遠い場合には、図８（ａ）に示されるように、角膜輝点像T2(x2, y2)は下方に、角膜輝点像T1(x1, y1)は上方にそれぞれ移動する。反対に被検眼Ｅと装置測定部との作動距離が所定距離よりも近い場合には、図８（ｂ）に示されるように、角膜輝点像T2(x2, y2)は上方に、角膜輝点像T1(x1, y1)は下方にそれぞれ移動する。また、被検眼Ｅと測定部との位置関係においてｙ方向にずれがある場合には、図８（ｃ）に示されるように、y1とy2は一致し、角膜Ｅｃの中心C(x0,y0)に対してx0とxtは一致するが、ｙ0、ｙtは異なる。一方、被検眼Ｅと測定部との間で角膜輝点アライメントが完了した場合は、図８（ｄ）に示されるように２つの角膜輝点像T1(x1, y1)、T2(x2, y2)が角膜Ｅｃ中心から等間隔の位置で、かつｘ軸上に並び、中心座標T1(x1, yt)と角膜Ｅｃ中心C(x0, y0)が一致する。

このように角膜輝点アライメントにおいては、制御部２９は図８の（ａ）〜（ｃ）に示すような被検眼Ｅと装置測定部とのアライメントずれを求め、角膜輝点像の位置が図８（ｄ）に示す位置にくるようにステージを駆動する（ステップＳ９０４）。

ここで注目したいのは、角膜輝点アライメントを行った場合、図３に示すように、角膜Ｅｃの表面の曲率（以下、角膜Ｅｃの表面の曲率を角膜曲率と言う）の違いによって角膜Ｅｃの角膜頂点とノズル２の先端部までの距離Ｄが変わることである。角膜輝点アライメントでは、ＬＥＤ光源２１から投影される光束が角膜Ｅｃにて反射する際に作り出す虚像Ｅｉと、ノズル２の先端部までの距離Ｄ’はどのような角膜曲率を持つ被検眼Ｅであっても同じ距離となるように作動している。その為、角膜Ｅｃの角膜頂点とノズル２の先端部までの距離Ｄが角膜曲率によって変わってしまうからである。

以上のようにして角膜輝点アライメントが完了すると、次に角膜厚の測定が行われる（ステップＳ９０５〜Ｓ９０７）。角膜厚の測定において、制御部２９は、ＬＥＤ光源２１を消灯し、角膜厚測定用のＬＥＤ光源２５を点灯する（ステップＳ９０５）。そして、制御部２９は、角膜厚算出部３１に角膜厚の算出を指示する（ステップＳ９０６）。

角膜厚の測定において、ＬＥＤ光源２５がスリット板２４を照明することにより形成されたスリット光は、投影レンズ２３、ダイクロイックミラー１６、ハーフミラー１５、リレーレンズ１４、ダイクロイックミラー１０、ノズル２内を通り、角膜Ｅｃ上に結像する。角膜Ｅｃ上に結像したスリット光は角膜Ｅｃによって散乱され、その散乱光は光軸Ｌ６に沿って配置されたフィルタ２６、結像レンズ２７を透過し、撮像素子２８によって撮像される。角膜厚算出部３１は撮像素子２８が出力する画像データと角膜厚補正データ部３２に記憶されたデータを用いて角膜厚を算出する。制御部２９は、角膜厚算出部３１から角膜厚の測定結果を受け取ると（ステップＳ９０７）、続いて眼圧の測定を開始する（ステップＳ９０８）。

以上のように、角膜厚の算出は、
・角膜厚測定のための角膜厚測定光を、角膜に向かう光軸上（光軸Ｌ１）にある第１および第２のアライメント光学系の一部を共通して持ち、被検眼の角膜に向けて投影する投影光学系（Ｌ５→Ｌ２→Ｌ１をたどる光学系）と、
・上記投影光学系により角膜に投影された角膜厚測定光の該角膜からの散乱光を、光軸外において結像して該角膜の角膜厚に対応した像を撮像する受光光学系（光軸Ｌ１外の光軸Ｌ６をたどる光学系）と、を用いてなされる。

眼圧の測定では、ＬＥＤ光源２１を点灯し（ＬＥＤ光源２５は消灯する）、ノズル２から被検眼の角膜に向けて気流を吹き付けて角膜を変形させ、角膜の変形に応じた反射光の変化を検出することで眼圧値が測定される。以下、眼圧の測定についてより詳細に説明する。制御部２９はソレノイド３４を駆動させる。すると空気室４内の空気はソレノイド３４により押し上げられるピストン７によって圧縮され、パルス状の空気としてノズル２から被検眼Ｅの角膜Ｅｃに向けて噴出される。角膜Ｅｃは空気の強さに応じて徐々に変形を始める。

この時、受光素子１８はＬＥＤ光源２１から発せられ、角膜Ｅｃから反射された光束をアパーチャ１７を介して受光するようになっている。アパーチャ１７は被検眼の角膜Ｅｃの曲率の半径Ｒが略無限大の時にＬＥＤ光源２１と略共役になるように配置されている。この為、パルス状に発せられた空気によって角膜曲率の半径Ｒが大きくなるにつれて受光素子１８の受光量は増加し、そして角膜曲率の半径Ｒが略無限大、すなわち角膜Ｅｃがほぼ平面状になるとその受光量はピーク値となる。受光素子１８はパルス状に発せられた空気により角膜Ｅｃが平面になったときのピーク値を検出している。制御部２９は受光素子１８のピーク値と、その時の圧力センサ８の値から被検眼Ｅの眼圧値を算出する。なお、制御部２９は、被検眼Ｅの眼圧値を算出する際には角膜厚算出部３１から算出された角膜厚の測定結果を考慮して、すなわち角膜厚の測定結果に基づいて測定された眼圧を補正して、最終的な眼圧値を求める（ステップＳ９０９）。

以上のような被検眼の眼圧測定を行うための光学系を、本実施形態では眼圧測定光学系と称する。この眼圧測定光学系は、
・光軸Ｌ１上の第１及び第２のアライメント光学系の部分を共通して持ち、被検眼の眼圧を測定するための眼圧測定光を被検眼に向けて投影する光学系（ＬＥＤ光源２１→Ｌ３→Ｌ２→Ｌ１をたどる光学系）と、
・前記眼圧測定光の角膜からの反射光を検出する光学系（Ｌ１→Ｌ２→受光素子１８をたどる光学系）と、を有する。

以上のような本実施形態の眼科装置において、次に、角膜厚算出部３１と角膜厚補正データ部３２による角膜厚の算出について図４〜図７、及び図９を用いて説明する。

角膜厚算出部３１は、制御部２９からの角膜厚の測定指示を待つ（ステップＳ９２１）。そして、制御部２９から角膜厚の測定指示を受け取ると、角膜厚算出部３１は、角膜厚を測定するための画像を撮像素子２８から取得する（ステップＳ９２２）。

図４〜図６はＬＥＤ光源２５による角膜Ｅｃの散乱光の撮像素子２８への結像の様子を示した図である。なお、図４〜図６では、角膜Ｅｃの角膜頂点付近を示しており、後述の説明に必要な構成のみを示してある。また図１に示す構成と同一の構成については同一番号が付されている。

加えて図４〜図６では、角膜曲率の半径Ｒが其々異なっている。図４は角膜曲率の半径Ｒが平均的な被検眼（光学系設計時の基準となる角膜曲率）の場合、図５は角膜曲率の半径Ｒが平均よりも大きい場合、図６は角膜曲率の半径Ｒが平均よりも小さい場合を示している。なお、図５、図６には、図４に示す角膜厚の計測状態を一点鎖線で重ねて示してある。ここでＰｗは角膜厚、Ｔは角膜の表面、Ｂは角膜の裏面、ＬｓはＬＥＤ光源２５のノズル２からの照明光を示している。但し図４〜図６で示す角膜厚Ｐｗは、３例とも同一の厚さとする。

図３で説明したように、角膜輝点アライメントでは、ノズル２の先端部と角膜頂点との間の距離は、角膜曲率によって変化する。図４〜図６では、角膜曲率の半径Ｒの違いにより角膜輝点アライメント後の角膜Ｅｃの角膜頂点とノズル２の先端部の距離ＤはＤｂ＜Ｄａ＜Ｄｃの関係となっている。その結果、角膜からの散乱光を受光する光軸Ｌ６の角度、そして撮像素子２８までの光路長が異なってしまい、撮像素子２８上の像にはボケが発生する。

角膜曲率の半径Ｒが平均的な被検眼の場合（図４）、平均よりも大きい場合（図５）、平均よりも小さい場合（図６）における撮像素子２８上の像の幅と像の位置関係は図７（ａ）のようになる。図７（ａ）の横軸は図４〜図６のＡｄ方向に見た撮像素子２８上の像の位置を番地にて示している。なお、像の位置Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃには、ＬＥＤ光源２５による角膜Ｅｃの角膜頂点からの散乱光が撮像素子２８の撮像面へ結像する地点が用いられる。図４にＸａを、図５にＸｂを、図６にＸｃをそれぞれ示す。また、図７（ａ）の縦軸は撮像素子２８上の像の幅を示している。

角膜曲率の半径Ｒが平均的な被検眼の場合は、像の位置がＸａ、像の幅がＳａとなり、像にボケは生じていない（図４）。一方、角膜曲率の半径Ｒが平均よりも大きい場合は、像の位置がＸｂ、像の幅がＳｂとなり（図５）、角膜曲率の半径Ｒが平均よりも小さい場合は像の位置がＸｃ、像の幅がＳｃとなり（図６）、いずれの場合も像にボケが生じている。従って図７（ａ）に示すように、角膜曲率の半径Ｒが大きい場合、小さい場合どちらの場合にも像の幅は大きくなることが分かる（Ｓｂ＞Ｓａ、Ｓｃ＞Ｓａ）。一方角膜曲率の半径Ｒが大きい場合は、像の位置の番地が大きくなることが分かる（Ｘｂ＞Ｘａ）。角膜曲率の半径Ｒが小さい場合は、像の位置の番地が小さくなることが分かる（Ｘｃ＞Ｘａ）。

角膜厚算出部３１は撮像素子２８から出力される画像データを受け取ると、上述の像の幅と像の位置の番地を読み取る。一方、角膜厚補正データ部３２には番地に対応した像の幅の補正値が記憶されている。例えば、角膜厚補正データ部３２は、角膜厚を測定するための受光光学系における撮像素子２８により撮像された像の位置と補正値とを対応付けて保持した補正値テーブルを有する。よって、角膜厚算出部３１は、角膜厚を示す像の位置を用いて、角膜厚補正データ部３２（例えば補正値テーブル）から、対応する補正値を取得する（ステップＳ９２３）。そして、角膜厚算出部３１は撮像素子２８から読み取られた像の幅と角膜厚補正データ部３２から読み取られた像の幅の補正値を用いて撮像素子２８から読み取られた像の幅を補正する（ステップＳ９２４）。なお、像の幅は、撮像素子２８から読み取った画像を適切な閾値で２値化してその大きさを測定すればよい。角膜厚算出部３１はこうして補正された角膜厚の測定値を制御部２９に通知する（ステップＳ９２５）。

例えば、角膜厚算出部３１が撮像素子２８から出力される画像データを受け取り、角膜厚に対応する像の位置（撮像素子２８上の番地）としてＸｂを取得したとする。これは、角膜曲率の半径Ｒが平均よりも大きい場合である。この場合、角膜厚算出部３１は、角膜厚補正データ部３２から、像の番地Ｘｂに対応した補正値を読み取る。角膜厚の算出においては、補正値としてＳａ／Ｓｂが取得され、角膜厚算出部３１は、この補正値を用いて、上記画像データから取得した角膜厚を補正する。たとえば、角膜厚補正データ部３２は、図７（ａ）に示されるような補正値データテーブルを有しており、角膜厚算出部３１は、番地Ｘｂに応じて取得されたＳｂでもって番地ＸａにおけるＳａを除した値（Ｓａ／Ｓｂ）を補正値とする。角膜厚算出部３１は、こうして得られた補正値を画像データから測定された角膜厚の値に乗じることにより、補正後の角膜厚を得る。

一方、角膜曲率の半径Ｒが平均よりも小さく、角膜厚算出部３１が撮像素子２８から出力される画像データより角膜厚に対応する像の位置の番地としてＸｃを取得したとする。この場合、角膜厚算出部３１は、角膜厚補正データ部３２から、像の位置の番地Ｘｃに対応した補正値を読み取る。角膜厚の算出において、補正値としてＳａ／Ｓｃが取得され、角膜厚算出部３１は、この補正値を用いて、上記画像データから取得した角膜厚を補正する。たとえば、角膜厚算出部３１は、図７（ａ）に示されるような補正値データテーブルから、番地Ｘｃに応じて取得されたＳｃでもって番地ＸａにおけるＳａを除した値（Ｓａ／Ｓｃ）を補正値とする。そして、角膜厚算出部３１は、こうして得られた補正値を画像データから測定された角膜厚の値に乗じることにより、補正後の角膜厚を得る。
なお、上記説明では、図７（ａ）に示すような１種類の特性を用いて補正値を算出するようにしたが、これに限られるものではない。たとえば、図７（ｂ）に示すように複数種類の特性値（図７（ｂ）では、特性曲線７０１，７０２，７０３）を用意しておき、実測された像の位置と実測された像の幅から最も適切な特性曲線を選択して、補正値を得るようにしてもよい。たとえば、図７（ｂ）において、像の位置がＸｂでその像の幅がＸ印７０４であった場合、この測定値に最も近い特性曲線７０２が選択され、特性曲線７０２のＸｂにおける値（Ｓｂ’）とＸａにおける値（Ｓａ’）を用いて補正値を得るようにする。

以上のようにして、角膜厚算出部３１はこのようにして像の幅を補正し、補正後の像の幅やレンズの結像倍率等から被検眼の角膜厚Ｐｗを計算する。上述した角膜厚測定の構成によれば、像の検出位置に応じた補正値で検出された像の幅を補正することにより、同じ角膜厚の被検眼であれば、どのような角膜曲率の被検眼であっても角膜厚に対応する像の幅を同じにすることができる。

以上、被検眼の角膜厚の測定と眼圧の測定の両機能を有する眼科装置を例に説明したが、本発明は被検眼の角膜厚の測定のみの機能を有する眼科装置であってもよい。被検眼の角膜厚の測定のみの機能を有する眼科装置とする場合は、例えば、上記実施形態の構成から、平行平面ガラス１、ノズル２、空気室４、観察窓５、ピストン７、圧力センサ８、ソレノイド３４、アパーチャ１７、受光素子１８を除いた構成とすればよい。

以上のように、少なくとも被検眼の角膜厚を測定する機能を有する本実施形態の眼科装置では、第２のアライメント光学系（角膜輝点アライメント用の投影系／受光系）と角膜厚測定用の投影光学系とが光軸Ｌ１を主として構成される。また、角膜厚測定用の受光光学系は光軸Ｌ６を主として構成することができる。この為、単純な光学系の構成で角膜厚の測定装置を構成することができる。また、角膜輝点アライメントを用いて角膜厚測定を行うため、被検眼の角膜曲率の違いによって角膜厚測定時における撮像素子２８上の像にはボケが生じ、角膜厚の測定値に誤差が発生してしまう。これは、角膜曲率の違いによって、角膜からの散乱光を受光する受光系の光軸の角度、そして受光素子までの光路長が異なるためである。しかしながら、上記実施形態によれば、撮像素子２８上の像の位置に基づいて角膜厚の測定値を補正することにより、正確な角膜厚を得ることができる。なお、上記実施形態によれば、角膜曲率の違いによって生じる角膜厚の測定値の誤差だけでなく、Ｚ方向のアライメントによって生じる角膜厚の測定値の誤差に対しても補正することができる。すなわち、上記実施形態によれば、角膜厚を測定する機能を有する眼科装置において、光学系の構成を簡易化するとともに、角膜厚のより正確な測定を実現することが可能となる。

また、被検眼の角膜厚の測定と眼圧の測定の両機能を有する眼科装置の場合、第２のアライメント光学系、角膜厚測定用の投影光学系、眼圧測定光学系（眼圧測定用の投影系／受光系）を光軸Ｌ１を主として構成することができる。加えて、上述のように角膜厚測定用の受光系は光軸Ｌ６を主として構成することができる。この為、単純な光学系の構成で角膜厚の測定と眼圧の測定、両機能の測定が可能となる。

更に、被検眼Ｅの眼圧値を算出する際には、角膜厚の算出結果を用いて眼圧値を補正することができる為、簡易な光学系でもって、より正確な眼圧値を得ることができる眼科装置を提供することができる。

なお、上記実施形態では、光軸Ｌ６を被検眼Ｅの斜下方向に配置して説明したが、光軸Ｌ６は被検眼Ｅと対向する光軸Ｌ１外であればよい。すなわち、角膜厚測定光学系（フィルタ２６、結像レンズ２７、撮像素子２８）は、その光軸が光軸Ｌ１に対して所定の角度をもって配置されるように構成されればよい。

なお、制御部２９と角膜厚算出部３１は、例えばＣＰＵが所定のプログラムを実行して、図９に示したような処理を実現するが、制御部２９と角膜厚算出部３１は一つのＣＰＵにより実施されてもよい。また、制御部２９および／または角膜厚算出部３１が実行する処理の一部或いはすべてが専用のハードウエアやロジック回路により実現されてもよい。

また、上記実施形態では、角膜輝点アライメントを制御部２９が自動的に行う構成としたが、角膜輝点のモニタを見ながらユーザが装置本体を移動させてアライメントを行う構成であってもよい。

（第２実施形態：小型のアライメント用光学部材）
次に、第２実施形態について説明する。近年では、撮像素子の小型化が進むにつれて結像光学系のレンズも小型化しレンズの製作上の制約やバックフォーカスが短くなりレンズ配置が困難になってきている。更に、レンズが小型化すると、アライメント指標による角膜反射像を２つの開口絞りによって２方向から取り込み、２つの像の位置関係からアライメントを行う装置においては、開口絞り間の距離を大きく出来なくなる。これは、開口絞りによって取り込まれた光束を結像レンズ内に入れる必要があるためで、開口絞り間の距離を大きくできなくなると、アライメント精度を維持できなくなってしまうという課題が生じる。

特開２０００−０６０８０１号公報では、光軸外にアライメント指標投影系と受光光学系を設けることが提案されている。特開２０００−０６０８０１号公報では、被検眼角膜に指標を投影し角膜による正反射光の、受光光学系に設けられたセンサ上での結像位置を検知し、検知した結像位置と基準位置とのずれ量に基づいて被検眼角膜から装置までの距離（作動距離）のアライメントを行っている。しかしながらこの構成ではアライメント用の光学系を設けなければならず装置が大型化するという課題が生じる。第２実施形態では、撮像素子や結像レンズが小型化した時でも装置構成が複雑にならず且つアライメント性能が損なわれないアライメント光学系を説明する。

図１０（ａ）は光軸Ｌ１上のプリズム絞り１１、結像レンズ１２、撮像素子１３の部分を抜き出して示した図である。図１０（ａ）の実線は被検眼と測定部とが適正な距離（ｄ＝ＷＤ）になっている場合を示す。なお、Ｅｃは被検眼角膜であり、Ｅｉはアライメント指標としたＬＥＤ光源２１が上述したアライメント指標投影系によって角膜に投影されてできた反射像である。尚、簡単化のために、光軸Ｌ１上に存在する平行平面ガラス１、ノズル２、対物レンズ３、空気室４、観察窓５は略している。

被検眼角膜と測定部との光軸方向の距離が正規の距離（ｄ＝ＷＤ）にあるときに、対物レンズ３の略焦点距離の位置が反射像位置になるように設計されているので、対物レンズを透過した光束は略平行光となる。光束はプリズムによって偏向され、プリズム絞り１１の上下の開口絞りを透過した光束は結像レンズ１２を介して撮像素子１３上に結像する。撮像素子１３は結像レンズ１２の略焦点距離の位置に配置されている。

その時に、撮像素子１３により得られた画像を表示するモニタには図１１（ａ）のように表示される。上下の開口絞りを透過してプリズムによって偏向された反射像（Ｔ１，Ｔ２）は光軸を含むｘ平面上に１列に並んでいる。一方、点線はＷＤがずれて遠くなった時（ｄ＞ＷＤ）の光束を示す。測定部からみて物点（角膜反射像）が遠くなるので光束は撮像素子１３より結像レンズ１２側で結像し、撮像素子１３上では反射像（Ｔ１，Ｔ２）はぼけた像になり、かつ図１１（ｂ）に示したように光軸に対して点対称の位置になる。

このように被検眼角膜と測定部との光軸方向の距離が正規の距離（ＷＤ）から変わると２つの反射像は反対方向にずれる。これは２つの開口絞りを透過する光束が光軸に対してプリズム１１ａ，１１ｂによって角度を持っているので、ＷＤが変わると撮像素子１３と光束との交点位置が変わることによっておきる。この原理を使って本件に開示する眼科装置はアライメントを行っている。

光軸方向の精度は撮像素子１３がセンサーサイズに対する画素数が一定であれば、図２（ｃ）に示される、２つの開口絞り間の距離Ｄで決定される。レンズ径の大小によるＷＤ距離方向の分解能が変化することを説明するために、図１０（ｂ）に小さいレンズサイズの結像レンズ３６を用いたときの光束を実線で、図１０（ａ）で説明したレンズサイズの結像レンズ１２を用いたときの光束を点線で示した。プリズム絞り１１’は小さなレンズに光束を入射させるために開口絞り間の距離が短くなっている（図中Ｄ’）。プリズム絞り１１の上下の開口絞り間の距離Ｄを小さくとると、ＷＤの微小な変化に対して開口絞りが反射像光束をとりだす角度が小さくなるのでその変化が小さくなり、撮像素子１３上の反射像の移動量も小さくなりアライメント精度が低下する。

開口絞り間の距離Ｄを維持したまま小型化した光学系に対応するためにプリズム絞り１１に略４５度の全反射ミラーを２枚対にした、例えば樹脂でできた光学部材３７を配置した例を図１０（ｃ）に示す。光学部材３７は開口絞りを通過した光束の光路上に設けられる。また、図１０（ｃ）では、プリズム絞り１１の開口絞り間の距離Ｄは図１０（ａ）の結像レンズ１２の時と同じであるが、プリズム絞り１１以降は結像レンズ３６、撮像素子１３’と小型化された構成が採用されている。

光学部材３７は、プリズム絞り１１によって開口絞り間の距離Ｄで取り込まれた光束を光軸側にオフセットさせる。こうして開口絞り間の距離Ｄに対応する光束間距離を短くすることによって、開口絞り間の距離Ｄを維持しながら小型化した結像レンズ３６に光束を入射させている。なお、光学部材３７はプリズム絞り１１の両端の開口を完全に覆い、且つプリズム１１ａ，１１ｂによって偏向された光束がけられない大きさになっている。また、開口絞り間の距離は主光線が被検眼角膜に空気を噴射するためのノズル２によって遮られない距離であり、光学部材３７は該開口絞りを通過した光束間の距離が短くなるように光束の光路を変更する。

なお、第２実施形態ではプリズム１１ａ，１１ｂ、プリズム絞り１１の開口絞り、光学部材の順で配置されているがこれに限られるものではない。たとえば、図１２（ａ）のようにプリズムがなく開口絞り間の距離Ｄを持つ２つの開口絞り１１’、光学部材３７、プリズム１１ａ’，１１ｂ’の順に構成されてもよい。すなわち、偏向手段であるプリズム１１ａ’，１１ｂ’が光学部材３７の射出側に配置された構造としてもよい。

プリズム１１ａ’、１１ｂ’の形状はプリズム１１ａ，１１ｂと同様であり、光束を偏向する役割を担う。なお、各開口絞りに設けられた光学部材３７は図１２（ａ）のように別部品として配置されてもよいが、図１２（ｂ）に示すように上下に配される２つの光学部材３７を一体にして成形した構造としてもよい。

以上のように、第２実施形態によれば、撮像素子や結像レンズが小型化した場合でも装置構成が複雑にならず且つアライメント性能が損なわれることがない。

以上、実施形態を詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能である。具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (29)

1. 角膜厚測定光を照明した被検眼からの戻り光に基づいて、該被検眼の角膜の断面を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された前記被検眼の角膜断面像から角膜厚を測定する測定手段と、
   前記撮像手段の撮像面における前記角膜断面像の位置に基づいて、前記測定された角膜厚において前記角膜の曲率の半径に応じて生じる誤差に対応する補正値を取得する補正値取得手段と、
   前記取得された補正値に基づいて、前記測定された角膜厚を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする眼科装置。
2. 前記補正値取得手段は、前記撮像手段の撮像面における各位置に対応する値を保持するテーブルを参照して、前記角膜断面像の位置に対応する値を前記補正値として取得することを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
3. 前記被検眼の角膜の曲率の半径と、角膜の曲率の半径が平均的な被検眼の該半径との差が大きいほど、前記誤差が大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の眼科装置。
4. 前記角膜断面像の位置は、前記角膜の頂点からの戻り光が前記撮像面に結像した位置であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の眼科装置。
5. 前記撮像手段の撮像面とは異なる撮像面であり、前記角膜におけるアライメント指標を角膜反射像として撮像するアライメント撮像手段と、
   前記角膜反射像に基づいて、前記被検眼と前記撮像手段と前記アライメント撮像手段とを含む測定部との位置合わせを行う位置合わせ手段と、を更に備え、
   前記測定手段は、前記位置合わせが完了した後に、前記角膜厚を測定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の眼科装置。
6. 前記アライメント指標を前記被検眼の角膜に投影するアライメント光学系と、
   前記アライメント光学系の一部を共通に持ち、前記角膜厚測定光を前記角膜に投影する角膜厚測定光学系と、
   前記角膜厚測定光学系により前記角膜に投影された前記角膜厚測定光の該角膜からの前記戻り光を前記撮像手段に結像する受光光学系と、を備え、
   前記撮像手段は、前記受光光学系により前記戻り光が結像されることにより、前記角膜の断面を撮像することを特徴とする請求項５に記載の眼科装置。
7. 前記アライメント光学系は、前記アライメント指標を前記角膜の略正面から前記角膜に投影し、
   前記受光光学系は、前記角膜厚測定光学系により前記角膜に投影された前記角膜厚測定光の該角膜からの散乱光を前記戻り光として前記撮像手段に結像し、
   前記撮像手段は、前記受光光学系により前記散乱光が結像されることにより、前記角膜の断面を撮像することを特徴とする請求項６に記載の眼科装置。
8. 前記アライメント光学系の一部を共通に持ち、前記被検眼の眼圧を測定するための眼圧測定光を前記被検眼に投影するとともに、前記眼圧測定光の角膜からの反射光を検出する眼圧測定光学系と、
   前記被検眼の角膜に向けて気流を吹き付けて角膜を変形させる吹き付け手段と、
   前記吹き付け手段による角膜の変形に応じた前記眼圧測定光学系からの反射光の変化に基づいて得られた眼圧値を、前記補正手段で補正された角膜厚を用いて補正して眼圧値を測定する手段と、を更に備えることを特徴とする請求項６または７に記載の眼科装置。
9. 前記角膜反射像の光束を複数の光束に分割し、該複数の光束を通過させる複数の開口部を含む開口部材と、
   前記複数の開口部を通過した複数の光束の間の距離を短い距離に変更する光学部材と、
   前記短い距離に変更された複数の光束を前記アライメント撮像手段に結像させる結像レンズと、を更に備えることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の眼科装置。
10. 前記複数の開口部を通過した複数の光束の間の距離は、前記複数の開口部の間の距離に対応することを特徴とする請求項９に記載の眼科装置。
11. 前記複数の開口部は、前記開口部材において、光軸を中心にして略対称の位置に所定の距離をあけて配置されることを特徴とする請求項９あるいは１０に記載の眼科装置。
12. 前記眼科装置は非接触型眼圧計であって、前記開口部材の開口部間の距離は主光線が前記被検眼の角膜に空気を噴射するためのノズルによって遮られない距離であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の眼科装置。
13. 前記複数の光束を、互いに異なる方向に偏向された複数の光束として得るための偏向部材を更に有し、
    前記光学部材は、前記偏向された複数の光束の間の距離を短い距離に変更することを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の眼科装置。
14. 前記偏向部材と前記開口部材と前記光学部材とは、前記角膜から前記撮像手段に向かって、この順に配置されることを特徴とする請求項１３に記載の眼科装置。
15. 前記開口部材と前記光学部材と前記偏向部材とは、前記角膜から前記撮像手段に向かって、この順に配置されることを特徴とする請求項１３に記載の眼科装置。
16. 前記光学部材と前記偏向部材とは一体に形成され、前記複数の開口部にそれぞれ別々に配置された複数の部材として構成されることを特徴とする請求項１５に記載の眼科装置。
17. 前記光学部材と前記偏向部材とは一体に形成され、１つの部材として構成されることを特徴とする請求項１５に記載の眼科装置。
18. 角膜厚測定光を照明した被検眼からの戻り光に基づいて撮像手段により撮像した該被検眼の角膜断面像から、角膜厚を取得する角膜厚取得手段と、
    前記撮像手段の撮像面における前記角膜断面像の位置に基づいて、前記取得された角膜厚において前記角膜の曲率の半径に応じて生じる誤差に対応する補正値を取得する補正値取得手段と、
    前記取得された補正値に基づいて、前記取得された角膜厚を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする処理装置。
19. 前記補正値取得手段は、前記撮像手段の撮像面における各位置に対応する値を保持するテーブルを参照して、前記角膜断面像の位置に対応する値を前記補正値として取得することを特徴とする請求項１８に記載の処理装置。
20. 角膜厚測定光を照明した被検眼からの戻り光に基づいて撮像手段により撮像した該被検眼の角膜断面像から角膜厚を取得する工程と、
    前記撮像手段の撮像面における前記角膜断面像の位置に基づいて、前記取得された角膜厚において前記角膜の曲率の半径に応じて生じる誤差に対応する補正値を取得する工程と、
    前記取得された補正値に基づいて、前記取得された角膜厚を補正する工程と、
    を有することを特徴とする処理方法。
21. 前記補正値を取得する工程において、前記撮像手段の撮像面における各位置に対応する値を保持するテーブルを参照して、前記角膜断面像の位置に対応する値を前記補正値として取得することを特徴とする請求項２０に記載の処理方法。
22. 請求項２０または２１に記載された処理方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
23. 角膜厚測定光を照明した被検眼からの戻り光に基づいて、該被検眼の角膜の断面を撮像する撮像手段と、
    前記撮像手段により撮像された前記被検眼の角膜断面像から角膜厚を測定する測定手段と、
    前記撮像手段の撮像面における前記角膜断面像の位置に基づいて、前記測定された角膜厚において前記角膜の曲率の半径に応じて生じる誤差に対応する補正値を取得する補正値取得手段と、
    前記取得された補正値に基づいて、前記測定された前記角膜厚を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする眼科システム。
24. 前記補正値取得手段は、前記撮像手段の撮像面における各位置に対応する値を保持するテーブルを参照して、前記角膜断面像の位置に対応する値を前記補正値として取得することを特徴とする請求項２３に記載の眼科システム。
25. 前記撮像手段の撮像面とは異なる撮像面であり、前記角膜におけるアライメント指標を角膜反射像として撮像するアライメント撮像手段と、
    前記角膜反射像に基づいて、前記被検眼と前記撮像手段と前記アライメント撮像手段とを含む測定部との位置合わせを行う位置合わせ手段と、を更に備え、
    前記測定手段は、前記位置合わせが完了した後に、前記角膜厚を測定することを特徴とする請求項２３または２４に記載の眼科システム。
26. 角膜厚測定光を照明した被検眼からの戻り光に基づいて撮像手段により撮像された該被検眼の角膜断面像から、角膜厚を測定する工程と、
    前記撮像手段の撮像面における前記角膜断面像の位置に基づいて、前記測定された角膜厚において前記角膜の曲率の半径に応じて生じる誤差に対応する補正値を取得する工程と、
    前記取得された補正値に基づいて、前記測定された角膜厚を補正する工程と、を有することを特徴とする眼科装置の制御方法。
27. 前記補正値を取得する工程において、前記撮像面における各位置に対応する値を保持するテーブルを参照して、前記角膜断面像の位置に対応する値を前記補正値として取得することを特徴とする請求項２６に記載の眼科装置の制御方法。
28. 前記撮像手段の撮像面とは異なる撮像面であるアライメント撮像手段により前記角膜におけるアライメント指標を撮像して得た角膜反射像に基づいて、前記被検眼と前記撮像手段と前記アライメント撮像手段とを含む測定部との位置合わせを行う工程を更に有し、
    前記測定する工程において、前記位置合わせが完了した後に、前記角膜厚を測定することを特徴とする請求項２６または２７に記載の眼科装置の制御方法。
29. 請求項２６乃至２８のいずれか１項に記載された眼科装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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