JP6662412B2 - 眼科測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検眼に関する測定を行う眼科測定装置に関する。

被検眼の眼特性の一つとして、角膜後面曲率、角面後面形状等の角膜後面に関する情報が測定される場合がある。角膜後面曲率は、例えば、角膜屈折力の算出に用いられ、その算出結果は、眼内レンズの度数計算に用いられる。従来、角膜後面に関する情報は、シャインプルークカメラ、及び前眼部ＯＣＴ装置等で撮像される角膜の断面像の解析によって取得されていた。

特開２０１２-０５５３３７号公報

上記例示した従来技術の場合、角膜の断面像が必要となる。よって、ユーザーは、必ず、角膜の断面像を撮像する装置を用意しなければならなかった。

なお、シャインプルークカメラにおいて角膜上の複数の経線方向に関して測定する場合、異なる角度での断面像を得るために光学系を回転させる必要があり、装置構成の複雑化を招く。

また、前眼部ＯＣＴの場合は、干渉光学系及び光スキャナ等を必要とするので、比較的高価である。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、簡単な構成で被検眼の角膜後面に関する情報を取得することを目的とする。

本発明の第一態様に係る眼科測定装置は、被検眼の角膜に向けてパターン指標を投影する投影光学系と、前記パターン指標が前記被検眼の角膜前面で反射されることによって形成される指標像である第１プルキンエ像と、前記パターン指標が前記被検眼の角膜後面で反射されることによって形成される指標像である第２プルキンエ像と、を撮像素子で撮像する撮像光学系と、前記撮影光学系とは別体であって、基準位置における角膜厚を測定するための角膜厚測定部と、前記撮像素子から出力される撮像信号に基づいて、前記第１プルキンエ像と、前記第２プルキンエ像の検出処理を行う検出手段と、前記第１プルキンエ像の検出結果に基づいて取得される被検眼の角膜前面に関する情報と、前記角膜厚測定部によって取得される角膜厚情報と、を考慮して、前記第２プルキンエ像の検出結果に基づいて被検眼の角膜後面に関する情報を取得すると共に、前記角膜前面に関する情報と前記角膜後面に関する情報とに基づいて、角膜のパワーおよび角膜の｛球面度数（Ｓ），柱面度数（Ｃ），乱視軸角度（Ａ）｝の各値の少なくとも一方を求める、取得手段と、を備える。

本発明によれば、簡単な構成で被検眼の角膜後面に関する情報を取得できる。

本実施形態における眼科測定装置の概略構成図である。 眼科測定装置で撮像される前眼部画像の模式図である。 眼科測定装置の測定動作に関するＣＰＵの処理を示すフローチャートである。 前眼部情報取得処理を示すフローチャートである。 角膜後面の曲率半径の算出方法を説明するための模式図である。 変形例における前眼部画像の模式図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の典型的な実施形態を説明する。まず、図１を参照して、本実施形態における眼科測定装置１の概略構成について説明する。

図１に示す眼科測定装置１は、被検眼Ｅの角膜後面に関する測定を行う。図１に示すように、眼科測定装置１は、ケラト投影光学系１０と、撮像光学系（受光光学系）２０と、制御部１００と、を主に有する。また、本実施形態の眼科測定装置１は、アライメント投影光学系３０と、第２測定光学系４０と、固視標投影光学系５０と、を有する。なお、これらの光学系は、図示無き筐体に内蔵されている。また、筐体は、周知のアライメント移動機構の駆動によって、被検者眼に対して３次元的に移動される。筐体の移動は、例えば、操作部材（例えば、ジョイスティック）を介した検者の指示に基づいて行われてもよい。

ケラト投影光学系１０は、被検眼Ｅの角膜にパターン指標（測定指標）を投影（投光）する。本実施形態において、ケラト投影光学系１０からの指標は、角膜の後面（裏面）に関する測定に用いられる。例えば、角膜後面の形状、曲率半径、屈折力等が、角膜後面に関して測定されてもよい。また、例えば、角膜厚、乱視軸角度等についても、角膜後面に関して測定されてもよい。後述するように、パターン指標は、角膜の前面（表面）に関する測定（例えば、角膜前面の形状、曲率半径、および屈折力、並びに、角膜厚、および乱視軸角度等の測定）に用いられてもよい。

ケラト投影光学系１０は、光源１１を有する。投影光学系１０は、例えば、眼Ｅの角膜にリング状の指標を投影してもよい。本実施形態において、光源１１は、第１リング光源１１ａと、第２リング光源１１ｂと、を含む。なお、第１リング光源１１ａ、第２リング光源１１ｂは、例えば、リング状の光源を用いてもよいし、リング状に並べられた複数のＬＥＤと、ＬＥＤの前に配置されるリング状のパターン開口とを組み合わせた構成であってもよい。各リング光源１１ａ，１１ｂは、いずれも、測定光軸Ｌ１を中心とするリング形状に形成されている。本実施形態では、２つのリング光源１１ａ，１１ｂから、互いの大きさが異なるリング状の指標が投影される。

図２に示すように、第１リング光源１１ａから投光される指標の光束のうち、角膜前面で反射（および散乱）された光によって、リング状の第１プルキンエ像Ｒａ１が形成され得る。また、第１リング光源１１ａから投光される指標のうち、角膜後面で反射（および散乱）された光によって、リング状の第２プルキンエ像Ｒｐ１が形成され得る。一般に、第２プルキンエ像は、第１プルキンエ像に対し、低い輝度となる。本実施形態において、第２プルキンエ像Ｒｐ１は、角膜Ｅｃのカーブによって第１プルキンエ像Ｒａ１の内側に形成される。また、第２リング光源１１ｂからの光束についても同様に、角膜の前面および後面のそれぞれで反射されることによって、第１プルキンエ像Ｒａ２と第２プルキンエ像Ｒｐ２とを形成し得る。

また、本実施形態において、第１リング光源１１ａは、第２リング光源１１ｂよりも大きい直径を持つ。また、第２プルキンエ像Ｒｐ１は、第２プルキンエ像Ｒｐ２の外周に生じる。詳細については後述するが、本実施形態では、第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２を主に用いて角膜に関する測定が行われる。

本実施形態では、点灯する光源が切り替わることによって、パターン指標の投影位置が変位される。なお、２つのリング光源１１ａ，１１ｂは、同時に点灯されてもよい。但し、同時に点灯される場合は、互いの投影位置が重ならないことが好ましい。また、２つのリング光源１１ａ，１１ｂのうち一方のみが点灯されてもよい。光源１１が発する光は、例えば、赤外光または可視光であってもよい。

なお、光源１１の形状および配置は、２つのリング光源１１ａ，１１ｂを持つ構成に限定されるものではない。例えば、光源１１は、１つのリング光源であってもよい。もちろん、３つ以上のリング光源であってもよい。また、複数の点光源であってもよい。このときの点光源の中に、少なくとも同一円周上に配置される３つ以上の点光源が含まれていると好ましい。また、光源１１は、間欠的なリング光源であってもよい。つまり、パターン指標は、本実施形態で用いられる、リング状の指標パターンの他、同心円状に配置される３つ以上の点指標からなるパターン、点指標が格子状に配列されたドットマトリクス指標、間欠的なリングパターン等の形状のものを含む。

アライメント投影光学系３０は、被検眼Ｅの角膜にアライメント視標を投影する。アライメント投影光学系３０は、光源３１を有する。本実施形態において、光源３１は、ケラト投影光学系１０の光源１１の内側に配置される。光源３１は、赤外光を発する投影光源３１（例えば、λ＝９７０ｎｍ）を有し、被検者眼角膜にアライメント指標を投影するために用いられる。角膜に投影されたアライメント指標は、被検者眼に対する位置合わせ（例えば、自動アライメント、アライメント検出、手動アライメント、等）に用いられる。図２に示すように、本実施形態において、アライメント投影光学系３０は、アライメント視標としてリング指標Ｒ３を投影する。なお、リング指標像Ｒ３は、マイヤーリングを兼用してもよい。また、アライメント投影光学系３０の光源３１は、前眼部を斜め方向から照明する前眼部照明を兼用する。なお、投影光学系３０において、さらに、角膜に平行光を投影する光学系を設け、アライメント投影光学系３０による有限光との組合せにより前後のアライメントを行うようにしてもよい。

本実施形態において、撮像光学系２０は、二次元撮像素子２７を備え、被検眼の前眼部正面像を正面方向から撮像できる。より詳細には、撮像光学系２０は、ダイクロイックミラー２３、対物レンズ２４、ミラー２５、撮像レンズ２６、二次元撮像素子２７、を含む。二次元撮像素子２７は、例えば、被検眼の前眼部と共役な位置に配置されてもよい。撮像光学系２０は、その光軸が固視標投影光学系５０と同軸となるように配置されている。

ダイクロイックミラー（ビームスプリッタ）２３は、撮像光学系２０の光路を第２測定光学系４０の光路と分岐させるための光路分岐部材である（詳しくは、後述する）。

ここで、前述のケラト投影光学系１０、およびアライメント投影光学系３０から投影された光の前眼部反射光は、撮像光学系２０の光路を経て、撮像素子２７（例えば、二次元撮像素子）にて結像（受光）される。よって、撮像光学系２０は、ケラト投影光学系１０からの光が照射された前眼部像を撮像することにより、角膜Ｅｃ上に形成された指標像（例えば、第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２、第２プルキンエ像Ｒｂ１，Ｒｂ２）を含む前眼部像Ａを撮像できる。また、撮像光学系２０は、アライメント投影光学系３０からの光が照射された前眼部像を撮像することにより、角膜Ｅｃ上に形成されたリング指標像Ｒ３を含む前眼部像Ａを撮像できる。

撮像光学系２０に関し、ダイクロイックミラー２３の透過方向には、第２測定光学系４０が形成されている。

第２測定光学系４０は、第２測定光学ユニット４１と、ダイクロイックミラー４３と、を含む。また、第２測定光学系４０は、ダイクロイックミラー２３を、撮像光学系２０と共用する。第２測定ユニット４１は、被検者眼に第２の測定光を投光し、その反射光を受光する構成を備える。第２測定ユニット４１は、第２の測定光を出射する光源４２を有する。

なお、第２測定光学系４０としては、例えば、測定光と参照光による干渉光を受光して眼軸長を測定する眼軸長測定光学系（光源４２の波長は、例えば、λ＝８３０ｎｍ）、被検者眼眼底に投影された反射光を受光して眼屈折力を測定する眼屈折力測定光学系（光源４２の波長は、例えば、λ＝８７０ｎｍ）等であってもよい。

第２測定光学系４０に関し、ダイクロイックミラー４３の反射方向には、固視標投影光学系５０が配置されている。

固視標投影光学系５０は、固視標投影光学系５０は、測定時に被検眼Ｅを固視させるために使用される。本実施形態において、固視標投影光学系５０は、固視標ユニット５１と、レンズ５４と、固視標位置調節機構５５とを有する。

固視標ユニット５１は、光源５２と、視標板５３とを有する。視標板５３に形成される固視標が、光源５２から光が出射されることによって、レンズ５４等を介して被検眼Ｅへ投影される。また、固視標位置調節機構５５は、固視標ユニット５１を、固視標投影光学系５０の光軸Ｌ４に沿って変位させることができる。これによって、被検眼Ｅに対する固視標の呈示位置（呈示距離）が調節される。

次に、制御系について説明する。本実施形態の眼科測定装置１において、制御部１００は、眼科測定装置１の全体の制御と、測定結果の算出とを行う。

本実施形態において、制御部１００は、光源１１、撮像素子２７、光源３１、第２測定光学ユニット４１、光源５２、固視標位置調節機構５５、モニタ７０、操作部８０、記憶装置１０５等に接続される。

また、制御部１００は、ＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３とを備えている。ＣＰＵ１０１は、眼科測定装置１に関する各種の処理を実行するための処理装置（プロセッサ）である。ＲＯＭ１０２は、制御プログラムおよび固定データ等が格納された、不揮発性の記憶装置である。ＲＡＭ１０３は、書き換え可能な揮発性の記憶装置である。ＲＡＭ１０３には、例えば、眼科測定装置１による被検眼Ｅの撮像および測定に用いる一時データが格納される。

記憶装置１０５は、書き換え可能な不揮発性の記憶装置である。本実施形態において、記憶装置１０５には、前眼部測定処理を制御部１００に実行させるためのプログラムが、少なくとも格納されている。また、記憶装置１０５には、眼科測定装置１によって撮像される前眼部画像が保存されてもよい。

ここで、撮像素子２７から出力される受光信号（撮像信号）は、制御部１００によって処理され、モニタ７０に表示される。また、制御部１００は、撮像素子２７から出力される受光信号に基づいて被検眼Ｅに対するアライメント状態を検出する。

以上のような構成を備える眼科測定装置１の動作を説明する。

本実施形態では、前眼部の測定に関する装置の動作の一例を、図３のフローチャートを参照して示す。はじめに、ＣＰＵ１０１は、光学系の位置あわせ処理を行う（Ｓ１）。位置あわせの間、ＣＰＵ１０１は、アライメント投影光学系３０の光源３１を点灯させると共に、光源３１の点灯に伴って撮像素子２７から出力される受光信号に基づいて、モニタ７０に被検眼Ｅのライブ画像（観察画像）を表示させる。また、ＣＰＵ１０１は、レクチルＬＴ（図２参照）を、モニタ７０上に電子的に表示させる。

また、ＣＰＵ１０１は、光源３１によるリング指標Ｒ３を、撮像素子２７からの撮像信号に基づいて検出する。ＣＰＵ１０１は、図示なき駆動部を検出結果に基づいて駆動させることによって、リング指標Ｒ３がレクチルＬＴと同心円状に配置されるように眼科測定装置１の光学系を移動させる。また、ＣＰＵ１０１は、撮像素子２７からの撮像信号に基づいて、装置から角膜頂点までの距離が、所定の作動距離となるように、前後方向のアライメントを行う。

なお、アライメントは、必ずしも自動的に行われなくてもよい。例えば、検者の指示入力に基づいてアライメントが行われても良い。このとき、例えば、ＣＰＵ１０１は、操作部材（例えば、ジョイスティック）を介した検者の指示入力を受け付け、指示入力に基づいて眼科測定装置１の光学系を移動させてもよい。

検者は、操作部を介して測定開始の指示を入力するまでの間、光学系の位置あわせを行うことができる（Ｓ２：Ｎｏ）。ＣＰＵ１０１は、検者からの測定開始の指示に基づいて、Ｓ３以降の各処理を実行する（Ｓ２：Ｙｅｓ）。

本実施形態では、被検眼Ｅに対する固視標の呈示位置（呈示距離）が、前眼部の測定に先立って設定される（Ｓ３）。このとき、固視標が被検眼Ｅの遠点に近づけられる。例えば、本実施形態では、ＣＰＵ１０１が、被検眼の遠点の位置情報に基づいて固視標位置調節機構５５を制御して、固視標を被検眼Ｅの遠点に配置させる。その結果として、固視による被検眼の調節作用が抑制される。よって、縮瞳が軽減された状態で前眼部の測定が行われる。なお、ＣＰＵ１０１は、遠点の位置情報を、例えば、以下のように取得する。例えば、第２測定ユニット４０が被検眼Ｅの遠点位置に関する測定（例えば、眼屈折力の測定）を行う構成であれば、第２測定ユニット４０の測定結果に基づいて、遠点の位置情報が眼科測定装置１によって取得されてもよい。また、他の検査機器を用いて行った被検眼Ｅの遠点位置に関する測定の結果を、眼科測定装置１に転送することによって、又は、操作部を介して検者が直接入力することによって、遠点の位置情報が眼科測定装置１によって取得されてもよい。

次に、本実施形態では、ＣＰＵ１０１は、眼科測定装置１による指標パターン像の取得条件（例えば、光学系の状態）を、第１プルキンエ像撮像モード（第１のモード）に設定する（Ｓ４）。このモードは、第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２の検出処理（例えば、位置および形状の検出処理）で使用されるデータを装置本体（例えば、制御部１００）が取得するためのモードである。後述するように、本実施形態の一例として、第１プルキンエ像撮像モードでは、第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２を含む前眼部画像の撮像（取り込み）が行われる。Ｓ４の処理では、明瞭な第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２を含む前眼部画像が撮像されるように、光源１１から出力される光束の光量、および、撮像素子２７におけるゲイン等が調節されることが好ましい。なお、Ｓ４の処理において、ケラト投影光学系１０および撮像光学系２０の光路上に、光量調節用のフィルタを切替配置し、撮像素子２７で受光される光を制限してもよい。

次に、ＣＰＵ１０１は、第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２の検出処理で使用される前眼部画像を撮像する（Ｓ５）。Ｓ５の処理において、ＣＰＵ１０１は、複数のリング指標パターンの少なくとも一つを選択的に投影してもよい。より詳細には、第１リング光源１１ａと第２リング光源１１ｂとを、片方ずつ順番に点灯させることによって、第１リング光源１１ａからの光束に基づく第１プルキンエ像Ｒａ１と、第２リング光源１１ａからの光束に基づく第１プルキンエ像Ｒａ２とが、別々の画像に含まれるように撮像してもよい。また、２つのリング光源１１ａ，１１ｂを、同時に点灯させることによって、第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２が、１つの画像に含まれるように撮像してもよい。但し、複数の第１プルキンエ像を１つの画像で撮像する場合は、互いの第１プルキンエ像が重ならないことが好ましい。

Ｓ５の処理の後、ＣＰＵ１０１は、第１プルキンエ像検出処理を実行する（Ｓ６）。本実施形態において第１プルキンエ像検出処理（Ｓ６）では、第２プルキンエ像検出処理（Ｓ９）では、撮像素子２７から出力される撮像信号に基づいて第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２を検出する。より詳細には、Ｓ５の処理によって撮像された画像を用いて第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２の検出が行われる。本実施形態では、Ｓ６の処理の結果（検出結果）として、第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２の指標位置情報が取得される。指標位置情報としては、例えば、第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２の二次元的な位置情報であってもよい。

Ｓ６の処理としては、種々の処理を利用できる。例えば、前眼部画像における輝度情報に基づいて検出が行われてもよい。図２に示すように、第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２には、経線方向の幅がある。そこで、例えば、画像における角膜の経線上の輝度分布において、所定の閾値以上の輝度値が連続的に含まれる領域から第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２の位置が検出されてもよい。このとき、より具体的には、所定の閾値以上の輝度値が連続的に含まれる領域における分布のピーク（最大値または極大値）の位置、中央の位置等が、第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２の位置として検出されてもよい。検出結果は、例えば、ＲＡＭ１０２、および記憶装置１０５等にＣＰＵ１０１によって記憶される。なお、第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２の検出結果としては、指標位置情報に限られるものではなく、例えば、角膜前面に関する情報であってもよい。角膜前面に関する情報としては、例えば、角膜前面の曲率半径、角膜前面の３次元形状、角膜前面のパワー等であってもよい。

次に、本実施形態では、ＣＰＵ１０１は、眼科測定装置１による指標パターン像の撮像条件（又は、取得条件。例えば、光学系の状態）を、第２プルキンエ像撮像モード（第２のモード）に設定する（Ｓ７）。このモードは、第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２の検出処理（例えば、位置および形状の検出処理）で使用されるデータを、装置本体が取得するためのモードである。本実施形態の一例として、第２プルキンエ像撮像モードでは、第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２を含む前眼部画像の撮像（取り込み）が行われる。Ｓ７の処理では、明瞭な第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２を含む画像が撮像されるように、光源１１から出力される光束の光量、および、撮像素子２７におけるゲイン等が調節されることが好ましい。例えば、ＣＰＵ１０１は、光源１１から光量、および、撮像素子２７のゲインの少なくとも一方の値を、第１プルキンエ撮像モードに対し、高めてもよい。

また、詳細は後述するが、Ｓ７の処理において、ケラト投影光学系１０以外の光学系（例えば、アライメント投影光学系３０、第２測定光学系４２）等によって被検眼Ｅに照射される光を抑制することが好ましい。例えば、眩しさによる縮瞳を軽減するために、ＣＰＵ１０１は、固視標を投影するために光源５２から出力される光の量を低減させてもよい。なお、このとき、前眼部照明（例えば、光源３１）が消灯されてもよい。つまり、第２プルキンエ像が撮像されればよく、前眼部の各部位については、画像内で確認できないものであってもよい。

また、例えば、眼底で反射されることによって徹照（角膜を眼底側から照明する光）が抑制されることが好ましい。例えば、光源３１、光源４２等の光量が低減されてもよい。その結果として、背景との差が第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２が撮像され易くなる。

次に、ＣＰＵ１０１は、第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２の検出処理で使用される前眼部画像を撮像する（Ｓ８）。Ｓ８の処理において、ＣＰＵ１０１は、複数のリング指標パターンの少なくとも一つを選択的に投影してもよい。より詳細には、２つのリング光源１１ａ，１１ｂを、交互に点灯させることによって、第１リング光源１１ａからの光束に基づく第２プルキンエ像Ｒｐ１と、第２リング光源１１ｂからの光束に基づく第２プルキンエ像Ｒｐ２とが、別々の画像に含まれるように撮像してもよい。この場合、各々の第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２が、他の光源からの光束によって形成される反射像と重なってしまうことを抑制できる。これにより、よって、次の第２プルキンエ像検出処理（Ｓ９）において、第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２を良好に検出しやすくなる。

また、２つのリング光源１１ａ，１１ｂを同時に点灯させることによって、第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２が、１つの画像に含まれるように撮像してもよい。但し、画像には、第２プルキンエ像だけでなく、その他の指標光束の反射像（例えば、第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２等）も含まれる。このため、複数の第２プルキンエ像を１つの画像で撮像する場合は、それぞれの第２プルキンエ像が、他の反射像と重ならないことが好ましい。

Ｓ８の処理の後、ＣＰＵ１０１は、第２プルキンエ像検出処理を実行する（Ｓ９）。本実施形態において第２プルキンエ像検出処理（Ｓ９）では、撮像素子２７から出力される撮像信号に基づいて第２プルキンエ像を検出する。より詳細には、Ｓ８の処理によって撮像された画像を用いて検出を行う。Ｓ９の処理の結果（検出結果）として、本実施形態では、それぞれの第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２の位置および形状に関する情報（例えば、像の各箇所の座標データ）が取得される。具体的には、例えば、検出結果がＲＡＭ１０２に記憶されることによって、検出結果の取得が行われる。

Ｓ９の処理としては、種々の処理を利用できる。例えば、前述のＳ６の処理と同様に、Ｓ９の処理においても、前眼部画像における輝度情報に基づいて検出が行われてもよい。第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２には、経線方向の幅がある。そこで、例えば、画像における角膜の経線上の輝度分布において、所定の閾値以上の輝度値が連続的に含まれる領域から第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２の位置が検出されてもよい。但し、Ｓ８の処理で取得された画像には、少なくとも第１プルキンエ像が含まれている。一般に、第１プルキンエ像は、第２プルキンエ像と比べて明るく、明確である。そこで、例えば、経線上の輝度分布において第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２が含まれる領域に対し、輝度の低いピークを含む領域から、第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２が検出されてもよい。また、一般に、第２プルキンエ像は、第１プルキンエ像よりも内側（光軸の近く）に生じるので、経線上の輝度分布において、第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２が含まれる領域に対し、光軸Ｌ１寄りに生じるピークを含む領域から第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２が検出されてもよい。第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２も経線方向の幅を有するので、分布形状に基づいて詳細な位置等が検出されてもよい。例えば、分布のピーク（最大値または極大値）の位置、中央の位置等が第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２の位置として検出されてもよい。

次に、ＣＰＵ１０１は、前眼部情報取得処理を実行する（Ｓ１０）。本実施形態の前眼部情報取得処理（Ｓ１０）では、第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２の検出結果に基づく角膜後面に関する情報が、前眼部情報として少なくとも取得される。

ここで、図４を参照して前眼部情報取得処理の一例について説明する。本実施形態の前眼部情報取得処理（Ｓ１０）では、まず、ＣＰＵ１０１は、角膜前面Ｅｃ１の曲率半径ｒ１を算出する（Ｓ２１）。例えば、角膜前面Ｅｃ１の曲率半径ｒ１は、Ｓ６の処理によって検出された第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２に基づいて求めることができる。具体的には、角膜曲率半径ｒ１を第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２の像高さ（例えば、光軸Ｌ１が角膜中心を通過する条件下では、画像上の光軸Ｌ１の位置（例えば、画像中心）から第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２までの距離）に基づいて求める手法がある。具体的な手法については、例えば、本出願人による特開２００３―１１１７２７号公報を参考にされたい。

なお、本実施形態では、第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２はリング形状なので、角膜Ｅｃの任意の経線方向についての曲率半径ｒ１を得ることができる。このため、本実施形態で示すように、複数の経線方向に対する曲率半径ｒ１を得ることができる。

また、本実施形態では、径の異なる複数の第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２が検出されているので、それぞれの第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２の検出結果から、曲率半径をそれぞれ得ることができる。

次に、ＣＰＵ１０１は、角膜後面Ｅｃ２の曲率半径ｒ２を算出する。角膜後面Ｅｃ２の曲率半径ｒ２は、例えば、Ｓ９の処理による第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２の検出結果と、Ｓ２１の処理によって得られた角膜前面Ｅｃ１の曲率半径ｒ１とを用いて得ることができる。

ここで、図５を参照して、角膜後面Ｅｃ２の曲率半径ｒ２の求め方を、一例として説明する。なお、ここでは、説明の便宜のため、近軸近似した場合における考え方を示す。図５では、光軸Ｌ１が角膜中心を通過する条件下において、物体ｆ１によって、角膜後面Ｅｃ２に、後面反射像ｆ２が形成されている。図５において、物体ｆ１の矢印先端は、光源１１（第１リング光源１１ａまたは第２リング光源１１ｂ）の位置を示している。よって、物体高ｈ１は、光軸Ｌ１から光源１１までの距離を示す。一方、後面反射像ｆ２の矢印先端は、物体ｆ１の矢印先端に位置する光源１１によって形成されるリング像の位置を示す。つまり、後面反射像ｆ２の像高ｈ２は、角膜後面Ｅｃ２に形成されるリング像から光軸Ｌ１までの距離を示す。

図５において、Ｄ１は、物体ｆ１から角膜前面Ｅｃ１までの距離を示す。Ｄ２は、物体ｆ１から後面反射像ｆ２までの距離を示す。ｄは、角膜の基準位置における角膜厚（角膜厚情報の一例）である。ここでは、ｄは、角膜中心部での角膜厚であり、光軸Ｌ１が通過する位置における角膜厚を示す。本実施形態において、距離Ｄ１は、光学系の位置あわせ処理（Ｓ１）の結果、固定値が設定される。角膜厚ｄには、例えば、超音波測定方式等の公知のパキ測定によって得られた値を用いてもよい。なお、第２測定光学系として角膜厚測定光学系を設け、その測定結果が角膜厚ｄとして利用されてもよい。

ここで、像高ｈ２は、例えば、次の式（１）を用いて表すことができる。なお、以下では、物体高さｈ１＝１に対する像高ｈ２を示す。

但し、ｎは、角膜屈折率を示す。βは、像の倍率（又は、大きさ）についての補正係数である。より詳細には、βによって、角膜による屈折の影響が補正される。Ｄ２およびβについては、例えば、以下の式（２）および（３）によって表すことができる。

像高ｈ２については、例えば、前述の第２プルキンエ像検出処理（Ｓ９）の結果に基づく測定値が用いられる。このため、式（１）から、角膜後面Ｅｃ２の曲率半径ｒ２の値を得ることができる。

なお、ここでは、近軸近似した場合を示したが、実際の装置の設計に応じて、上記の式に補正又は変更を行うことは、勿論可能である。

また、Ｓ２２の処理においては、ＣＰＵ１０１による計算以外の方法で、角膜後面の曲率ｒ２が得られてもよい。例えば、角膜に関するパラメータ（例えば、角膜厚情報、前面曲率情報）と、角膜後面Ｅｃ２の曲率半径ｒ１とが対応付けたれたテーブルを用いて、ＣＰＵ１０１が、角膜後面Ｅｃ２の曲率半径ｒ２を得てもよい。１つの方法としては、角膜前面Ｅｃ１の曲率半径ｒ１および基準の角膜厚ｄの値に対して、角膜後面Ｅｃ２の曲率半径ｒ２が記憶されたテーブルを、予め記憶装置１０５等の記憶装置に設ける。なお、テーブルにおける曲率半径ｒ２は、例えば、上記の式を用いて得られた値であってもよい。この場合、Ｓ２１の処理等によって得られた角膜前面Ｅｃ１の曲率半径ｒ１および基準の角膜厚ｄと対応するテーブルの値がＣＰＵ１０１に参照された結果として、角膜後面Ｅｃ２の曲率半径ｒ２が取得される。

図４のフローチャートに戻って説明を続ける。次に、ＣＰＵ１０１は、角膜厚情報を取得する（Ｓ２３）。角膜厚情報として、例えば、特定の経線方向における角膜の厚み分布を示す情報が取得されても良い。１つの経線方向における角膜の厚み分布は、例えば、１つの経線方向における角膜前面Ｅｃ１および角膜後面Ｅｃ２の曲率半径ｒ１，ｒ２と、基準の角膜厚ｄの値と、を用いて求めることができる。また、Ｓ２３の処理では、複数の経線方向における角膜全体の厚み分布に基づいて、角膜全体の厚み分布を示す情報が取得されてもよい。

次に、本実施形態では、ＣＰＵ１０１は、角膜前面カーブ及び後面カーブに基づく角膜屈折力を求める（Ｓ２４）。角膜屈折力としては、例えば、角膜Ｅｃのパワー（Ｐ（θ））、あるいは、｛球面度数（Ｓ）、注面度数（Ｃ）、乱視軸角度（Ａ）｝の形式にて表現されうる。本実施形態では、角膜前面Ｅｃ１のパワー情報（例えば、パワー及び／又は、Ｓ，Ｃ，Ａの各値）と、角膜後面Ｅｃ２のパワー情報（例えば、パワー及び／又は、Ｓ，Ｃ，Ａの各値）との合成値を取得する。本実施形態では、パワーベクトル法を用いて合成された合成値を得る。一般に、パワーＰ（θ）は、次の式（４）で表すことができる。

Ｓ，Ｃ，Ａの各値は、例えば、角膜に形成されるリング像を楕円近似したときの強主経線方向及び弱主経線方向における角膜曲率の値、および、強主経線および弱主経線の軸角度等から求めることができる。よって、角膜後面Ｅｃ２におけるパワーＰ２等を、角膜後面Ｅｃ２に形成される第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２の検出結果に基づいて求めることができる。また、角膜前面Ｅｃ１におけるパワーＰ１等を、角膜前面Ｅｃ１に形成される第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２の検出結果に基づいて求めることができる。

パワーＰ（θ）は、以下のように変換できる。

ここで、パワーＰ１に対して算出される、Ｊ45，Ｊ180，Ｍの値を、それぞれ、Ｊ１45
，Ｊ１180，Ｍ１とし、パワーＰ２に対して算出される、Ｊ45，Ｊ180，Ｍの値を、それぞれ、Ｊ２45，Ｊ２180，Ｍ２と示す。パワーの合成値Ｐmix（θ）に対するＪ45，Ｊ180，
Ｍの値を、次の式で示すことができる。

式（６）の結果を、式（５）に代入することによって、パワー（屈折力値）、球面度数（Ｓ）、注面度数（Ｃ）、乱視軸角度（Ａ）の各値の合成値が得られる。なお、合成値の算出は、上記の手法に限られるものではない。例えば、光線追跡的にパワー等の合成値が求められてもよい。

本実施形態絵は、Ｓ２４の処理が行われることによって、角膜情報取得処理は終了する。その結果として、図３のフローチャートの処理も終了する。

以上説明したように、本実施形態では、角膜後面Ｅｃに関する情報（例えば、角膜後面Ｅｃ２の曲率半径ｒ２、角膜厚分布情報、角膜Ｅｃのパワー等）が、角膜後面Ｅｃ２に生じる第２プルキンエ像の検出処理（Ｓ９）の結果に基づいてＣＰＵ１０１によって取得される。よって、本実施形態の眼科測定装置１は、前眼部ＯＣＴ装置やシャインプルーフカメラ等の前眼部の断面撮像を行う装置を必ずしも必要とせずに、角膜後面Ｅｃに関する情報を取得できる。

また、前眼部ＯＣＴ装置やシャインプルーフカメラ等で撮像された断面画像から角膜後面に関する情報を取得する場合は、画像における角膜断面のエッジ（境界）の検出が行われる。例えば、画像における角膜後面のエッジの位置が、角膜後面の位置として特定される。しかしながら、一般に、物体のエッジの位置を、画像処理によって正確に特定することは難しい。照明光量等の撮像時の条件に応じて、同じ物体を撮像する場合であっても、エッジの検出位置が変わってしまうためである。特に、被検眼の断面画像においては、実際の角膜後面と画像におけるエッジの検出位置との間に、前眼部の光学特性（例えば、角膜における光の透過率等）に応じた誤差が生じてしまうと考えられる。

これに対し、本実施形態では、角膜後面の検出を、第２プルキンエ像が撮像された画像における各経線方向の輝度分布の分布形状に基づいて行う場合を、一例として示した。分布形状は、照明光の光量、および前眼部の光学特性等に依存するものの、例えば、分布のピーク（極大値）の位置、ピークを含むカーブの中央値等は、これらの条件の影響を受け難い。よって、上記実施形態において、眼科測定装置１は、断面画像から角膜後面に関する情報を取得する方式に対して、角膜後面Ｅｃに関する情報をより正確に取得できる。

なお、角膜後面の曲率を求める場合、被検眼Ｅの角膜厚を用いた算出が好ましい。そこで、第２測定光学系として角膜厚測定光学系を設けることで、必ずしも他の装置を用いる必要がなくなる。角膜厚測定光学系は、例えば、特開２０１２−１４３４９２号に記載の構成が用いられる。

この場合であっても、角膜厚測定光学系は、角膜上の少なくとも１点の角膜厚が測定できればよく、回転機構を持つシャインプルーフカメラや、二次元スキャンを要する前眼部ＯＣＴ等の複雑の光学系を設ける必要は必ずしもなくなる。

また、上記実施形態では、角膜後面Ｅｃに関する情報として、角膜の合成パワーが得られる。断面画像から合成パワーを得た場合に対し、眼科測定装置１では、正確なパワーが得られる。従って、眼科測定装置１で得られたパワーは、例えば、被検眼に対し適正なパワーのＩＯＬを選定する場合等に役立つ。

ところで、第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２は、明瞭な像が形成され難い。これに対し、本実施形態では、第２プルキンエ像の検出処理が行われる前眼部像が取得される第２プルキンエ像撮像モードでは、少なくとも第１プルキンエ像撮像モードに対して、指標光束を投影する光源１１の光量、又は、受光素子２７のゲインを、ＣＰＵ１０１が増大させる。その結果として、明確な第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２を含む画像データが、第２プルキンエ像撮像モードにおいて得られやすい。従って、第２プルキンエ像検出処理（Ｓ９）において、第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２の検出が良好に行われやすい。

また、被検眼Ｅにおいて、虹彩は、複雑な輝度変化を有する領域である。このため、虹彩と重なって第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２が形成さてしまうと、第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２の検出が難しくなってしまうおそれがある。これに対し、本実施形態では、第２プルキンエ像撮像モードにおいて固視標呈示光学系５０から被検眼Ｅへ照射される可視光の量が、少なくとも第１プルキンエ像撮像モードに対して、ＣＰＵ１０１によって低減される。これにより、第２プルキンエ像撮像モードにおいては、眩しさによる縮瞳が低減される。その結果として、虹彩と重なる位置に第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２が形成されてしまうことが抑制される。よって、本実施形態の眼科測定装置１では、第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２が良好に検出されやすい。

また、本実施形態では、被検眼Ｅの遠点に配置された固視標によって、第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２を含む前眼部像を撮像するための固視が行われる。これにより、調節による縮瞳が低減された状態で前眼部像を撮像できる。その結果として、虹彩と重なる位置に第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２が形成されてしまうことが抑制され、眼科測定装置１において、第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２の検出が良好に行われやすくなる。

以上、実施形態に基づき説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、様々な変形が可能である。

例えば、一般に、被検眼Ｅの投光された光束が前眼部で反射されることによって形成されるプルキンエ像としては、上記実施形態で説明した、第１および第２プルキンエ像の他、第３および第４プルキンエ像が知られている。第３プルキンエ像、および第４プルキンエ像のそれぞれは、水晶体前面、および水晶体後面において反射された光束のそれぞれによって形成される。ここで、角膜後面で反射される光に対し、水晶体後面で反射される光はわずかであるため、第２プルキンエ像を前眼部画像から検出する際に、第４プルキンエ像については問題となり難い。一方、水晶体前面において反射される光は、水晶体後面で反射される光に対して多い。その結果として、第２プルキンエ像と同程度の明るさを持つ第３プルキンエ像が生じる場合がある。

これに対し、例えば、角膜の経線（光軸中心）に対して非対称な指標パターンが投影されるように、ケラト投影光学系１０（投光光学系の一例）が構成されてもよい。そのうえで、指標光束の正立反射像から第２プルキンエ像が検出されるように、第２プルキンエ像検出処理（例えば、Ｓ９の処理）が構成されてもよい。角膜の経線に対して非対称な投影される構成としては、例えば、各々のリング光源１１ａ，１１ｂが、部分的に（または、間欠的に）点灯される態様であってもよい。また、リング光源１１ａ，１１ｂが、角膜の経線に対して非対称に配置される複数の点光源等によって代替される態様であってもよい。

図６において、一例として、光源１１（ここでは、第１リング光源１１ａ）の上半分のみが点灯される態様で撮像される前眼部像を示す。第２プルキンエ像は、正立反射像となるため、図６の例において、第２プルキンエ像Ｒｐは、角膜Ｅｃの上半分に生じる。一方、第３プルキンエ像Ｒｑ１は、倒立反射像である。このため、図６の例において、第３プルキンエ像Ｒｑ１は、角膜Ｅｃの下半分に生じる。この場合、正立反射像から第２プルキンエ像Ｒｐの検出を行うために、例えば、画像における第２プルキンエ像Ｒｐの検出範囲を、正立反射像が生じる範囲（この例では、角膜部分または画像の上半分）に制限してもよい。その結果として、ＣＰＵ１０１が、第３プルキンエ像を第２プルキンエ像として誤検出する可能性を低減できる。

また、ケラト投影光学系１０だけでなく、アライメント投影光学系３０が、プルキンエ像を形成させる視標光束の投影光光学系として利用されてもよい。なお、上記実施形態において、アライメント投影光学系３０も視標光束の投影光学系として利用する場合、それぞれの光源を１つずつ順番に点灯させて、前眼部画像の撮像を行ってもよい。また、隣り合う２つの光源（例えば、光源１１ａと光源１１ｂ、および、光源１１ｂと光源３１）とが同時に点灯しないように、光源１１ａおよび光源３１が点灯する状態と、光源１１ｂが点灯する状態とを交互に切り替えて撮像を行ってもよい。これにより、各光源によって形成されるプルキンエ像（第１プルキンエ像、および第２プルキンエ像）が、他の光源によるプルキンエ像と重なってしまうことが抑制される。その結果、各々のプルキンエ像が、装置において良好に検出される。

また、上記施形態では、角膜の基準位置での角膜厚として、角膜中心部での角膜厚が用いられる場合を説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、基準位置での角膜厚は、角膜中心から離れた領域での角膜厚が用いられてもよい。

また、上記実施形態において、第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２、および第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２を撮像する場合に、前眼部照明（例えば、光源３１）が消灯されてもよい。即ち、各プルキンエ像についての位置および形状についての情報が検出できる画像が撮像されればよく、例えば、瞳孔の位置形状等、前眼部の各部位を確認し得る画像が撮像される必要はない。

また、上記実施形態では、前眼部の撮像によって得られた１枚の画像から、第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２が検出される場合について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、第２プルキンエ像撮像モードにおいて、パターン指標の位置が同じ複数枚の画像を撮像したうえで、これらの画像の加算画像が、ＣＰＵ１０１によって生成されてもよい。その後、加算画像に対して第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２の検出処理（例えば、Ｓ９の処理）が行われても良い。複数枚の画像が加算されることで、明確な第２プルキンエ像を含む加算画像が得られるので、第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２の検出が良好に行われやすくなる。なお、第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２についても、加算画像から検出されてもよい。但し、第１プルキンエ像Ｒａ１，Ｒａ２の検出される画像の加算枚数に対し、第２プルキンエ像Ｒｐ１，Ｒｐ２の検出される画像の加算枚数（撮像枚数）が多くなるように、第２プルキンエ像撮像モード設定処理（Ｓ７）において加算枚数の設定が行われると好ましい。

また、上記実施形態では、第１プルキンエ撮像モードと第２プルキンエ撮像モードとで、撮像条件を異ならせる場合について説明したが、第１プルキンエ像と第２プルキンエ像とは、同じ条件で撮像されてもよい。また、例えば、同一の画像から、第２プルキンエ像と、第１プルキンエ像の検出が行われても良い。

また、上記実施形態では、Ｓ６およびＳ９の各処理における、プルキンエ像の検出処理の一例として、画像の解析処理がＣＰＵ１０１によって行われる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、Ｓ６およびＳ９の少なくとも一方の処理は、モニタ７０等に表示される前眼部画像（Ｓ８の処理で撮像された画像）を確認した検者によって操作部８０を介して入力されるプルキンエ像の画像上の位置情報に基づいて、プルキンエ像の検出を行うものであってもよい。

また、上記各実施形態においては、眼科測定装置１によって、角膜後面に関する情報を取得する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない、例えば、第２プルキンエ像の撮像結果（例えば、画像データ）を、汎用のコンピュータ（例えば、パーソナルコンピュータ）に転送し、そのコンピュータで実行される解析処理によって、角膜後面に関する情報を求めることもできる。例えば、第２プルキンエ像の画像データと、第１プルキンエ像の画像データとを用いて、角膜後面に関する情報が取得される場合は、コンピュータによって角膜後面に関する情報を求めるためのプログラムが格納されたハードディスク等に、例えば、図３のＳ６、Ｓ９、およびＳ１０の処理を、コンピュータのプロセッサに実行させる解析プログラムを用意すればよい。この場合も、上記実施形態の眼科測定装置１と同様に、角膜後面に関する情報が求められる。

１０ ケラト投影光学系
２０ 撮像光学系
２７ 撮像素子
４０ 第２測定光学系
Ｒａ１，Ｒａ２ 第１プルキンエ像
Ｒｐ１，Ｒｐ２ 第２プルキンエ像

Claims (3)

1. 被検眼の角膜に向けてパターン指標を投影する投影光学系と、前記パターン指標が前記被検眼の角膜前面で反射されることによって形成される指標像である第１プルキンエ像と、前記パターン指標が前記被検眼の角膜後面で反射されることによって形成される指標像である第２プルキンエ像と、を撮像素子で撮像する撮像光学系と、
   前記撮影光学系とは別体であって、基準位置における角膜厚を測定するための角膜厚測定部と、
   前記撮像素子から出力される撮像信号に基づいて、前記第１プルキンエ像と、前記第２プルキンエ像の検出処理を行う検出手段と、
   前記第１プルキンエ像の検出結果に基づいて取得される被検眼の角膜前面に関する情報と、前記角膜厚測定部によって取得される角膜厚情報と、を考慮して、前記第２プルキンエ像の検出結果に基づいて被検眼の角膜後面に関する情報を取得すると共に、
   前記角膜前面に関する情報と前記角膜後面に関する情報とに基づいて、角膜のパワー、および、角膜の｛球面度数（Ｓ），柱面度数（Ｃ），乱視軸角度（Ａ）｝の各値の少なくとも一方を求める、取得手段と、を備える、眼科測定装置。
2. 前記角膜厚測定部は、角膜中心部での角膜厚を測定する請求項１記載の眼科測定装置。
3. 前記角膜厚測定部は、前記角膜厚を光学的に測定する請求項１又は２記載の眼科測定装置。

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