JP6764728B2 - 眼科装置、及び眼科装置のアライメント方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検眼のデータを取得するための眼科装置及び眼科装置におけるアライメント方法に関する。

眼科装置には、被検眼の特性を測定するための眼科測定装置と、被検眼の画像を得るための眼科撮影装置とが含まれる。

眼科測定装置としては、被検眼の屈折特性を測定する眼屈折検査装置（レフラクトメータ、ケラトメータ）や、眼圧計や、角膜の特性（角膜厚、角膜内皮細胞密度等）を得るスペキュラーマイクロスコープや、ハルトマン−シャックセンサを用いて被検眼の収差情報を得るウェーブフロントアナライザなどが挙げられる。
また、眼科撮影装置としては、光コヒーレンストモグラフィ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、ＯＣＴ）を用いて断層像を得る光干渉断層計や、眼底を写真撮影する眼底カメラや、共焦点光学系を用いたレーザー走査により眼底の画像を得る走査型レーザー検眼鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ、ＳＬＯ）などが挙げられる。

このような装置を用いた眼科検査では、検査の精度や確度の観点から、光学系と被検眼との位置合わせ（アライメント）が重要である。アライメントには、一般に、被検眼と光学系の光軸を一致させる動作（ＸＹアライメント）と、被検眼と光学系との間の距離を所定の作動距離に合わせる動作（Ｚアライメント）と、がある。

このような、アライメントに関しては、ステレオカメラで撮像した瞳孔像を基に、ＸＹアライメント及びＺアライメントを実施するものがある（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。このステレオカメラによるアライメントはアライメント可能な範囲が広く手動による位置合わせが不要で、ほとんどの場合に自動アライメントが可能となる。

特開２０１３−２４８３７６号公報 特開２０１４−１１３３８５号公報 特開２０１４−１２４３７０号公報

しかし、従来のステレオカメラを使用したアライメントでは、装置の基準位置と瞳孔の距離を基準とするため、前房深度の個人差により角膜の頂点の位置を決めることができない。なお、特許文献３には、角膜屈折力を用いた瞳孔像の深さ位置情報の補正方法が検討されているが、角膜屈折力を求めるためには、角膜の曲率を測定する機構を別途設ける必要がある。

従って、作動距離アライメント手段として、ステレオカメラ法は前房深度や角膜曲率などの個人差の影響を受けるため、角膜の頂点に対するアライメントを要する機器において用いることはできなかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被検眼の角膜の頂点に測定光学系を迅速かつ正確にアライメントすることができる眼科装置、及び眼科装置のアライメント方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決する請求項１に記載の発明は、被検眼に赤外光を照射する赤外光照射系及び前記被検眼からの前記赤外光を検出する赤外光検出系を有する装置本体と、被験者の顔の位置を支持する支持部と、前記装置本体と前記支持部とを相対的に移動させて前記装置本体の軸を前記被検眼に位置合わせすると共に前記装置本体を前記被検眼に対して距離合わせする駆動部と、を備える眼科装置において、前記装置本体と同軸に配置され前記被検眼に可視光を照射する可視光照射系と、前記被検眼を異なる方向から実質的に同時に撮影する２以上の撮影装置と、前記２つの撮影装置で撮影した前記赤外光による前記被検眼についての２以上の撮影画像から前記被検眼のプルキンエ像を取得し、前記プルキンエ像から前記被検眼の位置を検出する第１アライメント検出部と前記２つの撮影装置のうち少なくとも一方で撮影した前記可視光による前記被検眼の角膜における散乱像を取得し、この散乱像に基づいて前記角膜の頂点を検出する第２アライメント検出部と、前記第１アライメント検出部の検出結果に基づいて前記駆動部を制御して前記装置本体を前記被検眼に対して位置合わせを行うとともに、前記第２アライメント検出部の検出結果に基づいて前記駆動部を制御して前記装置本体の前記被検眼に対する距離合わせ、又は位置合わせ及び距離合わせを行う駆動制御部と、を有することを特徴とする。

同じく請求項２に記載の発明は、前記角膜の前記散乱像は２以上配置した撮影装置のうち１つの撮影装置で取得することを特徴とする。

同じく請求項３に記載の発明は、前記２以上の撮影装置は、少なくとも１つの撮影装置の撮影倍率が他の撮影装置の撮影倍率より大きいことを特徴とする。

同じく請求項４に記載の発明は、前記撮影装置には前記赤外光を透過する透過フィルタを備えることを特徴とする。

同じく請求項５に記載の発明は、前記撮影装置のうち前記角膜の前記散乱像を撮影する撮影装置には前記赤外光及び前記可視光を透過する透過フィルタを備えることを特徴とする。

同じく請求項６に記載の発明は、前記赤外光照射系は、照射する赤外線の強度を変更可能であることを特徴とする。

同じく請求項７に記載の発明は、前記可視光照射系は、照射する前記可視光の強度を変更可能であることを特徴とする。

同じく請求項８に記載の発明は、被検眼に赤外光を照射すると共に前記被検眼からの前記赤外光を検出する装置本体と、被験者の顔の位置を支持する支持部と、前記装置本体と前記支持部とを相対的に移動させる駆動部と、を備える眼科装置において、前記装置本体と前記支持部とを相対的に移動させて前記装置本体を前記被検眼との位置合わせ、及び前記被検眼との距離合わせを行う眼科装置のアライメント方法であって、前前記被検眼に赤外線を照射して前記被検眼の角膜を２以上の異なる方向から実質的に同時に撮影して前記被検眼におけるプルキンエ像を検出するステップと、前記プルキンエ像の位置に基づいて前記装置本体を前記被検眼に位置合わせを行うステップと、前記被検眼に照射した可視光の前記角膜による散乱像を検出するステップと、前記散乱像に基づいて検出した前記被検眼の前記角膜の頂点に基づいて前記装置本体を前記被検眼に対して距離合わせを行う、又は位置合わせ及び距離合わせを行うステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、被検眼の角膜の頂点に装置本体を迅速かつ正確にアライメントすることができる。

即ち、請求項１に記載の眼科装置によれば、２つの撮影装置で撮影した赤外光による被検眼についての２以上の撮影画像から被検眼のプルキンエ像を取得しこのプルキンエ像に基づいて装置本体を被検眼に対して位置合わせした後、２つの撮影装置のうち少なくとも一方で撮影した可視光による被検眼の角膜における散乱像に基づいて角膜位置を検出し、装置本体の被検眼に対して距離合わせ、又は距離合わせ及び位置合わせを行うので、眼科装置は、直接検出した被検眼の角膜の頂点に基づいてアライメントでき、被検者の前房深度や角膜曲率の差を考慮する必要がない。

また、請求項２に記載の眼科装置によれば、角膜の散乱像の検出は１台の撮影装置で行うので、処理を高速に行うことができる他、他の撮影装置に可視光撮影用の装備を設ける必要がなく、安価なものとできる。

また、請求項３に記載の眼科装置によれば、少なくとも１つの撮像装置の倍率を他の撮像装置より大きくしているので、大きい倍率の撮影装置によって角膜による散乱像を取得できる。このため、角膜の頂点の位置を高精度で取得できる。

また、請求項４に記載の眼科装置によれば、各撮影装置には赤外線のみを透過する透過フィルタを配置しているので、照射光以外の波長の異なる外部からの光よる誤検出を防止できる。

また、請求項５に記載の眼科装置によれば、角膜散乱像を撮影する撮影装置には赤外光及び可視光のみを透過する透過フィルタを備えるので、照射光以外に波長の異なる外部からの光よる誤検出を防止できる。

また、請求項６に記載の眼科装置によれば、赤外光の強度を変更して、プルキンエ像の検出に適正な強度の赤外光を照射できる。

また、請求項７に記載の眼科装置によれば、可視光の強度を変更して、角膜の散乱像の検出に適正な強度の可視光を照射できる。

そして、請求項８に記載の眼科装置におけるアライメント方法によれば、２つの撮影装置で撮影した赤外光による被検眼についての２以上の撮影画像から被検眼のプルキンエ像を取得しこのプルキンエ像に基づいて装置本体を被検眼に対して位置合わせした後、２つの撮影装置のうち少なくとも一方で撮影した可視光による被検眼の角膜における散乱像に基づいて角膜位置を検出し、装置本体の被検眼に対して距離合わせ、又は距離合わせ及び位置合わせを行うので、眼科装置は、直接検出した被検眼の角膜の頂点に基づいてアライメントでき、被験者の前房深度や角膜曲率の差を考慮する必要がない。

本発明の実施形態に係る非接触式眼圧計の外観を示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は使用状態を示す側面図である。 同非接触式眼圧計の内部構成を示す模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 同非接触式眼圧計眼科装置の制御システムを示すブロック図である。 同非接触式眼圧計の概略動作手順を示すフローチャートである。 同非接触式眼圧計における撮影装置に対する被検眼の位置と撮影画像との関係を示す模式図である。 同非接触式眼圧計における撮影装置に対する被検眼の位置と撮影画像との関係を示す模式図である。 同非接触式眼圧計における撮影装置に対する被検眼の位置と撮影画像との関係を示す模式図である。 同非接触式眼圧計で取得される撮影像を説明するものであり、（ａ）はプルキンエ像を説明する模式図、（ｂ）は角膜による散乱像を説明する模式図である。 同非接触式眼圧計の基本動作手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る非接触式眼圧計を説明する模式図である。

本発明を実施するための形態に係る眼科装置、及び眼科装置のアライメント方法について説明する。本発明は、任意の眼科測定装置、任意の眼科撮影装置又は任意の複合機に適用することができる。即ち、本発明は、眼科測定装置として、レフラクトメータ、ケラトメータ、スペキュラーマイクロスコープ、眼圧計等に適用できる。また、本発明は、眼科撮影装置として、ＯＣＴ（光干渉断層像）装置、眼底カメラ、ＳＬＯ（走査型レーザー検眼鏡）等に適用できる。

以下、実施形態に係る眼科装置として非接触式眼圧計を例として説明する。

＜非接触式眼圧計の概略構成＞
図１は本発明の実施形態に係る非接触式眼圧計の外観を示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は使用状態を示す側面図である。非接触式眼圧計Ｓは、支持部１と、装置ベース２と、架台３と、装置本体４とを備えている。

支持部１は、装置ベース２に配置され、被験者の顔ＨＢを支持する。装置ベース２は、支持部１を有する。装置ベース２は、設置台Ｔに配置され、上部に架台３が配置される。架台３は、装置ベース２に対して前後方向、左右方向に移動可能に設けられている。なお、前後方向（非接触式眼圧計Ｓの光軸に沿う方向）をＺ方向、光軸に直行する左右方向をＸ方向、上下方向をＹ方向とする。

装置本体４は、架台３の上部に設けられ、内部の駆動部５０の動作により、架台３に対し、Ｚ方向、Ｘ方向、Ｙ方向に相対的に移動される。なお、装置本体４は架台３に対して独立して移動せず一体としてＺ、Ｘ、Ｙ方向に移動する構造であってもよい。

架台３には、測定ボタン５ａを有する操作ノブ５と、モニタ６などが設けられている。操作ノブ５は、検査者により操作され、これにより架台３が前後左右上下に移動される。この例では、操作ノブを前後左右に倒すことで装置本体４が前後左右に移動し、ノブ自体をノブの軸周りに回転することで装置本体４が上下に移動する。また、装置本体４の前面には、被験者の被検眼Ｅと対向するように前眼部窓ガラス１２（図２参照）を通して気流吹付ノズル８が設けられている。更に、操作ノブ５はその機能をモニタ６のタッチパネルや外付けのマウスなどを用いて行う構成としてもよい。

＜非接触式眼圧計の内部構成＞
図２は同非接触式眼圧計の内部構成を示す模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。装置本体４の内部には、空気チャンバー１１、赤外光検出系である眼圧測定系１０、赤外光照射系２０、可視光照射系３０が配置されている。本実施形態では、装置本体４には、Ｙ方向に軸Ｏ１を挟む２台の撮影装置として２台の顔前カメラ４１、４２が配置されている。なお、顔前カメラ４１、４２には、赤外光を被検眼Ｅに向け照射する赤外光源を備える。顔前カメラ４１、４２は、被検眼を異なる方向から実質的に同時に撮影する。ここで、「実質的に同時」とは、顔前カメラ４１、４２による撮影において、眼球運動を無視できる程度の撮影タイミングのズレを許容することを示す。それにより、被検眼Ｅが同じ位置にあるときの画像を２以上配置した前眼部カメラによって取得することができる。

空気チャンバー１１には、空気噴射装置６０から空気が送出され、送出された空気は気流吹付ノズル８から被検眼Ｅに向け噴出される。なお、図中符号１２は前眼部ガラス、符号１３、１４はチャンバーガラスを示している。空気チャンバー１１には、空気噴射装置６０（図３参照）が接続されている。空気噴射装置６０は、ソレノイドで駆動されるピストンでシリンダ内の空気を圧縮して、圧縮された空気を空気チャンバー１１に送り出す。

空気チャンバー１１後方には、眼圧測定系１０、赤外光照射系２０、及び可視光照射系３０の光軸が配置され眼圧測定系１０、赤外光照射系２０、可視光照射系３０の光軸は、気流吹付ノズル８中に配置される。また、空気チャンバー１１には、チャンバー窓ガラス１４が配置され、このチャンバー窓ガラス１４には、眼圧測定系１０、赤外光照射系２０及び可視光照射系３０の軸Ｏ１が貫通する。チャンバー窓ガラス１４は、光の反射の影響をなくすため軸Ｏ１に対して所定の角度をもって傾斜配置されている。

＜非接触式眼圧計の光学系＞
図２（ａ）に示すように、眼圧測定系１０は、第１ダイクロイックミラー１５、結像レンズ１６、赤外線センサから構成される圧平センサ１７、ピンホール１８を備える。また、赤外光照射系２０は、赤外光源２１、絞り２２を備える。更に、可視光照射系３０は、可視光、例えば青色の可視光源３１、絞り３２を備える。赤外光照射系２０と可視光照射系３０とは第２ダイクロイックミラー２４で結合され、コリメータレンズ２５で平行光とされ、第１ダイクロイックミラー１５に導かれ、空気チャンバー１１から気流吹付ノズル８を経て被検眼Ｅに照射される。

本実施形態では、赤外光照射系２０の赤外光源２１は、直径約３ｍｍ赤外光を被検眼Ｅに照射する。。圧平センサ１７は、被検眼Ｅからの反射光を検出する。気流吹付ノズル８から被検眼Ｅに空気を噴出したとき、圧平センサ１７で検出された角膜形状の変化に基づく反射光量の変化を計測して眼圧を測定する。本実施形態では、赤外光照射系２０は、眼圧測定のために使用される他、赤外光照射系２０からの赤外光が照射された被検眼Ｅを顔前カメラ４１、４２で撮影して、非接触式眼圧計Ｓのアライメントに使用する。このため、赤外光源２１の輝度を変更可能としている。

赤外光照射系２０において、赤外光源２１からの赤外光は、絞り２２を透過後、第２ダイクロイックミラー２４で反射されコリメータレンズ２５で平行光束とされる。そして、第１ダイクロイックミラー１５で反射され、チャンバー窓ガラス１４、気流吹付ノズル８の内部を通過して、被検眼Ｅの角膜を照明する。赤外光照射系２０と、可視光照射系３０は、第２ダイクロイックミラー２４で同軸として合成され被検眼Ｅに照射される。

なお、第２ダイクロイックミラー２４は、可視光照射系３０からの可視光域の波長を透過するとともに、赤外光照射系２０からの赤外光域の波長を反射する。第２ダイクロイックミラー２４は、上述した特性の誘電体多層膜が形成されている。第１ダイクロイックミラー１５は、可視光域の波長をほぼ反射し、赤外域の波長は一部透過、一部を反射する特性を有する。第２ダイクロイックミラー２４は、多層膜ミラーであり、一般的には透過率５０％、反射率を５０％とするが、透過率が低く、反射率が高くなるような構成でもよい。

被検眼Ｅの角膜で反射した赤外光は、気流吹付ノズル８の内側、チャンバー窓ガラス１４、第１ダイクロイックミラー１５を通過し、結像レンズ１６、ピンホール１８を透過して圧平センサ１７に至る。圧平センサ１７は、角膜から反射されピンホール１８を透過した赤外光の光量の変化を検出する。これにより、被検眼Ｅの眼圧が測定される。

即ち、角膜は噴射された空気の圧力により扁平となり陥凹する。ピンホール１８は角膜が平面になったとき結像レンズにより光源と共役になるように配置されている。このため、角膜が凸面から平面、凹面へと変化するとき平面になったときに最大の光量がピンホール１８を透過して圧平センサ１７に入射する。よって、空気の噴射開始から圧平センサ１７での受光量が最大になったときが、角膜が平面になったと判断される。ここで、空気チャンバー１１には空気チャンバー１１の内圧を検出する圧力計が配置され、上記光量が最大となったとき（角膜が平面になったとき）検出された圧力値が、眼圧値として測定される。

可視光照射系３０は、可視光源３１からの可視光を被検眼Ｅの固定視準となる固視光として照射するとともに、角膜の頂点位置を検出するための散乱光像を取得するための光として照射する。本実施形態では、可視光は、上述した赤外光より狭い範囲で照射され、角膜内部組織の光散乱特性を考慮して可視光源３１を青色としている他、可視光源３１の輝度を変更可能としている。可視光源３１の輝度は、固視光として使用するときより散乱光を取得するときは大きくされる。なお、可視光源３１の色は青色には限らず、緑色等を用いることができるが、角膜内部組織の散乱特性から波長が短い青色が好ましい。

被験者は略無限遠方に結像する可視光源３１の像を固視することで視線を測定光軸に固定する。なお、可視光源３１で絞りを照明して、この絞りを二次的な光源とすることができる。

＜非接触式眼圧計の制御系＞
次に実施形態に係る非接触式眼圧計Ｓの制御系について説明する。図３は同非接触式眼圧計眼科装置の制御システムを示すブロック図である。装置本体４には、上述した第１ダイクロイックミラー１５、圧平センサ１７、第２ダイクロイックミラー２４、顔前カメラ４１、４２の他、赤外光源２１、可視光源３１、駆動部５０、空気噴射装置６０が配置されている。

また、装置本体４には制御部７０が接続されている。この制御部７０には、第１アライメント検出部７１、第２アライメント検出部７２、駆動制御部７３、眼圧測定制御部７４、光源点灯制御部７５を備える。

制御部７０は、制御手段としてＣＰＵ(Central Processing Unit)、主記憶装置としてＲＯＭ（ReadOnly Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、補助記憶装置としてＨＤＤ（Hard Disc Drive）等を備えたコンピュータとして構成できる。ＣＰＵでＲＯＭに格納したプログラムを、ＲＡＭを展開領域として使用して上述した各部の機能を実現する。

第１アライメント検出部７１は、第１アライメントにおいて、顔前カメラ４１、４２が取得したプルキンエ像に基づいて被検眼Ｅの装置本体４に対する位置、即ち上下左右位置（Ｘ、Ｙ）、及び前後位置（Ｚ）を検出する。プルキンエ像の検出は、顔前カメラ４１、４２からの画像データについて、ノイズ除去、二値化、輪郭検出、重心検出等の各処理により行う。
第２アライメント検出部７２は、第２アライメントにおいて、顔前カメラ４１、４２で取得した角膜内部の散乱像に基づいて角膜の前端位置を検出する。散乱像から角膜の頂点の検出は、顔前カメラ４１、４２からの画像データにつきノイズ除去、二値化、輪郭検出等の各処理を行うことにより行う。
駆動制御部７３は、第１アライメントにおいては、第１アライメント検出部７１の検出結果に基づいて駆動部５０を駆動してＸＹ方向の位置合わせ及びＺ方向の距離合わせをおこう。また駆動制御部７３は、第２アライメントにおいては、第２アライメント検出部７２の検出結果に基づいて駆動部５０を駆動してＺ方向の距離合わせを行う。

＜非接触式眼圧計Ｓの概略動作＞
図４は同非接触式眼圧計の基本動作手順を示すフローチャートである。本実施形態に係る非接触式眼圧計Ｓで被験者の眼圧を測定するには、まず被験者を支持部１に位置設定し（ステップＳ１）、次いで第１アライメント（ステップＳ２）及び第２アライメントを行い（ステップＳ３）、気流吹付ノズル８の先端を被検眼Ｅに位置合わせするととともに角膜頂点に対して距離合わせを行う。そして、アライメントが完了した後眼圧の測定を行う（ステップＳ４）。

本実施形態に係る非接触式眼圧計Ｓでは、第１アライメントにおいて、被検眼Ｅを異なる方向から撮影する顔前カメラ４１、４２で赤外光照射系２０からの赤外光によるプルキンエ像を撮像し、撮像したプルキンエ像に基づいてＸＹＺ方向に大まかなアライメントを実施する。第１アライメント完了後、装置本体４を規定量後退させた後、可視光照射系３０からの可視光の角膜内部の散乱光を顔前カメラ４１、４２で撮像し、この散乱像に基づいてＺ方向の距離合わせをする第２アライメントを行う。

ここで、プルキンエ像は、投影した光が角膜や水晶体等で反射することで得られる反射像である。角膜に対して平行光束を照射し、角膜表面の反射により得られるプルキンエ像は、図８（Ａ）に示すように、角膜の頂点から角膜曲率半径ｒの１／２の位置に観察される虚像であり、顔前カメラ４１、４２で画像を取得する。なお、プルキンエ像としては、角膜の表裏面、水晶体の表裏面各々で反射して生じる像の総称であり、厳密には角膜表面側からプルキンエ第１像、第２像、第３像、第４像という。実施形態において使用するプルキンエ像は角膜の表面反射によるプルキンエ第１像である。

本実施形態では、第１アライメント前の装置本体４の後退量を平均的な角膜の曲率半径ｒの１／２とする。平均的な角膜の曲率半径ｒは８ｍｍとすることができる。第１アライメントにおいて定めた位置から４ｍｍだけ後退した位置に装置本体４を配置し、第２アライメントに切り替える。ここで、ＸＹ方向のアライメントはもっぱら第１アライメントにより行う。
ここでは、第1アライメントにおいてプルキンエ像に対して距離を合わせた後に、一定量後退する方法を示したが、あらかじめ一定量後退した位置に第1アライメントを行えば、一度被検眼に接近した後、後退する動作がなくなり、アライメントの時間が短縮されると共に、ノズル先端が被検眼に接近することによる不快感や接触する危険性を回避できる。

ここで、プルキンエ像を基準とする第１アライメントにおいては、プルキンエ像は角膜の曲率によって結像位置が異なるため、異なる被験者について、被検眼Ｅの角膜の頂点までの距離を正確に合わせることができない。これは、人の角膜曲率に個人差があるためである。即ち、角膜曲率半径はおよそｒ７〜９ｍｍ程度の範囲に分布しており、ｒ７ｍｍの角膜の場合は反射像位置に対して角膜の頂点は３．５ｍｍ手前になり、ｒ９ｍｍの場合は４．５ｍｍ手前となる。従って、角膜曲率が不明な状態下でプルキンエ像を基準とした第１アライメントだけでは、角膜の頂点位置は１ｍｍの誤差が予想される。一般的な非接触型眼圧計のアライメント許容差は±０．５ｍｍ以下が望ましいので、充分なアライメントができないこととなる。

以下第１アライメント検出部７１による第１アライメントと、第２アライメント検出部７２による第２アライメントの概要について説明する。
＜第１アライメント＞
第１アライメントでは、第１アライメント検出部７１は、光源点灯制御部７５により赤外光照射系２０の赤外光源２１を点灯する。本実施形態では、赤外光照射系２０は、第１アライメントと、眼圧測定とに共通して使用され、各処理では赤外光源２１の輝度を適正なものに調整する。なお、各処理において異なる照明光学系を用いることができる。

この赤外光照射系２０からの赤外光が角膜に入射すると、角膜のｒ／２位置に虚像（プルキンエ像）を生じる。本例では、このプルキンエ像を顔前カメラ４１、４２で撮像して、各々の顔前カメラ４１、４２により得た２つのプルキンエ像の位置関係から、装置本体４の気流吹付ノズル８と被検眼Ｅのプルキンエ像の相対位置を検出し、駆動部５０により装置本体４をＸＹＺ方向に移動して第１アライメントを実施する。しかしながら、この第１アライメントはプルキンエ像に対して行われたものであるので、角膜の頂点位置と気流吹付ノズル８の先端との距離は、必ずしも適正とならない。

ここで、被検眼Ｅの装置本体４に対する位置と、顔前カメラ４１、４２で取得するプルキンエ像の位置の関係について説明する、図５、図６、図７は同非接触式眼圧計における撮影装置に対する被検眼の位置と撮影画像との関係を示す模式図である。

まず、被検眼Ｅと気流吹付ノズル８先端との距離について図５に基づいて説明する。顔前カメラ４１、４２の光軸はアライメントの適正位置で交差するように配置されている。同図（Ａ）において（ａ）に示すように、被検眼Ｅが装置本体４に対して適正位置、即ちＸＹ方向に適正に位置合わせが行われ、かつＺ方向に適正な距離にあると、同図（ｂ）に示すように、顔前カメラ４１、４２で取得したプルキンエ像Ｐは、各画像像の中央位置にある。

一方、同図（Ｂ）おいて（ａ）に示すように、被検眼Ｅが装置本体４に対して近い場合には、同図（ｂ）に示すように、顔前カメラ４１、４２で取得したプルキンエ像Ｐの各画像像は、中央位置より外側に位置する。

更に、同図（Ｃ）おいて（ａ）に示すように、被検眼Ｅが装置本体４に対して遠い場合には、同図（ｂ）に示すように、顔前カメラ４１、４２で取得したプルキンエ像の各画像像の中央位置より内側に位置する。

次に被検眼ＥがＸ、Ｙ方向にずれている場合を図６に基づいて説明する。同図（Ａ）において、（ａ）に示すように、被検眼Ｅが装置本体４に対して適正位置、即ちＸＹ方向に適正に位置合わせが行われ、かつＺ方向に適正な距離にあると、同図（ｂ）に示すように、顔前カメラ４１、４２で取得したプルキンエ像Ｐは、各画像像の中央位置にある。

一方、同図（Ｂ）おいて（ａ）に示すように、被検眼Ｅが装置本体４に対してＸ方向にずれている場合には、同図（ｂ）に示すように、顔前カメラ４１、４２で取得したプルキンエ像Ｐは、各画像像の中央位置より同じ横方向にずれて位置する。

更に、同図（Ｃ）おいて、（ａ）に示すように、被検眼Ｅが装置本体４に対してＹ方向にずれている場合には、同図（ｂ）に示すように、顔前カメラ４１、４２で取得したプルキンエ像の各画像像の中央位置より同じ上下方向にずれて位置する。

なお、１つの顔前カメラの画像だけでは、Ｘ方向の移動とＺ方向の移動とは区別できない。図７（Ａ）に示すアライメントされた状態から、同図（Ｂ）に示す被検眼Ｅが装置本体４に近づいた状態と、同図（Ｃ）に示す被検眼ＥがＸ方向に移動した状態とは、一方の顔前カメラ４２が取得した画像（同図（Ｂ）（ｂ）、（Ｃ）（ｂ））においては同一である。他方の顔前カメラ４１で取得した画像（同図（Ｂ）（ａ）、（Ｃ）（ａ））を合わせて判断して、初めていずれの方向に移動しているかが判定できる。なお、顔前カメラ４１、４２の光軸は必ずしもアライメントの適正位置で交差する必要はなく、任意の方向にあってもよい。この場合、カメラ間の位置と光軸の角度に関してキャリブレーションを行い、カメラ上の画像の位置と移動量を補正することで対応する。

＜第２アライメント＞
次に第２アライメント検出部７２による第２アライメントについて説明する。第２アライメントを行うには、第２アライメント検出部７２は光源点灯制御部７５により赤外光照射系２０の赤外光源２１を消灯し、可視光照射系３０の可視光源３１を点灯する。本例では、可視光照射系３０は、固視用と共用であり、可視光源３１は、固視用として既に点灯しているため、輝度を調整する。なお、固視用の光学系と第２アライメント用の光学系を別とすることができる。

図８（Ｂ）（ａ）に示すように、可視光照射系３０からの可視光の光束ＬＢは被検眼Ｅの角膜Ｃに入射し、角膜Ｃを透過する。このとき、光束ＬＢの一部は角膜Ｃ内部の組織で散乱し、この散乱光を顔前カメラ４２で受光し観察する。顔前カメラ４２で取得した画像８１には、角膜Ｃによる散乱光像８２が現れる。これにより、撮像した散乱光像の位置、特に角膜の頂点の位置を検出する。なお、この散乱光はプルキンエ像に比べて暗いので顔前カメラ４２のゲインを上げておく。

第２アライメントでは、第１アライメントで使用した顔前カメラ４１、４２の一方、例えば顔前カメラ４２を利用する。なお、使用する顔前カメラ４２の倍率、撮影する角度などの撮像特性は既知であれば異なっていても差し支えない。

ここで、可視光照射系３０の可視光源３１が発する光は波長が短いほど角膜で散乱しやすい。このため、可視光源３１は青色の光源であることが望ましい。顔前カメラ４１、４２は室内の照明光などがカメラに入射しゴーストやフレアとなって、プルキンエ像や散乱光像の検出に影響しないよう、顔前カメラ４１、４２の前方に、第１アライメントに使用する赤外光の波長近傍と第２アライメントで使用する可視光（例えば青色）の特定波長近傍のみを透過し、その他の波長を反射、吸収して透過しない透過フィルタを設置することが望ましい。

ＸＹＺの３方向のアライメント状態を検出するためには顔前カメラを少なくとも２台必要とする。しかし、角膜の曲率の影響を受けないＸＹのアライメントを第１アライメントで完了し、Ｚの調整のみを第２アライメントで行う場合、使用する顔前カメラは１台でもよい。

なお、２台の顔前カメラ４１、４２のうち１台の撮影装置、例えば顔前カメラ４１は軸Ｏ１測定光軸と一致した角度上に配置されていてもよい。顔前カメラ４１、４２により撮影された前眼部の画像のうち少なくとも１以上の画像はモニタ６の画面上に表示され、測定者が被検眼の様子を観察できるものとできる。

手動操作によりアライメントを実施する際、測定者はこの画像を基にアライメントを行うことができる。画像は１つのカメラから取得したそのままの画像であっても、ほぼリアルタイムで正面から見たように加工された画像等であってよい。手動でアライメントを行う場合には、顔前カメラ４１、４２の近傍にはモニタ上で前眼部の画像が観察可能なよう、前眼部を照明する赤外光源を配置することが望ましい。
また、手動操作によってアライメントを実施する際はアライメントの基準となるアライメントマークや前後方向のアライメントズレを示す表示を前眼部の画像に重畳して表示する。

＜非接触式眼圧計の基本的動作手順＞
以下、眼圧測定の手順の詳細について説明する。図９は同非接触式眼圧計の動作手順を示すフローチャートである。まず、非接触式眼圧計Ｓにおいて、制御部７０の光源点灯制御部７５は、非接触式眼圧計Ｓの可視光源３１を点灯して、固視光を被検眼Ｅに照射する（ステップＳＴ１）。次いで、光源点灯制御部７５は、赤外光源２１を点灯して被検眼Ｅを赤外光で照明する（ステップＳＴ２）。これにより、被検眼Ｅのプルキンエ像が顔前カメラ４１、４２で撮像され、第１アライメント検出部７１に取得される。

これに基づいて第１アライメント検出部７１は、駆動部５０を駆動して第１アライメントを行う。本実施形態では、第１アライメントを行うために被検眼ＥのＸＹスポット（プルキンエ像）を検出する（ステップＳＴ３）。ＸＹスポットが検出されたとき（ステップＳＴ４のＹＥＳ）の場合はＸＹ方向における位置合わせ及びＺ方向での距離合わせ（ＸＹＺアライメント）を行う（ステップＳＴ１０〜ステップＳＴ１２）。

ＸＹスポットが検出できない場合（ステップＳＴ４のＮＯ）には、第１アライメント検出部７１は、顔前カメラ４１、４２が取得した画像から瞳孔を検索する（ステップＳＴ５）。まず瞳孔を検出してその後プルキンエ像を検出するのである。瞳孔を検出した場合（ステップＳＴ６のＹＥＳ）には、第１アライメント検出部７１は、瞳孔の中心位置を演算し（ステップＳＴ７）、第１アライメント検出部７１はＸＹＺアライメントを行う（ステップＳＴ８）。これにより、通常はＸＹスポットの検出ができるようになる。

第１アライメント検出部７１が瞳孔を検出できない場合（ステップＳＴ６のＮＯ）は、検査者による手動のアライメントを行い（ステップＳＴ９）、ＸＹスポット探索（ステップＳＴ３）に戻る。瞳孔を検出できないのは、顔ＨＢに対して支持部１の調整があっておらず顔前カメラ４１、４２は被検眼Ｅ以外の顔ＨＢの部分を撮像している場合である。検査者は被験者の顔ＨＢが支持部１に正しく配置されるように支持部１の高さを調整し、更に検査者は、モニタ６を観察しつつ操作ノブ５を操作して駆動部５０を駆動して、装置本体４を移動し、顔前カメラ４１、４２で被検眼Ｅが観察できるようにアライメントする。この手動でのアライメントに際しては顔前カメラ４１、４２の近傍に配置した照明装置から赤外光を照射する。

ＸＹスポットを検出した状態（ステップＳＴ４のＹＥＳ）で、第１アライメント検出部７１は、ＸＹスポットの重心を演算する（ステップＳＴ１０）。そして、駆動制御部７３は、この所得した重心に基づいて駆動制御部７３により駆動部５０を駆動して、気流吹付ノズル８を被検眼Ｅに対してＸＹＺアライメントを行う（ステップＳＴ１１、ステップＳＴ１２）。

ＸＹＺアライメントが終了した状態（ステップＳＴ１２のＹＥＳ）ではいまだ、気流吹付ノズル８は被検眼Ｅに対して適正位置ではない、このため、第２アライメント検出部７２に駆動制御部７３は、駆動部５０を駆動して気流吹付ノズル８を４ｍｍ後退させ（ステップＳＴ１３）、赤外光の照射を停止する（ステップＳＴ１４）。

次いで、非接触式眼圧計Ｓは、第２アライメントを行う。まず、光源点灯制御部７５は、は、可視光源３１の輝度を上げる（ステップＳＴ１５）。可視光源３１からの可視光は被検眼Ｅの角膜内部で散乱され、顔前カメラ４１でこの散乱像を取得する（ステップＳＴ１６）。散乱像を取得できない場合は、光源点灯制御部７５は、可視光源３１の輝度を最大にし、同様に散乱像を取得する。

散乱像を取得したら（ステップＳＴ１６のＮＯ）、第２アライメント検出部７２で、角膜の頂点位置を取得し、駆動制御部７３は、取得した角膜位置に基づいて装置本体４を移動して気流吹付ノズル８の位置調整を行う（ステップＳＴ１７、ステップＳＴ１８）。装置本体４の位置調整が完了したら（ステップＳＴ１８のＹＥＳ）、可視光源３１の輝度を下げ（ステップＳＴ１９）、赤外光源２１を点灯する（ステップＳＴ２０）。この状態で、眼圧測定制御部７４は空気噴射装置６０を駆動して気流吹付ノズル８から空気を被検眼Ｅに噴出し、反射光を圧平センサ１７で検出し、眼圧を測定する（ステップＳＴ２１）。

散乱光を検出できない場合（ステップＳＴ１６のＮＯ）、第２アライメント検出部７２は、光源点灯制御部７５により可視光源３１の輝度が最大であるかを判定し（ステップＳＴ２２）、最大でないとき（ステップＳＴ２２のＮＯ）は、可視光源３１の輝度を増加させて再度散乱光を検出する（ステップＳＴ１５）。一方可視光源の輝度が最大であるとき（ステップＳＴ２２のＹＥＳ）、可視光源３１の輝度を減少させ（ステップＳＴ２３）、再度アライメントの設定を第１アライメント設定から行う。

以上のように、本実施形態に係る非接触式眼圧計Ｓは、第１アライメントにより被検眼Ｅに対する気流吹付ノズル８の位置をプルキンエ像に基づいてＸＹ方向、及びＺ方向にアライメントし、更に一端、装置本体４を後退させた後、第２アライメントにより、角膜の頂点位置を検出して気流吹付ノズル８を角膜の頂点に対してＺ方向に位置決めする。よって、非接触式眼圧計Ｓは、被検眼Ｅの角膜の頂点を直接検出することができ、被験者の前房深度や角膜曲率の差を考慮する必要がない。

＜第２実施形態＞
上記実施形態では、顔前カメラ４１、４２は同倍率のものであった。第２実施形態では、２台の顔前カメラのうち少なくとも１つの顔前カメラの撮影倍率が他の撮影装置の撮影倍率より大きい。図１０は本発明の第２実施形態に係る非接触式眼圧計を説明する模式図である。この例では、顔前カメラ９２の撮影倍率は、顔前カメラ９１の撮像倍率より大きい。このため、図１０(ｂ)に示すように、顔前カメラ９１の撮影像９３には被検眼Ｅの全体が現れるのに対して、顔前カメラ９２の赤外光による撮影像９４には被検眼Ｅの瞳孔が大きく現れている。ただし、観察倍率を上げた場合、カメラで撮影できる範囲が狭くなってしまうため、観察範囲を低倍率のカメラと同じになるよう、センサの有効撮像エリアの各辺の比が前記撮影倍率の比以上であるカメラが望ましい。また、解像度が低下しないように、センサの画素ピッチが撮像倍率の比以下であることが望ましい。

この状態で可視光のビームを照射すると、図１０（ｃ）に示すように、顔前カメラ９１の撮影像９５の角膜散乱像９６より、顔前カメラ９２の撮影像９７の角膜散乱像９８の方が大きい。本実施形態では、第２アライメントを高倍率の顔前カメラ９２で行うことにより、角膜の頂点の位置をより高精度で取得することができる。この場合、倍率の低い顔前カメラ９１は、可視光の撮像には使用しないため、透過フィルタは赤外光のみを透過する透過フィルタを使用すればよいので、高価な２領域透過フィルタの数を減らして価格の上昇を抑制できる。

なお、第１実施形態では、第２アライメントにおいて、１台の顔前カメラを用いて角膜頂点位置を検出してＺアライメントを行うものとした。なお、本発明では、２台の顔前カメラ４１、４２を使用して角膜頂点を検出することができる。この場合には、角膜頂点位置をＸＹＺ方向に特定でき、第２アライメントにおいて、ＸＹアライメント、Ｚアライメントの両方を実行できる。

実際の測定中には、第１アライメントが完了した後において、第２アライメント中に被検眼Ｅが動いてＸＹアライメントがずれてしまう場合がある。ＸＹアライメントが第1アライメントだけでしか行えないとすると、被検眼Ｅが動いたとき、再度第１アライメント(ＸＹアライメント)を行った後第２アライメント（Ｚアライメント）を行わなければならない。また、場合によっては、第１アライメントと第２アライメントを交互に行う必要がある。これに対して、第２アライメントにおいて、２台の顔前カメラ４１、４２で撮影すれば、第２アライメントにおいて、角膜頂点位置をＸＹＺ方向に特定でき、ＸＹアライメント、Ｚアライメントの両方を実行でき、再度第１アライメントを行う必要がない。

１：支持部
２：装置ベース
３：架台
４：装置本体
８：気流吹付ノズル
１０：眼圧測定系
１１：空気チャンバー
１４：チャンバー窓ガラス１３、
１５：第１ダイクロイックミラー
１６：結像レンズ
１７：圧平センサ
１８：ピンホール
２０：赤外光照射系
２１：赤外光源
２２：絞り
２４：第２ダイクロイックミラー
２５：コリメータレンズ
３０：可視光照射系
３１：可視光源
３２：絞り
４１：顔前カメラ（撮影装置）
４２：顔前カメラ（撮影装置）
５０：駆動部
６０：空気噴射装置
７０：制御部
７１：第１アライメント検出部
７２：第２アライメント検出部
７３：駆動制御部
７４：眼圧測定制御部
７５：光源点灯制御部

Claims (8)

1. 被検眼に赤外光を照射する赤外光照射系及び前記被検眼からの前記赤外光を検出する赤外光検出系を有する装置本体と、
   被験者の顔の位置を支持する支持部と、
   前記装置本体と前記支持部とを相対的に移動させて前記装置本体の軸を前記被検眼に対して位置合わせすると共に前記装置本体を前記被検眼に対して距離合わせする駆動部と、を備える眼科装置において、
   前記装置本体と同軸に配置され前記被検眼に可視光を照射する可視光照射系と、
   前記被検眼を異なる方向から実質的に同時に撮影する２以上の撮影装置と、
   前記２つの撮影装置で撮影した前記赤外光による前記被検眼についての２以上の撮影画像から前記被検眼のプルキンエ像を取得し、前記プルキンエ像から前記被検眼の位置を検出する第１アライメント検出部と
   前記２つの撮影装置のうち少なくとも一方で撮影した前記可視光による前記被検眼の角膜における散乱像を取得し、この散乱像に基づいて前記角膜の頂点を検出する第２アライメント検出部と、
   前記第１アライメント検出部の検出結果に基づいて前記駆動部を制御して前記装置本体を前記被検眼に対して位置合わせを行うとともに、前記第２アライメント検出部の検出結果に基づいて前記駆動部を制御して前記装置本体の前記被検眼に対する距離合わせ、又は位置合わせ及び距離合わせを行う駆動制御部と、
   を有することを特徴とする眼科装置。
2. 前記角膜の前記散乱像は２以上配置した撮影装置のうち１つの撮影装置で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２以上の撮影装置は、少なくとも１つの撮影装置の撮影倍率が他の撮影装置の撮影倍率より大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の眼科装置。
4. 前記撮影装置には前記赤外光を透過する透過フィルタを備えることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の眼科装置。
5. 前記撮影装置のうち前記角膜の前記散乱像を撮影する撮影装置には前記赤外光及び前記可視光を透過する透過フィルタを備えることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の眼科装置。
6. 前記赤外光照射系は、照射する赤外線の強度を変更可能であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の眼科装置。
7. 前記可視光照射系は、照射する前記可視光の強度を変更可能であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の眼科装置。
8. 被検眼に赤外光を照射すると共に前記被検眼からの前記赤外光を検出する装置本体と、被験者の顔の位置を支持する支持部と、前記装置本体と前記支持部とを相対的に移動させる駆動部と、を備える眼科装置において、前記装置本体と前記支持部とを相対的に移動させて前記装置本体を前記被検眼との位置合わせ、及び前記被検眼との距離合わせを行う眼科装置のアライメント方法であって、
   前前記被検眼に赤外線を照射して前記被検眼の角膜を２以上の異なる方向から実質的に同時に撮影して前記被検眼におけるプルキンエ像を検出するステップと、
   前記プルキンエ像の位置に基づいて前記装置本体を前記被検眼に位置合わせを行うステップと、
   前記被検眼に照射した可視光の前記角膜による散乱像を検出するステップと、
   前記散乱像に基づいて検出した前記被検眼の前記角膜の頂点に基づいて前記装置本体を前記被検眼に対して距離合わせを行う、又は位置合わせ及び距離合わせを行うステップと、
   を備えることを特徴とする眼科装置のアライメント方法。