JP7187769B2

JP7187769B2 - 眼科装置、および眼科装置制御プログラム

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Publication number: JP7187769B2
Application number: JP2017189226A
Authority: JP
Inventors: 徹有川
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2022-12-13
Anticipated expiration: 2037-09-28
Also published as: JP2019063043A

Description

本開示は、被検眼を検査するための眼科装置、および眼科装置制御プログラムに関する。

従来の眼科装置としては、例えば、眼屈折力測定装置、角膜曲率測定装置、眼圧測定装置、眼底カメラ、ＯＣＴ、ＳＬＯ等が知られている。これらの眼科装置では、例えば、ジョイスティック等の操作による手動アライメントと、前眼部画像の輝点検出による自動アライメントなどによって、被検眼に対して検眼部を所定の位置にアライメントすることが一般的である（特許文献１参照）。

また、特許文献２では、被検者の顔を撮影した画像に基づいて被検眼に対する検眼部の位置合わせを行う装置が提案されている。

特開２０１３－０６６７６０特開平１０－２１６０８９

しかしながら、従来の装置において、例えば、前眼部画像の輝点が検出できなかった場合などに、Ｚ方向のアライメントに時間がかかる可能性があった。

本開示は、従来の問題点に鑑み、Ｚ方向のアライメントをスムーズに行える眼科装置、及び眼科装置制御プログラム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、本開示は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１）被検眼を検査する眼科装置であって、前記被検眼を検査するための検眼手段と、前記被検眼に対して前記検眼手段を３次元的に相対移動させる駆動手段と、左右の被検眼のうち少なくとも一方を含む顔画像を撮影する顔撮影手段と、前記被検眼の前眼部画像を撮影する前眼撮影手段と、前記駆動手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記前眼撮影手段によるアライメント可能領域を前記顔撮影手段と前記被検眼とを結ぶ直線上に移動させた後、前記顔画像に基づいて算出した前記被検眼と前記顔撮影手段との３次元的相対方向に前記検眼手段を移動させている間に、前記前眼撮影手段によって撮影された前記前眼部画像から前記被検眼の瞳孔を検出し、前記瞳孔の中心が前記前眼撮影手段の光軸と重なるように前記駆動手段を制御することによって、前記被検眼のＸＹ座標を算出し、前記３次元的相対方向と、前記ＸＹ座標と、に基づいて、前記被検眼のＺ座標を算出し、前記Ｚ座標に基づいて前記検眼手段をＺ方向に移動させることを特徴とする。
（２）被検眼を検査する眼科装置おいて実行される眼科装置制御プログラムであって、前記眼科装置のプロセッサによって実行されることで、左右の被検眼のうち少なくとも一方を含む顔画像を顔撮影手段によって撮影する顔撮影ステップと、前記被検眼の前眼部画像を前眼撮影手段によって撮影する前眼撮影ステップと、前記被検眼に対して検眼手段を３次元的に相対移動させる駆動手段を制御し、前記前眼撮影手段によるアライメント可能領域を前記顔撮影手段と前記被検眼とを結ぶ直線上に移動させた後、前記顔画像に基づいて算出した前記被検眼と前記顔撮影手段との３次元的相対方向に前記検眼手段を移動させている間に、前記前眼撮影手段によって撮影された前記前眼部画像から前記被検眼の瞳孔を検出し、前記瞳孔の中心が前記前眼撮影手段の光軸と重なるように前記駆動手段を制御することによって、前記被検眼のＸＹ座標を算出し、前記３次元的相対方向と、前記ＸＹ座標と、に基づいて、前記被検眼のＺ座標を算出する算出ステップと、前記駆動手段を制御し、前記Ｚ座標に基づいて前記検眼手段をＺ方向に移動させる制御ステップと、を前記眼科装置に実行させること特徴とする。

本実施例の外観を示す概略図である。本実施例の制御系を示すブロック図である。本実施例の光学系を示す概略図である。本実施例の制御動作を示すフローチャートである。本実施例の撮影部と被検眼の位置関係を説明するための図である。検眼部の移動方法について説明するための図である。検眼部の移動方法について説明するための図である。

＜実施形態＞
本実施形態を図面に基づいて簡単に説明する。本実施形態の眼科装置（例えば、眼科装置１）は、例えば、被検眼を検査する。例えば、眼科装置は、被検眼の眼屈折力、角膜曲率、眼圧等を測定してもよいし、被検眼の前眼部、眼底等の画像を撮影してもよい。眼科装置は、例えば、検眼部（例えば、検眼部２）と、駆動部（例えば、駆動部４）と、顔撮影部（例えば、顔撮影部９０）と、前眼撮影部（例えば、前眼撮影光学系６０）と、制御部（例えば、制御部７０）等を備える。検眼部は、例えば、被検眼を検査する。検眼部は、例えば、眼屈折力測定光学系、角膜曲率測定光学系、眼圧測定光学系、眼底撮影光学系、断層像撮影光学系など、種々の検査光学系の少なくとも一つを備えてもよい。駆動部は、被検眼に対して検眼部を３次元的に相対移動させる。顔撮影部は、例えば、左右の被検眼のうち少なくとも一方を含む顔の画像を撮影する。前眼撮影部は、例えば、被検眼の前眼部の画像を撮影する。

制御部は、駆動部の駆動を制御する。制御部は、例えば、顔画像に基づいて被検眼と顔撮影部との３次元的相対方向を算出する。また、制御部は、前眼部画像に基づいて被検眼のＸＹ座標を算出する。そして、制御部は、被検眼と顔撮影部との３次元的相対方向と、被検眼のＸＹ座標に基づいて、被検眼のＺ座標を算出する。制御部は、算出した被検眼のＺ座標に基づいて検眼部をＺ方向に移動させる。これによって、本実施形態の眼科装置は、前眼部画像によってＸＹ方向のアライメント量だけが検出できる場合であっても、被検眼に対する検眼部のＺアライメントを効率的に行える。

なお、制御部は、顔画像に基づいて算出した被検眼と顔撮影部との３次元的相対方向に検眼部を移動させている間に、前眼撮影部によって前眼部画像を撮影してもよい。また、このとき撮影された前眼部画像に基づいて、被検眼のＸＹ座標を取得してもよい。

なお、ＸＹ方向のアライメント量だけが検出できる場合とは、例えば、前眼部画像からアライメント輝点は検出できないが、瞳孔が検出できる場合などである。この場合、制御部は、前眼部画像から瞳孔を検出することによって、被検眼のＸＹ座標を算出してもよい。

なお、眼科装置は、指標投影部（例えば、指標投影光学系５０）をさらに備えてもよい。指標投影部は、例えば、被検眼の角膜にアライメント指標（輝点）を投影する。この場合、制御部は、算出した被検眼のＺ座標に基づいて検眼部をＺ方向に移動させるとともに、前眼部画像に対するアライメント指標の検出処理を並行して行ってもよい。そして、制御部は、検出処理によって検出されたアライメント指標の位置に基づいて被検眼に対する検眼部の最終的なアライメントを行ってもよい。これによって、例えば、制御部は、算出したＺ座標にずれがある場合であっても、アライメント指標を検出することによってより正確な被検眼のＺ座標を求めることができる。なお、算出したＺ座標にずれがある場合とは、例えば、顔撮影部によって顔画像を撮影した時点と、前眼部画像を撮影した時点で、被検眼が動いた場合などである。

なお、制御部は、記憶部（例えば、記憶部７４）に記憶された眼科装置制御プログラムを実行してもよい。眼科装置プログラムは、例えば、顔撮影ステップと、前眼撮影ステップと、算出ステップと、制御ステップとを含む。顔撮影ステップは、例えば、左右の被検眼のうち少なくとも一方を含む顔画像を撮影するステップである。前眼撮影ステップは、例えば、被検眼の前眼部画像を撮影するステップである。算出ステップは、例えば、顔画像に基づいて算出した被検眼と顔撮影部との３次元的相対方向と、前眼部画像に基づいて算出した被検眼のＸＹ座標と、に基づいて、被検眼のＺ座標を算出するステップである。被検眼に対して検眼部を３次元的に相対移動させる駆動部を制御し、Ｚ座標に基づいて検眼部をＺ方向に移動させるステップである。

＜実施例＞
本開示に係る眼科装置を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、眼科装置として眼屈折力測定装置を例に説明するが、角膜曲率測定装置、角膜形状測定装置、眼圧測定装置、眼軸長測定装置、眼底カメラ、ＯＣＴ（optical coherence tomography）、ＳＬＯ（Scanning Laser Ophthalmoscope）等の他の眼科装置にも適用可能である。

本実施例の眼科装置は、例えば、被検眼を検査する。例えば、本実施例の眼科装置は、片眼毎に検査を行ってもよいし、両眼同時に（両眼視で）検査を行う装置であってもよい。

＜外観＞
図１に基づいて、眼科装置の外観を説明する。図１に示すように、本実施例の眼科装置１は、検眼部２と、顔撮影部９０と、駆動部４と、を主に備える。検眼部２は、被検眼を検査する。検眼部２は、例えば、被検眼の眼屈折力、角膜曲率、眼圧等を測定する光学系を備えてもよい。また、検眼部２は、被検眼の前眼部、眼底等を撮影するための光学系等を備えてもよい。本実施例では、屈折力を測定する検眼部２を例に説明する。顔撮影部９０は、例えば、被検眼の顔を撮影する。顔撮影部９０は、例えば、左右の被検眼のうち少なくとも一方を含む顔を撮影する。駆動部４は、例えば、検眼部２および顔撮影部９０を基台５に対して上下左右前後方向（３次元方向）に移動させる。

さらに、本実施例の眼科装置１は、例えば、筐体６、表示部７、操作部８、顔支持部９等を備えてもよい。例えば、筐体６は、検眼部２、顔撮影部９０、駆動部４等を収納する。表示部７は、例えば、被検眼の観察画像および測定結果等を表示させる。表示部７は、例えば、装置１と一体的に設けられてもよいし、装置とは別に設けられてもよい。眼科装置１は、操作部８を備えてもよい。操作部８は、装置１の各種設定、測定開始時の操作に用いられる。操作部８には、検者による各種操作指示が入力される。例えば、操作部８は、タッチパネル、ジョイスティック、マウス、キーボード、トラックボール、ボタン等の各種ヒューマンインターフェイスであってもよい。顔支持部９は、例えば、額当て１０と顎台１１を備えてもよい。顎台１１は、顎台駆動部１２の駆動によって上下方向に移動されてもよい。

＜制御系＞
図２に示すように、本装置１は制御部７０を備える。制御部７０は、本装置１の各種制御を司る。制御部７０は、例えば、一般的なＣＰＵ（Central Processing Unit）７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３等を備える。例えば、ＲＯＭ７２には、眼科装置を制御するための眼科装置制御プログラム、初期値等が記憶されている。例えば、ＲＡＭは、各種情報を一時的に記憶する。制御部７０は、検眼部２、顔撮影部９０、駆動部４、表示部７、操作部８、顎台駆動部１２、記憶部（例えば、不揮発性メモリ）７４等と接続されている。記憶部７４は、例えば、電源の供給が遮断されても記憶内容を保持できる非一過性の記憶媒体である。例えば、ハードディスクドライブ、着脱可能なＵＳＢフラッシュメモリ等を記憶部７４として使用することができる。

＜検眼部＞
検眼部２は、被検眼の測定，検査，撮影などを行う。検眼部２は、例えば、被検眼の屈折力を測定する測定光学系を備えてもよい。例えば、図３に示すように、検眼部２は、測定光学系２０と、固視標呈示光学系４０と、指標投影光学系５０と、前眼撮影光学系６０と、を備えてもよい。

測定光学系２０は、投影光学系（投光光学系）２０ａと、受光光学系２０ｂと、を有してもよい。投影光学系２０ａは、被検眼の瞳孔を介して眼底Ｅｆに光束を投影する。また、受光光学系２０ｂは、瞳孔周辺部を介して眼底Ｅｆからの反射光束（眼底反射光）をリング状に取り出し、主に屈折力の測定に用いるリング状の眼底反射像を撮像してもよい。

例えば、投影光学系２０ａは、測定光源２１と、リレーレンズ２２と、ホールミラー２３と、対物レンズ２４と、を光軸Ｌ１上に有している。光源２１は、リレーレンズ２２から対物レンズ２４、および、瞳孔中心部を介して眼底Ｅｆにスポット状の光源像を投影する。光源２１は、移動機構３３によって光軸Ｌ１方向に移動される。ホールミラー２３には、リレーレンズ２２を介した光源２１からの光束を通過させる開口が設けられている。ホールミラー２３は、被検眼の瞳孔と光学的に共役な位置に配置されている。

例えば、受光光学系２０ｂは、ホールミラー２３と、対物レンズ２４と、を投影光学系２０ａと共用する。また、受光光学系２０ｂは、リレーレンズ２６と、全反射ミラー２７と、を有している。更に、受光光学系２０ｂは、受光絞り２８と、コリメータレンズ２９と、リングレンズ３０と、撮像素子３２と、をホールミラー２３の反射方向の光軸Ｌ２上に有している。撮像素子３２には、エリアＣＣＤ等の二次元受光素子を用いることができる。受光絞り２８、コリメータレンズ２９、リングレンズ３０、及び撮像素子３２は、移動機構３３によって、投影光学系２０ａの測定光源２１と一体的に光軸Ｌ２方向に移動される。移動機構３３によって光源２１が眼底Ｅｆと光学的に共役な位置に配置される場合、受光絞り２８及び撮像素子３２も、眼底Ｅｆと光学的に共役な位置に配置される。

リングレンズ３０は、対物レンズ２４からコリメータレンズ２９を介して導かれる眼底反射光を、リング状に整形するための光学素子である。リングレンズ３０は、リング状のレンズ部と、遮光部と、を有している。また、受光絞り２８及び撮像素子３２が、眼底Ｅｆと光学的に共役な位置に配置される場合、リングレンズ３０は、被検眼の瞳孔と光学的に共役な位置に配置される。撮像素子３２では、リングレンズ３０を介したリング状の眼底反射光（以下、リング像という）が受光される。撮像素子３２は、受光したリング像の画像情報を、制御部７０に出力する。その結果、制御部７０では、表示部７でのリング像の表示、およびリング像に基づく屈折力の算出等が行われる。

また、図３に示すように、本実施例では、対物レンズ２４と被検眼との間に、ダイクロイックミラー３９が配置されている。ダイクロイックミラー３９は、光源２１から出射された光、および、光源２１からの光に応じた眼底反射光を透過する。また、ダイクロイックミラー３９は、後述の固視標呈示光学系４０からの光束を被検眼に導く。更に、ダイクロイックミラー３９は、後述の指標投影光学系５０からの光の前眼部反射光を反射して、その前眼部反射光を前眼撮影光学系６０に導く。

図３に示すように、被検眼の前方には、指標投影光学系５０が配置されてもよい。指標投影光学系５０は、主に、被検眼に対する光学系の位置合わせ（アライメント）に用いられる指標を前眼部に投影する。ここで、指標投影光学系５０は、眼Ｅの前眼部を照明する前眼部照明としても用いられてもよい。

指標投影光学系５０は、被検眼にアライメント指標を投影する。例えば、指標投影光学系５０は、第１指標投影光学系５１と、第２指標投影光学系５２と、を備えてもよい。第１指標投影光学系５１は、被検者眼Ｅの角膜に拡散光を投影し、有限遠の指標を投影する。第１指標投影光学系５１は、本実施例の眼科装置１では、被検眼Ｅの前眼部を照明する前眼部照明としても用いられる。第２指標投影光学系５２は、被検眼の角膜に平行光を投影し、無限遠の指標を投影する。制御部７０は、前眼部画像第１指標光学系５１と第２指標投影光学系によって被検眼に投影された輝点の位置を検出することによって、被検眼の位置情報を取得する。

視標呈示光学系４０は、被検眼を固視させるための視標呈示光学系であってもよい。視標呈示光学系４０は、例えば、光源４１、固視標４２を少なくとも備える。図３では、光源４１、固視標４２、リレーレンズ４３は、反射ミラー４６の反射方向の光軸Ｌ４上に設けられている。固視標４２は、他覚屈折力測定時に被検眼を固視させるために使用される。例えば、光源４１によって固視標４２が照明されることによって、被検眼に呈示される。

光源４１及び固視標４２は、駆動機構４８によって光軸Ｌ４の方向に一体的に移動される。光源４１及び固視標４２の移動によって、固視標の呈示位置（呈示距離）を変更してもよい。これによって、被検眼に雲霧をかけて屈折力測定を行うことができる。

前眼撮影光学系６０は、被検眼の前眼部画像を撮像するために設けられてもよい。例えば、前眼撮影光学系６０は、撮像レンズ６１と、撮像素子６２とを少なくとも備える。図３では、撮像レンズ６１と、撮像素子６２が、ハーフミラー６３の反射方向の光軸Ｌ３上に設けられている。撮像素子６２は、被検眼の前眼部と光学的に共役な位置に配置される。撮像素子６２は、指標投影光学系５１によって照明される前眼部を撮像する。撮像素子６２からの出力は、制御部７０に入力される。その結果、撮像素子６２によって撮像される被検眼の前眼部画像Ｐ１が、表示部７に表示される（図２参照）。また、撮像素子６２では、指標投影光学系５０によって被検眼の角膜に形成されるアライメント指標（本実施例では、有限遠指標および無限遠指標）が撮像される。その結果、制御部７０は、撮像素子６２の撮像結果に基づいてアライメント指標を検出できる。また、制御部７０は、アライメント状態の適否を、アライメント指標が検出される位置に基づいて判定できる。例えば、制御部７０は、有限遠指標と無限遠指標との位置関係に基づいて、作動距離を検出してもよい。なお、前眼撮影光学系６０の光軸Ｌ３は、ハーフミラー６３およびダイクロイックミラー３９によって測定光軸Ｌ１と同軸とされる。

＜顔撮影部＞
顔撮影部９０は、例えば、左右の被検眼のうち少なくとも一方を含む顔を撮影するための光学系を備えてもよい。例えば、図３に示すように、本実施例の顔撮影部９０は、例えば、撮像素子９１と、撮像レンズ９２を主に備える。

顔撮影部９０は、例えば、検眼部２が初期位置にある場合に被検眼の両眼を撮影できる位置に設けられる。本実施例において、検眼部２の初期位置は、右眼を検査し易いように検眼部２の検査光軸に対して右側にずれた位置に設定される。したがって、顔撮影部９０は、検眼部２が右側にずれた初期位置にある状態で、被検眼の両眼を撮影できる位置に設けられる。例えば、顔撮影部９０は、検眼部２が初期位置にある状態で機械中心に配置される。初期位置は、例えば、瞳孔間距離の半分、つまり片眼瞳孔間距離に基づいて設定される場合、顔撮影部９０は、装置本体の機械中心に対して片眼瞳孔間距離だけ左右にずれた位置に配置されてもよい。なお、片眼瞳孔間距離の平均値はおよそ３２ｍｍである。

また、顔撮影部９０は、種々の装置の光学系に配慮して配置されてもよい。装置によっては、中央の検眼窓２ａの左右に光源・レンズ・受光素子等の光学素子が設けられる場合がある。また、検眼窓の上下において光学素子が設けられる場合がある。また、眼圧測定用の空気噴出ノズルが設けられる場合がある。これらの場合を考慮して顔撮影部９０は、検眼窓の上下方向と左右方向を避け、斜め方向に取り付けてもよい。本実施例では、斜め左に取り付けられる。このように、顔撮影部９０の配置を種々の装置の光学系に配慮してもよい。もちろん、機種によっては検眼窓２ａの回りのどの方向に取り付けてもよい。

本実施例の顔撮影部９０は、駆動部４によって検眼部２とともに移動される。もちろん、顔撮影部９０は、例えば、基台５に対して固定され、移動しない構成でもよい。

＜顔照明光学系＞
顔照明光学系８０は、被検眼の顔を照明する。顔照明光学系８０は、被検者の両眼を含む被検者の顔を照明するために設けられてもよい。顔照明光学系８０は、例えば、照明光源８１を備える。照明光源８１は、赤外光を発する。なお、顔照明光学系８０は、顔撮影部９０の光軸の周辺を均一に被検眼の顔を照明できるとよい。本実施例では、検眼窓の左右の位置に照明光源８１が設けられている。なお、顔照明光学系８０は、顔撮影部９０を基準として対称的な位置に設けられてもよい。例えば、顔撮影部９０を中心として左右対称な位置に設けられてもよいし、上下対称な位置に設けられてもよい。なお、顔照明光学系８０は、アライメント用の指標光源よりも指向性の低い光源が用いられる。

＜制御方法＞
以下、本装置１の制御動作について説明する。本装置１は、例えば、被検眼を検査するために、検眼部２と被検眼との位置合わせ（アライメント）を自動で行う。本実施例の眼科装置１は、例えば、前眼撮影光学系６０の輝点検出と顔撮影部９０での眼検出を並行して行う。制御部７０は、前眼部画像Ｐ１（図２参照）から輝点（アライメント指標）Ｔを検出した場合、輝点の位置からＸＹＺ方向のアライメント位置を求めることができる。顔画像Ｐ２から被検眼が検出できた場合は、顔画像Ｐ２における被検眼の座標と顔撮影部９０の情報（例えば、位置情報、カメラパラメータなど）から実質空間の顔撮影部９０から見た被検眼の方向が分かる。本実施例ではこの２種類を利用する。前眼撮影光学系６０で輝点Ｔが検出できるまでは顔画像Ｐ２で求めた被検眼の方向に基づいて検眼部２を移動させる。制御部７０は、例えば、前眼撮影光学系６０で輝点が検出できた後は、輝点Ｔに基づいてアライメントし、アライメントが完了すると測定を開始する。図３のフローチャートに基づいて、制御の流れを説明する。なお、被検者の顔は顔支持部９によって支持されているとする。

（ステップＳ１：顔撮影）
制御部７０は、顔支持部９に支持された被検者の顔を顔撮影部９０によって撮影する。

（ステップＳ２：顔撮影部から見た被検眼方向の算出）
制御部７０は、顔撮影部９０によって撮影された顔画像Ｐ２に基づいて、顔撮影部９０から見た被検眼Ｅの方向を求める。被検眼の方向は、例えば、３次元的な方向（例えば、空間ベクトル）である。制御部７０は、顔画像Ｐ２上の被検眼（例えば、瞳孔Ｕ）の座標（x_e,y_e）を求める。例えば、顔画像Ｐ２の輝度、エッジ等を解析することによって、被検眼の座標を求めてもよい。

ここで、被検眼Ｅの３次元座標を（X_e,Y_e,Z_e）とすると、顔画像Ｐ２上の座標（x_e,y_e）と、実際の被検眼Ｅの座標（X_e,Y_e,Z_e）との関係は数１のように表される。

なお、数１において、

は、カメラ内部パラメータで、fx,fyは焦点距離、sはスキュー歪み、（c_x,c_y）は画像上の光学中心である。これらは予め顔撮影部９０のキャリブレーションを行うことで取得される。また、

は顔撮影部９０のカメラ外部パラメータで、

は顔撮影部９０の回転成分である。（t_X,t_Y,t_Z）は顔撮影部９０の平行移動成分（顔撮影部９０の位置）である。また、hは任意のスケールである。

ここで、顔撮影部９０から見た被検眼Ｅの位置をE'=(X_e',Y_e',Z_e')=(X_e-t_X,Y_e-t_Y,Z_e-t_Z)とする。すると、顔撮影部９０から見た被検眼の方向はE'の方向ベクトルＶとなる。ここで、数１より数５が成り立つ。

ここで、E'の方向ベクトルＶを求めるためにはX_e':Y_e':Z_e'の比が分かればよいから、数５において、X_e'=mZ_e，Ye'=nZ_eとおくと数６となる。

ただし、h'=h/Z_eとする。ここで、未知数はh',m,nの３つであり、数６を展開した連立方程式を解くことによってm,nが求まる。これによって、Xe':Ye':Ze'の比が求まり、その結果E’の方向ベクトルＶが求まる。このようにして、制御部７０は、顔撮影部９０から見た被検眼の方向を求める。

（ステップＳ３：被検眼方向に移動しながら前眼部撮影）
制御部７０は、検出された被検眼の方向に基づいて駆動部４を制御し、検眼部２を移動させる。例えば、制御部７０は、前眼撮影光学系６０によるアライメント可能領域Ａａを顔撮影部９０と被検眼とを結ぶ直線Ｋ上に移動させる。ここで、アライメント可能領域Ａａは、例えば、ある位置において前眼撮影光学系６０によって撮影された前眼部画像Ｐ１から被検眼の３次元的な位置を検出できる領域である。顔撮影部９０の位置（t_X,t_Y,t_Z）と、前眼撮影光学系６０によるアライメント可能領域Ａａとの位置関係は、装置の設計上既知であるため、制御部７０は、駆動部４によってアライメント可能領域Ａａを直線Ｋに移動させることができる。例えば、制御部７０は、図６のように、アライメント可能領域Ａａの領域内に直線Ｋが含まれるように、前眼撮影光学系６０を位置Ｑ１から位置Ｑ２に移動させる。ここで、位置Ｑ２は、例えば、直線Ｋにおいて検眼部２による測定が可能な測定可能範囲Ｅａの最も顔撮影部９０側の位置Ｇ１がアライメント可能領域Ａａの重心と一致する位置である。なお、測定可能範囲Ｅａは、例えば、検眼部２の作動距離と駆動部４の駆動範囲によって定まる。

制御部７０は、例えば、前眼撮影光学系６０を位置Ｑ２に移動させ、アライメント可能領域Ａａを直線Ｋ上に位置させる。そして、制御部７０は、前眼撮影光学系６０によって被検眼の撮影を行いながら、前眼撮影光学系６０をさらに直線Ｋに基づく方向に移動させる。例えば、図７のように、前眼撮影光学系６０を位置Ｑ２から位置Ｑ３に向けて移動させる。ここで、位置Ｑ３は、例えば、測定可能範囲Ｅａの原点Ｏと最も離れた位置Ｇ２がアライメント可能領域Ａａの重心と一致する位置である。

制御部７０は、例えば、アライメント可能領域Ａａが直線Ｋの少なくとも一部を含むように、前眼撮影光学系６０を直線Ｋに沿う方向に移動させることによって、位置Ｑ２から位置Ｑ３に移動する間にアライメント可能領域Ａａに被検眼を位置させることができる。アライメント可能領域Ａａに被検眼が入った場合、制御部７０は、前眼撮影光学系６０によって撮影された前眼部画像Ｐ１から被検眼と検眼部２のアライメントを行うことができる。

（ステップＳ４：前眼部画像から輝点、または瞳孔検出）
制御部７０は、被検眼に方向に移動しながら撮影される前眼部画像Ｐ１を随時解析し、指標投影光学系５０によって被検眼に投影された輝点Ｔ、または瞳孔Ｕを検出する。例えば、制御部７０は、前眼部画像Ｐ１の輝度情報に基づいて輝点Ｔを検出する。また、制御部７０は、前眼部画像Ｐ１のエッジを検出し、その形状などに基づいて瞳孔Ｕを検出する。

（ステップＳ５：輝点有無判定）
制御部７０は、例えば、ステップＳ４の検出結果に基づいて前眼部画像Ｐ１に輝点Ｔがあるか否か判定する。例えば、制御部７０は、閾値以上の輝度が検出された場合に輝点Ｔが検出されたと判定し、閾値以上の輝度Ｔが検出されなかった場合は、輝点Ｔが検出されなかったと判定してもよい。制御部７０は、輝点Ｔがあった場合はステップＳ６の処理に進み、輝点Ｔが無かった場合は、ステップＳ８の処理に進む。

（Ｓ６：輝点でアライメント）
制御部７０は、ステップＳ４で検出された輝点Ｔの位置に基づいて、駆動部４を制御し、被検眼に対する検眼部２のＸＹＺ方向のアライメントを行う。

（Ｓ７：測定）
制御部７０は、ＸＹＺ方向のアライメントが完了すると、検眼部２によって被検眼の測定を開始する。例えば、検眼部２は被検眼の眼屈折力の測定を行う。もちろん、屈折力の測定に限らず、検眼部の種類に応じた種々の測定・撮影等が実行されてもよい。

（ステップＳ８：瞳孔有無判定）
制御部７０は、例えば、ステップＳ４の検出結果に基づいて前眼部画像Ｐ１に瞳孔Ｕがあるか否かを判定する。制御部７０は、瞳孔Ｕが検出された場合はステップＳ９の処理に進み、瞳孔Ｕが検出されなかった場合はステップＳ３の処理に戻り、再度、前眼部画像を撮影しながら被検眼方向への移動を続ける。

（ステップＳ９：瞳孔アライメント）
制御部７０は、ステップ４において検出された瞳孔Ｕの位置に基づいてXY方向のアライメントを行う。例えば、瞳孔中心が前眼撮影部６０の光軸Ｌ３と重なるように駆動部４を制御する。XYアライメントが完了すると、制御部７０は、ステップＳ１０に進む。

（ステップＳ１０：Z座標算出）
XY方向のアライメントが完了すると、制御部７０は、被検眼のZ座標を算出する。XY方向のアライメントが完了している、つまり、光軸Ｌ３上に被検眼があるということは、被検眼のX,Y座標は装置の設計値から既知となる。例えば、前眼撮影光学系６０のX,Y座標が、被検眼のX_e,Y_eと等しくなる。被検者の顔は顔支持部９で固定されているため、被検眼の位置はステップＳ１から変化がないと仮定すると、数１において未知数はh,Z_eとなるため、数１を展開して得られる連立方程式を解くことでZ_eが求まる。

（ステップＳ１１：Zアライメント）
被検眼のZ座標Z_eが求まると、制御部７０は、駆動部４を制御し、Z方向のアライメントを完了させる。例えば、制御部７０は、被検眼のZ座標Z_eと、前眼撮影光学系６０のZ座標との間の距離が適正な作動距離となるように、検眼部２を移動させる。Z方向のアライメントが完了すると、制御部７０は、ステップＳ７に進み、被検眼の測定を行う。なお、ステップＳ１１の後に再度ステップＳ４に戻ってもよい。例えば、制御部７０は、ステップＳ１０で算出したZ座標Z_eに基づいて検眼部２をZ方向に移動させつつ前眼部画像Ｐ１に対する輝点の検出処理を行い、輝点が検出された時点で輝点の位置に基づくXYZ方向のアライメントを行うようにしてもよい。

上記のように、本実施例の眼科装置１は、例えば、アライメント輝点によるXYZ方向のアライメントができなかった場合でも、瞳孔検出によって得られた被検眼のXY座標と、顔撮影部９０から見た被検眼の方向に基づいて、被検眼のZ座標を算出し、Z方向のアライメントを行うことができる。これによって、アライメント輝点が検出できなかった場合であっても、スムーズにXYZ方向のアライメントを行うことができる。

例えば、アライメント輝点が検出できるまで検眼部２を可動範囲内で前後方向に移動させる方法は、アライメントのずれが大きくなる方向に移動する可能性があるため、時間がかかる場合があった。また、例えば、前眼部画像の鮮明さを表す画像特徴量を利用して、鮮明度合いが高くなる方向に移動する方法は、ある程度移動してから近づいたか、または遠くなったかの判定を行うため、時間がかかる場合があった。しかしながら、本実施例の方法では、あらかじめZ座標を算出できるため、前後方向の無駄な移動を低減することができる。

なお、画像から被検眼を検出する方法としては、例えば、赤外撮影による瞳孔検出、輝度値のエッジ検出等の種々の画像処理方法が挙げられる。例えば、被検者の顔を赤外撮影した場合、肌は白く写り、瞳孔は黒く写る。したがって、制御部７０は、赤外撮影によって得られた赤外画像から丸くて黒い（輝度の低い）部分を瞳孔として検出してもよい。上記のような方法を用いて、制御部７０は、顔画像Ｐ２から被検眼を検出し、その２次元位置情報を取得する。

１眼科装置
２検眼部
４駆動部
５基台
６筐体
９顔支持部
６０前眼撮影光学系
７０制御部
７１ＣＰＵ
７２ＲＯＭ
７３ＲＡＭ
９０顔撮影部

Claims

被検眼を検査する眼科装置であって、
前記被検眼を検査するための検眼手段と、
前記被検眼に対して前記検眼手段を３次元的に相対移動させる駆動手段と、
左右の被検眼のうち少なくとも一方を含む顔画像を撮影する顔撮影手段と、
前記被検眼の前眼部画像を撮影する前眼撮影手段と、
前記駆動手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記前眼撮影手段によるアライメント可能領域を前記顔撮影手段と前記被検眼とを結ぶ直線上に移動させた後、前記顔画像に基づいて算出した前記被検眼と前記顔撮影手段との３次元的相対方向に前記検眼手段を移動させている間に、前記前眼撮影手段によって撮影された前記前眼部画像から前記被検眼の瞳孔を検出し、前記瞳孔の中心が前記前眼撮影手段の光軸と重なるように前記駆動手段を制御することによって、前記被検眼のＸＹ座標を算出し、前記３次元的相対方向と、前記ＸＹ座標と、に基づいて、前記被検眼のＺ座標を算出し、前記Ｚ座標に基づいて前記検眼手段をＺ方向に移動させることを特徴とする眼科装置。
前記被検眼の角膜にアライメント指標を投影する指標投影手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記Ｚ座標に基づいて前記検眼手段をＺ方向に移動させるとともに、前記前眼部画像に対する前記アライメント指標の検出処理を並行して行い、前記検出処理によって検出された前記アライメント指標の位置に基づいて前記被検眼に対する前記検眼手段のアライメントを行うことを特徴とする請求項１の眼科装置。
被検眼を検査する眼科装置おいて実行される眼科装置制御プログラムであって、前記眼科装置のプロセッサによって実行されることで、
左右の被検眼のうち少なくとも一方を含む顔画像を顔撮影手段によって撮影する顔撮影ステップと、
前記被検眼の前眼部画像を前眼撮影手段によって撮影する前眼撮影ステップと、
前記被検眼に対して検眼手段を３次元的に相対移動させる駆動手段を制御し、前記前眼撮影手段によるアライメント可能領域を前記顔撮影手段と前記被検眼とを結ぶ直線上に移動させた後、前記顔画像に基づいて算出した前記被検眼と前記顔撮影手段との３次元的相対方向に前記検眼手段を移動させている間に、前記前眼撮影手段によって撮影された前記前眼部画像から前記被検眼の瞳孔を検出し、前記瞳孔の中心が前記前眼撮影手段の光軸と重なるように前記駆動手段を制御することによって、前記被検眼のＸＹ座標を算出し、前記３次元的相対方向と、前記ＸＹ座標と、に基づいて、前記被検眼のＺ座標を算出する算出ステップと、
前記駆動手段を制御し、前記Ｚ座標に基づいて前記検眼手段をＺ方向に移動させる制御ステップと、
を前記眼科装置に実行させること特徴とする眼科装置制御プログラム。