JP7359611B2 - 非接触式眼圧計及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ノズルから被検眼の角膜に対して流体を吹き付ける非接触式眼圧計及びその制御方法に関する。

従来、被検眼の角膜に向けてノズルから空気（流体）を吹き付けることで角膜を変形させてその変形状態を検出することにより、角膜に接触することなく被検眼の眼圧値を測定する非接触式眼圧計が知られている。この非接触式眼圧計は、ノズルによる角膜への空気の吹き付けに合せて角膜に指標光を照射すると共に角膜にて反射された指標光の反射光の光量を検出し、角膜の変形状態が扁平状態（圧平状態）になった場合の反射光の光量と空気の圧力とに基づき被検眼の眼圧値を演算する。

このような非接触式眼圧計では、角膜が扁平状態になるまでノズルから角膜に対して空気を吹き付ける必要があるので、角膜に大きな圧力がかかり、被検者に不快感を与えてしまう。

そこで、特許文献１には、角膜への空気の吹き付け開始時から角膜の変形開始に応じて反射光の光量が増加し始める時点までの時間ｔｄと、空気の吹き付け開始時からこの空気の圧力が上昇し始める時点までの時間ｔａとを計測し、時間ｔｄと時間ｔａとの時間差に基づき眼圧値を演算する非接触式眼圧計が開示されている。なお、時間ｔｄは、角膜の変形量が一定量（例えば３０μｍ）になる時点に設定されている。この非接触式眼圧計によれば、角膜が扁平状態になるまで空気を角膜に吹き付ける場合に比べて、角膜に吹き付ける空気の吹き付け量が減少される。

特開２００７－３３０６０９号公報

ところで、特許文献１に記載の非接触式眼圧計では、角膜への空気の吹き付け開始時から角膜の変形開始に応じて反射光の光量が増加し始める時点までの時間ｔｄを測定しているが、この時間ｔｄは安定しておらずノイズ等によりばらつきが生じる。このため、時間ｔｄ（既述の時間ｔｄ及び時間ｔａの時間差）と被検眼の眼圧値との相関関係を求めると、両者の相関係数は約０．８程度と低い値になる。このため、特許文献１に記載の非接触式眼圧計では、被検眼の眼圧値が正確に測定されないおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、被検者に与える不快感を軽減しつつ且つ被検眼の眼圧値を正確に測定することができる非接触式眼圧計及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するための非接触式眼圧計は、被検眼の角膜に対して流体を吹き付けるノズルと、ノズルから角膜に流体が吹き付けられている間、角膜に対して光束を投影する投影光学系と、角膜にて反射された光束の反射光を受光して、反射光の受光信号を出力する受光光学系と、受光光学系から出力される受光信号の微分値を演算して、微分値の時間変化を検出する時間変化検出部と、時間変化検出部による時間変化の検出結果に基づき、微分値がピークに達した場合に、ノズルによる角膜への流体の吹き付けが開始されてから微分値がピークに達するまでのピーク時間を測定するピーク時間測定部と、ピーク時間測定部の測定結果に基づき、被検眼の眼圧値を演算する眼圧値演算部と、を備える。

この非接触式眼圧計によれば、受光信号がピークに到達するよりも前に、微分値がピークに達するまでのピーク時間を測定し且つこの測定結果に基づき被検眼の眼圧値を測定することができるので、被検者に与える不快感を軽減しつつ且つ被検眼の眼圧値を正確に測定することができる。

本発明の他の態様に係る非接触式眼圧計において、ノズルから角膜に対して流体を吹き付ける吹付機構と、吹付機構の駆動を制御する吹付制御部であって、且つ眼圧値演算部による眼圧値の演算が完了した場合に吹付機構の駆動を停止させる吹付制御部と、を備える。これにより、被検者に与える不快感を軽減させることができる。

本発明の他の態様に係る非接触式眼圧計において、ピーク時間測定部が、ピーク時間として、ノズルから角膜への流体の吹き付けが開始されてから微分値がピークの最大ピーク位置に達するまでの時間を測定する。これにより、被検者に与える不快感を軽減しつつ且つ被検眼の眼圧値を正確に測定することができる。

本発明の他の態様に係る非接触式眼圧計において、ピーク時間測定部が、ピーク時間として、ノズルから角膜への流体の吹き付けが開始されてから微分値がピークの重心位置に達するまでの時間を測定する。これにより、被検者に与える不快感を軽減しつつ且つ被検眼の眼圧値を正確に測定することができる。

本発明の他の態様に係る非接触式眼圧計において、ピーク時間と眼圧値との対応関係を記憶する記憶部から対応関係を取得する対応関係取得部を備え、眼圧値演算部が、ピーク時間測定部の測定結果に基づき、対応関係取得部が取得した対応関係を参照して、眼圧値の演算を行う。これにより、ピーク時間から被検眼の眼圧値を簡単に演算することができる。

本発明の目的を達成するための非接触式眼圧計の制御方法は、被検眼の角膜に対して流体を吹き付けるノズルと、ノズルから角膜に流体が吹き付けられている間、角膜に対して光束を投影する投影光学系と、角膜にて反射された光束の反射光を受光して、反射光の受光信号を出力する受光光学系と、を備える非接触式眼圧計の制御方法において、受光光学系から出力される受光信号の微分値を演算して、微分値の時間変化を検出する時間変化検出ステップと、時間変化検出ステップでの時間変化の検出結果に基づき、微分値がピークに達した場合に、ノズルによる角膜への流体の吹き付けが開始されてから微分値がピークに達するまでのピーク時間を測定するピーク時間測定ステップと、ピーク時間測定ステップの測定結果に基づき、被検眼の眼圧値を演算する眼圧値演算ステップと、を有する。

本発明は、被検者に与える不快感を軽減しつつ且つ被検眼の眼圧値を正確に測定することができる。

非接触式眼圧計の側面図である。 装置本体内の複数種類の光学系を上方側から見た上面概略図である。 装置本体内の複数種類の光学系を側方側から見た側面概略図である。 制御装置の機能ブロック図である。 時間変化検出部による受光信号の微分波形の検出を説明するための説明図である。 ピーク時間測定部によるピーク時間の測定を説明するための説明図である。 対応関係情報を説明するための説明図である。 非接触式眼圧計による被検眼の眼圧値の測定処理の流れを示すフローチャートである。 他実施形態のピーク時間測定部によるピーク時間の測定を説明するための説明図である。 他実施形態のピーク時間測定部によるピーク時間の測定を説明するための説明図である。

［非接触式眼圧計の構成］
図１は、非接触式眼圧計１０の側面図である。図１に示すように、非接触式眼圧計１０は、被検眼Ｅの角膜Ｅｃ（図２参照）に向けて空気（本発明の流体に相当）を吹き付けて角膜Ｅｃを変形（圧平）させながら、角膜Ｅｃにて反射された指標光の反射光を受光することで、被検眼Ｅの眼圧値を測定する。

なお、図中のＸ軸は被検者を基準とした左右方向（被検眼Ｅの眼幅方向）であり、Ｙ軸方向は上下方向である。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方に直交するＺ軸方向は、非接触式眼圧計１０の主光軸に平行な方向、すなわち、被検者に近づく前方向と被検者から遠ざかる後方向とに平行な前後方向（作動距離方向）である。

非接触式眼圧計１０は、ベース１１と、顔支持部１２と、駆動機構１３と、装置本体１４（測定ヘッドともいう）と、表示部１５と、制御装置１６と、を備えている。

ベース１１上には、被検者側から検者側に向かって顔支持部１２と駆動機構１３とが設けられている。

顔支持部１２は、被検者の顎を受ける顎受け部１２ａと、被検者の額が当接する額当て部１２ｂとを備え、非接触式眼圧計１０による眼圧測定時に被検者の顔を支持する。

駆動機構１３は、ベース１１に対して装置本体１４をＸＹＺ軸方向（左右、上下、前後の各方向）にそれぞれ移動自在に保持する。この駆動機構１３は、Ｙ軸駆動部１３ａとＺ軸駆動部１３ｂとＸ軸駆動部１３ｃとを有する。

Ｙ軸駆動部１３ａは、ベース１１に設けられており、Ｚ軸駆動部１３ｂ及びＸ軸駆動部１３ｃを介して装置本体１４をＹ軸方向に移動させる。Ｚ軸駆動部１３ｂは、Ｙ軸駆動部１３ａ上に設けられており、Ｘ軸駆動部１３ｃを介して装置本体１４をＺ軸方向に移動させる。Ｘ軸駆動部１３ｃは、Ｚ軸駆動部１３ｂ上に設けられており、装置本体１４をＸ軸方向に移動させる。

各軸駆動部１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、それぞれ公知のアクチュエータ（例えばモータ及び駆動伝達機構）により構成されている。そして、後述の制御装置１６の制御の下、各軸駆動部１３ａ，１３ｂ，１３ｃを駆動することにより、被検眼Ｅに対する装置本体１４のＸＹＺ軸方向のアライメント調整が可能になる。

装置本体１４には、被検眼Ｅの眼圧測定に係る複数種類の光学系（後述の図２及び図３参照）と、制御装置１６と、が設けられている。なお、制御装置１６は、装置本体１４の外部に設けられていてもよい。

表示部１５は、装置本体１４の検者に対向する背面側に取り付けられている。この表示部１５は、例えばタッチパネル式モニタが用いられる。表示部１５は、後述の制御装置１６の制御の下、被検眼Ｅの前眼部の観察像を表示する。また、表示部１５は、被検眼Ｅの眼圧測定の結果を表示する。さらに、表示部１５は、被検眼Ｅの眼圧測定に係る各種操作を行うための操作メニュー画面と、装置本体１４のＸＹＺ軸方向の位置調整を行うための位置調整画面と、を表示する。なお、表示部１５をタッチパネル式にする代わりに、各種操作を入力するための操作部を装置本体１４等に設けてもよい。

制御装置１６は、非接触式眼圧計１０の動作を統括制御する。この制御装置１６は、被検眼Ｅの観察像の取得及び表示と、被検眼Ｅに対する装置本体１４のＸＹＺ軸方向のオートアライメントと、被検眼Ｅの角膜Ｅｃ（図２参照）への空気の吹き付けと、角膜Ｅｃへの指標光の出射及び角膜Ｅｃからの反射光の受光と、被検眼Ｅの眼圧値の演算と、を含む各種動作を制御する。

［装置本体の光学的構成］
図２は、装置本体１４内の複数種類の光学系を上方（Ｙ軸方向）側から見た上面概略図であり、図３は、装置本体１４内の複数種類の光学系を側方（Ｘ軸方向）側から見た側面概略図である。

図２及び図３に示すように、装置本体１４は、前眼部観察光学系２１と、ＸＹアライメント指標投影光学系２２と、固視標投影光学系２３と、圧平検出光学系２４と、Ｚアライメント指標投影光学系２５と、Ｚアライメント検出光学系２６と、を備える。

前眼部観察光学系２１は、被検眼Ｅの前眼部の観察、及び被検眼Ｅに対する装置本体１４のＸＹ軸方向のＸＹアライメントに用いられる。この前眼部観察光学系２１には、前眼部照明光源２１ａ（図２参照）が設けられている。また、前眼部観察光学系２１の光軸Ｏ１（非接触式眼圧計１０の主光軸）上には、空気吹き付け用のノズル２１ｂと、前眼部窓ガラス２１ｃ（図３参照）と、チャンバー窓ガラス２１ｄと、ハーフミラー２１ｅと、ハーフミラー２１ｇと、対物レンズ２１ｆと、撮像素子２１ｉと、が設けられている。

前眼部照明光源２１ａは、前眼部窓ガラス２１ｃの周囲位置に複数個設けられており、被検眼Ｅの前眼部を直接照明する。ノズル２１ｂは、後述する吹付機構３４のチャンバー３４ａ（図３参照）に接続しており、被検眼Ｅの前眼部（角膜Ｅｃ）に空気を吹き付ける。

被検眼Ｅの前眼部の像（前眼部からの像光）は、ノズル２１ｂの外側を通り、前眼部窓ガラス２１ｃ、後述のガラス板３４ｂ、チャンバー窓ガラス２１ｄ、ハーフミラー２１ｇ、及びハーフミラー２１ｅを通過し、対物レンズ２１ｆにより撮像素子２１ｉの受光面上に結像される。

撮像素子２１ｉは、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）型又はＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）型のイメージセンサが用いられる。この撮像素子２１ｉは、その受光面に入射した前眼部の像を撮像して撮像信号を生成し、生成した撮像信号を制御装置１６へ出力する。これにより、制御装置１６の制御の下、撮像素子２１ｉから出力された撮像信号に基づく被検眼Ｅの前眼部の観察像が表示部１５に表示される。

また、前眼部観察光学系２１は、後述のＸＹアライメント指標投影光学系２２により被検眼Ｅに投影されたＸＹアライメント指標光の角膜Ｅｃによる反射光を、撮像素子２１ｉの受光面へと導く。この反射光は、ノズル２１ｂ、チャンバー窓ガラス２１ｄ、ハーフミラー２１ｇ、及びハーフミラー２１ｅを通過して、対物レンズ２１ｆにより撮像素子２１ｉの受光面上に結像される。これにより、撮像素子２１ｉの受光面上には、装置本体１４と角膜ＥｃとのＸＹ軸方向の位置関係に応じた位置に輝点像が形成される。

撮像素子２１ｉは、その受光面上に形成された輝点像を撮像し、この輝点像の撮像信号を制御装置１６へと出力する。これにより、制御装置１６の制御の下、前眼部の観察像と、ＸＹアライメント指標光の輝点像と、が表示部１５に重畳表示される。なお、表示部１５には、アライメント補助マークも表示される。

ＸＹアライメント指標投影光学系２２は、ＸＹアライメント指標光を被検眼Ｅの角膜Ｅｃに正面から投影する。このＸＹアライメント指標光は、被検眼Ｅの前眼部に対する装置本体１４のＸＹアライメントに用いられる。また、ＸＹアライメント指標光は、被検眼Ｅの眼圧値の測定にも用いられる。従って、ＸＹアライメント指標投影光学系２２は本発明の投影光学系に相当し、ＸＹアライメント指標光は本発明の光束に相当し、角膜Ｅｃで反射されたＸＹアライメント指標光の反射光は本発明の反射光に相当する。以下、角膜ＥｃによるＸＹアライメント指標光の反射光を単に「ＸＹ指標反射光」と略す。

ＸＹアライメント指標投影光学系２２は、ＸＹアライメント用光源２２ａと、集光レンズ２２ｂと、開口絞り２２ｃと、ピンホール板２２ｄと、ダイクロイックミラー２２ｅと、コリメータレンズ２２ｆと、を有する（図３参照）。なお、ＸＹアライメント指標投影光学系２２は、ハーフミラー２１ｅを前眼部観察光学系２１と共用している。

ＸＹアライメント用光源２２ａは赤外光を出射する。コリメータレンズ２２ｆは、その焦点がピンホール板２２ｄに一致するように、ＸＹアライメント指標投影光学系２２の光路上に配置されている。このＸＹアライメント指標投影光学系２２では、ＸＹアライメント用光源２２ａから出射された赤外光が、集光レンズ２２ｂにより集束されつつ開口絞り２２ｃを通過して、ピンホール板２２ｄの穴部へと導かれる。

ピンホール板２２ｄの穴部を通過した赤外光は、ダイクロイックミラー２２ｅにより反射されてコリメータレンズ２２ｆへと導かれ、さらにコリメータレンズ２２ｆで平行光とされた後、コリメータレンズ２２ｆからハーフミラー２１ｅへ出射される。この赤外光の平行光は、ハーフミラー２１ｅで反射された後、前眼部観察光学系２１の光軸Ｏ１に沿って進行する。これにより、赤外光の平行光は、ハーフミラー２１ｇ及びチャンバー窓ガラス２１ｄを透過した後、ノズル２１ｂの内部を通過することでＸＹアライメント指標光として被検眼Ｅに入射する。

被検眼Ｅに入射したＸＹアライメント指標光は、図示は省略するが、角膜Ｅｃ表面で反射し輝点像を形成する。なお、開口絞り２２ｃは、コリメータレンズ２２ｆに関して角膜Ｅｃの角膜頂点Ｅｐと共役な位置に設けられている。

固視標投影光学系２３は、被検眼Ｅに固視標を投影する。この固視標投影光学系２３は、固視標用光源２３ａとピンホール板２３ｂとを有する（図３参照）。また、固視標投影光学系２３は、ダイクロイックミラー２２ｅ及びコリメータレンズ２２ｆをＸＹアライメント指標投影光学系２２と共用すると共に、ハーフミラー２１ｅを前眼部観察光学系２１と共用している。

固視標用光源２３ａは、可視光を固視標光として出射する。この固視標光は、ピンホール板２３ｂの穴部へと導かれ、ピンホール板２３ｂの穴部及びダイクロイックミラー２２ｅを透過した後、コリメータレンズ２２ｆへ出射される。そして、固視標光は、コリメータレンズ２２ｆにより略平行光とされてハーフミラー２１ｅに向けて出射され、ハーフミラー２１ｅで反射されることで前眼部観察光学系２１の光軸Ｏ１に沿って進行する。これにより、固視標光は、ハーフミラー２１ｇ及びチャンバー窓ガラス２１ｄを透過した後、ノズル２１ｂの内部を通過して被検眼Ｅに至る。この固視標を被検者に固視目標として注視させることにより、被検者の視線を固定することができる。

圧平検出光学系２４（図３参照）は本発明の受光光学系に相当する。圧平検出光学系２４は、ＸＹ指標反射光を受光して、このＸＹ指標反射光の光量を示す受光信号を出力する。圧平検出光学系２４は、レンズ２４ａとピンホール板２４ｂと受光センサ２４ｃとを有すると共に、ハーフミラー２１ｇを前眼部観察光学系２１と共用している。

レンズ２４ａは、角膜Ｅｃの表面が平面とされた場合に、ＸＹ指標反射光を、ピンホール板２４ｂの開口に集光させる。ピンホール板２４ｂの開口は、レンズ２４ａの焦点位置に設けられている。

受光センサ２４ｃは、例えば受光したＸＹ指標反射光の光量に応じた受光信号を出力するフォトダイオードである。この受光センサ２４ｃは受光信号を制御装置１６へ出力する。

ＸＹ指標反射光は、ノズル２１ｂの内部を通り、チャンバー窓ガラス２１ｄを透過してハーフミラー２１ｇに至る。そして、ＸＹ指標反射光の一部は、ハーフミラー２１ｇで反射された後、レンズ２４ａを経てピンホール板２４ｂに入射する。

圧平検出光学系２４は、ノズル２１ｂからの空気の吹き付けにより角膜Ｅｃの表面が平らな扁平状態（圧平状態）になった場合に、圧平検出光学系２４に進行してきたＸＹ指標反射光の全体を、ピンホール板２４ｂを通して受光センサ２４ｃに到達させる。また、圧平検出光学系２４は、角膜Ｅｃが扁平状態以外の状態ではＸＹ指標反射光をピンホール板２４ｂで部分的に遮りつつ受光センサ２４ｃに到達させる。従って、圧平検出光学系２４から出力されるＸＹ指標反射光の受光信号の信号強度は、角膜Ｅｃの表面が凸状態から扁平状態に変化するのに従って次第に増加し、さらに扁平状態から凹状態に変化するのに従って次第に減少する。

Ｚアライメント指標投影光学系２５（図２参照）は、被検眼Ｅの角膜Ｅｃに対して、斜め方向からＺ軸方向のＺアライメント用のＺアライメント指標光を投影する。このＺアライメント指標投影光学系２５は、光軸Ｏ２上に沿って、Ｚアライメント用光源２５ａと、集光レンズ２５ｂと、開口絞り２５ｃと、ピンホール板２５ｄと、コリメータレンズ２５ｅと、を備える。

Ｚアライメント用光源２５ａは、赤外光（例えば波長８６０ｎｍ）を出射する。開口絞り２５ｃは、コリメータレンズ２５ｅに関して角膜頂点Ｅｐと共役な位置に設けられている。コリメータレンズ２５ｅは、ピンホール板２５ｄの穴部に焦点を一致させるように配置されている。

Ｚアライメント用光源２５ａから出射された赤外光は、集光レンズ２５ｂにより集光されつつ開口絞り２５ｃを通過してピンホール板２５ｄへと進行する。そして、ピンホール板２５ｄの穴部を通過した赤外光は、コリメータレンズ２５ｅで平行光とされた後に、Ｚアライメント指標光として被検眼Ｅに入射して、角膜Ｅｃで反射されることにより被検眼Ｅに輝点像を形成する。

Ｚアライメント検出光学系２６は、Ｚアライメント指標光の角膜Ｅｃによる反射光（以下、Ｚ指標反射光と略す）を受光して、装置本体１４と角膜ＥｃとのＺ軸方向の位置関係を検出する。このＺアライメント検出光学系２６は、光軸Ｏ３上に沿って、結像レンズ２６ａと、シリンドリカルレンズ２６ｂと、受光センサ２６ｃと、を有している。

シリンドリカルレンズ２６ｂは、Ｙ軸方向にパワーを有するものが用いられる。受光センサ２６ｃは、その受光面におけるＺ指標反射光の受光位置を検出可能なセンサであり、例えばラインセンサ又はＰＳＤ（Position Sensitive Detector）が用いられる。

Ｚ指標反射光は、結像レンズ２６ａで集束した後にシリンドリカルレンズ２６ｂへと進行し、このシリンドリカルレンズ２６ｂによりＹ軸方向に集光されることで受光センサ２６ｃ上に輝点像を形成する。

受光センサ２６ｃは、ＸＺ平面内においては結像レンズ２６ａに関して、Ｚアライメント指標投影光学系２５により被検眼Ｅに形成された前述の輝点像と共役な位置関係にある。また、受光センサ２６ｃは、ＹＺ平面内においては結像レンズ２６ａ及びシリンドリカルレンズ２６ｂに関して、角膜頂点Ｅｐと共役な位置関係にある。すなわち、受光センサ２６ｃは開口絞り２５ｃと共役関係にあるので、Ｙ軸方向に角膜Ｅｃがずれたとしても角膜Ｅｃの表面におけるＺ指標反射光は効率良く受光センサ２６ｃに入射する。そして、受光センサ２６ｃは、シリンドリカルレンズ２６ｂにより集光された輝点像の受光信号を制御装置１６へと出力する。

吹付機構３４（図３参照）は、チャンバー３４ａと、シリンダ３４ｄと、連通管３４ｅと、ピストン３４ｆと、空気圧縮駆動部３４ｇと、を有する。

チャンバー３４ａには、透明なガラス板３４ｂを介してノズル２１ｂが取り付けられている。また、チャンバー３４ａ内には、ノズル２１ｂと対向する位置にチャンバー窓ガラス２１ｄが設けられている。さらに、チャンバー３４ａ内には、圧力センサ３４ｃが設けられている。この圧力センサ３４ｃは、チャンバー３４ａの内部の圧力を示す圧力検出信号を制御装置１６へ出力する。

シリンダ３４ｄは、連通管３４ｅを介してチャンバー３４ａに接続している。これにより、シリンダ３４ｄの内部とチャンバー３４ａの内部とが連通管３４ｅを介して連通する。また、シリンダ３４ｄの内部にはピストン３４ｆが移動自在に設けられている。これらシリンダ３４ｄ及びピストン３４ｆにより空気の圧縮室が構成される。

空気圧縮駆動部３４ｇは、シリンダ３４ｄ内でピストン３４ｆを移動させるソレノイドなどの公知の移動機構（アクチュエータ）である。この空気圧縮駆動部３４ｇは、制御装置１６の制御下、ピストン３４ｆを移動させてシリンダ３４ｄ内の空気を圧縮する。これにより、連通管３４ｅ及びチャンバー３４ａを介して、ノズル２１ｂから被検眼Ｅの角膜Ｅｃに向けて空気を吹き付ける。ここで連通管３４ｅ及びチャンバー３４ａは、本発明の流体経路に相当する。

なお、吹付機構３４では、圧力センサ３４ｃによりチャンバー３４ａ内の圧力を検出することにより、ノズル２１ｂから角膜Ｅｃに空気を吹き付けた際の空気の圧力を取得することができる。

［制御装置］
図４は、制御装置１６の機能ブロック図である。図４に示すように、制御装置１６は、各種のプロセッサ（Processor）及びメモリ等から構成された演算回路を備える。各種のプロセッサには、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、及びプログラマブル論理デバイス［例えばＳＰＬＤ（Simple Programmable Logic Devices）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）、及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Arrays）］等が含まれる。なお、制御装置１６の各種機能は、１つのプロセッサにより実現されてもよいし、同種または異種の複数のプロセッサで実現されてもよい。

制御装置１６には、既述の表示部１５、駆動機構１３、各種光学系２１～２６、及び吹付機構３４の他に、操作部４０と記憶部４２とが接続されている。

操作部４０は、非接触式眼圧計１０の電源のオンオフ操作、装置本体１４のアライメント実行操作、及び眼圧値の測定開始操作を含む非接触式眼圧計１０の各種の操作の入力を受け付ける。この操作部４０には、既述のタッチパネル式の表示部１５の表示面（表示パネル）、及び装置本体１４に設けられたハードウェアキー（ボタン及びスイッチ等）が含まれる。

記憶部４２には、非接触式眼圧計１０の制御プログラム及び被検眼Ｅの眼圧値の測定結果の他に、詳しくは後述するが、眼圧値演算部６４による被検眼Ｅの眼圧値の演算に用いられる対応関係情報４４が記憶されている。

制御装置１６は、記憶部４２内の制御プログラムを読み出して実行することにより、観察制御部５０、アライメント制御部５２、固視制御部５４、吹付制御部５６、測定制御部５８、時間変化検出部６０、ピーク時間測定部６２、及び眼圧値演算部６４として機能する。なお、制御装置１６の「～部」として説明するものは「～回路」、「～装置」、又は「～機器」であってもよい。すなわち、「～部」として説明するものは、ファームウェア、ソフトウェア、及びハードウェアまたはこれらの組み合わせのいずれで構成されていてもよい。

観察制御部５０は、例えば操作部４０にて非接触式眼圧計１０の電源のオン操作が入力された場合に作動する。この観察制御部５０は、前眼部観察光学系２１を制御して、前眼部照明光源２１ａの点灯と、撮像素子２１ｉによる被検眼Ｅの前眼部の観察像（動画像）の撮像及び撮像信号の出力と、を実行させる。また、観察制御部５０は、撮像素子２１ｉから出力される撮像信号に基づき、表示部１５に観察像を表示させる。

アライメント制御部５２は、例えば操作部４０にて装置本体１４のアライメント実行操作が入力された場合に作動する。このアライメント制御部５２は、前眼部観察光学系２１及びＸＹアライメント指標投影光学系２２を制御して、ＸＹアライメント用光源２２ａの点灯と、撮像素子２１ｉによる被検眼Ｅの前眼部像及び輝点像の撮像と、撮像素子２１ｉによる撮像信号の出力と、を実行させる。そして、アライメント制御部５２は、撮像素子２１ｉから出力される撮像信号に基づき、被検眼Ｅと装置本体１４とのＸＹ軸方向の位置関係を演算する。次いで、アライメント制御部５２は、このＸＹ軸方向の位置関係の演算結果に基づき、既述の駆動機構１３を駆動して、被検眼Ｅに対する装置本体１４のＸＹアライメント（オートアライメント）を行う。

また、アライメント制御部５２は、Ｚアライメント指標投影光学系２５及びＺアライメント検出光学系２６を制御して、Ｚアライメント用光源２５ａの点灯と、受光センサ２６ｃによる輝点像の受光及び受光信号の出力と、を実行させる。そして、アライメント制御部５２は、受光センサ２６ｃから出力される受光信号に基づき、被検眼Ｅと装置本体１４とのＺ軸方向の位置関係を演算する。次いで、アライメント制御部５２は、このＺ軸方向の位置関係の演算結果に基づき、既述の駆動機構１３を駆動して、被検眼Ｅに対する装置本体１４のＺアライメント（オートアライメント）を行う。

なお、被検眼Ｅに対する装置本体１４のＸＹＺアライメントとして、検者が操作部４０に入力した位置調整操作に基づきアライメント制御部５２が駆動機構１３を駆動して行う手動のＸＹＺアライメントを実行してもよい。

固視制御部５４は、例えば被検眼Ｅに対する装置本体１４のオートアライメントが完了した場合、或いは操作部４０にて眼圧値の測定開始操作が入力された場合に作動する。この固視制御部５４は、固視標投影光学系２３を制御して固視標用光源２３ａを点灯させることで、被検眼Ｅに対して固視標の光束を投影して被検者の視線を固定する。

吹付制御部５６は、例えば被検眼Ｅに対する装置本体１４のオートアライメント及び被検眼Ｅの固視が完了した場合、或いは操作部４０にて眼圧値の測定開始操作が入力された場合に作動する。この吹付制御部５６は、吹付機構３４の空気圧縮駆動部３４ｇを駆動して、シリンダ３４ｄ内でピストン３４ｆを移動させる。これにより、ピストン３４ｆによってチャンバー３４ａ内の空気が圧縮されて、ノズル２１ｂから角膜Ｅｃに空気が吹き付けられる。

また、吹付制御部５６は、後述の眼圧値演算部６４による被検眼Ｅの眼圧値の演算が完了した場合（後述のピーク時間測定部６２によるピーク時間Ｔの測定が完了した場合でも可）には、吹付機構３４の駆動を停止させる。これにより、ノズル２１ｂから角膜Ｅｃに対する空気の吹き付けが停止される。

測定制御部５８は、吹付制御部５６の作動前或いはその作動に合せて作動する。この測定制御部５８は、少なくともノズル２１ｂから角膜Ｅｃに空気が吹き付けられている間、ＸＹアライメント指標投影光学系２２及び圧平検出光学系２４を制御して、ＸＹアライメント用光源２２ａの点灯と、受光センサ２４ｃによるＸＹ指標反射光の受光と、を実行させる。これにより、ノズル２１ｂから角膜Ｅｃに空気が吹き付けられている間、ＸＹアライメント指標投影光学系２２から角膜Ｅｃに対してＸＹアライメント指標光が連続的に投影される。また同時に、受光センサ２４ｃがＸＹ指標反射光を連続的に受光して、このＸＹ指標反射光の受光信号を連続的に時間変化検出部６０へ出力する。

図５は、時間変化検出部６０による受光信号の微分波形Ｗ２の検出を説明するための説明図である。なお、図５中の各グラフの横軸は時間軸であり、１目盛りが約２．６μｓｅｃに相当する。また、図５中の符号５Ａのグラフの縦軸は、受光信号（圧平波形Ｗ１）の信号強度、すなわちＸＹ指標反射光の光量を示す。また、図５中の符号５Ｂのグラフの縦軸は、受光信号の微分値（１回微分値）を示す。

図５及び既述の図４に示すように、時間変化検出部６０は、測定制御部５８の作動に合せて作動する。時間変化検出部６０は、受光センサ２４ｃから連続的に出力されるＸＹ指標反射光の受光信号を連続的に取得、すなわちＸＹ指標反射光の光量の時間変化を示す信号波形である圧平波形Ｗ１（図５の符号５Ａ参照）を取得する。また同時に時間変化検出部６０は、受光センサ２４ｃから連続的に取得される受光信号の微分値を連続的に演算することで、微分値の時間変化を連続的に検出する。これにより、微分値の時間変化を示す微分波形Ｗ２（図５の符号５Ｂ参照）が生成される。なお、微分波形Ｗ２は、ノズル２１ｂからの空気の吹き付けに応じて変形する角膜Ｅｃの変形の時間変化を示す。

図６は、ピーク時間測定部６２によるピーク時間Ｔの測定を説明するための説明図である。図６及び既述の図４に示すように、ピーク時間測定部６２は、時間変化検出部６０の作動に合せて作動する。このピーク時間測定部６２は、時間変化検出部６０により新たな受光信号の微分値が演算されるごとに、微分波形Ｗ２がそのピークＰ２の最大ピーク位置Ｐ２ｍに到達（通過）した否かを判定する。

ここでいう最大ピーク位置Ｐ２ｍとは、角膜Ｅｃの変形状態が凸状態から扁平状態に変形するまでの間の角膜Ｅｃの変形速度が最大値となる位置である。また、ピークＰ２とは微分波形Ｗ２の中で角膜Ｅｃの変形速度が最大値（最大ピーク位置Ｐ２ｍ）となる前後の領域に亘るピークである。なお、図中の符号Ｐ１は、圧平波形Ｗ１の中で角膜Ｅｃの変形状態が最初に扁平状態となる前後の領域に亘るピークであり、符号Ｐ１ｇはピークＰ１の重心位置であるピーク重心位置である。

ピーク時間測定部６２は、例えば、微分波形Ｗ２が一定時間以上連続して増加した後で一定時間以上連続して減少を始めた場合に、微分波形Ｗ２が最大ピーク位置Ｐ２ｍに到達（通過）したと判定する。なお、微分波形Ｗ２が最大ピーク位置Ｐ２ｍに到達した否かを判定する方法は特に限定されず、公知の波形解析を用いて判定を行ってもよい。

ピーク時間測定部６２は、微分波形Ｗ２が最大ピーク位置Ｐ２ｍに到達した場合には、ノズル２１ｂによる角膜Ｅｃへの空気の吹き付けが開始されてから微分値が最大ピーク位置Ｐ２ｍに達するまでのピーク時間Ｔを測定する。ここで、微分波形Ｗ２は、圧平波形Ｗ１がピーク重心位置Ｐ１ｇに到達する時間（ここでは２．２０ｍｓｅｃ）よりも時間差Δｔだけ前の時間（ここでは１．７７ｍｓｅｃ）において、最大ピーク位置Ｐ２ｍに到達する。従って、ピーク時間測定部６２は、圧平波形Ｗ１がピーク重心位置Ｐ１ｇに到達するよりも前に、ピーク時間Ｔの測定を完了してその測定結果を眼圧値演算部６４へ出力する。

図４に戻って、眼圧値演算部６４は、ピーク時間測定部６２から入力されたピーク時間Ｔの測定結果に基づき、記憶部４２内の対応関係情報４４を参照することで、被検眼Ｅの眼圧値を演算する。

図７は、対応関係情報４４を説明するための説明図である。図７に示すように、多数の被検眼Ｅごとのピーク時間Ｔと眼圧値とを測定してグラフ化することで、ピーク時間Ｔと眼圧値との間に強い正の相関関係があることが確認された。この場合のピーク時間Ｔと眼圧値との相関係数は約０．９８７であり、この相関係数は上記特許文献１の方法を用いた場合の相関係数（約０．８）よりも高くなる。従って、図７に示したグラフにおける回帰直線Ｒを最小二乗法等により求めることで、この回帰直線Ｒに基づきピーク時間Ｔから眼圧値を正確に演算することができる。

例えば本実施形態では、非接触式眼圧計１０の製造メーカにて回帰直線Ｒに対応する数式（ここでは眼圧値＝１２．００２×ピーク時間－５．３６１４）或いはテーブルデータを予め求めておき、この数式等を対応関係情報４４として記憶部４２に記憶させている。これにより、眼圧値演算部６４は、記憶部４２内の対応関係情報４４を取得し且つこの対応関係情報４４を参照することで、ピーク時間Ｔから被検眼Ｅの眼圧値を正確に演算することができる。従って、眼圧値演算部６４は、本発明の対応関係取得部としても機能する。なお、対応関係情報４４は必ずしも非接触式眼圧計１０の内部に記憶されている必要はなく、インターネット上のサーバ或いはメモリカード等の記憶媒体等の外部の記憶部に記憶されていてもよい。

眼圧値演算部６４は、被検眼Ｅの眼圧値の演算結果を、眼圧値の測定結果として記憶部４２に記憶させると共に表示部１５に表示させる。

［非接触式眼圧計の作用］
図８は、本発明の眼科装置の制御方法に相当するものであり、上記構成の非接触式眼圧計１０による被検眼Ｅの眼圧値の測定処理の流れを示すフローチャートである。図８に示すように、顔支持部１２による被検者の顔の支持、被検眼Ｅに対する装置本体１４のアライメント、及び被検眼Ｅの固視が完了すると、自動的に或いは操作部４０に対する測定開始操作の入力に応じて、被検眼Ｅの眼圧値の測定が開始される（ステップＳ１）。

吹付制御部５６は、吹付機構３４の駆動を開始して、シリンダ３４ｄ内でピストン３４ｆを移動させる。これにより、ピストン３４ｆによりシリンダ３４ｄ内の空気が圧縮されることで、ノズル２１ｂから角膜Ｅｃへの空気の吹き付けが開始される（ステップＳ２）。

また、ステップＳ２が実行されている間、測定制御部５８が、ＸＹアライメント指標投影光学系２２及び圧平検出光学系２４を制御して、ＸＹアライメント指標投影光学系２２から角膜Ｅｃに対するＸＹアライメント指標光の投影と、受光センサ２４ｃによるＸＹ指標反射光の受光及び受光信号の出力と、を連続的に実行させる（ステップＳ３）。

さらに、ステップＳ２，Ｓ３が実行されている間、時間変化検出部６０が、受光センサ２４ｃから出力される受光信号の取得と、受光信号の微分値の演算と、を連続的に実行する。これにより、時間変化検出部６０により微分値の時間変化が連続的に検出されることで、既述の図５に示した微分波形Ｗ２が生成される（ステップＳ４、本発明の時間変化検出ステップに相当）。

さらにまた、ステップＳ２～Ｓ４が実行されている間、ピーク時間測定部６２が、時間変化検出部６０による微分波形Ｗ２の検出結果に基づき、微分波形Ｗ２（微分値）がそのピークＰ２の最大ピーク位置Ｐ２ｍに到達した否かを繰り返し判定する（ステップＳ５）。以下、ピーク時間測定部６２により微分波形Ｗ２が最大ピーク位置Ｐ２ｍに到達したと判定されるまで、既述のステップＳ３からステップＳ５の処理が繰り返し実行される（ステップＳ５でＮＯ）。

ピーク時間測定部６２は、微分波形Ｗ２が最大ピーク位置Ｐ２ｍに到達したと判定すると（ステップＳ５でＹＥＳ）、既述の図６に示したようにピーク時間Ｔの測定を実行し、その測定結果を眼圧値演算部６４へ出力する（ステップＳ６、本発明のピーク時間測定ステップに相当）。これにより、圧平波形Ｗ１がピーク重心位置Ｐ１ｇに到達するよりも前に、ピーク時間Ｔの測定結果が眼圧値演算部６４へ出力される。また、微分波形Ｗ２のピークＰ２は微分波形Ｗ２の中で特徴的な形状を有し、且つ最大ピーク位置Ｐ２ｍはピークＰ２の中で最も特徴的な特徴点であるので、ピーク時間測定部６２はピーク時間Ｔを容易かつ正確に測定することができる。

ピーク時間Ｔの測定結果の入力を受けた眼圧値演算部６４は、その測定結果に基づき、記憶部４２から対応関係情報４４を取得して参照することで、被検眼Ｅの眼圧値を演算する（ステップＳ７，Ｓ８、本発明の眼圧値演算ステップに相当）。ピーク時間測定部６２によるピーク時間Ｔの測定完了から眼圧値演算部６４による眼圧値の演算完了までの間のタイムラグは、既述の図６に示した時間差Δｔよりも短いので、眼圧値演算部６４は、圧平波形Ｗ１がピーク重心位置Ｐ１ｇ（図６参照）に到達するよりも前に眼圧値の演算を完了させることができる。

そして、眼圧値演算部６４は、被検眼Ｅの眼圧値の演算結果を、眼圧値の測定結果として記憶部４２に記憶させると共に表示部１５に表示させる。

また、眼圧値演算部６４による被検眼Ｅの眼圧値の演算が完了すると、吹付制御部５６は、吹付機構３４の駆動を停止させることで、ノズル２１ｂから角膜Ｅｃに対する空気の吹き付けを停止させる（ステップＳ９）。これにより、圧平波形Ｗ１がピーク重心位置Ｐ１ｇ（図６参照）に到達するよりも前に空気の吹き付けを停止させることができるので、角膜Ｅｃに吹き付けられる空気の吹き付け量が減少する。その結果、被検者に与える不快感を軽減させることができる。

［本実施形態の効果］
以上のように本実施形態では、ノズル２１ｂから被検眼Ｅへの空気の吹き付けが開始されてから圧平波形Ｗ１の微分波形Ｗ２のピークＰ２が最大ピーク位置Ｐ２ｍに到達するまでのピーク時間Ｔに基づき、被検眼Ｅの眼圧値を測定することができる。このピーク時間Ｔは、既述の通り被検眼Ｅの眼圧値との相関が強い（相関係数が高い）ため、ピーク時間Ｔに基づき眼圧値を正確に測定することができる。また、圧平波形Ｗ１がピーク重心位置Ｐ１ｇに到達するよりも前に測定を完了させることができる。その結果、被検者に与える不快感を軽減しつつ且つ被検眼Ｅの眼圧値を正確に測定することができる。

［他実施形態のピーク時間測定部］
図９及び図１０は、他実施形態のピーク時間測定部６２によるピーク時間Ｔの測定を説明するための説明図である。上記実施形態のピーク時間測定部６２は、角膜Ｅｃへの空気の吹き付けが開始されてから微分値が最大ピーク位置Ｐ２ｍに達するまでのピーク時間Ｔを測定している（図６参照）。この場合には、例えばピークＰ２に複数のピーク位置（図１０参照）が含まれていたり、或いはピークＰ２の形状が崩れていたりすると、ピークＰ２のどの位置を最大ピーク位置Ｐ２ｍとして決定するのかが問題となる。

そこで、図９及び図１０に示すように、他実施形態のピーク時間測定部６２では、角膜Ｅｃへの空気の吹き付けが開始されてから微分値がピークＰ２の重心位置Ｐ２ｇに達するまでのピーク時間Ｔを測定する。

具体的にはピーク時間測定部６２は、微分波形Ｗ２が一定時間以上連続して増加した後で一定時間以上連続して減少を始めた場合に、微分波形Ｗ２がピークＰ２を通過したと判定し、微分波形Ｗ２におけるピークＰ２の位置及び範囲（幅）を決定する。次いで、ピーク時間測定部６２は、ピークＰ２の重心位置Ｐ２ｇを演算する。例えばピーク時間測定部６２は、重心位置Ｐ２ｇとして、ピークＰ２の幅の中心位置を演算したり、ピークＰ２の面積が半分となる位置を演算したりする。また、ピークＰ２の最大ピーク位置Ｐ２ｍを検出した後、「最大ピーク位置Ｐ２ｍ周りの信号波形の１次モーメント／最大ピーク位置Ｐ２ｍ周りの信号波形の面積」に基づき、ピークＰ２の重心位置Ｐ２ｇを演算してもよい。さらに、他の公知の重心演算法を用いてピークＰ２の重心位置Ｐ２ｇを演算してもよい。

このように他実施形態のピーク時間測定部６２では、ピークＰ２の重心位置Ｐ２ｇに基づきピーク時間Ｔの測定を行うため、例えば図１０に示すようにピークＰ２に複数のピーク位置が含まれていたり、或いはピークＰ２の形状が崩れていたりする場合でもピーク時間Ｔの測定を容易に行うことができる。

［その他］
上記実施形態では、被検眼Ｅの角膜Ｅｃに向けて空気を吹き付けているが、空気以外の各種流体を吹き付けてもよい。

上記各実施形態では、シリンダ３４ｄ及びピストン３４ｆを有する吹付機構３４を用いてノズル２１ｂから角膜Ｅｃに対して空気の吹き付けを行っているが、他の空気圧縮機構を有する吹付機構３４を用いる場合にも本発明を適用可能である。

非接触式眼圧計１０の制御装置１６以外の構成については、図１から図３に示したものには特に限定されず、公知の非接触式眼圧計で採用されている構成を適宜用いてもよい。

１０…非接触式眼圧計
１４…装置本体
１６…制御装置
２１ｂ…ノズル
２２…ＸＹアライメント指標投影光学系
２２ａ…ＸＹアライメント用光源
２４…圧平検出光学系
２４ｃ…受光センサ
３４…吹付機構
３４ａ…チャンバー
３４ｆ…ピストン
３４ｇ…空気圧縮駆動部
４４…対応関係情報
５６…吹付制御部
５８…測定制御部
６０…時間変化検出部
６２…ピーク時間測定部
６４…眼圧値演算部
Ｐ１，Ｐ２…ピーク
Ｐ１ｇ，Ｐ２ｇ…ピーク重心位置
Ｐ２ｍ…最大ピーク位置
Ｔ…ピーク時間
Ｗ１…圧平波形
Ｗ２…微分波形

Claims (6)

1. 被検眼の角膜に対して流体を吹き付けるノズルと、
   前記ノズルから前記角膜に前記流体が吹き付けられている間、前記角膜に対して光束を投影する投影光学系と、
   前記角膜にて反射された前記光束の反射光を受光して、前記反射光の受光信号を出力する受光光学系と、
   前記受光光学系から出力される前記受光信号の微分値を演算して、前記角膜の変形速度を示す前記微分値の時間変化を検出する時間変化検出部と、
   前記時間変化検出部による前記時間変化の検出結果に基づき、前記微分値がピークに達した場合に、前記ノズルによる前記角膜への前記流体の吹き付けが開始されてから前記微分値がピークに達するまでのピーク時間を測定するピーク時間測定部と、
   前記ピーク時間測定部の測定結果に基づき、前記被検眼の眼圧値を演算する眼圧値演算部と、
   を備える非接触式眼圧計。
2. 前記ノズルから前記角膜に対して前記流体を吹き付ける吹付機構と、
   前記吹付機構の駆動を制御する吹付制御部であって、且つ前記眼圧値演算部による前記眼圧値の演算が完了した場合に前記吹付機構の駆動を停止させる吹付制御部と、
   を備える請求項１に記載の非接触式眼圧計。
3. 前記ピーク時間測定部が、前記ピーク時間として、前記ノズルから前記角膜への前記流体の吹き付けが開始されてから前記微分値が前記ピークの最大ピーク位置に達するまでの時間を測定する請求項１又は２に記載の非接触式眼圧計。
4. 前記ピーク時間測定部が、前記ピーク時間として、前記ノズルから前記角膜への前記流体の吹き付けが開始されてから前記微分値が前記ピークの重心位置に達するまでの時間を測定する請求項１又は２に記載の非接触式眼圧計。
5. 前記ピーク時間と前記眼圧値との対応関係を記憶する記憶部から前記対応関係を取得する対応関係取得部を備え、
   前記眼圧値演算部が、前記ピーク時間測定部の測定結果に基づき、前記対応関係取得部が取得した前記対応関係を参照して、前記眼圧値の演算を行う請求項１から４のいずれか１項に記載の非接触式眼圧計。
6. 被検眼の角膜に対して流体を吹き付けるノズルと、
   前記ノズルから前記角膜に前記流体が吹き付けられている間、前記角膜に対して光束を投影する投影光学系と、
   前記角膜にて反射された前記光束の反射光を受光して、前記反射光の受光信号を出力する受光光学系と、
   を備える非接触式眼圧計の制御方法において、
   前記受光光学系から出力される前記受光信号の微分値を演算して、前記角膜の変形速度を示す前記微分値の時間変化を検出する時間変化検出ステップと、
   前記時間変化検出ステップでの前記時間変化の検出結果に基づき、前記微分値がピークに達した場合に、前記ノズルによる前記角膜への前記流体の吹き付けが開始されてから前記微分値がピークに達するまでのピーク時間を測定するピーク時間測定ステップと、
   前記ピーク時間測定ステップの測定結果に基づき、前記被検眼の眼圧値を演算する眼圧値演算ステップと、
   を有する非接触式眼圧計の制御方法。

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