JP7415453B2 - 眼科測定装置 - Google Patents

Description

本開示は、被検眼を測定する眼科測定装置に関する。

眼科測定装置として、例えば、複数の指標を前眼部に投影するとともに、前眼部を正面方向から撮影し、取得された前眼部画像（前眼部正面画像）に写った前眼部での指標の反射像を解析することで、被検眼の前眼部形状を測定する装置が知られている。このような装置では、例えば、角膜後面による指標の反射像（第２プルキンエ像）等を解析することによって、角膜後面形状（例えば、角膜後面曲率など）の測定を行うことができる。例えば、角膜後面曲率などは、眼内レンズの度数計算に用いられる。

特開２０１５－１０４５５４号公報

しかしながら、従来の装置において、プルキンエ像の反射光量が小さかった場合、前眼部画像から検出できなかったり、ノイズ光の影響で別の輝点と誤検出したりすることがあった。このため、被検眼の形状情報を取得することが困難な場合があった。

本開示は、従来の問題点に鑑みてなされたものであり、被検眼の形状情報を容易に取得することを目的とする。

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） 被検眼を測定する眼科測定装置であって、前記被検眼の前眼部に指標を投影する投影光学系と、前記指標が投影された前記前眼部を撮影することによって、前記被検眼の前眼部画像を取得する撮影手段と、前記前眼部画像において、前記指標によるプルキンエ像に関する位置を検者が指定したときの指定位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記指定位置情報に基づいて前記前眼部の形状情報を取得する演算手段と、を備え、前記投影光学系は、前記前眼部に複数の指標を投影し、前記演算手段は、前記前眼部画像から検出された前記複数のプルキンエ像の検出位置に対してフィッティング処理を行うことで取得されたフィッティング結果の図形を、前記プルキンエ像に関する位置を修正するために表示手段に表示された修正画面に表示させることを特徴とする。

本開示によれば、被検眼の形状情報を容易に取得できる。

実施例における眼科測定装置の概略構成図である。 被検眼の側から見た、角膜形状測定用の投影光学系を示した図である。 第１測定指標および第２測定指標が投影されて撮影された前眼部画像を示した図である。 実施例における装置の動作を示すフローチャートである。 修正画面の一例を示す図である。 修正画面の一例を示す図である。

＜実施形態＞
以下、本開示に係る実施形態について説明する。本実施形態の眼科測定装置（例えば、眼科測定装置１）は、例えば、被検眼の前眼部形状を測定する。眼科測定装置は、投影光学系（例えば、投影光学系３０）と、撮影部（例えば、撮影光学系２０）と、位置情報取得部（例えば、制御部１００）と、演算部（例えば、制御部１００）を備える。投影光学系は、例えば、被検眼の前眼部に指標を投影する。撮影部は、例えば、指標の投影された前眼部を正面方向（ただし、真正面でなくてもよい）から撮影することによって、被検眼の前眼部画像を取得する。位置情報取得部は、前眼部画像において、指標によるプルキンエ像に関する位置を検者が指定したときの指定位置情報を取得する。指定位置情報は、例えば、前眼部画像においてプルキンエ像が存在する位置を検者が指定したときの位置情報であってもよいし、前眼部画像においてプルキンエ像が存在しない位置を検者が指定したときの位置情報であってもよい。なお、プルキンエ像は、前眼部画像上に輝点として現れる。演算部は、例えば、指定位置情報に基づいて前眼部の形状情報を取得する。

眼科測定装置は、上記構成を備えることによって、前眼部画像からプルキンエ像を自動で検出することができない場合であっても、検者が指定したプルキンエ像に関する位置に基づいて被検眼の形状情報（角膜曲率など）を取得することができる。このため、前眼部画像を撮り直す手間などを省くことでき、被検眼の形状情報を容易に取得できる。

なお、位置情報取得部は、例えば、検者の操作に応じて操作部（例えば、操作部８０）から出力された操作信号を受け付けてもよい。例えば、検者は、表示部（例えば、モニタ７０）に表示された前眼部画像を確認しながら操作部を操作することでプルキンエ像に関する位置を指定し、位置情報取得部は、このときの操作信号に基づいて指定位置情報を取得してもよい。

なお、演算部は、指定位置情報に基づいて前眼部画像からプルキンエ像を検出し、プルキンエ像の検出位置に基づいて形状情報を取得してもよい。眼科測定装置は、上記構成を備えることによって、例えば、前眼部画像の全体からプルキンエ像を検出することが困難な場合であっても、検者が指定した指定位置情報を用いて一部の領域で画像解析を行うことによって、プルキンエ像を検出できる可能性が高まる。例えば、演算部は、検者が指定した位置の周辺領域で画像解析を行うことでプルキンエ像を検出してもよいし、検者に指定された領域内で画像解析を行うことでプルキンエ像の検出を行ってもよい。また、プルキンエ像の存在しない位置を検者が指定した場合、演算部は、検者が指定した位置以外で画像解析を行うことでプルキンエ像の検出を行ってもよい。

なお、投影光学系は、複数の指標を被検眼に投影してもよい。この場合、前眼部画像上のそれぞれ異なる位置に複数のプルキンエ像が写り込む。位置情報取得部は、複数の指標のうち、いずれかに対応するプルキンエ像の１つに関する位置を検者が指定したときの指定位置情報を取得してもよいし、複数の指標の各々に対応するプルキンエ像に関する位置を検者が指定したときの複数の指定位置情報を取得してもよい。演算部は、複数の指定位置情報に基づいて被検眼の形状情報を取得してもよいし、前眼部画像から自動で検出したプルキンエ像の検出位置と、指定位置情報との両方に基づいて被検眼の形状情報を取得してもよい。

なお、プルキンエ像は、第２プルキンエ像であってもよい。例えば、第２プルキンエ像は、投影光学系によって投影された指標光束が角膜後面で反射して前眼部画像に写り込んだものである。この場合、演算部は、指定位置情報および第２プルキンエ像の少なくともいずれかに基づいて、角膜後面に関する形状情報を取得してもよい。第２プルキンエ像は、反射光量が小さいため、前眼部画像から検出しづらい。また、第２プルキンエ像は、他の指標による第４プルキンエ像（水晶体後面反射像）と誤検出される可能性がある。したがって、本装置のように、検者によって指定された指定位置情報を用いることによって、第２プルキンエ像を正確に検出できる可能性が高まる。

なお、演算部は、プルキンエ像の視認性を向上させる画像処理を前眼部画像に施してもよい。例えば、制御部は、局所的にコントラストを強調させる画像処理（例えば、ＣＬＡＨＥなど）を行ってもよいし、Hessian行列の固有値に基づいて構造により強調する画像処理（例えば、ブロブネスフィルタ）を行ってもよい。これによって、検者によるプルキンエ像に関する位置の指定が容易となる。

なお、投影光学系によって前眼部に複数の指標が投影される場合、演算部は、前眼部画像から検出された複数のプルキンエ像の検出位置に対してフィッティング処理を行うことで取得されたフィッティング結果およびフィッティング誤差の少なくともいずれかを表示部（例えば、モニタ７０）に表示させてもよい。これによって、検者は、自動検出された点がどの程度確からしいか確認できるため、プルキンエ像に関する位置の指定または修正が行い易くなる。なお、フィッティング処理は、例えば、プルキンエ像の検出位置に対して楕円、またはその他の図形を合わせ込む処理である。なお、フィッティングする図形は、被検眼に投影される指標の配置に基づいて設定されてもよい。フィッティング結果は、例えば、フィッティングされた図形である。楕円フィッティングの場合、例えば、演算部は、現在検出しているプルキンエ像（輝点）の位置と、フィッティングさせた楕円を前眼部画像に重畳させて表示させる。また、フィッティング誤差は、例えば、検出したプルキンエ像とフィッティングさせた図形（の輪郭）との距離に基づく数値であってもよい。

なお、演算部は、フィッティング結果を表示部に複数表示させてもよいし、フィッティング誤差の小さい（評価値の高い）フィッティング結果を表示部に表示させてよい。

なお、演算部は、プルキンエ像が所定数以上検出された場合にフィッティング処理を行ってもよい。例えば、第２プルキンエ像が６点以上検出できた場合、フィッティング処理を行ってもよい。もちろん、第２プルキンエ像が５点以下しか検出できなかった場合でも、第２プルキンエ像が所定配置に対して偏りなく検出されていれば、フィッティング処理を行ってもよい。例えば、検出された複数の第２プルキンエ像間の間隔に大きな偏りがなければ、フィッティング処理を行ってもよい。

なお、演算部は、前眼部画像において、プルキンエ像である可能性のある候補点を表示部に表示させてもよい。これによって、検者は、候補点の中からプルキンエ像らしい点を指定するだけでよくなり、一からプルキンエ像を探す手間が省ける。

なお、演算部は、検者に指定された検出位置または候補点を除外して形状情報を取得してもよい。これによって、プルキンエ像ではない他の輝点等の検出位置に基づいて角膜形状が算出されてしまうことを防止できる。

なお、演算部は、プルキンエ像の自動検出が成功したか否かを判定し、そのときの判定結果を報知部によって検者に報知してもよい。これによって、検者は、プルキンエ像に関する位置指定または検出位置の修正が必要であることを容易に把握することができる。なお、演算部は、自動検出が失敗した場合にのみ検者に報知し、プルキンエ像に関する位置指定または検出位置の修正を促してもよい。なお、報知部は、例えば、表示部、音声出力部などであってもよい。表示部は、ディスプレイや表示灯であってもよい。音声出力部は、例えば、スピーカーなどであってもよい。

なお、演算部は、例えば、検出されたプルキンエ像に対してフィッティング処理を行ったときのフィッティング誤差に基づいて、自動検出の成否を判定してもよい。例えば、演算部は、フィッティング誤差が小さい場合にプルキンエ像の自動検出が成功したと判定し、フィッティング誤差が大きい場合に自動検出が失敗したと判定してもよい。なお、被検眼に投影する指標の配置からフィッティングした図形の形状がある程度推測できるため、演算部は、フィッティングした図形の形状に基づいて自動検出の成否を判定してもよい。例えば、楕円フィッティングを行う場合、演算部は、長軸／短軸の比が大きいときに自動検出が失敗したと判定してもよい。

また、演算部は、例えば、検出されたプルキンエ像が、フィッティングした図形の周辺領域に含まれるか否かに応じて成否判定を行ってもよい。例えば、演算部は、フィッティングした楕円に対して長径と短径の比が同じで、大きさの小さい小楕円と、大きさの大きい大楕円の２つの同心楕円の間にプルキンエ像があるか否かで成否判定を行ってもよい。つまり、小楕円の外側かつ大楕円の内側の領域にプルキンエ像の検出位置があるか否かで成否判定を行ってもよい。

また、演算部は、例えば、検出されたプルキンエ像の数によって自動検出の成否を判定してもよい。例えば、投影した指標の数の半数以上のプルキンエ像が検出された場合は自動検出が成功したと判定し、検出されなかった場合は自動検出が失敗したと判定してもよい。また、フィッティングに必要な最小数以上のプルキンエ像が検出された場合は自動検出が成功したと判定し、検出されたかった場合は自動検出が失敗したと判定してもよい。

なお、演算部は、自動検出が失敗した場合に、フィッティング結果とフィッティング誤差を表示部に表示させることで、自動検出が失敗した可能性のあることを検者に報知してもよい。

＜実施例＞
以下、図面を参照しつつ、本開示の例示的な実施例を説明する。
＜装置の概略構成＞
実施形態に係る眼科測定装置１の概略構成を、図１および図２を参照して説明する。なお、以下では、「眼科測定装置１」を、「本装置１」と省略する。

本装置１は、被検眼Ｅの角膜に関する測定を行う。少なくとも、正面方向から撮影された前眼部画像（前眼部正面画像）が取得され、その画像に含まれる（描画される）第２プルキンエ像に基づいて、被検眼Ｅの角膜後面に関する情報が取得される。

図１に示すように、本装置１は、少なくとも、投影光学系３０、撮影光学系（「受光光学系」と称する場合がある）２０、および、制御部１００を、有する。更に、本装置１は、トポ投影光学系１０（「第２投光光学系」の一例）、測定光学系４０、および、固視光学系５０を備えていてもよい。上記した光学系は、図示無き筐体に内蔵されている。その筐体は、周知のアライメント移動機構６０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。例えば、操作部材（例えば、ジョイスティック）の操作に基づいて、筐体は移動されてもよい。

＜撮影光学系＞
撮影光学系２０は、被検眼Ｅの前眼部画像を撮影するための撮像素子２７を有する。撮影光学系２０では、前眼部からの反射光が撮像素子２７で受光される。そして、撮像素子２７からの受光信号に基づいて、前眼部画像が生成される。この場合において、反射光を生じさせるために前眼部へ照射される照明光の光源は、光源１１、および、図示無き観察用光源の中から、適宜選択されてもよい。

図１では、撮影光学系２０の撮影光軸を、光軸Ｌ１として図示する。便宜上、以下では、前眼部画像の画像中心と、光軸Ｌ１とは一致するものとして説明を行う。また、便宜上、光軸Ｌ１は、後述の角膜に関する測定をする際の測定光軸と共用される。

実施例として図１に示す撮影光学系２０は、撮像素子２７の他に、ダイクロイックミラー２３、対物レンズ２４、ミラー２５、および、撮像レンズ２６を含む。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。なお、ダイクロイックミラー（ビームスプリッタ）２３は、撮影光学系２０の光路を測定光学系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）。また、光軸Ｌ１（撮影光軸）は、固視灯５１の投影光軸と兼用されている。

＜トポ投影光学系＞
トポ投影光学系１０は、角膜前面形状を測定するために利用される。本実施形態において、トポ投影光学系１０は、角膜前面のトポグラフィー検査において、多重リング像（プラチドリング像または多重マイヤーリング像）を測定指標（本実施形態における「第３の測定指標」）として、角膜に投影する。

実施例において、トポ投影光学系１０は、光源１１と、プラチド板１２（図２参照）と、を有する。プラチド板１２は、被検眼Ｅと光源１１との間に配置される。プラチド板１２に形成された同心円状の発光部から、光源１１からの光が、リング状に角膜に投影される。光源１１が発する光は、可視光であってもよいし、赤外光であってもよい。

トポ投影光学系１０によって投影された多重リング像は、撮影光学系２０によって撮影される。そして、撮影された多重リング像が解析され、角膜トポグラフィーが演算される。角膜トポグラフィーのより詳細な導出方法については、例えば、本出願人による「特開平１０－１０８８３７号公報」等を参照されたい。

なお、トポ投影光学系１０によって投影される測定指標（第３の測定指標）の形状は、必ずしも多重リング像に限定されるものではない。測定指標は、線、又は、複数の点によって形成された、他の２次元的なパターンであってもよい。具体的な例としては、上記例示したリング状のパターンの他、点指標が格子状に配列されたドットマトリクスからなるパターン等が挙げられる。勿論、これら以外のパターンであってもよい。

なお、リング状のパターンは、途切れなく連続的なリングを形成するものであってもよいし、間欠的なリングパターンを形成するものであってもよい。間欠的なリングパターンは、破線状のリングを角膜へ投影してもよいし、円周上に配置される複数の点指標を角膜へ投影してもよいし、これらを組み合わせによるものであってもよい。

また、プラチド板による測定方式に代えて、コーン方式が適用されてもよい。コーン方式では、プラチド板１２の代わりに、コーンによって第３の測定指標におけるパターンが形成される。

＜投影光学系＞
投影光学系３０は、角膜後面に関する情報を測定するための指標（以下、便宜上「測定指標」と称する）を、角膜に投影する。測定指標は、光軸Ｌ１（撮影光軸）に対して斜め方向から投影される。本実施形態において、測定指標は、主に、適正アライメント状態において、角膜中心部の近傍領域に投影される。適正アライメント状態は、例えば、被検眼の光軸（視軸）が光軸Ｌ１と略一致した状態であってもよい。

角膜後面に関する情報としては、例えば、角膜後面そのものの形状を示す情報であってもよい。角膜後面そのものの形状を示す情報としては、例えば、角膜後面の形状（トポグラフィまたはエベレーション等）、曲率（ケラトメトリ）、位置等が挙げられる。また、角膜後面に関する情報としては、例えば、角膜の前後面の両方によって特定される情報であってもよい。前後面の両方により特定される情報としては、例えば、角膜厚、屈折力、および、角膜における乱視軸角度等が挙げられる。

本実施形態において、投影光学系３０が被検眼の角膜に向けて投影する測定指標は、第１測定指標と、第２測定指標と、に分けられる。第１測定指標は、光軸Ｌ１に対して、第２測定指標と対称に投影される。換言すれば、第１測定指標の投影光軸と、第２測定指標の投影光軸と、は、光軸Ｌ１に対し、対称に設けられている。

第１測定指標および第２測定指標が角膜に投影された状態で得られる前眼部画像には、測定指標の第１プルキンエ像（角膜前面による反射像）、第２プルキンエ像（角膜後面による反射像）、第３プルキンエ像（水晶体前面による反射像）、および、第４プルキンエ像（水晶体後面による反射像）が生じ得る。この中で、第１プルキンエ像が最も明るく、光軸Ｌ１に対して最も離れた位置に形成される。第２プルキンエ像は、第１プルキンエ像と光軸Ｌ１との間に形成される。第３プルキンエ像は、各プルキンエ像の中で、光軸Ｌ１に対して最も近くに形成され、この点で他のプルキンエ像から容易に区別可能である。第４プルキンエ像は、第２プルキンエ像と、同程度の明るさで形成される。第４プルキンエ像は、倒立像であり、光軸Ｌ１を挟んで、第２プルキンエ像と略対称な位置に形成される。

ここで、第１測定指標と、第２測定指標とは、光軸Ｌ１に対して対称に投影されるので、第１測定指標の第４プルキンエ像（水晶体後面による反射像）が、前眼部画像において、第２測定指標の第２プルキンエ像（角膜後面による反射像）の近傍に形成され、第２測定指標の第４プルキンエ像が、前眼部画像において、第１測定指標の第２プルキンエ像の近傍に形成される。なお、ここでいう近傍には、２つの輝点像が重なり合う場合も含まれる。

投影光学系３０は、光源３１を有する。光源３１が発する光は、赤外光であってもよいし、可視光であってもよい。投影光学系３０は、光源３１から出射される光を、測定指標として角膜に投影する構成であればよい。測定指標は、線、又は、複数の点によって形成された２次元的なパターンであることが好ましい。パターンのより具体的な例としては、リング状のパターン、点指標が格子状に配列されたドットマトリクスからなるパターン等が挙げられる。測定指標を点とすることで、輝度が小さい第２プルキンエ像なども検出し易くなる。勿論、これら以外のパターンで、測定指標が投影されてもよい。なお、リング状のパターンは、一つのリングを形成するパターンに限らず、多重リング（同心円状の複数のリング）を形成するパターンであってもよい。また、リング状のパターンとしては、途切れなく連続的なリングを形成するものであってもよいし、間欠的なリングパターンを形成するものであってもよい。間欠的なリングパターンは、破線状のリングを角膜へ投影してもよいし、円周上に配置される複数の点指標を角膜へ投影してもよいし、これらを組み合わせによるものであってもよい。

実施例において、投影光学系３０は、８点の測定指標による間欠的なリングパターンを、角膜に投影する。投影光学系３０には、８つの点光源３１ａ～３１ｈと、プラチド板１２に形成された開口１３ａ～１３ｈと、によって、形成されるリング状光源を有する（図２参照）。

図２では、被検眼Ｅから見て、プラチド板１２の背面に、点光源３１ａ～３１ｈが配置されている。例えば、プラチド板１２には、光軸Ｌ１を中心とする円周上に、８点の開口（１３ａ～１３ｈ）が形成されており、各々の点光源３１ａ～３１ｈからの光は、開口１３ａ～１３ｈを介して投影される。各々の開口１３ａ～１３ｈは、円周を等分する経線上に形成される。図２では、円周を８等分する４本の経線上に、開口１３ａ～１３ｈが１つずつ形成されている。図２の実施例では、点光源３１ａ～３１ｈが、プラチド板１２の背面に設けられている場合を説明するが、これに限らず、例えば、プラチド板１２の前面に、点光源３１ａ～３１ｈが配置されていてもよい。つまり、リング状光源は、リング状に形成された光源であってもよいし、リング状に並べられた複数の点光源であってもよいし、リング状に並べられた複数の点光源と、点光源の前に配置されるリング状のパターン開口とを組み合せた構成であってもよい。

実施例では、一例として、点光源３１ａ～３１ｄから投影される指標が、第１測定指標として利用され、点光源３１ｅ～３１ｈから投影される指標が、第２測定指標として利用されるものとして、以下説明する。

図３は、前眼部画像において、各点光源３１ａ～３１ｈの点灯に基づいて形成される第１プルキンエ像、第２プルキンエ像、および、第４プルキンエ像を示している（図３において、第３プルキンエ像は省略する）。

図３では、点光源３１ａの点灯に基づいて形成される第１プルキンエ像、第２プルキンエ像、第４プルキンエ像に、Ｉａ１、Ｉａ２，Ｉａ４の符号を付してそれぞれ示す。また、点光源３１ｂの点灯に基づいて形成される第１プルキンエ像、第２プルキンエ像、第４プルキンエ像に、Ｉｂ１、Ｉｂ２，Ｉｂ４の符号を付し、同様に、・・・点光源３１ｈの点灯に基づいて形成される第１プルキンエ像、第２プルキンエ像、第４プルキンエ像に、Ｉｈ１、Ｉｈ２，Ｉｈ４の符号を付してそれぞれ示す。

＜アライメント光学系＞
投影光学系３０から角膜に投影される指標は、アライメント指標として利用されてもよい。この場合、投影光学系３０からの指標は、上下方向（Ｙ方向）および左右方向（Ｘ方向）のアライメントに利用される。また、この場合、投影光学系３０から角膜に投影可能な指標のうち一部が、アライメントに利用されてもよい。例えば、３１ｂ，３１ｃ，３１ｆ，３１ｇの４つの点光源から出射される指標が、アライメント指標として利用されてもよい。この場合、投影光学系３０および撮影光学系２０が、Ｘ，Ｙ方向に関するアライメント光学系を兼ねる。なお、本装置１は、前後方向（Ｚ方向）のアライメントを行うために、更に、角膜に平行光（無限遠指標）を投影する光学系（図示せず）を有してもよい。平行光と投影光学系３０による有限光との組合せによって、前後方向（Ｚ方向）のアライメントが行われるようにしてもよい（詳細は、詳しくは、特開平６－４６９９９号等を参照されたい）。この場合、投影光学系３０および撮影光学系２０が、Ｚ方向に関するアライメント光学系に含まれる。

勿論、各方向のアライメントにおいて利用されるアライメント光学系は、上記例示したものに必ずしも限定されるものではない。例えば、投影光学系３０とは別に、アライメント指標の投影光学系が設けられていてもよい。

＜固視光学系＞
固視光学系５０は、測定時に、被検眼Ｅの視線方向を誘導し、被検眼Ｅを固視させるために用いられる。本実施形態において、固視光学系５０は、装置本体内に設けられた内部固視標を有する。つまり、固視光学系５０は、装置本体内（換言すれば、筐体内）から、固視標を投影する。本実施形態において、固視光学系５０は、少なくとも被検眼Ｅの視線方向（視軸）を、光軸Ｌ１に沿う方向に誘導する。

固視光学系５０は、可視光源（固視灯）５１、投光レンズ５３、可視反射・赤外透過のダイクロイックミラー４３、を有する。本実施例では、固視灯５１が内部固視標として利用される。固視灯５１から発せられる可視光は、投光レンズ５３により平行光束に変換された後、ダイクロイックミラー４３により反射され、被検眼Ｅの眼底に固視標として投影される。

＜測定光学系＞
測定光学系４０は、被検眼の角膜に関する情報とは異なる被検眼の眼特性を測定するために利用される。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、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等であってもよい。

図１において、測定光学系４０は、ダイクロイックミラー２３の透過方向に設けられている。測定光学系４０は、少なくとも測定光学ユニット４１を含む。図１においては、更に、測定光学系４０は、ダイクロイックミラー４３を有している。また、図１に示す測定光学系４０は、ダイクロイックミラー２３を、撮影光学系２０と共用する。測定光学ユニット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。測定光学ユニット４１は、測定光を出射する光源４２を有してもよい。

＜制御系＞
次に、本装置１の制御系について説明する。

本装置１は、制御部（プロセッサ）１００を備える。制御部１００によって、装置全体の制御処理および各種演算処理が実行される。

制御部１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んでいてもよい。ＲＡＭには、例えば、撮影および測定に用いる一時データが格納される。

制御部１００は、例えば、バス等を介して、光源１１，３１，５１、撮像素子２７、測定光学ユニット４１、アライメント移動機構６０，モニタ７０、操作部８０、記憶装置１０５等と接続される。

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。図１では、ハードディスクを記憶装置１０５として例示するが、必ずしもこれに限られるものではなく、フラッシュメモリ、ＵＳＢメモリ等の他の記憶装置が適用されてもよい。記憶装置１０５には、例えば、各種の撮影処理、測定処理等を制御部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てもよい。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。

モニタ７０には、本装置１によって撮影された各種画像、および、本装置１によって測定された各種測定結果等が表示される。

操作部８０は、本装置１における入力インターフェイスである。操作部８０が検者によって操作されることによって、操作に応じた指示が、制御部１００に入力される。操作部８０としては、例えば、マウス、および、タッチパネル等のポインティングデバイスであってもよいし、キーボードであってもよいし、本装置１の筐体に設置された各種ボタンであってもよい。また、アライメントのために操作されるジョイスティックが操作部８０の１つとして利用されてもよい。

＜動作＞
次に、図４に示すフローチャートを参照し、本装置１が角膜後面に関する情報を取得する際の測定動作を説明する。

まず、被検眼に対する光学系のアライメントが行われる（Ｓ１）。ここでは、制御部１００が装置の各部を制御することによって、アライメントが自動的に行われる場合を示す。但し、アライメントは、手動で行われてもよい。また、手動によるアライメント（粗調整）と、自動的なアライメント（微調整）との組み合わせにより行われてもよい。

アライメントに際して、制御部１００は、固視灯５１ａと、投影光学系３０の光源３１ｂ，３１ｃ，３１ｆ，３１ｇと、を点灯させる。また、制御部１００は、光源３１ｂ，３１ｃ，３１ｆ，３１ｇの点灯に伴って撮像素子２７から出力される撮像信号に基づいて、被検眼Ｅの前眼部像のライブ画像（観察画像）をモニタ７０に表示させる。また、制御部１００は、アライメント基準位置（ここでは、光軸Ｌ１の位置）を示すレクチルを、モニタ７０上に電子的に表示させてもよい。このとき、検者は、被検者に、固視標を固視するよう促す。

その後、制御部１００は、光源３１ｂ，３１ｃ，３１ｆ，３１ｇによる指標を、撮像素子２７からの撮像信号に基づいて検出する。制御部１００は、アライメント移動機構６０を、検出結果に基づいて駆動させることによって、４つの指標像Ｉｂ１，Ｉｃ１，Ｉｆ１，Ｉｇ１の中心が、アライメント基準位置（ここでは、光軸Ｌ１の位置）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、制御部１００は、作動距離検出用の指標（図示せず）を投影すると共に、撮像素子２７からの撮像信号に基づいてアライメント移動機構６０を制御することで、装置から角膜頂点までの距離（つまり、作動距離）が、所定の距離となるように、前後方向のアライメントを行う。本実施例において、制御部１００は、アライメント完了後に、光源３１を消灯する。

次に、制御部１００は、角膜前面形状を測定する（Ｓ２）。本実施形態における角膜前面形状の測定は、投影光学系３０とは別に設けられたトポ投影光学系１０から、角膜前面形状測定用の測定指標が角膜へ投影されることによって行われる。ここでは、多重リングによる測定指標がトポ投影光学系１０から角膜へ投影される。そして、測定指標の角膜前面反射像である多重リング像、を含む前眼部画像が撮影光学系２０を介して撮影される。前眼部画像に含まれる多重リング像に基づいて、制御部１００は、角膜前面形状を示す情報を取得する。撮影または測定完了後、トポ投影光学系１０の光源１１は消灯される。

次に、Ｓ３～Ｓ７の処理が制御部１００によって実行され、これにより、本装置１によって角膜後面に関する測定が行われる。

まず、制御部１００は、投影光学系３０から被検眼Ｅの角膜に対し、第１測定指標と第２測定指標とを投影し、その状態で、前眼部画像を撮影する（Ｓ３）。例えば、投影光学系３０の光源３１ａ～光源３１ｈが一斉に点灯される。そして、この状態において、撮影光学系２０を介して、前眼部画像が撮影される。このようにして撮影された前眼部画像には、図３に示すように、第１測定指標および第２測定指標のそれぞれについての第１プルキンエ像Ｉａ１～Ｉｈ１、第２プルキンエ像Ｉａ２～Ｉｈ２、および第４プルキンエ像Ｉａ４～Ｉｈ４のそれぞれが含まれる。

次に、制御部１００は、前眼部画像における、第１プルキンエ像Ｉａ１～Ｉｈ１、および、第２プルキンエ像Ｉａ２～Ｉｈ２の位置を特定する（Ｓ４）。

第１プルキンエ像Ｉａ１～Ｉｈ１は他のプルキンエ像に対し、光軸Ｌ１からより離れた位置に形成されること、および、より明るく形成されること（但し、明るい箇所ほど暗く表現される画像では、より暗い像として形成される）、等の特性の違いを利用して、前眼部画像から第１プルキンエ像Ｉａ１～Ｉｈ１は検出され、その位置が特定されてもよい。なお、本実施例では、検出されたプルキンエ像の中心位置、又は、重心位置が、そのプルキンエ像の位置として特定されてもよい。また、検出されたプルキンエ像における輝度値のピーク位置が、そのプルキンエ像の位置として特定されてもよい。

前眼部画像における第２プルキンエ像Ｉａ２～Ｉｈ２は、光軸Ｌ１と第１プルキンエ像Ｉａ１～Ｉｈ１との間に形成される。従って、制御部１００は、前眼部画像において、例えば、光軸Ｌ１と第１プルキンエ像Ｉａ１～Ｉｈ１との間で、輝度値が閾値よりも大きな（明るい箇所ほど暗く表現される画像では、閾値よりも小さな）領域を第２プルキンエ像として検出できる。

続いて、制御部１００は、図５に示すようにモニタ７０に修正画面２００を表示させる（Ｓ５）。修正画面２００は、制御部１００では検出できなかったプルキンエ像の位置を指定したり、制御部１００によって検出されたプルキンエ像の位置を修正したりするための画面である。例えば、修正画面２００には、前眼部画像と、前眼部画像上に重畳されるポインタＰが表示される（図５（ａ））。ポインタＰの形状は、例えば、範囲内にプルキンエ像があることを示すための閉曲線（円または四角形など）であってもよいし、一点を指定する矢印などであってもよい。もちろん、ポインタＰの形状または大きさは変更できてもよい。検者は、操作部８０の操作（マウスのクリック、画面タッチまたはキーボード入力など）によりポインタＰの位置を移動させ、前眼部画像上のプルキンエ像の位置を指定する（図５（ｂ））。検者は、複数のプルキンエ像の位置を指定してもよい。制御部１００は、ポインタＰによって指定された点または領域の位置情報（指定位置情報と称する）を取得し、メモリなどに記憶させる。

なお、Ｓ４において、制御部１００は、図６に示すように、自動検出された輝点の検出位置２０１と、その位置に対するフィッティング結果２０２を修正画面２００に表示してもよい。プルキンエ像は輝点でしかないため、輝点単体では涙液による反射、または他のプルキンエ像（例えば、第２プルキンエ像と第4プルキンエ像）との区別が困難である。不正乱視でない限り第１、第２プルキンエ像は楕円フィッティング可能であるため、制御部１００は、現在検出している輝点がどれくらい楕円にフィットするかをリアルタイムで表示してもよい。これによって、検者は、フィッティングされた楕円を確認することで、検出位置２０１の修正などを好適に行うことができる。プルキンエ像の検出位置２０１を修正する場合、例えば、検者は、モニタ７０に表示されたプルキンエ像の検出位置の一つを選択した状態で、前眼部画像上の他の位置をポインタＰなどによって指定する。

なお、制御部１００は、修正画面２００に楕円のパラメータ（長径、短径、中心座標、回転角など）、フィッティング誤差などを表示してもよい。フィッティング誤差は、例えば、輝点と楕円との距離に基づくパラメータであってもよい。フィッティングする図形は、角膜の形状に合っていれば楕円でなくてもよい。

次いで、制御部１００は、得られた指定位置情報に基づいて、プルキンエ像の検出を行う（Ｓ６）。例えば、制御部１００は、ポインタＰによって指定された点の周辺、または指定された領域内において、プルキンエ像の検出を行う。このように、ポインタＰによってプルキンエ像の位置がある程度求められることによって、制御部１００によるプルキンエ像の検出確率が高まる。また、検者が用いる操作部（入力デバイス等）によって位置指定の精度が限られるため、指定位置情報に基づいてさらに検出処理を行うことによって、より正確なプルキンエ像の位置を取得できる。

制御部１００は、プルキンエ像を検出すると、例えば、特定された第２プルキンエ像の検出位置に少なくとも基づいて、角膜後面に関する情報を取得する（Ｓ７）。

角膜後面に関する情報を求める場合、第２プルキンエ像に少なくとも基づいた光線追跡法（光線追跡シミュレーション）が利用されてもよい。この場合、所定の経線毎（なお、経線は、測定指標と光軸Ｌ１を含む面上の線）に角膜後面の曲率が求められる。

光線追跡法では、まず、角膜前面モデルを想定する。角膜前面モデルは、角膜前面における中心近傍の領域を球面近似したモデルであってもよい。この角膜前面モデルの形状は、例えば、Ｓ２の処理によって取得された、角膜前面形状を示す情報に基づく曲率または形状にて形成されてもよい。これに代えて、撮像面上における第１プルキンエ像の位置から、撮影光学系２０の光路を逆に辿って角膜前面へ投影され、角膜前面で反射されることによって、光源３１ａ～３１ｈに到る光線を満足するような角膜前面の形状の条件（ここでは、角膜前面の曲率）を求めてもよい。

次に、角膜前面モデルの形状と、第２プルキンエ像の位置情報とに基づいて、角膜後面の形状が導出される。例えば、第２プルキンエ像に基づく光線追跡シミュレーションによって、角膜後面の形状を求めてもよい。この場合、予め形状を求めた角膜前面モデルと、角膜後面における中心近傍の領域を球面近似した角膜後面モデルと、を想定する。角膜後面モデルは、角膜前面モデルに対し、角膜の基準位置（光軸Ｌ１が通過する位置、例えば、角膜頂点）において、角膜厚の分だけ眼底側に配置される。角膜厚には、例えば、超音波測定方式等のパキ測定等によって予め求めた値が適用されてもよい。なお、測定光学系４０によって角膜厚が測定される場合、その測定結果が、角膜前面モデルと角膜後面モデルとの角膜厚として適用されてもよい。

そして、角膜後面モデルの曲率を変数とし、撮像面上における第２プルキンエ像の位置から、撮影光学系２０の光路を逆に辿って角膜前面（より詳細には、第１プルキンエ像を生じさせる位置）を介して角膜後面で反射され、光源１１に到る光線を満足するような角膜後面の形状の条件（ここでは、角膜後面の曲率）を求める。角膜の屈折率には、例えば、人眼の平均値等の既定値（ｎ≒１．３３等）が使用されてもよい。このようにして、角膜後面モデルの曲率を求めることで、被検眼における角膜後面の曲率を得ることができる。このとき、角膜後面の形状、および、位置についても得ることができる。

なお、第２プルキンエ像に少なくとも基づいて角膜の形状に関する情報を取得する手法は、上記の光線追跡法に限定されるものではなく、例えば、第２プルキンエ像の位置情報に基づく演算等の他の手法によって求められてもよい。

このようにして得た、角膜前面の形状と、角膜後面の形状とに基づいて、制御部１００は、角膜厚の分布、角膜屈折力およびその分布、角膜における乱視軸、等の各種の角膜後面に関する情報を、求めることができる。これらの導出手法については、例えば、本出願人による「特開２０１５－１０４５５４号公報」等を参照されたい。

以上のように、本装置１は、上記構成を備えることによって、前眼部画像からプルキンエ像を自動で検出することができない場合であっても、検者が指定した位置に基づいて被検眼の形状情報を取得することができるため、前眼部画像の撮り直しを省略できる。例えば、第２プルキンエ像と第４プルキンエ像が近傍に形成される場合、または睫の反射などによる輝点が発生した場合であっても、より好適に第２プルキンエ像を検出できる。

なお、制御部１００は、修正画面２００上の前眼部画像において、検者がプルキンエ像の位置を指定し易いように、輝点の視認性が向上するような画像処理を行ってもよい。例えば、制御部１００は、局所的にコントラストを強調させる画像処理（例えば、ＣＬＡＨＥなど）を行ってもよいし、Hessian行列の固有値に基づいて構造により強調する画像処理（例えば、ブロブネスフィルタの適用）を行ってもよい。

なお、制御部１００は、Ｓ４において、プルキンエ像の検出に成功したか否かを判定してもよい。制御部１００は、例えば、現在検出できている輝点に対して楕円フィッティングし、そのときのフィッティング誤差に基づいて検出の成否を判定してもよい。例えば、自動検出された各輝点に対して第２プルキンエ像らしさ（位置、輝度、形状、大きさなど）のスコア付けを行い、そのスコアの値に基づいて検出の成否を判定してもよい。例えば、スコアの値が所定値以上であれば第２プルキンエ像の検出に成功したと判定し、スコアの値が所定値未満であれば第２プルキンエ像の検出に失敗したと判定してもよい。例えば、制御部１００は、検出成否の判定結果をモニタ７０に表示させてもよい。これによって、制御部１００は、プルキンエ像の位置指定または修正を検者に促すことができる。なお、制御部１００は、プルキンエ像の検出に失敗したと判定したときにのみ、検出に失敗したことをモニタ７０に表示するようにしてもよい。

なお、制御部１００は、図６に示すように、自動検出された輝点の位置の他に、プルキンエ像である可能性のある候補点２０３を修正画面２００の前眼部画像上に表示させてもよい。これによって、検者は、主にプルキンエ像の候補点２０３を確認するだけでよくなり、プルキンエ像を探す手間が少なくて済む。例えば、検者は、いつくかの候補点２０３の中から最もプルキンエ像らしい候補点２０３を指定することによって、プルキンエ像の位置を指定してもよい。

なお、制御部１００は、自動検出された輝点の検出位置２０１またはプルキンエ像の候補点２０３のうち、検者に指定されたものについて、形状情報の解析処理から除外するようにしてもよい。これによって、プルキンエ像ではない他の輝点等の検出位置２０１に基づいて角膜形状が算出されてしまうことを防止できる。例えば、検者は、前眼部画像上に表示されたプルキンエ像の検出位置２０１または候補点２０３のうち、明らかにプルキンエ像ではない輝点、または第１～４プルキンエ像のいずれであるか判別できない輝点などを、操作部８０の操作によって角膜形状の解析に使用しないように指定する。この場合、制御部１００は、指定された検出位置２０１または候補点２０３を除く位置に基づいて被検眼の形状情報を取得してもよい。

なお、前眼部画像上にポインタＰ等を重畳表示させる場合、ポインタＰによってプルキンエ像が隠れて位置が分からなくなる可能性がある。このような場合、制御部１００は、前眼部画像上でポインタＰを点滅表示させてもよい。これによって、前眼部画像上のプルキンエ像の位置を見失うことなく、ポインタＰによってプルキンエ像の位置を指定することができる。また、確認用の前眼部画像と、操作用の前眼部画像をモニタ７０に両方表示させ、確認用の前眼部画像でプルキンエ像の位置を確認しながら操作用の前眼部画像に表示されたポインタＰを移動させてプルキンエ像の位置を指定するようにしてもよい。

なお、Ｓ６において、検者の指定による指定位置情報に基づいてプルキンエ像を検出するものとしたが、これに限らない。例えば、Ｓ６の処理は行わず、Ｓ７において、指定位置情報そのものを用いて角膜形状に関する情報を取得してもよい。

なお、以上の実施例において、第２プルキンエ像を検出して角膜後面に関する角膜形状情報を取得することを主に説明したが、制御部１００は、他の像に基づいて角膜形状情報を取得してもよい。例えば、角膜前面の反射光による輝点である第１プルキンエ像、水晶体前面の反射光による輝点である第３プルキンエ像、水晶体後面の反射光による輝点である第４プルキンエ像などの位置を検出し、角膜前面、水晶体前面、水晶体後面などの形状情報を取得してもよい。

上記実施例では、角膜前面形状を測定するために、投影光学系３０とは別にトポ投影光学系１０が設けられているが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、投影光学系３０から角膜後面に関する情報を得るために投影される測定指標が、角膜前面形状を測定するための測定指標として、兼用されてもよい。この場合、投影光学系３０からの測定指標による第１プルキンエ像に基づいて、制御部１００は角膜前面形状を算出する。より詳細には、本出願人による「特開２００３―１１１７２７号公報」を参考にされたい。なお、上記実施例では、投影光学系３０が１重のリング指標を投影するのに対し、トポ投影光学系１０は、多重リングを（「第３測定指標」として）投影する。つまり、投影光学系３０からの測定指標と比べて、少なくとも経線方向に関する測定ポイントが、トポ投影光学系１０から投影される指標のほうが多いので、詳細に角膜前面形状を測定することができる。また、トポ投影光学系１０が、投影光学系３０を兼用してもよい。

以上、実施例に基づいて本開示を説明したが、本開示は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。また、本開示は、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。

１ 眼科測定装置
３１ａ～３１ｄ 第１測定指標
３１ｅ～３１ｈ 第２測定指標
１０ トポ投影光学系
２０ 撮影光学系
２７ 撮像素子
３０ 投影光学系
５０ 固視光学系

Claims (2)

1. 被検眼を測定する眼科測定装置であって、
   前記被検眼の前眼部に指標を投影する投影光学系と、
   前記指標が投影された前記前眼部を撮影することによって、前記被検眼の前眼部画像を取得する撮影手段と、
   前記前眼部画像において、前記指標によるプルキンエ像に関する位置を検者が指定したときの指定位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   前記指定位置情報に基づいて前記前眼部の形状情報を取得する演算手段と、を備え、
   前記投影光学系は、前記前眼部に複数の指標を投影し、
   前記演算手段は、前記前眼部画像から検出された前記複数のプルキンエ像の検出位置に対してフィッティング処理を行うことで取得されたフィッティング結果の図形を、前記プルキンエ像に関する位置を修正するために表示手段に表示された修正画面に表示させることを特徴とする眼科測定装置。
2. 前記演算手段は、前記前眼部画像において、前記プルキンエ像である可能性のある候補点を表示手段に表示させることを特徴とする請求項１の眼科測定装置。

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