JP7439688B2 - 眼科装置、及び眼科装置制御プログラム - Google Patents
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Description
(1) 被検眼を検査する眼科装置であって、被検眼の眼特性を検査するための検査手段と、被検眼と前記検査手段の相対的な位置関係を変更する移動手段と、被検眼に対する前記検査手段の左右方向、上下方向及び前後方向のアライメント状態を検出するためのアライメント検出手段と、前記アライメント検出手段によって検出されたアライメント状態に基づいて前記移動手段を制御する制御手段と、前記検査手段の前進移動を設定されたリミット位置までとする第1モードと、前記検査手段の前進移動を、前記リミット位置を超えて可能にする第2モードと、を切り換える切換手段と、を備えることを特徴とする
(2) 被検眼の眼特性を検査するための検査手段と被検眼との相対的な位置関係を変更する移動手段を備える眼科装置において実行される眼科装置の制御プログラムであって、被検眼に対する前記検査手段の左右方向、上下方向及び前後方向のアライメント状態を検出するためのアライメント検出ステップと、前記検査手段の前進移動を設定されたリミット位置までとする第1モードを実行する第1移動ステップと、前記検査手段の前進移動を、前記リミット位置を超えて可能にする第2モードを実行する第2移動ステップと、前記第1移動ステップと前記第2移動ステップとを切換える切換えステップと、を眼科装置の制御ユニットに実行させることを特徴とする眼科装置の制御プログラム。
以下、本開示に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、眼科装置として眼圧測定装置を例に説明するが、眼屈折測定装置、角膜曲率測定装置、角膜形状測定装置、眼軸長測定装置、眼底カメラ、OCT(optical coherence tomography)、またはSLO(scanning laser ophthalmoscope)等の他の眼科装置にも適用可能である。また、図1~6は実施形態に係る眼科装置及び眼科装置制御プログラムの構成について説明する図である。
実施例の眼科装置として、例えば、被検眼Eの眼圧を非接触にて測定する眼圧測定装置を例にして説明する。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く、両眼同時に検査を行ってもよい。また、眼科装置は、左右の被検眼Eのうち、どちらか一方のみの検査を行ってもよい。
例えば、検査ユニット100は、被検眼Eの眼圧を測定するための流体噴出ユニット200と、測定光学系10と、を備える。流体噴出ユニット200は、被検眼Eの眼圧を測定するために使用される。
流体噴出ユニット200は、検査ユニット100の構成部分であり、被検眼Eに対して空気を噴出する。図2は、流体噴出ユニット200の概略構成図である。流体噴出ユニット200は、シリンダ201、ピストン202、ソレノイドアクチュエータ(以下、ソレノイド)203、ノズル部205、検知部250を備える。シリンダ201とピストン202は、被検眼Eに噴出する空気を圧縮する空気圧縮機構として使用される。シリンダ201は流体圧縮室の一例である。ピストン202は、シリンダ201の軸方向に沿って摺動する。ピストン202は、シリンダ201内の空気圧縮室234の空気を圧縮する。本実施例におけるソレノイドは直動ソレノイドであり、直線的に作動する。
測定光学系10は、検査ユニット100の構成部分であり、被検眼Eの検査に使用される光学系である。図3は測定光学系10の概略図である。測定光学系10は、前眼部観察光学系37、固視光学系48、角膜厚測定光学系70、角膜変形検出光学系500、作動距離検出光学系600、顔照明光学系95を備える。
前眼部観察光学系37について説明する。前眼部観察光学系37は、被検眼E像を取得するために使用され、XY方向のアイライメントの基準となる光軸L1は観察光軸として使用される。なお、光軸L1はノズル206の中心を通るように設定されている。赤外照明光源(後述する第2アライメント指標投影光源を兼ねる)81、82、83及び84により照明された被検眼E像が、ビームスプリッタ31、対物レンズ32、ダイクロイックミラー33、撮像レンズ34、フィルタ35を介し、CCDカメラ36に結像する。すなわち、前眼部観察光学系37は、ビームスプリッタ31からCCDカメラ36までの光学系である。なお、本実施形態では後述する第2アライメント指標光源と、前眼部を照明する赤外照明光源が兼用されるが、別々に設けてもよい。
固視光学系48は、光軸L1を有し、被検眼Eに対して正面方向から固視標を呈示する。固視光学系48は、例えば、可視光源(固視灯)45、投影レンズ46、ダイクロイックミラー33を有する。可視光源45から照射された可視光は、投影レンズ46、ダイクロイックミラー33、対物レンズ32を介し、眼Eの眼底に投影される。これにより、眼Eは、正面方向の固視点を固視した状態となり、視線方向が固定される。
角膜変形検出光学系500は、投光光学系500aと、受光光学系500bと、を含み、角膜の変形状態を検出するために使用される。投光光学系500aは、投光光軸として光軸L3を有し、眼Eの角膜に向けて斜め方向から照明光を照射する。投光光学系500aは、例えば、赤外光源50、コリメータレンズ51、ビームスプリッタ52、を有する。受光光学系500bは光検出器57を有し、眼Eの角膜での照明光の反射光を受光する。受光光学系500bは、例えば、レンズ53、ビームスプリッタ55、ピンホール板56、光検出器57、を有し、受光光軸として光軸L2を形成する。
作動距離検出光学系600は、投光光学系600aと、受光光学系600bと、を含み、検査ユニット100のZ方向のアライメント状態を検出するために使用される。本実施例において、角膜変形検出光学系500の一部は、作動距離検出光学系600の一部を兼ねており、投光光学系600aは、角膜変形検出光学系500の投光光学系500aを兼用する。光源50による角膜での反射光を受光する受光光学系600bは、例えば、投光光学系500aのレンズ53、ビームスプリッタ58、集光レンズ59、位置検出素子60を有し、受光光軸として光軸L2を形成する。
角膜厚測定光学系70は、投光光学系70aと、受光光学系70bと、固視光学系48と、を含み、被検眼Eの角膜厚を測定するために用いられる。また、投光光学系70aは、角膜変形検出光学系500及び作動距離検出光学系600の一部が兼用される。投光光学系70aは、例えば、照明光源71、集光レンズ72、光制限部材73、凹レンズ74、角膜変形検出光学系と兼用されるレンズ53、を有する。投光光学系70aは、被検眼Eの角膜上において所定のパターン光束(例えば、スポット光束、スリット光束)を形成する。
顔撮影部90は、例えば、左右の被検眼E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である。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。
顔照明光学系95は、被検眼Eの顔を照明する。顔照明光学系95は、例えば、照明光源96を備える。照明光源96は、赤外光を発する。本実施例では、検眼窓の左右の位置に照明光源96が設けられている。なお、顔照明光学系95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。
図4は、実施例の眼科装置1における電気系の概略構成ブロック図である。例えば、制御ユニット80に、図1~3に示した各ユニットの電気系構成要素(ソレノイド等)が接続されている。例えば、制御ユニット80は、CPU(プロセッサ)、RAM、ROM等により構成される。制御ユニット80は装置全体の制御を司るために構成されている。また、制御ユニット80は、測定光学系10を用いて検出された被検眼Eに対する検査ユニット100のアライメント状態に基づいて、駆動ユニット4、5、6の動作を制御することで検査ユニット100のアライメントを行う。また、制御ユニット80は、検査ユニット100をZ方向に移動させる駆動ユニット4の駆動量に基づき、基台2に対する検査ユニット100の前後方向の位置を検知する前後位置検知手段としても機能する。
以上のような構成を備える眼科装置1の動作を説明する(図5、6の装置動作のフローチャート参照)。本実施例において、眼科装置1は検査ユニット100と被検眼Eとのアライメントを全自動(フルオート)で行う。
制御ユニット80は、顔照明光学系95による顔の照明を行う。例えば、照明光源96を点灯する。この時、制御ユニット80は、アライメント光81、82、83、84を消灯させてもよい。制御ユニット80は、顔撮影部90からの撮像信号に基づいて、左右の少なくともいずれかの被検眼Eを検出する。
制御ユニット80は、顔撮影部90からの撮像信号に基づき、被検眼Eが検出されたか判定する。被検眼Eが検出された場合は、ステップS130に移行される。被検眼Eが検出されなかった場合は、ステップS160に移行される。
制御ユニット80は、例えば、顔撮影部90からの撮像信号に基づき、顎台駆動部3dを制御し、顎台3bの高さを調整する。この場合、制御ユニット80は、検査ユニット100のY方向の移動可能範囲内に被検眼Eが配置されるように顎台駆動部3dを制御し、顎台3bの高さを調整してもよい。顎台3bの高さを調整した後、制御ユニット80は、ステップS110と同様にして顔画像解析を行い、被検眼Eを検出する。
制御ユニット80は、ステップS130で行った顔画像の解析結果に基づいて、検査ユニット100のXYZ方向の位置を調整する。すなわち、制御ユニット80は、顔画像の解析結果に基づき、前眼部観察光学系37により被検眼Eの前眼部画像が取得される状態になるように、検査ユニット100をXY方向に移動し、また、検査ユニット100を前進させる。
制御ユニット80は、前眼部観察光学系37による前眼部の撮像信号及び作動距離検出光学系600に基づいて駆動ユニット4、5及び6を制御し、検査ユニット100のXYZ方向の位置を調整する。これにより、ステップS140よりも精密な位置調整が行われる。
制御ユニット80は、ステップS120において被検眼Eが検出されなかった場合、被検眼Eの探索を行う。例えば、制御ユニット80は、駆動ユニット4、5、6を制御し、検査ユニット100をXY方向に移動させることで、被検眼Eの探索を行う。例えば、検査ユニット100は、X方向の移動として、被検者側から見て最も右方向に移動した位置から、最も左方向に移動した位置まで移動されてもよい。もちろん、このX方向の移動は逆向きであってもよい。例えば、検査ユニット100は、Y方向の移動として、最も上方向に移動した位置から、最も下方向に移動した位置まで移動されてもよい。もちろん、このY方向の移動は逆向きであってもよい。また、例えば、これらのXY方向の移動は同時に行われてもよい。このように、制御ユニット80は、被検眼Eが検知されなかった場合、検査ユニット100を駆動可能範囲内で移動させることにより、被検眼Eの探索を行う。
ステップS150(前眼部画像・アライメント指標に基づく位置調整)が完了すると、制御ユニット80は測定を実行する。すなわち、自動的にトリガ信号を発してソレノイド203を駆動する。被検眼Eに空気が噴出されると、角膜変形検出光学系500の検出信号に基づいて、制御ユニット80は眼圧の測定結果を得る。
ステップS150において、制御ユニット80は検査ユニット100を被検眼E方向に前進させる。また、制御ユニット80は検査ユニット100の前進と並行して、検査ユニット100のXY方向のアライメントを行う。図6のフローチャートを参照し、ステップS150において制御ユニット80が実行する制御について、以下に記述する。
まず、制御ユニット80は、駆動ユニット6を駆動させ、検査ユニット100を被検眼E方向(Z方向)に前進させる。この検査ユニット100の前進は、後述するステップS207または後述するステップS215で停止されるまで、他のステップと並行して行われる。
前眼部観察光学系37により被検眼Eの前眼部画像が取得される。制御ユニット80は、取得された前眼部画像に対して画像解析処理を行うことで、後述するステップS202において被検眼Eの角膜頂点の位置が検出されたか判定を行い、又は角膜頂点の方向が推測されたか判定を行い、後述するステップS203において瞳孔中心が検出されたか判定を行う。
制御ユニット80は、ステップS201において、アライメント指標に基づいて検査ユニット100のXYアライメント状態が検出されたか否かを判定する。例えば、制御ユニット80は、アライメント指標に基づいて、角膜頂点の位置を検出したか否かを判定する、又は角膜頂点の方向が推測されたか否かを判定する。角膜頂点の位置を検出した場合、又は角膜頂点の方向が推測された場合は、ステップS210に移行される。角膜頂点の位置を検出しなかった場合、かつ角膜頂点の方向が推測されなかった場合、ステップS203に移行される。角膜頂点の位置の検出及び角膜頂点の方向の検出の例について、以下に説明する。
制御ユニット80は、前眼部画像に基づいてXY方向のアライメント状態が検出されたか否かを判定する。例えば、制御ユニット80は、前眼部画像に基づいて瞳孔中心の位置が検出されたか否かを判定する。瞳孔中心の位置が検出された場合、ステップS204に移行される。瞳孔中心の位置が検出されなかった場合、ステップS205に移行される。瞳孔中心の検出方法は、ステップS130やステップS170と同様の方法でよい。
制御ユニット80は、ステップS203の検出結果に基づき、駆動ユニット5及び6を駆動させ、瞳孔中心に検査ユニット100の光軸L1(XY方向のアライメント基準となる光軸)をアライメントするように検査ユニット100をXY方向に移動する。
制御ユニット80は、瞳孔中心の位置が検出されなかった場合、駆動ユニット4を制御して検査ユニット100の前進を停止させる。その後、制御ユニット80は検査ユニット100を後退させ、検査を中止させる。なお、制御ユニット80は、検査ユニット100を停止させてすぐに後退させるのではなく、予め定められた所定の時間だけ、検査ユニット100を停止した位置で待機させてもよい。所定の時間内に瞳孔が検出されたとき、前述したステップS204へ移行され、また、検査ユニット100の前進が再開されてもよい。その場合、検査は続行される。さらにまた、検査ユニット100が停止した位置で待機している間に、検者がジョイスティック7を用いて、瞳孔中心が検出されるように、検査ユニット100をXY方向に移動させてもよい。瞳孔中心が検出されたとき、前述したステップS204へ移行され、検査ユニット100の前進が再開されてもよい。その場合、検査は続行される。
制御ユニット80は、Z方向のアライメントについて、ノズル部205が後述するリミット位置Limに到達しているか判定を行う。例えば、制御ユニット80は、検査ユニット100をZ方向に移動させる駆動ユニット6の駆動量に基づき、基台2に対する検査ユニット100の位置を検知する。この場合、制御ユニット80が、基台2に対する検査ユニット100の前後方向の位置を検知する前後位置検知手段として機能する。そして、制御ユニット80は、前後位置検知手段の検知結果に基づき、ノズル部205がリミット位置Limに達しているか否かを判定する。なお、前後位置検知手段としては、基台2又は移動台2aに、検査ユニット100の前後方向の位置を検知するためのセンサを設けた構成であってもよい。ノズル部205がリミット位置Limに到達している場合、ステップS207に移行される。ノズル部205がリミット位置Limに到達していない場合、ステップS209に移行される。
制御ユニット80は、瞳孔中心と光軸L1との距離(ずれ量)が、後述する所定の許容範囲内に含まれているか判定を行う。瞳孔中心と光軸L1との距離が所定の許容範囲内に含まれていない場合、ステップS208(検査ユニット100の前進の停止)に移行される。瞳孔中心と光軸L1との距離が所定の許容範囲内に含まれている場合、ステップS209(検査ユニット100の前進の続行)に移行される。
制御ユニット80は、瞳孔中心(又は角膜頂点)と光軸L1との距離が所定の許容範囲内にない場合、駆動ユニット4を制御して検査ユニット100の前進を停止させる。すなわち、検査ユニット100のZ方向の前進移動はリミット位置Limに制限される。なお、このZ方向の前進移動がリミット位置に制限される制御を、第1モードとする。
前述のステップS206でノズル部205がリミット位置Limに到達していない場合、制御ユニット80は、引き続き駆動ユニット6を駆動させ、検査ユニット100を被検眼E方向に前進させる。
前述のステップS202において、角膜頂点が検出された場合、制御ユニット80は、駆動ユニット5及び6を駆動させ、角膜頂点に対して検査ユニット100のXYアライメントを行う。
制御ユニット80は、作動距離検出光学系600を用いて、光源50の虚像である指標(以下、距離指標)が位置検出素子60に検出されるか否かを判定する。距離指標が検出されなかった場合、ステップS212に移行される。距離指標が検出された場合、ステップS215に移行される。
前述のステップS211において距離指標が検出されていない場合、制御ユニット80は、ステップS206と同様に、ノズル部205がリミット位置Limに到達しているか判定を行う。ノズル部205がリミット位置Limに到達していない場合、ステップS214に移行される。ノズル部205がリミット位置Limに到達している場合、ステップS213に移行される。
前述のステップS212においてリミットに到達している場合、制御ユニット80は、角膜頂点と光軸L1との距離が前述の所定の許容範囲内に含まれているか判定を行う。瞳孔中心と光軸L1との距離が所定の許容範囲内に含まれていない場合、ステップS208に移行される。角膜頂点と光軸L1との距離が所定の許容範囲内に含まれている場合、ステップS214に移行される。
前述のステップS212でノズル部205がリミット位置Limに到達していない場合、制御ユニット80は、引き続き駆動ユニット6を駆動させ、検査ユニット100を被検眼E方向に前進させる。また、前述のステップS213で角膜頂点が所定の許容範囲に含まれている場合、制御ユニット80は、引き続き駆動ユニット6を駆動させ、リミット位置Limを超えて検査ユニット100を被検眼E方向に前進させる。なお、このリミット位置Limを超えて検査ユニット100を前進させる制御は、前述のステップS209で記述した第2モードと同様である。
前述のステップS211で距離指標が検出された場合、制御ユニット80は、検出された距離指標に基づいて駆動ユニット6を駆動させ、検査ユニット100を作動距離WDまでZ方向に移動させる。
制御ユニット80は、ステップS210におけるXY移動及びステップS215によるZ移動により、被検眼Eに対する検査ユニット100のXY方向のアライメント及びZ方向のアライメントが完了しているかを判定する。すなわち、制御ユニット80は角膜頂点と光軸L1との距離がアライメント完了の許容範囲内にあるか判定し、かつ検査ユニット100と被検眼EとのZ方向の距離が作動距離WDに到達しているかを判定する。なお、このXY方向の許容範囲はステップS206で前述した所定の許容範囲よりもシビアな範囲であり、例えば、0.05mmである。また、Z方向の位置の判定は、距離指標に基づいて行われる。
4~6 駆動ユニット
10 測定光学系
40 第1アライメント指標投影光源
80 制御ユニット
81~84 第2アライメント指標投影光源
100 検査ユニット
205 ノズル部
Claims (5)
- 被検眼を検査する眼科装置であって、
被検眼の眼特性を検査するための検査手段と、
被検眼と前記検査手段の相対的な位置関係を変更する移動手段と、
被検眼に対する前記検査手段の左右方向、上下方向及び前後方向のアライメント状態を検出するためのアライメント検出手段と、
前記アライメント検出手段によって検出されたアライメント状態に基づいて前記移動手段を制御する制御手段と、
前記検査手段の前進移動を設定されたリミット位置までとする第1モードと、前記検査手段の前進移動を、前記リミット位置を超えて可能にする第2モードと、を切り換える切換手段と、
を備えることを特徴とする眼科装置。 - 請求項1の眼科装置において、
前記切換手段は、前記アライメント検出手段により検出された左右上下のアライメント状態が所定の許容範囲に入ったときに、前記第2モードに自動的に切換えることを特徴とする眼科装置。 - 請求項1又は2の眼科装置において、
前記制御手段は、左右上下のアライメント状態が許容範囲にないときには、前記検査手段の前進を前記リミット位置までに制限するように前記移動手段を制御し、左右上下のアライメント状態が所定の許容範囲に入ったときには、前記第2モードに切換え、前後方向におけるアライメントが完了するように前記移動手段を制御すること特徴とする眼科装置。 - 請求項1~3の何れかの眼科装置において、
被検眼の前眼部を撮影する撮影手段を備え、
前記アライメント検出手段は、前記撮影手段によって撮像された前眼部画像に基づいてアライメント状態を検出する第1検出手段と、被検眼にアライメント指標を投影し、被検眼に投影されたアライメント指標に基づいてアライメント状態を検出する第2検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第2検出手段によって前記アライメント指標が検出されたときには、前記第2検出手段によって検出されたアライメント状態に基づいて前記移動手段を制御し、前記第2検出手段によって前記アライメント指標が検出されていないときは、前記第1検出手段によって検出されたアライメント状態に基づいて前記移動手段を制御することを特徴とする眼科装置。 - 被検眼の眼特性を検査するための検査手段と被検眼との相対的な位置関係を変更する移動手段を備える眼科装置において実行される眼科装置の制御プログラムであって、
被検眼に対する前記検査手段の左右方向、上下方向及び前後方向のアライメント状態を検出するためのアライメント検出ステップと、
前記検査手段の前進移動を設定されたリミット位置までとする第1モードを実行する第1移動ステップと、
前記検査手段の前進移動を、前記リミット位置を超えて可能にする第2モードを実行する第2移動ステップと、
前記第1移動ステップと前記第2移動ステップとを切換える切換えステップと、
を眼科装置の制御ユニットに実行させることを特徴とする眼科装置の制御プログラム。
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