JP7643244B2 - 眼科装置 - Google Patents

Description

本開示は、被検眼の眼軸長を取得する眼科装置に関する。

被検眼における前眼部の透光体を光切断する形で照明し、前眼部断面画像を撮影する眼科装置が知られている。被検眼には、青色、緑色、及び白色、等の可視光が投光される。なお、特許文献１では、青色の可視光が用いられている。

特開２０１９－１３４９０７号公報

上述の眼科装置では、被検眼の前眼部の照明に、透光体における混濁の撮影に適した波長をもつ光が使用されるため、被検者が眩しさを感じることがあった。特に、若年層（小児を含む）等、被検者が照明による眩しさに耐え難い場合は、撮影を精度よく、また効率よく行うことができない。

一方で、近年は若年層を中心とする近視有病率の増加が顕著であり、眼軸長に基づく近視進行の評価が注目されている。発明者らは、被検眼の眼屈折力と前眼部断面画像を共に取得し、これらに基づいて眼軸長を取得する装置構成を検討した。しかし、被検眼の前眼部断面画像が眩しさの影響で適切に撮影されなければ、眼軸長の取得が難しくなる。

本開示は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、被検者の負担を軽減し、眼軸長を精度よく取得できる眼科装置を提供することを技術課題とする。

本開示の眼科装置は、被検眼の眼底に対して第１測定光を投光し、前記第１測定光が前記眼底にて反射された反射光に基づいて、前記被検眼の眼屈折力を取得するための眼屈折力測定光学系と、前記被検眼の前眼部に対して第２測定光を投光し、前記第２測定光の投光光軸に対して、前記第２測定光の戻り光を斜め方向から光検出器にて検出することで、前記被検眼の前眼部断面画像を取得するための断面画像撮影光学系と、前記眼屈折力と前記前眼部断面画像とに基づいて、前記被検眼の眼軸長を取得する眼軸長取得手段と、を有する眼科装置であって、前記第１測定光は赤外光であって、前記第２測定光は赤色可視光又は赤外光であることを特徴とする。

眼科装置の外観図である。 眼科装置の光学系を示す概略図である。 被検眼の視感度と波長の関係を表す模式図である。 撮像素子の受光感度と波長の関係を表す模式図である。 固視標呈示光学系を簡略化した模式図である。 視標投影光学系を簡略化した模式図である。 眼科装置の制御動作を示すフローチャートである。 前眼部の断面画像の一例である。 眼軸長の導出手法を説明するための模式図である。 経線方向の屈折度数を示す図である。

「概要」
本開示の実施形態に係る眼科装置の概要について説明する。以下の＜＞にて分類された項目は、独立又は関連して利用されうる。なお、本実施形態において、「共役」とは、必ずしも完全な共役関係に限定されるものではなく、「略共役」を含むものとする。すなわち、本実施形態の「共役」には、各部の技術意義との関係で許容される範囲で、完全な共役位置からずれて配置される場合についても含まれる。

本実施形態の眼科装置は、被検眼の眼軸長を取得することが可能な装置である。例えば、眼科装置は、被検眼の照明による眩しさを軽減するように構成されてもよい。言い換えると、被検眼の縮瞳を抑制するように構成されてもよい。これによって、後述の眼屈折力測定光学系においては、被検眼の眼屈折力が精度よく測定される。また、後述の断面画像撮影光学系においては、被検眼の前眼部のより深くまで（例えば、水晶体後面まで）を撮像した良好な断面画像が取得されやすくなる。結果として、これらの眼屈折力と前眼部断面画像とに基づき、眼軸長を精度よく取得することができる。なお、特に、被検者が眩しさに耐え難い場合（例えば、小児を含む若年層等）は、本実施形態のような眩しさの軽減が有効となる。

本実施形態の眼科装置は、眼軸長の取得に利用される光学系と、眼軸長取得手段と、を有してもよい。

＜眼屈折力測定光学系＞
本実施形態の眼科装置は、眼屈折力測定光学系（例えば、測定光学系１００）を有してもよい。眼屈折力測定光学系は、被検眼の眼屈折力を取得するための光学系である。例えば、被検眼の眼底に対して測定光（第１測定光）を投光し、眼底にて測定光が反射された反射光に基づいて、眼屈折力を取得するための構成を備えてもよい。

眼屈折力測定光学系は、他覚式眼屈折力測定装置（オートレフラクトメータ及び波面センサ等）にて用いられる測定光学系であってもよい。眼屈折力測定光学系における第１測定光の投光光軸は、後述の断面画像撮影光学系にて形成される光切断面の面上に配置されてもよい。このために、眼屈折力測定光学系を用いて、前眼部の光切断面上での眼屈折力（面上眼屈折力）が取得される。もちろん、眼屈折力測定光学系は、他の面上での眼屈折力を取得することが可能であってもよい。

＜断面画像撮影光学系＞
本実施形態の眼科装置は、断面画像撮影光学系（例えば、断面撮影光学系）を有してもよい。断面画像撮影光学系は、被検眼の前眼部断面画像を取得するための光学系である。例えば、被検眼の前眼部に向けて測定光を投光し、測定光の投光光軸に対して、測定光の散乱による戻り光（散乱光）を斜め方向から検出することで、前眼部断面画像を取得するための構成を備えてもよい。また、例えば、被検眼の前眼部に対して測定光（第２測定光）を投光し、前眼部に眼屈折力測定光学系の光軸を通る光切断面を形成させると共に、第２測定光の光切断面からの散乱光に基づいて、前眼部断面画像を取得するための構成を備えてもよい。

断面画像撮影光学系は、シャインプルーフの原理に基づく光学系であってもよい。この場合、眼屈折力測定光学系における第１測定光の投光光軸と、断面画像撮影光学系における第２測定光の投光光軸と、が同軸に配置されてもよい。また、この場合、断面画像撮影光学系において、第２測定光はスリット光として投光されてもよい。例えば、スリット光の照射領域が、前眼部の光切断面として設定される。また、この場合、断面画像撮影光学系は、前眼部に形成された光切断面とシャインプルーフの関係で配置されたレンズ系及び光検出器を有してもよい。例えば、光検出器は２次元撮像素子であってもよい。第２測定光の受光光軸は、光切断面に対して傾斜するように配置される。

なお、断面画像撮影光学系による前眼部断面画像の撮影範囲には、被検眼の角膜前面から少なくとも水晶体前面までが含まれていることが好ましい。いうまでも無く、角膜前面から水晶体後面までが含まれていれば、更に好ましい。この場合は、角膜厚、角膜前面曲率半径、角膜後面曲率半径、前房深度、水晶体厚、水晶体前面曲率半径、及び、水晶体後面曲率半径を、漏れなく取得できるため、眼軸長をより適正に求めることができる。

＜第１測定光と第２測定光＞
本実施形態において、眼屈折力測定光学系における第１測定光は、被検眼が眩しさを感じない波長をもつ光で構成されてもよい。例えば、第１測定光は、赤外光（近赤外光、中赤外光、及び遠赤外光のいずれか）で構成されてもよい。これによって、被検者は第１測定光の投光時に眩しさを感じず、縮瞳を抑制して、眼屈折力を精度よく求めることができる。

本実施形態において、断面画像撮影光学系における第２測定光は、被検眼が眩しさを感じない波長をもつ光で構成されてもよい。例えば、第２測定光は、赤色可視光で構成されてもよい。赤色可視光に対しての視感度は低く、眩しさを感じにくい。また、例えば、第２測定光は、赤外光（近赤外光、中赤外光、及び遠赤外光のいずれか）で構成されてもよい。赤外光に対しての視感度は略０であり、眩しさを感じない。このため、被検者は第２測定光の投光時に眩しさを感じず（感じにくく）、顔を背けたり瞬きをしたりすることによって撮影が不成立となる頻度が減少する。結果として、前眼部断面画像を精度よく撮像することができる。

なお、眼屈折力測定光学系及び断面画像撮影光学系では、第１測定光と第２測定光に赤外光を使用することが可能であるが、第１測定光の第１波長と第２測定光の第２波長は、同一の波長であってもよいし、互いに異なる波長であってもよい。例えば、第１波長と第２波長を互いに異なる波長とする際には、第１波長よりも第２波長が短波長とされてもよいし、第１波長よりも第２波長が長波長とされてもよい。これによって、互いの赤外光の干渉が抑制され、測定精度が向上される。

本実施形態では、第１測定光の第１波長よりも、第２測定光の第２波長を、短波長としてもよい。より詳細には、第１測定光及び第２測定光に相当する赤色可視光～赤外光の波長域のうち、視感度が低い長波長側に第１波長を設定し、視感度が高い短波長側に第２波長を設定してもよい。例えば、第１測定光は眼底に集光し、第２測定光は前眼部に集光するため、第１測定光のほうが第２測定光よりも眩しさを感じやすくなる。このような波長の設定によって、被検者の負担はより軽減される。

例えば、第１測定光には、近赤外光が用いられてもよい。一例として、第１測定光の第１波長は、８００ｎｍ～９００ｎｍの間にピーク波長をもたせてもよい。なお、この場合、眼屈折力測定光学系においては、出射波長の下限を８００ｎｍとし、上限を９００ｎｍとする光源が使用されてもよい。また、出射波長の下限を８００ｎｍよりも短波長とし、上限を９００ｎｍよりも長波長とする光源が使用され、かつ、８００ｎｍよりも短波長の光と９００ｎｍよりも長波長の光が、光路中で光学部材（一例として、カットフィルタ等）によりカットされてもよい。

例えば、第２測定光には、赤色可視光又は近赤外光が用いられてもよい。一例として、第２波長は、６５０ｎｍ～８００ｎｍの間にピーク波長をもたせてもよい。好ましくは、縮瞳に対してより影響を与えにくい、７００ｎｍ～７５０ｎｍの間にピーク波長をもたせるとよい。なお、この場合、断面画像撮影光学系においては、出射波長の下限を７００ｎｍとし、上限を７５０ｎｍとする光源が使用されてもよい。また、出射波長の下限を７００ｎｍよりも短波長とし、上限を７５０ｎｍよりも長波長とする光源が使用され、かつ、７００ｎｍよりも短波長の光と７５０ｎｍよりも長波長の光が、光路中で光学部材によりカットされてもよい。

例えば、第１測定光に近赤外光を用いると共に、第２測定光に赤色可視光又は近赤外光を用いることによって、被検者は眩しさを感じにくく、かつ、様々な波長感度域をもつ光検出器を使用できる（詳細は後述する）。

本実施形態では、断面画像撮影光学系が投光可能な第２測定光として、上記の第２波長をもつ光（すなわち、赤色可視光又は赤外光）と、第２波長とは異なる波長の光と、の少なくとも２種類の測定光が設けられてもよい。例えば、第２波長とは異なる波長の光は、被検眼の波長透過率（散乱成分）を考慮した光であってもよい。一例としては、青色可視光、緑色可視光、白色可視光、等の少なくともいずれかの可視光であってもよい。なお、第２波長をもつ光が赤外光であれば、第２波長とは異なる波長の光として赤色可視光を用いることも可能である。

例えば、第２測定光はその波長が長いほど眩しさの軽減に有効であるが、散乱されにくいために前眼部断面画像が暗くなりやすい。このため、第２測定光には、第２波長の光（赤色可視光又は赤外光）として、眩しさの軽減を優先した光と、第２波長とは異なる波長の光として、前眼部断面画像の明るさを優先した光と、が設けられてもよい。なお、例えば、被検眼が白内障疾患を患う場合、第２波長の光は混濁があっても可視光より透過し、前眼部断面画像があまり明るくならないため、白内障の診断等が難しくなり得る。このため、第２測定光には、第２波長の光と共に、第２波長とは異なる波長の光として、混濁の撮影に適した光が設けられてもよい。例えば、このように、第２波長の光と、第２波長とは異なる波長の光と、を選択的に投光可能とすることで、良好な前眼部断面画像を取得できるようにしてもよい。

＜光検出器＞
断面画像撮影光学系の光検出器は、第２測定光（第２波長）に対して波長感度域をもつ検出器で構成されてもよい。すなわち、赤色可視光に対して波長感度域をもつ検出器、赤外光に対して波長感度域をもつ検出器、赤色可視光と赤外光に対して波長感度域をもつ検出器、等のいずれかで構成されてもよい。

検出器は、種々の元素を材料とする半導体の基板を備えてもよい。半導体は、単元素を材料としたものであってもよい。例えば、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム、セレン、等のいずれかを材料に用いることができる。一例として、Ｓｉを材料とする半導体を基板とした光検出器（以下、Ｓｉイメージセンサ）は、紫外域～赤外域を含む波長に感度を示す。赤色可視光及び赤外光の感度は低下するものの、これらの光の検出は可能であり、前眼部断面画像を取得することができる。もちろん、通常のＳｉの他、ブラックＳｉを材料とした半導体の基板によって、赤外光の感度を改善した光検出器を使用してもよい。

また、半導体は、複数元素を材料としたもの（いわゆる化合物半導体）であってもよい。この場合には、イリジウム，ガリウム，及びヒ素を組み合わせた材料（ＩｎＧａＡｓ）、インジウムとアンチモンを組み合わせた材料（ＩｎＳｂ）、水銀，カドミウム，及びテルルを組み合わせた材料（ＨｇＣｄＴｅ）、等を用いることができる。これらの他、シリコンを含む複数元素の材料を用いてもよい。一例として、ＩｎＧａＡｓを材料とする半導体を基板とした光検出器（以下、ＩｎＧａＡｓイメージセンサ）は、可視域（赤色可視域）～赤外域を含む波長に感度を示す。赤色可視光及び赤外光の感度が高く、前眼部断面画像を取得することができる。

なお、眼科装置が高額化すると、装置の普及の妨げとなり得るため、眼軸長の取得が適切な時期に行われない可能性がある。例えば、若年層を中心とした近視有病率の増加という世界的な課題に対して、眼軸長に基づく近視進行の評価は注目されているが、病院や学校等の多くの施設に装置が無ければ、眼軸長を取得する機会も減少すると考えられる。本実施形態では、断面画像撮影光学系の光検出器として、ＩｎＧａＡｓイメージセンサよりも検出感度は劣るが安価なＳｉイメージセンサを用いることで、装置の低コスト化を実現することができる。

＜眼軸長取得手段＞
本実施形態の眼科装置は、眼軸長取得手段（例えば、制御部５０）を備えてもよい。例えば、眼軸長取得手段は、画像処理部、眼軸長取得部、及び演算制御部、等を兼ねてもよい。

眼軸長取得手段は、眼屈折力測定光学系を用いた眼屈折力の取得を制御することによって、被検眼の眼屈折力を取得してもよい。より詳細には、眼屈折力測定光学系における第１測定光の投光と、第１測定光の眼底反射光の光検出器による検出と、を制御することによって、被検眼の眼屈折力を取得してもよい。

また、眼軸長取得手段は、断面画像撮影光学系を用いた前眼部断面画像の取得を制御することによって、被検眼の前眼部断面画像を取得してもよい。より詳細には、断面画像撮影光学系における第２測定光の投光と、第２測定光の戻り光（散乱光）の光検出器による検出と、を制御することによって、被検眼の前眼部断面画像を取得してもよい。

眼軸長取得手段は、眼屈折力測定光学系を用いて取得された眼屈折力と、断面画像撮影光学系を用いて取得された前眼部断面画像とに基づいて、被検眼の眼軸長を取得してもよい。言い換えると、被検者への第１測定光及び第２測定光の投光による眩しさを軽減した負担の少ない状態にて、被検眼の眼軸長を取得してもよい。

眼軸長取得手段は、被検眼の眼屈折力及び前眼部断面画像に基づいて、眼軸長を取得してもよい。例えば、眼屈折力及び前眼部断面画像に基づき、光線追跡演算によって、眼軸長を導出してもよい。光線追跡演算では、遠点から前眼部の所定位置に入射する光線が透光体によって屈折された後に光軸上に交わるときの、交点と角膜頂点との間隔が、眼軸長として導出される。このとき、眼科分野において遠点を特定するときに一般的に用いられている等価球面度数ではなく、光切断面での眼屈折力（面上眼屈折力）が利用されてもよい。これにより、切断面上を通過する光線における遠点の位置が、より適正に特定される。結果として、眼軸長を、より適正に求めることができる。このとき、複数の光線のそれぞれについて光線追跡演算を行い、各光線の光線追跡演算の結果として、眼軸長を求めてもよい。例えば、それぞれの光線追跡演算で得られた眼軸長の平均値（加重平均でも良い）が、被検眼の眼軸長として求められてもよい。

なお、光線追跡演算では、各透光体の境界面に対する光線の入射位置及び境界面での角度変化が、前眼部情報から特定される切断面での透光体の形状を考慮して決定されてもよい。また、光線追跡演算では、前眼部の透光体の偏心が考慮されてもよい。偏心は、前眼部情報に基づいて特定される。切断面内の透光体の偏心が考慮される結果として、眼軸長をより適正に求めることができる。この場合において、例えば、第１の光線と第２の光線とを少なくとも含む複数の光線のそれぞれについて光線追跡演算を行い光線毎に眼軸長を求め、複数の眼軸長に基づいて、最終的な測定値を求めてもよい。第１の光線と第２の光線とは、切断面上において、眼軸を挟んで配置される光線である。

眼軸長取得手段は、断面画像撮影光学系において、第２測定光としての第２波長の光（赤色可視光又は赤外光）と、第２波長とは異なる波長をもつ光と、の少なくとも２種類の測定光の切り換えを制御してもよい。例えば、断面画像撮影光学系が各々の波長を含む測定光を投光可能な１つの光源（一例として、白色可視光を投光する光源）を備える場合は、光源の波長を変換するための波長変換器を制御してもよいし、測定光の光路内に配置した光学部材の挿抜を制御してもよい。光学部材は、カットフィルタ、ダイクロイックミラー、等であってもよい。また、例えば、断面画像撮影光学系が各々の波長の測定光をそれぞれに投光可能な複数の光源を備える場合は、複数の光源の点灯と消灯を制御してもよい。例えば、これによって、被検眼の状態に合わせて２種類の測定光を選択的に使い分けることができ、眼軸長を効率よく取得できる。

眼軸長取得手段は、断面画像撮影光学系において、第２測定光を連続的に投光すると共に、第２測定光の戻り光を連続的に検出し、複数枚の前眼部断面画像を取得してもよい。この場合、眼軸長取得手段は、第２測定光の投光とその戻り光の検出をリアルタイムに実行し、前眼部断面画像を動画像として撮像することで、複数枚の前眼部断面画像を取得してもよい。また、この場合、眼軸長取得手段は、第２測定光の投光とその戻り光の検出を所定の時間間隔毎（一例として、１秒間隔毎、等）に実行し、前眼部断面画像を静止画像として撮像することで、複数枚の前眼部断面画像を取得してもよい。

本実施形態では、第２測定光が眩しさを軽減する波長であるため、複数枚の前眼部断面画像を連続して容易に取得することができる。なお、被検眼の瞳孔状態（縮瞳及び散瞳）や調節状態は経時的に変化するため、複数枚の前眼部断面画像を取得する構成であれば、被検眼の状態を考慮した適切な前眼部断面画像を選択して、これに基づく眼軸長を取得することもできる。

眼軸長取得手段は、複数枚の前眼部断面画像に基づく演算処理を実行してもよい。例えば、演算処理は、代表値（一例として、平均値、中央値、最頻値、最大値、最小値、等）を得るための処理であってもよい。例えば、演算処理は、ばらつき（一例として、分散、標準偏差、標準誤差、変動係数、等）を得るための処理であってもよい。もちろん、各種の処理は組み合わせて実行されてもよいし、これらとは異なる処理が行われてもよい。

眼軸長取得手段は、複数枚の前眼部断面画像に対して演算処理を実行してもよい。例えば、眼軸長取得手段は、複数枚の前眼部断面画像を加算平均処理し、１枚に合成した前眼部断面画像（合成断面画像）を得てもよい。なお、このとき、複数枚の前眼部断面画像のばらつき（例えば、輝度情報のばらつき等）を解析することで、加算平均処理に不適切なものが除外されてもよい。これによって、被検眼の眼屈折力と、合成断面画像と、に基づく眼軸長が取得されてもよい。

また、眼軸長取得手段は、複数枚の前眼部断面画像をそれぞれに解析して得ることが可能な、前眼部の形状に関する形状情報に対して演算処理を実行してもよい。形状情報は、前眼部に含まれる透光体の形状を特定することが可能な情報であればよい。例えば、各々の透光体の形状を表すパラメータ（一例として、曲率、厚み、深度、等）であってもよい。また、形状情報は、複数のパラメータを含んでもよい。つまり、前眼部断面画像毎に、１つ以上のパラメータが取得されてもよい。

この場合、眼軸長取得手段は、前眼部断面画像毎にパラメータを得るとともに、パラメータの代表値を算出してもよい。パラメータのばらつきを求め、代表値の算出に不適切なものを除外してもよい。なお、前眼部断面画像から解析することが可能な全パラメータについての代表値を算出する必要は必ずしもなく、一部のパラメータのみ代表値を算出してもよい。これによって、被検眼の眼屈折力と、前眼部断面画像から得られる１つ以上のパラメータと、に基づく眼軸長が取得されてもよい。

また、眼軸長取得手段は、被検眼の眼屈折力と、複数枚の前眼部断面画像と、に基づく眼軸長に対して演算処理を実行してもよい。言い換えると、前眼部断面画像毎に、各パラメータを用いて導出される眼軸長に対して演算処理を実行してもよい。この場合、眼軸長取得手段は、各眼軸長から代表値を算出してもよい。もちろん、眼軸長のばらつきを求め、代表値の算出に不適切なものを除外してもよい。

眼軸長取得手段は、複数枚の前眼部断面画像に対する演算処理、形状情報に対する演算処理、眼軸長に対する演算処理、等の少なくともいずれかを実行する構成であってもよい。これらの演算処理を実行することで、眼軸長を精度よく取得できる。例えば、被検者の顔の動き、被検眼の瞳孔状態や調節状態、検出器の分解能、等の影響が演算処理によって小さくなるため、眼軸長の精度が向上される。なお、前眼部断面画像に対する演算処理は複雑化しやすいため、形状情報及び眼軸長に対する演算処理を実行することで、眼軸長を効率的に取得できる。

また、これらの演算処理については、必ずしも、赤外光にて得られる眼屈折力、赤色可視光または赤外光にて得られる前眼部断面画像、等を用いなくてもよい。つまり、例えば、赤外光とは波長が異なる光にて得られる眼屈折力を用いてもよいし、赤色可視光または赤外光とは波長が異なる光にて得られる前眼部断面画像を用いてもよい。しかし、これらの波長が異なる光では、被検者が光に眩しさ感じることによる縮瞳や瞬きが、眼軸長の精度に影響しやすい。このため、本実施形態のように、好ましくは赤外光や赤色可視光を用いるとよい。

眼軸長取得手段は、眼屈折力測定光学系を用いた眼屈折力の取得と、断面画像撮影光学系を用いた前眼部断面画像の取得と、を並行して実行してもよい。例えば、眼軸長取得手段は、被検眼に対して双方の光学系から測定光を投光した状態で、眼屈折力測定光学系が有する光検出器の検出タイミングと、断面画像撮影光学系が有する光検出器の検出タイミングと、を同一タイミング（並行）としてもよい。なお、ここでいう同一とは、それぞれの検出タイミングが完全に同時であることは、必ずしも要求されない。例えば、それぞれの検出タイミングの間に、被検眼の状態（瞳孔状態や調節状態）に有意な差が生じない程度の時間差が存在してもよい。

本実施形態では、眼屈折力測定光学系における第１測定光と、断面画像撮影光学系における第２測定光と、が共に眩しさを軽減する波長であるため、双方の測定光を投光した状態としても、被検者への負担が少ない。また、眼屈折力測定光学系が有する光検出器と断面画像撮影光学系が有する光検出器の検出タイミングを同一タイミングにすることで、取得された眼屈折力及び前眼部断面画像の間で、被検眼の状態のずれが生じなくなる。例えば、このような眼屈折力と前眼部断面画像を利用することで、眼軸長の精度を向上させることができる。

「実施例」
本実施形態における眼科装置の一実施例について説明する。

＜全体構成＞
図１は、眼科装置１０の外観図である。眼科装置１０は、他覚式眼屈折力測定装置（特に、本実施例では、オートレフラクトメータ）と、シャインプルーフカメラと、の複合機である。本実施例において、眼科装置１０は、据え置き型の検査装置であるが、必ずしもこれに限られるものでは無く、手持ち型であってもよい。

眼科装置１０は、測定ユニット１１、基台１２、アライメント駆動部１３、顔支持ユニット１５、モニタ１６、及び、演算制御部５０、を少なくとも有している。

測定ユニット１１は、被検眼の検査に利用される測定系及び撮影系等を備える。本実施例では、図２に示す光学系が配置されている。

アライメント駆動部１３は、測定ユニット１１を基台１２に対して３次元的に移動可能であってもよい。

顔支持ユニット１５は、測定ユニット１１の正面において被検者の顔を固定するために利用される。顔支持ユニット１５は、基台１２に対して固定されており、被検者の顔を支持する。

モニタ１６は、操作部を兼ねたタッチパネルとして機能する。また、モニタ１６は、被検眼Ｅの眼屈折力、前眼部断面画像、眼軸長、等を画面に表示する。

演算制御部５０（プロセッサともいう。以下、単に、制御部５０と称する。）は、眼科装置１０の全体の制御を司る。また、測定ユニット１１を介して取得された各種の検査結果を処理する。

＜光学系＞
図２は、眼科装置１０の光学系を示す概略図である。一例として、眼科装置１０は、測定光学系１００、固視標呈示光学系１５０、正面撮影光学系２００、断面撮影光学系（照射光学系３００ａ及び受光光学系３００ｂ、指標投影光学系４００、及び、アライメント指標投影光学系を備える。また、各光学系の光路を分岐及び結合するハーフミラー５０１，５０２，５０３、対物レンズ５０５、等を有する。なお、各々の光学系においては、光源側を上流、被検眼側を下流とする。

＜測定光学系＞
測定光学系１００は、被検眼Ｅの眼屈折力を他覚的に測定するために利用される。例えば、ＳＰＨ：球面度数、ＣＹＬ：柱面度数、ＡＸＩＳ：乱視軸角度、の各値が、眼屈折力の測定結果として取得されてもよい。

測定光学系１００は、投影光学系１００ａ、及び、受光光学系１００ｂを有する。

投影光学系１００ａは、少なくとも測定光源１１１を有し、被検眼Ｅにおける瞳孔の中心部又は角膜頂点を介して、被検眼Ｅの眼底にスポット状の測定光を投影する。測定光源１１１は、ＳＬＤ光源であってもよいし、ＬＥＤ光源であってもよいし、その他の光源であってもよい。本実施例では、測定光として赤外光が利用される。例えば、８００ｎｍ～９００ｎｍの間にピーク波長をもつ近赤外光が利用されてもよい。一例としては、８７０ｎｍをピーク波長とする近赤外光が利用されてもよい。

本実施例では、投影光学系１００ａ及び受光光学系１００ｂの共通経路上にプリズム１１５が配置される。プリズム１１５が光軸周りに回転されることによって、瞳上での投影光束が高速に偏心回転される。一例として、本実施例では、瞳上のφ２ｍｍ～φ４ｍｍの領域で、投影光束が偏心回転される。この領域が、本実施例における眼屈折力の測定領域となる。

受光光学系１００ｂは、少なくともリングレンズ１２４と、撮像素子１２５と、を有する。受光光学系１００ｂは、眼底から反射された測定光束の反射光束を、瞳孔の周辺部を介してリング状に取り出す。リングレンズ１２４は、瞳共役位置に配置されており、撮像素子１２５は、眼底共役位置に配置されている。リングレンズ１２４を介して撮像素子１２５上に形成されるリング像を解析することによって、眼屈折力が導出される。

前述の通り、本実施例では、瞳上で測定光が高速に偏心回転されているので、回転周期に対して十分長い時間の露光に基づく撮像素子１２５からの出力画像、或いは、撮像素子１２５から逐次出力される画像データの加算画像、に対して解析処理が行われ、眼屈折力が導出される。本実施例では、ＳＰＨ：球面度数、ＣＹＬ：柱面度数、ＡＸＩＳ：乱視軸角度の値が、解析処理の結果として少なくとも取得される。

なお、測定光学系１００は、測定光源１１１、プリズム１１５、リングレンズ１２４、及び撮像素子１２５の他にも、レンズや絞り等の光学素子を有していてもよい。測定光源１１１からの測定光束は、ホールミラー１１３のホール部とプリズム１１５を通過し、ハーフミラー５０２及びハーフミラー５０１にそれぞれ反射されることで、光軸Ｌ１と同軸となり、更に対物レンズ５０５を介して、眼底に到達する。測定光束が眼底にて反射された反射光束は、測定光束が通過した光路を経由し、ホールミラー１２３のミラー部に反射され、リングレンズ１２４を介して撮像素子１２５に到達する。

＜固視標呈示光学系＞
固視標呈示光学系１５０は、被検眼Ｅに対して固視標を呈示する。固視標は、測定光学系１００の光軸上に呈示される。固視標呈示光学系１５０は、被検眼Ｅを固視させるために利用される。また、被検眼に雲霧及び調節負荷を与えるために利用される。

例えば、固視標呈示光学系１５０は、光源１５１、及び、固視標板１５５を少なくとも備える。固視標板１５５は、眼底共役位置に配置されてもよい。光源１５１からの固視光束は、光軸Ｌ２上の固視標板１５５とレンズ１５６を通過した後、ハーフミラー５０３を透過する。また、レンズ５０４を通過し、ハーフミラー５０２を透過し、ハーフミラー５０１に反射されることで、光軸Ｌ１と同軸となる。固視光束は、更に対物レンズ５０５を介すことで、眼底に到達する。

なお、測定光学系１００における測定光源１１１、リングレンズ１２４、及び撮像素子１２５と、固視標呈示光学系１５０における光源１５１及び固視標板１５５は、駆動ユニット１６０として、駆動部１６１により光軸に沿って一体的に移動可能である。例えば、測定光学系１００における駆動ユニット１６０内の焦点距離と、固視標呈示光学系１５０における駆動ユニット１６０内の焦点距離は、所定の関係とされる。例えば、被検眼Ｅの眼屈折力に応じて駆動ユニットを移動させることで、被検眼Ｅに対する固視標板１５５の呈示距離（すなわち、固視標の呈示位置）を変更でき、更に、測定光源１１１及び撮像素子１２５が光学的に眼底共役となる。このとき、駆動ユニットの移動に関わらず、ホールミラー１１３とリングレンズ１２４は一定の倍率で瞳共役となる。

＜正面撮影光学系＞
正面撮影光学系２００は、被検眼Ｅの前眼部の正面画像を撮像するために利用される。例えば、正面撮影光学系２００は、撮像素子２０５等を備える。撮像素子２０５は、瞳共役位置に配置されてもよい。正面画像としては、前眼部の観察画像が取得されてもよい。観察画像は、アライメント等に利用される。また、指標投影光学系４００から角膜に投影される指標像（点像）、及び、アライメント指標投影光学系６００から角膜に投影される指標像（マイヤーリング像）が、正面撮影光学系２００によって撮影される。

＜断面撮影光学系＞
断面撮影光学系は、前眼部の断面画像を撮影するために利用される。断面撮影光学系は、照射光学系３００ａと受光光学系３００ｂと、を備える。

照射光学系３００ａは、測定光学系１００における測定光の投光光軸（光軸Ｌ１）と同軸であり、前眼部に対してスリット光を照射する。照射光学系３００ａは、光源３１１及びスリット３１２等を有する。光源３１１は、ＳＬＤ光源であってもよいし、ＬＥＤ光源であってもよいし、その他の光源であってもよい。本実施例では、照明光として赤色可視光又は近赤外光が利用される。例えば、６５０ｎｍ～８００ｎｍの間にピーク波長をもつ赤色可視光又は近赤外光が利用されてもよい。一例としては、７３０ｎｍをピーク波長とする赤色可視光が利用されてもよい。もちろん、所定の波長をピーク波長とする近赤外光が利用されてもよい。スリット３１２は、瞳共役位置に配置されてもよい。

照射光学系３００ａの光源３１１について、詳細に説明する。図３は、被検眼の視感度と波長の関係を表す模式図である。被検眼は可視域に視感度をもつが、一般的に緑色可視光である５５０ｎｍ付近で最大となり、波長が長くなるにつれて（赤外域に近づくほど）徐々に低下する。つまり、被検眼は、緑色可視光に眩しさを感じやすく、赤色可視光には眩しさを感じにくい。なお、赤外光には眩しさを感じないとされている。

従来は、前眼部の断面画像をシャインプルーフの原理に基づいて取得する際に、青色可視光、緑色可視光、白色可視光、等が照明光として用いられてきた。これは、被検眼の透過率の影響で、白内障等が断面画像に現れやすいためであるが、被検者には照明光が眩しく負担となっていた。一方で、近年の若年層を中心とした近視有病率の増加にともない、若年層に対する眼軸長の測定は重要視されているが、若年層は白内障の可能性が低いため、上記とは異なる光を照明光として用いることも可能である。

そこで、本実施例では、被検眼が眩しさを感じにくい赤色可視光～近赤外光の光を、照明光として使用する。例えば、緑色可視光である５５０ｎｍ付近の視感度に対し、赤色可視光である６５０ｎｍ付近の視感度は約１０分の１に低下し、７００ｎｍ付近の視感度は約２００分の１に低下する。このため、被検者の負担は大きく軽減される。特に、小児を含む若年層が対象の場合は、負担の軽減と共に、測定の効率化につながる。

本実施例では、前眼部におけるスリット光の通過断面を「切断面」と称する。切断面は、断面撮影光学系の物面となる。図２において、スリット３１２の開口は、水平方向（紙面奥行き方向）を長手方向とする。よって、本実施例では、光軸Ｌ１を含む水平面（ＸＺ断面）が切断面として設定される。本実施例では、少なくとも、角膜前面から水晶体後面までの間に切断面が形成される。

受光光学系３００ｂは、レンズ系３２２及び撮像素子３２１等を有する。受光光学系３００ｂにおいて、レンズ系３２２及び撮像素子３２１は、前眼部に設定される切断面とシャインプルーフの関係に配置される。すなわち、切断面とレンズ系３２２の主平面と、撮像素子３２１の撮像面と、の各延長面が、１本の交線（一軸）で交わるような光学配置となっている。撮像素子３２１からの信号に基づいて、前眼部の断面画像が取得される。撮像素子３２１は、単元素としてのシリコンを材料とした半導体の基板で構成されてもよい。

受光光学系３００ｂの撮像素子３２１について、詳細に説明する。図４は、撮像素子３２１の受光感度と波長の関係を表す模式図である。例えば、単元素としてシリコンを材料に用いた撮像素子は、紫外域、可視域、及び赤外域の波長を含む３００ｎｍ～１０００ｎｍ付近の波長に感度をもつが、緑色可視光を含む５５０ｎｍ～６５０ｎｍ付近で最大となり、赤外域に近づくほど徐々に低下する。しかし、照射光学系３００ａで使用される赤色可視光～近赤外光の光を含む６５０ｎｍ以上の感度は、前眼部の断面画像の取得には十分な感度である。

なお、例えば、撮像素子には、その感度が赤外域で最大となるものが存在するが、高価である。装置が病院や学校等の多くの施設で普及されることが望まれる一方で、装置の高額化は装置の普及の妨げとなり得る。シリコンを材料とした撮像素子を用いれば、装置を安価に抑えることができる。

このような断面撮影光学系において、光源３１１からの測定光束は、光軸Ｌ３上のスリット３１２を介してスリット光束となり、レンズ３１３を通過した後、ハーフミラー５０３に反射されることで、光軸Ｌ２と同軸となる。また、レンズ５０４を通過し、ハーフミラー５０２を透過し、ハーフミラー５０１に反射されることで、光軸Ｌ１と同軸となる。測定光束は、更に対物レンズ５０５を介すことで、前眼部に到達する。前眼部に形成された切断面からの戻り光は、レンズ３２２を介して撮像素子３２１に到達する。

＜指標投影光学系＞
指標投影光学系４００は、角膜形状を測定するために利用される。指標投影光学系４００は、被検眼と対向する正面から前眼部へ、角膜形状を測定するための指標を投影する。

指標投影光学系４００は、複数の点光源４０１を備える。点光源４０１は、角膜に平行光を照射することで、無限遠指標を投影する。点光源４０１は、赤外光を発する。但し、可視光であってもよい。点光源４０１は、光軸Ｌ１を中心として、上下対称及び左右対称に配置される。例えば、本実施例では、点光源が左右に２つずつ設けられる。これによって、角膜に対して４つの点像指標が投影される。なお、指標の形状はこれに限られたものでは無く、線状等の指標が含まれてもよい。また、指標の数はこれに限られたものでは無く、３つ以上の点像指標によって構成されてもよい。

本実施例では、これらの４つの点像が投影された円周領域が、指標投影光学系４００及び正面撮影光学系２００による角膜形状の測定領域となる。一例として、所定の曲率半径をもつ角膜模型眼が、所定の作動距離に置かれたときに、角膜模型眼のφ３ｍｍの円周領域に対して各々の点像が投影される。

＜アライメント指標投影光学系＞
アライメント指標投影光学系は、被検眼Ｅに対して測定ユニット１１をアライメント（位置合わせ）するために利用される。本実施例では、アライメント用光源６０１と、指標投影光学系４００と、によって、アライメント指標投影光学系が形成される。例えば、アライメント用光源６０１によるプルキンエ像と、指標投影光学系４００によるプルキンエ像と、が所定の比率で撮影されるように、測定ユニット１１を前後方向に移動させることで、作動距離調整が行われてもよい。

アライメント用光源６０１は、角膜に拡散光を照射することで、有限遠指標を投影する。アライメント用光源６０１は、赤外光を発する。但し、可視光であってもよい。アライメント用光源６０１は、光軸Ｌ１を中心として、リング状に配置される。これによって、本実施例では、角膜に対してリング指標（いわゆるマイヤーリング）が、投影される。

＜固視標呈示光学系と断面撮影光学系の共通光路化＞
本実施例では、固視標呈示光学系１５０と、視標投影光学系３００ａと、において、共に可視光が照射される。固視標呈示光学系１５０の光軸Ｌ２と、視標投影光学系３００ａの光軸Ｌ３とは、ハーフミラー５０３によって同軸とされる。固視標呈示光学系１５０がハーフミラー５０３の透過側に配置され、視標投影光学系３００ａがハーフミラー５０３の反射側に配置されることで、各々の光路が共通化される。例えば、ハーフミラー５０３は平面型であり、ハーフミラー５０３の透過側は非点収差が発生しやすい。視標投影光学系３００ａは、前眼部に切断面を形成して明瞭な断面画像７０を得るために、一定の結像性能を必要とする。このような理由から、視標投影光学系３００ａは、非点収差の影響が少ない反射側に配置されることが好ましい。

また、本実施例では、固視標呈示光学系１５０の光軸上に、レンズ５０４ａが配置される。レンズ５０４ａは、固視標呈示光学系１５０の全体の長さを短くするための全長短縮用レンズとして機能する。また、レンズ５０４ａは、レンズ５０４ａの上流に位置するレンズ１５６の径を小さくするための役割をもつ。

図５は、固視標呈示光学系１５０を簡略化した模式図である。図５（ａ）は、レンズ５０４ａを配置しない場合を示す。図５（ｂ）は、レンズ５０４ａを配置する場合を示す。ここでは、被検眼Ｅから固視標板１５５までの光路を直線とし、一部の光学部材を省略している。固視標板１５５の中心部と周辺部からの眼底結像光線を、それぞれ実線と点線で表す。

被検眼Ｅから対物レンズまでを所定の作動距離とした際、図５（ａ）では、固視標呈示光学系１５０の距離（特に、固視標板１５５からレンズ１５６までの距離）が長くなる。固視標板１５５の中心部及び周辺部からの光線は、共に大きな径でレンズ１５６に到達する。一方、図５（ｂ）のように、固視標呈示光学系１５０にレンズ５０４ａを配置すると、固視標呈示光学系１５０の距離を短くすることができる。固視標板１５５からの各々の光線は、共に小さな径でレンズ１５６に到達する。

なお、例えば、固視標呈示光学系１５０は視標側テレセントリックな光学系であり、レンズ５０４ａは瞳共役位置に配置されてもよい。このとき、固視標板１５５の中心部及び周辺部からの光線は、レンズ５０４ａの中心を通過することになるため、固視標呈示光学系１５０の全体の焦点距離（合成焦点距離）が変化しない。従って、固視標呈示光学系１５０と測定光学系１００の駆動ユニット１６０内における焦点距離の関係性が維持される。

このように、固視標呈示光学系１５０にレンズ５０４ａを配置すれば、小さな径でレンズ１５６を設計することができる。また、被検眼Ｅの所定の作動距離と固視標呈示光学系１５０の合成焦点距離を保ちながらも、固視標呈示光学系１５０の全体の長さを短縮できる。結果として、眼科装置１０の小型化に繋がる。

また、本実施例では、視標投影光学系３００ａの光軸上に、レンズ５０４ｂが配置される。レンズ５０４ｂは、レンズ５０４ｂの下流に位置する対物レンズ５０５の径を小さくするための役割をもつ。

図６は、視標投影光学系３００ａを簡略化した模式図である。図６（ａ）は、レンズ５０４ｂを配置しない場合を示す。図６（ｂ）は、レンズ５０４ｂを配置する場合を示す。ここでは、被検眼Ｅからスリット３１２までの光路を直線とし、一部の光学部材を省略している。スリット３１２の中心部と周辺部からの瞳結像光線を、それぞれ実線と点線で表す。

図６（ａ）と図６（ｂ）では、スリット３１２の中心部からの光線が、レンズ５０４ｂの有無に関わらず、対物レンズ５０５の中心を通過する。しかし、図６（ａ）において、スリット３１２の周辺部からの光線は、対物レンズ５０５の中心からより離れた位置にて屈折される。被検眼Ｅにこのような光線を到達させるためには、大きな径の対物レンズ５０５が必要になる。一方、図６（ｂ）では、スリット３１２の周辺部からの光線が、対物レンズ５０５の中心の位置にて屈折される。被検眼Ｅにこのような光線を到達させるために、小さな径の対物レンズ５０５を使用することができる。

このように、視標投影光学系３００ａにレンズ５０４ｂを配置すれば、小さな径で対物レンズ１５５を設計することができる。なお、スリット３１２の中心部及び周辺部からの光線は、対物レンズ５０５の中心から離れた領域で屈折されるほど、大きな収差が発生し得る。このため、眼科装置１０を小型化しつつ、収差の発生を抑えるような、適切な径の対物レンズ１５５が用いられてもよい。

なお、本実施例では、固視標呈示光学系１５０及び視標投影光学系３００ａにおいて、上述した役割が異なるレンズ５０４ａ及びレンズ５０４ｂを共有化したレンズ５０４が配置される。例えば、固視標呈示光学系１５０の光軸Ｌ２と視標投影光学系３００ａの光軸Ｌ３が結合するハーフミラー５０３の下流に、レンズ５０４が配置される。これによって、光学系の内部は、より省スペース化される。

＜制御動作＞
眼科装置１０の制御動作を、図７に示すフローチャートを参照しつつ説明する。本実施例では、眼科装置１０によって、角膜曲率測定、眼屈折力測定、及び、前眼部断面画像の撮影、が順番に実行され、測定及び撮影の結果に基づいて、眼軸長が取得される。

＜アライメント（Ｓ１）＞
まず、被検眼Ｅに対する測定ユニット１１のアライメントが行われる。検者は、被検者に、顔を顔支持ユニット１５へ載せるように指示する。制御部５０は、固視標の呈示及び前眼部観察画像の取得を開始する。

例えば、制御部５０は、正面撮影光学系２００を介して取得される前眼部の観察画像に少なくとも基づいて、被検眼Ｅと眼科装置１０とを、所定の位置関係へと調整する。より詳細には、被検眼Ｅの角膜頂点に光軸Ｌ１が一致するように、ＸＹ方向に関するアライメントを行う。また、被検眼Ｅと眼科装置１０との間隔が所定の作動距離となるように、Ｚ方向に関するアライメントを行う。このとき、角膜にアライメント指標を投影し、観察画像にて検出されるアライメント指標に基づいて、アライメントを調整してもよい。

＜角膜形状測定（Ｓ２）＞
次に、被検眼Ｅの角膜形状が測定される。制御部５０は、指標投影光学系４００から点像指標を投影し、点像指標の角膜プルキンエ像を、正面撮影光学系２００によって撮影する。また、制御部５０は、角膜プルキンエ像に基づいて、角膜形状情報を取得する。例えば、角膜プルキンエ像の像高に基づいて、角膜形状情報を導出する。本実施例では、角膜形状情報として、角膜曲率、乱視度数、及び、乱視軸角度、の各値が少なくとも取得される。

＜眼屈折力測定（Ｓ３）＞
次に、被検眼Ｅの眼屈折力が測定される。例えば、眼屈折力の測定では、先に予備測定が実施され、後に本測定が実施されてもよい。

予備測定では、固視標が所定の呈示距離に配置された状態で、被検眼Ｅの眼屈折力が測定される。測定時において、被検眼Ｅに対して光学的に十分な遠方の距離であり、０Ｄ眼の遠点に相当する初期位置に、固視標板１５５が配置されてもよい。この状態で照射された測定光に基づいて撮像素子１２５により撮像されるリング像が、制御部５０によって画像解析される。解析結果として、各経線方向の屈折力の値が求められる。各経線方向の屈折力に所定の処理を施すことによって、少なくとも、予備測定における球面度数を取得する。

続いて、制御部５０は、被検眼Ｅの予備測定の球面度数に応じて、被検眼Ｅの焦点が合う雲霧開始位置に、固視標板１５５を移動させる。これによって、被検眼Ｅには固視標がはっきりと観察されるようになる。その後、制御部５０は、雲霧開始位置から固視標を移動させることで、被検眼Ｅに対して雲霧を付加する。これによって、被検眼Ｅの調節を解除させる。

被検眼Ｅに雲霧を付加した状態で、本測定が行われる。雲霧が付加された被検眼Ｅについて撮像されたリング像に対し、所定の解析処理が行われることで、被検眼ＥのＳＰＨ：球面度数、ＣＹＬ：柱面度数、ＡＸＩＳ：乱視軸角度の他覚値が取得される。

＜前眼部断面画像の撮影（Ｓ４）＞
次に、被検眼Ｅの前眼部における断面画像（シャインプルーフ画像）が撮影される。制御部５０は、眼屈折力の本測定の完了後、直ちに前眼部の断面画像の撮影を実行する。例えば、眼屈折力の本測定の完了をトリガとして、断面画像の撮影動作が実行されてもよい。つまり、本測定の完了後、直ちに、照射光学系３００ａから照明光を照射すると共に、照明光が角膜及び水晶体にて散乱した散乱光が撮像素子３２１に結像されることによる前眼部の断面画像を取得する。これによって、眼屈折力の測定時と断面画像の撮影時との間で、アライメントずれが軽減される。

＜眼軸長演算（Ｓ５）＞
次に、被検眼Ｅの眼軸長が演算される。制御部５０は、ステップＳ２～ステップＳ４にて取得された情報又は画像に基づいて、眼軸長を演算する。

まず、制御部５０は、被検眼Ｅの眼屈折力の測定結果に基づいて、角膜頂点Ｃに対する遠点ＦＰ（図９参照）の位置を求める。例えば、被検眼Ｅに乱視が無く、ＳＰＨ＝－５Ｄであり、ＶＤ＝１２ｍｍであれば、１２＋１０００／５＝２１２ｍｍが、角膜頂点Ｃから遠点ＦＰまでの距離となる。遠点ＦＰからの光線が、眼底に結像すると考えられる。なお、ＶＤ＝１２ｍｍは、眼鏡レンズの装用を前提とした角膜頂点間距離を示す一定値である。ＶＤは、装置によって異なり得る。

図８は、前眼部の断面画像７０の一例である。続いて、制御部５０は、被検眼Ｅの前眼部の断面画像７０に基づいて、前眼部の形状に関する前眼部形状情報を取得する。例えば、前眼部形状情報には、角膜前面の曲率半径（Ｒａ）、角膜後面の曲率半径（Ｒｐ）、角膜厚（ＣＴ）、前房深度（ＡＣＤ）、水晶体前面の曲率半径（ｒａ）、水晶体後面の曲率半径（ｒｐ）、水晶体厚（ＬＴ）、等の情報が含まれてもよい。なお、前眼部形状情報としては、ステップＳ２にて取得された情報を用いることも可能である。

制御部５０は、断面画像７０を画像処理することによって、各透光体（一例として、角膜、房水、水晶体、等）を検出し、前眼部形状情報を取得する。例えば、断面画像７０の輝度情報を利用して、組織の境界（角膜前後面、水晶体前後面、虹彩、等）に相当する画素位置を検出し、曲率半径等の情報を取得してもよい。また、例えば、組織の境界に相当する画素位置の距離を求め、組織の厚みや深度等の情報を取得してもよい。

図９は、眼軸長の導出手法を説明するための模式図である。本実施例では、前眼部の切断面上での光線追跡演算に基づいて、眼軸長が導出されてもよい。例えば、制御部５０は、遠点ＦＰの位置と、各透光体の屈折率と、前眼部形状情報と、に基づいて、光線追跡演算を行う。

制御部５０は、被検眼Ｅに向かって遠点ＦＰから入射する光線（例えば、図９の光線Ｌｘ）を追跡し、被検眼Ｅの各透光体によって光線が屈折され、光線が光軸と交わる交点の位置を求める。なお、光線追跡演算についての詳細は、後述する。例えば、このような光線追跡演算によって、眼底Ｅｆの位置が求められる。制御部５０は、角膜頂点Ｃと眼底Ｅｆとの距離を、眼軸長ＡＬとして導出する。

＜表示出力（Ｓ６）＞
最後に、眼軸長ＡＬがモニタ１６に表示される。本実施例では、被検眼Ｅの角膜形状情報及び眼屈折力（ＳＰＨ、ＣＹＬ、ＡＸＩＳ）のうち、少なくとも一方と共に、眼軸長ＡＬが表示される。なお、例えば、被検眼Ｅに対する過去の眼軸長測定結果が存在する場合は、過去の測定結果と共に、今回の測定結果が表示されてもよい。

＜光線追跡演算＞
眼軸長を導出するための光線追跡演算について説明する。本実施例では、説明の便宜上、被検眼Ｅの各透光体における屈折率が一定であり、それぞれの内部での屈折変化が無いものとする。但し、必ずしもこれに限られるものではなく、透光体の内部での屈折率の変化（例えば、水晶体の内側－外側間の屈折率の変化）を考慮して、眼軸長が導出されてもよい。

ところで、広く利用されているＳＰＨ、ＣＹＬ、ＡＸＩＳによる眼屈折力の表現形式では、ＳＰＨは、強主経線（又は弱主経線）に関する屈折力を示しているので、前眼部の切断面上での光線追跡において、必ずしも適切な値とはならない。例えば、ＳＰＨ＝－５Ｄ、ＣＹＬ＝－２Ｄ、ＡＸＩＳ＝３０°であった場合を考える。この場合、上記光学系の例で水平断面を取得したとすると、この断面での屈折力は－５Ｄでも無いし、ＣＹＬを付加した－７Ｄでも無い。

これに対し、本実施例では、切断面上での眼屈折力である面上眼屈折力を求めて、面上屈折力に基づいて、遠点ＦＰの位置が設定される。ここで、任意の面での屈折度数Ｐは、次の式によって表現される。但し、θは、水平面に対する角度であって、水平方向を０°とする。

Ｐ（θ）＝ＳＰＨ＋ＣＹＬ×［ｓｉｎ２（θ－Ａ）］

図１０は、被検眼ＥがＳＰＨ＝－５Ｄ、ＣＹＬ＝－２Ｄ、ＡＸＩＳ＝３０°である場合における各経線方向の屈折度数を示す図である。例えば、本実施例の切断面は、水平面（θ＝０°）である。このため、被検眼ＥがＳＰＨ＝－５Ｄ、ＣＹＬ＝－２Ｄ、ＡＸＩＳ＝３０°であれば、Ｐ（０°）＝－５．５Ｄと算出される。この場合、切断面における角膜頂点Ｃから遠点ＦＰまでの距離は、ＶＤ＝１２ｍｍであれば、１２＋１０００／５．５＝１９４ｍｍとなる。

制御部５０は、このように設定された遠点ＦＰからの光線を追跡する。例えば、遠点ＦＰから一定位置（一例として、被検眼の瞳（角膜の奥３ｍｍ程度）の位置でφ６ｍｍの位置）に向かう光線（例えば、図９の光線Ｌｘ）を導く。なお、一定位置を被検眼の瞳の位置でφ６ｍｍとすることは、一例に過ぎず、適宜変更可能である。

この光線は、まず、角膜前面で最初の屈折が生じる。光線と角膜前面の交点が、角膜前面の曲率半径Ｒａと、遠点ＦＰの位置及び遠点ＦＰでの光線角度に基づいて、算出される。また、更に、該交点での光線の入射角が算出される。角膜前面に到達した光線は、スネルの法則に基づいて、入射角に対して決まった屈折角で、向きを変化させる。このようにして、それぞれの透光体境界面での光線が、逐次追跡される。その際、角膜形状情報及び断面画像７０（シャインプルーフ画像）に基づいて取得される前眼部形状情報（Ｒａ，Ｒｐ，ＣＴ，ＡＣＤ，ｒａ，ｒｐ，ＬＴ）が、各境界面と光線との交点とを与えるために適宜利用される。本実施例では、最終的に、水晶体後面を出た後に、眼の軸（ここでは、視軸）と交わる交点（すなわち、眼底Ｅｆの位置）を求める。交点から角膜頂点Ｃ（ここでは、原点）までの距離が、眼軸長ＡＬとして利用される。

なお、光線追跡演算において、上記の前眼部形状情報（Ｒａ，Ｒｐ，ＣＴ，ＡＣＤ，ｒａ，ｒｐ，ＬＴ）を利用する場合、本実施例では、少なくとも角膜前面の曲率半径Ｒａについては、点像指標の角膜プルキンエ像に基づく値が利用され、残りの値については、断面画像７０（シャインプルーフ画像）に基づく値が利用される。一般に、角膜前面形状については、角膜プルキンエ像に基づく測定精度のほうが、シャインプルーフ画像に基づく測定精度よりも、高いからである。なお、前述の通り、本実施例では、角膜形状情報として、角膜曲率、乱視度数、及び、乱視軸角度の各値が少なくとも取得される。切断面に関して屈折度数を求めた手法と同様の手法を用いて、これらの値から、切断面における角膜曲率（角膜前面の曲率）を求めることができる。求めた値の逆数が、Ｒａとして利用されてもよい。

被検眼Ｅの眼軸長ＡＬは、このような一定位置に向かう光線の追跡によって、求めることができる。但し、光線追跡の手法は、上記手法に限定されない。例えば、近軸計算によって遠点ＦＰから結像する点が求められても良い。また、被検眼Ｅに入射する位置が互いに異なる複数の光線を考慮して、遠点ＦＰから結像する点が求められてもよい。例えば、近軸光線と近軸とは異なる一定位置に向かう光線とのそれぞれの光線に対する光線追跡を組み合わせてもよい。複数本の光線の光線追跡が行われる場合、眼軸長の最終的な測定値（演算値）は、それぞれの光線追跡による眼軸長の平均値であってもよい（加重平均値であってもよい）。

また、測定光学系１００による測定領域（瞳上のφ２ｍｍ～φ４ｍｍ）に向かう光線を追跡することで、眼軸長ＡＬを求めてもよい。例えば、瞳上のφ２ｍｍ～φ４ｍｍの領域に向かう複数本の光線のそれぞれで、光線追跡を実施し、各々の光線追跡によって求められる眼軸長の平均値を、演算結果として取得してもよい。より適切な条件で光線追跡が行われるため、眼軸長がより精度よく取得されやすくなる。

なお、本実施例において得られる眼軸長値には、所定のオフセット値が加えられていてもよい。オフセット値により、演算値と実測値との誤差が補正される。

また、遠点ＦＰから出射し、角膜形状測定用の点像指標が投影される円周領域を通過する光線を追跡することで、光線追跡が行われてもよい。これにより、光線追跡の条件が一層適正になるため、眼軸長がより精度よく取得されやすくなる。

以上、説明したように、例えば、本実施例の眼科装置は、被検眼の眼屈折力を取得するための眼屈折力測定光学系においては、測定光として赤外光を使用し、被検眼の前眼部断面画像を取得するための断面撮影光学系においては、照明光として赤色可視光又は赤外光を使用する。これによって、被検者の照明光による眩しさを軽減し、前眼部断面画像の撮影時の負担が少ない状態で、眼軸長を取得することができる。特に、小児を含む若年層に対しては、眩しさの影響が大きいため、赤色可視光又は赤外光の使用がより効果的である。

また、例えば、本実施例の眼科装置は、眼屈折力測定光学系の測定光（赤外光）と、断面撮影光学系の照明光（赤色可視光又は赤外光）を、異なる波長にて構成する。これによって、被検者の照明光による眩しさを軽減するための各々の光学系の構成を、容易にすることができる。

また、例えば、本実施例の眼科装置は、眼屈折力測定光学系における測定光の波長よりも、断面撮影光学系における照明光の波長を、短波長で構成する。例えば、眼屈折力測定光学系からの測定光は眼底に集光し、断面撮影光学系からの照明光は前眼部に集光するため、仮に同一の波長であると、測定光のほうが眩しさを感じやすい。このため、赤色可視光～赤外光の波長域において、前述の理由で眩しさを感じやすい測定光を視感度が低い長波長側に設定し、眩しさを感じにくい照明光を視感度が高い短波長側に設定することで、被検者の負担を軽減できる。

また、例えば、本実施例の眼科装置は、断面撮影光学系における照明光を、６５０ｎｍ～８００ｎｍの間にピーク波長をもつ近赤外光で構成する。これによって、被検者は眩しさを感じにくく、かつ、様々な波長感度域をもつ光検出器を使用できる。例えば、紫外域から近赤外域までの波長に感度を示すＳｉイメージセンサ、近赤外域の波長に感度を示すＩｎＧａＡｓイメージセンサ、等を使用できる。

また、例えば、本実施例の眼科装置は、断面撮影光学系を、シリコンを材料とする半導体基板を備えた光検出器で構成する。例えば、Ｓｉイメージセンサは、ＩｎＧａＡｓイメージセンサよりも、近赤外域の波長（特に、８００ｎｍよりも長波長）に対する感度が低下するが、前眼部断面画像を十分に得ることが可能である。更に、Ｓｉイメージセンサは、ＩｎＧａＡｓイメージセンサよりも安価であるため、装置の低コスト化を実現できる。

＜変容例＞
本実施例では、測定光学系１００が有する投影光学系１００ａにおいて、測定光源１１１が測定光として近赤外光を発する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、測定光源１１１からの測定光の光路に、測定光の波長を制限するための光学部材を配置する構成としてもよい。同様に、本実施例では、断面撮影光学系が有する照射光学系３００ａにおいて、光源３１１が照明光として赤色可視光又は近赤外光を発する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、光源３１１からの照明光の光路に、照明光の波長を制限するための光学部材を配置する構成としてもよい。例えば、このような測定光及び照明光の波長を制限する光学部材は、カットフィルタであってもよい。

本実施例では、断面撮影光学系の照射光学系３００ａにおいて、赤色可視光又は近赤外光の照明光を投光する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、赤色可視光又は近赤外光の波長をもつ照明光に加えて、これとは異なる波長をもつ照明光を選択的に投光することが可能な構成としてもよい。一例としては、青色可視光、緑色可視光、白色可視光、等の少なくともいずれかの可視光を投光することが可能な構成としてもよい。

この場合、制御部５０は、複数の光源を制御し、各々の点灯と消灯を切り換えることによって、赤色可視光（又は近赤外光）の波長をもつ照明光と、赤色可視光（又は近赤外光）とは異なる波長をもつ照明光と、のいずれかを被検眼に向けて投光してもよい。或いは、制御部５０は、光源からの照明光の光路内に配置した光学部材を制御して切り換えることによって、赤色可視光（又は近赤外光）の波長をもつ照明光と、赤色可視光（又は近赤外光）とは異なる波長をもつ照明光と、のいずれかを被検眼に向けて投光してもよい。これによって、被検眼に対する眩しさを考慮した照明光と、被検眼の状態（白内障等）を考慮した照明光と、を状況に応じて選択的に使い分けることができる。例えば、被検眼が白内障等であっても、適切に断面画像７０を取得し、眼軸長を測定することができる。

本実施例では、断面撮影光学系を用いて１枚の断面画像７０を取得する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、断面撮影光学系を用いて、複数枚の断面画像を取得する構成であってもよい。なお、断面撮影光学系では、照射光学系３００ａにおいて赤色可視光又は近赤外光の照明光を投光することにより、被検眼に対する眩しさが軽減されているため、複数の断面画像を連続的に取得することが可能である。

この場合、制御部５０は、光源３１１から照明光を常に投光させると共に、照明光の戻り光を常に撮像素子３２１で撮像させ、被検眼の断面画像を動画像として取得してもよい。また、この場合、制御部５０は、所定の時間が経過する毎に（例えば、１秒毎に）、光源３１１から照明光を投光させ、被検眼の断面画像を静止画像として取得してもよい。なお、撮像素子３２１は、照明光の投光タイミングと合わせて所定の時間が経過する毎に戻り光を撮像してもよいし、戻り光を常に撮像してもよい。また、この場合、制御部５０は、所定の時間が経過する毎に、照明光の戻り光を撮像素子３２１で撮像させ、被検眼の断面画像を静止画像として取得してもよい。なお、光源３１１は、撮像素子３２１の撮像タイミングと合わせて所定の時間が経過する毎に照明光を投光してもよいし、照明光を常に投光してもよい。例えば、被検眼の断面画像を連続的に取得することで、被検眼の瞳孔状態（縮瞳及び散瞳）や被検眼の調節状態を捉えることが可能である。複数の断面画像から適切なものを選択し、眼軸長を精度よく測定することができる。

被検眼の断面画像を連続的に取得するときは、演算処理を実行してもよい。例えば、被検眼の断面画像を加算平均処理で合成することによっても、眼軸長を精度よく測定することができる。もちろん、被検眼の断面画像に基づいて得ることが可能な前眼部形状情報について、代表値（例えば、平均値、中央値、最頻値、等）を算出してもよい。被検眼の眼屈折力と前眼部形状情報を用いた光線追跡演算にて求められる眼軸長について、代表値を算出してもよい。なお、前眼部形状情報及び眼軸長については、最大値と最小値を除いた残りの数値を利用して、代表値を算出してもよい。これらによっても、眼軸長を精度よく測定することができる。さらに、このような演算処理では、各データのばらつきに基づいて、外れ値が除外されてもよい。

なお、断面撮影光学系は、照射光学系３００ａのスリット３１２を回転させるための回転機構と、受光光学系３００ｂの撮像素子３２１を移動させるための移動機構と、を備えてもよい。例えば、被検眼の断面画像を連続的に取得する際には、スリット３１２及び撮像素子３２１におけるシャインプルーフの関係を維持しつつ、回転機構及び移動機構を制御してこれらの位置を変更してもよい。例えば、これにより、前眼部に対する光切断面の角度がそれぞれに異なる複数の断面画像を得てもよい。また、このような複数の断面画像を合成し、３次元の断面画像を取得してもよい。

本実施例では、測定光学系１００を用いて被検眼の眼屈折力を測定した後に、断面撮影光学系を用いて被検眼の断面画像７０を取得する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、被検眼の眼屈折力と、被検眼の断面画像７０と、を同一タイミング（並行）で取得する構成であってもよい。これによって、眼軸長の精度を向上させることができる。

この場合、制御部５０は、投影光学系１００ａにおける測定光源１１１からの測定光と、照射光学系３００ａにおける光源３１１からの照明光と、を共に制御して、双方の光を被検眼に向けて投光させる。なお、投光の開始は、必ずしも同時である必要はない。また、制御部５０は、受光光学系１００ｂにおける撮像素子１２５と、受光光学系３００ｂの撮像素子３２１と、を共に制御して、リング像と断面画像７０を同一タイミングで撮像（キャプチャ）する。

例えば、被検眼の眼屈折力の測定においては、雲霧によって調節が解除されるが、続いて前眼部の断面画像を取得する際には、再び調節する可能性もあり、被検眼の状態が異なる場合がある。また、例えば、被検眼の眼屈折力の測定においては、近赤外光を用いるために縮瞳がない瞳孔状態となる。前眼部の断面画像の取得においても、被検眼に眩しさを与えない波長をもつ赤色可視光又は近赤外光を用いるため、縮瞳がない瞳孔状態となるが、各々の状態は異なる場合がある。しかし、眼屈折力の測定と断面画像の取得を同一タイミングで実施すれば、被検眼の瞳孔状態や調節状態を一致させた状態で眼軸長を算出することができ、精度が向上される。なお、被検眼の縮瞳を抑制することで、前眼部のより深くまでが撮像された良好な断面画像を取得しやすくなる。

本実施例では、被検眼と眼科装置１０とのアライメントを、図７に示すフローチャートの最初のステップＳ１として実行する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、被検眼と眼科装置１０とのアライメントは、フローチャートが進行する中で、適宜、実行する構成としてもよい。例えば、被検眼の眼屈折力の測定の前（ステップＳ２とステップＳ３の間）や、前眼部の断面画像の取得の前（ステップＳ３とステップＳ４の間）において、実行されてもよい。

一例として、前眼部の断面画像の取得の前に再度アライメントを実行する場合を例に挙げる。例えば、制御部５０は、撮像素子３２１によって逐次生成される断面画像から、角膜頂点位置を検出してもよい。また、例えば、制御部５０は、角膜頂点位置を断面画像内にて予め設定された所定の位置に合わせるように、被検眼Ｅに対して測定ユニット１１を移動させてもよい。例えば、被検眼Ｅの角膜曲率によっては、被検眼Ｅと眼科装置１０との作動距離に若干のずれが生じることがあるが、このように角膜頂点位置を利用して再度アライメントを実行すれば、適切な作動距離を保って断面画像（キャプチャ画像）を取得できる。結果として、断面画像のフォーカスが安定し、眼軸長を精度よく算出することができる。

本実施例では、被検眼の実際の眼軸長と、被検眼の眼屈折力及び前眼部形状情報に基づく光線追跡演算にて導出された眼軸長と、が異なる場合がある。すなわち、実際の眼軸長と、演算で求めた眼軸長と、にずれが生じる場合がある。これは、例えば、被検眼の各透光体における屈折率を一定とすることで起こり得ると考えられる。模型眼や文献値から採用した屈折率が、必ずしも個々の眼とは一致しないためである。

このため、検者が任意に模型眼あるいは文献値を選択して、屈折率を変更できるような構成とされてもよい。検者が直接的に数値を入力することで、屈折率を変更できるような構成とされてもよい。また、光線追跡演算で求めた眼軸長に、実験やシミュレーションに基づいて予め設定された係数が乗算される構成とされてもよい。なお、このような係数は１つに限らず、国、地域、年齢、等の少なくともいずれかに応じた複数の係数が準備されてもよい。これらによって、実際の眼軸長により近い値で、精度よく眼軸長が導出される。

また、例えば、前眼部の断面画像７０とは別に、透光体の屈折率に関する屈折率情報を取得し、眼軸長ＡＬの導出に屈折率情報を利用する構成としてもよい。つまり、眼軸長ＡＬを取得する上で、屈折率情報に基づく透光体の屈折率を、更に考慮してもよい。一例として、屈折率情報は、水晶体の屈折率を含んでもよい。水晶体の屈折率は、加齢にともなう変化があることが知られている。そこで、眼科装置１０の記憶部は、水晶体の屈折率が年齢毎に対応付けられた計算式やルックアップテーブルを有していてもよい。この場合、被検者の年齢が入力されることで、年齢に応じた屈折率を取得することができる。制御部５０は、このような水晶体の屈折率を用いて、光線追跡演算を行ってもよい。これによっても、実際の眼軸長により近い値で、精度よく眼軸長が導出される。

１０ 眼科装置
５０ 制御部
１００ 測定光学系
１５０ 固視標呈示光学系
２００ 正面撮影光学系
３００ａ 照射光学系
３００ｂ 受光光学系
４００ 指標投影光学系

Claims (5)

1. 被検眼の眼底に対して第１測定光を投光し、前記第１測定光が前記眼底にて反射された反射光に基づいて、前記被検眼の眼屈折力を取得するための眼屈折力測定光学系と、
   前記被検眼の前眼部に対して第２測定光を投光し、前記第２測定光の投光光軸に対して、前記第２測定光の戻り光を斜め方向から光検出器にて検出することで、前記被検眼の前眼部断面画像を取得するための断面画像撮影光学系と、
   前記眼屈折力と前記前眼部断面画像とに基づいて、前記被検眼の眼軸長を取得する眼軸長取得手段と、
   を有する眼科装置であって、
   前記第１測定光は赤外光であって、前記第２測定光は赤色可視光又は赤外光であることを特徴とする眼科装置。
2. 請求項１の眼科装置において、
   前記第１測定光の第１波長と、前記第２測定光の第２波長は、互いに異なる波長であることを特徴とする眼科装置。
3. 請求項２の眼科装置において、
   前記第１測定光の前記第１波長よりも、前記第２測定光の前記第２波長が、短波長であることを特徴とする眼科装置。
4. 請求項２または３の眼科装置において、
   前記第２測定光の前記赤外光は近赤外光であって、前記第２波長は、６５０ｎｍ～８００ｎｍの間にピーク波長をもつことを特徴とする眼科装置。
5. 請求項２～４のいずれかの眼科装置において、
   前記断面画像撮影光学系は、前記第２測定光として、前記第２波長とは異なる波長をもつ光を選択的に投光することが可能であって、
   前記眼軸長取得手段は、前記第２波長をもつ光の投光と、前記第２波長とは異なる波長をもつ光の投光と、の切り換えを制御することを特徴とする眼科装置。