JPH0966027A

JPH0966027A - 眼科装置

Info

Publication number: JPH0966027A
Application number: JP7223571A
Authority: JP
Inventors: Toshibumi Masaki; 俊文正木; Koji Uchida; 浩治内田; Yoshimasa Hamano; 好正濱野; Takashi Masuda; 高増田; Satoshi Shimashita; 聡嶋下
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【目的】アライメント検出範囲をシンプルな構造で広
くした眼科装置及び眼科装置の位置検出装置を提供す
る。【構成】被検眼に対向して配置され眼情報を得る検眼
部１と、被検眼の瞳孔を検知することにより前記検眼部
と被検眼との位置ずれを検出する位置検出手段６、９
と、前記位置検出手段の検出信号に基づいて検眼部を適
正位置に駆動させる位置合わせ制御手段９、２を有する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は眼科装置に関するもので
ある。本発明は特に被検眼の情報を光学的に検出する眼
科機械に良好に適用できるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のオートアライメントを行う眼科装
置では位置合わせ精度を高めるため被検眼角膜に光束を
投影し、その反射光を受光素子で検出し、検出された反
射光の情報（例えば受光位置）に基づいて検眼部を駆動
しオートアライメントを行うものが殆どであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例ではオート
アライメントによって位置合わせ精度を高めることがで
きる。しかしながら、通常被検眼の角膜は曲率が約8mm
と小さいため、被検眼と検眼部との相対位置変動に対す
る反射光の変位の割合が大きくならざるを得ず、角膜反
射光束を広く受光しないと広い範囲での被検眼を位置合
わせ出来なくなる。それを達成するためには大口径の受
光レンズや広範囲の受光面が必要となり、高価で複雑な
装置となる。これを避けるために位置合わせ範囲が狭い
装置とすると、アライメント検知範囲に検眼部を合わせ
るのに手間と時間がかかり、被検者に対しても負担がか
かる。

【０００４】本発明の第一の目的は、アライメント検出
範囲をシンプルな構造で広くした眼科装置及び眼科装置
の位置検出装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本出願の第１の発明は、被検眼に対向して配置され
眼情報を得る検眼部と、被検眼の瞳孔を検知することに
より前記検眼部と被検眼との位置ずれを検出する位置検
出手段と、前記位置検出手段の検出信号に基づいて検眼
部を適正位置に駆動させる位置合わせ制御手段を有する
ことを特徴とする眼科装置である。

【０００６】本出願の第２発明は更に、被検眼の角膜に
向かって光束を投影し、その反射光束を受光する角膜反
射検出手段を有し、該角膜反射検出手段によって前記位
置検出手段より高精度な被検眼と検眼部の位置ずれ検出
を可能としている。

【０００７】本出願の第３発明は更に、前記検眼部に被
検眼の前眼部を観察する観察手段を有し、かつ得られた
前眼部観察像を表示する表示手段を有している。

【０００８】本出願の第４発明は更に、前記瞳孔位置検
出手段は、瞳孔中心を算出する瞳孔中心算出手段を有す
ることを特徴とする。

【０００９】本出願の第５発明は更に、前記検眼部は前
眼部を照明する照明手段を有し、瞳孔位置検出時に該照
明手段の光量を変化させることを特徴とする。

【００１０】本出願の第６発明は、被検眼に対向して配
置され眼情報を得る検眼部と、被検眼の瞳孔を検知する
ことにより前記検眼部と被検眼との位置ずれを検出する
位置検出手段とを有することを特徴とする眼科装置の位
置検出装置である。

【００１１】

【実施例】図１に本発明の第１の実施例の全体構成図を
示す。本実施例では眼科装置として眼屈折計の構成で説
明する。

【００１２】図１において示されるように、本実施例の
装置は、被検眼Ｅに対向して配置された検眼ユニット１
と、この検眼ユニット１を３次元に移動させる駆動機構
２からなっている。検眼ユニット１には、光軸上に対物
レンズ３、ダイクロミラー４、結像レンズ５、撮像素子
６、が並べられている。ダイクロミラー４の反射方向に
は眼屈折測定系７が配置されている。測定ＬＥＤ、眼底
投影光学系、眼底反射光学系、光束分離プリズム、眼底
反射受光素子、固視標投影光学系から構成されている眼
屈折測定系７の構成はよく知られているので、詳細は省
略する。

【００１３】対物レンズ３の周辺には被検眼Ｅの前眼部
を照明するＬＥＤ８が具備されている。眼屈折測定系７
で得られた眼底反射像の検出信号と撮像素子６からの出
力信号は電気制御回路９に送信される。検眼ユニット１
の側面には検眼開始の為のスタートスイッチ１０が設け
られている。

【００１４】次に駆動機構２について説明する。検眼ユ
ニット１のすぐ下には検眼ユニット１を被検眼Ｅに対し
て前後方向に移動する為の以下の様な機構が設けられて
いる。即ち、前後フレーム１１には前後駆動用モータＭ
１とガイド軸（図では省略）と送りネジ軸１２が構成さ
れている。ガイド軸は検眼ユニット１を支え、且つ前後
方向への移動を導く役目を果たしている。また、送りネ
ジ軸１２は前後駆動用モータＭ１と直結され、検眼ユニ
ット１の下部の突起部のネジ軸受けと噛み合っている。
従って前後駆動用モータＭ１が駆動されると検眼ユニッ
ト１が前後方向に移動できるようになっている。

【００１５】また、前後フレーム１１の下部には検眼ユ
ニット１を被検眼Ｅに対して左右方向に移動できる以下
のような機構が設けられている。即ち、左右フレーム１
３には左右駆動用モータＭ２とガイド軸１４と送りネジ
軸１５が構成されている。ガイド軸１４は、前後駆動機
構を含んだ検眼ユニット１を支え、且つ左右方向への移
動を導く役目を果たしている。また、送りネジ軸１５は
前後駆動と同様に左右駆動モータＭ２に直結され、前後
フレーム１１の下部の突起部のネジ軸受けと噛み合って
いる。従って左右駆動用モータＭ２が駆動されると検眼
ユニット１が左右方向に移動できるようになっている。

【００１６】さらにベース１６に固定されたガイド軸１
７と上下駆動用モータＭ３とそれに直結した送りネジ軸
１８より構成される上下駆動機構によって、検眼ユニッ
ト１が上下に移動できるようになっている。

【００１７】検眼ユニット１内に設けられた光学系にお
いて、ＬＥＤ８によって照明された被検眼Ｅの前眼部像
は対物レンズ３と結像レンズ５により撮像素子６に結像
されるようになっている。従って検眼ユニット１と被検
眼Ｅの位置関係が適正であれば、撮像素子６の中心に、
はっきりと被検眼Ｅの瞳孔の光学像が映し込まれるよう
になっている。

【００１８】図２は電気制御回路９とその周辺デバイス
についての説明図である。撮像素子６で受光された被検
眼前眼部像の映像信号は、画像取り込み器５０を介して
メモリー５１に記憶される。また屈折測定系７で得られ
た眼底反射像の検出信号はＡ／Ｄ変換器５２でＡ／Ｄ変
換された後ＭＰＵ５３に送信され、ＭＰＵ５３で屈折力
が計算される。ＭＰＵ５３にはまた、前眼部を照明する
ＬＥＤ８を駆動させるＬＥＤドライバ５４、前後駆動用
モーターＭ１を駆動させるドライバ５５、同様にモータ
ーＭ２、Ｍ３を駆動させるドライバ５６、５７も接続さ
れている。さらに測定開始のためのスタートスイッチ１
０もＭＰＵ５３に接続されている。

【００１９】このような構成の電気制御回路９において
ＭＰＵ５３は各デバイスを次のように制御して自動的に
位置合わせを行い、眼屈折測定を行う。

【００２０】まず、スタートスイッチ１０が押される
と、ＬＥＤ８の光量を上げて被検眼前眼部の瞳孔とその
周辺部とのコントラストを上げる。

【００２１】次に撮像素子６により取り込まれた前眼部
の映像を、画像取り込み器５０を介してメモリー５１に
記憶させる。次にメモリー５１上の前眼部の画像データ
ーから所定の輝度レベル（このレベルは一般的な瞳孔の
輝度のレベルより高く、一般的な虹彩等周辺部の輝度レ
ベルよりも低いレベルである）よりも低い輝度レベルの
点を抽出しこれらの点の集合体の面積重心を求める。こ
の面積重心が瞳孔の中心位置となる。この瞳孔の中心位
置と検眼ユニット１００の光軸位置（撮像素子１０８の
中心）から上下左右方向の検眼部１と被検眼とのアライ
メントずれを求める。

【００２２】このずれ量に応じてドライバ５６、５７を
介してモーターＭ２、Ｍ３を、アライメントのずれが補
正されるように駆動させる駆動制御を行う。上記の方法
をアライメントのずれが、所定の範囲に入るまで繰り返
し行う。

【００２３】本装置では、撮像素子６上に瞳孔の一部し
か映っていない場合でも、瞳孔の一部のみの面積重心を
仮の瞳孔中心として上記の処理を行うことにより、さら
に広い瞳孔位置検出を行うことが可能となる。

【００２４】また前後方向のアライメントのずれは、取
り込んだ像のボケ量をみて、このボケ量が最小になるよ
うにＤ１を介してＭ１を駆動する。

【００２５】アライメントのずれが所定の範囲内に入れ
ば、被検眼と検眼部１のアライメントが完了したと判断
される。このようにして、所定位置に被検眼Ｅが合わさ
れると、眼屈折測定系７において自動的に固視標（不図
示）が光軸方向に移動し、眼底反射像を自動的に取り込
み、眼屈折力を算出するようになっている。測定された
データは、不図示のプリンターやディスプレイ上に表示
できるようになっている。

【００２６】上述したように被検眼Ｅの瞳孔検出を行
い、被検眼Ｅの瞳孔中心が検眼ユニット１の光軸にほぼ
位置合わせされる様に検眼部を駆動することで自動的に
位置合わせし、自動的に測定を行うことができる。これ
により検者は、操作に習熟する必要もなくすぐに測定で
きる。また、操作時間が短縮され、同じ時間でも多くの
被検者を測定でき、臨床現場での効率アップがはかれ
る。

【００２７】上述した実施例では瞳孔を撮像素子に映し
込む過程について簡単に説明したが、撮像素子で得られ
た被検眼観察像をディスプレイに表示し、トラックボー
ルやスイッチで検眼ユニットの移動を行うモーターを駆
動させる構成にして、スタートスイッチ１０を押す前
に、瞳孔が観察できる位置までマニュアルで合わせるよ
うにすることでより使いやすい装置になる。

【００２８】さらに、撮像素子で瞳孔検出できたと判断
されたらビープ音を発生させたり、固視標の色を一時的
に換える等して被検者に測定準備できたことを知らせる
構成とし、測定準備完了表示後にスタートスイッチ１０
を押して自動的に位置合わせを行う様にすることで、自
己検眼用にも応用できる。

【００２９】次に本発明の第２の実施例として被検眼に
空気を吹き付け角膜を変形させて眼圧を測定する眼圧計
を例にとって説明する。

【００３０】図３は本発明の第２の実施例の眼科装置の
検眼ユニット１００の構成図である。図では検眼ユニッ
ト１００を駆動させる駆動機構の構成図は、第１実施例
の駆動機構２と同様な為省略するが、垂直、水平の３次
元方向の移動が可能である。

【００３１】図３において被検眼Ｅに対向して光軸ａに
並べられた部材は次の通りである。穴あきガラス１０
１、１０２はその中心にノズル１０３を固定し、その後
方に小型ダイクロミラー１０４、対物レンズ１０５、ダ
イクロミラー１０６、結像光学系１０７と撮像素子１０
８が構成されている。小型ダイクロミラー１０４の反射
方向には測定光の投影光学系が配置され、ＩＲＥＤ１０
９、投影レンズ１１０、ウィンドウ１１１が配置されて
いる。また、ダイクロミラー１０６の反射方向には、角
膜の変形を検出する受光系が配置され、受光素子１１
２、アパーチャ１１３、集光レンズ１１４が配置されて
いる。また、穴あきガラスの傍らには前眼部照明用のＬ
ＥＤ１１８が配置されている。

【００３２】結像光学系１０７は光束を３分割するよう
になっている。図４に結像光学系１０７の平面図を示
す。図４に示すように、結像レンズ１１５の両側にプリ
ズムレンズ１１６、１１７が配置され、結像レンズ１１
５は、前眼部照明用のＬＥＤ１１８の近赤外波長λ1以
下を透過させるダイクロ膜がコーティングされている。
またプリズムレンズ１１６、１１７はＩＲＥＤ１０９の
発光波長λ2以上（λ2＞λ1）を透過させる構成になっ
ている。

【００３３】アライメント検出の光学系は次のようにな
る。ＩＲＥＤ１０９で発光された光束は投影レンズ１１
０で集光され、小型ダイクロミラー１０４で反射され、
ノズル１０３内を通って被検眼角膜に照射される。

【００３４】角膜で反射された光束は、穴あきガラス１
０１、１０２を通り、対物レンズ１０５により平行光束
に変換され、プリズムレンズ１１６、１１７で光束は屈
折し、撮像素子１０８に２点のスポット像として結像さ
れるようになっている。

【００３５】撮像素子１０８に映った２点のスポット像
は被検眼の左右方向の位置ずれに対して、２点とも一緒
にスポット像は左右方向に移動し、被検眼の上下方向の
位置ずれには２点一緒の上下方向の移動となる。また、
被検眼に対して前後方向の位置ずれは、２点のスポット
像の間隔が長短して移動する。このようにして被検眼に
対して３次元の位置ずれを検出することができる。

【００３６】また、変形検出の光学系は、アライメント
と同じ光源ＩＲＥＤ１０９からの発光光束が用いられ
る。アライメント検出で説明したのと同様に角膜で反射
され、対物レンズ１０５で平行光束に変換された後、ダ
イクロミラー１０６で反射され集光レンズ１１４で所定
角膜変形時にアパーチャ１１３の開口部に結像されるよ
うに構成されている。その受光量を受光素子１１２で検
出できるようになっている。

【００３７】次に空気パルス放出系の説明を行う。穴あ
きガラス１０２と対物レンズ１０５の間は密閉室１１９
になっており、その下方にシリンダー部１２０とピスト
ン１２１が構成されている。ピストン１２１はロータリ
ーソレノイド１２２の駆動により上昇し、その際に密閉
室１１９内の空気は圧縮され、ノズル１０３から被検眼
に向かって空気を放出するようになっている。シリンダ
ー部１２０には圧力センサー１２３が取付られ密閉室１
１９の内圧を検出できるようになっている。検眼ユニッ
ト１００内の各種電気部品は電気制御回路１２４に接続
され駆動や検出が制御されている。

【００３８】図５は電気制御回路１２４とその周辺デバ
イスのブロック図を示す。撮像素子１０８からの映像信
号は第１の実施例と同様に画像取り込み器５０’に取り
込まれ、メモリー５１’を介してＭＰＵ１２６に送信さ
れる。画像取り込み器５０’はディスプレイ１２５にも
接続され、取り込まれた映像を表示できるようになって
いる。

【００３９】また、眼圧測定用の検出器として受光素子
１１２と内圧センサー１２３の信号はＡＤ変換器１２７
に取り込まれＭＰＵ１２６に通じている。さらに眼圧測
定用の光源ＩＲＥＤ１０９は照明用ＬＥＤとともにＤＡ
変換器１２８を介してＭＰＵ１２６により駆動制御され
ている。

【００４０】さらに検眼ユニット１００の３次元方向に
駆動させるアクチュエータの制御は第一の実施例と同様
に各ドライバ１２９、１３０、１３１を介して、各駆動
モーターＭ１、Ｍ２、Ｍ３を制御している。測定開始ス
イッチ１３２も同様に接続されている。また、ロータリ
ーソレノイド１２２の駆動もソレノイドドライバ１３３
を介して制御できるようになっている。

【００４１】このように構成された眼圧計の検眼ユニッ
ト１００はＭＰＵ１２６の制御により次のように自動位
置合わせ及び測定が行われる。

【００４２】検者は被検眼Ｅ’に対して検眼ユニット１
００を対向して配置し、被検眼Ｅ’の一部がディスプレ
イ１２５に映るようにする。瞳孔の一部が認識できたら
検者は測定開始スイッチ１３２を押し、第一の実施例と
同様に自動位置合わせを始める。ＭＰＵ１２６の制御ソ
フトの瞳孔検出により、前述の第１実施例のように瞳孔
の重心位置検出による自動位置合わせが行われる。角膜
反射のスポット像の認識可能な所定位置に合わされる
と、位置検出ソフトを瞳孔検出用から角膜反射のスポッ
ト像検知用に切り替えられる。この時ディスプレイ１２
５上には、撮像素子１０８で得られた光源ＩＲＥＤ１０
９の角膜反射スポット像が図６のａ、ａ’のように映
る。図中Ｐは虹彩、ＣＨは適正位置の指標、ＩＯＰは眼
圧値を示す。

【００４３】この角膜反射の２点のスポット像を撮像素
子１０８から画像取り込み器５０’メモリー５１’に記
録し、ＭＰＵ１２６の画像処理ソフトにより２点のスポ
ット位置及び間隔を算出するようになっている。２点の
スポット像の抽出において、ＭＰＵ１２６はＬＥＤ８の
光量を下げ、前眼部観察領域の輝度を下げると２点のス
ポット像の抽出がしやすくなり、前眼部の背景像との混
在を防ぎ、正確な位置合わせが可能になる。

【００４４】ＭＰＵ１２６は、算出された被検眼Ｅ’の
位置ずれに対して、各モーターのドライバ１２９、１３
０、１３１に駆動指令を行い、検眼ユニット１００を適
正位置に移動するように制御を行う。移動後に再度、被
検眼の位置検出（２点のスポット像による位置検出）を
行い完全に位置合わせできていなければ再度適正位置に
移動するように駆動系を制御させる。

【００４５】適正位置に合わされると自動的にロータリ
ーソレノイドを駆動させピストンと押し上げ、被検眼
Ｅ’に空気パルスを吹き付ける。このとき所定変形にな
るか否か、受光素子１１２の光量をモニターし、最大光
量時の密閉室の圧力を検出し眼圧に換算する。眼圧値は
ディスプレーに表示される。

【００４６】上述した実施例では瞳孔の中心位置検出は
面積重心で行ったが、瞳孔と虹彩との境界点を複数抽出
し、最小二乗法により円の方程式にあてはめ、瞳孔円を
求めて瞳孔の中心の位置を求めることもできる。

【００４７】以上説明したように眼圧計のように被検眼
と装置の位置合わせ精度の厳しい眼科装置の場合、位置
合わせ用の光束を投影し、その反射光を受光し、位置決
めを行うことでより高精度の位置合わせができる。瞳孔
検出を使わず角膜反射だけで位置検出を行うと検出範囲
が限られ狭い範囲でしか自動位置合わせができないが、
このように瞳孔検出と組み合わせることで、自動位置合
わせの検出範囲を広くし、かつ高精度な位置合わせが可
能になる。

【００４８】本実施例も第一の実施例と同様に自己測定
用の眼圧計にも応用できる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本願の第１及び第
６発明によれば、瞳孔検出することで被検眼と検眼部の
位置関係を広範囲に検出が可能となる眼科装置とその位
置検出装置が実現される。

【００５０】さらに第１発明によればこの検出に基づい
て検眼部と被検眼の位置合わせを行うことで、検者は、
操作に習熟する必要もなくすぐに測定できる。また、操
作時間が短縮され、同じ時間でも多くの被検者を測定で
き、臨床現場での効率アップがはかれる。

【００５１】また、第２発明によれば更に、被検眼に光
束を投影し、反射光束を受光して位置検出を行う機能を
付加させ、更に高精度な位置合わせを行うことで、広範
囲でかつ高精度な位置合わせができる。従って測定信頼
性が向上する。

【００５２】また、第３発明によれば、前眼部観察像を
表示することによって、あらかじめの大まかな位置合わ
せも容易になる。

【００５３】また、第４発明によれば、瞳孔中心を算出
することにより、より正確な位置検出が可能になる。

【００５４】また、第５発明によれば、瞳孔位置検出時
に該照明手段の光量を変化させる様にしたことで、より
正確な位置検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の眼科装置の全体構成図

【図２】第１実施例の電気制御回路のブロック図

【図３】第２実施例の眼科装置の検眼ユニットの構成図

【図４】アライメント結像光学系の平面図

【図５】第２実施例の電気制御回路のブロック図

【図６】被検像の映ったディスプレイ説明図

【符号の説明】

１、１００検眼ユニット２駆動機構６、１０８撮像素子７レフ測定光学系９、１２４電気制御回路５０、５０’ 画像取り込み器５１、５１’ メモリー５８、１３２測定開始スイッチ１２５ディスプレイＭ１、Ｍ２、Ｍ３駆動モーター

フロントページの続き (72)発明者増田高神奈川県川崎市中原区今井上町53番地キヤノン株式会社小杉事業所内 (72)発明者嶋下聡神奈川県川崎市中原区今井上町53番地キヤノン株式会社小杉事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検眼に対向して配置され眼情報を得る
検眼部と、被検眼の瞳孔を検知することにより前記検眼
部と被検眼との位置ずれを検出する位置検出手段と、前
記位置検出手段の検出信号に基づいて検眼部を適正位置
に駆動させる位置合わせ制御手段を有することを特徴と
する眼科装置。
【請求項２】被検眼の角膜に向かって光束を投影し、
その反射光束を受光する角膜反射検出手段を有し、該角
膜反射検出手段によって前記位置検出手段より高精度な
被検眼と検眼部の位置ずれ検出を可能とした請求項１に
記載の眼科装置。
【請求項３】前記検眼部に被検眼の前眼部を観察する
観察手段を有し、かつ得られた前眼部観察像を表示する
表示手段を有する請求項１乃至２に記載の眼科装置。
【請求項４】前記瞳孔位置検出手段は、瞳孔中心を算
出する瞳孔中心算出手段を有することを特徴とする請求
項１に記載の眼科装置。
【請求項５】前記検眼部は前眼部を照明する照明手段
を有し、瞳孔位置検出時に該照明手段の光量を変化させ
ることを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
【請求項６】被検眼に対向して配置され眼情報を得る
検眼部と、被検眼の瞳孔を検知することにより前記検眼
部と被検眼との位置ずれを検出する位置検出手段とを有
することを特徴とする眼科装置の位置検出装置。