JP4136689B2 - 眼科装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動的に被検眼と検眼部に対する位置合わせを行う眼科装置及びその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
被検眼の瞳孔に測定光束を投影し、その眼底からの反射光により検査を行う従来の眼屈折力測定装置において、被検眼との位置合わせを行う場合に、角膜頂点に位置合わせを行うと、被検眼によっては角膜頂点と瞳孔中心が偏芯している場合があり、偏芯量が大きい場合は測定光束が虹彩にけられて測定不良が発生する可能性がある。例えば、特開平１１−１９０４０号公報に記載されている装置では、測定光束が虹彩縁によりけられない、できるだけ角膜頂点に近い位置に、アライメントを合わせて測定するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、アライメント完了から測定完了までは、被検眼の調節力を除去する雲霧等に時間が掛かり、その間に被検眼が動いてしまう場合や、雲霧を行うときに瞳孔径が変化するなどにより、アライメント完了時には測定光束が虹彩にけられていなくとも、実際の測定中には測定光束が虹彩にかかり、測定不良が発生するという問題点がある。
【０００４】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、正確かつ迅速に被検眼に対する位置合わせを行って測定を行うことができる眼科装置及びその制御方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る眼科装置は、撮像手段によって撮像された前眼部像から求められる瞳孔の面積から瞳孔半径を算出する瞳孔半径算出手段と、
前記撮像手段によって撮像された前眼部像から瞳孔中心位置を算出する瞳孔中心位置算出手段と、
前記瞳孔半径算出手段によって算出された瞳孔半径と、前記撮像手段から得られる角膜頂点及び前記瞳孔中心位置における偏芯量との差が予め定められた値以下であるか否かを判断する判断手段と、
該判断手段によって前記瞳孔半径と前記偏芯量との差が予め定められた値以下と判断された場合、前記瞳孔中心位置に基づいて前記被検眼の検眼を行う検眼部の位置合わせを制御し、前記判断手段によって前記瞳孔半径と前記偏芯量との差が予め定められた値以上と判断された場合に、前記角膜頂点位置に基づいて前記検眼部の位置合わせを制御する制御手段とを有することを特徴とする。
また、本発明に係る眼科装置の制御方法は、撮像手段によって撮像された前眼部像から求められる瞳孔の面積から瞳孔半径を算出する瞳孔半径算出工程と、前記撮像手段によって撮像された前眼部像から瞳孔の中心位置を算出する瞳孔中心位置算出工程と、前記瞳孔半径算出工程において算出された瞳孔半径と、前記撮像手段から得られる角膜頂点及び前記瞳孔中心位置における偏芯量との差が予め定められた値以下であるか否かを判断する判断工程と、前記判断工程において前記瞳孔半径と前記偏芯量との差が予め定められた値以下であると判断された場合、前記瞳孔中心位置算出工程において算出された瞳孔中心位置に基づいて前記被検眼の検眼を行う検眼部の位置合わせを制御し、前記判断工程において前記瞳孔半径と前記偏芯量との差が予め定められた値以下であると判断された場合に、前記撮像手段から得られる角膜頂点に基づいて前記検眼部の位置合わせを制御する制御工程とを有することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は眼屈折測定装置の外観図を示しており、基台１の上部に検眼部２が移動自在に載置され、基台１の操作面には、測定値や被検眼像等の表示や各種装置の設定を選択する液晶モニタやＣＲＴモニタ等から成る表示部３、その表示画面を操作したり、検眼部２を大まかに被検眼に位置合わせするためのトラックボール４、ローラ５、プリンタ印字スイッチや測定開始スイッチや選択設定スイッチ等が配置されたスイッチパネル６、測定結果を印字するプリンタ７が配置されている。被検者は基台１の操作面と反対側にある図示しない顔受部に顔を載置し、検眼部２の対物部の前に被検眼を置くことにより、測定が可能となる。
【０００７】
図２は検眼部２の内部の光学的構成図を示し、被検眼Ｅの視軸に位置合わせする検眼部２の光軸Ｏ上には、被検眼Ｅ側から、可視光を全反射し波長８８０ｎｍの光束を一部反射するダイクロイックミラー１１、対物レンズ１２、孔あきミラー１３、絞り１４、投影レンズ１５、投影絞り１６、８８０ｎｍの光束を出射する測定光源１７が順次に配列されている。そして、孔あきミラー１３の反射方向には、６分割絞り１８、６分割プリズム１９、受光レンズ２０、二次元撮像素子２１が順次に配置されている。６分割絞り１８と６分割プリズム１９は図３に示す形状とされ、実際には６分割絞り１８と６分割プリズム１９は密着されている。
【０００８】
一方、ダイクロイックミラー１１の反射方向には、固視標投影光学系と、前眼部観察とアライメント検出が共用される受光光学系とが配置されている。受光光学系として、レンズ２２、ダイクロイックミラー２３、アライメントプリズム絞り２４、結像レンズ２５、二次元撮像素子２６が順次に配列されている。アライメントプリズム絞り２４は図４に示すような形状とされ、円板状の絞り板に３つの開口部が一列に設けられており、両側の開口部のダイクロイックミラー２３側に、波長８８０ｎｍ付近のみの光束を透過するアライメントプリズム２４ａ、２７ｂが接着されている。
【０００９】
固視投影光学系として、ダイクロイックミラー２３の透過側には、全反射ミラー２７、固視誘導レンズ２８、固視チャート２９、固視投影光源３０が順次に配列されている。そして、被検眼Ｅの前方の光軸Ｏの両側には、外眼照明光源３１ａ、３１ｂが設けられている。
【００１０】
図５は眼屈折測定装置のブロック回路構成図を示しており、制御・演算等を行うＣＰＵ４１には、トラックボール４、ローラ５、スイッチパネル６、プリンタ７が接続されている。また、ＣＰＵ４１には検眼部２を駆動するための上下駆動モータ４２、前後駆動モータ４３、左右駆動モータ４４が、それぞれモータドライバ４５、４６、４７を介して接続されている。更に、ＣＰＵ４１には固視標光源３０、外眼照明光源３１、測定光源１７がＤ／Ａコンバータ４８を介して接続され、固視誘導レンズ２８を駆動するための固視誘導レンズ用モータ４９がモータドライバ５０を介して接続されている。
【００１１】
二次元撮像素子２１、２６の出力はビデオスイッチ５１に接続され、ビデオスイッチ５１の出力は二岐され、一方はＣＰＵ４１に、他方はＡ／Ｄコンバータ５２、画像メモリ５３を介してＣＰＵ４１に接続されている。また、二次元撮像素子２１の出力は、ＣＰＵ４１からキャラクタ発生装置５４を介した信号と合成され、表示部３に接続されている。
【００１２】
このように構成された眼屈折測定装置において、先ず操作者は被検者の顔を顔受台に載せた後に、被検眼Ｅに対して検眼部２を光軸Ｏを合わせるために、トラックボール４とローラ５を操作する。トラックボール４の操作は、検眼部２を被検眼Ｅに対し左右及び前後方向に移動させ、ローラ５は検眼部２を上下方向に移動させて位置合わせできる。
【００１３】
この操作において、装置側ではトラックボール４及びローラ５に内蔵されているそれぞれのパルスカウンタやロータリエンコーダからの出力信号をＣＰＵ４１で受けて、操作量及び速度が検知することができる。更に、その操作量及び速度より各モータドライバ４５、４６、４７を介して、上下駆動モータ４２、前後駆動モータ４３、左右駆動モータ４４を駆動する。
【００１４】
固視誘導時に、点灯された固視投影光源３０の投影光束は、固視チャート２９を裏側から照明し、固視誘導レンズ２８、レンズ２２を介して被検眼Ｅの眼底Ｅｒに投影される。固視誘導レンズ２８は被検眼Ｅの視度の変化に対応できるように、固視誘導レンズ用モータ４９の回転により光軸方向に移動される。
【００１５】
アライメント検出のための光源は測定光源１７と共用されており、測定光源１７からの光束は被検眼Ｅの角膜Ｅｃで反射され、その角膜反射光束はダイクロイックミラー１１で反射され、レンズ２２を通り、ダイクロイックミラー２３で反射され、アライメント光学系に導かれる。アライメント光学系では、アライメントプリズム絞り２４のアライメントプリズム２４ａを透過した光束は下方向に屈折され、アライメントプリズム２４ｂを透過した光束は上方向に屈折する。また、中心の開口部を通る光束はそのまま透過し、結像レンズ２５を介して二次元撮像素子２６上に３つの輝点を結像する。
【００１６】
また、被検眼Ｅの前眼部像と波長８８０ｎｍの外眼照明光源３１ａ、３１ｂによる角膜反射像も、ダイクロイックミラー１１で反射され、レンズ２２を通り、更にダイクロイックミラー２３で反射されアライメント光学系に導かれ、アライメントプリズム絞り２４の中心の開口部のみを通過し、結像レンズ２５を介して二次元撮像素子２６に結像される。
【００１７】
二次元撮像素子２６で撮影された前眼部像の映像信号は、ビデオスイッチ５１を介しＡ／Ｄコンバータ５２によりデジタルデータに変換され、画像メモリ５３に格納される。ＣＰＵ４１は画像メモリ５３に格納された画像を基に、アライメント輝点の抽出や瞳孔抽出等の画像処理を行う。また、二次元撮像素子２６で撮影された前眼部像の映像信号は、キャラクタ発生装置５４からの信号と合成され、表示部３上に前眼部像や測定値等を表示する。また、必要に応じて測定値等をプリンタ７に印字する。
【００１８】
図６は表示部３の画面の説明図を示し、二次元撮像素子２６による被検眼Ｅの前眼部像を示している。被検眼Ｅの前眼部像及び外眼照明光源３１ａ、３１ｂの角膜反射像は、アライメントプリズム絞り２４の中心の開口部を透過した光束によって瞳孔像の左右に結像される。測定光源１７による角膜反射像も縦一列の３つの輝点として結像する。つまり、アライメントプリズム絞り２４のアライメントプリズム２４ａを透過した光束は上側の輝点、アライメントプリズム２４ｂを透過した光束は下側の輝点、中心の開口部を透過した光束は中央の輝点となる。
【００１９】
図６（ａ）は被検眼Ｅの作動距離が適正に位置合わせされた状態を示し、図６（ｂ）は被検眼Ｅと検眼部２との作動距離が適正位置よりも遠い状態の前眼部像を示しており、図６（ｃ）は被検眼Ｅと検眼部２との作動距離が適正位置よりも近い状態の前眼部像を示している。アライメントの作動距離方向のアライメントずれは、上下の輝点のＸ座標のずれにより算出し、また上下左右方向のアライメントずれは中心の輝点の位置により算出する。
【００２０】
操作者は上述の操作により検眼部２を移動させ、表示部３を介して被検眼Ｅの角膜Ｅｃ上でアライメント光の角膜反射光による３つの輝点が見えるように、或る程度の位置合わせを行い、３つの輝点が表示部３上に確認されると、スイッチパネル６に配置された測定開始スイッチを押すことにより、自動アライメントを開始する。
【００２１】
図７は自動アライメントについてのフローチャート図を示しており、先ずステップＳ１では、二次元撮像素子２６で撮影された被検眼Ｅの前眼部像の映像信号を、Ａ／Ｄコンバータ５２を介してデジタルデータに変換し、画像メモリ５３に取り込み、ＣＰＵ４１により画像メモリ５３内の前眼部像から測定光源１７による角膜反射像の３点の輝点を抽出し、各輝点の座標を検出する。ステップＳ２ではステップＳ１で画像メモリ５３に取り込まれた前眼部像から瞳孔の面積を求め、瞳孔は円形であると仮定し、瞳孔半径を算出する。続いて、ステップＳ３において瞳孔の重心を求めて瞳孔中心の位置の座標を検出する。
【００２２】
更に、ステップＳ４において、図８に示すようにステップＳ１において検出した３つの輝点の内の中心の輝点Ｂ１の座標（Ｘｓ、Ｙｓ）と、ステップＳ３において検出した瞳孔Ｅｐの中心の座標（Ｘｐ、Ｙｐ）から（｜Ｘｓ−Ｘｐ｜2＋｜Ｙｓ−Ｙｐ｜2）1/2の計算を行うことにより、中心の輝点Ｂ１と瞳孔中心の偏芯量ΔＣを算出する。
【００２３】
次にステップＳ５に移行し、角膜頂点位置から瞳孔縁までの最短距離を求める。瞳孔半径をＲ、瞳孔Ｅｐと角膜頂点の偏芯量をΔＣとすると、角膜頂点位置から瞳孔縁までの最短距離ｄは（瞳孔半径Ｒ−偏芯量ΔＣ）で求められる。つまり、この最短距離ｄの値が測定可能最小瞳孔半径ｒ以下の場合には、図８に示すように測定光束Ｍは瞳孔Ｅｐと虹彩の境界線Ｐの外側にあるため、虹彩によりけられてしまうので、ステップＳ６に移行する。また、（瞳孔半径Ｒ−偏芯量ΔＣ）が測定可能最小瞳孔半径ｒ以上であれば、測定光束が虹彩により、けられることはないのでステップＳ７に移行する。
【００２４】
本実施の形態においては、角膜頂点位置から瞳孔縁までの最短距離ｄと測定可能最小瞳孔半径ｒとを比較したが、余裕を持って測定可能最小瞳孔半径ｒよりも少し大きめの値と比較してもよい。
【００２５】
ステップＳ６では、ステップＳ３で算出した瞳孔中心の座標から、検眼部２の測定光軸との左右上下方向であるＸＹ方向のアライメントのずれ量を算出し、ステップＳ８に移行する。
【００２６】
また、ステップＳ７ではステップＳ１で検出した角膜反射像の３つのうち中心の輝点Ｂ１の座標から、検眼部２の測定光軸とのＸＹ方向のアライメントのずれ量を算出し、ステップＳ８に移行する。
【００２７】
続いて、ステップＳ８ではステップＳ１で検出した角膜反射像の上下の輝点のＸ座標のずれ量により、作動距離方向であるＺ方向のアライメントのずれ量を求める。ステップＳ９ではＸＹＺの各方向のずれ量が所定の範囲にあるか否かを判定し、ずれ量が所定の範囲より大きければステップＳ１０に移行し、ずれ量に応じて上下駆動モータ４２、前後駆動モータ４３、左右駆動モータ４４を駆動してアライメントのずれを小さくし、ステップＳ１に戻る。
【００２８】
以上説明したステップＳ１〜Ｓ１０までの工程をステップＳ９において、ずれ量が所定範囲内であると判定されるまで繰り返し、自動アライメント動作を完了後に、測定動作を行い測定値を算出する。
【００２９】
アライメントが終了した後の測定においては、測定光源１７から発した光束は、投影絞り１６で絞られ、投影レンズ１５で対物レンズ１２の手前で一次結像し、対物レンズ１２、ダイクロイックミラー１１を介して被検眼Ｅの瞳孔中心に入射し、眼底Ｅｒで結像する。眼底Ｅｒでの反射光は瞳孔周辺を通って、再び対物レンズ１２に入射し、太い光束となって、孔あきミラー１３で全反射する。孔あきミラー１３において反射された光束は、６分割絞り１８で６分割されると共に、６分割プリズム１９で二次元撮像素子２１の受光面領域の適正範囲に受光されるように屈折され、６点のスポット像が二次元撮像素子２１上に投影される。
【００３０】
二次元撮像素子２１で撮影された眼底像の映像信号は、ビデオスイッチ５１を介しＡ／Ｄコンバータ５２によりデジタルデータに変換され、画像メモリ５３に格納される。ＣＰＵ４１は画像メモリ５３に格納された画像のスポット像の位置を基に、眼屈折力の演算を行う。
【００３１】
本実施の形態においては、角膜頂点と瞳孔Ｅｐの偏芯量の大きさについては問題にしていないが、角膜頂点と瞳孔Ｅｐの偏芯の原因は被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐが本当に偏芯している場合と、図９に示すように被検眼Ｅの視線が測定光束Ｍの光軸とずれている場合がある。特に、偏芯量が大きい場合は視線が大きくずれている場合が多く、このような状態では正確な測定はできないため、偏芯量ΔＣが大きい場合、例えば２ｍｍ以上の場合には、角膜頂点と瞳孔Ｅｐの偏芯量が大きいことを表示部３に警告として表示する。又は、プリンタ７に測定値と共に警告マークを印字する等することにより検者に知らせてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る眼科装置及びその制御方法は、角膜頂点位置と瞳孔中心位置との偏芯量が瞳孔半径に対して或る定められた値よりも大きいか小さいかを判断し、差が小さい場合には瞳孔中心位置に基づいて検眼部の位置合わせを行い、差が大きい場合には角膜頂点位置に基づいて検眼部の位置合わせを行い、測定エラーや信頼度の低い測定等の無駄な測定を軽減することができるので、被検者に対する負担を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】眼屈折測定装置の外観図である。
【図２】検眼部の光学的構成図である。
【図３】６分割絞りと６分割プリズムの斜視図である。
【図４】アライメントプリズム絞りの斜視図である。
【図５】ブロック回路構成図である。
【図６】アライメント状態に対応した前眼部像の説明図である。
【図７】自動アライメントのフローチャート図である。
【図８】瞳孔と角膜頂点、測定光束の説明図である。
【図９】視軸がずれている場合の前眼部像の説明図である
【符号の説明】
１ 基台
２ 検眼部
３ 表示部
７ プリンタ
１７ 測定光源
２１、２６ 二次元撮像素子
２４ アライメントプリズム絞り
３０ 固視撮影光源
３１ 外眼照明光源
４１ ＣＰＵ
５３ 画像メモリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動的に被検眼と検眼部に対する位置合わせを行う眼科装置及びその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
被検眼の瞳孔に測定光束を投影し、その眼底からの反射光により検査を行う従来の眼屈折力測定装置において、被検眼との位置合わせを行う場合に、角膜頂点に位置合わせを行うと、被検眼によっては角膜頂点と瞳孔中心が偏芯している場合があり、偏芯量が大きい場合は測定光束が虹彩にけられて測定不良が発生する可能性がある。例えば、特開平１１−１９０４０号公報に記載されている装置では、測定光束が虹彩縁によりけられない、できるだけ角膜頂点に近い位置に、アライメントを合わせて測定するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、アライメント完了から測定完了までは、被検眼の調節力を除去する雲霧等に時間が掛かり、その間に被検眼が動いてしまう場合や、雲霧を行うときに瞳孔径が変化するなどにより、アライメント完了時には測定光束が虹彩にけられていなくとも、実際の測定中には測定光束が虹彩にかかり、測定不良が発生するという問題点がある。
【０００４】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、正確かつ迅速に被検眼に対する位置合わせを行って測定を行うことができる眼科装置及びその制御方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る眼科装置は、撮像手段によって撮像された前眼部像から求められる瞳孔の面積から瞳孔半径を算出する瞳孔半径算出手段と、
前記撮像手段によって撮像された前眼部像から瞳孔中心位置を算出する瞳孔中心位置算出手段と、
前記瞳孔半径算出手段によって算出された瞳孔半径と、前記撮像手段から得られる角膜頂点及び前記瞳孔中心位置における偏芯量との差が予め定められた値以下であるか否かを判断する判断手段と、
該判断手段によって前記瞳孔半径と前記偏芯量との差が予め定められた値以下と判断された場合、前記瞳孔中心位置に基づいて前記被検眼の検眼を行う検眼部の位置合わせを制御し、前記判断手段によって前記瞳孔半径と前記偏芯量との差が予め定められた値以上と判断された場合に、前記角膜頂点位置に基づいて前記検眼部の位置合わせを制御する制御手段とを有することを特徴とする。
また、本発明に係る眼科装置の制御方法は、撮像手段によって撮像された前眼部像から求められる瞳孔の面積から瞳孔半径を算出する瞳孔半径算出工程と、前記撮像手段によって撮像された前眼部像から瞳孔の中心位置を算出する瞳孔中心位置算出工程と、前記瞳孔半径算出工程において算出された瞳孔半径と、前記撮像手段から得られる角膜頂点及び前記瞳孔中心位置における偏芯量との差が予め定められた値以下であるか否かを判断する判断工程と、前記判断工程において前記瞳孔半径と前記偏芯量との差が予め定められた値以下であると判断された場合、前記瞳孔中心位置算出工程において算出された瞳孔中心位置に基づいて前記被検眼の検眼を行う検眼部の位置合わせを制御し、前記判断工程において前記瞳孔半径と前記偏芯量との差が予め定められた値以下であると判断された場合に、前記撮像手段から得られる角膜頂点に基づいて前記検眼部の位置合わせを制御する制御工程とを有することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は眼屈折測定装置の外観図を示しており、基台１の上部に検眼部２が移動自在に載置され、基台１の操作面には、測定値や被検眼像等の表示や各種装置の設定を選択する液晶モニタやＣＲＴモニタ等から成る表示部３、その表示画面を操作したり、検眼部２を大まかに被検眼に位置合わせするためのトラックボール４、ローラ５、プリンタ印字スイッチや測定開始スイッチや選択設定スイッチ等が配置されたスイッチパネル６、測定結果を印字するプリンタ７が配置されている。被検者は基台１の操作面と反対側にある図示しない顔受部に顔を載置し、検眼部２の対物部の前に被検眼を置くことにより、測定が可能となる。
【０００７】
図２は検眼部２の内部の光学的構成図を示し、被検眼Ｅの視軸に位置合わせする検眼部２の光軸Ｏ上には、被検眼Ｅ側から、可視光を全反射し波長８８０ｎｍの光束を一部反射するダイクロイックミラー１１、対物レンズ１２、孔あきミラー１３、絞り１４、投影レンズ１５、投影絞り１６、８８０ｎｍの光束を出射する測定光源１７が順次に配列されている。そして、孔あきミラー１３の反射方向には、６分割絞り１８、６分割プリズム１９、受光レンズ２０、二次元撮像素子２１が順次に配置されている。６分割絞り１８と６分割プリズム１９は図３に示す形状とされ、実際には６分割絞り１８と６分割プリズム１９は密着されている。
【０００８】
一方、ダイクロイックミラー１１の反射方向には、固視標投影光学系と、前眼部観察とアライメント検出が共用される受光光学系とが配置されている。受光光学系として、レンズ２２、ダイクロイックミラー２３、アライメントプリズム絞り２４、結像レンズ２５、二次元撮像素子２６が順次に配列されている。アライメントプリズム絞り２４は図４に示すような形状とされ、円板状の絞り板に３つの開口部が一列に設けられており、両側の開口部のダイクロイックミラー２３側に、波長８８０ｎｍ付近のみの光束を透過するアライメントプリズム２４ａ、２７ｂが接着されている。
【０００９】
固視投影光学系として、ダイクロイックミラー２３の透過側には、全反射ミラー２７、固視誘導レンズ２８、固視チャート２９、固視投影光源３０が順次に配列されている。そして、被検眼Ｅの前方の光軸Ｏの両側には、外眼照明光源３１ａ、３１ｂが設けられている。
【００１０】
図５は眼屈折測定装置のブロック回路構成図を示しており、制御・演算等を行うＣＰＵ４１には、トラックボール４、ローラ５、スイッチパネル６、プリンタ７が接続されている。また、ＣＰＵ４１には検眼部２を駆動するための上下駆動モータ４２、前後駆動モータ４３、左右駆動モータ４４が、それぞれモータドライバ４５、４６、４７を介して接続されている。更に、ＣＰＵ４１には固視標光源３０、外眼照明光源３１、測定光源１７がＤ／Ａコンバータ４８を介して接続され、固視誘導レンズ２８を駆動するための固視誘導レンズ用モータ４９がモータドライバ５０を介して接続されている。
【００１１】
二次元撮像素子２１、２６の出力はビデオスイッチ５１に接続され、ビデオスイッチ５１の出力は二岐され、一方はＣＰＵ４１に、他方はＡ／Ｄコンバータ５２、画像メモリ５３を介してＣＰＵ４１に接続されている。また、二次元撮像素子２１の出力は、ＣＰＵ４１からキャラクタ発生装置５４を介した信号と合成され、表示部３に接続されている。
【００１２】
このように構成された眼屈折測定装置において、先ず操作者は被検者の顔を顔受台に載せた後に、被検眼Ｅに対して検眼部２を光軸Ｏを合わせるために、トラックボール４とローラ５を操作する。トラックボール４の操作は、検眼部２を被検眼Ｅに対し左右及び前後方向に移動させ、ローラ５は検眼部２を上下方向に移動させて位置合わせできる。
【００１３】
この操作において、装置側ではトラックボール４及びローラ５に内蔵されているそれぞれのパルスカウンタやロータリエンコーダからの出力信号をＣＰＵ４１で受けて、操作量及び速度が検知することができる。更に、その操作量及び速度より各モータドライバ４５、４６、４７を介して、上下駆動モータ４２、前後駆動モータ４３、左右駆動モータ４４を駆動する。
【００１４】
固視誘導時に、点灯された固視投影光源３０の投影光束は、固視チャート２９を裏側から照明し、固視誘導レンズ２８、レンズ２２を介して被検眼Ｅの眼底Ｅｒに投影される。固視誘導レンズ２８は被検眼Ｅの視度の変化に対応できるように、固視誘導レンズ用モータ４９の回転により光軸方向に移動される。
【００１５】
アライメント検出のための光源は測定光源１７と共用されており、測定光源１７からの光束は被検眼Ｅの角膜Ｅｃで反射され、その角膜反射光束はダイクロイックミラー１１で反射され、レンズ２２を通り、ダイクロイックミラー２３で反射され、アライメント光学系に導かれる。アライメント光学系では、アライメントプリズム絞り２４のアライメントプリズム２４ａを透過した光束は下方向に屈折され、アライメントプリズム２４ｂを透過した光束は上方向に屈折する。また、中心の開口部を通る光束はそのまま透過し、結像レンズ２５を介して二次元撮像素子２６上に３つの輝点を結像する。
【００１６】
また、被検眼Ｅの前眼部像と波長８８０ｎｍの外眼照明光源３１ａ、３１ｂによる角膜反射像も、ダイクロイックミラー１１で反射され、レンズ２２を通り、更にダイクロイックミラー２３で反射されアライメント光学系に導かれ、アライメントプリズム絞り２４の中心の開口部のみを通過し、結像レンズ２５を介して二次元撮像素子２６に結像される。
【００１７】
二次元撮像素子２６で撮影された前眼部像の映像信号は、ビデオスイッチ５１を介しＡ／Ｄコンバータ５２によりデジタルデータに変換され、画像メモリ５３に格納される。ＣＰＵ４１は画像メモリ５３に格納された画像を基に、アライメント輝点の抽出や瞳孔抽出等の画像処理を行う。また、二次元撮像素子２６で撮影された前眼部像の映像信号は、キャラクタ発生装置５４からの信号と合成され、表示部３上に前眼部像や測定値等を表示する。また、必要に応じて測定値等をプリンタ７に印字する。
【００１８】
図６は表示部３の画面の説明図を示し、二次元撮像素子２６による被検眼Ｅの前眼部像を示している。被検眼Ｅの前眼部像及び外眼照明光源３１ａ、３１ｂの角膜反射像は、アライメントプリズム絞り２４の中心の開口部を透過した光束によって瞳孔像の左右に結像される。測定光源１７による角膜反射像も縦一列の３つの輝点として結像する。つまり、アライメントプリズム絞り２４のアライメントプリズム２４ａを透過した光束は上側の輝点、アライメントプリズム２４ｂを透過した光束は下側の輝点、中心の開口部を透過した光束は中央の輝点となる。
【００１９】
図６（ａ）は被検眼Ｅの作動距離が適正に位置合わせされた状態を示し、図６（ｂ）は被検眼Ｅと検眼部２との作動距離が適正位置よりも遠い状態の前眼部像を示しており、図６（ｃ）は被検眼Ｅと検眼部２との作動距離が適正位置よりも近い状態の前眼部像を示している。アライメントの作動距離方向のアライメントずれは、上下の輝点のＸ座標のずれにより算出し、また上下左右方向のアライメントずれは中心の輝点の位置により算出する。
【００２０】
操作者は上述の操作により検眼部２を移動させ、表示部３を介して被検眼Ｅの角膜Ｅｃ上でアライメント光の角膜反射光による３つの輝点が見えるように、或る程度の位置合わせを行い、３つの輝点が表示部３上に確認されると、スイッチパネル６に配置された測定開始スイッチを押すことにより、自動アライメントを開始する。
【００２１】
図７は自動アライメントについてのフローチャート図を示しており、先ずステップＳ１では、二次元撮像素子２６で撮影された被検眼Ｅの前眼部像の映像信号を、Ａ／Ｄコンバータ５２を介してデジタルデータに変換し、画像メモリ５３に取り込み、ＣＰＵ４１により画像メモリ５３内の前眼部像から測定光源１７による角膜反射像の３点の輝点を抽出し、各輝点の座標を検出する。ステップＳ２ではステップＳ１で画像メモリ５３に取り込まれた前眼部像から瞳孔の面積を求め、瞳孔は円形であると仮定し、瞳孔半径を算出する。続いて、ステップＳ３において瞳孔の重心を求めて瞳孔中心の位置の座標を検出する。
【００２２】
更に、ステップＳ４において、図８に示すようにステップＳ１において検出した３つの輝点の内の中心の輝点Ｂ１の座標（Ｘｓ、Ｙｓ）と、ステップＳ３において検出した瞳孔Ｅｐの中心の座標（Ｘｐ、Ｙｐ）から（｜Ｘｓ−Ｘｐ｜2＋｜Ｙｓ−Ｙｐ｜2）1/2の計算を行うことにより、中心の輝点Ｂ１と瞳孔中心の偏芯量ΔＣを算出する。
【００２３】
次にステップＳ５に移行し、角膜頂点位置から瞳孔縁までの最短距離を求める。瞳孔半径をＲ、瞳孔Ｅｐと角膜頂点の偏芯量をΔＣとすると、角膜頂点位置から瞳孔縁までの最短距離ｄは（瞳孔半径Ｒ−偏芯量ΔＣ）で求められる。つまり、この最短距離ｄの値が測定可能最小瞳孔半径ｒ以下の場合には、図８に示すように測定光束Ｍは瞳孔Ｅｐと虹彩の境界線Ｐの外側にあるため、虹彩によりけられてしまうので、ステップＳ６に移行する。また、（瞳孔半径Ｒ−偏芯量ΔＣ）が測定可能最小瞳孔半径ｒ以上であれば、測定光束が虹彩により、けられることはないのでステップＳ７に移行する。
【００２４】
本実施の形態においては、角膜頂点位置から瞳孔縁までの最短距離ｄと測定可能最小瞳孔半径ｒとを比較したが、余裕を持って測定可能最小瞳孔半径ｒよりも少し大きめの値と比較してもよい。
【００２５】
ステップＳ６では、ステップＳ３で算出した瞳孔中心の座標から、検眼部２の測定光軸との左右上下方向であるＸＹ方向のアライメントのずれ量を算出し、ステップＳ８に移行する。
【００２６】
また、ステップＳ７ではステップＳ１で検出した角膜反射像の３つのうち中心の輝点Ｂ１の座標から、検眼部２の測定光軸とのＸＹ方向のアライメントのずれ量を算出し、ステップＳ８に移行する。
【００２７】
続いて、ステップＳ８ではステップＳ１で検出した角膜反射像の上下の輝点のＸ座標のずれ量により、作動距離方向であるＺ方向のアライメントのずれ量を求める。ステップＳ９ではＸＹＺの各方向のずれ量が所定の範囲にあるか否かを判定し、ずれ量が所定の範囲より大きければステップＳ１０に移行し、ずれ量に応じて上下駆動モータ４２、前後駆動モータ４３、左右駆動モータ４４を駆動してアライメントのずれを小さくし、ステップＳ１に戻る。
【００２８】
以上説明したステップＳ１〜Ｓ１０までの工程をステップＳ９において、ずれ量が所定範囲内であると判定されるまで繰り返し、自動アライメント動作を完了後に、測定動作を行い測定値を算出する。
【００２９】
アライメントが終了した後の測定においては、測定光源１７から発した光束は、投影絞り１６で絞られ、投影レンズ１５で対物レンズ１２の手前で一次結像し、対物レンズ１２、ダイクロイックミラー１１を介して被検眼Ｅの瞳孔中心に入射し、眼底Ｅｒで結像する。眼底Ｅｒでの反射光は瞳孔周辺を通って、再び対物レンズ１２に入射し、太い光束となって、孔あきミラー１３で全反射する。孔あきミラー１３において反射された光束は、６分割絞り１８で６分割されると共に、６分割プリズム１９で二次元撮像素子２１の受光面領域の適正範囲に受光されるように屈折され、６点のスポット像が二次元撮像素子２１上に投影される。
【００３０】
二次元撮像素子２１で撮影された眼底像の映像信号は、ビデオスイッチ５１を介しＡ／Ｄコンバータ５２によりデジタルデータに変換され、画像メモリ５３に格納される。ＣＰＵ４１は画像メモリ５３に格納された画像のスポット像の位置を基に、眼屈折力の演算を行う。
【００３１】
本実施の形態においては、角膜頂点と瞳孔Ｅｐの偏芯量の大きさについては問題にしていないが、角膜頂点と瞳孔Ｅｐの偏芯の原因は被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐが本当に偏芯している場合と、図９に示すように被検眼Ｅの視線が測定光束Ｍの光軸とずれている場合がある。特に、偏芯量が大きい場合は視線が大きくずれている場合が多く、このような状態では正確な測定はできないため、偏芯量ΔＣが大きい場合、例えば２ｍｍ以上の場合には、角膜頂点と瞳孔Ｅｐの偏芯量が大きいことを表示部３に警告として表示する。又は、プリンタ７に測定値と共に警告マークを印字する等することにより検者に知らせてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る眼科装置及びその制御方法は、角膜頂点位置と瞳孔中心位置との偏芯量が瞳孔半径に対して或る定められた値よりも大きいか小さいかを判断し、差が小さい場合には瞳孔中心位置に基づいて検眼部の位置合わせを行い、差が大きい場合には角膜頂点位置に基づいて検眼部の位置合わせを行い、測定エラーや信頼度の低い測定等の無駄な測定を軽減することができるので、被検者に対する負担を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】眼屈折測定装置の外観図である。
【図２】検眼部の光学的構成図である。
【図３】６分割絞りと６分割プリズムの斜視図である。
【図４】アライメントプリズム絞りの斜視図である。
【図５】ブロック回路構成図である。
【図６】アライメント状態に対応した前眼部像の説明図である。
【図７】自動アライメントのフローチャート図である。
【図８】瞳孔と角膜頂点、測定光束の説明図である。
【図９】視軸がずれている場合の前眼部像の説明図である
【符号の説明】
１ 基台
２ 検眼部
３ 表示部
７ プリンタ
１７ 測定光源
２１、２６ 二次元撮像素子
２４ アライメントプリズム絞り
３０ 固視撮影光源
３１ 外眼照明光源
４１ ＣＰＵ
５３ 画像メモリ
Claims (3)
- 撮像手段によって撮像された前眼部像から求められる瞳孔の面積から瞳孔半径を算出する瞳孔半径算出手段と、
前記撮像手段によって撮像された前眼部像から瞳孔中心位置を算出する瞳孔中心位置算出手段と、
前記瞳孔半径算出手段によって算出された瞳孔半径と、前記撮像手段から得られる角膜頂点及び前記瞳孔中心位置における偏芯量との差が予め定められた値以下であるか否かを判断する判断手段と、
該判断手段によって前記瞳孔半径と前記偏芯量との差が予め定められた値以下と判断された場合、前記瞳孔中心位置に基づいて前記被検眼の検眼を行う検眼部の位置合わせを制御し、前記判断手段によって前記瞳孔半径と前記偏芯量との差が予め定められた値以上と判断された場合に、前記角膜頂点位置に基づいて前記検眼部の位置合わせを制御する制御手段とを有することを特徴とする眼科装置。 - 前記予め定められた値は、前記検眼部による測定可能最小瞳孔半径又は測定可能最小瞳孔半径よりも大きい値であることを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
- 撮像手段によって撮像された前眼部像から求められる瞳孔の面積から瞳孔半径を算出する瞳孔半径算出工程と、
前記撮像手段によって撮像された前眼部像から瞳孔の中心位置を算出する瞳孔中心位置算出工程と、
前記瞳孔半径算出工程において算出された瞳孔半径と、前記撮像手段から得られる角膜頂点及び前記瞳孔中心位置における偏芯量との差が予め定められた値以下であるか否かを判断する判断工程と、
前記判断工程において前記瞳孔半径と前記偏芯量との差が予め定められた値以下であると判断された場合、前記瞳孔中心位置算出工程において算出された瞳孔中心位置に基づいて前記被検眼の検眼を行う検眼部の位置合わせを制御し、前記判断工程において前記瞳孔半径と前記偏芯量との差が予め定められた値以下であると判断された場合に、前記撮像手段から得られる角膜頂点に基づいて前記検眼部の位置合わせを制御する制御工程とを有することを特徴とする眼科装置の制御方法。
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