JP2004351151A

JP2004351151A - 眼科装置

Info

Publication number: JP2004351151A
Application number: JP2003155800A
Authority: JP
Inventors: Naoki Isogai; 直己磯貝; Kokei Nakanishi; 弘敬中西
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-30
Also published as: JP4126249B2

Abstract

【課題】作動距離方向のアライメント状態を容易に検出する。
【解決手段】測定光学系の光軸外から被検眼角膜の向けて位置合わせ用の指標を投影する指標投影手段と、前記指標の角膜反射像を前記測定光学系の光軸方向から検出する指標検出手段と、該検出された角膜反射像のサイズと像高さの関係に基づいて作動距離方向のアライメント状態を検出するアライメント検出手段と、を備える。角膜反射像の像高さは２つの指標又はリング指標による角膜反射像の像間隔として検出する。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼科医院等で使用される眼科装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
眼屈折力測定装置、角膜形状測定装置、眼底カメラ等の眼科装置では、被検眼角膜にアライメント用指標を投影し、その角膜反射像をＣＣＤカメラ等の受光素子で検出することにより、測定光学系（被検眼を撮影、観察する光学系も含む）の上下左右及び作動距離方向のアライメント状態を判定している。作動距離方向におけるアライメントとしては、角膜反射像が最も小さくなる位置にアライメントし、反射像のぼけ状態（反射像のサイズ）により作動距離方向のアライメント状態の適否を判定する方法が一般的に知られている（例えば、特許文献１参照）。また、他の方法としては、光学的に被検眼との距離が異なる一対の指標を被検眼に投影し、投影された一対の指標の角膜反射像に基づいて、作動距離方向のアライメント状態を判定する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開平３−１８３５号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平６−４６９９９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、角膜反射像のサイズだけで作動距離方向のアライメント状態を判定しようとすると、角膜曲率の違いによって角膜反射像のサイズが変化するため、ずれ量の判定ができない。また、前後どちらにずれても角膜反射像のサイズが同じように大きくなるため、その方向も判定できない。
作動距離検出用に専用の指標投影光学系を設ける場合には、構造の複雑化やコストアップの欠点がある。さらに、角膜に測定指標を投影する角膜形状測定等においては、その測定中に作動距離検出用の指標像がノイズ光となる場合があり、作動距離検出用の投影指標を消すと、測定中のアライメントが検出できない問題がある。手動で測定光学系を移動したり、測定中に眼が動いたりした場合、適正作動距離で測定が実行されないと、測定結果に誤差が生じることとなる。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、作動距離方向のアライメント状態を容易に検出できる眼科装置を提供することを技術課題とする。また、装置構成を複雑にすることなく、測定実行時のアライメント状態の判断が可能な眼科装置を提供することを技術課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【０００８】
（１）測定光学系を被検眼にアライメントする眼科装置において、測定光学系の光軸外から被検眼角膜の向けて位置合わせ用の指標を投影する指標投影手段と、前記指標の角膜反射像を前記測定光学系の光軸方向から検出する指標検出手段と、該検出された角膜反射像のサイズと像高さの関係に基づいて作動距離方向のアライメント状態を検出するアライメント検出手段と、を備えることを特徴とする。
（２）（１）の眼科装置において、前記指標投影手段は測定光学系の光軸外から少なくとも２つの指標を投影する手段、または測定光学系の光軸を中心にリング状の指標を投影する手段であり、前記角膜反射像の像高さは角膜反射像の像間隔として検出することを特徴とする。
（３）（１）のアライメント検出手段は、前記測定光学系が被検眼に対して作動距離方向に相対的に変化したときの角膜反射像の像高さの変化に基づいて適正作動距離に対する前後ずれを判定することを特徴とする。
（４）（１）の眼科装置において、前記アライメント検出手段の検出結果に基づいて前記測定光学系による測定結果の適否を判断する判断手段を備えることを特徴とする。
（５）（１）の眼科装置において、前記測定光学系は被検眼の光学特性を測定する測定用指標を角膜に投影する測定指標投影光学系を備え、前記位置合わせ用の指標は測定用指標と兼用されることを特徴とする。
（６）（１）の眼科装置において、前記指標投影手段は光学的に距離が異なる指標を投影する少なくとも２つの指標投影光学系を備え、前記アライメント検出手段は少なくとも１つの指標投影光学系による角膜反射像のサイズと像高さの関係に基づいて作動距離方向のアライメント状態の適否を検出し、２つの指標投影光学系による角膜反射像のサイズの違いに基づいて適正作動距離に対する前後ずれを検出することを特徴とする。
（７）測定光学系を被検眼にアライメントする眼科装置において、測定光学系の光軸外から被検眼角膜の向けて光学的に距離が異なる第１指標と第２指標を投影する指標投影光学系と、前記第１及び第２指標の角膜反射像を検出する指標検出手段と、該検出された両角膜反射像のサイズの関係に基づいて作動距離方向のアライメント状態の適否を判定するアライメント判定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る装置の測定光学系及び制御系の概略図である。
【００１０】
１０は作動距離検出用のアライメント指標を測定光軸Ｌ１外から角膜に向けて投影する指標投影光学系である。指標投影光学系１０は、測定光軸Ｌ１を挟んで所定の角度で対称に配置された２組の第１投影光学系１０ａ、１０ｂと、この第１投影光学系１０ａ，１０ｂより広い角度に配置された光軸を持ち測定光軸Ｌ１を中心に９０度間隔に配置された４組の第２投影光学系１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ（１０ｅ，１０ｆは図示を略す）を備える。第１投影光学系１０ａ，１０ｂは赤外光を出射する点光源１１ａ，１１ｂを持ち、被検眼Ｅに対して発散光束により指標を投影する。第２投影光学系１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆは、測定光軸Ｌ１に対して点光源１１ａ，１１ｂよりも外側に位置し赤外光を出射する点光源１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ（１１ｅ，１１ｆは図示を略す）と、レンズ１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ（１２ｅ，１２ｆは図示を略す）をそれぞれ持つ。点光源１１ｃ〜１１ｆはそれぞれレンズ１２ｃ〜１２ｆにより光学的に異なる距離に置かれ、第２投影光学系１０ｃ〜１０ｆは第１投影光学系１０ａ，１０ｂに対して光学的に距離が異なる指標を被検眼Ｅに投影する。言い換えれば、第１投影光学系及び第２投影光学系は、異なった集光状態で角膜に入射する指標を被検眼に向けて投影する。また、第２投影光学系１０ｃ〜１０ｆは角膜形状測定用の指標投影光学系を兼ねる。
【００１１】
なお、レンズ１２ｃ〜１２ｆをコリーメーティングレンズとすれば、被検眼角膜には無限遠の指標が投影される。また、第１投影光学系１０ａ，１０ｂによる指標投影は、いわゆるマイヤリングによりリング状の指標を角膜に投影する光学系としても良い。
【００１２】
１４は結像レンズである。被検眼前眼部からの光束は、結像レンズ１４を介してＣＣＤカメラ１７に結像する。結像レンズ１４及びＣＣＤカメラ１７は前眼部観察光学系系、測定光学系及びアライメント検出光学系を兼ねる。ＣＣＤカメラ１７から画像信号は画像処理部２１に入力され、指標投影光学系１０による指標像（角膜反射像）が検出される。制御部２０は、画像処理部２１により検出された指標像に基づいてアライメント状態の判定や角膜形状測定における演算等を行う。また、ＣＣＤカメラ１７に撮像された前眼部の画像は、ＴＶモニタ２２に映し出される。
【００１３】
次に、作動距離のアライメント状態の判定方法について説明する。図２は、上下左右のアライメントが完了した時のＴＶモニタ２２の表示例を示す図である。４１ａ，４１ｂは点光源１１ａ，１１ｂの角膜反射による指標像であり、その外側にある４１ｃ〜４１ｆは点光源１１ｃ〜１１ｆの角膜反射による指標像である。以下では、水平方向に形成される指標像４１ａ及び４１ｂをＭ像とし、指標像４１ｃ及び４１ｄをＫ像とする。作動距離のアライメント状態の検出には、Ｍ像のサイズＳｍ、Ｋ像のサイズＳｋ、２つのＭ像の像間隔Ｌｍ、２つのＫ像の像間隔Ｌｋを利用する。Ｓｍのサイズは、ＣＣＤカメラ１７からの輝度信号に対して、あるスレッショレベルで二値化することにより求めることができる。２つのＭ像の像間隔Ｌｍは、各Ｍ像の像中心位置（又は重心位置）の間隔として求めることができる。Ｋ像のサイズＳｋ、２つのＫ像の像間隔Ｌｋも同様とする。なお、Ｍ像及びＫ像のぞれぞれの像間隔は、測定光軸Ｌ１からの像高さとして検出することができる。また、角膜にマイヤリングを投影するときは、角膜反射によるマイヤリング像のリング間隔とすることできる。
【００１４】
図４は、作動距離方向の変化に対するの指標像のサイズＳｋ及びＳｍの関係を示したものである。Ｋ像を形成する光源１１ｃ，１１ｄは、Ｍ像を形成する光源１１ａ，１１ｂより光学的に遠方距離にあるので、それぞれの指標像が形成される位置にはずれが生じる。図３に示すようにＭ像が被検眼の手前側に形成され、Ｋ像が被検眼の奥側に形成される。よって、図４に示すように、Ｋ像のサイズＳｋ及びＭ像のサイズＳｍがそれぞれ最も小さくなるときの装置（測定光学系）の作動距離も異なる。
【００１５】
ここで、Ｓｋが最も小さくなるときの作動距離をａｍｍ、Ｓｍが最も小さくなるときの作動距離をｂｍｍとし、両者の中間位置Ｔが適正作動距離となるように光学系を設定しておく。装置が適正作動距離Ｔに対して被検眼側に近づくときは、Ｓｍは大きくなり、Ｓｋは一旦小さくなった後に大きくなる。逆に装置が適正作動距離Ｔに対して遠ざかるときは、Ｓｍは一旦小さくなった後に大きくなり、Ｓｋは大きくなる。したがって、適正作動距離ＴでのＳｋ及びＳｍのサイズ関係を予め記憶しておけば（適正作動距離Ｔで両像の大きさが同一になるように設定しておくと分かり易い）、適正作動距離Ｔに対する前後ずれが分かる。すなわち、Ｓｍ＞Ｓｋの場合には適正作動距離より被検眼に近い側（前側）にあり、Ｓｍ＜Ｓｋの場合には適正作動距離より被検眼に遠い側（後側）にあり、Ｓｍ＝Ｓｋ（アライメント精度との関係である幅を持たせても良い）の場合に適正作動距離に位置する。
【００１６】
なお、光学的に距離が異なる指標を投影する光学系として、実施形態では発散光としたが、収束光で指標を投影しても良い。収束光の場合は、指標像がさらに被検眼の奥側に形成されるので、拡散光と組み合わせれば、両指標像のサイズが最も小さくなるときの作動距離差が大きくなり、違いを検出しやすくなる。
【００１７】
作動距離のずれ量の検出について説明する。Ｍ像及びＫ像の大きさは作動距離のずれによって変化するが、角膜曲率によっても変化してしまう。つまり、角膜曲率が小さいと像サイズも小さくなり、角膜曲率が大きいと像サイズも大きくなる。このため、作動距離のずれ量は単に像サイズを検出しただけでは正確に検出できず、作動距離のずれ量から測定結果を補正する場合等に不都合となる。そこで、２つのＭ像の像間隔Ｌｍ、又は２つのＫ像の像間隔Ｌｋを検出し、それに応じて像サイズの判定を行う。像サイズ（Ｓｍ，Ｓｋ）と像間隔（Ｌｍ，Ｌｋ）は共に角膜曲率の変化に比例して変化するので、Ｓｍ／Ｌｍ又はＳｋ／Ｌｋを計算することにより、角膜曲率の違いの影響を取り除いて作動距離のずれ量を判定できる。
【００１８】
図５にＳｍ／ＬｍとＳｋ／Ｌｋの関係を示す。ここで、例えば、ある形状（半径８ｍｍのスチールボール等）で、適正作動距離ＴでのＭ像のＳｍ_０／Ｌｍ_０、Ｋ像のＳｋ_０／Ｌｋ_０を予め求めて記憶しておく。そして、実際のアライメント時及び測定時には、Ｓｍ_０／Ｌｍ_０に対するＳｍ／Ｌｍの差の関係、またはＳｋ_０／Ｌｋ_０に対するＳｋ／Ｌｋの差の関係によりずれ量が検出できる。この時、適正作動距離Ｔより近い場合は、Ｍ像のＳｍが大きくなるので、Ｓｍ／Ｌｍの値を用いてずれ量を判定することができる。適正作動距離Ｔより遠い場合は、Ｋ像のＳｋが大きくなるので、Ｓｋ／Ｌｋの値を用いてずれ量を判定することができる。
【００１９】
アライメント動作を説明する。据え置きタイプの眼科装置においては、測定光学系を収納する測定部を上下左右及び前後（作動距離）方向に移動可能に設ける。モータを駆動して測定部を自動アライメントする場合、各方向のアライメントの検出結果に基づいて測定部を各方向に移動するモータを駆動制御する。上下左右のアライメント検出は、図２における指標像４１ａ及び４１ｂ（４１ｃ及び４１ｄ、４１ｅ及び４１ｆでも良い）の指標像間の中心から検出することができる。別に測定光軸Ｌ１方向から角膜中心に指標を投影する光学系を設けても良い。作動距離方向のアライメントは上記の方法によりアライメント状態を検出し、適正作動距離の許容範囲に入るように測定部を移動する。手動操作の場合、あるいは、手持ち装置の場合には、アライメント状態の検出結果に基づいて測定部を移動すべき方向を誘導するガイドをモニタ２２に表示すれば良い。上下左右方向及び作動距離方向のアライメント状態が所定の許容範囲になれば、制御部２０により測定実行のトリガ信号が発せられ、自動的に測定が実行される。
【００２０】
角膜形状の測定については、指標像４１ｃ〜４１ｆの位置から算出される。例えば、特開昭６１−８５９２０等に記載されるように少なくとも３点の角膜投影の指標像が検出されれば、角膜形状を測定できる。測定時に被検眼が動いたり、又は手動により測定を開始し、アライメントずれがあった場合は、上記のＳｍ／Ｌｍ又はＳｋ／Ｌｋによりずれ量が検出できるので、そのずれ量にに応じて測定結果を補正する。測定結果の補正についは、予め作動距離のずれ量に対する角膜曲率の補正係数を求めておけば良い。なお、Ｓｍ／Ｌｍ又はＳｋ／Ｌｋの値が、適正距離位置の値より大きくずれた場合はエラーとする。その範囲は期待される精度に入らない範囲を予め設定して記憶しておけば良い。
【００２１】
上記で説明した実施形態では、被検眼角膜に向けて光学的に距離が異なる指標を投影する２つの投影光学系を用いたが、角膜形状測定用の第２投影光学系１０ｃ〜１０ｆによるＫ像のみでもアライメント状態の検出が可能である。以下、この変容例について説明する。
【００２２】
図６は作動距離距離の変化に対するＫ像のＳｋ／Ｌｋの関係を示した図であり、図７は作動距離距離の変化に対するＫ像のＬｋの関係を示した図である。適正作動距離はＳｋ／Ｌｋが最小となる位置ａとし、前述と同様に、適正作動距離の位置ａでのＳｋ_０／Ｌｋ_０を予め求めて記憶しておく。そして、Ｓｋ_０／Ｌｋ_０に対するＳｋ／Ｌｋの差の関係から、角膜曲率の影響を排除したずれ量が判定できる。ずれ量がある一定値以下であれば適正作動距離の許容範囲にあると判定できる。
【００２３】
ここで、適正作動距離位置に対する前後ずれの判定には、Ｓｋ／ＬｋとＬｋの検出結果を利用する。Ｓｋ／Ｌｋの変化は適正作動距離の位置ａを境に逆転する。一方、Ｌｋは被検眼に近くなるほど大きくなり、遠くなるほど小さくなる。この関係を利用して、ある位置Ｐ１でのＬｋとＳｋ／Ｌｋの値を一時的に記憶しておき、次の検出時の位置Ｐ２でのＬｋとＳｋ／Ｌｋの変化から、位置Ｐ２についての適正作動距離位置ａに対する前後ずれの判定を次のように行う。
（１）Ｓｋ／Ｌｋ及びＬｋが共に大きくなったとき（図８（ａ）及び（ｂ））→適正作動距離位置ａより近くにある。
（２）Ｓｋ／Ｌｋが大きくなり、かつＬｋが小さくなったとき（図８（ｃ）及び（ｄ））→適正作動距離位置ａより遠くにある。
（３）Ｓｋ／Ｌｋが小さくなり、かつＬｋも小さくなったときは、図９（ａ）と（ｂ）のパターンがある。Ｐ１は何れも適正作動距離位置ａより近くにあるときである。ここで、作動距離に対するＬｋの変化量は角膜曲率が異なってもほぼ一定であるので、Ｌｋの変化量から求められる作動距離の変化量を計算する。作動距離とＬｋの変化量の関係は予め記憶していく。適正作動距離位置ａからＰ１までの作動距離の変化量をΔＺ_０、Ｐ１からＰ２に移動したときの作動距離の変化量をΔＺとし、ΔＺｏに対するΔＺの大小を比較する。ΔＺ＜ΔＺ_０の場合（図９（ａ））→適正作動距離位置ａより近くにある。ΔΔＺ＞ΔＺ_０の場合（図９（ｂ））→適正作動距離位置ａより遠くにある。
（４）Ｓｋ／Ｌｋが小さくなり、かつＬｋが大きくなったときは、図９（ｃ）と（ｄ）のパターンがある。Ｐ１は何れも適正作動距離より遠くにあるときである。この場合も上記（３）と同様な方法により判定する。すなわち、ΔＺ＞ΔＺ_０の場合（図９（ｃ））→適正作動距離位置ａより近くにある。ΔＺ＜ΔＺ_０の場合（図９（ｄ））→適正作動距離位置ａより遠くにある。
【００２４】
上記の変容例においては、角膜形状測定用の指標投影光学系（実施形態では、第２投影光学系１０ｃ〜１０ｆ）を用いてアライメント状態の検出が可能であるので、光学系の簡素化を図ることができ、経済的にも有利となる。また、作動距離検出用の指標像がノイズ光とならずに済む。また、測定中に眼が動いた場合（アライメント完了後に眼が動いた場合）、あるいは手動により測定を開始する場合においても、測定用の角膜反射像から測定結果の補正も可能である。
また、上記では角膜形状測定装置を例にとって説明したが、本発明は眼屈折力測定装置や、非接触式眼圧計、眼底カメラ等のアライメント調整が必要な装置に適用可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、作動距離方向のアライメント状態を容易に判定できる。また、装置構成を簡素化しつつ、測定中もアライメント状態の判断も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る装置の測定光学系及び制御系の概略図である。
【図２】モニタの表示例を示す図である。
【図３】Ｍ像とＫ像が被検眼に形成される位置を説明する図である。
【図４】作動距離方向の変化に対するの指標像のサイズＳｋ及びＳｍの関係を示した図である。
【図５】Ｓｍ／ＬｍとＳｋ／Ｌｋの関係を示す図である。
【図６】作動距離距離の変化に対するＫ像のＳｋ／Ｌｋの関係を示した図である。
【図７】作動距離距離の変化に対するＫ像のＬｋの関係を示した図である。
【図８】Ｋ像のみを用いた場合の、適正作動距離位置に対する前後ずれの判定を説明する図である。
【図９】Ｋ像のみを用いた場合の、適正作動距離位置に対する前後ずれの判定を説明する図である。
【符号の説明】
１０指標投影光学系
１０ａ、１０ｂ第１投影光学系
１０ｃ，１０ｄ第２投影光学系
１７ＣＣＤカメラ
２０制御部
２１画像処理部
２２ＴＶモニタ

Claims

測定光学系を被検眼にアライメントする眼科装置において、測定光学系の光軸外から被検眼角膜の向けて位置合わせ用の指標を投影する指標投影手段と、前記指標の角膜反射像を前記測定光学系の光軸方向から検出する指標検出手段と、該検出された角膜反射像のサイズと像高さの関係に基づいて作動距離方向のアライメント状態を検出するアライメント検出手段と、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、前記指標投影手段は測定光学系の光軸外から少なくとも２つの指標を投影する手段、または測定光学系の光軸を中心にリング状の指標を投影する手段であり、前記角膜反射像の像高さは角膜反射像の像間隔として検出することを特徴とする眼科装置。
請求項１のアライメント検出手段は、前記測定光学系が被検眼に対して作動距離方向に相対的に変化したときの角膜反射像の像高さの変化に基づいて適正作動距離に対する前後ずれを判定す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、前記アライメント検出手段の検出結果に基づいて前記測定光学系による測定結果の適否を判断する判断手段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、前記測定光学系は被検眼の光学特性を測定する測定用指標を角膜に投影する測定指標投影光学系を備え、前記位置合わせ用の指標は測定用指標と兼用され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、前記指標投影手段は光学的に距離が異なる指標を投影する少なくとも２つの指標投影光学系を備え、前記アライメント検出手段は少なくとも１つの指標投影光学系による角膜反射像のサイズと像高さの関係に基づいて作動距離方向のアライメント状態の適否を検出し、２つの指標投影光学系による角膜反射像のサイズの違いに基づいて適正作動距離に対する前後ずれを検出することを特徴とする眼科装置。
測定光学系を被検眼にアライメントする眼科装置において、測定光学系の光軸外から被検眼角膜の向けて光学的に距離が異なる第１指標と第２指標を投影する指標投影光学系と、前記第１及び第２指標の角膜反射像を検出する指標検出手段と、該検出された両角膜反射像のサイズの関係に基づいて作動距離方向のアライメント状態の適否を判定するアライメント判定手段と、を備えることを特徴とする眼科装置。