JP3927695B2

JP3927695B2 - 眼科装置

Info

Publication number: JP3927695B2
Application number: JP21969798A
Authority: JP
Inventors: 浩治内田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2018-07-16
Also published as: JP2000033075A; US6145990A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置検出手段の位置情報に基づいて駆動手段を駆動して自動的に被検眼と位置合わせを行う眼科装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、被検眼の位置を検出する位置検出手段と、装置の一部を上下、左右、前後方向又はその何れかの方向に移動するための駆動手段とを有し、位置検出手段からの位置情報に基づいて駆動手段を駆動して自動的に位置合わせを行う装置が知られている。このような装置においては、検者が測定スイッチを押すと被検眼と装置との相対位置が検出され、被検眼の位置と合致するように装置の一部が移動し、被検眼と装置の位置ずれが所定の許容量以内に達したときに眼科測定を開始するという方式が採用されている。
【０００３】
また、片眼の測定が終了すると、左右眼切換スイッチの入力により、人眼の眼幅約６０ｍｍの所定距離だけ装置の検眼部を移動させるようになっている。しかし、被検眼と装置の相対位置が正確に一致することは少ないため、更に手動操作で或る程度位置合わせしてから測定スイッチを押して測定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来例においては、被検眼が反対眼に切換わった際に、検者がその都度、或る程度の位置合わせを行う必要があり、検者が複数の眼科装置を同時に扱う等の多忙な場合には、その操作のためだけに装置に付き添うことになり煩わしい。また、被検者自身が測定する場合では、他眼に切換わった際は、自分で眼をアライメント検知範囲まで移動させる必要がある。また、自動位置合わせ検知範囲まで導くための手動操作は、機械構成としてジョイスティックやトラックボールが必要である。
【０００５】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、左右眼をそれぞれ検眼する際に、自動位置合わせから測定まで被検者自身が操作できる眼科装置を提供することにある。
【０００７】
【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、左右眼を順次に検眼する眼科装置において、被検眼を測定するための検眼手段と、該検眼手段によって左右眼のうちの第１の被検眼の測定が正しく行われたか否かを判断する判断手段と、該判断手段によって第１の被検眼の測定が正しく行われたことが判断された場合に、前記検眼手段を第１の被検眼から第２の被検眼に予め定めた距離を移動させる制御手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は第１の実施例における眼科装置の斜視図を示しており、この眼科装置は本体部１と被検者の顔固定部２とから構成されている。本体部１は検眼部３と、この検眼部３を三次元的に移動するための３つのステージから成っている。また、基台となる固定部４上にはＸ軸方向に溝４ａが形成され、この溝４ａに可動部５が嵌挿され、固定部４に固定されたモータ６の雄ねじ棒６ａは可動部５に穿孔された雌ねじ部と螺合されている。また、可動部５上にはＺ軸方向に溝５ａが形成され、この溝５ａに可動部７が挿嵌され、可動部７は可動部５上に固定されたモータ８の雄ねじ棒８ａを介して螺合されている。更に、可動部７にはＹ軸方向に溝７ａが形成され、検眼部３が挿嵌されている。検眼部３は可動部７上に設けられたモータ９のねじ棒を介して螺合されている。
【００１４】
モータ６、８、９は図示しない駆動制御回路に電気的に接続され、検眼部３を三次元方向の所定位置に移動することができるようになっている。これらのモータ６、８、９は、パルスモータ、ＤＣモータなど任意のものでよいが、ＤＣモータのように回転を定量的に制御できない場合には、ステージの移動距離やモータの回転量を検知する検出素子を装置内に設けるようにすることが好ましい。
【００１５】
図２は検眼部３のアライメント検出光学系及び眼屈折計測の光学系を示している。被検眼Ｅの前方の光路O1上には、対物レンズ１１、ダイクロイックミラー１２、１３、図３に示すような３つの開口部１４ａ、１４ｂ、１４ｃを有するマスク１４、プリズム１５ａ、１５ｂから成り後述するアライメント用光源の波長光のみを通過する波長分離膜が蒸着されたプリズム１５、結像レンズ１６、撮像素子１７が配列されている。
【００１６】
ダイクロイックミラー１２の反射方向には、屈折測定光学系１８が配置されており、ダイクロイックミラー１２の反射光路O2上にダイクロイックミラー１９、２０、ミラー２１を介して固視指標２２が設けられている。また、ダイクロイックミラー１９の入射方向には投影レンズ２３、測定光源２４が配置されており、ダイクロイックミラー２０の反射方向には結像レンズ２５、６分割プリズム２６、撮像素子２７が配列されている。更に、ダイクロイックミラー１３の入射方向には、投影レンズ２８、ＬＥＤから成るアライメント用光源２９が設けられている。そして、被検眼Ｅの斜め前方にはＬＥＤから成る照明光源３０が配置されている。
【００１７】
アライメント光学系では、アライメント用光源２９から発した光束が、投影レンズ２８を介してダイクロイックミラー１３、対物レンズ１１を介して被検眼Ｅに投影される。アライメント受光光学系では、被検眼Ｅからの反射光束が対物レンズ１１、マスク１４、プリズム１５ａ、１５ｂを通り結像レンズ１６によって、撮像素子１７に導かれる。ここで、マスク１４の開口部１４ａ、１４ｂの開口部を透過した光束は、図４に示すプリズム１５ａ、１５ｂによって互いに異なる上下方向に屈折される。
【００１８】
前眼部観察光学系は照明光源３０で照射された光束が前眼部で反射され、対物レンズ１１、マスク１４の開口部１４ｃを通って結像レンズ１６によって撮像素子１７に導かれる。マスク１４の開口部１４ｃには、照明光源３０の波長のみ透過するフィルタ１４ｄが貼られている。従って、撮像素子１７はアライメント検出系と前眼部観察系とに兼用されていることになる。
【００１９】
測定光源２４から照射された光束は、投影レンズ２３を介してダイクロイックミラー１９、ダイクロイックミラー１２、対物レンズ１１を介して被検眼Ｅの眼底に導かれる。眼底で反射された光束は同じ経路でダイクロイックミラー１９まで戻り、更に透過してダイクロイックミラー２０で反射され、結像レンズ２５を通って６分割プリズム２６で光束が分離された上で撮像素子２７に導かれる。
【００２０】
上述した光学系は、アライメント検出光学系と眼屈折力光学系に分離できるので、眼屈折力光学系１８の代りに眼圧測定光学系とすることもできる。図５における実施例では、屈折測定光学系１８の代りに眼圧測定光学系３１が配置されている。対物レンズ３２の中心にノズル３３が配置され、光路O1上の観察光路を素通しするウィンドウを配置した圧縮室３４が、対物レンズ３２の後方に形成されている。そして、圧縮室３４にピストン３５が可動に設けられており、ピストン３５はロータリソレノイド３６により駆動されるようになっている。
【００２１】
ダイクロイックミラー１２の入射方向の光路O3上には、レンズ３７、ハーフミラー３８、レンズ３９、光源４０が配列され、ハーフミラー３８の反射方向には受光素子４１が設けられている。なお、その他の図２と同一の符号は同一の部材を示している。
【００２２】
ロータリソレノイド３６の駆動によりピストン３５が移動し、ノズル３３から被検眼Ｅに向けて空気を噴出できるようになっている。光源４０からの光束はレンズ３９、３７を介してノズル３３内を経て被検眼Ｅの角膜に照射され、その反射光束は対物レンズ３２、レンズ３７を経てハーフミラー３８に戻り、受光素子４１に導かれる。
【００２３】
上述した図２、図５に示す光学系を配備した眼科装置では、被検眼Ｅを位置合わせする場合に、図６に示すように撮像素子１７に前眼部が映される。被検眼像Reとアライメント用光源２９による角膜反射像Rcが重ね合されて表示され、マスク１４の開口部１４ａ、１４ｂによる２輝点の角膜反射像Rcは、被検眼Ｅの位置により撮像素子１７の撮像エリアの所定位置からＸ、Ｙ方向に変化する。また、Ｚ方向のずれは図６(a) 、(b) に示すように、２輝点のＸ方向にずれて異なるので判断できる。図６(c) に示すようなＸ、Ｙ、Ｚ方向の適正位置となると、自動的に屈折測定や眼圧測定が開始される。
【００２４】
図７は電気ブロック回路図を示し、撮像素子１７の出力はＡ／Ｄ変換器５０及び画像合成回路５１に接続されており、これらの出力はディスプレイ５２とデータバス５３に接続されている。Ａ／Ｄ変換器５０の出力は、データバス５３を介して画像メモリ５４、ＣＰＵ５５、ＲＯＭ５６、ＲＡＭ５７と互いに接続されている。更に、ＣＰＵ５５からの信号がステージを移動するモータ６、９、８のそれぞれを駆動するドライバ５８、５９、６０や、アライメント用光源２９を駆動させるＤ／Ａ変換器６１、ドライバ６２に接続されている。データバス５３はこの他にも、検眼に必要な各種デバイスにも接続されている。
【００２５】
図８は検眼手順のフローチャート図を示す。検者が電源スイッチを投入すると、各種デバイスの初期化、ＲＯＭ５６に書かれたプログラムのロードなどが自動的に行われる。そして、検者は検眼するための初期設定を行う。例えば、被検者のＩＤナンバ、片眼のみ測定等の情報の入力、顔受台の設定などである。また、被検眼に検眼部３を或る程度位置合わせするため、検者はディスプレイ５２を見ながら、図示しないトラックポールや位置合わせスイッチなどの操作し、３方向のモータ６、８、９を駆動させる。これらを初期設定として、その後に検眼開始スイッチにより検眼を開始する。
【００２６】
検眼が開始されると、装置はＣＰＵ５５の指令に基づいて装置の動作、信号処理が行われる。検眼開始をトリガにアライメント用光源２９の点灯、測定光源２４の点灯が行われ、その後にアライメント検知処理が随時行われる。
【００２７】
被検眼Ｅの前眼部が撮像素子１７に映され、図６に示すように角膜反射像Rcが映されると、前述したように被検眼Ｅと検眼部３のＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置ずれを適正位置に合わせる。具体的には、撮像素子１７で得られた画像の一部は画像合成回路５１に入力されるが、他はＡ／Ｄ変換器５０でＡ／Ｄ変換され画像メモリ５４に記憶される。画像メモリ５４に取り込まれたデータは、ＣＰＵ５５の演算処理によって角膜反射像Rcの２輝点が抽出され、輝点の中心位置を座標として計算し、適正位置へのずれ量が算出される。この処理に基づいて、Ｘ、Ｙ、Ｚ各方向への検眼部３の移動距離が算出され、各モータ６、８、９に駆動指令が出力される。被検眼Ｅが微動により１回で適正範囲内に合わせられなかった場合には、画像取り込みが再度行われ位置検出処理が行われる。
【００２８】
このようなフィードバック制御を繰り返すことで、適正範囲内の位置合わせが終ると検眼動作に入る。眼屈折測定では、固視指標２２を移動させて眼底投影された測定光源２４の反射光束を受光して、屈折力が計算される。また、眼圧測定ではロータリソレノイド３４を駆動させ、被検眼Ｅに空気を噴出させ、角膜変形検出手段と圧縮室３４の内圧検出によって眼圧値が計算される。このような被検眼位置合わせから測定までの時間は、被検者の負担を軽減するためにも数秒以内が好ましい。
【００２９】
次に、ＣＰＵ５５は検眼結果が正しく行われたか、即ち測定検出信号が得られなかった、或いは所定レベルに達しなかった等が判断される。正しく測定できなければ、再度被検眼の位置合わせ処理に戻る。正しく測定が行われた場合には、片眼測定終了のフラグをＲＡＭ５７に記憶させ、測定結果を画像合成回路５１に送りディスプレイ５２に表示させる。その後に、他眼へ検眼部を移動させる動作に移り、初期設定において片眼のみ測定の設定がなされている場合は結果を印字し測定を終了する。
【００３０】
人眼の眼幅はほぼ６０ｍｍなので、他眼へ検眼部３を移動させる動作はその所定移動距離だけ移動させる。ここで、この所定移動距離は子供のみの測定や人種による眼幅の変動に伴って初期設定にて選択できるようにしてもよい。また、測定後に左右位置を記憶し、加算平均した眼幅を移動距離にしてもよい。検眼部３を他眼に移動させる動作は、上述した移動距離の半分に達すると同時に、他眼の角膜反射像Rcを検出するための画像取り込みも開始される。ＣＰＵ５５は画像メモリ５４に取り込まれたデータに輝点と同様に、一部に光量の大きなエリアが抽出されると、アライメント用光源２９を消灯し再度画像を取り込む。
【００３１】
この２つ画像のデータを差動的に処理することで外光ノイズを除去し、角膜反射像のみを抽出する。ここで、２つの画像を取り込む間隔に微妙な時間差が生ずるが、検眼部移動速度と方向によりずれ分を補正して差動処理するようになっている。図９(a) は移動中に取り込んだ画像であり、(b) は差動処理した画像である。更に、抽出された角膜反射像Rcの２輝点は、輝点中心が算出され２輝点間距離をも算出する。２輝点の中心間距離が予め角膜反射像Rcとして形成される距離に等しければ、角膜反射像Rcであると確認ができる。
【００３２】
このように、検眼部３を他眼に移動させる動作中に角膜反射像Rcが認識されると、そのまま再び被検眼Ｅに対する位置検出処理に進むことができる。先に検眼された被検眼Ｅと同様に、モータ６、８、９により検眼部３を適正位置範囲内に位置合わせされると、屈折測定や眼圧測定の検眼動作に自動的に移る。
【００３３】
測定結果が正しく行われた場合は、測定結果を画像合成回路５１に送りディスプレイ５２に表示させ、ＲＡＭ５７に書き込まれた他眼の検眼した情報を基に測定結果を図示しないプリンタに印字され、ＲＡＭ５７の内の各眼の測定終了フラグのクリアや左右眼測定位置から眼幅を計算し、過去の眼幅データの加算平均を計算する。更に、測定光源やアライメント用光源２９を消灯し、ディスプレイ５２に画像合成回路５１で合成されていた測定結果をクリアして検眼を終了する。
【００３４】
上述した実施例は、検眼結果を１回だけ取るものであったが、眼圧計のように複数回測定して、測定値の安定した結果を求める場合には、予め連続測定モードをプログラムに組み込み、初期設定で選択できるようにするとよい。この場合に、設定された所定回数まで位置合わせ検眼結果の良否判断を繰り返し他眼へ移る。他眼でも同様なループを繰り返し、両眼共に結果が揃うと終了するようにする。
【００３５】
上述した実施例では、両眼の検眼後にプリント印字としたが、コンピュータ等へのデータ転送に置き換えたり、プリンタ印字と並行してデータ転送を行ってもよい。このように、検眼開始から両眼測定して検眼終了するまで、検者の操作は一切必要とされないので操作が簡単である。
【００３６】
図１０は他の実施例のブロック回路構成図を示し、図７のデータバス５３に追加された部分のみを記載している。データバス５３には、Ａ／Ｄ変換器７０を介して顔検知スイッチ７１が接続されている。顔検知スイッチ７１は接触型マイクロスイッチで、図１の顔固定部２の顎台に取り付けられており、被検者が顎台に顔を載せたときにスイッチオンできるようになっている。オンされた信号は、Ａ／Ｄ変換器７０を介してＣＰＵ５５に送られ、ＲＡＭ５７に被検者が顔を載せているフラグをセットし、オフと同時にフラグはリセットされる。
【００３７】
また、図１１は検眼手順のフローチャート図を示し、先の実施例を一部修正し、省略された部分は前述した実施例と同様である。なお、修正された部分はプログラム化されＲＯＭ５６に格納されている。
【００３８】
検者が電源を投入すると、自動的にＲＯＭ５６からプログラムがロードされる。被検者の顔を顎台に載せると、顔検知スイッチ７１により被検者の顔が載っていることが判断され、検眼開始スイッチの入力が許可されるようになっている。検眼開始スイッチの入力に伴い、予め設定された所定位置つまり顔固定部２に対して被検眼の左眼又は右眼が配置されることを見込んだ位置に、自動的に検眼部３をモータ駆動により移動させる。この移動と同時に、角膜反射像Rcを検出するための画像取り込みも開始される。
【００３９】
前述した実施例と同様に被検眼Ｅを認識すると、適正位置へのずれ量が算出され、モータ６、８、９により検眼部３を適正位置範囲内に位置合わせし、屈折測定や眼圧測定の検眼動作を自動的に行う。他眼の測定や結果出力は前述した実施例と同様に行うことで、検者の操作はより容易になり、検眼開始スイッチの操作だけで測定できる。また、或る程度位置合わせするためのトラックボールや位置合わせスイッチは、構成から外すことが可能なのでコストの低減、構成の簡素化ができる。
【００４０】
なお、顔固定部３に設けられた顔検知スイッチ７１は、顔固定部２の顔の両側に立てられた支柱に、透過型赤外センサを取り付けることによってもよい。
【００４１】
被検眼位置検知は角膜反射像Rcの画像検出で説明したが、照明光源３０を画像取り込みと同時に明るく点灯させ、取り込まれた画像データに瞳孔相当の大きさの暗い円形部分を検出し、それを被検眼Ｅの瞳孔と判断させて被検眼位置を検知してもよい。この場合に、光学系の構成によっては角膜反射像Rcの検知よりも広い範囲で検出できるので、何時までも被検眼Ｅを捜せず検眼できない状況は避けられる。また、精度良く位置合わせを行いたい場合は、角膜反射像Rcの位置検出と併用することでより、広い範囲を正確に位置合わせできるようになる。
【００４２】
更に、このような構成は被検者自身だけで測定する眼科装置としても使用できる。検眼開始スイッチ入力に伴い予め設定された所定位置は、装置の設置状態により右眼の位置にするか左眼の位置にするか初期設定で選択できると便利である。例えば、装置の左眼側の側面が壁である状況におかれた場合には、被検眼Ｅと検眼部３は右眼側で高さが測定し易いので顔固定部２の顎台の高さが調整し易くなる。また、右眼側の側面が壁である場合には、その反対に設定するなど状況に応じた対応ができる。
【００４３】
図１２は更に他の実施例を示し、図２に示す実施例と同一の符号は同一の部材を示している。マスク１４、プリズム１５、結像レンズ１６から成る拡大レンズ群８１は、絞り板８２と縮小レンズ８３から構成される縮小レンズ群８４と入れ換わるようになっている。
【００４４】
モータやソレノイド等のアクチュエータを使った電気制御によって、レンズ群８１、８４を入れ代えて観察倍率を変え得るようになっている。縮小レンズ群８４が挿入された場合は、図１３に示すように被検眼像Reを縮小して観察することができ、絞り板８２は観察深度を深くできるので、広い範囲で被検眼Ｅの観察ができる。
【００４５】
図１４のフローチャート図はこのような構成での一連の測定動作を示している。破線で囲まれた部分は、観察倍率を変化する過程である。先の実施例と同様に、初期設定がなされると検眼開始スイッチにより拡大レンズ群８１は排出され、縮小レンズ群８４が挿入される。縮小レンズ群８４での観察映像は図１３に示すように映出され、上述した被検眼Ｅの瞳孔を検出する方法で検眼部３とどの程度ずれているかが分かる。
【００４６】
この場合に、小倍率での瞳孔検出なので前述した瞳孔検出の検出範囲よりも更に広くなる。この位置ずれ量を検眼部３の移動距離に換算して、駆動部を制御し、検眼部３を縮小倍率での所定許容範囲に移動させて、概略のアライメントが行われる。所定許容範囲に合されると縮小レンズ群８４が排出され、拡大レンズ群８１が挿入される。拡大レンズ群８１が挿入されると同時にアライメント用光源２９が点灯し、その角膜反射像Rcを基に詳細なアライメントが行われる。
【００４７】
このようにして、適正位置に検眼部３が合わせられると検眼動作が行われる。測定が正しく行われれば、他眼測定のための左右切換動作が行われる。同時に、拡大レンズ群８１が排出され、縮小レンズ群８４の挿入が自動的に行われる。そして、上述と同様に縮小倍率による機略アライメントから、拡大倍率による詳細アライメントを行って他眼の検眼が行われる。
【００４８】
縮小倍率から拡大倍率の観察及び位置検出により、より広範囲での被検眼Ｅを検出できるので、検眼開始スイッチのワンタッチ入力だけで、被検Ｅ眼の位置合わせ及び検眼と左右眼の切換動作、プリント動作が自動で行えるので、操作性が格段に向上する。
【００４９】
図１５は上述したＲＯＭ５６に格納された制御プログラムをフロッピディスク等の記録媒体に格納し、他の眼科装置の位置合わせ制御に転用できる構成を示している。データバス５３にはディスクドライブ９１が配置され、記録媒体９２が挿入、排出できるようになっている。また、モデム９３もデータバス５３に接続され、ネットワークで結ばれたホストコンピュータからも制御プログラムをロードできるようになっている。
【００５０】
従って、初期設定が異なる複数の制御プログラムを用意しておき、使用する眼科装置や対象とする被検者によって選択できる。被検者自身が測定するための手順を音声によるガイドアナウンスするプログラムや、表示画面制御プログラムを制御プログラムに付加して、被検者自身が測定する専用眼科装置に変えることもできる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る眼科装置は、左右眼をそれぞれ検眼する際に、検者の操作を不要とし、位置合わせから測定まで自動的になされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】眼科装置の斜視図である。
【図２】屈折測定検眼部の光学系の構成図である。
【図３】マスクの正面図である。
【図４】プリズムの説明図である。
【図５】眼圧測定検眼部の光学系の構成図である。
【図６】観察画像の説明図である。
【図７】電気ブロック回路図である。
【図８】フローチャート図である。
【図９】左右切換時の観察画像の説明図である。
【図１０】他の実施例のブロック回路構成図である。
【図１１】フローチャート図である。
【図１２】更に他の実施例の屈折測定検眼部の光学の構成図である。
【図１３】観察画像の説明図である。
【図１４】フローチャート図である。
【図１５】変形例の電気ブロック回路図である。
【符号の説明】
３検眼部
６、８、９モータ
１７、１２７撮像素子
１８屈折測定光学系
２０照明光源
２４測定光源
２９アライメント用光源
３０ソレノイド
３１眼圧測定光学系
４０光源
４１受光素子
５２ディスプレイ
５５ＣＰＵ
８１、８４レンズ群

Claims

左右眼を順次に検眼する眼科装置において、被検眼を測定するための検眼手段と、該検眼手段によって左右眼のうちの第１の被検眼の測定が正しく行われたか否かを判断する判断手段と、該判断手段によって第１の被検眼の測定が正しく行われたことが判断された場合に、前記検眼手段を第１の被検眼から第２の被検眼に予め定めた距離を移動させる制御手段とを有することを特徴とする眼科装置。
前記判断手段は前記検眼手段により測定検出信号が得られ、該測定検出信号が所定のレベルに達している場合に正しく測定が行われたと判断することを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
前記判断手段によって第１の被検眼の測定が正しく行われなかったと判断された場合に、前記制御手段は前記検眼手段によって第１の被検眼に対する検眼動作を再度実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の眼科装置。
被検眼の前眼部反射像を取得するための撮像手段と、前記制御手段による前記検眼手段の移動が前記予め定められた距離の半分に達したときに前記撮像手段から取得される前眼部像から角膜反射像を検出するための処理を開始する検出手段とを備え、前記検出手段による角膜反射像の検出に伴って、前記検眼手段は第２の被検眼との位置合わせを行うことを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の眼科装置。