本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。図1は、実施形態に係る眼科装置の外観構成図である。この装置は、いわゆる据え置き型の装置であって、基台1と、基台1に取り付けられた顔支持ユニット2と、基台1上に移動可能に設けられた移動台3と、移動台3に移動可能に設けられ、被験者眼の任意の測定点での角膜厚を非接触で光学的に測定する測定光学系を収納する測定部4と、を備える。測定部4は、移動台3に設けられたXYZ駆動部6により、被験者眼Eに対して左右方向(X方向)、上下方向(Y方向)及び前後方向(Z方向)に移動される。移動台3は、ジョイスティック5の操作により、図示無き摺動機構により基台1上をX方向及びZ方向に移動される。また、検者によって回転ノブ5aが回転操作されると、測定部4がXYZ駆動部6のY駆動によりY方向に移動される。また、ジョイスティック5の頂部には、測定開始スイッチ5bが設けられている。移動台3には、表示モニタ9が設けられている。
図2及び図3は、本実施形態に係る眼科装置の光学系の構成について説明するための概略構成図である。なお、本実施形態の測定光学系は、被験者眼の角膜に向けて低コヒーレントの光を照射する角膜照射光学系(角膜照射光学系200a)と、被験者眼に向けて照射された低コヒーレント長の光による被験者眼角膜からの反射光を受光する角膜受光光学系(角膜受光光学系200b)と、被験者眼角膜からの低コヒーレント長の反射光と合成して干渉させるための参照光を生成する参照光光学系(参照光光学系500)と、被験者眼角膜からの低コヒーレント長の反射光と前記参照光光学系によって得られる参照光とが合成された干渉光を受光する干渉光学系(分光光学系600)を持ち、干渉光学系によって検出される角膜前面に対応する干渉信号と角膜後面に対応する干渉信号に基づいて被験者眼の角膜厚が測定される。なお、上記構成は、低コヒーレント光による光干渉現象を用いて被験者眼の角膜厚を非接触で光学的に測定できるものであればよい。
さらに、本実施形態の測定光学系は、被験者眼の眼底に向けて低コヒーレントの光を照射する眼底照射光学系(眼底照射光学系100a)と、被験者眼に向けて照射された低コヒーレント長の光による被験者眼眼底からの反射光を受光する眼底受光光学系(眼底受光光学系100b)と、前記被験者眼眼底からの低コヒーレント長の反射光と合成して干渉させるための参照光を生成する参照光光学系(参照光光学系500)と、低コヒーレント長の光路長を可変とする光路長可変手段(三角プリズム23及び駆動部82)を持ち、光路長可変手段の変化量に基づいて被験者眼の眼軸長が測定される。なお、参照光光学系において、前述のように形成される被験者眼角膜からの低コヒーレント長の反射光を参照光として被験者眼眼底からの低コヒーレント長の反射光と合成して干渉させるようにしてもよい。また、光路長可変手段は、参照光または角膜に照射される低コヒーレント長の光もしくは眼底に照射される低コヒーレント長の光の光路長のいずれかを光学系の構成に応じて適宜可変とするものであればよい。なお、上記構成は、低コヒーレント光による光干渉現象を用いて被験者眼の角膜厚及び眼軸長を非接触で光学的に測定できるものであればよい。
以下に、具体的構成について説明する。眼底照射光学系100a及び角膜照射光学系200aは、低コヒーレント長の光束を出射する光源11を有し,光源11から出射した光束の一部を第1測定光(角膜測定光)及び第2測定光(眼底測定光)として被験者眼の角膜と眼底に各々に集光させる。
図2(a)に示すように、光源11から出射された光束の一部は、コリメーターレンズ12、ハーフミラー13、集光レンズ14、三角プリズム15、ハーフミラー13、リレーレンズ18、リレーレンズ19、ハーフミラー20、ダイクロイックミラー21、対物レンズ22を経て、被験者眼Eの眼底に照射される。すなわち、コリメーターレンズ12〜対物レンズ22との光路間に配置されたこれらの光学部材は、眼底照射光学系100aとして配置されている。そして、被験者眼Eの眼底からの反射光は、眼底に照射されるまでの眼底測定光の進行方向に対して眼底照射光学系100の対物レンズ22〜集光レンズ14までの光路を逆方向に進行し、ハーフミラー13、集光レンズ24を介して、光ファイバー25の端部25aに入射する。すなわち、対物レンズ22〜光ファイバー25の端部25aとの光路間に配置された光学部材は、眼底受光光学系100bとして配置されている。
また、図2(b)に示すように、光源11から出射された光束の一部は、コリメーターレンズ12、ハーフミラー13、可動三角プリズム23、ハーフミラー13、リレーレンズ18、リレーレンズ19、ハーフミラー20、ダイクロイックミラー21、対物レンズ22を経て、被験者眼Eの角膜付近に照射される。すなわち、コリメーターレンズ12〜対物レンズ22との光路間に配置されたこれらの光学部材は、角膜照射光学系200aとして配置されている。そして、被験者眼Eの角膜からの反射光は、角膜に照射されるまでの角膜測定光束の進行方向に対して角膜照射光学系200の対物レンズ12〜可動三角プリズム23までの光路を逆方向に進行し、ハーフミラー13で反射される。その後、集光レンズ24にて集光された後、光ファイバー25の端部25aに入射される。すなわち、対物レンズ22〜光ファイバー25の端部25aとの光路間に配置されたこれらの光学部材は、角膜受光光学系200bとして配置されている。
前述の眼底測定光や角膜測定光と合成して干渉される参照光を生成する参照光光学系500は、光源側から順に、光源11、コリメータレンズ12、可動三角プリズム23、ハーフミラー13、リレーレンズ18、リレーレンズ19、反射ミラー51、反射ミラー52、リレーレンズ53、参照ミラー54、を含む。なお、矢印A方向に移動する可動三角プリズム23は、駆動部82によって駆動され、参照光の光路長を変化させるために用いられる。なお、本実施形態の光学配置によれば、三角プリズム23の移動に伴い、角膜測定光の光路長と参照光の光路長が同時に変化する。光源11から出射された低コヒーレント光は、ハーフミラー20で透過されるまで角膜照射光学系200と同様の光路を進行する。そして、ハーフミラー20にて透過された光は、ミラー51、ミラー52、リレーレンズ53を経て、参照ミラー54に到達する。参照ミラー54に到達した光は、参照ミラー54にて折り返され、リレーレンズ53、ミラー52、ミラー51を経て、ハーフミラー20を透過する。ハーフミラー20を透過した反射光は、角膜反射光と合成され干渉光とされたのち、角膜受光光学系200bと同様の光路を経て、光ファイバー25の端部25aに入射される。この場合、可動三角プリズム23の位置が変化しても、角膜測定光の全光路長(光源11〜角膜、角膜〜光ファイバ25の端部25a)と参照光の全光路長(光源11〜参照ミラー54、参照ミラー54〜光ファイバ25の端部25a)は干渉が起こりうる範囲でほぼ等しい関係で維持される。
また、プリズム23の位置の移動によって参照光の光路長が変化されると、参照光光学系500による参照光の全光路長と,被験者眼の眼軸長によって変動する眼底測定光の全光路長(光源11〜眼底、眼底〜光ファイバ25の端部25a)とが干渉が起こりうる範囲でほぼ等しい関係となるときがある。この場合、参照ミラー54に到達した光は、可動三角プリズム23で折り返されてハーフミラー13で反射される際に、三角プリズム15にて折り返された眼底反射光と合成され干渉光とされたのち、光ファイバー25の端部25aに入射される。
図3は本実施形態に係る測定部4が持つ分光光学系の概略構成図である。分光光学系600(スペクトロメータ部)は、コリメータレンズ60、グレーティングミラー(回折格子)61、集光レンズ62、円柱レンズ63、受光素子64にて構成されている。受光素子64は、赤外域に感度を有する一次元素子(ラインセンサ)を用いている。
光ファイバー25の端部25aに入射した角膜測定光と参照光による干渉光及び眼底測定光と参照光による干渉光は、光ファイバ25を通じてもう一方の端部25bから出射される。そして、端部25bから出射された2つの干渉光は、コリメータレンズ60にて光束径を広げられた後、グレーティングミラー61にて周波数成分に分光される。周波数成分に分光された干渉光は、集光レンズ62、円柱レンズ63を経て、受光素子64の受光面に集光する。
図2の説明に戻る。700は被験者眼の前眼部を撮影する観察光学系であり、被験者眼前方から、対物レンズ22、ダイクロイックミラー21、リレーレンズ71、撮像レンズ72、赤外域に感度を有する撮像素子73、を含む。なお、被験者眼Eの瞳位置と撮像素子73は略共役な関係となっている。なお、ダイクロイックミラー21は、光源11からの光の大部分を反射し一部を透過させると共に、前眼部観察用の光を透過する。
また、被験者眼Eの前眼部の前方には、赤外光源とコリメーティングレンズを持つ第1指標投影光学系45と、前述の第1指標投影光学系45より狭い角度に配置された光軸を持ち光軸L1が通る垂直平面を挟んで左右対称に配置された第2指標投影光学系であって2つの赤外光源を持つ第2指標投影光学系46と、が測定光軸L1を中心に左右方向に対称に配置されている。ここで、第1指標投影光学系45は被験者眼Eの角膜に無限遠の指標を投影し、第2指標投影光学系46は被験者眼Eの角膜に有限遠の指標を投影する構成となっている。なお、第2投影光学系46は、前眼部照明としても用いることも可能である。
図4は、本実施形態に係る眼科装置の制御系の構成について説明するための概略構成図である。装置全体の制御や測定値の算出等を行う制御部80は、測定部4に備わる各部材の他、前述の観察光学系700によって撮影された前眼部像や測定結果等を表示する表示モニタ9、XYZ駆動部6、測定結果等を記憶するメモリ85、回転ノブ5a、測定開始スイッチ5b、各種設定を行うためのスイッチが配置されたコントロール部86等が接続されている。
以上のような構成を備える眼科装置において、その動作について説明する。検者は、被験者の顔を顔支持ユニット2に固定させ、図示なき固視標を固視するよう指示した後、被験者眼Eに対する測定部4のX,Y及びZ方向のアライメントを行う。検者は、モニタ9を観察しながらジョイスティック5及び回転ノブ5aを操作し、二次元撮像素子73に撮像される前眼部像Fがモニタ9に表示される(図11参照)ようにラフなアライメントを行う。そして、前眼部像がモニタ9に現われるようになると、図11に示すように、4つの指標像Ma,Mb,Mc,Mdも現われるようになる。LTはアライメント基準となるレチクルであり、モニタ9の画面中央に電子的に形成されている。
制御部80は、撮像素子73からの撮像信号から4つの指標像Ma〜Mdの座標位置を求め、無限遠の光束で形成される指標像Maと指標像Mbの中間点の座標を角膜頂点位置の座標として検出する。制御部80は、角膜頂点の位置が検出されると、その位置に対応するモニタ9の位置にアライメント指標(マーク)K1を電子的に表示する。被験者眼に対して装置本体が相対的にXY方向に移動すると、それに伴って指標像Ma及びMbの座標位置が移動するので、アライメント指標K1は常に指標像MaとMbの中間点、すなわち、モニタ9上の前眼部像における略角膜頂点に位置するように移動して表示される。ここで、図11(b)に示すように、アライメント指標K1とレチクルLTとが合致されるように検者によって手動アライメントがなされ、測定開始スイッチ5bが押されると、測定が開始される。
また、以下のような自動制御を行うようにしてもよい。制御部80は、撮像素子73によって検出される被験者眼に対する測定部4のアライメント状態に基づいて、XYZ駆動部6を駆動制御することにより測定部4をXYZの各方向に移動させ、被験者眼Eに対する測定部4の詳細なアライメントを行う。この場合、制御部80は、所定のアライメント基準位置(例えば、測定光軸L1と撮像素子73との交点)と前述のように座標が検出される角膜頂点位置との偏位量に基づいてXY方向のアライメント偏位量を算出する。なお、Z方向のアライメント偏位量は、指標像Ma,Mbの間隔と指標像Mc,Mdの間隔とを比較することにより算出される。ここで、制御部80は、測定部4が作動距離方向にずれた場合に、前述の無限遠指標Ma,Mbの間隔がほとんど変化しないのに対して、指標像Mc,Mdの像間隔が変化するという特性を利用して、被験者眼に対する作動距離方向のアライメント偏位量を求める(詳しくは、特開平6−46999号参照)。上記のようにして被験者眼の角膜頂点位置と測定光軸L1が合致するように上下左右方向のアライメント調整が行われ、かつ、作動距離方向のアライメント調整が完了したら、制御部80は、測定開始のトリガ信号を発し、自動的に測定を開始する。
測定開始のトリガ信号に基づき、制御部80は、光源11から低コヒーレント光を出射させると、受光素子64上で干渉縞のスペクトル情報が記録される。そして、そのスペクトル情報が制御部80へと入力され、フーリエ変換を用いて解析することで、被験者眼の深さ方向における眼特性情報が計測可能となる。
図5は、角膜測定光と参照光による干渉信号のみが検出されたときの被験者眼の深さ方向における干渉信号の強度(干渉強度)を示す例であり、プリズム23が基準位置にあるときに検出されたスペクトル情報に基づいて得られたものである。なお、図5においてACは角膜前面からの反射光による干渉信号、PCは角膜後面からの反射光による干渉信号としている。すなわち、角膜測定光と参照光による干渉光は、角膜前後面からの反射光を含んでいるため、これらに対応する干渉信号が眼の深さ方向に対して順次所定のピーク信号となって検出される。なお、眼底測定光と参照光による干渉信号は、現段階では検出されてない状態となっている。ARは被験者眼の網膜前面からの反射光による干渉信号であり、PRは被験者眼の網膜後面からの反射光による干渉信号であるが、現段階では測定範囲から外れている。
ここで、制御部80は、干渉信号ACと干渉信号PCが検出されているときのスペクトル情報Sに基づいて深さ方向における干渉信号ACと干渉信号PCの位置情報を求める。そして、制御部80は、深さ方向における干渉信号ACと干渉信号PCの位置情報に基づいて被験者眼の角膜厚を演算する。求められた角膜厚の情報は、測定位置情報(ここでは角膜頂点)とともにメモリ85に記憶されるとともに、その測定結果はモニタ9に表示される。これにより、被験者眼の角膜厚を測定できる。
また、本実施形態の装置では、被験者眼の角膜厚に加えて、被験者眼の眼軸長を測定することも可能である。ここで、被験者眼Eの眼軸長を求める場合、制御部80は、駆動部82を駆動させることにより可動プリズム23を移動させていき、受光素子64に受光されるスペクトル情報に基づいて得られる干渉信号と,プリズム23の移動によって変化される参照光の光路長(光路長可変手段の駆動結果),から被験者眼Eの眼軸長を求める。
制御部80は、駆動部82を駆動させることにより可動三角プリズム23を実線で示す基準位置(ここでは角膜照射光学系の光路が最も短くなる位置)から矢印A方向に移動させ、角膜測定光と参照光が通る光学系の光路長を変化させていく。
ここで、可動三角プリズム23が矢印方向に移動されることによって参照光の光路長が長くなっていき、眼底測定光の光路長と参照光との光路長との光路差が少なくなると、眼底測定光と参照光との干渉光が発生するようになる。図6は、角膜測定光と参照光による干渉信号と,眼底測定光と参照光による干渉信号が検出されたときの被験者眼の深さ方向における干渉信号の強度を示す例である。すなわち、眼底測定光と参照光による干渉光は、網膜前後面からの反射光を含んでいるため、これに対応する干渉信号が検出される。
ここで、干渉信号ACと干渉信号PRの両方が検出されるときのプリズム23の位置は、被験者眼の眼軸長によって異なる。そこで、制御部80は、プリズム23の移動位置毎にメモリ85に記憶されるスペクトル情報の中から干渉信号ACと干渉信号PRが検出されているスペクトル情報Sを特定する。そして、特定されたスペクトル情報Sが得られたときのプリズム23の位置情報(例えば、プリズム23の基準位置からの移動量(又は駆動部82の駆動量))を求める。さらに、制御部80は、干渉信号ACと干渉信号PRが検出されたときのスペクトル情報Sに基づいて深さ方向における干渉信号ACと干渉信号PRの位置情報を求める。
そして、制御部80は、干渉信号ACと干渉信号PRが検出されたときのスペクトル情報に対応するプリズム23の位置情報と、深さ方向における干渉信号ACと干渉信号PRとの位置情報に基づいて被験者眼の眼軸長を演算する。この場合、制御部80は、プリズム23の位置情報から大まかな眼軸長値を求め、深さ方向における干渉信号ACと干渉信号PRとの位置情報から詳細な眼軸長値を求める。
例えば、制御部80は、干渉信号ACと干渉信号PRが検出されたスペクトル情報Sに基づいて干渉信号ACから干渉信号PRまでの深さ方向の寸法L1を求める。そして、スペクトル情報Sを取得した際のプリズム23の基準位置からの移動量に基づいて寸法L2を求める。そして、制御部80は、寸法L1に対して寸法L2を加えることにより被験者眼の眼軸長を求める(眼軸長=L1+L2)。その後、制御部80は、取得された被験者眼の眼軸長の情報は、メモリ85に記憶されるとともに、前述の角膜厚の測定値と共に、モニタ9に表示される。
なお、前述のように被験者眼の角膜頂点に測定光軸L1を位置させた状態で被験者眼の角膜厚が測定されると、被験者眼の角膜頂点下(角膜中央部)での角膜厚が得られる。また、被験者眼角膜頂点に対して測定光軸L1を上下左右方向に偏位させた状態で測定されると、角膜周辺部での角膜厚が得られる。また、被験者眼に対して測定部4をXY方向における複数の位置に移動させ、各点(各測定位置)で角膜厚を得ていけば、被験者眼の角膜厚分布を測定することが可能である。
以下に、本実施形態に係る装置において角膜厚分布を測定する場合について説明する。図7は、被験者眼前眼部を正面方向から見たときの測定位置の分布を表す図である。被験者眼前眼部像上に描かれた小円は被験者眼角膜上における各測定位置をしめすものであり、測定点P1〜P9の9点が設定されている。なお、本実施形態では、撮像素子73によって撮像される被験者眼の角膜頂点を基準として各測定点が設定されている。すなわち、測定点P1は角膜頂点位置上に設定されている。また、測定点P2〜P9は角膜頂点位置を中心として同心円上(例えば、半径2mmの同心円)の位置に所定の回転角度毎(例えば、45度間隔)で設定されている。
ここで、コントロール部86に設けられたモード選択スイッチによって角膜厚分布測定モードが選択されると、制御部80は、上下左右方向における被験者眼と測定部4(測定光軸L1)との相対位置を角膜に投影した指標像の受光状態から検出し、その検出結果に基づいて各測定点P1〜P9と測定光軸L1とが合致するように測定部4を上下左右方向に移動させ、各測定点P1〜P9毎に角膜厚を測定していく。
この場合、被験者眼の角膜厚分布を測定するために被験者眼角膜上における測定点を複数設定しておく。より具体的には、測定点P1〜P9の各点毎にXY方向の座標位置Pxy(Pxy1〜Pxy9)を設定し、予めメモリ85に記憶させておく(図8参照)。例えば、測定点P1は角膜頂点位置K1に設定されており、座標位置Pxy1(0、0)として記憶されている。また、測定点P2の場合、角膜頂点位置K1に対して上方向にrの偏位量を持つ座標位置P2(0、rsin90°)として記憶されている。
ここで、制御部80は、前述のように検出される上下左右方向における被験者眼と測定部4との相対位置に基づいて、前述のように設定された各測定点P1〜P9の座標位置Pxy1〜Pxy9に測定光軸L1が順次移動されるように測定部4を移動させる。
各測定点P1〜P9毎に角膜厚を測定していく場合、制御部80は、例えば、はじめに角膜頂点位置に向かって測定光軸L1を移動させ、前述のように検出される測定光軸L1に対する角膜頂点位置の偏位量がほぼ0になったらアライメント調整完了とみなし、自動的に測定開始のトリガ信号を発して測定を実行する。これにより、測定点P1での角膜厚測定が行われ、計測値Pc1が得られる。次に、図7の矢印(太線)が示すように、測定点P2に向かって測定部4を上方に移動させ測定を行う。この場合、制御部80は、測定光軸L1(アライメント基準位置)に対する角膜頂点位置の偏位量がY方向に−rsin90°となったらアライメント調整完了とみなし、自動的に測定を行う。これにより、測定点P2での角膜厚測定が行われ、計測値Pc2が得られる。すなわち、本実施形態では、撮像素子73によって撮像される被験者眼の角膜頂点を基準として測定光軸L1の各測定点への移動がなされるようになっており、撮像素子73の撮像面上で角膜頂点が検出される検出位置と測定光軸L1との相対位置に基づいて各測定点への位置合わせがなされる。
その後、制御部80は、P3、…P8、P9へと、隣接する測定点へ測定光軸L1を移動させていき、順に測定を行っていく。すなわち、制御部80は、前述のように被験者眼に対する測定部4の相対的な位置関係をモニタリングしながら各測定点P1〜P9へのアライメント調整を行い、測定点P1〜P9での角膜厚の計測値Pc1〜Pc9を得ることにより、各測定点で測定された測定結果と測定位置とを対応づけて角膜厚分布情報を取得する。このようにすれば、予め設定された角膜上の測定位置に対応する角膜厚情報を正確に取得できる。
以上のようにして、測定点P1〜P9までの角膜厚計測が終了したら、制御部80は、図9(a)や図9(b)に示すような角膜厚の分布を表すマップをモニタ9に表示する。この場合、制御部80は、各測定点で測定された測定結果と測定位置とを対応づけて表示する。なお、以上の説明において、測定点P1〜P9における角膜厚が得られたが、得られた角膜部位間の角膜厚を距離に対応させて補完処理することにより、角膜厚の分布状態をより詳細に表現したマッピング表示等(図9(b)のハッチング参照)が可能である。
なお、以上の説明においては、角膜頂点位置を中心として半径r(例えば、2mm)の位置を測定位置として設定したが、種々の設定が可能である。例えば、角膜頂点位置を中心として半径r1、r2、r3(例えば、1mm、2mm、3mm)の位置に所定の角度間隔で測定点を設定(図10(a)参照)すれば、被験者眼の角膜厚分布をより広範囲かつ詳細に測定することが可能である。なお、図10(b)のように、各測定点同士が上下左右方向に等距離離れるように設定してもよい。
以上のような構成とすれば、予め設定された角膜上の測定位置における角膜厚を取得した上で角膜厚の分布を表すマップを表示させるため、検者は、角膜厚測定位置と計測結果とが正確に対応づけられた状態で把握できる。よって、検者にとって有用な角膜厚情報を得ることができる。
なお、以上の説明においては、制御部80によるXYZ駆動部6の駆動制御により測定部4を複数設定された所定の測定位置に誘導させて角膜厚分布測定を自動的に行うような構成としたが、自動的に移動される測定部4と各測定位置とのアライメント調整が完了した時点でアライメントが完了した旨の表示をモニタ9に行い、測定開始スイッチ5bからのトリガ信号に応じて測定が実行されるようにしてもよい。
また、前述のように設定された各測定点に測定光軸L1が移動されるように表示モニタ9に電子的に表示されるアライメント表示を制御することで、検者の手動アライメント操作を誘導させ、測定部4と各測定点へのアライメント調整が行われるようにしてもよい。以下に、具体的な手法について説明する。例えば、制御部80は、測定光軸L1を位置させる(アライメントしようとする)測定点の変化に応じて手動アライメントの基準となるレチクルの表示位置を変化させることにより、検者の手動アライメント操作を誘導する。なお、レチクルLTの表示位置は、測定部4のXY移動に応じてモニタ8上の画面上を移動される(表示位置が変化される)アライメント指標(例えば、角膜頂点位置に形成される角膜輝点や電子的に表示されるマーク等)とレチクルLTとが合致して表示されたときに各測定点P1〜P9に測定光軸L1が移動されるように、各測定点毎に予め設定させておきメモリ85に記憶させておく。
図11は、測定点P1に測定光軸L1を誘導させる場合の表示モニタ9のアライメント画面を示す図である。この場合、レチクルLTは、測定点P1に対応するようにモニタ8の画面中央に電子的に形成されている。ここで、検者の手動アライメントによって、図11(b)に示すように、被験者眼のアライメント指標K1とモニタ8の画面中央にあるレチクルLTとが一致されるように測定部4が移動され、測定開始スイッチ5bが押されると測定点P1での測定が行われる。なお、十字マークMは、測定光軸L1の位置を示したものである。
測定点P1での測定が完了したら、制御部80は、測定点P2での角膜厚測定が行われるように、アライメントの基準となるレチクルLTの表示位置を変更する(図12(a)参照)。この場合、レチクルLTは測定点P2に対応した位置に表示される。ここで、検者による手動アライメント操作によって、図12(b)に示すように、表示位置が変更されたレチクルLTとアライメント指標K1とが一致されるように測定部4が移動されると、測定点P2の座標位置Pxy2(0、rsin90)に測定光軸L1が位置された状態となる(図8参照)。このような状態となったら、検者は、測定開始スイッチ5aを押す。これにより、測定点P2での角膜厚測定が行われる。すなわち、本実施形態では、撮像素子73によって撮像される被験者眼の角膜頂点を基準として測定光軸L1の各測定点への移動がなされるようになっており、モニタ9上における角膜頂点の表示位置と,測定点の変化に応じてモニタ9上で移動されるレチクルLTとの相対位置に基づいて各測定点への位置合わせがなされる。
その後、制御部80は、測定点P3、…P8、P9のように、隣接する測定点へ測定光軸L1が移動されて測定が行われるように、検者の手動アライメント操作を誘導していく。すなわち、各測定点へのアライメント調整及び測定がなされる毎にレチクルLTの表示位置を各測定点に対応するように変更させていく。これにより、予め設定された角膜上の測定位置における角膜厚を正確に取得できる。
なお、上記アライメント表示制御において、制御部80は、被験者眼と測定部4との相対位置を検出し、その検出結果に基づいて前述のように設定された各測定点に測定光軸L1が位置された旨の表示を行うようにしてもよい。例えば、測定部4と各測定点とのアライメント調整が完了した時点でアライメントが完了した旨の表示を行うようにすればよい。
なお、以上の説明においては、アライメントの基準となるレチクルLTの位置を各測定点に応じて変更させるような構成としたが、これに限るものではなく、前述のように設定された各測定点と測定光軸L1の偏位量が表現されるように、測定光軸L1を位置させる測定点の変化に応じてアライメント指標(例えば、アライメント指標A1)の表示位置にオフセットをかけるようにしてもよい(図13参照)。この場合、被験者眼角膜上の各測定点と測定光軸L1との偏位量が表現されるように、手動アライメントの基準となるように固定表示されたレチクルLTに対して、アライメント指標A1の表示位置を制御すればよい。
以下に、具体的な手法について説明する。ここで、測定点P1へ測定部4を誘導させる場合、角膜頂点位置(測定点P1)に対応するようにアライメント指標A1を表示させる(図11にて記したアライメント指標K1を参照)。このため、アライメント指標A1とレチクルLTが合致されるように手動アライメントが行われると、測定点P1に測定光軸L1が移動される。
また、測定点P2へ測定部4を誘導させる場合、制御部80は、図13に示すように、被験者眼と測定部4との相対位置に基づいて検出される測定光軸L1に対する測定点P2との偏位量を、固定表示されたレチクルLTとアライメント指標A1との表示位置のずれによって表現する(図13参照)。
ここで、測定点P2と測定光軸L1との偏位量を求める場合、前述のように検出される角膜頂点位置と測定光軸L1とのXY方向のアライメント偏位量に対して、測定点P2の座標位置Pxy2(0、rsin90°)分オフセットをかける(図8参照)。いいかえれば、測定点P2の座標位置Pxy2をアライメント基準位置Oとして被験者眼に対する測定部4のアライメント偏位量を求める。図13(a)は、測定点P2への誘導を行う際のアライメント画面であって、被験者眼の角膜頂点に測定光軸L1があるときのアライメント画面である。この場合、アライメント指標A1は被験者眼角膜上の測定点P2の位置を表現するように表示されているため、レチクルLTに対してずれた状態で表示される。そして、図13(b)に示すように、アライメント指標A1とレチクルLTが合致されるように手動アライメントが行われると、測定点P2に測定光軸L1が移動された状態となる。すなわち、本実施形態では、撮像素子73によって撮像される被験者眼の角膜頂点を基準として測定光軸L1の各測定点への移動がなされるようになっており、撮像素子73の撮像面上における角膜頂点位置に基づいて表示制御され測定点の変化に応じてオフセットされるアライメント指標A1の表示位置と、固定表示されたレチクルLTとの相対位置に基づいて各測定点への位置合わせがなされる。なお、測定点P3〜P9においても、同様の手法が適用できるため、説明を省略する。
なお、以上の説明において、角膜厚分布を得る場合、予め設定された測定点と測定光軸L1とのアライメント調整が必ずしも厳密に行われる必要はなく、ある程度の許容範囲を持たせてもよい。
なお、上記のように角膜厚分布を得る場合、被験者眼角膜の後面形状を検出することも可能であるので、これに基づいて角膜後面の曲率半径等を算出するようにしてもよいし、被験者眼角膜の後面形状を表すマッピング表示を行うようにしてもよい。
また、角膜厚分布を得る場合、第1の測定によって得られた角膜厚分布情報に基づいて異常部位(例えば、円錐角膜部分)を特定し(自動もしくは検者によって)、特定された異常部位における測定点を増やして異常部位での角膜厚分布を精密に測定するようにしてもよい。例えば、角膜前後面形状のスクリーニングを目的とする所定面積当たりの測定点の少ない(粗い)スクリーニングモードと、角膜前後面形状の精密測定を目的とする所定面積当たりの測定点の多い(密な)精密測定モードを用意し、所定のモード切換スイッチによりモード切換を行えるようにしてもよい。この場合、スクリーニングモードでは測定範囲を広くして、精密測定モードは測定範囲を狭くするようにしてもよい。また、測定位置を任意に設定できるようにしてもよい。
なお、本実施形態の構成においては、被験者眼の角膜厚と被験者眼の眼軸長を同時に測定することが可能であるため、前述のように被験者眼角膜上の複数位置における角膜厚を測定する際に同時に眼軸長を求めるようにしてもよい。このようにすれば、被験者眼が白内障眼であって混濁により測定光が散乱・遮光されるような場合であっても、測定位置の変更により測定光が良好に検出できる可能性があり、白内障眼であっても被験者眼の眼軸長を効率よく測定することができる。
なお、上記説明においては、二次元的な角膜厚分布を求めるような構成としたが、これに限るものではなく、測定光軸L1に垂直な平面上における所定方向に測定部4を移動させていき(例えば、角膜頂点を通るようにX方向に移動させる)、所定の間隔毎に被験者眼の角膜厚を計測することにより、被験者眼前眼部上の所定断面における角膜厚分布を求めることも可能である(図14参照)。
さらに、上記説明においては、お互いに離間した測定点での角膜厚を求めて角膜厚分布を得るような構成としたが、これに限るものではなく、測定点を連続的に並べるようにしてもよい。この場合、測定光軸L1に垂直な平面上における所定方向に測定部4を移動させていき、被験者眼の角膜厚を連続的に取得していけば、被験者眼前眼部上の所定断面における角膜厚分布を求めることも可能である。また、連続的に取得された被験者眼の深さ方向の情報に基づいてトモグラフィ(断面像)を取得することも可能である。また、角膜の前後面から水晶体前後面まで深さ方向の測定範囲を広げることにより、被験者眼前眼部の全体的な形状や光学特性を得ることも可能である。また、被験者眼前眼部をスリット光により光切断し、シャインプルーフの原理に基づいて配置された撮影光学系により前眼部断面を得る撮影光学系を測定部4に設け、測定光軸L1に垂直な平面上における所定方向に測定部4を移動させていくようにしても、前眼部断面画像の取得が可能である。
さらにまた、被験者眼角膜上の複数の任意の測定点での角膜厚を測定する際の測定点の位置を撮像素子73からの撮像信号に基づいて取得し、複数の測定点の位置情報と各測定点で得られる角膜厚情報とを対応づけてメモリ85に記憶させておき、メモリ85に記憶された複数の測定点の位置情報と各測定点で得られる角膜厚情報とに基づいて角膜厚分布情報を取得するようにしてもよい。この場合、各測定点の位置情報は、例えば、撮像素子73からの撮像信号に基づいて検出される測定光軸L1の座標位置に対する角膜頂点位置の座標位置に基づいて検出することが可能である。すなわち、撮像素子73によって撮像される角膜頂点を基準として各測定点の位置情報を検出する。また、得られた角膜部位間の角膜厚を測定位置(距離)に対応させて、各測定点同士を曲線補完することにより角膜厚分布を求めることが可能である(図14参照)。
なお、以上の説明においては、角膜に投影した指標像の受光状態から上下左右方向における被験者眼と測定部4との相対位置を検出するものとしたが、これに限るものではなく、観察光学系700からの撮影信号に基づいて検出するものであればよい。例えば、撮像素子73によって撮影される前眼部像から被験者眼の瞳孔中心を画像処理により検出し、検出された瞳孔中心の撮像素子73上の座標位置に基づいて前述の相対位置を検出するようにしてもよい。
なお、以上の説明において、被験者眼の角膜厚分布を取得する場合、被験者眼の角膜頂点を基準として測定点の設定,測定光軸L1の各測定点への移動,測定点の位置情報の検出等がなされるような構成としたが、撮像素子73によって撮像される前眼部像に含まれる所定の特徴点を基準として測定点の設定等がなされる構成であればよい。例えば、撮像素子73からの撮像信号に基づいて画像処理により抽出される瞳孔中心を基準として、測定点の設定等を行うことで、被験者眼の角膜厚分布を求めるようにしてもよい。