(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心的な複数のリング光を角膜に投影して得られたリング像の位置情報に基づいて、該リング光が投影された部位における該角膜の曲率を求めることにより、該角膜の表面形状を測定するに際して、
前記リング光を前記角膜に投影してリング像の実測位置を得るリング像実測工程と、
該リング像実測工程で得られた前記リング像の実測位置について、予め設定した補正判定基準に基づく補正要否の判定を行う補正要否判定工程と、
スリット光を該角膜に照射して撮像した角膜断面像に基づいて該複数のリング光を該角膜に投影して得られるリング像の仮想位置を求める仮想位置取得工程と、
前記補正要否判定工程において前記リング像の実測位置に対して補正が必要とされた場合に、該仮想位置取得工程で求めた該リング像の仮想位置に基づいて該リング像の実測位置に対する補正処理を行って補正位置を得て、該リング像の実測位置に代えて該補正位置を採用する補正処理工程と
を、経ることを特徴とする角膜形状測定方法。
【請求項２】
前記補正処理として、
前記リング像の仮想位置の最も近くに位置する前記リング像の実測位置への置換と、該リング像の仮想位置への置換と、の何れかを選択的に実行する請求項１に記載の角膜形状測定方法。
【請求項３】
前記補正処理が為された後の互いに隣り合う該リング像の離間距離の複数箇所での平均値を基準離間距離に採用し、
前記リング像の実測位置における互いに隣り合うリング像の離間距離と該基準離間距離との差の値に比して、前記補正処理の後における互いに隣り合うリング像の離間距離と該基準離間距離との差の値が小さいことを条件として、該補正処理の結果の採否を判定する請求項１又は２に記載の角膜形状測定方法。
【請求項４】
同心的な複数のリング光を角膜に投影して撮影することにより該角膜上におけるリング像の実測位置を検出する実測位置取得手段と、
スリット光を前記角膜に照射して角膜断面像を撮像すると共に、該角膜断面像に基づいて前記複数のリング光を該角膜に投影して得られるリング像の仮想位置を求める仮想位置取得手段と、
前記実測位置取得手段で得られた前記リング像の実測位置に対して、予め設定した補正判定基準に基づく補正要否の判定を行う補正要否判定手段と、
該補正要否判定手段により補正が必要との判定を条件として、前記実測位置取得手段で検出された前記リング像の実測位置を、前記仮想位置取得手段で求められた前記リング像の仮想位置に基づいて補正することにより補正位置を得る補正処理手段と、
前記実測位置取得手段で得られた前記リング像の実測位置に基づき、前記補正処理手段による補正結果を考慮して、該リング像の実測位置の少なくとも一つを該リング像の補正位置に置換して得られた該リング像の位置情報により前記角膜の表面形状を求める表面形状演算手段と
を、有していることを特徴とする角膜形状測定装置。
【請求項５】
前記補正処理手段が、
前記リング像の仮想位置を基準として、予め設定された許容範囲内における前記リング像の実測位置の存在の有無を判定する存否判定手段と、
該存否判定手段における前記リング像の実測位置が存在するとの判定を条件として、前記リング像の仮想位置に最も近い該リング像の実測位置を置換して採用する第一の置換採用手段と、
前記存否判定手段における前記リング像の実測位置が存在しないとの判定を条件として、前記リング像の仮想位置を置換して採用する第二の置換採用手段と
を、有している請求項４に記載の角膜形状測定装置。
【請求項６】
前記補正処理手段による補正が為された後の互いに隣り合う前記リング像の離間距離の複数箇所での平均値である基準離間距離を求める基準離間距離演算手段と、
前記リング像の実測位置における互いに隣り合う該リング像の離間距離と前記基準離間距離との差を求める実測位置離間距離演算手段と、
前記補正処理手段による補正後における互いに隣り合う前記リング像の実測位置と前記基準離間距離との差を求める補正位置離間距離演算手段とを、含んで構成されており、
前記補正位置離間距離演算手段で求められた差の値が、前記実測位置離間距離演算手段で求められた差よりも小さいことを条件として、前記補正処理手段による補正後における前記リング像の実測位置を採用する補正結果採否判定手段を有している請求項４又は５に記載の角膜形状測定装置。
【請求項７】
前記表面形状演算手段で求められた前記角膜の表面形状を、その曲率に対応した色分けによって該角膜上における曲率の分布を表示する表示手段を有している請求項４〜６の何れか１項に記載の角膜形状測定装置。
【請求項８】
前記補正処理手段で補正されていない前記リング像の実測位置に基づいて前記角膜の表面形状が求められた領域と、
該補正処理手段で補正された該リング像の実測位置に基づいて該角膜の表面形状が求められた領域とを、
識別可能に表示する識別表示手段を有している請求項７に記載の角膜形状測定装置。
【請求項９】
前記実測位置取得手段による前記リング像の検出領域を外周側に外れた領域において、前記仮想位置取得手段で撮像された前記角膜断面像に基づいて得られた前記角膜上における曲率の分布を表示する外周領域表示手段を、前記表示手段が有している請求項７又は８に記載の角膜形状測定装置。
【請求項１０】
前記実測位置取得手段で撮影された前記リング像を表示する実測リング像表示手段に加えて、
前記仮想位置取得手段で求められた前記リング像を表示する仮想リング像表示手段と、前記補正処理手段で補正された前記リング像を表示する補正リング像表示手段との、少なくとも一方を設けた請求項４〜９の何れか１項に記載の角膜形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼の角膜の表面形状（トポグラフィー）を測定するための方法および装置に係り、特にプラチドリング（Pracido ring）又はケラトリング（Kerato ring ）と称される同心円状のリング光を角膜に投影して得られた像を用いて角膜の表面形状を測定する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、眼の手術後の検診や円錐角膜等の疾患の検診、コンタクトレンズの処方等に際して、角膜の表面形状の測定結果が利用されている。そして、角膜の表面形状を測定する装置の一種として、同心円状のリング光を角膜に投影して得られたリング像（プラチドリング像）を利用する角膜形状測定装置が用いられている。例えば特開昭６２−３４５２６号公報（特許文献１）等に示されているものが、それである。
【０００３】
ところで、かかるリング像は、リング光が投影された角膜上の位置（point ）における角膜の曲率半径に応じて、投影されるリング光の光軸からの距離が異なる。それ故、全てのリング像を解析することにより、角膜表面の曲率分布情報を得ることが可能となる。
【０００４】
ところが、従来構造の角膜形状測定装置では、検出されたリング像が、投影された同心円状のリング光における光軸から何番目のものかを判定することが困難な場合があった。例えば、光軸から３番目のリング光によるリング像を検出した際、このリング像を光軸から２番目のリング光によるものであると誤って判定すると、曲率の測定結果は真値よりも極めて小さなディオプタ値で出力されてしまうし、光軸から４番目のリング光によるものであると誤って判定すると、曲率の測定結果は真値よりも極めて大きなディオプタ値で出力されてしまうこととなり、大きな測定誤差が発生する。そして、一般に、検出されたリング像は、光軸に近い側から順次に、投影されたリング光と対応付けられることから、一つのリング像の対応付けに誤りが発生すると、それよりも外周側に位置する全てのリング像の対応付けに狂いが発生してしまい、その結果、角膜表面の広い範囲に亘って満足できる測定精度を得ることが出来なくなるという問題があったのである。
【０００５】
特に、表面が不整な角膜では、測定結果が大幅に乱れてしまう傾向にあることから、角膜表面形状の測定が必要とされる場合ほど、大きな測定誤差が発生し易いという皮肉な状況にあった。即ち、角膜表面は涙液で覆われており、表面が不整な角膜では表面の涙液層の厚さに大きな偏りが発生し易い。それ故、偏在した涙液層によって、投影されたリング光が屈折されること等により、得られるリング像においてリング像が一部で消失したり、隣り合うリング像が異常に近接／離隔したり重なったりする現象が発生するおそれがある。その結果、リング像に対する投影されたリング光の対応付けに狂いが発生し易く、角膜表面の曲率の測定結果に大きな誤差が発生し易いのである。
【０００６】
なお、このような問題に対処するために、特開２００６−１５８７４９号公報（特許文献２）には、同心円状の複数のリング光を一つずつ順次に角膜に投射して、対応するリング像を取得することが提案されている。ところが、１０本以上のリング光を一つずつ順次に投射してリング像を一つずつ取得するには、相当の時間を要することとなり、被検者および検者に多大な負担と労力を強いることとなる。しかも、たとえリング光を一つずつ投射しても、前述の如き涙液層の偏在や外乱光等によって発生したリング像の一部消失や異常変位に対しては、それを補正する有効な対策となり得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６２−３４５２６号公報
【特許文献２】特開２００６−１５８７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述の事情を背景として為されたものであり、その解決課題とするところは、同心円状のリング光を角膜に投影して得られたリング像を用いて角膜の表面形状を高精度に測定することの出来る、新規な角膜形状測定方法及び角膜形状測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
先ず、角膜形状測定方法に関する本発明の特徴とするところは、同心的な複数のリング光を角膜に投影して得られたリング像の位置情報に基づいて、該リング光が投影された部位における該角膜の曲率を求めることにより、該角膜の表面形状を測定するに際して、前記リング光を前記角膜に投影してリング像の実測位置を得るリング像実測工程と、該リング像実測工程で得られた前記リング像の実測位置について、予め設定した補正判定基準に基づく補正要否の判定を行う補正要否判定工程と、スリット光を該角膜に照射して撮像した角膜断面像に基づいて該複数のリング光を該角膜に投影して得られるリング像の仮想位置を求める仮想位置取得工程と、前記補正要否判定工程において前記リング像の実測位置に対して補正が必要とされた場合に、該仮想位置取得工程で求めた該リング像の仮想位置に基づいて該リング像の実測位置に対する補正処理を行って補正位置を得て、該リング像の実測位置に代えて該補正位置を採用する補正処理工程とを、経る角膜形状測定方法にある。
【００１０】
本発明方法に従えば、角膜の各位置における表面曲率を、高い精度で、且つ速やかに測定することが可能となる。このような技術的効果を発揮し得たのは、本発明が大きな特徴の一つとして「同心的な複数のリング光を角膜に投影して得られたリング像の実測位置を基本情報として採用し、この基本情報に対して、角膜断面像に基づいて求めたリング像の仮想位置に基づく補正処理を行うようにした」ことにある。
【００１１】
すなわち、角膜の表面曲率を測定する方法としては、従来から、特許文献１，２に示されているように「同心的な複数のリング光を角膜に投影して得られたリング像の位置情報に基づいて表面曲率を測定する方法」の他、近年では、特開昭６３−１９７４３２号公報に記載されているように「スリット光を角膜に照射して撮像した角膜断面像に基づいて表面曲率を求める方法」も提案されている。ここにおいて、本発明では、基本情報として前者のリング像の実測位置を採用して角膜の表面曲率を求めることとした。そして、後者の角膜断面像に基づいて求めた角膜の表面曲率は、それ自体を結果（求める角膜の表面曲率）として採用することなく、求めた表面曲率を利用してリング像の位置を仮想することとし、このリング像の仮想位置を利用して、基本情報であるリング像の実測位置を補正するようにしたのである。
【００１２】
その結果、角膜表面の形状（曲率）を測定するに際して、リング像の実測位置が本来的に備える、角膜断面像よりも高い測定精度を維持しつつ、リング像の実測位置に基づく測定方法の問題点である前述の「リング像に対する投影されたリング光の対応付けにおける狂いの発生」を、効果的に回避することを可能と為し得たのである。
【００１３】
なお、リング像の実測位置が、スリット光を角膜に照射して得られる角膜断面像に比してより高い曲率測定精度を発揮し得ることは、例えば図１の断面説明図からも理解され得る。即ち、表面の曲率半径Ｒａの角膜Ａと表面の曲率半径Ｒｂの角膜Ｂでは、一つの光源Ｐから照射されたリング光の角膜表面での反射像であるリング像において、光学中心軸Ｌからの半径に関してｒａ−ｒｂの差が認められる。なお、図１中、Ｏａは角膜Ａの曲率中心であり、Ｏｂは角膜Ｂの曲率中心である。また、Ｑは、撮像装置の光学中心（絞り）を表す。要するに、光の反射を利用していることから、反射面である角膜表面の僅かな傾斜の変化に起因して、反射光の方向が大きく変化することとなり、この反射光の方向の違いが反映されたリング像の実測位置を利用することにより、当該反射位置における角膜表面の傾斜角から曲率を高精度に求めることが可能となるのである。
【００１４】
一方、角膜の形状を直接にスリット光の散乱光を受光することで撮影して得られた角膜断面像では、例えば曲率半径にＲａ−Ｒｂの差がある角膜Ａと角膜Ｂであっても、両者の点αにおいて認識出来る位置の相違δが極めて小さい。しかも、この相違δは、撮像装置であるＣＣＤ等の解像度によっても大きく左右されてしまう。それ故、特に測定精度が要求される角膜の中心近くにおいて、要求される精度を達成することが難しいのである。
【００１５】
ところが、かかる角膜形状を直接に撮影して得られた角膜断面像は、事実形状を捉えていることに変わりがない。それ故、曲率の測定精度としてはリング像の実測位置に基づく値にかなわないとしても、甚大な誤差を有するものでないことに着目した。即ち、リング像の実測位置に基づいて求められる角膜曲率は、理論的に高い精度が得られるものの、「リング像に対する投影されたリング光の対応付けにおける狂いの発生」という問題があり、かかる対応付けにおける狂いが発生した場合には、そもそも、図１において光源Ｐの位置自体に大きな誤りが存在するのであるから、得られた角膜形状に極めて大きな誤差が避けられない。そして、かかる対応付けに狂いが発生した場合のリング像の実測位置は、角膜断面像に基づいて求められるリング像の仮想位置よりも、更に大きな誤差を有していると考えられるのである。
【００１６】
それ故、本発明では、角膜表面の形状（曲率）を測定するに際して、測定精度の高いリング像の実測位置に基づく測定方法を採用しつつ、それが大きな誤差を有する場合には、多少の誤差は有するものの「リング像に対する投影されたリング光の対応付けにおける狂い」が発生した場合のリング像の実測位置よりは誤差が小さい「角膜断面像に基づいて求められるリング像の仮想位置」に基づいて補正を施すようにしたのであり、これによって、基本的にリング像の実測位置に基づいて得られる高い測定精度を確保しつつ、リング像とリング光の対応付け等に起因する大きな誤差の発生を効果的に回避せしめ得たのである。
【００１７】
なお、本発明において「補正要否の判定」に際して採用される「補正判定基準」は、リング像の実測位置の信頼性に関して客観的な指標をあたえ得るものであれば特に限定されるものでない。具体的に例示すると、「対象となるリング像の実測位置が、角膜断面像にから求められた対応するリング像の仮想位置に比して、許容量を超えて異なっているか否か」を判定基準としたり、「対象となるリング像において隣接するリング像との離間距離の値が、他のリング像間の離間距離の平均値に比して許容値以上に大きな差を有しているか否か」を判定基準としたり、「対象となるリング像の実測位置に基づいて求められた角膜曲率が、角膜断面像から求められた対応するリング像の仮想位置に基づいて求められた角膜曲率に比して、許容量を超えて異なっているか否か」を判定基準としたり等することが出来る。
【００１８】
また、本発明において採用される「補正処理」としては、例えば、（ｉ）対応するリング像の仮想位置の最も近くに位置するリング像の実測位置を、当該リング像の実測位置として置換して採用する補正処理や、（ｉｉ）対応するリング像の仮想位置そのものを、当該リング像の実測位置として置換して採用する補正処理等が採用されるが、それら（ｉ）と（ｉｉ）の補正処理を選択的に採用することも可能である。より具体的に例示すると、対応するリング像の仮想位置を基準として、予め設定された範囲内にリング像の実測位置が存在しているか否かを判定し、かかる実測位置が存在している場合には上記（ｉ）の補正処理を選択して採用する一方、かかる実測位置が存在していない場合には上記（ｉｉ）の補正処理を選択して採用することが可能である。
【００１９】
さらに、本発明では、リング像の実測位置に基づいて角膜の曲率を求めるに際して、上述の補正処理の結果を採用するか否か最終的に判定するようにしても良い。具体的には、かかる判定は、例えば、前記補正処理が為された後の互いに隣り合う該リング像の離間距離の複数箇所での平均値を基準離間距離に採用し、前記リング像の実測位置における互いに隣り合うリング像の離間距離と該基準離間距離との差の値に比して、前記補正処理の後における互いに隣り合うリング像の離間距離と該基準離間距離との差の値が小さいことを条件として、該補正処理の結果の採否を判定することによって、行われ得る。
【００２０】
一方、角膜形状測定装置に関する本発明の特徴とするところは、（ａ）同心的な複数のリング光を角膜に投影して撮影することにより該角膜上におけるリング像の実測位置を検出する実測位置取得手段と、（ｂ）スリット光を前記角膜に照射して角膜断面像を撮像すると共に、該角膜断面像に基づいて前記複数のリング光を該角膜に投影して得られるリング像の仮想位置を求める仮想位置取得手段と、（ｃ）前記実測位置取得手段で得られた前記リング像の実測位置に対して、予め設定した補正判定基準に基づく補正要否の判定を行う補正要否判定手段と、（ｄ）該補正要否判定手段により補正が必要との判定を条件として、前記実測位置取得手段で検出された前記リング像の実測位置を、前記仮想位置取得手段で求められた前記リング像の仮想位置に基づいて補正することにより補正位置を得る補正処理手段と、（ｅ）前記実測位置取得手段で得られた前記リング像の実測位置に基づき、前記補正処理手段による補正結果を考慮して、該リング像の実測位置の少なくとも一つを該リング像の補正位置に置換して得られた該リング像の位置情報により前記角膜の表面形状を求める表面形状演算手段とを、有している角膜形状測定装置にある。
【００２１】
これらの構成（ａ）〜（ｅ）を併せ備えた角膜形状測定装置によれば、前述の本発明に従う角膜形状測定方法を有利に実施することが可能となる。また、本発明に従う構造とされた上述の角膜形状測定装置においては、更に、以下の第一〜六の態様が、必要に応じて適宜に組み合わせて、何れも好適に採用され得る。
【００２２】
［第一の態様］
前記補正処理手段が、（ｆ）前記リング像の仮想位置を基準として、予め設定された許容範囲内における前記リング像の実測位置の存在の有無を判定する存否判定手段と、（ｇ）該存否判定手段における前記リング像の実測位置が存在するとの判定を条件として、前記リング像の仮想位置に最も近い該リング像の実測位置を置換して採用する第一の置換採用手段と、（ｈ）前記存否判定手段における前記リング像の実測位置が存在しないとの判定を条件として、前記リング像の仮想位置を置換して採用する第二の置換採用手段とを、有している角膜形状測定装置。
【００２３】
かかる第一の態様においては、リング像の仮想位置に最も近いリング像の実測位置を置換採用することで、例えばリング像のリング光に対する対応付けを誤った場合の補正を高精度に行うことが出来る。また、例えば涙液層や外乱光等の影響でリング像の実測位置が実質的に消失した場合等においても、リング像の仮想位置を採用することにより、該当部位におけるデータの消失を、誤差の発生を抑えつつ回避することが可能となる。
【００２４】
［第二の態様］
（ｉ）前記補正処理手段による補正が為された後の互いに隣り合う前記リング像の離間距離の複数箇所での平均値である基準離間距離を求める基準離間距離演算手段と、（ｊ）前記リング像の実測位置における互いに隣り合う該リング像の離間距離と前記基準離間距離との差を求める実測位置離間距離演算手段と、（ｋ）前記補正処理手段による補正後における互いに隣り合う前記リング像の実測位置と前記基準離間距離との差を求める補正位置離間距離演算手段とを、含んで構成されており、（ｌ）前記補正位置離間距離演算手段で求められた差の値が、前記実測位置離間距離演算手段で求められた差よりも小さいことを条件として、前記補正処理手段による補正後における前記リング像の実測位置を採用する補正結果採否判定手段を有している角膜形状測定装置。
【００２５】
かかる第二の態様においては、補正結果を効果的且つ容易に検証することが可能であり、リング像の実測位置の正当性を客観的に判定して、不必要な補正による誤差の発生の防止も図られ得る。なお、基準離間距離演算手段において基準離間距離を求めるに際しては、他の全てのリング像の補正処理後における離間距離を参照する必要はなく、他の少なくとも二つの離間距離を参照してそれらの平均値を基準離間距離とすれば良い。
【００２６】
［第三の態様］
前記表面形状演算手段で求められた前記角膜の表面形状を、その曲率に対応した色分けによって該角膜上における曲率の分布を表示する表示手段を有している角膜形状測定装置。
【００２７】
かかる第三の態様の表示手段を採用すれば、本発明に従って得られた高精度な角膜形状（曲率）を、角膜上の分布状況として容易に把握することが可能となる。
【００２８】
［第四の態様］
前記補正処理手段で補正されていない前記リング像の実測位置に基づいて前記角膜の表面形状が求められた領域と、該補正処理手段で補正された該リング像の実測位置に基づいて該角膜の表面形状が求められた領域とを、識別可能に表示する識別表示手段を有している角膜形状測定装置。
【００２９】
かかる第四の態様においては、リング像の実測位置の信頼性ひいては表示手段によって表示された角膜形状の信頼性を、客観的に且つ容易に把握することが可能となる。
【００３０】
［第五の態様］
前記実測位置取得手段による前記リング像の検出領域を外周側に外れた領域において、前記仮想位置取得手段で撮像された前記角膜断面像に基づいて得られた前記角膜上における曲率の分布を表示する外周領域表示手段を、前記第三又は第四の態様に記載の表示手段が、更に有している角膜形状測定装置。
【００３１】
かかる第五の態様においては、角膜の外周部分における曲率の分布を、リング像の仮想位置に基づく簡易な処理によって表示することが可能となる。尤も、角膜の外周部分の曲率分布は、角膜の中央部分に比して、実用上の重要性は高くないが、装置の大型化や演算処理の複雑化を回避しつつ角膜の広い領域に亘って曲率分布を表示できることから、測定エリアを効率的に広げることが可能となり、角膜の外周部分の形状を参考等として把握するのに効果的である。
【００３２】
［第六の態様］
前記実測位置取得手段で撮影された前記リング像を表示する実測リング像表示手段に加えて、前記仮想位置取得手段で求められた前記リング像を表示する仮想リング像表示手段と、前記補正処理手段で補正された前記リング像を表示する補正リング像表示手段との、少なくとも一方を設けた角膜形状測定装置。
【００３３】
かかる第六の態様においては、リング像の実測位置と、リング像の仮想位置又は該仮想位置に基づく補正位置とを、相互に比較して把握することが可能となる。これにより、リング像の対比として、その実測位置の信頼性ひいては得られた角膜形状（曲率）の信頼性を簡易に且つ容易に評価することも可能となる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の角膜測定方法では、測定精度の高いリング像の実測位置を基本的に採用しつつ、角膜断面像に基づいて求められるリング像の仮想位置に基づいて補正を施すことにより、リング像の実測位置に基づいて角膜形状（曲率）を求めるに際しての大きな誤差の発生を回避せしめ得たのであり、それ故、目的とする角膜形状を高い精度と信頼性を確保しつつ取得することを可能と為し得たのである。
【００３５】
また、本発明に従う構造とされた角膜測定装置によれば、本発明の角膜測定方法を効率的に実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の角膜測定方法がリング像の実測位置を基本的に採用することの利点等を説明するための断面モデル説明図。
【図２】本発明の一実施形態である角膜形状測定装置の全体構造を示す構成図。
【図３】図２に示された角膜形状測定装置が備えるＺ軸アライメントを説明するモデル図。
【図４】図２に示す角膜形状測定装置を構成する角膜断面撮像装置によって得られる角膜断面像の具体例としての画像。
【図５】図２に示す角膜形状測定装置を構成するリング像撮影装置によって得られる実測リング像の具体例としての画像。
【図６】図２における実測リング演算部において実測リング像からデータを取得する処理を示すフロー図。
【図７】図６におけるステップＳ１〜Ｓ２の詳細処理を説明するための説明図。
【図８】図６におけるステップＳ１〜Ｓ２の詳細処理を説明するための説明図。
【図９】図２における仮想リング演算部において仮想リング像を取得する処理を説明するための説明図。
【図１０】図２における仮想リング演算部において仮想リング像を取得する処理を示すフロー図。
【図１１】図１０におけるステップＴ１〜Ｔ５の詳細処理を説明するための説明図。
【図１２】図２に示す角膜形状測定装置を構成する仮想リング演算部によって得られる仮想リング像の具体例を示す説明図。
【図１３】図２における判定・補正処理部及び角膜形状演算・マップ処理部における全体処理を示すフロー図。
【図１４】図１３における工程（１）（ステップＡ１〜Ａ２）の詳細処理を示すフロー図。
【図１５】図１３における工程（２）（ステップＡ２）の詳細処理を示すフロー図。
【図１６】図１３における工程（３）（ステップＡ３）の詳細処理を示すフロー図。
【図１７】図１５におけるステップＣ１〜Ｃ２の処理を説明するための説明図。
【図１８】図１５におけるステップＣ３〜Ｃ５の処理を説明するための説明図。
【図１９】図１６におけるステップＤ２の処理を説明するための説明図。
【図２０】図１６におけるステップＤ３〜Ｄ５の処理を説明するための説明図。
【図２１】図２に示す角膜形状測定装置を構成するリング像情報取得部，判定・補正処理部，角膜形状演算・マップ処理部によって得られる実測リング像，補正後のマージデータによるリング像，角膜形状をそれぞれ表す具体例としての画像。
【図２２】図２に示す角膜形状測定装置を構成するリング像撮影装置によって得られる実測リング像の不明瞭な具体例としての画像。
【図２３】図２に示す角膜形状測定装置を構成するリング像撮影装置によって得られる実測リング像の不明瞭な別の具体例としての画像。
【図２４】図２に示す角膜形状測定装置において実測リング像の情報だけを用いて得られた実測リング像と角膜形状をそれぞれ表す比較例としての画像。
【図２５】図２に示す角膜形状測定装置において補正後のマージデータによって得られたリング像と角膜形状をそれぞれ表す実施例としての画像。
【図２６】図２５に示されたリング像において、補正処理が施された領域を示す表示例としての画像。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。先ず、図２には、本発明の一実施形態としての角膜形状測定装置の全体構造がモデル図によって示されている。この角膜形状測定装置は、リング像の実測位置を検出するためのリング像撮影装置１０と、リング像の仮想位置を求めるための角膜断面像を取得する角膜断面撮像装置１１とを、併せ備えている。
【００３８】
前者のリング像撮影装置１０は、従来から公知のプラチドリングを用いた角膜形状測定装置を構成する撮影装置を利用することが出来る（特許文献１，２参照）。その構造を簡単に説明すると、ストレートな円形の中心孔１２を備えた筒体形状のトポコーン１４を備えている。このトポコーン１４の周壁部が、円筒形状の内壁１６と先細テーパ形状の外壁１８からなる中空構造とされている。内壁１６には、多数条のリング状の透光窓２０が軸方向に並んで形成されており、かかる透光窓２０以外の部分が遮光部２２とされている。外壁１８は、外部の光を遮断し、且つ内面が反射面２４とされている。そして、トポコーン１４の基端側（図２中の右側）には、周壁部の端面に対向してＬＥＤ等の発光源２６が配されており、この発光源２６から発せられた光が、図２中に白抜矢印で示されているように、周壁部内に入射されるようになっている。トポコーン１４の周壁部に入射された光は、内壁１６の各透光窓２０を通じて、トポコーン１４の中心孔１２内に照射されることとなる。これにより、図２中に黒線矢印で示されているように、トポコーン１４の先端側（図２中の左側）に位置せしめられる被検眼２８に対して、異なる入射角をもって投射される同心的な複数の円形のリング光が照射されるようになっている。なお、本実施形態ではトポコーン１４に全３４個の透光窓２０が設けられており、被検眼２８に対して全３４個のリング光が照射されるようになっている。更に、トポコーン１４の基端側外方には、トポコーン１４の中心軸（Ｚ軸）上で被検眼２８と対峙して、ＣＣＤ等のカメラ３０が配設されている。このカメラ３０により、被検眼２８の角膜に照射及び反射されてスリット３２上に結像する複数のリング光の投影像（リング像）を正面から撮影し、モニタ３４にリアルタイムで表示するようになっている。なお、本実施形態ではトポコーン１４が中空構造とされているが、トポコーン１４を充分な透光性を有するアクリル樹脂等で製造する場合には、トポコーン１４を中空構造とする必要はなく、中実構造としてもよい。
【００３９】
なお、被検眼２８には、図３のモデル図にも示されているように、Ｚ軸アライメント用のアライメントレーザー３５も照射されるようになっており、このレーザー光の被検眼２８への入射位置がカメラ３０で撮影されて、モニタ３４に表示されるようになっている。そして、かかるアライメントレーザー３５の被検眼２８への入射位置がカメラ３０による撮影像の中心に位置するように調節することで、被検眼２８に対するＺ軸方向のアライメントを行うことができるようになっている。また、Ｚ軸に直交するＸＹ軸方向のアライメントは、被検眼２８の角膜およびリング像の位置をカメラ３０による撮影像を見て調節することによって行うことが出来る。具体的には、リング像と上記アライメントレーザー３５の各中心が、被検眼２８の角膜中心に合致するように調節することで、Ｚ軸方向のアライメントと併せてＸＹ軸方向のアライメントを行うことが出来る。因みに、図３のモデル図には、本実施形態のリング像撮影装置１０においてアライメントが完了した状態でのカメラ３０による撮影像の具体例が示されている。
【００４０】
一方、図２に示す角膜断面撮像装置１１は、例えば特開昭６３−１９７４３２号公報等に記載の如き従来から公知の角膜断面撮像装置を利用することが出来る。その構造を簡単に説明すると、角膜断面撮像装置１１は、被検眼２８の光軸上で正対するスリット投影光学系３６と、被検眼２８の光軸に対して傾斜した撮影光学系３８とを、備えている。スリット投影光学系３６は、照明光源４０，投影レンズ４１，スリット４２，投影レンズ４４を備えている。そして、ＬＥＤ等の照明光源４０から発せられ、投影レンズ４１で平行光線とされて、スリット４２を通過したスリット光束が、投影レンズ４４で集光されて被検眼２８に照射されるようになっている。撮影光学系３８は、対物レンズ４６とＣＣＤ４８を備えており、スリット投影光学系３６から発せられて被検眼２８の角膜で散乱された光束が、対物レンズ４６によりＣＣＤ４８上に結像されて角膜断面像が撮像されるようになっている。
【００４１】
なお、角膜による散乱光を充分に受光して明瞭な角膜断面像を得るために、被検眼２８の光軸上に設定されたスリット投影光学系３６の光学中心軸に対して、撮影光学系３８の光学中心軸は、４０〜５０度の傾斜角度で設定される。その際、角膜断面全体の合焦像を得るために、被検眼２８の光軸に対して、対物レンズ４６の主平面とＣＣＤ４８の受光面とが、シャインプルーク条件を満たすように設定されている。また、角膜断面撮像装置１１には、前述のリング像撮影装置１０と同様に、アライメントレーザー４９によりレーザー光が被検眼２８に照射されるようになっており、モニタ３４に表示されるＣＣＤ４８の画像上で、照射点を被検眼２８の角膜中心に導くことでＺ軸アライメントを行うことが出来るようになっている。なお、Ｚ軸に直交するＸＹ軸方向のアライメント光学系は、図面上に明示はされていないが、例えば、被検眼２８の光軸上にアライメント光を投射する光源とその反射光を受光する受光素子とによって、構成され得る。因みに、本実施形態の角膜断面撮像装置１１において、アライメントが完了した状態でのＣＣＤ４８による撮影像の具体例を、図４に示す。
【００４２】
また、かかる角膜断面撮像装置１１は、スリット投影光学系３６及び撮影光学系３８を含む全体が、被検眼２８及びスリット投影光学系３６の光軸回りで回動変位されるようになっている。これにより、スリット投影光学系３６で被検眼２８に照射されるスリット光束の方向及び投影光学系３８で撮像される被検眼２８の角膜の断面方向が、被検眼２８の光軸回りで多段階に変更可能とされて、複数の径方向断面で撮像されるようになっている。
【００４３】
ところで、上述のリング像撮影装置１０と角膜断面撮像装置１１は、構造上で互いに独立した装置であっても良い。その場合には、各別にＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向でのアライメント手段を備えており、被検眼２８に対して測定条件を同一に揃えることができるように構成される。或いは、リング像撮影装置１０と角膜断面撮像装置１１を、一部の光学系を共通にして複合的に一体構造とすることも可能である。例えば、ＸＹアライメント用の光源やＣＣＤ等を共通化して、ハーフミラー等を使用して、リング像撮影装置１０と角膜断面撮像装置１１を選択的に切り換えて使用可能とする複合構造等も採用することが出来る。また、ガイドレール上にリング像撮影装置１０と角膜断面撮像装置１１を並設して、被検眼の前に選択的にスライド位置させて順次に使用するようにしても良い。
【００４４】
そして、上述のリング像撮影装置１０により撮影された図３に示す如きリング像の撮影データと、角膜断面撮像装置１１により撮影された図４に示す如き角膜断面の撮像データとに基づいて、後述するリング情報取得部５０等を備えた情報処理装置により情報処理が行われ、被検眼２８の角膜表面の形状（曲率）情報が求められる。その結果、目的とする被検眼２８の角膜の角膜形状（曲率情報）がマップ情報としてモニタ３４に表示されるようになっている。
【００４５】
上述の如き構成とされた本実施形態の角膜形状測定装置では、具体的には、次のような方法により被検眼２８の角膜の角膜形状（曲率情報）が測定される。以下に、角膜形状測定装置の情報処理装置において行われる演算処理の詳細を説明する。なお、この情報処理装置は、図２に示されているように、リング像情報取得部５０，実測リング演算部５４，断面像情報取得部５６，仮想リング演算部５８，判定・補正処理部６０，角膜形状・マップ処理部６２を含んで構成されている。
【００４６】
先ず、図２に示されているように、リング像撮影装置１０のカメラ３０で取得された情報は、リング像情報取得部５０においてＡ／Ｄ変換されて画像情報とされ、この画像情報が表示処理装置５２を経てモニタ３４に送られることで画像表示される（図５参照）。また、かかる画像情報は、実測リング演算部５４に入力されて、各リングの位置が求められる。
【００４７】
即ち、実測リング演算部５４には、リング像撮影装置１０のカメラ３０により取得された、例えば図５に示す如き被検眼の角膜上に複数の同心円状のリング光が投影された実測リング像の画像情報が入力される。そして、この画像情報に対して実測リング演算部５４が図６に示されるステップＳ１〜Ｓ３の処理を行うことにより、実測リング像の位置情報に基づいて、目的とする各リング光が投影された部位における複数の測定点での曲率を求めることが出来るのである。
【００４８】
具体的には、先ず、図６のステップＳ１において、撮影画像（実測リング像）の情報からリング位置を検出する。具体的には、図７（ａ）に示されているように、実測リング像の画像情報を用い、光軸に直交する特定の径方向（例えば、図７に白抜矢印で示される方向）において輝度グラフを取得する。図７（ｂ）に示すグラフの横軸は、光軸から径方向への離隔距離を示し、縦軸は、輝度レベルを示す。作成された輝度グラフは、図７（ｂ）に○印で示されるように、複数の山型を有している。この輝度の山は、撮影画像における輝度の高い点、即ち、角膜に照射した同心円状のリング光の反射位置を示していると考えられる。それ故、この輝度の山のピーク位置を特定することにより、図７（ａ）の矢印方向における各実測リング像の径方向位置を特定することができる。このようなピーク位置の検出処理を、光軸回りに設定された各径方向毎に実行する。なお、かかる測定は、一般に、光軸回りで周方向に一定角度毎に設定されることとなり、本実施形態では周方向で等間隔に２５６方向が設定されている。要するに、本実施形態では、上述の図７（ａ），（ｂ）に示すリング位置の検出処理が、光軸回りの２５６方向でそれぞれ実行されることとなる。なお、このようにして光軸周りの全方向で検出された各ピーク点を撮影画像上に表すと、図８に示すように、各点がほぼ連続した状態となっている。
【００４９】
次に、図６のステップＳ２において、検出した各ピーク点が、角膜に投射された複数のリング光のうち、何番目のリング光に対応するものであるかを判定する。即ち、例えば図８に白抜き矢印で示すような特定の径方向において、径方向内側から順に、各ピーク点のリング番号決定していく。
【００５０】
次に、図６のステップＳ３において、上記ステップＳ２で取得されたリングデータから、ノイズ等の誤差と推定されるデータを削除する等のキャリブレーション処理を行って得られたリングデータを採用し、このリングデータに基づいて各測定点における曲率を求める。上述したように、本実施形態のリングデータは、合計で３４本×２５６点＝８７０４点のピーク点（実測リング像）から構成されている。そして、このステップＳ３では、このような全３４本×２５６点ずつのピーク点（実測リング像）において曲率の測定点が設定されている。また、これら各測定点での角膜表面の曲率の演算は、例えば特開平７−１２４１１３号公報等に記載されているように公知のものであり、且つ本発明の要旨とするところではないことからここでの詳細な説明は省略するが、例えば、前記図１に示されているように角膜表面（Ａ，Ｂ）に対するリングの投影位置は角膜表面の曲率に応じて異なることから、リングの位置（測定点）と光軸（Ｌ）との離隔距離（ｒ）を求め、角膜頂点を通る円弧形状と仮定して、かかる離隔距離に基づいて当該リングの位置（測定点）における角膜曲率を求めることが出来る。
【００５１】
上記ステップＳ１〜Ｓ３の処理により、リング像撮影装置１０により撮影された実測リング像に基づいて、各リング上のそれぞれ位置（測定点）における曲率を求めることが出来るのである。
【００５２】
一方、図２に示す角膜断面撮像装置１１からは、以下のようにして仮想リング像及びその曲率が求められる。即ち、角膜断面撮像装置１１のＣＣＤ４８で取得された情報は、断面像情報取得部５６においてＡ／Ｄ変換されて画像情報とされ、この画像情報が表示処理部５２を経てモニタ３４に送られることで実測された角膜断面像が画像表示される（図４参照）。また、かかる画像情報は、仮想リング演算部５８に入力され、当該角膜断面像として得られた角膜表面に対して、リング像撮影装置１０の各リング光が照射されたと仮定した場合に得られる角膜表面上の投影像（仮想リング像）が求められる。更に、必要に応じて、求められた仮想リング像は、表示処理装置５２を経てモニタ３４に送られることで画像表示される。なお、角膜断面撮像装置１１のＣＣＤ４８で取得されるのは角膜断面像であるが、角膜断面撮像装置１１をスリット投影光学系３６の光軸回りで回動変位させて該光軸回りの数十〜数百といった多数位置での角膜断面像を取得する。なお、本実施形態では、先のリング像撮影装置１０による測定と同様に、光軸周りの２５６方向で角膜断面像が撮影される。これにより、図４に示されるような略円弧状の角膜断面像が計２５６枚取得される。
【００５３】
ここにおいて、本実施形態において角膜断面画像に基づいて行われる表面曲率及び仮想リング像の位置決定処理の原理を、図９を用いて説明する。先ず、角膜断面像の輝度等のデータから角膜表面（前面）の位置が判定され、図９に示される如き円弧状に延びる角膜表面曲線が決定される。これにより、角膜表面の各位置における曲率が明らかとなる。一方、この角膜表面位置情報に基づき、次のようにして仮想リング位置を演算することができる。理解を容易とするために、具体例として、複数のリング光のうちｎ番目のリング光が、角膜表面が作る円弧上の点Ｐに位置して見える場合を考える。このとき、点Ｐは、リング光の光学中心（絞り）への反射点である。このような角膜表面曲線上の反射点Ｐにおける法線をＮｐとすると、ｎ番目のリングから点Ｐに対する照射光がなす入射角αと、点Ｐから光学中心Ｑへの反射角α’は、この法線Ｎｐを挟んで等しくなっているはずである。従って、角膜表面曲線上の様々な位置に点Ｐを設定し、上述のリングからの点Ｐへの入射光と法線Ｎｐとがなす角αの値と、法線Ｎと点Ｐから光学中心Ｑへの仮の反射光がなす角α’の値とをそれぞれ求めたとすると、正しい反射位置でのみα＝α’となり、それ以外の位置ではα≠α’となるはずである（図１１参照）。よって、１〜ｎ個のリング光について、それぞれこのようなαとα’とが等しくなる点を探索すれば、それぞれのリング光の反射位置を求めることができる。このようにして、角膜表面上における１〜ｎ個の仮想リング像が求められるのである。
【００５４】
このような原理に基づく仮想リング像の位置決定は、より具体的には、図１０に示すステップＴ１〜Ｔ５に従う処理によって求められる。このステップＴ１〜Ｔ５は、第ｎ番目のリング光についての仮想リング位置を求めるフローを示すものである。
【００５５】
先ず、ステップＴ１において、図４に示されている如き角膜断面撮像装置１１のＣＣＤ４８で取得された角膜断面像の輝度等のデータから、画像中における角膜表面（前面）の位置を判定する。これにより、図１１に示される如き円弧状に延びる角膜表面曲線の位置が決定される。そして、この円弧状に延びる角膜表面曲線上において、図１１に示すように、周方向上の複数箇所に等間隔で計算対象点Ｐｘ（ｘ：１〜Ｘ）を設定する。なお、計算対象角膜形状点Ｐｘは、光学中心軸と角膜前面座標が交わる点を原点として、中心からの距離（Ｒａｄ）・高さ（Ｈｉｔ）・曲率半径（Ｒ）の各情報を有しており、その座標はＰｘ（Ｒａｄ，Ｈｉｔ）として表される。具体的には、計算対象点Ｐｘの数（Ｘの値）は、一般に数十〜数百の範囲で設定される。また、曲率半径（Ｒ）により、各点Ｐｘにおける角膜の表面曲率が明らかとなる。
【００５６】
続くステップＴ２で、図１１に示すように、ステップＴ１で求めた計算対象点Ｐｘ（ｘ：１〜Ｘ）に対して、各リング光の各計算対象点Ｐｘにおける入射角の計算を行う。即ち、角膜表面曲線上の点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３……，Ｐｘのそれぞれについて、各点Ｐｘにおける法線Ｎｘと、ｎ番目のリングからの入射光がなす角αｘが求められる。図１１に示す例では、計算対象点が光軸に近い点Ｐ１からＰ２，Ｐ３……と進むに従って、α１，α２，α３の値は次第に小さくなっている。なお、法線Ｎｘは、各点Ｐｘが有する曲率半径Ｒから求められる。
【００５７】
更に、ステップＴ３で、各計算対象点Ｐｘ（ｘ：１〜Ｘ）について、光学中心Ｑへの仮の反射角αｘ’の計算を行う。即ち、角膜表面曲線上の点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３……，Ｐｘのそれぞれについて、各点Ｐｘにおける法線Ｎｘと、点Ｐｘから光学中心Ｑへの反射光がなす角αｘ’を求める。図１１に示す例では、計算対象点が光軸に近い点Ｐ１からＰ２，Ｐ３……と進むに従って、α１’，α２’，α３’の値は次第に大きくなっている。
【００５８】
続くステップＴ４で、上記ステップＴ２，Ｔ３で得られた各αｘ，αｘ’の値に基づいて、各計算対象点Ｐｘ（ｘ：１〜Ｘ）の中から角膜表面曲線上における正しい反射点を求める。即ち、第ｎ番目のリングについて、角膜表面曲線状の点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３……，Ｐｘのうちで、上記の入射角αｘと仮の反射角αｘ’との差が最も小さくなる点を求める。図１１に示す例では、Ｐ１においてα１とα１’の差が最小（α１≒α１’）となっていることから、Ｐ１の位置がｎ番目のリングの反射点であることがわかる。
【００５９】
そして、ステップＴ５において、ステップＴ４で求めた反射点Ｐｎの位置を、リング像撮影装置１０により取得された光軸方向の正面視の画像データに対応させたときの位置が求められる。具体的には、このような仮想リングの位置の計算は、点Ｐｎの位置情報に対して、カメラの圧縮率と単位変換（ｐｉｘｅｌ）倍率を掛けることで行われる。
【００６０】
このようなＴ１〜Ｔ５の処理は、１〜ｎ個の全てのリング光源について実行される。なお、本実施形態では、リング像撮影装置１０において３４個のリング光が照射されるため、ここでも全３４個のリング光について計算が行われる。
【００６１】
そして、上述の角膜上の位置Ｐｎ（ｎ：１〜３４）の算出を、角膜断面撮像装置１１で得られた２５６枚全ての角膜断面像で実施することにより、実測リング像に設定された全ての測定点に対応する反射点Ｐｎとして仮想リング位置が求められる。即ち、前述の実測リング像でピーク点等を測定した方向に対応する、全ての断面（本実施形態では２５６方向）において角膜断面像が取得されて、各角膜断面像において反射点Ｐｎ（ｎ：１〜３４）が求められることにより、合計８７０４点が、反射点Ｐｎとして求められることとなる。そして、このようにして求められた反射点Ｐｎによって、図１２に示されているように、光軸方向の正面視として仮想リング像が得られる。要するに、この仮想リング像は、角膜断面撮像装置１１を用いて取得された角膜断面像の情報に基づいて推定された角膜形状を対象として、リング像撮影装置１０により複数の同心円状のリング光を投影したとき取得されるリング像の位置を仮想的に演算して得られたものである。
【００６２】
また、先の仮想リング像の位置の判定に用いた角膜表面曲線の情報（曲率半径等）から、各測定点での曲率が求められる。この曲率の測定点は、前記実像リング像における測定点と対応するように、全３４個のリング光に対してそれぞれ周上で２５６点ずつ、合計では２５６点×３４本＝８７０４点に設定されている。
【００６３】
なお、このようにして角膜断面撮像装置１１から得られた断面画像から推定される角膜曲率の精度は、一般に、実際にリング像撮影装置１０において取得された実測リング像から得られる角膜曲率の精度よりも劣っている。図１に示したように、角膜表面Ａ，Ｂの曲率が大きく異なっていたとしても、角膜断面における角膜表面位置の差δは、特に角膜の中心近くで小さくなってしまい、正確な曲率の判別が難しいからである。しかしながら、このような断面画像からの推定により作成された仮想リング像は、その曲率の精度こそ劣るものの、各リング像の大まかな位置を捉えるのに適している。即ち、実測リング像は、実際の角膜上で起こる涙液による反射の乱れや、被験者の角膜が特殊な形状であることによって、その反射位置が大きく乱れてしまう場合があり、角膜曲率の計算に不具合が生じることが多い（図２２，２３，２４参照）。これに対して、角膜断面画像からの計算により得られた仮想リング像は、涙液等の影響を受けることも無く、特殊な形状の角膜であっても、大きな乱れのない連続したリング像を描くことが出来る。このような特性を生かして、角膜断面撮像装置１１から得られた仮想リング像のデータを用いて、実測リング像のデータの判定や補正を行うことができるのである。
【００６４】
具体的には、図２に示すように、前記リング像撮影装置１０を用いて取得された実測リング像の情報と、前記角膜断面撮像装置１１を用いて取得された仮想リング像の情報とが、それぞれ判定・補正処理部６０に入力されることで、実測リング像の情報に対して補正が必要か否かが判定される。そして、補正が必要であると判定された場合には、判定・補正処理部６０において、仮想リング像の情報を利用して適当な補正が行われる。
【００６５】
このように、リング像撮影装置１０を用いて取得された実測リング像の情報と前記角膜断面撮像装置１１を用いて取得された仮想リング像の情報とに基づいて、最終的に補正リング像の情報を得るための情報処理（演算処理）は、上述の判定・補正処理部６０及び角膜形状演算・マップ処理部６２において、例えば図１３に示すフローに従って実行される。また、この図１３に示す情報処理フローは、より具体的には、例えば図１４〜１６に示すフローに従って実行される。以下にこれらのフローに従って説明する。
【００６６】
先ず、図１３に示されているように、ステップＡ０において、リング像撮影装置１０を用いて取得された実測リング像を用いて実測リング演算部５４により求められたリング像の位置情報及び角膜表面曲率を取得する。また、角膜断面撮像装置１１を用いて取得された仮想リング像についても、同様に、各リング上で対応する位置に設定された複数の測定点における角膜表面曲率等を取得する。
【００６７】
このようにして、図１３中のステップＡ０において、実測リング、仮想リングそれぞれの位置情報及び曲率情報を取得した後、続くステップＡ１において、リング像撮影装置１０を用いて取得された上記実測リング像の位置情報について、予め設定した補正判定基準に基づく補正要否の判定を行い、補正（再計算）すべき実測リングの位置情報を決定する。この補正要否の判定は、角膜断面撮像装置１１を用いて取得された仮想リング像における曲率と実測リング像における曲率とを比較し、その差が予め定めた補正判定基準以下であるか否かによって行われる。このステップＡ１は、後述するように、具体的には図１４に示すステップＢ１〜Ｂ１０によって実行される。
【００６８】
続いて、上記ステップＡ１で補正が必要と判定された実測リングについては、図１３におけるステップＡ２において、角膜断面撮像装置１１を用いて取得された仮想リング像の位置情報に基づいて、加えるべき補正を決定して、かかる実測リングの位置情報を再計算する。このステップＡ２における実測リングの補正処理は、具体的には図１５に示すステップＣ１〜Ｃ６によって実行される。
【００６９】
さらに、上記ステップＡ２で求めた補正後の実測リングの位置データについては、図１３におけるステップＡ３において、それを採用すべきか否かを検証及び決定する。そして、最終的に、実測リング像における幾つかの測定点について再計算した値を置換採用することで、実測リングに対して仮想リングを実質的に組み合わせて統合した最終統合情報（最終マージデータ）を作成する。このステップＡ３における最終統合情報の作成処理は、具体的には図１６に示すステップＤ１〜Ｄ１２によって実行される。
【００７０】
その後、上記ステップＡ３で求めた最終統合情報に基づいて、図１３におけるステップＡ４において、目的とする角膜形状（曲率）の演算と、その演算結果をモニタ３４に表示するためのスムージング処理を含む画像データの作成処理を実行する。即ち、このステップＡ４において、リング像の実測位置に基づき、且つ、仮想リング像を参考とした補正結果が考慮された最終的な角膜の表面曲率が演算されることによって、被検眼２８の角膜の表面形状が求められるのである。なお、かかる実測リングの最終マージデータに基づく角膜表面の曲率の演算も、前述のステップＳ３における実測リング像に基づく曲率の演算と同様に、公知の演算処理に従って行うことが出来る。
【００７１】
また、前述のステップＡ１（図１３）での処理を実行するステップＢ１〜Ｂ１０（図１４）では、先ず、実測リングの周上での位置を特定するｍ値と、実測リングを特定するｎ値とを、何れも「１」に初期化設定する（Ｂ１）。なお、ｍ値は、基準となる一径方向線に対して周方向で等角度に位置設定したリング上の複数の測定点を順次に符号付けしたものであり、本実施形態では、各リング上でｍ＝１〜２５６の計２５６箇所が設定されている。また、ｎ値は、同心円状の実測リングを最内周のものから外周側に向かって順次に符号付けしたものであり、本実施形態では、ｎ＝１〜３４の計３４本のリングが設定されている。
【００７２】
次に、上記ｍ，ｎの値で特定される各同じ位置において、それぞれ、前述のステップＡ０で取得した実測リング像に基づく曲率と仮想リングに基づく曲率とを相互に比較する（Ｂ２）。具体的には、実測リングにおいて上記ｍ，ｎの値で特定されるのと同じ位置を通る仮想リングを用いて求められた、当該ｍ，ｎの値で特定されるのと同じ位置における角膜表面の曲率を用い、この仮想リングによる曲率と実測リングによる曲率との差分を計算する。そして、かかる差分の値が、予め設定した閾値より大きいか否かを判定する（Ｂ３）。差分が閾値より大きいと判定された場合には、実測リングの位置に対して再計算による補正を加える（Ｂ４）一方、差分が閾値を超えていなければ実測リングの位置をそのまま採用することとして補正を加えない（Ｂ５）。
【００７３】
その後、ｍ値を判定し、当該ｍ値が各リング上の測定点総数である２５６に達していなければ（Ｂ６）、ｍ値に１を加えて次の測定点に移行して（Ｂ７）、上記ステップＢ２〜Ｂ７を繰り返すことにより、当該リング上の全ての測定点について補正の要否判定と必要な補正処理を施す。
【００７４】
さらに、ｍ値が２５６に達することで、一つのリング上の全ての測定点での処理が完了したら、ｍ値を１として初期化した後（Ｂ８）、ｎ値を判定し、当該ｎ値が実測リングの総数である３４に達していなければ（Ｂ９）、ｎ値に１を加えて外周側で隣り合って位置する次の実測リングに移行する（Ｂ１０）。そして、ｎ値が３４に達するまで、上記ステップＢ２〜Ｂ１０を繰り返すことにより、全ての実測リングについて、順次に、上述の如きリング上の全ての測定点での補正の要否判定と必要な補正処理を施す。
【００７５】
ところで、上記ステップＢ４における補正は、例えば図１５に示されているように処理される。先ず、ステップＣ１〜Ｃ４で、特定の検出範囲内において正しいと推定される実測リングの存否を確認する。即ち、ステップＣ１で、実測リングを検出する開始位置（ＳｅａｒｃｈＳｔａｒｔ）を設定すると共に、ステップＣ２で、実測リングを検出する終了位置（ＳｅａｒｃｈＥｎｄ）を設定する。具体的には、図１７に示されているように、仮想リングの情報を用い、対象としているリング（計算対象）に対して径方向両側（内周側及び外周側）にそれぞれ所定幅をとって検出範囲の開始位置及び終了位置を設定する。この検出範囲は、対象である仮想リング（ｒｉｎｇ）に対して、一方の側で隣り合うリング（ｒｉｎｇ−１）と他方の側で隣り合うリング（ｒｉｎｇ＋１）との両方に至らない範囲で設定される。即ち、下式においてαの値は、隣り合うリング間距離に満たない大きさで設定される。
検出範囲の開始位置（ＳｅａｒｃｈＳｔａｒｔ）＝（ｒｉｎｇ−１）の位置＋α
検出範囲の終了位置（ＳｅａｒｃｈＥｎｄ）＝（ｒｉｎｇ＋１）の位置−α
【００７６】
そして、ステップＣ３で、実測リング像の情報において、上記検出範囲の開始位置〜終了位置に至る領域内でリングが存在するか否かを検討する。具体的には、前記図７に示す実測リングの輝度グラフにおいてリングと認識できる輝度ピークであって、かかる領域内に存在するものを検出する。
【００７７】
その後、ステップＣ４において、上記検出範囲内で実測リングを検出し得たか否かを判定し、リングの検出があった場合にはステップＣ５において、当該検出したリングを、前述の対象としている実測リングの位置データを、当該検出したリングの位置データに置換し、これを再計算リングとして決定する。なお、上記検出範囲内で複数の実測リングが検出された場合には、対象としている仮想リング（ｍ，ｎ）の位置に最も近いリングを採用すれば良い。具体的には、例えば図１８に示されている状態では、対象としている仮想リング（ｒｉｎｇ）に対して、その検出範囲内に（ｉ），（ｉｉ）の二つの実測リングが検出された場合、仮想リングに近い方の実測リング（ｉ）が選択される。そして、例えば前記図１３のステップＡ０において取得された実測リングの情報では、対象としている仮想リング（ｒｉｎｇ）に対して実測リング（ｉｉ）が対応付けられていた場合には、この実測リング（ｉｉ）の位置情報が、実測リング（ｉ）の情報に置換されることとなる。一方、かかる検出範囲内で実測リングを検出し得なかった場合にはステップＣ６において、対象としている仮想リング（ｍ，ｎ）の値を、実測リングの位置データと置換して再計算リングとして採用する。
【００７８】
さらに、このようにして、図１３中のステップＡ２での実測リング像の再計算をして再計算リングを求めた後、続くステップＡ３で最終統合情報（最終マージデータ）を作成するには、図１６に示されているように、先ず、リングの周上での位置を特定するｍ値と、リングを特定するｎ値とを、何れも「１」に初期化設定する（Ｄ１）。そして、図１９に示されているように、再計算リングを対象として、ｍ，ｎの値で特定される測定点である計算対象点（ｒｉｎｇ）において、それよりも内周側に位置する３つのリング（ｒｉｎｇ−１，ｒｉｎｇ−２，ｒｉｎｇ−３）における各間隔（Ｒａｎｇｅ１，Ｒａｎｇｅ２）の平均値（ＲｅｆＤ）を、基準離間距離として求める（Ｄ２）。なお、かかる平均値として、３つ以上のリング間隔の平均値を採用しても良い。また、最内周のリングを計算対象点とする場合等、内周側に平均値を求めるリング数が存在しない場合などにおいて、計算対象点よりも外周側に位置するリングを対象としてリング間隔の平均値を取得することも可能である。
【００７９】
一方、計算対象点（ｒｉｎｇ）では、再計算リングにおいて内周側に隣接するリング（ｒｉｎｇ−１）との間隔（ＮｅｗＤ）を求める（Ｄ３）。また、図１３のステップＡ０において取得した実測リングにおいても、同様に、再計算リングの計算対象点に対応するリング（ｒｉｎｇ）とその内周側に隣接するリング（ｒｉｎｇ−１）との間隔（ＯｌｄＤ）を求める（Ｄ４）。即ち、ステップＤ３で求めた再計算リングにおけるリング間隔（ＮｅｗＤ）と、ステップＤ４で求めた実測リングにおけるリング間隔（ＯｌｄＤ）は、図２０に示されている如き対応関係をもった値となる。
【００８０】
そして、これら再計算リングにおけるリング間隔（ＮｅｗＤ）及び実測リングにおけるリング間隔（ＯｌｄＤ）を、それぞれ、ステップＤ２で求めた再計算リングにおける基準離間距離であるリング間隔平均値（ＲｅｆＤ）と比較する（Ｄ５）。かかる比較の結果、リング間隔平均値との差が小さい方のリング間隔を与えるリングを、当該計算対象点の位置情報として採用し、これをマージデータ（統合情報）として決定採用する（Ｄ６〜Ｄ８）。即ち、実測リングにおけるリング間隔の方が、再計算リングにおけるリング間隔よりも、リング間隔平均値との差が小さい場合（Ｄ６の判定がＮＯの場合）には、当該対象点におけるリング位置として実測リングの位置情報が採用される。一方、再計算リングにおけるリング間隔の方が、実測リングにおけるリング間隔よりも、リング間隔平均値との差が小さい場合（Ｄ６の判定がＹＥＳの場合）には、当該対象点におけるリング位置として再計算リングの位置情報が採用される（Ｄ７）。
【００８１】
その後、ステップＤ９においてｍ値を判定し、当該ｍ値が各リング上の測定点総数である２５６に達するまで上記ステップＤ２〜Ｄ８を繰り返すことにより、当該リング上の全ての測定点についてマージデータを決定採用する。更に、ｍ値が２５６に達した後、当該ｍ値を初期化して（Ｄ１０）、続くステップＤ１１においてｎ値を判定し、当該ｎ値が実測リングの総数である３４に達するまで上記ステップＤ２〜Ｄ１１を繰り返すことにより、全ての実測リングについて、順次に、上述の如きリング上の全ての測定点についてマージデータを決定採用する（Ｄ１２）。
【００８２】
このようにして、図１３におけるステップＡ３でのマージデータの作成が完了したら、続くステップＡ４において、得られた最終的なマージデータの情報に基づいて、角膜形状（曲率）を演算し、複数のポイント（８７０４点）での曲率情報をマップ情報として取得する。更に、その結果を画像表示するために必要なスムージング処理を施してから、表示処理装置５２を経てモニタ３４に送られて、例えばリング像撮影装置１０のカメラ３０で撮影された角膜の画像に重ねてモニタ３４に画面表示するようにされる。
【００８３】
なお、上述の説明から明らかなように、本実施形態では、「リング像の実測位置を検出する実測位置取得手段」が、リング像撮影装置１０を含んで、図６のステップＳ２を実行する情報処理装置（詳細には図６に示される処理を実行する情報処理装置）によって構成されている。また、「リング像の仮想位置を求める仮想位置取得手段」が、角膜断面撮影装置１１を含んで、図１０のステップＴ５を実行する情報処理装置（詳細には図１０に示される処理を実行する情報処理装置）によって構成されている。また、「補正要否判定手段」は、図１３のステップＡ１を実行する情報処理装置（詳細には図１４に示される処理を実行する情報処理装置）によって構成されている。また、「リング像の実測位置を仮想位置に基づいて補正する補正処理手段」は、図１３のステップＡ２を実行する情報処理装置（詳細には図１５に示される処理を実行する情報処理装置）によって構成されている。また、かかる補正処理手段を構成する「リング像の仮想位置を基準として実測位置の有無を判定する存否判定手段」と「実測位置の存在条件下においてリング像の仮想位置に最も近い実測位置を採用する第一の置換採用手段」と「実測位置の否存在条件下においてリング像の推定位置を採用する第二の置換採用手段」は、図１５のステップＣ４〜Ｃ６に示される処理を実行する情報処理装置によって構成されている。また、「補正処理手段による補正が為された後の互いに隣り合うリング像の離間距離の複数箇所での平均値である基準離間距離を求める基準離間距離演算手段」と「リング像の実測位置における離間距離と基準離間距離との差を求める実測位置離間距離演算手段」と「補正処理手段による補正後の実測位置における離間距離と基準離間距離との差を求める補正位置離間距離演算手段」とを含んで構成されて「実測位置と補正位置とを統合して最終マージデータを求めるための補正結果採否判定手段」は、図１３のステップＡ３を実行する情報処理装置（詳細には図１６に示される処理を実行する情報処理装置）によって構成されている。更に、「リング像の実測位置に基づき、補正処理手段による補正結果を考慮して、角膜の表面形状を求める表面形状演算手段」は、図１３のステップＡ４を実行する情報処理装置によって構成されている。
【００８４】
そして、本実施形態においては、例えば、図１３のステップＡ０において取得され、図２のリング像情報取得部５０から表示処理装置５２を通じてモニタ３４に表示される実測リング像が、図２１（ａ）に示される如く得られる。また、図１３のステップＡ１〜３において取得され、図２の仮想リング演算部５８から判定・補正処理部６０を経て表示処理装置５２を通じてモニタ３４に表示される、最終マージデータによるリング像が、図２１（ｂ）に示される如く得られる。このことから明らかなように、本実施形態では、実測リング像表示手段と、仮想リング像表示手段と、補正リング像表示手段とが、モニタ３４により構成されている。更に、図１３のステップＡ４において取得され、図２の角膜形状・マップ処理部６２から表示処理装置５２を通じてモニタ３４に表示される、角膜形状表示画像（トポマップ）が、図２１（ｃ）に示される如く得られる。
【００８５】
ここにおいて、図２１（ａ）〜（ｃ）は、角膜形状や測定誤差が殆ど無い情報に基づくモニタ画像を示したものであるが、例えば、現実の測定に際しては、角膜上の涙液層の偏在や外乱光の存在等に起因して、図２２に示されているように実測リングの一部が消失する場合や、図２３に示されているように実測リングが部分的に重なって一体化してしまう場合等が避けられない。このような状況下、図２のリング像情報取得部５０で取得されて、実測リング演算部５４で求められるリング情報のみを用いて（即ち、仮想リングを採用しないで）角膜形状を算出して画像データを取得すると、例えば図２４（ａ）に示されているように、実測リングが周上の多くの部分において消失してしまって情報が得られず、それ故、図２４（ｂ）に示されているように、角膜形状において大きな誤差が含まれてしまって実際には存在し得ないような形状が、モニタ画面上に表示されてしまう。即ち、この図２４（ａ），（ｂ）に示される画面表示が、従来構造のプラチドリングを用いた角膜形状測定装置に相当するものなのである。
【００８６】
これに対して、前述の図１３のステップＡ０〜Ａ４に示される工程に従い、かかる図２４（ａ）に示される実測リングに対して、角膜断面撮像装置１１で得られる仮想リングを利用して必要な補正を加え、最終的に取得したマージデータに基づいて、そのリング像及び角膜形状をモニタ表示すると、図２５（ａ）及び（ｂ）に示されているとおり、安定して信頼性の高い情報を与えることが可能となる。
【００８７】
なお、図２５（ｂ）において外周部分の一部が欠けているのは、実測リングの投影が行われていない外周領域において、角膜断面撮像装置１１で得られた角膜表面の形状だけに基づいて（即ち、実測リングの投影情報を利用しないで）、角膜曲率を求めて、参考として形状表示したものであり、角膜断面像の情報の一部に欠けや不良が存在していたことに起因するところである。尤も、このような、実測リングの投影が行われていない外周領域までも、角膜表面形状（曲率）を表示することは、本発明において必須でない。なお、図２４（ｂ）及び図２５（ｂ）に示す画面の右端に表示された指標は、ディオプタ値を表す色列であって、実際には、図２４（ｂ）及び図２５（ｂ）の画面がカラー表示されてディオプタ値の分布を視認できるようになっている。このように、本実施形態では角膜上における曲率の分布が曲率に対応した色分けによってモニタ３４の画面上に表示されるようになっており、このモニタ３４により表示手段が構成されている。また、このモニタ３４により、リング像の検出領域を外周側に外れた領域において角膜断面像にのみ基づいて得られた曲率の分布を表示する外周領域表示手段が構成されている。
【００８８】
また、図２５（ｂ）に示された、マージデータに基づいて求められた角膜形状の表示画面において、例えば図２６に示されているように、仮想リングに置換して補正値を採用した領域を線で囲む等して識別可能に表示することも可能である。即ち、図２６においては、仮想リング像による補正がされずにリング像の実測位置に基づいて角膜の表面形状が求められた領域と、仮想リング像を利用して表面形状が補正された領域とが、二点鎖線により区別されてモニタ３４上に表示されており、このモニタ３４により識別表示手段が構成されている。また、図２４（ｂ）に示された、実測リングの情報だけで求めた角膜形状の表示画面と、図２５（ｂ）に示された、マージデータによる角膜形状の表示画面とを、並べて画面表示したり、切り換えて画面表示したりすることで、相互に比較可能とするようにしても良い。また、それに加えて或いはそれに代えて、図２４（ａ）と図２５（ａ）の両リング像を、並べて画面表示したり、切り換えて画面表示したりすることも可能である。
【００８９】
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明は上述の具体的な記載によって何等限定的に解釈されるものでなく、当業者の知識に基づいて適宜に変更，修正，改良等を加えた態様において実施可能であり、そのような各態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９０】
１０：リング像撮影装置、１１：角膜断面撮像装置、１４：トポコーン、２０：透光窓、２２：遮光部、２４：反射面、２６：発光源、２８：被検眼、３０：カメラ、３４：モニタ、３６：スリット投影光学系、３８：撮影光学系、４０：照明光源、４１：投影レンズ、４２：スリット、４８：ＣＣＤ、５０：リング像情報取得部、５２：表示処理装置、５４：実測リング演算部、５６：断面像情報取得部、５８：仮想リング演算部、６０：判定・補正処理部、６２：角膜形状演算・マップ処理部
【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図１２】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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