(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検眼の角膜形状を測定する角膜形状測定装置において、被検眼角膜に角膜形状測定用の指標を投影する指標投影手段と、角膜に投影された指標像を含む前眼部像を撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像された前眼部像を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された前眼部像に対する瞳孔と虹彩の境界情報を入力する入力手段と、入力された境界情報に基づいて前記前眼部像における前記指標像の検出情報を補正する補正手段と、該補正手段により補正された指標検出情報に基づいて角膜形状を求める演算手段と、を備えることを特徴とする角膜形状測定装置。
【請求項２】
請求項１の角膜形状測定装置において、前記入力手段は被検眼徹照像を撮像する徹照像撮像手段と、該徹照像に基づいて瞳孔と虹彩の境界位置を検出する検出手段を備えることを特徴とする角膜形状測定装置。
【請求項３】
請求項１の角膜形状測定装置において、前記補正手段は前記境界情報から求まる瞳孔領域と虹彩領域との光量差を算出する光量差算出手段を備え、該光量差に基づいて虹彩での反射光成分を除去することにより指標像の検出情報を補正することを特徴とする角膜形状測定装置。
【請求項４】
請求項１の角膜形状測定装置において、前記指標投影手段は透光部と遮光部が交互に同心円状に複数配置されたプラチド板と、該プラチド板を照明するために赤〜赤外領域の光を出射する照明光源と、を備えることを特徴とする角膜形状測定装置。
【請求項５】
被検眼の角膜形状を測定する角膜形状測定装置において、角膜形状測定用の指標が投影された前眼部像を入力する前眼部像入力手段と、該前眼部像の瞳孔と虹彩の境界情報を入力する境界情報入力手段と、該境界情報入力手段による瞳孔と虹彩の境界の入力情報に基づいて前記前眼部像における前記指標像の検出情報を補正する補正手段と、該補正手段により補正された指標検出情報に基づいて角膜形状を求める演算手段と、を備えることを特徴とする角膜形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検眼の角膜形状を測定する角膜形状測定装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
角膜形状を測定する装置として、角膜の多数の領域での曲率を測定し、その分布をトポグラフィとして表示するＣｏｒｎｅａｌ  Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙといわれる装置が知られている。この装置は、プラチドリング等の所定パターンの測定指標を被検眼角膜に投影し、その反射像をＣＣＤカメラ等で撮影した後、その撮影像を画像解析することによって、被検眼角膜のほぼ全領域の曲率分布を求め、ディスプレイにその図形表示を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、測定指標が投影された前眼部像には瞳孔と虹彩での反射光に輝度差（光量差）があるので、瞳孔と虹彩の境界付近における測定指標の輝度変化が分かり難くなってしまう。すなわち、図４に示すプラチドリング像中心を通る直線上の輝度変化グラフから分かるように、虹彩領域ではプラチドリング像の輝度変化に加え、虹彩で反射した光の輝度分が加味されて撮像されるため、プラチドリング指標像のエッジ検出が困難になり、測定精度が低下してしまう。
【０００４】
また、被検眼眼底に測定指標を投影し、眼底からの反射指標像を検出することによって眼屈折力を得る他覚式眼屈折力測定機構が組込まれた角膜形状測定装置では、被検眼の縮瞳による屈折力測定の影響を避けるために、赤〜赤外の光で角膜形状測定用の指標を投影するものがある。しかし、赤〜赤外光は虹彩でよく反射してしまうため、瞳孔と虹彩の境界付近における測定指標の輝度変化がさらに分かり難いものとなり、指標のエッジ検出が非常に困難となる。
【０００５】
本発明は、虹彩での反射光による影響を抑制し、角膜形状を精度良く測定することのできる角膜形状測定装置を提供することを技術課題とする。
【０００６】
【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。
【０００７】
（１）  被検眼の角膜形状を測定する角膜形状測定装置において、被検眼角膜に角膜形状測定用の指標を投影する指標投影手段と、角膜に投影された指標像を含む前眼部像を撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像された前眼部像を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された前眼部像に対する瞳孔と虹彩の境界情報を入力する入力手段と、入力された境界情報に基づいて前記前眼部像における前記指標像の検出情報を補正する補正手段と、該補正手段により補正された指標検出情報に基づいて角膜形状を求める演算手段と、を備えることを特徴とする。
（２）  （１）の角膜形状測定装置において、前記入力手段は被検眼徹照像を撮像する徹照像撮像手段と、該徹照像に基づいて瞳孔と虹彩の境界位置を検出する検出手段を備えることを特徴とする。
（３）  （１）の角膜形状測定装置において、前記補正手段は前記境界情報から求まる瞳孔領域と虹彩領域との光量差を算出する光量差算出手段を備え、該光量差に基づいて虹彩での反射光成分を除去することにより指標像の検出情報を補正することを特徴とする。
（４）  （１）の角膜形状測定装置において、前記指標投影手段は透光部と遮光部が交互に同心円状に複数配置されたプラチド板と、該プラチド板を照明するために赤〜赤外領域の光を出射する照明光源と、を備えることを特徴とする。
（５）  被検眼の角膜形状を測定する角膜形状測定装置において、角膜形状測定用の指標が投影された前眼部像を入力する前眼部像入力手段と、該前眼部像の瞳孔と虹彩の境界情報を入力する境界情報入力手段と、該境界情報入力手段による瞳孔と虹彩の境界の入力情報に基づいて前記前眼部像における前記指標像の検出情報を補正する補正手段と、該補正手段により補正された指標検出情報に基づいて角膜形状を求める演算手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
【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は角膜形状測定装置の要部光学系概略図である。
【００１５】
１は中央に開口部を持った拡散板からなるプラチド板であり、撮影光軸Ｌ１を中心にして多数のリング状の透光部と遮光部が交互に配置されている。プラチド板１の背後には反射板３が設けられており、照明光源であるＬＥＤ２から出射する赤〜赤外領域の光を反射し、プラチド板１を背部からほぼ一様に照明する。プラチド板１の透光部を透過した光は被検眼Ｅの角膜で反射していわゆるプラチドリング像を形成する。プラチド板１の後方の光軸Ｌ１上にはビームスプリッタ４が配置され、その後方には眼屈折力測定系２０が配置されている。プラチドリング像の光束は、ビームスプリッタ４及びビームスプリッタ５で反射された後、結像レンズ６によりＣＣＤカメラ７の撮像面上に結像する。ＣＣＤカメラ７は前眼部観察、被検眼角膜に形成されるアライメント用輝点の検出、及び前眼部に投影されたプラチドリング像の撮影に使用される。
【００１６】
８はプラチド板１に埋設されている近赤外の前眼部照明ランプであり、被検眼の前眼部を観察するための照明光として利用される。前眼部照明ランプ８の点灯により照明された被検眼前眼部はＣＣＤカメラ７により撮影される。
【００１７】
１１は近赤外の光を出射するアライメント用光源であり、集光レンズ１２の焦点位置付近に配置されている。ダイクロイックミラー１３は光源１１から出射される近赤外光を反射し、後述の固視光源１４から出射される可視光を透過する特性を持つ。光源１１を出射した近赤外光はレンズ１２によって略平行光束にされた後、ダイクロイックミラー１３で反射され、ビームスプリッタ５及び４を介して被検眼に投影される。光源１１の光は角膜で反射して角膜反射輝点を形成し、角膜反射輝点はプラチドリング像と同様の経路をたどり、ＣＣＤカメラ７に撮像され、アライメント指標として利用される。
【００１８】
１４は可視光を出射する固視光源であり、固視標板１５を一様に照明する。固視光源１４で照明された固視標はレンズ１６、ダイクロイックミラー１３、ビームスプリッタ５及び４を介して被検眼に視認される。また、レンズ１６が光軸方向に移動することによって被検眼Ｅの雲霧を行う。
【００１９】
眼屈折力測定光学系２０は、ビームスプリッタ２１、赤外照明光源２２、回転セクター２３、投影レンズ２４、絞り２５、受光レンズ２６、絞り２７、受光センサ部２８から構成されている。
【００２０】
回転セクター２３にはその回転方向に対して４５度方向と１３５度方向の２種類のスリットが形成されている。光源２２によりスリットは照明され、回転セクター２３の回転により走査されたスリット光束は投影レンズ２４、絞り２５、ビームスプリッタ２１、及びビームスプリッタ４を介して被検眼Ｅの角膜近傍で集光した後、眼底に投影される。
【００２１】
絞り２７は受光レンズ２６の後ろ側焦点位置に配置され、受光センサ部２８は受光レンズ２６に関して被検眼角膜と略共役な位置に配置される。受光センサ部２８は光軸Ｌ１を挟んで対称に配置された２対の受光素子（４個の受光素子）を備える。各受光素子は光軸Ｌ１を中心に９０度間隔で設けられ、２．５ｍｍの瞳孔径で屈折力を測定できるように配置されている。回転セクター２３の回転により被検眼眼底には傾きが異なる２種類のスリット光束が投影される。眼屈折力は、一方のスリット光束が走査されたときの各対の受光素子による位相差信号と、もう一方のスリット光束が走査されたときの各対の受光素子による位相差信号とから、後述する制御部３０で算出される。
【００２２】
また、赤外照明光源２２は徹照像撮影用光源の役割を備えており、投影レンズ２４、絞り２５、ビームスプリッタ２１及び４を介して被検眼に投光される。光源２２を出射した光は被検眼Ｅの角膜近傍で一旦集光した後、被検眼の眼底を略一様に照明する。被検眼眼底を照明した光源２２からの光は、眼底部で乱反射され、被検眼Ｅの瞳孔部を内部から照明する。瞳孔部を出射した光はビームスプリッタ４及び５を通過後、結像レンズ６によりＣＣＤカメラ７の撮像面上に瞳孔領域の像を形成することで、徹照像として撮像される。この際、回転セクター２３のスリットはＣＣＤカメラ７での撮像に対して十分に速い速度で回転しているため、徹照像へのスリットの影響は無視できる。
【００２３】
図２は制御系概略図である。ＣＣＤカメラ７からの映像信号は、Ａ／Ｄ変換器３２でデジタル化され、タイミングジェネレータ３１の信号に同期してフレームメモリ３３に取り込まれる。フレームメモリ３３に取り込まれた画像は、合成回路３４及びＤ／Ａ変換器３５を介してディスプレイ３６にほぼリアルタイムに映し出される。
【００２４】
制御部３０にスイッチ３７からの撮影信号が入力されると、制御部３０はフレームメモリ３３の画像を別のメモリ３８に記憶する。３９はビデオグラフィックや文字を生成するビデオグラフィック回路であり、ディスプレイ３６に角膜形状の分布のビデオグラフィックを表示したり、ＣＣＤカメラ７の撮影像と測定データ等の文字との合成像を表示したりする。
【００２５】
以上のような構成の装置について、眼屈折力測定及び角膜形状測定を連続して測定する連続測定モードで測定する場合について、その動作を図６のフローチャート図を参照して以下に説明する。
【００２６】
制御部３０は前眼部照明ランプ８、アライメント用光源１１及び固視光源１４を点灯する。検者は被検眼Ｅに固視標を固視させる。前眼部照明ランプ８で照明された前眼部像はＣＣＤカメラ７により撮影され、ディスプレイ３６に映し出される。検者はディスプレイ３６を見ながら眼科装置の周知の摺動機構により測定光学系を移動させて、アライメント用光源１１による角膜輝点とディスプレイ上に表示される図示なきレチクルマークとを所定の関係に位置合わせする。
【００２７】
アライメントを完了し、検者がスイッチ３７を押してトリガ信号を入力すると、制御部３０は光源２２を点灯させ、回転セクター２３によるスリット像を被検眼眼底に投影するとともに、レンズ１６を移動して被検眼の雲霧を行う。その後、受光部２８上でのスリット像の移動に伴って変化する受光素子の出力信号から、受光素子が位置する経線方向の角膜中心を求めた後、その中心に対する各受光素子の出力信号の位相差から、各受光素子に対応する角膜部位での屈折力を求める。屈折力測定の詳細については、本出願人による特開平１０−１０８８３６号公報（発明の名称：眼屈折力測定装置）等を参照して頂きたい。
【００２８】
眼屈折力測定の完了後、続いて徹照像撮影が行われる。制御部３０は光源２２による眼底反射光により照明された被検眼の徹照像をＣＣＤカメラ７により撮像する。ＣＣＤカメラ７に捕らえられた徹照像はフレームメモリ３３を介してメモリ３８に記憶される。
【００２９】
徹照像データが記憶されると、制御部３０はＬＥＤ２を所定時間点灯する。プラチド板１を通過した照明光は被検眼で反射され、角膜にプラチドリングの反射像を形成する。そのプラチドリング像は被検眼前眼部像とともにＣＣＤカメラ７で撮像され、その画像データはフレームメモリ３３を介してメモリ３８に記憶される。プラチドリング像の撮像が完了すると、制御部３０は瞳孔領域及び角膜曲率算出のための演算処理に移る。
【００３０】
まず、被検眼徹照像から瞳孔領域を算出するために瞳孔（明部）と虹彩（暗部）の境界（エッジ）位置を以下のように求める（図３参照）。瞳孔と虹彩とのエッジを知るために走査ラインごとの輝度信号波形（図３（ｂ））を微分処理する。微分処理した信号波形（図３（ｃ））は正負の信号となっているので、これを２乗することで正の数値の信号（図３（ｄ））にする。瞳孔と虹彩のエッジでは輝度差が大きいため、２乗された微分信号は他部に比べて大きな数値を示すので、例えば、閾値（スレッシュレベル）を特定することでエッジ部の画素位置を特定することができる。このように各走査ラインごとにエッジ部の画素位置を特定し、記憶することで瞳孔領域を検出することができる。エッジ検出の詳細については、本願出願人による特開平８−１６４１１３号公報（発明の名称：眼科装置）を参照して頂きたい。
【００３１】
瞳孔領域（瞳孔と虹彩の境界位置）が得られると、制御部３０はこれに基づいてプラチドリング像の検出情報を補正し、その結果から角膜形状を演算する。以下、角膜形状の算出方法を図４及び図５の輝度変化グラフに基づいて説明する。
【００３２】
最初に、制御部３０は輝度変化グラフからプラチド板１の遮光部に該当する輝度値（光量）の低い部分を検出する。プラチドリング像の輝度変化グラフは、交互に配置された透光部と遮光部のリングによって輝度値の変化が波形となって観察される。遮光部分は輝度変化の各波の最下点であるから、輝度変化グラフを片方からトレースし、輝度値が両隣の画素の輝度値より小さくなった画素位置が最下点となり、各波の最下点の画素位置及び輝度値を順次記憶する。
【００３３】
次に、瞳孔領域の検出処理で得られた境界位置情報に基づいて、記憶した最下点をその画素位置から瞳孔領域と虹彩領域とに分け、それぞれに分けられた画素の輝度値の平均値を算出する。瞳孔領域にある最下点の平均輝度値と、虹彩領域にある最下点の平均輝度の差ＤＩを求める。
【００３４】
続いて、虹彩領域に所属する部分の画素の輝度値に対して、その輝度値から平均輝度値の差ＤＩを減算する。これにより、虹彩部分での反射光成分の輝度値を除去したことになり、図５の虹彩反射光成分除去後の輝度変化グラフに示すように、プラチドリング指標像の輝度値変化を明確に認識することができる。なお、平均輝度値の差ＤＩは、虹彩の左側領域と右側領域を別にして求めると、照明の偏りを排除してさらに精度が向上する。
【００３５】
虹彩反射光成分除去処理の後、プラチドリング指標の各縞成分の輝度値情報ごと（各波ごと）に最大輝度値と最小輝度値の中間値を閾値として、閾値となる輝度情報を持つ画素位置をプラチドリング指標の各縞成分のエッジ位置として記憶する。以上のような処理を所定角度（例えば、１度ごと）の経線方向ごとに行い、全周のエッジ位置を得る。
【００３６】
制御部３０は検出したプラチドリング像のエッジ情報を基に角膜曲率を求める。角膜曲率は、プラチドリング像の最内円のエッジ座標から中心座標を算出し、所定角度（例えば、１度ごと）の経線ごとに中心座標から各リングエッジまでの距離を算出する。中心座標から各リングエッジまでの所定角度経線ごとの距離が得られたならば、その後、これらのデータと既知の曲率球から得られ記憶されているデータとを比較して各位置での角膜曲率を得る。なお、プラチドリング像による角膜曲率の算出については、本出願人による特開平７−１２４１１３号公報（発明の名称：眼科装置）に詳細に記載されているので、これを参照して頂きたい。
【００３７】
以上のようにして得られた各種データはディスプレイ３６に表示され、その表示内容は表示スイッチにより選択できる。
【００３８】
以上説明した実施形態では、連続測定モードで測定した場合の動作について説明したが、モード切換スイッチ等により眼屈折力測定モードと、角膜形状測定モードとを切り換え、それぞれの測定のみを行うようにしてもよい。この場合、前述した徹照像撮影は撮影用のトリガ信号の入力に連動してプラチドリング像撮影の直前に行うようにすれば良い。
【００３９】
また、瞳孔と虹彩の境界位置の決定は、徹照像撮影を行う他、通常の前眼部像を基に画像処理により検出してもよいし、モニタに表示される前眼部像に対してマウス等の入力手段によって境界位置を順次指定して行うこともできる。
【００４０】
さらに、本発明の角膜形状測定方法のプログラムをコンピュータに記憶させ、別の装置でプラチドリング像を撮影した写真等の画像データを入力し、入力された画像データに基づいて角膜形状測定することも可能である。
【００４１】
また、本形態では角膜形状測定用の指標としてプラチドリング指標を例にとって説明したが、縞指標や点指標による場合においても虹彩での反射光による影響を排除して角膜形状を精度良く測定できる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、指標検出への虹彩反射光の影響を抑え、角膜形状を精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の装置の要部光学系概略図である。
【図２】本実施形態の装置に制御系概略図である。
【図３】徹照像から瞳孔と虹彩との境界位置の検出処理の説明図である。
【図４】プラチドリング像中心を通る直線上の輝度変化グラフである。
【図５】虹彩反射光成分の除去後の輝度変化グラフである。
【図６】角膜形状測定のフローチャート図である。
【符号の説明】
１  プラチド板
２  ＬＥＤ
７  ＣＣＤカメラ
２０  眼屈折力測定光学系
２２  赤外照明光源
３０  制御部
３８  メモリ
【図１】
0003602371.tif 000002
【図２】
0003602371.tif 000003
【図３】
0003602371.tif 000004
【図４】
0003602371.tif 000005
【図５】
0003602371.tif 000006
【図６】
0003602371.tif 000007