(57)【要約】【課題】  迅速かつ高精度なオートアライメント範囲を広げることを可能とする眼科装置を提供する。【解決手段】  眼科装置に対して、被検眼に光を照射すると共に光の被検眼からの反射光を受光する光学系と、光学系が反射光から得た複数の指標像の形状を識別する識別手段と、識別手段が識別した複数の指標像の形状の相違に基づいて光学系と被検眼とのアライメント状態を判定する判定手段と、を配する。【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検眼に光を照射すると共に前記光の前記被検眼からの反射光を受光する光学系と、
前記光学系が前記反射光から得た複数の指標像のうち少なくとも２つの指標像を識別する識別手段と、
前記識別された指標像の相違に基づいて前記光学系と前記被検眼とのアライメント状態を判定する判定手段と、
を有することを特徴とする眼科装置。
【請求項２】
前記識別手段は前記指標像の形状を識別することを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
【請求項３】
前記光学系は、前記反射光の光路に配置されて前記反射光から複数の異なる前記指標像を生成する光束分割手段を更に有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。
【請求項４】
前記光学系は、前記被検眼に対して複数の異なる指標像を照射可能な異なる形状を有する複数の発光部からなるアライメント用光源を有することを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
【請求項５】
前記判定手段は、所定数の前記複数の指標像が得られない場合に、得られた指標像が前記所定数の指標像の何れに対応するか前記指標像の形状より判定し、対応する前記得られた指標像に基づいて前記光学系と前記被検眼との前記アライメント状態を判定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の眼科装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記検出手段による前記指標像の検出個数を判断し、前記検出個数が所定数に満たない場合は、検出された前記指標像の形状を識別することにより、其々の前記指標像を特定してアライメント状態を判定することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の眼科装置。
【請求項７】
前記判定手段による判定結果に基づいて前記駆動手段による駆動を指示する指示手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の眼科装置。
【請求項８】
前記判定手段による判定結果を示す表示形態を表示手段に表示させる表示制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の眼科装置。
【請求項９】
コンピュータを、請求項１乃至８の何れか一項に記載の眼科装置の各手段として実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１０】
光学系より、被検眼に光を照射し、且つ前記光の前記被検眼からの反射光を受光し、
前記反射光から得た複数の指標像のうち少なくとも２つの指標像を識別し、
前記識別された指標像の相違に基づいて前記光学系と前記被検眼とのアライメント状態を判定する、工程を有することを特徴とする眼科装置の制御方法。
【請求項１１】
前記指標像の識別は前記指標像の形状を識別することで行われることを特徴とする請求項１０に記載の眼科装置の制御方法。
【請求項１２】
前記指標像は、前記反射光の光路に配置されて前記反射光から複数の異なる前記指標像を生成する光束分割手段により生成されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の眼科装置の制御方法。
【請求項１３】
前記指標像は、異なる形状を有する複数の発光部からなるアライメント用光源より前記被検眼に対して照射されることを特徴とする請求項１０に記載の眼科装置の制御方法。
【請求項１４】
前記アライメント状態の判定に際し、所定数の前記複数の指標像が得られない場合に、識別された前記指標像の形状に基づいて得られた指標像が前記所定数の指標像の何れに対応するかを判定し、対応する前記得られた指標像に基づいて前記光学系と前記被検眼との前記アライメント状態を判定することを特徴とする請求項１０乃至１３の何れか一項に記載の眼科装置の制御方法。
【請求項１５】
前記アライメント状態の判定に際し、前記指標像の検出個数を判断し、前記検出個数が所定数に満たない場合は、検出された前記指標像の形状を識別することにより、其々の前記指標像を特定してアライメント状態を判定することを特徴とする請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の眼科装置の制御方法。
【請求項１６】
前記アライメント状態の判定結果に基づいて前記光学系の駆動を指示する工程を更に有することを特徴とする請求項１０乃至１５の何れか一項に記載の眼科装置の制御方法。
【請求項１７】
前記アライメント状態の判定結果を示す表示形態を表示手段に表示させる表示制御工程を有することを特徴とする請求項１０乃至１６の何れか一項に記載の眼科装置の制御方法。
【請求項１８】
請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載の眼科装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼科装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の被検眼の眼特性を測定する眼科装置において、被検眼の角膜に光束を投影し、角膜からの反射像を受光素子で検出することで、眼と装置光学系とのアライメント状態を求め、オートアライメントを行うことが知られている。ここで、角膜からの反射光を一対の光偏向部材により複数に分離された複数の光束を受光した複数の指標像の位置関係から、眼と装置光学系との３次元方向の精密な位置情報を検出して、ファインアライメントを行う眼科装置が、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８４７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、眼が動くこと等により、一対の光偏向部材を有する光学部材等により複数の指標像のうち少なくとも１つがケラレてしまい、ケラレた指標像が検出されない場合がある。このとき、従来は、複数の指標像に差異がなかったため、ケラレた指標像が複数の指標像のうちどの指標像であるのかを認識することができなかった。このため、このような場合には、ファインアライメントを行うことができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係る眼科装置は、被検眼に光を照射すると共に前記光の前記被検眼からの反射光を受光する光学系と、前記光学系が前記反射光から得た複数の指標像のうち少なくとも２つの指標像を識別する識別手段と、前記識別された指標像の相違に基づいて前記光学系と前記被検眼とのアライメント状態を判定する判定手段と、を有することを特徴とする。
【０００６】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る眼科装置の制御方法は、光学系より、被検眼に光を照射し、且つ前記光の前記被検眼からの反射光を受光し、前記反射光から得た複数の指標像のうち少なくとも２つの指標像を識別し、前記識別された指標像の相違に基づいて前記光学系と前記被検眼とのアライメント状態を判定する、工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数の指標像のうち少なくとも２つの指標像を識別可能に構成することができる。これにより、複数の指標像のうち少なくとも１つがケラレてしまい、ケラレた指標像が検出されない場合であっても、ケラレた指標像が複数の指標像のうちどの指標像であるのかを認識することができる。このため、このような場合であっても、ファインアライメントを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】眼屈折力測定装置の外観図である。
【図２】測定部の光学系の配置図である。
【図３】アライメントプリズム絞りの斜視図である。
【図４】前眼部観察画像である。
【図５】眼屈折力測定装置のシステムブロック図である。
【図６】被検眼のＺ位置が理想的な状態の受光部の様子を説明した図である。
【図７】被検眼のＺ位置が遠い状態の受光部の様子を説明した図である。
【図８】被検眼のＺ位置が近い状態の受光部の様子を説明した図である。
【図９】被検眼がＸ方向に偏心した状態の受光部の様子を説明した図である。
【図１０】絞りの形状が異なる場合の形状と輝点像との関係を説明した図である。
【図１１】絞りの形状が同じ場合の形状と輝点像との関係を説明した図である。
【図１２】オートアライメントの処理フローを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１０】
（装置本体）
図１は、本実施形態に係る眼屈折力測定装置としての眼屈折力計の概略構成図を示している。Ｘフレーム１０２は、ベース１００に対して左右方向（図中紙面に垂直な方向。以下、Ｘ軸方向と称する。）に移動可能である。Ｘ軸方向の駆動機構は、ベース１００上に固定されたＸ軸駆動モータ１０３と、モータ出力軸に連結された送りねじ（不図示）と、送りねじ上をＸ軸方向に移動可能でＸフレーム１０２に固定されたナット（不図示）で構成されている。Ｘ軸駆動モータ１０３の回転により、送りねじ、及びナットを介してＸフレーム１０２がＸ軸方向に移動する。
【００１１】
Ｙフレーム１０６は、Ｘフレーム１０２に対して上下方向（図中における上下方向。以下、Ｙ軸方向と称する。）に移動可能である。Ｙ軸方向の駆動機構は、Ｘフレーム１０２上に固定されたＹ軸駆動モータ１０４と、モータ出力軸に連結されたＹ送りねじ１０５と、Ｙ送りねじ１０５上をＹ軸方向に移動可能でＹフレーム１０６に固定されたＹナット１１４で構成されている。Ｙ軸駆動モータ１０４の回転により、Ｙ送りねじ１０５、及びＹナット１１４を介してＹフレーム１０６がＹ軸方向に移動する。
【００１２】
Ｚフレーム１０７は、Ｙフレーム１０６に対して前後方向（図中における左右方向。以下、Ｚ軸方向と称する。）に移動可能である。Ｚ軸方向の駆動機構は、Ｚフレーム１０７上に固定されたＺ軸駆動モータ１０８と、モータ出力軸に連結されたＺ送りねじ１０９と、送りねじ上をＺ軸方向に移動可能でＹフレーム１０６に固定されたＺナット１１５で構成されている。Ｚ軸駆動モータ１０８の回転により、Ｚ送りねじ１０９、及びＺナット１１５を介して、Ｚフレーム１０７がＺ軸方向に移動する。Ｚフレーム１０７上には固有情報取得部として眼屈折力測定を行う測定ユニット１１０が固定されている。
【００１３】
測定ユニット１１０の被検者側端部には、アライメントを行うための光源（不図示）や角膜曲率を測定するための光源ユニット１１１が設けられている。
【００１４】
また、フレーム１００には、被検眼に対して測定ユニット１１０を位置合わせするための操作部材であるジョイスティック１０１が設けられている。位置合わせ時にはジョイスティック１０１を左右方向（Ｘ軸方向）、前後方向（Ｚ軸方向）に傾倒させて夫々の方向の位置調整を行い、またジョイスティック１０１を回転することで上下方向（Ｙ軸方向）の位置調整を行う。
【００１５】
なお、以上の駆動機構及びこれに関連する構成は、本発明において測定手段を被検眼に対してアライメントのために駆動する駆動手段として機能する。また、測定ユニット１１０は、被検眼に測定光束を照射し且つ被検眼からの反射光を基にして被検眼の状態を測定する測定手段として機能する。
【００１６】
眼屈折力の測定を行う際には、被検者は顎受け１１２上に顎を乗せ、かつフレーム１００に固定されている顔受けフレーム（不図示）の額受け部分に額を押し当てることで被検眼の位置を固定させることができる。また、顎受け１１２は、被検者の顔のサイズに応じて顎受け駆動機構１１３によりＹ軸方向に位置の調整が可能である。
【００１７】
測定ユニット１１０の検者側端部には、被検眼を観察するための表示部材であるＬＣＤモニタ１１６が設けられており、測定結果等を表示することができる。
【００１８】
（眼屈折力測定ヘッド部の構成）
図２は測定ユニット１１０の内部の光学系配置図である。眼屈折力測定用光源２０１から被検眼Ｅに至る第１の光学系の光路０１上には、レンズ２０２、被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐとほぼ共役な絞り２０３、孔あきミラー２０４、拡散板２２２、及びレンズ２０５が順次に配列される。当該光路０１を経て、波長８８０ｎｍの照射光束による指標光束が被検眼眼底に照射される。更に、被検眼Ｅ側から波長８８０ｎｍ未満の赤外および可視光を全反射し、波長８８０ｎｍ以上の光束を一部反射するダイクロイックミラー２０６が配置されている。
【００１９】
孔あきミラー２０４の反射方向の光路０２上には、瞳孔Ｅｐとほぼ共役でリング状のスリットを備えたリング状絞り２０７、光束分光プリズム２０８、レンズ２０９、及び撮像素子２１０が順次に配列されている。上述した光学系は眼屈折力測定用であり、測定光源２０１から発せられた光束は、絞り２０３で光束が絞られつつ、レンズ２０２により対物レンズ２０５の手前で１次結像される。そして、対物レンズ２０５、及びダイクロイックミラー２０６を透過して被検眼Ｅの瞳中心に投光される。
【００２０】
測定光束として投光された光束は眼底Ｅｒで反射し、眼底反射光は瞳周辺を通って再び対物レンズ２０５に入射される。入射された光束は対物レンズ２０５を透過後に、孔あきミラー２０４の周辺で反射される。反射された光束は、対物レンズ２０５を備える第２の光学系を介して、被検眼瞳孔Ｅｐと略共役なリング状絞り２０７および光束分光プリズム２０８で瞳分離され、撮像素子２１０の受光面にリング像として投影される。
【００２１】
被検眼Ｅが正視眼であれば、このリング状の像出力は所定の円になり、近視眼では正視眼に対して円が小さく、遠視眼では正視眼に対して円が大きくなり投影される。
【００２２】
被検眼Ｅに乱視がある場合、リング像は楕円になり、水平軸と楕円の長軸あるいは短軸でなす角度が乱視軸角度となる。この楕円の係数を基に屈折力を求める。
【００２３】
一方、ダイクロイックミラー２０６の反射方向には、固視標投影光学系と、被検眼の前眼部観察とアライメント検出とに共用されるアライメント受光光学系と、が配置されている。
【００２４】
固視標投影光学系の光路０３上には、レンズ２１１、ダイクロイックミラー２１２、レンズ２１３、折り返しミラー２１４、レンズ２１５、固視標２１６、及び固視標照明用光源２１７が順次に配列されている。固視誘導時に、点灯された固視標照明用光源２１７の投影光束は、固視標２１６を裏側から照明し、レンズ２１５、折り返しミラー２１４、レンズ２１３、ダイクロイックミラー２１２、及びレンズ２１１を介して被検眼Ｅの眼底Ｅｒに投影される。
【００２５】
なお、レンズ２１５は被検眼Ｅの視度誘導を行い、雲霧状態を実現するために、固視誘導モータ２２４により光軸方向に移動できるようになっている。
【００２６】
（アライメント受光光学系の構成）
ダイクロイックミラー２１２の反射方向の光路０４上には、アライメントプリズム絞り挿脱ソレノイド５１１（図５参照）により挿脱可能なアライメントプリズム絞り２２３、レンズ２１８、及び撮像素子２２０が順次に配列されている。
【００２７】
また、装置測定部近傍に設置された前眼部照明光源２２１ａ、２２１ｂは、７８０ｎｍ程度の波長を有する被検眼Ｅの前眼部用の照明光源である。この前眼部照明光源２２１ａ、２２１ｂによって照明された被検眼Ｅの前眼部像の光束は、前眼部反射光光路０４を通り撮像素子２２０上へ結像される。
【００２８】
図３はアライメントプリズム絞り２２３の形状を示している。円盤状の絞り板に３つの開口部２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃが設けられ、両側の開口部２２３ｂ、２２３ｃのダイクロイックミラー２１２側には波長８８０ｎｍ付近の光束を透過するアライメントプリズム３０１ａ、３０１ｂが貼付されている。
【００２９】
本装置は、前述の拡散板２２２およびアライメントプリズム絞り２２３の挿脱組み合わせにより、被検眼のアライメント用輝点検出および徹照像の観察を行うことが可能である。
【００３０】
アライメント用輝点の検出時には、アライメントプリズム絞り２２３および拡散板２２２はそれぞれの挿脱機構により光路上に挿入される。アライメント検出のための光源は、前述の眼屈折力測定用の測定光源２０１と兼用されており、測定光源２０１からアライメント用光束として照射される光束を被検眼に導く前述した構成は、該測定光源２０１を含めて本発明の投光手段として機能する。いる。また、拡散板２２２が挿入される位置は、測定光源２０１の投影レンズ２０２による一次結像位置であり、かつレンズ２０５の焦点位置に挿入される。これにより、測定光源２０１の像が拡散板２２２上に一旦結像して、それが二次光源となりレンズ２０５から被検眼Ｅに向かって太い光束の平行光束として投影される。この平行光束が被検眼角膜Ｅｆで反射され、その光束はアライメントプリズム絞りの中央開口部２２３ａおよびアライメントプリズム３０１ａ、３０１ｂを透過しレンズ２１８により収斂される。
【００３１】
撮像素子２２０上に収斂された輝点は、前述の前眼部像に重畳され、瞳孔領域内の３つのアライメント輝点として結像される。当該撮像素子２２０にアライメント用光束を導く構成は、被検眼から反射されアライメント用光束を受光する受光手段として機能する。アライメントプリズム３０１ａを透過した光束は下方向に屈折され、アライメントプリズム３０１ｂを透過した光束は上方向に屈折される。これら絞りを介した光束の位置関係により被検眼Ｅのアライメントを行うことができる。
【００３２】
また、アライメントプリズム絞り２２３が受光光路上に挿入されると、前眼部像の光束は中央開口部２２３ａを介して撮像素子２２０の受光センサ面に結像する。そのため、アライメントプリズム絞り２２３が光路上から外れている場合に比べ、撮像素子２２０へ結像する光束が少なくなる。そこで、本装置では最適な輝度の前眼部像を得るため、アライメントプリズム絞り２２３の挿脱に同期し、前眼部照明光源２２１の光量を変化させている。
【００３３】
図４は、アライメント時にＬＣＤ１１６に表示される前眼部観察像を表している。被検眼Ｅとその周辺部は外眼照明光源２２１ａ、２２１ｂによって照明され、さらに被検眼Ｅの虹彩上には、外眼照明光源２２１の反射像が外眼輝点像２２１ａ’、２２１ｂ’として撮像されている。また、角膜Ｅｆによって反射された測定光の角膜反射光束は、アライメントプリズム絞り２２３の開口部２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃおよびプリズム３０１ａ、３０１ｂにより分割され、撮像素子２２０で指標像Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃとして撮像されている。アライメントプリズム絞り２２３は、反射光の光路上に配置される。該撮像素子２２０は、前述した投光手段及び受光手段により形成された指標像を光電的に検出する検出手段として機能する。該検出手段は、被検眼で反射した光束を少なくとも二つの異なる形状からなる複数の指標像として検出する。なお、これら投光手段及び受光手段は、併せて被検眼に光を照射すると共に該光の被検眼からの反射光を受光する光学系を構成する。また、少なくとも２つの指標像を用いればアライメントを行うことができるため、アライメントプリズム絞り２２３は、少なくとも２つの開口部を含めば良い。
【００３４】
（制御手段）
図５はシステムブロック図である。システム全体を制御しているシステム制御部５０１は、プログラム格納部、眼屈折力値を補正するためのデータが格納されたデータ格納部、各種デバイスとの入出力を制御する入出力制御部、各種デバイスから得られたデータを演算する演算処理部を有している。
【００３５】
システム制御部５０１には、測定ユニット１１０の被検眼Ｅへの位置合わせ、及び測定の開始を指示するジョイスティック１０１が接続されている。ジョイスティック１０１上には、前後左右に傾けたときの傾倒角度を検出する傾倒角度検出入力５０２、回転させたときの回転量を検出するエンコーダ入力５０３、測定開始の際に押下げる測定開始釦５０４が入力用構成として配置されている。また、ベース１００上に配置される操作パネル５０５には、印字釦や顎受上下釦などが配置されており、釦入力時にシステム制御部５０１に信号が通知される。また、個々のステージの停止位置を検出してその位置をシステム制御部５０１へ出力する等のために配置される各種位置センサ５０６も配置される。
【００３６】
撮像素子２２０で撮像された被検眼Ｅの前眼部像は、メモリ５０８に格納される。メモリ５０８に格納された画像から被検眼Ｅの瞳孔と角膜反射像を抽出しアライメント検出を行う。また、撮像素子２２０で撮像された被検眼Ｅの前眼部像は、文字、図形データと合成され、ＬＣＤモニタ１１６上に表示される。
撮像素子２１０で撮影された眼屈折力算出用リング像はメモリ５０８に格納される。
【００３７】
５１０、５１１の各ソレノイドは、ソレノイド駆動回路５０９を介して、システム制御部５０１からの指令により駆動制御される。また、Ｘ軸モータ１０３、Ｙ軸モータ１０４、Ｚ軸モータ１０８、顎受モータ１１３、及び固視標誘導モータ２２４は、モータ駆動回路５１４を介して、システム制御部５０１からの指令により駆動される。
【００３８】
測定用光源２０１、外眼照明光源２２１ａ、２２１ｂ、及び固視標光源２１７は、光源駆動回路５１３を介して、システム制御部５０１からの指令により点灯、消灯、光量変更を制御する。
【００３９】
（アライメントから眼屈折力測定までの流れ）
次に、オートアライメント制御から眼屈折力測定までの、システム制御部５０１の動きについて説明する。
【００４０】
検者はＬＣＤ１１６上に被検眼瞳孔の一部が表示されるまで、ジョイスティック１０１を操作し、測定ユニット１１０を動作させる。瞳孔の一部がＬＣＤ１１６上に表示されたのち測定開始スイッチ５０４を押すことで、システム制御部５０１によりオートアライメント制御が開始される。
【００４１】
システム制御部５０１は、撮像素子２２０により得られた前眼部像を解析し、被検眼の瞳孔を検出する。瞳孔が検出されると、瞳孔中心軸と測定ユニット１１０の光軸０１が一致する方向に、モータ駆動回路５１４によりＸＹ各軸のモータ制御を行う。被検眼Ｅの瞳孔中心軸と測定ユニット１１０の光軸０１が概一致すると、前眼部上に外眼照明２２１の反射光である２２１ａ’および２２１ｂ’が現れるため、システム制御部５０１は、予め設定された所定の位置および大きさになるようＸＹＺ各軸のモータ制御を行う。２２１ａ’および２２１ｂ’が所定の位置・大きさになると瞳孔領域内に前述のアライメント検出用輝点Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃが現れる。
【００４２】
３つの輝点Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃが検出できると、システム制御部５０１はモータ駆動回路５１４を制御し、中心の輝点Ｔａと測定ユニット１１０の光軸０１が一致するように測定部１１０を上下左右方向に駆動させる。次にシステム制御部５０１は輝点Ｔａ、Ｔｂが輝点Ｔｃに対して鉛直方向に並ぶようさらに測定部１１０を前後方向に駆動させ、３つの角膜輝点Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃが上下方向に１列に並んだ状態でアライメントを完了する。
【００４３】
次に眼屈折力を測定するため、システム制御部５０１はオートアライメントのために光路０１に挿入していた拡散板２２２を光路０１から退避させる。測定光源２０１の光量を調整し、被検眼Ｅの眼底Ｅｒに測定光束を投影する。
【００４４】
眼底からの反射光は光路０２を辿り、撮像素子２１０で受光される。撮像された眼底像は被検眼の屈折力により、リング絞り２０７により、リング状に撮像される。このリング像はメモリ５０８に格納される。次に、メモリ５０８に格納されたリング像の重心座標を算出し、周知の方法により楕円の方程式を求める。求められた楕円の直径、短径および長径軸の傾きを算出して、被検眼Ｅの眼屈折力を算出する。なお、求められた楕円の直径、短径に相当する眼屈折力値および撮像素子２１０の受光面上での楕円軸の角度と乱視軸との関係は、予め装置の製造工程において矯正されている。
【００４５】
眼屈折力が得られるとその屈折力値に相当する位置まで、モータ駆動回路５１４は固視標誘導モータ２２４によりレンズ２１５を被検眼Ｅの屈折度に相当する位置へ移動させる。その後、レンズ２１５を所定量だけ遠方に移動し、固視標２１６を雲霧させ、再び測定光源を点灯し屈折力を測定する。
【００４６】
このように、屈折力の測定→固視標２１６による雲霧→屈折力の測定の一連の手順を測定値が安定するまで繰り返すことで、眼屈折力の真値を得ることができる。
【００４７】
（アライメント状態と受光光束との関係についての説明）
ここでアライメント状態の違いによる角膜反射光束の受光光束と輝点像の関係について説明する。図６、図７、図８はそれぞれ、測定装置と被検眼との位置関係において、Ｘ方向およびＹ方向がベストの状態で、Ｚ方向の距離がベストの場合、遠い場合、近い場合を示している。
【００４８】
Ｚ方向の距離がベストの場合、受光光束Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃは図６（ａ）の様にアライメントプリズム絞り２２３を平行光束として透過し、レンズ２１８により撮像素子２２０上に収斂される。光束Ｌａはアライメントプリズム絞りの中央開口部２２３ａを直進して透過するため、撮像素子２２０上では光軸０４上に到達する。光束Ｌｂはアライメントプリズム３０１ａを屈折透過した上でアライメントプリズム絞りの開口部２２３ｂを透過するため、撮像素子２２０上では光軸０４に対し、画角の付いたＹ軸下方向に到達する。同様に光束Ｌｃはアライメントプリズム３０１ｂを屈折透過した上でアライメントプリズム絞りの開口部２２３ｃを透過するため、撮像素子２２０上では光軸０４に対し、Ｙ軸上方向に到達する。
【００４９】
ＬＣＤ１１６には、撮像素子２２０をレンズ２１８側の反対側から見た場合の光学的な位置関係に対して上下左右反対に表示されるため、図６（ｂ）の様に光束Ｌａの輝点像Ｔａは画面中央に表示されるが、光束Ｌｂの輝点像Ｔｂは画面上方、光束Ｌｃの輝点像Ｔｃは画面下方に表示される。結果として、三つの輝点像は縦に並んだ傾斜の無い状態になるために、この状態を検出することにより、Ｚ方向のアライメントがベストであることを判定することが可能になる。ＸＹ方向は中央輝点像Ｔｂの重心位置により判定する。
【００５０】
一方、Ｚ方向の距離が遠い場合は、受光光束Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃは図７（ａ）の様にレンズ２１８に収束光として入射するために、撮像素子２２０の手前で一旦収斂したのちに発散した状態で受光される。この場合、光束Ｌａは重心位置が光軸０４上にあるボケ像となる。光束Ｌｂも同様にボケ像になるが、レンズ２１８の軸外のレンズ面の屈折作用を受けるために、撮像素子２２０上では重心位置がＸ軸左方向にはずれた位置に到達する。Ｙ軸方向の位置は図６のＺ方向の距離がベストの場合と同じである。
【００５１】
この場合はＬＣＤ１１６には図７（ｂ）の様に時計回りに傾斜した状態で表示され、この傾斜角度を検出することにより、Ｚ方向のアライメントが遠い状態であることを判定することが可能になる。
【００５２】
Ｚ方向の距離が近い場合は、これとは逆の関係となり、受光光束Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃは図８（ａ）の様にレンズ２１８に発散光として入射するために、撮像素子２２０には収斂する前の状態で受光される。この場合においては、図８（ｂ）の様に反時計回りに傾斜した状態で表示され、この傾斜角度を検出することにより、Ｚ方向のアライメントが近い状態であることを判定することが可能になる。
【００５３】
（基線長とレンズ口径の関係）
図７（ｂ）および図８（ｂ）の様な輝点像の並びの傾斜角度はアライメントプリズム絞り２２３の左右開口部２２３ｂの中心と２２３ｃの中心との間隔（基線長と呼ぶ）に依存する。すなわち、この基線長が短ければ、光束ＬｂおよびＬｃは光学系のより近軸領域を通過するために撮像素子２２０上では互いに近いＸ位置に到達するが、基線長が長ければ光学系の近軸外の領域を通過するために、レンズの球面収差の影響を強く受け、撮像素子２２０上では互いに離れたＸ位置に到達することになる。Ｙ位置は一定であるため、検出される傾斜角度の変動がアライメントのＺ状態の変動に対して敏感になり、結果としてアライメント状態をより高精度に判定することが可能になる。
【００５４】
一方で、基線長を長くすると、光束ＬｂおよびＬｃはレンズ２１８の特にＸ方向の両端部付近を通過することになるために、より大きな口径が必要になる。しかし、測定装置の小型化や撮像素子の微小化などにより、より焦点距離の短い光学配置が要求されることが多く、レンズの曲率やコバ厚などの形状制約から十分な口径を確保することが困難である場合がある。
【００５５】
（アライメント光束のケラレ）
図９は、図８のアライメントのＺ状態が近い状態で、さらにＸ方向に偏心した状態である。図９（ａ）では、レンズ２１８の口径が基線長に対して小さく、光束Ｌｃの一部がけられている様子を示している。この状態においては図９（ｂ）に示すように輝点像Ｔｃが暗く、検出閾値レベル以下になり検出不可能となり、アライメント状態を正常に判定することが出来ない。これは特にＸ方向のアライメント検出可能範囲がレンズの口径によって大きく制約を受け、狭い範囲に限定され易いことを意味する。
【００５６】
（絞り形状、輝点形状、および形状の識別検出）
図１０は、前述したように初期のアライメント状態が不正常な場合を想定し、光束のケラレに対して厳しい方向にアライメントがずれた状態（Ｚ方向が近く、ＸＹ方向が共に偏心）への本実施形態での対応の様式を示している。より詳細には図１０（ａ）と（ｂ）とにおいて、アライメントプリズム絞り２２３の開口部の形状と輝点像の形状とを比較したものである。
【００５７】
本実施形態においては、本実施形態の特徴部分として、図１０（ａ）の様に複数ある開口の形状に違いを持たせている。具体的には、中央開口部２２３ａを真円形状とし、左右開口部２２３ｂ、２２３ｃを楕円形状としている。この場合、図１０（ｂ）の様に、対応する各輝点像が其々の開口部形状の相似形状に形成され、ＬＣＤ１１６上に表示される。これは一般に結像光学系においてデフォーカスされた状態では光学像は絞り形状に近づくことに起因する。即ち、該アライメントプリズム絞りにおける開口絞りは、本発明において少なくとも二つの形状の組み合わせの開口部からなる光束分割手段として機能する。該光束分割手段は、被検眼の反射光から複数の異なる指標像を生成すれば良い。また複数のアライメントプリズムは、光束分割手段により分割された光束をそれぞれ異なる方向に偏向させる光束偏向手段として機能する。
【００５８】
この状態では、輝点像の個数が所定数の三個に満たず、例えば光束Ｌｃがけられて輝点像Ｔｃが検出されないが、その他の二つはシステム制御部５０１により中央輝点像Ｔａと上側輝点像Ｔｂとの形状を識別し、其々を分離して検出することが出来る。
【００５９】
この識別方法は、メモリ部５０８に装置の製造出荷時に予め記憶しておいた各輝点像に対応する参照画像との画像認識処理により行うことが出来る。あるいは外形の縦横比や特徴点の位置関係、個数など形状を直接規定する数値パラメータを用いても良い。以上の本発明における光学系から得た複数の指標像の形状の識別は、システム制御部５０１において識別手段として機能するモジュール領域により実行される。
【００６０】
また、本実施形態においては、輝点像輝度の増加を目的として、Ｘ方向の幅を広げずに開口面積を拡大することを想定して単純な楕円形状としたが、矩形形状や三角形状など特徴的な形状であれば同様に分離検出が可能である。中央輝点像Ｔａが特定できると、そのＸＹ座標からＸＹ方向のアライメント状態が判定でき、さらに中央輝点像Ｔａと上輝点像Ｔｂとの傾斜角度からＺ方向のアライメント状態が判定出来る。この判定精度は輝点像の個数が所定数の三個の場合と同等の高精度であり、システム制御部５０１はモータ駆動回路５１４をより確実に制御することが出来る。この制御が正確になると、アライメント動作の反復処理が不要になり、高い測定スループットが実現できる。
【００６１】
一方、低頻度ではあるが初期状態でＺ位置がベストの場合は、二つの輝点像が縦に並ぶと共に輝点像のフォーカスが合い、形状の識別が難しくなる。この場合は検出された二つの輝点像からＸ方向のずれ量を判定し、これを基にＸ方向に動作させればけられが解消される。その上で三つの輝点像から中央輝点像Ｔａを識別し、Ｙ方向を含めたずれ量の判定処理を行えばよい。以上は高精度なオートアライメント可能範囲が広がることに対応する。
【００６２】
反対例として、図１１は、図１０の例とは異なり、図１１（ａ）のように開口部形状がいずれも同一形状である場合を示す。この場合においては、図１１（ｂ）の様に、対応する各輝点像が同一の形状に形成され、画面に表示される。このとき、輝点像Ｔｃ‘が検出されないと、システム制御部５０１は中央輝点像Ｔａと上側輝点像Ｔｂ’とを識別することが出来ない。この状態では中央輝点像Ｔａを特定することが出来ないため、少なくともＸＹ方向のアライメント状態が判定エラーとなる。この場合は、前述の瞳孔中心と外眼照明２２１の反射像２２１ａ‘、２２１ｂ’による補助的なアライメント方法に迂回することになる。
【００６３】
この処理は角膜輝点像によるアライメント方法に比べて粗い精度のため、その後に最終的な角膜輝点像によるアライメント検出およびモータ制御を複数回反復する必要があり、より時間を要することになる。
【００６４】
（フローチャート）
図１２に示すフローチャートは本実施形態におけるオートアライメントの開始から完了までの処理手順である。検者は上述した操作で測定ユニット１１０を移動させ、被検眼Ｅの観察画像をＬＣＤ１１６で確認したのち測定開始スイッチ５０４を押すことで、オートアライメント制御が開始される。
【００６５】
まず、ステップＳ１００において、システム制御部５０１は角膜輝点像の検出処理を行い、ステップＳ１０１で検出された輝点像の個数が所定数の三個であるかどうかの判断処理を行う。ここでの判断が「ＹＥＳ」になると、ステップＳ１０２で輝点像の位置関係からアライメント状態のＸＹＺ方向のずれ量を判定する。このずれ量を基に、ステップＳ１０３において予め設定された測定可能範囲かどうかの判断処理を行い、ここでの判断が「ＹＥＳ」になると、オートアライメント処理を完了し、眼屈折力測定を開始する。
【００６６】
ステップＳ１０３での判断が「ＮＯ」になった場合は、ステップＳ１０４に移行し、モータ駆動回路５１４を制御して、ステップＳ１０２で判定されたずれ量から設定したアライメント目標位置まで測定ユニット１１０を移動させる。その後に、ステップＳ１００からＳ１０３までの処理を再度行い、測定可能範囲内であることを確認して処理を完了する。
【００６７】
ステップＳ１０１の判断処理において「ＮＯ」、すなわち検出された輝点像が所定数の三個ではない場合は、ステップＳ３００に移行し、今度は所定数よりも少ない二個かどうかの判断処理を行う。ここでの判断が「ＹＥＳ」になると、ステップＳ３０１においてシステム制御部５０１が前述の通り、其々の輝点像の形状の識別処理を行う。続いてステップＳ３０２で、真円形状として識別された中央輝点像ＴａからＸＹ方向のずれ量を判定し、一方の楕円形状として識別された輝点像ＴｂまたはＴｃいずれかとの位置関係からＺ方向のずれ量を判定する。この判定精度は三個の場合と同じく角膜輝点像を基にしているために、前述のステップＳ１０２の判定精度と同等である。
【００６８】
この状態では所定数の三個の輝点像が検出されていないことからアライメント状態が適正でないことが明らかなため、測定可能かどうかの判断処理は行わずに、ステップＳ３０３で直接測定ユニット１１０をアライメント目標位置に移動させる処理を行う。このアライメント目標位置の設定は高精度であるため、その後のステップＳ１００からＳ１０３までの処理は一度で行うことが出来、オートアライメント処理を迅速に完了させることが出来る。
【００６９】
ステップＳ３００の判断処理において「ＮＯ」、すなわち輝点像の検出個数が一個以下の場合は、ステップＳ２００からステップＳ２０３までに示す、補助的な粗いアライメント処理（ラフアライメント）を行う。まずステップＳ２００において瞳孔中心を検出し、続いてＳ２０１において外眼照明の反射像を検出し、さらにステップＳ２０２において瞳孔中心と外眼照明反射像との位置関係からＸＹＺ方向のずれ量を判定する。その後にステップＳ２０３に移行し、ステップＳ２０２で判定されたずれ量から設定したアライメント目標位置まで測定ユニット１１０を移動させ、再度ステップＳ１００に戻る。
【００７０】
ここでステップＳ２００において瞳孔中心が検出されない場合は不図示のステップにおいて、瞳孔中心が検出されるまで検者がジョイスティック１０１の操作をマニュアルで行う処理を行う。その際には、検者が操作すべき方向を前眼部画像の情報を基にシステム制御部５０１が判断し、ＬＣＤ１１６上に矢印で表示するなどの操作補助機能があっても良い。ステップＳ２０２による判定精度は、前述の角膜反射輝点像によるステップＳ１０２およびステップＳ３０２の判定方法に対して精度が低く、結果としてステップＳ１００からステップＳ１０４まで、あるいはステップＳ１００からステップＳ２０３までのループ処理を複数回行うことになり、オートアライメント完了までの処理に時間を要する。
【００７１】
しかし、本実施形態の特徴である、ステップＳ３００からステップＳ３０３までの処理があることで、ラフアライメント処理を経由する確率が下がり、結果として測定のスループットが維持されることになる。
【００７２】
以上のフローチャートにおいて行われる、判定及び指示はシステム制御部５０１において各々判定手段及び指示手段として機能するモジュール領域により実行される。なお、判定手段は前述した検出手段で検出された指標像の状態によりアライメント状態を判定し、指示手段は判定手段による判定結果に基づいて駆動手段による駆動を指示する。本実施形態では、指標像は少なくとも二つの形状の組み合わせからなる複数個の指標像であり、判定手段は複数の指標像の其々の形状を識別して或いは識別された形状の相違に基づいてアライメント状態を判定している。
【００７３】
また、本形態において、判定手段による判定結果の一態様であるアライメントの状態について、表示手段たるＬＣＤモニタ１１６に対してこれを表示させても良い。その際、光学系をＸＹＺの何れの方向に度の程度動かすべきかを矢印、模式図等の表示形態を用いて表示させる表示制御手段をシステム制御部５０１に配しても良い。本構成を付加することのにより、例えばマニュアルアライメントによってアライメントを好適に行うことも可能となる。
【００７４】
例えば従来構成において高精度なオートアライメントが可能な範囲を広げようとした場合、その代替案として、反射光の検出範囲を広げるために大口径の受光レンズを用いることも考えられる。しかし、このような対応は装置の大型化やコストアップにつながり、装置構成として不都合である。
【００７５】
ここで従来の眼科装置の一つでは、広範囲で且つ高精度なオートアライメントを可能とするため、光軸方向と光軸とは異なる方向から被検眼角膜に光束を照射し、その反射像からオートアライメントを行っている。具体的には、検出範囲の狭さを補完するものとして、粗い精度のオートアライメント手段を別に設けている。しかし、この場合は少なくとも粗調整および微調整の二段階のアライメント処理が必要になる。従って、被検眼の固視が安定しなかったり、逆に装置の測定可能位置範囲が厳しく設定されていたりすると、被検眼に対する追尾処理が間に合わず測定に時間を要するという問題がある。上述したように、本実施形態によれば、このような時間がなくともアライメント状態を好適に得ることが可能となる。
【００７６】
また、図１１の例の様な従来例において、アライメントプリズム絞り２２３の形状がいずれも同一形状で、さらに、ステップＳ３００からステップＳ３０３までの処理を持たない場合は、角膜輝点像のずれ量の判定可能範囲が狭く、高い確率でラフアライメント処理を経由することになり、全体の処理完了に時間を要する。これは初期のアライメント状態が大きく偏心している場合や、被検者の固視状態が安定しない場合は測定スループットの悪化に大きく影響を与える。また、検者がジョイスティック等の操作手段をマニュアルで操作する場合には、初期状態で被検眼が検出範囲になるように、すなわち、反射光が検出できる範囲までラフアライメントを行う必要がある。このような検者のマニュアルによる操作は、検者にとっての手間となっていた。
【００７７】
そこで、本実施形態では、被検眼からの反射光より得た複数の指標像のうち少なくとも２つの指標像（の形状や強度等）を識別し、該識別された指標像（の形状や強度等）の相違に基づいて眼科装置の光学系と被検眼とのアライメント状態を判定している。当該構成により、アライメントの検出範囲を大きくし、従来装置におけるマニュアル操作が必要となる状況を減らしている。
【００７８】
（その他の実施形態）
上記実施形態においては、アライメントプリズム絞り２２３の左右開口部を同一の形状としたが、これをさらに異なる形状にして、全ての輝点形状を識別可能にすることで、光学系のけられの他に、まつ毛による遮光や、角膜表面の疾患などによる複合的な要因で輝点像が最小個数で検出された場合でも、其々の輝点像を識別できるようにしても良い。また輝点像の最大個数を三個としたが、複数個の輝点像の個数はこれに限るものでなく、測定装置に合わせて適宜設計し、其々を識別できるようにすれば良い。ここでは眼屈折力測定装置の例を説明したが、角膜反射像の検出処理によりオートアライメント処理を行う眼科装置であれば、これに限らない。例えば、眼圧計、眼底カメラ装置、ＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）、ＳＬＯ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｌａｓｅｒ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ）等も含まれる。また、角膜反射像を用いることとしているが、被検眼の他の部位からの反射光によりアライメントを行う態様とすることも可能である。さらには、従来の眼科装置のアライメント方法によっては、専用の複数のアライメント用光源と受光部を持つ構成のものもあるが、その例においても、其々の光源の発光部形状に違いを持たせ、これを識別することにより、本実施形態と同様の効果を得ることが出来る。
【００７９】
即ち、前述した投光手段として、少なくとも二つの発光部形状の組み合わせからなる複数個のアライメント用光源を配する態様とすることも可能である。即ち、被検眼に対して複数の異なる指標像を照射可能な異なる形状を有する複数の発光部から、アライメント用光源を配することによっても、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００８０】
更には、複数の指標像についての形状の相違ではなく、複数の指標像の輝度等を相違させる等によって上述したアライメントを実行することも可能である。この場合、少なくとも二つの指標像の強度、所謂画素値が相違するように構成すれば良い。具体的には、指標像に対応する光源同士の発光量が異なるように構成する、或いはアライメント絞りの何れかにフィルタ等を配して他の絞りとは異なる光量にて光束が通過する用に構成しても良い。
【００８１】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理についても本発明の一形態を構成する。
【符号の説明】
【００８２】
１００  ステージ
１１０  測定ユニット
２２３  アライメントプリズム絞り
３０１  アライメントプリズム
５０１  システム制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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