(57)【要約】【課題】正確かつ迅速に眼科機器のアライメントを行う。【解決手段】Ｓ１では、ＣＰＵにより各輝点の座標を検出する。次に、Ｓ２に移行し瞳孔半径を算出する。Ｓ３ではアライメントのずれ量の許容範囲を瞳孔半径−測定可能な最小瞳孔半径の計算により算出し、Ｓ４で許容範囲の上限値と比較し、上限以上の場合はＳ５において許容範囲の上限値を採用する。Ｓ４で上限値以下の場合にはＳ６において下限値と比較する。下限値以下の場合はＳ７において下限値を採用する。Ｓ８に移行し、瞳孔中心と装置の測定光軸とＸＹ方向のアライメントのずれ量を算出した後にＳ９に移行し、Ｓ１で検出した角膜反射像の上下の輝点及びＺ方向のアライメントのずれ量を求める。Ｓ１０においてＸＹ方向のずれ量と、Ｚ方向のずれ量が所定範囲内にあるか否かを判定して、ＸＹＺ方向のずれ量が許容範囲より大きければＳ１１に移行する。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検眼の瞳孔内に光束を投影しその反射光を用いて測定又は検査を行う眼科装置において、被検眼の前眼部を撮影する撮像手段と、該撮像手段からの出力信号に基づいて被検眼の瞳孔の中心位置及び瞳孔径を算出する演算手段と、該演算手段により算出した瞳孔中心と検眼部の位置ずれを検出し適正な位置に前記検眼部の位置合わせを行う制御手段とを有する眼科装置において、前記演算手段により算出した被検眼の瞳孔径の大きさに応じて前記検眼部と被検眼の位置合わせの許容範囲を変更することを特徴とする眼科装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動的に被検眼と装置検眼部に対する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】
被検眼の瞳孔に測定光束を投影し、その眼底からの反射光により検査を行う従来の眼屈折力測定装置における被検眼とのアライメントの方法としては、例えば特開平９−６６０２７号公報に開示されているように、被検眼の瞳孔の偏芯により測定光束が虹彩にけられないように、瞳孔中心に測定光軸を合わせ、屈折力の測定を行う装置が知られている。
【０００３】
また、アライメントの精度を厳しくすると、アライメント合わせに時間が掛かってしまうため、測定値に影響を与えない範囲で許容範囲が設定されている。通常では、このアライメント許容範囲は固定であるが、特許第３１６１５４４号公報に記載されている装置のように、手動でアライメントの精度を変更できる装置が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、被検眼の瞳孔が小さく、測定可能な最小瞳孔径に近い場合には、アライメントずれが許容範囲内であっても、ずれによっては、測定光束が虹彩によりけられてしまう可能性がある。測定光束が虹彩によってけられてしまうと、測定エラーとなったり、信頼度の低い測定値になってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、正確かつ迅速に位置合わせを行って測定を行うことのできる眼科装置を提供することにある。
【０００６】
【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、被検眼の瞳孔内に光束を投影しその反射光を用いて測定又は検査を行う眼科装置において、被検眼の前眼部を撮影する撮像手段と、該撮像手段からの出力信号に基づいて被検眼の瞳孔の中心位置及び瞳孔径を算出する演算手段と、該演算手段により算出した瞳孔中心と検眼部の位置ずれを検出し適正な位置に前記検眼部の位置合わせを行う制御手段とを有する眼科装置において、前記演算手段により算出した被検眼の瞳孔径の大きさに応じて前記検眼部と被検眼の位置合わせの許容範囲を変更することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は眼屈折測定装置の外観図を示しており、基台１の上部に検眼部２が移動自在に載置され、基台１の操作面には、測定値や被検眼像等の表示や各種装置の設定を選択する液晶モニタやＣＲＴモニタ等から成る表示部３、その表示画面を操作したり、検眼部２を大まかに被検眼に位置合わせするためのトラックボール４、ローラ５、プリンタ印字スイッチや測定開始スイッチや選択設定スイッチ等が配置されたスイッチパネル６、測定結果を印字するプリンタ７が配置されている。被検者は基台１の操作面と反対側にある図示しない顔受部に顔を載置し、検眼部２の対物部の前に被検眼を置くことにより、測定が可能となる。
【０００８】
図２は検眼部２の内部の光学的構成図を示し、被検眼Ｅの視軸に位置合わせする検眼部２の光軸Ｏ上には、被検眼Ｅ側から、可視光を全反射し波長８８０ｎｍの光束を一部反射するダイクロイックミラー１１、対物レンズ１２、孔あきミラー１３、絞り１４、投影レンズ１５、投影絞り１６、８８０ｎｍの光束を出射する測定光源１７が順次に配列されている。そして、孔あきミラー１３の反射方向には、６分割絞り１８、６分割プリズム１９、受光レンズ２０、二次元撮像素子２１が順次に配置されている。６分割絞り１８と６分割プリズム１９は図３に示す形状とされ、実際には６分割絞り１８と６分割プリズム１９は密着されている。
【０００９】
一方、ダイクロイックミラー１１の反射方向には、固視標投影光学系と、前眼部観察とアライメント検出が共用される受光光学系とが配置されている。受光光学系として、レンズ２２、ダイクロイックミラー２３、アライメントプリズム絞り２４、結像レンズ２５、二次元撮像素子２６が順次に配列されている。アライメントプリズム絞り２４は図４に示すような形状とされ、円板状の絞り板に３つの開口部が一列に設けられており、両側の開口部のダイクロイックミラー２３側に、波長８８０ｎｍ付近のみの光束を透過するアライメントプリズム２４ａ、２７ｂが接着されている。
【００１０】
固視投影光学系として、ダイクロイックミラー２３の透過側には、全反射ミラー２７、固視誘導レンズ２８、固視チャート２９、固視投影光源３０が順次に配列されている。そして、被検眼Ｅの前方の光軸Ｏの両側には、外眼照明光源３１ａ、３１ｂが設けられている。
【００１１】
図５は眼屈折測定装置のブロック回路構成図を示しており、制御・演算等を行うＣＰＵ４１には、トラックボール４、ローラ５、スイッチパネル６、プリンタ７が接続されている。また、ＣＰＵ４１には検眼部２を駆動するための上下駆動モータ４２、前後駆動モータ４３、左右駆動モータ４４がそれぞれモータドライバ４５、４６、４７を介して接続されている。更に、ＣＰＵ４１には固視標光源３０、外眼照明光源３１、測定光源１７がＤ／Ａコンバータ４８を介して接続され、固視誘導レンズ２８を駆動するための固視誘導レンズ用モータ４９がモータドライバ５０を介して接続されている。
【００１２】
二次元撮像素子２１、２６の出力はビデオスイッチ５１に接続され、ビデオスイッチ５１の出力は二岐され、一方はＣＰＵ４１に、他方はＡ／Ｄコンバータ５２、画像メモリ５３を介してＣＰＵ４１に接続されている。また、二次元撮像素子２１の出力は、ＣＰＵ４１からキャラクタ発生装置５４を介した信号と合成されて表示部３に接続されている。
【００１３】
このように構成された眼屈折測定装置において、先ず操作者は被検者の顔を顔受台に載せた後に、被検眼Ｅに対して検眼部２を光軸Ｏを合わせるために、トラックボール４とローラ５を操作する。トラックボール４の操作は、検眼部２を被検眼Ｅに対し左右及び前後方向に移動させ、ローラ５は検眼部２を上下方向に移動させて位置合わせできる。
【００１４】
この操作において、装置側ではトラックボール４及びローラ５に内蔵されているそれぞれのパルスカウンタやロータリエンコーダからの出力信号をＣＰＵ４１で受けて、操作量及び速度が検知することができる。更に、その操作量及び速度より各モータドライバ４５、４６、４７を介して、上下駆動モータ４２、前後駆動モータ４３、左右駆動モータ４４を駆動する。
【００１５】
固視誘導時に、点灯された固視投影光源３０の投影光束は、固視チャート２９を裏側から照明し、固視誘導レンズ２８、レンズ２２を介して被検眼Ｅの眼底Ｅｒに投影される。固視誘導レンズ２８は被検眼Ｅの視度の変化に対応できるように、固視誘導レンズ用モータ４９の回転により光軸方向に移動される。
【００１６】
アライメント検出のための光源は測定光源１７と共用されており、測定光源１７からの光束は被検眼Ｅの角膜Ｅｃで反射され、その角膜反射光束はダイクロイックミラー１１で反射され、レンズ２２を通り、ダイクロイックミラー２３で反射され、アライメント光学系に導かれる。アライメント光学系では、アライメントプリズム絞り２４のアライメントプリズム２４ａ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２４ｂを透過した光束は上方向に屈折する。また、中心の開口部を通る光束はそのまま透過し、結像レンズ２５を介して二次元撮像素子２６上に３つの輝点を結像する。
【００１７】
また、被検眼Ｅの前眼部像と波長８８０ｎｍの外眼照明光源３１ａ、３１ｂによる角膜反射像もダイクロイックミラー１１で反射され、レンズ２２を通り、更にダイクロイックミラー２３で反射されアライメント光学系に導かれ、アライメントプリズム絞り２４の中心の開口部のみを通過し、結像レンズ２５で二次元撮像素子２６に結像される。
【００１８】
二次元撮像素子２６で撮影された前眼部像の映像信号は、ビデオスイッチ５１を介しＡ／Ｄコンバータ５２によりデジタルデータに変換され、画像メモリ５３に格納される。ＣＰＵ４１は画像メモリ５３に格納された画像を基に、アライメント輝点の抽出や瞳孔抽出等の画像処理を行う。また、二次元撮像素子２６で撮影された前眼部像の映像信号は、キャラクタ発生装置５４からの信号と合成され、表示部３上に前眼部像や測定値等を表示する。また、必要に応じて測定値等をプリンタ７に印字する。
【００１９】
図６は表示部３の画面の説明図を示し、二次元撮像素子２６による被検眼Ｅの前眼部像を示している。被検眼Ｅの前眼部像及び外眼照明光源３１ａ、３１ｂの角膜反射像は、アライメントプリズム絞り２４の中心の開口部を透過した光束によって瞳孔像の左右に結像される。測定光源１７による角膜反射像も縦一列の３つの輝点として結像する。つまり、アライメントプリズム絞り２４のアライメントプリズム２４ａを透過した光束は上側の輝点、アライメントプリズム２４ｂを透過した光束は下側の輝点、中心の開口部を透過した光束は中心の輝点となる。
【００２０】
図６（ａ）は被検眼Ｅの作動距離が適正に位置合わせされた状態を示し、図６（ｂ）は被検眼Ｅと検眼部２との作動距離が適正位置よりも遠い状態の前眼部像を示しており、図６（ｃ）は被検眼Ｅと検眼部２との作動距離が適正位置よりも近い状態の前眼部像を示している。アライメントの作動距離方向のアライメントずれは、上下の輝点のＸ座標のずれにより算出し、また上下左右方向のアライメントずれは中心の輝点の位置により算出する。
【００２１】
操作者は上述の操作により検眼部２を移動させ、表示部３を介して被検眼Ｅの角膜Ｅｃ上でアライメント光の角膜反射光による３つの輝点が見えるように、或る程度の位置合わせを行い、３つの輝点が表示部３上に確認されると、スイッチパネル６に配置された測定開始スイッチを押すことにより、自動アライメントを開始する。
【００２２】
図７は自動アライメントについてのフローチャート図を示しており、先ずステップＳ１では、二次元撮像素子２６で撮影された被検眼Ｅの前眼部像の映像信号を、Ａ／Ｄコンバータ５２を介してデジタルデータに変換し、画像メモリ５３に取り込み、ＣＰＵ４１により画像メモリ５３内の前眼部像から測定光源１７による角膜反射像の３点の輝点を抽出し、各輝点の座標を検出する。次に、ステップＳ２に移行し、ステップＳ１において画像メモリ５３に取り込まれた前眼部像から瞳孔の面積を求め、求めた面積から瞳孔半径を算出する。
【００２３】
図８は画像メモリ５３に取り込まれた瞳孔Ｅｐの半径が１．５ｍｍの場合の被検眼Ｅの前眼部像を示し、図８（ａ）はアライメントずれがほぼない状態を示しており、図８（ｂ）はアライメントずれが許容範囲の最大値である０．２ｍｍずれている状態を示している。本実施の形態ではずれ量の許容範囲は０．２ｍｍとしたが、ずれ量の許容範囲の値は当然装置によって異なる。また、測定可能な最小瞳孔半径は本実施の形態では１．２５ｍｍとしたが、この値も当然装置によって異なる。この場合の（瞳孔半径−測定可能な最小瞳孔半径）は（１．５−１．２５）＝０．２５ｍｍとなり、ずれ量の許容範囲０．２ｍｍより大きいため、許容範囲内で最大限ずれたとしても測定光束が虹彩によりけられることはない。
【００２４】
図９は瞳孔半径が１．４ｍｍの場合の被検眼Ｅの前眼部像を示しており、図９（ａ）はアライメントずれがほぼない状態を示しており、図９（ｂ）は許容範囲内で最大限アライメントがずれた状態を示している。許容されるずれ量は（１．４−１．２５）＝０．１５ｍｍとなり、アライメントのずれ量の許容範囲０．２ｍｍの方が大きくなってしまうため、図９（ｂ）に示すように、測定光束Ｍが虹彩によりけられてしまう可能性がある。この問題を回避するためには、アライメントの許容されるずれ量を０．１５ｍｍ以下にしなければならない。
【００２５】
そのためステップＳ３では、アライメントのずれ量の許容範囲を（瞳孔半径−測定可能な最小瞳孔半径）の計算により算出し、ステップＳ４に移行する。ステップＳ４では許容範囲の上限値０．２ｍｍと比較し、上限以上の場合はステップＳ５において、許容範囲の上限値０．２ｍｍを採用する。
【００２６】
ステップＳ４において、上限値以下の場合にはステップＳ６において、下限値０．０５と比較する。下限値以下の場合はステップＳ７において下限値０．０５ｍｍを採用する。
【００２７】
この許容範囲の設定が終了するとステップＳ８に移行し、画像メモリ５３に取り込まれた被検眼Ｅの前眼部像から瞳孔Ｅｐの重心位置を計算し、瞳孔中心と検眼部２の測定光軸との左右上下方向であるＸＹ方向のアライメントのずれ量を算出した後に、ステップＳ９に移行し、ステップＳ１で検出した角膜反射像の上下のスポット及びＸ座標のずれにより作動距離方向であるＺ方向のアライメントのずれ量を求める。
【００２８】
そしてステップＳ１０において、ＸＹ方向のずれ量がステップＳ４〜Ｓ７で設定した許容範囲にあるか否か、Ｚ方向のずれ量が所定範囲内にあるか否かを判定して、ＸＹＺ方向のずれ量が許容範囲より大きければステップＳ１１に移行し、ずれ量に応じて上下駆動モータ４２、前後駆動モータ４３、左右駆動モータ４４を駆動してアライメントのずれを小さくし、ステップＳ１に戻る。
【００２９】
以上説明した工程をステップＳ１０において、ずれ量が許容範囲内であると判定されるまで繰り返し、自動アライメント動作完了後に、測定動作を行い測定値を算出する。
【００３０】
アライメントのずれ量の上限値を設定する理由は、許容範囲を広くし過ぎると、正確な測定値を安定して求めることができなくなるためである。また、下限値を設定する理由は、許容範囲を小さくし過ぎると、アライメント調整に時間が掛かり過ぎるためである。
【００３１】
アライメントが終了した後の測定においては、測定光源１７から発した光束は、投影絞り１６で絞られ、投影レンズ１５で対物レンズ１２の手前で一次結像し、対物レンズ１２、ダイクロイックミラー１１を介して被検眼Ｅの瞳中心に入射し、眼底Ｅｒで結像する。眼底Ｅｒでの反射光は瞳孔周辺を通って、再び対物レンズ１２に入射し、太い光束となって、孔あきミラー１３で全反射する。孔あきミラー１３において反射された光束は、６分割絞り１８で６分割されると共に、６分割プリズム１９で二次元撮像素子２１の受光面領域の適正範囲に受光されるように屈折され、６点のスポット像を二次元撮像素子２１上に投影する。
【００３２】
二次元撮像素子２１で撮影された眼底像の映像信号は、ビデオスイッチ５１を介しＡ／Ｄコンバータ５２によりデジタルデータに変換され、画像メモリ５３に格納される。ＣＰＵ４１は画像メモリ５３に格納された画像のスポット像の位置を基に、眼屈折力の演算を行う。
【００３３】
【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、被検眼の瞳孔径が小さく、測定可能な最小瞳孔径との差が少ない場合でも、測定光束が虹彩によりけられる虞れを低減でき、安定して正確な測定値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】眼屈設測定装置の外観図である。
【図２】検眼部の光学的構成図である。
【図３】６分割絞りと６分割プリズムの斜視図である。
【図４】アライメントプリズム絞りの斜視図である。
【図５】ブロック回路構成図である。
【図６】アライメントの状態に応じた前眼部像の説明図である。
【図７】自動アライメントのフローチャート図である。
【図８】瞳孔径が大きい場合の前眼部像の説明図である。
【図９】瞳孔径が小さい場合の前眼部像の説明図である。
【符号の説明】
１  基台
２  検眼部
３  表示部
７  プリンタ
１７  測定光源
２１、２６  二次元撮像素子
２４  アライメントプリズム絞り
３０  固視撮影光源
３１  外眼照明光源
４１  ＣＰＵ
５３  画像メモリ
【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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