(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その光軸上に想定された被検眼位置に位置する被検眼に固視標を投影するための固視標投影光学系と、
前記被検眼にスリット光を照射するためのスリット光照射光学系と、
前記スリット光による前記被検眼の光学切断面を斜めから観察するための光学切断面観察光学系と、
前記固視標投影光学系と、前記スリット光照射光学系と、前記光学切断面観察光学系とが、前記スリット光による前記被検眼の光学切断面が前記固視標投影光学系の前記被検眼近傍における光軸と間隔を有して平行であり、かつ前記光学切断面観察光学系が前記固視標投影光学系の前記被検眼近傍における光軸に対し前記スリット光による前記被検眼の光学切断面と反対側の斜め方向から該光学切断面を観察するような位置関係に配置されてなる基体と、を備えた前眼部観察装置。
【請求項２】
それぞれの前記被検眼近傍における光軸を共有し、それぞれのスリット光の前記共有する光軸の回りの角度位置が互いに異なる複数の前記スリット光照射光学系と、前記固視標投影光学系の前記被検眼近傍における光軸に対しその対応する前記スリット光による前記被検眼の光学切断面と反対側の斜め方向から該光学切断面を観察するようにそれぞれ設けられた複数の前記光学切断面観察光学系と、を備えた請求項１に記載の前眼部観察装置。
【請求項３】
前記複数のスリット光照射光学系の前記共有する光軸と前記固視標投影光学系の前記被検眼近傍における光軸とが平行である請求項２に記載の前眼部観察装置。
【請求項４】
前記固視標投影光学系は、前記被検眼位置において交差する複数の前記光軸と、前記複数の光軸のうちからそれを経由して前記被検眼に前記固視標が投影される１つの光軸を選択する選択手段と、を備えた請求項１又は２に記載の前眼部観察装置。
【請求項５】
前記複数の光学切断面観察光学系は、それぞれ、その対応する前記スリット光による前記被検眼の光学切断面の観察画像を撮像する複数の撮像装置を有し、
前記前眼部観察装置は、前記複数の撮像装置で撮像された前記観察画像に基づいてそれぞれ２次曲面で近似された前記被検眼の角膜前面、角膜後面、水晶体前面、及び水晶体後面のうちの少なくとも１つの面の曲率又は曲率半径を求める解析装置をさらに備えた請求項２に記載の前眼部観察装置。
【請求項６】
前記解析装置は、
前記複数の被検眼の光学切断面の交線を基準とした各前記観察画像上の座標と前記被検眼の光学切断面上の座標との対応関係（以下座標対応関係）を求める座標対応関係演算手段と、
各前記観察画像における前記被検眼の角膜前面、角膜後面、水晶体前面、及び水晶体後面の少なくとも１つの面（以下、特定面）に対応する明暗の境界線を特定し、該特定された境界線上の複数の点の前記被検眼の光学切断面上の座標を前記座標対応関係に基づいて求める空間座標演算手段と、
複数の前記観察画像において求めた前記境界線上の複数の点の座標から近似法によって前記特定面に対応する２次曲面を求め、前記２次曲面の曲率又は曲率半径を前記特定面の曲率又は曲率半径とする曲率又は曲率半径演算手段と、を備えた請求項５に記載の前眼部観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前眼部観察装置に関し、特に被検眼の角膜及び水晶体の前後面の曲率半径を計測可能なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
被検眼の角膜及び水晶体の光学切断面を観察可能な装置としてスリットランプ顕微鏡や専用の前眼部観察装置が従来から知られている（例えば特許文献１参照）。これらの装置を用いると、被検眼の角膜及び水晶体を任意の位置においてスリット光により光学的に切断し、その光学切断面を撮像してその画像を解析することができる。
【０００３】
また、被検眼の角膜及び水晶体の前後面の曲率半径を計測可能な装置として、前眼部ＯＣＴ（Optical Coherence Tomography）が知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
また、本発明の画像解析における近似法に関連するものとして、最小２乗法が知られている（例えば非特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３０１３３５６号掲載公報（特に第３頁右欄第６−７行及び１２−１３行参照）
【特許文献２】特開２００３−９３３４６号公報
【非特許文献１】「最小２乗法その理論と実際−観測データの非線形解析」、佐藤郁郎著、山海堂
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のスリットランプ顕微鏡では、スリット光による光学切断位置が任意であるため、その光学切断面の画像を数値的に解析するのが困難である。
【０００６】
また、上述の前眼部ＯＣＴは高価である。
【０００７】
また、上述の前眼部観察装置では、円近似法を用いて角膜後面及び水晶体前面の曲率を求めている。具体的には、スリット光により被検眼を、その視軸を含むように光学的に切断し、その光学切断面の画像上の角膜の後面及び水晶体前面（画像には曲線として現れる）に近似する円を求め、その円の曲率を当該角膜後面及び水晶体前面の曲率として算出している。しかし、被検眼は、あくまで、被検眼位置に位置するよう固視灯に誘導されるのであり、その実際の位置は固定的ではなくかつアライメント（位置合わせ）の精度に影響される。一方、円近似法では、実際の光学切断面が被検眼の視軸からずれると、そのずれの大きさに依存して算出される曲率半径の誤差が大きくなる（曲率半径が過小又は過大に算出される）。従って、円近似法は、アライメントの精度に起因する計測誤差を内包している。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、光学切断面画像を解析して被検眼の角膜及び水晶体の前後面の曲率半径を計測する安価な前眼部観察装置を提供することを第１の目的とする。
【０００９】
また、本発明は、第１の目的に加えて、アライメントの精度に起因する計測誤差を排除することが可能な前眼部観察装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の前眼部観察装置は、その光軸上に想定された被検眼位置に位置する被検眼に固視標を投影するための固視標投影光学系と、前記被検眼にスリット光を照射するためのスリット光照射光学系と、前記スリット光による前記被検眼の光学切断面を斜めから観察するための光学切断面観察光学系と、前記固視標投影光学系と、前記スリット光照射光学系と、前記光学切断面観察光学系とが、前記スリット光による前記被検眼の光学切断面が前記固視標投影光学系の前記被検眼近傍における光軸と間隔を有して平行であり、かつ前記光学切断面観察光学系が前記固視標投影光学系の前記被検眼近傍における光軸に対し前記スリット光による前記被検眼の光学切断面と反対側の斜め方向から該光学切断面を観察するような位置関係に配置されてなる基体と、を備えている。
【００１１】
このような構成とすると、スリット光による被検眼の光学切断面が固視標投影光学系の被検眼近傍における光軸と間隔を有して平行であるので、瞳孔を通してより奥の方の水晶体後面まで観察しやすい。
【００１２】
前記前眼部観察装置は、それぞれの前記被検眼近傍における光軸を共有し、それぞれのスリット光の前記共有する光軸の回りの角度位置が互いに異なる複数の前記スリット光照射光学系と、前記固視標投影光学系の前記被検眼近傍における光軸に対しその対応する前記スリット光による前記被検眼の光学切断面と反対側の斜め方向から該光学切断面を観察するようにそれぞれ設けられた複数の前記光学切断面観察光学系と、を備えていてもよい。
【００１３】
このような構成とすると、互いに交差する複数の光学切断面の観察画像が得られる。その結果、これらの観察画像に基づいて被検眼の角膜前面等を２次曲面に近似してその曲率半径等を計測することができ、ひいては、光学切断面の観察画像を解析して被検眼の角膜の前面等の曲率又は曲率半径を計測する安価な前眼部観察装置を提供することが可能になる。
【００１４】
前記複数のスリット光照射光学系の前記共有する光軸と前記固視標投影光学系の前記被検眼近傍における光軸とが平行であることが好ましい。
【００１５】
前記固視標投影光学系は、前記被検眼位置において交差する複数の前記光軸と、前記複数の光軸のうちからそれを経由して前記被検眼に前記固視標が投影される１つの光軸を選択する選択手段と、を備えていてもよい。
【００１６】
このような構成とすると、被検眼の視軸に対し異なった傾斜角度で、複数の光学切断面の観察画像が得られる。その結果、これらの観察画像に基づいて被検眼の角膜前面等を中心軸に対し非対称な２次曲面に近似してその曲率半径等をより高精度で計測することができる。また、被検眼の視軸に対し異なった傾斜角度で光学切断面の観察画像を撮像するのに、スリット光の照射角度や光学切断面の観察方向を切り替える必要がない。このため、光学系の構成を簡素化することができる。
【００１７】
前記複数の光学切断面観察光学系は、それぞれ、その対応する前記スリット光による前記被検眼の光学切断面の観察画像を撮像する複数の撮像装置を有し、前記前眼部観察装置は、前記複数の撮像装置で撮像された前記観察画像に基づいてそれぞれ２次曲面で近似された前記被検眼の角膜前面、角膜後面、水晶体前面、及び水晶体後面のうちの少なくとも１つの面の曲率又は曲率半径を求める解析装置をさらに備えていてもよい。
【００１８】
このような構成とすると、光学切断面の観察画像を解析して被検眼の角膜の前面等の曲率又は曲率半径を計測する安価な前眼部観察装置を提供できる。また、この近似する２次曲面は、被検眼の前眼部の形状によって一義的に定まるので、アライメントの精度に起因する計測誤差を排除することができる。
【００１９】
前記解析装置は、前記複数の被検眼の光学切断面の交線を基準とした各前記観察画像上の座標と前記被検眼の光学切断面上の座標との対応関係（以下座標対応関係）を求める座標対応関係演算手段と、各前記観察画像における前記被検眼の角膜前面、角膜後面、水晶体前面、及び水晶体後面の少なくとも１つの面（以下、特定面）に対応する明暗の境界線を特定し、該特定された境界線上の複数の点の前記被検眼の光学切断面上の座標を前記座標対応関係に基づいて求める空間座標演算手段と、複数の前記観察画像において求めた前記境界線上の複数の点の座標から近似法によって前記特定面に対応する２次曲面を求め、前記２次曲面の曲率又は曲率半径を前記特定面の曲率又は曲率半径とする曲率又は曲率半径演算手段と、を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は以上に説明した構成を有し、光学切断面画像を解析して被検眼の角膜及び水晶体の前後面の曲率半径を計測する安価な前眼部観察装置を提供できるという効果を奏する。
【００２１】
また、本発明は、前眼部観察装置においてアライメントの精度に起因する計測誤差を排除することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る前眼部観察装置の電気的な構成を示す機能ブロック図である。図２は図１の前眼部観察装置の光学装置の構成を模式的に示す平面図である。図３は図１の前眼部観察装置の光学装置の構成を模式的に示す側面図である。
【００２４】
［構成］
図１に示すように、本実施の形態の前眼部観察装置１００は、光学装置１０１と解析装置１０２とを備えている。なお、図１において、光学装置１０１については、画像解析に関する構成のみ示されている。
【００２５】
光学装置１０１は、被検眼の縦方向の光学切断面の画像（以下、縦光学切断面画像という）を撮像してこれを出力する縦断面撮像素子５２と、被検眼の横方向の光学切断面の画像（以下、横光学切断面画像という）を撮像してこれを出力する横断面撮像素子７２とを備えている。光学装置１０１は、この他、種々の光学素子等を備えている。解析装置１０２は、演算器１０３と、モニタ１０４と、入力装置１０５とを備えている。解析装置１０２は、例えばパーソナルコンピュータとその周辺機器で構成され、演算器１０３は本体たるパーソナルコンピュータで構成され、モニタ１０４は、画像表示装置で構成され、入力装置１０５は、マウス、キーボード等のデータ入力用の操作具で構成されている。演算器１０３は、例えば、ＣＰＵと主メモリを備えていて、主メモリには後述する曲率計測プログラム含む所定のプログラムが格納されている。そして、このプログラムをＣＰＵが読み出して実行することにより、所要の処理及び制御が遂行される。具体的には、演算器１０３は、縦断面撮像素子５２及び横断面撮像素子７２から、それぞれ、縦光学切断面画像及び横光学切断面画像を入力されて、これらに基づき被検眼の角膜及び水晶体の前後面の曲率半径を計測する。また、入力装置１０５から入力される情報や光学装置１０１から入力されるデータに基づき、モニタ１０４に必要な表示を行い、かつ光学装置１０１の全体的な動作を制御する。
【００２６】
次に、光学装置１０１の構成を詳しく説明する。
【００２７】
図２及び図３に示すように、光学装置１０１は、鏡体（基体）１を備えており、この鏡体１に、固視標投影光学系２と、横スリット光照射光学系３Ａと、縦スリット光照射光学系３Ｂと、横断面観察光学系４Ａと、縦断面観察光学系４Ｂと、徹照照明光学系５と、合焦検出光学系６と、アライメント光照射光学系７と、徹照観察光学系８とが設けられている。
【００２８】
鏡体１はＺ軸に移動可能に構成されている。具体的には、本実施の形態では、光学装置１０１の左右方向をＸ軸方向、上下方向をＹ軸方向、前後方向をＺ軸方向に取っており、鏡体１は、図示されない駆動機構によりＺ軸方向に駆動される。この駆動機構は、解析装置１０２の演算器１０３により、入力装置１０５を通じて入力される移動指令に従ってその駆動動作を制御される。
【００２９】
固視標投影光学系２は、光軸１１を有している。光軸１１上には、固視標投影光の進行方向に向かって、順に、固視灯１２、ピンホール絞り１３、絞り１４、投影レンズ１５、ミラー１６、可視光透過赤外反射ミラー１７、可視光透過赤外ハーフミラー１８、及びハーフミラー１９が配置されている。光軸１１は、固視灯１２からミラー１６にＺ軸方向に延び、ミラー１６で直角に曲がってそこからハーフミラー１９にＸ軸方向に延び、ハーフミラー１９で直角に曲がってそこからＺ軸方向に延びるように設計されている。そして、光軸１１のハーフミラー１９からＺ軸方向に延びる部分（以下、被検眼近傍における光軸という）１１ａの上に被検眼位置２０１が想定されている。固視灯１２は、ここでは、可視光ＬＥＤで構成されている。ミラー１６は、光軸１１に４５度傾斜して配置され、可視光を反射するよう構成されている。可視光透過赤外反射ミラー１７及び可視光透過赤外ハーフミラー１８は、光軸１１に４５度傾斜して配置され、可視光を透過し赤外光に対しハーフミラーとして機能するよう構成されている。ハーフミラー１９は、光軸１１に４５度傾斜して配置されている。このような構成により、固視灯１２から発せられピンホール絞り１３を通過した固視標投影光（可視光）が、絞り１４を通過し、投影レンズ１５で平行光にされ、ミラー１６でＸ軸方向に反射され、可視光透過赤外反射ミラー１７及び可視光透過赤外ハーフミラー１８を通過し、かつハーフミラー１９でＺ軸方向に反射されて、被検眼２０２に照射される。このとき、この固視標投影光は、被検眼位置２０１に位置する被検眼２０２に向けて、平行光で照射されるので、被検眼２０２からはピンホール絞り１３の像が無限遠にあるように見える。また、被検眼２０２の位置が固視標投影光学系２の光軸１１ａとずれていると、被検眼２０２には、絞り１４の中心に対してピンホール絞り１３の位置がずれて見える。そこで、被検者が、絞り１４に対しピンホール絞り１３が同心となるように顔を動かすことにより、被検眼２０２の視軸が固視標投影光学系２の光軸１１ａに一致する。
【００３０】
横スリット光照射光学系３Ａは、光軸２１を有している。光軸２１上には、横方向のスリット光（以下、横スリット光という）の進行方向に向かって、順に、横スリット光光源２２、コンデンサレンズ２３、スリット板２４、ミラー２５、投影レンズ２６、及びハーフミラー１９が配置されている。光軸２１（従ってその被検眼近傍の部分２１ａも）は、発光素子１２からＺ軸方向に延びるように設計されている。そして、光軸２１は、被検眼近傍における固視標投影光学系の光軸１１ａに対し、平行でありかつ所定の間隔を有して斜め左下方に位置するように設計されている。横スリット光光源２２は、ここでは、白色光ＬＥＤで構成されている。スリット板２４には、光軸２１上に位置するようにＸ軸方向（横方向）に延びるスリット（横スリット）が形成されている。スリット板２４は、投影レンズ２６により被検眼２０２の瞳孔付近に結像するように配置されている。ハーフミラー２５及びハーフミラー１９は、光軸２１に４５度傾斜して配置されている。このような構成により、横スリット光光源２２から発せられた白色光がコンデンサレンズ２３で集光され、スリット板２４を背後から照明する。これより、横スリットが、ハーフミラー２５を通過し、投影レンズ２６により、ハーフミラー１９を通過して、被検眼２０２の瞳孔付近に結像するようにして照射される。これにより、被検眼２０２の角膜及び水晶体がこの横スリット光により光学切断される。この光学切断面（以下、横光学切断面という）は、Ｘ−Ｚ平面に平行でかつ被検眼２０２近傍の固視標投影光学系の光軸１１ａに平行である。
【００３１】
縦スリット光照射光学系３Ｂは、光軸２７を有している。光軸２７上には、縦方向のスリット光（以下、縦スリット光という）の進行方向に向かって、順に、縦スリット光光源２８、コンデンサレンズ２９、スリット板３０、ミラー３１、ミラー２５、投影レンズ２６、及びハーフミラー１９が配置されている。光軸２７は、可視光源２８からミラー３１にＺ軸に傾斜した方向に延び、ミラー３１でハーフミラー２５に向けて曲がり、ハーフミラー２５で横スリット光照射光学系３Ａの光軸２１に一致するように設計されている。従って、その被検眼近傍の部分２７ａは、Ｚ軸方向に延びていて、被検眼近傍における固視標投影光学系の光軸１１ａに対し、平行でありかつ所定の間隔を有して斜め左下方に位置している。この所定の間隔は、被検眼２０２の瞳孔の半径より小さい適宜な値である。
縦スリット光光源２８は、ここでは、白色光ＬＥＤで構成されている。スリット板３０には、光軸２７上に位置するようにＹ軸方向（縦方向）に延びるスリット（縦スリット）が形成されている。スリット板３０は、投影レンズ２６により被検眼２０２の瞳孔付近に結像するように配置されている。このような構成により、縦スリット光光源２８から発せられた白色光がコンデンサレンズ２９で集光され、スリット板３０を背後から照明する。これより、縦スリットが、ミラー３１及びハーフミラー２５を通過し、投影レンズ２６により、ハーフミラー１９を通過して、被検眼２０２の瞳孔付近に結像するようにして照射される。これにより、被検眼２０２の角膜及び水晶体がこの縦スリット光により光学切断される。この光学切断面（以下、縦光学切断面という）は、Ｙ−Ｚ平面に平行でかつ被検眼２０２近傍の固視標投影光学系の光軸１１ａに平行である。
【００３２】
横断面観察光学系４Ａは、光軸７１を有している。光軸７１上には、被検眼２０２の横光学切断面で散乱された光（以下、横断面散乱光という）の進行方向に向かって、順に、対物レンズ７６、ミラー７５、ミラー７４、結像レンズ７３、及び横断面撮像素子７２が配置されている。光軸７１（正確には被検眼近傍における光軸７１ａ）は、固視標投影光学系２の光軸１１上の被検眼位置２０１の近傍において、被検眼近傍におけるスリット光照射光学系３Ａの光軸２１ａに、Ｙ−Ｚ平面に平行な面において所定の角度で交差するように設計されている。そして、光軸７１は、この光軸２１ａとの交差点からＹ−Ｚ平面に平行な面においてＺ軸に対し前記所定の角度を成す方向に延びてミラー７５及びミラー７４で曲がり、横断面撮像素子７２に至るように設計されている。横断面撮像素子７２は、ここでは、カラーＣＣＤ撮像素子で構成され、被検眼２０２の横光学切断面をシャインプルーフ撮影可能に配置されている。これにより、横スリット光による被検眼２０２の横光学切断面で散乱された横断面散乱光は、対物レンズ７６で集光され、ミラー７５及びミラー７４で反射され、結像レンズ７３で集光されて横断面撮像素子７２に入射する。これより、被検眼２０２の横光学切断面が横断面撮像素子７２の受光面に結像し、横断面撮像素子７２によりシャインプルーフ撮影（撮像）される。横断面撮像素子７２により撮像された画像（横光学切断面画像（観察画像））は、上述のように解析装置１０１の演算器１０３に入力される。
【００３３】
縦断面観察光学系４Ｂは、光軸５１を有している。光軸５１上には、被検眼２０２の縦光学切断面で散乱された光（以下、縦断面散乱光という）の進行方向に向かって、順に、対物レンズ５６、可視光反射赤外透過ミラー５５、ミラー５４、結像レンズ５３、及び縦断面撮像素子５２が配置されている。光軸５１（正確には被検眼近傍における光軸５１ａ）は、固視標投影光学系２の光軸１１上の被検眼位置２０１の近傍において、被検眼近傍におけるスリット光照射光学系３Ｂの光軸２７ａ（光軸２１ａ）に、Ｘ−Ｚ平面に平行な面において所定の角度で交差するように設計されている。そして、光軸５１は、この光軸２７ａとの交差点からＸ−Ｚ平面に平行な面においてＺ軸に対し前記所定の角度を成す方向に延びて可視光反射赤外透過ミラー５５及びミラー５４で曲がり、縦断面撮像素子５２に至るように設計されている。可視光反射赤外透過ミラー５５は、可視光を反射し赤外光を透過するよう構成されている。縦断面撮像素子５２は、ここでは、カラーＣＣＤ撮像素子で構成され、被検眼２０２の縦光学切断面をシャインプルーフ撮影可能に配置されている。これにより、縦スリット光による被検眼２０２の縦光学切断面で散乱された縦断面散乱光は、対物レンズ５６で集光され、可視光反射赤外透過ミラー５５及びミラー５４で反射され、結像レンズ５３で集光されて縦断面撮像素子５２に入射する。これより、被検眼２０２の縦光学切断面が縦断面撮像素子５２の受光面に結像し、縦断面撮像素子５２によりシャインプルーフ撮影（撮像）される。縦断面撮像素子５２により撮像された画像（縦光学切断面画像（観察画像）は、上述のように解析装置１０１の演算器１０３に入力される。
【００３４】
徹照照明光学系５は、光軸４１を有している。光軸４１上には、徹照照明光の進行方向に向かって、順に、徹照光源４２、絞り４３、リレーレンズ４４、ハーフミラー４５、投影レンズ４６、可視光透過赤外ハーフミラー１８、及びハーフミラー１９が配置されている。光軸４１は、徹照光源４２から可視光透過赤外ハーフミラー１８にＺ軸方向に延び、可視光透過赤外ハーフミラー１８で固視標投影光学系２の光軸１１に一致するように設計されている。徹照光源４２は、ここでは、赤外光ＬＥＤで構成されている。絞り４３は、被検眼位置２０１に位置する被検眼２０２の瞳孔に対しリレーレンズ４４及び投影レンズ４６の共役点に位置するように配置されている。このような構成により、徹照光源４２から発せられ絞り４３を通過した赤外光が、リレーレンズ４４で集光され、ハーフミラー４５を通過し、投影レンズ４６で集光され、可視光透過赤外ハーフミラー１８でＸ軸方向に反射され、かつハーフミラー１９でＺ軸方向に反射されて被検眼２０２に照射される。このとき、この赤外光は、絞り４３の断面が被検眼２０２の瞳孔に結像するように照射される。それにより、照射された赤外光が被検眼２０２の眼底で反射されて水晶体を裏から照らす。
【００３５】
徹照観察光学系８は、光軸６１を有している。光軸６１上には、被検眼２０２の眼底で反射された赤外光（以下、眼底反射光という）の進行方向に向かって、順に、ハーフミラー１９、可視光透過赤外ハーフミラー１８、可視光透過赤外反射ミラー１７、結像レンズ６３、及徹照撮像素子６２が配置されている。光軸６１は、被検眼位置２０１から可視光透過赤外反射ミラー１７に至るまでは固視標投影光学系２の光軸１１と一致している。そして、可視光透過赤外反射ミラー１７で直角に曲がり、Ｚ軸方向に延びて徹照撮像素子６２に至るように設計されている。徹照撮像素子６２は、ここでは、白黒ＣＣＤ撮像素子で構成されている。これにより、被検眼２０２からの眼底反射光は、ハーフミラー１９で反射され、可視光透過赤外ハーフミラー１８を通過し、可視光透過赤外反射ミラー１７で反射され、結像レンズ６３で集光されて徹照撮像素子６２に入射する。これより、眼底反射光で裏から照らされた被検眼２０２の水晶体の像が、徹照撮像素子６２の受光面に結像し、徹照撮像素子５２により撮影（撮像）される。徹照撮像素子５２により撮像された画像（以下、徹照画像という）は、解析装置１０１の演算器１０３に入力される。演算器１０３は、入力された徹照画像を所要の画像処理を施してモニタ１０４に表示する。
【００３６】
アライメント光照射光学系７は、アライメント光源４７を有していて、その光軸は、徹照照明光学系の光軸４１上に配置されたハーフミラー４７において、当該徹照照明光学系７の光軸４１に一致するように設計されている。アライメント光源４７は、ここでは、赤外光ＬＥＤで構成されている。このような構成により、アライメント光源４７から発せられた赤外光（以下、アライメント光という）が、ハーフミラー４５で反射され、投影レンズ４６で集光され、可視光透過赤外ハーフミラー１８でＸ軸方向に反射され、かつハーフミラー１９でＺ軸方向に反射されて被検眼２０２ｂに照射される。この照射されたアライメント光は被検眼２０２の角膜前面で反射される。このうち、角膜前面の頂部で反射されたアライメント光は、徹照観察光学系８の光軸６１上を進行して、徹照撮像素子６２によりそのプルキンエ像（点像）が撮像される。このプルキンエ像は、解析装置１０１の演算器１０３に入力され、演算器１０３によりモニタ１０４に表示される。一方、角膜前面の側部で反射されたアライメント光のプルキンエ像は、合焦検出光学系６に入射し、合焦の検出に利用される。
【００３７】
合焦検出光学系６は、作動距離検出センサ５７を有していて、その光軸は、上述の光軸２７ａとの交差点から可視光反射赤外透過ミラー５５に至るまで、被検眼近傍における縦断面観察光学系４Ｂの光軸５１ａに一致し、可視光反射赤外透過ミラー５５からそのまま直進して作動距離検出センサ５７に至るように設計されている。作動距離検出センサ５７は、ＣＣＤ撮像素子で構成されている。被検眼２０２が被検眼位置２０１の近傍に位置する場合には、被検眼２０２の角膜前面の側部で反射されたアライメント光が、合焦検出光学系６の光軸上を進行し、対物レンズ５６で集光されて、作動距離検出センサ５７でそのプルキンエ像（点像）が撮像される。この作動距離検出センサ５７で撮像された画像は解析装置１０２の演算器１０３に入力される。作動距離検出センサ５７で撮像されるアライメント光のプルキンエ像は、アライメント後の合焦動作において、被検眼２０２が、固視標投影光学系の光軸１１ａ上をＺ軸方向に、鏡体１に対し相対的に移動すると、それに応じて作動距離検出センサ５７で撮像される画像上でそのプルキンエ像が横方向に移動する。解析装置１０２の演算器１０３は、この作動距離検出センサ５７で撮像された画像上でアライメント光のプルキンエ像が所定の位置に位置すると、被検眼２０１に対し光学装置１０１が合焦した（被検眼２０２が被検眼位置２０１に位置した）と判定する。
【００３８】
［動作］
次に、以上のように構成された前眼部観察装置１００の動作を説明する。前眼部観察装置１００の動作は、解析装置１０２の演算器１０３の制御により遂行される。
【００３９】
被検者の頭部が図示されない受け台に位置されると、固視灯１２が点灯される。これにより、固視標が被検眼２０２に提示され、被検眼２０２は固視標を固視する。また、アライメント光源４７が点灯され、アライメント光が被検眼２０２に照射されてその反射光によるアライメント光源４７のプルキンエ像が徹照撮像素子６２で撮像されて、モニタ１０４に表示される。操作者は、モニタ１０４の画面上でこのプルキンエ像が被検眼近傍における固視標投影光学系の光軸１１ａに一致するよう、アゴ台高さや額当により、被検者の頭部を動かし調整する。これによりアライメントが遂行される。アライメントが完了すると、操作者が入力装置１０５から所定の開始指令を入力することにより、合焦動作が開始される。
【００４０】
合焦動作においては、鏡体１がＺ軸方向に被検眼２０２に向かって移動される（前進される）。これにより、作動距離検出センサ５７で撮像される画像上でアライメント光のプルキンエ像が横方向に移動し、やがて所定の位置に達すると、合焦したと判定され、鏡体１が停止される。また、アライメント光源４７が消灯される。
【００４１】
その後、徹照による前眼部観察が行われる場合には、操作者が入力装置１０５を通じて所定の開始指令を入力することにより、徹照光源４２が点灯される。これにより、赤外光が被検眼２０２に照射されてその眼底反射光で裏から照らされた被検眼２０２の水晶体の像が、徹照画像としてモニタ１０４に表示される。これより、徹照による前眼部観察が行われる。
【００４２】
また、スリット光による前眼部観察が行われる場合には、操作者が入力装置１０５を通じて所定の開始指令を入力することにより、横スリット光光源２２及び縦スリット光光源２８が点灯される。これにより、横スリット光及び縦スリット光が被検眼２０２に照射され、被検眼２０２の横光学切断面画像及び縦光学切断面画像がモニタ１０４に表示される。これより、スリット光による前眼部観察が行われる。この場合、被検眼近傍における横スリット光照射光学系３Ａの光軸２１ａ及び縦スリット光照射光学系３Ｂの光軸２７ａは、被検眼近傍における固視標投影光学系の光軸１１ａに対し、所定の間隔を有して斜め左下方に位置しているので、光学切断面で散乱される光が虹彩により遮られずに縦断面観察光学系４Ｂ及び横断面観察光学系４Ａに入射し易くなり、被検眼２０２の深い位置まで光学切断により観察することができる。
【００４３】
なお、合焦判定後、上記徹照による前眼部観察、スリット光による前眼部観察は瞬間的に連続して行われる。
【００４４】
［角膜及び水晶体の前後面の曲率半径の計測（画像解析）］
次に、本発明を特徴付ける角膜及び水晶体の前後面の曲率半径の計測（画像解析）について説明する。
【００４５】
この角膜及び水晶体の前後面の曲率半径の計測（以下、単に曲率半径計測という）は、較正（正確には計測機能の較正）と計測とに大別される。解析装置１０２の演算器１０３の主メモリには、較正プログラムと計測プログラムとを有する曲率半径計測プログラムが格納されており、この曲率半径計測プログラムを演算器１０３のＣＰＵが読み出して実行することにより、較正機能（較正手段）と計測機能（計測手段）とを有する曲率半径計測機能（曲率半径計測手段）が実現される。
【００４６】
まず、較正について説明する。
【００４７】
図４は較正プログラムの概要を示すフローチャートである。図５は空間座標チャート画像を示す図であり、（ａ）は縦方向の空間座標チャート画像を示す図、（ｂ）は横方向の空間座標チャート画像を示す図である。図６は原点治具画像を示す図であり、（ａ）は縦方向の原点治具画像を示す図、（ｂ）は横方向の原点治具画像を示す図である。
【００４８】
図４に示すように、まず、空間座標チャート画像が撮像される（ステップＳ１）。具体的には、空間座標チャートとして、方眼紙が使用される。この方眼紙は、被検眼の空間座標を表すので、方眼の寸法が所定の精度であることが必要である。この空間座標チャートが、被検眼位置２０１の近傍の縦スリット光照射光学系３Ｂの光軸２７ａ上に置かれる。この際、空間座標チャートは、Ｙ−Ｚ平面に平行な面内に延在し、かつ、空間座標チャートの横線がＺ軸に平行（縦線がＹ軸に平行）になるように置かれる。横線及び縦線の位置は任意である。そして、操作者が入力装置１０５を通じて所定の開始指令を入力すると、縦断面撮像素子５２により、空間座標チャートを縦光学切断面画像と同じ方向から撮像した縦方向の空間座標チャート画像が撮像され、これが解析装置１０１の演算器１０３に入力される。演算器１０３は、この縦方向の空間座標チャート画像をその主メモリに記憶する。この撮像の際、空間座標チャートは室内の（周囲の）光源により照らされており、縦スリット光光源２８からの縦スリット光は空間座標チャートの照明には関与しない。
【００４９】
次に、上述の空間座標チャートが、被検眼位置２０１の近傍の横スリット光照射光学系３Ａの光軸２１ａ上に置かれる。この際、空間座標チャートは、Ｘ−Ｚ平面に平行な面内に延在し、かつ、空間座標チャートの縦線がＺ軸に平行（横線がＸ軸に平行）になるように置かれる。縦線及び横線の位置は任意である。そして、操作者が入力装置１０５を通じて所定の開始指令を入力すると、横断面撮像素子７２により、空間座標チャートを横光学切断面画像と同じ方向から撮像した横方向の空間座標チャート画像が撮像され、これが解析装置１０１の演算器１０３に入力される。演算器１０３は、この横方向の空間座標チャート画像をその主メモリに保存する。この撮像の際、空間座標チャートは室内の光源により照らされており、横スリット光光源２２からの横スリット光は空間座標チャートの照明には関与しない。なお、縦方向の空間座標チャート画像の撮像と横方向の空間座標チャート画像の撮像との順番を逆にしても良い。
【００５０】
次に、空間座標チャート上で代表点群がプロット（選択）される（ステップＳ２）。図５（ａ）に示すように、縦方向の空間座標チャート画像１１６においては、空間座標チャート１１８の縦線が空間座標におけるＺ座標を表し、空間座標チャート１１８の横線が空間座標におけるＹ座標を表している。一方、図５（ａ）におけるＹ軸及びＺ軸は、画像（ここでは縦方向の空間座標チャート画像１１６）自体の座標（以下、ｐｉｘｅｌ座標という）を表していて、ここでは、それぞれ、ｐｉｘｅｌ座標のＹ座標及びＺ座標を表している。そして、このｐｉｘｅｌ座標におけるＺ軸上の無限遠点に向かって、空間座標チャート１１８の縦線及び横線の間隔が狭くなっている。また、図５（ｂ）に示すように、横方向の空間座標チャート画像１１７においては、空間座標チャート１１８の横線が空間座標におけるＺ座標を表し、空間座標チャート１１８の縦線が空間座標におけるＸ座標を表している。一方、図５（ｂ）におけるＸ軸及びＺ軸は、空間座標チャート画像１１７自体のｐｉｘｅｌ座標のＸ座標及びＺ座標を表している。そして、このｐｉｘｅｌ座標におけるＺ軸上の無限遠点に向かって、空間座標チャート１１８の横線及び縦線の間隔が狭くなっている。
【００５１】
演算器１０３は、縦方向の空間座標チャート画像１１６及び横方向の空間座標チャート画像１１７を画像処理することによって空間座標チャート１１８の縦線及び横線を特定し、空間座標チャート１１８の縦線と横線との交点１１９の群を代表点群としてプロット（選択）する。このような画像処理は周知であるので、その説明を省略する。
【００５２】
そして、この代表点群のｐｉｘｅｌ座標を読む。これにより、この代表点群の各々について、互いに対応する空間座標及びｐｉｘｅｌ座標を取得し、この取得した空間座標及びｐｉｘｅｌ座標からｐｉｘｅｌ座標から空間座標への座標変換式を求める。以上の処理は、縦方向の空間座標チャート画像１１６と横方向の空間座標チャート画像１１７との各々について行われ、縦方向の空間座標チャート画像１１６と横方向の空間座標チャート画像１１７との各々の座標変換式が求められる。
【００５３】
そして、これらの座標変換式をその主メモリに記憶する（ステップＳ３）。
【００５４】
次に、空間座標の原点治具が撮像される（ステップＳ４）。具体的には、図６（ａ），（ｂ）に示すような四角柱からなる原点治具１２３が用意される。この原点治具１２３の１つの頂点Ｐ０が原点を表している。原点治具１２３は、頂点Ｐ０のみが重要であり、形状も含めて他の点は重要ではない。この原点治具１２３が、その頂点Ｐ０が横スリット光照射光学系３Ａの被検眼近傍の光軸２１ａ（縦スリット光照射光学系３Ｂの被検眼近傍の光軸２７ａ）の上であってかつ被検眼位置２０１の近傍に位置するように置かれる。原点治具１２３の頂点Ｐ０の位置は、頂点Ｐ０が縦断面観察光学系４Ｂ及び横断面観察光学系４Ａによって撮像可能な範囲内にあることが必要である。そして、操作者が入力装置１０５を通じて所定の開始指令を入力すると、縦断面撮像素子５２により、原点治具１２３を縦光学切断面画像と同じ方向から撮像した縦方向の原点治具画像１２１（図６（ａ））が撮像されるとともに、横断面撮像素子７２により、原点治具１２３を横光学切断面画像と同じ方向から撮像した横方向の原点治具画像１２２（図６（ｂ））が撮像され、これらが演算器１０３に入力される。演算器１０３は、これら縦方向の原点治具画像及び横方向の原点治具画像をその主メモリに記憶する。この撮像の際、原点治具１２３は室内の（周囲の）光源により照らされており、縦スリット光光源２８及び横スリット光光源２２からの縦スリット光及び横スリット光は原点治具１２３の照明には関与しない。
【００５５】
次に、演算器１０３は、縦方向の原点治具画像１２１から、画像処理により原点治具１２３の頂点Ｐ０を抽出し、縦方向の空間座標チャート画像１１６の座標変換式を用いてこの頂点Ｐ０の空間座標を算出する。そして、演算器１０３は、この頂点Ｐ０の空間座標を縦方向の空間座標チャート画像１１６における空間座標の原点として設定する（主メモリに記憶する）。また、演算器１０３は、横方向の原点治具画像１２２から、画像処理により原点治具１２３の頂点Ｐ０を抽出し、横方向の空間座標チャート画像１１７の座標変換式を用いてこの頂点Ｐ０の空間座標を算出する。そして、演算器１０３は、この頂点Ｐ０の空間座標を横方向の空間座標チャート画像１１７における空間座標の原点として設定する（ステップＳ５）。これにより、３次元の空間座標が設定（想定）されたことになる。また、換言すれば、縦光学切断面と横光学切断面との交線を求めたことになる。以上の説明から明らかなように、原点治具１２３の頂点Ｐ０は、空間座標の原点という形で、縦方向の空間座標チャート画像１１６上の空間座標（Ｙ−Ｚ平面上の空間座標）と、横方向の空間座標チャート画像１１７上の空間座標（Ｘ−Ｚ平面上の空間座標）とを対応させる（関連付ける）ために用いられる。それ故、原点治具１２３の頂点Ｐ０は、上述のように、スリット光の光軸２１ａ（２７ａ）の上に位置することが必要である。
【００５６】
かくして、計測機能（手段）の較正が完了する。
【００５７】
次に、計測について説明する。
【００５８】
図７は計測プログラムの概要を示すフローチャートである。図８は横光学切断画像の一例を示す図である。図９は角膜前面に対応する明暗境界線上にプロットされた代表点群を示す図であり、（ａ）は縦方向の画像を示す図、（ｂ）は横方向の画像を示す図である。図１０は位置補正の原理を示す模式図である。
【００５９】
図７に示すように、曲率半径計測においては、まず、上述のようにアライメント及び合焦が行われた後、スリット光による前眼部観察が行われて被検眼２０２の縦光学切断面画像及び横光学切断面画像が撮像される（ステップＳ１１）。図８に、横光学切断面画像の一例を示す。縦光学切断面画像もこの横光学切断面画像と同様の画像である。図８において、符号９１は、被検眼２０２の角膜前面に対応する明暗境界線を示し、符号９２は、被検眼２０２の角膜後面に対応する明暗境界線を示し、符号９３は、被検眼２０２の水晶体前面に対応する明暗境界線を示し、符号９４は被検眼２０２の水晶体後面に対応する明暗境界線を示している。なお、符号９５は、被検眼２０２の虹彩を示している。
【００６０】
次に、演算器１０３は、縦光学切断面画像１３１を画像処理して、図９（ａ）に示すように、被検眼２０２の角膜前面、角膜後面、水晶体前面、及び水晶体後面にそれぞれ対応するに明暗境界線Ｌｖ（図９（ａ）には１つの明暗境界線Ｌｖのみを示す）を特定（抽出）し、各明暗境界線上に、所定の複数の代表点（代表点群）Ｐｔをプロット（選択）する。また、演算器１０３は、横光学切断面画像１３２を画像処理して、図９（ｂ）に示すように、被検眼２０２の角膜前面、角膜後面、水晶体前面、及び水晶体後面にそれぞれ対応するに明暗境界線Ｌｈ（図９（ｂ）には１つの明暗境界線Ｌｈのみを示す）を特定（抽出）し、各明暗境界線上に、所定の複数の代表点（代表点群）Ｐｔをプロットする（ステップＳ１２）。なお、代表点Ｐｔは各明暗境界線Ｌｖ，Ｌｈの位置を適切に代表するよう万遍なく選択されることが好ましい。
【００６１】
次に、演算器１０３は計算指令が入力されるのを待機する（ステップＳ１３）。
【００６２】
そして、入力装置１０５を通じて計算指令が入力されると、計算を開始し、まず、上述のプロットされた複数の代表点Ｐｔのｐｉｘｅｌ座標を空間座標に変換する（ステップＳ１４）。具体的には、縦光学切断面画像１３１上の複数の代表点Ｐｔのｐｉｘｅｌ座標を上述の縦方向の空間座標チャート画像１１６の座標変換式を用いて空間座標に変換し、横光学切断面画像１３２上の複数の代表点Ｐｔのｐｉｘｅｌ座標を上述の横方向の空間座標チャート画像１１７の座標変換式を用いて空間座標に変換する。これにより、縦光学切断面画像１３１上の各明暗境界線Ｌｖの複数の代表点Ｐｔの空間座標は（ｘ＝一定，ｙ，ｚ）と決まり、横光学切断面画像１３２上の各明暗境界線Ｌｈの複数の代表点Ｐｔの空間座標は（ｘ，ｙ＝一定，ｚ）と決まる。
【００６３】
次に、演算器１０３は、被検眼２０２の角膜前面に近似する２次曲面を算出する（ステップＳ１５）。２次曲面として、本実施の形態では、球面が採用される。また、近似法として、本実施の形態では、線形最小２乗法が用いられる。以下、線形最小２乗法を用いた球面近似について説明する。
【００６４】
＜線形最小２乗法＞
３次元データ（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）に、関数Ｐ＝ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）を当てはめるというデータ処理において、実測値Ｐｉとその期待値ｆ（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）との差を残差といい、残差２乗和
【００６５】
【数１】
0004944714.tif 000002
【００６６】
を最小にする関数近似を最小２乗法という。
モデル式が複数の未知パラメータａｊ（ｊ＝１〜ｍ）について線形結合
Ｐ＝ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）
＝ａ１Φ１（ｘ，ｙ，ｚ）＋ａ２Φ２（ｘ，ｙ，ｚ）＋・・・＋ａｍΦｍ（ｘ，ｙ，ｚ）
で表されるとき、
【００６７】
【数２】
0004944714.tif 000003
【００６８】
であるから、（１）式を最小とする正規方程式
∂Ｓ／∂ａｊ＝０
に（１）式を代入する。ここで、
ｆ（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）＝ｆｉとする。また、（２）式も∂ｆｊ／∂ａｊ＝Φｉｊとする。
そうすると、
０＝∂（Σ（Ｐｉ２−２Ｐｉｆｉ＋ｆｉ２））／∂ａｊ
＝−２ΣＰｉΦｉｊ＋２ΣｆｉΦｉｊ
により
ΣｆｉΦｉｊ＝ΣＰｉΦｉｊ
となる。これを展開して、
Σ（ａ１Φｉ１＋ａ２Φｉ２＋・・・＋ａｍΦｉｍ）Φｉｊ＝ΣＰｉΦｉｊ
となる。この式を行列及びベクトル表現すると、
【００６９】
【数３】
0004944714.tif 000004
【００７０】
として、
ΦＴΦａ＝ΦＴＰ
となる。これより、
ａ＝〔ΦＴΦａ〕−１ΦＴＰ
となる。ここで、ΦＴはΦの転置行列であり、〔ΦＴΦ〕−１はΦＴΦの逆行列である。
【００７１】
これを解いて、ａ１〜ａｍが求まる。
【００７２】
＜球面近似＞
上述の最小２乗法を球の式
（ｘ−ｘ０）２＋（ｙ−ｙ０）２＋（ｚ−ｚ０）２＝ｒ２
に適用すると、
ｘ２−２ｘ０ｘ＋ｘ０２＋ｙ２−２ｙ０ｘ＋ｙ０２＋ｚ２−２ｚ０ｘ＋ｚ０２−ｒ２＝０
より、
２ｘ０＝ａ１、２ｙ０＝ａ２、２ｚ０＝ａ３、−（ｘ０２＋ｙ０２＋ｚ０２−ｒ２）＝ａ４
として、
ａ１ｘ＋ａ２ｙ＋ａ３ｚ＋ａ４＝ｘ２＋ｙ２＋ｚ２
となる。
左辺をｆ（ｘ，ｙ，ｚ）、右辺をＰと考えると、
【００７３】
【数４】
0004944714.tif 000005
【００７４】
となり、
ａ＝〔ΦＴΦ〕−１ΦＴＰ
で未定係数ａ１〜ａ４が求まる。
【００７５】
＜２次曲面算出＞
演算器１０３は、縦光学切断面画像１３１及び横光学切断面画像１３２上の角膜前面に対応する明暗境界線Ｌｖ，Ｌｈの複数の代表点Ｐｔの空間座標をＰｉとして、ａ＝〔ΦＴΦ〕−１ΦＴＰの式に代入し、これを解いて未定係数ａ１〜ａ４を求める。これにより、この特定されたａ１〜ａ４を有する、角膜前面に近似する球面が得られる。そして、この球面の曲率半径を被検眼２０２の角膜前面の計測値とし、これをその主メモリに記憶する。
【００７６】
次に、演算器１０３は、縦光学切断面画像１３１及び横光学切断面画像１３２上の角膜後面に対応する明暗境界線Ｌｖ，Ｌｈの複数の代表点Ｐｔの空間座標を光線追跡により位置補正する（ステップＳ１６）。以下、これを説明する。光線追跡法は周知であるので簡単に説明する。
【００７７】
図１０において、符号３０１は縦スリット光又は横スリット光を示す。符号３０２は、縦断面散乱光又は横断面散乱光を示す。符号３０３及び３０４は、それぞれ、被検眼２０２の角膜前面及び角膜後面を示す。符号３０５は、見かけ上の角膜後面を示す。縦スリット光又は横スリット光３０１が角膜後面３０４で散乱された光である縦断面散乱光又は横断面散乱光３０２は、角膜で屈折される。従って、縦光学切断面画像１３１及び横光学切断面画像１３２には見かけ上の角膜後面３０５が撮像されている。そこで、見かけ上の角膜後面３０５の位置（空間座標）を実際の角膜後面３０４の位置（空間座標）に補正する必要がある。この補正は光線追跡により行うことが可能である。演算器１０３は、上述のように球面近似した角膜前面の位置から既知の角膜の屈折率を用いて、縦光学切断面画像１３１及び横光学切断面画像１３２上の角膜後面に対応する明暗境界線Ｌｖ，Ｌｈの複数の代表点Ｐｔの空間座標を補正する。
【００７８】
次に、演算器１０３は、この補正された、縦光学切断面画像１３１及び横光学切断面画像１３２上の角膜後面に対応する明暗境界線Ｌｖ，Ｌｈの複数の代表点Ｐｔの空間座標を用いて被検眼２０２の角膜後面に近似する２次曲面を算出する（ステップＳ１７）。算出方法は、上述の角膜前面に近似する２次曲面の算出と同じであるので、その説明を省略する。
【００７９】
次に、演算器１０３は、縦光学切断面画像１３１及び横光学切断面画像１３２上の水晶体前面に対応する明暗境界線Ｌｖ，Ｌｈの複数の代表点Ｐｔの空間座標を光線追跡により位置補正する（ステップＳ１８）。この場合、上述のように球面近似した角膜前面及び角膜後面の位置から光線追跡により位置補正を行う。
【００８０】
次に、演算器１０３は、この補正された、縦光学切断面画像１３１及び横光学切断面画像１３２上の水晶体前面に対応する明暗境界線Ｌｖ，Ｌｈの複数の代表点Ｐｔの空間座標を用いて被検眼２０２の水晶体前面に近似する２次曲面を算出する（ステップＳ１９）。算出方法は、上述の角膜前面に近似する２次曲面の算出と同じであるので、その説明を省略する。
【００８１】
次に、演算器１０３は、縦光学切断面画像１３１及び横光学切断面画像１３２上の水晶体後面に対応する明暗境界線Ｌｖ，Ｌｈの複数の代表点Ｐｔの空間座標を光線追跡により位置補正する（ステップＳ２０）。この場合、上述のように球面近似した角膜前面、角膜後面、水晶体前面の位置から光線追跡により位置補正を行う。
【００８２】
次に、演算器１０３は、この補正された、縦光学切断面画像１３１及び横光学切断面画像１３２上の水晶体後面に対応する明暗境界線Ｌｖ，Ｌｈの複数の代表点Ｐｔの空間座標を用いて被検眼２０２の水晶体後面に近似する２次曲面を算出する（ステップＳ２１）。算出方法は、上述の角膜前面に近似する２次曲面の算出と同じであるので、その説明を省略する。
【００８３】
以上のようにして、被検眼２０２の角膜前面、角膜後面、水晶体前面、及び水晶体後面の各々の曲率半径が計測される。
【００８４】
演算器１０３は、この計測した被検眼２０２の角膜前面等の曲率半径を、自動的に又は入力装置１０５を通じた入力に応じて、モニタ１０４に表示する。
【００８５】
本実施の形態においては、角膜前面、角膜後面、水晶体前面、及び水晶体後面をそれぞれ２次曲面で近似するが、この近似する２次曲面は、被検眼２０２の前眼部の形状によって一義的に定まる。つまり、被検眼２０２の視軸が固視標投影光学系の光軸１１ａからずれた場合、あるいは被検眼２０２の位置が被検眼位置２０１からずれた場合には、その前眼部の形状がそのずれに応じて異なるようにして撮像される。しかし、その撮像された画像に基づいて近似される２次曲面は、ずれの態様とは無関係に、実際の被検眼２０２の前眼部によって定まる。従って、円近似法と異なり、計測誤差がアライメントの精度に影響されない。
【００８６】
なお、上記では、原点治具１２３の頂部Ｐ０を撮像することにより、縦方向の空間座標チャート画像１１６上の空間座標（Ｙ−Ｚ平面上の空間座標）と、横方向の空間座標チャート画像１１７上の空間座標（Ｘ−Ｚ平面上の空間座標）とを対応させたが、横スリット光照射光学系３Ａの光軸２１ａ、縦スリット光照射光学系３Ｂの光軸２７ａ、横断面観察光学系４Ａの光軸７１ａ、縦断面観察光学系４Ｂの光軸５１ａの位置関係に基づいて、縦方向の空間座標チャート画像１１６上の空間座標と横方向の空間座標チャート画像１１７上の空間座標とを対応させてもよい。このようにすると、これらの光軸相互間の位置関係は既知であるので、演算だけで空間座標を設定することができる。
【００８７】
（実施の形態２）
図１１は本発明の実施の形態２に係る前眼部観察装置の光学装置の構成を模式的に示す平面図である。
【００８８】
図１１に示すように、本実施の形態では、実施の形態１の固視標投影光学系（以下、第１固視標投影光学系という）２に加えて、第２固視標投影光学系８０を備えている。
【００８９】
固視標投影光学系８０は、光軸８１を有している。光軸８１上には、固視標投影光の進行方向に向かって、順に、固視灯８２、ピンホール絞り８３、絞り８４、投影レンズ８５、ミラー１６、可視光透過赤外反射ミラー１７、可視光透過赤外ハーフミラー１８、及びハーフミラー１９が配置されている。光軸１１は、固視灯１２からミラー１６に、Ｘ−Ｚ平面に平行な面においてＺ軸に所定角度傾斜した方向に延び、ミラー１６で直角に曲がってそこからハーフミラー１９にＸ−Ｚ平面に平行な面においてＸ軸に所定角度傾斜した方向に延び、ハーフミラー１９で直角に曲がってそこからＸ−Ｚ平面に平行な面においてＺ軸に所定角度傾斜した方向にＺ軸方向に延びるように設計されている。そして、被検眼近傍における第２固視標投影光学系の光軸８１ａは、被検眼位置２０１において、被検眼近傍における第１固視標投影光学系の光軸１１ａとＸ−Ｚ平面に平行な面において前記所定角度で交差するように設計されている。固視灯８２は、ここでは、可視光ＬＥＤで構成されている。このような構成により、固視灯８２から発せられピンホール絞り８３を通過した固視標投影光（可視光）が、絞り８４を通過し、投影レンズ８５で平行光にされ、ミラー１６で反射され、可視光透過赤外反射ミラー１７及び可視光透過赤外ハーフミラー１８を通過し、かつハーフミラー１９で反射されて、被検眼２０２に照射される。このとき、この固視標投影光は、被検眼位置２０１に位置する被検眼２０２に向けて、平行光で照射されるので、被検眼２０２からはピンホール絞り８３の像が無限遠にあるように見える。また、被検眼２０２の位置が固視標投影光学系８０の光軸８１ａとずれていると、被検眼２０２には、絞り８４の中心に対してピンホール絞り８３の位置がずれて見える。そこで、被検者が、絞り８４に対しピンホール絞り８３が同心となるように顔を動かすことにより、被検眼２０２の視軸が固視標投影光学系８０の光軸８１ａに一致する。
【００９０】
第１固視標投影光学系２と第２固視標投影光学系８０とは、演算器１０３（光軸選択手段）により切り替えて（選択的に）用いられる。
【００９１】
このような構成によれば、第１固視標投影光学系２と第２固視標投影光学系８０とを切り替えて、スリット光による前眼部観察を行うことにより、被検眼２０２の視軸に対し異なった傾斜角度で、縦光学切断面画像１３１及び横光学切断面画像１３２を撮像することができる。人の前眼部は方向によって曲率半径が異なるので、角膜の前面等をより高精度に近似するには、中心軸に対し非対称な２次曲面で近似することが好ましい。本実施の形態のように、被検眼２０２の視軸に対し異なった傾斜角度で撮像された縦光学切断面画像１３１及び横光学切断面画像１３２は、このような近似法に対して好適に用いることができる。また、本実施の形態では、被検眼２０２の視軸に対し異なった傾斜角度で光学切断面画像を撮像するのに、固視標投影光学系の光軸を切り替えて被検眼２０２の視軸を切り替えるので、スリット光の照射角度や光学切断面の観察方向を切り替える必要がない。このため、光学系の構成を簡素化することができる。
【実施例】
【００９２】
実施の形態１の前眼部察装置１００を用いて、正常眼３眼を対象とし、６回計測した。その１例を平均値で示すと、角膜前面曲率半径が８．０３ｍｍ、角膜後面曲率半径が７．１１ｍｍ、水晶体前面曲率半径が１１．７６ｍｍ、水晶体後面曲率半径が４．１３ｍｍであった。正常眼３眼を６回ずつ計測し、各計測値の間に再現性があった。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明の前眼部観察装置は、角膜及び水晶体の前後面の曲率半径を測定するための前眼部観察装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る前眼部観察装置の電気的な構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１の前眼部観察装置の光学装置の構成を模式的に示す平面図である。
【図３】図１の前眼部観察装置の光学装置の構成を模式的に示す側面図である。
【図４】較正プログラムの概要を示すフローチャートである。
【図５】空間座標チャート画像を示す図であり、（ａ）は縦方向の空間座標チャート画像を示す図、（ｂ）は横方向の空間座標チャート画像を示す図である。
【図６】原点治具画像を示す図であり、（ａ）は縦方向の原点治具画像を示す図、（ｂ）は横方向の原点治具画像を示す図である。
【図７】計測プログラムの概要を示すフローチャートである。
【図８】横光学切断画像の一例を示す図である。
【図９】角膜前面に対応する明暗境界線上にプロットされた代表点群を示す図であり、（ａ）は縦方向の画像を示す図、（ｂ）は横方向の画像を示す図である。
【図１０】位置補正の原理を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る前眼部観察装置の光学装置の構成を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１  鏡体
２  固視標投影光学系（第１固視標投影光学系）
３Ａ  横スリット光照射光学系
３Ｂ  縦スリット光照射光学系
４Ａ  横断面観察光学系
４Ｂ  縦断面観察光学系
５  徹照照明光学系
６  合焦検出光学系
７  アライメント光照射光学系７
８  徹照観察光学系８
１１，１１ａ  固視標投影光学系の光軸
１２，８２  固視灯
１３，８３  ピンホール絞り
１４，８４  絞り
１５，８５  投影レンズ
１６，３１，５４，７４  ミラー
１７  可視光透過赤外反射ミラー
１８  可視光透過赤外ハーフミラー
１９，２５，４５，７５  ハーフミラー
２１，２１ａ  横スリット光照射光学系の光軸
２２，２８  スリット光光源
２３，２９  コンデンサレンズ
２４、３０  スリット板
２６  投影レンズ
２７，２７ａ  縦スリット光照射光学系の光軸
４１  徹照光学系の光軸
４２  徹照光源
４３  絞り
４４  リレーレンズ
４６  投影レンズ
４７  アライメント光源
５１，５１ａ  縦断面観察光学系の光軸
５２  縦断面撮像素子
５３，７３  結像レンズ
５５  可視光反射赤外透過ミラー
５６，７６  対物レンズ
５７  作動距離検出センサ
７１，７１ａ  横断面観察光学系の光軸
７２  横断面撮像素子
８０  第２固視標投影光学系
９１  角膜前面に対応する明暗境界線
９２  角膜後面に対応する明暗境界線
９３  水晶体前面に対応する明暗境界線
９４  水晶体後面に対応する明暗境界線
９５  虹彩
１００  前眼部観察装置
１０１  光学装置
１０３  演算器
１０４  モニタ
１０５  入力装置
１１６  縦方向の空間座標チャート画像
１１７  横方向の空間座標チャート画像
１１８  空間座標チャート
１１９  交点
１２１  縦方向の原点治具画像
１２２  横方向の原点治具画像
１２３  原点治具
１３１  縦光学切断面画像
１３２  横光学切断面画像
２０１  被検眼位置
２０２  被検眼
３０１  スリット光
３０２  縦断面散乱光、横断面散乱光
３０３  角膜前面
３０４  角膜後面
３０５  見かけ上の角膜後面
Ｌｈ，Ｌｖ  明暗境界線
Ｐ０  原点治具の頂点
Ｐｔ  代表点
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図８】
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