眼特性の測定方法及び眼科装置
【課題】被検眼の角膜の頂点と瞳孔の中心とが偏心している場合でも、角膜形状の測定から眼屈折力の測定までの一連の測定をスムーズに行うことができる眼科装置を提供する。
【解決手段】本発明の眼科装置は、被検眼Eの角膜Cの頂点Pに装置本体１２の光軸をアライメントするステップ、角膜Cの頂点Pに対する装置本体１２のアライメントが完了したことを判断して角膜に角膜形状測定用リング状指標を投影するステップ、角膜形状測定用リング状指標の像を受像して角膜形状を演算するステップ、角膜形状測定用リング状指標の像の中心部位から放射方向に各画像を走査して被検眼Eの瞳孔Pdの縁Pdｘの各座標を求め、各座標から被検眼の瞳孔の中心を推定するステップ、求められた瞳孔の推定中心PdO’と角膜形状測定用リング状指標の中心部位との偏差を演算するステップ、得られた偏差が所定値以上のときに装置本体の光軸が推定中心PdO’に一致するように装置本体を駆動するステップを実行する。
【解決手段】本発明の眼科装置は、被検眼Eの角膜Cの頂点Pに装置本体１２の光軸をアライメントするステップ、角膜Cの頂点Pに対する装置本体１２のアライメントが完了したことを判断して角膜に角膜形状測定用リング状指標を投影するステップ、角膜形状測定用リング状指標の像を受像して角膜形状を演算するステップ、角膜形状測定用リング状指標の像の中心部位から放射方向に各画像を走査して被検眼Eの瞳孔Pdの縁Pdｘの各座標を求め、各座標から被検眼の瞳孔の中心を推定するステップ、求められた瞳孔の推定中心PdO’と角膜形状測定用リング状指標の中心部位との偏差を演算するステップ、得られた偏差が所定値以上のときに装置本体の光軸が推定中心PdO’に一致するように装置本体を駆動するステップを実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角膜形状の測定と眼屈折力との測定とを行うことが可能な眼特性の測定方法及び眼科装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、眼特性としての角膜形状の測定と眼屈折力との測定とを行うことが可能な眼科装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このものによれば、角膜形状の測定と眼屈折力との測定とを一台の器械で行うことができる。
【０００３】
また、眼を照明して、瞳孔中心を推定する技術も知られている（特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８９６２４号公報
【特許文献２】特開２００３−１４４３８８号公報
【特許文献３】特開平６−１４２０５４号公報
【特許文献４】特開平６−１４８５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の角膜形状の測定と眼屈折力との測定とを一台の器械で行う眼科装置では、例えば、図１に示すように、被検眼Eの角膜Cの頂点Pに対して装置本体１の主光軸O１をアライメントして、図２に示すように、角膜Cに角膜形状測定用リング状指標Q１を投影することにより角膜Cの形状を測定している。
【０００６】
ついで、図３に示すように、眼底Eｆに眼屈折力測定用リング状指標Q２を投影することにより被検眼Eの眼屈折力を測定している。その測定の詳細については、例えば、特許２９３７３７３号公報に記載されている。
【０００７】
ところが、患者には、図４に示すように、被検眼Eの角膜Cの頂点Pと、被検眼Eの瞳孔Pdの中心PdOとがずれている人がいる。
この種の患者に対して、図４に示すように、被検眼Eの角膜Cの頂点Pに装置本体１の主光軸O１を合わせるアライメントを行って、角膜形状測定用リング状指標Q1を投影することにより角膜Cの形状を測定した後、引き続き、図５に示すように、眼屈折力測定用リング状指標Q２を投影することにすると、眼屈折力測定用リング状指標Q２の一部が斜線で示すように虹彩Eｈにより遮断され、眼屈折力測定用リング状指標Q２の一部が眼底Efに投影されないことが起こり得る。
なお、符号Pdxは瞳孔の縁を示している。
【０００８】
そこで、このような場合には、検者はやむなく手動操作により装置本体１の主光軸O１を瞳孔Pdの中心PdOに一致させて、眼屈折力の測定を行っている。
このため、被検眼Eの角膜Cの頂点Pと瞳孔Pｄの瞳孔中心PｄOとがずれている患者の場合には、角膜形状の測定から眼屈折力の測定までの一連の測定をスムーズに行うことができないという不便がある。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、被検眼Eの角膜Cの頂点Pと瞳孔Pdの中心PdOとが偏心している場合であっても、角膜形状の測定から眼屈折力の測定までの一連の測定をスムーズに行うことができる眼科装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の眼科装置は、被検眼の角膜の頂点に装置本体の光軸をアライメントするステップ、角膜頂点に対する装置本体のアライメントが完了したことを判断して角膜に角膜形状測定用リング状指標を投影するステップ、角膜形状測定用リング状指標の像を受像して角膜形状を演算するステップ、角膜形状測定用リング状指標の像の中心部位から放射方向に各画像を走査して被検眼の瞳孔の縁の各座標を求め、各座標から被検眼の瞳孔の中心を推定するステップ、求められた瞳孔の推定中心と角膜形状測定用リング状指標の像の中心部位との偏差を演算するステップ、得られた偏差が所定値以上のときに装置本体の光軸が推定中心に一致するように装置本体を駆動するステップを実行する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被検眼の角膜の頂点と瞳孔の瞳孔中心とが偏心している場合であっても、角膜形状の測定から眼屈折力の測定までの一連の測定をスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、被検眼に対する眼科装置の装置本体のアライメントの一例を示す模式図である。
【図２】図２は、角膜形状測定用リング状指標が投影された被検眼の前眼部像を示す図である。
【図３】図３は、眼屈折力測定用リング状指標が投影された被検眼の眼底像を示す図である。
【図４】図４は、瞳孔の瞳孔中心と角膜の頂点とが偏心している被検眼の角膜の頂点に装置本体をアライメントして角膜形状測定用リング指標が投影された前眼部像を示す図である。
【図５】図５は、瞳孔中心と角膜の頂点とが偏心している被検眼の角膜の頂点に装置本体をアライメントして眼屈折力測定用リング状指標が投影された前眼部像を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施例に係わる眼科装置の外観の一例を示す図である。
【図７】図７は、図６に示すベース内に配置されている駆動機構の一例を示す図である。
【図８】図８は、図６に示す眼科装置の模式図である。
【図９】図９は、図８に示す角膜形状・眼屈折力測定部の光学系の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、図９に示す信号処理部の一例を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例に係る眼科装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図１２】図１２は、角膜の頂点を原点とする放射方向への画像走査による瞳孔の縁の検出の一例を示す説明図である。
【図１３】図１３は、放射方向の画像走査により得られた放射方向の輝度分布の一例を示す説明図である。
【図１４】図１４は、瞳孔の縁を求める画像処理の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１３】
図６は、本発明の実施例に係わる眼科装置の外観図である。この図６において、符号１０は眼科装置を示す。この眼科装置１０は、ベース１１、装置本体としての測定ヘッド１２、モニタ部としての液晶ディスプレイ１３、コントロールレバー１４、測定スイッチ１５、顎受け１６、額当て１７を有する。その液晶ディスプレイ１３は検者の側に設けられ、顎受け１６、額当て１７は被検者（患者）の側に設けられている。
【００１４】
被検者は、顎を顎受け１６に載せ、額当て１７に額を当接させた状態で検査を受ける。
測定ヘッド１２は、ベース１１に対して上下方向（Ｙ方向）・前後方向（Ｚ方向）・左右方向（Ｘ方向）に移動可能な構成とされている。測定ヘッド１２の駆動は後述する駆動機構によって行われる。
【００１５】
液晶ディスプレイ１３には、被検眼の前眼部像等の画像が表示される。また、検査結果等も表示される。コントロールレバー１４は測定ヘッド１２を手動で駆動するときに用いられる。なお、液晶ディスプレイ１３をタッチパネル式の構成として、コントロールレバー１４を設けない構成とすることもできる。
駆動機構はベース１１内に設けられている。その駆動機構は図７に示すように底板２０を有する。底板２０はベース１１に固定され、底板２０には支持部２１が設けられている。
【００１６】
支持部２１は中空部を有し、この中空部２１には支柱２２が配設されている。また、底板２０には駆動モータ（駆動部）２３が固定されている。駆動モータ２３は図示を略す駆動力伝達機構を介して支柱２２を上下方向に駆動する。支柱２２にはステージ２４が固着されている。ステージ２４は支柱２２と共に上下動される。
【００１７】
ステージ２４には一対の前後方向レール２５が設けられている。前後方向レール２５にはステージ２６が設けられている。ステージ２４には駆動モータ（駆動部）２７が設けられている。駆動モータ２７は、図示を略す駆動力伝達機構を介して駆動力をステージ２６に伝達し、これにより、ステージ２６は被検者に対して前後方向（Ｚ方向）に駆動される。
【００１８】
ステージ２６にはベース１１に対するステージ２９の左右方向器械中心位置Ｏを検出する検出センサＳＯが設けられている。この検出センサＳＯは例えばフォトカプラから構成されている。この検出センサＳＯは、装置本体を初期位置にセットする役割を果たす。
【００１９】
ステージ２６には左右方向レール２８が設けられている。左右方向レール２８にはステージ２９が設けられている。ステージ２６には駆動モータ（駆動部）３０が設けられている。駆動モータ３０は、図示を略す駆動力伝達機構を介して駆動力をステージ２９に伝達する。これにより、ステージ２９は被検者に対して左右方向に駆動される。
【００２０】
測定ヘッド１２には、図８に模式的に示すように、角膜形状・眼屈折力測定部１２Ａと眼圧測定部１２Ｂとが設けられている。角膜形状・眼屈折力測定部１２Ａは、被検眼Eの角膜Cの形状と被検眼Ｅの眼屈折力（球面度数、乱視度数、乱視軸角度等）とを測定する際に用いられる。眼圧測定部１２Ｂは、被検眼Ｅの眼圧を測定する際に用いられる。角膜形状・眼屈折力測定部１２Ａは、例えば、眼圧測定部１２Ｂの上部に設けられている。
【００２１】
（角膜形状・眼屈折力測定部１２Ａの構成）
角膜形状・眼屈折力測定部１２Ａは、図９に示す光学系を有する。この光学系は図示を略すケース内にコンパクトにまとめて配置されている。なお、眼圧測定部１２Bの光学系の構成については、本発明とは直接関連がないので説明を省略する。
【００２２】
その図９において、４１は被検眼Ｅを固視・雲霧させるために視標を眼底Ｅｆに投影する固視標投影光学系、４２は被検眼Ｅの前眼部Ｅｒを観察する観察光学系、４３は照準スケールを二次元固体撮像素子としてのＣＣＤ４４に投影するスケール投影光学系、４５は被検眼Ｅの眼屈折力を測定するための眼屈折力測定用リング状指標としてのパターン光束を眼底Ｅｆに投影する眼屈折力測定用リング状指標投影光学系、４６は眼底Ｅｆから反射された眼屈折力測定用リング状指標像をＣＣＤ４４に受光させる受光光学系、４７は光軸と垂直な方向のアライメント状態を検出するための指標光を被検眼に向けて投影するアライメント光投影系、４９は信号処理部である。なお、この光学系は、被検眼Ｅと装置本体（測定ヘッド１２）との間の作動距離WOを検出するための図示を略す作動距離検出光学系を有している。
【００２３】
その眼屈折力測定用リング状指標投影光学系４５、受光光学系４６は、観察光学系４２、後述する角膜形状測定用リング状指標投影光源と共に、角膜形状・眼屈折力測定光学系を構成している。
【００２４】
固視標投影光学系４１は、固視標光源５１、コリメータレンズ５２、指標板５３、リレーレンズ５４、ミラー５５、リレーレンズ５６、ダイクロイックミラー５７、ダイクロイックミラー５８、対物レンズ５９を備えている。
【００２５】
固視標光源５１から出射された可視光は、コリメータレンズ５２によって平行光束とされた後、指標板５３を透過する。指標板５３には、被検眼Ｅを固視・雲霧させるためのターゲットが設けられている。
【００２６】
そのターゲット光束は、リレーレンズ５４を透過してミラー５５により反射され、リレーレンズ５６を経てダイクロイックミラー５７に導かれかつこのミラー５５により反射されて光学系の主光軸Ｏ１に導かれ、ダイクロイックミラー５８を透過した後、対物レンズ５９を経て被検眼Ｅに導かれる。
【００２７】
固視標光源５１、コリメータレンズ５２、指標板５３は、指標ユニットＵ１０を構成し、指標ユニットＵ１０は、被検眼Ｅを固視・雲霧させるために、駆動モータＰＭ１によって、固視標投影光学系４１の光軸Ｏ２に沿って一体に移動可能とされている。
【００２８】
観察光学系４２は、図示を略す照明光源、対物レンズ５９、ダイクロイックミラー５８、絞り６１’を有するリレーレンズ６２、ミラー６３、リレーレンズ６４、ダイクロイックミラー６５、結像レンズ６６、二次元固体撮像素子としてのＣＣＤ４４を有する。
【００２９】
照明光源から出射された照明光束は、被検眼Ｅの前眼部Ｅｒを照明する。前眼部Ｅｒで反射された照明光束は、対物レンズ５９を経てダイクロイックミラー５８に反射され、リレーレンズ６２の絞り６１’を通過し、ミラー６３により反射された後、リレーレンズ６４、ダイクロイックミラー６５を透過して、結像レンズ６６によりＣＣＤ４４に導かれ、ＣＣＤ４４の撮像面に前眼部像Er’が形成される。
【００３０】
スケール投影光学系４３は、投影光源７１、照準スケールを有するコリメータレンズ７２、リレーレンズ７３、ダイクロイックミラー５８、絞り６１’を有するリレーレンズ６２、ミラー６３、リレーレンズ６４、ダイクロイックミラー６５、結像レンズ６６、ＣＣＤ４４を有する。
【００３１】
投影光源７１から出射された光束は、コリメータレンズ７２を透過する際に平行光束とされ、リレーレンズ７３、ダイクロイックミラー５８、絞り６１’を有するリレーレンズ６２を経てミラー６３により反射され、このリレーレンズ６４、ダイクロイックミラー６５を経て結像レンズ６６によってＣＣＤ４４に結像される。
【００３２】
ＣＣＤ４４からの映像信号は、信号処理部４９を介して液晶ディスプレイ１３に入力され、液晶ディスプレイ１３に前眼部像Ｅｒ’が表示されると共にアライメントマークＡＬＭ１、ＡＬＭ２が表示される。なお、アライメント完了後の屈折力測定時には、照明光源、投影光源７１は消灯される。
【００３３】
眼屈折力測定用リング状指標投影光学系４５は、眼屈折力測定用光源８１、コリメータレンズ８２、円錐プリズム８３、リング指標板８４、リレーレンズ８５、ミラー８６、リレーレンズ８７、穴空きプリズム８８、ダイクロイックミラー５７、ダイクロイックミラー５８、対物レンズ５９を備えている。
【００３４】
眼屈折力測定用光源８１とリング指標板８４とは光学的に共役であり、リング指標板８４と被検眼Ｅの眼底Eｆとは光学的に共役な位置に配置されている。また、眼屈折力測定用光源８１、コリメータレンズ８２、円錐プリズム８３、リング指標板８４は、指標ユニットＵ４０を構成し、この指標ユニットＵ４０は、駆動モータＰＭ２により光軸Ｏ３に沿って進退駆動される。
【００３５】
眼屈折力測定用光源８１から出射された光束は、コリメータレンズ８２によって平行光束とされ、円錐プリズム８３を透過してリング指標板８４に導かれる。その光束は、このリング指標板８４に形成されたリング状のパターン部分を透過して眼屈折力測定用リング状指標としてのパターン光束となる。
【００３６】
このパターン光束は、リレーレンズ８５を透過した後、ミラー８６により反射され、リレーレンズ８７を透過して穴空きプリズム８８の反射面によって反射され、主光軸Ｏｌに沿つてダイクロイックミラー５７に導かれ、ダイクロイックミラー５７、５８を透過した後、対物レンズ５９により眼底Ｅｆに結像される。
【００３７】
受光光学系４６は、対物レンズ５９、ダイクロイックミラー５８、５７、穴空きプリズム８８の穴部８８ａ、リレーレンズ９１、ミラー９２、リレーレンズ９３、ミラー９４、合焦レンズ９５、ミラー９６、ダイクロイックミラー６５、結像レンズ６６、ＣＣＤ４４を有する。合焦レンズ９５は、指標ユニットＵ４０と連動して、光軸Ｏ４に沿って移動可能とされている。
【００３８】
眼屈折力測定用リング状指標投影光学系４５によって眼底Ｅｆに導かれかつこの眼底Ｅｆで反射されたパターン反射光束は、対物レンズ５９により集光され、ダイクロイックミラー５８、５７を透過し、穴空きプリズム８８の穴部８８ａへと導かれ、この穴部８８ａを通過する。
【００３９】
この穴部８８ａを通過したパターン反射光束は、リレーレンズ９１を透過してミラー９２によって反射され、リレーレンズ９３を透過してミラー９４により反射され、合焦レンズ９５を透過してミラー９６、ダイクロイックミラー６５により反射され、結像レンズ６６によってＣＣＤ４４に導かれる。これにより、ＣＣＤ４４に眼屈折力測定用リング状指標Q2の像が結像される。
【００４０】
アライメント光投影系４７は、ＬＥＤ１０１、ピンホール１０２、コリメータレンズ１０３、ハーフミラー１０４を備え、被検眼Ｅの角膜Ｃに向けてアライメント指標光束を投影することにより被検眼Eに対して装置本体を自動的にアライメントする機能を有する。
【００４１】
被検眼Ｅに向けて平行光として投影されたアライメント指標光束は、被検眼Ｅの角膜Ｃにおいて反射され、観察光学系４２によりＣＣＤ４４上にアライメント指標像としての輝点像Ｔが投影される。この輝点像ＴがアライメントマークＡＬＭ１内に位置すると、アライメント完了と判断される。
【００４２】
眼屈折力測定用リング状指標投影光学系４５には、対物レンズ５９の前方側に主光軸Ｏ１に関して同心状に有限距離から角膜形状測定用リング状指標を投影する角膜形状測定用リング状指標投影光源６１A、６１B、６１Cが設けられている。
【００４３】
これらの３つの角膜形状測定用リング状指標投影光源６１A、６１B、６１Cは、被検眼Eの角膜Cに投影されて、角膜Cに角膜形状測定用リング状指標Q1を形成する。
その角膜形状測定用リング状指標Q1を形成する光束は、被検眼Ｅの角膜Ｃで反射されて、観察光学系４２によりＣＣＤ４４上に結像される。信号処理部４９は、このＣＣＤ４４からの出力を信号処理して角膜形状測定用リング状指標の像６１A’、６１B’、６１C’（Q１）を液晶ディスプレイ１３に表示させる。
【００４４】
信号処理部４９は、図１０に示すように、制御演算部１１０と、A/D変換部１１２と、フレームメモリ１１３と、デジタルアナログ変換部１１４とを有する。その制御演算部１１０は、CPUと公知の最小値フィルター処理部１１５を有する。最小値フィルター処理部１１５は瞳孔Pdの縁Pdxを検出するために暗い画素のコントラストを強調する機能を有する。そのCPUには、図１１に示すフローチャートを実行するプログラムが組み込まれている。
【００４５】
その制御演算部１１０は、また、パルスモータＰＭ１、ＰＭ２を駆動制御すると共に、駆動モータ２３、２７、３０を駆動制御する。これにより、装置本体（測定ヘッド１２）がＸ、Ｙ、Ｚ方向に駆動される。また、制御演算部１１０は、各種光源５１、６１A〜６１C、７１、８１、ＬＥＤ１０１の点灯制御を行うため、図示を略すドライバに接続されている。
【００４６】
その制御演算部１１０は、角膜形状の測定を実行すると共に、眼屈折力の測定を実行させる。なお、制御演算部１１０による演算結果等はＲＡＭ（図示を略す）に記憶される。
【００４７】
更に、制御演算部１１０は、ＣＣＤ４４に受光された輝点像Ｔの受光位置を演算し、この演算結果に基づき、主光軸Ｏ１と被検眼Ｅの角膜Cの頂点Pとの間のズレ量Δｘｙ、適正作動距離ＷＯからのズレ量Δｚを演算する。
左右方向器械中心Oが予め既知であるので、左右方向器械中心Oを原点として輝点像Ｔと主光軸Ｏ１との位置座標は演算により求めることが可能である。
【００４８】
また、制御演算部１１０は、ズレ量Δｘｙ、Δｚが閾値Δｘｙ0、Δｚ0以下となった場合に（アライメントマークALM１に輝点像Tが位置した場合に）、角膜形状測定用リング状指標投影光源６１A〜６１Cを発光させる駆動信号を出力する。なお、閾値Δｘｙ0、Δｚ0は信号処理部４９のＲＡＭ（図示を略す）に記憶されている。すなわち、制御演算部１１０は、被検眼Ｅに対して装置本体（測定ヘッド１２）を自動的にアライメントする機能を有する。
【００４９】
更に、制御演算部１１０は、瞳孔Pdの後述する推定中心PdO’と装置本体の主光軸O１とが一致したときに、眼屈折力測定用光源８１を発光させる駆動信号を出力する。すなわち、制御演算部１１０は、推定中心PdO’に対して装置本体（測定ヘッド１２）を自動的にアライメントする機能をも有する。
【００５０】
以下、図１１に示すフローチャートを参照しつつ、本発明の実施例を詳細に説明する。
電源スイッチがＯＮにされ（S1）、図示を略す照明光源が点灯されると、図９に示すように、前眼部像Er’が液晶ディスプレイ１３の画面に表示される。
【００５１】
ついで、検者は、液晶ディスプレイ１３の画面に表示されているアライメントマークＡＬＭ２に被検眼Ｅの瞳孔Ｐｄが位置するように、コントロールレバー１４を手動操作して装置本体を前後左右に移動させて、被検眼Eに対する装置本体の概略アライメントを行う（S.2）。
【００５２】
この概略のアライメントが終了すると、輝点像Ｔが液晶ディスプレイ１３の画面に映し出される。この後、アライメント光投影系４７、作動距離検出光学系（図示を略す）に基づくアライメント検出が開始される。
【００５３】
これにより、装置本体（測定ヘッド１２）がＸ，Ｙ，Ｚ方向に駆動され、自動アライメント調整が開始される。すなわち、装置本体（測定ヘッド１２）は、その被検眼Ｅに対するズレ量Δｘｙ、ΔｚがそれぞれΔｘｙ0、Δｚ0以下となるようにＸ、Ｙ、Ｚ方向に駆動制御される。これにより、輝点像（アライメント指標像）ＴがアライメントマークＡＬＭ１内に位置すると、被検眼Ｅの角膜Ｃの頂点に対する自動アライメントが完了する（S.3、S.4）。
【００５４】
この自動アライメントが完了すると、角膜形状測定用リング状指標光源６１A〜６１Cが点灯され、角膜形状測定用リング状指標Q1が角膜Cに投影される（S.5）。
信号処理部４９は、その角膜Cに投影された角膜形状測定用リング状指標Q1の像６１A’〜６１C’に基づいて、角膜Cの形状を測定する（S.6）。その角膜形状Cの測定の詳細については、公知であるのでその説明は省略する。
【００５５】
ついで、制御演算部１１０は、角膜形状測定用リング状指標Q1の像６１A’〜６１C’の中心部位から、図１２に示すように、放射方向に前眼部像Er’を走査する。ここでは、制御演算部１１０は、輝点像Tを中心部位にして輝点像Tの周回り方向に等角度毎に放射方向に前眼部像Er’を走査する。
【００５６】
制御演算部１１０は、この放射方向の走査により、輝点像Tに存在する画素を原点O’（図１３参照）としてその放射方向に存在する各画素の輝度を取得する。
例えば、制御演算部１１０は、放射方向Mの走査により、図１３に示す輝度分布を得る。
その図１３において、符号T’は、輝点像Tに対応する輝度分布であり、符号６１A”は角膜形状測定用リング状指標Q1の像６１A’に対応する輝度分布であり、符号６１B”は角膜形状測定用リング状指標Q1の像６１B’に対応する輝度分布であり、符号６１C”は角膜形状測定用リング状指標Q1の像６１C’に対応する輝度分布である。
【００５７】
ここで、輝度分布のピーク値が原点O’から遠ざかるに伴って漸次低くなっているのは、CCD４４に受光される光量が角膜Cの頂点Pから遠ざかるに伴って、少なくなるからである。
【００５８】
また瞳孔Pdの縁Pdｘの部分で、輝度の光量が増加しているのは、瞳孔Pｄの部分はほぼ真っ暗であるのに対して、瞳孔Pdの縁Pｄｘよりも外側には虹彩Eｈが存在するため、反射光量が増大するからである。
【００５９】
制御演算部１１０は、このようにして取得された各画素の輝度に対して最小値フィルター処理を行う。この最小値フィルター処理により、画像の暗い部分がより暗く強調処理され、図１４に示すように、局所的に輝度の高い輝度分布が除去される。
ついで、制御演算部１１０は、閾値Vｈに基づいて、瞳孔Pdの縁Pdｘの座標M（X、Y）を求める。
【００６０】
制御演算部１１０は、その座標M（X、Y）を輝点像Tの周回り方向に少なくとも３つ以上取得することにより、仮想円を求め、この仮想円の中心を瞳孔Pdの推定中心PdO’として取得する（S.7、S.8）。
【００６１】
ついで、制御演算部１１０は、この推定中心PdO’と輝点像T（角膜Cの頂点P）との差を演算する。すなわち、推定中心PdO’のX方向座標位置と輝点像TのX方向座標位置との差、推定中心PdO’のY方向座標位置と輝点像TのY方向座標位置との差を求める（S.9）。
【００６２】
ついで、この推定中心PdO’と輝点像Tとの差が所定値以上のときには（S.10）、制御演算部１１０は、装置本体の主光軸O１が推定中心PdO’に一致するように装置本体を駆動する（S.11）。ついで、装置本体の主光軸O１が推定中心PdO’に一致したか否かを判断する（S.12）。
【００６３】
ついで、制御演算部１１０は、推定中心PdO’と輝点像Tとの差が所定値よりも小さいとき、又は、推定中心PdO’に装置本体の主光軸O１が一致したとき、被検眼Ｅが正視眼であると仮定した場合の眼底共役位置にリング指標板８４が位置するようにユニットＵ４０を駆動して眼屈折力測定用リング状指標投影光源８１を発光させる（S.13）。
【００６４】
これにより、被検眼Ｅの眼底Ｅｆに眼屈折力測定用リング状指標Q2が図３に示すように投影され、その結果、ＣＣＤ４４上に眼屈折力測定用リング状指標Q2の像が結像される。ＣＣＤ４４からの映像信号は、Ａ／Ｄ変換器１１２によりデジタル値に変換され、フレームメモリ１１３に記憶される。制御演算部１１０は、フレームメモリ１１３に記憶された画像データに基づき、眼屈折力測定用リング状指標Q２の像を２値化処理により抽出する。
【００６５】
その結果、眼屈折力としての球面度数、円柱度数、軸角度が周知の手法により測定される。この眼屈折力測定部の構成は特開２００２−２５３５０６号公報に開示のものと同一であるが、この構成に限られるものではない。
【００６６】
以上説明したように、本発明の実施例に係る制御演算部１１０は、被検眼Eの角膜Cの頂点Pに測定ヘッド（装置本体）１２の光軸をアライメントするアライメント実行処理ステップと、角膜Cの頂点Pに対する装置本体のアライメントが完了したことを判断して角膜に角膜形状測定用リング状指標Q1を投影する角膜形状リング状指標投影処理ステップと、角膜形状測定用リング状指標Q1の像を受像して角膜形状を演算する角膜形状演算処理ステップと、角膜形状測定用リング状指標Q1の像の中心部位から放射方向に画像を走査して被検眼Eの瞳孔Pdの縁Pdxの各座標を求め、この各座標から被検眼Eの瞳孔Pdの中心PdOを推定する推定処理ステップと、この推定ステップにより求められた瞳孔Pdの推定中心PdO’と角膜形状測定用リング状指標Q1の像の中心部位との偏差を演算する偏差演算処理ステップと、偏差演算ステップにより得られた偏差が所定値以上のときに装置本体１２の光軸が推定中心PdO’に一致するように装置本体を駆動する駆動処理ステップとを実行する。
【００６７】
ついで、制御演算部１１０は、装置本体１２の駆動処理後の装置本体１２の光軸が推定中心PdO’に一致したときに、被検眼Eの眼底Efに眼屈折力測定用リング状指標Q2を投影することにより、眼屈折力を測定する眼屈折力演算処理ステップを実行する。
【００６８】
角膜形状測定用リング状指標Q1の像の中心部位は角膜Cの頂点Pに形成された輝点像Tであることが望ましいが、角膜形状測定用リング状指標Q1の像の形状から中心部位を求め、この中心部位を原点として放射方向に画像を走査して瞳孔Pdの縁Pdxの座標を求めても良い。
【００６９】
この実施例によれば、角膜形状の演算処理の実行中に瞳孔Pdの中心を推定し、この瞳孔Pdの推定中心に向けて装置本体１２を自動的に駆動するようにしたから、被検眼Eの角膜Cの頂点Pと瞳孔Pdの中心PdOとが偏心している患者について角膜形状の測定から眼屈折力の測定までの一連の測定を行う場合であっても、その測定をスムーズに行うことができる。
【符号の説明】
【００７０】
１２…測定ヘッド（装置本体）
C…角膜
P…頂点
Pd…瞳孔
PdO’…推定中心
Pdｘ…瞳孔の縁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角膜形状の測定と眼屈折力との測定とを行うことが可能な眼特性の測定方法及び眼科装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、眼特性としての角膜形状の測定と眼屈折力との測定とを行うことが可能な眼科装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このものによれば、角膜形状の測定と眼屈折力との測定とを一台の器械で行うことができる。
【０００３】
また、眼を照明して、瞳孔中心を推定する技術も知られている（特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８９６２４号公報
【特許文献２】特開２００３−１４４３８８号公報
【特許文献３】特開平６−１４２０５４号公報
【特許文献４】特開平６−１４８５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の角膜形状の測定と眼屈折力との測定とを一台の器械で行う眼科装置では、例えば、図１に示すように、被検眼Eの角膜Cの頂点Pに対して装置本体１の主光軸O１をアライメントして、図２に示すように、角膜Cに角膜形状測定用リング状指標Q１を投影することにより角膜Cの形状を測定している。
【０００６】
ついで、図３に示すように、眼底Eｆに眼屈折力測定用リング状指標Q２を投影することにより被検眼Eの眼屈折力を測定している。その測定の詳細については、例えば、特許２９３７３７３号公報に記載されている。
【０００７】
ところが、患者には、図４に示すように、被検眼Eの角膜Cの頂点Pと、被検眼Eの瞳孔Pdの中心PdOとがずれている人がいる。
この種の患者に対して、図４に示すように、被検眼Eの角膜Cの頂点Pに装置本体１の主光軸O１を合わせるアライメントを行って、角膜形状測定用リング状指標Q1を投影することにより角膜Cの形状を測定した後、引き続き、図５に示すように、眼屈折力測定用リング状指標Q２を投影することにすると、眼屈折力測定用リング状指標Q２の一部が斜線で示すように虹彩Eｈにより遮断され、眼屈折力測定用リング状指標Q２の一部が眼底Efに投影されないことが起こり得る。
なお、符号Pdxは瞳孔の縁を示している。
【０００８】
そこで、このような場合には、検者はやむなく手動操作により装置本体１の主光軸O１を瞳孔Pdの中心PdOに一致させて、眼屈折力の測定を行っている。
このため、被検眼Eの角膜Cの頂点Pと瞳孔Pｄの瞳孔中心PｄOとがずれている患者の場合には、角膜形状の測定から眼屈折力の測定までの一連の測定をスムーズに行うことができないという不便がある。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、被検眼Eの角膜Cの頂点Pと瞳孔Pdの中心PdOとが偏心している場合であっても、角膜形状の測定から眼屈折力の測定までの一連の測定をスムーズに行うことができる眼科装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の眼科装置は、被検眼の角膜の頂点に装置本体の光軸をアライメントするステップ、角膜頂点に対する装置本体のアライメントが完了したことを判断して角膜に角膜形状測定用リング状指標を投影するステップ、角膜形状測定用リング状指標の像を受像して角膜形状を演算するステップ、角膜形状測定用リング状指標の像の中心部位から放射方向に各画像を走査して被検眼の瞳孔の縁の各座標を求め、各座標から被検眼の瞳孔の中心を推定するステップ、求められた瞳孔の推定中心と角膜形状測定用リング状指標の像の中心部位との偏差を演算するステップ、得られた偏差が所定値以上のときに装置本体の光軸が推定中心に一致するように装置本体を駆動するステップを実行する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被検眼の角膜の頂点と瞳孔の瞳孔中心とが偏心している場合であっても、角膜形状の測定から眼屈折力の測定までの一連の測定をスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、被検眼に対する眼科装置の装置本体のアライメントの一例を示す模式図である。
【図２】図２は、角膜形状測定用リング状指標が投影された被検眼の前眼部像を示す図である。
【図３】図３は、眼屈折力測定用リング状指標が投影された被検眼の眼底像を示す図である。
【図４】図４は、瞳孔の瞳孔中心と角膜の頂点とが偏心している被検眼の角膜の頂点に装置本体をアライメントして角膜形状測定用リング指標が投影された前眼部像を示す図である。
【図５】図５は、瞳孔中心と角膜の頂点とが偏心している被検眼の角膜の頂点に装置本体をアライメントして眼屈折力測定用リング状指標が投影された前眼部像を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施例に係わる眼科装置の外観の一例を示す図である。
【図７】図７は、図６に示すベース内に配置されている駆動機構の一例を示す図である。
【図８】図８は、図６に示す眼科装置の模式図である。
【図９】図９は、図８に示す角膜形状・眼屈折力測定部の光学系の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、図９に示す信号処理部の一例を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例に係る眼科装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図１２】図１２は、角膜の頂点を原点とする放射方向への画像走査による瞳孔の縁の検出の一例を示す説明図である。
【図１３】図１３は、放射方向の画像走査により得られた放射方向の輝度分布の一例を示す説明図である。
【図１４】図１４は、瞳孔の縁を求める画像処理の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１３】
図６は、本発明の実施例に係わる眼科装置の外観図である。この図６において、符号１０は眼科装置を示す。この眼科装置１０は、ベース１１、装置本体としての測定ヘッド１２、モニタ部としての液晶ディスプレイ１３、コントロールレバー１４、測定スイッチ１５、顎受け１６、額当て１７を有する。その液晶ディスプレイ１３は検者の側に設けられ、顎受け１６、額当て１７は被検者（患者）の側に設けられている。
【００１４】
被検者は、顎を顎受け１６に載せ、額当て１７に額を当接させた状態で検査を受ける。
測定ヘッド１２は、ベース１１に対して上下方向（Ｙ方向）・前後方向（Ｚ方向）・左右方向（Ｘ方向）に移動可能な構成とされている。測定ヘッド１２の駆動は後述する駆動機構によって行われる。
【００１５】
液晶ディスプレイ１３には、被検眼の前眼部像等の画像が表示される。また、検査結果等も表示される。コントロールレバー１４は測定ヘッド１２を手動で駆動するときに用いられる。なお、液晶ディスプレイ１３をタッチパネル式の構成として、コントロールレバー１４を設けない構成とすることもできる。
駆動機構はベース１１内に設けられている。その駆動機構は図７に示すように底板２０を有する。底板２０はベース１１に固定され、底板２０には支持部２１が設けられている。
【００１６】
支持部２１は中空部を有し、この中空部２１には支柱２２が配設されている。また、底板２０には駆動モータ（駆動部）２３が固定されている。駆動モータ２３は図示を略す駆動力伝達機構を介して支柱２２を上下方向に駆動する。支柱２２にはステージ２４が固着されている。ステージ２４は支柱２２と共に上下動される。
【００１７】
ステージ２４には一対の前後方向レール２５が設けられている。前後方向レール２５にはステージ２６が設けられている。ステージ２４には駆動モータ（駆動部）２７が設けられている。駆動モータ２７は、図示を略す駆動力伝達機構を介して駆動力をステージ２６に伝達し、これにより、ステージ２６は被検者に対して前後方向（Ｚ方向）に駆動される。
【００１８】
ステージ２６にはベース１１に対するステージ２９の左右方向器械中心位置Ｏを検出する検出センサＳＯが設けられている。この検出センサＳＯは例えばフォトカプラから構成されている。この検出センサＳＯは、装置本体を初期位置にセットする役割を果たす。
【００１９】
ステージ２６には左右方向レール２８が設けられている。左右方向レール２８にはステージ２９が設けられている。ステージ２６には駆動モータ（駆動部）３０が設けられている。駆動モータ３０は、図示を略す駆動力伝達機構を介して駆動力をステージ２９に伝達する。これにより、ステージ２９は被検者に対して左右方向に駆動される。
【００２０】
測定ヘッド１２には、図８に模式的に示すように、角膜形状・眼屈折力測定部１２Ａと眼圧測定部１２Ｂとが設けられている。角膜形状・眼屈折力測定部１２Ａは、被検眼Eの角膜Cの形状と被検眼Ｅの眼屈折力（球面度数、乱視度数、乱視軸角度等）とを測定する際に用いられる。眼圧測定部１２Ｂは、被検眼Ｅの眼圧を測定する際に用いられる。角膜形状・眼屈折力測定部１２Ａは、例えば、眼圧測定部１２Ｂの上部に設けられている。
【００２１】
（角膜形状・眼屈折力測定部１２Ａの構成）
角膜形状・眼屈折力測定部１２Ａは、図９に示す光学系を有する。この光学系は図示を略すケース内にコンパクトにまとめて配置されている。なお、眼圧測定部１２Bの光学系の構成については、本発明とは直接関連がないので説明を省略する。
【００２２】
その図９において、４１は被検眼Ｅを固視・雲霧させるために視標を眼底Ｅｆに投影する固視標投影光学系、４２は被検眼Ｅの前眼部Ｅｒを観察する観察光学系、４３は照準スケールを二次元固体撮像素子としてのＣＣＤ４４に投影するスケール投影光学系、４５は被検眼Ｅの眼屈折力を測定するための眼屈折力測定用リング状指標としてのパターン光束を眼底Ｅｆに投影する眼屈折力測定用リング状指標投影光学系、４６は眼底Ｅｆから反射された眼屈折力測定用リング状指標像をＣＣＤ４４に受光させる受光光学系、４７は光軸と垂直な方向のアライメント状態を検出するための指標光を被検眼に向けて投影するアライメント光投影系、４９は信号処理部である。なお、この光学系は、被検眼Ｅと装置本体（測定ヘッド１２）との間の作動距離WOを検出するための図示を略す作動距離検出光学系を有している。
【００２３】
その眼屈折力測定用リング状指標投影光学系４５、受光光学系４６は、観察光学系４２、後述する角膜形状測定用リング状指標投影光源と共に、角膜形状・眼屈折力測定光学系を構成している。
【００２４】
固視標投影光学系４１は、固視標光源５１、コリメータレンズ５２、指標板５３、リレーレンズ５４、ミラー５５、リレーレンズ５６、ダイクロイックミラー５７、ダイクロイックミラー５８、対物レンズ５９を備えている。
【００２５】
固視標光源５１から出射された可視光は、コリメータレンズ５２によって平行光束とされた後、指標板５３を透過する。指標板５３には、被検眼Ｅを固視・雲霧させるためのターゲットが設けられている。
【００２６】
そのターゲット光束は、リレーレンズ５４を透過してミラー５５により反射され、リレーレンズ５６を経てダイクロイックミラー５７に導かれかつこのミラー５５により反射されて光学系の主光軸Ｏ１に導かれ、ダイクロイックミラー５８を透過した後、対物レンズ５９を経て被検眼Ｅに導かれる。
【００２７】
固視標光源５１、コリメータレンズ５２、指標板５３は、指標ユニットＵ１０を構成し、指標ユニットＵ１０は、被検眼Ｅを固視・雲霧させるために、駆動モータＰＭ１によって、固視標投影光学系４１の光軸Ｏ２に沿って一体に移動可能とされている。
【００２８】
観察光学系４２は、図示を略す照明光源、対物レンズ５９、ダイクロイックミラー５８、絞り６１’を有するリレーレンズ６２、ミラー６３、リレーレンズ６４、ダイクロイックミラー６５、結像レンズ６６、二次元固体撮像素子としてのＣＣＤ４４を有する。
【００２９】
照明光源から出射された照明光束は、被検眼Ｅの前眼部Ｅｒを照明する。前眼部Ｅｒで反射された照明光束は、対物レンズ５９を経てダイクロイックミラー５８に反射され、リレーレンズ６２の絞り６１’を通過し、ミラー６３により反射された後、リレーレンズ６４、ダイクロイックミラー６５を透過して、結像レンズ６６によりＣＣＤ４４に導かれ、ＣＣＤ４４の撮像面に前眼部像Er’が形成される。
【００３０】
スケール投影光学系４３は、投影光源７１、照準スケールを有するコリメータレンズ７２、リレーレンズ７３、ダイクロイックミラー５８、絞り６１’を有するリレーレンズ６２、ミラー６３、リレーレンズ６４、ダイクロイックミラー６５、結像レンズ６６、ＣＣＤ４４を有する。
【００３１】
投影光源７１から出射された光束は、コリメータレンズ７２を透過する際に平行光束とされ、リレーレンズ７３、ダイクロイックミラー５８、絞り６１’を有するリレーレンズ６２を経てミラー６３により反射され、このリレーレンズ６４、ダイクロイックミラー６５を経て結像レンズ６６によってＣＣＤ４４に結像される。
【００３２】
ＣＣＤ４４からの映像信号は、信号処理部４９を介して液晶ディスプレイ１３に入力され、液晶ディスプレイ１３に前眼部像Ｅｒ’が表示されると共にアライメントマークＡＬＭ１、ＡＬＭ２が表示される。なお、アライメント完了後の屈折力測定時には、照明光源、投影光源７１は消灯される。
【００３３】
眼屈折力測定用リング状指標投影光学系４５は、眼屈折力測定用光源８１、コリメータレンズ８２、円錐プリズム８３、リング指標板８４、リレーレンズ８５、ミラー８６、リレーレンズ８７、穴空きプリズム８８、ダイクロイックミラー５７、ダイクロイックミラー５８、対物レンズ５９を備えている。
【００３４】
眼屈折力測定用光源８１とリング指標板８４とは光学的に共役であり、リング指標板８４と被検眼Ｅの眼底Eｆとは光学的に共役な位置に配置されている。また、眼屈折力測定用光源８１、コリメータレンズ８２、円錐プリズム８３、リング指標板８４は、指標ユニットＵ４０を構成し、この指標ユニットＵ４０は、駆動モータＰＭ２により光軸Ｏ３に沿って進退駆動される。
【００３５】
眼屈折力測定用光源８１から出射された光束は、コリメータレンズ８２によって平行光束とされ、円錐プリズム８３を透過してリング指標板８４に導かれる。その光束は、このリング指標板８４に形成されたリング状のパターン部分を透過して眼屈折力測定用リング状指標としてのパターン光束となる。
【００３６】
このパターン光束は、リレーレンズ８５を透過した後、ミラー８６により反射され、リレーレンズ８７を透過して穴空きプリズム８８の反射面によって反射され、主光軸Ｏｌに沿つてダイクロイックミラー５７に導かれ、ダイクロイックミラー５７、５８を透過した後、対物レンズ５９により眼底Ｅｆに結像される。
【００３７】
受光光学系４６は、対物レンズ５９、ダイクロイックミラー５８、５７、穴空きプリズム８８の穴部８８ａ、リレーレンズ９１、ミラー９２、リレーレンズ９３、ミラー９４、合焦レンズ９５、ミラー９６、ダイクロイックミラー６５、結像レンズ６６、ＣＣＤ４４を有する。合焦レンズ９５は、指標ユニットＵ４０と連動して、光軸Ｏ４に沿って移動可能とされている。
【００３８】
眼屈折力測定用リング状指標投影光学系４５によって眼底Ｅｆに導かれかつこの眼底Ｅｆで反射されたパターン反射光束は、対物レンズ５９により集光され、ダイクロイックミラー５８、５７を透過し、穴空きプリズム８８の穴部８８ａへと導かれ、この穴部８８ａを通過する。
【００３９】
この穴部８８ａを通過したパターン反射光束は、リレーレンズ９１を透過してミラー９２によって反射され、リレーレンズ９３を透過してミラー９４により反射され、合焦レンズ９５を透過してミラー９６、ダイクロイックミラー６５により反射され、結像レンズ６６によってＣＣＤ４４に導かれる。これにより、ＣＣＤ４４に眼屈折力測定用リング状指標Q2の像が結像される。
【００４０】
アライメント光投影系４７は、ＬＥＤ１０１、ピンホール１０２、コリメータレンズ１０３、ハーフミラー１０４を備え、被検眼Ｅの角膜Ｃに向けてアライメント指標光束を投影することにより被検眼Eに対して装置本体を自動的にアライメントする機能を有する。
【００４１】
被検眼Ｅに向けて平行光として投影されたアライメント指標光束は、被検眼Ｅの角膜Ｃにおいて反射され、観察光学系４２によりＣＣＤ４４上にアライメント指標像としての輝点像Ｔが投影される。この輝点像ＴがアライメントマークＡＬＭ１内に位置すると、アライメント完了と判断される。
【００４２】
眼屈折力測定用リング状指標投影光学系４５には、対物レンズ５９の前方側に主光軸Ｏ１に関して同心状に有限距離から角膜形状測定用リング状指標を投影する角膜形状測定用リング状指標投影光源６１A、６１B、６１Cが設けられている。
【００４３】
これらの３つの角膜形状測定用リング状指標投影光源６１A、６１B、６１Cは、被検眼Eの角膜Cに投影されて、角膜Cに角膜形状測定用リング状指標Q1を形成する。
その角膜形状測定用リング状指標Q1を形成する光束は、被検眼Ｅの角膜Ｃで反射されて、観察光学系４２によりＣＣＤ４４上に結像される。信号処理部４９は、このＣＣＤ４４からの出力を信号処理して角膜形状測定用リング状指標の像６１A’、６１B’、６１C’（Q１）を液晶ディスプレイ１３に表示させる。
【００４４】
信号処理部４９は、図１０に示すように、制御演算部１１０と、A/D変換部１１２と、フレームメモリ１１３と、デジタルアナログ変換部１１４とを有する。その制御演算部１１０は、CPUと公知の最小値フィルター処理部１１５を有する。最小値フィルター処理部１１５は瞳孔Pdの縁Pdxを検出するために暗い画素のコントラストを強調する機能を有する。そのCPUには、図１１に示すフローチャートを実行するプログラムが組み込まれている。
【００４５】
その制御演算部１１０は、また、パルスモータＰＭ１、ＰＭ２を駆動制御すると共に、駆動モータ２３、２７、３０を駆動制御する。これにより、装置本体（測定ヘッド１２）がＸ、Ｙ、Ｚ方向に駆動される。また、制御演算部１１０は、各種光源５１、６１A〜６１C、７１、８１、ＬＥＤ１０１の点灯制御を行うため、図示を略すドライバに接続されている。
【００４６】
その制御演算部１１０は、角膜形状の測定を実行すると共に、眼屈折力の測定を実行させる。なお、制御演算部１１０による演算結果等はＲＡＭ（図示を略す）に記憶される。
【００４７】
更に、制御演算部１１０は、ＣＣＤ４４に受光された輝点像Ｔの受光位置を演算し、この演算結果に基づき、主光軸Ｏ１と被検眼Ｅの角膜Cの頂点Pとの間のズレ量Δｘｙ、適正作動距離ＷＯからのズレ量Δｚを演算する。
左右方向器械中心Oが予め既知であるので、左右方向器械中心Oを原点として輝点像Ｔと主光軸Ｏ１との位置座標は演算により求めることが可能である。
【００４８】
また、制御演算部１１０は、ズレ量Δｘｙ、Δｚが閾値Δｘｙ0、Δｚ0以下となった場合に（アライメントマークALM１に輝点像Tが位置した場合に）、角膜形状測定用リング状指標投影光源６１A〜６１Cを発光させる駆動信号を出力する。なお、閾値Δｘｙ0、Δｚ0は信号処理部４９のＲＡＭ（図示を略す）に記憶されている。すなわち、制御演算部１１０は、被検眼Ｅに対して装置本体（測定ヘッド１２）を自動的にアライメントする機能を有する。
【００４９】
更に、制御演算部１１０は、瞳孔Pdの後述する推定中心PdO’と装置本体の主光軸O１とが一致したときに、眼屈折力測定用光源８１を発光させる駆動信号を出力する。すなわち、制御演算部１１０は、推定中心PdO’に対して装置本体（測定ヘッド１２）を自動的にアライメントする機能をも有する。
【００５０】
以下、図１１に示すフローチャートを参照しつつ、本発明の実施例を詳細に説明する。
電源スイッチがＯＮにされ（S1）、図示を略す照明光源が点灯されると、図９に示すように、前眼部像Er’が液晶ディスプレイ１３の画面に表示される。
【００５１】
ついで、検者は、液晶ディスプレイ１３の画面に表示されているアライメントマークＡＬＭ２に被検眼Ｅの瞳孔Ｐｄが位置するように、コントロールレバー１４を手動操作して装置本体を前後左右に移動させて、被検眼Eに対する装置本体の概略アライメントを行う（S.2）。
【００５２】
この概略のアライメントが終了すると、輝点像Ｔが液晶ディスプレイ１３の画面に映し出される。この後、アライメント光投影系４７、作動距離検出光学系（図示を略す）に基づくアライメント検出が開始される。
【００５３】
これにより、装置本体（測定ヘッド１２）がＸ，Ｙ，Ｚ方向に駆動され、自動アライメント調整が開始される。すなわち、装置本体（測定ヘッド１２）は、その被検眼Ｅに対するズレ量Δｘｙ、ΔｚがそれぞれΔｘｙ0、Δｚ0以下となるようにＸ、Ｙ、Ｚ方向に駆動制御される。これにより、輝点像（アライメント指標像）ＴがアライメントマークＡＬＭ１内に位置すると、被検眼Ｅの角膜Ｃの頂点に対する自動アライメントが完了する（S.3、S.4）。
【００５４】
この自動アライメントが完了すると、角膜形状測定用リング状指標光源６１A〜６１Cが点灯され、角膜形状測定用リング状指標Q1が角膜Cに投影される（S.5）。
信号処理部４９は、その角膜Cに投影された角膜形状測定用リング状指標Q1の像６１A’〜６１C’に基づいて、角膜Cの形状を測定する（S.6）。その角膜形状Cの測定の詳細については、公知であるのでその説明は省略する。
【００５５】
ついで、制御演算部１１０は、角膜形状測定用リング状指標Q1の像６１A’〜６１C’の中心部位から、図１２に示すように、放射方向に前眼部像Er’を走査する。ここでは、制御演算部１１０は、輝点像Tを中心部位にして輝点像Tの周回り方向に等角度毎に放射方向に前眼部像Er’を走査する。
【００５６】
制御演算部１１０は、この放射方向の走査により、輝点像Tに存在する画素を原点O’（図１３参照）としてその放射方向に存在する各画素の輝度を取得する。
例えば、制御演算部１１０は、放射方向Mの走査により、図１３に示す輝度分布を得る。
その図１３において、符号T’は、輝点像Tに対応する輝度分布であり、符号６１A”は角膜形状測定用リング状指標Q1の像６１A’に対応する輝度分布であり、符号６１B”は角膜形状測定用リング状指標Q1の像６１B’に対応する輝度分布であり、符号６１C”は角膜形状測定用リング状指標Q1の像６１C’に対応する輝度分布である。
【００５７】
ここで、輝度分布のピーク値が原点O’から遠ざかるに伴って漸次低くなっているのは、CCD４４に受光される光量が角膜Cの頂点Pから遠ざかるに伴って、少なくなるからである。
【００５８】
また瞳孔Pdの縁Pdｘの部分で、輝度の光量が増加しているのは、瞳孔Pｄの部分はほぼ真っ暗であるのに対して、瞳孔Pdの縁Pｄｘよりも外側には虹彩Eｈが存在するため、反射光量が増大するからである。
【００５９】
制御演算部１１０は、このようにして取得された各画素の輝度に対して最小値フィルター処理を行う。この最小値フィルター処理により、画像の暗い部分がより暗く強調処理され、図１４に示すように、局所的に輝度の高い輝度分布が除去される。
ついで、制御演算部１１０は、閾値Vｈに基づいて、瞳孔Pdの縁Pdｘの座標M（X、Y）を求める。
【００６０】
制御演算部１１０は、その座標M（X、Y）を輝点像Tの周回り方向に少なくとも３つ以上取得することにより、仮想円を求め、この仮想円の中心を瞳孔Pdの推定中心PdO’として取得する（S.7、S.8）。
【００６１】
ついで、制御演算部１１０は、この推定中心PdO’と輝点像T（角膜Cの頂点P）との差を演算する。すなわち、推定中心PdO’のX方向座標位置と輝点像TのX方向座標位置との差、推定中心PdO’のY方向座標位置と輝点像TのY方向座標位置との差を求める（S.9）。
【００６２】
ついで、この推定中心PdO’と輝点像Tとの差が所定値以上のときには（S.10）、制御演算部１１０は、装置本体の主光軸O１が推定中心PdO’に一致するように装置本体を駆動する（S.11）。ついで、装置本体の主光軸O１が推定中心PdO’に一致したか否かを判断する（S.12）。
【００６３】
ついで、制御演算部１１０は、推定中心PdO’と輝点像Tとの差が所定値よりも小さいとき、又は、推定中心PdO’に装置本体の主光軸O１が一致したとき、被検眼Ｅが正視眼であると仮定した場合の眼底共役位置にリング指標板８４が位置するようにユニットＵ４０を駆動して眼屈折力測定用リング状指標投影光源８１を発光させる（S.13）。
【００６４】
これにより、被検眼Ｅの眼底Ｅｆに眼屈折力測定用リング状指標Q2が図３に示すように投影され、その結果、ＣＣＤ４４上に眼屈折力測定用リング状指標Q2の像が結像される。ＣＣＤ４４からの映像信号は、Ａ／Ｄ変換器１１２によりデジタル値に変換され、フレームメモリ１１３に記憶される。制御演算部１１０は、フレームメモリ１１３に記憶された画像データに基づき、眼屈折力測定用リング状指標Q２の像を２値化処理により抽出する。
【００６５】
その結果、眼屈折力としての球面度数、円柱度数、軸角度が周知の手法により測定される。この眼屈折力測定部の構成は特開２００２−２５３５０６号公報に開示のものと同一であるが、この構成に限られるものではない。
【００６６】
以上説明したように、本発明の実施例に係る制御演算部１１０は、被検眼Eの角膜Cの頂点Pに測定ヘッド（装置本体）１２の光軸をアライメントするアライメント実行処理ステップと、角膜Cの頂点Pに対する装置本体のアライメントが完了したことを判断して角膜に角膜形状測定用リング状指標Q1を投影する角膜形状リング状指標投影処理ステップと、角膜形状測定用リング状指標Q1の像を受像して角膜形状を演算する角膜形状演算処理ステップと、角膜形状測定用リング状指標Q1の像の中心部位から放射方向に画像を走査して被検眼Eの瞳孔Pdの縁Pdxの各座標を求め、この各座標から被検眼Eの瞳孔Pdの中心PdOを推定する推定処理ステップと、この推定ステップにより求められた瞳孔Pdの推定中心PdO’と角膜形状測定用リング状指標Q1の像の中心部位との偏差を演算する偏差演算処理ステップと、偏差演算ステップにより得られた偏差が所定値以上のときに装置本体１２の光軸が推定中心PdO’に一致するように装置本体を駆動する駆動処理ステップとを実行する。
【００６７】
ついで、制御演算部１１０は、装置本体１２の駆動処理後の装置本体１２の光軸が推定中心PdO’に一致したときに、被検眼Eの眼底Efに眼屈折力測定用リング状指標Q2を投影することにより、眼屈折力を測定する眼屈折力演算処理ステップを実行する。
【００６８】
角膜形状測定用リング状指標Q1の像の中心部位は角膜Cの頂点Pに形成された輝点像Tであることが望ましいが、角膜形状測定用リング状指標Q1の像の形状から中心部位を求め、この中心部位を原点として放射方向に画像を走査して瞳孔Pdの縁Pdxの座標を求めても良い。
【００６９】
この実施例によれば、角膜形状の演算処理の実行中に瞳孔Pdの中心を推定し、この瞳孔Pdの推定中心に向けて装置本体１２を自動的に駆動するようにしたから、被検眼Eの角膜Cの頂点Pと瞳孔Pdの中心PdOとが偏心している患者について角膜形状の測定から眼屈折力の測定までの一連の測定を行う場合であっても、その測定をスムーズに行うことができる。
【符号の説明】
【００７０】
１２…測定ヘッド（装置本体）
C…角膜
P…頂点
Pd…瞳孔
PdO’…推定中心
Pdｘ…瞳孔の縁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検眼の角膜の頂点に装置本体の光軸をアライメントするアライメント実行処理ステップと、
前記角膜頂点に対する装置本体のアライメントが完了したことを判断して前記角膜に角膜形状測定用リング状指標を投影する角膜形状リング状指標投影処理ステップと、
前記角膜形状測定用リング状指標の像を受像して角膜形状を演算する角膜形状演算処理ステップと、
前記角膜形状測定用リング状指標の像の中心部位から放射方向に各画像を走査して前記被検眼の瞳孔の縁の各座標を求め、該各座標から前記被検眼の瞳孔の中心を推定する推定処理ステップと、
該推定ステップにより求められた瞳孔の推定中心と前記角膜形状測定用リング状指標の像の中心部位との偏差を演算する偏差演算処理ステップと、
該偏差演算ステップにより得られた偏差が所定値以上のときに前記装置本体の光軸が前記推定中心に一致するように前記装置本体を駆動する駆動処理ステップとを含むことを特徴とする眼特性の測定方法。
【請求項２】
前記装置本体の駆動処理後の該装置本体の光軸が前記推定中心に一致したときに、前記被検眼の眼底に眼屈折力測定用リング状指標を投影することにより、眼屈折力を測定する眼屈折力演算処理ステップとを含むことを特徴とする眼特性の測定方法。
【請求項３】
前記角膜形状測定用リング状指標の中心部位が前記角膜の頂点に形成された輝点像であることを特徴とする請求項２に記載の眼特性の測定方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の処理ステップを実行可能な処理プログラムが内蔵された処理回路を備えた眼科装置。
【請求項５】
前記処理プログラムが前記瞳孔の縁を検出するために画像の暗い部分を強調する最小値フィルターを備えていることを特徴とする請求項４に記載の眼科装置。
【請求項１】
被検眼の角膜の頂点に装置本体の光軸をアライメントするアライメント実行処理ステップと、
前記角膜頂点に対する装置本体のアライメントが完了したことを判断して前記角膜に角膜形状測定用リング状指標を投影する角膜形状リング状指標投影処理ステップと、
前記角膜形状測定用リング状指標の像を受像して角膜形状を演算する角膜形状演算処理ステップと、
前記角膜形状測定用リング状指標の像の中心部位から放射方向に各画像を走査して前記被検眼の瞳孔の縁の各座標を求め、該各座標から前記被検眼の瞳孔の中心を推定する推定処理ステップと、
該推定ステップにより求められた瞳孔の推定中心と前記角膜形状測定用リング状指標の像の中心部位との偏差を演算する偏差演算処理ステップと、
該偏差演算ステップにより得られた偏差が所定値以上のときに前記装置本体の光軸が前記推定中心に一致するように前記装置本体を駆動する駆動処理ステップとを含むことを特徴とする眼特性の測定方法。
【請求項２】
前記装置本体の駆動処理後の該装置本体の光軸が前記推定中心に一致したときに、前記被検眼の眼底に眼屈折力測定用リング状指標を投影することにより、眼屈折力を測定する眼屈折力演算処理ステップとを含むことを特徴とする眼特性の測定方法。
【請求項３】
前記角膜形状測定用リング状指標の中心部位が前記角膜の頂点に形成された輝点像であることを特徴とする請求項２に記載の眼特性の測定方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の処理ステップを実行可能な処理プログラムが内蔵された処理回路を備えた眼科装置。
【請求項５】
前記処理プログラムが前記瞳孔の縁を検出するために画像の暗い部分を強調する最小値フィルターを備えていることを特徴とする請求項４に記載の眼科装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−２２１２２（Ｐ２０１３−２２１２２Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７７９１（Ｐ２０１１−１５７７９１）
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００２２０３４３）株式会社トプコン (904)
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００２２０３４３）株式会社トプコン (904)
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