JP4824400B2

JP4824400B2 - 眼科装置

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Publication number: JP4824400B2
Application number: JP2005378585A
Authority: JP
Inventors: 靖久石倉
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2025-12-28
Also published as: JP2007175352A; CN100528071C; ATE447354T1; CN1989894A; US20070146636A1; EP1803390A3; DE602006010162D1; KR20070070097A; EP1803390A2; KR100905734B1; US7695139B2; EP1803390B1

Description

本発明は患者の被検眼に対して測定光学系の位置合わせが必要な眼科装置に関する。

オートアライメント機能を搭載した眼科装置としては従来から幾つかのアライメント方式が知られている。

被検眼の前眼部を撮像光学系の撮像素子で撮像して、この撮像素子からの画像信号により被検眼の前眼部をモニターテレビ等の表示手段に表示させながら、撮像光学系をジョイスティック等の操作レバーの操作で左右・上下に移動させることにより、手動で被検眼の瞳孔の中心を撮像素子の中央すなわち表示手段の中央まで移動させた後、操作レバーにより撮像光学系を前後に移動操作して、被検眼の前眼部が鮮明になるように被検眼と撮像光学系との作動距離を調整して、アライメントを手動で行うようにしたものが知られている。

この手動のアライメントでは、撮像光学系の光軸と被検眼の角膜頂点（視軸）を一致させる作業が検者の勘によるために、アライメント作業が容易ではない。これを解決するものとしては、被検眼の角膜の曲率の半分の位置に輝点像（指標像）を形成するように指標光を角膜に投影することにより、この輝点像が被検眼の角膜頂点となるように二次元の受光素子に結像させて、この輝点像が撮像素子の中央に移動するように撮影光学系を左右・上下に三次元駆動手段で駆動して、オートアライメントをするようにしたオートレフラクトメータや眼圧計等が知られている。

しかしながら、このオートアライメントの構成では、角膜からの反射光による輝点像を受光素子で検出できる範囲が狭く、改良の余地があった。

すなわち、初期状態で、輝点像がオートアライメント可能な検出範囲から外れてしまって反射光を検出できない場合は、眼に対して測定光学系（眼科ユニット）を検出範囲内に入るまで、検者が操作レバー（ジョイスティック）を介して手動で撮像光学系を左右・上下に移動操作して、輝点像が受光素子の略中央部に一致する方向に粗い位置合わせを行う必要がある。

これは装置を操作する検者にとっての手間となり迅速な測定の妨げになる可能性がある。この課題に対する一つの解決策は、大口径の受光レンズや広い受光面を有するセンサを用いてアライメントの検出範囲を拡大する方法が考えられる。しかし、このようにすると、眼科装置の大型化や装置の高コスト化・複雑化といった望ましくない結果を招く虞がある。

そこで、これを解決する眼科装置としては、上述した輝点像を撮像光学系の撮像素子に中央輝点像として結像させると共に、被検眼の角膜の瞳孔周縁に４つの指標光を投影して、瞳孔周縁からの４つの輝点像を周縁輝点像として撮像素子に結像させ、周縁輝点像の一つが撮像素子に結像されたときに、この周縁輝点像に基づいて残りの３つの輝点像が撮像素子に結像されるように、撮像光学系を左右・上下に駆動手段で駆動操作してオートアライメントすることにより、上下左右（XY）方向についての検出範囲の拡大をするようにしたものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許３６０６７０６号公報

しかしながら、４つの周縁輝点像を用いるアライメント方法でも、周縁輝点像の一つが撮像素子に結像されるまではオートアライメントが開始されないものであると共に、被検眼の角膜と撮像光学系との作動距離が大きくずれている場合には、周縁輝点像がボケて鮮明にならないために、周縁輝点像が撮像素子に結像されていたとしても、オートアライメントが開始されないものであった。

そこで、本発明は、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眼科装置を提供することを目的とするものである。

この目的を達成するため、この発明の眼科装置のアライメント方法及びその装置は、被検眼の角膜に複数の指標光を投影することにより前記角膜に複数の指標を形成させて、前記複数の指標を撮像光学系を介して撮像素子に指標像として結像させると共に、前記撮像素子に結像される前記指標像の位置に基づき、前記撮像素子に結像される被検眼像の角膜頂点位置が前記撮像素子の中央に移動するように、前記撮像光学系を制御手段で制御される三次元駆動手段により上下・左右に駆動制御する。しかも、前記制御手段は、前記撮像素子で撮像された画像を上下・左右の複数の光検出領域に分割して、前記角膜からの反射光による平均光量値を前記各検出領域毎に求め、この求めた各検出領域の平均光量値同士を比較して、少なくとも略同じ平均光量の２つの光検出領域が隣接して得られるように平均光量値が低い検出領域の平均光量値が高くなる方向に前記三次元駆動手段を駆動制御することを特徴とする。

この眼科装置のアライメント方法及び眼科装置によれば、輝点像が撮像素子に結像されていなくてもオートアライメントを開始できると共に、輝点像がボケた状態で撮像素子に結像されていてもオートアライメントができるので、広範囲で且つ高精度なオートアライメントが可能となる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
[構成]
図１（ａ）に実施例である非接触式眼圧計の外観概略図を示す。図１（ａ）において１はベースであり、ベース１には被検眼を固定するための顎受台２が固設されている。３は本体部、４は後述する光学系を収納した眼科ユニット（測定部）であり、５は本体部３と眼科ユニット４を移動するための操作レバーである。

操作レバー５の操作により本体部３はベース１の水平面上を前後方向（Ｚ方向）及び左右方向（Ｘ方向）に摺動し、眼科ユニット４は本体部３に対して上下方向（Ｙ方向）に移動する。

尚、操作レバー５の軸の上下方向の中間部には図示しない球面部が設けられ、この球面部が本体部３内の球受部（図示せず）に回動可能に保持されている。これにより、操作レバー５は球面部（図示せず）を中心に任意の方向に傾動操作できるようになっている。また、操作レバー５の軸の下端部には摺動板（図示せず）が保持され、ベース１の上面には摺動板（図示せず）が接する摩擦板（図示せず）が貼り付けられている。この構成により、操作レバー５を傾動操作すると、本体部３がベース１に対して移動操作されるようになっている。この構成には周知の構成が採用できるので、その詳細な図示は省略している。

また、操作レバー５の上部には回転ノブ５ａが軸線回りに回転自在に保持され、この回転ノブ５ａの下端部と操作レバー５の軸との間には図示しない回転量検出センサーが介装されている。この回転量検出センサーは、回転ノブ５ａの下端部に保持された図示しないスリット板と、このスリット板を挟む位置に配設された光源および受光素子を有する。この光源および受光素子は操作レバー５の軸の図示しない部分に取り付けられている。そして、回転量検出センサーは、回転ノブ５ａを軸線回りに回転操作すると、受光素子の信号から回転ノブ５ａの回転方向および回転量を検出するようになっている。しかも、この回転ノブ５ａの回転方向および回転量の検出結果に基づいて、眼科ユニット４を上下動させるＹ軸モータ（図１では図示略）が駆動制御されるようになっている。

この操作レバー５及び回転ノブ５ａ等の詳細については、特開平６−７２９２号（眼科装置の操作レバー機構）に記載されている構成を採用できるので、その詳細な説明は省略する。

また、眼科ユニット４は本体部３に対して左右方向（Ｘ方向）及び前後方向（Ｚ方向）にも移動する。これらの移動は操作レバー５によらず、後述する制御回路によって駆動制御されるＸ軸モ−タ（図１では図示略）及びＺ軸モ−タ（図１では図示略）により行われる。

このようなＸ軸モ−タ，Ｙ軸モータ及びＺ軸モ−タは、眼科ユニット４を三次元方向に駆動する三次元駆動手段（三次元駆動装置）を構成している。

６は圧縮気体を被検眼に向けて噴出するためのノズルが配置されたノズル部である。眼科ユニット４の被検者側には、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示したようにノズル部６を中心にして被検眼の角膜周辺にアライメント指標を投影する４個の光源７ａ〜７ｄが配置されている。尚、４個の光源７ａ〜７ｄは、ノズル部６に近接して配置されているので、被検眼の前眼部にアライメント指標を投影しやすい。また、本体部３の側部にはノズル部６が被検眼に接近できる移動限界を規制するためのツマミ８が配置されている。また、本体部３の操作レバー５側（検者側）には、観察用のＴＶモニタが備えられている。
＜アライメント光学系＞
図２は装置のアライメント光学系の要部構成図であり、上から見たときの図である。なお、非接触式眼圧計は被検眼角膜に圧縮した気体を吹き付けて所定の形状に変形させ、直接あるいは間接的に検出されたその時の気体圧に基づいて、被検眼の眼圧を測定するものであるが、この測定機構自体の説明は本発明とは関係が薄いことから省略する。詳細については本出願人による特開平４−２９７２２６号（発明の名称非接触式眼圧計）を参照されたい。
（観察光学系）
１０は観察光学系（撮像光学系）であり、Ｌ１はその光軸を示す。観察光学系１０は上下左右方向の第１及び第２アライメント用の指標（後述する）を検出する指標検出光学系を兼ねる。観察光学系１０の光路上には角膜変形用の気体を噴出するノズル９がガラス板８ａ，８ｂに保持されて配置され、その軸と光軸Ｌ１は一致している。光軸Ｌ１上には、ビームスプリッタ１１、対物レンズ１２、ビームスプリッタ１４、フィルタ１５、ＣＣＤカメラ（図では、エリアＣＣＤ）１６が撮像素子として配置されている。フィルタ１５は、第１及び第２アライメント指標光学系（後述する）を透過し、可視光及び距離指標投影光学系（後述する）の光束（波長８００ｎｍ）に対して不透過の特性を持っており、ＣＣＤカメラ１６に不必要なノイズ光が混入することを防止する。

そして、図２の被検眼Ｅの前眼部がＣＣＤカメラ１６に撮像されると、ＣＣＤカメラ１６からの画像信号（映像信号）により被検眼Ｅの前眼部像Ｅ′がＴＶモニタ（表示手段）１７に図４の如く映出される。この際、前眼部像Ｅ′は後述する指標像と共にＴＶモニタ（表示手段）１７に映出され、検者はこれを観察する。尚、図４において前眼部像Ｅ′は瞳孔部Ｅｐ，虹彩部Ｅｉ，強膜部Ｅｓ等を有する。また、表示装置（表示手段）としては、ＣＲＴや液晶表示器あるいはプラズマ方式のモニター等を用いることができる。
（固視光学系）
固視光学系２５は、可視光を発する光源２６、固視標板２７、投影レンズ２８を持つ。光源２６の点灯により固視標板２７を出射した光束は、投影レンズ２８、ビームスプリッタ１４、対物レンズ１２、ビームスプリッタ１１を介し、ノズル９を通り被検眼に入射する。
（第１アライメント指標投影光学系）
３０は第１アライメント指標投影光学系（第１の指標光投影手段）を示す。３１は中央指標投影用光源、３２は投影レンズである。光源３１は波長９５０ｎｍの赤外光を出射する。光源３１を出射した赤外光束は、投影レンズ３２によって平行光束とされた後、ビームスプリッタ１１によって反射され、光軸Ｌ１に沿ってノズル９内を通過して被検眼Ｅの角膜Ｅｃに第１の指標光として照射されて、角膜Ｅｃで反射される。そして、角膜Ｅｃで鏡面反射する光束は、光源３１の虚像である第１アライメント指標（第１の指標）ｉ１を中央指標として被検眼Ｅに形成する。この第１アライメント指標ｉ１の光束は、撮像素子であるＣＣＤカメラ１６上に第１アライメント指標ｉ１の指標像（第１の指標像）ｉ１０（第１の輝点像）を形成する。

尚、第１の指標光は、被検眼Ｅの角膜Ｅｃの曲率の１／２の部分に結像されることにより、第１の輝点像である第１アライメント指標ｉ１の第１の指標像（第１の輝点像）ｉ１０を撮像素子であるＣＣＤカメラ１６上に形成する。このＣＣＤカメラ１６上に形成された第１の指標像ｉ１０は、図２のＴＶモニタ１７の画面に図４の如く被検眼の前眼部像Ｅ′と共に映し出される。この際、第１の指標像ｉ１０は、前眼部像Ｅ′の瞳孔部Ｅｐの中央に位置するように映し出される。
（第２アライメント指標投影光学系）
第２アライメント指標投影光学系７（第２の指標光投影手段）は４個の光源７ａ〜７ｄを持つ（図１参照）。光源７ａと７ｂ及び光源７ｃと７ｄは、それぞれ光軸Ｌ１を挟んで同じ高さ距離に配置され、指標の光学的距離を同一にしている。光源７ａ〜７ｄは第１アライメント指標投影光学系の光源と同じ波長９５０ｎｍの赤外光を出射する。光源７ａ、７ｂからの光は被検眼の角膜Ｅｃの瞳孔周辺に向けて斜め上方向から照射され、光源７ａ、７ｂの虚像である指標（第２の指標）ｉ２、ｉ３を被検眼の瞳孔の周縁近傍に周縁指標（第２の輝点）として形成する。また、光源７ａ、７ｂは瞼の開き具合を検出する（後述する）ための光源を兼ねている。光源７ｃ、７ｄからの光は被検眼の角膜周辺に向けて斜め下方向から照射され、光源７ｃ、７ｄの虚像である指標（第２の指標）ｉ４、ｉ５を被検眼の瞳孔の周縁近傍に周縁指標（第２の輝点）として形成する。光源７ａ〜７ｄは被検眼前眼部を照明する照明用光源を兼ねている。

この４個の指標ｉ２、ｉ３、ｉ４、ｉ５の光束は、観察光学系１０を介してＣＣＤカメラ１６に入射し、撮像素子としてのＣＣＤカメラ１６の撮像素子上に指標像ｉ２０、ｉ３０、ｉ４０、ｉ５０（第２の指標像）を形成する。そして、これらの指標像ｉ２０、ｉ３０、ｉ４０、ｉ５０（第２の指標像）は、図２のＴＶモニタ１７の画面に図４の如く被検眼の前眼部像Ｅ′と共に映し出される。この際、指標像ｉ２０、ｉ３０、ｉ４０、ｉ５０（第２の指標像）は、前眼部像Ｅ′の虹彩部Ｅｉの縁部に位置するように映し出される。
（距離指標投影光学系）
５０は距離指標投影光学系であり、Ｌ２はその光軸を示す。光軸Ｌ２は光軸Ｌ１に対して傾斜して設けられ、ノズル９から所定の作動距離離れた位置で両光軸は交差する。５１は光源７ａ〜７ｄ及び光源３１と異なる波長８００ｎｍの光を出射する距離指標投影用の光源であり、５２は投影レンズである。

光源５１を出射した光は投影レンズ５２によって平行光束とされ、光軸Ｌ２に沿って角膜Ｅｃに照射される。角膜Ｅｃで鏡面反射した光束は光源５１の虚像である指標ｉ６を形成する。
（距離指標検出光学系）
６０は距離指標検出光学系であり、Ｌ３はその光軸を示す。光軸Ｌ３と光軸Ｌ２は光軸Ｌ１に対して対称な軸であり、光軸Ｌ３と光軸Ｌ２の両光軸は光軸Ｌ１上で交差する。光軸Ｌ３上には受光レンズ６１、フィルタ６２、一次元検出素子６３が配置されている。フィルタ６２は、光源５１から出射される波長８００ｎｍの光束を透過し、光源７ａ〜７ｄおよび光源３１から出射される９５０ｎｍの光束に対して不透過の特性を持ち、一次元検出素子６３にノイズ光が入射することを防止する。

指標ｉ６を形成する光源５１の角膜反射光束は、受光レンズ６１、フィルタ６２を介し一次元検出素子６３に入射する。被検眼が観察光軸Ｌ１の軸方向（前後方向）に移動すると、指標ｉ６の像も一次元検出素子６３の検出方向に移動するため、一次元検出素子６３上における指標ｉ６の像の偏位から被検眼の位置が検出される。
＜制御手段＞
図３に装置の制御手段の要部構成図を示す。７０は制御回路、７１は画像処理回路、７２は距離指標の検出処理回路である。７４〜７６は本体部３に対して眼科ユニット４を駆動させるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸モータ、７７〜７９は各モータの駆動回路である。このＸ軸モータ７４、Ｙ軸モータ７５およびＺ軸モータ７６は、三次元駆動手段３Ｄを構成している。

８０は測定系、８１は文字情報や図形等を生成する表示回路、８２は合成回路である。８３はアライメントモ−ド切換スイッチであり、アライメントを指標検出に基づいて装置が行うオ−トアライメントにするか、検者による操作レバー５のみの操作で行うかを選択する。８４は測定開始の信号を入力する測定スイッチである。

画像処理回路７１はＣＣＤカメラ１６からの撮影像に対して画像処理を施し、その処理結果を制御回路７０に入力する。制御回路７０はその入力信号により、指標像の位置情報や瞳孔位置情報を得る。

また、制御回路７０は検出処理回路７２を介して入力される一次元検出素子６３からの信号により、被検眼Ｅに対する前後方向の偏位情報を得る。制御回路７０が得た偏位情報は表示回路８１に送られ、表示回路８１はその情報に基づき距離マ−クの図形信号とＴＶモニタ１７上における位置信号を発生させる。表示回路８１からの出力信号は合成回路８２によりＣＣＤカメラ１６からの映像信号と合成され、ＴＶモニタ１７上に出力される。

図４はＸＹ方向が適正な状態にアライメントされたときのＴＶモニタ１７上に表示される被検眼像Ｅ′の画面例を示した図である。ＸＹ方向が適正な状態にアライメントされた状態では、第２アライメント指標投影光学系により角膜周辺に形成された４つの指標像（第２の指標像）ｉ20、ｉ30、ｉ40、ｉ50と、第１アライメント指標投影光学系により角膜中心付近に形成された指標像（第１の指標像）ｉ10が映出される。４１はパターンジェネレータにより電気的に生成したアライメント指標（アライメントマーク）を示し、４２は距離マ−クを示す。この距離マ−ク４２は、被検眼の角膜とノズル部６との距離に対応してリアルタイムに動き、角膜が適正作動距離にあるとアライメント指標４１に重なる。

また、制御回路７０は、眼科ユニット４のＸＹ方向の移動を制御するために、撮像素子としてのＣＣＤカメラ１６で検出された画像を複数の光量検出エリアに分割し、各光量検出エリアのそれぞれの平均光量値を算出して、広域アライメントと精密アライメントを実行するようになっている。

即ち、制御回路７０は、複数エリアに分割しそれぞれの平均光量値を算出する。しかも、制御回路７０は、この算出された平均光量値を比較して、平均光量値が他のエリアの平均光量値より高い場合、そのエリア若しくはエリアの延長上に検出すべき眼があるので、被検眼Ｅの視軸（即ち、輝点ｉ１の中心）が眼科ユニット４の基準位置（観察光学系の光軸）に向かうようにＸ軸モータ７４及びＹ軸モータ７５を駆動して、左右・上下に眼科ユニット４を移動させる。この際、ＣＣＤカメラ１６では中央に指標像（角膜頂点）ｉ１０が結像されるように、又、ＴＶモニタ１７の画面上では指標像ｉ１０がパターンジェネレータにより電気的に生成したアライメント指標４１に入るように、眼科ユニット４を移動させる。

そして、平均光量値が略同一になったときには、指標像が全て検出できることになり、指標像ｉ１０が特定できる。この場合に制御回路７０は、各々の輝点の重心位置を算出し、それを基に指標像ｉ１０がパターンジェネレータにより電気的に生成したアライメント指標４１に入るまでＸ軸モータ７４及びＹ軸モータ７５を駆動して、左右・上下に眼科ユニット４の移動を行わせる。
[作用]
次に、上述した構成を備える非接触式眼圧計の動作を説明する。ここではオ−トアライメントを選択したときのアライメント動作を中心に説明する。

検者は顎受台２を使って被検眼を固定させ、被検眼には固視光学系２５からの固視標を固視させる。このようにして測定の準備ができたら、検者はＴＶモニタ１７を観察しながら操作レバー５等を操作し被検眼に対して眼科ユニット４を粗くアライメントする。この粗アライメントは、被検眼Ｅの前眼部が画面上で明るくなる部分が観察できるようにする。即ち、被検眼Ｅの角膜ＥｃがＣＣＤカメラ１６内に入って、角膜ＥｃがＴＶモニタ１７に映し出されるように粗アライメントを行う。

画面上明るい部分が観察できた場合、操作レバー５の操作を停止する（必要によっては停止を指示するメッセ−ジを表示したり、または操作レバーの動きを拘束する手段を作用させても良い）。

この際、制御回路７０は、以下の広域アライメント（視標像がモニター画面上にない場合）と、精密アライメントを実行する。
（１）広域アライメント（視標像がモニター画面上にない場合）
制御回路７０は、撮像素子としてのＣＣＤカメラ１６で検出された画像を複数の光量検出エリアに分割し、各光量検出エリアのそれぞれの平均光量値を算出する。

例えば、図５の如く撮像素子としてのＣＣＤカメラ１６の受像面（受光面）を４つ（複数）の検出エリア（結像エリア）Ａ１〜Ａ４に分けたり、或いは図６の如くＣＣＤカメラ１６の受像面を１６の検出エリア（結像エリア）Ａ１〜Ａ１６に分ける。そして、図５の場合には各検出エリアＡ１〜Ａ４の平均光量値Ｌav１〜Ｌav４を算出する。また、図６の場合には、検出エリアＡ１〜Ａ１６のうちの四隅の検出エリアＡ１，Ａ４，Ａ１３，Ａ１６の平均光量値Ｌav１，Ｌav４，Ｌav１３，Ｌav１６を算出する。
尚、図５から明らかなように、検出エリアＡ１，Ａ２およびＡ３，Ａ４は左右方向に隣接は位置され、検出エリアＡ１，Ａ２およびＡ３，Ａ４は上下方向で隣接配置されている。また、図６から明らかなようにＣＣＤカメラ１６の受像面（受光面）は、上下方向に順に隣接配置された検出エリアＡ１〜Ａ４の列と、検出エリアＡ５〜Ａ８の列と、検出エリアＡ９〜Ａ１２の列と、検出エリアＡ１３〜Ａ１６の列を有している。しかも、図６から明らかなようにＣＣＤカメラ１６の受像面（受光面）は、左右方向に順に隣接配置された検出エリアＡ１，Ａ，Ａ９，Ａ１６の行と、検出エリアＡ２，Ａ６，Ａ１０，Ａ１４の行と、検出エリアＡ３，Ａ７，Ａ１１，Ａ１５の行と、検出エリアＡ４，Ａ８，Ａ１２，Ａ１６の行を有している。

そして、この算出された光量検出エリアの平均光量値同士（図５では平均光量値Ｌav１〜Ｌav４同士、図６では平均光量値Ｌav１，Ｌav４，Ｌav１３，Ｌav１６同士）を比較して、平均光量値が他の光量検出エリアの平均光量値より高い場合、その光量検出エリア若しくは光量検出エリアの延長上に検出すべき眼があるので、基準位置（観察光学系の光軸）に向かうように三次元駆動手段３ＤのＸ軸モータ７４及びＹ軸モータ７５を制御回路７０により駆動制御して眼科ユニット４を左右・上下に移動させる。

例えば、図５の場合に検出エリアＡ１の平均光量値Ｌav１が他の検出エリアＡ２〜Ａ４の平均光量値Ｌav２〜Ｌav４よりも高い場合には、被検眼が検出エリアＡ１側にあるので、被検眼が検出エリアＡ４側に移動するようにＸ軸モータ７４及びＹ軸モータ７５を制御回路７０により駆動制御して眼科ユニット４を左右・上下方向（ＸＹ方向）に移動させる。

この移動に伴い、図５の状態から指標像（第２の指標像）ｉ20、ｉ30、ｉ40、ｉ50が図７のように検出エリアＡ１〜Ａ４の全てで検出できることになると、検出エリアＡ１〜Ａ４の平均光量値Ｌav１〜Ｌav４が略同一になる。

また、図６の場合に検出エリアＡ１の平均光量値Ｌav１が他の検出エリアＡ４，Ａ１３，Ａ１６の平均光量値Ｌav４，Ｌav１３，Ｌav１６よりも高い場合には、被検眼が検出エリアＡ１側にあるので、被検眼が検出エリアＡ１６側に移動するようにＸ軸モータ７４及びＹ軸モータ７５を制御回路７０により駆動制御して眼科ユニット４を左右・上下方向（ＸＹ方向）に移動させる。

この移動に伴い、図６の状態から指標像（第２の指標像）ｉ20、ｉ30、ｉ40、ｉ50が図８のように検出エリアＡ１及びこれに隣接する検出エリアＡ２，Ａ５，Ａ６の全てで検出できることになると、検出エリアＡ１，Ａ２，Ａ５，Ａ６の平均光量値Ｌav１，Ｌav２，Ｌav５，Ｌav６が略同一になる。

ただし、この場合、各光量検出エリアの平均光量値を略同一にすることを目的としており、平均光量値が略同一になったときには、以下の条件に従ってアライメントが行われる。
（２）精密アライメント
各光量検出エリアの平均光量値が略同一になったときには、指標像（第２の指標像）ｉ20、ｉ30、ｉ40、ｉ50が全て検出できることになり、指標像ｉ１０が特定できるので、各々の輝点である指標像ｉ20、ｉ30、ｉ40、ｉ50の重心位置を指標像ｉ１０の中心位置として算出し、この算出した重心位置を基に指標像ｉ１０の中心位置がＣＣＤカメラ１６の中央（中心）Ｏに結像されるまで、即ち指標像ｉ１０がパターンジェネレータにより電気的に生成したアライメント指標に入るまで、Ｘ軸モータ７４及びＹ軸モータ７５を駆動して、左右・上下に眼科ユニット４の移動を行わせる。

尚、装置は、広域アライメントと精密アライメントでは、眼科ユニット４のＸＹ方向の移動速度に差を持たせることにより、トータルアライメントの迅速化を図ることができる。

そして、指標像ｉ10が第２の許容範囲内に入ると（パターンジェネレータにより電気的に生成したアライメント指標４１に入ると）、制御回路７０はＸＹ方向の駆動を停止して作動距離の適否を判定する。距離指標投影光学系による指標ｉ１の光束が一次元検出素子６３に入射する状態になると、制御回路７０は一次元検出素子６３からの信号に基づいてＺ方向のずれ情報を得て、このずれ情報に基づきＺ軸モータ７６を駆動して眼科ユニット４を前後移動する。

この際、ＴＶモニタ１７上には距離マ−ク４２が表示される。そして、距離マーク４２は、眼科ユニット４の前後移動に伴ってリアルタイムに動き、角膜Ｅｃが測定部（撮像光学系である観察光学系）４に対して適正作動距離にあると、アライメント指標４１に重なる。（距離マ−ク４２が表示されていないときは、操作レバー５が操作可能な状態になり、検者はアライメント指標４１内の指標像ｉ10のピントが合う方向に前後調整を行う）。

Ｚ方向が適正な状態になると、制御回路７０は眼科ユニット４の前後移動を停止し、今度は指標像ｉ10が第１の許容範囲内にあるか否かを判定する。範囲外のときは第１の許容範囲内に入るように、眼科ユニット４をＸＹ方向に所定の時間微調整移動させる。このときの移動速度は先程のＸＹ方向の移動の場合（広域アライメント）より遅い速度で行う。これにより指標像ｉ10が第１の許容範囲を通り過ぎたりしないようにして、ＸＹ方向の微調整アライメントを容易に行うことができる。

また、実施例では被検眼の角膜周辺に向けて投影する指標像を４つとしたが、少なくとも２つの指標像を投影すれば、アライメント状態を判定できる。投影する指標像は４つより多くても良い。

なお、前述した眼科ユニット４の誘導方法においては、指標像の位置関係に基づいて指標像ｉ10を特定しているため、外乱光の影響で他の指標像又は外乱光を指標像ｉ10として特定してしまう可能性がある。この場合には眼科ユニット４の誘導が不安定になるので、指標像ｉ10と特定できた場合であっても、その指標像がＣＣＤカメラ１６上の基準位置を中心にして所定の範囲内（ノズル９の径に相当する範囲内）になければ、移動しないようにする。

また、投影する指標像を点滅させ、点灯している時の像と点灯させていないときの像の差を意取ることにより、外乱光の像を取り去ることができる。こうすると、自動アライメントの誤動作を防止することができる。

以上説明したように、この発明の実施の形態の眼科装置のアライメント方法では、被検眼Ｅの角膜Ｅｃに複数の指標光を投影することにより前記角膜Ｅｃに複数の指標を形成させて、前記複数の指標（ｉ２〜ｉ５）を撮像光学系（観察光学系１０）（観察光学系１０）を介して撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）に指標像（ｉ２０〜ｉ５０）として結像させると共に、前記撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）に結像される前記指標像（ｉ２０〜ｉ５０）の位置に基づき、前記撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）に結像される被検眼像の角膜頂点位置（輝点である指標ｉ１に対応する位置）が前記撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）の中央に移動するように、前記撮像光学系（観察光学系１０）を制御手段（制御回路７０）で制御される三次元駆動手段３Ｄにより上下・左右に駆動制御するようにしている。しかも、前記制御手段（制御回路７０）は、前記撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）で撮像された画像を複数の光検出領域（Ａ１〜Ａ４，Ａ１〜Ａ１６）に分割して、前記角膜Ｅｃからの反射光による平均光量値（例えばＬav１〜Ｌav４又は、Ｌav１，Ｌav２，Ｌav５，Ｌav６）を前記各検出領域（例えばＡ１〜Ａ４又はＡ１，Ａ２，Ａ５，Ａ６）毎に求め、この求めた各検出領域（例えばＡ１〜Ａ４又はＡ１，Ａ２，Ａ５，Ａ６）の平均光量値（例えばＬav１〜Ｌav４又は、Ｌav１，Ｌav２，Ｌav５，Ｌav６）同士を比較して、平均光量値が低い検出領域の平均光量値が高くなる方向に前記三次元駆動手段３Ｄを駆動制御するようになっている。

この眼科装置のアライメント方法によれば、輝点像（輝点像である指標像ｉ１０〜ｉ５０）が撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）に結像されていなくてもオートアライメントを開始できると共に、輝点像（輝点像である指標像ｉ１０〜ｉ５０）がボケた状態で撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）に結像されていてもオートアライメントができるので、広範囲で且つ高精度なオートアライメントが可能となる。

しかも、撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）を複数の光検出領域（Ａ１〜Ａ４，Ａ１〜Ａ１６）に分割して、前記角膜Ｅｃからの反射光による平均光量値（例えばＬav１〜Ｌav４又は、Ｌav１，Ｌav２，Ｌav５，Ｌav６）を前記各検出領域（例えばＡ１〜Ａ４又はＡ１，Ａ２，Ａ５，Ａ６）毎に求め、この求めた各検出領域（例えばＡ１〜Ａ４又はＡ１，Ａ２，Ａ５，Ａ６）の平均光量値（例えばＬav１〜Ｌav４又は、Ｌav１，Ｌav２，Ｌav５，Ｌav６）同士を比較するようにしているので、外乱光等のノイズによる影響を受けにくく、確実に眼科ユニットの駆動方向を求めることができる。

尚、撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）で撮像された画像を複数の光検出領域（Ａ１〜Ａ４，Ａ１〜Ａ１６）に分割して光量値を算出する場合、撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）を複数の光検出領域（Ａ１〜Ａ４，Ａ１〜Ａ１６）に分割して光量値を算出しても良いし、撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）で撮像された画像信号をフレームメモリ（図示せず）に構築して表示手段（ＴＶモニタ１７）に映し出す際に、フレームメモリを複数の光検出領域として分割して光量値を算出してもよい。

また、この発明を、眼圧計に適用した例を示したが、眼圧計以外の眼底カメラ、レフラクトメータ、角膜内皮細胞撮影装置等の眼科装置に適用することもできる。

また、この発明の実施の形態の眼科装置は、被検眼Ｅの角膜Ｅｃに複数の指標光を投影することにより前記角膜Ｅｃに複数の指標（ｉ２〜ｉ５）を形成させる指標投影光学系と、前記複数の指標（ｉ２〜ｉ５）を撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）に指標像（ｉ２０〜ｉ５０）として結像させる撮像光学系（観察光学系１０）と、前記撮像光学系（観察光学系１０）を三次元方向に駆動する三次元駆動手段３Ｄと、前記三次元駆動手段３Ｄを駆動制御する制御手段（制御回路７０）を備えている。しかも、前記制御手段（制御回路７０）は、前記撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）に結像される前記指標像（ｉ２０〜ｉ５０）の位置に基づき、前記撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）に結像される被検眼像の角膜頂点位置（輝点である指標ｉ１に対応する位置）が前記撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）の中央に移動するように、前記撮像光学系（観察光学系１０）を前記三次元駆動手段３Ｄにより上下・左右に駆動制御するようになっている。その上、前記制御手段（制御回路７０）は、前記撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）を複数の光検出領域（例えばＡ１〜Ａ４又はＡ１，Ａ２，Ａ５，Ａ６）に分割して、前記角膜Ｅｃからの反射光による平均光量値（例えばＬav１〜Ｌav４又は、Ｌav１，Ｌav２，Ｌav５，Ｌav６）を前記各検出領域（例えばＡ１〜Ａ４又はＡ１，Ａ２，Ａ５，Ａ６）毎に求め、この求めた各検出領域（例えばＡ１〜Ａ４又はＡ１，Ａ２，Ａ５，Ａ６）の平均光量値（例えばＬav１〜Ｌav４又は、Ｌav１，Ｌav２，Ｌav５，Ｌav６）同士を比較して、平均光量値が低い検出領域の平均光量値が高くなる方向に前記三次元駆動手段３Ｄを駆動制御するようになっている。

この眼科装置によれば、輝点像（輝点像である指標像ｉ２０〜ｉ５０）が撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）に結像されていなくてもオートアライメントを開始できると共に、輝点像（輝点像である指標像ｉ２０〜ｉ５０）がボケた状態で撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）に結像されていてもオートアライメントができるので、広範囲で且つ高精度なオートアライメントが可能となる。

また、この発明の実施の形態の眼科装置は、被検眼Ｅからの光を撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）に導く撮像光学系（観察光学系１０）が設けられ且つ三次元方向に移動可能な眼科ユニットと、前記眼科ユニットを三次元方向に駆動する三次元駆動手段３Ｄと、前記撮像光学系（観察光学系１０）の光軸に沿って前記被検眼の角膜に対して第１の指標光を投影して第１の指標（ｉ１）を前記被検眼Ｅに形成させる第１の指標光投影手段（第１アライメント指標投影光学系３０）と、前記撮像光学系（観察光学系１０）の光軸とは異なる方向から前記被検眼Ｅの角膜Ｅｃに対して複数の第２の指標光を投影して複数の第２の指標（ｉ２〜ｉ５）を前記被検眼Ｅに形成させるための第２の指標光投影手段（第２アライメント指標投影光学系）と、前記撮像光学系（観察光学系１０）を介して前記撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）に結像される前記第１の指標（ｉ１）の第１の指標像（ｉ１０）の位置に基づいて前記第１の指標像（ｉ１０）が前記撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）の中央に移動するように前記三次元駆動手段３Ｄを駆動制御する制御手段（制御回路７０）を備えている。しかも、前記制御手段（制御回路７０）は、前記撮像素子（ＣＣＤカメラ１６）を複数の光検出領域（例えばＡ１〜Ａ４又はＡ１，Ａ２，Ａ５，Ａ６）に分割して、前記角膜Ｅからの反射光による平均光量値（例えばＬav１〜Ｌav４又は、Ｌav１，Ｌav２，Ｌav５，Ｌav６）を前記各検出領域（例えばＡ１〜Ａ４又はＡ１，Ａ２，Ａ５，Ａ６）毎に求め、この求めた各検出領域（例えばＡ１〜Ａ４又はＡ１，Ａ２，Ａ５，Ａ６）の平均光量値（例えばＬav１〜Ｌav４又は、Ｌav１，Ｌav２，Ｌav５，Ｌav６）同士を比較して、平均光量値が低い検出領域の平均光量値が高くなる方向に前記三次元駆動手段３Ｄを駆動制御するようになっている。

上述した実施例では、広域アライメントをする際、ＣＣＤ（固体撮像素子）のエリアを４分割していたが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、分割数を２つにしても良い。要は、２つ以上に分割されていれば良い。

尚、分割して比較するエリアを小さく限定した場合、メモリに取り込む時間及び処理時間が短くてすむため、従来のＣＣＤ全面を用いて輝点の重心を検出するより、アライメント時間が短縮される。

ところで、図２の被検眼Ｅにおいては図示を省略した瞳孔，虹彩，強膜等に対応する位置からの反射光の光量値は異なり、即ち、この被検眼Ｅからの反射光により撮像された図４の前眼部像Ｅ′においては瞳孔部Ｅｐ，虹彩部Ｅｉ，強膜部Ｅｓの光量値が異なる。図９は、被検眼Ｅの瞳孔，虹彩の位置や強膜等からの反射光の光量分布、即ち図４の瞳孔部Ｅｐ，虹彩部Ｅｉ，強膜部Ｅｓの光量値Ｌｐ，Ｌｉ，Ｌｓの分布を示したものである。また、指標像ｉ２０，ｉ５０は虹彩部Ｅｉに重なっているので、指標像ｉ２０，ｉ５０の光量値Ｌ２０，Ｌ５０は虹彩部Ｅｉの光量値Ｌｉよりも大きくなっている。

しかも、ＣＣＤカメラ１６での被検眼Ｅの撮影時に、被検眼Ｅの瞼（図示せず）の縁部や被検眼Ｅの下縁部に外乱光により部分的に明るくなる部分が生じることがある。即ち、図２の被検眼Ｅを図４の如く前眼部像Ｅ′としてＴＶモニタ１７に映し出させたときに、前眼部像Ｅ′の瞼像ｉＬの縁部や前眼部像Ｅ′の下縁部に例えばＢ１，Ｂ２で示したように明るくなる部分がある。この明るくなる部分は、指標像ｉ２０〜ｉ５０を検出する際のノイズとなる。

このような瞼の縁部等における外乱光による反射の影響が考えられるので、光量値を算出するためのスライスレベルを決めて、このスライスレベルの値を境にして演算した光量値の平均値から眼科ユニット４の観察光学系の光軸の位置を決めることにより、瞳孔、虹彩、及び強膜や外乱交の影響を少なくすることができる。例えば、虹彩部Ｅｉの光量値Ｌｉと強膜部Ｅｓの光量値Ｌｓとの中間の光量値Ｌｂをスライスレベルの光量値として設定して、光量値Ｌｂより高い光量値の部分を利用して、各検出エリアにおける光量値を算出するようにしても良い。

以上説明したように、ＣＣＤを複数の検出エリアに分けて、各検出エリアの平均光量値を求め、この求めた複数の検出エリアの平均光量値を比較することにより、検出範囲を広くできると共に、演算処理時間を短縮できるので、アライメントが迅速且つ容易になる。

また、スライスレベル以下の光量部分（瞳孔等の暗い領域）を全体の平均、予め決めた所定値又は周囲の光量の値等の値を用いて補完してから各エリアにおける光量値を算出するようにしても良い。

（ａ）は実施例である非接触式眼圧計の外観概略図、（ｂ）は（ａ）の前眼部照明用の光源の説明図である。実施例である非接触式眼圧計のアライメント光学系の要部構成図である。実施例である非接触式眼圧計の制御系の要部構成図である。被検眼が適正な状態にアライメントされたときのＴＶモニタ上に表示される画面例を示した図である。図２のＣＣＤカメラにおける光量値検出のための検出エリアの一例を示す説明図である。図２のＣＣＤカメラにおける光量値検出のための検出エリアの他の例を示す説明図である。図５の検出エリアの作用を説明するための説明図である。図６の検出エリアの作用を説明するための説明図である。図４の前眼部像におけるＡ１−Ａ１線に沿う部分の光量分布の説明図である。

符号の説明

３Ｄ…三次元駆動手段
４…眼科ユニット（測定部）
１０…観察光学系（撮像光学系）
１６…ＣＣＤカメラ（撮像素子）
７０…制御回路（制御手段）
７４…Ｘ軸モータ
７４…Ｙ軸モータ
７４…Ｚ軸モータ
Ａ１〜Ａ４…光検出領域
Ａ１〜Ａ１６…光検出領域
Ｅ…被検眼
Ｅｃ…角膜
ｉ１…指標（輝点）
ｉ２〜ｉ５…指標（輝点）
ｉ１０…指標像（第１の指標像、輝点像）
ｉ２０〜ｉ５０…指標像（第２の指標像、輝点像）
Ｌav１〜Ｌav４…平均光量値
Ｌav１，Ｌav２，Ｌav５，Ｌav６…平均光量値

Claims

被検眼の角膜に複数の指標光を投影することにより前記角膜に複数の指標を形成させて、前記複数の指標を撮像光学系を介して撮像素子に指標像として結像させると共に、前記撮像素子に結像される前記指標像の位置に基づき、前記撮像素子に結像される被検眼像の角膜頂点位置が前記撮像素子の中央に移動するように、前記撮像光学系を制御手段で制御される三次元駆動手段により上下・左右に駆動制御する眼科装置のアライメント方法であって、
前記制御手段は、前記撮像素子で撮像された画像を上下・左右の複数の光検出領域に分割して、前記角膜からの反射光による平均光量値を前記各検出領域毎に求め、この求めた各検出領域の平均光量値同士を比較して、少なくとも略同じ平均光量の２つの光検出領域が隣接して得られるように平均光量値が低い検出領域の平均光量値が高くなる方向に前記三次元駆動手段を駆動制御することを特徴とする眼科装置のアライメント方法。
被検眼の角膜に複数の指標光を投影することにより前記角膜に複数の指標を形成させる指標投影光学系と、
前記複数の指標を撮像素子に指標像として結像させる撮像光学系と、前記撮像光学系を三次元方向に駆動する三次元駆動手段と、
前記三次元駆動手段を駆動制御する制御手段を備えていると共に、
前記制御手段は、前記撮像素子に結像される前記指標像の位置に基づき、前記撮像素子に結像される被検眼像の角膜頂点位置が前記撮像素子の中央に移動するように、前記撮像光学系を前記三次元駆動手段により上下・左右に駆動制御する眼科装置であって、
前記制御手段は、前記撮像素子で撮像された画像を上下・左右の複数の光検出領域に分割して、前記角膜からの反射光による平均光量値を前記各検出領域毎に求め、この求めた各検出領域の平均光量値同士を比較して、少なくとも略同じ平均光量の２つの光検出領域が隣接して得られるように平均光量値が低い検出領域の平均光量値が高くなる方向に前記三次元駆動手段を駆動制御することを特徴とする眼科装置。
被検眼からの光を撮像素子に導く撮像光学系が設けられ且つ三次元方向に移動可能な眼科ユニットと、
前記眼科ユニットを三次元方向に駆動する三次元駆動手段と、
前記撮像光学系の光軸に沿って前記被検眼の角膜に対して第１の指標光を投影して第１の指標を前記被検眼に形成させる第１の指標光投影手段と、
前記撮像光学系の光軸とは異なる方向から前記被検眼の角膜に対して複数の第２の指標光を投影して複数の第２の指標を前記被検眼に形成させるための第２の指標光投影手段と、
前記撮像光学系を介して前記撮像素子に結像される前記第１の指標の第１の指標像の位置に基づいて前記第１の指標像が前記撮像素子の中央に移動するように前記三次元駆動手段を駆動制御する制御手段を備える眼科装置であって、
前記制御手段は、前記撮像素子で撮像された画像を上下・左右の複数の光検出領域に分割して、前記角膜からの反射光による平均光量値を前記各検出領域毎に求め、この求めた各検出領域の平均光量値同士を比較して、少なくとも略同じ平均光量の２つの光検出領域が隣接して得られるように平均光量値が低い検出領域の平均光量値が高くなる方向に前記三次元駆動手段を駆動制御することを特徴とする眼科装置。