JP5511575B2 - 眼科装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検眼の瞳孔の大きさを測定する眼科装置に関する。

被検眼の瞳孔の大きさを測定する装置としては、被検者眼の前眼部を照明し、その照明光により照明された前眼部画像における虹彩の輪郭を利用して瞳孔の大きさを測定するものが知られている（特許文献１参照）。

特開平６−４６９９８号公報

しかしながら、前眼部照明が前眼部画像上に映り込むため、瞳孔径の大きさによっては、照明光と瞳孔が重なってしまい、瞳孔径が検出できない場合がある。

本発明は、上記問題点を鑑み、前眼部照明を用いずに瞳孔径測定を行える眼科装置を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１） 光源から出射された光を眼底に向けて投光する投光光学系と、被検者眼前眼部と略共役な位置に配置された撮像面を持つ撮像素子を有し、前記光源による眼底反射光によって照明された瞳孔内画像を撮像する撮像光学系と、を備える眼科装置において、前記撮像素子により取得された瞳孔内画像における外縁部に基づいて被検者眼の瞳孔の大きさを測定する瞳孔測定手段を備えることを特徴とする。
（２） （１）の眼科装置において、前記瞳孔測定手段は、前記外縁部を画像処理により抽出し、抽出された前記外縁部に基づいて瞳孔の大きさを測定することを特徴とする。
（３） （２）の眼科装置において、前記投光光学系は、被検眼の眼特性を測定するための測定光を投光する測定光学系を兼用することを特徴とする。
（４） （３）の眼科装置において、前記撮像素子により前記瞳孔内画像が撮像されるとき、被検者眼の前眼部を照明する照明光源を消灯する制御手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、前眼部照明を用いずに瞳孔径測定を行うことができる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る眼科装置の光学系について示す概略構成図である。本光学系は、眼軸長測定光学系（測定ユニット）１０、角膜形状測定用の指標を被検眼角膜に投影するケラト投影光学系５０、アライメント投影光学系４０、前眼部正面像を撮像する前眼部正面撮像光学系３０、に大別される。なお、以下の光学系は、図示無き筐体に内蔵されている。また、その筐体は、周知のアライメント移動機構の駆動により、操作部材（例えば、ジョイスティック）を介して被検者眼に対して３次元的に移動される。

ケラト投影光学系５０は、測定光軸Ｌ１を中心に配置されたリング状の光源５１を有し、被検眼角膜にリング指標を投影して角膜形状（曲率、乱視軸角度、等）を測定するために用いられる。なお、光源５１には、例えば、赤外光または可視光を発するＬＥＤが使用される。なお、投影光学系５０について、光軸Ｌ１を中心とする同一円周上に少なくとも３つ以上の点光源が配置されていればよく、間欠的なリング光源であってもよい。さらに、複数のリング指標を投影するプラチド指標投影光学系であってもよい。

アライメント投影光学系４０は、光源５１の内側に配置され、赤外光を発する投影光源４１（例えば、λ＝９７０ｎｍ）を有し、被検者眼角膜にアライメント指標を投影するために用いられる。そして、角膜に投影されたアライメント指標は、被検者眼に対する位置合わせ（例えば、自動アライメント、アライメント検出、手動アライメント、等）に用いられる。本実施形態において、投影光学系５０は、被検者眼角膜に対してリング指標を投影する光学系であって、リング指標は、マイヤーリングも兼用する。また、投影光学系４０の光源４１は、前眼部を斜め方向から赤外光にて照明する前眼部照明を兼用する。なお、投影光学系４０において、さらに、角膜に平行光を投影する光学系を設け、投影光学系４０による有限光との組合せにより前後のアライメントを行うようにしてもよい。

前眼部正面撮像光学系３０は、ダイクロイックミラー３３、対物レンズ４７、反射ミラー６２、フィルタ３４、撮像レンズ３７、二次元撮像素子３５、を含み、被検眼の前眼部正面像を撮像するために用いられる。二次元撮像素子３５は、被検者眼前眼部と略共役な位置に配置されている。

前述の投影光学系４０、投影光学系５０による前眼部反射光は、ダイクロイックミラー３３、対物レンズ４７、反射ミラー６２、フィルタ３４、及び撮像レンズ３７を介して二次元撮像素子３５に結像される。

眼軸長測定光学系１０は、投光光学系と受光光学系が備えられており、投光光学系には、低コヒーレント光を出射する測定光源１が備えられている。そして、光源１から出射された光を測定光と参照光に分割し、少なくとも測定光を被検眼に照射すると共に、被検眼からの反射光と参照光を合成させ、受光素子に入射させる。そして、受光素子から出力される受光信号に基づいて、受光素子によって干渉光が検出されたタイミングを元に、眼軸長が算出される。なお、本実施例では、眼軸長測定光学系１０の測定光源は、固視灯を兼ねている。

また、例えば、測定光による眼底反射光の大部分は、ダイクロイックミラー３３を透過し、眼軸長測定光学系１０の受光素子によって受光される。また、眼底反射光の一部は、ダイクロイックミラー３３で反射され、前眼部正面撮像光学系３０で結像される。

なお、本実施例において、眼軸長測定光学系１０の測定光源１を徹照像撮影用光源としても兼用しており、眼軸長測定光学系１０と同様の光路を経て、被検眼眼底に投光される。そして、その眼底反射光によって被検眼の瞳孔内が後方から照明される。そして、被検眼瞳孔を出射した光は、前述の正面撮像光学系３０と同様の経路を経て、二次元撮像素子３５に撮像される。これにより、被検眼の瞳孔内画像（徹照像）が取得される。

次に、制御系について説明する。制御部８０は、装置全体の制御及び測定結果の算出を行う。制御部８０は、眼軸長測定光学系１０の各部材（光源１を含む）、光源５１、光源４１、受光素子２１、撮像素子３５、モニタ７０、メモリ８５等と接続されている。また、制御部８０には、各種入力操作を行うための操作部８４が接続されている。
そして、操作部８４には、例えば、眼軸長／角膜形状等を測定する第１モード（標準測定モード）と、徹照像画像を撮影し、その徹照像画像を用いて瞳孔径を算出する第２モード（瞳孔径測定モード）と、を切り換えるためのモード切換スイッチ８４ａが設けられている。また、操作部８４には、操作入力部として、マウス等の汎用インターフェースが用いられてもよいし、その他、タッチパネルが用いられてもよい。

なお、メモリ８５には、各種制御プログラムの他、制御部８０が眼軸長／角膜形状等を算出するためのソフトウェアプログラム、制御部８０が瞳孔径を算出するためのソフトウェアプログラム等が記憶されている。

＜標準測定モード＞
以上のような構成を備える装置において、その動作について説明する。検者は、モニタ７０に表示される被験者眼のアライメント状態を見ながら、図示なきジョイスティック等の操作手段を用いて、装置を上下左右及び前後方向に移動させ、装置を被験者眼Ｅに対して所定の位置関係に置く。この場合、検者は、固視標を被験者眼に固視させる。

図２は撮像素子３５によって撮像された前眼部像が表示された前眼部観察画面を示す図である。アライメントの際には、光源４１及び光源５１が点灯される。ここで、検者は、図２に示すように、電子的に表示されたレチクルＬＴと、光源４１によるリング指標Ｒ１と、が同心円状になるように上下左右のアライメントを行う。また、検者は、リング指標Ｒ１のピントが合うように、前後のアライメントを行う。なお、リング指標Ｒ１の外側には、光源５１によるリング指標Ｒ２が表示されている。

アライメント完了後、測定開始のトリガ信号が自動又は手動にて出力され、制御部８０によって測定光源１が点灯されると、眼軸長測定光学系１０によって測定光が被検眼に照射されると共に、測定光による被検眼からの反射光が眼軸長測定光学系１０の受光素子に入射される。そして、受光素子から出力される受光信号に基づいて、受光素子によって干渉光が検出されたタイミングを元に、眼軸長が算出される。

取得された被験者眼の眼軸長の情報は、メモリ８５に記憶される。なお、標準測定モードでは、眼軸長の他、角膜形状、が任意に測定可能である。

＜瞳孔径測定モード＞
検者により、瞳孔径測定モードへのモード切換スイッチ８４ａが選択されると、制御部８０は、標準測定モードから瞳孔径測定モードへとモード切り換えを行う。

瞳孔径測定モードでは、制御部８０は、撮像光学系３０による徹照像画像の撮像結果に基づいて被検者眼の瞳孔の大きさを検出する。

＜瞳孔径の算出＞
瞳孔径測定モードへ切り換えられると、初めに徹照像の撮影が行われる。制御部８０は、アライメント投影光学系４０とケラト投影光学系５０の光源４１及び光源５１を消灯させ、眼軸長測定光学系１０の光源と兼用の光源１を点灯させる。光源１より出射された光束は、眼底に投光される。そして、眼底反射光は被検眼Ｅの水晶体内を照明した後に、瞳孔から出射される。瞳孔より出射された眼底反射光は、ダイクロイックミラー３３により反射され、徹照像として撮像素子３５により撮像され、モニタ７０の画面上に表示される。

検者により、図無き撮影スイッチが操作されると、制御部８０は、モニタ７０の画面上に表示されている徹照像画像をメモリ８５に記憶させる。これにより、白内障や混濁のある部位Ｋにおいては、暗い影が確認される。

また、被検眼の虹彩部分は、眼底反射光を遮光するため、暗い像となって撮像素子３５に撮像される（図３の瞳孔領域９２参照）。瞳孔領域９２は、虹彩と瞳孔の境界位置を示している。なお、徹照像画像の撮影は、光源４１及び光源５１を消灯させて撮影を行っているため、徹照像画像上において、その光源による反射像が映らない。そのため、前眼部撮影像のように、光源４１、光源５１による反射像と撮影画像とが重なることがない。

次いで、制御部８０は、メモリ８５に記憶された徹照像画像に基づいて、瞳孔径を検出する。以下に、徹照像画像の外縁部に基づいて瞳孔のエッジ位置を求め、瞳孔径を検出する方法を図４に基づいて説明していく。

制御部８０は、ＸＹ方向に順にスキャンを行い、徹照像画像全体における瞳孔（明部）と虹彩（暗部）との境界（エッジ）を検出する。図４の（ａ）はメモリ８５に記憶された徹照像の画像状態を示し、（ｂ）は走査線Ｌでの映像信号を示す。瞳孔（明部）と虹彩（暗部）との境界（エッジ）を知るために、まず、図４の（ｂ）における信号波形を微分処理する。このときの波形信号は図４の（ｃ）のようになる。そして、初めの波形信号のピークＰ１と最後の波形信号のピークＰ２のエッジの画素位置を走査線Ｌでのエッジの座標位置としてメモリ８５に記憶する。

各走査線においても同様にして、エッジの座標位置を検出していく。徹照像画像上において、全ての走査線上でのエッジの座標位置の検出が完了すると、制御部８０は、検出したエッジの座標位置に基づいて円近似を行う。そして、円の座標位置に基づいて、円の中心座標位置を検出する。次いで、制御部８０は、円の中心を通る水平線と円と交点から円の直径を求め、瞳孔径として算出する。

なお、上記記載のようにして、瞳孔（明部）と虹彩（暗部）との境界（エッジ）を検出する際に、白内障の混濁がある場合でも、初めの波形信号のピークと最後の波形信号のピークのエッジの画素位置をエッジの座標位置としているため、混濁により生じた影を虹彩位置として誤判定することはない。

なお、瞳孔検出に用いる徹照像画像の撮影に関しては、明視野状態における瞳孔の大きさと暗視野状態における瞳孔の大きさの両方を検出してもよいし、どちらか一方でもかまわない。

以上のように、徹照像画像に基づいて瞳孔径を測定することにより、光源による反射像が瞳孔径と重なり、瞳孔径測定がしづらいといったような、瞳孔径の測定の妨げとなる不具合を回避し、正確に瞳孔径を測定することが可能となる。また、瞳孔径の計測に加えて、徹照像画像を利用した混濁部の確認ができる。

なお、本実施例において、眼軸長測定光学系１０の測定光源１を徹照像撮影用光源として兼用しているが、徹照像撮影用の専用光源として、別途、ＬＥＤ光源等を設置してもかまわない。

なお、本実施例においては、画像処理により瞳孔の大きさを計測するものとしたが、これに限るものではなく、電子的に表示されたゲージ、マーカ等により瞳孔の大きさが計測されるようにしてもよい。例えば、電子的に表示されたマーカが手動にて移動され、マーカが外縁部に合致されたときの位置から瞳孔の大きさが計測されるようにしてもよい。

なお、本発明は、眼底に光を投光し、その反射光によって照明された瞳孔内画像を撮像可能な装置であれば、他の眼科装置にも適用可能である。例えば、他覚式眼屈折力測定装置、眼底カメラにおいても、本発明の適用が可能である。

本実施形態に係る眼科装置の光学系について示す概略構成図である。 撮像された前眼部像が表示された前眼部観察画面を示す図である。 徹照像が表示された徹照像観察画面を示す図である。 徹照像画像の外縁部に基づいて瞳孔径を検出する方法を示す図である。

１ 測定光源
１０ 眼軸長測定光学系
３０ 前眼部正面撮像光学系
３５ 二次元撮像素子
４０ アライメント投影光学系
５０ ケラト投影光学系
７０ モニタ
８０ 制御部
８５ メモリ
８４ 操作部
８４ａ モード切換スイッチ

Claims (4)

1. 光源から出射された光を眼底に向けて投光する投光光学系と、
   被検者眼前眼部と略共役な位置に配置された撮像面を持つ撮像素子を有し、前記光源による眼底反射光によって照明された瞳孔内画像を撮像する撮像光学系と、
   を備える眼科装置において、
   前記撮像素子により取得された瞳孔内画像における外縁部に基づいて被検者眼の瞳孔の大きさを測定する瞳孔測定手段を備えることを特徴とする眼科装置。
2. 請求項１の眼科装置において、
   前記瞳孔測定手段は、前記外縁部を画像処理により抽出し、抽出された前記外縁部に基づいて瞳孔の大きさを測定することを特徴とする眼科装置。
3. 請求項２の眼科装置において、
   前記投光光学系は、被検眼の眼特性を測定するための測定光を投光する測定光学系を兼用することを特徴とする眼科装置。
4. 請求項３の眼科装置において、
   前記撮像素子により前記瞳孔内画像が撮像されるとき、被検者眼の前眼部を照明する照明光源を消灯する制御手段を備えることを特徴とする眼科装置。

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