JP7033975B2 - 眼科装置及びその角膜形状測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検眼の角膜形状を測定する眼科装置及びその角膜形状測定方法に関する。

例えば角膜トポグラファー装置のように、被検眼の角膜形状を測定する眼科装置が良く知られている。この眼科装置は、角膜に対して同心円状で且つ多重のプラチドリング光を投影すると共に、角膜を撮影して得られた撮影画像（前眼部像）を取得する。そして、眼科装置は、撮影画像を画像解析して、プラチドリング光の反射像であるプラチドリング像、すなわち同心円状の複数のリング像により構成されるプラチドリング像を検出し、このプラチドリング像に基づき角膜の角膜形状［角膜のほぼ全領域の角膜曲率等］を測定する。

このような眼科装置では、被検眼の角膜形状を精度良く測定するために様々な取り組みがなされている。

例えば特許文献１に記載の眼科装置は、同一パターンのプラチドリング光が投影されている角膜の撮影を複数回実行し、複数回の撮影により得られた複数の撮影画像の中から角膜形状の解析に必要な輝度が確保されているプラチドリング像を選択し、このプラチドリング像に基づき角膜形状を演算する。

また、特許文献２に記載の眼科装置は、角膜上の狭い領域に対するプレ測定（指標の投影及び角膜の撮影）を行って、この領域の角膜曲率と反射像の光量レベルとを予め取得する。そして、特許文献２に記載の眼科装置は、上述の角膜曲率及び光量レベルの取得結果に基づき、本測定の際のプラチドリング光の投影光の光量を決定して、本測定（プラチドリング光の投影及び角膜の撮影）を行うことにより、被検眼の角膜形状を演算する。

特開２００７－２１５９５０号公報 特開２０１２－１３５５３６号公報

角膜トポグラファー装置のような角膜上を広範囲で測定する眼科装置により取得されるプラチドリング像では、角膜上の部位によって得られるリング像の状態が変化する。例えば、角膜の中心近傍に位置するリング像は、瞳孔を背景とするため、背景に対するコントラストが高くなる。

一方、角膜の半径方向の中間部に位置するリング像は、虹彩を背景とするため、虹彩の反射によりコントラストが低下する。従って、虹彩上に位置するリング像を最適に検出するためには、瞳孔上に位置するリング像を検出する場合よりもリング光の光量を抑えることで、虹彩によるリング光の反射を抑えた状態で角膜を撮影することが望ましい。

また、角膜の外周部に位置するリング像は、睫毛などによるケラレにより像の一部が途切れたり、或いは像が暗くなったりする。このため、睫毛によりケラレる部位のリング像を最適に検出するためには、瞳孔上に位置するリング像を検出する場合よりもリング光の光量を増加させた状態で角膜を撮影することが望ましい。

このようにプラチドリング像の各リング像は、角膜上の部位によって検出に最適なリング光の光量が異なる。このため、上記特許文献１及び特許文献２に記載の眼科装置のように、角膜の複数回の撮影あるいは角膜のプレ測定を行ったとしても、プラチドリング像の全てのリング像を最適に検出することは困難である。従って、上記特許文献１及び特許文献２に記載の眼科装置では、角膜形状を高精度に測定することができない。

そこで、角膜上の部位ごとに投影されるリング光の光量を予め設定しておくこと、すなわち、角膜上の部位に応じてプラチドリング光の各リング光の光量を個別に設定する方法が考えられる。しかしながら、瞳孔径、虹彩の反射率、及び睫毛のかかり具合等は、個人差があり、さらに測定条件による差が大きくなるため、上記方法は最適とはいえない。

また、虹彩上のリング像を検出する際に虹彩によるリング光の反射率が低い場合には、リング光の光量を増加させた方がコントラストの良いリング像が得られ易い。さらに、角膜の外周部に位置するリング像を検出する際に睫毛が短い場合、或いは開瞼が充分で睫毛の掛りがない場合には、リング光の光量が高すぎるとリング像の輝度値のピークが飽和してしまい、リング像の検出精度の劣化を招く。さらにまた、瞳孔上のリング像を検出する際であっても、眼内レンズが挿入されている被検眼のようにリング光の反射が発生し易い被検眼の場合には、通常よりも低い光量でリング光の投影を行った方がリング光の不要な反射の影響を受け難い。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、被検眼の角膜形状を高精度に測定することができる眼科装置及びその角膜形状測定方法を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するための眼科装置は、被検眼の角膜に角膜形状測定用のパターン光を投影するパターン光投影光学系と、パターン光投影光学系からパターン光が投影されている角膜を撮影して、パターン光の反射像を含む角膜撮影像を取得する角膜撮影像取得部と、パターン光投影光学系から角膜に投影されるパターン光の光量を少なくとも１回以上変化させる投影制御部と、投影制御部によりパターン光の光量が変化されるごとに、角膜撮影像取得部による角膜撮影像の取得を再実行させる取得制御部と、角膜撮影像取得部によりパターン光の光量別に取得された角膜撮影像から、反射像の輝度値を検出する輝度値検出部と、輝度値検出部の検出結果に基づき、反射像内の部位ごとに、部位の検出に最適な角膜撮影像を、光量別の角膜撮影像の中から選択する選択部と、選択部の選択結果に基づき、部位ごとに、選択部により選択された角膜撮影像から部位の検出を行う部位検出部と、部位検出部による部位ごとの検出結果に基づき、被検眼の角膜形状を演算する角膜形状演算部と、を備える。

この眼科装置によれば、パターン光の反射像の検出誤差を軽減し、角膜形状を正確（高精度）に測定することができる。

本発明の他の態様に係る眼科装置において、選択部が、部位ごとに、部位の輝度値が予め定めた飽和閾値よりも小さくなる角膜撮影像の中で輝度値のＳＮ比が最も高くなる角膜撮影像を、光量別の角膜撮影像の中から選択する。これにより、反射像内の部位の検出に最適な角膜撮影像を選択することができる。

本発明の他の態様に係る眼科装置において、パターン光投影光学系が、パターン光として、同心円状の複数のリング光により構成されるプラチドリング光を被検眼に投影し、角膜撮影像取得部が、反射像として、同心円状の複数のリング像により構成されるプラチドリング像を含む角膜撮影像を取得し、輝度値検出部が、角膜撮影像ごとに、プラチドリング像内の複数のリング像の輝度値を検出し、選択部が、リング像ごとに、リング像の検出に最適な角膜撮影像を、光量別の角膜撮影像の中から選択し、部位検出部が、リング像ごとに、選択部により選択された角膜撮影像からリング像の検出を行い、角膜形状演算部が、リング像ごとの検出結果に基づき、角膜形状を演算する。これにより、プラチドリング像の各リング像の検出誤差を軽減し、角膜形状を正確に測定することができる。

本発明の他の態様に係る眼科装置において、パターン光投影光学系が、パターン光としてリング光を被検眼に投影し、角膜撮影像取得部が、反射像としてリング像を含む角膜撮影像を取得し、輝度値検出部が、角膜撮影像ごとに、リング像の周方向に沿ったリング像内の複数の部位の輝度値を検出し、選択部が、リング像内の部位ごとに、部位の検出に最適な角膜撮影像を、光量別の角膜撮影像の中から選択し、部位検出部が、部位ごとに、選択部により選択された角膜撮影像から部位の検出を行う。これにより、リング像が被検眼の瞳孔と虹彩とに跨っている場合でも、リング像の検出を高精度に行うことができる。

本発明の他の態様に係る眼科装置において、パターン光投影光学系は、不可視光であるパターン光を被検眼に投影する。

本発明の目的を達成するための眼科装置の角膜形状測定方法は、被検眼の角膜に角膜形状測定用のパターン光を投影するパターン光投影ステップと、パターン光投影ステップでパターン光が投影されている角膜を撮影して、パターン光の反射像を含む角膜撮影像を取得する角膜撮影像取得ステップと、パターン光投影ステップにて角膜に投影するパターン光の光量を少なくとも１回以上変化させる投影制御ステップと、投影制御ステップによりパターン光の光量が変化されるごとに、角膜撮影像取得ステップを再実行させる取得制御ステップと、角膜撮影像取得ステップにてパターン光の光量別に取得された角膜撮影像から、反射像の輝度値を検出する輝度値検出ステップと、輝度値検出ステップの検出結果に基づき、反射像内の部位ごとに、部位の検出に最適な反射像を、光量別の反射像の中から選択する選択ステップと、選択ステップの選択結果に基づき、部位ごとに、選択ステップにて選択された反射像から部位の検出を行う部位検出ステップと、部位検出ステップによる部位ごとの検出結果に基づき、被検眼の角膜形状を演算する角膜形状演算ステップと、を有する。

本発明は、被検眼の角膜形状を高精度に測定することができる。

本発明の眼科装置の光学系の配置を示した光学配置図である。 被検眼側から見たプラチドリングの正面図である。 第２受光光学系のエリアセンサの受光面の正面図である。 眼科装置の統括制御部の機能ブロック図である。 光量別のプラチドリング光を説明するための説明図である。 輝度値検出部による輝度値の検出対象となる光量別の撮影画像データの一例を示した説明図である。 光量「小」の撮影画像データの経線方向に沿った輝度値の検出結果を示したグラフである。 光量「中」の撮影画像データの経線方向に沿った輝度値の検出結果を示したグラフである。 光量「大」の撮影画像データの経線方向に沿った輝度値の検出結果を示したグラフである。 部位検出部による各リング像の検出を説明するための説明図である。 眼科装置による被検眼の角膜形状の測定処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態の撮影画像データの説明図である。 第２実施形態の輝度値検出部による撮影画像データごとの輝度値の検出を説明するための説明図である。 各撮影画像データの図１３中の第ｋ検出ラインに沿った輝度値の検出結果を示したグラフである。 各撮影画像データの図１３中の第ｎ検出ラインに沿った輝度値の検出結果を示したグラフである。 第２実施形態の部位検出部によるリング像の部位ごとの検出を説明するための説明図である。 リング像の部位と、第２実施形態の部位検出部が検出を行う撮影画像データとの対応関係を説明するための説明図である。

［第１実施形態の眼科装置の構成］
図１は、本発明の眼科装置１０の光学系の配置を示した光学配置図である。ここで、図中のＸ軸方向は被検者を基準とした左右方向（被検眼Ｅの眼幅方向）であり、Ｙ軸方向は上下方向であり、Ｚ軸方向は被検者に近づく前方向と被検者から遠ざかる後方向とに平行な前後方向（作動距離方向ともいう）である。

図１に示すように、眼科装置１０は、被検眼Ｅの眼特性と、被検眼Ｅの前眼部の角膜Ｅｃの角膜形状との双方を測定する複合機である。なお、本実施形態では、被検眼Ｅの眼特性の測定として、被検眼Ｅの眼屈折力及び眼球波面収差の測定を例に挙げて説明する。また、本実施形態の角膜形状の測定には、角膜Ｅｃのほぼ全領域の角膜曲率及び曲率半径等の測定の他に、角膜形状から求められる角膜波面収差の測定も含まれるものとする。

眼科装置１０は、眼特性測定光学系１２と、角膜形状測定光学系１４と、アライメント光学系１６と、固視光学系１８とを備える。

［眼特性測定光学系］
眼特性測定光学系１２は、測定光投影光学系２０と第１受光光学系２２とを有する。測定光投影光学系２０は、被検眼Ｅの眼底部Ｅｆに対して眼特性測定用の測定光Ｌ１を投影する。第１受光光学系２２は、眼底部Ｅｆで反射された測定光Ｌ１の反射光を受光して、眼特性測定データＤ１を出力する。

＜測定光投影光学系＞
測定光投影光学系２０は、測定光源２６と、コリメータレンズ２８と、偏光ビームスプリッタ３０と、ダイクロイックミラー３２と、ダイクロイックミラー３４と、対物レンズ３６と、光源移動部３８と、を有する。

測定光源２６は、例えば近赤外の波長域の測定光Ｌ１をコリメータレンズ２８に向けて出射する。この測定光源２６としては、例えば、ＳＬＤ（Super luminescent diode）、レーザ光源、及びＬＥＤ（Light emitting diode）などが用いられる。また、測定光源２６は、光源移動部３８により測定光Ｌ１の出射方向に平行な方向に沿って移動自在に保持されている。

コリメータレンズ２８は、測定光源２６から入射される測定光Ｌ１を平行光とした後、偏光ビームスプリッタ３０へ出射する。

偏光ビームスプリッタ３０は、コリメータレンズ２８から入射される測定光Ｌ１のＰ偏光成分をダイクロイックミラー３２に向けて反射する。また、偏光ビームスプリッタ３０は、ダイクロイックミラー３２から入射される眼底部Ｅｆからの測定光Ｌ１の反射光のＳ偏光成分を透過して後述の反射鏡４０に入射させる。

ダイクロイックミラー３２は、偏光ビームスプリッタ３０から入射される測定光Ｌ１をダイクロイックミラー３４に向けて反射し、ダイクロイックミラー３４から入射される測定光Ｌ１の反射光を偏光ビームスプリッタ３０に向けて反射し、さらに後述の反射鏡９６から入射される固視標光Ｌ５を透過してダイクロイックミラー３４に入射させる。

ダイクロイックミラー３４は、ダイクロイックミラー３２から入射される測定光Ｌ１及び固視標光Ｌ５を対物レンズ３６に向けて反射し、対物レンズ３６から入射される測定光Ｌ１の反射光をダイクロイックミラー３２に向けて反射する。また、ダイクロイックミラー３４は、対物レンズ３６から入射される後述のプラチドリング光Ｌ２の反射光を透過して後述のハーフミラー７０に向けて出射し、ハーフミラー７０から入射される後述のＸＹアライメント光Ｌ４を透過して対物レンズ３６に向けて出射する。

対物レンズ３６は、後述のリング光投影光学系５２を除く各光学系で共通に用いられ、測定光Ｌ１、ＸＹアライメント光Ｌ４、及び固視標光Ｌ５を被検眼Ｅに入射させる。

＜第１受光光学系＞
第１受光光学系２２は、偏光ビームスプリッタ３０、ダイクロイックミラー３２,３４、及び対物レンズ３６を測定光投影光学系２０と共有すると共に、反射鏡４０と、レンズ４２と、コリメータレンズ４３と、ハルトマン板４４と、エリアセンサ４６と、センサ駆動部４８と、を有する。

反射鏡４０は、偏光ビームスプリッタ３０から入射される測定光Ｌ１の反射光を、レンズ４２に向けて反射する。これにより、測定光Ｌ１の反射光が、レンズ４２を経てコリメータレンズ４３にて平行光に変換された後、ハルトマン板４４に入射する。

ハルトマン板４４は、２次元配列された複数のマイクロレンズを有しており、レンズ４２から入射する測定光Ｌ１の反射光を複数の分割光に分割してエリアセンサ４６の受光面に入射させる。

エリアセンサ４６は、例えばＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）型又はＣＣＤ（Charge Coupled Device）型の撮像素子である。このエリアセンサ４６は、ハルトマン板４４から入射される複数の分割光を受光（撮像）して、各分割光に対応した複数の点像からなるハルトマン像の画像データを、被検眼Ｅの眼底部Ｅｆの眼特性測定データＤ１として後述の統括制御部１００（図４参照）へ出力する。

センサ駆動部４８は、コリメータレンズ４３、ハルトマン板４４、及びエリアセンサ４６を、測定光Ｌ１の反射光の入射方向に平行な方向に沿って移動自在に保持する。センサ駆動部４８及び既述の光源移動部３８は、被検眼Ｅの屈折度数に応じて、測定光源２６と眼底部Ｅｆとエリアセンサ４６とが略共役な位置関係となるように駆動される。

［角膜形状測定光学系］
角膜形状測定光学系１４は、リング光投影光学系５２と第２受光光学系５４とを有する。リング光投影光学系５２は、本発明のパターン光投影光学系に相当するものであり、被検眼Ｅの前眼部の角膜Ｅｃに対してプラチドリング光Ｌ２を投影する。また、第２受光光学系５４は、本発明の角膜撮影像取得部に相当するものであり、プラチドリング光Ｌ２が投影されている角膜Ｅｃ（前眼部）を撮影、すなわちプラチドリング光Ｌ２の反射光を撮像して、角膜Ｅｃを含む前眼部の撮影画像データＤ２を出力する。

＜リング光投影光学系＞
リング光投影光学系５２は、プラチドリング５８と、一対の光源６０と、一対のコリメータレンズ６２と、を有する。

図２は、被検眼Ｅ側から見たプラチドリング５８の正面図である。図２及び既述の図１に示すように、プラチドリング５８は略円環状に形成されており、中心開口６６と、複数のリングパターン６８と、一対の開口６９と、を有する。

中心開口６６は、プラチドリング５８の中心部に形成された円状の開口穴であり、その中心が対物レンズ３６の光軸と略一致している。この中心開口６６を通して、測定光Ｌ１、ＸＹアライメント光Ｌ４、及び固視標光Ｌ５が被検眼Ｅに入射されると共に、被検眼Ｅにて反射された反射光が対物レンズ３６に入射される。

複数のリングパターン６８は、対物レンズ３６の光軸を中心として同心円状に形成されており、それぞれ光を透過させる。また、プラチドリング５８の裏面側（対物レンズ３６側）には、各リングパターン６８に沿って複数のＬＥＤ５８ａ（ＬＥＤ以外の公知の各種光源でも可）が配置されている。

各リングパターン６８は、各ＬＥＤ５８ａから出射される不可視光（例えば近赤外光）により照明される。これにより、本発明の角膜形状測定用のパターン光として、各リングパターン６８をそれぞれ透過した不可視光からなるプラチドリング光Ｌ２が被検眼Ｅの角膜Ｅｃに投影されると共に、角膜Ｅｃにて反射されたプラチドリング光Ｌ２の反射光が、対物レンズ３６に入射される。なお、不可視光であるプラチドリング光Ｌ２の波長域は特に限定はされない。

本実施形態のＬＥＤ５８ａは、後述の統括制御部１００（図４参照）の制御の下、各リングパターン６８の照明光量、すなわち、被検眼Ｅに入射させるプラチドリング光Ｌ２の光量を変化させる。

一対の開口６９は、プラチドリング５８の内側から外側に向かって例えば３番目（３番目以外でも可）のリングパターン６８の円周上に形成されている。

一対の光源６０は、一対の開口６９にそれぞれ対応してプラチドリング５８の裏面側に設けられている。一対の光源６０は、それぞれ一対のコリメータレンズ６２に向けてＺアライメント光Ｌ３を出射する。

一対のコリメータレンズ６２は、一対の光源６０から入射されたＺアライメント光Ｌ３を平行光にした後、一対の開口６９に向けてそれぞれ出射する。これにより、一対の開口６９をそれぞれ通過した一対のＺアライメント光Ｌ３が被検眼Ｅの角膜Ｅｃに投影される。そして、被検眼Ｅの角膜Ｅｃにて反射された一対のＺアライメント光Ｌ３の反射光が、既述のプラチドリング光Ｌ２の反射光と共に、対物レンズ３６に入射される。

［第２受光光学系］
図１に戻って、第２受光光学系５４は、ダイクロイックミラー３４及び対物レンズ３６を測定光投影光学系２０と共有すると共に、ハーフミラー７０と、リレーレンズ７２と、結像レンズ７４と、エリアセンサ７６と、を有する。

ハーフミラー７０は、後述の反射鏡８４から入射されるＸＹアライメント光Ｌ４をダイクロイックミラー３４に向けて反射させる。また、ハーフミラー７０は、ダイクロイックミラー３４から入射されるプラチドリング光Ｌ２、一対のＺアライメント光Ｌ３、及びＸＹアライメント光Ｌ４の各反射光を透過させてリレーレンズ７２に入射させる。これにより、各反射光が、リレーレンズ７２及び結像レンズ７４を介して、エリアセンサ７６の受光面に入射される。

［アライメント光学系］
アライメント光学系１６は、ダイクロイックミラー３４、対物レンズ３６、及びハーフミラー７０を第２受光光学系５４と共有すると共に、アライメント光源８０と、レンズ８２と、反射鏡８４と、を有する。

アライメント光源８０は、ＸＹアライメント光Ｌ４をレンズ８２に向けて出射する。このＸＹアライメント光Ｌ４は、レンズ８２を透過後、反射鏡８４、ハーフミラー７０、ダイクロイックミラー３４、及び対物レンズ３６を経て平行光として被検眼Ｅの角膜Ｅｃに投影される。そして、角膜Ｅｃにて反射されたＸＹアライメント光Ｌ４の反射光は、対物レンズ３６、ダイクロイックミラー３４、ハーフミラー７０、リレーレンズ７２、及び結像レンズ７４を経て、エリアセンサ７６の受光面に入射される。

エリアセンサ７６は、ＣＣＤ型又はＣＭＯＳ型の撮像素子である。このエリアセンサ７６は、眼科装置１０の作動距離が既定の距離にセットされている場合に、被検眼Ｅの角膜表面での反射像と共役になるように配置されている。

図３は、第２受光光学系５４のエリアセンサ７６の受光面の正面図である。図３に示すように、エリアセンサ７６の受光面には、結像レンズ７４により、前眼部像に重畳してプラチドリング光Ｌ２の反射光に基づく反射像であるプラチドリング像８６と、一対のＺアライメント光Ｌ３の反射光に基づく反射像である一対の輝点像Ｂ１と、ＸＹアライメント光Ｌ４の反射光に基づく反射像である輝点像Ｂ２と、が結像される。

エリアセンサ７６は、プラチドリング像８６、一対の輝点像Ｂ１、及び輝点像Ｂ２を含む被検眼Ｅの前眼部の画像を撮像し、撮影画像データＤ２を後述の統括制御部１００（図４参照）へ出力する。なお、撮影画像データＤ２は本発明の角膜撮影像に相当する。

プラチドリング像８６は、本発明のパターン光の（角膜Ｅｃによる）反射像に相当するものであり、同心円状の複数（本実施形態では８本）のリング像８７により構成された多重リング像である。なお、本実施形態では、プラチドリング像８６が８重のリング像８７により構成されているが、２重以上のリング像８７で構成されていてもよい。以下、各リング像８７を、プラチドリング像８６の内側から外側に向かって第１リング像８７、第２リング像８７、…第８リング像８７とする。また、各リング像８７を特に区別しない場合には単に「リング像８７」と記載する。

第３リング像８７（他のリング像８７でも可）と一対の輝点像Ｂ１との双方は、被検眼Ｅに対する眼科装置１０のＺ軸方向のアライメント状態を示す。具体的には、一対の輝点像Ｂ１の間隔と、第３リング像８７の直径とが一致している場合は、Ｚ軸方向のアライメントが調整され、逆に不一致の場合にはＺ軸方向のアライメントがずれている（特開2011-115387号公報参照）。

なお、Ｚ軸方向のアライメントを検出する検出方法は、上記方法に限定されるものではない。例えば、異なる２以上の距離から角膜Ｅｃに視標を投影して各々の指標像の高さの比からアライメントを検出する方法（倍率法）、光軸とは異なる角度から光束を角膜Ｅｃに照射し、この反射光束の角膜頂点からの変位に基づきアライメントを検出する方法（光テコ法）、角度の異なる2以上の方向から角膜Ｅｃを撮影した撮影画像の視差からアライメントを検出する方法（ステレオカメラ法）、及び第２受光光学系５４のピント(撮影画像のコントラスト)からアライメントを検出する方法などが例として挙げられる。

輝点像Ｂ２は、被検眼Ｅに対する眼科装置１０のＸ軸方向及びＹ軸方向のアライメント状態を示す。具体的には、輝点像Ｂ２がエリアセンサ７６の中心に位置している場合にはＸ軸方向及びＹ軸方向のアライメントが調整され、逆に中心に位置していない場合にはＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方のアライメントがずれている（特開2011-115387号公報参照）。

［固視光学系］
図１に戻って、固視光学系１８は、被検眼Ｅに対して、被検眼Ｅの固視又は雲霧のための固視標光Ｌ５を投影する。固視光学系１８は、ダイクロイックミラー３２、ダイクロイックミラー３４、及び対物レンズ３６を既述の測定光投影光学系２０と共有すると共に、光源８８と、レンズ９０と、固視標９２と、レンズ９４と、反射鏡９６と、視標移動部９８と、を有する。

光源８８は、レンズ９０に向けて可視光の波長域の照明光を出射する。この照明光は、レンズ９０にて平行光とされた後、固視標９２に入射される。

固視標９２は、例えば風景又は放射線のパターンであり、レンズ９０から入射される照明光によって後方から照明される。これにより、固視標９２からレンズ９４に向けて固視標光Ｌ５が出射される。この固視標光Ｌ５は、レンズ９４、反射鏡９６、ダイクロイックミラー３２、ダイクロイックミラー３４、及び対物レンズ３６を経て、被検眼Ｅに入射され、その眼底部Ｅｆに投影される。

視標移動部９８は、被検眼Ｅの屈折力に応じて、光源８８、レンズ９０、及び固視標９２を一体に移動させる。これにより、被検眼Ｅを固視させることができる。さらに、視標移動部９８は、被検眼Ｅの眼屈折力の測定時には、被検眼Ｅの調節の影響をなくすための雲霧を行う。

［統括制御部の構成］
図４は、眼科装置１０の統括制御部１００の機能ブロック図である。図４に示すように、統括制御部１００は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等を含む各種の演算部及びメモリ等から構成された演算回路である。この統括制御部１００には、既述の各光学系の他に、操作部１０２、記憶部１０４、表示部１０６、及びアライメント駆動部１０８が接続されている。そして、統括制御部１００は、検者による操作部１０２への入力操作に応じて、眼科装置１０の各部の動作を統括制御する。

記憶部１０４には、被検眼Ｅの眼特性及び角膜形状の測定結果が記憶される他、眼科装置１０による測定を実行させるための測定プログラム（不図示）などが記憶されている。表示部１０６には、被検眼Ｅの眼特性及び角膜形状の測定結果等が表示される。アライメント駆動部１０８は、統括制御部１００による制御の下、被検眼Ｅに対して眼科装置１０の各光学系をＸＹＺ軸の各軸方向に相対移動させることにより、被検眼Ｅに対して眼科装置１０をオートアライメントさせる。

統括制御部１００は、記憶部１０４から読み出した不図示の測定プログラムを実行することにより、眼特性測定制御部１１０、第１画像取得部１１２、眼特性演算部１１４、角膜形状測定制御部１１６、第２画像取得部１１８、アライメント検出部１２０、リング像解析部１２２、及び角膜形状演算部１２６として機能する。

眼特性測定制御部１１０は、眼科装置１０による被検眼Ｅの眼特性の測定を制御する。この眼特性測定制御部１１０は、固視光学系１８を制御して被検眼Ｅを雲霧（眼屈折力の測定時）させると共に、眼特性測定光学系１２（測定光投影光学系２０及び第１受光光学系２２）を制御して、被検眼Ｅの眼底部Ｅｆに対する測定光Ｌ１の投影と、測定光Ｌ１の反射光の撮像及び眼特性測定データＤ１の出力とを実行させる。

なお、被検眼Ｅの眼特性の測定は、後述の角膜形状の測定のタイミングとは異なる任意のタイミングで実行される。また、被検眼Ｅの眼特性の測定は必須ではなく、不要であれば省略してもよい。この場合、操作部１０２に対して眼特性の測定の中止操作を入力することで、眼科装置１０による被検眼Ｅの眼特性の測定が省略される。

第１画像取得部１１２は、第１受光光学系２２から出力される眼底部Ｅｆの眼特性測定データＤ１を取得して、この眼特性測定データＤ１を眼特性演算部１１４へ出力する。

眼特性演算部１１４は、第１画像取得部１１２から入力された眼特性測定データＤ１を解析して、被検眼Ｅの眼屈折力及び眼球波面収差等の眼特性を演算する。なお、眼特性の演算方法については公知技術（特開2011-115387号公報）であるので、ここでは具体的な説明は省略する。そして、眼特性演算部１１４は、被検眼Ｅの眼特性の演算結果を記憶部１０４に記憶させると共に表示部１０６に表示させる。

角膜形状測定制御部１１６は、本発明の投影制御部及び取得制御部に相当するものであり、眼科装置１０による角膜形状の測定を制御する。この角膜形状測定制御部１１６は、最初に、固視光学系１８を制御して被検眼Ｅを固視させると共に、リング光投影光学系５２及びアライメント光学系１６を制御して、被検眼Ｅの角膜Ｅｃに対して、プラチドリング光Ｌ２、一対のＺアライメント光Ｌ３、及びＸＹアライメント光Ｌ４を投影する。また、角膜形状測定制御部１１６は、第２受光光学系５４を制御して、各光の反射光、すなわち既述の図３に示したプラチドリング像８６、一対の輝点像Ｂ１、及び輝点像Ｂ２の撮像と、アライメント検出用の撮影画像データＤ２の出力とを実行させる。

また、角膜形状測定制御部１１６は、アライメント完了後、角膜形状測定光学系１４を制御して、リング光投影光学系５２による角膜Ｅｃへのプラチドリング光Ｌ２の投影と、第２受光光学系５４によるプラチドリング像８６の撮像（取得）及び撮影画像データＤ２の出力と、を３回繰り返し実行させる。

この際に角膜形状測定制御部１１６は、リング光投影光学系５２のＬＥＤ５８ａを制御して、角膜Ｅｃに１回目に投影されるプラチドリング光Ｌ２の光量と、２回目に投影されるプラチドリング光Ｌ２の光量と、３回目に投影されるプラチドリング光Ｌ２の光量と、を異ならせる。具体的に本実施形態では、角膜Ｅｃに投影されるプラチドリング光Ｌ２の光量を３段階で段階的に増加させる。なお、１回目に角膜Ｅｃに投影されるプラチドリング光Ｌ２の光量を「小」とし、２回目に角膜Ｅｃに投影されるプラチドリング光Ｌ２の光量を「中」とし、３回目に角膜Ｅｃに投影されるプラチドリング光Ｌ２の光量を「大」とする。

図５は、光量別のプラチドリング光Ｌ２を説明するための説明図である。なお、以下の説明において「瞳孔Ｅｐ」には撮影画像データＤ２内の瞳孔像が含まれ、且つ「虹彩Ｅｉ」には撮影画像データＤ２内の虹彩像が含まれるものとする。

図５に示すように、プラチドリング光Ｌ２の光量「小」は、虹彩Ｅｉ上に投影されているプラチドリング光Ｌ２のリング光Ｌ２ａ（図中の実線で表示）の反射像であるリング像８７を、撮影画像データＤ２から検出するのに適した光量に調整されている。また、プラチドリング光Ｌ２の光量「中」は、瞳孔Ｅｐ上に投影されているリング光Ｌ２ａ（図中、一点鎖線で表示）の反射像であるリング像８７を、撮影画像データＤ２から検出するのに適した光量に調整されている。

プラチドリング光Ｌ２の光量「大」は、角膜Ｅｃの外周部に投影されているプラチドリング光Ｌ２のリング光Ｌ２ａ（図中の点線で表示）の反射像であるリング像８７を、撮影画像データＤ２から検出するのに適した光量に調整されている。角膜Ｅｃの外周部に投影されるリング光Ｌ２ａは、既述の通り、睫毛ＥＬなどによりケラレてしまう。その結果、リング像８７は、その一部が途切れたり、或いは像が暗くなったりする。このため、光量「大」は、リング像８７の途切れ或いはリング像８７が暗くなることを防止可能な光量に調整されている。

このように、プラチドリング光Ｌ２の光量「小」、光量「中」、及び光量「大」の各光量については、実験又はシミュレーションにより適切な値が予め設定されている。

図４に戻って、第２画像取得部１１８は、既述の第２受光光学系５４と共に本発明の角膜撮影像取得部を構成するものであり、第２受光光学系５４から撮影画像データＤ２を取得する。この第２画像取得部１１８は、前述のアライメント駆動部１０８によるアライメント前に第２受光光学系５４からアライメント検出用の撮影画像データＤ２を取得した場合、この撮影画像データＤ２をアライメント検出部１２０へ出力する。

また、第２画像取得部１１８は、後述のアライメント駆動部１０８によるアライメント後に第２受光光学系５４からプラチドリング光Ｌ２の光量別（「小」、「中」、「大」）の撮影画像データＤ２を順次取得すると共に、取得した撮影画像データＤ２をリング像解析部１２２へ順次出力する。以下、プラチドリング光Ｌ２の光量別を、単に「光量別」と略す。

アライメント検出部１２０は、第２画像取得部１１８から入力されるアライメント検出用の撮影画像データＤ２を解析して、既述の第３リング像８７と一対の輝点像Ｂ１との位置関係に基づき、被検眼Ｅに対する眼科装置１０のＺ軸方向のアライメント状態を検出する。また、アライメント検出部１２０は、輝点像Ｂ２の位置に基づき、被検眼Ｅに対する眼科装置１０のＸ軸方向及びＹ軸方向のアライメント状態を検出する。

そして、アライメント検出部１２０は、ＸＹＺ軸の各軸方向のアライメント検出結果をアライメント駆動部１０８へ出力する。これにより、アライメント駆動部１０８によって、被検眼Ｅに対する眼科装置１０のオートアライメントが実行される。なお、オートアライメントを実行する代わりに、アライメント検出部１２０によるアライメント検出結果を表示部１０６に表示させると共に、操作部１０２への入力操作に応じてアライメント駆動部１０８を駆動させる手動アライメントを行ってもよい。

リング像解析部１２２は、第２画像取得部１１８から入力される光量別の撮影画像データＤ２をそれぞれ解析して、プラチドリング像８６のリング像８７ごとに、リング像８７の検出に最適な撮影画像データＤ２の選択と、選択した撮影画像データＤ２からのリング像８７の検出と、を行う。このリング像解析部１２２は、輝度値検出部１２３と選択部１２４とリング像検出部１２５として機能する。

図６は、輝度値検出部１２３による輝度値の検出対象となる光量別の撮影画像データＤ２の一例を示した説明図である。なお、図６では、被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐと虹彩Ｅｉとを明確化するため、図６の符号６Ａに示す撮影画像データＤ２として、符号６Ｂに示す撮影画像データＤ２からプラチドリング像８６を省略したものを図示している。

図６に示すように、輝度値検出部１２３は、光量別に取得された撮影画像データＤ２内の各画素の輝度値（例えば８ビットのデータであれば０～２５５）を検出する。そして、輝度値検出部１２３は、撮影画像データＤ２ごとの輝度値の検出結果を選択部１２４へ出力する。なお、図中の符号ｄは、撮影画像データＤ２内において、プラチドリング像８６又は瞳孔Ｅｐの中心位置（仮中心位置でも可）を通る任意の径線方向を示す。

図７は、光量「小」の撮影画像データＤ２の経線方向ｄに沿った輝度値の検出結果（輝度値プロファイル）を示したグラフである。図８は、光量「中」の撮影画像データＤ２の経線方向ｄに沿った輝度値の検出結果を示したグラフである。図９は、光量「大」の撮影画像データＤ２の経線方向ｄに沿った輝度値の検出結果を示したグラフである。なお、各図中の符号ＳＴは、輝度値の飽和閾値（例えば８ビットのデータであれば２５５）を示す。

図７から図９に示すように、輝度値検出部１２３による撮影画像データＤ２ごとの輝度値の検出結果には、第１リング像８７から第８リング像８７にそれぞれ相当する輝度値の変化を示す波形Ｖ１から波形Ｖ８が含まれている。このため、輝度値検出部１２３による輝度値の検出結果に基づき、撮影画像データＤ２ごとに、各リング像８７の輝度値を検出することができる。そして、各リング像８７の輝度値は、プラチドリング光Ｌ２の光量の増加に応じて段階的に増加する。

また、瞳孔Ｅｐではプラチドリング光Ｌ２の反射率が低くなるのに対して、虹彩Ｅｉではプラチドリング光Ｌ２の反射率が高くなる。このため、各撮影画像データＤ２において、瞳孔Ｅｐ上に位置する第１リング像８７から第３リング像８７の輝度値に加算される背景輝度値（瞳孔Ｅｐの輝度値）よりも、虹彩Ｅｉ上に位置する第４リング像８７から第８リング像８７の輝度値に加算される背景輝度値（虹彩Ｅｉの輝度値）の方が高くなる。

さらに、既述の図５に示したように、角膜Ｅｃの外周部に投影されるプラチドリング光Ｌ２のリング光Ｌ２ａは、睫毛ＥＬによりケラレる。このため、各撮影画像データＤ２において、第８リング像８７の輝度値が、第４リング像８７から第７リング像８７の輝度値よりも低くなる。

図４と、図７から図９とに示すように、選択部１２４は、輝度値検出部１２３から入力される撮影画像データＤ２ごとの輝度値の検出結果に基づき、プラチドリング像８６のリング像８７（本発明の反射像内の部位に相当）ごとに、リング像８７の検出に最適な撮影画像データＤ２を、光量別の撮影画像データＤ２の中から選択する。

具体的に、選択部１２４は、プラチドリング像８６のリング像８７ごとに、リング像８７の輝度値（ピーク値）が予め定めた既述の飽和閾値ＳＴよりも小さくなる撮影画像データＤ２の中で、この輝度値のＳＮ比（signal-noise ratio）が最も高くなる撮影画像データＤ２を、光量別の撮影画像データＤ２の中から選択する。ここでいうＳＮ比とは、［（リング像８７の輝度値）／（背景輝度値）］であり、換言するとリング像８７と背景像（瞳孔Ｅｐ又は虹彩Ｅｉ）とのコントラスト比を示す。

瞳孔Ｅｐ上に位置する第１リング像８７から第３リング像８７の各輝度値は、光量「小」の撮影画像データＤ２（図７参照）及び光量「中」の撮影画像データＤ２（図８参照）では飽和閾値ＳＴ未満であるのに対して、光量「大」の撮影画像データＤ２（図９参照）では飽和閾値ＳＴを超える。そして、光量「中」の撮影画像データＤ２の方が、光量「小」の撮影画像データＤ２よりも、第１リング像８７から第３リング像８７の各輝度値のＳＮ比が高くなる。このため、選択部１２４は、第１リング像８７から第３リング像８７の検出に最適な撮影画像データＤ２として、光量「中」の撮影画像データＤ２を選択し、その選択結果をリング像検出部１２５へ出力する。

虹彩Ｅｉ上に位置する第４リング像８７から第７リング像８７の各輝度値は、光量「小」の撮影画像データＤ２では飽和閾値ＳＴ未満であるのに対して、光量「中」の撮影画像データＤ２及び光量「大」の撮影画像データＤ２では飽和閾値ＳＴを超える。このため、選択部１２４は、第４リング像８７から第７リング像８７の検出に最適な撮影画像データＤ２として、光量「小」の撮影画像データＤ２を選択し、その選択結果をリング像検出部１２５へ出力する。

睫毛ＥＬによりケラレている第８リング像８７の各輝度値は、光量「小」、光量「中」、及び光量「大」の各撮影画像データＤ２のいずれにおいても飽和閾値ＳＴ未満となる。そして、各撮影画像データＤ２の中で、光量「大」の撮影画像データＤ２の第８リング像８７の輝度値のＳＮ比が最も高くなる。このため、選択部１２４は、第８リング像８７の検出に最適な撮影画像データＤ２として、光量「大」の撮影画像データＤ２を選択し、その選択結果をリング像検出部１２５へ出力する。

図１０は、リング像検出部１２５による各リング像８７の検出を説明するための説明図である。図１０に示すように、リング像検出部１２５は、本発明の部位検出部に相当するものであり、選択部１２４から入力されるリング像８７ごとの撮影画像データＤ２の選択結果に基づき、リング像８７ごとに、選択部１２４により選択された撮影画像データＤ２からリング像８７の検出を行う。ここでいうリング像８７の検出とは、リング像８７の各位置の位置検出、より具体的にはリング像８７の複数の経線方向ｄごとの半径検出である。

具体的にリング像検出部１２５は、光量「小」の撮影画像データＤ２から第４リング像８７から第７リング像８７の検出を行い、光量「中」の撮影画像データＤ２から第１リング像８７から第３リング像８７の検出を行い、光量「大」の撮影画像データＤ２から第８リング像８７の検出を行う。

リング像検出部１２５による各リング像８７の検出には公知の方法が用いられる。例えば１つのリング像８７の検出を例に挙げて説明すると、リング像検出部１２５は、リング像８７の複数の経線方向ｄ（例えば１°ピッチで３６０本）ごとのエッジ強度を検出し、経線方向ｄごとにリング像８７のエッジ強度を微分して変曲点位置を決定する。そして、リング像検出部１２５は、リング像８７の経線方向ｄごとの変曲点位置をリング像８７の位置（半径）として決定する。以下同様に、リング像検出部１２５は他のリング像８７の検出を行う。リング像検出部１２５は、各リング像８７の検出結果を角膜形状演算部１２６へ出力する。なお、各リング像８７の検出の方法は、上述の方法に限定されず、公知の各種方法を用いてよい。

角膜形状演算部１２６は、リング像検出部１２５から入力される各リング像８７の検出結果に基づき、被検眼Ｅの角膜形状及び角膜波面収差を演算する。ここで、角膜形状及び角膜波面収差の具体的な演算方法は公知技術であるので、具体的な説明は省略する。そして、角膜形状演算部１２６は、被検眼Ｅの角膜形状等の演算結果を記憶部１０４に記憶させると共に表示部１０６に表示させる。なお、既述のアライメント検出部１２０によるＺ軸方向のアライメント検出結果に基づき、角膜形状測定時の眼科装置１０の作動距離誤差を検出し、この誤差検出結果を角膜形状の測定結果にフィードバックしてもよい。

［眼科装置の作用］
図１１は、上記構成の眼科装置１０による被検眼Ｅの角膜形状の測定処理（本発明の眼科装置の角膜形状測定方法に相当）の流れを示すフローチャートである。なお、説明の煩雑化を防止するため、以下では被検眼Ｅの眼特性の測定は省略する。

図１１に示すように、最初に統括制御部１００の角膜形状測定制御部１１６は、固視光学系１８を制御して被検眼Ｅの眼底部Ｅｆに固視標光Ｌ５を通常の光量で投影させることにより、被検眼Ｅを固視させる（ステップＳ１）。

また、角膜形状測定制御部１１６は、アライメント光学系１６及びリング光投影光学系５２を制御して、被検眼Ｅの前眼部にプラチドリング光Ｌ２、一対のＺアライメント光Ｌ３、及びＸＹアライメント光Ｌ４を投影させる。さらに、角膜形状測定制御部１１６は、第２受光光学系５４を制御して、被検眼Ｅからの各反射光（反射像）の撮像とアライメント検出用の撮影画像データＤ２の出力とを実行させる。このアライメント検出用の撮影画像データＤ２は、第２受光光学系５４から第２画像取得部１１８を経てアライメント検出部１２０に入力される。

アライメント検出部１２０は、第２画像取得部１１８から入力されたアライメント検出用の撮影画像データＤ２を解析して、第３リング像８７と一対の輝点像Ｂ１との位置関係、及び輝点像Ｂ２の位置に基づき、被検眼Ｅに対する眼科装置１０のＸＹＺ軸方向のアライメント状態を検出する。そして、アライメント検出部１２０は、アライメント状態の検出結果をアライメント駆動部１０８へ出力する。これにより、アライメント駆動部１０８によって、被検眼Ｅに対する眼科装置１０のオートアライメントが実行される（ステップＳ２）。なお、既述のようにオートアライメントの代わりに手動アライメントを行ってもよい。

上述のアライメントが完了すると、角膜形状測定制御部１１６は、リング光投影光学系５２（ＬＥＤ５８ａ）による角膜Ｅｃへの光量「小」のプラチドリング光Ｌ２の投影（ステップＳ３）と、第２受光光学系５４による角膜Ｅｃの撮影及び撮影画像データＤ２の出力（ステップＳ４）と、を実行させる。これにより、プラチドリング光Ｌ２の光量「小」に対応する１回目の撮影画像データＤ２が、第２受光光学系５４から第２画像取得部１１８を経て輝度値検出部１２３に入力される。なお、ステップＳ３は本発明のパターン光投影ステップに相当し、且つステップＳ４は本発明の角膜撮影像取得ステップに相当する。

１回目の撮影画像データＤ２の取得後、角膜形状測定制御部１１６は、リング光投影光学系５２（ＬＥＤ５８ａ）を制御して、プラチドリング光Ｌ２の光量を「小」から「中」に変更する（ステップＳ５でＹＥＳ、ステップＳ６）。次いで、角膜形状測定制御部１１６は、リング光投影光学系５２による角膜Ｅｃへの光量「中」のプラチドリング光Ｌ２の投影（ステップＳ３）と、第２受光光学系５４による角膜Ｅｃの撮影及び撮影画像データＤ２の出力（ステップＳ４）と、を実行させる。これにより、プラチドリング光Ｌ２の光量「中」に対応する２回目の撮影画像データＤ２が、第２受光光学系５４から第２画像取得部１１８を経て輝度値検出部１２３に入力される。

以下同様にして、角膜形状測定制御部１１６は、リング光投影光学系５２による角膜Ｅｃへの光量「大」のプラチドリング光Ｌ２の投影（ステップＳ３）と、第２受光光学系５４による角膜Ｅｃの撮影及び撮影画像データＤ２の出力（ステップＳ４）と、を実行させる（ステップＳ５でＹＥＳ）。これにより、プラチドリング光Ｌ２の光量「大」に対応する３回目の撮影画像データＤ２が、第２受光光学系５４から第２画像取得部１１８を経て輝度値検出部１２３に入力される。なお、ステップＳ５は、本発明の投影制御ステップ及び取得制御ステップに相当する。

第２画像取得部１１８から光量別の撮影画像データＤ２の入力を受けた輝度値検出部１２３は、既述の図６から図９に示したように、撮影画像データＤ２ごとに輝度値の検出を行う（ステップＳ５でＮＯ、ステップＳ７）。これにより、撮影画像データＤ２ごとに各リング像８７の輝度値が検出される。このため、ステップＳ７は、本発明の輝度値検出ステップに相当する。そして、輝度値検出部１２３は、輝度値の検出結果を選択部１２４へ出力する。

輝度値検出部１２３から輝度値の検出結果の入力を受けた選択部１２４は、既述の図７から図９に示したように、リング像８７ごとに、リング像８７の検出に最適な撮影画像データＤ２を光量別の撮影画像データＤ２の中から選択する（ステップＳ８、本発明の選択ステップに相当）。これにより、瞳孔Ｅｐ上に位置するリング像８７の検出と、虹彩Ｅｉ上に位置するリング像８７の検出と、睫毛ＥＬによりケラレる第８リング像８７の検出と、にそれぞれ最適な撮影画像データＤ２が選択される。そして、選択部１２４は、リング像８７ごとの撮影画像データＤ２の選択結果をリング像検出部１２５へ出力する。

選択部１２４からの選択結果の入力を受けたリング像検出部１２５は、既述の図１０に示したように、リング像８７ごとに、選択部１２４により選択された撮影画像データＤ２からリング像８７の検出を行う（ステップＳ９、本発明の部位検出ステップに相当）。これにより、各リング像８７の検出を、それぞれの検出に最適な撮影画像データＤ２を用いて実行することができる。その結果、各リング像８７の検出を高精度に行うことができる。そして、リング像検出部１２５は、リング像８７ごとの検出結果を角膜形状演算部１２６へ出力する。

各リング像８７の検出結果の入力を受けた角膜形状演算部１２６は、公知の演算方法を用いて、角膜形状及び角膜波面収差を演算する（ステップＳ１０、本発明の角膜形状演算ステップに相当）。この角膜形状演算部１２６による角膜形状等の演算結果は記憶部１０４に記憶されると共に表示部１０６に表示される（ステップＳ１１）。

［本実施形態の効果］
以上のように本実施形態の眼科装置１０では、角膜Ｅｃに投影されるプラチドリング光Ｌ２の光量を段階的に変化させると共に、光量別の撮影画像データＤ２をそれぞれ取得して、リング像８７ごとにそれぞれ検出に最適な撮影画像データＤ２を選択して検出を実行するので、各リング像８７の検出を高精度に行うことができる。その結果、被検眼Ｅの角膜形状を高精度に測定することができる。また、この一連の測定で角膜形状の測定に必要な撮影画像データＤ２が得られるので、測定を何回もやり直す必要がなくなり、検者及び被検者の双方の負担を減らすことができる。

［第２実施形態の眼科装置］
上記第１実施形態では、プラチドリング像８６の中心が被検眼Ｅ（瞳孔Ｅｐ及び虹彩Ｅｉ）の中心に略一致している場合の角膜形状の測定を例に挙げて説明したが、第２実施形態では、プラチドリング像８６が被検眼Ｅ（瞳孔Ｅｐ及び虹彩Ｅｉ）に対して偏芯している場合の角膜形状の測定について説明を行う。

図１２は、第２実施形態の撮影画像データＤ２の説明図である。なお、図１２以降では、図面の煩雑化を防止するため、プラチドリング像８６を構成する複数のリング像８７のうちの任意の１つのリング像８７を図示し、他のリング像８７については図示を省略している。

図１２に示すように、プラチドリング像８６が被検眼Ｅに対して偏芯している場合、或いは図示は省略するが瞳孔Ｅｐの形状が歪である場合、同一径のリング像８７であってもも、このリング像８７には、瞳孔Ｅｐ上に位置する部位と虹彩Ｅｉ上に位置する部位とが存在する。このため、第２実施形態では、リング像８７の周方向に沿ったリング像８７内の部位ごとに、部位の検出に最適な撮影画像データＤ２を、光量別の撮影画像データＤ２の中から選択する。

なお、第２実施形態は、第１実施形態と基本的に同じ構成であるため、上記第１実施形態と機能又は構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。

第２実施形態の第２画像取得部１１８は、既述の第１実施形態と同様に、第２受光光学系５４から光量別の撮影画像データＤ２を順次取得すると共に、取得した撮影画像データＤ２を輝度値検出部１２３へ順次出力する。

図１３は、第２実施形態の輝度値検出部１２３よる撮影画像データＤ２ごとの輝度値の検出を説明するための説明図である。なお、各撮影画像データＤ２からの輝度値の検出方法は共通であるため、ここでは１つの撮影画像データＤ２からの輝度値の検出について説明を行う。

第２実施形態の輝度値検出部１２３は、撮影画像データＤ２を解析して、撮影画像データＤ２内からプラチドリング像８６を公知の方法で検出することにより、プラチドリング像８６中の任意のリング像８７（例えば第１リング像８７）の中心位置Ｃを検出する。そして、輝度値検出部１２３は、中心位置Ｃを基準として放射状（半径方向）に延びた複数の検出ラインαごとに、検出ラインαに沿って撮影画像データＤ２の画素の輝度値を検出する。なお、検出ラインαは、既述の経線方向ｄと実質的に同じものである。また、図中の「１、２、３、…ｋ、…ｎ、…」は、検出ラインαの番号である。そして、輝度値検出部１２３は、残りの２つの撮影画像データＤ２についても同様の方法で輝度値の検出を行う。

図１４は、各撮影画像データＤ２の図１３中の第ｋ検出ラインαに沿った輝度値の検出結果（輝度値プロファイル）を示したグラフである。図１５は、各撮影画像データＤ２の図１３中の第ｎ検出ラインαに沿った輝度値の検出結果を示したグラフである。図１４及び図１５に示すように、各検出ラインαに沿った輝度値の検出結果には、リング像８７に相当する波形Ｖが含まれている。このため、撮影画像データＤ２ごとに、各検出ラインαにそれぞれ対応するリング像８７内の部位の輝度値を検出することができる。

なお、第１実施形態と同様に、プラチドリング光Ｌ２の光量の増加に応じて、各検出ラインαにそれぞれ対応するリング像８７内の部位の輝度値が段階的に増加する。また、例えば第ｋ検出ラインαのように虹彩Ｅｉ上でリング像８７と交差する場合には、虹彩Ｅｉによるプラチドリング光Ｌ２の反射率が高くなるため、リング像８７の輝度値が高くなる。逆に、例えば第ｎ検出ラインαのように瞳孔Ｅｐ上でリング像８７と交差する場合には、瞳孔Ｅｐによるプラチドリング光Ｌ２の反射率が低くなるため、リング像８７の輝度値が低くなる。

第２実施形態の選択部１２４は、輝度値検出部１２３から入力される撮影画像データＤ２ごとの各検出ラインαの輝度値の検出結果に基づき、各検出ラインαにそれぞれ対応するリング像８７の部位ごとに、部位の検出に最適な撮影画像データＤ２を、光量別の撮影画像データＤ２の中から選択する。

例えば、第ｋ検出ラインαでは、光量「小」の撮影画像データＤ２におけるリング像８７の輝度値が飽和閾値ＳＴ未満であるのに対して、光量「中」の撮影画像データＤ２及び光量「大」の撮影画像データＤ２の双方におけるリング像８７の輝度値が飽和閾値ＳＴを超える。このため、選択部１２４は、第ｋ検出ラインαに対応するリング像８７の部位の検出に最適な撮影画像データＤ２として、光量「小」の撮影画像データＤ２を選択し、その選択結果をリング像検出部１２５へ出力する。

また、第ｎ検出ラインαでは、光量「小」の撮影画像データＤ２及び光量「中」の撮影画像データＤ２の双方におけるリング像８７の輝度値が飽和閾値ＳＴ未満であるのに対して、光量「大」の撮影画像データＤ２におけるリング像８７の輝度値が飽和閾値ＳＴを超える。そして、光量「中」の撮影画像データＤ２の方が、光量「小」の撮影画像データＤ２よりも、リング像８７の輝度値のＳＮ比が高くなる。このため、選択部１２４は、第ｎ検出ラインαに対応するリング像８７の部位の検出に最適な撮影画像データＤ２として、光量「中」の撮影画像データＤ２を選択し、その選択結果をリング像検出部１２５へ出力する。

以下同様に、選択部１２４は、他の検出ラインαに対応するリング像８７の部位の検出に最適な撮影画像データＤ２を選択した選択結果を、リング像検出部１２５へ出力する。

図１６は、第２実施形態のリング像検出部１２５によるリング像８７の部位ごとの検出を説明するための説明図である。図１７は、リング像８７の部位と、第２実施形態のリング像検出部１２５が検出を行う撮影画像データＤ２との対応関係を説明するための説明図である。なお、ここでは第ｍ検出ラインαから第ｕ検出ラインα（第ｎ検出ラインαを含む）までが瞳孔Ｅｐ上でリング像８７と交差し、他の検出ラインα（第ｋ検出ラインαを含む）は虹彩Ｅｉ上でリング像８７と交差するものとする。

図１６及び図１７に示すように、第２実施形態のリング像検出部１２５は、選択部１２４から入力される検出ラインαごとの撮影画像データＤ２の選択結果に基づき、各検出ラインαにそれぞれ対応するリング像８７の部位ごとに、選択部１２４により選択された撮影画像データＤ２から部位の検出を行う。ここいう部位の検出とは、部位の位置検出、より具体的には部位の半径の検出である。

例えば、第ｍ検出ラインαから第ｕ検出ラインαまでの範囲Ｒ１（図１７参照）では、既述の図１５に示した第ｎ検出ラインαと同様に、選択部１２４により光量「中」の撮影画像データＤ２が選択されている。このため、リング像検出部１２５は、光量「中」の撮影画像データＤ２から、第ｍ検出ラインαから第ｕ検出ラインαにそれぞれ対応するリング像８７の部位の検出を行う。

また、範囲Ｒ１とは異なる範囲Ｒ２（図１７参照）内の各検出ラインαでは、既述の図１４に示した第ｋ検出ラインαと同様に、選択部１２４により光量「小」の撮影画像データＤ２が選択されている。このため、リング像検出部１２５は、光量「小」の撮影画像データＤ２から、残りの検出ラインαにそれぞれ対応するリング像８７の部位の検出を行う。

そして、リング像検出部１２５は、各検出ラインαにそれぞれ対応するリング像８７の部位ごとの検出結果を、角膜形状演算部１２６へ出力する。

以下同様に、第２実施形態のリング像解析部１２２（輝度値検出部１２３、選択部１２４、及びリング像検出部１２５）により、プラチドリング像８６の図示しない他のリング像８７の各部位の検出が実行され、他のリング像８７の各部位の検出結果が角膜形状演算部１２６に入力される。

第２実施形態の角膜形状演算部１２６は、リング像８７ごとの各部位の検出結果に基づき、第１実施形態と同様に、被検眼Ｅの角膜形状及び角膜波面収差を演算する。

なお、第２実施形態の眼科装置１０による被検眼Ｅの眼特性及び角膜形状の測定処理の流れは、既述の図１１に示したステップＳ７からステップＳ９を除けば、第１実施形態と基本的に同じである。すなわち、第２実施形態では、ステップＳ７において撮影画像データＤ２ごとに、各検出ラインαにそれぞれ対応するリング像８７内の部位の輝度値を検出する。また、第２実施形態では、ステップＳ８において各検出ラインαにそれぞれ対応するリング像８７の部位ごとに検出に最適な撮影画像データＤ２の選択を行い、ステップＳ９においてリング像８７の部位ごとに検出を行う。

以上のように第２実施形態においても、角膜Ｅｃに投影されるプラチドリング光Ｌ２の光量を段階的に変化させると共に、光量別の撮影画像データＤ２をそれぞれ取得して、リング像８７の各部位の検出に最適な撮影画像データＤ２を選択して検出を実行することにより、リング像８７の各部位の検出を高精度に行うことができる。その結果、プラチドリング像８６が被検眼Ｅに対して偏芯している場合、或いは瞳孔Ｅｐの形状が歪である場合でも、被検眼Ｅの角膜形状を高精度に測定することができる。

［その他］
上記実施形態では、本発明の角膜形状測定用のパターン光として８重のプラチドリング光Ｌ２を例に挙げて説明したが、１重又は２重以上のプラチドリング光Ｌ２（ケラトリング光を含む）、及び所定パターンのドット光などの角膜形状の測定に利用可能なパターン光であれば特に限定はされない。

上記実施形態では、角膜形状測定制御部１１６がリング光投影光学系５２を制御して、被検眼Ｅに投影するプラチドリング光Ｌ２の光量を３段階で変化させているが、プラチドリング光Ｌ２の光量は少なくとも１回以上変化させればよく、その回数は特に限定はされない。また、この場合、角膜形状測定制御部１１６は、第２受光光学系５４を制御して、プラチドリング光Ｌ２の光量が変更されるごとに、プラチドリング像８６の撮像と撮影画像データＤ２の出力とを再実行させる。これにより、少なくとも２以上の光量別の撮影画像データＤ２が得られる。

上記実施形態では、光量別の撮影画像データＤ２の取得が全て完了した後で、輝度値検出部１２３による輝度値の検出を開始させているが、輝度値の検出については、第２受光光学系５４により新たな撮影画像データＤ２が取得されるごとに逐次実行してもよい。

上記実施形態では、眼科装置１０により被検眼Ｅの眼特性として眼屈折力等を測定する場合を例に挙げて説明を行ったが、眼屈折力以外の各種眼特性［眼圧、眼底の光学断層画像、角膜内皮細胞、及び眼軸長等］の測定を行ってもよい。

上記実施形態では、眼科装置１０として被検眼Ｅの眼特性と角膜Ｅｃの角膜形状との双方を測定する複合機を例に挙げて説明したが、本発明の眼科装置には、角膜Ｅｃの角膜形状の測定を行う角膜トポグラファー装置等の角膜形状測定装置、及び角膜Ｅｃの一部の領域の角膜曲率を測定するケラトメータ等も含まれる。

１０…眼科装置，
１４…角膜形状測定光学系，
５２…リング光投影光学系，
５４…第２受光光学系，
５８…プラチドリング，
８６…プラチドリング像，
８７…リング像，
１００…統括制御部，
１１６…角膜形状測定制御部，
１２３…輝度値検出部，
１２４…選択部，
１２５…リング像検出部，
１２６…角膜形状演算部

Claims (4)

1. 被検眼の角膜に角膜形状測定用のパターン光を投影するパターン光投影光学系と、
   前記パターン光投影光学系から前記パターン光が投影されている前記角膜を撮影して、前記パターン光の反射像を含む角膜撮影像を取得する角膜撮影像取得部と、
   前記パターン光投影光学系から前記角膜に投影される前記パターン光の光量を少なくとも１回以上変化させる投影制御部と、
   前記投影制御部により前記パターン光の光量が変化されるごとに、前記角膜撮影像取得部による前記角膜撮影像の取得を再実行させる取得制御部と、
   前記角膜撮影像取得部により前記パターン光の光量別に取得された前記角膜撮影像から、前記反射像の輝度値を検出する輝度値検出部と、
   前記輝度値検出部の検出結果に基づき、前記反射像内の部位ごとに、前記部位の検出に最適な前記角膜撮影像を、前記光量別の前記角膜撮影像の中から選択する選択部と、
   前記選択部の選択結果に基づき、前記部位ごとに、前記選択部により選択された前記角膜撮影像から前記部位の検出を行う部位検出部と、
   前記部位検出部による前記部位ごとの検出結果に基づき、被検眼の角膜形状を演算する角膜形状演算部と、
   を備え、
   前記パターン光投影光学系が、前記パターン光としてリング光を前記被検眼に投影し、
   前記角膜撮影像取得部が、前記反射像としてリング像を含む前記角膜撮影像を取得し、
   前記輝度値検出部が、前記角膜撮影像ごとに、前記リング像の周方向に沿った前記リング像内の複数の前記部位の輝度値を検出し、
   前記選択部が、前記リング像内の前記部位ごとに、前記部位の検出に最適な前記角膜撮影像を、前記光量別の前記角膜撮影像の中から選択し、
   前記部位検出部が、前記部位ごとに、前記選択部により選択された前記角膜撮影像から前記部位の検出を行う眼科装置。
2. 前記選択部が、前記部位ごとに、前記部位の輝度値が予め定めた飽和閾値よりも小さくなる前記角膜撮影像の中で前記輝度値のＳＮ比が最も高くなる前記角膜撮影像を、前記光量別の前記角膜撮影像の中から選択する請求項１に記載の眼科装置。
3. 前記パターン光投影光学系は、不可視光である前記パターン光を前記被検眼に投影する請求項１又は２に記載の眼科装置。
4. 被検眼の角膜に角膜形状測定用のパターン光を投影するパターン光投影ステップと、
   前記パターン光投影ステップで前記パターン光が投影されている前記角膜を撮影して、前記パターン光の反射像を含む角膜撮影像を取得する角膜撮影像取得ステップと、
   前記パターン光投影ステップにて前記角膜に投影する前記パターン光の光量を少なくとも１回以上変化させる投影制御ステップと、
   前記投影制御ステップにより前記パターン光の光量が変化されるごとに、前記角膜撮影像取得ステップを再実行させる取得制御ステップと、
   前記角膜撮影像取得ステップにて前記パターン光の光量別に取得された前記角膜撮影像から、前記反射像の輝度値を検出する輝度値検出ステップと、
   前記輝度値検出ステップの検出結果に基づき、前記反射像内の部位ごとに、前記部位の検出に最適な前記反射像を、前記光量別の前記反射像の中から選択する選択ステップと、
   前記選択ステップの選択結果に基づき、前記部位ごとに、前記選択ステップにて選択された前記反射像から前記部位の検出を行う部位検出ステップと、
   前記部位検出ステップによる前記部位ごとの検出結果に基づき、被検眼の角膜形状を演算する角膜形状演算ステップと、
   を有し、
   前記パターン光投影ステップが、前記パターン光としてリング光を前記被検眼に投影し、
   前記角膜撮影像取得ステップが、前記反射像としてリング像を含む前記角膜撮影像を取得し、
   前記輝度値検出ステップが、前記角膜撮影像ごとに、前記リング像の周方向に沿った前記リング像内の複数の前記部位の輝度値を検出し、
   前記選択ステップが、前記リング像内の前記部位ごとに、前記部位の検出に最適な前記角膜撮影像を、前記光量別の前記角膜撮影像の中から選択し、
   前記部位検出ステップが、前記部位ごとに、前記選択ステップで選択した前記角膜撮影像から前記部位の検出を行う眼科装置の角膜形状測定方法。

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