專利名稱：眼科設備及其控制方法
技術領域：
本發明涉及ー種具有用于測量被檢眼的角膜厚度的功能的眼科設備及其控制方法。
背景技術：
通常，設計用于測量被檢眼的角膜厚度和眼壓的眼科設備在針對被檢眼的上下方向、左右方向和操作距離方向(前后方向，即靠 近眼或離開眼的方向)上進行被檢眼和設備之間的對準。日本3597274號專利所公開的角膜厚度測量設備通過使用第一投影/光接收系統和第二投影/光接收系統進行對準，其中，第一投影/光接收系統在上下方向和左右方向上進行對準，第二投影/光接收系統在操作距離方向上進行對準，并且還用于角膜厚度測量。該設備通過使用從對著被檢眼的光軸外部投影至角膜的對準指標的反射光來進行操作距離方向上的對準。在通過使用這類系統進行操作距離方向上的對準時，對于對準和角膜厚度測量需要兩個投影/光接收系統。這使得不可能簡化該設備的光學系統，并且因此導致該設備的大小和成本増大。在這種情況下，根據日本特開2006-334441號公報所述的非接觸眼壓計的對準方案，設備包括ー個投影系統(對準和角膜厚度測量共用)和兩個光接收系統(其中ー個是用于測量角膜厚度的光接收系統，其配置在對著被檢眼的光軸外部的位置處)。該設備在上下方向、左右方向和操作距離方向上進行對準。在這種情況下，角膜亮點圖像是在利用對準指標照明被檢眼的角膜、并且通過棱鏡從對著被檢眼的光軸接收到反射光時時所形成的圖像。在這種情況下，在通過使用角膜亮點圖像進行對準吋，操作距離(被檢眼和設備之間在前后方向上的距離)不僅根據對準誤差而改變，而且還根據角膜表面之間的曲率的差而改變。為此，在測量角膜厚度時，接收來自角膜的散射光的光接收系統的光軸的角度和到光接收元件的光路長度變化。結果，在光接收元件上成像的來自角膜的散射光發生模糊，從而導致不能進行正確的角膜厚度測量。

發明內容
考慮到上述問題做出本發明，并且本發明使得具有用于測量被檢眼的角膜厚度的功能的眼科設備利用具有簡單結構的光學系統精確地測量角膜厚度。根據本發明的ー個方面，提供ー種眼科設備，包括攝像部件，用于基于來自利用測量光照明的被檢眼的返回光，拍攝所述被檢眼的角膜斷層圖像；測量部件，用于根據所述攝像部件所拍攝的所述被檢眼的角膜斷層圖像來測量角膜厚度；以及校正部件，用于基于所述角膜斷層圖像在所述攝像部件的攝像面上的位置來校正角膜厚度。另外，根據本發明的另一方面，提供ー種眼科設備的控制方法，所述控制方法包括以下步驟攝像步驟，用于利用攝像部件基于來自利用測量光照明的被檢眼的返回光，拍攝所述被檢眼的角膜斷層圖像；測量步驟，用于根據所述攝像部件所拍攝的所述被檢眼的角膜斷層圖像來測量角膜厚度；以及校正步驟，用于基于所述角膜斷層圖像在所述攝像部件的攝像面上的位置來校正角膜厚度。此外，根據本發明的另一方面，提供ー種眼科設備，包括對準指標投影系統，用于將對準指標投影至被檢眼的角膜；多個開ロ光圈，其以相互間隔預定距離的方式被配置在相對于對著所述被檢眼的光軸的對稱位置處，以使得使用所述對準指標的角膜反射圖像的光束穿過；偏轉部件，其被配置在所述多個開ロ光圈之前或之后，用于在不同方向上偏轉光束；攝像透鏡，用于使偏轉后的光束在攝像部件的攝像面上成像；以及光學構件，其被配置在穿過所述多個開ロ光圈的光束的光路上，并且改變與所述多個開ロ光圈之間的所述預定距離相對應的光束之間的距離。通過以下參考附圖對典型實施例的說明，本發明的其它特征將顯而易見。


圖I是示出根據實施例的眼科設備的測量單元的結構的例子的框圖；圖2A是示出棱鏡光圈11的圖；圖2B是示出裂隙板24的圖；圖2C是示出開ロ光圈之間的距離D的圖；圖3是示出在角膜亮點對準時角膜Ec的角膜頂點和噴嘴的遠端部之間的距離D的圖；圖4是示出來自具有平均角膜曲率半徑的角膜Ec的散射光在攝像元件28上的成像的圖；圖5是示出來自具有大于平均值的角膜曲率半徑的角膜Ec的散射光在攝像元件28上的成像的圖；圖6是示出來自具有小于平均值的角膜曲率半徑的角膜Ec的散射光在攝像元件28上的成像的圖；圖7A和7B是示出角膜厚度測量光學系統中的攝像元件上的圖像的寬度和攝像元件上的圖像的位置之間的關系的圖；圖8A 8D是用于說明在角膜亮點對準時的操作距離和所拍攝的兩個角膜亮點圖像之間的關系的圖；圖9是示出根據實施例的眼科設備的操作的流程圖；圖IOA是示出基于WD的差的成像關系的圖；圖IOB是用于說明基于開ロ光圈之間的距離的差的對準精度的圖；圖IOC是示出在保持對準精度的同時如何使用光學構件應對大小減小的圖；圖IlA和IlB是示出基于WD的差的角膜亮點之間的位置關系的圖；圖12A是不出開ロ光圈、光學構件和棱鏡的不同結構的圖；以及圖12B是示出通過一體化開ロ光圈所獲得的結構的圖。
具體實施例方式下面將參考

本發明的優選實施例。
第一實施例圖I是示出根據本實施例的眼科設備中的測量單元的結構的例子的框圖。本實施例的眼科設備同時具有測量被檢眼的角膜厚度的角膜厚度測量設備和測量眼壓的非接觸眼壓計的功能。將平行平板玻璃I和物鏡3配置在對著被檢眼E的角膜Ec的光軸LI上。將噴嘴
2設置在光軸LI的中心軸上。將空氣室4、觀察窗5、ニ向色鏡10、棱鏡光圈11、攝像透鏡12和攝像元件13順次配置在噴嘴2后面。這些組件構成用于眼E的觀察系統和對準檢測系統。物鏡筒9支持平行平板玻璃I和 物鏡3。將用于照明眼E的眼外照明光源6a和6b配置在物鏡筒9外部。將眼外照明光源6a和6b配置在相對于光軸LI的對稱位置處。ニ向色鏡10使具有從眼外照明光源6a和6b發射的波長的光透過，并且反射具有從對于眼壓測量和對準兩者所使用的LED光源(后面說明)發射的波長的光的一部分。如圖2A所示，棱鏡光圈11具有三個開ロ。上開口和下開ロ分別設置有用于在不同左右方向上偏振光束的棱鏡Ila和lib。實際上，左右配置這些開ロ，并且棱鏡Ila和Ilb使光束在上下方向上偏轉。然而，假定在下面的說明中，上下配置這些開ロ。另外，棱鏡光圈11的上開口和下開ロ設置有具有下面的譜特性的濾波器吸收來自眼外照明光源6a和6b的波長光，并且使來自對于眼壓測量和對準兩者所使用的LED光源的波長光透過。注意，開ロ的數量不局限于兩個，并且可以是三個以上。另ー方面，棱鏡光圈11的中央的開ロ設置有下面的濾波器，該濾波器吸收來自對于眼壓測量和對準兩者所使用的LED光源的波長光，并且使來自眼外照明光源6a和6b的波長光透過。將中繼透鏡14、半鏡15、ニ向色鏡16、開ロ 17和光接收元件18配置在反射方向上的ニ向色鏡10的光軸L2上。它們構成檢測角膜反射光的量的變化的角膜變形檢測系統。ニ向色鏡16具有用于透過近紅外波長并且反射可見光波長的特性。將半鏡19、投影透鏡20以及上述對于眼壓測量和對準兩者所使用的LED光源21配置在反射方向上的半鏡15的光軸L3上。它們構成眼壓測量光投影系統和對準指標投影系統。將表現為用于眼E的固視的固視燈的固視用光源22置于反射方向上的半鏡19的光軸L4上。將投影透鏡23、裂隙板24和對于角膜厚度的測量所使用的LED光源25配置在反射方向上的ニ向色鏡16的光軸L5上。如圖2B所示，裂隙板24用作在與圖面垂直的方向上較長的矩形光圏。將使從LED光源25發射的角膜散射光波長范圍中的光透過的濾波器26、攝像透鏡27和攝像元件28配置在向下傾斜方向上的眼E的光軸L6上。它們構成角膜厚度測量光學系統。光軸LI和L6在被檢眼的角膜Ec的角膜頂點處相交。裂隙板24、角膜Ec和攝像元件28差不多相互共軛。角膜厚度計算單元31與攝像元件28的輸出連接。將角膜厚度校正數據單元32與角膜厚度計算單元31連接。將由螺線管34驅動的活塞7可滑動地裝配在空氣室4中的圓柱體33中。噴嘴2、空氣室4、螺線管34和活塞7構成加壓單元。將用于監視內部壓カ的壓カ傳感器8置于空氣室4中。另外，控制單元29控制整個設備。將攝像元件13、用于開始測量的測量開始開關30和角膜厚度計算單元31連接至控制單元29。此外，將眼外照明光源6a和6b、光接收元件18、對于眼壓測量和對準兩者所使用的LED光源21、固視用光源22、用于角膜厚度測量的LED光源25、壓カ傳感器8以及螺線管34連接至控制單元29。另外，將包含圖I的光學系統的測量単元裝配在臺架単元(未示出)上，并且在包括眼E的光軸LI的方向以及與光軸LI垂直的方向的三個軸向上、通過電動機來驅動該測
量單元。接著將參考圖9的流程圖說明根據本實施例的眼科設備的操作。注意，圖9所示處理是通過控制単元29和角膜厚度計算單元3 1所執行的處理。在測量中，控制單元29開啟固視用光源22以使得眼E對固視用光源22進行固視。在這種狀態下，當檢查者按下測量開始開關30吋，控制單元29相對于設備主體定位被檢眼。以包括粗對準和使用角膜亮點的對準的兩個步驟進行該定位操作。首先，控制單元29進行粗對準(步驟S901)。更具體地，控制單元29開啟眼外照明光源6a和6b以利用來自該光源的照明光束照明眼E的前眼部分。通過平行平板玻璃I和物鏡3大體使得由前眼部分所反射和散射的照明光束平行，并且該照明光束穿過觀察窗5、ニ向色鏡10和棱鏡光圈11的中央的開ロ，而且通過攝像透鏡12在攝像元件13上形成圖像。控制單元29通過使用適當閾值進行ニ值化處理，從通過攝像元件13所獲得的前眼部分圖像來檢測瞳孔，并且獲得瞳孔中心。控制單元29然后通過驅動臺架來移動測量單元，從而使得光軸LI和被檢眼的瞳孔的相對位置落在與光軸LI垂直的x-y方向的平面中的可允許范圍內，從而進行粗對準。在本實施例中，將以上述方式進行粗對準的光學系統稱為第一對準光學系統。假定第一對準光學系統包括位于以附圖標記LI所表不的延伸至角膜的光軸上的從平行平板玻璃I到攝像元件13以及眼外照明光源6a和6b的組件。當使用上述第一對準光學系統完成粗對準時，控制単元29使用角膜亮點進行對準(步驟S902 S904)。控制單元29開啟LED光源21以在角膜上投影對準指標(步驟S902)。來自LED光源21的光束通過投影透鏡20、半鏡19、半鏡15、中繼透鏡14、ニ向色鏡10和物鏡3在噴嘴2內部臨時形成圖像。然后，圖像到達眼E，并且通過角膜Ec反射。通過平行平板玻璃I和物鏡3使通過角膜Ec反射的光束聚焦。在光束穿過觀察窗5之后，百分之幾的光束穿過ニ向色鏡10。在穿過ニ向色鏡10的光束中，僅穿過針對棱鏡光圈11的三個開口中的相應開ロ所設置的棱鏡Ila和Ilb的光束通過攝像透鏡12在攝像元件13上形成圖像。此時，棱鏡Ila和Ilb在對于圖面的后側方向和前側方向上偏轉穿過棱鏡光圈11的上開口和下開ロ的光束。因此，來自LED光源21的光在攝像元件13上形成兩個分割角膜亮點圖像。這兩個圖像之間的位置關系根據眼E和測量單元的相對位置而改變。控制単元29根據通過攝像元件13所獲得的圖像，檢測這兩個分割角膜亮點圖像之間的位置關系，從而使得能夠知道眼E和測量單元之間的位置關系(步驟S903)。在這種情況下，將使用這兩個角膜亮點圖像的對準稱為角膜亮點對準。將如上所述的用于執行角膜亮點對準的光學系統稱為第二對準光學系統。第二對準光學系統因此包括沿光軸L3、L2和LI的對準指標投影系統和沿光軸LI的對準指標檢測系統，其中，對準指標投影系統用于將對準指標投影至被檢眼的角膜上，對準指標檢測系統用于檢測投影至角膜上的對準指標。另外，第一對準光學系統和第二對準光學系統共用光軸LI上的結構。
圖8A 8D各自示出在執行角膜亮點對準時由攝像元件13所拍攝的兩個角膜亮點圖像。在這種情況下，附圖標記Tl (XI，yl)和T2(x2，y2)分別表示兩個角膜亮點圖像。在攝像元件13上,角膜亮點圖像Tl (xl,yl)和角膜亮點圖像T2(x2,y2)分別位于相對于圖面的前側和后側。另外，用于連接這兩個角膜亮點圖像Tl (XI，yl)和T2(x2，y2)的線段的中心坐標T(xt,yt)與光軸LI 一致。以X坐標和γ坐標的交點C(x0,y0)表示角膜Ec的中心。圖8A示出眼E和測量單元之間的操作距離大于預定距離的情況。圖SB示出眼E和測量單元之間的操作距離小于預定距離的情況。圖8C示出眼E和測量單元之間的位置關系在y方向上偏移的情況。圖8D示出在眼E和測量單元之間完成角膜亮點對準的情況。
例如，如果眼E和測量單元之間的操作距離大于預定距離，則設備向下移動角膜亮點圖像T2(x2，y2)，并且向上移動角膜亮點圖像Tl(xl，yl)，如圖8A所示。相反，如果眼E和測量單元之間的操作距離小于預定距離，則設備向上移動角膜亮點圖像T2(x2，y2)，并且向下移動角膜亮點圖像Tl (xl,yl)，如圖SB所示。假定眼E和測量單元之間的位置關系在y方向上偏移。在這種情況下，如圖8C所示，yl和y2相互一致，并且相對于角膜Ec的中心c (x0,y0), x0和xt —致,但是y0和yt相互不同。如果在眼E和測量單元之間完成角膜亮點對準，則這兩個角膜亮點圖像Tl(xl，yl)和T2(x2，y2)位干與角膜Ec的中心等距離的位置處并且并置于X軸上,其中，中心坐標Tl (xl，yt)與角膜Ec的中心C(x0，y0) —致，如圖8D所示。這樣，在角膜亮點對準吋，控制單元29獲得如圖8A SC —祥的眼E和測量單元之間的對準偏移，并且驅動臺架以將角膜亮點圖像的位置設置到圖8D所示的位置(步驟S904)。注意，當控制單元29進行角膜亮點對準吋，從角膜Ec的角膜頂點到噴嘴2的遠端部的距離D由于角膜Ec的表面的曲率不同而改變(手角膜Ec的表面的曲率稱為角膜曲率)，如圖3所示。在進行角膜亮點對準吋，不管眼E的角膜曲率如何，設備都工作以使得從在角膜Ec反射從LED光源21投影的光束時所形成的虛擬圖像Ei到噴嘴2的遠端部的距離D'恒定。這是因為，從角膜Ec的角膜頂點到噴嘴2的遠端部的距離D隨著角膜曲率的變化而變化。當以上述方式完成角膜亮點對準吋，設備測量角膜厚度(步驟S905 S907)。在測量角膜厚度吋，控制單元29關閉LED光源21并且開啟用于角膜厚度測量的LED光源25(步驟S905)。控制單元29向角膜厚度計算單元31發出用于計算角膜厚度的指示(步驟 S906)。在角膜厚度測量中，通過使用LED光源25照明裂隙板24所形成的裂隙光穿過投影透鏡23、ニ向色鏡16、半鏡15、中繼透鏡14、ニ向色鏡10和噴嘴2，并且在角膜Ec上形成圖像。通過角膜Ec散射在角膜Ec上成像的裂隙光。散射光穿過沿光軸L6配置的濾波器26和攝像透鏡27，并且通過攝像元件28成像。角膜厚度計算單元31通過使用從攝像元件28輸出的圖像數據和存儲在角膜厚度校正數據單元32中的數據，計算角膜厚度。在從角膜厚度計算單元31接收到角膜厚度測量結果時(步驟S907)，控制單元29開始測量眼壓(步驟 S908)。如上所述，設備通過使用下面的系統計算角膜厚度
—投影光學系統(沿L5— L2 — LI的光學系統)，其中，該系統通過使第一和第ニ對準光學系統共用在向角膜延伸的光軸(光軸LI)上的部分，將用于角膜厚度測量的角膜厚度測量光投影至被檢眼的角膜上；以及——光接收光學系統(沿光軸LI外側的光軸L6的光學系統)，其中，該系統使得在投影光學系統將角膜厚度測量光投影至角膜時所獲得的來自角膜的散射光在光軸外部成像，以形成與角膜的角膜厚度相對應的圖像。在眼壓測量中，設備開啟LED光源21 (關閉LED光源25)，并且通過從噴嘴2對著被檢眼的角膜吹氣流使角膜變形。設備然后通過檢測與角膜的變形相對應的反射光的變化來測量眼壓值。下面將更詳細地說明眼壓 測量。控制單元29驅動螺線管34。被螺線管34向上推動的活塞7然后壓縮空氣室4中的空氣，以脈沖的形式從噴嘴2對著眼E的角膜Ec吹空氣。角膜Ec根據空氣強度開始逐漸變形。此時，光接收元件18通過開ロ 17接收從LED光源21發射的、由角膜Ec反射的光束。將開ロ 17配置成在被檢眼的角膜Ec的曲率半徑R幾乎無限大時差不多與LED光源21共軛。為此，由于角膜曲率半徑R因以脈沖形式吹的空氣而増大，所以通過光接收元件18所接收到的光的量増大。當角膜曲率半徑R變成幾乎無限大吋，也就是說，當角膜Ec變得幾乎平坦時，接收到的光的量達到峰值。光接收元件18檢測在通過以脈沖形式吹的空氣使得角膜Ec具有平坦表面時的峰值。控制單元29根據光接收元件18的峰值和相應時間時的壓カ傳感器8的值，計算眼E的眼壓值。注意，在計算眼E的眼壓值時，在考慮由角膜厚度計算單元31所計算出的角膜厚度測量結果的情況下，即基于角膜厚度測量結果校正所測量的眼壓，控制単元29獲得最終眼壓值(步驟S909)。在本實施例中，將上述用于測量被檢眼的眼壓的光學系統稱為眼壓測量光學系統。該眼壓測量光學系統包括——使得第一和第二對準光學系統共用光軸LI上的部分、并且將用于被檢眼的眼壓測量的眼壓測量光投影至被檢眼的光學系統(沿LED光源21 — L3 — L2 — LI的光學系統)；以及——檢測來自角膜的眼壓測量光的反射光的光學系統(沿LI — L2—光接收元件18的光學系統)。將參考圖4 7和9說明根據本實施例的上述眼科設備中利用角膜厚度計算單元31和角膜厚度校正數據單元32的角膜厚度的計算。角膜厚度計算單元31等待來自控制単元29的用于測量角膜厚度的指示(步驟S921)。在從控制単元29接收到用于測量角膜厚度的指示吋，角膜厚度計算單元31從攝像元件28獲取用于測量角膜厚度的圖像(步驟S922)。圖4 6是各自示出來自LED光源25的角膜Ec的散射光如何在攝像元件28上形成圖像的圖。注意，圖4 6各自示出角膜Ec的角膜頂點附近的部分，并且僅示出以下說明所需的組件。圖4 6中與圖I中相同的附圖標記表示相同部件。另外，參考圖4 6，角膜曲率半徑R相互不同。圖4示出被檢眼具有作為平均值(光學系統設計時的基準角膜曲率)的角膜曲率半徑R的情況。圖5示出角膜曲率半徑R大于平均值的情況。圖6示出角膜曲率半徑R小于平均值的情況。注意，圖5和6各自示出使用點劃線重疊圖4所示的角膜厚度測量狀態的情況。參考圖4 6，附圖標記Pw表示角膜厚度，附圖標記T表示角膜的前表面，附圖標記B表示角膜的后表面，并且附圖標記Ls表示來自LED光源25的噴嘴2的照明光。假定在這三個情況下，圖4 6所示的角膜厚度Pw相同。如參考圖3所述，在角膜亮點對準吋，噴嘴2的遠端部和角膜頂點之間的距離隨著角膜曲率的變化而變化。參考圖4 6，由于角膜曲率半徑R的不同，角膜亮點對準之后的角膜Ec的角膜頂點和噴嘴2的遠端部之間的距離D表現出關系Db < Da < Dc。結果，接收來自角膜的散射光的光軸L6的角度和到攝像元件28的光路長度改變，結果導致攝像元件28上的圖像發生模糊。圖7A示出角膜曲率半徑R是平均 值的情況(圖4)、角膜曲率半徑R大于平均值的情況(圖5)和角膜曲率半徑R小于平均值的情況(圖6)下攝像元件28上的圖像的寬度和圖像的位置之間的關系。圖7A中的橫坐標表示在圖4 6中的方向Ad上觀看時的攝像元件28上的圖像的位置的地址。注意，作為圖像的位置Xa、Xb和Xe，使用通過使用LED光源25所獲得的來自角膜Ec的角膜頂點的散射光在攝像元件28的攝像面上形成圖像的點。圖4、5和6分別示出Xa、Xb和Xe。圖7A中的縱坐標表示攝像元件28上的圖像的寬度。當被檢眼的角膜曲率半徑R是平均值時，圖像的位置和寬度分別為Xa和Sa，并且圖像中不會出現模糊(圖4)。當被檢眼的角膜曲率半徑R大于平均值時，圖像的位置和寬度分別為Xb和Sb，并且在圖像中出現模糊(圖5)。當被檢眼的角膜曲率半徑R小于平均值時，圖像的位置和寬度分別為Xe和Sc，并且圖像中出現模糊(圖6)。因此，如圖7A所示，在角膜曲率半徑R大時、或者在角膜曲率半徑R小吋，圖像的寬度大(Sb > Sa和Sc > Sa)。當角膜曲率半徑R大時，圖像的位置的地址大(Xb>Xa)。當角膜曲率半徑R小時，圖像的位置的地址小(Xe > Xa)。在接收到從攝像元件28輸出的圖像數據時，角膜厚度計算單元31讀取上述圖像的寬度和圖像的位置的地址。另ー方面，角膜厚度校正數據單元32存儲與地址相對應的用于圖像的寬度的校正值。例如，角膜厚度校正數據單元32具有校正值表，該表用干與校正值相對應地保持通過用于角膜厚度測量的光接收光學系統中的攝像元件28所拍攝的圖像的位置。角膜厚度計算單元31通過使用表示角膜厚度的圖像的位置，從角膜厚度校正數據単元32獲取校正值(例如，校正值表)(步驟S923)。角膜厚度計算單元31然后通過使用從攝像元件28讀取的圖像的寬度和從角膜厚度校正數據單元32讀取的用于圖像的寬度的校正值，校正從攝像元件28所讀取的圖像的寬度(步驟S924)。注意，在利用適當閾值進行ニ值化時，可以通過測量從攝像元件28讀取的圖像的大小來測量圖像的寬度。角膜厚度計算單元31將以這種方式校正后的角膜厚度的測量值通知給控制単元29(步驟S925)。假定角膜厚度計算單元31接收到了從攝像元件28輸出的圖像數據，并且獲取Xb作為與角膜厚度相對應的圖像的位置(攝像元件28上的地址)。這是角膜曲率半徑R大于平均值的情況。在這種情況下，角膜厚度計算單元31從角膜厚度校正數據單元32讀取與圖像的地址Xb相對應的校正值。在計算角膜厚度吋，角膜厚度計算單元31獲取Sa/Sb作為校正值，并且通過使用該校正值校正從上述圖像數據所獲取的角膜厚度。例如，角膜厚度校正數據單元32具有如圖7A所示的校正值數據表。角膜厚度計算單元31使用通過將地址Xa處的Sa除以根據地址Xb所獲取的Sb所獲得的值(Sa/Sb)作為校正值。角膜厚度計算單元31通過將根據圖像數據所測量的角膜厚度乘以這樣獲得的校正值，獲得校正后的角膜厚度。假定角膜曲率半徑R小于平均值，并且角膜厚度計算單元31從攝像元件28所輸出的圖像數據獲取了 Xe作為與角膜厚度相對應的圖像的位置的地址。在這種情況下，角膜厚度計算單元31從角膜厚度校正數據單元32讀取與圖像的位置的地址Xe相對應的校正值。在計算角膜厚度時，角膜厚度計算單元31獲取Sa/Sc作為校正值，并且通過使用該校正值校正從上述圖像數據所獲取的角膜厚度。例如，角膜厚度計算單元31使用通過將地址Xa處的Sa除以根據地址Xe從如圖 7A所示的校正值數據表所獲取的Sc所獲得的值(Sa/Sc)作為校正值。角膜厚度計算單元31通過將根據圖像數據所測量的角膜厚度乘以這樣獲得的校正值，獲得校正后的角膜厚度。根據上述說明，通過使用如圖7A所示的一種類型的特征來計算校正值。然而，本發明不局限于此。例如，如圖7B所示，可以準備多種類型的特征值(圖7B中的特征曲線701、702和703)，并且通過基于實際測量出的圖像的位置和寬度而選擇最適宜的特征曲線來獲得校正值。假定在圖7B所示的情況下，圖像的位置是Xb，并且以X標記704表示圖像的寬度。在這種情況下，選擇最接近該測量值的特征曲線702，并且通過使用特征曲線702的Xb處的值(Sb')和Xa處的值(Sai )，獲得校正值。以上述方式，角膜厚度計算單元31校正圖像的寬度，并且根據校正后的圖像的寬度和透鏡的成像倍率等計算被檢眼的角膜厚度Pw。根據上述用于角膜厚度測量的結構，通過使用與所檢測到的圖像位置相對應的校正值來校正所檢測到的圖像的寬度，這可以使得只要被檢眼具有相同角膜厚度，與被檢眼的角膜厚度相對應的圖像就具有相同寬度，而不管角膜曲率如何。盡管示例性說明了具有用于測量被檢眼的角膜厚度的功能和用于測量眼壓的功能兩者的眼科設備，但是，本發明可以是僅具有用于測量被檢眼的角膜厚度的功能的眼科設備。當將本發明應用于僅具有用于測量被檢眼的角膜厚度的功能的眼科設備時，設備可以具有通過從上述實施例的結構省略平行平板玻璃I、噴嘴2、空氣室4、觀察窗5、活塞7、壓力傳感器8、螺線管34、開ロ 17和光接收元件18所獲得的結構。如上所述，在至少具有用于測量被檢眼的角膜厚度的功能的眼科設備中，大體沿光軸LI形成第二對準光學系統(用于角膜亮點對準的投影系統/光接收系統)和用于角膜厚度測量的投影光學系統。另外，可以大體沿光軸L6形成用于角膜厚度測量的光接收光學系統。這使得可以形成使用具有簡單結構的光學系統的角膜厚度測量設備。另外，通過使用角膜亮點對準來進行角膜厚度測量，這將由于在角膜厚度測量時的被檢眼之間的角膜曲率的不同而導致攝像元件28上的圖像中出現模糊，結果導致角膜厚度的測量值的誤差。然而，根據上述實施例，通過基于攝像元件28上的圖像的位置來校正角膜厚度的測量值，可以獲得精確的角膜厚度。也就是說，上述實施例使得具有用于測量角膜厚度的功能的眼科設備簡化光學系統的結構并且實現更精確的角膜厚度測量。在具有用于測量被檢眼的角膜厚度的功能和用于測量眼壓的功能兩者的眼科設備中，可以大體沿光軸LI形成第二對準光學系統、用于角膜厚度測量的投影光學系統和眼壓測量光學系統(用于眼壓測量的投影系統/光接收系統)。另外，如上所述，可以大體沿光軸L6形成用于角膜厚度測量的光接收系統。這使得可以通過使用利用具有簡單結構的光學系統的這兩個功能來測量角膜厚度和眼壓兩者。
在計算眼E的眼壓值時，可以通過使用與角膜厚度有關的計算結果來校正眼壓值。這可以提供一種能夠利用簡單光學系統獲得精確的眼壓值的眼科設備。盡管上述實施例示例性說明了將光軸L6置于眼E斜下方向上的結構，但是可以將光軸L6置于光軸LI外側對著眼E的任何位置處。也就是說，可以將角膜厚度測量光學系統(濾波器26、攝像透鏡27和攝像元件28)配置成以相對于光軸LI的預定角度來設置其光軸。注意，控制單元29和角膜厚度計算單元31通過例如使CPU執行預定程序實現如圖9所示的處理。然而，可以通過ー個CP U實現控制単元29和角膜厚度計算單元31。另夕卜，可以通過專用硬件或邏輯電路實現由控制單元29和/或角膜厚度計算單元31所執行的處理的一部分或全部。在上述實施例中，控制單元29通過自身進行角膜亮點對準。然而，用戶可以通過在觀看用于顯示角膜亮點的監視器的同時通過移動設備主體來進行對準。第二實施例接著說明第二實施例。近年來，由于攝像元件的小型化，攝像光學系統的鏡頭在大小上變小，結果導致鏡頭制造方面的受限和較短的后焦點。這使得難以實現鏡頭配置。另夕卜，鏡頭大小的減小，使得在被設計成基于通過在兩個方向上通過兩個開ロ光圈獲得使用對準指標的角膜的反射圖像所獲得的兩個圖像之間的位置關系來進行對準的設備中，更難以設置開ロ光圈之間的大的距離。因此必需使得通過開ロ光圈所獲得的光束進入攝像透鏡。因此，如果在開ロ光圈之間不能設置大的距離，則不可能保持高的對準精度。日本特開2000-060801號公報提出了在光軸外側設置對準指標投影系統和光接收光學系統。日本特開2000-060801號公報所述的技術檢測在將對準指標投影至角膜時由被檢眼的角膜規則反射的光在光接收光學系統中所設置的傳感器上的成像位置，并且基于所檢測到的成像位置和基準位置之間的偏移量，對從被檢眼的角膜到設備的距離(操作距離)進行對準。然而，該結構需要用于對準的光學系統，因此設備的大小増大。第二實施例將示例性說明下面的對準光學系統該系統即使在攝像元件和攝像透鏡的大小減小時也防止設備結構復雜化，并且防止對準性能劣化。圖IOA是示出包括光軸LI上的棱鏡光圈11、攝像透鏡12和攝像元件13的提取部分的圖。圖IOA中的實線表示被檢眼和測量單元相互處于適當距離(d = WD)的情況。注意，附圖標記Ec表示被檢眼的角膜，并且附圖標記Ei表示通過使得上述對準指標投影系統將作為對準指標的LED光源21投影至角膜所形成的反射圖像。為了簡化，沒有示出存在于光軸LI上的平行平板玻璃I、噴嘴2、物鏡3、空氣室4和觀察窗5。將設備設計成使得物鏡3的焦距差不多與在將被檢眼的角膜和測量單元之間在光軸方向上的距離設置成正常距離(d = WD)時的反射圖像位置一致。因此，穿過物鏡的光束幾乎變成平行光。棱鏡偏轉該光束。穿過棱鏡光圈11的上開ロ光圈和下開ロ光圈的光束通過攝像透鏡12在攝像元件13上形成圖像。將攝像元件13置于幾乎與攝像透鏡12的焦距一致的位置處。此時，監視器顯示通過攝像元件13所獲得的圖像，如圖IlA所示。將穿過上開ロ光圈和下開ロ光圈并且被棱鏡偏轉的反射圖像Tl和T2以直線形式配置在包括光軸的X平面上。另ー方面，虛線表示在上述距離與WD偏離并増大(d>WD)時的光束。由于當從測量単元觀看時，物點(角膜反射圖像)變成更大距離，所以攝像元件13使得光束在攝像透鏡12和攝像元件13之間形成圖像。結果，攝像元件13上的反射圖像Tl和T2變成模糊圖像，變成相對于圖IlB所示的光軸的點對稱。當被檢眼的角膜和測量單元之間在光軸方向上的距離從正常距離(WD)改變時，兩個反射圖像在相反方向上偏移。這是因為，由于以某些角度通過棱鏡Ila和Ilb偏轉穿過這兩個開ロ光圈的光束，所以WD的變化將改變攝像元件13和光束之間的交點位置。本發明所述的眼科設備通過使用該原理進行對準。假定像素的數量相對于傳感器大小是恒定的，根據圖2C所示的兩個開ロ光圈之間的距離D確定光軸方向上的攝像元件13的精度 。為了說明WD距離方向上的分辨率根據透鏡直徑的大小如何變化，圖IOB以實線示出使用具有小的透鏡大小的攝像透鏡36時的光束，并且以虛線示出使用具有參考圖IOA所述的透鏡大小的攝像透鏡12時的光束。將棱鏡開ロ 1Γ設計成設置開ロ光圈之間的短距離(圖IOB中的D')以使得光束進入小的透鏡。減小棱鏡光圈11的上開ロ光圈和下開ロ光圈之間的距離D，將減小反射圖像光束對于WD的微小變化從開ロ光圈出現的角度。這減小了角度的變化，因此也減小了反射圖像在攝像元件13上的移動量，結果導致對準精度劣化。圖IOC示出這樣的例子，在該例子中，將由例如樹脂制成的并且分別具有以差不多45°裝配的兩個全反射鏡的光學構件37配置至棱鏡光圈11，以在保持開ロ光圈之間的距離D的同時應對大小減小的光學系統。將光學構件37設置在穿過開ロ光圈的光束的光路上。參考圖10C，棱鏡光圈11的開ロ光圈之間的距離D與圖IOA中的攝像透鏡12的情況下的相同。然而，該結構在棱鏡光圈11之后使用大小減小了的攝像透鏡36和攝像元件13'。光學構件37向光軸側偏移通過具有開ロ光圈之間的距離D的棱鏡光圈11所獲得的光束。這樣縮短與開ロ光圈之間的距離D相對應的光束之間的距離，使得在保持開ロ光圈之間的距離D的同時使光束進入大小減小的攝像透鏡36。注意，光學構件37具有完全覆蓋棱鏡光圈11的兩端處的開ロ的大小，從而使得通過棱鏡Ila和Ilb偏轉的光束不會發生漸暈。另外，開ロ光圈之間的距離是防止主光線被用于對著被檢眼的角膜吹氣的噴嘴2遮擋的距離，并且光學構件37改變光束的光路，以使得縮短穿過開ロ光圈的光束之間的距離。盡管在第二實施例中依次順序配置棱鏡Ila和lib、棱鏡光圈11的開ロ光圈和光學構件，但是本發明不局限于此。例如，如圖12A所示，可以依次順序配置沒有任何棱鏡的并且其間具有距離D的兩個開ロ光圈11'、光學構件37和棱鏡Ilai和Ilbi。也就是說，可以使用具有棱鏡Ila'和Ilb'的結構作為配置在光學構件37的出射側的偏轉單元。棱鏡Ilai和Ilbi具有與棱鏡Ila和Ilb相同的形狀，并且具有偏轉光束的功能。盡管可以將設置在各個開ロ光圈處的光學構件37配置為如圖12A所示的分離的組件，但是如圖12B所示，可以一體化形成要配置在上位置和下位置處的兩個光學構件37。如上所述，第二實施例使得在不會使得設備結構復雜化或者降低對準性能的情況下，減小攝像元件和攝像透鏡的大小。根據本發明，具有用于測量被檢眼的角膜厚度的功能的眼科設備可以利用具有簡單結構的光學系統精確地測量角膜厚度。
還可以利用讀出并執行記錄在存儲器裝置上的程序以進行上述實施例的功能的系統或設備的計算機(或者CPU或MPU等裝置)和通過下面的方法實現本發明的各方面，其中，利用系統或設備的計算機通過例如讀出并執行記錄在存儲器裝置上的程序以進行上述實施例的功能來進行上述方法的各步驟。為此，例如，通過網絡或者通過用作存儲器裝置的各種類型的記錄介質(例如，計算機可讀介質)將該程序提供給計算機。盡管參考典型實施例說 明了本發明，但是應該理解，本發明不局限于所公開的典型實施例。所附權利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結構和功倉^:。
權利要求
1.ー種眼科設備，包括 攝像部件，用于基于來自利用測量光照明的被檢眼的返回光，拍攝所述被檢眼的角膜斷層圖像； 測量部件，用于根據所述攝像部件所拍攝的所述被檢眼的角膜斷層圖像來測量角膜厚度；以及 校正部件，用于基于所述角膜斷層圖像在所述攝像部件的攝像面上的位置來校正角膜厚度。
2.根據權利要求I所述的眼科設備，其特征在于，還包括校正值表，其中，在所述校正值表中，相互對應地保持角膜斷層圖像在所述攝像面上的位置和用于校正角膜厚度的校正值； 其中，所述校正部件基于通過參考所述校正值表所獲得的校正值，校正角膜厚度。
3.根據權利要求I或2所述的眼科設備，其特征在于，所述攝像部件包括 對準光學系統，用于將對準指標投影至所述被檢眼的角膜，并且被用來進行所述被檢眼和所述眼科設備的主體之間的定位； 投影光學系統，用于向所述被檢眼的角膜投影用于測量角膜厚度的角膜厚度測量光，并且共用所述對準光學系統的一部分；以及 光接收光學系統，用于通過形成作為返回光的散射光的圖像，拍攝與所述角膜的角膜厚度相對應的圖像，其中，所述返回光是由所述投影光學系統投影至所述角膜的所述角膜厚度測量光的、從所述角膜返回的返回光。
4.根據權利要求I或2所述的眼科設備，其特征在于，所述校正部件中的所述角膜斷層圖像的位置是如下的位置在該位置處，在所述攝像部件所拍攝的圖像中，來自所述角膜的頂點的返回光在所述攝像部件的攝像面上成像。
5.根據權利要求I或2所述的眼科設備，其特征在于，所述校正部件所校正后的角膜厚度不大于所述測量部件所測量出的角膜厚度。
6.根據權利要求3所述的眼科設備，其特征在于，還包括定位部件，所述定位部件用于基于對由所述對準光學系統投影的對準指標的檢測，移動所述眼科設備的主體，并且進行所述被檢眼和所述眼科設備的主體之間的定位。
7.根據權利要求3所述的眼科設備，其特征在于，還包括 眼壓測量光學系統，其共用所述對準光學系統的一部分，向所述被檢眼投影用于測量所述被檢眼的眼壓的眼壓測量光，并且檢測來自所述角膜的所述眼壓測量光的反射光； 吹氣部件，用于通過對著所述被檢眼的角膜吹氣流來使所述角膜變形；以及 眼壓值測量部件，用于通過使用所述校正部件所校正后的角膜厚度，校正基干與由所述吹氣部件導致的所述角膜的變形相對應的、來自所述眼壓測量光學系統的反射光的變化所獲得的眼壓值，來測量眼壓值。
8.—種眼科設備的控制方法，所述控制方法包括以下步驟 攝像步驟，用于利用攝像部件基于來自利用測量光照明的被檢眼的返回光，拍攝所述被檢眼的角膜斷層圖像； 測量步驟，用于根據所述攝像部件所拍攝的所述被檢眼的角膜斷層圖像來測量角膜厚度；以及校正步驟，用于基于所述角膜斷層圖像在所述攝像部件的攝像面上的位置來校正角膜厚度。
9.ー種眼科設備，包括 對準指標投影系統，用于將對準指標投影至被檢眼的角膜； 多個開ロ光圈，其以相互間隔預定距離的方式被配置在相對于對著所述被檢眼的光軸的對稱位置處，以使得使用所述對準指標的角膜反射圖像的光束穿過； 偏轉部件，其被配置在所述多個開ロ光圈之前或之后，用于在不同方向上偏轉光束； 攝像透鏡，用于使偏轉后的光束在攝像部件的攝像面上成像；以及光學構件，其被配置在穿過所述多個開ロ光圈的光束的光路上，并且改變與所述多個開ロ光圈之間的所述預定距離相對應的光束之間的距離。
10.根據權利要求9所述的眼科設備，其特征在于，所述光學構件和所述偏轉部件被一體化，并且所述偏轉部件配置在所述光學構件的出射側。
11.根據權利要求9所述的眼科設備，其特征在于，針對所述多個開ロ光圈分別配置的所述光學構件具有一體化結構。
12.根據權利要求9所述的眼科設備，其特征在干，所述眼科設備包括非接觸眼壓計，所述多個開ロ光圈之間的距離是用于防止主光線被用于對著所述被檢眼的角膜吹氣的噴嘴遮擋的距離，并且所述光學構件縮短穿過所述多個開ロ光圈的光束之間的距離。
全文摘要
本發明提供一種眼科設備及其控制方法，該眼科設備基于利用測量光照明的被檢眼的返回光，拍攝被檢眼的角膜的斷層圖像，根據所拍攝的眼的角膜斷層圖像測量角膜厚度，并且基于角膜斷層圖像在攝像面上的位置來校正角膜厚度。
文檔編號A61B3/15GK102670173SQ201210046698
公開日2012年9月19日 申請日期2012年2月27日 優先權日2011年2月25日
發明者和田學 申請人:佳能株式會社