JP3210037B2 - 眼底カメラ及び一般カメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、より迅速に合焦状態が
得られる眼底カメラ及び一般カメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被検眼眼底にスプリット指標を投
影し、被検眼眼底で反射される撮像手段上のスプリット
指標像のずれを走査線を用いて検出し、このずれをなく
すように自動的にピント調整を行なう眼底カメラが知ら
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の眼底カメラ
では合焦の動作中に出力信号の異常が生じた場合、例え
ば被検眼光軸と眼底カメラの光軸との間にズレ（アライ
メント不良）を生じたり、或いは被検眼自体が瞬目した
りした場合には、スプリット指標像のずれ状態を判別す
る判別手段の出力にサーボコントロールに不適な異常信
号が発生し、サーボ動作にハンチングや暴走という不具
合を生むことがあり、これを防止するため、異常が起き
るとフォーカスレンズを停止させていた。これにより合
焦に至る時間がかかるという欠点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は上述した
従来例の欠点を解消した眼底カメラ及び一般カメラを提
供することにある。本発明の眼底カメラは、被検眼眼底
にフォーカス状態を検出するための指標としてスプリッ
トイメージを投影する手段と、前記被検眼眼底に投影さ
れたスプリットイメージを検出する撮像手段と、該撮像
手段で検出した前記スプリットイメージからフォーカス
状態を検出する検出手段と、該検出手段での検出を基に
フォーカスレンズを駆動してフォーカス調整する調整手
段と、前記検出手段での検出の信頼度である基準位置に
対する前記スプリットイメージの対称性の崩れを演算で
求める演算手段とを有し、前記調整手段は前記求めた信
頼度に応じて前記検出手段の出力信号に補正を加えて前
記フォーカスレンズを駆動することを特徴とする。

【０００５】また本発明の一般カメラは、被写体にフォ
ーカス状態を検出するための指標としてスプリットイメ
ージを投影する手段と、前記被写体に投影されたスプリ
ットイメージを検出する撮像手段と、該撮像手段で検出
した前記スプリットイメージからフォーカス状態を検出
する検出手段と、該検出手段での検出を基にフォーカス
レンズを駆動してフォーカス調整する調整手段と、前記
検出手段での検出の信頼度である基準位置に対する前記
スプリットイメージの対称性の崩れを演算で求める演算
手段とを有し、前記調整手段は前記求めた信頼度に応じ
て前記検出手段の出力信号に補正を加えて前記フォーカ
スレンズを駆動することを特徴とする。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を示す。図１において
眼底を照明するための光源１５からでた光は、リングス
リット１４を照明し、平面鏡１３、照明レンズ１２、１
０を経て、孔あきミラー３上に結像され、さらに対物レ
ンズ２により被検眼１の瞳孔位置にリングスリット像が
結像され、眼底の照明がなされる。眼底像２２は対物レ
ンズ２で一度面２３に結像し、孔あきミラー３の中心孔
を通り、フォーカシング・レンズ４、撮影レンズ５によ
りフィルム面上２４に結像される。

【０００７】又、眼底像は、可動ミラー６を撮影レンズ
５とフィルム面２４の間に入れることにより、一度面上
２５に結像した眼底像を平面鏡７とＩＴＶ撮影レンズ８
でＩＴＶカメラ９の撮像面２６の上に結像される。結
局、この像がＩＴＶモニター上に表示される訳である。

【０００８】図１の２１はスプリット像を眼底内に写し
込むためのユニットでありスリット１８と、これを照明
するための光源１９、スリットをスプリット・プリズム
２０に結像するための凸レンズ１７と、更にこのスプリ
ット・プリズム２０に結像されたスリット像を平面鏡１
１に結像するための凸レンズ１６より構成されている。
図２は、このユニットを紙面に平行な方向より見たもの
である。

【０００９】図３に於て、このスプリット・イメージに
よるピント合せの原理を説明する。照明光源１９で照明
されたスリット１８の形状は図４の様に矩形をしてお
り、凸レンズ１７で、スプリット・プリズム２０のプリ
ズムの前面に結像される。ここで光線は３０と３１にプ
リズムにより分離される。３０の光線（実線）は、手前
のプリズムで、３１の光線（破線）は、反対側のプリズ
ムで屈折される。光線３０、３１は凸レンズ１６、１
０、２で結像されるのであるが、今観察する位置を、Ａ
₁、Ａ₂、Ａ₃、の位置とすると、スリットの像は、図５
の様にＡ₁、Ａ₂、Ａ₃の各位置に対応して、一致、又は
分離することとなる。

【００１０】すなわち、ピント面ではスリット像は一致
し、前ピント面では、上側のスリットが左側に、下側の
スリットが右側に移動して分離し、後ピント面では、上
側のスリットが右側に、下側のスリットが左側に移動し
て分離する。

【００１１】再び図１において、眼底像２２が対物レン
ズ２で２３面上に、一度結像し、次いでフィルム面２４
に再結像されている状態で、眼底内に、スプリット・イ
メージを写し込むユニットにより平面鏡１１に結像され
たスリット像は、更に照明用レンズ１０で孔あきミラー
３を介して面２３の位置に結像される様にしておく。そ
うすると当然スプリット像は、眼底２２に結像されるこ
とになる。一般に眼の個人差により、対物レンズ２で結
像された眼底像２３は移動する。それに従ってフォーカ
ス・レンズ４を矢印の方向に前後移動させて常にフィル
ム面２４に焦点が合う様に調整するわけである。

【００１２】ユニット２１のスプリット像は、このフォ
ーカス・レンズ４と連動して動く様にし、その連動の条
件としては、常に眼底像２３の位置でスプリット・イメ
ージが一致（分離しない）する様にしておくことであ
り、この様にすると、眼底２２が最良ピントの場合のみ
スプリット・イメージが分離しない（一致する）方式と
なる。

【００１３】図６は、ＩＴＶカメラ９に接続されるＩＴ
Ｖモニタ３２上にスプリット・イメージ３３が、眼底像
３４と共に写し出された状態を示し、特にスプリット・
イメージが分離しているので、正確にピントが合ってい
ない状態を示している。３５はＩＴＶの走査線を示す。

【００１４】図７は本実施例の信号処理系のブロック図
である。５０はタイミング回路であって、ＩＴＶカメラ
９から出力される同期信号９ｂを用いて走査線３５の中
からスプリット・イメージ３３の情報を含む区間につい
てタイミング抽出するよう構成されている。

【００１５】即ち、図８、図９において垂直同期信号か
ら時間ｔ₀だけ遅れたスプリット・イメージの一方のほ
ぼ中間を走査する第１の走査線３８および第１の走査線
３８からさらに時間ｔ１だけ遅れたもう一方のスプリッ
ト・イメージのほぼ中間を走査する走査線３９を抽出す
るタイミング回路、走査線３８、３９の水平同期信号か
ら時間ｔ₂遅れた時点から時間ｔ₃だけ信号を抽出するタ
イミング回路を含んでいる。ここで水平方向に時間ｔ₃
だけ抽出する意味は、スプリット・イメージと同時に図
６に示すごとく、眼底像がＩＴＶモニタ上に写ってお
り、それらの影響を除くためである。時間ｔ₀、ｔ₁、ｔ
₂、ｔ₃は、それぞれ光学系により定まる値である。

【００１６】図７で５１はＡ／Ｄコンバータ、５２はラ
インメモリを示し、上述の時間ｔ₃にわたって映像信号
９ａのアナログ−デジタル変換を実行して、変換された
デジタルデータは逐一ラインメモリ５２に更新記憶され
る。ここでＡ／Ｄコンバータ５１によるサンプリングの
頻度は、タイミング回路５０の構成により画素単位の認
識に必要な所定の周波数に設定されている。従って、走
査線３８、３９の中でｔ₃の時間に含まれる映像信号９
ａは、ｔ₂経過した点を時間起点とし信号レベルの深さ
情報を持つ二つのデータ列としてラインメモリ５２に保
持されることになる。

【００１７】マイクロコンピュータ５３はバスライン５
３ａを通して上述二つのデータ列の情報を読み込み、二
つのスプリット・イメージの相互の位相差を演算する。
演算結果はモータ５５の回転指令の駆動制御信号として
駆動回路５４に出力される。このときマイクロコンピュ
ータ５３は上記位相差の演算中ラインメモリ５２に向け
てデータ更新の一時中断を指令するフリーズ信号をバス
ライン５３ａに出力するよう構成している。

【００１８】モータ５５は不図示の機構により、図１の
部材４、２１を移送し、フォーカシング機構の移動量は
レンズ位置検出器５６によってマイクロコンピュータ５
３にフィードバックされ、サーボループは形成される。

【００１９】次に図１０〜図１２を用いて駆動制御信号
の演算方法について説明する。図１０はウィンドウ期間
ｔ₃における走査線３８、３９の映像信号波形図を示
し、各記号の定義はそれぞれ次の通りである。

【００２０】ｔ₂₀：ウィンドウ期間ｔ₃の開始点 ｔ₃₀：ウィンドウ期間ｔ₃の終了点 ｐ₃₈：走査線３８の映像信号波形３８′に対する重心演
算によるピーク点 ｐ₃₉：走査線３９の映像信号波形３９′に対する重心演
算によるピーク点 ｔ₃₈：ウィンドウ開始点から波形重心ｐ₃₈までの時間 ｔ₃₉：ウィンドウ開始点から波形重心ｐ₃₉までの時間 ここで、ピーク点評価の為の重心演算は図１１に示す如
く、走査線３５の信号波形について信号レベルの積分加
算値Ｓ₁とＳ₂の両者の値が等しくなる点としてＰを与え
る公知の方法を採っている。この方法により対称性の低
い波形にあってもピーク点評価の精度を向上出来ると同
時に、メモリ５２に保持した時間軸上の量子化されたサ
ンプリングデータに対して、更に細かい精度でのピーク
点認識を可能とする。これらより二つのスプリット・イ
メージの相互の位相差Δｔは、Δｔ＝ｔ₃₈−ｔ₃₉により
与えられる。ここで、Δｔの絶対値を駆動量とし、又Δ
ｔの極性（正負）を駆動方向として、駆動制御信号を駆
動回路５４に出力する動作を繰り返せば、自動的にフォ
ーカスを調整することが可能となる。

【００２１】次に駆動制御信号生成の為の信頼度演算の
方法について説明する。図１２において、Ｐ_cはＰ₃₈、
Ｐ₃₉の平均演算による中心座標を示し、二つのスプリッ
ト・イメージの総合重心を与える。一方、Ｗ₀はｔ₃の中
点として定義する基準位置座標である。

【００２２】ここで、通常は光学系の構成上Ｐ_cとＷ₀は
重なり合うようにスプリット・イメージは結像する。

【００２３】しかし任意のタイミングにサンプリングさ
れた映像信号に、仮に外乱光の混入やスプリット・イメ
ージの一部欠落という認識ノイズが重畳されると、光強
度分布の重心位置Ｐ₃₈、Ｐ₃₉の基準位置座標Ｗ₀に対す
る対称性が崩れ、図中ΔＥに示すＰ_cとＷ₀との間に偏位
を生ずる。この場合、認識ノイズの増加に伴ってΔＥの
絶対値は増加することとなり、本実施例においては、上
記のΔＥをスプリット・イメージの認識の信頼度として
考慮する。従って、認識ノイズの介在を前提とした場合
の駆動量ΔＳは下式により与えられることとなる。ここ
でＫは所定の係数である。

【００２４】ΔＳ＝｜Δｔ｜−Ｋ×｜ΔＥ｜ これにより｜ΔＥ｜が大きい場合には信頼度が小さいと
みなし駆動量ΔＳを小さくする。

【００２５】なお上述した式においてＫを定数でなく、
｜ΔＥ｜の大小に応じて変わる値としても良く、例えば
｜ΔＥ｜が小さい場合Ｋ＝０とし、｜ΔＥ｜が大きい場
合Ｋ＝Ｋ₀（≠０）としても良い。

【００２６】なお上述の認識の信頼度ΔＥは別の演算方
法として、ピーク点評価に用いた信号波形の半値幅或い
は信号分高さの逆数等を用いることも可能である。いず
れの場合も、認識の信頼度が低下してΔＥの値が増加し
た場合の駆動量ΔＳは、単純演算の結果出力されたΔｔ
の値よりも減少した値として駆動制御信号を生成する構
成となる。

【００２７】さて前記実施例は、スプリット・イメージ
の撮像面２６上への結像点は光学系の構成上固定される
ものとし、タイミング回路５０におけるｔ₀、ｔ₁、
ｔ₂、ｔ₃の値を定めたが、図１の構成の中でビームスプ
リッターとしての機能部材である３、６、１１について
経年的な変化（主として光軸の倒れ）が生じた場合に
は、上記スプリット・イメージの２６上への結像点に二
次元的なズレが発生する可能性がある。この場合に想定
される前記実施例中のスプリット・イメージ認識処理に
発生する不具合は次の通りである。

【００２８】（走査線と垂直方向のズレに対して） （１）一方のスプリット・イメージ上に走査線３８、３
９の両者が走査する。 （２）走査線３８、３９のいずれかがスプリット・イメ
ージから外れて走査する。 （走査線の走査方向のズレに対して） （３）ウィンドウ期間ｔ₃の中点（Ｗ₀）にスプリット・
イメージが結像しない。 （４）ウィンドウ期間ｔ₃の領域内にスプリット・イメ
ージが結像しない。

【００２９】この結果、ビームスプリッター部材３、
６、１１の変化の程度によっては前記実施例に示すよう
なスプリット・イメージ認識の信頼度ΔＥの演算に誤差
を生じたり、駆動制御信号自体の生成に誤りを生ずる。
本実施例は上記の欠点を回避する目的で、スプリット・
イメージ認識処理のためのウィンドウ領域を二次元的に
補正しようとするものである。図１３においては、部材
９、５０〜５６に示す前述実施例と同様の構成に加え
て、不揮発メモリ６０に保存したデータをタイミング回
路５０に入力することにより、タイミング回路５０の発
生するｔ₀、ｔ₁、ｔ₂、ｔ₃のタイミングにオフセットの
補正を実行する。更に、不揮発メモリ６０の保存データ
は、合焦制御の完了の度毎にマイクロコンピュータ５３
より適正な補正データが転送されるよう構成している。
ここで、システムの初期化の段階では不揮発メモリ６０
に適当な初期値データを格納しておくことは言うまでも
ない。

【００３０】以上述べた実施例によれば検出信号評価手
段を設けて焦点状態検出手段の出力信号に補正を加え、
補正後の出力信号により合焦用サーボコントロール回路
を駆動することにより、アライメント不良や被検眼瞬目
等の介在する条件下でも、不要な動きを抑制し安定した
自動合焦動作を可能とする効果がある。

【００３１】更に本実施例の別の効果として以下の事項
がある。即ち、検出信号評価手段は指標像の重心と所定
値との比較演算による構成であり、演算結果は正常、異
常の２値化ではなく、信頼度に応じた連続値として出力
を提供することが出来る。従って、上記検出信号評価手
段の出力で補正を実施してサーボ動作を実行すれば、正
常駆動、停止の二状態駆動ではなく、検出信号の信頼度
に応じた合焦動作をサーボ回路に指令することとなり、
迅速な合焦完了が可能となる。また、検出信号評価用の
所定値を不揮発メモリ上に更新記憶する構成とすること
により、経年的な光学系の変動に対しても、検出信号評
価手段自体の誤動作も防止する効果がある。即ち系の学
習作用がある。

【００３２】さて次に信号異常があった場合（例えば上
述したΔＥの絶対値が所定値より大きい場合）、フォー
カスレンズを停止せずにフォーカスレンズを所定量だけ
画一的に移送する動作を行なう実施例を示す。

【００３３】図１４において１０１は観察光源であるタ
ングステンランプであり、このタングステンランプ１０
１から発光された光はリングスリット１０２、照明用レ
ンズ１０６を経由して穴明ミラー１０７に到達する。穴
明ミラー１０７に入射した光は穴明ミラー１０７により
被検眼Ｅの方向に反射され被検眼Ｅの眼底Ｅ_fを照射し
元の光路を通り更に穴明ミラー１０７を通過してフォー
カスレンズ１１８、観察光学系に至ることになるが穴明
ミラー１０７と被検眼Ｅとの間には対物レンズ１０８が
配置されており穴明ミラー１０７の背後には光軸に沿っ
て撮影レンズ１０９、跳ね上げミラー１１０、撮影用フ
ィルム１１１が順次配列されている。又、１０３はフォ
ーカス用の投影指標の為の光源であり、１０４はスリッ
ト付プリズムで投影指標はハーフミラー１０５により眼
底Ｅ_fに投影される。１１２は被検眼眼底Ｅ_fを撮像する
撮像カメラである。この撮像カメラ１１２から出力され
た信号はモニター１１３に送られ表示される。モニター
１１３中の１１４はフォーカス用の投影指標である。

【００３４】合焦状態は、前述実施例と同様に撮像カメ
ラ１１２の走査線３８，３９の映像信号からフォーカス
用の投影指標の出力信号の位置を読み出すことで検知さ
れる。ところが例えば被検眼の視度値がフォーカスレン
ズ１１８の状態に対して大きくずれている場合、即ち一
例として合焦ダイナミックレンジが±５ディオプタであ
って被検眼視度が−４．５ディオプタであり、フォーカ
スレンズが０ディオプタ位置の場合、モニタ１１３中に
は図１５に示す様に指標像１１４は極端にデフォーカス
して、映像レベルの低い信号として撮像される。この
時、合焦検出器１１５で認識処理される映像信号の波形
図は図１６の３８′、３９′に示す通りであり、指標像
と対応する部分の信号出力ΔＶは所定の信号出力レベル
Ｖ₀に達しておらず、異常検出器１１６はこの場合の認
識処理を異常と判別する。

【００３５】異常信号と判断した場合には異常検出器１
１６からの信号を受けて合焦検出器１１５から、フォー
カス駆動部１１７に対し信号を出力し、前記出力信号を
うけてフォーカスレンズは停止せずに、所定の移動量だ
け画一的な移送がされ、０ディオプタ位置から例えば−
３ディオプタ位置になる。これによりフォーカス用の投
影指標１１４がモニター１１３上に、より明確に表示さ
れる様になれば、再び合焦検出器１１５が走査線の出力
信号を読みとった際、得られる信号レベルが高くなり、
異常検出器１１６が正常信号と判断し、通常の合焦動作
を行う。ここで異常信号が継続した場合には再びフォー
カス駆動部１１７により所定の移動量だけ逆方向の画一
的な移送を行う様に信号を出力する。即ち例えば上述し
た被検眼視度が−４．５ディオプタの場合、本来フォー
カスレンズは−４．５ディオプタ位置に設定されるべき
であるが、上述した０ディオプタ位置から＋３ディオプ
タ位置となると異常信号が継続し、フォーカスレンズは
＋３ディオプタ位置、０ディオプタ位置を経由して−３
ディオプタ位置に移送されて、始めて高い信号レベルを
検出する。そして異常検出器１１６が正常信号と判断
し、通常の合焦動作を行なう。

【００３６】以上、自動合焦の際、異常検出器１２１が
異常な信号であると判断した場合でもフォーカスレンズ
を停止させずに迅速に合焦を達成することができる。

【００３７】なお以上、眼底カメラについて述べたが、
一般カメラでも適用でき、例えば被写体の反射率が低
い、或いは被写体が遠方にあって信号異常がある場合に
もフォーカスレンズを停止させずに迅速に合焦を達成で
きる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、フォーカス用の指標像
の検出の信頼度に基づいてフォーカスレンズの駆動量を
補正するので、より迅速かつ正確に合焦動作を完了させ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の図。

【図２】スプリットイメージを投影する光学系の説明
図。

【図３】スプリットイメージを写し込むための原理的な
説明図。

【図４】写し込みのスリット形状を示す図。

【図５】図３における焦点面Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃におけるス
リットイメージの形状を示す図。

【図６】ＩＴＶモニタ上での眼底像とピント表示のスプ
リット像を示す図。

【図７】ＩＴＶ信号から合焦信号を得るための信号処理
系のブロック図。

【図８】ＩＴＶモニタにおける映像信号を示す図。

【図９】ＩＴＶモニタにおけるタイミングを示す図。

【図１０】二つの検出走査線での映像信号波形を示す
図。

【図１１】重心演算の説明図。

【図１２】二つのスプリットイメージの総合重心が基準
位置からずれた状態を示す図。

【図１３】信号処理系の異なる実施例のブロック図。

【図１４】本発明の異なる実施例の図。

【図１５】モニタにおける映像信号を示す図。

【図１６】二つの検出走査線での映像信号波形を示す
図。

【符号の説明】

４ フォーカシングレンズ ９ ＩＴＶカメラ １８ スリット ２０ スプリットプリズム ２４ フィルム面 ３２ ＩＴＶモニタ ３８，３９ 走査線 ５０ タイミング回路 ５１ Ａ／Ｄコンバータ ５２ ラインメモリ ５３ マイクロコンピュータ ５４ 駆動回路 ５６ レンズ位置検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−175346（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−52895（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−167314（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−304232（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−56312（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−156324（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 3/00 - 3/16 G02B 7/28

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検眼眼底にフォーカス状態を検出する
   ための指標としてスプリットイメージを投影する手段
   と、前記被検眼眼底に投影されたスプリットイメージを
   検出する撮像手段と、該撮像手段で検出した前記スプリ
   ットイメージからフォーカス状態を検出する検出手段
   と、該検出手段での検出を基にフォーカスレンズを駆動
   してフォーカス調整する調整手段と、前記検出手段での
   検出の信頼度である基準位置に対する前記スプリットイ
   メージの対称性の崩れを演算で求める演算手段とを有
   し、前記調整手段は前記求めた信頼度に応じて前記検出
   手段の出力信号に補正を加えて前記フォーカスレンズを
   駆動することを特徴とする眼底カメラ。
2. 【請求項２】 前記調整手段は信頼度の低下に応じて前
   記フォーカスレンズの駆動量が小さくなるように前記検
   出手段の出力信号を補正する請求項１記載の眼底カメ
   ラ。
3. 【請求項３】 前記演算手段は前記スプリットイメージ
   の２つの重心位置の中間点の前記基準位置からのずれ量
   を前記信頼度として演算するする請求項１記載の眼底カ
   メラ。
4. 【請求項４】 被写体にフォーカス状態を検出するため
   の指標としてスプリットイメージを投影する手段と、前
   記被写体に投影されたスプリットイメージを検出する撮
   像手段と、該撮像手段で検出した前記スプリットイメー
   ジからフォーカス状態を検出する検出手段と、該検出手
   段での検出を基にフォーカスレンズを駆動してフォーカ
   ス調整する調整手段と、前記検出手段での検出の信頼度
   である基準位置に対する前記スプリットイメージの対称
   性の崩れを演算で求める演算手段とを有し、前記調整手
   段は前記求めた信頼度に応じて前記検出手段の出力信号
   に補正を加えて前記フォーカスレンズを駆動することを
   特徴とする一般カメラ。