CN100528071C - 眼科测定装置的对准方法及对准装置 - Google Patents

眼科测定装置的对准方法及对准装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种眼科测定装置的对准装置，包括：指标投影光学系统；摄像光学系统；三维驱动单元，在三维方向驱动上述摄像光学系统；以及控制单元，驱动控制上述三维驱动单元，并且，上述控制单元根据成像在上述摄像元件上的上述指标像的位置，利用上述三维驱动单元，上下左右地驱动控制上述摄像光学系统，以使成像在上述摄像元件上的被检眼像的角膜顶点位置移动到上述摄像元件的中央，上述眼科测定装置的对准装置的特征在于：上述摄像光学系统利用上述摄像元件来检测从上述角膜反射的上述多个指标光的反射光，上述控制单元驱动控制上述三维驱动单元，以使在检测上述反射光的上述摄像元件的多个光检测部中，平均光量值大致相同。

Description

眼科测定装置的对准方法及对准装置
本申请案根据且主张2005年12月28日申请的日本专利申请案第2005-378585号的优先权，该申请案的全文以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及一种必须使测定光学系统对准患者的被检眼的眼科测定装置的对准方法及对准装置。
背景技术
作为具有自动对准功能的眼科测定装置的对准方法，先前以来，几种对准方式已为人所知。
众所周知，利用摄像光学系统的摄像元件来拍摄被检眼的前眼部，一面利用来自该摄像元件的图像信号，使被检眼的前眼部显示在监控电视(monitor television)等显示单元中，一面利用控制杆(joy-stick)等操纵杆(control lever)的操作，使摄像光学系统左右上下地移动，由此，手动地使被检眼的瞳孔的中心移动到摄像元件的中央，即，显示单元的中央后，利用操纵杆前后地移动操作该摄像光学系统，调整被检眼与摄像光学系统的工作距离(working distance)，以使被检眼的前眼部清晰，从而可手动地进行对准。
该手动对准中，使摄像光学系统的光轴与被检眼的角膜顶点(视轴)一致的操作依赖于检测者的直觉，因此对准操作不容易进行。作为解决上述问题的装置，众所周知有自动屈光计(auto refractometer)或眼压计(tonometer)等，该自动屈光计或眼压计等将指标光投影到角膜上，使亮点像(指标像)形成在被检眼的角膜的曲率半径(curvature radius)为一半的位置上，由此以该亮点像成为被检眼的角膜顶点的方式而成像在二维受光元件上，利用三维驱动单元，左右上下地驱动该摄影光学系统，以使该亮点像移动到摄像元件的中央，进行自动对准。
但是，在该自动对准的结构中，可以利用受光元件来检测由来自角膜的反射光而形成的亮点像的范围是狭小的，尚有改良的余地。
即，在初始状态下，当亮点像偏离可以自动对准的检测范围而无法检测反射光时，直至使测定光学系统(眼科单元)进入对眼睛的检测范围内为止，检测者必须通过操纵杆控制杆(操纵杆)手动地在左右上下方向进行摄像光学系统的移动操作，在亮点像与受光元件的大致中央部一致的方向中粗略地进行位置对准。
上述过程可能会耗费操作此装置的检测者的时间和劳力而妨碍迅速的测定。对该问题的一个解决方法考虑有如下方法，即，使用大口径的受光透镜或具有宽的受光面的传感器，来使对准的检测范围扩大。但是，这样的话，可能会导致如眼科测定装置的大型化或装置的高成本化·复杂化这些不理想的结果。
因此，作为解决上述问题的眼科测定装置的对准装置，也众所周知有如下装置：使上述亮点像作为中央亮点像而成像在摄像光学系统的摄像元件上，并且将4个指标光投影在被检眼的角膜的瞳孔周边，使来自瞳孔周边的4个亮点像作为周边亮点像，并使各亮点像成像在摄像元件上，周边亮点像的一个成像在撮像元件上时，根据该周边亮点像，利用驱动单元在左右上下方向驱动操作该摄像光学系统并自动对准，以使剩余的3个亮点像成像在摄像元件上，由此使上下左右(XY)方向的检测范围扩大(例如，参照日本专利3606706号公报)。
但是，即使在使用4个周边亮点像的对准方法中，直至周边亮点像的一个成像在摄像元件上为止亦无法开始自动对准，并且被检眼的角膜与摄像光学系统的工作距离偏移较大时，周边亮点像模糊，变得不清晰，因此即使周边亮点像成像在撮像元件上，也不能开始自动对准。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种可以进行宽范围且高精度的自动对准的眼科测定装置的对准装置。
为了达成上述目的，本发明提供一种眼科测定装置的对准方法及其对准装置，该对准装置包括：指标投影光学系统，将多个指标光投影在被检眼的角膜上，由此使多个指标形成在上述角膜上；摄像光学系统，将上述多个指标成像在摄像元件上来作为指标像；三维驱动单元，在三维方向驱动上述摄像光学系统；以及控制单元，驱动控制上述三维驱动单元。而且，上述控制单元，根据成像在上述摄像元件上的上述指标像的位置，利用上述三维驱动单元，上下左右地驱动控制上述摄像光学系统，以使成像在上述摄像元件上的被检眼像的角膜顶点位置移动到上述撮像元件的中央。而且，本发明的特征在于：上述摄像光学系统利用上述摄像元件检测从上述角膜反射的上述多个指标光的反射光，上述控制单元驱动控制上述三维驱动单元，以使在检测上述反射光的上述摄像元件的多个光检测部中，平均光量值(light value)大致相同。
[发明的效果]
根据该眼科测定装置的对准方法及对准装置，即使亮点像未成像在摄像元件上，也可以开始自动对准，并且即使亮点像在模糊的状态下成像在撮像元件上，也可以自动对准，因此可以进行宽范围且高精度的自动对准。
附图说明
图1(a)是作为实施例的非接触式眼压计的外观概略图，图1(b)是图1(a)的前眼部照明用光源的说明图。
图2是作为实施例的非接触式眼压计的对准光学系统的主要部分结构图。
图3是作为实施例的非接触式眼压计的控制系统的主要部分结构图。
图4是使被检眼在合适状态下对准时显示在TV(television)监视器上的画面示例图。
图5是表示用以检测图2的CCD摄像机(charge-coupled devicecamera，电荷耦合式摄像机)中的光量值的检测区域的一例的说明图。
图6是表示用以检测图2的CCD摄像机中的光量值的检测区域的其他例的说明图。
图7是用以说明图5的检测区域的作用的说明图。
图8是用以说明图6的检测区域的作用的说明图。
图9是沿着图4的前眼部像中的A1-A1线的部分的光量分布的说明图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施形态。
[结构]
图1(a)表示作为实施例的非接触式眼压计(noncontact tonometer)的外观概略图。图1(a)中，1是底座(base)，在底座1上固定设置有用以固定被检眼的颚托台2。3是主体部，4是收纳了下述光学系统的眼科单元(测定部)，5是用以移动主体部3与眼科单元4的操纵杆。
利用操纵杆5的操作，主体部3在底座1的水平面上，在前后方向(Z方向)及左右方向(X方向)滑动，眼科单元4相对于主体部3，在上下方向(Y方向)移动。
而且，在操纵杆5的轴的上下方向的中间部，设置未图示的球面部，该球面部可转动地保持在主体部3内的球承受部(未图示)上。由此，操纵杆5可以球面部(未图示)为中心，在任意方向倾斜操作。而且，在操纵杆5的轴的下端部保持有滑动板(未图示)，在底座1的上面，粘贴有与滑动板(未图示)相接的摩擦板(未图示)。根据该结构，倾斜操作该操纵杆5时，可操作该主体部3以相对于底座1而移动。该结构中可以采用众所周知的结构，其详细的图式因此省略。
而且，在操纵杆5的上部保持有可以绕轴线自由旋转的旋钮(rotatingknob)5a，在该旋钮5a的下端部与操纵杆5的轴之间安装未图示的旋转量检测传感器(sensor)。该旋转量检测传感器具有：保持在旋钮5a的下端部的未图示的狭缝(slit)板，配设在夹持该狭缝板的位置的光源，以及受光元件。该光源以及受光元件安装在操纵杆5的轴的未图示的部分。并且，旋转量检测传感器绕轴线而旋转操作该旋钮5a时，根据受光元件的信号来检测该旋钮5a的旋转方向以及旋转量。而且，根据该旋钮5a的旋转方向及旋转量的检测结果，来驱动控制使眼科单元4上下移动的Y轴马达(图1中省略图示)。
关于该操纵杆5及旋钮5a等的详细说明，因为可以采用记载在日本专利特开平6-7292号(眼科测定装置的操纵杆机构)中的构成，所以省略其详细说明。
而且，眼科单元4也可以相对于主体部3而在左右方向(X方向)及前后方向(Z方向)上移动。上述各移动不是利用操纵杆5而进行的，而是利用下述由控制电路来驱动控制的X轴马达(图1中省略图示)及Z轴马达(图1中省略图示)而进行的。
上述X轴马达、Y轴马达及Z轴马达构成在三维方向驱动眼科单元4的三维驱动单元(三维驱动装置)。
6是配置了用以向被检眼喷出压缩气体的喷嘴(nozzle)的喷嘴部。在眼科单元4的被检测者侧，如图1(a)及图1(b)所示，以喷嘴部6为中心，配置有将对准指标投影到被检眼的角膜周围的4个光源7a～7d。而且，因为4个光源7a～7d靠近喷嘴部6而配置着，所以易于将对准指标投影到被检眼的前眼部。而且，在主体部3的侧部，配置有调节器8，用以规定喷嘴部6可以接近被检眼的移动限界。而且，在主体部3的操纵杆5侧(检测者侧)，具备观察用的TV监视器。
<对准光学系统>
图2是装置的对准光学系统的主要部分结构图，是从上方观察时的图。此外，非接触式眼压计将经压缩的气体吹到被检眼角膜上，使该气体变形为规定的形状，根据直接或间接地检测时的气压，以测定被检眼的眼压，但因该测定机构本身的说明与本发明关系不大，所以省略。详细内容请参照本案申请人的日本专利特开平4-297226号(发明名称为非接触式眼压计)。
(观察光学系统)
10是观察光学系统(摄像光学系统)，L1表示其光轴。观察光学系统10兼为指标检测光学系统，检测上下左右方向的第1及第2对准用的指标(下述)。在观察光学系统10的光路上，将喷出用于角膜变形的气体的喷嘴9保持在玻璃板8a、8b上而配置着，喷嘴9的轴与光轴L1一致。在光轴L1上，配置有光束分裂器(beam splitter)11、物镜(objective lens)12、光束分裂器14、滤光器15、以及作为摄像元件用的CCD摄像机(图中，面阵CCD(area CCD))16。滤光器15透过第1及第2对准指标光学系统(下述)的光束，而对于可见光(visible light)及距离指标投影光学系统(下述)的光束(波长为800nm)具有不透过的特性，从而防止不必要的干扰光混入CCD摄像机16。
并且，CCD摄像机16拍摄到图2的被检眼E的前眼部时，根据来自CCD摄像机16的图像信号(影像信号)，被检眼E的前眼部像E′如图4般呈现在TV监视器(显示单元)17中。此时，前眼部像E′与下述指标像1共同呈现在TV监视器(显示单元)17中，检测者观察上述情况。而且，图4中，前眼部像E′包括瞳孔部Ep、虹膜部Ei、巩膜部(sclera)Es等。而且，作为显示装置(显示单元)，可以使用CRT(Cathode Ray Tube，阴极射线管)或液晶显示器或等离子体方式的监视器等。
(固视光学系统)
固视光学系统25具有发出可见光的光源26、固视标板27、以及投影透镜(projector lens)28。利用光源26的点灯而射在固视标板27上的光束经由投影透镜28、光束分裂器14、物镜12、光束分裂器11，并通过喷嘴9，射入至被检眼。
(第1对准指标投影光学系统)
30表示第1对准指标投影光学系统(第1指标光投影单元)。31是中央指标投影用光源，32是投影透镜。光源31射出波长为950nm的红外光。从光源31射出的红外光束利用该投影透镜32而变为平行光束后，利用光束分裂器11而反射，沿着光轴L1通过喷嘴9内，作为第1指标光而照射到被检眼E的角膜Ec，并在角膜Ec发生反射。并且，在角膜Ec发生了镜面反射的光束，以光源31的虚像(virtual image)的第1对准指标(第1指标)i1作为中央指标而形成在被检眼E中。该第1对准指标i1的光束在作为摄像元件的CCD摄像机16上形成第1对准指标i1的指标像(第1指标像)i10(第1亮点像)。
而且，第1指标光成像在被检眼E的角膜Ec的曲率半径的1/2的部分上，藉此将作为第1亮点像的第1对准指标i1的第1指标像(第1亮点像)i10形成在作为摄像元件的CCD摄像机16上。形成在该CCD摄像机16上的第1指标像i10如图4般是与被检眼的前眼部像E′共同呈现在图2的TV监视器17的画面中。此时，第1指标像i10以位于前眼部像E′的瞳孔部Ep的中央的方式而呈现。
(第2对准指标投影光学系统)
第2对准指标投影光学系统7(第2指标光投影单元)具有4个光源7a～7d(参照图1)。光源7a与7b及光源7c与7d分别夹着光轴L1而配置在相同高度距离处，使指标的光学距离相同。光源7a～7d射出一种与第1对准指标投影光学系统的光源相同的波长950nm的红外光。来自光源7a、7b的光朝向被检眼的角膜Ec的瞳孔周围，从斜上方照射，将作为光源7a、7b的虚像的指标(第2指标)i2、i3作为周边指标(第2亮点)而形成在被检眼的瞳孔周边附近。而且，光源7a、7b兼作为用以检测眼睑的张开程度(下述)的光源。来自光源7c、7d的光朝向被检眼的角膜周围，从斜下方向照射，将作为光源7c、7d的虚像的指标(第2指标)i4、i5作为周边指标(第2亮点)而形成在被检眼的瞳孔周边附近。光源7a～7d兼作为照明被检眼前眼部用的照明用光源。
该4个指标i2、i3、i4、i5的光束经由观察光学系统10射入至CCD摄像机16，在作为摄像元件的CCD摄像机16的摄像元件上形成指标像i20、i30、i40、i50(第2指标像)。并且，上述各指标像i20、i30、i40、i50(第2指标像)如图4般是与被检眼的前眼部像E′共同呈现在图2的TV监视器17的画面中。此时，指标像i20、i30、i40、i50(第2指标像)以位于前眼部像E′的虹膜部Ei的缘部的方式而呈现。(距离指标投影光学系统)
50是距离指标投影光学系统，L2表示其光轴。光轴L2相对于光轴L1倾斜而设置着，在距喷嘴9规定的工作距离的位置，两光轴交叉。51是射出与光源7a～7d及光源31不同的波长800nm的光的距离指标投影用的光源，52是投影透镜。
从光源51射出的光利用投影透镜52变为平行光束，沿着光轴L2照射到角膜Ec上。在角膜Ec发生了镜面反射的光束形成作为光源51的虚像的指标i6。
(距离指标检测光学系统)
60是距离指标检测光学系统，L3表示其光轴。光轴L3与光轴L2是相对于光轴L1对称的轴，光轴L3与光轴L2两光轴在光轴L1上交叉。在光轴L3上配置有受光透镜61、滤光器62、以及一维检测元件63。滤光器62透过从光源51射出的波长为800nm的光束，而对于从光源7a～7d及光源31射出的950nm的光束具有不透过的特性，从而防止了干扰光射入至一维检测元件63。
形成指标i6的光源51的角膜反射光束经由受光透镜61、滤光器62，射入一维检测元件63。被检眼在观察光轴L1的轴方向(前后方向)移动时，指标i6的像也在一维检测元件63的检测方向移动，因此可以根据一维检测元件63上的指标i6的像的偏位来检测被检眼的位置。
<控制单元>
图3表示装置的控制单元的主要部分结构图。70是控制电路，71是图像处理电路，72是距离指标的检测处理电路。74～76是相对于主体部3来驱动眼科单元4用的X轴、Y轴及Z轴马达，77～79是各马达的驱动电路。该X轴马达74、Y轴马达75以及Z轴马达76构成三维驱动单元3D。
80是测定系统，81是生成文字信息或图形等的显示电路，82是合成电路。83是对准模式切换开关，其选择：装置根据指标检测以进行自动对准，还是仅由检测者操作该操纵杆5来进行对准。84是输入测定开始信号用的测定开关。
图像处理电路71对来自CCD摄像机16的摄影像实施图像处理，并将该处理结果输入至控制电路70。控制电路70根据该输入信号，获得指标像的位置信息或瞳孔位置信息。
而且，控制电路70根据来自经检测处理电路72而输入的一维检测元件63的信号，以获得相对于被检眼E的前后方向的偏位信息。控制电路70所获得的偏位信息送到显示电路81，显示电路81根据该信息，产生距离标记的图形信号与TV监视器17上的位置信号。来自显示电路81的输出信号利用合成电路82而与来自CCD摄像机16的影像信号合成后，输出到TV监视器17上。
图4是将XY方向在适当状态下对准时显示在TV监视器17上的被检眼像E′的画面示例图。在将XY方向在适当状态时处于对准的状态下，利用第2对准指标投影光学系统，呈现出形成在角膜周围的4个指标像(第2指标像)i20、i30、i40、i50，以及利用第1对准指标投影光学系统形成在角膜中心附近的指标像(第1指标像)i10。41表示利用图案发生器(patterngenerator)而电性地生成的对准指标(对准标记(alignment mark))，42表示距离标记。该距离标记42对应于被检眼的角膜与喷嘴部6的距离而实时(realtime)地移动，当角膜位于适当工作距离时，与对准指标41相重叠。
而且，控制电路70为了控制眼科单元4的XY方向的移动，将由作为摄像元件用的CCD摄像机16所检测的图像分割为多个光量检测区域，计算出各光量检测区域的各个平均光量值，实行广域对准与精密对准。
控制电路70比较该已计算出的平均光量值，当平均光量值大于其他区域的平均光量值时，因为应检测的眼在上述区域或区域的延伸区域上，所以驱动X轴马达74及Y轴马达75，使眼科单元4左右上下地移动，以使被检眼E的视轴(即，亮点i1的中心)朝向眼科单元4的基准位置(观察光学系统的光轴)。此时，使眼科单元4移动，以使CCD摄像机16中指标像(角膜顶点)i10成像在中央，而且，在TV监视器17的画面上，使指标像i10进入至由图案发生器而电性地生成的对准指标41处。
并且，平均光量值变为大致相同时，可以检测全部的指标像，且可以特别指定指标像i10。此时，控制电路70计算出各个亮点的重心位置，根据该位置，驱动X轴马达74及Y轴马达75，使眼科单元4左右上下地移动，直至指标像i10进入至由图案发生器而电性地生成的对准指标41处为止。
[作用]
其次，说明具有上述结构的非接触式眼压计的操作。于此，以选择自动对准时的对准操作为中心来进行说明。
检测者使用颚托台2使被检眼固定，使来自固视光学系统25的固视标固视在被检眼中。如此，测定的准备完成后，检测者一面观察TV监视器17，一面操作操纵杆5等，对于被检眼，粗略地对准眼科单元4。该粗对准可以观察使被检眼E的前眼部在画面上变得明亮的部分。即，进行粗对准，以使被检眼E的角膜Ec进入CCD摄像机16内，且角膜Ec呈现在TV监视器17中。
可以观察画面上明亮的部分时，停止操纵杆5的操作(必要时，可以显示出指示此停止的消息，或使约束操纵杆的移动的单元发生作用)。
此时，控制电路70实行以下的广域对准(监视器画面上无指标像时)、与精密对准。
(1)广域对准(监视器画面上无指标像时)
控制电路70将作为摄像元件用的CCD摄像机16所检测的图像分割为多个光量检测区域，计算出各光量检测区域的各自的平均光量值。
例如，可以如图5般，将作为摄像元件用的CCD摄像机16的受像面(受光面)分为4(复数)个检测区域(成像区域)A1～A4，或者如图6般，将CCD摄像机16的受像面分为16个检测区域(成像区域)A1～A16。并且，为图5的情况时，计算出各检测区域A1～A4的平均光量值Lav1～Lav4。而且，为图6的情况时，计算出检测区域A1～A16中的四角的检测区域A1、A4、A13、A16的平均光量值Lav1、Lav4、Lav13、Lav16。
并且，对该已计算出的光量检测区域的平均光量值彼此(图5中为平均光量值Lav1～Lav4彼此，图6中为平均光量值Lav1、Lav4、Lav13、Lav16彼此)进行比较，平均光量值大于其他光量检测区域的平均光量值时，因为应检测的眼在上述光量检测区域或光量检测区域的延伸区域上，所以利用控制电路70来驱动控制三维驱动单元3D的X轴马达74及Y轴马达75，使眼科单元4左右上下地移动，以使应检测的眼朝向基准位置(观察光学系统的光轴)。
例如，图5的情况中，当检测区域A1的平均光量值Lav1大于其他检测区域A2～A4的平均光量值Lav2～Lav4时，因为被检眼在检测区域A1侧，所以利用控制电路70来驱动控制X轴马达74及Y轴马达75，使眼科单元4在左右上下方向(XY方向)移动，以使被检眼移动到检测区域A4侧。
伴随该移动，可以从图5的状态变为，如图7所示，指标像(第2指标像)i20、i30、i40、i50可以在整个检测区域A1～A4中进行检测，且检测区域A1～A4的平均光量值Lav1～Lav4变为大致相同。
而且，图6的情况中，当检测区域A1的平均光量值Lav1大于其他检测区域A4、A13、A16的平均光量值Lav4、Lav13、Lav16时，因为被检眼在检测区域A1侧，所以利用该控制电路70来驱动控制X轴马达74及Y轴马达75，使眼科单元4在左右上下方向(XY方向)上移动，以使被检眼移动到检测区域A16侧。
伴随该移动，可以从图6的状态变为，如图8所示，指标像(第2指标像)i20、i30、i40、i50可在整个检测区域A1及与该区域A1相邻接的检测区域A2、A5、A6中进行检测，则各检测区域A1、A2、A5、A6的平均光量值Lav1、Lav2、Lav5、Lav6变为大致相同。
然而，此时，以各光量检测区域的平均光量值变为大致相同为目的，平均光量值变为大致相同时，根据以下条件，进行对准。
(2)精密对准
各光量检测区域的平均光量值变为大致相同时，可以检测全部的指标像(第2指标像)i20、i30、i40、i50，且可以特别指定指标像i10，因此，算出各个亮点的指标像i20、i30、i40、i50的重心位置以作为指标像i10的中心位置，根据该已计算出的重心位置，驱动X轴马达74及Y轴马达75，使眼科单元4左右上下地移动，直至使指标像i10的中心位置成像在CCD摄像机16的中央(中心)O为止，即，直至指标像i10进入至利用图案发生器而电性地生成的对准指标处为止。
而且，装置在广域对准与精密对准中，眼科单元4的XY方向的移动速度具有差异，由此可以实现总体对准(total alignment)的迅速化。
并且，指标像i10进入第2容许范围内时(进入至利用图案发生器而电性地生成的对准指标41处时)，控制电路70停止XY方向的驱动，判断工作距离是否合适。变为由距离指标投影光学系统而发出的指标i1的光束射入一维检测元件63的状态时，该控制电路70根据来自一维检测元件63的信号，以获得Z方向的偏移信息，根据该偏移信息，驱动Z轴马达76，前后移动该眼科单元4。
此时，在TV监视器17上显示距离标记(distance mark)42。并且，距离标记42伴随眼科单元4的前后移动而实时地移动，角膜Ec相对于测定部(作为摄像光学系统的观察光学系统)4而位于适当工作距离时，与对准指标41重叠。(未显示距离标记42时，操纵杆5变为可操作的状态，检测者在与对准指标41内的指标像i10的焦点(focus)相重合的方向进行前后调整)。
Z方向变为适当状态时，控制电路70停止眼科单元4的前后移动，此次判断指标像i10是否位于第1容许范围内。位于范围外时，在XY方向以规定时间微调整移动眼科单元4，以使其进入第1容许范围内。此时的移动速度比刚才的XY方向的移动的程度(广域对准)慢。由此，可以易于进行XY方向的微调整对准，而不会使指标像i10超过第1容许范围。
而且，实施例中，向被检眼的角膜周围投影的指标像为4个，但如果投影至少2个指标像，也可以判断对准状态。所投影的指标像也可以超过4个。
此外，在上述眼科单元4的诱导方法中，根据指标像的位置关系来特别指定指标像i10，因此可能在环境光(ambient light)的影响下，将其他指标像或环境光作为指标像i10而特别指定。此时，因为眼科单元4的诱导变得不稳定，所以即使是可以特别指定为指标像i10的情况下，如果该指标像未位于以CCD摄像机16上的基准位置为中心的规定范围内(相当于喷嘴9的直径的范围内)，不使眼科单元4移动。
而且，取得使所投影的指标像闪烁、点灯时的像与未使之点灯时的像的差，由此可以除去环境光的像。如此，可以防止自动对准的误操作。
如以上所说明般，本发明的实施形态的眼科测定装置的对准装置包括：指标投影光学系统，藉由将多个指标光投影到被检眼E的角膜Ec上而使多个指标(i2～i5)形成在上述角膜Ec上；摄像光学系统(观察光学系统10)，使上述多个指标(i2～i5)成像在摄像元件(CCD摄像机16)上以作为指标像(i20～i50)；三维驱动单元3D，在三维方向驱动上述摄像光学系统(观察光学系统10)；以及控制单元(控制电路70)，驱动控制上述三维驱动单元3D。而且，上述控制单元(控制电路70)根据成像在上述摄像元件(CCD摄像机16)上的上述指标像(i20～i50)的位置，利用上述三维驱动单元3D，上下左右地驱动控制上述摄像光学系统(观察光学系统10)，以使成像在上述摄像元件(CCD摄像机16)上的被检眼像的角膜顶点位置(与作为亮点的指标i1相对应的位置)移动到上述摄像元件(CCD摄像机16)的中央。而且，上述摄像光学系统(观察光学系统10)利用上述摄像元件(CCD摄像机16)来检测从上述角膜Ec反射的上述多个指标光的反射光，上述控制单元(控制电路70)驱动控制上述三维驱动单元3D，以使在检测上述反射光的上述摄像元件(CCD摄像机16)的多个光检测部(例如A1～A4或A1、A2、A5、A6)中，平均光量值(例如Lav1～Lav4或Lav1、Lav2、Lav5、Lav6)大致相同。
进而，本发明的实施形态的眼科测定装置的对准装置中，上述多个光检测部(例如A1～A4或A1、A2、A5、A6)配置在多个光检测区域(A1～A4、A1～A16)内，该多个光检测区域是通过上述控制单元分割由上述摄像元件(CCD摄像机16)所拍摄的图像而形成的，上述控制单元(控制电路70)，求出每个上述检测区域(例如A1～A4或A1、A2、A5、A6或A1、A4、A13、A16)内的上述反射光的平均光量值(例如Lav1～Lav4或Lav1、Lav2、Lav5、Lav6或Lav1、Lav4、Lav13、Lav16)，对该所求出的各检测区域的平均光量值(例如Lav1～Lav4或Lav1、Lav2、Lav5、Lav6或Lav1、Lav4、Lav13、Lav16)彼此进行比较，在平均光量值低的检测区域的平均光量值变高的方向驱动控制上述三维驱动单元。
根据该眼科测定装置的对准装置，亮点像(作为亮点像的指标像i20～i50)即使未成像在摄像元件(CCD摄像机16)上也可以开始自动对准，并且即使在亮点像(作为亮点像的指标像i20～i50)模糊的状态下成像在摄像元件(CCD摄像机16)上，也可以自动对准，因此可以进行宽范围且高精度的自动对准。
而且，将摄像元件(CCD摄像机16)分割为多个光检测区域(A1～A4、A1～A16)，求出上述各检测区域(例如A1～A4或A1，A2，A5，A6)内的每个来自上述角膜Ec的反射光的平均光量值(例如Lav1～Lav4或Lav1、Lav2、Lav5、Lav6)，对该所求出的各检测区域(例如A1～A4或A1、A2、A5、A6)的平均光量值(例如Lav1～Lav4或Lav1、Lav2、Lav5、Lav6)彼此进行比较，因此，不易受到环境光等干扰所造成的影响，且可以准确地求出眼科单元的驱动方向。
而且，本发明的实施形态的眼科测定装置的对准装置中设置有使来自被检眼E的光引导至摄像元件(CCD摄像机16)的摄像光学系统(观察光学系统10)，且本发明的实施形态的眼科测定装置的对准装置包括：眼科单元，可以在三维方向移动；三维驱动单元3D，在三维方向驱动上述眼科单元；第1指标光投影单元(第1对准指标投影光学系统30)，沿着上述摄像光学系统(观察光学系统10)的光轴，对上述被检眼的角膜投影第1指标光，使第1指标(i1)形成在上述被检眼E上；第2指标光投影单元(第2对准指标投影光学系统)，用以从与上述摄像光学系统(观察光学系统10)的光轴方向不同的方向，对上述被检眼E的角膜Ec投影多个第2指标光，使多个第2指标(i2～i5)形成在上述被检眼E上；以及控制单元(控制电路70)，根据经上述摄像光学系统(观察光学系统10)而成像在上述摄像元件(CCD摄像机16)上的上述第1指标(i1)的第1指标像(i10)的位置，驱动控制上述三维驱动单元3D，以使上述第1指标像(i10)移动到上述摄像元件(CCD摄像机16)的中央。而且，上述摄像光学系统(观察光学系统10)利用上述摄像元件(CCD摄像机16)来检测从上述角膜Ec反射的上述多个第2指标光的反射光，上述控制单元(控制电路70)驱动控制上述三维驱动单元3D，以使在检测上述反射光的上述摄像元件(CCD摄像机16)的多个光检测部(例如A1～A4或A1、A2、A5、A6)中，平均光量值(例如Lav1～Lav4或Lav1、Lav2、Lav5、Lav6)变得大致相同。
进而，本发明的实施形态的眼科测定装置的对准装置中，上述多个光检测部(例如A1～A4或A1、A2、A5、A6)配置在多个光检测区域(A1～A4、A1～A16)内，该多个光检测区域是通过上述控制单元来分割由上述摄像元件(CCD摄像机16)所拍摄的图像而形成的，上述控制单元(控制电路70)，求出每个上述检测区域(例如A1～A4或A1、A2、A5、A6或A1、A4、A13、A16)内的上述反射光的平均光量值(例如Lav1～Lav4或Lav1、Lav2、Lav5、Lav6或Lav1、Lav4、Lav13、Lav16)，对该所求出的各检测区域的平均光量值(例如Lav1～Lav4或Lav1、Lav2、Lav5、Lav6或Lav1、Lav4、Lav13、Lav16)彼此进行比较，且在平均光量值低的检测区域的平均光量值变高的方向驱动控制上述三维驱动单元。
根据该眼科测定装置的对准装置，即使亮点像(作为亮点像的指标像i20～i50)未成像在摄像元件(CCD摄像机16)上，也可以开始自动对准，并且即使在亮点像(作为亮点像的指标像i20～i50)模糊的状态下成像在摄像元件(CCD摄像机16)上，也可以自动对准，因此可以进行宽范围且高精度的自动对准。
而且，将摄像元件(CCD摄像机16)分割为多个光检测区域(A1～A4，A1～A16)，求出上述各检测区域(例如A1～A4或A1、A2、A5、A6)的来自上述角膜Ec的反射光的平均光量值(例如Lav1～Lav4或Lav1、Lav2、Lav5、Lav6)，对该所求出的各检测区域(例如A1～A4或A1、A2、A5、A6)的平均光量值(例如Lav1～Lav4或Lav1、Lav2、Lav5、Lav6)彼此进行比较，因此，不易受到环境光等干扰所造成的影响，且可以准确地求出眼科单元的驱动方向。
而且，本发明的实施形态的眼科测定装置的对准方法中，通过将多个指标光投影到被检眼E的角膜Ec上而使多个指标形成在上述角膜Ec上，经摄像光学系统(观察光学系统10)(观察光学系统10)，将上述多个指标(i2～i5)成像在摄像元件(CCD摄像机16)上来作为指标像(i20～i50)，并且，根据成像在上述摄像元件(CCD摄像机16)上的上述指标像(i20～i50)的位置，利用由控制单元(控制电路70)所控制的三维驱动单元3D，上下左右地驱动控制上述摄像光学系统(观察光学系统10)，以使成像在上述摄像元件(CCD摄像机16)上的被检眼像的角膜顶点位置(与作为亮点的指标i1相对应的位置)移动到上述摄像元件(CCD摄像机16)的中央。而且，利用上述摄像元件(CCD摄像机16)来检测从上述角膜Ec反射的上述多个指标光的反射光，上述控制单元(控制电路70)驱动控制上述三维驱动单元3D，以使在检测上述反射光的上述摄像元件(CCD摄像机16)的多个光检测部(例如A1～A4或A1、A2、A5、A6)中，平均光量值(例如Lav1～Lav4或Lav1、Lav2、Lav5、Lav6)大致相同。
进而，本发明的实施形态的眼科测定装置的对准方法中，上述多个光检测部(例如A1～A4或A1、A2、A5、A6)配置在多个光检测区域(A1～A4、A1～A16)内，该多个光检测区域是通过上述控制单元来分割由上述摄像元件(CCD摄像机16)所拍摄的图像而形成的，上述控制单元(控制电路70)求出每个上述检测区域(例如A1～A4或A1、A2、A5、A6或A1、A4、A13、A16)内的上述反射光的平均光量值(例如Lav1～Lav4或Lav1、Lav2、Lav5、Lav6或Lav1、Lav4、Lav13、Lav16)，对该所求出的各检测区域的平均光量值(例如Lav1～Lav4或Lav1、Lav2、Lav5、Lav6或Lav1、Lav4、Lav13、Lav16)彼此进行比较，在平均光量值低的检测区域的平均光量值变高的方向驱动控制上述三维驱动单元。
根据该眼科测定装置的对准方法，即使亮点像(作为亮点像的指标像i10～i50)未成像在摄像元件(CCD摄像机16)上也可以开始自动对准，并且即使在亮点像(作为亮点像的指标像i10～i50)模糊的状态下成像在摄像元件(CCD摄像机16)上，也可以自动对准，因此可以进行宽范围且高精度的自动对准。
而且，将摄像元件(CCD摄像机16)分割为多个光检测区域(A1～A4、A1～A16)，求出上述各检测区域(例如A1～A4或A1、A2、A5、A6)内的每个来自上述角膜Ec的反射光的平均光量值(例如Lav1～Lav4或Lav1、Lav2、Lav5、Lav6)，对该所求出的各检测区域(例如A1～A4或A1、A2、A5、A6)的平均光量值(例如Lav1～Lav4或Lav1、Lav2、Lav5、Lav6)彼此进行比较，因此，不易受到环境光等干扰所造成的影响，且可以准确地求出眼科单元的驱动方向。
而且，将由摄像元件(CCD摄像机16)所拍摄的图像分割为多个光检测区域(A1～A4、A1～A16)而计算出光量值时，也可以将摄像元件(CCD摄像机16)分割为多个光检测区域(A1～A4、A1～A16)而计算出光量值，将由摄像元件(CCD摄像机16)所拍摄的图像信号构建在帧存储器(framememory)(未图示)中并显示在显示单元(TV监视器17)上时，也可以将帧存储器分割为多个光检测区域而计算出光量值。
而且，本发明表示了应用于眼压计的示例，但也可以应用于眼压计以外的眼底照相机(fundus camera)、屈光计、角膜内皮细胞摄影装置等眼科测定装置。
上述实施例中，进行广域对准时，将CCD(固体摄像元件)的区域分割为4个，但并非限定于此。例如，可以分割为2个。总之可分割成2个以上。
而且，将分割并比较的区域限定为较小时，存入存储器的时间及处理时间缩短，因此与先前的使用CCD整个面来检测亮点的重心相比，对准时间缩短。
可是，图2的被检眼E中，来自与省略图示的瞳孔、虹膜、巩膜等相对应的位置的反射光的光量值不同，即，利用来自该被检眼E的反射光而拍摄的图4的前眼部像E′中，瞳孔部Ep、虹膜部Ei、巩膜部Es的光量值不同。图9表示来自被检眼E的瞳孔、虹膜的位置或巩膜等的反射光的光量分布，即，图4的瞳孔部Ep、虹膜部Ei、巩膜部Es的光量值Lp、Li、Ls的分布。而且，因为指标像i20、i50与虹膜部Ei相重叠，所以指标像i20、i50的光量值L20、L50大于虹膜部Ei的光量值Li。
而且，利用CCD摄像机16拍摄被检眼E时，由于环境光，会在被检眼E的眼睑(未图示)的缘部或被检眼E的下缘部部分地产生变亮的部分。即，将图2的被检眼E作为如图4的前眼部像E′而呈现在TV监视器17中时，在前眼部像E′的眼睑像iL的缘部或前眼部像E′的下缘部出现例如以B1、B2所表示的变亮的部分。该变亮的部分成为检测各指标像i20～150时的干扰。
考虑在上述眼睑的缘部等的环境光的反射所造成的影响，因此确定用以计算出光量值的限幅电平(slice level)，根据以该限幅电平的值为界而运算出的光量值的平均值，确定眼科单元4的观察光学系统的光轴位置，由此可以减小瞳孔、虹膜、及巩膜或环境光的影响。例如，可以将虹膜部Ei的光量值Li与巩膜部Es的光量值Ls的中间的光量值Lb设定为该限幅电平的光量值，利用高于光量值Lb的光量值的部分，以计算出各检测区域中的光量值。
如以上所说明般，将CCD分为多个检测区域，求出各检测区域的平均光量值，对该所求出的多个检测区域的平均光量值进行比较，由此可以使检测范围变广，并且可以使运算处理时间缩短，因此易于迅速且容易地进行对准。
而且，亦可以在使用整体的平均值、预先决定的规定值或周围的光量值等的值来补充小于等于该限幅电平的光量部分(瞳孔等的暗的区域)后，计算出各区域中的光量值。

Claims (18)

1.一种眼科测定装置的对准装置，包括：指标投影光学系统，通过将多个指标光投影到被检眼的角膜上而使多个指标形成在上述角膜上；摄像光学系统，使上述多个指标成像在摄像元件上以作为指标像；三维驱动单元，在三维方向驱动上述摄像光学系统；以及控制单元，驱动控制上述三维驱动单元，
并且，上述控制单元根据成像在上述摄像元件上的上述指标像的位置，利用上述三维驱动单元，上下左右地驱动控制上述摄像光学系统，以使成像在上述摄像元件上的被检眼像的角膜顶点位置移动到上述摄像元件的中央，
上述眼科测定装置的对准装置的特征在于：
上述摄像光学系统利用上述摄像元件来检测从上述角膜反射的上述多个指标光的反射光，
上述控制单元驱动控制上述三维驱动单元，以使在检测上述反射光的上述摄像元件的多个光检测部中，平均光量值相同。
2.如权利要求1所述的眼科测定装置的对准装置，其特征在于：
上述多个光检测部配置在多个光检测区域内，该多个光检测区域是通过上述控制单元来分割由上述摄像元件所拍摄的图像而形成的，
上述控制单元，求出每个上述检测区域的上述反射光的平均光量值，对该所求出的各检测区域的平均光量值彼此进行比较，在平均光量值低的检测区域的平均光量值变高的方向中驱动控制上述三维驱动单元。
3.如权利要求2所述的眼科测定装置的对准装置，其特征在于：
上述三维驱动单元的移动速度是可变的。
4.如权利要求2所述的眼科测定装置的对准装置，其特征在于：
上述摄像元件是电荷耦合式摄像机。
5.如权利要求2所述的眼科测定装置的对准装置，其特征在于还包括：
距离指标投影光学系统，相对于上述摄像元件光学系统的光轴而倾斜地设置着，并将平行光束照射在上述角膜上；以及距离指标检测光学系统，其具有相对于上述摄像光学系统的光轴与上述距离指标投影光学系统的光轴对称而设置的光轴，用以检测由上述角膜反射的上述距离指标投影光学系统的平行光束。
6.如权利要求5所述的眼科测定装置的对准装置，其特征在于：
上述控制电路驱动控制上述三维驱动单元，以使上述多个指标像位于上述被检眼的前眼部像的虹膜部的缘部。
7.如权利要求5所述的眼科测定装置的对准装置，其特征在于：
上述控制单元包括：图像处理电路，对上述摄像元件的摄影像实施图像处理，将作为该处理结果而获得的图像信号输入至控制电路；控制电路，根据上述图像信号来计算出上述指标像的位置信息或瞳孔位置信息；以及距离指标检测处理电路，将由上述距离指标检测光学系统的检测元件所获得的上述被检眼的前后方向的偏位信息输入至上述控制电路。
8.如权利要求2所述的眼科测定装置的对准装置，其特征在于还包括固视光学系统，沿着上述摄像光学系统的光轴设置，将可见光照射到上述被检眼。
9.如权利要求2所述的眼科测定装置的对准装置，其特征在于：
上述指标投影光学系统使多个指标光闪烁且投影到上述被检眼的角膜上，
上述控制单元取得点灯时的像与未点灯时的像的差来确定指标像。
10.如权利要求2所述的眼科测定装置的对准装置，其特征在于：
上述已分割的多个检测区域的平均光量值是，在帧存储器中构建由上述摄像元件拍摄的图像信号并将该信号显示在显示单元时，将帧存储器分割为多个检测区域而计算出的。
11.如权利要求2所述的眼科测定装置的对准装置，其特征在于：
上述眼科测定装置包括眼压计、眼底照相机、屈光计、或角膜内皮细胞摄影装置。
12.如权利要求2所述的眼科测定装置的对准装置，其特征在于：
上述平均光量值的计算是在预先设定的限幅电平的范围内进行的。
13.如权利要求1所述的眼科测定装置的对准装置，其特征在于：
上述多个光检测部包含在多个光检测区域内，上述多个光检测区域是通过上述控制单元将由上述摄像元件所拍摄的图像分割为至少4个而形成的，
上述控制单元，求出每个上述检测区域的上述反射光的平均光量值，对分别包含上述摄像元件的4个角的检测区域的平均光量值彼此进行比较，在平均光量值低的检测区域的平均光值变高的方向中驱动控制上述三维驱动单元。
14.如权利要求13所述的眼科测定装置的对准装置，其特征在于：
上述控制单元驱动控制上述三维驱动单元，以使与上述检测区域内平均光量值高的检测区域相邻接的4个区域内，平均光量值分别相同。
15.一种眼科测定装置的对准装置，包括：眼科单元，设置有使来自被检眼的光引导到摄像元件的摄像光学系统，且可以在三维方向中移动；三维驱动单元，在三维方向驱动上述眼科单元；第1指标光投影单元，沿着上述摄像光学系统的光轴，对上述被检眼的角膜投影第1指标光，使第1指标形成在上述被检眼中；第2指标光投影单元，用以从与上述摄像光学系统的光轴方向不同的方向对上述被检眼的角膜投影多个第2指标光，使多个第2指标形成在上述被检眼中；以及控制单元，根据经上述摄像光学系统而成像在上述摄像元件上的上述第1指标的第1指标像的位置，驱动控制上述三维驱动单元，以使上述第1指标像移动到上述摄像元件的中央，
上述眼科测定装置的对准装置的特征在于：
上述摄像光学系统利用上述摄像元件来检测从上述角膜反射的上述多个第2指标光的反射光，
上述控制单元驱动控制上述三维驱动单元，以使在检测上述反射光的上述摄像元件的多个光检测部中，平均光量值相同。
16.如权利要求15所述的眼科测定装置的对准装置，其特征在于：
上述多个光检测部配置在多个光检测区域内，上述多个光检测区域是通过上述控制单元来分割由上述摄像元件所拍摄的图像而形成的，
上述控制单元，求出每个上述检测区域内的上述反射光的平均光量值，对该所求出的各检测区域的平均光量值彼此进行比较，在平均光量值低的检测区域的平均光量值变高的方向驱动控制上述三维驱动单元。
17.一种眼科测定装置的对准方法，通过将多个指标光投影到被检眼的角膜上而使多个指标形成在上述角膜上，将上述多个指标经摄像光学系统成像在摄像元件上来作为指标像，并且，根据成像在上述摄像元件上的上述指标像的位置，利用由控制单元所控制的三维驱动单元，上下左右地驱动控制上述摄像光学系统，以使成像在上述摄像元件上的被检眼像的角膜顶点位置移动到上述摄像元件的中央，
上述眼科测定装置的对准方法的特征在于：
利用上述摄像元件来检测从上述角膜反射的上述多个指标光的反射光，
上述控制单元驱动控制上述三维驱动单元，以使在检测上述反射光的上述摄像元件的多个检测部中，平均光量值相同。
18.如权利要求17所述的眼科测定装置的对准方法，其特征在于：
上述多个光检测部配置在多个光检测区域内，上述多个光检测区域是通过上述控制单元来分割由上述摄像元件所拍摄的图像而形成的，
上述控制单元，求出每个上述检测区域的上述反射光的平均光量值，对该已求出的各检测区域的平均光量值彼此进行比较，在平均光量值低的检测区域的平均光量值变高的方向驱动控制上述三维驱动单元。
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