CN1311780C

CN1311780C - 眼科装置

Info

Publication number: CN1311780C
Application number: CNB2004100377042A
Authority: CN
Inventors: 松本和浩
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-05-01
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2024-04-28
Also published as: EP1472971A1; JP2004329360A; JP4047217B2; CN1541611A; US7290881B2; US7216981B2; US20070182926A1; US20040218145A1

Abstract

本发明公开了一种眼科装置。在眼底照明光学系统和具有摄影光圈的摄影光学系统的公共的光路上，设置将上述摄影光圈成像于被检测眼前眼部的物镜，该物镜将从上述摄影光圈中心发出的光线全部大致垂直地入射，并且具有光轴附近的折射率高、随着与光轴的距离增加而折射率降低的折射率分布，由此可以防止重影光。

Description

眼科装置

技术领域

本发明涉及在眼科医院或集体健康检查等中所使用的眼科装置。

背景技术

以往，在眼科装置中采用照明光学系统、摄影光学系统共用的物镜。为了防止照明光的物镜反射光映入眼底像而形成重影(ghost)像，并且为了防止混入到测定光中而使测定精度降低，在照明光学系统内设有黑点。

另外，特别是在双扫描型的激光扫描型检眼镜中，因为不能配置抑制光学部件反射光形成的重像的发生的黑点，所以由利用反射镜等的反射光学部件构成，而不是由透镜那样的折射光学部件构成。

另外，在自动折射计(Auto refractometer)等眼折射本领测定装置中，为防止测定指标投影光在物镜上的反射，在投影系统中也设置黑点。并且，倾斜物镜以使反射光不影响测定精度。

但是，在上述以往例中，用黑点很难完全消除重影光。另外，会产生此黑点的影子映在眼底像上而损坏画质的问题。

并且，为消除重影，须在物镜上施加高性能的防反射膜，从而产生部件价格增高的问题。

特别地，在双扫描型的激光扫描型检眼镜中，反射光学系统的调节既复杂又困难，并且与采用透镜的情况相比，存在装置大型化的问题。

发明内容

本发明的目的在于：解决上述问题点，提供能够避免物镜引起的反射光成为有害光而对摄影画像或测定值产生不良影响，从而能够得到良好画质的眼底像或精度较高的测定值的眼科装置。

为达到上述目的，有关本发明的眼科装置的特征在于：在眼底照明光学系统和具有摄影光圈的摄影光学系统的公共的光路上，设置将上述摄影光圈成像于被检测眼前眼部的物镜，该物镜将从上述摄影光圈中心发出的光线全部大致垂直地入射，并且具有光轴附近的折射率高、随着与光轴的距离增加而折射率降低的折射率分布。

附图说明

图1是第1实施形式的眼底照相机的结构图。

图2是物镜的说明图。

图3是瞳孔的成像说明图。

图4是光圈的说明图。

图5是表示折射率分布的图。

图6是第2实施形式的说明图。

图7是棱镜的说明图。

图8是自动折射计的结构图。

具体实施方式

基于图示的实施形式详细说明本发明。

图1表示第1实施形式的眼底照相机的结构图。在从观察用红外光源1至与被检测眼E相对的物镜2的光路上，依次排列着具有环状开口的光圈3、透过红外光而反射可视光的光路分支(splitting)反射镜4、中继透镜5、具有环状开口的光圈6、中央部分有开口的有孔反射镜7。另外，在光路分支反射镜4的入射方向的光路上，配置着具有环状开口的光圈8、由闪光灯管构成的摄影用光源9。光圈3、8关于物镜2、中继透镜5，与被检测眼E的瞳孔位置Ep大致共轭，光圈6关于物镜2与被检测眼E的角膜Ec大致共轭。

有孔反射镜7的开口内设有摄影光圈10，有孔反射镜7背后的光路上依次排列着在光路上可移动的聚焦透镜11、摄影透镜12、上弹反射镜13、摄像机构14。另外，在上弹反射镜13的反射方向的光路上，排列着场透镜15、反射镜16、成像透镜17、观察用电视摄像机18。

电视摄像机18的输出经由信号处理单元20，与摄像机构14的输出一起连接在图像板(image board)21上，图像板21的输出连接在系统总线22、视频监视器23上，图像板21内置有存储器21a、A/D转换器21b。系统总线22上连接着CPU24、操作机构25、摄影开关26、RAM27、ROM28、键盘29、记录机构30、以及内置了电容器31a的摄影用光源控制机构31。

在眼底观察·定位时，观察用光源1发出的红外光束经过环状光圈3的开口部、光路分支反射镜4、中继透镜5、光圈6的开口部，在有孔反射镜7的开口部反射，通过物镜2照射被检测眼E的眼底Er。来自眼底Er的反射光经过物镜2、有孔反射镜7的孔内的摄影光圈10、聚焦透镜11、摄影透镜12，由作为光路切换反射镜的上弹反射镜13转向，经过场透镜15，由反射镜16转向，经过透镜17，成像于观察用电视摄像机18上。

电视摄像机18的输出，通过信号处理单元20、图像板21被转换为视频信号，在视频监视器23的画面中显示眼底像。以该视频为基础，检测者通过操作机构25使聚焦透镜11沿光路方向移动，进行对眼底Er的对焦。

确认对焦无误并按下摄影开关26后，上弹反射镜13退避到光路外，并使摄影用光源9闪光。来自摄影用光源9的光束经过光圈8的开口，由光路分支反射镜4反射，经过与观察光束同样的光路，照射眼底Er。来自眼底Er的反射光经过物镜2、摄影光圈10、聚焦透镜11、摄影透镜12，成像于摄像机构14，眼底像Er暂时存储在图像板21中的图像存储器21a中。并且，被转换为图像记录用的格式，记录到记录机构30中，并显示在视频监视器23上。

物镜2配置在摄影光圈10和被检测眼E之间，摄影光圈10侧的第2面是在摄影光圈10的中心具有曲率中心的曲率半径R2的凹球面，摄影光圈10关于物镜2共轭地成像于被检测眼E的瞳孔Ep。物镜2的被检测眼E侧的第1面是在此成像点具有曲率中心的曲率半径R1的凹球面。因此，经过摄影光圈10的中心的光全部相对于物镜2的第1面、第2面垂直地入射，这些面的反射光全部沿入射光路返回。

并且，如图2所示那样，物镜2的玻璃的折射率在光轴附近最高，随着向周边趋近而逐渐降低，节距稀疏的部分折射率高，密的部分折射率低。

图3表示从被检测眼E的瞳孔Ep中心出来的光线聚光于摄影光圈10的中心的情形。这样，和普通的透镜不同，光线不是在物镜2的表面，而是在物镜2的内部渐渐被弯曲。

图4表示摄影光圈10附近的摄影光束La和照明光束Lb的剖面图，因为具有环状开口的光圈3成像于摄影光圈10的附近，所以照明光束Lb和摄影光束La被分离。因此，照明光束Lb中，在物镜2的第1面或第2面反射的光全部返回到与出射位置大致对称的位置。即，从图4的领域Lb发出的光即使在物镜2的各面上反射也会再次返回到领域Lb而不进入领域La。也就是说，照明光束Lb的由物镜2反射的光不会与摄影光束La重合而在摄影图像上形成重影像。

下面表示在设计例1中将物镜2的中心折射率设为1.83的情况、在设计例2中将中心折射率设为1.88时的情况。因为物镜2的形状如上所述由配置决定，所以在设计例1、设计例2中是共有的。

第1面曲率半径 R1＝-48.7

第2面曲率半径 R2＝114.1

中心厚度 24

如果采用与光轴的距离r的函数，将折射率表示为n(r)＝n0+C1×r²+C2×r⁴+C3×r⁶+C4×r⁸，则各种情况下的系数值如下。

设计例1n0＝1.83

C1＝-1.029×10^-3

C2＝5.540×10^-7

C3＝-2.675×10^-10

C4＝7.837×10^-14

设计例2 n0＝1.88

C1＝-1.046×10^-3

C2＝5.632×10^-7

C3＝-2.71 8×10^-10

C4＝7.949×10^-14

图5表示由上述式子表示的折射率分布的曲线图，横轴是与光轴的距离，纵轴是折射率。设计例1是中心折射率为1.83时的折射率分布，设计例2是将中心折射率设为1.88时的折射率分布。在设计例1中，中心部分的折射率相当于S-LAH5 5(OHARA玻璃)，在距中心20mm左右的地方，具有相当于S-FSL5(OHARA玻璃)的1.49左右的折射率。

另外在设计例2中，中心部分的折射率是相当于S-LAH5 5(OHARA玻璃)的1.88，在距离中心20mm左右的地方，具有相当于S-BSL7(OHARA玻璃)的1.52左右的折射率。

虽然此物镜2具有两面凹透镜的形状，但根据刚才说明的折射率分布，具有焦距为38.5mm的凸透镜的功能，使瞳孔Ep和摄影光圈10以2倍成像倍率进行成像。

图6是将本发明的镜头应用于激光扫描型检眼镜时的结构图。照射红外光(780nm)、红光(633nm)、绿光(566nm)、蓝光(488nm)的激光光源41ir、41r、41g、41b通过与各自对应的共焦光圈42ir、42r、42g、42b，射入波长分割棱镜43，从波长分割棱镜43至物镜44的光路上，配置着聚焦透镜45、有孔反射镜46、中继透镜47、由驱动机构48a驱动的进行主扫描的电反射镜48、中继透镜49、由驱动机构50a驱动的进行副扫描的电反射镜50，构成激光投影光学系统。

另外，在有孔反射镜46的反射方向上，配置着聚焦透镜51、波长分割棱镜52，在各自的光路上配置着共焦光圈53ir、53r、53g、53b，以及光电检测器54ir、54r、54g、54b，构成受光光学系统。

光电检测器54ir、54r、54g、54b的输出连接在扫描控制电路61上，扫描控制电路61将来自电反射镜48、50的驱动、激光光源41ir、41r、41g、41b的发光及光电检测器54ir、54r、54g、54b的信号向数字图像数据进行转换。并且，扫描控制电路61通过系统总线62，与CPU63、记录机构64、摄影开关65、视频板66连接，视频板66的输出连接在视频监视器67上。

在上述结构中，有孔反射镜46、主扫描电反射镜48、副扫描电反射镜50被配置成与被检测眼E的瞳孔Ep大致共轭。并且，进行这些成像的物镜44的被检测眼E侧的第1面是以瞳孔Ep的中心为曲率中心的凹球面，电反射镜50侧的第2面是以与电反射镜50的光轴的交点为曲率中心的凹球面，与前面的实施形式相同，是从光轴附近向周边方向折射率逐渐降低的折射率分布型透镜。

这样，物镜44虽然是两面凹透镜的形状，但作为凸透镜而发挥作用。另外，中继透镜47、49也和物镜44一样，是以与电反射镜48、50的光轴的交点或有孔反射镜46的开口中心为曲率中心的凹球面，与物镜44一样，由从光轴附近向周边方向折射率逐渐降低的折射率分布型透镜构成。

因此，中继透镜47、49虽然也是两面凹透镜的形状，但具有凸透镜的功能。这样，从有孔反射镜46的开口发出的光束内的、由中继透镜47、49、物镜44反射的光，全部返回到有孔反射镜46的开口，不会入射到受光光学系统而成为使图质降低的重影光。

另外，图7是波长分割棱镜52的波长分离的说明图，反射面52a具有反射600nm～900nm的红色光、红外光，透过400nm～600nm的蓝、绿色光的特性。面52b具有反射400nm～500nm的蓝色光，透过绿色光的特性，面52c具有反射600nm～700nm的红色光，透过700nm以上的红外光的特性。

所使用的光源如上所述，是分别发出红外780nm、红色633nm、绿色566nm、蓝色488nm波长的光的激光光源41ir、41r、41g、41b，在红外荧光摄影时，因为必须接受具有800nm～900nm左右波宽的荧光，所以波长分割棱镜52的面52a最好具有反射到900nm程度的特性。通过采用这样的棱镜52，能够在较小的空间分光，所以可以使装置小型化。

首先，用红外光观察被检测眼E并进行定位。红外光源41ir发出的红外光照射共焦光圈42ir。该像由波长分割棱镜的色分解棱镜43反射，经过聚焦透镜45，通过有孔反射镜46的开口，经过中继透镜47到达主扫描用电反射镜48。

电反射镜48由驱动机构48a以转轴48b为中心旋转振动。这样，照明光在垂直于纸面的方向进行扫描，经过中继透镜49到达副扫描电反射镜50。电反射镜50以旋转轴50a为中心旋转振动进行副扫描。并且，红外光经过物镜44、被检测眼E的瞳孔Ep，对眼底Er进行二维扫描。

在眼底Er的反射光再次经过瞳孔Ep，经过物镜44、电反射镜50、中继透镜49、电反射镜48、中继透镜47，由有孔反射镜46的反射面反射到下方，并且经过聚焦透镜51，由波长分割棱镜52分光，成像于共焦光圈53ir，由光电检测器54ir受光。该像在光电检测器54ir中转换为电信号，输入到扫描控制电路61，转换为数字图像信号，进而由视频板66转换为视频信号，显示在视频监视器67中。

摄影者观察映入此视频监视器67的眼底像，利用操作机构移动聚焦透镜45、51，进行焦点、定位调整等的摄影准备。通过聚焦透镜45、5 1连动地移动，照明侧的共焦光圈42ir、42r、42g、42b和受光侧的共焦光圈53ir、53r、53 g、53b总保持大致共轭。

摄影者确认摄影准备完备后，按下摄影开关65。根据摄影开关65的输入，光源41r、41g、41b发光。这些光源发出的光在波长分割棱镜52中合流，沿着与红外光同样的光路前进，对眼底Er进行二维扫描。此反射光也和红外光一样，沿与入射时相同的光路返回，由有孔反射镜46的周边部分反射，经过聚焦透镜51，由波长分割棱镜52分光，成像于共焦光圈53r、53g、53b，由光电检测器54r、54g、54b受光。

在光电检测器54r、54g、54b中产生的电信号由扫描控制电路61转换为数字图像数据，经由视频板66，在视频监视器是作为静止图像来显示，并由记录机构64记录，结束摄影。这样，因为能够在照明、受光公共的光路上配置物镜44、中继透镜47、49，所以可以使光学系统整体变小。

图8是将本发明的镜头实施于自动折射计后的结构图。在从光源71至物镜72的光路中，排列有投影视标73、透镜74、光圈75、有孔反射镜76。另外，在有孔反射镜76的反射方向上排列着瞳孔光圈77、棱镜78、透镜79、二维区域传感器80。区域传感器80的输出经过图像板81、运算机构82，连接在显示机构83上，运算机构82的输出连接在光源71上。

在测定时，从光源71发出的光照射投影指标73，该指标像经过透镜74，通过光圈75的开口后，通过有孔反射镜76的孔部。然后，经过物镜72到达被检测眼E的眼底Er。在眼底Er的反射光再次经过物镜72，在有孔反射镜76的周边部分反射，经过瞳孔光圈77的开口，被棱镜78转向，经过透镜79，在二维区域传感器80上形成环状的像。

图像板8 1将此指标像作为数字图像数据而存储，运算机构82分析该指标像的形状，计算球面折射度、散光度、散光角度，将运算结果显示于显示机构83上。

在该结构中，光圈75和光圈77都与被检测眼瞳孔大致共轭，投影光束和受光光束被分离。物镜72的光圈75侧的第2面是以此光圈75和光轴的交点为曲率中心的凹球面，被检测眼E侧的第1面是以被检测眼瞳孔和光轴的交点为曲率中心的凹球面，与前面的实施形式一样，由从光轴向外侧折射率逐渐变小的折射率分布型透镜构成。这样，虽然形状是两面凹透镜，但作为凸透镜来发挥功能。

通过采用这样的物镜72，使得通过光圈75的投影光束不论经物镜72的哪一面反射，都会经过有孔反射镜76的孔部，返回到光圈75的开口，到达二维区域传感器80，而不会形成对测定值产生不良影响的重影光。

如以上说明的那样，与本发明有关的眼科装置不会使来自物镜的反射光成为有害光而对摄影图像或测定值产生不良影响，所以能够得到良好画质的眼底像或精度高的测定值。另外，因为不必采用黑点，所以可以减少部件的件数、调整结构，使照明光学系统更小型化。

Claims

1.一种眼科装置，包括：

眼底照明光学系统，用于对眼底进行照明；

具有摄影光圈的摄影光学系统，用于拍摄眼底像；

物镜，配置在上述眼底照明光学系统和上述摄影光学系统的公共的光路上，用于将上述摄影光圈成像于被检测眼前眼部；

其中，上述物镜使从上述摄影光圈中心发出的光线全部大致垂直地入射，并且具有光轴附近的折射率高、随着与光轴的距离增加而折射率降低的折射率分布。

2.一种眼科装置，包括：

光路分支机构，用于在不同的方向引导物镜的光轴附近的光和周边部分的光；

面向被检测眼的物镜；

其中，上述物镜的所有的面具有使从上述光路分支机构的中心部发出的光的反射光再次向中心部返回的形状，上述物镜具有物镜的光轴附近的折射率高、随着与物镜的光轴的距离增加而折射率降低的折射率分布。

3.根据权利要求1或2所述的眼科装置，其特征在于：

上述眼科装置是眼底照相机。

4.根据权利要求1或2所述的眼科装置，其特征在于：

上述眼科装置是激光扫描方式的检眼镜。

5.根据权利要求1或2所述的眼科装置，其特征在于：

上述眼科装置是自动折射计。