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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine ophthalmologische Vorrichtung,
und betrifft insbesondere eine ophthalmologische Vorrichtung mit
einem Messteil zur Untersuchung und Messung eines zu untersuchenden
Auges, und bewegt den Messteil bezüglich des Auges, so dass zwischen
beiden eine vorbestimmte räumliche
Beziehung hergestellt wird.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Eine
ophthalmologische Vorrichtung wie etwa eine Vor richtung zur Messung
der Brechkraft eines Auges bzw. ein Nonkontakt-Tonometer misst ein
zu untersuchendes Auge, indem sie ein optisches Messsystem, das
in der Vorrichtung vorgesehen ist, so bewegt, dass eine vorbestimmte
Ausrichtung mit dem Auge hergestellt wird. Gemäß einem Ausrichtungsmechanismus,
welcher vorgeschlagen wurde, werden Ausrichtungszielbilder, die
durch Projektion von Ausrichtungszielen auf die Hornhaut des Auges gebildet
werden, erfasst, und auf der Grundlage der so erfassten Informationen
wird ein Bewegungsmittel zur Bewegung der Vorrichtung so angetrieben
und angesteuert, dass die Ausrichtung automatisch eingestellt oder
aufrecht erhalten wird. Um die Vorrichtung anzutreiben und anzusteuern
wird das Ausrichtungsziel, welches ein Leuchtpunkt ist, auf einer Hornhautspitze
gebildet, indem ein Ausrichtungsziellicht von vorn auf das Auge
projiziert wird, oder ein Hornhautzentrum wird auf der Grundlage
einer räumlichen
Beziehung zwischen auf der Hornhaut gebildeten Leuchtpunkten erfasst,
die durch Projektion von einer Mehrzahl von Ausrichtungsziellichtern
darauf abgebildet sind.
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Jedoch
kann, beeinflusst durch Zustände
einer Hornhautoberfläche,
Licht erzeugenden Objekten (eine Fluoreszenz und dergleichen) und
Tränen einer
zu untersuchenden Person, Streulicht als eine große Anzahl
von Leuchtpunkten auf der Hornhautoberfläche erscheinen. Die Leuchtpunkte
können
unter Umständen
nicht von den Ausrichtungszielbildern unterschieden werden, was
wahrscheinlich mit einer Erfassung des Hornhautzentrums kollidiert.
In derartigen Fällen,
wie sie oben erwähnt
sind, kann es sein, dass Ausrichtungszustände falsch beurteilt oder gar nicht
erfasst werden.
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Hinsichtlich
eines Ausrichtungsmechanismus, der aufeinanderfolgend Informationen über Leuchtpunkte
speichert, so kann, wenn aufgrund von Streulicht viele Leuchtpunkte
erfasst werden, die Erfassung aufgrund der Erschöpfung von verfügbarem Speicherplatz
auf halbem Wege beendet sein.
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Die
US-A-5 696 573 offenbart eine ophthalmologische Vorrichtung, die
eine Messeinrichtung zum Messen eines zu untersuchenden Auges enthält, die
eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen der Messeinrichtung bezüglich des
zu untersuchenden Auges, eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen
eines Ausrichtungszustandes zwischen der Messvorrichtung und dem
Auge, eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung des Betriebs der
Bewegungsvorrichtung auf der Grundlage von Erfassungsergebnissen
der Erfassungsvorrichtung, eine Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen
des Ausrichtungszustandes auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse
der Erfassungsvorrichtung, eine Triggersignal-Erzeugungseinrichtung
zum Erzeugen von Triggersignalen, um zu bewirken, dass die Messvorrichtung
die Messung auf der Grundlage von Erfassungsergebnissen der Erfassungsvorrichtung
startet, und eine Stoppvorrichtung zum Stoppen des Betriebs der Bewegungsvorrichtung
für eine
erste vorbestimmte Zeitspanne nach Abschluss der Messung durch die Messeinrichtung
umfasst.
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Die
US-A-5 170 193 offenbart eine Technik und eine Vorrichtung zum Auffinden
von Punkten in einem Bild mit erheblichem Rauschen, die ohne spezielle
Rauschunterdrükkungsalgorithmen
schwierig zu erkennen sind. Im Zusammenhang mit der Bestimmung der
Hornhautform als Beispiel der Technik haben die Reflexionen von
Punktlichtquellen in oder auf der Hornhaut lange Zeit eine diagnostische
Rolle gespielt. Die beschriebene Bildanalysetechnik wendet die Werkzeuge
mathematischer Morphologie und vorheriger Information über die
Form von Beleuchtungsmustern an, um Rauschen zu entfernen und die Punkte,
für die
man sich interessiert, für
weitere mathematische Analysen zu isolieren. Das Ergebnis der Technik
ist eine Menge von Paaren, die mit den erfassten Punkten in dem
Bild mit dem bekannten Ort der Beleuchtung übereinstimmen.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die obigen Umstände gemacht
worden und hat zum Ziel, die oben genannten Probleme zu lösen und
eine ophthalmologische Vorrichtung bereitzustellen, die dazu geeignet
ist, Ausrichtungszustände
durch Minimieren des Einflusses von Streulicht leicht zu erfassen.
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Weitere
Ziele und Vorteile der Erfindung werden zum Teil in der nachfolgenden
Beschreibung erläutert
und werden zum Teil aus der Beschreibung offensichtlich sein oder
können
durch Ausführen
der Erfindung erlernt werden. Die Ziele und Vorteile der Erfindung
können
realisert und gewonnen werden mit Hilfe der Mittel und Kombinationen, die
in den beigefügten
Ansprüchen
besonders hervorgehoben sind.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist eine ophthalmologische Vorrichtung
bereitgestellt, die ein Messteil zur Untersuchung bzw. Messung eines
zu untersuchenden Auges unter Bedingungen, unter denen eine Ausrichtung
des Messteils in Rechts-Links-, Vertikal- und Vor-Zurück-Richtung
mit dem Auge abgeschlossen ist;
ein optisches Beobachtungssystem
mit einer optischen Beobachtungsachse zum Beobachten des Auges;
ein
optisches Ausrichtungsziel-Projektionssystem zur Projektion von
Lichtbündel,
um eine Mehrzahl von Leuchtpunkten als Ausrichtungsziele zur Ausrichtung
in der Rechts-Links- und Vertikalrichtung auf der Hornhaut des Auges
zu bilden; und ein optisches Ausrichtungsziel-Erfassungssystem zur Erfassung der als
Leuchtpunkte auf der Hornhaut gebildeten Ausrichtungsziele;
dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst:
ein Verarbeitungsmittel
zum Erfassen von Leuchtpunkten, deren Intensität gleich hoch wie oder heller als
ein Schwellenwert ist, von auf der Hornhaut gebildeten und von dem
optischen Erfassungssystem erfassten Leuchtpunkten, und zum Löschen von Leuchtpunkten,
die wahrscheinlich nicht die als die Ausrichtungsziele gebildeten
Leuchtpunkte sind, und zum Identifizieren der als die Ausrichtungsziele
gebildeten Leuchtpunkte auf der Grundlage von Informationen über die
Anzahl und die räumliche
Beziehung der erfassten Leuchtpunkte; und
ein Steuerungsmittel
zum Bewegen und Ansteuern des Messteils, um die Ausrichtung des
Messteils in der Rechts-Links- und Vertikalrichtung mit dem Auge auf
der Grundlage von Informationen über
die Anzahl und räumliche
Beziehung der als die Ausrichtungsziele identifizierten Leuchtpunkte
abzuschließen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es selbst in Fällen,
in denen aufgrund von Streulicht viele Leuchtpunkte auf der Hornhautoberfläche erscheinen,
indem die Erfassung bezüglich
des Teils, in dem Leuchtpunkte dicht sind, nicht ausgeführt wird,
leicht möglich,
die Ausrichtungszielbilder zu identifizieren. Demzufolge kann die
Fehlbeurteilung der Ausrichtungszustände verringert werden. Ferner
kann verfügbarer
Speicher zum Speichern von Informationen über Leuchtpunkte effektiver
ausgenutzt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die in dieser Anmeldung enthalten sind und einen Teil
von ihr bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung und dienen, zusammen mit der Beschreibung, der Erläuterung
der Ziele, Vorteile und Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen
sind:
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1 eine
schematische Darstellung, die eine Außenansicht eines Nonkontakt-Tonometers der
bevorzugten Ausführungsform
zeigt;
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2 ein
Blockdiagramm, das einen wichtigen Teil eines optischen Ausrichtungssystems
des Nonkontakt-Tonometers
der bevorzugten Ausführungsform
zeigt;
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3 ein
Blockdiagramm, das einen wichtigen Teil des Steuerungssystems des
Nonkontakt-Tonometers der bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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4 eine
Ansicht, die ein Beispiel eines auf einem TV-Monitor unter Bedingungen,
unter denen das Auge korrekt ausgerichtet ist, angezeigten Fensters
zeigt;
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5 eine
Ansicht, die eine räumliche
Beziehung zwischen fünf
Zielbildern zeigt, auf deren Grundlage Ausrichtungszustände beurteilt
werden;
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6 ein
Flussdiagramm, das einen Zielbilderfassungsprozess der Vorrichtung
zeigt;
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7 eine
Ansicht, die eine Möglichkeit
zur Unterscheidung von Zielbildern von Gruppen bildenden Leuchtpunkten
darstellt;
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8A und 8B Ansichten,
die eine ersten Kombination zur Identifizierung entsprechender Zielbilder
in den Fällen
zeigt, in denen zwei Zielbilder erfasst werden;
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9A und 9B Ansichten,
die eine zweite Kombination zur Identifizierung entsprechender Zielbildern
in den Fällen
zeigen, in denen zwei Zielbilder erfasst werden;
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10A und 10B Ansichten,
die eine dritte Kombination zur Identifizierung entsprechender Zielbilder
in den Fällen
zeigt, in denen zwei Zielbilder erfasst werden;
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11A und 11B Ansichten,
die eine vierten Kombination zur Identifizierung entsprechender
Zielbildern in den Fällen
zeigen, in denen zwei Zielbilder erfasst werden;
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12A und 12B Ansichten,
die eine fünfte
Kombination zur Identifizierung entsprechender Zielbildern in den
Fällen
zeigen, in denen zwei Zielbilder erfasst werden;
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13A–13E Ansichten, die eine räumliche Beziehung zwischen
Zielbildern in den Fällen zeigen,
in denen drei Zielbilder erfasst werden;
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14A–14D Ansichten, die eine räumliche Beziehung zwischen
Zielbildern in den Fällen zeigen,
in denen vier oder fünf
Zielbilder erfasst werden; und
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15 eine
Ansicht, die ein Beispiel einer Modifikation einer Leuchtpunkterfassung
zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend
ist eine ausführliche
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform einer ophthalmologischen
Vorrichtung, die die vorliegende Erfindung verkörpert, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
gegeben.
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Nachfolgend
ist ein Nonkontakt-Tonometer als eine Vorrichtung der bevorzugten
Ausführungsform
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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[Gesamtaufbau]
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1 ist
eine schematisches Darstellung, die eine Außenansicht des Nonkontakt-Tonometers der
bevorzugten Ausführungsform
zeigt. Bezugszeichen 1 bezeichnet eine Basis, an der eine
Kieferstütze 2 zur
Fixierung eines zu untersuchenden Auges E befestigt ist. 3 ist
ein Körperteil, 4 ist
ein Messteil, das ein unten erwähntes
optisches System aufnimmt, und 5 ist ein Joystick, der
verwendet wird, um das Körperteil 3 und
das Messteil 4 zu bewegen. Das Körperteil 3 gleitet
entlang einer horizontalen Ebene der Basis 1 in einer Vor-Zurück-Richtung
(Z-Richtung) und
in einer Rechts-Links-Richtung (X- Richtung), indem der Joysticks 5 betätigt wird,
und das Messteil 4 bewegt sich in der vertikalen Richtung (Y-Richtung) relativ
zum Körperteil 3,
indem der Joystick 5 betätigt wird.
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Das
Nonkontakt-Tonometer umfasst einen kugelförmigen Teil und einen unteren
Rand, die an einem unteren Abschnitt eines Stils des Joysticks 5 ausgebildet
sind, eine Gleitplatte, auf der der untere Rand schwingt, eine Reibungsplatte,
die die Gleitplatte berührt
und an der Basis 1 befestigt ist, und ein Pendellager in
einem Gehäuse 3a,
das mit dem Körperteil 3 verbunden
ist. Dieser Aufbau ermöglicht
Bewegungen des Körperteils 3 in
horizontaler Richtung bezüglich
der Basis 1. Ferner ist ein Drehknopf 5a um den äußeren Umfang
des Joysticks 5 angeordnet, und eine Schlitzplatte dreht
mit dem Drehknopf 5a. Eine Lichtquelle und ein Lichtempfangselement,
zwischen denen die Schlitzplatte angeordnet ist, erfassen eine Drehrichtung
und einen Drehbetrag des Drehknopfes 5a (der Schlitzplatte)
aus einem von dem Lichtempfangselement übertragenen Signal. Ein Y-Achsenmotor,
der das Messteil 4 in vertikaler Richtung und dadurch das
Messteil 4 in vertikaler Richtung bezüglich des Körperteils 3 bewegt,
wird entsprechend der erfassten Drehrichtung und dem erfassten Drehbetrag
angetrieben und angesteuert. Für
eine ausführliche
Beschreibung des Joystick-Mechanismus
wird auf die japanische Patentveröffentlichung Nr. HEI6 (1994)-7292
des Anmelders der vorliegenden Erfindung, die dem US-Patent 5 406
076 (Titel der Erfindung: "JOYSTICK
MECHANISM FOR OPHTHALMIC APPARATUS") entspricht, verwiesen.
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Das
Messteil 4 bewegt sich ferner in einer Rechts-Links-Richtung (X-Richtung)
sowie in einer Vor-Zurück-Richtung (Z-Richtung)
relativ zu dem Körperteil 3.
Diese Bewegungen werden nicht durch das Joystick 5 sondern
ei nen X-Achsenmotor und einen Z-Achsenmotor erzeugt, die von einer
unten erwähnten
Steuerungsschaltung angetrieben und angesteuert werden, bewerkstelligt.
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6 ist
ein Düsenteil,
in dem eine Düse
zum Ausstrahlen eines komprimierten Gases zu dem Auge E angeordnet
ist. Auf der Seite des Messteils, auf der sich die zu untersuchenden
Person 4 befindet, sind die vier Lichtquellen 7a–7d,
die Ausrichtungsziele auf einen Peripherie einer Hornhaut Ec des
Auges E projizieren, mit ihrem Zentrum bei dem Düsenteil 6 angeordnet.
Auf einer lateralen Seite des Körperteils 3 ist
ein Knopf 8 angeordnet, um Bewegungsgrenzen des Düsenteils 6 in
Richtung des Auges E einzustellen. Auf der Seite des Joysticks 5 des Körperteils 3 (der
Seite der untersuchenden Person) ist ein TV-Monitor vorgesehen, der zur Beobachtung verwendet
wird.
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[Optisches System]
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2 ist
ein Blockdiagramm, das, von oben betrachtet, einen wichtigen Teil
des optischen Ausrichtungssystems der Vorrichtung zeigt. Das Nonkontakt-Tonometer ändert die
Hornhaut Ec in eine vorbestimmte Form, indem es ein komprimiertes
Gas auf sie strahlt. Der intraokulare Druck des Auges wird auf der
Grundlage des Gasdrucks gemessen, der direkt oder indirekt erfasst
wird. Dieser Messmechanismus hat jedoch eine geringe Beziehung zu
der vorliegenden Erfindung, so dass auf die Beschreibung nicht angegeben
ist. Für
eine ausführliche
Beschreibung wird auf die japanische Patentveröffentlichung Nr. HEI 5 (1993)-56931,
die dem US-Patent Nr. 6 234 966 B entspricht, die eine Fortführungsanmeldung des
US-Patents mit der Serien-Nr. 07/933303 (Titel der Erfindung: „NONCONTACT
TYPE TONOMETER")
des Anmelders der vorliegenden Erfindung ist, verwiesen.
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(Optisches Beobachtungssystem)
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10 ist
ein optisches Beobachtungssystem, dessen optische Achse mit L1 bezeichnet
ist. Das optische Beobachtungssystem 10 dient ferner als
optisches Zielerfassungssystem zum Erfassen eines ersten und eines
zweiten Ausrichtungsziels zur Ausrichtung in vertikaler und horizontaler
Richtung (siehe unten). Die Düse 9 zum
Ausströmen
des Gases zur Veränderung
der Hornhautform ist im Strahlengang des optischen Beobachtungssystems 10 angeordnet, wobei
sie durch Glasplatten 8a und 8b gehalten wird, und
ihre Achse fällt
mit der optischen Achse L1 zusammen. Auf der optischen Achse L1
sind ein Strahlteiler 11, eine Objektivlinse 12,
ein Strahlteiler 14, ein Filter 15 und eine CCD-Kamera 16 angeordnet.
Das Filter 15 hat die Eigenschaft, dass es die Lichtbündel (Wellenlänge 950
nm) des (unten erwähnten)
ersten und zweiten optischen Ausrichtungszielsystems und ein Lichtbündel (Wellenlänge 950
nm) eines (unten erwähnten)
optischen Zielmarken-Projektionssystems
transmittiert, nicht jedoch sichtbares Licht und ein Lichtbündel (Wellenlänge 800
nm) eines (unten erwähnten)
optischen Abstandsziel-Projektionssystems. Somit wird verhindert,
dass unnötiges
Rauschlicht die CCD-Kamera 16 erreicht. Ein Bild eines
hinteren Teils des Auges E sowie Zielbilder, die mit Hilfe der CCD-Kamera 16 fotografierte
werden, werden auf dem TV-Monitor 17 angezeigt, und die
untersuchende Person betrachtet die Bilder.
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(Optisches Zielmarken-Projektionssystem)
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20 bezeichnet
das optische Zielmarken-Projektionssystem. 21 ist eine
Zielmarken-Projektionslichtquelle, die das Infrarotlicht mit der
Wellenlänge von
950 nm aussendet, 22 ist eine Zielmarkenplatte, auf der
eine kreisförmige
Markierung ausgebildet ist, und 23 ist eine Projektionslinse.
Die Zielmarke auf der Zielmarkenplatte 22 wird von der
Zielmarken-Projektionslichtquelle 21 be leuchtet und wird über die Projektionslinse 23,
den Strahlteiler 14 und das Filter 15 von der
CCD-Kamera 16 fotografiert.
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Um
die Erfassung der Zielbilder durch die CCD-Kamera 16 zu
erleichtern, wird das von der Zielmarken-Projektionslichtquelle 21 ausgesendete Lichtbündel mit
einer vorbestimmten Frequenz moduliert, so dass sich das Lichtbündel von
der Zielmarken-Projektionslichtquelle 21 von Lichtbündeln, die von
den Lichtquellen 7a–7d und
einer Lichtquelle 31 ausgesendet werden, unterscheidet.
Um zu erreichen, dass ein Zielmarkenbild auf dem TV-Monitor 17 leicht
beobachtet werden kann, ist es auch möglich, die Lichtmenge einzustellen,
um das Zielmarkenbild von den Zielbildern aufgrund der Unterschiede
in der Intensität
zu unterscheiden, oder das Zielmarkenbild kann elektrisch durch
einen Mustergenerator erzeugt werden.
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(Optisches Augenfixierungssystem)
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Ein
optisches Augenfixierungssystem 25 umfasst eine Lichtquelle 26,
die sichtbares Licht aussendet, eine Augenfixierungsplatte 27 und
eine Projektionslinse 28. Wenn die Lichtquelle 26 eingeschaltet
wird, tritt ein Lichtbündel
aus der Augenfixierungsplatte 27 heraus. Das Lichtbündel tritt über die
Projektionslinse 28, den Strahlteiler 14, die
Objektivlinse 12 und den Strahlteiler 11 durch
die Düse 9 und
dann in das Auge E ein.
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(Das optische System zur
Projektion des ersten Ausrichtungsziels)
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30 bezeichnet
das optisches System zur Projektion des ersten Ausrichtungsziels. 31 ist
die Mittenziel-Projektionslichtquelle, und 32 ist eine
Projektionslinse 32. Die Lichtquelle 31 emittiert
das Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 950 nm. Das von der Lichtquelle 31 ausgesendete
Infrarotlichtbündel
wird kollimiert, indem es durch die Projektionslinse 32 hindurchtritt,
und wird dann von dem Strahlteiler 11 reflektiert. Anschließend verläuft das
Lichtbündel
entlang der optischen Achse L1 durch die Düse 9, um so die Hornhaut
Ec zu bestrahlen. Das durch spiegelhafte Reflexion von der Hornhaut
Ec reflektierte Lichtbündel
bildet das erste Ausrichtungsziel i1, das ein virtuelles Bild der
Lichtquelle 31 ist. Das Lichtbündel des ersten Ausrichtungsziels
i1 bildet das Bild des ersten Ausrichtungsziels i1 auf einem fotografischen Element
der CCD-Kamera 16.
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(Das optische System zur
Projektion des zweiten Ausrichtungsziels)
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Das
optische System 7 zur Projektion des zweiten Ausrichtungsziels
umfasst vier Lichtquellen 7a–7d (siehe 1).
Die Lichtquellen 7a und 7b sind in der gleichen
Höhe von
der optischen Achse L1 angeordnet, ebenso 7c und 7d.
Das heißt,
der optische Abstand von jeder Lichtquelle wird gleich eingestellt. Die
Lichtquellen 7a–7d senden
infrarotes Licht mit der gleichen Wellenlänge von 950 nm aus, das die Lichtquelle 31 von
dem optischen System zur Projektion des ersten Ausrichtungsziels 30 aussendet.
Das von den Lichtquellen 7a und 7b ausgesendete
Licht bestrahlt die Peripherie der Hornhaut Ec von schräg oben und
bildet dadurch Ziele i2 und i3, die virtuelle Bilder der Lichtquellen 7a bzw. 7b.
Die Lichtquellen 7a und 7b werden auch zur Erfassung
von Öffnungszuständen eines
Augenlides verwendet. Das von den Lichtquellen 7c und 7d transmittierte
Licht bestrahlt den Umfang der Hornhaut Ec von schräg oben und bildet
so Ziele i4 und i5, die virtuelle Bilder der Lichtquellen 7c bzw. 7d sind.
Die Lichtquellen 7a–7d werden
auch als Beleuchtungslichtquellen zur Beleuchtung des hinteren Teils
des Auges E verwendet.
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Die
Lichtbündel
der vier Ziele i2, i3, i4 und i5 treten über das optische Beobachtungssystem 10 in die
CCD- Kamera 16 ein
und erzeugen die Bilder auf dem fotografierenden Element der CCD-Kamera 16.
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(Das optische Abstandsziel-Projektionssystem)
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50 ist
das optische Abstandsziel-Projektionssystem, dessen optische Achse
mit L2 bezeichnet ist. Die optische Achse L2 ist zu der optischen
Achse L1 geneigt angeordnet, und die zwei optischen Achsen schneiden
sich an einem Punkt, der sich in einem vorbestimmten Arbeitsabstand
von der Düse 9 befindet. 51 ist
eine Lichtquelle zur Projektion eines Abstandsziels, das Licht mit
einer Wellenlänge
von 800 nm aussendet, die von der der Lichtquellen 7a–7d und
der Lichtquelle 31 verschieden ist. 52 ist eine Projektionslinse.
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Das
von der Lichtquelle 51 ausgesendete Licht wird kollimiert,
indem es durch die Projektionslinse 52 hindurchtritt, und
bestrahlt dann die Hornhaut Ec entlang der optischen Achse L2. Das
spiegelhaft von der Hornhaut Ec reflektierte Lichtbündel bildet
ein Ziel i6, das ein virtuelles Bild der Lichtquelle 51 ist.
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(Das optische Abstandsziel-Erfassungssystem)
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60 ist
ein optisches Abstandsziel-Erfassungssystem, dessen optische Achse
mit L3 bezeichnet ist. Die optische Achse L3 und die optische Achse
L2 sind symmetrisch bezüglich
der optischen Achse L1, und die zwei optischen Achsen schneiden einander
an einem Punkt auf der optischen Achse L1. Auf der optischen Achse
L3 sind eine Lichtempfangslinse 61, ein Filter 62 und
ein eindimensionales Erfassungselement 63 angeordnet. Das
Filter 62 hat die Eigenschaft, das von der Lichtquelle 51 ausgesendete
Lichtbündel
mit der Wellenlänge
800 nm zu transmittieren, transmittiert jedoch nicht die von den
Lichtquellen 7a–7d und
der Lichtquelle 31 ausgesendeten Lichtbündel. Daher wird verhindert,
dass Rauschlicht das eindimensionale Er fassungselement 63 erreicht. Das
das Ziel i6 bildende Licht, das von der Lichtquelle 51 ausgesendet
und von der Hornhaut Ec reflektiert wird, tritt über die Lichtempfangslinse 61 und
das Filter 62 in das eindimensionale Erfassungselement 63 ein.
Wenn sich das Auge E in Richtung der optischen Beobachtungsachse
L1 bewegt (in einer Vor-Zurück-Richtung),
bewegt sich auch das Bild des Ziels i6 in einer Richtung des eindimensionalen
Erfassungselements 63. Die Position des Auges E wird somit
aus der Abweichung des Bildes des Ziels i6 auf dem eindimensionalen
Erfassungselement 63 erfasst.
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[Das Steuerungssystem]
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3 zeigt
einen wichtigen Teil des Steuerungssystems der Vorrichtung. 70 ist
eine Steuerungsschaltung, 71 ist eine Bildverarbeitungsschaltung,
und 72 ist eine Zielabstands-Erfassungsschaltung. 74–76 sind
der X-Achsenmotor,
der Y-Achsenmotor bzw. der Z-Achsenmotor, die jeweils das Messteil 4 relativ
zu dem Körperteil 3 antreiben. 80 ist
ein Messsystem, 81 eine Anzeigeschaltung, die Zeicheninformation
und Figuren und dergleichen erzeugt, und 82 ist eine Synthetisierungsschaltung. 83 ist
ein Ausrichtungsmodus-Änderungsschalter
zum Auswählen
von entweder einer automatischen Ausrichtung, die von der Vorrichtung
auf der Grundlage der Zielerfassung ausgeführt wird, oder einer manuellen
Ausrichtung, die nur von der untersuchenden Person durch Betätigen des
Joysticks 5 ausgeführt wird. 84 ist
ein Messschalter zur Eingabe eines Messstartsignals.
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Die
Bildverarbeitungsschaltung 71 führt an dem fotografierten,
von der CCD-Kamera 16 übertragenen
Bild eine Bildverarbeitung durch und gibt das verarbeitete Ergebnis
an die Steuerungsschaltung 70. Die Steuerungsschaltung 70 gewinnt
die räumliche
Information des Zielbildes und einer Pupille.
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Die
Steuerungsschaltung 70 gewinnt ferner die Information über eine
Abweichung des Auges E in einer Vor-Zurück-Richtung
auf der Grundlage des von dem eindimensionalen Erfassungselement 63 über die
Zielabstands-Erfassungsschaltung 72 übertragenen
Signals. Die Steuerungsschaltung 70 sendet die so gewonnene
Abweichungsinformation an die Anzeigeschaltung 81, anschließend erzeugt
die Anzeigeschaltung 81 ein grafisches Signal einer Abstandsmarkierung
und ein Positionssignal, die eine Position auf dem TV-Monitor 17 anzeigen,
auf der Grundlage der Abweichungsinformation. Die Ausgangssignale
von der Anzeigeschaltung 81 werden in der Synthetisierungsschaltung 82 mit
einem Bildsignal von der CCD-Kamera 16 synthetisiert und
anschließend
zu dem TV-Monitor 17 gesendet und darauf angezeigt.
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4 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel eines auf dem TV-Monitor 17 in
einem Zustand, in dem die Ausrichtung in X- und Y-Richtung korrekt
durchgeführt
ist, angezeigten Fensters zeigt. In dem Zustand, in dem die Ausrichtung
in X- und Y-Richtung korrekt ist, werden die vier Zielbilder i20,
i30, i40 und i40, die von dem optischen System 7 zur Projektion
des zweiten Ausrichtungsziels auf der Peripherie der Hornhaut Ec
gebildet werden, und das Zielbild i10, das von dem optischen System
zur Projektion des ersten Ausrichtungsziels 30 in der Umgebung
des Hornhautzentrums gebildet wird, angezeigt. 41 bezeichnet
ein Zielmarkenbild. 42 bezeichnet der Abstandsmarkierung,
die sich in Echtzeit entsprechend dem Abstand zwischen der Hornhaut
Ec und dem Düsenteil 6 vertikal
auf dem Zielmarkenbild 41 bewegt. Wenn sich die Hornhaut
Ec in einem geeigneten Arbeitsabstand befindet, wird der Abstandsmarkierung 42 dem
Zielmarkenbild 41 überlagert.
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Die
Arbeitsvorgänge
der Vorrichtung mit der oben beschriebenen Konfiguration sind nachfolgend beschrieben.
Die untersuchende Person fixiert das Auge E mit Hilfe der Kieferstütze 2 und
sorgt dafür, dass
das Auge E das Fixierungsziel fixiert. Wenn die Vorbereitungen für die Messung
abgeschlossen sind, betätigt
die untersuchende Person den Joystick 5, wobei sie den
TV-Monitor 17 beobachtet, um so das Messteil 4 grob
mit dem Auge E auszurichten, bis der hintere Teil des Auges und
die Ausrichtungsziele auf dem TV-Monitor 17 erscheinen.
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Wenn
es soweit ist, die Ausrichtungsziele von den von der CCD-Kamera 16 übertragenen
Bilddaten zu erfassen, treibt und steuert die Steuerungsschaltung 70 den
X-Achsenmotor 74 und
den Y-Achsenmotor 75 an, um so das Messteil 74 in
eine vollständige
Ausrichtung in der In X- und
Y-Richtung zu bringen.
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Als
nächstes
ist der Prozess zur Erfassung von Leuchtpunkten der Ausrichtungszielbilder
(im Folgenden einfach als die "Zielbilder" bezeichnet) von
dem Ausgangssignal von der CCD-Kamera 16 beschrieben (siehe 6,
das Flussdiagramm). Sobald das Bildsignal, das Daten für ein Fenster
trägt, in
dem Bildspeicher der Bildverarbeitungsschaltung 71 gespeichert
ist, wird die Leuchtpunkterfassung ausgeführt. Die Leuchtpunkterfassung
wird von dem Punkt aus gestartet, der die Koordinaten (X, Y) = (0, 0)
an einer oberen linken Ecke des Fensters besitzt (SCHRITT-1–SCHRITT-3)
und wird dann in Richtung des Punktes mit den Koordinaten (X, Y)
= (Xlim, Ylim) an einer unteren rechten Ecke des Fensters fortgeführt (SCHRITT-9–SCHRITT-12).
Wenn während
der Erfassung ein Leuchtsignal, das gleich hoch wie ein vorbestimmter
Schwellenwert ist oder darüber
liegt, erfasst wird (SCHRITT-4), wird die Leuchtpunktflanke,
der ein Signal ist, das eine Position der Anstiegsflanke ist, gezählt (selbst
ohne alle Posi tionen der Leuchtsignale zu speichern, können die
entsprechenden Y-Koordinaten jedes Leuchtpunkts aus den ansteigenden
Signalen gefunden werden). Wenn die Anzahl von Leuchtpunktflanken
innerhalb einer vorbestimmten Speicherkapazität liegt (zum Beispiel niedriger
als 100), werden die Koordinaten gespeichert (SCHRITT-5–SCHRITT-8).
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Wenn
bei der Erfassung der Leuchtpunktflanken wie oben beschrieben die
Anzahl von Flanken innerhalb der vorbestimmten Speicherkapazität liegt
und die Erfassung durch alle Koordinaten (X, Y) = (Xlim, Ylim) abgeschlossen
ist (SCHRITT-11), werden die Positionen jedes Leuchtpunkts
aus der Positionsinformation über
die Leuchtpunktflanken berechnet, die in dem Datenspeicher gespeichert
ist. Obwohl jeder Leuchtpunkt eine unterschiedliche Abmessung besitzt,
kann die einzelne Position unabhängig
vom Größenunterschied
berechnet werden, indem das Zentrum der durchgehenden Leuchtpunktflanken
entlang der Y-Koordinate
gesucht wird (SCHRITT-13).
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Sobald
die einzelnen Positionen der Leuchtpunkte berechnet sind, werden
Leuchtpunkte durch das Streulicht und Leuchtpunkte der Zielbilder
differenziert, um so die Ausrichtungszielbilder zu lokalisieren
(SCHRITT-14).
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Nachfolgend
ist beschrieben, wie die Ausrichtungszielbilder zu unterscheiden
sind. Zunächst ist
die räumliche
Beziehung zwischen fünf
Zielbildern, die als ein Kriterium zur Unterscheidung der Zielbilder
fungiert, mit Bezug auf 5 beschrieben. 5 ist
eine Ansicht, die die räumliche
Beziehung zwischen den von dem jeweiligen Ausrichtungslicht in einer
Situation, in der die Ausrichtung korrekt ausgeführt ist, geformten Zielbildern
zeigt, wobei das Auge E eine bestimmte Hornhautkrümmung aufweist.
Sei mit i10 das erste Ausrichtungszielbild in der ordnungsgemäßen Ausrichtung
bezeichnet. Die Zielbil der i40 und i50 befinden sich ungefähr in einem Abstand
a von i10 nach unten, entlang der Y-Achse und ungefähr in einem
Abstand c von i10 in entgegengesetzte Richtungen, entlang der X-Achse.
Die Zielbilder i20 und i30 befinden sich ungefähr in dem Abstand a von i10
nach oben, entlang der Y-Achse und ungefähr in einem Abstand b von i10
in entgegengesetzten Richtungen, entlang der X-Achse. Der Abstand
b muss kürzer
als der Abstand c (und wiederum länger als die Hälfte davon)
sein. Diese räumliche
Beziehung und Intervalle variieren entsprechend der Hornhautform
und der relativen Position der Vorrichtung bezüglich des Auges E bis zu einem gewissen
Grad, jedoch nicht stark. Daher werden durch Vergleich der räumlichen
Beziehung und Intervalle mit der räumlichen Information über die
Leuchtpunkte die Leuchtpunkte der Zielbilder von den Leuchtpunkten
durch das Streulicht differenziert. Ferner werden auch die Zielbilder,
die jeden der Leuchtpunkte bilden, identifiziert.
-
Geht
man zum Beispiel davon aus, dass vereinzelte Leuchtpunkte 101–103 und
viele Leuchtpunkte, die Gruppen 104 und 105 bilden,
erfasst werden, wie es in 7 gezeigt
ist. Die Gruppen von Leuchtpunkten 104 und 105 sind
die Leuchtpunkte durch das Streulicht, verursacht durch den Einfluss von
Tränen
der zu untersuchenden Person oder dergleichen. Die räumliche
Beziehung jedes Leuchtpunktes und der Abstand zwischen ihnen werden
mit dem in 5 gezeigten Kriterium verglichen,
um so nacheinander die Leuchtpunkte auszulöschen, die wahrscheinlich keine
Zielbilder sind. In dem in 7 gezeigten
Beispiel können
die Leuchtpunkte 101–103 als
die Zielbilder i10, i20 bzw. i30 identifiziert werden. Die Gruppen
von Leuchtpunkten 104 und 105 können die
Zielbilder i40 und i50 enthalten. Jedoch sollten sie, wenn sie nicht
als die Zielbilder identifiziert werden, nicht in der Ausrichtungsinformation enthalten
sein.
-
Sobald
die Zielbilder identifiziert sind, bewegt und steuert die Steuerungsschaltung 70 das Messteil 4 auf
der Grundlage der Anzahl und der Position der Zielbilder so, dass
das Messteil 4 mit dem Auge ausgerichtet ist (SCHRITT-15).
Die Vorgänge dieser
Ausrichtung sind unten vollständig
beschrieben.
-
Hier
sind die Fälle
beschrieben, in denen die Anzahl von Leuchtpunktflanken, die in
dem Datenspeicher gespeichert sind, die vorbestimmte Speicherkapazität in SCHRITT-6 in 6 überschreitet. In
diesen Fällen
ist die örtliche
Verteilung der Leuchtpunktflanken der wichtige Faktor. Die räumliche
Verteilung der Leuchtpunktflanken kann aus der Anzahl von Linien
der Y-Koordinaten aus den ersten erfassten Leuchtpunktflanken berechnet
werden (SCHRITT-16). Wenn die Anzahl von Linien innerhalb
der voreingestellten Anzahl liegt (im Folgenden als die "voreingestellte Linienzahl
LN" bezeichnet), wird
die Y-Koordinate
zur Leuchtpunkterfassung an dem Punkt auf y + 1 aktualisiert, an
dem die Anzahl der Leuchtpunktflanken die vorbestimmte Speicherkapazität überschreitet
(SCHRITT-18) und kehrt dann zu SCHRITT-2 zurück und initialisiert
die Anzahl der Leuchtpunktflanken und die in dem Datenspeicher gespeicherten
Koordinaten. Anschließend wird
SCHRITT-3–SCHRITT-12 wiederholt.
In diesen SCHRITTen werden die Koordinaten der Leuchtpunktflanken überschrieben,
wodurch die Daten, die ein Maß für den durch
die voreingestellte Linienzahl LN definierten Bereich sind, nacheinander
von dem Datenspeicher gelöscht
werden.
-
Es
sollte an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass die voreingestellte
Linienzahl LN so eingestellt sein sollte, dass ein Bereich abgedeckt wird,
der geringfügig
größer als
ein Bereich ist, in dem die Zielbilder i10, i20 und i30 oder die
Zielbilder i10, i40 und i50 er fasst werden können (unter Berücksichtigung
des individuellen Unterschieds), weil bei der Identifizierung von
wenigstens drei Zielbildern das Messteil 4 trotz der Leuchtpunkte
durch das Streulicht auf der Grundlage der Anzahl von Zielbildern
und der räumlichen
Beziehung geführt
werden kann, wie es unten beschrieben ist. Wenn aufgrund von beispielsweise
einer Fluoreszenz oder dergleichen das Streulicht auf der Oberfläche der
Hornhaut Ec erscheint, können
Leuchtpunkte dicht aneinander in dem oberen Teil des Auges E erscheinen.
In diesen Fällen überschreiten
die Daten der Leuchtpunktflanken die vorbestimmte Speicherkapazität, jedoch unterschreitet
die Verteilung der Leuchtpunkte die Linienzahl LN, da die Leuchtpunkte
dicht beieinander liegen. Daher werden die Daten, die den gehäuften Leuchtpunkten
entsprechen, gelöscht,
und nur die Zielbilder, die in einem Bereich unterhalb der voreingestellten
Linienzahl LN erfasst werden, werden der weiteren Erfassung unterzogen.
-
Wenn
hingegen die gezählte
Linienzahl der ersten erfassten Leuchtpunktflanke die voreingestellte
Linienzahl LN übersteigt,
so wird die momentane Erfassung in dem Fenster in diesem Stadium
abgeschlossen. Auf der Grundlage der in dem Datenspeicher bei diesem
Punkt gespeicherten Information über
die Leuchtpunktflanken (Informationen über das Ausmaß der Bewegung
können
hinzugefügt
werden) werden jeweilige Leuchtpunkte lokalisiert und die entsprechenden
Zielbilder identifiziert. Auf diese Weise wird eine Ausrichtung
ausgeführt (SCHRITT-13–SCHRITT-15).
Wenn in einem in der 7 gezeigten Beispiel die Gruppen
von Leuchtpunkten 104 und 105 viele Leuchtpunkte
enthalten, ist die Speicherkapazität des Speichers nach der Hälfte der
Erfassung aufgebraucht. Die Linienzahl der Y-Achse übersteigt die voreingestellte
Linienzahl LN, daher werden die Leuchtpunkte innerhalb des Bereichs
bis zu diesem Punkt lokalisiert und entsprechende Zielbilder identifiziert.
-
In
der Ausführungsform,
die oben beschrieben ist, wird die Anzahl der Leuchtpunktflanken
gezählt,
und es wird beurteilt, ob die vorbestimmte Speicherkapazität erreicht
wurde. Es ist jedoch möglich, wie
es in SCHRITT-13 getan wird, anzunehmen, dass jeder Leuchtpunkt
Bereiche hat, so dass Beurteilungen in SCHRITT-16 und danach
auf der Grundlage der Anzahl von Bereichen und der Verteilung gemacht
werden können.
-
Wenn
nach der Beseitigung irregulärer Leuchtpunkte
keine gültigen
Leuchtpunkte (oder Informationen über die Leuchtpunkte) gewonnen
sind, erzeugt ein Ankündiger 85 einen
Piepton oder dergleichen, um die untersuchende Person zu alarmieren.
In diesem Fall beginnt die untersuchende Person den Vorgang von
neuem.
-
<In den Fällen, in denen ein Zielbild
von insgesamt 5 erfasst wird>
-
Nur
in den Fällen,
in denen das erfasste Zielbild als das Zielbild i10 identifiziert
wird, wird das Messteil 4 bewegt. Wenn nicht, wird das
Messteil 4 nicht bewegt. Wenn das erfasste Zielbild beide
der nachfolgenden Bedingungen erfüllt wird das erfasste Zielbild
als das Zielbild i10 identifiziert.
- I. Das
erfasste Zielbild liegt innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (zum
Beispiel innerhalb einer Größe, die
dem Durchmesser der Düse 9 entspricht),
mit einer Standardposition an ihrem Zentrum.
- II. Die Abweichung in Z-Richtung relativ zu dem geeigneten Arbeitsabstand
liegt innerhalb eines vorbestimm ten Bereichs (das von dem optischen Distanzziel-Projektionssystem 50 gebildete
Bild des Ziels i6 kann von dem eindimensionalen Erfassungselement 63 erfasst
werden, und die Abweichung davon liegt innerhalb des vorbestimmten
Bereichs).
-
<In den Fällen, in denen zwei Zielbilder
von insgesamt fünf
erfasst werden>
-
- [A] In den Fällen, in denen die Differenz
zwischen der X-Koordinate des ersten Zielbildes und der des zweiten
Zielbildes klein ist (gleich groß wie oder größer als
der Abstand b) und die Differenz zwischen der Y-Koordinate des ersten Zielbildes und
der des zweiten Zielbildes groß ist
(ungefähr gleich
dem Abstand 2a): Wie es in den 8A und 8B gezeigt
ist, gibt es zwei mögliche Kombinationen,
eine ist die Kombination der Zielbilder i30 und i50, und der weitere
ist die Kombination der Zielbilder i20 und i40. Diese zwei Kombinationen
werden wie folgt voneinander unterschieden.
- I. Wenn die nachfolgende Bedingung erfüllt ist, können die erfassten Zielbilder
als i30 und i50 identifiziert werden; die X-Koordinate des ersten Zielbildes > die X-Koordinate des
zweiten Zielbildes.
- II. Wenn die nachfolgende Bedingung erfüllt ist, können die erfassten Zielbilder
als i20 und i40 identifiziert werden; die X-Koordinate des ersten Zielbildes < die X-Koordinate
des zweiten Zielbildes.
- [B] In den Fällen,
in denen die Y-Koordinate des ersten Zielbildes und die des zweiten
Zielbildes in etwa gleich ist: Wie es in den 9A und 9B gezeigt
ist, gibt es zwei mögliche
Kombinationen, eine ist die Kombination der Zielbilder i20 und i30, und
die weitere ist die Kombination der Zielbilder i40 und i50. Diese
zwei Kombinationen werden voneinander wie folgt unterschieden.
- I. Wenn die nachfolgende Bedingung erfüllt ist, können die erfassten Zielbilder
als i20 und i30 identifiziert werden; die Differenz zwischen der X-Koordinate
des ersten und die des zweiten Zielbildes ≤ der Abstand 2b.
- II. Wenn die nachfolgende Bedingung erfüllt ist, können die Zielbilder als i40
und i50 identifiziert werden; die Differenz zwischen der X-Koordinate des
ersten Zielbildes und der des zweiten Zielbildes > der Abstand 2b.
- [C] In den Fällen,
in denen die Differenz zwischen der Y-Koordinate des ersten Zielbildes
und der des zweiten Zielbildes in etwa gleich der Abstand a ist
und nur das erste Zielbild innerhalb des vorbestimmten Bereichs
mit der Standardposition (Mitte optische Achse) als dessen Zentrum
liegt: Wie es in den 10A und 10B gezeigt
ist, gibt es zwei mögliche
Kombinationen, eine ist die Kombination der Zielbilder i10 und i40,
und die weitere ist die Kombination der Zielbilder i10 und i50.
In jedem Fall wird das erste als das Zielbild i10 identifiziert.
- [D] In den Fällen,
in denen die Differenz zwischen der Y-Koordinate des ersten Zielbildes
und die des zweiten Zielbildes in etwa gleich der Abstand a ist
und nur das zweite Zielbild innerhalb des vorbestimmten Bereichs
mit der Standardposition (Mitte optische Achse) als dessen Zentrum
liegt: Wie es in den 11A und 11B gezeigt
ist, gibt es zwei mögliche
Kombinationen, eine ist die Kombination der Zielbilder i10 und i20,
und die weitere ist die Kombination der Zielbilder i10 und i30.
In jedem Fall wird das zweite als das Zielbild i10 identifiziert.
- [E] In den Fällen,
in denen die X-Koordinate des ersten Zielbildes und die des zweiten
Zielbildes nicht in etwa gleich sind und die Differenz zwischen
der Y-Koordinate
des ersten Zielbildes und der des zweiten Zielbildes groß ist (etwa
der Abstand 2a): Wie es in den 12A und 12B gezeigt ist, gibt es zwei mögliche Kombinationen, eine
ist die Kombination der Zielbilder i20 und i50, und die weitere
ist die Kombination der Zielbilder i30 und i50.
-
Nachfolgend
ist das Führungsverfahren
des Messteils 4 auf der Grundlage der Muster der auf die oben
beschriebene Weise identifizierten Zielbilder und deren räumliche
Beziehung beschrieben. Zunächst,
in den oben genannten Mustern [C] und [D], in denen das Zielbild
i10 identifiziert werden kann, wird das Messteil 4 auf
der Grundlage des Zielbildes i10 geführt.
-
In
den Mustern, in denen das Zielbild i10 nicht identifiziert werden
kann, werden die X- und die Y-Koordinate des Hornhautzentrums aus
den zwei Zielbildern berechnet, und anschließend wird das Messteil 4 auf
der Grundlage der gewonnenen Koordinaten geführt.
-
In
den Mustern, in denen das Zielbild i10 nicht identifiziert werden
kann, werden die X- und die Y-Koordinate des Hornhautzentrums aus
den zwei Zielbildern berechnet und anschließend wird das Messteil 4 auf
der Grundlage der gewonnenen Koordinaten geführt. Wenn zum Beispiel die
Zielbilder i30 und i50 wie in dem oben beschriebenen Muster [A]
I. identifiziert werden, ist die Y-Koordinate des Hornhautzentrums
durch den Ausdruck [(Y1 + Y2)/2] gegeben. Hingegen ist, wenn das
Zielbild i30 als der Standard betrachtet wird, die X-Koordinate
dadurch gegeben, dass der Abstand b zu X1 addiert wird, welche die
X-Koordinate von
i30 ist, bzw. durch den Ausdruck [X1 + b]. Jedoch hat die auf diese
Weise gewonnene X-Koordinate aufgrund des individuellen Unterschiedes
in der Hornhautgröße die Tendenz, ungenau
zu sein. An dieser Stelle sollte beachtet werden, dass die Koordinaten
jedes Zielbildes allgemein im Verhältnis zu einer Änderung
der Hornhautkrümmung
variieren. Indem diese Proportionalität statt des Abstandes b ausgenutzt
wird, wird das Produkt, das durch Multiplikation des Y-Koordinatenintervalls
zwischen den Zielbildern i30 und i50 mit einer Konstanten α gewonnen
wird, zu X1 addiert, welches die X-Koordinate des Zielbildes i30
ist (oder zu X2, welches die X-Koordinate
des Zielbildes i50 ist). Das heißt, die X-Koordinate in diesem Fall ist durch
den Ausdruck [X1 + (Y2 – Y1) × α) gegeben.
Diese Berechnung ermöglicht
es, die Koordinaten des Hornhautzentrums mit im Vergleich zu den
durch einfaches Addieren der Konstanten gewonnenen Koordinaten mit
höherer
Genauigkeit zu erhalten. Die Konstante α wird im Voraus durch die Anordnungsbeziehung
zwischen dem Zielprojektionssystem und dem Zielerfassungssystem
bestimmt.
-
Ebenso,
wenn die Zielbilder i20 und i40 wie in dem Muster [A] II. bestimmt
werden, werden die X- und die Y-Koordinate
des Hornhautzentrums zu dem Zeitpunkt als ((X1 – (Y2 – Y1) × α, (Y1 + Y2)/2)) ausgedrückt.
-
Ebenso
werden, basierend auf dem gleichen Konzept, die X- und die Y-Koordinate
des Hornhautzentrums zu dem Zeitpunkt als ((X1 + X2)/2, Y1 + (|X1 – X2|) × β) ausgedrückt, wenn
die Zielbilder i20 und i30 wie in dem oben genannten Muster [B]
I. identifiziert werden. Wenn die Zielbilder i40 und i50 wie in
dem Muster [B] II. identifiziert werden, werden die X- und die Y-Koordinate
des Hornhautzentrums zu dem Zeitpunkt durch ((X1 + X2)/2, Y1 – (|X1 – X2|) × γ) ausgedrückt, wobei
die Konstanten β und γ ebenfalls
im Voraus durch die Anordnungsbeziehung zwischen dem Zielprojektionssystem
und dem Zielerfassungssystem bestimmt werden.
-
Wenn
die Kombination der Zielbilder i20 und i50 und die Kombination der
Zielbilder i30 und i40 wie in dem oben genannten Muster [E] identifiziert
werden, werden die X- und die Y-Koordinate des Hornhautzentrums
zu diesem Zeitpunkt durch ((X1 + X2)/2, (Y1 + Y2)/2) ausgedrückt.
-
Wie
es oben beschrieben ist, bewegt sich das Messteil 4 so,
dass dessen Mittenachse mit dem Hornhautzentrum zusammenfällt, selbst
wenn nur zwei Zielbilder erfasst werden, indem das Messteil 4 mit
Bezug auf i10 geführt
wird, wenn es identifiziert ist, oder mit Bezug auf das aus den
zwei Zielbildern berechnete Hornhautzentrum, wenn i10 nicht identifiziert
werden kann.
-
<In den Fällen, in denen drei Zielbilder
von insgesamt fünf
erfasst werden>
-
Sobald
drei oder mehrere Zielbilder erfasst werden, einschließlich der
räumlichen
Beziehung zwischen einander, können
die Zielbilder i10 bis i50 identifiziert werden. Die Steuerungsschaltung 70 gewinnt
die X- und Y-Koordinaten
(X1, Y1), (X2, Y2) und (X3, Y3) des ersten Zielbildes, des zweiten
Zielbildes bzw. des dritten Zielbildes und bewegt dadurch das Messteil 4 in
folgender Weise.
- [A] In den Fällen, in
denen die Differenz zwischen der Y-Koordinate des ersten Zielbildes
und der des zwei ten Zielbildes in etwa der Abstand 2a ist (und
die Y-Koordinate
des zweiten Zielbildes und die des dritten Zielbildes in etwa gleich
sind): Es gibt zwei mögliche
Muster, die in 13A gezeigt sind. Dies sind
die Fälle,
in denen das Zielbild i10 nicht erfasst wird, die Steuerungsschaltung 70 jedoch
das Messteil 4 unter der Annahme bewegt, dass sich das
Hornhautzentrum bei den X, Y-Koordinaten ((X2 + X3)/2, (Y1 + Y2)/2)
befindet.
- [B] In den Fällen,
in denen die Differenz zwischen der Y-Koordinate des ersten Zielbildes
und der des zweiten Zielbildes etwa der Abstand a ist und die Y-Koordinate des zweiten
Zielbildes und die des dritten Zielbildes etwa gleich sind: Dies
ist das in 13B gezeigte Muster. Das erste
Zielbild wird als das Zielbild i10 identifiziert, so dass das Messteil 4 bezüglich des
Zielbildes i10 bewegt wird.
- [C] In den Fällen,
in denen die Y-Koordinate des ersten Zielbildes und die des zweiten
Zielbildes in etwa gleich sind und die Differenz zwischen der Y-Koordinate
des zweiten Zielbildes und der des dritten Zielbildes in etwa gleich
dem Abstand 2a ist: Es gibt zwei mögliche Muster, die in 13C gezeigt sind. Wie in dem in 13A gezeigten Muster, wird das Zielbild i10 nicht
erfasst, jedoch bewegt die Steuerungsschaltung 70 das Messteil unter
der Annahme, dass sich das Hornhautzentrum bei den X, Y-Koordinaten
((X1 + X2)/2, (Y1 + Y3)/2) befindet.
- [D] In den Fällen,
in denen die Differenz zwischen der Y-Koordinate des zweiten Zielbildes
und der des dritten Zielbildes in etwa gleich der Abstand a ist
und die Y-Koordinate des ersten Zielbildes und die des zweiten Zielbildes
in etwa gleich sind: Dies ist das Muster, das in 13D gezeigt ist. Das dritte Zielbild wird als
das Zielbild i10 identifiziert, so dass das Messteil 4 bezüglich dem
Zielbild i10 bewegt wird.
- [E] In den Fällen,
in denen keine der obigen Erfordernisse erfüllt ist: Es gibt vier mögliche Muster, die
in 13E gezeigt sind. In diesen Mustern wird das zweite
Zielbild als das Zielbild i10 identifiziert, so dass das Messteil 4 bezüglich des
Zielbildes i10 bewegt wird.
-
<In den Fällen, in denen vier Zielbilder
von insgesamt fünf
erfasst werden>
-
Die
Steuerungsschaltung 70 gewinnt die X- und die Y-Koordinaten jedes
Zielbildes und bewegt das Messteil 4 auf die folgende Weise.
- [A] In den Fällen, in denen die Y-Koordinate
des ersten Zielbildes und die des zweiten Zielbildes nicht in etwa
gleich sind: Es gibt zwei mögliche Muster,
die in 14D gezeigt sind. Das zweite Zielbild
wird als das Zielbild i10 identifiziert, so dass das Messteil 4 bezüglich des
Zielbilds i10 bewegt wird.
- [B] In den Fällen,
in denen die Y-Koordinate des dritten Zielbildes und die des vierten
Zielbildes nicht in etwa gleich sind: Es gibt zwei mögliche Muster,
die in 14B gezeigt sind. Das dritte Zielbild
wird als das Zielbild i10 identifiziert, so dass das Messteil 4 bezüglich des
Zielbildes i10 bewegt wird.
- [C] In anderen Fällen
als denen mit den oben genannten Mustern A und B: Das Muster ist
in 14C gezeigt. In diesem Muster wird nur das Zielbild
i10 nicht erfasst, so dass das Messteil 4 unter der Annahme
bewegt wird, dass sich die Hornhautspitze in der Mitte der vier
Ziel bilder, zum Beispiel bei den Koordinaten ((X1 + X2)/2, (Y1 + Y3)/2),
befindet.
-
<In den Fällen, in denen fünf Zielbilder
von insgesamt fünf
erfasst werden>
-
Alle
Zielbilder werden erfasst, so dass das Zielbild i10 eindeutig identifiziert
wird. Das Messteil 4 wird bezüglich des Zielbildes i10 bewegt.
-
Wie
das Messteil 4 auf der Grundlage der Anzahl und der Positionen
der erfassten Zielbilder zu bewegen ist, ist beschrieben worden
(es geschieht praktisch auf die gleiche Weise wie gemäß der Erfindung,
die in der japanischen Patentveröffentlichung Nr.
HEI 10 (1998)-71122 offenbart ist, welche dem US-Patent Nr. 6 022
108 A entspricht). In all diesen Fällen erfolgt die Ausrichtung
auf der Grundlage des Zielbildes i10, wenn es erfasst und identifiziert
wird, oder, wenn nicht, auf der Grundlage der Koordinaten der weiteren
Ziele. Was die Beendigung der Ausrichtung in X- und Y-Richtung betrifft,
so kann die Beurteilung erfolgen, auch wenn nicht alle der fünf Zielbilder
erfasst werden. Das heißt,
wenn sich das erfasste und identifizierte Zielbild i10 innerhalb
eines erlaubten Bereichs befindet, wird beurteilt, dass die Ausrichtung
abgeschlossen ist. Beim Erfassen des Zielbildes i10 wird zusätzlich zu
der Y-Koordinate der Anstiegsflanke das Zentrum des Leuchtpunkts
genau berechnet, indem die Flanken oder dergleichen verarbeitet
werden.
-
Wenn
die Leuchtpunkte des Zielbilder identifiziert sind, indem der oben
identifizierte Prozess bei jedem Bildsignal, das trotz der Leuchtpunkte
aufgrund des Streulichts Daten eines Fensters trägt, wiederholt wird, wird das
Messteil 4 bewegt, um die Ausrichtung abzuschließen. In
den Fällen,
in denen keines der Ziele iden tifiziert werden kann, wird das Messteil 4 auf
der Grundlage der zuvor gewonnenen Informationen kontinuierlich
bewegt. Wenn keines des Zielbilder innerhalb der vorbestimmten Zeit
identifiziert und somit die Ausrichtung nicht ausgeführt wird,
kann dafür
Sorge getragen werden, dass die untersuchende Person durch Anzeige
eines Fensters auf dem TV-Monitor 17 über die Situation informiert wird,
das empfiehlt, zu einer Fortsetzung mittels des Joysticks 5 überzugehen.
-
Sobald
die Bewegung des Messteils 4 das Zielbild i10 in den vorbestimmten
erlaubten Bereich gebracht hat, ist die Ausrichtung in X- und Y-Richtung abgeschlossen.
Um eine Ausrichtung in Z-Richtung durchzuführen, wird das Messteil 4 in Übereinstimmung
mit dem Abweichungsbetrag bewegt, der auf der Grundlage eines Signals
von dem eindimensionalen Erfassungselement 63 gewonnen
wird. Wenn die Ausrichtung in der X- und Y-Richtung sowie in der Z-Richtung abgeschlossen
ist, erzeugt die Steuerungsschaltung 70 automatisch ein
Messstartsignal, woraufhin das Messsystem 80 die Messung
ausführt.
-
In
der oben beschriebenen Ausführungsform werden
die Bildsignale von der CCD-Kamera 16 einmal in dem Bildspeicher
gespeichert und dann bei der Leuchtpunkterfassung verwendet. Dies
kann jedoch dahingehend modifiziert werden, dass die Bildsignale
von der CCD-Kamera 16 direkt bei der Leuchtpunkterfassung
verwendet werden. Die Ausführungsform,
die diese Modifikation verwendet, ist mit Bezug auf 15 beschrieben
(15 zeigt nur den von dem in 3 gezeigten
sich unterscheidenden Teil).
-
Die
Bildsignale von der CCD-Kamera 16 umfassen V-sync-Signale (vertikale
Synchronisationssignale), die den Beginn jedes Fensters zeigen,
und H-sync-Signale (horizontale Synchronisationssignale), die den
Beginn jeder Scanlinie zeigen. Eine Synchronisationssignal-Trennschaltung 201 trennt
die V-sync-Signale und die H-sync-Signale von den Bildsignalen und
führt anschließend die
Synchronisationssignale der Bildverarbeitungsschaltung 202 zu. Die
Bildsignale von der CCD-Kamera 16 werden einem Komparator 203 zugeführt. Der
Komparator 203 vergleicht die Bildsignale mit dem vorbestimmten Schwellensignal
und erfasst auf diese Weise die Signale, die die vorbestimmte Schwelle überschreiten. Die
erfassten Signale, die Informationen über Leuchtpunkte tragen, werden
der Bildverarbeitungsschaltung 202 zugeführt. Die
Bildverarbeitungsschaltung 202 ist mit einer Digitalschaltung 204 verbunden,
die Abtasttaktsignale erzeugt. Die Bildverarbeitungsschaltung 202 hat
die Funktion, die Abtasttaktsignale und H-sync-Signale sowie die
von dem Komparator 203 übertragenen
Leuchtpunkterfassungssignale zu zählen.
-
Die
Zählung
der Abtasttaktsignale wird durch Eingabe der H-sync-Signale initialisiert,
und die Zählungen
der H-sync-Signale und der Leuchtpunkterfassungssignale werden durch
Eingabe der V-sync-Signale initialisiert. Demzufolge zeigen die Zählungen
der Abtasttaktsignale und der H-sync-Signale die X-Koordinate bzw.
die Y-Koordinate des Bildes in dem Fenster. Ferner zeigt die Zählung der Leuchtpunkterfassungssignale
die Anzahl der in einem Fensterbild erfassten Leuchtpunkte. Es sollte
jedoch beachtet werden, dass die Anzahl und die Koordinaten von
Leuchtpunkten in diesem Fall die Leuchtpunktflanken anzeigen. Diese
Informationen über
die Leuchtpunkte werden sequenziell in dem Datenspeicher gespeichert.
Anschließend
werden die gleichen Beurteilungen wie bei der ersten Ausführungsform
gemacht, d.h. es wird beurteilt, ob die Anzahl der in dem Datenspeicher
gespeicherten Leuchtpunktflanken innerhalb des vorbestimmten, zur
Verfügung
stehenden Speichers liegt (SCHRITT-6) oder nicht und ob
die Verteilung der Leuchtpunktflanken die voreingestellte Linienzahl
LN überschreitet
(SCHRITT-17) oder nicht. In Übereinstimmung mit den Beurteilungen
werden die Daten, die dicht angehäuften Leuchtpunkten entsprechen, gelöscht, und
anschließend
werden die Positionen der Leuchtpunkte berechnet, und die Zielbilder
werden identifiziert. Wie oben beschrieben ist, kann, wenn die Bildsignale
von der CCD-Kamera 16 bei der Leuchtpunkterfassung direkt
verwendet werden, die Erfassung schnell durchgeführt werden, wobei die Ausrichtungserfassung
mit höherer
Genauigkeit ausgeführt
wird.
-
Die
vorangegangene Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
wurde zum Zweck der Darstellung und Beschreibung gegeben. Es ist
nicht beabsichtigt, vollständig
bzw. abschließend
zu sein oder die Erfindung auf die genaue offenbarte Form zu begrenzen,
und Modifikationen und Variationen sind angesichts der oben ausgeführten Lehren
möglich
bzw. können
aus der Anwendung der Erfindung gewonnen werden. Die Ausführungsformen
sind gewählt
und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische
Anwendung zu erläutern,
um es dem Fachmann auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen
Ausführungsformen
und in verschiedenen Modifikationen zu nutzen, die für die jeweilig
erwogene Anwendung geeignet sind. Die Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche und
ihrer Äquivalente
definiert.