JP2001231753A

JP2001231753A - 検眼装置

Info

Publication number: JP2001231753A
Application number: JP2000048127A
Authority: JP
Inventors: Yoshi Kobayakawa; 嘉小早川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2001-08-28

Abstract

(57)【要約】【課題】光学系の構成を簡素化かつ小型化して距離の
誤差が測定精度に影響しないようにする。【解決手段】照明用光源６からの光束が被検眼Ｅに投
影され、前眼部からの反射光が測定光学系２を介して撮
像手段４に結像する。また、リング光源１からは発散し
た光束が角膜Ｃに投影され、測定光学系２により撮像手
段４に結像した像１’が表示モニタ９に表示される。位
置検出用光源５からの光束は測定光学系２の周辺を通
り、楔プリズム７を透過して屈折されて２つの像５’が
撮像手段４に結像し、演算手段１０でこの像５’の位置
を検出し、測定光学系２のずれの方向とずれ量を演算に
より求め、被検眼Ｅに合うように測定光学系２を自動的
に駆動する。或る程度の位置合わせができたら照明用光
源６を消して、角膜形状測定のために撮像手段４の映像
を演算手段１０に取り込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、眼科病院や眼鏡店
で使用される検眼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の検眼装置においては、角膜形状を
測定する光学系に視標投影光束を平行光とするレンズが
設けられている。また、特開昭６２−２４９４３２号公
報には、対物レンズの像側焦点よりも更に像側に絞りを
設けることによって、投影光束を平行にしなくとも距離
による誤差を補正できることが開示されている。更に、
特開平１０−１１８０２８号公報には距離の誤差を補正
する技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例においては、視標投影光束を平行光とするレンズを
使用しているために光学系が複雑になるという問題点が
ある。また、特開昭６２−２４９４３２号公報の装置で
は対物レンズの径を大きくする必要が生じ、更に特開平
１０−１１８０２８号公報の装置では絞りに可動部があ
るために誤差が生じ易いという問題点がある。

【０００４】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
光学系の構成を簡素化かつ小型化して、距離の誤差が測
定精度に影響しない検眼装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る検眼装置は、被検眼の前眼部を撮像手段
に結像する測定光学系と、該測定光学系の光軸の周囲に
設けた角膜形状測定用光源と、被検眼位置検出用光源
と、該被検眼位置検出用光源からの検出光を透過し前記
角膜形状測定用光源からの測定光を透過しない光学部材
を備え２つの開口を介して前記被検眼位置検出用光源の
角膜反射像を前記撮像手段の画面の互いに異なる位置に
投影する被検眼位置検出光学系とを有し、前記測定光学
系を介して前記角膜形状測定用光源の角膜反射像が映っ
た撮像手段の映像信号を演算手段に取り込む際に、前記
被検眼位置検出光学系を介して前記被検眼位置検出用光
源の角膜反射像が映った前記撮像手段の映像信号を前記
演算手段に取り込み、これらの映像信号を演算して角膜
形状を求めることを特徴とする。

【０００６】また、本発明に係る検眼装置は、前眼部撮
像手段と、撮像光学系の光路外に設けた発散光源とを有
し、前記撮像光学系の開口よりも小さい２つの開口を介
して、前記前眼部撮像手段の瞳孔中心部に前記発散光源
の分離した角膜反射像を撮像し、該角膜反射像の位置か
ら被検眼位置を検出することを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明を図示の実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は第１の実施例の構成図を示し、
光学系は側断面図で表している。また、図２は被検眼Ｅ
の方向から見た光学系の正面図であり、本装置は角膜曲
率半径を測定するオートケラトメータの機能を有してい
る。被検眼Ｅの前方の光路Ｏ１の周囲に、測定用光源で
あるリング光源１が配設されており、光路Ｏ１上には測
定光学系２、絞り３、ＣＣＤビデオカメラ等の撮像手段
４が順次に配列されている。測定光学系２の光路外で光
路Ｏ１方向におけるリング光源１と同じ位置に、位置検
出用光源５が配設されており、リング光源１の外側に左
右方向から斜めに被検眼Ｅを照明する前眼部照明用光源
６が設けられている。

【０００８】絞り３は測定光学系２の背後の像側焦点よ
りも測定光学系２寄りに配置されており、その上下には
小開口が設けられ、この小開口には楔プリズム７が取り
付けられている。そして、楔プリズム７には位置検出用
光源５の波長光を透過し、リング光源１と照明用光源６
の波長光を反射するダイクロイック薄膜が施されてい
る。また、絞り３の中心には楔プリズム７よりも大きい
開口が設けられ、この開口にはフィルタ８が取り付けら
れている。そして、フィルタ８には位置検出用光源５の
波長光を反射し、リング光源１と照明用光源６の波長光
を透過するダイクロイック薄膜が施されている。

【０００９】撮像手段４の出力は、表示モニタ９、ＣＰ
Ｕやフレームメモリを含む演算手段１０にそれぞれ接続
されている。

【００１０】このような構成において、表示モニタ９の
画面には被検眼像Ｅ’、リング光源１の角膜反射像
１’、照明用光源６の角膜反射像６’、位置検出用光源
５の２つに分離した角膜反射像５’、アライメントマー
クＡ１、Ａ２が表示されている。

【００１１】照明用光源６からの光束が被検眼Ｅに投影
され、前眼部からの反射光が測定光学系２により絞り３
を介して撮像手段４に結像する。リング光源１からは発
散した光束が角膜Ｃに投影されており、同様に測定光学
系２によりフィルタ８を通って撮像手段４に結像した角
膜反射像１’が表示モニタ９に表示され、位置合わせに
使用される。また、撮像手段４の映像信号は演算手段１
０に取り込まれ、被検眼Ｅと測定光学系２との位置関係
が検出されたり、角膜Ｃの曲率半径などの形状が演算さ
れる。

【００１２】位置検出用光源５の角膜からの反射光束は
測定光学系２の周辺を通り、楔プリズム７を透過して屈
折され、リング像１’の中心付近に２つの角膜反射像
５’が結像する。この角膜反射像５’は瞳孔中心部に結
像するので、位置合わせ時の検出が容易になる。分離し
た２つの角膜反射像５’は横に稍々離れており、作動距
離が適正のときには横に並び、ずれているときは上下に
ずれる。このずれ量から被検眼Ｅ内に形成された角膜反
射像５’から光学系２までの距離が求まる。角膜反射像
５’がアライメントマークＡ２上に並ぶと、アライメン
トと距離が適正になる。

【００１３】検者は角膜反射像５’を見ながら測定光学
系２を移動して、被検眼Ｅに対して測定光学系２の位置
合わせを行う。或いは、この映像を逐次に演算手段１０
に取り込んで角膜反射像５’の位置を検出し、測定光学
系２によるずれの方向とずれ量を演算により求め、被検
眼Ｅに合うように測定光学系２を自動的にモータなどの
駆動手段によって駆動する。そして、位置合わせができ
たら照明用光源６を消灯し、測定のために撮像手段４の
映像を演算手段１０に取り込む。

【００１４】図３は演算手段１０に取り込まれた映像を
示し、リング光源１によるリング像１’と位置検出用光
源像５による角膜反射像５’が映っている。円であるリ
ング光源１の像１’の楕円の程度とその方向から乱視度
と乱視角を求める。また、位置検出用光源５による角膜
反射像５’から求めた被検眼距離とリング像１’の大き
さから角膜曲率半径を求める。角膜曲率半径ｒは幾何光
学的関係から次式のように表される。ｒ＝２・ｈｌ・Ｌ・Ｈ／（ｈｌ＋Ｈ）² ｈ１＝（Ｌ２−Ｌ１）・（２ｆ−Ｌ２−Ｌ１）・ｈ２／｛ｆ・（Ｌ３−Ｌ２）｝

【００１５】ここで、ｒは角膜の曲率半径、ｈｌは被検
眼Ｅでのリング像１’の大きさ、Ｌはリング光源１又は
位置検出用光源５からその角膜反射像１’又は５’まで
の距離、Ｈはリング光源１の大きさ、ＬＩ、Ｌ２、Ｌ３
はリング光源１からそれぞれ測定光学系２のレンズ、絞
り３、撮像手段４までの距離、ｈ２は撮像手段４の像面
上のリング像１’の大きさである。

【００１６】距離Ｌは位置検出用光源５の角膜反射像
５’の上下方向のずれから計算できるので、リング光源
１のリング像１’の大きさｈ２が分かれば角膜Ｃの曲率
半径が計算できる。リング光源１と位置検出用光源５が
光軸方向で同じ位置にあると、角膜曲率半径ｒは上述の
ように簡単な式で表すことができる。なお、同じ位置に
ないときは数値解析により求める。

【００１７】或る程度距離が合ったら測定を行い、図３
に示すような画面を演算手段１０に取り込んで演算す
る。リング像１’、角膜反射像５’の位置を認識ができ
る程度に距離が合っていれば測定を実施する。距離を精
度良く合わせなクトモ誤差は生じない。

【００１８】リング像１’と角膜反射像５’を同時に記
録するので、角膜曲率測定と距離測定とで時間差がな
く、被検眼Ｅの動きに影響されずに正確に測定すること
ができる。距離測定光束は楔プリズム７が小さく、角膜
反射像５’は距離がずれていてもあまりぼけないので検
出範囲が深くなる。また、位置検出用光源５は発散光源
なので被検眼Ｅの位置に拘らず、角膜反射像５’は形成
され検出範囲が広い。

【００１９】リング光源１も発散光源でよく、従って平
行光にする光学系は不要である。絞り３は任意な位置で
よいが、測定光学系２の近くに設けることによりその径
を大きくする必要がなくなる。小児のように動きの激し
い眼では位置合わせが困難であるが、本実施例では距離
を同時に記録するので精度の良い測定ができる。

【００２０】なお、位置検出用光源５の結像光学系をリ
ング光源１の結像光学系と兼用したが、測定光学系２の
外側に小さな開口の２つの光学系を設けて角膜反射像
５’を結像するようにしてもよいが、この場合にも透過
波長はそれぞれ分離する。また、角膜測定装置としてで
はなく屈折測定装置の場合でも、測定用の眼底反射光束
をセンサの中心外で受光し、中心の距離測定用の角膜反
射像５’を同時に記録して、距離ずれによる屈折値の誤
差を補正するようにする。

【００２１】また、第１の実施例の変形例として、リン
グ光源１、位置検出用光源５、照明用光源６の波長をそ
れぞれ異なる波長とし、フィルタ８の部分はリング光源
１の波長光が透過するように、フィルタ８と周辺の絞り
３の部分はリング光源１の波長光が透過するように薄膜
を施し、楔プリズム７の部分は位置検出用光源５の波長
光が透過する部分に薄膜を施せば、測定光学系２の開口
をより有効に使用することができる。また、フィルタ８
の部分を小さくして焦点深度を深くすれば距離の許容範
囲を深くすることができる。

【００２２】図４は第２の実施例の正面図を示し、測定
光学系２、撮像手段４、表示モニタ９、演算手段１０な
どの構成は図１と同様である。前眼部照明用光源２０、
２１は、リング光源１と異なる波長としてリング光源１
と同様の光軸方向位置に配置され、距離測定のための位
置検出用光源に兼用されている。また、測定光学系２の
絞り３の位置には、ガラス板２２及びこのガラス板２２
に接着した楔プリズム２３、２４が設けられており、こ
の楔プリズム２３、２４にはリング光源１の波長光を透
過しない薄膜が施されている。

【００２３】図５は表示モニタ９の画面を示し、絞り３
のガラス板２２の部分を通って結像した前眼部像Ｅ’、
リング像１’、照明用光源２０、２１の角膜反射像２
０’、２１’、及び照明用光源２０のそれぞれ楔プリズ
ム２３、２４を通った角膜反射像２０ａ、２０ｂ、照明
用光源２１のそれぞれ楔プリズム２３、２４を通った像
２１ａ、２１ｂが表示されている。楔プリズム２３、２
４の角度は、被検眼Ｅまでの距離が正確でずれがないと
きには、角膜反射像２０ｂ、２１ａがリング光源像１’
の中心付近に稍々横に分離して並ぶように定められてい
る。

【００２４】アライメントと距離が合うと、マークＡ２
上に角膜反射像２０ｂ、２１ａが並び、このとき上下の
ずれが距離のずれを表している。なお、角膜曲率によっ
て角膜反射像２０ｂと２１ａの横間隔は少し変るが、距
離の検出には無関係である。位置合わせ時には角膜反射
像２０ｂ、２１ａの位置を目視で観察し、又は映像信号
を逐次に演算することによって位置合わせを行う。２つ
の角膜反射像２０ｂ、２１ａを隣接させることによっ
て、それらの相互の位置の違いが目視でも演算でも検出
し易くなる。

【００２５】測定時には照明用光源２０、２１も点灯
し、その角膜反射像２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂと
リング像１’を同時に記録し、中心部の角膜反射像２０
ｂ、２１ａから距離を計算し、その値とリング像ｌ’の
寸法から角膜曲率を演算する。或いは、リング光源１の
みを点灯したときのリング像１’だけの画像と、角膜反
射光源２０、２１を点灯した画像を連続して演算手段１
０に取り込み、その後にリング１’像だけの画像で演算
を行い、角膜反射像２０ｂ、２１ａの映っている画像で
距離の演算を行う。

【００２６】楔プリズム２３、２４の開口はガラス板２
２の開口に比べて十分に小さいので、楔プリズム２３、
２４を通って分離した前眼部像は殆ど映ることはない。
また、照明用光源２０、２１は発散光源であり、光束投
影光学系が不要なので構成が簡単である。更に、光源１
と光源２０、２１は波長が異なるために、測定光学系２
にダイクロイックミラーを設けて別々の撮像手段８で受
光してもよい。前眼部照明用光源２０、２１を位置検出
用光源に兼用しているので構成が簡素化される。

【００２７】図６は第２の実施例の変形例の絞りの正面
図を示す。図４では楔プリズム２３、２４にリング光源
１の波長を透過しない薄膜を施したが、本変形例ではガ
ラス板２２の周辺部２２ａにこの薄膜が施されている。
リング光源１の波長光は中心部２２ｂを通ってリング像
１’を結像する。これにより、リング像１’の焦点深度
が深くなるので距離の許容範囲が広くなる。

【００２８】以上の説明はオートケラトメータについて
行ったが、リング光源１を使用しないオートレフラクト
メータのような他の検眼装置においても、角膜反射像２
０ｂ、２０ａを単なる位置検出手段として使用すること
もできる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る検眼装
置は、測定光学系を介して角膜形状測定用光源の角膜反
射像が映った撮像手段の映像信号を演算手段に取り込む
際に、位置検出光学系を介して位置検出用光源の角膜反
射像が映った撮像手段の映像信号を演算手段に取り込
み、これらの信号を演算して角膜形状を求めることによ
り、小型な光学系で精度の高い角膜形状測定が可能とな
り、位置合わせの許容範囲を広くすることができる。

【００３０】また、本発明に係る検眼装置は、撮像光学
系の開口よりも小さい２つの開口を介して撮像手段の瞳
孔中心部に発散光源の分離した角膜反射像を撮像し、こ
の角膜反射像の位置から被検眼位置を検出することによ
り、小型な光学系で精度の高い角膜形状測定が可能とな
り、位置合わせの許容範囲を広くすることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の構成図である。

【図２】測定光学系の正面図である。

【図３】取り込み画像の説明図である。

【図４】第２の実施例の測定光学系の正面図である。

【図５】表示モニタの説明図である。

【図６】他の絞りの正面図である。

【符号の説明】１リング光源２測定光学系３絞り４撮像手段５位置検出用光源６、２０、２１前眼部照明用光源７、２３、２４楔プリズム８フィルタ９表示モニタ１０演算手段２２ガラス板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｂ 11/24 ＫＭＦターム(参考） 2F065 AA06 AA19 AA20 AA31 AA45 AA46 AA51 BB07 BB29 CC16 DD02 EE00 FF01 FF04 FF09 FF10 GG13 GG17 HH02 HH12 HH14 JJ03 JJ09 JJ26 LL04 LL20 LL22 LL30 LL47 LL50 QQ24 QQ25 QQ26 QQ27 SS02 SS13 TT02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検眼の前眼部を撮像手段に結像する測
定光学系と、該測定光学系の光軸の周囲に設けた角膜形
状測定用光源と、被検眼位置検出用光源と、該被検眼位
置検出用光源からの検出光を透過し前記角膜形状測定用
光源からの測定光を透過しない光学部材を備え２つの開
口を介して前記被検眼位置検出用光源の角膜反射像を前
記撮像手段の画面の互いに異なる位置に投影する被検眼
位置検出光学系とを有し、前記測定光学系を介して前記
角膜形状測定用光源の角膜反射像が映った撮像手段の映
像信号を演算手段に取り込む際に、前記被検眼位置検出
光学系を介して前記被検眼位置検出用光源の角膜反射像
が映った前記撮像手段の映像信号を前記演算手段に取り
込み、これらの映像信号を演算して角膜形状を求めるこ
とを特徴とする検眼装置。
【請求項２】前記角膜形状測定用光源と前記被検眼位
置検出用光源を前記測定光学系の光軸方向でかつ同じ位
置に設けた請求項１に記載の検眼装置。
【請求項３】前記２つの開口は前記測定光学系の開口
の一部とした請求項１に記載の検眼装置。
【請求項４】前眼部照明用光源を前記被検眼位置検出
用光源と兼用した請求項１に記載の検眼装置。
【請求項５】前記測定光学系の対物レンズの焦点位置
よりも被検眼側に前記測定光学系の絞りを設けた請求項
１に記載の検眼装置。
【請求項６】前記被検眼位置検出光学系に角膜測定光
束を透過しない光学部材を設けた請求項１に記載の検眼
装置。
【請求項７】前記被検眼位置検出用光源を前記測定光
学系の光路外に設けた請求項１に記載の検眼装置。
【請求項８】前眼部撮像手段と、撮像光学系の光路外
に設けた発散光源とを有し、前記撮像光学系の開口より
も小さい２つの開口を介して、前記前眼部撮像手段の瞳
孔中心部に前記発散光源の分離した角膜反射像を撮像
し、該角膜反射像の位置から被検眼位置を検出すること
を特徴とする検眼装置。
【請求項９】前記発散光源は前眼部照明用光源とした
請求項８に記載の検眼装置。