JP2580215B2 - 他覚式眼屈折力測定装置 - Google Patents

他覚式眼屈折力測定装置

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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、被検眼の眼底に投影されたターゲット像
の画像データを第1記憶手段に記憶させて被検眼の球面
屈折度,乱視度,乱視軸角度等を測定する他覚式眼屈折
力測定装置に関する。
(従来の技術) 従来、他覚式眼屈折力測定装置は、投影光学系によっ
てターゲット像を被検眼の眼底に投影して観察光学系を
通じてそのターゲット像をテレビカメラ等の撮像部(イ
メージセンサ)に導き、そのイメージセンサから出力さ
れる画像信号(画像データ)を記憶装置に記憶させ、そ
して、この記憶装置に記憶された画像データを処理する
ことにより被検眼の球面屈折率,乱視度,乱視軸角度等
を測定している。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、眼底の光学的性質(反射率等)は場所によ
って異なるので(血管等の影響により)、イメージセン
サから出力される画像信号は眼底の光学的不均一性の影
響を受けており、したがって、記憶装置に記憶されたデ
ータから被検眼の球面屈折度,乱視度,乱視軸角度等を
高精度に測定することができないという問題があった。
(発明の目的) そこで、この発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、眼底の光学的不均一性の影響を受けずに球面屈折
度,乱視度,乱視軸角度等を高精度に測定することので
きる他覚式眼屈折力測定装置を提供することを目的とす
る。
(問題点を解決するための手段) この発明は、上記問題点を解決するために、被検眼の
眼底の一様な照明と被検眼の眼底へのターゲットの投影
を選択的に行う第1光学系と、 被検眼の眼底像を形成する第2光学系と、 上記第2光学系によって形成された像を光電変換する
画像センサと、 上記第1光学系が被検眼の眼底の一様な照明を行って
いるときの画像センサの出力である第1画像データを記
憶する第1記憶部と、 上記第1光学系が被検眼の眼底へのターゲットの投影
を行っているときの画像センサの出力である第2画像デ
ータを記憶する第2記憶部と、 上記第2画像データを第1画像データに基づき補正を
施す画像データ補正部と、 上記画像データ補正部によって補正された画像データ
に基づき被検眼の屈折力を求める演算部とを設けたもの
である。
(作 用) 第1記憶部に一様に照射された眼底の画像データが記
憶され、第2記憶部にターゲットの画像データが記憶さ
れ、画像データ補正部がその眼底画像データに基づいて
ターゲット画像データを補正し、演算部が補正したター
ゲット画像データから被検眼の屈折力を演算する。
(実 施 例) 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。
第1図は、この発明に係わる他覚式眼屈折測定装置の
光学系の配置を示した概念図であり、第1図において、
1は被検眼Eの眼底Erにリング状像を形成するための投
影光学系、2は眼底Erの像を二次元画像センサとしての
CCD(イメージセンサ)3に形成するための結像光学
系、4は被検眼Eを雲霧視状態で固視させるための固視
標光学系、5は被検眼Eの前眼部Eaを観察する観察光学
系、30は被検眼Eの眼底Erを一様に照射する照明光学系
である。投影光学系1と照明光学系5は第1光学系に、
結像光学系2は第2光学系に相当する。
投影光学系1は、孔あきミラー6、赤外孔LED光源
7、リレーレンズ8、円錐形プリズム9、リング状開口
絞り10、リレーレンズ11、対物レンズ21からなり、結像
光学系2は対物レンズ21、孔あきミラー6、リレーレン
ズ13、CCD3からなり、固視標光学系4は対物レンズ21、
赤外透過可視反射ミラー14、リレーレンズ15、固視標16
からなり、前眼部観察光学系5は対物レンズ21、ハーフ
ミラー20、リレーレンズ17、撮像管18、モニターテレビ
19からなり、リング状開口絞10と眼底Er、CCD3と眼底E
r、赤外光LED光源7と孔あきミラー6と被検眼瞳Epは共
役関係にある等、各光学系1〜5の配置関係、その各構
成要素の配置関係は特開昭60−164829号に記載の通りで
あるのでその詳細な説明は省略する。
照明光学系30は赤外光を射出するLED光源31、リレー
レンズ32、ハーフミラー33、リレーレンズ11、対物レン
ズ21からなり、LED光源31から射出された赤外光がリレ
ーレンズ32、ハーフミラー33、リレーレンズ11および対
物レンズ21を介して被検眼Eの眼底Erを一様に照射する
ようになっている。
測定中、前眼部Eaの像は、常時、モニターテレビ19の
画面に映されており、検者は、適宜前眼部Eaが所定の位
置にあるか否かを監視し、被検者は固視標16を雲霧視し
て被検眼Eが固定される。
第2図は上記他覚式眼屈折測定装置の信号処理系を示
したブロック構成図であり、図において、41はイメージ
センサ3から出力される画像信号をデジタル信号に変換
するA/D変換器、42は照明光学系30のみによって眼底Er
を照射した際、CCD3上に結像される眼底像の画像データ
を記憶する第1フレームメモリ(第1記憶手段)で、こ
れはA/D変換器41から順次出力されるデジタル信号を後
述する制御回路44によって指定されたアドレスに順次記
憶していくものである。43は投影光学系1によって眼底
Erにターゲット像を投影した際に結像光学系2によって
CCD3上に結像されるターゲット像の画像データを記憶す
る第2フレームメモリ(第2記憶手段)で、これも上記
と同様にA/D変換器41から順次出力されるデジタル信号
を制御回路44によって指定されたアドレスに順次記憶し
ていくものである。44はCCD3の画素を走査していくとと
もに、A/D変換器41のデジタル変換のタイミングを制御
する制御回路で、これはLED光源31が赤外光を射出して
いるとき第1フレームメモリ42を選択し、LED光源7が
赤外光を照出しているとき第2フレームメモリ43を選択
し、そして、CCD3の走査に対応して第1,第2フレームメ
モリ42,43のアドレスを指定していくようになってい
る。45は制御回路44の制御と第2フレームメモリ43に記
憶されたターゲット像のターゲット画像データD2を第1
フレームメモリ42に記憶された眼底画像データD1に基づ
いて補正し、この補正したターゲット画像データD3から
被検眼Eの球面屈折度,乱視度,乱視軸角度等を演算す
るマイクロコンピュータである。このマイクロコンピュ
ータ45は画像データ補正部と演算部とに相当する。
次に、上記実施例の他覚式眼屈折力測定装置の作用に
ついて説明する。
先ず最初に、照明光学系30のLED光源31から赤外光を
射出する。すると、この赤外光がリレーレンズ32,ハー
フミラー33,リレーレンズ11,ハーフミラー14,20,対物レ
ンズ21等を介して被検眼Eの眼底Erに到達し、眼底Erが
その赤外光により一様に照射される。そして、眼底Erで
反射した赤外光が対物レンズ21,ハーフミラー14,20,リ
レーレンズ13等を介してCCD3に到達し、このCCD3上に眼
底像が形成される。CCD3からは制御回路44によるCCD3の
画素の走査によって各画素の受光量に応じた画像信号が
順次出力され、この画像信号がA/D変換器41によりデジ
タル信号に変換されて各画素に対応した第1フレームメ
モリ42のアドレスに記憶されていく。ここで、例えば眼
底Erの血管等の影響によりCCD3のS線上(第3図参照)
を走査した際の画素Xの受光量が低下したとすると、そ
の画素Xに対応した第1フレームメモリ42のアドレスX
に第3図の(C)に示すように画像信号値の低下した画
像データが記憶される。
次に、照明光学系のLED光源31からの赤外光の射出を
停止し、投影光学系1のLED光源7から赤外光を射出さ
せる。すると、この赤外光が円錐プリズム12によって屈
折された後リング状開口絞り10を通過して、孔あきミラ
ー6で反射され、対物レンズ21を通って眼底Erに達し、
その眼底Erにターゲット像が形成される。
このターゲット像は説明の便宜上第3図の(a)に示
すように二つの長方形の像Q1,Q2から形成されているも
のとして説明する。また、この像Q1,Q2上にCCD3のS線
が重なるものとする。この像Q1,Q2による反射赤外光は
結像光学系2によって上記と同様にしてCCD3に到達し、
このCCD3上にターゲット像が結像される。像Q1の形成位
置の血管K等によって、その位置の反射率が低くなるの
で、第3図の(a)に示すように、CCD3のS線上の画素
が走査されると、その血管K部すなわち画素Xからの画
像信号値が低下し、第3図の(b)に示すような画像デ
ータD2が第2フレームメモリ43に記憶される。
そして、マイクロコンピュータ45が被検眼の球面屈折
度,乱視度,乱視軸角度等を演算するときには、第1フ
レームメモリ42に記憶された画像データD1を読み出し、
この読み出しと同じアドレスの第2フレームメモリ43に
記憶された画像データD2を読み出してD2をD1に基づいて
補正し、この補正した画像データD3を使用する。この補
正は、第1,第2フレームメモリ42,43の画像データD1,D2
が眼底Erの反射率に比例するから、 D3=KD2/D1 K;定数 として算出し、この算出したデータD3は眼底Erの反射率
に拘りない値となり、このデータD3により第3図の
(d)に示すように、反射率の影響をなくした画像デー
タを得ることができる。
ところで、長方形の像Q1,Q2の中心O1,O2の距離rは、
画像値分布のf0以上の部分の重心位置から算出してお
り、したがって、補正前の画像データD2による像Q1の重
心位置は像Q1の中心位置より右側(第3図において)に
ずれた位置に算出されるので、重心間の距離r1は中心
O1,O2間の距離r0よりも長くなるが、補正データD3によ
る重心間の距離r2は中心O1,O2間の距離r0に近づいた値
となり、誤差の少ない測定が可能となる。
眼底Erに形成されるターゲット像はリング状の像(第
1リング像R)であり、この第1次リング像R1を形成し
た赤外光は眼底Erで反射され、孔あきミラー6の孔部6a
を通過してCCD3に達し、画像パターンとしての第2次リ
ング像R2がそのCCD3に形成される。
第4図はそのCCD3に形成された第2次リング像R2を説
明するためのもので、第4図では、CCD3のうち斜線の部
分に第2次リング像R2が形成されている。ここで、第1
次リング像R1、第2次リング像R2は被検眼Eの屈折度に
対応してその大きさが変化すること、また、被検眼Eに
乱視があると楕円形となることは従来から知られてい
る。そして、この楕円形から屈折度等が求められる。
第5図は、その屈折度等を求める他の実施例の他覚式
眼屈折力測定装置の信号処理系の構成を示したブロック
図であり、図において、22はCCDの各画素に蓄積された
信号電荷を順次出力する駆動回路で、これは画像パター
ンの形状特性を得るために計測制御処理を行なう制御演
算部MPUに接続され、その制御演算部MPUは記憶回路24、
プログラムメモリ25、走査部SCU、ディスプレイインタ
フェイス26、累算部ACUに接続され、ディスプレイイン
タフェイス26は表示部27に接続されている。その制御演
算部MPUはプログラムメモリ25、記憶回路24との間で情
報の授受を行なうものである。
次に、制御演算部MPUの計測制御処理を簡単に説明す
る。
ここでは、計測処理は、第4図に示すように、楕円R3
を得るために、任意の点O(X0、Y0)を原点とすると共
に、その点O(X0、Y0)を通りかつ水平走査方向Hに対
して角度θの方向を走査方向Mとし、その方向Mにおい
て、計測始点P1、計測終点P2をあらかじめ決めておく。
ここで、求められる画像パターンが二点鎖線で示す楕
円R3であるとして、その楕円R3と走査方向Mとの交点と
して定められる座標点に基づいて、楕円方程式の係数を
求めるための座標点の個数は、少なくとも4つ以上でな
らなければならなず、したがって、CCD3を4つ以上の方
向に走査する。
いま、第1フレームメモリ42に一様に照射された眼底
Erの画像データD1が記憶され、第2フレームメモリ43に
ターゲット像(第1リング像)R2の画像データD2が記憶
されているとすると、制御演算部はM方向の画素に対応
したアドレスに記憶されている第1,第2フレームメモリ
42,43の画像データD1,D2を読み出し、この読み出した画
像データD2を上述と同様に画像データD1で補正し、この
補正した画像データD3を累算部に送り、ここで、その画
像データD3に重みをつけてその走査方向M(P1−P2間)
における画像データの重心位置すなわちリングR3と走査
方向Mの交点が求められる。同様にして、それぞれ異な
る他の交点を3つ求める。これらの交点から制御演算部
は下記の式により、係数A,B,Cを求める。
Ax2+By2+Cxy=1 … すなわち、第4図において、水平走査方向をX軸とみ
なして、楕円R3の長径をa、短径をbとし、長径aのX
軸に対する角度φをとすると、角度φが乱視軸に相当
し、長径aが乱視の強主経線の屈折度、楕円の大きさが
球面度数に対応するから、下記の一般式に基づいて係数
A,B,Cを求めれば、屈折力S、C、Aが得られるのであ
る。
すなわち、座標点を少なくとも4個以上検出してその
座標値を求め、最小自乗法により式からA、B、Cを
求め、〜式からa、b、φを得れば屈折度が得られ
る。
このように、画像データD2を画像データD1で補正し、
この補正した画像データD3から重心位置を求めているの
で、眼底の光学的不均一性の影響を受けずに球面屈折
度,乱視度,乱視軸角度等を高精度に測定することがで
きる。
なお、上記実施例では、眼底Erを一様に照射したとき
の眼底像の画像データを第1フレームメモリ42に記憶さ
れているが、その画像データを制御演算部のメモリに記
憶させるようにすれば第1フレームメモリ42を省略する
ことができる。
(発明の効果) この発明は、被検眼の眼底の一様な照明と被検眼の眼
底へのターゲットの投影を選択的に行う第1光学系と、
被検眼の眼底像を形成する第2光学系と、上記第2光学
系によって形成された像を光電変換する画像センサと、
上記第1光学系が被検眼の眼底の一様な照明を行ってい
るときの画像センサの出力である第1画像データを記憶
する第1記憶部と、上記第1光学系が被検眼の眼底への
ターゲットの投影を行っているときの画像センサの出力
である第2画像データを記憶する第2記憶部と、上記第
2画像データを第1画像データに基づき補正を施す画像
データ補正部と、上記画像データ補正部によって補正さ
れた画像データに基づき被検眼の屈折力を求める演算部
とからなるものであるから、第1記憶部に一様に照射さ
れた眼底の画像データが記憶され、第2記憶部にターゲ
ットの画像データが記憶され、画像データ補正部がその
眼底画像データに基づいてターゲット画像データを補正
するので、眼底の光学的不均一性の影響を受けずに被検
眼の屈折力を高精度に求めることができるという効果を
有する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係わる他覚式眼屈折力測定装置の光
学系の配置を示した概念図、第2図は他覚式眼屈折力測
定装置の信号処理系を示したブロック構成図、第3図は
ターゲット像と画像データとの関係を示した説明図、第
4図はCCD上に結像されたリング像の説明図、第5図は
他の実施例の説明図である。 1……投影光学系 2……照明光学系 3……イメージセンサ 5……結像光学系 42,43……第1,第2フレームメモリ 45……マイクロコンピュータ Q1,Q2……ターゲット像 E……被検眼 Er……眼底

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検眼の眼底の一様な照明と被検眼の眼底
    へのターゲットの投影を選択的に行う第1光学系と、 被検眼の眼底像を形成する第2光学系と、 上記第2光学系によって形成された像を光電変換する画
    像センサと、 上記第1光学系が被検眼の眼底の一様な照明を行ってい
    るときの画像センサの出力である第1画像データを記憶
    する第1記憶部と、 上記第1光学系が被検眼の眼底へのターゲットの投影を
    行っているときの画像センサの出力である第2画像デー
    タを記憶する第2記憶部と、 上記第2画像データを第1画像データに基づき補正を施
    す画像データ補正部と、 上記画像データ補正部によって補正された画像データに
    基づき被検眼の屈折力を求める演算部とからなることを
    特徴とする他覚式眼屈折力測定装置。
  2. 【請求項2】上記画像データ補正部は、第2記憶部で記
    憶された第2画像データD2と第1記憶部で記憶された第
    1画像データD1との商(D2/D1)をとり、補正を施すこ
    とを特徴とする特許請求範囲第1項記載の他覚式眼屈折
    力測定装置
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