JP3576656B2

JP3576656B2 - 眼科器械用位置合わせ検出装置

Info

Publication number: JP3576656B2
Application number: JP26616995A
Authority: JP
Inventors: 高増田; 好正濱野; 浩治内田; 聡嶋下; 俊文正木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-09-21
Filing date: 1995-09-21
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2015-09-21
Also published as: JPH0984760A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検眼と眼科装置との位置合わせ状態を検出するための眼科機器用位置合わせ検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、眼圧計等の眼科器械においては、被検眼に対して装置本体を前後させてピント合わせを行い、装置本体を上下左右方向に移動させて被検眼と装置本体との位置合わせを行っている。この位置合わせ状態を検出するための装置としては、一対の位置合わせ指標投影光学系からの投影光束を被検眼の角膜に向けて投影し、角膜による鏡面反射像の合致、非合致を検出して、位置合わせ状態を知る位置検出装置が一般的に用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の位置検出装置では、一対の光束を投影、受光するために複数の独立した光学系が必要となり、光源や受光素子などの部材もそれぞれ複数個用意する必要がある。
【０００４】
本発明の目的は、一対の光偏向部材により分離され受光した角膜反射像の位置座標から、被検眼と装置との三次元方向の位置情報を検出する眼科器械用位置合わせ検出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眼科機器用位置合わせ検出装置は、被検眼の前眼部を撮像素子に結像する観察光学系と、被検眼の角膜に光束を投影する光源を有する投影手段と、前記観察光学系に設け前記光源の角膜反射光束をそれぞれ上下の別方向に偏向し前記撮像素子上の異なる位置に結像する光偏向部材と、前記撮像素子の信号により前記光源の角膜反射像を抽出する画像抽出手段と、該画像抽出手段の出力を演算して被検眼と装置との位置合わせ状態を求める演算手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
【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は実施例の光学系の斜視図を示し、被検眼Ｅの前方の光軸上には、対物レンズ１、ハーフミラー２、複数開口を有する絞り３、結像レンズ４、撮像素子５が順次に配列され、ハーフミラー２の入射方向には、投影レンズ６、光源７が配列されている。また、撮像素子５の出力は演算回路８に接続されている。
【０００７】
複数開口絞り３は図２に示すように、中心部開口３ａと、この中心部開口３ａに対して水平方向に対称に配置された開口３ｂ、３ｃとにより構成され、これらの開口３ｂ、３ｃに対応して、その後方にそれぞれプリズム９ｂ、９ｃが配置されており、開口３ａにはプリズムは配置されていない。
【０００８】
図３（ａ）、（ｂ）は開口３ｂ、３ｃとプリズム９ｂ、９ｃの側面図を示し、プリズム９ｂ、９ｃは２つの開口３ｂ、３ｃの中心を結んだ線に対して垂直方向に斜面が設けられ、それぞれの斜面の向きが異なるように配置されている。
【０００９】
光源７から射出した光束は投影レンズ６を通りハーフミラー２に反射され、対物レンズ１から被検眼Ｅの角膜Ｅｃを照明し、対物レンズ１の焦点位置に角膜反射による虚像７’を形成する。この虚像７’からの光束は再び対物レンズ１で屈折され、平行光となって複数開口絞り３に入射する。絞り３において中心の開口３ａを通過した光束はそのまま偏向されずに直進し、一対の開口３ｂ、３ｃを通過した光束はプリズム９ｂ、９ｃによってそれぞれ上下の別方向に偏向され、結像レンズ４によりその焦点位置にある撮像素子５上に、被検眼Ｅの前眼部と共に角膜反射像７”を結像する。
【００１０】
このとき撮像素子５上には、対物レンズ１及び結像レンズ４によって、図示しない照明光源に照明されて開口３ａを通過した前眼部像と、開口３ｂ、３ｃを通過してプリズム９ｂ、９ｃにより偏向された角膜反射像７”とが映出され、この角膜反射像７”は撮像素子５上の異なる所定位置に分離されて結像する。
【００１１】
なお、撮像素子５上に角膜反射像７”だけを結像させる場合は、前眼部照明用光源と光源１とが異なる発光波長の光束を発するように選定し、開口３ｂ、３ｃが光源１からの光束の波長だけを透過するようにする。実際には、プリズム９ｂ、９ｃに上述のような光学特性を有する誘電体多層膜を蒸着したり、開口３ｂ、３ｃの近傍にフィルタを配置する等の構成とする。
【００１２】
図４は位置合わせが完了した状態の撮像素子５上の画像を示し、実際の装置では図示しない内蔵テレビモニタに表示される。この内蔵テレビモニタには、中心部開口３ａを通過して結像された前眼部Ｐｆと、周辺部開口３ｂ、３ｃを通過して結像された角膜反射像７ｂ”、７ｃ”とが表示される。
【００１３】
この状態で角膜反射像７ｂ”、７ｃ”の中間位置座標Ｘ０、Ｙ０と、両者間の水平方向距離Ｄｘを算出して記憶する。これらの角膜反射像７ｂ”、７ｃ”の抽出は、一般的に画像をフレームメモリに取り込んでソフトウェアにより抽出する方式や、撮像素子５からのビデオ信号をコンパレータで比較し、所定レベル以上の信号が得られた時間から抽出する方式等により行われ、演算回路８はこれらの演算を行う。
【００１４】
一方、図５は被検眼Ｅと装置との作動距離は所定位置にあるが、上下左右方向の位置合わせが完了していない状態を示しており、この場合は角膜反射像７ｂ”、７ｃ”間の水平方向距離Ｄｘは図４と等しいが、その中心位置座標Ｘ、Ｙは図４とは異なっている。この場合は、図４の状態における角膜反射像７ｂ”、７ｃ”の中心位置との差（Ｘ− Ｘ０）、（Ｙ−Ｙ０）が位置合わせ誤差を表しており、これらの値を演算することにより位置合わせ状態を定量的に検出することができる。
【００１５】
また、図６は上下左右方向の位置合わせは完了しているが、作動距離が図４とは異なっている状態を表しており、角膜反射像７ｂ”、７ｃ”の中心位置Ｘ、Ｙは図４と等しいが、両者間の水平方向距離Ｄｘが変化している。この場合には、図４の状態との水平方向距離の差を検知することにより、作動距離合わせの誤差を定量的に検出することができる。このように、角膜反射像７ｂ”、７ｃ”の中心位置Ｘ、Ｙ及びその水平方向距離Ｄｘを検知することにより、被検眼Ｅと装置との位置合わせ状態を三次元的に定量化することができる。
【００１６】
また、開口３ｂ、３ｃによって形成される像７ｂ”、７ｃ”は被検眼Ｅの瞳孔像Ｐｉ内にあり、通常人間の眼底の反射率は非常に小さく、瞳孔が相当に強い光で照明されてもその内部から光が反射してくることはないので、像７ｂ”、７ｃ”が被検眼Ｅの皮膚や虹彩上にできる場合に比べて検出は容易である。また、照明光量の大小によって背景の明るさが殆ど変化することはないので、Ｓ／Ｎ比を大きく取ることができ、検出精度が前眼部の照明照度により左右されることはない。
【００１７】
プリズム９ｂ、９ｃの斜面を絞り３の中心線方向に向けて配置した場合は、装置の前後方向の移動により常に像７ｂ”、７ｃ”を分離するようにするために、プリズム９ｂ、９ｃの頂角を大きく設定する必要があり、位置合わせが完了した状態での両方の像７ｂ”、７ｃ”がかなりの距離を持つことになる。従って、被検眼Ｅの虹彩と重なって結像してしまい、被検眼Ｅの前眼部が太陽光等の強い光で照明された場合には像７ｂ”、７ｃ”の検知ができなくなる。
【００１８】
また、プリズム９ｂ、９ｃの頂角を大きくすることによって、色収差や非点収差が発生する原因にもなるので、プリズム９ｂ、９ｃの頂角はできる限り小さくすることが望ましく、本実施例の場合はプリズムの斜面を開口３ｂ、３ｃの中心線方向に設ける構成に比べて、プリズム９ｂ、９ｃの頂角を小さくすることができるので、上述のような問題点を全て解決することができる。
【００１９】
実施例を実際の眼科装置に応用する場合には、装置全体を三次元方向に移動可能な摺動機構上に配置し、操作桿等で被検眼と装置との位置合わせを行うようにする。このとき、位置合わせ検出によって被検眼と装置との位置合わせ誤差が所定以内になると、検者に測定可能状態になったことを知らせて自動的に測定を開始するようにすることもできる。また、三次元方向に移動可能な駆動機構を有する装置の場合には、位置合わせ検出により得られた位置合わせ誤差を基に、駆動機構を駆動させて自動的に位置合わせを行い、所定誤差範囲内に入った時点で自動測定を開始するような全自動測定装置も可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る眼科器械用位置合わせ検出装置は、被検眼の前眼部観察光学系中に光偏向部材を配置し、角膜上に投影した光源からの反射像を各光偏向部材を介して撮像素子上の異なる位置に抽出することにより、簡素な構成の光学系で被検眼と装置との位置合わせ状態を定量的に検出することができる。
【００２１】
また、観察光学系による前眼部像中の被検眼の瞳孔内に角膜反射像を結像させるようにすれば、過度の前眼部の照明により角膜反射像が検出できなくなるような不都合を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の斜視図である。
【図２】複数開口を有する絞りの正面図である。
【図３】開口と光偏向部材の側面図である。
【図４】位置合わせ完了時の撮像素子上の画像の説明図である。
【図５】上下左右方向の位置合わせ未完了時の撮像素子上の画像の説明図である。
【図６】作動距離方向の位置合わせ未完了時の撮像素子上の画像の説明図である。
【符号の説明】
１対物レンズ
２ハーフミラー
３複数開口絞り
４結像レンズ
５撮像素子
６投影レンズ
７光源
８演算回路
９ｂ、９ｃ光偏向部材

Claims

被検眼の前眼部を撮像素子に結像する観察光学系と、被検眼の角膜に光束を投影する光源を有する投影手段と、前記観察光学系に設け前記光源の角膜反射光束をそれぞれ上下の別方向に偏向し前記撮像素子上の異なる位置に結像する光偏向部材と、前記撮像素子の信号により前記光源の角膜反射像を抽出する画像抽出手段と、該画像抽出手段の出力を演算して被検眼と装置との位置合わせ状態を求める演算手段とを有することを特徴とする眼科器械用位置合わせ検出装置。
前記光偏向部材は楔形プリズムとした請求項１に記載の眼科機器用位置合わせ検出装置。
前記光偏向部材は、前記投影手段から投影され被検眼の角膜で反射された光束を分割する２つの開口を有する開口絞りと、該開口絞りの２つの開口により分割された角膜反射光束を上下の別方向に偏向する請求項１に記載の眼科器械用位置合わせ検出装置。