JP5079546B2 - Target presentation device - Google Patents

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本発明は、所定の筐体内に凹面ミラーを備え、被検眼に検査視標を呈示する省スペース型の視標呈示装置に関する。   The present invention relates to a space-saving target presentation device that includes a concave mirror in a predetermined housing and presents a test target to an eye to be examined.

筐体内に視力検査視標を持つ視標板、凹面ミラー及びビームスプリッタ(ハーフミラー)が配置され、ビームスプリッタを透過した視標光束を凹面ミラーで反射して再びビームスプリッタに向かわせ、ビームスプリッタで反射された視標光束を呈示窓から射出させて被検眼に向かわせる構成とし、凹面ミラーとビームスプリッタの反射を利用して、所定の検査距離を光学的に確保した省スペース型の視標呈示装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開平7−236612号公報
A target plate having a visual acuity test target, a concave mirror, and a beam splitter (half mirror) are arranged in the housing, and the target luminous flux that has passed through the beam splitter is reflected by the concave mirror and directed again to the beam splitter. The target luminous flux reflected by the light is emitted from the presentation window and directed to the eye to be examined, and the space-saving target that optically secures a predetermined examination distance using the reflection of the concave mirror and beam splitter. A presentation device is known (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 7-236612

しかし、この種の従来装置においては、ビームスプリッタはその法線方向が装置の水平軸に対して45度方向に配置され、凹面ミラーはビームスプリッタの上(又は下)の位置で、凹面ミラーの光軸が鉛直方向に位置するように配置されていた。装置の筐体の設置距離を被検眼から1.1mとし、5mの検査距離を光学的に確保する凹面ミラーを使用し、眼の高さの多少の変動(中心に対して±80mm)があっても、視標光束がけられないようにするためには、凹面ミラーのサイズとしては前後方向で200mm程の幅が必要とされていた。こうした凹面ミラーの配置では、凹面ミラーのサイズより筐体の厚さを薄くできず、ビームスプリッタの回転機構、凹面ミラーの保持構造を含めると、本体筐体の幅は300mmを超えていた。この場合、装置筐体までの設置距離を短くできたが、装置筐体自体の厚みの薄型化が図られていなかった。   However, in this type of conventional apparatus, the normal direction of the beam splitter is arranged at 45 degrees with respect to the horizontal axis of the apparatus, and the concave mirror is located above (or below) the beam splitter, The optical axis was arranged in the vertical direction. The installation distance of the device casing is 1.1 m from the eye to be inspected, and a concave mirror that optically secures an inspection distance of 5 m is used, and there is some variation in eye height (± 80 mm with respect to the center). However, in order to prevent the target luminous flux from being displaced, the concave mirror needs to have a width of about 200 mm in the front-rear direction. With such a concave mirror arrangement, the thickness of the housing cannot be made thinner than the size of the concave mirror, and the width of the main body housing exceeds 300 mm when the rotating mechanism of the beam splitter and the concave mirror holding structure are included. In this case, although the installation distance to the device casing could be shortened, the thickness of the device casing itself was not reduced.

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、凹面ミラーを内蔵した装置筐体の薄型化を図ることができる省スペース型の視標呈示装置を提供することを技術課題とする。   In view of the above-described problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a space-saving target presentation device that can reduce the thickness of a device housing that includes a concave mirror.

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention is characterized by having the following configuration.

(1) 視標板からの視標光束を凹面ミラーで反射させて筐体の呈示窓から被検眼に導光し、光学的に所定の遠用検査距離にて検査視標を呈示する省スペース型の視標呈示装置において、
視標板からの視標光束を前記凹面ミラーに向けて反射させ、前記凹面ミラーで反射された視標光束を透過させるビームスプリッタを有し、前記ビームスプリッタを透過した視標光束を呈示窓から射出して被検眼に導光する導光光学系を備え、
前記凹面ミラーを前記ビームスプリッタの背後に配置すると共に凹面ミラーの光軸を略水平に配置し、
前記凹面ミラーの光軸と前記ビームスプリッタの反射面の法線方向との成す角度θが45度より小さくなるようにビームスプリッタを立てて配置し、
前記視標板を前記凹面ミラーの下又は上に配置し、
被検眼が所定の許容範囲で上下方向に変動したときにも視標光束がけられずに被検眼に視標を呈示すべく、前記凹面ミラーの上下方向の寸法Yを設定すると共に、前記視標板の配置位置の反対側に前記凹面ミラーのサイズを延ばし、凹面ミラーの上下方向の外径中心が凹面ミラーの光軸に対してずれた偏心形状に前記凹面ミラーを形成し、
さらに前記ビームスプリッタの前後方向の寸法W1と前記凹面ミラーの前後方向の寸法W2との合計の寸法Wが前記寸法Yより小さくなるように前記角度θを設定したことを特徴とする。
(2) (1)の視標呈示装置において、被検眼が所定の許容範囲で上下方向に変動したときにも、前記凹面ミラーの光軸からのずれに応じて生じる非点収差について、最もサイズの小さな視力検査視標が分解して見えるように、前記角度θを設定したことを特徴とする。
(3) (2)の視標呈示装置において、前記凹面ミラーは、光軸からのずれに応じて発生する非点収差を低減した楕円凹面ミラーであることを特徴とする。
(4) (3)の視標呈示装置において、前記視標板、ビームスプリッタ及び凹面ミラーを含む導光光学系を、前記凹面ミラーの光軸上に位置する回転中心を中心にして回転する回転機構を備えることを特徴とする。
(1) Space saving in which the target luminous flux from the target plate is reflected by a concave mirror and guided from the display window of the housing to the eye to be inspected, and optically presents the test target at a predetermined distance test distance. In the type of target presentation device,
A beam splitter that reflects the target beam from the target plate toward the concave mirror and transmits the target beam reflected by the concave mirror; A light guide optical system that emits light and guides it to the eye to be examined is provided.
The concave mirror is disposed behind the beam splitter and the optical axis of the concave mirror is disposed substantially horizontally,
The beam splitter is placed upright so that the angle θ formed by the optical axis of the concave mirror and the normal direction of the reflection surface of the beam splitter is less than 45 degrees,
Placing the target plate below or on the concave mirror;
The vertical dimension Y of the concave mirror is set so as to present the target to the subject's eye without being displaced by the target luminous flux even when the subject's eye fluctuates in the vertical direction within a predetermined allowable range. Extending the size of the concave mirror to the opposite side of the plate placement position, forming the concave mirror in an eccentric shape in which the center of the outer diameter in the vertical direction of the concave mirror is offset from the optical axis of the concave mirror,
Further, the angle θ is set such that the total dimension W of the dimension W1 in the front-rear direction of the beam splitter and the dimension W2 in the front-rear direction of the concave mirror is smaller than the dimension Y.
(2) In the optotype presenting apparatus according to (1), even when the eye to be examined fluctuates in a vertical direction within a predetermined allowable range, astigmatism generated according to the deviation from the optical axis of the concave mirror is the largest The angle θ is set so that a small visual acuity test target is visible.
(3) In the optotype presenting apparatus according to (2), the concave mirror is an elliptic concave mirror with reduced astigmatism generated in accordance with a deviation from the optical axis.
(4) In the target presentation device of (3), the light guide optical system including the target plate, the beam splitter, and the concave mirror is rotated around a rotation center positioned on the optical axis of the concave mirror. A mechanism is provided.

本発明によれば、凹面ミラーを内蔵した装置筐体の薄型化を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the thickness of a device housing incorporating a concave mirror.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る視標呈示装置の概観略図である。図2は装置本体1の右側面から見たときの概略構成図、図3は装置本体を上から見たときの概略構成図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of an optotype presenting apparatus according to the present invention. 2 is a schematic configuration diagram when viewed from the right side of the apparatus main body 1, and FIG. 3 is a schematic configuration diagram when the apparatus main body is viewed from above.

装置本体1の筐体1aの正面には反射防止膜が施されたアクリル板からなる呈示窓2が配置され、被検者はこの呈示窓2を介し筐体内に視標を見ることができる。筐体1aの内部は黒色に塗装されており、内部構造を見えにくくしている。筐体1aの正面には、後述するワイヤレスのリモコン40に対する光信号の送受信を行う送受信部4が配置されている。筐体1aの内部には導光光学系20が組み込まれている。   A presentation window 2 made of an acrylic plate provided with an antireflection film is arranged on the front surface of the casing 1a of the apparatus main body 1, and the subject can see the target in the casing through the presentation window 2. The interior of the housing 1a is painted black, making the internal structure difficult to see. A transmission / reception unit 4 for transmitting / receiving optical signals to / from a wireless remote controller 40 to be described later is arranged on the front surface of the housing 1a. A light guide optical system 20 is incorporated in the housing 1a.

導光光学系20は、視力検査視表を表示する透過型の液晶パネルで構成された視標板22、視標板22を背後から照明する照明光源21と、ビームスプリッタ23と、被検眼側から見てビームスプリッタ23の背後に鉛直方向に立てて配置された凹面ミラー24と、備える。視標板22は、図示を略す表示制御ユニットにより表示が制御され、ランドルト環視標、文字等の視力検査視表が表示される。なお、最もサイズが小さな視力検査視標(例えば、視力値2.0の視標)を呈示可能なように、視標板22としては、高画素数を有するもの(例えば、有効画素数が1404×1054)を使用することが好ましい。なお、視標板としては、特開平7−236612号公報等に記載されているように、ディスク板の同心円周上に多数の検査視標を形成し、これを選択的に照明光路に配置する構成であっても良い。   The light guide optical system 20 includes a target plate 22 composed of a transmissive liquid crystal panel that displays a visual test table, an illumination light source 21 that illuminates the target plate 22 from the back, a beam splitter 23, and the eye side to be examined. And a concave mirror 24 arranged in the vertical direction behind the beam splitter 23 as viewed from the front. The display of the optotype plate 22 is controlled by a display control unit (not shown), and a visual acuity test table such as a Landolt optotype and characters is displayed. Note that the target plate 22 has a high number of pixels (for example, the number of effective pixels is 1404) so that the smallest visual acuity test target (for example, a visual target having a visual acuity value of 2.0) can be presented. × 1054) is preferably used. As the target plate, as described in JP-A-7-236612, etc., a large number of test targets are formed on the concentric circumference of the disk plate, and these are selectively arranged in the illumination optical path. It may be a configuration.

照明光源21により照明され、視標板22を発した視標光束は、ビームスプリッタ23により反射され、凹面ミラー24に向かう。凹面ミラー24は、被検眼Eと筐体20の呈示窓2との距離が1.1mのときに、視標と被検眼Eとの検査距離を光学的に5mの検査距離にするようにその焦点距離が設計されている。凹面ミラー24で反射された視標光束は、ビームスプリッタ23を透過した後、呈示窓2を射出して被検眼に向かう。   The target luminous flux illuminated by the illumination light source 21 and emitted from the target plate 22 is reflected by the beam splitter 23 and travels toward the concave mirror 24. When the distance between the eye E to be examined and the presentation window 2 of the housing 20 is 1.1 m, the concave mirror 24 is configured so that the inspection distance between the visual target and the eye E is optically 5 m. The focal length is designed. The target luminous flux reflected by the concave mirror 24 passes through the beam splitter 23 and then exits the presentation window 2 toward the eye to be examined.

ここで、凹面ミラー24の光軸LOは水平方向に略平行に設置されている。一方、ビームスプリッタ23は、そのミラー面の法線方向が装置の水平方向(凹面ミラー24の光軸LO)となす角度θに対して45度ではなく、45度より小さく(ただし、角度θは0度よりは大きく)なるように斜設して配置されている。ビームスプリッタ23のミラー面をなるべく鉛直方向に立てて配置することにより、ビームスプリッタ23のミラー面が水平方向に対して45度で配置されていた従来の場合に比べて、筐体1aの前後方向の厚さを薄くすることができる。筐体1aの前後方向の厚さを従来に対して薄くするための角度θの設定については後述する。なお、本実施形態では、角度θを25度としている。角度θを25度とすると、角度θを45度にした従来の場合に対して、ビームスプリッタ23の配置スペースについては53%程の薄型化が可能になる。また、凹面ミラー24はビームスプリッタ23に近接して配置されている。   Here, the optical axis LO of the concave mirror 24 is set substantially parallel to the horizontal direction. On the other hand, the beam splitter 23 is not 45 degrees with respect to the angle θ that the normal direction of the mirror surface makes with the horizontal direction of the apparatus (the optical axis LO of the concave mirror 24), but is smaller than 45 degrees (however, the angle θ is It is arranged obliquely so that it is larger than 0 degree. By arranging the mirror surface of the beam splitter 23 upright as much as possible, the mirror surface of the beam splitter 23 is arranged at 45 degrees with respect to the horizontal direction in the front-rear direction of the housing 1a. Can be made thinner. The setting of the angle θ for reducing the thickness in the front-rear direction of the housing 1a as compared with the conventional case will be described later. In the present embodiment, the angle θ is 25 degrees. When the angle θ is 25 degrees, the arrangement space of the beam splitter 23 can be reduced by about 53% compared to the conventional case where the angle θ is 45 degrees. Further, the concave mirror 24 is disposed in the vicinity of the beam splitter 23.

ここで、装置本体1の薄型化のためには、ビームスプリッタ23をできるだけ鉛直方向に立てるように、角度θを小さくする方がよいが、角度θを小さくしすぎると、凹面ミラー24の端と視標板22とが干渉したり、視標板22が光路上に進入したりすることになる。これを避けるためには、視標板22が位置する方向の凹面ミラー24のサイズ(上下方向のサイズ)Yを制限する必要がある。しかし、凹面ミラー24の上下方向のサイズYを小さくすると、被検眼Eが僅か上下方向に動いた場合にも、視標のケラレの問題が発生してしまう。   Here, in order to reduce the thickness of the apparatus body 1, it is preferable to reduce the angle θ so that the beam splitter 23 is set up in the vertical direction as much as possible. The target plate 22 interferes or the target plate 22 enters the optical path. In order to avoid this, it is necessary to limit the size (vertical size) Y of the concave mirror 24 in the direction in which the target plate 22 is located. However, if the vertical size Y of the concave mirror 24 is reduced, the problem of vignetting of the target will occur even if the eye E moves slightly in the vertical direction.

そこで、凹面ミラー24の上下方向のサイズYを変えずに、視標板22の配置とは反対方向に凹面ミラー24のサイズを延ばすことで、この問題に対応する。図2の構成例では、視標板22が凹面ミラー24の下側に配置されているので、凹面ミラー24のサイズを上側に延長する。凹面ミラー24のサイズを上側に延長すると、凹面ミラー24の上下方向の外径中心Mは光軸LOの位置とずれ、凹面ミラー24は偏心形状となる。なお、被検眼Eの上下移動の許容範囲±Δdを、例えば、±80mmとする(これは実用的に設定された値である)。   Therefore, this problem is addressed by extending the size of the concave mirror 24 in the direction opposite to the arrangement of the target plate 22 without changing the vertical size Y of the concave mirror 24. In the configuration example of FIG. 2, since the target plate 22 is disposed below the concave mirror 24, the size of the concave mirror 24 is extended upward. When the size of the concave mirror 24 is extended upward, the outer diameter center M in the vertical direction of the concave mirror 24 is shifted from the position of the optical axis LO, and the concave mirror 24 becomes an eccentric shape. In addition, the allowable range ± Δd of the vertical movement of the eye E is, for example, ± 80 mm (this is a practically set value).

図4は、被検眼Eが許容範囲±Δd(±80mm)で上下に動いた場合の視標呈示の光路図を示す図である。図4(a)は、被検眼Eが凹面ミラー24の外径中心Mの水平軸上に高さH0に位置する場合の光路図である。この高さH0のときを被検眼Eの基準高さとする。この光路図は、視標板22の視標画面の虚像が被検眼Eから5mの遠方に30cm四方のサイズで形成されるものとしている。この場合、凹面ミラー24の光軸LOの高さから被検眼Eは上方に位置させている。また、図4(b)は、被検眼Eが基準高さH0から、Δd(80mm)だけ下がった高さH1に位置した場合の光路図である。図4(c)は、被検眼Eが基準高さH0から、Δd(80mm)だけ上がった高さH2に位置した場合の光路図である。   FIG. 4 is a diagram showing an optical path diagram of the target presentation when the eye E moves up and down within an allowable range ± Δd (± 80 mm). 4A is an optical path diagram when the eye E is positioned at a height H0 on the horizontal axis of the outer diameter center M of the concave mirror 24. FIG. The height H0 is defined as the reference height of the eye E. In this optical path diagram, the virtual image of the target screen of the target plate 22 is formed in a size of 30 cm square at a distance of 5 m from the eye E to be examined. In this case, the eye E is positioned above the height of the optical axis LO of the concave mirror 24. FIG. 4B is an optical path diagram when the eye E is positioned at a height H1 that is lower than the reference height H0 by Δd (80 mm). FIG. 4C is an optical path diagram when the eye E is positioned at a height H2 that is raised by Δd (80 mm) from the reference height H0.

このように、被検眼Eが基準高さH0から許容範囲±Δdで上下方向に動いた場合を考慮し、凹面ミラー24の上下方向のサイズYを決定する。上述の例では、凹面ミラー24の高さ方向のサイズYは200mm程とされる。また、凹面ミラー24の光軸LOから凹面ミラー24の外径中心Mの距離は、30mmとされる。なお、凹面ミラー24の左右方向のサイズについても、被検眼Eが左右の中心位置から許容範囲±Δdで変動した場合に対応できるように設定されている。   In this way, the vertical size Y of the concave mirror 24 is determined in consideration of the case where the eye E moves in the vertical direction within the allowable range ± Δd from the reference height H0. In the above example, the size Y in the height direction of the concave mirror 24 is about 200 mm. The distance from the optical axis LO of the concave mirror 24 to the outer diameter center M of the concave mirror 24 is 30 mm. Note that the size of the concave mirror 24 in the left-right direction is also set so as to be able to cope with a case where the subject eye E fluctuates within an allowable range ± Δd from the left-right center position.

ところで、凹面ミラー24の上下方向の外径中心Mが光軸LOからずれた偏心形状としたことにより、光軸LOを中心にした軸対称ミラーに比べ、光軸LOから離れた位置でのミラー面を使用することになる。導光光学系の倍率によっては球面ミラーでは、光軸LOかのずれに応じて発生する非点収差が大きくなる。最もサイズの小さな視力値視標(例えば、視力値2.0の視標)の呈示においては、非点収差の増大により、被検眼Eから見た視力値視標が光学的に分解できない場合が発生する。この場合には、凹面ミラー24を楕円凹面ミラーに形成することで、非点収差を低減し、実用的なレベルの光学性能を得ることができる。   By the way, the outer diameter center M in the vertical direction of the concave mirror 24 has an eccentric shape shifted from the optical axis LO, so that the mirror at a position away from the optical axis LO compared to the axially symmetric mirror centered on the optical axis LO. Will use the surface. Depending on the magnification of the light guide optical system, the astigmatism generated in accordance with the shift of the optical axis LO becomes large in the spherical mirror. In presenting the smallest visual acuity target (for example, a visual target having a visual acuity value of 2.0), the visual acuity target viewed from the eye E may not be optically decomposed due to an increase in astigmatism. Occur. In this case, by forming the concave mirror 24 as an elliptical concave mirror, astigmatism can be reduced and a practical level of optical performance can be obtained.

次に、上記のように被検眼Eの高さ変動の許容範囲±Δdを考慮して決定される凹面ミラー24のサイズYを使用した従来に対して、筐体1aの薄型化を可能にするためのビームスプリッタ23の角度θ(ビームスプリッタ23のミラー面の法線方向と凹面ミラー24の光軸LOとの成す角度θ)の設定について説明する。   Next, the casing 1a can be made thinner than the conventional case where the size Y of the concave mirror 24 determined in consideration of the allowable range ± Δd of the height variation of the eye E as described above is used. The setting of the angle θ of the beam splitter 23 (the angle θ formed between the normal direction of the mirror surface of the beam splitter 23 and the optical axis LO of the concave mirror 24) will be described.

図5(a)は、導光光学系20を側面から見た図であり、凹面ミラー24の光軸LO付近については、光軸LOでの断面図としている。図5(b)は、凹面ミラー24を正面方向(光軸LO方向から見た図である。Nはビームスプリッタ23のミラー面の法線方向である。図5(a)において、ビームスプリッタ23の厚みをt2とし、角度θのビームスプリッタ23の上下サイズは凹面ミラー24の上下サイズYと略同一とすると(ビームスプリッタ23の上下サイズは、少なくとも凹面ミラー24の上下サイズY以上に確保する)、角度θにおけるビームスプリッタ23の前後方向の寸法W1は、以下で求められる。   FIG. 5A is a view of the light guide optical system 20 as viewed from the side, and the vicinity of the optical axis LO of the concave mirror 24 is a cross-sectional view along the optical axis LO. 5B is a view of the concave mirror 24 viewed from the front direction (from the optical axis LO direction. N is a normal direction of the mirror surface of the beam splitter 23. In FIG. 5A, the beam splitter 23 is shown. , And the vertical size of the beam splitter 23 at the angle θ is substantially the same as the vertical size Y of the concave mirror 24 (the vertical size of the beam splitter 23 is secured at least equal to or larger than the vertical size Y of the concave mirror 24). The dimension W1 in the front-rear direction of the beam splitter 23 at the angle θ is obtained as follows.

Figure 0005079546
次に、凹面ミラー24の前後方向の寸法W2を考える。凹面ミラー24を正面から見た形状は、上下方向及び横方向が共にサイズYの正方形状である。このとき、凹面ミラー24の光軸LO上の後端24Bから最も前側の位置は、図5(b)に示すように、上側のコーナC1となる。図5(a)において、t1は凹面ミラー24の光軸LO上の厚み、Zは凹面ミラー24の光軸LO上の前端24AからコーナC1までの光軸LO方向の寸法、y1は光軸LOから凹面ミラー24の上側端までの寸法、y2は光軸LOから凹面ミラー24の下側端までの寸法である。図5(b)において、ycは光軸LOからコーナC1までの平面上の距離である。
Figure 0005079546
Next, consider the dimension W2 of the concave mirror 24 in the front-rear direction. The shape of the concave mirror 24 viewed from the front is a square shape whose size is Y in both the vertical direction and the horizontal direction. At this time, the frontmost position from the rear end 24B on the optical axis LO of the concave mirror 24 is the upper corner C1 as shown in FIG. 5A, t1 is the thickness of the concave mirror 24 on the optical axis LO, Z is the dimension in the optical axis LO direction from the front end 24A on the optical axis LO of the concave mirror 24 to the corner C1, and y1 is the optical axis LO. , Y2 is a dimension from the optical axis LO to the lower end of the concave mirror 24. In FIG. 5B, yc is the distance on the plane from the optical axis LO to the corner C1.

また、視標板22の中心は、凹面ミラー24の光軸LOがビームスプリッタ23で反射された方向に位置する。このとき、凹面ミラー24の光軸LO上の前側24Aからビームスプリッタ23の反射位置23Bまでの距離をa、位置23Bから視標板22の中心までの距離をbとする。このときのa+bと、凹面ミラー24の曲率半径R(凹面ミラーが球面で設計されているものとする)は、検査距離、視標板22のサイズに対する投影倍率によって設計的に決められる。cは凹面ミラー24の下側端から視標板22の中心光軸とまでの距離とし、この距離cは視標光束がけられないように設計的に決められる値とする。図5(a)、(b)より、W2、Z、y1、y2、ycはそれぞれ以下で表される。   The center of the target plate 22 is located in the direction in which the optical axis LO of the concave mirror 24 is reflected by the beam splitter 23. At this time, the distance from the front side 24A on the optical axis LO of the concave mirror 24 to the reflection position 23B of the beam splitter 23 is a, and the distance from the position 23B to the center of the target plate 22 is b. At this time, a + b and the radius of curvature R of the concave mirror 24 (assuming that the concave mirror is designed as a spherical surface) are determined in design by the inspection distance and the projection magnification with respect to the size of the target plate 22. c is a distance from the lower end of the concave mirror 24 to the central optical axis of the target plate 22, and this distance c is a value determined by design so that the target luminous flux is not displaced. From FIGS. 5A and 5B, W2, Z, y1, y2, and yc are respectively expressed as follows.

Figure 0005079546
上記の式より、W2は以下となる
Figure 0005079546
From the above equation, W2 is

Figure 0005079546
ここで、ビームスプリッタ23の上端と凹面ミラー24のコーナC1を近接して配置すれば、ビームスプリッタ23の最前端から凹面ミラー24の最後端までの寸法Wは、ビームスプリッタ23の前後方向の寸法W1と凹面ミラー24の前後方向の寸法W2との合計となる。すなわち、W=W1+W2である。
Figure 0005079546
Here, if the upper end of the beam splitter 23 and the corner C1 of the concave mirror 24 are arranged close to each other, the dimension W from the foremost end of the beam splitter 23 to the rearmost end of the concave mirror 24 is the dimension in the front-rear direction of the beam splitter 23. This is the sum of W1 and the dimension W2 of the concave mirror 24 in the front-rear direction. That is, W = W1 + W2.

そして、ビームスプリッタ23の法線方向を装置の水平方向に対して45度に設定し、凹面ミラー24をビームスプリッタ23の上側に配置していた従来の構成では、凹面ミラー24の寸法Y(200mm)が前後方向の幅となる。この寸法Yよりも寸法Wが小さくなるようにビームスプリッタ23の角度θを設定すれば、筐体1aの薄型化を図ることができる。   In the conventional configuration in which the normal direction of the beam splitter 23 is set to 45 degrees with respect to the horizontal direction of the apparatus and the concave mirror 24 is disposed above the beam splitter 23, the dimension Y of the concave mirror 24 (200 mm). ) Is the width in the front-rear direction. If the angle θ of the beam splitter 23 is set so that the dimension W is smaller than the dimension Y, the casing 1a can be thinned.

例えば、視標板22のサイズを20mm×15mm、検査距離5mでの投影倍率を約19倍とすると、a=95mm、b=110mm、c=10mm、R=459mmとして設計される。また、t1=5mm、t2=20mm、Y=200mmとする。この条件において、角度θを変化させたときの寸法Wを計算した結果を図6に示す。図6より、Y=200mmより寸法(本体厚)Wを小さくするためには、角度θを35度より小さく設定すればよいことが分かる。   For example, if the size of the target plate 22 is 20 mm × 15 mm, and the projection magnification at an inspection distance of 5 m is about 19 times, it is designed as a = 95 mm, b = 110 mm, c = 10 mm, and R = 459 mm. Further, t1 = 5 mm, t2 = 20 mm, and Y = 200 mm. FIG. 6 shows the result of calculating the dimension W when the angle θ is changed under this condition. From FIG. 6, it can be seen that in order to make the dimension (main body thickness) W smaller than Y = 200 mm, the angle θ should be set smaller than 35 degrees.

また、凹面ミラー24を楕円凹面ミラーとすれば、光軸LOから離れるに従って半径Rはゆるくなるので、上記よりさらに寸法Wを小さくできる。凹面ミラー24を楕円凹面ミラーとする場合、図5(a)の寸法Zは、以下の式で表される。Rは光軸LO付近の半径であり、kはコーニック係数である。   Further, if the concave mirror 24 is an elliptic concave mirror, the radius R becomes looser as the distance from the optical axis LO increases, so the dimension W can be further reduced. When the concave mirror 24 is an elliptical concave mirror, the dimension Z in FIG. 5A is expressed by the following equation. R is a radius near the optical axis LO, and k is a conic coefficient.

Figure 0005079546
なお、計算上は、図6のように角度θをできるだけ小さくすれば寸法Wも小さくできる。しかし、角度θをあまり小さくし過ぎると、凹面ミラー24を楕円凹面ミラーに形成したとしても、上記のように被検眼Eの高さ変動の許容範囲±Δdを考慮すると、さらに光軸LOから離れた位置でのミラー面を使用することになる。この場合、非点収差がさらに増大する。このため、実用的には、被検眼Eの高さが許容範囲±Δdで上下方向に変動したときも、凹面ミラー24の光軸からのずれに応じて生じる非点収差について、最もサイズの小さな視力検査視標が分解して見えるように角度θを設定する。これを考慮して、本実施例においては角度θが25度に設定されている。
Figure 0005079546
In calculation, if the angle θ is made as small as possible as shown in FIG. 6, the dimension W can be reduced. However, if the angle θ is made too small, even if the concave mirror 24 is formed as an elliptical concave mirror, it is further away from the optical axis LO in consideration of the allowable range ± Δd of the height variation of the eye E as described above. The mirror surface at the selected position will be used. In this case, astigmatism further increases. Therefore, practically, even when the height of the eye E varies in the vertical direction within the allowable range ± Δd, astigmatism that occurs according to the deviation of the concave mirror 24 from the optical axis is the smallest in size. The angle θ is set so that the visual acuity test target is disassembled. Considering this, the angle θ is set to 25 degrees in this embodiment.

次に、被検眼Eの高さ大きく変化した場合の対応を説明する。装置本体1を一定の高さに固定配置した場合、被検者の身長又は座高の高さが異なると、被検眼Eの高さの許容範囲±Δdを超えることがある。この場合には、装置本体1から射出する視標光束の向きを変えるための回転機構30により対応する。   Next, a response when the height of the eye E changes greatly will be described. When the apparatus main body 1 is fixedly arranged at a certain height, if the height of the subject or the sitting height is different, the allowable range ± Δd of the height of the eye E may be exceeded. In this case, the rotation mechanism 30 for changing the direction of the target luminous flux emitted from the apparatus main body 1 is used.

回転機構30の構成を説明する。図2、図3において、照明光源21、視標板22、ビームスプリッタ23及び凹面ミラー24を含む導光光学系20は、筐体1aの内部の保持部材31に保持されている。保持部材31は、凹面ミラー24の光軸上の位置Sを回転中心として上下方向に回転可能に保持されている。これにより、視標光束の向きを上下方向に変えても一定の検査距離を確保することができる。回転中心Sの前後方向(厚み方向)の位置は、好ましくは保持部材31の前後方向の略中央である。こうすると、保持部材31が回転されたときの前後方向の触れ幅を小さくでき、装置本体1の前後方向の厚みを薄くするときに有利である。   The configuration of the rotation mechanism 30 will be described. 2 and 3, the light guide optical system 20 including the illumination light source 21, the target plate 22, the beam splitter 23, and the concave mirror 24 is held by a holding member 31 inside the housing 1a. The holding member 31 is held so as to be rotatable in the vertical direction with the position S on the optical axis of the concave mirror 24 as the rotation center. Thereby, even if the direction of the target luminous flux is changed in the vertical direction, a constant inspection distance can be secured. The position of the rotation center S in the front-rear direction (thickness direction) is preferably approximately the center in the front-rear direction of the holding member 31. This makes it possible to reduce the touch width in the front-rear direction when the holding member 31 is rotated, which is advantageous when reducing the thickness of the apparatus body 1 in the front-rear direction.

図3に示すように、保持部材31の左側及び右側には、回転中心Sの軸線を中心にした回転軸32a,32bが取り付けられている。回転軸32bにはモータ33の回転軸が連結されている。モータ33を回転することにより、保持部材31に保持された導光光学系20の全体が回転中心Sを中心にして上下方向に回転され、光軸LOの向きが上下方向に変えられる。すなわち、装置本体1の呈示窓2を射出する視標光束が上下方向に変えられる。これにより、被検眼Eの高さが凹面ミラー24の外径中心Mの水平高さより大きく異なる場合であっても、導光光学系20の全体が上下方向に回転されることにより、視標呈示画面の視標光束を被検眼Eに向かわせることができる。   As shown in FIG. 3, on the left side and the right side of the holding member 31, rotation shafts 32 a and 32 b centering on the axis of the rotation center S are attached. The rotation shaft of the motor 33 is connected to the rotation shaft 32b. By rotating the motor 33, the entire light guide optical system 20 held by the holding member 31 is rotated in the vertical direction around the rotation center S, and the direction of the optical axis LO is changed in the vertical direction. That is, the target luminous flux exiting the presentation window 2 of the apparatus main body 1 is changed in the vertical direction. As a result, even when the height of the eye E to be examined differs greatly from the horizontal height of the outer diameter center M of the concave mirror 24, the whole of the light guide optical system 20 is rotated in the vertical direction, so that the target is presented. The target luminous flux on the screen can be directed to the eye E to be examined.

また、装置本体1には、被検眼Eの高さを検知するための検知光学系35が設けられている。検知光学系35は、集光レンズ36、2次元の位置検出素子37を備える。ここでは、2つの検知光学系37が保持部材31の左右両側に配置されている。また、リモコン40の通信窓40aには、検知光学系35に検知させるための赤外光を発するLED等の光源が配置されている。リモコン40を被検眼Eの高さに位置させて、光源を発光させると、その光が検知光学系35の位置検出素子37により受光され、位置検出素子37の出力信号によりリモコン40の高さ位置、すなわち被検眼Eの高さ位置が検知される。   The apparatus main body 1 is provided with a detection optical system 35 for detecting the height of the eye E to be examined. The detection optical system 35 includes a condenser lens 36 and a two-dimensional position detection element 37. Here, two detection optical systems 37 are arranged on both the left and right sides of the holding member 31. In addition, a light source such as an LED that emits infrared light to be detected by the detection optical system 35 is disposed in the communication window 40 a of the remote controller 40. When the remote controller 40 is positioned at the height of the eye E and the light source emits light, the light is received by the position detection element 37 of the detection optical system 35, and the height position of the remote control 40 is output by the output signal of the position detection element 37. That is, the height position of the eye E is detected.

図7にリモコン40の構成と視標呈示装置全体の制御ブロック図を示す。リモコン40は、視標板22の液晶パネルに表示する視標を選択するスイッチ42と、導光光学系20を上下に回転させて呈示窓2を介して見させる視標呈示画面を上下に移動するためのスイッチ44と、視標呈示位置を自動的に設定するときに使用するスイッチ45と、を備える。また、リモコン40は、呈示視標及び操作情報等を表示する液晶ディスプレイ46を表面に備える。リモコン40の側面前部には装置本体1を制御するための信号の送信および装置本体1からの信号を受信する通信窓40aが設けられている。   FIG. 7 shows a configuration of the remote controller 40 and a control block diagram of the whole optotype presenting apparatus. The remote controller 40 moves up and down the target display screen for viewing through the display window 2 by rotating the light guide optical system 20 up and down with the switch 42 for selecting the target to be displayed on the liquid crystal panel of the target plate 22. And a switch 45 used for automatically setting the target presentation position. In addition, the remote controller 40 includes a liquid crystal display 46 that displays a presentation target, operation information, and the like on the surface. A communication window 40 a for transmitting a signal for controlling the apparatus main body 1 and receiving a signal from the apparatus main body 1 is provided at the front side of the remote controller 40.

リモコン40からの視標選択信号は、通信窓40aから装置本体1側に送信され、送受信部4で受信された信号は制御ユニット10に送られる。制御ユニット10は送受信部4からの入力信号に基づいて、視標板22に表示させる視標の表示を制御する。また、検者がリモコン40を被検眼Eの近傍の高さ位置に合わせてスイッチ45を押すと、通信窓40aから視標高さを合わせるための所定波長の赤外光が発光され、その光は検知光学系35の位置検出素子37に検知される。制御ユニット10は位置検出素子37からの出力に基づいてモータ33を回転させ、視標光束がリモコン40の位置する眼の高さ位置に向かうように、導光光学系20の上下回転(上下方向の傾斜)の駆動を制御する。   A target selection signal from the remote controller 40 is transmitted from the communication window 40 a to the apparatus main body 1, and a signal received by the transmission / reception unit 4 is transmitted to the control unit 10. The control unit 10 controls the display of the visual target to be displayed on the visual target plate 22 based on the input signal from the transmission / reception unit 4. When the examiner sets the remote controller 40 to a height position near the eye E and presses the switch 45, infrared light having a predetermined wavelength for adjusting the target height is emitted from the communication window 40a. It is detected by the position detection element 37 of the detection optical system 35. The control unit 10 rotates the motor 33 based on the output from the position detection element 37 and rotates the light guide optical system 20 in the vertical direction (vertical direction) so that the target luminous flux is directed to the eye height position where the remote controller 40 is positioned. (Tilt) is controlled.

なお、導光光学系20の回転は、手動スイッチ44によっても可能である。手動スイッチ44には呈示窓2から確認される視標を上方向へ移動するアップボタン44aと、下方向へ移動するダウンボタン44bからなる。アップボタン44aを押すと、制御ユニット10は視標光束が上方向に向くようにモータ33の駆動を制御し、ダウンボタン44bを押すと、制御ユニット10は視標光束が下方向に向くようにモータ33の駆動を制御する。   The light guide optical system 20 can also be rotated by the manual switch 44. The manual switch 44 includes an up button 44a for moving the visual target confirmed from the presentation window 2 upward, and a down button 44b for moving downward. When the up button 44a is pressed, the control unit 10 controls the drive of the motor 33 so that the target luminous flux is directed upward, and when the down button 44b is pressed, the control unit 10 causes the target luminous flux to be directed downward. The drive of the motor 33 is controlled.

次に、以上のような構成を持つ装置を使用した検査動作について説明する。装置本体1を図示無き電源スイッチを押して電源を駆動する。被検者は本体1の呈示窓2から1.1mの所定位置に位置させることにより、検査距離が所定距離(5m)に設定される。次に、被検眼Eの高さ位置を入力するために、被検眼Eの眼の近傍にリモコン40を位置させ、スイッチ45を押す。この操作により通信窓40aから送信された位置信号は、検知光学系35の位置検出素子27に受光され、被検眼Eの高さ位置が検知される(視標光の光路を被検眼の高さに合わせる方法は、詳しくは特開平7−236612号公報を参照されたい)。この位置データに基づき制御ユニット10は、モータ33を相応する量だけ回転させる。モータ33の回転により導光光学系20を保持する保持部材30が回転され、凹面ミラー24の外径中心Mを通る視標光束が被検眼Eの高さ方向にほぼ向けられる。このとき、被検眼Eの高さが許容範囲±Δdで変動したときにも、凹面ミラー24の上下方向の外径中心Mが光軸LOからずれた偏心形状としたことにより、視標光束がけれることなく、被検眼Eは視標画面を見ることができる。   Next, an inspection operation using the apparatus having the above configuration will be described. The apparatus main body 1 is driven by pushing a power switch (not shown). When the subject is positioned at a predetermined position of 1.1 m from the presentation window 2 of the main body 1, the inspection distance is set to a predetermined distance (5 m). Next, in order to input the height position of the eye E, the remote controller 40 is positioned near the eye of the eye E, and the switch 45 is pressed. The position signal transmitted from the communication window 40a by this operation is received by the position detection element 27 of the detection optical system 35, and the height position of the eye E is detected (the optical path of the target light passes through the height of the eye to be examined). For details on the method of adjusting to the above, refer to JP-A-7-236612. Based on this position data, the control unit 10 rotates the motor 33 by a corresponding amount. The holding member 30 that holds the light guide optical system 20 is rotated by the rotation of the motor 33, and the target luminous flux that passes through the outer diameter center M of the concave mirror 24 is substantially directed in the height direction of the eye E to be examined. At this time, even when the height of the eye E to be examined fluctuates within the allowable range ± Δd, the center of the outer diameter M in the vertical direction of the concave mirror 24 is decentered from the optical axis LO. Thus, the eye E can see the visual target screen.

図8(a)は、被検眼Eが凹面ミラー24の外径中心Mの水平高さMOよりも許容範囲Δdを超えて上方に位置する場合を示す。この場合、導光光学系20を回転させずに、検査視標を見ると、図8(b)のように、視標Cの上部が欠けて見える。これは、凹面ミラー24の上端で視標のケラレが発生しているためである。この場合には、凹面ミラー24の外径中心Mで反射される視標光束が被検眼Eの方向に向かうように、導光光学系20の全体を矢印A方向に回転させれば良い。   FIG. 8A shows a case where the eye E is located above the horizontal height MO of the outer diameter center M of the concave mirror 24 and exceeds the allowable range Δd. In this case, when the inspection target is viewed without rotating the light guide optical system 20, the upper part of the target C appears to be missing as shown in FIG. This is because vignetting of the visual target occurs at the upper end of the concave mirror 24. In this case, the entire light guide optical system 20 may be rotated in the direction of arrow A so that the target luminous flux reflected at the outer diameter center M of the concave mirror 24 is directed toward the eye E.

図9(a)は、被検眼Eが凹面ミラー24の外径中心Mの水平高さMOよりも許容範囲Δdを超えて下方に位置する場合を示す。この場合、導光光学系20を回転させずに、検査視標を見ると、図9(b)のように、視標Cの下部が欠けて見える。したがって、図8の場合とは逆に、凹面ミラー24の外径中心Mで反射される視標光束が被検眼Eの方向に向かうように、導光光学系20の全体を矢印B方向に回転させれば良い。   FIG. 9A shows a case where the eye E is positioned below the allowable range Δd with respect to the horizontal height MO of the outer diameter center M of the concave mirror 24. In this case, when the inspection target is viewed without rotating the light guide optical system 20, the lower part of the target C appears to be missing as shown in FIG. 9B. Therefore, contrary to the case of FIG. 8, the entire light guide optical system 20 is rotated in the direction of arrow B so that the target luminous flux reflected at the outer diameter center M of the concave mirror 24 is directed toward the eye E. You can do it.

このように、回転中心Sを中心として導光光学系20を上下方向に回転させることにより、視標光束のケラレを無くして、被検眼Eの高さに応じて適切な状態で検査視標を呈示できる。   In this way, by rotating the light guide optical system 20 in the vertical direction around the rotation center S, the vignetting of the target luminous flux is eliminated, and the test target is set in an appropriate state according to the height of the eye E to be examined. Can be presented.

視標呈示装置の概観略図である。It is a general-view schematic diagram of an optotype presenting apparatus. 装置本体を右側面から見たときの概略構成図である。It is a schematic block diagram when an apparatus main body is seen from the right side. 装置本体を上から見たときの概略構成図である。It is a schematic block diagram when an apparatus main body is seen from the top. 被検眼が上下に動いた場合の視標呈示の光路図である。It is an optical path diagram of the target presentation when the eye to be examined moves up and down. ビームスプリッタの角度設定についての説明図である。It is explanatory drawing about the angle setting of a beam splitter. ビームスプリッタの角度を変化させたときの筐体幅の計算結果である。It is a calculation result of the case width when the angle of the beam splitter is changed. リモコン構成と視標呈示装置全体の制御ブロック図である。It is a control block diagram of a remote control structure and the whole optotype presenting apparatus. 被検眼が凹面ミラーの外径中心の水平高さよりも許容範囲を超えて上方に位置する場合について示す。The case where the eye to be examined is located above the horizontal range at the center of the outer diameter of the concave mirror and exceeding the allowable range will be described. 被検眼が凹面ミラーの外径中心の水平高さよりも許容範囲を超えて下方に位置する場合について示す。A case where the eye to be examined is located below the horizontal height at the center of the outer diameter of the concave mirror and beyond the allowable range will be described.

符号の説明Explanation of symbols

2 呈示窓
10 制御ユニット
20 導光光学系
21 光源
22 視標板
23 ビームスプリッタ
24 凹面ミラー
30 回転機構
32a 回転軸
32b 回転軸
33 モータ
35 検知光学系
40 リモコン
2 Presentation window 10 Control unit 20 Light guide optical system 21 Light source 22 Target plate 23 Beam splitter 24 Concave mirror 30 Rotating mechanism 32a Rotating shaft 32b Rotating shaft 33 Motor 35 Detection optical system 40 Remote control

Claims (4)

視標板からの視標光束を凹面ミラーで反射させて筐体の呈示窓から被検眼に導光し、光学的に所定の遠用検査距離にて検査視標を呈示する省スペース型の視標呈示装置において、
視標板からの視標光束を前記凹面ミラーに向けて反射させ、前記凹面ミラーで反射された視標光束を透過させるビームスプリッタを有し、前記ビームスプリッタを透過した視標光束を呈示窓から射出して被検眼に導光する導光光学系を備え、
前記凹面ミラーを前記ビームスプリッタの背後に配置すると共に凹面ミラーの光軸を略水平に配置し、
前記凹面ミラーの光軸と前記ビームスプリッタの反射面の法線方向との成す角度θが45度より小さくなるようにビームスプリッタを立てて配置し、
前記視標板を前記凹面ミラーの下又は上に配置し、
被検眼が所定の許容範囲で上下方向に変動したときにも視標光束がけられずに被検眼に視標を呈示すべく、前記凹面ミラーの上下方向の寸法Yを設定すると共に、前記視標板の配置位置の反対側に前記凹面ミラーのサイズを延ばし、凹面ミラーの上下方向の外径中心が凹面ミラーの光軸に対してずれた偏心形状に前記凹面ミラーを形成し、
さらに前記ビームスプリッタの前後方向の寸法W1と前記凹面ミラーの前後方向の寸法W2との合計の寸法Wが前記寸法Yより小さくなるように前記角度θを設定したことを特徴とする視標呈示装置。
A space-saving vision system in which the target luminous flux from the target plate is reflected by a concave mirror and guided from the display window of the housing to the eye to be inspected, and the test target is optically presented at a predetermined distance test distance. In the sign presentation device,
A beam splitter that reflects the target beam from the target plate toward the concave mirror and transmits the target beam reflected by the concave mirror; A light guide optical system that emits light and guides it to the eye to be examined is provided.
The concave mirror is disposed behind the beam splitter and the optical axis of the concave mirror is disposed substantially horizontally,
The beam splitter is placed upright so that the angle θ formed by the optical axis of the concave mirror and the normal direction of the reflection surface of the beam splitter is less than 45 degrees,
Placing the target plate below or on the concave mirror;
The vertical dimension Y of the concave mirror is set so as to present the target to the subject's eye without being displaced by the target luminous flux even when the subject's eye fluctuates in the vertical direction within a predetermined allowable range. Extending the size of the concave mirror to the opposite side of the plate placement position, forming the concave mirror in an eccentric shape in which the center of the outer diameter in the vertical direction of the concave mirror is offset from the optical axis of the concave mirror,
Furthermore, the angle θ is set such that the total dimension W of the longitudinal dimension W1 of the beam splitter and the longitudinal dimension W2 of the concave mirror is smaller than the dimension Y. .
請求項1の視標呈示装置において、被検眼が所定の許容範囲で上下方向に変動したときにも、前記凹面ミラーの光軸からのずれに応じて生じる非点収差について、最もサイズの小さな視力検査視標が分解して見えるように、前記角度θを設定したことを特徴とする視標呈示装置。 The visual acuity presenting apparatus according to claim 1, wherein the visual acuity having the smallest size can be obtained with respect to astigmatism generated in accordance with a deviation from the optical axis of the concave mirror even when the subject's eye fluctuates in a vertical direction within a predetermined allowable range. The optotype presenting apparatus characterized in that the angle θ is set so that the inspection optotype is disassembled. 請求項2の視標呈示装置において、前記凹面ミラーは、光軸からのずれに応じて発生する非点収差を低減した楕円凹面ミラーであることを特徴とする視標呈示装置。 3. The optotype presenting apparatus according to claim 2, wherein the concave mirror is an elliptical concave mirror that reduces astigmatism generated in accordance with a deviation from the optical axis. 請求項3の視標呈示装置において、前記視標板、ビームスプリッタ及び凹面ミラーを含む導光光学系を、前記凹面ミラーの光軸上に位置する回転中心を中心にして回転する回転機構を備えることを特徴とする視標呈示装置。 4. The optotype presenting apparatus according to claim 3, further comprising: a rotation mechanism that rotates the light guide optical system including the target plate, the beam splitter, and the concave mirror about a rotation center located on the optical axis of the concave mirror. An optotype presenting apparatus characterized by that.
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