JPH01250218A - 投影指標検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光源部を有して被検物に指標を投影する指標
投影光学系と、光電変換部を有してその被検物に投影さ
れた指標像をこの光電変換部に再結像させる指標像検出
光学系と、その光電変換部の出力に基づき被検物の情報
を求める演算部とを備えた投影指標検出装置に関するも
のである。殊に、眼科器械、たとえば、眼屈折力、レン
ズの屈折力を測定するレンズメータに適用できる。

（従来の技術） 従来から、眼科器械には、光源部を有して被検眼に指標
を投影する指標投影光学系と、光電変換部を有してその
被検眼に投影された指標像をこの光電変換部に再結像さ
せる指標像検出光学系と。

その光電変換部の出力に基づき被検眼の情報を求める演
算部とを備えて、被検眼が有する情報を検出するように
したものがある。

たとえば、眼科器械としての眼屈折力測定装置では指標
としてのリング状のパターン像を被検眼眼底に投影し、
その被検眼眼底に形成されたリング状のパターン像を指
標像検出光学系により光電変換部に再結像させ、この光
電変換部に再結像されたパターン像の歪みを電気的に処
理して、被検眼が有する情報としての眼屈折力を求めて
いる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、近年、装置の小型化、軽量化が眼科器械の分
野でも要請されており、それに伴って、光電変換部も撮
像管に代り固体撮像素子が用いられつつあるが、被検眼
の反射率には個人差があり、固体撮像素子を用いる場合
、その電荷蓄積時間を適正に制御しないと１個人差によ
り蓄積される電荷にバラツキを生じ、得られた被検眼情
報に誤差を含み、好ましくない結果を招くことになる。

また、固体撮像素子には、発光期間中に転送を行なうと
いわゆる像のにじみとしてのスミアという現象もある。

（発明の目的） 本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目
的とするところは、光電変換部に固体撮像素子を用いる
場合に、その電荷蓄積時間の制御を容易に行なうことが
できるようにして、被検眼が有する情報を忠実に反映し
た光電変換情報を得ることのできる投影指標検出装置を
提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、この目的を達成するため、光電変換部に、再
結像された指標像を光電変換して電荷を蓄積するイメー
ジエリア部とこの電荷が一時的に記憶されると共に順次
読み出されるストレージエリア部とを有して電荷蓄積時
間制御の容易なフレームトランスファー型イメージセン
サを用い、そのストレージエリア部に電荷を転送するた
めの転送信号を形成する転送信号形成部と、その転送信
号に基づきそのイメージエリア部に蓄積された電荷がそ
のストレージエリア部に転送される間にその光源部が発
光しないようにその光源部の発光制御を行なう発光時間
制御部とを設けたところにある。

（作　用） 本発明によれば、光電変換部に、電荷蓄積時間の制御の
容易なフレームトランスファー型イメージセンサを用い
て発光時間の制御を行ない、光電変換情報を取り出すよ
うにすると共に、スミア現象を避けるため光電変換情報
の転送期間中に光源部が発光しないように発光制御する
構成としたから、被検眼が有する情報を忠実に反映した
光電変換情報を得ることができる。

（実施例） 以下、本発明に係る投影指標検出装置を適用した眼科器
械の一実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は、この発明に係る眼屈折測定装置の光学系の概
念図であり、第１図において、１は被検眼Ｅの眼底Ｅｒ
にリング状のパターン像Ｒ１を形成するための指標投影
光学系、２は眼底Ｅｒのリング状のパターン像Ｒ１をリ
ング状のパターン像Ｒ２として光電変換部３に再結像さ
せるための指標像検出光学系、４は被検眼Ｅを遠方視状
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である。

指標投影光学系１は孔あきミラー６、赤外光ＬＥＤ光源
７、リレーレンズ８、円錐状プリズム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
、指標像検出光学系２は対物レンズ２１、孔あきミラー
６、リレーレンズ１３、光電変換部３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１
４．リレーレンズ１５．固視標１６からなり、この固視
＠１６は矢印方向に移動可能とされている。観察光学系
５は対物レンズ２１、ハーフミラ−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
グ状開口絞り１０と眼底Ｅｒ、光電変換部３と眼底Ｅｒ
、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号公
報に記載の通りであるのでその詳細な説明は省略する。

赤外光ＬＥＤ光源７から出射された赤外光は円錐状プリ
ズム９によって屈折された後、リング状開口絞り１０、
リレーレンズ１１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Ｈｒに達し、その眼底Ｅ
ｒにリング状のパターン像Ｒユを形成し、眼底Ｅｒにパ
ターン像Ｒ１を形成する赤外光は眼底Ｅｒで反射され、
孔あきミラー６の孔部６ａを通過して光電変換部３に導
かれるもので、パターン像Ｒ８は指標像検出光学系２に
よってリング状のパターン像Ｒ３として再結像される。

光電変換部３には、第２図に示すようにフレームトラン
スファー型イメージセンサ−が用いられている。フレー
ムトランスファー型イメージセンサ−は、イメージエリ
ア部２２とストレージエリア部２３とを有し、リング状
のパターン像Ｒ２はそのイメージエリア部２２に形成さ
れるものである。

そのイメージエリア部２２に形成されたリング状のパタ
ーン像Ｒ□はこのイメージエリア部２２により光電変換
され、その光電変換情報Ｐは転送信号形成部としての制
御回路２４によりストレージエリア部２３に転送され、
そのストレージエリア部２３から出力されるものである
。この出力方法には、第２図に実線で示す偶数番目の走
査線に対応する受光画素をまず出力して、次に破線で示
す奇数番目の走査線に対応する受光画素を出力すること
を交互に行なうインターレースモードによる出力方法と
偶数番目の走査線に対応する画素のみを繰り返し出力す
るノンインターレースモードによる出力方法とがある。

光電変換情報Ｐは第３図に示すようにＡ／Ｄ変換回路２
５によりデジタル変換され、データとして中央処理回路
２６に入力される。その中央処理回路２６はそのデータ
に基づき被検眼が有する情報としての眼屈折力を求める
ための演算を行なう演算部としての機能を有する他、制
御回路２４への制御命令、赤外光制御回路２７への制御
命令を出力し、制御回路２４は、フレームトランスファ
ー型イメージセンサにその転送処理のための転送信号φ
、その他その転送を行なうために必要な信号を出力する
と共に、Ａ／Ｄ変換回路２５、中央処理回路２６、赤外
光制御回路２７に適正なデータ処理のために必要なタイ
ミング信号を出力する機能を有し、赤外光制御回路２７
は赤外光ＬＥＤ光＠７の発光時間を制御する機能を有す
るが、その詳細については、第４図に示すフローチャー
トを参照しつつ説明する。

まず、測定を開始すると、中央処理回路２６は、図示を
略すメモリから初期蓄積時間を読み出し、初期蓄積時間
を設定する（ステップＳ１）、ここで、この初期蓄積時
間は被検眼の眼底反射率の平均を実験等により求め、適
宜設定しておく。次に、中央処理回路２６は、赤外光制
御回路２７に初期蓄積時間に応じて発光時間を制御する
ように制御命令を出力する。これによって、赤外光制御
回路２７は、第５図に示すように初期発光信号Ｈをスイ
ッチングトランジスタＴｒに出力し、赤外光しＥｅｌ光
源７は初期発光信号の出力期間中発光する（ステップＳ
、）。イメージエリア部２２には、その赤外光ＬＥＤ光
源７の発光により、その発光時間に応じた電荷が蓄積さ
れる。中央処理回路２６は赤外光制御回路２７への制御
命令の出力と同時に制御回路２４に転送制御命令を出力
する。

フレームトランスファー型イメージセンサを使用した場
合、イメージエリア部２２からストレージエリア部２３
への転送期間中に赤外光ＬＥＤ光源７を発光させると、
いわゆるスミアという像のにじみが発生するため、この
転送期間中に赤外光ＬＥＤ光源７を発光させないように
赤外光ＬＥＤ光ｇ７を制御する必要がある。そこで、制
御回路２４は転送信号φをフレームトランスファー型イ
メージセンサに出力すると共に、転送信号φがハイレベ
ルの間、赤外光ＬＥＤ光源７を発光させないように、赤
外光制御回路２７に向かってタイミング信号としての発
光禁止信号φ′を出力する。転送信号φがハイレベルの
とき、イメージエリア部２２に蓄積された光電変換情報
Ｐがそのストレージエリア部２３に転送される。そして
、その後、ストレージエリア部２３から第５図に示す対
ミングで順次出力される（ステップ５ｉ）−その出力形
式で、インターレースモード時の出力の場合には、偶数
フィールド、奇数フィールドとに渡り交互に行われ、こ
の偶数フィールド、奇数フィールドの区別を行なうため
、制御回路２４はタイミング信号としてのフレームイン
デックス信号ＦＩを赤外光制御回路２７に向かい出力す
る。

そのストレージエリア部２４から取り出された光電変換
情報Ｐは、Ａ／Ｄ変換器２５によりデジタル変換されて
、中央処理回路２６に入力され、デジタル値として設定
されている所定レベルと比較され（ステップＳ４）、中
央処理回路２６は得られた光電変換情報Ｐが所定レベル
Ｃよりも低いか否かを判定しくステップＳ、）、得られ
た光電変換情報Ｐが所定レベルＣよりも低い場合には、
蓄積時間を変更して設定しくステップＳ６）、赤外光制
御回路２７に蓄積時間を変更するための発光時間制御命
令を出力する一方、転送タイミング変更命令を制御回路
２４に向かって出力する（ステップＳ１）、制御回路２
４はその転送タイミング変更命令に基づき転送信号φの
発生周期１発光禁止信号φ′の発生周期を変更する。赤
外光制御回路２７はその中央処理回路２６の制御命令に
基づいて蓄積時間に対応する発光信号Ｈ′を出力する。

この第５図に示す例では、発光信号の出力期間は３倍に
延長されている。

これにより、赤外光ＬＥＤ光源７が変更された蓄積時間
に応じて発光する（ステップＳ、）、イメージエリア部
２３にはその赤外光ＬＥＤ光源７の発光期間に応じた電
荷が蓄積され、これにより、光電変換情報Ｐの出力レベ
ルが上昇し、中央処理回路２６は光電変換情報Ｐの出力
レベルが所定レベルＣ以上となったか否かを判定しくス
テップ８３〜Ｓ、）、光電変換情報Ｐの出力レベルが所
定レベル以上となったときには、中央処理回路２６は得
られたデータに基づいて屈折力の演算を行なう（ステッ
プＳ、）もので、そのデータは演算処理のために一時的
に図示を略すフレームメモリに格納される。

中央処理回路２６はパターン像Ｒいパターン像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、
被検眼Ｅに乱視があると楕円形となることから、この楕
円の形状に基づき屈折度等を求めるもので、第６図に示
すように、楕円Ｒ１の座標を決定するために、任意の点
Ｏ（Ｘ、、ｙ　ｏ　）を原点とすると共に、その点ｏ（
ｘ、、ｙ、）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Ｐ□、計測終点Ｐ２をあらかじめ決めておく。

ここで、求めるパターン像Ｒ３が二点鎖線で示す楕円Ｒ
３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３つ以上でならなければならない、このため、中
央処理回路２６はフレームメモリを３つ以上の方向に走
査する。

いま、中央処理回路２６はＭ方向の画素に対応したアド
レスに記憶されているフレームメモリのデータを読み出
し、この読み出したデータに重みをつけてその走査方向
Ｍ（Ｐ□−２２間）におけるデータの重心位置すなわち
楕円Ｒ３と走査方向Ｍの交点を求める。同様に、それぞ
れ異なる他の交点を３つ求める。これらの交点から中央
処理回路２６は下記の式により、係数Ａ、Ｂ、Ｃを求め
る。

Ａｘ”＋Ｂｙ”＋Ｃｘｙ＝１　　−■ すなわち、第６図において、水平走査方向をＸ軸、垂直
走査方向■をＹ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。

つまり、座標点を少なくとも３個以上検出してその座標
値を求め、最小自乗法により０式からＡ、Ｂ、Ｃを求め
、０〜０式からａ、ｂ、φを得れば屈折度が得られる。

そして、その屈折力Ｓ、Ｃ，Ａを表示部に表示しくステ
ップＳ、）、測定終了か否かを判断しくステップＳ１゜
）、測定終了でなければステップＳ工に戻り、終了であ
れば処理を終了する。

（発明の効果） 本発明は、以上説明したように、光電変換部に。

電荷蓄積時間の制御の容易なフレームトランスファー型
イメージセンサを用いて発光時間の制御を行ない、光電
変換情報を取り出すようにすると共に、スミア現象を避
けるため光電変換情報の転送期間中に光源部が発光しな
いように発光制御する構成としたから、被検眼が有する
情報を忠実に反映した光電変換情報を得ることができる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る投影指標検出装置としての眼屈折
力測定装置の光学系の模式図、第２図は本発明に係る光
電変換部に用いられるフレームトランスファー型イメー
ジセンサの概念図、第３図は本発明に係る信号処理回路
のブロック図、第４図は本発明に係る投影指標検出装置
の作用を説明するためのフローチャート、第５図は本発
明に係る投影指標検出装置の作用を説明するためのタイ
ミングチャート、第６図は本発明に係る被検眼情報とし
ての眼屈折力を求めるための演算を説明するための図で
ある。 １・・・指標投影光学系 ２・・・指標像検出光学系 ３・・・光電変換部（フレームトランスファー型イメー
ジセンサ） ７・・・赤外光ＬＥＤ光源 ２４・・・制御回路（転送信号形成部）２６・・・中央
処理回路（演算部） ２７・・・赤外光制御回路（発光時間制御部）Ｐ・・・
被検眼情報 φ・・・転送信号 Ｅ・・・被検眼 ＦＩ・・・フレームインデックス信号 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源部を有して被検物に指標を投影する指標投影
   光学系と、光電変換部を有して前記被検物に投影された
   指標像を該光電変換部に再結像させる指標像検出光学系
   と、前記光電変換部の出力に基づき前記被検物の情報を
   求める演算部とを備えた投影指標検出装置において、 前記光電変換部は再結像された指標像を光電変換して電
   荷を蓄積するイメージエリア部と該電荷が一時的に記憶
   されると共に順次読み出されるストレージエリア部とを
   有するフレームトランスファー型イメージセンサから構
   成され、前記ストレージエリア部に電荷を転送するため
   の転送信号を形成する転送信号形成部と、前記転送信号
   に基づき前記イメージエリア部に蓄積された電荷が前記
   ストレージエリア部に転送される間に前記光源部が発光
   しないように前記光源部の発光制御を行なう発光時間制
   御部とが設けられていることを特徴とする投影指標検出
   装置。