JPH044891B2 - - Google Patents

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JPH044891B2
JPH044891B2 JP59244227A JP24422784A JPH044891B2 JP H044891 B2 JPH044891 B2 JP H044891B2 JP 59244227 A JP59244227 A JP 59244227A JP 24422784 A JP24422784 A JP 24422784A JP H044891 B2 JPH044891 B2 JP H044891B2
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image
fundus
eye
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【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は眼底観察装置の合焦検出装置に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field of the Invention) The present invention relates to a focus detection device for a fundus observation device.

(発明の背景) 眼底を観察する装置では、眼底の低い反射率に
よる光量不足や、コントラストの悪さから、合焦
することが非常に困難である。そこで特公昭57−
13294号公報などにみられるように、眼底に指標
を投影し、その指標像によつて合焦する装置が提
案されている。
(Background of the Invention) With devices for observing the fundus of the eye, it is very difficult to focus due to insufficient light intensity and poor contrast due to the low reflectance of the fundus. Therefore, the special public service in 1977-
As seen in Publication No. 13294, an apparatus has been proposed that projects an index onto the fundus of the eye and focuses using the index image.

この装置は指標像をスプリツトプリズム等で分
割して眼底に結像させ、その横ずれを観察して合
焦させるものであつた。ここでは観察光学系はこ
の横ずれの様子を見るためだけのものであり、直
接眼底に合焦させるのは指標投影光学系である。
そしてこの指標と観察像面(必要なら撮影像面
も)とを機械的連動装置によつて共動せしめ、指
標を眼底に共役とすることによつて間接的に眼底
に合焦させている。
This device divided an index image using a split prism or the like, focused the image on the fundus, observed its lateral shift, and focused the image. Here, the observation optical system is used only to observe the state of this lateral shift, and it is the index projection optical system that focuses directly on the fundus.
This index and the observation image plane (and the photographing image plane, if necessary) are caused to move together by a mechanical interlocking device, and by making the index conjugate to the fundus, the fundus is indirectly focused.

しかしながら、このような間接的な構造では指
標投影光学系と観察光学系の連動装置の機械的誤
差、あるいは各々の光学系の違いによる誤差(指
標投影光学系はN.A.が大きく、かつ周辺の光束
を使うので収差が大きくなり、観察光学系はN.
A.が小さく焦点深度が深く、収差が比較的小さ
いという違いによる)が入る可能性があり、また
連動装置自体も複雑になり、装置の大型化、コス
トアツプにつながるという欠点があつた。
However, with such an indirect structure, mechanical errors in the interlocking device between the index projection optical system and observation optical system, or errors due to differences in each optical system (the index projection optical system has a large NA and Because it is used, aberrations become large, and the observation optical system is N.
(Due to the difference that A. is small, the depth of focus is deep, and aberrations are relatively small).In addition, the interlocking device itself becomes complicated, leading to an increase in the size and cost of the device.

(発明の目的) 本発明の目的はこれらの欠点を解消し、指標投
影光学系を簡素化し、かつ指標投影光学系と合焦
情報検出光学系との連動装置を省略し、合焦情報
を観察光学系から直接に得ることができる合焦検
出装置を供することにある。
(Object of the Invention) The object of the present invention is to eliminate these drawbacks, simplify the target projection optical system, omit the interlocking device between the target projection optical system and the focus information detection optical system, and observe the focus information. The object of the present invention is to provide a focus detection device that can be obtained directly from an optical system.

(発明の概要) 本発明は、以下のような技術的要点を持つてい
る。被検眼瞳孔付近になるべく小さい光源像をつ
くり、かつ眼底付近に視標像ができるように指標
投影光学系を配置する。
(Summary of the Invention) The present invention has the following technical points. The target projection optical system is arranged so that a light source image as small as possible is created near the pupil of the eye to be examined, and a target image is created near the fundus of the eye.

また、合焦情報検出手段には眼底観察装置の観
察光学系の出射瞳からの光束を分割して被検眼眼
底に投影される指標の像を複数形成する分割結像
手段を設け、この分割結像手段にて形成された複
数の指標像についてそれらの分割方向における像
強度を検出するための受光手段を設けている。そ
して、受光手段からの信号に基づいて分割された
2つの指標像の分割方向における像強度のフーリ
エ変換により位相成分を抽出して合焦状態を検出
する演算手段を設け、演算手段の出力に基づいて
サーボ手段により眼底観察装置の合焦用光学系を
駆動するものである。
Further, the focus information detection means is provided with a dividing image forming means that divides the light beam from the exit pupil of the observation optical system of the fundus observation device to form a plurality of images of the index to be projected onto the fundus of the eye to be examined. A light receiving means is provided for detecting the image intensity in the dividing direction of the plurality of index images formed by the image means. Then, a calculation means is provided for extracting a phase component by Fourier transform of the image intensity in the division direction of the two index images divided based on the signal from the light receiving means and detecting the in-focus state, and based on the output of the calculation means. The focusing optical system of the fundus observation device is driven by the servo means.

それによつて、指標投影光学系が簡素化し、か
つ指標投影光学系と観察光学系との連動装置が不
用となり、合焦情報を観察光学系から直接に得る
ことができる。
This simplifies the target projection optical system, eliminates the need for a linking device between the target projection optical system and the observation optical system, and allows focus information to be obtained directly from the observation optical system.

(実施例) 以下、本発明の実施例について説明する。(Example) Examples of the present invention will be described below.

第1図は合焦検出装置を有する眼底カメラ全体
の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a fundus camera having a focus detection device.

通常、照明系は観察用照明光源1、光源用リレ
ーレンズ2、反射鏡3、光源用リレーレンズ2に
よつて光源1と共役に配設されるストロボ管4、
リングスリツト5(平面図は第3図に示す)、リ
ングスリツト用リレーレンズ6,8、穴あきミラ
ー9、対物レンズ11によつて構成される。リン
グスリツト5は、リングスリツト用リレーレンズ
6,8、対物レンズ11によつて、よく知られて
いるように、被検眼12の角膜にほぼ共役になる
ように眼底カメラと被検眼12との作動距離が調
節される。指標投影用光源16は、指標投影系用
リレーレンズ17aを通り、スリツトを形成した
指標板18(平面図は第4図に知す)を背後から
照明する。光源16は指標板18のスリツトを透
過後、結像し、指標投影系用リレーレンズ17
b、ダイクロイツクプリズム7、およびリングス
リツト用リレーレンズ8によつて穴あきミラー9
の付近に再び結像され、さらに対物レンズ11に
よつて被検眼12の瞳孔付近に結像され眼底を照
明する。これらの光線は第1図で二点鎖線で描か
れている。
Usually, the illumination system includes an observation illumination light source 1, a light source relay lens 2, a reflector 3, and a strobe tube 4 arranged conjugately with the light source 1 by the light source relay lens 2.
It is composed of a ring slit 5 (a plan view is shown in FIG. 3), ring slit relay lenses 6 and 8, a perforated mirror 9, and an objective lens 11. As is well known, the ring slit 5 is operated by the ring slit relay lenses 6, 8 and the objective lens 11, so that the fundus camera and the eye 12 are operated almost conjugately to the cornea of the eye 12 to be examined. The distance is adjusted. The index projection light source 16 passes through the index projection system relay lens 17a and illuminates a slit-formed index plate 18 (the plan view is shown in FIG. 4) from behind. The light source 16 passes through the slit of the index plate 18, forms an image, and passes through the index projection system relay lens 17.
b, a perforated mirror 9 formed by a dichroic prism 7 and a ring slit relay lens 8;
The image is again formed near the pupil of the eye 12 to be examined by the objective lens 11, and the fundus of the eye is illuminated. These rays are depicted in dash-dotted lines in FIG.

ところで第1図で示した光学系の場合、指標投
入用光源16は赤外発光ダイオードであり、ダイ
クロイツクプリズム7は赤外光反射、可視光透過
の特性になつている。従つてダイクロイツクプリ
ズム7は、観察用光源1、ストロボ管4からの可
視光を透過するが、これらの光源1,4から出る
赤外光を反射して照明光学系外に出してしまい、
結局眼底は指標投影用光源16からの赤外光のみ
によつて照明されることになる。そしてダイクロ
イツクミラー14を赤外光反射、可視光透過の特
性にすると後述のアレイセンサー23に到達する
光は指標投影用光源16によつて照明された指標
板18の透過光だけとなり、指標像(スリツト
像)はコントラストのよいものになる。
In the case of the optical system shown in FIG. 1, the index input light source 16 is an infrared light emitting diode, and the dichroic prism 7 has characteristics of reflecting infrared light and transmitting visible light. Therefore, the dichroic prism 7 transmits the visible light from the observation light source 1 and the strobe tube 4, but reflects the infrared light emitted from these light sources 1 and 4 to the outside of the illumination optical system.
In the end, the fundus of the eye is illuminated only by the infrared light from the index projection light source 16. When the dichroic mirror 14 is made to reflect infrared light and transmit visible light, the light that reaches the array sensor 23 (to be described later) is only the light transmitted through the index plate 18 illuminated by the index projection light source 16, and the index image is (Slit image) has good contrast.

一方、第1図の点線で示すように、指標板18
のスリツトは指標投影系用リレーレンズ17bに
よつてダイクロイツクプリズム7の付近に結像し
た後リレーレンズ8、穴あきミラー9によつて対
物レンズ11の後側焦点位置に結像する。従つ
て、対物レンズ11を経たスリツトの透過光はほ
ぼ平行光となつて被検眼12に入射し、被検眼1
2が正視眼であれば、眼底上にスリツトが結像す
る。ところが、被検眼12の視度によつてはスリ
ツト像はデフオーカスする場合がある。しかし実
際に指標板18を照明している光源は被検眼12
に関して瞳孔付近にその共役像ができ、かつ光源
像の大きさが小さいので、実際的にスリツトから
出る光束の開口数(N.A.)が小さくなつたこと
になり焦点深度は深くなる。従つて実用的な被検
眼の範囲(±10ジオプター程度)ではデフオーカ
スによる像のぼけはあまり大きくなく、合焦検出
に耐えるコントラストは保障される。
On the other hand, as shown by the dotted line in FIG.
The slit is imaged in the vicinity of the dichroic prism 7 by the relay lens 17b for the index projection system, and then imaged at the rear focal position of the objective lens 11 by the relay lens 8 and the perforated mirror 9. Therefore, the light transmitted through the slit after passing through the objective lens 11 becomes almost parallel light and enters the eye 12 to be examined.
If the eye 2 is emmetropic, the slit will be imaged on the fundus. However, depending on the diopter of the eye 12 to be examined, the slit image may be out of focus. However, the light source that actually illuminates the index plate 18 is the eye 12 to be examined.
Since a conjugate image is formed near the pupil and the size of the light source image is small, the numerical aperture (NA) of the light beam exiting the slit becomes small and the depth of focus becomes deep. Therefore, in the practical eye range (approximately ±10 diopters), the blurring of the image due to defocus is not very large, and contrast sufficient for focus detection is guaranteed.

次に、第2図の実線で示すように、眼底上に投
影されたスリツト像は2次光源となつて対物レン
ズ11によつて1度結像された後、穴あきミラー
9の開口、開口絞り10を通り、リレーレンズ1
3によつて、赤外反射、可視光透過のダイクロイ
ツクミラー14で反射された後に視野絞り19付
近に結像される。この視野絞り19は再結像レン
ズ21によつてアレイセンサー23と共役になつ
ており、さらにアレイセンサー23は撮像面(観
察像面は不図示)15と共役になつている。した
がつて眼底からのスリツト像は再結像レンズ21
によつてアレイセンサー23付近に結像するわけ
であが、その際、瞳分割屋根形プリズム22(第
5図に立体図を示す…第1図と第2図ではその稜
が紙面に垂直に描いてあるが、それは表現の便宜
のためであり、実際は光軸のまわりに90度回転し
て稜が表面に平行になるように配設される。)に
よつて光束は2分され、各々の光束はアレイセン
サー23(プリズム22の稜の方向に合わせて、
アレイセンサー23のセルの配列方向が紙面に直
行するように配列される。)の違つた部分に結像
される。
Next, as shown by the solid line in FIG. 2, the slit image projected onto the fundus of the eye becomes a secondary light source and is focused once by the objective lens 11. Passes through aperture 10, relay lens 1
3, the light is reflected by a dichroic mirror 14 that reflects infrared light and transmits visible light, and then forms an image near the field stop 19. This field stop 19 is made conjugate with the array sensor 23 by the re-imaging lens 21, and furthermore, the array sensor 23 is made conjugate with the imaging surface (observation image surface not shown) 15. Therefore, the slit image from the fundus is re-imaging lens 21.
The image is formed near the array sensor 23 by the pupil-splitting roof prism 22 (a three-dimensional view is shown in Fig. 5).In Figs. (However, this is for the convenience of expression; in reality, the beam is rotated 90 degrees around the optical axis so that the edge is parallel to the surface.) The light beam is divided into two parts, and each The luminous flux is aligned with the direction of the ridge of the array sensor 23 (prism 22
The cells of the array sensor 23 are arranged so that the direction in which they are arranged is perpendicular to the plane of the paper. ) are focused on different parts of the image.

ここで第2図の点線で示すように瞳分割プリズ
ム22のプリズムの稜はリレーレンズ13と視野
絞り19の背後のフイールドレンズ20によつて
開口絞り10とほぼ共役になつている。この開口
絞り10合焦光学系の射出瞳に相当するので、ア
レイセンサー23上の像はこの光学系の瞳の異な
つた2つの部分からの光束によつて結像したもの
となり、このようにして得られた2つの像はよく
知られているように前ピン、後ピンによつて互い
に横ずれを起こす。従つて合焦状態の検出はアレ
イセンサー23上での2つの像の間隔を測定する
ことによつて行うことができる。すなわち第6図
に実線で示した如く、合焦時に2つの像の間隔が
Lだつたとすると、合焦点が視野絞り19より後
方の場合(第6図点線)では像間隔は第6図に点
線で示した如く、Lよりも狭くなり、合焦点が視
野絞り19より前方の場合は像間隔はLよりも広
くなる。
Here, as shown by the dotted line in FIG. 2, the prism edge of the pupil splitting prism 22 is almost conjugate with the aperture stop 10 by the relay lens 13 and the field lens 20 behind the field stop 19. Since this aperture stop 10 corresponds to the exit pupil of the focusing optical system, the image on the array sensor 23 is formed by the light beams from two different parts of the pupil of this optical system. As is well known, the two images obtained are laterally shifted from each other due to the front and rear focusing. Therefore, the in-focus state can be detected by measuring the distance between two images on the array sensor 23. In other words, as shown by the solid line in Figure 6, if the distance between the two images is L during focusing, when the in-focus point is behind the field stop 19 (dotted line in Figure 6), the image interval will be as shown in Figure 6. As shown by the dotted line, the image interval becomes narrower than L, and when the focal point is in front of the field stop 19, the image interval becomes wider than L.

ここで像の間隔を測る場合、像自体がコントラ
ストのよい、良好な結像状態であれば2つの像位
置の間隔は簡単に測れる。しかし実際にはアレイ
センサー23上にはデフオーカスした状態で結像
する場合が多く、必ずしもよい像が得られるとは
限らない。
When measuring the distance between the images, if the images themselves have good contrast and are in a good imaging state, the distance between the two image positions can be easily measured. However, in reality, images are often formed on the array sensor 23 in a defocused state, and a good image is not necessarily obtained.

そこでこのような条件の悪い場合であつても像
の横変位を正確に抽出するために、特開昭54−
68667号公報等に提案されている方法を使う。こ
れはアレイセンサー23上の像をフーリエ変換
し、その位相部分を抽出して、フーリエ変換の推
移定理により横ずれを求める方法である。
Therefore, in order to accurately extract the lateral displacement of the image even under such bad conditions, we developed a method for
Use the method proposed in Publication No. 68667, etc. This is a method in which the image on the array sensor 23 is Fourier transformed, its phase part is extracted, and the lateral shift is determined using the transition theorem of Fourier transformation.

アレイセンサ23上での像の強度を位置Xの関
数f(x)として、像が変異する前のf(x)のフ
ーリエ変換F1は空間周波数をSとして式(1)のよ
うに表わすことができる。
If the intensity of the image on the array sensor 23 is a function f(x) of the position I can do it.

F1(S)=∫ -∞f(X)e-2ixsdx ……(1) この像が横にαだけ変位した場合のフーリエ変
換F2は推移定理により(2)のようになる。
F 1 (S)=∫ -∞ f(X)e -2ixs dx ……(1) When this image is laterally displaced by α, the Fourier transform F 2 is as shown in (2) according to the transition theorem. Become.

F2(S)=e-2iasF1(S) ……(2) 式(1)と(2)を比べると変位によつてフーリエ成分
の大きさは変わらずに位相だけが2πasずれるの
で、ずれた位相をΔθとすると、Δθを知ることに
より変位aが(3)のように求まる。
F 2 (S) = e -2ias F 1 (S) ...(2) Comparing equations (1) and (2), the magnitude of the Fourier component does not change due to displacement, but only the phase shifts by 2πas Therefore, if the shifted phase is Δθ, the displacement a can be found as shown in (3) by knowing Δθ.

a=Δθ/2πs ……(3) これを具体的に表現するには、空間周波数をア
レイセンサー23上でのサンプル長lの逆数
(1/l)として離散的フーリエ変換(DFT)を行 う。
a=Δθ/2πs (3) To specifically express this, discrete Fourier transform (DFT) is performed with the spatial frequency as the reciprocal (1/l) of the sample length l on the array sensor 23.

すなわち第7図に示したように、アレイセンサ
ー23上の2つのスリツト像のうちの一方の像に
ついてアレイセンサー23上の各セルに入射する
光量に対応した電気信号をIi、セルのサンプル数
をN、サンプルした部分のアレイセンサー23の
長さをlとして次の電気量IX、IYを求める。
That is, as shown in FIG. 7, for one of the two slit images on the array sensor 23, Ii is the electrical signal corresponding to the amount of light incident on each cell on the array sensor 23, and the number of samples of cells is Ii. N, the length of the array sensor 23 of the sampled portion is set as l, and the following electric quantities I X and I Y are determined.

IXN-1i=0 Iicos2π/Ni ……(4) IYN-1i=0 Iisin2π/Ni ……(5) このIX、IYは、アレイセンサー23上の像のう
ち、空間周波数1/lのフーリエ成分の実部(IX) と虚部(IY)にN/lを乗じたものになつている。
I _ _ _ _ _ _ _ _ _ 23, the real part (I X ) and imaginary part (I Y ) of the Fourier component with a spatial frequency of 1/l are multiplied by N/l.

従つてこのIX、IYによりフーリエ成分の位相偏角
θが(6)のように求まる。
Therefore, the phase deviation angle θ of the Fourier component is determined from I X and I Y as shown in (6).

θ=arctanIY/IX ……(6) 像の横変位がおこればこのθが変化することに
なり、演算により求めたθの変化分は(3)式に従つ
て横変位になおすことができる。
θ=arctanI Y / I I can do it.

そこでθにより次の距離dを(7)式のように定義
する。
Therefore, the next distance d is defined by θ as shown in equation (7).

d=lθ/2π ……(7) この距離dをアレイセンサー23上の2つのス
リツト像について各々求め、それにより2つのス
リツト像の間隔を算出して、それを合焦時の間隔
と比較することによつて合焦情報を得ることがで
きる。第1図に示したように、アレイセンサー2
3からは駆動手段24からの信号によつて各セル
が順次駆動され、各セルに対応した光電変換信号
が順次出力される。この出力から、演算手段25
によつて上記演算を行なわせ、その結果に基づい
てモーター駆動手段26によつてモーターMを駆
動し、合焦用リレーレンズ13を動かして合焦さ
せる。
d=lθ/2π...(7) This distance d is determined for each of the two slit images on the array sensor 23, and the interval between the two slit images is calculated from this, and it is compared with the interval at the time of focusing. By this, focusing information can be obtained. As shown in Figure 1, array sensor 2
3, each cell is sequentially driven by a signal from the driving means 24, and a photoelectric conversion signal corresponding to each cell is sequentially output. From this output, the calculation means 25
The above calculation is performed by , and based on the result, the motor M is driven by the motor driving means 26, and the focusing relay lens 13 is moved to focus.

上述の処理を行なう電気処理系を第8図のブロ
ツク図に示すと共に、その動作を第9図及び第1
0図によつて説明する。第8図のブロツク図にお
いて、第1図と同一部材には同一符号を付すが、
アレイセンサー23は例えば電荷結合素子と呼ば
れているものであつて、周知の駆動手段24から
のスタート信号(第9図b)に引き続くクロツク
パルス(第9図c)によつて、各セルが順次駆動
される。すなわち、スタート信号が生じた後、一
番目のパルスP1でアレイセンサー23(第9図
a)の一番目のセルc1に入射した光量に応じた電
気信号がアレイセンサー23より出力される。ま
た、例えば7番目のパルスP7で7番目のセルc7
入射した光量に応じた電気信号が出力される。こ
のようにしてアレイセンサー23から出力された
信号は、増幅器250等を経て、A/D変換器2
51によつてデジタル信号に変換される。このデ
ジタル信号はマイクロコンピユータ252に入力
され、マイクロコンピユータ252は第10図の
如きフローチヤートによつて信号処理を行なう。
すなわちマイクロコンピユータ252は、アレイ
センサー23の走査に同期してA/D変換器25
1の出力Iiを読み込み、各セルに対応させてその
出力を内蔵したメモリM1、M2に記憶させる。こ
こで、メモリM1は、第9図aに示した如く、ア
レイセンサー23のほぼ左半分にあるセルからの
信号を記憶し、メモリM2は同様にアレイセンサ
ー23のほぼ右半分にあるセルからの信号を記憶
する。マイクロコンピユータ252は、スタート
パルスが生じてからあらかじめ定めた数のクロツ
クパルスが入力されると、メモリM1からメモリ
M2へ記憶を切り換える。以上はステツプ27にて
行なう。次にマイクロコンピユータ252は、メ
モリM1の記憶値によつて式(4)、式(5)、式(6)、式
(7)の演算を順次行ない、求めた距離d1をメモリ
M3に記憶させ(ステツプ28)、メモリM2の記憶
値によつて式(4)、式(5)、式(6)、式(7)の演算を順次
行ない、求めた距離d2をメモリM4に記憶させる
(ステツプ29)。次に、マイクロコンピユータ25
2は、メモリM3、M4の記憶値d1、d2と距離l1
の間で演算(l1−d1+d2)を行なう(ステツプ
30)。そして、ステツプ31で、ステツプ30にて求
めた値(l1−d1+d2)…この値は2つのスリツト
増の間隔に相当する…を合焦時の間隔と比較し、
その差を求め(ステツプ31)、ステツプ31で求め
た差を合焦情報として出力する(ステツプ32)。
The electrical processing system that performs the above processing is shown in the block diagram of Figure 8, and its operation is shown in Figures 9 and 1.
This will be explained using Figure 0. In the block diagram of FIG. 8, the same members as in FIG. 1 are given the same symbols, but
The array sensor 23 is, for example, what is called a charge-coupled device, and each cell is sequentially activated by a clock pulse (FIG. 9c) following a start signal (FIG. 9b) from a well-known drive means 24. Driven. That is, after the start signal is generated, the array sensor 23 outputs an electric signal corresponding to the amount of light incident on the first cell c1 of the array sensor 23 (FIG. 9a ) at the first pulse P1. Further, for example, at the seventh pulse P7, an electric signal corresponding to the amount of light incident on the seventh cell c7 is output. The signal outputted from the array sensor 23 in this way passes through an amplifier 250 and the like, and then is sent to the A/D converter 2.
51 into a digital signal. This digital signal is input to the microcomputer 252, and the microcomputer 252 processes the signal according to the flowchart shown in FIG.
That is, the microcomputer 252 controls the A/D converter 25 in synchronization with the scanning of the array sensor 23.
1's output I i is read and stored in built-in memories M 1 and M 2 in correspondence with each cell. Here, as shown in FIG. 9a, the memory M 1 stores signals from cells located approximately on the left half of the array sensor 23, and the memory M 2 similarly stores signals from cells located approximately on the right half of the array sensor 23. Memorize the signal from. When a predetermined number of clock pulses are input after the start pulse is generated, the microcomputer 252 reads data from the memory M1 to the memory M1 .
Switch memory to M 2 . The above is done in step 27. Next, the microcomputer 252 uses equations (4), (5), (6), and
Perform the calculations in (7) sequentially and store the calculated distance d 1 in memory.
The distance d 2 is stored in M 3 (step 28), and the calculations of equations (4), (5), (6), and (7) are performed sequentially using the stored value in memory M 2 . Store in memory M4 (step 29). Next, the microcomputer 25
2 performs an operation (l 1 - d 1 + d 2 ) between the stored values d 1 and d 2 of the memories M 3 and M 4 and the distance l 1 (step
30). Then, in step 31, the value (l 1 - d 1 + d 2 ) obtained in step 30, which corresponds to the interval between two additional slits, is compared with the interval at the time of focusing,
The difference is determined (step 31), and the difference determined in step 31 is output as focusing information (step 32).

モーター駆動手段26は、マイクロコンピユー
タ252から出力された合焦情報に応じて異なつ
た周波数のパルス信号をアナログモーターMに入
力する。その際、アナログモーターMに入力され
るパルス信号の周波数は、合焦用リレーレンズ1
3が合焦位置から大きく外れているときは大き
く、従つてモーターMは急速に回転し、合焦用リ
レーレンズ13が合焦位置に近づくとパルス信号
は小さく、モーターMは低速に回転し、合焦位置
でモーターMがすみやかに停止するように制御さ
れる。
The motor driving means 26 inputs pulse signals of different frequencies to the analog motor M according to the focusing information output from the microcomputer 252. At that time, the frequency of the pulse signal input to the analog motor M is
When the lens 13 is far out of focus, the pulse signal is large and the motor M rotates rapidly, and when the focusing relay lens 13 approaches the focus position, the pulse signal is small and the motor M rotates at a low speed. The motor M is controlled to stop promptly at the in-focus position.

このような光像をフーリエ変換して位相成分を
抽出することによりその変位を求める方法は、原
理的な光像の光量の絶対値によらないため、コン
トラストがあまりよくない像や、やや複雑なパタ
ーンによる像でも正確に変位を求めることができ
る。
This method of determining the displacement by Fourier transforming an optical image and extracting the phase component does not rely on the absolute value of the light amount of the optical image in principle, so it is difficult to obtain images with poor contrast or slightly complex images. Displacement can also be accurately determined using a pattern image.

ところで指標18を第4図に示したようにスリ
ツトを形成したスリツト板にしてこのスリツトの
長手方向とアレイセンサー23上の受光セルの並
んだ方向とが垂直になるように配置するとアレイ
センサー23上での指標像のパターンが単純化さ
れ、さらにアレイセンサー23上でのサンプル窓
(長さl)の中央付近にそのスリツト像が形成さ
れるようにすると、光像の変位の検出精度が増
す。なぜなら、フーリエ変換を実行する際に、サ
ンプル長lの領域だけで離散的フーリエ変換
(DFT)を行つているために、サンプル窓の端に
像があると誤差になるからである。
By the way, if the index 18 is a slit plate with slits formed thereon as shown in FIG. 4 and is arranged so that the longitudinal direction of the slit is perpendicular to the direction in which the light receiving cells on the array sensor 23 are lined up, By simplifying the pattern of the index image and forming the slit image near the center of the sample window (length l) on the array sensor 23, the accuracy of detecting the displacement of the optical image increases. This is because when performing Fourier transform, discrete Fourier transform (DFT) is performed only in a region of sample length l, so if an image is present at the edge of the sample window, an error will occur.

また第1図でスリツトの長手方向を紙面内にと
り、アレイセンサー23の方向をそれと垂直(紙
面と垂直)にすると都合がよい。(ただし既に述
べた如く、第1図では説明の都合上アレイセンサ
ー23の受光セルの方向を紙面内にて示してあ
る。) なぜならば、スリツトを照明する光源像は被検
眼12に関して光軸から偏芯した位置にできるた
め、デフオーカスによつてスリツト像が第1図の
紙面内で上下するが、スリツトの長手方向に像が
動くので、それと垂直に配置されたアレイセンサ
ー23上では像はほとんど動かないように見える
からである。
In addition, it is convenient to set the longitudinal direction of the slit in the plane of the paper in FIG. 1 and to make the direction of the array sensor 23 perpendicular thereto (perpendicular to the plane of the paper). (However, as already mentioned, for convenience of explanation, the direction of the light-receiving cells of the array sensor 23 is shown in the paper in FIG. Since the slit image is formed at an eccentric position, the slit image moves up and down within the plane of the paper in Figure 1 due to the defocus, but since the image moves in the longitudinal direction of the slit, the image is almost invisible on the array sensor 23 arranged perpendicularly thereto. This is because it doesn't seem to move.

また、この場合、瞳分割プリズム22のプリズ
ムの稜は第1図では紙面内にある。(ただし既に
述べた如く、第1図では説明の都合上瞳分割プリ
ズム22の稜は紙面と垂直に示してある。) 視野絞り19は、屋根形プリズム22によつて
その像がアレイセンサー23上で2つに結像した
場合、互いに重り合わないようにして、2つの瞳
からの光束が混じり合わないようにする役目を持
つ。
Further, in this case, the prism edge of the pupil splitting prism 22 is within the plane of the paper in FIG. (However, as already mentioned, in FIG. 1, for convenience of explanation, the edge of the pupil splitting prism 22 is shown perpendicular to the plane of the paper.) The field diaphragm 19 uses a roof-shaped prism 22 to direct its image onto the array sensor 23. When two images are formed, their role is to prevent them from overlapping each other and to prevent the light beams from the two pupils from mixing.

また、例えば開口絞り10とリレーレンズ13
の間に適当なパワーの正レンズと負レンズをター
レツト等により挿脱自在にしておけば、被検眼1
2が負の強いデイオプターの場合や(この場合は
挿入するレンズは正レンズ)、被検眼12が正の
強いデイオプターの場合(この場合は挿入するレ
ンズは負レンズ)にリレーレンズ13の移動量を
大きくする必要がなくなる。
Also, for example, the aperture diaphragm 10 and the relay lens 13
If a positive lens and a negative lens of appropriate power are made removable with a turret etc. between
2 is a strongly negative diopter (in this case, the inserted lens is a positive lens), or when the eye 12 to be examined is a strongly positive diopter (in this case, the inserted lens is a negative lens), the amount of movement of the relay lens 13 is No need to make it bigger.

(発明の効果) 以上のように本発明の合焦検出装置によれば、
視標投影光学系は観察光学系と連動する必要がな
く、固定しているので、装置自体が非常に簡単に
なり、かつ合焦情報を合焦光学系そのものを通し
て得ることができるので精度も向上する。
(Effects of the Invention) As described above, according to the focus detection device of the present invention,
The optotype projection optical system does not need to be linked with the observation optical system and is fixed, so the device itself becomes very simple, and focusing information can be obtained through the focusing optical system itself, improving accuracy. do.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を有する眼底カメラ
の光学系及び電気ブロツクを示す図、第2図は第
1図のうち、合焦情報検出光学系および観察光学
系のみを示した図、第3図はリングスリツトの拡
大平面図、第4図は指標を有する指標板の拡大平
面図、第5図は瞳分割屋根形プリズムの拡大斜視
図、第6図は合焦情報検出光学系の主要部の拡大
図、第7図はアレイセンサー上の光像の強度分布
を示す図、第8図は第1図の電気ブロツクの詳細
図、第9図はアレイセンサーの駆動状態を示す
図、第10図は第8図で用いたマイクロコンピユ
ータの作動を説明するためのフローチヤートであ
る。 (主要部分の符号の説明)、7……ダイクロイ
ツクプリズム、8……リングスリツト用リレーレ
ンズ、9……穴あきミラー、10……開口絞り、
11……対物レンズ、13……リレーレンズ、1
4……ダイクロイツクミラー、16……指標投影
用光源、17a,17b……指標投影系用リレー
レンズ、18……指標板、19……視野絞り、2
0……フイールドレンズ、21……再結像レン
ズ、22……瞳分割屋根形プリズム、23……ア
レイセンサー、24……駆動手段、25……演算
手段、26……モーター駆動手段、M……モータ
ー。
FIG. 1 is a diagram showing the optical system and electric block of a fundus camera having an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing only the focusing information detection optical system and observation optical system in FIG. 1. Fig. 3 is an enlarged plan view of the ring slit, Fig. 4 is an enlarged plan view of the index plate with an index, Fig. 5 is an enlarged perspective view of the pupil-dividing roof prism, and Fig. 6 is the focus information detection optical system. An enlarged view of the main parts, Figure 7 is a diagram showing the intensity distribution of the light image on the array sensor, Figure 8 is a detailed diagram of the electric block in Figure 1, Figure 9 is a diagram showing the driving state of the array sensor, FIG. 10 is a flowchart for explaining the operation of the microcomputer used in FIG. (Explanation of symbols of main parts), 7...Dichroic prism, 8...Relay lens for ring slit, 9...Perforated mirror, 10...Aperture diaphragm,
11...Objective lens, 13...Relay lens, 1
4... Dichroic mirror, 16... Light source for index projection, 17a, 17b... Relay lens for index projection system, 18... Index plate, 19... Field diaphragm, 2
0... Field lens, 21... Re-imaging lens, 22... Pupil division roof prism, 23... Array sensor, 24... Drive means, 25... Calculation means, 26... Motor drive means, M... …motor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 被検眼眼底に指標を投影する指標投影光学系
と、合焦情報を検出する合焦情報検出手段とを備
えた眼底観察装置の合焦検出装置において、 前記指標投影光学系に、光軸上に固定された指
標と、該指標を背後から照明する光源と、該光源
を被検眼の瞳孔付近に共役になすと共に、前記指
標を被検眼の眼底に投影する投影光学系と、を設
け、前記合焦情報検出手段には前記眼底観察装置
の観察光学系の出射瞳からの光束を分割して前記
被検眼眼底に投影される指標の像を複数形成する
分割結像手段を設け、さらに、前記分割結像手段
にて形成された複数の指標像についてそれらの分
割方向における像強度を検出するための受光手段
と、該受光手段からの信号に基づいて前記分割方
向における像強度のフーリエ変換により位相成分
を抽出して合焦状態を検出する演算手段と、前記
演算手段の出力に基づいて前記眼底観察装置の合
焦用光学系を駆動するサーボ手段とを設けたこと
を特徴とする合焦検出装置。
[Scope of Claims] 1. A focus detection device for a fundus observation apparatus comprising an index projection optical system that projects an index onto the fundus of an eye to be examined, and a focus information detection means that detects focus information, comprising: the index projection optical system; The system includes an index fixed on the optical axis, a light source that illuminates the index from behind, and a projection optical system that makes the light source conjugate near the pupil of the eye to be examined and projects the index onto the fundus of the eye to be examined. , and the focus information detection means includes a dividing imaging means for dividing a light beam from an exit pupil of an observation optical system of the fundus observation device to form a plurality of images of an index to be projected onto the fundus of the eye to be examined. and a light receiving means for detecting the image intensity in the dividing direction of the plurality of index images formed by the dividing image forming means, and a light receiving means for detecting the image intensity in the dividing direction based on the signal from the light receiving means. A calculation means for detecting a focusing state by extracting a phase component by Fourier transform of intensity, and a servo means for driving a focusing optical system of the fundus observation device based on the output of the calculation means. Features a focus detection device.
JP59244227A 1984-11-19 1984-11-19 Focus detector of eyeground observation apparatus Granted JPS61122837A (en)

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JPH07121255B2 (en) * 1991-11-29 1995-12-25 株式会社トプコン Corneal endothelial cell observation and imaging device
JPH07313466A (en) * 1994-05-20 1995-12-05 Nikon Corp Fundus oculi photographing system
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US5694198A (en) * 1995-06-13 1997-12-02 Nikon Corporation Apparatus including waveform rectifying means and method for eye examination

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