JPH10118028A - 検眼装置 - Google Patents

検眼装置

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JPH10118028A
JPH10118028A JP9257586A JP25758697A JPH10118028A JP H10118028 A JPH10118028 A JP H10118028A JP 9257586 A JP9257586 A JP 9257586A JP 25758697 A JP25758697 A JP 25758697A JP H10118028 A JPH10118028 A JP H10118028A
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Toshiaki Mizuno
俊明 水野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 作動距離の違いによる測定誤差をなくし、ア
ライメントを容易にする。 【解決手段】 測定光を被検眼に向けて投射する測定光
投射手段と被検眼で反射された該測定光を検出する測定
光検出手段とを含む被検眼測定手段を持ち、該被検眼測
定手段と被検眼をアライメントして検査する検眼装置に
おいて、所定の作動距離に対する測定時の作動距離の変
動を検出する作動距離検出手段と、該作動距離検出手段
及び前記測定光検出手段の検出結果に基づいて作動距離
の変動が補正された測定値を演算する演算手段と、該演
算手段により得られた測定値を表示する表示手段と、を
有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被検眼に装置をア
ライメントして検査する検眼装置に関する。
【0002】
【従来の技術】角膜曲率測定装置、眼屈折力測定装置、
非接触式眼圧計等の検眼装置では、被検眼に対して装置
を上下左右方向にアライメント調整するとともに、作動
距離方向にアライメント調整して検眼を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上下左
右方向に加えて作動距離方向も正確にアライメント調整
することは容易でなく、作動距離方向のアライメント調
整が正確でないと、測定誤差の要因になるという欠点が
あった。
【0004】本発明は上記問題点に鑑み、作動距離の違
いによる測定誤差をなくし、アライメントを容易に行う
ことができる検眼装置を提供することを技術課題とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、以下のような構成を備えることを特徴とす
る。
【0006】(1) 測定光を被検眼に向けて投射する
測定光投射手段と被検眼で反射された該測定光を検出す
る測定光検出手段とを含む被検眼測定手段を持ち、該被
検眼測定手段と被検眼をアライメントして検査する検眼
装置において、所定の作動距離に対する測定時の作動距
離の変動を検出する作動距離検出手段と、該作動距離検
出手段及び前記測定光検出手段の検出結果に基づいて作
動距離の変動が補正された測定値を演算する演算手段
と、該演算手段により得られた測定値を表示する表示手
段と、を有することを特徴とする。
【0007】(2) (1)の検眼装置において、前記
測定光検出手段は結像光学系を持ち、前記演算手段は前
記作動距離の変動による該結像光学系の結像倍率の変動
を補正する演算式を持つことを特徴とする。
【0008】(3) (1)の検眼装置において、前記
測定光検出手段は結像光学系を持ち、前記演算手段は前
記測定光による被検眼反射光の主光線と前記結像光学系
の光軸とがなす角度変動を補正する演算式と前記結像光
学系の結像倍率の変動を補正する演算式を持つことを特
徴とする。
【0009】
【実施例】まず、本実施例の前提となる測定原理を説明
する。なお、理解が容易なように対物レンズの像側焦点
位置にテレセントリック絞りが配置され、光軸に平行な
光束を取り出す場合で説明する。
【0010】図5は、本発明の実施例の測定原理を説明
する図で、所定の距離から円環状の指標を角膜上に投影
したときに、角膜上にできる角膜反射像を表しているも
のとする。図示なき円環状の指標を角膜上に投影した
際、角膜が球面の場合は、半径aの円ができる。角膜が
ト−リック面の場合長径線b、短径線bの楕円がで
きる。ここで、円上の点(A)(B)が楕円状の
(A′)(B′)に対応しているものとする。さらに、
楕円は原点を中心にx軸より(θ)だけ傾いているもの
とする。
【0011】ここで、(A)から(A′)への変化量の
(x,y)成分をそれぞれ(ΔAx)(ΔAy)、
(B)から(B′)への変化量の(x,y)成分をそれ
ぞれ(ΔBx)(ΔBy)とすると、以下の関係が成立
する。
【0012】
【数1】 これにより、b,b,θは次の式で表すことができ
る。
【0013】
【数2】 さらに(A′)と対称な点(C′)の位置を検出し、
(A′)と(C′)の2点間の中心を求めることにより
原点Oの位置を求める。
【0014】以上、基準円内の点(A)(B)(C)の
各(x,y)座標をあらかじめ記憶させるとともに、形
状が未知の角膜によりできる点(A)(B)(C)の各
(x,y)座標を検出することにより、角膜形状の測定
が可能となる。
【0015】次に、楕円形状と角膜ト−リック面形状と
の関係について、図6により説明する。
【0016】光軸Oに対しαの角度をもってコリメイト
された点光源を角膜上に投影する。このときできる像の
光軸からの距離をbとすると、この断面における角膜
曲率半径Rbは次式により表すことができる。
【0017】
【数3】 同様に光軸Oからの距離bの像ができるときの角膜曲
率半径Rbは次式により表すことができる。
【0018】
【数4】 (8)、(9)式に(5)、(6)式を代入することに
より、長径のRb、短径のRbを求めることができ
る。
【0019】なお、検出光学系にテレセントリック光学
系を用いない場合は角膜反射像からの主光線は被検眼の
光軸と平行ではないから検出像の位置と求める角膜上で
の像の位置とは異なるので、正確を期するためにはこれ
を補正することが必要である。尤も、開口の位置を調整
すればその誤差は非常に小さくなるので、これを無視し
ても実用上問題は小さい。
【0020】因みに、角膜反射像からの主光線と光軸と
なす角をΔθとすると角膜曲率半径Rは、
【0021】
【数5】 となることは容易に算出できる。
【0022】図1は上記の測定原理と基本的には同一な
原理に基づく1実施例の光学系の配置図である。発光ダ
イオ−ド等の点光源1a、1bより出射した光はコリメ
−ティングレンズ2a、2bにより平行光束となり、被
検眼角膜に光軸とαの角度をもって投影され、点光源像
3a、3bができる。
【0023】同様に点光源を光軸に90°回転させた位
置にある図示なき点光源1cより出射した光は図示なき
点光源像3cをつくる。
【0024】結像レンズ4は撮像素子7の撮像面と点光
源像3a、3b、3cが共役となる位置に配置され、撮
像素子の撮像面上に点光源像が結像する。光路はロ−タ
リ−ソレノイド6で回転駆動される開口マスク5により
変更される。
【0025】図4は、開口マスク5の形状例を示す。9
は開いている開口部で、8は閉じている開口部である。
【0026】図7は、本発明の実施例の電気系のブロッ
ク回路図である。
【0027】撮像素子7は、CCDを使用したTVカメ
ラ21である。このTVカメラは標準TV信号を出力す
るものであればとくに問題はないが、小型で撮像歪のな
い等の特徴があるCCDTVカメラが有利である。TV
カメラからの信号は、同期信号を含んだコンポジットビ
デオ信号であるが、後に水平垂直の同期信号を分離しな
ければならないことを考えると外部同期式のセパレ−ト
タイプの出力を持つTVカメラがよい。
【0028】TVカメラ21からの映像信号は、コンポ
ジットビデオ信号の場合同期分離回路22を必要とす
る。ここでビデオ信号と同期信号が分離される。分離さ
れた同期信号は、水平・垂直同期分離回路28によって
水平同期信号と垂直同期信号に分離される。これらの同
期信号はフレ−ムメモリ26にビデオ信号を書き込むと
きのフレ−ムメモリアドレスを生成するのに使う。
【0029】またビデオ信号は増幅器23により、適当
な振幅に増幅した後、A/Dコンバ−タ24に入力され
デジタイズされる。デジタイズされた画像デ−タは、同
期信号に基づきフレ−ムアドレスジュネレ−タ29によ
って生成されたフレ−ムメモリアドレスの番地のメモリ
に記憶される。
【0030】またA/Dコンバ−タを通した後の画像デ
−タ信号ラインの画像デ−タバスと画像メモリの読み出
しデ−タバスは理論演算ユニット32にそれぞれ接続さ
れ、画像間演算が可能である。この画像間演算機能によ
り始めに測定用の点光源が消灯時の画像を記憶した後、
点光源が点灯している画像デ−タから引き算することに
より手術顕微鏡の観察照明による影響を除去できる。画
像間演算された画像デ−タはコンパレ−タ33によって
予め設定された輝度レベルと比較され、画像デ−タの明
るい部分のデ−タのみを取りだす。ここで取りだされる
デ−タは、2種類あり、1つは輝度値、もう1つがフレ
−ムメモリアドレスで、撮像素子上の位置を示す。この
2つのデ−タはデ−タメモリ36に記憶される。この処
理により点光源像を取り出すことが可能となる。デ−タ
メモリ36から周知の画像処理により各点光源像の中心
座標が求められ、マイクロコンピュ−タ回路37により
前記した測定原理に基づく計算処理が行われ被検眼の角
膜形状が求められる。
【0031】次に装置と被検眼との位置が所定の位置に
ない場合の測定値の誤差の補正を図2、図3に従って説
明する。
【0032】作動距離の変化による測定値の誤差の補正
の基本的な考え方は開口マスクの2つの位置における画
像から得られた各点光源の位置変化量を求め、この値と
2つの開口マスク間距離の変化量、結像レンズの焦点距
離、結像レンズと撮像面までの距離等の値から作動距離
の変化量を求めて補正する。
【0033】図2は測定時の作動距離を求める具体的な
考え方を示す。
【0034】lは基準作動距離、l′は測定時作動距
離、Hは開口マスク間距離、hは測定時光束円の大き
さ、fは結像レンズの焦点距離、mは結像レンズと撮像
面までの距離、m′は測定時結像レンズと結像点までの
距離を示す。
【0035】測定時作動距離は次のようにして求める。
【0036】
【数6】 (11)より
【0037】
【数7】 (12)式を(10)へ代入し、
【0038】
【数8】 となる。
【0039】また前述したように、図6における角膜反
射像からの光の主光線が光軸となす角Δθが作動距離に
よって変化するため角膜曲率半径Rの計算においては、
【0040】
【数9】 Δθをその都度計算して利用する。
【0041】また、作動距離の変化に伴う結像光学系の
倍率変化による測定誤差の補正は、結像レンズと撮像面
までの距離によって求める。
【0042】図3はこの補正の基本的な考え方を示す図
である。
【0043】hは基準作動距離での撮像面上での点光源
像の高さを示す。lからl′へ作動距離が移動すること
により撮像面上の像高さはhからh′〜h′とな
る。なお、Hは開口マスクと光軸との間距離とする。こ
のときの結像点における像の高さをgとすると、次式が
成り立つ。
【0044】
【数10】 よって、
【0045】
【数11】 故に、撮像面上の測定時の点光源像高さhを基準作動距
離lと測定時の作動距離l′によって補正することによ
り正しい点光源像高さhを求めることができる以上示し
た方法により作動距離が異なっても測定誤差をなくすこ
とができる。
【0046】以上のようにして、演算された角膜曲率半
径はディスプレイ38、プリンタ39によって表示され
る他、他の機器にデ−タとして通信40される。
【0047】なお、実施例中において投影手段としてコ
リメ−タ光学系を使っているが、作動距離の違いによる
測定誤差を補正できるので、とくにコリメ−タ光学系を
採用する必要はない。
【0048】一般に手術用顕微鏡には観察用のテレビカ
メラが設けられているので、本発明を手術用顕微鏡に応
用するときはこのまま利用することができるので特に観
察用の光学系を配置する必要がない。
【0049】また、点光源数を多くすることにより、測
定精度が向上するほかに、被検眼角膜表面が凸凹なイレ
ギュラ−面の場合に点光源像の数が減少しても残りの点
光源数によって計算を行うことが可能となる。
【0050】なお、本発明は検出系にテレセントリック
光学系を用いた角膜形状測定装置にも使用することがで
きることは明白である。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
作動距離の違いによる測定誤差をなくすことができる。
よって、アライメントが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の光学系の配置図である。
【図2】測定値の誤差の補正を説明する説明図である。
【図3】測定値の誤差の補正を説明する説明図である。
【図4】開口マスクの形状例を示す図である。
【図5】本発明の実施例の測定原理を説明する説明図で
ある。
【図6】角膜投影像と角膜ト−リック面形状との関係を
説明する説明図である。
【図7】本発明の実施例の電気系のブロック回路図であ
る。
【符号の説明】
1a,1b 点光源 4 対物レンズ 5 開口マスク 7 撮像素子 21 TVカメラ 22 同期分離回路 26 フレ−ムメモリ 32 理論演算ユニット 33 コンパレ−タ回路 36 デ−タメモリ 37 マイクロコンピュ−タ回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定光を被検眼に向けて投射する測定光
    投射手段と被検眼で反射された該測定光を検出する測定
    光検出手段とを含む被検眼測定手段を持ち、該被検眼測
    定手段と被検眼をアライメントして検査する検眼装置に
    おいて、所定の作動距離に対する測定時の作動距離の変
    動を検出する作動距離検出手段と、該作動距離検出手段
    及び前記測定光検出手段の検出結果に基づいて作動距離
    の変動が補正された測定値を演算する演算手段と、該演
    算手段により得られた測定値を表示する表示手段と、を
    有することを特徴とする検眼装置。
  2. 【請求項2】 請求項1の検眼装置において、前記測定
    光検出手段は結像光学系を持ち、前記演算手段は前記作
    動距離の変動による該結像光学系の結像倍率の変動を補
    正する演算式を持つことを特徴とする検眼装置。
  3. 【請求項3】 請求項1の検眼装置において、前記測定
    光検出手段は結像光学系を持ち、前記演算手段は前記測
    定光による被検眼反射光の主光線と前記結像光学系の光
    軸とがなす角度変動を補正する演算式と前記結像光学系
    の結像倍率の変動を補正する演算式を持つことを特徴と
    する検眼装置。
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