KR100791245B1

KR100791245B1 - Eye testing apparatus and method for eye testing

Info

Publication number: KR100791245B1
Application number: KR1020060029680A
Authority: KR
Inventors: 김형욱; 조민수; 심순용
Original assignee: 주식회사 휴비츠
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2008-01-03
Also published as: KR20070098256A

Abstract

피검안의 동공 크기를 고려하여, 피검안의 굴절력, 난시력, 난시축 등 다양한 시력정보를 계측할 수 있는 자동 검안기 및 이를 이용한 검안 방법이 개시된다. 상기 자동 검안기는 피검안의 망막에 측정광의 광점을 형성하며, 또한 피검안의 동공 영상(pupil image)을 형성하기 위한 측정광을 발생시키는 광원 광학계; 상기 측정광이 망막에 광점을 형성한 후, 망막에서 반사되어, 피검안의 각막을 통과한 신호광을 다수의 신호광으로 분할하여 검출하는 제1 결상 광학계; 상기 측정광이 피검안의 동공에 투영되어 형성되는 피검안의 동공 영상을 검출하는 제2 결상 광학계; 및 상기 제2 결상 광학계에서 검출된 피검안의 동공 영상을 분석하여, 동공의 형태 및 크기를 산출함으로써, 동공 영역을 결정하고, 상기 제1 결상 광학계에서 검출된 다수의 신호광 중, 신호광이 형성하는 상점의 전체 영역이 상기 산출된 동공 영역 내에 모두 포함되는 상점만을 선별하고, 선별된 상점들을 이용하여 시력 정보를 산출하는 연산 장치를 포함한다.In view of the pupil size of an eye, an automatic optometry and an optometry method using the same, which can measure various visual information such as refractive power, astigmatism, and astigmatism axis of an eye, are disclosed. The automatic optometry comprises: a light source optical system for forming a light spot of the measurement light on the retina of the eye to be examined, and generating measurement light for forming a pupil image of the eye to be examined; A first imaging optical system in which the measurement light forms a light spot on the retina, and is then reflected by the retina to divide and detect the signal light passing through the cornea of the eye to be divided into a plurality of signal lights; A second imaging optical system for detecting the pupil image of the eye to be formed by projecting the measurement light onto the pupil of the eye to be examined; And determining the pupil area by analyzing the pupil image of the eye to be detected by the second imaging optical system and calculating the shape and size of the pupil, and the shop which the signal light forms among the plurality of signal lights detected by the first imaging optical system. And an arithmetic device that selects only shops whose entire area is included in the calculated pupil area, and calculates vision information using the selected shops.

검안기, 동공, 신호광, 동공 영상, 시력 Optometry, Pupil, Signal Light

Description

Eye testing apparatus and method for eye testing

도 1은 통상적인 자동 검안기의 구성을 설명하기 위한 광학 회로도.1 is an optical circuit diagram for explaining the configuration of a conventional automatic optometry.

도 2는 통상적인 자동 검안기의 미소렌즈 어레이에 있어서, 신호광이 정상적인 상점을 결상하는 영역의 미소렌즈(A)들 및 왜곡된 상점을 결상하는 영역의 미소렌즈(B)들을 표시한 도면.FIG. 2 is a view showing microlenses A of a region in which signal light forms a normal store and microlenses B of a region forming a distorted store in a microlens array of a conventional automatic optometrist.

도 3a 및 도 3b는 각각 도 2의 미소렌즈(A) 및 미소렌즈(B)를 통과하여 결상된 상의 광세기 분포도를 보여주는 사진.3A and 3B are photographs showing light intensity distributions of an image formed through the microlenses A and B of FIG. 2, respectively.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 검안기의 광학 회로도.4 is an optical circuit diagram of an automatic optometry according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 검안기에 있어서, 동공의 크기 및 형태를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면.5 is a view for explaining a method for determining the size and shape of the pupil in the automatic optometry according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 검안기에 있어서, 분할된 다수의 신호광 상점과 동공 영역 정보로부터 유효상점을 얻는 과정을 설명하기 위한 도면.FIG. 6 is a view for explaining a process of obtaining an effective store from a plurality of divided signal light shops and pupil area information in an automatic optometrist according to an embodiment of the present invention; FIG.

본 발명은 자동 검안기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피검안(被檢眼)의 동공 크기를 고려하여, 피검안의 굴절력, 난시력, 난시축 등 다양한 시력정보를 계측할 수 있는 자동 검안기 및 이를 이용한 검안 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic optometrist, and more particularly, in consideration of the pupil size of the eye, the automatic optometrist capable of measuring various vision information such as refractive power, astigmatism, and astigmatism axis of the eye, and using the same. It is about an optometry method.

자동 검안기는 광학 시스템을 이용하여 안구의 내부로 광을 입사시키고, 안구에서 반사된 광의 영상을 광검출 센서를 이용하여 전기적 신호로 변환한 다음, 연산장치를 이용하여 이를 분석함으로써, 피측정자의 판단에 의존하지 않고, 타각식으로 피검안의 굴절력, 난시력, 난시축 등 다양한 시력정보를 측정하는 장비로서, 시력 도표를 이용한 자각식 시력 측정 방법보다 월등히 빠르고 정확하게 시력을 측정한다. 자동 검안기는 광학, 전자, 정밀기계 및 컴퓨터 프로그램 분야가 혼합된 안광학 정밀 계측 장비로서, 크게 광학부, 전자부 및 기계부로 구성된다. 광학부는 서로 다른 강도를 가지는 조준광과 측정광을 모두 출사할 수 있는 광 출사 광학계, 출사된 광을 집속하여 피검자의 안구로 입사시키는 대물렌즈부, 안구로부터 반사되는 광의 경로를 변경하는 미러, 및 반사된 광 신호를 검출하는 광검출 센서를 포함한다. 상기 광검출 센서는 광 신호를 전기적 신호로 변환하여 연산장치로 전송하고, 연산장치는 정해진 계산 알고리즘에 따라 상기 전기적 신호를 분석하여, 시력에 대한 정보를 산출한다. The automatic optometry uses an optical system to inject light into the eye, converts the image of the light reflected from the eye into an electrical signal using a photodetecting sensor, and then analyzes it using a computing device. It is a device that measures various eyesight information such as refractive power, astigmatism, astigmatism axis, etc. of the eye to be examined by a target method, and measures eyesight much faster and more accurately than the subjective eyesight measurement method using an eyesight chart. Automatic optometry is an optical optics measuring instrument that is a mixture of optics, electronics, precision instruments and computer programs. It consists of optical, electronic and mechanical parts. The optical unit includes a light emitting optical system capable of emitting both aiming light and measuring light having different intensities, an objective lens unit focusing the emitted light and entering the eye of the examinee, a mirror for changing a path of light reflected from the eye, and And a photodetector sensor for detecting the reflected light signal. The light detection sensor converts an optical signal into an electrical signal and transmits the optical signal to an arithmetic device, and the arithmetic device analyzes the electric signal according to a predetermined calculation algorithm to calculate information about vision.

도 1은 통상적인 자동 검안기의 구성을 설명하기 위한 광학 회로도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 통상적인 자동 검안기는 측정광을 출사하는 광원(11), 상기 광원(11)에서 출사된 측정광을 평행광으로 만드는 집속렌즈(12), 상기 평행광을 피검안(15)으로 안내하는 반투명 거울(13), 상기 측정광의 초점을 피검안(15)의 망막(16)에 맺게 하는 동시에, 망막(16)에서 반사된 신호광을 집속하는 대물렌즈(14), 상기 신호광을 평행하게 만드는 결상렌즈(17), 및 상기 결상렌즈(17)를 통과한 신호광의 초점을 2차원 영상소자(19)에 맺게 하는 미소렌즈 어레이(18, micro-lens array)로 구성된다. 이와 같은 자동 검안기의 동작을 살펴보면, 측정용 광원(11)에서 출사된 측정광은 집속렌즈(12)를 통과하면서 평행광이 되고, 평행한 측정광은 반투명거울(13)에 의해 피검안(15)쪽으로 방향이 바뀌고, 대물렌즈(14)에 의해 수렴되면서 피검안(15)이 정시안일 때, 각막과 수정체를 통과하여 망막(16)에 초점을 맺는다. 망막(16)에서 반사된 신호광은 다시 수정체, 각막을 거쳐 대물렌즈(14)를 통과하면서 수렴되고, 수렴 후, 다시 퍼지는 신호광은 결상렌즈(17)를 통과하면서 평행광으로 변환되며, 미소렌즈 어레이(18)를 통과하면서, 다수의 신호광으로 분할되어 2차원 영상소자(19)에 초점을 맺는다. 끝으로 상기 2차원 영상소자(19)에 결상된 다수의 신호광의 특성 및 광원(11), 2차원 영상소자(19) 등의 위치를 연산장치(20)로 분석하여, 피검안(15)의 굴절력, 난시력, 난시축 등의 시력 정보를 계산한다. 1 is an optical circuit diagram for explaining the configuration of a conventional automatic optometry. As shown in FIG. 1, a conventional automatic optometry includes a light source 11 for emitting measurement light, a focused lens 12 for making the measurement light emitted from the light source 11 into parallel light, and the parallel light to be examined. A translucent mirror 13 for guiding to (15), an objective lens 14 for focusing the measurement light on the retina 16 of the eye 15, and focusing the signal light reflected from the retina 16; An imaging lens 17 for parallelizing the signal light and a micro-lens array 18 for bringing the focus of the signal light passing through the imaging lens 17 into the two-dimensional imaging device 19. Looking at the operation of such an automatic optometry, the measuring light emitted from the measuring light source 11 becomes parallel light while passing through the focusing lens 12, and the parallel measuring light is examined by the translucent mirror 13 (15). Direction is changed to, and converged by the objective lens 14, when the eye to eye 15 is normal eye, it passes through the cornea and the lens and focuses on the retina 16. The signal light reflected from the retina 16 converges again through the lens and cornea and passes through the objective lens 14. After convergence, the signal light spreads again and passes through the imaging lens 17 and is converted into parallel light. Passing 18, the signal is divided into a plurality of signal lights to focus on the two-dimensional image element 19. Finally, the characteristics of the plurality of signal light and the positions of the light source 11, the two-dimensional image element 19, and the like formed on the two-dimensional image element 19 is analyzed by the calculation device 20, Visual acuity information such as refractive power, astigmatism, and astigmatism axis is calculated.

이와 같은 통상적인 자동 검안기에 있어서, 미소렌즈 어레이(18)에 의하여 결상되는 다수의 신호광 중, 일부의 신호광은 피검안(15)의 동공 크기에 따라 왜곡되며, 이와 같이 왜곡된 신호광에 의하여 시력 정보가 부정확하게 산출되는 단점이 있다. 즉, 측정되는 순간의 피검안(15)의 동공 영역과 피검안(15)의 안구로부터 미소렌즈 어레이(18)로 입사되는 신호광의 영역은 물리적으로 동일하며, 상기 동공 영역(즉, 신호광 영역)의 경계에 위치한 미소렌즈들로는 신호광이 부분적으로 입사되어, 광세기 분포 및 형태가 왜곡된 상점들이 결상된다. 도 2는 자동 검안기의 미소렌즈 어레이(18)에 있어서, 신호광이 정상적인 상점을 결상하는 영역의 미소렌즈(A)들 및 왜곡된 상점을 결상하는 영역의 미소렌즈(B)들을 표시한 도면이며, 도 3a 및 3b는 각각 도 2의 미소렌즈(A) 및 미소렌즈(B)를 통과하여 결상된 상의 광세기 분포도를 나타내는 사진이다. 도 3a 및 3b로부터, 동공 영역의 내부에 위치한 미소렌즈(A)들을 통과한 신호광은 정상적인 상점을 형성하는 반면, 동공 영역의 경계에 위치한 미소렌즈(B)들을 통과한 신호광은 왜곡된 상점을 형성함을 알 수 있다.In such a conventional automatic optometrist, some of the signal lights formed by the microlens array 18 are distorted in accordance with the pupil size of the eye 15, and thus visual information by the distorted signal lights. Has the disadvantage of incorrectly calculated. That is, the pupil area of the eye to be measured 15 and the area of the signal light incident on the microlens array 18 from the eye of the eye 15 are physically identical, and the pupil area (ie, the signal light area) is measured. Signal light is partially incident on the microlenses positioned at the boundary of the image, and images of the shops whose shape and distribution of light intensity are distorted are imaged. FIG. 2 is a view showing the microlenses A of the region where the signal light forms a normal store and the microlenses B of the region forming the distorted store in the microlens array 18 of the automatic optometry, 3A and 3B are photographs showing light intensity distribution diagrams of an image formed through the microlenses A and B of FIG. 2, respectively. 3A and 3B, the signal light passing through the microlenses A located inside the pupil area forms a normal shop, while the signal light passing through the microlenses B located at the boundary of the pupil area forms a distorted shop. It can be seen.

동공의 영역 및 크기는 개인별로 상당한 차이가 있으며(일반적으로 직경 2 ~ 10mm), 측정이 이루어지는 순간의 외부 환경 (주위 밝기 등), 신체 상태 등에 따라서도 달라진다. 따라서 피검안(15)의 동공 크기가 최소인 영역을 설정하고, 상기 최소 영역 내에 완전히 포함되는 미소렌즈들에 의하여 결상된 상점 만을 이용하여 시력 정보를 산출할 수도 있으나, 이 경우, 유효한 데이터로써 이용 가능한 상점의 수가 제한됨으로써, 산출되는 시력 정보의 정확도 및 반복도가 낮아질 뿐 만 아니라, 상기 최소 영역보다 큰 영역의 동공을 갖는 대부분의 피검안에 있어서, 유효한 상점들이 가지는 지역적인 정보를 활용하지 못함으로써, 비효율적인 시력 측정이 이루어지는 단점이 있다.The area and size of the pupil varies considerably from person to person (generally between 2 and 10 mm in diameter), and also depends on the external environment (such as ambient brightness) at the time the measurement is made and the physical condition. Therefore, the eye area of the eye 15 may be set to have the smallest pupil size, and visual acuity information may be calculated using only shops formed by microlenses completely included in the minimum area. By limiting the number of possible stores, not only the accuracy and repeatability of the calculated visual acuity information is lowered, but also most of the eye examinations with pupils larger than the minimum area do not utilize the local information of valid stores. However, there is a disadvantage that inefficient vision measurement is performed.

따라서, 본 발명의 목적은 시시각각으로 변화하는 피검안의 상태 및 고유한 특성에 따라, 시력 측정 결과가 민감하게 변화하는 종래의 자동 검안기의 문제점을 해소한 자동 검안기 및 이를 이용한 검안 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an automatic optometry and an optometry method using the same, which solves the problems of the conventional automatic optometry, in which the visual acuity measurement result is sensitively changed according to the state and the unique characteristics of the eye that changes every moment.

본 발명의 다른 목적은 피검안의 동공 크기를 고려하여, 피검안으로부터 반사되는 신호광의 이용 비율을 증가시킴으로써, 피검안의 굴절력, 난시력, 난시축 등 다양한 시력 정보를 정확히 계측할 수 있는 자동 검안기 및 이를 이용한 검안 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to increase the rate of use of the signal light reflected from the eye in consideration of the pupil size of the eye, an automatic optometry that can accurately measure a variety of vision information, such as refractive power, astigmatism, astigmatism axis of the eye It is to provide an optometry method used.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 피검안의 망막에 측정광의 광점을 형성하며, 또한 피검안의 동공 영상(pupil image)을 형성하기 위한 측정광을 발생시키는 광원 광학계; 상기 측정광이 망막에 광점을 형성한 후, 망막에서 반사되어, 피검안의 각막을 통과한 신호광을 다수의 신호광으로 분할하여 검출하는 제1 결상 광학계; 상기 측정광이 피검안의 동공에 투영되어 형성되는 피검안의 동공 영상을 검출하는 제2 결상 광학계; 및 상기 제2 결상 광학계에서 검출된 피검안의 동공 영상을 분석하여, 동공의 형태 및 크기를 산출함으로써, 동공 영역을 결정하고, 상기 제1 결상 광학계에서 검출된 다수의 신호광 중, 신호광이 형성하는 상점의 전체 영역이 상기 산출된 동공 영역 내에 모두 포함되는 상점만을 선별하고, 선별된 상점들을 이용하여 시력 정보를 산출하는 연산 장치를 포함하는 자동 검안기를 제공한다. 본 발명은 또한 피검안으로 측정광을 입사시켜, 피검안의 안구에 동공을 포함한 안구 영상을 형성시키고, 상기 피검안의 안구에 형성된 영상을 검출하여, 동공의 크기 및 형태를 산출하는 단계; 피검안으로 측정광을 입사시켜, 피검안의 망막에 광점을 형성하고, 상기 측정광이 망막에서 반사되어 형성된 신호광을 다수의 신호광으로 분할하여 검출하는 단계; 및 상기 검출된 다수의 신호광 중, 신호광이 형성하는 상점의 전체 영역이 상기 산출된 동공 영역 내에 모두 포함되는 상점만을 선별하고, 선별된 상점들을 이용하여 시력 정보를 산출하는 단계를 포함하는 검안 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises a light source optical system for forming a light spot of the measurement light in the retina of the eye to be examined, and also generates a measurement light for forming a pupil image of the eye to be examined; A first imaging optical system in which the measurement light forms a light spot on the retina, and is then reflected by the retina to divide and detect the signal light passing through the cornea of the eye to be divided into a plurality of signal lights; A second imaging optical system for detecting the pupil image of the eye to be formed by projecting the measurement light onto the pupil of the eye to be examined; And determining the pupil area by analyzing the pupil image of the eye to be detected by the second imaging optical system and calculating the shape and size of the pupil, and the shop which the signal light forms among the plurality of signal lights detected by the first imaging optical system. The present invention provides an automatic optometry comprising a computing device for selecting only shops whose entire area is included in the calculated pupil area and calculating visual acuity information using the selected shops. The present invention also includes the step of injecting the measurement light into the eye to form an eye image including the pupil in the eye of the eye, and detecting the image formed in the eye of the eye, calculating the size and shape of the pupil; Injecting the measurement light into the eye, forming a light spot on the retina of the eye, and dividing and detecting the signal light formed by reflecting the measurement light into the plurality of signal light; And selecting only shops in which the entire area of the shops formed by the signal light are all included in the calculated pupil area among the detected plurality of signal lights, and calculating visual acuity information using the selected shops. to provide.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 검안기의 광학 회로도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 검안기는 광원 광학계(30), 제1 결상 광학계(50), 제2 결상 광학계(60), 및 연산 장치(70)을 포함한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention will be described in more detail. 4 is an optical circuit diagram of an automatic optometrist according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, an automatic optometrist according to an embodiment of the present invention includes a light source optical system 30, a first imaging optical system 50, a second imaging optical system 60, and a computing device 70. .

상기 광원 광학계(30)는 피검안(15)의 망막(16)에 측정광의 광점을 형성하며, 또한 피검안(15)의 동공 영상(pupil image)을 형성하기 위한 측정광을 발생시키는 기능을 하는 것으로서, 상기 측정광을 발생시키는 광원(32) 및 상기 광원(32) 으로부터 출사된 측정광을 집속하는 집속렌즈(34)로 이루어질 수 있다. 상기 측정광이 안구 영상, 구체적으로 동공 영상을 형성하기 위하여 사용될 경우, 상기 측정광의 세기는 피검안(15)의 동공 영역과 눈 주변부가 명확히 구분되기에 충분한 강도를 가지도록 조절되며, 이와 같은 측정광이 상기 피검안(15)으로 입사하면, 동공 표면의 밝기가 증가하여, 동공과 동공을 제외한 눈 주변부가 밝기 차이로 구분됨으로서, 동공을 포함한 안구 영상(image)이 형성된다. 또한, 상기 측정광이 피검안(15)의 망막(16)에 측정광의 광점을 형성하기 위하여 사용될 경우, 상기 측정광의 세기는 피검안(15)의 시력 정보를 측정하는데 필요한 강도를 가지도록 조절된다. 상기 측정광을 발생시키는 광원(32)으로는, 측정광의 용도에 따라, 방출되는 측정광의 세기가 조절될 수 있는 하나의 광원, 예를 들면, 광발산 다이오드(LED: light emitting diode), 초발광 다이오드(SLD: super luminescent diode), 레이저 다이오드(LD: laser diode) 등이 사용될 수 있으며, 또한 서로 다른 강도의 측정광을 방출하는 다수의 광원이 사용될 수도 있다. 상기 광원 광학계(30)에서 발생한 측정광은, 검안기의 구조에 따라, 빔 스플리터(40) 등에 의하여 광의 경로가 변경되고, 대물렌즈(42)에서 집속된 후, 피검안(15)으로 입사될 수 있다.The light source optical system 30 forms a light spot of the measurement light on the retina 16 of the eye 15 and also functions to generate the measurement light for forming a pupil image of the eye 15. As a light source, the light source 32 may generate the measurement light and the focusing lens 34 may focus the measurement light emitted from the light source 32. When the measurement light is used to form an eyeball image, specifically a pupil image, the intensity of the measurement light is adjusted to have a sufficient intensity to clearly distinguish the pupil area and the eye periphery of the eye to be examined 15. When light enters the eye to be examined 15, the brightness of the pupil surface increases, so that the pupil and the periphery of the eye except the pupil are distinguished by the brightness difference, thereby forming an eyeball image including the pupil. In addition, when the measurement light is used to form a light spot of the measurement light on the retina 16 of the eye 15, the intensity of the measurement light is adjusted to have an intensity necessary to measure the visual acuity information of the eye 15. . As the light source 32 for generating the measurement light, one light source, for example, a light emitting diode (LED) and super light emitting light, in which the intensity of the emitted measurement light can be adjusted according to the use of the measurement light. A super luminescent diode (SLD), a laser diode (LD), or the like may be used, and a plurality of light sources emitting measurement light of different intensities may also be used. The measurement light generated by the light source optical system 30 may be incident on the eye to be examined 15 after the path of the light is changed by the beam splitter 40 or the like, focused on the objective lens 42 according to the structure of the optometry. have.

상기 제1 결상 광학계(50)는 측정광이 망막(16)에 광점을 형성한 후, 망막(16)에서 반사되어 각막을 통과한 산란광 형태의 신호광을 다수의 신호광으로 분할하여 검출하기 위한 것으로서, 신호광을 집속 및 수렴하는 결상렌즈(52), 상기 결상렌즈(52)에 의하여 수렴된 신호광을 다수의 신호광으로 분할하여 집속하는 미 소렌즈 어레이(54), 및 상기 미소렌즈 어레이(54)에 의하여 분할 및 집속된 다수의 신호광을 검출하는 제1 영상소자(56)를 포함할 수 있다. 상기 신호광은 피검안(15)의 수정체, 각막 등을 통과하면서, 피검안(15)의 위치별 상태에 따라 부분적으로 굴절되어, 시력 정보를 포함하게 된다. 상기 미소렌즈 어레이(54)로는 렌즈 플레이트와 상기 렌즈 플레이트의 일면에 일정한 간격으로 배열된 다수의 미소렌즈로 이루어진 통상의 미소렌즈 어레이를 사용할 수 있으며, 상기 미소렌즈 어레이(54)에서 분할되어 형성된 다수의 신호광은 피검안(15)의 위치별 굴절력에 따라 평행, 수렴, 또는 발산되는 형태로 출사된다.The first imaging optical system 50 is for detecting and dividing the signal light in the form of scattered light that is reflected from the retina 16 and passes through the cornea after measuring light forms a light spot on the retina 16. An imaging lens 52 for focusing and converging the signal light, a microlens array 54 for dividing and converging the signal light converged by the imaging lens 52 into a plurality of signal lights, and the microlens array 54. The first image device 56 may detect a plurality of divided and focused signal lights. The signal light is partially refracted according to the positional state of the eye 15 while passing through the lens, cornea, etc. of the eye 15 to include visual information. As the microlens array 54, a general microlens array including a lens plate and a plurality of microlenses arranged at regular intervals on one surface of the lens plate may be used, and the microlens array 54 may be divided into a plurality of microlens arrays 54. Signal light is emitted in a parallel, converging, or diverging form depending on the refractive power for each position of the eye to be examined 15.

상기 제2 결상 광학계(60)는 상기 광원 광학계(30)로부터 출사된 측정광이 피검안(15)의 동공에 투영되어 형성되는 피검안(15)의 동공 영상을 검출하기 위한 것으로서, 피검안(15)의 영상을 적절한 크기로 확대 또는 축소하여 전달하는 릴레이 렌즈(62), 상기 릴레이 렌즈(62)에 의하여 전달된 영상을 집속하여, 영상의 초점이 제2 영상소자(66)에 정확히 맺히도록 하는 포커싱 렌즈(64), 및 피검안의 영상을 검출하는 제2 영상소자(66)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 결상 광학계(50, 60)가 검안기 내의 서로 다른 위치에서, 상기 신호광 및 동공 영상을 검출할 경우, 상기 신호광 및 동공 영상 신호는 빛의 진행 방향을 두 갈래로 분리하는 빔 스플리터(40)에 의하여 그 경로가 분리되어, 각각 제1 및 제2 결상 광학계(50, 60)로 입사될 수 있다. 상기 빔 스플리터(40)는, 예를 들면, 편광거울로 이루어져 있으며, 특정 방향으로 진동하는 빛은 통과시키고, 다른 방향으로 진동하는 빛은 반사시키는 기능을 한다.The second imaging optical system 60 is for detecting a pupil image of the eye 15 to be formed by projecting the measurement light emitted from the light source optical system 30 to the pupil of the eye 15. The relay lens 62 focusing the image transmitted by the relay lens 62 and the relay lens 62 to enlarge or reduce the image of the image 15 to an appropriate size so that the focus of the image is accurately formed on the second image element 66. The focusing lens 64, and the second image element 66 for detecting the image of the eye to be examined. When the first and second imaging optical systems 50 and 60 detect the signal light and the pupil image at different positions in the optometry, the signal light and the pupil image signal are split into two beam splitters. The path is separated by 40, and can be incident to the first and second imaging optical systems 50 and 60, respectively. The beam splitter 40 is formed of, for example, a polarizing mirror, and functions to pass light that vibrates in a specific direction and to reflect light that vibrates in another direction.

상기 연산 장치(70)는 상기 제2 결상 광학계(60)에서 검출된 피검안(15)의 안구 영상을 분석하여, 동공의 형태 및 크기를 산출함으로써, 동공 영역을 결정하고, 상기 제1 결상 광학계(50)에서 검출된 다수의 신호광 중, 신호광이 형성하는 상점의 전체 영역이 상기 산출된 동공 영역 내에 모두 포함되는 상점들만을 선별하고, 선별된 상점들을 이용하여 시력 정보를 산출한다. The calculation device 70 analyzes the eyeball image of the eye 15 to be detected by the second imaging optical system 60, calculates the shape and size of the pupil, thereby determining the pupil area, and the first imaging optical system Of the plurality of signal lights detected at 50, only the stores in which the entire area of the store formed by the signal light is included in the calculated pupil area are selected, and vision information is calculated using the selected stores.

상기 제2 결상 광학계(60)에서 검출된 안구 영상을 분석하여, 연산장치(70)에서 동공의 크기 및 형태를 산출하는 알고리즘의 일 예는 다음과 같다. 안구 영상의 정중앙에 동공이 위치한다고 가정할 때, 영상 가장자리 영역에 존재하는 화소들의 그레이(gray) 레벨 정보로부터 기준 밝기(threshold level)를 설정한다. 측정광을 피검안(15)에 조사하면, 동공 영역은 동공을 제외한 주변부보다 밝게 되고, 이는 안구 영상 상에서 상대적으로 높은 그레이 레벨 값을 가지는 화소들의 영역으로 식별된다. 따라서 기준 밝기는 주변부와 동공 영역을 구분할 수 있도록 설정되며, 가장자리 영역의 그레이 레벨들의 평균값의 약 1.2 ~ 1.4배가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 기준 밝기가 정해지면, 전체 영상 영역에서 각 화소들의 그레이 레벨 값을 검사하고, 기준 밝기 이상의 화소들이 가지는 x, y 좌표값들의 산술적인 평균으로 동공의 중심점을 산출한다. 사람의 동공은 일반적으로 원형이나 타원형에 가깝지만, 상하 또는 좌우 비대칭이거나 찌그러짐 등 개인마다 고유한 모양을 가지므로, 하나의 직경을 구하는 것만으로는 충분하지 않다. 따라서, 도 5에 도시한 바와 같이, 동공의 정중앙점을 기준으로 일정 각도 간격(θ), 예를 들면 45도로 회전하는 스캔 라인을 설정하고, 상기 스캔 라인 상에서 기준 밝기 이상인 화소가 시작되는 위치부터 끝나는 위치까지 연속된 화소의 개수로서, 각각의 각도에 따른 동공의 직경을 구한다. 화소의 개수는 제2 영상소자(66)의 분해능과 해상도에 따라 실제 길이의 단위인 mm로 환산되고, 각도 별로 구한 동경의 직경은 연산장치(70)의 메모리에 저장된다. An example of an algorithm for analyzing the eyeball image detected by the second imaging optical system 60 and calculating the size and shape of the pupil in the computing device 70 is as follows. Assuming that the pupil is located at the center of the eye image, a threshold level is set from gray level information of pixels existing in the edge region of the image. When the measurement light is irradiated to the eye 15, the pupil area becomes brighter than the periphery except the pupil, which is identified as the area of pixels having a relatively high gray level value on the eye image. Therefore, the reference brightness is set to distinguish the periphery and the pupil area, and preferably set to be about 1.2 to 1.4 times the average value of the gray levels of the edge area. When the reference brightness is determined, the gray level value of each pixel is examined in the entire image area, and the center point of the pupil is calculated based on an arithmetic mean of x and y coordinate values of pixels having a reference brightness or more. Human pupils are generally close to round or oval, but have a unique shape, such as vertical, horizontal, asymmetrical, or distorted, so finding one diameter is not enough. Therefore, as shown in FIG. 5, a scan line rotating at a predetermined angle interval θ, for example, 45 degrees, is set based on the exact center point of the pupil, and starting from a position where a pixel having a reference brightness or more is started on the scan line. As the number of pixels continued to the ending position, the diameter of the pupil according to each angle is obtained. The number of pixels is converted into mm, which is a unit of an actual length, according to the resolution and resolution of the second image device 66, and the diameter of the longitude obtained for each angle is stored in the memory of the computing device 70.

상기 제1 및 제2 결상 광학계(50, 60)로부터 얻은 정보를 이용하여, 연산장치(70)가 피검안(15)의 굴절력(S), 난시력(C), 난시축(a) 등의 시력 정보를 산출하는 알고리즘을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 상기 제2 결상 광학계(60)로부터 얻은 동공 영역과 상기 제1 결상 광학계(50)로부터 얻은 분할된 다수의 신호광의 상점들을 동일 평면상에 위치시키고, 상기 다수의 신호광 중, 상점의 전체 영역이 상기 동공 영역에 모두 포함되는 상점 만을 선별하여 유효한 상점으로 인정한다. 도 6은 분할된 다수의 신호광 상점과 동공 영역 정보로부터 유효 상점을 얻는 일 예를 설명하기 위한 도면으로서, 도 6에 도시한 바와 같이, 미소렌즈 어레이(54) 상의 각 미소렌즈 사이의 간격, 즉 다수의 신호광이 이루는 상점의 간격이 a(mm)이고, 피검안(15)의 동공이 갖는 수평(180도) 방향 직경이 A(mm)이면, 제1 영상 소자(56)에서 검출한 상점들 배열의 정중앙을 기준으로, 수평 방향으로 A/a 의 몫인 상수 개에 해당하는 상점들만 왜곡되지 않고, 유효한 상점으로 인정하며, 같은 방법으 로, 소정의 각도에서 측정된 각각의 동공 직경을 이용하여, 각 각도에서 유효한 상점들을 구하여, 유효 상점들의 집합으로 추가함으로써, 전체 유효 상점을 산출할 수 있다. By using the information obtained from the first and second imaging optical systems 50 and 60, the arithmetic unit 70 uses the refractive power S, the astigmatism C, the astigmatism axis a, etc. of the eye 15 to be examined. An algorithm for calculating vision information is as follows. First, the shops of the pupil area obtained from the second imaging optical system 60 and the divided plurality of signal lights obtained from the first imaging optical system 50 are located on the same plane, and among the plurality of signal lights, the entire area of the shop. Only shops included in the pupil area are selected and recognized as valid shops. FIG. 6 is a view for explaining an example of obtaining an effective shop from the divided plurality of signal light shops and pupil area information. As shown in FIG. 6, an interval between each microlens on the microlens array 54 is defined. Stores detected by the first imaging device 56 when the distance between the stores of the plurality of signal lights is a (mm) and the horizontal (180 degree) direction diameter of the pupil of the eye 15 is A (mm). Based on the exact center of the array, only shops with a constant number of A / a shares in the horizontal direction are not distorted and are considered valid shops, and in the same way, using each pupil diameter measured at an angle By calculating the valid stores at each angle and adding them to the set of valid stores, the total valid stores can be calculated.

이와 같은 방법으로 전체 유효 상점들이 얻어지면, 얻어진 유효 상점들을 이용하여 통상의 방법에 따라 굴절력(S), 난시력(C), 난시축(a) 등 시력 정보를 산출한다. 상기 시력 정보를 산출하는 구체적인 예를 설명하면, 먼저, 각각의 유효 상점들로부터 파면 오차를 구한다. 표준 파면과 입사 파면 사이의 광로정차(optical path difference)를 파면 오차(wavefront error) W(x,y)라 하면, 파면 오차 W(x,y)는 하기 수학식 1과 같이 제르니크(Zernike) 다항식 Z_k(x,y)으로 전개할 수 있다. 제르니크(Zernike) 다항식은 서로 직교하며, 그 계수(C_k)는 특정한 수차의 크기를 직접 나타낸다.When all the valid stores are obtained in this way, visual information such as refractive power (S), astigmatism (C), astigmatism axis (a), etc. are calculated according to a conventional method using the obtained effective stores. A specific example of calculating the visual acuity information will be described. First, a wavefront error is obtained from respective valid stores. If the optical path difference between the standard wavefront and the incident wavefront is the wavefront error W (x, y), the wavefront error W (x, y) is represented by Zernike as shown in Equation 1 below. Can be expanded with the polynomial Z _k (x, y). The Zernike polynomials are orthogonal to each other, and their coefficient C _k directly represents the magnitude of a particular aberration.

(수학식 1)

(Equation 1)

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상기 수차계수 C_k를, 통상의 방법에 따라 산출하여, 피검안(15)의 굴절력(S), 난시력(C) 및 난시축(a)을 산출할 수 있다. The aberration coefficient C _k can be calculated according to a conventional method to calculate the refractive power S, the astigmatism C and the astigmatism axis a of the eye 15.

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다음으로, 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 자동 검안기를 이용한 검안 방법을 설명한다. 먼저, 피검안(15)의 동공 영역과 동공을 제외한 눈 주변부가 명확히 구분되기에 충분한 강도를 가지는 측정광을 광원(32)으로부터 출사시켜, 피검안(15)으로 입사시키면, 피검안(15)의 안구에 동공을 포함한 안구 영상(image)이 형성된다. 상기 측정광에 의하여, 피검안(15)의 안구에 형성된 영상은, 빔 스플리터(40)에서 반사되어, 영상 검출을 위한 제2 결상 광학계(60)로 전달되며, 구체적으로, 릴레이 렌즈(62)와 포커싱 렌즈(64)를 거쳐, 제2 영상소자(66)에 안구 영상을 형성한다. 이와 같이, 상기 제2 영상소자(66)에 안구의 영상이 형성되면, 연산장치(70)는 상기 안구 영상으로부터 동공의 크기 및 형태를 산출한다.Next, referring to FIG. 4, an optometry method using an automatic optometry according to the present invention will be described. First, when the measurement light having the intensity sufficient to be clearly distinguished from the pupil region of the eye to be examined and the eye periphery except the pupil is emitted from the light source 32 and is incident on the eye to be examined 15, the eye to be examined 15 An ocular image including the pupil is formed in the eye of the eye. The image formed on the eyeball of the eye 15 by the measurement light is reflected by the beam splitter 40 and transmitted to the second imaging optical system 60 for image detection. Specifically, the relay lens 62 And an eyeball image are formed on the second imaging device 66 through the focusing lens 64. As described above, when the eyeball image is formed on the second image device 66, the operation device 70 calculates the size and shape of the pupil from the eyeball image.

이와 같이 동공 크기 및 형태가 측정되면, 광원(32)으로부터 시력 정보를 측정하는데 필요한 강도를 가지는 측정광을 발생시키며, 발생된 측정광은 집속렌 즈(34)에서 평행광으로 바뀌고, 대물렌즈(42)에서 집속된 후, 피검안(15)으로 입사되고, 피검안(15)의 주요면(각막 정점)에 초점을 맺으면서, 망막(16)에 일정한 크기의 광점을 형성한다. 망막(16)에 광점을 형성한 측정광은 망막(16)에서 반사되어, 신호광으로 전환된다. 상기 신호광은 빔 스플리터(40)를 통과하여, 제1 결상 광학계(50)로 입사되며, 구체적으로, 제1 결상 광학계(50)의 결상렌즈(52)에서 집속되고, 미소렌즈 어레이(54)에서 다수의 신호광으로 분할된다. 상기 미소렌즈 어레이(54)로 입사되는 신호광의 크기는 신호광이 출사된 피검안(15)의 동공 크기와 거의 일치하고, 상기 신호광 영역 내에 위치한 미소렌즈들에 의하여, 신호광이 분할하여 집속되고, 분할 집속된 신호광들은 제1 영상소자(56)에 의하여 검출된다. 이때 상기 신호광 영역의 경계 지역에 위치한 미소렌즈들로는 신호광이 부분적으로 입사되어, 왜곡된 신호광이 생성된다. 상기 제1 영상소자(56)에 형성된 신호광의 상점들은 상점의 광세기 분포에 비례하는 전기적 신호로 전환된다. 다음으로, 상기 연산장치(70)는 상기 제1 영상소자(54)로부터 얻은 신호광의 정보 및 상기 제2 결상 광학계(60)로부터 얻은 동공의 크기 및 형태 정보를 이용하여, 피검안에서 출사된 신호광이 형성하는 상점 데이터들 중에서, 동공에 의해 가려져 광학적인 왜곡이 발생할 수 있는 상점들만을 식별하고, 이들을 배제한 유효 상점만을 이용하여, 피검안의 굴절력, 난시력, 난시축 등의 시력 정보를 산출한다.When the pupil size and shape are measured as described above, the measurement light having the intensity necessary to measure the visual acuity information is generated from the light source 32, and the generated measurement light is converted into parallel light in the focused lens 34, and the objective lens ( After focusing at 42), the light is incident on the eye 15, and a light spot of a certain size is formed on the retina 16 while focusing on the main surface (corneal apex) of the eye 15. The measurement light having the light spot formed on the retina 16 is reflected by the retina 16 and is converted into signal light. The signal light passes through the beam splitter 40 and is incident on the first imaging optical system 50. Specifically, the signal light is focused on the imaging lens 52 of the first imaging optical system 50, and the microlens array 54. It is divided into a plurality of signal lights. The magnitude of the signal light incident on the microlens array 54 substantially coincides with the pupil size of the eye 15 to which the signal light is emitted, and the signal light is divided and focused by the microlenses located in the signal light region. The focused signal lights are detected by the first imaging device 56. In this case, the signal light is partially incident on the microlenses positioned at the boundary area of the signal light region, thereby producing distorted signal light. Stores of the signal light formed in the first image device 56 are converted into electrical signals proportional to the light intensity distribution of the store. Next, the arithmetic unit 70 uses the information of the signal light obtained from the first imaging device 54 and the size and shape information of the pupil obtained from the second imaging optical system 60 to output the signal light emitted from the eye to be examined. Among the store data to be formed, only the shops that are covered by the pupil and can cause optical distortion are identified, and only the effective shops excluding them are used to calculate vision information such as refractive power, astigmatism, and astigmatism axis of the eye.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동 검안기는 시시각각으로 변화 하는 피검안의 상태 및 피검안의 고유한 특성에 따라, 시력 측정 결과가 민감하게 변화하는 종래의 자동 검안기의 문제점을 해소한 것으로서, 피검안의 동공 크기를 고려하여, 피검안으로부터 반사되는 유효 신호광을 최대로 이용함으로써, 피검안의 시력 정보를 정확히 계측할 수 있는 장점이 있다. As described above, the automatic optometry according to the present invention solves the problem of the conventional automatic optometry, in which the result of visual acuity is sensitively changed according to the state of the subject and the unique characteristics of the subject. In consideration of the pupil size, by using the effective signal light reflected from the eye to the maximum, there is an advantage that the vision information of the eye can be accurately measured.

Claims

A light source optical system which forms a light spot of the measurement light on the retina of the eye to be examined and further generates measurement light for forming a pupil image of the eye to be examined;

A first imaging optical system in which the measurement light forms a light spot on the retina, and is then reflected by the retina to divide and detect the signal light passing through the cornea of the eye to be divided into a plurality of signal lights;

A second imaging optical system for detecting the pupil image of the eye to be formed by projecting the measurement light onto the pupil of the eye to be examined; And

Analyze the pupil image of the eye to be detected by the second imaging optical system to calculate the shape and size of the pupil, thereby determining the pupil area, and from among the plurality of signal lights detected by the first imaging optical system, And an arithmetic device that selects only shops whose entire area is included in the calculated pupil area, and calculates vision information using the selected shops.

The optical imaging apparatus of claim 1, wherein the first imaging optical system comprises an imaging lens for focusing and converging signal light, a microlens array for dividing and converging the signal light converged by the imaging lens into a plurality of signal lights, and the microlens array. And a first imaging device for detecting a plurality of focused signal lights.

The automatic optometrist of claim 1, further comprising a beam splitter separating the paths of the signal light and the pupil image and incident the first and second imaging optical systems, respectively.

The method of claim 1, wherein the screening of the stores corresponds to a constant dog that is an quotient of A / a based on the exact center of the arrangement of the plurality of stores when the distance between the stores is a and the pupil diameter of the eye is A. Automatic optometry that is made by selecting only shops that do.

Calculating the size and shape of the pupil by injecting the measurement light into the eye, forming an eye image including the pupil in the eye of the eye, and detecting the image formed in the eye of the eye;

Injecting the measurement light into the eye, forming a light spot on the retina of the eye, and dividing and detecting the signal light formed by reflecting the measurement light into the plurality of signal light; And

And selecting only shops in which the entire area of the shops formed by the signal light are all included in the calculated pupil area among the plurality of detected signal lights, and calculating visual acuity information using the selected shops.