JP4223314B2

JP4223314B2 - Ophthalmic equipment

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Publication number: JP4223314B2
Application number: JP2003096214A
Authority: JP
Inventors: 俊文三橋; 直樹中澤
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP2004298460A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検眼に対して観察、撮影、眼屈折力測定などの検眼を行うための自動アライメント機能を備えた眼科装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、いわゆる自動アライメント機能を備えた眼科装置として、被検者の被検眼にアライメント用指標光を投影してその反射光を位置検出センサに導き、被検眼に対する装置本体（測定ユニット等）の相対的位置を検出し、この相対的位置が所定の基準を満たすように装置本体を自動的に移動させることによって、そのアライメントを行うものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このような眼科装置では、被検者はまずファインダーやモニタを見ながらジョイスティック等を操作して手動で装置本体を移動させ、装置本体の被検眼に対するアライメントを概略行う。この概略のアライメントがなされると、上記の自動アライメント機能が作動して装置本体を微動させ、アライメントが完了したものとみなされた後に装置本体による測定等が自動的に開始される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２８５４４４号公報（段落［００１２］−［００３６］、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の眼科装置においては、被検眼の光学特性を測定している間、例えば眼科装置に配置された椅子に着座している必要があり、被検者は自分の頭部を自由に動かすことができなかった。特に、長い間測定を必要とする場合においては、被検者は自由に動くことができず、不便を感じていた。
【０００６】
一方、近年、三次元ディスプレイ、特に安全性の確保された人に優しい三次元ディスプレイの開発がなされている。ここで「安全性の確保された人に優しい」とは、例えば三次元ディスプレイを観ていて眼が疲労しないこと等をいう。三次元ディスプレイを実現させるために、従来から二眼式立体表示という方法が採用されている。しかしながら、この二眼式立体表示を用いた三次元ディスプレイを観察すると、観察者においては「眼の屈折状態と輻輳の不一致」が生じる。この現象が生じると、本来の人間の立体視覚の生理的要因に矛盾するため、眼の疲労が生じてしまう。従って、眼の疲労が生じない、つまり「眼の屈折状態と輻輳の不一致」が生じない三次元ディスプレイが望まれており、開発がなされている状態である。
【０００７】
その一方で、その三次元ディスプレイを適正に評価するために、従来の二次元ディスプレイのような装置側からの評価方法ではなく、「眼の屈折状態と輻輳の不一致」が生じているか否かの判断ができるような、ディスプレイと人間の眼を１つのシステムとして扱う新しい評価方法が望まれている。また、それをさらに発展させて、三次元ディスプレイの評価だけに限られず、被検者が周囲の風景を観察している状態での被検眼の視機能を測定する装置が求められている。つまり、ディスプレイなどの周囲の風景を観察している状態の被検眼の視機能を測定する装置が望まれている。しかしながら、従来の眼科装置においては、ディスプレイなどの周囲の風景を観察している状態の被検眼の視機能を実時間で測定することができなかった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、被検者の頭部を固定せず、被検者が比較的自由に移動しても、被検眼の屈折状態、輻輳、瞳孔径の大きさなどの光学特性を正確に測定できる、自動アライメント機能を備えた自動追従性が良い眼科装置を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、ディスプレイなどの周囲の風景を観察している状態において、眼の屈折状態、輻輳、瞳孔径などの被検者の視機能を実時間で測定することができる眼科装置を提供することを目的とする。そして、三次元ディスプレイ、二眼式立体ディスプレイおよび実物体を観察している状態での視機能を測定し、三次元物体の提示位置に対する輻輳と眼の屈折状態の応答を測定し、「眼の屈折状態と輻輳の不一致」について調べることができる眼科装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、各種視標を提示して左右の被検眼の光学特性を求める、左眼用光学ユニットと右眼用光学ユニットとを有する眼科装置において、被検者の頭部を観察して該頭部の画像を取得する観察手段と、前記観察手段によって取得された前記画像に基づいて前記被検者の前記頭部の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段によって検出された前記被検者の前記頭部の位置に基づいて、前記観察手段を前記被検者の頭部に対してアライメントを行うとともに、前記左眼用光学ユニットと前記右眼用光学ユニットとを前記被検眼に対してアライメントを行うアライメント制御手段と、を有することを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、前記アライメント制御手段は、前記被検者の頭部が前記観察手段の観察範囲を超えてしまっている場合には、前記位置検出手段によって検出された前記頭部の位置に基づいて前記観察手段を前記頭部に対してアライメントを行うことを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、前記観察手段は、前記被検者の眼球の運動を測定し、前記位置検出手段は、前記眼球運動の結果から、前記被検者の眼球の位置を検出し、前記アライメント制御手段は、前記位置検出手段によって検出された前記被検者の眼球の位置に基づいて、前記左眼用光学ユニットと前記右眼用光学ユニットとを前記被検眼に対してアライメントを行うことを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、前記アライメント制御手段は、前記左眼用光学ユニットと前記右眼用光学ユニットと、をそれぞれ独立に移動させて、前記被検眼に対してアライメントを行うことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず、第１の実施形態について説明する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
［構成］
（全体構成）
図１にその外観を示す本発明の第１の実施形態にかかる眼科装置１は、筐体２と、その筐体２上に設けられ、駆動可能に配置された左眼用光学ユニット５Ｌおよび右眼用光学ユニット５Ｒとから構成されている。左眼用光学ユニット５Ｌおよび右眼用光学ユニット５Ｒ（以下、まとめて光学ユニットと略称することがある。）には、それぞれ対応する被検眼の検眼を行うための光学系が内蔵されている。また、光学ユニット５Ｌおよび５Ｒにはそれぞれハーフミラー６Ｌおよび６Ｒが取り付けられている。このハーフミラー６Ｌおよび６Ｒは、光学ユニット５Ｌおよび５Ｒから発せられる眼屈折力測定用の測定光を分離して被検眼に向けて反射させ、被検者の周囲の風景から入射してくる可視光を透過させる機能を有する。
【００１７】
また、光学ユニット５Ｌおよび５Ｒの前方には、被検者の頭部を観察するとともに、被検者の眼球運動を測定する光学ユニット３が設けられている。さらに、被検者と光学ユニット３との間にはダイクロイックミラー７が設けられている。このダイクロイックミラー７は、披検者の周囲の風景から入射してくる可視光を透過させ、被検眼の眼球運動を測定するための測定光（赤外光）を光学ユニット３へと反射させる。
【００１８】
この光学ユニット３は、被検者の前眼部像を比較的広範囲（被検者の頭部が移動しても撮影可能な程度）に観察して、被検者の頭部の画像を取得できるカメラを備えている。なお、ここでは、眼科装置１の前面側から見て、水平方向をＸ方向、垂直方向をＹ方向、そして前後方向をＺ方向としている。
【００１９】
尚、この第１の実施形態において、この光学ユニット３が本発明の「観察手段」に該当する。
【００２０】
図２は、眼科装置１を上面側からみた外観上面図である。上述したように、光学ユニット５Ｌおよび５Ｒの前方には光学ユニット３が設けられている。その光学ユニット３には、対物レンズ２１が備えられており、その対物レンズ２１は、被検者の両眼を全面平行光で投影できるような大型の対物レンズとなっている。
【００２１】
（駆動装置）
図３は、検眼装置１を装置前面側から見た透視図で、光学ユニット５Ｌ、５Ｒを移動駆動するための機構を示すものである。筐体２内部に格納された駆動装置９Ｌおよび９Ｒは、それぞれ左眼用光学ユニット５Ｌおよび右眼用光学ユニット５Ｒを支持するとともに、その位置を移動させる。駆動装置９Ｌは、左眼用光学ユニット５Ｌを三次元的に駆動する三次元駆動機構１０Ｌと、垂直方向を軸として左眼用光学ユニット５Ｌを水平方向に回転駆動する回転駆動機構１１Ｌとから構成される。駆動装置９Ｒも同様に、右眼用光学ユニット５Ｒを三次元的に駆動する三次元駆動機構１０Ｒと、垂直方向を軸として右眼用光学ユニット５Ｒを水平方向に回転駆動する回転駆動機構１１Ｒとから構成されている。
【００２２】
以下、駆動装置９Ｌ、９Ｒについて詳しく説明するが、いずれの構成も同一（左右対称）であるから、対応する部分には同一の符号を付することとする。駆動装置９Ｌ、９Ｒの三次元駆動機構１０Ｌ、１０Ｒは、パルスモータ１２（または油圧シリンダ等でもよい。）と、パルスモータ１２に一端を接続されこのパルスモータ１２によりＹ方向に駆動される支持軸１３と、支持軸１３の他端が接続された三次元変位部１４とを含んで構成されている。
【００２３】
以下、図４も参照して三次元変位部１４の構成について詳しく述べる。図４は、駆動装置９Ｌ、９Ｒを装置上面側から、即ち光学ユニット５Ｌ、５Ｒ側から見た図である。三次元変位部１４は、支持軸１３の上記他端が接続されＹ方向に変位可能に設けられたＹ方向変位部材１４Ｙと、このＹ方向移動部材１４Ｙに嵌め込まれるかたちで配置されＺ方向に変位可能に設けられたＺ方向変位部材１４Ｚと、このＺ方向変位部材１４Ｚ上に設けられＸ方向に変位可能に設けられたＸ方向変位部材１４Ｘとを含んでいる。Ｚ方向変位部材１４Ｚは、Ｙ方向変位部材１４Ｙに取り付けられたパルスモータ１５により回転駆動される送りネジ１６の動作によってＺ方向に変位される。また、Ｘ方向変位部材１４Ｘは、Ｚ方向変位部材１４Ｚ上に取り付けられたパルスモータ１７により回転駆動される送りネジ１８の動作によってＸ方向に変位されるようになっている。
【００２４】
続いて、回転駆動機構１１Ｌ、１１Ｒについて説明する。回転駆動機構１１Ｌは、Ｘ方向変位部材１４Ｘの中央部に固定されたパルスモータ１９と、このパルスモータ１９に一端を接続されパルスモータ１９により垂直方向（Ｙ方向）を軸として水平方向に回転駆動される回転軸２０とから構成されている。回転軸２０の他端は、左眼用光学ユニット５Ｌに固着されている。回転駆動機構１１Ｒも同様に構成され、右眼用光学ユニット５Ｒに接続されている。
【００２５】
以上のような構成の駆動装置９Ｌ、９Ｒにより、左眼用光学ユニット５Ｌおよび右眼用光学ユニット５ＲはＸＹＺの三次元方向に駆動され、水平方向に回転駆動されるようになっている。
【００２６】
（光学ユニット）
次に、左眼用光学ユニット５Ｌおよび右眼用光学ユニット５Ｒに内蔵されている各種レンズやミラー等から構成される光学系について詳細に説明をする。なお、光学ユニット５Ｌ、５Ｒに内蔵された光学系は互いに左右対称に構成されているので、左眼用光学ユニット５Ｌに関してのみ図示して詳述することとし、右眼用光学ユニット５Ｒの光学系については上記対称性を以てその説明に代えることとする。
【００２７】
図５は、左眼用光学ユニット５Ｌの上面透過図であり、これに内蔵された光学系の構成を示すものである。ここで、ＥＬは被検者の左眼を示す。同図には、左被検眼ＥＬの前眼部像を撮像するための前眼部撮像光学系３０が図示されている。また、ＯＬは、光学系の光軸である。
【００２８】
前眼部撮像光学系３０は、左被検眼ＥＬの前眼部を照明するための照明光学系５０と、実際に撮像を行うための撮像光学系６０とから構成されている。照明光学系５０は、前眼部照明用の光源５１、絞り５２、および、光源５１からの光束を被検眼ＥＬの前眼部に投影するための投影レンズ５３からなる。一方、撮像光学系６０は、対物レンズ６１と、ダイクロイックミラー６２と、絞り６３と、ダイクロイックミラー６４と、リレーレンズ６５および６６と、ダイクロイックミラー６７と、ＣＣＤレンズ６８と、撮像手段たるＣＣＤ６９とから構成される。したがって、前眼部撮像光学系３０によれば、照明光学系５０により左被検眼ＥＬに入射された投影光束は前眼部で反射され、この反射光束は、前眼部撮像光学系６０の各光学素子を経由してＣＣＤレンズ６８によりＣＣＤ６９に結像されて左被検眼ＥＬの前眼部像として撮像されることとなる。なお、反射光束が結像されるＣＣＤ６９の面（結像面）の中心は光軸ＯＬ上に配置されている。また、後述の演算制御回路により、結像面上に結像された光束の座標を求めることが可能に構成されている。座標の原点は、光軸ＯＬが通過する点、つまり結像面の中心である。
【００２９】
引き続き、図６を参照しながら左眼用光学ユニット５Ｌに内蔵された光学系について説明する。図６は、左眼用光学ユニット５Ｌの側面透視図で、当該光学系を構成する光学素子の配置を示したものである。同図によれば、左眼用光学ユニット５Ｌ内部にはさらに、左被検眼ＥＬに視標を投影するための視標投影光学系８０と、左被検眼ＥＬの眼屈折力を測定するための測定光学系１００とが内蔵されている。
【００３０】
視標投影光学系８０は、視標投影用の光源８１、コリメータレンズ８２、両眼視機能検査用の十字斜位チャート等を切り換え配置可能な視標板８３、ダイクロイックミラー８４、反射ミラー８５、コリメータレンズ８６、反射ミラー８７、移動レンズ８８、リレーレンズ８９および９０、反射ミラー９１、ダイクロイックミラー９２および６２、そして対物レンズ６１を含んで構成される。視標板８３としては、例えば、各種視標を切換表示可能な液晶画面を採用することができる。移動レンズ８８にはパルスモータＭが接続されており、左被検眼ＥＬの眼屈折力に応じて移動レンズ８８の位置を光軸上で前後させることにより雲霧を掛けることができるようになっている。
【００３１】
ところで、視標板８３により切り換え配置される視標のうちの十字斜位チャートとは、図７に示すように左眼用光学ユニット５Ｌに設けられたものと右眼用光学ユニット５Ｒに設けられたもので異なる形状を有し、双方を同時に左右の被検眼に投影される視標である。詳しくは、左眼用光学ユニット５Ｌ側の十字斜位チャートＣＬは、図７（Ａ）に示すように、水平方向に配置した２つの透光部ＣＬａおよびＣＬｂを有するもので、左被検眼ＥＬからは水平方向に並んだ２本の線として視認される。また、右眼用光学ユニット５Ｒ側の十字斜位チャートＣＲは、図７（Ｂ）に示すように、垂直方向に配置した２つの透光部ＣＲａおよびＣＲｂを有するもので、右被検眼ＥＲからは垂直方向に並んだ２本の線として視認される。
【００３２】
測定光学系１００は、左被検眼ＥＬの眼屈折力測定用の光束を投影するための測定光束投影光学系１１０と、この測定光束投影光学系１１０によって左被検眼ＥＬの眼底に投影された測定光束の反射光束を受光するための測定光束受光光学系１２０とからなる。測定光束投影光学系１１０は、赤外ＬＥＤ等の測定用光源１１１、コリメータレンズ１１２、円錐プリズム１１３、測定用のリング状の視標からなるリング視標１１４、リレーレンズ１１５、リング状絞り１１６、中央に透光部１１７ａが形成された三角プリズム１１７、ダイクロイックミラー９２および６２、そして対物レンズ６１から構成され、左被検眼ＥＬにリング状の視標を投影するようになっている。また、測定光束受光光学系１２０は、対物レンズ６１、ダイクロイックミラー９２および６２、三角プリズム１１７の透光部１１７ａ、反射ミラー１２１、リレーレンズ１２２、移動レンズ８８と同様に図示しないパルスモータを接続された移動レンズ１２３、反射ミラー１２４、ダイクロイックミラー６７、ＣＣＤレンズ６８、そしてＣＣＤ６９を含んで構成され、測定光束投影光学系１１０が左被検眼ＥＬの眼底に投影したリング状の視標の反射光束をＣＣＤ６９によって撮像するようになっている。
【００３３】
（演算制御回路等）
眼科装置１の筐体２には上述した構成各部の動作を制御する演算制御回路が格納されている。以下、この演算制御回路およびこれに付随する制御のための構成について説明するが、光学ユニット５Ｌおよび５Ｒに内蔵された光学系のケースと同様に、左眼用光学ユニット５Ｌの動作に関する部分のみを取り上げることとする。図８は、眼科装置１に接続された制御手段としてのコンピュータ２００の構成を示すブロック図である。
【００３４】
眼科装置１には、図示しない接続ケーブルを介して、コンピュータ２００が接続されている。コンピュータ２００は、ＣＰＵやＩ／Ｏインターフェイス等を含んで構成された演算制御回路２０１と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等からなる記憶装置２０２とを内蔵している。演算制御回路２０１は、記憶装置２０２に記憶された各種プログラムに従って各種データの演算処理を行うように構成されている。記憶装置２０２には、眼科装置１の各種動作を自動制御するための制御プログラム２１０がインストールされている。また、コンピュータ２００には、表示装置としてのモニタ２０３が接続されており、コンピュータ２００からの入力情報や被検眼の前眼部像、被検眼の眼屈折力の測定値等が表示される。
【００３５】
コンピュータ２００の記憶装置２０２に格納された制御プログラム２１０には、光学ユニット３によって取得された前眼部像に基づいて被検者の頭部の位置および眼球運動による眼球の位置を検出するためのプログラムである位置検出手段２１１と、光学ユニット３、光学ユニット５Ｌおよび５Ｒのアライメントを行うためのプログラムであるアライメント制御手段２１２、および他覚的に眼屈折力を測定するためのプログラムである眼屈折力測定手段２１３と、が含まれている。なお、これらのプログラムに基づく眼科装置１の動作の詳細については後述する。
【００３６】
眼科装置１に内蔵された演算制御回路２０１は、光学ユニット３のパルスモータ８、三次元駆動機構１０Ｌのパルスモータ１２、１５および１７、回転駆動機構１１Ｌのパルスモータ１９の動作制御に対応する処理を行う。そのほかにも、光学ユニット６Ｌ、６Ｒの光学系の光源５１、７１、８１および１１１のオン／オフ制御や、図示はしないが視標投影光学系８０の視標板８３により切換配置される視標の制御、ＣＣＤ６９が撮像した画像に関する信号の処理なども行う。なお、ＣＣＤ６９からの画像信号はコンピュータ２００に送られ、演算制御回路２０１により処理され、画像としてモニタ２０３に表示される。
【００３７】
［眼科装置の動作制御］
上記のような構成による眼科装置１の動作制御について、図９のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、以下の動作制御に関する説明においても、左眼用光学ユニット５Ｌを主として説明し、特に言及しない場合には右眼用光学ユニット５Ｒも全く同様の動作制御を受けるものとする。また、右眼用光学ユニット５Ｒの光学系を構成する光学素子については、原則として当該光学素子に対応する左眼用光学ユニット５Ｌ側の光学素子の符号をそのまま準用する。なお、被検者の右被検眼をＥＲと称し、右眼用光学ユニット５Ｒの光学系の光軸をＯＲと称することとする。
【００３８】
検眼装置１、コンピュータ２００およびモニタ２０３は、図示しない上下動可能な検眼テーブル上に載置されており、検眼テーブルとともにこれも図示しない椅子が配置されている。そして、例えば、被検者が三次元ディスプレイを観察している状態での被検眼の屈折状態、輻輳、瞳孔径の実時間測定を行うとする。三次元ディスプレイの適当な観察位置に椅子などを配置し、被検者はその椅子に腰掛け、その姿勢で被検者の頭部付近の装置の位置がアライメントできるようにしておく（ステップＳ０１）。また、観察する物は三次元ディスプレイに限らず、二次元ディスプレイや被検者の周囲の風景（実体物）を観察している状態であっても構わない。
【００３９】
被検者が椅子に腰掛けた後、眼科装置１の図示しない電源スイッチをオンして電源を投入すると、本発明の観察手段である光学ユニット３が動作を開始し、被検者を探す（ステップＳ０２）。そして、光学ユニット３は、概略の被検者の位置を探し出したら、被検者の頭部の画像を取得し、被検者の目の位置から被検者の頭部の位置と角度を測定する（ステップＳ０３）。そして、位置検出手段２１１は、光学ユニット３によって取得された前眼部像に基づいて頭部の移動した位置を検出する。ここまでの初期計測の段階では、光学ユニット３は被検者の頭部からかなりオフアライメントになっている場合がある。そのような場合には、位置検出手段２１１はアライメント制御手段２１２に被検者の頭部の位置に関するデータを送信し、そのアライメント制御手段２１２はそのデータに基づいて光学ユニット３の適正な位置を求める。そして、アライメント制御手段２１２は演算制御回路２０１に信号を送信し、演算制御回路２０１はその信号に基づいてパルスモータ１１に制御信号を送信して、光学ユニット３を被検者の頭部にアライメントする（ステップＳ０４）。これにより、被検者の頭部が光学ユニット３の観察範囲を超えてしまう場合に対応する。
【００４０】
このステップＳ０４の光学ユニット３のアライメントと同時に、光学ユニット５Ｌおよび５Ｒのアライメントを行う（ステップＳ０５）。位置検出手段２１１は、アライメント制御手段２１２に被検者の頭部の位置に関するデータを送信し、そのアライメント制御手段２１２はそのデータに基づいて光学ユニット５Ｌおよび５Ｒの適正な位置を求める。そして、アライメント制御手段２１２は演算制御回路２０１に信号を送信し、演算制御回路２０１はその信号に基づいてパルスモータ２３に制御信号を送信して回転駆動機構１１Ｌおよび１１Ｒの動作を制御して光学ユニット５Ｌおよび５Ｒをそれぞれ測定に適した位置に移動させる。
【００４１】
さらに正確な屈折力測定を行うために、光学ユニット３は、被検者の眼球の運動を測定する（ステップＳ０６）。この眼球運動の測定結果を利用して光学ユニット５Ｌおよび５Ｒの位置、方向を精密にアライメントする（ステップＳ０７）。位置検出手段２１１は、光学ユニット３で測定された眼球の移動した位置を検出し、アライメント制御手段２１２に被検者の眼球の位置に関するデータを送信する。そして、アライメント制御手段２１２はそのデータに基づいて光学ユニット５Ｌおよび５Ｒの適正な位置を求める。そして、演算制御回路２０１に信号を送信し、演算制御回路２０１はその信号に基づいてパルスモータ１９に制御信号を送信して回転駆動機構１１Ｌおよび１１Ｒの動作を制御して光学ユニット５Ｌおよび５Ｒをそれぞれ測定に適した位置に移動させる。
【００４２】
そして、アライメントが正確に行われると、光学ユニット５Ｌおよび５Ｒは被検者の眼屈折力の測定を行う（ステップＳ０８）。
【００４３】
［他覚的眼屈折力の測定動作］
アライメントが完了したら、演算制御回路２０１は、眼屈折力測定手段２１３からの制御信号に従って、被検眼ＥＬ、ＥＲの他覚的眼屈折力を両眼同時に測定する。まず、演算制御回路２０１は、測定光束投影光学系１１０の測定用光源１１１を点灯してリング視標１１４が形成するリング状の視標を被検眼ＥＬ、ＥＲに投影する。投影されたリング状の視標の眼底での（リング状の）反射光束は、測定光束受光光学系１２０を経由してＣＣＤ６９に結像される。演算制御回路２０１は、ＣＣＤ６９からの画像信号に基づいて上記リング状の反射光束のサイズおよび歪みを検出し、記憶装置２０２に予め記憶されている基準のサイズおよび歪みとの比較を行うことで被検眼ＥＬ、ＥＲの眼屈折力の他覚的測定値（球面度数、乱視度数、乱視軸角度）を同時に求める。
【００４４】
そして、この眼屈折力測定の結果および眼球運動の測定結果から、輻輳および瞳孔径を算出する。ステップＳ０３からＳ０８までのステップを被検眼の屈折状態、輻輳、瞳孔径の実時間測定が必要な間、繰り返し眼屈折力を測定する。そして、測定の必要な時間が過ぎたら測定を終了する（ステップＳ０９）。
【００４５】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施形態における眼科装置について、図１０および図１１を参照しつつ説明する。
【００４６】
［構成］
図１０は本発明の第２の実施形態における眼科装置３００の外観斜視図である。また、図１１はこの眼科装置３００の外観上面図である。この第２の実施形態における光学ユニット３０８Ｌおよび３０８Ｒは、２つのアーム３０２および３０３によって吊り下げられており、自由に被検者の目の前にアライメントできるようになっている。また、ステレオカメラ３１０Ｌおよび３１０Ｒもこのアーム３０２および３０３によって吊り下げられている。このステレオカメラ３１０Ｌおよび３１０Ｒは、被検者の頭部の形状取得に優れており、その頭部の画像を取り込んで、目の位置を探し出すことができる。第２の実施形態においてこのステレオカメラ３１０Ｌおよび３１０Ｒが本発明の「観察手段」に該当する。このステレオカメラ３１０Ｌおよび３１０Ｒによって目の位置を探し出した後は、アーム３０２および３０３を動かすことにより、光学ユニット３０８Ｌおよび３０８Ｒが被検者の目の位置に自動的にアライメントされる。
【００４７】
ステレオカメラ３１０Ｌおよび３１０Ｒによってある程度アライメントされた光学ユニット３０８Ｌおよび３０８Ｒは、さらに、ステレオカメラ３１０Ｌおよび３１０Ｒが測定した被検者の眼球運動を測定し、その眼球の位置に基づいて、より被検者の眼屈折力などの測定に適した位置にアライメントされる。
【００４８】
次に、この第２の実施形態の眼科装置の構成について詳細な説明をする。光学ユニット３０８Ｌおよび３０８Ｒは、支柱３０１、アーム３０２、アーム３０３、支柱３０５および釣下げ金具３０７によって保持され、被検者から見ると、空中に浮いているように見える。そして、光学ユニット３０８Ｌおよび３０８Ｒが三次元空間の必要な領域を自由に移動できるように、アーム３０２およびアーム３０３のジョイント部には駆動用モータが設けられ、ジョイント部の角度を自由に変えられるようになっている。
【００４９】
具体的には、支柱３０１とアーム３０２のジョイント部にはジョイントモータ３２５が設けられ、アーム３０２とアーム３０３のジョイント部にはジョイントモータ３２６が設けられ、金具３０４と支柱３０５にはジョイントモータ３２７が設けられている。これらは、光学ユニット３０８Ｌおよび３０８Ｒの水平方向の位置および角度を調節するために用いられる。
【００５０】
また、アーム３０２およびアーム３０３のジョイント部にはジョイントモータ３２８が設けられ、ジョイント３０３と金具３０５にはジョイントモータ３２９が設けられている。これらは、光学ユニット３０８Ｌおよび３０８Ｒの高さ方向の調節に用いられる。
【００５１】
また、釣下げ金具３０７は支柱３０５に固定されており、この釣下げ金具３０７から光学ユニット３０８Ｌおよび３０８Ｒが支柱３２１Ｌおよび３２１Ｒにより釣下げられている。ダイクロイックミラー３０９Ｌおよび３０９Ｒも釣下げ金具３０７から支柱３２２Ｌおよび３２２Ｒにより釣下げられている。このダイクロイックミラー３０９Ｌおよび３０９Ｒは、釣下げ金具３０７に対してモータ駆動で回転できるようになっている。
【００５２】
左右２台のステレオカメラ３１０Ｌおよび３１０Ｒは、支柱３１１Ｌおよび３１１Ｒによって、釣下げ金具３０６から釣下げられており、被検者の顔の前方の適当な位置に保持されている。ステレオカメラ３１０Ｌおよび３１０Ｒは十分に広い視野を持ち、特に被検者の頭部の三次元計測が可能となっている。このステレオカメラ３１０Ｌおよび３１０Ｒからの情報により、各部のジョイントモータが調整され、光学ユニット３０８Ｌおよび３０８Ｒの位置、角度およびダイクロイックミラー３０９Ｌおよび３０９Ｒの角度が調節され、被検眼の眼屈折力の測定が正確にできるように被検者の目に対するアライメントが可能となる。
【００５３】
尚、この第２の実施形態の眼科装置３００に設けられている光学ユニット３０８Ｌおよび３０８Ｒに内蔵されている各種レンズやミラー等から構成される光学系は、前述した第１の実施形態の眼科装置１に設けられている光学ユニット５Ｌおよび５Ｒに内蔵されている光学系と同一である。
【００５４】
さらに、眼科装置３００には前述した構成各部の動作を制御する演算制御回路が格納されているが、この演算制御回路についても第１の実施形態の演算制御回路と同一である。
【００５５】
［眼科装置の動作制御］
上記のような構成による眼科装置３００の動作制御について、図９のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００５６】
例えば、被検者が三次元ディスプレイ観察を観察している状態での被検眼の屈折状態、輻輳、瞳孔径の実時間測定を行うものとする。三次元ディスプレイの適当な観察位置に椅子などを配置し、被検者はその椅子に腰掛け、その姿勢で被検者の頭部付記の装置の位置がアライメントできるようにしておく（ステップＳ０１）。また、上述した第１の実施形態と同様に、観察する物は、三次元ディスプレイに限らず、二次元ディスプレイや被検者の周囲の風景（実体物）であっても構わない。さらに、被検者は椅子などに腰を掛けている必要もなく、立っている状態であっても、被検眼の屈折状態などを測定できる。
【００５７】
被検者が椅子に腰掛けた後、眼科装置３００の図示しない電源スイッチをオンして電源を投入すると、ステレオカメラ３１０Ｌおよび３１０Ｒが動作を開始し、被検者を探す（ステップＳ０２）。そして、ステレオカメラ３１０Ｌおよび３１０Ｒは、概略の被検者の位置を探し出したら、被検者の頭部の画像を取得し、被検者の目の位置から被検者の頭部の位置と角度を測定する（ステップＳ０３）。そして、位置検出手段２１１は、ステレオカメラ３１０Ｌおよび３１０Ｒによって取得された前眼部像に基づいて頭部の移動した位置を検出する。ここまでの初期計測の段階では、ステレオカメラ３１０Ｌおよび３１０Ｒは被検者の頭部からかなりオフアライメントになっている場合がある。そのような場合には、位置検出手段２１１は、アライメント制御手段２１２に被検者の頭部の位置に関するデータを送信し、そのアライメント制御手段２１２はそのデータに基づいてステレオカメラ３１０Ｌおよび３１０Ｒの適正な位置を求める。そして、アライメント制御手段２１２は演算制御回路２０１に信号を送信し、演算制御回路２０１はその信号に基づいてジョイントモータ３２５、３２６、３２７、３２８および３２９に制御信号を送信して、アーム３０２、３０３の動作を制御してステレオカメラ３１０Ｌおよび３１０Ｒを被検者の頭部にアライメントする（ステップＳ０４）。これにより、被検者の頭部がステレオカメラ３１０Ｌおよび３１０Ｒの観察範囲を超えてしまう場合に対応する。
【００５８】
このステップＳ０４のステレオカメラ３１０Ｌおよび３１０Ｒのアライメントと同時に、光学ユニット３０８Ｌおよび３０８Ｒのアライメントを行う（ステップＳ０５）。位置検出手段２１１は、アライメント制御手段２１２に被検者の頭部の位置に関するデータを送信し、そのアライメント制御手段２１２はそのデータに基づいて光学ユニット３０８Ｌおよび３０８Ｒの適正な位置を求める。そして、アライメント制御手段２１２は演算制御回路２０１に信号を送信し、演算制御回路２０１はその信号に基づいてジョイントモータ３２６、３２７、３２８および３２９に制御信号を送信して、アーム３０２、３０３の動作を制御して光学ユニット３０８Ｌおよび３０８Ｒをそれぞれ測定に適した位置に移動させる。
【００５９】
さらに正確な屈折力測定を行うために、ステレオカメラ３１０Ｌおよび３１０Ｒにより、被検者の眼球の運動を測定する（ステップＳ０６）。この眼球運動の測定結果を利用して光学ユニット３０８Ｌおよび３０８Ｒの位置、方向を精密にアライメントする（ステップＳ０７）。位置検出手段２１１は、ステレオカメラ３１０Ｌおよび３１０Ｒで測定された眼球の移動した位置を検出し、アライメント制御手段２１２に被検者の眼球の位置に関するデータを送信する。そして、アライメント制御手段２１２はそのデータに基づいて光学ユニット３０８Ｌおよび３０８Ｒの適正な位置を求める。そして、演算制御回路２０１に信号を送信し、演算制御回路２０１はその信号に基づいてジョイントモータ３２５、３２６、３２７、３２８および３２９に制御信号を送信してアーム３０２および３０３の動作を制御して光学ユニット３０８Ｌおよび３０８Ｒをそれぞれ測定に適した位置に移動させる。
【００６０】
そして、アライメントが正確に行われると、光学ユニット３０８Ｌおよび３０８Ｒは被検者の眼屈折力の測定を行う（ステップＳ０８）。
【００６１】
［他覚的眼屈折力の測定動作］
眼屈折力の測定動作についても、上述した第１の実施形態における眼屈折力の測定動作と同様に、演算制御回路２０１が、眼屈折力測定手段２１３からの制御信号に従って、被検眼ＥＬ、ＥＲの他覚的眼屈折力を両眼同時に測定する。そして、この眼屈折力測定の結果および眼球運動の測定結果から、輻輳および瞳孔径を算出する。ステップＳ０３からＳ０８までのステップを被検眼の屈折状態、輻輳、瞳孔径の実時間測定が必要な間、繰り返し眼屈折力を測定する。そして、測定の必要な時間が過ぎたら測定を終了する（ステップＳ０９）。
【００６２】
以上、詳細に説明した眼科装置１および眼科装置３００は、本発明の一実施形態にすぎないものであるから、本発明の主旨を理解、解釈する際には、この実施形態の構成態様に限定してこれを行うべきではない。
【００６３】
例えば、本発明の実施形態である眼科装置１に備え付けられている光学ユニット５Ｌおよび５Ｒと、眼科装置３００に備え付けられている光学ユニット３０８Ｌおよび３０８Ｒには、被検者の前眼部撮像光学系が備え付けられているため、平行光を被検眼の角膜全面に投影することにより角膜頂点反射の明るい反射点像を得ることができる。さらに、前眼部像から瞳孔径の中心も得ることができるため、これらの２つの位置情報から被検眼の眼球運動の情報を得ることができる。従って、眼科装置１の光学ユニット５Ｌおよび５Ｒと、眼科装置３００の光学ユニット３０８Ｌおよび３０８Ｒは、本発明の「位置検出手段」の１部として機能し、その被検眼の眼球運動の情報により、被検眼の眼屈折力などの測定に適した位置にアライメントされるように、自らアライメント制御手段２１２に位置に関するデータを送信して、アライメントを行うこともできる。
【００６４】
また、このような眼科装置１および眼科装置３００に対し、いわゆるレッドグリーンテストやクロスシリンダテストを施すための構成を追加することができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明の眼科装置によれば、被検者の頭部を固定せず、被検者が比較的自由に移動しても、被検眼の屈折状態、輻輳、瞳孔径の大きさなどの光学特性を正確に測定することができる。また、光学ユニットを自動的にアライメントすることができ、自動追従性が良い眼科装置を提供すことが可能となる。
【００６６】
また、本発明の眼科装置によれば、被検者がディスプレイなどの周囲の風景を観察している状態において、被検者の視機能を実時間で測定することができ、さらに、三次元物体の提示位置に対する被検眼の屈折状態と輻輳との不一致を調べることができる眼科装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる眼科装置の外観斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる眼科装置の外観上面図である。
【図３】眼科装置の光学ユニットを駆動する機構を示す概略図である。
【図４】眼科装置の光学ユニットを駆動する機構を示す概略図である。
【図５】眼科装置の左眼用光学ユニットに格納された光学系の構成を示す図である。
【図６】眼科装置の左眼用光学ユニットに格納された光学系の構成を示す図である。
【図７】眼科装置の光学ユニットにより投射される十字斜位チャートを示す概略図である。
【図８】眼科装置の制御を行うための構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の眼科装置において検眼の流れを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態にかかる眼科装置の外観正面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態にかかる眼科装置の外観上面図である。
【符号の説明】
１、３００眼科装置
２筐体
３光学ユニット
４Ｌ、４ＲＸＹＺ移動装置
５Ｌ、５Ｒ、３０８Ｌ、３０８Ｒ（左眼用、右眼用）光学ユニット
６Ｌ、６Ｒハーフミラー
７ダイクロイックミラー
８、９Ｌ、９Ｒ駆動装置
３０前眼部撮像光学系
５０照明光学系
６０撮像光学系
８０視標投影光学系
８３視標板
１００測定光学系
２００コンピュータ
２０１演算制御回路
２０２記憶装置
２１０制御プログラム
２１１位置検出手段
２１２アライメント制御手段
２１３眼屈折力測定手段
３０１、３０５、３１１、３２１Ｌ、３２１Ｒ、３２２Ｌ、３２２Ｒ支柱
３０２、３０３アーム
３０４金具
３０６、３０７釣下げ金具
３１０Ｌ、３１０Ｒステレオカメラ
３２５、３２６、３２７、３２８、３２９ジョイントモータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ophthalmologic apparatus having an automatic alignment function for performing optometry such as observation, photographing, and eye refractive power measurement on an eye to be examined.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an ophthalmologic apparatus having a so-called automatic alignment function, an alignment index light is projected onto a subject's eye and the reflected light is guided to a position detection sensor. There is known a technique for performing alignment by detecting a relative position and automatically moving the apparatus main body so that the relative position satisfies a predetermined reference (for example, Patent Document 1).
[0003]
In such an ophthalmologic apparatus, the subject first moves the apparatus body manually by operating a joystick or the like while looking at the finder or monitor, and roughly aligns the apparatus body with the eye to be examined. When this rough alignment is performed, the automatic alignment function is activated to finely move the apparatus main body, and after the alignment is regarded as completed, measurement by the apparatus main body is automatically started.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-9-285444 (paragraphs [0012]-[0036], FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional ophthalmologic apparatus, it is necessary to sit on a chair disposed in the ophthalmic apparatus, for example, while measuring the optical characteristics of the eye to be examined, and the subject freely moves his / her head I couldn't. In particular, when the measurement was required for a long time, the subject could not move freely and felt inconvenience.
[0006]
On the other hand, in recent years, a three-dimensional display, in particular, a three-dimensional display that is safe for human beings has been developed. Here, “friendly to a person whose safety is ensured” means, for example, that eyes are not fatigued while watching a three-dimensional display. In order to realize a three-dimensional display, a method called binocular stereoscopic display has been conventionally employed. However, when a three-dimensional display using the binocular stereoscopic display is observed, an “inconsistency between the refractive state of the eye and the convergence” occurs in the observer. When this phenomenon occurs, eye fatigue occurs because it contradicts the physiological factors of the original human stereoscopic vision. Therefore, a three-dimensional display that does not cause eye fatigue, that is, does not cause “a mismatch between the refractive state of the eye and the convergence” is desired, and is in a state of development.
[0007]
On the other hand, in order to properly evaluate the three-dimensional display, it is not an evaluation method from the device side as in the conventional two-dimensional display, but whether or not “a mismatch between the refractive state of the eye and the convergence” has occurred. There is a demand for a new evaluation method that can handle the display and the human eye as one system so that a judgment can be made. Further, there is a need for an apparatus for measuring the visual function of an eye to be examined while the subject is observing the surrounding scenery, without being limited only to evaluation of a three-dimensional display. That is, an apparatus for measuring the visual function of the eye to be examined while observing the surrounding landscape such as a display is desired. However, in the conventional ophthalmologic apparatus, the visual function of the eye to be examined while observing the surrounding scenery such as a display cannot be measured in real time.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and does not fix the subject's head, and even if the subject moves relatively freely, the refraction state, convergence, and pupil diameter of the subject's eye An object of the present invention is to provide an ophthalmologic apparatus having an automatic alignment function and an automatic alignment function that can accurately measure optical characteristics such as size.
[0009]
Furthermore, an object of the present invention is to provide an ophthalmologic apparatus capable of measuring a subject's visual functions such as eye refraction state, vergence, and pupil diameter in real time while observing surrounding scenery such as a display. And Then, the visual function in the state of observing the three-dimensional display, the binocular stereoscopic display and the real object is measured, and the response of the convergence and the refractive state of the eye to the presentation position of the three-dimensional object is measured. It is an object of the present invention to provide an ophthalmologic apparatus capable of examining the “mismatch between refraction and convergence”.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is an ophthalmologic apparatus having a left-eye optical unit and a right-eye optical unit that presents various visual targets and obtains optical characteristics of the left and right eyes. The observation means for observing the head of the subject and obtaining an image of the head, and the position for detecting the position of the head of the subject based on the image obtained by the observation means Based on detection means and the position of the head of the subject detected by the position detection means, While aligning the observation means with respect to the head of the subject, Alignment control means for aligning the optical unit for the left eye and the optical unit for the right eye with respect to the eye to be examined is provided.
[0011]
The invention according to claim 2 When the head of the subject has exceeded the observation range of the observation means, the alignment control means is configured to change the observation means based on the position of the head detected by the position detection means. Align the head It is characterized by this.
[0012]
The invention according to claim 3 The observation means measures the movement of the eyeball of the subject, the position detection means detects the position of the eyeball of the subject from the result of the eyeball movement, and the alignment control means Based on the position of the eyeball of the subject detected by the detecting means, the left-eye optical unit and the right-eye optical unit are aligned with respect to the subject eye. It is characterized by this.
[0014]
Claims 4 The invention described in ,in front The alignment control means is characterized in that the left-eye optical unit and the right-eye optical unit are independently moved to perform alignment on the eye to be examined.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the first embodiment will be described.
[0016]
[First Embodiment]
[Constitution]
(overall structure)
The ophthalmologic apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention, the outer appearance of which is shown in FIG. 1, is provided with a housing 2, a left-eye optical unit 5L provided on the housing 2 and arranged so as to be driven. The optical unit 5R for eyes is comprised. Each of the left-eye optical unit 5L and the right-eye optical unit 5R (hereinafter sometimes collectively referred to as an optical unit) incorporates an optical system for performing optometry of the corresponding eye. Further, half mirrors 6L and 6R are attached to the optical units 5L and 5R, respectively. The half mirrors 6L and 6R separate the measurement light for measuring eye refractive power emitted from the optical units 5L and 5R, reflect the measurement light toward the eye to be examined, and make visible light incident from the scenery around the subject. Has the function of transmitting the light.
[0017]
Further, in front of the optical units 5L and 5R, an optical unit 3 for observing the head of the subject and measuring the eye movement of the subject is provided. Further, a dichroic mirror 7 is provided between the subject and the optical unit 3. The dichroic mirror 7 transmits visible light incident from the scenery around the examiner and reflects measurement light (infrared light) for measuring eye movement of the eye to be examined to the optical unit 3.
[0018]
This optical unit 3 observes the anterior segment image of the subject over a relatively wide range (so that it can be photographed even if the subject's head moves), and obtains an image of the subject's head. It has a camera that can. Here, when viewed from the front side of the ophthalmologic apparatus 1, the horizontal direction is the X direction, the vertical direction is the Y direction, and the front-rear direction is the Z direction.
[0019]
In the first embodiment, the optical unit 3 corresponds to “observation means” of the present invention.
[0020]
FIG. 2 is an external top view of the ophthalmologic apparatus 1 as viewed from the top surface side. As described above, the optical unit 3 is provided in front of the optical units 5L and 5R. The optical unit 3 includes an objective lens 21. The objective lens 21 is a large objective lens capable of projecting both eyes of the subject with the entire parallel light.
[0021]
(Driver)
FIG. 3 is a perspective view of the optometry apparatus 1 as seen from the front side of the apparatus, and shows a mechanism for moving and driving the optical units 5L and 5R. The driving devices 9L and 9R housed inside the housing 2 support the left-eye optical unit 5L and the right-eye optical unit 5R, respectively, and move their positions. The drive device 9L includes a three-dimensional drive mechanism 10L that three-dimensionally drives the left-eye optical unit 5L, and a rotation drive mechanism 11L that rotationally drives the left-eye optical unit 5L in the horizontal direction about the vertical direction. Is done. Similarly, the drive device 9R includes a three-dimensional drive mechanism 10R that three-dimensionally drives the right-eye optical unit 5R, and a rotation drive mechanism 11R that rotationally drives the right-eye optical unit 5R in the horizontal direction about the vertical direction. It is composed of
[0022]
Hereinafter, the drive devices 9L and 9R will be described in detail, but since both configurations are the same (symmetrical), the corresponding parts are denoted by the same reference numerals. The three-dimensional drive mechanisms 10L, 10R of the drive devices 9L, 9R are a pulse motor 12 (or a hydraulic cylinder or the like), and a support shaft that is connected to the pulse motor 12 at one end and is driven in the Y direction by the pulse motor 12. 13 and a three-dimensional displacement portion 14 to which the other end of the support shaft 13 is connected.
[0023]
Hereinafter, the configuration of the three-dimensional displacement portion 14 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 is a view of the driving devices 9L and 9R as viewed from the upper surface side of the device, that is, from the optical units 5L and 5R side. The three-dimensional displacement portion 14 is arranged in such a manner that the other end of the support shaft 13 is connected to the Y-direction displacement member 14Y provided to be displaceable in the Y-direction, and is fitted into the Y-direction movement member 14Y, and is displaced in the Z-direction. A Z-direction displacement member 14Z provided so as to be able to be provided, and an X-direction displacement member 14X provided on the Z-direction displacement member 14Z so as to be displaceable in the X direction are included. The Z direction displacement member 14Z is displaced in the Z direction by the operation of a feed screw 16 that is rotationally driven by a pulse motor 15 attached to the Y direction displacement member 14Y. The X-direction displacement member 14X is displaced in the X direction by the operation of a feed screw 18 that is rotationally driven by a pulse motor 17 attached on the Z-direction displacement member 14Z.
[0024]
Next, the rotation drive mechanisms 11L and 11R will be described. The rotation drive mechanism 11L has a pulse motor 19 fixed to the central portion of the X-direction displacement member 14X, and one end connected to the pulse motor 19, and is rotated by the pulse motor 19 in the horizontal direction about the vertical direction (Y direction). The rotary shaft 20 is made up of. The other end of the rotating shaft 20 is fixed to the left-eye optical unit 5L. The rotation drive mechanism 11R is similarly configured and connected to the right-eye optical unit 5R.
[0025]
The left-eye optical unit 5L and the right-eye optical unit 5R are driven in the three-dimensional directions of XYZ and rotated in the horizontal direction by the drive devices 9L and 9R having the above-described configuration.
[0026]
(Optical unit)
Next, an optical system composed of various lenses, mirrors and the like built in the left-eye optical unit 5L and the right-eye optical unit 5R will be described in detail. Since the optical systems incorporated in the optical units 5L and 5R are symmetrical to each other, only the left-eye optical unit 5L will be illustrated and described in detail, and the optical system of the right-eye optical unit 5R will be described. The above description will be replaced by the above symmetry.
[0027]
FIG. 5 is a top transparent view of the optical unit 5L for the left eye, and shows the configuration of the optical system incorporated therein. Here, EL indicates the left eye of the subject. The figure shows an anterior ocular segment imaging optical system 30 for capturing an anterior ocular segment image of the left eye to be examined EL. OL is the optical axis of the optical system.
[0028]
The anterior segment imaging optical system 30 includes an illumination optical system 50 for illuminating the anterior segment of the left eye to be examined EL, and an imaging optical system 60 for actually capturing an image. The illumination optical system 50 includes a light source 51 for anterior segment illumination, a diaphragm 52, and a projection lens 53 for projecting a light beam from the light source 51 onto the anterior segment of the eye to be examined EL. On the other hand, the imaging optical system 60 includes an objective lens 61, a dichroic mirror 62, a diaphragm 63, a dichroic mirror 64, relay lenses 65 and 66, a dichroic mirror 67, a CCD lens 68, and a CCD 69 serving as imaging means. Composed. Therefore, according to the anterior ocular segment imaging optical system 30, the projected light beam incident on the left eye EL by the illumination optical system 50 is reflected by the anterior ocular segment, and this reflected light beam is reflected on each of the anterior ocular segment imaging optical system 60. The image is formed on the CCD 69 by the CCD lens 68 via the optical element and is picked up as an anterior segment image of the left eye EL. The center of the surface of the CCD 69 (imaging surface) on which the reflected light beam is imaged is disposed on the optical axis OL. Further, the coordinates of the light beam imaged on the imaging surface can be obtained by an arithmetic control circuit described later. The origin of the coordinates is the point through which the optical axis OL passes, that is, the center of the image plane.
[0029]
Next, the optical system built in the left-eye optical unit 5L will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a side perspective view of the optical unit 5L for the left eye, and shows the arrangement of the optical elements constituting the optical system. According to the figure, the left eye optical unit 5L further includes a target projection optical system 80 for projecting a target on the left eye EL, and an eye refractive power for measuring the left eye EL. The measurement optical system 100 is built in.
[0030]
The target projection optical system 80 includes a target plate 83, a dichroic mirror 84, a reflection mirror 85, a light source 81 for target projection, a collimator lens 82, a cross oblique chart for binocular visual function inspection, and the like. A collimator lens 86, a reflection mirror 87, a moving lens 88, relay lenses 89 and 90, a reflection mirror 91, dichroic mirrors 92 and 62, and an objective lens 61 are configured. As the target plate 83, for example, a liquid crystal screen capable of switching and displaying various targets can be employed. A pulse motor M is connected to the moving lens 88, and clouding can be applied by moving the position of the moving lens 88 back and forth on the optical axis according to the eye refractive power of the left eye EL. .
[0031]
By the way, the cruciform oblique chart among the targets to be switched by the target plate 83 is provided in the left-eye optical unit 5L and the right-eye optical unit 5R as shown in FIG. This is a visual target that has different shapes and is projected onto the left and right eyes simultaneously. Specifically, the cross oblique chart CL on the left-eye optical unit 5L side has two light-transmitting portions CLa and CLb arranged in the horizontal direction as shown in FIG. Is visually recognized as two lines arranged in the horizontal direction. In addition, the cross oblique chart CR on the right-eye optical unit 5R side includes two light-transmitting portions CRa and CRb arranged in the vertical direction as shown in FIG. Are visually recognized as two lines arranged vertically.
[0032]
The measurement optical system 100 includes a measurement light beam projection optical system 110 for projecting a light beam for measuring the eye refractive power of the left eye EL, and a measurement projected on the fundus of the left eye EL by the measurement light beam projection optical system 110. It comprises a measurement light beam receiving optical system 120 for receiving a reflected light beam of the light beam. The measurement light beam projection optical system 110 includes a measurement light source 111 such as an infrared LED, a collimator lens 112, a conical prism 113, a ring target 114 comprising a ring target for measurement, a relay lens 115, a ring diaphragm 116, It is composed of a triangular prism 117 having a translucent portion 117a formed at the center, dichroic mirrors 92 and 62, and an objective lens 61, and projects a ring-shaped target on the left eye EL. The measurement light beam receiving optical system 120 is connected to a pulse motor (not shown) in the same manner as the objective lens 61, the dichroic mirrors 92 and 62, the light transmitting portion 117a of the triangular prism 117, the reflection mirror 121, the relay lens 122, and the moving lens 88. The moving lens 123, the reflection mirror 124, the dichroic mirror 67, the CCD lens 68, and the CCD 69, and the reflected light beam of the ring-shaped target projected by the measurement light beam projection optical system 110 onto the fundus of the left eye EL. Imaging is performed by the CCD 69.
[0033]
(Calculation control circuit, etc.)
The housing 2 of the ophthalmologic apparatus 1 stores an arithmetic control circuit that controls the operation of each component described above. Hereinafter, the arithmetic control circuit and the configuration for the control associated therewith will be described. However, as in the case of the optical system built in the optical units 5L and 5R, only the part related to the operation of the left-eye optical unit 5L will be described. I will take it up. FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a computer 200 as a control unit connected to the ophthalmologic apparatus 1.
[0034]
A computer 200 is connected to the ophthalmologic apparatus 1 via a connection cable (not shown). The computer 200 includes a calculation control circuit 201 configured to include a CPU, an I / O interface, and the like, and a storage device 202 including a ROM, a RAM, a hard disk, and the like. The arithmetic control circuit 201 is configured to perform arithmetic processing of various data according to various programs stored in the storage device 202. A control program 210 for automatically controlling various operations of the ophthalmic apparatus 1 is installed in the storage device 202. The computer 200 is connected to a monitor 203 as a display device, and displays input information from the computer 200, an anterior ocular segment image of the eye to be examined, a measured value of eye refractive power of the eye to be examined, and the like.
[0035]
The control program 210 stored in the storage device 202 of the computer 200 is for detecting the position of the head of the subject and the position of the eyeball by eye movement based on the anterior segment image acquired by the optical unit 3. Position detecting means 211 as a program, alignment control means 212 as a program for aligning the optical unit 3 and the optical units 5L and 5R, and eye refraction as a program for objectively measuring eye refractive power Force measuring means 213. Details of the operation of the ophthalmologic apparatus 1 based on these programs will be described later.
[0036]
The arithmetic control circuit 201 built in the ophthalmic apparatus 1 is a process corresponding to the operation control of the pulse motor 8 of the optical unit 3, the pulse motors 12, 15 and 17 of the three-dimensional drive mechanism 10L, and the pulse motor 19 of the rotation drive mechanism 11L. I do. In addition, on / off control of the light sources 51, 71, 81, and 111 of the optical systems of the optical units 6L and 6R, and a target that is switched by a target plate 83 of a target projection optical system 80 (not shown). And control of signals related to the image captured by the CCD 69. The image signal from the CCD 69 is sent to the computer 200, processed by the arithmetic control circuit 201, and displayed on the monitor 203 as an image.
[0037]
[Operation control of ophthalmic apparatus]
The operation control of the ophthalmologic apparatus 1 having the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG. In the following description of the operation control, the left-eye optical unit 5L will be mainly described. Unless otherwise specified, the right-eye optical unit 5R is also subjected to the same operation control. As for the optical elements constituting the optical system of the right-eye optical unit 5R, in principle, the reference numerals of the optical elements on the left-eye optical unit 5L side corresponding to the optical elements are applied mutatis mutandis. The right eye of the subject is referred to as ER, and the optical axis of the optical system of the right-eye optical unit 5R is referred to as OR.
[0038]
The optometry apparatus 1, the computer 200, and the monitor 203 are placed on an optometry table (not shown) that can move up and down, and a chair (not shown) is also disposed along with the optometry table. For example, it is assumed that real-time measurement of the refraction state, convergence, and pupil diameter of the subject's eye while the subject is observing the three-dimensional display is performed. A chair or the like is placed at an appropriate observation position on the three-dimensional display, and the subject sits on the chair so that the position of the device near the subject's head can be aligned with the posture (step S01). The object to be observed is not limited to a three-dimensional display, and may be a state in which a two-dimensional display or a landscape (substance) around the subject is being observed.
[0039]
After the subject sits on the chair, when the power switch (not shown) of the ophthalmologic apparatus 1 is turned on and the power is turned on, the optical unit 3 which is the observation means of the present invention starts operating and searches for the subject (step) S02). When the optical unit 3 finds the approximate position of the subject, the optical unit 3 acquires an image of the subject's head and measures the position and angle of the subject's head from the position of the subject's eyes. (Step S03). Then, the position detection unit 211 detects the position where the head moves based on the anterior segment image acquired by the optical unit 3. In the initial measurement stage so far, the optical unit 3 may be considerably off-aligned from the head of the subject. In such a case, the position detection unit 211 transmits data on the position of the head of the subject to the alignment control unit 212, and the alignment control unit 212 determines the appropriate position of the optical unit 3 based on the data. Ask. The alignment control means 212 transmits a signal to the arithmetic control circuit 201, and the arithmetic control circuit 201 transmits a control signal to the pulse motor 11 based on the signal to align the optical unit 3 with the head of the subject. (Step S04). This corresponds to the case where the head of the subject exceeds the observation range of the optical unit 3.
[0040]
Simultaneously with the alignment of the optical unit 3 in step S04, the optical units 5L and 5R are aligned (step S05). The position detection unit 211 transmits data related to the position of the subject's head to the alignment control unit 212, and the alignment control unit 212 obtains appropriate positions of the optical units 5L and 5R based on the data. Then, the alignment control means 212 transmits a signal to the arithmetic control circuit 201, and the arithmetic control circuit 201 transmits a control signal to the pulse motor 23 based on the signal to control the operation of the rotation drive mechanisms 11L and 11R and optically. The units 5L and 5R are moved to positions suitable for measurement.
[0041]
In order to perform more accurate refractive power measurement, the optical unit 3 measures the movement of the eyeball of the subject (step S06). Using the measurement result of the eye movement, the positions and directions of the optical units 5L and 5R are precisely aligned (step S07). The position detection unit 211 detects the position of the eyeball that is measured by the optical unit 3 and transmits data related to the position of the eyeball of the subject to the alignment control unit 212. Then, the alignment control means 212 obtains appropriate positions of the optical units 5L and 5R based on the data. Then, a signal is transmitted to the arithmetic control circuit 201, and the arithmetic control circuit 201 transmits a control signal to the pulse motor 19 based on the signal to control the operations of the rotation drive mechanisms 11L and 11R to control the optical units 5L and 5R. Move each to a position suitable for measurement.
[0042]
When the alignment is accurately performed, the optical units 5L and 5R measure the eye refractive power of the subject (step S08).
[0043]
[Objective eye refractive power measurement]
When the alignment is completed, the arithmetic control circuit 201 measures the objective eye refractive powers of the eye EL and ER to be examined simultaneously for both eyes according to the control signal from the eye refractive power measuring means 213. First, the arithmetic control circuit 201 turns on the measurement light source 111 of the measurement light beam projection optical system 110 and projects a ring-shaped target formed by the ring target 114 onto the eye to be examined EL and ER. The reflected (ring-shaped) reflected light beam at the fundus of the projected ring-shaped target is imaged on the CCD 69 via the measurement light-receiving optical system 120. The arithmetic control circuit 201 detects the size and distortion of the ring-shaped reflected light beam based on the image signal from the CCD 69 and compares it with the reference size and distortion stored in the storage device 202 in advance. Objective measurement values (spherical power, astigmatism power, astigmatism axis angle) of the eye refractive powers of the optometry EL and ER are simultaneously obtained.
[0044]
Then, the vergence and the pupil diameter are calculated from the result of the eye refractive power measurement and the result of the eye movement. The steps from step S03 to S08 are repeated while the refractive power, vergence, and pupil diameter of the subject eye need to be measured in real time. Then, when the time required for measurement has passed, the measurement is terminated (step S09).
[0045]
[Second Embodiment]
Next, an ophthalmologic apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
[0046]
[Constitution]
FIG. 10 is an external perspective view of an ophthalmologic apparatus 300 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11 is an external top view of the ophthalmologic apparatus 300. FIG. The optical units 308L and 308R in the second embodiment are suspended by two arms 302 and 303, and can be freely aligned in front of the subject's eyes. Stereo cameras 310L and 310R are also suspended by the arms 302 and 303. The stereo cameras 310L and 310R are excellent in obtaining the shape of the head of the subject, and can take the image of the head and find the position of the eyes. In the second embodiment, the stereo cameras 310L and 310R correspond to “observation means” of the present invention. After searching for the position of the eyes by the stereo cameras 310L and 310R, the optical units 308L and 308R are automatically aligned with the positions of the eyes of the subject by moving the arms 302 and 303.
[0047]
The optical units 308L and 308R that are aligned to some extent by the stereo cameras 310L and 310R further measure the eye movement of the subject measured by the stereo cameras 310L and 310R, and based on the position of the eyeball, Alignment is performed at a position suitable for measuring eye refractive power.
[0048]
Next, the configuration of the ophthalmic apparatus according to the second embodiment will be described in detail. The optical units 308L and 308R are held by the support column 301, the arm 302, the arm 303, the support column 305, and the fishing rod 307, and appear to be floating in the air when viewed from the subject. A drive motor is provided in the joint portion of the arm 302 and the arm 303 so that the optical units 308L and 308R can freely move in a necessary area of the three-dimensional space so that the angle of the joint portion can be freely changed. It has become.
[0049]
Specifically, a joint motor 325 is provided at the joint portion of the support column 301 and the arm 302, a joint motor 326 is provided at the joint portion of the arm 302 and the arm 303, and a joint motor 327 is provided at the metal fitting 304 and the support column 305. Is provided. These are used to adjust the horizontal position and angle of the optical units 308L and 308R.
[0050]
A joint motor 328 is provided at the joint portion of the arm 302 and the arm 303, and a joint motor 329 is provided at the joint 303 and the metal fitting 305. These are used for adjusting the height direction of the optical units 308L and 308R.
[0051]
Further, the fishing rod 307 is fixed to the column 305, and the optical units 308L and 308R are suspended from the fishing rod 307 by the columns 321L and 321R. The dichroic mirrors 309L and 309R are also suspended from the suspension fitting 307 by the columns 322L and 322R. The dichroic mirrors 309L and 309R can be rotated by a motor drive with respect to the fishing rod 307.
[0052]
The left and right stereo cameras 310L and 310R are suspended from the fishing bracket 306 by the columns 311L and 311R, and are held at appropriate positions in front of the subject's face. Stereo cameras 310L and 310R have a sufficiently wide field of view, and in particular, three-dimensional measurement of the subject's head is possible. Based on the information from the stereo cameras 310L and 310R, the joint motor of each part is adjusted, the position and angle of the optical units 308L and 308R and the angle of the dichroic mirrors 309L and 309R are adjusted, and the eye refractive power of the eye to be inspected is accurately measured. Alignment of the subject's eyes is possible.
[0053]
The optical system composed of various lenses, mirrors and the like built in the optical units 308L and 308R provided in the ophthalmic apparatus 300 of the second embodiment is the same as the ophthalmic apparatus of the first embodiment described above. 1 is the same as the optical system built in the optical units 5L and 5R.
[0054]
Furthermore, the ophthalmic apparatus 300 stores an arithmetic control circuit that controls the operation of each component described above. This arithmetic control circuit is also the same as the arithmetic control circuit of the first embodiment.
[0055]
[Operation control of ophthalmic apparatus]
The operation control of the ophthalmologic apparatus 300 configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0056]
For example, it is assumed that real-time measurement of the refraction state, convergence, and pupil diameter of the subject's eye while the subject is observing the three-dimensional display observation. A chair or the like is placed at an appropriate observation position on the three-dimensional display, and the subject sits on the chair so that the position of the device attached to the head of the subject can be aligned with the posture (step S01). Similarly to the first embodiment described above, the object to be observed is not limited to a three-dimensional display, but may be a two-dimensional display or a landscape (substance) around the subject. Furthermore, the subject does not need to sit on a chair or the like, and can measure the refractive state of the eye to be examined even when standing.
[0057]
After the subject sits on the chair, when the power switch (not shown) of the ophthalmic apparatus 300 is turned on and the power is turned on, the stereo cameras 310L and 310R start operating to search for the subject (step S02). When the stereo cameras 310L and 310R find out the approximate position of the subject, the stereo cameras 310L and 310R obtain an image of the subject's head, and the position and angle of the subject's head from the eye position of the subject. Is measured (step S03). Then, the position detection unit 211 detects the position where the head has moved based on the anterior segment image acquired by the stereo cameras 310L and 310R. In the initial measurement stage so far, the stereo cameras 310L and 310R may be considerably off-alignment from the head of the subject. In such a case, the position detection unit 211 transmits data on the position of the head of the subject to the alignment control unit 212, and the alignment control unit 212 determines whether the stereo cameras 310L and 310R are appropriate based on the data. Find the right position. The alignment control means 212 transmits a signal to the arithmetic control circuit 201, and the arithmetic control circuit 201 transmits a control signal to the joint motors 325, 326, 327, 328 and 329 based on the signal, and the arms 302, 303. Are controlled to align the stereo cameras 310L and 310R with the head of the subject (step S04). This corresponds to the case where the subject's head exceeds the observation range of the stereo cameras 310L and 310R.
[0058]
Simultaneously with the alignment of the stereo cameras 310L and 310R in step S04, the optical units 308L and 308R are aligned (step S05). The position detection unit 211 transmits data relating to the position of the subject's head to the alignment control unit 212, and the alignment control unit 212 obtains appropriate positions of the optical units 308L and 308R based on the data. The alignment control means 212 transmits a signal to the arithmetic control circuit 201, and the arithmetic control circuit 201 transmits a control signal to the joint motors 326, 327, 328 and 329 based on the signal, and the operations of the arms 302 and 303 are performed. Are controlled to move the optical units 308L and 308R to positions suitable for measurement.
[0059]
In order to perform more accurate refractive power measurement, the movement of the eyeball of the subject is measured by the stereo cameras 310L and 310R (step S06). Using the measurement result of the eye movement, the positions and directions of the optical units 308L and 308R are precisely aligned (step S07). The position detection unit 211 detects the moved position of the eyeball measured by the stereo cameras 310L and 310R, and transmits data related to the position of the eyeball of the subject to the alignment control unit 212. Then, the alignment control means 212 obtains appropriate positions of the optical units 308L and 308R based on the data. Then, a signal is transmitted to the arithmetic control circuit 201, and the arithmetic control circuit 201 transmits a control signal to the joint motors 325, 326, 327, 328 and 329 based on the signal to control the operation of the arms 302 and 303. The optical units 308L and 308R are respectively moved to positions suitable for measurement.
[0060]
When the alignment is accurately performed, the optical units 308L and 308R measure the eye refractive power of the subject (step S08).
[0061]
[Objective eye refractive power measurement]
Regarding the eye refractive power measurement operation, similarly to the eye refractive power measurement operation in the first embodiment described above, the calculation control circuit 201 performs the eye EL, ER to be examined according to the control signal from the eye refractive power measurement means 213. The objective eye refractive power is measured simultaneously for both eyes. Then, the vergence and the pupil diameter are calculated from the result of the eye refractive power measurement and the result of the eye movement. The steps from step S03 to S08 are repeated while the refractive power, vergence, and pupil diameter of the subject eye need to be measured in real time. Then, when the time required for measurement has passed, the measurement is terminated (step S09).
[0062]
As described above, the ophthalmic apparatus 1 and the ophthalmic apparatus 300 described in detail are only one embodiment of the present invention. Therefore, when understanding and interpreting the gist of the present invention, it is limited to the configuration aspect of this embodiment. You shouldn't do this.
[0063]
For example, the optical units 5L and 5R provided in the ophthalmic apparatus 1 according to the embodiment of the present invention and the optical units 308L and 308R provided in the ophthalmic apparatus 300 include an anterior ocular segment imaging optical system of the subject. Therefore, a bright reflection point image of corneal apex reflection can be obtained by projecting parallel light onto the entire cornea of the eye to be examined. Furthermore, since the center of the pupil diameter can also be obtained from the anterior segment image, it is possible to obtain information on the eye movement of the eye to be examined from these two pieces of position information. Therefore, the optical units 5L and 5R of the ophthalmologic apparatus 1 and the optical units 308L and 308R of the ophthalmologic apparatus 300 function as a part of the “position detecting means” of the present invention. It is also possible to perform alignment by transmitting data relating to the position to the alignment control means 212 so that alignment is performed at a position suitable for measurement such as eye refractive power of the optometry.
[0064]
In addition, a configuration for performing a so-called red-green test or a cross cylinder test can be added to the ophthalmic apparatus 1 and the ophthalmic apparatus 300.
[0065]
【The invention's effect】
According to the ophthalmologic apparatus of the present invention, the optical characteristics such as the refraction state, convergence, and pupil diameter size of the subject's eye even when the subject moves relatively freely without fixing the subject's head. Can be measured accurately. In addition, it is possible to automatically align the optical unit and to provide an ophthalmic apparatus with good automatic followability.
[0066]
Further, according to the ophthalmologic apparatus of the present invention, it is possible to measure the visual function of the subject in real time while the subject is observing the surrounding scenery such as a display, and further, a three-dimensional object. It is possible to provide an ophthalmologic apparatus capable of examining the discrepancy between the refraction state and convergence of the subject eye with respect to the presenting position.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external perspective view of an ophthalmologic apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an external top view of the ophthalmologic apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a mechanism for driving an optical unit of an ophthalmologic apparatus.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a mechanism for driving an optical unit of an ophthalmologic apparatus.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an optical system stored in an optical unit for the left eye of an ophthalmologic apparatus.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an optical system stored in an optical unit for the left eye of an ophthalmologic apparatus.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a cross oblique chart projected by the optical unit of the ophthalmologic apparatus.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration for controlling the ophthalmologic apparatus.
FIG. 9 is a flowchart showing a flow of optometry in the ophthalmologic apparatus of the present invention.
FIG. 10 is an external front view of an ophthalmologic apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an external top view of an ophthalmologic apparatus according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,300 Ophthalmic equipment
2 Case
3 Optical unit
4L, 4R XYZ moving device
5L, 5R, 308L, 308R (for left eye, right eye) optical unit
6L, 6R half mirror
7 Dichroic mirror
8, 9L, 9R drive unit
30 Anterior segment imaging optical system
50 Illumination optics
60 Imaging optics
80 Target projection optical system
83 Target plate
100 Measurement optical system
200 computers
201 arithmetic control circuit
202 storage device
210 Control program
211 Position detection means
212 Alignment control means
213 Eye refractive power measuring means
301,305,311,321L, 321R, 322L, 322R
302, 303 arms
304 bracket
306, 307
310L, 310R Stereo camera
325, 326, 327, 328, 329 Joint motor

Claims

In an ophthalmologic apparatus having a left-eye optical unit and a right-eye optical unit that presents various visual targets and obtains optical characteristics of the left and right eye to be examined.
Observation means for observing the head of the subject and acquiring an image of the head;
Position detecting means for detecting the position of the head of the subject based on the image acquired by the observing means;
Based on the position of the head of the subject detected by the position detection means, the observation means is aligned with respect to the head of the subject, and the optical unit for the left eye and the right An alignment control means for aligning an eye optical unit with the eye to be examined;
An ophthalmologic apparatus comprising:

When the head of the subject has exceeded the observation range of the observation means, the alignment control means is configured to change the observation means based on the position of the head detected by the position detection means. The ophthalmic apparatus according to claim 1, wherein alignment is performed with respect to the head .

The observation means measures the eye movement of the subject;
The position detecting means detects the position of the eyeball of the subject from the result of the eye movement,
The alignment control means aligns the left-eye optical unit and the right-eye optical unit with respect to the subject eye based on the position of the eyeball of the subject detected by the position detection means. The ophthalmologic apparatus according to claim 1, wherein the ophthalmologic apparatus is provided.

The alignment control means, the left-eye optical unit and the right-eye optical unit, by moving the independently claims 1 to 3, characterized in that the alignment with respect to the subject's eye An ophthalmic apparatus according to any one of the above.