JPH0317486B2

JPH0317486B2 -

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Publication number: JPH0317486B2
Application number: JP58030461A
Authority: JP
Inventors: Susumu Takahashi
Original assignee: TOPUKON KK
Current assignee: TOPUKON KK
Priority date: 1983-02-25
Filing date: 1983-02-25
Publication date: 1991-03-08
Also published as: JPS59156324A; US4673264A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、被検眼眼底に指標を投影し、その指
標像を結像位置に基いて合焦制制等を行うため
に、該指標像を撮像管等により電気信号として検
出してそれを処理する眼科器械の信号検出装置に
関する。

従来、撮像管等により指標が投影された眼底像
を電気信号として検出し、この出力信号を一定の
スレツシヨールドレベルでスライスし、指標像信
号のみを抽出し、指標像位置を検出している。し
かしながら、撮像管から得られる電気信号は、被
検眼眼底の反射率、照明光源の光量等の種々の条
件によつて絶対的レベル及びＳ／Ｎ比に変動を来
たすものである。そして、この変動によつて指標
像位置検出が不正確になり、指標像位置に基づく
合焦制制等の信頼性が低下させられる欠点があ
る。

本発明は上記従来の欠点を鑑みなされたもので
あつて、被検眼眼底の反射率、照明光源の光量等
の変化によつて影響を受けることのない指標像等
の信号検出装置を提供することを目的とするもの
である。さらに、本発明は眼科器械における指標
像等の信号を精度よく検出することができる信号
検出装置を提供することを目的とする。

以下、本発明の実施例を図について説明する。
第１図は本発明の適用される眼底カメラの光学系
を示すもので、この光学系は、観察光学系に相当
する撮影光学系を有し、撮影光学系は、被検眼Ｅ
に対して配置される対物レンズ１、対物レンズ１
に対し被検眼の瞳E_pと共役の位置付近に置かれ
た絞り２、合焦用レンズ３、結像レンズ４および
フイルム５からなり、合焦用レンズ３と結像レン
ズ４の間にはアフオーカル光学系である。被検眼
Ｅの眼底E_Rの像は、この光学系により一度Ｆに
結像後、フイルム５上に結像する。フイルム５の
前方には斜設反射鏡２２が設けられ、該反射鏡２
２の反射光路上にはフイルム５とほぼ共役な位置
にフイールドレンズ２３が配置される。反射鏡２
２により反射されフイールドレンズ２３を通つた
光束は反射鏡２４および結像レンズ２５により
TVカメラ２６の光電面に結像する。TVカメラ
２６からの信号はTVモニター２７に送られ、ブ
ラウン管の画面に可視像を形成する。

照明光学系は、絞り２の前方において撮影光学
系の光路中に挿入された斜設孔あきミラー６、該
孔あきミラー６の反射光路に設けられたリレーレ
ンズ７、集光レンズ９、リング状スリツト１０、
撮影用光源となる閃光管１１、防熱フイルター１
２、集光レンズ１３および普通照明用光源１４か
らなり、リング状スリツト１０の像はリレーレン
ズ７によつて孔あきミラー６付近に結像し、さら
に対物レンズ１によつて被検眼の瞳E_pに結像す
るように構成される。光源１１，１４からの照明
光は孔あきミラー６の反射面にリング状に当つて
反射され、対物レンズ１及び被検眼Ｅの瞳E_Pを
通つて眼底E_Rを照明する。

眼底写真撮影におけるピント合わせのための指
標投影系は、絞り２の後方において撮影光学系の
光路に設けられた斜設半透鏡１５、斜設半透鏡１
５の反射光路に設けられた反射鏡１６、反射鏡１
６の反射光路に設けられたリレーレンズ１７、ス
リツト状指標１８、該指標１８に密着して配置さ
れた偏角プリズム１９、集光レンズ２０および光
源２１からなる。光源２１からの光は、集光レン
ズ２０を通りスリツト状指標１８を照明する。ス
リツト状指標１８は第２図ａに示すように、
YY′軸上に設けられたスリツト状指標１８ａ，１
８ｄ、及び指標１８ａ，１８ｄと平行でその両側
に同一距離離して設けられたスリツト状指標１８
ｂ，１８ｃを有する。スリツト状指標１８ａ，１
８ｂ，１８ｃ，１８ｄには夫々偏角プリズム１９
ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄが密着して配置され
ている。偏角プリズム１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，
１９ｄは、第２図ｂに示すように、XX′軸を含む
面内のａ、ｂ、ｃ、ｄの方向に偏角を与えるもの
である。このスリツト透過光は、リレーレンズ１
７、反射鏡１６，１５、絞り２および孔あきミラ
ー６の孔部を通つて、レンズ３，４に対しフイル
ム５と共役な位置Ｆに一旦結像し、対物レンズ１
を通して被検眼Ｅに入射する。

上述のように偏角プリズム１９によつて二方向
に分けられた光軸に対し対称方向に投射されるス
リツト透過光を対物レンズ１に向けて反射するた
めに、撮影光学系の光路に配置された反射鏡１５
は、第３図に示すように、光軸の両側に対称に配
置された２個の反射部１５ａ，１５ｂからなる。
このため、反射鏡１５は、眼底E_Rにより反射さ
れて反射鏡１５の中央透過部を通過し、フイルム
５に向う撮影系有効光束に対し何ら障害とはなら
ない。絞り２も、撮影光学系の光軸に沿つた撮影
用光束と、スリツト透過光束とを通過させるた
め、中央の撮影光束用絞り孔２ａとその両側のス
リツト透過光束用絞り孔２ｂ，２ｃとを有する。
さらに、孔あきミラー６も、スリツト透過光を通
過させ得るように両側に張出し部を備えた孔を有
する。

眼底E_Rに投影されるスリツト指標像のコント
ラストを高めるためには、その投影領域において
背景照明を遮光することが望ましい。この目的
で、本例においては、照明系の眼底E_Rと共役な
位置に指標像を覆い得る大きさの遮光板８が出し
入れ自在に設けてある。

第１図および第２図に示す光学系においては、
合焦レンズ３と投影投影系のリレーレンズ１７、
スリツト指標１８、偏角プリズム１９、集光レン
ズ２０および光源２１を一体として光軸方向に動
かしてピント合わせを行ない、眼底E_R上に結像
したスリツト指標像の状態により、フイルム５上
のピント状態を知ることができる。

以上述べた構成をとることにより、TVモニタ
ー２７には、第４図に示すように、眼底像５０に
重ねて指標像１８′が写し出される。合焦状態と
指標像との関係は第５図に示す通りである。第５
図ａは合焦時の指標像を示し、第５図ｂ及びｃは
非合焦時の指標像を示し、点線は合焦時の指標像
の位置を示す。眼底に対して指標像面が光軸上に
移動すると、スリツト状指標像１８a′と指標像１
８b′，１８c′とは相互に反対方向に移動する。そ
して合焦時にはスリツト状指標像１８b′と１８
a′との間隔l₁と、スリツト状指標像１８a′と１８
c′との間隔l₂とが等しくなる。すなわちl₁、l₂を電
気的に検出し、（l₁−l₂）の正負によつて合焦レン
ズ３の移動方向が決まり、l₁＝l₂の時に合焦状態
であることを検知することができる。

眼底像が結像するTVカメラの指標像出力信号
を処理する電気回路は、第６図に示すように、画
像形成部１００、タイミング信号形成部２００、
スレツシヨールド部３００、バアフア部４００及
び自動合焦制御部５００から構成される。また該
回路の主な信号波形は第７図に示される。

画像形成部１００は、TVカメラ２６とTVモ
ニター２７とにより構成され、TVカメラ２６の
撮像面上に投影された眼底像をTVモニター２７
の画面とで観察可能とするものである。

タイミング信号形成部２００は、水平垂直同期
信号分離回路２０２、カウンタ回路２０４、第１
遅延回路２０６及び第２遅延回路２０８から構成
される。TVカメラ２６に接続された水平・垂直
同期信号分離回路２０２は、TVカメラ２６から
画像信号を水平同期信号と垂直同期信号とに分離
して抽出する回路である。抽出された水平同期信
号は指標像本数計数回路５１２と、指標像間隔検
出回路５１４と水平同期信号計数のためカウンタ
回路２０４とに出力され、同じく垂直同期信号は
カウンタ回路２０４及び指標像間隔検出回路５１
４に出力されてクリアー信号として用いられる。
カウンタ回路２０４は、上記水平同期信号を所定
数計数すると、第７図２に示す信号αを第１遅延
回路２０６に出力する。上記所定数は、予め定め
られた指標像信号波を横切る水平走査線を示す走
査線番号であり、カウンタ回路２０４のカウント
は垂直同期信号によつてその信号毎にクリアーさ
れる。

第１遅延回路２０６は、第７図１に示す指標像
信号Ａ，Ｂ，Ｃが左右に移動する範囲を考慮して
出力βの立下りが常に指標像信号Ａ，Ｂ，Ｃより
左側にあるように、カウンタ回路２０４が出力す
る信号を第７図３に示す信号に遅延する。第１遅
延回路２０６の出力は第２遅延回路２０８に入力
されている。第２遅延回路２０８は第１遅延回路
２０６の出力を第７図４に示す信号に遅延する。
この遅延時間は、第７図１に示す指標像信号Ａ，
Ｂ，Ｃが左右に移動する範囲を考慮し、常に指標
像信号を含みかつ画面周辺の雑音信号を包含しな
いように決定する。第２遅延回路２０８の出力は
制御演算回路５０４及びＳ／Ｈ回路３０２へ入力
される。

スレツシヨルド部３００は、Ｓ／Ｈ回路３０
２、電圧発生器３０４、スレツシヨルドレベル設
定器３０６、抵抗R₁ないしR₁₀、OPアンプ３０
８から構成され、スレツシヨルドレベルを可変的
に設定して指標像信号のみを抽出する。

Ｓ／Ｈ回路３０２は、TVカメラ２６の画像信
号出力を入力信号として、又第２遅延回路２０８
の出力をタイミング信号として入力する。Ｓ／Ｈ
回路３０２は第２遅延回路２０８の出力信号（第
７図３）のＨ区間でサンプリングをホールドし、
Ｌ区間ではこの信号の立下り時の画像信号出力値
をホールドし、スレツシヨールドレベルの設定の
基準を確保する。従つて、ホールド値は指標像信
号のレベルではなく、指標像信号の直前の画像信
号のレベルとなる。

電圧発生器３０４は指標像信号の最高レベルよ
りも僅かに大きい電圧を発生する。電圧発生器３
０４の発生電圧は抵抗R₁ないしR₅によつて５段
階のV_T1ないしV_T5が形成され、これらの電圧は
スレツシヨルドレベル設定器３０６へ入力され
る。スレツシヨルドレベル設定器３０６は、自動
制御部５００の制御演算回路５０４の制御信号に
よつてV_T1ないしV_T5のいずれか１つの電圧を選
択して出力する。

OPアンプ３０８の＋端子には、Ｓ／Ｈ回路３
０２の出力が抵抗R₆を介して、又TVカメラ２６
の画像信号出力が抵抗R₇を介して入力され、同
じく−端には、スレツシヨルドレベル設定器３０
６の出力が抵抗R₈を介して、アース端子が抵抗
R₉を介して、さらにOPアンプ３０８の出力端子
がR₁₀を介して入力され、これらの構成から差動
増幅が行われる。スレツシヨルドレベル設定器３
０６の出力V_Tが変化すると、OPアンプ３０８の
出力端子の基準レベルは第７図１に示すように変
化する。

バアフア部４００は、トランジスタ４０２とエ
ミツタ抵抗R₁₁とから構成される。トランジスタ
４０２のコレクタ端子は電圧＋Ｖの電源に接続さ
れ、ベース端子はOPアンプ３０８の出力端に接
続され、また、エミツタ端子はエミツタ抵抗R₁₁
を介してアース端に接続されると共に自動合焦制
御部５００のシユミツトトリガ回路５０６に接続
される。

バツフア部４００では、OPアンプ３０８の出
力を負信号をカツトして正信号のみを抽出するも
ので、バアフア部４００出力はスレツシヨールド
レベル設定器３０６の出力レベルV_T1ないしV_T5
に対応した第７図５ないし８に示すアナログ信号
が出力される。

自動合焦制御部５００は、制御演算回路５０４
のシユミツトトリガ回路５０６、第1AND回路５
０８、指標像本数計数回路５１２、指標像間隔検
出回路５１４、Ａ／Ｄ変換器５１６、合焦用駆動
回路５１８及び合焦用モータ５２０からなる。自
動合焦制御部５００は、以上の構成により、バア
フア部４００の出力である指標像信号から指標像
本数と計数するとともに、タイミング信号形成部
２００の出力である垂直同期信号、水平同期信号
及び第２遅延回路２０８によつて自動合焦制御を
行うもである。

シユミツトトリガ回路５０６はバアフア部４０
０からのアナログの指標像信号を矩形波変換する
もので、第７図９ないし１３に示す信号を発生す
る。シユミツトトリガ回路５０６の出力は指標像
本数計数回路５１２、及び第1AND回路５０８を
介して指標像間隔検出回路５１４に出力される。
指標像本数計数回路５１２はシユミツトトリガ回
路５０６の出力信号の指標像パルスの計数を行
い、この計数はタイミング信号形成部２００の水
平・垂直同期信号分離回路２０２の各水平同期信
号出力によつてクリアーされ、計数値は第２遅延
回路２０８の出力（第７図４）の立下りのタイミ
ングで制御演算回路５０４に入力される。第
1AND回路５０８は、シユミツトトリガ回路５０
６の出力を制御演算回路５０４の出力によつて選
択的に指標像間隔検出回路５１４へ供給する。

指標像間隔検出回路５１４は、第８図に示すよ
うに、パルス立下りで計数する第１バイナリーカ
ウンタ６００、パルス立下りで計数する第２バイ
ナリーカウンタ６０２、第１ないし第3NOT回路
６０４，６０６，６０８第２ないし第5AND回路
６１０，６１２，６１４，６１６電圧発生器６１
８、５つの第１ないし第5S／Ｈ回路６２０，６
２２，６２４，６２６，６２８及び５つの第１な
いし第５ラツチ回路６３０，６３２，６３４，６
３６，６３８から構成される。

上記指標像間隔検出回路５１４の構成におい
て、シユミツトトリガ回路５０６で出力された矩
形波指標像信号（第９図１）が第1AND回路６０
８から第1NOT回路６０４を介して第１バイナリ
ーカウンタ６００に、又そのままで第２バイナリ
ーカウンタ６０２に入力される。第１バイナリー
カウンタ６００は上記矩形波指標像信号の立下り
でパルスを計数し、下位桁を第９図３に示す信号
としてQ₁₁端子から出力し、上位桁を第９図４に
示す信号としてQ₁₂端子から出力する。第２バイ
ナリーカウンタ６０２は同指標像信号の立下りで
パルスを計数し、下位桁を第９図５に示す信号と
してQ₂₁端子から出力し、上位桁を第９図６に示
す信号としてQ₂₂端子から出力する。これら第１
バイナリーカウンタ６００と第２バイナリーカウ
ンタ６０２には水平・垂直同期信号分離回路２０
２から水平同期信号が入力して、水平同期信号ご
とにリセツトされる。第2AND回路６１０は、第
１バイナリーカウンタ６００のQ₁₁端子の出力
（第９図３）と、同Q₁₂端子（第９図４）の出力
を第2NOT回路６０６により反転したものとが入
力されて、これらの論理積である出力を電圧発生
器６１８に出力する。この出力は第１指標像の立
上りをパルス立上りで示す第９図７信号であり、
電圧発生器６１８の電圧発生開始タイミング信号
となる。

電圧発生器６１８はラツチ機能を含み、第１指
標像の立上りタイミングにより、第９図８に示す
直線性よく増大する電圧を発生し続け、これは第
１ないし第5S／Ｈ回路６２０，６２２，６２４，
６２６，６２８に入力される。電圧発生器６１８
には、水平・垂直同期信号分離回路２０２から出
力される水平同期信号（第９図２）がクリア信号
として入力されており、クリア信号が入力すると
電圧発生器６１８は電圧の発生を止め、零電圧出
力をとなる。

第１ないし第5S／Ｈ回路６２０ないし６２８
のタイミング信号は第１ないし第５ラツチ回路６
３０ないし６３８によつてそれぞれ形成される。
ラツチ回路６３０ないし６３８は水平・垂直同期
信号分離回路２０２から出力される垂直同期信号
が解除信号として入力されており、垂直同期信号
が入力されるまでラツチを続ける。

第1S／Ｈ回路６２０は、第１ラツチ回路６８
０の出力であり、第２バイナリカウンタ６０２の
Q₂₁出力と、Q₂₂出力を第3NOT回路６０８により
反転したものとを第3AND回路６１０によつて論
理積したものをラツチした第９図９に示される信
号をタイミング信号とする。この信号は第１指標
像信号の立下りで立上るものである。第1S／Ｈ
回路６２０は、タイミング信号のＨ部分をホール
ド区間とするので、第９図１０に示すように第１
指標像信号の立上りから立下りまでの間隔に対応
した電圧をホールドする。

第2S／Ｈ回路６２２は第２ラツチ回路６３２
の出力であり、第２バイナリカウンタ６００の
Q₁₂出力（第９図４）をラツチした第９図１１に
示す信号をタイミング信号とする。この信号は第
２指標像信号の立上りで立上るものである。第
2S／Ｈ回路６２０は、タイミング信号のＨ部分
をホールド区間とするので第９図１２に示すよう
に第１指標像信号の立上りから第２指標像信号の
立上りまでの間隔に対応した電圧をホールドす
る。

第3S／Ｈ回路６２４は、第３ラツチ回路６３
４の出力であり、第２指標像信号の立下りで立上
る第２バイナリカウンタ６０２のQ₂₂出力（第９
図６）をラツチした第９図１３に示す信号をタイ
ミング信号とする。この信号は第２指標像信号の
立下りで立上るものである。第2S／Ｈ回路６２
０は、タイミング信号のＨ部分をホールド区間と
するので第９図１４に示すように、第１指標像信
号の立上りから第２指標像信号の立下りまでの間
隔に対応した電圧をホールドする。

第4S／Ｈ回路６２６は、第４ラツチ回路６３
６の出力であり、第３指標像信号の立上りで立上
る第１バイナリカウンタ６００のQ₁₁出力とQ₁₂
出力との第4AND回路６１４によつて論理積し、
それをラツチした第９図１５に示す信号をタイミ
ング信号とする。この信号は第３指標像信号の立
上りで立上るものである。第4S／Ｈ回路６２６
はタイミング信号のＨ部分をホールド区間とする
ので第９図１６に示すように第１指標像信号の立
上りから第３指標像信号の立上りまでの間隔に対
応した電圧をホールドする。

第5S／Ｈ回路６２８は、第５ラツチ回路６３
８の出力であり、第２バイナリカウンタ６０２の
Q₂₁出力とQ₂₂出力とを第5AND回路６１６によつ
て論理積し、それをラツチした第９図１７に示す
信号をタイミング信号とする。この信号は第３指
標像信号の立下りで立上るものである。第5S／
Ｈ回路６２８は、タイミング信号のＨ部分をホー
ルド区間とするので第９図１８に示すように第１
指標像信号の立上りから第３指標像信号の立下り
までの間隔に対応した電圧をホールドする。

第１ないし第5S／Ｈ回路６２０ないし６２８
はそれぞれ第１ないし第５ラツチ回路６３０ない
し６３８の出力をタイミング信号とするため、そ
のホールドは、垂直同期信号が入力されるまで継
続し、Ａ／Ｄ変換器５１２の処理時間を確保して
いる。

第１ないし第5S／Ｈ回路６２０，６２２，６
２４，６２６，６２８の出力は、Ａ／Ｄ変換器５
１６に入力される。Ａ／Ｄ変換器５１６は該入力
に各々をデイジタル電圧信号に変換して制御演算
回路５０４に出力する。

制御演算回路５０４は、タイミング信号形成部
２００の第２遅延回路２０８、指標像本数計数回
路５１２及びＡ／Ｄ変換器５１６の出力を受け、
ゲート信号を第1AND回路５０８へ、合焦用モー
タ駆動回路５１８を介して合焦用モータ５２０へ
合焦制御信号を出力する。

本実施例の信号検出装置を使用した自動合焦装
置の作動は、第１０図にフローチヤートで示され
る。まず、測定が開始されるとスレツシヨルドレ
ベル設定器３０６は制御演算回路５０４からの出
力信号によつて、スレツシヨルドレベルを一番高
いレベルに設定し、このレベルで指標像を検出す
る。このスレツシヨルドレベルは抵抗R₁ないし
R₅によつて形成される。検出された指標像本数
の信号は指標像本数計数回路５１２によつて計数
される。指標像本数計数回路５１２は検出された
指標像本数が所定本数、例えば３本であるか否か
を判別して、その結果を制御演算回路５０４に出
力する。

ここで、もし指標像本数が所定本数にならなか
つた場合には、指標像本数計数回路５１２は、ス
レツシヨルドレベルを一段下げる命令の信号をス
レツシヨルドレベル設定器３０６へ出力する。ス
レツシヨルドレベル設定器３０６はこの信号を受
けてスレツシヨルドレベルを一段低くする。尚、
スレツシヨルドレベルが最抵であれば最高レベル
に設定する。このスレツシヨルドレベルを一段づ
つ下げる手順は、指標像本数計数回路５１２が所
定本数の指標像を検出するまで繰返される。

指標像本数計数回路５１２が所定本数の指標像
を計数すると、指標像本数計数回路５１２は第
1AND回路５０８にＨ信号を出力して、指標像間
隔検出回路５１４に指標像間隔を検出させる。

指標像間隔検出回路５１４の第１ないし第
5S／Ｈ回路６２０，６２２，６２４，６２６，
６２８の電圧出力AA，AB，AC，AD，AEは、
Ａ／Ｄ変換器５１６によつてデジタル信号DA，
DB，DC，DD，DEに変換された後、制御演算回
路５０４に入力される。

制御演算回路５０４においては、第１指標像中
心と第２指標像中心との間隔をl₁、第２指標像中
心と第３指標像中心との間隔をl₂とすると、 l₁＝DB＋DC−DA／２ l₂＝DD＋DE−DB−DC／２により各間隔を求めることができる。また、合焦
用モータの制御は、制御量を△ｌ＝l₁−l₂、制御
方向を△ｌの符号として求める。

以上の指標像の検出及び合焦制御を繰返すこと
により、合焦を行う。

本発明は、以上説明したように指標像信号の検
出レベルが可変であり、眼底の反射率の変化等に
よつて指標像信号レベルが変化した場合に、その
指標像信号レベルに適した検出レベルで指標像信
号を検出することができる。従つて、合焦検出が
眼底の反射率の変化等の影響を受けず、また指標
像信号の一部が検出レベルに達しないまま合焦検
出を行うことを防いで、指標像位置検出を正確に
行うことができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を使用した眼底カメラ
の光学図、第２図ａはスリツト状指標の斜視図、
第２図ｂはスリツト状指標の説明図、第３図は反
射鏡の配置説明図、第４図はTVモニター上の眼
底像を示す図、第５図は指標像と合焦状態との関
係の説明図、第６図は本発明の実施例の電気系の
ブロツク図、第７図は第６図の電気系の波形図、
第８図は指標像間隔検出回路の回路図、第９図は
指標像間隔検出回路の回路図、第１０図は自動合
焦装置のフローチヤートである。１……対物レンズ、３……合焦用レンズ、２６
……TVカメラ、２７……TVモニター、１００
……画像形成部、２００……タイミング信号形成
部、３００……スレツシヨルド部、４００……増
幅部、５００……自動合焦部、６００……第１バ
イナリーカウンタ、６０２……第２バイナリーカ
ウンタ。

Claims

【特許請求の範囲】１指標が投影された眼底像を電気信号として検
出する信号検出部と、複数のレベルが選択可能となつたレベル設定器
と、上記信号検出分の出力とレベル設定器の出力と
を比較して指標像信号を判別する指標像信号判別
器と、上記指標像信号判別器からの信号より指標像本
数を計数する指標像本数計数部と、上記レベル設定器のレベルを高いレベルから低
いレベルへ変化させるレベル切換部とを有し、上
記レベル設定器は、上記指標像本数計数部が所定
本数の指標を計数したときのレベルを保持するよ
うに構成されていることを特徴とする眼科器械の
信号検出装置。