JPH0819519A - 光学測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、受光レベルを調節して最適なスラ
イスレベルを設定でき、正確に光束到達位置を検出する
ことのできる光学測定装置を提供することを目的とす
る。 【構成】本発明に係る光学測定装置は、光源部6,8と、
光源部6,8からの測定光束を被測定対象に向けて投影す
るための投影系1と、被測定対象2からの複数の測定光束
を光電検出器上に導くための検出光学系3と、光電検出
器4上の複数の光束到達位置を検出する検出系40とを有
すると共に、光電検出器4からの信号により光束のピー
クレベルを検出するピーク検出部44と、このピークレベ
ルが所定レベルになるように制御する制御部45、48と、
複数の光束の谷底のボトムレベルを検出するためのボト
ムレベル検出器46と、制御部45、48によりピークレベル
を所定レベルに略一致させた時のピークレベルとボトム
レベルとに基づいて最適なスライスレベルを設定するた
めのスライスレベル設定部47とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の光束を受光素子
に導いて、その受光素子の信号に基づいて複数の光束の
到達位置を検出する検出系を有する光学測定装置の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、複数の光束を受光素子に導い
て、その受光素子の信号に基づいて複数の光束の到達位
置を検出する検出系を有する光学測定装置が各種知られ
ている。この種の光学測定装置には、一例として被検眼
の眼底に複数個の指標像を投影し、その指標像のスプリ
ット量を測定してそのスプリット間隔に基づいて眼屈折
力を測定するようにしたものがある。この従来の光学測
定装置では、指標像のスプリット間隔を求めるために、
その眼底からの反射光を検出光学系により検出して光電
変換部に結像させ、その光電変換部からの指標像を含ん
だ光電変換信号A(図1参照)を矩形波信号Bに変換し、そ
の矩形波信号Bの平均間隔ιをその立上りと立下がりと
から求め、その平均間隔ιに基づいて球面度数、乱視
軸、乱視度数(S、C、A)を測定するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
光学測定装置では、スライスレベルの設定の仕方によっ
て矩形波信号Bの平均間隔ιが変化する。そこで、従来
は、10数本のスライスレベルSLを図1に示すように用意
しておいてこれを順次セレクトし、矩形波信号Bをとり
だしうる範囲を定めてから、その範囲の丁度真中のスラ
イスレベルSLを最適スライスレベルとして用いている
が、人間の眼底の反射率には個人差があり、その差は約
3倍程度に及んでおり、眼底反射率が低い場合には、図2
に示すように指標像信号の出力が低くなり、相対的にS/
N比が低下してデ-タにバラツキを生じ、眼屈折力を正確
に測定できない不具合がある。また、眼底反射率が高い
場合には2個の指標像信号がいわゆるニジミにより重な
り合って指標像信号間の谷間が上昇し、あらかじめ準備
した10数本のスライスレベルSLでは、最適スライスレベ
ルの設定が困難となる。また、投影光学系の光源部の経
年変化に基づく光量の減衰によって投影光量が不足して
眼底反射率が低い場合と同様の結果を招くおそれもあ
る。

【０００４】そこで、本発明は、受光レベルを調節して
最適なスライスレベルを設定でき、正確に光束到達位置
を検出することのできる光学測定装置を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の光学測定装置は、光源部と、光源部からの測定光束を
被測定対象に向けて投影するための投影系と、被測定対
象からの複数の測定光束を光電検出器上に導くための検
出光学系と、光電検出器上の複数の光束到達位置を検出
する検出系とを有する光学測定装置において、光電検出
器からの信号により光束のピークレベルを検出するピー
ク検出部と、このピークレベルが所定レベルになるよう
に制御する制御部と、複数の光束の谷底のボトムレベル
を検出するためのボトムレベル検出器と、前記制御部に
より前記ピークレベルを所定レベルに略一致させた時の
前記ピークレベルと前記ボトムレベルとに基づいて最適
なスライスレベルを設定するためのスライスレベル設定
部とを有する。

【０００６】

【作用】本発明によれば、適切なスレッショルドレベル
を設定することができ、光束の到達位置を正確に測定す
ることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明に係る光学測定装置を自動眼屈
折力測定装置に適用した実施例を図面に基づいて説明す
る。

【０００８】図3ないし図10はこの発明の第1実施例を示
すものであり、図3は自動眼屈折力測定装置の光学系で
ある。図3において、1は指標像投影系であり、この指標
像投影系1は不可視光の測定に用いる指標板に照射する
ことにより形成された複数の指標像を被測定対象として
の被検眼2の眼底に投影する機能を有する。3は検出光学
系であり、この検出光学系は指標像投影系1によって投
影された指標像の被検眼2の眼底における反射光を検出
して光電器としての撮像装置4の撮像面4aに結像させる
機能を有する。5は注視目標投影系であり、この注視目
標投影系5は、他覚測定を行なう場合に注視目標を被検
眼2に投影する機能を有している。

【０００９】指標像投影系1は、光源部としてのLED（Li
ght emitting diode)6を有し、この光源6は、被検眼2の
縮瞳を防止するために、不可視光であるところの赤外光
を発する。この光源6からの赤外光はコンデンサレンズ7
を介して指標板8に照射され、指標板8は光軸ｘ方向に移
動可能である。この指標板8は、図4に示すように4つの
スリット（間隔ιが同じで平行な上下2組のスリット）
を有する薄板8aとこの薄板8aに接し、スリットを通過し
た光がスリットの長手方向と直角な方向に光束を偏角さ
せる4つの偏角プリズム8b〜8eとから構成されている。
指標板8に照射された不可視光からなる2組の平行な指標
像は、反射プリズム9，10、リレーレンズ11、反射プリ
ズム12、2つの半月状開口部を有する半月絞り13、スリ
ット状の孔14aを有するスリットプリズム14、イメージ
ローテータ15、対物レンズ16、ビームスプリッタ17によ
り被検眼2の瞳孔を通ってその眼底に投影される。な
お、半月絞り13は被検眼2の瞳と共役な位置に配置され
ている。イメージローテータ15は被検眼2の眼底に投影
される指標像を被検眼の所定経線方向に回転させるため
に、光軸ｙに対して回転可能に配置されており、イメー
ジローテータ15の回転角度θ/2 に対して被検眼眼底に
投影される指標像は角度にしてθ度回転するようになっ
ている。ビームスプリッタ17は赤外光を透過し、可視光
を反射する特性を有している。

【００１０】検出光学系において、被検眼2の眼底にお
いて反射された指標像は、ビームスプリッタ17、対物レ
ンズ16、イメージローテータ15、スリットプリズム14の
スリット状の孔14a、円形の開口部18ａを有する開口絞
り18、リレーレンズ19、反射プリズム20，21、黒点板2
2、移動レンズ23、反射ミラー24、結像レンズ25を介し
て撮像面4aに結像される。なお、開口絞り18は、被検眼
の瞳と共役な位置に配置され、開口部18aは被検眼の瞳
孔を通過する光だけを通す。黒点板22は対物レンズ16に
より反射された測定に有害な光を除去する。移動レンズ
23は黒点板22と共に指標板8と一体で光軸Ｚに沿って移
動可能となっている。この指標板8と撮像面4aとは常に
共役な位置関係に保持されている。

【００１１】撮像面4aに結像する指標像は、イメージロ
ーテータ15を再び通過して来るために、被検眼2の眼底
に投影した指標像と逆方向に同角度回転する。従ってこ
の撮影面4aに結像した指標像は、イメージローテータ15
の回転角度にかかわらず、指標板8によって形成された
指標像のスリットの向きが同じで常に一定方向に保持さ
れる。一方、撮像装置4は、撮像面4aに結像した指標像
に応じて光電変換信号を出力する。この光電変換信号に
より表示装置26は、撮像面4aに結像したスリット指標像
(被検眼2の眼底で反射された像）を表示する。

【００１２】これら指標像投影系1と検出光学系におい
て、指標板8が移動し、指標像が被検眼2の眼底上に合焦
すると、移動レンズ23の移動でその合焦状態が撮像面4a
に結像される。すると、撮像装置4はその結像に対応し
た光電変換信号を発する。この光電変換信号が入力され
た表示装置26は、図5に示すように被検眼2の眼底に合焦
した指標像の上下２組の平行なスリット間隔が等しくな
った状態（ι2=ι3)を表示する。ここで、もし投影され
た指標像が被検眼2の眼底の前方に合焦した場合、表示
装置26は、図6に示すように指標像の上、下２組の平行
なスリット間隔ι2＜ι3の状態を表示する。また、投影
されたスリット測定ターゲット像が被検眼2の眼底の後
方に合焦した場合、表示装置26は、図6と逆に指標像の
上下２組の平行なスリット間隔ι2＞ι3の状態を表示す
る。これにより、検者は被検眼2の眼底に投影された指
標像の合焦状態を常に観察することができる。

【００１３】注視目標投影系5において、可視光を発す
る光源27からの光は、色補正フィルタ28、コンデンサレ
ンズ29により注視目標板30に照射される。この注視目標
板30上には、注視目標が形成されている。光源27からの
光の照射で注視目標板30によって形成された注視目標像
は、コリメータレンズ31、移動レンズ32、反射ミラー3
3，34、リレーレンズ35、反射ミラー36、対物レンズ3
7、反射ミラー38、ビームスプリッタ17を介して被検眼
２の眼底に投影される。なお、移動レンズ32は、光軸に
沿って移動可能であり、他覚測定の場合には被検眼の屈
折度数に応じて被検者に雲霧視させる位置に設定され、
被検眼の調節力を除去し、正確な他覚測定を可能にす
る。

【００１４】図7は、上記被検眼の自動屈折力測定装置
の制御ブロック図である。なお、図中図3と同一構成要
素には同一符号を付してその説明を省略する。図におい
て、撮像装置4は、表示装置26と光量調節回路39と矩形
波変換部40aとに接続されている。この撮像装置4から出
力される光電変換信号によって、表示装置26は被検眼の
眼底による反射像を表示する機能を有する。また、矩形
波変換部40aは被検眼の眼底に合焦した指標像の位置情
報を矩形波に変換する機能を有する。この矩形波変換部
40aの出力は信号処理部40に入力され、信号処理部40
は、指標像信号検出部40b、遅延回路40c、基準信号形成
部40d、タイミング信号形成部40e、指標像位置検出部40
fから構成されている。この信号処理部40には指標像の
像縁の位置間隔情報が入力され、かつ、この情報に基づ
いて被検眼の屈折度数等を算出して表示装置に表示する
ための CPU41が接続され、信号処理部40は光電検出器か
らの信号により複数の光束到達位置を検出する検出系と
して機能する。このCPU41には、測定結果をプリントア
ウトするプリンタ42、駆動制御部43が接続されている。
なお、駆動制御部43は、指標板8及び対物レンズ23を光
軸ｘ，ｚに沿ってそれぞれ移動させるための第１制御部
43a,イメージローテータ15を光軸ｙの回りに回転制御す
るための第２制御部43b、対物レンズ32を光軸に沿って
移動させるための第３制御部43cから構成されている。
これら、CPU41と信号処理部40とから指標像の平均間隔
ιが求められ、屈折力、乱視軸、屈折度数(S、C、A)が
求められるが、本発明には直接関係しないので、その測
定の詳細については説明を省略し、次に光量調節回路39
の説明をすることにする。

【００１５】光量調節回路39は、ピ-ク検出部44と比較
部45とボトム検出部46とスライスレベル設定部47と光量
制御部48とから大略構成されている。ピ-ク検出部44に
は、撮像装置4からの光電変換信号が入力され、このピ-
ク検出部44は、図8、図9に示すように、複数の指標像信
号のうち低い方のピ-クをアナログ的に検出する機能を
有しており、そのピ-クレベル出力は、比較部45とスラ
イスレベル設定部47とに入力されている。比較部45は、
そのピ-クレベル出力を所定レベルと比較してその比較
結果を光量制御部48に出力する機能を有すると共に、ス
ライスレベル設定部47に出力して、スライスレベル設定
部47にボトム検出部46からの出力信号を受け入れ可能に
設定させる機能を有している。光量制御部48は、比較部
45の比較結果に基づいてピ-クレベルが所定レベルと一
致するようにLED6の光量を調節する機能を有し、ボトム
レベル検出部46は、複数の指標像信号Aの谷底をボトム
レベルとしてアナログ的に検出する機能を有している。
このボトムレベルの出力は、スライスレベル設定部47に
入力され、スライスレベル設定部47は、比較部45から出
力されるピ-クレベルと所定レベルとの一致結果に基づ
いて、ピ-クレベルとボトムレベルとの中間レベルを最
適スライスレベルとして矩形波変換部40aに出力する機
能を有する。

【００１６】次に、この実施例に係る眼屈折力測定装置
の作用を図10に示すフロ-チャ-トを参照しつつ説明す
る。

【００１７】まず、最初に、ピ-ク検出部44がピ-クレベ
ルVpをアナログ的に検出する(ステップS1)。次に、この
ピ-クレベルVpと所定レベルVとの差が一定値以上である
か否かを判別する(ステップS2)。ピ-クレベルVpが図8に
示すように、所定レベルVよりも一定値ΔV以上である場
合(Vp＞V＋ΔV)には、光量制御部48がLED6の発光量を減
少させてこれを繰り返す(ステップS3)。その次に、ピ-
クレベルVpと所定レベルVとの差が一定値以下であるか
否かを判別する(ステップS4)。ピ-クレベルVpが図9に示
すように、所定レベルよりも一定値ΔV以下である場合
(Vp＜V−ΔV)には、光量制御部48がLED6の発光量を増加
させる(ステップS5)。ピ-クレベルVpと所定レベルVとの
差が|Vp-V|＜ΔVである場合には、指標像信号のレベル
が適切であるとして、次にボトムレベルVbを検出する
（ステップS6)。スライスレベル設定部47は、このボト
ムレベルVbとピ-クレベルVpとに基づいて最適スライス
レベルVsを決定する(ステップS7)。ここでは、この最適
スライスレベルVsはボトムレベルVbとピ-クレベルVpと
を算術平均して求めるものである。この最適スライスレ
ベルVsが矩形波変換部40aに入力され、矩形波変換部40a
により矩形波変換信号Bが生成され、この矩形波変換信
号Bが信号処理部40に入力され、指標像信号検出が行わ
れる(ステップS8)。これにより、矩形波信号Bの平均間
隔ιが求められて、屈折力が演算され(ステップS9)、測
定が終了するまでこれが繰り返され(ステップS10)、球
面度数、屈折度数、乱視軸(S、C、A)が測定される。

【００１８】次に、図11〜図16を参照しつつ本発明に係
る光学測定装置の第2実施例を説明する。

【００１９】この実施例では、ピ-ク検出部44とボトム
検出部46とが共通のカウンタ49から構成され、比較部45
が制御演算部50から構成されている。カウンタ49には、
矩形波変換部40aの矩形波信号Bが入力されている。この
カウンタ49は出力端子Qa、Qbを有している。制御演算部
50にはカウンタ49の出力が入力されれている。この制御
演算部50はカウンタ49の出力に応じて種々の制御をする
もので、図12に符号a〜kで示すスライスレベルをスライ
スレベル設定部47に設定させる機能を有すと共に、光量
制御部48に光量制御信号を出力する機能を有する。カウ
ンタ49は、矩形波変換信号によってその出力端子Qa、Qb
の出力が制御されるもので、その詳細はこの第2実施例
の作用と共に説明する。

【００２０】スライスレベル設定部47は、制御演算部50
の制御によってスライスレベルk〜aを設定する。このス
ライスレベルk〜aにより指標像信号Aがスライスされる
ものである。たとえば、図13に示すように被検眼の眼底
からの反射光量が少ない場合には指標像信号の出力が小
さく、スライスレベルkにおいては指標像信号がスライ
スされないので、矩形波信号は出力されず、カウンタ49
の出力端子Qa、Qbの出力は、L、Lとなる。このスライス
レベル設定部47のスライスレベルをkからaまで繰り返す
(ステップS11)。スライスレベルk〜fの間は、カウンタ4
9の出力端子Qa、Qbの出力は、L、Lであり、スライスレ
ベルeでは、カウンタ49の出力端子Qaの出力がQa=Hとな
り、カウンタ49の出力端子Qbの出力がQb=Lとなり、スラ
イスレベルd〜bの間はカウンタ49の出力端子Qaの出力が
Qa=Lとなり、カウンタ49の出力端子Qbの出力がQb=Hとな
り、スライスレベルaでは、カウンタ49の出力端子Qaの
出力がQa=Hとなり、カウンタ49の出力端子Qbの出力がQb
=Lとなる(ステップS12)。スライスレベルk〜aのうち、
カウンタ49の出力端子Qaの出力がQa=L、出力端子Qb=Hと
なるスライスレベルd〜bの間のうち最大レベルであるス
ライスレベルdが、ピ-クレベルとみなされる。次に、制
御演算部50はこのカウンタ49の出力が所定レベルkと所
定レベルjとの間にあるか否かを判別する。すなわち、
最大スライスレベルがa〜iの範囲内にあるか否かを先ず
判別する(ステップS13)。そして、最大スライスレベル
がjであるか否かを判別する(ステップS14)。最大スライ
スレベルがａ〜jの範囲にある場合には反射光量が不足
しているのであるから、制御演算部50は光量制御部48に
向かって光量を増大させる信号を出力する(ステップS1
5)。これにより、反射光量が増大し、図14に示すように
指標像信号の出力レベルが上昇する。この出力レベルが
上昇しすぎた場合には、スライスレベルkにおいても、
カウンタ49の出力端子Qa、Qbの出力が、Qa=L、Qb=Hとな
る。制御演算部50は、このカウンタ49の出力に基づいて
スライスレベルkにおいて、カウンタ49の出力端子Qa、Q
bの出力が、Qa=L、Qb=Hであるか否かを判別する(ステッ
プS16)。スライスレベルkにおいて、カウンタ49の出力
端子Qa、Qbの出力が、Qa=L、Qb=Hである場合には、反射
光量が大きすぎるのであるから、制御演算部50は光量制
御部48に向かって光量を減少させるように信号を出力す
る(ステップS17)。図15に示すようにスライスレベルkに
おいて、カウンタ49の出力端子Qa、Qbの出力が、Qa=L、
Qb=Lであり、スライスレベルjにおいて、カウンタ49の
出力端子Qa、Qbの出力が、Qa=L、Qb=Hである場合には、
反射光量が適正レベルにあるとみなして、次に最小スラ
イスレベルVmの検出を行う(ステップS19)。この最小ス
ライスレベルVmは、スライスレベルをkからaまで順に変
化させてカウンタ49の出力端子Qa、Qbの出力が、Qa=L、
Qb=Hとなるもののうち最小のものを最小スライスレベル
として検出するものである。図15では、スライスレベル
bが最小スライスレベルVmとなっている。この最小スラ
イスレベルVmと最大スライスレベルとに基づいて最適ス
ライスレベルVsを演算する(ステップS20)。この最適ス
ライスレベルVsにより指標像信号をスライスし、これに
より、矩形波信号を生成して指標像信号検出部40bに入
力し、指標像位置検出を行う(ステップS21)。そして、
屈折力を演算し、その結果をプリントアウトする(ステ
ップS22)。測定が終了したか否かを判別して測定が終了
するまでこれを繰り返す(ステップS23)。

【００２１】なお、図17に示すように指標像信号の谷間
に第3のピ-ク信号がニジミ、信号雑音等によって生ずる
ことがあるが、その時にはカウンタ49の出力端子Qa、Qb
の出力がQa=H、Qb=Hとなり、谷間に2個のピ-ク信号が生
じた場合にはカウンタ49の出力端子Qa、Qbの出力がQa=
L、Qb=Lとなり、谷間に3個のピ-ク信号が生じた場合に
はカウンタ49の出力端子Qa、Qbの出力がQa=H、Qb=Lとな
り、谷間に4個のピ-ク信号が生じた場合にはカウンタ49
の出力端子Qa、Qbの出力がQa=L、Qb=Hとなり、4個のピ-
クが谷間に生じたときは谷間に全くピ-クが生じていな
い場合と同じ結果になってこの誤差を含むことになる
が、谷間に4個以上のピ-クが生じることはほとんど問題
とならない。

【００２２】以上、実施例においては、光源部の光量を
調整して受光レベルを変化させることにしたが、本発明
はこれに限るものではない。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係る光学測定装置は、以上説明
したように構成したので、受光レベルを調節して最良な
スライスレベルを設定でき、正確に光束到達位置を検出
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の不具合を説明するための説明図であ
って眼底の反射率が大きい場合の指標像信号とスライス
レベルとの関係を示す図である。

【図２】従来技術の不具合を説明するための説明図であ
って眼底の反射率が小さい場合の指標像信号とスライス
レベルとの関係を示す図である。

【図３】本発明に係る光学測定装置の眼屈折力測定装置
の光学系を示す図である。

【図４】図３に示す測定指標板の構成を示す斜視図であ
る。

【図５】指標像の間隔を説明するための図であって、合
焦状態の説明図である。

【図６】指標像の間隔を説明するための図であって、非
合焦状態の説明図である。

【図７】本発明に係る光学測定装置の第１実施例制御ブ
ロック図である。

【図８】第１実施例に係る指標像信号とスライスレベル
との関係を示す図であって、ピークレベルと所定レベル
との差が一定値以上である場合を示している。

【図９】第１実施例に係る指標像信号とスライスレベル
との関係を示す図であって、ピークレベルと所定レベル
との差が一定値以下である場合を示している。

【図１０】第１実施例に示す光学測定装置のフローチャ
ートである。

【図１１】本発明に係る光学測定装置の第２実施例を示
す図であって、その回路図である。

【図１２】本発明に係る光学測定装置の作用を説明する
ための指標像信号とスライスレベルとの関係を示す図で
あってスライスレベルの設定範囲を示している。

【図１３】本発明に係る光学測定装置の作用を説明する
ための指標像信号とスライスレベルとの関係を示す図で
あって被検眼からの反射光量が少ない場合の説明図であ
る。

【図１４】本発明に係る光学測定装置の作用を説明する
ための指標像信号とスライスレベルとの関係を示す図で
あって光量を増加させた場合の指標像信号を示してい
る。

【図１５】本発明に係る光学測定装置の作用を説明する
ための指標像信号とスライスレベルとの関係を示す図で
あって適正な照明光量に基づく指標像信号を示してい
る。

【図１６】第２実施例に示す光学測定装置のフローチャ
ートである。

【図１７】第２実施例の作用を補足説明するための説明
図である。

【符号の説明】

1…投影光学系 2…被検眼（被測定対象） 3…検出光学系 4…撮像装置（光電検出器） 6…LED（光源部） 8…指標板（光源部） 40…信号処理部（検出系） 44…ピ-ク検出部 45…比較部 46…ボトム検出部（ボトムレベル検出器） 47…スライスレベル設定部 48…光量制御部 40a…矩形波変換部 A…指標像信号 B…矩形波信号 a〜k…スライスレベル Vs…最適スライスレベル Vp…ピ-クレベル Vb…ボトムレベル V…所定レベル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源部と、光源部からの測定光束を被測
   定対象に向けて投影するための投影系と、被測定対象か
   らの複数の測定光束を光電検出器上に導くための検出光
   学系と、光電検出器上の複数の光束到達位置を検出する
   検出系とを有する光学測定装置において、 光電検出器からの信号により光束のピークレベルを検出
   するピーク検出部と、このピークレベルが所定レベルに
   なるように制御する制御部と、複数の光束の谷底のボト
   ムレベルを検出するためのボトムレベル検出器と、前記
   制御部により前記ピークレベルを所定レベルに略一致さ
   せた時の前記ピークレベルと前記ボトムレベルとに基づ
   いて最適なスライスレベルを設定するためのスライスレ
   ベル設定部とを有する光学測定装置。