JPS58709A - 光源位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光源又は二次光源の位置を光電式に検出する
装置に関する。

本発明は、簡易な構成によって迅速かつ精度高く光源位
置を検出する装置を提供することを目的とするものであ
って、その構成上の特徴とするところは、光源部と、該
光源部からの光束を少なくとも一方向に走査させる走査
部材と、該走査部材を透過した光束の位置を検出する光
源位置検出装置とＫよって構成することによって、該光
源と本装置とを結ぶ直線方向における該光源位置を光電
式に検出することである。

従って、本発明によれば、二次光源を含む光源を、非接
触で光電式に位置検出することができ、眼科機器におけ
る被検眼の位置決め装置や一般的に光源を所定の三次元
的位置に設定する場合に有効に利用できるものである。

例えば、光源を装置に７体的に配置させ、その光源を基
に装置自体を所定の位置に設置することができる。

以下、本発明の実施例を、オートレフラクトメータに適
用し九例について、図にもとづいて説明する。本実施例
は、被検眼の角膜の反射光束によって構成される２次光
源の位置を適正被検眼位置のずれ量として位置検出する
ものである。上記オートレフラクトメータの光学系は、
第７図に示すように１被検眼位置検出系５０．測定ター
ゲットを被検眼眼底に投影するターゲット投影光学系５
１上記測定ターゲツト像のずれ量を検出する２次元検出
器５２．被検眼眼底の測定ターゲツト像を一次元検出器
５２に投影するターゲット受光光学系５３、被検眼の規
準栂を固定する固視目標系５４及び被検眼と本装置との
位置関係を表示する照準光学系５５から構成される。

被検眼位置検出系５ｏは、第１図に示すように、発光素
子１０２．投影レンズ１ｏ４．第１ハーフミラ−１０６
及び第コハーフミラー１０８を、第コハーフミラー１０
８の反射光軸上に配置する。

また、第１ハーフミラ−１０６の反射光軸上に、結像レ
ンズ１０９．チョッパー１１０．．２次元受光素子１１
２を配置する。さらに、チョッパー１１０の一万の側に
は基準信号用発光素子１１３また他方の側には基準信号
用受光素子１１４が配置される。

発光素子１０２と受光素子１１２とは、被検眼Ｅの角膜
頂点と角膜曲率中心との中点Ｃ（角膜を凸面鏡とした時
の焦点位置）と投影レンズ１０４及び結像レンズ１０９
に関し共役である。すなわち被検眼Ｅが適正位置にある
時、被検眼角膜からの反射光束は平行光束となり結像レ
ンズ１０９により、受光索子１１２上に発光素子１０２
の儂が形成される。チョッパー１１０は、第一図に示す
ように、複数の扇形スリット１１５を有する円盤によっ
て構成され、円盤中心１１６を中心に回転運動する。光
軸１１８は扇形スリット１１５のほぼ中心を通過する。

また、絞シ１１９は受光素子１１２に入射する光量を一
定にするためのものであり、画形スリット１１５の二倍
の開口を有する絞シである。画形スリット１１５におけ
る光束１２０は、前記絞り１１９の開口部の路外接円で
ある。

上記構成における被検眼位置検出系５０の検出原理は、
以下の通りである。結像レンズ１０９による結像点（１
２２）が受光素子１１２より後方（結像レンズ１０９と
反対側）にあ・る場合において、チョッパー１１０が回
転すると、第３図Ａ１Ｂ、Ｃに示すように、層形スリッ
ト１１５が徐々に結像レンズの光束内を通過することに
より、受光素子１１２上には第ｑ図Ａ、ＢＸＣに示すよ
うな光束が入射する。第ｑ図において、×は光軸の通過
位置を示し、○は入射光束の断面の１心位置を示す。こ
の時の受光素子１１２の検出信号は、第Ｓ図の４４で示
す如くである。第Ｓ図において、横軸はチョッパーの位
置を示し、縦軸はＹｓ方向の座樟憧を示す。

また、結像レンズ１０９による結像点１２２′が受Ｔ：
素子１１２より前方（結イ蒙レンズ１０９の１ｉｌｌ）
にある場合は、チョッパー１０９が回転すると、第６図
、第７図に示すようになる。第６図、第７図は第３図、
Ｓ；＜＜図にそれぞれ対応する。この時の受光素子１１
２の検出信号は、第Ｓ図の点線で示す如くである。

さらにまた、結像レンズ１０９による結像点が受光素子
１１２上である場合には、受光素子１１２の検出信号は
、第５図の一点鎖線で示す如く横軸と平行な直巌と彦る
。

すなわち、上記受光素子１１２の検出信号により、結像
点が受光素子の前後方向のどこにあるか、言い換えれは
、被検眼の角膜上点位置が所定位置から前クミ力向にお
いてどの向きにどれだけずれているかを検知することが
できる。同時に１受光素子１１２上の平均的入射位置の
座標を検出することにニジ、被検眼の角膜頂点位置が所
定過当位置に対し上下及び左右方向においてどの向きに
どれだけずれているかを検出することができる。なお本
実施例では、被検眼Ｅが適正位１にある時、受光素子１
１２が被検眼Ｅの角膜頂点と角膜曲率中心との中点Ｃと
共役な位置関係になるように配置したが、被検［Ｅの角
１ｆＡ頂点あるいは角膜曲率中心と共役な位置に配置し
てもよい。

ターゲット投影用光学系５１は、第１図に示すように、
光軸を中心に配置された一対の赤外線光源１ａ、１ｂ赤
外線光源１ａ、１ｂからの光をそれぞれ集光する集光レ
ンズ２ａ、　２ｂ、平行光を作るコリメータレンズ３９
円形間口絞り４を有する測定ターゲット５．結像レンズ
６、投影用結像レンズＴ、赤外光に関するハーフミラ−
８及び長波長部の赤外光を反射し、可視部とこれに近接
した赤外光とを透過する特性を有するグイクロイックミ
ラー８とから構成される。上記一対の赤外婦光源１ａ、
１ｂは高速度で交互に点灯し、また該肉源１ａ、ｌｂは
一体となって光軸を中心に回転可能に構成される、 上記構成において、一対の赤外線光源［ａ、１ｂからの
光は、それぞれ集光レンズ２ａ、２ｂによって集光され
、さらにコリメーターレンズ３により平行光にされて円
形開口絞り４に斜に入射する。

円形開口絞り４を通過し九九は、結像レンズ６により点
Ｐ、の位置に結像した後、投影用結像レンズＴ、ハーフ
ミラ−８及びダイクロイックミラー９を介して被検眼Ｅ
Ｋ入射する。ここで、赤外線光源１ａ、１ｂの像は被検
＠Ｅの瞳孔位置に結偉し、また測定ターゲット５の円形
開口絞シ４の儂は被検眼の眼底Ｐ、に結像する。そして
、測定ターゲット５と被検＠Ｅの限定Ｐ、とが共役な位
置関係にあるときには、赤外線光源１ａからの光によっ
て照明された円形開口絞り４の像と、赤外線光源１ｂか
らの光によって照明された円形開口ｅｉ！シ４の傷とが
、眼底Ｐ、の同一位置に結像される。他方、−１足ター
ゲット５と被検眼しの眼底Ｐｔ　とが共役な位置関係に
ないときには、上記各赤外線光源からの光によって照明
された円形開口絞り４の儂が眼底Ｐ８の分離したコケ所
にそれぞれ結像する。

ターゲット受光光学系５３は、第１図に示す工うに、ダ
イクロイックミラー９．）−−フミン−８１受光用対物
レンズ１０．ミラー１１．受光用対物レンズ１０に関し
被検眼角膜と共役な位置に配置された角膜反射光迩断絞
シ１２及びリレーレンズ１３によって構成される。上記
角膜反射光遮断絞＃）１２は、第３図に示すように、は
ぼ円孔であって、光軸通過位置に関し対称な二個所に突
出遮光部１２ａ、１２ｂ　　を有する絞り板である。ま
た、上記角膜反射光迩断絞シ１２は、赤外光源１ａ、１
ｂが光軸回シに回転するとき、この回転運動に連動して
回転するように構成されている。さらに、上記角膜反射
光遮断絞り１２は、リレーレンズ１３の前側焦点位置に
配置されて、リレーレンズ１３による投影光学系はテレ
セン光学系に類似したものとなる。

以上の構成において、被検眼眼底Ｐ、の測定ターゲツト
像は、ダイクロイックミラー９．ノー−７ミラー、受光
用対物レンズ１０．ミラー１１．リレーレンズ１３によ
って、二次元検出器５７に投影される。この時、被検眼
角膜からの有害反射光は、反射光！！断絞り１２の突出
遮光部１２ａ、１２ｂによって除去される。ま九、角膜
反射光遮断絞り１２とリレーレンズ１３とはテレセン光
学系に類似した光学系を構成しているから、測定光学系
１４に結像される測定ターゲツト像は、光軸に平行な主
光−からなる光束によって構成され、結像位置の前後に
おいても測定ターゲツト像である円孔像の中心位置が変
位しない性質を有する。

ａ次元検出＠５２は、被検眼眼底における円形開口絞り
４の像が、赤外線光源１ａ及び１ｂの交互点灯によって
合致するか分離するかを弁別し、分離している時にはそ
の分離距離を測定する。この測定値から、公知の演算回
路によりその赤外線光＃１ａ及び１ｂの韮んだ径線方向
の被検眼屈折力を算出する。

固視目標系５４は、第１図に示すように１可視光光源３
１．集光レンズ３２．光軸方向に移動可能な固視ターゲ
ット３３．ミラー３４．投影し／ズ３５．可視元を反射
し赤外光を透過するダイクロイックミラー３６によシ構
成される。

以上の構成において、可視光光源３１からの光は、集光
レンズ３２を介して同視ターゲット３３を照明する。固
視ターゲット３３からの光は、ミラー３４．投影レンズ
３５．ダイクロイックミラー３６を介し、さらに上記／
・−フミラー９を通過して被検眼Ｅに投影される。被検
者は、固視ターゲット３３を注視することにより規準方
向を固定する。また、被検眼は常に遠方視の状態でおる
ことを賛し、固視ターゲット３３は視検眼が遠方視とな
る位置に調節される。

照準光学系５５は、ノ・−７ミラー９．ダイクロイツク
ミ？−３６．投影レンズ３６′、ノ・−７ミラー３７及
び撮像管３８を同一光軸上に配置し、またハーフミラ−
３Ｔの反射光軸上に光源４０゜集光レンズ４１．規準＠
４２．ミラー４４及び投影レンズ４Ｓ’を配置して構成
される。偉影管３８はモニターテレビ３９に連結されて
いる。祝準板４２は、第９図に示すように、中央に円、
その周辺に放射線をもった規準スケール４３を有する。

上記のように構成された照準光学系において、撮像管３
８には、投影レンズ３６′による被検眼Ｅの前眼部像と
、投影レンズ４５による規準スケニル４３の像が重ねて
投影される。検者はモニターテレビ３９に見て被検眼の
瞳孔儂の中心と規準スケール４３の像とが一致して、被
検眼の光軸と。

ターゲット受光光学系５２の光軸とが一致するように、
被検眼に対し本装置を上下左右に移動させる。

以上の構成及び作用において、少なくとも３つの径線方
向の被検眼屈折力を測定し、この測定値から被検眼の屈
折度、乱視度及び乱視方向を求める。

次に１被検眼検出系５０の２次元受光索子１１２が検出
した信号によって、オートレフラフトメ−゛り本俸を移
動して、被検眼とオートレフラクトメータとの相対的位
置関係を適正なものとする電気回路を、第１０図にもと
づいて説明する。受光素子１１２は、第１／図に示すよ
うに、光束１００が入射すると、その入射位置の座標に
係る距離Ｘ１＊　　：　ｘ、　ｌ　Ｙｔ　ｅ　ｙｌに対
応した電圧ｘｌ　ｌ　×！　＋　Ｙｌ　ｒＹ！　を出力
する。光束１００が受光素子１１２の中央に入射すると
、×１＝ｘ７．ＹＩ＝Ｙ、となる。なお、本実施例では
、チョッパー１１０の回転によって光束をＹ方向に走査
するものとする。

最初に、Ｘ方向すなわち水平方向のずれを検出して調整
する回路について説明する。受光素子１１２のＸ、出力
端子、ｘｔ　　出力端子は、それぞれ増幅回路２００，
２０１に入力され、増幅回路２００．２０１はそれぞれ
（ｘｔｘｔ）を計算スル減算回路２０２及び（Ｘ、　＋
Ｘ＊　）を計算する加算回路２０４に連結されている。

減算回路２０２及び加算回路２０４は、（ｘｔ　−ｘｔ
　）／（ＸＩ　＋Ｘ！　）を計算する割算回路２０６に
連結されている。割算回路２（ｌは、（Ｘｓ　　Ｘｔ）
／（Ｘ＋＋Ｘｔ）（７）正負を判断する方向弁別回路２
０８及びドライバー２１０を経て、モータ２１２に連結
されている。以上の回路において、チョッパー１１０に
よる走査がＹ方向についてなされている丸め、被検眼の
ずれ量の如何にかかわらず、光束１００の平均的位置を
示す信号ｘＩ　＋　Ｘｔは、受光素子１１２への入射光
量が変化しない限シ、一定レベルで出力される。

受光素子１１２の出力信号Ｘ、　、　Ｘ、は、それぞれ
増幅回路２００，２０１によって増幅され、減算回路２
０２及び加算回路２０４でそれぞれの演算（ＸＩＸ＊）
及び（Ｘ、　＋Ｘ＊　）がなされる。減算回路２０２及
び加算回□路２０４の出力は、割算回路２０６によって
（ＸＩ　−ｘ、　）／（Ｘ、　＋Ｘｔ　＞＃ｌＸすれる
が、これは、受光素子１１２への入射光量が変動しても
、入射座標位置に対応した一定レベルの電圧信号を得る
ことができるようにするためである。（ｘｔ　−ｘｔ　
）／（ｘｔ　＋Ｘ２）＝Ｘ値の絶対値は被検眼のＸ方向
のずれ量を示す。割算回路２９ｇの出力は、方向弁別回
路２０８に入力されて、上記Ｘの正負が判断される。Ｘ
の正負は、Ｘ方向のずれの向きを示す。上記Ｘの正負の
弁別により、ドライバー２１０がモータ２１２を駆動し
てＸ方向の位置すれを調整する。

次に、Ｙ方向すなわち垂直方向のずれを検出して調整す
る回路について説明する。チョッパ−１１０による走査
はＹ方向についてなされているから、受光素子１１２の
出力する電圧信号Ｙ、　、　Ｙ。

は、該走査に対応した変調信号となる。ここで、電圧信
号Ｙ１．　Ｙ、は、上記被検眼位置検出系５０の原理の
説明で示したように、２方向すなわちし７ラクトメータ
の前後方向（光軸方向）の位置の情報も含んでいるから
、以後、信号Ｙ＋　（Ｚ＋　）　、　Ｙｆ（２１＞で示
すものとする。受光素子１１２のＹ。

（Ｚｓ　）、Ｙｔ　（Ｚｍ　）の出力端子は、それぞれ
増幅回路２２０，２２１を経て減算回路２２２及び加算
回路２２４に接続される。減算回路２２２はローパスフ
ィルター回路２２６を経て割算回路２２８に連結され、
また、加算回路２２４は直接割算回路２２８に連結され
る。割算回路２２８は、上記Ｘ方向の回路と同様に、方
向弁別回路２３０．ドライバー２３２を経て、モータ２
３４に連結される。以上の回路における作動は、ローパ
スフィルター回路２２６が減算回路２２２からの出力信
号からその変調成分、すなわち信号２．　、２．の影響
を取除いて一定レベルの電圧信号とすることを除けば、
上記Ｘ方向の回路の作動と則じであシ、（ｙｔ　−”＋
’ｔ　）／（ｙｔ　＋ｙｔ　）の正負を弁別してドライ
バー２３２がモータ２３４を駆動してＹ方向のずれをｖ
４１ｋする。

次に、２方向のずれを検出して調整する電気回路につい
て説明する。上記Ｙ方向に関する回路における減算回路
２２２および加算回路２２４は直接割算回路２４２に連
結される。割算回路２４２は、バンドパスフィルター回
路２４４．同期整流回路２４６、ローパスフィルター回
路２４８．方向弁別回路２５０．ドライバー２５２を経
てモータ２５４に連結されている。また、基準信号検出
素子１１４は、増幅回路２６０を経て同期整流回路２４
６に連結されている。上記回路において、割算回路２４
２は、信号Ｙｌ　（Ｚｌ　）　　ｙｔ　（ｚｔ　）／Ｙ
＋　（Ｚｔ　）＋Ｙｔ　（Ｚｔ　）の演算がなされ、バ
ンドパスフィルター回路２４４に入力される。バンドパ
スフィルター回路２４４からの出力は、２方向のずれ量
に比例した振幅を有する変調波を出力する。

この変調波は、第７２図Ａ及びＢのように、ずれの方向
によって位相の異なる信号となる。他方、基準信号検出
素子１１４の出力は、増幅回路２６０によって増幅され
て、第７２図Ｃに示す矩形仮のリファレンス信号を同期
整流回路２４６に入力される。同期整流回路２４６は、
このリファレンス信号で上記バンドパスフィルター回路
２４４からの出力とを同期整流して、ずれの方向によっ
て第１／図りまたはＥの信号を出力する。同期Ｍ！Ｉ：
：流回路２４６からの出力は、ローパスフィルター回路
２４８により第７２図ＦまたはＧの信号にｆＬ僕されて
、方向弁別回路２５０に入力される。方向弁別１８２５
０は入力された信号の正負を弁別し、これをずれの方向
の信号としてドライバー２５４に入力して、モータ２５
４を駆動する。

上記実施例は、被検眼位置検出糸５０の出力信号をドラ
イバーに入力して眼科器械の位Ｗ調竪用モータを駆動さ
せているが、眼科機器のずれの量とずれの方向とを表示
器に表示し、検者はこの表示によって手動で該位置のｍ
ｇｌを行うように構成してもよい。

上述回路処理は、発光素子１０２をＤＣ点灯した本ので
あるが、ＡＣ点灯（Ｓ／Ｎ向上の目的）した場合は若干
の回路を附加すれば同様に信号が得られる。

以上述べた実施例においては、被検眼の角膜正反射光束
による二次光源の位置を適正被検眼位置のずれ量として
位置検出することに関して述べたが、角膜だけに限らず
、一般的な反射面（散乱反射面を含む）位置検出に関し
ても同様に適用できる。また、物体面の反射光束による
二次光源について記載したが、一般的な光源位置の検出
に適用できることは言うまでもなく、種々の分野で適用
可能である。

を九、ｚ方向のみのずれの量及びずれの方向を検出する
場合は、上記実施例の２次元素子の代シに、同じ位置に
／次元素子をチョッパーの走査方向に配置して構成すれ
ばよい。

さらに、また、上紀爽施例においては、被検眼位置検出
系のチョッパー１１０を受光側に配置したが、これを発
光側の発光素子１０２と投影レンズ１０４との間に配置
することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の光学図、第一図は上記実施例
のチョッパーの説明図、第３図ないし第７図は本発明の
検出原理の説明図、ＷＪｇ図は反射光遮断数シの正面図
、第９図は規準スケールの正面図、第７０図は上記実施
例の電気回路のブロック図、第１／図は２次受光素子の
出力信号説明図、第７２図は上記電気回路の波形図であ
る。 ５０・・・被検眼位置検出系 ５１・・・ターゲット投影光学系 ５２・・・−次元検出器 ５３・・・ターゲット受光光学系 ５４・・・固視目標系 ５５・・・照準光学系 １０２・・・発光素子 １０４・・・投影レンズ １０＠・・・第１ハーフミラー １０９・・・結像レンズ １１０・・・チョッパー １１２・・・２次元受光票子 １１４・・・基準信号用受光素子 代理人 弁理士　　中　　　村　　　　　　　捻回　　　　山　
　　　本　　　　　　　　　部同　　　　串　　　　岡
　　　　八　　　　即問　　　大　　　塚　　　文　　
　開 開　　　　宍　　　　戸　　　　嘉　　　　−第３図　
　　　　第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ／）光源部と、該光源部からの光束を少なくとも一方向
   に走査させる走査部材と、該走査部材を透過した光束の
   位置を検出する光源位置検出装置とＫよって、該光源と
   本装置とを結ぶ直線方向における該光源位置を光電式に
   検出することを特徴とする光源位置検出装置。