專利名稱：眼科裝置和自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)方法
背景技術(shù)：
相關(guān)的
背景技術(shù)：
已知具有自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)功能的眼科裝置。
這種眼科裝置可進(jìn)行所謂的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，其中光束投射到要被檢查的眼睛角膜上，通過(guò)光接收元件檢測(cè)反射光來(lái)檢測(cè)測(cè)量視覺(jué)系統(tǒng)的光軸相對(duì)于眼睛的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)，從而自動(dòng)設(shè)定眼睛和測(cè)量視覺(jué)系統(tǒng)的光軸之間的關(guān)系，使其基于對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)具有預(yù)定的關(guān)系。
上述自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)功能只在由角膜來(lái)的反射光能夠被光接收元件檢測(cè)到的狹窄范圍內(nèi)表現(xiàn)出來(lái)；具有改進(jìn)的余地。
當(dāng)測(cè)量視覺(jué)系統(tǒng)的初始狀態(tài)落在可自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的可檢測(cè)范圍之外，并且檢測(cè)不到反射光時(shí)，需要操作員手工將測(cè)量視覺(jué)系統(tǒng)(測(cè)量單元)對(duì)準(zhǔn)眼睛直到視覺(jué)系統(tǒng)落到可檢測(cè)范圍內(nèi)。
這種操作是該裝置的操作員的負(fù)擔(dān)，并且阻礙快速測(cè)量。解決該問(wèn)題的方法之一是通過(guò)使用大口徑的光接收透鏡或具有大的光接收表面的傳感器來(lái)加寬對(duì)準(zhǔn)可檢測(cè)范圍。然而，增加口徑的尺寸將導(dǎo)致成本和復(fù)雜性的增加。
根據(jù)另一種方法，在日本專利申請(qǐng)?zhí)卦S公開(kāi)No.9-66027中公開(kāi)的眼科裝置目的在于通過(guò)基于前照光源在被檢查眼睛上的虛象的對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)來(lái)拓寬在上下和左右(X和Y)的可檢測(cè)范圍。然而，由于未采用用于對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)的專用光學(xué)系統(tǒng)，無(wú)法確保高檢測(cè)精度。此外，根據(jù)該裝置的結(jié)構(gòu)，用于前后(Z)方向?qū)?zhǔn)的可檢測(cè)范圍并未拓寬。
本發(fā)明的目的是提供一種在寬范圍內(nèi)允許高精度自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的方法和眼科裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供的眼科裝置包括具有用于測(cè)量被檢查眼睛的測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的可移動(dòng)的測(cè)量單元、用光沿與測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)軸線方向不同的方向照射眼睛的第一光源、用光沿與測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)軸線方向相同的方向照射眼睛的第二光源、獲取眼睛的圖象的圖象拾取器件、根據(jù)圖象拾取器件拾取到的圖象通過(guò)獲得第二光源的反射角膜圖象的位置來(lái)檢測(cè)測(cè)量單元與眼睛的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的第一檢測(cè)系統(tǒng)以及根據(jù)圖象拾取器件拾取到的圖象通過(guò)獲得第一光源的反射角膜圖象的位置來(lái)檢測(cè)測(cè)量單元與眼睛的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的第二檢測(cè)系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供包括測(cè)量被檢查眼睛的測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)和用眼外光源照亮眼睛的照明系統(tǒng)的眼科裝置的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)方法，該方法包括用通過(guò)測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的光束照亮眼睛并檢測(cè)光束的反射角膜圖象的檢測(cè)步驟、當(dāng)在檢測(cè)步驟中檢測(cè)到反射角膜圖象時(shí)，根據(jù)反射角膜圖象所確定的位置將測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)與眼睛對(duì)準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)步驟、當(dāng)在檢測(cè)步驟中檢測(cè)不到反射角膜圖象時(shí)，通過(guò)眼外光源的照明檢測(cè)反射角膜圖象，根據(jù)檢測(cè)到的反射角膜圖象對(duì)準(zhǔn)測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的步驟，隨后重新進(jìn)行檢測(cè)步驟。
本發(fā)明的上述和其它目的、特性和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)隨后的結(jié)合附圖和權(quán)利要求書(shū)的詳細(xì)說(shuō)明而顯而易見(jiàn)。
圖9示出了自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)過(guò)程的流程圖。
將以眼屈光度測(cè)量裝置作為眼科裝置舉例說(shuō)明。注意，可應(yīng)用本發(fā)明的眼科裝置并不局限于此，各種需要精確對(duì)準(zhǔn)眼睛的光學(xué)系統(tǒng)裝置都可應(yīng)用，例如，用于測(cè)量各種角膜信息的角膜測(cè)量裝置、視力計(jì)、眼底照象機(jī)和血流速計(jì)。


圖1是根據(jù)該實(shí)施例的裝置的示意圖。用于顯示測(cè)量值、患者的眼睛的圖象等或用于顯示/提供用于各種設(shè)定的用戶界面的顯示器1(液晶顯示器或CRT)安裝在操作員進(jìn)行操作的裝置的表面。此外，用于將測(cè)量單元手工對(duì)準(zhǔn)眼睛的輸入設(shè)備軌跡球2和滾柱3、開(kāi)關(guān)板4(具有打印機(jī)打印開(kāi)關(guān)、測(cè)量啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、選擇/設(shè)置開(kāi)關(guān)等)和打印機(jī)5也安排在該表面上?；颊叩拿娌抗潭ㄔ诓僮鲉T進(jìn)行操作的表面的對(duì)側(cè)的面部支架(未示出)上，并且眼睛E放置在測(cè)量裝置的光學(xué)系統(tǒng)的前面。
圖2示出了將測(cè)量單元6自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)眼睛E的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的透視圖。該裝置包括含有用于測(cè)量的光學(xué)系統(tǒng)的測(cè)量單元6。測(cè)量單元6由將該單元沿上下方向(Y方向)移動(dòng)的上下驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7沿上下方向在大約30mm的范圍內(nèi)移動(dòng)。測(cè)量單元6由支撐物8支撐，并與用于垂直移動(dòng)的具有直接球軸承和進(jìn)給螺桿的支撐部9連接。支撐部9固定在基座10上。一個(gè)配合的支撐部11由測(cè)量單元6的下面伸出以限制測(cè)量單元6相對(duì)于支撐部8的軸線旋轉(zhuǎn)，并配有固定在基座10上的直接軸承12。上下馬達(dá)13放置在支撐部9和直接軸承12之間，以通過(guò)基座10的下表面上的皮帶旋轉(zhuǎn)支撐部9的進(jìn)給螺桿。因此，當(dāng)馬達(dá)13順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，測(cè)量單元6上下移動(dòng)。在上下方向的行程兩端的限位開(kāi)關(guān)(未示出)檢測(cè)移動(dòng)邊界。一個(gè)能夠計(jì)數(shù)脈沖的編碼器與馬達(dá)13同軸放置。檢測(cè)編碼器的光耦合器放置在基座10的下表面。
前后機(jī)構(gòu)14驅(qū)動(dòng)測(cè)量單元6沿前后方向(Z方向)移動(dòng)。陰螺帽15固定在基座10的下表面上。陰螺帽15與支撐在基座16上的進(jìn)給螺桿17嚙合。進(jìn)給螺桿通過(guò)聯(lián)接器與前后馬達(dá)18連接。直接導(dǎo)軌19a和19b安排在基座10的左右兩側(cè)表面；可移動(dòng)側(cè)和固定側(cè)分別連接基座10和基座16。當(dāng)前后馬達(dá)18順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，包括上下驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7的測(cè)量單元6在大約40mm的范圍內(nèi)前后移動(dòng)。在前后方向的行程兩端的限位開(kāi)關(guān)(未示出)檢測(cè)移動(dòng)邊界。能夠計(jì)數(shù)脈沖的編碼器與前后馬達(dá)18同軸放置。檢測(cè)編碼器的光耦合器放置在基座10的上表面。
左右驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)20驅(qū)動(dòng)測(cè)量單元6沿左右方向(X方向)移動(dòng)。陰螺帽固定在基座16的下表面上。陰螺帽與支撐在基座21上的進(jìn)給螺桿22嚙合。進(jìn)給螺桿22通過(guò)皮帶24與左右馬達(dá)23連接。直接導(dǎo)軌25a和25b安排在基座16的前后兩側(cè)表面；可移動(dòng)側(cè)和固定側(cè)分別連接基座16和基座21。當(dāng)左右馬達(dá)23順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，包括上下驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7和前后驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14的測(cè)量單元6在大約90mm的范圍內(nèi)左右移動(dòng)。在左右方向的行程兩端的限位開(kāi)關(guān)(未示出)檢測(cè)移動(dòng)邊界。能夠計(jì)數(shù)脈沖的編碼器與左右馬達(dá)23同軸放置。一個(gè)檢測(cè)編碼器的光耦合器放置在基座21的上表面。
如上所述，測(cè)量單元6由上下驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7(Y方向)、前后驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14(Z方向)和左右驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)20(X方向)驅(qū)動(dòng)沿三維的各個(gè)方向相對(duì)于眼睛E移動(dòng)。因此，該裝置可適應(yīng)各種尺寸的對(duì)象，從兒童到成人。當(dāng)對(duì)象的面部固定到面部支架上時(shí)，測(cè)量單元對(duì)準(zhǔn)對(duì)象的眼睛。
圖3示出了測(cè)量單元6中光學(xué)系統(tǒng)的排列。二向色反射鏡31用于全反射可見(jiàn)光并部分反射波長(zhǎng)為880nm的光束、物鏡32、開(kāi)孔鏡33、光闌34、聚光透鏡35、聚光光闌36和波長(zhǎng)為880nm的測(cè)量光源37放置在將對(duì)準(zhǔn)眼睛E的光學(xué)軸線的測(cè)量單元6的中心軸O上。6片光闌38、6片棱鏡39、光接收透鏡40和二維圖象拾取元件(二維CCD)41放置在開(kāi)孔鏡33的反射方向。在圖5中示出了6片光闌38和6片棱鏡39的形狀。它們互相緊密接觸。
當(dāng)測(cè)量對(duì)象的眼睛的屈光度時(shí)，由測(cè)量光源37發(fā)出的光束被聚光光闌36聚光并主要由聚光透鏡35在物鏡32前最初形成圖象。光束然后穿過(guò)物鏡32和二向色反射鏡31并投射到眼睛E的瞳孔中央。該光束在眼底形成圖象，反射光穿過(guò)瞳孔的周?chē)糠植⒅匦禄氐轿镧R32。入射光變粗并被開(kāi)孔鏡33全部反射。反射光束被6片光闌38分為六個(gè)光組成部分。這些光組成部分被6片棱鏡39折射在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)入射到二維圖象拾取元件41的光接收區(qū)，從而在二維圖象拾取元件41上投射六個(gè)亮點(diǎn)圖象。根據(jù)在二維圖象拾取元件41上的六個(gè)亮點(diǎn)圖象之間的位置關(guān)系可測(cè)量眼睛的屈光度。
用于前觀察和對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)的固定目標(biāo)投影和光接收光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)放置在二向色反射鏡31的反射方向。光接收光學(xué)系統(tǒng)包括透鏡42、二向色反射鏡43、用于對(duì)準(zhǔn)的棱鏡光闌44、成象透鏡45和二維圖象拾取元件(二維CCD)46。測(cè)量光源37也用作用于對(duì)準(zhǔn)的880nm波長(zhǎng)的光源檢測(cè)。由測(cè)量光源37發(fā)出的光束被眼睛E的角膜反射。反射光束返回測(cè)量單元6并被二向色反射鏡31反射。該光束隨后穿過(guò)透鏡42并被二向色反射鏡43反射導(dǎo)入對(duì)準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)。
對(duì)準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)包括棱鏡光闌44。圖4示出了棱鏡光闌44的結(jié)構(gòu)。三個(gè)開(kāi)口部分在水平的盤(pán)狀光闌盤(pán)中形成，只透射880nm附近波長(zhǎng)的光束的對(duì)準(zhǔn)棱鏡47a和47b粘合在位于二向色反射鏡43側(cè)的光闌盤(pán)的表面。穿過(guò)棱鏡47a的光束向下折射，穿過(guò)棱鏡47b的光束向上折射。穿過(guò)開(kāi)口部分47c的光束直接通過(guò)沒(méi)有折射。因此，三個(gè)發(fā)光點(diǎn)由成象透鏡45形成在二維圖象拾取元件46上。由770nm波長(zhǎng)的眼外光源48a和48b形成的反射角膜圖象返回到測(cè)量單元6并與前面的圖象合在一起被二向色反射鏡31反射。這些光象通過(guò)透鏡42并被二向色反射鏡43反射并被導(dǎo)向?qū)?zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)。光象隨后僅穿過(guò)棱鏡光闌44的中央開(kāi)口部分47c并由成象透鏡45在二維圖象拾取元件46上成象。根據(jù)在二維圖象拾取元件46上的發(fā)光點(diǎn)之間的位置關(guān)系，用隨后所述的方法，可檢測(cè)對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)。
下面將說(shuō)明固定投影光學(xué)系統(tǒng)。固定投影光學(xué)系統(tǒng)放置在二向色反射鏡43的發(fā)送側(cè)。該系統(tǒng)包括全反射鏡49、固定導(dǎo)出透鏡50、固定圖51和固定投影光源52。在固定導(dǎo)出期間，打開(kāi)固定投影光源52發(fā)出的投影光束從后面照亮固定圖51并通過(guò)固定導(dǎo)出透鏡50和透鏡42投影到眼睛E的眼底。固定導(dǎo)出透鏡50可根據(jù)固定導(dǎo)出透鏡馬達(dá)61的旋轉(zhuǎn)沿光學(xué)軸線方向移動(dòng)，以適應(yīng)眼睛E的視野的變化。
圖8是電氣框圖，示出了根據(jù)該實(shí)施例的裝置的整體方案。開(kāi)關(guān)板4(包括測(cè)量開(kāi)關(guān)、打印機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)等)、分別包括軌跡球2和滾柱3的用于將眼睛與測(cè)量單元粗對(duì)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)編碼器以及打印測(cè)量結(jié)果的打印機(jī)5被連接到作為處理器的CPU 54的端口上，以控制整個(gè)裝置并執(zhí)行運(yùn)算步驟。由二維圖象拾取元件41拾取到的代表眼睛fungus圖象的視頻信號(hào)通過(guò)視頻開(kāi)關(guān)57傳送，并由A/D轉(zhuǎn)換器55轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在圖象存儲(chǔ)器56中。CPU 54根據(jù)存儲(chǔ)在圖象存儲(chǔ)器56中的圖象計(jì)算眼睛的屈光度。由二維圖象拾取元件46拾取到的代表前象(anterior image)的視頻信號(hào)通過(guò)視頻開(kāi)關(guān)57傳送，并由A/D轉(zhuǎn)換器55轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在圖象存儲(chǔ)器56中。CPU 54根據(jù)存儲(chǔ)在圖象存儲(chǔ)器56中的圖象進(jìn)行例如發(fā)光點(diǎn)圖象提取和瞳孔提取等的圖象處理。由二維圖象拾取元件46拾取到的代表前象的視頻信號(hào)與字符發(fā)生器件63產(chǎn)生的信號(hào)合成，以在顯示區(qū)1上顯示前象和測(cè)量結(jié)果。上下馬達(dá)13、前后馬達(dá)18、左右馬達(dá)23和固定導(dǎo)出透鏡馬達(dá)61分別連接到馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器58、59、60和62，并由來(lái)自CPU 54的命令信號(hào)驅(qū)動(dòng)。固定投影光源52、眼外光源48和測(cè)量光源37通過(guò)驅(qū)動(dòng)器(未示出)連接到D/A轉(zhuǎn)換器64上，并根據(jù)來(lái)自CPU 54的指令改變亮度。
圖6A到6C的每一個(gè)示出了當(dāng)采用由測(cè)量光源37在對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)中形成的反射角膜圖象進(jìn)行精確的定位檢測(cè)時(shí)觀察到的被檢查的眼睛的前象。圖6A示出了在前后方向進(jìn)行正確地對(duì)準(zhǔn)的情況。由眼外光源48a和48b形成的前象和反射角膜圖象穿過(guò)棱鏡光闌44中央的開(kāi)口部分47c并形成發(fā)光點(diǎn)60和61。同時(shí)，由測(cè)量光源37形成的反射角膜圖象形成三個(gè)垂直對(duì)準(zhǔn)的發(fā)光點(diǎn)62。穿過(guò)棱鏡光闌44的開(kāi)口部分47a的光束(參見(jiàn)圖4)形成上面的發(fā)光點(diǎn)，穿過(guò)開(kāi)口部分47b的光束形成下面的發(fā)光點(diǎn)，穿過(guò)開(kāi)口部分47c的光束形成中間的發(fā)光點(diǎn)。圖6B示出了在眼睛E和測(cè)量單元6之間的距離大(遠(yuǎn))于正確值的情況下觀察到的圖象。在這種情況下，連接三個(gè)發(fā)光點(diǎn)62的線順時(shí)針?lè)较騼A斜。與此相比，圖6C示出了在眼睛E和測(cè)量單元6之間的距離小(近)于正確值的情況下觀察到的圖象。在這種情況下，連接三個(gè)發(fā)光點(diǎn)62的線逆時(shí)針?lè)较騼A斜。在前后方向(Z方向)的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)可由三個(gè)發(fā)光點(diǎn)中的上下發(fā)光點(diǎn)的沿左右方向(X坐標(biāo))的位置來(lái)檢測(cè)。在上下和左右方向(X和Y方向)的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)可由中間發(fā)光點(diǎn)的位置(坐標(biāo))來(lái)檢測(cè)。
圖7A到7C的每一個(gè)示出了當(dāng)采用由眼外光源48形成的反射角膜圖象用于對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)而不是采用由測(cè)量光源37形成的反射角膜圖象進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)時(shí)所觀察到的被檢查的眼睛的前象。圖7A示出了在前后方向(Z方向)進(jìn)行正確地對(duì)準(zhǔn)的情況。在這種狀態(tài)下，瞳孔中心63的位置和由眼外光源48形成的反射角膜圖象61(或圖象60)之間的距離d為某個(gè)預(yù)定的值。圖7B示出了在眼睛E和測(cè)量單元6之間的距離大于正確值的情況下觀察到的圖象。在這種狀態(tài)下，距離d小于圖7A所示情況。與此相對(duì)比，圖7C示出了在眼睛E和測(cè)量單元6之間的距離小于正確值的情況下觀察到的圖象。在這種情況下，距離d大于圖7A所示情況。因此，在Z方向的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)可由距離d來(lái)檢測(cè)。在X和Y方向的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)可由瞳孔中心的位置(坐標(biāo))來(lái)檢測(cè)。
如上所述，在前后方向(Z方向)的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)可由連接三個(gè)發(fā)光點(diǎn)的線的傾角(如圖6A到6C中的方案)或瞳孔中心與各發(fā)光點(diǎn)之間的距離d(如圖7A到7C中的方案)來(lái)計(jì)算。注意到由于距離d隨著眼睛的角膜的曲率半徑(個(gè)體之間的差異)而變化，所以優(yōu)選根據(jù)曲率半徑進(jìn)行校正。此外，在上下和左右方向(X和Y方向)的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)可由中間發(fā)光點(diǎn)的坐標(biāo)(如圖6A到6C中的方案)或瞳孔中心的位置坐標(biāo)(如圖7A到7D中的方案)來(lái)計(jì)算。當(dāng)圖6A到6C中的方案與圖7A到7C中的方案比較時(shí)，圖7A到7C中的方案在X、Y和Z方向的可檢測(cè)范圍更寬。另一方面，圖6A到6C中的方案在X、Y和Z方向的檢測(cè)精度更高。即，在圖6A到6C中的方案中檢測(cè)范圍窄，但可以實(shí)現(xiàn)高精度的位置檢測(cè)。與此相比，在圖7A到7C中的方案中檢測(cè)范圍寬，但位置檢測(cè)的精度差。因此，如下面的說(shuō)明，根據(jù)該實(shí)施例的裝置可通過(guò)充分利用各方案的優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)既滿足寬檢測(cè)范圍又滿足高檢測(cè)精度的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。
下面將說(shuō)明根據(jù)該實(shí)施例的裝置的操作步驟。被檢查對(duì)象的面部放在面部支架(未示出)上。然后操作員操作軌跡球2和滾柱3將測(cè)量單元6對(duì)準(zhǔn)眼睛E的光學(xué)軸線O。通過(guò)操作跡球2使測(cè)量單元6相對(duì)于眼睛沿左右和前后方向移動(dòng)，通過(guò)操作軌滾柱3使測(cè)量單元6相對(duì)于眼睛沿上下方向移動(dòng)，從而對(duì)準(zhǔn)測(cè)量單元6。在該操作中，在裝置側(cè)，CPU 54接收由分別與軌跡球2和滾柱3一體化的脈沖計(jì)數(shù)器和旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的信號(hào)，檢測(cè)操作的量和速度。根據(jù)操作的量和速度，CPU 54分別通過(guò)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器58、59和60驅(qū)動(dòng)上下馬達(dá)13、前后馬達(dá)18和左右馬達(dá)23。
操作員通過(guò)上述操作移動(dòng)測(cè)量單元6并檢查在顯示器1上的眼睛E的檢查圖象。根據(jù)檢查圖象，操作員按開(kāi)關(guān)板4上的測(cè)量啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。根據(jù)該操作，自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)開(kāi)始將測(cè)量單元6自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)眼睛E。在圖9的流程圖中示出了由自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)啟動(dòng)到結(jié)束的一系列操作。
首先介紹根據(jù)對(duì)準(zhǔn)光源的反射角膜圖象的精確對(duì)準(zhǔn)操作(微調(diào)對(duì)準(zhǔn))。在步驟S1中，通過(guò)二維圖象拾取元件46拾取的圖象存儲(chǔ)在圖象存儲(chǔ)器56中，CPU 54通過(guò)圖象處理檢測(cè)由測(cè)量光源37形成的反射角膜圖象的三個(gè)發(fā)光點(diǎn)。在步驟S2中，檢查在步驟S1中是否檢測(cè)到三個(gè)發(fā)光點(diǎn)。在步驟S2中如果是YES，流程前進(jìn)到步驟S3，其中CPU 54通過(guò)三個(gè)發(fā)光點(diǎn)的位置計(jì)算在X、Y和Z方向的位移量。在步驟S4中，檢查在步驟S3中計(jì)算出的在X、Y和Z方向的位移量是否落在可測(cè)量范圍內(nèi)。如果位移量落在可測(cè)量范圍內(nèi)，自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)完成。如果位移量落在可測(cè)量范圍外，流程前進(jìn)到步驟S5。在步驟S5中，上下、左右和前后方向的各馬達(dá)由CPU 54根據(jù)在X、Y和Z方向的位移量發(fā)出的命令驅(qū)動(dòng)，從而移動(dòng)測(cè)量單元6。然后流程回到步驟S1。重復(fù)由S1到S5的步驟循環(huán)，直到在步驟S4中確定在X、Y和Z方向的位移量落在可測(cè)量范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)完成時(shí)，對(duì)眼睛的屈光度進(jìn)行測(cè)量。
進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)操作(粗對(duì)準(zhǔn))直到測(cè)量單元6進(jìn)入到由測(cè)量光源37形成的反射角膜圖象的三個(gè)發(fā)光點(diǎn)能夠被有效測(cè)量的范圍內(nèi)。當(dāng)在步驟S2中結(jié)果為“NO”時(shí)，即，未檢測(cè)到三個(gè)發(fā)光點(diǎn)時(shí)，執(zhí)行該過(guò)程。如果在步驟S2中確定未檢測(cè)到三個(gè)發(fā)光點(diǎn)，流程前進(jìn)到步驟S6，其中CPU 54通過(guò)圖象處理根據(jù)二維圖象拾取元件46拾取到并存儲(chǔ)圖象存儲(chǔ)器56中的圖象檢測(cè)眼睛的瞳孔中心的位置(坐標(biāo))。然后CPU 54由檢測(cè)到的瞳孔中心的位置計(jì)算在X、Y和Z方向的位移量。在步驟S7中，檢查在步驟S6中獲得的在X和Y方向的位移量是否落在預(yù)定的范圍內(nèi)。如果在步驟S7中是NO，流程前進(jìn)到步驟S8。預(yù)定范圍為由測(cè)量光源37形成的反射角膜圖象的三個(gè)發(fā)光點(diǎn)能夠被有效測(cè)量的在X和Y方向的范圍。在步驟S8中，上下馬達(dá)和左右馬達(dá)由CPU 54根據(jù)在X和Y方向的位移量發(fā)出的命令驅(qū)動(dòng)，從而移動(dòng)測(cè)量單元6。然后流程再次回到步驟S6。重復(fù)由S6到S8的循環(huán)步驟，直到在步驟S7中確定在X和Y方向的位移量落在預(yù)定的范圍內(nèi)。下面是為什么在步驟S6到S8的循環(huán)過(guò)程中未進(jìn)行在Z方向的對(duì)準(zhǔn)。如上所述并參考圖7A到7C，在Z方向的位移量可由瞳孔中心與各發(fā)光點(diǎn)之間的距離來(lái)檢測(cè)。由于該距離隨著角膜的曲率半徑而變化，檢測(cè)到的在Z方向的位移量在患者之間發(fā)生變化。由于這個(gè)原因，盡管實(shí)際上在Z方向的位移量很小(例如，在完成對(duì)左眼或右眼中的一個(gè)的測(cè)量后，切換為測(cè)量另一只眼睛)，可以測(cè)定在Z方向的誤差很大。如果根據(jù)該測(cè)定驅(qū)動(dòng)測(cè)量單元，在Z方向的位移量可能增加。假定在步驟S1中無(wú)法檢測(cè)到由測(cè)量光源37形成的反射角膜圖象的三個(gè)發(fā)光點(diǎn)的主要原因是在X和Y方向的位移量。在這種情況下，如果在X和Y方向?qū)?zhǔn)的同時(shí)進(jìn)行在Z方向的對(duì)準(zhǔn)，在Z方向的位移量可能增加。為了防止該情況，在步驟S6到S8中不進(jìn)行在Z方向的對(duì)準(zhǔn)，而只在X和Y方向進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
如果在步驟S7中是YES，流程前進(jìn)到步驟S9。在步驟S9和S10中的過(guò)程與上述步驟S1和S2中的相同。即，檢測(cè)由測(cè)量光源37形成的反射角膜圖象的三個(gè)發(fā)光點(diǎn)。在步驟S10中檢查在步驟S7中是否檢測(cè)到三個(gè)發(fā)光點(diǎn)。如果在步驟S10中是YES，流程前進(jìn)到步驟S3。在這種情況下，在步驟S4中的操作以及隨后的步驟按上述方式進(jìn)行。
如果在步驟S10中是NO，流程前進(jìn)到步驟S11。在步驟S11和隨后的步驟中，與上述步驟S6到S8的過(guò)程相比較，其特征在于根據(jù)在Z方向的位移量的檢測(cè)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。CPU 54通過(guò)圖象處理根據(jù)二維圖象拾取元件46拾取到并存儲(chǔ)在圖象存儲(chǔ)器56中的圖象檢測(cè)眼睛的瞳孔中心的位置和由眼外光源48形成的反射角膜圖象的中心位置。然后CPU 54計(jì)算檢測(cè)到的瞳孔中心和檢測(cè)到的反射角膜圖象的中心之間的距離以取得在Z方向的偏移量以及在X和Y方向的位移量。更具體地說(shuō)，根據(jù)瞳孔中心的坐標(biāo)值檢測(cè)在X和Y方向的位移量，由反射的眼外光源的圖象和瞳孔中心之間的距離檢測(cè)在Z方向的位移量。根據(jù)其它方法，通過(guò)由眼外光源48形成的兩個(gè)反射的角膜圖象(在圖7A到7C的圖象60和61)之間的距離或這些圖形的坐標(biāo)值，而不用獲得瞳孔中心位置，而獲得在X、Y和Z方向的位移量。
在步驟S12中，檢查在步驟S11中獲得的在X、Y和Z方向的位移量是否落在預(yù)定的范圍內(nèi)。如果在步驟S12中是NO，流程前進(jìn)到步驟S13。預(yù)定范圍為由測(cè)量光源37形成的反射角膜圖象的三個(gè)發(fā)光點(diǎn)能夠被有效測(cè)量的在X、Y和Z方向的范圍。在步驟S13中，在各個(gè)方向的馬達(dá)由CPU 54根據(jù)位移量發(fā)出的指令驅(qū)動(dòng)，從而移動(dòng)測(cè)量單元6。然后流程再次回到步驟S11。重復(fù)由S11到S13的循環(huán)步驟，直到在步驟S12中確定的位移量落在預(yù)定的范圍內(nèi)。如果在步驟S13中是YES，流程前進(jìn)到步驟S1。在上述過(guò)程中，在X、Y和Z方向的所有位移量均已落在由測(cè)量光源37形成的反射角膜圖象的三個(gè)發(fā)光點(diǎn)能夠被有效測(cè)量的預(yù)定的范圍內(nèi)。因此，在步驟S2中，能夠檢測(cè)到反射角膜圖象的三個(gè)發(fā)光點(diǎn)。該步之后，按上述方式進(jìn)行自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)完成時(shí)，對(duì)眼睛的屈光度進(jìn)行測(cè)量。
在圖9中的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)過(guò)程是包括進(jìn)行最終精確對(duì)準(zhǔn)的第一對(duì)準(zhǔn)方式(步驟S1到S5)、在X和Y方向進(jìn)行粗對(duì)準(zhǔn)(article)的第二對(duì)準(zhǔn)方式(步驟S6到S8)以及也包括在Z方向進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的粗對(duì)準(zhǔn)的第三對(duì)準(zhǔn)方式(步驟S11到S13)的算法，并依次執(zhí)行三種方式。根據(jù)該實(shí)施例的修改，上述過(guò)程的算法可以修改為省略第二對(duì)準(zhǔn)方式，即，如果在步驟S2中是NO，流程前進(jìn)到步驟S11。
如上所述，基于窄的檢測(cè)范圍的精確位置檢測(cè)的對(duì)準(zhǔn)可以與具有寬的檢測(cè)范圍和低的位置檢測(cè)精度的對(duì)準(zhǔn)有機(jī)地結(jié)合，充分利用兩種對(duì)準(zhǔn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)寬檢測(cè)范圍和高檢測(cè)精度(position)均滿足的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種能進(jìn)行自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)并相對(duì)于被檢查的眼睛具有寬檢測(cè)范圍和高檢測(cè)精度的眼科裝置。
權(quán)利要求
1.一種眼科裝置，包括(1)一種包括用于測(cè)量被檢查的眼睛的測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的可移動(dòng)的測(cè)量單元；(2)從與所述測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)軸線方向不同的一個(gè)方向照射眼睛的一個(gè)第一光源；(3)由所述測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)光學(xué)軸線方向照射眼睛的一個(gè)第二光源；(4)獲取眼睛的圖象信息的圖象拾取器件；(5)第一檢測(cè)裝置，用于根據(jù)按照來(lái)自所述圖象拾取裝置的圖象信息由所述第一光源形成的第一反射角膜圖象的信息來(lái)檢測(cè)所述測(cè)量單元與眼睛之間的位置關(guān)系；以及(6)第二檢測(cè)裝置，用于根據(jù)按照來(lái)自所述圖象拾取裝置的圖象信息由所述第二光源形成的第二反射角膜圖象的信息來(lái)檢測(cè)所述測(cè)量單元與眼睛之間的位置關(guān)系的第二檢測(cè)裝置，其中所述測(cè)量單元根據(jù)所述第一檢測(cè)裝置或第二檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果而受到驅(qū)動(dòng)從而與眼睛對(duì)準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，還包括(1)根據(jù)由所述圖象拾取裝置得到的圖象信息獲得瞳孔位置的瞳孔位置檢測(cè)裝置；以及(2)根據(jù)由所述瞳孔位置檢測(cè)裝置得到的瞳孔位置信息檢測(cè)所述測(cè)量單元與眼睛之間的位置關(guān)系的進(jìn)一步的檢測(cè)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，還包括在根據(jù)由所述第一檢測(cè)裝置獲得的檢測(cè)結(jié)果將所述測(cè)量單元與眼睛對(duì)準(zhǔn)之后，根據(jù)由所述第二檢測(cè)裝置獲得的檢測(cè)結(jié)果控制所述測(cè)量單元與眼睛對(duì)準(zhǔn)的控制裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中當(dāng)所述第二檢測(cè)裝置不能檢測(cè)到所述測(cè)量單元與眼睛之間的位置關(guān)系時(shí)，所述控制裝置在根據(jù)由所述第一檢測(cè)裝置獲得的檢測(cè)結(jié)果驅(qū)動(dòng)所述測(cè)量單元之后，根據(jù)由所述第二檢測(cè)裝置獲得的檢測(cè)結(jié)果控制所述測(cè)量單元與眼睛對(duì)準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述單元可以相對(duì)于眼睛在上下、左右和前后方向移動(dòng)，所述第一檢測(cè)裝置在上下、左右和前后方向進(jìn)行位置檢測(cè)，并且所述第二檢測(cè)裝置至少在前后方向進(jìn)行檢測(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述第一和第二檢測(cè)裝置均包括處理圖象信息和計(jì)算所述測(cè)量單元與眼睛之間的位置關(guān)系的處理器。
7.一種用于一種眼科裝置的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)方法，其中該眼科裝置包括測(cè)量被檢查眼睛的測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)、用眼外光源照亮眼睛的照明系統(tǒng)以及獲得眼睛的圖象信息的圖象拾取器件，該方法包括(1)檢測(cè)步驟，用于用穿過(guò)測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)光束照射眼睛并根據(jù)圖象信息來(lái)檢測(cè)光束的反射角膜圖象；(2)對(duì)準(zhǔn)步驟，用于當(dāng)在檢測(cè)步驟中檢測(cè)到反射角膜圖象時(shí)，根據(jù)反射角膜圖象將測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)與眼睛對(duì)準(zhǔn)；以及(3)當(dāng)在檢測(cè)步驟中檢測(cè)不到反射角膜圖象時(shí)從圖象信息并根據(jù)眼外光源的照明對(duì)反射角膜圖象進(jìn)行檢測(cè)、根據(jù)反射角膜圖象對(duì)測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)、并隨后重新執(zhí)行檢測(cè)步驟的步驟。
8.一種用于一種眼科裝置的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)方法，其中該眼科裝置包括測(cè)量被檢查眼睛的測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)、用眼外光源照亮眼睛的照明系統(tǒng)和用于獲得眼睛的圖象信息的圖象拾取裝置，該方法包括(1)檢測(cè)步驟，用于用穿過(guò)測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)光束照射眼睛并根據(jù)來(lái)自圖象拾取裝置的圖象信息來(lái)檢測(cè)光束的反射角膜圖象；(2)第一對(duì)準(zhǔn)步驟，用于當(dāng)在檢測(cè)步驟中檢測(cè)到反射角膜圖象時(shí)，根據(jù)反射角膜圖象將測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)與眼睛對(duì)準(zhǔn)；(3)第二對(duì)準(zhǔn)步驟，用于當(dāng)在檢測(cè)步驟中檢測(cè)不到反射角膜圖象時(shí)，檢測(cè)眼睛的瞳孔圖象，根據(jù)瞳孔圖象對(duì)準(zhǔn)測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)、并隨后進(jìn)行到檢測(cè)步驟；以及(4)第三對(duì)準(zhǔn)步驟，用于當(dāng)即使在第二對(duì)準(zhǔn)步驟之后仍檢測(cè)不到反射角膜圖象時(shí)，根據(jù)圖象拾取裝置的圖象信息對(duì)根據(jù)眼外光源的照明的反射角膜圖象進(jìn)行檢測(cè)、根據(jù)反射角膜圖象對(duì)測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)、并隨后進(jìn)行到該檢測(cè)步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求7和8的方法，其中檢測(cè)由眼外光源的照明形成的反射角膜圖象和瞳孔位置，根據(jù)反射角膜圖象和瞳孔位置之間的位置關(guān)系進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8和9的方法，其中在第一對(duì)準(zhǔn)步驟中，進(jìn)行上下、左右和前后方向的對(duì)準(zhǔn)，在第二對(duì)準(zhǔn)步驟中，進(jìn)行上下和左右方向的對(duì)準(zhǔn)，在第三對(duì)準(zhǔn)步驟中，至少在前后方向進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
11.一種眼科裝置，包括(1)一種包括用于測(cè)量被檢查眼睛的測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的可移動(dòng)的測(cè)量單元；(2)由所述測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)軸線方向照射眼睛的光源；(3)獲取眼睛的圖象信息的圖象拾取器件；(4)根據(jù)由所述圖象拾取裝置獲得的圖象信息檢測(cè)到的關(guān)于眼睛的瞳孔的信息檢測(cè)所述測(cè)量單元與眼睛之間的位置關(guān)系的第一檢測(cè)裝置；以及(5)根據(jù)所述圖象拾取裝置的圖象信息通過(guò)由所述光源形成的反射角膜圖象的信息來(lái)檢測(cè)所述測(cè)量單元與眼睛之間的位置關(guān)系的第二檢測(cè)裝置，其中根據(jù)所述第一檢測(cè)裝置或第二檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果驅(qū)動(dòng)所述測(cè)量單元與眼睛對(duì)準(zhǔn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中根據(jù)所述第一檢測(cè)裝置進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)之后，根據(jù)第二檢測(cè)裝置進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中當(dāng)所述第二檢測(cè)裝置不能檢測(cè)到所述測(cè)量單元與眼睛之間的位置關(guān)系時(shí)，根據(jù)所述第一檢測(cè)裝置進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
14.一種用于眼科裝置的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)方法，其中該眼科裝置包括測(cè)量被檢查眼睛的測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)和用于獲得眼睛的圖象信息的圖象拾取裝置，該方法包括(1)用穿過(guò)測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的光束照亮眼睛，并根據(jù)圖象拾取裝置的圖象信息檢測(cè)光束的反射角膜圖象的檢測(cè)步驟；(2)當(dāng)在檢測(cè)步驟中檢測(cè)到反射角膜圖象時(shí)，根據(jù)反射角膜圖象將測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)與眼睛對(duì)準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)步驟；以及(3)當(dāng)在檢測(cè)步驟中檢測(cè)不到反射角膜圖象時(shí)，根據(jù)由圖象拾取裝置獲得的圖象信號(hào)檢測(cè)眼睛的瞳孔圖象，根據(jù)瞳孔圖象對(duì)準(zhǔn)測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的步驟，隨后重新進(jìn)行檢測(cè)步驟。
15.一種用于眼科裝置的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)方法，其中該眼科裝置包括測(cè)量被檢查眼睛的測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)和用于獲得眼睛的圖象信息的圖象拾取裝置，該方法包括(1)用穿過(guò)測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的光束照亮眼睛，并根據(jù)圖象拾取裝置的圖象信息檢測(cè)反射角膜圖象的檢測(cè)步驟；(2)當(dāng)在檢測(cè)步驟中檢測(cè)到反射角膜圖象時(shí)，根據(jù)反射角膜圖象確定眼睛的位置從而將測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)與眼睛對(duì)準(zhǔn)的第一對(duì)準(zhǔn)步驟；(3)當(dāng)在檢測(cè)步驟中檢測(cè)不到反射角膜圖象時(shí)，根據(jù)圖象拾取裝置的圖象信息檢測(cè)眼睛的瞳孔圖象，根據(jù)瞳孔圖象對(duì)準(zhǔn)測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的第二對(duì)準(zhǔn)步驟，然后進(jìn)行檢測(cè)步驟；以及(4)當(dāng)即使在第二對(duì)準(zhǔn)步驟之后仍檢測(cè)不到反射角膜圖象時(shí)，根據(jù)由圖象拾取裝置獲得的圖象信息檢測(cè)反射角膜圖象，根據(jù)反射角膜圖象對(duì)準(zhǔn)測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的第三對(duì)準(zhǔn)步驟，然后進(jìn)行檢測(cè)步驟。
全文摘要
公開(kāi)了一種包括測(cè)量被檢查對(duì)象眼睛的測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)和用眼外光源照亮眼睛的照明系統(tǒng)的用于眼科裝置的對(duì)準(zhǔn)方法。當(dāng)檢測(cè)到由對(duì)準(zhǔn)光源照亮的對(duì)象的眼睛的反射角膜圖象時(shí),根據(jù)反射角膜圖象進(jìn)行測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)檢測(cè)不到對(duì)準(zhǔn)光源的反射角膜圖象時(shí),檢測(cè)由眼外光源形成的反射角膜圖象,根據(jù)眼外光源形成的反射角膜圖象對(duì)準(zhǔn)測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)。此后,重新檢測(cè)反射角膜圖象。
文檔編號(hào)A61B3/10GK1387820SQ0212218
公開(kāi)日2003年1月1日 申請(qǐng)日期2002年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月29日
發(fā)明者正木俊文 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社