专利名称：眼科设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及^N皮检者的眼睛进^^r查或测量的目^H殳备。
技术背景已知有用诸如折射仪、目,十和目te照相歡类的目W殳备顺絲的眼 睛进^^查或测量，并且该目Wi殳备通过使用二维图像拾^^t^取与前眼部 的图像在-^的被a^t在眼睛的前眼部(anterior segment)(角膜)上的徵泉状、 环状或其它形状的校正目标(alignment target)的图傳JM^则该设备相对于眼 睛的^JE状态(alignment condition),并JL^于检测的结果，相对于目^if对该 设备自动^l^iL。^it样的设备中，校正目标的光经常兼作照亮前眼部的光。由于这种原因， 校正目标的光的投射光强和/或拾取具有前眼部图像的校正目标图像的二维图 像拾^L件的增益被iM得较高以便明亮躯示前眼部图^il清楚^y^^i 目标图像。然而，如^Jt目标的光的投影光强和/或二维图像拾:^ L件的增益 i经得较高，由于来自前眼部的絲光(噪声光)，才tt目喊的特'l^iU亥设备所 置的环嫂，；^可能无法^^则到^Jt目标图像。例如，如果眼睛具有小瞳孔， 校正目标(特别地，；^it目标为环状形状)的光被眼睛的fel^Jt^1^，并 且IMt的光iiA该图像拾^b件，这可育^t校正目标图像的检测有坏的影响。 #卜，如果诸d^亥设备所置的房间内的灯(照明)光的夕卜部光的光强很高，外 部;^皮前眼部^^J^Mt，并JLWt的^iiA该图^象"^;iC L件，这可E5 t^i 目标图像的检测有坏的影响。发明内容本发明的一个目的;IJ^gJi述问题并提^^种目^K殳备，该目Wi殳备能够不管眼睛的棒llil该设备所置的环4而容易相对于被綠的眼睛对该设^W亍妙。为了实现该目的并且才Mt本发明的目的， 一种目Wi殳备包^ 皮布置用 被检者的眼睛进^^r查或测量的测量单元、用于将以预定形状的校正目标M 到眼睛的前眼部上的光学旨系统、用于通ii^维图像拾^Ut件拾取具有所投射的校正目标的图像的前眼部图像的图傢拾取光学系统、以及被布置用;^于来自图像拾W^件的输出信号检测该妙目标图像并基于检测的结^JlM^则测 量单;U目对于眼睛的^状态的计算和控制单元，其中计算和控制单^于来 自图像拾^L件的输出信号检测获得的图像中的二维亮度分布，并基于该检测 结果，？文变校正目标的光的^"光强和/或图像拾^L件的增益从而使校正目标 图像变得可^"测。本发明另外的目的和优点在下面的描述中进行阐明，并且才娥该描述，本 发明另外的目的和优点是显而易见的，或可以通过实践本发明进行了解。可通 i^又利要求中的目Wi殳备来认识和实现本发明的目的和优点。
被并入并构成本说明书"^分的附示了本发明的实施例，并且同该描 述-^IiMf释本发明的目的、优点和原理。^it些附图中，图l是示出才緣本发明m实施例的目^K殳备的示奮^^J造的视图； 图2是示出目^K殳备的光学系统和控制系统的示奮,造的视图； 图3A和3B是示出显示在监视器上的被絲眼睛的前眼部的图^^^iL目 标的图<象的例子的3见图；下的,的a^i图；图5是示出显示在监视器上的具有小瞳孔的被M眼睛的前眼部的图^^ ^jE目标的图像的例子的视图；以及图6A和6B是示出通ii^维图^^^L件获得的图像中的亮;l^布的例 子的浮见图。M实施方式下面参照附图提供对才Mt本发明优选实施例的目Wi殳备的详细描述。图1是示出才娥本发明舰实施例的目^H殳备的示奮^^i造的视图。目M^殳备ioo是固定的目Wi殳备，其包括基台(base) 1、安^ fe基台1上的面(头)支持单 元2、该i在基台1上可移动的活动式基台3、以及iO:在活动i(J^台3上可移 动的测量单元(检测单元)4。在测量单元4中收^F在后面描述的光学系统。 通过，杆5的倾斜操怍，活动式基台3相对于被检者的眼睛E在基台1上沿 右/左方向(以下称作"X方向")和后/前方向(工作距离方向，以下称作"Z方 向，，)移动。通过可旋转M 5a的旋转,，测量单元4相对于眼睛E在活动 式基台3上沿Ji/下方向(以下称为"Y方向")移动。itW卜，通#活动式基台 3上提供的移动才赠6的驱动，测量单元4相对于眼睛E沿X、 Y和Z方向移 动。在^if5的顶端上提供测量起动开关5b。在活动錄台3上提供监视器 (显示器)40。图2是示出目^K殳备100的光学系^^控制系统的示奮I"姚造的视图。眼 屈光力测量光学系统10诏3^it过二向色镜9的光所4诚的光路01上，而二 向色镜9通ii^多动测量单元4 (以M动i^台3)而iSX^目rt E的前面。测 量光学系统10 ^于#^1^卜测量目标M到眼睛E的目^ Ef上絲过图像拾:M/f牛(光电探测器)拾取(皿收)所M的测量目标的图像以基于来自 图像拾^L件的输出信号获得眼睛E的目^5光力的光学系统。在被二向色镜9 X^"的il^斤^ii的M 02上^1_物镜11和二向色镜12。 ^ifii^向色镜12的;5t^fm的M 03上iM全^f镜13和用于将眼睛E 固定到固定目标上的固定目标柳光学系统(未示出)。^^皮二向色镜12錄 的^^ft^的M04上iM^见测光学系统(图像拾取光学系统)20，该观测光 学系统包括图像形^it镜21以及iU在与眼睛E的前眼部附近几乎共扼的位置 上的诸如面阵CCD ( area CCD)的二维图像拾^^L件22。校正目标投射光学系统30通过移动测量单元4 (以及活动式基台3 ) iM 在眼睛E的前面。投射光学系统30包括用于将属于处于有PM巨离的目标的环状 i^卜^iE目标M到眼睛E的角膜Ec上的M光学系统31、以M于将属 于处于有i^巨离的目标的徵泉^yu^卜妙目标糊到角膜Ec上的蹄光学 系统32 ，并且M光学系统31 ^a^"光学系统32中的^—个被i经为相对于 测量光学系统IO的光学轴L1 ^对称。投射光学系统31兼作照亮前眼部的光 学系统。在本发明的M实施例中，通过M光学系统30 (31)校正目标的光 的絲光强被iM得较高，从而显示在监视器40上的前眼部的图像(观测图像)二向色镜9具有波^i^棒阵性，即，透射由光源发射的用于她包含在测 量光学系统IO中的测量目标的ii^卜光，并JL^射由光源发射的用于M包含 在投射光学系统30中的校正目标(用于照亮前眼部)的i^卜光以及可见光(固 定目标的光)。二向色镜12具有透射可见光并Mi^X外光的波^^棒阵性。由图像拾^L件22拾取具有由，光学系统30 M的枕it目标的图像的 前眼部图像。计算和控制单元70与下述部件连掩光源，测量光学系统10的图像拾取 元件，图像拾^L件22，絲图^lt据，测量数据及其它数据的絲器71，操 5，可旋转的把rf 5a,测量起动开关5b，移动机构6，监视器40，开关45 以及其它部件。计算和控制单元70基于来自测量光学系统10的图像拾:iU/f牛 的输出信号获得眼睛E的目^S光力。jtb^卜，计算和控制单元70基于来自图像拾 ^L件22的输出信号控制监视器40以显示目崎E的前眼部图像。接下来，将描述具有上糊造的设备的辦。由支持单元2支#^皮絲的 脸(头)，并且眼睛E固定到固定目标上，然后相对于眼睛E对测量单元4执 4沐正，从而在监视器40上显示前眼部图像。这样，在监视器40上显示前眼 部图像F、十字线才斜己101、由^1"光学系统31投射的环状校正目标图像R(迈 尔环图像)、由絲光学系统32絲的败泉状^jt目标图像M、以及Wt量变 化以便指示测量单元4在Z方向Ji^目对于眼睛E的^JE状态的指示器G (见图 3A )。计算和控制单元70形成十字线才斜己101和指示器G,并控制监一见器40 以显示它们。校正目标的光的^"光强被设置为比图像拾^L件22的灵M的 齡糊高很多。计算和控制单元70通it^于来自图像拾^ t件22的输出信号检测目标图 像R和MiM^测测量单元4相对于眼睛E的^jE状态。更^^说，基于目 标图像R的中心获得测量单元4在X和Y方向Ji^目对于眼睛E的to状态。 jtk^卜，基于目标图像R的间隔之间与目标图像M的间隔之间的tbi&H得测量 单元4在Z方向Ji^目对于眼睛E的校正状态(见美国专利5,463,430，其对应于 日^#开平06-46999)。运算和控制单元70通过对图像进^iHwf莫式匹配处理 之类的图像处理判断目标图像R和M在由图像拾^it件22获得的图像(前眼 部图像)中存^il不存在il^"测它们。移动测量单元4，并相对于眼睛E对测量单元4自动^f沐正。然后，在完成 ;fejE^而目标图像R包^H"字线才射己101并JL^示的指示器G的数量变为一个 时(见图3B),运算和控制单元70自动地产生触发信号^f^动测量(检查)。 itb^卜，在执行自动校正的情况下，例如，运算和控制单元70通过计算角膜Ec 的中心与诏！在图像拾^t件22的图像拾M面和测量光学轴L1相交的点处 的^jt参考位置之间的偏移量#测测量单元4相对于眼睛E的^偏移量， 并JU多动测量单元4从而使^^则的^Jt偏移量^Ei^定的允许范围内。另夕卜， 优选的是，相对于眼睛E对测量单元4手动^f沐正，并且，计算和控制单元 70基于妙状态的检测结果判断^JL的完成，自动地产生触发信号^f^动测量。 基于^jE状态的检测结果，可以在监视器40 Ji^示^i信息。在下文中，将参照图4的流程图提供对在来自前眼部的，光(噪声光) 对上述的^JL状态的检测有影响的情形下的操作的描述。*^地说，将提供对 在眼睛E的瞳孔的直径(例如l,8mm)比，到角膜Ec上的目标图像R的直 径(例如2mm)窄的情况(即眼睛E具有小瞳孔的情况)下的操怍的描述。在这种f姊下，当这才W/fmi^而在监视器40Ji^示前眼部图像F(前 眼部图^it过图像拾^L件22拾取)时，环状妙目标的光的"-^分(或4^) 被眼睛E的^^MMt，并iL絲的; le^图l^^^b件22 (见图5 )。图6A和6B是示出前眼部图像F ^^定的船ij方向上的像素的亮度(船'J: 0到255)的分布的例子的视图。接近于在来自前眼部的"IU^U艮少的情况下目 标图像R周围的亮度与在由图像拾M/ft 22获得的图像中#船"的亮度(级 别255)之间的中点的亮度值被iti为用于检测目标图像R的阈值船，J S。通 过使用该阈值M'JS，可以高精度i4^测到目标图像R。然而，如图5所示， 当目标图像R落在^lM上时，来自虹膜的，光的亮度变为等于目标图像R的 亮度(在#级别的亮度)或超出阈值船'J S，并且由i^fUt光而不能判断目 标图像R的存在或;f^"在(见图6A )，从而计算和控制单元70不育fe^r测目标 图像R。即使目标图像R可以被枱侧，也有可育^r测是g的。为了解决上述问题，计算和控制单元70检测由图像拾^it件22获得的图 像(前眼部图像)中的二维亮度分布，并錄于检测的结果，改变图像拾財 件22的增益(来自图像拾^iL件22的输出信号的增益)。计算和控制单元70 二^M3描以图傢拾^L件22的图像拾M率(帧频) 连续^##^^器71中的图^lt据，因jttA图像中的每^象素(或每个区域) 的亮度^^则在整个图像中的亮度分布。在这种t"W下，将给定的亮度值预先确 定为阈值船'J S，并站所^5则的亮^^布中获得超过阅值^U'J S的亮度的比 例。^^发明的M实施例中，计算和控制单元70裣邻J整个图像中的亮度分 布，得到亮^^过预定阈值to'J S (与^jM^发明舰实施例中用于检测目标图 像R的阈值船'J S相同)的比例(即数字化亮妙布)，^"i十算亮;t^^阈值S的4象素的^t量。当计算的像素数^f皮判断为大于给定的可允许的数量(可允许的范围)时， 计算和控制单元70将图像拾^L件22的增益减少给定的量并检测目标图像R。 jtb^卜，当计算的像素数*1皮判断为小于可允许的数量时，计算和控制单元70无 需任何调整^r测目标图像R。例如，这样布置，将在只有目标图像R和M的 亮度超过预定的阈值船'J S的情形下的像素数 先获得为参考数量，当计算 的像素数量在参考像素数量附近时，或当假定尽管计算的像素数量大于参考像 素数量(当计算的像素数量是参考像素数量的两倍至四倍时)但亮度对^JL没 有影响时，计算的像素数:f^皮判定为小于可允许的数量。另外，他逸的是，将 可允许的数量(可允许的范围)预先确^A够大，以便抑制由于角膜Ec的曲率 的不同、测量单元4在Z方向Ji^目对于眼睛E的^jE状态的不同或其它因素而 引起的目标图像R的环M的变化的影响。计算和控制单元70判断目标图像R是否可以被检测，并且，当目标图像R 可以被检测时，计算和控制单元70检测目标图像R的中心并检测测量单元4 在X和Y方向Ji^目对于眼睛E的^JE状态，然后执行自动校正。jHW卜，当可以 ;i^则到目标图像R和M时，计算g制单元70;^测目标图像R的间隔以及目 标图像M间的间隔，并检测测量单元4在Z方向^bf目对于目艮睛E的^iE状态， 然后術自动組如上所述，计算和控制单元70基于由图像拾^L件22获得的图像重JJi 述控制，直到测量完成。在这种情形下，计算和控制单元70以图像拾:fsi^件 22的图像拾^it率i^k;咸少增益，并且，当计算的亮^^过阈值 ，S的像 素数量变得小于可允许的数量时，增益的调整终止。通过如上所述的那样 戯少增益,可以防止显示在监视器40上的前眼部图像f的整个亮度突然tt。 如果即使在增益最大卩ML地减少之后计算的像素数量仍大于可允许的数量，计 算和控制单元70 ^X^i状态^r测W卜將知(显示)消息以絲手动妙。如上所述的那样调整增益，从而目标图像r在由图像拾^it件22获得的 图像中变为可检测的(见图6b)。由于目标图像r的亮;tt^地大i^t光(噪 声光)的亮度，即使增益如上所述的那样减少，目标图像r也可以被^^则到。当测量完成并且输入诸如用来操作打印开关用于打印出测量结果的信号之 类的给定测量完成信号时，计算和控制单元70将图傢拾: ul件22的增益重置 到初始状态。另夕卜，她的是，当在由图像拾J^L件22获得的图像中无法计算 亮JL^过阈值船'J s的像素数量时，图像拾^L件22的增益被重置到初始状态。通过具有上，造，即使仗i目标的光的旨光强和/或图像拾:^件22 的增錄测量单元4相对于目rt E的^jE中被iU得较高，^JE状态也可以被 高精度iiM^测到。光(噪声光)ii^图;拾^^件22的',、'其)被白内障目崎的;透明区*及其它t"W中。换言之:通錄于在由图像拾^it件22获^的图像中的二维亮 度分布的^J则调整增益，目标图像r可以与前眼部图像f中的絲光(噪声光) 的成分中分离。顺带地，在由图像拾^l件22获得的图像中检测二维亮JL^布以;s^于检 测结果判断是否调整增益的方式并不局限于上^式。另夕卜，to的是，判断 在由图像拾^t件22获得的图像中像素亮度的总值(总和)是否^^定的可允 许的范围内，或者，判断由像素亮度的总值除以像素的数量而得到的平均M 否^^定的可允许的范围内。只有基于在整个前眼部图像中的二维亮度分布判 断前眼部图像(用于^i的图像)是否包含对于^it状态的检测有影响的程度 的噪声狄必要的。jH^卜，当图像拾^ul件22的增益按上述的描述调整时，还她的是，调整标的光的絲光强。然而，在这种'f"W下，不能抑制由于被前眼部醋的夕卜部 i^斤引起的Wt光的影响。jtb^卜，虽然上鄉述中的设^f吏得环浙妙目才辆皮舰到角MJi，以便检 测该设备(测量单元)在X和￥方向Ji^目对i^皮检者的眼睛的^it状态，但是上的设备中(例如，使得在角膜的顶点处形成亮点的设备)。在这种情形下，有可能的是，计算和控制单元检测校正目标的图像的尺寸，并iL^于检测的结果 ^校正目标的光的M光强和/或图像拾M/f牛的增益。更*^^说，有可能 的是，当在按给定的阈值船"数字化亮度分布的时候^目标图像的尺寸大于 给定的可允许的尺寸时，图像拾^L件的增益可以被减少从而使^it目标图像 的尺寸在数字化的时4吳变小。通itil才^故，即佳是当被M的眼睛在其瞳孔内 具有不透明性并由此产生絲光时，也可以提高妙目标图像的检测的精确度。 为了图示和说明的目的，前面已经呈现了对本发明的他逸实施例的描述。 该描述不应当是详尽的，或者该描述不应当将本发明限制为所/z^f的确切形式， 并且，才娥以上教导，M变形和变化是有可能的，或者可以^M^发明的实践 中获得。为了解释本发明的原^^其实际应用，选#^描述该实施例，从而使明的范围应当:所附权利要4^其等同物所限定。"V '^ '
权利要求
1、一种眼科设备，包括测量单元，被布置用来对被检者的眼睛进行检查和测量之一；投射光学系统，用于将预定形状的校正目标投射到所述眼睛的前眼部上；图像拾取光学系统，用于通过二维图像拾取元件拾取具有所投射的校正目标的图像的所述前眼部的图像；以及计算和控制单元，被布置用来基于来自所述图像拾取元件的输出信号检测校正目标图像，并且基于检测的结果检测所述测量单元相对于眼睛的校正状态，其中，所述计算和控制单元基于来自所述图像拾取元件的所述输出信号检测所获得的图像中的二维亮度分布，并且基于检测的结果，改变所述校正目标的光的投射光强和所述图像拾取元件的增益中的至少一个，从而使校正目标图像变为可检测的。
2、 #^权利要求1的BiL^K殳备，其中，所述计算和控制单;^J斤述图像中的每^^象素或每个区域的亮度检测在整 个图像中的二维亮度分布，在所检测的亮度分布中获得超过预定阈值船，J的亮 度的比例，并基于所获得的比例，改变所述絲光强和所鄉益中的至少一个。
3、 才W权利要求2的目^K殳备，其中，所述阈值船iJU于只有所述校正目标图像的亮^^过的亮度值而预先确 定的。
4、 才W权利要求i的目^K殳备，其中，所述计算和控制单元以所述图像拾^L件的图像拾^4率iWW少所述 旨光强和所述增益中的至少一个。
5、 才M^5^要求1的目Wi殳备，其中，所述计算和控制单#测所述校正目标图像的尺寸，并基于检测的结果， ^所述M光强和所述增益中的至少一个。
6、 才M居权利要求1的目^K殳备，其中，所述投射光学系统包括用于 所述校正目标的光源，该光源被布置为兼 作照亮所述前眼部的光源。
全文摘要
本发明提供一种眼科设备，该眼科设备能够不管眼睛的特性或该设备所置的环境而容易相对于被检者的眼睛对该设备执行校正，该眼科设备包括被布置用来对被检者的眼睛进行检查或测量的测量单元、用于将以预定形状的校正目标投射到眼睛的前眼部上的光学投射系统、用于通过二维图像拾取元件拾取具有所投射的校正目标的图像的前眼部图像的图像拾取光学系统、以及被布置用来基于来自图像拾取元件的输出信号检测该校正目标图像并基于检测的结果来检测测量单元相对于眼睛的校正状态的计算和控制单元，其中计算和控制单元基于来自图像拾取元件的输出信号检测获得的图像中的二维亮度分布，并基于该检测结果，改变校正目标的光的投射光强和/或图像拾取元件的增益从而使校正目标图像变得可检测。
文档编号A61B3/14GK101332077SQ20081013146
公开日2008年12月31日 申请日期2008年6月4日 优先权日2007年6月4日
发明者本多直人 申请人:株式会社尼德克