基于图示的实施形式详细说明本发明。
图1表示第1实施形式的眼底照相机的结构图。在从观察用红外
光源1至与被检测眼E相对的物镜2的光路上,依次排列着具有环状 开口的光圈3、透过红外光而反射可视光的光路分支(splitting)反射 镜4、中继透镜5、具有环状开口的光圈6、中央部分有开口的有孔反 射镜7。另外,在光路分支反射镜4的入射方向的光路上,配置着具 有环状开口的光圈8、由
闪光灯管构成的摄影用光源9。光圈3、8关 于物镜2、中继透镜5,与被检测眼E的瞳孔
位置Ep大致共轭,光圈 6关于物镜2与被检测眼E的
角膜Ec大致共轭。
有孔反射镜7的开口内设有摄影光圈10,有孔反射镜7背后的光 路上依次排列着在光路上可移动的聚焦透镜11、摄影透镜12、上弹 反射镜13、摄像机构14。另外,在上弹反射镜13的反射方向的光路 上,排列着场透镜15、反射镜16、成像透镜17、观察用
电视摄像机 18。
电视摄像机18的输出经由
信号处理单元20,与摄像机构14的输 出一起连接在图像板(image board)21上,图像板21的输出连接在
系统总线22、视频监视器23上,图像板21内置有
存储器21a、A/ D转换器21b。系统总线22上连接着CPU24、操作机构25、摄影开 关26、RAM27、ROM28、
键盘29、记录机构30、以及内置了电容器 31a的摄影用光源控制机构31。
在眼底观察·
定位时,观察用光源1发出的红外光束经过环状光 圈3的开口部、光路分支反射镜4、中继透镜5、光圈6的开口部, 在有孔反射镜7的开口部反射,通过物镜2照射被检测眼E的眼底 Er。来自眼底Er的反射光经过物镜2、有孔反射镜7的孔内的摄影光 圈10、聚焦透镜11、摄影透镜12,由作为光路切换反射镜的上弹反 射镜13转向,经过场透镜15,由反射镜16转向,经过透镜17,成 像于观察用电视摄像机18上。
电视摄像机18的输出,通过
信号处理单元20、图像板21被转换 为
视频信号,在视频监视器23的画面中显示眼底像。以该视频为基 础,检测者通过操作机构25使聚焦透镜11沿光路方向移动,进行对 眼底Er的对焦。
确认对焦无误并按下摄影
开关26后,上弹反射镜13退避到光路 外,并使摄影用光源9闪光。来自摄影用光源9的光束经过光圈8的 开口,由光路分支反射镜4反射,经过与观察光束同样的光路,照射 眼底Er。来自眼底Er的反射光经过物镜2、摄影光圈10、聚焦透镜 11、摄影透镜12,成像于摄像机构14,眼底像Er暂时存储在图像板 21中的图像存储器21a中。并且,被转换为图像记录用的格式,记录 到记录机构30中,并显示在视频监视器23上。
物镜2配置在摄影光圈10和被检测眼E之间,摄影光圈10侧的 第2面是在摄影光圈10的中心具有
曲率中心的
曲率半径R2的凹球 面,摄影光圈10关于物镜2共轭地成像于被检测眼E的瞳孔Ep。物 镜2的被检测眼E侧的第1面是在此成像点具有曲率中心的曲率半径 R1的凹球面。因此,经过摄影光圈10的中心的光全部相对于物镜2 的第1面、第2面垂直地入射,这些面的反射光全部沿入射光路返回。
并且,如图2所示那样,物镜2的玻璃的折射率在光轴附近最高, 随着向周边趋近而逐渐降低,
节距稀疏的部分折射率高,密的部分折 射率低。
图3表示从被检测眼E的瞳孔Ep中心出来的光线聚光于摄影光 圈10的中心的情形。这样,和普通的透镜不同,光线不是在物镜2 的表面,而是在物镜2的内部渐渐被弯曲。
图4表示摄影光圈10附近的摄影光束La和照明光束Lb的剖面 图,因为具有环状开口的光圈3成像于摄影光圈10的附近,所以照 明光束Lb和摄影光束La被分离。因此,照明光束Lb中,在物镜2 的第1面或第2面反射的光全部返回到与出射位置大致对称的位置。 即,从图4的领域Lb发出的光即使在物镜2的各面上反射也会再次 返回到领域Lb而不进入领域La。也就是说,照明光束Lb的由物镜2 反射的光不会与摄影光束La重合而在摄影图像上形成重影像。
下面表示在设计例1中将物镜2的中心折射率设为1.83的情况、 在设计例2中将中心折射率设为1.88时的情况。因为物镜2的形状如 上所述由配置决定,所以在设计例1、设计例2中是共有的。
第1面 曲率半径 R1=-48.7
第2面 曲率半径 R2=114.1
中心厚度 24
如果采用与光轴的距离r的函数,将折射率表示为n(r)=n0+C1× r2+C2×r4+C3×r6+C4×r8,则各种情况下的系数值如下。
设计例1n0=1.83
C1=-1.029×10-3
C2=5.540×10-7
C3=-2.675×10-10
C4=7.837×10-14
设计例2 n0=1.88
C1=-1.046×10-3
C2=5.632×10-7
C3=-2.71 8×10-10
C4=7.949×10-14
图5表示由上述式子表示的折射率分布的曲线图,横轴是与光轴 的距离,纵轴是折射率。设计例1是中心折射率为1.83时的折射率分 布,设计例2是将中心折射率设为1.88时的折射率分布。在设计例1 中,中心部分的折射率相当于S-LAH5 5(OHARA玻璃),在距中心 20mm左右的地方,具有相当于S-FSL5(OHARA玻璃)的1.49左右 的折射率。
另外在设计例2中,中心部分的折射率是相当于S-LAH5 5 (OHARA玻璃)的1.88,在距离中心20mm左右的地方,具有相当 于S-BSL7(OHARA玻璃)的1.52左右的折射率。
虽然此物镜2具有两面凹透镜的形状,但根据刚才说明的折射率 分布,具有焦距为38.5mm的凸透镜的功能,使瞳孔Ep和摄影光圈 10以2倍成像倍率进行成像。
图6是将本发明的镜头应用于激光扫描型检眼镜时的结构图。照 射红外光(780nm)、红光(633nm)、绿光(566nm)、蓝光(488nm) 的激光光源41ir、41r、41g、41b通过与各自对应的共焦光圈42ir、 42r、42g、42b,射入
波长分割棱镜43,从波长分割棱镜43至物镜 44的光路上,配置着聚焦透镜45、有孔反射镜46、中继透镜47、由 驱动机构48a驱动的进行主扫描的电反射镜48、中继透镜49、由驱 动机构50a驱动的进行副扫描的电反射镜50,构成激光投影光学系 统。
另外,在有孔反射镜46的反射方向上,配置着聚焦透镜51、波 长分割棱镜52,在各自的光路上配置着共焦光圈53ir、53r、53g、53b, 以及光电检测器54ir、54r、54g、54b,构成受光光学系统。
光电检测器54ir、54r、54g、54b的输出连接在扫描控制
电路61 上,扫描控制电路61将来自电反射镜48、50的驱动、激光光源41ir、 41r、41g、41b的发光及光电检测器54ir、54r、54g、54b的信号向数 字图像数据进行转换。并且,扫描控制电路61通过系统总线62,与 CPU63、记录机构64、摄影开关65、视频板66连接,视频板66的 输出连接在视频监视器67上。
在上述结构中,有孔反射镜46、主扫描电反射镜48、副扫描电 反射镜50被配置成与被检测眼E的瞳孔Ep大致共轭。并且,进行这 些成像的物镜44的被检测眼E侧的第1面是以瞳孔Ep的中心为曲率 中心的凹球面,电反射镜50侧的第2面是以与电反射镜50的光轴的 交点为曲率中心的凹球面,与前面的实施形式相同,是从光轴附近向 周边方向折射率逐渐降低的折射率分布型透镜。
这样,物镜44虽然是两面凹透镜的形状,但作为凸透镜而发挥 作用。另外,中继透镜47、49也和物镜44一样,是以与电反射镜48、 50的光轴的交点或有孔反射镜46的开口中心为曲率中心的凹球面, 与物镜44一样,由从光轴附近向周边方向折射率逐渐降低的折射率 分布型透镜构成。
因此,中继透镜47、49虽然也是两面凹透镜的形状,但具有凸 透镜的功能。这样,从有孔反射镜46的开口发出的光束内的、由中 继透镜47、49、物镜44反射的光,全部返回到有孔反射镜46的开口, 不会入射到受光光学系统而成为使图质降低的重影光。
另外,图7是波长分割棱镜52的波长分离的说明图,反射面52a 具有反射600nm~900nm的红色光、红外光,透过400nm~600nm的蓝、 绿色光的特性。面52b具有反射400nm~500nm的蓝色光,透过绿色 光的特性,面52c具有反射600nm~700nm的红色光,透过700nm以 上的红外光的特性。
所使用的光源如上所述,是分别发出红外780nm、红色633nm、 绿色566nm、蓝色488nm波长的光的激光光源41ir、41r、41g、41b, 在红外
荧光摄影时,因为必须接受具有800nm~900nm左右波宽的荧 光,所以波长分割棱镜52的面52a最好具有反射到900nm程度的特 性。通过采用这样的棱镜52,能够在较小的空间分光,所以可以使装 置小型化。
首先,用红外光观察被检测眼E并进行定位。红外光源41ir发出 的红外光照射共焦光圈42ir。该像由波长分割棱镜的色分解棱镜43 反射,经过聚焦透镜45,通过有孔反射镜46的开口,经过中继透镜 47到达主扫描用电反射镜48。
电反射镜48由驱动机构48a以
转轴48b为中心旋转振动。这样, 照明光在垂直于纸面的方向进行扫描,经过中继透镜49到达副扫描 电反射镜50。电反射镜50以
旋转轴50a为中心旋转振动进行副扫描。 并且,红外光经过物镜44、被检测眼E的瞳孔Ep,对眼底Er进行二 维扫描。
在眼底Er的反射光再次经过瞳孔Ep,经过物镜44、电反射镜50、 中继透镜49、电反射镜48、中继透镜47,由有孔反射镜46的反射面 反射到下方,并且经过聚焦透镜51,由波长分割棱镜52分光,成像 于共焦光圈53ir,由光电检测器54ir受光。该像在光电检测器54ir 中转换为
电信号,输入到扫描控制电路61,转换为数字图像信号,进 而由视频板66转换为视频信号,显示在视频监视器67中。
摄影者观察映入此视频监视器67的眼底像,利用操作机构移动 聚焦透镜45、51,进行焦点、定位调整等的摄影准备。通过聚焦透镜 45、5 1连动地移动,照明侧的共焦光圈42ir、42r、42g、42b和受光 侧的共焦光圈53ir、53r、53 g、53b总保持大致共轭。
摄影者确认摄影准备完备后,按下摄影开关65。根据摄影开关 65的输入,光源41r、41g、41b发光。这些光源发出的光在波长分割 棱镜52中合流,沿着与红外光同样的光路前进,对眼底Er进行二维 扫描。此反射光也和红外光一样,沿与入射时相同的光路返回,由有 孔反射镜46的周边部分反射,经过聚焦透镜51,由波长分割棱镜52 分光,成像于共焦光圈53r、53g、53b,由光电检测器54r、54g、54b 受光。
在光电检测器54r、54g、54b中产生的电信号由扫描控制电路61 转换为数字图像数据,经由视频板66,在视频监视器是作为静止图像 来显示,并由记录机构64记录,结束摄影。这样,因为能够在照明、 受光公共的光路上配置物镜44、中继透镜47、49,所以可以使光学 系统整体变小。
图8是将本发明的镜头实施于自动折射计后的结构图。在从光源 71至物镜72的光路中,排列有投影视标73、透镜74、光圈75、有 孔反射镜76。另外,在有孔反射镜76的反射方向上排列着瞳孔光圈 77、棱镜78、透镜79、二维区域
传感器80。区域传感器80的输出经 过图像板81、运算机构82,连接在显示机构83上,运算机构82的 输出连接在光源71上。
在测定时,从光源71发出的光照射投影指标73,该指标像经过 透镜74,通过光圈75的开口后,通过有孔反射镜76的孔部。然后, 经过物镜72到达被检测眼E的眼底Er。在眼底Er的反射光再次经过 物镜72,在有孔反射镜76的周边部分反射,经过瞳孔光圈77的开口, 被棱镜78转向,经过透镜79,在二维区域传感器80上形成环状的像。
图像板8 1将此指标像作为数字图像数据而存储,运算机构82分 析该指标像的形状,计算球面折射度、散光度、散光角度,将运算结 果显示于显示机构83上。
在该结构中,光圈75和光圈77都与被检测眼瞳孔大致共轭,投 影光束和受光光束被分离。物镜72的光圈75侧的第2面是以此光圈 75和光轴的交点为曲率中心的凹球面,被检测眼E侧的第1面是以 被检测眼瞳孔和光轴的交点为曲率中心的凹球面,与前面的实施形式 一样,由从光轴向外侧折射率逐渐变小的折射率分布型透镜构成。这 样,虽然形状是两面凹透镜,但作为凸透镜来发挥功能。
通过采用这样的物镜72,使得通过光圈75的投影光束不论经物 镜72的哪一面反射,都会经过有孔反射镜76的孔部,返回到光圈75 的开口,到达二维区域传感器80,而不会形成对测定值产生不良影响 的重影光。
如以上说明的那样,与本发明有关的眼科装置不会使来自物镜的 反射光成为有害光而对摄影图像或测定值产生不良影响,所以能够得 到良好画质的眼底像或精度高的测定值。另外,因为不必采用黑点, 所以可以减少部件的件数、调整结构,使照明光学系统更小型化。