專利名稱：眼科裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在眼科醫(yī)院或集體健康檢查等中所使用的眼科裝置。
背景技術(shù)：
以往，在眼科裝置中采用照明光學(xué)系統(tǒng)、攝影光學(xué)系統(tǒng)共用的物鏡。為了防止照明光的物鏡反射光映入眼底像而形成重影(ghost)像，并且為了防止混入到測定光中而使測定精度降低，在照明光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有黑點(diǎn)。
另外，特別是在雙掃描型的激光掃描型檢眼鏡中，因為不能配置抑制光學(xué)部件反射光形成的重像的發(fā)生的黑點(diǎn)，所以由利用反射鏡等的反射光學(xué)部件構(gòu)成，而不是由透鏡那樣的折射光學(xué)部件構(gòu)成。
另外，在自動折射計(Auto refractometer)等眼折射本領(lǐng)測定裝置中，為防止測定指標(biāo)投影光在物鏡上的反射，在投影系統(tǒng)中也設(shè)置黑點(diǎn)。并且，傾斜物鏡以使反射光不影響測定精度。
但是，在上述以往例中，用黑點(diǎn)很難完全消除重影光。另外，會產(chǎn)生此黑點(diǎn)的影子映在眼底像上而損壞畫質(zhì)的問題。
并且，為消除重影，須在物鏡上施加高性能的防反射膜，從而產(chǎn)生部件價格增高的問題。
特別地，在雙掃描型的激光掃描型檢眼鏡中，反射光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)既復(fù)雜又困難，并且與采用透鏡的情況相比，存在裝置大型化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問題點(diǎn)，提供能夠避免物鏡引起的反射光成為有害光而對攝影畫像或測定值產(chǎn)生不良影響，從而能夠得到良好畫質(zhì)的眼底像或精度較高的測定值的眼科裝置。
為達(dá)到上述目的，有關(guān)本發(fā)明的眼科裝置的特征在于在眼底照明光學(xué)系統(tǒng)和具有攝影光圈的攝影光學(xué)系統(tǒng)的公共的光路上，設(shè)置將上述攝影光圈成像于被檢測眼前眼部的物鏡，該物鏡將從上述攝影光圈中心發(fā)出的光線全部大致垂直地入射，并且具有光軸附近的折射率高、隨著與光軸的距離增加而折射率降低的折射率分布。


圖1是第1實施形式的眼底照相機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是物鏡的說明圖。
圖3是瞳孔的成像說明圖。
圖4是光圈的說明圖。
圖5是表示折射率分布的圖。
圖6是第2實施形式的說明圖。
圖7是棱鏡的說明圖。
圖8是自動折射計的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
基于圖示的實施形式詳細(xì)說明本發(fā)明。
圖1表示第1實施形式的眼底照相機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。在從觀察用紅外光源1至與被檢測眼E相對的物鏡2的光路上，依次排列著具有環(huán)狀開口的光圈3、透過紅外光而反射可視光的光路分支(splitting)反射鏡4、中繼透鏡5、具有環(huán)狀開口的光圈6、中央部分有開口的有孔反射鏡7。另外，在光路分支反射鏡4的入射方向的光路上，配置著具有環(huán)狀開口的光圈8、由閃光燈管構(gòu)成的攝影用光源9。光圈3、8關(guān)于物鏡2、中繼透鏡5，與被檢測眼E的瞳孔位置Ep大致共軛，光圈6關(guān)于物鏡2與被檢測眼E的角膜Ec大致共軛。
有孔反射鏡7的開口內(nèi)設(shè)有攝影光圈10，有孔反射鏡7背后的光路上依次排列著在光路上可移動的聚焦透鏡11、攝影透鏡12、上彈反射鏡13、攝像機(jī)構(gòu)14。另外，在上彈反射鏡13的反射方向的光路上，排列著場透鏡15、反射鏡16、成像透鏡17、觀察用電視攝像機(jī)18。
電視攝像機(jī)18的輸出經(jīng)由信號處理單元20，與攝像機(jī)構(gòu)14的輸出一起連接在圖像板(image board)21上，圖像板21的輸出連接在系統(tǒng)總線22、視頻監(jiān)視器23上，圖像板21內(nèi)置有存儲器21a、A/D轉(zhuǎn)換器21b。系統(tǒng)總線22上連接著CPU24、操作機(jī)構(gòu)25、攝影開關(guān)26、RAM27、ROM28、鍵盤29、記錄機(jī)構(gòu)30、以及內(nèi)置了電容器31a的攝影用光源控制機(jī)構(gòu)31。
在眼底觀察·定位時，觀察用光源1發(fā)出的紅外光束經(jīng)過環(huán)狀光圈3的開口部、光路分支反射鏡4、中繼透鏡5、光圈6的開口部，在有孔反射鏡7的開口部反射，通過物鏡2照射被檢測眼E的眼底Er。來自眼底Er的反射光經(jīng)過物鏡2、有孔反射鏡7的孔內(nèi)的攝影光圈10、聚焦透鏡11、攝影透鏡12，由作為光路切換反射鏡的上彈反射鏡13轉(zhuǎn)向，經(jīng)過場透鏡15，由反射鏡16轉(zhuǎn)向，經(jīng)過透鏡17，成像于觀察用電視攝像機(jī)18上。
電視攝像機(jī)18的輸出，通過信號處理單元20、圖像板21被轉(zhuǎn)換為視頻信號，在視頻監(jiān)視器23的畫面中顯示眼底像。以該視頻為基礎(chǔ)，檢測者通過操作機(jī)構(gòu)25使聚焦透鏡11沿光路方向移動，進(jìn)行對眼底Er的對焦。
確認(rèn)對焦無誤并按下攝影開關(guān)26后，上彈反射鏡13退避到光路外，并使攝影用光源9閃光。來自攝影用光源9的光束經(jīng)過光圈8的開口，由光路分支反射鏡4反射，經(jīng)過與觀察光束同樣的光路，照射眼底Er。來自眼底Er的反射光經(jīng)過物鏡2、攝影光圈10、聚焦透鏡11、攝影透鏡12，成像于攝像機(jī)構(gòu)14，眼底像Er暫時存儲在圖像板21中的圖像存儲器21a中。并且，被轉(zhuǎn)換為圖像記錄用的格式，記錄到記錄機(jī)構(gòu)30中，并顯示在視頻監(jiān)視器23上。
物鏡2配置在攝影光圈10和被檢測眼E之間，攝影光圈10側(cè)的第2面是在攝影光圈10的中心具有曲率中心的曲率半徑R2的凹球面，攝影光圈10關(guān)于物鏡2共軛地成像于被檢測眼E的瞳孔Ep。物鏡2的被檢測眼E側(cè)的第1面是在此成像點(diǎn)具有曲率中心的曲率半徑R1的凹球面。因此，經(jīng)過攝影光圈10的中心的光全部相對于物鏡2的第1面、第2面垂直地入射，這些面的反射光全部沿入射光路返回。
并且，如圖2所示那樣，物鏡2的玻璃的折射率在光軸附近最高，隨著向周邊趨近而逐漸降低，節(jié)距稀疏的部分折射率高，密的部分折射率低。
圖3表示從被檢測眼E的瞳孔Ep中心出來的光線聚光于攝影光圈10的中心的情形。這樣，和普通的透鏡不同，光線不是在物鏡2的表面，而是在物鏡2的內(nèi)部漸漸被彎曲。
圖4表示攝影光圈10附近的攝影光束La和照明光束Lb的剖面圖，因為具有環(huán)狀開口的光圈3成像于攝影光圈10的附近，所以照明光束Lb和攝影光束La被分離。因此，照明光束Lb中，在物鏡2的第1面或第2面反射的光全部返回到與出射位置大致對稱的位置。即，從圖4的領(lǐng)域Lb發(fā)出的光即使在物鏡2的各面上反射也會再次返回到領(lǐng)域Lb而不進(jìn)入領(lǐng)域La。也就是說，照明光束Lb的由物鏡2反射的光不會與攝影光束La重合而在攝影圖像上形成重影像。
下面表示在設(shè)計例1中將物鏡2的中心折射率設(shè)為1.83的情況、在設(shè)計例2中將中心折射率設(shè)為1.88時的情況。因為物鏡2的形狀如上所述由配置決定，所以在設(shè)計例1、設(shè)計例2中是共有的。
第1面 曲率半徑 R1＝-48.7第2面 曲率半徑 R2＝114.1中心厚度 24如果采用與光軸的距離r的函數(shù)，將折射率表示為n(r)＝n0+C1×r2+C2×r4+C3×r6+C4×r8，則各種情況下的系數(shù)值如下。
設(shè)計例1n0＝1.83C1＝-1.029×10-3C2＝5.540×10-7C3＝-2.675×10-10
C4＝7.837×10-14設(shè)計例2n0＝1.88C1＝-1.046×10-3C2＝5.632×10-7C3＝-2.718×10-10C4＝7.949×10-14圖5表示由上述式子表示的折射率分布的曲線圖，橫軸是與光軸的距離，縱軸是折射率。設(shè)計例1是中心折射率為1.83時的折射率分布，設(shè)計例2是將中心折射率設(shè)為1.88時的折射率分布。在設(shè)計例1中，中心部分的折射率相當(dāng)于S-LAH55(OHARA玻璃)，在距中心20mm左右的地方，具有相當(dāng)于S-FSL5(OHARA玻璃)的1.49左右的折射率。
另外在設(shè)計例2中，中心部分的折射率是相當(dāng)于S-LAH55(OHARA玻璃)的1.88，在距離中心20mm左右的地方，具有相當(dāng)于S-BSL7(OHARA玻璃)的1.52左右的折射率。
雖然此物鏡2具有兩面凹透鏡的形狀，但根據(jù)剛才說明的折射率分布，具有焦距為38.5mm的凸透鏡的功能，使瞳孔Ep和攝影光圈10以2倍成像倍率進(jìn)行成像。
圖6是將本發(fā)明的鏡頭應(yīng)用于激光掃描型檢眼鏡時的結(jié)構(gòu)圖。照射紅外光(780nm)、紅光(633nm)、綠光(566nm)、藍(lán)光(488nm)的激光光源41ir、41r、41g、41b通過與各自對應(yīng)的共焦光圈42ir、42r、42g、42b，射入波長分割棱鏡43，從波長分割棱鏡43至物鏡44的光路上，配置著聚焦透鏡45、有孔反射鏡46、中繼透鏡47、由驅(qū)動機(jī)構(gòu)48a驅(qū)動的進(jìn)行主掃描的電反射鏡48、中繼透鏡49、由驅(qū)動機(jī)構(gòu)50a驅(qū)動的進(jìn)行副掃描的電反射鏡50，構(gòu)成激光投影光學(xué)系統(tǒng)。
另外，在有孔反射鏡46的反射方向上，配置著聚焦透鏡51、波長分割棱鏡52，在各自的光路上配置著共焦光圈53ir、53r、53g、53b，以及光電檢測器54ir、54r、54g、54b，構(gòu)成受光光學(xué)系統(tǒng)。
光電檢測器54ir、54r、54g、54b的輸出連接在掃描控制電路61上，掃描控制電路61將來自電反射鏡48、50的驅(qū)動、激光光源41ir、41r、41g、41b的發(fā)光及光電檢測器54ir、54r、54g、54b的信號向數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。并且，掃描控制電路61通過系統(tǒng)總線62，與CPU63、記錄機(jī)構(gòu)64、攝影開關(guān)65、視頻板66連接，視頻板66的輸出連接在視頻監(jiān)視器67上。
在上述結(jié)構(gòu)中，有孔反射鏡46、主掃描電反射鏡48、副掃描電反射鏡50被配置成與被檢測眼E的瞳孔Ep大致共軛。并且，進(jìn)行這些成像的物鏡44的被檢測眼E側(cè)的第1面是以瞳孔Ep的中心為曲率中心的凹球面，電反射鏡50側(cè)的第2面是以與電反射鏡50的光軸的交點(diǎn)為曲率中心的凹球面，與前面的實施形式相同，是從光軸附近向周邊方向折射率逐漸降低的折射率分布型透鏡。
這樣，物鏡44雖然是兩面凹透鏡的形狀，但作為凸透鏡而發(fā)揮作用。另外，中繼透鏡47、49也和物鏡44一樣，是以與電反射鏡48、50的光軸的交點(diǎn)或有孔反射鏡46的開口中心為曲率中心的凹球面，與物鏡44一樣，由從光軸附近向周邊方向折射率逐漸降低的折射率分布型透鏡構(gòu)成。
因此，中繼透鏡47、49雖然也是兩面凹透鏡的形狀，但具有凸透鏡的功能。這樣，從有孔反射鏡46的開口發(fā)出的光束內(nèi)的、由中繼透鏡47、49、物鏡44反射的光，全部返回到有孔反射鏡46的開口，不會入射到受光光學(xué)系統(tǒng)而成為使圖質(zhì)降低的重影光。
另外，圖7是波長分割棱鏡52的波長分離的說明圖，反射面52a具有反射600nm～900nm的紅色光、紅外光，透過400nm～600nm的藍(lán)、綠色光的特性。面52b具有反射400nm～500nm的藍(lán)色光，透過綠色光的特性，面52c具有反射600nm～700nm的紅色光，透過700nm以上的紅外光的特性。
所使用的光源如上所述，是分別發(fā)出紅外780nm、紅色633nm、綠色566nm、藍(lán)色488nm波長的光的激光光源41ir、41r、41g、41b，在紅外熒光攝影時，因為必須接受具有800nm～900nm左右波寬的熒光，所以波長分割棱鏡52的面52a最好具有反射到900nm程度的特性。通過采用這樣的棱鏡52，能夠在較小的空間分光，所以可以使裝置小型化。
首先，用紅外光觀察被檢測眼E并進(jìn)行定位。紅外光源41ir發(fā)出的紅外光照射共焦光圈42ir。該像由波長分割棱鏡的色分解棱鏡43反射，經(jīng)過聚焦透鏡45，通過有孔反射鏡46的開口，經(jīng)過中繼透鏡47到達(dá)主掃描用電反射鏡48。
電反射鏡48由驅(qū)動機(jī)構(gòu)48a以轉(zhuǎn)軸48b為中心旋轉(zhuǎn)振動。這樣，照明光在垂直于紙面的方向進(jìn)行掃描，經(jīng)過中繼透鏡49到達(dá)副掃描電反射鏡50。電反射鏡50以旋轉(zhuǎn)軸50a為中心旋轉(zhuǎn)振動進(jìn)行副掃描。并且，紅外光經(jīng)過物鏡44、被檢測眼E的瞳孔Ep，對眼底Er進(jìn)行二維掃描。
在眼底Er的反射光再次經(jīng)過瞳孔Ep，經(jīng)過物鏡44、電反射鏡50、中繼透鏡49、電反射鏡48、中繼透鏡47，由有孔反射鏡46的反射面反射到下方，并且經(jīng)過聚焦透鏡51，由波長分割棱鏡52分光，成像于共焦光圈53ir，由光電檢測器54ir受光。該像在光電檢測器54ir中轉(zhuǎn)換為電信號，輸入到掃描控制電路61，轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號，進(jìn)而由視頻板66轉(zhuǎn)換為視頻信號，顯示在視頻監(jiān)視器67中。
攝影者觀察映入此視頻監(jiān)視器67的眼底像，利用操作機(jī)構(gòu)移動聚焦透鏡45、51，進(jìn)行焦點(diǎn)、定位調(diào)整等的攝影準(zhǔn)備。通過聚焦透鏡45、51連動地移動，照明側(cè)的共焦光圈42ir、42r、42g、42b和受光側(cè)的共焦光圈53ir、53r、53g、53b總保持大致共軛。
攝影者確認(rèn)攝影準(zhǔn)備完備后，按下攝影開關(guān)65。根據(jù)攝影開關(guān)65的輸入，光源41r、41g、41b發(fā)光。這些光源發(fā)出的光在波長分割棱鏡52中合流，沿著與紅外光同樣的光路前進(jìn)，對眼底Er進(jìn)行二維掃描。此反射光也和紅外光一樣，沿與入射時相同的光路返回，由有孔反射鏡46的周邊部分反射，經(jīng)過聚焦透鏡51，由波長分割棱鏡52分光，成像于共焦光圈53r、53g、53b，由光電檢測器54r、54g、54b受光。
在光電檢測器54r、54g、54b中產(chǎn)生的電信號由掃描控制電路61轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)由視頻板66，在視頻監(jiān)視器是作為靜止圖像來顯示，并由記錄機(jī)構(gòu)64記錄，結(jié)束攝影。這樣，因為能夠在照明、受光公共的光路上配置物鏡44、中繼透鏡47、49，所以可以使光學(xué)系統(tǒng)整體變小。
圖8是將本發(fā)明的鏡頭實施于自動折射計后的結(jié)構(gòu)圖。在從光源71至物鏡72的光路中，排列有投影視標(biāo)73、透鏡74、光圈75、有孔反射鏡76。另外，在有孔反射鏡76的反射方向上排列著瞳孔光圈77、棱鏡78、透鏡79、二維區(qū)域傳感器80。區(qū)域傳感器80的輸出經(jīng)過圖像板81、運(yùn)算機(jī)構(gòu)82，連接在顯示機(jī)構(gòu)83上，運(yùn)算機(jī)構(gòu)82的輸出連接在光源71上。
在測定時，從光源71發(fā)出的光照射投影指標(biāo)73，該指標(biāo)像經(jīng)過透鏡74，通過光圈75的開口后，通過有孔反射鏡76的孔部。然后，經(jīng)過物鏡72到達(dá)被檢測眼E的眼底Er。在眼底Er的反射光再次經(jīng)過物鏡72，在有孔反射鏡76的周邊部分反射，經(jīng)過瞳孔光圈77的開口，被棱鏡78轉(zhuǎn)向，經(jīng)過透鏡79，在二維區(qū)域傳感器80上形成環(huán)狀的像。
圖像板81將此指標(biāo)像作為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)而存儲，運(yùn)算機(jī)構(gòu)82分析該指標(biāo)像的形狀，計算球面折射度、散光度、散光角度，將運(yùn)算結(jié)果顯示于顯示機(jī)構(gòu)83上。
在該結(jié)構(gòu)中，光圈75和光圈77都與被檢測眼瞳孔大致共軛，投影光束和受光光束被分離。物鏡72的光圈75側(cè)的第2面是以此光圈75和光軸的交點(diǎn)為曲率中心的凹球面，被檢測眼E側(cè)的第1面是以被檢測眼瞳孔和光軸的交點(diǎn)為曲率中心的凹球面，與前面的實施形式一樣，由從光軸向外側(cè)折射率逐漸變小的折射率分布型透鏡構(gòu)成。這樣，雖然形狀是兩面凹透鏡，但作為凸透鏡來發(fā)揮功能。
通過采用這樣的物鏡72，使得通過光圈75的投影光束不論經(jīng)物鏡72的哪一面反射，都會經(jīng)過有孔反射鏡76的孔部，返回到光圈75的開口，到達(dá)二維區(qū)域傳感器80，而不會形成對測定值產(chǎn)生不良影響的重影光。
如以上說明的那樣，與本發(fā)明有關(guān)的眼科裝置不會使來自物鏡的反射光成為有害光而對攝影圖像或測定值產(chǎn)生不良影響，所以能夠得到良好畫質(zhì)的眼底像或精度高的測定值。另外，因為不必采用黑點(diǎn)，所以可以減少部件的件數(shù)、調(diào)整結(jié)構(gòu)，使照明光學(xué)系統(tǒng)更小型化。
權(quán)利要求
1.一種眼科裝置，包括眼底照明光學(xué)系統(tǒng)，用于對眼底進(jìn)行照明；具有攝影光圈的攝影光學(xué)系統(tǒng)，用于拍攝眼底像；物鏡，配置在上述眼底照明光學(xué)系統(tǒng)和上述攝影光學(xué)系統(tǒng)的公共的光路上，用于將上述攝影光圈成像于被檢測眼前眼部；其中，上述物鏡使從上述攝影光圈中心發(fā)出的光線全部大致垂直地入射，并且具有光軸附近的折射率高、隨著與光軸的距離增加而折射率降低的折射率分布。
2.一種眼科裝置，包括光路分支機(jī)構(gòu)，用于在不同的方向引導(dǎo)光軸附近的光和周邊部分的光；面向被檢測眼的物鏡；其中，上述物鏡的所有的面具有使從上述光路分支機(jī)構(gòu)的中心部發(fā)出的光的反射光再次向中心部返回的形狀，上述物鏡具有光軸附近的折射率高、隨著與光軸的距離增加而折射率降低的折射率分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的眼科裝置，其特征在于上述眼科裝置是眼底照相機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的眼科裝置，其特征在于上述眼科裝置是激光掃描方式的檢眼鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的眼科裝置，其特征在于上述眼科裝置是自動折射計。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種眼科裝置。在眼底照明光學(xué)系統(tǒng)和具有攝影光圈的攝影光學(xué)系統(tǒng)的公共的光路上，設(shè)置將上述攝影光圈成像于被檢測眼前眼部的物鏡，該物鏡將從上述攝影光圈中心發(fā)出的光線全部大致垂直地入射，并且具有光軸附近的折射率高、隨著與光軸的距離增加而折射率降低的折射率分布，由此可以防止重影光。
文檔編號A61B3/12GK1541611SQ20041003770
公開日2004年11月3日 申請日期2004年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月1日
發(fā)明者松本和浩 申請人:佳能株式會社