阅读说明：本技术 验光装置 (Optometry device ) 是由 边光春 后藤佳人 于 2019-09-11 设计创作，主要内容包括：本公开的一个方面的验光装置具备支撑结构、照明光源、观察光学系统、以及控制部。支撑结构被构造成支撑受检者的脸部。照明光源被构造成照亮受检眼。观察光学系统具备被构造成接收来自受检眼的反射光的摄像元件。控制部从摄像元件获取第一图像以及第二图像,并基于第一图像和第二图像之间的差异来判定受检者的脸部是否放置在支撑结构上,其中,该第一图像是在照明光源点亮期间拍摄的图像,该第二图像是在照明光源熄灭期间拍摄的图像。(An optometry apparatus according to an aspect of the present disclosure includes a support structure, an illumination light source, an observation optical system, and a control unit. The support structure is configured to support a face of a subject. The illumination source is configured to illuminate the eye. The observation optical system includes an image pickup element configured to receive reflected light from the eye to be inspected. The control section acquires a first image and a second image from the image pickup element, and determines whether the face of the subject is placed on the support structure based on a difference between the first image and the second image, wherein the first image is an image captured during the lighting of the illumination light source, and the second image is an image captured during the lighting of the illumination light source.)

验光装置

技术领域

本公开涉及验光装置。

背景技术

如日本特开2000-254098号公报公开所知的验光装置被构造成检测受检者。在已知的验光装置中，通过以预定频率使发光元件闪烁来发射指标光。来自受光元件的受光信号输入到旁路电路。通过旁路电路从受光信号中选择性地提取具有预定频率的信号。当受检者存在时，提取从受检者反射的指标光的分量。验光装置基于该提取信号来判定受检者是否存在。

还已知一种验光装置，其具备用于判定在放置受检者的脸部的下颌台上是否存在受检者的传感器。

发明内容

在以往的装置中包括用于检测受检者、且与验光不直接相关的专用电路等物理构造。

在此，根据本公开的一个方面，期望可以提供一种能够使用用于验光的构造来检测受检者的验光装置。

本公开的一个方面的验光装置具备支撑结构、照明光源、观察光学系统、以及控制部。支撑结构被构造成支撑受检者的脸部。照明光源被构造成照亮受检者的眼睛即受检眼。观察光学系统具备被构造成接收来自受检眼的反射光的摄像元件。观察光学系统设置成眼用于观受检眼。

控制部被构造成使照明光源点亮或熄灭。控制部被构造成从摄像元件获取第一图像，该第一图像是在照明光源点亮期间由摄像元件拍摄的图像。控制部被构造成从摄像元件获取第二图像，该第二图像是在照明光源熄灭期间由摄像元件拍摄的图像。并且，控制部被构造成基于第一图像和第二图像之间的差异来判定受检者的脸部是否放置在支撑结构上。

根据该验光装置，能够利用用于验光的照明光源以及观察光学系统来判定受检者的脸部是否放置在支撑结构上。

根据本公开的一个方面，控制部可以基于第一图像和第二图像之间的亮度的差异来判定受检者的脸部是否放置在支撑结构上。

根据本公开的一个方面，当第一图像和第二图像之间的亮度的差异为基准值以上时，控制部可以判定受检者的脸部放置在支撑结构上，当亮度的差异小于基准值时，控制部可以判定受检者的脸部没有放置在支撑结构上。

根据本公开的一个方面，验光装置可以具备用于改变观察光学系统相对于支撑结构的相对位置的驱动系统。在判定出受检者的脸部放置在支撑结构上的条件下，控制部可以控制驱动系统，使观察光学系统对准受检眼。

根据本公开的一个方面，控制部可以基于在照明光源点亮期间由摄像元件拍摄的图像来检测受检眼的瞳孔位置，并基于瞳孔位置来控制驱动系统，使观察光学系统对准受检眼。

根据本公开的一个方面，验光装置可以具备位置检测系统，该位置检测系统向受检眼的角膜照射光，并接收来自受检眼的角膜的反射光，由此来检测角膜顶点的位置。控制部可以通过执行粗略对准处理和精细对准处理来使光学系统逐步对准受检眼。

粗略对准处理可以包含如下处理，即，在判定出受检者的脸部放置在支撑结构上的条件下，基于在照明光源点亮期间由摄像元件拍摄的图像来检测受检眼的瞳孔位置，并且基于检测到的瞳孔位置来控制驱动系统，使观察光学系统对准受检眼。

精细对准处理可以包含如下处理，即，基于从位置检测系统获得的角膜顶点的位置来控制驱动系统，使观察光学系统对准受检眼。可以在粗略对准处理之后执行精细对准处理。

附图说明

图1是示出验光装置的外观构造的图。

图2是示出验光装置的内部构造的框图。

图3是示出光学系统的构造的图。

图4是控制装置所执行的对准处理的流程图。

图5是关于亮度的说明图。

图6A和图6B是基于光源的反射点之间的距离检测受检眼在Z方向上的位置的方法的说明图。

具体实施方式

以下参照附图说明作为本公开的其中一例的示例性实施方式。

图1所示的本实施方式的验光装置1被构造成发挥用于测量受检眼E的角膜厚度的测厚计以及用于测量眼压的眼压计的功能。该验光装置1具备头部3、主体部5、支撑结构7、以及显示器9。

头部3以能够相对于主体部5在XYZ(左右、上下、前后)方向上进行相对移动的方式安装于主体部5。支撑结构7被构造成支撑受检者的脸部，特别是受检者的下颌，并且固定于主体部5。显示器9设置在头部3中的后部，该后部处于头部3中与面对受检者的前部相反的一侧。

在验光时，受检者的脸部放置在支撑结构7上。通过由支撑结构7支撑受检者的脸部来稳定受检眼E的位置。进而在验光时，使头部3相对于主体部5在XYZ方向上进行相对移动，从而使内置在头部3的光学系统对准受检眼E。

如图2所示，头部3包括对准光学系统100、观察光学系统300、固视光学系统400、第一测量光学系统500、以及第二测量光学系统600而作为上述光学系统。

主体部5具备控制装置700、存储装置710、XYZ驱动系统720、以及操作系统740。控制装置700被构造成对验光装置1的整体进行总括控制，并对受检眼E的测量数据进行处理。

控制装置700具备例如处理器701以及存储器703。处理器701被构造成按照存储装置710所存储的计算机程序来执行处理。

以下说明的控制装置700所执行的处理可以被理解为是通过处理器701按照计算机程序执行处理而实现的。存储装置710由例如闪速存储器等可电气式重写数据的非易失性存储器构造而成。

XYZ驱动系统720被构造成基于来自控制装置700的指令使头部3相对于主体部5在XYZ方向上进行相对移动。操作系统740具备用于接受来自检查者的操作的操纵杆741。

此外，可以在显示器9的画面上设置作为操作系统740的一部分的触摸板(未图示)。显示器9被构造成受控制装置700控制而向检查者显示受检眼E的图像以及测量出的眼压和角膜厚度等各种信息。

如图3所示，内置在头部3的对准光学系统100具备光源101、热镜102、物镜103、以及热镜104。光源101被构造成输出对准光。

来自光源101的对准光被热镜102反射，并穿过物镜103被热镜104反射，之后，穿过观察口200，朝向受检眼E的角膜而照射。光源101是例如输出红外光的LED。

观察口200具备喷嘴201以及平面玻璃205。喷嘴201具备面向受检眼E的透明窗部件201a以及开口部201c。开口部201c构造为压缩空气的喷射路径，并且在窗部件201a的中央形成喷射口201b。

在测量眼压时，从喷射口201b经由开口部201c向受检眼E送出压缩空气。由上述热镜104反射的对准光通过观察口200的平面玻璃205以及喷嘴201的开口部201c而照射到受检眼E。

由受检眼E的角膜反射的光在设置于主光轴O1上的观察光学系统300内传播。观察光学系统300具备二维摄像元件306。由受检眼E的角膜反射的光被二维摄像元件(CCD)306接收。由此，由二维摄像元件306拍摄与对准光相对应的反射光。

由控制装置700处理包含反射光的拍摄图像在内的来自二维摄像元件306的图像信号。控制装置700基于该图像信号所包含的反射光来检测受检眼E的角膜顶点在XY方向上的位置。由此，对准光学系统100以及观察光学系统300发挥位置检测系统的功能。

XYZ驱动系统720基于检测到的受检眼E在XY方向上的位置使头部3进行移动，以在XY方向上使头部3对准受检眼E。

观察光学系统300进一步具备光源301、光源302、物镜303、二向色镜304、以及成像透镜305。光源301以及光源302设置为照射受检眼E的前眼部区域。光源301和光源302采用输出红外光的LED，该红外光的波长小于用于对准的光源101的波长。在下文中，将来自光源301以及光源302的光称为观察光。

来自光源301以及光源302的观察光被受检眼E反射。该反射光穿过热镜104，并通过物镜303、二向色镜304、以及成像透镜305，而被二维摄像元件(CCD)306接收。通过该受光操作，由二维摄像元件306拍摄受检眼E的前眼部区域。从二维摄像元件306输出表示拍摄图像的图像信号。控制装置700基于该来自二维摄像元件306的图像信号控制显示器9，以将受检眼E的前眼部图像显示在显示器9上。

另外，固视光学系统400具备光源401、中继透镜403、以及反射镜404。光源401以照射用于促使受检者进行固视的光(在下文中称为固视光。)的方式运行操作。

固视光穿过中继透镜403，并被反射镜404反射，之后，被二向色镜304反射并通过主光轴O1，且穿过物镜303以及热镜104，而成像在受检眼E的视网膜上。利用该固视光使受检眼E处于可以进行如眼压检查等对眼睛的特性进行检查的固视状态。光源401采用输出受检者可视觉识别的可见光的LED。

用于测量眼压的第一测量光学系统500具备光源501、半反射镜502、聚光透镜503、以及受光元件504。来自光源501的光(在下文中称为第一测量光)在穿过半反射镜502之后，穿过热镜102以及物镜103，经热镜104反射而通过主光轴O1，并穿过平面玻璃205以及喷嘴201的开口部201c而照射到受检眼E的角膜。

照射到受检眼E的角膜的光，被角膜反射，以沿去路返回的方式，穿过喷嘴201的开口部201c以及平面玻璃205，被热镜104反射，并穿过物镜103以及热镜102，被半反射镜502反射，然后穿过聚光透镜503，而被受光元件504接收。

在检查眼压时，从喷嘴201朝向受检眼E的角膜喷射压缩空气。当喷射压缩空气时受检眼E的角膜移位并变形，由此使得经受光元件504接收的光量发生改变。根据该光量的改变程度而计算受检眼E的眼压。

光源501采用输出红外光的LED，该红外光的波长大于观察光的波长且小于对准光的波长。如上所述地设定对准光、观察光、固视光、以及第一测量光的波长，并适当地设定热镜102、104以及二向色镜304的反射/透射特性，由此，使得这四束光沿着适当的光路而传播。

用于测量角膜厚度的第二测量光学系统600具备光源601、透镜602、圆柱透镜603、以及受光元件604。来自光源601的光(在下文中称为第二测量光)在被透镜602转换成平行光之后，穿过观察口200的透明窗部件201a而照射到受检眼E的角膜。照射到角膜的第二测量光在受检眼E的角膜内皮以及角膜上皮处反射。这些反射光穿过观察口200的透明窗部件201a并穿过圆柱透镜603而被受光元件604接收。光源601采用例如具有相干性的超发光二极管(SLD)。光源601不限于SLD，还可以采用诸如激光二极管(LD)的具有相干性的光源(二极管)。

当使用相干性光源作为光源601时，有可能产生斑点噪声，并且有可能降低角膜厚度的测量精度。不过，如上所述使在受检眼E的角膜内皮以及角膜上皮处反射的第二测量光穿过圆柱透镜603并整形为线状的光，由此,能够减少斑点噪声。

由控制装置700处理来自受光元件604的受光信号。控制装置700以如下方式运行操作，即，基于由该受光信号确定的第一反射光与第二反射光在受光面上的受光位置之间的差异来测量受检眼E的角膜厚度。第一反射光是来自受检眼E的角膜内皮的反射光。第二反射光是来自角膜上皮的反射光。

此外，第二测量光学系统600还用作验光前的Z对准光学系统。受光元件604中的反射光的受光位置基于受检眼E的角膜在Z方向上的位置而改变。控制装置700基于该受光位置来检测受检眼E的角膜在Z方向上的位置。XYZ驱动系统720基于该检测位置来调整Z方向上头部3相对于受检眼E的位置。

在验光装置1中，基于例如来自二维摄像元件306的图像信号所表示的受检眼E的前眼部图像而自动执行在Z方向上头部3相对于受检眼E的对准(粗略对准)，然后，基于第二测量光，自动且高精度地执行在Z方向上头部3相对于受检眼E的对准(精细对准)。

如上所述，也以同样的方式基于来自二维摄像元件306的图像信号所表示的受检眼E的前眼部图像而自动执行在XY方向上头部3相对于受检眼E的对准(粗略对准)，然后，基于对准光，自动且高精度地执行在XY方向上头部3相对于受检眼E的对准(精细对准)。当不能自动粗略对准时，由检查者使用操纵杆741手动执行粗略对准。

接下来，使用图4对控制装置700所执行的对准处理的细节进行说明。控制装置700通过反复执行图4所示的对准处理，而在受检者的脸部放置在支撑结构7上时，自动执行头部3相对于受检眼E的对准。

当开始执行对准处理时，控制装置700判断是否能够执行精细对准处理(S110)。当头部3相对于受检眼E的相对位置在能够执行精细对准处理的范围内时，控制装置700在S110中做出肯定判断，对于除此以外的情形，在S110中做出否定判断。

为了判断是否能够执行精细对准处理，控制装置700能够从光源101照射对准光，并从二维摄像元件306获取图像信号。并且，当图像信号中包含与对准光相对应的反射光分量且能够从该反射光分量检测出角膜顶点的位置时，可判断为能够执行精细对准处理。

如果在S110中判断为能够执行精细对准处理(S110：是)，则控制装置700在S220中执行精细对准处理。然后，结束对准处理。

如果在S110中做出否定判断，则控制装置700使光源301以及光源302进行点亮和熄灭(S120)。并且，控制装置700分别在点亮时以及熄灭时从二维摄像元件306获取图像信号(S120)。点亮时的图像信号表示点亮时的二维摄像元件306的拍摄图像(受光图像)。熄灭时的图像信号表示熄灭时的二维摄像元件306的拍摄图像(受光图像)。

控制装置700基于获取的图像信号计算点亮时的拍摄图像的亮度B1和熄灭时的拍摄图像的亮度B2(S130)。然后，控制装置700计算点亮时的亮度B1与熄灭时的亮度B2之间的差异即亮度差BD＝B1-B2(S140)。

亮度B1以及亮度B2可以是整个拍摄图像中的每个像素的亮度的总和或平均值，或者可以是拍摄图像的预定中央部中的每个像素的亮度的总和或平均值。

控制装置700基于上述计算出的亮度差BD，判断受检者的脸部是否放置在支撑结构7上(S150)。如图5所示，当受检者的脸部没有放置在支撑结构7上时，到达二维摄像元件306的光大部分是从外部经由观察口200而传播的背景光，无论光源301以及光源302是否处于点亮状态，二维摄像元件306的拍摄图像的亮度都较低。在图5中，由阴影表示亮度低的情形。

与此相对，当受检者的脸部放置在支撑结构7上时，来自光源301以及光源302的光在受检者的脸部反射，特别是在眼睛反射，并由二维摄像元件306接收该反射光，因此，拍摄图像的亮度在熄灭时低而在点亮时高。在S150中，利用这种现象，基于亮度差BD来判断受检者的脸部是否放置在支撑结构7上。

具体地，当亮度差BD为预定阈值以上时，控制装置700可以判断为受检者的脸部放置在支撑结构7上(S150：是)，对于除此以外的情形，则可判断为受检者的脸部没有放置在支撑结构7上(S150：否)。

如果控制装置700判断为受检者的脸部没有放置在支撑结构7上(S150：否)，则再次使光源301以及光源302点亮和熄灭(S120)。然后，再次执行S130～S150的处理。再次的点亮和熄灭可以与近前的点亮和熄灭隔开一定间隔而执行。

如果控制装置700判断为受检者的脸部放置在支撑结构7上(S150：是)，则将头部3配置在Z方向上的原点位置，以对受检眼E进行拍摄，并对瞳孔进行检测(S160)。

具体地，控制装置700首先通过XYZ驱动系统720使头部3移动到Z方向上的原点位置。原点位置对应于在能够拍摄受检眼E的瞳孔的范围内头部3在Z方向上距离受检眼E最远的位置。在此，将头部3配置在原点位置的原因是为了防止因头部3的后续移动而导致头部3接触到受检者(特别是受检眼E)。

然后，控制装置700在使头部3配置在原点位置的状态下，使光源301以及光源302点亮，并从二维摄像元件306获取在该点亮时的图像信号，由此，对受检眼E进行拍摄。该图像信号基本上表示受检眼E的前眼部区域的拍摄图像。控制装置700对获取的图像信号进行解析，并对在图像信号所表示的前眼部区域的拍摄图像中黑色圆形区域进行检测，由此，对受检眼E的瞳孔以及其在XY方向上的位置进行检测。

在此当能够检测到瞳孔时，控制装置700在S170中做出肯定判断，并执行S180的处理。另一方面，当不能检测到瞳孔时，控制装置700在S170中做出否定判断，并再次执行S120的处理。

在S180中，控制装置700基于检测到的瞳孔的位置执行在XY方向上的粗略对准处理。即，控制装置700通过XYZ驱动系统720使头部3在XY方向上移动，以使头部3对准所检测到的瞳孔的中心。

然后，控制装置700判断是否能够执行在Z方向上的粗略对准处理(S190)。具体地，控制装置700对来自二维摄像元件306的图像信号进行解析，判断是否能够计算瞳孔中映现的光源301的反射光的位置和瞳孔中映现的光源302的反射光的位置之间的距离D。

解析对象的图像信号可以是在执行了在XY方向上的粗略对准处理(S180)之后通过拍摄操作获得的图像信号。即，在S190中，为了进行上述判断，控制装置700可以在使光源301以及光源302点亮的状态下，从二维摄像元件306重新获得该点亮时的图像信号，并解析该图像信号。作为另一示例，可以基于在执行XY方向上的粗略对准处理之前的处理(S160)中获取的图像信号而进行S190中的判断。

在本实施方式中，光源301和光源302分别配置在受检眼E的左侧和右侧。因此，在能够计算距离D的情况下，虽然含有由于受检眼E的曲率差异而引起的误差，但是能够由距离D粗略地确定受检眼E在Z方向上的位置。

例如，在如图6A所示距离D较长的情况下，表示受检眼E和头部3之间的距离小于在如图6B中所示距离D较短的情况下受检眼E和头部3之间的距离。图6A和6B中所示的阴影圆形区域表示受检眼E，白色圆形区域表示受检眼E中映现的反射光。距离D和受检眼E在Z方向上的位置之间的关系式能够通过实验或通过桌面计算预先推导出。

当能够计算出预定正常范围内的距离D时，控制装置700可判断为能够执行在Z方向上的粗略对准处理，对于除此以外的情形，则可判断为不能执行在Z方向上的粗略对准处理。

如果控制装置700判断为能够执行在Z方向上的粗略对准处理(S190：是)，则基于由上述距离D确定的受检眼E在Z方向上的位置来执行在Z方向上的粗略对准处理(S200)。

即，控制装置700通过XYZ驱动系统720使头部3在Z方向上移动，以将头部3定位到在Z方向上从受检眼E的位置离开有适当距离的位置处(S200)。然后，控制装置700进行S110的判断。在此情况下，头部3相对于受检眼E的相对位置基本上处于能够执行精细对准处理的范围内。因此，控制装置700在S110中做出肯定判断，并执行精细对准处理(S220)。

另一方面，如果控制装置700判断为不能够执行在Z方向上的粗略对准处理(S190：否)，则通过显示器9指示检查者手动执行在Z方向上的对准。进而，控制装置700受理操纵杆741的操作并使头部3相对于主体部5进行相对移动(S210)。检查者能够基于显示在显示器9上的受检眼E的前眼部区域的拍摄图像，通过手动使头部3对准受检眼E。

当如上的手动操作结束时，控制装置700进行S110的判断。当通过手动操作将头部3调整到了能够执行精细对准处理的位置时，控制装置700在S110中做出肯定判断，并执行精细对准处理(S220)。

或者，如果在转移到S210之后作为手动操作的结果而能够执行在Z方向上的粗略对准处理，则控制装置700可以结束对手动操作的受理并以与S200中相同的方式来执行在Z方向上的粗略对准处理。然后，控制装置700能够在S110中做出肯定判断，并执行精细对准处理(S220)。

在精细对准处理(S220)中，控制装置700基于来自二维摄像元件306的图像信号中包含的对准光的反射光分量来检测受检者的角膜顶点的位置。并且，控制装置700通过XYZ驱动系统720使头部3在XY方向上移动，以将头部3对准到所检测到的受检眼E的角膜顶点的位置。

此外，控制装置700控制第二测量光学系统600，从光源601照射第二测量光，并从受光元件604获取该反射光的受光信号。控制装置700通过XYZ驱动系统720使头部3在Z方向上移动，以相对于由获取的受光信号中包含的反射光分量所确定的受检眼E在Z方向上的位置而将头部3定位到适当的位置。然后，控制装置700结束图4所示的对准处理。控制装置700可以在结束该对准处理之后执行验光处理，具体而言，执行测量角膜厚度的处理以及测量眼压的处理。

以上所说明的本实施方式的验光装置1能够通过使用于观察受检眼E而设置的照明用光源301以及光源302点亮和熄灭，来检测放置在支撑结构7上的受检者的脸部。在检测之后，验光装置1能够自动进行头部3与受检眼E的对准。

因此，根据该验光装置1，能够抑制由验光对检查者造成的负担，同时能够快速地自动执行验光的准备操作。该自动执行有助于缩短检查时间。因此，本实施方式能够提供便捷性高的验光装置1。

在本实施方式中，自动检测受检者的脸部，并且自动进行头部3的对准。因此，能够防止虽然受检者的脸部没有放置在支撑结构7上，却执行头部3的驱动以进行不必要地对准的情形。

此外，在本实施方式中，不需要专用部件作为用于检测受检者的脸部的构造。即，验光装置1不需要专用硬件，并且能够仅通过诸如使光源301和光源302进行闪烁以及对拍摄图像进行解析的软件处理来检测受检者的脸部。因此，根据本实施方式，能够通过有效地利用验光装置中的用于验光的构造来检测受检者。

以上，对本公开的示例性实施方式进行了说明，但是本公开不限于上述实施方式，并且可以采用各种方式。例如，上述实施方式中的一个构成元素所具有的多个功能可以分散于多个构成元素。多个构成元素所具有的功能可以集成于一个构成元素。可以省略上述实施方式的构成的一部分。由记载在专利权利要求中的语句所确定的技术思想所包含的各种方式均为本公开的实施方式。