JP3046062B2 - 眼屈折力測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は眼屈折力測定装置、特にフォトレフラクショ
ン方式の眼屈折力測定装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、眼屈折力測定装置として、ストロボ光で被検眼
眼底を照明し、被検眼の瞳孔での光束の状態をカメラで
撮影し、その結果から被検眼の眼屈折力を測定する所謂
フォトレフラクション方式の眼屈折力測定装置がある。

然し乍ら、この装置に於いては、測定範囲が限られ、
正確な測定ができないという欠点を有していたものであ
る。

その為本出願人は特開平２−191428号に於いて、被検
眼眼底に光源像を投影し、眼底で反射される光源からの
光束をエッヂ状の遮光部材で遮ぎり、遮ぎった光束を受
光素子で受け、その光束の光量分布状態を基に眼屈折力
を測定する眼屈折力測定装置を提案し、高精度に而も瞬
時に眼屈折力を測定できることを可能とした。

［発明が解決しようとする課題］ 然し乍ら、この前述した装置に於いて、測定した結果
に基づき眼屈折力を算出する場合被検眼の瞳孔径を測定
し、この瞳孔径に基づいて算出を行わなければならず、
光量分布の測定とは別に、被検眼の瞳孔径を測定する為
の構成を必要としたものである。

［課題を解決する為の手段］ 本発明は、この従来技術の課題を解決し、被検眼瞳孔
径を測定の度に測定する必要がない装置を提案すること
を目的とするものであり、測定光束を発する光源と、被
検眼瞳と略共役な位置に配設され被検眼瞳孔径より小さ
な透光部を有する投影系絞りとを有し、前記透光部を介
し被検眼眼底に光源像を投影する為の投影系と、被検眼
瞳と略共役位置に配置した受光素子上に前記眼底からの
光束を導びく受光系と、受光系の光路内に配置され受光
光束の一部を遮光する為のエッヂ状の遮光部材と、前記
受光素子上に投影された光束の光量分布状態を基に被検
眼の眼屈折力を演算する演算器とを具備することを特徴
とするものである。

［作用］ 本発明によれば、被検眼眼底に光源像を投影する為の
投影系内の被検眼瞳と共役な位置に、一般の人の瞳孔系
より小さな透光部を有する投影絞りを配置することによ
り、被検眼瞳孔には、被検眼の瞳孔径の違いにも拘らず
被検眼瞳に投影される前記投影絞りの透光部像の大きさ
に対応して常に一定の開口径の光束を入れる事ができる
ものであり、従来の装置の様に特別に被検眼の瞳孔径の
大きさを測定する必要が無い。

［実 施 例］ 以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を説明す
る。

前述した様に先の出願では受光素子を受光した光量分
布を基に被検眼のディオプター値を測定するが、光量分
布の傾きをデジタルf/f₀と定義すると、基準ディオプタ
ー値D₀に対する被検眼のディオプター値の偏差ΔＤは、 の関係があることが分っており、 更に、 L:光源の大きさ u:瞳孔径 である。

従って、先に提案した眼屈折力測定装置に於いては瞳
孔径ｕを測定している。ところが、以下に述べる様に、
本実施例では、絞りを設けて測定上必要な瞳孔径ｕを擬
制し、瞳孔径の測定を省略する。

第１図に於いて、１は測定光源像を被検眼３の眼底７
に投影する為の眼屈折力測定用投影系であり、２は眼底
７により反射された測定光束を受光する為の受光系、５
は被検眼３に指標光束を投影する角膜形状測定用投影系
であり、眼屈折力測定用投影系１及び受光系２は被検眼
３に対向して配置され、角膜形状測定用投影系５は眼屈
折力測定用投影系１と光軸を共用し、該光軸の周囲に配
置される。

前記眼屈折力測定用投影系１は、光源４、ハーフミラ
ー10、ミラー11、ビームスプリッタ13を有し、前記光源
４とハーフミラー10との間に集光レンズ14が配設され、
該ハーフミラー10と前記ミラー11との間にリレーレンズ
15、投影系絞り16が配設され、前記ミラー11とビームス
プリッタ13との間に投影系対物レンズ17が配設されてい
る。又、前記投影系絞り16と瞳６とは投影系対物レンズ
17に関して略共役な位置となっている。

上述した眼屈折力測定用投影系１は、前記光源４から
の光束を集光レンズ14、ハーフミラー10、リレーレンズ
15、投影系絞り16、ミラー11、投影系対物レンズ17、ビ
ームスプリッタ13を経て被検眼３に導びき、瞳６を通し
て眼底７上に光源４の像を形成するものである。而し
て、被検眼３の眼屈折力が基準ディオプター値（基準屈
折力）の場合に、眼底７に光源４の像が合焦される様
に、前記眼屈折力測定用投影系１が構成されている。

前記受光系２は、受光系対物レンズ18、リレーレンズ
19,20及び受光素子９から成り、眼底７からの光束は前
記ビームスプリッタ13を透過して受光素子９上に投影さ
れる。

該受光素子９は、エリアCCD、或は撮像管等であり、
受光素子９の受光面9aは被検眼３の瞳６と略共役位置に
配置される。

前記受光系２の光路内には、ビームスプリッタ13に関
して、投影系絞り16と共役な位置に受光系絞り21を配置
することも可能である。又ビームスプリッタ13に関して
光源４と略共役な位置に、光束の一部を遮光する為のエ
ッヂ状部材12を配置する。尚、本実施例では、受光系光
軸Ｏを境界として光束の片側を遮光する為のエッヂ状遮
光部材12を配置する。

前記角膜形状測定用投影系５は、前記光軸Ｏを共用す
る様に配置されたリング状発行源22及び該リング状発光
源22からの光束を平行光束として角膜上に投影する集光
レンズ23、更に前記リング状発光源22の外側に配置した
前顔部照明光源24から成り、前記リング上発光源22から
発せられた指標光束は、集光レンズ23を透過して、平行
で且リング状の指標光束となって角膜へ投影される様に
なっている。

尚、リング状発光源22は、同心円状に複数の発光源を
用意しても良い。

次に、前記光源４の波長とリング状発光源22の波長と
を異ならせる。例えば、光源４の波長を750nm〜850nm、
リング状発光源22の波長を850nm以上とし、前記２つの
絞りのうち受光系絞り21を配置する場合は、光学的膜で
形成し、中心部を光源４からの光束のみを、又周辺部に
ついては、リング状発光源22からの光束、及び前眼部照
明用光源24からの光のみを透過する様にする。この時、
中心部は前眼部照明光を透過する様にしてもよい。更
に、２つの絞りのうち少なくとも投影系絞り16の中央
部、即ち測定光束透過部の径を個人差を考慮した瞳径よ
りも更に小さくする。

又、前記ハーフミラー10に関し、被検眼を固視させる
為の固視標26と、レンズ25を配置する。

前記受光素子９には、演算器27が接続され、該演算器
27は受光素子９からの映像信号を取込み、更には記憶さ
せ該映像信号を基に光量分布を求め、更にディオプター
値、指標光束の変形量等を演算、その結果を表示器28に
出力する様になっている。又、演算器27は受光素子９の
映像をそのまま表示器27に出力することもできることに
なっている。

この時、複数回分の測定を行ってから演算を行う様に
しても良い。表示器に表示する場合は、エラーであった
り、睫等が掛って信頼性の低いデータがある場合は、複
数回のうちの一番信頼性の高いと思われる値を表示する
様にしても良い。図示していないが、このデータを外部
に出力することも可能であり、この場合は、すべてのデ
ータを出力することもできる。

尚、第１図中２点鎖線で囲った部分を共に可動できる
様に構成すれば、測定範囲の拡大及び固視標26を被検眼
の遠点或は雲霧視させることが可能となる。更に、測定
光源４及び固視標26は固定し、投影側に移動レンズを置
き、この移動レンズと、エッヂ状遮光部材を移動させる
ことも可能である。又、エッヂ状遮光部材及び光源を固
定して、固視標のみ移動レンズを動かす様にしても良
い。

以下、作用を説明する。

先ず、アライメント作業について説明する。

リング状発光源22、前顔部照明光源24を点灯し、光源
４を消灯した状態で被検者に固視標26を注視させる。

アライメント作業時には、受光素子９の映像をそのま
ま表示器28に表示し、検者がアライメントの状態を観察
できる様にする。

この時、被検眼を遠方視或は雲霧視させる為に、エッ
ヂ状遮光部材12及び光源４を予め決められた基準位置、
例えば零ディオプター位置に置き、測定する。その結果
の位置にエッヂ状遮光部材12、光源４及び固視標26或は
固視標26のみを移動させ、被検眼を遠方視或は雲霧視さ
せた状態で測定を行う。各移動部材を予め決められた基
準位置にて測定する場合は、特定の経線のみの測定でも
良い。

尚、基準位置での測定の際、基準位置からの差が大き
く、検知できない場合がある。この様な場合は、予め決
められた一定量或は回数動かして再度測定を行い検知で
きるかどうかを確認する。できない場合は、エラー或は
測定範囲オーバーとし、必要により、表示器28或は外部
（プリンタ等）に出力する。

又、光源Ｌの長さを長くした状態で、基準位置での測
定を行い、その結果により可動部を動かした後、光源Ｌ
の長さを短くした状態で測定を行うことも可能である。
例えばLEDを４ケ用意し、基準位置での測定のとき或は
基準位置で検知できなかった場合は、移動後も４ケを点
灯し、検知し測定して移動後の測定の場合は内側の２ケ
を点灯して測定する。これは光源Ｌの長さと測定範囲が
関係するが、傾きの感度も関係している事による。

尚、光源Ｌの長さが変わると光源も変化するので、瞳
位置での光量が変化しない様、光源自体の明るさを自動
的に調節できる様にする。

光源４を消灯した状態では、受光系絞り21がある場合
は、中央部を透過する光線はないので、中央部は暗くな
る。又、リング状発光源22からの光線は受光系絞り21を
透過するので、表示器28には第２図に示す様に、中央部
の暗部29とリング状の明部30とが表示される。而して、
前記暗部29とリング状明部30とが同心となる様に、例え
ば被験者を顎受け、額当てで位置決めし、本体部を動か
す様に位置合せすれば、アライメントが完了する。

又、光源４を点灯し、リング状発光源22を消灯し、該
光源４によってできる角膜上の輝点を利用し、該輝点が
絞りの中心となる様位置合せしてもよい。

更に、アライメント基準用視標を受光素子に結像する
様別に設けて投影しても良い。又、光源４を測定時のみ
点灯させる場合は、角膜上に投影するアライメント用輝
点投影系を別に設ける。この時、測定時には該アライメ
ント基準用視標投影光及びアライメント用輝点投影光源
は消灯する。

アライメントが完了すると測定を開始する。

先ず、眼屈折力測定について説明する。

光源４のみを点灯し、測定用の光束を被検眼眼底７に
投影する。前記した様に、投影系絞り16は、瞳６と共役
な位置にあるので、前記測定光束は虹彩により瞳径の光
束に絞られたと同様の状態で被検眼眼底７へ投影され
る。

該被検眼眼底７で反射された光束は、ビームスプリッ
タ13、対物レンズ18を経て、受光系絞り21に邪魔される
ことなく、遮光部材12迄至り、遮光部材12で光束の１部
が遮光されて、受光素子９へ投影される。

本実施例では、光軸半分を遮光している様にしている
が、例えば測定経線に合わせ、光源の形状・配置をし、
遮光部材の形状もいろいろ考えられる。

エッヂ状遮光部材を可動とする場合は、エッヂ状遮光
部材が移動することにより、前眼部観察光束が影響を受
ける為、遮光部材の周辺は可動域に渡り、前眼部観察光
束に影響を与えない様な大きさとする。例えば第４図
（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の様に光学的膜35で形成し、前眼部
観察光のみ透過させ、測定光は不透過とする。エッヂの
部分（斜線の引いていない部分）は、測定光のみ透過さ
せる。尚、測定時に前眼部観察光を消す場合は、前眼部
観察光を透過させても良い。

受光素子９が受光した映像信号は、前記演算器27へ入
力され、該演算器27では、光量分布、該光量分布の傾き
Δf/f₀（前述）が演算される。

更に、光源の大きさＬは光源の形状により一義的に求
められる値であると共に瞳孔径ｕも前記投影系絞り16或
は受光系絞り21によって擬制される。これらL,uは装置
構成上、既知の値として、予め演算器27に定数として入
力される。

尚、屈折力の測定のみの構成の場合に於いては、受光
系絞り21は配置しなくても良い。この場合、投影系絞り
16と受光素子９は略共役位置関係に置いてあるので、受
光素子９で受光した映像信号のうち、投影側絞りに相当
する位置の信号のみ演算すれば良い。

受光系絞り21があっても、投影系絞り16と受光系絞り
21は略共役位置関係に置かれるので、同様に受光素子上
の略共役位置の信号のみ演算すれば良い。この様にすれ
ば、輝点検知から瞳孔位置・径を検出すること無く、演
算することが可能となる。

この時、受光素子９は一次元、二次元のいずれであっ
ても良い。又、メモリーに記憶して、輝点除却、睫の影
響の冷却等の画像処理を行った後演算することも可能で
ある。輝点除去は行わず、例えば輝点の大きさは、通常
は人によって大きく変わることがないため、予め一定範
囲を定めておき、その範囲のデータを使用しないで演算
しても良い。輝点検知を行う際も、投影系絞り或は受光
系絞りに相当する受光素子上の位置のみの一定範囲を探
せば良い。この様にすれば、処理時間が早くなる。

而して、前記演算器27によって、光量分布の勾配（Δ
f/f₀）が求められ、該勾配から前記（１）式より直にデ
ィオプター値の偏差ΔＤが演算され、下記式によりディ
オプター値Ｄが求められる。

Ｄ＝D₀＋ΔＤ …（３） この演算結果は表示器28に表示され、或はプリンタ
（図示せず）等の記録手段によって記録表示される。

次に、第３図を参照して角膜の形状測定について説明
する。

角膜の形状測定を行う場合は、光源４を消灯し、リン
グ状光源22を点灯する。リング状光源22からのリング状
の指標光束は集光レンズ23を経て角膜上に投影される。
この角膜上投影された指標光束、角膜によって反射され
角膜内部に虚像を結ぶ。この虚像は受光系２により受光
素子９に投影される。従って、受光素子９からの信号
で、角膜上に投影された指標光束の形状を見ることがで
きる。

角膜の形状が完全な球面であると受光素子９での指標
光束の形状は真円となるが、角膜の形状が真円でない場
合は第３図に示される様に楕円31となる。

この楕円形状は、前記演算器27に於いて、前記受光素
子９の指標光束を受光している画素の座標を逐次求める
ことにより計算することができる。

ここで受光素子９上の基準座標系をX_O−X_Oとし、計算
し得られた楕円の長軸方向をX_K軸、短軸方向をY_K軸とす
る。

この楕円31の長軸（X_K軸）の半径S_XKが角膜Ｃの弱主
径線の曲率半径R₁に対応し、短軸（Y_K軸）のS_YKが強主
径線の曲率半径R₂に対応し、長軸の角度θ_K1及び短軸の
角度θ_K2が各々強主径線の軸角度θ_１、弱主径線の軸角
度θ_２に相当する。

X_K−Y_K座標系に於ける楕円31の一般式は、 A_X ²＋B_Y ²＋C_XY＝１ …（４） として表わされる。

そして、楕円31の半径S_Kは、角膜の半径をｒとし、基
準となる真円の半径をｈとし、光学系の全体の倍率をβ
とすると、 S_K＝Ｙ×β Ｙ＝ｈ×r/2 …（６） の関係がある為、（４）、（５）式からS_XK、S_YKを求め
る（６）式から弱主径線の曲率半径r₁は、 強主径線の曲率半径r₂は、同様に として求めることができる。

又、強主径線の軸角度θ_１＝θ_K2、弱主径線の軸角度
θ_２＝θ_K1として求められる。

演算終了後は、演算結果を表示器28に表示し、適宜プ
リンタ等で出力する。

尚、上記測定では、光源４とリング状発光源22とを個
別に点灯させて、眼屈折力と角膜形状を個別に測定した
が、光源４の反射光束とリング状発光源22の反射光束
が、受光系絞り21を配置した場合、該受光系絞り21によ
り完全に分離され、受光素子９に於いても同心円状に分
離されて投影される為、光源４とリング状発光源22とを
同時に点灯させて、中央部の受光部から光量分布、及び
該光量分布の傾斜、更に中央部の受光部の周囲の受光画
素の座標から角膜形状を同時に演算することができる。

第５図は別の実施例で角膜形状測定用の固視標系33を
屈折力測定用とは別に設けてある。尚、被検者の屈折力
に合せ、位置調節ができる様にしても良い。更に、本実
施例では受光系２とは別に前眼部観察系34を設けてあ
る。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、眼屈折力測定に必要
な被検眼の瞳孔径を予め擬制し、既知の値として取扱う
ことができるので、瞳孔径測定の為の操作、演算を省略
することができ、測定手順の簡略化、演算部の簡略化、
演算処理時間の短縮化を図り得、更に眼屈折力測定系と
角膜形状測定系の光軸を共用した構成であるので、装置
の構成を著しく簡略化することができるという優れた効
果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概略図、第２図は受光素子上の投
影状態を示す説明図、第３図は受光素子上に投影される
リング状指標光束の形状を示す図、第４図（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）は遮光部材の形状を示す図、第５図は他の実施例
を示す基本概略図である。 １は眼屈折力測定用投影系、２は受光系、３は被検眼、
４は光源、５は角膜形状測定用投影系、９は受光素子、
12は遮光部材、16は投影系絞り、21は受光系絞り、27は
演算器を示す。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定光束を発する光源と、被検眼瞳と略共
   役な位置に配設され被検眼瞳孔径より小さな透光部を有
   する投影系絞りとを有し、前記透光部を介し被検眼眼底
   に光源像を投影する為の投影系と、被検眼瞳と略共役位
   置に配置した受光素子上に前記眼底からの光束を導びく
   受光系と、受光系の光路内に配置され受光光束の一部を
   遮光する為のエッヂ状の遮光部材と、前記受光素子上に
   投影された光束の光量分布状態を基に被検眼の眼屈折力
   を演算する演算器とを具備することを特徴とする眼屈折
   力測定装置。
2. 【請求項２】受光系の光路内、被検眼瞳と略共役な位置
   に、被検眼瞳孔径より小さな測定光束透光部を有する受
   光系絞りを配置した請求項第１項記載の眼屈折力測定装
   置。
3. 【請求項３】被検眼に向けて照明光を投影する為の前眼
   部照明系が設けられ、測定光束の波長と該照明光束の波
   長とを異ならせるとともに、受光系絞りの透光部は照明
   光束の波長の光を遮断し測定光束の波長の光を透過し、
   透光部を除く部分には測定光束の波長の光を遮断し照明
   光束の波長の光を少なくとも一部を透過する様に構成し
   たことを特徴とする請求項第２項記載の眼屈折力測定装
   置。
4. 【請求項４】被検眼角膜に向けてリング状視標光束を投
   影する視標光束投影系が設けられ、測定光束の波長と該
   視標光束の波長とを異ならせるとともに、受光系絞りの
   透光部は視標光束の波長の光を遮断し測定光束の波長の
   光を透過し、透光部を除く部分には測定光束の波長の光
   を遮断し視標光束の波長の光を少なくとも一部透過する
   様に構成したことを特徴とする請求項第２項記載の眼屈
   折力測定装置。