JP2005103103A

JP2005103103A - 眼屈折力測定装置

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Publication number: JP2005103103A
Application number: JP2003342618A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Hanebuchi; 昌明羽根渕; Mitsuhiro Gono; 光宏郷野; Mikio Kurachi; 幹雄倉地; Naoki Isogai; 直己磯貝
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: JP4233426B2; EP1520512A1; US20050068497A1; EP1520512B1; DE602004031317D1; US7316480B2

Abstract

【課題】瞳孔径が大きな被検眼に対しては精度良く安定した測定が行え、小瞳孔の被検眼に対しても測定可能な眼屈折力測定装置を提供すること。
【解決手段】本発明は、被検眼の眼底にスポット光束を投影し、瞳孔と共役位置に設けたリング状開口を介して眼底からの反射光束を瞳孔周辺から取り出して受光素子で受光する測定光学系、又は瞳孔と共役位置に設けたリング状開口を介して瞳孔周辺から眼底に光束を投影し、眼底からの反射光束を瞳孔中心部から取り出して受光素子で受光する測定光学系を備え、前記受光素子の出力に基づいて被検眼の屈折力を測定する眼屈折力測定装置であって、前記リング状開口の瞳上でのサイズをその内径及び外径が共に異なる大小のサイズに可変する可変手段と、前記受光素子の受光結果に基づいて前記可変手段を制御する制御手段と、を設けたことである。
【選択図】図２

Description

本発明は、被検眼の屈折力を他覚的に測定する眼屈折力測定装置に関する。

瞳孔中心部から被検眼の眼底にスポット光束を投影し、瞳孔と共役位置に設けたリング状開口（同一円周上で少なくとも３経線方向にある開口の場合も含む）を介して眼底からの反射光束を瞳孔周辺部から取り出し、これを2次元の受光素子等で受光して被検眼の屈折力を求める眼屈折力測定装置が知られている（特許文献１参照）。この種の装置では、測定精度を確保するために、通常、被検眼を射出する光束を瞳孔上で直径２ｍｍ（内径）〜直径３ｍｍ(外径)の領域から取り出している。

また、瞳孔位置付近を光学的に複数のリング状の領域に分割して多重のリング状光束を取り出し、これを同時に受光素子に受光する構成も提案されている（特許文献２、３参照）。
特開平１１−２２５９６３号公報特開平５−３１０７５号公報特開平８−１０３４１３号公報

しかしながら、高齢者においては瞳孔径が直径２ｍｍ以下となる場合があり、瞳孔上で直径２ｍｍ〜３ｍｍの領域から光束を取り出す構成では測定が行えないことがあった。この問題に対しては、リング状開口のサイズを、さらに小さな直径１．４ｍｍ（内径）〜２．４ｍｍ（外径）にする対応が考えられる。しかし、この場合には投影光束の角膜反射や水晶体反射がノイズとなり易く、常に小瞳孔対応のサイズで測定光束を取り出す構成にすると、瞳孔が十分に大きい被検眼においては測定精度が低下する問題がある。

また、上記特許文献２，３の構成においては、円錐角膜のように被検眼の屈折誤差（屈折力）が局所的に大きく変化している場合に、受光素子上でリング状光束が重なってしまう部分が生じることがあるため、正確な屈折力の測定に問題がある。

本発明は、上記問題点を鑑み、瞳孔径が大きな被検眼に対しては精度良く安定した測定が行え、小瞳孔の被検眼に対しても測定可能な眼屈折力測定装置を提供することを技術課題とする。

（１）被検眼の眼底にスポット光束を投影し、瞳孔と共役位置に設けたリング状開口を介して眼底からの反射光束を瞳孔周辺から取り出して受光素子で受光する測定光学系、又は瞳孔と共役位置に設けたリング状開口を介して瞳孔周辺から眼底に光束を投影し、眼底からの反射光束を瞳孔中心部から取り出して受光素子で受光する測定光学系を備え、前記受光素子の出力に基づいて被検眼の屈折力を測定する眼屈折力測定装置であって、前記リング状開口の瞳上でのサイズをその内径及び外径が共に異なる大小のサイズに可変する可変手段と、前記受光素子の受光結果に基づいて前記可変手段を制御する制御手段と、を設けたことを特徴とする。
（２）被検眼の眼底にスポット光束を投影し、瞳孔と共役位置に設けたリング状開口を介して眼底からの反射光束を瞳孔周辺から取り出して受光素子で受光する測定光学系、又は瞳孔と共役位置に設けたリング状開口を介して瞳孔周辺から眼底に光束を投影し、眼底からの反射光束を瞳孔中心部から取り出して受光素子で受光する測定光学系を備え、前記受光素子の出力に基づいて被検眼の屈折力を測定する眼屈折力測定装置であって、前記リング状開口の瞳上でのサイズをその内径及び外径が共に異なるサイズに可変する可変手段と、測定開始信号に連動して前記リング状開口の瞳上でのサイズを変えるように前記可変手段を制御する制御手段と、前記リング状開口の瞳上でのサイズの変化に同期して前記受光素子により得られたそれぞれの受光結果の少なくとも1つに基づいて被検眼の屈折力を求める屈折力算出手段と、を備えことを特徴とする。
（３）（２）の屈折力算出は、前記受光素子により得られたそれぞれの受光結果に基づいて瞳孔内での屈折力分布を求める手段であることを特徴とする。
（４）（３）の眼屈折力測定装置において、被検眼に対する前記測定光学系のアライメント状態の適否を検出するアライメント検出手段と、該アライメント検出手段の検出結果に基づき、前記リング状開口のサイズの変化に同期して前記受光素子により得られたそれぞれの受光結果を屈折力の算出に使用するか否かを判断する判断手段と、該判断手段により屈折力の算出に使用しないと判断した受光結果のリング状開口のサイズについて、前記可変手段を制御して再測定する再測定手段と、を備えることを特徴とする。
（５）（３）の眼屈折力測定装置において、被検眼に対する前記測定光学系のアライメント状態を検出するアライメント検出手段と、該アライメント検出手段の検出結果に基づき、前記リング状開口のサイズの変化に同期して前記受光素子により得られるそれぞれの測定データを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
（６）被検眼の眼底にスポット光束を投影し、瞳孔と共役位置に設けたリング状レンズを介して眼底からの反射光束を瞳孔周辺から取り出し、眼底と共役位置に設けられた受光素子で受光する測定光学系を備え、前記受光素子の出力に基づいて被検眼の眼屈折力を測定する眼屈折力測定装置であって、前記リング状レンズの瞳上でのサイズをその内径及び外径が共に異なるサイズに可変する可変手段を設けたことを特徴とする。
（７）（６）の眼屈折力測定装置において、前記受光素子の受光結果に基づいて前記可変手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
（８）（７）の眼屈折力測定装置において、被検眼の瞳孔径を検知する瞳孔検知手段と、該瞳孔検知手段の出力に基づいて前記可変手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、瞳孔径が大きな被検眼に対しては精度良く安定した測定が行え、小瞳孔の被検眼の測定にも対応できる。また、精度の良い屈折力分布の測定も可能になる。

以下、本発明の最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る眼屈折力測定装置の外観図である。測定装置は、基台１と、基台１に取り付けられた顔支持ユニット２と、基台１上に移動可能に設けられた移動台３と、移動台３に移動可能に設けられ、後述する光学系を収納する測定部４を備える。測定部４は、移動台３に設けられたＸＹＺ駆動部６により、被検眼Ｅに対して左右方向（Ｘ方向）、上下方向（Ｙ方向）及び前後方向（Ｚ方向）に移動される。駆動部６は、Ｘ，Ｙ，Ｚの方向毎に設けられたスライド機構、モータ等から構成される。移動台３は、ジョイスティック５の操作により、基台１上をＸ方向及びＺ方向に移動され、回転ノブ５ａを回転操作することにより、ＸＹＺ駆動部６のＹ駆動によりＹ方向に移動される。移動台３には被検眼Ｅの観察像や測定結果等の各種の情報を表示するモニタ７、各種設定を行うためのスイッチが配置されたスイッチ部８が設けられている。

図２は、本発明における第１の実施例における測定装置の光学系及び制御系を示す概略構成図である。測定光学系１０は、被検眼の瞳孔中心部から眼底にスポット状の光束を投影する投影光学系１０ａと、その反射光を瞳孔周辺部からリング状に取り出す受光光学系１０ｂから構成される。投影光学系１０ａは、測定光軸Ｌ１上に配置されたＬＥＤやＳＬＤ等の赤外点光源１１、リレーレンズ１２、ホールミラー１３、測定用対物レンズ１４からなり、この順に被検眼に向けて配置されている。光源１１は被検眼眼底と共役な関係となっている。測定用対物レンズ１４と被検眼の間には、被検眼前眼部の反射光を観察光学系５０に反射させ、固視標光学系３０の光束を被検眼に導くビームスプリッタ２９が配置されている。

受光光学系１０ｂは、投影光学系１０ａの測定用対物レンズ１４及びホールミラー１３を共用し、ホールミラー１３の反射方向の光路に配置されたリレーレンズ１６、ミラー１７、ミラー１７の反射方向の光路に配置された受光絞り１８、コリメータレンズ１９、光軸上に選択的に切換えられるリングレンズ２０及びリングレンズ２１、ＣＣＤ等の2次元受光素子である撮像素子２２を備える。受光絞り１８及び撮像素子２２は、被検眼眼底と共役な関係となっている。撮像素子２２の出力は、画像処理部７１を介して制御部７０に接続されている。

リングレンズ２０は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、平板上に円筒レンズをリング状に形成したレンズ部２０ａと、このレンズ部２０ａ以外に遮光のためのコーティングを施した遮光部２０ｂより構成されている。この遮光部２０ｂによりリング状開口が形成される。リングレンズ２０は遮光部２０ｂが被検眼瞳孔と共役位置（共役位置とは、厳密に共役である必要はなく、測定精度との関係で必要とされる精度で共役であれば良い）となるように受光光学系に設けられている。このため、眼底からの反射光は瞳孔周辺部から遮光部２０ｂに対応した大きさでリング状に取り出される。リングレンズ２０に平行光束が入射すると、その焦点位置に配置された受光素子２２上には、リングレンズ２０と同じサイズのリング像が集光する。なお、リング状開口を持つ遮光部２０ｂは、リングレンズ２０の近傍に別部材で構成しても良い。

また、リングレンズ２０は内径及び外径のリングサイズが異なるリングレンズ２１と切換え可能で、その切換えは駆動部２４により行われる。リングレンズ２１もリングレンズ２０と同様の構成を持つ。リングレンズ２０は、瞳孔径が大きな被検眼に使用するもので、例えば、瞳孔上での内径の直径が２．０ｍｍ、外径の直径が２．８ｍｍである。これに対して、リングレンズ２１は小瞳孔の被検眼に対応するもので、例えば、瞳孔上での内径の直径が１．４ｍｍ、外径の直径が２．４ｍｍである。

また、投影光学系１０ａの光源１１と、受光光学系１０ｂの受光絞り１８、コリメータレンズ１９、リングレンズ２０、リングレンズ２１、撮像素子２２は、可動ユニット２５として光軸方向に一体的に移動可能となっている。２６は可動ユニット２５を光軸方向に移動させる駆動部であり、被検眼の球面屈折誤差（球面屈折力）に応じて移動さることで、球面屈折誤差を補正し、被検眼眼底に対して光源１１、受光絞り１８及び撮像素子２２が光学的に共役になるようにする。可動ユニット２５の移動位置は、ポテンショメータ２７により検出される。なお、ホールミラー１３とリングレンズ２０（及びリングレンズ２１）は、可動ユニット２５の移動量に拘わらず、被検眼の瞳と一定の倍率で共役になるように配置されている。

ビームスプリッタ２９により光軸Ｌ１と同軸にされる光軸Ｌ２上には、観察系対物レンズ３６、ハーフミラー３５、ダイクロイックミラー３４、投光レンズ３３、固視標３２、可視光源３１が順次配置されている。光源３１及び固視標３２は光軸Ｌ２方向に移動することにより被検眼の雲霧を行う。光源３１は固視標３２を照明し、固視標３２からの光束は投光レンズ３３、ダイクロイックミラー３４、ハーフミラー３５、対物レンズ３６を経た後、ビームスプリッタ２９で反射して被検眼に向かい、被検眼は固視標３２を固視する。

４０は被検眼正面から左右上下方向（ＸＹ方向）検出用のアライメント指標を投影する光学系であり、光源４１からの近赤外光は集光レンズ４２により集光されてダイクロイックミラー３４、ハーフミラー３５、対物レンズ３６を介して略平行光束とされた後、ビームスプリッタ２９で反射されて被検眼に投影される。

４５は前後方向（Ｚ方向）検出用のアライメント指標を投影する光学系であり、測定光軸Ｌ１を挟んで対称に配置された２組の第１投影光学系４５ａ、４５ｂと、この第１投影光学系４５ａ、４５ｂより狭い角度に配置された光軸を持ち測定光軸Ｌ1 を挟んで対称に配置された２組の第２投影光学系４５ｃ、４５ｄを備える。第１投影光学系４５ａ、４５ｂは、近赤外光を出射する点光源４６ａ、４６ｂ、コリメータレンズ４７ａ、４７ｂを持ち、略平行光束の光により被検眼Ｅに無限遠の指標を投影する。一方、第２投影光学系４５ｃ、４５ｄは、近赤外光を出射する点光源４６ｃ、４６ｄを持ち、発散光束により被検眼Ｅに有限遠の指標を投影する。

５０は観察光学系であり、ハーフミラー３５の反射側には、撮影レンズ５１、撮像素子であるＣＣＤカメラ５２が配置されている。カメラ５２の出力は画像処理部７７を介してモニタ７に接続されている。被検眼の前眼部像は、ビームスプリッタ２９、対物レンズ３６、ハーフミラー３５、撮影レンズ５１を介してカメラ５２の撮像素子面に結像し、観察画像がモニタ７に表示される。観察光学系５０は被検眼角膜に形成される各指標像を検出する光学系及び瞳孔位置を検出する光学系を兼ね、画像処理部７７により指標像の位置及び瞳孔位置が検出される。制御部７０は画像処理部７７からの信号によりアライメント状態の適否、被検眼の瞳孔状態を検出する。

以上のような構成を備える装置において、その動作を説明する。まず、被検者の顔を顔支持ユニット２に固定させた後、被検眼角膜にアライメント指標を投影して、測定部４と被検眼の位置合わせを行う。被検眼に対する測定部４のＸＹ方向のアライメント状態は光源４１により形成される指標像の位置関係から検出され、Ｚ方向のアライメント状態はアライメント指標投影光学系４５により形成される４つの指標像の位置関係から検出される。Ｚ方向のアライメント状態の適否は、第１投影光学系４５ａ、４５ｂによる２つの無限遠指標像の像間隔と第２投影光学系４５ｃ、４５ｄによる有限遠指標像の像間隔とを比較することにより検出される。無限遠視標の投影では、Ｚ方向が変化しても、その像間隔はほどんど変化しない。一方、有限遠視標の投影では、Ｚ方向の変化に伴ってその像間隔が変化する。この特性を利用してＺ方向のアライメント状態が判定できる（特開平６−４６９９９号参照）。

制御部７０は光源４１により形成される指標像に基づいて測定部４をＸＹ方向に移動し、アライメント指標投影光学系４５により形成される４つの指標像に基づいて測定部４をＺ方向に移動する。ＸＹＺの各方向のアライメント状態がそれぞれ所定の許容範囲に入ると、制御部７０はアライメント完了を判断し、測定開始信号を自動的に発して測定を実行する。手動測定の場合は、検者がジョイスティック５等を操作してアライメント完了させた後、測定開始スイッチ７３を押して測定開始信号を入力する。

制御部７０は、測定開始信号により光源１１を点灯させると共に、駆動部２４を制御してリングレンズ２０とリングレンズ２１を順次切換える。光源１１から出射された赤外光は、リレーレンズ１２、ホールミラー１３、対物レンズ１４、ビームスプリッタ２９を経て、被検眼の眼底上にスポット状の点光源像を投影する。眼底に投影された点光源像は反射・散乱されて被検眼を射出し、対物レンズ１４によって集光され、ホールミラー１３、リレーレンズ１６、ミラー１７を介して、受光絞り１８上で再び集光され、コリメータレンズ１９にて略平行光束とされ、リングレンズ２０によってリング光束として取り出された後、撮像素子２２に受光される。なお、初期状態ではリングサイズの大きい方のリングレンズが受光光学系１０ｂの光路に配置されている。投影光学系１０ａでは被検眼の瞳中心から細い光束で入射させ、受光光学系１０ｂでの反射光束の取り出しは、それと重ならない周辺部より行う。リングレンズ２０が受光光学系１０ｂの光路に配置されているとき、瞳上のサイズで内径（直径）２．０ｍｍ、外径（直径）２．８ｍｍのリング光束が取り出される。

ここで、被検眼Ｅが正視眼の場合、撮像素子２２と眼底とが共役になり、眼底反射光はリングレンズ２０に平行光束として入射するため、撮像素子２２上にはリングレンズ２０と同じサイズのリング像が結像する。一方、被検眼Ｅに球面屈折成分の屈折異常がある場合、撮像素子２２上にできるリング像（リング状の眼底反射像）のリング半径は、その球面屈折誤差のずれ量に比例した大きさになる。乱視屈折誤差がある場合は、撮像素子２２上にできるリング像はその乱視屈折誤差に応じて楕円形状となる。したがって、撮像素子２２上にできるリング像の形状を解析することにより、各経線方向の屈折誤差を求めることができ、これに所定の処理を施すことにより、Ｓ（球面度数）、Ｃ（乱視度数）、Ａ（乱視軸角度）の屈折値を求めることができる。リング像のサイズ（リング半径）は、リング像のエッジの中心位置、光量レベルの重心位置あるいは光量レベルのピーク位置として求めることができる。瞳孔サイズに問題のない被検眼に対しては、リングサイズの大きなリングレンズ２０により測定精度を保った測定が可能になる。

なお、光源１１と、受光光学系１０ｂの受光絞り１８、コリメータレンズ１９、リングレンズ２０及び撮像素子２２を可動ユニット２５として、一体的に光軸方向に移動させ、撮像素子２２上のリング像が最も細くなる、あるいは最も明るくなる、あるいはリング像の平均サイズがリングレンズ２０のサイズと同じになるようにして、光源１１、受光絞り１８、撮像素子２２を被検眼の眼底と共役な位置にあわせる。そして、ポテンショメータ２７によって検出された可動ユニット２５の移動位置を球面屈折誤差に変換する。被検眼の経線毎の屈折誤差は、この球面屈折誤差と撮像素子２２上のリング像の位置から求められる各経線毎の屈折誤差との和として求めることができる。このように可動ユニット２５を光軸方向に移動する構成とすることで、リング像解析に際しての解像度を落とすことなく、また、撮像素子２２の受光面のサイズを大きくすることなく、大きな屈折誤差の測定に対応できる。

このような屈折力測定において、瞳孔径の小さい被検眼を測定した場合には、リングレンズ２０により取り出される眼底からの反射光束が虹彩にけられてしまい、リング像が撮像素子２２に受光されなくなる。このため、リングレンズ２０のみでは測定精度が低下したり、測定自体ができなくなる。この場合には、リングレンズ２１によって受光されるリング像を使用して屈折値を求める。制御部７０は、撮像素子２２により検出されるリング像にカケがあったり、強度が一定以下であれば、瞳孔上から取り出すリング光束が虹彩にけられていると判断し、駆動部２４を駆動制御してリングサイズの小さなリングレンズ２１に切換える。リングレンズ２１が受光光学系１０ｂの光路に配置されているとき、瞳上のサイズで内径（直径）１．４ｍｍ、外径（直径）２．４ｍｍのリング光束が取り出される。そして、上記と同様に撮像素子２２上にできるリング像の形状を解析することにより屈折値を求める。これにより、小瞳孔の被検眼に対しても測定が可能になる。

なお、リングレンズ２１への切換えが必要か否かは、観察光学系５０のカメラ５２で撮像される前眼部像から瞳孔径やアライメント完了時の瞳孔位置の偏心（測定光軸Ｌ１に対する瞳孔中心の偏位状態）を検出処理して判断しても良い。また、この切換えは、制御部７０が制御する他、検者がモニタ７に映し出される瞳孔径や瞳孔位置を判断し、検者のスイッチ操作に従う構成としても良い。

上記の測定においては、リング像の受光結果から、固視標３２を一旦眼底と共役になる位置に置いた後、適当なディオプタ分だけ雲霧が掛かるように固視標３２を移動させる。被検眼に雲霧を掛けた状態で本測定が実行される。

なお、上記の実施例ではリングレンズ２０、２１というようにそのサイズを２つとしたが、これは２つに限られるものでは無く、さらに多くのサイズのものとしても良い。

また、被検眼の瞳孔周辺部からリング状光束を取り出すリング状開口としては、特開平5-31075号公報のように、少なくとも３経線方向で同心円上に６つの開口を持つリング状開口部材（絞り）を瞳孔と共役位置に設けた構成を含むものである。この場合、リングレンズに代えて、持つリング状開口部材が持つ６つの開口に対応した楔プリズムと受光レンズを設けることにより、撮像素子２２上で６つに分離された光源像を検出できる。そして、６つの開口を持つリング状開口部材及び楔プリズムは、その径が異なるものを用意し、これを切換える構成とすれば良い。

また、リングレンズ２０とリングレンズ２１は、測定開始信号に連動して順次切換えられる構成としても良い。この構成では、画像処理部７１による撮像素子２２の１フレームの画像取り込みをその切換えに同期させ、それぞれのリング像を検出処理する。瞳孔径の小さい被検眼を測定した場合には、上記と同様に、リングレンズ２０により取り出される眼底からの反射光束が虹彩にけられてしまい、リング像が撮像素子２２に受光されなくなる。この場合には、リングレンズ２１によって受光されるリング像を使用して屈折値を求めることにより、小瞳孔に対応した測定ができる。。一方、リングレンズ２０によるリング像が得られるときは、これによるリング像を使用して屈折値を求める。あるいは、リングレンズ２１により得られるリング像に問題が無いときは、リングレンズ２０及び２１の両者によるリング像からそれぞれ得られる屈折誤差の平均から屈折値を求めても良い。これにより、瞳孔サイズに問題のない被検眼に対しては、測定精度を保った測定が可能になる。

また、内径及び外径のサイズが異なるリングレンズ２０及び２１を切換え配置すると共に、その切換えに同期して撮像素子２２で受光されたそれぞれのリング像を検出処理する構成にすれば、複数のリング像が重なった状態で検出処理されることがないため、正確な測定結果を得ることができる。

図４は、第２の実施例における測定光学系及び制御系を示す図である。第２の実施例では、瞳上でのリング状開口のサイズを変化させる手段として、リングレンズ２０を別のサイズのものに切換えるのではなく、変倍光学系８５を用いてリングレンズ２０の瞳上への投影倍率を変化させる。変倍光学系８５は、それぞれ焦点距離の異なるコリメートレンズ８１及び８２を備える。コリメートレンズ８１及び８２は、駆動部８３によって受光光学系１０ｂの光軸上に切換え配置されると共に、それぞれの前側焦点位置に受光絞り１８が来るように配置される構成となっている。同時に、コリメートレンズ８１及び８２の後側焦点位置にリングレンズ２０を位置させるため、コリメートレンズ８１及び８２の切換に伴ってリングレンズ２０及び撮像素子２２を駆動部８７により一体的に光軸方向に移動する。

図５は、第３の実施例の測定光学系及び制御系を示す図である。第３の実施例は、第２の実施例の変倍光学系８５に対して、ズームレンズを用いて焦点距離を連続的に変化さる変倍光学系９０を採用した例である。変倍光学系９０は、例えば、凹レンズ９１及び凸レンズ９２とからなり、凹レンズ９１を駆動部９３により光軸方向に移動させることにより変倍光学系９０全体の焦点距離を変え、リングレンズ２０の瞳上への投影倍率を変化させる。この場合も変倍光学系９０の前後の焦点位置に受光絞り１８とリングレンズ２０が来るようにする。このため、設定した焦点距離に応じて変倍光学系９０全体を駆動部９３により光軸方向に移動すると共に、一体としたリングレンズ２０及び撮像素子２２を駆動部９５により光軸方向に移動する。

図６は、第４の実施例における測定光学系の概略構成図を示す。この実施例における測定光学系の投影光学系１１０ａは、光源１１１、リレーレンズ１１３、円錐形プリズム１１４、リング状の開口を持つ開口部材１１５、リレーレンズ１１８、ミラー１１９、リレーレンズ１２０、ホールミラー１２１、対物レンズ１２２を備えている。開口部材１１５と被検眼の瞳孔とは光学的に共役な位置に配置されている。また、開口部材１１５はリング状開口のサイズが異なる開口部材１１６と選択的に切換えられる。開口部材１１５が持つリング状開口のリングサイズは、例えば、被検眼の瞳上で内径２．０ｍｍ（直径）、外径２．８ｍｍ（直径）であり、開口部材１１６が持つリング状開口のリングサイズは、瞳上で内径（直径）１．４ｍｍ、外径（直径）２．４ｍｍである。

光源１１１から発する光束は、リレーレンズ１１２により平行光束となり、円錐形プリズム１１４、開口部材１１５又は１１６、リレーレンズ１１８、ミラー１１９、リレーレンズ１２０、ホールミラー１２１、対物レンズ１２２を通り、瞳孔周辺部から入射して眼底にリング状光束を投影する。

受光光学系１１０ｂは、対物レンズ１２２、ホールミラー１２１の穴部、中心に開口を持つ絞り１２３、リレーレンズ１２４、受光素子としての撮像素子１２５を備える。被検眼の瞳と絞り１２３は光学的に共役な位置に配置されており、撮像素子１２５と被検眼眼底とは光学的に共役である。眼底からのリング状光束は、瞳孔中心部から取り出され、対物レンズ１２２、ホールミラー１２１、絞り１２３、リレーレンズ１２４を通って撮像素子１２５上にリング像を投影する。

開口部材１１６が持つリング状開口のリングサイズは、開口部材１１５のものに比べて小さなサイズとなっており、被検眼瞳孔から径の小さいリング光束を入射させることができるため、瞳孔径の小さい被検眼に対してもリング光束が虹彩にけられることなく、眼底にリング状光束を投影することができる。よって、開口部材１１５及び１１６を切換配置することにより、瞳孔サイズに問題のない被検眼に対しては、測定精度を保った測定が可能になり、小瞳孔の眼に対しても測定が可能になる。開口部材１１５及び１１６の切換配置は、先の例と同じく、撮像素子１２５の受光結果により切換える。あるいは、測定開始信号に連動して順次切換えると共に、その切換えに同期して撮像素子１２５で受光されたそれぞれのリング像を検出処理する。

次に、被検眼の眼屈折力分布を測定する場合について説明する。以下では、図５の第３の実施例に示した測定光学系を用いて説明するが、他の実施例に示した測定光学系でも同様の測定を行うことができる。

まず、制御部７０は、被検眼角膜に投影されるアライメント指標像に基づいて測定部４と被検眼の位置合わせを行った後、測定開始信号の入力によりプリ測定を行う。その結果に基づいて固視標３２を遠方にずらして雲霧動作を行う。このときのプリ測定は、瞳孔上でのリングサイズが直径３ｍｍ程になるように変倍光学系９０を駆動する。次に、制御部７０は、駆動部９３により変倍光学系９０を決められたステップで動かし、リングレンズ２０によるリング光束の被検眼瞳孔への投影倍率を順次変化させ、瞳孔周辺から取り出されるリング光束のサイズを一定のステップで順次変化させる（例えば、瞳孔上でのリングサイズが直径１．５〜６ｍｍまでを測定範囲とし、リングサイズを１．５ｍｍから０．５ｍｍずつ１／３０秒刻みで変化させていく）。また、このリングサイズの変化は撮像素子２２で受光されるそれぞれのリング像の画像の取り込みと同期して行う。画像処置部７１ではそれぞれのリング像の画像が別々に処理される。このため、同時に複数のリング像を撮像する場合と異なり、局所的に大きな屈折誤差の変化があっても正確な測定が行える。

以上のようにリングサイズを順次変化させたリング像が検出されると、制御部７０は、最小リングの中心位置を基準として、各リングについて各経線方向（例えば、５度ずつ）ごとに屈折力を算出する。そして、各リングサイズごとに求めた屈折値を各瞳孔部位に対応させることにより瞳孔上での屈折力分布が得られる。その結果はモニタ７に、例えば、濃度変化やカラー変化の分布として表示される。また、リングサイズ毎の屈折値（Ｓ、Ｃ、Ａ）を表示してもよい。

なお、この屈折力分布の測定においては、被検眼の瞳孔径を検出しておき、順次変化させるリングサイズの最大径を決めるようにすれば、効率の良い測定が可能になる。

また、制御部７０は、この屈折力の測定時に撮像素子２２と観察光学系のカメラ５２による画像取り込みを同期させ、リングサイズを順次変化させたときのアライメント状態の適否を検出する。先に説明したように、光源４１により形成される指標像に基づいてＸＹ方向のアライメント状態の適否が検出され、アライメント指標投影光学系４５により形成される４つの指標像に基づいてＺ方向のアライメント状態の適否が検出される。そして、リングサイズを変化させたあるリング像において、アライメントずれが検出されたときには、制御部７０は、そのサイズのリング像は屈折力分布の算出に使用しないと判断し、アライメントを完了させた状態で再測定を実行する。ここでの再測定は、アライメントずれが検出されたリングサイズについてのみ行えば良い。これにより、正確な屈折力分布の測定結果を得ることが可能になる。

また、上記の屈折力分布の測定においては、リングサイズを順次変化させたときのアライメント状態のずれ情報に基づいて、各リングによる測定データを補正することで、再測定の手間を省くことができる。ＸＹ方向のずれ量に対する補正は、ある度数の模型眼で、Ｘ方向にある距離（例：１ｍｍ）アライメントずれしたリング像を所得してそのリング形状を得る。ＸＹ方向のアライメントずれの場合は、煽りによりリング形状が楕円に変化するので、その形状を各方向毎に求める。リング形状の中心からの各方向毎（例：１度毎）の長さＬを求め、各方向毎に補正式Ｌ＝ａΔｘ＋ｂを求める。Δｘがずれ量である。同様に、Ｙ方向にある距離アライメントずれしたリング像を所得し、各方向毎に補正式Ｌ＝ａΔｙ＋ｂを求める。これを使って、アライメント検出で得られるＸＹ方向のぞれぞれのずれ量Δｘ，Δｙを基に、実際に取得されたリング形状を補正する。Ｚ方向については、そのずれ量Δｚに応じてリング形状全体のサイズが変わるので、各ディオプタ毎のアライメントずれ量Δｚに応じたリングサイズを求めることで、補正することができる。なお、補正方法はこれに限ったものでは無く、種々の方法が採用できる。

本発明に係る眼屈折力測定装置の外観図である。本発明における第１の実施例における測定装置の光学系及び制御系を示す概略構成図である。リングレンズの構成を説明する図である。第２の実施例における測定光学系及び制御系を示す図である。第３の実施例の測定光学系及び制御系を示す図である。第４の実施例における測定光学系の概略構成図を示す。

符号の説明

１０測定光学系
１０ａ、１０ｂ投影光学系、受光光学系
１１光源
２０、２１リングレンズ
２２撮像素子
２４駆動部
７０制御部
８５変倍光学系
９０変倍光学系
１１０ａ投影光学系
１１０ｂ受光光学系
１１４円錐形プリズム
１１５、１１６開口部材

Claims

被検眼の眼底にスポット光束を投影し、瞳孔と共役位置に設けたリング状開口を介して眼底からの反射光束を瞳孔周辺から取り出して受光素子で受光する測定光学系、又は瞳孔と共役位置に設けたリング状開口を介して瞳孔周辺から眼底に光束を投影し、眼底からの反射光束を瞳孔中心部から取り出して受光素子で受光する測定光学系を備え、前記受光素子の出力に基づいて被検眼の屈折力を測定する眼屈折力測定装置であって、前記リング状開口の瞳上でのサイズをその内径及び外径が共に異なる大小のサイズに可変する可変手段と、前記受光素子の受光結果に基づいて前記可変手段を制御する制御手段と、を設けたことを特徴とする眼屈折力測定装置。
被検眼の眼底にスポット光束を投影し、瞳孔と共役位置に設けたリング状開口を介して眼底からの反射光束を瞳孔周辺から取り出して受光素子で受光する測定光学系、又は瞳孔と共役位置に設けたリング状開口を介して瞳孔周辺から眼底に光束を投影し、眼底からの反射光束を瞳孔中心部から取り出して受光素子で受光する測定光学系を備え、前記受光素子の出力に基づいて被検眼の屈折力を測定する眼屈折力測定装置であって、前記リング状開口の瞳上でのサイズをその内径及び外径が共に異なるサイズに可変する可変手段と、測定開始信号に連動して前記リング状開口の瞳上でのサイズを変えるように前記可変手段を制御する制御手段と、前記リング状開口の瞳上でのサイズの変化に同期して前記受光素子により得られたそれぞれの受光結果の少なくとも1つに基づいて被検眼の屈折力を求める屈折力算出手段と、を備えことを特徴とする眼屈折力測定装置。
請求項２の屈折力算出は、前記受光素子により得られたそれぞれの受光結果に基づいて瞳孔内での屈折力分布を求める手段であることを特徴とする眼屈折力測定装置。
請求項３の眼屈折力測定装置において、被検眼に対する前記測定光学系のアライメント状態の適否を検出するアライメント検出手段と、該アライメント検出手段の検出結果に基づき、前記リング状開口のサイズの変化に同期して前記受光素子により得られたそれぞれの受光結果を屈折力の算出に使用するか否かを判断する判断手段と、該判断手段により屈折力の算出に使用しないと判断した受光結果のリング状開口のサイズについて、前記可変手段を制御して再測定する再測定手段と、を備えることを特徴とする眼屈折力測定装置。
請求項３の眼屈折力測定装置において、被検眼に対する前記測定光学系のアライメント状態を検出するアライメント検出手段と、該アライメント検出手段の検出結果に基づき、前記リング状開口のサイズの変化に同期して前記受光素子により得られるそれぞれの測定データを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする眼屈折力測定装置。
被検眼の眼底にスポット光束を投影し、瞳孔と共役位置に設けたリング状レンズを介して眼底からの反射光束を瞳孔周辺から取り出し、眼底と共役位置に設けられた受光素子で受光する測定光学系を備え、前記受光素子の出力に基づいて被検眼の眼屈折力を測定する眼屈折力測定装置であって、前記リング状レンズの瞳上でのサイズをその内径及び外径が共に異なるサイズに可変する可変手段を設けたことを特徴とする眼屈折力測定装置。
請求項６の眼屈折力測定装置において、前記受光素子の受光結果に基づいて前記可変手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする眼屈折力測定装置。
請求項７の眼屈折力測定装置において、被検眼の瞳孔径を検知する瞳孔検知手段と、該瞳孔検知手段の出力に基づいて前記可変手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする眼屈折力測定装置。