JPH01190331A - 自動眼屈折力測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は被検者の屈折力を他覚的、自動的に測定する自
動眼屈折力測定方法に関する。

［従来技術］ 従来より近赤外光により照明された測定ターゲットを被
検眼眼底に投影し、投影像を光電的に検出し、測定ター
ゲット及び受光部の位置が１つの経線に対し眼底共役位
置と一致するよう光学部材を光軸方向に移動させた後こ
れを固定し、測定ターゲット及び受光部を被検眼に対し
相対的に回転させ、少なくとも被検眼の３経線において
受光部上での測定ターゲット像のズレ量を検出すること
により眼屈折力を測定する方法（第１の方法）が知られ
ている。

また、これを改良するものとして、特開昭６１−２５９
６４１号公報に記載されているように、光学部材を光軸
方向に移動し固定する点を被検眼の４５°又は１３５°
経線、における屈折力に対応した位置とする方法（第２
の方法）が提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、第１の方法によると、被検眼の乱視が大
きい場合、即ち各経線における屈折力の差が大きい場合
には、受光部上での測定ターゲット像のズレ量が大きく
なるとともに、眼底と受光部との共役関係が大きくくず
れることから、受光部上での測定ターゲット像にボケが
生じ、不鮮明な像となる。このため受光部でのズレ量に
対する検出精度が低下し、屈折ツノの測定精度が悪くな
るという問題が生じる。これを防止するためミ被検眼角
膜との共役位置に小さな絞りを配置し、受光部に入射す
る光束を細く絞る　ことにより、ボケの程度を少なくす
る方法があるが、光量が大幅に低下することから、受光
部からのノイズ成分が相対的に増加し、精度低下、をま
ねくという問題がある。

また、第２の方法は直乱視（強主経線９０°。

弱主経線１８０’）又は倒乱視（強主経線１８０゜弱主
経線９０°）が相対的に多いため、その中間の４５°又
は１３５°における屈折力を基準にすれば相対的に精度
がよくなるという理由に基づくものであるが、被検眼が
斜乱視の場合には効果がないため、強度の斜乱視眼の測
定精度が低下するという問題がある。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、特別な
機構を追加することなしに短時間で行いつる、被検眼の
乱視軸角度に関係せず、常に安定して、受光部における
ボケ量を最小とする方法を提供することをにある。

［問題点を解決する手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、被検眼眼底に測
定ターゲット像を投影し、投影像を光電的に検出するこ
とにより所定の経線方向の屈折力を測定し、該測定結果
に基づいて測定ターゲット及び受光部の光軸方向の光学
的位置を固定したまま少なくとも３経線方向の屈折力を
測定することによって眼屈折力を測定する自動眼屈折力
測定方法において、 前記測定ターゲット及び受光部を光軸方向に固定する点
は、ある経線方向の屈折力とこれと直交する経線方向の
屈折力とから平均屈折力を求め、平均屈折力に対応する
位置であることを特徴としている。

さらに詳しく説明すると、本発明は次ぎのような知見に
基づいている。

被検眼のθ方向経線における屈折力をＤθとし、平均球
面度数をＳＦ、乱視度数をＣ１乱視軸をＡＸとすると、
以下の関係がある。

Ｄθ＝ＳＥ　十〇　Ｃ０５（θ−ＡＸ　）ここで、Ｄθ
に対し、直交方向の屈折力Ｄ（θ＋９０°）は Ｄ（θ＋９０’　）　＝ＳＥ　−Ｃｃｏｓ　（θ−ＡＸ
　＞となり、 ３Ｅ＝　　１もつ上ａ＋９０”上 となる。

即ち、任意の直交する２経線における屈折力を測定し、
この平均が平均球面度数になることから、これに対応す
る位置に測定ターゲット及び受光部の位置を移動させた
後固定し、測定ターゲット及び受光部を光軸に対し回転
させることにより、各経線の屈折力を測定することによ
り、受光部上でのボケ量を最小とすることができ、常に
安定した測定精度を得られる。

［実施例］ 以下に本発明をの１実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明を利用した眼屈折力測定装置の光学系
を示す配置図である。

第１図において、１は投影光学系、２は受光光学系、３
は視標光学系、４は投影光学系１と視標光学系３に共用
される共用光学系を示す。

５は被検眼、６は被検眼の角膜位置゛、７は被検眼の眼
底位置を示す。

投影光学系１は共用光学系４を介して、ターゲット８の
像を被検眼５の眼底７に投影する蝕きをする。受光光学
系２は眼底７にできたターゲット像を検出素子９に結像
させる働きをする。視標光学系３は共用光学系４を介し
て、雲霧チャート１０を眼底７上に投影する動きをする
。

投影光学系１は近赤外光を発し、光学系光軸に対し対称
位置にある赤外光源１１ａ、１１ｂ及びリレーレンズ１
２、ターゲット８から構成されている。ターゲット８は
第２図にて示すように、長方形開口部３６が形成されて
おり、その長手方向が赤外光源１１ａ、１１ｂを結ぶ線
に対し直角方向に配置されている。ざらにこの投影光学
系１は、光軸に対し一体で回転可能である。

次に視標光学系３は、可視光を発するランプ１３、コン
デンサーレンズ１４、雲霧チャート１０よりなり、雲霧
チャート１０は共用光学系４内のコールドミラー１５に
対し、投影光学系１内のターゲット８との共役な点１６
に対し雲霧量に相当する分だけ離して配置されている。

また、視力チャート１８は雲霧チャート１０との切換え
により、視標光学系３の光軸上に配置することかでき、
この場合ターゲット８との共役な点１６の位置に配置さ
れる。

共ＩＱ光学系４は、赤外光を透過させ、可視を反射させ
るコールドミラー１５、乱視補正のための凹円柱レンズ
１９、凸レンズ２０、プリズム２１、リレーレンズ２２
、光軸方向に移動可能なプリズム２３、対物レンズ群２
４、ビームスプリッタ−２５よりなり、プリズム２３の
移動により非正視の被検眼５に対し、ターゲット８の像
を眼底７に結像ざぜる。乱視補正のための凹円柱レンズ
１９、凸円柱レンズ２０は、同度数で符号の異なる円柱
レンズユニットであり、互いの円柱軸を相対的に回転さ
せることにより、連続的に乱視度数を変化させることが
できるクロストークの円柱レンズを構成しており、対物
レンズ２４、リレーレンズ２２により被検眼５の角膜６
と共役な位置に配置されている。対物レンズ群２４は、
凹レンズと凸レンズの２群でレトロフォーカスタイプの
レンズを構成しており、１つで構成したレンズに比較し
、焦点距離をかえずに主点位置を被検眼側に置くことが
できることから、被検眼５とビームスプリッタ−２５と
の間隔すなわち、装置の作動距離を長くすることが可能
になる。

ビームスプリッタ−２５は、可視光は透過、赤外光に対
してハーフミラ−の働きがある。

本実施例においては、対物レンズ２４の像側焦点に被検
眼５の角膜６を一致させ、対物レンズ２４の物側焦点２
６とターゲット８が共役でかつ投影倍率が等しくなるよ
うリレーレンズ２２が配置されている。このためプリズ
ム２３が移動しても、リレーレンズ２２の物側焦点位置
は常に被検眼５の角膜６と共役であり、その共役位置に
円柱レンズ１９．２０が配置されている。赤外光源１１
ａ１１１ｂはざらにリレーレンズ２２の物側焦点位置に
リレーレンズ１２を介して共役なため、赤外光源１１ａ
、１１ｂの像は常に被検眼５の角膜６上に結像する。

次に受光光学系はミラー２７、対物レンズ群２８、プリ
ズム２９、リレーレンズ３０、プリズム３１、絞り３２
、検出素子９からなり、このうち対物レンズ群２８は、
共役光学系４の対物レンズ＆￥２４と同じ焦点距離を有
し、プリズム２９は共用光学系４のプリズム２３と一体
で光軸方向に移動可能である。

対物レンズ群２８の物側焦点３３はリレーレンズ３０を
介して、検出素子９と共役であり、ざらにリレーレンズ
の焦点位置に絞り３２が配置されている。このため、絞
り３２は常に被検眼角膜６と共１９であり、第３図に示
すように、角膜６上に結像する赤外光１１１ａ、１１ｂ
と共役位置に黒゛点３２ａ、３２ｂが配置され、角膜反
射光をカットする動きをする。検出素子９は、プリズム
２９を移動させることにより、非正視眼に対し、被検眼
５の眼底７と常に共役な位置関係が保たれる。

検出素子９は、本実施例では１次元位置検出素子が好ま
しく、絞り３２の黒点３２ａ、３２ｂをむすぶ方向に検
出方向を有し、絞り３２と検出素子９は一体で投影光学
系とともに回転する。

なあ、共用光学系４上に配置されているビームスプリッ
タ−３４は、第４図に示すように、対物レンズ群２４の
焦点位置２６と共役位置に開口３５があり、これを赤外
光源３９で照明していることから、開口から発した光は
平行光となり、角膜６に届くことから１．角膜曲率半径
の１／２の距離だけ眼底側に光源像ができる。

受光光学系２上に配置されたビームスプリッタ−３５は
、被検眼５の前眼部を第５図に示すごとく、赤外ＴＶカ
メラ４１に導くためのものであり、４０は結像レンズで
ある。ざらにビームスプリッタ−３５の上には、赤外光
４２にて照明されるレチクル４３がレンズ４４により、
Ｔｖカメラ躍像面４５に結像されることから、図示なき
ＴＶモニター等で角膜６上にできた開口３８の輝点をレ
チクル４３の中心に一致させるよう、眼屈折力測定装置
の位置合わぜを行なうことにより、被検眼５を測定光軸
に一致させることができる。

次に以上の構成に基づく眼屈折力測定装置の測定原理の
説明を行なう。

第１図においてターゲット８と被検眼眼底７が共役位置
にある場合は、赤外光源１１ａを点灯した時の像位置と
１１ｂを点灯した時の像位置は一致するが、被検眼眼底
７とターゲット８が非共役位置の場合は、これが分離し
、検出素子９上では第６図のごとく、分離した像として
その分Ｍｆｆｌが検出される。

今、被検眼の屈折度を　　　　　　　　・・・Ｄ赤外光
源１１ａと１１ｂの間隔を　　・・・χ検出素子上での
ズレ量を　　　　　　・・・ｙリレーレンズ３０の結像
倍率を　　　・・・面対物レンズ群２４．２８の焦点距
離を・・・ｆとすると、以下の式が成立する。

さらに、検出素子上でのズレ量ｙをゼロとすべく、プリ
ズム２３．２９を光軸方向へ移動させるときの移動量は
、次の式で表わされる。

（１）（２）式より ｚ＝　　ｙｆ　　　　　　・・・・・・（３）２ｍχ いま、被検眼５に対し、水平方向に赤外光源１１ａ、１
１ｂ及び検出素子９を配置したとすると、被検眼５の水
平経線における屈折力が求められ、これをＤとし、この
ときのプリズム２３．２９の移動量を７とすると、（２
）式より、 Ｄ＝　２０００７　　　・・・・・・（４）で表わされ
る。

次に、プリズム２３．２９を固定したまま投影光学系１
と検出素子９と一体で回転させ、この時の検出素子９上
でのズレｆＪ＝　’／　２を検出する。この経線におけ
る被検眼屈折力Ｄ２は、（１）、（４）式より で表わされる。同様に順次、投影光学系及び検出素子９
と回転させ、各経線における被検眼屈折力を測定する。

水平方向に対しθの角度を持つ各経線における屈折力を
Ｄθとすると、被検眼の平均球面度数ＳＥ、乱視度数Ｃ
１乱視軸ＡＸとは以下の関係がある。

Ｄθ＝ＳＥ　＋Ｃｃｏｓ（θ−ＡＸ　＞　　・・・・・
・（６）（６）式における未知数はＳＥ　、Ｃ，ＡＸの
３つであることから、少なくとも３経線方向での屈折力
Ｄθを測定することにより算出可能でおるが、ざらに多
くの経線における屈折力から最小２乗法により、Ｓ、Ｃ
，ＡＸを求めることにより、信頼性の高い結果を得るこ
とができる。

次に視標光学系３の動作を含む実際の測定動作について
説明する。

１）裸眼視力の確認 他覚式自動測定開始前の状態としては、第１図における
視力チャート１８が視標光学系３上のターゲット８との
共役位置１６に切換え配置されており、雲霧チャート１
０は測定光軸外にセットする。

また、プリズム２３．２９は、対物レンズ群の焦点位置
２６とターゲット８とが共役となる位置、すなわち正視
眼に対し被検眼５の眼底７と視力チャート１８の位置１
６が共役・となる位置にセットされている。このため被
検眼５は、視力チャート１８を観察することにより裸眼
視力が確認でき、今後性なう屈折検査及び屈折矯正の必
要性を被検者に認識させることができる。

２）予備測定 予備測定に関する動作を第８図に示すフローチャートに
基づいて説明する。

検者が被検眼５と測定装置を正確に位置合わせをした後
、第７図における測定スイッチ５０を押す。

このとき、赤外光源１１ａ、１１ｂ及び検出素子９は第
１図と異なり、被検眼に対し垂直方向に位置するよう設
定されている。また、プリズム２３．２９は、ターゲッ
ト８が零デイオプターに位置するよう置かれている。チ
ャートは駆動回路５６を介し、チャート切換モーター５
７が駆動し、雲霧チャート１０に切換ねる。

その後、ＣＰＵ５１の指令により光源駆動回路５２を介
して、赤外光源１１ａが発光する。被検眼５の眼底７に
形成されたターゲット像は眼底で反射され、検出素子９
上で再び結像する（以上ステップ１００）。

一次元ＣＯＤである検出素子９に蓄積された電荷を順次
取り出し、増幅器５３により増幅した後、△／Ｄ変換器
５４によりデジタル値に変換され、ＲＡＭ５５に記憶さ
れる。次に同様に赤外光源１１ｂが発光し、この時の検
出素子９からの信号がＲＡＭ５５に記憶され、各値に基
づきＣＰＵ５１が第６図にあけるズレ量ｙを検出する（
ステップ１０１）。

ステップ１０２では、萌記（３）式に基づき、プリズム
２３．２９の移動量Ｚを算出し、ステップ１０３では算
出した移動量Ｚに基づき、駆動回路５８を介して、プリ
ズム駆動モーター５９を駆動させプリズム２３．２９を
移動させる。

次ぎに、プリズム２３の移動量により垂直経線の屈折力
を算出する（ステップ１０４）。

このとき被検眼５の眼底はターゲット８の共役点１６と
共役なため、雲霧チャート１０はボケで視認されている
。

被検眼５の屈折異常が大きい場合（ステップ１０５）は
、検出素子９上にできるターゲット像は不鮮明で、算出
した移動量Ｚは不正確でおることから、移動後再度赤外
光源１１ａ、１１ｂを点灯させ、検出素子９上でのズレ
量ｙを演算し、移動量Ｚを算出するが、被検眼５が雲霧
チャート１０を明視できるようにプリズム２３．２９を
マイナス側ヘズラす（ステップ１０６）。この量は共役
点１６と雲霧チャート１０との間隔ｅの半分に相当する
。

したがってプリズム２３．２９の移動量は、ｚ　　　　
２　　　　　　・・・・・・（７）となる。

再度赤外光源１１ａ、１１ｂを点灯させ、被検眼が雲霧
チャート１０を明視した状態における垂直経線屈折力□
ｖを（５）式より算出する。

次ぎに、投影光学系１及び検出素子９を駆動回路６０及
びモーター６１により９０°回転ざぜる（ステップ１０
７）。

投影光学系１及び検出素子９を９０”回転した後、垂直
経線と同様に、水平経線のターゲット像の間隔を受光素
子によって検出しくステップ１０８）、水平経線の屈折
力を算出する（ステップ１０９）。

［）ＶとＤ＋＋の値から平均屈折力ＤＳＥを算出し、平
均屈折力ＤＳＥに対する移動量を（２＞（７）式より算
出し、プリズム２３．２９を移動させる（ステップ１１
１）。この場合、被検眼５の平均屈折力にあける眼底７
の共役点は、ターゲット８の光源側の距離ｅの位置にあ
り、雲霧チャート１０とは共役な位置であり、雲霧チャ
ート像の最小錯乱円か眼底７に一致するため、被検眼５
は雲霧チャート１０が最も鮮明に見える。

３〉雲霧 次にプリズム２３．２９を第１図において、右側へ徐々
に移動させることにより、被検眼５は雲霧チャートが徐
々にボケで見えることから、調節除去が行なわれる。移
動の量は被検眼５の平均屈折力ＤＳＨにおいて、眼底７
の共役点をターゲット８に一致させる点でおり、この時
点では赤外光源１１ａ、１１ｂを順次点灯して、検出素
子９上のターゲット像の水平経線におけるズレ量ＹＨが
予備３１１１定において測定した屈折度数の差ＤＩ−Ｄ
ＳＨに相当する量となるように、プリズム２３．２９を
移動させることにより実現できる。これにより予備測定
において被検眼５が調節力を動かしていた状態であった
としても、常に雲霧量を共役点７と雲霧チャート１０と
の距離ｅに相当するデイオプターＤＦに保つことができ
る。例えば、垂直経線＋３Ｄ、水平経線＋５Ｄの被検眼
５が４Ｄの調節力を働かしている状態で予備測定を行な
うと、Ｄｖ　＝−１Ｄ、　ＤＨ＝＋Ｉ　Ｄが１ｑられ、
ＤＳＨ＝ＯＤとなり、［）Ｈ−ＤＳＥ＝　十Ｉ　Ｄに相
当する検出素子９上のズレＶＨを得るには、ＤＦ＋４Ｄ
相当のプリズム２３．２９の移動が行なわれることにな
る。

４）本測定 次に赤外光源１１ａ、１１ｂを順次点灯させ、水平経線
屈折力ＤＩをあらためて測定し、投影光学系１と検出素
子９と角度θだけ回転させ、角度θに対応する経線方向
の屈折力Ｄθを測定する。

これを繰り返し、各経線における屈折力を測定する。こ
の時プリズム２３．２９は固定しており、被検眼に乱視
がある場合は、検出素子９上のターゲット像はボケを生
じ、ズレ量ｙを生ずる。ただし予備測定及び雲霧におい
て、プリズム２３．２９は被検眼の平均屈折力に相当す
る位置にセットされるため、ターゲット像のズレ量は最
大乱視成分の半分になり、ターゲット像のボケも同様に
少なくなることから、予備測定を行なわない場合に比較
し、測定精度が向上する。被検眼の球面度数Ｓ、乱視度
数Ｃ１乱視軸Ａ、Ｘの算出は、（６）式によりＣＰＵ５
１により検算され、第７図における表示装置６２に表示
する。ざらに、この本測定の結果から被検眼の平均屈折
力 ＤＳＥ＝Ｓ＋Ω を求め、この値に基づく眼底共ｊ９位置と雲霧チャート
１０が一致するよう、プリズム２３．２９を第１図にお
いては左側に移動させる。

５）再測定 被検眼５は、生体眼であるため様々な要因により、−度
の本測定では正しい結果が１ｑら机ない場合があり、時
には数回の測定を要する。この際は再度測定スイッチ５
０を押すことにより、前述の３）雲霧及び４）本測定の
動作を繰り返す。

６）視力確認 他覚測定後視力確認スイッチ６８を押すことにより、視
標は視力チャート１８に切り変わるとともに、駆動回路
６３を介して、モーター６４．６５を駆動させ、凸円柱
レンズ１９、凹円柱レンズ２０を回転させ、乱視度数の
補正を行なう。ざらに、駆動回路を介し、モーターを駆
動させ、プリズム２３．２９を移動させ球面度数を補正
し、被検者に測定結果に基づく矯正視力を確認さぜるこ
とができる。

いま、凸円柱レンズの乱視度数をＯＡ、乱視軸をＯＡ、
凹円柱レンズの乱視度数を−Ｃへ、乱視軸をθＢとする
と、合成乱視度数は次式で与えられる。

ＣＣ＝−２０Ａ　５ｉｎ（θＡ−θＢ）　　　・−−−
−・（８）ＡＣ＝ユ（ＯＡ　十’θＢ−９０’）　　　
・・・・・・（９）これにより、被検者は測定の萌後に
おいて、裸眼視力と矯正視力を比較できることから、矯
正の必要性を理解できる。また検者は、他覚検査の結果
をチエツクできるので、別の装置にて行なう自覚検査の
検査項目に対し、およその予定を立てることができる。

７）信販の測定 以上により、片眼測定が終了し、測定部を移動させ、信
販への位置合わせを行なう。この際、信販への切換えを
スイッチ６９で検知することにより、前記１）項の裸眼
視力の確認の状態に装置がセットされ、以下同様にして
測定が行なわれる。

８）プリント及びデーターのクリア 以上の動作の終了後、検者はプリントスイッチ７０を押
すことにより、データーのプリントがプリンター７１で
行なわれるとともに、装置は初期状態すなわち、１）項
の状態にもどり、次の被検者測定に対する準備が完了す
る。

［発明の効果］ 以上、本発明によれば、本測定の前に、直交する２経線
の屈折力を予備測定することにより、被検眼の最少錯乱
円位置に対し、測定ターゲット及び受光部を共役とでき
ることから、被検眼の乱視軸角度に関係せず、受光部に
おける測定ターゲット像のボケ量を最少とすることがで
きるから、測定精度のよい眼屈折力測定装置が実現でき
、乱視度数の測定範囲を２倍に広げることが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を利用した装置の光学系配置
図、第２図、第３図はそれぞれターゲット８、絞り３２
の形状を説明する図、第４図は位置合せ用の輝点を形成
する光学系配置図、第５図は被検眼５の前眼部を赤外Ｔ
Ｖカメラ４１に導くための光学系配置図、第６図は非検
眼眼底７とターゲット８が火共役位置の場合の検出素子
９上の像の状態を説明する図、第７図は装置のブロック
図、第８図は予備測定のフローチャートである。 １・・・・・・投影光学系　　２・・・・・・受光光学
系３・・・・・・視標光学系　　４・・・・・・共用光
学系１１ａ、１１ｂ・・・・・・赤外光源 ２３．２９・・・プリズム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被検眼眼底に測定ターゲット像を投影し、投影像を光電
   的に検出することにより所定の経線方向の屈折力を測定
   し、該測定結果に基づいて測定ターゲット及び受光部の
   光軸方向の光学的位置を固定したまま少なくとも３経線
   方向の屈折力を測定することによつて眼屈折力を測定す
   る自動眼屈折力測定方法において、 前記測定ターゲット及び受光部を光軸方向に固定する点
   は、ある経線方向の屈折力とこれと直交する経線方向の
   屈折力とから平均屈折力を求め、平均屈折力に対応する
   位置であることを特徴とする自動眼屈折力測定方法。