JPH0350530B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ (a) 物空間内の光軸の方向に深度が延びる指
標物体 (b) 眼の網膜上に前記物空間内の前記指標物体を
検眼装置のレンズ系によつて結像させる手段で
あつて、前記物体の網膜像が、前記物空間に対
しておよび前記網膜に関し共役であるとともに
前記眼と前記レンズ系の屈折率に依存する像平
面に対して前記レンズ系を経由して再結像さ
れ、前記レンズ系から前記共役な像平面までの
距離を屈折力の尺度としてなる結像手段、 (c) 前記指標物体からの光線群ビームを前記網膜
像からの光線群ビームから前記指標物体によつ
て分離させる手段であつて、前記指標物体の縁
部にたがいに平行に延びた少なくとも二の部分
よりなる光線ビーム分離手段、 (d) 前記指標物体により前記共役な像平面からの
少なくとも二の異なる距離において前記網膜像
からの光線群ビームを同時に解析する解析手
段、 によつて構成されたこと、を特徴とする人の眼の
時間に依存しない屈折力を決定する測定装置。

２ (a) 眼の網膜上に前記物空間内の前記指標物
体を検眼装置のレンズ系によつて結像させる手
段であつて、前記物体の網膜像が、前記物空間
に対しておよび前記網膜に関し共役であるとと
もに前記眼と前記レンズ系の屈折率に依存する
像平面に対して前記レンズ系を経由して再結像
され、前記レンズ系から前記共役な像平面まで
の距離を屈折力の尺度としてなる結像手段、 (b) 前記指標物体からの光線群ビームを前記網膜
像からの光線群ビームから分離させる光線ビー
ム分離手段、 (c) 前記網膜像からの光線群ビームを解析して被
測定物体により前記共役平面の距離を解析する
解析手段であつて、前記被測定物体が前記網膜
像からの前記光線群ビームを経て少なくとも一
の平面に沿つて案内され、前記一の平面が前記
指標物体の網膜像の複数の像点を通る光線群ビ
ームの光線であつて前記光線群ビームを相補的
な二の部分光ビームに分割する前記光線によつ
て規定され、前記光線群ビームの光エネルギー
を前記相補的な二の部分光ビームに不均等に分
割し、これら部分光ビームの光エネルギーを不
均等に分割することによつて、前記不均等に分
割された光エネルギーを前記共役平面の前記距
離の決定に用いるようにしたこと、 を特徴とする人の眼の時間に依存しない屈折力を
決定する測定装置。

明細書 本発明は人の眼の屈折力、即ち要するに人の眼
の屈折力の状態を測定する為の方法及び装置に関
する。本発明は特に時間に依存した屈折力状態を
測定する為の方法に関する。本発明に従えば、物
空間内の１つの物体の像が１つの検眼装置のレン
ズ系、要するに検眼装置のレンズによつて眼の網
膜上に作られ；そして物体の網膜における像は検
眼装置のレンズを経て物空間内の１つのある像平
面に戻されて像を作り、この場合像平面は網膜に
対して共役であつて眼の屈折力状態と検眼装置の
レンズの屈折力とによつて定められ；検眼装置の
レンズから像平面までの距離が屈折力状態を表す
ようにされ、更に本発明に従つて前記距離を測定
する為に網膜における像からの光線群からなるビ
ームは像平面に対して異なる距離を有する各位置
において解析される。

屈折力を自動的に測定する方法は公知（第１図
を見よ）である。この公知の方法によれば、被検
眼の網膜に関して共役な像平面が検出される。ド
イツ特許公告第2937891号、3110576号、3102450
号各公報によつて公知な方法においては、１つの
検眼装置のレンズ系によつて網膜上への物体の結
像が１つの格子、点あるいはスリツトの形で与え
られる。網膜における像は（１つの反射像とし
て）検眼装置のレンズ及び１つのビーム分割鏡
（ビームスプリツタ）によつて物空間内へ反射さ
れ戻される。前記反射像は別の指標物体を用いて
物空間内で解析される。前記解析の為に前記指標
物体によつて伝達された光束量が１つの光感知要
素によつて決定される。従つて形状と寸法に関す
る限り両物体が互に一致する必要がある。共役な
像平面を検出する為に２つの物体がビームスプリ
ツタと共に光軸に沿つて動かされるか、あるいは
別の１つの方法によれば検眼装置のレンズ系の屈
折力が変化させられる。共役な平面が見出される
とすぐに最大光束量、あるいは用いられる配置に
よつては最小光束量が光感知要素によつて指標物
体の後方で測定される。眼の屈折力は前記の動き
の間に変化するものとは想定されていない。この
ような方法においては時間に依存した眼の屈折力
を測定することは困難である。

ドイツ特許公告第2262886号公報では光軸に沿
つて小さな距離にわたつてのみ高い振動数で物体
系を周期的に動かすことによつて１つの改良がな
されている。前記周期的運動に同期した光信号の
周期的変化が結果として得られる。物体系の運動
と光信号との間の位相のずれから、周期運動の各
折り返し点の間の中央に共役平面が位置する為に
物体系が移動せねばならないかを表わす１つの光
信号が１つの十分に高い振動数について引き出さ
れる。この方法では高い機械的振動数が要求され
る、即ち高い加速度値が必要であるという短所を
有している。更に光信号の信号／雑音比が低い為
に位相を測定することは困難である。

ドイツ特許公告第2654608号公報の方法におい
ては機械的振動について１つのある改良がなされ
ている。この方法では連続的振動を２つの位置で
のみの測定で置き代える。しかしながらこの方法
においても光軸に沿つての物体の運動を制御する
為に必要な信号は物理的な位置と光信号との間の
位相関係から間接的に導出しなければならない。

屈折力を自動的に決定する為の主だつた別の１
つの方法は後記するスカイアスコピイ（検影法）
である。

先行技術の欠点を回避することが本発明の１つ
の目的である。

本発明が特に１つの目的とするところは低い信
号／雑音比を有する光信号であつても容易かつ精
密に共役平面を迅速決定することを可能にする１
つの信号が得られるような屈折力を測定する為の
方法及び装置を提供することである。

本発明の上記各目的は請求の範囲第１，２及び
３項における特徴付けされた部分によつて解決さ
れる。本発明の好ましい態様は他の請求項に開示
されている。

本発明の更なる長所及び基本的特徴は以下に述
べる本発明の態様から知ることができるであろ
う。図面について述べると； 第１図は屈折力を測定する為の方法の１つの先
技枝術を表わしており； 第２図は共役平面を検出する時に第１図に示さ
れた測定方法において利用される基本原理を表わ
しており； 第３図は本発明の第１の態様であり； 第４図は本発明の第２の態様であり； 第５図は本発明の第３の態様であり； 第６図は第５図に開示された方法に従つて共役
平面を決定する為に利用される原理を表わしてお
り； 第７図は特に好ましい本発明の第４の態様を表
わし； 第８図は第７図に図示された方法に従つて可動
物体が動かされた時に１つの実験において得られ
た光信号の波形を示しており； 第９ａ，９ｂ図は特に好ましい本発明の第５の
態様を開示しており； 第１０ａ，１０ｂ図は第９ａ，９ｂ図の態様の
１つの変形を開示している。

既に述べたように第１図は屈折力を測定する為
の１つの先行技術を開示している。前記方法によ
れば像平面４，４′、即ち眼３の網膜２に関して
共役であり検眼装置のレンズ系１から距離９隔た
つた各像平面が検出される。前記距離９は眼３の
屈折力状態を表わしている。この目的の為に１つ
の物体６は網膜３上に結像されるが、前記物体６
は１つの格子、点あるいはスリツトとすることが
できる。網膜における像２は検眼装置のレンズ系
１（検眼装置のレンズ１）及び１つのビームスプ
リツタ７とによつて物空間５内へ像として反射さ
れ；この反射像は前記物空間内にある１つの指標
物体６′を用いて解析される。その目的の為に指
標物体６′を通過する光束量が測定される。この
目的の為に物体６，６′は形状と寸法に関する限
り互に一致していなければならない。共役平面
４，４′を各々検出する為に２つの物体６，６′及
びビームスプリツタ７を含む物体系１９が光軸１
８に沿つて動かされる。ビームスプリツタはその
位置を保つようにすることも可能である。他の１
つの可能性としては検眼装置のレンズ系１の屈折
力を変化させることがある。第２図はこの場合を
説明している。この図において網膜における像２
の１つの像点６１′，６１についての結像光線ビ
ームは共役平面４′，４内に記されている。指標
物体６′（ここでは簡単の為に１つのピンホール
遮光体としてある。）が共役平面４′の前方、即ち
位置３１′に来ると直ちに光線群３０のビームの
一部分は指標物体６′からはずされ、この部分が
焦点はずれ量に対応している；この部分は共役平
面４′から指標物体６′までの距離が増加すると共
に増大する。共役平面４′後方に指標物体６′ある
場合の位置３１″のすべてについて同じことが同
様に真実である。指標物体６′が共役平面４′内に
ある場合にのみ光線群ビーム３０中に含まれる全
光エネルギーが理想的状態で前記指標物体６′を
通過することができる。このような状態におい
て、第１図における光感知要素８から引き出され
る光束量Ａの最大値、あるいは他の態様において
は最小値が指標物体６′の後方で測定され、前記
最大値（又は最小値）は各共役平面４，４′の位
置を表わしている。眼Ｏの屈折力は光軸１８に沿
つた移動の間に変化するものとは想定されていな
い。この様な方法では眼の屈折力の時間に依存し
た変化を問題なく測定することができない。

以下の図面においても特に述べない限り同様の
要素については第１図、第２図で用いられたのと
同様の参照番号が用いられている。

第３図は光信号の電気的評価に関係した本発明
の改良を開示している。この改良に従えば、測定
は共役平面４の前後で同時に遂行される。この目
的の為に１つの指標物体６′は共役平面４′の前方
に配置され、第２の指標物体６″は共役平面４″の
後方で６′に関して固定された距離だけ隔てられ
て配置される。この配置は例えばもう１つのビー
ムスプリツタ７′を設けることによつて実現でき
る。各指標物体６，６′の後方には各々１つの光
感知要素８，８′が置かれる。物体系１９が光軸
１８に沿つて動かされると、光線群３０からなる
結像ビームであつて第２図に従つて指標物体６′，
６″によつて伝達される光束量は正しい共役平面
からの距離が増加すると共に確実に減少する。２
つの指標物体６′，６″は相互間距離を保つたまま
動かされるので、前記両指標物体６′，６″は同時
に両者が共役平面上に位置することはできない。
従つて、光信号Ａ及びＢが最大となる物体系の位
置は相異なる。共役平面により近い方にある指標
物体に属する光感知要素はより大きな光信号を与
える。２つの指標物体６′，６″が正しい共役平面
４′，４″から同一距離にある場合にのみ、即ち網
膜における像の２つの指標物体６′，６″上への結
像が等しく焦点ずれを起し共役平面が２つの物体
の中間にある場合にのみ、光信号Ａ及びＢは同一
の大きさとなる。それ以外の場合はいずれもＡ−
Ｂの差が平面４，４′，４″に関して対称な位置に
向けて要素７，７′，６，６′，６″；８，８′を含
む物体系１９が制御された動きをする為の１つの
光信号を与える。運動の方向に関する情報はもは
や位相に含まれているのではなく、有利なことに
光信号Ａ及びＢの大きさに直接的に含まれてい
る。しかしながら、信号／雑音比に関する利得は
完全には利用されていない。何故ならばビームス
プリツタ７′が付設される必要があるからである。

この短所は物体６及び指標物体６′が２つの平
行な平行物体６１，６２及び６１′，６２′で各々
存在するように光軸１８の方向に拡がりを有する
ならば克服（第４図）できる。今、第４図に例示
されている様に指標物体６′の各部分物体６１′，
６２′の後方に１つの光感知要素８，８′が位置し
ているものとすると、部分物体６１′，６２′を通
過する光束量Ａ及びＢを測定し、１つの定められ
たやり方で共役平面４，４′を第３図の態様と同
様の明確に指定された差信号（Ａ−Ｂ）を用いて
見出すことが可能である。両光感知素子８，８′
が等しい光信号を与えた時に共役平面に到達す
る。このやり方によつて光信号は改良されるが、
屈折力の状態を連続的に記録する為にはなお信
号／雑音比が好ましいものではない。

屈折力を測定する為の全く異なつた１つの方法
はいわゆる切断縁法（スカイアスコピー；検影
法）である；自動屈折力測定に関するドイツ特許
公告第2315135号、2951897号及び3020804号各公
報を見よ。この方法に従えば検査されるのは像の
鮮明さではなく、最も一般的にいえば共役平面内
で最小となるべきところの光線群ビームの幅が測
定される。このような方法に従えば光線群の結像
ビームの幅が光軸に対して垂直な検眼装置のレン
ズに関して異つた距離において時間を追つて次々
と測定される；差信号から出発して１つの位相依
存値が計算され、その値によつて最小あるいは同
一径のビームを与える１つの位置が定まる。２つ
の測定点間の中点に共役平面がある時にこの位置
に到達したことになる。

第５図に示された態様はある意味でスカイアス
コピー法を利用している。しかしながら先行技術
とは対照的に切断縁は光線の方向に対して垂直に
は動かされず、結像光線の方向に動かされる。第
６図における例示では第２図での共役平面４′内
の１つの点像の結像光線群ビームは点像６１′を
通つて延びる結像ビームで定められる１つの平面
３２′により２つの光線群部分ビーム３０ａ（斜線
を付した）と３０ｂとに分割され、各ビームは前
記平面３２′の上方及び下方に来る。平面３２′は
２次元的にビーム３２と一致する。第６図に示さ
れるように、光線群３０ａ，３０ｂのビームは像
平面の前後で異なる光束量を有している。平面３
２′と光線３２とが各々光線群３０のビームのへ
り部分の光線群３２，３３に接近するほど前記の
差は大きくなる。光線群３０ａ，３０ｂの前記部
分ビームのうちの少なくとも一方の光束量の共役
平面の位置における変化は共役平面４′を見つけ
出す為に利用される。この為に光線群３０ａ，３
０ｂの部分ビームのうちの少なくとも一方の光束
量がビーム３２に沿つて測定されなければならな
い。第５図に示されたように、この為に眼の光軸
１７を装置の軸１８に対して平行にずらせて配置
することも可能である。少なくとも１つの明／暗
遷移６１及び暗／明遷移６２のところで各々指標
物体６′を通過できる光束量が２つの光感知要素
８，８′を用いて測定される。測定は時間を追つ
て次々と行われるのでは無く、情報が光信号Ａ、
Ｂの位相中にでなく大きさの中に含まれるやり方
で同時に行われるので、電気的な信号／雑音比が
改善される。物体系１９が光軸１８に沿つて動く
時の光感知要素８，８′の差信号Ａ−Ｂの測定に
よつて、この方法においては共役平面４，４′を
各々見出す為に良好に処理し得る差信号が得られ
る。しかし、差信号の局部的変化、即ち感度は共
役平面の近傍で低い。

第４図に従つた鮮明さの評価方法を第５図に開
示された最後の方法と共に用いると更に１つの改
善がなされる；第７図を参照されたい。光軸１
７，１８を平行移動させると第５図の条件が得ら
れ、物体６に斜めの位置を与えれば第４図の条件
が同時に達成される。第８図は光感知要素８，
８′の光信号Ａ、Ｂの適当な形を示している。指
標物体の適当な縁部６１′が共役平面４′の前面に
あれば、光感知要素８がまず１つの光信号Ａを供
給し、一方それが共役平面４′の後方にあれば１
つの光信号Ｂを光感知要素８′が供給する。２つ
の光信号の重なり領域Ｃ（第８図参照）は２つの
光信号Ａ、Ｂの差Ｄの急勾配の零交差を生じさせ
るものであり、第４図に従つた鮮明さの尺度を同
時に付加して実現することによつて生まれたもの
である。

以下に論ずる２つの態様（第７図及び第１０
図）について示されるようにビームスプリツタ７
が取除かれ物体６自身が１つの鐘の形で設けられ
るならば、第３，４，５図の方法の場合と同様に
第４図の方法においても信号／雑音比を更に改善
することが可能である；この場合は物体６と指標
物体６′とは単一の物体に帰着される。こうしな
かつた場合に、物体６と６′の幾何学に対称で正
確な光学的位置決めに関しての高度の要求の為に
起る物体６と指標物体６′との調整に関する問題
のすべてがこの方法によつて解決される。

第９図及び第１０図の各々は本発明の特に好ま
しい態様を開示しており、これら態様について信
号／雑音比の改善が可能であり、屈折力状態の自
動測定が可能となり、プリンター及び／又はプロ
ツターを用いて連続的に印図化することが可能と
なるものであり、この測定は網膜による光反射を
用いて実行されるが同時に眼に対するエネルギー
的な負担を軽減する。この２つの態様は第９ａ
図，１０ａ図の結像系と第９ｂ図と１０ｂ図の測
定系とが交換されているという点に限り相異して
いる。従つて、説明を第９図についてだけに限る
ことが可能であり、この説明は第１０図にも適用
できるものである。

この方法の光学的配置は、１つの結像系（第９
ａ，１０ａ図において；１，６０，６１，６２，
１０，１１）と１つの測定系（第９ｂ，１０ｂ図
において；１，６，６１，６２，１２，１３，
８，８′）を含んでおり、後者は判り易くする為
に別に抜き出して示されている；前記各システム
は２つの基本的要素、即ち検眼装置のレンズ１及
び物体６に関しては同一である。簡単の為にその
態様の光軸と眼の光軸との間を平行にずらせた配
置は省いてある。結像系と測定系で同一の物体が
用いられていることは重要である。測定を遂行す
る為には検眼装置のレンズが眼に対して１つの固
定された距離を保ち、一方囲りに１つの枠を有す
る他の要素１９は光軸と共通の方向に動かすか、
あるいはそれに代つて検眼装置のレンズの像側の
焦点長を変化させるだけでよい。他の主たる部分
においては眼の屈折力を測定する為に系の光軸に
関して配置を回転しても良く、第７図の方法が実
現できる場合にはそれに平行な軸の囲りで回転を
与えても良い。眼の前方主面１４は検眼装置のレ
ンズ１の前方焦点面と一致する。光線群の結像光
路（第９ａ図）について；本発明に従つた屈折力
計においては１つの物体６が２つの平行な明／暗
縁６１と暗／明縁６２を持つて光軸１８に関して
斜めに配置され、これら縁部は小開口の高い周波
数の変調光によつて前方より照明される。この照
明は例えば820nmの波長の光を放射し、集光器１
０の焦点に位置した１つの光放射ダイオード１１
によつて遂行できる。小開口を有する光を用いる
と検眼装置のレンズ１によつて眼の前方主面１４
において結像光線群ビームの小さな人工の入射瞳
が与えられる。その結果眼の開口も小さくなり、
物体６は被検者から見て広範囲の距離にわたる視
界で実際に鮮明に見える１つの暗く赤色に照明さ
れたスリツトの形を有することになる。従つて、
調節機構は結像系の中に入つていない。物体の反
射を最小とする為に検眼装置のレンズ１は光軸１
８に対して傾いているか、物体の網膜上への結像
の為に網膜上で解消される偏光を使用してその光
が反射性表面で反射される時に大きな偏光度を保
持するようにしても良い。測定ビーム中に十字偏
光解析器を配置して前記反射光は網膜による反射
光から分離できる。

測定ビーム（第９ｂ図）について；平行な縁部
６１，６２を有する物体の網膜における像２は網
膜における像を作る物体６上に両結像され、この
再結像は結像系及び検眼装置のレンズ１を経て到
来する反射光によつて行われる。１つの部分光の
縁部においては結像ビーム光路には戻らず、この
部分光は焦点ずれに対応し、また光軸に平行ずれ
を取つてあれば光線群ビームの幅に対応する；前
記部分光は代りに測定ビーム１２，１３，８，
８′（線影をつけた光線群ビーム）の光路中を通
る。網膜３での反射光の高い周波数で変調された
エネルギーのうちの排除された焦点ずれ部分の検
出の為に２つの物体像６１，６２の各々は視野レ
ンズ１２を経て１つのレンズ１３によつて前記２
つの光感知要素８，８′のうちの１つの上に結像
される。眼の前側主面１４（ほぼ瞳の面）は検眼
装置のレンズ１の焦点面と一致し、又レンズ１３
はレンズ１２の後側焦点面内に配置されているの
で２つのレンズ１と１２は１つのテレセントリツ
クな系を形成し、この系は可動物体の配置１９と
は無関係に眼の前側主面１４をレンズ１３上に結
像する。その結果、前方の眼球媒体への不都合な
反射光をレンズ１３の前面で可能な限り除去する
ことができる。このことは眼の光軸と装置の光軸
とを平行にずらしてあれば不要となる。偏光を利
用すれば物体６と光感知要素８，８′との間に、
鏡面特性を有するレンズ表面で生ずる光を除波す
る１つの直交アナライザを配置することができ
る。

共役平面の決定；眼の視距離を（調節して）１
つの固定されたものとした場合には図中で囲みを
付けた可能装置１９は光軸１８に沿つて動かさ
れ、物体６の各縁部６１，６２で分離された反射
部分光の各々は光感知要素８，８′の差信号Ｄを
導くものとなつており、網膜３に関して共役な平
面の位置に対応して前記検眼装置のレンズから出
発してそこからの距離が増加するにつれてまず減
少し、そして平面４で零交差し、次いでもう一度
減少する（第８図における差Ｄを見よ）。差信号
Ｄは２つの物体縁部６１，６２が共役面４から対
称的に等距離にある時に正確に零値を通過する。
それ故比較的乱されない零位法が提供される。こ
の方法の目的は可動配置１９を、２つの物体位置
６１，６２が平面４に関して対称に位置するよう
に位置決めすることにある。この目的の為に可動
部分はレンズ１に関して、差信号が零となるよう
に閉ループ制御回路で位置決めされなければなら
ない。（第８図参照） 電子光学的信号処理について（第９ｂ，１０ｂ
図）；信号／雑音比を改善し室内光を除波する為
に測定光（例えば発光ダイオードの光）は高い周
波数で変調される。光感知要素８，８′の差信号
ｄは位相ロツクされて増幅される（ロツクイン増
幅器２０）。こうして増幅された差信号Ｄは零ボ
ルトに関して対称的に調整可能な２つのトリガし
きい値電圧T₁，T₂を有する１つのウインドウー
シユミツト−トリガ２１に導入される。前記トリ
ガはその出力信号として不動、左方への動き及び
右方の動きを可動装置１９の為のモーター駆動に
与える信号を供給する。差信号Ｄがトリガしきい
値電圧T₁とT₂の間にあれば位置不動である。２
つのしきい値電圧を上回つているか、下回つてい
るかすれば可動装置１９は光軸に沿つて、差信号
Ｄがしきい値電圧T₁とT₂の間に来るまで動く。
光源１１は１つの位相ずらし器２３を経てロツク
イン増幅器をも同時に制御しているところの１つ
の関数発生器２４によつて制御される。検眼装置
のレンズ１からの距離５（第７図参照）が眼の屈
折力の測定値であり、この値は眼から予め定めら
れた距離において注視する物体を明確に固定して
得られる。この距離５の決定は例えばステツプ数
を考慮したステツプモーターを利用して、あるい
はポテンシヨメーターを結合させて決定すること
ができる。

可視指標について；屈折力状態を決定する為に
可視指標が被検者に供せられなければならない；
この可視指標は注視の方向と、問題としている測
定（即ち屈折力、屈折適応力）の為の眼の視距離
を調節するために必要である；この可視指標は屈
折適応力を刺激する為に用いられる。前記指標は
眼Ｏと検眼装置のレンズ１との間に１つの無色
性、又はより好ましくは、二色性のビームスプリ
ツタ鏡１５を用いて投影される。

測定値の記録について；屈折力の値はアナログ
又はデジタルの電圧値として電子的手段の出力に
供給される。前記値は通常のプリンターによつて
記録・印刷され更に処理される。配置１，１９を
眼の光軸のまわりで回転させることによつて眼の
各異なつた主要部分について屈折力の値が、直線
状物体６（スリツト又は格子）を使用した時に得
られ、これらの値からその軸方向の非点収差が引
き出される。これは通常の数値のプリント打ち出
し得られる特性の形で、あるいは本発明の方法が
秀れた時間分解能を有していることからグラフの
形の出力で遂行することができる。グラフの形式
によれば非点収差の規則性が得られる特性に加え
られる。本発明の方法が秀れた時間分解能を有し
ているということから視対称象体の距離に対する
依存性に加えて、時間に依存する対距離の眼の調
整力（屈折力ー時間ー特性）を並行して記録する
ことが可能であり、時間のことを考慮しなくても
静的な平衡調整力の測定値が示されるに先立つて
屈折適応系の非点収差を決定することが可能であ
る。