JPS6150449B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、眼科測定装置、殊に被検眼の角膜形
状と視度（眼屈折力）を、選択的に同一の装置で
測定できる眼科測定装置に関する。

一般に角膜の形状を測定する角膜計は被検眼の
角膜の曲率、乱視度、乱視軸方向の３要素を測定
するために用いられるが、角膜の曲率測定により
コンタクトレンズのベースカーブの検査等にも応
用される。

角膜計としては、市販されているオフサルモメ
ータあるいはケラトメータと呼ばれるものの他、
特開昭56―18837、特開昭56―66235、本件出願人
の先願である特願昭55―82516特開昭57―9431に
記載されるもの等がある。一方、視度測定に際し
ては、被検眼が乱視であることも多いため、視度
が極値になる様な経線方向の視度すなわち球面視
度と、経線方向の変化に伴う視度の変化すなわち
乱視度、及び視度が極値になるときの経線の方向
すなわち乱視軸の３要素の測定が必要とされる。
これを測定する眼屈折計としては特開昭55―
110531号公報、本件出願人の先願である特願昭55
―64443特開昭56―161031に記載されるもの等が
ある。一般にコンタクトレンズ等は、角膜に相対
するレンズ面の曲率及び視度の組として何種類か
予め用意されており、角膜曲率及び視度が測定さ
れれば被検眼に合つたものを提供できる。

ところが一般に被検眼視度は、眼科医、メガネ
屋等において、角膜形状測定とは別箇に測定され
ているのが現状である。

しかも角膜計に関して如上のオフサルモメータ
あるいはケラトメータを使用すると、測定に時間
が掛かり、被検眼の動きによる誤差が生じてい
た。

すなわち、オフサルモメータあるいはケラトメ
ータは、検査マークを角膜に投影してその反射像
を顕微鏡で観察し、反射像が既定状態になるまで
の調節量から測定するもの、あるいは同心円状の
マークを角膜に投影し、その反射像を撮影し、像
の歪から解析するものであり、例えば、角膜によ
る光源反射像の大きさを顕微鏡で読み取る装置で
は互いに垂直な二経線方向を測る手段を備えてお
り、まず反射像を観察して角膜乱視方向を決定
し、その経線方向とそれに垂直な経線方向につい
て、プリズム等の光学要素を順次動かし、その移
動量から曲率半径を求めていた。

本発明は、測定時間を短縮して被検眼の動きに
よる誤差要因を除去して角膜形状測定を行ない、
しかも、同一装置で選択的に被検眼視度測定を可
能ならしめる眼科測定装置を提供することを目的
とする。

以下、添附する図面を用いて本発明の実施例を
説明する。

第１図は、本発明の実施例の図である。ここで
便宜上、まず角膜形状測定の系を説明し、次に視
度測定の系について述べる。

図中１ａ，１ｂは角膜形状測定用の光源で、例
えば赤外発光ダイオード、閃光放電灯等である。
第１図では２個しか示されていないが、実際は、
第２図に示されるように測定光軸Ｘを通り、且つ
同傾角（120゜を成す３本経線R₁，R₂，R₃上に光
軸から、等距離隔たつた２個づつ３組の光源１
ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆが配されてい
る。ここで各光源は少なくとも円周方向に所定長
さを有するものであり、更には円周方向に一体的
となつた円環状光源であつても良い。

ここで３本の経線を選んだ理由は、角膜の中心
部をトーリツク面とみなした時に角膜曲率の経線
方法の変化は正弦波的になるので、少なくとも３
経線方向の値がわかつていれば、他の任意の経線
方向での値は計算で求めることができ、その結
果、角膜乱視軸方向も算出し得ることによる。こ
の点は後述する視度測定のところで更に説明す
る。

２ａ，２ｂは、光源１ａ，１ｂに対応したスリ
ツトであり、円周方向、一体的に構成される円環
状スリツトであつても良い。

３ａ，３ｂはコリメーテイングレンズで光源１
ａ，１ｂから出てスリツト２ａ，２ｂを通過して
入射する光速を角膜へ向けて平行光束に変換す
る。すなわち、スリツト２ａ，２ｂはコリメーテ
イングレンズ３ａ，３ｂの焦点位置におかれる。

コリメーテイングレンズ３ａ，３ｂは、各々光
源１ａ，１ｂに対応するものであるが断面形状が
図示されるような、円周方向に一体的となつた円
環状レンズであつても良い。

２a′と２b′は角膜Ee表面が凸面鏡として作用し
た結果生じた光源像（虚像）で、光源１ａ，１ｂ
と同一断面内に形成される。

４は対物レンズ、５は絞り板、６はプリズム、
７abはCCD等の一次元フオトダイオードアレイ
（以下アレイという）である。

４は光源像２a′，２b′をアレイ７ab上に投影す
るためのレンズで、光源像２a′，２b′とアレイ７
abの検出面を共役に結びつける。

アレイ７は、第３図に示されるように三経線方
向に対応して７ab，７cd，７efと測定光軸Ｘに関
し三つ放射状に設けられる。

絞り板５は対物レンズ４の後側焦点位置に設け
られて、テレセントリツク系を構成している。す
なわち第１図の紙面内で結像主光線は光軸Ｘに平
行となる。

光源１ａ，１ｂからの照明光束が平行光束であ
りしかも結像主光線が光軸Ｘに平行な構成をとる
ため、被検者が光軸Ｘ方向に移動し、光源像２
a′，２b′が光軸Ｘ方向に偏位しても、すなわち作
動距離（ワーキングデイスタンス）が変わつても
アレイ７ab上に形成される像の大きさは変化せ
ず、測定誤差を生じない。

さて、ここで絞り板５とプリズム６の作用につ
いて説明する。

第４図に示されるように絞り板５には光源１
ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆに対応して、
開口５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｅ，５ｆが設けられ
る。

ここで注意すべきは、光源１ａ，１ｂに対応す
る開口５ａ，５ｂが光源１ａ，１ｂと同方向にあ
るのではなく、直交して設けられ第５図に示され
るプリズム６ａ，６ｂによつて光束が２次元的に
偏向されてアレイ７abに向かうということであ
る。

もし、開口５ａ，５ｂが光源１ａ，１ｂと同方
向に配置されると結像主光線は光軸Ｘに対し斜め
の角度を為して、最早テレセントリツク系を構成
しないからワーキングデイスタンスが変わると測
定誤差を生ずる。これが開口５ａ，５ｂを光源１
ａ，１ｂ方向と直交させる理由である。

ここで光源像２a′からの光束は、開口５ａを通
過してプリズム６ａによりアレイ７ab上に偏向
されるが、光源像２a′からの光速のうち、開口５
ｂを通過してプリズム６ｂにより偏向される光束
はアレイ７abの配列方向有効範囲外へ向かい、
開口５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆを通過して各々プリ
ズム６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆにより偏向される光
束は、アレイ７abの配列方向と大幅に異なる方
向へ向かい、結局、開口５ａを通過する光束のみ
が測定に寄与する。同様に光源像２b′からの光束
は、開口５ｂを通過する光束のみが測定に寄与す
る。更に光源像２c′，２d′，２e′，２f′からの光
束は各々開口５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆを通過する
光束のみが測定に寄与する。ここで開口５ａ，５
ｂに対応するプリズム６ａ，６ｂは、斜上方へ２
次元的に光を偏向するよう構成される。すなわち
開口５ａ，５ｂを通過した光束は、各々プリズム
６ａ，６ｂによりアレイ７abの配列方向の所定
点に向けて偏向される。

同様に他のプリズム６ｃと６ｄ，６ｅと６ｆも
各々アレイ７cd，７efに向けて２次元的に光を偏
向する。

以上、要約するに光源像２a′，２b′からの光束
は、各々開口５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５
ｆの全てを通過するものであり、何もしない光源
の再投影像は重なり検出不能となるが、プリズム
６を第５図に示されるように六分割して構成し光
束を各々偏向することにより、光源像２a′からの
光束は開口５ａを通過したもののみ、また光源像
２b′からの光束は開口５ｂを通過したもののみ、
第１図に示されるようにアレイ７ab上に各々２
a″，２b″として分離して結像される。

第６図は光軸Ｘを中心とし、光源像２a′，２
b′の位置を通る仮想円がアレイ面面に投影される
ときの模式図である。

光源像２a′，２b′を通る仮想円は、各々プリズ
ム６ａ，６ｂの所定の偏向作用により各々８ａ，
８ｂなる円としてアレイ７abに投影される。他
の光源像２c′，２d′，２e′，２f′についても同様
である。

第７図は各アレイ上の測定点を示す。

これは第６図における仮想円の投影像８ａ，８
ｂとアレイ７abが交差した点である。アレイ７
cd，７efについても同様である。アレイ７abで、
各フオトダイオードを走査し、順次信号を取出す
と、実像２a″と２b″の素子には光分布のピーク
が在るから、それに相当する電気信号列が得られ
る。この信号列から不図示の処理回路でピーク間
の間隔を検出し、それを経線R₁方向の曲率半径
に変換する。同様に他のアレイ７cdと７efから得
られた信号から別の経線R₂とR₃方向の曲率半径
を採集することができるから、各経線の基準位置
からの角度及び値が決定されることになる。

ここで、アライメントが十分でない場合、再結
像される実像がアレイ７abの走査面からずれて
も走査面に誘導して、設定誤差を許容するように
アレイ７abの手前にシリンドリカルレンズ８ab
を設けると良い。シリンドリカルレンズ８abの
母線とアレイ７abの走査方向は一致されて設け
られる。アレイ７abの走査方向より眺めた系
（平面図）は後述する第１２図に記載される。ア
レイ７ab，７cd，７efによる３経線方向の座標測
定により角膜曲率、角膜乱視度、角膜乱視軸が求
まる。

さて、次に視度測定に関し説明する。これは本
件出願人の先願である特願昭55―64443号に示さ
れるものである。既述したように視度を測定する
場合、被検眼が乱視であることも多いため、視度
が極値になる様な経線方向の視度即ち球面視度
と、経線方向の変化に伴う視度の変化即ち乱視
度、及び視度が極値になるときの経線の方向即ち
乱視軸の３要素もしくはこれらと等価なデータを
測定する必要がある。

ここで３経線方向の屈折力を測定すれば必要な
情報がすべて得られる理由を説明する。まず乱視
におけ経線方向による視度の変化を正弦波的に変
化するものとみなすと、視度は経線方向の角度の
関数として例えば次の様に表わし得る。

Ｄ＝Asin（２θ＋α）＋Ｂ ただし、Ｄは視度を、θは経線方向の角度を表
わすものとし、定数Ａ・Ｂ・αは各々乱視度、平
均視度、乱視方向に相当する。

ここで３つの定数を決定することを要求されて
いるのであるから、少なくとも３つの経線方向の
測定値を与えれば良いことになる。

第８図において、眼屈折計としての系を説明す
る。ここで第８図は第１図の視度測定の系と等価
なものである。照明光源９を点燈すると、光源９
を発した赤外線は集光レンズ１０の作用でリレー
レンズ１３上に収束する様な形態で投影用マスク
１１を照明する。マスク１１の第９図に示される
ようなスリツト１１ａ，１１ｂ，１１ｃを発した
光束は開口板１２で絞られた後、リレーレンズ１
３で結像作用を受け、スポツトミラー１４で反射
して、Ｆ上に一旦チヤート像を形成し、その後、
対物レンズ４でコリメートされて瞳孔の所定領域
から眼底Erへ向い、そこにチヤート像を結像す
る。眼底Erで散乱反射した光束は被検眼を射出
し、対物レンズ４で結像された後、リレーレンズ
１５で結像作用を受け第１０図に示されるような
六孔絞り板１６の開口を通過し、第１１図に示さ
れるようなプリズム１７ａ，１７ｂで偏向され、
シリンドリカルレンズ８abを介して、アレイ７
ab上にチヤート像を形成する。ここで開口１６
ａ，１６ｂの中心を結ぶ方向はアレイ７abの配
列方向と同方向であり、プリズム１７ａ，１７ｂ
は一次元的に光束を偏向し、アレイ７abの有効
領域へ向ける。１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ
も同様である。シリンドリカルレンズ８abは、
第１２図に示されるように絞り板１６の開口位置
を、アレイ７ab上に略結像するような位置にア
レイ７abの配列方向に沿つて設けられ、設定誤
差を許容し更に光量を増大させるために役立つ。

アレイ７abを作動させてフオトダイオードを
順次走査すると、光強度に応じた電気信号列が出
力されるから、この信号列にピークＰとＱの位置
を検出する電気処理を施して、このピークの幅
を取出し、その幅から屈折力を算出する。そ
してもし、被検者が近視であれば開口を通過した
光束は収斂しており、２光束のピーク位置は接近
するから、正視眼の場合のピーク幅より減少して
いる点から近視であることが識別され、減少の度
合から屈折力異常の程度が測定できるわけであ
る。遠視であれば逆傾向となる。

次に角膜形状測定と、視度測定を選択的に用い
る場合を詳述する。

まず眼屈、折計として用いる場合は第１図で光
源９を発した赤外光が集光レンズ１０、投影用マ
スク１１、開口板１２、リレーレンズ１３を介
し、スポツトミラー１４で反射しミラー１８、光
路選択部材１９で更に反射し、対物レンズ４によ
つて被検眼Ｅの眼底Erに入射し、マスク１１の
像が眼底Erに投影される。光源９が指向性の高
いものであれば集光レンズ１０、、リレーレンズ
１３及びマスク１１が省略でき、眼底Erに光源
９の像が投影され、視度測定の際の指標となり得
る。

眼底Erから反射した光は、往路を戻つてスポ
ツトミラー１４の外側を通り、被検眼の瞳Epと
共役な位置に設けられるリレーレンズ１５、六孔
絞り板１６の開口１６ａ，１６ｂ、プリズム１７
ａ，１７ｂを介し、ミラー２０、光路選択部材２
１で反射され、シリンドリカルレンズ８abを介
して、アレイ７abに結像される。

一方、角膜形状を測定する場合、光源１ａ，１
ｂを発した光束は、円周方向のスリツト２ａ，２
ｂ、コリメーテイングレンズ３ａ，３ｂ（若しく
は円環状レンズ）を介して角膜Eeにより像２
a′，２b′を結ぶ。角膜で反射される光は、あたか
も像２a′，２b′から発するように対物レンズ４に
向かい、光路選択部材１９を透過し、絞り板５、
プリズム６を介し、更に光路選択部材２１を透過
しシリンドリカルレンズ８abを通つてアレイ７
ab上に結像される。

ここで光路選択部材１９，２１をダイクロイツ
クミラーとすることにより光源９と、光源１ａ，
２ａ（若しくは円環状光源）からの光束を効率良
く分離できる。

例えば光路選択部材１９，２１として赤色域の
光を反射し、青色域の光を透過するようなダイク
ロイツクミラーを用い、更に光源９として赤色域
の光を発するもの、光源１ａ，２ａ（若しくは円
環状光源）として青色域の光を発するものを用い
れば、視度測定の系と、角膜形状測定の系をダイ
クロイツクミラーでの反射、透過によつて分離で
きる。

ここでダイクロイツクミラーとして赤外域で２
色分解するものを用いれば、角膜形状測定、視度
測定共に照明光として赤外光を用いることがで
き、被検者のまばたき等による測定の際の間題が
なくなる。

また光路選択部材１９，２１として通常のミラ
ーを用い、これを光路中に挿入し、又は光路外に
離脱させるといういわゆるクイツク・リターン方
式によつて視度測定の系と、角膜形状測定の系を
分離することもできる。

ここで角膜形状測定用の光源と、視度測定用の
光源を共に点燈しておくと、アレイ上で角膜像と
眼底像が重複してしまうので、角膜形状測定、視
度測定に応じて選択的に点燈するものとする。但
し、クイツク・リターン方式の場合、例えば第１
図で光路選択部材１９，２１が光路内に挿入され
る系を考えると、角膜による反射光は光路選択部
材１９，２１で反射されアレイ７abに向かう
が、光学設計によつてはデフオーカスされること
により又は、スポツトミラー１４、絞り板１６に
よつてケラれることにより実質上、角膜形状測定
の系が無視できることにより、角膜形状測定用の
光源と、視度測定用の光源を選択的に点燈しなく
とも共に常時点燈させておくことが可能となる。

なお、本発明において、角膜形状測定の系と、
視度測定の系を分離する手段は本実施例に限られ
ず、他の手段、例えば偏光特性を用いて分離する
ものであつても良い。

以上、本発明によれば、被険眼の角膜形状と視
度を同一の装置で選択的に測定できる。

更には短時間のうちに測定できる簡便な眼科測
定装置を提供できる。

また本発明によれば角膜形状と視度を殆んど連
続して測定できるから、それぞれ独立して測定す
る場合に避け難い被検眼の変化（周囲の環境、眼
の緊張度等、時間の経過に伴う様々の変化）の要
素を殆んど除去できるもので両測定値の相関性を
信頼できる効果がある。

一方、もし別々の測定機を用いれば被検者は、
その装置のところまで移動し、また新たにアライ
メントと作動距離調整等を行なう必要があるが、
本発明によればこの種の煩雑な操作や時間の無駄
がなくなるから殊に子供、老人、病人に対して有
効である。

また本発明は光電検出器その他を共用する構成
としたから、単純に両測定機を重畳させたものと
異なり、コンパクトで簡単な装置となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の図、第２図は、光
軸Ｘ方向から眺めた角膜形状測定用の光源の配置
図、第３図は、光軸Ｘ方向から眺めたアレイの配
置図、第４図、第５図は各々、角膜形状測定用の
絞り板、プリズムを光軸Ｘ方向から眺めた図、第
６図は、光軸Ｘを中心とし、各光源像の位置を通
る仮想円が各アレイに投影されるときの模式図、
第７図は各アレイ上の測定点を示す図、第８図
は、視度測定の系の説明図、第９図は、投影用マ
スクの説明図、第１０図、第１１図は各々、視度
測定用の絞り板、プリズムを光軸方向から眺めた
図、第１２図はシリドリカルレンズの説明図、 図中１ａ，１ｂは角膜形状測定用の光源、２
ａ，２ｂはスリツト、３ａ，３ｂはコリメーテイ
ングレンズ、２a′，２b′は光源像、４は対物レン
ズ、５は絞り板、６はプリズム、７abはアレ
イ、８abはシリンドリカルレンズ、９は視度測
定用の光源、１０は集光レンズ、１１は投影用マ
スク、１２は開口板、１３はリレーレンズ、１４
はスポツトミラー、１５はリレーレンズ、１６は
絞り板、１７ａ，１７ｂはプリズム、１８，２０
はミラー、１９，２１は光路選択部材である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検眼に指標を投影して得られる眼底反射像
   と角膜反射像を投影系により所定センサ上に投影
   して被検眼の視度と角膜形状を測定する眼科測定
   装置において、 前記アレイへの眼底反射像、角膜反射像の投影
   を選択的に行なう選択手段を備えることを特徴と
   する眼科測定装置。 ２ 前記選択手段は眼底反射光路と角膜反射光路
   を選択する特許請求の範囲第１項記載の眼科測定
   装置。 ３ 前記選択手段は波長選択部材である特許請求
   の範囲第２項記載の眼科測定装置。 ４ 前記波長選択部材は赤外域で２色分解するダ
   イクロイツチミラーである特許請求の範囲第３項
   記載の眼科測定装置。 ５ 眼底反射像と角膜反射像が選択的に被検眼に
   形成される特許請求の範囲第１項記載の眼科測定
   装置。 ６ 前記選択手段は光路内に挿入し又は離脱され
   るミラーである特許請求の範囲第２項記載の眼科
   測定装置。 ７ 前記アレイは少なくとも三経線方向に対応し
   て設けられる１次元アレイである特許請求の範囲
   第１項記載の眼科測定装置。 ８ 前記投影系はテレセントリツク系である特許
   請求の範囲第１項記載の眼科測定装置。