JPS629334B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被検眼眼底に指標を投影して被検眼情
報を測定する眼科装置、とりわけ光応答素子を集
合配列したアレイ（array）により入射ビームを
走査するための装置に関し、殊にホトセンサー・
アレイの検出精度を向上させたものである。

最近、ホトセンサー・アレイとしてCCD
（charge coupled device）等の固体撮像素子の発
達が著しく、例えば中級撮影機や８ミリシネカメ
ラの自動焦点検出器にも広く使用される様になつ
ており、性能の信頼性、特定用途に適したものが
製造可能な事あるいは価格の点から見て種々の利
用分野が考えられ、医用機器へ応用もその１つで
ある。

眼科検査機器の内でも、眼屈折計は最もよく知
られており、眼の基礎的診断や眼鏡を調整する際
の検査に使用される。従来の眼屈折計は被検眼の
眼底に検査マークを投影し、この検査マークを目
視しながら光学系を調整し、その調整量から視度
を求めていたが、最近、自動的に視度を測定する
装置も使用される様になつて来ている。

ところで、被検者に一定の固視標を見詰めさせ
ていたとしても視度は変化し易く、測定中の被検
眼のちよつとした動きが測定誤差となる難点があ
るので、高速の測定が望まれている。

他方、装置の自動化に伴つて雑音の問題に留意
しなければならない。と云うのは、測定環境が被
検者の日常の環境と大幅に相違すれば視度にも微
妙な変化が生じるため、暗室の様な所で測定する
わけにもいかず、従つて室内灯などの照明光が検
出用の受光器に与える影響を考慮しなければなら
ないからである。また、この種の測定のために特
別の測定室を準備できない場合が多いと言う事情
もある。そして、一般に、受光器にホトセンサ
ー・アレイを使用する検出装置は普通の環境内で
使用されるため雑音によるＳ／Ｎ比の低下を被り
易いわけである。

本発明の目的は周囲環境による検出精度の悪化
を防止し、瞬時の検出を可能にすることである。

以下、眼屈折計に適用した本発明の実施例を説
明する。

第１図で、Ｅは被検眼、Ecは角膜、Erは眼底
である。また１は半導体レーザーで、後述する制
御信号１３によりオン―オフ変調されるが、もし
直接変調の難かしいヘリウム―ネオン等のレーザ
ーを光源に採用した場合は、第２図の構造とする
のが一法である。即ち、第２図で９はレーザー、
１０はポーラライザー、１１は電気光学Ｅ，Ｏ効
果あるいは音響光学Ａ，Ｏ効果等を用いた変調
器、１２はアナライザーで、これらを配列した結
果、制御信号１３に依つて出力ビーム１４を変調
し得るわけで、制御信号１３に同期した出力ビー
ムが得られる。

次に２は投影レンズ、３は小ミラー、４は対物
レンズで、小ミラー３は投影レンズ２の光軸に対
して斜設される。半導体レーザー１の発光部と小
ミラー３は投影レンズ２に関し共役、小ミラー３
と角膜Ecは対物レンズ４に関して共役に設け
る。５は結像レンズで、対物レンズ４が眼底を発
した光束を一旦結像させた後、再結像する作用を
持つ。

６は２孔絞り板で、光軸に対称に配された円形
開口６Ａと６A′を有し、またこのの２孔絞り板
６は対物レンズ４に関して被検眼の瞳孔と共役で
ある。その際、開口６Ａと６A′の間隔、寸法は
これを瞳孔上に投影したと仮定した時、瞳孔に含
まれる様にしておく。又第１図より明らかなよう
に小ミラー３の大きさはこれを前眼部上に投影し
たと仮定した時、開口６Ａと６A′を前眼部上に
投影したと仮定した時の領域に含まれないように
なつている。

７と７′はそれぞれ三角プリズム柱で、頂陵が
光軸方向を向く様に、また入射面が各開口６Ａと
６A′のそれぞれに対向する様に配する。８は
CCDの様なリニアーホトセンサー・アレイ（以
下、アレイと呼ぶ）で、その走査面は対物レンズ
４と結像レンズ５に関して正常眼の眼底Erと共
役に設ける。次に１５は制御回路で、半導体レー
ザー１の発振をアレイ８の電荷蓄積もしくは電荷
放電期間に同期させる機能と、アレイ８の走査と
走査信号の処理機能を持つが、詳しくは後述す
る。

以上の光学配置の作用をここで説明しておく。
まず半導体レーザー１の発光部を被検眼の角膜も
しくはその近傍と共役にしておくことで、被検者
の視度の差による眼底Er上でのビームの拡がり
変化を小さくできる利点があるが、半導体レーザ
ー１を発したビームは投影レンズ３で小ミラー３
上に集光されて反射し、対物レンズ４の作用で角
膜Ecに収斂した後、対物レンズ４の光軸と眼底
Erの交点上をスポツト照明する。眼底Erで散乱
反射したビームは被検眼Ｅを射出し、対物レンズ
４で結像した後、更に結像レンズ５で結像作用を
受け、そのビームの内、２孔絞り板６の開口６Ａ
と６A′を通過したビームはそれぞれプリズム７
と７′で外側へ屈折され、アレイ８へ入射する。

その際、もし仮にプリズム７と７′が存在せ
ず、また被検眼が正常な視度であれば、眼底Er
の光軸との交点を発したビームはアレイ８と光軸
との交点Ｑに入射し、またそこで交差するはずで
あるが、視度に異常があれば交差する位置はアレ
イ走査面の前または後となるから、アレイへの入
射位置にずれが生ずる。そして開口６Ａと６
A′を通過するビームＢとB′の輻湊は被検者の視
度に依存するから、２つのビームの入射位置のず
れを検出すれば被検者の視度を算出できるわけで
ある。

しかしながら、視度が０ジオプターの近傍では
２本のビームの入射位置の分離が少ないため、両
ビームの光量分布が重畳してピークを分離し難い
こと、あるいは近視と遠視でビームの交差位置が
アレイ走査面の前又は後になるため、入射位置も
逆転するので信号処理が面倒になる。従つて、プ
リズム７と７′を挿入して、強い屈折力異常のあ
る者でも２本のビームがアレイ走査面以前で交差
しない程度に屈折させ、正常視度の時のビームＢ
とB′の入射位置をＣとC′点に拡大しておけば、
任意の傾角でアレイへ入射するビームの入射点の
間隔とCC′間の間隔との比較から近視遠視によら
ず被検者の視度を知ることができる。

その時の半導体レーザー１の発振およびアレイ
の電気的走査、信号の取込み、信号の処理につい
て以下説明するが、使用するアレイの例として、
第４図の動作チヤートに示す通り、蓄積（ICG）
パルス期間中、各フオトダイオードに蓄積される
入射光量を電荷量に変換し、転送（SH）パルス
によつて転送部に転送し、更に次にくる４相クロ
ツクパルスφ_１〜φ_４に従い、順次電気信号とし
て外部に出力するものを使用している。ここで出
力信号はパルスφ_２とφ_３に同期して出力され、
φ_２、φ_４相の終りには、RSパルス２６によつ
て出力信号はリセツトされるものとする。

以下、回路を描く第３図とタイムチヤートを示
す第４図と第５図を参照して実施例を説明する
が、発明の構成に直接に関係しない部分の説明は
省いている。

第３図で１は、第１図に示した半導体ダイオー
ドで、周知の駆動回路１′に組込まれている。ま
た５乃至７′の光学部材とアレイ８は第１図の通
りである。スイツチ１７は電源Ｖを抵抗Ｒに接続
されているが、このスイツチ１７がオンされる
と、すなわち測定トリガー２０が入力されると、
回路１８内の単安定マルチバイブレータ２２が期
間T₁のパルス（第３図）を出力する。このT₁期
間中この回路１８は発振器１９の周波数foに基づ
き、アレイ８の走査制御信号２５から３１までを
出力する。これら制御信号の内、２５はクロツク
パルスφ_４、２６はリセツト信号RS、２７はク
ロツクパルスφ_２、２８はφ_３、２９はφ_１であ
る。また３１と３０は単安定マルチバイブレータ
２３の出力信号２４に基づいて作られるパルス
で、３０は転送パルス（SH）、３１は蓄積あるい
は放電パルス（ICG）である。

２６乃至３１の制御パルスに従いアレイ８は
ICGパルス３１の期間T₂の間に入射光量に応じて
蓄積あるいは放電された電荷量を、SHパルス３
０入力後のφ_１乃至φ_４パルス２９，２７，２
８，２５に従つて電気信号として出力し、この出
力を３４とする。ここでT₂の期間は単安定マル
チバイブレータ２３の時定数を変化することによ
り任意に設定可能であり、半導体レーザー１の出
力をこれと同期させて発光させる。そして高エネ
ルギーの光源で物体を照明するから、短時間の内
でアレイが必要とするレベルの光量が入射する。

さてアレイ８の出力３４（第３図）は２本のビ
ームＢ，B′に対応するピーク信号４１，４２を含
み、そのピーク４１′と４２′間のアレイのビツト
数を計数することにより被検眼の視度が算出でき
るわけであるが、出力３４はフイルター回路３５
と増幅回路３６を経た後、微分回路３７で微分さ
れ、微分された信号３８からパルス創成回路３９
に於いて、測定すべき２本のビームの相対的な位
置に対応する信号４０が作られる。信号４０はパ
ルス列であり、パルス列はカウンタ回路４１によ
つて計数され、計数結果は演算回路４２に於いて
視度に変換され、表示器あるいはプリンター１６
により表示あるいはプリントアウトされる。

一方、３２は、転送パルス３０によりドリガー
される単安定マルチバイブレータであり、有効な
データ取込み期間T₃を決定するパルス３３を作
る。このパルスは、例えばパルス４３の様に有効
期間外に生じる雑音による誤動作を防止するため
のものである。またT₁２１は１回の測定に必要
とされる期間のパルスである。

以上の構成に於いて、半導体レーザー１が発光
し、発光したビームは眼底に投射される。このビ
ームの眼底からの反射光が２本の光ビームＢ，
B′として取り出され、アレイ８上に導びかれる
が、そのレーザー１の発光期間T₂の間に、アレ
イ８への入射光はその強度に応じて蓄積あるいは
放電することで電荷量に変換される。この蓄積あ
るいは放電の後、クロツクφ_１からφ_４のパルス
に従い、時系列的にその電荷量が読み出され、眼
の視度に応じて変化する入射位置の間隔をアレイ
８のビツト数として計数し、回路４２に於いて視
度に変換し、装置１６を使つて表示あるいはプリ
ントアウトする。以上の動作により、視度の測定
が完了する。

なお、半導体レーザーの出力1mW程度に於け
る蓄積時間T₂は10mS程度であり、極く短時間で
視度の測定が可能である。従つて周囲環境の雑音
成分がアレイで電荷量に変換される可能性は減少
し、故にSN比の向上を計れるものである。

また眼屈折力は、例え固視目標を注視していた
としても変わり易いため、測定時間が短かかつた
としても測定誤差が入り易いところ、前述した実
施例によれば極めて短時間で測定が完了するか
ら、高精度の動的な視度測定も可能となるもので
ある。以上、本発明によれば、動きの速い被検眼
に対し可動部の無い装置となり、瞬時的な測定が
可能となる。

しかもホトセンサー・アレイの電荷蓄積あるい
は電荷放電期間に同期させて測定を行うため、測
定前の室内灯などの照明光を検出する場合のＳ／
Ｎ比の低下を防止できる。又、指標光束の被検眼
前眼部での反射散乱がノイズとなつてホトセンサ
ー・アレイに入射するのが防止される。

更にホトセンサー・アレイが時間積分型の素子
であるため所定時間内のランダムなノイズが平均
化され得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す光学断面図。第
２図は要部の変形例を示す図。第３図は実施例の
電気回路図。第４図と第５図はそれぞれタイムチ
ヤート。 図中、１は半導体レーザー、４は対物レンズ、
５は結像レンズ、６は２孔絞り板、７と７′は三
角プリズム柱、８はリニア・ホトセンサー・アレ
イ、２５はクロツクパルスφ_４、２６はリセツト
パルス、２７はφ_２、２８はφ_３、２９はφ_１、
３０は転送パルス、３１は蓄積あるいは放電パル
ス、３９はパルス創成回路、４１は計数回路、４
２は演算回路、１６は表示器あるいはプリンター
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検眼の瞳と略共役に設けられ被検眼瞳上で
   光束通過域を第１の領域と第２の領域に分離する
   光束分離手段と、 前記第１の領域より被検眼眼底へ被検眼情報を
   測定するための指標光束を投影する指標投影系
   と、 前記第２の領域より被検眼眼底で反射した前記
   指標光束を受光する受光光学系と、 被検眼眼底と略共役に設けられ被検眼眼底で反
   射した前記指標光束の入射位置を検出するホトセ
   ンサー・アレイと、 該ホトセンサー・アレイの電荷蓄積あるいは電
   荷放電期間に同期させて指標光束を前記ホトセン
   サー・アレイに入射させる制御手段を有すること
   を特徴とする眼科装置。 ２ 前記指標光束はレーザー光束である特許請求
   の範囲第１項記載の眼科装置。