JP2004016764A - Eye refraction power measuring instrument - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、眼科/眼鏡分野における、人眼の屈折力を広範囲に自動で測定する眼屈折力測定装置に関するものである。これにより、屈折矯正手術において角膜表面の切削手術を行う時に有効に働いている。また、手術に限らず角膜上での屈折力分布を知ることで、人眼の視力評価にも利用される。
【0002】
【従来技術】
特定の光束を人眼内に照射し、被検者の眼底からの反射光を検知し、この反射光の情報を用いて演算を行い、人眼の屈折力を測定する屈折力測定装置には種々な方法が実現されている。最近は、従来のような角膜の特定位置での屈折力測定から代表的な屈折力情報を提供する装置のほかに、角膜上の広範囲での屈折力の分布を測定し、表示をする装置が提供されている。
【0003】
ひとつの方法として特願2001−338607に開示された方法がある。これは、人眼の角膜と眼底にそれぞれ結像するパターンの投光手段をもち、眼底からの反射パターンを移動しながら受光し、人眼の広範囲の屈折力を測定する装置である。しかしながら、人眼が高い屈折力をもつ時は眼底からの反射パターンがぼけ、精度よく測定できない欠点があり、その結果として測定できる範囲が限られたものになっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、角膜の広範囲にわたりそれぞれの位置で代表される人眼の屈折力分布を測定する時に、従来できなかった高い屈折力まで精度良く屈折力分布情報を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
人眼内に測定のための光を照射する投光光学系と、人眼の眼底からの反射光を検知する受光光学系と、人眼の角膜を見るための観察光学系と、被検者が常にリラックスし測定時に調節作用をおこさないための雲霧光学系と、情報を画像処理して屈折力を算出する処理系を基本的に内蔵するオートレフにおいて、以下の手段を有する装置を提供する。
【0006】
投光光学系には、測定光源と、そこからの光束を集光し人眼に導く集光光学部を有する。この集光光学部の中に角膜位置に特定パターンを結像させるための絞り1と、眼底位置に特定パターンを結像させるための絞り2があり、それぞれの絞り1、2の特定パターンの形状は角膜を広範囲で測定するための多重リング構造をもち、特に眼底結像用の絞り2は投光光学部の焦点位置におかれる。この投光光学系は2つ以上併置され、人眼の屈折力に応じて選択可能となっている。投光光学系は、あるいは、モーター等に接続され、被検眼の屈折力に応じて移動可能とすることもできる。
【0007】
受光光学系には、眼底からの反射光を集光し結像させる結像光学部と、眼底反射像を検知する平面受光素子からなり、平面受光素子部は眼底からのパターンが最良に受光できるようにモーターに接続され一定方向に動く合致移動(フォーカシング)機構を有している。なお受光光学系と投光光学系はそれぞれがより効率的に照射/受光を行うため、ハーフミラーで分離されている。処理系は、受光素子で選られたパターン形状から画像解析をすることにより、人眼の屈折力分布を計算するのである。
【0008】
【作用】
測定光源から照射された光は、投光光学系の絞り1、2を透過し、角膜、眼底に絞りのパターンを結像させる。この時、角膜上のパターンと眼底のパターンは1対1に対応する。これは測定光学系及び人眼のもつ光軸対称性によるためである。つまり、眼底の屈折力情報は眼底上のパターンの大きさで表わされると同時に、相対する角膜上の位置にも相当するのである。しかしながら、人眼の屈折力が大きい場合、眼底でのパターン像がぼけ、そのために受光素子で結像する像は判別が困難になる。そのために、あらかじめ適当な段階に設定された屈折力に合せた投光光学系系を複数個用意し、それぞれで基準となるモデル眼を数種類測定し、記憶しておく。実際の測定では、例えば、D1、D2、D3と3段階の屈折力で区分された投光系により、求めらるデータはDx1、Dx2、Dx3と3つ得られる。この3つのどのデータを選ぶかは、1)各明暗リング像のコントラストで取捨選択し、2)コントラストで差がないデータが2つ以上得られたならその平均を測定データとする、ことで確定する。
【0009】
眼底で反射され受光素子上に結像されたパターン像は被検者の屈折力情報をもち、これを装置内蔵あるいは外部の情報処理機器で画像処理し、変位量を解析することで角膜の各特定位置に代表される屈折力を計算するのである。この時、より画像の認識精度をあげるため受光素子はモーターに接続され、パターン像のエネルギー分布の最大高さを求めて移動する。これを設定した投光光学系の数だけ自動的に繰り返すのである。
【0010】
【実施例】
以下、本発明の眼科装置の実施形態について、図面を参照しつつ詳述する。本実施例の広範囲測定方法は、角膜表面の複数の所定位置においてその位置から入射した光線による屈折力を投光系の数毎に計算するもので、これらのデータを総合的に評価することで、角膜上の屈折力の分布がわかるのである。
【0011】
図1は実施例である。1と1’は投光光学系でそれぞれ“+”の屈折力測定と“−”の屈折力測定用に設定され、ミラー17で選択できる。2は受光光学系、3は雲霧光学系で、4は観察光学系をそれぞれ表わす。投光光学系を図2を用いて説明する。10は人眼(焦点距離f0)、12は対物レンズ(f1)、13はリング絞り1、14は投光レンズ(f2),15はリング絞り2、そして16は点光源を表わしている。ここに、13、15のリング絞りは図4で示されたような複数のリングパターンをもつ。リング絞り13は人眼の眼底に、リング絞り15は角膜に結像する配置になっている。図2のように、リング絞り上の各リングの半径h2i、h1iと、人眼での結像パターンの半径H1i、H2iとは以下の関係式で結ばれる。ここにm1は人眼から見た対物レンズ12の結像倍率、bは絞りと投光レンズ間の長さ、cは投光レンズと絞り間の長さを示す。
H1i=((m1・f2/(m1・f1−f2−b))・h1i
H2i=(f0/f1)・h2i
【0012】
なお、光源の絞りからの長さaと、この像の眼前距離t(光源の結像位置P)とは、ここでは詳細説明をしないが幾何光学の計算で関連づけられる。tの距離の取り方により、眼底H2iの大きさをかえることができる。これを利用し2種類の投光光学系を作るのである。つまり、“+”と“−”の屈折力に分けて眼底のパターン像の大きさを変えているのである。
【0013】
図3では受光光学系が示され、21は対物レンズ(f3)、22は角膜反射防止絞り、23は結像レンズ(f4)、24は受光素子をそれぞれ表わしている。受光素子24上での結像高さをYi、受光対物レンズの結像倍率をm2とするとこのYiはH2iと次の関係式で結ばれる。
Yi=f4・H2i/m2/(f0+x)
ここに、xは人眼の屈折力Dに依存する量で、xとDは次式のように関係づけられる。
x=D・f0・f0/(1000−D・f0)
【0014】
こうして、受光素子上の各リング径を経線毎に計算することから人眼の全屈折力を計算できるのであるが、実際には、予め値のわかっている模擬眼を複数個用意し、その模擬眼毎に受光素子で得られるパターンの数値を、設定された投光光学系の数だけ(今回の実施例では2つ)登録しておき、実際のパターンの大きさと登録パターンの大きさとを比較することで屈折力を算出する。こうすることで、光学部品の製作誤差及び組立調整誤差に無関係に、基準模擬眼で校正された装置が製作できるのである。
【0015】
ここで計算されたリング上のある一点の屈折力は、そのリングに1対1に対応する角膜位置の値となり、全リングの値を計算することで、全角膜位置での屈折力分布を求めることと同値になる。つまり、角膜上の対応するH1iの位置に、屈折力H2i(受光素子上ではYi)を対応させるのである。
【0016】
本装置と被検眼との位置関係は、観察光学系4により、受光対物レンズ21、観察結像レンズ42を経て観察用撮像素子43に導かれる。この撮像素子の画像が本発明では図示されていない別のモニターに写されるのであるが、このモニターには角膜位置に相当するところにマークがつけられていてこの位置に角膜画像を合せることで人眼の本装置との位置関係を確認するのである。
【0017】
雲霧光学系3では、34のターゲット視標が雲霧結像レンズ33、対物レンズ21を通して眼底に結像されるようになっている。視標34は被検眼の屈折力に対応して移動するのであるが、この量は受光素子24の移動に対応した量だけ移動し、被検者がじっと見つめることのないようにあらかじめ2〜3Dの屈折力の分だけ遠目に設定されている。この機能により、測定中に被検者は視標を凝視することなくリラックスして固視できるのである。
【0018】
上記は、1回のデータ取得であるが、本発明では投光光学系の設定を変え、このルーチンをもう一回繰り返し、2回目に得られたデータと最初のデータとの比較をする。コントラストが悪いデータは削除する。2つとも削除されない場合は得られたつのデータの平均を測定データとするのである。
【発明の効果】
本発明は、対象屈折力に合せて分けられた複数の投光光学系を予め設定し、それぞれで人眼を測定することにより、高い屈折力をもつ被検者眼でもパターン像がぼけることなく測定できる。このため、近年の屈折矯正手術において、被検者の屈折力の大小を気にすることなく用いられ、しかもその分布を角膜の上での分布で示すことができるため、手術により角膜表面の切削手術を行う場合には有効にはたらくのである。また、被検者の視力を測定する場合に、屈折力分布の影響による各種の収差を評価することができ、よりよい視力を得るためにも有効に使用できるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としての眼科装置の構造を概略的に示す図である。
【図2】本発明の一実施形態としての投光光学系を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態としての受光光学系示す図である。
【図4】本発明の一実施形態としてのリングパターンを示す図である。
1 投光光学系の光軸
2 受光光学系の光軸
3 雲霧光学系の光軸
4 観察光学系の光軸
10 人眼
11 ハーフミラー
12 対物レンズ
13 リング絞り(眼底)
14 投光リレーレンズ
15 リング絞り(角膜)
16 測定光源
17 ミラー
21 対物レンズ
22 角膜反射絞り
23 受光結像レンズ
24 受光素子
31 ハーフミラー
32 角膜反射絞り
33 雲霧結像レンズ
34 視標
41 反射ミラー
42 観察結像レンズ
43 撮像素子[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an eye-refractive-power measuring device that automatically measures the refractive power of a human eye in a wide range in the field of ophthalmology / eyeglasses. This effectively works when performing a cutting operation on the corneal surface in refractive surgery. Also, knowing the refractive power distribution on the cornea as well as the operation is used for evaluating the visual acuity of the human eye.
[0002]
[Prior art]
A refraction power measuring device that irradiates a specific light beam into the human eye, detects reflected light from the fundus of the subject, performs an operation using information of the reflected light, and measures the refracting power of the human eye. Various methods have been implemented. Recently, in addition to the conventional device that provides typical refractive power information from the measurement of refractive power at a specific position of the cornea, a device that measures and displays the distribution of refractive power over a wide area on the cornea has been developed. Are provided.
[0003]
As one method, there is a method disclosed in Japanese Patent Application No. 2001-338607. This is an apparatus which has a light projecting means of a pattern which forms an image on a cornea and a fundus of a human eye, respectively, receives light while moving a reflection pattern from the fundus, and measures a wide range of refractive power of the human eye. However, when the human eye has a high refractive power, the reflection pattern from the fundus is blurred, and there is a disadvantage that the measurement cannot be performed with high accuracy. As a result, the measurable range is limited.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide refractive power distribution information with high accuracy even at a high refractive power, which has not been conventionally possible, when measuring the refractive power distribution of the human eye represented at each position over a wide range of the cornea.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A projection optical system for irradiating light for measurement into the human eye, a light receiving optical system for detecting light reflected from the fundus of the human eye, an observation optical system for viewing the cornea of the human eye, and a subject The present invention provides a fogging optical system for always relaxing and not performing an adjusting action at the time of measurement, and an apparatus having the following means in an autoref basically including a processing system for processing information to calculate refractive power.
[0006]
The light projecting optical system has a measuring light source and a light collecting optical unit that collects a light beam from the light source and guides the light beam to the human eye. A
[0007]
The light-receiving optical system includes an imaging optical unit that collects and forms an image of reflected light from the fundus, and a flat light-receiving element that detects a fundus-reflected image. The flat light-receiving element unit can receive a pattern from the fundus best. Is connected to a motor and moves in a certain direction. The light receiving optical system and the light projecting optical system are separated by a half mirror in order to perform irradiation / light reception more efficiently. The processing system calculates the refractive power distribution of the human eye by performing image analysis from the pattern shape selected by the light receiving element.
[0008]
[Action]
Light emitted from the measurement light source passes through the
[0009]
The pattern image reflected on the fundus and formed on the light receiving element has the refractive power information of the subject, and this is image-processed by an internal or external information processing device, and the amount of displacement is analyzed by analyzing the amount of displacement. It calculates the refractive power represented by a specific position. At this time, the light receiving element is connected to a motor and moves to find the maximum height of the energy distribution of the pattern image in order to further increase the image recognition accuracy. This is automatically repeated by the number of the set projection optical systems.
[0010]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the ophthalmologic apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The wide-area measurement method of the present embodiment calculates the refractive power of light rays incident from the positions at a plurality of predetermined positions on the corneal surface for each number of light projecting systems, and comprehensively evaluates these data. The distribution of the refractive power on the cornea can be understood.
[0011]
FIG. 1 shows an embodiment.
H1i = ((m1 · f2 / (m1 · f1-f2-b)) · h1i
H2i = (f0 / f1) · h2i
[0012]
Note that the length a of the light source from the stop and the distance t before the eye of the image (the imaging position P of the light source) are associated with each other by a calculation of geometrical optics, though not described in detail here. The size of the fundus oculi H2i can be changed depending on how the distance t is set. This is used to create two types of projection optical systems. In other words, the size of the fundus pattern image is changed by dividing the refractive power into “+” and “−”.
[0013]
FIG. 3 shows a light receiving optical system, 21 denotes an objective lens (f3), 22 denotes an anti-corneal reflection stop, 23 denotes an imaging lens (f4), and 24 denotes a light receiving element. Assuming that the image forming height on the
Yi = f4 · H2i / m2 / (f0 + x)
Here, x is an amount that depends on the refractive power D of the human eye, and x and D are related as follows.
x = D · f0 · f0 / (1000−D · f0)
[0014]
In this way, the total refractive power of the human eye can be calculated by calculating each ring diameter on the light receiving element for each meridian. In practice, however, a plurality of simulated eyes whose values are known in advance are prepared, and the simulation is performed. The number of patterns obtained by the light receiving element for each eye is registered for the number of set projection optical systems (two in this embodiment), and the actual pattern size is compared with the registered pattern size. To calculate the refractive power. In this way, a device calibrated with the reference simulation eye can be manufactured irrespective of manufacturing errors and assembly adjustment errors of optical components.
[0015]
The calculated refractive power at a certain point on the ring is a value of the corneal position corresponding to the ring on a one-to-one basis, and the refractive power distribution at the entire corneal position is obtained by calculating the values of all the rings. It is equivalent to that. That is, the refractive power H2i (Yi on the light receiving element) is made to correspond to the corresponding position H1i on the cornea.
[0016]
The positional relationship between the apparatus and the subject's eye is guided by the observation optical system 4 to the
[0017]
In the fog
[0018]
Although the above is one data acquisition, in the present invention, the setting of the projection optical system is changed, and this routine is repeated one more time, and the data obtained the second time is compared with the first data. Data with low contrast is deleted. If neither of them is deleted, the average of the two obtained data is used as the measurement data.
【The invention's effect】
The present invention sets in advance a plurality of light projecting optical systems divided according to the target refractive power, and by measuring the human eye with each, without blurring the pattern image even in the subject's eye with high refractive power Can be measured. For this reason, in recent refractive surgery, it is used without regard to the magnitude of the refractive power of the subject, and its distribution can be shown by the distribution on the cornea. It works effectively when performing surgery. In addition, when measuring the visual acuity of the subject, various aberrations due to the influence of the refractive power distribution can be evaluated, and can be effectively used to obtain better visual acuity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a structure of an ophthalmologic apparatus as one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a light projecting optical system as one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a light receiving optical system as one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a ring pattern as one embodiment of the present invention.
14
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JP2002208934A JP3874184B2 (en) | 2002-06-13 | 2002-06-13 | Eye refractive power measuring device |
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