JP2004329450A - 検眼装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】球面レンズと組み合わせたときに発生する円柱度数の誤差を抑え、精度よく検査が行える検眼装置を提供する。
【解決手段】少なくとも３枚の球面レンズディスクを持ち該ディスクをそれぞれ回転することにより球面度数を切換える第１球面度数切換手段と、度数の絶対値が等しい２つの円柱レンズが持つ円柱軸の相対角度を変えることにより円柱度数を切換える円柱度数切換手段と、検査単位度数より弱度の補正球面レンズが配置されたディスクを持ち該ディスクを回転することにより球面度数を切換える第２球面度数切換手段と、検眼窓に切換える球面及び円柱の検査度数を指示する指示手段と、検査度数に対して眼鏡装用基準位置換算で合成される球面度数及び円柱度数を所定の許容差内に入れるべく、各度数切換手段により切換える各度数を決定する度数決定手段、各度数切換手段を駆動制御する制御手段と、を備える。
【選択図】 図２
【解決手段】少なくとも３枚の球面レンズディスクを持ち該ディスクをそれぞれ回転することにより球面度数を切換える第１球面度数切換手段と、度数の絶対値が等しい２つの円柱レンズが持つ円柱軸の相対角度を変えることにより円柱度数を切換える円柱度数切換手段と、検査単位度数より弱度の補正球面レンズが配置されたディスクを持ち該ディスクを回転することにより球面度数を切換える第２球面度数切換手段と、検眼窓に切換える球面及び円柱の検査度数を指示する指示手段と、検査度数に対して眼鏡装用基準位置換算で合成される球面度数及び円柱度数を所定の許容差内に入れるべく、各度数切換手段により切換える各度数を決定する度数決定手段、各度数切換手段を駆動制御する制御手段と、を備える。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検眼の屈折力を自覚的に検査する検眼装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
検眼窓に球面レンズ及び円柱レンズ等の光学素子を切換え配置して被検眼の屈折力を自覚的に検査する検眼装置のレンズ構成としては、度数の異な複数の球面レンズを分割して３枚の球面レンズディスクに配置したものが提案されている（特許文献１参照）。円柱レンズは、被検眼側から球面レンズディスクより離れた位置に設けられた２枚の円柱レンズディスクに度数の異なるものがそれぞれ分割して複数個配置されている。また、この種の検眼装置に用いられる光学素子のレンズ径は、直径φ２０ｍｍ（有功径φ１９ｍｍ）程度であった。
【特許文献１】
特表平９−５０５２０９号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、複数の球面レンズ及び円柱レンズを組み合わせて度数（屈折力）を作り出すときは、眼鏡装用基準位置での換算度数が所定の許容差に収まることが必要である。単体のレンズでは眼鏡装用基準位置での換算度数がそれぞれ許容差内に収まるようにしても、レンズを重ね合わせると、その組み合わせに応じて誤差が発生する。度数が異なる複数の球面レンズを分割して３枚（又はそれ以上）の球面レンズディスクに配置するレンズ構成では、被検眼側から２番目にあるディスクにも中度数（例えば、絶対値で３Ｄ以上の度数）の球面レンズが配置されている。このため、３枚の球面レンズディスクに続いて円柱レンズディスクを配置したとき、２番目及び３番目に配置される球面レンズが持つ屈折力の影響を受け、眼鏡装用基準位置換算で合成された円柱度数の誤差が大きく発生し、基準の許容差から大きく外れる場合があることが分かった。誤差が大きいと、精度の良い検査が行えない。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、球面レンズと組み合わせたときに発生する円柱度数の誤差を抑え、精度よく検査が行える検眼装置を提供することを技術課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【０００５】
（１） 検眼窓に光学素子を切換え配置して被検眼の屈折力を自覚的に検査する検眼装置において、所定の検査単位度数ステップの球面度数を組み合わせにより生成するための複数の球面レンズが分割して配置された少なくとも３枚の球面レンズディスクを持ち該ディスクをそれぞれ回転することにより球面度数を切換える第１球面度数切換手段と、度数の絶対値が等しい２つの円柱レンズが持つ円柱軸の相対角度を変えることにより円柱度数を切換える円柱度数切換手段と、検査単位度数より弱度の補正球面レンズが配置されたディスクを持ち該ディスクを回転することにより球面度数を切換える第２球面度数切換手段と、検眼窓に切換える球面及び円柱の検査度数を指示する指示手段と、該指示された検査度数に対して眼鏡装用基準位置換算で合成される球面度数及び円柱度数を所定の許容差内に入れるべく、前記各度数切換手段により切換える各度数を決定する度数決定手段、該決定情報に基づいて前記各度数切換手段を駆動制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
（２） （１）の検眼装置において、前記各度数切換手段に配置された球面レンズ及び円柱レンズを含む光学素子の有効径φが２９ｍｍ以上であることを特徴とする。
（３） （１）の検眼装置において、前記第１球面度数切換手段が持つ少なくとも３枚の球面ディスクの内，被検眼側から２番目以降に配置される球面ディスクに組み合せ時の絶対値が少なくとも３Ｄ以上となる球面レンズが配置されていることを特徴とする。
（４） （１）の度数決定手段は、前記第１及び第２球面度数切換手段により切換える球面度数に応じて前記円柱度数切換手段により切換える円柱度数を決定することを特徴とする。
（５） 検眼窓に光学素子を切換え配置して被検眼の屈折力を自覚的に検査する検眼装置において、所定の検査単位度数ステップの球面度数を組み合わせにより生成するための複数の球面レンズが分割して配置された少なくとも３枚の球面レンズディスクを持ち該ディスクをそれぞれ回転することにより球面度数を切換える球面度数切換手段と、所定の検査単位度数ステップの円柱度数を組み合わせにより生成するための複数の円柱レンズが分割して配置された少なくとも２枚の円柱レンズディスクを持ち該ディスクをそれぞれ回転することにより円柱度数を切換える第１円柱度数切換手段と、検査単位度数より弱度の補正円柱レンズが配置されたディスクを持ち該ディスクを回転することにより円柱度数を切換える第２円柱度数切換手段と、検眼窓に切換える球面及び円柱の検査度数を指示する指示手段と、該指示された検査度数に対して眼鏡装用基準位置換算で合成された球面度数及び円柱度数を所定の許容差内に入れるべく、前記各度数切換手段により切換える各度数を決定する度数決定手段、該決定情報に基づいて各前記各度数切換手段を駆動制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
（６） （５）の検眼装置において、前記球面レンズ、円柱レンズを含む光学素子の有効径φが２９ｍｍ以上であることを特徴とする。
（７） （５）の検眼装置において、前記第１円柱度数切換手段が持つ少なくとも３枚の球面ディスクの内，被検眼側から２番目以降に配置される球面ディスクに組み合せ時の絶対値が少なくとも３Ｄ以上となる球面レンズが配置されていることを特徴とする。
（８） （５）の度数決定手段は、前記球面度数切換手段により切換える球面度数に応じて前記第１及び第２円柱度数切換手段により切換える円柱度数の組み合せを決定することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る自覚式検眼装置を検者側から見た正面外観図である。１は検眼装置本体であり、検眼装置本体１は左右対称な一対のレンズ室ユニット２と、この左右のレンズ室ユニット２を支持し、両者の距離を調整する機構及び両者を輻輳する機構を持つ移動ユニット３と、を備える。左右のレンズ室ユニット２には、光学素子が切換え配置される検眼窓４が設けられている。８は検眼装置本体１に操作信号を入力するためのコントローラである。
【０００７】
図２は、左眼測定用のレンズ室ユニット２内に配置される光学素子切換え機構を説明する図である。１０は測定光軸であり、Ｅは被検眼を示す。レンズ室ユニット２の筐体内には、被検眼Ｅ側から順に、強球面レンズディスク１１、中球面レンズディスク１２、弱球面レンズディスク１３、第１補助レンズディスク１５、第２補助レンズディスク１６、及び円柱レンズフレーム１４が配置されている。レンズディスク１１，１２，１３，１５，１６は軸３０を回転中心に回転可能に設けられている。各ディスクの外周にはギヤが形成されており、それぞれ図示なきギヤを介してモータ１８ａ〜１８ｅにて光軸１０に配置する光学素子の切換えが行われる。図２において、４０ａは検者側の検眼窓４に配置された保護ガラス、４０ｂは被検眼Ｅ側の検眼窓４に配置された保護ガラスを示す。
【０００８】
ディスク１１，１２，１３，１５，１６は光学素子を保持するための５〜８個の穴を持つ。本形態では６個の穴とし、その内の１つは素通しの開口（０Ｄのレンズの場合も含む）となっている。各ディスクに配置される光学素子の構成例を図３に示す。３枚の球面レンズディスク１１，１２，１３には、０．２５Ｄ（ディオプタ）の検査単位度数ステップで、−２３．２５Ｄ〜＋２１．５までの球面度数を、組み合わせにより生成するための球面レンズが分割して配置されている。強球面レンズディスク１１には、−９Ｄ、−１８Ｄ、＋９Ｄ、＋１８Ｄの強度数球面レンズ１１０と、遮蔽板（ＢＬ）が設けられている。中球面レンズディスク１２には、−１．５Ｄ、−３Ｄ、−４．５Ｄ、＋３Ｄ、＋１．５Ｄの中度数球面レンズ１２０が設けられている。弱球面レンズディスク１３には−０．２５Ｄ、―０．５Ｄ、−０．７５Ｄ、＋０．５Ｄ、＋０．２５Ｄの弱度数球面レンズ１３０が設けられている。
【０００９】
第１補助レンズディスク１５には、球面度数補正用の−０．１２Ｄの球面レンズの他、分散プリズム（右６△／左１０△）、ピンホール（ＰＨ）、緑フィルタ（右眼用は赤フィルタ）、偏光板の補助レンズ１５０が設けられている。第２補助レンズディスク１６には、ロータリプリズム、マドックスレンズ（ＭＲ）、±０．５Ｄのクロスシリンダレンズ、±０．２５Ｄのオートクロスシリンダレンズ（ＡＸＣ）、眼幅調整用のマークが付された素通しレンズ（ＰＤ）の補助レンズ１６０が設けられている。この内、ロータリプリズム、オートクロスシリンダレンズは光軸１０を中心に回転可能に設けられている。被検眼側に配置されるロータリプリズムはホルダにより回転可能に取り付けられ、そのホルダの歯車は軸３０を中心に回転可能な太陽歯車１６２に噛み合っている。太陽歯車１６２はモータ１８ｉにより回転される。もう一つのロータリプリズムもホルダにより回転可能に取り付けられ、そのホルダの歯車は軸３０を中心に回転可能な太陽歯車１６４に噛み合っている。太陽歯車１６４はモータ１８ｈにより回転される。
【００１０】
フレーム１４には、度数の絶対値が等しく、符号の異なる円柱レンズ１４０ａ、１４０ｂが、それぞれディスク１４１ａ及び１４１ｂを介して測定光軸１０を中心に回転可能に保持されている。この２つの円柱レンズ１４０ａ，１４０ｂは、それぞれの円柱軸の相対角度εを変化させることにより、円柱度数を連続的に変えることができるものであり、いわゆるストークス（Ｓｔｏｋｅｓ）のクロス円柱光学系を構成する。本実施形態では、円柱レンズ１４０ａが−３．６２５Ｄであり、円柱レンズ１４０ｂが＋３．６２５Ｄである。円柱レンズ１４０ａを保持するディスク１４１ａは、軸３０を中心に回転可能な太陽歯車１４３と共に噛み合っており、太陽歯車１４３に連結した歯車１４４は、モータ１８ｆに連結している。同様に、円柱レンズ１４０ｂをディスク１４１ｂは、軸３０を中心に回転可能な太陽歯車１４６と共に噛み合っており、太陽歯車１４６に連結した歯車１４７はモータ１８ｇに連結している。
【００１１】
以上の各ディスクが保持する光学素子のレンズ径は、基本的に直径φ３０〜４０ｍｍ（有効径φ２９〜３９ｍｍ）の大口径のものである。好ましくは、一般的な仮枠検査で使用されるφ３６ｍｍ（有効径φ３５ｍｍ）以上であり、本実施形態では有効径φ３５ｍｍとしている。被検眼Ｅは、この大口径の光学素子を通して、測定光軸１０の前方に配置される検査視標を観察する。
【００１２】
こうした大口径の光学素子を使用することにより、従来使用されてきた有効径φ１９ｍｍに比べて被検眼Ｅの視野角αの拡大化が可能となる。覗き込み効果による調節（いわゆる機械近視）の介入を防止できる。また、球面レンズを３枚のディスクに効率良く配置しているので、装置の大型化を防ぐことができる。
【００１３】
検眼時には被検眼Ｅの角膜頂点と最も被検眼側のディスク１１に保持された球面レンズ１１０の位置（眼鏡装用基準位置）との距離ＶＤを所定の距離（日本の場合、ＶＤ＝１２ｍｍが多く用いられる）にする。被検眼Ｅの視野角αは、最も被検眼から遠くに位置する第２補助レンズディスク１６の光学素子の有効径と、レンズ距離ｄとによって定められる。視野角αは４０°以上、好ましくは４５°以上となるように構成する。光学素子の有効径φ３５ｍｍ、レンズ距離ｄ＝２８ｍｍとした場合、α＝４６°が確保される。なお、検眼窓４に配置される保護ガラス４０ａの口径は、光学素子よりは大きくして上記の視野角αを確保する。
【００１４】
ただし、レンズ径を大きくすることに伴い、強度数の球面レンズはその厚みが増大する。その対策として、マイナスパワーの球面では、少なくとも視野角αの範囲は屈折力を持つ光学特性の領域を確保しつつ、外周側は平坦にカット又は面取り幅を大きくしている。プラスパワーの球面レンズでは、少なくとも視野角αの範囲で光学領域を確報し、ディスク１１の穴径に足らない部分は透明部材を介してディスク１１に保持させている。円柱レンズについても同様な構造にしても良い。また、ロータリプリズムについては、階段状に屈折角が形成されたフレネル式プリズムとすれば厚みが抑えられる。
【００１５】
次に、レンズを複数枚組み合わせたときの誤差の発生について説明する。図４は、レンズを複数枚組み合わせたときの結像関係を示す図である。なお、図４では被検眼側から４枚のレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が配置されているものとしている。また、薄肉レンズの近軸計算式を用いている。各レンズに対しては、次の条件式が成り立つ。
【００１６】
【数１】
【００１７】
上記の式１、式２は各レンズごとに成立する。レンズが４枚の場合には、ｎ＝４である。ｆｎは各レンズの焦点距離、Ｓｎは各レンズの物距離、Ｓ´ｎは各レンズの像距離、Ａｎはレンズ間隔である。但し、Ｓ０＝Ｘ、Ａ１は眼鏡装用基準位置（以下、基準位置）からレンズＬ１までの距離とする。
各レンズ単体での使用を考えると、各レンズ単体の度数Ｄｎ（基準位置換算ディオプタ）は、検査単位（通常、０．２５Ｄ）の値、もしくはその近傍で許容差に入っている必要がある。度数Ｄｎを決定すると、次の式により、各レンズの焦点距離ｆｎが求められる。
【００１８】
【数２】
最終的な基準位置換算での合成度数Ｄ０は、
【００１９】
【数３】
【００２０】
で表される。この式４で計算された基準位置換算の合成度数と実際に表示する検査度数との差を誤差とする。
ここで、球面レンズを３枚のディスクに配置し、円柱レンズを２枚のディスクに配置した５枚のレンズの組み合わせについて、最終的な基準位置換算の合成度数とその誤差を計算してみる。条件として、Ｌ１〜Ｌ３に球面レンズを、Ｌ４とＬ５に円柱レンズを配置するものとし、Ａ１＝０、Ａ２〜Ａ５＝４ｍｍとする。レンズ構成は図５とする。例として、球面度数Ｓ−５．２５Ｄの検査度数を作り出すために、Ｌ１＝０、Ｌ２＝Ｓ−４．５Ｄの球面レンズを、Ｌ３＝Ｓ−０．７５Ｄの球面レンズを配置した場合について、Ｌ４とＬ５に配置する円柱レンズの度数を順次変えて計算した結果の一例を図６に示す。球面屈折力及び円柱（乱視）屈折力の許容差を図７とし、検査度数を単純にＬ４とＬ５に配置する円柱レンズの和とすると、検査度数Ｃ−１．５０Ｄより強度数のものが全て許容差から外れる。
【００２１】
この対応として、円柱度数を許容差内に納めるべく、ストークスのクロス円柱光学系により補正する場合について説明する。円柱レンズ１４０ａ、１４０ｂの度数をＤｃ、互いの円柱角度差をε、作成円柱度数をＤε、作成円柱の軸角度をＡｘとすると、
【００２２】
【数４】
の関係式が成り立つ。また、ストークスのクロス円柱光学系では、円柱度数の作成に伴い、球面度数が発生する。その球面度数Ｄｓは、
【００２３】
【数５】
である。
【００２４】
ストークスのクロス円柱光学系では、２Ｄｃの範囲で円柱角度差εを変化させることにより円柱度数を作り出すことができる。このため、球面レンズと組み合わせた際の基準位置換算での合成円柱度数の誤差を抑え、円柱度数を許容差内に入れることができる。
【００２５】
なお、ストークスのクロス円柱光学系により円柱度数を作り出す場合は、その生成に伴って球面度数Ｄｓが発生する。従って、この球面度数Ｄｓの発生に伴って、その打ち消しを行う必要がある。同時に、３枚の球面レンズディスクの組み合せでは球面度数の誤差が許容差にあったとしても、さらに球面レンズが１枚加わることにより、球面度数の誤差が大きくなるので、これを補正する必要がある。この補正として、検査単位ステップより弱度の球面レンズを組み合わせて使用する。本実施形態では、０．２５Ｄステップの検査単位度数で球面度数を切換えるようにしており、また、球面度数の許容差の最小値は±０．０６（許容幅０．１２Ｄ）である。したがって、球面レンズディスク１１〜１３に配置された球面レンズの組み替えと、第１補助レンズディスクに配置された検査単位の略半分に相当する０．１２Ｄ（又は０．１３Ｄ）の球面レンズを組み合わせれば、球面度数も許容差内に入れることができる。
【００２６】
補正用球面レンズとしては、−０．１２Ｄ（＋０．１２Ｄ）の１枚の球面レンズを使用する他、−０．０６Ｄと＋０．０６Ｄの２つの球面レンズを用いても良いし、−０．０８Ｄと＋０．０４Ｄ（又はその符号が逆のもの）等を用いても良い。この補正用度数は、検査単位ステップと許容差との関係で用意すれば良く、検査単位ステップ（実施形態では０．２５Ｄ）から最小の許容差幅（実施形態では０．０６×２）を差引いた度数のものを用意すれば足りる。
【００２７】
図８にストークスのクロス円柱光学系を用いて円柱度数を補正する組み合せの例を示す。なお、この場合の計算においては、Ｌ１〜Ｌ３には図３（図５も同じ）に示すレンズ構成の球面レンズを配置するものとし、Ｌ４にはクロス円柱光学系（円柱レンズ１４０ａ、１４０ｂを１セットとしている）を配置し、Ｌ５にはＳ−０．１２Ｄの補正用球面レンズを配置するものとして計算した。また、Ａ１＝０、Ａ２〜Ａ５＝４ｍｍとした。
【００２８】
図８（ａ）の例は円柱の検査（表示）度数Ｃ＝−４．２５Ｄとし、球面の検査度数Ｓを変化させた場合の例を示している。ストークスの円柱光学系を単体として基準位置換算の合成円柱度数Ｃ＝−４．２５Ｄを作り出す円柱角度差εは５０°であるが、Ｌ１〜Ｌ３に配置する球面レンズの度数により、基準位置換算の合成Ｃに誤差が発生する。さらに、ストークスの円柱光学系により発生する球面度数分を打ち消すべく球面度数を補正すると、基準位置換算での合成円柱度数Ｃ及び合成球面度数Ｓも変化する。誤差が大きく発生する主な要因は、３枚の球面レンズディスクの内、被検眼側から２番目以降に配置されたレンズディスク１２，１３に比較的強い球面度数（組み合せ時の絶対値が少なくとも３Ｄ以上）がある場合に、その屈折力の影響を受けるためである。
【００２９】
例えば、検査（表示）度数Ｓ＝０Ｄにおいては、Ｃ＝−４．２５Ｄの略半分の−２．１２Ｄ分の球面度数を補正すべく、Ｌ２＝−１．５０Ｄ、Ｌ３＝−０．５０Ｄ、Ｌ５＝−０．１２Ｄの球面レンズの組み合わせにする。この場合、単体での生成Ｃ＝−４．２５Ｄ（ε＝５０°）のままでは、基準位置換算の合成Ｃ＝−４．１３Ｄ、合成Ｓ＝−０．０４Ｄとなり、円柱度数Ｃが許容差から外れる。生成Ｃ＝−４．３５Ｄ（ε＝５０．７５°）に変えると、合成Ｃ＝−４．２５Ｄ、Ｓ＝０．０１Ｄとなり、誤差は許容差内に収まる。
【００３０】
検査度数Ｓ＝−１．００Ｄにおいては、−２．１２Ｄ分の球面度数を補正すべく、Ｌ２＝−３．００Ｄ、Ｌ５＝−０．１２Ｄの球面レンズの組み合わせにすると、生成Ｃ＝−４．２５Ｄ（ε＝５０°）のままでは、基準位置換算の合成Ｃ＝−４．１４Ｄ、Ｓ＝−１．０５Ｄとなる。生成Ｃ＝−４．３７Ｄ（ε＝５０．９０°）に変えると、誤差は許容差内に収まる。
【００３１】
検査度数Ｓ＝−９．５０Ｄにおいては、−２．１２Ｄ分の球面度数を補正すべく、Ｌ１＝−９．００Ｄ、Ｌ２＝−３．００Ｄ、Ｌ３＝＋０．５０Ｄ、Ｌ５＝−０．１２Ｄの球面レンズの組み合わせにすると、生成Ｃ＝−４．１７Ｄ（ε＝５０°）のままでは、基準位置換算の合成Ｃ＝−４．１７Ｄ、Ｓ＝−９．５４Ｄとなる。生成Ｃ＝−４．３３Ｄ（ε＝５０．６０°）に変えることにより、誤差は許容差内に収まる。
【００３２】
図８（ｂ）は、円柱の検査度数Ｃ＝−３．００Ｄとした例を示す。
検査時、検者はコントローラ８より球面度数や円柱度数の検査度数を指示する。制御部１００はコントローラ８からの検査度数の指示信号に基づいて、モータ１８ａ〜１８ｉを駆動して光学素子を検眼窓４に配置する。円柱度数の指示が無い場合は、３枚の球面レンズディスクが保持する球面度数の和が指示された球面度数となるように切換える。円柱度数の指示がある場合、上記のように、指示された円柱度数と球面度数に基づいて実際に検眼窓に切換える球面度数（３枚の円柱レンズディスク１１〜１３が保持する球面レンズの切換え、補助レンズディスク１５の補正球面レンズと開口の切換え）の組み合わせを決定すると共に、その球面度数に応じて円柱レンズ１４０ａ、１４０ｂにより発生させる円柱度数（円柱角度差ε）の組み合わせを決定する。これらの組み合わせを予めメモリ９に記憶しておくことにより、制御部１００はコントローラ８からの指示信号に基づいてその組み合わせ情報をメモリ９から呼び出し、球面度数及び円柱度数を切換えるべく各モータを制御する。メモリ９に組み合わせ情報を記憶しておく代わりに、制御部１００が都度演算して組み合わせ決定する構成でも良い。
【００３３】
図９は第２の実施形態の装置における光学素子切換え機構を説明する図である。図２と同様な要素には同符号を付している。
強円柱レンズディスク１４ａは強度数の円柱レンズ１４０ｃを保持するものであり、開口以外の５つの穴には、−１．５０〜−７．５０Ｄの円柱レンズが１．５Ｄステップで設けられている。弱円柱レンズディスク１４ｂは弱度数の円柱レンズ１４０ｄを保持するものであり、開口以外の５つの穴には、−０．２５〜−１．２５Ｄの円柱レンズが０．２５Ｄステップで設けられている。強円柱レンズディスク１４ａはモータ１９ａにより回転され、弱円柱レンズディスク１４ｂはモータ１９により回転される。また、円柱レンズ１４０ｃ及び１４０ｄは光軸１０を中心にそれぞれ回転可能なディスクに保持されており、そのディスクの歯車は軸３０を中心に回転可能な太陽歯車１４８と噛み合い、太陽歯車１４８に連結された歯車１４９がモータ１９ｃにより回転されることにより、円柱レンズ１４０ｃ及び１４０ｄが同時に光軸１０を中心に回転され、円柱軸が変えられる。
【００３４】
第１補助レンズディスク１５ａには、円柱度数の検査単位の略半分に相当する−０．１２Ｄの補正用円柱レンズ１５０ａが配置されている。補正用円柱レンズ１５０ａは、光軸１０を中心に回転可能なディスクに保持されており、そのディスクは太陽歯車１５１に噛み合っている。太陽歯車１５１に連結した歯車１５２がモータ１９ｄにより回転されることにより、補正用円柱レンズ１５０ａが光軸１０を中心に回転され、その円柱軸が変えられる。
【００３５】
このように度数の異なる複数の円柱レンズが配置された強円柱レンズディスク１４ａ，弱円柱レンズディスク１４ｂを回転して、コントローラ８から指示された円柱度数をそのまま作り出す組み合わせで切換えると、図６に示したように、基準位置換算の球面度数は許容誤差から外れる場合がでてくる。
この対応として、第２実施形態の装置では、補助レンズディスク１５ａの補正円柱レンズを利用し、基準位置換算での球面度数が許容差内に収まるように、円柱度数を作り出す円柱レンズの切換えの組み合わせを球面度数（球面レンズの組み合せ）に応じて決定する。
【００３６】
図１０はその組み合わせ例を示す。なお、基準位置換算の度数の計算は、前述した式１〜式４におけるレンズ枚数ｎ＝５とし、Ｌ１〜Ｌ３に球面レンズを配置し、Ｌ４及びＬ５に円柱レンズを配置するものとする。レンズ間距離Ａ２〜Ａ５は０．４ｍｍとした。また、補助レンズディスクに配置した補正用円柱レンズ（Ｃ＝−０．１２Ｄ）の組み合わせにおいては、屈折力が弱いので、基準位置換算の影響は無視できるものとした。
【００３７】
例えば、コントローラ８から指示された検査球面度数Ｓ＝−５．２５Ｄのとき、球面レンズの組み合わせはそのままであるが、Ｌ４、Ｌ５に配置する円柱レンズの組み合わせには、基準位置換算の合成円柱度数Ｃが許容差内に入るものを選ぶ。Ｌ４、Ｌ５で許容差に入らない場合は、さらに補正用円柱レンズＣ＝−０．１２Ｄを組み合わせる。
【００３８】
この組み合わせを予めメモリ９に記憶しておき、制御部１００はコントローラ８からの検査度数の指示に従って組み合わせ情報を呼び出し、各モータを駆動制御することにより、基準位置換算の度数を許容差内に入れることができる。なお、補正用円柱レンズＣ＝−０．１２Ｄのみでは補正に対して度数が不足する場合には、さらに補正用円柱レンズＣ＝−０．２５Ｄを補助レンズディスク１５ａに追加して対応可能である。補正用円柱レンズの度数は、検査単位ステップと許容差幅の関係で定められるが、少なくとも検査単位ステップより小さな度数のものを用意する。度数の異なるものを複数個用意し、選択的に使用することもできる。この第２実施形態における補正用円柱レンズを組み合わせて円柱度数を切換える方法は、ストークスの円柱光学系を用いる場合にも適用可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、球面レンズと組み合わせたときに発生する円柱度数の誤差の発生を抑えることができる。このため、精度よく検査を行うことができる。また、装置を大型化することなく、広い視野角を確保できるので、調節介入を少なくして精度の良い検眼が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自覚式検眼装置を検者側から見た正面外観図である。
【図２】光学素子切換え機構を説明する図である。
【図３】各ディスクに配置される光学素子の構成例を示す図である。
【図４】レンズを複数枚組み合わせたときの結像関係を示す図である。
【図５】円柱レンズを２枚のディスクに配置した、５枚のレンズの組み合わせにおけるレンズ構成の例を示す図である。
【図６】円柱度数誤差の発生の例を示す図である。
【図７】球面屈折力及び円柱屈折力の許容差の例を示す図である。
【図８】ストークスのクロス円柱光学系を用いて円柱度数を補正する組み合せの例を示す図である。
【図９】第２の実施形態における光学素子切換え機構を説明する図である。
【図１０】円柱レンズの切換えの組み合わせ例を示す図である。
【符号の説明】
２ レンズ室ユニット
４ 検眼窓
８ コントローラ
１１ 強球面レンズディスク
１２ 中球面レンズディスク
１３ 弱球面レンズディスク
１４ 円柱レンズフレーム
１５ 第１補助レンズディスク
１６ 第２補助レンズディスク
１８ａ〜１８ｉ モータ
１００ 制御部
１１０，１２０，１３０ 球面レンズ
１４０ａ，１４０ｂ 円柱レンズ
１５０ 補助レンズ
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検眼の屈折力を自覚的に検査する検眼装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
検眼窓に球面レンズ及び円柱レンズ等の光学素子を切換え配置して被検眼の屈折力を自覚的に検査する検眼装置のレンズ構成としては、度数の異な複数の球面レンズを分割して３枚の球面レンズディスクに配置したものが提案されている（特許文献１参照）。円柱レンズは、被検眼側から球面レンズディスクより離れた位置に設けられた２枚の円柱レンズディスクに度数の異なるものがそれぞれ分割して複数個配置されている。また、この種の検眼装置に用いられる光学素子のレンズ径は、直径φ２０ｍｍ（有功径φ１９ｍｍ）程度であった。
【特許文献１】
特表平９−５０５２０９号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、複数の球面レンズ及び円柱レンズを組み合わせて度数（屈折力）を作り出すときは、眼鏡装用基準位置での換算度数が所定の許容差に収まることが必要である。単体のレンズでは眼鏡装用基準位置での換算度数がそれぞれ許容差内に収まるようにしても、レンズを重ね合わせると、その組み合わせに応じて誤差が発生する。度数が異なる複数の球面レンズを分割して３枚（又はそれ以上）の球面レンズディスクに配置するレンズ構成では、被検眼側から２番目にあるディスクにも中度数（例えば、絶対値で３Ｄ以上の度数）の球面レンズが配置されている。このため、３枚の球面レンズディスクに続いて円柱レンズディスクを配置したとき、２番目及び３番目に配置される球面レンズが持つ屈折力の影響を受け、眼鏡装用基準位置換算で合成された円柱度数の誤差が大きく発生し、基準の許容差から大きく外れる場合があることが分かった。誤差が大きいと、精度の良い検査が行えない。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、球面レンズと組み合わせたときに発生する円柱度数の誤差を抑え、精度よく検査が行える検眼装置を提供することを技術課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【０００５】
（１） 検眼窓に光学素子を切換え配置して被検眼の屈折力を自覚的に検査する検眼装置において、所定の検査単位度数ステップの球面度数を組み合わせにより生成するための複数の球面レンズが分割して配置された少なくとも３枚の球面レンズディスクを持ち該ディスクをそれぞれ回転することにより球面度数を切換える第１球面度数切換手段と、度数の絶対値が等しい２つの円柱レンズが持つ円柱軸の相対角度を変えることにより円柱度数を切換える円柱度数切換手段と、検査単位度数より弱度の補正球面レンズが配置されたディスクを持ち該ディスクを回転することにより球面度数を切換える第２球面度数切換手段と、検眼窓に切換える球面及び円柱の検査度数を指示する指示手段と、該指示された検査度数に対して眼鏡装用基準位置換算で合成される球面度数及び円柱度数を所定の許容差内に入れるべく、前記各度数切換手段により切換える各度数を決定する度数決定手段、該決定情報に基づいて前記各度数切換手段を駆動制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
（２） （１）の検眼装置において、前記各度数切換手段に配置された球面レンズ及び円柱レンズを含む光学素子の有効径φが２９ｍｍ以上であることを特徴とする。
（３） （１）の検眼装置において、前記第１球面度数切換手段が持つ少なくとも３枚の球面ディスクの内，被検眼側から２番目以降に配置される球面ディスクに組み合せ時の絶対値が少なくとも３Ｄ以上となる球面レンズが配置されていることを特徴とする。
（４） （１）の度数決定手段は、前記第１及び第２球面度数切換手段により切換える球面度数に応じて前記円柱度数切換手段により切換える円柱度数を決定することを特徴とする。
（５） 検眼窓に光学素子を切換え配置して被検眼の屈折力を自覚的に検査する検眼装置において、所定の検査単位度数ステップの球面度数を組み合わせにより生成するための複数の球面レンズが分割して配置された少なくとも３枚の球面レンズディスクを持ち該ディスクをそれぞれ回転することにより球面度数を切換える球面度数切換手段と、所定の検査単位度数ステップの円柱度数を組み合わせにより生成するための複数の円柱レンズが分割して配置された少なくとも２枚の円柱レンズディスクを持ち該ディスクをそれぞれ回転することにより円柱度数を切換える第１円柱度数切換手段と、検査単位度数より弱度の補正円柱レンズが配置されたディスクを持ち該ディスクを回転することにより円柱度数を切換える第２円柱度数切換手段と、検眼窓に切換える球面及び円柱の検査度数を指示する指示手段と、該指示された検査度数に対して眼鏡装用基準位置換算で合成された球面度数及び円柱度数を所定の許容差内に入れるべく、前記各度数切換手段により切換える各度数を決定する度数決定手段、該決定情報に基づいて各前記各度数切換手段を駆動制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
（６） （５）の検眼装置において、前記球面レンズ、円柱レンズを含む光学素子の有効径φが２９ｍｍ以上であることを特徴とする。
（７） （５）の検眼装置において、前記第１円柱度数切換手段が持つ少なくとも３枚の球面ディスクの内，被検眼側から２番目以降に配置される球面ディスクに組み合せ時の絶対値が少なくとも３Ｄ以上となる球面レンズが配置されていることを特徴とする。
（８） （５）の度数決定手段は、前記球面度数切換手段により切換える球面度数に応じて前記第１及び第２円柱度数切換手段により切換える円柱度数の組み合せを決定することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る自覚式検眼装置を検者側から見た正面外観図である。１は検眼装置本体であり、検眼装置本体１は左右対称な一対のレンズ室ユニット２と、この左右のレンズ室ユニット２を支持し、両者の距離を調整する機構及び両者を輻輳する機構を持つ移動ユニット３と、を備える。左右のレンズ室ユニット２には、光学素子が切換え配置される検眼窓４が設けられている。８は検眼装置本体１に操作信号を入力するためのコントローラである。
【０００７】
図２は、左眼測定用のレンズ室ユニット２内に配置される光学素子切換え機構を説明する図である。１０は測定光軸であり、Ｅは被検眼を示す。レンズ室ユニット２の筐体内には、被検眼Ｅ側から順に、強球面レンズディスク１１、中球面レンズディスク１２、弱球面レンズディスク１３、第１補助レンズディスク１５、第２補助レンズディスク１６、及び円柱レンズフレーム１４が配置されている。レンズディスク１１，１２，１３，１５，１６は軸３０を回転中心に回転可能に設けられている。各ディスクの外周にはギヤが形成されており、それぞれ図示なきギヤを介してモータ１８ａ〜１８ｅにて光軸１０に配置する光学素子の切換えが行われる。図２において、４０ａは検者側の検眼窓４に配置された保護ガラス、４０ｂは被検眼Ｅ側の検眼窓４に配置された保護ガラスを示す。
【０００８】
ディスク１１，１２，１３，１５，１６は光学素子を保持するための５〜８個の穴を持つ。本形態では６個の穴とし、その内の１つは素通しの開口（０Ｄのレンズの場合も含む）となっている。各ディスクに配置される光学素子の構成例を図３に示す。３枚の球面レンズディスク１１，１２，１３には、０．２５Ｄ（ディオプタ）の検査単位度数ステップで、−２３．２５Ｄ〜＋２１．５までの球面度数を、組み合わせにより生成するための球面レンズが分割して配置されている。強球面レンズディスク１１には、−９Ｄ、−１８Ｄ、＋９Ｄ、＋１８Ｄの強度数球面レンズ１１０と、遮蔽板（ＢＬ）が設けられている。中球面レンズディスク１２には、−１．５Ｄ、−３Ｄ、−４．５Ｄ、＋３Ｄ、＋１．５Ｄの中度数球面レンズ１２０が設けられている。弱球面レンズディスク１３には−０．２５Ｄ、―０．５Ｄ、−０．７５Ｄ、＋０．５Ｄ、＋０．２５Ｄの弱度数球面レンズ１３０が設けられている。
【０００９】
第１補助レンズディスク１５には、球面度数補正用の−０．１２Ｄの球面レンズの他、分散プリズム（右６△／左１０△）、ピンホール（ＰＨ）、緑フィルタ（右眼用は赤フィルタ）、偏光板の補助レンズ１５０が設けられている。第２補助レンズディスク１６には、ロータリプリズム、マドックスレンズ（ＭＲ）、±０．５Ｄのクロスシリンダレンズ、±０．２５Ｄのオートクロスシリンダレンズ（ＡＸＣ）、眼幅調整用のマークが付された素通しレンズ（ＰＤ）の補助レンズ１６０が設けられている。この内、ロータリプリズム、オートクロスシリンダレンズは光軸１０を中心に回転可能に設けられている。被検眼側に配置されるロータリプリズムはホルダにより回転可能に取り付けられ、そのホルダの歯車は軸３０を中心に回転可能な太陽歯車１６２に噛み合っている。太陽歯車１６２はモータ１８ｉにより回転される。もう一つのロータリプリズムもホルダにより回転可能に取り付けられ、そのホルダの歯車は軸３０を中心に回転可能な太陽歯車１６４に噛み合っている。太陽歯車１６４はモータ１８ｈにより回転される。
【００１０】
フレーム１４には、度数の絶対値が等しく、符号の異なる円柱レンズ１４０ａ、１４０ｂが、それぞれディスク１４１ａ及び１４１ｂを介して測定光軸１０を中心に回転可能に保持されている。この２つの円柱レンズ１４０ａ，１４０ｂは、それぞれの円柱軸の相対角度εを変化させることにより、円柱度数を連続的に変えることができるものであり、いわゆるストークス（Ｓｔｏｋｅｓ）のクロス円柱光学系を構成する。本実施形態では、円柱レンズ１４０ａが−３．６２５Ｄであり、円柱レンズ１４０ｂが＋３．６２５Ｄである。円柱レンズ１４０ａを保持するディスク１４１ａは、軸３０を中心に回転可能な太陽歯車１４３と共に噛み合っており、太陽歯車１４３に連結した歯車１４４は、モータ１８ｆに連結している。同様に、円柱レンズ１４０ｂをディスク１４１ｂは、軸３０を中心に回転可能な太陽歯車１４６と共に噛み合っており、太陽歯車１４６に連結した歯車１４７はモータ１８ｇに連結している。
【００１１】
以上の各ディスクが保持する光学素子のレンズ径は、基本的に直径φ３０〜４０ｍｍ（有効径φ２９〜３９ｍｍ）の大口径のものである。好ましくは、一般的な仮枠検査で使用されるφ３６ｍｍ（有効径φ３５ｍｍ）以上であり、本実施形態では有効径φ３５ｍｍとしている。被検眼Ｅは、この大口径の光学素子を通して、測定光軸１０の前方に配置される検査視標を観察する。
【００１２】
こうした大口径の光学素子を使用することにより、従来使用されてきた有効径φ１９ｍｍに比べて被検眼Ｅの視野角αの拡大化が可能となる。覗き込み効果による調節（いわゆる機械近視）の介入を防止できる。また、球面レンズを３枚のディスクに効率良く配置しているので、装置の大型化を防ぐことができる。
【００１３】
検眼時には被検眼Ｅの角膜頂点と最も被検眼側のディスク１１に保持された球面レンズ１１０の位置（眼鏡装用基準位置）との距離ＶＤを所定の距離（日本の場合、ＶＤ＝１２ｍｍが多く用いられる）にする。被検眼Ｅの視野角αは、最も被検眼から遠くに位置する第２補助レンズディスク１６の光学素子の有効径と、レンズ距離ｄとによって定められる。視野角αは４０°以上、好ましくは４５°以上となるように構成する。光学素子の有効径φ３５ｍｍ、レンズ距離ｄ＝２８ｍｍとした場合、α＝４６°が確保される。なお、検眼窓４に配置される保護ガラス４０ａの口径は、光学素子よりは大きくして上記の視野角αを確保する。
【００１４】
ただし、レンズ径を大きくすることに伴い、強度数の球面レンズはその厚みが増大する。その対策として、マイナスパワーの球面では、少なくとも視野角αの範囲は屈折力を持つ光学特性の領域を確保しつつ、外周側は平坦にカット又は面取り幅を大きくしている。プラスパワーの球面レンズでは、少なくとも視野角αの範囲で光学領域を確報し、ディスク１１の穴径に足らない部分は透明部材を介してディスク１１に保持させている。円柱レンズについても同様な構造にしても良い。また、ロータリプリズムについては、階段状に屈折角が形成されたフレネル式プリズムとすれば厚みが抑えられる。
【００１５】
次に、レンズを複数枚組み合わせたときの誤差の発生について説明する。図４は、レンズを複数枚組み合わせたときの結像関係を示す図である。なお、図４では被検眼側から４枚のレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が配置されているものとしている。また、薄肉レンズの近軸計算式を用いている。各レンズに対しては、次の条件式が成り立つ。
【００１６】
【数１】
上記の式１、式２は各レンズごとに成立する。レンズが４枚の場合には、ｎ＝４である。ｆｎは各レンズの焦点距離、Ｓｎは各レンズの物距離、Ｓ´ｎは各レンズの像距離、Ａｎはレンズ間隔である。但し、Ｓ０＝Ｘ、Ａ１は眼鏡装用基準位置（以下、基準位置）からレンズＬ１までの距離とする。
各レンズ単体での使用を考えると、各レンズ単体の度数Ｄｎ（基準位置換算ディオプタ）は、検査単位（通常、０．２５Ｄ）の値、もしくはその近傍で許容差に入っている必要がある。度数Ｄｎを決定すると、次の式により、各レンズの焦点距離ｆｎが求められる。
【００１８】
【数２】
【００１９】
【数３】
で表される。この式４で計算された基準位置換算の合成度数と実際に表示する検査度数との差を誤差とする。
ここで、球面レンズを３枚のディスクに配置し、円柱レンズを２枚のディスクに配置した５枚のレンズの組み合わせについて、最終的な基準位置換算の合成度数とその誤差を計算してみる。条件として、Ｌ１〜Ｌ３に球面レンズを、Ｌ４とＬ５に円柱レンズを配置するものとし、Ａ１＝０、Ａ２〜Ａ５＝４ｍｍとする。レンズ構成は図５とする。例として、球面度数Ｓ−５．２５Ｄの検査度数を作り出すために、Ｌ１＝０、Ｌ２＝Ｓ−４．５Ｄの球面レンズを、Ｌ３＝Ｓ−０．７５Ｄの球面レンズを配置した場合について、Ｌ４とＬ５に配置する円柱レンズの度数を順次変えて計算した結果の一例を図６に示す。球面屈折力及び円柱（乱視）屈折力の許容差を図７とし、検査度数を単純にＬ４とＬ５に配置する円柱レンズの和とすると、検査度数Ｃ−１．５０Ｄより強度数のものが全て許容差から外れる。
【００２１】
この対応として、円柱度数を許容差内に納めるべく、ストークスのクロス円柱光学系により補正する場合について説明する。円柱レンズ１４０ａ、１４０ｂの度数をＤｃ、互いの円柱角度差をε、作成円柱度数をＤε、作成円柱の軸角度をＡｘとすると、
【００２２】
【数４】
【００２３】
【数５】
【００２４】
ストークスのクロス円柱光学系では、２Ｄｃの範囲で円柱角度差εを変化させることにより円柱度数を作り出すことができる。このため、球面レンズと組み合わせた際の基準位置換算での合成円柱度数の誤差を抑え、円柱度数を許容差内に入れることができる。
【００２５】
なお、ストークスのクロス円柱光学系により円柱度数を作り出す場合は、その生成に伴って球面度数Ｄｓが発生する。従って、この球面度数Ｄｓの発生に伴って、その打ち消しを行う必要がある。同時に、３枚の球面レンズディスクの組み合せでは球面度数の誤差が許容差にあったとしても、さらに球面レンズが１枚加わることにより、球面度数の誤差が大きくなるので、これを補正する必要がある。この補正として、検査単位ステップより弱度の球面レンズを組み合わせて使用する。本実施形態では、０．２５Ｄステップの検査単位度数で球面度数を切換えるようにしており、また、球面度数の許容差の最小値は±０．０６（許容幅０．１２Ｄ）である。したがって、球面レンズディスク１１〜１３に配置された球面レンズの組み替えと、第１補助レンズディスクに配置された検査単位の略半分に相当する０．１２Ｄ（又は０．１３Ｄ）の球面レンズを組み合わせれば、球面度数も許容差内に入れることができる。
【００２６】
補正用球面レンズとしては、−０．１２Ｄ（＋０．１２Ｄ）の１枚の球面レンズを使用する他、−０．０６Ｄと＋０．０６Ｄの２つの球面レンズを用いても良いし、−０．０８Ｄと＋０．０４Ｄ（又はその符号が逆のもの）等を用いても良い。この補正用度数は、検査単位ステップと許容差との関係で用意すれば良く、検査単位ステップ（実施形態では０．２５Ｄ）から最小の許容差幅（実施形態では０．０６×２）を差引いた度数のものを用意すれば足りる。
【００２７】
図８にストークスのクロス円柱光学系を用いて円柱度数を補正する組み合せの例を示す。なお、この場合の計算においては、Ｌ１〜Ｌ３には図３（図５も同じ）に示すレンズ構成の球面レンズを配置するものとし、Ｌ４にはクロス円柱光学系（円柱レンズ１４０ａ、１４０ｂを１セットとしている）を配置し、Ｌ５にはＳ−０．１２Ｄの補正用球面レンズを配置するものとして計算した。また、Ａ１＝０、Ａ２〜Ａ５＝４ｍｍとした。
【００２８】
図８（ａ）の例は円柱の検査（表示）度数Ｃ＝−４．２５Ｄとし、球面の検査度数Ｓを変化させた場合の例を示している。ストークスの円柱光学系を単体として基準位置換算の合成円柱度数Ｃ＝−４．２５Ｄを作り出す円柱角度差εは５０°であるが、Ｌ１〜Ｌ３に配置する球面レンズの度数により、基準位置換算の合成Ｃに誤差が発生する。さらに、ストークスの円柱光学系により発生する球面度数分を打ち消すべく球面度数を補正すると、基準位置換算での合成円柱度数Ｃ及び合成球面度数Ｓも変化する。誤差が大きく発生する主な要因は、３枚の球面レンズディスクの内、被検眼側から２番目以降に配置されたレンズディスク１２，１３に比較的強い球面度数（組み合せ時の絶対値が少なくとも３Ｄ以上）がある場合に、その屈折力の影響を受けるためである。
【００２９】
例えば、検査（表示）度数Ｓ＝０Ｄにおいては、Ｃ＝−４．２５Ｄの略半分の−２．１２Ｄ分の球面度数を補正すべく、Ｌ２＝−１．５０Ｄ、Ｌ３＝−０．５０Ｄ、Ｌ５＝−０．１２Ｄの球面レンズの組み合わせにする。この場合、単体での生成Ｃ＝−４．２５Ｄ（ε＝５０°）のままでは、基準位置換算の合成Ｃ＝−４．１３Ｄ、合成Ｓ＝−０．０４Ｄとなり、円柱度数Ｃが許容差から外れる。生成Ｃ＝−４．３５Ｄ（ε＝５０．７５°）に変えると、合成Ｃ＝−４．２５Ｄ、Ｓ＝０．０１Ｄとなり、誤差は許容差内に収まる。
【００３０】
検査度数Ｓ＝−１．００Ｄにおいては、−２．１２Ｄ分の球面度数を補正すべく、Ｌ２＝−３．００Ｄ、Ｌ５＝−０．１２Ｄの球面レンズの組み合わせにすると、生成Ｃ＝−４．２５Ｄ（ε＝５０°）のままでは、基準位置換算の合成Ｃ＝−４．１４Ｄ、Ｓ＝−１．０５Ｄとなる。生成Ｃ＝−４．３７Ｄ（ε＝５０．９０°）に変えると、誤差は許容差内に収まる。
【００３１】
検査度数Ｓ＝−９．５０Ｄにおいては、−２．１２Ｄ分の球面度数を補正すべく、Ｌ１＝−９．００Ｄ、Ｌ２＝−３．００Ｄ、Ｌ３＝＋０．５０Ｄ、Ｌ５＝−０．１２Ｄの球面レンズの組み合わせにすると、生成Ｃ＝−４．１７Ｄ（ε＝５０°）のままでは、基準位置換算の合成Ｃ＝−４．１７Ｄ、Ｓ＝−９．５４Ｄとなる。生成Ｃ＝−４．３３Ｄ（ε＝５０．６０°）に変えることにより、誤差は許容差内に収まる。
【００３２】
図８（ｂ）は、円柱の検査度数Ｃ＝−３．００Ｄとした例を示す。
検査時、検者はコントローラ８より球面度数や円柱度数の検査度数を指示する。制御部１００はコントローラ８からの検査度数の指示信号に基づいて、モータ１８ａ〜１８ｉを駆動して光学素子を検眼窓４に配置する。円柱度数の指示が無い場合は、３枚の球面レンズディスクが保持する球面度数の和が指示された球面度数となるように切換える。円柱度数の指示がある場合、上記のように、指示された円柱度数と球面度数に基づいて実際に検眼窓に切換える球面度数（３枚の円柱レンズディスク１１〜１３が保持する球面レンズの切換え、補助レンズディスク１５の補正球面レンズと開口の切換え）の組み合わせを決定すると共に、その球面度数に応じて円柱レンズ１４０ａ、１４０ｂにより発生させる円柱度数（円柱角度差ε）の組み合わせを決定する。これらの組み合わせを予めメモリ９に記憶しておくことにより、制御部１００はコントローラ８からの指示信号に基づいてその組み合わせ情報をメモリ９から呼び出し、球面度数及び円柱度数を切換えるべく各モータを制御する。メモリ９に組み合わせ情報を記憶しておく代わりに、制御部１００が都度演算して組み合わせ決定する構成でも良い。
【００３３】
図９は第２の実施形態の装置における光学素子切換え機構を説明する図である。図２と同様な要素には同符号を付している。
強円柱レンズディスク１４ａは強度数の円柱レンズ１４０ｃを保持するものであり、開口以外の５つの穴には、−１．５０〜−７．５０Ｄの円柱レンズが１．５Ｄステップで設けられている。弱円柱レンズディスク１４ｂは弱度数の円柱レンズ１４０ｄを保持するものであり、開口以外の５つの穴には、−０．２５〜−１．２５Ｄの円柱レンズが０．２５Ｄステップで設けられている。強円柱レンズディスク１４ａはモータ１９ａにより回転され、弱円柱レンズディスク１４ｂはモータ１９により回転される。また、円柱レンズ１４０ｃ及び１４０ｄは光軸１０を中心にそれぞれ回転可能なディスクに保持されており、そのディスクの歯車は軸３０を中心に回転可能な太陽歯車１４８と噛み合い、太陽歯車１４８に連結された歯車１４９がモータ１９ｃにより回転されることにより、円柱レンズ１４０ｃ及び１４０ｄが同時に光軸１０を中心に回転され、円柱軸が変えられる。
【００３４】
第１補助レンズディスク１５ａには、円柱度数の検査単位の略半分に相当する−０．１２Ｄの補正用円柱レンズ１５０ａが配置されている。補正用円柱レンズ１５０ａは、光軸１０を中心に回転可能なディスクに保持されており、そのディスクは太陽歯車１５１に噛み合っている。太陽歯車１５１に連結した歯車１５２がモータ１９ｄにより回転されることにより、補正用円柱レンズ１５０ａが光軸１０を中心に回転され、その円柱軸が変えられる。
【００３５】
このように度数の異なる複数の円柱レンズが配置された強円柱レンズディスク１４ａ，弱円柱レンズディスク１４ｂを回転して、コントローラ８から指示された円柱度数をそのまま作り出す組み合わせで切換えると、図６に示したように、基準位置換算の球面度数は許容誤差から外れる場合がでてくる。
この対応として、第２実施形態の装置では、補助レンズディスク１５ａの補正円柱レンズを利用し、基準位置換算での球面度数が許容差内に収まるように、円柱度数を作り出す円柱レンズの切換えの組み合わせを球面度数（球面レンズの組み合せ）に応じて決定する。
【００３６】
図１０はその組み合わせ例を示す。なお、基準位置換算の度数の計算は、前述した式１〜式４におけるレンズ枚数ｎ＝５とし、Ｌ１〜Ｌ３に球面レンズを配置し、Ｌ４及びＬ５に円柱レンズを配置するものとする。レンズ間距離Ａ２〜Ａ５は０．４ｍｍとした。また、補助レンズディスクに配置した補正用円柱レンズ（Ｃ＝−０．１２Ｄ）の組み合わせにおいては、屈折力が弱いので、基準位置換算の影響は無視できるものとした。
【００３７】
例えば、コントローラ８から指示された検査球面度数Ｓ＝−５．２５Ｄのとき、球面レンズの組み合わせはそのままであるが、Ｌ４、Ｌ５に配置する円柱レンズの組み合わせには、基準位置換算の合成円柱度数Ｃが許容差内に入るものを選ぶ。Ｌ４、Ｌ５で許容差に入らない場合は、さらに補正用円柱レンズＣ＝−０．１２Ｄを組み合わせる。
【００３８】
この組み合わせを予めメモリ９に記憶しておき、制御部１００はコントローラ８からの検査度数の指示に従って組み合わせ情報を呼び出し、各モータを駆動制御することにより、基準位置換算の度数を許容差内に入れることができる。なお、補正用円柱レンズＣ＝−０．１２Ｄのみでは補正に対して度数が不足する場合には、さらに補正用円柱レンズＣ＝−０．２５Ｄを補助レンズディスク１５ａに追加して対応可能である。補正用円柱レンズの度数は、検査単位ステップと許容差幅の関係で定められるが、少なくとも検査単位ステップより小さな度数のものを用意する。度数の異なるものを複数個用意し、選択的に使用することもできる。この第２実施形態における補正用円柱レンズを組み合わせて円柱度数を切換える方法は、ストークスの円柱光学系を用いる場合にも適用可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、球面レンズと組み合わせたときに発生する円柱度数の誤差の発生を抑えることができる。このため、精度よく検査を行うことができる。また、装置を大型化することなく、広い視野角を確保できるので、調節介入を少なくして精度の良い検眼が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自覚式検眼装置を検者側から見た正面外観図である。
【図２】光学素子切換え機構を説明する図である。
【図３】各ディスクに配置される光学素子の構成例を示す図である。
【図４】レンズを複数枚組み合わせたときの結像関係を示す図である。
【図５】円柱レンズを２枚のディスクに配置した、５枚のレンズの組み合わせにおけるレンズ構成の例を示す図である。
【図６】円柱度数誤差の発生の例を示す図である。
【図７】球面屈折力及び円柱屈折力の許容差の例を示す図である。
【図８】ストークスのクロス円柱光学系を用いて円柱度数を補正する組み合せの例を示す図である。
【図９】第２の実施形態における光学素子切換え機構を説明する図である。
【図１０】円柱レンズの切換えの組み合わせ例を示す図である。
【符号の説明】
２ レンズ室ユニット
４ 検眼窓
８ コントローラ
１１ 強球面レンズディスク
１２ 中球面レンズディスク
１３ 弱球面レンズディスク
１４ 円柱レンズフレーム
１５ 第１補助レンズディスク
１６ 第２補助レンズディスク
１８ａ〜１８ｉ モータ
１００ 制御部
１１０，１２０，１３０ 球面レンズ
１４０ａ，１４０ｂ 円柱レンズ
１５０ 補助レンズ
Claims (8)
- 検眼窓に光学素子を切換え配置して被検眼の屈折力を自覚的に検査する検眼装置において、所定の検査単位度数ステップの球面度数を組み合わせにより生成するための複数の球面レンズが分割して配置された少なくとも３枚の球面レンズディスクを持ち該ディスクをそれぞれ回転することにより球面度数を切換える第１球面度数切換手段と、度数の絶対値が等しい２つの円柱レンズが持つ円柱軸の相対角度を変えることにより円柱度数を切換える円柱度数切換手段と、検査単位度数より弱度の補正球面レンズが配置されたディスクを持ち該ディスクを回転することにより球面度数を切換える第２球面度数切換手段と、検眼窓に切換える球面及び円柱の検査度数を指示する指示手段と、該指示された検査度数に対して眼鏡装用基準位置換算で合成される球面度数及び円柱度数を所定の許容差内に入れるべく、前記各度数切換手段により切換える各度数を決定する度数決定手段、該決定情報に基づいて前記各度数切換手段を駆動制御する制御手段と、を備えることを特徴とする検眼装置。
- 請求項１の検眼装置において、前記各度数切換手段に配置された球面レンズ及び円柱レンズを含む光学素子の有効径φが２９ｍｍ以上であることを特徴とする検眼装置。
- 請求項１の検眼装置において、前記第１球面度数切換手段が持つ少なくとも３枚の球面ディスクの内，被検眼側から２番目以降に配置される球面ディスクに組み合せ時の絶対値が少なくとも３Ｄ以上となる球面レンズが配置されていることを特徴とする検眼装置。
- 請求項１の度数決定手段は、前記第１及び第２球面度数切換手段により切換える球面度数に応じて前記円柱度数切換手段により切換える円柱度数を決定することを特徴とする検眼装置。
- 検眼窓に光学素子を切換え配置して被検眼の屈折力を自覚的に検査する検眼装置において、所定の検査単位度数ステップの球面度数を組み合わせにより生成するための複数の球面レンズが分割して配置された少なくとも３枚の球面レンズディスクを持ち該ディスクをそれぞれ回転することにより球面度数を切換える球面度数切換手段と、所定の検査単位度数ステップの円柱度数を組み合わせにより生成するための複数の円柱レンズが分割して配置された少なくとも２枚の円柱レンズディスクを持ち該ディスクをそれぞれ回転することにより円柱度数を切換える第１円柱度数切換手段と、検査単位度数より弱度の補正円柱レンズが配置されたディスクを持ち該ディスクを回転することにより円柱度数を切換える第２円柱度数切換手段と、検眼窓に切換える球面及び円柱の検査度数を指示する指示手段と、該指示された検査度数に対して眼鏡装用基準位置換算で合成された球面度数及び円柱度数を所定の許容差内に入れるべく、前記各度数切換手段により切換える各度数を決定する度数決定手段、該決定情報に基づいて各前記各度数切換手段を駆動制御する制御手段と、を備えることを特徴とする検眼装置。
- 請求項５の検眼装置において、前記球面レンズ、円柱レンズを含む光学素子の有効径φが２９ｍｍ以上であることを特徴とする検眼装置。
- 請求項５の検眼装置において、前記球面度数切換手段が持つ少なくとも３枚の球面ディスクの内，被検眼側から２番目以降に配置される球面ディスクに組み合せ時の絶対値が少なくとも３Ｄ以上となる球面レンズが配置されていることを特徴とする検眼装置。
- 請求項５の度数決定手段は、前記球面度数切換手段により切換える球面度数に応じて前記第１及び第２円柱度数切換手段により切換える円柱度数の組み合せを決定することを特徴とする検眼装置。
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