JP2005185597A - 眼屈折力測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 より測定精度の向上を図ることができ、また、瞳孔径が小さい場合や不要な反射光がある場合でも、信頼性の高い測定を可能にする。
【解決手段】 被検眼眼底に複数の経線方向のスリット光束を走査して投影する投影光学系と、光軸を挟んで対称に配置された複数の経線方向に対をなす受光素子対により被検眼からのスリット光束を受光する受光光学系と、前記受光素子対の出力信号に基づいて屈折力を得る演算手段とを備え、前記受光素子対は、少なくとも２経線方向に配置された第１の受光素子対と、該第１の受光素子対より外側で少なくとも２経線方向に配置された第２の受光素子対であって、前記第１の受光素子対の経線方向とは異なる経線方向に配置された第２の受光素子対と、から構成されていることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、被検眼の眼底に光束を投影し、眼底からの反射光束を受光素子に受光させ、その出力に基づいて眼屈折力を測定する眼屈折力測定装置に関する。

眼屈折力測定装置としては、少なくとも２つの経線方向にスリット状の光束を被検眼に走査し、角膜と共役な位置に光軸を挟んで対称に配置された少なくとも２経線方向に対をなす受光素子対からの位相差出力信号を基に屈折力を算出するものが、下記特許文献１にて知られている。この装置においては、測定光軸から同じ距離に受光素子が配置されている。屈折力の測定結果は、Ｓ（球面度数）、Ｃ（乱視度数）、Ａ（乱視軸角度）の３個のパラメータとして演算出力される。
また、受光光学系の受光素子を測定光の光軸から遠ざかる方向に沿って複数配置し、複数の受光素子から測定に用いる受光素子を選択するといった構成を備えたものが、下記特許文献２に提案されている。この装置における複数の受光素子対の配置構成は、内側から外側への３系統で２つの測定経線方向上に全て配置されている
特開平１０−１０８８３６号公報 特開平１１−２２５９６２号公報

ところで、Ｓ、Ｃ、Ａの屈折力を算出する場合、位相差を検出する経線方向が多いほど、被検眼の屈折力をより詳しく知ることができ、測定精度が向上する。しかしながら、測定経線方向の数を増やすべく、測定光軸から同じ距離に配置する受光素子の数を増やすことには限界がある。また、測定光軸から同じ距離に配置する受光素子の数を増やすことにより、一つの受光素子で眼底反射のスリット光を受光する受光面積が小さくなると、受光素子のＳ／Ｎ比（検出信号とノイズの割合）が悪くなるという問題があり、必ずしも測定精度は向上しないことが分かった。
また、特許文献２の装置においては、内側から外側へと配置された３系統の受光素子対を系統毎に選択するものであるため、瞳孔径が小さい場合や水晶体の混濁又は眼内レンズの挿入により受光素子に不要な反射光が入射する場合、内側から外側に配置された同一経線方向上の片側の受光素子による光信号が得られなくなると、測定の信頼性が乏しくなったり、測定自体ができなくなるという問題があった。

本発明は、上記問題点を鑑み、より測定精度の向上を図ることができ、また、瞳孔径が小さい場合や不要な反射光がある場合でも、信頼性の高い測定を可能にする眼屈折力測定装置を提供することを技術課題とする。

（１） 被検眼眼底に複数の経線方向のスリット光束を走査して投影する投影光学系と、光軸を挟んで対称に配置された複数の経線方向に対をなす受光素子対により被検眼からのスリット光束を受光する受光光学系と、前記受光素子対の出力信号に基づいて屈折力を得る演算手段と、を備える眼屈折力測定装置であって、
前記受光素子対は、少なくとも２経線方向に配置された第１の受光素子対と、該第１の受光素子対より外側で少なくとも２経線方向に配置された第２の受光素子対であって、前記第１の受光素子対の経線方向とは異なる経線方向に配置された第２の受光素子対と、から構成されていることを特徴とする。
（２） （１）の眼屈折力測定装置において、前記第１の受光素子対及び第２の受光素子対が持つ各受光素子対の受光の異常を検出する異常検出手段を備え、前記演算手段は異常が検出された受光素子対からの出力信号を屈折力の演算対象から除外した少なくとも２経線方向の受光素子対からの出力信号に基づいて球面度数、乱視度数及び乱視軸の屈折力を演算することを特徴とする。
（３） （１）の眼屈折力測定装置において、前記投影光学系は前記第１の受光素子対が配置された経線方向及び第２の受光素子対が配置された経線方向の何れかに対応した少なくとも２方向にスリット光束を走査して投影する投影光学系であり、前記演算手段は、前記スリット光束の走査方向に対応していない経線方向に配置された受光素子対による各経線方向の屈折力を、少なくとも２方向のスリット光の走査により検出される位相差信号から演算して求めることを特徴とする。
（４） （１）の眼屈折力測定装置において、ある方向のスリット光の走査方向に対応する受光素子対を除いた少なくとも１対の受光素子対の出力信号に基づいて測定経線方向の測定中心を検出する中心検出手段と、測定経線方向に位置する受光素子対の何れの受光素子に受光の異常があるかを検出する異常検出手段とを備え、前記演算手段は測定経線方向に位置する異常が無い受光素子からの出力と前記中心検出手段により検出された中心とに基づいて測定経線方向の屈折力を求めることを特徴とする。
（５） 被検眼眼底に複数の経線方向のスリット光束を走査して投影する投影光学系と、光軸を挟んで対称に配置された複数の経線方向に対をなす受光素子対により被検眼からのスリット光束を受光する受光光学系と、前記受光素子対の出力信号に基づいて屈折力を得る演算手段と、を備える眼屈折力測定装置であって、
ある方向のスリット光の走査方向に対応する受光素子対を除いた少なくとも１対の受光素子対の出力信号に基づいて測定経線方向の測定中心を検出する中心検出手段と、測定経線方向に位置する受光素子対の何れの受光素子に受光の異常があるかを検出する異常検出手段とを備え、前記演算手段は測定経線方向に位置する異常が無い受光素子からの出力と前記中心検出手段により検出された中心とに基づいて測定経線方向の屈折力を求めることを特徴とする。

本発明によれば、より測定精度の向上を図ることができる。また、瞳孔径が小さい場合や不要な反射光がある場合でも、信頼性の高い測定が可能になる。

本発明にかかる最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は実施例の装置の光学系概略配置図である。光学系は、スリット投影光学系、スリット検出光学系、固視標光学系、及び観察光学系に大別される。

１はスリット投影光学系であり、２は赤外の光を発するスリット照明光源である。４はモ−タ５により一定の速度で一定方向に回転される円筒状の回転セクタ−である。回転セクタ−４の側面には、その展開図を図２に示すように、回転方向に対して３０度、９０度、−３０度の３種類の傾斜角度を持つスリット開口８０ａ、８０ｂ、８０ｃがそれぞれ複数個設けられている。６は投影レンズであり、光源２は投影レンズ６に関して被検眼角膜近傍と共役な位置に配置する。７は制限絞り、８及び９はビ−ムスプリッタである。

光源２を発した赤外の光は、回転セクタ−４のスリット開口８０ａ、８０ｂ、８０ｃを照明する。回転セクタ−４の回転により走査されたスリット光束は、投影レンズ６、制限絞り７を経た後にビ−ムスプリッタ８で反射される。その後ビ−ムスプリッタ９を透過して被検眼Ｅの角膜近傍で集光した後、眼底に投影される。なお、回転セクタ−４は異なる傾斜角度のスリット開口を持つため、いずれの角度のスリット光束が投影されているかをセンサ２０が検出するようになっている。

１０はスリット検出光学系（受光光学系）であり、その光軸Ｌ1上に受光レンズ１１、絞り１３、受光部１４を備える。絞り１３は受光レンズ１１の後ろ側焦点位置に配置され、受光部１４は受光レンズ１１に関して被検眼角膜と略共役な位置に配置されている。図３は、受光部１４に配置された受光素子の構成を説明する図である。受光部１４上は、３種類のスリット開口の方向に対応させるように、６０度ごとに光軸Ｌ１を対称にそれぞれ受光素子１４ａ、１４ｄの対、受光素子１４ｂ、１４ｅの対、受光素子１４ｃ、１４ｆの対を設けてある。さらに、受光素子１４ａ〜１４ｆの外側には、受光素子１４ａ〜１４ｆの持つ経線方向とは異なるようにして６０度ごとに光軸Ｌ１を対称にそれぞれ受光素子１４ｇ、１４ｉの対、受光素子１４ｈ、１４ｊの対、受光素子１４ｋ、１４ｌの対を設ける。受光素子１４ａ〜１４ｌは、二重の円構造となっており、受光素子１４ａ〜１４ｆが内側の円、受光素子１４ｇ〜１４ｌが外側の円を形成している。内円を形成する６つの受光素子１４ａ〜１４ｆは、３０度、９０度、−３０度の３経線を結ぶようにして受光素子対を形成しているのに対し、外円を形成する６つの受光素子１４ｇ〜１４ｌは、６０度、０度、−６０度の３経線を結ぶようにして受光素子対を形成している。なお、本実施例では、
内側に位置する受光素子１４ａ〜１４ｆの角膜上におけるサイズ（受光素子の外周円の直径）を2.6ｍｍ、外側に位置する受光素子１４ｇ〜１４ｌの角膜上におけるサイズ（受光素子の外周円の直径）を2.9ｍｍとしている。また、外側の受光素子１４ｇ〜１４ｌは、内側の受光素子１４ａ〜１４ｆの近傍に配置している。また、各受光素子（１４ａ〜１４ｌ）におけるＳ／Ｎ比を向上すべく、１つの受光素子の面積を大きくすると共に、全体の配置面積を少なくするために、各受光素子は円弧状の形状で形成している。

ここで、受光素子１４ｇ〜１４ｌによる外円が受光素子１４ａ〜１４ｆによる内円と比較して、構造上形成する円の円周が大きくなるため、受光素子１４ａ〜１４ｇよりも、受光素子１４ｇ〜１４ｌの方がスリット光を受光する受光面積の大きいものを用いる。このように外円を形成する受光素子の受光面積を大きくすることにより、スリット光を検出する際の信号量が増加するため、測定に用いる信号の出力と電気的なノイズの割合であるＳ／Ｎ比を高く大きくすることができ、測定精度を向上させることができる。

３０は固視標光学系である。３１は光源、３２は固視標、３３は投光レンズである。固視標３２は光軸方向に移動することによって被検眼の雲霧を行う。３４は固視標光学系と観察光学系を同軸にするビ−ムスプリッタである。光源３１は固視標３２を照明し、固視標３２からの光束は投光レンズ３３、ビ−ムスプリッタ３４を経た後、ビ−ムスプリッタ９で反射して被検眼Ｅに向かい、被検眼Ｅは固視標３２を固視する。

３５は観察光学系である。照明光源３６に照明された被検眼Ｅの前眼部像は、ビ−ムスプリッタ９、３４を介して撮影レンズ３７によりＣＣＤカメラ３８の撮像素子面に結像し、ＴＶモニタ３９に映出される。

５０は制御部である。４０は、受光検出回路であって、受光部１４からの入力信号に対してあるスレッシュレベルを設定して２値化処理を行う。なお、受光検出回路４０は、受光素子１４ａ〜１４ｌに対応したそれぞれの受光検出回路４０ａ〜４０ｌを有する。制御部５０は、受光検出回路４０、センサ２０、ＣＣＤカメラ３８等に接続されており、ＣＣＤカメラ３８からの画像信号に基づいて被検眼に対する装置のアライメント状態の検出を行ったり、受光検出回路４０を介して入力される受光部１４からの検出信号に基づいて屈折力の算出を行う。また、５１はメモリであり、受光素子１４ａ〜１４ｌより検出される位相差や、屈折力測定後の測定結果を記憶する。

以上のような構成を備える眼屈折力測定装置の動作について説明する。検者は照明光源３６に照明された被検眼Ｅの前眼部像をＴＶモニタ３９により観察しながら装置を上下左右及び前後に移動してアライメントを行う（アライメントは位置合わせ用の指標を角膜に投影し、その角膜反射輝点とレチクルとが所定の関係になるようにする周知のものが使用できる）。アライメントが完了したら、図示なき測定開始スイッチによりトリガ信号を発生させて測定を開始する。

測定が開始すると、スリット投影光学系１からはスリット開口８０ａ〜８０ｃにより制限されたスリット光束が瞳孔を介して眼内に入射し、眼底上を走査して投影される。眼底で反射され瞳孔を通過したスリット像の光束は、スリット像検出光学系１０の受光レンズ１１により集光され、絞り１３を介して受光部１４上に届く。ここで、被検眼Ｅが正視眼であれば眼内に光束が入射したと同時に受光部１４上の受光素子１４ａ〜１４ｌに光電圧が発生するが、屈折異常があれば眼底で反射されたスリット像の光が受光部１４上を横切るように移動する。

受光部１４上でのスリット像の光の移動に伴い、各受光素子１４ａ〜１４ｌからはそれぞれ光電圧が出力される。出力された各光電圧は、それぞれの受光検出回路４０ａ〜４０ｌを介して、所定のスレッシュレベルでの２値化したパルス信号に変換される。制御部５０は、基準時間に対するそれぞれのパルス信号の立ち上がりまでの時間及びそれぞれのパルス幅の時間をカウントして保持する。そして、制御部５０は、各受光素子における基準時間に対するそれぞれのパルス信号の立ち上がりまでの時間と、パルス幅の時間、及びセンサ２０によるスリット投影の種類の判別信号に基づいて、スリット開口の走査方向に位置する一対の受光素子各々の位相差（時間差）と、さらに他の受光素子対からも位相差を得る。

本実施例における屈折力の測定方法について、図４を用いて説明する。図４は、受光部１４とスリット光の走査方向を示した模式図である。まず、スリット光の走査方向が受光素子１４ａ及ぶ１４ｄに対応したスリット開口８０ａにより、スリット光走査１を行う。スリット光走査１の場合、受光素子１４ａ及び１４ｄから得られる位相差を得る。その後、同様に、スリット８０ｂ及び８０ｃにより、スリット光走査２により受光素子１４ｂ及び１４ｅから得られる位相差、スリット光走査３により受光素子１４ｃ及び１４ｆから得られる位相差を得る。このようなスリット光走査１〜３により、スリット開口８０ａ〜８０ｃの走査方向に対応した経線方向を持つ受光素子対１４ａ〜１４ｆは、それぞれの経線方向に対応した位相差を得る。

受光素子１４ａ〜１４ｆにて位相差が得られたら、これを屈折力に換算する。位相差法により検出される位相差と屈折力の間には、図５のような関係がある。このような関係は、例えば、予め屈折値が既知である模型眼を使用することによって、スリット開口の走査方向に対する角度ごと（受光素子の配置された経線方向ごと）にキャリブレーションを行い、その位相差データを記憶させておくことにより時間差に対応した屈折力値を得ることができる。ここで、受光素子１４ａ及び１４ｄから得られる屈折力をＰａｄ、同様に、受光素子１４ｂ及び１４ｅから得られる屈折力をＰｂｅ、受光素子１４ｃ及び１４ｆから得られる屈折力をＰｃｆとする。

次に、スリット開口８０ａ〜８０ｃの走査方向に対応していない経線方向を持つ受光素子１４ｉ、１４ｇの対、と受光素子１４ｈ、１４ｊの対、受光素子１４ｋ、１４ｌの対から位相差を求めて屈折力を算出する方法について説明する。

ある受光素子の位相はふれのベクトルＤ・ｒ_PDのスリット走査方向成分に比例する。つまりスリット走査方向への正射影に比例し、
φ（ｒ_PD）＝ｋｒ_SC・Ｄ・ｒ_PD
と表せる。ここで、ｋは比例定数。Ｄは屈折力マトリックス、またｒ_PDとｒ_SCは順に受光素子の位置ベクトル及びスリット走査方向の単位ベクトルである。位相差（∝屈折力）とは文字通り上式で表される２つの受光素子間の位相の差であり、位相は位相差として初めて意味のある量となる。例えば、受光素子１４ｈ、１４ｊ間における位相差φは、
φ（ｒ_J−ｒ_H；ｒ_SC）＝φ（r_J）−φ（r_H）＝kr_SC・Ｄ・（r_J−r_H）
と表される。

また、乱視軸角度が図４のＸ軸に対してθである場合の屈折力マトリックスＤは、

となる。ここで、スリット光走査１における受光素子１４ｈ及び１４ｊ間で生ずる位相差を求めると、受光素子の位置ベクトルの差が

なので、

のように求まる。
また、スリット光走査２における受光素子１４ｈ及び１４ｊ間で生ずる位相差を求めると、受光素子の位置ベクトルの差は、スリット光走査１の時と同じであるから、

のように求まる。

次に、スリット光の走査方向が受光素子１４ｈ及び１４ｊに対応したと仮定した時の、受光素子１４ｈ及び１４ｊ間で生ずる位相差φｈｊを求めると、

のように求めるので、
｛φ（ｒ_J−ｒ_H；ｒ_SC1）＋φ（ｒ_J−ｒ_H；ｒ_SC2）｝／√３＝φｈｊという関係となる。よって、この式の関係を利用すれば、スリット開口８０ａ〜８０ｃの走査方向に対応していない経線方向を持つ受光素子１４ｈ、１４ｊの対から検出される位相差φｈｊを、スリット光走査１における受光素子１４ｈ及び１４ｊの対から検出される位相差φ（ｒ_J−ｒ_H；ｒ_SC1）と、スリット光走査２における受光素子１４ｈ及び１４ｊの対から検出される位相差φ（ｒ_J−ｒ_H；ｒ_SC2）から求めることができる。

以上のようにして得られた位相差を屈折力に換算する場合には、スリット光走査１の時の受光素子１４ｈ及び１４ｊの対から検出される位相差φ（ｒ_J−ｒ_H；ｒ_SC1）と屈折力の関係と、及びスリット光走査２における受光素子１４ｈ及び１４ｊの対から検出される位相差φ（ｒ_J−ｒ_H；ｒ_SC2）と屈折力の関係を、屈折力Ｐａｂの時と同様に求めておく。
そして、このように求められた屈折力を、順にＰｈｊ（ＳＣ１）、Ｐｈｊ（ＳＣ２）とすると、受光素子１４ｈ及び１４ｊから得られる屈折力Ｐｈｊは、
Ｐｈｊ＝｛Ｐｈｊ（ＳＣ１）＋Ｐｈｊ（ＳＣ２）｝／√３
の式により求めることができる。

上記のような算出方法により、同様に、受光素子１４ｉ、１４ｇの対、受光素子１４ｋ、１４ｌの対から位相差は、。
φ（ｒ_I−ｒ_G；ｒ_SC1）＋φ（ｒ_I−ｒ_G；ｒ_SC3）／√３＝φｇｉ
φ（ｒ_l−ｒ_K；ｒ_SC2）＋φ（ｒ_I−ｒ_K；ｒ_SC3）／√３＝φｋｌ
のように求まり、屈折力も同様に、受光素子１４ｇ及び１４ｉから得られる屈折力Ｐｇｉ、受光素子１４ｋ及び１４ｌから得られる屈折力Ｐｋｌとすると、
Ｐｇｉ＝｛Ｐｇｉ（ＳＣ１）＋Ｐｇｉ（ＳＣ３）｝／√３
Ｐｋｌ＝｛Ｐｋｌ（ＳＣ２）＋Ｐｋｌ（ＳＣ３）｝／√３
の式により求めることができる。

以上のような方法により、スリット開口８０ａ〜８０ｃのスリット光の入射により、受光素子１４ｈ及び１４ｊの持つ経線方向での屈折力Ｐｈｊ、受光素子１４ｇ及び１４ｉの持つ経線方向での屈折力Ｐｇｉ、受光素子１４ｋ及び１４ｌの持つ経線方向での屈折力Ｐｋｌを求める。

以上のようにすれば、スリット開口８０ａ〜８０ｃのスリット光の入射により、受光素子１４ａ〜１４ｌの持つ６経線方向の屈折力を検出することができる。ここで、検出された屈折力は、各経線方向ごとにメモリ５１に記憶しておく。

次に、３経線方向の屈折力値に基づいて、被検眼のＳ（球面度数）、Ｃ（乱視度数）、Ａ（乱視軸角度）の３つのパラメータを求める場合について説明する。

はじめに、３経線における測定結果に基づいてＳ、Ｃ、Ａを算出する方法について説明する。測定する３経線の方向を、φ１、φ２、φ３とする。本実施例では、φ１＝０°、φ２＝３０°、φ３＝６０°とする。そして、それぞれで求められた測定値（各経線毎の屈折力値）をＰ１、Ｐ２、Ｐ３とする。Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、図５のような位相差と屈折力値の関係により求めることができる。ここで、被検眼の屈折力マトリックスをＤとし、次のように置く。

但し、Ｄｙｘ＝Ｄｘｙとする。
屈折力マトリックスの成分Ｄｘｘ、Ｄｘｙ（＝Ｄｙｘ）、Ｄｙｙに関して、次の連立方程式を解く。

係数は経線方向から予め以下の如く計算しておく。

求められた屈折力マトリックスより、被検眼のＳ（球面度数）、Ｃ（乱視度数）、Ａ（乱視軸角度）の３個のパラメータを求める式を次式にしめす。

以上のような方法により、３経線方向の屈折力値から、被検眼のＳ、Ｃ、Ａを求めることができる。そして、上記のようにして求められた６経線方向の屈折力からＳ、Ｃ、Ａを求める場合、例えば、受光部１４の内側の受光素子１４ａ〜１４ｆから求められた３経線方向の屈折力Ｐａｄ、Ｐｂｅ、Ｐｃｆに基づいて、Ｓ１、Ｃ１、Ａ１を求め、受光部の外側の受光素子１４ｆ〜１４ｌから求められた３経線方向の屈折力Ｐｈｊ、Ｐｇｉ、ＰｋｌからＳ２、Ｃ２、Ａ２を求めておき、これらを平均してＳ、Ｃ、Ａを決定すれば、測定結果のバラツキを抑えて、測定精度を向上させることができる。また、６経線方向の屈折力から最小自乗法によりｓｉｎ関数を求め、これからＳ、Ｃ、Ａを得ることによっても測定結果のバラツキを抑えて、測定精度を向上させることができる。

また、上記のように多数の経線方向の位相差を検出するにあたって、受光素子を内側の円と、外側の円に分けてあるため、各受光素子の受光面積を小さくすることなく確保でき、高いＳ／Ｎ比を保つことができる。よって、測定精度の向上に寄与することができる。

次に、求められた６経線方向のデータを利用して、被検眼のＳ、Ｃ、Ａを求める他の方法について説明する。

まず、制御部５０は、受光素子１４ａ及び１４ｄ、受光素子１４ｂ及び１４ｅ、受光素子１４ｃ及び１４ｆによるそれぞれの屈折力Ｐａｄ、Ｐｂｅ、Ｐｃｆの検出結果をメモリ５１から呼び出し、これらの屈折力値に基づいて、上記のようにして被検眼のＳ１、Ｃ１、Ａ１を得る。

次に、制御部５０は、受光素子１４ｂ及び１４ｅ、受光素子１４ｋ及び１４ｌ、受光素子１４ｈ及び１４ｊによるそれぞれの屈折力Ｐｂｅ、Ｐｋｌ、Ｐｈｊの検出結果をメモリ５１から呼び出し、これらの屈折力値に基づいて、上記のようにして被検眼のＳ２、Ｃ２、Ａ３を得る。

以下同様に、屈折力Ｐｃｆ、Ｐｉｇ、Ｐｋｌに基づいて、上記のようにして被検眼のＳ２、Ｃ２、Ａ３を得る。さらに、屈折力Ｐｉｇ、Ｐａｄ、Ｐｃｆに基づいて、上記のようにして被検眼のＳ４、Ｃ４、Ａ４を得る。さらに、屈折力Ｐｈｊ、Ｐｂｅ、Ｐａｄに基づいて、上記のようにして被検眼のＳ５、Ｃ５、Ａ５を得る。さらに、屈折力Ｐｋｌ、Ｐｃｆ、Ｐｂｅに基づいて、上記のようにして被検眼のＳ６、Ｃ６、Ａ６を得る。

このように、６経線方向の屈折力から、Ｓ、Ｃ、Ａのパラメータを６つ得ることができたため、これらから代表値を求めることにより、Ｓｈ、Ｃｈ、Ａｈを算出する。このようにすれば、測定結果のバラツキを抑えることができ、測定精度を向上させることができる。なお、複数得られたパラメータから代表値を求める方法としては、それぞれの平均値を代表値としてもよいし、それぞれ６つずつ選られた各パラメータ毎の中間値と求めても良いし、さまざまな方法が考えられる。

以上のように、求められた６経線方向の屈折力を利用すれば、さまざまな視点や方向からＳ、Ｃ、Ａを算出することが可能であり、検者に応じてそれぞれで任意の算出方法を用いればよい。

次に、被検眼の瞳孔や睫によって測定光束が遮られたり、水晶体やＩＯＬ眼からの反射光等の不要な反射光が受光部１４に入射した場合について説明する。図６（ａ）は受光素子１４ｄ、１４ｅ、１４ｆにかけて不要な反射光が入射した状態であり、図６（ｂ）では、受光素子１４ａ、１４ｂ、１４ｈにかけて不要な反射光が入射した状態である。このような時、異常が検出される受光素子においては、光量の出力レベルが通常の光量レベルとは異なる（反射光がのっている受光素子の方が光検出量が大きくなるし、睫等に測定光束が遮られた場合には、その受光素子の方が光検出量が小さくなる）。以上のことから制御部５０は、受光素子１４ａ〜１４ｌにて検出された光量の出力レベルに基づいて、予め設定した出力レベルの許容範囲内から外れている時には、許容範囲から外れた受光素子及びその受光素子と光軸Ｌ１に対して対称な位置にある受光素子から検出された位相差信号をエラーと判定し、その受光素子対による屈折力の算出を行わない。また、瞳孔径が小さい場合には、観察光学系のＣＣＤカメラ３８により撮像される前眼部像から瞳孔サイズを検知し、その検知結果に基づいて受光素子の異常（位相差信号のエラー）を検出することができる。

このようにエラーのあった受光素子対の屈折力を求めなくとも、少なくとも３経線方向の屈折力値があれば、Ｓ、Ｃ、Ａを求めることができる。例えば、図６（ａ）のような場合においては、内円を形成する受光素子１４ａ〜１４ｆからの位相差信号は使用しないが、外円を形成する受光素子１４ｇ〜１４ｌから得られる屈折力Ｐｉｇ、Ｐｈｊ、ＰｋｌからＳ、Ｃ、Ａを求めることができる。また、図６（ｂ）のような場合においては、受光素子１４ａ，１４ｂ，１４ｈから検出される位相差信号は使用できないが、受光素子１４ｃ及び１４ｆの対、受光素子１４ｋ及び１４ｌの対、受光素子１４ｉ及び１４ｇの対からそれぞれ得られる屈折力Ｐｃｆ、Ｐｋｌ、ＰｉｇからＳ、Ｃ、Ａを求めることができる。

以上のような方法により、ある受光素子によるスリット光検出に異常が生じても、６つの経線方向に受光素子対が配置されているため、少なくとも３経線方向の屈折力値が得られれば、エラーのない他の受光素子対から求められた屈折力から、Ｓ、Ｃ、Ａを求めることができる。よって、以上のような構成の装置によれば、睫や不要な反射光等の外乱に強い装置とすることができる。

ここで、受光部１４においては、受光素子１４ａ〜１４ｆは、０度、６０度、−６０度の３経線を結ぶように配置されているのに対し、受光素子１４ｇ〜１４ｌは、３０度、−３０度、９０度の３経線を結ぶように配置されるような構成としたが、内円を構成する受光素子群と、外円を構成する受光素子群の配置関係は、配置される受光素子対の経線方向が異なっていればよく、必ずしもこの限りではない。また、実施形態では受光素子対を二重円の配置としたが、三重円の配置とすれば、さらに経線方向を増やすことができる。

また、受光部１４の構成としては、図７のように、内側に位置する受光素子９０ａ〜９０ｄの２対で十字型に構成される受光素子群と、その外側に位置する受光素子９０ｅ〜９０ｈの２対で十字型に構成される受光素子群と、を光軸Ｌ１から異なる距離にそれぞれ経線方向が異なるように多層配置したものであってもよい。この場合、２対の受光素子対の配置方向と２方向のスリット光の走査方向とが既知の関係であれば、２方向のスリット走査でそれぞれ得られる少なくとも２対の受光素子対間の位相差信号から、Ｓ，Ｃ，Ａの屈折力を演算できる（この演算方法は、特開平１０−１０８８３６号等に記載されている）。

このような構成であっても、多くの経線方向の位相差を検出することができ、測定結果のバラツキが少なくなり、測定精度を向上させることができる。そして、一つの受光素子の受光面積を小さくする必要がなく、高いＳ／Ｎ比を保つことができる。

また、スリット光の走査方向において、本実施例では、回転セクター４のスリット開口の種類を８０ａ〜８０ｃの３種類設けることにより３つの走査方向としたが、受光素子１４ａ〜１４ｌのおけるそれぞれの対が持つ６経線方向に対応したスリット光をそれぞれ走査するような構成としてもよい。

次に、被検眼の瞳孔や睫によって受光素子１４ａ〜１４ｌに検出される測定光束が遮られたり、水晶体やＩＯＬ眼からの反射光等の不要な反射光が受光素子１４ａ〜１４ｌに入ってしまったりした場合についての変容例を示す。該変容例においては、測定する各経線方向における角膜中心（又は視軸中心）を求め、その中心に対して各受光素子の対応する角膜部位での屈折力を求める。なお、アライメントを角膜中心に合わせた状態では、測定光学系の光軸が通る測定中心の基準位置は、角膜中心又は視軸中心と見なすことができる。測定光学系の光軸をアライメントする基準としては、瞳孔中心を基準とする場合も含む。以下ではこれらの測定中心を角膜中心として説明する。

いま、スリット開口８０ｂによるスリット光束が一定速度で走査され、眼底から反射したスリット像が受光素子１４ｂと１４ｅと、受光素子１４ｉ及び１４ｇを横切ったとき、その信号出力波形がある基準時間t0に対してそれぞれ図８（イ）〜（ニ）のようになったとする。これは、被検眼が遠視又は近視の状態でかつ乱視を持つ場合である。受光素子１４ｉ及び１４ｇは、受光素子１４ｂと１４ｅに対し、これらを結んだ中間位置にあり、かつこれと直交する方向に配置されているため、横切るスリット光の検出から角膜中心位置を検出することができる。

ここで、光の入射に伴って各受光素子に発生する光電圧信号の立ち上がり時間を検出すると（図８、ｔｂ、ｔｅ、ｔｉ，ｔｇ）、基準時間ｔ0に対する受光素子１５ｂと１５ｅの中心は、
（ｔｉ＋ｔｇ）／２
で求めることができる。したがって、受光素子１５ｂに対応する角膜部位から角膜中心の位相差をＴｂ、角膜中心から受光素子１５ｅに対応する角膜部位までの位相差をＴｅとすると、
Ｔｂ＝[（ｔｉ＋ｔｇ）／２−ｔｂ]
Ｔｅ＝[ｔｅ−（ｔｉ＋ｔｇ）／２]
となり、この位相差Ｔｂ、Ｔｅから屈折力を算出することにより、角膜中心と所定の角膜部位間での屈折力に対応させることができる。なお、被検眼が乱視を持たない時には、スリット光は、受光素子１４ｉと１４ｇに同時に検出されるため、その時間はｔｉ＝ｔｇとなる。

このような角膜中心と所定の角膜部位間での屈折力の測定において、被検眼の屈折力が角膜中心に対称であると仮定した場合、位相差Ｔｂ及び位相差Ｔｅの関係は、Ｔｂ＝Ｔｅの関係となり、すなわち、受光素子１４ｂに対応する角膜部位から角膜中心までの屈折力と、角膜中心から受光素子１５ｅに対応する角膜部位までの屈折力は同一となり、これら屈折力から受光素子１４ｂ及び１４ｅの持つ経線方向における屈折力を求めることができる。

この場合、例えば、受光素子１４ｅによる検出が被検眼の瞳孔や睫によって測定光束が遮られたり、水晶体やＩＯＬ眼からの反射光等の不要な反射光が入ったことによって、異常が生じたとする。この時、受光素子１４ｅによる検出は、検出する光量出力の変化から異常と判定され、エラーと判定される。このようにいずれかの受光素子による検出にエラーが生じた場合、エラーと判定された受光素子によるデータは用いない。

ここで、受光素子１４ｅにより検出される検出信号を位相差検出に用いずに、受光素子１４ｂに対応する角膜部位から角膜中心までの位相差Ｔｂを利用して、受光素子１４ｂ及び１４ｅの持つ経線方向に対応する角膜部位での屈折力を算出する。屈折力が角膜中心に対称であると仮定した時、位相差Ｔｂ＝Ｔｅであるから、受光素子１４ｂに対応する角膜部位から角膜中心までの位相差Ｔｂを２倍した２×Ｔｂから、受光素子１４ｂ及び１４ｅの持つ経線方向に対応する角膜部位での屈折力を算出することができる。これは、受光素子１４ｂから角膜中心に対応する角膜部位での屈折力の算出結果から、角膜中心から受光素子１４ｅに対応する角膜部位での屈折力を補完したといってもよい。これにより、水晶体からの反射光等の不要な反射光や瞳孔径が小さいことにより、受光素子１４ｂもしくは、１４ｅによる光量検出に異常が生じたとしても、どちらか一方の受光素子が正常であれば、異常のあった受光素子対の持つ経線方向での角膜部位に対応する屈折力を算出することが可能となる。異常のあった受光素子の光軸に対して対称に配置された受光素子であって、異常が無かった受光素子が検出したデータを効率よく活用することができる。よって、瞳孔径が小さい場合や不要な反射光がある場合でも、測定不能を回避し、信頼性の高い測定が可能になる。

なお、以上の説明では、角膜中心の検出を行う受光素子対に対して直交する関係にある受光素子対に対応する角膜部位での屈折力の補完方法について示したが、角膜中心の検出を行う受光素子に対して直交する関係にない受光素子対において、受光素子それぞれの角膜中心に対する位相差を求めておくことにより、上記のような屈折力の補完を行うことができる。

また、受光部１４は、スリット開口８０ａ〜８０ｃによるスリット光の走査に対して、常に走査方向に直交する受光素子が配置されたような構成となっている。よって、どのスリット光の走査に対しても、精度よく角膜中心を検出する事が可能であり、それぞれの受光素子に対応する角膜部位と角膜中心との屈折力を算出することが可能であるため、常に異常があった受光素子による検出結果を補完することができる受光素子の配置構成となっている。さらに、受光素子１４ａ〜１４ｌのおけるそれぞれの対が持つ６経線方向に対応したスリット光をそれぞれ走査するような構成とした場合において、外円を形成する受光素子１４ｇ〜１４ｌに対応するようにスリット光を走査した場合には、内円を形成する受光素子１４ａ〜１４ｆを角膜中心の検出に用いることができる。

実施例の装置の光学系概略配置図である。 傾斜角度を持つスリット開口を説明するための展開図である。 受光部に配置された受光素子の構成を説明する図である。 受光部とスリット光の走査方向を示した模式図である。 位相差法により検出される位相差と屈折力の関係を示す図である。 被検眼の瞳孔や睫によって測定光束が遮られたり、水晶体やＩＯＬ眼からの反射光等の不要な反射光が受光部に入射した場合について説明する図である。 本発明に係る受光部の構成の変容例を示す図である。 スリット像がある受光素子対を横切ったときの基準時間ｔ0に対する各受光素子の検出する信号出力波形を示す図である。

符号の説明

１ スリット投影光学系
２ スリット検出光学系
４ 回転セクタ−
１４ 受光部
１４ａ〜１４ｌ 受光素子
４０ａ〜４０ｌ 受光検出回路
５０ 制御部
８０ａ、８０ｂ、８０ｃ スリット開口
９０ａ〜９０ｈ 受光素子

Claims (5)

1. 被検眼眼底に複数の経線方向のスリット光束を走査して投影する投影光学系と、光軸を挟んで対称に配置された複数の経線方向に対をなす受光素子対により被検眼からのスリット光束を受光する受光光学系と、前記受光素子対の出力信号に基づいて屈折力を得る演算手段と、を備える眼屈折力測定装置であって、
   前記受光素子対は、少なくとも２経線方向に配置された第１の受光素子対と、該第１の受光素子対より外側で少なくとも２経線方向に配置された第２の受光素子対であって、前記第１の受光素子対の経線方向とは異なる経線方向に配置された第２の受光素子対と、から構成されていることを特徴とする眼屈折力測定装置。
2. 請求項１の眼屈折力測定装置において、前記第１の受光素子対及び第２の受光素子対が持つ各受光素子対の受光の異常を検出する異常検出手段を備え、前記演算手段は異常が検出された受光素子対からの出力信号を屈折力の演算対象から除外した少なくとも２経線方向の受光素子対からの出力信号に基づいて球面度数、乱視度数及び乱視軸の屈折力を演算することを特徴とする眼屈折力測定装置。
3. 請求項１の眼屈折力測定装置において、前記投影光学系は前記第１の受光素子対が配置された経線方向及び第２の受光素子対が配置された経線方向の何れかに対応した少なくとも２方向にスリット光束を走査して投影する投影光学系であり、前記演算手段は、前記スリット光束の走査方向に対応していない経線方向に配置された受光素子対による各経線方向の屈折力を、少なくとも２方向のスリット光の走査により検出される位相差信号から演算して求めることを特徴とする眼屈折力測定装置。
4. 請求項１の眼屈折力測定装置において、ある方向のスリット光の走査方向に対応する受光素子対を除いた少なくとも１対の受光素子対の出力信号に基づいて測定経線方向の測定中心を検出する中心検出手段と、測定経線方向に位置する受光素子対の何れの受光素子に受光の異常があるかを検出する異常検出手段とを備え、前記演算手段は測定経線方向に位置する異常が無い受光素子からの出力と前記中心検出手段により検出された中心とに基づいて測定経線方向の屈折力を求めることを特徴とする眼屈折力測定装置。
5. 被検眼眼底に複数の経線方向のスリット光束を走査して投影する投影光学系と、光軸を挟んで対称に配置された複数の経線方向に対をなす受光素子対により被検眼からのスリット光束を受光する受光光学系と、前記受光素子対の出力信号に基づいて屈折力を得る演算手段と、を備える眼屈折力測定装置であって、
   ある方向のスリット光の走査方向に対応する受光素子対を除いた少なくとも１対の受光素子対の出力信号に基づいて測定経線方向の測定中心を検出する中心検出手段と、測定経線方向に位置する受光素子対の何れの受光素子に受光の異常があるかを検出する異常検出手段とを備え、前記演算手段は測定経線方向に位置する異常が無い受光素子からの出力と前記中心検出手段により検出された中心とに基づいて測定経線方向の屈折力を求めることを特徴とする眼屈折力測定装置。
   
   
   
   

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