JP2014108310A - 眼屈折力測定装置および眼屈折力測定装置の校正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化や製造コストの増加を抑制しつつ測定値の精度向上を図る眼屈折力測定装置および眼屈折力測定装置の校正方法を提供する。
【解決手段】測定光を投光する投光光学系１０と、眼底からの反射光を受光部２１に受光させる受光光学系２０と、反射光を受光部２１に結像させる合焦部１５と、少なくとも合焦部１５の校正に用いられる校正光を投光する校正光学系４０と、合焦部１５に焦点位置の移動を制御する制御信号を出力する焦点制御部、および、校正光を投光した際に取得される制御信号および受光部２１の出力である校正値の関係、並びに予め把握されている校正値および眼屈折力の対応関係に基づいて制御信号および眼屈折力の相関関係を求め、測定光を投光した際に取得される制御信号および受光部の出力である測定値、並びに相関関係に基づいて眼屈折力を求める演算部を有する制御部５０と、が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検眼の球面屈折力、乱視屈折力、乱視角度などの眼屈折力を測定する眼屈折力測定装置および眼屈折力測定装置の校正方法に関する。

被検眼の光を屈折させる力である眼屈折力を測定する方法としては、測定に用いられるターゲット光を被検眼の眼底に投影し、眼底から反射する反射光を結像させた際の像の大きさ等に基づいて眼屈折力を測定する方法が知られている。さらに、この方法に基づいて自動的に眼屈折力を測定する眼屈折力測定装置（オートレフケラトメータ）も知られている。

このような眼屈折力測定装置では、眼屈折力の測定精度の向上を目的として、レンズや受光素子を移動させる機構を備えた眼屈折力測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の眼屈折力測定装置では、被検眼の眼屈折力に応じてレンズや受光素子を移動機構によって移動させることにより、眼底に投影したターゲット光のピントが合わせられる。そのため、ターゲット光のピントずれに起因する測定値である眼屈折力の誤差を小さくすることができる。

また、特許文献１の眼屈折力測定装置では眼屈折力の測定誤差を小さくするために、レンズや受光素子は、自身の光軸と光学系の光軸とが一致するように移動されることが望ましい。しかしながら、移動の際に光軸の一致を保つことは難しく、光軸のズレによる測定精度の低下が発生しやすいという問題があった。

このような問題に対処するものとして、上述のレンズや受光素子を移動させる移動機構を設ける代わりに、瞳孔と共役位置に透明なシリコンゴム等で作られた可変焦点レンズを配置し、機械的な可動部を減らした眼屈折力測定装置も知られている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２の眼屈折力測定装置では、レンズや受光素子の配置位置は固定される代わりに、レンズの焦点位置を移動させて眼底に投影したターゲット光のピントが合わせられる。そのため、上述のようなレンズ等の移動による光軸のズレで測定精度の低下が発生しない構造となっている。また、レンズ等の移動機構を必要としないので、構成が簡略化でき、装置そのものの小型化も可能となっている。

特開２００５−１８５５２３号公報 特開昭６３−０３１６３３号公報

特許文献１の眼屈折力測定装置は、上述のようにレンズや受光素子を移動させることによる眼屈折力の誤差が発生するという問題の他に、長年の使用によって移動機構の摺動部の摩耗によるレンズ等の配置位置のズレに起因する誤差が発生したり、レンズ等の光学素子の経年劣化に起因する誤差が発生したりするという問題があった。その他に、レンズ等を移動させた際に光軸のズレが小さくなるよう高精度なガイド機構や移動制御を採用する必要があり、製造コストが高くなる問題があった。さらに、移動機構を設けるため眼屈折力測定装置の小型化が困難であった。

また、特許文献２の眼屈折力測定装置に設けられているような可変焦点レンズは、例えば図１５に示すように屈折力が温度に伴い変化する特性を有している。そのため、特許文献２に記載された装置で得られる被検眼の眼屈折力値には周囲温度の変化などにより誤差が含まれるという問題があった。

この可変焦点レンズの屈折力変化に起因する誤差を抑える方法として、可変焦点レンズの温度変化を抑制する温度調節装置を眼屈折力測定装置に設ける方法が考えられる。しかしながら、温度調節装置は構成が複雑であることから、製造コストが高くなる問題があった。さらに、温度調節装置を設けると眼屈折力測定装置が大型化する問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、装置の大型化や製造コストの増加を抑制しつつ測定値の精度向上を図ることができる眼屈折力測定装置および眼屈折力測定装置の校正方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の眼屈折力測定装置は、被検眼の眼底に眼屈折力の測定に用いる測定光を投光する投光光学系と、前記眼底からの反射光を受光部に受光させる受光光学系と、焦点位置を移動させることにより前記反射光を前記受光部に結像させる合焦部と、少なくとも前記合焦部の校正に用いられる校正光を投光する校正光学系と、前記合焦部に対して前記焦点位置の移動を制御する制御信号を出力する焦点制御部と、前記校正光を投光した際に取得される前記制御信号および前記受光部の出力である校正値の関係、並びに予め把握されている前記校正値および前記眼屈折力の対応関係に基づいて前記制御信号および前記眼屈折力の相関関係を求めるとともに、前記測定光を投光した際に取得される前記制御信号および前記受光部の出力である測定値、並びに前記相関関係に基づいて前記眼屈折力を求める演算部と、が設けられていることを特徴とする。

本発明の眼屈折力測定装置によれば、被検眼の眼屈折力を測定する測定光の代わりに校正光を用いて疑似的に前記校正光を前記眼底からの反射光として受光部に受光させることにより、校正光を用いた場合の合焦部に入力する制御信号と眼屈折力との相関関係を取得し、測定光を投光した際の制御信号および受光部の測定値と、前記取得した相関関係とに基づいて被検眼の眼屈折力を求めている。このように校正光を用いて取得した相関関係を用いることにより、求められる被検眼の屈折力の誤差を小さくすることができる。

具体的には、校正光を用いて取得した相関関係には、少なくとも合焦部における温度変化や経時変化に起因する屈折力などの特性の変化や、合焦部を構成するレンズなどの配置位置のズレなどに起因する受光部の測定値の変化が反映されている。この相関関係に基づいて、測定光を用いて求められる被検眼の眼屈折力を補正することにより、眼屈折力に含まれている誤差を小さくすることができる。

また、本発明による校正光学系は、合焦部における温度変化に起因する誤差を小さくするために温度調節装置を用いる場合と比較して、配置に必要なスペースが少なくて済み、かつ、安い価格で眼屈折力測定装置に配置することができる。

さらに合焦部において、レンズなどを移動させることにより移動の前後でレンズなどの配置位置のズレが生じ誤差が生じるが、本発明による校正光学系は、前記相関関係を用いて配置位置ズレに起因する誤差を抑制することができる。

上記発明において前記合焦部は、入力される前記制御信号に応じて屈折力が変化して前記焦点位置が移動する可変焦点レンズであることが好ましい。
このように合焦部として可変焦点レンズを用いることにより、レンズを移動させて焦点位置を移動させる場合と比較して、求められる眼屈折力に含まれる誤差を抑制しやすくなる。レンズなどを移動させる合焦部の場合には、移動によってレンズの光軸と、受光光学系の光軸との間のズレの発生を抑える移動機構の採用が必要となる。これに対して、合焦部として可変焦点レンズを用いる場合には、レンズの配置位置を移動させることなく焦点位置の移動を行うことができる。そのため、レンズの移動に起因する光軸のズレが発生せず、このズレに起因する誤差を抑制しやすくなる。

上記発明において前記可変焦点レンズは、前記受光光学系に設けられ、少なくとも前記受光部に結像する前記反射光の焦点位置を移動させることが好ましい。
このように可変焦点レンズを受光光学系に設けることにより、少なくとも受光部に結像する反射光の焦点位置が可変焦点レンズによって制御される。そのため、反射光の焦点位置をレンズの配置位置の移動によって制御する場合と比較して、レンズの移動に起因する光軸のズレが受光部上の結像に与える影響を取り除くことができる。つまり、求められる眼屈折力に含まれる誤差を抑制しやすくなる。

上記発明において前記可変焦点レンズは、前記受光光学系における前記投光光学系から独立した領域、および、前記投光光学系における前記受光光学系から独立した領域のそれぞれに設けられ、前記受光光学系に設けられた前記可変焦点レンズは、前記受光部に結像する前記反射光の焦点位置を移動させ、前記投光光学系に設けられた前記可変焦点レンズは、前記眼底に投光される前記測定光の焦点位置を移動させることが好ましい。

このように受光光学系とは別に投光光学系にも可変焦点レンズを設けることにより、測定光が可変焦点レンズで反射することで発生した迷光が、受光素子に入射することを防ぐことができる。

上記発明において前記可変焦点レンズは、前記受光光学系および前記投光光学系の共通領域に設けられ、前記受光部に結像する前記反射光の焦点位置を移動させ、前記眼底に投光される前記測定光の焦点位置を移動させることが好ましい。

このように受光光学系および投光光学系の共通領域に可変焦点レンズを設けることにより、一つの可変焦点レンズにより反射光の焦点位置と、測定光の焦点位置を移動させることができる。そのため、反射光の焦点位置を移動させる可変焦点レンズと、測定光の焦点位置を移動させる可変焦点レンズを別々に設ける場合と比較して、用いる可変焦点レンズの数を減らすことができ、眼屈折力測定装置の小型化や、製造コストの低減を図りやすくなる。

上記発明においては、前記被検眼に対して固視標を提示する雲霧光学系が更に設けられるとともに、前記雲霧光学系には前記可変焦点レンズが別途設けられ、前記雲霧光学系に設けられた前記可変焦点レンズは、前記焦点制御部が前記相関関係に基づいて出力する前記制御信号に基づいて制御されることが好ましい。

このように雲霧光学系に可変焦点レンズを設け、当該可変焦点レンズを相関関係に基づいて制御することにより、可変焦点レンズを用いない場合や、相関関係に基づかない場合などと比較して被検眼を雲霧状態にしやすくなる。ここで雲霧状態とは、被検眼における水晶体等による調節力が働いていない状態、または、調節力が働いていても眼屈折力の測定に与える影響が小さい状態をいう。

上記発明において前記可変焦点レンズは、前記被検眼の瞳孔と略共役な位置に配置されていることが好ましい。
このように可変焦点レンズを被検眼の瞳孔と略共役な位置に配置することで、反射光が可変焦点レンズの配置位置で焦点を結ぶことを避けることができる。そのため、可変焦点レンズは反射光の焦点位置を移動させることが可能となる。ここで、瞳孔と略共役な位置とは、正視眼における瞳孔の共役位置を中心として±５０ｍｍ程度の範囲を例示することができる。

上記発明において前記校正光学系における前記校正光を出射する光源は、正視眼である前記被検眼の前記眼底と略共役な位置に配置されていることが好ましい。
このように校正光を出射する光源を、被検眼の眼底と略共役な位置に配置することで、光源が眼底と略共役な位置に配置されていない場合と比較して求められた眼屈折力に含まれる誤差をより除くことができる相関関係を求めることができる。つまり、相関関係を求める際に、眼底と略共役な位置に配置された光源から出射された校正光を用いることにより、略共役でない位置から出射された校正光を用いた場合と比較して、眼底からの反射光を測定する場合に近い条件で相関関係を求めることができる。その結果、求められた眼屈折力に含まれる誤差を更に抑制しやすくなる。

本発明の眼屈折力測定装置の校正方法は、上記発明の眼屈折力測定装置の校正方法であって、前記校正光を前記受光部に投光するとともに、前記焦点制御部から前記合焦部に前記焦点位置が異なる複数の前記制御信号を出力し、前記制御信号を出力するごとに前記受光部の出力である校正値を取得する取得ステップと、前記制御信号および対応する前記校正値の関係を表す近似式を求める近似ステップと、予め把握されている前記校正値および前記眼屈折力の対応関係、並びに前記近似ステップで求めた前記近似式に基づいて、前記制御信号および対応する前記眼屈折力の相関関係を求める相関関係ステップと、前記測定光を投光した際に取得される前記制御信号および前記受光部の出力である測定値、並びに前記相関関係に基づいて前記眼屈折力を求める校正ステップと、を有することを特徴とする。

本発明の眼屈折力測定装置の校正方法によれば、校正光を用いて合焦部に入力する制御信号と受光部の出力である校正値の関係を表す近似式を求め、当該近似式と予め把握されている校正値および眼屈折力の対応関係とに基づいて眼屈折力との相関関係が求められる。この相関関係と、測定光を投光した際の制御信号および受光部の測定値と、に基づいて被検眼の眼屈折力を求めることにより、相関関係を用いない場合と比較して、求められる被検眼の屈折力の誤差を小さくすることができる。

上記発明の前記取得ステップにおいて、前記焦点制御部から出力される前記焦点位置が異なる前記制御信号には、前記被検眼が近視眼である場合に相当する前記焦点位置の信号と、前記被検眼が遠視眼である場合に相当する前記焦点位置の信号と、が少なくとも含まれていることが好ましい。

このように被検眼が近視眼である場合に相当する焦点位置の制御信号と、遠視眼である場合に相当する焦点位置の制御信号を少なくとも用いて相関関係を求めることにより、求められる眼屈折力に含まれる誤差を更に抑制することができる。

本発明の眼屈折力測定装置および眼屈折力測定装置の校正方法によれば、校正光を用いて合焦部に入力する制御信号と眼屈折力との相関関係を取得し、測定光を投光した際の制御信号および受光部の測定値と、取得した相関関係とに基づいて被検眼の眼屈折力を求めているため、装置の大型化や製造コストの増加を抑制しつつ測定値の精度向上を図ることができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る眼屈折力測定装置を説明する模式図である。 図１の制御部の構成を説明するブロック図である。 眼屈折力測定装置による眼屈折力の測定方法を説明するフローチャートである。 可変焦点レンズに印加する電圧の校正方法を説明するフローチャートである。 各印加電圧に対する校正時における校正光に関する光線模式図である。 図５の各印加電圧に対する校正時における校正光の像であるリング径の変化を説明する模式図である。 印加電圧、リング径およびターゲット眼屈折力の関係を示すグラフである。 観察用２次元センサにより取得された画像を説明する模式図である。 図１の投光光学系および受光光学系に関する光線模式図である。 本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る眼屈折力測定装置を説明する模式図である。 本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る眼屈折力測定装置を説明する模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る眼屈折力測定装置を説明する模式図である。 本発明の参考の実施形態に係る眼屈折力測定装置を説明する制御部のブロック図である。 本発明の参考の実施形態に係る別の眼屈折力測定装置を説明する制御部のブロック図である。 液体レンズにおける印加電圧、屈折力および温度の関係の一例を示すグラフである。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る眼屈折力測定装置１ついて図１から図９を参照ながら説明する。本実施形態に係る眼屈折力測定装置１は、被検眼９０の眼屈折力を測定するものであり、被検眼９０の視力を矯正する眼鏡に用いられる眼鏡用レンズを選択する際に用いられるものでもある。

眼屈折力測定装置１には、図１に示すように、投光光学系１０と、受光光学系２０と、校正光学系３０と、雲霧光学系４０と、制御部５０と、が主に設けられている。眼屈折力測定装置１には、更に、前眼部観察系６０が設けられている。なお、本実施形態の説明では、投光光学系１０の測定用光源１１と被検眼９０とを結ぶ直線（光軸）をＺ軸とし、Ｚ軸と直交する平面をＸ−Ｙ平面として説明する。

投光光学系１０は、眼屈折力の測定に用いる測定光を被検眼９０の眼底９１に向けて投光する光学系である。投光光学系１０には、測定用光源１１と、第１測定用リレーレンズ１２と、測定用絞り１３と、第２測定用リレーレンズ１４と、受光光学系２０と共用される可変焦点レンズ（合焦部）１５および対物レンズ１６と、が主に設けられている。これら測定用光源１１、第１測定用リレーレンズ１２、測定用絞り１３、第２測定用リレーレンズ１４、可変焦点レンズ１５および対物レンズ１６は同一の投光光学系１０の光軸上に、前述の順に並んで配置されている。

測定用光源１１は測定光を出射するものであり、本実施形態では波長（λ）が８００ｎｍの赤外線を主に出射する光源である例に適用して説明する。測定用光源１１の配置位置は、被検眼９０の眼底９１と略共役な位置（図中の※印で示す位置）である。

第１測定用リレーレンズ１２および第２測定用リレーレンズ１４は、測定用光源１１から出射された測定光を可変焦点レンズ１５に導く凸レンズである。測定用絞り１３は、測定光を遮光するものであって、測定光が通過する貫通孔が光軸と一致するように設けられたものである。この孔を測定光が通過すると、測定光は光軸に沿った光束となる。測定用絞り１３は、第１測定用リレーレンズ１２と第２測定用リレーレンズ１４の間であって、被検眼９０の瞳孔９２と略共役な位置（図中の○印で示す位置）に配置されている。

可変焦点レンズ１５および対物レンズ１６は、上述のように投光光学系１０および受光光学系２０に共通して用いられるものである。投光光学系１０において可変焦点レンズ１５および対物レンズ１６は、眼底９１に測定光の焦点を合わせるものである。可変焦点レンズ１５の配置位置は、被検眼９０の瞳孔９２と略共役な位置（図中の○印で示す位置）である。

可変焦点レンズ１５は、配置されている位置を移動させることなく、制御部５０から入力される制御信号によって焦点位置を移動させることができるレンズである。本実施形態では、可変焦点レンズ１５が内部に封入された水溶液と油の境界面を印加電圧によって制御して焦点位置を移動させる液体レンズ（例えば、バリオプティック社の液体レンズ）である例に適用して説明する。なお、可変焦点レンズ１５は、上述した液体レンズであってもよいし、シリコンゴムから形成されたレンズであってもよく、その形式を特に限定するものではない。

受光光学系２０は、眼底９１からの反射光を後述する測定用２次元センサ（受光部）２１に受光させる光学系である。受光光学系２０には、測定用２次元センサ２１と、第１受光用リレーレンズ２２と、リング絞り２３と、第２受光用リレーレンズ２４と、受光用ミラー２５と、投光光学系と共用される可変焦点レンズ１５および対物レンズ１６と、が主に設けられている。

測定用２次元センサ２１は、眼底９１に投光された測定光の反射光が結像されるものであり、複数のＣＣＤ（荷電結合素子）やＣＭＯＳ（相補金属酸化膜半導体）などの受光素子が面状に並んで配置されたものである。測定用２次元センサ２１の配置位置は、被検眼９０の眼底９１と略共役な位置（図中の※印で示す位置）であり。測定用２次元センサ２１による結像された反射光の測定信号は、制御部５０に出力されている。

第１受光用リレーレンズ２２および第２受光用リレーレンズ２４は、眼底９１から反射して可変焦点レンズ１５を透過した反射光を、測定用２次元センサ２１に導くレンズである。第１受光用リレーレンズ２２は、凸レンズと一方面が円錐状に形成されたレンズとを組み合わせたレンズであり、第２受光用リレーレンズ２４は凸レンズである。

リング絞り２３は、反射光を遮光するとともに反射光が通過するリング状のスリットが形成されたものであって、リング状のスリットの中心が受光光学系２０の光軸と一致するように設けられたものである。このリング状のスリットを通過した反射光は、測定用２次元センサ２１に円環状（リング状）の像を結ぶ。リング絞り２３の配置位置は、第１受光用リレーレンズ２２と第２受光用リレーレンズ２４との間であって、被検眼９０の瞳孔９２と略共役な位置（図中の○印で示す位置）である。

受光用ミラー２５は、受光光学系２０における第２受光用リレーレンズ２４と可変焦点レンズ１５との間に配置されたミラーであり、Ｚ軸方向に延びる受光光学系２０の光軸をＸ−Ｙ平面方向に折り曲げるものである。また、受光用ミラー２５の配置位置は、投光光学系１０における第２測定用リレーレンズ１４と可変焦点レンズ１５との間でもあり、投光光学系１０の光軸上に配置されたものでもある。受光用ミラー２５には測定光が通過する貫通孔が設けられ、当該貫通孔は投光光学系１０の光軸と中心が一致するように配置されている。

校正光学系３０は、少なくとも可変焦点レンズ１５の校正に用いられる校正光を投光する光学系である。校正光学系３０には、校正用光源（光源）３１と、雲霧光学系４０と共用される反射ミラー３２と、が主に設けられている。

校正用光源３１は校正光を出射するものであり、本実施形態では測定光と同様に波長（λ）が約８００ｎｍの赤外線を主に出射する光源である例に適用して説明する。校正用光源３１の配置位置は、被検眼９０の眼底９１と略共役な位置（図中の※印で示す位置）である。

反射ミラー３２は、可変焦点レンズ１５と対物レンズ１６との間に配置され、測定用光源１１から出射された測定光、および、眼底９１から反射した反射光を透過させると共に、校正用光源３１から出射された校正光の少なくとも一部（たとえば１％）を、可変焦点レンズ１５に向けて反射させるものである。また、後述の雲霧光学系４０において可視光源４４に照射された固視標４１を反射ミラー３２で反射させて被検眼９０に固視標４１を視認させるものである。反射ミラー３２としては、例えば、コールドミラーなどが採用される。

雲霧光学系４０は、被検眼における水晶体等による調節力を働いていない状態、または、調節力が働いていても眼屈折力の測定に与える影響が小さい状態にするために用いられる光学系である。雲霧光学系４０には、可視光源４４と、固視標４１と、雲霧用リレーレンズ４２と、校正光学系３０と共用される反射ミラー３２と、移動部４３と、が主に設けられている。

固視標４１は被検眼９０に提示される所定の図形や模様などが描かれたものであり、被検眼９０の眼底９１と略共役な位置（図中の※印で示す位置）に配置されたものである。固視標４１および雲霧用リレーレンズ４２は、反射ミラー３２とともに雲霧光学系４０の光軸の上に並んで配置されている。

移動部４３は、固視標４１を雲霧光学系４０の光軸に沿って移動させる駆動機構である。移動部４３には制御部５０から制御信号が入力されており、移動部４３は制御信号に従って、固視標４１の配置位置を移動させる。なお、移動部４３の構成としては、公知の直線駆動機構などを用いることができ、駆動機構の種類などを特に限定するものではない。

制御部５０は眼屈折力測定装置１の動作を制御するとともに、被検眼９０の眼屈折力を求める際に必要な演算を行うものである。また、制御部５０はＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータでもある。ＲＯＭ等に記憶されている制御プログラムは、ＣＰＵを後述する焦点制御部５１や、演算部５２として機能させるものであり、ＲＯＭ等を記憶部５３として機能させるものである（図２参照）。その他に制御部５０は、測定用光源１１および校正用光源３１の点灯制御や、移動部４３の制御、アライメント調整の制御など各種の制御を行う。

焦点制御部５１は、可変焦点レンズ１５に対して焦点位置の移動を制御する制御信号を出力するものである。本実施形態で用いられている可変焦点レンズ１５は、印加電圧によって焦点位置が制御されるため、制御信号が印加電圧である場合に適用して説明する。そのため、焦点制御部５１は、ＣＰＵから出力される制御信号に基づいて、可変焦点レンズ１５に印加する電圧を制御している。

演算部５２および記憶部５３は、被検眼９０の眼屈折力を求める際に必要な演算を行うものであり、眼屈折力を求める際に用いられる関係式（相関関係）を算出するものでもある。演算部５２および記憶部５３により行われる演算処理の詳細については、後述する。

前眼部観察系６０は、被検眼９０の瞳孔９２を含む前眼部の観察に用いられる光学系であり、被検眼９０に対する投光光学系１０および受光光学系２０の配置位置の調整（アライメント調整）に用いられるものである。前眼部観察系６０には、前眼部の観察に用いられる観察用２次元センサ６１と、観察用リレーレンズ６２と、第１ミラー６３と、観察用絞り６４と、第２ミラー６５と、照明部６６が設けられ、さらにアライメント調整に用いられるアライメント用光源７１と、アライメント用絞り７２と、アライメント用リレーレンズ７３と、が設けられている。

観察用２次元センサ６１は、被検眼９０における前眼部の像を取得するセンサであり、複数のＣＣＤやＣＭＯＳなどの受光素子が面状に並んで配置されたものである。観察用２次元センサ６１により取得された画像は、制御部５０に出力されている。観察用２次元センサ６１の配置位置は、被検眼９０の瞳孔９２と略共役な位置（図中の○印で示す位置）である。

観察用リレーレンズ６２および観察用絞り６４は、前眼部の像を観察用２次元センサ６１に結像させるものである。観察用リレーレンズ６２と観察用絞り６４との間には、前眼部から反射してきた光を観察用２次元センサ６１に向けて反射する第１ミラー６３が配置されている。なお、第１ミラー６３は、アライメント用光源７１から出射されるアライメント光を透過するものでもある。

第２ミラー６５は、投光光学系１０の光軸上であって対物レンズ１６と反射ミラー３２との間に配置され、前眼部から反射してきた光を観察用２次元センサ６１に向けて反射し、アライメント用光源７１から出射されたアライメント光を被検眼９０に向けて反射するものである。さらに、第２ミラー６５は、測定用光源１１から出射された測定光や、眼底９１から反射された反射光などを透過するものでもある。

照明部６６は、観察用２次元センサ６１による撮像に用いる照明光を被検眼９０の前眼部に投光する光源である。本実施形態では、複数の照明部６６が投光光学系１０の光軸を取り囲む位置に配置されている例に適用して説明する。

アライメント用光源７１は、アライメント調整に用いられるアライメント光を出射するものであり、本実施形態では波長（λ）が約８８０ｎｍの赤外線を主に出射する光源である例に適用して説明する。

アライメント用絞り７２およびアライメント用リレーレンズ７３は、アライメント用光源７１から出射されたアライメント光を被検眼９０に導くものである。アライメント用絞り７２は、アライメント光を遮るとともにアライメント光が透過する貫通孔が形成されたものである。アライメント用絞り７２を通過したアライメント光は、被検眼９０の角膜で鏡面反射し、瞳孔９２とほぼ同じ位置に点状の虚像を結ぶ。

次に本実施形態の眼屈折力測定装置１による被検眼９０の眼屈折力の測定方法、および、校正方法について図３から図９を参照しながら説明する。
眼屈折力測定装置１による眼屈折力の測定が開始されると、図３に示すように、制御部５０は可変焦点レンズ１５に入力する印加電圧の校正処理を実行する（Ｓ１１）。印加電圧の校正処理では、図４に示すフローチャートに基づいた一連の処理が行われる。

まず、制御部５０は、校正用光源３１を点灯させる処理、言い換えると校正用光を出射させる制御信号を出力する処理を実行する（Ｓ１１１）。このときに、測定用光源１１が点灯されている場合には、測定用光源１１を消灯する制御信号を出力する処理も同時に実行される。

その後、制御部５０の焦点制御部５１は、可変焦点レンズ１５に対して印加電圧Ｖ１を出力する処理を実行する（Ｓ１１２：取得ステップ）。ここで印加電圧Ｖ１は、被検眼９０が近視眼である場合に測定用２次元センサ２１に反射光の像が、ピントが合った状態で結像される電圧である。この状態において、制御部５０は測定用２次元センサ２１に結像された校正光の像であるリングの径を計測する処理を実行する（Ｓ１１３：取得ステップ）。このようにして計測されたリングの径は記憶部５３に記憶される。

印加電圧Ｖ１が印加されると可変焦点レンズ１５の焦点位置は、図５（ａ）に示すように可変焦点レンズ１５に近づく方向に移動する。校正用光源３１から出射された校正光は、反射ミラー３２に反射され（図１参照）、可変焦点レンズ１５および第２受光用リレーレンズ２４を介してリング絞り２３に投光される。リング絞り２３のリング状のスリットを通過した反射光は、第１受光用リレーレンズ２２を介して測定用２次元センサ２１の上にリング状の像を結ぶ。

第１受光用リレーレンズ２２と測定用２次元センサ２１との間では、反射光は測定用２次元センサ２１に向かって径が小さくなる円錐面に沿って伝搬する。そのため測定用２次元センサ２１には、図６（ａ）に示すような径、例えば直径が小さなリング状の像が結ばれる。このとき、焦点は測定用２次元センサ２１の面から外れており、リングの幅が広い像（ボケた像）が結像されている。

制御部５０には、測定用２次元センサ２１が測定したリング状の像の測定信号が入力され、当該測定信号に基づいてリング状の像の径を求める演算が実行される。リング状の像に幅がある場合には、輝度が最も高い位置である重心を用いて径が求められる。図６（ａ）では輝度が最も高い位置を点線で表し、点線で表される円環の径を求める例を示している。

次に制御部５０の焦点制御部５１は、可変焦点レンズ１５に対して印加電圧Ｖ２を出力する処理を実行する（Ｓ１１４：取得ステップ）。ここで印加電圧Ｖ２は、被検眼９０が正視眼である場合に測定用２次元センサ２１に反射光の像が、ピントが合った状態で結像される電圧である。そして制御部５０は、測定用２次元センサ２１に結像された校正光の像であるリングの径を計測する処理を実行する（Ｓ１１５：取得ステップ）。このとき計測されたリングの径は記憶部５３に記憶される。

印加電圧Ｖ２を印加した際における校正光の状態は図５（ｂ）に示す通りであり、第１受光用リレーレンズ２２と測定用２次元センサ２１との間では、反射光は測定用２次元センサ２１に向かって円筒面に沿って伝搬する。測定用２次元センサ２１の上に結ばれたリング状の像は図６（ｂ）に示す通りであり、印加電圧Ｖ１が印加された場合と比較して径が大きな像が結ばれる。このとき、焦点は測定用２次元センサ２１の面に合わされており、リングの幅が狭い像（ピントが合った像）が結像されている。

さらに制御部５０の焦点制御部５１は、可変焦点レンズ１５に対して印加電圧Ｖ３を出力する処理を実行する（Ｓ１１６：取得ステップ）。ここで印加電圧Ｖ３は、被検眼９０が遠視眼である場合に測定用２次元センサ２１に反射光の像が、リングの幅が広い像（ボケた像）で結像される電圧である。そして制御部５０は、測定用２次元センサ２１に結像された校正光の像であるリングの径を計測する処理を実行する（Ｓ１１７：取得ステップ）。このとき計測されたリングの径は記憶部５３に記憶される。

印加電圧Ｖ３を印加した際における校正光の状態は図５（ｃ）に示す通りであり、第１受光用リレーレンズ２２と測定用２次元センサ２１との間では、反射光は測定用２次元センサ２１に向かって広がる円錐面に沿って伝搬する。測定用２次元センサ２１の上に結ばれたリング状の像は図６（ｃ）に示す通りであり、印加電圧Ｖ２が印加された場合と比較して径が大きな像が結ばれる。このとき、焦点は測定用２次元センサ２１の面から外れており、リングの幅が広い像が結像されている。

印加電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３におけるリング径の計測が終了すると、演算部５２は印加電圧とリング径の関係式を算出する処理を実行する（Ｓ１１８：近似ステップ）。具体的に演算部５２は、記憶部５３に記憶された印加電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３におけるリング径を読み出し、印加電圧とリング径の関係を表す近似式である関係式を求める演算処理を実行する。近似式を求める方法としては、最小自乗法など公知の方法を用いることができる。本実施形態では、関係式が一次関数である例に適用して説明するが、関係式は二次関数や三次関数などの高次の関数であってもよく、特に限定するものではない。

印加電圧とリング径の関係式が求められると、演算部５２はターゲット眼屈折力値と印加電圧との関係式（相関関係）を算出する処理を実行する（Ｓ１１９：相関関係ステップ）。具体的に演算部５２は、予め記憶部５３に記憶されたリング径とターゲット眼屈折力値との対応テーブルなどのデータと、Ｓ１１８で求めた印加電圧とリング径の関係式と、に基づいてターゲット眼屈折力値と印加電圧との関係式を算出する。

上述のリング径とターゲット眼屈折力値との対応データとしては、眼屈折力測定装置１が製造されて出荷される際に取得されたものを例示することができる。眼屈折力測定装置１が製造されると、さまざまな眼屈折力値を有する模擬眼を用いて、所定の眼屈折力を有する模擬眼に対するリング径を測定することにより、リング径とターゲット眼屈折力値との対応データが取得される。

ターゲット眼屈折力値と印加電圧との関係式が求められると、制御部５０は校正用光源３１を消灯する制御信号を出力する処理を実行する（Ｓ１２０）。このとき、測定用光源１１を点灯する制御信号を出力する処理も実行される。以上により、印加電圧の校正処理が終了する。

その後、制御部５０の焦点制御部５１は、図３のフローチャートに示すように、可変焦点レンズ１５に０Ｄ（０ディオプター）に対応する印加電圧を入力する制御を実行する（Ｓ１２）。０Ｄに対応する印加電圧は、上述の校正処理により取得されたターゲット眼屈折力値と印加電圧との関係式に基づいて定められる電圧である。ここで０Ｄとは、被検眼９０の眼屈折力値が正視眼の眼屈折力値であることを意味している。

次いで制御部５０はアライメントを調整する処理を実行する（Ｓ１３）。アライメントの調整とは、被検眼９０の中心（瞳孔９２の中心）と投光光学系１０の光軸との位置合わせを行う調整のことである。

観察用２次元センサ６１には、図８に示すように、被検眼９０における前眼部の像が結像されており、被検眼９０における瞳孔９２の中心には、アライメント用光源７１から投光されたアライメント光の輝点７４が観察できる。制御部５０は、画像処理などの手段を用いて輝点７４の位置を求め、求められた輝点７４の位置が投光光学系１０の光軸と一致するように、眼屈折力測定装置１をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させる制御を実行する。

観察用２次元センサ６１により取得された画像でみると、当該画像の中心が投光光学系１０の光軸となるため、当該画像の中心に輝点７４が配置されるように眼屈折力測定装置１をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させる制御を実行するとも表現できる。Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動して光軸が一致した後、輝点７４の大きさが小さくなるように、眼屈折力測定装置１をＺ方向（前後方向）に移動して、アライメント調整を終了する。

なお、本実施形態では制御部５０によって自動的にアライメント調整が行われる例に適用して説明したが、眼屈折力測定装置１を操作する人が手動でアライメント調整を行ってもよく、調整方法の内容を限定するものではない。

アライメント調整が終了すると、制御部５０は眼屈折力の仮測定を実行する（Ｓ１４）。仮測定を行う場合、可変焦点レンズ１５にはＳ１２で説明したように０Ｄに対応する印加電圧が印加されている。

仮測定では、図９（ａ）に示すように測定用光源１１から出射された測定光が被検眼９０の眼底９１に投光される。投光された測定光は眼底９１で反射して反射光となる。反射光は図９（ｂ）または図９（ｃ）に示すように、瞳孔９２、対物レンズ１６、可変焦点レンズ１５、第２受光用リレーレンズ２４、リング絞り２３、および第１受光用リレーレンズ２２を介して測定用２次元センサ２１の上に結像される。

図９（ｂ）は、被検眼９０が正視眼であって可変焦点レンズ１５に０Ｄに対応する印加電圧が印加されている場合を示す光線模式図であり、このとき測定用２次元センサ２１の上には、図６（ｂ）に示すようなリングが結像される。また、図９（ｃ）は、被検眼９０が近視眼であって可変焦点レンズ１５に０Ｄに対応する印加電圧が印加されている場合を示す光線模式図であり、このとき測定用２次元センサ２１の上には、図６（ａ）に示すようなリングが結像される。

制御部５０には、測定用２次元センサ２１が測定したリング状の像の測定信号が入力され、演算部５２において当該測定信号に基づいてリング状の像の径を求める演算が実行される。リングの径が求められると演算部５２は、リング径とターゲット眼屈折力値との対応データに基づいて、被検眼９０の仮の眼屈折力を求める演算を実行する。

その後制御部５０は、被検眼９０に対して雲霧をかける制御を実行する（Ｓ１５）。具体的には、Ｓ１４で求められた仮の眼屈折力に基づいて、被検眼９０が焦点を合わせられる位置に固視標４１を移動させる制御信号を移動部４３に出力し、被検眼９０に固視標を注視させる。その後、被検眼９０の焦点が合わない位置へ固視標４１を移動させる制御信号を移動部４３に出力し、被検眼９０における調整力を開放させる制御を行う。

次いで焦点制御部５１は、被検眼９０の屈折力に対応した印加電圧を可変焦点レンズ１５に入力する処理を実行する（Ｓ１６）。具体的には、Ｓ１４で取得した被検眼９０の仮の眼屈折力と、Ｓ１１９で取得したターゲット眼屈折力値と印加電圧との関係式に基づいて、仮の眼屈折力に対応する印加電圧が求められ、求められた印加電圧が可変焦点レンズ１５に入力される。

例えば、取得された仮の眼屈折力が−１５Ｄであった場合、可変焦点レンズ１５には−１５Ｄに対応する印加電圧が入力され、反射光の光線模式図は図９（ｄ）に示す通りになる。このとき、測定用２次元センサ２１に焦点が合っており、図６（ｂ）に示すようなリング状の像が結ばれる。

この状態でリング径の本計測が行われる（Ｓ１７）。具体的には、測定用２次元センサ２１が測定したリング状の像の測定信号は制御部５０に入力され、演算部５２において、当該測定信号に基づくリング状の像の径を求める演算が実行される。

さらに演算部５２は、可変焦点レンズ１５に印加した−１５Ｄに対応する印加電圧と、Ｓ１７で求められたリング径との関係から、眼屈折力を求める演算を実行する（Ｓ１８：校正ステップ）。印加電圧と、リング径と、眼屈折力との関係を示すデータは、予め記憶部５３に記憶されており当該データを参照して眼屈折力が求められる。

ここで、Ｓ１６からＳ１８までの眼屈折力の測定は１回で終了してもよいし、測定用２次元センサ２１に対する反射光の焦点の位置が所定の範囲内に収まっていない場合には、印加電圧を変更してＳ１６からＳ１８までの眼屈折力の測定を繰り返してもよい。言い換えると、リング状の像の幅が所定の範囲内に収まっていない場合には、当該幅が所定の範囲内に収まるまでＳ１６からＳ１８までの眼屈折力の測定を繰り返し行ってもよい。このように測定用２次元センサ２１に対する反射光の焦点の位置を所定の範囲内に収めることにより、眼屈折力の測定を１回で終了する場合と比較して、求められる眼屈折力の値の精度を高めることができる。

その後演算部５２は、求められた眼屈折力の値を表示する処理を実行する（Ｓ１９）。表示される眼屈折力の値は、被検眼９０に応じた眼鏡のレンズを選択する際に参考とされる眼屈折力である。以上により、被検眼９０の眼屈折力の測定が終了する。

上記の構成の眼屈折力測定装置１によれば、校正光を用いて可変焦点レンズ１５に入力する印加電圧と眼屈折力との関係式を取得し、測定光を投光した際の制御信号および測定用２次元センサ２１の測定値と、取得した関係式とに基づいて被検眼９０の眼屈折力を求めている。このように関係式を用いることにより、求められる被検眼９０の屈折力の誤差を小さくすることができる。

具体的には、校正光を用いて取得した関係式には、少なくとも可変焦点レンズ１５における温度変化や経時変化に起因する屈折力などの特性の変化が反映されている。この関係式に基づいて、測定光を用いて求められる被検眼９０の眼屈折力を補正することにより、眼屈折力に含まれている誤差を小さくすることができる。

また、可変焦点レンズ１５における温度変化に起因する誤差を小さくするために、温度調節装置を用いる場合と比較して、校正光学系３０は配置に必要なスペースが少なくて済み、かつ、安い価格で眼屈折力測定装置１に配置することができる。さらに、経時変化により屈折力が変化する比較的安価な材料を用いた可変焦点レンズ１５などを用いても、求められる眼屈折力に含まれる誤差の拡大を抑制することができる。

レンズなどを移動させることにより焦点位置を移動させる機構を用いる場合でも、関係式を用いると移動の前後でレンズなどの配置位置ズレがあっても配置位置ズレに起因する誤差を抑制することができる。

可変焦点レンズ１５を用いることにより、レンズを移動させて焦点位置を移動させる場合と比較して、求められる眼屈折力に含まれる誤差を抑制しやすくなる。レンズなどを移動させる機構を用いる場合には、移動によってレンズの光軸と、受光光学系２０の光軸との間のズレの発生を抑える移動機構の採用が必要となる。これに対して、可変焦点レンズ１５を用いる場合には、レンズの配置位置を移動させることなく焦点位置の移動を行うことができる。そのため、レンズの移動に起因する光軸のズレが発生せず、このズレに起因する誤差を抑制しやすくなる。

可変焦点レンズ１５を受光光学系２０に設けることにより、少なくとも測定用２次元センサ２１に結像する反射光の焦点位置が可変焦点レンズ１５によって制御される。そのため、反射光の焦点位置をレンズの配置位置の移動によって制御する場合と比較して、レンズの移動に起因する光軸のズレが測定用２次元センサ２１上の結像に与える影響を取り除くことができる。つまり、求められる眼屈折力に含まれる誤差を抑制しやすくなる。

さらに、受光光学系２０および投光光学系１０の共通領域に可変焦点レンズ１５を設けることにより、一つの可変焦点レンズ１５により反射光の焦点位置と、測定光の焦点位置を移動させることができる。そのため、反射光の焦点位置を移動させる可変焦点レンズ１５と、測定光の焦点位置を移動させる可変焦点レンズ１５を別々に設ける場合と比較して、用いる可変焦点レンズ１５の数を減らすことができ、眼屈折力測定装置１の小型化や、製造コストの低減を図りやすくなる。

可変焦点レンズ１５を被検眼９０の瞳孔９２と略共役な位置に配置することで、反射光が可変焦点レンズ１５の配置位置で焦点を結ぶことを避けることができる。そのため、可変焦点レンズ１５は反射光の焦点位置を移動させることが可能となる。ここで、瞳孔９２と略共役な位置とは、正視眼における瞳孔９２の共役位置を中心として±５０ｍｍ程度の範囲を例示することができる。

校正光を出射する校正用光源３１を、被検眼９０の眼底９１と略共役な位置に配置することで、校正用光源３１が眼底９１と略共役な位置に配置されていない場合と比較して求められた眼屈折力に含まれる誤差をより除くことができる関係式を求めることができる。つまり、関係式を求める際に、眼底９１と略共役な位置に配置された校正用光源３１から出射された校正光を用いることにより、略共役でない位置から出射された校正光を用いた場合と比較して、眼底９１からの反射光を測定する場合に近い条件で関係式を求めることができる。その結果、求められた眼屈折力に含まれる誤差を更に抑制しやすくなる。

印加電圧の校正処理において、被検眼９０が近視眼である場合に相当する焦点位置の印加電圧Ｖ１と、遠視眼である場合に相当する焦点位置の印加電圧Ｖ３を少なくとも用いて関係式を求めることにより、求められる眼屈折力に含まれる誤差を更に抑制することができる。

〔第１の実施形態の第１変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る眼屈折力測定装置について図１０を参照しながら説明する。本変形例の眼屈折力測定装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、可変焦点レンズの配置位置が異なっている。よって、本変形例においては、図１０を用いて可変焦点レンズの配置位置について説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。

本変形例に係る眼屈折力測定装置１０１には、図１０に示すように、投光光学系１１０と、受光光学系１２０と、校正光学系３０と、雲霧光学系４０と、制御部１５０と、が主に設けられている。

投光光学系１１０は、眼屈折力の測定に用いる測定光を被検眼９０の眼底９１に向けて投光する光学系である。投光光学系１１０には、測定用光源１１と、第１測定用リレーレンズ１２と、測定用絞り１３と、第２測定用リレーレンズ１４と、可変焦点レンズ（合焦部）１１５および対物レンズ１６と、が主に設けられている。

本変形例の投光光学系１１０に設けられている可変焦点レンズ１１５は、受光光学系１２０と共用されていない点において第１の実施形態と異なり、構造などその他の点については第１の実施形態の可変焦点レンズ１５と同様である。言い換えると、可変焦点レンズ１１５は、投光光学系１１０における受光光学系１２０から独立している領域に配置されている点において第１の実施形態と異なる。言い換えると、可変焦点レンズ１１５は、第２測定用リレーレンズ１４と対物レンズ１６との間であって、被検眼９０の瞳孔９２と略共役な位置に配置されている。

受光光学系１２０は、眼底９１からの反射光を後述する測定用２次元センサ２１に受光させる光学系である。受光光学系１２０には、測定用２次元センサ２１と、第１受光用リレーレンズ２２と、リング絞り２３と、第２受光用リレーレンズ２４と、可変焦点レンズ１５と、受光用ミラー１２５と、投光光学系と共用される可変焦点レンズ１５および対物レンズ１６と、が主に設けられている。

本変形例の受光光学系１２０に設けられている可変焦点レンズ１５は、投光光学系１１０と共用されていない点において第１の実施形態と異なり、その他の点については第１の実施形態と同様である。言い換えると、可変焦点レンズ１５は、受光光学系１２０における投光光学系１１０から独立している領域に配置されている点において第１の実施形態と異なる。言い換えると、可変焦点レンズ１５は、第２受光用リレーレンズ２４と受光用ミラー１２５との間であって、被検眼９０の瞳孔９２と略共役な位置に配置されている。

受光用ミラー１２５は、第１の実施形態の受光用ミラー２５と同じミラーであり、配置されている位置のみが異なるものである。具体的には、投光光学系１１０における可変焦点レンズ１１５と対物レンズ１６との間に配置されるものである。

制御部１５０は、第１の実施形態の制御部５０と同様に、眼屈折力測定装置１０１の動作を制御するとともに、被検眼９０の眼屈折力を求める際に必要な演算を行うものである。第１の実施形態の制御部５０と比較して、可変焦点レンズ１５に印加電圧を出力するだけでなく、可変焦点レンズ１１５にも印加電圧を出力する点のみが異なっている。

本変形例の眼屈折力測定装置１０１による被検眼９０の眼屈折力の測定方法、および、校正方法については、第１の実施形態における測定方法、および、校正方法と同様であるため、その説明を省略する。

上記の構成の眼屈折力測定装置１０１は、受光光学系１２０とは別に投光光学系１１０にも可変焦点レンズ１１５を設けることにより、測定光が可変焦点レンズ１１５で反射することで発生した迷光が、受光素子２１に入射することを防ぐことができる。

〔第１の実施形態の第２変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る眼屈折力測定装置について図１１を参照しながら説明する。本変形例の眼屈折力測定装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、雲霧光学系の構成が異なっている。よって、本変形例においては、図１１を用いて雲霧光学系について説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。

本変形例に係る眼屈折力測定装置２０１には、図１１に示すように、投光光学系１０と、受光光学系２０と、校正光学系３０と、雲霧光学系２４０と、制御部２５０と、が主に設けられている。

雲霧光学系２４０は、被検眼における水晶体等による調節力を働いていない状態、または、調節力が働いていても眼屈折力の測定に与える影響が小さい状態にするために用いられる光学系である。雲霧光学系２４０には、可視光源４４と、固視標４１と、雲霧用リレーレンズ４２と、可変焦点レンズ２１５と、反射ミラー３２と、が主に設けられている。

本変形例の雲霧光学系２４０に設けられている可変焦点レンズ２１５は、第１の実施形態の可変焦点レンズ１５比較して、配置されている光学系が異なるのみであり、構造などその他の点については同じものである。可変焦点レンズ２１５は、雲霧用リレーレンズ４２と反射ミラー３２との間に配置されている。

制御部２５０は、第１の実施形態の制御部５０と同様に、眼屈折力測定装置２０１の動作を制御するとともに、被検眼９０の眼屈折力を求める際に必要な演算を行うものである。第１の実施形態の制御部５０と比較して、雲霧光学系２４０の移動部４３に制御信号を出力する代わりに、可変焦点レンズ２１５に印加電圧を出力する点のみが異なっている。

本変形例の眼屈折力測定装置２０１による被検眼９０の眼屈折力の測定方法、および、校正方法については、第１の実施形態における測定方法、および、校正方法と同様であるため、その説明を省略する。

上記の構成の眼屈折力測定装置２０１は、雲霧光学系２４０に可変焦点レンズ２１５を設け、可変焦点レンズ２１５を関係式に基づいて制御することにより、可変焦点レンズ２１５を用いない場合と比較して被検眼９０を雲霧状態にしやすくなる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る眼屈折力測定装置について図１２を参照しながら説明する。本実施形態の眼屈折力測定装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、投光光学系および受光光学系の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１２を用いて投光光学系および受光光学系の構成について説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。

本実施形態に係る眼屈折力測定装置３０１には、図１２に示すように、投光光学系３１０と、受光光学系３２０と、校正光学系３０と、雲霧光学系４０と、制御部３５０と、が主に設けられている。

投光光学系３１０は、眼屈折力の測定に用いる測定光を被検眼９０の眼底９１に向けて投光する光学系である。投光光学系３１０には、測定用光源１１と、第１測定用リレーレンズ１２と、測定用絞り１３と、第２測定用リレーレンズ１４と、ミラー３１７と、対物レンズ１６と、移動部（合焦部）３１５と、が主に設けられている。

ミラー３１７は、投光光学系３１０の光軸上に配置され、測定用光源１１からミラー３１７までの光軸が、受光光学系３２０の測定用２次元センサ２１から受光用ミラー２５までの光軸と平行になるようにするものである。

移動部３１５は、測定用光源１１、第１測定用リレーレンズ１２および測定用絞り１３と、測定用２次元センサ２１、第１受光用リレーレンズ２２およびリング絞り２３と、を投光光学系３１０および受光光学系３２０の光軸に沿って移動させる駆動機構である。移動部３１５には制御部３５０から制御信号が入力されており、移動部３１５は制御信号に従って、投光光学部３１０および受光光学部３２０を移動させる。なお、移動部３１５の構成としては、公知の直線駆動機構などを用いることができ、駆動機構の種類などを特に限定するものではない。

受光光学系３２０は、眼底９１からの反射光を測定用２次元センサ２１に受光させる光学系である。受光光学系３２０には、測定用２次元センサ２１と、第１受光用リレーレンズ２２と、リング絞り２３と、第２受光用リレーレンズ２４と、受光用ミラー２５と、投光光学系と共用される対物レンズ１６と、が主に設けられている。言い換えると、第１の実施形態の受光光学系２０と比較して、可変焦点レンズ１５が設けられていない点が異なっている。さらに、測定用２次元センサ２１、第１受光用リレーレンズ２２およびリング絞り２３が、移動部３１５により移動可能に構成されている点も異なっている。

制御部３５０は、第１の実施形態の制御部５０と同様に、眼屈折力測定装置３０１の動作を制御するとともに、被検眼９０の眼屈折力を求める際に必要な演算を行うものである。第１の実施形態の制御部５０と比較して、可変焦点レンズ１５に印加電圧を出力する代わりに、移動部３１５に制御信号を出力する点のみが異なっている。

本変形例の眼屈折力測定装置３０１による被検眼９０の眼屈折力の測定方法、および、校正方法については、第１の実施形態における測定方法、および、校正方法と同様であるため、その説明を省略する。

上記の構成の眼屈折力測定装置によれば、移動部３１５によって移動する第１受光用リレーレンズ２２や第２受光用リレーレンズ２４などの配置位置のズレなどに起因する、求められた眼屈折力に含まれる誤差を小さくすることができる。

具体的には、校正光を用いて取得した関係式には、移動部３１５によって移動する第１受光用リレーレンズ２２や第２受光用リレーレンズ２４などの配置位置のズレなどに起因する測定用２次元センサ２１の測定値の変化が反映されている。この関係式に基づいて、測定光を用いて求められる被検眼９０の眼屈折力を補正することにより、眼屈折力に含まれている誤差を小さくすることができる。

その他に、移動部３１５を用いる本実施形態の場合、関係式を用いると移動の前後で第１受光用リレーレンズ２２などの配置位置ズレに起因する誤差を抑制することができる。
〔参考の実施形態〕
次に、本発明の参考の実施形態に係る眼屈折力測定装置について図１３および図１４を参照しながら説明する。本実施形態の眼屈折力測定装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、眼屈折力測定装置の校正を行うだけでなく、誤差の発生原因を推定するとともに、誤差原因に応じて顧客にメンテナンスの働きかけを行う点が異なっている。

本実施形態においては、図１３を用いて誤差の発生原因の推定に関連する部分について説明する。その他の構成要素については第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

本実施形態に係る眼屈折力測定装置４０１の制御部４５０は、眼屈折力測定装置４０１により求められる眼屈折力に含まれる誤差の発生原因を推定するものである。なお、制御部４５０は、第１の実施形態の制御部５０と同様に、眼屈折力測定装置４０１の動作を制御するとともに、被検眼９０の眼屈折力を求める際に必要な演算も行うものである。

制御部４５０は、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータであり、ＲＯＭ等に記憶されている制御プログラムは、ＣＰＵを焦点制御部５１や、演算部５２や、推定部４５４として機能させるものであり、ＲＯＭ等を記憶部５３として機能させるものである。

推定部４５４は、校正光を用いて取得した関係式に基づいて、求められた眼屈折力に含まれる誤差の原因を推定するものである。誤差の原因としては、可変焦点レンズ５１や、リレーレンズなどの光学素子の経年劣化や、投光光学系１０や受光光学系２０の配置位置のズレなどを例示することができる。

予め光学素子が経年劣化した場合の関係式や、光学系の配置位置がズレた場合の関係式が予め求められており、これらの関係式は記憶部５３に記憶されている。推定部４５４は、記憶部５３に記憶された関係式と、校正光を用いて取得した関係式と、を対比することにより、求められた眼屈折力に含まれる誤差の原因を推定することができる。

上述の対比により、校正光を用いて取得した関係式が、記憶部５３に予め記憶された関係式と一致すると判定された場合、推定部４５４は、通知部４６０にメンテナンスが必要な旨を表示させる制御信号を出力する。例えば、通知部４６０に光学素子が経年劣化していること、該当する光学素子を交換する必要があること等を知らせる内容を表示させる制御信号を出力する。

このようにすることにより、必要な時にのみ、眼屈折力測定装置４０１のメンテナンスを行うことができ、測定の精度を維持しやすくなる。また、測定の精度を維持したいがために、必要以上のメンテナンスを行うことを抑制でき、眼屈折力測定装置４０１の維持コストを節約することができる。

なお、上述の実施形態のように、制御部４５０に推定部４５４を設けた眼屈折力測定装置４０１であってもよいし、図１４に示すように、第１の実施形態の眼屈折力測定装置１とインターネット５６０を介して接続されるサーバ５５０に推定部５５４および記憶部５５５を設けた形態であってもよい。この場合、サーバ５５０は、眼屈折力測定装置１の製造会社やメンテナンスを行う会社に設置され、複数の眼屈折力測定装置１と接続されている。

推定部５５４は、校正光を用いて取得した関係式に基づいて、求められた眼屈折力に含まれる誤差の原因を推定するものであり、記憶部５５５には、光学素子が経年劣化した場合の関係式や、光学系の配置位置がズレた場合の関係式が予め記憶されたものである。校正光を用いて取得した関係式が、記憶部５５５に予め記憶された関係式と一致すると判定された場合、眼屈折力測定装置１の製造会社等は、眼屈折力測定装置１の使用者にメンテナンスが必要なことを伝えるとともに、メンテナンス要員を派遣することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本発明を上記の実施形態に適用したものに限られることなく、これらの実施形態を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定するものではない。

［付記項１］
被検眼の眼底に眼屈折力の測定に用いる測定光を投光する投光光学系と、
前記眼底からの反射光を受光部に受光させる受光光学系と、
焦点位置を移動させることにより前記反射光を前記受光部に結像させる合焦部と、
少なくとも前記合焦部の校正に用いられる校正光を投光する校正光学系と、
前記合焦部に対して前記焦点位置の移動を制御する制御信号を出力する焦点制御部と、
前記校正光を投光した際に取得される前記制御信号および前記受光部の出力である校正値の関係を取得する取得部と、
取得された前記制御信号および前記校正値の関係に基づいて、少なくとも前記合焦部の状態を推定する推定部と、
が設けられていることを特徴とする眼屈折力測定装置。

［付記項２］
前記制御信号および前記受光部の出力である校正値の関係、および、前記合焦部の状態の間の対応が予め記憶された記憶部が更に設けられ、
前記推定部は、取得された前記制御信号および前記校正値の関係、および、前記記憶部に予め記憶された対応に基づいて、前記合焦部の状態を推定することを特徴とする付記項１記載の眼屈折力測定装置。

［付記項３］
被検眼の眼底に眼屈折力の測定に用いる測定光を投光する投光光学系と、
前記眼底からの反射光を受光部に受光させる受光光学系と、
焦点位置を移動させることにより前記反射光を前記受光部に結像させる合焦部と、
少なくとも前記合焦部の校正に用いられる校正光を投光する校正光学系と、
前記合焦部に対して前記焦点位置の移動を制御する制御信号を出力する焦点制御部と、
が設けられた眼屈折力測定装置と、
前記校正光を投光した際に取得される前記制御信号および前記受光部の出力である校正値の関係を、前記眼屈折力測定装置から取得する取得部と、
取得された前記制御信号および前記校正値の関係に基づいて前記眼屈折力測定装置の状態を推定する推定部と、
が設けられた監視装置と、
を有することを特徴とする眼屈折力測定システム。

［付記項４］
前記監視装置には、前記制御信号および前記受光部の出力である校正値の関係、および、前記合焦部の状態の間の対応が予め記憶された記憶部が更に設けられ、
前記推定部は、取得された前記制御信号および前記校正値の関係、および、前記記憶部に予め記憶された対応に基づいて、前記合焦部の状態を推定することを特徴とする付記項３記載の眼屈折力測定システム。

１，１０１，２０１，３０１…眼屈折力測定装置、１０，１１０，３１０…投光光学系、１５，１１５，２１５…可変焦点レンズ（合焦部）、２０，１２０，３２０…受光光学系、２１…測定用２次元センサ（受光部）、３０…校正光学系、３１…校正用光源（光源）、４０，２４０…雲霧光学系、５０，１５０，２５０，３５０…制御部、５１…焦点制御部、５２…演算部、９０…被検眼、９１…眼底、９２…瞳孔、３１５…移動部（合焦部）、Ｓ１１２，Ｓ１１３，Ｓ１１４，Ｓ１１５，Ｓ１１６，Ｓ１１７…取得ステップ、Ｓ１１８…近似ステップ、Ｓ１１９…相関関係ステップ、Ｓ１８…校正ステップ

被検眼の光を屈折させる力である眼屈折力を測定する方法としては、測定に用いられるターゲット光を被検眼の眼底に投影し、眼底から反射する反射光を結像させた際の像の大きさ等に基づいて眼屈折力を測定する方法が知られている。さらに、この方法に基づいて自動的に眼屈折力を測定する眼屈折力測定装置（オートレフラクトメータ）も知られている。

このような問題に対処するものとして、上述のレンズや受光素子を移動させる移動機構を設ける代わりに、瞳孔と共役位置に透明なシリコンゴム等で作られた可変焦点レンズを配置し、機械的な可動部を減らした眼屈折力測定装置も知られている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２の眼屈折力測定装置では、レンズ等の位置が固定された状態で、レンズの焦点位置を移動して眼底に投影したターゲット光のピントを合わせることができる。そのため、上述のようなレンズ等の移動による光軸のズレで測定精度の低下が発生しない構造となっている。また、レンズ等の移動機構を必要としないので、構成が簡略化でき、装置そのものの小型化も可能となっている。

受光光学系１２０は、眼底９１からの反射光を後述する測定用２次元センサ２１に受光させる光学系である。受光光学系１２０には、測定用２次元センサ２１と、第１受光用リレーレンズ２２と、リング絞り２３と、第２受光用リレーレンズ２４と、可変焦点レンズ１５と、受光用ミラー１２５と、投光光学系と共用される対物レンズ１６と、が主に設けられている。

Claims (10)

1. 被検眼の眼底に眼屈折力の測定に用いる測定光を投光する投光光学系と、
   前記眼底からの反射光を受光部に受光させる受光光学系と、
   焦点位置を移動させることにより前記反射光を前記受光部に結像させる合焦部と、
   少なくとも前記合焦部の校正に用いられる校正光を投光する校正光学系と、
   前記合焦部に対して前記焦点位置の移動を制御する制御信号を出力する焦点制御部と、
   前記校正光を投光した際に取得される前記制御信号および前記受光部の出力である校正値の関係、並びに予め把握されている前記校正値および前記眼屈折力の対応関係に基づいて前記制御信号および前記眼屈折力の相関関係を求めるとともに、
   前記測定光を投光した際に取得される前記制御信号および前記受光部の出力である測定値、並びに前記相関関係に基づいて前記眼屈折力を求める演算部と、
   が設けられていることを特徴とする眼屈折力測定装置。
2. 前記合焦部は、入力される前記制御信号に応じて屈折力が変化して前記焦点位置が移動する可変焦点レンズであることを特徴とする請求項１記載の眼屈折力測定装置。
3. 前記可変焦点レンズは前記受光光学系に設けられ、少なくとも前記受光部に結像する前記反射光の焦点位置を移動させることを特徴とする請求項２記載の眼屈折力測定装置。
4. 前記可変焦点レンズは、前記受光光学系における前記投光光学系から独立した領域、および、前記投光光学系における前記受光光学系から独立した領域のそれぞれに設けられ、
   前記受光光学系に設けられた前記可変焦点レンズは、前記受光部に結像する前記反射光の焦点位置を移動させ、
   前記投光光学系に設けられた前記可変焦点レンズは、前記眼底に投光される前記測定光の焦点位置を移動させることを特徴とする請求項２または３に記載の眼屈折力測定装置。
5. 前記可変焦点レンズは、前記受光光学系および前記投光光学系の共通領域に設けられ、前記受光部に結像する前記反射光の焦点位置を移動させ、前記眼底に投光される前記測定光の焦点位置を移動させることを特徴とする請求項２または３に記載の眼屈折力測定装置。
6. 前記被検眼に対して固視標を提示する雲霧光学系が更に設けられるとともに、前記雲霧光学系には前記可変焦点レンズが別途設けられ、
   前記雲霧光学系に設けられた前記可変焦点レンズは、前記焦点制御部が前記相関関係に基づいて出力する前記制御信号に基づいて制御されることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の眼屈折力測定装置。
7. 前記可変焦点レンズは、前記被検眼の瞳孔と略共役な位置に配置されていることを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の眼屈折力測定装置。
8. 前記校正光学系における前記校正光を出射する光源は、正視眼である前記被検眼の前記眼底と略共役な位置に配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の眼屈折力測定装置。
9. 請求項１に記載された眼屈折力測定装置の校正方法であって、
   前記校正光を前記受光部に投光するとともに、前記焦点制御部から前記合焦部に前記焦点位置が異なる複数の前記制御信号を出力し、前記制御信号を出力するごとに前記受光部の出力である校正値を取得する取得ステップと、
   前記制御信号および対応する前記校正値の関係を表す近似式を求める近似ステップと、
   予め把握されている前記校正値および前記眼屈折力の対応関係、並びに前記近似ステップで求めた前記近似式に基づいて、前記制御信号および対応する前記眼屈折力の相関関係を求める相関関係ステップと、
   前記測定光を投光した際に取得される前記制御信号および前記受光部の出力である測定値、並びに前記相関関係に基づいて前記眼屈折力を求める校正ステップと、
   を有することを特徴とする眼屈折力測定装置の校正方法。
10. 前記取得ステップにおいて、前記焦点制御部から出力される前記焦点位置が異なる前記制御信号には、前記被検眼が近視眼である場合に相当する前記焦点位置の信号と、前記被検眼が遠視眼である場合に相当する前記焦点位置の信号と、が少なくとも含まれていることを特徴とする請求項９記載の眼屈折力測定装置の校正方法。