JP2016087173A - 視覚検査装置および視覚検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被検者が実用上多用する遠方視の状態での視覚検査を行うことを可能とする。
【解決手段】視覚検査の被検者の眼球８から有限距離の位置に配されて当該眼球８に対して視標を呈示する表示素子１２と、前記表示素子１２が呈示する視標からの光を前記眼球８へ導くとともに、当該光を無限遠方からの光として導くように構成された表示光学系１１と、を備えて視覚検査装置１を構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、視覚検査装置および視覚検査方法に関する。

眼の検査の一つに、眼の視覚機能を検査する「視覚検査」がある。視覚検査の代表的なものとしては「視野検査」がある。視野検査は、例えば緑内障や網膜剥離等が原因で起こる視野狭窄、視野欠損等を診断するために行うもので、そのための検査装置が種々提案されている。

視野検査装置の一つには、ドーム型のスクリーンに視標を呈示して被検者の視野を検査するものがある（例えば特許文献１参照）。この視野検査装置では、被検者の眼球（以下、「被検眼」ともいう。）をドームの球心に配置し、そこから被検者がスクリーンを観察したときに、例えば、どの程度の範囲まで視標が見えるか、あるいは、どの位置に表示した視標が見えないか、等を検査する。

また、視野検査装置の他の一つには、平面型表示素子を用いて被検者に視標を呈示するものがある（例えば特許文献２参照）。この視野検査装置では、外光の影響を受けないように大型のケースの中に平面型表示素子を設置している。そして、被検者の顎を下から支えて被検者の頭部を固定し、その状態で被検者がケース側面の覗き孔を通して平面型表示素子の表示面を観察するようにしている。

特開２０１２−２０１９６号公報 特許第４５１８０７７号明細書

上述した視野検査装置は、いずれも、被検眼から有限距離（例えば３０ｃｍ程度）の位置にて視標を呈示し（例えば特許文献２の段落「００２５」参照）、その視標を被検者に観察させることで視野検査を行うように構成されている。そのため、被検者にとっては、被検眼が近方に焦点を合わせた状態（以下、この状態を「近方視」ともいう。）で視野検査を行うことになる。

ところが、人間の眼は、無限遠方に焦点を合わせた状態（以下、この状態を「遠方視」ともいう。）を実用上多用することが知られている。近方視の状態と遠方視の状態では、眼球の水晶体形状が変わるため、同じ物を見ても網膜上の像（すなわち被検眼にとっての見え方）が異なってしまうおそれがある。したがって、近方視の状態での視野検査では、実用上多用する遠方視の状態での視野について、必ずしも適切な検査が行えるとは限らない。

そこで、本発明は、実用上好適な状態での視覚検査を行うことを可能とする視覚検査装置および視覚検査方法を提供することを主目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出されたものである。
本発明の第１の態様は、
視覚検査の被検者の眼球から有限距離の位置に配されて当該眼球に対して視標を呈示する表示素子と、
前記表示素子が呈示する視標からの光を前記眼球へ導くとともに、当該光を無限遠方からの光として導くように構成された表示光学系と、
を備えることを特徴とする視覚検査装置である。
本発明の第２の態様は、
前記表示光学系は、前記眼球に対向して配される対物レンズを有しており、前記対物レンズが前記視標からの光を前記無限遠方からの光とするように構成されている
ことを特徴とする第１の態様に記載の視覚検査装置である。
本発明の第３の態様は、
前記表示光学系は、前記無限遠方からの光として平行光線を前記眼球に導くように構成されている
ことを特徴とする第１または第２の態様に記載の視覚検査装置である。
本発明の第４の態様は、
前記被検者の頭部に装着されるヘッドマウント型のものとして構成されている
ことを特徴とする第１、第２または第３の態様に記載の視覚検査装置である。
本発明の第５の態様は、
視覚検査の被検者の眼球から有限距離の位置に配された表示素子を用いて当該眼球に対して視標を呈示する視標呈示ステップと、
前記眼球と前記表示素子との間に位置する表示光学系を介して前記表示素子が呈示する視標からの光を無限遠方からの光として前記眼球へ導く導光ステップと、
を備えることを特徴とする視覚検査方法である。

本発明によれば、実用上好適な状態での視覚検査を行うことが可能となる。

本発明の実施形態に係る視覚検査装置の全体構成の一例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る視覚検査装置の光学構成の一例を示す模式図である。 眼球の正常な屈折と調整作用の概要を示す説明図であり、（ａ）は正視眼の屈折の概要を示す図、（ｂ）は調整作用の概要を示す図である。 本発明の実施形態に係る視覚検査装置における表示光学系の特性を説明するための概念図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
本実施形態においては、次の順序で説明を行う。
１．視覚検査装置の構成
２．表示光学系の特性
３．視覚検査方法
４．本実施形態の効果
５．変形例等

＜１．視覚検査装置の構成＞
先ず、本実施形態における視覚検査装置の構成について説明する。なお、本実施形態では、被検者に対する視野検査を行うために用いられる視覚検査装置に本発明を適用した場合を例に挙げる。

（全体構成）
図１は、本実施形態に係る視覚検査装置の全体構成の一例を示す概略図である。
図例の視覚検査装置１は、被検者２の頭部３に装着して用いられるヘッドマウント型の視覚検査装置である。視覚検査装置１は、大別すると、装置本体５と、この装置本体５に機械的に接続された装着具６と、この装着具６に装着された制御部３０と、を備えている。

（装置本体）
装置本体５は、内部に空間を有する筐体７を備えている。筐体７の内部空間は、左右に分かれている。その理由は、被検者２の左眼８Ｌと右眼８Ｒで別々に視覚検査を行うためである。この視覚検査において、左眼８Ｌを被検眼とする場合は、被検者２が左眼８Ｌの瞳孔９Ｌを通して視標を見ることになり、右眼８Ｒを被検眼とする場合は、被検者２が右眼８Ｒの瞳孔９Ｒを通して視標を見ることになる。

ここで記述する「視標」とは、被検者の視覚を検査するにあたって、被検者の眼球に光による刺激を与えるために表示されるものである。視標に関しては、特に大きさ、形状等の制限はない。例えば、緑内障検査の際には、所定の大きさで光の点を視標として表示するとともに、その光の点の位置を変化させることにより、欠損した視野の有無や欠損場所を検査（特定）することができる。

筐体７の一方の内部空間には、表示光学系１１Ｌと平面型の表示素子１２Ｌが設けられている。筐体７の他方の内部空間には、表示光学系１１Ｒと平面型の表示素子１２Ｒが設けられている。表示光学系１１Ｌと表示素子１２Ｌは、被検者２の左眼８Ｌの視覚検査を行うために設けられたものである。表示光学系１１Ｒと表示素子１２Ｒは、被検者２の右眼８Ｒの視覚検査を行うために設けられたものである。

（装着具）
装着具６は、装置本体５を被検者２の頭部３に装着し固定するためのものである。装着具６は、被検者２の両側頭部から後頭部にかけてＵ字形に掛け渡されるベルト１３と、被検者２の頭頂部に掛け渡されるベルト１４とを備えている。そして、ベルト１４の長さを適度に調整した状態で、ベルト１３を後頭部側から引っ張って締め付けることにより、被検者２の頭部３に装置本体５を装着可能な機構になっている。

（制御部）
制御部３０は、視覚検査装置１における処理動作を制御するものであり、視覚検査に際して各種の機能（手段）を実現するものである。そのために、制御部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard disk drive）、各種インタフェース等の組み合わせからなるコンピュータによって構成される。そして、制御部３０は、ＣＰＵがＲＯＭまたはＨＤＤに格納された所定のプログラムを実行することにより、各種の機能を実現するように構成されている。なお、制御部３０が実現する各種の機能（手段）の詳細については後述する。

また、制御部３０は、装置本体５よりも小さい筐体構造を有しており、装着具６の後頭部側に装着して配置される。これにより、被検者２の頭部３に装着した際に装置本体５と制御部３０との前後の重量バランスが偏ってしまうのを抑制することができる。

（表示光学系および表示素子）
続いて、筐体７の内部空間に設けられた表示光学系１１Ｌ，１１Ｒおよび表示素子１２Ｌ，１２Ｒについて説明する。
なお、以降の説明では、被検者２の左眼８Ｌと右眼８Ｒを左右の区別なく記載する場合は、符号Ｌ，Ｒを省略して眼球８、瞳孔９と総称する。これと同様に、上述した表示光学系１１Ｌ，１１Ｒと表示素子１２Ｌ，１２Ｒについても左眼用と右眼用の区別なく記載する場合は、それぞれ符号Ｌ，Ｒを省略して表示光学系１１、表示素子１２と総称する。

図２は、本実施形態に係る視覚検査装置の光学構成の一例を示す模式図である。

（表示光学系）
表示光学系１１は、視標からの光を被検者の眼球８の網膜１０へ導くためのものである。そのために、表示光学系１１は、被検者の眼球８が配置される眼球位置と表示素子１２の表示面１２ａとの間の光軸１８上に配されている。具体的には、表示光学系１１は、被検者の眼球位置側から順に、第１レンズ１９と、ミラー２０と、第２レンズ群２１とを配置した構成になっている。以下、各構成要素について説明する。なお、以降の説明では、被検者の眼球位置から表示素子１２までの光軸１８のうち、眼球位置からミラー２０までの光軸を光軸１８ａとし、ミラー２０から表示素子１２までの光軸を光軸１８ｂとする。

第１レンズ１９は、眼球位置からミラー２０までの光軸１８ａ上に配置されており、眼球８を物体としたときに対物レンズとして機能するものである。具体的には、第１レンズ１９は、例えば正のパワーを有する非球面レンズ（凸レンズ）を用いて構成されている。
また、第１レンズ１９は、ミラー２０で反射して第１レンズ１９に入射した光を被検者の瞳孔９に収束させる一方、被検者が瞳孔９を通して広角に物を見るときの光の発散を抑制するものである。この第１レンズ１９の外径を大きくすれば、広い範囲で視覚検査を行うことができる。ただし、第１レンズ１９の外径を大きくすると、そのレンズ端を通る主光線が光軸１８（１８ａ）に対して大きく傾くことになる。そのため、第１レンズ１９のパワーが低いと、レンズ端を通る主光線が発散してしまう。そこで、本実施形態においては、第１レンズ１９に高いパワー（好ましくは、パワーが２０Ｄ（dioptre）以上、６０Ｄ以下）のレンズを用いることにより、第１レンズ１９のレンズ端を通る主光線を大きく屈折させてミラー２０の反射面に収めている。
図２においては、表示素子１２の表示面１２ａに視標となる光の点を表示し、この視標を被検者が眼球位置から表示光学系１１を通して見るときに、被検者の瞳孔中心から第１レンズ１９へと入射する主光線の入射角度を符号θで表している。この入射角度θは、光軸１８ａを基準とする角度（瞳孔中心を通る主光線と光軸１８ａとがなす角度）である。光軸１８ａ上における第１レンズ１９の外径（直径）や位置は、少なくとも視覚検査に必要な視野角を確保し得る条件で設定されている。具体的には、第１レンズ１９を用いた表示光学系１１の最大視野角（θの最大値）は、好ましくは、半画角で３０度以上、６０度以下（全画角では６０度以上、１２０度以下）の範囲に設定するとよい。

ミラー２０は、眼球位置からミラー２０までの光軸１８ａ上において、第１レンズ１９を間に挟んで眼球位置とは反対側に配置されている。そして、ミラー２０は、波長選択性を有しており、特定の波長の光を反射し、その他の光を透過するよう構成されている。具体的には、例えば、可視光を反射し、赤外線を透過するコールドミラーを用いて構成されている。
また、ミラー２０は、第１レンズ１９の光軸１８ａに対して所定の角度で傾斜して配されている。光軸１８ａに対するミラー２０の反射面の傾きは、このミラー２０によって屈曲される光軸１８ａと光軸１８ｂとのなす角度αが、好ましくは９０度以下、より好ましくは８０度以下、さらに好ましくは「４０度＜α＜７０度」の範囲となるように設定されている。ここで、α≦４０度である場合は、表示素子１２や第２レンズ群２１が被検者の頭部に接近しすぎて、それらが頭部と干渉してしまうおそれがある。これに対して、α＞４０度である場合は、表示素子１２や第２レンズ群２１が頭部と干渉することを回避することができる。一方、α≧９０度である場合は、被検者が頭部を前方に傾けた際に、視覚検査装置１が頭部からずれ落ちやすくなる。これに対して、α＜９０度である場合は、被検者が頭部を前方に傾けた際に、視覚検査装置１が頭部からずれ落ちにくくなる。

第２レンズ群２１は、ミラー２０から表示素子１２までの光軸１８ｂ上に配置されている。そして、第２レンズ群２１は、網膜１０からの逆方向の光線を想定した場合に、第１レンズ１９によってミラー２０よりも眼球８側の位置に結像された網膜１０からの光を、再び表示素子１２に結像するリレー系として機能するように構成されており、さらに、色収差や倍率を補正するように構成されている。
上述したように、本実施形態においては、高パワーの第１レンズ１９を用いているため、第１レンズ１９から第２レンズ群２１に至る光路の途中で主光線の光束が集光し焦点を結んでしまう。このことから、本実施形態においては、光路の途中で焦点を結んだ主光線の光束を表示素子１２の表示面１２ａで再度集光（結像）させるべく、光軸１８ｂ上に第２レンズ群２１を配置しているのである。
第２レンズ群２１は、３つのレンズ２１ａ，２１ｂ，２１ｃを用いて構成されている。３つのレンズ２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、ミラー２０側から平面型表示素子１２側に向かって順に配置されている。すなわち、レンズ２１ａは、光軸１８ｂ上でミラー２０に最も近い位置に配置され、レンズ２１ｃは、光軸１８ｂ上で表示素子１２に最も近い位置に配置されている。そして、これら２つのレンズ２１ａ、２１ｃの間にレンズ２１ｂが配置されている。レンズ２１ｂは、レンズ２１ａから離間した状態で、レンズ２１ｂに近接して配置されている。
レンズ２１ａは、正のパワーを有する非球面レンズ（凸レンズ）を用いて構成されている。また、レンズ２１ｂは、負のパワーを有する非球面レンズ（凹レンズ）を用いて構成され、レンズ２１ｃは、正のパワーを有する非球面レンズ（凸メニスカスレンズ）を用いて構成されている。また、レンズ２１ａの外径（直径）は他のレンズ２１ｂ，２１ｃの外径よりも大きく、レンズ２１ｂ，２１ｃの外径は互いにほぼ等しくなっている。このようなレンズ構成により、表示光学系１１の色収差を補正することができる。

ここで、上記第１レンズ１９を構成する材料のアッベ数をｖ１とすると、第１レンズ１９は、「４５＜ｖ１＜８０」の関係式を満たす材料（ガラス、プラスチックなど）で構成されている。一方、第２レンズ群２１を構成するレンズ２１ａ〜２１ｃのうち、正のパワーを有するレンズ２１ａ，２１ｃのアッベ数を共にｖ２とすると、各々のレンズ２１ａ，２１ｃは、「４５＜ｖ２＜８０」の関係式を満たす材料で構成されている。また、負のパワーを有するレンズ２１ｂのアッベ数をｖ３とすると、レンズ２１ｂは、「１５＜ｖ３＜３０」の関係式を満たす材料で構成されている。
また、第１レンズ１９の焦点距離をｆ１とし、第２レンズ群２１の焦点距離をｆ２とすると、これらは「０＜ｆ１／ｆ２＜１．０」の関係を満たしている。さらに、第１レンズ１９の焦点距離ｆ１は、第１レンズ１９からミラー２０までの光学距離ａと、ミラー２０から第２レンズ群２１（レンズ２１ａ）までの光学距離ｂとの和（ａ＋ｂ）に比べて、それよりも短くなっている。

（表示素子）
表示素子１２は、平面状の表示面１２ａを用いて眼球８に対して視標を呈示するものであり、例えばバックライトを備える液晶表示素子または自発光型の有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示素子を用いて構成されている。表示素子１２の表示面１２ａは、多数のピクセルをマトリクス状に配置した構成になっている。そして、表示素子１２は、制御部３０に接続されており、実際に表示面１２ａに画像（視標を含む）を表示するときには、制御部３０からの指示に基づいて、ピクセル単位で画像の表示と非表示（オン／オフ）を制御できるようになっている。これにより、表示素子１２は、例えば、十字型の固定視標や、視野検査のための所定の明るさ（輝度）を有する刺激視標等を、視標として呈示することができる。なお、表示素子１２は、視野検査のために高輝度の視標を呈示可能に構成されており、その最大輝度が例えば３０００ｃｄ／ｍ^２以上となっている。また、平面型表示素子１２の表示面１２ａは、好ましくは、対角長が１．５インチ以下の表示サイズ、より好ましくは対角長が１インチ以下の表示サイズになっており、この表示面１２ａの中心に光軸１８ｂが位置合わせされている。

また、表示素子１２は、ミラー２０から表示素子１２までの光軸１８ｂ上で、第２レンズ群２１のレンズ２１ｃと対向するように配置されている。そして、表示素子１２の表示面１２ａは、その法線方向が第２レンズ群２１の光軸１８ｂと一致するように配置されている。さらに、表示素子１２は、網膜１０からの逆方向の光線を想定した場合に、網膜１０からの光が第１レンズ１９、ミラー２０および第２レンズ群２１を介して結像されるよう配置されている。言い換えれば、表示素子１２は、第１レンズ１９、ミラー２０および第２レンズ群２１を介して、網膜１０に対して光学的に共役な位置に配置されている。
このように、表示素子１２は、眼球８から有限距離の位置に配されて、その位置にて当該眼球８に対して視標を呈示するように構成されている。

（観察光学系、撮像素子および赤外光源）
ところで、視覚検査装置１は、図２に示すように、筐体７の内部空間に、上述した表示光学系１１と表示素子１２の他に、被検者の眼球８を観察するための観察光学系１５と、この観察光学系１５を通して被検者の眼球８を撮像する撮像素子１６と、被検者の眼球８に赤外線を照射する赤外光源１７と、を備えている。観察光学系１５、撮像素子１６および赤外光源１７は、上述した表示光学系１１や表示素子１２と同様に、被検者の左眼用と右眼用でそれぞれ別々に設けられている。

（観察光学系）
観察光学系１５は、被検者の眼球８を観察対象として、例えば、瞳孔９、虹彩、強膜等を含む眼前部、あるいは網膜１０を含む眼底部を観察するためのものである。そのために、観察光学系１５は、被検者の眼球位置から撮像素子１６までの光軸１８上に配されており、眼球８の像（瞳孔９や虹彩の像等）を撮像素子１６に導くよう構成されている。具体的には、観察光学系１５は、被検者の眼球位置側から順に、第１レンズ１９と、ミラー２０と、第３レンズ２２とを配置した構成になっている。このうち、第１レンズ１９とミラー２０は、光軸１８ａを含めて、上述した表示光学系１１と共通（共用）になっている。また、ミラー２０から撮像素子１６までの光軸を光軸１８ｃとすると、この光軸１８ｃは、上述した光軸１８ａと略平行になっている。

第３レンズ２２は、ミラー２０から撮像素子１６までの光軸１８ｃ上に配置されており、ミラー２０を透過した赤外光を撮像素子１６に結像させるリレーレンズとして機能するものである。具体的には、第３レンズ２２は、正のパワーを有する非球面のレンズ（凸レンズ）を用いて構成されている。また、第３レンズ２２は、第３レンズ２２の光軸１８ｃに沿った方向に移動可能となっている。このように、第３レンズ２２の位置が光軸１８ｃの方向に沿って調整されると、例えば眼球８の像が撮像素子１６の撮像面１６ａにフォーカスされることになる。

（撮像素子）
撮像素子１６は、被検眼となる眼球（前眼部、眼底部等）８を撮像するものであり、例えば赤外線に対して感度を有するＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像素子やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）撮像素子等を用いて構成されている。そして、撮像素子１６は、制御部３０に接続されており、眼球８の撮像結果を制御部３０に送信するように構成されている。
また、撮像素子１６は、光軸１８ｃ上で眼球８に正対する向きに配置されている。そして、撮像素子１６の撮像面１６ａは、その法線方向が第３レンズ２２の光軸１８ｃと一致するように配置されているとともに、この撮像面１６ａの中心に光軸１８ｃが位置合わせされている。

（赤外光源）
赤外光源１７は、被検者の眼球位置に向けて赤外線を照射するものであり、例えば赤外光を照射する一対の赤外線発光ダイオード１７ａ，１７ｂを用いて構成されている。一対の赤外線発光ダイオード１７ａ，１７ｂは、被検者の視野を妨げないように、被検者の眼球位置に対して斜め上方と斜め下方に分けて配置されている。そして、一方の赤外線発光ダイオード１７ａは、被検者の眼球８に対して斜め上方から赤外線を照射し、他方の赤外線発光ダイオード１７ｂは、被検者の眼球８に対して斜め下方から赤外線を照射する構成になっている。このように、赤外光源１７が赤外光を眼球８に向けて照射することにより、被検者の網膜１０に感知されることなく、撮像素子１６が被検者の眼球８を撮像することができる。

（制御部が実現する各種機能）
上述した表示素子１２、撮像素子１６および赤外光源１７は、いずれも、その動作が制御部３０によって制御される。つまり、制御部３０は、表示素子１２、撮像素子１６および赤外光源１７のぞれぞれと有線または無線により通信可能に接続されている（図中における記号Ａ，Ｂ等参照）。そして、制御部３０は、所定のプログラムを実行することにより、表示素子１２、撮像素子１６、赤外光源１７等の各部の動作を制御する機能を実現するように構成されている。

また、制御部３０は、表示素子１２、撮像素子１６および赤外光源１７に対する動作制御機能の他に、以下に述べる機能を実現するように構成されている。

本実施形態における視覚検査装置１は、後述する自覚式視野検査を行い得るように構成されている。そして、自覚式視野検査を行う場合に、制御部３０は、感度マッピング手段として機能するように構成されている。
視覚検査装置１は、装置本体５とは別に、被検者の近傍に配置可能な応答スイッチ３１を備えている。応答スイッチ３１は、被検者が指標を視認したときにスイッチング操作をするためのもので、制御部３０と有線または無線により通信可能に接続されている（図中における記号Ｃ等参照）。この応答スイッチ３１を被検者が押下操作すると、その瞬間に応答スイッチ３１からオン信号が出力されて制御部３０に取り込まれる。応答スイッチ３１は、被検者が手に持って操作する手動式とする。ただし、これに限らず、足踏み式のスイッチでもよい。
制御部３０が実現する感度マッピング手段としての機能は、応答スイッチ３１から出力されたオン信号に基づいて、指標を視認できるようになったときの表示素子１２における輝度を網膜１０の感度としてマッピングするように構成されている。

また、本実施形態における視覚検査装置１は、後述する他覚式視野検査を行い得るようにも構成されている。そして、他覚式視野検査を行う場合に、制御部３０は、視標呈示手段、縮瞳検出手段および感度マッピング手段として機能するように構成されている。
視標呈示手段は、表示素子１２により視標を呈示させるための機能である。
縮瞳検出手段は、撮像素子１６が取得した眼球８の画像に基づいて、表示素子１２が呈示する視標が所定の明るさ（輝度）以上となったときの瞳孔９の縮瞳を検出するための機能である。
感度マッピング手段は、自覚式視野検査だけでなく他覚式視野検査においても用いられる機能であり、縮瞳検出手段が瞳孔９の縮瞳を検出したときに表示素子１２が呈示していた視標の明るさ（輝度）を網膜１０の感度としてマッピングするための機能である。

これらの各機能を実現するための所定のプログラムは、制御部３０にインストールして用いられるが、そのインストールに先立ち、制御部３０で読み取り可能な記憶媒体に格納して提供されるものであってもよいし、あるいは制御部３０と接続する通信回線を通じて当該制御部３０へ提供されるものであってもよい。

また、所定のプログラムがインストールされる制御部３０は、視覚検査装置１の各部に対して動作制御指示を与え得るものであれば、必ずしも装着具６の後頭部側に装着されたものである必要はなく、例えば装置本体５の筐体７内に収容されたものであってもよいし、あるいは視覚検査装置１とは離れた位置に配されて当該視覚検査装置１と通信回線を介して通信可能に接続されたものであってもよい。

＜２．表示光学系の特性＞
次に、本実施形態における視覚検査装置１の特徴点である表示光学系１１の特性について、詳しく説明する。

（眼球の屈折作用）
ここで、先ず、眼球における光の屈折作用について簡単に説明する。
図３は、眼球の正常な屈折と調整作用の概要を示す説明図である。

図３（ａ）に示すように、正常な人間の眼球８では、無限遠方の遠くの物体から来た平行光線が網膜１０上に焦点を結ぶようになっている。このような眼球８は、「正視」と呼ばれ、「近視」「遠視」「乱視」といった「屈折異常」のない状態のものである。つまり、正視の眼球８においては、無限遠方の物体が見え易く、実用上でも多用される。以下、無限遠方からの平行光線が眼球８に入射している状態を「遠方視」の状態という。

ただし、眼球８は、正視の状態のままでは、無限遠方の物体しかはっきり見ることができない。有限距離Ｌにある近くの物体を見るためには、図３（ｂ）に示すように、水晶体の形状を変えて屈折力を増加させ、近くの物体から来た非平行光線が網膜１０上に焦点を結ぶようにするのである。このことは、眼球の「調整作用」と呼ばれる。以下、有限距離の物体からの非平行光線が眼球８に入射している状態を「近方視」の状態という。

（本実施形態における表示光学系の特性）
以上のような眼球８の屈折作用を踏まえつつ、続いて、本実施形態における表示光学系１１の特性について説明する。

図４は、本実施形態に係る視覚検査装置における表示光学系の特性を説明するための概念図である。
なお、図中においては、眼球８の瞳孔９を射出瞳とし、この射出瞳の中心（瞳孔中心）を主光線が通過する一方、その主光線の光束が表示素子１２の表示面１２ａに焦点を結んで結像し、その表示面１２ａを各主光線の光束の結像面として、被検者２が表示面１２ａを見る場合を想定している。また、表示光学系１１を構成する第１レンズ１９、ミラー２０および第２レンズ群２１を、一つの仮想的なレンズ１１ｖに置き換えて表示している。そして、レンズ１１ｖの焦点距離をｆ、レンズ１１ｖに対する主光線の入射角度をθ、表示面１２ａにおける像高をＹとしている。この場合、入射角度θは、上記図２に示す入射角度θに相当し、レンズ１１ｖの焦点距離ｆは、第１レンズ１９および第２レンズ群２１を含むレンズ全体の焦点距離に相当する。

上述したように、本実施形態の視覚検査装置１においては、表示素子１２が眼球８から有限距離Ｌの位置に配されて、その位置にて当該眼球８に対して視標を呈示する。
その場合に、例えば従来技術による視覚検査装置であれば、呈示した視標が有限距離Ｌの位置にあるものとして見えるように、視標からの光を眼球８へ導くための表示光学系を構成することが一般的である。つまり、その表示光学系は、視標が有限距離Ｌの位置にあるものとして、非平行光線を眼球８に入射させる。これにより、被検者２は、近方視の状態で表示素子１２が呈示する視標を視認して視覚検査を行うことになる。
しかしながら、このような構成の表示光学系を介した視覚検査では、被検者２が近方視の状態で行うことになるので、実用上多用する遠方視の状態とは網膜上の像（すなわち視標の見え方）が異なってしまうおそれがあり、遠方視の状態での視野について必ずしも適切な検査が行えるとは限らない。

そこで、本実施形態の視覚検査装置１においては、実用上好適な状態での視覚検査を行うことを可能とすべく、表示光学系１１を構成するレンズ１１ｖが以下に述べる特性を有するように構成されている。すなわち、レンズ１１ｖは、有限距離Ｌの位置に配された表示素子１２が呈示する視標からの光を、無限遠方からの光として眼球８に導くように構成されている。さらに詳しくは、レンズ１１ｖは、無限遠方からの光として、平行光線を眼球８に導くように構成されている。

本実施形態の視覚検査装置１は、このような特性を有するレンズ１１ｖを介して視覚検査を行うので、被検者２が実用上多用する遠方視の状態で視標を視認することになり、遠方視の状態での視野について適切な検査が行えるようになる。しかも、遠方視の状態では毛様体（筋）が緩んでいるため、近方視の状態を継続する場合のような眼精疲労が生じてしまうのを軽減することが可能となる。つまり、遠方視の状態で視覚検査を行えば、被検者２が眼球８をリラックスさせた状態で検査を行うことができ、その結果として検査精度の向上が期待できる。以上のように、本実施形態で説明した特性を有するレンズ１１ｖを介して視覚検査を行えば、実用上好適な状態での視覚検査を行うことが可能である。

ところで、上述した特性を有するレンズ１１ｖは、第１レンズ１９、ミラー２０および第２レンズ群２１を含むが、これらのうちの第１レンズ１９によって上述した特性が実現されることが好ましい。つまり、眼球８に対向して配される対物レンズである第１レンズ１９が、視標からの光を無限遠方からの光とするように構成されていることが好ましい。具体的には、第１レンズ１９における表裏それぞれのレンズ面形状を、視標からの光を無限遠方からの光とする面形状とすることで、上述した特性を実現することが考えられる。ここでいう「無限遠方からの光」は、既に述べたように、眼球８に入射する「平行光線」と同義である。なお、このような第１レンズ１９におけるレンズ面形状、すなわち眼球８に平行光線を入射させるためのレンズ面形状については、例えば公知の光線追跡の手法等を用いて決定すればよく、ここではその詳細な説明を省略する。

このように、第１レンズ１９が視標からの光の平行光線化を担っていれば、それ以外の第２レンズ群２１における各レンズ２１ａ，２１ｂ，２１ｃのいずれかに視度調整機能等を担わせるといったことが容易に実現可能となる。したがって、第１レンズ１９が視標からの光の平行光線化を担っていれば、他のレンズ２１ａ，２１ｂ，２１ｃによる視度調整機能を利用することで、正視の眼球８のみならず、近視や遠視等といった屈折異常のある眼球８についても、遠方視の状態で視覚検査を行うことができるようになる。
しかも、レンズ１１ｖに含まれる各レンズ１９，２１ａ，２１ｂ，２１ｃのそれぞれに機能を分担させることで、当該レンズ１１ｖの構成が複雑化してしまうのを抑制でき、さらには当該レンズ１１ｖにおける光学性能の劣化等についても抑制することができる。

＜３．視覚検査方法＞
次に、本実施形態の視覚検査装置１を用いて行う視覚検査の手順、すなわち本実施形態における視覚検査方法について、具体的に説明する。

上記構成からなる視覚検査装置１を使用すれば、動的量的視野検査（ゴールドマン視野検査）、静的量的視野検査、眼底視野検査（マイクロペリメトリー）、網膜電図検査（ＥＲＧ）その他の検査を行うことが可能である。ここでは一例として、静的量的視野検査を行う場合について説明する。

静的量的視野検査は、次のように行われる。先ず、視野内の一点に視標を呈示し、その明るさを徐々に増していく。すると、視標がある明るさになると、被検者から視標が見えるようになる。そこで、被検者が視標を見えるようになったときの明るさに対応する値を、そのときに視標を呈示している点での網膜感度とする。そして、視野内の各点について同様の測定を行うことにより、視野内の網膜感度の相違を量的に調べ、マップを作成する。このような静的量的視野検査には、自覚式検査と他覚式検査がある。本実施形態の視覚検査装置１を使用すれば、いずれの方式の検査も行うことができる。以下、説明する。

自覚式検査は、次のように行われる。先ず、ヘッドマウント型の視覚検査装置１を被検者の頭部に装着する。また、被検者の手に応答スイッチ３１を持たせる。次に、制御部３０の指令に基づき、表示素子１２の表示面１２ａの一点に視野検査用の視標を表示する。このとき、最初は視標の明るさを暗くしておき、その後、徐々に視標の明るさを増していく。そうすると、最初のうちは暗くて被検者から視標が見えなくても、視標がある明るさになると被検者の網膜が光の刺激に反応し、被検者から視標が見えるようになる。このとき、被検者は、遠方視の状態で視標を見ることになる。そして、被検者から視標が見えるようになったときに、被検者に応答スイッチ３１を押してもらう。被検者が応答スイッチ３１を押すと、制御部３０にオン信号が送られる。このオン信号を受けて、制御部３０は、所定の処理を行い、そのときの視標の点の明るさに対応する値をその点の網膜の感度とする。以降は、視野内の各点について同様の測定を行うことにより、視野内の網膜感度の相違を量的に調べ、網膜の感度マップを作成する。

他覚式検査は、次のように行われる。先ず、ヘッドマウント型の視覚検査装置１を被検者の頭部に装着する。この場合は、被検者に応答スイッチ３１を持たせる必要はない。次に、制御部３０の指令に基づき、表示素子１２の表示面１２ａの一点に視野検査用の視標を表示する。このとき、最初は視標の明るさを暗くしておき、その後、徐々に視標の明るさを増していく。そうすると、最初のうちは暗くて被検者から視標が見えなくても、視標がある明るさになると被検者の網膜が光の刺激に反応し、被検者から視標が見えるようになる。このときも、被検者は、遠方視の状態で視標を見ることになる。

その際、被検者の瞳孔９の大きさ（瞳孔径）が視標の明るさに応じて変化する。具体的には、被検者の瞳孔９の径が縮小する。このときの眼球８の状態変化を撮像する。眼球８の撮像は、赤外光源１７から眼球８に向けて赤外線を照射し、これによって得られる眼球８の像光を、観察光学系１５（１９，２０，２２）を介して撮像素子１６の撮像面１６ａに結像させることにより行う。眼球８の撮像を開始するタイミングは、例えば、表示面１２ａに視標を表示する前のタイミング、あるいは、視標の表示と同時に設定すればよい。ちなみに、人間の網膜は、赤外線に対して感度を持たないため、眼球８の状態変化に影響を与えることはない。

撮像素子１６を用いて撮像された眼球８の画像データは、制御部３０に取り込まれる。制御部３０は、視標の明るさを徐々に増やす過程で、被検者の瞳孔径が視標の明るさに反応して変化（縮小）したかどうかを、撮像素子１６から送り込まれる画像データに基づいて判断する。そして、被検者の瞳孔径が変化したと判断すると、そのときの視標の点の明るさに対応する値をその点の網膜上の感度とする。以降は、視野内の各点について同様の測定を自動的に次々と行うことにより、視野内の網膜上の感度の相違を量的に調べ、網膜上の感度マップを自動的に作成する。

また他覚式検査は、表示素子１２の表示面１２ａの一点に明るい視標を表示し、瞳孔径の縮小の度合いを観察することにより感度マップを作成する単一閾上刺激法を用いてもよい。

＜４．本実施形態の効果＞
本実施形態で説明した視覚検査装置および視覚検査方法によれば、以下のような効果が得られる。

本実施形態においては、眼球８から有限距離Ｌの位置に配された表示素子１２が呈示する視標からの光を無限遠方からの光として当該眼球８に導くように、眼球８と表示素子１２との間に位置する表示光学系１１が構成されている。そのため、表示素子１２が眼球８から有限距離Ｌの位置に配されている場合であっても、被検者は、遠方視の状態で視標を視認することになる。つまり、本実施形態によれば、被検者が遠方視の状態での視覚検査を行うことになるので、実用上多用する遠方視の状態での視野について適切な検査を行うことが可能となる。しかも、遠方視の状態で視覚検査を行えば、近方視の状態を継続する場合のような眼精疲労が生じてしまうのを軽減できるので、これによる検査精度の向上も期待できる。したがって、本実施形態によれば、被検者にとって実用上好適な状態での視覚検査を行うことが可能である。

また、本実施形態においては、表示光学系１１を構成する第１レンズ１９が、視標からの光を無限遠方からの光とするように構成されている。このように、第１レンズ１９が視標からの光の平行光線化を担うことで、表示光学系１１を構成する他のレンズ２１ａ，２１ｂ，２１ｃのいずれかが実現する視度調整機能を利用することで、正視の眼球８のみならず、近視や遠視等といった屈折異常のある眼球８についても、遠方視の状態で視覚検査を行うことができるようになる。つまり、様々な被検者に対して遠方視の状態で視覚検査を行うことができ、視覚検査装置１としての汎用性を確保しつつ、被検者にとっての利便性を向上させることができる。しかも、表示光学系１１を構成する各レンズ１９，２１ａ，２１ｂ，２１ｃのそれぞれに機能を分担させることで、当該表示光学系１１の構成が複雑化してしまうのを抑制でき、さらには当該表示光学系１１における光学性能の劣化等についても抑制することができる。

また、本実施形態においては、視覚検査装置１がヘッドマウント型のものとして構成されている。つまり、被検者は、視覚検査装置１を頭部に装着した状態で視覚検査を行うことになる。そのため、例えばドーム型のスクリーンを備えた視覚検査装置のような据置型のものを用いて視覚検査を行う場合に比べると、検査場所についての自由度を十分に確保することができる。しかも、視覚検査装置１がヘッドマウント型のものであると、視標を呈示する表示素子１２を必然的に眼球８から有限距離の位置に配置せざるを得ないが、その場合であっても被検者が遠方視の状態での視覚検査を行うことが可能である。つまり、本実施形態によれば、検査場所についての自由度を十分に確保しつつ、被検者が実用上多用する遠方視の状態での視野について適切な検査を行えるので、被検者にとっても、また視覚検査を被検者に行わせる検査者（眼科医等）にとっても、非常に利便性に優れたものとなる。

＜５．変形例等＞
本発明の技術的範囲は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。

例えば、上述した実施形態においては、表示光学系１１が第１レンズ１９、ミラー２０および第２レンズ群２１を備えて構成された場合を例に挙げたが、本発明がこれに限定されることはない。すなわち、表示光学系１１を構成するレンズの個数は、必要に応じて変更可能である。また、表示光学系１１における光軸１８ａは、屈曲していないものであってもよい。具体的には、上述した実施形態では、表示光学系１１を構成する第１レンズ１９、ミラー２０および第２レンズ群２１を一つの仮想的なレンズ１１ｖに置き換えて説明を行ったが、例えば当該レンズ１１ｖが単一のレンズによって構成されている場合であっても、本発明を適用することは可能である。
このことは、観察光学系１５についても同様である。すなわち、観察光学系１５を構成するレンズの個数についても、必要に応じて変更可能である。
ただし、表示光学系１１を構成する第２レンズ群２１については、正のパワーを有するレンズと負のパワーを有するレンズを組み合わせて色収差や像倍率を補正するため、複数個のレンズで構成することが好ましい。表示光学系１１を構成するミラー２０については、観察光学系１５の光軸１８を屈曲させるものであってもよく、そのためにコールドミラーではなくホットミラーを用いて構成されたものであってもよい。さらには、ミラー２０をダイクロイックミラーで構成してもよい。

また、例えば、上述した実施形態においては、視覚検査装置１の装着具６をベルト１３，１４により構成したが、被検者２の頭部３に装置本体５を装着可能な構成であれば、どのような構成の装着具６を採用してもかまわない。ただし、視覚検査中に装置本体５の位置が動いてしまうと、正しい検査結果が得られなくなる。このため、装着具６は、被検者２の頭部３に装置本体５を位置ズレ等が生じることなく固定できる構成であることが好ましい。

また、例えば、上述した実施形態においては、本発明をヘッドマウント型の視覚検査装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、ヘッドマウント型以外の視覚検査装置に適用してもよい。

１…視覚検査装置
２…被検者
８…眼球
１１…表示光学系
１２…表示素子
１９…第１レンズ

Claims (5)

1. 視覚検査の被検者の眼球から有限距離の位置に配されて当該眼球に対して視標を呈示する表示素子と、
   前記表示素子が呈示する視標からの光を前記眼球へ導くとともに、当該光を無限遠方からの光として導くように構成された表示光学系と、
   を備えることを特徴とする視覚検査装置。
2. 前記表示光学系は、前記眼球に対向して配される対物レンズを有しており、前記対物レンズが前記視標からの光を前記無限遠方からの光とするように構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の視覚検査装置。
3. 前記表示光学系は、前記無限遠方からの光として平行光線を前記眼球に導くように構成されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の視覚検査装置。
4. 前記被検者の頭部に装着されるヘッドマウント型のものとして構成されている
   ことを特徴とする請求項１，２または３記載の視覚検査装置。
5. 視覚検査の被検者の眼球から有限距離の位置に配された表示素子を用いて当該眼球に対して視標を呈示する視標呈示ステップと、
   前記眼球と前記表示素子との間に位置する表示光学系を介して前記表示素子が呈示する視標からの光を無限遠方からの光として前記眼球へ導く導光ステップと、
   を備えることを特徴とする視覚検査方法。

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