JP2018051224A - 眼科測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で適正に視度補正を行う眼科測定装置を提供する。
【解決手段】被検眼の光学特性を測定する眼科測定装置であって、前記被検眼に測定光を照射する投光光学系１０ａと、前記被検眼の眼底によって反射した前記測定光を複数の光束に変換させるための変換部材２０と、受光素子２２と、を有し、前記変換部材を介して前記測定光を前記受光素子に結像させる受光光学系１０ｂと、前記測定光が前記受光素子に結像されるときの合焦状態を調節するための視度補正手段と、前記測定光の一部を遮光する遮光部材５１と、前記遮光部材による前記測定光の遮光状態を切り換える切換手段と、を有する遮光ユニット５０と、前記遮光ユニットによって前記測定光の一部が遮光された状態で、前記受光素子に受光された前記測定光の受光結果に基づいて、前記視度補正手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本開示は、被検眼の眼屈折力分布もしくは波面収差を測定する眼科測定装置に関する。

被検眼の眼底にスポット状の光束を投光し、眼底からの反射光束の波面情報を波面センサによって検出することによって、被検眼の波面収差（特に、高次の収差成分）を測定する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような装置において、精度よく光学特性を取得するために、眼底からの反射光束が受光素子上にピントが合うように、受光素子およびレンズを調整することがある。これは、被検眼のディオプタに合わせた補正が行われ、視度補正と呼ばれる。この場合、被検眼の光学特性を測定するための精密光学系とは別に、視度補正量を決定するための粗測定光学系が設けられ、粗測定光学系を用いた精密測定前の粗測定によって視度補正量を決定していた。

特開２００８−１１３８１０号公報

しかしながら、従来のように粗測定光学系を別途設ける場合、眼底からの反射光を分割するために光量が減少することがあった。また、装置が複雑化し大きくなっていた。

本開示は、従来の問題点に鑑み、簡単な構成で適正に視度補正を行う眼科測定装置を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本開示は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１） 被検眼の光学特性を測定する眼科測定装置であって、前記被検眼に測定光を照射する投光光学系と、前記被検眼の眼底によって反射した前記測定光を複数の光束に変換させるための変換部材と、受光素子と、を有し、前記変換部材を介して前記測定光を前記受光素子に結像させる受光光学系と、前記測定光が前記受光素子に結像されるときの合焦状態を調節するための視度補正手段と、前記測定光の一部を遮光する遮光部材と、前記遮光部材による前記測定光の遮光状態を切り換える切換手段と、を有する遮光ユニットと、前記遮光ユニットによって前記測定光の一部が遮光された状態で、前記受光素子に受光された前記測定光の受光結果に基づいて、前記視度補正手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本実施例に係る眼科測定装置の構成について説明する概略構成図である。 遮光部材の一例を示す図である。 受光素子上の点像を示す図である。 受光素子上の点像を示す図である。 受光素子上の点像を示す図である。 遮光部材を投光光学系に設けた場合の光学系を示す図である。 遮光部材が投光光学系に設けられた場合に受光素子に受光される点像を示す図である。

＜実施例＞
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る眼科測定装置の光学系及び制御系の構成について説明する概略構成図である。被検眼Ｅの前方のダイクロイックミラー１５の透過光路Ｏ１上には、被検眼の波面収差を測定するための波面収差測定光学系１０が配置されている。測定光学系１０は、測定光源からスポット状の光束を被検眼眼底に投光する投光光学系１０ａと、眼底で反射され被検眼から射出された光束を複数に分割して二次元受光素子に受光させる受光光学系１０ｂとを含み、二次元受光素子からの出力に基づいて被検眼の波面収差が測定される。

投光光学系１０ａには、測定光源１１から、リレーレンズ１２、対物レンズ１４が被検眼に向けて順次配置されている。測定光源１１は、被検眼眼底と共役な位置に配置される。

また、受光光学系１０ｂには、被検眼前方から、対物レンズ１４、ハーフミラー１３、リレーレンズ１６、全反射ミラー１７、絞り２３、コリメータレンズ１９、マイクロレンズアレイ２０、レンズアレイ２０を通過した光束を受光する二次元受光素子２２が順次配置されている。なお、ハーフミラー１３は、光源１１からの測定光束を透過し、眼底からの反射光を反射する特性を有する。また、受光光学系１０ｂは、被検眼の瞳孔とレンズアレイ２０とが光学的に略共役な関係となるように構成されている。ここで、マイクロレンズアレイ２０は、測定光軸Ｌ１と直交する面に二次元的に配置された微小レンズと遮光板からなり眼底反射光を複数の光束に分割する。なお、上記の構成は、いわゆるシャックハルトマン方式の波面センサを用いたものであるが、瞳孔共役位置に直交格子上のマスクを配置し、マスクを透過した光を二次元受光素子により受光するようないわゆるタルボット式波面センサを用いるようにしてもよい（詳しくは、本出願人による特開２００６−１４９８７１号公報参照）。

また、受光光学系１０ｂには、遮光ユニット５０が設けられる。遮光ユニット５０は、例えば、遮光部材５１と、駆動部５２を備える。図２に示すように、遮光部材５１には孔（開口ともいう）が設けられ、孔以外の部分は光を遮光する。孔の数は２つ以上が好ましいが、本実施例では４つの孔（孔５１ａ，孔５１ｂ，孔５１ｃ，孔５１ｄ）が設けられる。孔の大きさは、マイクロレンズアレイ２０の１つのレンズ程度の大きさが好ましい。駆動部５２は、遮光部材５１をコリメータレンズ１９とマイクロレンズアレイ２０の間の光路に挿入する。遮光部材５１の挿入位置は、例えば、マイクロレンズアレイ２０の近傍である。このとき、マイクロレンズアレイ２０の所定の４つの微小レンズの位置に、遮光部材５１の４つの孔５１ａ〜５１ｄの位置がそれぞれ対応するように挿入される。これによって、遮光部材５１の孔を通過した光束は、所定の４つの微小レンズを通過する。例えば、駆動部５２は、遮光部材５１を光路に挿脱することによって、測定光の遮光状態を切り換える切換手段として機能する。

また、本実施形態においては、測定光源１１、絞り２３、コリメータレンズ１９、レンズアレイ２０、二次元受光素子２２、遮光ユニットは、一体のユニット２５として移動機構２６によって光軸方向に移動される構成となっている。ここで、移動機構２６は、被検眼の球面屈折誤差に応じて測定光源１１及び二次元受光素子２２が被検眼眼底と光学的に共役な関係となるようにユニット２５を移動することで、被検眼の球面屈折誤差を補正する視度補正部として機能する。なお、ユニット２５としては、上記の構成に限らず、例えば、受光光学系のみを移動させる構成であってもよいし、各系の焦点距離を合わせることで視標系も連動させて視度補正を行ってもよい。

また、ダイクロイックミラー１５の反射方向には、眼Ｅを観察するための対物レンズ３６、ダイクロイックミラー３７、全反射ミラー３８が配置されている。ミラー３８の反射方向の光路Ｏ２上には、眼Ｅに固視標を固視させるための図示なき固視標投影光学系が配置されている。

また、ダイクロイックミラー３７の反射方向の光路Ｏ３上には、結像レンズ３１、眼Ｅの前眼部付近と略共役な位置に配置されたエリアＣＣＤ等の二次元撮像素子３２を含み、眼Ｅを撮影し被検眼像を得る観察光学系３０が配置されている。なお、被検眼の前方には被検眼前眼部を赤外光にて照明する前眼部照明光源４０が配置される。

また、ダイクロイックミラー１５は測定光学系１０が持つ測定光源から発せられる波長の光を透過し、前眼部照明光源４０や図示無きアライメント用光源から発せられた波長の光（近赤外光）及び可視光を反射する特性を有する。また、ダイクロイックミラー３７は可視光を透過し、近赤外光を反射する特性を有している。

なお、照明光源４０によって照明された被検眼前眼部からの反射光束は、ダイクロイックミラー１５、対物レンズ３６、ダイクロイックミラー３７、結像レンズ３１を介して、二次元撮像素子３２に結像される。また、図示無き固視標投影光学系によって発せられた固視光束は、ミラー３８で反射された後、前述の前眼部反射光束と逆の光路を通った後、被検眼の眼底に到達される。

制御部７０は、二次元受光素子２２の出力画像信号を得て被検眼の波面収差等を解析するプログラムを有し、眼の光学特性を解析する手段を兼ねる。なお、制御部７０には、光源１１、二次元受光素子２２、記憶手段としてのメモリ７５、移動機構２６、二次元撮像素子３２、被検眼前眼部や測定結果が表示される表示モニタ７、ジョイスティック５、測定条件など装置の各種設定を行うためのコントロール部７４、等が接続されている。

以上のような構成を備える装置において、その動作について説明する。モニタ７の表示画面には二次元撮像素子３０によって撮像される前眼部像が表示されるため、検者は、ジョイスティック５を用いて光学系全体が内蔵された装置筐体を移動させ、被検眼に対して測定光軸Ｌ１を位置合わせする。そして、位置合わせ完了後、ジョイスティック５の頂部に設けられた測定開始スイッチ５ａが検者によって押されると、測定開始のトリガ信号が発生される。

＜粗測定＞
制御部７０は、トリガ信号に基づいて粗測定を開始する。粗測定では、受光素子２２の出力画像に基づいて、屈折誤差のある被検眼Ｅに対してその度合い（眼屈折力）を推定する。

ところで、図３は、正視眼（ディオプターが０Ｄの眼）を測定した場合に、眼底からの反射光は変換部材（レンズレットアレイ）を通って、受光素子２２上に形成された像を示す。仮に近視眼を被検眼とした場合、像の合焦位置はずれ、受光素子２２上での点像は大きくなり、点間隔が狭まった像が形成される。また、近視の度合いが大きい場合は、隣接する点像同士が重なってしまう。被検眼の光学特性を精度良く測定するためには、点像が合焦する位置に光学系を調整することが好ましい。しかしながら、近視または遠視の度合いが大きい場合、像のボケが大きくなり隣接する像同士が重なるために、受光素子２２に映った像からその度合いを判別することは困難である。

そこで、本実施例では、マイクロレンズアレイ（変換部材）２０の近傍の光路に、孔の開いた遮光部材５１を挿入した状態で粗測定を行う。制御部７０は、例えば、正視眼で遮光部材５１が挿入されている場合、受光素子２２に結像される像は図４に示すような像となる。一方、近視眼の場合、受光素子２２に結像される像は図５に示すような像となる。図５に示すように、近視眼では像の間隔が狭くなり、かつ像がぼけて一つの像の大きさが大きくなる。点像はボケているが、点像同士は区別できるため、その間隔は各点像の受光位置から算出することができる。そして、点像の間隔から近視の度合いを算出することができる。同様に、遠視眼では像の間隔が広くなり、かつ像がぼけて一つの像の大きさが大きくなる。点像はボケているが、点像同士は区別できるため、その間隔は各点像の受光位置から算出することができる。そして、点像の間隔から遠視の度合いを算出することができる。

粗測定において、まず制御部７０は駆動部５２を駆動させ、遮光部材５１をマイクロレンズアレイ２０の近傍の光路に挿入する。この状態で、制御部７０は測定光源１１を点灯させる。測定光源１１から出射された光束は、リレーレンズ１２、ハーフミラー１３、対物レンズ１４、ダイクロイックミラー１５、被検眼の瞳孔を介して被検眼の眼底に投光される。これによって、被検眼の眼底上に点光源像が形成される。

そして、被検眼の眼底に投光された点光源像は、反射光束として被検眼を射出し、ダイクロイックミラー１５で透過され、対物レンズ１４で集光された後、ハーフミラー１３で反射され、リレーレンズ１６にて一旦集光された後、全反射ミラー１７で反射される。そして、全反射ミラー１７で反射された光束は、絞り２３、コリメータレンズ１９を介し、遮光部材５１の孔５１ａ〜５１ｄを通過する。孔５１ａ〜５１ｄを通過した４つの光束は、各孔の位置と対応するレンズアレイ２０の微小レンズによって集光され、受光素子２２に受光される。受光素子２２に受光された４つの点像は画像データとしてメモリ７５に記憶される。

制御部７０は、受光素子２２に受光された４つの点象の間隔を求め、この間隔から被検眼の屈折度を算出する。そして、制御部７０は、算出した屈折度に基づいて移動機構２６を制御する。これによって、被検眼の眼底反射光を受光素子２２に合焦させることができる（視度補正）。

＜精密測定＞
視度補正が完了すると、制御部７０は、精密測定を行う。制御部７０は、精密測定を行うにあたり、駆動部５２を駆動させて遮光部材５１を光路から外す。視度補正が適正に行われている場合、図３のような点像を得ることができ、点像同士が区別できるようになる。

制御部７０は、遮光部材５１を光路から外すと、測定光源１１を点灯させる。測定光源１１から出射された光束は、リレーレンズ１２、ハーフミラー１３、対物レンズ１４、ダイクロイックミラー１５、被検眼の瞳孔を介して被検眼の眼底に投光される。これによって、被検眼の眼底上に点光源像が形成される。そして、被検眼の眼底に投光された点光源像は、反射光束として被検眼を射出し、ダイクロイックミラー１５で透過され、対物レンズ１４で集光された後、ハーフミラー１３で反射され、リレーレンズ１６にて一旦集光された後、全反射ミラー１７で反射される。そして、全反射ミラー１７で反射された光束は、絞り２３、コリメータレンズ１９を介して、レンズアレイ２０によって複数の光束に分割された後、受光素子２２に受光される。そして、受光素子２２に受光されたパターン像は画像データとしてメモリ７５に記憶される。

ここで、レンズアレイ２０で複数の光束に分割され受光素子２２に受光されるパターン像は、被検眼の収差（低次収差、高次収差）の影響によって変化するため、無収差の光が通過したときにできるパターン像に対して、被検眼からの反射光により生じるパターン像を解析すれば、被検眼の波面収差分布や屈折力分布を測定することが可能になる。この場合、受光素子２２を用いてパターン像を複数個取得し、それらの総和もしくは平均から波面収差や眼屈折力分布を求めるようにしてもよい。

その後、制御部７０は、上記のようにして求められた被検眼の光学特性を測定値として出力する。例えば、表示モニタ７に測定値を表示出力したり、図示無きプリンタによって測定値を印字出力したり、自覚検査用の電動フォロプターに送信出力してもよい。

以上のように、本実施例の眼科測定装置は、粗測定用の光学系を別途設けることなく、遮光部材５１の挿脱することによって、被検眼の粗測定が行える。さらに、この粗測定の結果を用いて視度補正を行うことによって、被検眼の光学特性をより精度良く測定することができる。

なお、遮光部材５１は、液晶絞りであってもよい。この場合、制御部７０は、液晶の出力を変化させることによって、遮光状態を切り換える。このように、遮光部材５１に液晶絞りを用いる場合、遮光部材５１を光路に挿脱させる駆動部５２を設けなくてもよい。

なお、上記の実施例において、遮光部材５１の孔の大きさは、１つの微小レンズ程の大きさが好ましいと説明したが、孔同士の間隔が充分取れれば、微小レンズより大きくてもよい。この場合、１つの孔を通過した光束が数個の微小レンズによって集光されるため、いくつかの点像が重なって受光素子２２に結像される。しかしながら、間隔が充分取れた孔が複数ある場合は、各孔を通過した光束が結像された点像のかたまり同士が区別できるため、点像のかたまり同士の間隔から被検眼の屈折力を求めることができる。

なお、以上の実施例において、遮光部材５１の孔は、２つ以上が好ましいと説明したが、孔は１つであってもよい。孔が１つの場合、制御部７０は、受光素子２２に受光された１つの点像の位置から被検眼の屈折力を推定する。具体的には、正視眼を測定する場合に点像が受光される位置からのずれ量に基づいて屈折力を推定する。

なお、遮光部材５１の開口は、Ｏ型（もしくはドーナツ型）のスリットであってもよい。この場合、受光素子２２には円形の像が結像されるため、制御部７０は、その像の直径などに基づいて、被検眼の眼屈折力を測定することができる。

また、遮光部材５１の開口は、直線的なスリットであってもよい。この場合、制御部７０は、受光素子２２に受光された直線パターン像の位置から被検眼の屈折力を推定する。

なお、遮光部材５１の開口の形状および数は、上記の例に限定されない。遮光部材５１は、光束の一部を遮光できればよい。

なお、以上の説明において、遮光部材５１の挿入位置は、受光素子２２とは反対側のマイクロレンズアレイ２０の近傍であるとしたが、マイクロレンズアレイ２０の共役位置（例えば、図１の位置Ｃ）の近傍であってもよい。

なお、以上の実施例において、遮光ユニット５０は受光光学系１０ｂの光束を遮光するように設けられていたが、投光光学系１０ａの光束を遮光するように設けられてもよい。例えば、遮光部材５１は、測定光源１１から出射される光束の一部を遮光可能な投光絞りであってもよい。投光絞りは、例えば、中央に孔が設けられたピンホール板、または可変絞りなどである。例えば、遮光部材５１は、測定光源１１とハーフミラー１３の間の受光光学系１０ｂと重ならない光路に配置される。遮光部材５１として、光束を制限するピンホール板が用いられる場合、図６に示すように、駆動部５２によって、遮光部材５１が測定光源１１とハーフミラー１３の間の光路に挿脱される。制御部７０は、駆動部５２を制御することによって遮光部材５１を光路に挿脱することによって、測定光束の遮光状態を切り換える。また、可変絞りを用いる場合、制御部７０は、可変絞りの絞り値を変更することによって測定光束の遮光状態を切り換える切換手段として機能する。

図７（ａ）は、測定光束が制限されていない場合の受光素子２２上での点像パターンを示し、図７（ｂ）は、遮光部材５１のピンホールによって測定光束が制限されたときの受光素子２２上での点像パターンを示している。遮光部材５１によって測定光の光束径が小さくなることによって、特に正視眼ではない場合に、眼底上に形成される点光源像は光束の広がりが少なくなる。つまり、眼底での光源サイズが小さくなるため、図７（ｂ）に示すように、点像のボケが少なくなり、隣接する点像同士が重ならない。このため、各点像を区別できるようになり、点像間の間隔に基づいて粗測定を行うことができる。

７ 表示モニタ
１０ 波面収差測定光学系
３０ 観察光学系
３２ 二次元撮像素子
７０ 制御部

Claims (8)

1. 被検眼の光学特性を測定する眼科測定装置であって、
   前記被検眼に測定光を照射する投光光学系と、
   前記被検眼の眼底によって反射した前記測定光を複数の光束に変換させるための変換部材と、受光素子と、を有し、前記変換部材を介して前記測定光を前記受光素子に結像させる受光光学系と、
   前記測定光が前記受光素子に結像されるときの合焦状態を調節するための視度補正手段と、
   前記測定光の一部を遮光する遮光部材と、前記遮光部材による前記測定光の遮光状態を切り換える切換手段と、を有する遮光ユニットと、
   前記遮光ユニットによって前記測定光の一部が遮光された状態で、前記受光素子に受光された前記測定光の受光結果に基づいて、前記視度補正手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする眼科測定装置。
2. 前記遮光部材は、前記遮光部材を前記変換部材の近傍の光路、または前記変換部材の共役位置の近傍の光路に、配置されることを特徴とする請求項１の眼科測定装置。
3. 前記切換手段は、前記遮光部材を前記光路に挿脱することによって前記測定光の遮光状態を切り換えることを特徴とする請求項２の眼科測定装置。
4. 前記遮光部材は、開口を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの眼科測定装置。
5. 前記変換部材は、二次元的に配置された複数の微小レンズを有するマイクロレンズアレイであって、
   前記遮光部材の開口は、前記微小レンズの一つの直径と実質的に同一であることを特徴とする請求項４の眼科測定装置。
6. 前記遮光部材は、前記遮光部材を前記投光光学系に配置されることを特徴とする請求項１の眼科測定装置。
7. 前記遮光部材は、前記測定光の光束径を小さくすることを特徴とする請求項６の眼科測定装置。
8. 前記制御手段は、前記遮光部材によって前記測定光の一部が遮光された状態で、前記受光素子に受光された前記測定光の受光結果に基づいて、前記視度補正手段を制御し、前記合焦状態を調節した後に、前記切換手段によって前記遮光部材による遮光が解除された状態で、前記受光素子に受光される前記測定光の受光結果に基づいて前記被検眼の光学特性を求めることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの眼科測定装置。