JP2624516B2

JP2624516B2 - 眼屈折度測定装置

Info

Publication number: JP2624516B2
Application number: JP63158495A
Authority: JP
Inventors: 昌克岩本
Original assignee: 隆祥産業株式会社
Priority date: 1988-06-27
Filing date: 1988-06-27
Publication date: 1997-06-25
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: JPH025920A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は被検眼の眼屈折度を他覚的に測定する眼屈折
度測定装置に関する。

【従来技術およびその課題】

一般に、他覚的に眼屈折度を測定する装置として種々
のレフラクトメータが知られている。レフラクトメータ
は、光標が被検眼の眼底即ち網膜上に正しく結像されて
いるか否かを光学系を通して観測し、眼の屈折度を他覚
的に測定する装置である。そして測定のためには、その
前段階の操作として装置側の測定用光学系と被検眼との
位置関係を測定可能な状態（合照準且つ合焦状態）に調
整操作しなければならず、従来用いられているレフラク
トメータ（オートレフラクトメータ）ではその調整操作
ために、被検眼の固定された状況を数秒ないし数十秒間
も維持する必要があり、またその状況維持のためには被
検者の額や顎、あるいは頬に当接して顔を固定する頭部
固定具が必要であった。具体的には第21図に示すよう
に、ベース61上の一端に設けられた頭部固定具62と、ベ
ース61に対する移動機構を内蔵した本体部63と、その上
に設置された光学測定部64と、ジョイスティック（操作
桿）65とを備えて構成され、ジョイスティック65で本体
部63を前後左右上下に移動させることにより、頭部固定
具62に固定された被検者の眼に対する光学測定部64の位
置が調整される。このように従来のレフラクトメータな
いしオートレフラクトメータでは、被検者を特定の姿勢
に所定時間拘束した状態で測定が行われることになり、
被検者に対してかなりの集中力を要求するものであり、
被検者が大人であってもある程度の忍耐力が要求され、
小さな子供にとっては測定不可能な場合さえあった。また、装置自体の測定方式も、光標が網膜上に正しく
結像するときの光学系の状態から眼屈折度を求めるもの
であり、光標の投光系あるいは光標の網膜反射光の受光
系にスリットやレンズ等の光学的要素が移動可能に構成
されなければならず、測定用光学系およびこれを内蔵す
る装置の小型化を制限する要因となっている。そして、
装置自体がこのようにある程度の大きさを有するもので
あるため、測定に際しては装置をテーブル等の適当な台
上に設置しなければならず、例えば寝台上に伏したまま
で起き上がった姿勢をとれないような患者に対して測定
を行うような場合には、特別な工夫を必要とするなど、
測定上の簡便性に関しては種々の解決されるべき課題が
あった。

【発明の目的】

本発明は上述のごとき従来技術の課題に鑑み、これを
有効に解決すべく創案されたものである。したがって本
発明の目的は、眼屈折度の他覚的な測定を行うに際し
て、被検者の姿勢を拘束することなく、さらには迅速に
測定を終え、被検者に対して測定時の苦痛を感じさせな
い眼屈折度測定装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

本発明に係る眼屈折度測定装置は、上述のごとき従来
技術の課題を解決し、その目的を達成するために以下の
ように構成されている。即ち、被検眼に対して他覚的に眼屈折度を測定するた
めの測定用光学系を備えた光学測定部と、上記光学測定
部からの測定データ信号を演算処理して眼屈折度を算出
する本体部とを備え、上記光学測定部は、上記本体部に
対して移動自在なように、該本体部から分離されたハン
ディタイプに構成されている。また、好ましくは上記測定用光学系は次の各光学系を
構成要素として有している。測定光を投光して被検眼
の眼底に投光パターンを投影する測定光投光光学系と、
該被検眼の眼底に投影された投光パターン像の反射光
を受光センサ上に受光する測定光受光光学系と、被検
眼の光軸と一致するこれら測定光光学系の光軸上または
その延長上に視標を有して該被検眼に遠点を見させる視
標光学系と、被検眼を照明する照明光学系と、上記
受光センサに受光される上記照明光学系の照明光源の角
膜反射パターンにより当該測定用光学系と被検眼との相
対的位置を示す照準光学系。そして、上記光学測定部ま
たは本体部の少なくともいずれか一方には、上記照準光
学系により被検眼の位置をモニタリングするモニタ手段
を備え、上記本体部は、上記測定用光学系が被検眼に対
して合照準且つ合焦状態となることによって上記測定光
光学系による測定を開始させると共に上記受光センサか
らの画像信号に基づいて被検眼の眼屈折度を算出する制
御手段を備えている。

【作用】

本発明に係る眼屈折度測定装置によれば、測定に際し
て被検眼との位置調整が必要な部分である光学測定部
が、被検眼に対する位置関係が無制約な本体部から分離
されてハンディタイプに構成されているので、被検者の
姿勢がどのようであっても被検眼の位置に合わせて光学
測定部の位置を検者の手の操作によって簡便に調整でき
る。この位置調整は、検者がモニタ画面を見ながら見当を
つけて目標位置へ近付けるように操作されるが、特にこ
のモニタ画面は、液晶表示画面等を用いて十分に軽量小
型化し、光学測定部に取り付けてもその操作上で支障が
なければ、調整操作対象である光学測定部から離れた本
体部に設けられているよりも該光学測定部に設けられて
いる方が、検者は殆ど同一箇所を見ながら位置調整操作
が行えるのでその操作性がよくなる。また、光学測定部
と本体部との両方にモニタ画面を設けるとすれば、光学
測定部のモニタ画面には照準検知時（勿論合焦検知時も
含む）の画像のみを表示し、測定後の測定値表示等は本
体部のモニタ画面に表示すれば十分である。測定対象としての被検眼を照明する照明光源は、合照
準および合焦状況を調整するための照準光源を兼用し、
且つ一つの受光センサが測定光および照準光を受光する
ので測定用光学系は小型化される。実際の測定および演算は、被検眼に対して測定用光学
系が合照準且つ合焦状態になることによって開始される
ので瞬時の測定タイミングを逃さない。

【実施例】

以下に本発明に好適な一実施例について、第１図ない
し第20図を参照して説明する。第１図は本実施例の眼屈
折度測定装置の概略構成を示すブロック図である。図示
するように、光学測定部１と本体部２との二つの構成に
大きく分けられている。光学測定部１は、その内部に測
定用光学系を内蔵しており、所謂ハンディータイプと呼
ばれる「手軽に片手で持って自在に動かせる」程度の大
きさ及び重さに構成されている。本体部２には、光学測
定部１からの画像信号が入力されて一方はその内容即ち
照準および焦点の合致状況を認識する画像認識装置３
が、もう一方はその画像信号を映像にして表示するモニ
タ４がそれぞれ内蔵されている。また、画像認識装置３
およびモニタ４の両者との信号のやり取りを行いながら
制御信号を光学測定部１へ出力し、且つ画像認識装置３
に入力された画像信号から得られる測定データに基づい
て眼屈折度を演算する制御回路５も内蔵されている。即
ち、測定用光学系が被検眼に対して合照準且つ合焦状態
となることにより、この光学系に測定を開始させ、光学
測定部１からの画像信号に基づいて眼屈折度を算出する
制御手段は、画像認識装置３および制御回路５によって
構成されることになる。尚、図中６は制御回路５に対す
る操作スイッチであり、７は制御回路５で算出された結
果を印字して出力するプリンタである。光学測定部１と
本体部２とはケーブル（図示せず）あるいは無線によっ
て連絡されていればよく、いずれにしても測定時に被検
眼に対する位置調整が必要な部分である光学測定部１の
みが抽出されて、据え置き型の本体部２に対して移動自
在なようにその運動系として分離されており、従って検
者がこれを手に持って被検眼に対する位置調整操作を行
うのは極めて簡便である。第２図には本実施例における光学測定部１に内蔵され
た測定用光学系８が示され、第３図ないし第８図は該測
定用光学系８を構成する各要素光学系として測定光投光
光学系９、測定光受光光学系10、視標光学系11、モニタ
用カメラ光学系12およびモニタ用レチクル光学系13より
なる照準光学系、さらにモニタ用照明光学系14の各要素
光学系をそれぞれ別々に表している。まず第３図は測定光投光光学系９を示しているが、測
定光の投光用光源15には赤外線光源が用いられ、光源15
から投光された測定光は第１反射ミラー16によって直角
上方へ反射される。この直角上方へ反射された測定光の
光軸a₁上には、二つの直角プリズムの各直角対辺を形成
する面が該光軸a₁に対して第１反射ミラー16とは反対側
に45゜傾斜して接合された第１プリズム17が配置されて
いる。この第１プリズム17はハーフプリズムであって、
赤外光はある比率で部分的に反射させて残りを透過さ
せ、且つ可視光は殆ど透過させる。従って、第１プリズ
ム17によって直角に屈折された測定光の光軸a₂上に被検
眼Ｅを位置させることによって、測定光を被検眼Ｅ内に
投光することができる。なお、光源15と第１反射ミラー
16との間の光軸a₃上には、光源15側から順にコリメータ
レンズ19,投光パターンマスク20,投光リレーレンズ21が
配置され、第１反射ミラー16と第１プリズム17との間の
光軸a₁上には接眼レンズ22が配置されている。測定光
は、投光用光源15から投光されてコリメータレンズ19,
投光パターンマスク20,投光リレーレンズ21,第１反射ミ
ラー16,接眼レンズ22,第１プリズム17を経、瞳孔から角
膜面，水晶体を経て被検眼Ｅ内に入り、網膜上に投光パ
ターンの光標を投影する。第４図には測定光の受光光学系10を示す。受光系の測
定光は、被検眼Ｅの網膜上に形成された光標の像からの
反射光となって投光光学系９の光軸a₂,a₁に沿って逆行
するが、第１反射ミラー16（第２図に図示）の位置に達
したときはこのミラー16の大略中央部に開口された第１
透孔23を通過する。第１透孔23の直下には絞り24が形成
されており、絞り24の直下には後述する第２反射ミラー
25（第２図に図示）の大略中央部に形成された第２透孔
26が形成されており、第１透孔23を通過した測定光はさ
らに絞り24および第２透孔26を通過して直進する。従っ
て光軸a₁を逆行する受光系測定光の第１透孔23通過後の
光軸a₄は、そのまま下方へ直進して結像レンズ27および
フィルタ28を介して受光センサ29に至る。第５図はモニタ用照明光学系14を示すが、モニタ用照
明光学系の光軸a₅の周囲を均等に囲繞し、照準の合った
状態では該光軸a₅上に位置する被検眼に臨むように６個
の赤外線光源が照明光源30として配置されている。な
お、この光軸a₅は測定光の光軸a₂と一致している。そし
て、この照明は赤外線によるので被検眼Ｅには光として
の感覚がなく、眩しさを感じない。上述の照明光学系14による照明光は被検眼Ｅの角膜で
反射し、この反射光が光学測定部１の被検眼Ｅに対する
照準合わせのための照準光としてモニタ用カメラ光学系
12を第６図に示すように構成する。そしてこの照明光
は、第９図および第10図に示すように、照明光学系の光
軸a₅に対して適当な傾斜角度λを成す平行光線（ビー
ム）が被検眼Ｅに向かうように投光された場合に、被検
眼Ｅの光軸a_Eが照明光学系の光軸a₅に対してずれている
と、６本のビームの角膜反射光（照準光）による６個の
像（大略点光源の反射像となって見える）の中心位置
（即ち被検眼Ｅの光軸a_E）が照明光学系の光軸a₅に対し
て「ずれ」を生じるので、原理的にはこの「ずれ」の量
εを測定し、これを０とすることによって照準合わせが
行える。また、照明光源30の角膜反射輝点は他の映像信
号に比べて３倍以上も強く、これを利用して合焦状態の
検出を行うことも可能である。即ち、合焦時にはこの輝
点が最も小さくコントラストが強くなるので、この状態
を画像認識装置３により検出すればよく、照準合わせ操
作と同様に角膜反射輝点という同一の対象に注目してそ
の検出を行うので、照準合わせと焦点合わせとの両操作
が比較的高速度で検出でき、即時処理が可能となる。こ
のように照準を合わせることにより、被検眼Ｅの光軸a_E
に対して測定系やモニタ系等の装置側光軸を測定可能な
ように一致させることができ、また焦点を合わせること
によって、光学測定部１と被検眼Ｅとの距離、ひいては
測定光投光光学系９の接眼レンズ22と被検眼Ｅの角膜面
との距離を測定に適した一定距離にすることができる。
照明光学系14の光軸a₅上の第１プリズム17（赤外光を部
分的に透過）の後方（照明方向を前方として）には赤外
線を反射するとともに可視光を透過させるダイクロイッ
クミラー31が、照準光（赤外線）を直角に下方へ反射さ
せるように該光軸a₅に対して45゜傾斜して配置されてい
る。このダイクロイックミラー31により直角下方へ屈曲
された光軸a₆上には、第１プリズム17とは大略逆特性の
ハーフプリズム、即ち赤外光を殆ど透過し且つ可視光を
殆ど反射させるハーフプリズムである第２プリズム32が
配置されている。ダイクロイックミラー31で反射された
照準光は、第２プリズム32を透過してそのまま光軸a₆に
沿って下方へ直進し、該第２プリズム32の下方に配置さ
れたモニタリレーレンズ33を経てさらにその下方に設置
された第３反射ミラー34に入射する。そして照準光はさ
らに直角に反射し、光軸a₇に沿って第２反射ミラー25に
至る。光軸a₇は、第２反射ミラー25の平面上で測定光受
光系10の光軸_４と交差するので、正確には第２透孔26内
で交差することになる。照準光は第２反射ミラー25でさ
らに直角に下方へ反射され、光軸a₈に沿って受光センサ
29に至る。第７図にモニタ用レチクル光学系13を示す。第２プリ
ズム32の側方に、照準位置表示標識のレチクルを表示す
るための可視光源であるレチクル光源35,レチクルパタ
ーンマスク36,レチクル対物レンズ37が順に設けられて
おり、レチクル光源35から照射される光は、光軸a₈に沿
ってレクルパターンマスク36を透過することによってそ
の標識パターン光となり、さらにレチクル対物レンズ37
を通過して第２プリズム32に至り、直角下方へ屈折され
る。レチクルパターンは、例えば同心の２重円で表さ
れ、その内側円は最小測定可能瞳孔径を示し、外側円は
角膜反射像の生じる標準位置に描かれる。第２プリズム
32によって直角下方へ屈折されるレチクル光の光軸a₁₀
は、上記照準光の光軸a₆と一致するように第２プリズム
32のプリズム面が配置されている。従ってその以降の光
学系はモニタ用カメラ光学系12の部分と同一である。こ
のように、第２プリズム32以降の照準光の光学系とレチ
クル光の光学系とが一致するので、照明光学系の光軸_５
上に６個の照明光の角膜反射光の中心があれば、その中
心とレチクルの標識パターンの中心とは一致することに
なり、その一致したことを一つの受光センサ29上で検知
すれば照準が合ったことを検知したことになる。尚、本
実施例ではレチクルパターンをレチクル光源35およびレ
チクルパターンマスク36等によって得ているが、このレ
チクルパターンはモニタ画像上に照準基準となる位置を
表示できればよいので、例えばモニタ画像上にそのパタ
ーンを書いてもよく、あるいは、モニタ用カメラ光学系
12上のモニタリレーレンズ33に関して被検眼Ｅと共役な
位置に赤外光を透過させる例えば透明なガラス板を配置
し、これにパターンを書いて受光センサ29上にそのパタ
ーンを検知させることも可能である。第８図には視標光学系11が示されている。上記第１プ
リズム17を通過した光軸a₅上に配置されたダイクロイッ
クミラー31は可視光を透過させるので、光軸a₅の延長上
でダイクロイックミラー31の後方に位置させて視標とな
る物体38を置けば、被検者は第１プリズム17およびダイ
クロイックミラー31を通してその物体38を見ることがで
き、この視標を直視することによって被検眼Ｅの光軸a_E
を大略光軸a₅上に一致させることができる。以上のように、照明光源30は照準光の光源をも兼用し
ており、また、受光センサ29は一つでレチクル光を含む
照準光ならびに測定光を検知するように構成されてお
り、全体として測定用光学系８自体は小型化されてお
り、光学測定部１をハンディタイプに構成する上で極め
て有利に構成されている。また照明光源30は、第11図に示すように検眼窓39の周
縁部に配置されるが、その検眼窓39の周縁部には光軸a₅
の回りに回転自在な円盤部材40が光学測定部１のハウジ
ング（図示せず）に装着されており、この円盤部材40に
照明光源30が固定されている。この円盤部材40には、水
平な基準径線42上に二つの照明光源30が位置するような
箇所に錘43が取り付けられており、このことによって円
盤部材40ひいては照明光源30が、光学測定部１の傾きに
拘わらず常に一定の姿勢を維持できる。なお、このよう
な構造のために照明光源30には不必要な「揺れ」を生じ
る恐れがあるが、照準合わせ操作は元来慎重に静かな動
作で行われるので、実際には支障がない。そして、本体
部２に内蔵されている制御回路５によって基準径線42上
の照明光源がその他の照明光源とは別々に点滅制御され
る。水平方向に対して光学測定部１の姿勢が傾いている
場合には、基準径線42上の照明光源によるモニタ上の角
膜反射輝度の座標を画像認識装置３によって得られるの
で、どの輝点対が水平であるか（水平を基準とした場
合）を知るために、基準径線上の照明光源だけを点灯
し、その他の照明光源は消灯する制御（逆の制御でも
可）を行う。この制御動作は一瞬の動作で十分であり、
検者にとってはモニタ画面が暗くなるといった見苦しさ
を意識させるようなことはない。このようにして、水平
方向に対する光学測定部１の傾き角度が得られるので、
測定計算結果の一つである軸角度（AXIS）の値からその
角度分だけを減じて補正がなされ、正確な値が出力表示
される。測定光投光光学系９の投光パターンマスク20によるパ
ターンとしては種々のものが可能であるが、例えば光軸
a₂の回りに環状に形成されて所定半径を有する円形パタ
ーンや、この円形パターンと同様に中心から所定距離だ
け離れて、例えば90゜毎や60゜毎あるいは45゜毎のよう
に、等中心角位置毎に配置されるスポットパターンが現
実的である。以上のように構成された本実施例の眼屈折度測定装置
における測定光の投光光学系9,10による眼屈折度の測定
は以下のように行われる。第12図は本実施例において測定光が光軸a₂上の定点Ｏ
を通って角膜上に入射し、網膜上に至る光路を斜視図的
に示した図である。照準が定まり且つ合焦状態にある測
定光の投光光学系９では、その光軸a₂が被検眼の光軸a_E
と図のｚ軸上で一致しており、且つ測定光は光軸a₂上の
定点Ｏを通って角膜上の点Ｐに入射して網膜上の点Ｑに
至る。尚、この定点Ｏは、測定光の受光光学系10におい
て絞り24の位置と角膜面の位置とが互いに共役となるよ
うな位置に接眼レンズ22が在るときに、測定光用光源15
から投光された測定光が接眼レンズ22通過後に光軸a₂上
を通過する点である。光軸a_E上の網膜と角膜との間の距
離をｄ、角膜と定点Ｏとの間の距離をd₁とする。上記光軸a_Eから角膜上の点Ｐまでの距離をh₁,x軸方向
に対する光軸a_Eから点Ｐまでの方向の傾きをθとする。
また、ｘ軸に対してφだけ傾いた方向に被検眼の屈折度
の長軸f₁があると仮定する。短軸f₂は長軸f₁に直交して
いる。この点Ｐの長軸方向の成分をP_f1,短軸方向の成分
をP_f2とすれば、 P_f1＝h₁cos（θ−φ）（１） P_f2＝h₁sin（θ−φ）（２）と表せる。同様に、この角膜面により屈折力を受けて網膜上に投
影される像（点Ｑ）について、光軸a_Eからの距離ｈのf₁
方向およびf₂方向の各成分Q_f1,Q_f2は、と表せる。水平方向の眼屈折度を垂直方向の眼屈折度をとすれば、が成立する。一方、網膜上に投影された投光パターンの像を測定光
の受光光学系10から見れば、接眼レンズ22に対して角膜
と共役な位置に配置された絞り24により選択されて受光
系の光軸付近の光束だけがこの絞り24を通過して結像レ
ンズ27へ導かれる。また、絞り24の位置は結像レンズ27
の焦点の位置でもあり、絞り24を通過して結像レンズ27
に入った像の光は、光軸に対して平行に進んで受光セン
サ29上に光軸からh₀の距離の位置にその像を形成する。
即ち、受光系にあっては、網膜上では光軸からｈの距離
に像が形成され、この像と相似形の像が受光センサ29上
では光軸からh₀の距離に形成される。ここで、ｘ軸方向
に対する光軸から点Ｑまでの方向の傾きをψとする。ま
た、受光系において仮定したように、被検眼の屈折度の
長軸f₁はｘ軸に対してφだけ傾いた方向にあり、短軸f₂
に直交している。そしてこのｈとh₀の関係は（９）式に
よって表される。但し、Ｌは接眼レンズ22および結像レンズ27の焦点距
離と配置によって決まる定数である。以上の仮定条件か
ら受光系におけるQ_f1およびQ_f2は（10）および（11）式
で表され、さらにこれら各式に（９）式の関係を代入す
れば（12），（13）式で表される。 Q_f1＝hcos（ψ−φ）（10） Q_f2＝hsin（ψ−φ）（11）ここで（７）式と（12）式、（８）式と（13）式とか
ら、（14）式および（15）式の関係が成立する。（14）および（15）式において移項，展開等の演算を
行い、h₀cosψ＝Sx,h₀sinψ＝SyとしてSxおよびSyを求
めると（16）式および（17）式が得られる。（16）式および（17）式においてＬ・h₁（1/d₁−D₁）
＝A,L・h₁（1/d₁−D₂）＝Ｂと置換すると、 Sx＝Acos（θ−φ）cosφ−Bsin（θ−φ）sinφ −−
（18） Sy＝Acos（θ−φ）sinφ−Bsin（θ−φ）cosφ −−
（19）と簡単に表現される。（18）式および（19）式において被測定未知数はA,B,
φの三つであり、投光パターンによって決められる値θ
の二つの値θ₁,θ_２に対してそれぞれSx₁,Sy₁,Sx₂,Sy₂
を与える四つの方程式から理論的にこれらの未知数が求
められる。なお屈折異常の矯正値としては、一般に球面度数（SP
H），柱面度数（CYL），軸角度（AXIS）を用いるが、SP
H＝D₂,CYL＝D₁−D₂,AXIS＝φでそれぞれ表される。ここで、投光パターンが、例えば被検眼Ｅの光軸a_Eを
通る瞳孔の２径線上に光軸a_Eを挟んで対向する合計４点
のスポットパターンとする。そしてこの２径線は、水平
方向および垂直方向の２径線とし、θ_１＝０゜の場合に
Sx₁＝Sx₀,Sy₁＝Sy₀、θ_２＝90゜の場合にSx₂＝Sx₉,Sy₂
＝Sy₉として上述の四つの方程式を解くと、が得られる。従って、スポットパターンにより第13図に示に示すよ
うに角膜上に投光したｘ軸上およびｙ軸上の２点P₀,P₉
の像に対応して、第14図に示すように受光センサ29上に
形成された像の点S₀,S₉の座標（Sx₀,Sy₀）および（Sx₉,
Sy₉）を画像認識装置３により測定すれば被検眼の眼屈
折度を他覚的に知ることができる。以下、第15図に本実施例の眼屈折度測定装置による測
定フローチャートを示し、順にその各ステップを説明す
る。まずステップ100では、準備モードとして照明光源30
およびレチクル光源35がオンにされ、測定光の投光用光
源15がオフにされてステップ101へ移行する。また、ス
テップ100には、ステップ100′によるタイマー割り込み
も可能であり、このステップ100′では照明光源30のみ
がオンで、レチクル光源35および投光用光源15がオフに
された状態でモニタ画像に入力される。このときのモニ
タ画像には、照明光源30の前に被検眼Ｅがある場合には
照明光の角膜反射光による輝度群とレチクルパターンが
現れ、被検眼Ｅがない場合にはレチクルパターンのみが
現れる。ステップ101は、プリンタ７のスイッチがオンである
か否かが判断され、オンである場合にはステップ102で
プリンタ７を出力してからステップ103へ移行し、オフ
である場合には直接ステップ103へ移行する。ステップ103では、照明光源30の前に被検眼Ｅがある
か否かが判断される。ある場合にはステップ104へ移行
するが、ない場合にはステップ100へ逆戻りして再びス
テップ103までの各ステップが繰り返される。この判断
は、照明光の角膜反射光が受光センサ29で検知できてい
るか否かによって判断でき、検者はモニタ画像上でもそ
のことが判断できる。ステップ104では、照準検知モードとして照明光の角
膜反射光による輝点群のｘ軸およびｙ軸のそれぞれに関
する重心位置の座標（x₀,y₀）を画像認識装置３によっ
て求め、ステップ105へ移行する。ステップ105では、ステップ104で求めたｘ座標（x₀）
の絶対値|x₀|がｘ軸方向の「ずれ」の許容範囲として設
定されたｘ軸ずれ基準の値よりも小さいか否かが判断さ
れ、小さい場合にはステップ106へ移行し、小さくない
場合にはステップ100へ逆戻りして再びステップ105まで
の各ステップが繰り返される。ステップ106では、ステップ104で求めたｙ座標（y₀）
の絶対値|y₀|がｙ軸方向の「ずれ」の許容範囲として設
定されたｙ軸ずれ基準の値よりも小さいか否かが判断さ
れ、小さい場合にはステップ107へ移行し、小さくない
場合にはステップ100へ逆戻りして再びステップ106まで
の各ステップが繰り返される。ステップ107では、合焦検知モードとして照明光の角
膜反射光による輝点群の画像信号の高周波成分（H_f）を
画像認識装置３によって求め、ステップ108へ移行す
る。尚、このように高周波成分を検出することによって
合焦状態を検知する方法はソフトウェアのみによって実
現可能な方法の１例であるが、より一般的な考え方とし
てはハードウェアによる方法も含めて輝点群のコントラ
スト状態を検知することによって合焦状態を検知すれば
よい。ステップ108では、ステップ107で求めた高周波成分
（H_f）が合焦状態の許容範囲として設定されたコントラ
スト基準の値よりも大きいか否かが判断され、大きい場
合にはステップ109へ移行し、大きくない場合にはステ
ップ100へ逆戻りして再びステップ108までの各ステップ
が繰り返される。以上のステップ104および107における照準状況および
合焦状況は、モニタ画像上ではレチクルパターンと輝点
群との位置ずれ状況および輝点群のコントラストの強弱
というかたちで現れ、検者はこのモニタ画像から照準状
況および合焦状況の調整見当がつけられる。ステップ109では、角度補正モードとして照明光の角
膜反射光による輝点群のうち基準径線42上の二つの輝点
に相当する各照明光源のみオンにし、他の照明光源と測
定光の光源15およびレチクル光源35はオフにされた状態
でモニタ画像に入力されてステップ110へ移行する。ステップ110では、ステップ109でモニタ画像上に示さ
れた二つの輝点を結ぶ直線と画像上の水平基準線（光学
測定部１の水平軸に相当）とのなす角αを検知してステ
ップ111へ移行する。ステップ111では、測定モードとして照明光源30およ
びレチクル光源35がオフにされ、測定光の投光用光源15
がオンにされた状態がモニタ画像に入力されてステップ
112へ移行する。このときのモニタには、測定光受光光
学系10によって受光センサ29に検知された眼底のパター
ンの像が画像として一瞬だけ現されるが、測定はこの時
点で完了しているので各光源に関しては直ちにステップ
112へ移行し、測定光の光源15がオフに、照明光源30と
レチクル光源35とがオンにされた基準モードと同じ状態
にされる。ステップ112からはステップ113へ移行し、このステッ
プでは測定モードにおける測定光の受光光学系10で受光
センサ29に入力された信号レベルの高さが十分であるか
否かが判断される。これは被検眼Ｅが白内障の場合には
測定に必要なだけのレベルの画像信号が得られない場合
があるため、このステップでそのチェックが行われる。
ステップ113で信号レベルの高さが十分であった場合に
はステップ114へ移行して計算モードに入り、不十分で
あった場合にはステップ120へ移行してエラー処理が行
われる。このステップ120でのエラー処理としては、例
えば“no target"等の表示を後述のステップ116におい
てモニタ画面に現せばよい。ステップ114では、制御回路５に予め記憶されている
演算式に測定データが入力され、これに基づいて眼鏡レ
ンズあるいはコンタクトレンズの各要素である球面度数
（SPH），柱面度数（CYL），軸角度（AXIS）が算出され
る。各要素の演算式は投光パターンによってその測定点
が異なるため一律ではないが、例えば比較的簡単な例と
して中心角90゜毎の合計４点のスポットパターンを投影
する場合には、各スポットのｘ座標およびｙ座標をそれ
ぞれ（Sx₀），（Sx₉），（Sx₁₈），（Sx₂₇），（S
y₀），（Sy₉），（Sy₁₈），（Sy₂₇）とし、以下のよう
な演算により球面度数（SPH），柱面度数（CYL），軸角
度（AXIS）が求められる。以上の演算が終了するとステップ115へ移行する。ステップ115では、ステップ114で求められた各要素SP
H,CYL,AXISの数値が合理的な数値範囲に収まっているか
否かが判断され、合理的範囲内であれば適正な次のステ
ップ116へ移行し、合理的範囲外であればステップ121へ
移行してエラー処理が行われる。このステップ121での
エラー処理としては、例えば“try again"等の表示を後
述のステップ116においてモニタ画面に現せばよい。ステップ116では、ステップ114での演算結果あるいは
ステップ120または121でのエラー処理による表示がモニ
タ画面に現される。尚、このステップ116での演算結果
を表示する出力条件として、眼鏡レンズ用およびコンタ
クトレンズ用の表示切り替えが可能であり、その他に、
演算結果の数値をどの程度の細かさの数値毎に表示する
か、その表示段階（STEP値）を設定することも可能であ
る。また、眼鏡レンズと角膜との間の距離（VD値コンタ
クトレンズの場合は０）を設定することも可能である。
ステップ116が終了すると再びステップ100の準備モード
へ戻る。なお上述の実施例では、投光パターンとして４点のス
ポットパターンを用いる場合について説明したが、その
他のスポットパターンとして光軸を中心とするｎ本の各
放射線上にスポットパターン投光するｎ点のスポットパ
ターンを用い、各点に関して統計的演算を行うことによ
り、上記実施例におけるA,B,φ並びに球面度数（SP
H），柱面度数（CYL），軸角度（AXIS）が求められ、こ
の場合にはｎを大きな値とすることによって測定精度を
飛躍的に高めることができる。またスポットパターン以
外の投光パターンとしては、連続して光軸の回りに環状
をなす円形パターンであってもよく、その場合には網膜
上に投影されるパターンは楕円の式で表され、その楕円
の長軸および短軸のそれぞれの長さから水平方向の眼屈
折度D₁および垂直方向の眼屈折度D₂が容易に求められ、
またその長軸の傾き角（軸角度）も受光センサ上の座標
から容易に求められる。そして、上述のような測定用光
学系と投光パターンを用いて眼屈折度を演算により求め
る測定方式に関しては、本発明のように光学測定部と本
体部が分離された測定装置に用いることのみに有効では
なく、従来の一体据え置き型装置に採用してもよいのは
勿論である。また、測定用光学系として第２図から第８図に示した
例は本発明の一実施例に過ぎず、光学測定部をハンディ
タイプに構成するためにはこの実施例から種々に変形す
るが当業者にとっては可能であり、第16図ないし第19図
にその一変形実施例を４点のスポットパターンの例で示
しておく。第16図には測定用光学系８′、第17図は測定
光投光光学系，第18図は測定光受光光学系，第19図は照
準光学系をそれぞれ示す。測定光投光光学系９′は、ハーフプリズムの代わりに
ハーフミラー45が用いられ、赤外線発光ダイオードの投
光用光源15′からハーフミラー45まで真っすぐな光軸
a₁′に沿い、ハーフミラー45で直角に反射された測定光
の光軸a₂′に被検眼Ｅ′を位置させることによって、測
定光を被検眼Ｅ′内に投光することができる。光源15′
からハーフミラー45までの間の光軸a₁′上には、光源1
5′側から順にコリメータレンズ19′，ピラミッド形状
の４角錐プリズム46,絞り47,投光リレーレンズ21′,4穴
ミラー48,接眼レンズ22′が配置されている。４角錐プ
リズム46は、４点のスポットパターンを形成するため
に、光源15′からコリメータレンズ19′を経た赤外光を
光軸a₁′の回りに中心角90゜毎の位置を通る４本の光束
に分離させる。絞り47は投光リレーレンズ21′の焦点位
置に配置されており、４角錐プリズム46から出た４本の
光束は絞り47を通過した後に投光リレーレンズ21′へ入
射し、それぞれが光軸a₁′に平行な光束となって４点ス
ポットパターンを形成する。４穴ミラー48は、後述の測
定光受光光学系10′における網膜反射光である測定光を
直角に反射させるためのミラーであって、その上側の反
射面が光軸a₁′に対して45゜傾斜しており、投光光学系
９′において投光スポットパターンの光路を遮断しない
ように、その光路に相当する部分に小さな穴が形成され
ている。従って、４穴ミラー48の各穴を通過した測定光
は、４点スポットパターンとなって接眼レンズ22′に入
射し、ハーフミラー45で直角に反射されて被検眼Ｅ′内
に入る。測定光受光光学系10′では、測定光は被検眼Ｅ′から
４穴ミラー48まで投光光学系９′の光路を逆行し、４穴
ミラー48で直角に反射される。この反射光の光軸a₁₁上
には、４穴ミラー48と平行な反射面を持つマイクロミラ
ー49が配置されており、このマイクロミラー49によって
測定光がさらに下方へ直角に反射される。マイクロミラ
ー49の下方には光軸a₄′に沿って結像レンズ27′および
受光センサ29′が配置されている。照準光学系50では、ハーフミラー45を部分的に透過し
た照明光の角膜反射光がダイクロイックミラー31′によ
って直角下方へ反射され、モニタリレーレンズ33′を通
過する。モニタリレーレンズ33′の下方には第１の45゜
ミラー51が配置され、その反射光路上にレチクルパター
ンの書かれた透明ガラスのレチクル板52が配置されてい
る。このレチクル板52は、モニタリレーレンズ33′に関
して被検眼Ｅ′と共役な位置に配置されている。第１の
45゜ミラー51からレチクル板52を通過した位置には第２
の45゜ミラー53が、これに入射した照準光を直角下方へ
反射させるように配置されている。第２の45゜ミラー53
の下方には、測定光受光光学系10′におけるマイクロミ
ラー49以下の光軸a₄′をこの受光系10′と共有してお
り、結像レンズ27′および受光センサ29′をも共有して
いる。従ってこの照準光学系50は、モニタ用レチクル光
学系がモニタ用カメラ光学系内に組込まれた形に構成さ
れている。尚、照準光学系50においてマイクロミラー49
は極めて小さく、照準光はその周辺部分を通過するの
で、その存在は支障を来さない。以上に説明した実施例および変形実施例のような構成
および作用によれば、例えば第20図に示すように、本体
部２をテーブル等の台上に据え置き、検者がハンディタ
イプの光学測定部１だけを片手に持ってこれを被検眼に
向けて位置させ、被検者には３〜5m先の視標38を見させ
た状態にし、モニタ４を眺めながら光学測定部１の姿勢
や位置を微調整操作しているうちに合照準且つ合焦状態
となれば、検者はその瞬間だけを捕まえるだけで後は自
動的に本体部２で演算が行われ、眼屈折度が算出されて
モニタ４に表示される。したがって測定時間は極めて短
縮化され、また、被検者がどのような姿勢をとっていて
も光学測定部１をその状態に合わせられるので、検者に
とって測定が容易となり、被検者にとっては測定時の窮
屈な苦痛感から解放される。

【効果】

以上の説明より明らかなように、本発明によれば次の
ごとき優れた効果が発揮される。即ち、眼屈折度の他覚的な測定を行うに際して、被検
者の姿勢を拘束することなく、さらには迅速に測定を行
い、被検者に対して測定時の苦痛を感じさせない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の眼屈折度測定装置の概略構成を示す
ブロック図である。第２図は本実施例における光学測定
部に内蔵された測定用光学系を示す図である。第３図な
いし第８図は本実施例の測定用光学系を構成する各要素
としての各光学系を示す図であり、第３図は測定光投光
光学系、第４図は測定光受光光学系、第５図は照明光学
系、第６図および第７図は照準光学系としてのモニタ用
カメラ光学系およびモニタ用レチクル光学系、第８図は
視標光学系をそれぞれ示している。第９図および第10図
は照明光源の位置の違いによる角膜反射光の照準状況を
説明する説明図であり、第９図は照準がずれている状
態、第10図は照準があっている状態をそれぞれ示してい
る。第11図は本実施例において照明光源および錘が円盤
部材に取り付けられている状態を示す図である。第12図
は本実施例において測定光がその光軸上の定点を通って
角膜上に入射し、網膜上に至る光路を斜視図的に示した
図である。第13図は本実施例において角膜上に投影され
る測定光パターンの位置を座標平面上に一般化して示す
図であり、第14図は第13図のように角膜上に投影された
測定光パターンに対応する受光センサ上の像の位置を座
標平面上に一般化して示すである。第15図は本実施例に
よる眼屈折度測定の制御を示すフローチャート図であ
る。第16図は変形実施例の測定用光学系を示す図、第17
図は第16図における測定光投光光学系を示す図、第18図
は第16図における測定光受光光学系を示す図、第19図は
第16図における照準光学系を示す図である。第20図は本
実施例による眼屈折度の測定状態を示す図である。第21
図は従来技術のオートレフラクトメータによる眼屈折度
の測定状態を示す図である。１……光学測定部、２……本体部、３……制御手段の一
部としての画像認識装置、４……モニタ、５……制御手
段の一部としての制御回路、８……測定用光学系、９…
…測定光投光光学系、10……測定光受光光学系、11……
視標光学系、12……照準光学系の一部としてのモニタ用
カメラ光学系、13……照準光学系の一部としてのモニタ
用レチクル光学系、14……照明光学系、15……測定光の
投光用光源、29……受光センサ、30……照明光源、35…
…レチクル光源、38……視標、Ｅ……被検眼

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検眼に対して他覚的に眼屈折度を測定す
るための測定用光学系（８）を備えた光学測定部（１）
と、上記光学測定部（１）からの測定データ信号を演算処理
して眼屈折度を算出する本体部（２）とを備え、上記光学測定部（１）は、上記本体部（２）に対して移
動自在なように、該本体部（２）から分離されたハンデ
ィタイプに構成されていることを特徴とする眼屈折度測
定装置。
【請求項２】上記測定用光学系（８）は、測定光を投光
して被検眼の眼底に投光パターンを投影する測定光投光
光学系（９）と、該被検眼の眼底に投影された投光パタ
ーン像の反射光を受光センサ（29）上に受光する測定光
受光光学系（10）と、被検眼の光軸と一致するこれら測
定光光学系（9,10）の光軸上またはその延長上に視標
（38）を有して該被検眼に遠点を見させる視標光学系
（11）と、被検眼を照明する照明光学系（14）と、上記
受光センサ（29）に受光される上記照明光学系（14）の
照明光源（30）の角膜反射パターンにより当該測定用光
学系（８）と被検眼との相対的位置を示す照準光学系
（12,13）とを有し、上記光学測定部（１）または本体部（２）の少なくとも
いずれか一方には、上記照準光学系（12,13）により被
検眼の位置をモニタリングするモニタ手段（４）を備
え、上記本体部（２）は、上記測定用光学系（８）が被検眼
に対して合照準且つ合焦状態となることによって上記測
定光光学系（9,10）による測定を開始させると共に上記
受光センサ（29）からの画像信号に基づいて被検眼の眼
屈折度を算出する制御手段（3,5）を備えた請求項１記
載の眼屈折度測定装置。