JP2817790B2

JP2817790B2 - 眼屈折力測定装置

Info

Publication number: JP2817790B2
Application number: JP1074183A
Authority: JP
Inventors: 康文福間; 昭男梅田; 憲行永井; 靖久石倉
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1989-03-27
Filing date: 1989-03-27
Publication date: 1998-10-30
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JPH02252431A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は眼屈折力測定装置、特に小児から乳幼児に対
しても有用である眼屈折力測定装置に関するものであ
る。

［従来の技術］従来、眼屈折力測定装置として、被検者の応答を基に
眼屈折力を測定する所謂自覚式検眼器、被検眼を他覚的
に測定する所謂オートレフラクトメータ等の装置が知ら
れている。

然し乍ら、この種の装置で乳幼児の測定を行なう場
合、乳幼児の協力を得られない為自覚式検眼器では測定
ができず、又一般のオートレフラクトメータでは被検眼
の位置を固定しなくてはならないが、乳幼児の場合被検
眼の位置の固定が難しく、測定は極めて困難であるとい
う欠点を有していた。これらの欠点を解消する為、スト
ロボ光で被検眼眼底を照明し、被検眼の瞳孔での光束の
状態をカメラで撮影し、その結果から被検眼の眼屈折力
を測定するいわゆるフォトレフラクション方式の測定方
法が提案されている。

このフォトレフラクション方式の測定に於いては、被
検眼の光軸が少しずれても充分に測定をすることがで
き、被検眼を固定することが困難である乳幼児の眼屈折
力の測定には有用であるとされているものである。

［発明が解決しようとする課題］然し乍ら、斯かるフォトレフラクション方式のもので
は、被検眼瞳孔像の光量分布により被検眼の屈折力を測
定するものであり、被検眼眼底に投影する光源の他に外
光の影響を受けやすく、精度の高い測定結果を得ること
ができないという欠点を有していたものである。

本発明は、上記実情に鑑みなしたものであり、外光の
影響をなくし高精度の測定が可能な眼屈折力測定装置を
提供しようとするものである。

［課題を解決する為の手段］本発明は、被検眼眼底に光源像を投影する為の投影系
と、被検眼瞳孔と略共役位置に配置した受光素子と、該
受光素子上に眼底からの光束を集光する為の受光系と、
前記限底からの光束の一部を遮光する様に該受光系の光
路内に配置されるエッヂ状の遮光部材と、前記光源像の
光量を制御させる光量制御手段と、前記光量制御手段に
より光量変化させ、光量変化前後の前記受光素子上の受
光状態の差に基づき外光の影響を除去する演算部とを備
えたことを特徴とし、前記光量制御手段は前記光源を点
灯及び消灯させるものであり、前記演算部は前記光源の
点灯時の受光素子上の光量分布状態と前記光源の消灯時
の受光素子上の光量分布状態との差に基づいて被検眼の
眼屈折力を演算することを特徴とするものである。

［作用］本発明によれば、受光素子に投影された光束の状態、
即ち、光量分布を基に眼屈折力を測定できる。又、光源
の光量を変化させ、変化したそれぞれの光量分布を比較
することにより測定時の外乱を求めることができ、従っ
て外乱を除去することにより精度の高い眼屈折力が測定
できる。

［実施例］以下図面を参照しつつ本発明の一実施例を説明する。

第１図に於いて、１は光源像を被検眼３の眼定７に投
影する為の投影系であり、２は眼底７により反射された
光束10を受光する為の受光系であり、投影系１及び受光
系２は被検眼３に対向して配置される。

前記投影系１は、光源４及び光源４からの光束11を被
検眼３に向けて反射させる為のハーフミラー５から成
り、該投影系１は光源４からの光束11を瞳孔６を通して
眼底７上に光源４の像を形成する様に投影するもので、
被検眼３の眼屈折力が基準ディオプター値（基準屈折
力）の場合に眼底７上に光源４の像が合焦されるように
光源４と被検眼３との距離が設定されている。

前記受光系２は、対物レンズ８及び受光素子９から成
り、眼底７からの光束10はハーフミラー５を透過して受
光素子９上に導かれる。

該受光素子９は、エリアCCD、撮像管或はこれらの２
以上の集合体であり、受光素子９の受光面9aは対物レン
ズ８に関して被検眼３の瞳孔６と共役位置に配置され
る。

前記受光系２の光路内には、ハーフミラー５に関して
光源４と共役な位置に対物レンズ８の光軸Ｏを境界とし
て光束10の片側を遮光する為のエッヂ状の遮光部材12を
配置する。

又、前記光源４、受光素子９には眼屈折力判断部13が
接続され、該眼屈折力判部13は受光素子９の受光状態よ
りディオプター値を演算し、その結果を表示器14に出力
する様になっている。

次に、眼屈折力判断部13について説明する。

眼屈折力判断部13は主に、前記光源４を駆動発光させ
る駆動回路15、前記受光素子９の受光状態を記憶する記
憶部16、前記光源４のON−OFF制御及び記憶部16の受光
状態の取込時期の制御を行う制御部17、前記記憶部16に
記憶された情報よりディオプター値を演算し、その結果
を表示器14に出力する演算処理部18から構成されてい
る。

この記憶部16は、光源４をONにした時の受光素子９か
らの映像信号を記憶するための第１記憶部16aと、光源
４をOFFした時の受光素子９からの映像信号を記憶する
ための第２記憶部16bと、第１記憶部16aの映像信号から
第２記憶部16bの映像信号を引算するための引算部16c
と、この引算部16cにより引算された映像信号を記憶す
るための第３記憶部16dとから構成され、この第３記憶
部16dに記憶された映像情報からディオプター値を演算
するものである。

該演算処理部18は前記した様に受光素子９の受光状態
を基にディオプター値を演算するが、先ず前記した光学
系の構成によりディオプター値の相違で受光状態が変化
することについて説明する。

第２図（Ａ）に示す様に、被検眼３のディオプター値
が基準ディオプター値に比べて負のディオプター値の場
合には、光源４の像は眼底７の前方で結像され、この光
束により照明された眼底７上の内、光軸上の１点で反射
された光束10を考えると、この光束10は遮光部材12の前
方、即ち被検眼３側で集光され、対物レンズ８により受
光素子９上に投影される光束の上半分（斜線部分）が遮
光される。一方、第２図（Ｂ）に示す様に、被検眼のデ
ィオプター値が基準ディオプター値の場合には、光束10
は遮光部材12上に集光されるもので、光束10は遮光部材
12によって遮られない。

又、第２図（Ｃ）に示す様に、被検眼３のディオプタ
ー値が基準ディオプター値より正の場合には、光源４の
像は眼底７の後方で結像するように投影され、前述と同
様に限定７で反射された光束10は遮光部材12の後方、即
ち受光素子９側で集光され、受光素子９上に投影される
光束10は第２図（Ａ）とは逆の部分の光束（図中では下
半分）が遮光される。

而して、受光面9aに投影される光束は基準ディオプタ
ー値に対して被検眼３のディオプター値の大小、正負に
よって光量分布状態が変化し、この光量分布状態を基に
ディオプター値が求められる。

受光素子９はこの受光面9aに形成される光束の光量分
布を検出する為のものであり、前記演算器13は受光素子
９からの信号を基に、受光面9a上に形成される光束の光
量分布を検出し、基準となるディオプター値に対し被検
眼の眼屈折力が正か負かを判断すると共にその絶対値を
演算し、演算結果を表示器14に出力し、表示器14は求め
られた結果を表示する。

尚、上記実施例では光束分離手段としてハーフミラー
を使用したが、ビームスプリッター、偏光プリズム等種
々の光束分離手段を用いることは勿論である。

以下第３図（Ａ）〜（Ｅ）に於いて、受光面9aに形成
される光束の光量分布状態を説明する。

尚、第３図（Ａ）〜（Ｅ）に於いて説明を簡略化する
為、光源４の光軸と受光系の光軸とを合致させ且遮光部
材12と対物レンズ８とを一致させている。この為、光源
４と対物レンズ８とは同一位置で重ね合わせて示してお
り、遮光部材12は省略して示している。

第３図（Ａ）〜（Ｅ）は被検眼の屈折力Ｄが基準屈折
力D₀に対し負の場合を示しており、以下の説明は眼底か
らの反射光束は全て対物レンズ８によって受光面9a上に
投影されるものとする。

光源４と被検眼瞳孔６との距離をｌに設定しこの光源
の像が眼底に合焦する被検眼の屈折力を基準屈折力D₀と
するとである。

第３図（Ａ）は被検眼の屈折力がＤ（＜D₀）の場合
の、光軸に対し直角方向にＬの長さを有するスリット状
の光源４の軸上の一点S₀からの投影光束を示すもので、
点S₀の像は一旦、S₀′に結像され、被検眼眼底７には、
ぼけた像として投影される。D₀−Ｄが大きくなるに従い
投影される領域7aは広くなる。

第３図（Ｂ）は受光系２、及び、被検眼眼底７からの
反射光束の状態を示すものである。

第３図（Ｂ）に示す様に、被検眼眼底７上の投影領域
の端部の点I_-nからの光束を考えると、この点の像I_-n′
は被検眼瞳孔からｌ′の距離の位置に結像され、この光
束は対物レンズ８を介して被検眼瞳孔６と共役位置に配
置した受光素子９上に投影される。尚、このｌ′と被検
眼の屈折力Ｄの関係式は下記の通りである。

一方、この眼底上の一点から発した光束のエッヂ上で
の広がり幅Δは被検眼の瞳径をｕとすると、第３図
（Ｂ）から明らかな様に、であり、第（１）式、第（２）式よりとなり、被検眼３の屈折力Ｄと基準屈折力D₀との差が大
になるに従い遮光部材12上の広がりは大きくなる。

次に、受光素子９上での光束の広がりについて述べ
る。受光素子９は、被検眼３の屈折力に関係なく常に、
対物レンズ８に関して被検眼瞳孔と共役に配置されてお
り、被検眼瞳孔６の径をｕ、対物レンズ８の倍率をβと
すると、受光素子９上ではβｕの径の領域（被検眼の屈
折力に影響を受けない）に光束が投影される。

又、光軸に対して前記I_-1と対称な点I_nからの光束も
同様に被検眼瞳孔６からｌ′の位置に像I_n′を結像した
後、受光素子９上の同じ領域βｕに投影される。光源４
を点光源として、遮光部材12が無いものとした時、これ
ら眼底７からの各点I_-n、…I₀、…I_n、からの光束の積
分が受光素子９上の光量分布を決めるものである。

ここで、受光素子９上での光量分布について考察する
ため、受光素子９上の光束投影位置の端部位置P_-n、す
なわち、光軸を中心とした座標位置−βu/2に入射する
光束を考えると、この位置に入射する光束は第３図
（Ｃ）での斜線Ａの範囲の光束に限られることとなる。
又、同様に、光軸に対して、前記のP_-n位置と対称な位
置P_nに入射する光束を考えると斜線Ａ′範囲の光束に限
られることになる。してみると、被検眼瞳孔６からｌの
距離（光源４と共役位置）の位置に光軸の一方の光束
Ａ′を遮断するエッヂの遮光部材12を配置すると受光素
子９上のP_-nの位置に入射する光束は遮光部材12により
遮断されず、このP_-nの位置から上方の位置にいくに従
って高速は徐々に遮光され、中心P₀位置で光束の半分が
遮光され、P_nの位置になると全ての光束が遮断されるこ
ととなるものである。従って、エッヂ状の遮光部材12に
より受光素子９上には上方に行くにしたがって暗くな
り、P_nの点で光量が０となる一定傾斜の光量分布となる
ものである。

以上の第３図（Ａ）〜（Ｃ）では、光源４の光軸上の
一点から発する光束のみを示したが、光源４の端部の一
点S_-n（光源の大きさをＬとすると−L/2の座標位置の
点）からの光束を考えると第３図（Ｄ）に示す様にな
る。この点S_-nからの光束は、第３図（Ｄ）に示す被検
眼眼底７上のI_-n点からI_n点の領域に投影され、このI_-n
点、I_n点からの反射光は、前述と同様に被検眼瞳孔６か
らｌ′の距離の位置でI_n′、I_n′の像を結像した後、受
光素子９上のβｕの径の領域に投影されるものである。
ここで、光源４の端部の点S_-nから発する光束のうち、
受光素子９上の光束投影の端部位置P_-nに入射する光束
は第３図（Ｄ）のＢの斜線領域の光束となるものであ
る。

又、前記S_-nの点と対称な光源４の一点S_nからの光束
を考え、そのうち受光素子９上のP_-nの点に入射する光
束を考えると第３図（Ｅ）のＣの斜線領域の光束とな
る。この様に、光源４がある大きさを有するものとして
考えた場合、受光素子９上の一点の光量は、光源４の各
点からの光束の総和として考えなければならない。

第４図（Ａ）は、この考え方に基づき、受光素子９上
のP_-nの位置に入射する各光束を重ね合わせて示したも
のであり、光源上のS_-nの位置から発する光束のうちP_-n
の位置に入射する光束はＢの領域であり（第３図（Ｄ）
参照）、光源上での位置が上方に行くにしたがってその
光束も上方に移動し、軸上の光源位置S₀ではＡの領域の
光束となり（第３図（Ｃ）参照）、光源上でのS_nの位置
ではＣの領域の光束となる（第３図（Ｅ）参照）。従っ
て、受光素子９上のP_-nの点での光量は、これらの光束
の総和として考えられる。

ここで、被検眼瞳孔６からｌの距離の位置に遮光部材
12を配置した時の受光素子９上の点P_-nの光量を示す模
式図を第４図（Ｂ）に示す。第４図（Ｂ）は光源上の位
置が変化するにしたがって遮光部材12により光束がどの
様に遮光されるかを示すものである。第４図（Ｂ）の横
軸は光源上の座標位置、縦軸は光量を示すものであり、
光源上での各点からの光束を考えると、座標位置の−L/
2（Ｌは光源の大きさ）点から０点までの光束は遮光部
材12により遮光されず、座標位置の０点を過ぎると徐々
に遮光され、Δ（前述の光束の広がり）の位置で全ての
光束が遮断される事になるものである。ここで遮光され
ない場合の光源上の各点からの光量をｋとして光源上で
の各点からの光量の寄与を示したものが第４図（Ｂ）で
あり、斜線部の面積が受光素子上のP_-nの点の光量値に
対応するものである。この面積値Ｔは下記の様になる。

同様にして、受光素子上での他の点についても考案す
る。第５図（Ａ）は受光素子上での中心点P₀に入射する
光束を第４図（Ａ）と同様に示したものであり、光源上
のS_-nの点から光束の内P₀の点に入射する光束はB₀の斜
線領域、光源上の中心S₀の点からはA₀の斜線領域、光源
上のS_nの点からの光束はC₀の斜線領域の光束となるもの
であり、受光素子９の中心に入射する光量は第５図
（Ｂ）の斜線領域の面積T₀に対応することになる。すな
わち、光源の各点からの受光素子の中心点に入射する光
束を考えると、光源上の座標位置−L/2の位置から−Δ/
2の位置までは光束は遮光されず、−Δ/2位置を過ぎる
と徐々に光束が遮られΔ/2の位置で全ての光束が遮断さ
れることになり、この面積値を前述と同様に計算すると
下記値になる。

同様にして、受光素子上での点P_nに入射する光束の状
態、及びこの点での光量値を第６図（Ａ）、第６図
（Ｂ）に示す。第６図（Ａ）において、光源上のS_-nの
点からの光束の内P_nの点に入射する光束はＢ′の斜線領
域、光源上の中心S₀の点からはＡ″の斜線領域、光源上
のP_-nの点からの光束はＣ″の斜線領域の光束として示
す。この場合には、第６図（Ｂ）に示す様に、光源の各
点から受光素子のP_nの点に入射する光束を考えると、光
源上の−L/2の位置から−Δの位置までは光束は遮光さ
れず、−Δ位置を過ぎると徐々に光束が遮られ、０の位
置で全ての光束が遮断されることになり、この面積値を
計算すると下記値になる。

これらの式（４）、（５）、（６）の結果からわかる
様に、受光素子９上の光量値は下方から上方にいくにし
たがって、光量値は徐々に低くなるものであり、その受
光素子上での光量分布を図示すると第７図に示すように
直線的に変化する。

前述の説明に於いては、眼底の一点から発する光束を
考えた場合の遮光部材12上での広がり幅Δが光源の大き
さＬの1/2より小さな場合を想定して説明を行ったもの
である。

然し乍らの場合、即ち基準ディオプター値D₀に対する被検眼のデ
ィオプター値の偏差ΔＤが所定量以上の場合には、第10
図に示すような直線変化は示さない。これを第４図乃至
第６図にしたがって説明を行う。前述の様にの場合には、第４図（Ｂ）、第５図（Ｂ）、第６図
（Ｂ）はそれぞれ第11図、第12図、第13図、に示す様に
なり、この光量変化は第７図に示す様な直線変化を示さ
ないことになる。

次に、第２図（Ｂ）で示す被検眼の屈折力が基準値で
ある場合、第２図（Ｃ）で示す被検眼の屈折力が基準値
より正の場合も、前記したと同様に受光素子９上の光量
分布を考察することができ、その場合被検眼の屈折力が
基準値である場合は、第８図に示す如く、均一分布、被
検眼の屈折力が正の場合は第７図で示したものと逆な分
布状態となる。

上記した光量分布の傾斜がディオプター値（屈折力）
をそして、傾斜の方向がディオプター値の正負を表わ
す。以下第10図を参照して説明する。

光量分布の傾きをと定義すると、前記した光束の広がりΔ、即ちボケ量Δは、前記
（４）式より、よって（７）式より而して、（９）式を基準ディオプター値D₀に対する被
検眼のディオプター値の偏差ΔＤとが比例していることを示している。従って、光量分布よ
りを求めることにより被検眼のディオプター値を求めるこ
とが可能となる。

前記した演算処理部18には、前記記憶部16を介して受
光素子９より第10図に示す如き受光状態が入力され、該
受光状態に基づき式（９）に基づき被検眼のディオプタ
ー値の偏差ΔＤを演算する。

次に、上記眼屈折力の測定に於いて、外光等の外乱を
測定結果より除去することが測定精度向上の為には好ま
しい。

外光の影響を除去するには、測定雰囲気を暗くすれば
よいが、測定装置を設定の為に暗室を設備しなければな
らない、或は被検眼者が乳幼児である場合は暗室にする
と乳幼児に恐怖心を与えるので、測定雰囲気は明室であ
る方がよい。

以下、明室で測定を行う場合の屈折力判断部13の作用
にいて説明する。

制御部17は駆動回路15及び記憶部16にON−OFF制御信
号を発する。

第１記憶部16aは制御部17からの信号により光源４の
点灯時の映像信号を取込み記憶し、第２記憶部16bは光
源４を消灯した時の映像信号を取込み記憶する。引算部
16cはこの第１記憶部16aに記憶された映像信号から、第
２記憶部16bに記憶された映像信号を引算するためのも
のであり、この引算された映像信号は第３記憶部16dに
取込み記憶され、演算処理部18はこの第３記憶部16dか
らの映像信号によりディオプター値を演算し、その結果
を表示器14に出力するものである。この構成により、光
源４を点灯した時の第２記憶部16aの映像信号には、光
源４の他に外光の影響による映像信号が重なって記憶さ
れているが、この映像信号から第２記憶部16bに記憶さ
れた外光だけの映像信号が引算され、第３記憶部16dに
は、外光の影響を除去した映像信号が記憶され、この信
号に基づき演算がなされるもので、外光の影響を受けな
い高精度の測定を行うなうことができる。

尚、光源４を完全にON−OFFせず、光量を変化させる
ことでも勿論、外乱の影響を演算し得、真のディオプタ
ー値偏差を求め得ることは勿論である。

更に、光源４のON−OFF、光量の変化は、制御部の回
路を簡単にする為、測定時のみにON−OFFするのではな
く同期信号に基づき連続してON−OFFさせる様にしても
よい。

［発明の効果］以上述べた如く本発明によれば、投影系と受光系とが
同軸に配置される構成であるので、如何なるディオプタ
ー値でも測定が可能で、且受光系は受光素子を用いてい
るので測定結果は瞬時に得られ、又、外光等の外乱を除
去し得るのでS/N比の大幅な改善を行え、明室での眼屈
折力測定が可能となり、暗室等の設備が不要となると共
に乳幼児の場合恐怖心を与えることなく測定を行うこと
ができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概略図、第２図（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）は被検眼のディオプター値の相違による光束の状
態の相違を示す説明図、第３図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）
（Ｄ）（Ｅ）は受光系及び被検眼眼底からの反射光束の
状態を示す説明図、第４図（Ａ）、第５図（Ａ）、第６
図（Ａ）は受光素子に到達する光源各点の反射光束の状
態を示す説明図、第４図（Ｂ）、第５図（Ｂ）、第６図
（Ｂ）は遮光部材によって遮られた場合の各光束の光量
変化を示す説明図、第７図、第８図、第９図はディオプ
ター値に対応した受光面での光量分布状態を示す説明
図、第10図は光量分布状態よりディオプター値を求める
場合の説明図、第11図、第12図、第13図は遮光部材上で
の広がり幅Δが光源の1/2の大きさより大きな場合の遮
光部材によって遮光された場合の各光束の光量変化を示
す説明図である。１は投影系、２は受光系、３は被検眼、４は光源、５は
ハーフミラー、８は対物レンズ、９は受光素子、13は眼
屈折力判断部を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石倉靖久東京都板橋区蓮沼町75番１号東京光学機械株式会社内 (56)参考文献光学Ｖｏｌ．18，Ｎｏ．10，ＰＰ. 545〜546 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A61B 3/103

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検眼眼底に光源像を投影する為の投影系
と、被検眼瞳孔と略共役位置に配置した受光素子と、該
受光素子上に眼底からの光束を集光する為の受光系と、
前記限定からの光束の一部を遮光する様に該受光系の光
路内に配置されるエッヂ状の遮光部材と、前記光源像の
光量を制御させる光量制御手段と、前記光量制御手段に
より光量変化され、光量変化前後の前記受光素子上の受
光状態の差に基づき外光の影響を除去する演算部とを備
えたことを特徴とする眼屈折力測定装置。
【請求項２】前記光量制御手段は前記光源を点灯及び消
灯させるものであり、前記演算部は前記光源の点灯時の
受光素子上の光量分布状態と前記光源の消灯時の受光素
子上の光量分布状態との差に基づいて被検眼の眼屈折力
を演算する請求項１に記載の眼屈折力測定装置。