JP2920885B2 - 眼屈折力測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、被検眼の屈折力を他覚的に測定する眼屈折
力測定装置に関する。 ［従来技術］ 従来より被検眼眼底に近赤外光により照明された測定
ターゲットを投影し、投影像を光電的に検出することに
より他覚的・自動的に被検眼屈折力を測定する眼屈折力
測定装置が知られている。 ところで、眼屈折力測定においては、測定窓より機械
の内部をのぞき込むことから発生する調節を取り除くた
めに、被検眼の固視目標を徐々にぼかす雲霧機構が内蔵
されているのが一般的であり、この機構は、眼屈折力測
定のための機構とは別に専用のものが用意されている。 また、近時においては、他覚測定後直ちに自覚測定が
可能なように自覚測定機構が内蔵された装置も提案され
ている。 ［発明が解決しようとする問題点］ 眼屈折力測定部の機構は、製造コストの低減、製品の
小形化を目的として可動部の少ない様々な方式が従来か
ら提案されているが、測定精度を向上させるためには、
前記の雲霧機構を含む視標光学系が必要なため、装置全
体としては可動部が多い複雑な機構となっている。 本発明の目的は、従来技術の問題点に鑑み、測定精度
を損うことなく、コストの低減、製品の小形化が可能な
ように構造を簡単にした眼屈折力測定装置を提供するこ
とにある。 ［問題点を解決する手段］ 本発明は上記目的を達成するために、赤外域の測定光
により測定ターゲットを被検眼眼底に投影する測定指標
投影光学系と、被検眼眼底で反射した測定光を受光素子
で検出する測定指標受光光学系とを備える眼屈折力測定
装置において、被検眼に可視視標を投影する視標光学系
であって、自覚視力確認用の視力視標と該視力視標に対
して雲霧量に相当する分だけ離した位置にある雲霧視標
を投影光路に切換え配置可能に保持するチャート保持手
段を有する視標光学系と、前記測定指標投影光学系と視
標光学系とに共用される光学系であって、前記受光素子
の出力に基づいて被検眼眼底と前記測定ターゲット及び
前記視力視標の投影光路での位置との共役関係を保持す
るように移動可能で、かつ眼屈折力測定時には前記チャ
ート保持手段の雲霧視標を前記視標光学系の投影光路に
配置し、光学系の移動により被検眼の調節除去を行う移
動光学系と、前記チャート保持手段の視力視標を前記視
標光学系の投影光路に配置することにより視力確認を行
う視力確認手段と、を備えたことを特徴とする。 また、前記移動光学系に被検眼に投影する測定ターゲ
ット及び可視視標の光路長を変えるための移動可能な第
１プリズムを配置し、前記測定指標受光光学系には光路
長を変えるための移動可能な第２プリズムを配置し、前
記第１プリズム及び前記第２プリズムに共通な駆動手段
を備えたことを特徴とする。 ［実施例］ 以下、本発明に係る眼屈折力測定装置の実施例を図面
に基づいて説明する。 実施例１ 第１図は、第１の発明の実施例の光学系を示す図であ
って、この実施例では結像光学系を共有するのみなら
ず、自覚確認用の光学系部材等をも共有する眼屈折力測
定装置について説明する。 この第１図において、１は投影光学系、２は受光光学
系、３は視標光学系、４は投影光学系１と視標光学系３
に共用される共用光学系を示す。 ５は被検眼、６は被検眼の角膜位置、７は被検眼の眼
底位置を示す。 投影光学系１は、共用光学系４を介して、ターゲット
８の像を被検眼５の眼底７に投影する働きをする。受光
光学系２は、眼底７にできたターゲット像を検出素子９
に結像させる働きをする、視標光学系３は共用光学系４
を介して、雲霧チャート10を眼底７上に投影する働きを
する。 まず、投影光学系１は近赤外光を発し、光学系光軸に
対し対称位置にある赤外光源11a、11b及びリレーレンズ
12、ターゲット８から構成されている。ターゲット８は
第２図にて示すように、長方形開口部36が形成されてお
り、その長手方向が赤外光源11a、11bを結ぶ線に対し直
角方向に配置されている。さらにこの投影光学系１は、
光軸に対し一体で回転可能である。 次に視標光学系３は、可視光を発するランプ13、コン
デンサーレンズ14、雲霧チャート10よりなり、雲霧チャ
ート10は、共用光学系４内のコールドミラー15に対し
て、投影光学系１内のターゲット８と共役な点16に対し
雲霧量に相当する分だけ離して配置されている。 共用光学系４は、赤外光を透過させ、可視光を反射さ
せるコールドミラー15、乱視補正のための凹円柱レンズ
19、凸円柱レンズ20、プリズム21、リレーレンズ22、光
軸方向に移動可能なプリズム23、対物レンズ群24、ビー
ムスプリッター25よりなり、プリズ23の移動により、非
正視の被検眼５に対し、ターゲット８の像を眼底７に結
像させる。乱視補正のための凹円柱レンズ19、凸円柱レ
ンズ20は、同度数で符号の異なる円柱レンズユニットで
あり、お互いの円柱軸を相対的に回転させることによ
り、連続的に乱視度数を変化せることができるクロスト
ークの円柱レンズを構成しており、対物レンズ24、リレ
ーレンズ22により、被検眼５の角膜６と共役な位置に配
置せれている。対物レンズ群24は、凹レンズと凸レンズ
からなりレトロフォーカスタイプのレンズを構成してお
り、１つで構成したレンズに比較し、焦点距離をかえず
に主点位置を被検眼側に置くことができることから、被
検眼５とビームスプリッター25との間隔、即ち装置の作
動距離を長くすることが可能になる。 ビームスプリッタ25は可視光は透過し、赤外光に対し
てハーフミラーの働きがある。 本実施例においては、対物レンズ24の像側焦点に被検
眼５の角膜６を一致させ、対物レンズ24の物側焦点26と
ターゲット８が共役でかつ投影倍率が等しくなるようリ
レーレンズ22が配置されている。このため、プリズム23
が移動してもリレーレンズ22の物側焦点位置は常に被検
眼５の角膜６と共役であり、その共役位置に円柱レンズ
19、20が配置されている。赤外光源11a、11bは、さらに
リレーレンズ22の物側焦点位置にリレーレンズ12を介し
て共役なため、赤外光源11a、11bの像は常に被検眼５の
角膜６上に結像する。 次に受光光学系は、ミラー27、対物レンズ群28、プリ
ズム29、リレーレンズ30、プリズム31、絞り32、検出素
子９からなり、このうち対物レンズ群28は、共用光学系
４の対物レンズ群24と同じ焦点距離を有し、プリズム29
は共用光学系４のプリズム23と一体で光軸方向に移動可
能である。対物レンズ群28の物側焦点33は、リレーレン
ズ30を介して、検出素子９と共役であり、さらにリレー
レンズの焦点位置に絞り32が配置されている。このた
め、絞り32は常に被検眼角膜６と共役であり、第３図に
示すように、角膜６上に結像する赤外光源11a、11bと共
役位置に黒点32a、32bが配置され、角膜反射をカットす
る働きをする。検出素子９は、プリズム29を移動させる
ことにより、非正視眼に対し、被検眼５の眼底７と常に
共役な位置関係が保たれる。検出素子９は、本実施例で
は１次元位置検出素子が好ましく、絞り32の黒点32a、3
2bをむすぶ方向に検出方向を有している。絞り32と検出
素子９は一体となって投影光学系とともに回転する。 なお、共用光学系４上に配置されているビームスプリ
ッタ34は、第４図に示すように、対物レンズ群24の焦点
位置26と共役位置に開口38があり、これを赤外光源39で
照明していることから、開口から発した光は平行光とな
り角膜６に届くことから、角膜曲率半径1/2の距離だけ
眼底側に光源像ができる。 受光光学系２上に配置されたビームスプリッタ35は、
被検眼５の前眼部を第５図に示すごとく赤外TVカメラ41
に導くためのものであり、40は結像レンズである。さら
にビームスプリッタ35の上には、赤外光42に照明される
レチクル43がレンズ44により、TVカメラ撮影面45に結像
されることから、図示なきTVモニター等で、角膜６上に
できた開口38の輝点をレチクル43の中心に一致させるよ
う、眼屈折力測定装置の位置合わせとを行うことによ
り、被検眼５を測定光軸に一致させることができる。 次に以上の構成に基づく眼屈折力測定装置の測定原理
の説明を行う。 第１図においてターゲット８と被検眼眼底７が共役位
置にある場合は、赤外光源11aを点灯した時の像位置と1
1bを点灯した時の像位置は一致するが、被検眼眼底７と
ターゲット８が非共役位置の場合はこれが分離し、検出
素子９上では、第６図のごとく、分離した像としてその
分離量が検出される。 いま、被検眼の屈折度を …Ｄ 赤外光源11aと11bの間隔９を …ｘ 検出素子上でのズレ量を …ｙ リレーレンズ30の結像倍率を …ｍ 対物レンズ群24、28焦点距離を …ｆ とすると、以下の式が成立する。 さらに、検出素子上でのズレ量ｙをゼロとすべく、プ
リズム23、29を光軸方向で移動させる時の移動量Ｚは、
次の式で現わすことができる。 （１）（２）式より 今被検眼５に対し、水平方向に赤外光源11a、11b及び検
出素子９を配置したとすると、被検眼５の水平経線にお
ける屈折力が求められ、これをD₁とし、このときのプリ
ズム23、29の移動量をZ₁とすると、（２）式より、 で表わされる。 次に、プリズム23、29の固定したまま投影光学系１と
検出素子９を一体で回転させ、この時の検出素子９上で
のズレ量y₂を検出する。この経線における被検眼屈折力
D₂は、（１）（４）式より、で表わされる。同様に順次、投影光学系及び検出素子９
と回転させ、各経線における被検眼屈折力を測定する。
水平方向に対しθの角度を持つ経線における屈折力をＤ
θとすると、被検眼の平均球面度数ＳE、乱視度数Ｃ、
乱視軸Axとは、以下の関係がある。 Ｄθ＝ＳE＋Ccos（θ−Ax） ……（６） （６）式における未知数は、ＳE、Ｃ、Axの３つである
ことから、少なくとも３経線方向での屈折力Ｄθを測光
するとのにより算出可能であるが、さらに多くの経線に
おける屈折力から最小２乗法により、Ｓ、Ｃ、Axを求め
ることにより、信頼性の高い結果を得ることができる。 次に、視標光学系３の動作を含む実際の測定動作につ
いて説明する。 １）裸眼視力の確認 他覚式自動測定開始前の状態としては、第１図におけ
る視力チャート18が視標光学系３上のターゲット８との
共役位置16に切換え配置されており、雲霧チャート10は
測定光軸外にセットする。 またプリズム23、29は、対物レンズ群の焦点位置26と
ターゲット８が共役となる位置、すなわち正視眼に対し
被検眼５の眼底７と視力チャート18の位置16が共役にな
る位置にセットされている。このため被検眼５は視力チ
ャート18を観察することにより裸眼視力が確認でき、今
後行う屈折力検査及び屈折矯正の必要性を被検者に確認
させることができる。 ２）予備測定 このとき第１図において、赤外光源11a、11b及び検出
素子９は図示と異なり、被検眼に対し垂直方向に位置し
ており、検者が被検眼５と測定装置を正確に位置合わせ
をした後、第７図における測定スイッチ50を押す。する
とCPU51の指令により光源駆動回路52を介して、赤外光
源11aが発光し、被検眼５の眼底７にターゲット８の像
が形成され、かつ検出素子９上にターゲット像が結像
し、１次元CCDである検出素子９に蓄積された電荷を順
次取り出し増幅器53により増幅した後、A/D変換器54に
よりデジタル値に変換され、RAM55に記憶される。次に
同様に赤外光源11bが発光し、この時の検出素子９から
の信号がRAM55に記憶され、各値に基づきCPU51が第６図
におけるズレ量ｙを演算し、前記（３）式に基づき、プ
リズム23、29の移動量Ｚを算出する。 次に駆動回路56を介し、チャート切換モーター57を駆
動させ、チャートを雲霧チャート10に切換える。 さきほど算出した移動量Ｚに基づき、駆動回路58を介
してプリズム駆動モーター59を駆動させる。この時、被
検眼５の眼底７はターゲット８の共役点16と共役なた
め、雲霧チャート10はボケて視認される。被検眼５の屈
折異常が大きい場合は、検出素子９上にできるターゲッ
ト像は不鮮明で、算出した移動量Ｚは不正確であるの
で、移動後再度、赤外光源11a、11bを点灯させ検出素子
９上でのズレ量ｙを演算し、移動量Ｚを算出するが、被
検眼５が雲霧チャート10を明視できるようにプリズム2
3、29をマイナス側へ移動する。この量は共役点16と雲
霧チャート10との間隔の半分に相当する。従ってプリ
ズム23、29の移動量は、 となる。 次に、再度赤外光源11a、11bを点灯させ、被検眼が雲
霧チャート10を明視した状態における垂直経線屈折力Ｄ
Vを（５）式より算出する。 次に、投影光学系１及び検出素子９を駆動回路61及び
モーター62により90゜回転させ、同様に赤外光源11a、1
1bを点灯させ、水平経線屈折力ＤHを（５）式より算出
する。 被検眼５に乱視がある場合は、後述の本測定において
不都合が生じるため、ＤVとＤHの平均屈折力ＤSEを算出
し、ＤSEに対する移動量を（２）（７）式より算出し、
移動させる。この場合、被検眼５の平均屈折力における
眼底７の共役点は、ターゲット８の光源側の距離の位
置にあり、雲霧チャート10とは共役位置であり、雲霧チ
ャート像の最小錯乱円が眼底７に一致するため、被検眼
５は雲霧チャート10が最も鮮明に見える。 ３）雲霧 次に、プリズム23、29を第１図における右側へ徐々に
移動させることにより被検眼５は、雲霧チャートが徐々
にボケて見えることから、調節除去が行われる。その移
動量は、被検眼５の平均屈折力ＤSEにおいて、眼底７の
共役点をターゲット８に一致させる量であり、この時点
では赤外光源11a、11bを順次点灯して、検出素子９上の
ターゲット像の水平経線におけるズレ量yHが予備測定に
おいて測定した屈折度数の差ＤH−ＤSEに相当する量と
なるように、プリズム23、29を移動させることにより実
現できる。 これにより、予備測定において被検眼５が調節力を働
かせていた状態であったとしても、常に雲霧量を共役点
７と雲霧チャート10との距離に相当するディオプター
ＤFに保つことがきでる。例えば、垂直経線＋3D、水平
経線＋5Dの被検眼５が4Dの調節力を働かしている状態で
予備測定を行うと、ＤV＝−1D、ＤH＝＋1Dが得られ、Ｄ
SE＋0Dとなり、ＤH−ＤSE＝＋1Dに相当する検出素子９
上のズレyHを得るには、ＤF＝＋4D相当のプリズム23、2
9の移動が行われることになる。 ４）本測定 次に赤外光源11a、11bを順次点灯させ、水平経線屈折
力ＤHをあらためて測定し、投影光学系１と検出素子９
と角度θだけ回転させ、角度θに対応する経線方向の屈
折力Ｄθを測定する。これを繰り返し、各経線における
屈折力を測定する。この時プリズム23、29は固定してお
り、被検眼に乱視がある場合は、検出素子９上のターゲ
ット像はボケを生じ、ズレ量ｙを生ずる。しかし、本装
置では予備測定及び雲霧において、プリズム23、29は、
被検眼の平均屈折力に相当する位置にセットされ、ター
ゲット像のズレ量は最大乱視成分の半分となっており、
それに応じてボケも少なくなることから、予備測定を行
われない場合に比較し測定精度が向上する。被検眼の球
面度数Ｓ、乱視度数Ｃ、乱視軸Axの算出は、（６）式に
よりCPU51により演算され、第７図における表示装置62
に表示する。さらに、この本測定の結果から被検眼の平
均屈折力 を求め、この値に基づく眼底共役位置と雲霧チャート10
が一致するようプリズム23、29を第１図においては左側
に移動させる。 ５）再測定 被検眼５は生体眼であるため、様々な要因により１度
の本測定では正しい結果が得られない場合があり、時に
は数回の測定を要する。この際は再度測定スイッチ50を
押すことにより、前述の３）雲霧及び４）本測定の動作
を繰り返す。 ６）視力確認 他覚測定後視力確認スイッチ68を押すことにより、視
標は視力チャート18に切り変わるとともに、駆動回路63
を介して、モーター64、65を駆動させ、凹円柱レンズ1
9、凸円柱レンズ20を回転させ、乱視度数の補正を行
う。さらに、駆動回路を介し、モーターを駆動させ、プ
リズム23、29を移動させ球面度数を補正し、被検者に測
定結果に基づく矯正視力を確認させることができる。今
凸円柱レンズの乱視度数ＣA、乱視軸をθＡ、凹円柱レ
ンズの乱視度数を−ＣA乱視軸をθＢとすると、合成乱
視度数は次式で与えられる。 これにより、被検者は測定の前後において、裸眼視力
と矯正視力を比較できることから、矯正の必要性を理解
できる。また検者は他覚検査の結果をチェックできるこ
とから、別の装置にて行う自覚検査の検査項目に対し、
およその予定を立てることができる。 ７）他眼の測定 以上により、他眼の測定が終了し、測定部を移動さ
せ、他眼への位置合わせを行う。この際、他眼への切換
えをスイッチ69で検知することにより、前記裸眼視力の
確認の状態に装置がセットされ、以上同様にして測定が
行われる。 ８）プリント及びデーターのクリア 以上の動作の終了後、検者はプリントスイッチ70を押
すことにより、データーのプリントがプリンター71で行
われるとともに、装置は初期状態すなわち、１）項の状
態にもどり、次の被検者測定に対する準備が完了する。 以上本実施例の光学系では、本願発明に伴う効果のほ
か赤外光源11a、11b、ランプ14、開口38を照明するため
の赤外光源39の光を発する部材は、すべて共用光学系４
の中に配置し、検出素子９及び赤外TVカメラ41は受光光
学系に配置したことから、光源側と受光側にて共用する
光学部材は、ビームスプリッター25のみであり、双方を
ほぼ完全に分離でき、フレアー等の発生を最小にするこ
とができ、低ノイズの光学系が実現できる。また、予備
測定において被検眼５が調節力を働かせていた状態であ
ったとしても、常に雲霧量を共役点７と雲霧チャート10
との距離に相当するディオプターＤFに保つことがき
でる。 実施例２ 第８図は第２の発明に係る実施例の光学系を示す図で
あって、投影光学系の結像部材と視標光学系の結像光学
部材をそれぞれ独立して配置する構成の眼屈折力測定装
置に関するものである。 実施例１と同じ光学系部材には同一番号を付してい
る。19a、20aは同度数で同一符号の円柱レンズユニット
でクロストークの円柱レンズを構成する。勿論、実施例
１のように符号の異なる円柱レンズユニットであっても
よい。30a、30b、30cはそれぞれリレーレンズである。 80は投影系で光軸上を移動可能な移動レンズ、81は視
標系で光軸上を移動可能な移動レンズ、82は視標系のリ
レーレンズである。正視眼に対し被検眼５の眼底７と、
ターゲット８、視力チャート18の位置16が共役となる位
置にセットされている。受光系の移動レンズ80、視標系
のお移動レンズ81、ターゲット８は１つのホルダーによ
り連結されており、一体で光軸上を移動するようになっ
ている。 本実施例の動作はその根本においては実施例１と変る
ところはない。即ち、投影光学系の結像部材と視標光学
系の結像光学部材をそれぞれ独立して配置する構成のた
め、被検眼が非正視眼の場合実施例１では被検眼眼底７
とターゲット８、検出素子９及び16の位置との共役関係
を保持するためにプリズム23、29を一体として移動させ
ているのに対して、実施例２ではそれぞれターゲット８
自身、受光系の移動レンズ80及び視標系の移動レンズ71
を一体として移動させている点に差異があるにすぎな
い。 なお、本実施例の変形として、例えば実施例１の光学
系に即していえば、被検眼が非正視眼の場合の被検眼眼
底７とターゲット８、検出素子９及び16の位置との共役
関係を保持するためにはプリズム23、29を移動すること
なく、チャート切換ディスク17、ターゲット８及び検出
素子９を移動させることによっても同様な結果を実現で
きるが、これらの１つのホルダー等により連結し、一体
で移動するようにしてもよい。このように当業者には種
々の変形が容易に考えられる。 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、チャート保持手
段は自覚視力確認用の視力視標と該視力視標に対して雲
霧量に相当する分だけ離した位置にある雲霧視標を投影
光路に切換え配置可能に保持していると共に、被検眼眼
底と測定ターゲット及び前記視力視標の投影光路での位
置との共役関係を保持するように移動可能な移動光学系
を測定指標投影光学系と視標光学系とに共用されたの
で、チャートの切換えだけで裸眼視力の確認から自動屈
折力の測定へ、自動屈折力の測定結果に基づく矯正視力
の確認へと極めて容易に移行することができる。また、
部品の共用化が促進され、装置の制御が簡単になる。 また請求項２の眼屈折力測定装置においては、共用部
品を多くして可動部分を少なくしたので、装置の小型
化、省力化が可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は第１の発明の実施例の光学系配置図、第２図第
３図はそれぞれターゲット８、絞り32の形状を説明する
図、第４図は位置合せ用の輝点を形成する光学系配置
図、第５図は被検眼５の前眼部を赤外TVカメラ41に導く
ための光学系配置図、第６図は被検眼眼底７とターゲッ
ト８が非共役位置の場合の検出素子９上の像の状態を説
明する図、第７図は装置のブロック図、第８図は第２の
発明の実施例の光学系配置図である。 １……投影光学系、２……受光光学系 ３……視標光学系、４……共用光学系 17……チャート切換ディスク 23、29……プリズム 70……受光系の移動レンズ 71……視標系の移動レンズ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．赤外域の測定光により測定ターゲットを被検眼眼底
   に投影する測定指標投影光学系と、被検眼眼底で反射し
   た測定光を受光素子で検出する測定指標受光光学系とを
   備える眼屈折力測定装置において、 被検眼に可視視標を投影する視標光学系であって、自覚
   視力確認用の視力視標と該視力視標に対して雲霧量に相
   当する分だけ離した位置にある雲霧視標を投影光路に切
   換え配置可能に保持するチャート保持手段を有する視標
   光学系と、 前記測定指標投影光学系と視標光学系とに共用される光
   学系であって、前記受光素子の出力に基づいて被検眼眼
   底と前記測定ターゲット及び前記視力視標の投影光路で
   の位置との共役関係を保持するように移動可能で、かつ
   眼屈折力測定時には前記チャート保持手段の雲霧視標を
   前記視標光学系の投影光路に配置し、光学系の移動によ
   り被検眼の調節除去を行う移動光学系と、 前記チャート保持手段の視力視標を前記視標光学系の投
   影光路に配置することにより視力確認を行う視力確認手
   段と、 を備えたことを特徴とする眼屈折力測定装置。 ２．請求項１の眼屈折力測定装置において、 前記移動光学系には被検眼に投影する測定ターゲット及
   び可視視標の光路長を変えるための移動可能な第１プリ
   ズムを配置し、 前記測定指標受光光学系には光路長を変えるための移動
   可能な第２プリズムを配置し、 前記第１プリズム及び前記第２プリズムに共通な駆動手
   段を備えたことを特徴とする眼屈折力測定装置。