JP3874184B2 - 眼屈折力測定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、眼科／眼鏡分野における、人眼の屈折力を広範囲に自動で測定する眼屈折力測定装置に関するものである。これにより、屈折矯正手術において角膜表面の切削手術を行う時に有効に働いている。また、手術に限らず角膜上での屈折力分布を知ることで、人眼の視力評価にも利用される。
【０００２】
【従来技術】
特定の光束を人眼内に照射し、被検者の眼底からの反射光を検知し、この反射光の情報を用いて演算を行い、人眼の屈折力を測定する屈折力測定装置には種々な方法が実現されている。最近は、従来のような角膜の特定位置での屈折力測定から代表的な屈折力情報を提供する装置のほかに、角膜上の広範囲での屈折力の分布を測定し、表示をする装置が提供されている。
【０００３】
ひとつの方法として特願２００１−３３８６０７に開示された方法がある。これは、人眼の角膜と眼底にそれぞれ結像するパターンの投光手段をもち、眼底からの反射パターンを移動しながら受光し、人眼の広範囲の屈折力を測定する装置である。しかしながら、人眼が高い屈折力をもつ時は眼底からの反射パターンがぼけ、精度よく測定できない欠点があり、その結果として測定できる範囲が限られたものになっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、角膜の広範囲にわたりそれぞれの位置で代表される人眼の屈折力分布を測定する時に、従来できなかった高い屈折力まで精度良く屈折力分布情報を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
人眼内に測定のための光を照射する投光光学系と、人眼の眼底からの反射光を検知する受光光学系と、人眼の角膜を見るための観察光学系と、被検者が常にリラックスし測定時に調節作用をおこさないための雲霧光学系と、情報を画像処理して屈折力を算出する処理系を基本的に内蔵するオートレフにおいて、以下の手段を有する装置を提供する。
【０００６】
投光光学系には、測定光源と、そこからの光束を集光し人眼に導く集光光学部を有する。この集光光学部の中に角膜位置に特定パターンを結像させるための絞り１と、眼底位置に特定パターンを結像させるための絞り２があり、それぞれの絞り１、２の特定パターンの形状は角膜を広範囲で測定するための多重リング構造をもち、特に眼底結像用の絞り２は投光光学部の焦点位置におかれる。この投光光学系は２つ以上併置され、人眼の屈折力に応じて選択可能となっている。投光光学系は、あるいは、モーター等に接続され、被検眼の屈折力に応じて移動可能とすることもできる。
【０００７】
受光光学系には、眼底からの反射光を集光し結像させる結像光学部と、眼底反射像を検知する平面受光素子からなり、平面受光素子部は眼底からのパターンが最良に受光できるようにモーターに接続され一定方向に動く合致移動（フォーカシング）機構を有している。なお受光光学系と投光光学系はそれぞれがより効率的に照射／受光を行うため、ハーフミラーで分離されている。処理系は、受光素子で選られたパターン形状から画像解析をすることにより、人眼の屈折力分布を計算するのである。
【０００８】
【作用】
測定光源から照射された光は、投光光学系の絞り１、２を透過し、角膜、眼底に絞りのパターンを結像させる。この時、角膜上のパターンと眼底のパターンは１対１に対応する。これは測定光学系及び人眼のもつ光軸対称性によるためである。つまり、眼底の屈折力情報は眼底上のパターンの大きさで表わされると同時に、相対する角膜上の位置にも相当するのである。しかしながら、人眼の屈折力が大きい場合、眼底でのパターン像がぼけ、そのために受光素子で結像する像は判別が困難になる。そのために、あらかじめ適当な段階に設定された屈折力に合せた投光光学系系を複数個用意し、それぞれで基準となるモデル眼を数種類測定し、記憶しておく。実際の測定では、例えば、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３と３段階の屈折力で区分された投光系により、求めらるデータはＤｘ１、Ｄｘ２、Ｄｘ３と３つ得られる。この３つのどのデータを選ぶかは、１）各明暗リング像のコントラストで取捨選択し、２）コントラストで差がないデータが２つ以上得られたならその平均を測定データとする、ことで確定する。
【０００９】
眼底で反射され受光素子上に結像されたパターン像は被検者の屈折力情報をもち、これを装置内蔵あるいは外部の情報処理機器で画像処理し、変位量を解析することで角膜の各特定位置に代表される屈折力を計算するのである。この時、より画像の認識精度をあげるため受光素子はモーターに接続され、パターン像のエネルギー分布の最大高さを求めて移動する。これを設定した投光光学系の数だけ自動的に繰り返すのである。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の眼科装置の実施形態について、図面を参照しつつ詳述する。本実施例の広範囲測定方法は、角膜表面の複数の所定位置においてその位置から入射した光線による屈折力を投光系の数毎に計算するもので、これらのデータを総合的に評価することで、角膜上の屈折力の分布がわかるのである。
【００１１】
図１は実施例である。１と１’は投光光学系でそれぞれ“＋”の屈折力測定と“−”の屈折力測定用に設定され、ミラー１７で選択できる。２は受光光学系、３は雲霧光学系で、４は観察光学系をそれぞれ表わす。投光光学系を図２を用いて説明する。１０は人眼（焦点距離ｆ０）、１２は対物レンズ（ｆ１）、１３はリング絞り１、１４は投光レンズ（ｆ２），１５はリング絞り２、そして１６は点光源を表わしている。ここに、１３、１５のリング絞りは図４で示されたような複数のリングパターンをもつ。リング絞り１３は人眼の眼底に、リング絞り１５は角膜に結像する配置になっている。図２のように、リング絞り上の各リングの半径ｈ２ｉ、ｈ１ｉと、人眼での結像パターンの半径Ｈ１ｉ、Ｈ２ｉとは以下の関係式で結ばれる。ここにｍ１は人眼から見た対物レンズ１２の結像倍率、ｂは絞りと投光レンズ間の長さ、ｃは投光レンズと絞り間の長さを示す。
Ｈ１ｉ＝（（ｍ１・ｆ２／（ｍ１・ｆ１−ｆ２−ｂ））・ｈ１ｉ
Ｈ２ｉ＝（ｆ０／ｆ１）・ｈ２ｉ
【００１２】
なお、光源の絞りからの長さａと、この像の眼前距離ｔ（光源の結像位置Ｐ）とは、ここでは詳細説明をしないが幾何光学の計算で関連づけられる。ｔの距離の取り方により、眼底Ｈ２ｉの大きさをかえることができる。これを利用し２種類の投光光学系を作るのである。つまり、“＋”と“−”の屈折力に分けて眼底のパターン像の大きさを変えているのである。
【００１３】
図３では受光光学系が示され、２１は対物レンズ（ｆ３）、２２は角膜反射防止絞り、２３は結像レンズ（ｆ４）、２４は受光素子をそれぞれ表わしている。受光素子２４上での結像高さをＹｉ、受光対物レンズの結像倍率をｍ２とするとこのＹｉはＨ２ｉと次の関係式で結ばれる。
Ｙｉ＝ｆ４・Ｈ２ｉ／ｍ２／（ｆ０＋ｘ）
ここに、ｘは人眼の屈折力Ｄに依存する量で、ｘとＤは次式のように関係づけられる。
ｘ＝Ｄ・ｆ０・ｆ０／（１０００−Ｄ・ｆ０）
【００１４】
こうして、受光素子上の各リング径を経線毎に計算することから人眼の全屈折力を計算できるのであるが、実際には、予め値のわかっている模擬眼を複数個用意し、その模擬眼毎に受光素子で得られるパターンの数値を、設定された投光光学系の数だけ（今回の実施例では２つ）登録しておき、実際のパターンの大きさと登録パターンの大きさとを比較することで屈折力を算出する。こうすることで、光学部品の製作誤差及び組立調整誤差に無関係に、基準模擬眼で校正された装置が製作できるのである。
【００１５】
ここで計算されたリング上のある一点の屈折力は、そのリングに１対１に対応する角膜位置の値となり、全リングの値を計算することで、全角膜位置での屈折力分布を求めることと同値になる。つまり、角膜上の対応するＨ１ｉの位置に、屈折力Ｈ２ｉ（受光素子上ではＹｉ）を対応させるのである。
【００１６】
本装置と被検眼との位置関係は、観察光学系４により、受光対物レンズ２１、観察結像レンズ４２を経て観察用撮像素子４３に導かれる。この撮像素子の画像が本発明では図示されていない別のモニターに写されるのであるが、このモニターには角膜位置に相当するところにマークがつけられていてこの位置に角膜画像を合せることで人眼の本装置との位置関係を確認するのである。
【００１７】
雲霧光学系３では、３４のターゲット視標が雲霧結像レンズ３３、対物レンズ２１を通して眼底に結像されるようになっている。視標３４は被検眼の屈折力に対応して移動するのであるが、この量は受光素子２４の移動に対応した量だけ移動し、被検者がじっと見つめることのないようにあらかじめ２〜３Ｄの屈折力の分だけ遠目に設定されている。この機能により、測定中に被検者は視標を凝視することなくリラックスして固視できるのである。
【００１８】
上記は、１回のデータ取得であるが、本発明では投光光学系の設定を変え、このルーチンをもう一回繰り返し、２回目に得られたデータと最初のデータとの比較をする。コントラストが悪いデータは削除する。２つとも削除されない場合は得られたつのデータの平均を測定データとするのである。
【発明の効果】
本発明は、対象屈折力に合せて分けられた複数の投光光学系を予め設定し、それぞれで人眼を測定することにより、高い屈折力をもつ被検者眼でもパターン像がぼけることなく測定できる。このため、近年の屈折矯正手術において、被検者の屈折力の大小を気にすることなく用いられ、しかもその分布を角膜の上での分布で示すことができるため、手術により角膜表面の切削手術を行う場合には有効にはたらくのである。また、被検者の視力を測定する場合に、屈折力分布の影響による各種の収差を評価することができ、よりよい視力を得るためにも有効に使用できるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての眼科装置の構造を概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態としての投光光学系を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態としての受光光学系示す図である。
【図４】本発明の一実施形態としてのリングパターンを示す図である。
１ 投光光学系の光軸
２ 受光光学系の光軸
３ 雲霧光学系の光軸
４ 観察光学系の光軸
１０ 人眼
１１ ハーフミラー
１２ 対物レンズ
１３ リング絞り（眼底）
１４ 投光リレーレンズ
１５ リング絞り（角膜）
１６ 測定光源
１７ ミラー
２１ 対物レンズ
２２ 角膜反射絞り
２３ 受光結像レンズ
２４ 受光素子
３１ ハーフミラー
３２ 角膜反射絞り
３３ 雲霧結像レンズ
３４ 視標
４１ 反射ミラー
４２ 観察結像レンズ
４３ 撮像素子

Claims (2)

1. 人眼の眼底と角膜にそれぞれ特定パターンを結像させるように入射する複数の投光光学系を有し、機械的に選択されたそれぞれの投光光学系の眼底からの反射パターン像から人眼の屈折力分布と角膜の通過点とを同時に求める受光処理系を備えた眼屈折力測定装置において、前記複数の投光光学系は前記特定パターンが異なる結像状態で眼底に照射されるように配置され、人眼の屈折力に応じて選択されることを特徴とした眼屈折力測定装置。
2. 眼底からの反射像を受光する素子が２次元素子であり、反射像の合焦位置に合せて移動可能にしたことを特徴とした請求項１に記載の眼屈折力測定装置。

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