JP4159190B2 - 眼科測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角膜形状を測定するケラトメータ、眼屈折力を測定するレフラクトメータ、あるいは眼屈折力と角膜形状の両者を測定するレフラクト・ケラトメータ等の眼科測定装置に関する。さらに詳しくは、装置の光学測定部と被検眼との間の相対位置、すなわち作動距離を簡単なシステムで検知することにより上記光学特性の測定精度を高める眼科測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ケラト測定及びレフラクト測定のいずれの場合でも、上記光学特性を求める算出式において作動距離という演算ファクタを含んでおり、その作動距離が測定精度に影響を与えるという問題が共通している。図１に示すように、作動距離とは、眼科測定装置の光学測定部の所定の基準面Ａから被検眼１の基準面Ｂまでの距離である。そして、光学測定部が被検眼１に対して特定の位置関係にあるときに意図した光学測定原理が利用できるように設計的に規定されたその距離が規定作動距離Ｄ0であり、このとき、光学測定部の基準面Ａは被検眼１に対して規定作動位置にある。また、被検眼の光学特性を実測したときの、光学測定部の基準面Ａから被検眼１の基準面Ｂまでの距離が、実作動距離Ｄであり、このときの光学測定部の基準面Ａは被検眼１に対して実作動位置にある。従来、検者の熟練度差で合焦の程度が異なる、あるいは被検者１１が動いてしまうために実作動距離Ｄが不明であったにも拘わらず、実作動距離Ｄの代りに規定作動距離Ｄ0を光学特性算出式に代入して光学特性を求めていた。
【０００３】
以下に、作動距離という演算ファクタが測定精度に如何に影響を及ぼすかについて、ケラト測定及びレフラクト測定に分けて具体的に説明する。
【０００４】
ケラトメータには、被検眼の角膜上に指標像を形成するためのケラト測定光源が平行光束タイプのものと、拡散光タイプのものとがある。
【０００５】
平行光束タイプのものは、測定装置と被検眼との間の位置ずれが測定精度に大きな影響を与えないという長所を有する反面、平行光束を作り出すための特殊な光学系が必要となるために高コストになるという短所を有する。したがって、低コストとするためには、拡散光タイプのものが使用される。
【０００６】
拡散光タイプのケラトメータの投影・受光光学系を図１に示す。図１に示すように、拡散光タイプのものは、拡散光源４として、例えば、光軸７を中心としたリング状ＬＥＤアレイとその前方に配置した拡散板とを組み合わせたものを用いている。このタイプのものは、拡散光源４に特殊な光学系を付加する必要がないので、投影光学系がシンプル且つ安価であるという特長を有する。以下に、この拡散光タイプの構成について詳述する。
【０００７】
拡散光タイプの投影光学系２９では、図１に示すように、光源４から出射された拡散光６が被検眼１の角膜２に投影されている。拡散光６の中で光軸７に対して角度θで入射した光は角膜２上で拡散反射され、光軸平行の指標像は、光源４と被検眼像１の角膜曲率中心を結ぶ線状で且つ曲率半径ｒの略１/２のところ（光軸７よりの高さｈ2)に結像する。この角膜指標像は、リレーレンズ３１及び結像レンズ３３を経て、受光光学系により光電検出器としてのＣＣＤセンサー３４上に導かれて光軸７よりの高さｈ3の像が結像する。この像によるＣＣＤセンサー３４の信号をコンピュータで演算処理することによって角膜２の曲率半径ｒが算出されるようになっている。
【０００８】
図２は、曲率半径ｒの求め方を説明する説明図である。角膜の曲率半径ｒは、(１)式で求められている。
ｒ＝2・ｈ2・{2・ｈ2・Ｄ±ｈ1・(ｈ1 2+Ｄ2-4・ｈ2 2)0.5}・(ｈ1 2-4・ｈ2 2) --(１)
ここで、ｈ1は光軸７からの光源高さ、ｈ2は光軸７からの角膜指標像の高さである。
【０００９】
(１)式から明らかなように、実作動距離Ｄは、求められる角膜の曲率半径ｒを決定する演算ファクターである。この(１)式に代入すべきものは実作動距離Ｄであるが、実作動距離Ｄが不明であるので、実作動距離Ｄが規定作動距離Ｄ0に等しいと仮定して、実作動距離Ｄの代りに規定作動距離Ｄ0を算出式に代入して光学特性を求めていた。したがって、正しい曲率半径ｒを求めるためには、実作動距離Ｄが規定作動距離Ｄ0にできるだけ一致させる必要がある。
【００１０】
上述したように、拡散光を用いたケラト測定では、実作動距離Ｄが規定作動距離Ｄ0と等しいときには正しい角膜曲率半径ｒを求めることができる。しかしながら、実側時には、上述した理由で、実作動距離Ｄが規定作動距離Ｄ0と異なることが多く、このため正確な角膜曲率半径ｒを求めることができない。この点について、図３を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図３(ａ)は、図２と同じようにＤ＝Ｄ0のときであって、設計値であるｈ1，及びＤ0と測定値であるｈ21とを(１)式に代入することで角膜曲率半径ｒを算出することができる。
【００１２】
ところが、図３(ｂ)に示すように、Ｄ＜Ｄ0のときには、光源４の角膜曲率中心方向への入射角θ2は、図３(ａ)の入射角θ1より大きくなるので、角膜指標像の光軸７からの高さｈ22が図３(ａ)における角膜指標像の光軸７からの高さｈ21より大きくなる。角膜指標像の光軸７からの高さｈ22が大きくなると、(１)式から、角膜の曲率半径ｒは図３(ａ)での曲率半径値より大きめに算出される。
【００１３】
また、図３(ｃ) に示すように、Ｄ＞Ｄ0のときには、入射角θ3は入射角θ1より小さくなり、角膜指標像の光軸７からの高さｈ23が図３(ａ)における角膜指標像の光軸７からの高さｈ21より小さくなる。角膜指標像の光軸７からの高さｈ23が小さくなると、(１)式から、角膜の曲率半径は図３(ａ)での曲率半径値より小さめに算出される。すなわち、実作動距離Ｄが所定の規定作動距離Ｄ0から外れた場合、算出された角膜曲率半径は、測定誤差を含むことになる。
【００１４】
このように、従来の拡散光タイプのケラト測定では、上述の理由で、実作動距離Ｄが必ずしも規定作動距離Ｄ0に一致しないにも拘わらず、実作動距離Ｄが規定作動距離Ｄ0に等しいものとして、実際の作動距離Ｄの代りに設計上の規定値である規定作動距離Ｄ0を(１)式に代入して角膜2の曲率半径ｒを算出していた。
【００１５】
したがって、従来の拡散光タイプのケラトメータは、角膜曲率半径ｒが実作動距離Ｄに関係した距離誤差を含むという問題を本質的に有する。実作動距離Ｄを規定作動距離Ｄ0に一致させるべく、オートフォーカス機構といった複雑な機構を付加すれば、検者の熟練度の問題は解決できるとしても、この場合は、全体としてコストアップになるという問題を有する。
【００１６】
次に、眼屈折力Ｇを測定する従来のレフラクトメータについても述べるが、レフラクトメータにおいても、拡散光タイプのケラトメータと同様の問題がある。
【００１７】
ケラト測定のところで説明したのと同様に、検者の熟練度差で合焦の程度が異なる、あるいは被検者１１が動いてしまうために、レフラクト測定時の実作動距離Ｄが不明であるにも拘わらず、実作動距離Ｄの代りに規定作動距離Ｄ0を算出式に代入して光学特性を求めていた。
【００１８】
図４及び図５は、それぞれ、従来のレフラクトメータの投影・受光光学系を、図４における投影光学系２９を示す。図４及び図５に示すように、光軸７に対して入射角θ、規定入射高さｈ1の細く絞ったビーム光９を、被検眼１の眼底３に投影するようになっている。投影されたビーム光９は、眼球内で屈折しながら進行し、眼底３上で光軸７に対する高さｈ6の眼底指標像が投影される。この眼底指標像は、被検眼１側からリレーレンズ３１、絞り３２、結像レンズ３３の順序で配置された受光光学系３０により光電検出器としてのＣＣＤセンサー３４上に導かれて光軸７よりの高さｈ7の像が結像される。ＣＣＤセンサー３４上で結像した像の信号をコンピュータで演算処理することによって眼屈折力Ｇが算出される。レフラクト用の受光光学系３０においては、図４に示すように、リレーレンズ３１が、被検眼側基準面Ｂ（被検眼１の角膜２）の位置と絞り３２の位置とが互いに共役な位置になるように配置されるとともに、結像レンズ３３が、絞り３２を通過した光が光軸７に対して平行になるように結像レンズ３３の焦点位置に配置される。
【００１９】
この場合、実作動距離Ｄと規定作動距離Ｄ0との差を距離誤差Δとし、眼軸長をｄ、眼屈折力をＧ、眼球の屈折率をｎ、規定入射高さをｈ5とすると、眼底指標像の高さｈ6は(２)式で表わされる。
ｈ6＝(-１)・ｄ・ｎ-1・{(ｈ5-Δ・θ)・Ｇ+θ} --(２)
【００２０】
受光光学系３０によりＣＣＤ３４センサ上に形成された眼底指標像の光軸７からの高さｈ7は、リレーレンズｆ１の焦点距離をｆ1、結像レンズｆ２の焦点距離をｆ2とすると、ｈ7は(３)式で与えられる。
ｈ7＝ｆ1 -1・ｆ2・(Ｄ-ｆ1)・(1-Δ・θ)-1・ｎ・ｄ-1・ｈ6 --(3)
【００２１】
(２)式を(３)式に代入して、眼屈折力Ｇについて式を整理すると、(４)式が得られる。
Ｇ＝{ｈ7・ｆ1+(Ｄ0-ｆ1)・θ・ｆ2}・{(Ｄ0-ｆ1)・(Δ・θ-ｈ5)・ｆ2+ｈ7・ｆ1・Δ}-1 --(4)
【００２２】
(４)式からわかるように、眼屈折力Ｇは、作動距離の距離誤差Δに依存しており、距離誤差Δを求めることができれば、正確な眼屈折力Ｇを算出することができる。
【００２３】
しかしながら、従来、眼屈折力Ｇは(５)式によって算出されていた。
Ｇ＝{ｈ7・ｆ1+(Ｄ0-ｆ1)・θ・ｆ2}・{(Ｄ0-ｆ1)・ｈ7・ｆ2}-1 --(5)
【００２４】
(４)式と(５)式とを比較すると、(５)式は、(４)式においてΔ＝０としたときのものと等しいことがわかる。すなわち、従来、実作動距離Ｄが不明であったために作動距離の距離誤差Δを無視して、眼屈折力Ｇは、近似式(５)によって算出されていた。
【００２５】
実側時には上記理由により実作動距離Ｄが必ずしも規定作動距離Ｄ0に一致しない（すなわち、作動距離Ｄの距離誤差Δがゼロにならない）にも拘わらず、実作動距離Ｄが不明であるとともに、従来技術には、作動距離の距離誤差Δを補正しようとする発想がそもそもなかったために、作動距離の距離誤差Δを無視して眼屈折力Ｇを算出していた。したがって、実作動距離Ｄを正確に検知することができれば、(４)式から正確な眼屈折力Ｇを算出できるようになる。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、装置の光学測定部と被検眼との間の実作動距離を簡単なシステムで検知し、検知された実作動距離と予め与えられている規定作動距離との距離誤差から光学特性を補正することにより、光学特性の測定精度を高めることができる眼科測定装置を提供することである。
【００２７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上述の技術的課題を解決するために、本発明に係る眼科測定装置は、以下の特徴を有する。
【００２８】
すなわち、本発明に係る眼科測定装置は、被検眼の光学特性を測定する光学測定部と、光学測定部が被検眼に対して規定作動位置にあるか否かを検出する規定作動位置検出手段と、被検眼に対する光学測定部の相対的位置関係を常時検出する位置検出手段と、規定作動位置検出手段からの規定作動位置情報と位置検出手段からの位置情報とから、被検眼に対する光学測定部の規定作動位置及び実作動位置を認識する位置認識手段と、位置認識手段より得られた光学測定部の実作動位置、あるいは規定作動位置と実作動位置との距離誤差を演算ファクターとして含む被検眼光学特性算出式に基づいて被検眼光学特性値を演算する演算手段とを備え、実作動位置において得られた光学特性値を距離誤差に基づいて補正して、実作動位置での補正光学特性値を求めることを基本的特徴としている。
【００２９】
上記装置によれば、検者が、光学測定部を被検眼に対する規定作動位置に位置決めすべく光学測定部を動かすときに、位置検出手段によって被検眼に対する光学測定部の相対的位置が常時検出されているとともに、光学測定部が規定作動位置にあるか否かが作動位置検出手段によって認識される。ある位置が規定作動位置であると検者が判断して被検眼の測定を開始した瞬間、その瞬間での実作動位置が位置検出手段によって検出される。これらの光学測定部の規定作動位置と実作動位置とは位置認識手段によって認識され、規定作動位置に対する実作動位置の距離誤差が算出される。実作動位置での光学特性値は、距離誤差を加味して被検眼光学特性算出式に従って演算手段によって算出され、距離誤差に基づいて補正される。したがって、距離誤差を考慮しなかった従来例より、光学特性値の測定精度を向上させることができる。
【００３０】
上記規定作動位置検出手段としては、種々の検出手段を用いることができる。例えば、三角測量手段あるいは超音波計測手段等の２つの物体間の距離を測定する公知の測距手段を眼科測定装置に別途設けて用いることができる。また、１つの光源からの光を２つの指標光にスプリットさせ、被検眼の角膜に対してある角度からその指標光を投影し、既存の光学系とは別に設けられた２つの受光光学系で各角膜反射指標像を受光し、２つの角膜反射指標像が規定作動位置で１つに重なるように予め設計しておき、角膜反射指標像の重なり具合によって光学測定部が被検眼に対して規定作動位置にあるか否かを検出するという指標像一致検出手段を用いることができる。また、光軸に対して点対称の２つの指標光を被検眼の角膜に対してある角度から投影し、角膜で反射した２つの指標像の間隔を測定して、角膜反射指標像間の間隔が規定作動位置での予め設定された間隔と等しくなった位置から規定作動位置を検出するという指標像間隔検出手段を用いることができる。
【００３１】
規定作動位置検出手段としては、上述した検出手段を用いることもできるが、光学測定部の位置に応じて被検眼の合焦を判定する合焦判定手段を用いることが好ましい。
【００３２】
眼科測定装置においては、被検眼の状態をモニターするために前眼部を観察する光学系が必ず設けられており、この前眼部像を合焦判定像として利用することができる。そして、合焦判定手段は、光学測定部が被検眼に対して規定作動位置になったときに被検眼が合焦するように予め光学設計されている。被検眼の光学特性を測定する際に、検者は光学測定部を前後に動かして被検眼が合焦するように位置決め操作を行う。被検眼が合焦すれば、この合焦位置が規定作動位置となり、前眼部像を合焦させるという通常の測定操作から規定作動位置を簡単に検出することができる。そして、合焦判定手段は、既存の光学系を利用することができるので、低コスト化を図ることができる。
【００３３】
合焦判定光投影光学系は、別途設けることができるが、通常、眼科測定装置の光学測定部に設けられている既存の投影光学系を利用することができる。すなわち、レフラクトメータには、前眼部像あるいはアライメント用照準像を角膜に投影するための投影光学系が設けられており、ケラトメータには、前眼部像、アライメント用照準像、及び角膜指標像を角膜に投影するための投影光学系が設けられており、これらの投影光学系を合焦判定光投影光学系として利用することができる。
【００３４】
例えば、被検眼の前眼部を照明する照明光学系を合焦判定光投影光学系と兼用することができる。
【００３５】
また、ケラトメータにおいては、角膜形状測定指標光投影光学系を合焦判定光投影光学系と兼用することができる。
【００３６】
また、被検眼の角膜上にアライメント光を投影するアライメント光学系を合焦判定光投影光学系と兼用することができる。このとき、角膜面上に形成されたアライメント用照準像のコントラストが前眼部像より高いので、被検眼の合焦及び合照準が容易になる。
【００３７】
好ましくは、上記角膜形状測定指標光として拡散光を用いることができる。
【００３８】
上記構成によれば、平行光束を作り出すための特殊な投影光学系が不必要となるので、低コスト化を図ることができる。
【００３９】
本発明をさらに具体的に述べれば、眼科測定装置は、被検者の顔面をベースに固定するための被検眼固定手段と、被検眼の光学特性測定用指標光を被検眼に投影する指標光投影光学系と、各投影光学系で投影された光の被検眼反射像を光電検出手段に受光する受光光学系と、を備えてなり、かつ、ベース上に被検眼固定手段に対して前後左右に移動自在に設置してなる光学測定部と、光電検出手段からの画像信号に基づいて角膜反射像を映し出すモニターとを備える眼科測定装置に関し、この眼科測定装置は、さらに、以下に述べる、合焦判定光投影光学系と、演算手段と、合焦判定手段と、位置認識手段と、補正手段とを有する。すなわち、合焦判定光投影光学系は、光学測定部に設けられて、合焦判定光を角膜に投影する光学系であり、角膜反射像としての、前眼部像、アライメント用照準像、及び角膜指標像を角膜に投影するための投影光学系を用いることができる。演算手段は、光電検出手段からの画像信号を受信するとともに、規定作動距離を演算ファクターとして含む被検眼光学特性算出式に基づいて被検眼光学特性を算出する。位置検出手段は、被検眼固定手段に対する光学測定部の位置を常時検出するものであり、例えば、ポテンショメーターを用いることができる。合焦判定手段は、モニター上で合焦判定光の角膜反射像のピントを合わせるときに、光学測定部の位置に応じて合焦程度を常時判定するものであり、被検眼の前眼部を観察する光学系を利用することができる。位置認識手段は、位置検出手段からの位置情報と合焦判定手段からの合焦情報とから、合焦判定手段により合焦状態と判定された瞬間の光学測定部の規定作動位置と、測定指標光を実際に投影した瞬間の光学測定部の実作動位置とを認識するものである。補正手段は、位置認識手段より得られた規定作動位置と実作動位置との距離誤差に基づいて被検眼光学特性算出式を補正して、実作動位置での補正された光学特性値を算出する。
【００４０】
上記装置によれば、合焦判定光によって被検眼の角膜上に形成された角膜反射像が、光電検出手段に導かれ、光電検出手段からの画像信号に基づいて角膜反射像がモニターに表示される。角膜反射像は、さらに合焦判定像として解析されて、合焦の程度が常時判定されている。また、本装置には、被検眼固定手段に対する光学測定部の位置を常時検出する位置検出手段が設けられている。検者が、モニター上の角膜反射像を見ながら光学測定部を前後に動かすときに、合焦情報と位置情報とから合焦状態と判定された瞬間の光学測定部の規定作動位置が認識・判定される。したがって、検者がモニター上の角膜反射像を見ながらアライメントの位置決めを行うので、オートフォーカス機構が不要になる。そして、検者がある位置で合焦したと思って測定ボタンを押した瞬間、光学特性測定用の視標光が被検眼に投影されて光学特性が測定されるとともに、その瞬間の実作動位置が認識される。このようにして得られた規定作動位置と実作動位置との距離誤差Δに基づいて被検眼光学特性算出式に距離誤差データを代入して光学特性値を補正するので、光学特性値の測定精度を向上させることができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な一実施形態について、図６〜図１３を参照して詳細に説明する。
【００４２】
図６は、角膜形状と眼屈折力との両方を測定することができるレフラクト・ケラトメータを示す側面図である。レフラクト・ケラトメータは、被検眼固定手段としての被検者固定フレーム２３と、光学測定部２８を内蔵する本体２１と、本体２１と一体化されているとともにベース２２に対して前後に移動自在の移動台２４と、移動台２４を可動に支持するための土台であってテーブル等の台上に据え置かれるベース２２とから構成されている。
【００４３】
図６に示した被検眼固定フレーム２３は、被検者１１が顎を乗せるための顎乗せ台２５と、顎乗せ台２５がベース２２から略垂直に延在するように顎乗せ台２５をベース２２に対して固定する顎乗せ台支持部２５ａとからなる。顎乗せ台２５は、被検者１１の額が押し当てられることによりその顔面が固定される顎乗せ台フレーム２５ｂと、被検者１１の被検眼１がちょうど光学測定部２８の接眼部に位置するように被検者１１の顎の高さを上下に調節するための高さ調節機構を有する顎乗せ部２５ｃとを備えている。
【００４４】
図６に示した移動台２４は、被検者固定フレーム２３に対して前後、左右に移動自在の移動機構を内蔵しており、その上面には操作ボタン２６ａを有するジョイスティック２６を備え、検者はモニター２８ａを見ながらジョイスティック２６を動かして照準及び合焦できるように顎乗せ台２５に対して光学測定部２８の位置調整操作を行う。
【００４５】
図７に示すように、移動台２４の下面には、位置検知手段としてのポテンショメーター２７が設けられている。ポテンショメーター２７としては、例えば、両端をベース２２に固定して全体を緊張させた状態にある糸が、可変抵抗器に接続されたプーリーの外周に巻回されたものを用いることができる。このような構成で、移動台２４がベース２２に対して前後に動くと、プーリーが回転することに伴って可変抵抗器の抵抗値が変化する。この抵抗値変化が移動台２４の移動量に対応しているので、ポテンショメーター２７の抵抗値変化をモニターすることで、移動台２４の移動量を検知することができる。なお、このポテンショメーター２７としては、種々のタイプのものを使用することができる。例えば、ラック＆ピニオン機構を用いたもの、可動鉄心とコイルとから構成される差動変圧器方式のもの、あるいはリニア・エンコーダを用いたもの等の種々の位置検出手段を用いることができる。
【００４６】
図６に示すように、本体２１は、角膜曲率半径及び眼屈折力等の光学特性を測定するための光学測定部２８と、光学測定部２８から得られた画像信号を受信するとともに、各種データに基づいて角膜曲率半径及び眼屈折力等の測定値を演算する不図示の演算手段と、レチクルマークが写し出されているとともに、被検眼反射像及び眼科測定値といった種々の情報を表示するモニター２８ａと、位置情報と合焦情報とから規定作動位置及び実作動位置をそれぞれ認識する不図示の位置認識手段とを備えている。
【００４７】
図８は、本発明の一実施形態に係る眼科測定装置の光学測定部２８の光学系を示す図である。図８に示すように、光学測定部２８は、被験眼１の前眼部に照明光５３を照明する照明光源５３ｂと、被検眼１の角膜２上にアライメント光５２を投影するアライメント用投影光学系５２ａと、被検眼１の角膜２にケラト測定光５１を投影するケラト測定光源５１ｂと、眼底３に対してレフ測定光５０を投影するレフ測定投影光学系５０ａと、眼底指標像をレフ受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ａ上に結像させるレフ受光光学系３０ｂと、前眼部像及び角膜指標像を角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上に結像させる角膜反射像受光光学系３０ｂとを備える。
【００４８】
照明用投影光学系は、通常、接眼レンズ６７の近傍に設けられており、照明光源５３ｂから出射された照明光５３は、被検眼１の角膜２上に前眼部像を投影する。前眼部像は、接眼レンズ６７、ダイクロイックミラー５、フィールドレンズ６６、ビームスプリッタ６５、及び絞り３２からなる角膜反射像受光光学系３０ｂによって角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上に導かれる。
【００４９】
アライメント光学投影光学系５２ａは、レフラクト測定時に用いられ、アライメント状態で測定光学系の光軸７上に位置する被検眼１に臨むように配置されたスポット光を発射する点状のアライメント光源５２ｂを有する。アライメント光５２は、ビームスプリッタ６５、フィールドレンズ６６、ダイクロイックミラー６１、接眼レンズ６７を経て、被検眼１の角膜２に角膜反射像であるアライメント用照準像が投影される。アライメント用照準像は、接眼レンズ６７、ダイクロイックミラー６１、フィールドレンズ６６、ビームスプリッタ６５、及び絞り３２からなる角膜反射像受光光学系３０ｂによって角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上に導かれる。
【００５０】
被検眼１の角膜２あるいは眼底３に対して光学特性測定用の指標光をそれぞれ投影する投影光学系及びその受光光学系について説明する。
【００５１】
角膜の曲率半径を測定するためのケラト測定用の指標光投影光学系は、接眼レンズ６７の近傍に設けられている。リング状に配置されたケラト測定光源５１ｂから出射された光は、拡散板６０を介して被検眼１の角膜２上に投影される。角膜指標像は、接眼レンズ６７、ダイクロイックミラー５、フィールドレンズ６６、ビームスプリッタ６５、及び絞り３２からなる角膜反射像受光光学系３０ｂによって角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上に導かれて、角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上で結像する。
【００５２】
眼屈折力を測定するためのレフラクト測定用の指標光投影光学系５０ａにおいて、レフ測定光源５０ｂから出射した細く絞られたビーム光のレフ測定光５０が、マスク６２でリングパターンの指標光５０に加工される。このレフ測定用の指標光５０は、穴開きミラー６３、ダイクロイックミラー６１、接眼レンズ６７を経て、被検眼１に投影され、被検眼１の眼底３で反射して眼底指標像を形成する。眼底指標像は、接眼レンズ６７、ダイクロイックミラー６１、穴開きミラー６３、及び結像レンズ６６からなるレフ受光光学系３０ａによってレフ受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ａに導かれて、レフ受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ａ上で結像する。
【００５３】
図９は、本発明の一実施形態に係る眼科測定装置のシステム図である。図９に示すように、ＣＣＤセンサ３４ａ，３４ｂ上で結像した被検眼反射像の画像信号を受信するとともに、各種データに基づいて角膜曲率半径及び眼屈折力等の眼科測定値を演算するための演算手段としてのＣＰＵ３５が本体２１に設けられている。ＣＰＵ３５には、角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂからの信号を受け取って角膜反射像をモニター２８ａに出力するビデオ回路４７と、投影・受光光学系４９を介して被検眼１に対して投影する各光源５０，５１，５２，５３を制御する制御出力信号、及び入力装置としてのジョイスティック２６の入力信号の入出力端子であるＩ/Ｏポート４８と、ポテンショメータ２７からのアナロクデータをデジタル化するためのＡ/Ｄ変換回路３６と、システム制御のプログラムが書き込まれたＲＯＭ４５と、システムのワークエリアとして使用されて角膜指標像、眼底指標像、及び位置データの各実測値を一時的に記憶する位置記憶手段としてのＲＡＭ４４と、ビデオ回路４７からの信号を直接ＣＰＵ３５に伝えるダイレクトメモリアクセス回路４６とが接続されている。
【００５４】
前眼部像の結像した角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂから出力された電気信号は、ビデオ回路で映像信号に変換され、画像表示デバイスとしてのモニター２８ａに前眼部像が表示される。検者はモニター２８ａ上の前眼部像を見ながら、ジョイスティック２６を操作して、測定光学部２８を搭載した移動台２４をベース２２に対して前後、左右に移動させる。前眼部像の中心がモニター２８ａに表示された円形レチクルパターンの中心と一致するように、すなわち被検眼１と測定光学部２８との光軸が一致するように、検者はモニター２８ａを見ながら照準する。なお、このような照準操作を行う際には、被検眼１が測定光学部２８に対して予め略合焦状態になっているので、その後に続く合焦操作が容易且つスムーズに行われる。
【００５５】
角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上に結像されたアライメント用照準像及び角膜指標像も、上記前眼部像と同様の信号処理によって、それぞれ、照準像及び角膜指標像としてモニター２８ａに表示される。検者は、モニター２８ａに表示されたアライメント用照準像あるいは角膜指標像を見ながら、光学測定部２８を搭載した移動台２４を顎乗せ台２５の固定されたベース２２に対してジョイスティック２６を操作して前後に動かして、照準像あるいは角膜指標像を合焦させる。なお、アライメント用照準像の輝度が前眼部像より高いので、照明光学系を使用しなくても前眼部を観察することができるとともに、アライメント用照準像によって合焦及び合照準を容易に行うことができる。
【００５６】
被検眼１の角膜２上に投影される、前眼部像、アライメント用照準像、及び角膜指標像の各角膜反射像は、検者がモニター２８ａに表示された角膜反射像を合焦させるために使用されるとともに、別途、以下に説明する信号処理を施すことによって、合焦状態を判定するための合焦判定像として使用される。
【００５７】
規定作動位置検出手段としての合焦判定手段は、光学測定部２８が被検眼１に対して規定作動位置になったときのみに合焦するように光学設計されており、角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂとＣＰＵ３５とを少なくとも備える。合焦判定手段は、角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上で受光された合焦判定像としての角膜反射像のコントラストが最も高くなったときに、光学測定部２８が合焦状態、すなわち判定規定作動位置であると判定する。合焦判定手段による信号処理方法は、図１１に示すアナログ回路と図１２に示すデジタル回路とに大別される。
【００５８】
図１１のアナログ回路による信号処理では、合焦判定像が結像した角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂから出力されたビデオ信号は、高周波フィルター３７を通過して、アナログ的な信号処理がまず行われたあと、最終的にデジタルデータに変換される。角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂから出力されたビデオ信号を高周波フィルター３７を通過させることにより、輝度信号を含む高周波成分がビデオ信号から抽出される。高周波成分が積分器３８で１フィールド毎に積分され、積分回路信号はＡ/Ｄ変換回路３６で量子化される。その一方で、角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂからのビデオ信号が同期分離回路３９及び垂直同期パルス回路４０を通過することによって、各種制御タイミング信号が作り出される。クリア信号によって、積分器３８が１フィールド毎に初期化されて１フィールドにおけるデータを積分する。ホールド信号によって積分器からのデータをＡ/Ｄ変換回路３６で量子化し且つ保持する。Ａ/Ｄ変換回路３６に保持されたデジタルデータが、１フィールド毎の割り込み信号によって、ＣＰＵ３５に取り込まれる。このとき、ポテンショメータ２７から出力されたアナログ信号はＡ/Ｄ変換回路３６を通ることによりデジタルデータに変換され、このデータは移動台２４の位置データとしてＣＰＵ３５に取り込まれる。
【００５９】
図１２のデジタル回路による信号処理では、角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂの直後にＡ/Ｄ変換回路３６を接続してアナログデータをデジタルデータに変換するものである。すなわち、合焦判定像が結像した角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂからのビデオ信号は、最初にＡ/Ｄ変換回路３６で量子化され、量子化データがフレームメモリ４２に格納される。量子化データは、空間フィルタ４３で微分され、加算器４１により積分される。ＣＰＵは１フィールド毎の割り込み信号により、加算器４１によって積算値が取り込まれる。一方、角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂからのビデオ信号から、周期分離回路３９及び垂直同期パルス回路４０を通ることにより各種制御タイミング信号が生成される。クリア信号によって、加算器４１が１フィールド毎に初期化されて１フィールドにおけるデジタルデータを加算する。加算器４１での積算値が、１フィールド毎の割り込み信号によって、ＣＰＵ３５に取り込まれる。このとき、ポテンショメータ２７から出力されたアナログデータはＡ/Ｄ変換回路３６によりデジタルデータに変換されて移動台２４の位置データとしてＣＰＵ３５に取り込まれる。なお、フレームメモリ４２を省略して空間フィルタ４３に直接入力することもできる。
【００６０】
測定操作を行っている間、アナログ方式及びデジタル方式のいずれの場合においても、合焦判定像の積算値及び光学測定部２８の位置データが常時検出されている。検者がピント合わせするために、検者がジョイスティック２６を操作しながら移動台２４を前後に動かすと、各位置での位置データと合焦判定像の積算値とが変化する。各位置での位置データと積算値とに対して、位置データを横軸に、積算値を縦軸にとると、図１３に示す山型曲線のグラフとなる。検者が移動台２４を前後に動かすと積算値は合焦判定像の合焦位置で最大となるので、図１３における山型曲線の頂点が合焦位置である。検者が移動台２４を前後に動かすのは以下の理由による。すなわち、モニター２８上でピント合わせをするために、検者が移動台２４を動かす際に、検者がある一方向に動かすだけで合焦したと判断することはなく、検者は、通常、その反対方向にも動かす。つまり、検者は、合焦の有無を判断するために、合焦位置を中心に移動台２４を前後に動かすという操作を繰り返す。したがって、検者が移動台２４を前後に動かしているときに、合焦判定手段から合焦判定像の合焦情報を得ることができる。
【００６１】
位置認識手段は、図９に示すように、角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂと、ＣＰＵ３５と、ポテンショメータ２７と、モニター２８ａと、位置記憶手段としてのＲＡＭ４４とを少なくとも備える。ポテンショメータ２７からの位置情報と、角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂとＣＰＵ３５とを少なくとも備える合焦判定手段からの合焦情報とが、それぞれ、所定のタイミングで、ＲＡＭ４４に一時的に蓄えられる。これらの位置情報と合焦情報とを常時モニターすると、上述したように、図１３の山型曲線が得られる。そして、山型曲線の頂点が合焦状態と判定され、その瞬間での光学測定部２８の合焦位置が規定作動位置として認識され、その位置での位置データがＲＡＭ４４に蓄えられる。また、検者がモニター２８ａ上の角膜反射像から合焦したと判断したときに測定開始ボタンを押す。この瞬間に光学特性測定用の指標光が被検眼１に投影されるとともに、その瞬間での光学測定部２８の位置が実作動位置として認識され、その位置での位置データがＲＡＭ４４に蓄えられる。
【００６２】
位置認識手段より得られた規定作動位置と実作動位置との距離誤差Δに基づいて被検眼光学特性算出式を補正する補正手段は、図９に示すＣＰＵ３５を備えている。ＣＰＵ３５によって、指標光を実際に投影した瞬間の、角膜指標像及び眼底指標像の高さ情報、及びそのときの位置情報を、それぞれ、従来技術で説明した(１)式及び(４)に代入して演算処理することによって、補正された角膜曲率半径及び眼屈折力等が算出される。このようにして得られた眼科測定値は、モニター２８ａ上に表示されるか、あるいは不図示のプリンタで印字される。
【００６３】
次に、角膜曲率半径の測定を行なったあとさらに眼屈折力の測定を行う、本発明の一実施形態としてのレフラクト・ケラトメータの測定方法に関して、図１０に示した測定フローチャートにしたがって説明する。
【００６４】
図６に示すように、被検眼１のケラト測定に先だって、まず最初に、被検者１１の顔が顎乗せ台フレーム２５ｂに当接するとともに顎を顎乗せ部２５ｃに乗せた状態にして、光学測定部２８に対して安定して保持できるように被験者１１の被検眼１を固定する。
【００６５】
ステップ＃１０１では、被検者１１が不図示の固視標を測定窓から注視した状態で照明用光源５３ｂを点灯させ、前眼部像を角膜反射像受光光学系３０ｂを経て角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上に結像させる。角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上の前眼部像は画像処理されてモニター２８ａに表示される。検者は、モニター２８ａに表示された前眼部像を見ながら、顎乗せ部２５ｃを上下方向に高さ調整するとともに、ジョイスティック２６を操作してベース２２に対して前後、左右に移動台２４を移動させる。このように検眼部１を光学測定部２８に対して三次元的に移動させることにより、モニター２８ａ上に表示されたレチクルパターンの中心と前眼部像の中心とが一致させるべくアライメント調整を行う。このとき、光学測定部２８は被検眼１に対して略合焦位置となっている。
【００６６】
このようなアライメント調整を行った後、検者は、モニター２８ａに表示された前眼部像を見ながら、前眼部像が合焦状態になるように、移動台２４を前後に動かす。移動台２４を前後に動かしているときに、合焦判定手段によって合焦位置と判定されたときの位置データＰＦは、ポテンショメータ２７から読み取られる。そして、その位置データＰＦは、ＲＡＭ４４に一時的に記憶される。なお、この合焦位置での、装置の所定の基準面Ａ（すなわち、拡散光源４）から被検眼１の基準面Ｂ（すなわち、角膜表面２）までの作動距離は、規定作動距離Ｄ0になっている。
【００６７】
ステップ＃１０１の照準及び合焦の操作が終わると、ステップ＃１０２のオートスタートの選択モードに移り、ケラト測定を自動測定するか手動測定するかを選択する。自動測定モードを選択すると、ステップ＃１０４に移行し、検者が前後に動かしているときに、合焦位置と判定されたときの位置に達すると、自動的に測定スイッチがＯＮされる。測定スイッチがＯＮされると、ケラト測定指標光５１によって角膜２表面に角膜指標像が形成される。手動測定モードを選択すると、ステップ＃１０３に移行し、検者が測定スイッチをＯＮする。
【００６８】
ステップ＃１０３では、測定を行うか否かが判断され、測定を行う場合、ステップ＃１０４へ移行し、測定を行わない場合にはステップ＃１０１へ移行して焦点合わせモードに戻る。測定スイッチがＯＮされると、ケラト測定指標光５１によって角膜２表面に角膜指標像が形成される。
【００６９】
ステップ＃１０４では、前眼部像が合焦するように、検者は、モニター２８ａに表示された前眼部像を見ながら、ジョイスティック２６を操作して、被検眼１に対して光学測定部２８を前後に動かす。検者は、合焦したと思ったときに、ジョイスティック２６の操作ボタン２６ａを押す。このときの位置データＰＭは、ポテンショメータ２７で読み取られる。そして、その位置データＰＦは、ＲＡＭ４４に一時的に記憶される。なお、この実測位置データＰＭは、装置の所定の基準面Ａ（すなわち、拡散光源４）から被検眼１の基準面Ｂ（すなわち、角膜表面２）までの実作動距離Ｄに相当する。
【００７０】
ステップ＃１０５では、ＣＰＵ３５が実測位置ＰＭと合焦位置ＰＦとの差分を位置測定誤差Ｅとして演算する。なお、この位置測定誤差Ｅは作動距離誤差Δに等しい。
【００７１】
ステップ＃１０６では、ステップ＃１０５で求められた位置測定誤差Ｅが所定の位置測定誤差Ｃ内に収まっているか否かが判断され、所定範囲Ｃ内であれば、次のステップ＃１０７に移行し、所定範囲Ｃ外であれば、ステップ＃１０１へ移行して焦点合わせモードに戻る。
【００７２】
ステップ＃１０７では、ケラト測定用の指標光５１によって角膜２表面に角膜指標像を投影し、角膜指標像の光は、角膜反射像受光光学系３０ｂを経て角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上に結像される。実測位置ＰＭでの角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上に結像された角膜指標像の光軸７から高さｈ3のデータが取り込まれる。
【００７３】
ステップ＃１０８では、設計値であるｈ1及び測定値であるｈ3，Ｄを、従来技術で説明した距離誤差Δを演算ファクターとして含む被検眼光学特性演算式(１)に代入することにより、実測位置ＰＭでの角膜曲率半径ｒの実測値を補正して正確な角膜曲率半径ｒを得る。
【００７４】
ステップ＃１０８が終わると、ステップ＃１０９に移行して、ケラト測定光源５１ｂを消灯してケラト測定が完了する。このとき、角膜曲率半径ｒがモニター２８ａに表示される。なお、ここでは合焦判定光としては、照明光５３を使用したが、拡散光を使用したケラト測定指標光５１は、照明光として用いることができる。
【００７５】
次に、眼屈折力Ｇを測定する時には、ジョイスティック２６の操作ボタン２６ａを押して眼屈折力測定モードに切換える。
【００７６】
ケラト測定と同様に、光学測定部２８に対して安定して保持できるように被験者１１の被検眼１を顎乗せ台２５に対して固定する。
【００７７】
ステップ＃１０１では、被検者１１が不図示の固視標を測定窓から注視した状態で照明光源５３ｂ及びアライメント光源５２ｂを点灯し、前眼部像を角膜反射像受光光学系３０ｂを経て角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上に結像させる。角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上の前眼部像は画像処理されてモニター２８ａに表示される。ケラト測定を行った直後であるので、通常は測定位置に大きく変動していないが、変動したと思われる場合には、検者は、モニター２８ａに表示された前眼部像を見ながら、顎乗せ部２５ｃを上下に動かし、ジョイスティック２６を操作して、ベース２２に対して前後左右に移動台２４を動かして、ケラト測定と同様のアライメント調整を行う。
【００７８】
アライメント調整後、検者は、アライメント光５２によって角膜上に投影された照準像の合焦状態をモニター２８ａで観察する。検者は、照準像を見ながら光学測定部２８を前後に動かして、合焦状態に持って行く。光学測定部２８を前後に動かしているときに、合焦判定手段によって合焦位置と判定されたときの位置データＰＦは、ポテンショメータ２７から読み取られる。そして、その位置データＰＦは、ＲＡＭ４４に一時的に記憶される。なお、この合焦位置での、装置の所定の基準面Ａ（すなわち、拡散光源４）から被検眼１の基準面Ｂ（すなわち、角膜表面２）までの作動距離は、規定作動距離Ｄ0になっている。
【００７９】
ステップ＃１０１の照準及び合焦の操作が終わると、ステップ＃１０２のオートスタートモードに移り、レフラクト測定を自動測定するか手動測定するかを選択する。自動測定モードを選択すると、ステップ＃１０４に移行し、検者が前後に動かしているときに、合焦位置と判定されたときの位置に達すると、自動的に測定スイッチがＯＮされる。測定スイッチがＯＮされると、レフラクト測定用の指標光５０によって角膜２表面に角膜指標像が投影される。手動測定モードを選択すると、ステップ＃１０３に移行し、検者が測定スイッチをＯＮする。
【００８０】
ステップ＃１０３では、測定を行うか否かが判断され、測定を行う場合、ステップ＃１０４へ移行し、測定を行わない場合にはステップ＃１０１へ移行して焦点合わせモードに戻る。測定スイッチがＯＮされると、レフラクト測定用の指標光５０によって眼底3に眼底指標像が投影される。
【００８１】
ステップ＃１０４では、照準像が合焦するように、検者は、モニター２８ａ上に表示された照準像を見ながら、ジョイスティック２６を操作して、被検眼１に対して光学測定部２８を前後に動かす。検者は、合焦したと思ったときに、ジョイスティック２６の操作ボタン２６ａを押す。このときの位置データＰＭはポテンショメータ２７で読み取られる。そして、その位置データＰＦは、ＲＡＭ４４に一時的に記憶する。なお、この実測位置データＰＭは、装置の所定の基準面Ａ（すなわち、光源４）から被検眼１の基準面Ｂ（すなわち、角膜表面２）までの実作動距離Ｄに相当する。
【００８２】
ステップ＃１０５では、ＣＰＵ3５が実測位置ＰＭと合焦位置ＰＦとの距離誤差を位置測定誤差Ｅとして演算する。なお、この位置測定誤差Ｅは作動距離誤差Δに等しい。
【００８３】
ステップ＃１０６では、ステップ＃１０５で求められた位置測定誤差Ｅが所定の位置測定誤差Ｃ内に収まっているか否かが判断され、所定範囲Ｃ内であれば、次のステップ＃１０７に移行し、所定範囲Ｃ外であれば、ステップ＃１０１へ移行して焦点合わせモードに戻る。
【００８４】
ステップ＃１０７では、レフラクト測定用の指標光５０によって眼底3に眼底指標像を投影し、眼底指標像の光は、レフ受光光学系３０ａを経てレフ受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ａ上に結像される。実測位置ＰＭでのレフ受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ａ上に結像された眼底指標像の光軸７から高さｈ3に関するデータが取り込まれる。
【００８５】
ステップ＃１０８では、設計値であるＤ0，ｆ1，ｆ2，ｈ1，ｈ5，θ及び測定値であるｈ7，Δを、従来技術で説明した距離誤差Δを演算ファクターとして含む被検眼光学特性演算式(４)に代入することにより、実測位置ＰＭでの眼屈折力Ｇの実測値を補正して正確な眼屈折力Ｇを得る。
【００８６】
ステップ＃１０８が終わると、ステップ＃１０９に移行する。レフラクト測定光源５０ｂを消灯し眼屈折力Ｇがモニターに表示されると、レフラクト測定が完了する。なお、ここでは合焦判定光としては、アライメント光５２を使用したが、照明光５３を合焦判定光として用いることもできる。
【００８７】
以上、レフラクト・ケラトメータに関して本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、レフラクトメータ単独及びケラトメータ単独に対しても適用できることは言うまでもない。また、図８に示した眼科測定装置では、レフ受光光学系３０ａ及び角膜反射像受光光学系３０ｂのそれぞれにおいて、レフ受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ａ及び角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂを用いているが、低コスト化を図るために、１つのＣＣＤセンサによって角膜反射像及び眼底指標像を受光する受光光学系にすることができる。
【００８８】
また、上記実施形態では、光電検出手段から得られた画像信号を用いて被検眼の光学特性値を求めているが、光電検出手段を用いない別の実施形態としては、次のようなものがある。例えば、被検眼の眼底に２つの指標光（線状あるいは点状スリットを透過した光）を投影し、その２つの指標光が眼底上で一致するように指標光を光軸上で移動させて、眼底上で一致した位置に移動させた移動量によって所定の算出式を補正して被検眼の眼屈折力を求めるいわゆる合致法と呼ばれる測定方法を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 被検眼の角膜に拡散光を投影し、その角膜指標像を受光するケラト測定の投影・受光光学系を説明する説明図である。
【図２】 曲率半径ｒの求め方を説明する説明図である。
【図３】 ケラト測定の投影光学系における作動距離と角膜指標像高さとの間の関係を説明する説明図であって、(a)は実作動距離が規定作動距離と等しいとき、(ｂ)は作動距離が規定作動距離より小さいとき、(ｃ)は作動距離が規定作動距離より大きいときをそれぞれ示す。
【図４】 被検眼の眼底にビーム光を投影し、その眼底指標像を受光するレフラクト測定の投影・受光光学系を説明する説明図である。
【図５】 図４におけるレフラクト測定の投影光学系を説明する説明図である。
【図６】 本発明の一実施形態に係る眼科測定装置を示す側面図である。
【図７】 図６に示した眼科測定装置にポテンショメータが取付けられている状態を示す一部破断側面図である。
【図８】 本発明の一実施形態に係る眼科測定装置の光学測定部の光学系を示す図である。
【図９】 本発明の一実施形態に係る眼科測定装置のシステム図である。
【図１０】 本発明の一実施形態に係る、被検眼の光学特性の測定方法を説明するフローチャートである。
【図１１】 本発明の一実施形態に係る眼科測定装置における合焦判定手段を説明するブロック図である。
【図１２】 本発明の一実施形態に係る眼科測定装置における他の合焦判定手段を説明するブロック図である。
【図１３】 本発明の一実施形態に係る眼科測定装置における合焦状態検出方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ 被検眼
２ 角膜
３ 眼底
４ 光源
６ 拡散光
７ 光軸
８ 反射光
９ ビーム光
１１ 被検者
２１ 本体
２２ ベース
２３ 被検眼固定フレーム（被検眼固定手段）
２４ 移動台
２５ 顎乗せ台
２５ａ 顎乗せ台支持部
２５ｂ 顎乗せ台フレーム
２５ｃ 顎乗せ部
２６ ジョイスティック
２６ａ 操作ボタン
２７ ポテンショメータ（位置検知手段）
２８ 光学測定部
２８ａ モニター
２９ 投影光学系
３０ 受光光学系
３０ａ レフ受光光学系
３０ｂ 角膜反射像受光光学系
３１ リレーレンズ
３２ 絞り
３３ 結像レンズ
３４ ＣＣＤセンサ（光電検出手段）
３４ａ レフ受光光学系用ＣＣＤセンサ（光電検出手段）
３４ｂ 角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ（光電検出手段）
３５ ＣＰＵ
３６ Ａ/Ｄ変換回路
３７ ハイパスフィルタ
３８ 積分器
３９ 同期分離回路
４０ 垂直同期パルス回路
４１ 加算器
４２ フレームメモリ
４３ 空間フィルタ
４４ ＲＡＭ
４５ ＲＯＭ
４６ ＤＭＡ
４７ ビデオ回路
４８ ＩＯポート
４９ 投影・受光光学系
５０ レフ測定光
５０ａ レフ測定投影光学系
５０ｂ レフ測定光源
５１ ケラト測定光
５１ｂ ケラト測定光源
５２ アライメント光
５２ａ アライメント投影光学系
５２ｂ アライメント光源
５３ 照明光
５３ｂ 照明光源
６０ 拡散板
６１ ダイクロイックミラー
６２ マスク
６３ 穴開きミラー
６４ 投影レンズ
６５ ビームスプリッタ
６６ フィールドレンズ
６７ 接眼レンズ
Ａ 装置側基準面
Ｂ 被検眼側基準面
Ｄ 実作動距離
Ｄ0 規定作動距離
ｈ1 拡散光源の高さ
ｈ2 角膜指標像の高さ
ｈ5 レフ光規定入射高さ
ｈ6 眼底指標像の高さ
ｈ7 ＣＣＤセンサ上の眼底指標像の高さ
【発明の属する技術分野】
本発明は、角膜形状を測定するケラトメータ、眼屈折力を測定するレフラクトメータ、あるいは眼屈折力と角膜形状の両者を測定するレフラクト・ケラトメータ等の眼科測定装置に関する。さらに詳しくは、装置の光学測定部と被検眼との間の相対位置、すなわち作動距離を簡単なシステムで検知することにより上記光学特性の測定精度を高める眼科測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ケラト測定及びレフラクト測定のいずれの場合でも、上記光学特性を求める算出式において作動距離という演算ファクタを含んでおり、その作動距離が測定精度に影響を与えるという問題が共通している。図１に示すように、作動距離とは、眼科測定装置の光学測定部の所定の基準面Ａから被検眼１の基準面Ｂまでの距離である。そして、光学測定部が被検眼１に対して特定の位置関係にあるときに意図した光学測定原理が利用できるように設計的に規定されたその距離が規定作動距離Ｄ0であり、このとき、光学測定部の基準面Ａは被検眼１に対して規定作動位置にある。また、被検眼の光学特性を実測したときの、光学測定部の基準面Ａから被検眼１の基準面Ｂまでの距離が、実作動距離Ｄであり、このときの光学測定部の基準面Ａは被検眼１に対して実作動位置にある。従来、検者の熟練度差で合焦の程度が異なる、あるいは被検者１１が動いてしまうために実作動距離Ｄが不明であったにも拘わらず、実作動距離Ｄの代りに規定作動距離Ｄ0を光学特性算出式に代入して光学特性を求めていた。
【０００３】
以下に、作動距離という演算ファクタが測定精度に如何に影響を及ぼすかについて、ケラト測定及びレフラクト測定に分けて具体的に説明する。
【０００４】
ケラトメータには、被検眼の角膜上に指標像を形成するためのケラト測定光源が平行光束タイプのものと、拡散光タイプのものとがある。
【０００５】
平行光束タイプのものは、測定装置と被検眼との間の位置ずれが測定精度に大きな影響を与えないという長所を有する反面、平行光束を作り出すための特殊な光学系が必要となるために高コストになるという短所を有する。したがって、低コストとするためには、拡散光タイプのものが使用される。
【０００６】
拡散光タイプのケラトメータの投影・受光光学系を図１に示す。図１に示すように、拡散光タイプのものは、拡散光源４として、例えば、光軸７を中心としたリング状ＬＥＤアレイとその前方に配置した拡散板とを組み合わせたものを用いている。このタイプのものは、拡散光源４に特殊な光学系を付加する必要がないので、投影光学系がシンプル且つ安価であるという特長を有する。以下に、この拡散光タイプの構成について詳述する。
【０００７】
拡散光タイプの投影光学系２９では、図１に示すように、光源４から出射された拡散光６が被検眼１の角膜２に投影されている。拡散光６の中で光軸７に対して角度θで入射した光は角膜２上で拡散反射され、光軸平行の指標像は、光源４と被検眼像１の角膜曲率中心を結ぶ線状で且つ曲率半径ｒの略１/２のところ（光軸７よりの高さｈ2)に結像する。この角膜指標像は、リレーレンズ３１及び結像レンズ３３を経て、受光光学系により光電検出器としてのＣＣＤセンサー３４上に導かれて光軸７よりの高さｈ3の像が結像する。この像によるＣＣＤセンサー３４の信号をコンピュータで演算処理することによって角膜２の曲率半径ｒが算出されるようになっている。
【０００８】
図２は、曲率半径ｒの求め方を説明する説明図である。角膜の曲率半径ｒは、(１)式で求められている。
ｒ＝2・ｈ2・{2・ｈ2・Ｄ±ｈ1・(ｈ1 2+Ｄ2-4・ｈ2 2)0.5}・(ｈ1 2-4・ｈ2 2) --(１)
ここで、ｈ1は光軸７からの光源高さ、ｈ2は光軸７からの角膜指標像の高さである。
【０００９】
(１)式から明らかなように、実作動距離Ｄは、求められる角膜の曲率半径ｒを決定する演算ファクターである。この(１)式に代入すべきものは実作動距離Ｄであるが、実作動距離Ｄが不明であるので、実作動距離Ｄが規定作動距離Ｄ0に等しいと仮定して、実作動距離Ｄの代りに規定作動距離Ｄ0を算出式に代入して光学特性を求めていた。したがって、正しい曲率半径ｒを求めるためには、実作動距離Ｄが規定作動距離Ｄ0にできるだけ一致させる必要がある。
【００１０】
上述したように、拡散光を用いたケラト測定では、実作動距離Ｄが規定作動距離Ｄ0と等しいときには正しい角膜曲率半径ｒを求めることができる。しかしながら、実側時には、上述した理由で、実作動距離Ｄが規定作動距離Ｄ0と異なることが多く、このため正確な角膜曲率半径ｒを求めることができない。この点について、図３を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図３(ａ)は、図２と同じようにＤ＝Ｄ0のときであって、設計値であるｈ1，及びＤ0と測定値であるｈ21とを(１)式に代入することで角膜曲率半径ｒを算出することができる。
【００１２】
ところが、図３(ｂ)に示すように、Ｄ＜Ｄ0のときには、光源４の角膜曲率中心方向への入射角θ2は、図３(ａ)の入射角θ1より大きくなるので、角膜指標像の光軸７からの高さｈ22が図３(ａ)における角膜指標像の光軸７からの高さｈ21より大きくなる。角膜指標像の光軸７からの高さｈ22が大きくなると、(１)式から、角膜の曲率半径ｒは図３(ａ)での曲率半径値より大きめに算出される。
【００１３】
また、図３(ｃ) に示すように、Ｄ＞Ｄ0のときには、入射角θ3は入射角θ1より小さくなり、角膜指標像の光軸７からの高さｈ23が図３(ａ)における角膜指標像の光軸７からの高さｈ21より小さくなる。角膜指標像の光軸７からの高さｈ23が小さくなると、(１)式から、角膜の曲率半径は図３(ａ)での曲率半径値より小さめに算出される。すなわち、実作動距離Ｄが所定の規定作動距離Ｄ0から外れた場合、算出された角膜曲率半径は、測定誤差を含むことになる。
【００１４】
このように、従来の拡散光タイプのケラト測定では、上述の理由で、実作動距離Ｄが必ずしも規定作動距離Ｄ0に一致しないにも拘わらず、実作動距離Ｄが規定作動距離Ｄ0に等しいものとして、実際の作動距離Ｄの代りに設計上の規定値である規定作動距離Ｄ0を(１)式に代入して角膜2の曲率半径ｒを算出していた。
【００１５】
したがって、従来の拡散光タイプのケラトメータは、角膜曲率半径ｒが実作動距離Ｄに関係した距離誤差を含むという問題を本質的に有する。実作動距離Ｄを規定作動距離Ｄ0に一致させるべく、オートフォーカス機構といった複雑な機構を付加すれば、検者の熟練度の問題は解決できるとしても、この場合は、全体としてコストアップになるという問題を有する。
【００１６】
次に、眼屈折力Ｇを測定する従来のレフラクトメータについても述べるが、レフラクトメータにおいても、拡散光タイプのケラトメータと同様の問題がある。
【００１７】
ケラト測定のところで説明したのと同様に、検者の熟練度差で合焦の程度が異なる、あるいは被検者１１が動いてしまうために、レフラクト測定時の実作動距離Ｄが不明であるにも拘わらず、実作動距離Ｄの代りに規定作動距離Ｄ0を算出式に代入して光学特性を求めていた。
【００１８】
図４及び図５は、それぞれ、従来のレフラクトメータの投影・受光光学系を、図４における投影光学系２９を示す。図４及び図５に示すように、光軸７に対して入射角θ、規定入射高さｈ1の細く絞ったビーム光９を、被検眼１の眼底３に投影するようになっている。投影されたビーム光９は、眼球内で屈折しながら進行し、眼底３上で光軸７に対する高さｈ6の眼底指標像が投影される。この眼底指標像は、被検眼１側からリレーレンズ３１、絞り３２、結像レンズ３３の順序で配置された受光光学系３０により光電検出器としてのＣＣＤセンサー３４上に導かれて光軸７よりの高さｈ7の像が結像される。ＣＣＤセンサー３４上で結像した像の信号をコンピュータで演算処理することによって眼屈折力Ｇが算出される。レフラクト用の受光光学系３０においては、図４に示すように、リレーレンズ３１が、被検眼側基準面Ｂ（被検眼１の角膜２）の位置と絞り３２の位置とが互いに共役な位置になるように配置されるとともに、結像レンズ３３が、絞り３２を通過した光が光軸７に対して平行になるように結像レンズ３３の焦点位置に配置される。
【００１９】
この場合、実作動距離Ｄと規定作動距離Ｄ0との差を距離誤差Δとし、眼軸長をｄ、眼屈折力をＧ、眼球の屈折率をｎ、規定入射高さをｈ5とすると、眼底指標像の高さｈ6は(２)式で表わされる。
ｈ6＝(-１)・ｄ・ｎ-1・{(ｈ5-Δ・θ)・Ｇ+θ} --(２)
【００２０】
受光光学系３０によりＣＣＤ３４センサ上に形成された眼底指標像の光軸７からの高さｈ7は、リレーレンズｆ１の焦点距離をｆ1、結像レンズｆ２の焦点距離をｆ2とすると、ｈ7は(３)式で与えられる。
ｈ7＝ｆ1 -1・ｆ2・(Ｄ-ｆ1)・(1-Δ・θ)-1・ｎ・ｄ-1・ｈ6 --(3)
【００２１】
(２)式を(３)式に代入して、眼屈折力Ｇについて式を整理すると、(４)式が得られる。
Ｇ＝{ｈ7・ｆ1+(Ｄ0-ｆ1)・θ・ｆ2}・{(Ｄ0-ｆ1)・(Δ・θ-ｈ5)・ｆ2+ｈ7・ｆ1・Δ}-1 --(4)
【００２２】
(４)式からわかるように、眼屈折力Ｇは、作動距離の距離誤差Δに依存しており、距離誤差Δを求めることができれば、正確な眼屈折力Ｇを算出することができる。
【００２３】
しかしながら、従来、眼屈折力Ｇは(５)式によって算出されていた。
Ｇ＝{ｈ7・ｆ1+(Ｄ0-ｆ1)・θ・ｆ2}・{(Ｄ0-ｆ1)・ｈ7・ｆ2}-1 --(5)
【００２４】
(４)式と(５)式とを比較すると、(５)式は、(４)式においてΔ＝０としたときのものと等しいことがわかる。すなわち、従来、実作動距離Ｄが不明であったために作動距離の距離誤差Δを無視して、眼屈折力Ｇは、近似式(５)によって算出されていた。
【００２５】
実側時には上記理由により実作動距離Ｄが必ずしも規定作動距離Ｄ0に一致しない（すなわち、作動距離Ｄの距離誤差Δがゼロにならない）にも拘わらず、実作動距離Ｄが不明であるとともに、従来技術には、作動距離の距離誤差Δを補正しようとする発想がそもそもなかったために、作動距離の距離誤差Δを無視して眼屈折力Ｇを算出していた。したがって、実作動距離Ｄを正確に検知することができれば、(４)式から正確な眼屈折力Ｇを算出できるようになる。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、装置の光学測定部と被検眼との間の実作動距離を簡単なシステムで検知し、検知された実作動距離と予め与えられている規定作動距離との距離誤差から光学特性を補正することにより、光学特性の測定精度を高めることができる眼科測定装置を提供することである。
【００２７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上述の技術的課題を解決するために、本発明に係る眼科測定装置は、以下の特徴を有する。
【００２８】
すなわち、本発明に係る眼科測定装置は、被検眼の光学特性を測定する光学測定部と、光学測定部が被検眼に対して規定作動位置にあるか否かを検出する規定作動位置検出手段と、被検眼に対する光学測定部の相対的位置関係を常時検出する位置検出手段と、規定作動位置検出手段からの規定作動位置情報と位置検出手段からの位置情報とから、被検眼に対する光学測定部の規定作動位置及び実作動位置を認識する位置認識手段と、位置認識手段より得られた光学測定部の実作動位置、あるいは規定作動位置と実作動位置との距離誤差を演算ファクターとして含む被検眼光学特性算出式に基づいて被検眼光学特性値を演算する演算手段とを備え、実作動位置において得られた光学特性値を距離誤差に基づいて補正して、実作動位置での補正光学特性値を求めることを基本的特徴としている。
【００２９】
上記装置によれば、検者が、光学測定部を被検眼に対する規定作動位置に位置決めすべく光学測定部を動かすときに、位置検出手段によって被検眼に対する光学測定部の相対的位置が常時検出されているとともに、光学測定部が規定作動位置にあるか否かが作動位置検出手段によって認識される。ある位置が規定作動位置であると検者が判断して被検眼の測定を開始した瞬間、その瞬間での実作動位置が位置検出手段によって検出される。これらの光学測定部の規定作動位置と実作動位置とは位置認識手段によって認識され、規定作動位置に対する実作動位置の距離誤差が算出される。実作動位置での光学特性値は、距離誤差を加味して被検眼光学特性算出式に従って演算手段によって算出され、距離誤差に基づいて補正される。したがって、距離誤差を考慮しなかった従来例より、光学特性値の測定精度を向上させることができる。
【００３０】
上記規定作動位置検出手段としては、種々の検出手段を用いることができる。例えば、三角測量手段あるいは超音波計測手段等の２つの物体間の距離を測定する公知の測距手段を眼科測定装置に別途設けて用いることができる。また、１つの光源からの光を２つの指標光にスプリットさせ、被検眼の角膜に対してある角度からその指標光を投影し、既存の光学系とは別に設けられた２つの受光光学系で各角膜反射指標像を受光し、２つの角膜反射指標像が規定作動位置で１つに重なるように予め設計しておき、角膜反射指標像の重なり具合によって光学測定部が被検眼に対して規定作動位置にあるか否かを検出するという指標像一致検出手段を用いることができる。また、光軸に対して点対称の２つの指標光を被検眼の角膜に対してある角度から投影し、角膜で反射した２つの指標像の間隔を測定して、角膜反射指標像間の間隔が規定作動位置での予め設定された間隔と等しくなった位置から規定作動位置を検出するという指標像間隔検出手段を用いることができる。
【００３１】
規定作動位置検出手段としては、上述した検出手段を用いることもできるが、光学測定部の位置に応じて被検眼の合焦を判定する合焦判定手段を用いることが好ましい。
【００３２】
眼科測定装置においては、被検眼の状態をモニターするために前眼部を観察する光学系が必ず設けられており、この前眼部像を合焦判定像として利用することができる。そして、合焦判定手段は、光学測定部が被検眼に対して規定作動位置になったときに被検眼が合焦するように予め光学設計されている。被検眼の光学特性を測定する際に、検者は光学測定部を前後に動かして被検眼が合焦するように位置決め操作を行う。被検眼が合焦すれば、この合焦位置が規定作動位置となり、前眼部像を合焦させるという通常の測定操作から規定作動位置を簡単に検出することができる。そして、合焦判定手段は、既存の光学系を利用することができるので、低コスト化を図ることができる。
【００３３】
合焦判定光投影光学系は、別途設けることができるが、通常、眼科測定装置の光学測定部に設けられている既存の投影光学系を利用することができる。すなわち、レフラクトメータには、前眼部像あるいはアライメント用照準像を角膜に投影するための投影光学系が設けられており、ケラトメータには、前眼部像、アライメント用照準像、及び角膜指標像を角膜に投影するための投影光学系が設けられており、これらの投影光学系を合焦判定光投影光学系として利用することができる。
【００３４】
例えば、被検眼の前眼部を照明する照明光学系を合焦判定光投影光学系と兼用することができる。
【００３５】
また、ケラトメータにおいては、角膜形状測定指標光投影光学系を合焦判定光投影光学系と兼用することができる。
【００３６】
また、被検眼の角膜上にアライメント光を投影するアライメント光学系を合焦判定光投影光学系と兼用することができる。このとき、角膜面上に形成されたアライメント用照準像のコントラストが前眼部像より高いので、被検眼の合焦及び合照準が容易になる。
【００３７】
好ましくは、上記角膜形状測定指標光として拡散光を用いることができる。
【００３８】
上記構成によれば、平行光束を作り出すための特殊な投影光学系が不必要となるので、低コスト化を図ることができる。
【００３９】
本発明をさらに具体的に述べれば、眼科測定装置は、被検者の顔面をベースに固定するための被検眼固定手段と、被検眼の光学特性測定用指標光を被検眼に投影する指標光投影光学系と、各投影光学系で投影された光の被検眼反射像を光電検出手段に受光する受光光学系と、を備えてなり、かつ、ベース上に被検眼固定手段に対して前後左右に移動自在に設置してなる光学測定部と、光電検出手段からの画像信号に基づいて角膜反射像を映し出すモニターとを備える眼科測定装置に関し、この眼科測定装置は、さらに、以下に述べる、合焦判定光投影光学系と、演算手段と、合焦判定手段と、位置認識手段と、補正手段とを有する。すなわち、合焦判定光投影光学系は、光学測定部に設けられて、合焦判定光を角膜に投影する光学系であり、角膜反射像としての、前眼部像、アライメント用照準像、及び角膜指標像を角膜に投影するための投影光学系を用いることができる。演算手段は、光電検出手段からの画像信号を受信するとともに、規定作動距離を演算ファクターとして含む被検眼光学特性算出式に基づいて被検眼光学特性を算出する。位置検出手段は、被検眼固定手段に対する光学測定部の位置を常時検出するものであり、例えば、ポテンショメーターを用いることができる。合焦判定手段は、モニター上で合焦判定光の角膜反射像のピントを合わせるときに、光学測定部の位置に応じて合焦程度を常時判定するものであり、被検眼の前眼部を観察する光学系を利用することができる。位置認識手段は、位置検出手段からの位置情報と合焦判定手段からの合焦情報とから、合焦判定手段により合焦状態と判定された瞬間の光学測定部の規定作動位置と、測定指標光を実際に投影した瞬間の光学測定部の実作動位置とを認識するものである。補正手段は、位置認識手段より得られた規定作動位置と実作動位置との距離誤差に基づいて被検眼光学特性算出式を補正して、実作動位置での補正された光学特性値を算出する。
【００４０】
上記装置によれば、合焦判定光によって被検眼の角膜上に形成された角膜反射像が、光電検出手段に導かれ、光電検出手段からの画像信号に基づいて角膜反射像がモニターに表示される。角膜反射像は、さらに合焦判定像として解析されて、合焦の程度が常時判定されている。また、本装置には、被検眼固定手段に対する光学測定部の位置を常時検出する位置検出手段が設けられている。検者が、モニター上の角膜反射像を見ながら光学測定部を前後に動かすときに、合焦情報と位置情報とから合焦状態と判定された瞬間の光学測定部の規定作動位置が認識・判定される。したがって、検者がモニター上の角膜反射像を見ながらアライメントの位置決めを行うので、オートフォーカス機構が不要になる。そして、検者がある位置で合焦したと思って測定ボタンを押した瞬間、光学特性測定用の視標光が被検眼に投影されて光学特性が測定されるとともに、その瞬間の実作動位置が認識される。このようにして得られた規定作動位置と実作動位置との距離誤差Δに基づいて被検眼光学特性算出式に距離誤差データを代入して光学特性値を補正するので、光学特性値の測定精度を向上させることができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な一実施形態について、図６〜図１３を参照して詳細に説明する。
【００４２】
図６は、角膜形状と眼屈折力との両方を測定することができるレフラクト・ケラトメータを示す側面図である。レフラクト・ケラトメータは、被検眼固定手段としての被検者固定フレーム２３と、光学測定部２８を内蔵する本体２１と、本体２１と一体化されているとともにベース２２に対して前後に移動自在の移動台２４と、移動台２４を可動に支持するための土台であってテーブル等の台上に据え置かれるベース２２とから構成されている。
【００４３】
図６に示した被検眼固定フレーム２３は、被検者１１が顎を乗せるための顎乗せ台２５と、顎乗せ台２５がベース２２から略垂直に延在するように顎乗せ台２５をベース２２に対して固定する顎乗せ台支持部２５ａとからなる。顎乗せ台２５は、被検者１１の額が押し当てられることによりその顔面が固定される顎乗せ台フレーム２５ｂと、被検者１１の被検眼１がちょうど光学測定部２８の接眼部に位置するように被検者１１の顎の高さを上下に調節するための高さ調節機構を有する顎乗せ部２５ｃとを備えている。
【００４４】
図６に示した移動台２４は、被検者固定フレーム２３に対して前後、左右に移動自在の移動機構を内蔵しており、その上面には操作ボタン２６ａを有するジョイスティック２６を備え、検者はモニター２８ａを見ながらジョイスティック２６を動かして照準及び合焦できるように顎乗せ台２５に対して光学測定部２８の位置調整操作を行う。
【００４５】
図７に示すように、移動台２４の下面には、位置検知手段としてのポテンショメーター２７が設けられている。ポテンショメーター２７としては、例えば、両端をベース２２に固定して全体を緊張させた状態にある糸が、可変抵抗器に接続されたプーリーの外周に巻回されたものを用いることができる。このような構成で、移動台２４がベース２２に対して前後に動くと、プーリーが回転することに伴って可変抵抗器の抵抗値が変化する。この抵抗値変化が移動台２４の移動量に対応しているので、ポテンショメーター２７の抵抗値変化をモニターすることで、移動台２４の移動量を検知することができる。なお、このポテンショメーター２７としては、種々のタイプのものを使用することができる。例えば、ラック＆ピニオン機構を用いたもの、可動鉄心とコイルとから構成される差動変圧器方式のもの、あるいはリニア・エンコーダを用いたもの等の種々の位置検出手段を用いることができる。
【００４６】
図６に示すように、本体２１は、角膜曲率半径及び眼屈折力等の光学特性を測定するための光学測定部２８と、光学測定部２８から得られた画像信号を受信するとともに、各種データに基づいて角膜曲率半径及び眼屈折力等の測定値を演算する不図示の演算手段と、レチクルマークが写し出されているとともに、被検眼反射像及び眼科測定値といった種々の情報を表示するモニター２８ａと、位置情報と合焦情報とから規定作動位置及び実作動位置をそれぞれ認識する不図示の位置認識手段とを備えている。
【００４７】
図８は、本発明の一実施形態に係る眼科測定装置の光学測定部２８の光学系を示す図である。図８に示すように、光学測定部２８は、被験眼１の前眼部に照明光５３を照明する照明光源５３ｂと、被検眼１の角膜２上にアライメント光５２を投影するアライメント用投影光学系５２ａと、被検眼１の角膜２にケラト測定光５１を投影するケラト測定光源５１ｂと、眼底３に対してレフ測定光５０を投影するレフ測定投影光学系５０ａと、眼底指標像をレフ受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ａ上に結像させるレフ受光光学系３０ｂと、前眼部像及び角膜指標像を角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上に結像させる角膜反射像受光光学系３０ｂとを備える。
【００４８】
照明用投影光学系は、通常、接眼レンズ６７の近傍に設けられており、照明光源５３ｂから出射された照明光５３は、被検眼１の角膜２上に前眼部像を投影する。前眼部像は、接眼レンズ６７、ダイクロイックミラー５、フィールドレンズ６６、ビームスプリッタ６５、及び絞り３２からなる角膜反射像受光光学系３０ｂによって角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上に導かれる。
【００４９】
アライメント光学投影光学系５２ａは、レフラクト測定時に用いられ、アライメント状態で測定光学系の光軸７上に位置する被検眼１に臨むように配置されたスポット光を発射する点状のアライメント光源５２ｂを有する。アライメント光５２は、ビームスプリッタ６５、フィールドレンズ６６、ダイクロイックミラー６１、接眼レンズ６７を経て、被検眼１の角膜２に角膜反射像であるアライメント用照準像が投影される。アライメント用照準像は、接眼レンズ６７、ダイクロイックミラー６１、フィールドレンズ６６、ビームスプリッタ６５、及び絞り３２からなる角膜反射像受光光学系３０ｂによって角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上に導かれる。
【００５０】
被検眼１の角膜２あるいは眼底３に対して光学特性測定用の指標光をそれぞれ投影する投影光学系及びその受光光学系について説明する。
【００５１】
角膜の曲率半径を測定するためのケラト測定用の指標光投影光学系は、接眼レンズ６７の近傍に設けられている。リング状に配置されたケラト測定光源５１ｂから出射された光は、拡散板６０を介して被検眼１の角膜２上に投影される。角膜指標像は、接眼レンズ６７、ダイクロイックミラー５、フィールドレンズ６６、ビームスプリッタ６５、及び絞り３２からなる角膜反射像受光光学系３０ｂによって角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上に導かれて、角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上で結像する。
【００５２】
眼屈折力を測定するためのレフラクト測定用の指標光投影光学系５０ａにおいて、レフ測定光源５０ｂから出射した細く絞られたビーム光のレフ測定光５０が、マスク６２でリングパターンの指標光５０に加工される。このレフ測定用の指標光５０は、穴開きミラー６３、ダイクロイックミラー６１、接眼レンズ６７を経て、被検眼１に投影され、被検眼１の眼底３で反射して眼底指標像を形成する。眼底指標像は、接眼レンズ６７、ダイクロイックミラー６１、穴開きミラー６３、及び結像レンズ６６からなるレフ受光光学系３０ａによってレフ受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ａに導かれて、レフ受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ａ上で結像する。
【００５３】
図９は、本発明の一実施形態に係る眼科測定装置のシステム図である。図９に示すように、ＣＣＤセンサ３４ａ，３４ｂ上で結像した被検眼反射像の画像信号を受信するとともに、各種データに基づいて角膜曲率半径及び眼屈折力等の眼科測定値を演算するための演算手段としてのＣＰＵ３５が本体２１に設けられている。ＣＰＵ３５には、角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂからの信号を受け取って角膜反射像をモニター２８ａに出力するビデオ回路４７と、投影・受光光学系４９を介して被検眼１に対して投影する各光源５０，５１，５２，５３を制御する制御出力信号、及び入力装置としてのジョイスティック２６の入力信号の入出力端子であるＩ/Ｏポート４８と、ポテンショメータ２７からのアナロクデータをデジタル化するためのＡ/Ｄ変換回路３６と、システム制御のプログラムが書き込まれたＲＯＭ４５と、システムのワークエリアとして使用されて角膜指標像、眼底指標像、及び位置データの各実測値を一時的に記憶する位置記憶手段としてのＲＡＭ４４と、ビデオ回路４７からの信号を直接ＣＰＵ３５に伝えるダイレクトメモリアクセス回路４６とが接続されている。
【００５４】
前眼部像の結像した角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂから出力された電気信号は、ビデオ回路で映像信号に変換され、画像表示デバイスとしてのモニター２８ａに前眼部像が表示される。検者はモニター２８ａ上の前眼部像を見ながら、ジョイスティック２６を操作して、測定光学部２８を搭載した移動台２４をベース２２に対して前後、左右に移動させる。前眼部像の中心がモニター２８ａに表示された円形レチクルパターンの中心と一致するように、すなわち被検眼１と測定光学部２８との光軸が一致するように、検者はモニター２８ａを見ながら照準する。なお、このような照準操作を行う際には、被検眼１が測定光学部２８に対して予め略合焦状態になっているので、その後に続く合焦操作が容易且つスムーズに行われる。
【００５５】
角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上に結像されたアライメント用照準像及び角膜指標像も、上記前眼部像と同様の信号処理によって、それぞれ、照準像及び角膜指標像としてモニター２８ａに表示される。検者は、モニター２８ａに表示されたアライメント用照準像あるいは角膜指標像を見ながら、光学測定部２８を搭載した移動台２４を顎乗せ台２５の固定されたベース２２に対してジョイスティック２６を操作して前後に動かして、照準像あるいは角膜指標像を合焦させる。なお、アライメント用照準像の輝度が前眼部像より高いので、照明光学系を使用しなくても前眼部を観察することができるとともに、アライメント用照準像によって合焦及び合照準を容易に行うことができる。
【００５６】
被検眼１の角膜２上に投影される、前眼部像、アライメント用照準像、及び角膜指標像の各角膜反射像は、検者がモニター２８ａに表示された角膜反射像を合焦させるために使用されるとともに、別途、以下に説明する信号処理を施すことによって、合焦状態を判定するための合焦判定像として使用される。
【００５７】
規定作動位置検出手段としての合焦判定手段は、光学測定部２８が被検眼１に対して規定作動位置になったときのみに合焦するように光学設計されており、角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂとＣＰＵ３５とを少なくとも備える。合焦判定手段は、角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上で受光された合焦判定像としての角膜反射像のコントラストが最も高くなったときに、光学測定部２８が合焦状態、すなわち判定規定作動位置であると判定する。合焦判定手段による信号処理方法は、図１１に示すアナログ回路と図１２に示すデジタル回路とに大別される。
【００５８】
図１１のアナログ回路による信号処理では、合焦判定像が結像した角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂから出力されたビデオ信号は、高周波フィルター３７を通過して、アナログ的な信号処理がまず行われたあと、最終的にデジタルデータに変換される。角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂから出力されたビデオ信号を高周波フィルター３７を通過させることにより、輝度信号を含む高周波成分がビデオ信号から抽出される。高周波成分が積分器３８で１フィールド毎に積分され、積分回路信号はＡ/Ｄ変換回路３６で量子化される。その一方で、角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂからのビデオ信号が同期分離回路３９及び垂直同期パルス回路４０を通過することによって、各種制御タイミング信号が作り出される。クリア信号によって、積分器３８が１フィールド毎に初期化されて１フィールドにおけるデータを積分する。ホールド信号によって積分器からのデータをＡ/Ｄ変換回路３６で量子化し且つ保持する。Ａ/Ｄ変換回路３６に保持されたデジタルデータが、１フィールド毎の割り込み信号によって、ＣＰＵ３５に取り込まれる。このとき、ポテンショメータ２７から出力されたアナログ信号はＡ/Ｄ変換回路３６を通ることによりデジタルデータに変換され、このデータは移動台２４の位置データとしてＣＰＵ３５に取り込まれる。
【００５９】
図１２のデジタル回路による信号処理では、角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂの直後にＡ/Ｄ変換回路３６を接続してアナログデータをデジタルデータに変換するものである。すなわち、合焦判定像が結像した角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂからのビデオ信号は、最初にＡ/Ｄ変換回路３６で量子化され、量子化データがフレームメモリ４２に格納される。量子化データは、空間フィルタ４３で微分され、加算器４１により積分される。ＣＰＵは１フィールド毎の割り込み信号により、加算器４１によって積算値が取り込まれる。一方、角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂからのビデオ信号から、周期分離回路３９及び垂直同期パルス回路４０を通ることにより各種制御タイミング信号が生成される。クリア信号によって、加算器４１が１フィールド毎に初期化されて１フィールドにおけるデジタルデータを加算する。加算器４１での積算値が、１フィールド毎の割り込み信号によって、ＣＰＵ３５に取り込まれる。このとき、ポテンショメータ２７から出力されたアナログデータはＡ/Ｄ変換回路３６によりデジタルデータに変換されて移動台２４の位置データとしてＣＰＵ３５に取り込まれる。なお、フレームメモリ４２を省略して空間フィルタ４３に直接入力することもできる。
【００６０】
測定操作を行っている間、アナログ方式及びデジタル方式のいずれの場合においても、合焦判定像の積算値及び光学測定部２８の位置データが常時検出されている。検者がピント合わせするために、検者がジョイスティック２６を操作しながら移動台２４を前後に動かすと、各位置での位置データと合焦判定像の積算値とが変化する。各位置での位置データと積算値とに対して、位置データを横軸に、積算値を縦軸にとると、図１３に示す山型曲線のグラフとなる。検者が移動台２４を前後に動かすと積算値は合焦判定像の合焦位置で最大となるので、図１３における山型曲線の頂点が合焦位置である。検者が移動台２４を前後に動かすのは以下の理由による。すなわち、モニター２８上でピント合わせをするために、検者が移動台２４を動かす際に、検者がある一方向に動かすだけで合焦したと判断することはなく、検者は、通常、その反対方向にも動かす。つまり、検者は、合焦の有無を判断するために、合焦位置を中心に移動台２４を前後に動かすという操作を繰り返す。したがって、検者が移動台２４を前後に動かしているときに、合焦判定手段から合焦判定像の合焦情報を得ることができる。
【００６１】
位置認識手段は、図９に示すように、角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂと、ＣＰＵ３５と、ポテンショメータ２７と、モニター２８ａと、位置記憶手段としてのＲＡＭ４４とを少なくとも備える。ポテンショメータ２７からの位置情報と、角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂとＣＰＵ３５とを少なくとも備える合焦判定手段からの合焦情報とが、それぞれ、所定のタイミングで、ＲＡＭ４４に一時的に蓄えられる。これらの位置情報と合焦情報とを常時モニターすると、上述したように、図１３の山型曲線が得られる。そして、山型曲線の頂点が合焦状態と判定され、その瞬間での光学測定部２８の合焦位置が規定作動位置として認識され、その位置での位置データがＲＡＭ４４に蓄えられる。また、検者がモニター２８ａ上の角膜反射像から合焦したと判断したときに測定開始ボタンを押す。この瞬間に光学特性測定用の指標光が被検眼１に投影されるとともに、その瞬間での光学測定部２８の位置が実作動位置として認識され、その位置での位置データがＲＡＭ４４に蓄えられる。
【００６２】
位置認識手段より得られた規定作動位置と実作動位置との距離誤差Δに基づいて被検眼光学特性算出式を補正する補正手段は、図９に示すＣＰＵ３５を備えている。ＣＰＵ３５によって、指標光を実際に投影した瞬間の、角膜指標像及び眼底指標像の高さ情報、及びそのときの位置情報を、それぞれ、従来技術で説明した(１)式及び(４)に代入して演算処理することによって、補正された角膜曲率半径及び眼屈折力等が算出される。このようにして得られた眼科測定値は、モニター２８ａ上に表示されるか、あるいは不図示のプリンタで印字される。
【００６３】
次に、角膜曲率半径の測定を行なったあとさらに眼屈折力の測定を行う、本発明の一実施形態としてのレフラクト・ケラトメータの測定方法に関して、図１０に示した測定フローチャートにしたがって説明する。
【００６４】
図６に示すように、被検眼１のケラト測定に先だって、まず最初に、被検者１１の顔が顎乗せ台フレーム２５ｂに当接するとともに顎を顎乗せ部２５ｃに乗せた状態にして、光学測定部２８に対して安定して保持できるように被験者１１の被検眼１を固定する。
【００６５】
ステップ＃１０１では、被検者１１が不図示の固視標を測定窓から注視した状態で照明用光源５３ｂを点灯させ、前眼部像を角膜反射像受光光学系３０ｂを経て角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上に結像させる。角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上の前眼部像は画像処理されてモニター２８ａに表示される。検者は、モニター２８ａに表示された前眼部像を見ながら、顎乗せ部２５ｃを上下方向に高さ調整するとともに、ジョイスティック２６を操作してベース２２に対して前後、左右に移動台２４を移動させる。このように検眼部１を光学測定部２８に対して三次元的に移動させることにより、モニター２８ａ上に表示されたレチクルパターンの中心と前眼部像の中心とが一致させるべくアライメント調整を行う。このとき、光学測定部２８は被検眼１に対して略合焦位置となっている。
【００６６】
このようなアライメント調整を行った後、検者は、モニター２８ａに表示された前眼部像を見ながら、前眼部像が合焦状態になるように、移動台２４を前後に動かす。移動台２４を前後に動かしているときに、合焦判定手段によって合焦位置と判定されたときの位置データＰＦは、ポテンショメータ２７から読み取られる。そして、その位置データＰＦは、ＲＡＭ４４に一時的に記憶される。なお、この合焦位置での、装置の所定の基準面Ａ（すなわち、拡散光源４）から被検眼１の基準面Ｂ（すなわち、角膜表面２）までの作動距離は、規定作動距離Ｄ0になっている。
【００６７】
ステップ＃１０１の照準及び合焦の操作が終わると、ステップ＃１０２のオートスタートの選択モードに移り、ケラト測定を自動測定するか手動測定するかを選択する。自動測定モードを選択すると、ステップ＃１０４に移行し、検者が前後に動かしているときに、合焦位置と判定されたときの位置に達すると、自動的に測定スイッチがＯＮされる。測定スイッチがＯＮされると、ケラト測定指標光５１によって角膜２表面に角膜指標像が形成される。手動測定モードを選択すると、ステップ＃１０３に移行し、検者が測定スイッチをＯＮする。
【００６８】
ステップ＃１０３では、測定を行うか否かが判断され、測定を行う場合、ステップ＃１０４へ移行し、測定を行わない場合にはステップ＃１０１へ移行して焦点合わせモードに戻る。測定スイッチがＯＮされると、ケラト測定指標光５１によって角膜２表面に角膜指標像が形成される。
【００６９】
ステップ＃１０４では、前眼部像が合焦するように、検者は、モニター２８ａに表示された前眼部像を見ながら、ジョイスティック２６を操作して、被検眼１に対して光学測定部２８を前後に動かす。検者は、合焦したと思ったときに、ジョイスティック２６の操作ボタン２６ａを押す。このときの位置データＰＭは、ポテンショメータ２７で読み取られる。そして、その位置データＰＦは、ＲＡＭ４４に一時的に記憶される。なお、この実測位置データＰＭは、装置の所定の基準面Ａ（すなわち、拡散光源４）から被検眼１の基準面Ｂ（すなわち、角膜表面２）までの実作動距離Ｄに相当する。
【００７０】
ステップ＃１０５では、ＣＰＵ３５が実測位置ＰＭと合焦位置ＰＦとの差分を位置測定誤差Ｅとして演算する。なお、この位置測定誤差Ｅは作動距離誤差Δに等しい。
【００７１】
ステップ＃１０６では、ステップ＃１０５で求められた位置測定誤差Ｅが所定の位置測定誤差Ｃ内に収まっているか否かが判断され、所定範囲Ｃ内であれば、次のステップ＃１０７に移行し、所定範囲Ｃ外であれば、ステップ＃１０１へ移行して焦点合わせモードに戻る。
【００７２】
ステップ＃１０７では、ケラト測定用の指標光５１によって角膜２表面に角膜指標像を投影し、角膜指標像の光は、角膜反射像受光光学系３０ｂを経て角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上に結像される。実測位置ＰＭでの角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上に結像された角膜指標像の光軸７から高さｈ3のデータが取り込まれる。
【００７３】
ステップ＃１０８では、設計値であるｈ1及び測定値であるｈ3，Ｄを、従来技術で説明した距離誤差Δを演算ファクターとして含む被検眼光学特性演算式(１)に代入することにより、実測位置ＰＭでの角膜曲率半径ｒの実測値を補正して正確な角膜曲率半径ｒを得る。
【００７４】
ステップ＃１０８が終わると、ステップ＃１０９に移行して、ケラト測定光源５１ｂを消灯してケラト測定が完了する。このとき、角膜曲率半径ｒがモニター２８ａに表示される。なお、ここでは合焦判定光としては、照明光５３を使用したが、拡散光を使用したケラト測定指標光５１は、照明光として用いることができる。
【００７５】
次に、眼屈折力Ｇを測定する時には、ジョイスティック２６の操作ボタン２６ａを押して眼屈折力測定モードに切換える。
【００７６】
ケラト測定と同様に、光学測定部２８に対して安定して保持できるように被験者１１の被検眼１を顎乗せ台２５に対して固定する。
【００７７】
ステップ＃１０１では、被検者１１が不図示の固視標を測定窓から注視した状態で照明光源５３ｂ及びアライメント光源５２ｂを点灯し、前眼部像を角膜反射像受光光学系３０ｂを経て角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上に結像させる。角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂ上の前眼部像は画像処理されてモニター２８ａに表示される。ケラト測定を行った直後であるので、通常は測定位置に大きく変動していないが、変動したと思われる場合には、検者は、モニター２８ａに表示された前眼部像を見ながら、顎乗せ部２５ｃを上下に動かし、ジョイスティック２６を操作して、ベース２２に対して前後左右に移動台２４を動かして、ケラト測定と同様のアライメント調整を行う。
【００７８】
アライメント調整後、検者は、アライメント光５２によって角膜上に投影された照準像の合焦状態をモニター２８ａで観察する。検者は、照準像を見ながら光学測定部２８を前後に動かして、合焦状態に持って行く。光学測定部２８を前後に動かしているときに、合焦判定手段によって合焦位置と判定されたときの位置データＰＦは、ポテンショメータ２７から読み取られる。そして、その位置データＰＦは、ＲＡＭ４４に一時的に記憶される。なお、この合焦位置での、装置の所定の基準面Ａ（すなわち、拡散光源４）から被検眼１の基準面Ｂ（すなわち、角膜表面２）までの作動距離は、規定作動距離Ｄ0になっている。
【００７９】
ステップ＃１０１の照準及び合焦の操作が終わると、ステップ＃１０２のオートスタートモードに移り、レフラクト測定を自動測定するか手動測定するかを選択する。自動測定モードを選択すると、ステップ＃１０４に移行し、検者が前後に動かしているときに、合焦位置と判定されたときの位置に達すると、自動的に測定スイッチがＯＮされる。測定スイッチがＯＮされると、レフラクト測定用の指標光５０によって角膜２表面に角膜指標像が投影される。手動測定モードを選択すると、ステップ＃１０３に移行し、検者が測定スイッチをＯＮする。
【００８０】
ステップ＃１０３では、測定を行うか否かが判断され、測定を行う場合、ステップ＃１０４へ移行し、測定を行わない場合にはステップ＃１０１へ移行して焦点合わせモードに戻る。測定スイッチがＯＮされると、レフラクト測定用の指標光５０によって眼底3に眼底指標像が投影される。
【００８１】
ステップ＃１０４では、照準像が合焦するように、検者は、モニター２８ａ上に表示された照準像を見ながら、ジョイスティック２６を操作して、被検眼１に対して光学測定部２８を前後に動かす。検者は、合焦したと思ったときに、ジョイスティック２６の操作ボタン２６ａを押す。このときの位置データＰＭはポテンショメータ２７で読み取られる。そして、その位置データＰＦは、ＲＡＭ４４に一時的に記憶する。なお、この実測位置データＰＭは、装置の所定の基準面Ａ（すなわち、光源４）から被検眼１の基準面Ｂ（すなわち、角膜表面２）までの実作動距離Ｄに相当する。
【００８２】
ステップ＃１０５では、ＣＰＵ3５が実測位置ＰＭと合焦位置ＰＦとの距離誤差を位置測定誤差Ｅとして演算する。なお、この位置測定誤差Ｅは作動距離誤差Δに等しい。
【００８３】
ステップ＃１０６では、ステップ＃１０５で求められた位置測定誤差Ｅが所定の位置測定誤差Ｃ内に収まっているか否かが判断され、所定範囲Ｃ内であれば、次のステップ＃１０７に移行し、所定範囲Ｃ外であれば、ステップ＃１０１へ移行して焦点合わせモードに戻る。
【００８４】
ステップ＃１０７では、レフラクト測定用の指標光５０によって眼底3に眼底指標像を投影し、眼底指標像の光は、レフ受光光学系３０ａを経てレフ受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ａ上に結像される。実測位置ＰＭでのレフ受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ａ上に結像された眼底指標像の光軸７から高さｈ3に関するデータが取り込まれる。
【００８５】
ステップ＃１０８では、設計値であるＤ0，ｆ1，ｆ2，ｈ1，ｈ5，θ及び測定値であるｈ7，Δを、従来技術で説明した距離誤差Δを演算ファクターとして含む被検眼光学特性演算式(４)に代入することにより、実測位置ＰＭでの眼屈折力Ｇの実測値を補正して正確な眼屈折力Ｇを得る。
【００８６】
ステップ＃１０８が終わると、ステップ＃１０９に移行する。レフラクト測定光源５０ｂを消灯し眼屈折力Ｇがモニターに表示されると、レフラクト測定が完了する。なお、ここでは合焦判定光としては、アライメント光５２を使用したが、照明光５３を合焦判定光として用いることもできる。
【００８７】
以上、レフラクト・ケラトメータに関して本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、レフラクトメータ単独及びケラトメータ単独に対しても適用できることは言うまでもない。また、図８に示した眼科測定装置では、レフ受光光学系３０ａ及び角膜反射像受光光学系３０ｂのそれぞれにおいて、レフ受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ａ及び角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ３４ｂを用いているが、低コスト化を図るために、１つのＣＣＤセンサによって角膜反射像及び眼底指標像を受光する受光光学系にすることができる。
【００８８】
また、上記実施形態では、光電検出手段から得られた画像信号を用いて被検眼の光学特性値を求めているが、光電検出手段を用いない別の実施形態としては、次のようなものがある。例えば、被検眼の眼底に２つの指標光（線状あるいは点状スリットを透過した光）を投影し、その２つの指標光が眼底上で一致するように指標光を光軸上で移動させて、眼底上で一致した位置に移動させた移動量によって所定の算出式を補正して被検眼の眼屈折力を求めるいわゆる合致法と呼ばれる測定方法を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 被検眼の角膜に拡散光を投影し、その角膜指標像を受光するケラト測定の投影・受光光学系を説明する説明図である。
【図２】 曲率半径ｒの求め方を説明する説明図である。
【図３】 ケラト測定の投影光学系における作動距離と角膜指標像高さとの間の関係を説明する説明図であって、(a)は実作動距離が規定作動距離と等しいとき、(ｂ)は作動距離が規定作動距離より小さいとき、(ｃ)は作動距離が規定作動距離より大きいときをそれぞれ示す。
【図４】 被検眼の眼底にビーム光を投影し、その眼底指標像を受光するレフラクト測定の投影・受光光学系を説明する説明図である。
【図５】 図４におけるレフラクト測定の投影光学系を説明する説明図である。
【図６】 本発明の一実施形態に係る眼科測定装置を示す側面図である。
【図７】 図６に示した眼科測定装置にポテンショメータが取付けられている状態を示す一部破断側面図である。
【図８】 本発明の一実施形態に係る眼科測定装置の光学測定部の光学系を示す図である。
【図９】 本発明の一実施形態に係る眼科測定装置のシステム図である。
【図１０】 本発明の一実施形態に係る、被検眼の光学特性の測定方法を説明するフローチャートである。
【図１１】 本発明の一実施形態に係る眼科測定装置における合焦判定手段を説明するブロック図である。
【図１２】 本発明の一実施形態に係る眼科測定装置における他の合焦判定手段を説明するブロック図である。
【図１３】 本発明の一実施形態に係る眼科測定装置における合焦状態検出方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ 被検眼
２ 角膜
３ 眼底
４ 光源
６ 拡散光
７ 光軸
８ 反射光
９ ビーム光
１１ 被検者
２１ 本体
２２ ベース
２３ 被検眼固定フレーム（被検眼固定手段）
２４ 移動台
２５ 顎乗せ台
２５ａ 顎乗せ台支持部
２５ｂ 顎乗せ台フレーム
２５ｃ 顎乗せ部
２６ ジョイスティック
２６ａ 操作ボタン
２７ ポテンショメータ（位置検知手段）
２８ 光学測定部
２８ａ モニター
２９ 投影光学系
３０ 受光光学系
３０ａ レフ受光光学系
３０ｂ 角膜反射像受光光学系
３１ リレーレンズ
３２ 絞り
３３ 結像レンズ
３４ ＣＣＤセンサ（光電検出手段）
３４ａ レフ受光光学系用ＣＣＤセンサ（光電検出手段）
３４ｂ 角膜反射像受光光学系用ＣＣＤセンサ（光電検出手段）
３５ ＣＰＵ
３６ Ａ/Ｄ変換回路
３７ ハイパスフィルタ
３８ 積分器
３９ 同期分離回路
４０ 垂直同期パルス回路
４１ 加算器
４２ フレームメモリ
４３ 空間フィルタ
４４ ＲＡＭ
４５ ＲＯＭ
４６ ＤＭＡ
４７ ビデオ回路
４８ ＩＯポート
４９ 投影・受光光学系
５０ レフ測定光
５０ａ レフ測定投影光学系
５０ｂ レフ測定光源
５１ ケラト測定光
５１ｂ ケラト測定光源
５２ アライメント光
５２ａ アライメント投影光学系
５２ｂ アライメント光源
５３ 照明光
５３ｂ 照明光源
６０ 拡散板
６１ ダイクロイックミラー
６２ マスク
６３ 穴開きミラー
６４ 投影レンズ
６５ ビームスプリッタ
６６ フィールドレンズ
６７ 接眼レンズ
Ａ 装置側基準面
Ｂ 被検眼側基準面
Ｄ 実作動距離
Ｄ0 規定作動距離
ｈ1 拡散光源の高さ
ｈ2 角膜指標像の高さ
ｈ5 レフ光規定入射高さ
ｈ6 眼底指標像の高さ
ｈ7 ＣＣＤセンサ上の眼底指標像の高さ
Claims (8)
- 被検眼（１）の光学特性を測定する光学測定部（２８）と、
光学測定部(２８)が被検眼（１）に対して規定作動位置にあるか否かを検出する規定作動位置検出手段と、
被検眼（１）に対する光学測定部（２８）の相対的位置関係を常時検出する位置検出手段（２７）と、
規定作動位置検出手段からの規定作動位置情報と位置検出手段(２７)からの位置情報とから、被検眼（１）に対する光学測定部（２８）の規定作動位置及び実作動位置を認識する位置認識手段と、
位置認識手段より得られた光学測定部（２８）の実作動位置、あるいは規定作動位置と実作動位置との距離誤差を演算ファクターとして含む被検眼光学特性算出式に基づいて被検眼光学特性値を演算する演算手段とを備え、
実作動位置において得られた光学特性値を距離誤差に基づいて補正して、実作動位置での補正光学特性値を求めることを特徴とする眼科測定装置。 - 上記規定作動位置検出手段は、光学測定部(２８)の位置に応じて被検眼（１）の合焦を判定する合焦判定手段であることを特徴とする請求項１記載の眼科測定装置。
- 被検者(１１)の顔面をベース(２２)に固定する被検眼固定手段(２３)と、
被検眼(１)の光学特性測定用指標光を被検眼(１)に投影する指標光投影光学系と、各投影光学系で投影された光の被検眼反射像を光電検出手段(３４ａ，３４ｂ)に受光する受光光学系と、を備えてなり、かつ、ベース(２２)上に被検眼固定手段(２３)に対して前後左右に移動自在に設置してなる光学測定部(２８)と、
光電検出手段(３４ｂ)からの画像信号に基づいて角膜反射像を映し出すモニター(２８a)と、を備えてなる眼科測定装置において、さらに、
光学測定部(２８)に設けられて、合焦判定光を角膜(２)に投影する合焦判定光投影光学系と、
光電検出手段(３４ｂ)からの画像信号を受信するとともに、規定作動距離を演算ファクターとして含む被検眼光学特性算出式に基づいて被検眼光学特性を算出する演算手段(３５)と、
被検眼固定手段(２３)に対する光学測定部(２８)の位置を常時検出する位置検出手段(２７)と、
モニター(２８a)上で合焦判定光の角膜反射像のピントを合わせるときに、光学測定部(２８)の位置に応じて合焦程度を常時判定する合焦判定手段と、
位置検出手段(２７)からの位置情報と合焦判定手段からの合焦情報とから、合焦判定手段により合焦状態と判定された瞬間の光学測定部(２８)の規定作動位置と、測定指標光を実際に投影した瞬間の光学測定部(２８)の実作動位置とを認識する位置認識手段と、
該位置認識手段より得られた規定作動位置と実作動位置との距離誤差に基づいて被検眼光学特性算出式を補正する補正手段とを有することを特徴とする眼科測定装置。 - 上記合焦判定手段は、光学測定部(２８)に設けられて合焦判定光を角膜(２)に投影する合焦判定光投影光学系を含むことを特徴とする請求項２又は３記載の眼科測定装置。
- 上記合焦判定光投影光学系は、被検眼(１)の前眼部を照明する照明光学系であることを特徴とする請求項４記載の眼科測定装置。
- 上記眼科測定装置はケラトメータであって、上記合焦判定光投影光学系は、角膜形状測定指標光投影光学系であることを特徴とする請求項４記載の眼科測定装置。
- 上記角膜形状測定指標光が拡散光であることを特徴とする請求項６記載の眼科測定装置。
- 上記合焦判定光投影光学系は、被検眼(１)の角膜(２)上にアライメント光を投影するアライメント光学系であることを特徴とする請求項４記載の眼科測定装置。
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