JP4662962B2 - 目の屈折特性を測定するための屈折計 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプレアンブルに記載の、目の屈折特性を測定するため屈折計に関する。

この種の屈折計は、しばしば自動屈折器とも呼ばれており、目の屈折及び該当する場合にはその屈折異常を距離から測定するためのものである。

このような屈折計の基本原理は、米国特許４，７６１，０７０に記載されている。光パターンは、光投射装置、例えば、発行ダイオードを用いて生成され、目の網膜に投影される。光パターンが網膜上で焦点を結ぶように、光パターンの投影が実現される。網膜上に投影された光パターンは、画像パターンが光電センサー上に投影されるよう、水晶体を通して、光電センサーを有する光観察装置、例えばビデオカメラによって観察される。

この画像パターンは、光電センサーで記録され、評価装置、好ましくはデジタル画像データ処理ソフトウエアによって評価される。光パターンのゆがみの程度を評価することによって目の屈折特性が得られるよう、網膜上に投影された光パターンは目の屈折特性に応じて特徴的にゆがめられる。

屈折特性を正確に導出するための重要な点の１つは、屈折計から特定の距離に目が配置されることである。目と屈折計との間の距離がずれると、このようなずれが屈折特性の評価における測定エラーにつながるように、光電センサー上の光パターンが付随的に変化してゆがむ。

このような測定エラーを防ぐために、特許文献１には、装置と患者との間の距離を決定するための測定ユニットを特徴とする屈折計システムが記載されている。距離測定から得られるデータを使用して、装置の前に正しく患者を置くことができる。それゆえに、距離情報を評価に取り入れて、屈折測定データを適宜補正することもまた考えられる。

この距離を測定するための適切な測定システムは、特許文献２に記載されており、それぞれ超音波送受信機と光学的距離測定システムとからなる。測定システムにおいては、光パターンは、額と測定システムとの間の距離を測定するために検査されている人の額に投影される。
米国特許第４，７６１，０７０号 ドイツ連法共和国 特許公開公報第１０１５３３９７号

上記特許文献２に記載された測定装置の不利な点は、患者の頭と屈折計との間の距離のみが測定可能であることである。頭の位置は最終的な目の位置についての情報を含まないため、この測定は、したがって不正確であり、原則として屈折計データを適切に補正するには不十分である。測定データの補正は、したがって不満足な結果となる。

本発明の目的は、従来技術のこのような状態に基づき、従来技術の不利な点を解消する、距離測定装置と一体化した新規な屈折計を提供することである。

上記目的は、請求項１の特徴による屈折計によって達成される。

本発明の有利な実施形態は、従属請求項の対象である。

本発明の基本的な考えは、検査される目との間の距離だけが測定データの補正にとって重要であるので、屈折計に備えられた距離測定装置がこの距離の測定に適していなければならないということである。目と屈折計との間の距離を示すこの距離データを利用することによってのみ、患者の位置を正確に合わせたり、屈折測定データを適切に補正したりすることができる。

距離測定装置が、屈折計と目の角膜との間の距離、特に角膜の表面及び／又は目の裏面の測定を可能とすることで、測定精度を向上させることができる。

これに代えて、あるいは追加して、距離測定装置が、屈折計と目の水晶体、特に水晶体の表面及び／又は水晶体の裏面との間の距離の測定をも可能とすれば、特に有利である。

距離測定装置は、基本的に任意に実現できるが、目のスリット照明のためのスリットプロジェクタと目の分割画像を記録するためのＳｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇカメラとを有する距離測定装置を利用することが、測定精度に関して特に有利であることが分かった。

Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇカメラで記録された分割画像の画像データを評価することによって、屈折計と目との間の距離を高精度に導出することが可能である。また、分割画像を評価することによって、水晶体の表面又は裏面との距離とともに、角膜の表面又は裏面との距離を測定することも可能である。

距離測定のために屈折計がＳｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇカメラを利用すれば、当然、従来のタキメトリック（tacheometric）な測定タスクを実行するためにも、Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇカメラを利用することができる。例えば、分割画像から角膜組織の厚さを導出することも可能である。

正確な測定を実施するためには、測定中、目を静止させておくことが有利である。これは、固定マークを屈折計に設け、その固定マークを目の測定中固定して、好ましくない目の動きを防ぐことが特に有利であることの理由である。

屈折計の能力範囲を広げるために、第２の光投射装置及び第2の光観察装置を屈折計に組み込み、第2の光投射装置が第2の光観察装置及び適切な評価装置と協働してケラトメーターを形成してもよい。

投射装置の一部を形成するケラトメーターの測定マークは、基本的に任意に実現できるが、２つのコリメート光スポットと、実質的に円形の非コリメート光ストリップとをケラトメーターの照射装置における測定マークとして備えることが、特に好ましい。

コリメート光スポットは、好ましくは管状体内に配置された発光ダイオードによって生成され、発光ダイオードの前にレンズがそれぞれ配置される。

非コリメート光ストリップは、好ましくは円柱形状を有する光導波路要素によって生成される。この場合、照明手段の光は、円柱の後方端面上及び／又は外周上において前記光導波路要素（２６）内に入射され、前方端面上において前記光導波路要素から出現する。

この場合、円柱形状の導波路要素のための照明手段もまた、好ましくは円柱形状の光導波路要素の外周に渡って分布した発光ダイオードから構成される。

屈折計の光照射装置において光パターンを生成するために使用される光源は、基本的に任意に実現することができるが、赤外線光源はこの点において特に好適であることを示した。

屈折計の光観察装置に、ピン絞りを設けることが好ましい。

屈折計、Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇカメラ、又はケラトメーターの異なる観察装置における光電センサは、基本的には任意に実現することができるが、記録された画像データをビデオ信号に変換し、そのビデオ信号を下流の機能ユニットへ転送するビデオセンサを利用することが好ましい。ビデオセンサをチップカメラ、特にＣＣＤカメラで構成すれば、特にコスト効率が高い。

デジタル画像データを容易に処理するために、ビデオセンサのビデオ信号は、好ましくはデジタル画像データ形式を有するべきである。

測定の開始前に検査される目を容易に配置し、検査中に目を観察するために、セットアップカメラ又は観察カメラを屈折計に設けるべきである。適切な配置においては、セットアップカメラは、測定中の観察カメラとして同時に使用することができる。

ケラトメーターを屈折計に組み込めば、ケラトメーターの光観察装置をセットアップカメラ又は観察カメラとしてそれぞれ使用することができる。

本発明によれば、光照射装置で目の網膜上に光パターンを投影して焦点を合わせることができる。
目の分割画像の画像データを解析することで、特に、目の角膜、特に角膜の表面又は裏面に対する屈折系の距離と、さらに目の水晶体、特に水晶体の表面又は裏面からの屈折計の距離とを決定することができる。さらに、スリットプロジェクタとＳｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇカメラは、当然、通常のタキメトリック（tacheometric）な測定、特に角膜の厚さの測定を実行するためにもまた使用できる。

本発明の一実施形態を図面中に模式的に示し、以下に模範例として説明する。

対物レンズ０５及び図示しない評価装置と協働して自動屈折計を形成する光照射装置０３及び光観察装置０４は、目０２の屈折特性を測定するために使用される。光照射装置０３は、目０２の網膜上に光パターンを投影して焦点を合わせることができる。この場合、光照射装置０３は、ピン絞り０６と、レンズ０７と、赤外線光源０８とを有する。

自動屈折計の光観察装置０４は、６ピン絞り０９と、偏光プリズム１０と、対物レンズ１１と、ＣＣＤカメラ１２とを有する。目０２の屈折特性を決定するために、ＣＣＤカメラ１２に記録された画像データは、デジタル画像処理システムの形で実現される下流の評価装置で評価される。ミラー１３は、ピン絞りとともに、光投射装置０３及び光観察装置０４の異なるビーム経路を結合するためのものである。

測定中に目を固定するため、屈折計０１はさらに、調整可能に支持された固定マーク１４を有し、そのビーム経路は、分離板１５によって結合される。

屈折計に対する目０２の距離を測定するために、スリットプロジェクタ１６とＳｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇカメラ１７とからなる距離測定装置が設けられている。スリットプロジェクタ１６及びＳｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇカメラ１７は、Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇカメラ１７で記録された分割画像が画像データ解析手段によって屈折計０１と目０２との間の距離を測定するのに適するように、Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ規則に従って配置される。

目０２の分割画像の画像データを解析することで、特に、目の角膜、特に角膜の表面又は裏面に対する屈折計０１の距離と、さらに目の水晶体、特に水晶体の表面又は裏面からの屈折計０１の距離とを決定することができる。さらに、スリットプロジェクタ１６及びＳｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇカメラ１７は、当然、通常のタキメトリック（tacheometric）な測定、特に角膜の厚さの測定を実行するためにもまた使用できる。

スリットプロジェクタ１６は、対物レンズ１８と、スリット絞り１９と、スリットランプ２０とを有する。Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇカメラ１７は、Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ規則に従って目に対して角度を持つように配置され、対物レンズ２１と、Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇカメラの画像記録装置として機能するＣＣＤカメラ２２とを有する。

さらに、適切な投射装置２３及び割り当てられた光観察装置２４とからなるケラトメーターはまた、屈折系０１にも組み込まれる。光投射装置においては、２つの発光ダイオード２５はコリメート光スポットとしての役割を果たす。光導波路要素２６は、割り当てられたＬＥＤとともに、円柱形状のコリメート光ストリップとしての役割を果たす。

光観察装置２４には、対物レンズ２８及びＣＣＤカメラ２９が設けられている。ＣＣＤカメラ２９は、セットアップカメラ及び観察カメラとしての機能を同時に果たす。２つの分離板３０及び３１は、スリットプロジェクタ１６及びケラトメーターの光観察装置２４のビーム経路を結合するためのものである。

図１は、本発明に係る屈折計の一実施形態を示す概略構成図である。図１は、目（０２）に関する測定を実施するための屈折計（０１）のビーム経路を模式的に示す。

符号の説明

０１：屈折計
０２：目
０３：光投射装置
０４：光観察装置
０５：対物レンズ
０６：ピン絞り
０７：レンズ
０８：赤外線光源
０９：６ピン絞り
１０：偏光プリズム
１１：対物レンズ
１２：ＣＣＤカメラ
１３：ミラー
１４：調整可能に支持された固視マーク
１５、３０、３１：分離板
１６：スリットプロジェクタ
１７：Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇカメラ
１８：対物レンズ
１９：スリット絞り
２０：スリットランプ
２１、２８：対物レンズ
２２、２９：ＣＣＤカメラ
２３：適切な投射装置
２４：光観察装置
２５：発光ダイオード
２６：光導波路要素

Claims (22)

1. 患者の目（０２）の屈折特性を測定するための屈折計（０１）であって、
   光パターンを生成する少なくとも１つの光源（０８）を有し、前記光パターンを目の網膜上に投影して、そこで焦点を合わせることが可能な光投射装置（０３）と、
   少なくとも１つの光電センサー（１２）を有し、目（０２）の網膜上に投影された光パターンを角膜と目のレンズを通して観察して、画像パターンの形で前記光電センサー（１２）上に投影することが可能な光観察装置（０４）と、
   前記光電センサー（１２）によって記録された画像パターンを評価し、目の屈折特性を導出する評価装置と、
   前記屈折計（０１）と患者との間の距離を測定する距離測定装置とを備え、
   前記距離測定装置（１６，１７）は前記屈折計（０１）と目（０２）との間の距離を測定することが可能であり、
   前記距離測定装置（１６，１７）は、目（０２）のスリット照明のためのスリットプロジェクタ（１６）と、目（０２）の分割画像を記録するＳｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇカメラ（１７）とを有し、前記屈折計（０１）と目（０２）との間の距離は、評価装置によって前記目（０２）の分割画像から導出されることを特徴とする屈折計。
2. 前記距離測定装置（１６，１７）は、前記屈折計（０１）と、目（０２）の角膜、特に角膜の表面及び／又は角膜の裏面との間の距離を測定可能であることを特徴とする請求項１に記載の屈折計。
3. 前記距離測定装置（１６，１７）は、前記屈折計（０１）と、目（０１）の水晶体、特に水晶体の表面及び／又は水晶体の裏面との間の距離を測定可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の屈折計。
4. 評価装置において、目（０２）の分割画像から角膜組織の厚さをも導出可能であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の屈折計。
5. 屈折計（０１）は、測定中に目（０２）によって固視される固定マーク（１４）を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の屈折計。
6. 目（０２）と固定マーク（１４）との間の実際の又は仮想の距離は、可変であることを特徴とする請求項５に記載の屈折計。
7. 目と固定マークとの間の前記実際の距離は、屈折計内の固定マークを調整することによって変化可能であることを特徴とする請求項６記載の屈折計。
8. 目と固定マークとの間の前記仮想の距離は、固定マークと目との間のビーム経路中における少なくとも１つのレンズを調整することによって変化可能であることを特徴とする請求項６記載の屈折計。
9. 屈折計（０１）は、評価装置と協働してケラトメーターを形成する第２の光投射装置（２３）と第２の光観察装置（２４）とを有することを特徴とする請求項１から請求項８いずれか１項に記載の屈折計。
10. 前記ケラトメーターの投射装置（２３）によって、角膜に所定の測定マークが投影されることを特徴とする請求項９に記載の屈折計。
11. 前記測定マークは、２つのコリメート光スポットと、実質的に円柱形状を有する非コリメート光ストリップとを有することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の屈折計。
12. 前記コリメート光スポットは、管状体内に配置された発光ダイオード（２５）によってそれぞれ生成され、少なくとも１つのレンズが前記発光ダイオードの前に配置されることを特徴とする請求項１１に記載の屈折計。
13. 前記円柱形状の非コリメート光ストリップは、円柱形状を有する光導波路要素（２６）によって生成され、少なくとも１つの照明手段（２７）の光が、円柱の後方端面上及び／又は外周上において前記光導波路要素（２６）内に入射され、前方端面上において前記光導波路要素から出現することを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の屈折計。
14. 前記照明手段は、円柱形状の光導波路要素（６）の外周に渡って分布する複数の発光ダイオード（２６）からなることを特徴とする請求項１３に記載の屈折計。
15. 前記光パターンを生成するために、屈折計（０１）の前記光照射装置（０３）に赤外線光源（８）が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の屈折計。
16. 屈折計（０１）の光観察装置（０４）に、ピン絞り（０９）が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の屈折計。
17. 屈折計（０１）の光観察装置（０４）及び／又はＳｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇカメラ（１７）及び／又は前記ケラトメーターの光観察装置（２４）に、それぞれ少なくとも１つのビデオセンサ（１２，２２，２９）が設けられ、前記ビデオセンサ（１２，２２，２９）は、ビデオ信号の形で画像データを転送することを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の屈折計。
18. 前記ビデオセンサ（１２，２２，２９）は、チップカメラの形で実現されることを特徴とする請求項１７に記載の屈折計。
19. 前記ビデオ信号は、デジタルデータ形式に生成されるか、またはデジタルデータ形式に変換されることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の屈折計。
20. 屈折計（０１）及び／又はＳｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇカメラ（１７）及び／又は前記ケラトメーターの光観察装置（２４）の評価装置として、デジタル画像データの評価に適したデジタル画像処理システムが使用されることを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の屈折計。
21. 屈折計（０１）は、検査される目（０２）を正しい位置に調整するためのセットアップカメラ、及び／又は、検査中に検査される目（０２）を観察するための観察カメラを有することを特徴とする請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の屈折計。
22. 前記ケラトメーターの光観察装置（２９）は、セットアップカメラ及び／又は観察カメラとしてもまた使用可能であることを特徴とする請求項２１に記載の屈折計。

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