JP4684700B2 - 眼光学特性測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検眼眼底に投影された視標像の光強度分布に基づき、被検眼の眼光学特性を測定可能とした眼光学特性測定装置に関するものである。

従来、被検眼眼底に視標像を投影する為の視標投影手段と、前記視標像を光電検出器上に導く為の受光手段とを有し、前記光電検出器により検出された視標像の光強度分布に基づき、被検眼の眼光学特性を演算により求める眼光学特性測定装置が知られている。

又、特許文献１に示される様に本出願人は、求められた眼光学特性から被検眼眼底に視標像を投影した場合に形成されるであろう眼底上のシミュレーション画像を演算表示し、被検眼眼底にどの様な画像が形成されるか、被検者がどの様に視覚しているのかを他覚的に観察可能とした眼光学特性測定装置を提案している。

該眼光学特性測定装置に於いては、測定の対象となる光強度分布画像を複数枚取得し、その内の１の画像から眼光学特性を求めている。

特許文献１に示される眼光学特性測定装置では、光強度分布画像を取得する際、被検眼に投影される光束径と被検眼の瞳孔径については特に考慮されてない。被検眼の瞳孔径は個人差があり、又被検眼に投影される光源光束の光束径が被検眼の瞳孔径に対して必ずしも適正であるとは言えなかった。従って、被検眼の瞳孔径に対して充分な光源光束で測定されていない場合も考えられ、求められた眼光学特性に誤差が含まれてしまう可能性があった。

特開２００３−７０７４１号公報

特開２００２−２０９８５２号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、被検眼の瞳孔径を測定可能とし、測定した瞳孔径を基に適正な光源光束を被検眼に投影可能とし、測定精度の向上、信頼性の向上を図るものである。

本発明は、被検眼眼底に視標像を投影する為の視標投影手段と、前記視標像を光電検出器上に導く受光手段と、瞳孔径測定手段と、前記光電検出器で得られた画像に基づき得られた光強度分布より被検眼の光学特性を演算する演算手段とを有する眼光学特性測定装置に於いて、前記視標投影手段及び受光手段はそれぞれ独立して駆動される絞り孔選択手段を具備し、前記瞳孔径測定手段により測定された被検眼の瞳孔径に基づき前記絞り孔選択手段は投影光束、受光光束を制限する絞り孔を選択する様構成した眼光学特性測定装置に係るものであり、又前記瞳孔径測定手段は、少なくとも前記光電検出器及び前記演算手段から構成され、前記光電検出器が取得した被検眼前眼部像から画像処理により被検眼瞳孔径を演算する眼光学特性測定装置に係り、又被検眼の屈折度を測定する眼屈折力測定系が設けられた眼光学特性測定装置に係り、又前記眼屈折力測定系は被検眼前眼部像を取得する第２の光電検出器を具備し、前記瞳孔径測定手段は、少なくとも前記第２の光電検出器及び前記演算手段から構成され、前記第２の光電検出器が取得した被検眼前眼部像から画像処理により被検眼瞳孔径を演算する眼光学特性測定装置に係り、又測定された被検眼瞳孔径に基づき適正な被検眼光軸と測定光軸とのアライメント許容値が設定され、前記被検眼瞳孔径と前記アライメント許容値に基づき絞り孔が選択される眼光学特性測定装置に係り、又前記光電検出器で取得する画像は、前記眼屈折力測定系で測定される被検眼の屈折度に対応した焦点位置及び前後複数枚の画像であり、複数枚の画像から最適な焦点位置の画像が選択される眼光学特性測定装置に係るものである。

本発明によれば、被検眼眼底に視標像を投影する為の視標投影手段と、前記視標像を光電検出器上に導く受光手段と、瞳孔径測定手段と、前記光電検出器で得られた画像に基づき得られた光強度分布より被検眼の光学特性を演算する演算手段とを有する眼光学特性測定装置に於いて、前記視標投影手段及び受光手段はそれぞれ独立して駆動される前記絞り孔選択手段を具備し、前記瞳孔径測定手段により測定された被検眼の瞳孔径に基づき前記絞り孔選択手段は投影光束、受光光束を制限する絞り孔を選択する様構成したので、被検眼個々の瞳孔径に最適な投影光束、受光光束とすることができるので、被検者個々の瞳孔の個人差に影響されることなく、適正な眼光学特性の測定が可能となる。

又本発明によれば、測定された被検眼瞳孔径に基づき適正な被検眼光軸と測定光軸とのアライメント許容値が設定され、前記被検眼瞳孔径と前記アライメント許容値に基づき絞り孔が選択されるので、被検眼瞳孔径、絞り孔に適正なアライメント許容値とすることができ、アライメントに要求される検者の作業の負担が軽減し、効率のよい眼光学特性測定が行える。

又本発明によれば、被検眼の屈折度を測定する眼屈折力測定系が設けられ、前記光電検出器で取得する画像は、前記眼屈折力測定系で測定される被検眼の屈折度に対応した焦点位置及び前後複数枚の画像であり、複数枚の画像から最適な焦点位置の画像が選択されるので、検者による目標屈折度の設定が不要となり、作業性が向上する等の優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

先ず、図１に於いて、本発明が実施される眼光学特性測定装置の光学系について説明する。

図中、１は被検眼、２は被検眼１に視標像を投影する投影光学系、３は被検眼１眼底から反射して得られる視標像を受光器に導く為の受光光学系、４は光源５、リレーレンズ６から構成される光源部、３０は眼屈折力測定系を示す。前記投影光学系２、前記受光光学系３、前記眼屈折力測定系３０は被検眼１を含む光軸部分を共用し、前記投影光学系２、前記受光光学系３と前記眼屈折力測定系３０とはハーフミラー３１によって分離され、更に前記投影光学系２と前記受光光学系３とは偏光ビームスプリッタ８によって分離されている。

前記投影光学系２は前記光源５、該光源５から発せられた投影光束を集光する前記リレーレンズ６、該リレーレンズ６の光軸上に配設されたハーフミラー７、該ハーフミラー７を透過した投影光束を被検眼１に向け第１の偏光方向の直線偏光成分（Ｓ直線偏光）を反射して投影する前記偏光ビームスプリッタ８、該偏光ビームスプリッタ８の投影光軸に該偏光ビームスプリッタ８側から配設されたリレーレンズ９、対物レンズ１１、１／４波長板１３を有する。前記投影光学系２の所要位置、例えば前記ハーフミラー７と前記偏光ビームスプリッタ８との間に投影系開口絞り１４が設けられている。更に、前記ハーフミラー７に対向して固視標１５、リレーレンズ１６を有する固視標系１７が配設されている。

前記光源５、固視標１５は被検眼１の眼底と共役な位置にあり、後述する様に、前記光源５、固視標１５は瞳１８を通して被検眼１眼底に結像される。瞳１８は前記投影系開口絞り１４と共役、或は略共役の位置となっている。前記固視標１５には視力検査用の視標、例えばランドルト環が記されている。ここで、前記光源部４は前記光源５と前記リレーレンズ６とが一体的に構成され、前記光源部４は、後述の合焦レンズ１９と連動して光軸方向に沿って移動可能となっている。

前記受光光学系３は、前記偏光ビームスプリッタ８、該偏光ビームスプリッタ８の投影光軸に配設された前記リレーレンズ９、対物レンズ１１、１／４波長板１３を前記投影光学系２と共用している。

前記偏光ビームスプリッタ８を透過する反射光軸上には反射光軸に沿って受光系開口絞り２２、移動可能な前記合焦レンズ１９、結像レンズ２０が配設され、該結像レンズ２０は光電検出器２１上に反射光束を結像させる。該光電検出器２１と被検眼１の眼底とは共役、又は略共役な位置となっている。

図４は、前記投影系開口絞り１４、前記受光系開口絞り２２を示しており、本実施の形態では前記投影系開口絞り１４と前記受光系開口絞り２２とは同一のものが用いられている。以下、投影系開口絞り１４について説明する。

該投影系開口絞り１４は円板に６つの絞り孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆが穿設されたものであり、該絞り孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆは同一円周上の６等分した位置に設けられ、孔径は瞳の大きさを考慮してφ１ｍｍ〜φ８ｍｍ程度となっている。例えば、φ１ｍｍ，φ２ｍｍ，φ３ｍｍ，φ４ｍｍ，φ５ｍｍ，φ６ｍｍが選択される。

前記投影系開口絞り１４、前記受光系開口絞り２２は回転可能に設けられ、前記絞り孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆの中心が前記投影光学系２の光軸、前記受光光学系３の光軸に合致する様になっている。前記投影系開口絞り１４、前記受光系開口絞り２２は例えばステッピングモータ（図示せず）により６０°ずつ間欠回転されることで前記絞り孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆの所要の絞り孔が選択される様になっている。即ち、前記投影系開口絞り１４と前記ステッピングモータ、前記受光系開口絞り２２と前記ステッピングモータはそれぞれ絞り孔選択手段を構成している。又、それぞれのステッピングモータは後述する制御部２８によって独立して制御される。尚、前記投影系開口絞り１４、前記受光系開口絞り２２はサーボモータにより回転する様にしてもよく、或は前記投影系開口絞り１４、前記受光系開口絞り２２をスライド可能に設け、リニアモータ、ステッピングシリンダによって直線的に間欠移動させてもよい。

前記絞り孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆの選択は、被検者の瞳径に合わせ選択され、又前記投影系開口絞り１４で選択された絞り孔２３の径と前記受光系開口絞り２２で選択した絞り孔２３の径を変えることで、例えば前記投影系開口絞り１４で選択された絞り孔２３の径に対し、前記受光系開口絞り２２で選択した絞り孔２３の径を小さく設定すると、前記光電検出器２１で得られる画像からＰＴＦ（Ｐｈａｓｅ Ｔｒａｎｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が算出可能である。

前記光電検出器２１はＣＣＤ受光センサ等、受光面が画素の集合であり、受光信号に基づき受光面内での各画素の位置、受光面での像の形状等を検出可能となっている。各画素の位置、形状については、受光面上に座標を設定し、各画素の座標値を算出することで決定される。

前記光電検出器２１からの受光信号は信号処理部２６を介して記憶部２７に記憶される。前記信号処理部２６から前記記憶部２７へのデータの書込みは前記制御部２８によって制御され、該制御部２８は上記した様に、駆動機構の制御を行うと共に眼光学特性演算手段として機能し、シミュレーション画像演算部と、視力演算部とを有し、前記記憶部２７に記憶されたデータを基に所要の演算をし、又演算結果を表示部２９に表示する。又、前記記憶部２７には、測定を実行する為のシーケンスプログラム、前記光電検出器２１、光電検出器３７からの画像信号を処理する画像処理プログラム、前記光電検出器２１からの信号に基づき受光像の状態を判定する受光画像判定プログラム、前記光電検出器２１からの受光信号を基に眼光学特性の演算を行う演算プログラム等が格納されている。

前記眼屈折力測定系３０について説明する。

該眼屈折力測定系３０は被検眼１の眼屈折力を測定すると共に前眼部の観察から被検眼１の瞳孔径を測定するものであり、従来の他覚眼屈折力測定装置と同等の構成を有している。

前記眼屈折力測定系３０に於いて、４０は屈折度数を求める為の視標像を被検眼１の眼底に投影する屈折度数測定用視標投影光学系であり、視標の光源３２、リレーレンズ３３から構成され、視標像の光束はハーフミラー３４、前記ハーフミラー３１を経て被検眼１の眼底に投影される。

又、４１は屈折度数測定用受光光学系であり、被検眼１の眼底で反射され、前記ハーフミラー３１、前記ハーフミラー３４を透過した光束を、リレーレンズ３５、結像レンズ３６により前記光電検出器３７に導く構成となっている。又、該光電検出器３７は被検眼１の前眼部の画像についても撮像可能となっており、眼屈折力測定、或は後述する眼光学特性測定時に前眼部像が得られる様になっている。

前記光電検出器３７で得られた画像の受光信号は、前記制御部２８に出力され、画像処理等の所要の手段により被検眼瞳孔径が算出される。瞳孔径算出の為の画像処理としては、例えば瞳孔の部分からの受光光束と周囲の虹彩の部分からの受光光束とでは、受光強度が異なるので、瞳孔を横断する線上の光強度分布より瞳孔と虹彩との境界位置が求められ、求められた境界位置より瞳孔径を算出する等である。

算出された被検眼瞳孔径に基づき前記絞り孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆの内、最適な絞り孔の選択が行われる。

眼光学特性測定装置は図２、図３で示す様に、該眼光学特性測定装置の光軸と被検眼光軸とを合致させる為のアライメント機構を具備している。

図２、図３中、４２は上述した光学系が収納された測定部であり、該測定部４２はアライメント機構部４３により上下、前後、左右に移動可能に支持されている。

ベース４４にスライドテーブル４５が前後左右に移動可能に設けられ、該スライドテーブル４５はコントロールレバー５０の操作によって前後左右に移動する様になっている。検者は該コントロールレバー５０によりアライメントの粗調整を行うことができる。

前記スライドテーブル４５には昇降駆動部４６を介して昇降テーブル４７が昇降可能に設けられ、該昇降テーブル４７には左右スライドテーブル４８が左右方向に移動可能に設けられ、該左右スライドテーブル４８は前記昇降テーブル４７に設けられた左右調整モータ４９によりラックピニオン機構５１を介して駆動される様になっている。又、前記左右スライドテーブル４８には前記測定部４２が前後方向に移動可能に設けられ、該測定部４２は前記左右スライドテーブル４８に設けられた前後調整モータ５２によりラックピニオン機構５３を介して駆動される様になっている。

尚、アライメントの過程で前眼部が撮像され、前記制御部２８は撮像された前眼部の画像から、被検眼光軸と眼光学特性測定装置の測定光軸との差を演算し、演算結果を基に前記昇降駆動部４６、左右調整モータ４９、前後調整モータ５２を制御し、自動でアライメントを行うことができる。

以下、上記光学系の作用について説明する。

被検眼１に前記固視標１５を注視させた状態で、前記投影光学系２により投影光束を投影する。尚、前記固視標１５に関しては、可視光が用いられ、前記投影光束については赤外光が用いられる。

この時、前記眼屈折力測定系３０により被検眼１の屈折度数が測定されると共に被検眼瞳孔径が測定され、測定結果に基づき前記制御部２８がステッピングモータ（図示せず）を制御して前記投影系開口絞り１４、前記受光系開口絞り２２を回転させ、前記絞り孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆから最適な絞り孔を選択する。

絞り孔２３が選択されると、被検眼瞳孔径と選択された絞り孔２３の関係から、アライメント許容値が設定される。選択された絞り孔２３によって制限された光束径５５と被検眼瞳孔径５６との関係を図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示す。例えば、瞳孔径がφ４．５ｍｍとして、制限された光束径がφ５ｍｍとすると、前記被検眼瞳孔径５６が前記光束径５５から食出さなければよいので、前記アライメント許容値は直交する２方向で±０．２５ｍｍとなる。尚、アライメント許容値は、前記被検眼瞳孔径５６に対応した値が設定され、前記絞り孔２３の選択は、前記被検眼瞳孔径５６と設定されたアライメント許容値に基づいて行われる。

又、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示される前記光束径５５と前記被検眼瞳孔径５６との関係は、前記表示部２９に示され、検者は該表示部２９に表示された前記光束径５５と前記被検眼瞳孔径５６との関係を考慮しながら、被検眼光軸と眼光学特性測定装置の光軸のアライメントを行い、前記被検眼瞳孔径５６が前記光束径５５内に含まれた時に測定が開始される。

前記光源５から発せられた投影光束（赤外光）は、前記リレーレンズ６、ハーフミラー７を透過し、透過した投影光束は前記開口絞り１４により光束径５５が制限され、前記偏光ビームスプリッタ８に至り、該偏光ビームスプリッタ８でＳ直線偏光分が反射され、前記リレーレンズ９を経て前記対物レンズ１１により前記１／４波長板１３を経て被検眼１の眼底に投影され、点像として第１次視標像が結像される。

Ｓ直線偏光が前記１／４波長板１３を透過することで、右円偏光となる。被検眼１の眼底で投影光束が反射され、反射光束は眼底で反射されることで、左円偏光となる。更に、反射光束が前記１／４波長板１３を透過することで、Ｓ直線偏光とは偏光方向が９０°異なるＰ直線偏光となる。

Ｐ直線偏光は、前記対物レンズ１１、前記リレーレンズ９により前記偏光ビームスプリッタ８に導かれる。該偏光ビームスプリッタ８はＳ直線偏光を反射し、Ｐ直線偏光を透過するので、前記反射光束は該偏光ビームスプリッタ８を透過し、前記受光系開口絞り２２により受光光束径が決定される。該受光系開口絞り２２を通過した反射光束は前記合焦レンズ１９、前記結像レンズ２０により前記光電検出器２１上に第２次視標像として結像される。

該光電検出器２１が受光した第２次視標像の光強度分布は被検眼１の眼光学特性を反映しており、前記光電検出器２１の受光状態を検出することで、眼光学特性を測定することができる。

図６を参照して、眼光学特性測定の流れについて説明する。

ＳＴＥＰ：０１ 前記眼屈折力測定系３０により被検者の被検眼１の屈折度が測定され、測定された屈折度が前記制御部２８に入力され、目標測定位置（撮像する焦点深度方向の位置）が設定される。尚、目標測定位置の設定は、前記眼屈折力測定系３０からの測定結果を手動により設定してもよい。

ＳＴＥＰ：０２ 前記眼屈折力測定系３０により目標測定位置での被検者の前眼部画像を取得する。

ＳＴＥＰ：０３ 前眼部画像から画像処理により被検眼１の被検眼瞳孔径を演算する。

ＳＴＥＰ：０４ 演算された被検眼瞳孔径から、アライメント許容値を演算し、被検眼瞳孔径とアライメント許容値から前記投影系開口絞り１４、及び前記受光系開口絞り２２に於ける前記絞り孔２３を決定し、図示しないステッピングモータを制御して前記投影系開口絞り１４、前記受光系開口絞り２２を回転し、所定の絞り孔２３を選択する。

ＳＴＥＰ：０５ 前記光源５から前記投影光学系２を介して被検眼１に測定光束を投影する。前記光源部４及び前記合焦レンズ１９を連動させて移動し、目標測定位置を含む前後複数の位置、例えば０．０３Ｄのステップで移動させ、ステップ毎の視標像について前記光電検出器２１からの受光信号から複数枚の画像を取得する。

ＳＴＥＰ：０６ 取得した複数の画像から、画像の図形を基に焦点の状態が判断され、受光された視標像のベストフォーカス位置が求められる。ベストフォーカス位置の決定は、前記光電検出器２１からの画像で、所定輝度以上を有する画像が選択され、更に所定スライスレベルを越える画像の形状について直交２方向での大きさが演算され、直交２方向での大きさが略同じ値のものがベストフォーカス位置の画像であると判断される。

ＳＴＥＰ：０７ ベストフォーカス位置の画像が、眼光学特性を演算する為の画像として選択される。

ＳＴＥＰ：０８、ＳＴＥＰ：０９ 選択された画像について、ＰＳＦ等眼光学特性が演算される。

ＳＴＥＰ：１０ 視標ギャップ方向のプロフィールが演算される。

ＳＴＥＰ：１１ 更に、Ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ値、Ｃｏｎｔｒａｓｔ値が演算される。演算されたＤｅｐｒｅｓｓｉｏｎ値、Ｃｏｎｔｒａｓｔ値は、前記表示部２９に表示される。

ここで、ＳＴＥＰ：０８〜ＳＴＥＰ：１１に於けるＰＳＦ等の眼光学特性、視標ギャップ方向のプロフィール、Ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ値、Ｃｏｎｔｒａｓｔ値の演算については、本出願人が既に出願した、特願２０００−３６４８３４（特開２００２−２０９８５２号公報）（特許文献２）に於いて説明されている。

尚、上記実施の形態では、被検眼瞳孔径測定の為の前眼部撮像を前記眼屈折力測定系３０で行ったが、前記投影光学系２、前記受光光学系３により行ってもよい。前記光源部４、前記合焦レンズ１９を設定屈折度の位置とし、この状態で前記光源５を点灯して前眼部を照明し、前記光電検出器２１で前眼部の画像を取得し、取得した画像を画像処理して被検眼１の瞳孔径を演算するものである。

本発明では、被検眼の瞳孔径を測定して、適正な投影光束が設定され、更に最適なアライメント許容値が設定されるので、眼光学特性を演算する為の画像が取得される場合、最適な条件で実施されるので、どの様な瞳孔径の被検眼でも測定精度を損うことなく、眼光学特性の測定が可能となり、更にアライメントの操作性を損うことがないので効率のよい測定作業を行うことが可能となる。

本発明の実施の形態に於ける光学系を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態で用いられるアライメント機構部の概略側面図である。 本発明の実施の形態で用いられるアライメント機構部の概略平面図である。 本発明の実施の形態で用いられる投影系及び受光系開口絞りの一例を示す図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明の実施の形態に於ける光束径と被検眼瞳孔径とのアライメント状態を示す説明図である。 眼光学特性測定を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 被検眼
２ 投影光学系
３ 受光光学系
４ 光源部
１４ 投影系開口絞り
１７ 固視標系
１９ 合焦レンズ
２１ 光電検出器
２７ 記憶部
２８ 制御部
２９ 表示部
３０ 眼屈折力測定系
３７ 光電検出器
４０ 屈折度数測定用視標投影光学系
４３ アライメント機構部

Claims (4)

1. 被検眼眼底に視標像を投影する為の視標投影手段と、前記視標像を光電検出器上に導く受光手段と、瞳孔径測定手段と、前記光電検出器で得られた画像に基づき得られた光強度分布より被検眼の光学特性を演算する演算手段と、被検眼の屈折度を測定する眼屈折力測定系とを有する眼光学特性測定装置に於いて、前記視標投影手段及び受光手段はそれぞれ独立して駆動される絞り孔選択手段を具備し、
   前記瞳孔径測定手段により測定された被検眼の瞳孔径に基づき前記絞り孔選択手段は投影光束、受光光束を制限する絞り孔を選択する様構成し、
   前記光電検出器で取得する画像は、前記眼屈折力測定系で測定される被検眼の屈折度に対応した焦点位置及び前後複数枚の画像であり、複数枚の画像から最適な焦点位置の画像が選択されることを特徴とする眼光学特性測定装置。
2. 前記瞳孔径測定手段は、少なくとも前記光電検出器及び前記演算手段から構成され、前記光電検出器が取得した被検眼前眼部像から画像処理により被検眼瞳孔径を演算する請求項１の眼光学特性測定装置。
3. 前記眼屈折力測定系は被検眼前眼部像を取得する第２の光電検出器を具備し、前記瞳孔径測定手段は、少なくとも前記第２の光電検出器及び前記演算手段から構成され、前記第２の光電検出器が取得した被検眼前眼部像から画像処理により被検眼瞳孔径を演算する請求項１の眼光学特性測定装置。
4. 測定された被検眼瞳孔径に基づき適正な被検眼光軸と測定光軸とのアライメント許容値が設定され、前記被検眼瞳孔径と前記アライメント許容値に基づき絞り孔が選択される請求項２又は請求項３の眼光学特性測定装置。

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