JP4987426B2 - 眼科測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検眼の眼屈折力分布もしくは波面収差を測定する眼科測定装置に関する。

被検眼の眼底にスポット状の光束を投光し、眼底からの反射光束の波面情報を波面センサによって検出することにより、被検眼の波面収差（特に、高次の収差成分）を測定する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、被検眼の眼底にスリット光束を投影し、その反射光束を受光素子によって検出したときの位相差信号から被検眼の波面収差や眼屈折力分布を測定する眼科装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１０−２１６０９２号公報 特開平１０−１０８８３７号公報

ところで、上記のような眼科装置においては、被検眼の自覚値に近い矯正値（球面度数、乱視度数、乱視軸角度）の出力が求められている。これは、眼鏡やコンタクトレンズを用いた眼屈折矯正において、自覚値に近い他覚データの利用によって、被検者の自覚的応答にて矯正データを求める自覚検査の時間が短縮されるからである。

また、上述したような眼屈折力分布や波面収差を測定できる装置においては、被検眼の瞳孔径に応じて測定可能な最大の瞳孔領域に対応する矯正データを得ることはできるが、この矯正データは必ずしも自覚値に近い矯正データとはならない。

本発明は、上記従来技術を鑑み、被検眼の自覚値に近い矯正データを出力することができる眼科測定装置を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１） 被検眼眼底に測定指標を投影し測定指標の眼底からの反射光を受光する測定光学系を持ち、被検眼の眼屈折力分布もしくは波面収差を測定する眼科測定装置において、
被検眼の瞳孔を含む前眼部を撮影する撮影手段と、
該撮影手段にて得られた被検眼の瞳孔の大きさを検出する瞳孔検出手段と、
前記測定光学系によって得られた測定結果と前記瞳孔検出手段の検出結果に基づいて被検眼の矯正データ（球面度数、乱視度数、乱視軸角度）を出力する矯正データ出力手段であって、前記瞳孔検出手段によって検出された瞳孔径が所定瞳孔径以上の場合には該所定瞳孔径の領域に対応する矯正データを測定値として電動フォロプターに送信出力し，前記所定瞳孔径より小さい場合には前記瞳孔検出手段によって検出された瞳孔径の領域に対応する矯正データを測定値として電動フォロプターに送信出力する矯正データ出力手段と、
を備えることを特徴とする。
（２） （１）の眼科測定装置において、前記所定瞳孔径は、直径約４．０ｍｍに設定されていることを特徴とする。
（３） （１）の眼科測定装置において、前記矯正データの出力に用いられる前記所定瞳孔径は、昼間用と夜間用とでそれぞれ設定可能であることを特徴とする。

本発明によれば、被検眼の自覚値に近い矯正データを出力することができる。

本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る眼科測定装置の光学系及び制御系の構成について説明する概略構成図である。被検眼Ｅの前方のダイクロイックミラー１５の透過光路Ｏ１上には、被検眼の波面収差を測定するための波面収差測定光学系１０が配置されている。測定光学系１０は、測定光源からスポット状の光束を被検眼眼底に投光する投光光学系１０ａと、眼底で反射され被検眼から射出された光束を複数に分割して二次元受光素子に受光させる受光光学系１０ｂとを含み、二次元受光素子からの出力に基づいて被検眼の波面収差が測定される。

投光光学系１０ａには、測定光源１１から、リレーレンズ１２、対物レンズ１４が被検眼に向けて順次配置されている。測定光源１１は、被検眼眼底と共役な位置に配置される。また、受光光学系１０ｂには、被検眼前方から、対物レンズ１４、ハーフミラー１３、リレーレンズ１６、全反射ミラー１７、コリメータレンズ１９、マイクロレンズアレイ２０、レンズアレイ２０を通過した光束を受光する二次元受光素子２２が順次配置されている。なお、ハーフミラー１３は、光源１１からの測定光束を透過し、眼底からの反射光を反射する特性を有する。また、受光光学系１０ｂは、被検眼の瞳孔とレンズアレイ２０とが光学的に略共役な関係となるように構成されている。ここで、マイクロレンズアレイ２０は、測定光軸Ｌ１と直交する面に二次元的に配置された微小レンズと遮光板からなり眼底反射光を複数の光束に分割する。なお、上記の構成は、いわゆるシャックハルトマン方式の波面センサを用いたものであるが、瞳孔共役位置に直交格子上のマスクを配置し、マスクを透過した光を二次元受光素子により受光するようないわゆるタルボット式波面センサを用いるようにしてもよい（詳しくは、本出願人による特開２００６−１４９８７１号公報参照）。

また、本実施形態においては、測定光源１１、コリメータレンズ１９、レンズアレイ２０、二次元受光素子２２は、一体のユニット２５として移動機構２６によって光軸方向に移動される構成となっている。ここで、ユニット２５は、被検眼の球面屈折誤差に応じて測定光源１１及び二次元受光素子２２が被検眼眼底と光学的に共役な関係となるように移動され、被検眼の球面屈折誤差を補正する視度補正機構として機能する。

また、ダイクロイックミラー１５の反射方向には、眼Ｅを観察するための対物レンズ３６、ダイクロイックミラー３７、全反射ミラー３８が配置されている。ミラー３８の反射方向の光路Ｏ２上には、眼Ｅに固視標を固視させるための図示なき固視標投影光学系が配置されている。

また、ダイクロイックミラー３７の反射方向の光路Ｏ３上には、結像レンズ３１、眼Ｅの前眼部付近と略共役な位置に配置されたエリアＣＣＤ等の二次元撮像素子３２を含み眼Ｅを撮影し被検眼像を得る観察光学系３０が配置されている。４０は被検眼前眼部を赤外光にて照明する前眼部照明光源である。

また、ダイクロイックミラー１５は測定光学系１０が持つ測定光源から発せられる波長の光を透過し、前眼部照明光源４０や図示無きアライメント用光源から発せられた波長の光（近赤外光）及び可視光を反射する特性を有する。また、ダイクロイックミラー３７は可視光を透過し、近赤外光を反射する特性を有している。

なお、照明光源４０によって照明された被検眼前眼部からの反射光束は、ダイクロイックミラー１５、対物レンズ３６、ダイクロイックミラー３７、結像レンズ３１を介して、二次元撮像素子３２に結像される。また、図示無き固視標投影光学系によって発せられた固視光束は、ミラー３８で反射された後、前述の前眼部反射光束と逆の光路を通った後、被検眼の眼底に到達される。

７０は制御部であり、二次元受光素子２２の出力画像信号を得て被検眼の波面収差等を解析するプログラムを有し、眼の光学特性を解析する手段を兼ねる。なお、制御部７０には、光源１１、二次元受光素子２２、記憶手段としてのメモリ７５、移動機構２６、二次元撮像素子３２、被検眼前眼部や測定結果が表示される表示モニタ７、ジョイスティック５、測定条件など装置の各種設定を行うためのコントロール部７４、等が接続されている。

以上のような構成を備える装置において、図２のフローチャートを用いて、その動作について説明する。ここで、モニタ７の表示画面には二次元撮像素子３０によって撮像される前眼部像が表示されるため、検者は、ジョイスティック５を用いて光学系全体が内蔵された装置筐体を移動させ、被検眼に対して測定光軸Ｌ１を位置合わせする。そして、位置合わせ完了後、ジョイスティック５の頂部に設けられた測定開始スイッチ５ａが検者によって押されると、測定開始のトリガ信号が発生される。そして、制御部７０は、これに基づいて測定光源１１を点灯させ測定を開始する。

ここで、測定光源１１から出射された光束は、リレーレンズ１２、ハーフミラー１３、対物レンズ１４、ダイクロイックミラー１５、被検眼の瞳孔を介して被検眼の眼底に投光される。これにより、被検眼の眼底上に点光源像が形成される。

そして、被検眼の眼底に投光された点光源像は、反射光束として被検眼を射出し、ダイクロイックミラー１５で透過され、対物レンズ１４で集光された後、ハーフミラー１３で反射され、リレーレンズ１６にて一旦集光された後、全反射ミラー１７で反射される。そして、全反射ミラー１７で反射された光束は、コリメータレンズ１９を介して、レンズアレイ２０によって複数の光束に分割された後、二次元受光素子２２に受光される。そして、二次元受光素子２２に受光されたパターン像は画像データとしてメモリ７５に記憶される。

ここで、レンズアレイ２０で複数の光束に分割され二次元受光素子に受光されるパターン像は、被検眼の収差（低次収差、高次収差）の影響によって変化するため、無収差の光が通過したときにできるパターン像に対して、被検眼からの反射光により生じるパターン像を解析すれば、被検眼の波面収差分布や屈折力分布を測定することが可能になる。この場合、二次元受光素子２２を用いてパターン像を複数個取得し、それらの総和もしくは平均から波面収差や眼屈折力分布を求めるようにしてもよい、
波面収差測定が完了したら、制御部７０は、引き続き前眼部像の撮影に移行する。ここで、制御部７０は、前眼部照明光源４０を点灯させ、前眼部照明光源４０によって照明された被検眼の瞳孔を含む前眼部像を二次元撮像素子３２によって取得し、画像データとしてメモリ７５に記憶させる。そして、制御部７０は、メモリ７５に記憶された前眼部画像から、被検眼の瞳孔の輪郭部分を画像処理により抽出し、これに基づいて被検眼の瞳孔径を検出する。なお、被検眼の瞳孔径を検出する場合、例えば、各経線方向毎に瞳孔径を検出し、これらの平均値を瞳孔径とするような手法が考えられる。

次に、制御部７０は、メモリ７５に記憶されたパターン像における各ドット像の偏位量に基づいて波面収差Ｗ（ρ、θ）を求め、得られた波面収差Ｗ（ρ、θ）に基づいて球面度数（Ｓ）、乱視度数（Ｃ）、乱視軸角度（Ａ）を算出する。この場合、制御部７０は、検出された瞳孔径が所定瞳孔径Ｐ以上か否かを判定し、判定結果に基づいて矯正データを出力するときの算出条件を選択する。例えば、所定瞳孔径Ｐをφ（直径）＝４ｍｍとし、検出された瞳孔径がφ（直径）＝４ｍｍ以上か否かによって算出条件を選択する。

ここで、検出された瞳孔径が４ｍｍ以上の場合、制御部７０は、所定瞳孔径（φ＝４ｍｍ）の領域に対応する被検眼の波面収差データを求める。そして、求められた波面収差データから算出される低次収差成分に基づいて被検眼の矯正データ（ＳＣＡ）を求める。一方、検出された瞳孔径が４ｍｍより小さい場合、制御部７０は、被検眼の実際の瞳孔サイズである検出瞳孔径（例えば、３．５ｍｍ）の領域に対応する被検眼の波面収差データを求める。そして、求められた波面収差データから算出される低次収差成分に基づいて被検眼の矯正データ（ＳＣＡ）を求める。

以下に、波面収差Ｗ（ρ、θ）からの矯正データ（ＳＣＡ）の算出手法について、簡単に説明する。ここで、各ドット像の偏位量に基づいて求められる波面収差Ｗ（ρ、θ）は、周知のゼルニケ（Zernike）多項式の展開を適用することによって定量化される。

ここで、Ｚｉはｉ番目のZernike項、Ｃｉはその係数である。ρは瞳孔径に対する相対的な位置（０〜１の範囲）を示し、θはＸ軸に対して反時計回りに計測した角度（０〜２π）である。また、標準化した表示方式では、

正規化の定数は、

で表される。なお、波面収差の解析結果は、モニタ７にマップ等の形で表示することが可能である。

そして、球面度数（Ｓ）、乱視度数（Ｃ）、乱視軸角度（Ａ）は多項式次数２次以下の項で表される。

ここで、Ｒは解析する瞳孔径の半径（ｍｍ）である。なお、高次収差成分は多項式次数３次以上で求められる。

したがって、検出される瞳孔径が４ｍｍ以上の場合、判定条件として用いた所定瞳孔径Ｐ（φ＝４ｍｍ）の値を用いて波面収差Ｗ（ρ、θ）を求め、矯正データ（Ｓ、Ｃ、Ａ）を求める場合に、Ｒ＝Ｐ／２を用いる。一方、検出された瞳孔径が４ｍｍより小さい場合、被検眼の瞳孔径に応じて検出される検出瞳孔径ＣＬの値を用いて波面収差Ｗ（ρ、θ）を求め、矯正データ（Ｓ、Ｃ、Ａ）を求める場合には、Ｒ＝ＣＬ／２を代入する。

その後、制御部７０は、上記のようにして求められた被検眼の矯正データ（Ｓ，Ｃ、Ａ）を測定値として出力する。例えば、表示モニタ７に矯正データを表示出力したり、図示無きプリンタによって矯正データを印字出力したり、自覚検査用の電動フォロプターに送信出力するようなことが考えられる。

以上のような構成とすれば、被検眼の瞳孔径が所定値以上の場合、所定値を用いた波面収差データからＳＣＡ値が出力され、被検眼の瞳孔径が所定値よりも小さい場合には、算出された瞳孔径に応じた波面収差データからＳＣＡ値が出力されるため、所定の瞳孔径の大きさにできるかぎり近い瞳孔径に対応する波面収差データから被検眼の矯正データが算出される。

したがって、実験等による経験則から、瞳孔径φ＝４ｍｍにおける波面収差データから算出されるＳＣＡ値が自覚値に近いとされる場合、可能であれば瞳孔径φ＝４ｍｍにおけう波面収差データからＳＣＡ値が算出され、不可能であっても瞳孔径φ＝４ｍｍに近い瞳孔径における波面収差データからＳＣＡ値が算出されるため、より自覚値に近い矯正データが出力することが可能となる。

なお、本発明者による経験則では、瞳孔径φ＝４ｍｍから算出される矯正データが自覚値に近いと判断したが、これに限るものではなく、波面収差からＳＣＡ値を求める際の判定条件として用いられる瞳孔径の所定値を調整・変更できるようにしてもよい。例えば、コンロトール部７４に所定値を変更するためのスイッチを設け、検者が任意で調整・変更できるようにしてもよい。このようにすれば、各検者の個人の判断に基づいて所定値を変更できるため、より適正な矯正データの出力が可能となる。

なお、本発明者は、矯正データを求める際の被検眼の瞳孔径と通常の生活環境における健常者の瞳孔径とが必ずしも一致しないことに着目した。そして、健常者の通常生活における瞳孔サイズに着目し、健常者の日常の瞳孔サイズに近いと思われる瞳孔径の大きさ（例えば、直径４ｍｍ）を所定瞳孔径として設定したため、自覚値に近い測定値を得ることができる。また、瞳孔径が所定瞳孔径を満たさない場合であっても、これに近い瞳孔領域に対応する矯正データを求めるようにしたため、自覚値に近い矯正データが出力できる。

なお、上記において、健常者の日常の瞳孔サイズに近いと思われる瞳孔径の大きさとして、昼間用と夜間用の所定瞳孔径をそれぞれ設定し、測定条件に応じて昼間用の矯正データと夜間用の矯正データを出力できるようにしてもよい。例えば、昼間用の瞳孔径の所定値とてφ＝４ｍｍを採用し、夜間用の瞳孔径の所定値とてφ＝６ｍｍを採用するような手法が考えられる。

また、以上の説明においては、被検眼の波面収差データからＳＣＡ値を求めるような構成としたが、経線方向の複数の角膜部位における眼屈折力をそれぞれ求め、各眼屈折力データから所定瞳孔径に近い領域でのＳＣＡ値を出力するようにしてもよい。経線方向の複数の角膜部位における眼屈折力を求めることが可能な眼科測定装置としては、被検眼眼底に測定指標を投影し測定指標の眼底からの反射光を受光する測定光学系を有する装置であって、特開平１０−１０８８３７号等の位相差方式や特開平６−１２１７７３号公報等の多重リング方式の眼科測定装置が上げられる。この場合、被検眼の瞳孔径が所定瞳孔径以上の場合、所定瞳孔径に対応する瞳孔領域にて取得された眼屈折力データからＳＣＡ値が出力され、被検眼の瞳孔径が所定値よりも小さい場合には、検出された瞳孔径に近い瞳孔領域にて取得された眼屈折力データからＳＣＡ値が出力される。

本実施形態に係る眼科測定装置の光学系及び制御系の構成について説明するための概略構成図である。 本実施形態にかかる眼科測定装置におけるＳＣＡの出力手法について説明する図である。

符号の説明

７ 表示モニタ
１０ 波面収差測定光学系
３０ 観察光学系
３２ 二次元撮像素子
７０ 制御部

Claims (3)

1. 被検眼眼底に測定指標を投影し測定指標の眼底からの反射光を受光する測定光学系を持ち、被検眼の眼屈折力分布もしくは波面収差を測定する眼科測定装置において、
   被検眼の瞳孔を含む前眼部を撮影する撮影手段と、
   該撮影手段にて得られた被検眼の瞳孔の大きさを検出する瞳孔検出手段と、
   前記測定光学系によって得られた測定結果と前記瞳孔検出手段の検出結果に基づいて被検眼の矯正データ（球面度数、乱視度数、乱視軸角度）を出力する矯正データ出力手段であって、前記瞳孔検出手段によって検出された瞳孔径が所定瞳孔径以上の場合には該所定瞳孔径の領域に対応する矯正データを測定値として電動フォロプターに送信出力し，前記所定瞳孔径より小さい場合には前記瞳孔検出手段によって検出された瞳孔径の領域に対応する矯正データを測定値として電動フォロプターに送信出力する矯正データ出力手段と、
   を備えることを特徴とする眼科測定装置。
2. 請求項１の眼科測定装置において、前記所定瞳孔径は、直径約４．０ｍｍに設定されていることを特徴とする眼科測定装置。
3. 請求項１の眼科測定装置において、前記矯正データの出力に用いられる前記所定瞳孔径は、昼間用と夜間用とでそれぞれ設定可能であることを特徴とする眼科測定装置。