JP5690060B2 - 眼屈折力測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検眼の屈折力を他覚的に測定する眼屈折力測定装置に関する。

被検眼眼底に測定光束を投光しその眼底反射光をリングパターン像として取り出して二次元撮像素子に撮像させる測定光学系を備える眼屈折力測定装置において、その投影光学系と受光光学系の共通光路に光束偏向部材を回転駆動可能に設けることにより、被検眼の瞳孔内の眼屈折力を平均的に測定する装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００５−１８５５２３号公報

ところで、日常生活では、昼や夜、室内や室外といった明るさが異なると、瞳孔径も変化するため、被検者によっては、異なる瞳孔径での他覚検査が必要になる場合が発生する。

しかしながら、上記特許文献１の装置では、同一被検眼における一定の瞳孔径（例えば、φ＝４ｍｍ）を想定した眼屈折力が測定されるのみであり、測定範囲を変更することはできない。

本発明は、上記の従来技術に鑑み、同一被検眼において瞳孔径が狭いときと広いときの眼屈折力の両方を容易に測定できる眼屈折力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） 被検眼眼底に測定光束を投光しその眼底反射光をリングパターン像として取り出して二次元撮像素子に撮像させる測定光学系と、前記測定光学系の光路に配置され、かつ瞳孔と共役位置から外れた位置に配置された光束偏向部材と、瞳孔上において、リング状の測定領域を偏心回転させるために、前記光束偏向部材を前記測定光学系の測定光軸の回りに回転する回転手段と、を備え、被検眼の眼屈折力を測定する眼屈折力測定装置において、被検眼瞳孔上の経線方向における前記リング状の測定領域を変更するために、前記光束偏向部材及び前記回転手段により被検眼瞳孔で偏心回転される前記リング状の測定領域の瞳孔中心部に対する偏心量を変更する偏心量変更手段と、前記偏心量変更手段による変更前後の各リングパターン像に基づいて前記被検眼の眼屈折力をそれぞれ測定する演算制御手段と、を備えることを特徴とする。
（５） 被検眼眼底に測定光束を投光しその眼底反射光をリングパターン像として取り出して二次元撮像素子に撮像させる測定光学系と、前記測定光学系の光路に配置され、かつ瞳孔と共役位置から外れた位置に配置された光束偏向部材と、該光束偏向部材を前記測定光学系の測定光軸の回りに回転する回転手段と、を備え、被検眼の眼屈折力を測定する眼屈折力測定装置において、前記測定光学系は、同一被検眼に対する測定において、瞳孔径が狭いときを想定した第１通過領域における眼屈折力の平均を得るために、前記回転手段を用いた前記光束偏向部材の回転によって瞳孔面上における第１通過領域上でリング状の測定領域を回転させる第１測定光学系と、同一被検眼に対する測定において、瞳孔径が広いときを測定した第２通過領域における眼屈折力の平均を得るために、前記回転手段を用いた前記光束偏向部材の回転によって瞳孔面上における第１通過領域より外側の第２通過領域上でリング状の測定領域を回転させる第２測定光学系と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、同一被検眼において瞳孔径が狭いときと広いときの眼屈折力の両方を容易に測定できる。

以下、本発明の最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本装置における光学系及び制御系の概略構成図である。測定光学系１０は、被検眼の瞳孔中心部から眼底にスポット状の光束を投影する投影光学系１０ａと、その反射光を瞳孔周辺部からリング状に取り出す受光光学系１０ｂから構成される。投影光学系１０ａは、測定光軸Ｌ１上に配置されたＬＥＤやＳＬＤ等の赤外点光源１１、リレーレンズ１２、ホールミラー１３、プリズム１５、プリズム１５を光軸Ｌ１を中心に回転駆動させる第１駆動部２３、測定用対物レンズ１４からなり、この順に被検眼に向けて配置されている。光源１１は被検眼眼底と共役な関係となっており、ホールミラー１３のホール部は瞳孔と共役な関係となっている。プリズム１５は被検眼Ｅの瞳孔と共役な位置から外れた位置に配置されており、通過する光束を光軸Ｌ１に対して偏心させる。なお、プリズム１５に代えて平行平面板を光軸Ｌ１上に斜めに配置する構成でも良い。測定用対物レンズ１４と被検眼の間には、光路分岐部材であるビームスプリッタ２９が配置されている。ビームスプリッタ２９は、被検眼前眼部の反射光を観察光学系５０に反射させ、固視標光学系３０の光束を被検眼に導く。

受光光学系１０ｂは、投影光学系１０ａの測定用対物レンズ１４、プリズム１５及びホールミラー１３を共用し、ホールミラー１３の反射方向の光路に配置されたリレーレンズ１６、ミラー１７、ミラー１７の反射方向の光路に配置された受光絞り１８、コリメータレンズ１９、リングレンズ２０、ＣＣＤ等の２次元受光素子である撮像素子２２を備える。受光絞り１８及び撮像素子２２は、被検眼眼底と共役な関係となっている。撮像素子２２の出力は、画像処理部７１を介して制御部７０に接続されている。

リングレンズ２０は、平板上に円筒レンズをリング状に形成したレンズ部と、このレンズ部以外に遮光のためのコーティングを施した遮光部より構成されている。この遮光部によりリング状開口が形成される。リングレンズ２０は遮光部が被検眼瞳孔と共役位置（共役位置とは、厳密に共役である必要はなく、測定精度との関係で必要とされる精度で共役であれば良い）となるように受光光学系に設けられている。このため、眼底からの反射光は瞳孔周辺部から遮光部に対応した大きさでリング状に取り出される。リングレンズ２０に平行光束が入射すると、その焦点位置に配置された撮像素子２２上には、リングレンズ２０と同じサイズのリング像が集光する。なお、リング状開口を持つ遮光部は、リングレンズ２０の近傍に別部材で構成しても良い。

また、投影光学系１０ａの光源１１と、受光光学系１０ｂの受光絞り１８、コリメータレンズ１９、リングレンズ２０、撮像素子２２は、可動ユニット２５として光軸方向に一体的に移動可能となっている。２６は可動ユニット２５を光軸方向に移動させる駆動部であり、被検眼の球面屈折誤差（球面屈折力）に応じて移動させることで、球面屈折誤差を補正し、被検眼眼底に対して光源１１、受光絞り１８及び撮像素子２２が光学的に共役になるようにする。可動ユニット２５の移動位置は、ポテンショメータ２７により検出される。なお、ホールミラー１３とリングレンズ２０は、可動ユニット２５の移動量に拘わらず、被検眼の瞳と一定の倍率で共役になるように配置されている。

上記構成において、光源１１から出射された赤外光は、リレーレンズ１２、ホールミラー１３、プリズム１５、対物レンズ１４、ビームスプリッタ２９を経て、被検眼の眼底上にスポット状の点光源像を形成する。このとき、光軸周りに回転するプリズム１５により、ホールミラー１３のホール部の瞳投影像（瞳上での投影光束）は、高速に偏心回転される。眼底に投影された点光源像は反射・散乱されて被検眼を射出し、対物レンズ１４によって集光され、高速回転するプリズム１５、ホールミラー１３、リレーレンズ１６、ミラー１７を介して受光絞り１８の位置に再び集光され、コリメータレンズ１９とリングレンズ２０とによって撮像素子２２にリング状に結像する。撮像素子２２からの出力信号は画像処理部７１により検出処理される。

プリズム１５は、投影光学系１０ａと受光光学系１０ｂと共通光路に配置されている。このため、眼底からの反射光束は、投影光学１０ａと同じプリズム１５を通過するため、それ以降の光学系ではあたかも瞳孔上における投影光束・反射光束（受光光束）の偏心が無かったかのように逆走査される。

また、本光学系には、プリズム１５を光軸方向に移動可能な第２駆動部６が設けられており、後述する測定モードに応じてプリズム１５の位置を切換えるために用いられる。図２は、第２駆動部６によってプリズム１５の位置が変更されたときの光学配置を説明する図である。ここで、図２（ａ）から図２（ｂ）のようにプリズム１５を瞳孔共役位置から遠ざける方向に移動をさせると、プリズム１５による偏向の位置が変わるため、瞳孔上で形成されるリング光束の偏心量が変化するという効果が得られる（リング光束の中心がＰ１からＰ２へ変化）。すなわち、瞳孔上のリング光束は、図２（ａ）での位置よりも、さらに瞳孔中心から離れる方向に位置されることになる（図３参照）。

ビームスプリッタ２９により光軸Ｌ１と同軸にされる光軸Ｌ２上には、観察系対物レンズ３６、ハーフミラー３５、ダイクロイックミラー３４、投光レンズ３３、固視標３２、可視光源３１が順次配置されており、光源３１〜観察系対物レンズ３６により固視標光学系３０が構成される。光源３１及び固視標３２は光軸Ｌ２方向に移動することにより被検眼の雲霧を行う。光源３１は固視標３２を照明し、固視標３２からの光束は投光レンズ３３、ダイクロイックミラー３４、ハーフミラー３５、対物レンズ３６を経た後、ビームスプリッタ２９で反射して被検眼に向かい、被検眼は固視標３２を固視する。

４０は被検眼正面からアライメント指標を投影する光学系であり、光源４１からの近赤外光は集光レンズ４２により集光されてダイクロイックミラー３４、ハーフミラー３５、対物レンズ３６を介して略平行光束とされた後、ビームスプリッタ２９で反射されて被検眼に投影される。

５０は観察光学系であり、ハーフミラー３５の反射側には、撮影レンズ５１、撮像素子であるＣＣＤカメラ５２が配置されている。カメラ５２の出力は画像処理部７７を介してモニタ７に接続されている。被検眼の前眼部像は、ビームスプリッタ２９、対物レンズ３６、ハーフミラー３５、撮影レンズ５１を介してカメラ５２の撮像素子面に結像し、観察画像がモニタ７に表示される。観察光学系５０は被検眼角膜に形成されるアライメント指標像を検出する光学系及び瞳孔位置を検出する光学系を兼ねることも可能であり、画像処理部７７により指標像の位置及び瞳孔位置が検出される。

制御部７０は、画像処理部７１を介して取得されたリング像を解析し、被検眼の眼屈折力を算出する。また、制御部７０は、装置全体の制御を行う。また、制御部７０には、同一被検眼において、瞳孔径が狭いとき（例えば、φ＝４ｍｍ）を想定した眼屈折力を測定するための第１測定モードと、瞳孔径が広いとき（例えば、φ＝６ｍｍ）を想定した眼屈折力を測定するための第２測定モードと、を切換えるためのモード切換スイッチ７３が接続されている。

次に、以上のような構成を備える装置において、その動作を説明する。モード切換スイッチ７３により第１測定モードに設定されると、制御部７０は、駆動部６の駆動を制御し、プリズム１５を第１測定モードに対応する第１の位置（実施例では、瞳孔上の測定範囲がΦ１ｍｍ〜４ｍｍとなるような位置）に移動させる（図２（ａ）参照）。

被検眼の瞳孔中心（又は角膜中心）に測定光軸Ｌ１がアライメントされ、測定開始のトリガ信号が出力されると、制御部７０は、光源１１を点灯すると共に、第１駆動部２３によりプリズム１５を高速回転させる。

この場合、図３（ａ）に示すように、眼底反射光の内、リングレンズ２０によって瞳孔上から抽出されたリング光束１０１が瞳孔中心よりＬ１離れた位置を中心に形成される。そして、第１駆動部２３によりプリズム１５が偏心回転されると、瞳孔中心よりＬ１離れた円周上をリング光束１０１が高速移動される。

そして、撮像素子２２の蓄積時間よりも短い周期でプリズム１５が高速回転されることにより、図４（ａ）のような測定領域Ｄ１内（例えば、φ＝４ｍｍ以下）をリング光束１０１が通過することになる。そして、これらのリング光束１０１は、最終的には、撮像素子２２からそれらを積分したリング状の像として検出される。そして、制御部７０は、撮像素子２２によって取得されたリング像に基づき眼屈折力を測定し、測定結果をモニタ７に表示する。これにより、同一被検眼における瞳孔径が狭いときを想定した測定領域Ｄ１内における眼屈折力の平均が得られるため、瞳孔径が狭いときに対応する眼屈折力が測定される。

上記のようにしての瞳孔径が狭いときの眼屈折力が測定された後、モード切換スイッチ７３により第２測定モードへの切換信号が発せられると（自動的に切換えられても良い）、制御部７０は、第２駆動部６の駆動を制御し、瞳孔共役位置から遠ざかる方向にプリズム１５を移動させ、第２測定モードに対応する第２の位置（実施例では、瞳孔上の測定範囲がΦ＝６ｍｍ以下となるような位置）に移動させる（図２（ｂ）参照）。これにより、プリズム１５による偏向位置が変化し、瞳孔上でのリング像の偏心量が大きくなる（第１の偏心量から第２の偏心量に切換わる）。

この場合、図３（ｂ）に示すように、瞳孔中心よりＬ２離れた位置を中心にリング光束１０１が形成される（Ｌ１＜Ｌ２）。そして、第１駆動部２３によりプリズム１５が偏心回転されると、瞳孔中心よりＬ２離れた円周上をリング光束１０１が高速移動される。

そして、第１測定モードと同様に、プリズム１５が高速回転されることにより、図４（ｂ）のような測定領域Ｄ２内（例えば、φ＝６ｍｍ以下）をリング光束１０１が通過することになる。そして、制御部７０は、撮像素子２２によって取得されたリング像に基づき眼屈折力を測定し、測定結果をモニタ７に表示する。これにより、同一被検眼における瞳孔径が広いときを想定した測定領域Ｄ２内における眼屈折力の平均が得られるため、瞳孔径が広いときに対応する眼屈折力が測定される。

以上のように、第１測定モードと第２測定モードのモード切換えにより、上記のように瞳孔上での測定範囲を変更することが可能になる。これにより、同一被検眼における瞳孔径が狭いときの眼屈折力と瞳孔径が広いときの眼屈折力の両方を想定した測定できる。

また、上記構成に限るものではなく、第１測定モードに対して瞳孔上におけるリング光束の偏心量を大きくすることが可能な構成であればよい。例えば、測定光軸Ｌ１に対するプリズム１５の傾斜角度を大きくさせるような構成であってもよい。

また、図５に示すように、投影光学系１０ａの専用光路であるリレーレンズ１２とホールミラー１３の間に光束偏向部材としての第１プリズム９０を配置すると共に、受光光学系１０ｂにおいても、その専用光路であるホールミラー１３とリレーレンズ１６の間に光束偏向部材としての第２プリズム９２を配置し、プリズム９０及び９２を、その偏向方向が一致するようにして駆動部９１及び９３によりそれぞれの専用光学系の光軸回りに同期して回転駆動する構成においても、本発明の適用が可能である。なお、プリズム９０及び９２は、共に瞳孔の共役位置から外れた位置に設けられている。この場合、第１プリズム９０と第２プリズム９２がそれぞれ瞳孔共役位置から遠ざかる方向に移動されることにより、第１測定モードから第２測定モードへの切換がなされる。

なお、測定光学系１０は上記のものに限らず、瞳孔周辺部から眼底Ｅｆにリング状の測定指標を投影し、瞳孔中心部から眼底反射光を取り出し、二次元撮像素子にリング状の眼底反射像を受光させる構成等、周知のものが使用できる。また、連続的なリング像でなく、間欠的なリング像を取り出す構成であってもよく、点像が略リング状に並べられた眼底反射像を取り出す構成であってもよい。

本装置における光学系及び制御系の概略構成図である。 プリズム移動前後の光学系の概略構成図である。 プリズム移動前後におけるリング光束の偏心量の変化を示した図である。 プリズム移動前後における測定領域の変化を示した図である。 測定光学系の変容例を示す構成図である。

６ 第２駆動部
７ モニタ
１０ａ 投影光学系
１０ｂ 受光光学系
１５ プリズム
２３ 第１駆動部
２５ 可動ユニット
３０ 固視標光学系
５０ 観察光学系
７０ 制御部
７３ モード切換スイッチ

Claims (5)

1. 被検眼眼底に測定光束を投光しその眼底反射光をリングパターン像として取り出して二次元撮像素子に撮像させる測定光学系と、
   前記測定光学系の光路に配置され、かつ瞳孔と共役位置から外れた位置に配置された光束偏向部材と、
   瞳孔上において、リング状の測定領域を偏心回転させるために、前記光束偏向部材を前記測定光学系の測定光軸の回りに回転する回転手段と、を備え、
   被検眼の眼屈折力を測定する眼屈折力測定装置において、
   被検眼瞳孔上の経線方向における前記リング状の測定領域を変更するために、前記光束偏向部材及び前記回転手段により被検眼瞳孔で偏心回転される前記リング状の測定領域の瞳孔中心部に対する偏心量を変更する偏心量変更手段と、
   前記偏心量変更手段による変更前後の各リングパターン像に基づいて前記被検眼の眼屈折力をそれぞれ測定する演算制御手段と、を備えることを特徴とする眼屈折力測定装置。
2. 請求項１の眼屈折力測定装置において、
   同一被検眼において瞳孔径が狭いときを想定した眼屈折力を測定する第１測定モードと、同一被検眼において瞳孔径が広いときを想定した眼屈折力を測定する第２測定モードと、を切換えるモード切換手段を備え、
   前記偏心量変更手段は、該モード切換手段からの切換信号に基づいて、第１測定モードに対応する第１の偏心量と，第２測定モードに対応し前記第１の偏心量より大きい第２の偏心量と，で任意の偏心量に切換えることを特徴とする眼屈折力測定装置。
3. 請求項２の眼屈折力測定装置において、
   前記偏心量変更手段は、前記光束偏向部材を光軸方向に移動させる駆動手段を有し、第１測定モードから第２測定モードへの切換信号がモード切換手段から出力されたとき、前記駆動手段により該光束偏向部材を瞳孔共役位置から遠ざける方向に移動させることを特徴とする眼屈折力測定装置。
4. 請求項１の眼屈折力測定装置において、
   前記偏心量変更手段は、前記光束偏向部材を光軸方向に移動させる駆動手段を備えることを特徴とする眼屈折力測定装置。
5. 被検眼眼底に測定光束を投光しその眼底反射光をリングパターン像として取り出して二次元撮像素子に撮像させる測定光学系と、
   前記測定光学系の光路に配置され、かつ瞳孔と共役位置から外れた位置に配置された光束偏向部材と、
   該光束偏向部材を前記測定光学系の測定光軸の回りに回転する回転手段と、を備え、
   被検眼の眼屈折力を測定する眼屈折力測定装置において、
   前記測定光学系は、同一被検眼に対する測定において、瞳孔径が狭いときを想定した第１通過領域における眼屈折力の平均を得るために、前記回転手段を用いた前記光束偏向部材の回転によって瞳孔面上における第１通過領域上でリング状の測定領域を回転させる第１測定光学系と、
   同一被検眼に対する測定において、瞳孔径が広いときを測定した第２通過領域における眼屈折力の平均を得るために、前記回転手段を用いた前記光束偏向部材の回転によって瞳孔面上における第１通過領域より外側の第２通過領域上でリング状の測定領域を回転させる第２測定光学系と、
   を備えることを特徴とする眼屈折力測定装置。

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