JP6586599B2 - 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ことのできる眼屈折力測定装置に関するものである。

従来から干渉性の高い光源（例えば、レーザーダイオード（ＬＤ）、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）等）を用いて、被検眼の瞳孔中心部から眼底にスポット光束を投影し、眼底からの反射光を瞳孔周辺部から取り出して受光素子により受光し、眼屈折力を測定する眼屈折力測定装置が知られている。

特許文献１には、小瞳孔の被検眼への対応として、測定光学系の光路の瞳孔と共役位置から外れた位置にプリズムを配置し、測定光軸回りに回転させる手段をさらに備えた眼屈折力測定装置が開示されている。

特許第４４９２８４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の眼屈折力測定装置においては、瞳孔と共役位置から外れた位置にプリズムを配置するため、被検眼の屈折度数（ディオプター）に応じて瞳上での光束の入射位置や水晶体での光束の大きさが変化してしまうことがわかった。そのため、白内障等により水晶体に混濁がある場合に、被検眼の屈折度数によっては散乱の影響を受けやすくなり、測定精度が悪くなることが懸念される。

さらに、屈折力の測定は、眼底での被検眼の視軸上に光束を投影して行うことが望ましいと考えられるが、特許文献１に記載の眼屈折力測定装置においては、特に負のディオプターが強い眼（強度近視眼）の場合、眼底での光束の輝点位置が視軸に対してずれが大きく、周辺収差の影響を受けて、測定精度が悪くなることが懸念される。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、被検眼の屈折度数によらず、精度よく眼屈折力を測定することができる眼屈折力測定装置を提供する。

以下、前述の如き課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組合せで採用可能である。

本発明の第１の態様は、被検眼の瞳孔上において前記被検眼の瞳孔中心から所定距離離れた位置から入射し、眼底にスポット状の測定光束を投光する投光光学系と、該被検眼の瞳孔と共役位置に配置されたリング状又は複数の点状の開口を持つ遮光部により該眼底からの反射光を取り出し二次元撮像素子に受光させる受光光学系と、前記二次元撮像素子の出力に基づいて該被検眼の眼屈折力を得る演算手段と、を有しており、該被検眼の瞳孔中心から所定距離離れた位置に前記測定光束を偏向させるための偏向部材を有し、前記偏向部材は、前記投光光学系と前記受光光学系の共用光路の該被検眼の瞳孔と共役位置に配置され、前記偏向部材を前記投光光学系及び前記受光光学系の光軸中心に回転させる回転手段を有する。

本態様に従う構造とされた眼屈折力測定装置においては、被検眼の屈折度数が異なる場合であっても、被検眼の瞳孔中心から所定距離離れた位置に略一定の大きさの光束が入射するため、白内障等による散乱の影響を低減することが可能となり、測定精度が向上する。また、被検眼の瞳孔中心から所定距離離れた位置で回転しながら測定光が入射するため、白内障等による混濁部位を避けて測定することが可能となり、測定率が向上する。さらに、被検眼の屈折度数によらず、眼底での光束輝点位置の視軸に対するズレを小さくすることにより、周辺収差等の影響を低減することが可能となり、測定精度が向上する。

本発明の第２の態様は、前記第１の態様に係る眼屈折力測定装置において、前記偏向部材は、平行平面板である。

本態様に従う構造とされた眼屈折力測定装置においては、平行平面板を用いることにより、被検眼の屈折度数によらず被検眼の瞳孔中心から所定距離離れた位置に略一定の大きさの光束を入射させることが可能となる。

本発明の第３の態様は、前記第１又は２の態様に係る眼屈折力測定装置において、前記投光光学系に用いられる光源は、可干渉性のレーザーダイオード又はスーパールミネッセントダイオードである。

本発明によれば、被検眼の屈折度数によらず、精度よく眼屈折力を測定することができる。

本実施例に係る眼屈折力測定装置の光学系の概略構成図である。 瞳上における測定光束を説明する図である。 本実施例に係る眼屈折力測定装置の制御系のブロック図である。

先ず、図１に、本実施例の眼屈折力測定装置の装置光学系１を示す。装置光学系１は、被検眼Ｅの前眼部を観察する観察光学系（１０，１２，１４，１６，１８，２０）、被検眼Ｅを注視させる視標を提示する視標光学系（２２，２４，２６，２８，３０，３２，１６，１４）、装置光学系１を被検眼Ｅに対して上下左右前後方向（ＸＹＺ方向）で位置決めするためのＸＹＺアライメント検出光学系（３４，２８，３０，３２，１６，１４，３６，３８）、眼の屈折力を測定するための眼屈折力測定光学系（４０，４２，４４，４６，４８，３２，１６，１４，５０，５２，５４）を備えている。

観察光学系は、例えば、波長７８０nmの赤外光を照射する照明光源１０，１２、レンズ１４、ホットミラー１６、レンズ１８、観察用撮像素子２０が設けられて構成されている。ここで、ホットミラー１６は、例えば、波長４００〜７００nm（可視光領域）及び波長８５０nm以上の光束を反射し、波長８５０nm未満の光束を透過する特性となっている。すなわち、照明光源１０，１２の赤外光を透過し、後述するＸＹＺアライメント光源３４の光束の一部及び測定光源４０の赤外光と、視標光源２２の可視光を反射する特性となっている。照明光源１０，１２から発せられて被検眼Ｅの前眼部で反射された光束が、レンズ１４を介してホットミラー１６を透過し、レンズ１８を介して観察用撮像素子２０上に導かれる。

視標光学系は、例えば、波長４００〜７００nmの可視光を照射する視標光源２２、第1駆動装置６２（図３に図示）により光軸方向に移動可能な視標２４、レンズ２６、ハーフミラー２８、反射ミラー３０、ホットミラー３２、ホットミラー１６、レンズ１４が設けられて構成されている。ここで、ハーフミラー２８は、視標光源２２及び後述するＸＹＺアライメント光源３４からの光の一部を透過すると共に残りを反射する。またホットミラー３２は、例えば、波長８５０nm以上の光束を反射し、波長８５０nm未満の光束を透過する特性となっている。すなわち、視標光源２２の可視光と後述するＸＹＺアライメント光源３４の光束の一部を透過し、後述する測定光源４０の赤外光を反射する特性となっている。視標光源２２から発せられた光束は、視標２４を介して、レンズ２６、ハーフミラー２８を透過した後に、反射ミラー３０で反射され、ホットミラー３２を透過し、ホットミラー１６で反射されて、レンズ１４を介して被検眼Ｅに照射される。

ＸＹＺアライメント検出光学系は、例えば、波長８１０nmの赤外光を照射するＸＹＺアライメント光源３４、ハーフミラー２８、反射ミラー３０、ホットミラー３２、ホットミラー１６、レンズ１４、ＸＹＺアライメント検出センサ３６，３８（プロファイルセンサ）が設けられて構成されている。ＸＹＺアライメント光源３４から発せられた光束は、ハーフミラー２８により光束の一部が反射され、反射ミラー３０で反射し、ホットミラー３２を透過してホットミラー１６で反射された後、レンズ１４を介して被検眼Ｅに照射される。被検眼Ｅの角膜で反射された光束がプロファイルセンサ３６，３８に導かれるようになっている。

眼屈折力測定光学系は、投光光学系３と受光光学系５とから構成されており、投光光学系３は、測定光源４０、レンズ４２、反射ミラー４４、穴あきミラー４６、平行平面板４８、ホットミラー３２、ホットミラー１６、レンズ１４が設けられて構成され、受光光学系５は、投光光学系３のレンズ１４、ホットミラー１６、ホットミラー３２、平行平面板４８、穴あきミラー４６を共用し、レンズ５０、リングレンズ５２、第３駆動装置６６（図３に図示）により光軸方向に移動可能な測定用撮像素子５４が設けられて構成されている。本実施例に用いる測定光源４０は、干渉性の高いスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）であり、例えば、波長８８０nmの赤外光を発するＳＬＤを使用する。

ここで、投光光学系３に配置された平行平面板４８について説明する。平行平面板４８は、投光光学系３と受光光学系５との共用光路の被検眼Ｅの瞳孔と共役位置に配置されている。そして、本実施例においては、被検眼Ｅの瞳孔中心から所定距離ｈの位置に測定光束が入射するように平行平面板４８を傾斜させる（図２参照）。これにより、被検眼Ｅの屈折度数が異なる場合であっても、被検眼Ｅの瞳孔中心から所定距離離れた位置に略一定の大きさの光束が入射するため、白内障等による散乱の影響を低減することが可能となる。また、被検眼Ｅの屈折度数によらず、眼底での光束輝点位置の視軸に対するズレを小さくできるため、周辺収差等の影響を低減することが可能となる。さらに、平行平面板４８は、第２駆動装置６４（図３に図示）により投光光学系３と受光光学系５との共用光路の光軸を中心として回転させる。これにより、瞳上での測定光束が回転されるため、白内障等による混濁部位を避けて測定することが可能となると共に、干渉性の高い光源を使用することにより発生するスペックルノイズを抑制することが可能となる。

測定光源４０から発せられた光束は、レンズ４２を介して反射ミラー４４で反射し、穴あきミラー４６の中央部のあいた穴、平行平面板４８を通り、ホットミラー３２、ホットミラー３２で反射し、レンズ１４を介して被検眼Ｅの眼底に照射される。このとき、光軸周りに回転する平行平面板４８により、瞳上での光束が回転する。被検Ｅの眼底で反射された光束が、レンズ１４を介してホットミラー１６、ホットミラー１６で反射され、平行平面板４８を通り、穴あきミラー４６でリング状のミラーにあたり反射され、レンズ５０、リングレンズ５２を介して測定用撮像素子５４に導かれるようになっている。

次に、本実施例の眼屈折力測定装置の制御系の構成を説明する。図３に示すように、眼屈折力測定装置は、制御装置６０によって制御される。制御装置６０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータ（マイクロプロセッサ）によって構成されている。制御装置６０には、第１〜第４駆動装置６２〜６８と、測定用撮像素子５４と、観察用撮像素子２０と、プロファイルセンサ３６，３８と、モニタ７２と、メモリ７４が接続されている。

制御装置６０は、第１〜第３駆動装置６２〜６６を制御することで視標２４、平行平面板４８、測定用撮像素子５４、位置調整機構７０を駆動する。すなわち、制御装置６０が第１駆動装置６２を制御することで視標２４を光軸方向に移動させ、第２駆動装置６４を制御することで平行平面板４８を光軸中心に回転させ、第３駆動装置６６を制御することで測定用撮像素子５４を光軸方向に移動させ、第４駆動装置６８を制御することで位置調整機構７０を駆動させる。また、制御装置６０には、観察用撮像素子２０で撮像された前眼部像が入力され、モニタ７２に表示する。そして、制御装置６０には、プロファイルセンサ３６，３８で検出された角膜反射光の電気信号が入力され、制御装置６０は、第４駆動装置６８を制御することで位置調整機構７０を駆動させ、装置光学系１と被検眼Ｅの位置合せを行う。さらに、制御装置６０には、測定用撮像素子５４で撮像されたリング像が入力され、制御装置６０は、リング像から屈折値を算出し、屈折値をモニタ７２に表示するとともに、メモリ７４に入力する。

次に、以上のような構成を備える眼屈折力測定装置を用いて眼屈折力の測定を行う場合の動作を説明する。

まず、検査者は、被検眼Ｅに対して視標２４を固視させ、モニタ７２に表示される前眼部像とアライメント指標をもとに、図示しないジョイスティック等の操作部材を手動によって操作して、被検眼Ｅに対して装置光学系１の位置合せを行う。すなわち、制御装置６０は、観察用撮像素子２０から入力された前眼部像と、プロファイルセンサ３６，３８から入力された角膜反射光によるアライメント指標に基づいて検査者の操作部材の操作に応じて、第４駆動装置６８により位置調整機構７０を駆動する。これによって、被検眼Ｅに対する装置光学系１のＸＹ方向（縦横方向）の位置とＺ方向（進退動する方向）の位置が調整される。

アライメントが完了すると、測定光源４０を点灯し、制御装置６０は、第２駆動装置６４を駆動して、平行平面板４８を回転させる。測定光源４０から出射された赤外光は、レンズ４２、反射ミラー４４、穴あきミラー４６、平行平面板４８、ホットミラー３２、ホットミラー３２、レンズ１４を介して被検眼Ｅの眼底上にスポット状の点光源像を形成する。このとき、傾斜して配置され、光軸周りに回転する平行平面板４８により、被検眼Ｅの瞳孔中心から所定距離の位置に測定光束が入射し、瞳上での光束が回転される。

眼底に投影された点光源像は反射されて、レンズ１４、ホットミラー１６、ホットミラー１６、回転する平行平面板４８、穴あきミラー４６、レンズ５０を介して、リングレンズ５２によって測定用撮像素子５４にリング状に結像する。このとき、制御装置６０は、第３駆動装置６６を駆動し、測定用撮像素子５４を光軸方向に移動させて、最も細く、明るくなるリング像を取得する。

制御装置６０は、予備測定として測定用撮像素子５４により入力されたリング像から屈折力を求める。その屈折力に基づいて、制御装置６０は、第１駆動装置６２を駆動させて視標２４を光軸方向に移動し、眼底と視標２４を共役位置に置き、その後適当なディオプター分だけ遠方に移動させることにより、被検眼Ｅに雲霧をかける。この状態で本測定が実行され、上述と同様に測定用撮像素子５４により取得されたリング像を基に屈折力を測定する。

制御装置６０は、測定用撮像素子５４により入力されたリング像の各経線方向のリング像座標を検出する。検出されたリング像の位置に基づいて、最小二乗法等を用いて楕円近似する。そして、近似された楕円の形状からＳ（球面度数）、Ｃ（乱視度数）、Ａ（乱視軸角度）の屈折値を算出する。このように算出された被検眼Ｅの屈折値は、モニタ７２に表示されると共に、メモリ７４に記憶される。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

例えば、上述した実施例では、ＸＹＺアライメント検出光学系におけるＸＹＺアライメント光源３４を用いてプロファイルセンサ３６，３８の検出に基づいて被検眼Ｅに対する装置光学系１の上下左右前後方向（ＸＹＺ方向）の位置合せを行ったが、これに限定されず、ＸＹ方向とZ方向の位置検出を別個に独立した光学系にて構成してもよい。また、ＸＹＺアライメント検出センサ３６，３８としてプロファイルセンサの代わりにＣＣＤを用いてもよい。

また、本実施例では、偏向部材として平行平面板４８を用いたが、プリズムを用いてもよい。また、測定光源４０としてスーパールミネッセントダイオードを用いたが、レーザーダイオードを用いてもよい。

また、本実施例では、リングレンズ５２により測定用撮像素子５４にリング像を受光させる構成としたが、リングレンズの代わりに複数の点状の開口を持つ遮光部材を用いてもよい。この場合、測定用撮像素子には複数の点像が受光される。制御装置６０では、点像の座標を検出し、検出された点像の位置に基づいて楕円近似する。そして、近似された楕円の形状からS，C，Aの屈折値を算出する。

以上、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１：装置光学系、３：投光光学系、５：受光光学系、２０：観察用撮像素子、３６，３８：プロファイルセンサ、２４：視標、４０：測定光源、４８：平行平面板、５４：測定用撮像素子、６０：制御装置、６２：第１駆動装置、６４：第２駆動装置、６６：第３駆動装置、６８：第４駆動装置、７０：位置調整機構、７２：モニタ、７４：メモリ

Claims (3)

1. 被検眼の瞳孔上において前記被検眼の瞳孔中心から所定距離離れた位置から入射し、眼底にスポット状の測定光束を投光する投光光学系と、
   該被検眼の瞳孔と共役位置に配置されたリング状又は複数の点状の開口を持つ遮光部により該眼底からの反射光を取り出し二次元撮像素子に受光させる受光光学系と、
   前記二次元撮像素子の出力に基づいて該被検眼の眼屈折力を得る演算手段と、を有しており、
   該被検眼の瞳孔中心から所定距離離れた位置に前記測定光束を偏向させるための偏向部材を有し、
   前記偏向部材は、前記投光光学系と前記受光光学系の共用光路の該被検眼の瞳孔と共役位置に配置され、前記偏向部材を前記投光光学系及び前記受光光学系の光軸中心に回転させる回転手段を有することを特徴とする眼屈折力測定装置。
2. 前記偏向部材は、平行平面板であることを特徴とする請求項１に記載の眼屈折力測定装置。
3. 前記投光光学系に用いられる光源は、可干渉性のレーザーダイオード又はスーパールミネッセントダイオードであることを特徴とする請求項１又は２に記載の眼屈折力測定装置。