JPH02252436A - 眼屈折力測定装置 - Google Patents

眼屈折力測定装置

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JPH02252436A
JPH02252436A JP1074190A JP7419089A JPH02252436A JP H02252436 A JPH02252436 A JP H02252436A JP 1074190 A JP1074190 A JP 1074190A JP 7419089 A JP7419089 A JP 7419089A JP H02252436 A JPH02252436 A JP H02252436A
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pupil
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JP1074190A
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Noriyuki Nagai
憲行 永井
Akio Umeda
梅田 昭男
Yasufumi Fukuma
康文 福間
Kazuhisa Uchida
和寿 内田
Yasuhisa Ishikura
靖久 石倉
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Topcon Corp
Original Assignee
Topcon Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は眼屈折力測定装置、特に小児から乳幼児に対し
ても有用である眼屈折力測定装置に関するものである。
[従来の技術] 従来、眼屈折力測定装置としては、被検者の応答を基に
眼屈折力を測定する所謂自覚式検眼器、被検眼を他覚的
に測定する所謂オートレフラクトメータ等の装置が知ら
れている。
然し乍ら、この種の装置で乳幼児の測定を行なう場合、
乳幼児の協力を得られない為自覚式検眼器では測定かで
きず、又一般のオートレフラクトメータでは被検眼の位
置を固定しなくてはならないが、乳幼児の場合被検眼の
位置の固定が難しく、測定は極めて困難であるという欠
点を有していた。
これらの欠点を解消する為、ストロボ光で被検眼眼底を
照明し、被検眼の瞳孔での光束の状態をカメラで撮影し
、その結果から被検眼の眼屈折力を測定するいわゆるフ
ォトレフラクション方式の測定方法が提案されている。
このフォトレフラクション方式の測定に於いては、被検
眼の光軸が少しずれても充分に測定をすることかでき、
被検眼を固定することか困難である乳幼児の眼屈折力の
測定には有用であるとされているものである。
然し乍ら、斯かるフォトレフラクション方式の眼屈折力
測定装置では、カメラの光軸に対し、斜め方向からスト
ロボ光源により照明し、その時の瞳孔像を単に撮影する
だけであり、光源の位置により測定できないデイオプタ
ー値かあり、又測定可能な範囲か狭いという問題を有し
ている。
そこで本出願人は、先の特願昭63−238505号に
於いて、如何なるデイオプター値でも測定か可能で且瞬
時に測定結果を得ることができる眼屈折力測定装置を提
案した。
該眼屈折力測定装置については後で詳述するが、該眼屈
折力測定装置では被検眼眼底に光源像を投影し、眼底で
反射される光源からの光束の一部を遮ぎり、遮ぎっな光
束を受光素子で受け、その光束の光量分布状態を基に眼
屈折力を測定しようとするものである。
[発明か解決しようとする課題] ところで、前記した眼屈折力測定装置に於いて、後で詳
述する様に光量分布状態を基に眼屈折力を求める場合、
測定のファクタの1つとして瞳孔径が挙げられる6本発
明では、光量分布状態より眼屈折力を求める場合にこの
光量分布状態より併せて瞳孔径も求め得る様にし、被検
眼の個人差に影響を受けない正確な測定か可能な眼屈折
力測定装置を提供するものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、被検眼眼底に光源像を投影し、該被検眼眼底
からの反射光束を被検眼瞳と共役位置に配置した受光素
子により受光し、該受光素子上での光量分布により被検
眼の眼屈折力を測定する眼屈折力測定装置に於いて、前
記受光素子からの信号により被検眼の瞳孔径を検出する
為の演算処理部を有することを特徴とするものである。
[作  用1 被検眼の屈折力を測定する為の受光素子からの映像信号
から瞳孔径を演算することができる。
[実 施 例〕 以下図面を参照しつつ本発明の一実施例を説明する。
先ず、先の出願に於いて提案した眼屈折装置について説
明する。
第1図に於いて、1は光源像を被検眼3の眼底7に投影
する為の投影系であり、2は眼底7により反射された光
束10を受光する為の受光系であり、投影系1及び受光
系2は被検眼3に対向して配置される。
前記投影系1は、光源4及び光源4からの光束11を被
検眼3に向けて反射させる為のハーフミラ−5から成り
、該投影系1は光a4からの光束11を瞳孔6を通して
眼底7上に光源4の像を形成する様に投影するもので、
被検眼3の眼屈折力が基準デイオプター値(基準屈折力
)の場合に眼底7上に光源4の像が合焦されるように光
源4と被検眼3との距離が設定されている。
前記受光系2は、対物レンズ8及び受光素子9から成り
、眼底7からの光束10はハーフミラ−5を透過して受
光素子9上に導かれる。
該受光素子9は、エリアCOD、撮像管或はこれらの2
以上の集合体であり、受光素子9の受光面9aは対物レ
ンズ8に関して被検眼3の瞳孔6と共役位置に配置され
る。
前記受光系2の光路内には、ハーフミラ−5に関して光
源4と共役な位置に対物レンズ8の光軸Oを境界として
光束10の片側を遮光する為のエッチ状の遮光部材12
を配置する。
又、前記受光素子9には演算器13が接続され、該演算
器13は受光素子9の受光状態、光量分布よりデイオプ
ター値を演算し、その結果を表示器14に出力する様に
なっている。
次に上記構成の眼屈折力測定装置に於ける眼屈折力測定
は下記の如く行われる。
第2図(^)に示す様に、被検眼3のデイオプター値が
基準デイオプター値に比べて負のデイオプター値の場合
には、光源4の像は眼底7の前方で結像され、この光束
により照明された眼底7上の内、光軸上の1点で反射さ
れた光束10を考えると、この光束10は遮光部材12
の前方、即ち被検眼311IIで集光され、対物レンズ
8により受光素子9上に投影される光束の上半分(斜線
部分)か遮光される。一方、第2図(B)に示す様に、
被検眼のデイオプター値が基準デイオプター値の場合に
は、光束10は遮光部材12上に集光されるもので、光
束10は遮光部材12によって遮られない。
又、第2図(C)に示す様に、被検眼3のデイオプター
値か基準デイオプター値より圧の場合には、光源4の像
は眼底7の後方で結像するように投影され、前述と同様
に眼底7で反射された光束10は遮光部材12の後方、
即ち受光素子9側で集光され、受光素子91に投影され
る光束10は第2図(^)とは逆の部分の光束(図中で
は上半分)が遮光される。
而して、受光面9aに投影される光束は基準デイオプタ
ー値に対して被検眼3のデイオプター値の大小、正負に
よって光量分布状態が変化し、この光量分布状態を基に
デイオプター値が求められる。
受光素子9はこの受光面9aに形成される光束の光量分
布を検出する為のものであり、前記演算器13は受光素
子9からの信号を基に、受光面9a上に形成される光束
の光量分布を検出し、基準となるデイオプター値に対し
被検眼の眼屈折力か正か負かを判断すると共にその絶対
値を演算し、演算結果を表示器14に出力し、表示器1
4は求められた結果を表示する。
尚、上記実施例では光束分離手段としてハーフミラ−を
使用したが、ビームスプリッタ−偏光プリズム等積々の
光束分離手段を用いることは勿論である。
又、第3図(^)〜([)に於いて、受光面9aに形成
される光束の光量分布状態を説明する。
尚、第3図(^)〜(E)に於いて説明を簡略化する為
、光源4の光軸と受光系の光軸とを合致させ且遮光部材
12と対物レンズ8とを一致させている。この為、光源
4と対物レンズ8とは同一位置で重ね合わせて示してお
り、遮光部材12は省略して示している。
第3図(A)〜(E)は被検眼の屈折力りが基準屈折力
Doに対し負の場合を示しており、以下の説明は眼底か
らの反射光束は全て対物レンズ8によって受光面9a上
に投影されるものとする。
光源4と被検眼瞳孔6との距離をQに設定しこの光源の
像が眼底に合焦する被検眼の屈折力を基準屈折力り、と
すると である。
第3図(^)は被検眼の屈折力かD (<DO)の場合
の、光軸に対し直角方向にLの長さを有するスリット状
の光源4の軸上の一点S。からの投影光束を示すもので
、点Soの像は一日80′に結像され、被検眼眼底7に
は、ぼけた像として投影される。D、−Dか大きくなる
に従い投影される領域7aは広くなる。
第3図(B)は受光系2、及び、被検眼眼底7からの反
射光束の状態を示すものである。
第3図(B)に示す様に、被検眼眼底7上の投影領域の
端部の点り、からの光束を考えると、この点の像I−3
′は被検眼瞳孔からg′の距離の位置に結像され、この
光束は対物レンズ8を介して被検眼瞳孔6と共役位置に
配置した受光素子9上に投影される。尚、このg′と被
検眼の屈折力りの関係式は下記の通りである。
一方、この眼底上の一点から発した光束のエッチ上での
広がり幅Δは被検眼の瞳径をUとすると、第3図(8)
から明らかな様に、であり、第(1)式、第(2)式よ
り となり、被検眼3の屈折力りと基準屈折力り。
とめ差が大になるに従い遮光部材12上の広かりは大き
くなる。
次に、受光素子9上での光束の広がりについて述べる。
受光素子9は、被検眼3の屈折力に関係なく常に、対物
レンズ8に関して被検眼瞳孔と共役に配置されており、
被検眼瞳孔6の径をU、対物レンズ8の倍率をβとする
と、受光素子9上ではβUの径の領域(被検眼の屈折力
に影響を受けない)に光束か投影される。
又、光軸に対して前記I−,と対称な点1.からめ光束
も同様に被検眼瞳孔6からグの位置に像(、rを結像し
た後、受光素子9上の同じ領域βUに投影される。光源
4を点光源として、遮光部材12が無いものとした時、
これら眼底7からの各点1−、、・・・Io、・・・■
1、からの光束の積分が受光素子9上の光量分布を決め
るものである。
ここで、受光素子91での光量分布について考察するた
め、受光素子9上の光束投影位置の@部位置P−,、す
なわち、光軸を中心としな座この位置に入射する光束は
第3図(C)での斜線Aの範囲の光束に限られることと
なる。又、同様に、光軸に対して、前記のP−1位置と
対称な位置P、に入射ずろ光束を考えると斜線A′範囲
の光束に限られることになる。してみると、被検眼瞳孔
6から9の距M(光源4と共役位置)の位置に光軸の一
方の光束A′を遮断するエッチ状の遮光部材12を配置
すると受光素子91のP−3の位置に入射する光束は遮
光部材12により遮断されず、とのP−、の位置から上
方の位置にいくに従って光束は徐々に遮光され、中心P
0位置で光束の半分か遮光され、P。の位置になると全
ての光束が遮断されることとなるものである。従って、
エッチ状の遮光部材12により受光素子9上には上方に
行くにしなかって暗くなり、P、の点で光量か0となる
一定傾斜の光量分布となるものである。
以上の第3図(^)〜(C)では、光源4の光軸上の一
点から発する光束のみを示しなか、光源4の+51部の
一点5−1(光源の大きさをLとすると−一の座標位置
の点)からの光束を考えると第3図(0)に示すように
なる。この点S−1からめ光束は、第3図(0)に示す
被検眼眼底7上のり、点から11点の領域に投影され、
このI−。
点、11点からの反射光は、前述と同様に被検眼瞳孔6
からQ′の距l1itの位置で1.−1゜の像を結像し
た後、受光素子9上のβUの径の領域に投影されるもの
である。ここで、光a4の端部の点S−,から発する光
束のうち、受光素子91の光束投影の端部位置P−,に
入射する光束は第3図(0)のBの斜線領域の光束とな
るものである。
又、前記S−1の点と対称な光#4の一点S。
からの光束を考え、そのうち受光素子9上の1〕−3の
点に入射する光束を考えると第3図([)のCの斜線領
域の光束となる。この様に、光源4かある大きさを有す
るものとして考えた場合、受光素子91の一点の光量は
、光源4の各点からの光束の総和として考えなければな
らない。
第4図(八)は、この考え方に基つき、受光素子9上の
P−、の位置に入射する各光束を重ね合わせて示したも
のであり、光源上のS−1の位置から発する光束のうち
P−1の位置に入射する光束はBの領域であり(第3図
(D)参照)、光源上での位置が上方に行くにしたがっ
てその光束も上方に移動し、軸上の光源位置SoではA
の領域の光束となり(第3図(C)参照)、光源上での
S、の位置ではCの領域の光束となる(第3図(E)参
照)、従って、受光素子9上のP−1の点での光量は、
これらの光束の総和として考えられる。
ここで、被検眼瞳孔6からQの距離の位置に遮光部材1
2を配置した時の受光素子9上の点P−,の光量を示す
模式図を第4図(B)に示す。
第4図(B)は光源上の位置か変化するにしなかって遮
光部材12により光束がどの様に遮光されるかを示すも
のである。第4図(B)の横軸は光源上の座標位置、縦
軸は光量を示すものであり、光源上での各点からの光束
を考えると、座標位の光束は遮光部材12により遮光さ
れず、座標位置の0点を過ぎると徐々に遮光され、Δ(
前述の光束の広がり)の位置で全ての光束が遮断される
事になるものである。ここで遮光されない場合の光源上
の各点からの光量を1(とじて光源上での各点からの光
量の寄与を示したものか第4図(B)であり、斜線部の
面積が受光素子上のP−、の点の光量値に対応するもの
である。この面積値Tは下記のようになる。
同様にして、受光素子上での他の点についても考察する
。第5図(A)は受光素子上での中心点P。に入射する
光束を第4図(^)と同様に示したものであり、光源上
のS−1の点からの光束の内P。の点に入射する光束は
Boの斜線領域、光源上の中心Soの点からはA。の斜
線領域、光源上の81の点からの光束はC6の斜線領域
の光束となるものであり、受光素子9の中心に入射する
光量は第5図(B)の斜線領域の面積T、に対応するこ
とになる。すなわち、光源の各点からの受光素子の中心
点に入射する光束をの光束が遮断されることになり、こ
の面積値を前述と同様に計算すると下記値になる。
同様にして、受光素子上での点P8に入射する光束の状
態、及びこの点での光量値を第6図(^)、第6図(B
)に示す。第6図(A)において、光源上のS−1の点
からの光束の内P、の点に入射する光束はB′の斜線領
域、光源上の中心S0の点からはA //の斜線領域、
光源上のP−。
の点からの光束はC″の斜線領域の光束として示す、こ
の場合には、第6図(8)に示すように、光源の各点か
ら受光素子のP5の点に入射するの位置までは光束は遮
光されず、−Δ位置を過ぎると徐々に光束が遮られ、0
の位置で全ての光束が遮断されることになり、この面積
値を計算すると下記値になる。
これらの式(4) 、(5) 、(6)の結果かられか
るように、受光素子9上の光量値は下方から上方にいく
にしたがって、光量値は徐々に低くなるものであり、そ
の受光素子上での光量分布を図示すると第7図に示すよ
うに直線的に変化する。
前述の説明に於いては、眼底の一点から発する光束を考
えた場合の遮光部材12上での広がり定して説明を行っ
たものである。
一@D、に対する被検眼のデイオプター値の面差ΔDが
所定量以上の場合には、第10図に示すような直線変化
は示さない。これを第4図ないし第6図にしたがって説
明を行う、前述のよ(B)、第6図(B)はそれぞれ第
11図、第12図、第13図、に示す様になり、この光
量変化は第7図に示す様な直線変化を示さないことにな
る。
次に、第2図(8)で示す被検眼の屈折力が基準値であ
る場合、第2図(C)で示す被検眼の屈折力が基準値よ
り正の場合も、前記したと同様に受光素子9上の光量分
布を考察することができ、その場合被検眼の屈折力が基
準値である場合は、第8図に示す如く、均一分布、被検
眼の屈折力が正の場合は第7図で示したものと逆な分布
状態となる。
上記した光量分布の傾斜がデイオプター値(屈折力)を
そして、傾斜の方向がデイオプター値の正負を表わす、
以下第10図を参照して説明する。
前記した光束の広がりΔ、即ちボケ量Δは、前記(4)
式より、 よって(7)式より 而して、(9)式は基準デイオプターfIiDoに対す
る被検眼のデイオプター値の偏差ΔDと従って、瞳孔径
Uが分れば、この瞳孔径Uと光のデイオプター値を求め
ることか可能となる。
上述の如く、眼底から反射される光束の光量分布から被
検眼のデイオプター値を求めることができる。
尚、上述した光量分布は模式的に表わしており、実際に
は第14図(八)で示す眼球の各部分に対応した光量の
分布の変化(第14図(B)参照、第14図(8)で示
す光量分布は基準デイオプター値での光量分布を示して
いる)、即ち角膜の反射による輝点19での光量の突出
ρであるとか、瞳孔6を外れた虹彩20部分での光量の
落込みσ等がある。
本発明では前記光量分布の状態から、具体的には第14
図(C)で示す光量の変化率より瞳孔6の境界点m、n
を求め、この境界点m、nの位置より瞳孔径Uを求めよ
うとするものである。
又、前記した光量分布よりデイオプター値の偏差ΔDを
求める場合に、輝点の影響がないものとしている。輝点
は、測定結果に影響を及ぼすので、測定に際しては輝点
の影響を除去するのが好ましい。
以下は、輝点の影響を除去することも併せて説明する。
第15図は本発明の一実施例の概略を示すブロック図で
ある。図中、15は前記した眼屈折力測定装置の光学系
、9は受光素子、13は演算器、14は表示器、16は
受光素子9の映像及び演算処理部の結果を記憶するフレ
ームメモリ、17は演算処理部、18はフレームメモリ
16、演算処理部17の同期指令、シーゲンス指令を行
う制御部である。
以下、第16図〜第20図を参照して該実施例を説明す
る。
先ず被検眼者の、両眼を含む範囲を受光素子9によって
l#l像し、この映像をフレームメモリ16に取込み記
憶する。又、この映像は両眼がそれぞれ所定のエリア例
えば右眼が(X、;Yl )に含まれる様に撮像されて
いる。第17図(B)は(x+  ;Yl )のエリア
を拡大したものである。
前記フレームメモリ16のエリア(x+  ;Yl )
部分の光量最大な点即ち電位か最大な点を調べる。
エリア(X、;Y、)での電位最大な点が求められれば
、これが被検眼角膜の鏡面反射によって形成される輝点
19であり、該輝点のフレームメモリ16中のビットの
位置から輝点19の位置か求められる。
輝点19か求められると、第18図(B)の如く該輝点
を中心とする輝点近傍の検知エリア(Xs;Y8)が設
定される。エッチと平行なX方向の走査線で検知エリア
(Xs ;YIl)の境界線と交差する点a点、b点の
光量を求め、このa点、b点を直線で近似する。このa
点、b点を結んだ直線か前記検知エリア(Xs;Ys)
でのX方向の走査線に於ける輝点19の影響を除去した
光量分布を示すものである(第18図(C)参照、尚図
中δで示す光量分布は瞳孔部分をX方向に走査して得ら
れる光量分布曲線を示す)。
而してa点、b点間の近似直線の式は L= ((Lb  L−)/X−I XX十り。
・・(10)となる。
ここで、エッチと平行な方向に走査することとしたのは
、エッチと平行な方向では光束の状態が対称であり、理
想的には輝点部分を除き光量分布は均一と考えられるの
で、直線で近似した場合の誤差も少ないからである。
斯かる走査を検知エリア(X、;Y、)全域に亘って行
い、検知エリア(X、;Ys )について輝点19の影
響を除去した修正値を求める。
前記フレームメモリ16の検知エリア(Xs;Y8)部
分についての記憶値を前記修正値に置換し、この修正値
に置換したものを新たに修正映像としてフレームメモリ
16に記憶する。
次に、検知エリアを瞳を充分に含む(x2;Y2)に拡
大しく第19図(B))、前記修正映像について該検知
エリア(X2 ; Y2 )をY方向(前記エッチと直
角な方向)に走査して、走査した線上での光量分布を求
める。このY方向の走査線、特に輝点19を通る走査線
での光量分布γ(第19図(C))が前記第10図で示
した光量分布に相当し、デイオプター値算出の基となる
ものである。
尚、光量分布γより傾斜を求めるについては、種々考え
られるが、例えば第20図に示す如く、最小二乗近似に
より直線を求め、この直線の傾きを求める等が挙げられ
る。
次に瞳孔径Uを求める。
第14図(^)(B) (C)にも示した様に、瞳孔部
分を外れ虹彩部分になると光量が急激に低下する(第1
9図(C))、従って、光1分布γの変化率を求めると
瞳孔6と虹彩部分20の境界点m、nで値が突出する。
この境界点In、Hの座標位置を前記フレームメモリか
ら読みとり、演算処理部17で演算すれば瞳孔径Uを求
めることができる。
尚、瞳孔径Uのみを求める場合には、特に輝点19の影
響を除去する必要はない、n点19は瞳孔6の中心にあ
るので、変化率最大の点、即ち輝点の近傍で、変化率が
突出して大きくなる2点を求めれば、これが瞳孔の境界
点In、nであり、前記しなと同様にフレームメモリか
ら位置を読みとり、演算処理部17で演算することで瞳
孔径Uが求められ、求めた瞳孔径Uは表示器14に出力
され表示される。又、この検出された瞳孔径Uに基づき
、前述した様に(9)式を用いて被検眼のデイオプター
値を正確に算出することができる。
[発明の効果] 以上述べた如く本発明によれば、光量分布状態より、簡
単に瞳孔径を測定し得、眼屈折力測定に必要なデータを
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が実施される眼屈折力測定装置の基本概
略図、第2図(A)(B)(C)は被検眼のデイオプタ
ー値の相違による光束の状態の相違を示す説明図、第3
図(^)(B) (C)(ロ)(E)は受光及び被検眼
眼底からの反射光束の状態を示す説明図、第4図(^)
、第5図(^)、第6図(A)は受光素子に到達する光
源各点の反射光束の状態を示す説明図、第4図(B)、
第5図(B)、第6図(B)は遮光部材によって遮られ
た場合の各光束の光量変化を示す説明図、第7図、第8
図、第9図はデイオプター値に対応した受光面での光量
分布状態を示す説明図、第10図は光量分布状態よりデ
イオプター値を求める場合の説明図、第11図、第12
図、第13図は遮光部材上での広がり幅Δが光源の17
2の大きさより大きな場合の遮光部材によって遮光され
た場合の各光束の光量変化を示す説明図、第14図(^
)は被検眼の説明図、第14図(B)は被検眼に対応す
る光量分布を示す線図、第14図(C)は光量分布の変
化率を示す線図、第15図は本発明の一実施例を示すブ
ロック図、第16図は該実施例に於けるフローチャート
、第17図(^)は前記眼屈折力測定装置の撮像画面の
図、第17図(B)は被検眼部分を拡大した図、第18
図(A)は第17図(8)と同様被検眼部分の拡大図、
第18図(8)は輝点を含む範囲を示す図、第18図(
C)は輝点を通過するエッヂに対して平行な走査線の光
量分布図、第19図(A)は第17図(B)と同様被検
眼部分の拡大図、第19図(B)は瞳孔を含む走査領域
を示す図、第19図(C)はエッチに対して直角方向の
走査線の光量分布を示す図、第20図は光量分布より傾
斜を近似により求める場合を示す説明図である。 1は投影系、2は受光系、3は被検眼、4は光源、5は
ハーフミラ−18は対物レンズ、9は受光素子、13は
演算器、14は表示器、16はフレームメモリ、17は
演算処理部、18は制御部を示す。 第4 図 (A) 第5 図 (A) 第6 図(A) 第4 図(B) 第5 図(B) 第6 図 (B) 第11図 *量 第12図 第13図 第19図(A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)被検眼眼底に光源像を投影し、該被検眼眼底からの
    反射光束を被検眼瞳と共役位置に配置した受光素子によ
    り受光し、該受光素子上での光量分布により被検眼の眼
    屈折力を測定する眼屈折力測定装置に於いて、前記受光
    素子からの信号により被検眼の瞳孔径を検出する為の演
    算処理部を有することを特徴とする眼屈折力測定装置。
JP1074190A 1988-12-06 1989-03-27 眼屈折力測定装置 Pending JPH02252436A (ja)

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JP1074190A JPH02252436A (ja) 1989-03-27 1989-03-27 眼屈折力測定装置
DE68922973T DE68922973T2 (de) 1988-12-06 1989-11-29 Anordnung zur Bestimmung der Augenbrechkraft.
US07/443,111 US5071245A (en) 1988-12-06 1989-11-29 Ocular refracting power measuring system
EP89312398A EP0373788B1 (en) 1988-12-06 1989-11-29 Ocular refracting power measuring system

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