JPH0315897B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、頭上搭載型の３次元オプトメータ
（以下、TDOという。）の改良に関するものであ
る。

［従来の技術］ 本発明者は、先に特願昭62−138349号におい
て、頭部を自由に動かして実作業をしている最中
に眼の三大機能である調節・眼球運動・瞳孔反応
を計測可能にした装置を提案している。同装置
は、眼球をその向きにかかわらず常に視線方向か
ら観察可能にする光学リレー系と、オートリフラ
クトメータとを主体として、眼球運動にかかわら
ず眼の調節と眼球運動を測定可能にしたTDOに
おいて、小型化した光学リレー系とオートリフラ
クトメータの測定用光学系のみを一体化して頭上
搭載型に形成したものである。

しかるに、同装置では、頭が動くために、眼に
固定した座標からの調節・眼球運動は計測可能で
はあるが、３次元実空間のどの点を注視している
かが不明であるという新たな問題が発生してい
た。これは、本発明者らが既に提案している頭部
固定型のTDO（特開昭62−8730号）になかつた問
題である。

また、頭部と眼球をいかに協調して動かして視
対象を認識しているかを研究することは、心理
学、眼光学など、多方面において長年の課題であ
つたが、そのための直接的な計測手段が開発され
ていないという問題があつた。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の技術的課題は、上記頭上搭載型TDO
において、被験者が注視している３次元空間の絶
対位置を簡易に測定可能にし、任意に頭を動かし
ても、頭部の動きと共に眼の調節・眼球運動の協
調反応を計測可能にすると同時に、眼球の焦点位
置の絶対量をも容易に計測可能にすることにあ
り、さらに、頭部と眼球をいかに協調して動かし
て視対象を認識しているかを直接的に計測するた
めの手段を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための本発明の頭上搭載型
TDOは、必要なガルバノミラー及び球面ミラー
を有し、眼球の向きに応じて上記ガルバノミラー
の傾動を制御することにより、眼球の向きにかか
わらず光源からのビーム状赤外光を常に視線方向
から投射する光学リレー系と、必要な光学系及び
眼底からの反射光を受光して眼球屈折力を測定す
る受光側定装置を備えたオートリフラクトメータ
とを備え、上記光学リレー系によつて作られる眼
球の実像を眼球の運動にかかわらず静止させた状
態にして、眼の調節と眼球運動を測定可能にした
TDOにおいて、上記光学リレー系とオートリフ
ラクトメータの測定用光学系を一体化して、頭上
搭載型に形成し、それによつて構成される頭上搭
載装置に、それ自体の３次元位置と姿勢角を計測
可能な位置測定装置を付設し、頭部の動きと共に
眼の調節・眼球運動の協調反応を計測可能にする
と同時に、眼球の焦点位置の絶対量をも計測可能
にしたことを特徴とするものである。

［作用］ 光学リレー系とオートリフラクトメータの測定
用光学系を一体化した頭上搭載装置を被験者の頭
上に搭載し、それによつて頭部を定位置に固定す
ることなく、眼の調節・眼球運動を測定するが、
その際、位置測定装置により頭上搭載装置の３次
元位置と姿勢角を計測可能にしているので、頭部
の動きと共に眼の調節・眼球運動の協調反応を計
測できると同時に、眼球の焦点位置の絶対量をも
計測することができる。

［実施例］ 第１図は本発明に係る頭上搭載型TDOの実施
例の使用状態の概要を示している。

この頭上搭載型TDOは、第２図以下に示すよ
うに、眼球をその向きにかかわらず常に視線方向
から観察可能にする光学リレー系と、オートリフ
ラクトメータ（調節測定部）とを主体として、眼
球運動にかかわらず、眼の調節と眼球運動、さら
に瞳孔反応を測定可能に構成したもので、第３図
はその光学リレー系における光学要素の配置を、
また第４図はオートリフラクトメータにおける光
学要素の配置を示している。

上記頭上搭載型TDOは、第１図からわかるよ
うに、頭上搭載装置の筐体１内に、光学リレー系
とオートリフラクトメータの測定用光学系一体化
して収容し、それを頭上搭載型に形成したもの
で、筐体１の前面の開放窓２には、光学リレー系
におけるダイクロイツクミラー３を臨ませ、この
頭上搭載装置に、３次元位置と姿勢角を計測可能
な位置測定装置を付設している。また、TDOの
重さが被験者に負担とならないようにするため、
TDOの頭上搭載装置には、それを吊し下げるハ
ンガー４を取付けている。

上記位置測定装置として利用するのに適したも
のとしては、現在、測定範囲が数10cm³〜１m³程度
で、１mm程度の精度で３次元位置と角度を測定可
能な装置が数種類市販されている。例えば、
3SPACE社製のThree Dimensional Dizitizier
（TDD）または小坂研究所製ベクトロンなどであ
る。このような装置を頭上搭載型TDOに付設す
ることにより、容易に眼の中心座標が計測可能と
なり、さらに眼球・頭部の協調運動が計測可能と
なる。

第１図は、上記位置計測装置としてTDDを用
いた場合を示し、６はTDDの磁力発生装置、７
はそのセンサー部で、TDOの筐体１の上部の取
りつけられている。また、８はTDO及びTDDに
接続されて、それらを制御し、データを計測する
計測制御装置を示している。

ここで、TDDは磁力線を用いて位置の計測を
行うものであるため、TDOの筐体１には磁気シ
ールドした材料を用いるなどの対策が施される。
また、磁力発生装置６はセンサー部７の上部に取
りつけ、金属の影響が混入しないように配慮され
る。

前記ベクトロンを使う場合には、上記のような
磁気の乱れの対策は不必要で、同装置の測定アー
ムを直接TDOの基点に取付けるたけでよい。

次に、第２図以下を参照して、光学リレー系と
オートリフラクトメータを主体とする頭上搭載型
TDOの構成について説明する。

第２図及び第３図は、上記筐体１及び位置計測
装置等を省略して示している。同図に示す光学リ
レー系において、１１は測定対象である被験者の
眼球で、眼球屈折力の測定に用いる光源１２から
のビーム状赤外光が、順次、レンズ１５と絞り１
６を有する光学系、ビームスプリツタ１７、一対
のレンズ１８，１９と必要なミラーを有する光学
系、ガルバノミラー２０、球面ミラー２１、上記
ガルバノミラー２０と共に傾動が制御されるガル
バノミラー２２、上記球面ミラー２１と相対向す
る球面ミラー２３、及び眼球１１前方に配設され
るダイクロイツクミラー３を介して、上記眼球１
１に照射される。

眼球１１の前方に配設される上記ダイクロイツ
クミラー３は、可視光を通過させるが赤外光を反
射させるものである。そのため、光源１２からの
赤外光は、上記レンズ１８，１９及び必要なミラ
ーからなるリレー光学系を通して眼球１１を照射
することになるが、それと同時に眼球の実像がレ
ンズ１８の光源１２側に作られ、TVモニタ２９
によつて観察される。また、眼球１１の前方のダ
イクロイツクミラー３を介して透視されるもの
は、眼球の屈折力の測定に際して視標として用い
られるものである。

而して、後述するように、ガルバノミラー２
０，２２を眼球の動きに応じて支持軸のまわりに
所定量傾ければ、リレー光学系によつて作られる
眼球の実像を眼球１１の向きの変化にかかわらず
静止させた状態にすることができ、赤外光によつ
て眼球１１を常に視線方向から照射することがで
きる。

この光学リレー系は、頭上搭載型に形成するた
め、可能な範囲内で小型、軽量化するのが望まし
く、そのため第２図以下では片眼についての光学
リレー系のみとしているが、頭上への搭載が可能
であれば、両眼についての装置を設置することが
できる。

次に、第２図及び第４図によりオートリフラク
トメータの構成について説明する。なお、第４図
において、本発明者らの据置型の試作TDOに用
いられている視標提示装置２５を併記している
が、この視標提示装置２５の設置は軽量化のため
に省略することができる。

眼球屈折力の測定に用いる受光測定装置２６
は、眼底からの反射光を受光するもので、その反
射光が前記ビームスプリツタ１７から、ミラー２
７、前記絞り１６と共に制御されるレンズ２８等
を備えた光学系を介して投射される。

さらに、前記ビームスプリツタ１７によつて分
割された光軸上には、TVモニタ２９を配置して
いる。このTVモニター２９は、眼球の向きを検
出して、前記ガルバノミラー２０，２２の揺動駆
動機構（図示せず）を制御し、赤外光によつて眼
球１１を常に視線方向から照射しながら眼球屈折
力の測定を行うように、ガルバノミラー２０，２
２に必要な傾動を与えるものである。

従つて、ガルバノミラー２０，２２の揺動駆動
機構には、眼球運動の検出回路及び同ミラーの駆
動回路等が接続され、また上記オートリフラクト
メータにはレンズ等の駆動制御回路及び眼球屈折
力の演算回路等が接続されるが、これらの制御系
は全て電気的ケーブルによつて頭の動きを規制し
ない形で接続される。即ち、オートリフラクトメ
ータは前記リレー光学系と同様に片眼についての
み測定可能とし、その測定用光学系のみを取り出
して前記リレー光学系と一体化し、頭上搭載型に
形成される。

以上において説明したTDOにおいては、前記
光学リレー系とオートリフラクトメータの測定用
光学系を一体化して、頭上搭載型に形成し、それ
によつて構成される頭上搭載装置に、それ自体の
３次元位置と姿勢角を計測可能な位置測定装置を
付設しているので、頭部の動きと共に眼の調節・
眼球運動の調節反応を計測可能であり、さらに眼
球の焦点位置の絶対量をも計測することができ
る。

［発明の効果］ このような本発明によれば、TDOを頭上に乗
せて、自然な形で作業しながら、眼の調節、眼球
運動、瞳孔反応等を測定することができ、しか
も、被験者が自由な状態で、頭部の動きと共に眼
の調節・眼球運動の協調反応を計測できる、さら
に眼球の焦点位置の絶対量をも計測できるため、
各種の状態で視覚機能がどのように働いているか
が計測可能となり、視覚情報化社会において未だ
に不明な多くの眼の機能の解明に役立つことが期
待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の頭上搭載型TDOの実施例を
示す斜視図、第２図は上記TDOにおける筐体及
び位置計測装置等を省略して光学リレー系とオー
トリフラクトメータの概要を示す斜視図、第３図
はその光学リレー系の構成図、第４図はオートリ
フラクトメータの構成図である。 １……筐体、１１……眼球、６……磁力発生装
置、７……センサー部、８……計測制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 必要なガルバノミラー及び球面ミラーを有
   し、眼球の向きに応じて上記ガルバノミラーの傾
   動を制御することにより、眼球の向きにかかわら
   ず光源からのビーム状赤外光を常に視線方向から
   投射する光学リレー系と、必要な光学系及び眼底
   からの反射光を受光して眼球屈折力を測定する受
   光測定装置を備えたオートリフラクトメータとを
   備え、上記光学リレー系によつて作られる眼球の
   実像を眼球の運動にかかわらず静止させた状態に
   して、眼の調節と眼球運動を測定可能にした三次
   元オプトメータにおいて、 上記光学リレー系とオートリフラクトメータの
   測定用光学系を一体化して、頭上搭載型に形成
   し、 それによつて構成される頭上搭載装置に、それ
   自体の３次元位置と姿勢角を計測可能な位置測定
   装置を付設し、頭部の動きと共に眼の調節・眼球
   運動の協調反応を計測可能にすると同時に、眼球
   の焦点位置の絶対量をも計測可能にした、 ことを特徴とする眼球・頭部協調運動解析器付き
   頭上搭載型３次元オプトメータ。