JPH06165757A - 検影型他覚眼屈折力測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型且つ低価格の眼屈折率測定装置を低供す
ること。 【構成】 チョッパ３は、互いに垂直な２つの縞を形成
し、各々を走査する。また、受光部７には、同一直線上
にない少なくとも３つ（選択図においては４つ）の受光
素子をに配置する。これにより、縞が各受光素子間を通
過する際の時間差を測定する。制御演算部８は該測定デ
−タを用いて所定の演算を行うことにより、球面度数、
円柱度数、円柱軸度を算出する。 【効果】 イメ−ジロ−テ−タをなくし、小型化および
低価格化を図ることができる。また、測定時間の短縮も
図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、検影型他覚式眼屈折力
測定装置の測定方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】他覚的に眼の屈折力を測定する方法とし
て検影法がある。従来、該検影法による屈折率測定装置
としては、図１１に示すようなものが使用されていた。
該装置は、光源９０１と、光源９０１から出た光束をコ
リメートするレンズ９０２と、コリメ−トされた光をス
リットで切るチョッパー９０３と、この像を回転させる
イメージローテータ９０４とが、まず投影系としてあ
る。一方、観測系としては、被検眼から戻る光（言い替
えれば、被検眼の眼底に投影されている映像）を回転さ
せ像を元へ戻すためのイメージローテータ９０４と、測
定用光学系であるレンズ９０５とがある。さらに、該レ
ンス９０５の後段には絞り９０６および受光部９０７が
設けられている。該絞り９０６は、基準の屈折力を持つ
眼の眼底と共役な位置に配置されており、眼の屈折度に
応じた位相の影を受光部９０７に出す役割をしている。
受光部９０７は、所定の間隔をおいて上下に配置された
二つの受光素子９０７ｕ，ｄから構成されている。

【０００３】ここで、検影法による屈折率測定の原理
を、図１２〜図１４を用いて簡単に説明する。

【０００４】被検眼Ｅの眼底には、前記した投影系によ
って、縞模様が投影されている。そして、該縞模様は、
一定の方向に一定の速度で動かされている。

【０００５】被検眼Ｅの屈折率が正常な場合には、受光
素子９０７ｕ，ｄには、ともに、眼底に映っている縞模
様のうち、同一の位置Ｅａに映っている縞模様が映しだ
される（図１２参照）。従って、受光素子９０７ｕ，ｄ
の明暗は、常に同じ状態に置かれる。つまり、受光素子
９０７ｕが明状態にあるときには受光素子９０７ｄも明
状態に、９０７ｕが暗状態にあるときには受光素子９０
７ｄも暗状態になる。そして、この状態においては、位
置Ｅａを通過する縞の明暗に対応して、受光部９０７に
映しだされる映像が、単に点滅を繰り返す（この場合、
受光部９０７上に縞模様が映し出され、該縞模様が”移
動”するようなことはない）。

【０００６】ところが、被検眼Ｅが近視あるいは遠視の
場合には、受光素子９０７ｕには位置Ｅｂに対応した映
像が、一方、受光素子９０７ｄには位置Ｅｃにおける映
像が、映しだされることになる。従って、受光素子９０
７ｕと受光素子９０７ｄとの明暗状態は、必ずしも一致
しない（図１３，図１４参照）。さらに、該眼底に映し
だされている縞模様が、（例えば、上から下に）動かさ
れると、近視の場合には、受光部９０７に映しだされて
いる縞模様も同じ方向（この場合、上から下）に動く
（図１３参照）。逆に、遠視の場合には、反対方向（こ
の場合、下から上）に縞模様が動く（図１４参照）。そ
して、該受光部９０７に映った縞の動く速度が、近視あ
るいは遠視の程度と対応している。従って、ある一つの
縞が、受光素子９０７ｕを通過した後、受光素子９０７
ｄに到達するまでの時間を測定すれば、眼の屈折率を測
定することができる（図１５参照）。以上が検影法の基
本原理である。

【０００７】ところが、眼の屈折力を測定する際には、
単なる遠視、近視といったことだけではなく、乱視につ
いても考慮する必要がある。すなわち、眼の屈折力には
方向性があるため、該方向性についても考慮しなければ
正確な測定を行なうことができない。例えば、乱視があ
る場合には、眼底に映った縞が、前記受光部９０７に到
達する前に回転して図１６のごとく斜めの状態で受光素
子９０７ｕ，ｄの間を横切る。従って、乱視についての
情報を得るためには、前記受光素子間の時間が最大にな
る角度と、最小となる角度とを知る必要がある。そのた
め、従来は、イメ−ジロ−テ−タ９０４によって像を回
転させることによって、該時間の最大・最小となる角度
を検出していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする問題】しかし、前記従来の装
置では、屈折率に関するデ−タ（２次元的な量である球
面度数と、円柱度数と、円柱軸度と、の関数として定義
されるディオプタ（焦点距離の逆数））を求めるために
は、スカラーをベクトルに変換する手段であるイメージ
ローテータを測定の間に少なくとも半回転する必要があ
った。

【０００９】ところが、イメージローテータ９０４は一
般的に、回転軸に対して非対称な、大きなプリズムとミ
ラーとから構成されており、非常にバランスの悪いもの
である。従って、これを測定する度に回転させること
は、装置の構造上、大きな負荷となっていた。また、回
転速度を高めることは困難で、測定時間の短縮化を図る
上で大きな障害となっていた。さらに、製造において
も、イメージローテータ９０４の回転軸等の調整は非常
に困難であった。また、このような構造上、製造上の制
約は、装置の価格を押し上げていた。このように、イメ
ージローテータは、検影型他覚式眼屈折力測定装置の精
度を低下させ、生産を困難にし、価格を引き上げる原因
となっていた。

【００１０】そのため、従来からイメ−ジロ−テ−タを
なくした様々な方式が提案されている。例えば、図１７
に示した様なチョッパー９１２に、直交する２方向から
光束を入れ、そのそれぞれを水平・垂直の走査として、
光束を時分割で取りだすことが考えられたことがある。
しかし、この方式では、チョッパー９１２は極めて精度
よく製作する必要がある。そのような高い精度を達成す
るためには、金属の削りだしで製造しなければならず、
コスト面で問題があった。また、この方式では、光源を
２つ使用しなければならない。ところが、光源は個々に
光量分布や特性が違うため、該光源のバラツキが測定値
に影響をおよぼし、高精度な測定ができないという欠点
があった。こうした理由から、実用的にはこの方式がイ
メージローテータ方式にかわって採用されることはなか
った。

【００１１】昨今、屈折力矯正手術や眼内レンズ手術等
において、即時に眼屈折力を測定したいという要求がま
すます大きくなっている。これに応えるためには、装置
本体を圧倒的に小型化し起動性を高めなければならな
い。しかし、上述したとおり、従来装置では、構造上が
小型化を図ることは極めて困難である。

【００１２】本発明は、前記問題点を解決し、小型化、
測定の迅速化、低価格化といった要求に応えた他覚眼屈
折力測定装置。

【００１３】

【課題を解決しようとするための手段】本発明は前記目
的を達成するためになされたものでその一態様として
は、光源と、前記光源の光を少なくとも二つの方向へス
リット走査するスリット走査手段と、前記スリット走査
された光を被検眼の眼底に投影する投影光学系と、前記
スリット走査された光が前記眼底に投影されることによ
って、前記眼底に形成された陰影を取り出す測定光学系
と、前記測定光学系により取りだされる陰影の、前記ス
リット走査に伴う移動を観測する、同一直線上にない少
なくとも３つの受光手段と、一の前記陰影が、各受光手
段間を通過するに必要な時間（以下”受光手段間時間”
という）を、前記スリット走査の方向毎に計測する計測
手段と、前記被検眼の球面度数と、円柱度数と、円柱軸
度と、前記各受光手段の位置と、前記走査の方向と、前
記計測結果と、の間に成立する連立方程式を解くことに
よって、球面度数、円柱度数、円柱軸度うち少なくとも
一つを算出する演算手段と、を有することを特徴とする
検影型他覚式眼屈折力測定装置が提供される。

【００１４】前記スリット走査手段は、前記複数方向の
スリット走査を同時に行うものであり、前記演算手段
は、前記計時手段の計測結果から各スリット走査の方向
ごとの信号を分離する手段を含んで構成されることが好
ましい。

【００１５】前記スリット走査手段は、チョッパと、該
チョッパを回転させる回転手段とを有し、前記チョッパ
は、光を透過する透過部と、前記透過部よりも光の透過
率が低い遮光部とを有し、前記透過部と前記遮光部と
は、下記式 ｒ＝ＥＸＰ（ｔａｎφ・θ＋Ｋ／ｎπ） ｒ：チョッパの中心からの距離 θ：チョッパ上における角度位置 ｎ：スリットの本数 φ：スリット走査の方向を示す角度 Ｋ：０，１，２，… で示される曲線をその境界線とするものであることが好
ましい。

【００１６】前記計測手段は、一の前記陰影が、一の前
記受光手段上を通過するに要した時間（以下、”半波長
時間”という）を計測する機能を有し、前記演算手段
は、前記受光手段間時間を前記半波長時間で割った値を
用いて、前記連立方程式を解くものであることが好まし
い。

【００１７】本発明の他の態様としては、下記式 ｒ＝ＥＸＰ（ｔａｎφ・θ＋Ｋ／ｎπ） ｒ：中心からの距離 θ：角度位置 ｎ：スリットの本数 φ：スリット走査の方向を示す角度 Ｋ：０，１，２，… で示される曲線を輪郭として有する遮光部を有すること
を特徴とするスリット部材が提供される。

【００１８】本発明の他の態様としては、光を透過する
透過部と、前記透過部よりも光の透過率が低い遮光部
と、を有し、前記透過部と前記遮光部との境界線は、下
記式 ｒ＝ＥＸＰ（ｔａｎφ・θ＋Ｋ／ｎπ） ｒ：中心からの距離 θ：角度位置 ｎ：スリットの本数 φ：スリット走査の方向を示す角度 Ｋ：０，１，２，… で示される曲線であることを特徴とするスリット部材が
提供される。

【００１９】この場合、基板部材を有し、前記透過部は
該基板部材により構成され、前記遮光部は、前記基板部
材の表面および／または内部において形成されているこ
とが好ましい。

【００２０】

【作用】光源の発した光は、スリット走査手段により少
なくとも二つの方向へスリット走査される。すなわち、
チョッパは、光源の光をスリット光として取り出す。そ
して、該チョッパを回転手段が回転させせることにより
走査が行われる。

【００２１】該スリット走査された光は投影光学系によ
り被検眼の眼底に投影され、該眼底には、該スリットの
パタ−ンに応じた明暗、例えば、縞状の陰影が映しださ
れる。測定光学系は該眼底の陰影をとらえ、受光手段に
投影する。

【００２２】この場合、検影法の原理により、受光手段
上における陰影の挙動は被検眼の屈折率に応じて異なる
ものとなる。陰影の動きは、基本的には、スリット走査
をおこなっている周波数に等しいが、一の陰影が各受光
手段間を通過するのに要した時間は、被検眼の屈折度
と、光軸に直交する平面上の各受光手段の配置されてい
る位置によって変化する。この場合、各受光手段間の位
置関係は、一旦決めると動くことはないと考えてよいか
ら、該時間は被検眼の屈折度だけに依存することにな
る。従って、あらかじめ決まった受光手段間における前
記時間を検出し、これらの間に成立している連立方程式
を解けば、屈折度を求めることができる。

【００２３】そこで、計測手段により、一の陰影が各受
光手段間を通過するに必要な時間を、スリット走査の方
向毎に計測する。そして、演算手段は、分離手段を用い
て前記計時手段の計測結果から各スリット走査の方向ご
との信号を分離するとともに、該分離後の信号を用いて
前記被検眼の球面度数、円柱度数、円柱軸度のうち少な
くとも一つを算出する。この場合、半波長時間で受光手
段間時間を割って位相としてやれば、該位相はチョッパ
の回転速度などに依存しないこととなり制御が容易とな
る。

【００２４】なお、チョッパーは、光を透過する例えば
円盤状の基板部材の上に所定の関数型のパターンを描い
て構成されるものである。従って、該チョッパを回転さ
せれば、該回転するパターンが光束を関数に従ってきる
ことに、言い替えれば、スリット走査することになる。

【００２５】

【実施例】本発明の一実施例を説明する。

【００２６】本実施例は、イメ−ジロ−テ−タをなくし
た点を最大の特徴とする。すなわち、（イメ−ジロ−テ
−タによって）受光部に投影される縞模様の向きを変え
るのではなく、縞模様が（乱視の存在により）受光部に
斜めの向きに投影されているままで屈折力の測定を可能
にしている。

【００２７】そして、これを実現するために、本実施例
においては、縞模様の走査（移動）を複数方向（本実施
例では２方向）について行うと共に、受光素子の数を増
やしている（本実施例では４つ）。つまり、測定するデ
−タの種類を増やし、より複雑な連立方程式を解くこと
により、屈折率を算出している（注：このような手法で
屈折率を測定するためには、どのようなデ−タをデ−タ
を少なくともいくつ測定する必要があるのかという点に
ついては、該実施例の説明の最後に述べる。）。

【００２８】また、機械的な構造を単純化するために、
一つで、複数方向の走査を行うことのできるチョッパを
採用している。特に、該チョッパーは、該複数方向の走
査を、同時に行うことができるという特徴を有するもの
である。

【００２９】以下、図面を用いて構成を詳細に説明す
る。

【００３０】本実施例は、図１に示すとおり、光源１
と、レンズ２と、チョッパー３と、ハ−フミラ−４と、
レンズ５と、絞り６と、受光部７と、制御演算部８を含
んで構成される。

【００３１】光源１は、測定に必要な光（本実施例では
赤色の光）を発生するものである。本実施例の光源１
は、被検眼の眼底への露光量を減ずるために、チョッパ
ー３による走査に較べて十分に高い周波数で変調をかけ
ておく。こうすることにより、光源１を静的に点灯して
いる場合に比べて、かなり低い光量であっても、電気的
に容易に増幅することができる。もちろん、この光源１
を、静的に点灯しても、測定に何らかの影響をあたえる
ものではない。

【００３２】レンズ２は、光源１から発せられる光束を
コリメートするためのものである。これは、基本的には
従来技術と同様のものである。

【００３３】ハ−フミラ−４、レンズ５、絞り６につい
ても、基本的には従来技術と同様のものである。

【００３４】受光部７について説明する。

【００３５】本実施例の受光部７は、図２に示すとお
り、４つの受光素子（７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１
ｄ）を含んで構成されている。そして、これらは点Ｐを
中心として上下左右に配置されている。なお、各受光素
子７１間の距離は、既知でありさえすればよく特に等間
隔でなくてもよい。また、この例のようにいわゆる十字
になっている必要はなく、Ｔ字型に並んでいてもよい。
さらには、上下、左右方向である必要はなく、斜めの角
度で配置されていても構わない。但し、後述する演算の
内容をこれに合わせて変更する必要がある。さらには、
本実施例においては、受光素子７１を４つ使用している
が、実際には、同一直線上にない３つの受光素子があれ
ば円柱度等を算出することができる。この点について
は、最後に説明する。

【００３６】当然ながら、これらの受光素子７は、少な
くとも前記チョッパ３により形成される縞の明部と暗部
との間での光の強さの変化を検出するに十分な能力を有
するものである。

【００３７】チョッパー３は、光を部分的に遮って、縞
模様を形成するとともに、該縞模様を移動（走査）させ
るためのものである。本実施例のチョッパー３は、所定
のパターンの遮光部を有するディスクをモ−タ３８で回
転させる構成になっている。該遮光部を構成するスリッ
トパタ−ンを図３に示す。該パタ−ンの中心領域からう
ずを巻くようにして出ている部分（３０ａ〜ｄ、３２ａ
〜ｆ）の各々が、一つの縞（の暗部）を形成するスリッ
トになっている（注：各スリット内に、縞模様になって
いる部分と黒塗りになっている部分とがあるが、これら
は、単に透過率の違いを、該図面上示すためのものであ
って、該縞模様自体には特に意味はない。）。４本のス
リット３０ａ〜ｄが水平方向に走査される縞に、６本の
スリット３２ａ〜ｆが垂直方向に走査される縞に対応す
るものである（以下、スリット３０ａ〜ｄを”水平スリ
ット”と、また、スリット３２ａ〜ｆを”垂直スリッ
ト”と呼ぶ）。また、チョッパ３の外周縁部分には、チ
ョッパー３の回転速度を検出するためのパターン３４が
設けられている。

【００３８】水平スリット３０と、垂直スリット３２と
で本数を変えているのは、これらおのおのの走査に対応
した信号の分離をおこない易くするためである。つま
り、ある周波数ｆを発生する装置は、周波数２ｆ，４ｆ
等の２次、４次の高周波を同時に発生する性質がある。
従って、例えば、水平方向を周波数で、垂直方向を２ｆ
で走査すると、両者の分離が困難だからである。そのた
め、各走査方向毎のスリットの本数は、ｎ本と、ｎ・
（（２Ｋ＋１）／２）本と、することが望ましい。

【００３９】該スリット３０，３２のパタ−ンについて
さらに詳細に説明する。

【００４０】水平スリット３０ａ〜ｄ、垂直スリット３
２ａ〜ｆは、それぞれ透過率が５０パーセントとなって
いる。また、これらスリット（３０ａ〜ｄ，３２ａ〜
ｆ）の間部分３６（つまり、縞模様のなかの”明部”を
形成する部分）は、光の透過率が約１００パーセントと
なっている。そして、水平スリット３０ａ〜ｄと、垂直
スリット３２ａ〜ｆとが交わった地点では、透過率が０
パーセントになるようにしてある。これは、本実施例で
は、該交点において２つの変調（水平方向の変調、垂直
方向の変調）が加算的におこなわれているものとみなし
ているからである。なお、乗算的に変調がおこなわれて
いるとしたほうがよい場合には、両スリットの重なって
いる部分の透過率を（本実施例の場合については）２５
パーセントとすればよい。但し、該透過率の具体的な数
値はこれに限定されるものではない。上述の受光素子７
１が縞の明部と暗部とを識別できる程度の光の強度差を
実現できれば十分である。

【００４１】該パターンの形成に際し採用した関数は

【００４２】

【数１】ｒ＝ＥＸＰ（θ＋Ｋ／４π） ｒ：チョッパの中心からの距離 θ：チョッパ上における角度位置 （図２の右上４５°方向を基準とする） Ｋ：０，１，２，… および

【００４３】

【数２】ｒ＝ＥＸＰ（−θ＋Ｋ／６π） である。

【００４４】図２の右上４５度方向を考えてみれば、容
易にこれが水平方向の走査と、垂直方向の走査とで、等
価であることが分かる。すなわち、被検眼の屈折力が正
常な場合、受光部７に投影された水平スリット３０の作
り出す縞模様が、常に、受光素子７１ｃと受光素子７１
ｄとを結ぶ直線と、垂直になるようになっている。ま
た、同様に、垂直スリット３２の作り出す縞模様が、常
に、受光素子７１ａと受光素子７１ｂとを結ぶ直線と、
垂直になるようになっている。

【００４５】なお、スリットの数を増やす場合、もしく
は、走査の向きを変える場合には、走査の向きをφと
し、スリットの本数をｎとすると、下記数３で示される
パタ−ンに従ってスリットを形成すればよい。

【００４６】

【数３】ｒ＝ＥＸＰ（ｔａｎφ・θ＋Ｋ／ｎπ） ｒ：チョッパの中心からの距離 θ：チョッパ上における角度位置 （図２の右上４５°方向を基準とする） ｎ：一走査方向についてのスリットの本数 φ：受光部上における走査の方向を示す角度 （図２の右上４５°方向を基準とする） Ｋ：０，１，２，… 走査方向数を増やす場合には、（スリットの交点におけ
る）透過率についても乗算型のほうが有利である。例え
ば、走査方向が３種類ある場合には、スリット１本が単
独で存在する部分の透過率を５０パーセントに、スリッ
トが２本重なった部分の透過率を２５パーセントに、さ
らに、スリットが３本重なった部分の透過率を１２．５
パーセントにすればよい。

【００４７】なお、スリット自体は、微細な線の集合あ
るいは、あるいは、微細な点の集合により形成すればよ
い。ただし、これに限定されるものではなく、予め決め
られた透過率を実現できればいかなる手法で形成しても
構わない。

【００４８】本実施例ではチョッパー３を、ガラス等か
らなる透明な基板部材の表面に、上述したスリットパタ
−ンの印刷を施すことによって実現している。従って、
その精度も高く、且つ、製造コストも安価にできるとい
う利点がある。しかし、同様のパタ−ンのスリットを実
現できれば、具体的な構成はこれに限定されるものでは
ない。例えば、透明な基板部材の内部（あるいは、２枚
の透明基板部材の間）にスリットパタ−ンを設けてもよ
い。あるいは、光を透過しない基板部材を上述のスリッ
トパタ−ンに従ってくり抜いて構成してもよい。

【００４９】また、本実施例では機構の単純化のために
水平スリットと、垂直スリットとを一つのチョッパ３上
に設けている。しかし、必ずしも、一つのチョッパ上に
両スリットを形成する必要はない。水平スリットのみを
設けたチョッパと、垂直スリットを設けたチョッパとを
別々に形成し、これを重ねて配置しても構わない。

【００５０】さらには、本実施例では、水平スリット、
垂直スリットは、おのおの等角度で配置されているため
チョッパ３を回転させた場合、エンドレスに走査を繰り
返すことができる。従って、測定、演算系の処理速度が
遅いこと等の理由により一定時間以上走査を連続して行
う必要がある場合にも、何の問題もなく適用可能であ
る。

【００５１】但し、これに限定されるものではない。例
えば、図４に示すように、一つのチョッパ上において、
水平方向のスリットと、垂直方向のスリットとを、別々
の領域に分けて設けても構わない。この場合には、水平
スリットと垂直スリットとが、同時に重畳されることは
ないため後述する信号分離器８３は不要となる。また、
スリットの本数についても各走査方向ごとに変える必要
はない。

【００５２】また、本実施例においてスリットの走査方
向として、水平方向と、垂直方向とを採用したのは、単
に、後述する受光素子７１ａ〜ｄが水平、垂直に配列さ
れていることに対応させたためである。従って、受光素
子７１ａ〜ｄが、これ以外の斜め方向に配列されていれ
ば、もちろんその配列に対応したパタ−ンを採用する。
ただし、スリットのパタ−ンと受光素子の配列とを対応
させているは、単に、演算処理の単純化を図るためであ
る。より複雑な演算処理を行うのであれば、両者が対応
していなくても屈折率を算出することは可能である。

【００５３】チョッパ３により形成される縞は直線では
なく、上述の数１、数２などにより表される曲線であ
る。また、チョッパの構造上、受光素子７１ｃを通過す
る縞の縁部分が、そのまま受光素子７１ｄを通過するわ
けではない。縞は、その走査方向と垂直な方向にスライ
ドしつつ進んでゆく（図５参照）。ここでは、受光素子
７１ｃと受光素子７１ｄとの間についてのみ述べたが、
他の受光素子７１ａ，ｂとの間においても同様である。
そのため、受光素子７１間で測定される時間差には、屈
折力に起因した成分のみならず、該縞が曲線であること
に起因する成分も含まれ、測定誤差となる。しかし、該
誤差は、設計上予め計算・予測できるものであるため後
述する信号処理において補正を行うことにより十分対処
可能である。なお、このような補正を行うことなく、測
定の精度を高めるためには、なるべく曲率の小さいスリ
ット部分（すなわち、チョッパ３のなるべく外周側の領
域にあるスリット部分）によって形成される縞を用いて
測定を行うこと、また、受光素子７１間の距離をできる
だけ短くすればよい。

【００５４】以上のような構成を採ることにより、本実
施例のチョッパー３をモ−タ３８により回転させれば、
複数の方向（本実施例では、垂直方向と、水平方向）の
縞模様を、眼底上に重畳して形成し、両方向について同
時に走査することができる。例えば、チョッパー３を６
０００ｒｐｍで回転させるとすると、縞は水平方向を４
００ｈｚで、垂直方向を６００ｈｚで走査する。

【００５５】さて、上述のチョッパー３により形成され
る縞が受光部７上では、どのようにふるまうであろう
か。上述したとおり、屈折力が負の時（つまり、遠視の
場合）には受光素子上で縞は逆行し、屈折力が正の時
（つまり、近視の場合）は順行する。また、屈折力が０
（つまり、正常な場合）のときには全体が点滅するとい
う具合になる。

【００５６】次に、ある一つの縞が、受光素子間を通過
するのに必要とした時間（測定デ−タ）に対して、実際
にディオプター、屈折度がどのように寄与するかを説明
する。なお、本明細書中においては、後述する理由によ
り、この時間のことを”位相差”と称している。

【００５７】位相差は、被検眼の屈折度とほぼ線形であ
る。従って、位相差に定数を乗ずることで、スカラー的
な屈折度は算出できる。

【００５８】屈折度は一次変換の２×２の行列で表すこ
とができるから、このことに適用できるように拡張し
て、

【００５９】

【数４】

【００６０】と表すことができる。

【００６１】なお、該数４中において、ｐｈｘは水平方
向の走査についての位相、ｐｈｙは垂直方向走査につい
ての位相である。ｓは球面度数、ｃは円柱度数、θは円
柱軸度である。また、ｘ，ｙは、受光素子の位置であ
り、光軸上の点（つまり、図４の点Ｐ）を原点（０，
０）として決められる。ｋは装置に固有の定数である。

【００６２】従って、各受光素子７１ａ〜ｄにおける水
平走査の位相は定数部を略した場合、以下のようにな
る。なお、ここでは、受光素子７１ａの座標を（１，
０）、受光素子７１ｂの座標を（−１，０）、受光素子
７１ｃの座標を（０，１）、受光素子７１ｄの座標を
（０，−１）とする。

【００６３】

【数５】受光素子７１ａの位相 ： ｓ＋ｃ・（１＋
ｃｏｓ２θ）／２

【００６４】

【数６】受光素子７１ｂの位相 ： −ｓ−ｃ・（１＋
ｃｏｓ２θ）／２

【００６５】

【数７】受光素子７１ｃの位相 ： （ｃ・ｓｉｎ２
θ）／２

【００６６】

【数８】受光素子７１ｄの位相 ： −（ｃ・ｓｉｎ２
θ）／２ 同様に、垂直走査の位相についても以下のように表され
る。

【００６７】

【数９】受光素子７１ａの位相 ： （ｃ・ｓｉｎ２
θ）／２

【００６８】

【数１０】受光素子７１ｂの位相 ： −（ｃ・ｓｉｎ
２θ）／２

【００６９】

【数１１】受光素子７１ｃの位相 ： ｓ＋ｃ・（１
−ｃｏｓ２θ）／２

【００７０】

【数１２】受光素子７１ｄの位相 ： −ｓ−ｃ・（１
−ｃｏｓ２θ）／２ ここで、受光素子７１ａと受光素子７１ｂとの間におけ
る水平方向の位相差をｄｘ、垂直方向の位相差をｄｄ２
とし、また、受光素子７１ｃと受光素子７１ｄとの間に
おける垂直方向の位相差をｄｙ、水平方向の位相差をｄ
ｄ１とすると、各々は以下のように表される。

【００７１】

【数１３】ｄｘ＝２・ｓ＋ｃ・（１＋ｃｏｓ２θ）

【００７２】

【数１４】ｄｙ＝２・ｓ＋ｃ・（１−ｃｏｓ２θ）

【００７３】

【数１５】ｄｄ＝ｄｄ１＝ｄｄ２＝ｃ・ｓｉｎ２θとい
うことになる。

【００７４】従って、これらの数１３，数１４，数１５
を用いて以下の数１６，数１７，数１８の演算を行え
ば、屈折度は容易に求めることができる。

【００７５】

【数１６】円柱度数ｃ＝１／２・ｓｑｒ（２（ｄｘ−ｄ
ｙ）＋４ｄｄ）

【００７６】

【数１７】 球面度数ｓ＝１／４・（ｄｘ＋ｄｙ−２・ｃ）

【００７７】

【数１８】 円柱軸度θ＝ｔａｎ~¹（２・ｄｄ／（ｄｘ−ｄｙ）） このように、各受光素子（７１ａ〜ｄ）間の位相差を測
定すれば、該測定結果を用いて屈折力を算出することが
できる。

【００７８】次に、制御演算部８について説明する。

【００７９】制御演算部８は、受光素子７１で検出した
信号に対して上述した処理を行い位相、位相差、屈折率
を算出する機能を有している。また、モ−タ３８、光源
１等の各部の動作を制御・監視するものである。その内
部構成は、図６に示すとおり、信号増幅器８２、信号分
離器８３、位相差検出器８５、演算部８６、モ−タ３８
等の制御を行う制御部８７を含んで構成される。

【００８０】信号増幅器８２ａ〜ｄは、各受光素子７１
ａ〜ｄの出力信号を増幅するものである。

【００８１】本実施例では、水平方向と垂直方向との走
査を同時に行っているため、各受光素子７１ａ〜ｄから
は、各走査に対応した信号が重畳されてでてくる。その
ため、この信号を成分毎に分離する必要がある。信号分
離器８３ａ〜ｄは、この走査方向毎の成分の分離を電気
的に行なう機能を有する。そして、水平方向走査につい
ての位相信号８４ａｘ〜８４ｄｘを位相差検出器８５ｘ
に、また、垂直方向走査についての位相信号８４ａｙ〜
８４ｄｙを位相差検出器８５ｙに出力する構成となって
いる。信号分離器８３ａ〜ｄの具体的構成は特に限定さ
れず、例えば、フィルターや同調増幅であってもよい。

【００８２】なお、位相信号８４ａｘの位相は前述の数
５に、また、位相信号８４ｂｘの位相は前述の数６に示
されるとおりである。同様に、位相信号８４ｃｘ、８４
ｄｘの位相は、数７、数８に示されるとおりである。位
相信号８４ａｙ〜８４ｄｙの位相は、数９〜数１２に示
されるとおりである。

【００８３】位相差の測定は、これらの信号が十分増幅
され波形整形された後、各信号の立ち上がり等の時間差
を検出することで可能である。例えば、受光素子７１ａ
と受光素子７１ｂとの間における水平方向の位相差は、
位相信号８４ａｘの信号の立ち上がりから、位相信号８
４ｂｘの信号の立ち上がりまでの信号の遅れと考えるこ
とができる。この２つのタイミングをカウンター等で計
測してやれば、その位相差を示す値を得ることができ
る。

【００８４】しかし、該信号の遅れ（Δｔ0）をそのま
ま測定することは、実際の回路構成上、また、信号処理
の関係上好ましくない。これは、目の乱視成分の内容に
よって、受光部７上に投影される縞の回転する向きが異
なるからである。その結果、例えば、図７（ａ）のよう
に縞が回転している場合と、図７（ｂ）のように縞が回
転している場合とでは、測定値（Δｔ0）の符号が変わ
ってしまう。また、この時間差が小さい場合には測定が
困難になる場合もあるからである。なお、信号の遅れΔ
ｔ0は、図７との関係においては、下記数１９で示され
る意味を有する。

【００８５】

【数１９】Δｔ0＝Ｔｚ_a0−Ｔｚ_b0 なお、該数１９において、Ｔｚ_a0は、受光素子７１ａが
縞の縁部Ｚ_a0による信号の立上りを検出する時刻、Ｔｚ
_b0は、受光素子７１ｂが縞の縁部Ｚ_b0による信号の立上
りを検出する時刻である。

【００８６】そのため、本実施例では、図８の縞の縁部
Ｚｂ₀を受光素子７１ｂが検出する時刻Ｔｚ_b0と、縁部
Ｚ_a1を受光素子７１ａが検出する（Δｔ0＋Δｔπ）を
測定している。また、時刻Ｔｚ_a0と時刻Ｔｚ_a1の間の時
間差（Δｔπ）を測定している。 この様にして測定し
た測定値（Δｔ0＋Δｔπ）は、縞の回転の向きによっ
て測定値の符号が変わることがなくカウンターを使用す
る上で便利である。また、計測したときの実際の半波長
πに相当する時間（Δｔπ）により、他の時間差を割っ
てやれば、チョッパー３の製造誤差や、モ−タ３８の回
転の変動等の要素を除外した真の位相差を計測すること
ができる。この意味において、本明細書中、各受光素子
７１間における時間差のことを、”位相差”と称してき
た。

【００８７】実際には、図９に示すように位相信号８４
ａｘを反転させた信号と、位相信号８４ｂｘとの間の、
立上りの時間差を測定することにより測定を行ってい
る。ここでは、位相信号８４ａｘと位相信号８４ｂｘと
の間の時間差の測定についてのみ述べたが、他の受光素
子間についても同様にして行う。

【００８８】この測定値を用いると、先に述べた変数
（数１３〜数１５）は次のように表すことができる。

【００８９】

【数２０】 ｄｘ＝α（τｘ！ａｂ−τｘ！ａａ）／τｘ！ａａ

【００９０】

【数２１】ｄｙ＝α（τｙ！ａｄ−τｙ！ａｃ−τｙ！
ａａ）／τｙ！ａａ

【００９１】

【数２２】ｄｄ１＝α（τｘ！ａｄ−τｘ！ａｃ−τｘ
！ａａ）／τｘ！ａａ

【００９２】

【数２３】 ｄｄ２＝α（τｙ！ａｂ−τｙ！ａａ）／τｙ！ａａ 数２０〜数２３において、αは装置固有の定数である。
また、ａは位相信号８４ａｘまたは位相信号８４ａｙ
を、ｂは位相信号８４ｂｘまたは位相信号８４ｂｙを表
すものである。ｃ，ｄについても同様である。また、！
ａはａを反転した信号を示す。τｘ！ａｂは、位相信号
８４ａｘの反転信号と、位相信号８４ｂｘとの間の時間
差を示す。τｘ！ａａは、位相信号８４ａｘの反転信号
と位相信号８４ａｘとの間の時間差（、つまり半波長π
に相当する時間（Δｔπ））を示す。同様に、τｙ！ａ
ｄは、位相信号８４ａｙの反転信号と、位相信号８４ｄ
ｙとの間の時間差を示す。τｙ！ａａは、位相信号８４
ａｙの反転信号と位相信号８４ａｙとの間の時間差（、
つまり半波長πに相当する時間（Δｔπ））を示す。他
についても同様である。

【００９３】なお、この例では！ａ基準とし、すべての
時間差はこの！ａとの関係においてのみ定義し測定して
いる。従って、数２１中の（τｙ！ａｄ−τｙ！ａｃ）
は、位相信号８４ｃｙと位相信号８４ｄｙとの間の時間
差（つまり、τｙ！ｄｃ、あるいは、τｙ！ｃｄ）に対
応するものである。同様に、数２２中の（τｘ！ａｄ−
τｘ！ａｃ）は、位相信号８４ｃｘと位相信号８４ｄｘ
との間の時間差（つまり、τｘ！ｄｃ、あるいは、τｘ
！ｃｄ）に対応するものである。

【００９４】このようにして求められた変数（数２０〜
数２３）を用いて前述の数１６〜数１８を演算してやれ
ば、被検眼の屈折力をもとめることができる。該演算
は、演算部８６等により行われる。

【００９５】最後に、本発明の手法により屈折力を求め
る際に必要となるデ−タについて説明する。

【００９６】位置Ｘ（ｘ１，ｙ１）に設けられた受光素
子が、信号を検出する時刻Ｔ（ｔx1，ｔy1）は、下記数
２４で示される。

【００９７】

【数２４】

【００９８】該数２４におけるＤは、下記数２５で示さ
れる行列である。

【００９９】

【数２５】

【０１００】数２４におけるφは、下記数２６で示され
る角度φの回転変換である。

【０１０１】

【数２６】

【０１０２】数２４におけるＸ1は、受光素子の位置を
示すものであり、数２７で示される。

【０１０３】

【数２７】

【０１０４】数２４におけるＴは、信号を検出する時刻
を示すものであり、数２８で示される。

【０１０５】

【数２８】

【０１０６】ここで、二つの走査が直交する場合、つま
り、φ＝０の場合を考えると、数２６は、数２９のよう
になる。

【０１０７】

【数２９】

【０１０８】従って、数２４は、数３０のようになる。

【０１０９】

【数３０】

【０１１０】該数３０には、あらかじめ直交する２つの
走査成分が含まれており、水平方向走査の時間（位相）
がｔx1、垂直方向走査の時間（位相）がｔy1になる。

【０１１１】ここで、数３０の水平方向走査についての
み考えてみると、数３１が得られる。

【０１１２】

【数３１】

【０１１３】また、位置Ｘ2（ｘ2，ｙ2）に存在する第
２の受光素子を考えると同様に数３２が得られる。

【０１１４】

【数３２】

【０１１５】数３１、数３２より、Ｐxを除去した数３
３が得られる。

【０１１６】

【数３３】

【０１１７】但し、この数３３中、ｘ’＝ｘ1−ｘ2、
ｙ’＝ｙ1−ｙ2、ｔ’＝ｔx1−ｔx2である。

【０１１８】ここで、第３の受光素子が存在すると考え
ると、数３３と同様に、Ｐｘを除去した式をもう一つ得
ることができる。つまり、水平走査について式を２つ得
ることができる。だたし、該第３の受光素子は、第１、
第２の受光素子と同一直線上にないことが必要である。
第３の受光素子が同一直線上にあると、得られる式は、
数３３と実質的に同じものになってしまうからである。

【０１１９】垂直方向走査についても同様に、式を二つ
得ることができる。

【０１２０】すなわち、未知数が３つ（ｓ、ｃ、θ）に
対し、式を４つを得ることになるから、これらの式を連
立すれば、該未知数を算出することができる。

【０１２１】次に、数２８において、走査が直交しない
場合、つまり、φ＝φ1，φ2 (ただし、φ1≠０、φ2≠
０）である場合について考える。

【０１２２】この場合には、数２８は、下記数３４、数
３５のようになる。

【０１２３】

【数３４】

【０１２４】

【数３５】

【０１２５】これらの式を用いて、同様に演算を行え
ば、未知数を求めることができる。

【０１２６】前記実施例においては受光素子を４つ設け
ていたが、ここで説明したとおり、少なくとも、２方向
の走査と、同一直線上にない３つの受光素子があれば、
球面度数、円柱度数、円柱軸度を求めることができる。
従って、受光部における受光素子の配列は、図１０のよ
うなものでもよい。

【０１２７】以上説明したとおり、前記実施例おいて
は、イメ−ジロ−テ−タが不要で、装置の小型化が可能
になる。また、複数方向の走査を同時に行うことができ
ることなどの理由により、検査に要する時間を短くする
ことができる。また、前記演算を行うに際し、位相を用
いていることにより、モ−タの精密な制御が不要になり
制御面での制約が減少する。また、前記チョッパを高精
度に製造することも容易である。従って、装置の低コス
ト化も図ることができる。

【０１２８】

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、他覚式眼屈
折力測定装置の構造を単純にするとともに、測定時間を
短くすることができるので、装置の単価のみならず、そ
のサイズをコンパクトにする上でも、非常に効果があ
る。こうした装置の簡潔化は、同時に装置の機動性を高
め、この種の装置が活躍できる場を拡大する。例えば、
装置を圧倒的に小型化すれば、眼屈折力を測定するとい
う機能を要素化した部材として、眼科手術の現場で利用
することができ、また、寝たきりで、従来の装置で使用
していた活動台方式では、測定に適さなかった人、乳幼
児や実験動物等の明確な意志を持ち得ないものの屈折度
の測定にも適用することができる。

【０１２９】このように、本発明を、利用すればこの種
の装置に新たな地平を与えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である屈折力測定装置の構成
図である。

【図２】本実施例のチョッパー３を示す説明図である。

【図３】チョッパーの別の例を示す説明図である。

【図４】受光部７の構成を示す説明図である。

【図５】縞模様の進み方を示す説明図である。

【図６】演算制御部の構成図である。

【図７】縞模様の回転方向と受光素子との関係を示す説
明図である。

【図８】縞模様と受光素子との関係を示す説明図であ
る。

【図９】受光素子７１における検出信号を示す説明図で
ある。

【図１０】受光素子を３つにした場合の配置例を示す説
明図である。

【図１１】従来技術を示す説明図である。

【図１２】正常な屈折率を有する目に対して検影法を適
用した様子を示す説明図である。

【図１３】近視の目に対して検影法を適用した様子を示
す説明図である。

【図１４】遠視の目に対して検影法を適用した様子を示
す説明図である。

【図１５】被検眼が乱視でない場合における、縞模様の
走査の様子を示す説明図である。

【図１６】被検眼が乱視である場合における、縞模様の
走査の様子を示す説明図である。

【図１７】従来のチョッパを示す説明図である。

【符号の説明】

１…光源、 ２…コリメ−タレンズ、 ３…チョッパ
ー、 ４…ハ−フミラ−、 ５…レンズ、 ６…絞り、
７…受光部、 ８…制御演算部、 ３０…水平スリッ
ト、 ３２…垂直スリット、 ３４…パタ−ン、 ３８
…モ−タ、 ７１ａ〜ｄ…受光素子、 ８２…信号増幅
器、 ８３…信号分離器、 ８４…位相信号、 ８５ｘ
…水平方向位相差検出器、 ８５ｘ…垂直方向位相差検
出器、 ８６…屈折率算出器、 ９０１…光源、 ９０
２…コリメ−タレンズ、 ９０３…チョッパー、 ９０
４…イメ−ジロ−テ−タ、 ９０５…レンズ、 ９０６
…絞り、 ９０７…受光部、 ９１２…チョッパー、
９３８…モ−タ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と、 前記光源の光を少なくとも二つの方向へスリット走査す
   るスリット走査手段と、 前記スリット走査された光を被検眼の眼底に投影する投
   影光学系と、 前記スリット走査された光が前記眼底に投影されること
   によって、前記眼底に形成された陰影を取り出す測定光
   学系と、 前記測定光学系により取りだされる陰影の、前記スリッ
   ト走査に伴う移動を観測する、同一直線上にない少なく
   とも３つの受光手段と、 一の前記陰影が、各受光手段間を通過するに必要な時間
   （以下”受光手段間時間”という）を、前記スリット走
   査の方向毎に計測する計測手段と、 前記被検眼の球面度数と、円柱度数と、円柱軸度と、前
   記各受光手段の位置と、前記走査の方向と、前記計測結
   果と、の間に成立する連立方程式を解くことによって、
   球面度数、円柱度数、円柱軸度うち少なくとも一つを算
   出する演算手段と、 を有することを特徴とする検影型他覚式眼屈折力測定装
   置。
2. 【請求項２】前記スリット走査手段は、前記複数方向の
   スリット走査を同時に行うものであり、 前記演算手段は、前記計時手段の計測結果から各スリッ
   ト走査の方向ごとの信号を分離する手段を含んで構成さ
   れること、 を特徴とする請求項１記載の検影型他覚式眼屈折力測定
   装置。
3. 【請求項３】前記スリット走査手段は、チョッパと、該
   チョッパを回転させる回転手段とを有し、 前記チョッパは、 光を透過する透過部と、 前記透過部よりも光の透過率が低い遮光部と、を有し前
   記透過部と前記遮光部とは、下記式 ｒ＝ＥＸＰ（ｔａｎφ・θ＋Ｋ／ｎπ） ｒ：チョッパの中心からの距離 θ：チョッパ上における角度位置 ｎ：スリットの本数 φ：スリット走査の方向を示す角度 Ｋ：０，１，２，… で示される曲線をその境界線とするものであること、 を特徴とする請求項１記載の検影型他覚式眼屈折力測定
   装置。
4. 【請求項４】前記計測手段は、一の前記陰影が、一の前
   記受光手段上を通過するに要した時間（以下、”半波長
   時間”という）を計測する機能を有し、 前記演算手段は、前記受光手段間時間を前記半波長時間
   で割った値を用いて、前記連立方程式を解くものである
   こと、 を特徴とする請求項１記載の検影型他覚式眼屈折力測定
   装置。
5. 【請求項５】下記式 ｒ＝ＥＸＰ（ｔａｎφ・θ＋Ｋ／ｎπ） ｒ：中心からの距離 θ：角度位置 ｎ：スリットの本数 φ：スリット走査の方向を示す角度 Ｋ：０，１，２，… で示される曲線を輪郭として有する遮光部を有するこ
   と、 を特徴とするスリット部材。
6. 【請求項６】光を透過する透過部と、 前記透過部よりも光の透過率が低い遮光部と、を有し前
   記透過部と前記遮光部との境界線は、下記式 ｒ＝ＥＸＰ（ｔａｎφ・θ＋Ｋ／ｎπ） ｒ：中心からの距離 θ：角度位置 ｎ：スリットの本数 φ：スリット走査の方向を示す角度 Ｋ：０，１，２，… で示される曲線であること、 を特徴とするスリット部材。
7. 【請求項７】基板部材を有し、 前記透過部は該基板部材により構成され、 前記遮光部は、前記基板部材の表面および／または内部
   において形成されていること、 を特徴とする請求項６記載のスリット部材。