JPH10305013A

JPH10305013A - 眼特性測定装置

Info

Publication number: JPH10305013A
Application number: JP9136214A
Authority: JP
Inventors: Toshibumi Mihashi; 俊文三橋
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1997-05-09
Filing date: 1997-05-09
Publication date: 1998-11-17
Anticipated expiration: 2017-05-09
Also published as: JP3706940B2

Abstract

(57)【要約】［目的］本発明は、被検眼の眼特性を精密に測定する
装置に係わり、特に、光学特性と角膜形状とを測定可能
な光学特性測定装置を提供することを目的とする。［構成］本発明は、第１照明光学系が、第１光源から
の光束で被検眼網膜上で微小な領域を照明し、第１受光
光学系が、反射光を受光部に導き、第１変換部材が、反
射光束を少なくとも１７本のビームに変換し、第２照明
光学系が、第２光源からの光束で被検眼角膜曲率中心付
近に集光させて照明し、第２受光光学系が、反射光を受
光部に導き、第２変換部材が、この反射光束を少なくと
も１７本のビームに変換し、演算部が、第１受光部で得
られた光束の傾き角に基づいて被検眼の光学特性を求
め、第２受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検
眼の角膜形状を求める様になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検眼の眼特性を
精密に測定する装置に係わり、特に、光学特性と角膜形
状とを測定可能な光学特性測定装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の被検眼の光学特性を測定する装置
は、レフラクトメーターとして知られているが、その被
検眼の光学特性を球面成分、正乱視成分及びその軸角度
のみを求め表示するに過ぎなかった。

【０００３】被検眼の中にはこれ以外の不正乱視成分を
有している場合が有り、不正乱視成分の量によっては、
眼鏡ではなくコンタクトレンズの矯正や医師の診断を必
要とする場合がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レフラクトメーター等の被検眼の光学特性を測定する装
置では、眼鏡の矯正しか行うことができず、十分なもの
とは言えなかった。

【０００５】そこで、被検眼の光学特性を球面成分、正
乱視成分及びその軸角度だけでなくこれ以外の不正乱視
成分まで精密に測定できる光学特性測定装置の出現が強
く望まれていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
案出されたもので、第１波長の光束を発する第１光源
と、この第１光源からの光束で被検眼網膜上で微小な領
域を照明するための第１照明光学系と、被検眼網膜から
反射して戻ってくる光束を受光し受光部に導くための第
１受光光学系と、この反射光束を少なくとも１７本のビ
ームに変換するための第１変換部材と、該第１変換部材
で変換された複数の光束を受光するための第１受光部
と、前記第１波長と異なる波長の光束を発する第２光源
と、この第２光源からの光束で被検眼角膜曲率中心付近
に集光させて照明するための第２照明光学系と、被検眼
角膜から反射して戻ってくる光束を受光し受光部に導く
ための第２受光光学系と、この反射光束を少なくとも１
７本のビームに変換するための第２変換部材と、該第２
変換部材で変換された複数の光束を受光するための第２
受光部と、前記第１受光部で得られた光束の傾き角に基
づいて被検眼の光学特性を求め、前記第２受光部で得ら
れた光束の傾き角に基づいて被検眼の角膜形状を求める
ための演算部とから構成されている。

【０００７】また本発明は、演算部で求められた出力デ
ータを表示するための表示部を備え、この表示部は、前
記演算部で求められた被検眼の光学特性の演算結果及び
角膜形状とを表示することもできる。

【０００８】更に本発明の演算部は、角膜形状から予想
される被検眼の光学特性を演算し、この予想光学特性
と、前記第１受光部の出力に基づいて求めた光学特性と
の比較を行い、角膜形状以外の要因による光学特性の異
常を判断する構成にすることもできる。

【０００９】そして本発明の変換部材は、光軸と直交す
る面内に配置された複数のマイクロフレネルレンズで構
成され、前記光学特性演算部が、前記第１受光部の受光
面上での反射光束の収束位置から反射光束の傾き角を求
め、この傾き角に基づいて、被検眼の光学特性を求める
構成にすることもできる。

【００１０】また本発明は、照明用の光束を発するため
の光源と、この光源からの光束で被検眼網膜上で微小な
領域を照明する第１照明状態と、前記光源からの光束で
被検眼角膜曲率中心付近に集光させて照明する第２照明
状態とを何れかを選択的に被検眼を照明する照明光学系
と、被検眼から反射して戻ってくる光束を、被検眼網膜
に対して略共役な位置で受光する第１受光状態と、被検
眼角膜に対して略共役な位置で受光する第２受光状態と
で受光部に導くための受光光学系と、この反射光束を少
なくとも１７本のビームに変換するための変換部材と、
該変換部材で変換された複数の光束を受光するための受
光部と、前記第１照明状態及び第１受光状態で、前記受
光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の光学特
性を求め、前記第２照明状態及び第２受光状態で、前記
受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の角膜
形状を求めるための演算部とから構成されている。

【００１１】そして本発明の受光光学系は、前記受光部
の変換部材と被検眼虹彩とが、略共役な関係を保ち、か
つ、前記第１受光状態において、被検眼眼底からの反射
光束が、略平行光束で受光部に入射する様に、又、前記
第２受光状態において、被検眼角膜からの反射光束が、
略平行光束で受光部に入射する様に、調整するための調
整手段を備えることもできる。

【００１２】更に本発明の照明光学系は、前記第１照明
状態において、検検眼の屈折力に応じて前記光源からの
光束が検眼眼底上で微小な領域を照明し、前記第２照明
状態において、角膜曲率中心付近に集束する様に構成す
ることもできる。

【００１３】また本発明の照明光学系は、第１照明状態
において、被検眼の瞳周辺付近を通して照明する第１Ａ
照明状態と、被検眼の瞳中心付近を通して照明する第１
Ｂ照明状態とを形成するための光束遮蔽部材を配置する
構成にすることもできる。

【００１４】また本発明の光束遮蔽部材は、中心付近に
開口のある第１絞りと、周辺部付近に開口のある第２絞
りとから構成するか、或いは、中心部付近に開口を形成
させる第１照明状態と、周辺部付近に開口を形成させる
第２照明状態とを形成するための液晶で構成することも
できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以上の様に構成された本発明は、
第１光源が第１波長を発し、第１照明光学系が、第１光
源からの光束で被検眼網膜上で微小な領域を照明し、第
１受光光学系が、被検眼網膜から反射して戻ってくる光
束を受光し受光部に導き、第１変換部材が、反射光束を
少なくとも１７本のビームに変換し、第１受光部が、第
１変換部材で変換された複数の光束を受光し、第２光源
が、第１波長と異なる波長の光束を発し、第２照明光学
系が、第２光源からの光束で被検眼角膜曲率中心付近に
集光させて照明し、第２受光光学系が、被検眼角膜から
反射して戻ってくる光束を受光し受光部に導き、第２変
換部材が、この反射光束を少なくとも１７本のビームに
変換し、第２受光部が、第２変換部材で変換された複数
の光束を受光し、演算部が、第１受光部で得られた光束
の傾き角に基づいて被検眼の光学特性を求め、第２受光
部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の角膜形状
を求める様になっている。

【００１６】また本発明は、表示部が、演算部で求めら
れた出力データを表示し、この表示部は、演算部で求め
られた被検眼の光学特性の演算結果及び角膜形状とを表
示することもできる。

【００１７】更に本発明の演算部は、角膜形状から予想
される被検眼の光学特性を演算し、この予想光学特性
と、第１受光部の出力に基づいて求めた光学特性との比
較を行い、角膜形状以外の要因による光学特性の異常を
判断することもできる。

【００１８】そして本発明の変換部材は、光軸と直交す
る面内に配置された複数のマイクロフレネルレンズで構
成され、光学特性演算部が、第１受光部の受光面上での
反射光束の収束位置から反射光束の傾き角を求め、この
傾き角に基づいて、被検眼の光学特性を求めることもで
きる。

【００１９】また本発明は、光源が照明用の光束を発
し、照明光学系が、光源からの光束で被検眼網膜上で微
小な領域を照明する第１照明状態と、光源からの光束で
被検眼角膜曲率中心付近に集光させて照明する第２照明
状態とを何れかを選択的に被検眼を照明し、被検眼から
反射して戻ってくる光束を、受光光学系が、被検眼網膜
に対して略共役な位置で受光する第１受光状態と、被検
眼角膜に対して略共役な位置で受光する第２受光状態と
で受光部に導き、変換部材が、反射光束を少なくとも１
７本のビームに変換し、受光部が、変換部材で変換され
た複数の光束を受光し、演算部が、第１照明状態及び第
１受光状態で、受光部で得られた光束の傾き角に基づい
て被検眼の光学特性を求め、第２照明状態及び第２受光
状態で、受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検
眼の角膜形状を求める様になっている。

【００２０】そして本発明の受光光学系の調整手段が、
受光部の変換部材と被検眼虹彩とが、略共役な関係を保
ち、かつ、第１受光状態において、被検眼眼底からの反
射光束が、略平行光束で受光部に入射する様に、又、第
２受光状態において、被検眼角膜からの反射光束が、略
平行光束で受光部に入射する様に調整する様にすること
もできる。

【００２１】更に本発明の照明光学系は、第１照明状態
において、検検眼の屈折力に応じて光源からの光束が検
眼眼底上で微小な領域を照明し、第２照明状態におい
て、角膜曲率中心付近に集束する様にすることもでき
る。

【００２２】また本発明の照明光学系に配置された光束
遮蔽部材が、第１照明状態において、被検眼の瞳周辺付
近を通して照明する第１Ａ照明状態と、被検眼の瞳中心
付近を通して照明する第１Ｂ照明状態とを形成すること
もできる。

【００２３】また本発明の光束遮蔽部材は、中心付近に
開口のある第１絞りと、周辺部付近に開口のある第２絞
りとから構成するか、或いは、中心部付近に開口を形成
させる第１照明状態と、周辺部付近に開口を形成させる
第２照明状態とを形成するための液晶で構成することも
できる。

【００２４】

【実施例】

【００２５】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。

【００２６】［第１実施例］

【００２７】本発明の第１実施例である眼特性測定装置
１００００は、図１及び図２に示す様に、第１波長の光
束を発する第１光源１１１０と、この第１光源１１１０
からの光束で被検眼網膜上で微小な領域を照明するため
の第１照明光学系１１００と、被検眼網膜から反射して
戻ってくる光束を受光し受光部に導くための第１受光光
学系１２００と、この反射光束を少なくとも１７本のビ
ームに変換するための第１変換部材１３００と、該第１
変換部材１３００で変換された複数の光束を受光するた
めの第１受光部１４００と、前記第１波長と異なる波長
の光束を発する第２光源２１１０と、この第２光源２１
１０からの光束で被検眼角膜曲率中心付近に集光させて
照明するための第２照明光学系２１００と、被検眼角膜
から反射して戻ってくる光束を受光し受光部に導くため
の第２受光光学系２２００と、この反射光束を少なくと
も１７本のビームに変換するための第２変換部材２３０
０と、該第２変換部材２３００で変換された複数の光束
を受光するための第２受光部２４００と、前記第１受光
部１４００で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の
光学特性を求め、前記第２受光部２４００で得られた光
束の傾き角に基づいて被検眼の角膜形状を求めるための
演算部９１００とから構成されている。

【００２８】第１照明光学系１１００は、第１光源１１
１０からの光束で被検眼網膜上で微小な領域を照明する
ためのものである。第１照明光学系１１００は、第１の
集光レンズ１１２０と、光束遮蔽部材１１３０と、第２
の集光レンズ１１４０とから構成されている。

【００２９】第１照明光学系１１００は、被検者の屈折
力に応じて光軸方向に移動可能に構成されており、被検
者の眼底に集光する様に構成されている。なお、本第１
実施例では、−２０ディオプターから＋２０ディオプタ
ー程度の範囲で移動可能に構成されている。

【００３０】第１光源１１１０は、空間コヒーレンスが
高く、時間コヒーレンスは高くないものが望ましい。本
第１実施例の光源１００には、ＳＬＤが採用されてお
り、輝度が高い点光源を得ることができる。

【００３１】また、本第１実施例の第１光源１１１０
は、ＳＬＤに限られるものではなく、レーザーの様に空
間、時間ともコヒーレンスが高いものでも、回転拡散板
などを挿入することにより、適度に時間コヒーレンスを
下げることで利用できる。

【００３２】そして、ＳＬＤの様に、空間、時間ともコ
ヒーレンスが高くないものでも、光量さえ充分であれ
ば、ピンホール等を光路の光源の位置に挿入すること
で、使用可能になる。

【００３３】本第１実施例の第１光源１１１０の第１波
長は、赤外域の波長、例えば８４０ｎｍを使用すること
ができる。

【００３４】光束遮蔽部材１１３０は、被検眼の瞳周辺
付近を通して照明する第１Ａ照明状態と、被検眼の瞳中
心付近を通して照明する第１Ｂ照明状態とを形成するた
めのものである。

【００３５】この光束遮蔽部材１１３０は、中心付近に
開口のある第１絞り（第１Ｂ照明状態用）と、周辺部付
近に開口のある第２絞り（第１Ａ照明状態用）とからな
る可変絞りで構成することもできる。

【００３６】屈折測定は、第１照明光学系１１００部分
で、その時に遮光されている部分で行うことにより、角
膜反射の影響を受けることを防止することができる。

【００３７】即ち、可変絞りの第１絞りが、光路内に挿
入されている時には、中央の遮光部で遮光されている範
囲の測定が行われ、可変絞りの第２絞りが光路内に挿入
されている時には、中央の開口部の周りの範囲で測定が
行われる。

【００３８】また光束遮蔽部材１１３０は、中心部付近
に開口を形成させる第１Ａ照明状態と、周辺部付近に開
口を形成させる第１Ｂ照明状態とを形成するための液晶
で構成することも可能である。

【００３９】従って、第１照明光学系１１００の光束遮
蔽部材１１３０は、被検眼１０００の瞳と略共役付近
に、被検眼１０００の瞳中心付近を通して照明する第１
Ａ照明状態と、被検眼１０００の瞳周辺付近を通して照
明する第１Ｂ照明状態とを形成することができる。

【００４０】ここで、被検眼１０００は、角膜１０１０
と、虹彩１０２０と、網膜１０３０とを備えている。

【００４１】第１受光光学系１２００は、被検眼網膜か
ら反射して戻ってくる光束を受光し受光部に導くための
ものである。第１受光光学系１２００は、第１のアフォ
ーカルレンズ１２１０と、第２のアフォーカルレンズ１
２２０と、反射光束を少なくとも１７本のビームに変換
するための第１変換部材１３００とから構成されてい
る。

【００４２】第１照明光学系１１００と第１受光光学系
１２００とは、第１光源１１１０からの光束が集光する
点で反射されたとして、その反射光による第１受光部１
４００での信号ピークが最大となる関係を維持して、連
動して移動し、第１受光部１４００での信号ピークが強
くなる方向に移動し、強度が最大となる位置で停止する
様に構成されている。その結果、第１光源１１１０から
の光束が、網膜上で集光することとなる。

【００４３】第１受光光学系１２００の第１変換部材１
３００は、第１照明光学系１１００の光束遮蔽部材１１
３０と共役の位置にある。そして、互いに虹彩１２００
と共役となっている。

【００４４】第１受光光学系１２００は、被検者の屈折
力に応じて光軸方向に移動可能となっており、第１受光
部１４００又は第１変換部材１３００が、角膜１０１０
と略共役となっている。

【００４５】そして図２に示す様に、演算部９１００
は、制御部９２００に接続されており、制御部９２００
の命令に基づき、光学特性等の演算を行う様に構成され
ている。

【００４６】制御部９２００は、演算部９１００を含む
全体の制御を司っている。更に、アライメント処理部９
３００は、アライメント処理を制御駆動する様に構成さ
れている。

【００４７】表示部９４００が、演算部９１００で求め
られた出力データを表示し、この表示部９４００は、演
算部９１００で求められた被検眼の光学特性の演算結果
及び角膜形状とを表示することもできる。

【００４８】更に本発明の演算部９１００は、角膜形状
から予想される被検眼の光学特性を演算し、この予想光
学特性と、第１受光部１４００の出力に基づいて求めた
光学特性との比較を行い、角膜形状以外の要因による光
学特性の異常を判断することもできる。この光学特性の
演算は、光線追跡によるか、より簡単な近似を使った計
算を利用できる。なお、網膜上の２次点光源の位置は、
そのときの屈折特性測定のＳ値からモデル的な値を利用
することができる。

【００４９】なお、各電気的構成との接続関係は、図３
の様になる。

【００５０】第２照明光学系２１００は、第２光源２１
１０からの光束で被検眼角膜曲率中心付近に集光させて
照明するためのものである。

【００５１】この第２照明光学系２１００は、角膜全面
を照明するためのものであり、特に、絞りを必要として
いない。

【００５２】第２光源２１１０は、第１光源１１１０に
よる第１波長と異なる第２波長を発する様になってい
る。本第１実施例の第２光源２１１０は、第２波長であ
る７８０ｎｍを発する様に構成されている。

【００５３】第２波長（７８０ｎｍ）は、第１波長（８
４０ｎｍ）より短くなっており、眼底に投影する波長
が、より可視光より離れていた方が目障りとならないと
いう効果がある。

【００５４】そして、後述するアライメントが完了した
後、ビームスプリッタ２１２０を介して、角膜曲率中心
に集光する様に構成されている。

【００５５】第２受光光学系２２００は、アフォーカル
レンズ２２１０と、反射光束を少なくとも１７本のビー
ムに変換するための第２変換部材２３００とから構成さ
れている。

【００５６】第２受光光学系２２００は、被検眼角膜か
ら反射して戻ってくる光束を受光し受光部に導くための
ものであり、アライメントが完了した時に、第２受光部
２４００又は第２変換部材２３００が、角膜１０１０と
略共役となっている。

【００５７】固視標光学系３１００は、固視標結像レン
ズ３１１０と、固視標３１２０とから構成されている。

【００５８】第１照明光学系１１００からの光束と、固
視標光学系３１００からの光束は、ビームスプリッタ３
１３０で同軸とされている。

【００５９】固視標光学系３１００は、パターンを見せ
て被検者を、雲霧、所定の点に固定、等、調整すること
ができる。また、固視標光学系３１００は、被検者の屈
折力に応じて光軸方向に移動可能に構成されている。

【００６０】次に、ＸＹアライメント光学系４１００
は、第３の光源４１１０と、レンズ４１２０と、２次元
撮像素子４１３０とから構成されている。

【００６１】ＸＹアライメント光学系４１００は、アラ
インメントが調整された際に、角膜頂点付近に点光源が
一致させるためのものである。

【００６２】第３の光源４１１０は、９４０ｎｍの波長
の光を発している。

【００６３】本第１実施例の２次元撮像素子４１３０
は、２次元のＰＳＤ又はＣＣＤを採用しているが、何れ
の受光素子を採用することができる。そして、２次元撮
像素子４１３０の中心に点源像が形成される様に構成さ
れている。

【００６４】Ｚアライメント光学系５１００は、第４の
光源５１１０と、コリメータレンズ５１２０と、集光レ
ンズ５１３０と、１次元撮像素子５１４０とから構成さ
れている。

【００６５】Ｚアライメント光学系５１００は、アライ
ンメントが調整された際に、角膜頂点付近に点光源が一
致させるためのものである

【００６６】本第１実施例の１次元撮像素子５１４０
は、１次元のＰＳＤを採用しているが、何れの受光素子
を採用することができる。

【００６７】Ｚアライメント光学系５１００は、第４の
光源５１１０からの光を平行光束で角膜１０１０を照明
する。そして正反射光を受光する位置に、照明光軸と受
光光軸を含む面に１次元撮像素子５１４０を配置してい
る。

【００６８】またＺアライメント光学系５１００は、所
定の作動距離に位置した時に、平行光束が、コリメータ
レンズ５１２０の光軸と交叉する様に配置されている。

【００６９】なお、第１のズームスプリッタ６１００は
半透鏡であり、第２のズームスプリッタ６２００は、７
８０ｎｍ付近で全反射、この波長より赤外域は透過とな
っており、第３のズームスプリッタ６３００は、８４０
ｎｍ付近で透過、９４０ｎｍ付近では反射のローパスフ
ィルタとなっている。

【００７０】ここで図４に基づいて、ＸＹアライメント
光学系４１００の動作を説明する。Ｓ１（ステップ１、
以下、Ｓ１と略する）では、第３の光源４１１０を点灯
させる。次にＳ２では、レンズ４１２０により光を角膜
１０１０上に集光させる。そしてＳ３では、２次元撮像
素子４１３０により輝点の位置を観察する。そして手動
アラインメントの場合には、Ｓ４に進み、モニターに表
示し、自動アライメントの場合のは、Ｓ５に進み、制御
装置にデータを送出する。

【００７１】次に図５に基づいて、Ｚアライメント光学
系５１００の動作を説明する。Ｓ１では、第４の光源５
１１０を点灯させる。次にＳ２では、コリメータレンズ
５１２０により、平行光束を角膜頂点付近に照射する。
そしてＳ３では、虚像を形成し、Ｓ４で、集光レンズ５
１３０により、虚像を１次元撮像素子５１４０上に投影
する。そしてＳ５では、１次元撮像素子５１４０で虚像
位置を測定する。更にＳ６では、測定された虚像位置デ
ータを制御装置に送出する様になっている。

【００７２】なお、図６に基づいて、アラインメントを
詳細に説明する。

【００７３】ここで、受光系の移動レンズより被検者側
のレンズを対物レンズ群とすると、アライメントは、前
眼部の測定基準面（出射瞳、角膜表面）に、対物レンズ
群の前側焦点が一致する様に配置すればよいことにな
る。

【００７４】測定光線が、対物レンズ群を通過した後、
光軸と交わる点（角膜形状測定時は、角膜曲率中心と略
共役な点であり、また光学特性測定時は、眼底と略共役
点となる）に移動レンズの前側焦点が来る様に、移動レ
ンズが移動する。これにより、受光素子には、常に略平
行光が入射され、測定基準面での測定領域を略一定とす
ることができる。

【００７５】そして、光線の前眼部の測定基準面での正
確な位置は、光線の変換部材通過位置と、受光素子の受
光位置に基づいて、内挿又は外挿法により、移動レンズ
通過後の前眼部の測定基準面の共役点での光線座標を求
め、光学系の横倍率で割ることにより得ることができ
る。

【００７６】なお、図６（ａ）は、角膜形状の測定状態
であり、図６（ｂ）は、光学測定の状態、図６（ｃ）
は、正視の測定の状態、図６（ｄ）は、近視の測定の状
態を示すもので、測定基準面での測定領域を略一定とす
ることができる。

【００７７】次に、第１変換部材１３００について説明
する。

【００７８】第１受光光学系１２００に配置された第１
変換部材１３００は、反射光束を複数のビームに変換す
る波面変換部材である。本第１実施例の第１変換部材１
３００には、光軸と直交する面内に配置された複数のマ
イクロフレネルレンズが採用されている。

【００７９】ここでマイクロフレネルレンズについて詳
細に説明する。

【００８０】マイクロフレネルレンズは波長ごとの高さ
ピッチの輪帯をもち、集光点に最適化されたブレーズを
持つ光学素子である。ここで利用することのできるマイ
クロフレネルレンズは、例えば、半導体微細加工技術を
応用した８レベルの光路長差をつけたもので、１次光の
み利用の場合９８%の集光効率を実現できる。

【００８１】本第１実施例の第１変換部材１３００は、
反射光束を少なくとも１７以上のビームに変換する波面
変換部材から構成されている。

【００８２】なお、第２変換部材２３００も同様である
から説明を省略する。

【００８３】次に第１受光部１４００は、第１変換部材
１３００で変換された複数のビームを受光するためのも
のであり、本第１実施例では、ＣＣＤが採用されてい
る。このＣＣＤは、ＴＶ用などの一般的なものから測定
用の２０００＊２０００素子等、何れのタイプのものが
使用できる。

【００８４】第１受光部１４００をＴＶ用のＣＣＤを使
用した場合には、解像度は劣るが、安価であり、通常、
後処理で利用するパーソナルコンピューターへの入力も
簡便である。この場合、ＣＣＤとそのドライバーからの
画像信号出力は、ＮＴＳＣ信号とし、パーソナルコンピ
ューターにＮＴＳＣ信号に適応した画像入力ボードを使
用することで簡単に実現することができる。

【００８５】また、第１受光部１４００を測定用の２０
００＊２０００素子のＣＣＤを採用した場合、装置は高
価となるが、同様にアナログ信号を介してパーソナルコ
ンピューターに測定値を入力することができる。

【００８６】なお、ＣＣＤからの測定信号を、デジタル
信号でパーソナルコンピューターに入力することも可能
である。

【００８７】そして第１受光部１４００は、被検眼虹彩
１０２０と第１変換部材１３００と略共役な関係を形成
している。

【００８８】また本発明の第１受光光学系１２００は、
第１変換部材１３００と被検眼虹彩１０２０とが、略共
役な関係を保ち、かつ、第１受光状態において、被検眼
眼底からの反射光束が、略平行光束で受光部に入射する
様に、又、第２受光状態において、被検眼角膜からの反
射光束が、略平行光束で受光部に入射する様に、調整す
るための調整手段を備えることもできる。

【００８９】また、第１受光光学系１２００には、ビー
ムスプリッタ６１００が挿入されており、第１照明光学
系１１００からの光を被検眼１０００に送光し、反射光
を透過させる様に構成されている。

【００９０】なお、第２受光部２４００のその他の構
成、作用等は、第１受光部１４００と同様であるから、
説明を省略する。

【００９１】次に、第１受光部１４００で得られた光束
の傾き角に基づいて被検眼１０００の光学特性を求める
ための演算部９１００の動作原理について詳細に説明す
る。

【００９２】ここで演算方法を詳細に説明する。

【００９３】図７に示す様に第１変換部材１３００の座
標をＸ、Ｙとし、第１受光部１４００の座標をｘ、ｙ
とすれば、波面は極座標表示ま又は、直交座標表示によ
って、

【００９４】Ｘ＝（Ｘ’／β）・・・・・・第１式

【００９５】Ｙ＝（Ｙ’／β）・・・・・・第２式

【００９６】ここで、βは、光学系の横倍率である。

【００９７】光学系が無収差であれば、波面収差Ｗ
（Ｘ、Ｙ）とＷ’（Ｘ’、Ｙ’）の関係は、

【００９８】Ｗ（（（Ｘ’／β）、（Ｙ’／β））＝Ｗ’（Ｘ’、Ｙ’）

【００９９】・・・・・・第３式

【０１００】となる。

【０１０１】ここで、適当な多項式を

【０１０２】ｆ（Ｘ、Ｙ、Ｚ・・・・・・；Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・）

【０１０３】とする。

【０１０４】ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ・・・・・・は座標に
より決定される量であり、Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・はパラメ
ータである。

【０１０５】次に、波面をこの多項式ｆで表すことを検
討する。即ち、最適なパラメータ（Ａ、Ｂ、Ｃ・・・
・）を演算することである。

【０１０６】ハルトマンの測定原理により、

【０１０７】「数１」

【０１０８】・・・・・第４式

【０１０９】と表すことができる。

【０１１０】実際には、データが傾き角となっているの
で、それぞれの波面の微分値を使用して計算する。即
ち、本発明では、測定するデータは光線の傾き角であ
り、この傾き角は、直接波面の位置座標による微分で求
めることができる。

【０１１１】更に、本波面センサーで測定される量は、
基準からの横収差量である。

【０１１２】図７で次の関係が近似的に成り立つことが
知られている。

【０１１３】ｌ（エル）は、第１変換部材１３００と第
１受光部１４００との距離である。

【０１１４】第１変換部材１３００の中心点がＸ、Ｙの
各素子においてｄｘ（Ｘ、Ｙ）、ｄｙ（Ｘ、Ｙ）を得
る。

【０１１５】ｄｘ、ｄｙは変換部材の１素子に対して、
第１受光部１４００上の予め定められた原点と、実際の
光線の交点のｘ、ｙ方向それぞれの距離である。

【０１１６】第１変換部材１３００の１素子に対応する
原点は、波面が一様に平であり、換言すれば、眼屈折率
特性が、球面成分と乱視成分とが共に０ディオプター
で、後に述べる不正乱視成分等の残差もない場合には、
変換された光束が測定できる第１受光部１４００上の点
となる。

【０１１７】ｄｘ、ｄｙは、光線の基準点からの偏差で
あり、

【０１１８】ｄｘ（Ｘ_i、Ｙ_j）＝ｘ_ijーｘ⁰ _ij ・・・・・・第５式

【０１１９】ｄｙ（Ｘ_i、Ｙ_j）＝ｙ_ijーｙ⁰ _ij ・・・・・・第６式

【０１２０】ここに、多項式ｆを代入すると、（測定デ
ータ数）＊２の式が得られ、最小自乗法により、必要
なパラメータを求めることができる。

【０１２１】なお、ｆを微分した式を用いるため、ｆの
定数項を求めることはできないが、本発明では、必要な
パラメータを求めれば足りる。

【０１２２】また、具体的な関数として、幾何光学収差
とよく対応した直交関数であるＺｅｒｎｉｋｅの多項式
を使用することもできる。

【０１２３】Ｚｅｒｎｉｋｅの多項式の一般項は、

【０１２４】「数２」

【０１２５】・・・・・第７式

【０１２６】で表すことができる。

【０１２７】ここで、Ｚｅｒｎｉｋｅの多項式を具体的
に示せば、

【０１２８】Ｚ₀₀＝１Ｚ₁₀＝ｘＺ₁₁＝ｙＺ₂₀＝２ｘｙＺ₂₁＝−１＋２ｙ²＋２ｘ² Ｚ₂₂＝ｙ²−ｘ² Ｚ₃₀＝３ｘｙ²−ｘ³ Ｚ₃₁＝−２ｘ＋３ｘｙ²＋３ｘ³ Ｚ₃₂＝−２ｙ＋３ｙ³＋３ｘ²ｙＺ₃₃＝ｙ³−３ｘ²ｙＺ₄₀＝４ｙ³ｘ＋４ｘ³ｙＺ₄₁＝−６ｘｙ＋８ｙ³ｘ＋８ｘ³ｙＺ₄₂＝１−６ｙ²−６ｘ²＋６ｙ⁴＋１２ｘ²ｙ²＋６ｘ⁴ Ｚ₄₃＝−３ｙ²＋３ｘ²＋４ｙ⁴−４ｘ⁴ Ｚ₄₄＝ｙ⁴−６ｘ²ｙ²＋ｘ⁴

【０１２９】これらを４次でまとめれば、（最低Ｘ、Ｙ
方向に４点づつの１６点＋１点）１７点以上のサンプル
点が必要となる。

【０１３０】ここで、具体的な演算方法を図８に基づい
て説明する。Ｓ１では、第１受光部１４００からのデー
タに基づき、サンプリングデータを得る。次にＳ２で
は、ＤＥＦＯＣＵＳ成分と傾斜成分を最小自乗法から求
め、Ｓ３では、サンプリングデータから、ＤＥＦＯＣＵ
Ｓ成分と傾斜成分を引く、更にＳ４では、Ｄと移動レン
ズの位置から、基準の曲率を求める。そしてＳ５では、
最小自乗法によりＡを求める。そしてＳ６では、角膜形
状を測定しているか否かを判断し、測定している場合に
はＳ７に進み、反射が２回あるのでｆの値を１／２と
し、Ｓ８では、マッピング等を実行する。

【０１３１】更にＳ６で、角膜形状を測定していないと
判断した場合には、Ｓ８に進み、マッピング等を実行す
る。

【０１３２】［第２実施例］

【０１３３】本発明の第２実施例である眼特性測定装置
２００００は、図９に示す様に、光学特性を測定する状
態と、図１０に示す様に角膜の形状を測定する状態とに
することができ、共用の構成で２つの測定を行うことが
できる。

【０１３４】第２実施例である眼特性測定装置２０００
０は、光源１１１０と、この光源１１１０からの光束で
被検眼上で微小な領域を照明するための照明光学系１１
００と、被検眼から反射して戻ってくる光束を受光し受
光部に導くための受光光学系１２００と、この反射光束
を少なくとも１７本のビームに変換するための変換部材
１３００と、変換部材１３００で変換された複数の光束
を受光するための受光部１４００と、この受光部１４０
０で得られた光束の傾き角に基づいて、被検眼の光学特
性と被検眼の角膜形状とを求めるための演算部とから構
成されている。

【０１３５】照明光学系１１００は、第１の集光レンズ
１１２０と、光束遮蔽部材１１３０と、第２の集光レン
ズ１１４０とから構成されている。

【０１３６】照明光学系１１００は、被検者の屈折力に
応じて光軸方向に移動可能に構成されており、被検者の
眼底に集光する様に構成されている。なお、本第２実施
例では、−２０ディオプターから＋５０ディオプター程
度の範囲で移動可能に構成されている。なお、＋５０デ
ィオプター付近は角膜の形状測定に使用される。

【０１３７】本第２実施例の光源１１１０の波長は、赤
外域の波長、例えば８４０ｎｍを使用することができ
る。

【０１３８】光束遮蔽部材１１３０は、眼底測定時と角
膜形状測定時とで切り替えられるものである。

【０１３９】即ち、眼底測定時には第１照明状態とし
て、検検眼の屈折力に応じて光源１１１０からの光束が
検眼眼底上で微小な領域を照明する様になっており、角
膜形状測定時には第２照明状態として、角膜曲率中心付
近に集束するために照明光学系１１００が移動できる様
に構成されている。

【０１４０】眼底測定時においては、被検眼の瞳周辺付
近を通して照明する第１Ａ照明状態と、被検眼の瞳中心
付近を通して照明する第１Ｂ照明状態とを形成する。

【０１４１】また角膜形状測定時においては、第２照明
状態として、ＮＤフィルタが挿入される。これは、角膜
反射率が網膜に比較して高いため、受光光量を揃えるた
めに使用される。

【０１４２】この光束遮蔽部材１１３０は、中心付近に
開口のある第１絞りと、周辺部付近に開口のある第２絞
りとからなる可変絞りで構成することもできる。

【０１４３】即ち、可変絞りの第１絞りが、光路内に挿
入されている時には、中央の遮光部で遮光されている範
囲の測定が行われ、可変絞りの第２絞りが光路内に挿入
されている時には、中央の開口部の周りの範囲で測定が
行われる。

【０１４４】また光束遮蔽部材１１３０は、中心部付近
に開口を形成させる第１Ａ照明状態と、周辺部付近に開
口を形成させる第１Ｂ照明状態とを形成するための液晶
で構成することも可能である。

【０１４５】従って光束遮蔽部材１１３０は、被検眼１
０００の瞳と略共役付近に、被検眼１０００の瞳中心付
近を通して照明する第１Ａ照明状態と、被検眼１０００
の瞳周辺付近を通して照明する第１Ｂ照明状態とを形成
することができる。

【０１４６】受光光学系１２００は、被検眼から反射し
て戻ってくる光束を受光し受光部に導くためのものであ
る。受光光学系１２００は、第１のアフォーカルレンズ
１２１０と、第２のアフォーカルレンズ１２２０と、反
射光束を少なくとも１７本のビームに変換するための変
換部材１３００とから構成されている。

【０１４７】照明光学系１１００は、被検眼網膜に対し
て略共役な位置で受光する第１受光状態と、被検眼角膜
に対して略共役な位置で受光する第２受光状態とで受光
部１４００に導くためのものである。

【０１４８】照明光学系１１００と受光光学系１２００
とは、第１光源１１１０からの光束が集光する点で反射
されたとして、その反射光による第１受光部１４００で
の信号ピークが最大となる関係を維持して、連動して移
動する様に構成されている。なお、本第２実施例では、
−２０ディオプターから＋５０ディオプター程度の範囲
で移動可能に構成されている。なお、＋５０ディオプタ
ー付近は角膜の形状測定に使用される。その結果、第１
光源１１１０からの光束が、網膜上で集光することとな
る。

【０１４９】そして受光部１４００での信号ピークが強
くなる方向に移動し、強度が最大となる位置で停止する
様に構成されている。

【０１５０】受光光学系１２００は、被検者の屈折力に
応じて光軸方向に移動可能となっており、変換部材１３
００に略平行な光束が照射される様に構成されている。

【０１５１】なお、その他の構成、作用、動作等は、第
１実施例と同様であるから説明を省略する。

【０１５２】

【効果】以上の様に構成された本発明は、第１波長の光
束を発する第１光源と、この第１光源からの光束で被検
眼網膜上で微小な領域を照明するための第１照明光学系
と、被検眼網膜から反射して戻ってくる光束を受光し受
光部に導くための第１受光光学系と、この反射光束を少
なくとも１７本のビームに変換するための第１変換部材
と、該第１変換部材で変換された複数の光束を受光する
ための第１受光部と、前記第１波長と異なる波長の光束
を発する第２光源と、この第２光源からの光束で被検眼
角膜曲率中心付近に集光させて照明するための第２照明
光学系と、被検眼角膜から反射して戻ってくる光束を受
光し受光部に導くための第２受光光学系と、この反射光
束を少なくとも１７本のビームに変換するための第２変
換部材と、該第２変換部材で変換された複数の光束を受
光するための第２受光部と、前記第１受光部で得られた
光束の傾き角に基づいて被検眼の光学特性を求め、前記
第２受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の
角膜形状を求めるための演算部とから構成されているの
で、被検眼の光学特性と共に、被検眼の角膜形状を求め
ることができるという卓越した効果がある。。

【０１５３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の眼特性測定装置１０００
０の構成を示す図である。

【図２】第１実施例の眼特性測定装置１００００の電気
的構成を説明する図である。

【図３】第１実施例の眼特性測定装置１００００の電気
的構成を説明する図である。

【図４】ＸＹアライメントを説明する図である。

【図５】Ｚアライメントを説明する図である。

【図６】アライメントを説明する図である。

【図７】原理を説明する図である。

【図８】原理を説明する図である。

【図９】第２実施例の眼特性測定装置２００００の構成
を説明する図である。

【図１０】第２実施例の眼特性測定装置２００００の構
成を説明する図である。

【符号の説明】

１００００第１実施例の眼特性測定装置２００００第２実施例の眼特性測定装置１０００被検眼１０１０角膜１０２０虹彩１０３０網膜１１００第１照明光学系１１１０第１光源１１２０第１の集光レンズ１１３０光束遮蔽部材１１４０第２の集光レンズ１２００第１受光光学系１３００第１変換部材１４００第１受光部２１００第２照明光学系２１１０第２光源２２００第２受光光学系２３００第２変換部材２４００第２受光部３１００固視標光学系３１１０固視標結像レンズ３１２０固視標４１００ＸＹアライメント光学系４１１０第３の光源４１２０レンズ４１３０２次元撮像素子５１００Ｚアライメント光学系５１１０第４の光源５１２０コリメータレンズ５１３０集光レンズ５１４０１次元撮像素子９１００演算部９２００制御部９３００アライメント処理部

【数１】

【数２】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１波長の光束を発する第１光源と、こ
の第１光源からの光束で被検眼網膜上で微小な領域を照
明するための第１照明光学系と、被検眼網膜から反射し
て戻ってくる光束を受光し受光部に導くための第１受光
光学系と、この反射光束を少なくとも１７本のビームに
変換するための第１変換部材と、該第１変換部材で変換
された複数の光束を受光するための第１受光部と、前記
第１波長と異なる波長の光束を発する第２光源と、この
第２光源からの光束で被検眼角膜曲率中心付近に集光さ
せて照明するための第２照明光学系と、被検眼角膜から
反射して戻ってくる光束を受光し受光部に導くための第
２受光光学系と、この反射光束を少なくとも１７本のビ
ームに変換するための第２変換部材と、該第２変換部材
で変換された複数の光束を受光するための第２受光部
と、前記第１受光部で得られた光束の傾き角に基づいて
被検眼の光学特性を求め、前記第２受光部で得られた光
束の傾き角に基づいて被検眼の角膜形状を求めるための
演算部とから構成される眼特性測定装置。
【請求項２】演算部で求められた出力データを表示す
るための表示部を備え、この表示部は、前記演算部で求
められた被検眼の光学特性の演算結果及び角膜形状とを
表示する請求項１記載の眼特性測定装置。
【請求項３】前記演算部は、角膜形状から予想される
被検眼の光学特性を演算し、この予想光学特性と、前記
第１受光部の出力に基づいて求めた光学特性との比較を
行い、角膜形状以外の要因による光学特性の異常を判断
する請求項１記載の眼特性測定装置。
【請求項４】変換部材は、光軸と直交する面内に配置
された複数のマイクロフレネルレンズで構成され、前記
光学特性演算部が、前記第１受光部の受光面上での反射
光束の収束位置から反射光束の傾き角を求め、この傾き
角に基づいて、被検眼の光学特性を求める請求項１記載
の眼特性測定装置。
【請求項５】照明用の光束を発するための光源と、こ
の光源からの光束で被検眼網膜上で微小な領域を照明す
る第１照明状態と、前記光源からの光束で被検眼角膜曲
率中心付近に集光させて照明する第２照明状態とを何れ
かを選択的に被検眼を照明する照明光学系と、被検眼か
ら反射して戻ってくる光束を、被検眼網膜に対して略共
役な位置で受光する第１受光状態と、被検眼角膜に対し
て略共役な位置で受光する第２受光状態とで受光部に導
くための受光光学系と、この反射光束を少なくとも１７
本のビームに変換するための変換部材と、該変換部材で
変換された複数の光束を受光するための受光部と、前記
第１照明状態及び第１受光状態で、前記受光部で得られ
た光束の傾き角に基づいて被検眼の光学特性を求め、前
記第２照明状態及び第２受光状態で、前記受光部で得ら
れた光束の傾き角に基づいて被検眼の角膜形状を求める
ための演算部とから構成される眼特性測定装置。
【請求項６】受光光学系は、前記受光部の変換部材と
被検眼虹彩とが、略共役な関係を保ち、かつ、前記第１
受光状態において、被検眼眼底からの反射光束が、略平
行光束で受光部に入射する様に、又、前記第２受光状態
において、被検眼角膜からの反射光束が、略平行光束で
受光部に入射する様に、調整するための調整手段が備え
られている請求項５記載の眼特性測定装置。
【請求項７】照明光学系は、前記第１照明状態におい
て、検検眼の屈折力に応じて前記光源からの光束が検眼
眼底上で微小な領域を照明し、前記第２照明状態におい
て、角膜曲率中心付近に集束する様に構成された請求項
５記載の眼特性測定装置。
【請求項８】照明光学系は、第１照明状態において、
被検眼の瞳周辺付近を通して照明する第１Ａ照明状態
と、被検眼の瞳中心付近を通して照明する第１Ｂ照明状
態とを形成するための光束遮蔽部材を配置した請求項５
記載の眼特性測定装置。
【請求項９】光束遮蔽部材は、中心付近に開口のある
第１絞りと、周辺部付近に開口のある第２絞りとから構
成するか、或いは、中心部付近に開口を形成させる第１
照明状態と、周辺部付近に開口を形成させる第２照明状
態とを形成するための液晶で構成された請求項８記載の
眼特性測定装置。