JPS6111091B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の眼の屈折力を測定するための装置に関
し、殊に乱視を含む眼の屈折状態を短時間で測定
するための装置に関する。

眼鏡を調製するための資料を得るために、眼屈
折計は古くから使用されてきており、また装置の
構造も種々提案されている。

この眼屈折力を測定する際視度が極値になるよ
うな径線方向の視度即ち球面視度と、径線方向の
変化に伴う視度の変化即ち乱視度及び視度が極値
になるときの径線の方向即ち乱視軸を測定する必
要がある。

従来、例えば米国特許第3883233号や第3888569
号等で知られた眼屈折計では、光学系の全体もし
くは１部部材を光軸を中心に回転させる構成によ
つて、径線に沿つた測定方向を変化させ、径線方
向の眼屈折力を連続的に測定している。

本発明の目的は、乱視を含む被検眼の屈折状態
を決定するために複数の径線方向の屈折力をほぼ
同時に測定することにあり、これによつて測定時
間を短縮し、測定中に被検眼の調節状態が変化し
たりあるいは微動して測定誤差を生じることを防
止する。また異なつた径線方向の屈折力を測定す
る場合、回転構造等の機械的走査構造の廃止を従
属目的としている。その構成は、測定指標の像を
形成する光束を被検眼の眼底へ投射し、形成され
た測定指標像を眼底に対して前後に移動し、指標
像が所定状態になつた時の、基準位置からの偏差
により被検眼の屈折力を測定する装置において、
少なくとも３径線方向に各々対応して測定指標像
を形成する複数の光束を同時もしくは周期的に投
射する光学系を備える。ただし、測定光束として
赤外光線のような不可視光束を用いるのが良い。

以下、第１〜第７図に従つて本発明の一実施例
を説明する。

第１図中で符号Ｅは被検眼、Efは眼底即ち網
膜、Epは瞳孔を示す。また符番１は光源、２は
コンデンサーレンズ、３はフイールドレンズ、４
はマルチスリツト板、５は三角プリズム柱であ
る。マルチスリツト板４の平面形態は第２図の通
りで、互いに120度の角度をなす３本の径線Ra・
RbそしてRcに各々直交する長辺を持つた矩形ス
リツト４ａ・４ｂおよび４ｃを備え、更に各スリ
ツト上には柱状プリズム５ａ・５ｂ・５ｃが貼付
されている。これらプリズムは径線方向へ傾斜し
ており、その作用は各スリツトを射出した光束同
志が瞳孔上で混合しないように互いに分離するた
めに屈折させることである。なお、プリズムの代
りに小レンズを配して、射出光に指向性を与えて
も良い。

次に、６はリレーレンズ。７は光分割器で、光
分割器は種々変形が考えられれるが、この実施例
では中央部に円形開口を備えた斜設鏡を使用す
る。８は対物レンズで、Ｌはその光軸である。こ
の光軸Ｌが測定軸となる。ここで、光分割器７の
反射面はリレーレンズ６に関してマルチスリツト
板４とほぼ共軛に設定するとともに、対物レンズ
８に関して光分割器７の反射面は被検眼の瞳Ep
近傍と共軛に設定する。

以上の１乃至８の部材は投射系を構成する。

更に９は別のリレーレンズで対物レンズ８の軸
上後方に配され、また１０は検出装置で、８乃至
１０の部材は検出系を構成する。そして投射系と
検出系は、反射面を介して光学的に共軸に配され
ている。

前記検出装置の平面形態は第３図の通りで、径
線Ra・Rb・Rcに垂直に長手方向の受光領域を持
つ受光素子を２個づつ隣接して配置し、受光素子
１０ａと１０ｂ，１０ｃと１０ｄ，１０ｅと１０
ｆがそれぞれ組を作る。これら受光素子同志の境
界は、後述する作用によつて眼底Efと検出装置
の受光面が仲介する光学部材に関して共軛となつ
た時に、スリツトの像を等分に分割する、言い換
えればスリツトの中心線に共軛に配置する。

一方、リレーレンズ６と９は光軸方向へ移動可
能でかつ連動し、マルチスリツト板４と、光軸Ｌ
上の便宜的に与えた点Ｐを含む面はリレーレンズ
６及び斜鏡７に関して常に共軛を保ち、検出装置
１０の受光面と点Ｐを含む面はリレーレンズ９に
関して共軛を保つ。また点P′は対物レンズ８及び
被検眼Ｅに関して点Ｐと共軛な点である。そして
仮に、被検眼Ｅが正視眼であれば、平行光が入射
した時に網膜Efへ結像するわけであるから、点
Ｐが対物レンズ８の焦点に一致すれば点P′は網膜
Efに一致するわけで、この時のリレーレンズの
位置を基準位置とする。なお、リレーレンズ６と
リレーレンズ９の屈折力を等しくしておけば両レ
ンズの移動量は常に等しくなつて都合が良い。以
上の８乃至１０の部材は検出系を構成する。更に
１１はポテンシヨ・メータのような位置検出装置
で、リレーレンズ９の位置情報が電気信号Ｓとし
て出力し、後述する電気処理回路へ入力される。

またＦは赤外フイルターで、光源１を発した放
射の内、赤外光を透過させ、可視光を遮断する作
用を持つ。

次に、図中に点々を施した領域で描いた部分
は、マルチスリツト板の内の１つのスリツトを射
出した光束を示し、ｌはその中心の光線を表わ
す。中心の光線ｌは瞳上で光軸Ｌから隔たる。

また斜線を施した領域で描いた部分は、先の光
束が眼底で散乱反射した後、検出装置に入射する
光束を示している。

以下に既述の構成の作用を説明する。

被検者を所定の位置に着かせて、被検眼Ｅへ屈
折計の対物レンズ８を向け、光源１を点燈し、不
図示の固視目標を見諾めさせる。

光源１を発した後、赤外フイルターＦを透過し
た赤外光はレンズ２の作用でマルチスリツト板上
に集光し、スリツト４ａ・４ｂ・４ｃを照明す
る。測定用指標即ち各スリツトを発した赤外光は
各プリズム５ａ・５ｂ・５ｃで各々屈折作用を受
けけ、リレーレンズ６で収斂された後、開口付斜
鏡７へ向うが、第４図に斜線で示すように、各ス
リツトを発した赤外光４Ａ・４Ｂ・４Ｃは互いに
適宜分離して鏡７へ入射する。その際、鏡面部と
重なつた、斜線で示す赤外光のみが反射すること
となり、光軸に垂直で点Ｐを通る面上に一旦スリ
ツトの像を形成した後、対物レンズ８で収斂作用
を受け、基準配置の場合、対物レンズ８を射出し
た赤外光は平行束となる。

第５図は被検眼の瞳孔を通過する光束を描いた
もので、実際にはこれらの光束は目に見えないわ
けであるが、光束は図のように分離している。

各赤外光が眼自体の屈折力によつて収斂された
とき、各収斂点は屈折力に応じて網膜上あるいは
その前後にずれて形成され、第６図の様に鮮明な
スリツト像を結ぶかあるいはボケた像を形成す
る。これら網膜上の鮮明もしくはボケた像は散乱
反射して逆行し、被検眼を射出して対物レンズへ
入射し、そこで収斂され次いで発散した後、リレ
ーレンズ９によつて検出装置１０の受光面へ再収
斂する。

第７図は、屈折力の異常で指標像P′が網膜より
前方に形成された時に、受光面に形成される指標
像の像４a′・４b′・４c′と受光素子の組組との関
係を示している。ここで像はボケると同時に基準
位置（正視眼の時の結像位置）からずれて結像し
ているから、受光素子の組の内で外側の受光素子
に入る光量は多く、内側の受光素子に入る光量は
少なくなり、従つて受光素子の組は出力差を生ず
る。なお、第７図に描く各指標像はほぼ等量のず
れを示しているが、これは乱視を伴わない場合
で、乱視のときの指標像のずれ量はまちまちとな
る。

測定を行うときは、リレーレンズ６と９を斜鏡
７方向に連続的に移動させ、点Ｐを対物レンズ８
から遠ざけることで点P′も対物レンズ８から遠ざ
ける方向に変位させ、指標の像が検出装置の基準
位置に形成された時点のリレーレンズの位置を位
置検知装置１１で検知する。その際、受光素子の
組を構成する素子の出力差が等しくなる時点は３
組とも同時の場合もあるし、別々の場合もあるか
ら、各組の出力が極値となる時点のリレーレンズ
の位置は各径線方向ごとに測定されなければなら
ない。

第８図は信号処理の一例を示すブロツクダイヤ
グラムである。

受光素子１０ａ及び１０ｂからの信号は、２０
ａと２０ｂの前置増幅器にそれぞれ加えられる。
前置増幅器２０ａ及び２０ｂの出力は増幅器２１
ａ及び２１ｂと各々容量結合され、更に帯域通過
フイルター２２ａ，２２ｂに加えられる。これら
の増幅段では、搬送波周波数を含んだ、光学系要
素の変位による信号分の側波帯のみを通過させて
有用な信号を抽出し、周囲光からの直流分と商用
電源の周波数成分等の望ましくない成分を除去す
るよう構成されている。またフイルター２２ａと
２２ｂの出力は復調器２３ａ及び２３ｂで各々検
波される。

ここで受光素子１０ａと１０ｂから復調器２３
ａと２３ｂの増幅器の利得を全く同一に調整して
おけば、被検眼眼底とマルチスリツト板４とが光
学的共役条件を充たすようなリレーレンズ６と９
の位置においては、復調器２３ａと２３ｂの出力
は全く等しい電圧レベルを与えることとなる。従
つて、視度の情報を含んだ、復調器の各々の出力
は差動増幅器２４によつて差動増幅され、その差
分をとるものとし、視度の極値にあつては常に出
力電圧レベルがゼロの信号２５が得られる。ここ
で、被検眼の反射率透過率等の個人差によつて受
光素子上の照度レベルが変化しても、視度の極値
では差分信号は常に一定値のゼロとなる。

更に信号２５はコンパレータ２６に入力されて
視度の極値に関する情報を時間軸に対して量子化
し、２７の微分器を通して２８のパルス発生器か
ら視度位置のサンプリング・パルス２９を発生さ
せる。一方、視度信号はリレーレンズ９と機械的
に結合され、リレーレンズ９の動きに対応して追
従するポテンシヨ・メータ１１（第１図）によつ
て検出される。この場合、ポテンシヨ・メータ１
１の出力は光学的視度の変化に対してノン・リニ
アな関係となるため、リレーレンズ９の機械的変
位に対してその光学的視度の絶対値変位をリニア
な出力に変換するために、増幅器３１の出力は非
直線増幅器に加えられてノンリニア補正が施こさ
れる。この様に、視度の関数としてリニアに補正
されたアナログ出力は、パルス発生器からのサン
プリング・パルス２９を待ち受けて、サンプリン
グ回路３３により被検眼視度のRa径線方向にお
ける視度絶対値のアナログ信号がホールドされ
る。サンプリング回路３３からのホールド出力
は、１回の瞬時計測による単一径線方向における
測定視度値として、アナログーデジタル変換器３
４を通して３４Ａのデジタル量として求める。ま
た同様に処理された他方向径線の２４Ｂ，２４Ｃ
の値をこの値と合わせてデジタル・コンピユータ
３５に入力する。

ここで、乱視における径線方向による視度の変
化は正弦波的に変化するものとみなし得るとすれ
ば、視度は径線方向の角度の関数として例えば次
の様に表わし得る。

Ｄ＝Asin（２θ＋α）＋Ｂ ただし、Ｄは視度を、θは径線方向の角度を表わ
すものとし、定数Ａ・Ｂ・αは各々乱視度、平均
視度、乱視方向に相当する。

ここで、３つの定数を決定することを要求され
れているのであるから、少なくとも３つの径線方
向の測定値を与えれば良いことになる。また測定
する径線方向を３つに限定せず、それ以上増やす
ことにより、その中の任意の３つで上記値を求
め、他の組合せで求めた値と比較して平均化する
ことによつて精度を向上させることができる。

コンピユータ３５では上記操作を行なつて、デ
イスプレイ３６及びプリント３７にその情報を送
り、表示させるものである。なお、３２による非
直線補正を、コンピユータ３５の内部で処理させ
ても構成できるし、或いはデジタル・コンピユー
タをアナログ計算機のような機構で構成しても良
い。

第９図は別の実施例を示しており、図中、第１
図に係る実施例と同一の部材は同一番号を付し、
また光線は、ここでは共軛関係のみを示す。付番
７′は、光束を分離する作用を兼ねた光分割器
で、第１０図はその光軸方向から見た形態を示し
ている。図中で７′ａ，７′ｂ，７′ｃは各々開口
で、鏡に穿たれている。また斜線を引いた部分は
スリツトを出射した光束に照明された領域を示
す。

本例でコンデンサーレンズ２、フイールドレン
ズ３、リレーレンズ６そして対物レンズ８を光軸
を一致させて配置し、また光分割器７′の反射面
を先の光軸に対して傾斜するように設け、この光
軸と共軸的にリレーレンズ９を配する。

またリレーレンズ６と９は各々光軸方向に移動
可能で、リレーレンズ６に関してマルチスリツト
板４と移動点Ｐが共軛で、且つリレーレンズ９に
関して移動点Ｐと検出装置１０が共軛になるよう
に、リレーレンズ６と９を同時に移動する。その
際、移動点Ｐが対物レンズ８の焦点に一致する配
置が基準状態である。

以上の構成で、光源１を発した光束はコンデン
サーレンズ２によつて収斂され、フイールドレン
ズ３を介してマルチスリツト板４の各スリツトを
照明する。各スリツトを射出した各光束はプリズ
ム５によつてそれぞれ径線方向に屈折されて互い
に十分分離し、リレーレンズ６によつて収斂され
た後、光分割器７′の開口７′ａ，７′ｂ，７′ｃを
通過し、点Ｐを含む面に各スリツトの像を結び、
次いで、各光束は対物レンズ８に入射し、基準状
態のときは平行光束として射出して被検眼Ｅへ入
射し、眼の屈折力で収斂されて点P′を含む面に結
像する。そしてもし被検眼Ｅが正視眼であれば点
P′は眼底に一致するが、眼屈折力に異常があれば
点P′は眼底の前方または後方に相当する位置に形
成される。従つて、操作者がリレーレンズ６と９
を移動し、マルチスリツト板４と眼底Ef並びに
測定Efと検出装置１０が共軛になるときを、検
出装置１０の出力より検知し、その時点のリレー
レンズ６の位置をポテンシヨ・メータ１１で検出
して、例えば第８図の処理方法で乱視度、平均視
度、乱視方向を算出するものである。

第１１図と第１２図はそれぞれ、検出装置の受
光部の変形例を示している。そしてこの様な変形
を行なつた理由としては、組を作る受光素子を密
接させたときに両受光素子の受光領域の間に測光
できない部分が残るのを防止するためである。

第１１図中１０ａと１０ｂは各々受光素子、４
０は小型直角プリズムで、直角プリズムの頂陵４
０ａは径線に直交するように所定位置に設け、ま
た受光素子１０ａと１０ｂはプリズムの斜面を見
込む位置にそれぞれ設ける。従つてプリズムへ向
う光束は頂陵で鋭く分割され、斜面で反射した光
束は受光素子へ入射する。

また第１２図の４１と４２は矩形断面の光学繊
維束で、この繊維束は入射端の長辺を密着させる
と共にこの接合線が径線に直交するように所定位
置に設け、更に繊維束の位端の各々に受光素子を
貼付する。従つて光学繊維束の入射端へ向う光束
は接合線で分割され、各々の繊維束に入射した光
は繊維内で伝達して受光素子へ向う。

なお、第１１図と第１２図に例示した受光部は
検出装置に複数個設けることは言うまでもない。

第１３図は他の実施例を示している。図中、前
述の実施例と同一の部材には同一番号を付す。ま
た２′はコンデンサー投射、７″は光分割器であ
る。この光分割器７″は平面形態や第１４図に示
すように、鏡面部と３個の開口から成り、これら
開口はマルチスリツト板の３つの径線に対応して
設定するので、特定の１つのスリツトを射出する
光束のみを通過させる。１５はマスク板で、マル
チスリツト板４の開口と同一のスリツト状開口を
３個備える。１０′は検出装置で、その平面方向
の形態は第１６図の通りである。ここで斜線を施
した部分は受光素子で、前記マスク板１５の開口
より若干大きな寸法を持ち、これらの受光素子が
マスク板の開口の直下に近接するように検出装置
を配置する。

また光源１と光分割器７″はコンデンサーレン
ズ２′と基準状態のリレーレンズ６に関して共軛
で、光分割器７″と被検眼の瞳もしくは角膜は対
物レンズ８とガラス平板１６の反射面に関してほ
ぼ共軛である。更にマルチスリツト板４は移動可
能のリレーレンズ６に関して点Ｐを含む面とほぼ
共軛で、また点Ｐを含む面はリレーレンズ９に関
してマスク板１５と共軛になるように常に維持さ
れる。

以上の装置をセツトし、被検者に不図示の固視
標を注視させる。

光源１を発した光束はコンデンサーレンズ２′
で集光作用を受け、マルチスリツト板４を照明す
る。マルチスリツト板４の各スリツトを射出する
光束は実際は３本であるが、図中には１本のみを
描いている。

すなわちスリツトを発した光束はプリズム柱５
によつて屈折された後、リレーレンズ６に入射し
てそこで収斂作用を受け、次いで光分割器７″の
開口を通過して一旦結像する。その後、光束は発
散し、対物レンズ８によつて収斂作用を受け、更
に光束はガラス平板１６の表面で反射して被検眼
Ｅへ向い、眼底Ef上に鮮明もしくはボケた像を
結ぶ。眼底Efで散乱反射された光束は被検眼を
射出し、ガラス平板１６の表面で反射し、対物レ
ンズ８で一旦収斂された後、発散光は光分割器
７″の発射面で発射してリレーレンズ９へ向い、
そこで収斂作用を受けるので、マスク板１５上に
は眼底Efに形成された３個のスリツトの鮮明な
もしくはボケた像が形成される。

これらマルチスリツトの像を形成する光束はマ
スク板の開口を通り抜けて検出装置１０′の各受
光素子へ入射し、各受光素子は入射光量に応じた
電気信号を出力する。

従つて、移送機構Ｍを駆動してリレーレンズ６
および９を光軸方向へ単調に変位させると、検出
装置１０′の各受光素子の出力は変化するから、
各受光素子毎に出力のピークを検出し、その時
点、その時点のリレーレンズの位置を位置検出装
置１１で検出して、各径線方向に対応して位置値
を基に、球面視度、乱視度及び乱視軸を算出する
ものである。

第１７図はその他の実施例を示している。光源
部１′は赤外発光ダイオードのように点滅応答特
性の良好な光源１′ａ，１′ｂ，１′ｃを第１８図
に描くように、互いに120度の角度をなす径線に
応じて配置している。２′はコンデンサーレン
ズ、４′は測定指標板で、指標板板４′は、第１９
図に平面形態を示すように中央に円形の開口を備
える。７″は第１４図と同等の構成を有する光分
割器、１５′はマスク板で、このマスク板板１
５′は指標板４′と同等の部材である。１０″は検
出装置で、マスク板１５′の円形開口より若干大
きい寸法の受光面積を有する。

また図中で、指標板４′と点Ｐはリレーレンズ
６に関して常に共軛で、マスク板１５′と点Ｐは
リレーレンズ９に関して常に共軛であることは前
述の実施例と同様である。

また被検者を所定の位置に着かせたとき、被検
眼の瞳Epと光分割器７″の反射面は対物レンズ８
に関してほぼ共役となる。

４０は光源駆動回路で、光源１′ａ，１′ｂ，
１′ｃを周期的に点滅させる機能を備える。この
点滅の速度はリレーレンズの移動速度に比べて遥
かに高速とし、仮に乱視のない正視眼を測定した
場合に第１の光源による測定値と別の径線に対応
する第２の光源による測定との差が測定許容量以
下となる様に設定する。

今、光源１′ａが点燈したとすると、放射光は
コンデンサーレンズ２′を介して指標板４′の開口
を照明する。指標板の円形開口を射出した光束は
リレーレンズ６で収斂作用を受けた後、光分割器
７″の開口の１つを通過して一旦収斂する。収斂
して指標板の開口像を形成した光束は発散して対
物レンズ８の後面に入射し、そこで収斂作用を受
けて射出後、被検眼に入射して眼底に鮮明あるい
はボケた指標板の開口像を形成する。

眼底で反射した光束は被検眼を射出して対物レ
ンズ８へ入射し、次いで一旦収斂した後、発散
し、光分割器７″の反射面で反射してリレーレン
ズ９で収斂され、マスク板１５′上に眼底上の像
を再結像する。

そこで、仮にマスク板１５′上に形成された指
標板開口の像がボケているとすれば、受光素子に
入射する光量は開口の像が鮮明なときの入射光量
に比較して減少し、また光量がピークを示す時点
で指標板並びにマスク板は眼底と共軛になる。

この実施例では、測定パターンである開口の像
は光軸上に形成され且つ円形であるにもかかわら
ず、被検眼に入射する光束の中心の光線ｌが瞳上
で光軸上から離れているので特定の径線方向の屈
折力の測定が可能と成る。

この様な構成で、光源１′ａ，１′ｂ，１′ｃを
周期的に点滅し、リレーレンズ６と９を単調に光
軸方向に移動すると、例えば第２０図のような出
力が得られる。

第２０図で、横軸Ｔは時間もしくはリレーレン
ズの移動量に相当し、縦軸は受光素子の出力を示
すもので、３つの出力ａ・ｂ・ｃが周期的に現わ
れる。従つて、信号ａ・ｂ・ｃの各々についてピ
ークになる時点を検出し、その時点ごとのリレー
レンズの位置検出値から、３径線に対応した屈折
力を測定し得るものである。

以上述べた本発明によれば、ほぼ同時に複数の
の径線方向の屈折力を測定できるから誤差を減少
させられるとともに、回転構造を持たないので回
転むら等による誤差は排除され、構造は簡単にな
り、光源を点滅させる構成の場合でも光学的な回
転部分がないので３径線方向の切替えは迅速とな
つて、誤差を許容量以下に押えられる効果を有す
る。又、被検眼瞳の３箇所から対応する各径線方
向の指標を分離して投影するため、被検眼瞳で各
径線方向の指標光束の入射位置が分離せず、重畳
する場合に異なる測定径線方向の光が受光系に混
入してしまうという問題点が回避され、各測定径
線方向の屈折力情報の検出がしやすくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図。第２図
は第１図実施例中のマルチスリツト板を示す平面
図。第３図は同実施例中の検出装置を示す平面
図。第４図は同実施例中の光分割器を示す平面
図。第５図は測定用光束に照射された被検眼前部
を示す図。第６図は測定パターンの投射された眼
底を示す図。第７図は測定パターンの像の形成さ
れた位置と検出装置との関係を説明するための
図。第８図は信号処理回路の一例を示すブロツク
図。第９図は別の実施例を示す断面図。第１０図
は第９図実施例中の光分割器の作用を説明するた
めの図。第１１図と第１２図は各々検出装置の要
部変形例を示す側面図。第１３図は他の実施例を
示す断面図。第１４図は、第１３図実施例中の光
分割器を示す平面図。第１５図は同実施例のマス
ク板を示す平面図。第１６図は同実施例の検出装
置を示す平面図。第１７図はその他の実施例を示
す断面図。第１８図は、第１７図実施例中の光源
部を示す平面図。第１９図は同実施例の指標板を
示す平面図。第２０図は検出装置の出力を示す
図。 図中で、１は光源、４はマルチスリツト板、５
はプリズム柱、６は可動リレーレンズ、７は光分
割器、８は対物レンズ、９は可動リレーレンズ、
１０は検出装置、１１は位置検出装置である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検眼瞳の３箇所から空間又は時間的に分離
   された対応する各径線方向の指標を被検眼眼底に
   投影する投影系と、被検眼瞳の異なる箇所から前
   記各指標像光の眼底反射を受光し前記指標と光学
   的に共役な位置に設けられる受光手段を備える受
   光系と、該受光系及び前記投影系の少なくとも一
   部を共役関係を保ちつつ光軸方向に移動させ前記
   受光系の出力が極値となる移動位置から３径線方
   向の屈折力を検知する手段を有することを特徴と
   する眼屈折計。 ２ 前記受光手段は前記指標と光学的に共役な位
   置に設けられ眼底指標と同一形状のマスクを備え
   る特許請求の範囲第１項記載の眼屈折計。 ３ 前記受光手段は各径線方向に隣接して２個ず
   つ設けられる受光素子を備える特許請求の範囲第
   １項記載の眼屈折計。