(57)【要約】【課題】コストをかけることなく簡単な構成で被検光学系の屈折力を測定することのできる屈折力測定装置を提供する。【解決手段】被検光学系に測定光束を照射する照射光学系と、被検光学系からの測定光束を受光する受光素子と受光素子に測定光束を導くレンズ系とを有する受光光学系と、受光光学系の光軸と直交する平面内でレンズ系を所定の測定パターンに従って移動させる移動手段と、受光素子に受光される測定用パターン像に基づいて被検光学系の屈折力を求める演算手段と、を備える。【選択図】　　　図１
2004033276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系に測定光束を照射する照射光学系と、被検光学系からの測定光束を受光する受光素子と該受光素子に測定光束を導くレンズ系とを有する受光光学系と、該受光光学系の光軸と直交する平面内で前記レンズ系を所定の測定パターンに従って移動させる移動手段と、前記受光素子に受光される測定用パターン像に基づいて被検光学系の屈折力を求める演算手段と、を備えることを特徴とする屈折力測定装置。
【請求項２】
請求項１の屈折力測定装置において、前記所定の測定パターンとは前記光軸を通る少なくとも３つの経線を得ることができるパターン又は前記受光素子に受光される測定パターンの形状変化により被検眼の持つ屈折力を求めることのできるパターンであることを特徴とする屈折力測定装置。
【請求項３】
請求項１の屈折力測定装置において、前記レンズ系は受光光学系の光軸から偏位した位置に配置され、前記移動手段は受光光軸を中心にして前記レンズ系を回転する手段であることを特徴とする屈折力測定装置。
【請求項４】
請求項３の屈折力測定装置において、前記移動手段は測定パターンをリング状とすべく、前記受光素子の受光時間内に少なくとも１回転させる手段であることを特徴とする屈折力測定装置。
【請求項５】
請求項３の屈折力測定装置において、前記レンズ系は受光光学系の光軸から異なる距離で偏位した位置に複数個配置されていることを特徴とする屈折力測定装置。
【請求項６】
請求項３の屈折力測定装置において、前記レンズ系は受光光学系の光軸から同距離の異なる経線方向に偏位した位置に複数個配置されていることを特徴とする屈折力測定装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかの屈折力測定装置は、被検眼の屈折力を測定する眼屈折力測定装置であり、前記照射光学系は被検眼の眼底に瞳孔中心部からスポット光束を照射する光学系であり、前記レンズ系は被検眼の瞳孔位置と共役な位置に設けられており、前記移動手段は眼底からの前記スポット光束の反射光を瞳孔の周辺から取り出すべく前記レンズ系を移動させることを特徴とする屈折力測定装置。
【請求項８】
請求項１〜６の何れかの屈折力測定装置は、被検レンズの屈折力を測定するレンズメータであり、前記照射光学系は被検レンズに平行光束を照射する光学系を持ち、前記受光光学系のレンズ系と受光素子は被検レンズを測定光束が透過した側に設けられており、前記受光素子は前記レンズ系の焦点距離に配置されていることを特徴とする屈折力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検者の眼球や眼鏡レンズ等の被検光学系の屈折力を測定する屈折力測定装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
被検眼の眼底に瞳中心からスポット光を投影し、眼底に投影されたスポット光の反射光を瞳周辺から取り出して受光素子上に導くべく、受光光学系の光軸に対象なリング状開口やマスクパターンとレンズを配置し、受光素子上に受光される測定パターン像から被検眼の屈折力を測定する屈折力測定装置が知られている。例えば、特開平１−２９３８４１号では、リング状レンズにより測定パターン像を受光素子上に形成している。特開平２−２５２４３７号では、光軸を中心に配置された穴絞りを楔プリズムとレンズを用いて受光素子上に測定パターン像を形成している。また、特開平１０−３０５０１３号には、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を介して、測定パターン像を受光部に導くようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リング形状のレンズや複数のマイクロフレネルレンズを用いる場合、通常の加工技術とは異なる微細な加工技術が必要となるため、コストアップや設計が困難という問題がある。また、楔プリズムを用いる場合においても、その加工は難しく、さらに楔プリズムを所定位置に精度良く組み付ける必要があるため、構造が複雑でコストもかかることとなる。
【０００４】
上記従来技術の問題点に鑑み、コストをかけることなく簡単な構成で被検光学系の屈折力を測定することのできる屈折力測定装置を提供することを技術課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
（１）　被検光学系に測定光束を照射する照射光学系と、被検光学系からの測定光束を受光する受光素子と該受光素子に測定光束を導くレンズ系とを有する受光光学系と、該受光光学系の光軸と直交する平面内で前記レンズ系を所定の測定パターンに従って移動させる移動手段と、前記受光素子に受光される測定用パターン像に基づいて被検光学系の屈折力を求める演算手段と、を備えることを特徴とする。
（２）　（１）の屈折力測定装置において、前記所定の測定パターンとは前記光軸を通る少なくとも３つの経線を得ることができるパターン又は前記受光素子に受光される測定パターンの形状変化により被検眼の持つ屈折力を求めることのできるパターンであることを特徴とする。
（３）　（１）の屈折力測定装置において、前記レンズ系は受光光学系の光軸から偏位した位置に配置され、前記移動手段は受光光軸を中心にして前記レンズ系を回転する手段であることを特徴とする。
（４）　（３）の屈折力測定装置において、前記移動手段は測定パターンをリング状とすべく、前記受光素子の受光時間内に少なくとも１回転させる手段であることを特徴とする。
（５）　（３）の屈折力測定装置において、前記レンズ系は受光光学系の光軸から異なる距離で偏位した位置に複数個配置されていることを特徴とする。
（６）　（３）の屈折力測定装置において、前記レンズ系は受光光学系の光軸から同距離の異なる経線方向に偏位した位置に複数個配置されていることを特徴とする。
（７）　（１）〜（６）の何れかの屈折力測定装置は、被検眼の屈折力を測定する眼屈折力測定装置であり、前記照射光学系は被検眼の眼底に瞳孔中心部からスポット光束を照射する光学系であり、前記レンズ系は被検眼の瞳孔位置と共役な位置に設けられており、前記移動手段は眼底からの前記スポット光束の反射光を瞳孔の周辺から取り出すべく前記レンズ系を移動させることを特徴とする。
（８）　（１）〜（６）の何れかの屈折力測定装置は、被検レンズの屈折力を測定するレンズメータであり、前記照射光学系は被検レンズに平行光束を照射する光学系を持ち、前記受光光学系のレンズ系と受光素子は被検レンズを測定光束が透過した側に設けられており、前記受光素子は前記レンズ系の焦点距離に配置されていることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態で使用する眼屈折力測定装置の構成の要部を示した概略構成図である。
１０は測定用光束を被検眼Ｅに照射するための光束照射光学系である。光束照射光学系の光軸Ｌ１上には測定用の光束を照射する光源１、小開口を有する絞り２、コリメータレンズ３、絞り２と同様に小開口を有する絞り４、対物レンズ５、ハーフミラー６が順次配置されている。なお、絞り２はコリメータレンズ３及び対物レンズ５を介して被検眼Ｅの瞳孔と共役な位置に、絞り４は対物レンズ５を介して被検眼Ｅの正視眼底と共役な位置に各々配置されている。また、本実施の形態の光源１には、赤外光を発するＬＥＤが用いられているが、これに限るものではなくＳＬＤ（ｓｕｐｅｒ　ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　ｄｉｏｄｅ）等を用いることもできる。
【０００７】
光源１から出射された赤外光束は、絞り２を経た後、コリメータレンズ３によって平行光束とされ、絞り４を照明する。絞り４を経た赤外光束は、集光レンズ５、ハーフミラー６を経て、被検眼の瞳孔中心部を通って、被検眼Ｅの眼底にスポット状光束を投影する。
２０は受光光学系である。受光光学系２０の光軸Ｌ２上には、対物レンズ１１、反射ミラー１２、コリメータレンズ１３、小レンズ１６が取り付けられた回転部材１４、受光素子１５が順次配置されている。受光素子１５はＣＣＤ等の既存の２次元エリアセンサが用いられる。なお、小レンズ１６と回転部材１４は、対物レンズ１１及びコリメータレンズ１３を介して被検眼瞳孔と共役となる位置に置かれるとともに、その回転部材１４の面は、光軸Ｌ２と直交するように光軸Ｌ２上に配置されている。また、受光素子１５は小レンズ１６の焦点距離付近に置かれ、被検眼Ｅの正視眼底と光学的に共役な位置となる。
【０００８】
３０は回転部材１４を、光軸Ｌ２を中心に回転させるための駆動手段である。本実施の形態では、駆動手段３０としてＤＣモータを使用しているが、これに限るものではなく、パルスモータ等の他の駆動手段であっても良い。なお、この駆動手段３０による回転部材１４の回転は、受光素子１５の１フレームの受光時間内に回転部材１４を１回転以上できるような速度で行われる。また、受光素子１５の受光時間が可変できるものを使用すれば、受光時間を短くし、それに合わせて駆動手段３０の回転速度を上げてやれば、高速な測定ができる。この場合、被検眼の動きや瞬き等、手持ちタイプの装置であれば手ブレの影響を受けにくくなる。また、眼底からの反射光が弱い場合には、受光素子１５の受光時間を長くすることにより、対応できる。
３１は演算手段、３２は制御手段である。演算手段３１は受光素子１５からの情報を基に屈折力（球面度数、乱視度数、軸角度）の値を算出する。また、制御部３２は駆動手段３０の駆動制御や屈折力測定装置におけるその他の駆動制御を行う。
【０００９】
図２は回転部材１４の詳細を示した図である。回転部材１４は遮光性を有した円盤状の板である。また、回転部材１４の中心（光軸Ｌ２）から所定距離だけ偏位した位置には、小レンズ１６が取り付けられている。なお、レンズ１６は、その光軸が回転部材１４の面と直交するように回転部材１４に取り付けられており、光軸Ｌ２上に置かれた回転部材１４が回転すると、レンズ１６は光軸Ｌ２と直交する平面上を光軸Ｌ２中心に回転するようになっている。
【００１０】
被検眼Ｅの眼底にて反射した赤外光束は、ハーフミラー６によって折り曲げられ、対物レンズ１１によって中間像を形成する。中間像を形成した赤外光束は、反射ミラー１２によってさらに折り曲げられた後、コリメータレンズ１３によって平行光束とされる。コリメータレンズ１３を経た光束は、回転部材１４に取り付けられたレンズ１６を経て、受光素子１５の受光面に結像する。測定時には、レンズ１６は駆動手段３０によって回転部材１４と一体となって回転移動しているため、レンズ１６を経た光束は受光面にて測定用パターン像となるリング形状の像として結像される。
なお、駆動手段３０による回転部材１４の回転移動は、測定等の必要時のみ駆動するようにしても良いし、装置の電源が入っている間、連続的に駆動するようにしても良い。
【００１１】
図３は受光素子１５の受光面に結像したリング像の変化状態を示した図である。図３（ａ）は正視眼の場合を示しており、図示するように所定の大きさのリング像３２ａとして結像する。また、被検眼Ｅが近視であった場合、図３（ｂ）に示すようにリング像３２ａよりも小さなリング像３２ｂとして結像する。被検眼Ｅが遠視であった場合には、リング像は大きくなる。また、被検眼Ｅが乱視の場合には、図３（ｃ）に示すような楕円のリング形状３２ｃとして結像する。
【００１２】
受光素子１５に結像したリング像の形状により、演算手段３２は被検眼Ｅの屈折力を演算する。球面度数は図３（ａ）に示した正視眼でのリング像の大きさを０ディオプタとして、そのリング径の大小により求められる。また、乱視度数はリング像の楕円の長径と短径との比率から、軸角度は楕円の傾きから求める。得られた屈折力の値は、制御部３１によって図示無きモニタやプリンタに出力される。
【００１３】
また、被検眼Ｅの屈折力が正視眼に比べてかけ離れていると、受光素子１５に結像される像がぼやける可能性がある。このような場合には、受光光学系２０内に配置される光学部材の一部を軸方向に動かすことにより、受光素子１５の受光面に結像する像の状態を調整すればよい。例えば、コリメータレンズ１３、回転部材１４及び受光素子１５を軸方向に対して一体的に駆動させて、受光面に像が明確に結像するようにすればよい。
【００１４】
このように、本実施の形態では回転部材に取り付けられたレンズを回転させることにより、受光面に測定用パターンのリング像を形成させることができるため、従来のリングレンズや楔プリズム等を用いるよりもコストをかけることなく簡単な構成で精度の良い測定を行うことができる。
【００１５】
なお、１回目の測定において、異常な反射光（例えば、白内障、瞼、まつげ等による乱反射光）があり、正常な測定用パターンが検出できなかった場合、２回目の測定では、正常な測定用パターンが検出できなかった回転角度の範囲においては光源１を消灯させることにより異常な反射光をなくすことができる。この場合、測定用パターン像は不連続な形状（例えば円弧状）になるが、全体の形状の近似等で求めることが可能である。このように、ある回転角度範囲だけ光源１を消灯させる場合、駆動手段３０はパルスモータ等の回転角度を検出できるものを使用すればよい。
【００１６】
また、図２に示す回転部材１４には、取り付けるレンズ１６を１枚としているが、これに限るものではなく、例えば図４に示すように回転部材１４の同一円周上（光軸Ｌ２から同距離）に２枚のレンズ１６、またはそれ以上の枚数のレンズ１６を取り付けておけば、より短い時間で測定のパターン像を得ることができる。また、円形のレンズ１６に代えて他の形状を有するレンズを使用することもできる。例えば、図５に示すように、円形のレンズ１６に代えてレンズ１６の径よりも長い円柱レンズ１６′を用いれば、得られる測定用パターン像は太いリング像となる。このような太いリング像を測定用パターン像として用いることにより、被検眼Ｅのより広い領域における平均的な屈折力を求めることができる。また、太いリング像における外径と内径のエッジを用いて、２種類の径における屈折力を求めることもできる。
【００１７】
さらに図６に示すように、回転部材１４の回転軸を中心として同心円状に複数のレンズ１６を配置することにより、経線方向に異なる複数のリング像（測定用パターン像）を得ることができる。このような複数の測定用パターン像を用いることにより被検眼Ｅの瞳孔領域の広い範囲の屈折状態を知ることができ、屈折力マップを得ることができる。
さらにまた、本実施の形態では回転部材１４を光軸Ｌ２中心に回転させるものとしているが、これに限るものではなく、回転しながら光軸Ｌ２と直交する面に沿って別駆動系により２次元的に移動させることにより、被検眼Ｅの測定部位を変化させることもできる。
【００１８】
また、以上の実施形態では、回転部材１４を回転させることにより、リング形状の測定用パターンを得るものとしているが、これに限るものではない。例えば、回転部材１４を回転ではなく、光軸Ｌ２と直交する面に沿って矩形の軌跡を描くように移動させることにより、測定用パターンの形状を得ることもできる。また、回転部材１４に４枚のレンズ１６を同一円周上に均等に配置し、その４枚のレンズ１６によってできる４個の点像から屈折力等を求める方法とし、それを回転移動させ、任意の位置での測定をすることもできる。このような方法では白内障等の混濁部位をさけて測定することができる。さらに、回転部材１４を連続的に回転させていても、所定の回転角度に対して光源１を微小時間点灯させることにより、点像を任意の回転角度位置で形成させることができる。このような方法によれば、被検眼Ｅの屈折力の変化をポイントで知ることができる。
【００１９】
このように測定用パターンの形状は、受光面にて少なくとも３つの経線を得ることができるパターンであるか、受光素子１５に受光される測定パターンの形状変化により被検眼の持つ屈折力を求めることのできるパターンであればよい。
また、本実施の形態では被検眼の屈折力を測定する装置を例に取り、説明したが、これに限るものではない。眼鏡レンズ等の屈折力を測定するレンズメータにも本発明を適用することができる。
【００２０】
図７は本発明を適用したレンズメータの構成図である。測定光束を照射する照射光学系１００は測定光源１０１、コリメータレンズ１０２を備える。被検レンズＬＥはノーズピース１０５上に置かれている。被検レンズＬＥを透過した測定光束は、受光光学系１１０の小レンズ１１２により受光素子１１３に導かれる。小レンズ１１２は回転部材１４の回転中心となる測定光軸Ｌ３から所定距離だけ偏位した位置に位置する。駆動手段１２１は回転部材１４を回転することにより、小レンズ１１２を光軸Ｌ３回りに回転する。受光素子１１３は小レンズ１１２の焦点距離に配置されている。制御部１２０は、受光素子１１３に受光されリング状の測定用パターンに基づいて被検レンズＬＥの屈折力を求める。このレンズメータの場合も、前述した構成と同様に、小レンズ１１２を複数個にしたり、複数のリング状の測定パターン像とする等、各種の変容が可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、コストをかけることなく簡単な構成で精度良く屈折力を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態で用いる眼屈折力測定装置の光学系及び制御系を示す概略図である
【図２】回転部材の詳細な構成を示す図である。
【図３】受光手段の受光面に結像したリング像の変化状態を示す図である。
【図４】回転部材の変容例を示す図である。
【図５】回転部材の変容例を示す図である。
【図６】回転部材の変容例を示す図である。
【図７】本発明を適用したレンズメータの光学系及び制御系を示す図である。
【符号の説明】
１　光源
２　絞り
３　コリメータレンズ
４　絞り
５　対物レンズ
１０　光束照射光学系
１４　回転部材
１５　受光手段
１６　小レンズ
２０　受光光学系
３０　駆動手段
【図１】
2004033276.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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