(57)【要約】【課題】波面収差法を用いた眼屈折力測定装置を提供する。【解決手段】被検眼眼底に向けてスポット光を投影するスポット光投影光学系と、被検眼角膜に向けてスポット光源からの光を投影する角膜照明光学系と被検眼眼底上のスポット光からの光束及び被検眼角膜からの反射光を受光する受光光学系と、該受光光学系を介して、前記スポット光からの光束及び被検眼角膜からの反射光束の波面を計測する手段と、該計測手段で得られた計測値の表示手段を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検眼眼底に向けてスポット光を投影するスポット光投影光学系と、被検眼角膜に向けてスポット光源からの光を投影する角膜照明光学系と、被検眼眼底上の前記スポット光からの光束及び被検眼角膜からの反射光束を受光する受光光学系と、該受光光学系を介して前記スポット光からの光束及び被検眼角膜からの反射光束の波面を計測する波面計測手段と、該波面計測手段により計測した計測値を表示する表示手段とを有することを特徴とする眼屈折力測定装置。
【請求項２】
被検眼角膜に向けて前記スポット光源からの光を投影する角膜照明光学系はビームスプリッタを介して、前記スポット光投影光学系と合成することを特徴とする請求項１に記載の眼屈折力測定装置。
【請求項３】
被検眼眼底に向けてスポット光を投影するスポット光投影光学系はフォーカス機能を有することを特徴とする請求項１に記載の眼屈折力測定装置。
【請求項４】
前記スポット光からの光束及び被検眼角膜からの反射光束の波面を計測する手段は、レンズアレイと二次元撮像素子から成るハルトマン・シャック波面センサであることを特徴とする請求項１に記載の眼屈折力測定装置。
【請求項５】
前記レンズアレイと被検眼角膜は前記受光光学系に関して略共役位置にあることを特徴とする請求項４に記載の眼屈折力測定装置。
【請求項６】
前記スポット光からの光束及び被検眼角膜からの反射光束の波面を計測する手段は、波面変位手段と二次元撮像手段から成る波面干渉手段であることを特徴とする請求項１に記載の眼屈折力測定装置。
【請求項７】
被検眼角膜と前記二次元撮像手段は前記受光光学系に関して略共役位置にあることを特徴とする請求項６に記載の眼屈折力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検眼屈折力並びに被検眼角膜形状を波面計測手段を介して計測する角膜形状測定機能を有する眼屈折力測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、近視や遠視を矯正する手術が盛んに行われるようになり、矯正前及び矯正後の眼屈折力測定においても、従来から行われてきた瞳の中央部のみの屈折測定では現実にそぐわなくなってきた。
【０００３】
このため、より精密な測定手法として波面収差を用いた眼屈折力測定装置、所謂角膜から網膜に至る眼屈折力（レフラクト）測定を行う眼屈折力測定装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、眼屈折力測定機能をより正確、精密に把握するためには角膜形状を測定するケラト測定においても、同様な測定が必要になっている。
【０００５】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、レフラクト測定及びケラト測定の両者を波面計測手段で計測し、更には共通の受光光学系により両測定が可能な装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る眼屈折力測定装置は、被検眼眼底に向けてスポット光を投影するスポット光投影光学系と、被検眼角膜に向けてスポット光源からの光を投影する角膜照明光学系と、被検眼眼底上の前記スポット光からの光束及び被検眼角膜からの反射光束を受光する受光光学系と、該受光光学系を介して前記スポット光からの光束及び被検眼角膜からの反射光束の波面を計測する波面計測手段と、該波面計測手段により計測した計測値を表示する表示手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る角膜形状測定機能を有する眼屈折力測定装置で、光軸Ｂ上の光源１からの光は同じく光軸Ｂ上のコンデンサレンズ２により一度空中像を結んだ後に、ビームスプリッタ３で反射し、対物レンズ４に入射し、光軸Ａに平行な光束となる。
【０００８】
その後、被検眼Ｅの角膜Ｃ、水晶体Ｌを経て眼底Ｆにおいて点光源像５を結像する。点光源像５からの光は再び水晶体Ｌ、角膜Ｃを通過後に、対物レンズ４、ビームスプリッタ３を透過して空中像を形成後に、リレーレンズ６を経て、マイクロレンズを規則的に多数配置したレンズアレイ板７と二次元撮像素子８から成る所謂ハルトマン−シャック光学系に入射し、図２（ａ）に示すように、二次元撮像素子８上にマイクロレンズの数に応じた点光源像を形成する。
【０００９】
ここで、リレーレンズ６はその前側焦点が前記空中像位置になるように配置し、レンズアレイ板７は被検眼角膜Ｃが対物レンズ及びリレーレンズにより結像する位置に配置すると、被検眼が正視（理想的な光学系）の場合に、眼底Ｆ上の点光源像５からの光は角膜Ｃ上の高さＹ１を出た後に、光軸Ａと平行な光線となって対物レンズ４に入射する。その後、リレーレンズ６により再び光軸Ａに平行な光線となり、レンズアレイ板７上で高さＹ２の位置にあるマイクロレンズ７ａに入射し、マイクロレンズ７ａの光軸焦点位置に向かう。
【００１０】
一方、被検眼に屈折異常があり、特に球面収差成分のみにより光束が乱れる場合には、被検眼角膜Ｃ上の高さＹ１を出た光線は例えば光軸Ａと傾きΦ１をもって出射し、レンズアレイ７ａには傾きΦ２を持って入射する。このレンズアレイ７ａに入射した光線は図２（ｂ）に示すように、光軸Ａから高さＹ２の位置にあるマイクロレンズ７ａの光軸Ｐから距離ΔＹずれた位置に点光源像Ｐ０を形成する。
【００１１】
上記光線からの波面算出は光線追跡によって行うことができるが、ここで対物レンズの焦点距離をＦ１、リレーレンズの焦点距離をＦ２、マイクロレンズ７ａの焦点距離をＦ０とし、ｔａｎΦ≒Φ、長さの単位はｍｍとして計算すると、
Ｙ１＝（Ｆ１／Ｆ２）×Ｙ２
Φ２＝ΔＹ／Ｆ０
Φ１＝（Ｆ２×Ｆ１）×Φ２＝（Ｆ２×Ｆ１）×（ΔＹ／Ｆ０）
となり、球面収差による像点位置の変化（眼底から出て、瞳面での高さＹ１を通過する光線の結像位置）Ｌは、
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【００１２】
瞳面での高さＹ１位置の眼屈折度Ｄは、
Ｄ＝１０００×ΔＹ／（Ｆ０×Ｙ２）×（Ｆ２／Ｆ１）２（ジオプタ）となる。
【００１３】
上記から瞳面上各点の眼屈折度を求めることができるので、これを使えばマップ表示が可能である。
【００１４】
また、被検眼が乱視や不正乱視を有する一般的な場合には、二次元撮像素子８上における光線の結像位置は図２（ｃ）に示すようにＹ方向のΔＹのみならず直交するＸ方向にもΔＸ変位した位置となる。眼屈折度についても、軸角度を持つものや、単純な数式では表示できないものとなり、上述のマップ表示により全体を明瞭に捉えることが可能なものとなる。
【００１５】
一方、被検眼角膜Ｃの形状を測定する際は光軸Ａから離して仮設されていた凹面ビームスプリッタ１１を光軸Ａに斜設する。これによって、点光源９からの光はコンデンサレンズ１０を通過後に、凹面ビームスプリッタ１１で反射され、被検眼角膜Ｃの曲率半径の凡そ１／２の位置に向かって投影される。
【００１６】
被検眼角膜Ｃで反射された光線は光軸Ａに平行な光線となり凹面ビームスプリッタ１１を透過し、対物レンズ４並びにリレーレンズ６によって光軸Ａに平行な光線となり、レンズアレイ板７と二次元撮像素子８から成るハルトマン−シャック光学系に入射し、図２（ａ）に示すと同様に、二次元撮像素子８上にマイクロレンズの数に応じた点光源像を形成する。
【００１７】
ここで、角膜形状の形態によって、二次元撮像素子上の点光源像位置は変化するが、角膜上の各点に対応した収差は眼屈折力測定装置と同様な表示が可能である。
【００１８】
図３は角膜形状測定機能を有する眼屈折力測定装置の更なる展開例を示しており、主要な部分は図１と共通である。即ち、点光源１からの光はコンデンサレンズ２により一度空中像を結んだ後に、ビームスプリッタ３で反射し、対物レンズ４に入射し、光軸Ａに平行な光束となる。
【００１９】
その後、被検眼Ｅの角膜Ｃ、水晶体Ｌを経て眼底Ｆにおいて点光源像５を結像する。点光源像５からの光は再び水晶体Ｌ、角膜Ｃを通過後に、対物レンズ４、ビームスプリッタ３を透過して空中像を形成し、リレーレンズ６を経て、図１で説明したと同様に、二次元撮像素子８上にマイクロレンズの数に応じた点光源像を形成する。
【００２０】
次に、点光源１とコンデンサレンズ２の間の光軸Ｂ上にビームスプリッタ３２を斜設し、固視標３１からの光束を導入する。固視標は被検眼Ｅの視線を一定に保ち、安定した眼屈折力測定を行うためのものであり、光軸方向に独立に移動させることにより被検眼Ｅの調節機能を寛解させることもできる。また、点光源１、コンデンサレンズ２、固視灯３１を含む投影系Ｋは被検眼Ｅの屈折度数に応じてピント調整が可能である。
【００２１】
また、光軸Ａ上にはビームスプリッタ３５が配置され、リレーレンズ３３により被検眼前眼部が二次元撮像素子３４上に投影され、アライメントに使用される。
【００２２】
次に、被検眼角膜Ｃの形状を測定する際は光軸Ａから遊離して仮設されていた凹面ビームスプリッタ１１を光軸Ａに斜設する。これによって、点光源９からの光はコンデンサレンズ１０を通過後、凹面ビームスプリッタ１１で反射され、被検眼角膜Ｃの曲率半径の凡そ１／２の位置に向かって投影されることは、先の実施の形態と同様である。
【００２３】
なお、先の実施の形態において、凹面ビームスプリッタ１０は平面でもよく、また光軸Ａ上に常設することも可能である。
【００２４】
図４はレフラクト測定並びにケラト測定の計測結果を二次元撮像素子３４で撮像した前眼部像４２と共にモニタ画面４１上に表示した例で、瞳孔像４３の内部を複数の屈折度数領域に分割し複数のエリア４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄとしてイソプタ表示する。ここで、分割エリアは例えば多色カラー表示され、各領域の屈折度数はスケール４５により明示する。
【００２５】
なお、この表示においては、レフラクト測定の結果とケラト測定の結果を選択的に表示することが可能な上、角膜形状を屈折度に変換して表示することも可能である。
【００２６】
図５は本発明に係る他の眼屈折力測定装置を示しており、波面を変位させて光束を干渉させ測定する横変位型干渉方式の実施の形態である。光源５１からの光はコンデンサレンズ５２により一度空中像を結んだ後に、ビームスプリッタ５３で反射し、対物レンズ５４に入射し、光軸Ｄに平行な光束となる。
【００２７】
その後、被検眼Ｅの角膜Ｃ、水晶体Ｌを経て眼底Ｆにおいて点光源像５５を結像する。点光源像５５からの光は再び水晶体Ｌ、角膜Ｃを通過後、対物レンズ５４、ビームスプリッタ５３を透過して空中像を形成後に、リレーレンズ５６で光軸Ｄに平行な光束となり、光線を進行方向に垂直にΔＳだけ変位させるサバール板のような光束変位手段５７を経て、二次元撮像素子５８に至り干渉縞を形成する。
【００２８】
ここで、リレーレンズ５６はその前側焦点が前記空中像位置になるように配置し、光束変位手段５７はリレーレンズ５６の近傍に配置される。また、二次元撮像素子５８は被検眼角膜Ｃが対物レンズ５４及びリレーレンズ５６により結像する位置に配置する。
【００２９】
図６は互いに距離ΔＳだけ横ずらしした２つの光束、即ち振幅分割した同一の２波面である波面Ｗ１１並びにＷ１２を重ね合わせた状況を示し、光軸位置Ｏ１は変位前の位置、光軸位置Ｏ２は変位させた位置を表す。図７は波面Ｗ１１並びにＷ１２を重ね合わせた際の光路差の変化状況を示している。
【００３０】
基準軸Ｅｗ上の距離Ｘｗにおける波面Ｗ１１の光路長をΦ（ＸＷ）とすると、干渉縞の次数ΔＭ（ＸＷ，ΔＳ）は次の一般式で表される。
ΔＭ（ＸＷ，ΔＳ）＝（１／λ）×｛Φ（ＸＷ）−Φ（ＸＷ−ΔＳ）｝
ここで、ＸＷ＝０、Φ（０）＝０（基準位置に設定）とすると、
ΔＭ（ΔＳ，ΔＳ）＝（１／λ）×｛Φ（ΔＳ）｝…（１）
ΔＭ（２ΔＳ，ΔＳ）＝（１／λ）×｛Φ（２ΔＳ）−Φ（ΔＳ）｝…（２）
ΔＭ（３ΔＳ，ΔＳ）＝（１／λ）×｛Φ（３ΔＳ）−Φ（２ΔＳ）｝…（３）
となり、（１）、（２）式より、
ΔＭ（ΔＳ，ΔＳ）＋ΔＭ（２ΔＳ，ΔＳ）＝（１／λ）×｛Φ（２ΔＳ）｝
【００３１】
更に、（１）、（２）、（３）より
ΔＭ（ΔＳ，ΔＳ）＋ΔＭ（２ΔＳ，ΔＳ）＋ΔＭ（３ΔＳ，ΔＳ）＝（１／λ）×｛Φ（３ΔＳ）｝
となる。
【００３２】
シェアリング干渉縞からΔＭ（ΔＳ，ΔＳ）、ΔＭ（２ΔＳ，ΔＳ）、ΔＭ（３ΔＳ，ΔＳ）を測定すると、（１）、（２）、（３）式から各点での光路長Φ（ΔＳ）、Φ（２ΔＳ）、Φ（３ΔＳ）が求められる。
【００３３】
同様にして、更に周辺各部での光路長Φ（４ΔＳ）、Φ（５ΔＳ）、…、を決定し、瞳の高さと対応させた光路差（波長単位）をマップで表示する。
【００３４】
本光学系は、図３に示すレフラクト測定機能と同等であり、対物レンズ５４と被検眼角膜Ｃの間にケラト測定機能を追加することが可能である。
【００３５】
更に、レフラクト及びケラト測定結果は図４の形式で表示される。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る眼屈折力測定装置は、レフラクト測定及びケラト測定の両者を波面計測手段で計測することによって眼屈折力機能をより正確、精密に把握することが可能である。更に、共通の受光光学系を採用することにより、低コストでシンプルとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】角膜形状測定機能を有する眼屈折力測定装置の構成図である。
【図２】二次元撮像素子上にマイクロレンズの数に応じて形成される点光源像、マイクロレンズの光軸からずれた位置に形成される点光源像、被検眼が乱視や不正乱視を有する一般的な場合の二次元撮像素子上における光線の結像位置の説明図である。
【図３】角膜形状測定機能を有する眼屈折力測定装置の更なる説明図である。
【図４】計測結果のモニタ画面上の表示例の説明図である。
【図５】波面を変位させて光束を干渉させ測定する横変位型干渉方式の構成図である。
【図６】振幅分割した同一の２波面の重ね合わせ状態の説明図である。
【図７】波面を重ね合わせた際の光路差の変化状態の説明図である。
【符号の説明】
１  光源
２  コンデンサレンズ
３  ビームスプリッタ
４  対物レンズ
５  点光源像
６  リレーレンズ
７  レンズアレイ板
８  二次元撮像素子
【図１】
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【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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