(57)【要約】【目的】被検者眼に細い光束を照射し、眼底からの反射光を特定パターンを通して測定することにより、被検者眼の屈折力分布を測定する方法、装置である。【構成】被検者眼の眼底と角膜に細い光束を照射するための絞りを有した投光光学系と、角膜位相当位置に置かれた特定パターン（多重リングパターン等）を通して受光素子に導く受光光学系とをもち、受光素子で検知された測定値から、角膜の各部位毎に屈折力を計算し、角膜上の屈折力分布の状態を表示する機能をもった屈折力測定装置において、投光光学系が、被検者眼の屈折力に応じて可動の機構を有したもの。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査者の眼底と角膜に光束を入射する移動可能な投光手段と、その眼底からの反射光を受光側に置かれた特定パターンを経て受光素子で検知する手段と、受光素子で得られた値から人眼の屈折力分布と角膜の通過点とを同時に計算する手段と、その値を表示する手段を有したことを特徴とした眼屈折力測定装置。
【請求項２】
移動可能な投光手段は、眼底に結像する絞りが被検査者の屈折力に比例して移動可能であることを特長とした請求項１に記載の眼屈折力測定装置。
【請求項３】
移動可能な投光手段は、眼底に結像する絞りが２段階以上で移動可能であることを特長とした請求項１に記載の眼屈折力測定装置。
【請求項４】
受光側の特定パターンが、光の透過／遮光を交互に繰り返す多重リング状のスリット絞りであることを特長とした請求項１に記載の眼屈折力測定装置。
【請求項５】
受光側の特定パターンが、光の透過／遮光を交互に繰り返す格子状のスリット絞りであることを特長とした請求項１に記載の眼屈折力測定装置。
【請求項６】
眼底からの反射像を受光する素子が２次元素子であり、反射像の合焦位置に合せて移動可能にしたことを特長とした請求項１に記載の眼屈折力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、眼科／眼鏡分野における人眼の屈折力を他覚的に自動で測定する眼屈折力測定装置（通称オートレフ）に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
特定の光束を人眼内に照射し、被検者の眼底からの反射光を検知し、この反射光の情報を用いて演算を行い、人眼の屈折力を測定する屈折力測定装置には、種々な方法が実現されている。最近は、従来のような角膜のある位置での屈折力測定から代表的な屈折力情報を提供する装置のほかに、角膜上の広範囲での屈折力の分布を測定し、表示をする装置が提供されている。これにより、屈折矯正手術において角膜表面の切削手術を行う時に有効に働いている。また、手術に限らずとも角膜上での屈折力分布を知ることで、人眼の視力評価にも利用されている。
【０００３】
しかしながら、広範囲の屈折力を測定する装置は、原理的にいわゆる「ハルトマン・シャック法」を用いているため、受光部には短焦点距離のレンズアレーが必要であり、測定精度を上げるためにはレンズアレーの数を多くすることが要求されている。この数多いレンズアレーを製作することは部品単価を上げ、細かな組立調整には、多くの熟練と工数が必要であった。また投光系は固定のため人眼の高屈折力の測定には像ボケのため誤差が大きく、測定範囲をせまくなるという欠点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、角膜の広範囲にわたりそれぞれの位置で代表される人眼の屈折力を測定するのに、ハルトマン・シャック法のレンズアレーを用いることなく、極めて安価にかつ簡単に、また投光側を可動させることから極めて精度の高い人眼の角膜上での屈折力分布情報を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
被測定者の眼底と角膜に光束を入射する移動可能な投光手段と、その眼底からの反射光を受光側に置かれた特定パターンを通して受光素子で検知する手段と、受光素子から得られた値から人眼の屈折力分布と角膜の通過点とを同時に計算する手段と、その値を表示する手段を有した眼屈折力測定装置を提供する。
【０００６】
移動可能な投光光束は、投光光学系の眼底に相当する位置に置かれた絞りを通して照射され、人眼の屈折力に応じて眼底に結像される絞りの像の位置を調整するのである。この時の移動量は、その時の位置と、その位置で計算された屈折力から計算される絞り位置との差がある一定以下になるように移動するフィードバック機構を有している。あるいは、あらかじめ移動量を２つ以上設定し、測定時に自動的に各位置で測定できる機能を有している。
【０００７】
受光光学系は、眼底からの反射光を集光し結像させる結像光学部と、結像を検知する受光素子からなっている。結像光学部の角膜と共役な位置には多重のリング状あるいは格子状のパターン絞りがおかれ、眼底からの反射光束を透過／遮断の交互に分けて受光素子へ照射するようになっている。この受光素子は結像パターンの大きさに合せて前後に移動できる機能も付属できる。
【０００８】
【作用】
本発明の作用を図１を用いて説明する。光軸Ａ１は投光光学系を示し、Ａ１の光源１は移動可能であり、ここから照射された光束は、結像レンズ３及び５そしてハーフミラー６により絞り４の像を角膜上７に、また光源１の像を眼底９に結像する。Ａ２は受光光学系を示し、眼底９で反射された光束は瞳孔８、角膜７を透過して対物レンズ１１で屈折を受けた後、パターン絞り１２でパターン光に変更された後、結像レンズ１３を透過して受光素子１４に結像する。１５は受光素子部を可動するモーターを、また１６は受光素子１４で検知された画像を処理を行う処理部を、１７はその値を表示する表示部を示している。このパターン絞りを通過した透過光は受光素子に入射する位置が屈折力の大きさに比例する。また、このパターン絞りは角膜と共役な位置に置かれているため、パターンの通過位置と角膜通過位置が１対１に対応する。つまり、角膜の特定位置での屈折力が求められるのである。
【０００９】
眼底で反射されパターンを通して受光素子上に結像された像は被検者の屈折力情報をもち、これを装置内蔵あるいは外部の情報処理機器で画像処理し、変位量を解析することで角膜の各特定位置に代表される屈折力を計算するのである。この時、解像力をあげるため受光素子はモーターに接続され、パターン分布の大きさに合せて移動可能とすることもできる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の眼科装置の実施形態について、図面を参照しつつ詳述する。本実施例の測定方法は、角膜表面の複数の所定位置においてその位置から出射した光線による屈折力を計算するもので、これらのデータを総合的に評価することで、角膜上の屈折力の分布がわかるのである。
【００１１】
図２は本発明の投光光学系の実施例の一つであり、結像レンズ３からｂの位置に置かれた移動可能な光源１の移動量をｚとする。図にあるように角膜が絞り４に対物レンズ５によりＭ倍の倍率で投影されるとき、それぞれのレンズの焦点距離をｆ３、ｆ４とし、人眼の屈折力をＤとするとｚは次の関係式で示される。
ｚ＝ｆ４２・Ｄ／Ｍ２／（１０００−Ｄ・ｄ）
またｂは、
ｂ＝ｆ４＋ｆ４２／Ｍ／ｆ３
ここに、ｄは屈折矯正の基準位置（ＶＤ）であり、ｄ＝１２ｍｍとされる。また人眼の屈折力Ｄは、移動させる時点では不明であるため、フィードバック機構をもって受光素子での波形のピークを捜すように移動されるか、あらかじめある範囲に移動量を決めておき一回の測定毎にステップ移動して一番波形がピークに近い値をもってＤとすることもできる。
【００１２】
図３はパターン絞り１２の多重リング絞りの実施例を示し、２１は透過部を、２２は遮光部を示している。眼底からの光束はこの絞りにより、人眼の屈折力による光の偏向具合を受光素子に伝えるのである。なお、実施例では可測角膜最大径は直径６ミリ、多重リングの本数は４本である。図４は実施例を理論的に説明するための詳細図で、角膜７のＨｉ光軸からの高さで出射した光線が、対物レンズ１１、パターン絞り１２、結像レンズ１３、受光素子１４上でそれぞれ光軸からｙ１ｉ、ｈｉ、ｙ２ｉ、Ｙｉで通過する状態を示している。また、角膜のパターン絞りへの結像倍率をｍとし、対物レンズ、結像レンズの焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２とし、受光素子の置かれる位置を結像レンズからａの距離としてある。
【００１３】
今、角膜上の任意の位置での屈折力Ｄｉは、角膜前ｄの位置（ＶＤ）で測定されるとすると、図４の変数を用いて受光素子上の大きさＹｉを次のように表わすことができる。
Ｙｉ＝ｇ１（ａ）＋ｇ２（Ｄｉ）
ここに、ｇ１（ａ）はａによって決まる大きさを表わす関数で、
ｇ１（ａ）＝Ｈｉ・（ｍ・（ｆ２−ａ）／ｆ２＋ｆ２／ｆ１）
ｇ２（Ｄｉ）は、屈折力Ｄｉにより決まる大きさを表わす関数で、
ｇ２（Ｄｉ）＝Ｈｉ・Ｄｉ・ｆ２／ｍ／（１０００−Ｄｉ・ｄ）
とそれぞれ表わすことができる。ａが既知であれば各Ｈｉ毎にＹｉを測定することにより、Ｈｉ毎のＤｉを求めることができるのである。
【００１４】
図５は受光素子を移動させた時の説明図で、例えば、ハイパワー測定で像が大きくなり過ぎて受光素子に入りきれなくなる場合に、既定値ａからｘだけ移動させることで十分受光素子で検知できることを示している。ｙ１ｘは低パワー測定時の最外光束の軌跡で、パターン絞りでｈｘの位置で透過後、受光素子にＹｘで検知される状態を示しているが、高パワー測定時には、パターン絞りの高さｈｘは同じのため、受光素子には広がった軌跡として入射してしまう。そのため、受光素子をｘだけ移動させることで素子上では、Ｙｘ’という適度な大きさに収めるのである。また、ｘはａの変数と考えられるため、受光素子上の測定値Ｙｉを固定した場合には、Ｄｉをｘの移動量で測定できることも示している。
【００１５】
このようにリング上のある一点の屈折力は、そのリングに１対１に対応する角膜位置の値となり、全リングの値を計算することで、全角膜位置での屈折力分布を求めることと同値になる。つまり、角膜上の対応するＨｉの位置に、屈折力Ｄｉ（受光素子上ではＹｉ）を対応させるのである。広範囲測定により屈折力の波面収差の情報も得ることができるのである。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は屈折力分布情報を提供するため、近年の屈折矯正手術において角膜表面の切削手術を行う場合に、あるいは被検者の視力測定時における各種の収差を評価する場合に有効に働くのである。装置は、従来のレンズアレーを不使用とし部品単価、製造工数を下げると共に、投光光学系を被検者の屈折力に合せて移動可能にしたことにより、精度を向上させた装置を提供できるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての眼科装置の構造概略図。
【図２】本発明の一実施形態として投光光学系の説明図。
【図３】本発明の一実施形態としての多重リングパターン図。
【図４】原理説明のための詳細図
【図５】移動検知の原理説明のための詳細図
１　　　　投光光学系の光源
３　　　　投光光学系の結像レンズ
４　　　　眼底用の結像絞り
５　　　　投光光学系の結像レンズ
６　　　　ハーフミラー
７　　　　角膜
８　　　　瞳孔
９　　　　眼底（網膜）
１０　　　人眼
１１　　　受光光学系の対物レンズ
１２　　　パターン絞り
１３　　　受光光学系の結像レンズ
１４　　　受光素子
１５　　　受光素子移動用モーター
１６　　　演算処理部
１７　　　表示部
２１　　　多重リングパターンの透過部
２２　　　多重リングパターンの遮光部
【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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