JP2012075646A - 眼屈折力測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 同一被検眼において瞳孔径が狭いときと広いときの眼屈折力の両方を容易に測定する。
【解決手段】 被検眼眼底に測定光束を投光しその眼底反射光束を測定光軸から距離の異なる複数の指標パターン像として二次元撮像素子に撮像させる測定光学系と、測定光学系の光路に配置され、かつ瞳孔と共役位置から外れた位置に配置された光束偏向部材を有し、光束偏向部材を測定光学系の測定光軸の回りに回転させることにより瞳上で複数のパターン光束を偏心回転させる回転手段と、を備え、二次元撮像素子に撮像された各指標パターン像に基づいて被検眼の眼屈折力を測定する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、被検者眼の眼屈折力を測定する眼屈折力測定装置に関する。

被検眼眼底に測定光束を投光しその眼底反射光をリングパターン像として取り出して二次元撮像素子に撮像させる測定光学系を備える眼屈折力測定装置において、その投影光学系と受光光学系の共通光路に光束偏向部材を回転駆動可能に設けることにより、被検眼の眼屈折力を測定する装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００５−１８５５２３号公報

ところで、日常生活では、昼や夜、室内や室外といった明るさが異なると、瞳孔径も変化するため、被検者によっては、異なる瞳孔径での他覚検査が必要になる場合が発生する。

しかしながら、上記特許文献１の装置では、同一被検眼における一定の瞳孔径（例えば、φ＝４ｍｍ）を想定した眼屈折力が測定されるのみであり、測定範囲を変更することはできない。

本発明は、上記の従来技術に鑑み、同一被検眼において瞳孔径が狭いときと広いときの眼屈折力の両方を容易に測定できる眼屈折力測定装置を提供することを技術課題とする。

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） 被検眼眼底に測定光束を投光しその眼底反射光束を測定光軸から距離の異なる複数の指標パターン像として二次元撮像素子に撮像させる測定光学系と、前記測定光学系の光路に配置され、かつ瞳孔と共役位置から外れた位置に配置された光束偏向部材を有し、該光束偏向部材を前記測定光学系の測定光軸の回りに回転させることにより瞳上で複数のパターン光束を偏心回転させる回転手段と、を備え、前記二次元撮像素子に撮像された各指標パターン像に基づいて被検眼の眼屈折力を測定する。
（２） 前記測定光学系は、被検者眼の前眼部と略共役な位置に配置され、被検眼の瞳上から複数のリング光束を取り出すためのリング状のリング光学部材を有し、
前記測定光学系及び光束偏向部材は、被検者眼の瞳孔上において内側領域に位置する第１測定領域で所定のリング光束が偏心回転され、かつ、被検者眼の瞳孔上において前記内側領域を円環状に取り囲む第２測定領域で他のリング光束が偏心回転されるように設定されていることを特徴とする（１）記載の眼屈折力測定装置。
（３） 前記二次元撮像素子に撮像される各リング像に基づいて眼屈折力をそれぞれ算出する算出手段であって、各リング像用に設定された眼屈折値とリング径に基づいて第１測定領域及び第２測定領域での眼屈折力をそれぞれ算出することを特徴とする（２）記載の眼屈折力測定装置。
（４） 外側のリング光束が前記二次元撮像素子上に入射されるように前記測定光学系の一部を光軸方向に移動させる駆動手段を備えることを特徴とする（３）記載の眼屈折力測定装置。
（５） 前記第１測定領域は、瞳上においてφ＝３．０〜４．０ｍｍのいずれかを上限とする領域に設定され、前記第２測定領域は、瞳上において、測定領域の下限がφ＝３．０〜４．５ｍｍのいずれかに設定され、測定領域の上限がφ＝４．５〜６．５ｍｍのいずれかに設定されていることを特徴とする（４）記載の眼屈折力測定装置。
（６） 前記リング光学部材は、径が異なる２つのリングが形成された二重リング開口と、各リング開口に対応する円環状のレンズ部を有するリングレンズと、を備えることを特徴とする（５）記載の眼屈折力測定装置。
（７） 前記リング光学部材における外側リングの重心径、前記リング光学部材から前記二次元撮像素子の撮像面までの距離は、所定の測定可能範囲において前記外側リングによる外側リング像が前記二次元撮像素子の撮像面に収まるように設定されていることを特徴とする（６）記載の眼屈折力測定装置。
（８） 前記リング光学部材における内側リングの重心径は、リング像の位置を経線方向に関して１度ずつ検出したときに、隣接する点同士の間隔が前記二次元撮像素子の一画素となるように設定されていることを特徴とする（７）記載の眼屈折力測定装置。

本発明によれば、同一被検眼において瞳孔径が狭いときと広いときの眼屈折力の両方を容易に測定できる。

以下、本発明の最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本装置における光学系及び制御系の概略構成図である。測定光学系１０は、被検眼の瞳孔中心部から眼底にスポット状の光束を投影する投影光学系１０ａと、その反射光を瞳孔周辺部から複数のリング光束として取り出す受光光学系１０ｂから構成される。投影光学系１０ａは、測定光軸Ｌ１上に配置されたＬＥＤやＳＬＤ等の近赤外点光源１１、リレーレンズ１２、ホールミラー１３、光束偏向部材であるプリズム１５、プリズム１５を光軸Ｌ１を中心に回転駆動させる回転手段である第１駆動部２３、測定用対物レンズ１４からなり、この順に被検眼に向けて配置されている。光源１１は被検眼眼底と共役な関係となっており、ホールミラー１３のホール部は瞳孔と共役な関係となっている。プリズム１５は被検眼Ｅの瞳孔と共役な位置から外れた位置に配置されており、通過する光束を光軸Ｌ１に対して偏心させる。なお、プリズム１５に代えて平行平面板を光軸Ｌ１上に斜めに配置する構成でも良い。測定用対物レンズ１４と被検眼の間には、光路分岐部材であるビームスプリッタ２９が配置されている。ビームスプリッタ２９は、前眼部観察光及びアライメント光を観察光学系５０に反射させ、固視標光学系３０の光束を被検眼に導く。

ビームスプリッタ２９により光軸Ｌ１と同軸にされる光軸Ｌ２上には、観察系対物レンズ３６、ハーフミラー３５、ダイクロイックミラー３４、投光レンズ３３、固視標３２、可視光源３１が順次配置されており、光源３１〜観察系対物レンズ３６により固視標光学系３０が構成される。光源３１及び固視標３２は光軸Ｌ２方向に移動することにより被検眼の調節を解く。光源３１は固視標３２を照明し、固視標３２からの光束は投光レンズ３３、ダイクロイックミラー３４、ハーフミラー３５、対物レンズ３６を経た後、ビームスプリッタ２９で反射して被検眼に向かい、被検眼は固視標３２を固視する。

４０は被検眼正面からアライメント指標を投影する光学系であり、光源４１からの近赤外光は集光レンズ４２により集光されてダイクロイックミラー３４、ハーフミラー３５、対物レンズ３６を介して略平行光束とされた後、ビームスプリッタ２９で反射されて被検眼に投影される。

５０は観察光学系であり、ハーフミラー３５の反射側には、撮影レンズ５１、撮像素子であるＣＣＤカメラ５２が配置されている。カメラ５２の出力は画像処理部７７を介してモニタ７に接続されている。被検眼の前眼部像は、ビームスプリッタ２９、対物レンズ３６、ハーフミラー３５、撮影レンズ５１を介してカメラ５２の撮像素子面に結像し、観察画像がモニタ７に表示される。観察光学系５０は被検眼角膜に形成されるアライメント指標像を検出する光学系及び瞳孔位置を検出する光学系を兼ねることも可能であり、画像処理部７７により指標像の位置及び瞳孔位置が検出される。

受光光学系１０ｂは、投影光学系１０ａの測定用対物レンズ１４、プリズム１５及びホールミラー１３を共用し、ホールミラー１３の反射方向の光路に配置されたリレーレンズ１６、ミラー１７、ミラー１７の反射方向の光路に配置された受光絞り１８、コリメータレンズ１９、リングレンズ２０、ＣＣＤ等の二次元撮像素子２２（以下、撮像素子２２と記載する）を備える。受光絞り１８及び撮像素子２２は、被検眼眼底と共役な関係となっている。撮像素子２２の出力は、画像処理部７１を介して制御部７０に接続されている。また、制御部７０には、メモリ７５が接続されており、リング像に基づいて眼屈折力を算出するための演算プログラム等を記憶できる。また、制御部７０は、装置全体の制御を行う。撮像素子２２には、例えば、１／３型の３０万画素ＣＣＤが用いられる。

リングレンズ２０は、測定光学系１０の光路における被検眼前眼部と略共役な位置に配置され、投影光学系１０ａで照明された眼底の微小領域からの反射光を測定光軸Ｌ１から距離の異なる複数の測定光束に分割し、それぞれ撮像素子２２の撮像面に集光させる。これにより測定光軸から距離の異なる複数のリングパターン像が撮像素子２２に受光される。すなわち、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、リングレンズ２０は、平板上に円筒レンズをリング状に２つ形成した第１レンズ部２０ａ及び第２レンズ部２０ｂと、このレンズ部以外を遮光のためのコーティングを施した遮光部２０ｃより構成されている。この遮光部２０ｃにより、径が異なる２つのリングが形成された二重リング状開口が形成される。そして、各リング開口に対応する円環状の第１レンズ部２０ａ及び第２レンズ部２０ｂが光軸Ｌ１を中心として、同心円状にそれぞれ異なる半径にて形成されている。なお、実施例においては、第２レンズ部２０ｂの半径が第１レンズ２０ａの半径よりも大きい半径を持つように構成されている。リングレンズ２０は、例えば、遮光部２０ｃが被検眼瞳孔と共役位置（共役位置とは、厳密に共役である必要はなく、測定精度との関係で必要とされる精度で共役であれば良い）となるように受光光学系に設けられている。このため、眼底からの反射光は瞳孔周辺部から第１レンズ部２０ａ及び第２レンズ部２０ｂに対応した大きさでリング状に取り出される。リングレンズ２０に平行光束が入射すると、その焦点位置に配置された撮像素子２２上には、リングレンズ２０と同じサイズのリング像が集光する。なお、リング状開口を持つ遮光部２０ｃは、リングレンズ２０の近傍に別部材で構成しても良い。

また、投影光学系１０ａの光源１１と、受光光学系１０ｂの受光絞り１８、コリメータレンズ１９、リングレンズ２０、撮像素子２２は、可動ユニット２５として光軸方向に一体的に移動可能となっている。駆動ユニット２６は、外側のリング光束が各経線方向に関して撮像素子２２上に入射されるように測定光学系１０の一部を光軸方向に移動させる。すなわち、２６は可動ユニット２５を光軸方向に移動させる駆動部であり、被検眼の球面屈折誤差（球面屈折力）に応じて移動させることで、球面屈折誤差を補正し、被検眼眼底に対して光源１１、受光絞り１８及び撮像素子２２が光学的に共役になるようにする。可動ユニット２５の移動位置は、ポテンショメータ２７により検出される。なお、ホールミラー１３とリングレンズ２０は、可動ユニット２５の移動量に拘わらず、被検眼の瞳と一定の倍率で共役になるように配置されている。

上記構成において、光源１１から出射された近赤外光は、リレーレンズ１２、ホールミラー１３、プリズム１５、対物レンズ１４、ビームスプリッタ２９を経て、被検眼の眼底上にスポット状の点光源像を形成する。このとき、光軸周りに回転するプリズム１５により、ホールミラー１３のホール部の瞳投影像（瞳上での投影光束）は、高速に偏心回転される。
眼底に投影された点光源像は反射・散乱されて被検眼を射出し、対物レンズ１４によって集光され、高速回転するプリズム１５、ホールミラー１３、リレーレンズ１６、ミラー１７を介して受光絞り１８の位置に再び集光され、コリメータレンズ１９とリングレンズ２０（第１レンズ部２０ａ及び第２レンズ部２０ｂ）とによって撮像素子２２に二重リング状の像（二重リング像）が結像する（図５参照）。撮像素子２２からの出力信号は画像処理部７１により検出処理される。

プリズム１５は、投影光学系１０ａと受光光学系１０ｂと共通光路に配置されている。このため、眼底からの反射光束は、投影光学１０ａと同じプリズム１５を通過するため、それ以降の光学系ではあたかも瞳孔上における投影光束・反射光束（受光光束）の偏心が無かったかのように逆走査される。

次に、測定光学系１０によって形成される瞳上の測定領域について説明する。図３は瞳上での各リング光束について説明する図であり、図４は偏心回転されたときの測定領域について説明する図であり、図５は、撮像素子２２上のリング像について示す図である。

図３（ａ）に示すように、眼底反射光の内、リングレンズ２０の第１レンズ部２０ａによって第１リング光束１０１が瞳孔上から抽出される。このとき、測定光軸Ｌ１（対物レンズ１４の光軸）は、眼Ｅの略瞳孔中心にアライメントされている。よって、第１駆動部２３によりプリズム１５が偏心回転されると、第１リング光束１０１が瞳孔Ｐｕの中心Ｐｃ回りに偏心回転する。

そして、プリズム１５が高速回転されることにより、図４（ａ）に示されるように第１リング光束１０１が瞳孔上の第１測定領域Ｔ１内を高速で移動することになる。したがって、リング光束１０１の偏心回転により略円形上の第１測定領域Ｔ１が形成される。

このとき、撮影素子２２上のリング像は、瞬間を捉えれば、異なる測定位置でのリング像だが、プリズム１５が高速回転されることにより、最終的には、各位置で得られたリング像を積分した第１のリング状の像（図５の第１リング像１０５）が撮像素子２２上に受光される。これにより、第１測定領域Ｔ１に対応する瞳孔領域内における平均的な屈折力が得られる。また、これにより、一部の屈折情報だけでは、測定結果の算出が困難であるような白内障、小瞳孔眼等の異常眼に対しても、測定領域Ｔ１内の各位置での屈折情報を得ることにより、眼屈折力測定が可能である。なお、第１リング像は、図５に示される撮像素子２２に結像された二重リング像内、内側のリング像１０５を示している。

また、図３（ｂ）に示すように、眼底反射光の内、リングレンズ２０の第２レンズ部２０ｂによって第２リング光束１０２が瞳孔上から抽出される。このとき、第２リング光束１０２は、第１リング光束１０１を円環状に取り囲んで形成される。そして、第１駆動部２３によりプリズム１５が偏心回転されると第２リング光束１０２が瞳孔Ｐｕの中心Ｐｃ回りに偏心回転する。

そして、プリズム１５が高速回転されることにより、図４（ｂ）に示されるように第２リング光束１０２が瞳孔上で、第２測定領域Ｔ２内を高速で移動することになる。したがって、リング光束１０２の偏心回転により略円環状の第２測定領域Ｔ２が第１測定領域Ｔ１の外側に形成される。

このとき、撮影素子２２上のリング像は、瞬間を捉えれば、異なる測定位置におけるリング像だが、プリズム１５が高速回転されることにより、最終的には、各位置で得られたリング像を積分した第２のリング状の像（図５の第２リング像１０６参照）が撮像素子２２上に受光される。これにより、第２測定領域Ｔ２に対応する瞳孔領域内における平均的な屈折力が得られる。また、これにより、一部の屈折情報だけでは、白内障等の異常眼に対しても、測定領域Ｔ２内の各位置での屈折情報を得ることにより、眼屈折力測定が可能である。なお、本構成は、瞳孔径が第２測定領域Ｔ２より小さく、一部の測定光束が虹彩に遮断されても、瞳孔内を通過した測定光束によるリング像に基づいて眼屈折力を取得できる。

図６は、本発明のように、瞳上の各測定領域を示した図である。図６に示されるように、本発明においては、第１リング光束１０１と第２リング光束１０２を高速で同時に偏心回転移動させることにより、φ（直径）＝１．０ｍｍ〜φ＝６．０ｍｍの測定領域を測定可能な構成になっている。

本実施形態において、第１レンズ部２０ａとプリズム１５の回転により形成される第１測定領域Ｔ１は、瞳上においてφ＝４．０ｍｍより内側の領域に対応するように設定されている。より好ましくは、瞳上において、φ＝３．０〜４．０ｍｍのいずれかを上限とする領域に対応するように設定されている。なお、第１測定領域Ｔ１は、中心部に測定しない領域（例えば、φ＝１．０ｍｍ領域内）があってもよい。

第２レンズ部２０ｂとプリズム１５の回転により形成される第２測定領域Ｔ２は、瞳上において、測定領域の下限がφ＝３．０〜４．５ｍｍのいずれかに対応するように設定されている。また、第２測定領域Ｔ２は、測定領域の上限がφ＝４．５〜６．５ｍｍのいずれかに対応するように設定されている。

すなわち、リングレンズ２０のレンズ部の重心径、瞳上でのリングレンズ２０のレンズ部の投影倍率（測定光学系１０の光学系によって決定される）、プリズム１５による偏心量は、第１測定領域Ｔ１で所定のリング光束が偏心回転され、かつ、第１測定領域Ｔ１を円環状に取り囲む第２測定領域Ｔ２で他のリング光束が偏心回転されるように設定されている。

例えば、第１測定領域Ｔ１がφ＝１．０ｍｍ〜φ＝３．５ｍｍの領域に設定され、第２測定領域Ｔ２をφ＝３．５ｍｍ〜φ＝６．０ｍｍの間の領域に設定される。そして、第１測定領域Ｔ１は、同一被検眼において、瞳孔径が狭いときを想定した眼屈折力を測定するために用いられ、例えば、瞳孔径が狭くなる昼間時を想定した眼屈折力を測定する際に用いられる。また、第２測定領域Ｔ２は、同一被検眼において、瞳孔径が広いときを想定した眼屈折力を測定するために用いられ、例えば、瞳孔径が広がる夜間時を想定した眼屈折力を測定する際に用いられる。

被検者が日常でモノを見ようとする場合において、昼間時等の瞳孔径が狭い時には、虹彩によって眼底への入射光束がけられるために、光束の通過領域が狭くなる（例えば、瞳孔径がφ＝３．０ｍｍである場合、光束の通過領域は、３．０ｍｍ以下の領域となる）。したがって、上記のように第１測定領域Ｔ１内における平均屈折力を測定することにより、瞳上で光束の通過領域が狭い中心領域（内側領域）での眼屈折力が精度よく算出される。

また、夜間時となると、瞳孔径が広がるために、虹彩でけられる眼底への入射光束が少なくなり、光束の通過領域がより広くなる（例えば、瞳孔径がφ＝６．０ｍｍである場合、通過できる光束は、６．０ｍｍ以下の領域となる）。この場合、眼屈折力は、瞳孔径が狭い時の中心領域のみならず、中心領域よりも外側にある周辺領域の眼屈折力も影響することになり、周辺領域の眼屈折力も考慮することが重要となる（例えば、瞳孔径がφ＝３．０ｍｍからφ＝６．０ｍｍへ広がった場合、３．０ｍｍ以下の領域の眼屈折力だけでなく、３．０ｍｍ〜６．０ｍｍの領域についての眼屈折力も影響する）。

すなわち、周辺領域と中心領域で眼屈折力に差がある場合、昼間時の眼屈折力に対して適性に屈折矯正がなされても、夜間においては、周辺領域で屈折誤差が生じ、モノが見づらくなる可能性がありうる。そこで、上記のように第２測定領域Ｔ２内における平均屈折力を測定することにより、周辺領域での眼屈折力が精度よく算出される。

これにより、瞳上の中心領域と周辺領域での眼屈折力が比較可能となるため、周辺領域での屈折誤差を考慮した矯正が可能となる。この場合、例えば、昼間用の眼鏡と夜間用の眼鏡に使用を被検者に薦めるようなことが考えられる。

また、中心領域の眼屈折力と、中心領域及び周辺領域での眼屈折力の平均値とが比較されるようにしてもよい。なお、中心領域及び周辺領域での平均を求めることにより、瞳孔が広がったときの瞳孔全体の平均屈折力が精度良く得られる。そして、瞳孔が狭いときと広いときの瞳孔全体の比較が可能となる。よって、瞳孔が広がったときの屈折誤差を考慮した矯正が可能となる。

すなわち、瞳孔径が狭いときを想定した眼屈折力と瞳孔径が広いときを想定した眼屈折力を同時に測定できることは、昼間や夜間時の眼屈折力の変化を測定できる。

なお、上記のように第２測定領域Ｔ２がφ＝３．５ｍｍ〜φ＝６．０ｍｍのとき、眼Ｅの瞳孔がφ＝７．０ｍｍに広がった場合、φ＝６．０ｍｍ〜７．０ｍｍの領域における屈折力が測定されないが、φ＝３．５ｍｍ〜φ＝６．０ｍｍでの眼屈折力の平均から周辺領域での眼屈折力が得られる。したがって、中心領域の眼屈折力との比較により、瞳孔が広がったときの屈折誤差の影響を求めることが可能である。

一方、眼Ｅの瞳孔がφ＝５．０ｍｍまでしか広がらなかった場合であっても、φ＝３．５ｍｍ〜φ＝５．０ｍｍでの眼屈折力の平均から周辺領域での眼屈折力が得られる。したがって、中心領域の眼屈折力との比較により、瞳孔が広がったときの屈折誤差の影響を求めることが可能である。

なお、第１測定領域Ｔ１の外縁と第２測定領域Ｔ２の内縁について、所定の測定領域（例えば、φ＝３．５ｍｍ）を境に区切られていることが好ましいが、若干、互いの測定領域の重複があっても構わない。また、互いの測定領域が分離されていてもよい。

なお、２重リング像を検出して眼屈折力をしようとする場合、外側のリング像１０６について、眼屈折力の変化によるリング像の変化が内側のリング像１０５に比べて大きい。例えば、眼Ｅがある度数の遠視眼（中心と周辺の眼屈折度は一律とする）を測定した場合、リングレンズ２０には、その度数に対応する拡散光束が入射される。この場合、同じ屈折度数であっても、レンズ部が光軸から離れる位置にあるほど、測定光束のレンズ部への入射角が大きくなる。したがって、正視眼でのリング像と比較した場合、外側のリング像１０６は、内側のリング像よりもリング径の変化が大きい。

また、外側のリング像１０６は、撮像素子２２の中心から離れた位置に形成される。これらのことから、外側のリング像１０６は、撮像素子２２の撮像面から外れてしまう可能性が高い。したがって、これらを考慮した測定を行う必要がある。

撮像素子２２内に二重のリング像を収めるために、リングレンズ２０のレンズ部２０ａ、２０ｂの直径を小さくする必要がある。ただし、直径を小さくしすぎると、リング像の検出精度が低下する。

図７はリングレンズの最小径について説明するための図である。ここで、図２（ｂ）に示すように、ある断面方向においてレンズ部の外周と内周の中間同士を結んだ距離を重心径として定義し、第１レンズ部２０ａの重心径をＧ１、第２レンズ部２０ｂの重心径をＧ２とする。また、同様に、ある経線方向において瞳上のリング光束の外周と内周の中間同士を結んだ距離をリング光束の重心径とする。

まず、本実施形態では、内側リング像の検出精度を確保するべく、重心径Ｇ１は、リング像の位置を経線方向に関して１度ずつ検出したときに、隣接する点同士の間隔が撮像素子２２の一画素（１ピクセル）となるように設定されている。これは、リング像の位置を一度ずつ検出する際の限界径（φ＝１．２８ｍｍ）であり、１／３型の３０万画素ＣＣＤにおけるφ＝１７０ピクセルに相当する。これにより、内側のリング像１０５における位置検出精度が確保される。なお、これは、１／３型の３０万画素ＣＣＤを用いた場合の設定値であり、このようにすれば、内側のリング像１０５が精度よく検出できる程度に重心径Ｇ１が小さくなり、その分、レンズ部２０ｂを内側に配置できる。

また、所定の測定可能範囲においてレンズ部２０ｂによる外側リング像１０６が撮像面２２ａに収まるように、重心径Ｇ２、リングレンズ２０と撮像素子２２との距離Ｆが設定される（図１参照）。ここで、本実施形態では、重心径Ｇ２、距離Ｆは、眼屈折力測定装置における所定の測定可能範囲（例えば、＋１０Ｄ〜−３０Ｄ）内の眼に対して予備測定を行ったとき、撮像面２２ａ内に外側リング像１０６が撮像素子２２の撮像面から外れることなく結像可能となるように設定されている。なお、予備測定は、測定光学系１０が正視眼（０Ｄ）に対応する位置に設定された状態で行われる。この場合、遠視眼ほどリング径が大きくなるため、所定の測定可能範囲として設定された遠視眼の上限に合わせて、重心径Ｇ２、距離Ｆが設定される。

この場合、距離Ｆが大きくなるほど、ディオプターの変化に対するリング像径の変化が大きくなるため、各経線方向に関してリング像１０６が撮像されるように距離Ｆの上限が決定される。また、距離Ｆが小さくなるほど、ディオプターの変化に対するリング像径の変化が小さくなり、測定精度が低下するため、許容される測定精度が得られるように距離Ｆの下限が設定される。そこで、距離Ｆの上限と下限の間で、距離Ｆが設定される。

このようにすれば、測定可能範囲において外側のリング像１０６が撮像面から外れることがないため、強度遠視眼であっても、瞳上の周辺領域と中心領域における眼屈折力の測定が可能となる。

なお、上記のようにして重心径Ｇ１、Ｇ２が決定されると、偏心回転がない状態での瞳上での第１リング光束の重心径が所定の径（例えば、φ＝２．３３ｍｍ）となり、第２リング光束の重心径が所定の径（例えば、φ＝４．７３ｍｍ）となるように測定光学系１０による投影倍率βが決定される。

このようにして、重心径Ｇ１、Ｇ２、投影倍率βが決定されると、第１測定領域Ｔ１がφ＝１．０ｍｍ〜φ＝３．５ｍｍの領域を、第２測定領域Ｔ２がφ＝３．５ｍｍ〜φ＝６．０ｍｍの領域を測定できるようにプリズム１５の偏心量（例えば、±０．４ｍｍ）が決定される。また、レンズ部２０ａ、２０ｂの焦点距離は、リングレンズ２０と撮像素子２２との距離が等しくなるように設定されていることが好ましい。

以上のような構成を備える装置の測定動作について説明する。まず、被検者の顔を図示なき顔支持ユニットに固定させ、固視標３２を固視するよう指示した後、被検眼に対するアライメントを行う。

制御部７０は、光源１１を点灯すると共に、第１駆動部２３によりプリズム１５を高速回転させる。光源１１から出射された測定光は、リレーレンズ１２からビームスプリッタ２９までを介して眼底Ｅｆ上に投影され、瞳投影像（瞳孔上での投影光束）は、高速に偏心回転される。

そして、第１測定領域Ｔ１及び第２測定領域Ｔ２内をそれぞれ第１リング光束１０１と第２リング光束１０２とが通過する。これらのリング光束は、対物レンズ１４〜コリメータレンズ１９までを介して、リングレンズ２０によってリング状光束として取り出され、撮像素子２２から第１リング像１０５及び第２リング像１０６として検出される。

このとき、はじめに眼屈折力の予備測定が行われ、予備測定の結果に基づいて光源３１及び固視標板３２が光軸Ｌ２方向に移動されることにより、被検眼Ｅに対して雲霧がかけられる。その後、雲霧がかけられた被検眼に対して眼屈折力の測定が行われる。

また、制御部７０は、予備測定の結果に基づいて駆動部２６を制御し、第１リング像１０５が正視眼（０ディオプター）に対応する大きさとなるように測定光学系１０の一部を移動させる。これにより、視度が補正されると共に、第２リング像１０６が撮像素子２２の撮像面から外れるのを回避できる。この場合、視度補正を行う場合、第２リング像１０６が利用されても良い。

図５は、測定の際に撮像素子２２に撮像された二重リング像である。撮像素子２２からの出力信号は、画像メモリ７１に画像データ（測定画像）として記憶される。そして、制御部７０は、撮像素子２２に撮像される各リング像に基づいて眼屈折力をそれぞれ算出する。例えば、制御部７０は、画像メモリ７１に記憶された測定画像に基づいて各経線方向に各リング像の位置を特定（検出）する。この場合、制御部７０は、エッジ検出によりリング像の位置を特定する。なお、各リング像の位置の特定は、輝度信号の波形を所定の閾値にて切断し、その切断位置での波形の中間点や、輝度信号の波形のピーク、輝度信号の重心位置などによって求めてもよい。

次に、制御部７０は、特定された各リング像の像位置に基づいて、最小二乗法等を用いて楕円を近似する。そして、制御部７０は、近似した楕円の形状から各経線方向の屈折誤差が求め、これらの屈折誤差と駆動部２６による視度補正量に基づいて被検眼の眼屈折力、Ｓ（球面度数）、Ｃ（柱面度数）、Ａ（乱視軸角度）の各値を演算し、各リング像における測定結果をモニタ７にそれぞれ表示する。

なお、上記に示したように、二重リング像の内、内側の第１リング像１０５と外側の第２リング像１０６は、ディオプターによるリング径の変化量が異なる。そのため、制御部７０は、各リング像用に設定された眼屈折値とリング径に基づいて第１測定領域Ｔ１及び第２測定領域Ｔ２での眼屈折力をそれぞれ算出する。すなわち、それぞれのリング像の径に対応するディオプターを設定しておく必要がある。そして、内側の第１リング像１０５と外側の第２リング像１０６の各リング像専用に設定されたディオプターとリング像径の設定値に基づいて、測定結果が算出される。

制御部７０は、内側の第１リング像１０５の眼屈折力を測定する際には、内側リング像をエッジ検出し、リング像の径を検出する。次いで、内側のリング像専用に設定されたディオプターとリング像径の設定値に基づいて、検出したリング径に対応するディオプターを算出する。

また、制御部７０は、外側の第２リング像１０６の眼屈折力を測定する際には、外側リング像をエッジ検出し、リング像の径を検出する。次いで、外側のリング像専用に設定されたディオプターとリング像径の設定値に基づいて、検出したリング径に対応するディオプターを算出する。

以上のように、本発明により、同一被検眼における瞳孔径が狭いときを想定した第１測定領域Ｔ１内における眼屈折力の平均が得られるため、瞳孔径が狭い場合の瞳孔全体に対応する眼屈折力が測定される。また、同一被検眼における瞳孔径が広いときを想定した第２測定領域Ｔ２内における眼屈折力の平均が得られるため、瞳孔径が広い場合にのみ使用される瞳孔領域に対応する眼屈折力が測定される。

そして、同一被検眼において瞳孔径が狭いときを想定した眼屈折力と瞳孔径が広いときに対応する眼屈折力を同時に容易に測定できる。また、瞳孔径が狭いときを想定した眼屈折力と瞳孔径が広いときに対応する眼屈折力は、各測定領域の平均屈折力であるため、精度のよい眼屈折力を測定することができる。

また、同一被検眼における瞳孔径間の眼屈折力を比較することが可能であり、夜間時における眼屈折力や昼間時における眼屈折力の測定ができ、夜間時と昼間時での眼屈折力の変化を測定することができる。

なお、本実施例においては、同一被検眼において瞳孔径が狭いときを想定した眼屈折力と瞳孔径が広いときに対応する眼屈折力をそれぞれの領域ごとに測定し、各リング像における測定結果をモニタ７にそれぞれ表示するものとしたがこれに限らない。例えば、瞳孔径が広いときに対応する眼屈折力の測定結果は、瞳孔径が狭いときを想定した眼屈折力の測定結果との平均眼屈折力として表示してもよい。

また、上記構成において、瞳上で２つのリング光束を取り出すものとしたが、さらに、３つ以上のリング光束があってもよい。また、連続的なリング像でなく、間欠的なリング像を取り出す構成であってもよく、点像が略リング状に並べられた眼底反射像を取り出す構成（例えば、６点指標）であってもよい。

なお、本実施例においては、リングレンズを用いてリング像を結像させる構成としたが、これに限るものではなく、例えば、リングレンズの代わりとして、集光レンズと、同心円状に複数配置された円錐プリズムが用いられるようにしてもよい。

なお、測定光学系１０は上記のものに限らず、瞳孔周辺部から眼底Ｅｆにリング状の測定指標を投影し、瞳孔中心部から眼底反射光を取り出し、二次元撮像素子にリング状の眼底反射像を受光させる構成等、周知のものが使用できる。

本装置における光学系及び制御系の概略構成図である。 本装置におけるリングレンズの構成図である。 瞳上での各リング光束について説明する図である。 偏心回転されたときの測定領域について説明する図である。 撮像素子上のリング像について示す図である。 瞳上の各測定領域を示した図である。 リングレンズの最小径について説明するための図である。

７ モニタ
１０ 測定光学系
１０ａ 投影光学系
１０ｂ 受光光学系
１１ 光源
１５ プリズム
２２ 二次元撮像素子
２３ 第１駆動部
２９ ビームスプリッタ
３０ 固視標光学系
４０ アライメント指標投影光学系
５０ 観察光学系
７０ 制御部
７５ メモリ

Claims (8)

1. 被検眼眼底に測定光束を投光しその眼底反射光束を測定光軸から距離の異なる複数の指標パターン像として二次元撮像素子に撮像させる測定光学系と、
   前記測定光学系の光路に配置され、かつ瞳孔と共役位置から外れた位置に配置された光束偏向部材を有し、該光束偏向部材を前記測定光学系の測定光軸の回りに回転させることにより瞳上で複数のパターン光束を偏心回転させる回転手段と、を備え、前記二次元撮像素子に撮像された各指標パターン像に基づいて被検眼の眼屈折力を測定する眼屈折力測定装置。
2. 前記測定光学系は、被検者眼の前眼部と略共役な位置に配置され、被検眼の瞳上から複数のリング光束を取り出すためのリング状のリング光学部材を有し、
   前記測定光学系及び光束偏向部材は、被検者眼の瞳孔上において内側領域に位置する第１測定領域で所定のリング光束が偏心回転され、かつ、被検者眼の瞳孔上において前記内側領域を円環状に取り囲む第２測定領域で他のリング光束が偏心回転されるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の眼屈折力測定装置。
3. 前記二次元撮像素子に撮像される各リング像に基づいて眼屈折力をそれぞれ算出する算出手段であって、各リング像用に設定された眼屈折値とリング径に基づいて第１測定領域及び第２測定領域での眼屈折力をそれぞれ算出することを特徴とする請求項２記載の眼屈折力測定装置。
4. 外側のリング光束が前記二次元撮像素子上に入射されるように前記測定光学系の一部を光軸方向に移動させる駆動手段を備えることを特徴とする請求項３記載の眼屈折力測定装置。
5. 前記第１測定領域は、瞳上においてφ＝３．０〜４．０ｍｍのいずれかを上限とする領域に設定され、
   前記第２測定領域は、瞳上において、測定領域の下限がφ＝３．０〜４．５ｍｍのいずれかに設定され、測定領域の上限がφ＝４．５〜６．５ｍｍのいずれかに設定されていることを特徴とする請求項４記載の眼屈折力測定装置。
6. 前記リング光学部材は、径が異なる２つのリングが形成された二重リング開口と、各リング開口に対応する円環状のレンズ部を有するリングレンズと、を備えることを特徴とする請求項５記載の眼屈折力測定装置。
7. 前記リング光学部材における外側リングの重心径、前記リング光学部材から前記二次元撮像素子の撮像面までの距離は、所定の測定可能範囲において前記外側リングによる外側リング像が前記二次元撮像素子の撮像面に収まるように設定されていることを特徴とする請求項６記載の眼屈折力測定装置。
8. 前記リング光学部材における内側リングの重心径は、リング像の位置を経線方向に関して１度ずつ検出したときに、隣接する点同士の間隔が前記二次元撮像素子の一画素となるように設定されていることを特徴とする請求項７記載の眼屈折力測定装置。