JP4113399B2 - 眼特性測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検眼の眼球収差等を高精度に測定する眼特性測定装置に係り、特に、被検眼の瞳孔が真円に対して歪んでいる場合でも適格に被検眼の眼球収差等を測定できる眼特性測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の被検眼の収差を測定する測定装置では、被検眼の眼底で反射された光束が被検眼の瞳で制限され、測定受光系に投影され被検眼の眼球収差が計算される（例えば、特開２００２−２０９８５４参照）。このような従来の光学特性測定装置では、被検眼の瞳孔が円に近い場合を前提条件として、眼球収差を求める中心を瞳孔中心として取扱っていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２０９８５４号公報（明細書全体、特に図１、図３、図５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年の屈折矯正手術を行なう白内障患者や近視矯正患者が増大しており、屈折矯正手術を受けた被検眼では、被検眼の瞳孔が水滴形状や楕円形のように真円から大きく外れる場合も少なくない。被検眼の瞳孔が真円から大きく外れる場合に、眼球収差を求める中心を瞳孔中心として光学特性を測定しても、被検眼の網膜で認識される像とは異なるものとなり、眼科的に有用な被検眼の網膜で認識される像を表す光学特性が測定できないという課題があった。
【０００５】
本発明は、上述する課題を解決したもので、被検眼の瞳孔の形状に適合して眼特性の瞳孔中心を決定することで、眼科的に意味のある被検眼の光学特性が測定できる眼特性測定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明による眼特性測定装置は、例えば図１に示すように、被検眼６０に対して光束を入射させる第１照明光学系１０と、被検眼６０からの反射光を受光する第１受光部２３を含む第１受光光学系２０と、第１受光部２３の出力に基づき、被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求める光学特性演算部２００と、被検眼６０の前眼部からの反射光束を受光して前眼部信号を形成する第２受光部３５を含む第２受光光学系３０と、被検眼６０に視標を所定の光束形状に変形させて入射させる光束制限部１３４を介して呈示する視標呈示部１３０とを備えている。
【０００７】
このように構成された装置においては、光束制限部１３４により所定形状、例えば被検眼の瞳孔形状に合わせて光束を制限して、視標呈示部１３０により視標、例えば自覚検眼用視標を投影する。第２受光光学系３０では、被検眼６０の前眼部からの反射光束を受光して前眼部信号を形成するので、視標を所定の光束形状に変形させる場合に基準となる被検眼の瞳孔形状が得られる。第１照明光学系１０より照明された光束が被検眼６０から反射して第１受光部２３で受光されるので、光学特性演算部２００では第１受光部２３の出力に基づき、被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求める。光学特性演算部２００では、例えば第２受光光学系３０の前眼部信号を用いて、被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求める被検眼の瞳孔領域を定める。
【０００８】
好ましくは、光学特性演算部２００は、第２受光光学系３０の前眼部信号を用いて、被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求める被検眼の瞳孔領域を定めるとよい。また、視標呈示部１３０は、被検眼の瞳孔形状が真円に対して歪んでいる場合に、光束制限部１３４によって被検眼の瞳孔の中心部分に視標が呈示されるように、視標の光束形状に変形させるとよい。さらに、光学特性演算部２００は、光束制限部１３４によって視標の光束形状を変形させて、視標が呈示される被検眼の瞳孔の中心部分について、被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求める被検眼の瞳孔領域に選定すると良い。この被検眼の瞳孔領域の選定には、第１照明光学系１０より照明される光束を絞る場合と、第１受光部２３で受光される被検眼６０からの反射光束を絞る場合と、被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求める領域を限定する場合とがある。
【０００９】
好ましくは、第１照明光学系１０は、第１光源部１１からの光束により被検眼６０の網膜上で微小な領域を照明するように形成され、第１受光光学系２０は、被検眼６０の網膜から反射して戻ってくる光束の一部を、該反射光束を少なくとも実質的に１７本のビームに変換する第１変換部材２２を介して第１受光部２３に導くように形成され、光学特性演算部２００は、前記ビームに変換された前記反射光束を用いて被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求めるように形成されているとよい。
【００１０】
好ましくは、視標呈示部１３０は、一般的視力チャートとコントラスト用チャートの少なくとも一方の視標を提示する構成とするとよい。ここで、低次収差用視力チャートが一般的視力チャートで形成されていると、例えば光学特性演算部２００で測定される被検眼６０の球面度数Ｓとの対比を、自覚検眼により行える。また、高次収差用視力チャートが、コントラスト用チャートで形成されていると、例えば光学特性演算部２００で測定される被検眼６０の高次の波面収差との対比を、自覚検眼により行える。
【００１１】
好ましくは、例えば図３に示すように、前記前眼部信号に含まれる被検眼６０の瞳形状から視力に寄与する程度の高い領域を抽出する高視力寄与領域抽出部２２６を有し、視標呈示部１３０の光束制限部１３４は、高視力寄与領域抽出部２２６により抽出された前記視力に寄与する程度の高い領域に、前記視標を呈示する視標光束を制限するように形成されているとよい。この様に構成すると、視標を呈示する視標光束は、視力に寄与する程度の低い瞳孔領域に入射することが防止でき、瞳形状に応じて最適な自覚検眼が行える。
【００１２】
好ましくは、例えば図３に示すように、第２受光部３５で得られた被検眼前眼部像に基づき、瞳形状を決定する瞳形状決定部２２４を有し、光学特性演算部２００は、瞳形状決定部２２４にて決定された瞳形状に基づき被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求めるように構成されているとよい。この様に構成すると、瞳孔形状が真円に対して大きく歪んでいる場合のように、視力に寄与する程度の高い瞳孔領域と低い瞳孔領域が並存する場合に、被検眼６０の高次収差を含む光学特性データの測定領域として視力に寄与する程度の高い瞳孔領域を選定できる。
【００１３】
好ましくは、例えば図１に示すように、視標呈示部１３０には、さらに矯正用光学系１３８が包含され、光学特性演算部２００で測定された被検眼６０の低次収差に従い、矯正用光学系１３８において被検眼６０の矯正を行うように構成されているとよい。好ましくは、被検眼６０に乱視が存在する場合に、矯正用光学系１３８において被検眼６０の乱視矯正を行うように構成されているとよい。
【００１４】
好ましくは、例えば図３に示すように、第２受光部３５からの信号に基づき被検眼前眼部像を形成する表示部２８０と、第１受光部２３から光学特性演算部２００にて被検眼６０の光学特性測定処理に用いる信号を選択する選択部２２８を備え、選択部２２８は、表示部２８０で形成された被検眼像に基づき選択された範囲の信号を選択し、光学特性演算部２００は選択部２２８で選択された範囲の信号に基づき被検眼の高次収差を含む光学特性データを求めるように構成されているとよい。
【００１５】
このように構成された装置においては、検者が表示部２８０に表示された被検眼像に基づき選択された範囲の信号を選択し、光学特性演算部２００では選択部２２８で選択された範囲の信号に基づき被検眼の高次収差を含む光学特性データを求めることで、検者によるマニュアル測定ができ、特に瞳孔形状が真円に対して大きく歪んでいる場合のように、瞳孔形状に応じた個別対応が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号又は類似符号を付し、重複した説明は省略する。
図１は、本発明に関する光学特性測定装置１００の全体構成図で、光学系の概略構成と演算制御装置を示している。光学特性測定装置１００は、対象物である被検眼６０の光学特性を測定すると共に屈性力測定を行う装置である。即ち、被検眼６０の光学特性測定装置として、第１照明光学系１０、第１受光光学系２０、第２受光光学系３０、共通光学系４０、調整用光学系５０、第２照明光学系７０、第３照明光学系７５、第１移動部１１０、並びに第２移動部１２０を備える。また屈折力測定装置として、屈折力測定用照明光学系８０と屈折力測定用受光光学系９０が設けられていると共に、被検眼６０の光学特性測定装置と光学系を共通にしている。なお、被検眼６０については、図中、網膜６１、角膜６２が示されている。さらに、自覚式検眼装置として、視標呈示部１３０を備える。
【００１７】
第１照明光学系１０は、例えば、第１波長の光束を発するための第１光源部１１、集光レンズ１２、レンズ１３、絞り１４を備え、第１光源部１１からの光束（第１照明光束）で被検眼６０の網膜（眼底）６１上の微小な領域を、その照明条件を適宜設定できるように照明するためのものである。第１照明光学系１０は、第１移動部１１０によって集光位置を移動させることができる。なお、第１光源部１１から発せられる照明用の光束の第１波長は、赤外域の波長（例えば、７８０ｎｍ）とするとよい。また、第１光源部１１として、例えばスーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）を用いると、空間コヒーレンスが大きく、時間コヒーレンスが小さく、且つ輝度の高い点光源を得ることができる。
【００１８】
レンズ１２は、第１光源部１１の拡散光を平行光に変換する。絞り１４は、眼の瞳及びハルトマン板２２と光学的に共役の位置にある。絞り１４は、径がハルトマン板２２の有効範囲より小さく、いわゆるシングルパスの収差計測（受光側だけに目の収差が影響する方法）が成り立つ様になっている。レンズ１３は、シングルパスの収差計測条件を満たすために、実光線の眼底共役点を前側焦点位置に、さらに、眼の瞳との共役関係を満たすために、後側焦点位置が絞り１４と一致するように配置されている。
【００１９】
第１受光光学系２０は、例えば、コリメートレンズ２１と、被検眼６０の網膜６１から反射して戻ってくる光束（第１光束）の一部を、少なくとも１７本のビームに変換する変換部材であるハルトマン板２２と、このハルトマン板２２で変換された複数のビームを受光するための第１受光部２３とを備え、第１光束を第１受光部２３に導くためのものである。また、ここでは、第１受光部２３は、リードアウトノイズの少ないＣＣＤが採用されているが、ＣＣＤとしては、例えば、一般的な低ノイズタイプ、測定用の１０００＊１０００素子の冷却ＣＣＤ等、適宜のタイプのものを適用することができる。第１受光部２３で受光された信号は、例えば眼球波面収差を求めるために使用される。
【００２０】
第１移動部１１０は、第１照明光学系１０を移動させる平行移動機構で、例えば駆動力がモータ（図示せず）より供給される。第１移動部１１０によって、第１照明光学系１０からの第１照明光束の集光位置を調節することができる。第２移動部１２０は、第１受光光学系２０を移動させる平行移動機構で、例えば駆動力がモータ（図示せず）より供給される。第２移動部１２０によって、ハルトマン板２２で変換された複数のビームが第１受光部２３に集光するように調節することができる。なお、第１移動部１１０と第２移動部１２０は、操作者のマニュアル操作により、第１照明光学系１０と第１受光光学系２０を移動させる平行移動機構であっても良い。第１移動部１１０と第２移動部１２０は、光学用の平行移動機構であるため、数μｍ程度での正確な位置決めが可能な機構を用いると良い。
【００２１】
第３照明光学系７５は、例えば、後述するアライメント調整を主に行うものであって、第３波長の光束を発するための第３光源部３１、集光レンズ３２、並びにビームスプリッター３３を備える。第２照明光学系７０は、プラチドリング７１と第２波長の光束を発するための第２光源部７２を備える。なお、第２光源部７２は省略することも出来る。
【００２２】
図２はプラチドリング７１の一例を示す構成図である。プラチドリング（Placido's disc）７１は、複数の同心輪帯からなる後述するアライメント調整が完了した後、複数の同心輪帯からなるパターンの指標を投影する。なお、複数の同心輪帯からなるパターンは、網膜と水晶体を含む眼球の光学的特性を測定させるためのパターンとして適するもの、例えば光点が格子状に分布するようなパターンのように、適宜のパターンに置換しても良い。
【００２３】
図１に戻り、第２受光光学系３０は、集光レンズ３４と第２受光部３５を備える。第２受光光学系３０は、第２照明光学系７０から照明されたプラチドリング７１のパターンが、被検眼６０の前眼部又は角膜６２から反射して戻ってくる光束（第２光束）を、第２受光部３５に導く。また、第２受光光学系３０は、第３光源部３１から発せられ、被検眼６０の角膜６２から反射して戻ってくる光束（第３光束）を、第２受光部３５に導くこともできる。なお、第２光源部７２と第３光源部３１から発せられる光束の第２波長と第３波長は、例えば、第１波長（ここでは、７８０ｎｍ）と異なると共に、長い波長を選択できる（例えば、９４０ｎｍ）。また、第２受光部３５で受光された信号は、例えばアライメント調整や角膜波面収差を求めるために使用される。
【００２４】
共通光学系４０は、第１照明光学系１０から発せられる光束の光軸上に配され、第１照明光学系１０、第１受光光学系２０、第２受光光学系３０、第２照明光学系７０並びに第３照明光学系７５に共通に含まれ得るものであり、例えば、アフォーカルレンズ４２、ビームスプリッター４３、４５並びに集光レンズ４４を備える。また、ビームスプリッター４３は、第３光源部３１の波長を被検眼６０に送光（反射）し、被検眼６０の角膜６２から反射して戻ってくる第２光束を反射し、一方、第１光源部１１の波長を透過するようなミラー（例えば、ダイクロミックミラー）で形成される。ビームスプリッター４５は、第１光源部１１の波長を被検眼６０に送光（反射）し、被検眼６０の網膜６１から反射して戻ってくる第１光束を、透過するようなミラー（例えば、偏光ビームスプリッター）で形成される。このビームスプリッター４３、４５によって、第１光束、第２光束及び第３光束が、互いに他方の光学系に侵入してノイズとなることが防止される。
【００２５】
調整用光学系５０は、例えば、作動距離調整を主に行うものであって、第４光源部５１、第５光源部５５、集光レンズ５２、５３並びに第４受光部５４を備える。作動距離調整は、例えば、第５光源部５５から射出された光軸付近の平行な光束を、被検眼６０に向けて照射すると共に、この被検眼６０から反射された光を、集光レンズ５２、５３を介して第４受光部５４で受光することにより行われる。また、被検眼６０が適正な作動距離にある場合、第４受光部５４の光軸上に、第５光源部５５からのスポット像が形成される。一方、被検眼６０が適正な作動距離から前後に外れた場合、第５光源部５５からのスポット像は、第４受光部５４の光軸より上又は下に形成される。なお、第４受光部５４は、第５光源部５５、光軸、第４受光部５４を含む面内での光束位置の変化を検出できればいいので、例えば、この面内に配された１次元ＣＣＤ、ポジションセンシングデバイス（ＰＳＤ）等を適用できる。
【００２６】
次に、アライメント調整について説明する。アライメント調整は、主に、第２受光光学系３０と第３照明光学系７５により実施される。まず、第３光源部３１からの光束は、集光レンズ３２、ビームスプリッター３３、４３、アフォーカルレンズ４２を介して、対象物である被検眼６０を略平行な光束で照明する。被検眼６０の角膜６２で反射した反射光束は、あたかも角膜６２の曲率半径の１／２の点から射出したような発散光束として射出される。この発散光束は、アフォーカルレンズ４２、ビームスプリッター４３、３３及び集光レンズ３４を介して、第２受光部３５にスポット像として受光される。
【００２７】
ここで、この第２受光部３５上のスポット像が光軸上から外れている場合、光学特性測定装置１００本体を、上下左右に移動調整し、スポット像を光軸上と一致させる。このように、スポット像が光軸上と一致すると、アライメント調整は完了する。なお、アライメント調整は、被検眼６０の角膜６２を第４光源部５１により照明し、この照明により得られた被検眼６０の像が第２受光部３５上に形成されるので、この像を利用して瞳中心が光軸と一致するようにしてもよい。
【００２８】
つぎに、第１照明光学系１０と第１受光光学系２０との位置関係を概略的に説明する。第１受光光学系２０には、ビームスプリッター４５が挿入されており、このビームスプリッター４５によって、第１照明光学系１０からの光は、被検眼６０に送光されると共に、被検眼６０からの反射光は、透過される。第１受光光学系２０に含まれる第１受光部２３は、変換部材であるハルトマン板２２を通過した光を受光し、受光信号を生成する。
【００２９】
また、第１光源部１１と被検眼６０の網膜６１とは、共役な関係を形成している。被検眼６０の網膜６１と第１受光部２３とは、共役である。また、ハルトマン板２２と被検眼６０の瞳孔とは、共役な関係を形成している。さらに、第１受光光学系２０では、角膜６２とハルトマン板２２は略共役な関係を形成している。すなわち、アフォーカルレンズ４２の前側焦点は、瞳孔と略一致している。
【００３０】
また、光線１５は、光線２４とビームスプリッター４５で共通光路になった後は、近軸的には、光線２４と同じ進み方をする。但し、シングルパス測定のときは、それぞれの光線の径は違い、光線１５のビーム径は、光線２４に比べ、かなり細く設定される。具体的には、光線１５のビーム径は、例えば、眼の瞳位置で１ｍｍ程度、光線２４のビーム径は、７ｍｍ程度になることもある（なお、図中、光線１５のビームスプリッター４５から眼底６１までは省略している）。
【００３１】
つぎに、変換部材であるハルトマン板２２について説明する。第１受光光学系２０に含まれるハルトマン板２２は、反射光束を複数のビームに変換する波面変換部材である。ここでは、ハルトマン板２２には、光軸と直交する面内に配された複数のマイクロフレネルレンズが適用されている。また、一般に、測定対象部（被検眼６０）について、被検眼６０の球面成分、３次の非点収差、Ｚｅｒｎｉｋｅの３次と４次の高次収差までも測定するには、被検眼６０を介した少なくとも１７本のビームで測定する必要があることが知られている。
【００３２】
ここで、マイクロフレネルレンズは、光学素子であって、例えば、波長ごとの高さピッチの輪帯と、集光点と平行な出射に最適化されたブレーズとを備える。ここでのマイクロフレネルレンズは、例えば、半導体微細加工技術を応用した８レベルの光路長差を施したもので、高い集光率（例えば、９８％）を達成している。
【００３３】
また、被検眼６０の網膜６１からの反射光は、アフォーカルレンズ４２、コリメートレンズ２１を通過し、ハルトマン板２２を介して、その１次光として第１受光部２３上に集光する。また、ハルトマン板２２は、少なくとも１７の領域に区分された各領域ごとに、収束作用を行うマイクロレンズ部と、透過作用を行う開口部とを備えるようにしてもよい。したがって、ハルトマン板２２は、反射光束を少なくとも１７本以上のビームに変換する波面変換部材を備える。
【００３４】
屈折力測定用照明光学系８０は、屈折力測定用光源８１、コリメートレンズ８２、屈折力測定用のリング状パターン８３、リレーレンズ８４、ビームスプリッター８７を備える。屈折力測定用光源８１から発した照明光束は、コリメートレンズ８２により平行光束となり、屈折力測定用のリング状パターン８３を照明する。照明された屈折力測定用のリング状パターン８３からの光束は、リレーレンズ８４により平行となり、瞳と共役な絞り８５、リレーレンズ８６を通過し、ビームスプリッター８７を介して第１照明光学系１０の光軸と重なり、共通光学系４０を介して被検眼６０の網膜６１上を照明する。この屈折力測定用のリング状パターン８３は、正視の被検眼の測定時に、被検眼眼底と共役な位置関係とされる。
【００３５】
屈折力測定用受光光学系９０は、ビームスプリッター９１、リレーレンズ９２、屈折力測定用受光部９３を備える。リング照明された被検眼６０の網膜６１からの反射光束は、共通光学系４０を介して、ビームスプリッター９１に達し、ここで反射されてリレーレンズ９２で集光された後、屈折力測定用受光部９３で屈折力測定用受光信号として受光される。網膜上で投影された屈折力測定用のリング状パターン像を示す屈折力測定用受光信号は、光学特性演算部２００に送られる。屈折力測定用受光部９３には、好ましくは二次元センサーを用いるとよい。
【００３６】
光学特性演算部２００では、屈折力測定用受光信号に基づき網膜上に投影された屈折力測定用のリング状パターン像から、被検眼の屈折力を求める。屈折力を求める演算に関しては、特許第２５８０２１５号に詳細が開示されているので、当該特許権の公報の記載を援用して、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３７】
視標呈示部１３０は、視標呈示用光源１３１、コリメートレンズ１３２、視標板１３３、光束制限部１３４、リレーレンズ１３６、ビームスプリッター１３７、矯正用レンズ１３８並びに第３移動部１３９を備える。視標呈示用光源１３１から発した照明光束は、コリメートレンズ１３２により平行光束となり、視標板１３３を照明する。照明された視標板１３３からの光束は、瞳と共役な光束制限部１３４で絞られ、リレーレンズ１３６を通過し、ビームスプリッター１３７を介して第１照明光学系１０の光軸と重なり、矯正用レンズ１３８により被検眼６０の視力に適合するように調整し、共通光学系４０を介して被検眼６０の網膜６１上を照明する。光束制限部１３４は、視標板１３３からの光束を絞るもので、例えば液晶シャッターが用いられ、瞳孔の形状に適合するように、光束が通過する領域と遮光される領域とを選定できる。
【００３８】
視標板１３３は、低次収差用視力チャートと高次収差用視力チャートとを選択的に呈示するもので、低次収差用視力チャートとしては一般的視力チャートが用いられ、高次収差用視力チャートとしてはコントラスト用チャートが用いられる。光束制限部１３４は、被検眼６０に自覚検眼用視標を所定の光束形状に変形させて入射させるもので、詳細は後で説明する。矯正用レンズ１３８は、視標呈示部１３０で呈示される視標が被検眼６０の網膜に明瞭に焦点を結ぶように調整するもので、例えば第３移動部１３９により適宜の位置に調整される。また、矯正用レンズ１３８は第１照明光学系１０の照明光に対しても、被検眼６０の視力に適合するように調整している。
【００３９】
次に、図１に記載された光学特性測定装置１００の演算制御装置について説明する。演算制御装置は、光学特性演算部２００、レンズ移動制御部２５０、光源制御部２６０、絞り形状制御部２７０並びに表示部２８０を備えている。光学特性演算部２００は、第１受光光学系２０、第２受光光学系３０、調整用光学系５０の第４受光部５４、屈折力測定用受光光学系９０から送られる受光信号を入力して、眼の光学特性、例えば全波面収差、角膜波面収差、ゼルニケ係数、収差係数、Ｓｔｒｅｈｌ比、白色光ＭＴＦ、ランドルト環パターン等を演算すると共に、レンズ移動制御部２５０、光源制御部２６０、絞り形状制御部２７０に対して制御信号を送るもので、詳細は後で説明する。
【００４０】
レンズ移動制御部２５０は、光学特性演算部２００からの制御信号に基づいて、第１移動部１１０、第２移動部１２０、第３移動部１３９に対して、それぞれ第１照明光学系１０、第１受光光学系２０、矯正用レンズ１３８を移動させる。光源制御部２６０は、光学特性演算部２００からの制御信号に基づいて、第１光源部１１、第２光源部７２、第３光源部３１、第４光源部５１、第５光源部５５、屈折力測定用光源８１、視標呈示用光源１３１に対して点灯／消灯信号を送ったり、必要であれば明暗を調整する光量制御信号も送るとよい。
【００４１】
絞り形状制御部２７０は、光学特性演算部２００からの制御信号に基づいて、光束制限部１３４に対して絞り形状の制御信号を送る。表示部２８０は、光学特性演算部２００で演算された光学特性を表示するもので、例えばＣＲＴや液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等が用いられる。表示部２８０での表示態様は、例えば、特開２００２−２０９８５４に詳細が開示されているので、当該特許公報の記載を援用して、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４２】
図３は光学特性演算部２００の詳細を説明する構成ブロック図である。光学特性演算部２００では、水晶体や網膜のような眼の収差演算機能、角膜のような前眼部収差演算機能、屈折力の演算機能、並びに視標呈示部１３０との連携機能として矯正用レンズ１３８並びに光束制限部１３４の調整用信号の出力機能、及び瞳形状が健眼者と相違している場合の調節機能を有している。
【００４３】
眼の収差演算機能は、ハルトマン像記憶部２０２、眼の収差演算部２０４、眼球全収差データ２０５、眼球高次収差データ２０６、眼球低次収差データ２０７により達成される。ハルトマン像記憶部２０２は、第１受光光学系２０の第１受光部２３の画像信号を記憶する。眼の収差演算部２０４では、眼の収差に関して、例えば、球面成分、非点成分、コマ収差、矢状収差、残余収差としてそれぞれ演算する。演算には、例えばゼルニケの多項式を用いる（例えば、特開２００２−２０９８５４参照）。眼球全収差データ２０５には、波面収差として、被測定眼の低次収差と高次収差を含めた全ての収差が含まれる。眼球高次収差データ２０６には、例えば、３次球面収差、５次球面収差、７次球面収差、３次コマ収差、矢状収差、５次コマ収差、３次非点収差（乱視成分）、及び５次非点収差がある。眼球低次収差データ２０７は、２次球面収差に対応するものである。
【００４４】
前眼部収差演算機能は、プラチドリング像記憶部２１２、角膜収差演算部２１４、角膜高次収差データ２１６により達成される。プラチドリング像記憶部２１２は、第２受光光学系３０の第２受光部３５の画像信号を記憶する。角膜収差演算部２１４では、角膜の収差に関して、例えばゼルニケの多項式を用いて、例えば、球面成分、非点成分、コマ収差、矢状収差、残余収差としてそれぞれ演算する。好ましくは、角膜高次収差データ２１６に加えて、角膜全収差データや角膜低次収差データもデータとして記憶すると良い。
【００４５】
屈折力の演算機能は、屈折力測定用受光光学系９０から送られた、屈折力測定用受光信号に基づき網膜上に投影された屈折力測定用のリング状パターン像から、屈折力演算部２４０により被検眼６０の屈折力を求めるものである。
【００４６】
矯正用レンズ１３８の調整用信号の出力機能は、矯正量算出部２７５とレンズ移動制御部２５０によって行われる。即ち、矯正量算出部２７５は、眼球低次収差データ２０７や必要に応じて屈折力演算部２４０で求めた被検眼６０の屈折力を用いて、被検眼６０の矯正量を算出する。そして、算出された矯正量が得られるように、レンズ移動制御部２５０に矯正用レンズ１３８の調整信号出力を出力する。
【００４７】
光束制限部１３４に対する調整用信号の出力機能は、前眼部像記憶部２２２、高視力寄与領域抽出部２２６、絞り形状制御部２７０によって行われる。前眼部像記憶部２２２は、第２受光光学系３０の第２受光部３５の前眼部を含む画像信号を記憶する。高視力寄与領域抽出部２２６は、前眼部像記憶部２２２に記憶された前眼部信号に含まれる被検眼６０の瞳形状から視力に寄与する程度の高い領域を抽出する。絞り形状制御部２７０は、高視力寄与領域抽出部２２６により抽出された前記視力に寄与する程度の高い領域に、視標を呈示する視標光束を制限するように光束制限部１３４に対して絞り形状制御信号を出力するもので、例えば光束制限部１３４として液晶が用いられていれば、絞り形状制御部２７０として液晶駆動回路が用いられる。
【００４８】
瞳形状が健眼者と相違している場合の調節機能は、瞳形状決定部２２４、信号選択部２２８によって行われる。瞳形状決定部２２４は、例えば前眼部像記憶部２２２に記憶された前眼部信号を用いて、被検眼６０の瞳形状を決定する。前眼部像記憶部２２２に記憶された前眼部信号の前眼部画像において、瞳孔内と外で光量差が大きい為、容易に縁を検出することができる。そして、検出された縁で囲われた領域が瞳形状（瞳孔形状）である。信号選択部２２８は、瞳形状決定部２２４にて決定された瞳形状に基づき被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求める。なお、信号選択部２２８は、瞳形状決定部２２４に代えて高視力寄与領域抽出部２２６で抽出された領域に関して、被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求める構成としてもよい。
【００４９】
また、被検眼６０の瞳形状から視力に寄与する程度の高い領域を抽出する役割を検眼担当者が行っても良い。この場合、検眼担当者が被検眼６０の光学特性測定処理に用いる信号として有効な被検眼６０の領域を決定できるように、光学特性演算部２００のマンマシン・インターフェイス機能を充実させる。即ち、前眼部画像表示制御部２３０は、第２受光部３５の画像信号に基づき被検眼前眼部像を形成し、表示部２８０に形成された被検眼前眼部像を表示する。信号選択部２２８は、表示部２８０で形成された被検眼前眼部像に基づき、検眼担当者によって被検眼６０の光学特性測定処理に用いる領域が選択されるので、当該選択された前眼部像の範囲を光学特性演算部２００に指示する。光学特性演算部２００は、検眼担当者によって被検眼６０の光学特性測定処理に用いる領域に対して、被検眼の高次収差を含む光学特性データを求める。
【００５０】
図４は、本発明に関する光学特性測定装置１００と光学特性演算部２００を用いた被検眼の光学特性測定処理を示すフローチャートである。なお、説明の便宜上、ここでのフローチャートの説明は、概略的なものとし、具体的な説明は後述する。まず、検眼担当者により光源制御部２６０を介して視標呈示用光源１３１をオンする（Ｓ１０）。そして、第２受光光学系３０と第３照明光学系７５を用いてアライメント調整が実施される（Ｓ１２）。そして、第２受光光学系３０を用いて被検眼前眼部像が撮影され、例えば前眼部像記憶部２２２に記録される（Ｓ１４）。そして、瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６によって、被検眼６０の光学特性測定処理に用いる領域が指示される（Ｓ１６）。瞳形状が健眼者のものであれば、瞳孔を検出すればよい。
【００５１】
そして、視標呈示部１３０を用いて自覚検眼を行う為に、視力表の視標を切換える（Ｓ１８）。視標板１３３は、低次収差用視力チャートと高次収差用視力チャートとを選択的に呈示するものであるから、何れか一方を適宜に切換えて視力表の視標として用いられる。
【００５２】
次に、光束制限部１３４を構成する液晶を駆動して、視標呈示部１３０で呈示する視標が映写される瞳孔の範囲を定める（Ｓ２０）。また、絞り１４を構成する液晶を駆動して、ハルトマン像として被検眼６０の網膜からの反射光を測定する瞳孔の範囲を定める。例えば、明視野での瞳孔に対しては直径φ３ｍｍ程度とし、暗視野での瞳孔に対しては直径φ７ｍｍ程度とする。
【００５３】
そして、測定対象物である被検眼６０の眼球収差が計算される（Ｓ２２）。即ち、光学特性演算部２００では、第１受光部２３からハルトマン像を取得し、ハルトマン像に関する数値データである、ハルトマン板２２と第１受光部２３との距離及び座標等に基づいて、ゼルニケ係数を算出する。このとき、検者、瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６によって瞳孔の形状を入力し、信号選択部２２８では入力された瞳孔形状に基づいて、被検眼の眼球収差の計算対象となる領域を定める。
【００５４】
光学特性演算部２００では、Ｓ２２で求めたゼルニケ係数に基づいて、被検眼６０の球面度数Ｓ、乱視度数Ｃ、乱視軸Ａが測定される（Ｓ２４）。球面度数Ｓの単位は、ディオプター値であって、視力矯正に用いられる基礎データである。なお、角膜収差測定に関しては、光学特性演算部２００では、プラチドリング像のゆがみによる変位量等に基づいてゼルニケ係数を算出する。そして、測定された被検眼６０の球面度数Ｓ、乱視度数Ｃ、乱視軸Ａに基づいて、レンズ移動制御部２５０から矯正用レンズ１３８の調整信号出力が出力され、被検眼６０に適合するように矯正用レンズ１３８が調整される。また、被検眼の乱視を補正する場合は、バリアブルクロスシリンダー（図示せず）を調整して行う。
【００５５】
次に、検者が被測定者に呈示する視標を選択し、被測定者は被検眼６０で見えた視標を答えることで、自覚式検眼が行われる（Ｓ２６）。例えば、ランドルト環では、環の欠けている部分の方向（例えば上、下、左、右の別）を被測定者が答え、検者の呈示した視標と一致していれば、検者は被検眼６０で見えていると判断する。この際に、検者、瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６によって瞳孔の中心部分を抽出して、この抽出した領域と相似な形状を光束制限部１３４にて形成するように、絞り形状制御部２７０から形状制御信号が送られる。
【００５６】
そして、自覚式検眼による被検眼６０の視力値が、例えば自動車運転免許における基準値である０．７に達しているか判断する（Ｓ２８）。Ｓ２８では、基準値として、コントラスト感度、具体的な態様としては空間周波数を用いても良い。Ｓ２８にて、被検眼６０の視力値が基準値に達していなければ、Ｓ２２、Ｓ２６において検者、瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６によって抽出された瞳孔の中心部分が適切でなかったと見なす。そこで、瞳孔の中心部分として、検者、瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６は次候補となる瞳孔の中心領域（中心位置、内径の選定を含む）を抽出して、再び眼球収差、角膜収差並びに自覚式検眼による被検眼６０の視力値を測定する。
【００５７】
具体的には、被検眼６０の瞳孔を表示部２８０に表示して（Ｓ３０）、検者は瞳孔形状を入力する（Ｓ３２）。そして、Ｓ２０に戻り、入力された瞳孔形状に適合するように、光束制限部１３４を構成する液晶を駆動して、視標呈示部１３０で呈示する視標が映写される瞳孔の範囲を定める（Ｓ２０）。
【００５８】
他方、Ｓ２８にて被検眼６０の判断値が基準値に到達している場合は、検者、瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６によって抽出された瞳孔の中心部分が適切であったと見なせるので、被検眼６０についてＳ２２、Ｓ２４、Ｓ２６で得られた各種データを印刷する（Ｓ３４）。なお、この各種データは、一括して、又は選択的に表示部２８０にグラフィック表示することができる。そして、今回の被検眼６０についての測定が終了する（Ｓ３６）。
【００５９】
続いて、図４を参照して、本発明の光学特性測定装置１００と光学特性演算部２００を用いて、被検眼の眼球収差、角膜収差を測定する場合の測定方法について説明する。瞳孔形状が真円に近い健眼者の場合は、視標呈示部１３０によって適切な視力に補正することで、瞳孔形状から定まる光軸を中心として眼球収差や角膜収差を測定すれば足りる。しかし、屈折矯正手術を行った白内障患者や近視矯正患者においては、瞳孔形状が真円に対して大きく歪んでいる場合があり、瞳孔形状から一義的に視力に寄与している瞳孔領域を定めることができない。即ち、Ｓ２８にて視力の基準値を充足できない。
【００６０】
そこで、検者、瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６によって抽出された瞳孔の中心部分に対して、視標呈示部１３０を用いて自覚検眼を行って、Ｓ２８にて視力の基準値を充足する場合の瞳孔中心部分を定める（Ｓ３２）。そして、Ｓ２８にて視力の基準値を充足する場合の瞳孔中心部分に対して、光学特性測定装置１００と光学特性演算部２００を用いて他覚検眼により、被検眼の眼球収差や角膜収差を測定する。このように瞳孔形状が真円に対して大きく歪んでいる場合に、自覚検眼、他覚検眼並びに瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６を用いることで、瞳孔の適切な領域に関して眼球収差や角膜収差を測定できる。
【００６１】
次に、本発明の眼特性測定装置に関して、構成の更なる詳細を説明する。図５は被検眼、プラチドリング並びに第２受光光学系を説明する構成図である。プラチドリング７１の外側円の光軸からの距離をＨ２、内側円の光軸からの距離をＨ１とする。プラチドリング７１は被検眼６０に投影され、被検眼６０の網膜６１にてプラチドリング７１の反射像が形成される。そこで、共通光学系のアフォーカルレンズ４２を経由して、第２受光光学系の第２受光部３５に結像する。第２受光部３５には、例えばＣＣＤのような受光素子を用い、網膜６１のプラチドリング７１の反射像が外側円について光軸からｈ２、内側円についてｈ１の位置に結像する。アフォーカルレンズ４２と第２受光部３５の間には、適宜絞り３６を挿入して、迷光が浸入するのを防止する。
【００６２】
図６は第２受光部に結像するプラチドリング像の説明図である。プラチドリング像には、瞳孔、輝点像が現れると共に、マークとプラチドリングによる多重リングが現れる。被検眼６０の前眼部は、第３光源部３１からの光束が第３照明光学系７５を介して照明され、またプラチドリング７１のパターン（多重リング）が第２照明光学系７０を介して照明されている。そこで、第２受光部３５を構成する画面上には、当該画面上に形成されているマークが、第３光源部３１からの光束による輝点像と多重リングと共に重ね合わせられて、表示される。アライメントがずれている場合には、マークの中心と輝点像がずれている。そこで、適宜装置の位置を上下左右に調整し、マークの中心と輝点像が一致するように調整して、アライメントを完了させる。
【００６３】
図７はビームスプリッター４５の説明図で、（Ａ）は要部光路図、（Ｂ）は光源側入光面、（Ｃ）は受光部側出光面である。ビームスプリッター４５では、光線１５の光源側入光面４５ａと光線２４の受光部側出光面４５ｂが形成されると共に、被検眼６０と対向する側に透光面４５ｃが形成されている。光源側入光面４５ａでは、光軸付近に設けられた比較的小さな径の透光部４５ａ１と、透光部４５ａ１の外周に設けられた遮光部４５ａ２を有している。受光部側出光面４５ｂでは、光軸付近に設けられた比較的大きな径の透光部４５ｂ１と、透光部４５ｂ１の外周に設けられた遮光部４５ｂ２を有している。遮光部４５ａ２、４５ｂ２は遮光性材料、例えば銀をビームスプリッター４５の側面に蒸着や塗布して形成する。
【００６４】
図８はハルトマン板２２と第１受光部２３の詳細を説明する図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は第１受光部での輝点投影図を表している。ハルトマン板２２は、被検眼６０からの反射光束を少なくとも１７本のビームに変換して、被測定眼６０の球面成分、３次の非点収差、Ｚｅｒｎｉｋｅの３次と４次の高次収差を測定する為の波面変換部材である。ここでは、ハルトマン板２２には、光軸と直交する面内に配された例えば５ｘ５列のマイクロフレネルレンズが形成されている。第１受光部２３には、例えばＣＣＤのような受光素子を用いる。第１受光部２３では、被検眼６０に収差がない場合には、格子点（基準点）にマイクロフレネルレンズの各輝点が投影される。しかし、図８（Ｂ）に示すように、被検眼６０に収差がある場合には、マイクロフレネルレンズの各輝点は格子点（基準点）に対してずれた位置に投影される。そこで、この位置ずれ量から、被検眼６０に存在する収差が計算される。なお、図８（Ｂ）では単一の輝点を示してあり、５ｘ５列のマイクロフレネルレンズに対応する他の輝点は省略してある。
【００６５】
図９は瞳孔形状が真円に対して大きく歪んだ場合の説明図で、（Ａ）は第２受光部の前眼部画像、（Ｂ）は絞り形状制御部による光束制限部の絞り形状を表している。被検眼６０は、例えば屈折矯正手術を受けている場合、瞳孔形状が水滴形状や楕円形のように真円から大きく外れている。そして、瞳孔の中心部分に近い領域の波面形状は視力に寄与しているが、瞳孔の歪んだ周辺領域の波面形状は視力に対する寄与度が少ないと考えられている。視力は網膜に結像した像を視神経細胞で感知することにより得られるため、瞳孔の中心部分に入射する光束が網膜結像像として大きな割合を占めている。そこで、自覚式検眼においては、仮に瞳孔形状が真円に対して大きく歪んでいる場合にも、瞳孔の歪んだ周辺領域を排除して、瞳孔の中心部分に視標を呈示して視力を測定することが肝要である。即ち、自覚式検眼においては、検者又は高視力寄与領域抽出部２２６によって絞り形状制御部２７０に対して絞り形状指示信号を入力し、絞り形状制御部２７０は光束制限部１３４により視標を呈示する領域を抽出した瞳孔の中心部分に限定する。
【００６６】
図１０は瞳孔形状が真円に対して大きく歪んだ場合のハルトマン像の説明図で、（Ａ）は第２受光部のハルトマン像、（Ｂ）は絞り形状制御部により選定された眼球収差を測定する領域を表している。眼の収差演算や角膜収差演算においては、仮に瞳孔形状が真円に対して大きく歪んでいる場合にも、瞳孔の歪んだ周辺領域を排除して、瞳孔の中心部分の波面形状を測定することが肝要である。
【００６７】
そこで、検者、瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６によって瞳孔の中心部分を抽出して、この抽出した領域について眼球収差や角膜収差を求めるように操作する。典型的には、第１照明光学系で照明する領域を抽出した瞳孔の中心部分に限定したり、或いは第１受光部や第２受光部で受光する領域を処理対象となる領域に限定するように、第１照明光学系、第１受光部や第２受光部に設けた絞り（図示せず）に対する絞り形状指示信号を検者、瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６により指示する。
【００６８】
図１１は視標呈示部１３０で呈示されるコントラスト感度用視標の一例を説明する図で、（Ａ）は被検者の前眼部に投影されるガボール刺激の平面図、（Ｂ）は（Ａ）の平面図のＢ−Ｂ方向のコントラストチャート輝度プロファイルを示している。輝度プロファイルのピーク間隔ｄが空間周波数に対応している。また、コントラスト１００％の場合には、ガボール刺激を用いたテスト視標ＴＭ100の輝度振幅が大きくなっているので、ペデスタル視標ＰＭ100の輝度はガボール刺激の最低値０．０８程度になっている。他方、コントラスト５０％の場合には、ガボール刺激を用いたテスト視標ＴＭ50の輝度振幅がテスト視標ＴＭ100より小さくなっているので、ペデスタル視標ＰＭ50の輝度はガボール刺激の最低値０．２８程度になっている。コントラスト感度用視標に付いては、例えば特願２００１−４０１８１２明細書の開示を援用して、詳細を省略する。
【００６９】
なお、前記実施の形態においては、最初に他覚検眼により被検眼の眼球収差や角膜収差を測定し、次に自覚検眼により被検眼の視力が基準値に到達しているか判定することで、被検眼の眼球収差や角膜収差を測定する瞳孔領域が適切であったか判定しているが、本発明の眼特性測定装置における他覚検眼と自覚検眼の順序は逆でも良い。即ち、自覚検眼により被検眼の視力が基準値に到達している領域をまず定め、次に被検眼の視力が基準値に到達している瞳孔領域に対して、被検眼の眼球収差や角膜収差を他覚検眼により測定してもよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の眼特性測定装置によれば、光束制限部により所定形状、例えば被検眼の瞳孔形状に合わせて光束を制限して、視標呈示部により視標を投影することで、被検者の応答から視力測定ができる。第２受光光学系では、被検眼の前眼部からの反射光束を受光して前眼部信号を形成するので、視標を所定の光束形状に変形させる場合に基準となる被検眼の瞳孔形状が得られる。第１照明光学系より照明された光束が被検眼から反射して第１受光部で受光されるので、光学特性演算部では第１受光部の出力に基づき、被検眼の高次収差を含む光学特性データを求める。光学特性演算部では、例えば第２受光光学系の前眼部信号を用いて、被検眼の高次収差を含む光学特性データを求める被検眼の瞳孔領域を定めることで、被検眼の瞳孔形状に適応した眼球収差を求める瞳孔領域を設定できる。
【００７１】
また、本発明の眼特性測定装置を用いて眼特性測定を行う場合、視標呈示部と光束制限部を用いて自覚的な視力を求めた際の情報、例えば被検眼の瞳孔形状に合わせて制限した光束形状を用いて、光学特性演算部にて他覚的に求めた被検眼の眼球収差や角膜収差を測定する際の瞳孔領域を設定できるため、眼球収差や角膜収差の測定精度が向上する。特に、屈折矯正手術を行なった被検眼のように、視力に寄与する程度の高い瞳孔領域と低い瞳孔領域が並存する場合に、被検眼の高次収差を含む光学特性データの測定領域として視力に寄与する程度の高い瞳孔領域を選定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に関する光学特性測定装置１００の全体構成図で、光学系の概略構成と演算制御装置を示している。
【図２】 プラチドリング７１の一例を示す構成図である。
【図３】 光学特性演算部２００の詳細を説明する構成ブロック図である。
【図４】 本発明に関する光学特性測定装置１００と光学特性演算部２００を用いた、被検眼の光学特性測定処理を示すフローチャートである。
【図５】 被検眼、プラチドリング並びに第２受光光学系を説明する構成図である。
【図６】 第２受光部に結像するプラチドリング像の説明図である。
【図７】 ビームスプリッター４５の説明図で、（Ａ）は要部光路図、（Ｂ）は光源側入光面、（Ｃ）は受光部側出光面である。
【図８】 ハルトマン板２２と第１受光部２３の詳細を説明する図である。
【図９】 瞳孔形状が真円に対して大きく歪んだ場合の説明図である。
【図１０】 瞳孔形状が真円に対して大きく歪んだ場合のハルトマン像の説明図である。
【図１１】 視標呈示部１３０で呈示されるコントラスト感度用視標の一例を説明する図である。
【符号の説明】
１０ 第１照明光学系
２０ 第１受光光学系
３０ 第２受光光学系
４０ 共通光学系
５０ 調整用光学系
６０ 被検眼
７０ 第２照明光学系
７５ 第３照明光学系
８０ 屈折力測定用照明光学系
９０ 屈折力測定用受光光学系
１００ 光学特性測定装置
１３０ 視標呈示部
２００ 光学特性演算部
２２４ 瞳形状決定部
２２６ 高視力寄与領域抽出部
２２８ 信号選択部
２４０ 屈折力演算部
２５０ レンズ移動制御部
２６０ 光源制御部
２７０ 絞り形状制御部
２７５ 矯正量算出部
２８０ 表示部
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検眼の眼球収差等を高精度に測定する眼特性測定装置に係り、特に、被検眼の瞳孔が真円に対して歪んでいる場合でも適格に被検眼の眼球収差等を測定できる眼特性測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の被検眼の収差を測定する測定装置では、被検眼の眼底で反射された光束が被検眼の瞳で制限され、測定受光系に投影され被検眼の眼球収差が計算される（例えば、特開２００２−２０９８５４参照）。このような従来の光学特性測定装置では、被検眼の瞳孔が円に近い場合を前提条件として、眼球収差を求める中心を瞳孔中心として取扱っていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２０９８５４号公報（明細書全体、特に図１、図３、図５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年の屈折矯正手術を行なう白内障患者や近視矯正患者が増大しており、屈折矯正手術を受けた被検眼では、被検眼の瞳孔が水滴形状や楕円形のように真円から大きく外れる場合も少なくない。被検眼の瞳孔が真円から大きく外れる場合に、眼球収差を求める中心を瞳孔中心として光学特性を測定しても、被検眼の網膜で認識される像とは異なるものとなり、眼科的に有用な被検眼の網膜で認識される像を表す光学特性が測定できないという課題があった。
【０００５】
本発明は、上述する課題を解決したもので、被検眼の瞳孔の形状に適合して眼特性の瞳孔中心を決定することで、眼科的に意味のある被検眼の光学特性が測定できる眼特性測定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明による眼特性測定装置は、例えば図１に示すように、被検眼６０に対して光束を入射させる第１照明光学系１０と、被検眼６０からの反射光を受光する第１受光部２３を含む第１受光光学系２０と、第１受光部２３の出力に基づき、被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求める光学特性演算部２００と、被検眼６０の前眼部からの反射光束を受光して前眼部信号を形成する第２受光部３５を含む第２受光光学系３０と、被検眼６０に視標を所定の光束形状に変形させて入射させる光束制限部１３４を介して呈示する視標呈示部１３０とを備えている。
【０００７】
このように構成された装置においては、光束制限部１３４により所定形状、例えば被検眼の瞳孔形状に合わせて光束を制限して、視標呈示部１３０により視標、例えば自覚検眼用視標を投影する。第２受光光学系３０では、被検眼６０の前眼部からの反射光束を受光して前眼部信号を形成するので、視標を所定の光束形状に変形させる場合に基準となる被検眼の瞳孔形状が得られる。第１照明光学系１０より照明された光束が被検眼６０から反射して第１受光部２３で受光されるので、光学特性演算部２００では第１受光部２３の出力に基づき、被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求める。光学特性演算部２００では、例えば第２受光光学系３０の前眼部信号を用いて、被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求める被検眼の瞳孔領域を定める。
【０００８】
好ましくは、光学特性演算部２００は、第２受光光学系３０の前眼部信号を用いて、被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求める被検眼の瞳孔領域を定めるとよい。また、視標呈示部１３０は、被検眼の瞳孔形状が真円に対して歪んでいる場合に、光束制限部１３４によって被検眼の瞳孔の中心部分に視標が呈示されるように、視標の光束形状に変形させるとよい。さらに、光学特性演算部２００は、光束制限部１３４によって視標の光束形状を変形させて、視標が呈示される被検眼の瞳孔の中心部分について、被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求める被検眼の瞳孔領域に選定すると良い。この被検眼の瞳孔領域の選定には、第１照明光学系１０より照明される光束を絞る場合と、第１受光部２３で受光される被検眼６０からの反射光束を絞る場合と、被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求める領域を限定する場合とがある。
【０００９】
好ましくは、第１照明光学系１０は、第１光源部１１からの光束により被検眼６０の網膜上で微小な領域を照明するように形成され、第１受光光学系２０は、被検眼６０の網膜から反射して戻ってくる光束の一部を、該反射光束を少なくとも実質的に１７本のビームに変換する第１変換部材２２を介して第１受光部２３に導くように形成され、光学特性演算部２００は、前記ビームに変換された前記反射光束を用いて被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求めるように形成されているとよい。
【００１０】
好ましくは、視標呈示部１３０は、一般的視力チャートとコントラスト用チャートの少なくとも一方の視標を提示する構成とするとよい。ここで、低次収差用視力チャートが一般的視力チャートで形成されていると、例えば光学特性演算部２００で測定される被検眼６０の球面度数Ｓとの対比を、自覚検眼により行える。また、高次収差用視力チャートが、コントラスト用チャートで形成されていると、例えば光学特性演算部２００で測定される被検眼６０の高次の波面収差との対比を、自覚検眼により行える。
【００１１】
好ましくは、例えば図３に示すように、前記前眼部信号に含まれる被検眼６０の瞳形状から視力に寄与する程度の高い領域を抽出する高視力寄与領域抽出部２２６を有し、視標呈示部１３０の光束制限部１３４は、高視力寄与領域抽出部２２６により抽出された前記視力に寄与する程度の高い領域に、前記視標を呈示する視標光束を制限するように形成されているとよい。この様に構成すると、視標を呈示する視標光束は、視力に寄与する程度の低い瞳孔領域に入射することが防止でき、瞳形状に応じて最適な自覚検眼が行える。
【００１２】
好ましくは、例えば図３に示すように、第２受光部３５で得られた被検眼前眼部像に基づき、瞳形状を決定する瞳形状決定部２２４を有し、光学特性演算部２００は、瞳形状決定部２２４にて決定された瞳形状に基づき被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求めるように構成されているとよい。この様に構成すると、瞳孔形状が真円に対して大きく歪んでいる場合のように、視力に寄与する程度の高い瞳孔領域と低い瞳孔領域が並存する場合に、被検眼６０の高次収差を含む光学特性データの測定領域として視力に寄与する程度の高い瞳孔領域を選定できる。
【００１３】
好ましくは、例えば図１に示すように、視標呈示部１３０には、さらに矯正用光学系１３８が包含され、光学特性演算部２００で測定された被検眼６０の低次収差に従い、矯正用光学系１３８において被検眼６０の矯正を行うように構成されているとよい。好ましくは、被検眼６０に乱視が存在する場合に、矯正用光学系１３８において被検眼６０の乱視矯正を行うように構成されているとよい。
【００１４】
好ましくは、例えば図３に示すように、第２受光部３５からの信号に基づき被検眼前眼部像を形成する表示部２８０と、第１受光部２３から光学特性演算部２００にて被検眼６０の光学特性測定処理に用いる信号を選択する選択部２２８を備え、選択部２２８は、表示部２８０で形成された被検眼像に基づき選択された範囲の信号を選択し、光学特性演算部２００は選択部２２８で選択された範囲の信号に基づき被検眼の高次収差を含む光学特性データを求めるように構成されているとよい。
【００１５】
このように構成された装置においては、検者が表示部２８０に表示された被検眼像に基づき選択された範囲の信号を選択し、光学特性演算部２００では選択部２２８で選択された範囲の信号に基づき被検眼の高次収差を含む光学特性データを求めることで、検者によるマニュアル測定ができ、特に瞳孔形状が真円に対して大きく歪んでいる場合のように、瞳孔形状に応じた個別対応が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号又は類似符号を付し、重複した説明は省略する。
図１は、本発明に関する光学特性測定装置１００の全体構成図で、光学系の概略構成と演算制御装置を示している。光学特性測定装置１００は、対象物である被検眼６０の光学特性を測定すると共に屈性力測定を行う装置である。即ち、被検眼６０の光学特性測定装置として、第１照明光学系１０、第１受光光学系２０、第２受光光学系３０、共通光学系４０、調整用光学系５０、第２照明光学系７０、第３照明光学系７５、第１移動部１１０、並びに第２移動部１２０を備える。また屈折力測定装置として、屈折力測定用照明光学系８０と屈折力測定用受光光学系９０が設けられていると共に、被検眼６０の光学特性測定装置と光学系を共通にしている。なお、被検眼６０については、図中、網膜６１、角膜６２が示されている。さらに、自覚式検眼装置として、視標呈示部１３０を備える。
【００１７】
第１照明光学系１０は、例えば、第１波長の光束を発するための第１光源部１１、集光レンズ１２、レンズ１３、絞り１４を備え、第１光源部１１からの光束（第１照明光束）で被検眼６０の網膜（眼底）６１上の微小な領域を、その照明条件を適宜設定できるように照明するためのものである。第１照明光学系１０は、第１移動部１１０によって集光位置を移動させることができる。なお、第１光源部１１から発せられる照明用の光束の第１波長は、赤外域の波長（例えば、７８０ｎｍ）とするとよい。また、第１光源部１１として、例えばスーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）を用いると、空間コヒーレンスが大きく、時間コヒーレンスが小さく、且つ輝度の高い点光源を得ることができる。
【００１８】
レンズ１２は、第１光源部１１の拡散光を平行光に変換する。絞り１４は、眼の瞳及びハルトマン板２２と光学的に共役の位置にある。絞り１４は、径がハルトマン板２２の有効範囲より小さく、いわゆるシングルパスの収差計測（受光側だけに目の収差が影響する方法）が成り立つ様になっている。レンズ１３は、シングルパスの収差計測条件を満たすために、実光線の眼底共役点を前側焦点位置に、さらに、眼の瞳との共役関係を満たすために、後側焦点位置が絞り１４と一致するように配置されている。
【００１９】
第１受光光学系２０は、例えば、コリメートレンズ２１と、被検眼６０の網膜６１から反射して戻ってくる光束（第１光束）の一部を、少なくとも１７本のビームに変換する変換部材であるハルトマン板２２と、このハルトマン板２２で変換された複数のビームを受光するための第１受光部２３とを備え、第１光束を第１受光部２３に導くためのものである。また、ここでは、第１受光部２３は、リードアウトノイズの少ないＣＣＤが採用されているが、ＣＣＤとしては、例えば、一般的な低ノイズタイプ、測定用の１０００＊１０００素子の冷却ＣＣＤ等、適宜のタイプのものを適用することができる。第１受光部２３で受光された信号は、例えば眼球波面収差を求めるために使用される。
【００２０】
第１移動部１１０は、第１照明光学系１０を移動させる平行移動機構で、例えば駆動力がモータ（図示せず）より供給される。第１移動部１１０によって、第１照明光学系１０からの第１照明光束の集光位置を調節することができる。第２移動部１２０は、第１受光光学系２０を移動させる平行移動機構で、例えば駆動力がモータ（図示せず）より供給される。第２移動部１２０によって、ハルトマン板２２で変換された複数のビームが第１受光部２３に集光するように調節することができる。なお、第１移動部１１０と第２移動部１２０は、操作者のマニュアル操作により、第１照明光学系１０と第１受光光学系２０を移動させる平行移動機構であっても良い。第１移動部１１０と第２移動部１２０は、光学用の平行移動機構であるため、数μｍ程度での正確な位置決めが可能な機構を用いると良い。
【００２１】
第３照明光学系７５は、例えば、後述するアライメント調整を主に行うものであって、第３波長の光束を発するための第３光源部３１、集光レンズ３２、並びにビームスプリッター３３を備える。第２照明光学系７０は、プラチドリング７１と第２波長の光束を発するための第２光源部７２を備える。なお、第２光源部７２は省略することも出来る。
【００２２】
図２はプラチドリング７１の一例を示す構成図である。プラチドリング（Placido's disc）７１は、複数の同心輪帯からなる後述するアライメント調整が完了した後、複数の同心輪帯からなるパターンの指標を投影する。なお、複数の同心輪帯からなるパターンは、網膜と水晶体を含む眼球の光学的特性を測定させるためのパターンとして適するもの、例えば光点が格子状に分布するようなパターンのように、適宜のパターンに置換しても良い。
【００２３】
図１に戻り、第２受光光学系３０は、集光レンズ３４と第２受光部３５を備える。第２受光光学系３０は、第２照明光学系７０から照明されたプラチドリング７１のパターンが、被検眼６０の前眼部又は角膜６２から反射して戻ってくる光束（第２光束）を、第２受光部３５に導く。また、第２受光光学系３０は、第３光源部３１から発せられ、被検眼６０の角膜６２から反射して戻ってくる光束（第３光束）を、第２受光部３５に導くこともできる。なお、第２光源部７２と第３光源部３１から発せられる光束の第２波長と第３波長は、例えば、第１波長（ここでは、７８０ｎｍ）と異なると共に、長い波長を選択できる（例えば、９４０ｎｍ）。また、第２受光部３５で受光された信号は、例えばアライメント調整や角膜波面収差を求めるために使用される。
【００２４】
共通光学系４０は、第１照明光学系１０から発せられる光束の光軸上に配され、第１照明光学系１０、第１受光光学系２０、第２受光光学系３０、第２照明光学系７０並びに第３照明光学系７５に共通に含まれ得るものであり、例えば、アフォーカルレンズ４２、ビームスプリッター４３、４５並びに集光レンズ４４を備える。また、ビームスプリッター４３は、第３光源部３１の波長を被検眼６０に送光（反射）し、被検眼６０の角膜６２から反射して戻ってくる第２光束を反射し、一方、第１光源部１１の波長を透過するようなミラー（例えば、ダイクロミックミラー）で形成される。ビームスプリッター４５は、第１光源部１１の波長を被検眼６０に送光（反射）し、被検眼６０の網膜６１から反射して戻ってくる第１光束を、透過するようなミラー（例えば、偏光ビームスプリッター）で形成される。このビームスプリッター４３、４５によって、第１光束、第２光束及び第３光束が、互いに他方の光学系に侵入してノイズとなることが防止される。
【００２５】
調整用光学系５０は、例えば、作動距離調整を主に行うものであって、第４光源部５１、第５光源部５５、集光レンズ５２、５３並びに第４受光部５４を備える。作動距離調整は、例えば、第５光源部５５から射出された光軸付近の平行な光束を、被検眼６０に向けて照射すると共に、この被検眼６０から反射された光を、集光レンズ５２、５３を介して第４受光部５４で受光することにより行われる。また、被検眼６０が適正な作動距離にある場合、第４受光部５４の光軸上に、第５光源部５５からのスポット像が形成される。一方、被検眼６０が適正な作動距離から前後に外れた場合、第５光源部５５からのスポット像は、第４受光部５４の光軸より上又は下に形成される。なお、第４受光部５４は、第５光源部５５、光軸、第４受光部５４を含む面内での光束位置の変化を検出できればいいので、例えば、この面内に配された１次元ＣＣＤ、ポジションセンシングデバイス（ＰＳＤ）等を適用できる。
【００２６】
次に、アライメント調整について説明する。アライメント調整は、主に、第２受光光学系３０と第３照明光学系７５により実施される。まず、第３光源部３１からの光束は、集光レンズ３２、ビームスプリッター３３、４３、アフォーカルレンズ４２を介して、対象物である被検眼６０を略平行な光束で照明する。被検眼６０の角膜６２で反射した反射光束は、あたかも角膜６２の曲率半径の１／２の点から射出したような発散光束として射出される。この発散光束は、アフォーカルレンズ４２、ビームスプリッター４３、３３及び集光レンズ３４を介して、第２受光部３５にスポット像として受光される。
【００２７】
ここで、この第２受光部３５上のスポット像が光軸上から外れている場合、光学特性測定装置１００本体を、上下左右に移動調整し、スポット像を光軸上と一致させる。このように、スポット像が光軸上と一致すると、アライメント調整は完了する。なお、アライメント調整は、被検眼６０の角膜６２を第４光源部５１により照明し、この照明により得られた被検眼６０の像が第２受光部３５上に形成されるので、この像を利用して瞳中心が光軸と一致するようにしてもよい。
【００２８】
つぎに、第１照明光学系１０と第１受光光学系２０との位置関係を概略的に説明する。第１受光光学系２０には、ビームスプリッター４５が挿入されており、このビームスプリッター４５によって、第１照明光学系１０からの光は、被検眼６０に送光されると共に、被検眼６０からの反射光は、透過される。第１受光光学系２０に含まれる第１受光部２３は、変換部材であるハルトマン板２２を通過した光を受光し、受光信号を生成する。
【００２９】
また、第１光源部１１と被検眼６０の網膜６１とは、共役な関係を形成している。被検眼６０の網膜６１と第１受光部２３とは、共役である。また、ハルトマン板２２と被検眼６０の瞳孔とは、共役な関係を形成している。さらに、第１受光光学系２０では、角膜６２とハルトマン板２２は略共役な関係を形成している。すなわち、アフォーカルレンズ４２の前側焦点は、瞳孔と略一致している。
【００３０】
また、光線１５は、光線２４とビームスプリッター４５で共通光路になった後は、近軸的には、光線２４と同じ進み方をする。但し、シングルパス測定のときは、それぞれの光線の径は違い、光線１５のビーム径は、光線２４に比べ、かなり細く設定される。具体的には、光線１５のビーム径は、例えば、眼の瞳位置で１ｍｍ程度、光線２４のビーム径は、７ｍｍ程度になることもある（なお、図中、光線１５のビームスプリッター４５から眼底６１までは省略している）。
【００３１】
つぎに、変換部材であるハルトマン板２２について説明する。第１受光光学系２０に含まれるハルトマン板２２は、反射光束を複数のビームに変換する波面変換部材である。ここでは、ハルトマン板２２には、光軸と直交する面内に配された複数のマイクロフレネルレンズが適用されている。また、一般に、測定対象部（被検眼６０）について、被検眼６０の球面成分、３次の非点収差、Ｚｅｒｎｉｋｅの３次と４次の高次収差までも測定するには、被検眼６０を介した少なくとも１７本のビームで測定する必要があることが知られている。
【００３２】
ここで、マイクロフレネルレンズは、光学素子であって、例えば、波長ごとの高さピッチの輪帯と、集光点と平行な出射に最適化されたブレーズとを備える。ここでのマイクロフレネルレンズは、例えば、半導体微細加工技術を応用した８レベルの光路長差を施したもので、高い集光率（例えば、９８％）を達成している。
【００３３】
また、被検眼６０の網膜６１からの反射光は、アフォーカルレンズ４２、コリメートレンズ２１を通過し、ハルトマン板２２を介して、その１次光として第１受光部２３上に集光する。また、ハルトマン板２２は、少なくとも１７の領域に区分された各領域ごとに、収束作用を行うマイクロレンズ部と、透過作用を行う開口部とを備えるようにしてもよい。したがって、ハルトマン板２２は、反射光束を少なくとも１７本以上のビームに変換する波面変換部材を備える。
【００３４】
屈折力測定用照明光学系８０は、屈折力測定用光源８１、コリメートレンズ８２、屈折力測定用のリング状パターン８３、リレーレンズ８４、ビームスプリッター８７を備える。屈折力測定用光源８１から発した照明光束は、コリメートレンズ８２により平行光束となり、屈折力測定用のリング状パターン８３を照明する。照明された屈折力測定用のリング状パターン８３からの光束は、リレーレンズ８４により平行となり、瞳と共役な絞り８５、リレーレンズ８６を通過し、ビームスプリッター８７を介して第１照明光学系１０の光軸と重なり、共通光学系４０を介して被検眼６０の網膜６１上を照明する。この屈折力測定用のリング状パターン８３は、正視の被検眼の測定時に、被検眼眼底と共役な位置関係とされる。
【００３５】
屈折力測定用受光光学系９０は、ビームスプリッター９１、リレーレンズ９２、屈折力測定用受光部９３を備える。リング照明された被検眼６０の網膜６１からの反射光束は、共通光学系４０を介して、ビームスプリッター９１に達し、ここで反射されてリレーレンズ９２で集光された後、屈折力測定用受光部９３で屈折力測定用受光信号として受光される。網膜上で投影された屈折力測定用のリング状パターン像を示す屈折力測定用受光信号は、光学特性演算部２００に送られる。屈折力測定用受光部９３には、好ましくは二次元センサーを用いるとよい。
【００３６】
光学特性演算部２００では、屈折力測定用受光信号に基づき網膜上に投影された屈折力測定用のリング状パターン像から、被検眼の屈折力を求める。屈折力を求める演算に関しては、特許第２５８０２１５号に詳細が開示されているので、当該特許権の公報の記載を援用して、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３７】
視標呈示部１３０は、視標呈示用光源１３１、コリメートレンズ１３２、視標板１３３、光束制限部１３４、リレーレンズ１３６、ビームスプリッター１３７、矯正用レンズ１３８並びに第３移動部１３９を備える。視標呈示用光源１３１から発した照明光束は、コリメートレンズ１３２により平行光束となり、視標板１３３を照明する。照明された視標板１３３からの光束は、瞳と共役な光束制限部１３４で絞られ、リレーレンズ１３６を通過し、ビームスプリッター１３７を介して第１照明光学系１０の光軸と重なり、矯正用レンズ１３８により被検眼６０の視力に適合するように調整し、共通光学系４０を介して被検眼６０の網膜６１上を照明する。光束制限部１３４は、視標板１３３からの光束を絞るもので、例えば液晶シャッターが用いられ、瞳孔の形状に適合するように、光束が通過する領域と遮光される領域とを選定できる。
【００３８】
視標板１３３は、低次収差用視力チャートと高次収差用視力チャートとを選択的に呈示するもので、低次収差用視力チャートとしては一般的視力チャートが用いられ、高次収差用視力チャートとしてはコントラスト用チャートが用いられる。光束制限部１３４は、被検眼６０に自覚検眼用視標を所定の光束形状に変形させて入射させるもので、詳細は後で説明する。矯正用レンズ１３８は、視標呈示部１３０で呈示される視標が被検眼６０の網膜に明瞭に焦点を結ぶように調整するもので、例えば第３移動部１３９により適宜の位置に調整される。また、矯正用レンズ１３８は第１照明光学系１０の照明光に対しても、被検眼６０の視力に適合するように調整している。
【００３９】
次に、図１に記載された光学特性測定装置１００の演算制御装置について説明する。演算制御装置は、光学特性演算部２００、レンズ移動制御部２５０、光源制御部２６０、絞り形状制御部２７０並びに表示部２８０を備えている。光学特性演算部２００は、第１受光光学系２０、第２受光光学系３０、調整用光学系５０の第４受光部５４、屈折力測定用受光光学系９０から送られる受光信号を入力して、眼の光学特性、例えば全波面収差、角膜波面収差、ゼルニケ係数、収差係数、Ｓｔｒｅｈｌ比、白色光ＭＴＦ、ランドルト環パターン等を演算すると共に、レンズ移動制御部２５０、光源制御部２６０、絞り形状制御部２７０に対して制御信号を送るもので、詳細は後で説明する。
【００４０】
レンズ移動制御部２５０は、光学特性演算部２００からの制御信号に基づいて、第１移動部１１０、第２移動部１２０、第３移動部１３９に対して、それぞれ第１照明光学系１０、第１受光光学系２０、矯正用レンズ１３８を移動させる。光源制御部２６０は、光学特性演算部２００からの制御信号に基づいて、第１光源部１１、第２光源部７２、第３光源部３１、第４光源部５１、第５光源部５５、屈折力測定用光源８１、視標呈示用光源１３１に対して点灯／消灯信号を送ったり、必要であれば明暗を調整する光量制御信号も送るとよい。
【００４１】
絞り形状制御部２７０は、光学特性演算部２００からの制御信号に基づいて、光束制限部１３４に対して絞り形状の制御信号を送る。表示部２８０は、光学特性演算部２００で演算された光学特性を表示するもので、例えばＣＲＴや液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等が用いられる。表示部２８０での表示態様は、例えば、特開２００２−２０９８５４に詳細が開示されているので、当該特許公報の記載を援用して、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４２】
図３は光学特性演算部２００の詳細を説明する構成ブロック図である。光学特性演算部２００では、水晶体や網膜のような眼の収差演算機能、角膜のような前眼部収差演算機能、屈折力の演算機能、並びに視標呈示部１３０との連携機能として矯正用レンズ１３８並びに光束制限部１３４の調整用信号の出力機能、及び瞳形状が健眼者と相違している場合の調節機能を有している。
【００４３】
眼の収差演算機能は、ハルトマン像記憶部２０２、眼の収差演算部２０４、眼球全収差データ２０５、眼球高次収差データ２０６、眼球低次収差データ２０７により達成される。ハルトマン像記憶部２０２は、第１受光光学系２０の第１受光部２３の画像信号を記憶する。眼の収差演算部２０４では、眼の収差に関して、例えば、球面成分、非点成分、コマ収差、矢状収差、残余収差としてそれぞれ演算する。演算には、例えばゼルニケの多項式を用いる（例えば、特開２００２−２０９８５４参照）。眼球全収差データ２０５には、波面収差として、被測定眼の低次収差と高次収差を含めた全ての収差が含まれる。眼球高次収差データ２０６には、例えば、３次球面収差、５次球面収差、７次球面収差、３次コマ収差、矢状収差、５次コマ収差、３次非点収差（乱視成分）、及び５次非点収差がある。眼球低次収差データ２０７は、２次球面収差に対応するものである。
【００４４】
前眼部収差演算機能は、プラチドリング像記憶部２１２、角膜収差演算部２１４、角膜高次収差データ２１６により達成される。プラチドリング像記憶部２１２は、第２受光光学系３０の第２受光部３５の画像信号を記憶する。角膜収差演算部２１４では、角膜の収差に関して、例えばゼルニケの多項式を用いて、例えば、球面成分、非点成分、コマ収差、矢状収差、残余収差としてそれぞれ演算する。好ましくは、角膜高次収差データ２１６に加えて、角膜全収差データや角膜低次収差データもデータとして記憶すると良い。
【００４５】
屈折力の演算機能は、屈折力測定用受光光学系９０から送られた、屈折力測定用受光信号に基づき網膜上に投影された屈折力測定用のリング状パターン像から、屈折力演算部２４０により被検眼６０の屈折力を求めるものである。
【００４６】
矯正用レンズ１３８の調整用信号の出力機能は、矯正量算出部２７５とレンズ移動制御部２５０によって行われる。即ち、矯正量算出部２７５は、眼球低次収差データ２０７や必要に応じて屈折力演算部２４０で求めた被検眼６０の屈折力を用いて、被検眼６０の矯正量を算出する。そして、算出された矯正量が得られるように、レンズ移動制御部２５０に矯正用レンズ１３８の調整信号出力を出力する。
【００４７】
光束制限部１３４に対する調整用信号の出力機能は、前眼部像記憶部２２２、高視力寄与領域抽出部２２６、絞り形状制御部２７０によって行われる。前眼部像記憶部２２２は、第２受光光学系３０の第２受光部３５の前眼部を含む画像信号を記憶する。高視力寄与領域抽出部２２６は、前眼部像記憶部２２２に記憶された前眼部信号に含まれる被検眼６０の瞳形状から視力に寄与する程度の高い領域を抽出する。絞り形状制御部２７０は、高視力寄与領域抽出部２２６により抽出された前記視力に寄与する程度の高い領域に、視標を呈示する視標光束を制限するように光束制限部１３４に対して絞り形状制御信号を出力するもので、例えば光束制限部１３４として液晶が用いられていれば、絞り形状制御部２７０として液晶駆動回路が用いられる。
【００４８】
瞳形状が健眼者と相違している場合の調節機能は、瞳形状決定部２２４、信号選択部２２８によって行われる。瞳形状決定部２２４は、例えば前眼部像記憶部２２２に記憶された前眼部信号を用いて、被検眼６０の瞳形状を決定する。前眼部像記憶部２２２に記憶された前眼部信号の前眼部画像において、瞳孔内と外で光量差が大きい為、容易に縁を検出することができる。そして、検出された縁で囲われた領域が瞳形状（瞳孔形状）である。信号選択部２２８は、瞳形状決定部２２４にて決定された瞳形状に基づき被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求める。なお、信号選択部２２８は、瞳形状決定部２２４に代えて高視力寄与領域抽出部２２６で抽出された領域に関して、被検眼６０の高次収差を含む光学特性データを求める構成としてもよい。
【００４９】
また、被検眼６０の瞳形状から視力に寄与する程度の高い領域を抽出する役割を検眼担当者が行っても良い。この場合、検眼担当者が被検眼６０の光学特性測定処理に用いる信号として有効な被検眼６０の領域を決定できるように、光学特性演算部２００のマンマシン・インターフェイス機能を充実させる。即ち、前眼部画像表示制御部２３０は、第２受光部３５の画像信号に基づき被検眼前眼部像を形成し、表示部２８０に形成された被検眼前眼部像を表示する。信号選択部２２８は、表示部２８０で形成された被検眼前眼部像に基づき、検眼担当者によって被検眼６０の光学特性測定処理に用いる領域が選択されるので、当該選択された前眼部像の範囲を光学特性演算部２００に指示する。光学特性演算部２００は、検眼担当者によって被検眼６０の光学特性測定処理に用いる領域に対して、被検眼の高次収差を含む光学特性データを求める。
【００５０】
図４は、本発明に関する光学特性測定装置１００と光学特性演算部２００を用いた被検眼の光学特性測定処理を示すフローチャートである。なお、説明の便宜上、ここでのフローチャートの説明は、概略的なものとし、具体的な説明は後述する。まず、検眼担当者により光源制御部２６０を介して視標呈示用光源１３１をオンする（Ｓ１０）。そして、第２受光光学系３０と第３照明光学系７５を用いてアライメント調整が実施される（Ｓ１２）。そして、第２受光光学系３０を用いて被検眼前眼部像が撮影され、例えば前眼部像記憶部２２２に記録される（Ｓ１４）。そして、瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６によって、被検眼６０の光学特性測定処理に用いる領域が指示される（Ｓ１６）。瞳形状が健眼者のものであれば、瞳孔を検出すればよい。
【００５１】
そして、視標呈示部１３０を用いて自覚検眼を行う為に、視力表の視標を切換える（Ｓ１８）。視標板１３３は、低次収差用視力チャートと高次収差用視力チャートとを選択的に呈示するものであるから、何れか一方を適宜に切換えて視力表の視標として用いられる。
【００５２】
次に、光束制限部１３４を構成する液晶を駆動して、視標呈示部１３０で呈示する視標が映写される瞳孔の範囲を定める（Ｓ２０）。また、絞り１４を構成する液晶を駆動して、ハルトマン像として被検眼６０の網膜からの反射光を測定する瞳孔の範囲を定める。例えば、明視野での瞳孔に対しては直径φ３ｍｍ程度とし、暗視野での瞳孔に対しては直径φ７ｍｍ程度とする。
【００５３】
そして、測定対象物である被検眼６０の眼球収差が計算される（Ｓ２２）。即ち、光学特性演算部２００では、第１受光部２３からハルトマン像を取得し、ハルトマン像に関する数値データである、ハルトマン板２２と第１受光部２３との距離及び座標等に基づいて、ゼルニケ係数を算出する。このとき、検者、瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６によって瞳孔の形状を入力し、信号選択部２２８では入力された瞳孔形状に基づいて、被検眼の眼球収差の計算対象となる領域を定める。
【００５４】
光学特性演算部２００では、Ｓ２２で求めたゼルニケ係数に基づいて、被検眼６０の球面度数Ｓ、乱視度数Ｃ、乱視軸Ａが測定される（Ｓ２４）。球面度数Ｓの単位は、ディオプター値であって、視力矯正に用いられる基礎データである。なお、角膜収差測定に関しては、光学特性演算部２００では、プラチドリング像のゆがみによる変位量等に基づいてゼルニケ係数を算出する。そして、測定された被検眼６０の球面度数Ｓ、乱視度数Ｃ、乱視軸Ａに基づいて、レンズ移動制御部２５０から矯正用レンズ１３８の調整信号出力が出力され、被検眼６０に適合するように矯正用レンズ１３８が調整される。また、被検眼の乱視を補正する場合は、バリアブルクロスシリンダー（図示せず）を調整して行う。
【００５５】
次に、検者が被測定者に呈示する視標を選択し、被測定者は被検眼６０で見えた視標を答えることで、自覚式検眼が行われる（Ｓ２６）。例えば、ランドルト環では、環の欠けている部分の方向（例えば上、下、左、右の別）を被測定者が答え、検者の呈示した視標と一致していれば、検者は被検眼６０で見えていると判断する。この際に、検者、瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６によって瞳孔の中心部分を抽出して、この抽出した領域と相似な形状を光束制限部１３４にて形成するように、絞り形状制御部２７０から形状制御信号が送られる。
【００５６】
そして、自覚式検眼による被検眼６０の視力値が、例えば自動車運転免許における基準値である０．７に達しているか判断する（Ｓ２８）。Ｓ２８では、基準値として、コントラスト感度、具体的な態様としては空間周波数を用いても良い。Ｓ２８にて、被検眼６０の視力値が基準値に達していなければ、Ｓ２２、Ｓ２６において検者、瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６によって抽出された瞳孔の中心部分が適切でなかったと見なす。そこで、瞳孔の中心部分として、検者、瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６は次候補となる瞳孔の中心領域（中心位置、内径の選定を含む）を抽出して、再び眼球収差、角膜収差並びに自覚式検眼による被検眼６０の視力値を測定する。
【００５７】
具体的には、被検眼６０の瞳孔を表示部２８０に表示して（Ｓ３０）、検者は瞳孔形状を入力する（Ｓ３２）。そして、Ｓ２０に戻り、入力された瞳孔形状に適合するように、光束制限部１３４を構成する液晶を駆動して、視標呈示部１３０で呈示する視標が映写される瞳孔の範囲を定める（Ｓ２０）。
【００５８】
他方、Ｓ２８にて被検眼６０の判断値が基準値に到達している場合は、検者、瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６によって抽出された瞳孔の中心部分が適切であったと見なせるので、被検眼６０についてＳ２２、Ｓ２４、Ｓ２６で得られた各種データを印刷する（Ｓ３４）。なお、この各種データは、一括して、又は選択的に表示部２８０にグラフィック表示することができる。そして、今回の被検眼６０についての測定が終了する（Ｓ３６）。
【００５９】
続いて、図４を参照して、本発明の光学特性測定装置１００と光学特性演算部２００を用いて、被検眼の眼球収差、角膜収差を測定する場合の測定方法について説明する。瞳孔形状が真円に近い健眼者の場合は、視標呈示部１３０によって適切な視力に補正することで、瞳孔形状から定まる光軸を中心として眼球収差や角膜収差を測定すれば足りる。しかし、屈折矯正手術を行った白内障患者や近視矯正患者においては、瞳孔形状が真円に対して大きく歪んでいる場合があり、瞳孔形状から一義的に視力に寄与している瞳孔領域を定めることができない。即ち、Ｓ２８にて視力の基準値を充足できない。
【００６０】
そこで、検者、瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６によって抽出された瞳孔の中心部分に対して、視標呈示部１３０を用いて自覚検眼を行って、Ｓ２８にて視力の基準値を充足する場合の瞳孔中心部分を定める（Ｓ３２）。そして、Ｓ２８にて視力の基準値を充足する場合の瞳孔中心部分に対して、光学特性測定装置１００と光学特性演算部２００を用いて他覚検眼により、被検眼の眼球収差や角膜収差を測定する。このように瞳孔形状が真円に対して大きく歪んでいる場合に、自覚検眼、他覚検眼並びに瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６を用いることで、瞳孔の適切な領域に関して眼球収差や角膜収差を測定できる。
【００６１】
次に、本発明の眼特性測定装置に関して、構成の更なる詳細を説明する。図５は被検眼、プラチドリング並びに第２受光光学系を説明する構成図である。プラチドリング７１の外側円の光軸からの距離をＨ２、内側円の光軸からの距離をＨ１とする。プラチドリング７１は被検眼６０に投影され、被検眼６０の網膜６１にてプラチドリング７１の反射像が形成される。そこで、共通光学系のアフォーカルレンズ４２を経由して、第２受光光学系の第２受光部３５に結像する。第２受光部３５には、例えばＣＣＤのような受光素子を用い、網膜６１のプラチドリング７１の反射像が外側円について光軸からｈ２、内側円についてｈ１の位置に結像する。アフォーカルレンズ４２と第２受光部３５の間には、適宜絞り３６を挿入して、迷光が浸入するのを防止する。
【００６２】
図６は第２受光部に結像するプラチドリング像の説明図である。プラチドリング像には、瞳孔、輝点像が現れると共に、マークとプラチドリングによる多重リングが現れる。被検眼６０の前眼部は、第３光源部３１からの光束が第３照明光学系７５を介して照明され、またプラチドリング７１のパターン（多重リング）が第２照明光学系７０を介して照明されている。そこで、第２受光部３５を構成する画面上には、当該画面上に形成されているマークが、第３光源部３１からの光束による輝点像と多重リングと共に重ね合わせられて、表示される。アライメントがずれている場合には、マークの中心と輝点像がずれている。そこで、適宜装置の位置を上下左右に調整し、マークの中心と輝点像が一致するように調整して、アライメントを完了させる。
【００６３】
図７はビームスプリッター４５の説明図で、（Ａ）は要部光路図、（Ｂ）は光源側入光面、（Ｃ）は受光部側出光面である。ビームスプリッター４５では、光線１５の光源側入光面４５ａと光線２４の受光部側出光面４５ｂが形成されると共に、被検眼６０と対向する側に透光面４５ｃが形成されている。光源側入光面４５ａでは、光軸付近に設けられた比較的小さな径の透光部４５ａ１と、透光部４５ａ１の外周に設けられた遮光部４５ａ２を有している。受光部側出光面４５ｂでは、光軸付近に設けられた比較的大きな径の透光部４５ｂ１と、透光部４５ｂ１の外周に設けられた遮光部４５ｂ２を有している。遮光部４５ａ２、４５ｂ２は遮光性材料、例えば銀をビームスプリッター４５の側面に蒸着や塗布して形成する。
【００６４】
図８はハルトマン板２２と第１受光部２３の詳細を説明する図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は第１受光部での輝点投影図を表している。ハルトマン板２２は、被検眼６０からの反射光束を少なくとも１７本のビームに変換して、被測定眼６０の球面成分、３次の非点収差、Ｚｅｒｎｉｋｅの３次と４次の高次収差を測定する為の波面変換部材である。ここでは、ハルトマン板２２には、光軸と直交する面内に配された例えば５ｘ５列のマイクロフレネルレンズが形成されている。第１受光部２３には、例えばＣＣＤのような受光素子を用いる。第１受光部２３では、被検眼６０に収差がない場合には、格子点（基準点）にマイクロフレネルレンズの各輝点が投影される。しかし、図８（Ｂ）に示すように、被検眼６０に収差がある場合には、マイクロフレネルレンズの各輝点は格子点（基準点）に対してずれた位置に投影される。そこで、この位置ずれ量から、被検眼６０に存在する収差が計算される。なお、図８（Ｂ）では単一の輝点を示してあり、５ｘ５列のマイクロフレネルレンズに対応する他の輝点は省略してある。
【００６５】
図９は瞳孔形状が真円に対して大きく歪んだ場合の説明図で、（Ａ）は第２受光部の前眼部画像、（Ｂ）は絞り形状制御部による光束制限部の絞り形状を表している。被検眼６０は、例えば屈折矯正手術を受けている場合、瞳孔形状が水滴形状や楕円形のように真円から大きく外れている。そして、瞳孔の中心部分に近い領域の波面形状は視力に寄与しているが、瞳孔の歪んだ周辺領域の波面形状は視力に対する寄与度が少ないと考えられている。視力は網膜に結像した像を視神経細胞で感知することにより得られるため、瞳孔の中心部分に入射する光束が網膜結像像として大きな割合を占めている。そこで、自覚式検眼においては、仮に瞳孔形状が真円に対して大きく歪んでいる場合にも、瞳孔の歪んだ周辺領域を排除して、瞳孔の中心部分に視標を呈示して視力を測定することが肝要である。即ち、自覚式検眼においては、検者又は高視力寄与領域抽出部２２６によって絞り形状制御部２７０に対して絞り形状指示信号を入力し、絞り形状制御部２７０は光束制限部１３４により視標を呈示する領域を抽出した瞳孔の中心部分に限定する。
【００６６】
図１０は瞳孔形状が真円に対して大きく歪んだ場合のハルトマン像の説明図で、（Ａ）は第２受光部のハルトマン像、（Ｂ）は絞り形状制御部により選定された眼球収差を測定する領域を表している。眼の収差演算や角膜収差演算においては、仮に瞳孔形状が真円に対して大きく歪んでいる場合にも、瞳孔の歪んだ周辺領域を排除して、瞳孔の中心部分の波面形状を測定することが肝要である。
【００６７】
そこで、検者、瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６によって瞳孔の中心部分を抽出して、この抽出した領域について眼球収差や角膜収差を求めるように操作する。典型的には、第１照明光学系で照明する領域を抽出した瞳孔の中心部分に限定したり、或いは第１受光部や第２受光部で受光する領域を処理対象となる領域に限定するように、第１照明光学系、第１受光部や第２受光部に設けた絞り（図示せず）に対する絞り形状指示信号を検者、瞳形状決定部２２４又は高視力寄与領域抽出部２２６により指示する。
【００６８】
図１１は視標呈示部１３０で呈示されるコントラスト感度用視標の一例を説明する図で、（Ａ）は被検者の前眼部に投影されるガボール刺激の平面図、（Ｂ）は（Ａ）の平面図のＢ−Ｂ方向のコントラストチャート輝度プロファイルを示している。輝度プロファイルのピーク間隔ｄが空間周波数に対応している。また、コントラスト１００％の場合には、ガボール刺激を用いたテスト視標ＴＭ100の輝度振幅が大きくなっているので、ペデスタル視標ＰＭ100の輝度はガボール刺激の最低値０．０８程度になっている。他方、コントラスト５０％の場合には、ガボール刺激を用いたテスト視標ＴＭ50の輝度振幅がテスト視標ＴＭ100より小さくなっているので、ペデスタル視標ＰＭ50の輝度はガボール刺激の最低値０．２８程度になっている。コントラスト感度用視標に付いては、例えば特願２００１−４０１８１２明細書の開示を援用して、詳細を省略する。
【００６９】
なお、前記実施の形態においては、最初に他覚検眼により被検眼の眼球収差や角膜収差を測定し、次に自覚検眼により被検眼の視力が基準値に到達しているか判定することで、被検眼の眼球収差や角膜収差を測定する瞳孔領域が適切であったか判定しているが、本発明の眼特性測定装置における他覚検眼と自覚検眼の順序は逆でも良い。即ち、自覚検眼により被検眼の視力が基準値に到達している領域をまず定め、次に被検眼の視力が基準値に到達している瞳孔領域に対して、被検眼の眼球収差や角膜収差を他覚検眼により測定してもよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の眼特性測定装置によれば、光束制限部により所定形状、例えば被検眼の瞳孔形状に合わせて光束を制限して、視標呈示部により視標を投影することで、被検者の応答から視力測定ができる。第２受光光学系では、被検眼の前眼部からの反射光束を受光して前眼部信号を形成するので、視標を所定の光束形状に変形させる場合に基準となる被検眼の瞳孔形状が得られる。第１照明光学系より照明された光束が被検眼から反射して第１受光部で受光されるので、光学特性演算部では第１受光部の出力に基づき、被検眼の高次収差を含む光学特性データを求める。光学特性演算部では、例えば第２受光光学系の前眼部信号を用いて、被検眼の高次収差を含む光学特性データを求める被検眼の瞳孔領域を定めることで、被検眼の瞳孔形状に適応した眼球収差を求める瞳孔領域を設定できる。
【００７１】
また、本発明の眼特性測定装置を用いて眼特性測定を行う場合、視標呈示部と光束制限部を用いて自覚的な視力を求めた際の情報、例えば被検眼の瞳孔形状に合わせて制限した光束形状を用いて、光学特性演算部にて他覚的に求めた被検眼の眼球収差や角膜収差を測定する際の瞳孔領域を設定できるため、眼球収差や角膜収差の測定精度が向上する。特に、屈折矯正手術を行なった被検眼のように、視力に寄与する程度の高い瞳孔領域と低い瞳孔領域が並存する場合に、被検眼の高次収差を含む光学特性データの測定領域として視力に寄与する程度の高い瞳孔領域を選定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に関する光学特性測定装置１００の全体構成図で、光学系の概略構成と演算制御装置を示している。
【図２】 プラチドリング７１の一例を示す構成図である。
【図３】 光学特性演算部２００の詳細を説明する構成ブロック図である。
【図４】 本発明に関する光学特性測定装置１００と光学特性演算部２００を用いた、被検眼の光学特性測定処理を示すフローチャートである。
【図５】 被検眼、プラチドリング並びに第２受光光学系を説明する構成図である。
【図６】 第２受光部に結像するプラチドリング像の説明図である。
【図７】 ビームスプリッター４５の説明図で、（Ａ）は要部光路図、（Ｂ）は光源側入光面、（Ｃ）は受光部側出光面である。
【図８】 ハルトマン板２２と第１受光部２３の詳細を説明する図である。
【図９】 瞳孔形状が真円に対して大きく歪んだ場合の説明図である。
【図１０】 瞳孔形状が真円に対して大きく歪んだ場合のハルトマン像の説明図である。
【図１１】 視標呈示部１３０で呈示されるコントラスト感度用視標の一例を説明する図である。
【符号の説明】
１０ 第１照明光学系
２０ 第１受光光学系
３０ 第２受光光学系
４０ 共通光学系
５０ 調整用光学系
６０ 被検眼
７０ 第２照明光学系
７５ 第３照明光学系
８０ 屈折力測定用照明光学系
９０ 屈折力測定用受光光学系
１００ 光学特性測定装置
１３０ 視標呈示部
２００ 光学特性演算部
２２４ 瞳形状決定部
２２６ 高視力寄与領域抽出部
２２８ 信号選択部
２４０ 屈折力演算部
２５０ レンズ移動制御部
２６０ 光源制御部
２７０ 絞り形状制御部
２７５ 矯正量算出部
２８０ 表示部
Claims (7)
- 被検眼に対して光束を入射させる第１照明光学系と；
前記被検眼からの反射光を受光する第１受光部を含む第１受光光学系と；
前記第１受光部の出力に基づき、被検眼の高次収差を含む光学特性データを求める光学特性演算部と；
前記被検眼の前眼部からの反射光束を受光して前眼部信号を形成する第２受光部を含む第２受光光学系と；
前記前眼部信号に基づいて瞳孔形状を決定し、該瞳孔形状に応じて、被検眼の瞳孔領域における自覚検眼用指標の光束形状を、所定の形状に変形させて、前記被検眼に入射させる、光束制限部を介して呈示する視標呈示部と；
を備える眼特性測定装置。 - 前記第１照明光学系は、第１光源部からの光束により前記被検眼の網膜上で微小な領域を照明するように形成され；
前記第１受光光学系は、前記被検眼の網膜にて反射された光束を、少なくとも実質的に１７本のビームに変換する第１変換部材を介して前記第１受光部に導くように形成され；
前記光学特性演算部は、前記ビームに変換された前記反射光束を用いて前記被検眼の高次収差を含む光学特性データを求める；
請求項１記載の眼特性測定装置。 - 前記視標呈示部は、一般的視力チャートとコントラスト用チャートの少なくとも一方の視標を提示する；
請求項１又は請求項２に記載の眼特性測定装置。 - さらに、前記前眼部信号に含まれる前記被検眼の瞳形状から視力に寄与する程度の高い領域を抽出する高視力寄与領域抽出部を有し、；
前記視標呈示部の光束制限部は、前記高視力寄与領域抽出部により抽出された前記視力に寄与する程度の高い領域に、前記自覚検眼用視標が呈示されるように視標光束を制限するように形成された；
請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の眼特性測定装置。 - 前記第２受光部で得られた前記被検眼の前眼部像に基づき、瞳形状を決定する瞳形状決定部を有し；
前記光学特性演算部は、前記瞳形状決定部で決定された瞳形状に基づき前記被検眼の高次収差を含む光学特性データを求めるように構成された；
請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の眼特性測定装置。 - さらに、前記視標呈示部は矯正用光学系を含み；
前記光学特性演算部で測定された前記被検眼の低次収差に従い、前記矯正用光学系において前記被検眼の矯正を行うように構成されている；
請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の眼特性測定装置。 - さらに、前記第２受光部からの信号に基づき前記被検眼の前眼部像を形成する表示部と；
前記第１受光部からの信号から、前記光学特性演算部にて前記被検眼の光学特性測定処理に用いる信号を選択する選択部を備え；
前記選択部は、前記表示部で形成された被検眼像に基づき選択された領域の信号を選択し；
前記光学特性演算部は、前記選択部で選択された被検眼像信号に基づき被検眼の高次収差を含む光学特性データを求めるように構成されている；
請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の眼特性測定装置。
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