JP7506965B2 - 屈折特性測定装置、測定治具、及び屈折特性測定方法 - Google Patents
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Description
屈折検査には、呈示された視標や光に被検者自身が応答して検査を行う自覚式検査と、照射した光を眼球の外から観察することで検査を行う他覚式検査がある。
自覚式検査として一般的に行われているのがレンズ交換法である。レンズ交換法は、視力表を用いて矯正レンズを交換しながら、最良視力が得られる最もプラス寄りの屈折力(度数)を求める。矯正レンズを収める試験枠と検眼レンズセットがあればレンズ交換法は実施可能であるが、矯正レンズの屈折力(度数)を僅かに変更しながら同じ視力検査の作業を繰り返す必要があり、作業が煩雑である。また、乱視矯正の場合は、矯正レンズを交換しながら、直前の状態での見え方を記憶して比較する必要があり、手間と忍耐が必要である。
オートレフラクトメータには、Scheinerの原理に基づき2本(あるいは複数本)の細い光束を眼底に照射し、それらの眼底上での相対位置関係から屈折力(度数)を求める合致式や、眼底に照射した像を撮像素子で取り込み画像解析することで屈折力(度数)を求める画像解析式などがある。これらオートレフラクトメータは検者の熟練度を要さずに短時間での検査が可能であるが非常に高価である。
上記方法及び装置によれば、2つの離間した光ビームを光源から眼に向けて交互に射出し、1つのピンホールを通過する光を被験者は見る。このとき、1つのピンホールを有する回転板を回転させ、ピンホールの位置が互いに180度離れた対向する2つの位置(例えば、鉛直線上の最上位置と最下位置)に来るタイミングに合わせて2つの光ビームを交互に射出させ、この2つの光ビームが、網膜上の同じ到達位置に来るように、光ビーム間の距離を調整する。2つの光ビームの点が網膜上の同じ到達位置に来るときの光ビーム間の距離を測定して眼の屈折力を算出する。また、2つのピンホールを用い、2つの光ビームを交互に射出し、一方の光ビームの射出のタイミングに合わせて、一方のピンホールを遮蔽する。
また、2つのピンホールを用い、2つの光ビームを交互に射出する場合、一方の光ビームの射出のタイミングに合わせて、一方のピンホールを遮蔽するための専用装置が必要となる。
このため、上記装置は煩雑な構成であり、自覚式検査で個人で眼の屈折力を測定するための簡素な構成とはいえない。
一方、網膜に到達した光ビームの到達位置の記憶を不要とするには、2つの光ビームを同時に射出し、2つのピンホールを用いて眼に光ビームを到達させることが好ましい。しかし、この場合、1つのピンホールに2つの光ビームが通過するので、2つのピンホールから眼の網膜に到達する光ビームの到達位置は4つになる。すなわち、被験者には、4つの光の点が見えることになる。
このため、被験者自ら眼の屈折特性を測定する自覚式検査において、4つの到達位置のうち、どの到達位置が合致しているか否かを比較すればよいのか、被験者にとってはわからない。
入射する光を絞って光を通過させるピンホール形状あるいはスリット形状の第1の開口及び第2の開口が設けられたディスクと、
前記第1の開口及び前記第2の開口を通過する光が同時に眼に入射するように、前記ディスクから同じ距離離れた、前記ディスクの面に対して平行な平面上の異なる位置から、第1の光及び第2の光を射出する光射出部と、
前記第1の開口を通過した前記第1の光及び前記第2の開口を通過した前記第2の光が前記眼の網膜上に到達する位置の情報から、眼の屈折特性を求める処理部と、を備える。
前記第1の開口は、前記第1の光を透過させ、前記第2の光の透過を阻止する透過特性を有する第1の光学素子を有し、
前記第2の開口は、前記第2の光を透過させ、前記第1の光の透過を阻止する透過特性を有する第2の光学素子を有する。
前記処理部は、前記距離センサで測定した距離、前記位置ずれ量、及び前記第1の開口と前記第2の開口との中心間距離から、眼の屈折力を算出するように構成される、ことが好ましい。
前記第1の光学素子は、前記第1の光を透過させ、前記第2の光の透過を阻止するように波長帯域が設定された光フィルターであり、
前記第2の光学素子は、前記第2の光を透過させ、前記第1の光の透過を阻止するように波長帯域が設定された光フィルターである、ことが好ましい。
前記第1の光学素子は、前記第1の光を透過させ、前記第2の光の透過を阻止する方向に配置した偏光板であり、
前記第2の光学素子は、前記第2の光を透過させ、前記第1の光の透過を阻止する方向に配置した偏光板である、ことも好ましい。
入射する前記第1の光及び前記第2の光を絞って通過させ、通過した前記第1の光及び前記第2の光を眼の網膜に到達させるように構成されたピンホール形状あるいはスリット形状の第1の開口及び第2の開口が設けられたディスクと、
前記ディスクを眼の前方で固定する支持部材と、を備える。
前記第1の開口を通過した前記第1の光及び前記第2の開口を通過した前記第2の光が前記眼の網膜上に到達する到達位置を識別可能にするために、
前記第1の開口は、前記第1の光を透過させ、前記第2の光の透過を阻止する透過特性を有する第1の光学素子を有し、
前記第2の開口は、前記第2の光を透過させ、前記第1の光の透過を阻止する透過特性を有する第2の光学素子を有する。
入射する光を絞って光を通過させるピンホール形状あるいはスリット形状の第1の開口及び第2の開口が設けられたディスクに入射した光が、前記第1の開口及び前記第2の開口を通過して同時に眼に入射するように、前記ディスクから同じ距離離れた位置であって、前記ディスクの面に対して平行な平面上の異なる位置から、第1の光及び第2の光を射出するステップと、
前記第1の開口を通過した前記第1の光及び前記第2の開口を通過した前記第2の光が前記眼の網膜上に到達する位置の情報から、眼の屈折特性を求めるステップと、を有する。
前記第1の開口は、前記第1の光を透過させ、前記第2の光の透過を阻止する透過特性を有する第1の光学素子を有し、
前記第2の開口は、前記第2の光を透過させ、前記第1の光の透過を阻止する透過特性を有する第2の光学素子を有する。
前記第1の開口を通過した前記第1の光の、前記第1の開口及び前記第2の開口の開口配列方向における前記眼の網膜上の到達位置と、前記第2の開口を通過した前記第2の光の前記開口配列方向における前記眼の網膜上の到達位置とが合致するように、前記第1の光の射出する位置と前記第2の光の射出する位置との間で、前記開口配列方向に沿って相対的に位置ずれさせるステップと、
前記第1の光の前記開口配列方向における眼の網膜上の到達位置と、前記第2の光の前記開口配列方向における眼の網膜上の到達位置が合致するときの前記第1の光及び前記第2の光の射出する位置の前記開口配列方向に沿った位置ずれ量を用いて眼の屈折力を算出するステップと、を有する、ことが好ましい。
一般に、異なる二つの開口を通過した光はレンズで屈折し、焦点位置で一つになり、焦点位置から外れた場所では二つに分離する。この原理はScheinerの原理として知られている。この原理に従って視標を視力測定の被験者に呈示した時に、視標から射出して、ピンホール形状あるいはスリット形状の2つの開口を通過した光の像が、眼のレンズを通して視標の像が一つに見えるか二つに見えるかを判断することができるが、二つの像のずれ量を自覚で定量的に、例えばずれ量が何mmであるといったように答えることは難しい。しかし、視標内の一部分を他の部分に対して適切に位置ずれさせた場合、互いに離間した2つの開口を通過した視標の像が一つに見える。このときの視標の位置ずれ量を測定し、この位置ずれ量を用いて、眼の屈折特性を求めることができる。
本明細書において、眼の屈折特性とは、裸眼の屈折特性の他、矯正レンズで矯正された眼の屈折特性、すなわち裸眼と矯正レンズ(眼鏡レンズあるいはコンタクトレンズ)の屈折特性を合計した屈折特性も含む。屈折特性とは、屈折力の他、後述する適正な眼の屈折力に対する屈折力の大小(裸眼の場合、近視あるいは遠視の種類)、さらには、乱視のように屈折力の方位方向依存性と、屈折力の上記最大及び上記最小の差の情報を含む。
図1(a)は、入射する光を絞って光を通過させる第1のピンホール10及び第2のピンホール12が設けられたディスク14の一例を示す。第1のピンホール10と第2のピンホール12の大きさは同じであり、第1のピンホール10と第2のピンホール12の大きさ(例えば直径)及び第1のピンホール10と第2のピンホール12の中心間距離は、Scheinerの原理が発現する程度に設定される。例えば、第1のピンホール10と第2のピンホール12の大きさは0.5~2mmであり、第1のピンホール10と第2のピンホール12の中心間距離(間隔)は、2~5mmである。
なお、本実施形態では、視標として、自ら光を射出する発光部分16、18を用いて説明するが、入射した光の反射光を第1の光L1及び第2の光L2として射出する印刷物であってもよい。すなわち、一例として光射出装置を含む光射出部には、反射光を第1の光L1及び第2の光L2とする印刷物も含まれる。
一方、適正な眼の屈折力に対して眼の屈折力が大きい場合、例えば近視、あるいは矯正後の眼の屈折力(眼と矯正レンズの屈折力の合計)が適正な眼の屈折力よりも大きい場合、図1(c)に示すように、第1の光L1と第2の光L2は、網膜に到達する前に交差して、第1の光L1と第2の光L2の位置ずれが生じる。図1(c)に示す例では、第1の光L1が、第2の光L2に対して開口配列方向右側に位置ずれする。開口配列方向とは、第1のピンホール10と第2のピンホール12の配列方向をいう。図1(a)に示す開口配列方向は、水平方向である。
一方、適正な眼の屈折力に対して眼の屈折力が小さい場合、例えば遠視、あるいは矯正後の眼の屈折力(眼と矯正レンズの屈折力の合計)が適正な眼の屈折力よりも小さい場合、図1(e)に示すように、第1の光L1と第2の光L2は、網膜上で交差せず、さらに網膜に到達する前に交差せず、網膜に到達する。このため、第1の光L1と第2の光L2は、網膜上で位置ずれする。図1(e)に示す例では、第1の光L1が、第2の光L2に対して開口配列方向左側に位置ずれする。
したがって、本実施形態では、眼の屈折力が適正な屈折力でない場合、第1の光L1と第2の光L2が網膜上に到達する到達位置が開口配列方向において合致するように、予め、発光部分16、18を配列方向に沿って互いに位置ずれさせる。
したがって、図2(b)の左側に示すように、実際の発光部分16、18が相対的に位置ずれし、例えば、発光部分16が開口配列方向に移動して発光部分18に対して相対的に位置ずれし、その位置ずれ量δが適正な場合、測定者(被験者)には、発光部分16、18の像は、図2(b)の右側に示すように、発光部分16の像と発光部分18の像の水平方向(開口配列方向)の位置が合致して見える。なお、発光部分16、18の相対的な位置ずれは、発光部分16、18の一方が、移動して相対的な位置ずれをしてもよいし、発光部分16、18の双方が開口配列方向の逆方向に移動して相対的な位置ずれをしてもよい。
したがって、図2(b)に示す位置ずれ量δを測定することにより、後述する式(2)にしたがって眼の屈折力を測定することができる。
このような原理により、本実施形態では、眼の屈折特性を測定することができる。
本実施形態では、図1(a)に示すように、第1のピンホール10は、第1の光L1を透過させ、第2の光L2の透過を阻止する透過特性を有する第1の光学素子10Aを有し、第2のピンホール12は、第2の光L2を透過させ、第1の光L1の透過を阻止する透過特性を有する第2の光学素子12Aを有する。
これにより、第1のピンホール10を通過して網膜に到達する光は第1の光L1であり、第2のピンホール12を通過して網膜に到達する光は第2の光L2であり、第1の光L1が第2のピンホール12を通過して網膜に到達することはなく、第2の光L2が第1のピンホール10を通過して網膜に到達することはない。この結果、測定者(被験者)には、2つの発光部分16、18の像が見えるので、発光部分16、18の像の位置ずれの有無を正確に判断することができる。
図3は、一実施形態の屈折特性測定装置20の構成を説明する図である。
屈折特性測定装置20は、ディスク14と、光射出装置(光射出部)22と、処理装置(処理部)26と、を主に有する。
距離センサ30は、屈折特性の測定に際して、正確な屈折力を算出するために、光射出装置22からディスク14までの観察距離dを測定する。距離センサ30は、例えばレーザ距離計等を用いることができる。距離センサ30による測定結果は、処理装置26に送られる。
δ = h・(D-K)/D (1)
K = D・(h-δ)/h (2)
(D[m-1]=1000/d、K[m-1]=1000/k)
支持部材24は、例えば、眼鏡フレームであり、ディスク14は、眼鏡フレームのレンズ装着部分に装着されることが好ましい。これにより、ディスク14を眼の前方に確実に配置することができる。
この場合、測定治具は、ディスクと、支持部材と、を有する。
ディスクは、ディスク14と同様に、入射する第1の光L1及び第2の光L2を絞って通過させ、通過した第1の光L1及び第2の光L2を眼の網膜に到達させるように構成された第1のピンホール10及び第2のピンホール12が設けられる。
なお、ディスクも、第1のピンホール10を通過した第1の光L1及び第2のピンホール12を通過した第2の光L2が眼の網膜上に到達する到達位置を識別可能にするために、第1のピンホール10は、第1の光L1を透過させ、第2の光L2の透過を阻止する透過特性を有する第1の光学素子10Aを有し、第2のピンホール12は、第2の光L2を透過させ、第1の光L1の透過を阻止する透過特性を有する第2の光学素子12Aを有する。
このような測定治具を用いて、測定者(被験者)は眼の屈折特性を測定することができる。この場合、用意した発光部分16、18を用いる。例えば、コンピュータに接続されたディスプレイ上に発光部分16、18を描画して発光部分16、18を視標として用いることができる。勿論、反射光を利用した視標として、印刷物を用いることもできる。
(1)入射する光を絞って光を通過させる第1のピンホール10及び第2のピンホール12が設けられたディスク14に入射した光が、第1のピンホール10及び第2のピンホール12を通過して同時に眼に入射するように、ディスク14から同じ距離離れた、測定する眼の側から見て奥行き方向の位置であって、ディスク14の面に対して平行な平面上の異なる位置から、第1の光L1及び第2の光L2を射出する。
(2)第1のピンホール10を通過した第1の光L1及び第2のピンホール12を通過した第2の光L2が眼の網膜上に到達する開口配列方向の位置の情報から、眼の屈折特性を求める。
(3)このとき、第1のピンホール10は、第1の光L1を透過させ、第2の光L2の透過を阻止する透過特性を有する第1の光学素子10Aを有し、第2のピンホール12は、第2の光L2を透過させ、第1の光L1の透過を阻止する透過特性を有する第2の光学素子12Aを有する。
(4)第1のピンホール10を通過した第1の光L1の、開口配列方向における到達位置と、第2のピンホール12を通過した第2の光L2が眼の網膜上の開口配列方向における到達位置とが合致するように、第1の光L1の射出する位置と第2の光L2の射出する位置との間で、第1のピンホール10及び第2のピンホール12の開口配列方向に沿って、相対的に位置ずれさせる。
(5)眼の網膜上で、第1の光L1の開口配列方向における到達位置と第2の光L2の開口配列方向における到達位置が合致するときの第1の光L1と第2の光L2の射出する位置の開口配列方向に沿った位置ずれ量δを用いて眼の屈折力を算出する。これにより、眼の屈折力を容易に算出することができる。
10A 第1の光学素子
12 第2のピンホール
12A 第2の光学素子
14 ディスク
16、18 発光部分
20 屈折特性測定装置
22 光射出装置
24 支持部材
26 処理装置
28 入力操作系
30 距離センサ
32 測定用眼鏡
34 基台
Claims (9)
- 眼の屈折特性を測定する屈折特性測定装置であって、
入射する光を絞って光を通過させるピンホール形状あるいはスリット形状の第1の開口及び第2の開口が設けられたディスクと、
前記第1の開口及び前記第2の開口を通過する光が同時に眼に入射するように、前記ディスクから同じ距離離れた、前記ディスクの面に対して平行な平面上の異なる位置から、第1の光及び第2の光を射出する光射出部と、
前記第1の開口を通過した前記第1の光及び前記第2の開口を通過した前記第2の光が前記眼の網膜上に到達する位置の情報から、眼の屈折特性を求める処理部と、を備え、
前記第1の開口は、前記第1の光を透過させ、前記第2の光の透過を阻止する透過特性を有する第1の光学素子を有し、
前記第2の開口は、前記第2の光を透過させ、前記第1の光の透過を阻止する透過特性を有する第2の光学素子を有し、
前記光射出部は、前記第1の光の射出する位置と前記第2の光の射出する位置との間で、前記第1の開口及び前記第2の開口の開口配列方向に沿って相対的な位置ずれができるように、前記第1の光の射出する位置と前記第2の光の射出する位置の少なくとも一方が他方に対して前記開口配列方向に沿って移動可能に構成されており、
前記第1の光と前記第2の光は、波長帯域が異なり、
前記第1の光学素子は、前記第1の光を透過させ、前記第2の光の透過を阻止するように波長帯域が設定された光フィルターであり、
前記第2の光学素子は、前記第2の光を透過させ、前記第1の光の透過を阻止するように波長帯域が設定された光フィルターである、ことを特徴とする屈折特性測定装置。 - 前記処理部は、眼の網膜上で、前記第1の光の前記開口配列方向における位置と前記第2の光の前記開口配列方向における位置とが合致するときの前記第1の光及び前記第2の光の射出する位置の位置ずれ量を用いて眼の屈折力を算出するように構成される、請求項1に記載の屈折特性測定装置。
- 前記光射出部における前記第1の光及び前記第2の光の射出面と前記ディスクとの距離を測定する距離センサを備え、
前記処理部は、前記距離センサで測定した距離、前記位置ずれ量、及び前記第1の開口と前記第2の開口との中心間距離から、眼の屈折力を算出するように構成される、請求項2に記載の屈折特性測定装置。 - 前記第1の光と前記第2の光は、偏光特性が異なる直線偏光であり、
前記第1の光学素子は、前記第1の光を透過させ、前記第2の光の透過を阻止する方向に配置した偏光板であり、
前記第2の光学素子は、前記第2の光を透過させ、前記第1の光の透過を阻止する方向に配置した偏光板である、請求項1~3のいずれか1項に記載の屈折特性測定装置。 - 前記第1の開口及び前記第2の開口の開口配列方向を回転可能にして前記ディスクを支持する支持部材を有する、請求項1~4のいずれか1項に記載の屈折特性測定装置。
- 前記支持部材は、眼鏡フレームであり、前記ディスクは、前記眼鏡フレームのレンズ装着部分に装着される、請求項5に記載の屈折特性測定装置。
- 眼の屈折特性を測定する屈折特性測定方法であって、
入射する光を絞って光を通過させるピンホール形状あるいはスリット形状の第1の開口及び第2の開口が設けられたディスクに入射した光が、前記第1の開口及び前記第2の開口を通過して同時に眼に入射するように、前記ディスクから同じ距離離れた位置であって、前記ディスクの面に対して平行な平面上の異なる位置から、第1の光及び第2の光を射出するステップと、
前記第1の開口を通過した前記第1の光及び前記第2の開口を通過した前記第2の光が前記眼の網膜上に到達する位置の情報から、眼の屈折特性を求めるステップと、
前記第1の開口を通過した前記第1の光の、前記第1の開口及び前記第2の開口の開口配列方向における前記眼の網膜上の到達位置と、前記第2の開口を通過した前記第2の光の前記開口配列方向における前記眼の網膜上の到達位置とが合致するように、前記第1の光の射出する位置と前記第2の光の射出する位置との間で、前記開口配列方向に沿って相対的に位置ずれさせるステップと、
前記第1の光の前記開口配列方向における眼の網膜上の到達位置と、前記第2の光の前記開口配列方向における眼の網膜上の到達位置が合致するときの前記第1の光及び前記第2の光の射出する位置の前記開口配列方向に沿った位置ずれ量を用いて眼の屈折力を算出するステップと、を有し、
前記第1の開口は、前記第1の光を透過させ、前記第2の光の透過を阻止する透過特性を有する第1の光学素子を有し、
前記第2の開口は、前記第2の光を透過させ、前記第1の光の透過を阻止する透過特性を有する第2の光学素子を有し、
前記第1の光と前記第2の光は、波長帯域が異なり、
前記第1の光学素子は、前記第1の光を透過させ、前記第2の光の透過を阻止するように波長帯域が設定された光フィルターであり、
前記第2の光学素子は、前記第2の光を透過させ、前記第1の光の透過を阻止するように波長帯域が設定された光フィルターである、ことを特徴とする屈折特性測定方法。 - 前記第1の光及び前記第2の光は、前記平面上の異なる2つの発光部分の夫々から同時に射出され、
2つの前記発光部分は、前記開口配列方向と直交する方向に沿って配列されており、少なくとも一方の前記発光部分が他方の前記発光部分に対して前記開口配列方向に沿って移動可能に構成されている、請求項1~6のいずれか1項に記載の屈折特性測定装置。 - 前記2つの発光部分は、それぞれ矩形形状であり、それぞれの一辺が互いに重なるように配置された、請求項8に記載の屈折特性測定装置。
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