JPS6129727B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は眼の視度を自動的に測定する眼屈折計
に関し、殊に測定の結果が本装置の測定範囲外で
あるときには、その旨を検者に知らせる機能を備
えた装置に関する。 眼科の基礎検査として、あるいは眼鏡の調整の
際に眼の視度を測定する手動眼屈折計は古くから
使用されてきたが、最近になつて視度を自動的に
測定する装置が普及し始めている。処で個人によ
る視度の差はそれほど大きくないのが普通である
ため、測定精度を向上させる目的で、測定可能な
範囲は大多数の被検眼を測定できる値に設定する
ことが行われており、測定範囲を外れた被検者に
関しては、単に測定不可を文字あるいは記号で表
示したり、その測定範囲の極値で示している。し
かしながら、単に測定不可を表示しただけでは強
度近視、強度遠視、無水晶体眼等の原因の内、ど
の原因で測定不可なのか更には被検者の視度が正
ジオプター側に外れているか負ジオプター側に外
れているか解らないし、また極値で表示する方式
では視度が実際にその値であるのか、範囲を外れ
ているのか区別できない不都合があつた。 本発明は、上述従来の欠点を除去し、自動眼屈
折計の測定範囲を越えた眼屈折力を持つ被検者を
測定した際に、測定範囲の上限あるいは、下限側
で測定不可能なのか検者あるいは被検者に示すこ
とが可能になつた。 以下、自動眼屈折計の構成を説明した後、本発
明を特徴付ける構成を述べるものとする。 第１図で、Ｅは被検眼、Efは眼底すなわち網
膜、Epは瞳孔、Ecは角膜である。また１は固視
目標で、点滅する光源あるいは記号もしくは絵等
で被検者から離して配置する。２はダイクロイツ
クミラーで、第１３図に透過率Ｔの特性の一例を
描くように、近赤外より長波長側の光を反射し、
それより短波長測光を透過する性能を有するもの
で、更に固視目標１を凝視する被検眼Ｅの視線に
対して斜設する結果、被検者はミラー２を通して
固視目標１を見ることができる。またこのミラー
２は、測定中に両眼がこの同一特性のミラーを通
して固視目標を見ることができる寸法もしくは構
造とするが、これに関しては特願昭53−88865号
で述べた。 ３は対物レンズで、ダイクロイツク・ミラー２
によつて分岐された光軸にレンズ光軸を一致させ
て配設する。ミラー２と対物レンズ３は対物光学
系を構成する。４は測定パターンの投影と検知に
係る部分であるが、この部分の詳細は後程、第６
図に従つて説明する。 ５は第２のダイクロイツク・ミラーで、第１４
図に透過率Ｔの特性の一例を描くように、赤外光
を反射し、それより短波長測光を透過する性能を
有する。６はビームスプリツター、７は穴あきレ
ンズで、第２図に描くように光軸に一致した穴７
ａを有するが、穴の機能は後述する。８は照準板
で、照準用のマーク８ａ（第３図）が描かれてい
る。９はリレーレンズ、１０はビジコンのような
撮像管もしくは撮像素子列、１１は被検眼を照明
する赤外発光ダイオードで、筐体外部に設ける。 以上の部材の共役関係は破線で描いているが、
被検眼前部例えば角膜面Ecと照準板８をミラー
２の反射面、対物レンズ３並びに穴あきレンズ７
に関して共役とし、照準板８と撮像管１０の受光
面をリレーレンズ９に関して共役に配置する。従
つて撮像管１０は被検眼前部に重ねて照準用マー
クを撮像する。 次に１２は近赤外より長い波長の光を発する発
光ダイオード、１３はピンホール１３ａを備えた
遮光板である。このピンホール１３ａは位置合わ
せ用マークを形成するもので、ここでは光軸上に
１個設けているが光軸対称に複数個設けても良
い。そして遮光板１３の位置は以下の通りに決め
るものとする。被検眼と対物光学系の位置関係が
適正の時で、また角膜を凸面鏡とみなした場合、
ピンホール１３ａを発した光線がビームスプリツ
ター６の反射面で反射し、第２のダイクロイツ
ク・ミラー５を通過し、対物レンズ３で収斂作用
を受けた後、ダイクロイツク・ミラー２の表面で
反射し、角膜Ecに向う。角膜Ecで鏡面反射した
光源はつづいてダイクロイツクミラー３の表面で
反射し、対物レンズ１によつて収斂作用を受け、
ダイクロイツク・ミラー５とビームスプリツター
６そして穴あきレンズの穴７ａを通過して照準板
上にピンホールの像を結像する構成にしたもの
で、云い替えればピンホール１３ａをビームスプ
リツター６、対物レンズ１及びダイクロイツク・
ミラー２に関して角膜頂点と角膜面の曲率中心の
半分の位置（凸面鏡の焦点に当る）を共役にし、
照準板８を対物レンズ３の後側焦平面に配するこ
とで、角膜で反射した光線を略平行光に変換し、
対物レンズ３で照準板８上に結像させるものであ
る。なお、被検眼前部Ec像は対物レンズ３と穴
あきレンズ７の合成屈折力で照準板上に形成され
る。 以上の構成で、発光ダイオード１１と１２を点
灯すると、発光ダイオード１１を発した不可視の
赤外・近赤外光は被検眼前部を照明するから、そ
こで散乱反射された光束はダイクロイツク・ミラ
ー２の表面で反射し、対物レンズ３で収斂され、
近赤外成分は第２のダイクロイツク・ミラー５を
透過し、更にビームスプリツター６を透過して穴
あきレンズ７の屈折力で一旦照準板上に結像し、
次にリレーレンズ９によつて撮像管１０の受光面
に結像する。他方、発光ダイオード１２を発した
赤外・近赤外光束はビームスプリツター５で近赤
外成分のみが透過して被検眼に向うが、ダイクロ
イツク・ミラー２は近赤外光を反射するから前述
の光学作用に従つて撮像管１０の受光面にピンホ
ールの像を結ぶ。 第４図はテレビ受像器１４を示し、この受像器
は撮像管１０を含むテレビカメラと電気的に結合
されている。受像器のブラウン管等の表示画面は
被検眼前部の像と照準用マーク像８a′そして位置
合わせ用マーク像１３a′を写し出す。ただし、こ
の場合は被検眼の瞳と照準用マーク８a′は位置ず
れしているので被検眼と対物光学系とのアライメ
ントが崩れており、位置合わせ用マーク像１３
a′はボケているので被検眼と対物光学系の間隔が
不適正であることが操作者にわかる。 そこで被検眼に対し装置全体を水平・垂直方向
に、そして前後方向に調整すると第５図に描いた
状態にすることができる。 第５図では照準用マーク８a′と被検眼の瞳は同
心円状に並び、また位置合わせ用マーク１３a′は
照準用マーク８a′の中心に位置し、詳細な像とな
つている。 以下、第６図に従つて眼屈折力の測定部の説明
をするが、以下の実施形態では３本の経線に対応
する３組の測定パターンを投射する方法を採用し
ているので、予め３本の経像を選んだ理由を説明
する。 被検眼に乱視がある場合、乱視における経線方
向による視度の変化が正弦波的に変化すると仮定
すれば視度は経線方向の角度の関数として次式で
表わされる。 Ｄ＝Ａ sin（２θ＋α）＋Ｂ (1) 変数Ｄ，θは視度及び経線方向の角度を各々表
わす。定数Ａ，Ｂ，αは各々乱視度（円柱面視
度）、平均視度（球面視度）、乱視軸方向を表わす
ために使われる。(1)式の未知数は３つなので少な
くとも３つの経線方向での測定値があれば(1)式を
適用し、乱視度、平均視度、乱視軸方向の各値を
任意の経線方向に対して求めることができる。測
定する経線方向を３つに限定せずそれ以上増すこ
とにより、その内の任意の３組で上記値を求め他
の組合せで求めた値と平均化することにより、精
度を向上できることはいうまでもない。 第６図で、２０は赤外発光ダイオード、２１は
第９図に示すような開口２１を有する絞り板で、
３光束を分離するのに役立つ。２２はコンデンサ
ーレンズ、２３は偏角プリズムで平面形状を第１
５図にそして側方から見た形状を第１６図に示す
通りであり、各面に入射した光束を各々外側へ逸
らす作用を持つ。２４は三光束スリツト板で、第
１０図に示すように互いに120度をなす経線に垂
直なスリツト２４ａ，２４ｂ，２４ｃが設けられ
ており、これらスリツトが測定パターンとなる。
また、偏角プリズム２３は三光束スリツト板２４
に近接して配置するが、配置順序は逆でも良い。
２５はリレーレンズ、２６は三孔板で、第７図に
描くように３個の開口２６ａ，２６ｂ，２６ｃが
各経線に対応して配置される。２７は別のリレー
レンズで、部材２５，２６と共に一体化されて光
軸方向へ移動可能である。２８はリレーレンズ、
２９は有孔鏡で、第８図に描く通り３個の開口２
９ａ，２９ｂ，２９ｃを各経線に対応して備え
る。 ３０はリレーレンズ、３２はリレーレンズ、３
３は開口絞り板で、第１２図に描くように開口３
３ａを備える。３４はリレーレンズで、部材３
２，３３と一体的に光軸方向へ移動可能で、レン
ズ２５と２７の合成屈折力をレンズ３２と３４の
合成屈折力と同一に選んだ結果、両ユニツトを結
合し、不図示の移送手段によつて一回の測定中に
一回だけ一方向へ単調に移送する。 ３５は第１０図に描いた物と同じ三光束スリツ
ト板。３６ａ，３６ｂそして３６ｃはオプテイカ
ルフアイバー束あるいはアクリル製導光棒等のラ
イトガイドで、各ライトガイドの一端は三光束ス
リツト板の各スリツト開口に接触して配され、他
端はフオト・トランジスターのような受光素子に
接着される。以上の光学配置によつて三光束スリ
ツト２４と２５は中継する部材に関して点Ｐと常
に共役が維持される。 また３８はエンコーダのような測長器を有する
位置検出手段で、上述した可動ユニツトの軸上位
置を測定中、常に検出する。なお、ここでは可動
ユニツトとしてリレーレンズを移動しているが、
代りに三光束スリツト板を照明部及び測光部とと
もに軸方向へ移動しても良い。以降に作用を説明
するが、第６図に共役関係を示す光線は、三光束
スリツトを発生した光束について示している。発
光ダイオード２０を点灯すると赤外光は絞り板２
１を照明し、開口２１ａを発した光速はコンデン
サーレンズ２０で三光束スリツト板２４上に集光
する。その際、偏角プリズム２３の各面の作用
で、各スリツト２４ａ，２４ｂ，２４ｃを通つた
光束はより有効に分離され、リレーレンズ２５で
収斂作用を受け、各光束は三孔板２６の開口２６
ａ，２６ｂ，２６ｃで規正されて各光速が干渉す
るのを防いでいる。次いで３光束はリレーレンズ
２７の通過後、一旦結像して発散し、リレーレン
ズ２８で収斂して有孔鏡の開口２９ａ，２９ｂ，
２９ｃを夫々通過し、第２ダイクロイツク・ミラ
ー５で反射した後、再度結像し、更に発散して対
物レンズ３で収斂作用を受け、ダイクロイツク・
ミラー２で発散して点Ｐを含む光軸に垂直な凹面
上に測定パターン像を結ぶ。今、点Ｐが眼底Ef
に一致していると仮定すると、眼底で散乱反射し
た光束は被検眼を射出して元来た光路を逆行し、
ダイクロイツク・ミラー２で反射して対物レンズ
３によつて一旦結像し、第２のダイクロイツク・
ミラー５の反射に続いて有孔鏡２９の鏡面で反射
し、リレーレンズ３０によつてミラー３１の後方
で結像し、更にリレーレンズ３２、開口絞り板３
３、リレーレンズ３４を経て三光束スリツト板３
５上に結像し、各スリツト３５ａ，３５ｂ，３５
ｃを通つた光束はライトガイド３６ａ，３６ｂ，
３６ｃを通つて受光素子３７ａ，３７ｂ，３７ｃ
に入射する。その際、点Ｐが眼底に一致していれ
ば、三光束スリツト板２４の測定パターン用スリ
ツトの像は検知用三光束スリツト板のスリツトに
正確に一致して詳明に結像するから受光量は最大
量となる。しかしながら、点Ｐが眼底Efより前
又は後にある時には検知用三光束スリツト上に形
成される測定パターン像はボケているばかりでな
く、経線方向にずれているから受光量は低下する
わけである。像が経線方向にずれている理由は、
結像位置が光軸を外れた軸外光束で形成されるた
めである。測定開始とともに可動ユニツト２５，
２６，２７，３２，３３，３４４を初期位置から
移動すると、受光素子３７ａ，２７ｂ，３７ｃは
徐々に増加するが、乱視がある場合、３個の受光
素子は同時にピーク値を検知することはなく、順
次ピーク時を取ることになる。 受光素子の出力は増幅器で増幅された後、ピー
ク検出器でピーク検出がなされる一方、位置検出
器３８は常時位置検出信号をマイクロプロセツサ
ーの様な演算処理回路へ入力しているが、各出力
がピーク値に成つた時の各位置を、仮に−2.45、
−2.70、−1.85とする。 また受光素子３７ａ，３７ｂ，３７ｃの夫々に
対応した各スリツト３５ａ，３５ｂ，３５ｃの経
線は各々０゜、120゜、240゜であるとすると、(1)
式よりＡ，Ｂ，αは次の様に求まる。

【表】 眼の屈折状況を表わす方式としては種々の方式
があり、かつ諸々の付帯条件と共に求めるべきで
あるが、ここでは以下の方法を採用するものとす
る。

【表】 そして各値の単位はデイオプトリー、デイオプ
トリー、度である。但し、得られたこれらの演算
結果値は眼科分野に於ける慣例に従つて次の様な
変換が加えられる場合が多い様である。

【表】 この様に求められた結果が第５図に描く様にテ
レビ受像器に映出されるものである。 第１７図は電気回路例で、受光素子３７ａ，３
７ｂ，３７ｃはフオト・トランジスタで示し、
Vccは定電圧源を示す。各フオト・トランジスタ
３７ａ，３７ｂ，３７ｃからの出力信号は増幅器
４５ａ，４５ｂ，４５ｃで信号増幅されて、アナ
ログ−デジタル変換器を含むピーク検出器４６
ａ，４６ｂ，４６ｃに入力されてピーク値の検知
がなされる。３８は第６図の位置検出器に相当
し、４７はマイクロプロセツサーで、(1)式に応じ
て演算を行う機能を持つ。 一方、撮像管１０による被検眼前部の像及び照
準用と位置合わせ用のマーク像に相当するビデオ
信号はテレビカメラ４８から出力ｘされこの信号
は第１７図に示すように映像信号Vsig、垂直同
期信号Vaync、水平同期信号Hayncより成り、混
合回路４９を経てテレビ受像器１４に入力され
る。このときビデオ信号ｘは同期分離回路５０で
映像信号と同期信号に分離され、演算処理回路４
７で計算並びに判別されたデータは、表示制御回
路５１と文字符号発生器５２からのデジタル信号
としてオアゲート５３により複合されて文字信号
ｙとなる。この文字信号は混合回路４９のもう１
つの入力信号として扱われ、ビデオ信号ｘと文字
信号ｙとは表示制御回路５１からの切換信号ｚに
より混合されて新しい混合信号ｗとなり、テレビ
受像器１４に入力され、その表示は第５図の如く
画面の上部に被検眼前部の像として、また下部に
測定結果データとして写し出される。なお、数字
や文字の配列は任意に選択できる。 第１８図は上述の信号の波長の一例を示してお
り、横軸は時間軸で縦軸は電圧を表わし、通常、
映像信号Vsigのレベルは０〜1.0V、同期信号
Vsync、Hsyncのレベルは0.2〜0.3V程度であ
り、文字信号ｙの映像レベルは0.5〜1.0Vであれ
ば背景が黒地で、白抜きの文字がブラウン管上に
表示される。なお、ビデオ信号によつて文字、数
字、記号、模様等をテレビ受像器に映出させる方
法は、既に特公昭46−38925号で知られている。
また第１７図の５４はプリンターで、顧客カード
５５をプリンターに挿入し、テレビ受像器１４の
測定結果を確認してレリーズボタン５４ａをレリ
ーズすると、カード５５の空欄に測定日付と測定
結果が印字される。 上述した様な自動眼屈折計において、被検者の
視度が測定範囲を越えた場合、次の方式により検
出することが可能である。なお、眼屈折計の測定
範囲は例えば、平均視度｜SPH｜≦15.0、乱視度
｜CYL｜≦7.0とし、極値をそれぞれ基準値とす
る。 （方式１） 前記(3)式で計算した平均視度を基準
値と比較し、判別する。 （方式２） (3)式で計算した平均視度と乱視度の
和を計算し、基準値と比較し判別する。 第１９図は方式１と２の過程を示すフローチヤ
ートであつて、第１７図に示したピーク検出器４
６ａ，４６ｂ，４６ｃで検出されたピーク時の位
置検出器３８からの出力、即ち、ピーク位置信号
をマイクロプロセツサー４７は書込み読出しメモ
リ（以下、RAM）６０（第１７図）に書き込
む。測定情報の取込みが終わると、マイクロプロ
セツサー４７はRAM６０から３つのピーク位置
信号を読み出して平均視度、乱視度、軸の角度を
演算し、その結果をもう一度RAM６０に書込ん
でおく。次いで平均視度の値をRAM６０から読
み出して｜SPH｜≦15.0を計算し、値が−15.0以
下の場合にはその判別信号をビデオ信号に替えた
後、例えば「−OVR（OVER）」とテレビ受像器
１４に表示し、＋15.0以上の場合には「＋OVR」
と表示する。また｜SPH｜≦15.0であつたとすれ
ば、マイクロプロセツサー４７はRAM６０から
平均視度と乱視度の値を読み出し、｜SPH＋
CYL｜≦15.0を計算し、−15.0以下の場合「−
OVR」、＋15.0以上の「OVR」をテレビ受像器に
表示する。 ここで方式２をなぜ実施するのかその理由を説
明すると、従来より眼の視度SPHやCYLを表示
する方法にはCYLを正値として表示するものと
負値として表示するものと、両方を組合わせた方
法が使われているためである。例えば次のＡとＢ
の表示法は同一の視度を示している。 SPH＝−14.0、CYL＝−2.0 ………(A) SPH＝−16.0、CYL＝＋2.0 ………(B) (A)の方法で演算されていると、方式１では正常
に「SPH＝−14.0、CYL＝−2.0」と表示される
が、(B)の方法で演算されていると方式１では「−
OVR」と表示されると云う予循を生ずるので、
方式２の判別を加えることで(A)による方法の場合
でも「−OVR」と表示される様になる。測定範
囲を越えた場合、テレビ受像器に表示するときの
表示は、文字で「−OVR」「＋OVR」や「−OF
（Over Flow」「＋OF」あるいは「−15.0イカデ
ス」「＋15.0イジヨウデス」、符号で「↑」「↓」
とするとが可能で、第２１図と第２２図はその表
示例である。また上の説明では方式１と２の数値
比較をマイクロプロセツサーのプログラムで実行
していたが、第２０図に示すように外部に数値比
較器６１を別設し、RAM６０に記憶した平均視
度及び平均視度と乱視度の和を読み出して比較器
６１に送り、比較器に設定した基準値と比較して
その結果をビデオ信号に替え、テレビ受像器に表
示することができる。更に第２３図のプログラ
ム、あるいは第２０図の比較器に平均視度と乱視
度にそれぞれ対応する基準値を設定して実行すれ
ば、それぞれの値が基準値を越えた場合に不可表
示することができる。即ち第２３図のフローチヤ
ートに従つて演算が実行されれば、平均視度のみ
単独で測定範囲を越えた場合に「−OVR」、「＋
OVR」を、また乱視度のみ単独で測定範囲を越
えた場合に「−OVR」「＋OVR」と表示すること
も、あるいは両者共に測定範囲を越えた場合、平
均視度と乱視度の両方に「＋OVR」、「−OVR」
の表示をすることも可能となる。第２４図〜第２
６図はその表示例である。 以上説明したように、自動屈折計に測定範囲外
表示機能を付加することで、検者は視度不明な被
検者を測定する際、被検者の視度が屈折計の測定
範囲の下限あるいは、上限方向で越えている事を
知ることが可能となる。 従つて、被検眼が測定範囲を越えている時に、
上側か下側かを決めるための無駄な手続きを経る
ことなく次の検査に進むことのできる利点があ
り、また測定値が極値の場合と極値を越えた場合
の区別がなされるから検者に誤解や混乱を生じさ
せることがないと云う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は屈折計の縦断面図。第２図と第３図は
各々構成部材の平面図。第４図と第５図は受像器
の正面図。第６図は屈折計の縦断面図。第７図か
ら第１２図までは各々構成部材の平面図。第１３
図と第１４図は各々構成部材の透過特性図。第１
５図は、構成部材の平面図で、第１６図はその側
面図。第１７図は実施例電気回路。第１８図は電
気信号波形図。第１９図は、測定範囲外を調べる
フローチヤート。第２０図は電気回路図。第２１
図〜第２６図は測定範囲外表示例。 図中、２はダイクロイツク・ミラー、３は対物
レンズ、５は第２のダイクロイツク・ミラー、１
０は撮像管、１４は受像器、２４は三光束スリツ
ト板、３７ａ，３７ｂ，３７ｃ及び４２は受光素
子、４７は演算回路、４９は混合回路、５０は同
期分離回路、５１は表示制御回路、５２は文字発
生器、５３はオアゲート、６０は書込み読み出し
メモリ、６１は、数値比較器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検眼へ測定光を投射する投影系と、被検眼
   眼底で反射した測定光を受光する受光系と、該受
   光系の出力より眼屈折力を算出する演算部を具え
   る眼屈折計に於いて、被検者に測定結果が眼屈折
   計の測定範囲に対して正ジオプター側に外れてい
   るか負ジオプター側に外れているかを判別するた
   めに前記演算部の演算結果と基準値を比較する判
   別手段と、判別手段の出力に応じて表示を行う表
   示手段を具えることを特徴とする自動眼屈折計。 ２ 前記判別手段は前記演算結果の内、平均視度
   を第１基準値と比較する第１判別部及び、平均視
   度と乱視度を加算した値あるいは乱視度を第２基
   準値と比較する第２判別部から成る特許請求の範
   囲第１項記載の自動眼屈折計。 ３ 前記第１または第２基準値は自動眼屈折計の
   測定範囲の正側及び負側の極値である特許請求の
   範囲第２項記載の自動眼屈折計。 ４ 前記表示手段はテレビ受像器で、測定範囲に
   対する外れの表示は判別手段の出力をビデオ信号
   に変換した後、文字もしくは記号あるいは模様と
   してテレビ受信器に映出する特許請求の範囲第１
   項記載の自動眼屈折計。