JPS6254005B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被検者にとつて適切な眼鏡レンズの
屈折力を自覚的にて計測する検眼装置に関する。

従来、被検者にとつて適切な眼鏡レンズの屈折
力を求めるために、被検者に種々のレンズを装用
させて指標を見させ、被検者の見えを頼りに最適
な屈折力のレンズを見つけ出したり、また、装置
としては、多数のレンズを切り換えて被検者と指
標との間に挿入する如く成した検査器械があり、
このものでも被検者が最も指標を見易いと判断し
た際のレンズの屈折力を被検者に最適な屈折力で
ある、と判断していた。

このような従来の測定方法、装置においては、
種々のレンズを切り換えて被検者の反応を見るた
め、測定に時間がかかるばかりでなく、検者も被
検者も煩わしさを感ずるものであつた。更に、装
置としては、多数のレンズを有すると共に、複雑
な切り換え機構を必要とするために、大型化し、
しかも高価なものとなつてしまつていた。

本発明の目的は、簡単な構成及び操作で被検者
に最適な眼鏡レンズの屈折力を正確に測定するこ
とのできる検眼装置を提供することにある。

以下、図面に示した実施例に基づいて本発明を
説明する。

第１図は本発明の一実施例の光学系及びその要
素からの信号を受けとつて動作する電気系であ
る。リレーレンズによつて、被検眼E₁の眼鏡装
用位置Ｐと共役な位置には、第２図に斜視図を示
した如き一対の同屈折力の円柱レンズ３，４が設
けられている。一対の円柱レンズ３，４は、互い
の軸の交点を光軸Ｏに一致せしめる如く隣接して
配設さると共に互いの軸が直交する位置を初期位
置とし、光軸Ｏを中心として互いに逆方向へ等量
回転する。このような二重円柱レンズは、度は連
続的に変化し、軸は一定に保たれるものであつ
て、Snellen氏が考案したものとして知られてい
る。一対の円柱レンズ３，４の前方で被検眼E₁
の角膜に共役な位置には光束制限用の絞り２が設
けられている。対物レンズ５の前側焦点位置はリ
レーレンズ１による眼鏡装用位置Ｐと共役な位
置、すなわち一対の円柱レンズ３，４の間、に一
致し、対物レンズ５の後側には被検眼E₁が視認
するための指標６が設けられている。なお、被検
眼E₁の角膜頂点より眼鏡装用位置Ｐまでの距離
は、一般には12mmが採用される。

一対の円柱レンズ３，４は各々、第３図に示し
た如く外周面に歯車を形成された円形保持枠３
０，４０に保持されており、円形保持枠３０，４
０には各々歯車３１，４１が噛合しており、歯車
３１，４１は、１パルスで逆方向へ等量回転する
パルスモータ３２，４２の回転軸にそれぞれ結合
している。パルスモータ３２，４２は駆動回路３
３の出力、パルスによつて回転する。後述する
が、このパルス数は円柱面屈折力に対応する。以
上部材３０，３１，３２，３３，４０，４１，４
２，によつて一対の円柱レンズ３，４の回転装置
３４を構成する。指標６は保持部材６０上に保持
されており、保持部材６０と指標６との間には、
リニアエンコーダ６１が設けられている。エンコ
ーダ６１の出力によつて保持部材６０に対する指
標６の移動量を得ることができる。後述するがこ
の移動量は、球面屈折力に対応する。保持部材６
０はさらに移動部材６２上に載つており、移動部
材６２はモータ６３によつて光軸方向へ移動す
る。モータ６３は、制御回路６４によつて駆動さ
れる。制御回路６４は駆動回路３３（第３図）か
ら出力されるパルス数を順次計数し、この計数値
に応じた量だけ移動部材６２を光軸方向へ移動せ
しめる如くモータ６３の回転量を定める。駆動回
路３３から出力されるパルス数と移動部材６２の
移動量との関係は後述する。

第２図に示した如く、一対の円柱レンズ３，４
は、通常はその径線の方向Ｘ，Ｙが直交する如く
配設されている。この時は初期状態であり、駆動
回路３３から出力されるパルス数は零である如
く、制御回路６４の計数器がリセツトされてい
る。このような状態の時、一対の円柱レンズ３，
４は同じ屈折力D₀を有しているから、二重円柱
レンズ３，４はあたかも屈折力D₀の一枚の球面
レンズであるかの如く機能する。駆動回路３３か
らパルスが出力され、一対の円柱レンズ３，４を
等量だけ逆方向へ回転させていくと、二重円柱レ
ンズ３，４としての主径線の方向は変化せず、か
つ２つの主径線の方向での屈折力D₁，D₂が下記
の式(1)，(2)の如く変化する。

D₁＝2D₀cos²（45−θ） ……(1) D₂＝2D₀sin²（45−θ） ……(2) ただし、θは第２図に示した如く、一対の円柱
レンズ３，４の径線の方向X′，Y′が互いに直交
する如く配設された初期位置の時の方向Ｘ，Ｙに
対して成す角である。

式(1)，(2)をグラフに表わすと第４図の如く成
る。第４図によれば、θ＝０〜θｅまでは屈折力
D₁，D₂の変化はほぼ直線的であつて、比例数を
ｋとすれば、 D₁（＝−D₂）＝ｋθ（但し、θ＝０〜θｅ）
……(3) と見なせることがわかる。

従つて、θ＝０〜θｅの範囲の時は、駆動回路
３３から出力されるパルス数（θに比例する）は
一方の主径線の屈折力D₁に比例していることに
なる。

一方、対物レンズ５の焦点距離をf₀とすれば、
被検眼E₁が必要とする眼鏡レンズの屈折力Ｄ
と、指標６の移動距離Ｚとの間には、移動距離Ｚ
を、一対の円柱レンズ３，４が初期状態のとき、
正視眼の人が明瞭に指標を視認できる指標の位置
（基準位置）からの移動距離と定めれば、次式(4)
が成立する。

Ｄ＝f₀ ²Z ……(4) ここで、上述の式(3)における一方の主径線にお
ける屈折力D₁（−D₂）と上述の式(4)における屈折
力Ｄとを等しくおけば、一対の円柱レンズ３，４
の回転角θと、指標６の移動量Ｚとの間には次式
(5)なる関係が成立する。

θ＝ｆ_０ ^２／ｋＺ ……(5) 式(5)は、一対の円柱レンズ３，４の回転によつ
て得られる主径線の屈折力D₁（−D₂）と指標６の
移動によつて得られる屈折力Ｄの変化とが等しい
条件であるから、一対の円柱レンズ３，４の回転
角θに対して式(5)を満足する如く指標６を移動さ
せれば、一方の主径線における屈折力を変化させ
ず、他方の主径線における屈折力のみを変化させ
るように成すことができる。

すなわち、制御回路６４は、回転装置３４の駆
動回路３３からのパルスを計数し、上述の式(5)に
基づいて移動部材６２を光軸方向へ移動する如く
モータ６３を制御し、それによつて、一方の主径
線における屈折力を変化しつつ、他方の主径線に
おける屈折力を一定に保つ如く成す。

このような構成であるから、指標として例えば
第５図の如き形状のものを用い、その際乱視眼を
有する被検者が第６図ａの如き上下方向へ延びか
つねじれた指標を認めた場合には、装置２０を光
軸を中心に回転する。被検者が第６図ｂの如き上
下方向へ延びてはいるが、ねじれてはいない指標
を認めた場合には装置２０の回転を停止し、次に
第６図ｃの如く、指標の高さが最小になるまで指
標６を保持部材６０上にて移動する。指標６の移
動量は、リニアエンコーダ６１により読み取られ
る。リニアエンコーダ６１により得られる指標６
の移動量Ｚは式(4)によつて屈折力Ｄに変換しうる
が、この際得られる屈折力Ｄは被検眼E₁の球面
度数（Ｓ）である。また、回転を停止した際の装
置２０の回転角は、一方の主径線の方向を与え
る。この方向が基準になる。

次に、装置２０をさらに90度光軸の回りに回転
せしめると、被検者は第６図ｄの如くねじれては
いないが、上下方向にずれている指標を認めるこ
とになる。そうすると、被検者が第６図ｅの如き
指標の高さが最小になる如く、駆動回路３３から
順次パルスモータ３２，４２へパルスを与え一対
の円柱レンズ３，４を回転していく。一方、円柱
レンズ３，４の回転に伴なつて、駆動回路３３か
らのパルスを入力した制御回路６４により駆動さ
れるモータ６３により移動部材６２が移動し、既
に測定した主径線方向における屈折力を変化させ
ないように指標６が光軸方向へ動くことになる。
指標６と保持部材６０とは一体であるから、リニ
アエンコーダ６１の読みは変化しない。被検者が
第６図ｅの如き指標の高さが最小になつたと認め
たときに駆動回路３３からのパルスの発生を停止
せしめる。この時の一対の円柱レンズ３，４の回
転角θから、乱視度数Ｃを求めることができる。
上述の移動部材６０が右へ移動すれば乱視度数Ｃ
は＋表示となり、逆に左へ移動すれば−表示とな
る。すなわち、第７図において、曲線D₁，D₂は
第３図の曲線D₁，D₂と全く同じものであるが、
一対の円柱レンズ３，４の回転に伴なつて指標６
を式(5)に基づいて移動させていくということは、
指標６を第７図D₃もしくはD₅（D₃の曲線の時は
第１図左側へ、D₅の時は右側へ指標６を移動す
ることになる。）の曲線の如く変化させていくこ
とを意味する。すなわち、D₁（θ）＋D₃（θ）＝
D₂（θ）＋D₅（θ）＝D₀である。このような条件
を満足するD₃（θ）又はD₅（θ）は、D₃（θ）＝
D₀−D₁（θ），D₅（θ）＝D₀−D₂（θ）で与えら
れる。従つて、他方の主径線方向の屈折力は一対
の円柱レンズ３，４の回転に伴なつて又はD₄
（θ）＝D₁（θ）−D₂（θ）＋D₀，D₆（θ）＝D₂
（θ）−D₁（θ）＋D₀によつて変化し、従つて第７
図の曲線D₄もしくはD₆の如くになる。回転角θ
と屈折力との対応によつて乱視度数Ｃを得ること
になる。乱視度数Ｃの正負は、保持部材６０の移
動方向により決定する。

以上の操作によつて被検眼E₁の主径線の方
向、球面度数Ｓ、乱視度数Ｃを求めることができ
る。乱視度数Ｃを正か負に統一するためには周知
の度数変換の方法を用いれば良い。

以上の説明は最も一般的な場合の例であつて、
被検眼E₁の状態と装置の初期状態とによつては
第６図ｂの如き状態から測定が行なわれること等
があるが、その操作等は上述の一般的な場合と同
じであり、また、被検眼E₁が球面である場合に
は、被検者が第６図ｆの如く、上下方向にのみ延
びた指標を視認する。（ただし、指標６の突子６
ａが第５図の如く上下方向を正確に向いている場
合であつて、指標６が傾いていれば、それに伴な
つて例えば第６図ｂやｄを見ることになる。）そ
の場合、装置を回転しても像の向きは変化するこ
とはない。

なお、上述の説明では、簡略化するために（連
動機構を簡単にするために）式(2)を式(4)の如くに
みなし、一対の円柱レンズ３，４の回転角が屈折
力と誤差範囲内で比例関係を有する範囲で説明し
たが、簡略化せず式(2)と式(4)とによつてＺ＝２Ｄ_０／
ｆ_０ sin²（45−θ）なる関係を得て、それに基づき指
標６の補正すなわち保持部材６０の移動を行なえ
ば、より正確、広範囲に乱視眼を測定することが
できる。ただし、本装置の目的は主として眼鏡レ
ンズの屈折力を定めることにあり、いくら正確、
広範囲に測定することができてもそれに適うレン
ズは用意されていないので、実用的には上述した
如き式(2)の直線近似に基づいたもので十分である
と考える。また、対物レンズの前側焦点位置を眼
鏡装用位置に一致させれば、屈折力Ｄと指標６の
移動量Ｚとは式(4)の如く簡単に表わされるので都
合が良いが、屈折力Ｄと指標６の移動量Ｚとの関
係が複雑になることをいとわなければ、対物レン
ズの前側焦点位置は眼鏡装用位置に一致する必要
はない。

なお、絞り２を上述の実施例の如き構成にする
と被検者は第６図ａ乃至ｆの如き指標を視認する
ことになり、形状、向きの識別がわずらわしい点
もある。そのような場合には第１図の絞り２の代
わりに第８図の如く、絞り２′として光軸外に２
つの開口２′ａ，２′ｂを有するものを設ければ、
第９図ａ乃至ｅ（ａ乃至ｅは第６図のａ乃至ｅに
対応する）の如く２つの指標の完全な合致（第９
図ｃ又はｅ）によつて球面度数Ｓ、乱視度数Ｃを
求めることができるので、識別が比較的容易に行
なわれる。

さらに、指標６を直接移動する代わりに、第１
０図に示した如く対物レンズ５と指標６の間に光
軸方向へ移動可能な三角プリズム１００を設け、
このプリズム１００の移動によつて間接的に指標
６を動かす如く成してもよい。勿論、この場場
合、プリズム１００の移動量Z′は前述の指標６を
直接移動した場合の指標６の移動量Ｚとの間にＺ′／２ ＝Ｚの関係にある。

さらに本装置はマイクロコンピユータにより制
御させることにより検者が装置を装作することの
ないような完全な自動化装置となすこともでき
る。この場合、検者は装置と被検者とのアライメ
ントを成すだけで良い。

すなわち、検者によるアライメントが終了した
後、被検者は操作ボタン等を操作して、装置の回
転、指標の移動を指示し、第６図又は第９図ｃの
如き像が見えるとOKボタンを押す。そうする
と、リエアエンコーダ６１及び基準位置からの装
置の回転角がコンピユータに読み込まれ、その
後、コンピユータからの指令によつて装置はさら
に90度回転する。回転が終了すると、コンピユー
タからの指令によつて二重円柱レンズ３，４が回
転を始め、被検者は、再び第６図又は第９図ｅの
如き像が見えた所でOKボタンを押す。勿論、正
確を期すために被検者用の回転操作ボタンもあ
る。更に被検眼E₁が球面である場合も考慮して
装置が90度回転した後、見えが変化したか否かを
指令するボタン設け、変化しなかつた時にのみ二
重円柱レンズの回転が開始し、それ以外の時は球
面レンズである旨を表示すればよい。このように
して、二重円柱レンズ３，４の回転角がコンピユ
ータに読み込まれコンピユータは、Ｓ，Ｃ，Ｘ
（球面度数、乱視度数、軸角度）を演算し、表示
器を駆動する。このようにして検者はアライメン
トをした後、表示器に値が表示されるのを待つだ
けで良い。

以上述べた如く、本発明によれば、簡単な構成
及び操作で被検者に最適な眼鏡レンズの屈折力を
正確に測定することのできる検眼装置を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光学系及び電気系
を示す。第２図は一対の円柱レンズの斜視図、第
３図は円柱レンズと電気系との関係を示す図、第
４図は円柱レンズの屈折力D₀の変化を示す図、
第５図は指標の一例、第６図ａ〜第６図ｆは被検
者が認める第５図の指標の形状の例、第７図は円
柱レンズの回転に伴つて指標を式(5)にもとづいて
移動させたときのＤの変化を示す図、第８図は絞
り２の別実施例、第９図ａ〜第９図ｅは第６図ａ
〜第６図ｅに対応する図、第１０図は指標を間接
的に動かす別実施例を示す。 主要部分の符号の説明、１……リレーレンズ、
３，４……円柱レンズ、５……対物レンズ、６…
…指標、６２……移動部材、３３……駆動回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 互いの軸の交点を光軸に一致せしめる如く隣
   接して配設されると共に、互いの軸が直交する位
   置を初期位置とし、逆方向へ同角度連動して回転
   可能な一対の同屈折力の円柱レンズと、該円柱レ
   ンズを被検眼の眼鏡装用位置に共役にするリレー
   光学系と、該光学系による眼鏡装用位置の背後に
   位置する対物光学系と、該対物光学系の背後に位
   置し、光軸方向へ移動可能な視認用の指標と、一
   方の主径線方向の屈折力を変化させずに他方の主
   径線方向の屈折力を変化させる為に、前記円柱レ
   ンズの回動に連動せしめて前記指標を光軸方向へ
   移動せしめる連動装置と、を有することを特徴と
   する自覚検眼装置。