JPH0325165B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は曲面の曲率半径を測定する装置に関
し、さらに詳しくは人眼の角膜の曲率半径を測定
するオフサルモメータやコンタクトレンズの曲率
半径を測定するラジアスメータに応用できる曲率
測定装置に関する。 本明細書においては本発明の原理及び実施例を
主にオフサルモメータについて説明するが本発明
はこれに限定されるものでなく、広く光反射性を
有する球面またはトーリツク曲面体の曲面の主径
線の曲率半径を測定する装置にも本発明は適用で
きるものである。 人眼角膜自体の屈折力は、眼全体の総屈折力の
略80％、約45Diopterの屈折力をもち、また乱視
眼においては約75％が角膜乱視すなわち角膜前面
が球面でなくトーリツク面形状をしていることを
起因している。また、コンタクトレンズ処方に際
しては、そのベースカーブは、コンタクトレンズ
を装用させる眼の角膜前面の主径線の曲率半径を
もとに処方する必要がある。これら観点から角膜
前面の曲率半径を測定することは重要な意義があ
る。この要求から、人眼角膜前面の曲率半径を測
定する装置として、種々の形式のオフサルモメー
タが実用化されている。いずれの型式のオフサル
モメータも、被検角膜上に１つ、もしくは複数の
視標を投影し、その投影像の大きさ、あるいはそ
の反射像位置を、観察望遠鏡の焦点面で観察し、
投影像の大きさの変化量あるいは視標反射像の相
対的位置ズレ量から被検角膜の曲率半径及び角膜
乱視軸を測定するものであつた。 オフサルモメータにおいては、特に角膜がトー
リツク面形状の乱視眼角膜の測定に際しては、そ
の第１（強主径線）及び第２主径線（弱主径線）
の曲率半径及び少なくとも一方の主径線方向の角
度の３つの被測定量を測定することが必要であ
り、上述の従来のオフサルモメータはこれら３つ
の測定値を求めるに３段階の測定を必要としてい
た。しかしながら人眼には生理的な眼球振動がつ
ねにともなつており、測定時間の長時間化は眼球
振動にともなう投影像の振動となり、それゆえに
測定誤差や、測定中の頻繁なアライメント調整操
作を必要とするという大きな問題点があつた。 この従来の装置の欠点を解決する装置として、
例えば、特開昭56−18837号公報、特開昭56−
66235号公報、あるいは米国特許第4159867号明細
書には、投影像の角膜からの反射像を一次元型あ
るいは二次元型のポジシヨンセンサで検出して、
その検出位置から被検眼角膜の曲率半径及び主径
線角度を測定する装置が開示されている。 しかしながら、これら装置も、従来の実用され
ているオフサルモメータと同様に、投影視標の角
膜からの反射像を望遠鏡で結像する型式であり、
測定精度を上げるには望遠鏡の焦点距離を大きく
せねばならず、いきおい装置が大型化するという
欠点があつた。また、結像型式であるためその合
焦機構を必要していた。さらに、装置と被検角膜
とのアライメントもこの合焦望遠鏡を利用してア
ライメントするためのアライメントも不正確であ
り、かつ測定時間の短縮化や完全な自動化にはつ
ながらなかつた。 非結像光学系を利用して、光学系の屈折特性、
主に眼鏡レンズの球面屈折力や円柱屈折力及びそ
の軸角度を測定する装置が、米国特許第3880525
号明細書に開示されている。この装置は、被検眼
鏡レンズに平行光束を照射し被検レンズの屈折特
性により偏向された光束を点開口を有するマスク
手段で選択し被検レンズの焦点距離より短かい距
離に配置された平面型イメージデイテクターや
TVカメラの撮像面に投影し、上記点開口を通過
した光軸の該デイテクター上への投影点の位置か
ら被検レンズの屈折特性をもとめる構成であつ
た。 しかしながら、この米国特許明細書は、屈折光
学系における屈折特性測定を開示するのみであ
り、反射光学系の反射曲面の曲率半径の測定等に
ついては何ら開示も示唆もしていない。さらに、
この装置は点開口を使用して屈折特性を検出する
ため、検出手段には上述の平面型のイメージデイ
テクターやTVカメラを使用せねばならず、装置
が高価になるばかりか、被検レンズや装置光学系
あるいは検出面にゴミ、ホコリ等が付着すると点
開口を通過すべき光束がゴミ、ホコリ等で遮断さ
れ、被検レンズの屈折特性を測定できない場合も
生じるという欠点を有していた。 そこで、本発明は、上述した従来のオフサルモ
メータの欠点を解決し、非結像型光学系を利用し
て自動測定が可能な、オフサルモメータやラジア
スメータに応用できる曲率測定装置を提供せんと
するものである。 本発明のもう一つの目的は、非結像型光学系を
使用することにより、従来の装置に比較して、小
型で、かつ結像望遠鏡等の検者が視察および操作
する必要のある光学部材を有しない、自動的に曲
率半径を測定出来る曲率測定装置を提供すること
である。 本発明の更にもう一つの目的は、従来の装置が
視準により行なつていた被検曲面と装置光軸との
アライメントのための情報を自動的に出力できる
操作性がすぐれそして測定時間を短縮できる自動
曲率測定装置を提供することである。 本発明の更にもう一つの目的は、マスク手段の
情報量を多くすることにより、従来のオフサルモ
メータはもちろん自動レンズメータより安価な検
出手段が利用でき、しかも装置光学系や検出面に
ゴミやホコリがあつても測定が可能な外乱影響に
強く高精度でしかも安価な自動測定可能な曲率測
定装置を提供することである。 本発明の更にもう一つの目的は、ポジシヨンセ
ンサの組込、調整が不要で、組立、調整コストが
安く、しかもメンテナンスの楽くな曲率半径測定
装置を提供することにある。 本発明によるならば、光源と、該光源からの光
を平行光束とするコリメーター手段とを有する照
明光学系と；前記照明光学系からの光束で被検曲
面によつて反射された光束を選択するために、実
質的な面内に少なくとも２本の平行な直線からな
る少なくとも２線の互いに配列方向の異なる平行
直線群を構成する直線パターンを有するマスク手
段と、前記マスク手段で選択された前記反射光を
検出する検出手段とを有する検出光学系と；前記
検出手段が検出した前記反射光の前記直線パター
ンに対応した投影直線パターンの傾きとピツチの
変化から前記被検曲面の曲面半径を演算する演算
手段とからなり；前記マスク手段と前記検出手段
のいずれもが前記光源と光学的に非共役で、かつ
互いに異なる面にそれぞれ配置されている曲率測
定装置が提供される。 なお、本発明で「実質的な面内」とは、実際に
一平面内に直線パターン（または検出手段）が配
置されている場合と、互いに異なる場所にある直
線パターン（または検出手段）が例えば光学的手
段により、仮想的な一平面内にあるがごとくに構
成される場合の両方を包含する。 本発明において、以上の構成上の特徴により、
従来の曲率半径測定装置に比較して、装置が小型
となり、測定時間が短かく、外乱影響に対し強く
かつ測定精度が高く、さらに安価で、しかも自動
的な被検曲面の曲率半径を測定できる。また、ア
ライメント情報を自動的に出力できるので、さら
に測定時間の短縮と測定精度の向上が実現でき
る。これら本発明の長所は、特にオフサルモメー
タに本発明を応用した場合、眼球振動の影響を受
けない測定精度が高く、測定時間の短かい小型
で、かつ安価な自動測定を可能化したオフサルモ
メータを提供することができる。 また本発明をコンタクトレンズのベースカーブ
あるいは前面の曲率半径を測定する言わゆるラジ
アスメータに応用すれば、ターゲツト像をコンタ
クトレンズの裏面と、その曲率中心に２度合焦
し、そのときの対物レンズの移動量からベースカ
ーブ等の曲率半径を測定していた従来のラジアス
メータに比較して、従来のラジアスメータがもつ
ていたターゲツト像観察及びそれによる測定用の
顕微鏡光学系を一切必要とせず、ゆえに測定精度
を直接左右する視度調節を一切必要としないばか
りか、測定者間のパーソナルエラーも発生しない
自動測定が出来、測定精度の高い、しかも測定時
間の短かい新しいタイプのラジアスメータを提供
することができる。 以下本発明を角膜の曲率半径を測定するオフサ
ルモメータに適用した測定原理及び実施例を図面
を参照して説明する。 第１図は、本発明の測定原理を説明するための
斜視図であり、第２図はその平面図である。 これらの図において、装置光軸O₁に原点O₀を
有するX₀−Y₀直交座標系を考える。このX₀−Y₀
座標系を含む面から距離ｌ前方に角膜Ｃが配置さ
れているものとする。この角膜Ｃはその光学中心
O_CをX₀軸と平行な方向にE_H、Y₀軸と平行な方向
にE_Vずらして配置されており、かつ曲列半径が
R₁の第１主径線（強主径線）がX₀軸と平行な軸
に対し角度θだけ傾けて配置されているものとす
る。またその第２主径線の（弱主径線）の曲率半
径をR₂とする。第１主径線と第２主径線は直交
している。 今、このX₀−Y₀座標系が作る面内に後述する
るマスクMAが配置され、マスクMAから装置光
軸O₁にそつて距離ｄ離れた位置に、その装置光
軸O₁上に原点ＯをもつＸ−Ｙ直交座標系を想定
し、このＸ−Ｙ座標面に検出面Ｄを配置したとす
る。 マスタMAは、傾き₀m₁、ピツチ₀P₁の２本の平
行直線群で構成される直線開口₀L₁と、傾き₀m₂、
ピツチ₀P₂の２本の平行直線群で構成される直線
開口₀L₂とを有している。被検角膜Ｃは、第２図
に示すように、半径φ／２の円形光束が照明され
ている。この照明光束の角膜Ｃによる反射光は、
角膜頂点O_Cから距離ｌ隔てられたマスタMAに形
成された平行直線群₀L₁，₀L₂からなる直線開口で
選択透過されて、マスタMAから距離ｄ隔てられ
た検出面Ｄに投影される。この被検角膜Ｃで反射
されたマスタMAで選択された光線束は、検出面
Ｄ上で傾き₀m₁′、ピツチ₀P₁′の２本の投影平行直
線群₀L₁′と、傾き₀m₂′、ピツチ₀P₂′の２本の投影
平行直線群₀L₂′となる。 この検出面Ｄでの投影平行直線群₀L₁′，₀L₂′の検
出により、投影平行直線群₀L₁′のピツチが₀P₁′、
その傾きが₀m₁′に、投影平行直線群₀L₂′のピツチ
が₀P₂′、その傾きが₀m₂′に変化したとすれば、こ
の各々について傾き₀m′は次の式が成り立つ。₀ m′＝〔Ａ（ｌ）sin²θ＋Ｂ（ｌ）cos²θ〕＋〔Ａ（ｌ
）−Ｂ（ｌ）〕sinθ・cosθ／₀m〔Ａ（ｌ）−Ｂ（ｌ）
〕sinθ・cosθ＋〔Ａ（ｌ）cos²θ＋Ｂ（ｌ）sin²θ〕
…(1) またピツチP′の変化量は₀ P′／₀P＝A²（ｌ）sin²θ＋B²（ｌ）cos²θ＋A²（ｌ）
＋B²（ｌ）／₀m²＋１〔cos2θ＋₀msin2θ〕…(2) として表わされ、こゝに 〔Ａ（ｌ）＝１＋２（ｌ−ｄ）／R₁／2l／R₁ Ｂ（ｌ）＝１＋２（ｌ−ｄ）／R₂／2l／R₂〕 である。 本測定原理においては、平行光束の角膜Ｃでの
反射光をマスタMAの直線開口で選択し、この選
択された光束を検出面Ｄで検出しているので、マ
スタMAと角膜Ｃとの間の距離ｌ、すなわち作動
距離はあらかじめ公知の作動距離検知装置で予め
定められた定数となるように装置を設定する必要
がある。好ましくはｌ＝Ｏとなるように設定する
とよい。 ２組の投影平行直線群₀L₁′，₀L₂′から(1)、(2)式が
それぞれ２組、合計４式得られるため、(1)、(2)式
の未知数θ（第１主径線角度）、R₁（第１主径線の
曲率半径）、R₂（第２主径線の曲率半径）を求め
ることができる。二次方程式(1)、(2)式を解いて
R₁，R₂、θを求めることが演算処理上、複雑で
処理機構のコストアツプ、処理時間の増大をまね
くようであれば、以下の中間的演算処理をほどこ
せばよい。 第３ａ図は第２図の直線光源が形成する平行直
線群L₁，L₂を示している。L₁の傾きはm₁でピツ
チはP₁、L₂の傾きはm₂でピツチはP₂であること
は第２図と同様である。今、平行直線L₁のうち
の１本L₁₁からピツチP₁のｅ倍の距離eP₁へだて
て平行線と、距離fP₁の平行線を考える。 また平行直線L₂のうちの１本L₂₁から距離gP₂
の平行線と距離hP₂の平行線を考える。
これら平行線、、、から基準仮想
平行四辺形UVWQが形成され、これら四頂点の
x₀−y₀座標系の仮想座標を、Ｕ（₀x₁，₀y₁）、Ｖ
（₀x₂，₀y₂）、Ｗ（₀x₃，₀y₃）、Ｑ（₀x₄，₀y₄）とする
。 第３ｂ図は、角膜Ｃで反射された光束が第３ａ
図の平行直線群₀L₁，₀L₂により選択透過され、検
出面Ｄ上に投影された投影平行直線群₀L₁′，₀L₂′を
示す図で、この₀L₁′は傾き₀m₁、ピツチ₀P₁′に、
L₂′は傾き₀m₂′、ピツチP₂′に変化していることは
第１図と同様である。この投影平行直線群₀L₁′，
₀L₂′を検出面Ｄに配置された平面型ポジシヨンセ
ンサで検出してもよいが、今、仮りにＸ−Ｙ座標
の原点ＯからＸ軸方向にξ、Ｙ軸方向にηだけ平
行移動された点に原点O′を有する交差角γで交
差するリニアポジシヨンセンサS₁，S₂で検出する
ものとすると、リニアポジシヨンセンサS₁は検出
点イ，ロ，ハ，ニで投影平行直線群を検出し、リ
ニアポジシヨンセンサS₂は検出点ホ，ヘ，ト，チ
で投影平行直線群を検出する。そして検出点ロ，
ヘから投影平行直線群のうちの１本L₁₁′の方程式
を演算し、また検出点ハ，トからL₂₁′の方程式を
演算する。また同様に検出点イ，ホから投影平行
直線群のうちの他の１本L₁₂′の、検出点ニ，チか
らL₂₂′のそれぞれの方程式が演算できL₁₁′，
L₁₂′のピツチP₁′も、L₂₁′，L₂₂′のピツチP₂′も演
算
できる。そしてL₁₁′からピツチP₁′に第３ａ図で
かけた倍率と同じ倍率ｅをかけてeP₁′のピツチの
平行線′′を考えることができ、同様にfP₁′のピ
ツチの平行線′′を、L₂₁′からgP₂′ピツチの平行
線′′をhP₂′ピツチの平行線′′を考えるこ
と
ができ、これら平行線′′、′′、′′、
U′Q′から第１投影仮想平行四辺形′′′′を
も
とめることができる。この仮想平行四辺形の四頂
点のＸ−Ｙ座標系における仮想座標をU′（x₁，
y₁）、V′（x₂，y₂）、W′（x₃，y₃）、Q′（x₄，y₄）
と
すると、第３ａ図の基準仮想平行四辺形UVWQ
と第３ｂ図の第１投影仮想平行四辺形
U′V′W′Q′は対応しており、この変化はまさに被
検角膜の曲面特性にかかわるものである。 さてここで仮想４点に対し以下の係数と式を定
義する。 A_ij＝（₀x_i−x_i）−（₀x_j−x_j） A_ik＝（₀x_i−x_i）−（₀x_k−x_k） B_ij＝（₀y_i−y_i）−（₀y_jy_j） B_ik＝（₀y_i−y_i）−（₀y_k−y_k） C_ij＝₀x_i−₀x_j C_ik＝₀x_i−₀x_k D_ij＝₀y_i−₀y_j C_ik＝₀y_i−₀y_k （3a）式 ここにｉ、ｊ、ｋはｉを基準としてｊもしくは
ｋをとるものとする。仮想４点より、12通りの組
合せが考えられる。 上記（3a）式を用いれば、２つの主系線の半
径に関するR₁、R₂は以下の２次方程式で表示で
きる。 ４（C_ikD_ij−C_ijD_ik）（ｌ／Ｒ）²−２（A_ijD_ik＋B_ikＣ
−A_ikD_ij−B_ijC_ik）（ｌ／Ｒ）＋（A_ikB_ij−A_ijB_ik）＝
０…（3b）式 ここで上記係数のカツコ式を以下のもので定義
する。 〔ｐ、ｑ〕≡p_ijq_ik−q_ijp_ik 〔ｐ、ｑ〕＝−〔ｑ、ｐ〕 ここでｐ、ｑはそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのいず
れかをとるものとすると、（3b）式は ４〔Ｃ，Ｄ〕（ｌ／Ｒ）²−｛〔Ｂ，Ｃ〕−〔Ａ，Ｄ
〕｝ （ｌ／Ｒ）＋〔Ａ，Ｂ〕＝０ …（3c）式 として表わされる。 ｌは第１図で示すように被検角膜Ｃとマスタ
MA間の距離、をいう。 従つて、第１図のように２組の投影平行直線群
₀L₁′，₀L₂′のピツチ₀P₁′，₀P₂′と傾き₀m₁′，₀m₂′
を検
出し、第３ｂ図のように投影仮想投影四辺形を作
り、その平行四辺形を形成する４頂点より、（3c）
式の二次方程式を解くことにより、その２根を
λ₁，λ₂とすると λ₁＝ｌ／R₁、λ₂＝ｌ／R₂ …（4a） これにより、第１主径線及び第２主径線の各々
の曲率半径R₁，R₂は として求めることができる。 また、第１主径線がX₀軸と平行な軸となす角
θは θ＝１／２tan^-1｛〔Ｂ、Ｄ〕−〔Ａ、Ｃ〕／〔Ａ、
Ｄ〕＋〔Ｂ、Ｃ〕｝＋90゜…(5) として求めることができる。 上述した第３ａ図、第３ｂ図及び第３ｃ図で
は、仮想平行四辺径をもとめるのに、ピツチ₀P₁，
₀P₂，₀P₁′、及び₀P₂′に、任意の倍率ｅ，ｆ，ｇ，
ｈをそれぞれ掛けたが実際にはｅ＝１、ｇ＝１と
して仮想平行四辺形U₀V₀W₀Q、及び
U₀′V₀′W₀′Q′を使つて演算した方が、処理はその
分簡略化できる。 また、仮想平行四辺形の各頂点の座標をX₀−
Y₀直交座標系、Ｘ−Ｙ直交座標系を使つて説明
したが、リニアセンサS₁，S₂の配置にそつて斜交
座標系X′−Y′座標系を考えると、Ｘ，Ｙ直交座
標系とX′−Y′斜交座標系間の座標変換は第４図
に示すようにＸ軸とX′軸が角度αで交差し、Ｙ
軸とY′軸が角度βで交差し、かつX′−Y′座標系
の原点O₂はＸ−Ｙ座漂系の原点O₁からＸ軸方向
にξ、Ｙ軸方向にηずれている。このときX′−
Y′座標系からＸ−Ｙ座標系への座標変換は Ｘ＝X′sinα＋Y′sinB＋ξ Ｙ＝Y′cosB＋X′cosα＋η …(6) 前記(3)式から A_ij＝（₀x_i−x_i）−（₀x_j−x_j） これに(6)式を代入して A_ij＝｛（₀x′_isinα＋₀y′_jsinβ＋ξ） −（x′_isinα＋y′sinβ＋ξ）｝ −｛（₀x′_jsinα＋₀y′_jsinβ＋ξ） −（x′_jsinα−y′_jsinβ＋ξ）｝ ＝sinα｛（₀x′_i−x′_i）−（₀x′_j−x′_j）｝ ＋sinβ｛₀y′_i−y′_i）−（₀y′_j−y′_j）｝ ＝A′_ijsinα＋β′_ijsinβ …（7a） （ここで「′」が付されたものはX′−Y′斜交座
標系に基づく座標値または演算子を意味する、以
下同じ。） またB_ij＝（₀y_i−y_i）−（₀y_j−y_i）で 上記同様の計算で B_ij＝cosβ｛（₀y′_i−y′_i） −（₀y′_j−y′_j）｝ −cosα｛（₀x′_i−x′_i） −（₀x′_j−x′_j）｝ ＝B′_ijcosβ−A′_ijcosα …（7b） 以下同様に C_ij＝C′_ijsinα＋D′_ijsinβ …（7c） D_ij＝D′_ijcosβ＋C′_ijcosα …（7c） となる。 ここで〔Ｃ、Ｄ〕、〔Ｂ、Ｃ〕、〔Ａ、Ｄ〕、〔Ａ、
Ｂ〕を求めると、（7a）〜（7d）式から 〔Ｃ、Ｄ〕＝C_ijD_ik−D_ijC_ik ＝（C′_ijsinα＋D′_ijsinβ） （D′_ikcosβ−C′_ikcosα） −（D′_ijcosβ−C′_ijcosα） （C′_iksinα＋D′_iksinβ） ＝（sinαsinβ＋cosαsinβ）〔C′，D′〕 同様に 〔Ｂ、Ｃ〕＝（sinαsinβ＋sinβcosα） 〔A′、B′〕 〔Ａ、Ｄ〕＝sinαcogβ〔A′、D′〕 −sinαcosα〔A′、C′〕 ＋sinβcosβ〔B′、D′〕 −sinβcosα〔β′、C′〕 〔Ａ、Ｂ〕＝（sinαcosβ＋cosαsinβ） 〔A′、B′〕 また 〔Ｂ、Ｃ〕−〔Ａ、Ｄ〕＝sinαcosβ＋cosαsinβ） ｛〔B′、C′〕−〔A′、D′〕｝ 従つて（3c）式は sin（α＋β）×｛４〔C′，D′〕 （ｌ／Ｒ）²−２（〔B′，C′〕−〔A′，D′〕） （ｌ／Ｒ）＋〔A′，B′〕｝＝０ …(8) となり、この(8)式の｛ ｝内は（3c）式と同一形
式の二次方程式となり、このことから（3c）式の
二次方程式は、座標系の取り方に無関係な不変方
程式であることがわかる。このことは、検出器と
しての２本のリニアセンサの配置において、その
配置の自由度が非常に大きいことを示す。すなわ
ち、従来のように、２本のリニアセンサをＸ−Ｙ
座標系と直交座標軸上におく必要はなく、X′−
Y′座標系におてもよいことを意味するもので、
リニアセンサの直交精度及び光軸合せはまつたく
考えなくとも、測定精度に無関係にすることがで
きる。そして測定に際してはマスタMAの直線開
口₀L₁，₀L₂を斜交座標系X′−Y′に対して予め設定
する代わりに、検出光路内にマスタMAの前方に
平面反射鏡を装置光軸O₁と垂直に仮設し、この
平面反射鏡で反射された証明光束をマスタMAの
直線開口₀L₁，₀L₂で透過選択させ、その共役検出
面Ｄにおける投影平行直線群₀L₁′，₀L₂′を斜交座標
系X′−Y′座標のX′軸、Y′軸に配したリニアセン
サS₁、S₂で検出しておき、この検出からつくられ
る仮想平行四辺形Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｑを基準投影仮想
平行四辺形とし、平面反射鏡を取り除き被検角膜
Ｃに照明光束を照射し、このときの投影仮想平行
四辺形U′V′W′Q′をつくり、これら基準投影仮想
平行四辺形と投影仮想平行四辺形とから被検角膜
の曲面特性を求めることができきる。そしてこの
とき両平行四辺形は任意に選択できる斜交座標系
X′−Y′座標系に対してのみ座標系を考えている
こととなり、かつこの斜交座標系X′−Y′は、上
述したようにその選択は被検角膜の曲面特性演算
の曲率半径の計算のための二次方程式に対し、無
関係な不変式である、本発明によればリニアセン
サS₁，S₂の配置に対して、何ら組立上も、メンテ
ナンス上も調整を必要としないという非常に有利
な効果をもつ。 被検角膜の軸方向は、(5)式で与えられる。(5)式
は直交座標系による式であるが、斜交座標系
X′−Y′にセンサS₁，S₂がある場合には、以下の
式を使つて斜交座標系で求めた結果を直交座標系
を使用したときの軸方向として計算することがで
きる。 θ＝１／２tan^-1 Ｘ｛ocs2β〔B′，D′〕−cos（α−β）・（〔A′，D
′〕＋〔B′，C′〕cog2α〔A′，C′〕／sin2α〔B′
，D′〕＋sin（α＋β）（〔A′，D′〕＋〔B′＋C′〕
）−sin2α〔A′，C′〕｝…(9) 次に、角膜の頂点と装置光軸O₁の左右上下方
向のズレ量（以下アライメント量という）の測定
原理を第５図をもとに説明する。 X₀−Y₀，Ｘ−Ｙ直交座標系によるアライメン
ト量の算定は、Y₀軸に対し、同じ角度γで対称
に配置されたピツチ₀P₁の平行直線群₀L₁とピツチ
₀P₂の平行直線群₀L₂のそれぞれいずれか１本の直
線L₁₁，L₂₁からe′P₁にある直線，を、同様に
f′P₁で，を、gP₂で，を、h′P₂で，Ｑ
を引き、仮想平行四辺形の四頂点がX₀
軸、Y₀軸に一致するようにとる。すなわち測定
光軸O₁に対し、仮想平行四辺形が対称になるよ
うに作れば、この仮想平行四辺形の中心は、測定
光軸O₁と一致している。次に、被検角膜を測定
して、投影平行直線群L′₁，L′₂を検出し、投影平
行直線L′₁₁からe′P′₁にある直線′，′を引く、
同様にf′P′₁で直線′′、g′P₂′で′′、h
′P′₂
で′′を引き第１投影仮想平行四辺形′′
Ｗ′Ｑ′をつくる。この第１投影仮想平行四辺形の
四頂点は、Ｘ−Ｙ座標系′（x₁，y₁）、′（x₂，
y₂）、′（x₃，y₃）、′（x₄，y₄）となり、この
四頂点の座標から水平方向アライメント量α、及
び垂直方向アライメント量βはマスクMAと検出
面Ｄとの距離ｄが関与し次式で表わされる。 斜交座標系X′−Y′で測定した場合は、直交座
標系の場合と同様に、対称性の原理から、初期仮
想点を（₀x₁，₀y₁）（₀x₂，₀y₂）（₀x₃，₀y₃）（₀x₄，₀
y₄）
とおき、 ₀x₁＋₀x₂＋₀x₃＋₀x₄＝０₀ y₁＋₀y₂＋₀y₃＋₀y₄＝０ …(12) を満たすように仮想点を設定すればよい。そし
て、水平方向アライメント量α、垂直方向アライ
メント量βは、それぞれ(10)式で与えられるから
（12）式を(6)式により変換すれば となり、(10)式を同様に(6)式で変換すれば となる。アライメント量は被検角膜を測定しない
ときの初期仮想点（₀x_i，₀y_i）の斜交座標系での座
標（₀x′_i，₀y′_i）と被検角膜を測定系に挿入したと
きの測定座標の斜交座標系における座標（x′_i，
y′_i）との差であるから、（13）、（14）式から次式
が得られる。 この式がアライメント量を表わすものである。 以上のべたように本測定原理では、被検角膜の
曲率半径の測定には、座標系の取り方に無関係な
不変方程式で算出できるが、軸方向、アライメン
ト量において斜交−直交座標変換が必要となり、
(12)式、（15）式の変換が必要であるが、演算機構
上複雑であれば、斜交座標系での測定座標（x′，
y′）から第(6)式で直交座標変換したのち、直交座
標系による算出式(5)、(10)式を使つて軸方向、アラ
イメント量を算出してもよい。 このように本願発明では、被検角膜を測定光路
内に設置しない状態でマスク上の平行直線群L₁，
L₂から光軸Ｏに対し、対称な仮想平行四辺形を
作つておけば、次に被検角膜を測定光学系に挿入
し、投影平行直線像から相似的な投影仮想平行四
辺形を作れば、アライメント量が算出でき、この
アライメント量の算出に際しては被検角膜の曲面
特性、すなわち第１、第２主径線の曲率半径やそ
の傾き角は何ら知らなくとも単独に測定できるこ
とを意味している。これは、従来のオフサルモメ
ータでは、アライメント量の算出が数値的に出来
るものは存在せず、まず、その測定しようとする
被検角膜を測定望遠鏡で観察しながらレテクル板
の十字線の中心に目測で合わせていた点を考えれ
ば非常に有利であり、被検角膜の曲面特性算出ス
テツプとアライメント量算出ステツプが独立にあ
るいは平行して数値算出として進めることができ
るためこのアライメント量を装置移動系に電気的
に入力すれば自動アライメントも可能であり、ま
た演算時間を短縮できる。 また、仮想平行四辺形を作成するとき、直線
L₁₁，L₂₁にそれら直線の属する直線群のピツチを
ｎ倍して、直線L₁₁，L₂₁の傾きに平行に仮想直線
を引くことにより仮想平行四辺形を作成したが、
仮想平行四辺形の作成方法はこれに限定されるも
のではなく、第３Ｃ図のように直線L₁₁に対し、
角度βの傾きをもつ仮想直線l₁₁を、また、直線
L₂₁に対し角度αの傾きをもつ仮想直線l₂₁を作
り、この作られた仮想直線l₁₁，l₂₁をもとにして
仮想平行四辺形uvwqを作成してもよいことは言
うまでもなく、これにより、本願の測定原理が変
更をうけるものではない。 以下本発明の実施例を説明する。 第６図は、本発明の実施例を示す光学配置図で
ある。本実施例は前述の測定原理を利用したオフ
サルモメータである。 また本実施例は、共役検出面Ｄ内で斜交するよ
うにハーフミラーと組合せて２本のリニア型ポジ
シヨンセンサを検出器として利用しているが、本
発明においては、これに限定されずに、平面型ポ
ジシヨンセンサや交差する二本のリニア型ポジシ
ヨンセンサを利用しても検出できることは前述の
原理説明から明かである。 照明光学系１の光源としては発光波長の互いに
異なる二つの赤外発光ダイオード７０，７１を使
用する。発光ダイオード７０から光はダイクロイ
ツクプリズム３２のダイクロイツク面７２ａを透
過したコンデンサレンズ７に入射する。一方、発
光ダイオード７１からの光はダイクロイツク面７
２ａを反射して、同様にコンデンサレンズ７に入
射する。 コンデンサレンズ７からの射出光は、ピンホー
ル板１０のピンホールを通つて、このピンホール
にその焦点位置をもつコリメータレンズ７３によ
つて平行光束とされたのち、装置光軸O₁上に傾
設された微小ミラー３４によつて反射され、光軸
O₁と平行に被検角膜Ｃに照射される。固視光学
系３は、照明光学系１に傾設されたハーフミラー
８４によつて、その固視標像を被検眼に照明して
いる。 リレーレンズ１４の後方にはダイクロイツクミ
ラー８６が配置され、その後方の光路を第１光路
１２０と第２光路１２１に２分する。 第１光路にはマスク１３ａが、第２光路１２１
にはマスク１３ｂがそれぞれ配置される。マスク
１３ａを通過した光束はハーフミラー３０３でさ
らに二分割され、反射光束はリニアポジシヨンセ
ンサ１５に、透過光束はリニアポジシヨンセンサ
１６に入射する。また同様にマスク１３ｂを通過
した光束もハーフミラー３０３で反射及び透過さ
れ、それぞれリニアセンサ１５，１６に入射す
る。こゝでリニアセンサ１５と１６はリレーレン
ズ１４により、その供役検出面Ｄ内で互いに交差
するように配置されている。 またマスク１３ａ，１３ｂはリレーレンズ１４
によりそれぞれの共役像は図中MAの位置に形成
される。そしてこれら共役面MA、及びＤはそれ
ぞれピンホール１０と光学的に非共役な関係にあ
る。 第７ａ図、第７ｂ図はそれぞれ前述の光束制限
マスク１３ａ，１３ｂのマスクパターンを示す図
である。 マスク１３ａは傾きm₂でピツチｐの複数の直
線パターンからなる平行直線群２０を有してい
る。また平行直線群２０の内少なくとも１本は他
の直線パターンと区別できるように太さの異なる
基準直線パターン２２を有している。同様にマス
ク１３ｂは基準直線パターン２３を有し傾きm₁、
ピツチｐの平行直線群２１を有している。 こゝで、本実施例では基準直線パターン２２，
２３は太さに差をもたせることで他の直線パター
ンと区別させたが、本発明はこれに限定されるも
のでなく、光の透過率や透過波長特性に差をもた
せることにより区別させてもよく、或いは直線群
はすべて同一とし、その特定箇所のピツチを変え
て基準直線の代りとしてもよい。 マスク１３ａ，１３ｂのそれぞれの平行直線群
２０，２１は第６図のリレーレンズ１４によるマ
スク１３ａ，１３ｂの共通共役面MA上で互いの
交溝角がθでかつ、その２等分線２４がある基準
軸２５と交わる角度がεとなるように構成されて
いる。本実施例ではθ＝90゜ε＝90にしてある。 なお、平行直線群２０，２１のそれぞれのピツ
チを同じ値Ｐに選んでいるが、これはマスク１３
ａ，１３ｂの製作を容易にするためだけであり、
たがいに異なるピツチの平行直線群を使用しても
よいし、また１つの平行直線群の各々の直線パタ
ーンのピツチもそれぞれ同一にする必要はない。 また、角度θ、及びεも任意に選択しうるもの
である。第８図は、リニアセンサによるマスクパ
ターン像検出時のリニアセンサ上へのマスクパタ
ーン像の投影関係を示す図である。第８図に示す
ように第６図のリニアセンサ１５，１６はそれぞ
れリレーレンズ１４により共通共役面すなわち検
出面Ｄ上で交差角γを有するような関係で配置さ
れている。そして、このリニアセンサ１５，１６
上に被検角膜Ｃによつて、その曲面特性情報をも
つた光束はマスク１３ａ，１３ｂを通過し、マス
ク１３ａの平行直線群２０はリニアセンサ上に投
影直線パターン２０′ａ，２０′ｂ，２２′…２
０′ｈとして投影される。同様にマスク１３ｂの
平行直線群２１は投影直線パターン２１′ａ，２
１′ｂ…２３′…２１′ｉとして投影される。これ
ら投影される投影直線パターンは被検角膜Ｃの曲
面特性により、ピツチp′及びp″に、また互いの交
差角はθ′に及びその二等分線２４′が基準軸２
５′と交わる角度はε′に変化させられる。 測定に際してまず光源７０の発光により、第１
測定光路が形成され、マスク１３ａによる投影直
線パターン２０′ａ，２０′ｂ…２２′…２０′ｈ
が、リニアセンサ１５、及び１６上に投影され
る。こゝでリニアセンサ１５により投影直線パタ
ーン２０′ａ，２０′ｂ…２０′ｈはそれぞれ検出
点e₁₁，e₁₂…e₁₇として検出される。同時にリニア
センサ１６によつても、検出点f₁₁，f₁₂…f₁₉とし
て検出される。 つぎに、光源７１を発光させると、第２測定光
路が形成され、マスク１３ｂによる投影直線パタ
ーン２１′ａ，２１′ｂ…２３′…２１′ｉがリニア
センサ１５、及び１６上に投影される。こゝでリ
ニアセンサ１５により投影直線パターン２１′ａ，
２１′ｂ…２３′…２１′ｉはそれぞれ検出点e₂₁，
e₂₂…e₂₉，e₂₀として検出される。また同様にリニ
アセンサ１６によつても検出点f₂₁，f₂₂…f₂₆とし
て検出される。 第９図Ａ〜Ｍは、リニアセンサによる投影直線
パターン検出時のリニアセンサ出力及びその後の
演算をタイミングチヤートで示した図である。(A)
はリニアセンサの検出出力読み出し駆動用のパル
ス列であり、リニアセンサにこのパルスが入力さ
れるとそれにともなつてリニアセンサから順時検
出出力が出力される。(B)はリニアセンサ１５に投
影直線パターン２０′ａ，２０′ｂ…２２′…２
０′ｈが投影されたときのリニアセンサ１５から
の検出出力波形（包絡線）を示している。この(B)
の出力波形は検出点e₁₁，e₁₂…e₁₇に対応した出力
レベルの立上りを有する出力波形となつている。
同様に(C)は、リニアセンサ１６による直線像パタ
ーン２０′ａ，２０′ｂ…２０′ｈの検出出力波形、
(D)はリニアセンサ１５による直線パターン２１′
ａ，２１′ｂ…２３′…２１′ｉの検出出力波形、
(E)はリニアセンサ１６による投影直線パターン２
１′ａ、２１′ｂ…２３′…２１′ｉの検出出力波形
である。(F)〜（Ｉ）は、上述の検出出力波形(B)〜
(E)をシユミツト・トリガー回路で短形波に波形成
形した短形波出力波形であり、出力波形(F)〜
（Ｉ）はそれぞれ出力波形(B)〜(E)に対応している。
つぎにこの得られた矩形波出力波形(F)〜（Ｉ）の
各矩形波の中心位置をもとめ、この中心位置をリ
ニアセンサのセンサ素子番号を目盛として位置づ
けする。 すなわち、第１０図に示すようにE₁，E₂…
E_N-1，E_N番までのＮ個のセンサ素子からなるリ
ニアセンサLNSの第Ep番からE_p+o番号のセンサ
素子により、矩形波出力e_Aが出力され、また第E_l
番からE_l+n番のセンサ素子により矩形波出力e_Bが
出力されているとき矩形波出力e_Aの幅Δ_Aはセン
サ素子個数ｎ個に、矩形波出力e_Bの幅Δ_Bはセン
サ素子個数ｍ個にそれぞれ対応しているので矩形
波出力e_Aの中心位置O₁はEp番素子からｎ／２個
づれたE_p+o／２＝E_c1番目の素子に対応している
ことがわかる。同様に矩形波出力e_Bの中心位置
O₂はE_1+n／２＝E_c2番目素子に対応している。
又、更に検出精度を上げる為にはセンサ素子ピツ
チ間の内挿が必要であるが、これは出力信号の立
上り、立下り部を正確に包絡線検波した後に適当
なスライスレベルで波形整形しリニアセンサを駆
動するパルス列より充分周波数の高いクロツクパ
ルスを用いて中心位置を検出する事によつて達成
される。 このように投影直線パターンの位置は検出点か
ら得られるリニアセンサの矩形波出力波形の中心
位置をもとめることによりリニアセンサの素子番
号によつて位置付けすなわちリニアセンサを座標
軸とする座標値として得られる。 第９図Ｊ〜Ｍは、上記の方法で各々の検出点を
リニアセンサの座標値として示した図であり、座
標値e′₁₁，e′₁₂…e′₁₇は検出点e₁₁，e₁₂，…e₁₇にそ
れぞれ対応している。また以下座標値f′₁₁〜f′₁₉は
検出点f₁₁〜f₁₉に、座標値e′₂₁〜e′₂₀は検出点e₂₁〜
e₂₀に、座標値f′₂₁〜f′₂₆は検出点f₂₁〜f₂₆にそれぞ
れ対応している。 また第１０図に示したように矩形波出力e_Bを出
力するセンサ素子数ｍは他の矩形波出力e_Aを出力
するセンサ素子数ｎと異なつており、かつｍ＞ｎ
であることからこの矩形波出力e_Bが第７ａ図、第
７ｂ図に示したような基準直線パターンによる投
影直線パターンの検出出力であることがわかる。
本実施例においては第１８図、第１９図の検出点
e₁₅，f₁₆，e₂₅，f₂₃がそれぞれ基準投影直線パター
ン２２′，２３′、を検出した検出点であり、
e′₁₅，f′₁₆，e′₂₅，f′₂₃がそれぞれの基準座標値で
あ
ることがわかる。 そして、基準座標値e′₁₅，f′₁₆から基準投影直線
パターン２２′の方程式が決定でき、基準座標値
e′₂₅，f′₂₃から基準投影直線パターン２３′の方程
式が決定できる。また基準座標値e′₁₅，f′₁₆，e′₂₅
，
f′₂₃を基準として順序づけられる各座標値から他
の投影直線パターンの方程式が決定できる。例え
ば基準座標値e′₁₅の次の座標値e′₁₆と基準座標値
f′₁₆の次の座標値f′₁₇とから投影直線パターン２
０′ｆの方程式が決定できる。このように各々の
座標値から多数の投影直線パターンの方程式が決
定でき、かつこれら投影直線パターンは同じ平行
直線群に属するものはその平行性をくずすことは
ないので、これら多数の直線方程式を平均化する
ことにより、より正確な精密な検出結果が得られ
る。また、もとめた多数の方程式のそれぞれのピ
ツチP′も多数の値をもとめることができ、これら
を平均化して正確な、精密なピツチP′をもとめる
ことができる。このことは、本発明の大きな特徴
である。 次に第１１図から第１３図まで参照しながら、
リニアセンサにより検出された投影直線パターン
の方程式から仮想直線を生成し、この直線をもと
に投影直線パターン投影面と同一平面上に任意の
４点を決定し、この４点の変化から被検角膜の曲
面特性を測定する方法について述べる。第１１図
は、被検角膜Ｃを測定光路に設置しないで反射鏡
９０を測定光路内に挿入したときのリニアセンサ
１５，１６上へ直線パターン２０，２１を投影し
た場合を示している。このとき投影直線パターン
２０″（第１１図では、基準投影直線パターン２
２″，２３″及び投影直線パターン２０″ｅ，２
０″ｆ，２１″ｄ，２１″ｅのみを選択して図示し
ているが）及び２１″は前述の方法によりその直
線の方程式及びピツチｐが決定される。そして次
に例えば投影直線パターン２０″ｅを基準として
exPだけ離れた位置に傾きfxm₂の仮想直線３０
を生成でき、又、その反射側にgxPだけ離れた位
置に傾きfxm₂の仮想直線３１を生成することが
できる。同様な方法により、例えば直線パターン
像２１″ｄを基準として、hxPだけ離れた位置に
傾きfxm₁の直線３２を、ixPだけ離れた位置に傾
きfxm₁の直線３３をそれぞれ生成できる。ここ
で係数ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ、は任意に選択できる
係数であり、普通ｆ＝１すなわち直線パターン像
の方程式の傾きm₁及びm₂と同じ傾きの仮想直線
を生成させる。また、係数ｅ，ｇ，ｈ，ｉは、生
成される仮想直線の交点３６，３７，３８、及び
３９がマスクの中心２４に対し対称となるように
選ばれる。第１１図は、このように仮想直線が生
成された状態を示している。このように仮想直線
を生成すると被検角膜とのアライメント量の算出
が容易になることは、すでに原理説明で述べた通
りである。 次に装置を移動し、反射鏡９０を退出させ測定
光路中に被検角膜を設置し、その被検角膜の曲面
特性によつて変化された光束による投影直線パタ
ーンをラインセンサで検出し、この直線パターン
から仮想直線をもとめる方法を第１２図に示す。
なお以下の説明では被検角膜と測定光軸とのアラ
イメント調整は前述の原理説明で述べた方法です
でに完了しているものとする。 まず、被検角膜の曲面特性により、ピツチ
P′P″、傾きm₁′，m₂′にそれぞれ変化された投影
直線パターン２０′，２１′を検出し、その方程式
を算出することは上述したとおりである。次に第
１１図で基準として投影直線パターン２０″ｅに
対応する第１２図の投影直線パターン２０′ｅを
基準として第１１図で仮想直線３０を生成するた
めに利用したと同じ量の係数ｅをもつてexP″の
位置に仮想直線３０′を生成する。なおこの仮想
直線３０′の傾きは第１１図で仮想直線３０の傾
きfxm₂の係数ｆをｆ＝１とおいているので仮想
直線３０′の傾きfxm₂′の係数ｆも同様にｆ＝１
としている。同様の方法で、投影直線パターン２
０′ｅを基準としてgxP″の位置に仮想直線３１′
を、投影直線パターン２１′ｄを基準として
hxP′の位置に仮想直線３２′を、ixP′の位置に仮
想直線３３′をそれぞれ生成する。そしてこれら
の仮想直線３０′，３１′，３２′，３３′から交点
３６′，３７′，３８′，３９′を得られるし、これ
ら４交点からその中心３４′を得ることができる。 このようにして、もとめられた４点３６〜３９
（第１１図）は検出面Ｄ上で被検角膜の曲面特性
により４点３６′〜３９′に変位する。この様子を
示すのが第１３図である。そしてこの変位量をも
とに上述の第(3)〜(5)式によつて被検レンズの曲面
特性を算出することができる。本実施例のように
被検角膜を測定光路内に設置しないで平面反射鏡
９０を挿入したときの仮想直線の４交点を基準点
とし、次に被検角膜を測定光路内に挿入したとき
の上記４交点の変位置をもとめる方法を使用する
と、上述の第３式は２本のリニアセンサが作る座
標系に対して全く不変となる為組立時にリニアセ
ンサの交差角及び交差位置の管理を一切行なう必
要がなくなるという大きな利点がある。 第１４図は、以上のごとき演算処理を行なう為
の処理回路の一例をブロツク図で簡単に示すもの
である。リニアセンサドライバ１００，１０１に
よつて駆動されるリニアセンサ１５，１６は第９
図Ｂ〜Ｃで示すごとき、まず、ドライブ回路６０
によつて駆動された光源７０の発光により、光束
制限マスク１３ａの直線開口パターン投影像によ
る検出出力信号を信号ライン１０２，１０３に送
出する。１０４はアナログスイツチであり、マイ
クロプロセツサ１０５によつてコントロールされ
る。マイクロプロセツサ１０５はリニアセンサ１
５をドライブするドライバ１００よりリニアセン
サの走査開始パルス１０６により割込を受ける
と、アナログスイツチを制御して、リニアセンサ
１５の出力がＡ／Ｄ変換器１０７に入力される様
にする。Ａ／Ｄ変換器１０７は、ドライバ回路１
００からの第９図Ａに示すようなリニアセンサ読
み出しパルス１０８により読み出されるリニアセ
ンサの１素子毎の出力をアナログ・デジタル変換
し、変換されたデジタル値をマイクロプロセツサ
に供給する。ここでＡ／Ｄ変換器１０７は、８ビ
ツト（１／256）程度の分解能を有し、かつリニ
アセンサの走査周波数より速い変換時間を有する
ものが選ばれる。マイクロプロセツサ１０５は、
１素子毎にデジタル値に変換されたリニアセンサ
１５の出力を読み込み、RAM（ランダムアクセ
スメモリ）等で構成されるデータメモリ１０９に
逐次格納する。従つて、データメモリ１０９に
は、あらかじめ定められた位置（番地）より、リ
ニアセンサの最初の素子による出力から順にデジ
タル値として格納される。例えばリニアセンサが
1728素子のものであれば、1728個のデータ取り込
みが終了すると、マイクロプロセツサ１０５は、
それ以上のデータ取り込みをやめ、リニアセンサ
１６を駆動する走査開始パルス１１０により、割
込を受けるのを待つ。割込を受けるとアナログス
イツチ１０４を制御してリニアセンサ読み出しパ
ルス１１１により読み出されるリニアセンサ１６
の出力をデジタル値としてデータメモリ１０９に
引きつづき格納する。つぎにマイクロプロセツサ
１０５は、ドライブ回路１を制御して今まで発し
ていた光源７０を消し、光源７１を発光させる。
そして前述と同様の駆動により第９図Ｄ，Ｅの検
出出力をデジタル値としてデータメモリ１０９に
格納する。これで全ての測定データがデータメモ
リ１０９に械納された事になる。以後マイクロプ
ロセツサ１０５内の演算回路１１２はデータメモ
リ１０９に書き込まれたデータを基にして以下の
処理を行なう。 (1) 光束制限マスクの直線開口パターンの投影像
によつて生ずるリニアセンサ出力波形の中心位
置がリニアセンサの素子の何番目に位置するか
を検出する。 (2) ２本のリニアセンサが作る座標系に於いて、
各直線開口パターン像の方程式を求める。 (3) すでに述べた方法により、第１２図の３０′
〜３３′のごとき仮想直線の方程式を生成し、
それらの交点として、第１２図に示す４点３
６′〜３９′の座標位置を求め、それより、その
中心位置３４′を求める。 (4) あらかじめ、反射鏡９０を測定光路に挿入し
た場合の４点の基準位置、３６〜３９及びその
中心３４の座標位置と前項(3)で求められた各点
３６′〜３９′及び３４′の座標位置より前記(3)
〜(5)式にしたがつて演算し被検角膜の第１主径
線の曲率半径R₁、第２主径線の曲率半径R₂、
第１主径線角度θ及びアライメント量α，βを
求める。 以上の処理により求められた各値は、第１４図
に示す表示器１１３、プリンター装置１１４に出
力される。なお第２主径線角度はθ＋90゜となる
ことは言うまでもない。 また、表示器としては公知のCRTデイスプレ
イ装置をもち、アライメント量α，βは図形表示
すると測定上便利である。さらにアライメント量
α，βを電気信号として装置筐体駆動部１１７に
入力し、その信号に応じ電動駆動させればオート
アライメントも可能である。 以上の処理は、全てプログラムメモリ１１５に
記録されているプログラムに従つて行なわれる。
マイクロプロセツサによつて以上の様な処理を行
なう事は特殊なものでなく、関連する技術分野に
属する当業者にとつては容易に達成できるもので
ある。 本発明は以上に説明した実施例に限定されるも
のでなく、種々の変形例を有するものである。以
下にその２、３の例を開示する。 第１５図は、本発明の第２の実施例を示す部分
光学配置図である。なお、照明光学系、固視光学
系は前述の第１実施例と同様であるので図示及び
説明は省略する。また同様の構成要素には同一の
符号を付して説明を省略する。 測定光学系２には、リレーレンズ１４の後方に
第２リレーレンズ群８７が配置されており、この
リレーレンズ群８７とリレーレンズ１４の間に前
記第１６図に図示したマスク板９が配置されてい
る。マスク板９には、太い直線開口２５ａを少な
くとも１本と、細い直線開口２５１，２５２，…
２５９を平行に配列してなる平行直線群２５と、
これと配列方向のことなる太線直線開口２６ａ、
及び細い直線開口２６１，２６２，…２６９を平
行に配列してなる平行直線群２６が形成されてい
る。各平行直線群に太い直線開口２５ａ，２６ａ
を形成したのは、他の直線開口の投影直線の方程
式をきめる際の基準とするためである。このマス
ク板９はリレーレンズ１４によりその共役像を図
中MAの位置に作つている。第２リレーレンズ８
７の後方には、ダイクロイツクミラー８６があ
り、このミラー８７の反射及び透過光路がそれぞ
れ第１光路１２０、第２光路１２１を形成する。
第２光路１２１には、イメージロテータ１２５
が、予め定めた角度、光軸を中心に回転させるた
めに配置されている。また、第１光路１２０と第
２光路１２１は、ダイクロイツクミラー１２３で
合成され、このダイクロイツクミラー１２３の後
方には第３リレーレンズ１２４が配置され、その
後方にはリニアポジシヨンセンサ１５が配置され
ている。リニアセンサ１５は、リレーレンズ１
４、第２リレーレンズ群８７及び第３リレーレン
ズ１２４によりその共役像を図中Ｄの位置に作ら
れる。そして、第２光路１２１内に前記したよう
にイメージロテータ１２５が配置されているの
で、リニアセンサ１５はこの共役検出面Ｄ内で交
差する２本のリニアセンサと等価になる。 測定に際しては、発光源７０（第６図参照）を
発光すると角膜Ｃからの反射光は、光束制限マス
ク９の平行直線群２５，２６でにより選択透過さ
れ、第１光路１２０を通つてリニアセンサ１５上
に投影平行直線パターン群２５′，２６′として投
影され、この投影パターン群は第１７図に示すよ
うにリニアセンサ１５により検出点e₁，e₂…e₆と
して検出される。次に、発光源７１（第６図参
照）に切り替えると、その角膜での反射光束は同
様にマスク９の平行直線群２５，２６で選択さ
れ、その選択光束は第２光路１２１を通り、その
イメージロテータで回転されて、第１７図に示す
ようにリニアセンサ１５が１５′の位置に配置さ
れたと等価になり、平行直線群２５，２６の投影
平行直線パターン群２５′，２６′を検出点f₁，f₂
…f₆として検出される。 以下、これら検出点をもとに仮想平行四辺形を
もとめ被検角膜の曲面特性を算出する。 前述の第１実施例（第６図）において、リニア
センサ１５，１６をそのリレーレンズ１４による
共役面Ｄで互いに平行になるように配置しても測
定は可能である。 また第１８図に示すように、リレーレンズ群８
７の後に平行平面ガラスからなる光束シフト手段
３０１を配し、これを光軸O₁と垂直な軸を回転
軸として４つの位置(A)、(B)、(C)、(D)に回転変位す
れば、上述の第２実施例（第１５図）において光
束制限マスク９で選択された角膜Ｃからの反射光
束は、シフトされて第１９図に示すように１本の
リニアセンサ１５が共役面Ｄ上で４本平行に配置
されたと等価になり、これより、各投影平行直線
パターン群２５′，２６′の各投影直線パターンの
２点が検出されるので、その方程式を決定でき、
これより仮想平行四辺形を作成し、前述の実施例
と同様に被検角膜Ｃの曲面特性を測定できる。 また第１８図の光束シフト手段３０１のかわり
に、イメージロテータを光軸O₁を回転軸として
回転すれば第１７図に示すように各投影平行直線
パターン群が検出できることは前述の第２実施例
から、きわめて容易にわかるであろう。 またイメージロテータを回転するかわりに、第
２０図に示すようにパルスモータ駆動回路３０３
で回転制御されるパルスモータ３０２でリニアセ
ンサ１５を光軸O₁を回転軸として回転して、投
影パターンを検出してもよい。 またリニア型発光素子アレイのかわりに、第３
０図に示すように、多数のオプテイカルフアイバ
５１０の一端を直線状に配列し、他端を円筒状に
束ねこのオプテイカルフアイバの円筒束他端にレ
ーザ光ガイド光学系５１１を内蔵した回転円板５
１２をパルスモータ３１１で回転しながら半導体
レーザ５１２からのレーザ光をスキヤンさせても
よい。 第２１図は、本発明の測定原理をコンタクトレ
ンズのベースカーブあるいは前面のカーブを測定
するラジアスメータに応用した実施例を示す光学
配置図である。第１実施例と同様の構成要素には
同一の符号を付して共通の構成要素の図示と説明
は省略する。 コンタクトレンズCLのベースカーブを測定す
る時は、コンタクトレンズの凸面を下にして、コ
ンタクトレンズ保持手段６００の円筒状突出部６
１０に保持される。 この円筒状突出部の底面には、第６図の反射鏡
９０と同様の作用をする反射鏡６０２がはめ込ま
れている。コンタクトレンズCLを保持手段６０
０に保持する前に、この反射鏡６０２を使つて基
準座標系の設定が出来るようになつている。 尚、本実施例においては、ポジシヨンセンサ１
５，１６とマスク１３ａ，１３ｂ（第６図参照）
のリレーレンズ１４による共役面Ｄ、MAは、そ
れぞれ測定しようとするコンタクトレンズの後面
の焦点距離f_CLより内側に位置するように設計す
る。 以上説明した測定原理、及び各実施例のマスク
手段には光束を選択的に透過させる直線開口を形
成した例を示したがこのかわりに光束を選択的に
反射する反射型直線パターンを利用しても本発明
と同一の作用効果が得られることは言うまでもな
い。 また、受光素子を走査駆動し、そして検出デー
タを演算処理する回路は、前述した回路に限ら
ず、必要なデータが得られそして前述した演算式
を処理できるならばどのような回路でもよく、当
業者には様々な回路が設計できるであろうことは
明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の測定原理を示す斜視図、第２
図は上記第１図の平面図、第３図ａ，ｂ，ｃは本
発明によつて曲面特性を測定できることを示すマ
スクパターンの投影とリニアセンサの関係を示す
概略図、第４図は直交座標系と針交座標系の関係
を示す図、第５図はマスクパターンと仮想平行四
辺形の関係を示す図、第６図は本発明の第１の実
施例を示す光学配置図、第７図ａ，ｂはマスクパ
ターンの一例を示す図、第８図はリニアセンサ上
へのマスクパターンの投影とその検出状態を示す
概略図、第９図Ａ〜Ｍは、リニアセンサによる検
出出力及び座標値との関係を示すタイミングチヤ
ート図、第１０図はリニアセンサによる検出出力
から座標値を決定する方法を示すリニアセンサの
素子配列図、第１１，１２、及び１３図は第１実
施例による測定を説明するための概略図、第１４
図は演算回路の一例を示すブロツク図、第１５図
本発明の第２の実施例を示す部分光学配置図、第
１６図は第２実施例のマスク９の開口パターンの
例を示す図、第１７図は第２の実施例におけるマ
スクパターンの投影とその検出を示す概略図、第
１８図は本発明の第３の実施例を示す部分光学配
置図、第１９図は第３実施例におけるマスクパタ
ーンの投影とその検出を示す概略図、第２０図は
本発明の第４の実施例を示すリニアセンサ駆動部
を示す図、第２１図は本発明の第５の実施例を示
す光学配置図、 ９……開口板、１０……ピンホール、１４……
リレーレンズ、１５，１６……リニアポジシヨン
センサ、２５，２６……平行直線開口パタター
ン、２５′，２６′……投影平行直線パターン、７
３……コリメーターレンズ、１２５……イメージ
ロテータ、３０１……光束シフト手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光源と、該光源からの光を平行光束とするコ
   リメーター手段とを有する照明光学系と； 前記照明光学系からの光束で被検曲面によつて
   反射された光束を選択するために実質的な面内に
   少なくとも２本の平行な直線からなる少なくとも
   ２組の互いに配列方向の異なる平行直線群を構成
   する直線パターンを有するマスク手段と、 前記マスク手段で選択された前記反射光を検出
   する検出手段とを有する検出光学系と； 前記検出手段が検出した前記反射光の前記直線
   パターンに対応した投影直線パターンの傾きとピ
   ツチの変化から前記被検曲面の曲率半径を演算す
   る演算手段とからなり； 前記マスク手段と前記検出手段のいずれもが前
   記光源と光学的に非共役でかつ互いに異なる面に
   それぞれ配置されている ことを特徴とする曲率測定装置。 ２ 前記直線パターンは、それを構成する前記直
   線の太さもしくは本数又は前記反射光の選択率を
   異にしてなることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の曲率測定装置。 ３ 前記マスク手段は、少なくとも２つのマスク
   手段から構成され、少なくとも１組の前記平行直
   線群は１つの前記マスク手段に、他の組の前記平
   行直線群は他の前記マスク手段にそれぞれ形成さ
   れて成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項に記載の曲率測定装置。 ４ 前記直線パターンは、前記反射光を選択的に
   透過させるために前記マスク手段に形成された開
   口により構成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の
   曲率測定装置。 ５ 前記直線パターンは、その全ての直線を１枚
   のマスク手段に形成してなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項、第２項、または第４項のい
   ずれかに記載の曲率測定装置。 ６ 前記照明光束は、赤外光であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれ
   かに記載の曲率測定装置。 ７ 前記検出手段は、平面型ポジシヨンセンサで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第６項いずれかに記載の曲率測定装置。 ８ 前記検出手段は、前記非共役面内で実質的に
   交差する少なくとも２本のリニア型ポジシヨンセ
   ンサであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第６項のいずれかに記載の曲率測定装
   置。 ９ 前記検出手段は、前記非共役面内で実質的に
   平行な少なくとも２本のリニア型ポジシヨンセン
   サであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第６項のいずれかに記載の曲率測定装置。 １０ 前記検出手段は、前記非共役面内で回転す
   る少なくとも１本のリニア型ポジシヨンセンサで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第６項のいずれかに記載の曲率測定装置。 １１ 前記検出手段は、少なくとも１本のリニア
   型ポジシヨンセンサであり、前記被検曲面からの
   前記反射光を装置光軸を回転軸として回転する光
   束回転手段を有してなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項ないし第６項いずれかに記載の曲
   率測定装置。 １２ 前記検出手段は、前記非共役面内で平行移
   動する少なくとも１本のリニア型ポジシヨンセン
   サであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第６項いずれかに記載の曲率測定装置。 １３ 前記検出手段は、少なくとも１本のリニア
   型ポジシヨンセンサであり、前記反射光を装置光
   軸と垂直な面内で平行移動させる像シフト手段を
   有して成ることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第６項いずれかに記載の曲率測定装置。 １４ 前記検出光学系は、前記検出手段と前記マ
   スク手段の少なくとも一方を前記非共役面に結像
   させるリレー光学手段を有していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第１３項のいず
   れかに記載の曲率測定装置。 １５ 前記検出光学系は、前記被検曲面と前記検
   出手段との間に、前記照明光軸と垂直な反射面を
   もつ反射部材を挿入可能に配して成ることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第１４項のい
   ずれかに記載の曲率測定装置。 １６ 前記リレー光学手段の光軸と、前記照明光
   軸とを少なくとも一部共通して構成したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１４項又は第１５項記
   載の曲率測定装置。