JPH10216092A

JPH10216092A - 光学特性測定装置

Info

Publication number: JPH10216092A
Application number: JP9042940A
Authority: JP
Inventors: Toshibumi Mihashi; 俊文三橋; Yasufumi Fukuma; 康文福間
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1997-02-12
Filing date: 1997-02-12
Publication date: 1998-08-18
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: JP3684462B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】本発明は、被検眼の光学特性を精密に測定す
る装置に係わり、特に、不正乱視成分の光学特性を測定
可能な光学特性測定装置を提供する。【解決手段】照明光学系が、照明用の光源からの光束
で被検眼網膜上で微小な領域を照明し、受光光学系が、
被検眼網膜から反射して戻ってくる光束を受光して受光
部に導き、変換部材が、この反射光束を少なくとも１７
本のビームに変換し、受光部が、変換部材で変換された
複数の光束を受光し、光学特性演算部が、受光部で得ら
れた光束の傾き角に基づいて被検眼の光学特性を求める
様に構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検眼の光学特性
を精密に測定する装置に係わり、特に、不正乱視成分の
光学特性を測定可能な光学特性測定装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の被検眼の光学特性を測定する装置
は、レフラクトメーターとして知られているが、その被
検眼の光学特性を球面成分、正乱視成分及びその軸角度
のみを求め表示するに過ぎなかった。

【０００３】被検眼の中にはこれ以外の不正乱視成分を
有している場合が有り、不正乱視成分の量によっては、
眼鏡ではなくコンタクトレンズの矯正や医師の診断を必
要とする場合がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レフラクトメーター等の被検眼の光学特性を測定する装
置では、眼鏡の矯正を実施する等に利用できるだけであ
り、十分なものとは言えなかった。

【０００５】そこで、被検眼の光学特性を球面成分、正
乱視成分及びその軸角度だけでなくこれ以外の不正乱視
成分まで精密に測定できる光学特性測定装置の出現が強
く望まれていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
案出されたもので、照明用の光源と、該光源からの光束
で被検眼網膜上で微小な領域を照明するための照明光学
系と、被検眼網膜から反射して戻ってくる光束を受光し
受光部に導くための受光光学系と、この反射光束を少な
くとも１７本のビームに変換するための変換部材と、該
変換部材で変換された複数の光束を受光する受光部と、
この受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の
光学特性を求めるための光学特性演算部とから構成され
ている。

【０００７】また本発明は、照明用の光源と、該光源か
らの光束で被検眼網膜上で微小な領域を照明するための
照明光学系と、被検眼網膜から反射して戻ってくる光束
を受光し受光部に導くための受光光学系と、この反射光
束を少なくとも１７本のビームに変換するための変換部
材と、該変換部材で変換された複数の光束を受光する受
光部と、この受光部で得られた光束の傾き角に基づい
て、被検眼の光学特性に関して、球面成分、正乱視成分
及びその軸角度並びにこれ以外の不正乱視成分とに分け
て被検眼の光学特性を求めるための光学特性演算部と、
この光学特性演算部の演算結果を、被検眼の光学特性に
関して、球面成分、正乱視成分及びその軸角度並びにこ
れ以外の不正乱視成分とに分けて表示するための表示部
とから構成されている。

【０００８】更に本発明の表示部は、被検眼の光学特性
を正常眼からの偏差、又は被検眼の屈折力等の光学特性
をグラフィックに表示してもよい。

【０００９】そして本発明の変換部材は、光軸と直交す
る面内に配置された複数のマイクロフレネルレンズで構
成され、光学特性演算部が、前記受光部の受光面上での
反射光束の収束位置又は照射位置から反射光束の傾き角
を求め、この傾き角に基づいて、被検眼の光学特性を求
めてもよい。

【００１０】また本発明の光学特性演算部は、受光部で
受光した光束のぼけ具合から、網膜から反射してきた光
束であるか、或いは、角膜から反射した光束かを区別
し、網膜から反射してきた光束の傾き角に基づいて、被
検眼の光学特性を求めてもよい。

【００１１】そして本発明の受光光学系は、前記受光部
が被検眼眼底に対して共役からわずかにずれた位置とな
る様に形成されるか、又は、被検眼虹彩と前記変換部材
とが略共役な関係となる様に形成することもできる。

【００１２】更に本発明の受光光学系は、前記受光部の
変換部材と被検眼の虹彩と略共役関係を保ち、かつ被検
眼眼底からの反射光束が略平行光束となるような調節機
能を有する構成にすることもできる。

【００１３】また本発明の照明光学系は、被検眼の屈折
力に応じて該光源からの光束が検眼眼底上で微小な領域
を照明する構成にすることもできる。

【００１４】そして本発明の照明光学系は、被検眼の瞳
中心付近を通して照明する第１照明状態と、被検眼の瞳
周辺付近を通して照明する第２照明状態を形成する光束
遮蔽部材を配置した構成にしてもよい。

【００１５】更に本発明の光束遮蔽部材は、中心付近に
開口のある第１絞りと、周辺部付近に開口のある第２絞
りから構成してもよい。

【００１６】また本発明の変換部材は、多数の開口を形
成する液晶で形成してもよい。

【００１７】そして本発明の変換部材は、液晶で構成さ
れ、多数の開口を移動自在に形成し、前記光学特性演算
部は、異なる位置の開口から得られた光束の傾き角に基
づいて被検眼の光学特性を精度良く求める構成にするこ
ともできる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以上の様に構成された本発明は、
照明光学系が、照明用の光源からの光束で被検眼網膜上
で微小な領域を照明し、受光光学系が、被検眼網膜から
反射して戻ってくる光束を受光して受光部に導き、変換
部材が、この反射光束を少なくとも１７本のビームに変
換し、受光部が、変換部材で変換された複数の光束を受
光し、光学特性演算部が、受光部で得られた光束の傾き
角に基づいて被検眼の光学特性を求める様になってい
る。

【００１９】また本発明は、照明光学系が、照明用の光
源からの光束で被検眼網膜上で微小な領域を照明し、受
光光学系が、被検眼網膜から反射して戻ってくる光束を
受光して受光部に導き、変換部材が、この反射光束を少
なくとも１７本のビームに変換し、受光部が、変換部材
で変換された複数の光束を受光し、光学特性演算部が、
受光部で得られた光束の傾き角に基づいて、被検眼の光
学特性に関して、球面成分、正乱視成分及びその軸角度
並びにこれ以外の不正乱視成分とに分けて被検眼の光学
特性を求め、表示部が、光学特性演算部の演算結果を、
被検眼の光学特性に関して、球面成分、正乱視成分及び
その軸角度並びにこれ以外の不正乱視成分とに分けて表
示することができる。

【００２０】更に本発明の表示部が、被検眼の光学特性
を正常眼からの偏差、又は被検眼の屈折力等の光学特性
をグラフィックに表示することもできる。

【００２１】そして本発明の変換部材は、光軸と直交す
る面内に配置された複数のマイクロフレネルレンズで構
成され、光学特性演算部が、前記受光部の受光面上での
反射光束の収束位置から反射光束の傾き角を求め、この
傾き角に基づいて、被検眼の光学特性を求めることもで
きる。

【００２２】また本発明の光学特性演算部が、受光部で
受光した光束のぼけ具合から、網膜から反射してきた光
束であるか、或いは、角膜から反射した光束かを区別
し、網膜から反射してきた光束の傾き角に基づいて、被
検眼の光学特性を求めることもできる。

【００２３】そして本発明の受光光学系は、受光部が被
検眼眼底に対して共役からわずかにずれた位置となる様
に形成されるか、又は、被検眼虹彩と前記変換部材とが
略共役な関係を形成する様に形成することもできる。

【００２４】更に本発明の受光光学系は、受光部の変換
部材と被検眼の虹彩と略共役関係を保ち、かつ被検眼眼
底からの反射光束が略平行光束となるような調節機能を
有する構成にすることもできる。

【００２５】また本発明の照明光学系は、被検眼の屈折
力に応じて該光源からの光束が検眼眼底上で微小な領域
を照明することもできる。

【００２６】そして本発明の照明光学系に配置された光
束遮蔽部材が、被検眼の瞳中心付近を通して照明する第
１照明状態と、被検眼の瞳周辺付近を通して照明する第
２照明状態を形成することもできる。

【００２７】更に本発明の光束遮蔽部材は、中心付近に
開口のある第１絞りと、周辺部付近に開口のある第２絞
りから構成してもよい。

【００２８】また本発明の変換部材は、多数の開口を形
成する液晶で形成してもよい。

【００２９】そして本発明の変換部材は、液晶で構成さ
れ、多数の開口を移動自在に形成し、前記光学特性演算
部は、異なる位置の開口から得られた光束の傾き角に基
づいて被検眼の光学特性を精度良く求めることもでき
る。

【００３０】

【実施例】

【００３１】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。

【００３２】［第１実施例］

【００３３】本発明の第１実施例である光学特性測定装
置１００００は、図１Ａに示す様に、照明用の光源１０
０と、この光源１００からの光束で被検眼網膜上で微小
な領域を照明するための照明光学系２００と、被検眼網
膜から反射して戻ってくる光束を受光し受光部５００に
導くための受光光学系３００と、この反射光束を少なく
とも１７本のビームに変換するための変換部材４００
と、変換部材４００で変換された複数の光束を受光する
受光部５００と、この受光部５００で得られた光束の傾
き角に基づいて被検眼１０００の光学特性を求めるため
の光学特性演算部６００とから構成されている。

【００３４】そして、制御演算処理手段８００が、光学
特性演算部６００を含む全体の制御を司っている。更
に、制御演算処理手段８００は、光源駆動手段１０１を
介して光源１００を制御駆動する様に構成されている。

【００３５】光源１００は、空間コヒーレンスが高く、
時間コヒーレンスは高くないものが望ましい。本第１実
施例の光源１００には、ＳＬＤが採用されており、輝度
が高い点光源を得ることができる。

【００３６】また、本第１実施例の光源１００は、ＳＬ
Ｄに限られるものではなく、レーザーの様に空間、時間
ともコヒーレンスが高いものでも、回転拡散板などを挿
入することにより、適度に時間コヒーレンスを下げるこ
とで利用できる。

【００３７】そして、ＳＬＤの様に、空間、時間ともコ
ヒーレンスが高くないものでも、光量さえ充分であれ
ば、ピンホール等を光路の光源の位置に挿入すること
で、使用可能になる。

【００３８】本第１実施例の照明用の光源１００の波長
は、可視域の中心部、例えばｅ線を使用することができ
る。眼鏡の基準波長であるｅ線で測定することが望まし
いが、アメリカ合衆国で使用する場合には、ｄ線での測
定を行うことができる。

【００３９】照明光学系２００は、光源１００からの光
束で被検眼眼底上で微小な領域を照明するためのもので
ある。照明光学系２００は、第１の集光レンズ２０１
と、可変絞り２０２と、第２の集光レンズ２０３と、固
視標結像レンズ２０４と、固視標２０５とから構成され
ている。

【００４０】可変絞り２０２は、光束遮蔽部材に該当す
るものであり、図１Ｂに示す様に、この可変絞り２０２
は、中心付近に開口のある第１絞り２０２ａと、周辺部
付近に開口のある第２絞り２０２ｂとが並べて配置され
ており、これを光軸と直交方向に制御演算処理手段８０
０からの信号で移動させることにより切り替え可能に構
成されている。

【００４１】従って、照明光学系２００の可変絞り２０
２は、被検眼１０００の瞳と略共役付近に、被検眼１０
００の瞳中心付近を通して照明する第１照明状態と、被
検眼１０００の瞳周辺付近を通して照明する第２照明状
態とを形成することができる。

【００４２】ここで、被検眼１０００は、角膜１１００
と、虹彩１２００と、網膜１３００とを備えている。

【００４３】この可変絞り２０２は、角膜反射による測
定への影響を軽減することができる。

【００４４】受光光学系３００は、被検眼網膜から反射
して戻ってくる光束を受光し受光部５００に導くための
ものである。受光光学系３００は、第１のアフォーカル
レンズ３０１と、第２のアフォーカルレンズ３０２と、
反射光束を少なくとも１７本のビームに変換するための
変換部材４００と、絞り３０３とから構成されている。

【００４５】受光光学系３００の変換部材４００は、照
明光学系２００の可変絞り２０２と共役の位置にある。
そして、互いに虹彩１２００と共役となっている。

【００４６】屈折測定は照明光学系２００部分で、その
時に遮光されている部分で行うことにより、角膜反射の
影響を受けることを防止することができる。

【００４７】即ち、可変絞り２０２の第１絞り２０２ａ
が、光路内に挿入されている時には、中央の遮光部で遮
光されている範囲の測定が行われ、可変絞り２０２の第
２絞り２０２ｂが光路内に挿入されている時には、中央
の開口部の周りの範囲で測定が行われる。

【００４８】そして照明光学系２００は、被検眼１００
０の屈折力に応じて光源１００からの光束が検眼眼底上
で微小な領域を照明する様に構成されており、光源１０
０からの光束を照明するための点光源照明系２００Ａ
と、固視標投影系２００Ｂを含む照明系とを移動させる
ことにより被検眼１０００の屈折異常を矯正することが
できる。

【００４９】なお、点光源照明系２００Ａは、第１の集
光レンズ２０１と、可変絞り２０２と、第２の集光レン
ズ２０３とから構成され、固視標投影系２００Ｂは、固
視標結像レンズ２０４と、固視標２０５とから構成され
ている。そして、点光源照明系２００Ａからの光束と固
視標投影系２００Ｂからの光束とは、ビームスプリッタ
２２０で同軸とされている。

【００５０】そして光源１００と固視標２０５とは共役
関係に維持されている。また照明光学系２００を移動さ
せて、網膜に点光源及び固視標２０５の像が形成された
後に、制御演算処理手段８００からの信号により、固視
標投影系２００Ｂを僅かに遠ざけ雲霧させる。

【００５１】また、第１の視度調整機構が、点光源照明
系２００Ａと固視標投影系２００Ｂとの視度を、受光部
５００での受光レベルに応じて、この受光レベルが最大
となる様にして調整する様に構成されている。

【００５２】本第１実施例である光学特性測定装置１０
０００は、被検眼１０００の遠点、近点、または、その
間での、ある特定の屈折力を持った状態での光学特性を
測定することを一つの目的としている。

【００５３】従って、遠点での測定だけをとっても、被
検眼１０００によって「ー２５ディオプター」から「２
５ディオプター」程度の屈折力の差があるので、屈折力
の変化に応じて照明光束が検眼眼底上で微小な領域を照
明する様に構成されている。このため、光源１００と、
点光源照明系２００Ａと、固視標投影系２００Ｂとが、
制御演算処理手段８００からの信号により移動する様に
構成されている。

【００５４】また受光光学系３００は、第１のアフォー
カルレンズ３０１と、第２のアフォーカルレンズ３０２
とに関して、受光部５００の受光面と被検眼１０００の
虹彩１２００と略共役関係を保つ様に構成されている。

【００５５】次に、変換部材４００について説明する。

【００５６】受光光学系３００に配置された変換部材４
００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。本第１実施例の変換部材４００には、光軸と
直交する面内に配置された複数のマイクロフレネルレン
ズが採用されている。

【００５７】ここでマイクロフレネルレンズについて詳
細に説明する。

【００５８】マイクロフレネルレンズは波長ごとの高さ
ピッチの輪帯をもち、集光点に最適化されたブレーズを
持つ光学素子である。ここで利用することのできるマイ
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つけたもので、１次光の
み利用の場合９８%の集光効率を実現できる。

【００５９】本第１実施例の変換部材４００は、反射光
束を少なくとも１７以上のビームに変換する波面変換部
材から構成されている。

【００６０】次に受光部５００は、変換部材４００で変
換された複数のビームを受光するためのものであり、本
第１実施例では、ＣＣＤが採用されている。このＣＣＤ
は、ＴＶ用などの一般的なものから測定用の２０００＊
２０００素子等、何れのタイプのものが使用できる。

【００６１】受光部５００をＴＶ用のＣＣＤを使用した
場合には、解像度は劣るが、安価であり、通常、後処理
で利用するパーソナルコンピューターへの入力も簡便で
ある。この場合、ＣＣＤとそのドライバーからの画像信
号出力は、ＮＴＳＣ信号とし、パーソナルコンピュータ
ーにＮＴＳＣ信号に適応した画像入力ボードを使用する
ことで簡単に実現することができる。

【００６２】また、受光部５００を測定用の２０００＊
２０００素子のＣＣＤを採用した場合、装置は高価とな
るが、同様にアナログ信号を介してパーソナルコンピュ
ーターに測定値を入力することができる。

【００６３】なお、ＣＣＤからの測定信号を、デジタル
信号でパーソナルコンピューターに入力することも可能
である。

【００６４】そして受光光学系３００は、被検眼虹彩１
２００と変換部材４００と略共役な関係を形成してい
る。

【００６５】また、受光光学系３００には、ビームスプ
リッタ３０３が挿入されており、照明光学系２００から
の光を被検眼１０００に送光し、反射光を透過させる様
に構成されている。

【００６６】なお、受光部５００で受光した受光信号
は、受光素子ドライバ５１０を介して光学特性演算部６
００に送出される様に構成されている。

【００６７】次に、受光部５００で得られた光束の傾き
角に基づいて被検眼１０００の光学特性を求めるための
光学特性演算部６００の動作原理について詳細に説明す
る。

【００６８】「リレーレンズなしで動かない場合：球面
成分も含めて測定する」

【００６９】正視の場合平行光入射で眼底に結像
させ、眼底の二次光源が平行光で出射させる。

【００７０】近視の場合には、収束光を出射させる。

【００７１】正乱視の場合には、非点収差を求める。

【００７３】不正乱視の場合には、高次の収差との混合
を行う。

【００７４】ことが基本となる。

【００７５】ここで演算方法を詳細に説明する。

【００７６】図２に示す様に変換部材４００の座標を
Ｘ、Ｙとし、受光部５００の座標をｘ、ｙとすれば、
波面は極座標表示ま又は、直交座標表示によって、

【００７７】ｗ（ｒ、θ）＝Ｗ（Ｘ、Ｙ）・・・・・・第１式

【００７８】となる。

【００７９】（ｉ、ｊ）番目の測定データは、同じ形式
に

【００８０】ｗ（ｒ_i、θ_j）＝Ｗ（Ｘ_i、Ｙ_j）・・・・・・第２式

【００８１】となる。測定データの内容については後で
説明する。

【００８１】波面の近似式として

【００８２】Ｆ（Ｋ、Ｇ、Ｔ、Ｓ、Ｃ、Ａ、Ｘ、Ｙ）＝定数（Ｋ）＋傾斜（Ｇ、Ｔ、Ｘ、Ｙ）＋球面（Ｓ、Ｘ、Ｙ）＋正乱視（Ｃ、Ａ、Ｘ、Ｙ）・・・・・第３式

【００８３】を選ぶ。

【００８４】この多項式中に現れる各成分を説明する
と、

【００８５】定数項は、Ｋである。

【００８６】傾き角（アライメント誤差が反映される）
は、

【００８７】Ｇｒｃｏｓ（θーＴ）＝Ｇｃｏｓ（Ｔ）Ｘ＋Ｇｓｉｎ（Ｔ）Ｙ・・・・・第４式

【００８８】球面（符号の問題に関して）

【００８９】「数１」

【００９０】・・・・・第５式

【００９１】Ｓが負のとき＋となり、Ｓが正のとき−と
なる。

【００９２】正乱視（符号の問題に関して）

【００９３】「数２」

【００９４】・・・・・第６式

【００９５】Ｃが負のとき＋、Ｃが正のときーとなる。

【００９６】各測定点の残差の二乗和は

【００９７】「数３」

【００９８】・・・・・第７式

【００９９】が最小になるようにＫ、Ｇ、Ｔ、Ｓ、Ｃ、
Ａを決める。添え字のｉ、ｊは変換部材４００の１要素
に対応する。実際には、データが傾き角で出現するた
め、それぞれの波面の微分値を使って計算する。なぜな
ら、本装置において測定するデータは光線の傾き角であ
るからである。

【０１００】光線の傾き角は直接波面の位置座標による
微分で求めることができる。本波面センサーで測定され
る量は基準からの横収差量である。

【０１０１】図２で次の関係が近似的に成り立つことが
知られている。

【０１０２】「数４」

【０１０３】・・・・・第８式

【０１０４】「数５」

【０１０５】・・・・・第９式

【０１０６】ｌ（エル）は、変換部材４００と受光部５
００との距離である。

【０１０７】「波面と本波面センサーで計測する横収差
量について」

【０１０８】変換部材４００の中心点がＸ、Ｙの各素子
においてｄｘ（Ｘ、Ｙ）、ｄｙ（Ｘ、Ｙ）を得る。

【０１０９】ここで、ｄｘ、ｄｙは変換部材４００の１
素子の対して、受光部５００上の、予め決まっている原
点と、実際の光線の交点のｘ、ｙ方向それぞれの距離で
ある。変換部材４００の１素子に対応する原点は、図２
に示す様に、波面がＷ一様に平らで、つまり、眼屈折率
特性が球面成分と乱視成分が共に０ディオプターで、あ
とで述べる不正乱視成分などの残差もない場合に、変換
された光束が測定できる受光部５００上の点である。

【０１１０】Ｓ、Ｃ、Ａがゼロで、残存収差もない状態
の時のそれぞれの点の位置を（ｘ⁰、ｙ⁰）とする。

【０１１１】ｄｘ（Ｘ_i、Ｙ_j）＝ｘ_ijーｘ⁰ _ij ・・・・・・第１０式

【０１１２】ｄｙ（Ｘ_i、Ｙ_j）＝ｙ_ijーｙ⁰ _ij ・・・・・・第１１式

【０１１３】そして、微分を使った場合の残差の二乗和
は、

【０１１４】「数６」

【０１１５】・・・・・・第１２式

【０１１６】ここでも、残差を最小にするようなＦのパ
ラメーターＧ、Ｔ、Ｓ、Ｃ、を適当な非線型最適化手
法、例えば、減衰最小二乗法などを使って求めればよ
い。

【０１１７】Ｋ、Ｇ、Ｔは測定時の誤差などの影響と考
えられる。オートレフではＳ、Ｃ、Ａが測定量となる。

【０１１８】なお、球面と正乱視の式中に符号の定まら
ないところがあるが、それぞれの組み合わせを別々に計
算して、最も残差の少ない場合を採用すればよい。

【０１１９】Ａ「不正乱視成分」

【０１２０】残差が不正乱視成分になる。

【０１２１】残差成分は、今までのオートレフでは構造
上、測定することができない。また、ソフトウェアー的
にも新しい工夫が必要である。

【０１２２】残差、つまり、不正乱視成分の解析には、

【０１２３】（１）残差量を自乗和の形で算出する。

【０１２４】（２）収差論で知られている方法と同様
に成分に分ける。

【０１２５】（３）Ｓ、Ｃ、Ａで表される波面を基準
面として、ずれ量をすべて出力する。

【０１２６】等が考えられる。

【０１２７】また、不正乱視の大きい場合には、波面そ
のものの歪みを知るために、基準波面をＳによるもの、
または、単に、平面によるものなども必要になる場合が
ある。

【０１２８】「残差量の自乗和」

【０１２９】既に、前記の方法で決定されたＫ、Ｇ、
Ｔ、Ｓ、Ｃ、Ａを使って、残差の自乗和を測定する。
Ｎ行Ｍ列とすると、点数ｎ=Ｎ＊Ｍの自乗を２倍した数
で割ったものであり、

【０１３０】「数７」

【０１３１】・・・・・・第１６式

【０１３２】となる。

【０１３３】Ｂ「成分別の分析」

【０１３４】これらは、

【０１３５】コマ収差成分ｒ⁽²ⁿ⁺¹⁾ｃｏｓ
（θ＋Ｔ_n）、ｎ＝１、２・・・・

【０１３６】球面収差成分ｒ²ⁿ ｎ
＝２、３・・・・

【０１３７】高次の非点収差ｒ²ⁿｃｏｓ
²（θ＋Ａ_n）、ｎ＝１、２・・・・

【０１３８】このほか回転方向に非点成分よりも高次の
収差が存在し、これが大事である。一般的にこれらは、

【０１３９】ｆ（ｒ）ｃｏｓⁿ（θ＋Ｔ_n）、ｎ＝２、３・・・・

【０１４０】これらの項のパラメータを決めるために、
光線の傾き角から先に得られたＧ、Ｔ、Ｓ、Ｃ、Ａによ
り、傾き角、球面、正乱視の各成分に寄与した量を引き
去る。その上で、ここで述べた、コマ収差成分、球面収
差成分、高次の非点収差およびその他の寄与を計算する
ことができる。

【０１４１】Ｃ「基準波面からのずれ量を出力」

【０１４２】基準波面Ｆ’と実際のＦの同位置でのｚ方
向での距離差ｄＬを表示する。

【０１４３】ここで次の様に定義する。

【０１４４】Ｆ_b、Ｆ_rは、Ｆから定数項と傾き角項を除
いたものである。

【０１４５】それぞれ、波面を近似した関数で表記し直
したもので、

【０１４６】（基準波面）＝Ｗ_b（Ｘ_i、Ｙ_j）＝Ｆ
_b（Ｓ、Ｃ、Ａ、Ｘ_i、Ｙ_j）

【０１４７】（再生波面）＝Ｗ_r（Ｘ_i、Ｙ_j）＝Ｆ
_r（Ｓ、Ｃ、Ａ、不正乱視成分のパラメータ、Ｘ_i、
Ｙ_j）

【０１４８】 Δ（デルタ）ｚ_ij＝Ｗ_r（Ｘ_i、Ｙ_j）−Ｗ_b（Ｘ_i、Ｙ_j）

【０１４９】・・・・・・第１７式

【０１５０】ここで、全ての表示は波長単位で行うこと
ができる。また、μｍ等の単位で表示することも可能で
ある。

【０１５１】Ｄ「基準波面からのパワーのずれを表示
する」

【０１５２】（１）残差を成分別に計算したものから
パワーを計算する。（前と同様）

【０１５３】（２）残差成分のみからその点の残差成
分のみによる傾き角を求め、それと、近傍の点の傾き角
からパワーを計算する。

【０１５４】（３）測定値から基準波面Ｗ_bによって計
算されるその点の傾き角を引き去り、その後で、周辺の
点（典型的には８個又は、１５個）から、その点のパワ
ーを計算する。

【０１５５】なお、パワーは、図３に示す様に、微分幾
何で教えるところの曲面のある点での最大曲率と最小曲
率に関係した量と方位を直接表示する。即ち、曲率半径
Ｒで収束している時のパワーは、１／Ｒと表現される。

【０１５６】更に、図４及び図５に示す様に、ＭＥＲＩ
ＤＩＯＮＡＬＰＯＷＥＲを表示する方法がある。

【０１５７】正乱視は一般に垂直子午線方向のパワーが
強く、水平子午線方向のパワーが弱い。パワーはディオ
プターで表示することが通例である。

【０１５８】ここで、変換部材４００が、反射光束を少
なくとも１７以上のビームに変換することについて詳細
に説明する。

【０１５９】測定は、Ｓ、Ｃ、Ａ成分の測定であれば、
原点と動径方向の１点、回転方向は４点のデータから計
算できる。ここでは最低その１次づつ高次の情報が必要
であるので２＊８＝１６と原点の合計である１７点の計
測点が必要になる。

【０１６０】従って、光学特性演算部６００は、受光部
５００の受光面上の複数のマイクロフレネルレンズによ
る１次光の収束位置から光束の傾き角を求め、これに基
づき被検眼１０００の光学特性を求めることができる。

【０１６１】なお、変換部材４００にマイクロフレネル
レンズを使わない場合には、受光データの１点はぼやけ
た像になるので、各点の重心を求める。

【０１６２】そして、マイクロフレネルレンズを使った
場合でも、図６に示す様に、受光素子でわざとぼかした
像を観察することにより位置測定精度を向上させること
ができる。また、投影される光束が受光面において複数
の画素上に投影される様にし、各画素の光束の強度を参
考にして重心位置を求めることもできる。

【０１６３】この様に重心の計算をすることにより、素
子の１／１０以下の測定位置精度を確保することができ
る。

【０１６４】更に図７に示す様に、網膜から反射してき
た像と角膜反射像とでは、像のぼけかたに違いがあるの
で、それによって両者を区別することもできる。

【０１６５】即ち、図７（ａ）に示す構成において、図
７（ｂ）は、網膜反射光の受光部５００上の光強度分布
であり、図７（ｃ）は、角膜反射光の受光部５００上の
光強度分布である。そして、図７（ｂ）と図７（ｃ）と
を合成したものが、図７（ｄ）である。

【０１６６】この識別の方法は、まずピーク検出をし、
それよりもわずかに低いレベルをスライスレベルとして
設定し、角膜からの反射光の影響を受けずに、網膜から
の反射光位置を求める。また、適当なフィルターを使い
網膜からの反射光位置を求めることもできる。

【０１６７】更に、光学特性演算部６００の演算結果を
表示するための表示部７００を設けることができる。

【０１６８】この表示部７００は、被検眼１０００の光
学特性を球面成分、正乱視成分及びその軸角度並に、こ
れ以外の不正乱視成分とに分けて表示することができ
る。即ち、光学特性演算部６００で得られた結果を表示
する。

【０１６９】例えば、

【０１７０】（１）「球面成分、正乱視成分及びその
軸角度の表示」

【０１７１】不正乱視成分は、こま成分、高次の球面収
差成分、高次の非点収差成分を表示する。

【０１７２】（２）「球面成分、正乱視成分及びその軸
角度の表示」

【０１７３】不正乱視成分は、球面成分、正乱視成分の
みで構成される波面からのずれを２次元的に表示する。

【０１７４】（３）「２次元的に波面の曲率をたとえ
ばディオプターで表示」

【０１７５】グラフィックに表示も可能である。各表示
点に非点収差がある場合曲率が２種類存在する。微分幾
何学の教えるところにより、両者は直交している。

【０１７６】この表示部７００は、被検眼１０００の光
学特性をグラフィックに表示することができ、例えば、
被検眼１０００を全部から見た図（ｘ、ｙ座標）で表示
したり、ｘ、ｙ座標にパワーを例えばディオプター表示
でマッピングすることができる。

【０１７７】更に表示部７００は、被検眼１０００の光
学特性を正常眼からの偏差で表示することもできる。

【０１７８】また計測で求めたＳ、Ｃ、Ａの値から再現
した標準となる波面からのずれを波長オーダーでｘ、ｙ
座標系にマッピングすることもできる。

【０１７９】そして表示部７００は、被検眼１０００の
光学特性を正常眼からの偏差でグラフィックに表示する
こともできる。そして、これらの表示は等高線表示する
こともできる。

【０１８０】この等高線表示は、例えば、擬似カラーに
よるマッピングとすることもできる。

【０１８１】［第２実施例］

【０１８２】本発明の第２実施例である光学特性測定装
置２００００は、図８に示す様に、照明用の光源１００
と、この光源１００からの光束で被検眼網膜上で微小な
領域を照明するための照明光学系２００と、被検眼網膜
から反射して戻ってくる光束を受光し受光部５００に導
くための受光光学系３００と、この反射光束を少なくと
も１７本のビームに変換するための変換部材４００と、
変換部材４００で変換された複数の光束を受光する受光
部５００と、この受光部５００で得られた光束の傾き角
に基づいて被検眼１０００の光学特性を求めるための光
学特性演算部６００と、全体の制御を司るための制御演
算処理手段８００とから構成されている。

【０１８３】本第２実施例の光源１００の波長は、可視
域を避けて、例えば、略８４０ｎｍのものを使用してい
る。従って、被験者に測定用の光を感じさせることなく
測定を行うことができる。

【０１８４】照明光学系２００は、第１の集光レンズ２
０１と、液晶部材２１０と、第２の視度調整機構２２０
とから構成されている。第２の視度調整機構２２０は、
受光部５００の受光レベルに応じて制御演算手段８００
からの信号に応じて制御されるもので、その受光レベル
が最大となる様にして視度調整を行うものである。

【０１８５】第１実施例では、光束遮蔽部材に可変絞り
２０２を採用していたが、本第２実施例では、液晶部材
２１０が採用されている。

【０１８６】この液晶部材２１０は、図９に示す様に、
中心付近に開口を形成する第１照明状態と、周辺部付近
に開口を形成する第２照明状態とを形成することができ
る。

【０１８７】液晶部材２１０の部分的な開口の形状は、
光学系の要求により自由に変えられる特徴がある。

【０１８８】なお図１０に示す様に、液晶部材２１０
は、制御演算処理手段８００が、液晶用ドライバを介し
て駆動される様に構成されている。

【０１８９】受光光学系３００は、第１の測定レンズ３
１０と、第２の測定レンズ３１１と、第３の測定レンズ
３１２と、固視標光学系３２０と、第３の視度調整機構
３１５と、テーパーファイバーハンドル３１６と、第２
のビームスプリッタ３１８から構成されている。

【０１９０】固視標光学系３２０は、固視標用レンズ３
２１、固視標３２２及び第４の視度調整機構３２３とか
ら構成されている。雲霧機構３２３は、制御演算処理手
段８００からの信号により、固視標３２２が、眼底と共
役な位置よりも眼底から離れる方向に位置する様に、固
視標用レンズ３２１及び固視標３２２とを一体として移
動させ、いわゆる雲霧状態を形成するものである。

【０１９１】なお、第１のビームスプリッタ３１７は、
照明光学系２００からの光を被検眼１０００に向けて反
射させ、被検眼１０００からの反射光を透過させる様に
構成されている。

【０１９２】受光光学系３００は、第１の測定レンズ３
１０と第２の測定レンズ３１１に関して、被検眼１００
０の虹彩１２００と受光部５００の変換部材４００と略
共役関係を保つ様に構成されている。

【０１９３】被検眼虹彩１２００と受光部５００との共
役関係は、まず、器械全体と被検眼との作動距離が適
切、即ち、第１測定レンズ３１０と被検眼１０００との
距離を適切なものとなる様に調整することで行われる。
この作業には、従来の周知の各種手段が採用できる。

【０１９４】そして受光光学系３００は、受光部５００
の受光面と被検眼１０００の虹彩１２００と略共役関係
を保ち、かつ、被検眼眼底からの反射光束が略平行光束
となるような調節機能を有している。

【０１９５】本実施例の場合、被検眼の球面成分は、第
３の測定レンズ３１２以降の受光部５００側及び固視標
光学系３２０を一体に移動することによって受光部５０
０における測定対象から除くことができる。

【０１９６】従って、視度調整、即ち、被検眼眼底１３
００と受光部５００の受光面とを略共役の関係とする操
作は、第３の視度調整機構３１５が、光学特性演算手段
６００によって得られた球面成分Ｓに応じた制御演算処
理手段８００からの信号に基づき、この球面成分Ｓが最
小となる様に、第３の測定レンズ３１２以降の光学要素
を一体に移動することにより行われる。

【０１９７】この場合、光学照明系２００の第２の視度
調整機構２２０と第３の視度調整機構３１５とが独立制
御される様に構成することもできる。そして、何れか一
方の視度調整機構のみの調整で足りる場合もある。

【０１９８】第１測定レンズ３１０と第２の測定レンズ
３１１とが、アフォーカル光学系を形成する場合、第３
の測定レンズ３１２以降の光学要素が、照明光学系２０
０の移動に連動して動くことになる。そして、倍率によ
っては同じ距離だけ動くため、移動機構を共通化するこ
ともできる。

【０１９９】なお、この視度調整機構による移動は、極
度の近視眼や遠視眼の測定、近点での測定のために、測
定幅を拡大するために行うこともできる。

【０２００】変換部材４００と受光部５００の間に、テ
ーパーファイバーバンドル３１６を挿入し、簡単に変換
部材４００から受光部５００への倍率の変換を実施する
こともできる。

【０２０１】光学特性演算部６００は、受光光学系３０
０のレンズを移動させることにより、

【０２０２】Ｆ（Ｋ、Ｇ、Ｔ、Ｓ、Ｃ、Ａ、Ｘ、Ｙ）＝定数（Ｋ）＋傾斜（Ｇ、Ｔ、Ｘ、Ｙ）＋球面（Ｓ、Ｘ、Ｙ）＋正乱視（Ｃ、Ａ、Ｘ、Ｙ）

【０２０３】・・・・・第１７式

【０２０４】の球面成分が取り除かれているか、又は、
非常に小さくなっている場合がある。この場合は、多項
式から球面成分を除いて処理を行う。処理方法は、第１
の実施例と同様である。

【０２０５】最終的に屈折特性として表示する前に、レ
ンズの移動量から球面成分の大きさを計算する。

【０２０６】また、光学系の設定によっては、レンズを
移動しても多項式の球面成分を無視できるほど小さくな
い場合もありうる。この場合は第１の実施例の演算がそ
のまま適用される。

【０２０７】最終的に屈折特性として表示する前に、レ
ンズの移動量から球面成分の大きさを計算して、多項式
近似による球面成分量に加える。

【０２０８】ビームスプリッタ３１７は、照明光学系２
００からの照明光を被検眼１０００に向かわせ、被検眼
１０００からの反射光を受光光学系３００と照明光学系
２００とに分割する。この照明光学系２００中にビーム
スプリッタを追加し、角膜１１００と共役な位置に２次
元センサーを配置して、被検眼前眼部の観察が行える。

【０２０９】以上の様に構成された第２実施例の光学特
性測定装置２００００のその他の構成及び作用は、第１
実施例である光学特性測定装置１００００と同様である
から説明を省略する。

【０２１０】［第３実施例］

【０２１１】第１実施例である光学特性測定装置１００
００と、第２実施例の光学特性測定装置２００００とで
は、変換部材４００として、マイクロフレネルレンズを
使用したハルトマン板が使用されている。本第３実施例
の変換部材４００は、マイクロフレネルレンズを使用し
たハルトマン板に代えて、液晶部材４１０を利用してい
る。

【０２１２】透過光の穴が自由な位置に開けられる特徴
があり、例えば、ＳＶＧＡ方式の液晶を利用した場合、
縦横８００＊６００ドットの解像が得られる。

【０２１３】即ち、図１１に示す様に、液晶部材４１０
を下記の様に駆動する。

【０２１４】この液晶部材４１０は、第１実施例及び第
２実施例の変換部材４００と同様な動作を行う様に構成
されており、

【０２１５】まず、この状態で測定１を実行する。

【０２１６】次に、全て穴を、穴の空間的周期の半分だ
け横ずらしする。この状態で測定２を実行する。

【０２１７】更に、全ての穴を、穴の空間的周期の半分
だけ縦に移動する。この状態で測定３を実行する。

【０２１８】次に、全ての穴を、穴の空間周期だけ、１
回目の横移動と逆方向に同じ移動量、移動する。この状
態で、測定４を実行する。

【０２１９】従って測定点数を４倍にすることができ
る。

【０２２０】なお、一般的には、下記の様なことが可能
である。簡単のために、穴が四角として、１０＊１０ド
ットの大きさの穴としても、１ドットづつ動かして、デ
ータを取得することで、虹彩の違う位置での情報を取り
込むことができる。

【０２２１】この結果、縦横、７９１＊６９１ドットの
情報が得られる。

【０２２２】［第４実施例］

【０２２３】本第４実施例は、図１２に示す様に、眼球
光学系の精密な計測をするためにＲＧＢそれぞれの色で
測定するものである。三原色の錐体の中心波長での測定
が可能となる。

【０２２４】実現方法としては、例えば、

【０２２５】（１）受光系最終レンズと変換部材４０
０の間にダイクロイックミラー９００、９００を２個挿
入してＲＧＢの成分別に光束を波長分割して測定を行う
３つの受光部５００の３板式で構成される。

【０２２６】（２）受光部５００にカラーＣＣＤを利
用する１板式である。アメリカ合衆国では、ｄ線での測
定を行うこともできる。

【０２２７】

【効果】以上の様に構成された本発明は、照明用の光源
と、該光源からの光束で被検眼網膜上で微小な領域を照
明するための照明光学系と、被検眼網膜から反射して戻
ってくる光束を受光し受光部に導くための受光光学系
と、この反射光束を少なくとも１７本のビームに変換す
るための変換部材と、該変換部材で変換された複数の光
束を受光する受光部と、この受光部で得られた光束の傾
き角に基づいて被検眼の光学特性を求めるための光学特
性演算部とから構成されているので、不正乱視等の光学
特性を測定することができるという卓越した効果があ
る。。

【０２２８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の光学特性測定装置１００
００の構成を示す図である。

【図２】原理を説明する図である。

【図３】パワーを、最大曲率と最小曲率に関係した量と
方位を直接表示する方法を示すものである。

【図４】ＭＥＲＩＤＩＯＮＡＬＰＯＷＥＲを表示する
方法を示す図である。

【図５】ＭＥＲＩＤＩＯＮＡＬＰＯＷＥＲを表示する
方法を示す図である。

【図６】位置測定精度を向上させる方法を示す図であ
る。

【図７】網膜から反射してきた像と角膜反射像とを区別
する方法を示す図である。

【図８】本発明の第２実施例の光学特性測定装置２００
００の構成を示す図である。

【図９】液晶部材２１０を説明する図である。

【図１０】液晶部材２１０の駆動構成を説明する図であ
る。

【図１１】液晶部材２１０を説明する図である。

【図１２】本発明の第３実施例の光学特性測定装置３０
０００の構成を示す図である。

【符号の説明】

１００００第１実施例の光学特性測定装置２００００第２実施例の光学特性測定装置３００００第３実施例の光学特性測定装置１０００被検眼１１００角膜１２００虹彩１３００網膜１００光源１０１光源駆動手段２００照明光学系２０１第１の集光レンズ２０２可変絞り２０３第２の集光レンズ２０４固視標結像レンズ２０５固視標２１０液晶部材２２０第２の視度調整機構３００受光光学系３０１第１のアフォーカルレンズ３０２第２のアフォーカルレンズ３０３絞り３１０第１の測定レンズ３１１第２の測定レンズ３１２第３の測定レンズ３１５第３の視度調整機構３２０固視標光学系３２１固視標用レンズ３２２固視標３２３雲霧機構４００変換部材４１０液晶部材５００受光部６００光学特性演算部８００制御演算処理手段９００ダイクロイックミラー

【数１】

【数２】

【数３】

【数４】

【数５】

【数６】

【数７】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明用の光源と、該光源からの光束で被
検眼網膜上で微小な領域を照明するための照明光学系
と、被検眼網膜から反射して戻ってくる光束を受光し受
光部に導くための受光光学系と、この反射光束を少なく
とも１７本のビームに変換するための変換部材と、該変
換部材で変換された複数の光束を受光する受光部と、こ
の受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の光
学特性を求めるための光学特性演算部とから構成される
光学特性測定装置。
【請求項２】照明用の光源と、該光源からの光束で被
検眼網膜上で微小な領域を照明するための照明光学系
と、被検眼網膜から反射して戻ってくる光束を受光し受
光部に導くための受光光学系と、この反射光束を少なく
とも１７本のビームに変換するための変換部材と、該変
換部材で変換された複数の光束を受光する受光部と、こ
の受光部で得られた光束の傾き角に基づいて、被検眼の
光学特性に関して、球面成分、正乱視成分及びその軸角
度並びにこれ以外の不正乱視成分とに分けて被検眼の光
学特性を求めるための光学特性演算部と、この光学特性
演算部の演算結果を、被検眼の光学特性に関して、球面
成分、正乱視成分及びその軸角度並びにこれ以外の不正
乱視成分とに分けて表示するための表示部とから構成さ
れる光学特性測定装置。
【請求項３】表示部は、被検眼の光学特性を正常眼か
らの偏差、又は被検眼の屈折力等の光学特性をグラフィ
ックに表示する請求項２記載の光学特性測定装置。
【請求項４】変換部材は、光軸と直交する面内に配置
された複数のマイクロフレネルレンズで構成され、光学
特性演算部が、前記受光部の受光面上での反射光束の収
束位置から反射光束の傾き角を求め、この傾き角に基づ
いて、被検眼の光学特性を求める請求項１又は２記載の
光学特性測定装置。
【請求項５】光学特性演算部は、受光部で受光した光
束のぼけ具合から、網膜から反射してきた光束である
か、或いは、角膜から反射した光束かを区別し、網膜か
ら反射してきた光束の傾き角に基づいて、被検眼の光学
特性を求める請求項１記載の光学特性測定装置。
【請求項６】受光光学系は、前記受光部が被検眼眼底
に対して共役からわずかにずれた位置となる様に形成さ
れるか、又は、被検眼虹彩と前記変換部材とが略共役な
関係を形成する様に形成されている請求項３記載の光学
特性測定装置。
【請求項７】受光光学系は、前記受光部の変換部材と
被検眼の虹彩と略共役関係を保ち、かつ被検眼眼底から
の反射光束が略平行光束となるような調節機能を有する
請求項１又は２記載の光学特性測定装置。
【請求項８】照明光学系は、被検眼の屈折力に応じて
該光源からの光束が検眼眼底上で微小な領域を照明する
請求項１又は２記載の光学特性測定装置。
【請求項９】照明光学系は、被検眼の瞳中心付近を通
して照明する第１照明状態と、被検眼の瞳周辺付近を通
して照明する第２照明状態を形成する光束遮蔽部材を配
置した請求項１又は２記載の光学特性測定装置。
【請求項１０】光束遮蔽部材は、中心付近に開口のあ
る第１絞りと、周辺部付近に開口のある第２絞りから構
成されている請求項９記載の光学特性測定装置。
【請求項１１】変換部材を多数の開口を形成する液晶
で形成する請求項１又は２記載の光学特性測定装置。
【請求項１２】変換部材は液晶で構成され、多数の開
口を移動自在に形成し、前記光学特性演算部は、異なる
位置の開口から得られた光束の傾き角に基づいて被検眼
の光学特性を精度良く求める様に構成した請求項１１記
載の光学特性測定装置。