(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の光軸を有する肉眼モデル、又は模擬眼を光学的に特性解析する方法であって、
前記光軸から横方向に延びる個別ビーム偏向器要素アレイの各要素から呼掛け光ビームを生成するステップと、
各呼掛け光ビームを肉眼モデル、又は模擬眼内へ、前記個別ビーム偏向器要素アレイの各要素の横方向位置によって少なくとも部分的に決定された前記光軸に対する角度で向けるステップと、
各呼掛け光ビームによって生成されかつ前記角度で前記個別ビーム偏向器要素アレイの各要素を通って検出器手段に戻された、前記肉眼モデル、又は模擬眼からの戻りビームを検出するステップと、
前記検出された戻りビームを前記呼掛け光ビームもしくは前記呼掛け光ビームの像と比較して、前記肉眼モデル、又は模擬眼の収差を前記角度で決定するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記個別ビーム偏向器要素アレイの各要素を共通点から発出する照明ビームで照明することによって前記呼掛け光ビームを生成するステップであって、前記照明ビームが前記個別ビーム偏向器要素アレイの各要素によって偏向させられて前記呼掛け光ビームを形成するステップと、
前記個別ビーム偏向器要素アレイの各要素がそれぞれの照明ビームによって照明されて、それぞれの呼掛け光ビームをそれぞれの角度で生成することができるように、またその際生成された各戻りビームが各々の呼掛け光ビームにより検出のために前記共通点に戻されるように、前記戻りビームを検出のために前記共通点に戻すステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
光源から狭いソースビームを生成して前記共通点を形成するステップと、
各戻りビームを前記ソースビームに沿って戻るように向けるステップと、
各戻りビームの少なくとも一部を検出のために前記ソースビームからそらすステップと
を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記照明ビームを前記個別ビーム偏向器要素アレイの上で移動させて、呼掛け光ビームおよびそれぞれの戻りビームを順序通りに生成するステップ
を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記照明ビームを前記個別ビーム偏向器要素アレイのビーム検出器要素の上に順次走査して、前記呼掛け光ビームおよび戻りビームを順次生成するステップと、
それによって生成された前記戻りビームを順次検出するステップと
を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
移動鏡を含む走査手段を使用するステップと、
前記移動鏡を前記ソースビームで照明して前記鏡上に前記共通点を形成し、その結果、前記照明ビームが形成されそれから走査されるステップと、
各戻りビームが検出のために前記鏡によって前記ソースビームに沿って戻されるように、各戻りビームを各走査照明ビームに沿って前記鏡に向けて戻すステップと
を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記ソースビームから分離後の各戻りビームを、それを集束させることによって検出して光検出器上に像を形成し、前記光検出器から対応する出力信号を生成するステップと、
前記像の焦点を焦点範囲にわたって変化させるステップと、
前記それぞれの呼掛け光ビームを表す対応する記録済み像と比較するために前記出力信号を記録するステップと
を含むことを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記個別ビーム偏向器要素アレイの各要素を同時に照明し、それによって対応する複数の戻りビームを同時に生成するステップと、
前記複数の戻りビームを差分符号化するステップと、
前記差分符号化を使用して各戻りビームを別々に検出するステップと
を含むことを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記個別ビーム偏向器要素アレイの各要素を同時に照明し、それによって対応する複数の呼掛け光ビームを同時に生成するステップと、
前記複数の呼掛け光ビームを選択的にゲート制御して、前記肉眼モデル、又は模擬眼内への呼掛け光ビームの通過を減少させることを可能にするステップと
を含むことを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
複数の照明ビームを前記個別ビーム偏向器要素アレイの各要素で同時に方向付けるステップと、
前記複数の照明ビームを選択的にゲート制御して、前記個別ビーム偏向器要素アレイの各要素を選択的に照明するステップと
を含むことを特徴とする請求項２から９に記載の方法。
【請求項１１】
前記個別ビーム偏向器要素アレイの各要素のうちの少なくとも１つを移動させて、前記要素のうちの前記少なくとも１つによって生成された前記呼掛け光ビームの前記角度を変化させるステップ
を含むことを特徴とする請求項２から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記肉眼モデル、又は模擬眼が、各戻りビームが、角膜からの反射を示す第１の成分と網膜からの反射を示す第２の成分とを有するような角膜面および網膜面を有し、
前記ソースビームからの各戻りビームの一部を、干渉計ビーム経路を長くしたり短くしたりするために往復運動することができる一端にある干渉検出器と他端にある反射器とを有する干渉計ビーム経路の中へそらすステップと、
前記ソースビームの一部を前記干渉計ビーム経路の中へそらして参照ビームを形成するステップと、
前記経路内で前記反射器の第１の位置に前記参照ビームと前記戻りビームの前記第１の成分との第１の干渉を引き起こすように、前記反射器を往復運動させて前記干渉計ビーム経路の長さを変化させ、前記第１の干渉が前記干渉検出器によって検出されるステップと、
前記経路内で前記反射器の第２の位置に前記参照ビームと前記戻りビームの前記第２の成分との第２の干渉を引き起こすように、前記反射器を往復運動させて前記干渉計ビーム経路の長さを変化させ、前記第２の干渉が前記干渉検出器によって検出されるステップと、
前記第１の位置と第２の位置の間の距離を決定し、前記距離が、前記それぞれの戻りビームの前記経路に沿った前記目の前記角膜と前記網膜の間の物理的距離の示度となる、ステップと、
の追加ステップを含むことを特徴とする請求項３から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記肉眼モデル、又は模擬眼が近視の目であり、
前記近視の目が前記光軸と一直線に合わせられたことを決定するステップと、
次いで、前記請求項のいずれか一項に記載のステップを実行して、目の周辺収差を前記光軸に対して少なくとも３０度の角度で決定するステップと
を含むことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
目に関連した光学系を光軸に対して光学的に特性解析する際に使用するための器械であって、
前記光軸に対して横方向に延びる個別ビーム偏向器要素アレイと、
前記個別ビーム偏向器要素アレイの各要素のそれぞれから肉眼モデル、又は模擬眼内へ、前記個別ビーム偏向器要素アレイの各要素の場所によって少なくとも部分的に決定された前記光軸に対する角度で生成された呼掛け光ビームを備え、使用時には、前記目に関連した光学系内からのそれぞれの呼掛け光ビームの反射または後方散乱によって生成された戻りビームが、前記個別ビーム偏向器要素アレイの各要素を通って戻されるようになっており、
検出器が、各戻りビームを検出するために設けられ、検出器手段は、前記検出された戻りビームを示す出力信号を伝送するための検出器出力部を有し、
処理装置が、前記出力信号を受け取るために前記検出器と通信を行い、前記出力信号を、前記呼掛け光ビームを表す信号と比較するように構成され、更に前記戻りビームによって横切られる前記目に関連した光学系内の経路の収差を表す処理装置出力を生成するように構成されることを特徴とする器械。
【請求項１５】
ソースビームを生成しかつソースビーム経路に沿ってソースビームを伝搬するように構成された光源と、
前記ソースビーム経路に光学的に接続され、かつ前記個別ビーム偏向器要素アレイで照明ビームを生成し方向付けて前記個別ビーム偏向器要素アレイの各要素を照明し、それによって前記要素から前記呼掛け光ビームを生成するように構成された照明器であって、前記器械は、前記器械が使用されているときに、各戻りビームが前記照明ビームを介して前記ソースビームに戻されるようになっている照明手段と、
前記ソース経路内の各戻りビームの少なくとも一部を前記検出器の方へそらすように構成された前記ソースビーム経路内のビームスプリッタと
を含むことを特徴とする請求項１４に記載の器械。
【請求項１６】
前記照明器が、一連の呼掛け光ビームおよび戻りビームを生成するように、前記照明ビームを前記個別ビーム偏向器要素アレイの各要素の上に走査するようにしたビームスキャナを含むことを特徴とする請求項１５に記載の器械。
【請求項１７】
前記照明器が、前記個別ビーム偏向器要素アレイの各要素を同時に照明するように構成され、
電子シャッタが、前記個別ビーム偏向器要素アレイの前に設けられかつ配置され、前記シャッタは、どの前記要素が前記照明手段によって照明されるかを制御するように構成されることを特徴とする、請求項１５または１６に記載の器械。
【請求項１８】
前記照明器が、前記個別ビーム偏向器要素アレイの各要素を同時に照明するように構成され、
電子シャッタが、前記個別ビーム偏向器要素アレイの後に設けられ、前記シャッタは、前記目に関連した光学系に入ることができる前記呼掛け光ビームを決定するように構成されることを特徴とする、請求項１５から１６のいずれか一項に記載の器械。
【請求項１９】
複数の戻りビームを差分符号化して前記検出器によるそれの別々の検出を容易にするように構成された符号化器を含むことを特徴とする、請求項１５から１８のいずれか一項に記載の器械。
【請求項２０】
可動ビーム偏向器要素が、前記個別ビーム偏向器要素アレイに対して移動させるために取り付けられ、
アクチュエータが、前記個別ビーム偏向器要素を移動させるために前記可動ビーム偏向器要素に連接され、
前記アクチュエータが、前記可動ビーム偏向器要素から生成された戻りビームの角度を選択的に変化させるように前記処理装置に接続されて動作することを特徴とする、請求項１から１９のいずれか一項に記載の器械。
【請求項２１】
前記目に関連した光学系が自然な人間の目またはそのモデルであり、前記目が各戻りビームが、角膜からの反射を示す第１の成分と網膜からの反射を示す第２の成分とを有する角膜面および網膜面を有する、請求項１４または１５に記載の器械であって、
前記器械が、前記ソースビーム経路と交差する干渉計ビーム経路を有し、
第２のビームスプリッタが、前記ソースビーム経路と前記干渉計ビーム経路の交差点に位置し、前記ソースビームの一部を参照ビームとして前記干渉計ビーム経路の中へそらし、かつ前記ソースビーム経路内を進行する戻りビームの一部を前記干渉計ビーム経路の中へそらすように構成され、
前記ソースビーム経路内での前記参照ビームと前記戻りビームとの干渉が検出されたときに前記処理装置に信号を送るように、干渉計検出器が前記干渉計ビーム経路の一端に配置されかつ前記処理装置に接続され、
反射器が、前記干渉計ビーム経路の他端に配置され、
前記干渉計ビーム経路の実効長を変化させるように、前記反射器と前記反射器を前記干渉計ビーム経路に沿って前記処理装置の制御下で往復運動させるための前記処理装置とに反射器アクチュエータが接続され、
動作中、前記戻りビームの前記第１の成分と前記参照ビームとの干渉が、前記反射器アクチュエータの第１の位置と共に前記処理装置に合図され、前記戻りビームの前記第２の成分と前記参照ビームとの干渉が、前記反射器アクチュエータの第２の位置と共に前記処理装置に合図され、それによって、前記処理装置が、前記目の前記角膜と前記網膜の間の、前記目内の前記戻りビームの前記経路に沿った距離を計算できるようにすることを特徴とする、請求項１４または１５に記載の器械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目に関連した光学系を、好ましくは広い画角にわたって光学的に特性解析するための方法、器械および装置に関する。目に関連した光学系は、単独でまたは人工レンズと関連して、手術的矯正法または他の矯正法の有無にかかわらず、自然な動物の目（ｎａｔｕｒａｌ  ａｎｉｍａｌ  ｅｙｅ）を含む。目に関連した光学系は、光学的障害および／または矯正措置をシミュレートするために、矯正法の有無にかかわらず、肉眼モデルまたは模擬目も含む。
【０００２】
光学的特性解析は、一般に屈折率測定法、すなわち呼掛け光線（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｎｇ  ｒａｙ）が進行する一部光路または全光路の光出力の測定を含み、例えば目に関連した光学系の領域または表面全体にわたって屈折力をマップすること（すなわち空間分解すること）を含んでもよく、これは波面収差測定法（ｗａｖｅｆｒｏｎｔ  ａｂｅｒｒｒｏｍｅｔｒｙ）と呼ばれることがある。光学的特性解析は、目に関連した光学系の長さ、例えば角膜の前面から網膜の前面までの距離の測定も含んでもよい。角膜の輪郭および厚み、瞳孔のサイズ、前房の深さなど、自然な目の他の特性解析もまた、ある外科手術（例えば、レンズ交換またはアブレーティブレーザ療法）にとって重要となりうるが、本発明において主要な関心事ではない。
【０００３】
特に（限定はしないが）対象となるのは、近視防止治療（ａｎｔｉ−ｍｙｏｐｉａ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）を処方するために人間の目の周辺屈折（および任意選択で長さ）を決定する際に検眼士によって使用されるのに適した方法および器械である。光軸に対して２０〜３０度の周辺角度が、この点において特に対象となり、最高約４０度までの角度も該当する。さらに高い周辺角度が専門家にとって調査対象となる。
【背景技術】
【０００４】
いくつかの方法および器械が、目の中心屈折誤差（ｃｅｎｔｒａｌ  ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ  ｅｒｒｏｒ）および収差を測定するために使用されている。屈折異常（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｅｒｒｏｒ）は、目の全収差の一部であり、従来、円柱軸の方向とともに球成分および円柱成分によって表される。全収差の測定結果から低次収差とも呼ばれる屈折異常を抽出することは可能であるが、臨床診療に使用される器械は、通常、もっぱら屈折異常か全収差のどちらかを測定するためのものである。どちらの器械も周辺屈折または周辺収差の測定のためには設計されていないが、市販の器械は、遠近調整された目に対しても遠近調整されていない目に対しても、周辺屈折の測定結果を得るように改変されている。改変は何らかの形の偏心固視を含み、頭または目の動きが必要とされる。
【０００５】
Ａｔｃｈｉｎｓｏｎの［Ａｔｃｈｉｎｓｏｎ  ＤＡ．の「Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎｓ  ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ  ｂｙ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ」Ｏｐｔｏｍ  Ｖｉｓ  Ｓｃｉ  ２００３；８０：６５５〜６０］は、２台の自動屈折計（Ｃａｎｏｎ  Ａｕｔｏｒｅｆ  Ｒ−１およびＳｈｉｎ−Ｎｉｐｐｏｎ  ＳＲＷ−５０００）および１台のＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ波面収差測定器（ｗａｖｅｆｒｏｎｔ  ａｂｅｒｒｏｍｅｔｅｒ）についてのそのような比較の１つについて記述している。３台の器械すべてで、周辺屈折または全収差は、目を最大で４０°の鼻と側頭部の水平経路に沿って回動させかつ一連の固視ターゲットをじっと見つめることによって測定された。すべての測定が順次行われ、患者は、特定のターゲットを固視し、次いで瞳孔位置を光軸に再び一致させるよう指示された。概して、３つの器械は同様の結果をもたらしたが、Ｃａｎｏｎでの結果はより変わりやすい。いくつかの同様の調査が発表されており、同様の方法および器械を使用し、同様の結果が得られている。［Ｇｗｉａｚｄａ  Ｊ、Ｗｅｂｅｒ  Ｃ．のＣｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｅｑｉｖａｌｅｎｔ  ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｓｔｉｇｍａｔｉｓｍ  ｍｅａｓｕｒｅｄ  ｗｉｔｈ  ｔｈｒｅｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  ｍｏｄｅｌ  ｏｆ  ａｕｔｏｒｅｆｒａｃｔｏｒｓ．Ｏｐｔｏｍ  Ｖｉｓ  Ｓｃｉ  ２００４；８１：５６〜６１、およびＧｕｓｔａｆｓｓｏｎ  Ｊ、Ｔｅｒｅｎｉｕｓ  Ｅ、Ｂｕｃｈｈｅｉｓｔｅｒ  Ｊ、Ｕｎｓｂｏ  Ｐ．のＰｅｒｉｐｈｅｒａｌ  ａｓｔｉｇｍａｔｉｓｍ  ｉｎ  ｅｍｍｅｔｒｏｐｉｃ  ｅｙｅｓ．Ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ  Ｐｈｙｓｉｏｌ  Ｏｐｔ  ２００１；２１：３９３〜４００。］
【０００６】
いくつかの異なる光学的方法が、生きた目の屈折状態を自動的に決定するために利用されている。使用されている基本原理は、光学パターンまたはビームの網膜上への投射して反射パターンを解析することである。これらの方法の概要が、［Ａｔｃｈｉｎｓｏｎ  ＤＡ．の「Ｒｅｃｅｎｔ  ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｍｏｎｏｃｈｏｍａｔｉｃ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｈｕｍaｎ  ｅｙｅｓ」Ｃｌｉｎ  Ｅｘｐ  Ｏｐｔｏｍ  ２００５；８８：１：５〜２７］に記載されている。最も一般的に使用されている原理のうちの１つが、Ｓｈｉｎ−Ｎｉｐｐｏｎの器械ＳＲＷ−５０００に使用されており、赤外線リングターゲットが網膜上に投影され、反射像はＣＣＤカメラで取り込まれる。レンズリレー系が素早く動いて焦点範囲を走査し、像のサイズが複数の経路で解析されて収差（屈折を含む）を導き出すことができるデータが提供される。これらの技法のうちのいくつかは、被験者がガラス窓と片面が銀めっきされた鏡とを通じて遠くに目をやり、それによって器械近視を防止するだけでなく、軸外角度での固視も可能にするという点で、「オープンフィールド」であることの利点を有する。一般に、角度固定範囲は、水平方向で３０°未満に、垂直方向でその約半分に限定される。この技法は、視力矯正装置の有無に拘わらず周辺収差を完全に特性解析するのには十分でない。
【０００７】
同様の器械が、Ａｒｔａｌらによる実験室の設定［Ａｒｔａｌ  Ｐ、Ｄｅｒｒｉｎｇｔｏｎ  ＡＭ、Ｃｏｌｏｍｂｏ  Ｅ．の「Ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ，ａｌｉａｓｉｎｇ，ａｎｄ  ｔｈｅ  ａｂｓｅｎｃｅ  ｏｆ  ｍｏｔｉｏｎ  ｒｅｖｅｒｓａｌｓ  ｉｎ  ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  ｖｉｓｉｏｎ」Ｖｉｓｉｏｎ  Ｒｅｓ  １９９５；３５：９３９〜４７．］に記述され使用された。点像が網膜上に投影される。反射像は、最小錯乱円を有する最良の焦点位置が発見されるまで、「集束ブロック（ｆｏｃｕｓｉｎｇ  ｂｌｏｃｋ）」を軸方向に移動させながらＣＣＤカメラで観察される。非点収差を評価するために、もっとも鮮明な水平プロファイルと垂直プロファイルの位置も決定された。固視ターゲットが、水平経線で１５°、２０°および４０°の網膜偏心度の場所に快適な視距離を置いて配置された。
【０００８】
Ｗｅｂｂらは、被験者がＳｃｈｅｉｎｅｒビームのうちの１つの入射角を網膜上の２点が１点になるまで操作するという、改変されたＳｃｈｅｉｎｅｒシステムについて記述している。（Ｗｅｂｂ  ＲＨ、Ｐｅｎｎｅｙ  ＣＭ、Ｔｈｏｍｐｓｏｎ  ＫＰ．の「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｏｃｕｌａｒ  ｌｏｃａｌ  ｗａｖｅｆｒｏｎｔ  ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ａ  ｓｐａｔｉａｌｌｙ  ｒｅｓｏｌｖｅｄ  ｒｅｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ」Ａｐｐｌ  Ｏｐｔ  １９９２；３１：３６７８〜３６８６．）測定ビームは光軸と非平行に瞳孔に入るが、角度変位は非常に小さく、目の近軸波面誤差を補償するだけである。周辺屈折の測定はこのシステムでは不可能と思われる。
【０００９】
２００３年に、Ｓｃｈｍｉｄは、光低コヒーレンス反射率測定法を利用して開発された器械による周辺軸長測定の結果を提示した。［Ｓｃｈｍｉｄ  ＧＦ．の「Ａｘｉａｌ  ａｎｄ  ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  ｅｙｅ  ｌｅｎｇｔｈ  ｍｅａｓｕｒｅｄ  ｗｉｔｈ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｌｏｗ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ」Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｏｐｔ．２００３  ８（４）：６５５〜６６２。また、Ｓｃｈｍｉｄらの「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｅｙｅ  ｌｅｎｇｔｈ  ａｎｄ  ｅｙｅ  ｓｈａｐｅ  ｂｙ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｌｏｗ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ」．Ｉｎｔｎｌ．Ｏｐｔｈ．２００１  ２３（４〜６）］も参照されたい。固視ＬＥＤが、目を器械の光軸に合わせた状態に保つために中心光学経路内に結合された。ビーム操縦鏡が、軸外測定のために測定ビームを水平方向かつ垂直方向に最大で１５°偏向させる。測定原理により、入射ビームが角膜に対して交差点で垂直に向けられる必要がある。角膜が非球形状であるため、器械のわずかな側方再配置がそれぞれの新規入射角に必要である。この手動プロセスでは角度範囲にわたって迅速な測定をすることができない。
【００１０】
米国特許第６４３９７２０号において、Ｇｒａｖｅｓらは、人間の目の低次収差および高次収差を測定するための器械を開示している。記載されている方法は、ダブルパス法のいくつかの変形形態のうちの１つであり、プロービング光ビームが網膜上のあるスポットを照明し、反射波面は目から出た後で解析される。この特許では、１対のリトロープリズム（Ｌｉｔｔｒｏｗ  ｐｒｉｓｍ）が、出射光線を２本の平行ビームに分割するために使用されており、２本の平行ビームは、可動コリメートレンズを通過してＣＣＤ検出器上に２つのわずかに焦点外れの像を生成する。コンピュータ解析された２つの像から、眼の収差を決定することができる。同特許は、低次収差および高次収差の軸上測定結果についてしか記述していない。
【００１１】
Ｗｅｉらの［米国特許第２００５２０３４号］は、眼軸長および角膜トポグラフィを測定するための多機能器械を開示している。直接的にもっぱら収差および屈折結果を得るためのものではないが、器械は、収差測定法にも使用されるいくつかの下位構成要素を特徴としており、軸長パラメータと角膜曲率測定データとを組み合わせることにより、屈折状態のいくらかの推定が可能となる。この場合にも、器械は軸上測定だけのために設計される。固視ターゲットは、様々な調節応答を刺激するために光軸に沿ってしか移動することができない。
【００１２】
目の収差を複数の場所で測定するための器械が、Ｍｏｌｅｂｎｙらの［米国特許第６４０９３４５号］で開示されている。複数の場所は、プロービング光ビームを光軸に対して平行にずらすことによって達成される。したがって、収差マッピングは、入射瞳を横切ってパワーマップを得るために、近軸走査に限定される。Ｗｅｉら（上記）のように、固視ターゲットが、光軸を位置合わせしかつ遠近の調節を制御するために追加される。
【００１３】
上記に概説した技法は概して不満足なものである。これは、患者は、必要とされる時間で正確に固定凝視する（ｆｉｘａｔｅ  ｇａｚｅ）ことができないからであり、また、測定が行われる周辺角度は、正確性または信頼性を伴って測定するのが困難でもあるからである。周辺パワーを目上の数スポットの上に一度に均等にマップしようとするのは実用的でなく、設定が異なると再現しにくい。
【００１４】
Ｎｅａｌらの［米国特許第６，６３４，７５０号］は、「Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｉｃ  ｗａｖｅｆｒｏｎｔ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｍａｐｐｉｎｇ  ａｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ」を開示しており、呼掛けビームが、目の中の複数の場所に走査され、それからの後方散乱光が検出され、コンピュータ自動化断層撮影法を用いて目の３次元構造の収差マップまたは写像に処理される。周辺凝視固視の困難さは回避されるが、このシステムは、非常に複雑であり、通常の検眼診療での使用には不適当であり、目に光軸に対して約１０〜１５度より大きい周辺角度で応答指令信号を送ることはできないように思われる。さらに、開示されている技法は、スポットビームの使用にしか適しておらず、自動焦点合わせ／レンジングを支援しかつ波面解析を加速させる、四角、円、楕円、輪などの様々な断面形状を有する呼掛けビームの使用を想定または許容していない。
【００１５】
幅広い周辺角度にわたってより正確な周辺屈折測定ができる方法および器械が、眼の形状、目の長さまたは網膜の輪郭の測定のための重要な入力を提供するために必要である。そのような入力は、現在、進行性近視などの目の病理の研究および治療法に重要な関心事である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許第６４３９７２０号明細書
【特許文献２】米国特許第２００５２０３４号明細書
【特許文献３】米国特許第６４０９３４５号明細書
【特許文献４】米国特許第６６３４７５０号明細書
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ａｔｃｈｉｎｓｏｎ  ＤＡ．著「Ｃｏｍａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎｓ  ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ  ｂｙ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ」Ｏｐｔｏｍ  Ｖｉｓ  Ｓｃｉ  ２００３；８０：６５５〜６０
【非特許文献２】Ｇｗｉａｚｄａ  Ｊ、Ｗｅｂｅｒ  Ｃ．著Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｅｑｉｖａｌｅｎｔ  ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｓｔｉｇｍａｔｉｓｍ  ｍｅａｓｕｒｅｄ  ｗｉｔｈ  ｔｈｒｅｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  ｍｏｄｅｌ  ｏｆ  ａｕｔｏｒｅｆｒａｃｔｏｒｓ．Ｏｐｔｏｍ  Ｖｉｓ  Ｓｃｉ  ２００４；８１：５６〜６１
【非特許文献３】Ｇｕｓｔａｆｓｓｏｎ  Ｊ、Ｔｅｒｅｎｉｕｓ  Ｅ、Ｂｕｃｈｈｅｉｓｔｅｒ  Ｊ、Ｕｎｓｂｏ  Ｐ．著Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  ａｓｔｉｇｍａｔｉｓｍ  ｉｎ  ｅｍｍｅｔｒｏｐｉｃ  ｅｙｅｓ．Ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ  Ｐｈｙｓｉｏｌ  Ｏｐｔ  ２００１；２１：３９３〜４００
【非特許文献４】Ａｔｃｈｉｎｓｏｎ  ＤＡ．著「Ｒｅｃｅｎｔ  ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｍｏｎｏｃｈｏｍａｔｉｃ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｈｕｍaｎ  ｅｙｅｓ」Ｃｌｉｎ  Ｅｘｐ  Ｏｐｔｏｍ  ２００５；８８：１：５〜２７
【非特許文献５】Ａｒｔａｌ  Ｐ、Ｄｅｒｒｉｎｇｔｏｎ  ＡＭ、Ｃｏｌｏｍｂｏ  Ｅ．著「Ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ，ａｌｉａｓｉｎｇ，ａｎｄ  ｔｈｅ  ａｂｓｅｎｃｅ  ｏｆ  ｍｏｔｉｏｎ  ｒｅｖｅｒｓａｌｓ  ｉｎ  ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  ｖｉｓｉｏｎ」Ｖｉｓｉｏｎ  Ｒｅｓ  １９９５；３５：９３９〜４７
【非特許文献６】Ｗｅｂｂ  ＲＨ、Ｐｅｎｎｅｙ  ＣＭ、Ｔｈｏｍｐｓｏｎ  ＫＰ．著「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｏｃｕｌａｒ  ｌｏｃａｌ  ｗａｖｅｆｒｏｎｔ  ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ａ  ｓｐａｔｉａｌｌｙ  ｒｅｓｏｌｖｅｄ  ｒｅｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ」Ａｐｐｌ  Ｏｐｔ  １９９２；３１：３６７８〜３６８６
【非特許文献７】Ｓｃｈｍｉｄ  ＧＦ．著「Ａｘｉａｌ  ａｎｄ  ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  ｅｙｅ  ｌｅｎｇｔｈ  ｍｅａｓｕｒｅｄ  ｗｉｔｈ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｌｏｗ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ」Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｏｐｔ．２００３  ８（４）：６５５〜６６２
【非特許文献８】Ｓｃｈｍｉｄら著「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｅｙｅ  ｌｅｎｇｔｈ  ａｎｄ  ｅｙｅ  ｓｈａｐｅ  ｂｙ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｌｏｗ  ｃｏｈｅｒｅｎｅ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ」．Ｉｎｔｎｌ．Ｏｐｔｈ．２００１  ２３（４〜６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、目に関連した光学系の光軸から横方向に延びる個別ビーム偏向器要素アレイの使用を含み、その要素からは、呼掛けビームが目に関連した光学系の中に広範囲の周辺角度にわたって向けられうる。これらの呼掛けビームは、今度は同じビーム偏向器要素を通って検出器手段に伝送される、目に関連した光学系内からの戻りビーム（ｒｅｔｕｒｎ  ｂｅａｍ）を生成する。呼掛けビームは、アレイ全体にわたって走査されうる１つまたは複数の照明ビームでアレイの要素を照明することによって生成することができる。走査は、すべての戻りビームがそのソースに戻されて単一検出器で検出されるように、共通点から行われることが好ましい。目に関連した光学系の屈折異常および他の収差は、呼掛けビームをアレイの各要素に向う戻りビームと比較することによって決定され、所望であればその光学系の表面上にマップされうる。これは、波面、相対移動、角度、位置または断面形状を比較することによって行うことができる。ソースビーム、照明ビームおよび呼掛けビームは実質的に同じ光学特性を有するので、このような比較でソースビームを呼掛けビームの代用として使用することが好都合である。実際、通常は、ソースビームに関するデータをこのような比較の基礎として保存するのに十分である。したがって、戻りビームを呼掛けビームと比較することへの言及は、これを考慮に入れるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
ビーム偏向器アレイは、光軸の片側または両側に延びることができ、直線もしくは曲線状、十字形、星形、円板形、皿形またはライン状とすることができる。簡便にするために、軸の両側に等しく延びるラインまたは線形アレイ（直線または曲線状）は、それにより目の完全経路をアレイの１つの設定で評価することができるので、好ましい。線形アレイは、軸の片側に延びていても両側に延びていても、経線および極角をすべてカバーするように回動することができる。
【００２０】
アレイの各偏向器要素は、（ｉ）光源からの照明ビームを呼掛けビームとして目に関連した光学系内に偏向させ、（ｉｉ）反射または後方散乱された戻りビームを検出器手段の方へ偏向させるように機能する。光軸に対する呼掛けビームの角度は、ビーム偏向器要素（例えば、固定したまたは操縦可能なプリズムもしくは鏡）の性質とアレイ内におけるビーム偏向器要素の横方向位置との両方によって決定される。より遠隔にある偏向器要素は、通常、より大きな呼掛け角度を引き起こす。このように、最大で４０度を超える周辺角度を容易に走査することができ、２０〜３０度の角度は通常、近視眼を矯正治療として特性解析するのに十分である。偏向器要素は、複数の角度をカバーするためにアレイ内で場所から場所へ移動可能とすることができるが、複雑さおよび不正確さが付加されるため、これを価値あるものにする可能性は低い。したがって、ビーム偏向器要素はアレイ内で定位置を占めるが、個々の要素はその呼掛けビームの角度を調節するために処理装置の制御下で傾斜可能とすることができることが好ましい。しかし、ソース光ビームが共通点から偏向器要素の上に順次走査され、各戻りビームは、それが共通点に走査されるに従って各要素を介して戻されることが好ましい。
【００２１】
瞬時に検査される人間の目に入る光の全強度が最小限に抑えられるようにするために、呼掛けビームを一度に１つ生成することが好ましい。これは、戻りビームを区別するための検出器手段の能力も高める。しかし、照明ビームをアレイ要素ごとに走査することは、呼掛けビームの順次生成が他の方法で、例えばアレイの前および／または後ろの電子シャッタを使用することによって、あるいは可動ビーム偏向器要素を使用することによって達成されうるので、不可欠ではない。これらのうちのいずれかを用いて、一連の呼掛けビームの高速シーケンスが、広範囲の呼掛け角度にわたって生成され、走査速度は、戻りビームが検出され関連データが記録される速度とで概略決定されうる。走査および検出は、ＰＣまたは他のデジタル処理装置／制御装置の制御によってまたはその装置の制御下で自動的に行われることが好ましい。
【００２２】
高速走査が、手順全体を通して生きた自然な目の良好な固視を可能にするために非常に望ましく、呼掛けと検出の全シーケンスが数秒間にわたって行われることが好ましい。被験者は軸上ターゲットを固定凝視するよう求められ、固視が確認されたときに、走査シーケンスが自動的に開始されることが好ましい。最適には、この技法により、目に関連した光学系の光学特性を計算し、実質的にリアルタイムでマップすることができる。
【００２３】
走査が速度限界に至った場合、数個の偏向器要素が同時に照明されて、別の検出で区別される必要がある複数の同時に起こる戻りビームを生成することができる。これは、前述の電子シャッタを使用して戻りビームのうちの１つまたは複数を裁断またはパルス符号化することによって行うことができる。戻りビームを区別するために選択偏光が使用されてもよく、これは、選択偏光子として働く適切な電子シャッタによって実施することができる。
【００２４】
呼掛けビームは、それが目に関連した光学系の中へ進行するときに異なる光学特性の材料間の複数の界面に遭遇するため、それぞれの戻りビームは１組の成分戻りビームからなる。一般に最も興味のある成分戻りビームは、網膜（目に関連した光学系の最も後方の界面）から戻されたビームである。これは、これが目の中の最長ビーム経路を提供するからである。好都合なことに、角膜および網膜から戻された成分ビームは、通常、最も強力かつ／または明瞭でもある。目に関連した光学系内の他の面から戻された成分ビームは、検出し互いに区別するのがより困難になるが、本発明の技法は、そのような成分戻りビームを解析のために選択できるようにする。角膜と網膜の両方に関連する戻りビーム成分を選択し比較することにより、干渉計法を用いて目の長さを決定することができ、目の長さは、近視進行の監視で非常に興味のあるものである。
【００２５】
目の長さの干渉計測は、目の屈折収差のマッピングと組み合わせることができ、移動鏡スキャナの使用によるのと同様に、走査照明ビームがソースビームから一点または共通点に生成される場合に利点を有する。これにより、網膜成分および角膜成分を有する各戻りビームを、収差および角膜〜網膜間距離が戻りビームごとに決定されうる共通場所に戻すことができる。共通場所とは、戻りビームがビームスプリッタを使用して検出器ビーム経路および干渉計ビーム経路内に結合されうる走査点の前のソースビームのことである。網膜〜角膜間距離を測定するためには、参照ビーム（ソースビームの一部）もまた干渉計ビーム経路内に結合され、したがって、参照ビームは戻りビーム成分に検出されうる形で干渉することができ、その経路内で戻りビームに対する参照ビームの長さが変化するように、干渉計ビーム経路の長さを変化させることによって、干渉は作り出される。この長さの変化は、鏡を移動させかつ干渉の監視をすることによって行うことができ、鏡が移動する距離は、全く同じではないが網膜〜角膜間距離に関係している。干渉をこのように達成するためには、参照ビーム（したがってソースビーム）は、好ましくは低コヒーレンスであり、実質的に単色であり、好ましくは近赤外である。
【００２６】
一態様では、本発明は、目に関連した光学系を光学的に特性解析する方法に関し、この方法は、光軸から横方向に延びるアレイ内のビーム偏向器要素を照明して、目に関連した光学系内へ光軸に対する所定の角度で向けられた呼掛け光ビームを生成すること、照明されたビーム偏向器要素を通って戻された、目に関連した光学系からの反射または後方散乱された戻りビームを検出すること、および戻りビームを呼掛けビーム、照明ビームもしくはソースビームと比較して、目に関連した光学系の収差を示す波面差異を所定の角度で決定することを含む。
【００２７】
別の態様では、本発明は、上記の方法に基づいた器械に関し、この器械は、光軸から延びるビーム偏向器要素アレイと、アレイを照明して呼掛けビームを生成するための手段と、戻りビームを検出しそのビームをひずみのない呼掛けビーム、照明ビームもしくはソースビームと比較するための手段とを含み、それらはすべて、収差がないかまたは少なくとも較正された収差を有するものとする。典型的には、ソースビーム、したがって照明ビーム、呼掛けビームおよび戻りビームは、可視または赤外領域内の狭いスペクトル幅であり、近赤外が上述のように好ましい。
【００２８】
別の態様では、本発明の方法は、横方向に延びるビーム偏向器要素アレイを使用して、被験者の目の中へ周辺角度で順次向けられた呼掛けビームを生成し、アレイの偏向器要素を使用して、目から戻された光を一連の戻りビームとして各呼掛けビームから共通検出器手段に向け、各呼掛けビームの波面とそれのそれぞれの戻りビームの波面とを区別して、目の中の呼掛けビームと戻りビームの経路に沿って目の屈折力を決定することができる。
【００２９】
「の前に（ｉｎ  ｆｒｏｎｔ  ｏｆ）」および「の後方に（ｂｅｈｉｎｄ）」ならびに「前方に（ｆｏｒｗａｒｄｓ）」および「後方に（ｒｅａｒｗａｒｄｓ）」という用語は、目に関連した光学系に対する相対的な配置を示すために使用される。したがって、ビーム偏向器要素アレイは（使用される場合）目に関連した光学系の前に位置し、呼掛けビームは後方にアレイから目に関連した光学系の中へ進行し、戻りビームは前方にアレイへ進行する。
【００３０】
本発明の本質を描写してきたので、次に、特定の実施例について添付図面を参照しながら説明する。しかし、当業者なら、上記に概説したように、本発明の範囲から逸脱することなく、実施例に多くの変更および修正を加えることができることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】偏向器手段がプリズムアレイを含む、本発明に従って形成された器械の第１の実施例の基本的光学配置の基本概略図である。
【図２】図１の実施例に対する１つの考えられる変形形態を示す図であり、偏向器アレイを構成するプリズムは傾けられかつ円弧状に配置されている。
【図３】図１の器械の光学配置の拡大詳細側面図である。
【図４】いくつかの追加の特徴または改良点を示す図３の拡大部分詳細図である。
【図５】図１〜４の第１の実施例とは異なるビームステアリング用光学的配置を有する第２の実施例を含む器械の概略側面図である。
【図６】目の長さおよび／または目の要素間の距離を測定するための手段を含む図３の器械の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
第１の実施例の器械１０の基本的配置が、図１に概略的に示されている。偏向器要素１４のアレイ１２はこの場合、調査対象の目に関連した光学系１８の光軸１６の両側に対称にかつ横方向に延びる直線列である。光学系１８は、人工レンズまたは他の変形物の追加の有無にかかわらず、患者の目であるものとする。照明光源、制御プロセッサおよび戻りビーム検出器が、軸１６上に配置された単一の区別されていないユニット２０で示されており、これについて図３を参照しながらより詳細に説明する。ユニット２０は、矢印２２で示されている照明ビームをアレイ要素１４に向わせ、目の光学系１８の中へ軸１６に対する様々な周辺角度で向けられた、矢印２４で示されている１組の対応する呼掛けビームを生成する。矢印２３で示されている戻りビームは、各呼掛けビーム２４によって生成され、検出のためにそれぞれの要素１４を通ってユニット２０に向けて戻される。照明ビーム２２にとっては、要素１４から次の要素に順に向けられ、それによって呼掛けビーム２４および戻りビーム２３を順次生成することが好都合である。
【００３３】
この実施例では、中心照明ビーム、対応する中心呼掛けビームおよび対応する中心戻りビームが、矢印２５、２７および２９で示されている。またこの実施例では、各偏向器要素は、各呼掛けビーム２４が目１８の中に向けられ、各戻りビーム２３がユニット２０に向けられるように、頂角を有するプリズム（中心要素１４ｃを除く）である。中心要素１４ｃは、実際上、照明ビームを偏向させないヌル要素であり、図示のように側面が平行なプレーンガラスとすることができるが、そうである必要はない。またこの実施例では、アレイ１２は実質的に直線状であり、したがって呼掛けビーム２４および２７は実質的に同一平面にあるので、光学系１８の１つの経路（この実施例では水平線）を調査することができる。光学系の非水平線は、光軸１６を中心に器械１０を目１８に対して単に回動かさせることによって調査することができる。
【００３４】
呼掛けビーム２４および２７を目１８の中へ１つずつ伝送し、対応する一連の戻りビーム２３および２９を生成するのは、様々な方法で行うことができる。第１に（後述するように）、ユニット２０は、単一の狭い照明ビームをある要素１４から別の要素へと方向付けるビームスキャナを含むことができる。第２に、複数の要素１４を一度に照明することができ、呼掛けビーム２４および２７をゲート制御して、目１８の走査と一連の戻りビーム２３および２５の生成とを行うことができる。これは、例えば、アレイ１２と目１８の間に電子的に制御可能なＬＣＤシャッタ２６を挿入すること、およびそれをプリズム１４からの呼掛けビーム２４が目１８の中へ１つずつ入れられるようにする走査手段として使用することによって行うことができる。第３に、同様のシャッタ２８をアレイ１２とユニット２０の間に挿入することにより、照明ビーム２２および２５をゲート制御して、１つまたは複数の要素１４を一度に照明することができる。したがって、ユニット２０が走査手段を含むのは必須ではなく、走査機能をユニット２０内のスキャナ手段と２６および／または２８で示されているようなシャッタとに分散させることが可能である。
【００３５】
このように、連続する呼掛け／戻りビーム対は、それらが目１８の中に入りそれから出ていくときに、軸１６に対する連続的に大きくなる／小さくなる角度で発散／収束する。ある角度から次の隣接する角度に順次走査するのが恐らく最も好都合であるが、多くの他の走査シーケンスは、固定した順次走査により起こりうるバイアスを最小限に抑えるために使用されうる。複数のビーム偏向器要素１４を一度に照明するのは、ユニット２０内のスキャナを使用することによって容易に達成することができるが、この場合、生じることになる複数の同時に起こる戻りビームを区別する必要がある。これは、シャッタ２６または２８をビームチョッパまたは選択偏光子として使用して検出器で他と区別される必要がある各戻りビームを差分符号化することによって行うことができる。
【００３６】
図１の器械の第２の変形形態が図２に示されており、この器械は１０ａで示されている。この変形形態では、アレイ１２の偏向器要素を構成するプリズム１４ａが、曲線または円弧状に（同一平面ではない）配置され、光ビームの入射角と出射角が等しくなるように図１の対応するプリズムに対して傾けられる。そのような配置は、アレイの横方向寸法およびアレイ内の偏向器要素の数に応じて性能の向上を提供することができる。
【００３７】
図３は、図１の器械１０または図２の変形形態１０ａのより詳細な側面図であり、ユニット２０の主要構成要素が分けて示されている。光源３０は、平行ソースビーム３２をビームスプリッタ３４を介して振動鏡スキャナ３６に向け、振動鏡スキャナ３６はアクチュエータ３７によって動かされて照明ビーム２２を生成し、照明ビーム２２はアレイ１２内で偏向器から偏向器へと走査されて一連の呼掛けビーム２４を生成し、呼掛けビーム２４は所望の入射角範囲にわたって目の光学系１８の中へかつ網膜３８上に向けられる。したがって、走査鏡３６は、点光源即ちビーム２４の共通点とすべての戻りビームの共通点（Ｘで示されている）とを形成する。したがって、網膜３８から戻された各戻りビーム２３は、偏向器アレイ１２およびスキャナ鏡３６を介して、集束光学系４２を経由して光検出器４４の方へそらされるビームスプリッタ３４に戻る。集束光学系４２は、矢印４６で示されているように、集束範囲を軸方向に前後に移動させることができる可動レンズアセンブリ４３を含む。ソースビーム３２（したがって、照明ビーム２２、呼掛けビーム２４および戻りビーム２３）は、任意の所望のスポット、円板または所望される環状断面を有し、既知の自動屈折器（上記のＳｈｉｎ−Ｎｉｐｐｏｎ  ＳＲＷ−５０００など）に一般的に使用されているような環状断面は、それが実質的に標準的な方法で解析されかつ処理されうるので、好ましい。
【００３８】
したがって、各戻りビーム２３（より正確には、検出器４４におけるその戻りビーム２３の像４８）は、好ましくは２次元の光センサアレイである検出器４４によって捕獲または定量化された、目の光学系の屈折状態の情報を含む。
【００３９】
最後に、ユニット２０は、専用ＰＣを好都合に備えることができ、検出器４４の出力を受け入れ解析しかつサーボ制御下でレンズアセンブリ４３を駆動するために接続されている中央処理装置およびコントローラ４９を含む。処理装置４９は、スキャナドライバ３７を制御するとともに、照明と戻り信号検出の正確なタイミングを確実にするためにも接続されている。ソースビーム３２が正確に構成され、かつ現在のソースビームの断面パターンの表示が像４８と比較するために保存されることを確実にするのに好都合となるように、光源３０と処理装置４９の間の接続もまた示されている。
【００４０】
各戻りビーム２３が受け入れられている間、集束レンズアセンブリ４２は、光軸の方向に沿って移動させられ、像４８の焦点サイズおよび形状が変化する。一般に、集束アセンブリ４２の３つの位置、すなわち、像（スポットまたはリング）が最小で最も鮮明な焦点になる第１の位置、像がある経路で最も細長になる第２の位置、および像が別の経路、通常は第１の経路と直交する経路、で最も細長になる第３の位置が、３つの戻りビームの像形状のそれぞれに対して記録される。レンズアセンブリ４２の３つの位置はそれぞれ、目の等価球面度数（ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  ｐｏｗｅｒ）、屈折のサジタル非点収差成分、および屈折の正接非点収差成分を示す。目１８の等価球面度数に関するスポット／像サイズの重要性は、以下の初歩的な方法で理解することができる。目１８に入る呼掛けビーム２４は平行にされるので、正常眼または正視眼は平行なコリメートビームを戻し、近視眼は収束ビームを戻し、遠視眼は発散ビームを戻すことになり、そのどちらもより大きな像サイズになる。
【００４１】
図４は、図１および図２の器械１０または変形形態１０ａの性能を高めるために追加されうるいくつかの特徴を示す。可動固視ターゲット５０が、第１の追加のビームスプリッタ５４によって戻りビーム経路２３内に光学的に結合された凝視ビーム経路５２上および光軸１６上に位置する。固視ターゲット５０は、凝視または目の軸を光学系の光軸１６に合わせ、遠近の調節を行う。凝視経路５２内にある第２の追加のビームスプリッタ５６は、目１８の像をＣＣＤ検出器５８上に向け、凝視方向および目のアラインメントを監視できるようにする。これは、ＣＣＤ検出器５８は、ビームスプリッタ５４および５６を経由して眼の像を受け取るからである。光学式距離センサまたは音響距離センサ６０は、目１８が軸方向に一直線に並んだときを（交互にまたは追加して）示すために使用することができる。センサ６０は、Ｐの印がついた矢印で示されているように、測定サイクルの開始が自動となりうるように所望であれば検出器５８とともに処理装置４９（図３）に接続することができる。
【００４２】
図５は、本発明の第２の実施例を含む器械６０の光学配置を示し、器械６０は、第１の実施例とは異なる偏向器アレイ６２を有すること以外は実質的に同じものでもよい。したがって、同じ参照番号は、第１の実施例の図１または２の要素と本質的に同じ器械６０の要素に対して使用される。図５は、図３および４と同様の平面図である。
【００４３】
第１の実施例と同様に、器械６０のアレイ６２は、ビーム偏向器要素６３の列を含むが、この場合、各偏向器要素６３は、アクチュエータ６６によって傾けることができる鏡（または任意選択でプリズム）６４を含む。（鏡６４が固定して位置する場合、器械６０は第１の実施例の器械１０と実質的に同じであり、走査機能は、光源および検出器ユニット２０内のスキャナ手段によって、かつ／またはＬＣＤシャッタ２６もしくはＬＣＤシャッタ２８（図１参照）によって実行されることが理解されるであろう。）アクチュエータ６６は、チタン酸バリウム圧電アクチュエータなどのような知られている固体装置とすることができる。これにより、第２の実施例の器械６０は、各要素６３がシャッタもしくはスキャナとして動作することができるので、第１の実施例とはかなり異なって機能することができる。いくつかの異なる動作モードが想定される。
【００４４】
第１に、多くの偏向器要素６３は、それらの構成要素の鏡６４およびアクチュエータ６６が非常に小さく製作されかつ非常に正確に取り付けられうるので、アレイ６２の中で使用することができる。偏向器要素６３は、少なくとも特に対象である目のセクタに対して、第１の実施例におけるアレイ１２のプリズム１４よりも互いにずっと近接して配置することができる。光源、検出器および処理装置ユニット２０は、図３を参照して説明したのと同じように、照明ビーム２２をアレイ６３に沿って走査するように動作することができるが、走査ビーム２２が近接した間隔の偏向器鏡のうちの複数を一度に照明しないようにするのは困難となりうる。したがって、アクチュエータ６６を動作させて、（ｉ）対象とする鏡６４だけを「正確に」傾けてそれの呼掛けビーム２４を目１８の中に向けること、および（ｉｉ）近隣の鏡６４を「不正確に」傾けてアクチュエータが生成するビームが目１８の中に向けられないようにすることができる。これにより、図３のスキャナ３６／３７は、鏡６４によって引き受けられるべき細かい走査（ｆｉｎｅ  ｓｃａｎｎｉｎｇ）を残して、粗い走査（ｃｏａｒｓｅ  ｓｃａｎｎｉｎｇ）を行うことができる。（第１の実施例の説明から分かるように、呼掛けビーム２２を目１８の中に向けるために正確に傾けられる鏡は、網膜３８からの戻りビーム２３をユニット２０の検出器に向けるためにも正確に傾けられる。）したがって、今しがた説明した動作モードでは、ビーム偏向器要素６４（鏡６３およびそのアクチュエータ６６を含む）は、図１のシャッタ２６（または２８）のように動作することができる。
【００４５】
第２に、複数要素のアレイ６２のビーム偏向器要素６３は、第１の実施例のスキャナ鏡３６の走査機能のうちのいくつかまたはすべてを実行するために動作することができる。例えば、特に対象とする目の領域に細かく問い合わせるために小さい鏡を互いに近接して取り付けることに代えて、一連のより大きな鏡６４が、ユニット２０内の粗いスキャナ（第１の実施例で説明した鏡３６と類似のもの）を用いて照明ビーム２２の粗い走査によって順次照明されてもよく、照明されたそれぞれの鏡６４は、小さい角度範囲にわたって呼掛けビーム２４の細かい走査を行うために、そのアクチュエータ６６によって動かされてもよい。
【００４６】
図６は、本発明の第３の例示的な実施形態を形成するとともに、目の長さならびに波面収差および周辺屈折の測定を可能にする器械８０および方法を示す。器械８０は、波面収差および周辺屈折を測定するための図３および４の器械を組み込んでおり、それに目の長さを測定するための干渉計ビーム経路８２を付加している。同じ参照番号は、器械１０と実質的に同じ機能を有する器械８０の部分に対して使用され、ここで別途説明はしない。
【００４７】
干渉計ビーム経路８２は、光源３０によって放出されたソースビーム３２ａに対してほぼ垂直に配置される。干渉計ビーム経路８２は、（ｉ）走査鏡３６の前のビーム３２内に配置された追加のビームスプリッタ８４と、（ｉｉ）分散補償要素８６と、（ｉｉｉ）追加の可動鏡８８と、（ｉｖ）追加の光検出器９０とを含む。矢印９２で示されているように、鏡８８は、処理装置４９（図３）の制御下でアクチュエータ９３によって、ビーム経路８２に沿って光検出器９０に対して前後に移動することができる。アクチュエータ９３は、鏡８８を前後に往復させるように動作することが好ましい。
【００４８】
以下では、目の光学系１８の軸長が対象であり、したがって、軸方向の照明ビーム２５、呼掛けビーム２７および戻りビーム２９が検討対象であるものとする。使用中、ソースビーム３２ａは、追加のビームスプリッタ８４を通って進み、点Ａで２つの出射ビーム部分、すなわち（前述のように）走査鏡３６まで続くビーム３２と、スプリッタ８４によってビーム経路８２内へ反射されて往復鏡８８に至るまでの参照ビーム９４とに分割され、参照ビーム９４は、往復鏡８８から反射され点Ａを通って検出器９０に戻る。点Ａと検出器９０の間の干渉計経路８２の一部にも戻りビーム部分２９ａおよび２９ｂが進み、戻りビーム部分２９ａおよび２９ｂは、スプリッタ８４によって検出器９０に反射されるので、参照ビーム９４は、戻りビーム部分２９ａおよび２９ｂに干渉またはぶつかる可能性がある。もちろん、往復時の鏡８８の行程は、両方の戻りビーム部分２９ａおよび２９ｂ間の干渉を引き起こすのに十分であることが必要である。これらの干渉は、検出器９０によって検出され、鏡８８の正確な位置とともに処理装置４９に伝送される（文字Ｐを有する矢印で示されている）。便宜上、戻りビーム部分２９ａとの干渉は、鏡８８が点Ｄ１にあるときに起こり、戻りビーム部分２９ｂとの干渉は、鏡８８が点Ｄ２にあるときに起こるものとする。
【００４９】
より具体的には、干渉は、光学距離［Ａ、Ｂ、Ｃ１］、［Ａ、Ｄ１］または［Ａ、Ｂ、Ｃ２］と［Ａ、Ｄ２］が等しい場合に現れる。Ｄ１とＤ２の間の相対的な距離は鏡の位置から正確に知られているので、点Ｃ１と点Ｃ２の間の光学距離もまた知られている。次いで、角膜と網膜の間の物理的距離は、眼球媒質の周知の群屈折率値を使用して光学距離を物理的距離に変換することによって計算することができる。測定精度は、分散補償要素８６をビーム経路８２内に使用することによって改善することができ、このような装置は当技術分野で知られている。目の長さを示すために追加のビーム経路８２内に用いられる一般的な技法は新しくはないが（例えば、上記で確認されたＳｃｈｍｉｄの文献を参照されたい）、器械１０との特定の組合せは非常に有用、的確かつ新規であることが理解されるであろう。しかし、目の長さを光学的に示す他の既知の技法もまた、別々にまたは本明細書内に開示されている光学的特性化システムと組み合わせて使用されうることが理解されるであろう。
【００５０】
本発明のいくつかの実施例をいくつかの変形形態とともに説明してきたが、多くの他の変形形態が、下記の特許請求の範囲で定義されている本発明の範囲から逸脱することなく可能であることが理解されるであろう。実施例に使用されている特定の用語および配置は、限定するためではなく、例示するためのものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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