(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長の光束を発する第１光源と、この第１光源からの光束で被検眼網膜上の微小な領域を照明するための第１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第１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第１変換部材と、該第１変換部材で変換された複数の光束を受光するための第１受光部と、前記第１波長と異なる波長の光束を発する第２光源と、この第２光源からの光束で被検眼角膜曲率中心付近に集光させて照明するための第２照明光学系と、被検眼角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第２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第２変換部材と、該第２変換部材で変換された複数の光束を受光するための第２受光部と、前記第１受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の不正乱視成分を含む光学特性を求め、前記第２受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の角膜形状を求めるための演算部とから構成される眼特性測定装置。
【請求項２】
演算部で求められた出力データを表示するための表示部を備え、この表示部は、前記演算部で求められた被検眼の光学特性の演算結果及び角膜形状とを表示する請求項１記載の眼特性測定装置。
【請求項３】
前記演算部は、角膜形状から予想される被検眼の光学特性を演算し、この予想光学特性と、前記第１受光部の出力に基づいて求めた光学特性との比較を行い、角膜形状以外の要因による光学特性の異常を判断する請求項１記載の眼特性測定装置。
【請求項４】
前記第１変換部材及び前記第２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、前記演算部が、前記第１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、また前記第２受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の角膜形状を求める請求項１記載の眼特性測定装置。
【請求項５】
照明用の光束を発するための光源と、この光源からの光束で被検眼網膜上の微小な領域を照明する第１照明状態と、前記光源からの光束で被検眼角膜曲率中心付近に集光させて照明する第２照明状態とを何れかを選択的に被検眼を照明する照明光学系と、被検眼から反射して戻ってくる光束を、被検眼網膜に対して略共役な位置で受光する第１受光状態と、被検眼角膜に対して略共役な位置で受光する第２受光状態とで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ための受光部と、前記第１照明状態及び第１受光状態で、前記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、前記第２照明状態及び第２受光状態で、前記受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の角膜形状を求めるための演算部とから構成される眼特性測定装置。
【請求項６】
受光光学系は、前記受光部の変換部材と被検眼虹彩とが、略共役な関係を保ち、かつ、前記第１受光状態において、被検眼眼底からの反射光束が、略平行光束で受光部に入射する様に、又、前記第２受光状態において、被検眼角膜からの反射光束が、略平行光束で受光部に入射する様に、調整するための調整手段が備えられている請求項５記載の眼特性測定装置。
【請求項７】
照明光学系は、前記第１照明状態において、検検眼の屈折力に応じて前記光源からの光束が検眼眼底上で微小な領域を照明し、前記第２照明状態において、角膜曲率中心付近に集束する様に構成された請求項５記載の眼特性測定装置。
【請求項８】
照明光学系は、第１照明状態において、被検眼の瞳周辺付近を通して照明する第１Ａ照明状態と、被検眼の瞳中心付近を通して照明する第１Ｂ照明状態とを形成するための光束遮蔽部材を配置した請求項５記載の眼特性測定装置。
【請求項９】
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絞りとから構成するか、或いは、中心部付近に開口を形成させる第１照明状態と、周辺部付近に開口を形成させる第２照明状態とを形成するための液晶で構成された請求項８記載の眼特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検眼の眼特性を精密に測定する装置に係わり、特に、光学特性と角膜形状と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、眼鏡の矯正しか行うことができず、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、第１波長の光束を発する第１光源と、この第１光源からの光束で被検眼網膜上の微小な領域を照明するための第１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第１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第１変換部材と、該第１変換部材で変換された複数の光束を受光するための第１受光部と、前記第１波長と異なる波長の光束を発する第２光源と、この第２光源からの光束で被検眼角膜曲率中心付近に集光させて照明するための第２照明光学系と、被検眼角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第２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第２変換部材と、該第２変換部材で変換された複数の光束を受光するための第２受光部と、前記第１受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の不正乱視成分を含む光学特性を求め、前記第２受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の角膜形状を求めるための演算部とから構成されている。
【０００７】
また本発明は、演算部で求められた出力データを表示するための表示部を備え、この表示部は、前記演算部で求められた被検眼の光学特性の演算結果及び角膜形状とを表示することもできる。
【０００８】
更に本発明の演算部は、角膜形状から予想される被検眼の光学特性を演算し、この予想光学特性と、前記第１受光部の出力に基づいて求めた光学特性との比較を行い、角膜形状以外の要因による光学特性の異常を判断する構成にすることもできる。
【０００９】
そして本発明の第１変換部材及び第２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、前記演算部が、前記第１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、また前記第２受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の角膜形状を求める構成にすることもできる。
【００１０】
また本発明は、照明用の光束を発するための光源と、この光源からの光束で被検眼網膜上の微小な領域を照明する第１照明状態と、前記光源からの光束で被検眼角膜曲率中心付近に集光させて照明する第２照明状態とを何れかを選択的に被検眼を照明する照明光学系と、被検眼から反射して戻ってくる光束を、被検眼網膜に対して略共役な位置で受光する第１受光状態と、被検眼角膜に対して略共役な位置で受光する第２受光状態とで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ための受光部と、前記第１照明状態及び第１受光状態で、前記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、前記第２照明状態及び第２受光状態で、前記受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の角膜形状を求めるための演算部とから構成されている。
【００１１】
そして本発明の受光光学系は、前記受光部の変換部材と被検眼虹彩とが、略共役な関係を保ち、かつ、前記第１受光状態において、被検眼眼底からの反射光束が、略平行光束で受光部に入射する様に、又、前記第２受光状態において、被検眼角膜からの反射光束が、略平行光束で受光部に入射する様に、調整するための調整手段を備えることもできる。
【００１２】
更に本発明の照明光学系は、前記第１照明状態において、検検眼の屈折力に応じて前記光源からの光束が検眼眼底上で微小な領域を照明し、前記第２照明状態において、角膜曲率中心付近に集束する様に構成することもできる。
【００１３】
また本発明の照明光学系は、第１照明状態において、被検眼の瞳周辺付近を通して照明する第１Ａ照明状態と、被検眼の瞳中心付近を通して照明する第１Ｂ照明状態とを形成するための光束遮蔽部材を配置する構成にすることもできる。
【００１４】
また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絞りとから構成するか、或いは、中心部付近に開口を形成させる第１照明状態と、周辺部付近に開口を形成させる第２照明状態とを形成するための液晶で構成することもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以上の様に構成された本発明は、第１光源が第１波長を発し、第１照明光学系が、第１光源からの光束で被検眼網膜上の微小な領域を照明し、第１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受光部に導き、第１変換部材が、反射光束を少なくとも１７本のビームに変換し、第１受光部が、第１変換部材で変換された複数の光束を受光し、第２光源が、第１波長と異なる波長の光束を発し、第２照明光学系が、第２光源からの光束で被検眼角膜曲率中心付近に集光させて照明し、第２受光光学系が、被検眼角膜から反射して戻ってくる光束を受光し受光部に導き、第２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、第２受光部が、第２変換部材で変換された複数の光束を受光し、演算部が、第１受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の不正乱視成分を含む光学特性を求め、第２受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の角膜形状を求める様になっている。
【００１６】
また本発明は、表示部が、演算部で求められた出力データを表示し、この表示部は、演算部で求められた被検眼の光学特性の演算結果及び角膜形状とを表示することもできる。
【００１７】
更に本発明の演算部は、角膜形状から予想される被検眼の光学特性を演算し、この予想光学特性と、第１受光部の出力に基づいて求めた光学特性との比較を行い、角膜形状以外の要因による光学特性の異常を判断することもできる。
【００１８】
そして本発明の第１変換部材及び第２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、演算部が、第１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、また第２受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の角膜形状を求めることもできる。
【００１９】
また本発明は、光源が照明用の光束を発し、照明光学系が、光源からの光束で被検眼網膜上の微小な領域を照明する第１照明状態と、光源からの光束で被検眼角膜曲率中心付近に集光させて照明する第２照明状態とを何れかを選択的に被検眼を照明し、被検眼から反射して戻ってくる光束を、受光光学系が、被検眼網膜に対して略共役な位置で受光する第１受光状態と、被検眼角膜に対して略共役な位置で受光する第２受光状態とで受光部に導き、変換部材が、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、演算部が、第１照明状態及び第１受光状態で、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、第２照明状態及び第２受光状態で、受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の角膜形状を求める様になっている。
【００２０】
そして本発明の受光光学系の調整手段が、受光部の変換部材と被検眼虹彩とが、略共役な関係を保ち、かつ、第１受光状態において、被検眼眼底からの反射光束が、略平行光束で受光部に入射する様に、又、第２受光状態において、被検眼角膜からの反射光束が、略平行光束で受光部に入射する様に調整する様にすることもできる。
【００２１】
更に本発明の照明光学系は、第１照明状態において、検検眼の屈折力に応じて光源からの光束が検眼眼底上で微小な領域を照明し、第２照明状態において、角膜曲率中心付近に集束する様にすることもできる。
【００２２】
また本発明の照明光学系に配置された光束遮蔽部材が、第１照明状態において、被検眼の瞳周辺付近を通して照明する第１Ａ照明状態と、被検眼の瞳中心付近を通して照明する第１Ｂ照明状態とを形成することもできる。
【００２３】
また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絞りとから構成するか、或いは、中心部付近に開口を形成させる第１照明状態と、周辺部付近に開口を形成させる第２照明状態とを形成するための液晶で構成することもできる。
【００２４】
【実施例】
【００２５】
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
【００２６】
［第１実施例］
【００２７】
本発明の第１実施例である眼特性測定装置１００００は、図１及び図２に示す様に、第１波長の光束を発する第１光源１１１０と、この第１光源１１１０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第１照明光学系１１００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第１受光光学系１２００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第１変換部材１３００と、該第１変換部材１３００で変換された複数の光束を受光するための第１受光部１４００と、前記第１波長と異なる波長の光束を発する第２光源２１１０と、この第２光源２１１０からの光束で被検眼角膜曲率中心付近に集光させて照明するための第２照明光学系２１００と、被検眼角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第２受光光学系２２００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第２変換部材２３００と、該第２変換部材２３００で変換された複数の光束を受光するための第２受光部２４００と、前記第１受光部１４００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、前記第２受光部２４００で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の角膜形状を求めるための演算部９１００とから構成されている。
【００２８】
第１照明光学系１１００は、第１光源１１１０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ものである。第１照明光学系１１００は、第１の集光レンズ１１２０と、光束遮蔽部材１１３０と、第２の集光レンズ１１４０とから構成されている。
【００２９】
第１照明光学系１１００は、被検者の屈折力に応じて光軸方向に移動可能に構成されており、被検者の眼底に集光する様に構成されている。なお、本第１実施例では、−２０ディオプターから＋２０ディオプター程度の範囲で移動可能に構成されている。
【００３０】
第１光源１１１０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。
【００３１】
また、本第１実施例の第１光源１１１０は、ＳＬＤ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。
【００３２】
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。
【００３３】
本第１実施例の第１光源１１１０の第１波長は、赤外域の波長、例えば８４０ｎｍを使用することができる。
【００３４】
光束遮蔽部材１１３０は、被検眼の瞳周辺付近を通して照明する第１Ａ照明状態と、被検眼の瞳中心付近を通して照明する第１Ｂ照明状態とを形成するためのものである。
【００３５】
この光束遮蔽部材１１３０は、中心付近に開口のある第１絞り（第１Ｂ照明状態用）と、周辺部付近に開口のある第２絞り（第１Ａ照明状態用）とからなる可変絞りで構成することもできる。
【００３６】
屈折測定は、第１照明光学系１１００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。
【００３７】
即ち、可変絞りの第１絞りが、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、可変絞りの第２絞り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。
【００３８】
また光束遮蔽部材１１３０は、中心部付近に開口を形成させる第１Ａ照明状態と、周辺部付近に開口を形成させる第１Ｂ照明状態とを形成するための液晶で構成することも可能である。
【００３９】
従って、第１照明光学系１１００の光束遮蔽部材１１３０は、被検眼１０００の瞳と略共役付近に、被検眼１０００の瞳中心付近を通して照明する第１Ａ照明状態と、被検眼１０００の瞳周辺付近を通して照明する第１Ｂ照明状態とを形成することができる。
【００４０】
ここで、被検眼１０００は、角膜１０１０と、虹彩１０２０と、網膜１０３０とを備えている。
【００４１】
第１受光光学系１２００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に導くためのものである。第１受光光学系１２００は、第１のアフォーカルレンズ１２１０と、第２のアフォーカルレンズ１２２０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第１変換部材１３００とから構成されている。
【００４２】
第１照明光学系１１００と第１受光光学系１２００とは、第１光源１１１０からの光束が集光する点で反射されたとして、その反射光による第１受光部１４００での信号ピークが最大となる関係を維持して、連動して移動し、第１受光部１４００での信号ピークが強くなる方向に移動し、強度が最大となる位置で停止する様に構成されている。その結果、第１光源１１１０からの光束が、網膜上で集光することとなる。
【００４３】
第１受光光学系１２００の第１変換部材１３００は、第１照明光学系１１００の光束遮蔽部材１１３０と共役の位置にある。そして、互いに虹彩、即ち被検眼の瞳と共役となっている。
【００４４】
第１受光光学系１２００は、被検者の屈折力に応じて光軸方向に移動可能となっており、第１受光部１４００又は第１変換部材１３００が、角膜１０１０と略共役となっている。
【００４５】
そして図２に示す様に、演算部９１００は、制御部９２００に接続されており、制御部９２００の命令に基づき、光学特性等の演算を行う様に構成されている。
【００４６】
制御部９２００は、演算部９１００を含む全体の制御を司っている。更に、アライメント処理部９３００は、アライメント処理を制御駆動する様に構成されている。
【００４７】
表示部９４００が、演算部９１００で求められた出力データを表示し、この表示部９４００は、演算部９１００で求められた被検眼の光学特性の演算結果及び角膜形状とを表示することもできる。
【００４８】
更に本発明の演算部９１００は、角膜形状から予想される被検眼の光学特性を演算し、この予想光学特性と、第１受光部１４００の出力に基づいて求めた光学特性との比較を行い、角膜形状以外の要因による光学特性の異常を判断することもできる。この光学特性の演算は、光線追跡によるか、より簡単な近似を使った計算を利用できる。なお、網膜上の２次点光源の位置は、そのときの屈折特性測定のＳ値からモデル的な値を利用することができる。
【００４９】
なお、各電気的構成との接続関係は、図３の様になる。
【００５０】
第２照明光学系２１００は、第２光源２１１０からの光束で被検眼角膜曲率中心付近に集光させて照明するためのものである。
【００５１】
この第２照明光学系２１００は、角膜全面を照明するためのものであり、特に、絞りを必要としていない。
【００５２】
第２光源２１１０は、第１光源１１１０による第１波長と異なる第２波長を発する様になっている。本第１実施例の第２光源２１１０は、第２波長である７８０ｎｍを発する様に構成されている。
【００５３】
第２波長（７８０ｎｍ）は、第１波長（８４０ｎｍ）より短くなっており、眼底に投影する波長が、より可視光より離れていた方が目障りとならないという効果がある。
【００５４】
そして、後述するアライメントが完了した後、ビームスプリッタ２１２０を介して、角膜曲率中心に集光する様に構成されている。
【００５５】
第２受光光学系２２００は、アフォーカルレンズ２２１０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第２変換部材２３００とから構成されている。
【００５６】
第２受光光学系２２００は、被検眼角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ものであり、アライメントが完了した時に、第２受光部２４００又は第２変換部材２３００が、角膜１０１０と略共役となっている。
【００５７】
固視標光学系３１００は、固視標結像レンズ３１１０と、固視標３１２０とから構成されている。
【００５８】
第１照明光学系１１００からの光束と、固視標光学系３１００からの光束は、ビームスプリッタ３１３０で同軸とされている。
【００５９】
固視標光学系３１００は、パターンを見せて被検者を、雲霧、所定の点に固定、等、調整することができる。また、固視標光学系３１００は、被検者の屈折力に応じて光軸方向に移動可能に構成されている。
【００６０】
次に、ＸＹアライメント光学系４１００は、第３の光源４１１０と、レンズ４１２０と、２次元撮像素子４１３０とから構成されている。
【００６１】
ＸＹアライメント光学系４１００は、アラインメントが調整された際に、角膜頂点付近に点光源が一致させるためのものである。
【００６２】
第３の光源４１１０は、９４０ｎｍの波長の光を発している。
【００６３】
本第１実施例の２次元撮像素子４１３０は、２次元のＰＳＤ又はＣＣＤを採用しているが、何れの受光素子を採用することができる。そして、２次元撮像素子４１３０の中心に点源像が形成される様に構成されている。
【００６４】
Ｚアライメント光学系５１００は、第４の光源５１１０と、コリメータレンズ５１２０と、集光レンズ５１３０と、１次元撮像素子５１４０とから構成されている。
【００６５】
Ｚアライメント光学系５１００は、アラインメントが調整された際に、角膜頂点付近に点光源が一致させるためのものである
【００６６】
本第１実施例の１次元撮像素子５１４０は、１次元のＰＳＤを採用しているが、何れの受光素子を採用することができる。
【００６７】
Ｚアライメント光学系５１００は、第４の光源５１１０からの光を平行光束で角膜１０１０を照明する。そして正反射光を受光する位置に、照明光軸と受光光軸を含む面に１次元撮像素子５１４０を配置している。
【００６８】
またＺアライメント光学系５１００は、所定の作動距離に位置した時に、平行光束が、コリメータレンズ５１２０の光軸と交叉する様に配置されている。
【００６９】
なお、第１のビームスプリッタ６１００は半透鏡であり、第２のビームスプリッタ６２００は、７８０ｎｍ付近で全反射、この波長より赤外域は透過となっており、第３のビームスプリッタ６３００は、８４０ｎｍ付近で透過、９４０ｎｍ付近では反射のローパスフィルタとなっている。
【００７０】
ここで図４に基づいて、ＸＹアライメント光学系４１００の動作を説明する。Ｓ１（ステップ１、以下、Ｓ１と略する）では、第３の光源４１１０を点灯させる。次にＳ２では、レンズ４１２０により光を角膜１０１０上に集光させる。そしてＳ３では、２次元撮像素子４１３０により輝点の位置を観察する。そして手動アラインメントの場合には、Ｓ４に進み、モニターに表示し、自動アライメントの場合のは、Ｓ５に進み、制御装置にデータを送出する。
【００７１】
次に図５に基づいて、Ｚアライメント光学系５１００の動作を説明する。
Ｓ１では、第４の光源５１１０を点灯させる。次にＳ２では、コリメータレンズ５１２０により、平行光束を角膜頂点付近に照射する。そしてＳ３では、虚像を形成し、Ｓ４で、集光レンズ５１３０により、虚像を１次元撮像素子５１４０上に投影する。そしてＳ５では、１次元撮像素子５１４０で虚像位置を測定する。更にＳ６では、測定された虚像位置データを制御装置に送出する様になっている。
【００７２】
なお、図６に基づいて、アラインメントを詳細に説明する。
【００７３】
ここで、受光系の移動レンズより被検者側のレンズを対物レンズ群とすると、アライメントは、前眼部の測定基準面（出射瞳、角膜表面）に、対物レンズ群の前側焦点が一致する様に配置すればよいことになる。
【００７４】
測定光線が、対物レンズ群を通過した後、光軸と交わる点（角膜形状測定時は、角膜曲率中心と略共役な点であり、また光学特性測定時は、眼底と略共役点となる）に移動レンズの前側焦点が来る様に、移動レンズが移動する。これにより、受光素子には、常に略平行光が入射され、測定基準面での測定領域を略一定とすることができる。
【００７５】
そして、光線の前眼部の測定基準面での正確な位置は、光線の変換部材通過位置と、受光素子の受光位置に基づいて、内挿又は外挿法により、移動レンズ通過後の前眼部の測定基準面の共役点での光線座標を求め、光学系の横倍率で割ることにより得ることができる。
【００７６】
なお、図６（ａ）は、角膜形状の測定状態であり、図６（ｂ）は、光学測定の状態、図６（ｃ）は、正視の測定の状態、図６（ｄ）は、近視の測定の状態を示すもので、測定基準面での測定領域を略一定とすることができる。
【００７７】
次に、第１変換部材１３００について説明する。
【００７８】
第１受光光学系１２００に配置された第１変換部材１３００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実施例の第１変換部材１３００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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
本第１実施例の第１変換部材１３００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。
【００８２】
なお、第２変換部材２３００も同様であるから説明を省略する。
【００８３】
次に第１受光部１４００は、第１変換部材１３００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。
【００８４】
第１受光部１４００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。
【００８５】
また、第１受光部１４００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。
【００８６】
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。
【００８７】
そして第１受光部１４００は、被検眼虹彩１０２０と第１変換部材１３００と略共役な関係を形成している。
【００８８】
また本発明の第１受光光学系１２００は、第１変換部材１３００と被検眼虹彩１０２０とが、略共役な関係を保ち、かつ、第１受光状態において、被検眼眼底からの反射光束が、略平行光束で受光部に入射する様に、又、第２受光状態において、被検眼角膜からの反射光束が、略平行光束で受光部に入射する様に、調整するための調整手段を備えることもできる。
【００８９】
また、第１受光光学系１２００には、ビームスプリッタ６１００が挿入されており、第１照明光学系１１００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。
【００９０】
なお、第２受光部２４００のその他の構成、作用等は、第１受光部１４００と同様であるから、説明を省略する。
【００９１】
次に、第１受光部１４００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演算部９１００の動作原理について詳細に説明する。
【００９２】
ここで演算方法を詳細に説明する。
【００９３】
図７に示す様に第１変換部材１３００の座標をＸ、Ｙとし、 第１受光部１４００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、
【００９４】
Ｘ＝（Ｘ’／β）                      ・・・・・・第１式
【００９５】
Ｙ＝（Ｙ’／β）                      ・・・・・・第２式
【００９６】
ここで、βは、光学系の横倍率である。
【００９７】
光学系が無収差であれば、波面収差Ｗ（Ｘ、Ｙ）とＷ’（Ｘ’、Ｙ’）の
関係は、
【００９８】
Ｗ（（（Ｘ’／β）、（Ｙ’／β））＝Ｗ’（Ｘ’、Ｙ’）
【００９９】
・・・・・・第３式
【０１００】
となる。
【０１０１】
ここで、適当な多項式を
【０１０２】
ｆ（Ｘ、Ｙ、Ｚ・・・・・・；Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・）
【０１０３】
とする。
【０１０４】
ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ・・・・・・は座標により決定される量であり、Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・はパラメータである。
【０１０５】
次に、波面をこの多項式ｆで表すことを検討する。即ち、最適なパラメータ（Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・）を演算することである。
【０１０６】
ハルトマンの測定原理により、
【０１０７】
「数１」
【０１０８】
・・・・・第４式
【０１０９】
と表すことができる。
【０１１０】
実際には、データが傾き角となっているので、それぞれの波面の微分値を使用して計算する。即ち、本発明では、測定するデータは光線の傾き角であり、この傾き角は、直接波面の位置座標による微分で求めることができる。
【０１１１】
更に、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。
【０１１２】
図７で次の関係が近似的に成り立つことが知られている。
【０１１３】
ｌ（エル）は、第１変換部材１３００と第１受光部１４００との距離である。
【０１１４】
第１変換部材１３００の中心点がＸ、Ｙの各素子においてｄｘ（Ｘ、Ｙ）、ｄｙ（Ｘ、Ｙ）を得る。
【０１１５】
ｄｘ、ｄｙは変換部材の１素子に対して、第１受光部１４００上の予め定められた原点と、実際の光線の交点のｘ、ｙ方向それぞれの距離である。
【０１１６】
第１変換部材１３００の１素子に対応する原点は、波面が一様に平であり、換言すれば、眼屈折率特性が、球面成分と乱視成分とが共に０ディオプターで、後に述べる不正乱視成分等の残差もない場合には、変換された光束が測定できる第１受光部１４００上の点となる。
【０１１７】
ｄｘ、ｄｙは、光線の基準点からの偏差であり、
【０１１８】
ｄｘ（Ｘi、Ｙj）＝ｘijーｘ0ij                    ・・・・・・第５式
【０１１９】
ｄｙ（Ｘi、Ｙj）＝ｙijーｙ0ij                    ・・・・・・第６式
【０１２０】
ここに、多項式ｆを代入すると、（測定データ数）＊２  の式が得られ、最小自乗法により、必要なパラメータを求めることができる。
【０１２１】
なお、ｆを微分した式を用いるため、ｆの定数項を求めることはできないが、本発明では、必要なパラメータを求めれば足りる。
【０１２２】
また、具体的な関数として、幾何光学収差とよく対応した直交関数であるＺｅｒｎｉｋｅの多項式を使用することもできる。
【０１２３】
Ｚｅｒｎｉｋｅの多項式の一般項は、
【０１２４】
「数２」
【０１２５】
・・・・・第７式
【０１２６】
で表すことができる。
【０１２７】
ここで、Ｚｅｒｎｉｋｅの多項式を具体的に示せば、
【０１２８】
Ｚ00＝１
Ｚ10＝ｘ
Ｚ11＝ｙ
Ｚ20＝２ｘｙ
Ｚ21＝−１＋２ｙ2＋２ｘ2
Ｚ22＝ｙ2−ｘ2
Ｚ30＝３ｘｙ2−ｘ3
Ｚ31＝−２ｘ＋３ｘｙ2＋３ｘ3
Ｚ32＝−２ｙ＋３ｙ3＋３ｘ2ｙ
Ｚ33＝ｙ3−３ｘ2ｙ
Ｚ40＝４ｙ3ｘ＋４ｘ3ｙ
Ｚ41＝−６ｘｙ＋８ｙ3ｘ＋８ｘ3ｙ
Ｚ42＝１−６ｙ2−６ｘ2＋６ｙ4＋１２ｘ2ｙ2＋６ｘ4
Ｚ43＝−３ｙ2＋３ｘ2＋４ｙ4−４ｘ4
Ｚ44＝ｙ4−６ｘ2ｙ2＋ｘ4
【０１２９】
これらを４次でまとめれば、（最低Ｘ、Ｙ方向に４点づつの１６点＋１点）１７点以上のサンプル点が必要となる。
【０１３０】
ここで、具体的な演算方法を図８に基づいて説明する。
Ｓ１では、第１受光部１４００からのデータに基づき、サンプリングデータを得る。次にＳ２では、ＤＥＦＯＣＵＳ成分と傾斜成分を最小自乗法から求め、Ｓ３では、サンプリングデータから、ＤＥＦＯＣＵＳ成分と傾斜成分を引く、更にＳ４では、Ｄと移動レンズの位置から、基準の曲率を求める。そしてＳ５では、最小自乗法によりＡを求める。そしてＳ６では、角膜形状を測定しているか否かを判断し、測定している場合にはＳ７に進み、反射が２回あるのでｆの値を１／２とし、Ｓ８では、マッピング等を実行する。
【０１３１】
更にＳ６で、角膜形状を測定していないと判断した場合には、Ｓ８に進み、マッピング等を実行する。
【０１３２】
［第２実施例］
【０１３３】
本発明の第２実施例である眼特性測定装置２００００は、図９に示す様に、光学特性を測定する状態と、図１０に示す様に角膜の形状を測定する状態とにすることができ、共用の構成で２つの測定を行うことができる。
【０１３４】
第２実施例である眼特性測定装置２００００は、光源１１１０と、この光源１１１０からの光束で被検眼上で微小な領域を照明するための照明光学系１１００と、被検眼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１２００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１３００と、変換部材１３００で変換された複数の光束を受光するための受光部１４００と、この受光部１４００で得られた光束の傾き角に基づいて、被検眼の光学特性と被検眼の角膜形状とを求めるための演算部とから構成されている。
【０１３５】
照明光学系１１００は、第１の集光レンズ１１２０と、光束遮蔽部材１１３０と、第２の集光レンズ１１４０とから構成されている。
【０１３６】
照明光学系１１００は、被検者の屈折力に応じて光軸方向に移動可能に構成されており、被検者の眼底に集光する様に構成されている。なお、本第２実施例では、−２０ディオプターから＋５０ディオプター程度の範囲で移動可能に構成されている。なお、＋５０ディオプター付近は角膜の形状測定に使用される。
【０１３７】
本第２実施例の光源１１１０の波長は、赤外域の波長、例えば８４０ｎｍを使用することができる。
【０１３８】
光束遮蔽部材１１３０は、眼底測定時と角膜形状測定時とで切り替えられるものである。
【０１３９】
即ち、眼底測定時には第１照明状態として、検検眼の屈折力に応じて光源１１１０からの光束が検眼眼底上で微小な領域を照明する様になっており、角膜形状測定時には第２照明状態として、角膜曲率中心付近に集束するために照明光学系１１００が移動できる様に構成されている。
【０１４０】
眼底測定時においては、被検眼の瞳周辺付近を通して照明する第１Ａ照明状態と、被検眼の瞳中心付近を通して照明する第１Ｂ照明状態とを形成する。
【０１４１】
また角膜形状測定時においては、第２照明状態として、ＮＤフィルタが挿入される。これは、角膜反射率が網膜に比較して高いため、受光光量を揃えるために使用される。
【０１４２】
この光束遮蔽部材１１３０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絞りとからなる可変絞りで構成することもできる。
【０１４３】
即ち、可変絞りの第１絞りが、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、可変絞りの第２絞り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。
【０１４４】
また光束遮蔽部材１１３０は、中心部付近に開口を形成させる第１Ａ照明状態と、周辺部付近に開口を形成させる第１Ｂ照明状態とを形成するための液晶で構成することも可能である。
【０１４５】
従って光束遮蔽部材１１３０は、被検眼１０００の瞳と略共役付近に、被検眼１０００の瞳中心付近を通して照明する第１Ａ照明状態と、被検眼１０００の瞳周辺付近を通して照明する第１Ｂ照明状態とを形成することができる。
【０１４６】
受光光学系１２００は、被検眼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ものである。受光光学系１２００は、第１のアフォーカルレンズ１２１０と、第２のアフォーカルレンズ１２２０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１３００とから構成されている。
【０１４７】
照明光学系１１００は、被検眼網膜に対して略共役な位置で受光する第１受光状態と、被検眼角膜に対して略共役な位置で受光する第２受光状態とで受光部１４００に導くためのものである。
【０１４８】
照明光学系１１００と受光光学系１２００とは、第１光源１１１０からの光束が集光する点で反射されたとして、その反射光による第１受光部１４００での信号ピークが最大となる関係を維持して、連動して移動する様に構成されている。なお、本第２実施例では、−２０ディオプターから＋５０ディオプター程度の範囲で移動可能に構成されている。なお、＋５０ディオプター付近は角膜の形状測定に使用される。その結果、第１光源１１１０からの光束が、網膜上で集光することとなる。
【０１４９】
そして受光部１４００での信号ピークが強くなる方向に移動し、強度が最大となる位置で停止する様に構成されている。
【０１５０】
受光光学系１２００は、被検者の屈折力に応じて光軸方向に移動可能となっており、変換部材１３００に略平行な光束が照射される様に構成されている。
【０１５１】
なお、その他の構成、作用、動作等は、第１実施例と同様であるから説明を省略する。
【０１５２】
【効果】
以上の様に構成された本発明は、第１波長の光束を発する第１光源と、この第１光源からの光束で被検眼網膜上の微小な領域を照明するための第１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第１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第１変換部材と、該第１変換部材で変換された複数の光束を受光するための第１受光部と、前記第１波長と異なる波長の光束を発する第２光源と、この第２光源からの光束で被検眼角膜曲率中心付近に集光させて照明するための第２照明光学系と、被検眼角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第２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第２変換部材と、該第２変換部材で変換された複数の光束を受光するための第２受光部と、前記第１受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の不正乱視成分を含む光学特性を求め、前記第２受光部で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼の角膜形状を求めるための演算部とから構成されているので、被検眼の光学特性と共に、被検眼の角膜形状を求めることができるという卓越した効果がある。
【０１５３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の眼特性測定装置１００００の構成を示す図である。
【図２】第１実施例の眼特性測定装置１００００の電気的構成を説明する図である。
【図３】第１実施例の眼特性測定装置１００００の電気的構成を説明する図である。
【図４】ＸＹアライメントを説明する図である。
【図５】Ｚアライメントを説明する図である。
【図６】アライメントを説明する図である。
【図７】原理を説明する図である。
【図８】原理を説明する図である。
【図９】第２実施例の眼特性測定装置２００００の構成を説明する図である。
【図１０】第２実施例の眼特性測定装置２００００の構成を説明する図である。
【符号の説明】
１００００  第１実施例の眼特性測定装置
２００００  第２実施例の眼特性測定装置
１０００  被検眼
１０１０  角膜
１０２０  虹彩
１０３０  網膜
１１００  第１照明光学系
１１１０  第１光源
１１２０  第１の集光レンズ
１１３０  光束遮蔽部材
１１４０  第２の集光レンズ
１２００  第１受光光学系
１３００  第１変換部材
１４００  第１受光部
２１００  第２照明光学系
２１１０  第２光源
２２００  第２受光光学系
２３００  第２変換部材
２４００  第２受光部
３１００  固視標光学系
３１１０  固視標結像レンズ
３１２０  固視標
４１００  ＸＹアライメント光学系
４１１０  第３の光源
４１２０  レンズ
４１３０  ２次元撮像素子
５１００  Ｚアライメント光学系
５１１０  第４の光源
５１２０  コリメータレンズ
５１３０  集光レンズ
５１４０  １次元撮像素子
９１００  演算部
９２００  制御部
９３００  アライメント処理部
【数１】0003706940.tif 000002
【数２】0003706940.tif 000003
【図１】
0003706940.tif 000004
【図２】
0003706940.tif 000005
【図３】
0003706940.tif 000006
【図４】
0003706940.tif 000007
【図５】
0003706940.tif 000008
【図６】
0003706940.tif 000009
【図７】
0003706940.tif 000010
【図８】
0003706940.tif 000011
【図９】
0003706940.tif 000012
【図１０】
0003706940.tif 000013