(57)【要約】      （修正有）【課題】光要素をマッピングするための改善された装置を提供する。【解決手段】光ビームを光要素に向けて伝送するように配置された光源６と、光ビームを対応する複数の光ビーム部分へ分離するように働く複数のビーム分離要素を含むビーム分離器２と、前記複数のビーム分離要素と対応する複数の光スポットを含む光スポット・マップを生成するように働く光検知装置１０と、前記光スポット・マップから光要素の少なくとも１つの特性を取得するように働く・前記スポットの場所以外の情報に少なくとも部分的に基いて個々のスポットと対応するビーム分離要素を識別する装置を含む光要素特性計算装置１２とを備える装置。【選択図】図１３
2008180722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光要素をマッピングする装置において、光ビームを光要素に向けて伝送するように配置された光源と、
前記光ビームを対応する複数の光ビーム部分へ分離するよう働く複数のビーム分離要素を含むビーム分離器と、
前記複数のビーム分離要素と対応する複数の光スポットを含む光スポット・マップを生成するよう働く光検知装置と、
前記光スポット・マップから前記光要素の少なくとも１つの特性を取得するよう働き、前記スポットの場所以外の情報に少なくとも部分的に基いて個々のスポットと対応するビーム分離要素を識別する装置を含む光要素特性計算装置と
を備える装置。
【請求項２】
前記光スポット・マップが、ディジタル光スポット・マップを含む請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記光スポット・マップがアナログ光スポット・マップを含む請求項１記載の装置。
【請求項４】
反射器がＬＣＤ（液晶装置）を含む請求項１ないし３のいずれか一つに記載の装置。
【請求項５】
前記反射器が微小レンズ列を含む請求項１ないし４のいずれか一つに記載の装置。
【請求項６】
前記反射器が穴板を含む請求項１ないし４のいずれか一つに記載の装置。
【請求項７】
前記光検知装置がＣＣＤカメラを含む請求項１ないし６のいずれか一つに記載の装置。
【請求項８】
前記光検知装置がＩＲカメラを含む請求項１ないし６のいずれか一つに記載の装置。
【請求項９】
前記光検知装置が写真フィルムを含む請求項１ないし６のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１０】
前記光検知装置がＰＳＤ（位置センサ検出器）を含む請求項１ないし６のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１１】
前記光源が点光源を含む請求項１ないし１０のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１２】
前記光源がコヒーレント光源を含む請求項１ないし１１のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１３】
前記コヒーレント光源がレーザ光源を含む請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記光源が非コヒーレント光源を含む請求項１ないし１３のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１５】
前記非コヒーレント光源が、
タングステン光源と、
ハロゲン光源
の１つを含む請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記識別装置がまた、前記スポットの場所に関する情報を用いて個々のスポットと対応するビーム分離要素を識別する請求項１ないし１５のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１７】
前記光源が、平行光を光要素に向けて伝送するよう働く平行光源を含む請求項１ないし１６のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１８】
前記光源が、収束光を前記光要素に向けて伝送するよう働く収束光源を含む請求項１ないし１７のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１９】
前記光源が、発散光を前記光要素に向けて伝送するよう働く発散光源を含む請求項１ないし１８のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２０】
前記計算装置が、前記光要素の少なくとも１つの特性を取得するよう働く請求項１ないし１９のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２１】
眼の要素をマッピングする方法において、
眼の要素を照射するステップと、
光ビームを対応する複数の光ビーム部分へ分離するよう働く複数のビーム分離要素を設けるステップと、
前記複数のビーム分離要素と対応する複数の光スポットを含むディジタル光スポット・マップを生成するステップと、
少なくとも１つの眼の要素の特性を引き出すステップと
を含む眼の要素をマッピングする方法。
【請求項２２】
前記引き出すステップが、少なくとも１つの局部的眼の要素の特性を引き出すことを含む請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記眼の要素が眼のレンズそ含む請求項２１または２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記眼の要素が眼のモールドを含む請求項２１または２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記眼のレンズがコンタクト・レンズを含む請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
前記コンタクト・レンズがハード・コンタクト・レンズを含む請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記コンタクト・レンズがソフト・コンタクト・レンズを含む請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
前記ソフト・コンタクト・レンズが溶液中に浸漬される請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記眼のレンズが眼内のレンズを含む請求項２３記載の方法。
【請求項３０】
眼のレンズをマッピングする装置における、
光を眼のレンズに向けて伝送するよう配置された光源と、
光ビームを対応する複数の光ビーム部分へ分離するよう働く複数のビーム分離要素を含むビーム分離器と、
前記複数のビーム分離要素と対応する複数の光スポットを含むディジタル光スポット・マップを生成するよう働く光検知装置と、
前記光スポット・マップに基いて眼のレンズの眼の特性のマップを生成するよう働く眼の特性マップ生成装置とを備える眼のレンズをマッピングする装置。
【請求項３１】
前記眼の特性マップが乱視マップを含む請求項３０記載の装置。
【請求項３２】
前記眼の特性マップが軸マップを含む請求項３０記載の装置。
【請求項３３】
前記眼の特性マップが傾斜マップを含む請求項３０記載の装置。
【請求項３４】
前記眼の特性マップが曲率半径マップを含む請求項３０記載の装置。
【請求項３５】
ＩＲ光要素をマッピングする方法において、
ＩＲ光要素を照射するステップと、
到達する光ビームを対応する複数の光ビーム部分へ分離するよう働く複数のビーム分離要素を設けるステップと、
前記複数のビーム分離要素と対応する複数の光スポットを含むディジタル光スポット・マップを生成するステップと、
少なくとも１つのＩＲ光要素の特性を取得するステップと
を含むＩＲ光要素をマッピングする方法。
【請求項３６】
光要素をマッピングする装置において、
光を光要素に向けて伝送するように配置された光源と、
光ビームを対応する複数の光ビーム部分へ分離するよう働く複数のビーム分離要素を含むビーム分離器と、
前記複数のビーム分離要素と対応する複数の光スポットを含むディジタル光スポット・マップを生成するよう働く光検知装置と、
前記光スポット・マップから光要素を特徴付ける収差多項式を取得するよう働く収差多項式計算装置と
を備える光要素をマッピングする装置。
【請求項３７】
前記光源と、前記光要素から光検知装置へ向けて戻る光ビームを分離するよう働く光要素との間に配置されたビーム・スプリッタをも含む請求項１記載の装置。
【請求項３８】
前記光検知装置が前記光要素の片面上にあり、前記光源が該光要素の他の面上にある請求項１記載の装置。
【請求項３９】
光要素をマッピングする装置において、
光ビームを前記光要素へ向けて伝送するよう配置された光源と、
前記光要素に対する光ビームの衝突前に、前記光源から到達する光ビームを対応する複数の光ビーム部分へ分離するよう働く複数のビーム分離要素を含むビーム・スプリッタと、
前記複数のビーム分離要素と対応する複数の光スポットを含むディジタル光スポット・マップを生成するよう働く光検知装置と、
前光スポット・マップから前記光要素の少なくとも１つの特性を取得するよう働く光要素特性計算装置と
を備える光要素マッピング装置。
【請求項４０】
前記光要素の少なくとも１つの特性が、該光要素の１つの面のみの少なくとも１つの特性を含む請求項１ないし２０、または３９のいずれか一つに記載の装置。
【請求項４１】
前記少なくとも１つの眼の要素特性が、前記光要素の１つの面のみの少なくとも１つの眼の特性を含む請求項２１ないし２９のいずれか一つに記載の方法。
【請求項４２】
前記少なくとも１つのＩＲ光要素特性が、前記ＩＲ光要素の１つの面のみの少なくとも１つのＩＲ光要素特性を含む請求項３５記載の方法。
【請求項４３】
前記収差多項式が前記光要素の１つの面のみを特徴付ける請求項３６記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光要素を全体的にマッピングするための装置に関する。
【発明の背景】
【０００２】
光要素を測定しかつマッピングするための装置は、下記の米国特許に記載されている。即ち、米国特許第４，７２５，１３８号、同第５，０８３，０１５号、同第３，８３２，０６６号、同第４，００７，９９０号、同第４，８２４，２４３号および同第５，２８７，１６５号。
【０００３】
光要素を測定しかつマッピングするための装置はまた、下記の特許文献にも記載されている。即ち、ドイツ民主共和国（旧東ドイツ）特許第２４７，６１７号および同第２１３，０５７号、旧ソビエト連邦特許第１，４２０，４２８号および同第１，３１２，５１１号、ドイツ（旧西ドイツ）特許第４，２２２，３９５号、および出願人の係属中のイスラエル国特許出願第１１００１６号。
【０００４】
位相物体による放射偏向をマッピングするための方法および装置は、イスラエル国特許第６１４０５号に記載されている。
眼の焦点漸進レンズ（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ ｌｅｎｓ）を測定するための方法が、Ｃ．Ｃａｓｔｅｌｌｉｎｉ、Ｆ．ＦｒａｎｃｉｎｉおよびＢ．Ｔｉｒｉｂｉｌｌｉ著「眼の焦点漸進レンズを測定するためのハートマン試験の修正（Ｈａｒｔｍａｎｎ ｔｅｓｔ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒ  ｉｎｇ ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ ｌｅｎｓｅｓ）」（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ、１９９４年７月１日、第３３巻、第１９部、４１２０〜４１２４ページ）に記載されている。
【０００５】
レンズをマッピングするのに有効な数学的方法が、Ｙｏｇｅｈ Ｊａｌｕｒｉ  ｇ著「エンジニアリングのためのコンピュータ法（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｍｅｔｈ  ｏｄｓ ｆｏｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）」（Ａｌｌｙ ａｎｄ Ｂａｃｏｎ  社、２７２ページ）に記載されている。
【０００６】
上記の全ての開示は、参考のため本文に援用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、光要素をマッピングするための改善された装置を提供しようとするものである。
本発明は、光要素、特に眼の諸要素の光学的パラメータの全表面にわたる透過および反射の両方の非接触試験のためのシステム、ならびにモールド（ｍｏｌｄｓ）、ミラーなどの試験方法に関する。
【０００８】
本発明はまた、光要素、特に眼の諸要素における光学的パラメータの非接触試験のための方法に関する。
簡単にするために、本文において用いられる用語「光要素」とは、レンズの如き要素のみならず、このようなレンズの生産に用いられるモールドならびにミラーの如き他の要素をも包含するものとする。このような要素は、球面および非球面、２重焦点、多焦点および焦点漸進型（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ）のレンズ、ならびにこれらのレンズ、更にはハードおよびソフト型コンタクト・レンズの一部を生産するためのモールドをも含む。
【０００９】
複雑な眼のレンズの製造には著しい進歩がなされてきたが、品質管理装置の大半は進歩が遅れ、もはや産業や市場の必要を満たすものがない。
今日用いられる計器の大半は、試験されるべき構成要素の非常に小さな面積（直径で３ないし４ｍｍ）におかれる度（ｐｏｗｅｒ）に関する情報を提供する。
更に、これらの計器は、施術者の決定を必要とする客観的な結果を提供するものではない。また、上記の非常に限定される測定面積のゆえに、これらは焦点漸進レンズ、即ち連続的に変化する度を持つレンズを取扱うことができない。
【００１０】
表面の形状を分析するため今日使用される計器は、高度に研磨された表面（例えば、仕上げられたレンズまたはモールド）を損傷し易い機械的装置である。これらの計器を用いる試験は非常に時間を要する。
【００１１】
従って、本発明の目的の１つは、数秒以内に、光学的構成要素の全表面の光学的パラメータの非接触の対象物測定を行うシステムの提供である。
本発明の別の目的は、透過によるかあるいは反射により測定を可能にすることにある。
【００１２】
本発明の更に別の目的は、全測定プロセスの自動化を容易にすることにある。
【発明を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、上記目的は、光要素の光学的パラメータの非接触試験のためのシステムを提供することにより達成され、その構成は、前記要素の全作用面を実質的にカバーする直径のビームを生じる光源と、前記光源からある距離にかつこれと同軸状に取付けられた前記要素の前記作用面を実質的にカバーする如きサイズの微小レンズ列と、透過において試験される、前記光源と前記微小レンズ列間に配置される前記要素を担持する担持手段と、前記光源の複数のイメージを投射する前記微小レンズ列に対する拡散スクリーンと、前記スクリーンから離れた前記の複数のイメージを記録する電子カメラと、前記カメラにより供給される如き前記イメージを提供し、グラフィック出力および（または）英数字出力を生じるコンピュータとを含む。
【００１４】
本発明はまた、光要素の光学的パラメータの非接触試験のための方法を提供するもので、その構成は、予め定め得る配列（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）の波面を持つビームを生じるための光源を提供し、試験される前記光要素を前記光源と既知の配列の微小レンズ列との間に少なくとも光学的に介挿し、前記レンズ群を介して、前記光源の複数のイメージをスクリーン上に受取り、前記スクリーンから離れた前記複数のイメージを記録し、記録される如き前記複数のイメージの配列を分析し、前記複数のイメージの配列を基準パターンと比較するステップを含む。
【００１５】
基本的には、当該システムは、波面アナライザ（ｗａｖｅ ｆｒｏｎｔ ａｎ  ａｌｙｚｅｒ）を構成し、光要素の測定は、光源により生成され試験される要素を透過しあるいはこれにより反射される波面の分析からなる。要素によって変調される波面は、微小レンズ列により局部的にサンプルされて幾何学的に分析され、微小レンズ列の各々はこのレンズ群の焦点面に配置される集束イメージ面上に生成される光源のイメージを生成する。この面内で、ＣＣＤカメラがレンズ群により生成されるイメージ・パターンを記録し、データ処理サブシステムが数秒以内に試験される光要素の全表面のマップを生成する。
【００１６】
光要素の測定が透過によって行われるならば、その結果は全要素面積の度（ｐｏｗｅｒ）マップ（ディオプトリ単位）である。測定が反射によって実施されるならば、その結果は全要素面積の局所的（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃ）マップ（ミリメートル単位）である。
【００１７】
このように、本発明の望ましい実施例によれば、光要素の光学的パラメータの非接触試験のためのシステムが提供され、当該システムは、要素の全作用面を実質的にカバーする直径のビームを生じる光源と、前記光源からのある距離にこれと同軸状に取付けられた、要素の作用面を実質的にカバーする如きサイズである微小レンズ列と、透過において試験される、光源と微小レンズ列間に配置される要素を担持する担持手段と、光源の複数のイメージを投影する微小レンズ列に対する拡散スクリーンと、前記スクリーンから離れた複数のイメージを記録する電子カメラと、このカメラにより供給される如きイメージを処理してグラフィック出力および（または）英数字出力を生じるコンピュータとを含む。
【００１８】
本発明の別の望ましい実施例によれば、光要素の光学的パラメータの非接触試験のためのシステムもまた提供され、その構成は、要素の全作用面を実質的にカバーする直径のビームを生成する光源と、テストされる要素からある距離にかつこれと同軸状に取付けられた微小レンズ列と、前記微小レンズ列と反射において試験される要素との間に取付けられた、前記要素とレンズ群とを結ぶ軸と前記光源の軸とに対して実質的に等しい角度を有するビーム・スプリッタと、光源の複数のイメージを投影する微小レンズ列に対する拡散スクリーンと、前記スクリーンから離れた複数のイメージを記録する電子カメラと、前記カメラにより供給される如きイメージを提供してグラフィック出力および（または）英数字出力を生成するコンピュータとを含む。
【００１９】
更に、本発明の望ましい実施例によれば、光源はコリメーティング（視準化；ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ）レンズが設けられる。
更にまた、本発明の望ましい実施例によれば、光源は少なくとも１つのコンデンサ・レンズが設けられる。
【００２０】
更に、本発明の望ましい実施例によれば、光源は円錐光束を生じるピンホール孔が設けられる。
また本発明の別の望ましい実施例によれば、光要素の光学的パラメータの非接触試験のための方法も提供され、その構成は、予め定め得る配列の波面を持つビームを生じるための光源を提供し、試験される光要素を光源と既知の配列の微小レンズ列との間に少なくとも光学的に介挿し、前記レンズ群を介してスクリーン上に光の複数のイメージを受取り、前記スクリーンから離れた複数のイメージを記録し、記録される如き複数のイメージの配列を分析して、複数のイメージの配列を基準パターンと比較するステップを含む。
【００２１】
更に本発明の望ましい実施例によれば、前記方法は、図形的結果および（または）英数字の結果を生成するステップを含む。
また、本発明の別の望ましい実施例によれば、光要素をマッピングするための装置も提供され、その装置は、光要素に向かって光ビームを伝送するよう配置された光源と、光ビームを対応する複数の光ビーム部分へ分けるように働く複数のビーム分離要素を含むビーム・スプリッタと、複数のビーム分離要素と対応する複数の光スポットを含む光スポット・マップと、前記光スポット・マップから光要素の少なくとも１つの特性を得るよう働く光要素特性計算装置（ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｃｔｉｃ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ
ｄｅｖｉｃｅ）とを含み、かつスポットの場所以外の情報に少なくとも部分的に基く個々のスポットと対応するビーム分離要素を識別するための装置を含む。
【００２２】
更に本発明の望ましい実施例によれば、光スポット・マップはディジタル光スポット・マップを含む。 更にまた本発明の望ましい実施例によれば、光スポット・マップはアナログ光スポット・マップを含む。
【００２３】
更に本発明の望ましい実施例によれば、デフレクタはＬＣＤ（液晶装置）を含
む。
更に本発明の望ましい実施例によれば、デフレクタは微小レンズ列を含む。
【００２４】
更に本発明の望ましい実施例によれば、デフレクタは穴板を含む。
更にまた本発明の望ましい実施例によれば、光検知装置はＣＣＤカメラを含む。
更に本発明の望ましい実施例によれば、光検知装置はＩＲカメラを含む。
【００２５】
更に本発明の望ましい実施例によれば、光検知装置は感光フィルムを含む。更に本発明の望ましい実施例によれば、光検知装置はＰＳＤ（位置センサ検出器）を含む。
更にまた本発明の望ましい実施例によれば、光源は点光源を含む。
【００２６】
更に本発明の望ましい実施例によれば、光源はコヒーレント光源を含む。更に本発明の望ましい実施例によれば、コヒーレント光源はレーザ光源を含む。
更に本発明の望ましい実施例によれば、光源は非コヒーレント光源を含む。
【００２７】
更にまた本発明の望ましい実施例によれば、非コヒーレント光源は次の即ち、タングステン光源およびハロゲン光源の１つを含む。 更に本発明の望ましい実施例によれば、識別装置はまた、スポットの場所に関する情報を用いて個々のスポットと対応するビーム分離要素を識別する。
【００２８】
更に本発明の望ましい実施例によれば、光源は、光要素に向かって平行光を伝送するよう働く平行光源を含む。
更に本発明の望ましい実施例によれば、光源は、光要素に向かって集束光を伝送するよう働く集束光源を含む。
【００２９】
更にまた本発明の望ましい実施例によれば、光源は、光要素に向かって発散光を伝送するよう働く発散光源を含む。
更に本発明の望ましい実施例によれば、計算装置は光要素の少なくとも１つの局所特性を得るように働く。
【００３０】
また、本発明の別の望ましい実施例によれば、眼の要素（ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔ）を照射し、光ビームを対応する複数の光ビーム部分に分けるよう働く複数のビーム分離要素を提供し、複数のビーム分離要素と対応する複数の光スポットを含むディジタル光スポット・マップを生成し、少なくとも１つの眼の要素の特性を取得することを含む眼の要素をマッピングする方法も提供される。
【００３１】
更に本発明の望ましい実施例によれば、前記取得ステップが少なくとも１つの眼の要素の特性を取得することを含む。
更にまた本発明の望ましい実施例によれば、眼の要素は眼のレンズを含む。 更に本発明の望ましい実施例によれば、眼の要素は眼のモールド（ｏｐｈｔｈ
ａｌｍｉｃ ｍｏｌｄ）を含む。 更に本発明の望ましい実施例によれば、眼のレンズはコンタクト・レンズを含
む。
【００３２】
更に本発明の望ましい実施例によれば、コンタクト・レンズはハード・コンタクト・レンズを含む。 更にまた本発明の望ましい実施例によれば、コンタクト・レンズはソフト・コンタクト・レンズを含む。 更に本発明の望ましい実施例によれば、ソフト・コンタクト・レンズは溶液中に浸漬される。
【００３３】
更に本発明の望ましい実施例によれば、眼のレンズは眼内のレンズを含む。
また、本発明の別の望ましい実施例によれば、眼のレンズに向かって光を伝送するよう配置された光源と、対応する複数の光ビーム部分へ光ビームを分けるよう働く複数のビーム分離要素を含むビーム分離器と、複数のビーム分離要素と対応する複数の光スポットを含むディジタル光スポット・マップを生成するよう働く光検知装置と、光スポット・マップに基く眼のレンズの眼の特性のマップを生成するよう働く眼の特性マップ生成装置とを含む眼のレンズをマッピングするための装置も提供される。
【００３４】
更に本発明の望ましい実施例によれば、眼の特性マップは乱視マップを含む。
更にまた本発明の望ましい実施例によれば、眼の特性マップは軸マップを含む。
更に本発明の望ましい実施例によれば、眼の特性マップは傾斜マップ（ｔｉｌｔ ｍａｐ）を含む。
【００３５】
更に本発明望ましい実施例によれば、眼の特性マップは曲率半径マップ（ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ｒａｄｉｕｓ ｍａｐ）を含む。
また、本発明の別の望ましい実施例によれば、ＩＲ光要素を照射し、対応する複数の光ビーム部分に到達する光ビームを分けるよう働く複数のビーム分離要素を提供し、複数のビーム分離要素と対応する複数の光スポットを含むディジタル光スポット・マップを生成し、少なくとも１つのＩＲ光要素の特性を取得することを含むＩＲ光要素マッピングのための方法も提供される。
【００３６】
また、本発明の別の望ましい実施例によれば、光要素に向かって光を伝送するよう配置された光源と、光ビームを対応する複数の光ビーム部分へ分けるよう働く複数のビーム分離要素を含むビーム分離器と、複数のビーム分離要素と対応する複数の光スポットを含むディジタル光スポット・マップを生成するよう働く光検知装置と、光スポット・マップから光要素を特徴付ける収差多項特性を取得するよう働く収差多項計算装置（ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ ｐｏｌｙｎｏｎｉａｌ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ）とを含む光要素をマッピングする装置もまた提供される。
【００３７】
更に本発明の望ましい実施例によれば、前記装置はまた、光源と光要素から戻る光ビームを光検知装置に向けて分けるよう働く光要素との間に配置されたビーム・スプリッタを含む。
【００３８】
更にまた本発明の望ましい実施例によれば、光検知装置は光要素の片側にあり、光源は光要素の他の側にある。
また、本発明の光要素マッピング装置の別の望ましい実施例によれば、この装置は、光ビームを光要素に向けて伝送するよう配置された光源と、光源から到達する光ビームを光要素に対して衝突する前に対応する複数の光ビーム部分へ分けるよう働く複数のビーム分離要素を含むビーム分離器と、複数のビーム分離要素と対応する複数の光スポットを含むディジタル光スポット・マップを生成するよう働く光検知装置と、光スポット・マップから光要素の少なくとも１つの特性を取得するよう働く光要素特性計算装置とを含む。
【００３９】
更に本発明の望ましい実施例によれば、光要素の少なくとも１つの特性は、光要素の１つの面のみの少なくとも１つの特性を含む。
更にまた本発明の望ましい実施例によれば、少なくとも１つの眼の要素の特性は、光要素の１つの面のみの少なくとも１つの眼の特性を含む。
【００４０】
更に本発明の望ましい実施例によれば、少なくとも１つのＩＲ光要素特性は、ＩＲ光要素の１つの面のみのＩＲ光要素特性を少なくとも含む。
更に、本発明望ましい実施例によれば、収差多項式は光要素の１つの面のみを特徴付ける。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明は、図面に関して以降の詳細な説明を参照すれば理解されよう。
次に図面を参照して、図１に直径ｄのレンズを持つ微小レンズ列２が示される。図示のように、レンズ列２は、平坦波面により密着されて、集合焦点面（ｃｏｌｌｅｃｔｉｖｅ ｆｏｃａｌ ｐｌａｎｅ）ｆ１、ｆ２、、、ｆｎで焦点し、この場合の焦点ｆのピッチｐはｐ＝ｄである。スクリーンが焦点面に取付けられるならば、波面を生じる光源（図示せず）の複数のイメージは両方向におけるピッチをｐとして図２におけるように現れる。
【００４２】
図３におけるように、正のレンズＬ＋が光源とレンズ列２間に介挿されると、スクリーン４上に生じる上記複数のイメージは図４におけるように現れるが、ｐ＜ｄである。
反対に、図５におけるように負のレンズＬ−ＧＡ光源とレンズ列２間に介挿されると、イメージは図６におけるように現れ、ｐ＞ｄである。
【００４３】
以下に詳細に述べるように、スクリーン４上のイメージはＣＣＤカメラにより記録され、コンピュータによって処理される。
図７ないし図１２は、本発明によるシステムにおける種々の特殊レンズと、これらレンズにより生成される特定の多数のイメージとを示す。
【００４４】
図７は、Ｘ軸とＹ軸の両方を有する円柱レンズを示す。レンズ列２（図示せず）により生成される如き図８のイメージでは、Ｘ＜Ｙである。
図９は、上部における焦点距離ｆ１と下部における焦点距離ｆ２とを持つ２焦点レンズＬＢＦを示す。レンズ列２により生成されるイメージ・パターンは、図１０に示される。レンズの上部におけるイメージ点の密度が下部におけるそれより低いことが判る。
【００４５】
図１１におけるレンズは、いわゆる焦点漸進レンズＬｐｒｏｇであり、その焦点距離はその表面にまたがって変化する。このことは図１２のイメージ・パターンにおいて明瞭に示され、異なる度の区域とその区域間の遷移が異なる密度のイメージ・パターンとして現れる。
【００４６】
図１３ないし図１５は、本発明によるシステムを略図的に示す。
図１３において、ＨｅＮｅレーザ（０．６ミクロン）を使用できるが、白色で
あることが望ましくかつコヒーレントである必要はない光源６が示される。平坦波面を有するビームを生じるコリメータ・レンズ８が提供される。更に示されるのは、微小レンズ列２である。システムの実験バージョンで用いられるレンズ列は、下記の仕様を有し、これは例示としてのみ見なされるべきである。
【００４７】
【表１】
2008180722.tif 000003
【００４８】
また、被試験レンズＬＴにより変調される如き光源２の多数のイメージが現れる拡散スクリーン（ｄｉｆｆｕｓｉｖｅ ｓｃｒｅｅｎ）４が示される。これらのイメージはＣＣＤカメラ１０によって記録され、その出力はコンピュータ１２へ送られ、このコンピュータでイメージが処理される。図１３のシステムは、明らかに透過によって働く。
【００４９】
本発明による反射システムは、図１４に略図的に示される。このようなシステムは、要素が試験されるべき被試験レンズの唯一つの面を分析するために意図される。
図１４には、光源６と、コンデンサ・レンズ１４と、ビーム・スプリッタ１６と、微小レンズ列２とそのスクリーン４と、ＣＣＤカメラ１０と、コンピュータ１２とが示される。光源６からのビームは、ビーム・スプリッタ１６に、更にレンズ列２に当たって、既に述べたイメージ・パターンを生じることが判る。このパターンは、ＣＣＤカメラ１０によって記録され、コンピュータ１２において分析される。
【００５０】
この場合、ビームは前の実施例における如く平行ではなく集束することが判るであろう。このことは、試験要素の凸面が平行ビームを発散ビームに変えることになり、それがはるかに大きなレンズ列２を要求するので、要求されるレンズ列のサイズを減じるために行われる。
【００５１】
図１５の実施例は、図１４における場合のように焦点漸進レンズの漸進面を反射ではなく透過で試験することを可能にする。
図１５において、ピンホール孔１８を有する大きな強さの光源６が示される。焦点漸進レンズＬｐｒｏｇはピンホールから距離ｒに取付けられ、ここでｒは球状背面ＳＳＰＨの曲率半径であり、従って屈折されずに背面ＳＳＰＨを通過する。ピンホール１８に対してある量のエネルギが反射されるが、光の主部は連続的な前面ＳＣＯＮＴで屈折される。
【００５２】
入手カード（ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｃａｒｄ）の助けによりコンピュータで実施されるイメージ処理は、下記のステップを含む。即ち、
１）ピクセル精度における全イメージ点の場所の評価
２）ガウス点のモデル化、これによりエネルギ中心を見出すことによる、サブ・ピクセル精度（１／１０〜１／３０ピクセル）における全ての点の図心（ｃｅｎｔｒｏｉｄ）の決定
３）基準イメージとの比較による図心のずれの決定４）上記ずれをレンズの局所マップへの変換
より一層の分析、即ち共通収差の分析のため、Ｚｅｒｎｉｋｅの多項式を用い、これにより多項式の各項の係数がある次数で得た多項式の次数における異なる光学的収差を決定することが可能であり、所与の収差の全てのレンズの欠陥に対する寄与を示す。
【００５３】
透過で働く如きシステムの出力は、図１６に示される如き局所的円筒状マップとなる。色調を示すために濃淡（ｓｈａｄｅ）を付したこの図とは異なり、実際のマップは着色され、従って局所的な度に異なる濃淡を関連付ける関連した度のスケール（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｐｏｗｅｒ ｓｃａｌｅ）である。試験されるレンズの最大度、軸およびプリズムを計算することも可能である。
【００５４】
反射で働く如きシステムの出力は、図１６のマップのように着色された物理的な局所マップの形態を呈するが、色の違いで局所的な輪郭間の高さの差を示し、あるいは面の実際の高さをレンズにおけるｘ，ｙの各位置に示す表の形態を呈する。
【００５５】
本発明によるシステムは、適切な支持部を用いて、試験結果に従って欠陥レンズから使用可能なものを分けるロボット・アームの提供によって容易に自動化される。
次に、図１７Ａおよび図１７Ｂを参照して、図１７Ａは、光要素をマッピングするための装置の簡単な部分ブロック図であり、この装置は本発明の代替的な望ましい実施例に従って構成され動作するが、図１７Ｂは図１７Ａの装置の簡単なブロック図である。図１７Ａの構成は、平行ビームを用いる光透過形態を含む。
【００５６】
図１７Ａに示されるのは、図１７Ａおよび図１７Ｂの装置により試験される光要素８７である。この光要素８７は、眼の光要素または眼でない光要素、モールド、あるいは眼のレンズ、おそらくは溶液中に浸漬されるハードまたはソフトのコンタクト・レンズ、あるいは眼内のレンズを含む任意の数の種類のレンズを含む任意の数の異なる種類の光要素でよい。他の多くの種類の光要素も使用できることが判る。
【００５７】
図１７Ａおよび図１７Ｂの装置は、例えば、ダイオード・レーザの如きレーザ、ハロゲン光の如き白色光源、ＩＲ（赤外線）光源、あるいはタングステン光源を含む一般にコヒーレントあるいは非コヒーレントな光源でよい光源９０を含む。典型的には、放物線反射板を持つハロゲン光は、例えば、米国ニューヨーク州１３１５３−０１８７、Ｓｋａｎｓａｔｅｉｅｓ Ｆａｌｌｓ、Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ １８７、Ｊｏｒｄａｎ Ｒｏａｄ ４６１９のＷｅｌｃｈ Ａｌｌｙｎ社から商業的に入手可能な品目７１０６−００３として用いることができる。光要素８７がＩＲ光要素である場合には、ＩＲ光源が選好される。
【００５８】
図１７Ａおよび図１７Ｂの装置はまた、例えば下記の１つでよいビーム・スプリッタ９２を含む、即ち、
例えば、典型的には等間隔におかれ、各々１．０ｍｍ径で焦点距離が５０ｍｍである、イスラエル国Ｊｅｒｕｓａｌｅｍ、Ｖａａｄ Ｈａｌｅｕｍｉ、２１のＶｉｓｉｏｎｉｘ社から商業的に入手可能な１００×１００の微小レンズ列の如き微小レンズ列、
例えば、イスラエル国Ｊｅｒｕｓａｌｅｍ、Ｖａａｄ Ｈａｌｅｕｍｉ、２１のＶｉｓｉｏｎｉｘ社から商業的に入手可能な４０×４０の穴列を含み、典型的には等間隔におかれ、それぞれ３００ミクロン径の穴間距離が２．５ｍｍの穴板の如き穴板、またはＬＣＤ（液晶装置）である。
【００５９】
微小レンズ列がしばしばより高価であるので、穴板が典型的に用いられるが、一般的には微小レンズ列が望ましい。
いずれにしても、例えば、微小レンズの１つあるいは穴の１つとして、ビーム・スプリッタ９２の複数の微小要素の１つは、光を透過しない材料と置換され、その結果置換された微小レンズあるいは穴により光ビームが生成されないようにする。望ましくは、置換される微小レンズあるいは穴は、微小レンズ列または穴の略々中心に置かれ、以下本文においては、「逸失要素（ｍｉｓｓｉｎｇ ｅｌ  ｅｍｅｎｔ）」と呼ばれる。
【００６０】
図１７Ａおよび図１７Ｂの装置はまた、光検知装置９４を含む。典型的には、この光検知装置は、図１７Ａに示されるスクリーン８８を含み、それに光ビームが投射される。このスクリーン８８は、典型的には光マット・スクリーンである。また、光検知装置９４は、典型的に、例えば下記の如き図１７Ａに示されたカメラ８９をも含む。即ち、
ＢｕｒｌｅモデルＴＣ６５ ＣＣＤカメラの如きＣＣＤカメラ（イスラエル国Ｂｎｅｉ Ｂｅｒａｋ ５１３６４、Ｈｏｓｈｅｈａ Ｓｔ．１１のＭａａｇａｌ Ｓａｇｏｕｒ社から商業的に入手可能）、
ＩＲカメラ、ＩＲ光源が使用される時は望ましい、
写真フィルム、あるいは
ＵＴＤモデルＰＤＨ．４の如きＰＳＤ（位置センサ検出器）（米国カルフォルニ
ァ州９０２５０、Ｈａｗｔｈｏｒｎｅ、Ｃｈａｄｒｏｎ Ａｖｅ．１２５２５
のＵＤＴ ｓｅｎｓｏｒｓ社から入手可能）。
【００６１】
一般に、ＣＣＤカメラが選好される。
図１７Ａおよび図１７Ｂの装置はまた、例えば、６６ＭＨｚの８０４８６プロセッサ、およびイスラエル国Ｊｅｒｕｓａｌｅｍ、Ｐｈａｓｅｃｏｍ Ｂｌｄｇ  ．Ｈａｒ ＨｏｔｓｖｉｍのＣＥＦＡＲ社から商業的に入手可能なアナログ／ディジタル成端を持つフレーム・グラバ・カード（ｆｒａｍ ｇｒａｂｂｅｒ ｃ  ａｒｄ）の如きイメージ処理カードを備えた適当にプログラムされるＩＢＭ互換パーソナル・コンピュータでよい光要素計算装置９６を含む。
【００６２】
カメラ８９内の光検知装置９４に写真フィルムが用いられる場合には、フィルムは、現像後に検査されねばならず、フィルムから得たデータは光要素計算装置９６に手動もしくは自動的に入力されねばならない。この場合、先に述べたイメージ処理カードにおいては入手能力（ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）は要求されない。写真フィルムの場合には、検知されたデータはアナログ・データと呼ばれ、先に述べたカメラの他の事例の場合には、検知データはディジタル・データと呼ばれる。
【００６３】
次に、図１７Ａおよび図１７Ｂの光要素計算装置９６の動作を示す簡略化されたフローチャートである図１８Ａを参照する。図１８Ａの方法は、図１７Ａおよび図１７Ｂの装置を操作するためにユーザにより行われる望ましいステップのセットを含む。図１８Ａの方法は、下記のステップを含むことが望ましい。即ち、
ステップ１００すなわちパラメータ。ユーザは、図１８Ａの方法を支配する制御パラメータを任意に入力する。パラメータは、例えば、下記のものを含む。即ち、
光要素８７のイメージを何回取得すべきかを示す照会番号、
光要素パラメータは、典型的には下記を含む、
直径、および
屈折率、および光要素８７が液体中に浸漬される場合は、液体の屈折率、
典型的に、下記の装置の構造的パラメータを含む、
ビーム・スプリッタ９２の軸に沿う微小レンズまたは穴の如き微小要素の最大数、
ビーム・スプリッタ９２の軸に沿う微小レンズまたは穴の如き微小要素間の距離、
典型的には光検知装置９４において見出される、ビーム・スプリッタ９２とスクリーン８８間の距離、および
光要素８７とビーム・スプリッタ９２間の距離、 図１９に関して以下に詳細に述べる、両軸に沿うウインドウ・サイズおよび腐食閾値を含む腐食パラメータ、
典型的には下記を含む出力パラメータ、
球面、円柱、乱視、斜視、曲率半径、あるいは軸の如きマップの種類、
測定のステップ、
出力のスケーリング。
【００６４】
ステップ１０５すなわち校正。測定は、装置における光要素８７を含まずに行われる。
次に、図１８Ａのステップ１０５において生成される校正スポットを示す簡略模式図である図１８Ｂを参照する。図１８Ｂは、複数の校正スポット９７を含む。例示目的のため、比較的少数の校正スポット９７が図１８Ｂに示される。一般に、試験スポット数は、ビーム・スプリッタ９２における微小要素の数と等しい。例えば、ビーム・スプリッタ９２が１００×１００の微小レンズ（ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ）を含む場合には、略々１０，０００個の校正スポット９７がある。
【００６５】
校正スポット９７の場所は、将来の測定のベースとしてメモリに記録される。典型的には、水平方向における任意の２つの隣接する校正スポット９７間の距離は、水平方向における他の２つの隣接する校正スポット９７間の距離と実質的に同じであり、垂直方向においても同様である。これは、図１７Ａおよび図１７Ｂに関して先に述べたように、ビーム・スプリッタ９２の要素間の距離が典型的に実質的に等しいゆえである。それにも拘わらず、小さなばらつきが、校正スポット９７の間隔を僅かに不等にしようとする。従って、校正スポット９７の各々の水平および垂直方向の位置は、将来の計算において用いるために記憶される。
【００６６】
校正スポット９７の各々は、例えば整数の如き一義的なラベルが割当てられる。試験スポット９７の各々のラベルは、将来の計算のために記憶される。
ステップ１１０すなわち測定。試験光要素は、図１７Ａに示されたように挿入される。次に、図１８Ａのステップ１１０において生成される試験スポットを示す簡略化模式図である図１８Ｃを参照する。図１８Ｃは、複数の試験スポット９８を含む。試験スポット９８が図１８Ｂの対応する校正スポット９７とは異なる位置にあることが判る。この位置は、光ビームが異なる場所に衝突することにより試験スポット９８を校正スポット９７とは異なる位置にさせるように、光経路に挿入される光要素８７が光ビームを屈折したかあるいは反射したゆえに異なる。
【００６７】
測定は、下記のステップ１１２および１１４を含む。即ち、
ステップ１１２すなわちイメージの処理すなわち試験スポット９８の位置が取得されて、どの校正スポット９７が試験スポット９８の各々と関連させられるかを判定し、これによりビーム・スプリッタ９２のどの微小要素が校正スポット９７および試験スポット９８の各々と関連させられるかを判定するため処理される。ステップ１１２は、図１９に関して以下に更に詳細に述べる。
【００６８】
ステップ１１４すなわち試験光要素の光学的特性が、望ましくは下式を用いて計算される。以下に述べる式１〜１８ｂにおいて、下記の記号が用いられる。即ち、
ｉ，ｊ：校正スポット９７および試験スポット９８の識別数、
ｘ，ｙ：校正スポット９７の直交座標位置、
ｘ′，ｙ′：試験スポット９８の直交座標位置、
Ｘ，Ｙ：２つのスポット間の直交座標距離、
Ｄ：ビーム・スプリッタ９２とスクリーン間の距離
以下に見出される式１および２は、ＸおよびＹの計算を規定する。
【００６９】
以下に見出される式３ａおよび３ｂは、校正スポット９７の１つおよび対応する試験スポット９８間の変位の計算を規定する。
以下に見出される式４ａおよび４ｂは、スポット９７と９８の所与の関連対の変位と、関連するスポット９７と９８の別の対の変位との計算を規定し、これにより密度の測定を規定する。
以下に見出される式５ないし８は、以降の式において用いられる値を規定し、ここで下つきの「１２」および「１３」がそれぞれの変位の「ｉ，ｊの値」を規定する。
【００７０】
以下に見出される式９ａは、光要素の局所的な最大度（ｌｏｃａｌ ｍａｘｉｍｕｍ ｐｏｗｅｒ）を規定する。
以下に見出される式９ｂは、光要素の局所的な最小度（ｌｏｃａｌ ｍｉｎｉｍｕｍ ｐｏｗｅｒ）を規定する。
以下に見出される式９ｃは、光要素の局所的な円筒状面を規定する。
【００７１】
以下に見出される式９ｄは、光要素の局所的な平均度を規定する。
以下に見出される式１０ａないし１０ｄは、式１１において用いられる値を規定する。
以下に見出される式１１は、光要素の局所軸を規定する。
【００７２】
式１２ａおよび１２ｂについては、図１９に関して以下に述べる。
式１ないし１１に関して説明する上記計算は、レンズの度の局所値（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）の計算を含む。あるいはまた、当技術において周知であり光学研究者たちにより選好されるＺｅｒｎｉｋｅ多項式の如き収差多項式を用いることができる。あるいはまた、別の適切な収差多項式を用いることもできる。
【００７３】
以下に見出される図１３ａは、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式を規定する。数値データとＺｅｒｎｉｋｅ式間の最良の一致は、当技術において周知である方法を用いて計算される。データをＺｅｒｎｉｋｅ式に適合させる典型的な方法は、Ｙｏｇｅｈ Ｊａｌｕｒｉｇ著「エンジニアリングのためのコンピュータ法（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）」（Ａｌｌｙ ａ  ｎｄ Ｂａｃｏｎ社、ページ２７２）に記載されるガウス法（Ｇａｕｓｓｉａｎｍｅｔｈｏｄ）である。
【００７４】
あるいはまた、あるいは更に、レンズの２つの面のいずれかに対して、あるいはそれぞれ両方の面に対して曲率半径マップを計算することが可能である。以下に述べる図２２および図２３の構成は、この目的のためには特に適する。２つの測定は、スクリーン８８の異なる２つの位置により行われる。各位置ごとに、式１ないし１１を参照して先に述べた計算と類似する計算が行われる。
【００７５】
第一に、先に述べた式１ないし３の計算が、スクリーン８８の各位置に対して行われる。次いで、スクリーン８８の各位置に対して、下記の計算が行われる。
第１の位置におけるスクリーン８８上の試験スポット９８の各々に対して、第２の位置におけるスクリーン８８上の対応試験スポットが、対応する校正位置と関連付けることにより、ステップ１１２で先に述べた図１８に関して以下に述べるように識別される。対応する２つの試験スポット９８が、光要素８７とその内面で交差する直線を規定し、ここでこの内面はスクリーン８８に最も近い面として規定される。
【００７６】
一般に、光要素８７の２つの面の１つの曲率半径は、他の面の特性の計算を簡素化するために与えられる。この簡素化の仮定は、典型的に焦点漸進レンズが所与の曲率面である片面において球面／円柱状であり、測定される面である他の面では複雑な形状であるゆえに行われる。あるいはまた、光要素８７は、例えば、ミラーの場合における如き１つのみの光学的面を有する。事例として、本論は、内面の曲率半径が既知であることを前提とする。外面の曲率半径が既知であるならば、同様な計算を行えることが判る。
【００７７】
以下に見出される式１３ｂは、Ｓｈｅｌｌ法を表わす。式１３ｂを用いて、当技術において周知のように、ビーム・スプリッタ９２の関連する微小要素の位置と交差する光要素８７の外面と直角をなすことを見出す。
【００７８】
以下に見出される式１４ａないし１４ｅは、３次元における直角成分の方向および導関数を計算するために用いられる。
以下に見出される式１５ａないし１６ｂは、式１７ないし１８ｂにおいて用いられる値を規定する。
以下に見出される式１７は、最小および最大の局所的度、ｋ1 およびｋ2 をそれぞれ規定する。
【００７９】
以下に見出される式１８ａは、平均度を規定する。
以下に見出される式１８ｂは、円柱度を規定する。
軸、傾斜およびコマ収差の如き他のレンズ特性もまた適切な式を用いて計算で
きることが判る。
【００８０】
先に述べた式１ないし１８ｂは、下記の如くである。
【００８１】
【数１−Ａ】
2008180722.tif 000004
【００８２】
【数１−Ｂ】
2008180722.tif 000005
【００８３】
ステップ１１５すなわちトポグラフィ。レンズの如き光要素８７の特性のレポートが計算され、ユーザに対して出力される。このレポートは、例えば、レンズの度のマップ、レンズの円柱のマップ、レンズの軸のマップ、レンズの３次元ワイヤフレーム・マップ、任意の方向におけるレンズの断面、レンズの曲率半径のマップ、前に測定された反射光要素の特性が差のマップの計算に用いるために記憶される試験光要素と基準光要素間の差のマップ、レンズの品質の表示、ユーザにより選択される予め規定された基準によるレンズの採否の表示、の如きレンズの特性を表わす多数のレポートでよい。
【００８４】
次に、図１８Ａのステップ１１２の動作を示す簡素化フローチャートである図１９を参照する。図１９の方法は、下記のステップを含む。即ち、
ステップ１２０すなわち入入手（Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）。イメージにおける各ピクセルのグレー・レベルが、光検知装置９４により捕捉され、光要素計算装置９６によってメモリに記憶される。望ましくは、グレー・レベル値の２次元アレイが記憶される。各ピクセルのサイズが、測定の精度を決定する。５１２×５１２ピクセルのアレイが望ましい。望ましくは、２５６グレー・レベルが用いられるが、他の数のレベルも使用できる。
【００８５】
ステップ１３０すなわち侵食（Ｅｒｏｓｉｏｎ）。各試験スポット９８に対する最大輝度値を見出すために、ステップ１２０に記憶されたグレースケール値の２次元アレイが調べられる。
【００８６】
アレイにわたる２次元ウインドウを通過して、２次元ウインドウ内のピクセルを調べることによって、ピクセルのアレイが調べられる。望ましくは、ウインドウのサイズは、個々のスポットのサイズに比して大きく、スポット間の距離に比して小さい。一般に、個々のスポットのサイズと、スポット間の距離とは、システムのパラメータ、特に先に述べたステップ１０５で決定される如くビーム・スプリッタ９２のパラメータとして前もって知られる。必要に応じて、ウインドウのサイズは、先に述べたステップ１００において変化することができる。
【００８７】
前記ウインドウは、一時に１ピクセルずつ移動するアレイにわたって通過し、その結果ウインドウがアレイにおけるそれぞれあり得る場所に行くようにする。各場所において、ウインドウ内の全てのピクセルのグレースケール値の関数が計算される。望ましくは、この関数は、閾値にわたる局所最大、典型的には図１８Ａのステップ１００において供給される侵食閾値である。計算される関数値は、輝度の局所最大を表わす。
【００８８】
ウインドウがアレイを通過する時、計算された関数による輝度の最大値を表わす全てのウインドウ場所の局所最大が、光要素計算装置９６によってメモリに記憶される。
ステップ１４０すなわち格子の計算。
【００８９】
次に、図１９のステップ１４０の結果の簡素化模式図である図２０Ａおよび図２０Ｂを参照する。図２０Ａは、校正スポット９７のアレイに加えられる如き結果を示し、図２０Ｂは、試験スポット９８のアレイに加えられる如き結果を示す。図２０Ｂの表示は、全ての試験スポット９８を結合するステップ１４０の方法により生成される格子の事例を示す。
【００９０】
試験光要素の光学的特性を計算するため、各試験スポット９８に対して、どれが対応校正スポット９７、即ち、個々の試験スポット９８を生成する同じ光ビームによって生成される校正スポット９７であるかを判定することが必要である。
【００９１】
ステップ１３０において計算された最大輝度の場所のアレイが、そのアレイの中心から始めて調べられる。最大輝度の場所を結合する格子は、下記のとおり生成される。即ち、
失われた微小要素の場所が最初に決定される。計算のために、略々矩形状に配列された４つの校正スポット９７または４つの試験スポット９８の任意のグループが略々等間隔で隔てられることが仮定される。略々等しい距離より充分に大きな距離、例えば２５％離れた２つの隣接する校正スポット９７あるいは試験スポット９８が存在する場所を見出すため、校正スポット９７および試験スポット９８が調べられる。図２０Ａおよび図２０Ｂに置ける事例に示される如く、失われたスポットが著しく大きな距離にあるスポット間に置かれる。望ましくは、この失われたスポットは、４つの最も近いスポット９７または９８の場所間の線形補間によって位置決めされる。
【００９２】
次いで、校正スポット９７および試験スポット９８間の対応が下記の通り識別される。即ち、
失われた微小要素の場所で始めて、校正スポット９７の失われたスポットの場所を試験スポット９８の失われたスポットの場所と関連付け、
試験スポット９８の最大輝度の各場所ごとに、試験スポット９８の最大輝度の
最も近い８つの場所が識別され、
同様に、校正スポット９７の最大輝度の各場所ごとに、校正スポット９７の最大輝度の最も近い場所が識別され、
前の２つのステップにおいて見出された８つの校正スポット９７と幾何学的に対応する８つの試験スポット９８とが関連するスポットとして識別され、８つの試験スポット９８の各々が関連する校正スポット９７のラベルと対応するラベルに割当てられ、そして
図２０Ａおよび図２０Ｂに示される如く校正および試験スポットの水平および垂直方向にその時の場所と８つの最も近い場所を結ぶ線を表わす表示が、計算装置９６のメモリに記憶される。
【００９３】
このように、試験スポット９８が、個々の試験スポット９８の場所以外の情報によって校正スポット９７に関して識別される。
既に識別された場所を除いて、次に近い場所が識別できるように、最も近い場所の１つが新たなその時の場所となる。最終的に全ての場所が網羅（ｔｒａｖｅｒｓｅ）されるように、新たなその時の場所を選択する際に場所を網羅するように適切な方法を用いることができる。望ましくは、探索時間を最適化する方法が用いられる。望ましい方法の一例は、下記のとおりである。
【００９４】
イメージの中心で始めて、開始する試験スポット９８を選択し、選択されたスポットを処理し、
水平および垂直方向に試験スポット９８の４つの最も近い近隣を識別し、
４つの最も近い近隣の１つを次のスポットとして選択して、この新たに選択されたスポットを処理し、
識別ステップおよび選択ステップを繰返する。
【００９５】
他の多くの探索方法が使用できることが判る。
上記方法が試験スポット９８の各々を対応する校正スポット９７と関連付け、試験スポット９８の全てを結ぶ格子を規定することが判るであろう。また、ビーム・スプリッタ９２における失われた微小要素の場所が校正スポット９７および試験スポット９８の失われたスポットと対応するので、上記方法もまた、試験スポット９８の各々と校正スポット９７の各々とを前記スポットを生成するビーム・スプリッタ９２における対応する微小要素と関連付ける。
【００９６】
試験スポットが全て結ばれない場合は、パラメータが先に述べたようにステップ１００で変更され、全プロセスが再び実施される。
ステップ１５０すなわち中心の計算。試験スポット９８の各々に対する輝度の中心はサブピクセル精度で計算される。最大輝度が中心から外れて位置されると、輝度の中心は、典型的に量子化、ノイズまたは光検知装置９４内部の他の効果により、ステップ１３０において先に計算された最大値と同じ場所にない。
【００９７】
望ましくは、輝度の中心は下記の如く計算される。輝度計算の中心に対しては、試験スポット９８の各々に対する各輝度最大値の中心のウインドウが規定される。輝度ウインドウの中心は、ステップ１３０において記述されたものと類似するが、ステップ１３０において計算された如き２つの隣接する輝度最大値間の距離に等しいサイズであることが望ましい。ウインドウ内部では、輝度座標の中心が先に述べた式１２ａおよび１２ｂを用いてサブピクセル精度で計算され、ここで関数Ｉ（ｉ，ｊ）がスポットｉ，ｊのグレー値である。重力中心は、試験スポット９８の位置と見なされる。
【００９８】
あるいはまた、光の非対称分布の場合、ベッセル関数またはガウス関数の如き対称多項式、あるいはクサイ（ξ）分布の如き非対称関数が選択され、選択された関数に対するデータの最善適合が計算される。スポット９８の位置は、関数のｘ＝０およびｙ＝０の座標位置として規定される。この方法は正確な結果を生じるが、計算は時間を費やしがちである。
【００９９】
次に、図１７Ａおよび図１７Ｂの装置の８つの異なる代替的形態の簡略化された部分ブロック図である図２１ないし図２８を参照する。
図２１は、球状光ビームを用いる光透過形態を示す。球状ビームは、集束あるいは発散のいずれでもよい。球状ビームの曲率半径は、光要素８７の２つの面の１つの曲率半径と略々同じことが望ましい。これは、前記曲率半径を持つビームが対応する曲率半径を持つ光要素８７の面を通過することによっては略々影響を受けない。このように、かかる曲率半径を持つビームは、光要素８７の１つの面、即ち異なる曲率半径を持つ面のみを測定するためには望ましい。
【０１００】
あるいはまた、高い発散を呈する光要素８７の測定における望ましい結果は集束ビームを用いて得られ、高い集束を呈する光要素８７の測定における望ましい結果は発散ビームを用いて得られる。
【０１０１】
図２２は、平行ビームを用いる光透過形態を示す。図２２の形態は２つのスクリーン８８を含み、ビーム・スプリッタ９２が光要素８７の前に配置されている。
図２３は、図２２の形態と類似する形態を示すが、球状ビームを用いる光透過形態を示す。
【０１０２】
図２４は、平行ビームを用いる光反射形態を示す。
図２５は、球状ビームを用いる光反射形態を示す。
図２６は、平行ビームを用いる光反射形態を示す。図２６の形態は、２つのスクリーン８８を含んでいる。
【０１０３】
図２７は、球状ビームを用いる光反射形態を示す。図２７の形態は、２つのスクリーン８８を含む。
図２８は、小さな光ビームがレンズを移動する光反射形態を示す。図２８の形態は、光源９０と光要素８７との間に配置された１つのビーム・スプリッタ１６０を含む。ビーム・スプリッタ１６０は、光ビームを分けるように働き、光要素８７から反射された光ビームの一部をカメラ８９に向けて指向させる。このことは、光要素８７に関して出入りする光経路がこのように光要素８７の光軸に近く保持され、その結果光が共通の光経路に従うので好ましい。
【０１０４】
図１４ないし図２７の形態が同様にビーム・スプリッタを内蔵することが理解される。
図１７Ａおよび図１７Ｂの装置によって生成される如き焦点漸進レンズの円筒状マップの簡略模式図である図２９を参照する。図２９の円筒状マップは、眼の技術において周知のように、円筒状の度の等高線１６５を含む。図１７Ａおよび図１７Ｂ、および図２１ないし図２８の装置が光要素８７において行われる測定を示す広範囲の異なる出力を生じ得ることが理解される。図２９は、単なる事例として示される。
【０１０５】
本発明の装置の多くの代替的形態があることが理解される。先に述べた形態は、単なる事例として記述され、限定と見なされるものではない。
本発明のソフトウエア要素が、必要に応じて、ＲＯＭ（読出し専用メモリー）の形態で実現されることが理解される。ソフトウエア要素は、一般に、従来の技術を用いて必要に応じてハードウエアで実現される。
【０１０６】
明瞭にするため別の実施例の文脈で記述される本発明の種々の特徴もまた１つの実施例において組合わせて提供できることが理解される。逆に、簡単にするため１つの実施例の文脈で記述される本発明の種々の特徴もまた、個々にあるいは適当な一部の組合わせで提供することもできる。
【０１０７】
当業者には、本発明が特に示され本文に記述されたものに限定されるものではないことが理解されよう。むしろ、本発明の範囲は、請求の範囲によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】図１は、微小レンズ列を通過する平坦波面により生成される如き焦点群を示し、
【図２】図２は、図１の微小レンズ列により生成されるイメージを示し、
【図３】図３は、光源と微小レンズ列間に正のレンズを生じる効果を示し、
【図４】図４は、図３の構成により生成されるイメージ、
【図５】図５は、構成中に負のレンズ（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｌｅｎｓ）を生じる効果を示し、
【図６】図６は、図５の構成により生じるイメージ、
【図７】図７は、円柱レンズを示し、
【図８】図８は、図７のレンズのイメージ・パターン、
【図９】図９は、２焦点レンズを示し、
【図１０】図１０は、図９のレンズのイメージ・パターンを示し、
【図１１】図１１は、焦点漸進レンズを示し、
【図１２】図１２は、図１１のレンズのイメージ・パターンを示し、
【図１３】図１３は、光要素が透過において試験されるシステムの構成を示し、
【図１４】図１４は、要素の前面が反射において試験される構成を示し、
【図１５】図１５は、焦点漸進レンズの前面の透過における試験を示し、
【図１６】図１６は、局部的な度（ｐｏｗｅｒ）に対する異なるハッチングを示す度スケールを含む焦点漸進レンズの円筒状マップ、
【図１７Ａ】図１７Ａ本発明の代替的な望ましい実施例により構成され動作する光要素をマッピングする装置の部分ブロック概略図、
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、図１７Ａの装置の概略ブロック図、
【図１８Ａ】図１８Ａは、図１７Ｂの光要素計算装置９６の動作を示す概略フローチャート、
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、図１８Ａのステップ１０５中に生じた校正スポットを示す概略図、
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、図１８Ａのステップ１１０中に生じた試験スポットを示す概略図、
【図１９】図１９は、図１８Ａのステップ１１２の動作を示す概略フローチャート、
【図２０Ａ】図２０Ａは、図１９のステップ１４０の結果の概略図、
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、図１９のステップ１４０の結果の概略図、
【図２１】図２１は、図１７Ａおよび図１７Ｂの装置の８つの異なる代替的な形態の部分ブロック図、
【図２２】図２２は、図１７Ａおよび図１７Ｂの装置の８つの異なる代替的な形態の部分ブロック図、
【図２３】図２３は、図１７Ａおよび図１７Ｂの装置の８つの異なる代替的な形態の部分ブロック図、
【図２４】図２４は、図１７Ａおよび図１７Ｂの装置の８つの異なる代替的な形態の部分ブロック図、
【図２５】図２５は、図１７Ａおよび図１７Ｂの装置の８つの異なる代替的な形態の部分ブロック図、
【図２６】図２６は、図１７Ａおよび図１７Ｂの装置の８つの異なる代替的な形態の部分ブロック図、
【図２７】図２７は、図１７Ａおよび図１７Ｂの装置の８つの異なる代替的な形態の部分ブロック図、
【図２８】図２８は、図１７Ａおよび図１７Ｂの装置の８つの異なる代替的な形態の部分ブロック図、
【図２９】図２９は、図１７Ａおよび図１７Ｂの装置により生成される如き焦点漸進レンズの円筒状マップの概略図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年2月20日(2008.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光要素をマッピングする装置において、
光ビームを照射する光源と、
前記光ビームを対応する複数の光ビーム部分へ分離するよう働く、複数のビーム分離要素を含むビーム分離器であって、否均一な要素の配列を有する少なくとも１つの領域を備えている該ビーム分離器と、
前記複数のビーム分離要素と対応する複数の光スポットを含む光スポット・マップを前記複数の光ビーム部分から生成するよう働く光検知装置と、
前記光スポット・マップ内の否均一なスポットの配列を有する少なくとも１つの領域を検出し、前記光要素により得られた前記否均一な配列のスポットを前記光要素を用いないで得られたスポットに関連づけ、前記光要素を用いないで得られた光スポット・マップからの前記光学素子により得られた前記光スポット・マップ内の前記スポットの変位を得て、該変位から前記光要素の少なくとも１つの特性が得られる装置と、
を備える装置。
【請求項２】
前記ビーム分離器が、液晶装置、微小レンズ、および穴板のいずれかを含む請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記否均一の要素の配列を有する少なくとも１つの領域が、前記複数のビーム分離要素から欠落している逸失要素である請求項１または２に記載された装置。
【請求項４】
前記逸失要素が、置換された窒素穴または微小レンズまたは液晶装置が光を伝導しない様な穴または微小レンズまたは液晶装置を置換した否光伝導素材である請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記光要素の少なくとも１つの特性が、前記光要素の度・マップである請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
光要素をマッピングする方法において、
光ビームを対応する複数の光ビーム部分に分離するように動作する、複数のビーム分離要素からなり、否均一な要素の配列を有する少なくとも１つの領域を含む、ビーム分離器を備え、前記複数のビーム分離要素に対応する複数の校正光スポット・マップを該ビーム分離器から発生するステップと、
前記光要素を前記光ビームに当て、前記複数の光ビーム部分から前記複数のビーム分離要素に対応する複数の試験光スポットを含む試験スポット・マップを発生するステップと、
前記試験光スポット内の前記否均一要素の配列を有する少なくとも１つの領域から生じる試験光スポットを確認するステップと、
前記否均一要素の配列を有するすくなくとも１つの領域内の少なくとも１つの試験光スポットを、前記校正光スポット・マップ内の該試験光スポットに対応する光スポットに関係付けるステップと、
前記少なくとも１つの試験光スポットおよび該試験光スポットに対応する校正スポットとの関係を用いて、前記試験光スポット・マップ内の隣接するスポットを該スポットに対応している校正光スポットに関係付け、前記試験光スポット・マップ内の前記試験光スポットがこれらに対応している校正光スポットに関連づけされるようにするステップと、
前記校正光スポット・マップ内の対応しているスポットの位置からの前記試験光スポット・マップ内の前記光スポット位置の変位から、前記光要素の少なくとも１つの特性を得るステップと、
を備える方法。
【請求項７】
前記ビーム分離器が、液晶装置、微小レンズ、および穴板のいずれかを含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記否均一の要素の配列を有する少なくとも１つの領域が、前記複数のビーム分離要素から欠落している逸失要素のである請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記逸失要素が、置換された穴、微小レンズ、または液晶装置が光を伝導しない様な穴、微小レンズ、または液晶装置を置換した否光伝導素材である請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記光要素の少なくとも１つの特性が、前記光要素の度・マップであるである請求項６ないし９のいずれかに記載の方法。
【外国語明細書】
2008180722000001.pdf