(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長の光束を発するための第１光源と、該第１光源からの光束で被検眼の対象面に向けて照明し、該被検眼対象面から反射して戻ってくる光束を受光するための測定光学系と、該第１光源からの光束で参照反射物の反射面上を微小な領域を照明し、該参照反射物から反射して戻ってくる光束を受光するための参照光学系と、前記測定光学系又は及び参照光学系で受光された反射光束を複数のビームに変換するための第１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第１受光部と、前記測定光学系及び前記参照光学系の光束を交互に前記第１受光部に導くための切換部と、第１受光部で得られた測定光学系からの光束の受光位置及び前記参照光学系からの光束の受光位置に基づいて被検眼の光学特性を求めるための演算制御部と、から構成される眼特性測定装置。
【請求項２】
演算制御部は、測定光学系からの光束を受けた際の前記第１受光部の出力信号から設定用データを得て、ここで得られた設定用データに基づき前記参照光学系の参照反射物の条件を設定する様に構成されている請求項１記載の眼特性測定装置。
【請求項３】
被検眼対象面は、被検眼網膜であり、前記測定光学系は、該第１光源からの光束で被検眼網膜を微小領域で照明する様に構成し、前記演算制御部が、被測定眼の屈折力の光学特性を求める請求項２記載の眼特性測定装置。
【請求項４】
被検眼対象面は、被検眼角膜であり、前記測定光学系は、該第１光源からの光束で略被検眼角膜の曲率中心に向けて照明する様に構成し、前記演算制御部が被測定眼の角膜形状を求める請求項２記載の眼特性測定装置。
【請求項５】
参照反射物は、少なくとも屈折力を有するレンズ部と、拡散作用を有する反射面とで形成し、少なくとも該反射面が微動可能に形成される模型眼とされ、前記演算制御部は、前記模型眼を微動可能に駆動し、ノイズ、例えばスペックルパターン等を除去する請求項２又は請求項３記載の眼特性測定装置。
【請求項６】
演算制御部が求める前記設定用データは、少なくとも被測定眼の概略の球面成分を含むものとし、前記演算制御部は、前記設定用データに応じて参照反射面の位置又は前記レンズ部の屈折力を変化させる請求項５記載の眼特性測定装置。
【請求項７】
演算制御部が求める前記設定用データは、さらに被測定眼の概略の非点収差成分を含むものとし、これに応じて前記レンズ部の屈折力を変化させる請求項６記載の眼特性測定装置。
【請求項８】
参照反射物は、少なくとも所定の曲率を有する反射面で、かつ光軸方向に移動可能に形成され、前記演算制御部が求める前記設定用データは、少なくとも被測定眼の概略の角膜の形状に相当するものを含むものとし、前記演算制御部は、設定用データに応じて、前記反射面を光軸方向の位置を変化させる請求項２又は請求項４記載の眼特性測定装置。
【請求項９】
演算制御部は、設定用データに応じて、参照光学系の光束の収束位置と前記反射面の曲率中心が略一致するように光軸方向へ移動させる請求項８記載の眼特性測定装置。
【請求項１０】
演算制御部が求める前記設定用データは、更に被測定眼の概略の角膜の形状の非点収差成分を含むものとし、前記演算制御部は、前記設定用データに応じて前記レンズ部の屈折力を変化させる請求項９記載の眼特性測定装置。
【請求項１１】
参照反射部は、複数種類用意されており、被検眼の光学特性に応じて、選択可能に構成されている請求項１から請求項４の何れか１項記載の眼特性測定装置。
【請求項１２】
切換部は、測定光学系と参照光学系にそれぞれ配置される一対の検光子で構成されている請求項１から請求項４の何れか１項記載の眼特性測定装置。
【請求項１３】
切換部は、ビームスプリッターを含み、このビームスプリッターは、測定光学系と参照光学系にそれぞれ配置されるひし型プリズムで構成されている請求項１から請求項４の何れか１項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、被検眼の光学特性を測定する際に、参照光路での測定データとの関係からの差分をとることにより、高精度の測定を行う測定装置であり、特に、測定受光系とは、別の参照光学系を備えた眼特性測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
眼特性測定装置の測定結果には、眼の収差と測定装置の収差との両方が含まれている。従って、機器の収差をキャンセルするために、予め収差のない被検物を使用して機器の収差を測定することが行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の方法では、初期に測定したデータを使用するため、その後に生じた機器の歪や、温度による変形等に起因する機器の収差に含まれてしまうという問題点があった。
【０００４】
従って、測定時の収差を完璧に取り除くことができ、極めて正確な測定を行うことができる眼特性測定装置の出現が強く望まれていた。
【０００５】
【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ための第１光源と、該第１光源からの光束で被検眼の対象面に向けて照明し、該被検眼対象面から反射して戻ってくる光束を受光するための測定光学系と、該第１光源からの光束で参照反射物の反射面上を微小な領域を照明し、該参照反射物から反射して戻ってくる光束を受光するための参照光学系と、前記測定光学系又は及び参照光学系で受光された反射光束を複数のビームに変換するための第１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第１受光部と、前記測定光学系及び前記参照光学系の光束を交互に前記第１受光部に導くための切換部と、第１受光部で得られた測定光学系からの光束の受光位置及び前記参照光学系からの光束の受光位置に基づいて被検眼の光学特性を求めるための演算制御部とから構成されている。
【０００６】
また本発明の演算制御部は、測定光学系からの光束を受けた際の前記第１受光部の出力信号から設定用データを得て、ここで得られた設定用データに基づき前記参照光学系の参照反射物の条件を設定する様に構成することもできる。
【０００７】
更に本発明の被検眼対象面は、被検眼網膜であり、前記測定光学系は、該第１光源からの光束で被検眼網膜を微小領域で照明する様に構成し、前記演算制御部が、被測定眼の屈折力の光学特性を求める構成にすることもできる。
【０００８】
そして本発明の被検眼対象面は、被検眼角膜であり、前記測定光学系は、該第１光源からの光束で略被検眼角膜の曲率中心に向けて照明する様に構成し、前記演算制御部が被測定眼の角膜形状を求める構成にすることもできる。
【０００９】
また本発明の参照反射物は、少なくとも屈折力を有するレンズ部と、拡散作用を有する反射面とで形成し、少なくとも該反射面が微動可能に形成される模型眼とされ、前記演算制御部は、前記模型眼を微動可能に駆動し、ノイズ、例えばスペックルパターン等を除去する構成にすることもできる。
【００１０】
更に本発明の演算制御部が求める前記設定用データは、少なくとも被測定眼の概略の球面成分を含むものとし、前記演算制御部は、前記設定用データに応じて参照反射面の位置又は前記レンズ部の屈折力を変化させる構成にすることもできる。
【００１１】
そして本発明の演算制御部が求める前記設定用データは、さらに被測定眼の非点収差成分を含むものとし、これに応じて前記レンズ部の屈折力を変化させる構成にすることもできる。
【００１２】
また本発明の参照反射物は、少なくとも所定の曲率を有する反射面で、かつ光軸方向に移動可能に形成され、前記演算制御部が求める前記設定用データは、少なくとも被測定眼の角膜の形状に相当するものを含むものとし、前記演算制御部は、設定用データに応じて、前記反射面を光軸方向の位置を変化させる構成にすることもできる。
【００１３】
更に本発明の演算制御部は、設定用データに応じて、参照光学系の光束の収束位置と前記反射面の曲率中心が略一致するように光軸方向へ移動させる構成にすることもできる。
【００１４】
そして本発明の演算制御部が求める前記設定用データは、更に被測定眼の非点収差成分を含むものとし、前記演算制御部は、前記設定用データに応じて前記レンズ部の屈折力を変化させる構成にすることもできる。
【００１５】
また本発明の参照反射部は、複数種類用意されており、被検眼の光学特性に応じて、選択可能に構成することもできる。
【００１６】
更に本発明の切換部は、測定光学系と参照光学系にそれぞれ配置される一対の検光子で構成することもできる。
【００１７】
そして本発明の切換部は、ビームスプリッターを含み、このビームスプリッターは、測定光学系と参照光学系にそれぞれ配置されるひし型プリズムで構成することもできる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、第１光源が第１波長の光束を発し、
測定光学系が、第１光源からの光束で被検眼の対象面に向けて照明し、被検眼対象面から反射して戻ってくる光束を受光し、参照光学系が、第１光源からの光束で参照反射物の反射面上を微小な領域を照明し、参照反射物から反射して戻ってくる光束を受光し、第１変換部材が、測定光学系又は及び参照光学系で受光された反射光束を複数のビームに変換し、第１受光部が、変換部材で変換された複数の光束を受光し、切換部が、測定光学系及び参照光学系の光束を交互に第１受光部に導き、演算制御部が、第１受光部で得られた測定光学系からの光束の受光位置及び参照光学系からの光束の受光位置に基づいて被検眼の光学特性を求めることができる。
【００１９】
また本発明の演算制御部は、測定光学系からの光束を受けた際の第１受光部の出力信号から設定用データを得て、ここで得られた設定用データに基づき参照光学系の参照反射物の条件を設定することもできる。
【００２０】
更に本発明の被検眼対象面は、被検眼網膜であり、測定光学系は、第１光源からの光束で被検眼網膜を微小領域で照明し、演算制御部が、被測定眼の屈折力の光学特性を求めることもできる。
【００２１】
そして本発明の被検眼対象面は、被検眼角膜であり、測定光学系は、第１光源からの光束で略被検眼角膜の曲率中心に向けて照明し、演算制御部が被測定眼の角膜形状を求めることもできる。
【００２２】
また本発明の参照反射物は、少なくとも屈折力を有するレンズ部と、拡散作用を有する反射面とで形成し、少なくとも該反射面が微動可能に形成される模型眼とされ、演算制御部は、模型眼を微動可能に駆動し、ノイズ、例えばスペックルパターン等を除去することもできる。
【００２３】
更に本発明の演算制御部が求める設定用データは、少なくとも被測定眼の概略の球面成分を含むものとし、演算制御部は、設定用データに応じて参照反射面の位置又はレンズ部の屈折力を変化させることもできる。
【００２４】
そして本発明の演算制御部が求める設定用データは、さらに被測定眼の非点収差成分を含むものとし、これに応じてレンズ部の屈折力を変化させることもできる。
【００２５】
また本発明の参照反射物は、少なくとも所定の曲率を有する反射面で、かつ光軸方向に移動可能に形成され、演算制御部が求める設定用データは、少なくとも被測定眼の角膜の形状に相当するものを含むものとし、演算制御部は、設定用データに応じて、反射面を光軸方向の位置を変化させることもできる。
【００２６】
更に本発明の演算制御部は、設定用データに応じて、参照光学系の光束の収束位置と反射面の曲率中心が略一致するように光軸方向へ移動させることもできる。
【００２７】
そして本発明の演算制御部が求める設定用データは、更に被測定眼の非点収差成分を含むものとし、演算制御部は、設定用データに応じてレンズ部の屈折力を変化させることもできる。
【００２８】
また本発明の参照反射部は、複数種類用意されており、被検眼の光学特性に応じて、選択可能に構成することもできる。
【００２９】
更に本発明の切換部は、測定光学系と参照光学系にそれぞれ配置される一対の検光子にすることもできる。
【００３０】
そして本発明の切換部は、ビームスプリッターを含み、このビームスプリッターは、測定光学系と参照光学系にそれぞれ配置されるひし型プリズムで構成することもできる。
【００３１】
【実施例】
【００３２】
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
【００３３】
［第１実施例］
【００３４】
本発明の第１実施例である眼特性測定装置１００００は、図１に示す様に、第１波長の光束を発するための第１の光源部１００と、第１の光源部１００からの光束で被検眼網膜上で微小な領域を、その照明条件を変化可能に照明するための第１照明光学系２００Ａと、被検眼網膜から反射して戻ってくる光束の一部を、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４００を介して第１受光部５１０に導くための第１受光光学系３００Ａと、第２の光源部１１０からの光束を、集光レンズ３６０、ビームスプリッター３５０、３４０を介して対象物である被検眼１０００を略平行な光束で照明する第２照明光学系２００Ｂと、前眼部から反射して戻ってくる第２光束を第２受光部５２０に導くための第２受光光学系３００Ｂと、光束の傾き角に対応する第１受光部５１０からの第１信号に基づき、被検眼の光学特性を求めるための演算部６００とから構成されている。なお、第１の光源部１００は第１光源に該当し、第１照明光学系２００Ａが測定光学系に該当する。
【００３５】
そして演算部６００が、制御部６１０を含む全体の制御を司っている。更に、制御部６１０は、第１受光部５１０、第２受光部５２０、第３受光部５３０からの信号▲４▼、▲８▼、（１１）からの信号を受け取り、第１の光源部１００乃至第４の光源部１３０の点滅制御及び、第１駆動部９１０乃至第４駆動部９４０の駆動を司るとともに、表示部７００、メモリ８００の制御を行う。なお第１受光部５１０からの信号▲４▼は、設定用データを形成することができる。
【００３６】
第１の光源部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実施例の第１の光源部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。
【００３７】
また、本第１実施例の第１の光源部１００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。
【００３８】
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。
【００３９】
本第１実施例の照明用の第１の光源部１００の波長は、赤外域の波長、例えば７８０ｎｍを使用することができる。
【００４０】
第１照明光学系２００Ａは、第１の光源部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。第１照明光学系２００Ａは、第１の光源部１００と第１のコリメータレンズ２１０とシリンドカルレンズ２２０とからなり、被検眼１０００を照明するものである。
【００４１】
第１受光光学系３００Ａは、被検眼網膜から反射して戻ってくる光束を受光し第１受光部５１０に導くためのものである。第１受光光学系３００Ａは、第１のチョッパ３１１Ａと、プリズム３３１と、第２のアフォーカルレンズ３１２と、第１受光手段３０１Ａとから構成されている。また、第１受光手段３０１Ａは、第１のコリメートレンズ３２０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、第１受光部５１０とから構成されている。
【００４２】
また、第１受光光学系３００Ａには、ビームスプリッター３３１が挿入されており、ビームスプリッター３３１は、第１照明光学系２００Ａからの光を分離し、一方を測定光学系２０１Ａにを介して被検眼１０００に向かわせ、他方を参照光路２０２Ａを介して参照反射部２０００に向かわせる。
【００４３】
さらに、ビームスプリッター３３１は、被検眼１０００で散乱された散乱光を通過させ、参照反射面２０００ａで散乱された散乱光を反射させ、第１受光光学系３００Ａに導くものである。図１では、ビームスプリッター３３１が、ビームスプリッター面を有する貼り合わせプリズムで構成されているが、ビームスプリッター３３１を薄膜であるペリクルにより構成することもできる。ビームスプリッター３３１を菱形プリズムによって形成することにより、光軸に対して入射又は射出面が直交から僅かに傾斜することとなり有害反射光の影響を低減させることができる。
【００４４】
参照光路２０２Ａは、第２のチョッパ３１１Ｂと集光レンズ３８０とから構成されている。参照光路２０２Ａには、微動可能な参照反射面２３０が、さらに設定データとしての被検眼の球面成分に応じてその位置を変化できるように構成されている。
【００４５】
ここで参照反射部２０００は、少なくとも屈折力を有するレンズ部と、拡散作用を有する反射面とから形成されている。参照反射部２０００は例えば、模型眼等が該当する。この模型眼に使用するレンズ部の収差は、設計値から求めたものと、ある決まったディオプター位置において、干渉計で測定したものを考慮する。
なお、模型眼の眼底が拡散板となっている。
【００４６】
また、参照反射部は、図１０に示すように、一面を球面２４０で形成し、他面を拡散面２４２で形成したガラスロッド２０００Ａにより構成することもできる。ここで、一面の球面が角膜に相当し、拡散面２４２が網膜に相当するものとなる。屈折力測定の場合には、被検眼の球面成分に応じて球面２４０と拡散面２４２までの間隔を異ならせたガラスロッド２０００Ａを複数用意しておき、これを被検眼の球面成分に応じて適切なガラスロッドを選択して測定する。必要に応じて、球面の曲率半径が異なるもの又は球面の曲率半径及び球面２４０と拡散面２４２までの間隔が異なるものを用意しておきこれらを選択するようにしてもかまわない。
【００４７】
角膜測定の場合には、被検眼の球面成分に応じて球面２４０の曲率半径を異ならせたガラスロッド２０００Ａを複数用意しておき、これを被検眼の球面成分に応じて適切なガラスロッドを選択して測定する。
【００４８】
被検眼１０００のＳに合わせて参照反射部２０００と眼底の距離Ｌを調節する。即ち、Ｌ＝ｆ／（１＋ｆＤ）となる。ここで、レンズ部の焦点距離をｆとし、被検眼１０００の屈折力をＤとする。なお参照光路２０２Ａは、参照光学系に該当するものである。
【００４９】
被検眼１０００の網膜に点光源が照明されるように第１照明光学系２００Ａを光軸方向に移動させれば、光束の収束度合いを変化させることができるが、この変化に応じて、参照光路２０２Ａの集光レンズ３８０により、第１照明光学系２００Ａの光束が参照反射部２０００上に収束する様に、少なくとも参照反射部２０００を、必要に応じて集光レンズ３８０を光軸方向に移動させる。いわゆる眼軸長の調整に相当するものである。
【００５０】
第１受光部５１０は、変換部材４００を通過した第１受光光学系３００Ａからの光を受光し、第１信号▲４▼を生成するためのものである。
【００５１】
第１の光源部１００に対して被検眼１０００の眼底及び参照反射面２３０とが共役となっており、被検眼１０００の眼底及び参照反射面２３０の眼底（模型眼の眼底に相当する）と第１受光部５１０とが共役となっている。更に、変換部材４００と瞳孔も共役となっており、瞳孔と参照反射面２３０の瞳が共役となっている。
【００５２】
即ち、第１のアフォーカルレンズ３１０の前側焦点は、被検査対象物である被検眼前眼部と略一致している。
【００５３】
そして、第１照明光学系２００Ａと第１受光光学系３００Ａとは、第１の光源部１００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５１０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５１０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。この結果、第１の光源部１００からの光束が、被検眼眼底上で集光することとなる。第１の光源部１００は、測定準備が整ってから一定の短時間だけ点灯する様に構成されていることが望ましい。
【００５４】
次に、変換部材４００について説明する。
【００５５】
第１受光光学系３００Ａに配置された変換部材４００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。
【００５６】
測定対象部を球面成分と３次の非点収差以外のその他の高次収差まで測定するためには、測定対象物を介した少なくとも１７本のビームで測定する必要がある。
変換部材の一例を図９ａ、図９ｂで示す。何れも中心の開口が光学系の光軸に一致して配置される。
【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、集光点と平行な出射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、９８％の集光効率を実現できる。
【００５９】
眼底からの反射光は、第２のアフォーカルレンズ３１２及びコリメートレンズ３２０を通過し、変換部材４００を介して、その１次光として第１受光部５１０上に集光する。ここで０次光は透過光束に相当し、１次光は収束光束に相当する。
【００６０】
また変換部材４００は、少なくとも１７個の領域に分けられた各領域において、収束作用を行うマイクロレンズ部又は回折作用を行う開口部分で構成することも可能である。
【００６１】
本第１実施例の変換部材４００は、反射光束を少なくとも１７本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。
【００６２】
次に第１受光部５１０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、リードアウトノイズの少ないＣＣＤが採用されている。ＣＣＤは、他に低ノイズタイプの一般的なものから測定用の２０００＊２０００素子の冷却ＣＣＤ等、何れのタイプのものが使用できる。
【００６３】
低ノイズタイプのＣＣＤとそのドライバーからの画像信号出力は、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。
【００６４】
更に、対象物である被検眼１０００と光学特性測定装置１００００との作動距離を調整する作動距離調整光学系、対象物である被検眼１０００と光学特性測定装置１００００との光軸と直交方向の位置関係を調整するアライメント光学系、及び対象物を照明するための第２照明光学系２００Ｂが設けられている。
【００６５】
アライメントは、次の様に行われる。第２照明光学系２００Ｂの第２の光源部１１０からの光束を、集光レンズ３６０、ビームスプリッター３５０、３４０を介して対象物である被検眼１０００を略平行な光束で照明する。被検眼角膜で反射した反射光束は、あたかも角膜曲率半径の１／２の点から射出したような発散光束で射出される。この発散光束は、第２受光光学系３００Ｂであるビームスプリッター３５０、３４０及び集光レンズ３７０を介して第２受光部５２０でスポット像として受光される。第２受光部５２０上でスポット像が光軸上から外れている場合には、これが光軸上にくる様に光学特性測定装置１００００本体を上下左右に移動調整する。第２受光部５２０上でスポット像が光軸上に一致したときに、アライメント調整が完了する。
【００６６】
第２の光源部１１０の波長は、第１の光源部１００の波長と異なり、これよりも長い波長、例えば９４０ｎｍが選択できる。なお、第２の光源部１１０と瞳孔が共役であり、瞳孔と第２受光部５２０とが共役となっている。
【００６７】
ビームスプリッター３４０が、第１の光源部１００の波長を透過し、第２の光源部１１０の波長を反射するようなダイクロイックミラーで形成することにより、互いの光束がもう一方の光学系に入りノイズとなることを防止できる。
【００６８】
次に、作動距離調整は、第４の光源部１３０から射出された光軸付近の光束を対象物に向けて照射し、対象物である被検眼角膜から反射された光を集光レンズ５３１を介して第３受光部５３０により受光することにより行われる。第３受光部５３０は、第４の光源部１３０と光軸と第３受光部５３０とを含む面内の光束位置の変化を検出できるものであれば足り、例えば、その面内に配置した一次元ＣＣＤやポジションセンシングディバイス（ＰＳＤ）により構成することができる。
【００６９】
被検眼が適正作動距離にある場合には、第３受光部５３０の光軸上に第４の光源部１３０からのスポット像が形成され、適正作動距離から前後に外れたときには、それぞれ光軸より上又は下にスポット像が形成されることとなる。
【００７０】
ここで、光学特性測定装置１００００の電気的な構成を図２に基づいて説明する。眼特性測定装置１００００の電気的な構成は、演算部６００と、制御部６１０と、表示部７００と、メモリ８００と、第１の駆動部９１０と、第２の駆動部９２０と、第３の駆動部９２０と、第４の駆動部９３０とから構成されている。
【００７１】
制御部６１０は、演算部６００からの制御信号に基づいて、第１の光源部１００〜第４の光源１３０の点灯、消灯を制御したり、第１の駆動部９１０と第２の駆動部９２０と第３の駆動部９３０と第４の駆動部９４０とを制御するためのものである。
【００７２】
第１の駆動部９１０は、演算部６００に入力された第１受光部５１０からの信号に基づいて、第１照明光学系２００Ａ全体を光軸方向に移動させ、又は第１照明系２００Ａの第１のシリンダーレンズ２２０を光軸周りに回転調節させるためのものである、第１の駆動部９１０は適宜のレンズ移動手段を駆動させて、照明光学系２００Ａの移動、調節が行われる様に構成されている。従って第１の駆動部９１０は、被検眼の網膜に点光源が照明される様に第１照明光学系２００Ａ全体を光軸方向に移動等させるものである。
【００７３】
第２の駆動部９２０は、演算部６００に入力された第１受光部５１０からの信号に基づいて、第１受光光学系３００Ａ全体を光軸方向に移動させるためのものである。第２の駆動部９２０は、適宜のレンズ移動手段を駆動させて、第１受光光学系３０１Ａの移動、調節が行われる様に構成されている。
【００７４】
第３の駆動部９３０は、演算部６００からの制御信号に基づいて、第１のチョッパ３１１Ａと第２のチョッパ３１１Ｂを制御駆動するためのものである。
【００７５】
プリズム３３１の射出側に置かれた第１のチョッパ３１１Ａと第２のチョッパ３１１Ｂとは、切替部に該当するもので検光子に相当するものであり、第１照明光学系２００Ａからの光を、測定光学系２０１Ａと参照光路２０２Ａとに交互に切り替えることができる。
【００７６】
演算部６００が第３の駆動部９３０を駆動し、被検眼１０００側である第１のチョッパ３１１Ａを開き、模型眼側である第２のチョッパ３１１Ｂを閉じれば、測定光学系２０１Ａが選択され、被検眼１０００側である第１のチョッパ３１１Ａを閉じ、模型眼側である第２のチョッパ３１１Ｂを開ければ、参照光路２０２Ａが選択される。
【００７７】
なおプリズム３３１は、第１照明光学系２００Ａからの光を反射させて被検眼１０００に向かわせる測定光学系２０１Ａと、第１照明光学系２００Ａからの光を透過させて参照反射部２０００に向かわせる参照光路２０２Ａとに分離するためのものである。プリズム３３１は偏光ビームスプリッタにすることもでき、例えば、Ｓ偏光で反射、Ｐ偏光で透過の偏光ビームスプリッタを採用し、第１受光光学系３００Ａ内に、Ｓ偏光又はＰ偏光で透過の検光子を配置する構成にすることもできる。
【００７８】
参照光路２０２Ａは、第２のチョッパ３１１Ｂと集光レンズ３８０とから構成されている。参照光路２０２Ａには、微動可能な参照反射部２０００が配置されている。なお参照反射部２０００は、参照反射物に該当するものである。
【００７９】
第４の駆動部９４０は、演算部６００からの制御信号に基づいて、参照反射部２０００を微動させるものである。参照反射部２０００は、適宜の拡散板から構成されている。参照反射部２０００を微動させることにより、スペックル等のノイズの影響を除去することができる。参照反射部２０００は、レボルバー式として、数種類を交換可能に構成することもできる。
【００８０】
この第４の駆動部９４０は、例えば図３（ａ）に示す様に、参照反射部２０００を左右に移動可能なレール２１００上に配置し、バネ２２００の弾性復原力に抗して参照反射部２０００を起立させ、ビエゾ手段２３００を駆動させることにより、参照反射部２０００を移動させることができる。
【００８１】
また第４の駆動部９４０は、図３（ｂ）に示す様に、参照反射部２０００にモータ２４００を連結し、参照反射部２０００を回転させる構成にすることもできる。
【００８２】
更に第４の駆動部９４０は、図３（ｂ）に示す様に、参照反射部２０００を２次元方向に移動可能なステージ２５００に取付け、参照反射部２０００を微動させることもできる。
【００８３】
まず、全体の測定を第６図に基づいて説明する。
【００８４】
まず、Ｓ１で測定を開始する。次にＳ２では、設定データ測定のために、演算部６００が第３の駆動部９３０を駆動し、被検眼１０００側である第１チョッパ３１１Ａを開き、模型眼側である第２のチョッパ３１１Ｂを閉じる。
【００８５】
Ｓ３においては、後に詳細に説明する図５の「眼の測定（Ａ−２）」を行い、第１受光光学系に存在している収差を含んだ被検眼の測定結果を測定するとともに、参照反射部２０００を被検眼に併せて設定するための設定データが求められる。この設定データは、具体的には、仮に与えられた正視のスポット像から得られた重心位置からの被検眼から得られたスポット像から得られた重心位置のずれ量から得られた（Ｓ、Ｃ、ＡＸ）である。
【００８６】
Ｓ４では、演算部６００が、Ｓ３において求められた設定データに基づき第３駆動部９３０を駆動し、模型眼側である第２のチョッパ３１１Ｂを開き、被検眼１０００側である第１チョッパ３１１Ａを閉じる。
【００８７】
そしてＳ５では、図４の「参照反射部の測定（Ａー１）」を実行する。即ち、参照反射部を被検眼の屈折力に応じて、集光レンズ部３８０と参照反射面２３０の間隔の調整が行われる。具体的には、被検眼の屈折力と角膜曲率に応じて、間隔Ｌ＝ｆ／（１＋ｆＤ）となるようにする。ここで、レンズ部の焦点距離をｆとし、被検眼１０００の屈折力をＤとする。
【００８８】
更にＳ６では、被検眼１０００と参照反射部２０００（模型眼）との第１受光部５１０上のスポット像の重心位置のずれ量を算出する。
【００８９】
Ｓ７では、後述する第４式及び第５式に基づいて、ゼルニケ係数の算出を行う。
【００９０】
そしてＳ８では、演算された（Ｓ、Ｃ、ＡＸ、ＳＡ、Ｃｏｍａ、・・・・・）等を表示部７００に表示する。
【００９１】
そしてＳ９で測定を終了するか否かを判断し、終了する場合には、Ｓ１０に進み測定を終了する。またＳ１０で測定を終了しない場合には、Ｓ２に戻る様に構成されている。
【００９２】
上述したフローチャートの内、Ｓ３で行われる「眼の測定（Ａー２）」の処理を図５に基づき、以下に説明する。
【００９３】
「眼の測定（Ａー２）」
【００９４】
ステップ１（以下、Ｓ１と略する）で、測定を開始する。次にＳ２で、被検眼の位置のアライメント調整を行う。
【００９５】
そしてＳ３では、第１受光部５１０によりスポット像を撮像する。次にＳ４で重心位置を検出する。
【００９６】
更にＳ５で、正視の重心位置からのずれ量を算出する。ここで正視の重心位置とは、正視の被検眼を測定した際に、被検眼眼底から反射された光束が変換部材４００によって第１受光部５１０上に形成される集光光束の重心位置を意味している。
【００９７】
そしてＳ６では、後述する第４式及び第５式に基づいて、ゼルニケ係数の算出を行う。Ｓ６で、ゼルニケ係数の算出を行った後、Ｓ７に進んで測定を終了する。
【００９８】
上述したフローチャートの内、Ｓ５で行われる「参照反射部の測定（Ａー１）」の処理を図４に基づき、以下に説明する。
【００９９】
「参照反射部の測定（Ａー１）」
【０１００】
図４に基づいて参照反射部の測定を説明する。ステップ１（以下、Ｓ１と略する）で、測定を開始する。次にＳ２では、被検眼１０００の（Ｓ、Ｃ、ＡＸ） に近い参照反射部２０００（模型眼）を設置する。そしてＳ３では、第１受光部５１０から画像データを取得する。
【０１０１】
更にＳ４では、重心位置を検出する。この重心位置は、例えば、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。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。Ｓ４で重心位置を検出した後、Ｓ５で参照反射部２０００の測定を終了する。
【０１０２】
［第２実施例］
【０１０３】
本発明の第２実施例の光学特性測定装置２００００は、角膜形状を測定する場合の光学的構成である。図７に示す様に光学的構成は、第１実施例と略同様であり、角膜が測定可能に構成されている。
【０１０４】
図７を参照しながら、第１実施例と相違する点を中心に説明する。受光光学系においては、作動距離光学系である第３受光部５３０の出力により適切な作動距離調整及びアライメント光学系の第２受光部５２０の出力により、適切なアライメント調整がなされた状態で、第１受光部５１０は、被検眼角膜の曲率中心と対物レンズ３１０及びコリメートレンズ３２０を介して共役関係となる様に配置されている。即ち、第１光源１００と被検眼１０００の角膜の曲率中心とが共役であり、参照反射部２０００（模型眼）の曲率中心と第１受光部５１０とが共役となっている。更に、第２光源１１０と被検眼１０００の瞳孔とが共役であり、瞳孔と第２受光部５２０とが共役となっている。
【０１０５】
アライメントは、次の様に行われる。第２照明光学系２００Ｂの第２の光源部１１０からの光束を集光レンズ３７０、ビームスプリッター３５０、３４０を介して対象物である被検眼１０００を略平行な光束で照明する。被検眼角膜で反射した反射光束は、あたかも角膜曲率半径の１／２の点から射出したような発散光束で射出される。この発散光束は、第２受光光学系３００Ｂであるビームスプリッター３５０、３４０及び集光レンズ３７０を介して第２受光部５２０でスポット像として受光される。第２受光部５２０上でスポット像が光軸上から外れている場合には、これが光軸上にくる様に光学特性測定装置１００００本体を上下左右に移動調整する。第２受光部５２０上でスポット像が光軸上に一致したときに、アライメント調整が完了する。
【０１０６】
第２の光源部１１０の波長は、第１の光源部１００の波長と異なり、これよりも長い波長、例えば９４０ｎｍが選択できる。
【０１０７】
第２アフォーカルレンズ３１２の前側焦点位置は、第１実施例とは異なり、被検眼角膜と略一致している。
【０１０８】
また同様に適切な作動距離及び適切なアライメント調整がなされた状態で、第１照明光学系２００Ａの照明光束が被検眼１０００の角膜の曲率中心に向かって収束するように第１照明光学系２００Ａを移動・調整する。正しく、第１照明光学系２００Ａの照明光束が被検眼１０００の角膜の曲率中心に向かって収束しているかどうかは、第１照明光学系２００Ａを光軸方向に微動させ、その前後で、第１受光部５１０の出力が最大となるように、移動・調整が行われる。
【０１０９】
角膜形状は、まず適切な作動距離調整がなされた状態で、第１照明光学系２００Ａからの光束が角膜曲率中心に収束するように、第１照明光学系２００Ａ及びこれと連動して第１受光光学系３００Ａを移動させ、第１受光光学系３００Ａの第１受光部５１０の出力が最大となったときの、角膜頂点位置と第１受光光学系３００Ａの収束位置までの距離が角膜の曲率半径に対応することとなる。
【０１１０】
即ち、作動距離調整が完了したこととなる。
【０１１１】
被検眼１０００の角膜の曲率中心に光束が収束する様に、第１照明光学系２００Ａを光軸方向に移動させれば、光束の収束度合いを変化させることができるが、この変化に応じて、参照光路２０２Ａのレンズ３８０により、第１照明光学系２００Ａの光束がレンズ３８０の前面の曲率中心に向かって収束する様にレンズ３８０を光軸方向に移動させる。いわゆる眼軸長の調整に相当するものである。
【０１１２】
本第２実施例での具体的な測定方法・手順に関しては、第１実施例で説明した図６と略同様のため、その詳細な説明は省略する。
【０１１３】
求められたゼルニケ多項式が角膜の光学的特性（形状、曲率半径、パワーなど）を表すこととなる。
【０１１４】
なお、その他の構成、作用等は、第１実施例と同様であるから説明を省略する。
【０１１５】
［第３実施例］
【０１１６】
第１実施例の屈折力を計測する光学特性測定装置１００００と、第２実施例の角膜形状を計測する光学特性測定装置２００００とを、組み合わせることもできる。
【０１１７】
「測定原理」
【０１１８】
ここで、第１受光部５１０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６００の動作原理について詳細に説明する。
【０１１９】
本発明によって測定されるものは、眼の波面収差である。
【０１２０】
変換部材４００の縦横の座標をＸ、Ｙとし、 第１受光部５１０の縦横座標を ｘ、ｙとすれば、
【０１２１】
一般に第３式で表される波面Ｗ（Ｘ、Ｙ）は、下記の第１式と第２式の関係で結び付けられる。
【０１２２】
「数１」
0004517211.tif 000002
【０１２３】
・・・・・第１式
【０１２４】
「数２」
0004517211.tif 000003
【０１２５】
・・・・・第２式
【０１２６】
「数３」
0004517211.tif 000004
【０１２７】
・・・・・第３式
【０１２８】
そこで、第３式の両辺を、変換部材４００上の座標Ｘ、Ｙでそれぞれ微分し、第１式と第２式の左辺に代入すると、Ｃｉｊ の多項式を得ることができる。
【０１２９】
なお、第３式のＺｉｊ は、ゼルニケの多項式と呼ばれるものであり、 下記の第４式と第５式で表されるものである。
【０１３０】
「数４」
0004517211.tif 000005
【０１３１】
・・・・・第４式
【０１３２】
「数５」
0004517211.tif 000006
【０１３３】
・・・・・第５式
【０１３４】
そして、下記の第６式の自乗誤差を最小にすることにより、未知量のＣｉｊを求めることができる。
【０１３５】
「数６」
0004517211.tif 000007
【０１３６】
・・・・・第６式
【０１３７】
以上の様に求められたＣｉｊ を利用することにより、眼の光学的に重要なパラメータとして利用することができる。
【０１３８】
ここで、ゼルニケの多項式の意味を示す。
【０１３９】
Ｚ１０、Ｚ１１    ティルト
Ｚ２１          デフォーカス
Ｚ２０、Ｚ２２    ３次非点収差
Ｚ３０、Ｚ３３    矢状収差
Ｚ３１、Ｚ３２    ３次コマ収差
Ｚ４２          ３次球面収差
Ｚ４１、Ｚ４３    ５次非点収差
Ｚ５２、Ｚ５３    ５次コマ収差
Ｚ６３          ５次球面収差
Ｚ８４          ７次球面収差
【０１４０】
「参照反射部２０００による機器の収差の除去について」
【０１４１】
Ｘ−Ｙ平面（瞳）と、Ｘ１−Ｙ１平面（ハルトマン板）は、光学的に共役（倍率：β）である。ｆは、ハルトマン板（４００）からＣＣＤ（第１の受光部５１０）までの距離であり、ハルトマン板（４００）のマイクロレンズの焦点距離に等しい。
【０１４２】
図８に示す様に、Ｘ２を測定器の光学系が無収差の場合のハルトマン像点位置とし、Ｘ２’を測定器の収差のみのハルトマン像点位置とし、Ｘ２”を被検眼１０００の収差＋測定器の収差を含んだハルトマン像点位置とすると、
【０１４３】
被検眼１０００の収差と測定装置の測定光学系の収差を含んだ波面収差ＷＴは、次式で表される。
【０１４４】
「数７」
0004517211.tif 000008
【０１４５】
・・・・・第７式
【０１４６】
が成り立つ。
【０１４７】
以後、Ｙに関する式は、ＸをＹに置き換えればよいので、省略する。
【０１４８】
ここで、ＷＲ  を測定装置の測定光学系の波面収差とすれば、
【０１４９】
「数８」
0004517211.tif 000009
【０１５０】
・・・・・第８式
【０１５１】
ここで、ＷＥ を測定眼の波面収差とすれば、
【０１５２】
「数９」
0004517211.tif 000010
【０１５３】
・・・・・第９式
【０１５４】
Ｘ２は、計算上の参照点とも考えられ、この点を参照点とした計算には、波面収差ＷＴ に眼の収差と測定装置の収差との両方が含まれている。従って、機器の収差をキャンセルするために、従来技術では、予め収差のない被検物を使用して機器の収差を測定することが行われていた。
【０１５５】
しかし、この方法では、初期に測定したデータを使用するため、その後に生じた機器の歪や、温度による変形等に起因する機器の収差に含まれてしまう。このため、ＷＴ：参照反射部２０００の収差＋初期測定後に生じた収差となる。
【０１５６】
本発明では、毎回参照光路を測定し、そこで測定されたスポットの位置をＸ２’とすることにより、測定時の収差を完璧に取り除くことができ、極めて正確な測定を行うことができる。
【０１５７】
即ち、第８式を利用して、
【０１５８】
「数１０」
0004517211.tif 000011
【０１５９】
・・・・・第１０式
【０１６０】
を得ることができる。
【０１６１】
【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ための第１光源と、該第１光源からの光束で被検眼の対象面に向けて照明し、該被検眼対象面から反射して戻ってくる光束を受光するための測定光学系と、該第１光源からの光束で参照反射物の反射面上を微小な領域を照明し、該参照反射物から反射して戻ってくる光束を受光するための参照光学系と、前記測定光学系又は及び参照光学系で受光された反射光束を複数のビームに変換するための第１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第１受光部と、前記測定光学系及び前記参照光学系の光束を交互に前記第１受光部に導くための切換部と、第１受光部で得られた測定光学系からの光束の受光位置及び前記参照光学系からの光束の受光位置に基づいて被検眼の光学特性を求めるための演算制御部とから構成されているので、測定時の収差を完璧に取り除くことができ、極めて正確な測定を行うことができるという卓越した効果がある。
【０１５８】
【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１００００の構成を示す図である。
【図２】第１実施例の光学特性測定装置１００００の電気的構成を示す図である。
【図３（ａ）】第４の駆動部９４０の例を説明する図である。
【図３（ｂ）】第４の駆動部９４０の例を説明する図である。
【図３（ｃ）】第４の駆動部９４０の例を説明する図である。
【図４】第１実施例の動作を説明する図である。
【図５】第１実施例の動作を説明する図である。
【図６】第１実施例の動作を説明する図である。
【図７】第２実施例の光学特性測定装置２００００の光学的構成を説明する図であ
【図８】原理を説明する図である。
【図９】ハルトマン板の開口を説明する図である。
【図１０】参照反射部を説明する図である。
【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
１０００  被検眼
２０００  参照反射部
１００    第１の光源部
１１０    第２の光源部
１２０    第３の光源部
１３０    第４の光源部
２００Ａ  第１照明光学系
２２０  シリンダーレンズ
３００Ａ  第１受光光学系
３００Ｂ  第２受光光学系
３１０  対物レンズ
３１１Ａ  第１のチョッパ
３１１Ｂ  第２のチョッパ
３２０  コリメートレンズ
３３１  プリズム
３４０  ビームスプリッタ
３５０  ビームスプリッタ
４００  第１変換部材
５１０  第１受光部
５２０  第２受光部
５３０  第３受光部
６００  演算部
７００  表示部
【図１】
0004517211.tif 000012
【図２】
0004517211.tif 000013
【図３（ａ）】
0004517211.tif 000014
【図３（ｂ）】
0004517211.tif 000015
【図３（ｃ）】
0004517211.tif 000016
【図４】
0004517211.tif 000017
【図５】
0004517211.tif 000018
【図６】
0004517211.tif 000019
【図７】
0004517211.tif 000020
【図８】
0004517211.tif 000021
【図９】
0004517211.tif 000022
【図１０】
0004517211.tif 000023