(57)【要約】収差測定システムに用いられる焦点ずれ及び非点収差補正方法及び装置。この装置は、一対のレンズ間の物理的距離を変えることなく、波面が通過するそれらのレンズ間の光路長を変えて、その波面における焦点ずれを補正するための反射器と、曲がった波面の曲がり具合を大きくしたり小さくしたりしてその波面の非点収差を補正するための円柱ミラーとを含む。この方法は、焦点ずれのある波面を第１の光路上の第１のレンズを通過させるステップと、その波面を第１の光路から第２の光路に反射させるステップと、その波面を第２の光路から第３の光路に反射させるステップと、その波面を第２のレンズを通過させて焦点ずれが補正された波面にするステップと、その波面を第１の円柱レンズ及び第２の円柱レンズを通過させるステップと、第１の円柱レンズ及び第２の円柱レンズを波面に対して及び互いに対して向きを調節して、その波面の非点収差を補正するステップとを含む。
2004528102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波面を集束するために物理的距離によって分離された第１の光学レンズ及び第２の光学レンズを備えた眼の収差を測定するための眼用システムにおいて、前記２つのレンズ間の前記物理的距離を変えないで前記２つのレンズ間の光路長を調節する方法であって、
（ａ）前記波面を第１の光路における前記第１の光学レンズを通過させるステップと、
（ｂ）前記波面を前記第１の光路から前記第１の光路とは異なる第２の光路に反射させるステップと、
（ｃ）前記波面を前記第１の光路及び前記第２の光路とは異なる第３の光路に反射させるステップと、
（ｄ）前記波面を前記第２の光学レンズを通過させるステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
更に、前記ステップ（ｃ）の後であって前記ステップ（ｄ）の前に、（ｅ）前記波面を第４の光路に反射させる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】
前記第１の光路と前記第４の光路とが実質的に同一直線上であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ（ｂ）及び前記ステップ（ｅ）が１つの反射器装置によって行われることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記１つの反射器装置がプリズムであることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の光路と前記第３の光路とが実質的に同じ物理的距離を有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｂ）及び前記ステップ（ｃ）が１つの反射器装置によって行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の光路及び前記第３の光路の物理的距離を調節できることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の光路と前記第３の光路の物理的距離を前記１つの反射器装置を移動させることによって調節できることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記１つの反射器装置が逆反射器であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
更に、非点収差を補正するための方法を含み、この方法が、
（１）前記波面を、第１の円柱レンズ及び第２の円柱レンズを含む円柱レンズ組立体を通過させるステップと、
（２）非点収差補正位置が前記波面の前記２等分線位置と一致するように前記円柱レンズ組立体の向きを調節するステップと、
（３）前記第１の円柱レンズ及び前記第２の円柱レンズを互いに向きを調節して、前記円柱レンズ組立体の非点収差補正度数を調節するステップとを含むことを特徴とする請求項２に記載の眼用システム。
【請求項１２】
前記ステップ（ｂ）と前記ステップ（ｃ）が別々に行われることを特徴とする請求項１１に記載の非点収差矯正方法。
【請求項１３】
眼の収差を測定するために眼用システムにおいて波面から非点収差を取り除くための方法であって、
（ａ）波面を、第１の軸を有する第１の円柱レンズ及び第２の軸を有する第２の円柱レンズを備えた円柱レンズ組立体を通過させるステップと、
（ｂ）前記円柱レンズ組立体の非点収差補正位置と前記波面の２等分線位置とが一致するように、前記第１の円柱レンズの前記第１の軸及び前記第２の円柱レンズの前記第２の軸の向きを調節するステップと、
（ｃ）前記第１の円柱レンズ及び前記第２の円柱レンズを互いに向きを調節して、前記円柱レンズ組立体の非点収差補正度数を調節するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記ステップ（ｂ）及び前記ステップ（ｃ）を実質的に同時に行うことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ステップ（ｂ）及び前記ステップ（ｃ）を別々に行うことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ステップ（ｂ）を前記ステップ（ｃ）の前に行うことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ステップ（ｃ）を前記ステップ（ｂ）の前に行うことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
波面を集束するために物理的距離によって分離された第１の光学レンズ及び第２の光学レンズを備えた眼の収差を測定するための眼用システムにおいて、前記２つのレンズ間の前記物理的距離を変えないで前記２つのレンズ間の光路長を調節するための装置であって、
第１の光路に沿った前記第１のレンズを通過した前記波面を、前記第１の光路とは異なる第２の光路に反射させるように配置された第１の反射器と、
前記第２の光路からの前記波面を、前記第１の光路及び前記第２の光路とは異なる第３の光路に反射させるように配置された第２の反射器と、
前記第３の光路からの前記波面を、前記第２の光学レンズを通過する第４の光路に反射するように配置された第３の反射器とを含むことを特徴とする装置。
【請求項１９】
前記第１の光路及び前記第４の光路が実質的に同一直線上にあることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
１つの反射器装置が、少なくとも前記第１の反射器と前記第３の反射器とを含むことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記１つの反射器装置がプリズムであることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記第２の反射器が逆反射器を含むことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２３】
前記逆反射器がコーナーキューブであることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記第２の光路と前記第３の光路とが実質的に同じ物理的距離であることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２５】
前記第２の光路及び前記第３の光路の物理的距離を調節可能であることを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記第２の光路及び前記第３の光路の物理的距離を、前記逆反射器を移動させることによって調節可能であることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
更に、非点収差補正装置を含み、この装置が、
前記波面に第１の円柱屈折率を導入するべく前記波面の光路内に配置された第１の円柱レンズと、
前記波面に第２の円柱屈折率を導入するべく前記波面の光路内に配置された第２の円柱レンズとを含み、
前記第１の円柱レンズ及び前記第２の円柱レンズが前記波面に対して及び互いに対して回動可能に取り付けられており、
前記調節可能なレンズ組立体の非点収差補正を、前記第１の円柱レンズ及び前記第２の円柱レンズの前記波面に対する向き及び互いに対する向きを変えることによって調節できることを特徴とする請求項１８に記載の眼用システム。
【請求項２８】
更に、前記波面に対して前記第１の円柱レンズの向きを調節するために前記第１の円柱レンズに機能的に連結された第１の回動モータと、
前記波面に対して前記第２の円柱レンズの向きを調節するために前記第２の円柱レンズに機能的に連結された第２の回動モータとを含むことを特徴とする請求項２７に記載の非点収差補正装置。
【請求項２９】
眼の収差を測定するための眼用システムにおいて、波面の非点収差を補正するための装置であって、
前記波面に第１の円柱屈折率を導入するべく前記波面の光路内に配置された第１の円柱レンズと、
前記波面に第２の円柱屈折率を導入するべく前記波面の光路内に配置された第２の円柱レンズとを含み、
前記第１の円柱レンズ及び前記第２の円柱レンズが前記波面に対して及び互いに対して回動可能に取り付けられており、
前記調節可能なレンズ組立体の非点収差補正を、前記第１の円柱レンズ及び前記第２の円柱レンズの前記波面に対する向き及び互いに対する向きを変えることによって調節できることを特徴とする装置。
【請求項３０】
更に、前記波面に対して前記第１の円柱レンズの向きを調節するために前記第１の円柱レンズに機能的に連結された第１の回動モータと、
前記波面に対して前記第２の円柱レンズの向きを調節するために前記第２の円柱レンズに機能的に連結された第２の回動モータとを含むことを特徴とする請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記装置の非点収差補正位置が前記波面の２等分線位置と一致するように、前記第１の円柱レンズ及び前記第２の円柱レンズが前記波面に対して向きが合わせられていることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記第１の円柱レンズ及び前記第２の円柱レンズが、その非点収差補正の大きさにより前記波面の非点収差を相殺するように、互いに対して向きが調節されることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は、光学機器に関し、詳細には、波面収差測定システムにおける焦点ずれ及び非点収差の補正に関する。本発明は、限定するものではないが、眼科用途における焦点ずれ及び非点収差補正に特に有用である。
【０００２】
発明の背景
人間の眼は、複数のレンズ要素を用いて像となる光線を眼内の網膜に集束させる光学系である。網膜で生成される像の鮮明さは、視力を決定する１つの因子である。しかしながら、眼内のレンズや他の要素及び成分の異常により、理想光路から光線がずれる。収差と呼ばれるこのようなずれにより、像がぼやけ、視力の低下が起こる。従って、このような問題を解決するためには、収差を測定する方法及び装置が理想的である。
【０００３】
眼によって生じる収差を検出するある方法では、眼から出射する光線の収差を決定する。網膜に１点として眼内に入射する光線は、眼によって生じた収差を含む波面として眼から反射或いは散乱する。波面の個別部分（即ち、サンプル）の伝搬方向を決定することにより、眼によって生じる収差を決定し補正することができる。
【０００４】
図１に、波面の生成が例示されている。図１は、眼１６の網膜１４でのレーザー光１２の反射により生成された波面１０の模式図である。レーザー光１２が網膜１４の小さなスポット１８に集束する。拡散反射器として作用する網膜１４が、レーザー光１２を反射し、点源波面１０となる。理想的には、波面１０は、平面波面２０によって表わされる。しかしながら、眼１６によって生じる収差により眼１６から出射する波面１０は、収差波面２０Ａとして例示されているように不完全な波面になる。波面１０は、焦点ずれ、非点収差、球面収差、コマ、及び他の異常を導く収差を示す。このような収差を測定及び補正することにより、眼１６がその最大潜在能力、即ち眼の解像度限界に達する。
【０００５】
図２を参照すると、図１に例示されているような波面１０を測定するための従来の装置が例示されている。収差を測定して、視力を矯正するべく矯正レンズの作製及び／または矯正処置を行うことができる。図２において、レーザー２２が、ビームスプリッタ２４によって眼１６に配向されるレーザー光１２を発生する。レーザー光１２は、眼１６の網膜１４にスポット１８を形成する。網膜１４は、光をスポット１８から反射させ、点源波面１０が生成される。この点源波面１０は、眼１６内のレンズ、他の要素、及び成分を通過する際に収差が生じる。次に波面１０は、第１のレンズ１１及び第２のレンズ１３を通過して集束され、コリメートされる。次に波面１０は、ビームスプリッタ２４を通過して波面センサ２６に向かう。次に、波面センサ２６で検出された情報がプロセッサ２７で処理され、波面１０の収差が決定される。
【０００６】
図３に例示されているように、波面１０を集束して平坦な波面を生成し、波面センサ２６に投射する。波面１０が発散光を含んでいる場合、波面１０を構成する光線は、システム外まで発散を続けるため、波面１０の価値ある情報が失われてしまう。これは、焦点ずれが大きい眼１６で特に問題となる。図３に例示されているように、発散光線を含む曲線の波面１０Ａが第１のレンズ１１を通過した後、交差点１５に集束し、続いて第２のレンズ１３を通過する。交差点１５が、第２のレンズ１３の前の焦点距離で生じる場合、得られる波面１０Ｂはコリメートされる（即ち、平坦である）。焦点ずれの程度が異なる場合、レンズ１３の焦点が交差点１５に一致するようにレンズ１１とレンズ１３を互いに移動させる。不幸にも、眼１６の焦点ずれが大きいと、レンズ１１及びレンズ１３を互いに比較的長い距離移動させなければならず、スペースに限りがある場合、この移動が問題となる。加えて、図３の焦点ずれ補正機構は、ある軸に沿った光が別の軸に沿った光よりも急速に集束／発散する非点収差等の眼の他の収差を補正できない。レンズ１１及びレンズ１３が、各軸に沿った光を等しく集束或いは発散させるため、この構成では非点収差を補正することができない。
【０００７】
通常の波面センサ２６は、画像装置３２を備えた、誤差測定鏡２８（図４）或いはハートマン−シャック（Hartman-Shack）小型レンズアレイ３０（図５）を含む。誤差検査鏡２８及びハートマン−シャック小型レンズアレイ３０はそれぞれ、波面がそれらを通過するとスポットのアレイを生成する。画像装置３２は、誤差検査鏡２８或いはハートマン−シャックセンサ３０によって生成されたスポットを捕捉するための画像面３４を有する。一般に、画像装置３２は、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラである。
【０００８】
波面センサ２６は、波面１０を誤差検査鏡２８或いはハートマン−シャックセンサ３０を通過させて、画像面３４のスポットのアレイになった波面１０をサンプリングする。画像面３４上の各スポットは波面１０の一部であり、より小さい部分が精度の高い収差の決定を可能にする。波面１０によって画像面３４に生成されたスポットのアレイを、理想的な眼の波面に相当するスポットの基準アレイと比較することにより、眼１６によって生じた収差を計算することができる。
【０００９】
ハートマン−シャック装置の例が、参照することを以って本明細書の一部とする１９９９年７月２日出願の名称が「視力及び網膜像の解像度を改善するための方法及び装置（Method and Apparatus for Improving Vision and the Resolution of Retina Images）」であるウィリアムズ（Williams）らに付与された米国特許第６，０９５，６５１号に開示されている。
【００１０】
しかしながら、そのような従来技術による装置の収差の分解能は、誤差測定鏡のサブアパーチャの間隔３６及びサブアパーチャの大きさ３８（図４）によって、或いはハートマン−シャックセンサの小型レンズのサブアパーチャの大きさ４０及び焦点長さ（図５）によって限定される。加えて、過度の焦点はずれ及び非点収差による大きな収差は、フォールドオーバーを引き起こし得る。誤差測定鏡でのフォールドオーバーは、例えば、画像面３４上の２或いはそれ以上のスポット４２Ａ，４２Ｂ及び４２Ｃが重なり、これにより近接するサブアパーチャのスポット間の混同が生じる場合に起こる。同様に、ハートマン−シャックセンサでのフォールドオーバーは、画像面３４上の２或いはそれ以上のスポット４４Ａ，４４Ｂ及び４４Ｃが重なる場合に起こる。通常のシステムは、一定のレベルの焦点ずれ及び非点収差を対応できるようにデザインされているが、このようなシステムは、非点収差及び／または焦点ずれが大きい個人の焦点ずれや非点収差には対応することができない。
【００１１】
フォールドオーバーは、サブアパーチャの間隔３６、サブアパーチャの大きさ３８、または小型レンズの大きさ４０が小さ過ぎる、収差の程度が大きい（例えば、大きな焦点ずれ及び／または非点収差）、またはこれらの条件が組み合わさった場合に起こる。従って、誤差測定センサのサブアパーチャの間隔３６及びサブアパーチャの大きさ３８（図４）、並びにハートマン−シャックセンサの小型レンズのサブアパーチャの間隔４０及び焦点長さ（図５）は、良好な空間分解能を達成し、かつ大きな収差の測定が可能となるように選択しなければならない。従って、大きな収差を測定する能力を得るためには、空間分解能及び／またはダイナミックレンジが犠牲になり、その逆も同様である。
【００１２】
誤差測定鏡及びハートマン−シャック法による制約により、大きな焦点ずれや非点収差を有する波面等の広範な収差を有する波面の測定において、このような装置の有効性が制限されてしまう。このような制限により、存在する光学系が潜在能力を完全に発揮することができない。従って、焦点ずれ及び／または非点収差を有する広範な収差を高精度に測定できる眼用装置及び方法が有用である。
【００１３】
本発明の要約
本発明は、眼の収差を測定する眼用システムに用いられる波面の焦点ずれ及び非点収差を補正するための方法及び装置を提供する。本発明の方法及び装置は、少なくとも一部の焦点ずれ及び非点収差を補正することにより、波面の広範囲の収差を高精度に測定できる。
【００１４】
本発明は、波面を集束させるために物理的距離によって分離された第１の光学レンズ及び第２の光学レンズを備えた眼の収差を測定するための眼用システムにおいて、２つのレンズ間の物理的な距離を変えることなく２つのレンズ間の光路長を調節する方法を提供する。この方法は、波面を第１の光路における第１の光学レンズを通過させるステップと、その波面を第１の光路から第２の光路に反射させるステップと、その波面を第３の光路に反射させるステップと、その波面を第２の光学レンズを通過させるステップとを含む。更に、この方法は、その波面を第３の光路に反射させてから、第２の光学レンズを通過する前に第４の光路に反射させるステップを含み得る。これらの反射により、これらのレンズ間の物理的距離を変更することなく第１の光学レンズ及び第２の光学レンズとの間の光路長を変え、これにより焦点ずれを補正することができる。また、これらの反射により、或る要素における増分変化が、レンズ間における光路長のより大きな増分変化となるため、狭い物理的領域において広い範囲の焦点ずれ補正を行うことができる。
【００１５】
本発明の別の方法は、波面から非点収差を取り除くために波面を円柱レンズ組立体を通過させるステップを含む。この方法は、波面を第１の円柱レンズ及び第２の円柱レンズを通過させるステップと、円柱レンズ組立体の非点収差補正位置と波面の２等分線位置とが一致するように、第１の円柱レンズ及び第２の円柱レンズの向きを調節するステップと、第１の円柱レンズ及び第２の円柱レンズを互いに対して向きを調節して、円柱レンズの非点収差補正度数を調節して波面の非点収差を補正するステップを含む。
【００１６】
一対のレンズ間の物理的距離を変えることなく、波面が通るこれらのレンズ間の光路長を変えるための本発明の装置は、第１の光路に沿った第１のレンズを通過した波面を第２の光路に反射させるために配置された第１の反射器と、その波面を第２の光路から第３の光路に反射させるために配置された第２の反射器と、その波面を第３の光路から、第２の光学レンズを通過する第４の光路に反射させるために配置された第３の反射器とを含む。
【００１７】
非点収差を補正するための本発明の装置は、波面に第１の円柱屈折率を導入するための第１の円柱レンズと、波面に第２の円柱屈折率を導入するための第２の円柱レンズと、第１の円柱レンズ及び第２の円柱レンズを回動可能に取り付けるための支持体とを含む。第１の円柱レンズ及び第２の円柱レンズが、波面に対して及び互いに対して回動可能であるため、第１の円柱レンズ及び第２の円柱レンズを波面に対して及び互いに対して向きを調節して波面内の非点収差を補正することができる。
【００１８】
本発明の詳細な説明
図６を参照すると、本発明に従った眼１６の収差を測定するための波面測定装置１００の好適な実施形態が例示されている。図示されているように、ビーム１２がレーザー２２によって生成され、ビームスプリッタ２４によって眼１６内に向けられる。ビーム１２の直径が小さいため、レーザー２２と眼１６との間の光学要素によってビーム１２が受ける影響が小さい。波面１０は眼で反射され、波面センサ２６に向かい、眼１６によって生じた波面１０の収差が測定される。
【００１９】
波面１０が比較的大きな焦点ずれ或いは非点収差を含むと、波面１０の一部が波面センサ２６に到達しなかったり、また波面センサ２６の測定範囲を外れてしまう場合がある。従って、波面１０内の比較的大きな焦点ずれ及び非点収差をそれぞれ補正するべく、波面１０を新規の焦点ずれ補正装置１０２及び新規の非点収差補正装置１０４を通過させる。
【００２０】
焦点ずれ補正装置１０２において、波面１０が焦点ずれ補正要素を通過し、非点収差補正装置１０４において、波面１０が非点収差補正要素を通過する。焦点ずれ補正及び非点収差補正の後の波面１０に残っている収差は、波面センサ２６によって検出される。次に、プロセッサ２７が波面１０の収差を、波面センサ２６、焦点ずれ補正装置１０２において波面１０が通過した焦点ずれ補正要素、及び非点収差補正装置１０４において波面１０が通過した非点収差補正要素から得た情報に基づいて決定する。
【００２１】
波面センサ２６で測定する前に焦点ずれ及び非点収差を補正することにより、波面センサ２６を、残っている収差をより正確に検出するように構成することができる。加えて、波面測定装置１００は、初めは波面センサの測定範囲を超えていた焦点ずれ及び非点収差の収差が、波面１０の収差の決定に考慮される焦点ずれ補正装置１０２の装置の補正要素及び非点収差補正装置１０４の装置の補正要素によって補正されるため、広い範囲の収差を検出することができる。
【００２２】
本発明のビーム１２及び波面１０の生成、並びにプロセッサ２７による波面１０の収差の決定は当分野で周知である。加えて、波面１０の決定において焦点ずれ補正要素及び非点収差補正要素を計算に入れるようにするプロセッサ２７の変更は当業者には容易に理解できよう。本発明の焦点ずれの補正及び非点収差の補正については、その詳細を後述する。
【００２３】
焦点ずれ補正
図７を参照すると、本発明に従った好適な焦点ずれ補正装置１０２が例示されている。この焦点ずれ補正装置１０２は、波面の焦点ずれ（焦点ずれを含む波面は曲線波面１０Ａ）を補正するための第１のレンズ１２０及び第２のレンズ１２２を含み、波面センサ２６（図６）で測定するために焦点ずれが補正された波面（平坦波面１０Ｂ）を生成する。焦点ずれ補正装置１０２は、波面内の少なくとも一部の焦点ずれを取り除き、波面センサ２６が波面内に残っている焦点ずれを測定できるようにする。従って、残っている焦点ずれをより正確に検出するように波面センサを構成することができる。次に、焦点ずれ補正装置１０２によって補正された焦点ずれの量と波面センサ２６によって決定された焦点ずれをプロセッサ２７で合計して、合計の焦点ずれによる眼１６（図６）の収差を決定することができる。
【００２４】
焦点ずれ補正装置１０２の第１のレンズ１２０は、波面１０（図６）を集束させるために球面レンズである。波面１０が、第１の光路１２４Ａに沿って第１のレンズ１２０を通過する。レンズ１２０は、曲線波面１０Ａの散乱光を交差点１２５に集束させる。
【００２５】
第１の反射器１２６Ａは、波面１０を第１の光路１２４Ａから第１の光路１２４Ａとは異なる第２の光路１２４Ｂに反射させる。好適な実施形態では、第１の反射器１２６Ａはプリズム１２６の一表面である。ミラー等の別の反射器を用いることもできる。
【００２６】
第２の反射器１２８が、波面１０を第１の光路１２４Ａ及び第２の光路１２４Ｂとは異なる第３の光路１２４Ｃに反射させる。第２の反射器１２８は、好ましくは逆反射器である。逆反射器において、第２の光路１２４Ｂ上の波面等の入射ビームが、逆反射器に対する波面１０の方向に関係なく、それ自体と平行であるが伝播方向とは逆方向に反射される（例えば、光路１２４Ｃ）。逆反射器には、コーナーキューブ或いは当分野で周知の他の逆反射器を用いることができる。代替の実施形態は、ポロ反射器（porro reflector）或いは少なくとも２つの反射面を含み得る。例えば、反射器１２８は、第２の光路１２４Ｂ上の波面１０を中間光路に沿ってミラー等の反射表面１２８Ｂに向かって反射させるために別のミラー等の第１の反射面１２８Ａを含み得る。次に、第２の反射面１２８Ｂが、中間光路に沿って受け取った波面を第３の光路１２４Ｃに沿って反射させる。好適な実施形態では、第２の光路１２４Ｂと第３の光路１２４Ｃは実質的に同一の物理的距離である。
【００２７】
例示されている実施形態では、波面を第３の反射器１２６Ｂが、第３の光路１２４Ｃから第４の光路１２４Ｄに反射させる。第１の光路１２４Ａ及び第４の光路１２４Ｄは、好ましくは図示されているように実質的に同一直線状である。ここで、第３の反射器１２６Ｂは、第１の反射器１２６Ａを提供するプリズム１２６の別の表面として形成される。別法では、反射器１２６Ａと反射器１２６Ｂは、例えばプリズム１２６等の同じ装置の表面とする必要がなく、別の反射表面とすることができる。
【００２８】
第２のレンズ１２２が、波面１０が通過する第４の光路１２４Ｄに沿って配置されている。第２のレンズ１２２の焦点が交差点１２５と同じである場合、焦点ずれが補正された波面１０Ｂが生成される。
【００２９】
好ましくはないが、第２のレンズ１２２は、第３の光路１２４Ｃに沿って配置することもできる。第２のレンズ１２２が、波面を直接受け取るように第３の光路１２４Ｃに沿って配置されるため、第３の反射器１２６Ｂを排除できる。加えて、好ましくはないが、第１のレンズ１２０を第２の光路１２４Ｂに沿って配置することができる。波面が第２の光路１２４Ｂに沿って通過できるように第１のレンズ１２０が配置されるため、第１の反射器１２６Ａを排除できる。
【００３０】
図示されているように第１のレンズ１２０及び第２のレンズ１２２が波面１０を集束するために物理的な距離によって分離されているが、レンズ１２０とレンズ１２２との間の物理的な距離を変更することなく、レンズ１２０とレンズ１２２との間の光路長を調節することができる。これは、焦点ずれ補正装置１０２内の反射器１２８と別の反射器１２６Ａ及び反射器１２６Ｂとの間の距離を第２の光路１２４Ｂ及び第３の光路１２４Ｃに沿って変更することで達成できる。反射器１２８と別の反射器１２６Ａ及び反射器１２６Ｂとの間の距離を変えることにより、レンズ１２０とレンズ１２２との間の物理的な距離を変えることなく、波面が移動しなければならないレンズ１２０とレンズ１２２との間の光路長を変えることができる。更に、反射器１２８による反射によって、反射器１２８と別の反射器１２６Ａ及び反射器１２６Ｂとの間の距離の増分変化により、レンズ１２０とレンズ１２２との間の光路長が、その増分変化の２倍増分変化する。反射器１２８と第１の反射器１２６Ａ及び第２の反射器１２６Ｂとの間の距離の変化により、第２の光路１２４Ｂにおける増分変化と第３の光路における増分変化とが起こるため、光路長は増分変化の２倍増分変化する。従って、限られた領域においてレンズ１２０及びレンズ１２２による広範囲の焦点ずれ補正が可能となる。
【００３１】
反射器１２８は、或る光路の長さを変えるために焦点ずれ補正装置１０２の他の構成要素（即ち、反射器１２６Ａ、反射器１２６Ｂ、レンズ１２０、及びレンズ１２２）に対して移動可能であるのが好ましい。代替の実施形態では、第２の反射器１２８が固定され、焦点ずれ補正装置の別の構成要素が光路長を変えるために移動可能である。
【００３２】
非点収差補正
図８Ａを参照すると、眼によって生成された非点収差のない波面パターンが例示されている。同心円は、眼がそれぞれの軸に沿って光を等しく集束していることを示す。非点収差のない眼は、眼全体に１つの補正度数（例えば、焦点ずれ）を有しており、１つの焦点ずれ補正度数を有するレンズで矯正することができる。
【００３３】
図８Ｂを参照すると、乱視の眼によって生成された波面パターンが例示されている。同心楕円は、例えばＸ軸等の或る軸に沿ってより早く光を集束させ、Ｙ軸等の別の軸に沿って光を遅く集束させる眼を示している。乱視の眼では、眼は、実質的に２つの屈折力を有しており、この２つの屈折力の差が乱視度数を表わしている。説明のために、２つの屈折力の中間の線を２等分線位置１４６と呼ぶことにする。２等分線位置１４６は、眼の２つの屈折力の中間に位置する。
【００３４】
図９を参照すると、波面１０（図６）の非点収差を補正するための好適な非点収差補正装置１０４が示されている。この非点収差補正装置１０４を用いて、非点収差波面（図８Ｂの同心楕円によって示されている）を、均一な屈折力を有する波面（図８Ａの同心円によって示されている）に変換する。非点収差補正装置１０４は、波面の曲がり具合を選択的に大きくしたり小さくしたりするために円柱レンズ組立体を含む。円柱レンズ組立体は、支持体１４１に回動可能に取り付けられた第１の円柱レンズ１４０Ａ及び第２の円柱レンズ１４０Ｂを含む。例示されている非点収差補正装置１０４では、第１の円柱レンズ１４０Ａ及び第２の円柱レンズ１４０Ｂを波面に対して及び互いに対して向けることができるように、円柱レンズ１４０Ａ及び円柱レンズ１４０Ｂはそれぞれ、第１の回動モータ１４２Ａ及び第２の回動モータ１４２Ｂによって回動可能に支持体１４１に取り付けられている。円柱レンズ１４０Ａおよび円柱レンズ１４０Ｂを波面１０に対して及び互いに対して向けることにより、過度の曲がり具合を有する領域は曲がり具合を小さくし（例えば、過度の曲がり具合を有する軸に沿って光を散乱させることによって）、過小の曲がり具合を有する領域は曲がり具合を大きくして（例えば、過小の曲がり具合を有する軸に沿って光を集束させることにより）、波面１０内の非点収差を補正することができる。
【００３５】
非点収差補正装置１０４は、波面内の非点収差の少なくとも一部を取り除いて、波面センサ２６が波面内の残りの非点収差を測定できるようにする。従って、残っている非点収差をより正確に検出できるように波面センサを構成することができる。次に、非点収差補正装置１０４によって補正された非点収差の量と波面センサ２６によって決定された非点収差とをプロセッサ２７で合計して、合計の非点収差による眼１６（図６）の収差を決定することができる。
【００３６】
例示されている実施形態の第１の円柱レンズ１４０Ａは発散円柱レンズである。好ましくは、発散円柱レンズは、平凹円柱レンズ（即ち、一側が平坦で他側が内向きに凹んでいる、図１０Ａを参照）である。平凹円柱レンズは、例えばＸ’（図１０Ａ）等の曲線の軸に沿って光を発散させ、これにより発散を大きくするが、例えばＹ’（図１０Ａ）等の別の軸に沿った光には影響を与えない。第１の円柱レンズ１４０Ａを用いて、例えばＸ軸（図８Ｂ）に沿ってより曲がった波面１０の領域から曲がり具合を小さくする。波面１０が、平凹円柱レンズの平坦な面から入射し、曲線状の平面から出射するのが好ましい。
【００３７】
例示的な実施形態の第２の円柱レンズ１４０Ｂは、平凸円柱レンズ（即ち、一側が平坦で他側が外向きに凸状である、図１０Ｂを参照）である。平凸円柱レンズは、例えばＸ’’（図１０Ｂ）等の或る軸に沿って光を集束させて集束をより大きくするが、例えばＹ’’（図１０Ｂ）等の別の軸に沿った光には影響を与えない。平凸円柱レンズにより、そのレンズを通過する光が曲線状の軸に沿って集束する。第２の円柱レンズ１４０Ｂを用いて、Ｙ軸（図８Ｂ）に沿って曲がり具合が小さい波面１０の領域の曲がり具合を大きくする。波面１０が、平凹円柱レンズの曲線状の面から入射し、その平坦な面から出射するのが好ましい。
【００３８】
回動モータ１４２Ａ及び回動モータ１４２Ｂは、対応する円柱レンズ１４０Ａ及び円柱レンズ１４０Ｂのそれぞれを波面１０（図６）の光軸１４４の周りを回動させることができるように、円柱レンズ１４０Ａ及び円柱レンズ１４０Ｂに機能的に接続されている。本発明と共に使用するのに好適な回動モータは、入手が容易であって好適な回動モータの中から選択することができる。また、円柱レンズ１４０Ａ及び円柱レンズ１４０Ｂへの回動モータの接続方法は当業者には明らかであろう。
【００３９】
円柱レンズ１４０Ａ及び円柱レンズ１４０Ｂを波面１０に対して回動させることにより、非点収差補正装置１０４の非点収差補正位置を、波面の２等分線位置１４６（図８Ｂ）と整合させることができる。非点収差補正位置は、例えばＹ’等の第１の円柱レンズの平坦な軸と例えばＹ’’等の第２の円柱レンズの平坦な軸との中間の位置である。
【００４０】
非点収差補正度数は、円柱レンズ１４０Ａ及び円柱レンズ１４０Ｂを互いに回動させて設定することができる。非点収差補正度数は、円柱レンズ１４０Ａ及び円柱レンズ１４０Ｂの平坦な軸が互いに直角の時に最大となり、円柱レンズ１４０Ａ及び円柱レンズ１４０Ｂの平坦な軸が互いに平行の時に最小になる。円柱レンズ１４０Ａ及び円柱レンズ１４０Ｂの度数が互いに反対の正負の符合の組み合わせの場合、円柱レンズの平坦な軸が互いに平行で、円柱レンズ１４０Ａ及び円柱レンズ１４０Ｂが波面１０に対して影響を与えない。
【００４１】
使用する場合、例示的な実施形態の非点収差補正装置１０４を、波面１０が光軸１４４に沿って通過する。波面１０は、第１の円柱レンズ１４０及び第２の円柱レンズ１４０Ｂを通過する。円柱レンズ１４０Ａの平坦な軸及び円柱レンズ１４０Ｂの平坦な軸の両方を、初めはそれぞれの回動モータ１４２Ａ及び回動モータ１４２Ｂによって波面の２等分線位置１４６に整合させておく。これらの平坦な軸は互いに整合しており、波面１０に対して如何なる非点収差補正も行わない。次に、モータ１４２Ａ及びモータ１４２Ｂによって円柱レンズ１４０Ａ及び円柱レンズ１４０Ｂの平坦な軸を、２等分線位置１４６から互いに反対の方向に等しい角度回動させ、波面１０に非点収差補正を行う。非点収差補正位置及び非点収差補正度数は、波面補正装置１００のプロセッサ２７による波面１０の収差決定の計算に入れられる。
【００４２】
例示されている例のように、２等分線位置１４６が４５度（図８Ｂ）である場合、円柱レンズ１４０Ａ及び円柱レンズ１４０Ｂの平坦な軸（即ち、図１０Ａに示されている平凹レンズ１４０ＡのＹ’、及び図１０Ｂに示されている平凸レンズ１４０ＢのＹ’’）は当初は４５度に設定し、次に第１の円柱レンズ１４０Ａを６０度まで回動させ、第２の円柱レンズ１４０Ｂを３０度まで回動させて非点収差補正を行う。この例では、第１の円柱レンズ１４０Ａを９０度まで回動させ、第２の円柱レンズ１４０Ｂを０度まで回動させて、第１の円柱レンズ１４０Ａの平坦な軸と第２の円柱レンズ１４０Ｂの平坦な軸とが互いに直交するようにして最大非点収差補正を得ることができる。
【００４３】
本発明は、例示目的のために、人の眼によって生成される波面収差の測定について説明してきたが、当業者であれば、例えば、眼鏡、望遠鏡、双眼鏡、単眼鏡、コンタクトレンズ、人間の眼、またはこれらの組み合わせを含む他の光学系によって生成される収差を測定するために用いることができることを容易に理解できよう。
【００４４】
従って、本発明は２，３の特定の実施形態について説明してきたが、当業者であれば様々な変形形態、変更形態、及び改良形態が可能であることを理解できよう。例えば、代替の実施形態では、第１の円柱レンズ１４０Ａが集束レンズであって第２の円柱レンズ１４０Ｂが発散レンズであったり、平凹レンズ及び平凸レンズの平坦な面が互いに向き合うように構成されたり、追加のレンズが更なる非点収差補正に用いられたり、初めはレンズを互いに向きを合わせ次にレンズを波面１０に対して向きを調節したり、またレンズを波面に対して及び互いに対して実質的に同時に向きを調節したりする。このような変形形態、変更形態、及び改良形態は当業者には明らかであり、明確に本明細書に記載しているわけではないが、本明細書の一部であり本発明の精神及び範囲内に含まれるものである。従って、前記した説明は例示目的であって限定するものではない。本発明は、添付の特許請求の範囲及びその等価物によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】眼の網膜によって反射されたレーザービームによって生成される波の模式図である。
【図２】眼によって生じる収差を測定するための従来技術による装置の模式図である。
【図３】従来技術による焦点ずれ補正装置の一部を示す模式図である。
【図４】収差を測定するために従来技術による装置に用いられる誤差検査鏡装置の模式図である。
【図５】収差を測定するために従来技術による装置に用いられるハートマン−シャック小型レンズアレイシステムの模式図である。
【図６】本発明に従った光学系によって導入された波面の収差を測定するための装置の模式図である。
【図７】本発明に従った図６の装置に用いられる、波面から焦点ずれ要素を取り除くための焦点ずれ補正装置の模式図である。
【図８Ａ】非点収差を含まない波面を示す図である。
【図８Ｂ】非点収差波面を示す図である。
【図９】本発明に従った図６の装置に用いられる、波面から非点収差要素を取り除くための非点収差補正装置の模式図である。
【図１０Ａ】本発明に用いる凹円柱レンズの斜視図である。
【図１０Ｂ】本発明に用いられる凸円柱レンズの斜視図である。
【図２】
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【図６】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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