JP2007260336A

JP2007260336A - 眼光学特性測定装置

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Publication number: JP2007260336A
Application number: JP2006092970A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Yamaguchi; 達夫山口
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-10-11
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Also published as: JP4794341B2

Abstract

【課題】波面収差の変化が大きい被測定眼に対しても波面収差の測定を可能とする。
【解決手段】演算部は、照明光束が被測定眼で反射し、ハルトマン板を介して受光された受光部の画像を取得する（Ｓ２０１）。また、初期グリッドを作成する（Ｓ２０３）。演算部は、中心のスポット位置がグリッド中心となるようにグリッドをシフトさせる（Ｓ２０７）。演算部は、シフトされたグリッドの各セル内のスポット位置を検出する（Ｓ２１３）。演算部は、瞳中心位置から解析半径Ｒでの波面収差を算出する（Ｓ２１５）。演算部は、得られた波面収差に基づきグリッドを歪曲させる（Ｓ２１９）。また、演算部は、波面収差の大きさにより差分半径△Ｒの値を変化させ（Ｓ２２１）、解析半径Ｒの値をＲ＝Ｒ＋△Ｒとして、ステップＳ２１３以降の処理を繰り返す（Ｓ２２３）。
【選択図】図６

Description

本発明は、眼光学特性測定装置に係り、特に、ハルトマン等点像である光のスポット位置から光学特性を求める眼光学特性測定装置に関する。

ハルトマン画像上でグリッドを形成し、処理する眼科特性装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
ハルトマン画像から波面収差を計算する場合にはスポットの位置を検出する処理が必要となる。検出されたスポットがレンズアレイのどのレンズに対応するかを対応づけることは非常に難しく、計算量も莫大なものとなっていた。このため、特許文献１などではレンズアレイの焦点距離を短くし、レンズアレイに対応するグリッドを作成し、グリッド内のみでスポットを検索することで処理の高速化を可能にしている。
特開２００４−８１７２５号公報

しかしながら、例えば円錐角膜眼や強度の乱視眼などでは波面収差の変化が大きすぎるために、スポットがグリッドの範囲を超えてしまい、波面収差の測定が不可能な場合があった。
本発明は、以上の点に鑑み、測定が困難であった波面収差の変化が大きい被測定眼に対しても波面収差の測定が可能な眼光学特性測定装置を提供することを目的とする。また、本発明は、波面収差の変化が大きい被測定眼に対しても高速に波面収差の測定をすることを目的のひとつとする。

本発明は、収差の変化に応じてグリッドを適時修正することをで、測定が困難であった波面収差の変化が大きい被測定眼に対しても高速に波面収差の測定が可能な眼光学特性測定装置を提供する。

本発明の解決手段によると、
眼底を照明する照明光源を含む照明光学系と、
上記照明光学系の照明光束で照明された被測定眼からの反射光束を、複数の光束に分割する光束分割素子を介して受け取り、受光信号を形成する受光部を含む受光光学系と、
上記受光部で形成された受光信号による画像上で、中心から周辺にかけて複数の領域に分割した複数の設定範囲を設け；複数のセルを有する予め定められた初期グリッドを設定し；上記受光部の受光信号によるハルトマン画像上の中心付近の上記設定範囲を含む第１領域のスポット位置から波面収差を求め；該波面収差に基づき、ハルトマン画像の少なくとも上記第１領域のスポットがセルの範囲内に入るように初期グリッドを修正した第１の修正グリッドを設定し；上記第１領域とその周囲の上記設定範囲とを含む第２領域のハルトマン画像のスポット位置から波面収差を求め；該波面収差に基づき、第１の修正グリッドをさらに修正した第２の修正グリッドを設定し；順次周囲の上記設定範囲をさらに含む領域のハルトマン画像のスポット位置から波面収差を求めて；該波面収差に基づき修正グリッドを順次修正することにより第ｎの修正グリッドを求め；第ｎの修正グリッドの各セルに対応した、ハルトマン画像のスポット位置を求めるスポット位置測定部と、
上記スポット位置測定部で測定されたスポット位置から眼の光学特性を測定する光学特性測定部と
を備えた眼光学特性測定装置が提供される。

本発明によると、測定が困難であった波面収差の変化が大きい被測定眼に対しても波面収差の測定が可能な眼光学特性測定装置を提供することができる。また、本発明によると、波面収差の変化が大きい被測定眼に対しても高速に波面収差の測定をすることができる。

以下、本実施の形態を図面を用いて説明する。
１．光学系構成
図１に、眼特性測定装置（眼光学特性測定装置）の光学系の構成図を示す。
眼特性測定装置は、第１照明光学系１０と、第１光源部１１と、第１測定部２５Ａと、前眼部照明部３０と、前眼部観察部４０と、第１調整光学部５０と、第２調整光学部７０と、視標光学部９０を備える。また、第１測定部２５Ａは、第１受光光学系２０Ａと、第１受光部２１Ａを含む。なお、被測定眼１００については、網膜（眼底）、角膜（前眼部）が示されている。

以下、各部について詳細に説明する。
第１照明光学系１０は、第１光源部１１からの光束で被測定眼１００の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１０は、例えば、第１の集光レンズと、第１のシリンダーレンズと、第１リレーレンズとを備える。

第１光源部１１は、第１波長の光束を発する。第１光源部１１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。ここでは、一例として、第１光源部１１には、ＳＬＤ（スーパールミネセンスダイオード）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。なお、第１光源部１１は、ＳＬＤに限られるものではなく、レーザー光源の様に空間、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。そして、ＬＥＤ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。また、照明用の第１光源部１１の波長は、例えば、赤外域の波長（例、７８０ｎｍ又は８６０ｎｍ）を使用することができる。

第１受光光学系２０Ａは、例えば、被測定眼１００の網膜から反射して戻ってきた光束を受光し第１受光部２１Ａに導くためのものである。第１受光光学系２０Ａは、例えば、変換部材２２Ａ（例、ハルトマン板）と、アフォーカルレンズと、シリンダーレンズと、リレーレンズを備える。変換部材２２Ａは、反射光束を少なくとも１７本の複数のビームに変換するためのレンズ部を有する波面変換部材である。変換部材２２Ａ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を用いることができる。眼底からの反射光は、変換部材２２Ａを介して第１受光部２１Ａ上に集光する。第１受光部２１Ａは、変換部材２２Ａを通過した第１の受光光学系２０Ａからの光を受光し、第１信号を生成するためのものである。なお、波面変換部材は、長焦点又は高感度のレンズ部を有するものでもよいし、短焦点又は低感度のレンズ部を有するものでもよい。

移動部１５は、第１照明光学系１０と第１受光光学系２０Ａを一体に移動する。例えば、第１光源部１１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２１Ａ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２１Ａ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ことができる。

第１光源部１１から被測定眼１００への入射光は絞り１２を偏心させることでレンズや角膜の頂点反射を防ぎ、ノイズを押さえられる。絞り１２は、径がハルトマンプレート２２Ａの有効範囲より小さく、いわゆるシングルパスの収差計測（受光側だけに眼の収差が影響する方法）が成り立つことができる様になっている。レンズ１３は、上記を満たすために眼底共役点を前側焦点位置に、さらに眼の瞳との共役関係を満たすために、後側焦点位置が絞り１２と一致するように配置されている。

なお、第１光源部１１から出た入射光線は、眼底から拡散反射された測定光線と共通光路になった後は、近軸的には、眼底から拡散反射された測定光線と同じ進み方をする。但し、シングルパス測定のときは、それぞれの光線の径は違い、入射光線のビーム径は、測定光線に比べ、かなり細く設定される。具体的には、入射光線のビーム径は、例えば、被測定眼１００の瞳位置で１ｍｍ程度、測定光線のビーム径は、７ｍｍ程度になることもある。なお、光学系を適宜配置し、絞り１２の径を大きくすることで、ダブルパス測定を行うこともできる。

ビームスプリッタ６１は、例えば、第１波長の光束を反射するダイクロイックミラーで構成されている。また、眼底からの反射むら等による光を均一化するためのロータリープリズム６２が配置されている。

前眼部照明部３０は、例えば、プラチドリング又はケラトリング等を用いて前眼部を所定パターンで照射する。ケラトリングの場合、ケラト像により角膜の曲率中心付近だけのパターンを得ることができる。前眼部観察部４０は、例えば、リレーレンズ、ＣＣＤで構成される受光部を備え、例えば、プラチドリング、ケラトリング等の前眼部照明部３０のパターンが、被測定眼１００の前眼部から反射して戻ってくる光束を観察する。なお、テレセン絞りを設ければ、瞳孔径が正確に測定できる。

第１調整光学部５０は、例えば、作動距離調整を主に行うものであって、光源部と、集光レンズと、受光部とを備える。ここで、作動距離調整は、例えば、光源部から射出された光軸付近の平行な光束を、被測定眼１００に向けて照射すると共に、この被測定眼１００から反射された光を、集光レンズを介して受光部で受光することにより行われる。また、被測定眼１００が適正な作動距離にある場合、受光部の光軸上に、光源部からのスポット像が形成される。一方、被測定眼１００が適正な作動距離から前後に外れた場合、光源部からのスポット像は、受光部の光軸より上又は下に形成される。なお、受光部は、光源部、光軸、受光部を含む面内での光束位置の変化を検出できればいいので、例えば、この面内に配された１次元ＣＣＤ、ポジションセンシングデバイス（ＰＳＤ）等を適用できる。
第２調整光学部７０は、例えば、ＸＹ方向のアライメント調整を行うものであって、アライメント用光源部と、レンズと、ビームスプリッタとを備える。

視標光学部９０は、例えば、被測定眼の風景チャート、固視や雲霧をさせる為の視標を投影する光路を含むものであって、光源部（例えば、ランプ）、固視標９２、リレーレンズを備える。光源部からの光束で固視標９２を眼底に照射することができ、被測定眼１００にその像を観察させる。

（共役関係）
被測定眼１００の眼底、視標光学部９０の固視標９２、第１光源部１１、第１受光部２１Ａが共役である。また、被測定眼１００の眼の瞳（虹彩）、ロータリープリズム６２、第１受光光学系の変換部材（ハルトマン板）２２Ａ、第１照明光学系１０の測定光入射側の絞り１２が共役である。

上述の実施の形態は、主に、入射光線が細いシングルパスとして説明したが、本発明は、入射光線が太いダブルパスとしての眼特定測定装置に通用することも可能である。その際、光学系がダブルパス用構成で配置されるが、演算部による測定・計算処理は同様である。

２．電気系構成
図２は、眼特性測定装置の電気系の構成図である。
眼特性測定装置の電気系の構成は、演算部６００と、制御部６１０と、入力部６５０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９１１と、第３の駆動部９１２とを備える。演算部６００は、例えば、スポット位置測定部６０１と、各種眼特性測定を行う光学特性測定部６０２とを含む。さらに、入力部６５０は、表示部７００に表示された適宜のボタン、アイコン、位置、領域等を指示するためポインティングデバイス、各種データを入力するためのキーボード等を備える。

また、演算部６００には、第１受光部２１Ａからの第１信号（４）と、前眼部観察部４０からの信号（７）と、第１調整光学部５０からの信号（１０）が入力される。演算部６００は、第１受光部２１Ａからの第１信号（４）により、例えば、光束の傾き角に基づき被測定眼１００の光学特性を求める。また、演算部６００は、この演算結果に応じた信号又は他の信号・データを、電気駆動系の制御を行う制御部６１０と、表示部７００と、メモリ８００とにそれぞれ適宜出力する。

制御部６１０は、演算部６００からの制御信号に基づいて、第１光源部１１の点灯、消灯を制御したり、第１の駆動部９１０〜第３の駆動部９１２を制御するためのものである。制御部６１０は、例えば、演算部６００での演算結果に応じた信号に基づいて、第１光源部１１に対して信号（１）を出力し、第２調整光学部７０に対して信号（５）を出力し、前眼部照明部３０に対して信号（６）を出力し、第１調整光学部５０に対して信号（９）を出力し、視標光学部９０に対して信号（１１）を出力し、さらに、第１駆動部９１０〜第３駆動部９１２に対して信号を出力する。

第１駆動部９１０は、ロータリープリズム６２を回動させるものであり、図示しない適宜のレンズ移動手段に対して信号（２）を出力すると共に、このレンズ移動手段を駆動する。
第２駆動部９１１は、例えば、演算部６００に入力された第１受光部２１Ａからの受光信号（４）に基づいて、第１照明光学系１０及び第１受光光学系２０Ａを光軸方向に移動させるものであり、図示しない適宜のレンズ移動手段に対して信号（３）を出力すると共に、このレンズ移動手段を駆動する。
第３駆動部９１２は、例えば、視標光学部９０を移動させるものであり、図示しない適宜の移動手段に対して信号（１２）を出力すると共に、この移動手段を駆動する。

３．スポットとグリッド
図３に、ハルトマン画像の図の一例を示す。図３Ａは、例えば、収差が小さい場合であり、ハルトマンの格子（グリッド）の各セルの範囲内に各スポットが存在する。一方、図３Ｂは、例えば、収差が大きい場合であり、ハルトマンの格子の範囲外にもスポットが存在する場合がある。

図４に、スポットとグリッドについての説明図を示す。図４Ａは、例えば、収差が小さい場合であり、スポット位置のずれが小さくハルトマンの格子の範囲内にある。したがって、各スポットと格子点との対応付けがしやすい。また、スポット像の欠損位置を容易に検出でき、又は各スポット像の検出範囲が重複することなく画一的に検出できる。一方，図４Ｂでは、例えば、収差が大きい場合であり、スポット位置のずれが大きくハルトマンの格子の範囲外にもスポットが存在することもある。したがって、あまりにスポット位置がずれてしまうと、各スポットと格子点との対応付けが難しい場合がある。また、スポット像の欠損位置を認識することは極めて難しい。そこで、本実施の形態では、グリッドをシフトさせ及び歪曲させて、スポットがセルの範囲内に入るようにする。その結果、各スポットと格子点との対応付けをしやすくする。

４．フローチャート
図５は、光学特性測定の全体フローチャートである。
まず、演算部６００は、被測定眼１００の瞳位置のＸ、Ｙ、Ｚ軸をアライメントする（Ｓ１０１）。次に、演算部６００は、測定装置の移動部の原点移動をする（Ｓ１０３）。例えば、ハルトマン板やプラチドリング等をゼロディオプターに合わせる。その後、演算部６００は被測定眼のディオプターを第１測定部２５Ａの第１受光部２１Ａから取得した画像から計算する、あるいは入力部６５０からの入力により設定し、制御部６１０の第２駆動部９１１、第３駆動部９１２に信号を送り移動部１５、視標光学部９０を設定量動作させる。

演算部６００（例えば、スポット位置測定部６０１）は、グリッド作成収差測定処理を実行する（Ｓ１０５）。処理の詳細は後述する。演算部６００（例えば、光学特性測定部６０２）は、任意の瞳径での波面収差を算出する（Ｓ１０７）。瞳径は、例えば、予め定められた値をメモリ８００等に記憶しておいてもよいし、入力部６５０から所望の瞳径を適宜入力してもよい。なお、ステップＳ１０５において求められた波面収差を用いる場合には、ステップＳ１０７の処理を省略してもよい。演算部６００は、結果を表示部７００に表示し、メモリ８００に保存する（Ｓ１０９）。例えば、瞳径、算出された波面収差等の光学特性、修正グリッド、ハルトマン画像等を表示・保存する。

ここで、波面収差の算出について説明する。
演算部６００は、第１測定部２５Ａの第１受光部２１Ａから取得した画像に基づき高速に眼特性を計算処理する。すなわち、演算部６００は、スポット像のスポット位置を検出し、無収差でのスポット位置を中心とする矩形エリア内でそのスポットと対応するスポット位置を探すことで高速に計算可能となるように対応付けする。

より具体的には、演算部６００は、第１測定部２５Ａの画像からスポットの移動量を求め、ｉ番目のスポットの移動量を△ｘｉ、△ｙｉとする。これは、図４又は図５に説明するように、決められたセルを越えないとする。これは変換部材（ハルトマンプレート）２２Ａと第１受光部（ＣＣＤ）２１Ａの距離が近いため、通常は満足できる。逆にこれを超えるような収差は従来の装置では測定が困難な場合があったが、本装置では、グリッドをシフト・歪曲等させることによって、セルを越えないようにしている。このスポットの移動量と波面収差Ｗは、以下の偏微分方程式によって関係付けられる。

（ｆ：第１測定部２５Ａのハルトマン板とＣＣＤとの距離）
ここで、波面収差Ｗをゼルニケ多項式Ｚ_ｉ ^２ｊ−１を使った展開であらわすと、

上の２つの式と、測定で求められた△ｘ、△ｙ、（よって、Ｘ、Ｙも含む）に関する測定値を使って、ゼルニケ係数ｃ_ｉ ^２ｊ−１の各値を求めることができる。この方法では、スポットが、ある決められた範囲内に存在するようになっているので、非常に高速な処理が可能である。

なお、図９、図１０に、ゼルニケ多項式についての説明図（１）及び（２）を示す。
ここで、演算部６００は、測定処理が可能か判断する。演算部６００は、例えば、スポット位置が所定の数以上（例えば３分の１）取れない、もしくは各スポットのぼけが大きい（例えば、無収差時の２０倍以上など）、もしくは、隣接するスポット像と分離できずに検出できない点が所定の数以上あるなど、予め定められたひとつ又は複数の適宜の条件に従い判断する。

ここで、処理不可能な場合、演算部６００は、解析不可能通知、さらに必要であれば第１受光部からのハルトマン像を表示し、一方、処理可能な場合、演算部６００は、球面度数Ｓ、乱視度数Ｃ、乱視軸Ａ、高次収差を得ることができる。すなわち、演算部６００は、求められたゼルニケ係数ｃ_ｉ ^２ｊ−１と光学系の配置（例、移動位置が初期条件でどこに来ているかなどの情報）により、既知の方法をつかって、球面度数Ｓ、乱視度数Ｃ、乱視軸Ａ、高次球面収差を得ることができる。演算部６００は、次式のようにゼルニケ係数の２次項から球面度数Ｓ、乱視度数Ｃ、乱視軸Ａを求めることができる。演算部６００は、得られた各値を適宜メモリに記憶する。

（ここで、ＳＥ：等価球面度数、Ｓ_ｍｏｖｅ：固視移動分の球面度数、ｒ：瞳半径ｍｍ）

図６は、上述のステップＳ１０５のグリッド作成収差測定フローチャートである。また、図８は、グリッド作成の説明図である。図６のフローチャートは、演算部６００（例えば、スポット位置測定部６０１）により実行される。

演算部６００は、第１受光部２１Ａで得られる画像（受光信号（４））を取得する（Ｓ２０１）。図８（ａ）に取得される原画像の例を示す。次に、演算部６００は、初期グリッドを作成する（Ｓ２０３）。図８（ｂ）に、初期グリッドの例を示す。初期のグリッドは、ハルトマン板（レンズアレイ）より決定できる。例えばレンズアレイの配置に応じて、矩形のグリッドを用いることができる。ハルトマン板のレンズ間隔をｄ、第１受光部２１Ａの受光素子の１画素の１辺のサイズをＡとすると、グリッド間隔はｄ／Ａとすることができる。なお、グリッドの行数、列数はハルトマン板のレンズの行数、列数と合わせる。なお、初期グリッドは中心付近のみ設定してもよい。グリッドは、例えば、グリッド位置（Ｇｘ、Ｇｙ）で表すことができる。ここで、グリッド位置は、例えばグリッドの線を表すための点の集まりである。これらの各点を移動させることにより線を曲げてグリッドをゆがませる。

演算部６００は、各セル内のスポット位置を検出する（Ｓ２０５）。ここで、図８（ｂ）に示すような場合、セル内にスポットがひとつ存在する場合にはそのセルに対応するスポットが検出できるが、ひとつのセル内にスポットが複数存在する場合などには、求められるスポットの位置は、各スポットの位置の平均になり、正確なスポット位置を検出できないことがあった。
演算部６００は、中心のスポット位置がグリッド中心となるようにグリッドをシフトさせる（Ｓ２０７）。

図７は、グリッドのシフトの説明図である。中心のスポット位置とは、例えば、前眼部観察部４０の受光部の受光信号（７）から得られた瞳中心（瞳孔円の中心）に対応する受光信号（４）の画像の位置から一番近いスポット位置のことである。より具体的には、まず、演算部６００は、受光信号（７）から瞳孔の中心位置を求め、瞳孔の中心位置と光軸との「ずれ」を求める。瞳孔の中心は、例えば、受光信号（７）で得られる前眼部像の画像上の濃淡から瞳エッジを検出し、検出された瞳エッジの中心を求めることにより得ることができる。なお、これ以外にも適宜の手法を用いてもよい。演算部６００は、受光信号（４）の画像上で瞳孔中心がどの位置に対応するかを算出する。例えば、受光信号（７）の光軸位置と、受光信号（４）の光軸位置は予め対応がとれているので、上述の光軸と瞳孔の中心位置とのずれに基づき、受光信号（４）の画像上で瞳孔中心がどの位置に対応するかを算出できる。演算部６００は、その位置から一番近いスポット（又はその近傍のスポット）を「中心のスポット」とする。そして、演算部６００は、中心のスポット位置がグリッド全体の中心となるようにグリッドをシフトさせる。グリッドのシフト量を、例えば（Ｓｘ、Ｓｙ）とする。

次に、演算部６００は、初期解析半径Ｒ_ｓ、差分半径△Ｒ、最大解析半径Ｒ_ｍａｘを設定する（Ｓ２０９）。初期解析半径は比較的小さい値が良く、差分半径はそれに対して例えば半分以下の値で始めることができる。例えばＲ_ｓを０．５ｍｍ、△Ｒを０．２５ｍｍ、Ｒ_ｍａｘを３ｍｍなどとすることができる。

演算部６００は、解析半径ＲをＲ＝Ｒ_ｓとする（Ｓ２１１）。演算部６００は、セル内のスポット位置を検出する（Ｓ２１３）。ここでは、グリッドがシフトされた状態で、再度セル内のスポット位置を検出する。演算部６００は、瞳中心位置から解析半径Ｒでの波面収差を算出する（Ｓ２１５）。例えば、図８（ｃ）に、中心のスポット位置にグリッド中心が来るようにシフトさせ、半径Ｒで波面収差計算を行う概念図を示す。例えば、太線の円内のグリッドに対応するスポットを用いて、局部波面収差を計算する。グリッドがシフトされた状態では、仮に収差が大きくても図８（ｃ）のように中心付近のスポットは各グリッドの範囲内に収まっている。そのため、この範囲内のスポットから波面収差が高速に計算できる。なお、波面収差の算出については、上述と同様である。

演算部６００は、解析半径Ｒが最大解析半径Ｒ_ｍａｘ以下か判断する（Ｓ２１７）。演算部６００は、解析半径Ｒが最大解析半径Ｒ_ｍａｘ以下なら（Ｓ２１７：Ｙｅｓ）、ステップＳ２１９へ移る。一方、演算部６００は、解析半径Ｒが最大解析半径Ｒ_ｍａｘ以下でなければ（Ｓ２１７：Ｎｏ）、ステップＳ１０７（図中Ｂ）へ移る。

ステップＳ２１９では、演算部６００は、得られた波面収差よりグリッドを歪曲させる（Ｓ２１９）。例えば、上述のステップＳ２１５で計算された半径Ｒでの波面収差Ｗ（ｘ、ｙ）の値を基に、スポットがグリッドの範囲内に入るようにグリッドを歪曲させる。また、少なくとも半径Ｒ内のハルトマン画像のスポットが、セルの中心又は中心近傍にくるようにグリッドを歪曲させてもよい。

より具体的には、初期グリッド位置（Ｇｘ、Ｇｙ）にあるグリッドを新たな位置（Ｈｘ、Ｈｙ）に移動させる。これを例えばすべての位置のグリッドに行うことでグリッドを歪曲させる。

その関係式は、ハルトマン板の焦点距離をｆ、ステップＳ２０７でのグリッドのシフトを（Ｓｘ、Ｓｙ）としたときに、次式で表される。

求められた解析半径Ｒの波面収差に従い、半径Ｒの外側の波面収差を仮定し、グリッド全体を歪曲させる。一例として、解析半径Ｒの外側に関しては多項式の延長上の近傍にあるという推測を基に行う。

図８（ｄ）は、歪曲後のグリッドの例である。例えば、中心付近だけではなく、その周囲のスポットも各グリッドの範囲内に近づいてくる。
次に、演算部６００は、波面収差の大きさに応じて、差分半径△Ｒの値を変化させる（Ｓ２２１）。例えば、比較的収差量の小さい場合（予め定められた閾値より小さい場合）には、解析半径の外側の変化も小さいと推測されるので、△Ｒの値を大きくし処理の回数を減らす。逆に、収差量が大きい場合（予め定められた閾値より大きい場合）には変化が大きいと推測されるので、△Ｒの値を小さくしグリッドを細かく歪曲する。なお、ステップＳ２２１の処理は省略してもよい。

演算部６００は、Ｒの値をＲ＝Ｒ＋△Ｒとし（Ｓ２２３）、ステップＳ２１３へ移る。演算部６００は、新たに設定された半径Ｒ＝Ｒ＋△Ｒを用いてステップＳ２１３以降の処理を再度実行する。この処理をＲ＞Ｒ_ｍａｘまで続ける（Ｓ２１７）。ここでは、解析半径Ｒを順次大きくするが、図８（ｄ）に示すように、グリッドがシフト・歪曲されることにより、この範囲内ではスポットはグリッドの範囲内にあり、高速に波面収差を計算することができる。

図８（ｅ）に最終修正グリッド（第nの修正グリッド）を示す。図示のように、各スポットが各セル内に収まり、格子点とスポット位置との対応付けが容易となる。上述のステップＳ１０７では、歪曲された最終修正グリッドと、ハルトマン画像のスポット位置に基づき、光学特性（例えば、波面収差）を求める。

本発明は、例えば、眼光学特性測定装置、ハルトマン等点像である光のスポット位置から光学特性を求める測定装置に関する産業に利用可能である。

眼特性測定装置（眼光学特性測定装置）の光学系の構成図。眼特性測定装置の電気系の構成図。ハルトマン画像の図の一例。スポットとグリッドについての説明図。光学特性測定の全体フローチャート。上述のステップＳ１０５のグリッド作成収差測定フローチャート。グリッドのシフトの説明図。グリッド作成の説明図。ゼルニケ多項式についての説明図（１）。ゼルニケ多項式についての説明図（２）。

符号の説明

１０第１照明光学系
１１第１光源部
１２絞り
１５移動部
２０Ａ第１受光光学系
２１Ａ第１受光部
２２Ａ変換部材（例、ハルトマン板）
２５Ａ第１測定部
３０前眼部照明部
４０前眼部観察部
５０第１調整光学部
６１ビームスプリッタ
７０第２調整光学部
９０視標光学部
９２固視標
１００被測定眼

Claims

眼底を照明する照明光源を含む照明光学系と、
上記照明光学系の照明光束で照明された被測定眼からの反射光束を、複数の光束に分割する光束分割素子を介して受け取り、受光信号を形成する受光部を含む受光光学系と、
上記受光部で形成された受光信号による画像上で、中心から周辺にかけて複数の領域に分割した複数の設定範囲を設け；複数のセルを有する予め定められた初期グリッドを設定し；上記受光部の受光信号によるハルトマン画像上の中心付近の上記設定範囲を含む第１領域のスポット位置から波面収差を求め；該波面収差に基づき、ハルトマン画像の少なくとも上記第１領域のスポットがセルの範囲内に入るように初期グリッドを修正した第１の修正グリッドを設定し；上記第１領域とその周囲の上記設定範囲とを含む第２領域のハルトマン画像のスポット位置から波面収差を求め；該波面収差に基づき、第１の修正グリッドをさらに修正した第２の修正グリッドを設定し；順次周囲の上記設定範囲をさらに含む領域のハルトマン画像のスポット位置から波面収差を求めて；該波面収差に基づき修正グリッドを順次修正することにより第ｎの修正グリッドを求め；第ｎの修正グリッドの各セルに対応した、ハルトマン画像のスポット位置を求めるスポット位置測定部と、
上記スポット位置測定部で測定されたスポット位置から眼の光学特性を測定する光学特性測定部と
を備えた眼光学特性測定装置。
上記修正グリッドの設定は、既に設定した修正グリッド又は初期グリッドのスポット位置から求めた波面収差を示すゼルニケ係数を利用して設定していることを特徴とする請求項１記載の眼光学特性測定装置。
上記スポット位置測定部が、ハルトマン画像のスポットが、各セルの範囲内に入るようにグリッドを修正設定するのは、グリッドをシフトさせること、又は、グリッドに歪曲処理を施すこと、又は、それらの双方であることを特徴とする請求項１に記載の眼光学特性測定装置。
上記スポット位置測定部が、求められた波面収差量に基づき、該収差量が予め定められた閾値より小さいときには、上記設定範囲の径方向距離を長くし、該収差量が予め定められた閾値より大きいときは、上記設定範囲の径方向距離を短くすることを特徴とする請求項１に記載の眼光学特性測定装置。
被測定眼前眼部を所定のパターンで照明する前眼部照明部と、
該被測定眼前眼部から反射して戻ってくる光束を受光する前眼部観察部と
をさらに備え、
上記グリッドをシフトさせることは、
上記スポット位置測定部が、
上記前眼部観察部の受光信号から瞳孔の中心位置を求め、上記受光部で形成された受光信号による画像上で、瞳孔中心がどの位置に対応するかを算出し、
該位置に一番近いスポット又は該位置の近傍のスポットを中心のスポットとし、
該中心のスポットがグリッド全体の中心となるように、グリッド全体をシフトさせることを特徴とする請求項３に記載の眼光学特性測定装置。
上記歪曲処理は、
上記スポット位置測定部が、初期グリッド又は修正グリッド上の位置（Ｇｘ、Ｇｙ）にあるグリッド又は点を、次式に従い新たな位置（Ｈｘ、Ｈｙ）に移動させることを特徴とする請求項３に記載の眼光学特性測定装置。

（ここで、ｆは上記光束分割素子の焦点距離、（Ｓｘ、Ｓｙ）はグリッドのシフト、W（ｘ、ｙ）は波面収差）
上記光学特性測定部は、求められた光学特性、第ｎの修正グリッド及びハルトマン画像のいずれか又は複数をメモリに記憶すること又は表示部に表示する請求項１に記載の眼光学特性測定装置。
上記修正グリッドは、少なくとも波面収差を求めるために用いたハルトマン画像のスポットが、セルの中心又は中心近傍にくるようにグリッドが修正されたものである請求項１に記載の眼光学特性測定装置。