JP3732789B2 - 眼特性測定装置用模型眼及びその校正方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼特性測定装置用模型眼及びその校正方法に係り、特に、被検眼の波面収差測定装置の測定精度を確認するための眼特性測定装置用模型眼及びその校正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の模型眼では、球面レンズで前眼部が構成され、拡散面で網膜が構成されており、その光学特性としては、球面度数、乱視度数、球面収差が含まれるものでしかなかった。従って、波面測定装置等の眼特性測定装置の校正には利用できなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、種々の波面収差を発生させ眼光学特性測定装置の校正を行うことのできる模型眼の提供が要望されている。
そこで、本発明は、従来の模型眼に使用する屈折型レンズと収差を付加するための位相板を組み合わせることにより様々な収差及び／又はパワーの特性を有し、波面測定等の眼特性測定装置の精度確認として使用できる、眼特性測定装置用模型眼及びその校正方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、細いビームを入射させ、入射ビーム径よりも大きな所定の径で、かつ所定の高次収差を加えて反射光束として射出させる眼特性測定装置用模型眼及びその校正方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の解決手段は、
模型眼に与えられるべき所定のパワーを形成する前眼部レンズと、
上記前眼部レンズとの関係で該所定のパワーに対する像点位置に配置され、入射光を拡散及び反射する拡散面と、
上記前眼部レンズと上記拡散面との間に所定の収差をあたえる位相板と
を備え、
上記前眼部レンズ及び上記位相板によって模型眼に求められるパワーと収差が形成されるようにしたことを特徴とする眼特性測定装置用模型眼が提供される。
【０００５】
本発明の第２の解決手段は、
模型眼に与えられるべき所定のパワーを形成する前眼部レンズと、上記前眼部レンズとの関係で該所定のパワーに対する像点位置に配置されて入射光を拡散及び反射する拡散面と、上記前眼部レンズと上記拡散面との間に所定の収差をあたえる位相板とを備え、上記前眼部レンズ及び上記位相板によって模型眼に求められるパワーと収差が形成されるようにしたことを特徴とする眼特性測定装置用模型眼の校正方法であって、
上記拡散面は取り外し可能に構成され、上記拡散板の代わりにピンホールを取り付けアライメントを行い、上記模型眼の収差等の光学特性を干渉計により測定し、測定結果により上記模型眼に光学特性を値づけして、その後、上記拡散板に交換して上記模型眼を校正することができるようにした眼特性測定装置用模型眼の校正方法が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
１．眼特性測定装置用模型眼
図１に、眼特性測定装置用模型眼の第１の実施の形態の構成図を示す。図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は側面図、図１（Ｃ）は平面図をそれぞれ示す。また、図２に、眼特性測定装置用模型眼の第１の実施の形態の断面図を示す。さらに、図３に、位相板の構成図を示す。
この模型眼は、前眼部レンズ１と、拡散面２と、収差付加部材３と、筺体５を備える。
前眼部レンズ１は、模型眼に与えられるべき所定のパワーを形成する。前眼部レンズ１のレンズ前面は、眼の角膜前面に対応し、角膜前面の一般的な曲率半径に近いものとすることができる（たとえば、7.5mm）。また、前眼部レンズ１のレンズは、残留収差が残っているレンズで形成される場合、収差付加部材３はこの残留収差を打ち消して所定の収差を与えるように構成されることもできる。前眼部レンズ１は、複数のレンズ及び／又は張り合わせレンズなどにより、極力各収差の少ないレンズで形成されるとよい。これにより、条件が変更した場合でも、前眼部レンズ１による収差の影響の変化が極力すくないように設計することができる。
【０００７】
拡散面２は、入射された光をランダムに拡散し、反射する（例えば、反射率１０％以内とすることができるが、これに限られない。）。拡散面２は、前眼部レンズ１との関係で収差付加部材３を挿入したときの該所定のパワーに対する像点位置（略像面位置）に配置される。また、拡散面２は、前眼部レンズ１の収差付加部材３を挿入したときの略焦点距離の位置に配置されるようにしてもよい。拡散面２の反射率は、収差付加部材３の反射などのノイズ光のレベルに対して十分大きなものに設定されるようにしてもよい。
【０００８】
収差付加部材３は、前眼部レンズ１と拡散面２との間に所定の収差を与える。収差付加部材３は、瞳上での測定したい径に対応する径において収差量がわかるような領域に位相板３１により収差を付加し、絞り３２を設けることでその径以外からの光の影響をなくす。位相板３１としては、バイナリー・オプティクス・エレメント（ＢＯＥ）を使用することができる。位相板３１の位置は、眼の瞳位置が適切であるが、若干ずらすことも、前眼部レンズ１の前に持ってくることもできる（後述の図１１参照）。
筐体５は、前眼部レンズ１の１部、位相板３１、拡散面２を覆う。筺体５は、これにより拡散面２、位相板３１に異物が付着することを防止するように構成されている。また、筺体５は、模型眼の回転角がわかるように金物の脇に罫書き線をつけておくこともできる。
図４に、眼特性測定装置用模型眼の第２の実施の形態の構成図を示す。この実施の形態では、収差付加部材３は、それによる反射の影響を抑えるために、図示のように光軸対して所定角度（若干）傾けられて配置される。この際、その傾斜も考慮に入れて、位相板３１、例えば、バイナリーオプティクスエレメント（ＢＯＥ）が形成される。
【０００９】
図５に、眼特性測定装置用模型眼の第３の実施の形態の構成図を示す。この実施の形態では、眼底にあたる拡散面２の反射率を上げる等が挙げられる。収差付加部材３による反射の影響を抑えるために拡散面２の反射率を上げた場合（例えば、数％から３０％であるが、これに限定されない。）、収差付加部材３の前に濃度フィルタ（Neutral Density（ND）フィルタ）４等を置いて全体の反射光量を下げ、眼底反射に対するノイズ反射の比を落とすこともできる。この濃度フィルタは前眼部レンズ１の前に持ってくることもできる。
【００１０】
図１１に、眼特性測定装置用模型眼の第４の実施の形態の構成図を示す。この実施の形態は、収差付加部材３を前眼部レンズ１の前に配置したものである。
【００１１】
つぎに、模型眼の設計例・作成例について説明する。
・各球面度数、乱視度数ごとに模型眼を作成する。例えば、レンズ前面(角膜前面に対応)から眼底までの距離を一定とした設計を行えば、同一形状の金物を使用することができる。
・ある球面度数での収差を無収差とし、眼底位置を変えることでいろいろな球面度数時の測定ができる模型眼を作成する。眼底位置を変化させることで収差(縦収差)が発生するため、位相板３１の設計には、その分も考慮に入れる。この場合例えば、前眼部レンズ１は、はり合わせレンズを用いることができる。
・眼底位置をある範囲動かしても無収差を保てるようなレンズを使用して模型眼を作成するようにしてもよい。この場合、レンズを群で配置して設計する。
【００１２】
つぎに、模型眼の設計の前提条件（必要な条件）として、以下に例示する。
▲１▼解析したい瞳径に対応する、所定の位相板３１の入射径を想定して、付加する収差が与えられる。
▲２▼収差量の変更は、収差の異なる位相量が与えられた収差付加部材３を交換することにより行う。
▲３▼近視、乱視、遠視などの条件変更は、模型眼に与えられるパワー（球面度）に相当する物点位置に対する像点位置に拡散面２が配置される。もしくは前眼部レンズ１が模型眼に与えられるパワー（球面度）、乱視成分に相当するものに交換される。
【００１３】
模型眼に与えられるべきパワーと収差の作り方としては、以下に例示するような２種類の手段が考えられる。
▲１▼無収差の前眼部レンズ１を用い、パワーはレンズのみに依存し、収差は位相板３１のみに依存することにより、所望のパワーと収差を与えること。
▲２▼パワー残留収差が前眼部レンズ１にあり、その残留収差を考慮して位相板３１に収差を与える、又は、その残留収差を考慮に入れずに位相板３１に収差を与える。そして、前眼部レンズ１の設計値の収差若しくは測定された収差を考慮して位相板３１に与える位相量を決定する、又は、設計値若しくは測定された収差を眼特性測定データを検討するときに考慮に入れる。なお、レンズの残留収差は、例えば、光線追跡により求める方法、もしくは一般式を使用する方法などがある。
【００１４】
つぎに、収差について説明する。
模型眼に与えられる収差W(r)（測定値として与えられる収差）に関連して、模型眼から射出する光束径と位相板３１を通過する光束径との関係から、位相板３１に与えられる光束径が決定される。そして、位相板３１に与える収差は、例えば次式のようなゼルニケ多項式各項に対応するものとする。
W(r)=Aλ・Znm(r)
ここで、rは測定したい瞳径rpupilとしたときに位相板３１に入射する径、Aは収差量の大きさを示す定数(λ)、λは設計時の波長、Znm(r)はゼルニケ多項式である。図６は、ゼルニケ多項式の値を示す図（１）である。
なお、r座標をx、y座標に変換してもよい。その場合のゼルニケ多項式の値を示す図（２）を、図７に示す。
【００１５】
２．眼特性測定装置用模型眼の校正方法
つぎに、干渉計を用いて前眼部レンズ１と収差付加部材３（位相板３１）との模型眼全体の収差を確認する方法について説明する。
図８に、眼特性測定装置用模型眼の校正装置の構成図を示す。この校正装置は、干渉計１１、ピンホール板１２、参照ミラー１３を備える。この実施の形態では、拡散面２は取り外し可能に構成され、拡散面２の代わりに眼底部をピンホールにしたピンホール板１２を取り付けて、アライメントを行い、模型眼の光学特性（光学収差）を干渉計１１により測定し、測定結果により模型眼に光学特性を値づけして、その後、拡散面２に交換して模型眼を構成するようにする。
【００１６】
２−１．測定の準備
模型眼の前眼部レンズ１及び収差付加部材３に対して拡散面２に代えて配置したピンホール板１２のピンホール位置に集光するように干渉計１１と模型眼の位置関係を調節する。模型眼のピンホールは、参照ミラー１３の曲率中心と略一致するように配置する。
【００１７】
２−２．測定手順
測定の準備の通り配置した結果、干渉計１１からの光束は、前眼部レンズ１及び位相板３１に関してピンホールと共役な位置に集光することなり、その光束は、ピンホールを通過するようにピンホールの位置でも再び集光する。そして、このピンホールを通過した光束は、参照ミラー１３により反射され、再びピンホールを通過して干渉計１１に戻り測定光束となる。干渉計１１は、図上省略するが、参照ミラー１３から反射した参照光束とこの測定光束とをビームスプリッターなどで一緒にして干渉させ、その干渉縞から模型眼全体の収差量、光学特性を測定する。
【００１８】
３．複数種類の模型眼の作成・設計
つぎに、種々の球面度数・乱視度数・収差の模型眼を形成・設計する手段について説明する。
模型眼は、以下に例示するいずれか又は複数の構成を組み合わせることにより、模型眼の球面度数及び乱視度数、乱視軸の少なくともいずれか一つの要素を変更可能に構成することができる。
▲１▼種々の球面度数の形成・変更
− 少なくとも拡散面２の位置を光軸方向に移動可能に構成すること。
− 前眼部レンズ１のパワーを変更すること。たとえば、前眼部レンズ１の焦点距離が変更可能なようにズームレンズ系で構成し、一部のレンズを光軸方向に移動させ、全体の焦点距離を変更し、パワー変更する。
− 前眼部レンズ１が光軸方向に移動するように構成すること
▲２▼種々の乱視度数の形成・追加変更
− 円柱レンズの追加変更など円柱レンズ成分の追加変更可能な構成とすること。
− バリアブルクロスシリンダを挿入し、その回転角を変えてその円柱レンズの交差角度を変更可能に構成すること。
▲３▼種々の収差の形成・追加変更
− 収差付加部材３の変更
【００１９】
また、前眼部レンズ１に用いられるレンズは、複数のレンズ及び／又は張り合わせレンズなどにより構成し、条件が変更した場合でも、前眼部レンズ１による収差の影響の変化が極力すくないように設計されているとよい。この場合、例えば、ガウスタイプのように対称型のレンズの採用、非球面レンズの採用、バラエティーに富んだ屈折率のガラスを用いたレンズ群の採用、又は、トリプレットの採用、などが考えられる。
【００２０】
さらに、眼底位置のみを移動して模型眼のパワーを決定する場合と、複数レンズの組み合わせによりズームレンズ化する方法もある。さらに、条件の変化に応じて収差付加部材３の交換を行う場合もある。
以下に、種々の球面度数・乱視度数・収差の模型眼を形成・設計例について述べる。
【００２１】
図９に、各種の模型眼を形成・設計例の説明図を示す。
この例は、 W(r) = Aλ・Zn m(r) で、 A = 0.5、λ = 840nmとしたときの一例である。図９（Ａ）は、収差付加部材３（位相板３１）は交換せずに拡散面２のみ移動した場合である。図９（Ｂ）は、収差付加部材３（位相板３１）は交換せずに前眼部レンズ１のみ移動した場合である。図９（Ｃ）は、収差付加部材３（位相板３１）も交換又は移動して、拡散面２のみを移動した場合である。なお、収差付加部材３（位相板３１）も交換又は移動して、前眼部レンズ１のみを移動してもよい。さらに、収差付加部材３（位相板３１）は交換又は移動せずに、前眼部レンズ１と拡散面２の両方を移動変化しても良いし、収差付加部材３（位相板３１）も交換又は移動して前眼部レンズ１と拡散面２の両方を移動変化しても良い。
【００２２】
４．角膜波面収差の測定
図１０に、眼特性測定装置用模型眼の第５の実施の形態の構成図を示す。この実施の形態では、角膜にあたる前眼部レンズ1の前面の角膜形状の測定を行うことができる。前眼部レンズ1の前面は例えば球面、非球面、トーリック面からなり、この曲率半径は角膜前面の一般的な曲率半径に近いものとすることができる（例えば7.5mm）。図示のような前眼部レンズ変換部材５を前眼部レンズ1の前面の曲率半径や面形状が違うものと交換し、種々の角膜形状を測定することができる。ここで、前眼部レンズ変換部材５の前面の形状をすり鉢状とすることにより、前眼部レンズ変換部材５前面の反射を押さえられ測定光に対するノイズを軽減でき、また、角膜の形状を角度のついた光束で測定することができ、より正確な測定が可能となる。また、眼特性測定装置が角膜形状と眼全体の収差を同時に測定できる装置であれば、この模型眼を用いて同時に校正用の測定ができる。また、前眼部レンズ変換部材５単体で角膜形状のみ校正用の模型眼とすることもできる。
【００２３】
上述した実施の形態において拡散面２を光軸と直交する方向に微細な振動を与えたり、光軸と平行な軸周りに回転できるような構成とすることもできる。この場合には、拡散面での反射むらが除去できる利点がある。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によると、従来の模型眼に使用する屈折型レンズと収差を付加する
ための位相板を組み合わせることにより様々な収差及び／又はパワーの特性を有し、波面測定等の眼特性測定装置の精度確認として使用できる、眼特性測定装置用模型眼及びその校正方法を提供することができる。
【００２５】
また、本発明は、細いビームを入射させ、入射ビーム径よりも大きな所定の径で、かつ所定の高次収差を加えて反射光束として射出させる眼特性測定装置用模型眼及びその校正方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】眼特性測定装置用模型眼の第１の実施の形態の構成図。
【図２】眼特性測定装置用模型眼の第１の実施の形態の断面図。
【図３】位相板の構成図。
【図４】眼特性装置用模型眼の第２の実施の形態の構成図。
【図５】眼特性測定装置用模型眼の第３の実施の形態の構成図。
【図６】ゼルニケ多項式の値を示す図（１）。
【図７】ゼルニケ多項式の値を示す図（２）。
【図８】眼特性測定装置用模型眼の校正装置の構成図。
【図９】各種の模型眼を形成・設計例の説明図。
【図１０】眼特性測定装置用模型眼の第５の実施の形態の構成図。
【図１１】眼特性測定装置用模型眼の第４の実施の形態の構成図。
【符号の説明】
１ 前眼部レンズ
２ 拡散面
３ 位相板
５ 筺体
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼特性測定装置用模型眼及びその校正方法に係り、特に、被検眼の波面収差測定装置の測定精度を確認するための眼特性測定装置用模型眼及びその校正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の模型眼では、球面レンズで前眼部が構成され、拡散面で網膜が構成されており、その光学特性としては、球面度数、乱視度数、球面収差が含まれるものでしかなかった。従って、波面測定装置等の眼特性測定装置の校正には利用できなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、種々の波面収差を発生させ眼光学特性測定装置の校正を行うことのできる模型眼の提供が要望されている。
そこで、本発明は、従来の模型眼に使用する屈折型レンズと収差を付加するための位相板を組み合わせることにより様々な収差及び／又はパワーの特性を有し、波面測定等の眼特性測定装置の精度確認として使用できる、眼特性測定装置用模型眼及びその校正方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、細いビームを入射させ、入射ビーム径よりも大きな所定の径で、かつ所定の高次収差を加えて反射光束として射出させる眼特性測定装置用模型眼及びその校正方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の解決手段は、
模型眼に与えられるべき所定のパワーを形成する前眼部レンズと、
上記前眼部レンズとの関係で該所定のパワーに対する像点位置に配置され、入射光を拡散及び反射する拡散面と、
上記前眼部レンズと上記拡散面との間に所定の収差をあたえる位相板と
を備え、
上記前眼部レンズ及び上記位相板によって模型眼に求められるパワーと収差が形成されるようにしたことを特徴とする眼特性測定装置用模型眼が提供される。
【０００５】
本発明の第２の解決手段は、
模型眼に与えられるべき所定のパワーを形成する前眼部レンズと、上記前眼部レンズとの関係で該所定のパワーに対する像点位置に配置されて入射光を拡散及び反射する拡散面と、上記前眼部レンズと上記拡散面との間に所定の収差をあたえる位相板とを備え、上記前眼部レンズ及び上記位相板によって模型眼に求められるパワーと収差が形成されるようにしたことを特徴とする眼特性測定装置用模型眼の校正方法であって、
上記拡散面は取り外し可能に構成され、上記拡散板の代わりにピンホールを取り付けアライメントを行い、上記模型眼の収差等の光学特性を干渉計により測定し、測定結果により上記模型眼に光学特性を値づけして、その後、上記拡散板に交換して上記模型眼を校正することができるようにした眼特性測定装置用模型眼の校正方法が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
１．眼特性測定装置用模型眼
図１に、眼特性測定装置用模型眼の第１の実施の形態の構成図を示す。図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は側面図、図１（Ｃ）は平面図をそれぞれ示す。また、図２に、眼特性測定装置用模型眼の第１の実施の形態の断面図を示す。さらに、図３に、位相板の構成図を示す。
この模型眼は、前眼部レンズ１と、拡散面２と、収差付加部材３と、筺体５を備える。
前眼部レンズ１は、模型眼に与えられるべき所定のパワーを形成する。前眼部レンズ１のレンズ前面は、眼の角膜前面に対応し、角膜前面の一般的な曲率半径に近いものとすることができる（たとえば、7.5mm）。また、前眼部レンズ１のレンズは、残留収差が残っているレンズで形成される場合、収差付加部材３はこの残留収差を打ち消して所定の収差を与えるように構成されることもできる。前眼部レンズ１は、複数のレンズ及び／又は張り合わせレンズなどにより、極力各収差の少ないレンズで形成されるとよい。これにより、条件が変更した場合でも、前眼部レンズ１による収差の影響の変化が極力すくないように設計することができる。
【０００７】
拡散面２は、入射された光をランダムに拡散し、反射する（例えば、反射率１０％以内とすることができるが、これに限られない。）。拡散面２は、前眼部レンズ１との関係で収差付加部材３を挿入したときの該所定のパワーに対する像点位置（略像面位置）に配置される。また、拡散面２は、前眼部レンズ１の収差付加部材３を挿入したときの略焦点距離の位置に配置されるようにしてもよい。拡散面２の反射率は、収差付加部材３の反射などのノイズ光のレベルに対して十分大きなものに設定されるようにしてもよい。
【０００８】
収差付加部材３は、前眼部レンズ１と拡散面２との間に所定の収差を与える。収差付加部材３は、瞳上での測定したい径に対応する径において収差量がわかるような領域に位相板３１により収差を付加し、絞り３２を設けることでその径以外からの光の影響をなくす。位相板３１としては、バイナリー・オプティクス・エレメント（ＢＯＥ）を使用することができる。位相板３１の位置は、眼の瞳位置が適切であるが、若干ずらすことも、前眼部レンズ１の前に持ってくることもできる（後述の図１１参照）。
筐体５は、前眼部レンズ１の１部、位相板３１、拡散面２を覆う。筺体５は、これにより拡散面２、位相板３１に異物が付着することを防止するように構成されている。また、筺体５は、模型眼の回転角がわかるように金物の脇に罫書き線をつけておくこともできる。
図４に、眼特性測定装置用模型眼の第２の実施の形態の構成図を示す。この実施の形態では、収差付加部材３は、それによる反射の影響を抑えるために、図示のように光軸対して所定角度（若干）傾けられて配置される。この際、その傾斜も考慮に入れて、位相板３１、例えば、バイナリーオプティクスエレメント（ＢＯＥ）が形成される。
【０００９】
図５に、眼特性測定装置用模型眼の第３の実施の形態の構成図を示す。この実施の形態では、眼底にあたる拡散面２の反射率を上げる等が挙げられる。収差付加部材３による反射の影響を抑えるために拡散面２の反射率を上げた場合（例えば、数％から３０％であるが、これに限定されない。）、収差付加部材３の前に濃度フィルタ（Neutral Density（ND）フィルタ）４等を置いて全体の反射光量を下げ、眼底反射に対するノイズ反射の比を落とすこともできる。この濃度フィルタは前眼部レンズ１の前に持ってくることもできる。
【００１０】
図１１に、眼特性測定装置用模型眼の第４の実施の形態の構成図を示す。この実施の形態は、収差付加部材３を前眼部レンズ１の前に配置したものである。
【００１１】
つぎに、模型眼の設計例・作成例について説明する。
・各球面度数、乱視度数ごとに模型眼を作成する。例えば、レンズ前面(角膜前面に対応)から眼底までの距離を一定とした設計を行えば、同一形状の金物を使用することができる。
・ある球面度数での収差を無収差とし、眼底位置を変えることでいろいろな球面度数時の測定ができる模型眼を作成する。眼底位置を変化させることで収差(縦収差)が発生するため、位相板３１の設計には、その分も考慮に入れる。この場合例えば、前眼部レンズ１は、はり合わせレンズを用いることができる。
・眼底位置をある範囲動かしても無収差を保てるようなレンズを使用して模型眼を作成するようにしてもよい。この場合、レンズを群で配置して設計する。
【００１２】
つぎに、模型眼の設計の前提条件（必要な条件）として、以下に例示する。
▲１▼解析したい瞳径に対応する、所定の位相板３１の入射径を想定して、付加する収差が与えられる。
▲２▼収差量の変更は、収差の異なる位相量が与えられた収差付加部材３を交換することにより行う。
▲３▼近視、乱視、遠視などの条件変更は、模型眼に与えられるパワー（球面度）に相当する物点位置に対する像点位置に拡散面２が配置される。もしくは前眼部レンズ１が模型眼に与えられるパワー（球面度）、乱視成分に相当するものに交換される。
【００１３】
模型眼に与えられるべきパワーと収差の作り方としては、以下に例示するような２種類の手段が考えられる。
▲１▼無収差の前眼部レンズ１を用い、パワーはレンズのみに依存し、収差は位相板３１のみに依存することにより、所望のパワーと収差を与えること。
▲２▼パワー残留収差が前眼部レンズ１にあり、その残留収差を考慮して位相板３１に収差を与える、又は、その残留収差を考慮に入れずに位相板３１に収差を与える。そして、前眼部レンズ１の設計値の収差若しくは測定された収差を考慮して位相板３１に与える位相量を決定する、又は、設計値若しくは測定された収差を眼特性測定データを検討するときに考慮に入れる。なお、レンズの残留収差は、例えば、光線追跡により求める方法、もしくは一般式を使用する方法などがある。
【００１４】
つぎに、収差について説明する。
模型眼に与えられる収差W(r)（測定値として与えられる収差）に関連して、模型眼から射出する光束径と位相板３１を通過する光束径との関係から、位相板３１に与えられる光束径が決定される。そして、位相板３１に与える収差は、例えば次式のようなゼルニケ多項式各項に対応するものとする。
W(r)=Aλ・Znm(r)
ここで、rは測定したい瞳径rpupilとしたときに位相板３１に入射する径、Aは収差量の大きさを示す定数(λ)、λは設計時の波長、Znm(r)はゼルニケ多項式である。図６は、ゼルニケ多項式の値を示す図（１）である。
なお、r座標をx、y座標に変換してもよい。その場合のゼルニケ多項式の値を示す図（２）を、図７に示す。
【００１５】
２．眼特性測定装置用模型眼の校正方法
つぎに、干渉計を用いて前眼部レンズ１と収差付加部材３（位相板３１）との模型眼全体の収差を確認する方法について説明する。
図８に、眼特性測定装置用模型眼の校正装置の構成図を示す。この校正装置は、干渉計１１、ピンホール板１２、参照ミラー１３を備える。この実施の形態では、拡散面２は取り外し可能に構成され、拡散面２の代わりに眼底部をピンホールにしたピンホール板１２を取り付けて、アライメントを行い、模型眼の光学特性（光学収差）を干渉計１１により測定し、測定結果により模型眼に光学特性を値づけして、その後、拡散面２に交換して模型眼を構成するようにする。
【００１６】
２−１．測定の準備
模型眼の前眼部レンズ１及び収差付加部材３に対して拡散面２に代えて配置したピンホール板１２のピンホール位置に集光するように干渉計１１と模型眼の位置関係を調節する。模型眼のピンホールは、参照ミラー１３の曲率中心と略一致するように配置する。
【００１７】
２−２．測定手順
測定の準備の通り配置した結果、干渉計１１からの光束は、前眼部レンズ１及び位相板３１に関してピンホールと共役な位置に集光することなり、その光束は、ピンホールを通過するようにピンホールの位置でも再び集光する。そして、このピンホールを通過した光束は、参照ミラー１３により反射され、再びピンホールを通過して干渉計１１に戻り測定光束となる。干渉計１１は、図上省略するが、参照ミラー１３から反射した参照光束とこの測定光束とをビームスプリッターなどで一緒にして干渉させ、その干渉縞から模型眼全体の収差量、光学特性を測定する。
【００１８】
３．複数種類の模型眼の作成・設計
つぎに、種々の球面度数・乱視度数・収差の模型眼を形成・設計する手段について説明する。
模型眼は、以下に例示するいずれか又は複数の構成を組み合わせることにより、模型眼の球面度数及び乱視度数、乱視軸の少なくともいずれか一つの要素を変更可能に構成することができる。
▲１▼種々の球面度数の形成・変更
− 少なくとも拡散面２の位置を光軸方向に移動可能に構成すること。
− 前眼部レンズ１のパワーを変更すること。たとえば、前眼部レンズ１の焦点距離が変更可能なようにズームレンズ系で構成し、一部のレンズを光軸方向に移動させ、全体の焦点距離を変更し、パワー変更する。
− 前眼部レンズ１が光軸方向に移動するように構成すること
▲２▼種々の乱視度数の形成・追加変更
− 円柱レンズの追加変更など円柱レンズ成分の追加変更可能な構成とすること。
− バリアブルクロスシリンダを挿入し、その回転角を変えてその円柱レンズの交差角度を変更可能に構成すること。
▲３▼種々の収差の形成・追加変更
− 収差付加部材３の変更
【００１９】
また、前眼部レンズ１に用いられるレンズは、複数のレンズ及び／又は張り合わせレンズなどにより構成し、条件が変更した場合でも、前眼部レンズ１による収差の影響の変化が極力すくないように設計されているとよい。この場合、例えば、ガウスタイプのように対称型のレンズの採用、非球面レンズの採用、バラエティーに富んだ屈折率のガラスを用いたレンズ群の採用、又は、トリプレットの採用、などが考えられる。
【００２０】
さらに、眼底位置のみを移動して模型眼のパワーを決定する場合と、複数レンズの組み合わせによりズームレンズ化する方法もある。さらに、条件の変化に応じて収差付加部材３の交換を行う場合もある。
以下に、種々の球面度数・乱視度数・収差の模型眼を形成・設計例について述べる。
【００２１】
図９に、各種の模型眼を形成・設計例の説明図を示す。
この例は、 W(r) = Aλ・Zn m(r) で、 A = 0.5、λ = 840nmとしたときの一例である。図９（Ａ）は、収差付加部材３（位相板３１）は交換せずに拡散面２のみ移動した場合である。図９（Ｂ）は、収差付加部材３（位相板３１）は交換せずに前眼部レンズ１のみ移動した場合である。図９（Ｃ）は、収差付加部材３（位相板３１）も交換又は移動して、拡散面２のみを移動した場合である。なお、収差付加部材３（位相板３１）も交換又は移動して、前眼部レンズ１のみを移動してもよい。さらに、収差付加部材３（位相板３１）は交換又は移動せずに、前眼部レンズ１と拡散面２の両方を移動変化しても良いし、収差付加部材３（位相板３１）も交換又は移動して前眼部レンズ１と拡散面２の両方を移動変化しても良い。
【００２２】
４．角膜波面収差の測定
図１０に、眼特性測定装置用模型眼の第５の実施の形態の構成図を示す。この実施の形態では、角膜にあたる前眼部レンズ1の前面の角膜形状の測定を行うことができる。前眼部レンズ1の前面は例えば球面、非球面、トーリック面からなり、この曲率半径は角膜前面の一般的な曲率半径に近いものとすることができる（例えば7.5mm）。図示のような前眼部レンズ変換部材５を前眼部レンズ1の前面の曲率半径や面形状が違うものと交換し、種々の角膜形状を測定することができる。ここで、前眼部レンズ変換部材５の前面の形状をすり鉢状とすることにより、前眼部レンズ変換部材５前面の反射を押さえられ測定光に対するノイズを軽減でき、また、角膜の形状を角度のついた光束で測定することができ、より正確な測定が可能となる。また、眼特性測定装置が角膜形状と眼全体の収差を同時に測定できる装置であれば、この模型眼を用いて同時に校正用の測定ができる。また、前眼部レンズ変換部材５単体で角膜形状のみ校正用の模型眼とすることもできる。
【００２３】
上述した実施の形態において拡散面２を光軸と直交する方向に微細な振動を与えたり、光軸と平行な軸周りに回転できるような構成とすることもできる。この場合には、拡散面での反射むらが除去できる利点がある。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によると、従来の模型眼に使用する屈折型レンズと収差を付加する
ための位相板を組み合わせることにより様々な収差及び／又はパワーの特性を有し、波面測定等の眼特性測定装置の精度確認として使用できる、眼特性測定装置用模型眼及びその校正方法を提供することができる。
【００２５】
また、本発明は、細いビームを入射させ、入射ビーム径よりも大きな所定の径で、かつ所定の高次収差を加えて反射光束として射出させる眼特性測定装置用模型眼及びその校正方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】眼特性測定装置用模型眼の第１の実施の形態の構成図。
【図２】眼特性測定装置用模型眼の第１の実施の形態の断面図。
【図３】位相板の構成図。
【図４】眼特性装置用模型眼の第２の実施の形態の構成図。
【図５】眼特性測定装置用模型眼の第３の実施の形態の構成図。
【図６】ゼルニケ多項式の値を示す図（１）。
【図７】ゼルニケ多項式の値を示す図（２）。
【図８】眼特性測定装置用模型眼の校正装置の構成図。
【図９】各種の模型眼を形成・設計例の説明図。
【図１０】眼特性測定装置用模型眼の第５の実施の形態の構成図。
【図１１】眼特性測定装置用模型眼の第４の実施の形態の構成図。
【符号の説明】
１ 前眼部レンズ
２ 拡散面
３ 位相板
５ 筺体
Claims (14)
- 模型眼に与えられるべき所定のパワーを形成する前眼部レンズと、
上記前眼部レンズとの関係で該所定のパワーに対する像点位置に配置され、入射光を拡散及び反射する拡散面と、
上記前眼部レンズと上記拡散面との間に所定の収差をあたえる位相板と
を備え、
上記前眼部レンズ及び上記位相板によって模型眼に求められるパワーと収差が形成されるようにしたことを特徴とする眼特性測定装置用模型眼。 - 上記位相板は、バイナリーオプティクスエレメント（ＢＯＥ）で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の眼特性測定装置用模型眼。
- 上記位相板は、反射の影響を除去するために光軸に対して所定角度傾斜して配置され、その傾斜も考慮に入れて、位相板たるバイナリーオプティクスエレメント（ＢＯＥ）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の眼特性測定装置用模型眼。
- 上記拡散面は、上記前眼部レンズの略焦点距離の位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の正視向きの眼特性測定装置用模型眼。
- 上記拡散面の反射率を、位相板の反射などのノイズ光のレベルに対して十分大きなものに設定していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の眼特性測定装置用模型眼。
- 上記前眼部レンズのレンズは、複数のレンズ及び／又は張り合わせレンズ等の極力各収差の少ないレンズにより構成し、条件が変更した場合でも、前眼部レンズによる収差の影響の変化が極力すくないように設計されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の眼特性測定装置用模型眼。
- 上記前眼部レンズのレンズは、残留収差が残っているレンズで形成され、上記位相板はこの残留収差を打ち消して所定の収差を与えるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の眼特性測定装置用模型眼。
- 上記前眼部レンズ及び上記位相板及び上記拡散面を覆う筐体をさらに備え、これにより上記拡散面、上記位相板に異物が付着することを防止するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の眼特性測定装置用模型眼。
- 上記拡散板は、模型眼に与えられるパワーに相当する物像関係において略像面位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至５に記載の眼特性測定装置用模型眼。
- 上記模型眼は、少なくとも、上記拡散板が光軸方向に移動可能に構成すること、又は、上記前眼部レンズの焦点距離が変更可能なようにズームレンズ系で構成すること、又は、上記前眼部レンズが光軸方向に移動可能に構成することにより、模型眼の球面度数を変更可能に構成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の眼特性測定装置用模型眼。
- 上記模型眼は、少なくとも、円柱レンズを追加変更可能に構成すること、又は、バリアブルクロスシリンダを備えてその円柱レンズの交差角度を変更可能に構成することにより、模型眼の乱視度数又は円柱度数を追加・変更可能に構成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の眼特性測定装置用模型眼。
- 上記模型眼は、少なくとも、上記位相板を変更可能に構成することにより、模型眼の収差を変更可能に構成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の眼特性測定装置用模型眼。
- 上記模型眼は、上記前眼部レンズの前面の曲率半径が、略角膜の曲率半径と等しくされ、かつ上記前眼部レンズは、取り外し可能な構成とされて、前面の曲率の異なる前眼部レンズを装着可能とし、
前面の曲率の異なる前眼部レンズを装着した種々の状態で角膜形状の測定機能が設けられた眼特性測定装置の角膜形状測定の校正が可能となる請求項１乃至１２記載の眼特性測定装置用模型眼。 - 模型眼に与えられるべき所定のパワーを形成する前眼部レンズと、上記前眼部レンズとの関係で該所定のパワーに対する像点位置に配置されて入射光を拡散及び反射する拡散面と、上記前眼部レンズと上記拡散面との間に所定の収差をあたえる位相板とを備え、上記前眼部レンズ及び上記位相板によって模型眼に求められるパワーと収差が形成されるようにしたことを特徴とする眼特性測定装置用模型眼の校正方法であって、
上記拡散面は取り外し可能に構成され、上記拡散板の代わりにピンホールを取り付けアライメントを行い、上記模型眼の収差等の光学特性を干渉計により測定し、測定結果により上記模型眼に光学特性を値づけして、その後、上記拡散板に交換して上記模型眼を校正することができるようにした眼特性測定装置用模型眼の校正方法。
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