JP3898108B2 - 眼特性測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼特性測定装置に係り、特に、被検眼の光学特性を、波面センサを用いて精密に測定する眼特性測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、医学用に用いられる光学機器は、特に、眼科では、眼の屈折、調節等の眼機能、眼球内部の検査を行う光学特性測定装置として普及している。例えば、被検眼の屈折力と角膜形状とを求めるフォトレフラクトメータという装置が存在する。
【０００３】
また、変形可能な鏡のような補正用光学部材を変形することにより、波動収差を補正し、幅は半分であるが波動収差と同一の形状とする網膜画像解像改善装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、眼の網膜から反射されたレーザ光は、変形可能な鏡を介してハルトマンシャック波面センサに波面が形成される。形成された波面は、デジタルプロセッサによりカメラを介してデジタル化され、波動収差が測定される。デジタルデータプロセッサは、測定された波動収差を基に変形可能な鏡へフィードバックする矯正信号を発信する。変形可能な鏡は、眼の波動収差を補正するために変形し、波動収差の幅は半分であるが同一の形状を得ている。
【特許文献１】
特表２００１−５０７２５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、収差を有する被検眼の光学特性を測定する装置において、収差量が多い場合に正確な測定が困難な場合があった。特に、精密な測定を行う場合において、収差量が多いとハルトマン像における点像の各スポットとハルトマンの格子点との対応付けに時間がかかる、又は、対応付けができず測定が不可能となることがあった。
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑み、被検眼の光学特性を測定する場合に、測定光の収差を打ち消すような補正をし、さらに補正されていない収差量を測定し、精密な測定を行う眼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、測定光の収差を打ち消すような補正をし、さらに低感度と高感度の光学系を用いてより精密に、且つ、より高速に光学特性の測定を行う眼特性測定装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、測定光の収差を打ち消すような補正をすることにより、収差量が多い場合においても測定が可能な測定レンジの広い眼特性測定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の解決手段によると、
第１波長の光束を発する第１光源部と、
上記第１光源部からの光束で被検眼網膜上の微小な領域を照明するための第１照明光学系と、
被検眼網膜から反射して戻ってくる反射光束の一部を、少なくとも実質的に１７本のビームに変換する長焦点又は高感度のレンズ部を有する第１変換部材を介して受光するための第１受光光学系と、
被検眼網膜から反射して戻ってくる反射光束の一部を、少なくとも実質的に１７本のビームに変換する短焦点又は低感度のレンズ部を有する第２変換部材を介して受光するための第２受光光学系と、
上記第１受光光学系の受光光束を受光する第１受光部と、
上記第２受光光学系の受光光束を受光する第２受光部と、
上記第１受光部及び／又は上記第２受光部の出力に基づいて、収差を打ち消すための補償量を求め、出力する補償量演算部と、
上記第１及び／又は上記第２受光光学系中に配置され、上記補償量演算部から出力された補償量に従って、通過又は反射する光束の収差を補償する補償光学部と、
上記補償光学部による補償後の上記第１受光部及び／又は上記第２受光部の出力に基づく光学特性と上記補償光学部で補償した光学特性とを考慮して、被検眼の光学特性を求める測定演算部とを備えた眼特性測定装置が提供される。
【０００７】
本発明の第２の解決手段によると、
第１波長の光束を発する第１光源部と、
上記第１光源部からの光束で被検眼網膜上の微小な領域を照明するための第１照明光学系と、
被検眼網膜から反射して戻ってくる反射光束の一部を少なくとも実質的に１７本のビームに変換する第１変換部材を介して受光するための第１受光光学系と、
上記第１受光光学系の受光光束を受光する第１受光部と、
第２波長の光束を発する第２光源部と、
上記第２光源部からの光束で被検眼角膜付近を所定のパターンで照明する第２照明光学系と、
被検眼角膜付近から反射して戻ってくる反射光束を受光する第３受光部と、
角膜付近からの該反射光束を上記第３受光部に導く第３受光光学系と、
上記第３受光部の出力から被検眼の光学特性を求め、該光学特性に基づき収差を打ち消すための補償量を求め、出力する補償量演算部と、
上記第１受光光学系中に配置され、上記補償量演算部から出力された補償量に従って、通過又は反射する光束の収差を補償する補償光学部と、
上記補償光学部による補償後の上記第１受光部の出力に基づく光学特性と上記補償光学部で補償した光学特性とを考慮して、被検眼の光学特性を求める測定演算部と
を備える眼特性測定装置が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
１．光学系構成
（第１の実施の形態における光学系）
図１に、眼特性測定装置の光学系の第１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、補償光学部６０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、被検眼１００については、網膜（眼底）、角膜（前眼部）が示されている。
【０００９】
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からの光束で被検眼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、集光レンズと、シリンダーレンズと、リレーレンズとを備える。
【００１０】
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）を使用することができる。
【００１１】
第１受光光学系２０Ａは、例えば、被検眼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、第１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。第１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長焦点又は高感度のレンズ部を有する波面変換部材である。第１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、第１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、第１変換部材２２Ａを通過した第１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。アフォーカルレンズ４２の前側焦点は、被検眼１００の瞳孔と略一致している。
【００１２】
移動部１５は、第１照明光学系１０と第１受光光学系２０Ａを含む図１の点線で囲まれた部分を一体に移動させる。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、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。また、第1照明光学系１０と第1受光光学系２０Ａは別々に移動させ、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、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もできる。
【００１３】
第１光源部１１から被検眼１００への入射光は絞り１２を偏心させることで光束の入射位置を光軸に直交する方向に変更し、レンズや角膜の頂点反射を防いでノイズを押さえられる。絞り１２は、径がハルトマン板２２Ａの有効範囲より小さく、受光側だけに眼の収差が影響する、いわゆるシングルパスの収差計測が成り立つことができる様になっている。
【００１４】
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、被検眼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、光学系を適宜配置することで、ダブルパス測定を行うこともできる。
【００１５】
前眼部照明部３０は、第２波長の光束を発する第２光源部３１を備え、第２光源部３１からの光束で、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。なお、第２光源部３１から発せられる光束の第２波長は、例えば、第１波長（ここでは、７８０ｎｍ）と異なると共に、長い波長を選択できる（例えば、９４０ｎｍ）。
【００１６】
前眼部観察部４０は、例えば、リレーレンズ、テレセン絞りとＣＣＤで構成される第３受光部４１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、テレセン絞りは、前眼部像がぼけないようにするための絞りである。
【００１７】
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。
【００１８】
補償光学部６０は、変形することで測定光の収差を補償する適応光学系（アダプティブオプティクス）であり、第１受光光学系２０Ａ及び／又は第２受光光学系２０Ｂ中に配置される。補償光学部６０としては、例えば、可変鏡や液晶空間光変調器を用いることができる。なお、その他、測定光の収差を補償可能な適宜の光学系を用いてもよい。可変鏡は、鏡の内部に備えられたアクチュエータによって鏡を変形させることで、光束の反射方向を変化する。また、静電容量によって変形させる方法や、ピエゾを用いて変形させる方法等もあるが、これ以外にも適宜の方法を用いることができる。液晶空間光変調器は、液晶の配光性を利用して位相を変調させるもので、鏡と同様に反射させて使用する。光路の途中で偏光子が必要であるが、本実施の形態では、ビームスプリッタ６３がその役割を果たす。ビームスプリッタ６３は、第１光源部１１からの光束を反射し、被検眼１００の網膜で反射して戻ってくる光束を透過するミラー（例えば、偏光ビームスプリッタ）で構成されている。補償光学系６０は、反射させて使用するもの以外に、透過型の光学系を用いてもよい。なお、これら補償光学部６０には、それに限られるわけではないが、平行光束を入射させるようにしたほうがよい。
【００１９】
ビームスプリッタ６１は、例えば、第１波長の光束を反射し、第２波長の光束を透過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。
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。
【００２０】
視標光学部９０は、例えば、被検眼１００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、被検眼１００にその像を観察させる。
【００２１】
上述の光学系は、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適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。
【００２２】
図４は、ダブルパス測定の光学系の構成図である。例えば、第１照明光学系１０のダブルパス測定用の絞り１３により、第１照明光学系１０からの入射光束を幅広いビームとすることができる。その他の構成については、図１と同様である。
【００２３】
（第２の実施の形態における光学系）
図２は、眼特性測定装置の光学系の第２の構成図である。図２には、図１の点線枠にあたる部分のみを示しているが、その他の部分については図１と同様である。図２における眼特性測定装置は、さらに、短焦点又は低感度の第２測定部２５Ｂ、ハーフミラー２３を備える。
【００２４】
第２測定部２５Ｂは、第２受光光学系２０Ｂと、第２受光部２１Ｂを含む。第２受光光学系２０Ｂは、第１受光光学系２０Ａと同様に、被検眼１００の網膜から反射して戻ってきた光束を受光し第２受光部２１Ｂに導くためのものである。第２受光光学系２０Ｂは、例えば、第２変換部材２２Ｂ（例えば、ハルトマン板）と、第１受光光学系２０Ａと共用されるアフォーカルレンズ及びシリンダーレンズ及びリレーレンズを備える。第２変換部材２２Ｂ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短焦点又は低感度のレンズ部を有する波面変換部材である。第２変換部材２２Ｂ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、第２変換部材２２Ｂを介して第２受光部２１Ｂ上に集光する。第２受光部２１Ｂは、第２変換部材２２Ｂを通過した第２受光光学系２０Ｂからの光を受光し、第２信号を生成するためのものである。第１測定部２５Ａと第２測定部２５Ｂの光束は、ハーフミラー２３により分けられる。もしくは、ハーフミラー２３の代わりにミラー部を用いて、このミラー部が動いて光路に挿板されることにより第１又は第２測定部２５Ａ又は２５Ｂに切り替えることもできる。
【００２５】
本実施の形態における短焦点及び低感度とは、測定可能範囲にわたる第２変換部材２２Ｂにより変換されたビームの変化が、第２変換部材２２Ｂの変換ピッチよりも小さく設定されているものである。その結果、第２受光部２１Ｂで得られる各スポットと格子点との対応付けがしやすく、信号処理が容易かつ高速化が図れる。一方、長焦点又は高感度による測定では、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、収差量が大きい等の理由により、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り、信号処理に時間がかかることもある。そこで、本実施の形態の一つとして、短焦点又は低感度の第２測定部２５Ｂの信号に基づいて補償光学部６０の補償量を決定し、補償された光束を長焦点又は高感度で測定することで、高速かつ正確な測定を可能としている。また、本実施の形態では、例えば、第１受光部２１Ａ又は第２受光部２１Ｂからのハルトマン像により収差が求められない場合、第３受光部４１に基づく角膜付近での光学特性に基づいて補償を行い、収差測定が可能となるようにする。
【００２６】
図３は、眼特性測定装置の光学系の第３の構成図である。図３には、図１の点線枠にあたる部分のみを示しているが、その他の部分については図１と同様である。図３の光学系は、補償光学部６０が第１及び第２測定部２５Ａ及び２５Ｂに共通して挿入されている。被検眼１００の網膜から反射して戻ってきた光束は、補償光学部６０を介して、第１及び第２測定部２５Ａ及び２５Ｂに導かれる。補償光学部６０を介した光束を第２測定部２５Ｂに導くことにより、補償後の収差を第２測定部２５Ｂでも測定可能となる。また、第２測定部２５Ｂからの出力により測定された収差が予め定められた許容値以下になるまで、補償光学部６０を変形することも可能である。また、上述の図２及び図３の光学系は、主に、入射光線が細いシングルパスとして説明したが、ダブルパス測定用に適宜変更することもできる。
【００２７】
（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、第２受光部２１Ｂ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及び第２受光光学系の変換部材（ハルトマン板）２２Ａ及び２２Ｂ、第１照明光学系１０の測定光入射側の絞り１２、可変鏡等の補償光学部６０が共役である。
【００２８】
２．電気系構成
図５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駆動部９１０と、第２駆動部９１１と、第３駆動部９１２と、第４駆動部９１３と、第５駆動部９１４を備える。演算部６００は、例えば、補償量演算部６０１と、各種眼特性測定を行う測定演算部６０２とを有する。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。
【００２９】
また、演算部６００には、第１受光部２１Ａからの第１信号▲４▼と、第２受光部２１Ｂからの第２信号（１４）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）とが入力される。
【００３０】
測定演算部６０２は、第１及び第２受光部２１Ａ及び２１Ｂからの第１信号▲４▼、第２信号（１４）、前眼部観察部４０からの信号▲７▼を入力し、例えば、光束の傾き角に基づき被検眼１００の光学特性を求める。また、補償量演算部６０１は、例えば、前眼部観察部４０からの信号▲７▼から求めた光学特性や、短焦点又は低感度の第２測定部２５Ｂの出力から求めた光学特性に基づき、補償光学部６０での補償量を求める。演算部６００は、これら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。
【００３１】
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及び第２光源部３１の点灯、消灯を制御したり、第１駆動部９１０〜第５駆動部９１４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▲８▼及び▲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５駆動部９１４に対して信号を出力する。
【００３２】
第１駆動部９１０は、演算部６００に入力された第１又は第２受光部２１Ａ又は２１Ｂからの信号▲４▼又は（１４）に基づいて、信号▲２▼を出力して、第１照明光学系１０のシリンダーレンズと、第１受光光学系２０Ａ（又は第２受光光学系２０Ｂ）のシリンダーレンズとを、適宜のレンズ移動手段を駆動させて回動させるためのものである。
【００３３】
第２駆動部９１１は、例えば、演算部６００に入力された第１及び／又は第２受光部２１Ａ及び／又は２１Ｂからの受光信号▲４▼及び／又は（１４）に基づいて、第１照明光学系１０及び第１並びに第２受光光学系２０Ａ並びに２０Ｂを光軸方向に移動させるものであり、移動部１５に対して信号▲３▼を出力すると共に、移動部１５のレンズ移動手段を駆動する。これら第１並びに第２受光光学系２０Ａ並びに２０Ｂを光軸方向に移動させることにより、低次収差の補償を行うことができる。
【００３４】
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。第４駆動部９１３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（１３）を出力すると共に、このレンズ移動手段を駆動する。第５駆動部９１４は、補償光学部６０を駆動させるものであり、補償光学部６０の変形手段に対して補償量演算部６０２で求めた補償量に基づいて信号（１５）を出力すると共に、この変形手段を駆動する。
【００３５】
３．フローチャート
図６及び図７は、収差測定のフローチャートである。図６のフローチャートは、図１又は図４に示す光学系を用いた第１の実施の形態に対するフローチャートである。演算部６００は、収差測定１における第１測定部２５Ａからの出力に基づき、補償量を決定して補償光学部６０をゆがませ、さらに、第１受光部２１Ａで受光された第１信号に基づき補償後の収差を測定し、補償後の収差及び補償光学部６０による補償量から被検眼１００の光学特性を求める。
【００３６】
まず、演算部６００は、収差測定１として、第１受光部２１Ａからの第１信号に基づき被検眼１００の収差を求める（Ｓ１０１）。演算部６００は、第１測定部２５Ａの第１受光部２１Ａから、ハルトマン像の第１信号を入力する。次に、演算部６００は、入力した第１信号から、ハルトマン像の点像移動量△ｘ、△ｙを求め、点像移動量に基づいてゼルニケ係数を算出し、被検眼１００の収差を求める。さらに、演算部６００は、前眼部観察部４０の第３受光部４１からの信号に基づき角膜形状、角膜収差等を求めてもよい。また、演算部６００は、これら計算結果をメモリ８００に記憶する。
【００３７】
以下に、収差演算について説明する。演算部６００は、第１測定部２５Ａの画像から各点像の移動量△ｘ、△ｙを求める。この移動量と収差Ｗは、以下の偏微分方程式によって関係付けられる。
【００３８】
【数１】
（ｆ：第１測定部２５Ａのハルトマン板とＣＣＤとの距離）
【００３９】
ここで、波面Ｗをゼルニケ多項式Ｚｉ ２ｊ−ｉを使った展開であらわすと、
【００４０】
【数２】
【００４１】
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ｃｉ ２ｊ−ｉの各値を求めることができる。また、角膜収差を求める場合、前眼部観察部４０の第３受光部４１からの信号に基づき、角膜の傾き及び角膜の高さを計算し、角膜を光学レンズと同様に扱うことにより光学特性が計算される。なお、図１３、図１４に、ゼルニケ多項式についての説明図（１）（２）を示す。
【００４２】
次に、演算部６００は、測定結果が得られたか判断する（Ｓ１０３）。演算部６００は、例えば、収差測定１において取得したハルトマン像の各点像の重心位置が所定の数以上（例えば３分の１以上）取れない、又は各点像のぼけが大きいとき（例えば、無収差時の２０倍以上など）、又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等の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とができる。ここで、演算部６００は、測定結果が得られた場合（Ｓ１０３）、ステップＳ１０５の処理へ移り、一方、測定結果が得られなかった場合（Ｓ１０３）、図７に示すステップＳ１５１の処理へ進む。
【００４３】
ステップＳ１０５では、演算部６００は、求められた収差を打ち消すような補償光学部６０における補償量Ｍを求め、制御部６１０及び第５駆動部９１４を介して、補償量Ｍに応じた信号（１５）を出力し、可変鏡等の補償光学部６０をゆがませる（Ｓ１０５）。また、補償光学部６０は、信号（１５）に従い適宜の変形手段により変形する。なお、補償光学部６０は、可変鏡以外に、液晶空間光変調器を用いても良い。以下、収差を打ち消すために必要な補償光学部６０における補償量Ｍの算出について説明する。
図８は、可変鏡上の座標（Ｘｍ、Ｙｍ）と光学系の座標（Ｘ、Ｙ）の関係の説明図である。補償する収差をＷｃとし、解析された収差の式が、
【００４４】
【数３】
【００４５】
であるとき、可変鏡上の座標（Ｘｍ、Ｙｍ）と光学系の座標（Ｘ、Ｙ）の関係は、可変鏡への入射角θを考慮して、
【００４６】
【数４】
【００４７】
となる。可変鏡の補償量Ｍは、反射であることから２倍効くことと、目の瞳孔と可変鏡での倍率を考慮する。可変鏡の瞳孔に対する倍率をｋとすると、補償量Ｍは、
【００４８】
【数５】
【００４９】
となる。ここで求められた補償量Ｍは、収差の高次成分を含むことができる。補償光学部６０は、演算部６００から出力された補償量Ｍに基づいて変形する。なお、倍率ｋ及び無補償状態での入射角θは予め設定された値であり、予めメモリ８００に記憶されている。
【００５０】
なお、低次成分の球面度数成分は、移動部１５によって第１受光部２５Ａ及び／又は第２受光部２５Ｂを移動させることにより補償することもできる。また、ゆがませた可変鏡をさらにゆがませる場合、補償後に測定された収差に対して上記の解析と同様に補償量Ｍを求め、補償後の可変鏡にさらにその分を付加すればよい。また、補償光学部６０により完全に収差をなくすのではなく、若干ハルトマン板への入射光を発散方向にする又は傾けるようにしてもよい。これにより長焦点又は高感度の第１測定部２５Ａにおいて感度の高い測定を行うことができる。
演算部６００は、収差測定１の測定結果が得られなかった場合（Ｓ１０３）、図７の収差補償の処理へ移る。
【００５１】
図７は、ハルトマン像から被検眼１００の光学特性が求められない場合の収差測定のフローチャートである。以下、図７に示す処理について説明する。
【００５２】
まず、演算部６００は、おおよその収差量が分かる、もしくは適当に収差補正をしてみるか判断する（Ｓ１５１）。例えば、角膜収差，過去の収差データ等を参考に測定を続けるかどうか判断する。判断方法としては、演算部６００は、自動的に表示したダイアログボックス、もしくはメニューから立ち上げた入力部６５０等から測定を続ける又は終了する信号を入力しても良い。また、演算部６００は、メモリ８００に角膜収差データ又は過去の収差データがあるかを検索し、データの有無によって測定を続けるか終了するかを判断しても良い。
【００５３】
演算部６００は、測定を続けない場合、表示部７００に解析不可能通知表示を行い（Ｓ１５３）、測定を終了する。一方、演算部６００は、測定を続ける場合、角膜収差データ、過去の収差データ等のゼルニケ係数、収差データ等を、装置内のメモリ８００、もしくは入力部６５０から入力し、可変鏡等の補償光学部６０の補償量Ｍを求め、制御部６１０及び第５駆動部９１４を介して可変鏡をゆがませる（Ｓ１５５）。また、演算部６００は、前眼部観察部４０の第３受光部４１からの信号を入力して角膜収差を求め、求めた収差に基づいて補償量Ｍを算出してもよい。補償量Ｍの算出についてはステップＳ１０５と同様である。演算部６００は、制御部６１０及び第５駆動部９１４を介して、補償量Ｍに応じた信号（１５）を出力し、補償光学部６５をゆがませる。
【００５４】
次に、演算部６００は、補償後に光学特性の測定が可能か判断する（Ｓ１５７）。演算部６００は、例えば、第１受光部２１Ａからハルトマン像を入力し、入力したハルトマン像の重心位置が所定の数以上（例えば３分の１）取れない、もしくは各点像のぼけが大きい（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等の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とができる。演算部６００は、測定不可能な場合、さらに補償するか判断する（Ｓ１５９）。例えば、演算部６００は、自動的に表示したダイアログボックス、もしくはメニューから立ち上げた入力部等から測定を続ける又は終了する信号を入力しても良い。また、演算部６００は、メモリ８００に別の収差データがあるかを検索しても良い。演算部６００は、補償する場合はステップＳ１５５へ戻り、一方、補償しない場合は、表示部７００に解析不可能通知を表示し（Ｓ１６１）、測定を終了する。
【００５５】
一方、演算部６００は、測定可能な場合（Ｓ１５７）、図６のステップＳ１０７へ進み被検眼１００の収差測定を行う。
【００５６】
図６に戻り、演算部６００は、収差測定２として、第１受光部２１Ａから第１信号を取得し、収差を求める（Ｓ１０７）。ここで求められる収差は、補償された収差であり、長焦点又は高感度の第１測定部２５Ａによって、微小な収差を高精度に測定可能である。また、角膜収差を補償光学部６５により補償した場合、ここで求められる収差は眼内収差となる。
【００５７】
次に、演算部６００は、ステップＳ１０７で得られた収差が、予め定められた許容値以下であるか判断する（Ｓ１０９）。例えば、演算部６００は、高次収差ＲＭＳ値が０．１以下であるかを判断しても良い。収差のＲＭＳ値（平均２乗誤差）は、ゼルニケ係数ｃｉ ２ｊ−ｉを用いて次式で算出される。
【００５８】
【数６】
【００５９】
演算部６００は、これら収差のＲＭＳ値の予め定められた一つ又は複数が許容値以下であるか判断する。
【００６０】
演算部６００は、収差が許容値より大きい場合（Ｓ１０９）、ステップＳ１０５へ戻り、さらに補償光学部６５をゆがませる。一方、演算部６００は、許容値より小さい場合（Ｓ１０９）、ステップＳ１０７で測定された収差Ｗ２に、補償光学部６０で打ち消した収差Ｗ１を加えて、実際の被検眼１００の収差Ｗ（ゼルニケ係数ｃｉ ２ｊ−ｉを含む）を求める（Ｓ１１１）。また、演算部６００は、求められたゼルニケ係数ｃｉ ２ｊ−ｉ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。
【００６１】
【数７】
（ここに、ＳＥ：等価球面度数、Ｓｍｏｖｅ：固視移動分の球面度数、ｒ：瞳径）
【００６２】
演算部６００は、求められた収差マップ、収差係数、ハルトマン像等の測定結果を表示部７００に表示し、メモリ８００に記憶する（Ｓ１１３）。また、演算部６００は、メモリ８００から角膜形状データ等を読み出し、表示部７００にさらに表示しても良い。
【００６３】
さらに、演算部６００は、測定を終了するか判断し（Ｓ１１５）、測定を続ける場合はステップＳ１０１に戻り、終了の場合は測定を終了する。測定終了の判断は、例えば、演算部６００は、自動的に表示したダイアログボックス、もしくはメニューから立ち上げた入力部６５０等から測定を続ける又は終了する信号を入力しても良い。
【００６４】
図９は、収差測定のフローチャートの変形例である。本変形例は、図１又は図４に示す第１の実施の形態における光学系を用いて、補償後の収差測定毎に、被検眼１００の収差演算及び演算結果の出力を行う例である。
【００６５】
まず、演算部６００は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７及びステップＳ１１１の処理を実行する。処理の詳細については上述と同様であるので省略する。
【００６６】
演算部６００は、求められた収差マップ、収差係数、ハルトマン像等の測定結果を表示部７００に表示し、メモリ８００に記憶する（Ｓ２０１）。なお、表示部７００への表示は必ずしも毎回行う必要はない。例えば、表示部７００への表示処理に時間がかかる等、測定に影響を及ぼす場合、一定の測定回数毎に結果を表示するようにしても良い。
【００６７】
演算部６００は、ステップＳ１１１で得られた収差が、予め定められた許容値以下であるか判断する（Ｓ１０９）。判断基準は、上述と同様とすることができる。演算部６００は、収差が許容値より大きい場合、ステップＳ１０５へ戻り、許容値より小さい場合、求められた収差マップ、収差係数等の測定結果を表示部７００に表示し、メモリ８００に記憶する（Ｓ２０３）。なお、ステップＳ２０１において、既に当該測定結果の表示、記憶を行っている場合は、ステップＳ２０３の処理を省略しても良い。また、演算部６００は、収差が許容値以下であるかを判断する代わりに、さらに補償光学部６０をゆがませるかの入力を指示する表示を表示部７００に出力し、入力部６５０から信号を入力するようにしてもよい。次に、演算部６００は、ステップＳ１１５の処理を実行する。処理の詳細は上述と同様である。
【００６８】
図１０は、第２の実施の形態における収差測定のフローチャートである。図１０は、例えば、図２又は図３に示すような長焦点又は高感度の第１測定部２５Ａと、短焦点または低感度の第２測定部２５Ｂを備える光学系を用いて、短焦点または低感度の第２受光光学系２０Ｂからの信号に基づいて補償量を決定する収差測定のフローチャートである。演算部６００は、第２測定部２５Ｂの信号に基づいて、補償光学部６０の補償量Ｍを高速に求め、補償光学部６０によって収差が補償されている光束を長焦点又は高感度の第１測定部２５Ａで精密に測定することにより、高感度、かつ高速な測定を可能とする。
【００６９】
まず、演算部６００は、短焦点又は低感度の第２測定部２５Ｂでの信号に基づいて収差測定１を行う（Ｓ２５１）。演算部６００は、第２測定部２５Ｂの第２受光部２１Ｂからハルトマン像を取得し、取得した画像に基づき、スポット像の重心点を検出する。無収差での重心点を中心とする矩形エリア内でそのスポットと対応する重心位置を探すことで高速可能となるように対応付けする。演算部６００は、得られたスポット像の重心点に基づいて、被検眼１００の粗い収差を求める。
【００７０】
次に、演算部６００は、ステップＳ１０３、Ｓ１０５の処理を実行する。処理の詳細は上述と同様であるので省略する。
【００７１】
演算部６００は、長焦点又は高感度の第１測定部２５Ａからの信号に基づいて収差測定２を行う（Ｓ２５７）。演算部６００は、第１測定部２５Ａの第１受光部２１Ａから、ハルトマン像の第１信号を入力する。次に、演算部６００は、入力した第１信号から、ハルトマン像の点像移動量を求め、点像移動量に基づき被検眼１００の光学特性を求める。従来の長焦点又は高感度の測定部を用いる収差測定では、スポット像のずれが大きくなることがあり、スポット像の対応付けに時間がかかる、又は、対応が取れず測定ができない場合がある。本実施の形態では、入力したハルトマン像の第１信号は、被検眼１００の収差がある程度打ち消されているハルトマン像であるため、長焦点又は高感度であってもスポットの位置ずれは小さくなっており、精密かつ高速な収差演算が可能である。
【００７２】
次に、演算部６００は、ステップＳ１０９〜Ｓ１１５の処理を実行する。処理の詳細は上述と同様であるので省略する。
【００７３】
また、演算部６００は、短焦点または低感度の第２受光光学系２０Ｂからの信号に基づいて補償量を決定した後に、補償後の収差及び点像の移動量をリアルタイムでシミュレーション可能である。演算部６００は、第１測定部２５Ａから得られる点像は、先の第２測定部２５Ｂで得られた測定の結果から予測することができる。点像の移動量とゼルニケ係数は、次式のように同様な関係が成り立つ。
【００７４】
【数８】
（Ｆ：第１測定部２５Ａのハルトマン板とＣＣＤの距離）
【００７５】
補償後に第１測定部２５Ａによって測定される収差は、測定精度による違いはあるものの、第２測定部２５Ｂで測定された収差と補償された収差の差として予測できる。補償後の収差が予測できれば、上記の式を逆に使うことにより、第１受光部２０Ａで受光する点像の移動量を予測できる。実際には、補償後の収差予測をＷｅとすると、次式により点像の移動量を算出することができる。
【００７６】
【数９】
【００７７】
第２測定部２５Ｂで測定された収差を、完全に打ち消すように補償光学部６０を変形させた場合、補償後の収差予測は無くなる（０になる）が、収差を完全に打ち消さずにハルトマンプレートへの入射光を発散方向にする又は傾けるようにした場合、数式９を参考に点像の対応付けを行うことにより、より高速な測定、より長焦点又は高感度な第１受光光学系２０Ａを用いた測定が可能となる。
【００７８】
図１１は、第２の実施の形態における収差測定のフローチャートの第１の変形例である。本変形例は、補償後の収差測定毎に、被検眼１００の収差演算及び演算結果の出力を行う例である。各ステップの処理は、図９及び図１０に示す処理と同様であるので、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７９】
図１２は、第２の実施の形態における収差測定のフローチャートの第２の変形例である。本変形例は、図３に示す光学系を用いて収差が補償された光束を第２受光部２１Ｂで受光し、第２受光部２１Ｂからの信号に基づき求められる収差が、予め定められた許容値以下になるように補償を行う例である。
【００８０】
まず、演算部６００は、ステップＳ２５１、Ｓ１０３、Ｓ１０５の各処理を実行する。処理の詳細については上述と同様であるので省略する。次に、演算部６００は、第２測定部２５Ｂでの信号に基づいて、補償された収差の測定を行う（Ｓ２５３）。処理の詳細は、上述のステップＳ２５１と同様であるので省略する。演算部６００は、ステップＳ２５３で求められた収差が、予め定められた第１許容値以下であるか判断する（Ｓ２５５）。例えば、演算部６００は、高次収差のＲＭＳ値が０．１以下であるかを判断しても良い。演算部６００は、収差が第１許容値より大きい場合、ステップＳ１０５へ戻り、さらに補償光学部６５をゆがませる。一方、演算部６００は、収差が第１許容値より小さい場合、ステップＳ２５７の処理へ移る。
【００８１】
また、演算部６００は、収差が第１許容値以下であるかを判断する代わりに、第１受光部２１Ａから第１信号を入力し、第１信号に基づく測定が可能かを判断しても良い。演算部６００は、例えば、入力した第１信号に基づく各点像の重心位置が所定の数以上（例えば３分の１以上）取れない、又は各点像のぼけが大きい（例えば、無収差時の２０倍以上など）、又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等の予め定められたひとつ又は複数の条件により、第１信号に基づく測定が不可能と判断することができる。また、判断条件は、適宜の条件を用いてよい。ここで、演算部６００は、測定不可能と判断した場合、ステップＳ１０５の処理へ移り、一方、測定可能と判断した場合ステップＳ２５７の処理へ移る。
【００８２】
演算部６００は、ステップＳ２５７の処理を実行する。処理の詳細については上述と同様であるので省略する。次に、演算部６００は、ステップＳ２５７で求められた収差２が、予め定められた第２許容値以下であるか判断する（Ｓ２５９）。例えば、演算部６００は、高次収差のＲＭＳ値が０．１以下であるかを判断しても良い。また、第１許容値と第２許容値は、異なる値を取ることができる。例えば、測定の感度を考慮して、第１許容値≧第２許容値としてもよい。演算部６００は、収差２が第２許容値より大きい場合（Ｓ２５９）、収差２に従い、補償光学部６０をさらにゆがませ（Ｓ２６１）、ステップＳ２５７へ戻る。補償光学部６０をゆがませる処理の詳細は、ステップＳ１０５と同様である。一方、演算部６００は、収差２が第２許容値より小さい場合、ステップＳ１１１の処理へ移る。
【００８３】
次に、演算部６００は、ステップＳ１１１〜Ｓ１１５の処理を実行する。処理の詳細は上述と同様であるので省略する。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によると、補償光学部により収差の一部を打ち消し、残りの収差を高精度に測定することで被検眼１００の光学特性を精密に測定できる。また、本発明によると、低感度と高感度の光学系を用いてより精密に、且つ、より高速に光学特性の測定ができる。さらに、本発明によると、収差が大きく、高感度の測定が不可能な被検眼１００に対しても、低感度による測定又は角膜付近での光学特性等に基づき、ある程度の収差を補償することで高感度な測定を可能とすることができる。また、本発明によると、測定レンジの広い眼特性測定装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】眼特性測定装置の光学系の構成図。
【図２】眼特性測定装置の光学系の第２の構成図。
【図３】眼特性測定装置の光学系の第３の構成図。
【図４】ダブルパス測定の光学系の構成図。
【図５】眼特性測定装置の電気系の構成図。
【図６】収差測定のフローチャート。
【図７】ハルトマン像から被検眼の光学特性が求められない場合の収差補償のフローチャート。
【図８】可変鏡上の座標と光学系の座標の関係の説明図。
【図９】収差測定のフローチャートの変形例。
【図１０】第２の実施の形態における収差測定のフローチャート。
【図１１】第２の実施の形態における収差測定のフローチャートの第１の変形例。
【図１２】第２の実施の形態における収差測定のフローチャートの第２の変形例。
【図１３】ゼルニケ多項式（１）。
【図１４】ゼルニケ多項式（２）。
【符号の説明】
１０ 第１照明光学系
１１ 第１光源部
２０Ａ 第１受光光学系
２１Ａ 第１受光部
２５Ａ 第１測定部
２０Ｂ 第２受光光学系
２１Ｂ 第２受光部
２５Ｂ 第２測定部
３０ 前眼部観察部
４０ 前眼部照明部
５０ 第１調整光学部
６０ 補償光学部
７０ 第２調整光学部
９０ 視標光学部
６００ 演算部
６１０ 制御部
６５０ 入力部
７００ 表示部
８００ メモリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼特性測定装置に係り、特に、被検眼の光学特性を、波面センサを用いて精密に測定する眼特性測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、医学用に用いられる光学機器は、特に、眼科では、眼の屈折、調節等の眼機能、眼球内部の検査を行う光学特性測定装置として普及している。例えば、被検眼の屈折力と角膜形状とを求めるフォトレフラクトメータという装置が存在する。
【０００３】
また、変形可能な鏡のような補正用光学部材を変形することにより、波動収差を補正し、幅は半分であるが波動収差と同一の形状とする網膜画像解像改善装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、眼の網膜から反射されたレーザ光は、変形可能な鏡を介してハルトマンシャック波面センサに波面が形成される。形成された波面は、デジタルプロセッサによりカメラを介してデジタル化され、波動収差が測定される。デジタルデータプロセッサは、測定された波動収差を基に変形可能な鏡へフィードバックする矯正信号を発信する。変形可能な鏡は、眼の波動収差を補正するために変形し、波動収差の幅は半分であるが同一の形状を得ている。
【特許文献１】
特表２００１−５０７２５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、収差を有する被検眼の光学特性を測定する装置において、収差量が多い場合に正確な測定が困難な場合があった。特に、精密な測定を行う場合において、収差量が多いとハルトマン像における点像の各スポットとハルトマンの格子点との対応付けに時間がかかる、又は、対応付けができず測定が不可能となることがあった。
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑み、被検眼の光学特性を測定する場合に、測定光の収差を打ち消すような補正をし、さらに補正されていない収差量を測定し、精密な測定を行う眼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、測定光の収差を打ち消すような補正をし、さらに低感度と高感度の光学系を用いてより精密に、且つ、より高速に光学特性の測定を行う眼特性測定装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、測定光の収差を打ち消すような補正をすることにより、収差量が多い場合においても測定が可能な測定レンジの広い眼特性測定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の解決手段によると、
第１波長の光束を発する第１光源部と、
上記第１光源部からの光束で被検眼網膜上の微小な領域を照明するための第１照明光学系と、
被検眼網膜から反射して戻ってくる反射光束の一部を、少なくとも実質的に１７本のビームに変換する長焦点又は高感度のレンズ部を有する第１変換部材を介して受光するための第１受光光学系と、
被検眼網膜から反射して戻ってくる反射光束の一部を、少なくとも実質的に１７本のビームに変換する短焦点又は低感度のレンズ部を有する第２変換部材を介して受光するための第２受光光学系と、
上記第１受光光学系の受光光束を受光する第１受光部と、
上記第２受光光学系の受光光束を受光する第２受光部と、
上記第１受光部及び／又は上記第２受光部の出力に基づいて、収差を打ち消すための補償量を求め、出力する補償量演算部と、
上記第１及び／又は上記第２受光光学系中に配置され、上記補償量演算部から出力された補償量に従って、通過又は反射する光束の収差を補償する補償光学部と、
上記補償光学部による補償後の上記第１受光部及び／又は上記第２受光部の出力に基づく光学特性と上記補償光学部で補償した光学特性とを考慮して、被検眼の光学特性を求める測定演算部とを備えた眼特性測定装置が提供される。
【０００７】
本発明の第２の解決手段によると、
第１波長の光束を発する第１光源部と、
上記第１光源部からの光束で被検眼網膜上の微小な領域を照明するための第１照明光学系と、
被検眼網膜から反射して戻ってくる反射光束の一部を少なくとも実質的に１７本のビームに変換する第１変換部材を介して受光するための第１受光光学系と、
上記第１受光光学系の受光光束を受光する第１受光部と、
第２波長の光束を発する第２光源部と、
上記第２光源部からの光束で被検眼角膜付近を所定のパターンで照明する第２照明光学系と、
被検眼角膜付近から反射して戻ってくる反射光束を受光する第３受光部と、
角膜付近からの該反射光束を上記第３受光部に導く第３受光光学系と、
上記第３受光部の出力から被検眼の光学特性を求め、該光学特性に基づき収差を打ち消すための補償量を求め、出力する補償量演算部と、
上記第１受光光学系中に配置され、上記補償量演算部から出力された補償量に従って、通過又は反射する光束の収差を補償する補償光学部と、
上記補償光学部による補償後の上記第１受光部の出力に基づく光学特性と上記補償光学部で補償した光学特性とを考慮して、被検眼の光学特性を求める測定演算部と
を備える眼特性測定装置が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
１．光学系構成
（第１の実施の形態における光学系）
図１に、眼特性測定装置の光学系の第１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、補償光学部６０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、被検眼１００については、網膜（眼底）、角膜（前眼部）が示されている。
【０００９】
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からの光束で被検眼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、集光レンズと、シリンダーレンズと、リレーレンズとを備える。
【００１０】
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）を使用することができる。
【００１１】
第１受光光学系２０Ａは、例えば、被検眼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、第１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。第１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長焦点又は高感度のレンズ部を有する波面変換部材である。第１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、第１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、第１変換部材２２Ａを通過した第１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。アフォーカルレンズ４２の前側焦点は、被検眼１００の瞳孔と略一致している。
【００１２】
移動部１５は、第１照明光学系１０と第１受光光学系２０Ａを含む図１の点線で囲まれた部分を一体に移動させる。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、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。また、第1照明光学系１０と第1受光光学系２０Ａは別々に移動させ、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、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もできる。
【００１３】
第１光源部１１から被検眼１００への入射光は絞り１２を偏心させることで光束の入射位置を光軸に直交する方向に変更し、レンズや角膜の頂点反射を防いでノイズを押さえられる。絞り１２は、径がハルトマン板２２Ａの有効範囲より小さく、受光側だけに眼の収差が影響する、いわゆるシングルパスの収差計測が成り立つことができる様になっている。
【００１４】
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、被検眼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、光学系を適宜配置することで、ダブルパス測定を行うこともできる。
【００１５】
前眼部照明部３０は、第２波長の光束を発する第２光源部３１を備え、第２光源部３１からの光束で、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。なお、第２光源部３１から発せられる光束の第２波長は、例えば、第１波長（ここでは、７８０ｎｍ）と異なると共に、長い波長を選択できる（例えば、９４０ｎｍ）。
【００１６】
前眼部観察部４０は、例えば、リレーレンズ、テレセン絞りとＣＣＤで構成される第３受光部４１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、テレセン絞りは、前眼部像がぼけないようにするための絞りである。
【００１７】
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。
【００１８】
補償光学部６０は、変形することで測定光の収差を補償する適応光学系（アダプティブオプティクス）であり、第１受光光学系２０Ａ及び／又は第２受光光学系２０Ｂ中に配置される。補償光学部６０としては、例えば、可変鏡や液晶空間光変調器を用いることができる。なお、その他、測定光の収差を補償可能な適宜の光学系を用いてもよい。可変鏡は、鏡の内部に備えられたアクチュエータによって鏡を変形させることで、光束の反射方向を変化する。また、静電容量によって変形させる方法や、ピエゾを用いて変形させる方法等もあるが、これ以外にも適宜の方法を用いることができる。液晶空間光変調器は、液晶の配光性を利用して位相を変調させるもので、鏡と同様に反射させて使用する。光路の途中で偏光子が必要であるが、本実施の形態では、ビームスプリッタ６３がその役割を果たす。ビームスプリッタ６３は、第１光源部１１からの光束を反射し、被検眼１００の網膜で反射して戻ってくる光束を透過するミラー（例えば、偏光ビームスプリッタ）で構成されている。補償光学系６０は、反射させて使用するもの以外に、透過型の光学系を用いてもよい。なお、これら補償光学部６０には、それに限られるわけではないが、平行光束を入射させるようにしたほうがよい。
【００１９】
ビームスプリッタ６１は、例えば、第１波長の光束を反射し、第２波長の光束を透過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。
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。
【００２０】
視標光学部９０は、例えば、被検眼１００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、被検眼１００にその像を観察させる。
【００２１】
上述の光学系は、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適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。
【００２２】
図４は、ダブルパス測定の光学系の構成図である。例えば、第１照明光学系１０のダブルパス測定用の絞り１３により、第１照明光学系１０からの入射光束を幅広いビームとすることができる。その他の構成については、図１と同様である。
【００２３】
（第２の実施の形態における光学系）
図２は、眼特性測定装置の光学系の第２の構成図である。図２には、図１の点線枠にあたる部分のみを示しているが、その他の部分については図１と同様である。図２における眼特性測定装置は、さらに、短焦点又は低感度の第２測定部２５Ｂ、ハーフミラー２３を備える。
【００２４】
第２測定部２５Ｂは、第２受光光学系２０Ｂと、第２受光部２１Ｂを含む。第２受光光学系２０Ｂは、第１受光光学系２０Ａと同様に、被検眼１００の網膜から反射して戻ってきた光束を受光し第２受光部２１Ｂに導くためのものである。第２受光光学系２０Ｂは、例えば、第２変換部材２２Ｂ（例えば、ハルトマン板）と、第１受光光学系２０Ａと共用されるアフォーカルレンズ及びシリンダーレンズ及びリレーレンズを備える。第２変換部材２２Ｂ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短焦点又は低感度のレンズ部を有する波面変換部材である。第２変換部材２２Ｂ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、第２変換部材２２Ｂを介して第２受光部２１Ｂ上に集光する。第２受光部２１Ｂは、第２変換部材２２Ｂを通過した第２受光光学系２０Ｂからの光を受光し、第２信号を生成するためのものである。第１測定部２５Ａと第２測定部２５Ｂの光束は、ハーフミラー２３により分けられる。もしくは、ハーフミラー２３の代わりにミラー部を用いて、このミラー部が動いて光路に挿板されることにより第１又は第２測定部２５Ａ又は２５Ｂに切り替えることもできる。
【００２５】
本実施の形態における短焦点及び低感度とは、測定可能範囲にわたる第２変換部材２２Ｂにより変換されたビームの変化が、第２変換部材２２Ｂの変換ピッチよりも小さく設定されているものである。その結果、第２受光部２１Ｂで得られる各スポットと格子点との対応付けがしやすく、信号処理が容易かつ高速化が図れる。一方、長焦点又は高感度による測定では、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、収差量が大きい等の理由により、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り、信号処理に時間がかかることもある。そこで、本実施の形態の一つとして、短焦点又は低感度の第２測定部２５Ｂの信号に基づいて補償光学部６０の補償量を決定し、補償された光束を長焦点又は高感度で測定することで、高速かつ正確な測定を可能としている。また、本実施の形態では、例えば、第１受光部２１Ａ又は第２受光部２１Ｂからのハルトマン像により収差が求められない場合、第３受光部４１に基づく角膜付近での光学特性に基づいて補償を行い、収差測定が可能となるようにする。
【００２６】
図３は、眼特性測定装置の光学系の第３の構成図である。図３には、図１の点線枠にあたる部分のみを示しているが、その他の部分については図１と同様である。図３の光学系は、補償光学部６０が第１及び第２測定部２５Ａ及び２５Ｂに共通して挿入されている。被検眼１００の網膜から反射して戻ってきた光束は、補償光学部６０を介して、第１及び第２測定部２５Ａ及び２５Ｂに導かれる。補償光学部６０を介した光束を第２測定部２５Ｂに導くことにより、補償後の収差を第２測定部２５Ｂでも測定可能となる。また、第２測定部２５Ｂからの出力により測定された収差が予め定められた許容値以下になるまで、補償光学部６０を変形することも可能である。また、上述の図２及び図３の光学系は、主に、入射光線が細いシングルパスとして説明したが、ダブルパス測定用に適宜変更することもできる。
【００２７】
（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、第２受光部２１Ｂ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及び第２受光光学系の変換部材（ハルトマン板）２２Ａ及び２２Ｂ、第１照明光学系１０の測定光入射側の絞り１２、可変鏡等の補償光学部６０が共役である。
【００２８】
２．電気系構成
図５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駆動部９１０と、第２駆動部９１１と、第３駆動部９１２と、第４駆動部９１３と、第５駆動部９１４を備える。演算部６００は、例えば、補償量演算部６０１と、各種眼特性測定を行う測定演算部６０２とを有する。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。
【００２９】
また、演算部６００には、第１受光部２１Ａからの第１信号▲４▼と、第２受光部２１Ｂからの第２信号（１４）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）とが入力される。
【００３０】
測定演算部６０２は、第１及び第２受光部２１Ａ及び２１Ｂからの第１信号▲４▼、第２信号（１４）、前眼部観察部４０からの信号▲７▼を入力し、例えば、光束の傾き角に基づき被検眼１００の光学特性を求める。また、補償量演算部６０１は、例えば、前眼部観察部４０からの信号▲７▼から求めた光学特性や、短焦点又は低感度の第２測定部２５Ｂの出力から求めた光学特性に基づき、補償光学部６０での補償量を求める。演算部６００は、これら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。
【００３１】
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及び第２光源部３１の点灯、消灯を制御したり、第１駆動部９１０〜第５駆動部９１４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▲８▼及び▲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５駆動部９１４に対して信号を出力する。
【００３２】
第１駆動部９１０は、演算部６００に入力された第１又は第２受光部２１Ａ又は２１Ｂからの信号▲４▼又は（１４）に基づいて、信号▲２▼を出力して、第１照明光学系１０のシリンダーレンズと、第１受光光学系２０Ａ（又は第２受光光学系２０Ｂ）のシリンダーレンズとを、適宜のレンズ移動手段を駆動させて回動させるためのものである。
【００３３】
第２駆動部９１１は、例えば、演算部６００に入力された第１及び／又は第２受光部２１Ａ及び／又は２１Ｂからの受光信号▲４▼及び／又は（１４）に基づいて、第１照明光学系１０及び第１並びに第２受光光学系２０Ａ並びに２０Ｂを光軸方向に移動させるものであり、移動部１５に対して信号▲３▼を出力すると共に、移動部１５のレンズ移動手段を駆動する。これら第１並びに第２受光光学系２０Ａ並びに２０Ｂを光軸方向に移動させることにより、低次収差の補償を行うことができる。
【００３４】
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。第４駆動部９１３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（１３）を出力すると共に、このレンズ移動手段を駆動する。第５駆動部９１４は、補償光学部６０を駆動させるものであり、補償光学部６０の変形手段に対して補償量演算部６０２で求めた補償量に基づいて信号（１５）を出力すると共に、この変形手段を駆動する。
【００３５】
３．フローチャート
図６及び図７は、収差測定のフローチャートである。図６のフローチャートは、図１又は図４に示す光学系を用いた第１の実施の形態に対するフローチャートである。演算部６００は、収差測定１における第１測定部２５Ａからの出力に基づき、補償量を決定して補償光学部６０をゆがませ、さらに、第１受光部２１Ａで受光された第１信号に基づき補償後の収差を測定し、補償後の収差及び補償光学部６０による補償量から被検眼１００の光学特性を求める。
【００３６】
まず、演算部６００は、収差測定１として、第１受光部２１Ａからの第１信号に基づき被検眼１００の収差を求める（Ｓ１０１）。演算部６００は、第１測定部２５Ａの第１受光部２１Ａから、ハルトマン像の第１信号を入力する。次に、演算部６００は、入力した第１信号から、ハルトマン像の点像移動量△ｘ、△ｙを求め、点像移動量に基づいてゼルニケ係数を算出し、被検眼１００の収差を求める。さらに、演算部６００は、前眼部観察部４０の第３受光部４１からの信号に基づき角膜形状、角膜収差等を求めてもよい。また、演算部６００は、これら計算結果をメモリ８００に記憶する。
【００３７】
以下に、収差演算について説明する。演算部６００は、第１測定部２５Ａの画像から各点像の移動量△ｘ、△ｙを求める。この移動量と収差Ｗは、以下の偏微分方程式によって関係付けられる。
【００３８】
【数１】
【００３９】
ここで、波面Ｗをゼルニケ多項式Ｚｉ ２ｊ−ｉを使った展開であらわすと、
【００４０】
【数２】
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ｃｉ ２ｊ−ｉの各値を求めることができる。また、角膜収差を求める場合、前眼部観察部４０の第３受光部４１からの信号に基づき、角膜の傾き及び角膜の高さを計算し、角膜を光学レンズと同様に扱うことにより光学特性が計算される。なお、図１３、図１４に、ゼルニケ多項式についての説明図（１）（２）を示す。
【００４２】
次に、演算部６００は、測定結果が得られたか判断する（Ｓ１０３）。演算部６００は、例えば、収差測定１において取得したハルトマン像の各点像の重心位置が所定の数以上（例えば３分の１以上）取れない、又は各点像のぼけが大きいとき（例えば、無収差時の２０倍以上など）、又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等の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とができる。ここで、演算部６００は、測定結果が得られた場合（Ｓ１０３）、ステップＳ１０５の処理へ移り、一方、測定結果が得られなかった場合（Ｓ１０３）、図７に示すステップＳ１５１の処理へ進む。
【００４３】
ステップＳ１０５では、演算部６００は、求められた収差を打ち消すような補償光学部６０における補償量Ｍを求め、制御部６１０及び第５駆動部９１４を介して、補償量Ｍに応じた信号（１５）を出力し、可変鏡等の補償光学部６０をゆがませる（Ｓ１０５）。また、補償光学部６０は、信号（１５）に従い適宜の変形手段により変形する。なお、補償光学部６０は、可変鏡以外に、液晶空間光変調器を用いても良い。以下、収差を打ち消すために必要な補償光学部６０における補償量Ｍの算出について説明する。
図８は、可変鏡上の座標（Ｘｍ、Ｙｍ）と光学系の座標（Ｘ、Ｙ）の関係の説明図である。補償する収差をＷｃとし、解析された収差の式が、
【００４４】
【数３】
であるとき、可変鏡上の座標（Ｘｍ、Ｙｍ）と光学系の座標（Ｘ、Ｙ）の関係は、可変鏡への入射角θを考慮して、
【００４６】
【数４】
となる。可変鏡の補償量Ｍは、反射であることから２倍効くことと、目の瞳孔と可変鏡での倍率を考慮する。可変鏡の瞳孔に対する倍率をｋとすると、補償量Ｍは、
【００４８】
【数５】
となる。ここで求められた補償量Ｍは、収差の高次成分を含むことができる。補償光学部６０は、演算部６００から出力された補償量Ｍに基づいて変形する。なお、倍率ｋ及び無補償状態での入射角θは予め設定された値であり、予めメモリ８００に記憶されている。
【００５０】
なお、低次成分の球面度数成分は、移動部１５によって第１受光部２５Ａ及び／又は第２受光部２５Ｂを移動させることにより補償することもできる。また、ゆがませた可変鏡をさらにゆがませる場合、補償後に測定された収差に対して上記の解析と同様に補償量Ｍを求め、補償後の可変鏡にさらにその分を付加すればよい。また、補償光学部６０により完全に収差をなくすのではなく、若干ハルトマン板への入射光を発散方向にする又は傾けるようにしてもよい。これにより長焦点又は高感度の第１測定部２５Ａにおいて感度の高い測定を行うことができる。
演算部６００は、収差測定１の測定結果が得られなかった場合（Ｓ１０３）、図７の収差補償の処理へ移る。
【００５１】
図７は、ハルトマン像から被検眼１００の光学特性が求められない場合の収差測定のフローチャートである。以下、図７に示す処理について説明する。
【００５２】
まず、演算部６００は、おおよその収差量が分かる、もしくは適当に収差補正をしてみるか判断する（Ｓ１５１）。例えば、角膜収差，過去の収差データ等を参考に測定を続けるかどうか判断する。判断方法としては、演算部６００は、自動的に表示したダイアログボックス、もしくはメニューから立ち上げた入力部６５０等から測定を続ける又は終了する信号を入力しても良い。また、演算部６００は、メモリ８００に角膜収差データ又は過去の収差データがあるかを検索し、データの有無によって測定を続けるか終了するかを判断しても良い。
【００５３】
演算部６００は、測定を続けない場合、表示部７００に解析不可能通知表示を行い（Ｓ１５３）、測定を終了する。一方、演算部６００は、測定を続ける場合、角膜収差データ、過去の収差データ等のゼルニケ係数、収差データ等を、装置内のメモリ８００、もしくは入力部６５０から入力し、可変鏡等の補償光学部６０の補償量Ｍを求め、制御部６１０及び第５駆動部９１４を介して可変鏡をゆがませる（Ｓ１５５）。また、演算部６００は、前眼部観察部４０の第３受光部４１からの信号を入力して角膜収差を求め、求めた収差に基づいて補償量Ｍを算出してもよい。補償量Ｍの算出についてはステップＳ１０５と同様である。演算部６００は、制御部６１０及び第５駆動部９１４を介して、補償量Ｍに応じた信号（１５）を出力し、補償光学部６５をゆがませる。
【００５４】
次に、演算部６００は、補償後に光学特性の測定が可能か判断する（Ｓ１５７）。演算部６００は、例えば、第１受光部２１Ａからハルトマン像を入力し、入力したハルトマン像の重心位置が所定の数以上（例えば３分の１）取れない、もしくは各点像のぼけが大きい（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等の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とができる。演算部６００は、測定不可能な場合、さらに補償するか判断する（Ｓ１５９）。例えば、演算部６００は、自動的に表示したダイアログボックス、もしくはメニューから立ち上げた入力部等から測定を続ける又は終了する信号を入力しても良い。また、演算部６００は、メモリ８００に別の収差データがあるかを検索しても良い。演算部６００は、補償する場合はステップＳ１５５へ戻り、一方、補償しない場合は、表示部７００に解析不可能通知を表示し（Ｓ１６１）、測定を終了する。
【００５５】
一方、演算部６００は、測定可能な場合（Ｓ１５７）、図６のステップＳ１０７へ進み被検眼１００の収差測定を行う。
【００５６】
図６に戻り、演算部６００は、収差測定２として、第１受光部２１Ａから第１信号を取得し、収差を求める（Ｓ１０７）。ここで求められる収差は、補償された収差であり、長焦点又は高感度の第１測定部２５Ａによって、微小な収差を高精度に測定可能である。また、角膜収差を補償光学部６５により補償した場合、ここで求められる収差は眼内収差となる。
【００５７】
次に、演算部６００は、ステップＳ１０７で得られた収差が、予め定められた許容値以下であるか判断する（Ｓ１０９）。例えば、演算部６００は、高次収差ＲＭＳ値が０．１以下であるかを判断しても良い。収差のＲＭＳ値（平均２乗誤差）は、ゼルニケ係数ｃｉ ２ｊ−ｉを用いて次式で算出される。
【００５８】
【数６】
演算部６００は、これら収差のＲＭＳ値の予め定められた一つ又は複数が許容値以下であるか判断する。
【００６０】
演算部６００は、収差が許容値より大きい場合（Ｓ１０９）、ステップＳ１０５へ戻り、さらに補償光学部６５をゆがませる。一方、演算部６００は、許容値より小さい場合（Ｓ１０９）、ステップＳ１０７で測定された収差Ｗ２に、補償光学部６０で打ち消した収差Ｗ１を加えて、実際の被検眼１００の収差Ｗ（ゼルニケ係数ｃｉ ２ｊ−ｉを含む）を求める（Ｓ１１１）。また、演算部６００は、求められたゼルニケ係数ｃｉ ２ｊ−ｉ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。
【００６１】
【数７】
【００６２】
演算部６００は、求められた収差マップ、収差係数、ハルトマン像等の測定結果を表示部７００に表示し、メモリ８００に記憶する（Ｓ１１３）。また、演算部６００は、メモリ８００から角膜形状データ等を読み出し、表示部７００にさらに表示しても良い。
【００６３】
さらに、演算部６００は、測定を終了するか判断し（Ｓ１１５）、測定を続ける場合はステップＳ１０１に戻り、終了の場合は測定を終了する。測定終了の判断は、例えば、演算部６００は、自動的に表示したダイアログボックス、もしくはメニューから立ち上げた入力部６５０等から測定を続ける又は終了する信号を入力しても良い。
【００６４】
図９は、収差測定のフローチャートの変形例である。本変形例は、図１又は図４に示す第１の実施の形態における光学系を用いて、補償後の収差測定毎に、被検眼１００の収差演算及び演算結果の出力を行う例である。
【００６５】
まず、演算部６００は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７及びステップＳ１１１の処理を実行する。処理の詳細については上述と同様であるので省略する。
【００６６】
演算部６００は、求められた収差マップ、収差係数、ハルトマン像等の測定結果を表示部７００に表示し、メモリ８００に記憶する（Ｓ２０１）。なお、表示部７００への表示は必ずしも毎回行う必要はない。例えば、表示部７００への表示処理に時間がかかる等、測定に影響を及ぼす場合、一定の測定回数毎に結果を表示するようにしても良い。
【００６７】
演算部６００は、ステップＳ１１１で得られた収差が、予め定められた許容値以下であるか判断する（Ｓ１０９）。判断基準は、上述と同様とすることができる。演算部６００は、収差が許容値より大きい場合、ステップＳ１０５へ戻り、許容値より小さい場合、求められた収差マップ、収差係数等の測定結果を表示部７００に表示し、メモリ８００に記憶する（Ｓ２０３）。なお、ステップＳ２０１において、既に当該測定結果の表示、記憶を行っている場合は、ステップＳ２０３の処理を省略しても良い。また、演算部６００は、収差が許容値以下であるかを判断する代わりに、さらに補償光学部６０をゆがませるかの入力を指示する表示を表示部７００に出力し、入力部６５０から信号を入力するようにしてもよい。次に、演算部６００は、ステップＳ１１５の処理を実行する。処理の詳細は上述と同様である。
【００６８】
図１０は、第２の実施の形態における収差測定のフローチャートである。図１０は、例えば、図２又は図３に示すような長焦点又は高感度の第１測定部２５Ａと、短焦点または低感度の第２測定部２５Ｂを備える光学系を用いて、短焦点または低感度の第２受光光学系２０Ｂからの信号に基づいて補償量を決定する収差測定のフローチャートである。演算部６００は、第２測定部２５Ｂの信号に基づいて、補償光学部６０の補償量Ｍを高速に求め、補償光学部６０によって収差が補償されている光束を長焦点又は高感度の第１測定部２５Ａで精密に測定することにより、高感度、かつ高速な測定を可能とする。
【００６９】
まず、演算部６００は、短焦点又は低感度の第２測定部２５Ｂでの信号に基づいて収差測定１を行う（Ｓ２５１）。演算部６００は、第２測定部２５Ｂの第２受光部２１Ｂからハルトマン像を取得し、取得した画像に基づき、スポット像の重心点を検出する。無収差での重心点を中心とする矩形エリア内でそのスポットと対応する重心位置を探すことで高速可能となるように対応付けする。演算部６００は、得られたスポット像の重心点に基づいて、被検眼１００の粗い収差を求める。
【００７０】
次に、演算部６００は、ステップＳ１０３、Ｓ１０５の処理を実行する。処理の詳細は上述と同様であるので省略する。
【００７１】
演算部６００は、長焦点又は高感度の第１測定部２５Ａからの信号に基づいて収差測定２を行う（Ｓ２５７）。演算部６００は、第１測定部２５Ａの第１受光部２１Ａから、ハルトマン像の第１信号を入力する。次に、演算部６００は、入力した第１信号から、ハルトマン像の点像移動量を求め、点像移動量に基づき被検眼１００の光学特性を求める。従来の長焦点又は高感度の測定部を用いる収差測定では、スポット像のずれが大きくなることがあり、スポット像の対応付けに時間がかかる、又は、対応が取れず測定ができない場合がある。本実施の形態では、入力したハルトマン像の第１信号は、被検眼１００の収差がある程度打ち消されているハルトマン像であるため、長焦点又は高感度であってもスポットの位置ずれは小さくなっており、精密かつ高速な収差演算が可能である。
【００７２】
次に、演算部６００は、ステップＳ１０９〜Ｓ１１５の処理を実行する。処理の詳細は上述と同様であるので省略する。
【００７３】
また、演算部６００は、短焦点または低感度の第２受光光学系２０Ｂからの信号に基づいて補償量を決定した後に、補償後の収差及び点像の移動量をリアルタイムでシミュレーション可能である。演算部６００は、第１測定部２５Ａから得られる点像は、先の第２測定部２５Ｂで得られた測定の結果から予測することができる。点像の移動量とゼルニケ係数は、次式のように同様な関係が成り立つ。
【００７４】
【数８】
【００７５】
補償後に第１測定部２５Ａによって測定される収差は、測定精度による違いはあるものの、第２測定部２５Ｂで測定された収差と補償された収差の差として予測できる。補償後の収差が予測できれば、上記の式を逆に使うことにより、第１受光部２０Ａで受光する点像の移動量を予測できる。実際には、補償後の収差予測をＷｅとすると、次式により点像の移動量を算出することができる。
【００７６】
【数９】
第２測定部２５Ｂで測定された収差を、完全に打ち消すように補償光学部６０を変形させた場合、補償後の収差予測は無くなる（０になる）が、収差を完全に打ち消さずにハルトマンプレートへの入射光を発散方向にする又は傾けるようにした場合、数式９を参考に点像の対応付けを行うことにより、より高速な測定、より長焦点又は高感度な第１受光光学系２０Ａを用いた測定が可能となる。
【００７８】
図１１は、第２の実施の形態における収差測定のフローチャートの第１の変形例である。本変形例は、補償後の収差測定毎に、被検眼１００の収差演算及び演算結果の出力を行う例である。各ステップの処理は、図９及び図１０に示す処理と同様であるので、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７９】
図１２は、第２の実施の形態における収差測定のフローチャートの第２の変形例である。本変形例は、図３に示す光学系を用いて収差が補償された光束を第２受光部２１Ｂで受光し、第２受光部２１Ｂからの信号に基づき求められる収差が、予め定められた許容値以下になるように補償を行う例である。
【００８０】
まず、演算部６００は、ステップＳ２５１、Ｓ１０３、Ｓ１０５の各処理を実行する。処理の詳細については上述と同様であるので省略する。次に、演算部６００は、第２測定部２５Ｂでの信号に基づいて、補償された収差の測定を行う（Ｓ２５３）。処理の詳細は、上述のステップＳ２５１と同様であるので省略する。演算部６００は、ステップＳ２５３で求められた収差が、予め定められた第１許容値以下であるか判断する（Ｓ２５５）。例えば、演算部６００は、高次収差のＲＭＳ値が０．１以下であるかを判断しても良い。演算部６００は、収差が第１許容値より大きい場合、ステップＳ１０５へ戻り、さらに補償光学部６５をゆがませる。一方、演算部６００は、収差が第１許容値より小さい場合、ステップＳ２５７の処理へ移る。
【００８１】
また、演算部６００は、収差が第１許容値以下であるかを判断する代わりに、第１受光部２１Ａから第１信号を入力し、第１信号に基づく測定が可能かを判断しても良い。演算部６００は、例えば、入力した第１信号に基づく各点像の重心位置が所定の数以上（例えば３分の１以上）取れない、又は各点像のぼけが大きい（例えば、無収差時の２０倍以上など）、又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等の予め定められたひとつ又は複数の条件により、第１信号に基づく測定が不可能と判断することができる。また、判断条件は、適宜の条件を用いてよい。ここで、演算部６００は、測定不可能と判断した場合、ステップＳ１０５の処理へ移り、一方、測定可能と判断した場合ステップＳ２５７の処理へ移る。
【００８２】
演算部６００は、ステップＳ２５７の処理を実行する。処理の詳細については上述と同様であるので省略する。次に、演算部６００は、ステップＳ２５７で求められた収差２が、予め定められた第２許容値以下であるか判断する（Ｓ２５９）。例えば、演算部６００は、高次収差のＲＭＳ値が０．１以下であるかを判断しても良い。また、第１許容値と第２許容値は、異なる値を取ることができる。例えば、測定の感度を考慮して、第１許容値≧第２許容値としてもよい。演算部６００は、収差２が第２許容値より大きい場合（Ｓ２５９）、収差２に従い、補償光学部６０をさらにゆがませ（Ｓ２６１）、ステップＳ２５７へ戻る。補償光学部６０をゆがませる処理の詳細は、ステップＳ１０５と同様である。一方、演算部６００は、収差２が第２許容値より小さい場合、ステップＳ１１１の処理へ移る。
【００８３】
次に、演算部６００は、ステップＳ１１１〜Ｓ１１５の処理を実行する。処理の詳細は上述と同様であるので省略する。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によると、補償光学部により収差の一部を打ち消し、残りの収差を高精度に測定することで被検眼１００の光学特性を精密に測定できる。また、本発明によると、低感度と高感度の光学系を用いてより精密に、且つ、より高速に光学特性の測定ができる。さらに、本発明によると、収差が大きく、高感度の測定が不可能な被検眼１００に対しても、低感度による測定又は角膜付近での光学特性等に基づき、ある程度の収差を補償することで高感度な測定を可能とすることができる。また、本発明によると、測定レンジの広い眼特性測定装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】眼特性測定装置の光学系の構成図。
【図２】眼特性測定装置の光学系の第２の構成図。
【図３】眼特性測定装置の光学系の第３の構成図。
【図４】ダブルパス測定の光学系の構成図。
【図５】眼特性測定装置の電気系の構成図。
【図６】収差測定のフローチャート。
【図７】ハルトマン像から被検眼の光学特性が求められない場合の収差補償のフローチャート。
【図８】可変鏡上の座標と光学系の座標の関係の説明図。
【図９】収差測定のフローチャートの変形例。
【図１０】第２の実施の形態における収差測定のフローチャート。
【図１１】第２の実施の形態における収差測定のフローチャートの第１の変形例。
【図１２】第２の実施の形態における収差測定のフローチャートの第２の変形例。
【図１３】ゼルニケ多項式（１）。
【図１４】ゼルニケ多項式（２）。
【符号の説明】
１０ 第１照明光学系
１１ 第１光源部
２０Ａ 第１受光光学系
２１Ａ 第１受光部
２５Ａ 第１測定部
２０Ｂ 第２受光光学系
２１Ｂ 第２受光部
２５Ｂ 第２測定部
３０ 前眼部観察部
４０ 前眼部照明部
５０ 第１調整光学部
６０ 補償光学部
７０ 第２調整光学部
９０ 視標光学部
６００ 演算部
６１０ 制御部
６５０ 入力部
７００ 表示部
８００ メモリ
Claims (12)
- 第１波長の光束を発する第１光源部と、
上記第１光源部からの光束で被検眼網膜上の微小な領域を照明するための第１照明光学系と、
被検眼網膜から反射して戻ってくる反射光束の一部を、少なくとも実質的に１７本のビームに変換する長焦点又は高感度のレンズ部を有する第１変換部材を介して受光するための第１受光光学系と、
被検眼網膜から反射して戻ってくる反射光束の一部を、少なくとも実質的に１７本のビームに変換する短焦点又は低感度のレンズ部を有する第２変換部材を介して受光するための第２受光光学系と、
上記第１受光光学系の受光光束を受光する第１受光部と、
上記第２受光光学系の受光光束を受光する第２受光部と、
上記第１受光部及び／又は上記第２受光部の出力に基づいて、収差を打ち消すための補償量を求め、出力する補償量演算部と、
上記第１及び／又は上記第２受光光学系中に配置され、上記補償量演算部から出力された補償量に従って、通過又は反射する光束の収差を補償する補償光学部と、
上記補償光学部による補償後の上記第１受光部及び／又は上記第２受光部の出力に基づく光学特性と上記補償光学部で補償した光学特性とを考慮して、被検眼の光学特性を求める測定演算部と
を備えた眼特性測定装置。 - 上記第２受光光学系は、測定可能範囲にわたる上記第２変換部材により変換されたビームの変化が、該第２変換部材の変換ピッチよりも小さく設定されており、その結果、信号処理が容易かつ高速化が図れるように構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。
- 上記補償量演算部は、上記第２受光部の出力に基づいて収差の補償量を求めて出力し、
上記測定演算部は、上記第１受光部の出力に基づく光学特性と上記補償光学部で補償した光学特性とを考慮して、被検眼の光学特性を高感度に求めるように構成されている請求項１又は２に記載の眼特性測定装置。 - 上記補償量演算部は、上記第１受光部及び／又は上記第２受光部の出力から求めた収差を完全に打ち消さないように補償量を求めるように構成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の眼特性測定装置。
- 上記補償光学部は、被検眼の光学特性の少なくとも高次成分を含む補償を行うように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の眼特性測定装置。
- 上記補償量演算部は、上記第１及び／又は第２受光部の出力に基づき、上記第１及び第２受光光学系を移動させることにより低次収差である球面度数成分を補償することができるように構成されている請求項１乃至５のいずれかに記載の眼特性測定装置。
- 第１波長の光束を発する第１光源部と、
上記第１光源部からの光束で被検眼網膜上の微小な領域を照明するための第１照明光学系と、
被検眼網膜から反射して戻ってくる反射光束の一部を少なくとも実質的に１７本のビームに変換する第１変換部材を介して受光するための第１受光光学系と、
上記第１受光光学系の受光光束を受光する第１受光部と、
第２波長の光束を発する第２光源部と、
上記第２光源部からの光束で被検眼角膜付近を所定のパターンで照明する第２照明光学系と、
被検眼角膜付近から反射して戻ってくる反射光束を受光する第３受光部と、
角膜付近からの該反射光束を上記第３受光部に導く第３受光光学系と、
上記第３受光部の出力から被検眼の光学特性を求め、該光学特性に基づき収差を打ち消すための補償量を求め、出力する補償量演算部と、
上記第１受光光学系中に配置され、上記補償量演算部から出力された補償量に従って、通過又は反射する光束の収差を補償する補償光学部と、
上記補償光学部による補償後の上記第１受光部の出力に基づく光学特性と上記補償光学部で補償した光学特性とを考慮して、被検眼の光学特性を求める測定演算部と
を備える眼特性測定装置。 - 上記測定演算部は、さらに、第３受光部からの出力に基づき被検眼角膜形状を求めるように構成されている請求項７に記載の眼特性測定装置。
- 上記補償光学部は、液晶空間光変調器及び可変鏡の少なくともいずれか一つで構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の眼特性測定装置。
- 上記第１照明光学系は、照明のための細いビームが被検眼前眼部で入射する位置を光軸と直交する方向に変更することができる光束入射位置変更部を有する請求項１乃至９のいずれかに記載の眼特性測定装置。
- 上記第１照明光学系は、上記第１光源部からの光束で被検眼網膜上の微小な領域を、被検眼角膜を通過の際には幅広いビームにより照明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１０のいずれかに記載の眼特性測定装置。
- 上記補償光学部による補償後に、被検眼の光学特性が表示部に表示され、入力部からの指示に従い、上記補償量演算部及び上記補償光学部により収差をさらに補償することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の眼特性測定装置。
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