JP4587095B2

JP4587095B2 - 光学特性の測定装置

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Publication number: JP4587095B2
Application number: JP2001548006A
Authority: JP
Inventors: 陽子広原; 直樹中澤; 俊文三橋
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2020-12-27
Also published as: WO2001047407A1; US6525883B2; US20030011757A1; EP1157657A4; EP1157657A1

Description

技術分野
本発明は、光学特性を精密に測定する装置に係わり、特に、第１変換部材の変換するビームの位置を変化させるための位置変化部を備えた光学特性の測定装置に関するものである。
背景技術
光学特性の測定装置には、本出願人が特許出願を行ったものとして、第１受光部の受光レベルで照明光学系のピント調整を行い、第１受光部の出力から求めた光学特性（Ｓ）に基づき受光光学系のピント調整を行う装置が存在している。（特願平９−１３７６３０号）
また本出願人は、ハルトマン板として知られるビームの変換部材により、複数のビームを用いて光学特性を測定する装置を出願している。（特願平９−４２９４０号）
しかしながら、高精度の測定をするために、高密度の開口のある変換部材を用いる必要となる。高密度の開口の変換部材では、１つの開口に対する光量が少なくなる。また、１つの開口が小さくなることにより、レンズの大きさが回折限界像と同じぐらいのオーダーになってしまうという欠点がある。その結果、隣り合うスポットとの位置関係により、スポットが特定できなくなるという問題点があった。
発明の開示
本発明は、第１光源が第１波長の光束を発し、第１照明光学系が、第１光源からの光束で被検眼網膜上で微小な領域を照明し、第１受光光学系が、測定対象物に対し少なくとも一面を透過及び反射の少なくとも一方を行った光束を少なくとも９本のビームに変換するための変換部材を介して第１受光部に導き、位置変化部が、第１変換部材の変換するビームの位置を変化させ、演算部が、光束の傾き角に対応する第１受光部からの第１信号に基づき、測定対象物の光学特性を求めることができる。
また本発明の位置変化部が、第１変換部材を直線移動及び回転移動のうち少なくとも１つの移動により、第１変換部材の変換するビームの位置を変化させることもできる。
そして本発明の位置変化部が、第１変換部材を機械的構成及び光学的構成のうち少なくとも１つの構成に第１変換部材を移動させることもできる。
更に本発明の位置変化部が、第１変換部材を直線移動及び回転移動のうち少なくとも１つの移動により、第１変換部材の変換するビームの位置を変化させることにより、変化前の変換ビームの略中間位置に、変化後の変換ビーム位置となる様にすることもできる。
また本発明の演算部が、ビームの位置を変化させる前後のデータに基づき、それぞれ被測定対象物の光学特性を演算し、それらの偏差に応じて処理を決定することもできる。
更に本発明の演算部が、ビームの位置を変化させる前後のデータに基づき、それぞれ変化前後のデータに基づき演算された被測定対象物の光学特性が、所定値以上隔たっている際に、再度測定をし直す様にすることもできる。
そして本発明の演算部が、ビームの位置を変化させる前後のデータに基づき、それぞれ変化前後のデータに基づき演算された被測定対象物の光学特性が、所定値以内である場合に、それらの平均値により測定結果を求めることもできる。
また本発明の演算部が、ビームの位置を変化させる前後のデータに基づき、それぞれ変化前後のデータに基づき演算された被測定対象物の光学特性が、所定値以内である場合に、それら変化前後のデータを合成したデータに基づき測定結果を求める様にすることもできる。
更に本発明は、測定対象物を被検眼とし、測定対象物の少なくとも一面を角膜面とし、第１照明光学系が、角膜を照明し、第１受光光学系が、角膜面で反射された光束を少なくとも９本のビームに変換するための第１変換部材を介して受光し、演算部は、対象物の光学特性として被検眼の角膜形状を求めることもできる。
そして本発明は、測定対象物を被検眼とし、測定対象物の少なくとも一面を網膜とし、第１照明光学系が、網膜を照明し、第１受光光学系が、網膜で反射された光束を少なくとも９本のビームに変換するための第１変換部材を介して受光し、演算部は、対象物の光学特性として被検眼の屈折力を求めることもできる。
また本発明は、測定対象物を光学レンズとし、第１照明光学系が、光学レンズを通過又は反射する様な照明光束を照明し、第１受光光学系が、光学レンズを通過又は反射した照明光束を少なくとも９本のビームに変換するための第１変換部材を介して受光することもできる。
更に本発明は、第１変換部材が、少なくとも２種類設けられ、直線移動又は回転移動により、一方の第１変換部材から他方の第１変換部材に交換され、交換された第１変換部材が、光路中に挿入することもできる。
発明を実施するための最良な状態
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
［第１実施例］
本発明の第１実施例である眼特性測定装置１００００は、図１及び図２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９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、被検眼網膜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。
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▼、▲７▼、（１０）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１４０の駆動及び、第１駆動部９１０乃至第３駆動部９３０の駆動を司るとともに、表示部７００、メモリ８００の制御を行う。
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。
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。
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。
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。
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のコリメータレンズ２１０と第１の集光レンズ２２０ｂを通過し、シリンドカルレンズ２２０ａによって被検眼の乱視を補正した上で、一旦収束させた後、対物レンズ３１０を介して、被検眼を照明するものである。
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のアフォーカルレンズ３１０と、受光部３００Ｂとから構成されている。また、受光部３００Ｂは、第２のコリメートレンズ３２０と、第１のビームスプリッタ３３０と、反射光束を少なくとも９本のビームに変換するための変換部材４００とから構成されている。
また、第１受光光学系３００Ａには、第１のビームスプリッタ３３０が挿入されており、第１照明光学系２００Ａからの光を被検眼１０００に送光し、反射光を透過させる様に構成されている。
第１受光部５１０は、変換部材４００を通過した第１の受光光学系３００Ａ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。
第１の光源部１００と眼底が共役となっており、眼底と第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いる。
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。
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、被検眼上で集光することとなる。
次に、変換部材４００について説明する。
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。
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。従って変換部材を移動させて少なくとも、１７本のビームを形成するためには、その変換部材が少なくとも９本のビームに変換されていて、移動の前後で計１８本のビームで測定することで足りる。変換部材の一例を図３ａ、図３ｂ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。
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。
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。
眼底からの反射光は、第１のアフォーカルレンズ３１０及び第２のシリンダーレンズ３２０を通過し、変換部材４００を介して、第１受光部５１０上に集光する。
また変換部材４００は、少なくとも９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と透過作用を行う開口部分で構成することも可能である。
本第１実施例の変換部材４００は、反射光束を少なくとも９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。
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。
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。
そして第１受光光学系３００Ａは、被検眼虹彩と変換部材４００と略共役な関係を形成している。
また、受光光学系３００には、第１のビームスプリッタ３３０が挿入されており、照明光学系２００からの光を被検眼１０００に送光し、反射光を透過させる様に構成されている。
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照明光学系が設けられている。
アライメントは、次の様に行われる。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、対物レンズ３１０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、対物レンズ３１０、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。
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。
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。
スポット像が光軸上にくれば、アライメント調整は完了する。また、第３の光源部１２０により被検眼前眼部を照明することにより、被検眼像が前記第２受光部５２０上に形成されるので、この前眼部像を利用して瞳中心が光軸と一致するようにアライメント調整を行うこともできる。
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平行な光束を対象物に向けて照射し、対象物である被検眼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。
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。
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とから構成されている。
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を制御するためのものである。
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２２０ａ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。
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、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、受光光学系３００Ａの移動、調節が行われる様に構成されている。
第３の駆動部９３０は、演算部６００からの制御信号に基づいて、適宜の回転又は移動手段を駆動させて変換部材４００を光軸を中心に、又は光軸と平行な軸回りに、回転又は光軸と直交方向に移動させるためのものである。第３の駆動部９３０と適宜の回転又は移動手段とが、位置変換部に該当するものである。
即ち位置変換部は、変換部材４００の変換するビームの位置を変化させるためのものである。そして本実施例の位置変化部は、機械的構成から形成されているものに該当する。
なお、変換部材４００を光軸を中心に回転又は、光軸と直交方向に移動させる原理は、後述する。
次に、光学特性測定装置１００００の具体的な測定方法を図４に基づいて説明する。
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、第１受光部５１０から画像データを取得する。そしてＳ３の第１チェックは、変換部材４００の移動の前後で測定対象物が移動したかどうかを、第２受光部５２０上の対象物の像の観察等で判断し、又、第１受光光学系３００Ａの変換部材４００の中心の開口を通過した光束の受光位置が変化したかどうかで判断するものである。
ここで、Ｓ３の内容を図５に基づいて説明する。まず、Ｓ３ａで対象物移動による判定を行うか否かを判断し、この判断を行う場合には、Ｓ３ｂに進み、この判断を行わない場合は、Ｓ３ｃに進む。即ち、Ｓ２で画像を取得した後、Ｓ３ａで対象物の移動を判定するかどうかを判断する。対象物の移動を判定する場合には、Ｓ３ｂで、測定の前後において第２受光部５２０の出力信号を利用して被検眼角膜からの反射光束によるスポット像が光軸から移動したかどうかを判断し、その移動量が所定値よりも小さいかどうかを判定する。
Ｓ３ｂで、対象物の移動量が所定値よりも大きい場合には、Ｓ２へ戻り、再び画像を取得した上で、Ｓ３のチェックを繰り返す。
Ｓ３ｂで、対象物の移動量が所定値よりも小さい場合には、Ｓ３ｃに進む。Ｓ３ｃでは、変換部材４００（ハルトマン板）の移動の際に対象物が移動したかどうかを変換部材４００（ハルトマン板）の中心の開口を通過した光束を用いて判定するかどうかを判断する。
なおＳ３ｃで、中心開口位置による判定をしない場合には、チェック１ＹＥＳに進み、判定を行う場合にはＳ３ｄに進む。
Ｓ３ｄでは、変換部材４００の開口又はレンズ部の内、変換部材４００の前後において、その位置が変わらないものを通過した光束を利用して行われる。例えば、光軸以外で光軸に平行な軸回りに変換部材４００を回転する場合には、回転中心にある開口部分通過する光束を利用し、直線運動させる場合には、変化の前後で同じ位置となる開口を通過する光束を利用して判定することができる。
Ｓ３ｄでは、所定の開口を通過した光束位置が、変換部材の移動の前後で大きく変化したどうかを判断し、大きく変化した場合には、Ｓ２へ戻り（チェック１Ｎｏ）、再び画像を取得した上で、Ｓ３のチェックを繰り返す。Ｓ３ｄで、所定の開口を通過した光束位置が、大きく変化をしていない場合には、Ｓ３’（チェック１ＹＥＳ）に進み所定枚数分のデータが取れたかどうかを判断する。
Ｓ３ｄ’で、所定枚数分のデータが取れたと判断した場合には、Ｓ４に進み、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。
Ｓ３’で、所定の回転データが得られていない場合には、Ｓ５に進み、第３の駆動部９３０を駆動させて変換部材４００を回転又は移動させる。そしてＳ２に戻る様に構成されている。
次にＳ６では、イメージローテータ９００を使用するか否かを判断する。ここで、使用しない場合には、Ｓ７に進み、変換部材４００の各回転又は移動前後でゼルニケ係数の算出を行う。なお、ゼルニケ係数の算出は、後述する第４式及び第５式に基づいて演算部６００が演算する。
ここで、ｉ番目の画像からのゼルニケ係数を（Ｃ_ｎｍ）ｉとする。Ｓ７で全ての画像から（Ｃ_ｎｍ）ｉを計算する。
そしてＳ６で、イメージローテータ９００を使用する場合には、Ｓ８に進み、イメージローテータ９００を利用して、スポット像を回転又は移動補正を行う様になっている。なお、イメージローテータ９００を利用して、スポット像を回転又は移動補正を行う動作は、後述する変形例で詳細に説明する。そしてＳ８で、スポット像を光軸を中心に回転又は光軸と直交方向に移動の補正を行った後、Ｓ７に進む様に構成されている。
Ｓ７では、各回転（移動）位置でのゼルニケ係数（後述する第４式、第５式に示す）を算出する。Ｓ７でゼルニケ係数の算出が終わるとＳ９に進む。Ｓ９では、変換部材４００の変化の前後での被検眼１０００の移動を、ゼルニケ係数に基づき、チルト成分、球面成分及び非点収差のファクターから判断する。Ｓ９での判断の結果、対象物の移動量が所定値よりも大きい場合には、Ｓ２へ戻り、再び画像を取得した上でその後の処理を繰り返す。Ｓ９での判断の結果、対象物の移動量が所定値よりも小さい場合には、Ｓ１０に進み、各回転（又は移動）位置のゼルニケ係数の平均値を算出する。
ここで、Ｓ９の判断の内容を図６に基づいて詳述する。
Ｓ９ａでは、求められたゼルニケ係数に基づき変換部材４００の移動の前後において、対象物が移動したかの判定を行うかどうかが判断される。Ｓ９ａで、この判断を行う場合には、Ｓ９ｂに進み、Ｓ９ａで、この判断を行わない場合は、Ｓ９ｃに進む。
Ｓ９ｂでは、ゼルニケ係数（Ｃ_ｎｍ）ｉの内、チルト成分を示すゼルニケ項Ｚ_１０、Ｚ_１１のＲＭＳ値（二乗平均値）を用いて、そのチルト成分である対象物の移動量を判断する。ゼルニケ展開の係数をＣ_ｉｊとする。チルト成分に対するゼルニケ項Ｚ_１０、Ｚ_１１の係数はＣ_１０、Ｃ_１１で，合計のＲＭＳ値は、
ＲＭＳ_１＝（Ｃ_１０ ^２／４＋Ｃ_１１ ^２／４）^０．５
で現される。
Ｓ９ｂで、このチルト成分が所定値内でなければ、Ｓ２へ戻り、再び画像を取得した上でその後の処理を繰り返す。Ｓ９ｂで、このチルト成分が所定値内であれば、Ｓ９ｃに進む。
Ｓ９ｃでは、求められたゼルニケ係数に基づき、変換部材４００の移動の前後において、対象物の球面成分が、変換部材４００の移動の前後により、所定値以内に収まっているかの判定を行うかどうかが判断される。
Ｓ９ｃで、この判断を行う場合には、Ｓ９ｄに進み、Ｓ９ｃで、この判断を行わない場合は、Ｓ９ｅに進む。
Ｓ９ｄでは、求められたゼルニケ係数に基づき、変換部材４００の移動の前後において、対象物の球面成分が、変換部材４００の移動の前後により、所定値以内に収まっているかの判定を行う。
Ｓ９ｄの判定は、ゼルニケ係数（Ｃ_ｎｍ）ｉの内、球面成分を示すゼルニケ項Ｚ_２１のＲＭＳ値（二乗平均値）を用いて、その球面成分である対象物の移動量を判断する。ゼルニケ展開の係数をＣ_ｉｊとする。球面成分に対するゼルニケ項Ｚ_２１の係数はＣ_２１で、合計のＲＭＳ値は、
ＲＭＳ_２１＝Ｃ_２１／３^０．５
で現される。
Ｓ９ｄで、この球面成分が所定値内でなければ、Ｓ２へ戻り、再び画像を取得した上でその後の処理を繰り返す。Ｓ９ｄで、この球面成分が所定値内であれば、Ｓ９ｅに進む。
Ｓ９ｅでは、求められたゼルニケ係数に基づき、変換部材４００の移動の前後において、対象物の非点収差成分が、変換部材４００の移動の前後により、所定値以内に収まっているかの判定を行うかどうかが判断される。Ｓ９ｅで、この判断を行う場合には、Ｓ９ｆに進み、Ｓ９ｅで、この判断を行わない場合は、Ｓ１０に進む。
Ｓ９ｆでは、求められたゼルニケ係数に基づき、変換部材４００の移動の前後において、対象物の非点収差成分が、変換部材４００の移動の前後により、所定値以内に収まっているかの判定を行う。
そしてＳ９ｆでは、ゼルニケ係数（Ｃ_ｎｍ）ｉの内、円柱成分（Ｃ）と円柱軸成分（Ａｘ）を示すゼルニケ項Ｚ_２０とＺ_２２の合計のＲＭＳ値（二乗平均値、円柱成分の大きさ）を求める。
ゼルニケ展開の係数をＣ_ｉｊとすると、円柱成分に対するゼルニケ項Ｚ_２０の係数はＣ_２０で、合計のＲＭＳ値は、
（円柱成分）＝（Ｃ_２０ ^２／６＋Ｃ_２２ ^２／６）^０．５
で表される。
円柱軸成分（Ａ_ｘ）は、
Ａ_ｘ＝１／２ａｒｃｔａｎ（Ｃ_２０／Ｃ_２２）
で現される。
Ｓ９ｆで、この円柱成分が所定値内でなければ、Ｓ２へ戻り、再び画像を取得した上でその後の処理を繰り返す。Ｓ９ｆで、この円柱成分が所定値内であれば、Ｓ１０に進む。
Ｓ１０では、各回転（又は移動）位置でのゼルニケ係数の平均値を算出する。
そしてＳ１１では、第１照明光学系２００Ａ全体と受光部３００Ｂの移動量と、ゼルニケ多項式から演算された（Ｓ、Ｃ、Ａ_ｘ、ＳＡ、Ｃｏｍａ、・・・・・）等を表示部７００に表示する。Ｓ１１で演算結果を表示後に、Ｓ１２に進み、測定を終了する。
「第１実施例の測定方法の変形例」
第１実施例の変形例である光学特性測定装置１０００１は、図７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９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、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、イメージローテーター９００とから構成されている。
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のアフォーカルレンズ３１０と、第１のビームスプリッタ３３０と、受光部３００Ｂとから構成されている。また、受光部３００Ｂは、第１のコリメートレンズ３２０と、イメージローテーター９００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とから構成されている。
イメージローテーター９００は、スポット像を回転又は移動させるためのものである。本第１変形例では、適宜のイメージローテータ駆動手段により、イメージローテーター９００が回転又は移動する様に構成されている。
従って第３の駆動部９３０が、変換部材４００を回転又は移動させる構成に代えて、本第１変形例では、第３の駆動部９３０は、演算部６００に制御信号に基づいて、イメージローテータ駆動手段を制御駆動し、イメージローテーター９００を回転又は移動させる様に構成されている。なお、イメージローテータ駆動手段は、例えば、ステップモータや、ピエゾ素子等を利用することもできる。
そして、第３の駆動部９３０とイメージローテータ駆動手段とは、位置変換部に該当するものである。また本第１実施例の変形例の位置変化部は、光学的構成に該当するものである。
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。
［第２実施例］
本発明の第２実施例の光学的構成は、第１実施例と同様であるが、測定方法が異なるので、具体的な測定方法を詳細に説明する。
次に、第２実施例の具体的な測定方法を図８に基づいて説明する。
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、第１受光部５１０から画像データを取得する。そしてＳ３では、所定の回転データが得られたか否かを判断し、所定の回転データが得られている場合には、Ｓ４に進む。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。
Ｓ３で、所定の回転データが得られていない場合には、Ｓ５に進み、第３の駆動部９３０を駆動させて変換部材４００を回転又は移動させる。そしてＳ２に戻る様に構成されている。
次にＳ６では、イメージローテータ９００を使用するか否かを判断する。ここで、使用しない場合には、Ｓ７に進み、変換部材４００の回転又は移動後のゼルニケ係数の算出を行う。なお、ゼルニケ係数の算出は、後述する第４式及び第５式に基づいて演算部６００が演算する。
ここで、ｉ番目の画像からのゼルニケ係数を（Ｃ_ｎｍ）ｉとする。Ｓ７で全ての画像から（Ｃ_ｎｍ）ｉを計算する。
そしてＳ６で、イメージローテータ９００を使用する場合には、Ｓ８に進み、イメージローテータ９００を利用して、スポット像を回転又は移動補正を行う様になっている。なお、イメージローテータ９００を利用して、スポット像を回転又は移動補正を行う動作は、後述する変形例で詳細に説明する。そしてＳ８で、スポット像を回転又は移動補正を行った後、Ｓ７に進む様に構成されている。
Ｓ７では、各回転（移動）位置でのゼルニケ係数（後述する第４式、第５式に示す）を算出する。Ｓ７でゼルニケ係数の算出が終わるとＳ９に進む。Ｓ９では、変換部材４００の変化の前後での被検眼１０００の移動を、ゼルニケ係数に基づき、チルト成分、球面成分及び非点収差のファクターから判断する。Ｓ９での判断の結果、対象物の移動量が所定値よりも大きい場合には、Ｓ２へ戻り、再び画像を取得した上でその後の処理を繰り返す。Ｓ９での判断の結果、対象物の移動量が所定値よりも小さい場合には、Ｓ１０に進み、画像毎のＴｉｌｔ成分（ｄｅｆｏｃｕｓ）を演算する。
Ｓ９ａでは、求められたゼルニケ係数に基づき変換部材４００の移動の前後において、対象物が移動したかの判定を行うかどうかが判断される。Ｓ９ａで、この判断を行う場合には、Ｓ９ｂに進み、Ｓ９ａで、この判断を行わない場合は、Ｓ９ｃに進む。
Ｓ９ｂでは、ゼルニケ係数（Ｃ_ｎｍ）ｉの内、チルト成分を示すゼルニケ項Ｚ_１０、Ｚ_１１のＲＭＳ値（二乗平均値）を用いて、そのチルト成分である対象物の移動量を判断する。ゼルニケ展開の係数をＣ_ｉｊとする。チルト成分に対するゼルニケ項Ｚ_１０、Ｚ_１１の係数はＣ_１０、Ｃ_１１で，合計のＲＭＳ値は、
ＲＭＳ_１＝（Ｃ_１０ ^２／４＋Ｃ_１１ ^２／４）^０．５
で現される。
Ｓ９ｂで、このチルト成分が所定値内でなければ、Ｓ２へ戻り、再び画像を取得した上でその後の処理を繰り返す。Ｓ９ｂで、このチルト成分が所定値内であれば、Ｓ９ｃに進む。
Ｓ９ｃでは、求められたゼルニケ係数に基づき、変換部材４００の移動の前後において、対象物の球面成分が、変換部材４００の移動の前後により、所定値以内に収まっているかの判定を行うかどうかが判断される。
Ｓ９ｃで、この判断を行う場合には、Ｓ９ｄに進み、Ｓ９ｃで、この判断を行わない場合は、Ｓ９ｅに進む。
Ｓ９ｄでは、求められたゼルニケ係数に基づき、変換部材４００の移動の前後において、対象物の球面成分が、変換部材４００の移動の前後により、所定値以内に収まっているかの判定を行う。
Ｓ９ｄの判定は、ゼルニケ係数（Ｃ_ｎｍ）ｉの内、球面成分を示すゼルニケ項Ｚ_２１のＲＭＳ値（二乗平均値）を用いて、その球面成分である対象物の移動量を判断する。ゼルニケ展開の係数をＣ_ｉｊとする。球面成分に対するゼルニケ項Ｚ_２１の係数はＣ_２１で、合計のＲＭＳ値は、
ＲＭＳ_２１＝Ｃ_２１／３^０．５
で現される。
Ｓ９ｄで、この球面成分が所定値内でなければ、Ｓ２へ戻り、再び画像を取得した上でその後の処理を繰り返す。Ｓ９ｄで、この球面成分が所定値内であれば、Ｓ９ｅに進む。
Ｓ９ｅでは、求められたゼルニケ係数に基づき、変換部材４００の移動の前後において、対象物の非点収差成分が、変換部材４００の移動の前後により、所定値以内に収まっているかの判定を行うかどうかが判断される。Ｓ９ｅで、この判断を行う場合には、Ｓ９ｆに進み、Ｓ９ｅで、この判断を行わない場合は、Ｓ１０に進む。
Ｓ９ｆでは、求められたゼルニケ係数に基づき、変換部材４００の移動の前後において、対象物の非点収差成分が、変換部材４００の移動の前後により、所定値以内に収まっているかの判定を行う。
そしてＳ９ｆでは、ゼルニケ係数（Ｃ_ｎｍ）ｉの内、円柱成分（Ｃ）と円柱軸成分（Ａ_ｘ）を示すゼルニケ項Ｚ_２０とＺ_２２の合計のＲＭＳ値（二乗平均値、円柱成分の大きさ）を求める。
ゼルニケ展開の係数をＣ_ｉｊとすると、円柱成分に対するゼルニケ項Ｚ_２０の係数はＣ_２０で、合計のＲＭＳ値は、
（円柱成分）＝（Ｃ_２０ ^２／６＋Ｃ_２２ ^２／６）^０．５
で表される。
円柱軸成分（Ａ_ｘ）は、
Ａ_ｘ＝１／２ａｒｃｔａｎ（Ｃ_２０／Ｃ_２２）
で現される。
Ｓ９ｆで、この円柱成分が所定値内でなければ、Ｓ２へ戻り、再び画像を取得した上でその後の処理を繰り返す。Ｓ９ｆで、この円柱成分が所定値内であれば、Ｓ１０に進む。
Ｓ１０では、各回転（又は移動）位置でのゼルニケ係数の平均値を算出する。
そしてＳ１１では、Ｔｉｌｔ成分（ｄｅｆｏｃｕｓ）をさしひいたスポットの位置を求める。これにより、重心位置の補正を行うことができる。次にＳ１２では、各スポット位置を統合する。
更にＳ１３では、全部の点を利用してゼルニケ係数の算出を行う。このゼルニケ係数は、後述する第４式及び第５式に基づいて演算部６００が演算する。
そしてＳ１４では、第１照明光学系２００Ａ全体と受光部３００Ｂの移動量と、ゼルニケ多項式から演算された（Ｓ、Ｃ、Ａ_ｘ、ＳＡ、Ｃｏｍａ、・・・・・）等を表示部７００に表示する。Ｓ１５で演算結果を表示後に、Ｓ１２に進み、測定を終了する。
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。
［第３実施例］
本発明の第３実施例の光学的構成は、第１実施例と同様であるが、測定方法が異なるので、具体的な測定方法を詳細に説明する。
次に、第３実施例の具体的な測定方法を図９に基づいて説明する。
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、第１受光部５１０から画像データを取得する。そしてＳ３では、所定の回転データが得られたか否かを判断し、所定の回転データが得られている場合には、Ｓ４に進む。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。
Ｓ３で、所定の回転データが得られていない場合には、Ｓ５に進み、第３の駆動部９３０を駆動させて変換部材４００を回転又は移動させる。そしてＳ２に戻る様に構成されている。
次にＳ６では、イメージローテータ９００を使用するか否かを判断する。ここで、使用しない場合には、Ｓ７に進み、変換部材４００の回転又は移動後のゼルニケ係数の算出を行う。なお、ゼルニケ係数の算出は、後述する第４式及び第５式に基づいて演算部６００が演算する。
ここで、ｉ番目の画像からのゼルニケ係数を（Ｃ_ｎｍ）ｉとする。Ｓ７で全ての画像から（Ｃ_ｎｍ）ｉを計算する。
そしてＳ６で、イメージローテータ９００を使用する場合には、Ｓ８に進み、イメージローテータ９００を利用して、スポット像を回転又は移動補正を行う様になっている。なお、イメージローテータ９００を利用して、スポット像を回転又は移動補正を行う動作は、後述する変形例で詳細に説明する。そしてＳ８で、スポット像を回転又は移動補正を行った後、Ｓ７に進む様に構成されている。
Ｓ７では、各回転（移動）位置でのゼルニケ係数（後述する第４式、第５式に示す）を算出する。Ｓ７でゼルニケ係数の算出が終わるとＳ９に進む。Ｓ９では、変換部材４００の変化の前後での被検眼１０００の移動を、ゼルニケ係数に基づき、チルト成分、球面成分及び非点収差のファクターから判断する。Ｓ９での判断の結果、対象物の移動量が所定値よりも大きい場合には、Ｓ２へ戻り、再び画像を取得した上でその後の処理を繰り返す。Ｓ９での判断の結果、対象物の移動量が所定値よりも小さい場合には、Ｓ１０に進み、計算モードの選択を行う。Ｓ１０では、（１）のゼルニケ平均モードと、（２）のスポット合成モードとの選択を行う。
Ｓ９ａでは、求められたゼルニケ係数に基づき変換部材４００の移動の前後において、対象物が移動したかの判定を行うかどうかが判断される。Ｓ９ａで、この判断を行う場合には、Ｓ９ｂに進み、Ｓ９ａで、この判断を行わない場合は、Ｓ９ｃに進む。
Ｓ９ｂでは、ゼルニケ係数（Ｃ_ｎｍ）ｉの内、チルト成分を示すゼルニケ項Ｚ_１０、Ｚ_１１のＲＭＳ値（二乗平均値）を用いて、そのチルト成分である対象物の移動量を判断する。ゼルニケ展開の係数をＣ_ｉｊとする。チルト成分に対するゼルニケ項Ｚ_１０、Ｚ_１１の係数はＣ_１０、Ｃ_１１で，合計のＲＭＳ値は、
ＲＭＳ_１＝（Ｃ_１０ ^２／４＋Ｃ_１１ ^２／４）^０．５
で現される。
Ｓ９ｂで、このチルト成分が所定値内でなければ、Ｓ２へ戻り、再び画像を取得した上でその後の処理を繰り返す。Ｓ９ｂで、このチルト成分が所定値内であれば、Ｓ９ｃに進む。
Ｓ９ｃでは、求められたゼルニケ係数に基づき、変換部材４００の移動の前後において、対象物の球面成分が、変換部材４００の移動の前後により、所定値以内に収まっているかの判定を行うかどうかが判断される。
Ｓ９ｃで、この判断を行う場合には、Ｓ９ｄに進み、Ｓ９ｃで、この判断を行わない場合は、Ｓ９ｅに進む。
Ｓ９ｄでは、求められたゼルニケ係数に基づき、変換部材４００の移動の前後において、対象物の球面成分が、変換部材４００の移動の前後により、所定値以内に収まっているかの判定を行う。
Ｓ９ｄの判定は、ゼルニケ係数（Ｃ_ｎｍ）ｉの内、球面成分を示すゼルニケ項Ｚ_２１のＲＭＳ値（二乗平均値）を用いて、その球面成分である対象物の移動量を判断する。ゼルニケ展開の係数をＣ_ｉｊとする。球面成分に対するゼルニケ項Ｚ_２１の係数はＣ_２１で、合計のＲＭＳ値は、
ＲＭＳ_２１＝Ｃ_２１／３^０．５
で現される。
Ｓ９ｄで、この球面成分が所定値内でなければ、Ｓ２へ戻り、再び画像を取得した上でその後の処理を繰り返す。Ｓ９ｄで、この球面成分が所定値内であれば、Ｓ９ｅに進む。
Ｓ９ｅでは、求められたゼルニケ係数に基づき、変換部材４００の移動の前後において、対象物の非点収差成分が、変換部材４００の移動の前後により、所定値以内に収まっているかの判定を行うかどうかが判断される。Ｓ９ｅで、この判断を行う場合には、Ｓ９ｆに進み、Ｓ９ｅで、この判断を行わない場合は、Ｓ１０に進む。
Ｓ９ｆでは、求められたゼルニケ係数に基づき、変換部材４００の移動の前後において、対象物の非点収差成分が、変換部材４００の移動の前後により、所定値以内に収まっているかの判定を行う。
そしてＳ９ｆでは、ゼルニケ係数（Ｃ_ｎｍ）ｉの内、円柱成分（Ｃ）と円柱軸成分（Ａ_ｘ）を示すゼルニケ項Ｚ_２０とＺ_２２の合計のＲＭＳ値（二乗平均値、円柱成分の大きさ）を求める。
ゼルニケ展開の係数をＣ_ｉｊとすると、円柱成分に対するゼルニケ項Ｚ_２０の係数はＣ_２０で、合計のＲＭＳ値は、
（円柱成分）＝（Ｃ_２０ ^２／６＋Ｃ_２２ ^２／６）^０．５
で表される。
円柱軸成分（Ａ_ｘ）は、
Ａ_ｘ＝１／２ａｒｃｔａｎ（Ｃ_２０／Ｃ_２２）
で現される。
Ｓ９ｆで、この円柱成分が所定値内でなければ、Ｓ２へ戻り、再び画像を取得した上でその後の処理を繰り返す。Ｓ９ｆで、この円柱成分が所定値内であれば、Ｓ１０に進む。
Ｓ１０で、（１）のゼルニケ平均モードを選択した場合には、Ｓ１１に進み、Ｓ１１では、各回転（又は移動）位置のゼルニケ係数の平均値を算出する。そしてＳ１１で、ゼルニケ係数の平均値を算出後にＳ１２進み、Ｓ１２では、第１照明光学系２００Ａ全体と受光部３００Ｂの移動量と、ゼルニケ多項式から演算された（Ｓ、Ｃ、Ａ_ｘ、ＳＡ、Ｃｏｍａ、・・・・・）等を表示部７００に表示する。
Ｓ１０で、（２）のスポット合成モードを選択した場合には、Ｓ１３に進み、画像毎のＴｉｌｔ成分（ｄｅｆｏｃｕｓ）を演算する。
そしてＳ１４では、Ｔｉｌｔ成分（ｄｅｆｏｃｕｓ）をさしひいたスポットの位置を求める。これにより、重心位置の補正を行うことができる。次にＳ１５では、各スポット位置を統合する。
更にＳ１６では、全部の点を利用してゼルニケ係数の算出を行う。このゼルニケ係数は、後述する第４式及び第５式に基づいて演算部６００が演算する。
そしてＳ１５でゼルニケ係数の算出後、Ｓ１２に進み、Ｓ１２では、第１照明光学系２００Ａ全体と受光部３００Ｂの移動量と、ゼルニケ多項式から演算された（Ｓ、Ｃ、Ａ_ｘ、ＳＡ、Ｃｏｍａ、・・・・・）等を表示部７００に表示する。Ｓ１２で演算結果を表示後に、Ｓ１７に進み、測定を終了する。
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。
［第４実施例］
本発明の第４実施例の光学特性測定装置２００００は、角膜を測定する場合の光学的構成である。図１０に示す様に光学的構成は、第１実施例と同様であり、角膜が測定可能に構成されている。
図１０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ように配置されている。
第１アフォーカルレンズ３１０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。
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受光光学系３００Ａ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。
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。
即ち、作動距離調整が完了したこととなる。
本第４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４と略同様のため、その詳細な説明は省略する。
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）を現すこととなる。
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。
［第５実施例］
本発明の第５実施例の光学特性測定装置３００００は、光学レンズの特性を測定する場合の光学的構成である。図１１に示すように光源６００からの光束をコリメータレンズ６１０で略平行光束にし、被測定レンズ６２０を通過し、被測定レンズ６２０の光学特性によって収束又は拡散された光束を少なくとも９本のビームに変換するための第１変換部材６３０を介して第１受光部６４０から構成されている。
この第１変換部材６３０は、回転又は、移動を行い第１変換部材６３０の開口位置がその開口位置間を内挿するような位置関係で移動するように第１実施例に記載されたものと同様に構成される。
また、電気信号処理は、図１２に示す様に、演算部６００が、第１受光部５１０、第２受光部５２０、第３受光部５３０からの信号▲４▼、▲７▼、（１０）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の駆動及び、第１駆動部９１０乃至第３駆動部９３０の駆動を司るとともに、表示部７００、メモリ８００の制御演算を行う。
制御部６１０は、第１駆動部９１０を介して第１照明光学系２００Ａを光軸方向に移動し、第１照明光学系２００Ａから射出した光束が対物レンズを介して被測定眼角膜の略曲率中心に向けて集光させたり、被測定眼１０００の乱視成分を矯正する様にシリンドリカルレンズを回動させる。
また制御部６１０は、第２駆動部９２０を介して第１照明光学系２００Ａを光軸方向に移動し、第１照明光学系２００Ａから射出した光束が対物レンズを介して被測定眼角膜の略曲率中心に向けて集光させたり、被測定眼１０００の乱視成分を矯正する様にシリンドリカルレンズを回動させる。
次に、具体的な測定方法について、図１３に基づき説明する。Ｓ１からＳ１０までの作業は、図４と共通であるのでその詳細は省略する。
そしてＳ１１では、演算されたゼルニケ係数をもとに、波面構築を行う。即ち、測定対象物を通した光の波面をＷ（Ｘ、Ｙ）とし、ゼルニケ係数で表現をすると、数３の様に表される。また、主曲率κ１、κ２および主方向ベクトルｅ（κ_１）、ｅ（κ_２）は、数７で与えられる。

主曲率κ１又はκ２の分布がレンズの球面度数分布に、κ１とκ２の差が円柱度数分布にそれぞれ相当している。上記計算を行った後、度数分布を図１４に示す様にグラフィック表示を行う。
［第６実施例］
本発明の第５実施例の光学特性測定装置４００００は、光学レンズの特性、特に、レンズ表面の形状を表面からの反射光によって測定する場合の光学的構成である。図１５に示す光学的構成は、図１及び図１０に示すものと基本的に略同一であるため、その詳細説明は省略する。
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のコリメータレンズ２１０ａと第１の集光レンズ２１０ｂを通過し、一旦収束させた後、対物レンズ３１０を介して、略被測定レンズ表面の曲率中心に向けて照射するものである。第１照明光学系２００Ａは、被測定レンズ６２０の光学特性によってその表面から反射した反射光は、対物レンズ３１０で集光され、コリメータレンズ６１０により略平行光束とされ、少なくとも９本のビームに変換するための第１変換部材６３０を介して第１受光部６４０にて受光される様に構成されている。
この第１変換部材６３０は、回転又は移動を行い第１変換部材６３０の開口位置がその開口位置間を挿入する様な位置関係で移動する様に、第１実施例に記載されたものと同様に構成される。
また電気信号処理は、図１６に示す様に、演算部が、第１受光部６００から信号▲４▼からの信号を受け取り、第１の光源部１００の駆動及び、第１駆動部９１０乃至第３駆動部９３０を介して第１照明光学系２００Ａ、第１受光光学系３００Ａの移動及び変換部材の移動や回転の駆動を司ると共に、表示部７００、メモリ８００の制御演算を行う。
本第６実施例での具体的な測定方法・手順に関しては、他の実施例と基本的に同じであるため、その詳細な説明は省略する。
「測定原理」
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。
本発明によって測定されるものは、眼の波面収差である。
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、
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。

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、Ｃ_ｉｊの多項式を得ることができる。
なお、第３式のＺ_ｉｊ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。

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Ｃ_ｉｊを求めることができる。

以上の様に求められたＣ_ｉｊ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。
ここで、ゼルニケの多項式の意味を示す。
Ｚ_１０、Ｚ_１１ティルト
Ｚ_２１デフォーカス
Ｚ_２０、Ｚ_２２３次非点収差
Ｚ_３０、Ｚ_３３矢状収差
Ｚ_３１、Ｚ_３２３次コマ収差
Ｚ_４２３次球面収差
Ｚ_４１、Ｚ_４３３次非点収差
Ｚ_５２、Ｚ_５３５次コマ収差
Ｚ_６３５次球面収差
Ｚ_８４７次球面収差
次に、変換部材４００の回転及び移動について、詳細に説明する。
「移動」
まず、変換部材４００の移動について図１７に基づいて説明する。
ここで６角レンズの場合では、レンズ中心は、挟み角が６０度のアフィン座標の格子点に存在する。レンズのアフィン軸上の間隔を１になる様に正規化する。ａ軸及びｂ軸において、
０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１、
の範囲で平行移動を考えればよい。
適当な１次元だけを考えた場合には、移動のための分割数（ステップ数）をＮとすれば、移動量は、
（△ａ、△ｂ）＝（ｎ／Ｎ、ｍ／Ｎ）
但し、（０≦ｎ＜Ｎ、０≦ｍ＜Ｎ）である。
移動回数は、Ｎ＊Ｎ−１となる。なお原点出しを含めると、移動回数は、Ｎ＊Ｎ回となり、測定点の数はＮ＊Ｎ点となる。
また、別の平行移動の方法として図１８（ａ）から図１８（ｂ）に移動し、更に、図１８（ｃ）の様に移動する方法もある。
また４角レンズの場合には、挟み角を９０度に変更すればよい。
「回転」
次に、変換部材４００の回転について図１９に基づいて説明する
ここで６角レンズの場合では、レンズ中心は、挟み角が６０度のアフィン座標の格子点に存在する。ある１つのレンズの中心を回転させると、６０度毎に対称となる。
よって回転は、０度から６０度までをＮ個に等分割してＮステップ回転させてデータを取る。
以上の様に変換部材４００を回転させると、例えば、図２０（ａ）から図２０（ｂ）の様に回転する。
また４角レンズの場合には、９０度毎に対称となる。
上述した移動の場合には、その移動の前後において変換部材４００の開口位置が変化することとなり、又回転の場合には、その回転の前後において回転中心の開口以外は、全てその位置を変化することとなり、回転中心の開口だけは、その位置を変化させないこととなる。
［第７実施例］
本発明の第７実施例の光学特性測定装置５００００は、図２１に示す様に、第１変換部材４００が、少なくとも２種類設けられており、直線移動又は回転移動により、一方の第１変換部材４００ａから他方の第１変換部材４００ｂに交換され、交換された第１変換部材４００ａが、光路中に挿入される様に構成されているものである。
又、第１変換部材４００を２種類設けるとは、開口位置が異なる間隔で配置されている場合の他、開口位置が同じ間隔で配置されているが、その開口の向きが異なる場合も含まれる。
これにより、例えば同じ変換部材を交換前後で中心を基準に角度を変えた状態となる様に配置する様な機構にすることにより、第１変換部材４００を回転させたのと同じ作用を持たせることができる。
図１の第１実施例の第２のコリメートレンズ３２０に相当するものとして、本第７実施例では、第２のシリンダーレンズ３２０ａと第２のリレーレンズ３２０ｂとが設けられている。
第２のシリンダーレンズ３２０ａは、第２の駆動部９２０により回転される。図２２は、回転移動により、一方の第１変換部材４００ａから他方の第１変換部材４００ｂに交換されるものである。基板４１０には、回転中心部４１１と第１変換部材４００ａと第１変換部材４００ｂとが、形成されており、回転中心部４１１を中心に基板４１０を回転可能に構成されている。
基板４１０は、第３の駆動部９３０により回転制御される。なお、第３の駆動部９３０は、回転中心部４１１を中心に基板４１０を回転させることができるものであれば、何れの機構を使用することができる。
図２３は、直線移動により、一方の第１変換部材４００ａから他方の第１変換部材４００ｂに交換されるものである。基板４１０には、第１変換部材４００ａと第１変換部材４００ｂとが、形成されており、直線方向に移動可能に構成されている。
基板４１０は、第３の駆動部９３０により直線移動制御される。なお、第３の駆動部９３０は、基板４１０を直線移動させることができるものであれば、何れの機構を使用することができる。
なお、その他の構成、作用等は、他の実施例等と同様であるから説明を省略する。
また本明細書において、眼底への照明光束は、図面で示す様に広く入射されている（いわゆるダブルパス）が、これを細いビームにする（いわゆるシングルパス）こともできることは言うまでもない。
上述においては、第１変換部材４００は、少なくとも９本のビームに変換することとしているが、移動又は回転により、第１変換部材４００の開口位置は、少なくとも１７点に移動し、それらの点での測定データが得られることとなり、この少なくとも１７点での開口からのデータにより、球面成分、乱視成分以外の高次収差成分を測定することが可能となる。
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、この第１光源からの光束で被検眼網膜上で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光束の一部を、該反射光束を少なくとも９本のビームに変換するための第１変換部材を介して第１受光部に導くための第１受光光学系と、前記第１変換部材の変換するビームの位置を変化させる位置変化部と、光束の傾き角に対応する第１受光部からの第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とから構成されているので、少ないビームに変換する変換部材を用いて、これを移動させて多くの点での測定結果を得ることにより、変換部材のビーム数よりも高い精度での測定が可能となる。また、複数のビームに変換する開口の密度を粗くできるため、開口の径を大きく取ることが可能となり、より大きな受光信号が得られるという効果がある。
産業上の利用可能性
本発明は、光学特性を精密に測定する装置に係わり、特に、第１変換部材の変換するビームの位置を変化させるための位置変化部を備えた光学特性の測定装置を提供することを目的としており、測定対象物の光学特性を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、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は、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は、ハルトマン板の開口を説明する図である。図４は、第１実施例の動作を説明する図である。図５は、第１実施例の動作を説明する図である。図６は、第１実施例の動作を説明する図である。図７は、第１実施例の変形例である光学特性測定装置１０００１の構成を示す図である。図８は、第２実施例の動作を説明する図である。図９は、第３実施例の動作を説明する図である。図１０は、第４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る。図１１は、第５実施例の光学特性測定装置３００００の構成を示す図である。図１２は、第５実施例の光学特性測定装置３００００の電気的構成を示す図である。図１３は、第５実施例の動作を説明する図である。図１４は、度数分布を示す図である。図１５は、第６実施例の光学特性測定装置４００００の構成を示す図である。図１６は、第６実施例の光学特性測定装置４００００の電気的構成を示す図である。図１７は、変換部材４００の移動について説明する図である。図１８は、変換部材４００の移動について説明する図である。図１９は、変換部材４００の回転について説明する図である。図２０は、変換部材４００の回転について説明する図である。図２１は、第７実施例の光学特性測定装置５００００の構成を示す図である。図２２は、基板４１０の回転移動の実施例を示す図である。図２３は、基板４１０の直線移動の実施例を示す図である。

Claims

第１波長の光束を発するための第１光源と、この第１光源からの光束で被検眼網膜上で微小な領域を照明するための第１照明光学系と、測定対象物に対し少なくとも一面を透過及び反射の少なくとも一方を行った光束を少なくとも９本のビームに変換するための第１変換部材を介して第１受光部に導くための第１受光光学系と、前記第１変換部材の変換するビームの位置を変化させるための位置変化部と、光束の傾き角に対応する第１受光部からの第１信号に基づき、測定対象物の光学特性を求めるための演算部とから構成される光学特性の測定装置。
位置変化部は、第１変換部材を直線移動及び回転移動のうち少なくとも１つの移動により、第１変換部材の変換するビームの位置を変化させる様に構成している請求項１記載の光学特性の特性測定装置。
位置変化部は、第１変換部材を機械的構成及び光学的構成のうち少なくとも１つの構成に第１変換部材を移動させる様に構成している請求項２記載の光学特性の特性測定装置。
位置変化部は、第１変換部材を直線移動及び回転移動のうち少なくとも１つの移動により、第１変換部材の変換するビームの位置を変化させることにより、変化前の変換ビームの略中間位置に、変化後の変換ビーム位置となる様に構成している請求項１記載の光学特性の特性測定装置。
演算部は、ビームの位置を変化させる前後のデータに基づき、それぞれ被測定対象物の光学特性を演算し、それらの偏差に応じて処理を決定する様に構成されている請求項１記載の光学特性の特性測定装置。
演算部は、ビームの位置を変化させる前後のデータに基づき、それぞれ変化前後のデータに基づき演算された被測定対象物の光学特性が、所定値以上隔たっている際に、再度測定をし直す様に構成されている請求項５記載の光学特性の特性測定装置。
演算部は、ビームの位置を変化させる前後のデータに基づき、それぞれ変化前後のデータに基づき演算された被測定対象物の光学特性が、所定値以内である場合に、それらの平均値により測定結果を求める様に構成されている請求項５記載の光学特性の特性測定装置。
演算部は、ビームの位置を変化させる前後のデータに基づき、それぞれ変化前後のデータに基づき演算された被測定対象物の光学特性が、所定値以内である場合に、それら変化前後のデータを合成したデータに基づき測定結果を求める様に構成されている請求項５記載の光学特性の特性測定装置。
測定対象物を被検眼とし、前記測定対象物の少なくとも一面を角膜面とし、前記第１照明光学系が、前記角膜を照明し、前記第１受光光学系が、前記角膜面で反射された光束を少なくとも９本のビームに変換するための第１変換部材を介して受光し、前記演算部は、対象物の光学特性として被検眼の角膜形状を求める様に構成した請求項１から請求項８の何れか１項記載の光学特性の特性測定装置。
測定対象物を被検眼とし、前記測定対象物の少なくとも一面を網膜とし、前記第１照明光学系が、前記網膜を照明し、前記第１受光光学系が、前記網膜で反射された光束を少なくとも９本のビームに変換するための第１変換部材を介して受光し、前記演算部は、対象物の光学特性として被検眼の屈折力を求める様に構成した請求項１から請求項８の何れか１項記載の光学特性の特性測定装置。
測定対象物を光学レンズとし、第１照明光学系が、該光学レンズを通過又は反射する様な照明光束を照明し、前記第１受光光学系が、前記光学レンズを通過又は反射した照明光束を少なくとも９本のビームに変換するための第１変換部材を介して受光する様に構成したことを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項記載の光学特性の測定装置。
第１変換部材が、少なくとも２種類設けられており、直線移動又は回転移動により、一方の第１変換部材から他方の第１変換部材に交換され、交換された第１変換部材が、光路中に挿入される様に構成されている請求項１から請求項１１の何れか１項記載の光学特性の測定装置。