JPH0315435A

JPH0315435A - 曲率測定装置

Info

Publication number: JPH0315435A
Application number: JP2091829A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tamaki; 田巻　弘
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1990-04-06
Filing date: 1990-04-06
Publication date: 1991-01-23
Also published as: JPH0325165B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は曲面の曲率半径を測定する装置に関し、さらに
詳しくは人眼の角膜の曲率半径を測定するオフサルモメ
ー夕やコンタクトレンズの曲率半径を測定するラジアス
メー夕に応用できる曲率測定装置に関する。

本明細書においては本発明の原理及び実施例を主にオフ
サルモメー夕について説明するが本発明はこれに限定さ
れるものでなく、広く光反射性を有する球面またはトー
リック曲面体の曲面の主径線の曲率半径を測定する装置
にも本発明は適用できるものである。

人眼角膜自体の屈折力は、眼全体の総屈折力の略８０％
、約４　５０ｉｏｐｔｅｒの屈折力をもち、また乱視眼
においては約７５％が角膜乱視すなわち角膜前面が球面
でなくトーリック面形状をしていることに起因している
。また、コンタクトレンズ処方に際しては、そのベース
カーブは、コンタクトレンズを装用させる眼の角膜前面
の主径線の曲率半径をもとに処方する必要がある。これ
ら観点から角膜前面の曲率半径を測定することは重要な
意義がある。この要求から、人眼角膜前面の曲率半径を
測定する装置として、種々の形式のオフサルモメー夕が
実用化されている。いずれの型式のオフサルモメータも
、被検角膜上に１つ、もしくは複数の視標を投影し、そ
の投影像の大きさ、あるいはその反射像位置を、観察望
遠鏡の焦点面で観察し、投影像の大きさの変化量あるい
は視標反射像の相対的位置ズレ量から被検角膜の曲率半
径及び角膜乱視軸を測定するものであった。

オフサルモメータにおいては、特に角膜がトーリック面
形状の乱視眼角膜の測定に際しては、その第１　（強主
径線）及び第２主径線（弱主径線）の曲率半径及び少な
くとも一方の主径線方向の角度の３つの被測定量を測定
することが必要であり、上述の従来のオフサルモメータ
はこれら３つの測定値を求めるのに３段階の測定を必要
としていた。

しかしながら人眼には生理的な眼球振動がつねにともな
っており、測定時間の長時間化は眼球振動にともなう投
影像の振動となり、それゆえに測定誤差や、測定中の頻
繁なアライメント調整操作を必要とするという大きな問
題点があった。

この従来の装置の欠点を解決する装置として、例えば、
特開昭５６−１８８３７号公報、特開昭５６−６６２３
５号公報、あるいは米国特許第４１５９８６７号明細書
には、投影像の角膜からの反射像を一次元型あるいは二
次元型のポジションセンサで検出して、その検出位置か
ら被検眼角膜の曲率半径及び主径線角度を測定する装置
が開示されている。

しかしながら、これら装置も、従来の実用されているオ
フサルモメータと同様に、投影視標の角膜からの反射像
を望遠鏡で結像する型式であり、測定精度を上げるには
望遠鏡の焦点距離を太き《せねばならず、いきおい装置
が大型化するという欠点があった。また、結像型式であ
るためその合焦機構を必要としていた。さらに、装置と
被検角膜とのアライメントもこの合焦望遠鏡を利用して
アライメントするためアライメントも不正確であり、か
つ測定時間の短縮化や完全な自動化にはつながらなかっ
た。

非結像光学系を利用して、光学系の屈折特性、主に眼鏡
レンズの球面屈折力や円柱屈折力及びその軸角度を測定
する装置が、米国特許第３８８０５２５号明細書に開示
されている。この装置は、被検眼鏡レンズに平行光束を
照射し被検レンズの屈折特性により偏向された光束を点
開口を有するマスク手段で選択し被検レンズの焦点距離
より短かい距離に配置された平面型イメージディテクタ
ーやＴＶカメラの撮像面に投影し、上記点開口を．通過
した光線の該ディテクター上への投影点の位置から被検
レンズの屈折特性をもとめる構成であった。

しかしながら、この米国特許明細書は、屈折光学系にお
ける屈折特性測定を開示するのみであり、反射光学系の
反射曲面の曲率半径の測定等については何ら開示も示唆
もしていない。さらに、この装置は点開口を使用して屈
折特性を検出するため、検出手段には上述の平面型のイ
メージディテクターやＴＶカメラを使用せねばならず、
装置が高価になるばかりか、被検レンズや装置光学系あ
るいは検出面にゴミ、ホコリ等が付着すると点開口を通
過すべき光束がゴミ、ホコリ等で遮断され、被検レンズ
の屈折特性を測定できない場合も生じるという欠点を有
していた。

そこで、本発明は、上述した従来のオフサルモメー夕の
欠点を解決し、非結像型光学系を利用して自動測定が可
能な、オフサルモメータやラジアスメータに応用できる
曲率測定装置を提供せんとするものである。

本発明のもう一つの目的は、非結像型光学系を使用する
ことにより、従来の装置に比較して、小型で、かつ結像
望遠鏡等の検者が視察および操作する必要のある光学部
材を有しない、自動的に曲率半径を測定出来る曲率測定
装置を提供することである。

本発明の更にもう一つの目的は、従来の装置が視準によ
り行なっていた被検曲面と装置光軸とのアライメントの
ための情報を自動的に出力できる操作性がすぐれそして
測定時間を短縮できる自動曲率測定装置を提供すること
である。

ｑ ■０本発明の更にもう一つの目的は、マスク手段の情報量を
多くすることにより、従来のオフサルモメー夕はもちろ
ん自動レンズメータより安価な検出手段が利用でき、し
かも装置光学系や検出面にゴミやホコリがあっても測定
が可能な外乱影響に強く高精度でしかも安価な自動測定
可能な曲率測定装置を提供することである。

本発明の更にもう一つの目的は、ポジションセンサの組
込、調整が不要で、組立、調整コストが安く、しかもメ
ンテナンスの楽くな曲率半径測定装置を提供することに
ある。

本発明によるならば、光源と、該光源からの光を平行光
束とするコリメーター手段゛とを有する照明光学系と；
前記照明光学系からの光束で被検曲面によって反射され
た光束を選択するために、実質的な面内に少なくとも２
本の平行な直線からなる少なくとも２組の互いに配列方
向の異なる平行直線群を構成する直線パターンを有する
マスク手段と、前記マスク手段で選択された前記反射光
を検出する検出手段とを有する検出光学系と；前記検出
手段が検出した前記反射光の前記直線パターンに対応し
た投影直線パターンの傾きとピッチの変化から前記被検
曲面の曲率半径を演算する演算手段とからなり；前記マ
スク手段と前記検出手段のいずれもが前記光源と光学的
に非共役で、かつ互いに異なる面にそれぞれ配置されて
いる曲率測定装置が提供される。

なお、本発明で「実質的な面内」とは、実際に一平面内
に直線パターン（または検出手段）が配置されている場
合と、互いに異なる場所にある直線パターン（または検
出手段）が例えば光学的手段により、仮想的な一平面内
にあるがごとくに構成される場合の両方を包含する。

本発明において、以上の構成上の特徴により、従来の曲
率半径測定装置に比較して、装置が小型となり、測定時
間が短かく、外乱影響に対し強くかつ測定精度が高く、
さらに安価で、しかも自動的に被検曲面の曲率半径を測
定できる。また、アライメント情報を自動的に出力でき
るので、さらに測定時間の短縮と測定精度の向上が実現
できる。

１１ｌ２これら本発明の長所は、特にオフサルモメー夕に本発明
を応用した場合、眼球振動の影響を受けない測定精度が
高く、測定時間の短かい小型で、かつ安価な自動測定を
可能化したオフサルモメータを提供することができる。

また本発明をコンタクトレンズのベースカーブあるいは
前面の曲率半径を測定する言わゆるラジアスメー夕に応
用すれば、ターゲット像をコンタクトレンズの裏面と、
その曲率中心に２度合焦し、そのときの対物レンズの移
動量からベースカーブ等の曲率半径を測定していた従来
′のラジアスメー夕に比較して、従来のラジアスメータ
がもっていたターゲット像観察及びそれによる測定用の
顕微鏡光学系を一切必要とせず、ゆえに測定精度を直接
左右する視度調節を一切必要としないばかりか、測定者
間のパーソナルエラーも発生しない自動測定が出来、測
定精度の高い、しかも測定時間の短かい新しいタイプの
ラジアスメータを提供することができる。

以下本発明を角膜の曲率半径を測定するオフサルモメー
タに適用した測定原理及び実施例を図面を参照して説明
する。

第１図は、本発明の測定原理を説明するための斜視図で
あり、第２図はその平面図である。

これらの図において、装置光軸０１に原点○。

を有するＸ。一Ｙｏ直交座標系を考える。このＸｏＹｏ
座標系を含む面から距離ｌ前方に角膜Ｃが配置されてい
るものとする。この角膜Ｃはその光学中心○。をＸ。軸
と平行な方向にＥＩ｛、Ｙｏ軸と平行な方向にＥｖずら
して配置されており、かつ曲列半径がＲ１の第１主径線
（強主径線）がＸｏ軸と平行な軸に対し角度θだけ傾け
て配置されているものとする。またその第２主径線の（
弱主径線）の曲率半径をＲ２とする。第１主径線と第２
主径線は直交している。

今、このＸ。−Ｙｏ座標系が作る面内に後述するるマス
クＭＡが配置され、マスクＭＡから装置光軸０１にそっ
て距離ｄ離れた位置に、その装置光軸０１上に原点Ｏを
もつｘ−Ｙ直交座標系を想定し、このＸ−Ｙ座標面に検
出面Ｄを配置したと１３１４する。

マスクＭＡは、傾き。ｍ１、ピッチ。Ｐ１の２本の平行
直線群で構成される直線開口。し．と、傾き。ｍ２、ピ
ンチ。Ｐ２の２本の平行直線群で構成される直線開口。

Ｌ２とを有している。被検角膜Ｃは、第２図に示すよう
に、半径φ／２の円形光束が照明されている。この照明
光束の角膜Ｃによる反射光は、角膜頂点○。から距離ｌ
隔てられたマスクＭＡに形成された平行直線群。Ｌ１，
。Ｌ２からなる直線開口で選択透過されて、マスクＭＡ
から距離ｄ隔てられた検出面Ｄに投影される。この被検
角膜Ｃで反射されたマスクＭＡで選択された光線束は、
検出面Ｄ上で傾き。ｍ１′、ピンチ。Ｐ１′の２本の投
影平行直線群。シ、′と、傾き。ｍ２′、ピッチ。Ｐ２
′の２本の投影平行直線群。し２′　となる。

この検出面Ｄての投影平行直線群。し１′、。Ｌ２／の
検出により、投影平行直線群。シ、′のピッチが。Ｐ１
′、その傾きが。ｍ１′　に、投影平行直線群。Ｌ　２
／のピッチが。Ｐ２′、その傾きが。ｍ２′　に変化し
たとすれば、この各々について傾き。ｍ′は次の式が或
１５である。

本測定原理においては、平行光束の角膜Ｃでの反射光を
マスクＭΔの直線開口で選択し、この選択された光束を
検出面Ｄで検出しているので、マスクＭＡと角膜Ｃとの
間の距離ｌ１すなわち作動距離はあらかじめ公知の作動
距離検知装置で予め定められた定数となるように装置を
設定する必要がある。好ましくはｌ一〇となるように設
定するとよい。

２組の投影平行直線群。し，′，。し２′から（１）、
（２）式がそれぞれ２組、合計４式得られるため、（１
）、（２）式の未知数θ（第１主径線角度）、Ｒ．（第
１主径線の曲率半径）、Ｒ２（第２主径線の曲率半径）
を求めることができる。二次方程式（１）、（２）式を
解いてＲ１、Ｒ２、θを求めることが演算処理上、複雑
で処理機構のコストアップ、処理時間の増大をまねくよ
うであれば、以下の中間的演算処理をほどこせばよい。

第３ａ図は第２図の直線光源が形戊する平行直線群Ｌ．
　、Ｌ２を示している。Ｌ１　の傾きはｍ１７り立つ。

またピッチＰ′の変化量は・・・・・・（１）として表わされ、こ＼に・・・・・（２）１６でピッチはＰＩ、Ｌ２の傾きはｍ２でピッチはＰ２であ
ることは第２図と同様である。今、平行直線Ｌ１のうち
の１本Ｌ．からピッチＰ１のｅ倍の距離ｅＰ＋へだてて
平行線可■と、距離ｆ　Ｐ　＋　の平行線可了を考える
。

また平行直線Ｌ２のうちの１本Ｌ　２　１から距離ｇＰ
２の平行線■了と距離ｈＰ２の平行線ＴｒＣＩを考える
。これら平行線万■、可■、■贋、可可から基準仮想平
行四辺形ＵＶＷＱが形成され、これら四頂点のＸ。−Ｙ
ｏ座標系の仮想座標を、Ｕ（ｏＸ＋、ｏｙ１）、Ｖ（。

ｘ２、。ｙ２）、Ｗ（。×３、。ｙ３）、Ｑ（。Ｘい。

ｙ＜）　　とする。

第３ｂ図は、角膜Ｃで反射された光束が第３ａ図の平行
直線群。し．、。Ｌ２により選択透過され、検出面Ｄ上
に投影された投影平行直線群。シ，′、。Ｌ２７を示す
図で、この。１，／は傾き。ｍ１、ピッチＯＰ１′に、
Ｌ２′　は傾き。ｍ２′、ピッチ２２′　に変化してい
ることは第１図と同様である。この投影平行直線群。し
１′、。１２／を検出面Ｄに配置された平面型ポジショ
ンセンサで検出してもよいが、今、仮り１８？Ｘ−Ｙ座標の原点０からＸ軸方向にξ、Ｙ軸方向にη
だけ平行移動された点に原点○′を有する交差角Ｔで交
差するリニアポジションセンサＳＳ２で検出するものと
すると、リニアポジションセンサＳ１は検出点イ、ロ、
ハ、二で投影平行直線群を検出し、リニアポジションセ
ンサＳ２は検出点ホ、へ、ト、チで投影平行直線群を検
出する。

そして検出点ロ、へから投影平行直線群のうちの１本Ｌ
１１′の方程式を演算し、また検出点ハ、トからＬ２．
′の方程式を演算する。また同様に検出点イ、ホから投
影平行直線群のうちの他の１本Ｌ＋■′の、検出点二、
チからＬ２２′のそれぞれの方程式が演算できＬｌｌ’
、Ｌｌ２’のビッチＰ１′も、Ｌ２１’、Ｌ２２’のピ
ッチＰ２′　も演算できる。

そしてＬ１１′からピッチＰ１′に第３ａ図でかけた倍
率と同じ倍率ｅをかけてｅＰ１′のピッチの平行線ｍ−
を考えることができ、同様にｆＰ，’のピッチの平行線
ｍ−を、Ｌ２、′からｇＰ２′ピッチの平行線１−をｈ
　Ｐ２’　ピッチの平行線万一１一を考えることができ
、これら平行線可−■−、万一了一、■＝了一、π一可
−から第１投影仮想平行四辺形　　　　　　　　をもと
めることができる。この仮想平行四辺形の四頂点のｘ−
ｙ座標系における仮想座標をＵ’　（Ｘ，、ｙ＋）、ｖ
’　（Ｘ２　、ｙ２）　、ｗ’　（Ｘ３　、ｙ３）　、
Ｑ’　（Ｘ４　、ｙ４）とすると、第３ａ図の基準仮想
平行四辺形ＵＶＷＱと第３ｂの第Ｉ投影仮想平行四辺形
Ｕ’　Ｖ’　Ｗ’Ｑ′は対応しており、この変化はまさ
に被検角膜の曲面特性にかかわるものである。

さてここで仮想４点に対し以下の係数と式を定義する。

ここに’％　Ｊ％　ｋは１を基準としてｊもしくはｋ１
９２０をとるものとする。仮想４点より、１２通りの組合せが
考えられる。

上記（３ａ）式を用いれば、２つの主系線の半径に関す
るＲ１、Ｒ２は以下の２次方程式で表示できる。

ｌ４（Ｃ．ｋＤｌｊ−ＣｉＪＤｉｋ）　　（−）２−２（
ＡｊＪＤｉｋ＋Ｂ，アＣＲｌＡ．ｋＤｔＪ−ｅ．Ｊｃ＋ｋ）（−）＋（八、１Ｂｔｉ
　　ＡｔＪＢ＋ｋ）一〇Ｒ・・・・・・（３ｂ）式ここで上記係数のカツコ式を以下のもので定義する。

［ｐ　，　ｑ　］　ミｐ＋．＋ｑ＋ｋ−ｑｔｊｐｔｋ［
ｐ，ｑ〕＝−［：ｑ，ｐ］ここでｐ１ｑはそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれかをと
るものとすると、（３ｂ）式は（３ｃ）式として表わされる。

ｌは第１図で示すように被検角膜ＣとマスクＭＡ間の距
離、をいう。

従って、第１図のように２組の投影平行直線群ｏＬ、′
、ＯＬ２′のピッチＯＦ＋’　、ｏＰ２′　と傾きｍ．
　／。ｍ２′を検出し、第３ｂ図のように投影仮想投影
四辺形を作り、その平行四辺形を形成する４頂点より、
（３ｃ）式の二次方程式を解くことにより、その２根を
λ１、λ２とするとこれにより、第１主径線及び第２主径線の各々の曲率半
径Ｒ，　、Ｒ２はｈｂ−ｃ＊ｈ；ｂｖｈ−ｂ＜−ｃ＊ｂ，また、第１主径
線がＸ。軸と平行な軸となす角θは２１２２・・・・・・（５）として求めることができる。

上述した第３ａ図、第３ｂ図及び３Ｃ図では、仮想平行
四辺形をもとめるのに、ピッチ。Ｐ１、。Ｐ２、ＯＰｌ
’、及び。Ｐ２′、に任意の倍率ｅ，ｆ，ｇＳｈをそれ
ぞれ掛けたが実際にはｅ＝１，ｇ＝１として仮想平行四
辺形Ｕ。ＶｏＷｏＱ１及びＵ。′Ｖｏ′Ｗｏ’　Ｑ’を
使って演算した方が、処理はその分簡略化できる。

また、仮想平行四辺形の各頂点の座標をＸ。

Ｙｏ直交座標系、Ｘ−Ｙ直交座標系を使って説明したが
、リニアセンサＳ１、Ｓ２の配置にそって斜交座標系ｘ
’−ｙ’座標系を考えると、ｘ，Ｙ直交座標系とｘ’−
ｙ’斜交座標系間の座標変換は第４図に示すようにＸ軸
とＸ′軸が角度αで交差し、Ｙ軸とＹ′軸が角度βで交
差し、かつＸ′Ｙ′座標系の原点０２はＸ−Ｙ座標系の
原点０１からＸ軸方向にξ、Ｙ軸方向にηずれている。

このときＸ’　−Ｙ’ 標変換は座標系からＸ−Ｙ座標系への座？記（３）式からＡ＋，１＝（。ＸＩ−Ｘｉ）−（。Ｘｊ−Ｘｊ）これに
（６）式を代入してＡ　ｉｊ”　（（ＯＸ’　ｌ　ｓｉｎα＋ｏｙｊｓＬｎ
β“ξ）（Ｘ’　ｌ　ｓｉｎα＋ｙ’ｓ．，，β＋ξ）
｝　−　｛（．Ｘ’　．　ｓｉｎα＋ｏｙ’　　Ｊ　　
ｓｌｒ＋β十ξ）　　（ｘ’　　Ｊ　ｓｉ。α’ｌ　　
ｊｓｌｎβ＋ξ）｝ ■、α（（。Ｘ’　Ｉ　　Ｘ’　ＩＦ（。Ｘ　　ｉ　　
Ｘ　　．＋））＋ｓｌｎ　β｛。ｙ’　ｔ　−ｙ’　ｔ
　）−（ｏＹ’　Ｊ　　Ｍ’　．＋））八　　ｉＪ　　
ｓｉ，，α＋Ｂ’　　ＩＪ　　ｓｉ，，β　　　　　・
・・・・−（７ａ）（ここで「′」が付されたものはＸ
’−Ｙ’斜交座標系に基づく座標値または演算子を意味
する、以下同じ。）またＢ　ｔ　Ｊ　＝　（。ｙＬ　Ｖ＋）　（。ｙｊ−ｙ
ｊ）で上記同様の計算でＢＩＪ＝。。５β｛（。Ｖ’＋Ｖ’ｔ）（。ｙ’　ｔ　
Ｖ’　．＋）　）２３２４。。５α　｛（。Ｘ’　ｌ−Ｘ’　ｌ）−（。Ｘ’　Ｊ
　Ｘ’　Ｊ））Ｂ’ｌｊｃｏｓβ−Ａ’ｉｊｃｏｓα　
　・・・・・・（７ｂ）以下同様にＣ　ｌｊ−Ｃ’　ｌｊ　，，，α＋［ｌ’　ｔｊ　ｓＬ
ｈβ　　・・・・・・（７ｃ）Ｄ　Ｉ　Ｊ　−Ｄ　’　
ｌ　ｊ　ｃ　ｏ　ｓβ＋Ｃ’　Ｉｊ　ｃｏｓα　　・・
・・・・（７ｃ）となる。

ここで〔Ｃ１Ｄ〕、（Ｂ，Ｃ：］、［Ａ，Ｄ）、〔Ａ，
Ｂ）を求めると、（７　ａ）　〜（７　ｄ）式から［’Ｃ　，　Ｄ　〕−Ｃ＋；Ｄ＋ｋ−ＤｔＪＣ，ｋ（Ｃ
’　　ｉｊ　　ｓｌｈα＋Ｄ’　　ｉｊ　　ｓｉｎβ）
（Ｄ’　　ｌｋ　　ｃｏｓβＣ’　ｌｋ　ｃｏｓα）　
　（Ｄ’　ＩＪ　ｃｏｓβＣ’　　［ｊ　　ｃｏｓα）
（Ｃ　　’　　ｉｋ　　ｓ＋．，α＋Ｄ’ｌｋｉｌｈβ
）（ｓｉｈ　　α５，，，　β十　。。５　αｓｌｈ　
　β）　　（Ｃ’　　，Ｄ’　　：］同様にＣＢ　，　
Ｃ　〕一（ｓｔ，αｓｌｈβ＋ｓ１．，βｃｏｓα）　
（Ａ’　、Ｂ’　）ＣＡ　，　Ｄ　〕一−＋−α。。５
β　〔Ａ′、Ｄ′〕−ＳｌｈｃＸｃｏＳα〔Ａ′、Ｃ′
〕＋５．ｈβ。。５β　〔Ｂ′、Ｄ′〕ｓｌｈβｃｏｓ
α　〔Ｂ′、Ｃ′〕［Ａ　，　Ｂ　〕一（−ｔｈαｃｏｓβ＋ｃｏｓαｓｌ
ｈβ）〔Ａ′、Ｂ′〕またＣＢ，Ｃ）　　−　　［Ａ，Ｄ）　　一．＋ｌ，α。。

５β十。。３αｓｌｈβ）｛　［８’　、Ｃ’　　：］
　−　［Ａ’　、Ｄ’　　）　｝従って（３Ｃ）式はｓｉｎ　　（α＋β）Ｘ１（４　　〔Ｃ’　，Ｄ’　　］　　（−　）２−２（　
ＣＢ’　．Ｃ’　　）Ｒｌ［：Ａ’　　，Ｄ’　　］　　）　　（一）＋　　Ｃ八
’，Ｂ’〕｝＝ＯＲ・・・・（８）となり、この（８）式の｛　｝内はく３Ｃ）式と同一形
式の二次方程式となり、このことから（３Ｃ）式の二次
方程式は、座標系の取り方に無関係な不変方程式である
ことがわかる。このことは、検出器としての２本のリニ
アセンサの配置において、その配置の自由度が非常に大
きいことを示す。すなわち、従来のように、２本のリニ
アセンサをＸ−Ｙ座標系と直交座標軸上におく必要はな
く、χ′Ｙ′座標系におてもよいことを意味するもので
、リニアセンサの直交精度及び光軸合せはまったく考え
なくとも、測定精度に無関係にすることがで２５２６きる。そして測定に際してはマスクＭＡの直線開口。シ
１，。Ｌ２を斜交座標系Ｘ’−Ｙ’に対して予め設定す
る代わりに、検出光路内にマスクＭＡの前方に平面反射
鏡を装置光軸０１と垂直に仮設し、この平面反射鏡で反
射された証明光束をマスクＭＡの直線開口。Ｌ１，。Ｌ
２で透過選択させ、その共役検出面Ｄにおける投影平行
直線群。Ｌ′１、。Ｌ′を斜交座標系Ｘ’−Ｙ’座標の
Ｘ′軸、Ｙ′軸に配したリニアセンサＳ，　、Ｓ２で検
出しておき、この検出からつくられる仮想平行四辺形Ｕ
，Ｖ、Ｗ，Ｑを基準投影仮想平行四辺形とし、平面反射
鏡を取り除き被検角膜Ｃに照明光束を照射し、このとき
の投影仮想平行四辺形Ｕ′Ｖ′Ｗ′Ｑ′をつくり、これ
ら基準投影仮想平行四辺形と投影仮　Ｘ想平行四辺形と
から被検角膜の曲面特性を求めることができる。そして
このとき両平行四辺形は任意に選択できる斜交座標系Ｘ
’−Ｙ’座標系に対してのみ座標系を考えていることと
なり、かつこの斜交座標系Ｘ’−Ｙ’は、上述したよう
にその選択は被検角膜の曲面特性演算の曲率半径の計算
のための二次方程式に対し、無関係な不変式であり、本
発明によればリニアセンサＳ１、Ｓ２の配置に対して、
何ら組立上も、メンテナンス上も調整を必要としないと
いう非常に有利な効果をもつ。

被検角膜の軸方向は、（５）式で与えられる。（５）式
は直交座標系による式であるが、斜交座標系Ｘ′−Ｙ’
　にセンサＳ１、Ｓ２がある場合には、以下の式を使っ
て斜交座標系で求めた結果を直交座標系を使用したとき
の軸方向として計算することができる。

１ θ＝　　　　　ｔａｒ＋”’ ２・・・・・・（９）次に、角膜の頂点と装置光軸０１の左右上下方向のズレ
量（以下アライメント量という）の測定原理を第５図を
もとに説明する。

ＸＯ　−Ｙｏ　，　　ｘ−ｙ直交座標系によるアライメ
ント量の算定は、Ｙｏ軸に対し、同じ角度Ｔで対２７２８称に配置されたピッチ。Ｐ１の平行直線群。Ｌ１とピッ
チ。Ｐ２の平行直線群。Ｌ２のそれぞれいずれか１本の
直線Ｌ　ｌ　ｌ、Ｌ２１からｅ′Ｐ，にある直線万，■
を、同様にｆ’Ｐ＋　で贋．劇を、ｇ　Ｐ　２で■，“
Ｗを、ｈ’Ｐ２で一ロー，一〇を引き、仮想平行四辺形
一口−　Ｖ　Ｖ　ｕの四頂点がＸ。軸、Ｙ０軸に一致す
るようにとる。すなわち測定光軸０１に対し、仮想平行
四辺形が対称になるように作れば、この仮想平行四辺形
の中心は、測定光軸０１と致している。次に、被検角膜
を測定して、投影平行直線群Ｌ　’　ｌ　、Ｌ’　２を
検出し、投影平行直線Ｌ’ｌｌからｅ′　Ｐ′１　にあ
る直線一一■一を弓く、同様にｆ’Ｐ’＋　で直線“Ｗ
′−σ′、ｇ′　Ｐ２　′　でｖ′”Ｗ’　　、ｈ’　
　Ｐ’　　２　　で下′一σ′　を引き第■投影仮想平
行四辺形一ロー’Ｖ’Ｖ’−σ′をつくる。この第１投
影仮想平行四辺形の四頂点は、Ｘ−Ｙ座標系一口一′　
（Ｘ１、ｙ＋）、Ｖ’　　（ｘ２、ｙ２）、’Ｗ’　　
（Ｘ，Ｉ，ｙｓ　）　、Ｕ’　　（Ｘ４　、’　３７４
）となり、この四頂点の座標から水平方向アライメント
量α、及び垂直方向アライメント量βはマスクＭＡと検
出面Ｄとの距離ｄが関与し次式で表わされる。

斜交座標系Ｘ’−Ｙ’で測定した場合は、直交座標系の
場合と同様に、対称性の原理から、初期仮想点を（　ｏ
Ｘ＋　，ｏｙ＋）　　　（　ｏＸ２，ｏＶ２）（　ｏＸ
，ｌ，Ｏｙ３）　　　（　ＯＸ４　，ｏｙ４）とおき、
を満たすように仮想点を設定すればよい。そして、水平
方向アライメント量α、垂直方向アライメント量βは、
それぞれαＯ式で与えられるから（１２）式を（６）式
により変換すれば２９３０・・・・・・（１３）となり、ａＯ式を同様に（６）式で変換すれば・・・・
・・αりとなる。アライメント量は被検角膜を測定しないときの
初期仮想点（。Ｘｉ，。ｙ＋）の斜交座標系での座標（
。Ｘ′ｌ，。ｙ’＋）　と被検角膜を測定系に挿入した
ときの測定座標の斜交座標系における座標（Ｘ’　ｉｔ
　’ｌ’　ｔ）との差であるから、（１２）、αω式か
ら次式が得られる。

３１作っておけば、次に被検角膜を測定光学系に挿入し、投
影平行直線像から相似的な投影仮想平行四辺形を作れば
、アライメント量が算出でき、このアライメント量の算
出に際しては被検角膜の曲面特性、すなわち第１、第２
主径線の曲率半径やその傾き角は何ら知らなくとも単独
に測定できることを意味している。これは、従来のオフ
サルモメー夕では、アライメント量の算出が数値的に出
来るものは存在せず、まず、その測定しようとする被検
角膜を測定望遠鏡で観察しながらレテクル板の十字線の
中心に目測で合わせていた点を考えれば非常に有利であ
り、被検角膜の曲面特性算出ステップとアライメント量
算出ステップが独立にあるいは平行して数値算出として
進めることができるためこのアライメント量を装置移動
系に電気的に人力すれば自動ア−ライメントも可能であ
り、また演算時間を短縮できる。

また、仮想平行四辺形を作或するとき、直線Ｌｌｌ、Ｌ
２１にそれら直線の属する直線群のピッチをｎ倍して、
直線Ｌｌｌ、Ｌ２＋の傾きに平行に仮想３３・・・・・・０つこの式がアライメント量を表わすものである。

以上のべたように本測定原理では、被検角膜の曲率半径
の測定には、座標系の取り方に無関係な不変方程式で算
出できるが、軸方向、アライメント量において斜交一直
交座標変換が必要となり、αＤ式、０９式の変換が必要
であるが、演算機構上複雉であれば、斜交座標系での測
定座標（ｘ’　、ｙ’　）から第（６）式で直交座標変
換したのち、直交座標系による算出式（５）、叫式を使
って軸方向、アライメント量を算出してもよい。

このように本願発明では、被検角膜を測定光路内に設置
しない状態でマスク上の平行直線群Ｌ，、Ｌ２から光軸
○に対し、対称な仮、想平行四辺形を３２直線を引くことにより仮想平行四辺形を作或したが、仮
想平行四辺形の作或方法はこれに限定されるものではな
く、第３Ｃ図のように直線Ｌｌ１に対し、角度βの傾き
をもつ仮想直線ｌ１．を、また、直線Ｌ２＋に対し角度
αの傾きをもつ仮想直線ｊ２２を作り、この作られた仮
想直線ｌ１１、ｌ２．をもとにして仮想平行四辺形ｕｖ
ｗｑを作或してもよいことは言うまでもなく、これによ
り、本願の測定原理が変更をうけるものではない。

以下本発明の実施例を説明する。

第６図は、本発明の実施例を示す光学配置図である。本
実施例は前述の測定原理を利用したオフサルモメータで
ある。

また本実施例は、共役検出面Ｄ内で斜交するようにハー
フミラーと組合せて２本のリニア型ポジションセンサを
検出器として利用しているが、本発明においては、これ
に限定されずに、平面型ポジションセンサや交差する二
本のリニア型ポジションセンサを利用しても検出でき′
ることは前述の原理説明から明かである。

３４照明光学系１の光源としては発光波長の互いに異なる二
つの赤外発光ダイオード７０、７ｌを使用する。発光ダ
イオード７０から光はグイクロイックプリズム３２のグ
イクロイック面７２ａを透過しコンデンサレンズ７に入
射する。一方、発光ダイオード７１からの光はダイクロ
イック面７２ａを反射して、同様にコンデンサレンズ７
に入射する。

コンデンサレンズ７からの射出光は、ピンホール板１０
のピンホールを通って、このピンホールにその焦点位置
をもつコリメータレンズ７３によって平行光束とされた
のち、装置光軸０１上に傾設された微小ミラー３４によ
って反射され、光軸０１と平行に被検角膜Ｃに照射され
る。固視光学系３は、照明光学系１に傾設されたハーフ
ミラー８４によって、その固視標像を被検眼に照明して
いる。

リレーレンズ１４の後方にはグイクロイックミラ−８６
が配置され、その後方の光路を第１光路１２０と第２光
路１２１に２分する。

第１光路にはマスク１３ａが、第２光路１２１にはマス
ク１３ｂがそれぞれ配置される。マスク↓３ａを通過し
た光束はハーフミラー３０３てさらに二分割され、反射
光束はリニアポジンヨンセンサ１５に、透過光束はリニ
アポジションセンサ１６に入射する。また同様にマスク
１３ｂを通過した光束もハーフミラー３０３で反射及び
透過され、それぞれリニアセンサ１５、１６に入射する
。

こＳでリニアセンサ１５と１６はリレーレンズ１４によ
り、その共役検出面Ｄ内で互いに交差するように配置さ
れている。

またマスク１３ａ，１３ｂはリレーレンズｌ４によりそ
れぞれの共役像は図中ＭＡの位置に形成される。そして
これら共役面ＭＡ，及びＤはそれぞれピンホール１０と
光学的に非共役な関係にある。

第７ａ図、第７ｂ図はそれぞれ前述の光束制限マスク１
３ａ，１３ｂのマスクパターンを示す図である。

マスク１３ａは傾きｍ２でピッチｐの複数の直３５３６線パターンからなる平行直線群２０を有している。

また平行直線群２０の内少なくとも１本は他の直線パタ
ーンと区別できるように太さの異なる基準直線パターン
２２を有している。同様にマスク１３ｂは基準直線パタ
ーン２３を有し傾きｍ１、ピッチｐの平行直線群２１を
有している。

こへで、本実施例では基準置線パターン２２、２３は太
さに差をもたせることで他の直線パターンと区別させた
が、本発明はこれに限定されるものでなく、光の透過率
や透過波長特性に差をもたせることにより区別させても
よく、或いは直線群はすべて同一とし、その特定箇所の
ピッチを変えて基準直線の代りとしてもよい。

マスク１３ａ，１３ｂのそれぞれの平行直線群２　０，
　２　１　ハ１６図のリレーレンズ１４によるマスク１
３ａ、１３ｂの共通共役面ＭＡ上で互いの交差角がθで
かつ、その２等分線２４がある基準軸２５と交わる角度
がεとなるように構成されている。本実施例ではθ＝９
０゜　　ε＝９０゜にしてある。

なお、平行直線群２０、２１のそれぞれのピッチを同じ
値Ｐに選んでいるが、これはマスク１３ａ，１３ｂの製
作を容易にするためだけであり、たがいに異なるピッチ
の平行直線群を使用してもよいし、また１つの平行直線
群の各々の直線パターンのピッチもそれぞれ同一にする
必要はない。

また、角度θ、及びεも任意に選択しうるものである。

第８図は、リニアセンサによるマスクパターン像検出時
のリニアセンサ上へのマスクパターン像の投影関係を示
す図である。第８図に示すように第６図のり二アセンサ
１５、１６はそれぞれリレーレンズ１４により共通共役
面すなわち検出面Ｄ上で交差角Ｔを有するような関係で
配置されている。そして、このリニアセンサｌ５、ｌ６
上に被検角膜Ｃによって、その曲面特性情報をもった光
束はマスク１３ａ，１３ｂを通過し、マスク１３ａの平
行直線群２０はリニアセンサ上に投影直線パターン２０
’　ａ，２０’　ｂ、２２’・・・２０′　ｈとして投
影される。同様にマスク１３ｂ３７３８の平行直線群２１は投影直線パターン２１’ａ，２１′
　ｂ・・・２３′・・・２１’ｉとして投影される。

これら投影される投影直線パターンは被検角膜Ｃの曲面
特性により、ピッチｐ′及びｐ″に、また互いの交差角
はθ′に及びその二等分線２４′が基準軸２５′と交わ
る角度はε′に変化させられる。

測定に際してまず光源７０の発光により、第１測定光路
が形成され、マスク１３ａによる投影直線パターン２　
０’　ａ，　２　０’　ｂ−２　２’　＝−２０’　ｈ
が、リニアセンサ１５、及び１６上に投影される。

こＳでリニアセンサｌ５により投影直線パターン２　０
’　ａ，２　０’　　ｂ−２　０’　ｈはそれぞれ検出
点ｅｌ＋、ｅｌ２・・・・・・ｅ＋ｉとして検出される
。同時にリニアセンサ１６によっても、検出点ｆ　１１
、ｆ　１２・・・ｆｌ９として検出される。

つぎに、光源７１を発光させると、第２測定光路が形成
され、マスク１３ｂによる投影直線パターン２　１’　
ａ，　２　１’　ｂ・２　３’−２　１’　　ｌがリニ
アセンサｌ５、及び１６上に投影される。こ５でリニア
センサｌ５により投影直線パターン２　１’　ａ，２　
１’　ｂ・＝２　３’　−２　１’　　ｉはそれぞれ検
出点ｅ２＋、ｅ２２・・・ｅ２９、ｅ２０として検出さ
れる。また同様にリニアセンサ１６によっても検出点ｆ
２＋、ｆ２２・・・ｆ２６として検出される。

第９図（Ａ）〜（Ｍ）は、リニアセンサによる投影直線
パターン検出時のりニアセンサ出力及びその後の演算を
タイミングチャートで示した図である。

（Ａ＞　はリニアセンサの検出出力読み出し駆動用のパ
ルス列であり、リニアセンサにこのパルスが人力される
とそれにともなってリニアセンサから順時検出出力が出
力される。（Ｂ）はりニアセンサ１５に投影直線パター
７２０’　ａ，２０’　　ｂ−・２２′・・・２０′　
ｈが投影されたときのリニアセンサ１５からの検出出力
波形（包路線）を示している。この（Ｂ）の出力波形は
検出点ｅ．、ｅｌ２・・・ｅｌ７に対応した出力レベル
の立上りを有する出力波形となっている。同様に（Ｃ）
　は、リニアセンサ１６による直線像パター７２０’　
ａ，２０’　ｂ・・２０′　ｈの検出出力波形、（Ｄ）
はリニアセンサ３９４０エ５による直線パターン２１′ａ、２１’ｂ＝・２３′
・・・２１′　ｌの検出出力波形、（Ｅ）はり二アセン
サ１６による投影直線パターン２１’ａ，２１’ｂ・・
・２３′・・・２１′　ｌの検出出力波形である。（Ｆ
）〜（Ｉ）は、上述の検出出力波形（Ｂ）〜（Ｂ）をシ
ュミット・トリガー回路で矩形波に波形戊形した矩形波
出力波形であり、出力波形（Ｆ）〜（１）はそれぞれ出
力波形（Ｂ）〜（Ｂ）に対応している。つぎにこの得ら
れた矩形波出力波形（Ｆ）〜（１）の各矩形波の中心位
置をもとめ、この中心位置をリニアセンサのセンサ素子
番号を目盛として位置づけする。

すなわち、第１Ｏ図に示すようにＥ＋　、Ｅ２ＥＮｌ、
ＥＮ番までのＮ個のセンサ素子からなるリニアセンサＬ
ＮＳの第Ｅ，番からＥ　Ｐ　！ｈ番号のセンサ素子によ
り、矩形波出力ｅＡが出力され、また第Ｅ，番からＥ　
Ｌ＋ｍ番のセンサ素子により矩形波出力ｅＢが出力され
ているとき矩形波出力ｅＡの幅Δ．はセンサ素子個数ｎ
個に、矩形波出力ｅ，の幅△，はセンサ素子個数ｍ個に
それぞれ対応しているので矩形波出力ｅＡの中心位置０
１はＥ，番？子からｎ　／　２個づれたＥ，やｎ　／　
２　””　ＥＣＩ番目の素子に対応していることがわか
る。同様に矩形波出力ｅ，の中心位置０２はＥ　＋−／
　２　＝　Ｅ−２番目素子に対応している。又、更に検
出精度を上げる為にはセンサ素子ピッチ間の内挿が必要
であるが、これは出力信号の立上り、立下り部を正確に
包絡線検波した後に適当なスライスレベルで波形整形し
り二アセンサを駆動するパルス列より充分周波数の高い
クロックパルスを用いて中心位置を検出する事によって
達或される。

このように投影直線パターンの位置は検出点から得られ
るリニアセンサの矩形波出力波形の中心位置をもとめる
ことによりリニアセンサの素子番号によって位置付けす
なわちリニアセンサを座標軸とする座標値として得られ
る。

第９図（Ｊ）〜（Ｍ）は、上記の方法で各々の検出点を
リニアセンサ上の座標値として示した図であり、座標値
ｅ′１１、ｅ　／１■・・・ｅ′１■は検出点ｅ．、ｅ
ｌ２、・・・ｅｌ７にそれぞれ対応している。また以下
座標値ｆ　’　＋＋−　ｆ　’　＋ｓｌｔ検出点ｆ　＋
＋〜ｆ　＋９Ｌ：、座４１４２標値ｅ′２，〜ｅ’２０は検出点６２１〜８２０に、座
標値ｆ′２，〜ｆ′２６は検出点ｆ２１〜ｆ２６にそれ
ぞれ対応している。

また第１０図に示したように矩形波出力ｅＢを出力する
センサ素子数ｍは他の矩形波出力ｅＡを出力するセンサ
素子数ｎと異なっており、かつｒｎ＞ｎであることから
この矩形波出力ｅ８が第７ａ図、第７ｂ図に示したよう
な基準直線パターンによる投影直線パターンの検出出力
であることがわかる。本実施例においては第１８図、第
１９図の検出点ｅｌｓ、ｆｌ６、ｅ２５、ｆ２３がそれ
ぞれ基準投影直線パターン２２′、２３′、を検出した
検出点であり、ｅ′Ｉｓ．Ｓｆ′Ｉ６、ｅ’　２５）ｆ
’　２３がそれぞれの基準座標値であることがわかる。

そして、基準座標値ｅ′１５、ｆ′１６から基準投影直
線パターン２２′の方程式が決定でき、基準座標１直ｅ
′２５、ｆ′２３から基準投影直線パターン２３′の方
程式が決定できる。また基準座標値ｅ’　Ｉｓ、ｆ′１
６、ｅ′２５、ｆ′２３を基準として順序づけられる各
座標値から他の投影直線パターンの方程式が決定できる
。例えば基準座標値ｅ′，５の次の座標値ｅ′１６と基
準座標値ｆ′１６の次の座標値ｆ′１７とから投影直線
パターン２０′，の方程式が決定できる。このように各
々の座標値から多数の投影直線パターンの方程式が決定
でき、かつこれら投影直線パターンは同じ平行直線群に
属するものはその平行性をくずすことはないので、これ
ら多数の直線方程式を平均化することにより、より正確
な精密な検出結果が得られる。また、もとめた多数の方
程式のそれぞれのピッチＰ′も多数の値をもとめること
ができ、これらを平均化して正確な、精密なピッチＰ′
をもとめることができる。このことは、本発明の大きな
特徴である。

次に第１１図から第１３図までを参照しながら、リニア
センサにより検出された投影直線パターンの方程式から
仮想直線を生威し、この直線をもとに投影直線パターン
投影面と同一平面上に任意の４点を決定し、この４点の
変化から被検角膜の曲面特性を測定する方法について述
べる。第１１図は、被検角膜Ｃを測定光路に設置しない
で反射鏡４３４４９０を測定光路内に挿入したときのリニアセンサｌ５、
１６上へ直線パターン２０、２１を投影した場合を示し
ている。このとき投影直線バタン２０″′　（第１１図
では、基準投影直線パターン２２’、２３’及び投影直
線パターン２０’ｅ、２０１ｆ、２１″′ｄ、２１′ｅ
のみを選択して図示しているが）及び２１′は前述の方
法によりその直線の方程式及びピッチｐが決定される。

そして次に例えば投影直線パターン２０’ｅを基準とし
てｅｘＰだけ離れた位置に傾きｆｘｍ２の仮想直線３０
を生或でき、又、その反対側にｇｘＰだけ離れた位置に
傾きｆｘｍ２の仮想直線３１を生或することができる。

同様な方法により、例えば直線パターン像２１″ｄを基
準として、ｈｘＰだけ離れた位置に傾きｆｘｍ，の直線
３２を、ｉｘＰだけ離れた位置に傾きｆｘｍ，の直線３
３をそれぞれ生戒できる。ここで係数ｅ，ｆ％　ｇｚ　
ｈ、１，、は任意に選択できる係数であり、普通ｆ＝ｌ
すなわち直線パターン像の方程式の傾きｍ１及びｍ２と
同じ傾きの仮想直線を生或させる。また、係数ｅ，ｇ，
ｈ、１は、生或される仮想直線の交点３６、３７、３８
、及び３９がマスクの中心２４に対し対称となるように
選ばれる。第１１図は、このように仮想直線が生戊され
た状態を示している。このように仮想直線を生或すると
被検角膜とのアライメント量の算出が容易になることは
、すでに原理説明で述べた通りである。

次に装置を移動し、反射鏡９０を退出させ測定光路中に
被検角膜を設置し、その被検角膜の曲面特性によって変
化された光束による投影直線パターンをラインセンサで
検出し、この直線パターンから仮想直線をもとめる方法
を第１２図に示す。

なお以下の説明では被検角膜と測定光軸とのアライメン
ト調整は前述の原理説明で述べた方法ですでに完了して
いるものとする。

まず、被検角膜の曲面特性により、ピッチＰ′Ｐ′、傾
きｍ，’　、ｍ２’　にそれぞれ変化された投影直線パ
ターン２０’、２１’を検出し、その方程式を算出する
ことは上述したとおりである。次に第１１図で基準とし
た投影直線パターン２０′ｅ４５４６に対応する第１２図の投影直線パターン２０′　ｅを基
準として第１１図で仮想直線３０を生威するために利用
したと同じ量の係数ｅをもってｅｘＰ’の位置に仮想直
線３０′を生或する。なおこの仮想直線３０′の傾きは
第１１図で仮想直線３０の傾きｆｘｍ２の係数ｆをｆ＝
ｌとおいているので仮想直線３０′の傾きｆｘｍ２’の
係数ｆも同様にｆ＝１としている。同様の方法で、投影
直線パターン２０′　ｅを基準としてｇｘＰ’の位置に
仮想直線３１′を、投影直線パターン２１′ｄを基準と
してｈｘＰ′の位置に仮想直線３２′を、ｉｘＰ’の位
置に仮想直線３３′をそれぞれ生戊する。そしてこれら
の仮想直線３０′、３１′、３２’、３３’から交点３
６′、３７′、３８′３９′を得られるし、これら４交
点からその中心３４′を得ることができる。

このようにして、もとめられた４点３６〜３９（第１１
図）は検出面Ｄ上で被検角膜の曲面特性により４点３６
′〜３９′に変位する。この様子を示すのが１３図であ
る。そしてこの変位量をもとに上述の第（３）〜（５）
式によって被検レンズの曲面特性を算出することができ
る。本実施例のように被検角膜を測定光路内に設置しな
いで平面反射鏡９０を挿入したときの仮想直線の４交点
を基準点とし、次に被検角膜を測定光路内に挿入したと
きの上記４交点の変位量をもとめる方法を使用すると、
上述の第３式は２本のリニアセンサが作る座標系に対し
て全く不変となる為組立時にリニアセンサの交差角及び
交差位置の管理を一切行なう必要がなくなるという大き
な利点がある。

第１４図は、以上のごとき演算処理を行なう為の処理回
路の一例をブロック図で簡単に示すものである。リニア
センサドライバ１（１４）、１０１によって駆動される
リニアセンサ１５、１６は第９図（Ｂ）〜（Ｃ）で示す
ごとき、まず、ドライブ回路６０によって駆動された光
源７０の発光により、光東制限マスク１３ａの直線開ロ
パターン投影像による検出出力信号を信号ライン１０２
、１０３に送出する。１０４はアナログスイッチであり
、マイクロプロセッサ１０５によってコント４７４８ロールされる。マイクロプロセッサ１０５はリニアセン
サ１５をドライブするドライバ１（１４）よりリニアセ
ンサの走査開始パルス１０６により割込を受けると、ア
ナログスイッチを制御して、リニアセンサｌ５の出力が
Ａ／Ｄ変換器１０７に人力される様にする。Ａ／Ｄ変換
器１０７は、ドライハ回路１（１４）からの第９図（Ａ
）に示すようなリニアセンサ読み出しパルス１０８によ
り読み出されるリニアセンサの１素子毎の出力をアナロ
グ・デジタル変換し、変換されたデジタル値をマイクロ
プロセッサに供給する。ここでＡ／Ｄ変換器１０７は、
８ビット（１／２　５　６）程度の分解能を有し、かつ
リニアセンサの走査周波数より速い変換時間を有するも
のが選ばれる。マイクロプロセッサ１０５は、１素子毎
にデジタル値に変換されたりニアセンサエ５の出力を読
み込み、Ｒ　Ａ　ＩＶＩ（ランダムアクセスメモリ）等
で構成されるデータメモリ１０９に逐次格納する。従っ
て、データメモリ１０９には、あらかじめ定められた位
置（番地）より、リニアセンサの最初の素子による出力
から順にデンクル値として格納される。例えばリニアセ
ンサがｌ７２８素子のものであれば、１７２８個のデー
タ取り込みが終了すると、マイクロプロセッサ１０５は
、それ以上のデータ取り込みをやめ、リニアセンサ１６
を駆動する走査開始パルス１１０により、割込を受ける
のを待つ。

割込を受けるとアナログスイッチ１０４を制御してリニ
アセンサ読み出しパルス１１１により読み出されるリニ
アセンサ１６の出力をテ゛ジタルイ直としてデータメモ
リ１０９に引きつづき格納する。

つぎにマイクロプロセッサ１０５は、ドライブ回路■を
制御して今まで発していた光源７０を消し、光源７１を
発光させる。そして前述と同様の駆動により第９図（Ｄ
）、（Ｅ）の検出出力をデジタル値としてデータメモリ
１０９に格納する。これで全ての測定データがデータメ
モリ１０９に械納された事になる。以後マイクロプロセ
ッサ１０５内の演算回路１１２はデータメモリ１０９に
書き込まれたデータを基にして以下の処理を行なう。

（１）光束制限マスクの直線開ロパターンの投影像４９５０によって生ずるリニアセンサ出力波形の中心位置がリニ
アセンサの素子の何番目に位置するかを検出する。

（２）２本のリニアセンサが作る座標系に於いて、各直
線開ロパターン像の方程式を求める。

（３）すでに述べた方法により、第１２図の３０′〜３
３′のごとき仮想直線の方程式を生威し、それらの交点
として、第１２図に示す４点３６′〜３９′の座標位置
を求め、それより、その中心位置３４′を求める。

（４）あらかじめ、反射鏡９０を測定光路に挿入した場
合の４点の基準位置、３６〜３９及びその中心３４の座
標位置と前項（３）で求められた各点３６′〜３９′及
び３４′の座標位置より前記（３）〜（５）式にしたが
って演算し被検角膜の第１主径線の曲率半径Ｒ１、第２
主径線の曲率半径Ｒ２、第１主径線角度θ及びアライメ
ント量α、βを求める。

以上の処理により求められた各値は、第１４図に示す表
示器１１３、プリンター装置１１４に出力される。なお
第２主径線角度はθ＋９０゜となることは言うまでもな
い。

また、表示器としては公知のＣＲＴディスプレイ装置を
もち、アライメント量α、βは図形表示すると測定上便
利である。さらにアライメント量α、βを電気信号とし
て装置筐体駆動部１１７に人力し、その信号に応じ電動
駆動させればオートアライメントも可能である。

以上の処理は、全てプログラムメモリ１１５に記録され
ているプログラムに従って行なわれる。

マイクロプロセッサによって以上の様な処理を行なう事
は特殊なものでなく、関連する技術分野に属する当業者
にとっては容易に達或できるものである。

本発明は以上に説明した実施例に限定されるものでなく
、種々の変形例を有するものである。以下にその２、３
の例を開示する。

第１５図は、本発明の第２の実施例を示す部分光学配置
図である。なお、照明光学系、固視光学系は前述の第１
実施例と同様であるので図示及び５１５２説明は省略する。また同様の構戊要素には同一の符号を
付して説明を省略する。

測定光学系２には、リレーレンズ１４の後方に第２リレ
ーレンズ群８７が配置されており、このリレーレンズ群
８７とリレーレンズ１４の間に前記第１６図に図示した
マスク板９が配置されている。マスク板９には、太い直
線開口２５ａを少なくとも１本と、細い直線開口２５１
、２５２、・・・２５９を平行に配列してなる平行直線
群２５と、これと配列方向のことなる太線直線開口２６
ａ、及び細い直線開口２６１、２６２、・・・２６９を
平行に配列してなる平行直線群２６が形成されている。

各平行直線群に太い直線開口２５ａ，２６ａを形成した
のは、他の直線開口の投影直線の方程式をきめる際の基
準とするためである。このマスク板９はリレーレンズ１
４によりその共役像を図中？ｖｌＡの位置に作っている
。第２リレーレンズ８７の後方には、グイクロイックミ
ラ−８６があり、このミラー８７の反射及び透過光路が
それぞれ第１光路１２０、第２光路１２１を形成する。

第２光路１２１には、イメージロテータ１２５が、予め
定めた角度、光軸を中心に回転させるために配置されて
いる。また、第１光路１２０と第２光路１２１は、ダイ
クロイックミラ−１２３で合或され、このグイクロイッ
クミラ−１２３の後方には第３リレーレンズ１２４が配
置され、その後方にはリニアポジションセンサｌ５が配
置されている。リニアセンサ｛５は、リレーレンズ１４
、第２リレーレンズ群８７及び第３リレーレンズ１２４
によりその共役像を図中Ｄの位置に作られる。そして、
第２光路１２１内に前記したようにイメージロテータ１
２５が配置されているので、リニアセンサｌ５はこの共
役検出面Ｄ内で交差する２本のリニアセンサと等価にな
る。

測定に際しては、発光源７０　（第６図参照）を発光す
ると角膜Ｃからの反射光は、光束制限マスク９の平行直
線群２５、２６でにより選択透過され、第１光路１２０
を通ってリニアセンサ１５上に投影平行直線パターン群
２５′、２６′として投影され、この投影パターン群は
第１７図に示す５３５４ようにリニアセンサ１５により検出点ｅｌ　、ｅ２・ｅ
６　として検出される。次に、発光源７１　（第６図参
照）に切り替えると、その角膜での反射光束は同様にマ
スク９の平行直線群２５、２６で選択され、その選択光
束は第２光路１２１を通り、そのイメージロテータで回
転されて、第１７図に示すようにリニアセンサ１５が１
５’の位置に配置されたと等価になり、平行直線群２５
、２６の投影平行直線パターン群２５’、２６’を検出
点ｆ１、ｆ２・・・ｆ６として検出される。

以下、これら検出点をもとに仮想平行四辺形をもとめ被
検角膜の曲面特性を算出する。

前述の第１実施例（第６図）において、リニアセンサ１
５、１６をそのリレーレンズ１４による共役面Ｄで互い
に平行になるように配置しても測定は可能である。

また第１８図に示すように、リレーレンズ群８７の後に
平行平面ガラスからなる光束シフト手段３０１を配し、
これを光軸０１と垂直な軸を回転軸として４つの位置（
Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に回転変位すれば、上述
の第２実施例（第１５図〉において光束制限マスク９で
選択された角膜Ｃからの反射光束は、シフトされて第１
９図に示すように１本のリニアセンサ１５が共役面Ｄ上
で４本平行に配置されたと等価になり、これより、各投
影平行直線パターン群２５’、２６’の各投影直線パタ
ーンの２点が検出されるので、その方程式を決定でき、
これより仮想平行四辺形を作威し、前述の実施例と同様
に被検角膜Ｃの曲面特性を測定できる。

また第１８図の光束シフト手段３０１のかわりに、イメ
ージロテータを光軸０１を回転軸として回転すれば第１
７図に示すように各投影平行直線パターン群が検出でき
ることは前述の第２実施例から、きわめて容易にわかる
であろう。

またイメージロテータを回転するかわりに、第２０図に
示すようにパルスモータ駆動回路３０３で回転制御され
るパルスモータ３０２でリニアセンサ１５を光軸０１を
回転軸として回転して、投影パターンを検出してもよい
。

５５５６またリニア型発光素子アレイのかわりに、第３０図に示
すように、多数のオプテイ力ルファイハ５１０の一端を
直線状に配列し、他端を円筒状に束ねこのオプティカル
ファイバの円筒東他端にレーザ光ガイド光学系５１１を
内蔵した回転円板５↓２をパルスモータ３１１で回転し
ながら半導体レーザ５１２からのレーザ光をスキャンさ
せてもよい。

第２１図は、本発明の測定原理をコンタクトレンズのベ
ースカーブあるいは前面のカーブを測定するラジアスメ
ー夕に応用した実施例を示す光学配置図である。第１実
施例と同様の構成要素には同一の符号を付して共通の構
戊要素の図示と説明は省略する。

コンタクトレンズＣＬのベースカーブを測定する時は、
コンタクトレンズの凸面を下にして、コンタクトレンズ
保持手段６（１４）の円筒状突出部６０１に保持される
。

この円筒状突出部の底面には、第６図の反射鏡９０と同
様の作用をする反射鏡６０２がはめ込まれている。コン
タクトレンズＣＬを保持手段６（１４）に保持する前に
、この反射鏡６０２を使って基準座標系の設定が出来る
ようになっている。

尚、本実施例においては、ポジションセンサ１５、１６
とマスク１３ａ，１３ｂ　（第６図参照）のリレーレン
ズ｛４による共役面Ｄ，ＭＡは、それぞれ測定しようと
するコンタクトレンズの後面の焦点距離ｆＣＬより内側
に位置するように設計する。

以上説明した測定原理、及び各実施例のマスク手段には
光束を選択的に透過させる直線開口を形成した例を示し
たがこのかわりに光束を選択的に反射する反射型直線パ
ターンを利用しても本発明と同一の作用効果が得られる
ことは言うまでもない。

また、受光素子を走査駆動し、そして検出データを演算
処理する回路は、前述した回路に限らず、必要なデータ
が得られそして前述した演算式を処理できるならばどの
ような回路でもよく、当業者には様々な回路が設計でき
るであろうことは明ら５７５８かであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の測定原理を示す斜視図、第２図は上記
第１図の平面図、第３図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は本発
明によって曲面特性を測定できることを示すマスクパタ
ーンの投影とりニアセンサの関係を示す概略図、第４図
は直交座標系と針交座標系の関係を示す図、第５図はマ
スクパターンと仮想平行四辺形の関係を示す図、第６図
は本発明の第１の実施例を示す光学配置図、第７図（ａ
）、（ｂ）はマスクパターンの一例を示す図、第８図は
リニアセンサ上へのマスクパターンの投影とその検出状
態を示す概略図、第９図（Ａ）〜（Ｍ）は、リニアセン
サによる検出出力及び座標値との関係を示すタイミング
チャート図、第１０図はりニアセンサによる検出出力か
ら座標値を決定する方法を示すリニアセンサの素子配列
図、第１１、１２、及び■３図は第１実施例による測定
を説明するための概略図、第１４図は演算回路の一例を
示すブロック図、第１５図本発明の第２の実施例を示す
部分光学配置図、第１６図は第２実施例のマスク９の開
ロパターンの例を示す図、第１７図は第２の実施例にお
けるマスクパターンの投影とその検出を示す概略図、第
１８図は本発明の第３の実施例を示す部分光学配置図、
第１９図は第３実施例におけるマスクパターンの投影と
その検出を示す概略図、第２０図は本発明の第４の実施
例を示すリニアセンサ駆動部を示す図、第２１図は本発
明の第５の実施例を示す光学配置図、９・・・・・・開口板、　　　１０・・・・・・ピンホ
ール、１４・・・・・リレーレンズ、１５、１６・・・・・・リニアポジションセンサ、２５
、２６・・・・・・平行直線開ロバタターン、２５’、
２６’・・・・・・投影平行直線パターン、７３・・・
・・・コリメーターレンズ、１２５・・・・・・イメー
ジロテータ、３０１・・・・・・光束シフト手段。５９６０第１７図第１９図第２１図６０２

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光源と、該光源からの光を平行光束とするコリメ
ーター手段とを有する照明光学系と；前記照明光学系からの光束で被検曲面によって反射され
た光束を選択するために実質的な面内に少なくとも２本
の平行な直線からなる少なくとも２組の互いに配列方向
の異なる平行直線群を構成する直線パターンを有するマ
スク手段と、前記マスク手段で選択された前記反射光を検出する検出
手段とを有する検出光学系と；前記検出手段が検出した前記反射光の前記直線パターン
に対応した投影直線パターンの傾きとピッチの変化から
前記被検曲面の曲率半径を演算する演算手段とからなり
；前記マスク手段と前記検出手段のいずれもが前記光源と
光学的に非共役でかつ互いに異なる面にそれぞれ配置さ
れていることを特徴とする曲率測定装置。
（２）前記直線パターンは、それを構成する前記直線の
太さもしくは本数又は前記反射光の選択率を異にしてな
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の曲率測
定装置。
（３）前記マスク手段は、少なくとも２つのマスク手段
から構成され、少なくとも１組の前記平行直線群は１つ
の前記マスク手段に、他の組の前記平行直線群は他の前
記マスク手段にそれぞれ形成されて成ることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の曲率測定装
置。
（４）前記直線パターンは、前記反射光を選択的に透過
させるために前記マスク手段に形成された開口により構
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
いし第３項のいずれかに記載の曲率測定装置。
（５）前記直線パターンは、その全ての直線を１枚のマ
スク手段に形成してなることを特徴とする特許請求の範
囲第１項、第２項、または第４項のいずれかに記載の曲
率測定装置。
（６）前記照明光束は、赤外光であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の
曲率測定装置。
（７）前記検出手段は、平面型ポジションセンサである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項い
ずれかに記載の曲率測定装置。
（８）前記検出手段は、前記非共役面内で実質的に交差
する少なくとも２本のリニア型ポジションセンサである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項の
いずれかに記載の曲率測定装置。
（９）前記検出手段は、前記非共役面内で実質的に平行
な少なくとも２本のリニア型ポジションセンサであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項のい
ずれかに記載の曲率測定装置。
（１０）前記検出手段は、前記非共役面内で回転する少
なくとも１本のリニア型ポジションセンサであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれ
かに記載の曲率測定装置。
（１１）前記検出手段は、少なくとも１本のリニア型ポ
ジションセンサであり、前記被検曲面からの前記反射光
を装置光軸を回転軸として回転する光束回転手段を有し
てなることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
６項いずれかに記載の曲率測定装置。
（１２）前記検出手段は、前記非共役面内で平行移動す
る少なくとも１本のリニアポジションセンサであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項いずれ
かに記載の曲率測定装置。
（１３）前記検出手段は、少なくとも１本のリニア型ポ
ジションセンサであり、前記反射光を装置光軸と垂直な
面内で平行移動させる像シフト手段を有して成ることを
特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項いずれか
に記載の曲率測定装置。
（１４）前記検出光学系は、前記検出手段と前記マスク
手段の少なくとも一方を前記非共役面に結像させるリレ
ー光学手段を有していることを特徴とする特許請求の範
囲第１項ないし第１３項のいずれかに記載の曲率測定装
置。
（１５）前記検出光学系は、前記被検曲面と前記検出手
段との間に、前記照明光軸と垂直な反射面をもつ反射部
材を挿入可能に配して成ることを特徴とする特許請求の
範囲第１項ないし第１４項のいずれかに記載の曲率測定
装置。
（１６）前記リレー光学手段の光軸と、前記照明光軸と
を少なくとも一部共通して構成したことを特徴とする特
許請求の範囲第１４項又は第１５項記載の曲率測定装置
。