JPS6331214B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、対物屈折装置に関するものである。
特に、本発明はナイフエツジ光学系を使用した目
の検査装置に関するもので、必要的に低光レベル
にある遠隔像を検知可能な装置に関するものであ
る。

従来、遠隔対物屈折装置にはナイフエツジ光学
系を実際的に使用されることはなかつた。何故な
らば、人間の目と共にナイフエツジ光学系で形成
される像は極めて低光レベルにあるからである。
この様な低光レベルの像を遠隔地で検知すること
は極めて困難である。又、低光レベル検知器はノ
イズの影響を受け易い。特に、広範囲の検知面で
検知する場合には、感光度の差や同一感光面の隣
接部分間のインピーダンスないし抵抗が低い。抵
抗が低い場合には、それに対応してエレクトロン
の移動速度が大きく、SN比が急激に大きくなり
検知せんとする像の差異を破壊してしまう。従つ
て、低光レベルの像を検知せんとする場合には、
厳しい実際上の困難性に直面することになる。

従来、対物屈折装置は目の位置に対し敏感なも
のであつた。そして、正確な対物屈折を得る為に
は目を精密に位置決めすることが必要とされてい
た。特に、位置情報が非会話型で、屈折情報から
別個独立した形態の場合には自動位置決めを与え
るものは存在しなかつた。更に、従来の対物屈折
装置は目から帰還される光レベルに影響されてい
た。例えば、網膜は観測者に帰還された光に関し
てその表面に亘つて相違があり、従来、処方上の
読みに変動が発生していた。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであつ
て、ナイフエツジ光学系を使用した目に対する対
物屈折装置を提供するものである。ナイフエツジ
光学系は、網膜に特性的な照明を発生させ、球面
収差及び非点収差の成分を見出すことを可能とす
る。特性像を遠隔的に読むことを可能とすること
により、２個の直交配置させたナイフエツジ像
で、所要の処方的変化の方向及び大きさを与える
為の処方パターンに必要な球、円柱及び軸を判別
することが可能となる。少なくとも２個（好適に
は４個）の直交配置させたナイフエツジと重みを
つけた照明とを検知機能の為に設けてある。低ノ
イズレベルの検知器で低光レベルの像を検知する
ことによつて、ナイフエツジ像を使用することが
可能である。複数個の光個別セグメントに分割さ
れた感光要素はその表面上に比例的に分散された
像から光を受ける。この様な分散は、ウエツジ形
状セグメントのマトリクスを介して、又は円柱構
成部分を有する光学要素の形態で行なわれる。こ
の様な光の分散は、本明細書に開示する如く、プ
ツシユプル型ナイフエツジパターンと共に使用す
ることによつて、検知可能な低レベルの屈折信号
を発生することを可能とする。互いに並置させた
複数個の光学要素を有し、各要素が交差させた円
柱の効果を有する光学系を使用した実施例を検知
器と共に開示してある。一方では、別個独立で非
会話型の位置情報が与えられ、他方では、屈折情
報が与えられる。従つて、本発明の屈折装置（リ
フラクター）は、調節に対し敏感ではなく、かつ
光放射における局部的な網膜変化の影響を受ける
こと無しに広範囲のひとみ形状に適用可能であ
る。

本発明の目的は、人間の目の網膜上に表示照明
パターンを形成させてナイフエツジテストを行な
う目の検査装置を提供するものである。この点に
関する本発明の特徴としては、光源がナイフエツ
ジのターミネータ（明暗界線）と共に、コリメー
トした平行光線を目に投影する。通常、ナイフエ
ツジと目との間に投影システムを設け、得られた
像を目から像検知器に投影する為に同時に用いら
れる。目のひとみから帰還された光パターンは、
ナイフエツジに対し相対的な特性形状を有してい
る。ナイフエツジに平行な成分を有するひとみの
明暗部分の間の境界は、球及び乱視成分を表わ
す。ナイフエツジに垂直な成分を有する境界は、
ナイフエツジと角度関係を有する軸に沿つての乱
視成分を表わす。人間の目に関しナイフエツジテ
ストを使用する利点としては、ひとみ照明の表示
パターンが存在し、該パターンは屈折誤差を表わ
すと共に、所要の補正量及び正負の符号を与える
ということである。従つて、最適の補正を得る為
に検知器の出力を調整する必要はない。

本発明の別の目的とするところは、少なくとも
１個の光源，少なくとも１個のナイフエツジ、結
合した投影・受光光学系及び受光素子を使用して
対物屈折を行なわせることにより人間の目の測定
を行なうことである。光源から開口を介して眼中
に光を照射させるが、該開口の境界の少なくとも
１部に直線のターミネータを有し、該ターミネー
タが射出ビームに対してナイフエツジバリヤーと
して機能する如くに該開口を形成してある。射出
ビームは投影機能において前記光学系を通過し、
一方、眼上の像はその後に同一の光学系を受光機
能において検知器に通過される。単一のナイフエ
ツジを使用することが可能であり、この場合には
目へ投影される光及び目から帰還する光に対する
ナイフエツジとして機能する。境界の側部が射出
ビームに対して透明であると共に帰還ビームに対
しては不透明であるか、又はその逆である限り、
直線的で、質的にナイフエツジ状であり、射出及
び帰還光の両方に対し同時に開口のエツジとして
機能するものであれば、任意の境界を使用可能で
ある。

本発明の更に別の目的とするところは、目を検
査する為に好適に４個のナイフエツジを設けた場
合にエツジを照明する順序を提供することであ
る。これら４個のナイフエツジは好適には対向す
る対に分割すると良い。１対のナイフエツジは第
１軸と平行な対向方向から照明し、もう１対のナ
イフエツジは第２軸に平行な対向方向から照明
し、第１軸と第２軸とは直交する。この様にナイ
フエツジを対向照明することによつて、結果的に
得られる像に“プシユプル”効果を起生させてい
る。球，円柱及び軸における光学的処方の変化に
起因する像変化は、例えば目の他の部分からの反
射や検眼中の光学列内からの光学的フレア等の他
の像劣化原因と切り離すことが可能である。更
に、目の位置に対する感度を下げることが可能で
ある。

プシユプル型ナイフエツジを用いて検眼する場
合の利点は、２つの独立的で非会話型の情報ベー
スが発生されるということである。第１のものは
位置情報であり、第２のものは屈折情報である。
これらの位置及び屈折情報ベースの各々は独立し
ておりかつ非会話型である。

本発明検知器の別の利点としては、広範囲に亘
つて目の正確な屈折測定を行なうことが可能であ
るということである。該測定装置は調節に影響さ
れない。従つて、測定中に被測定者が比較的大き
く移動したとしても正確な屈折を得ることが可能
である。本検知器の更に別の利点としては、広範
囲のひとみ形状に適応可能であるということであ
る。更に、下流側にある検知器への光伝達に不規
則性を有するひとみ網膜の測定を行なうことも可
能である。この様な屈折測定は、検知器へ帰還さ
れる光の光量における局部的網膜変動によつて影
響を受けることはない。この点に関する本発明の
利点としては、単一の検知器で周辺の照明エツジ
を順番に検査することが可能であるということで
ある。この様なシーケンシヤルな検査によつて、
所要の光学補正成分の正負の符号及びその大きさ
を順番に決定することが可能であるということで
ある。又、付加的な利点としては、ナイフエツジ
を各々周波数でコード化した光でもつて別個に設
けることが可能であるということである。

本発明の更に別の目的とするところは、検眼の
為に好適な構成として４個のナイフエツジから成
るマトリクスを提供することである。この場合
に、ナイフエツジは直交して設けた対として配設
されている。本ナイフエツジ投影システム及び光
レベル検知器の利点としては、異なつた長さの機
械器具に取り付け可能であるということである。
更に、赤外照明を使用することによつて、検査者
は第１路に沿つて照明されたターゲツトを観測す
ることが可能であり、網膜像を完成する為に同一
路に沿つて検査することが可能である。赤外光ス
ペクトルにおける検査の場合の好適実施例として
は発光ダイオードを使用することである。

本発明の別の目的としては、好適形態として、
ナイフエツジ検査中の目から帰還する低レベル光
を検知する為に使用する検知マトリクスを提供す
ることである。この点に関する本発明の特徴にお
いては、検知マトリクスが４個の独立象限に分割
されていることである。これらの象限の各々は、
光学的に独立しており、即ち、感光素子は互いに
電気的に分離されている。光学的に独立した部分
に光を送るので、受光素子からの信号は低いSN
比を有する。

本発明の更に別の目的とするところは、光学的
に独立した要素を有する検知器と共に光を分布さ
せる為の特別の光学系を提供することである。こ
の点に関する本発明の特徴においては、目のひと
み内における低光レベル像と検知器との間に複合
レンズを介装することである。低光レベル像が中
央に位置されると、光は４つの検知像限の全てに
均等に分布される。低光レベル像の中心位置が直
線的に変化すると、対応する直線的な像強度変化
が全ての検知象限に発生する。而して、検知器は
低光レベル像の中心の変位に比例した信号を発生
する。この点に関する本発明の利点としては、該
検知器が目のナイフエツジ検査から帰還された低
光レベル像の中心を検知するのに特に適している
ということである。低光レベル像の光学中心を迅
速に確定可能である。所要の屈折補正を客観的に
決定する為に対応する補正を目に与えることが可
能である。

本発明の更に別の目的とするところは、検知セ
グメントにおいて帰還された低光レベル像を測定
するモードを与えることである。この点に関する
本発明の特徴に関しては、総和工程が設けられて
おり、該総和工程において、１対の象限上の像が
総和されて、残りの対の象限上の像に対して区別
される。全象限で受けた光に対して像強度差の比
をとることによつて、投影された低光レベル像の
変位に比例して像信号が受け取られる。

本発明の更に別の目的とするところは、本発明
の低光レベル検知において使用するレンズ形状を
提供することである。第１実施例によれば、結果
として得られるナイフエツジ像は偏向光学ウエツ
ジ又はプリズムのマトリクスにリレーされる。こ
の偏向プリズムのマトリクスは、中立位置からの
変位量が変化するにつれて偏向強度が変化する。

本発明の更に別の目的とするところは、１種の
像分散光学系を提供することであつて、該光学系
は、好適には独立した光学象限を有する光学検知
器と共に光を変位させる為に使用可能なものであ
る。この点に関する本発明の特徴は、交差円柱
（シリンダ）のレンズ光学系を使用して全体の光
学効果を最も良く表わすことの可能な光学マトリ
クスを設けることである。第１群の円柱（正又は
負の倍率を有する）を第１方向に配設して、事実
上、第１光偏向効果を発生させている。第２群の
円柱を別の方向（好適には直角方向）に配設し
て、第２光偏向効果を発生させている。使用すべ
き円柱は、正と正、負と負、又は正と負（順番に
無関係）の各種対から選択可能である。而して、
全体として光学要素のマトリクスが得られ、該光
学要素のマトリクスは光学的に独立した検知器の
各象限へ光を分布させる。光学的に独立した検知
器と共に使用する本レンズ要素の利点は、独立し
た要素の数が大きくなると、ナイフエツジに対す
るレンズ要素の整合性の臨界性がより緩やかとな
る。例えば、多数のランダムに位置させた要素を
使用する場合には、レンズ要素に対するナイフエ
ツジの精密な整合に対する必要性は全く不要とな
る。

本発明の更に別の目的とするところは、低強度
像の変位に比例して光学的に独立した検知器セグ
メントの間で光を分布させるのに役立つレンズ要
素の形状を提供することである。例えば、円錘状
及びランダムに整列させたプリズム状セグメント
は、全て、ここに開示する光学的に独立した検知
器と共に使用することが可能であるという効果を
有する。本発明の付加的かつ好適な実施例におい
ては、正及び負の倍率を有する円柱レンズで構成
されたマトリクスを有する。これらの円柱は並置
関係に配設されている。該レンズの１側部に沿つ
て、正及び負の円柱が並置アレイ状に整列されて
いる。該レンズの反対側に沿つて、正及び負の円
柱が、第１アレイに対し好適には90゜の角度で並
置アレイ状に整列されている。その結果、正の
球、負の球、第１方向における円柱、及び第２の
90゜回転した方向における円柱を有する交差した
円柱レンズのマトリクスが構成される。この特別
のレンズでは、種々のリサージユ図形の軌跡によ
つて得られるものと異なり、パターン内に均等に
光を分散するという利点を有する。

本発明において使用するレンズの利点は、レン
ズマトリクスを横断するナイフエツジと共に使用
された場合に、ナイフエツジは境界において検知
用の対称パターンを形成可能であるということで
ある。これらのパターンは、所定区域上に光を均
等に分布させ、かく分布された光は、次いで、光
学的に独立した検知要素で検知することが可能で
ある。円柱レンズのマトリクスと共にナイフエツ
ジを使用することの利点は、検知器からの電気信
号は像の強度及び変位に直接的に比例するという
ことである。更に、極めて低い光レベルも検知可
能である。感光面のセグメントを全て互いに電気
的に分離させることも可能である。円柱形状とし
た実施例の利点は、光検知に要する全体的な投影
システムを短縮可能であるということである。従
つて、この投影システムは、本検知器の小型化に
貢献する。

本発明の更に別の目的とするところは、好適な
形態として４象限検知器の前方にレンズ要素を設
けた実施例を提供することである。この点に関す
る本発明の特徴としては、光学表面、好ましくは
屈折表面、に亘つて、負レンズ表面をランダムに
並置させて分布させたことである。特に、これら
のレンズ表面はランダムかつ近接して配列されて
いる。従つて、レンズ要素の製造が容易である。
この点に関する本発明の利点としては、光学表面
を製造することが容易であることである。例え
ば、光学表面に押圧させたボールベアリングや光
学表面用の複写媒体等の正のモールドを使用する
ことによつて、完全に満足のできる光学要素を得
ることが可能であることが分かつた。本発明の更
に別の利点としては、ランダムに形成した光学表
面ないしは“石目プレート”を使用することによ
つて、プレートの軸に関しナイフエツジを精密に
整合させる必要性を取り除いているということで
ある。その代わりに、石目プレートもそれと共に
使用する光学要素も、互いにランダムに配置させ
ることが可能である。

本発明の更に別の目的とするところは、ナイフ
エツジと共に使用する円柱レンズのマトリクスの
好適実施例を提供することである。ナイフエツジ
からの光は特別の光学系を通過して目に投影さ
れ、目で受光された光は特別の円柱レンズの隣接
部分を通過して再度進行する。目へ光が進行する
際に、リサージユ状の光の分散がナイフエツジに
沿つて発生する。従つて、投影された光の一部の
みがナイフエツジを通して見ることができる。ナ
イフエツジから目に投影された光の残部は検知器
に帰還不可能である。何故ならば、ナイフエツジ
テストの原理からこれらの残部光線が不可視状態
とされるからである。ナイフエツジを通して観測
された部分の像は、最初に投影がなされた円柱マ
トリクスセグメントの直上域位置に帰還される。
レンズのこのセグメントにおいて、光の相補偏向
が発生する。従つて、光の変位は増大される。

この点に関する本発明の利点としては、ナイフ
エツジテストの原理を予測可能な光分散と共に用
いて、ナイフエツジにおいて、帰還によつて見る
ことの可能な所望の投射角度を有するもの以外の
全ての光を排除することである。その結果、目か
ら帰還する低光レベル信号の感度が増大される。
本発明の更に別の利点としては、帰還光が円柱マ
トリクスレンズのセグメントに照射されると、そ
のセグメントは相補的な偏向を発生させる。この
相補的偏向は、光を更に偏向させるのみならず、
増大され改善された信号として像重心を発生させ
る。

本発明の更に別の目的とするところは、フレア
制御照明パターンを提供することである。この点
に関する本発明の特徴によれば、投射光の強度は
検知器中心の周りに関して重みがつけられてい
る。好適には、使用されているナイフエツジの両
側に２つの光源が設けられている。１方の区域は
ナイフエツジから遠隔されており、他方の区域は
ナイフエツジに隣接している。正反射像は両区域
の明度の関数であり、夫等は対称であるか又は効
果が相殺的である。これらの正反射像は、検知器
に対し一様なバツクグランドを形成するが、無視
可能である。残りの像変化は単にナイフエツジの
関数であり、そのナイフエツジ像は所要の補正の
正負符号を決定する為に使用可能である。

本発明の更に別の目的とするところは、ここに
開示する発明に使用する検知器用のナイフエツジ
と開口の好適な組み合わせを提供することであ
る。この点に関する本発明の特徴においては、５
個の開口を有する検知器が提案される。検知器
は、約２単位×２単位の寸法を有する中央開口を
有する。光検知用の４個の周囲開口が設けられて
おり、各開口は１個ずつ別々に設けられている。
各開口に整合してナイフエツジが設けられてい
る。中央開口は、２単位×２単位の周囲の内側に
取り付けられた４個のナイフエツジを有してい
る。１単位×１単位の寸法の周囲開口は対になつ
たナイフエツジを有している。これらのナイフエ
ツジの各々は、中央開口のナイフエツジと平行に
整合され、かつ反対方向に向けられている。この
点に関する本発明の利点は、検知器ヘツド内の全
ての光源が活性であるということである。ナイフ
エツジテストに使用されない光を発光させるため
だけに設けた光源はない。この好適な検知器ヘツ
ドの別の利点としては、それが対向検知構成にお
いて使用するのに特に適しているということであ
る。例えば、この検知器ヘツドはプシユプルをベ
ースとして形成した像の検査をする為に使用する
ことが可能である。本発明の好適なナイフエツジ
構成の別の利点としては、目の位置情報と目の屈
折情報とが別個独立で非会話型であるということ
である。

本発明の更に別の目的としては、テストを行な
う為に最初に目を位置させる装置を提供するもの
である。この装置は、上述した特別の検知器ヘツ
ドを使用するものである。最初に、中央開口及び
２個の周囲開口の共線的な境界に沿つてナイフエ
ツジを照明する。中央開口の単一ナイフエツジは
第１方向に向いており、概略２単位の長さを有す
る。周囲開口の対になつたナイフエツジは反対方
向に向いており、夫々１単位の長さを有する。全
てのナイフエツジは共に検査される。中央の２単
位の長さのナイフエツジは軸の１側において目を
照明する。ナイフエツジの対になつた周囲部分は
同じ軸の反対側で目を照明する。目は光軸の両側
から照明されるので、屈折誤差に対する感度が取
り除かれる。然しながら、平行に離隔した共線境
界を使用することによつて、目に対する光軸の位
置決め及び目の適切な距離決めの両方を行なうこ
とができる。従つて、検知器はその前方に置かれ
る目の位置に特に敏感である。目を位置決めする
為の本発明の順序における利点は、処方的な屈折
効果が相殺されるということである。ナイフエツ
ジの各々が対向されており、かつ、等長であるの
で、光の投射は目が保有する特定の屈折誤差に影
響を受けることはない。従つて、検知器は全ての
種類の目を均等に照明し、どの様な目も検知器の
横方向及び遠近方向に関し中心に位置させること
を可能としている。

本発明の更に別の目的とするところは、処方的
誤差に敏感であり目の位置に鈍感な特に好適なナ
イフエツジ構成を提供することである。この点に
関する本発明の特徴においては、開口の部分がナ
イフエツジで照明されるということである。一般
に、中央開口に沿つて面したナイフエツジが照明
される。周囲開口における対応するナイフエツジ
が照明される。これらの対応のナイフエツジは同
一方向に向いており平行であるが、中央開口の幅
だけ離隔されている。従つて、全て同一方向に向
いたナイフエツジ配列が得られる。この点に関す
る本発明の利点は、処方的屈折効果のみがピツク
アツプされ、目の位置決めに基づく効果を殆んど
無視するということである。

本発明の更に別の目的とするところは、目を検
査する順序を提供することである。この点に関す
る本発明の特徴においては、最初に、開口の共線
状部分に沿つて反対方向に照明されたナイフエツ
ジを使用して目を位置決めする。その後に、開口
の異なつた部分に沿つて同一方向に整列したナイ
フエツジを照明する。この最後のナイフエツジ測
定の間に、目の光学的処方を決定する。本発明の
好適検知器を使用して目を検査する本発明順序の
利点は、好適な検知器を用い２つの別個の測定を
行なう点である。第１に、対向したナイフエツジ
を除いて対の各部材が共線的であるナイフエツジ
対を使用して目の中心を決定する。その後に、同
一方向に向いたナイフエツジを除いて対の各部材
が平行で互いに離隔して配列された別のナイフエ
ツジ対を使用して、屈折情報を確定する。この情
報は、第２の別のナイフエツジ対で検査を行なう
間に検知器で検知された目から帰還される光レベ
ルにおける差異に基づいて発生する。この差異
は、位置情報に影響を受けずそれとは別個の処方
情報を有する。本発明の別の利点としては、検知
器の出力は補正光学系において容易に駆動モータ
に適合させることが可能であるということであ
る。モータを動作させて空気を抜き、補正光学系
を介して目の正常視屈折を構成する。

本発明の装置の利点は、最初に、対物屈折装置
に対して目を正確に位置させる。この位置にある
間は、目に関する全ての周囲光学誤差は無視され
る。その後に、目が一度所定位置に適切に測定さ
れると、目の光学誤差が確定される。例えテスト
中の目が自然の運動として多少でも移動したとし
ても、この誤差は確定される。ところで、この様
な僅かな移動は無視される。

第１Ａ図に示す如く、角膜Ｃ及びレンズＬを有
する人間の目ＥがナイフエツジＫを観視している
状態が示されている。ナイフエツジＫは照明部分
１４と、エツジ部分１５と、エツジ１５の直上で
あつてそこから目のひとみの照明部分を観視する
点１６（Ｘで示してある）を有している。ナイフ
エツジは、コリメイタ光学計（不図示）によつて
目から光学的に無限遠点に位置されている。一
方、ナイフエツジは任意の公知の光学距離に位置
させることが可能である。ナイフエツジＫの側部
１４は照明されているか又は発光性のものである
が、この照明は端部１５に沿つて終了する。従つ
て、レンズＬを介して端部１５の上の点から目の
後部網膜Ｒ上に光が入射することはない。

以下の記載において、用語“ナイフエツジ”が
使用された場合には、３つの個別的な機能が言及
されていることを理解すべきである。第１に、光
源が存在する。第２に、光源は直線を定義する境
界、すなわちナイフエツジのターミネータに沿つ
て終了するということである。第３に、ナイフエ
ツジ・ターミネータはそれでもつて検知器要素へ
の光学路を画定するということである。ナイフエ
ツジ１５の下の照明された面は網膜Ｒ上に照明を
起生させる。第１Ａ図は、目Ｅが近視であること
を仮定している。レンズＬを介してのナイフエツ
ジＫの像面１８は目の網膜面の前方にある。この
像に沿つての点は目の網膜面上に照明された長円
形状２０を形成する。

観測者を点１６に位置させて、観測者をナイフ
エツジの頂部越えにのぞかせて、目の網膜上の長
円形領域２１から光を集光させる。照明領域２０
と領域２１とはオーバーラツプすることが理解さ
れるであろう。このオーバーラツプした領域は番
号２４で示してある。領域２４からの光線はレン
ズＬの部分に帰還され、それは観測者に対しては
照明される点１６に現われる。特に、この光はレ
ンズＬの底部からくるように見える。

第１Ｂ図は、レンズＬがどのように見えるかと
いうことの像を示したものである。レンズＬのこ
の像は、ナイフエツジ１５上方の点１６から帰還
する光２０の円内においてセクタ２４から帰還す
る光によつて照明された部分を示している。この
図はナイフエツジの特徴を表わしていることに注
意すべきである。この場合は、レンズＬが過剰に
正であり、目Ｅが近視であることを表わしてい
る。第１Ｂ図の直上に示した説明図第１Ｃ図は、
第１Ａ図におけるレンズLe及び／又はＣの過剰
な正の倍率をベクトルで表示したものである。

第１Ｄ，１Ｅ，及び１Ｆ図においては、遠視の
状態が示されている。ターミネータ１５で終端す
る照明された部分１４を有するナイフエツジＫは
光を角膜Ｃ及びレンズLeを介して目の網膜Ｒに
投射する。前に示した如く、焦点面１８′はこの
場合には網膜Ｒの後方にある。ナイフエツジの投
射源は光学的無限大にあるものと仮定してあり図
示していない。目から投射された光をとると、照
明領域１４の一点からの照明長円形２３が網膜上
に示される。ナイフエツジＫのターミネータ１５
の上方の点１６から観測することによつて、長円
形領域２５から光の集光が可能である。観測者は
領域２５の照明部分２３から帰還する光を見るこ
ととなる。

第１Ｅ図はレンズＬを示しており、いかにレン
ズＬが照明されて見えるかということを示してい
る。第１Ｆ図は、ベクトルでもつてレンズLe又
はＣの負の偏向を表わしている。第１Ｇ図は、レ
ンズＬと、ナイフエツジＫと，網膜Ｒのみを例示
的に示したものである。レンズＬは第１Ｃ図及び
第１Ｆ図と同様にベルトルで模式的に示してあ
る。第１Ｇ図において、レンズＬはエツジ１５に
傾斜して整合された倍率を有する交差円柱レンズ
である。このレンズは45゜〜135゜の子午線にそつ
ての非点収差を有している。レンズＬは子午線３
０にそつて正の倍率を有しており子午線３１にそ
つて負の倍率を有している。子午線３０及び３１
の夫々はナイフエツジＫのエツジ１５に対して
45゜の角度を有することが望ましい。又、子午線
３０及び３１に関し、これらの子午線の近傍にお
ける偏向倍率を示すことが可能である。例えば、
時計方向に順次進みながら説明すると、３時の位
置３２において、光は下方向に偏向される。６時
の位置３３において、光は右側に偏向される。９
時の位置３４において、光は上方向に偏向され
る。最後に、12時の位置３５において、光は左側
に偏向される。

次にこのようなレンズとナイフエツジＫとの作
用について解析する。ナイフエツジＫの上方を通
過するレンズの横方向半分における光はそれが観
測される検査中の目に偏光される。レンズＬの反
対側のセグメントにおける光は観測することが不
可能であるナイフエツジＫの中に偏向される。従
つて、網膜Ｒの像はナイフエツジＫのエツジ１５
と直角をなすターミネータＴを有する。レンズＬ
の１セグメントが照明される。レンズＬの照明さ
れた部分は３６で示してある。前述した如く、タ
ーミネータは鮮明ではなくむしろぼやけたエツジ
を有する。ここで、用語“ターミネータ”は、以
下に述べるような用法で用いられてるということ
に注意すべきである。

０〜90゜の非点収差を有するレンズＬの場合に
は第１Ｈ図を参照して理解することができる。即
ち、第１Ｈ図においては、ナイフエツジＫのエツ
ジ１５に垂直な子午線４０にそつて正の円柱が位
置されている。一方、負の円柱がナイフエツジＫ
のエツジ１５と平行な子午線４１にそつて配置さ
れている。網膜Ｒにおける像は照明された部分４
６を有すると共にナイフエツジＫと平行なターミ
ネータＴを有する。

第１Ｂ図及び第１Ｅ図を参照して、ターミネー
タＴはナイフエツジと実質的に同じ水平方向にあ
ることがわかる。そうであるから、ナイフエツジ
Ｋのエツジ１５に平行か又は垂直な軸に関する非
点収差は球状成分としては同一に表われるという
ことが容易に理解される。従つて、ただ１つのナ
イフエツジを使用するだけで、非点収差の一成分
のみを測定することが可能である。ナイフエツジ
に垂直な又は平行な非点収差の成分を測定するこ
とはできない。ここで言えることは、このような
測定で得られた情報は“二重子午線”倍率を表わ
すものだということである。このような測定が意
味を有する場合は、ナイフエツジＫに照合されて
エツジ１５に対して垂直なアライメントを有する
ということである。例えば、この点に関して米国
特許第4070115号（1978年１月24日）を参照する
とよい。該特許においては、異なつた角度を有す
るナイフエツジを使用して共通レンズをテストす
る場合について記載してある。

ナイフエツジテストを用い又直接に観測するこ
とによつて人間の目の網膜上に形成される特性光
パターンについて記述したので、次に遠隔検知す
る場合のナイフエツジ像を使用する場合に遭遇す
る問題について説明する。

特に、人間の目の網膜上になんらかの像を投影
する場合には、その像の強度は低くなければなら
ない。像が可視光スペクトル内にある場合には、
網膜上においてグレアの問題があることは明かで
ある。像が可視光であるか赤外光である場合に
は、目が焼かれないように像の強度は十分に低く
なければならない。光線は目の網膜Ｒ上にレンズ
Ｌでもつて合焦されるのであるから、投影された
光は低光レベルのものでなければならない。

目の光学計を使用して照明された網膜を観視す
る場合には、従来のクラシカルな対物屈折の場合
と同様に、かすかな像のみが見える。対物屈折機
を自動化する場合にはこのかすかな像を遠隔地で
検知せねばならない。更に、像のエツジ乃至は
“ターミネータ”は鮮明なものというのにはほど
遠いものである。そして、全体の像は重みをつけ
て位置させねばならない。このようなかすかな像
の投影に関連した問題について、以下詳述する。

第２図に図示した従来の装置につき説明する
と、第２図は低レベルの光検知器を図示したもの
である。XY面Ｐ上を移動可能な光源Ｓがレンズ
Ｌを介して感光面Ｄ上に像形成されている。感光
面Ｄは典型的には単一で連続した感光面であつ
て、光導電性又は光抵抗性のものが使用可能であ
る。通常、このような面は“共通”第１接続部５
０を有し、均等に離隔配置させた電極５１，５
２，５３，５４でモニターされる。端子５１乃至
５４は感光面Ｄの周囲の回りに対称的に離隔配置
されている。これら端子の各々は通常リード線に
よつて増幅器の入力端に接続されている。増幅器
５５は従来の構成のもので、電気的信号差を増幅
して５６においてＸ及びＹに比例した出力を発生
する。

第２図に示した実施例を極めて低い光レベルの
光源Ｓに適応した場合に問題が発生する。通常、
端子５１乃至５４の全ては、感光性物質からなる
単一で連続した導電層に接続されている。これら
全ての端子はそれらの間において実質的な導電性
を有している。光源Ｓの像の変位に比例して端子
Ｘ及びＹにおいて信号を発生させるためには、増
幅器５５によつて前記比較的低い抵抗及び高い導
電性のものを検知せねばならない。電気的端子間
に高い導電性が存在し、従つて低い抵抗が存在す
る場合には、その間にランダムに発生するエレク
トロンの運動によつてノイズが発生される。この
ノイズが増幅器５５で受けとられて増幅器の端子
Ｘ及びＹにおける出力と共に増幅されるとSN比
が減少する。光源Ｓの強度が減少すると信号は急
速に失われる。例えば、光源Ｓが検知器Ｄ上に
S′の箇所に結像している場合に端子５１，５２に
おける支配的な信号はノイズによつて失われてし
まうかもしれない。

従つて、解決すべき問題は、第１図に示した検
知器が低像強度レベルでノイズを発生する傾向を
抑圧することの可能な相補的光学系及び光検知器
を構成することである。以下２つの実施例につい
て説明する。これらの実施例の内の第１のものは
第３図に示してある。第３図において、プレート
Ｗは光学ウエツジのマトリクスで構成されてい
る。該マトリツクスは第１上面６０及び第２下面
６２を有する。理解を容易にするために、レンズ
Ｗはここでは複合構造のものとして示されてい
る。第１ルーフプリズム６４がレンズＷの中央に
位置されている。プリズム６４の頂部上に一様に
受けとられた光の動向を理解することは容易であ
る。その光の第１の部分は検知器セグメントD₁
及びD₂に向けられる。プルズム６４に入射する
光の第２の部分は検知器D₃，D₄に偏向される。

次に、外側のプリズム６５について説明する
と、このプリズム６５は一面のみを有するもので
ある。この面はプリズム６５の頂部に一様に入射
する光をセグメントD₁，D₂のみに偏向させる。
プリズム６５のどれ部分も検知器セグメントD₃，
D₄へ光を偏向させることはない。レンズＷの反
対端にあるプリズム６６は反対方向に向けて形成
されている。光源Ｓからプリズム６５を介して進
行する光は検知器セグメントD₃，D₄に入射され、
検知器セグメントD₁，D₂に光は入射されない。

次に、中間プリズム６７及び６８について説明
する。プリズム６７はセグメントD₃，D₄に傾い
てバイアスされた第１部分と、検知器セグメント
D₁，D₂に光を偏向されるべくバイアスされた第
２部分乃至はスロープとを有する。プリズムスト
リツプ６８も同様に構成されたセグメントを有す
るが、検知器セグメントD₁，D₂に対するよりも
検知器セグメントD₃，D₄に対してより好意的に
バイアスされて構成されている。ここでレンズＷ
の右側及び上部について検討してみよう。光はレ
ンズＷの右側部分に向つて偏向され、検知器セグ
メントD₁，D₂よりも検知器セグメントD₃，D₄に
より多くの光が照射される。レンズ部分６０の対
向エツジ上にある中間プリズム６９と７０につい
ても容易に理解することが可能である。プリズム
６９はセグメントD₁，D₂により好意的にバイア
スされた第１面を有しており、検知器セグメント
D₃，D₄へ光をより少く偏向すべくバイアスされ
た第２面を有している。プリズムストリツプ７０
は同様に構成された面を有しているが、検知器セ
グメントD₃，D₄に対するよりも検知器セグメン
トD₁，D₂により好意的にバイアスされて構成さ
れている。

ここでレンズＷの左側上部について検討する。
光はレンズＷの右側部分に偏向され、検知器セグ
メントD₃，D₄よりも検知器セグメントD₁，D₂に
より多くの光が照射される。レンズのセグメント
６２は同様な構造に構成されている。しかしなが
ら、この場合にはプリズムは左から右側に配列さ
れている。従つて、偏向は、一方においては、検
知器セグメントD₁，D₄と、他方においては、検
知器セグメントD₂，D₃との間で分割される。プ
リズムのマトリクスはプレートＷで形成されるの
で、マトリクスの各領域は上層及び下層プリズム
を形成している。これらのプリズムは、光源Ｓが
結像される箇所において比例的に検知器セグメン
トへ光を偏向させる。

検知器の残りの部分について説明すると、光源
ＳがXY面Ｐ内に移動可能に模式的に示してあ
る。この光源Ｓはレンズ８０を介して結像され光
源Ｓの像はプレートＷのS′に作られる。S′に結像
された像は上層プリズムストリツプによつて形成
される領域の一つと等しいか又はそれより大きい
ものと仮定した場合に、検知器セグメントD₁乃
至D₄への光の偏向はプレートＷ上の像S′の位置
に基いて重みがつけられる。プレートＷの下側に
レンズ８０′が設けられており、偏向された像を
検知面へリレーしている。このレンズ８０′を使
用することはオプシヨナルであつて必ずしも必要
なものではない。

検知器Ｄは通常光検知器であつて、光導電性セ
ル，ホトダイオード，ホトレジスタ，ホトトラン
ジスタ，その他光感受性検知体を使用して構成す
ることが可能である。特に、セグメントD₁，D₂，
D₃，D₄は全て光学的に分離されている。すなわ
ち、これらのセグメントは電気的に相互に分離さ
れている。各セグメントD₁乃至D₄はただ一つの
電気的接続部を有し、共通接続部と各セグメント
の電気接続部との間の電流はその特定の検知器セ
グメントに入射した光の量を表わす。好適実施例
においては、感光セルはアルミニウム表面上に接
着させたＰ及びＮ型のドープしたシリコン層を有
し、上下に適当な電気的接続部を有するものであ
つて、例えばユナイテツド・デイテクタ・テクノ
ロジ・カンパニ，アメリカ合衆国，カリフオルニ
ア州，カルバーシテイーの会社で製造されたもの
を使用することが可能である。増幅器５５は従来
の電流・電圧変換器及び増幅器である。

像S′がレンズＷに投射されると、マトリクス内
のプリズムセグメントによつて光は夫々の検知器
セグメントD₁乃至D₄へ比例的に配分される。増
幅し、当該技術においてスタンダードな論理回路
を使用することによつて、レンズＷ上の像S′の位
置Ｘ，Ｙを表わす信号が形成される。第３図に示
したＸ及びＹは検知器の境界に関して対角線にそ
つていることに注意すべきである。第２図に示し
た実施例の場合と異り、夫々の検知器は光学的に
独立したものである。各検知器はそれ自身開回路
を形成しているので任意の２つの端子間の抵抗は
基本的に無限大である。検知器上に照射された光
量のみが所望の比例的な電流を形成する。従つて
低レベルの光が入射したとしても、本発明の検知
器構成においては、基本的に、検知器セグメント
の電気的干渉によるノイズは存在しない。

次に、第４Ａ図について、好適なレンズアレイ
及び好適なナイフエツジについて説明する。ま
ず、第４Ａ図を使用して新しいレンズの構成につ
いて説明し、次いで第４Ｂ図を参照してレンズセ
グメントの各々の光学的特性について説明する。
第４Ａ図に示した如く、レンズＶは一連の並置さ
せた円柱レンズストリツプから構成されている。
正円柱レンズストリツプ８０の間に負レンズスト
リツプ８０が介装されている。これらのストリツ
プ８０，８１は交互に並べられており、レンズス
トリツプそれ自身は矢印８６と平行にレンズの幅
にそつて延在している。これらの並置関係に並べ
られたレンズは大略８８で示したレンズの最初の
半分を構成している。第２の後の半分のレンズ８
９は正レンズストリツプ８３と負レンズストリツ
プ８７とを互いに並置させて構成している。前の
場合と同様に、これら並置されたストリツプは矢
印８７と平行にレンズの幅に渡つて延在してお
り、残りの半分のレンズ８９を形成している。

理解されるように、ここに示したレンズは複合
構造を有するものである。実際には、円柱セグメ
ント８０，８１及び８３，８４の間の分割線は見
えない。通常、レンズ全体をモールド成形し、例
えばレンズプラスチツクの様な所望の形状に圧形
することが可能な一様の光学材料で構成する。前
の実施例の場合と同様に、この光学要素も一つの
平担面と、ここに記載した所望の偏向を有する反
対の複合面とで構成することも可能である。以
上、第４Ａ図に関してレンズの構成について説明
したので、次に、第４Ｂ図に関して下層のマトリ
クスの光学効果について説明する。

第４Ｂ図に示した如く、等しい倍率を有する２
つの円柱レンズを互いに直角に配設させて結合し
た場合に球状レンズと等価であるということを注
意すべきである。円柱セグメント８０，８３で構
成される第１のセグメントについて検討すると、
これらの交差させた円柱レンズの組み合わせによ
つて正の球状レンズ効果Ｃ＋が得られることがわ
かる。逆に、負の円柱レンズ８１，８４を交差さ
せた場合には、負の球状レンズ効果Ｃ−が得られ
ることがわかる。又、正の円柱レンズと負の円柱
レンズとを交差させて結合させた場合は全体とし
て円柱レンズの効果が得られることが容易に理解
される。このように、セグメント８０と８４とを
組み合わせた場合にはそれらが交差される交点に
おいて結合され交差された円柱レンズA₁が形成
される。同様に、負の円柱レンズと正の円柱レン
ズ８１，８３とを交差結合した場合には、結合さ
れた円柱レンズA₂が形成される。

ここで、再度、第４Ａ図にかえつて説明する
と、個別的なレンズセグメントの各々にラベルを
付すことが可能である。それらのセグメントは倍
率に応じてラベルを付すことが可能である。第４
Ａ図におけるパターンはくり返しパターンである
ので、マトリクスの小部分に付したラベルはレン
ズ全体に亘つてくり返される。第４Ｂ図につきさ
らに説明すると、個別的なレンズ要素を通過する
種々の平行光線が偏向されて示されている。これ
ら図示した光の偏向を使用してレンズ偏向のベク
トル的記述を行うことが可能である。図示したレ
ンズ偏向について説明すると、第４Ｂ図に示した
各レンズセグメントは図の角部に描いた矢印を有
していることがわかる。なお、この図はセグメン
トの領域の投影である。これらの矢印は作りださ
れた偏光を表わすものであることがわかる。これ
らの矢印は以下の説明において本発明で作り出さ
れた偏光を表わすものとして使用する。

次に、第５図について説明すると、点光源Ｓは
球状レンズＬを介して像面Ｄへ光を投射する。本
システム内の全ての点に対して、光は像面Ｄ上の
中心点S′へ再び投射する。レンズ要素Ｖを挿入す
る。プレート乃至はレンズＶを挿入すると、４つ
の並置されたレンズからなるマトリクスを有する
ことになる。第５図においては４つのレンズから
なるこのようなマトリクスのただ１つを示してあ
る。好適な実施例においては、このマトリクスは
何回もくり返される。夫々のセグメントに名称を
付すと、夫々正及び負の球状レンズに対してはＣ
＋，Ｃ−を付する。同様に、レンズの非点セグメ
ントに対しては記号A₁及びA₂を付する。

次に本システムの別の拘束条件につき検討す
る。全ての点ＳがレンズＬを介して結像され、点
S′上に収斂するわけであるが、レンズセグメント
Ｃ＋，Ｃ−，A₁，及びA₂の中立点を通過する光
線についてはどうなのであろうか。各場合におい
て、それらの光線は点S′に到達せねばならない事
がわかる。それでは、その他の光線はどのように
して偏光されるのであろうか。ここで、光の偏光
を記述するために第４図に関して開発したベクト
ル表示を使うこととする。このベクトル表示は中
立点周りのレンズの各々に対してなすことが可能
である。従つて、Ｃ＋レンズの遠隔セグメントの
各々において発生する現象について順次説明す
る。点１１４を通過するシステムの主光線を考え
た場合に、特別のレンズＶがない場合には該主光
線は点S′に投射される。しかしながら、球状レン
ズＣ＋の中心へ向つてベクトル的に偏向されるた
め、光線は点２４へ投射される。

正の球状レンズＣ＋と全く反対の点における解
析も同様に行うことが可能である。点S′へ垂直に
入射する光は偏光されて像面上の新しい点２５へ
投射される。同様に、プレートＶ上の点１１６に
対しては、像面Ｓ上の点２６へ偏向される。これ
は当初点S′へ向つていた光を偏向させたものであ
る。最後に、レンズＣ＋上の点１１７からは点２
７へ偏向される。次に、負レンズの場合について
説明する。負レンズＣ−は遠隔点１１５′を有し、
その点１１５′は点２５へ結像する。同様に、負
レンズＣ−は点１１６′と１１７′とを有し、これ
らの点は前述した如く点S′の周りに像を結像させ
る。この時点において、レンズA₁とA₂との非点
セグメントに関し、残りの２つの偏向のみが行な
われるということが理解されるはずである。即
ち、これらの偏向は夫々の角部におけるものであ
つて１１５″及び１１５である。これらの点に
おける光線は点２５へ偏向される。従つて、光源
ＳとレンズＬとの間に特別のレンズＶを挿入させ
た場合に光源ＳからレンズＬを介して投射された
光は焦点面Ｄ上に均等に分布した矩形の光パター
ンを形成する。焦点面Ｄ上のこの像は矩形形状を
有している。光源ＳをＸ及びＹ軸にそつて移動さ
せると、焦点面Ｐ上で矩形像が対応して移動す
る。

次に、第６図について説明すると、ここにおい
てもXY面内で移動可能な光源Ｓが存在する。光
源ＳはレンズＬを介して結像面Ｐ上に像を形成す
る。特別のレンズ要素Ｖは４つのセグメントから
なるマトリクスの場合について説明したように、
矩形の境界の中に光を閉じこめた偏向パターンを
形成する。前述した如く、レンズＶはレンズＣ
＋，Ｃ−，A₁，A₂に分割されており、今度の場
合にはマトリクスは４つ以上のセグメントから構
成されている。図面が複雑化することを避けるた
めに、代表的なレンズセグメントの各々のいくつ
かについてのみ適当な表示、即ちＣ＋，Ｃ−，
A₁，A₂を付してある。

第６図につきひき続き説明すると、ここにおい
てもレンズの全てのセグメントは矩形のパターン
で光を投射している。前述した如く、光は４つの
点１２４乃至１２７で区画された正方形の境界内
に投射される。前に述べた場合と同様に、平行移
動が起ると、このような平行移動は境界１２４乃
至１２７で形成された全体の正方形像を偏向させ
る。

レンズ要素を横切つて種々の配列でもつてナイ
フエツジを配設した場合について説明する。第７
図に示した如く、光源ＳはレンズＬを介して結像
面Ｐに像を形成する。ここにおいても特別のレン
ズＶを挿入してあり、このレンズは第６図に示し
たものと同様な形状を有している。しかしなが
ら、この場合には、レンズ要素を横切つて位置
K₁，にナイフエツジが配設されており、限定的
な開口を形成し、該開口を通して光源Ｓからの光
がレンズＶを介して通過され、従つて結像面Ｐ上
にレンズＬによつて像が形成される。

以下に更に詳細に説明する如く、レンズＶ上に
設けるナイフエツジ開口は２つの条件を満足する
必要がある。第１に、開口のエツジは特別のレン
ズＶを構成する４つの要素のタイプ（Ｃ＋，Ｃ
−，A₁，A₂）の各々の等しい部分を横断する必
要があるということである。第２に、開口のエツ
ジはマトリクスのレンズ要素の境界に対して特別
の傾斜でもつてレンズＶを横切つて配設されねば
ならず、これらの境界と平行になつてはならない
ということである。特に好適な実施例としてはこ
の傾斜が２：１の割合であることである。この好
適な傾斜は第７図に示してある。図示したナイフ
エツジが水平方向に配設された２つの要素を横切
る場合に、該ナイフエツジは垂直方向に配設され
た一つのエレメントを横切る。その他の特別の傾
斜をａとｂとで表わすと、所望の効果が得られる
場合は、Ａが奇数でＢが偶数の場合、又はＢが奇
数でＡが偶数の場合のみであつて、この場合にＡ
とＢとは整数を表わす。

ナイフエツジK₁はレンズA₁上の点１３５上を
通過し、かつレンズＣ−上の点１３６を通過す
る。第５図の実施例から理解される如く、これら
の２つの点において、結像面Ｐ上に夫々の点１２
５，１２６が結像される。それでは点１３５と１
３６との間の中間点例えば点１４０，を通過する
光線の結像はいかになされるのであろうか。点１
４０は負円柱レンズＣ−の周辺エツジであるから
この問題は簡単である。すなわち、完全に負の偏
向が行われて正方形の周辺における点１５０に結
像する。従つて、点１３５から点１３６へのナイ
フエツジを横切つて順次通過する平行光線の場合
には、これらの光線は線１２５，１２６にそつて
結像される。

次に、ナイフエツジK₂の場合で左側から右側
へ通過する場合には、偏向は同様のベクトル解析
を重ね合わせることによつて理解することが可能
である。ナイフエツジK₂の左端のエツジ上の点
１４１から初めるとすると、この場合には正の球
状セグメントＣ＋の中央にあるということが思い
起こされる。偏向はベクトル的に該要素の中立部
分に向つて分布している。この場合には点１５１
への光の投射が行われる。点１４２においてナイ
フエツジK₂に入射する光の場合には、この点が
正の球状レンズの上部セグメントにあるので、偏
向は下方向で該レンズの中立点に向い、その結果
点１５２に光が投射される。点１４３において
は、光は２つのレンズ要素の間の境界に投射し、
ここにおける境界は完全に負のレンズＣ−のそれ
である。この完全に負のレンズは点１４３に入射
する光を点１５３に投射させる。点１４４におい
て、ナイフエツジK₂は負レンズの中立部分を通
過する。従つて、該中立部分を通過する場合に光
は正方形の中心である点S′に入射する。最後に、
点１４５を通過する光は正方形のエツジにある点
１５５に入射する。その結果、図示した如くジグ
ザグパターンの軌跡K₂′が描れる。

次に、ナイフエツジK₃をかすめて通る光線の
軌跡について検討してみる。ナイフエツジK₃は
点１４６から始まつている。点１４６は正球状レ
ンズＣ＋の一部であつて、結像面Ｐ上の点１５６
に投射される。点１４７において、光線は正の球
状レンズＣ＋と負の球状レンズＣ−の角部にあ
る。第５図に示した場合の理屈と同様に点１４７
から投射された光は結像面Ｐ上において点１２７
に投射される。点１４８からの光も同様に投射さ
れる。負レンズ要素の周囲における光は点１５８
に投射される。而して、点１５９からの光は点１
５９に偏向する。

以上の如く、ナイフエツジK₁，K₂及びK₃から
の光線の軌跡について説明した。次いで、同様な
方法でより複雑なアレイからの光線の軌跡につい
て考察する。この場合は第８Ａ図及び第８Ｂ図に
図示してある。第８Ａ図に示した如く設けたナイ
フエツジの偏向は、第８Ｂ図の正方形の像軌跡と
して表わされる。ここにおいては、光源Ｓとレン
ズＬは省略してある。第８Ａ図に示した如く、ナ
イフエツジがレンズ要素Ｖを横切つて設けてあ
り、第８Ｂ図に示す如くその結果得られる軌跡パ
ターンを示してある。

点１８０，１８１，１８２，１８３，１８４で
画定されるナイフエツジの場合には、軌跡（トレ
ース）は急速に発生される。点１８０に注視する
と、この点は正球状レンズのエツジにあることが
分かる。面Ｖが存在しない場合には、図の中心で
ある点１９５に偏向されるものであり、又レンズ
要素によつて対角線に沿つてベクトル的偏向を受
けるので、点１９４に到達することが容易に理解
される。ナイフエツジに沿つての点１８１に注視
すると、点１８１は負円柱レンズのエツジの１部
である様に見える。この点は負レンズＣ−の中立
セグメントから水平方向に位置されている。従つ
て、光線は点１９１に投射される。同じ理屈によ
つて、点１９０と１９１との間の光線は線１９０
と１９１とを結ぶ直線に沿つて投射される。

点１８２からの光線は上部右角の点１９２に投
射される。該光線は元々点１９５に向けられてい
たものであり、かつそれはレンズＣ＋のエツジに
あるので、図においては上部右角に投射される。
点１８３からの光線は、点１８１からの光線と同
じ点に投射される。点１８３は正球状レンズのエ
ツジにあり、かつ正球状レンズは左側に向けられ
ているので、左側の境界への偏向が行なわれる。
最後に、点１８４からの光線は点１９４に投射さ
れるが、この点は点１９０と同じである。

以上の如く、レンズの対角線上の点を横切るナ
イフエツジに沿つての光線は常に“Ｖ”字状にプ
ロツトされる。特別のレンズＶのセグメントの中
立点を介して通過する光線について検討する。こ
の軌跡は、１８６，１８８，１８５，１８９，１
８７，１８８′，１８９′を通過する線に沿つてプ
ロツトしてある。

第１に、点１８５における光線の場合は容易で
ある。この場合には、光線は偏向されない。点１
９５に投射される場合には偏向は起こらない。第
８Ａ図のレンズ上で点１８６に入射する光線は正
球状レンズのエツジに投射される。このエツジに
投射されると、第８Ｂ図に示した点１９６に偏向
される。同様に、点１８８に入射される光線は負
球状レンズのエツジに投射される。この負球状レ
ンズは第８Ｂ図の点１９８にプロツトさせる。同
様に、点１８９における光線は負レンズの反対側
エツジに投射される。この光線は該レンズの中立
点１９５を通過した後に点１９９に投射される。
従つて、ナイフエツジが負レンズＣ−を横切るに
つれ、点１９８から１９５へそして最終的に点１
９９への直線偏向が得られる。点１８７におい
て、正球状レンズのエツジに該当する。これは、
第８Ｂ図に示した如く、点１９７へ偏向させる。
点１８８′における光線は正球状レンズのエツジ
に入射する。点１８８′から点１８９′へナイフエ
ツジをトラバースさせる場合に、レンズの中立点
１９５を通過せねばならない。点１８８′からは
左側エツジ１９８′を投射され、点１８９′からは
右側エツジ１９９′に投射される。従つて、以上
の結果、直線で形成され大略数字の“８”の様に
見えるパターンが得られ、この軌跡が繰り返えさ
れる。これは直線で描かれたリサージユ図形に似
ている。

第８Ｂ図はバツクグラウンド上に描かれてい
る。このバツクグラウンドは、水平軸Ｘと垂直軸
Ｙとを有する。この図は境界１００，１０１，１
０２，１０３に沿つてプロジエクトしている。各
線は該図の夫々の象限内に軌跡を描いている。こ
れらの象限には、夫々、１０４，１０５，１０
６，１０７と番号を付してある。興味あることで
あるが、各象限内へのナイフエツジの投影から得
られる線の長さは等しい。それは直線的長さが等
しいということである。又、重心の符号も等し
い。特に、像の全ての部分における線セグメント
の重心は点１９５に関し対称になつている。

次に、第８Ｃ図に関し説明すると、第８Ｃ図は
検知器上に重畳させた第８Ｂ図のマトリクスの図
を示している。検知器は光学的に独立した象限
D₁，D₂，D₃，D₄を有している。これらの象限の
各々は、夫々のナイフエツジで形成される偏向パ
ターンを有する境界正方形と略々同じ面積を有し
ている。この時点で、第８Ｃ図内の像は対角線１
１０に沿つて上部左側に移動されている。前述し
た如く、検知器セグメントは光学的に独立してお
り、分割線１１４，１１５に沿つて分離されてい
る。

比例的関係で像の偏向を測定する為には、与え
られたナイフエツジから切断された線の量が常に
検知器セグメントD₁乃至D₄の各々に比例的に分
布されていることが必要である。この比例的分布
は、発生した変位量及び方向に等しくなるべきも
のである。従つて、変位が対角線１１０に沿いか
つ平行なものである場合には、夫々の検知器セグ
メントD₂及びD₃は夫等に投射される光量が等し
くなつている。この場合、これらのセグメント間
の信号には差異がなく、対角線１１０に沿う変位
以外の変位を表わすことはない。

第８Ｃ図には、点１８０，１８１，１８２，１
８３，１８４のナイフエツジの軌跡が示されてい
る。図から明らかな様に、検知器セグメントD₁
及びD₃に現われる光の線の直線的長さは等しい。
一方、セグメントD₂とD₄とに現われる光の線の
直線的長さは等しくない。その差は対角線１１０
に沿つて発生するので変位に比例する。点１８
６，１８８，１８５，１８９，１８７，１８８′，
１８５，１８９′で示されたナイフエツジのプロ
ツトは同様の結果を生じ、即ち、検知器セグメン
トD₁とD₃とに存在する光の線の量は同じである。
一方、検知器セグメントD₂とD₄とに存在する光
の線の量は異なつており、その差は前述したもの
と同じ量である。

別の対角線１１１に沿つての変位も同様の結果
を生じる。更に、任意の方向における変位も上述
した規則に従うことが判明した。即ち、任意の対
向する象限間に存在する光の線の量における差は
変位に比例している。実にこの結果が、本検知器
でもつて光学的に独立した検知器セグメントを使
用して低レベル光源の検知を可能とするものであ
る。重心１９５又はS′は、検知器セグメントの
各々で受光された光量における差に応じてその変
位を追従できる。従つて、リニアな出力を得るこ
とが可能である。

レンズ要素を介して無限大の数のナイフエツジ
又は狭い帯域の光を通過させると、その結果とし
て、レンズ要素と同一形状の境界内に均等に分布
した光の斑点が形成される。この光の斑点は、か
すかで、測定された像内の全ての点光源の共役像
である。各々が正方形内に取り囲まれたこれらの
分布した共役像の和を利用すると、検知面に入射
した場合にかすかな遠隔像の重心に関するＸ及び
Ｙの位置を読み取る極めて有用な検知像が得られ
る。本検知器が特に有用であるということは、か
すかな像の重心を認識可能であるということであ
る。

以上、レンズ要素の構成と該レンズ要素内で用
いられる偏向について説明したので、次に第９図
に示した装置に付いて説明する。第９図に示す如
く、光源ＳがXY面Ｐ内に設けられている。光源
ＳはレンズＬ及びレンズ要素Ｖを通過して光を投
射させる。レンズ要素Ｖは光像を光学的に独立し
た象限D₁乃至D₄を有する検知面Ｄに投影させる。
第９図に示した実施例においては、光源Ｓは面
XYの上部右側の象限を照明する。低レベル強度
像がレンズＬと特別のレンズＶとの結合体を介し
て光源Ｓから投影される。特別のレンズＶはナイ
フエツジK₁乃至K₄で囲繞されている。これらの
夫々のナイフエツジは全て前述した透明なレンズ
Ｖに不透明なターミネータを確立している。

光源ＳがレンズＶとナイフエツジK₁乃至K₄と
を通過して光を投射した場合に２つの光学効果が
存在する。第１に、光学的に独立したセグメント
D₁乃至D₄を有する検知面Ｄに投影されると、ナ
イフエツジは照明を有する正方形の側部とある角
度関係を有する。第２に、像上の任意の点からの
光は均等に分布した正方形の像を形成し、この均
等に分布した正方形像は面Ｐにおける光源Ｓの平
行移動に伴なつて検知器セグメント上で平行移動
する。従つて、光源Ｓが第５図内の光源Ｐの上部
左側象限に移動すると、正方形の光斑点はXY面
と相対的に下部左側に移動する。XY面と相対的
に下部左側に移動すると、第９図の検知器は、第
１図に示した増幅器の様なスタンダードな回路に
接続されると、XYの位置を読み出す。

然しながら、像の特性から、エツジの方向と座
標の方向とが異なるであろうから、座標変換を行
なう必要がある。この様な座標変換は周知である
から、本明細書では説明を割愛する。

本レンズ要素は、ナイフエツジを介して目から
又は目へ光を投射したり受光したりする為に使用
すると予期しない結果を生ずることがある。第１
０図は、近視眼の目にナイフエツジテスト装置か
ら光を投射した状態を示している。第１１図は、
光が合焦されるといかに変位を増大させる信号が
発生されるかを示している。第１Ａ図に示した目
の場合においては目は近視眼であつたことを想起
するであろう。第１１図では、ナイフエツジＫか
ら通過される一連の光線について順に考慮するこ
とが可能である。ナイフエツジから通過されてく
るこれらの各光線は最初にレンズＶを通過せねば
ならない。レンズＶを通過する際に、夫々の左か
ら右への原点に依存する光線は、レンズＶの頂点
でナイフエツジレンズセグメントA₁，Ｃ＋，Ｃ
−，A₂を左から右へ掃引する。

第１０図では、第１図に示した近視眼の目に関
するナイフエツジテストの概略を示してある。こ
の図は網膜上に形成されたむしろ不明瞭な像の現
象を示してある。ターミネータ２５１下方の部分
２５０で照明されたナイフエツジＫは近視のレン
ズＬを介して結像される。従つて、目Ｅの近視的
欠陥によつて、網膜面Ｒの前方にナイフエツジ像
K′を結像させる。

ナイフエツジターミネータ２５１の像が目の上
の３つの点を介して投射された場合について考察
する。第１に、目の中央部分２６２を介して投射
されると、照明されたナイフエツジ２５０は拡大
された照明領域２６２′を介して網膜上に投影さ
れる。第２に、同一のナイフエツジが目の上の点
２６１を介して投影される場合には、付加的な拡
大領域２６１′を介して投影される。最後に、点
２６３を介しての投影は拡大された像２６３′を
形成する。従つて、全体像は目の拡大領域に亘つ
て広がる。この目の拡大領域は、ナイフエツジ像
形成の制限に基づき、ナイフエツジターミネータ
２５１の頂部越えに観視せねばならない。これは
ターミネータ２５１の直上部である。

点２６１からナイフエツジ像へ及びそれを越え
て目の網膜へ到る直線を引くと、観視可能な網膜
面の部分のターミネータを確定することが可能で
ある。ナイフエツジを越えて観視した領域のター
ミネータを構成すると、ターミネータの像を２５
２′に投影させることが可能である、ターミネー
タ像２５２′を介して点２６３から網膜へ到るタ
ーミネータを構成することによつて窓が形成さ
れ、該窓を介して網膜上に投射される光がナイフ
エツジＫを越えて直接的に帰還することが可能で
ある。網膜上の像のターミネータは不明瞭で焦点
が合つていない。中間に介在される光学系によつ
て近視の目に補正を施すと、ナイフエツジの像
K′は目の網膜Ｒに近接する。この様に、目の網
膜Ｒに近接すると、ターミネータが鮮明になる。
ターミネータが鮮明になると、移動レンズを使用
して目に光を投射させると共に目から帰還する光
を受けることによつて像ターミネータの鮮明度を
向上させるという予期しない結果が得られる。

セグメントA₁，Ｃ＋，Ｃ−，A₂の夫々に遭遇
すると、第８Ａ図及び第８Ｂ図に関し記載したパ
ターンでナイフエツジの直上部を通過する光が偏
向される。その際、光は目ＥのレンズＬ上に正方
形パターンを形成せんとし、最終的に目の網膜Ｒ
に進行してそこで近視状態が示される。レンズ要
素Ｖの如き特別の要素を介して行なつたとして
も、ナイフエツジテストは１つの共通事項を有し
ている。それは、通常の屈折誤差状態において
は、ナイフエツジから帰還する光は、常に、その
光が最初に射出した光領域に直接隣接したスポツ
トに帰還するということである。従つて、図示し
た場合においては、ナイフの照明されたエツジ
（第１１図における逆のエツジ）から射出した光
はナイフエツジＫのＣ＋の直上部の位置に帰還す
る。その際に、光は特定のレンズセグメントA₁，
Ｃ＋，Ｃ−，A₂を通過する。

第１１図に示した近視状態に付き更に検討する
と、領域２４′に入射する光は目ＥのレンズＬを
介して照明された領域２４から帰還する。該光は
帰還すると再び上方向に偏向する。かくして上方
向に偏向して、検知器に到達する。特別のレンズ
Ｖを介して目ＥのレンズＬに光が通過されると２
つの効果が発生される。第１に、レンズＶの要素
で上方部分２４′以外の任意の目の部分に偏向さ
れた光線は絶対に観視されない。従つて、ナイフ
エツジの頂部を越えて目Ｅから帰還する全受光量
は減少され、目の上方部分に投射された光線のみ
が帰還する場合に受光量が向上される。

第２に、目のナイフエツジテストにおいては、
光線が目の正反対の対向部分から帰還するので、
光線が目から帰還されて受光された場合により大
きな総合的偏向を有する。従つて、偏向が増加さ
れコントラストが増加された像が得られる。

この点に関する本発明の特徴を理解する別の方
法として、ナイフエツジを順次左から右へ移動し
て射出する平行光線の場合について解析する。特
別のレンズ、即ち“揺動プレート”Ｖを通過した
後に、全ての平行光線は、前に図示した如きパタ
ーンに分布される。目Ｅの上方部分に分布された
パターンの部分のみが、帰還した場合にナイフエ
ツジＫの頂部に沿う対応した点で観視される。更
に、帰還される部分は目の下方セグメント２４か
ら帰還され、通過する際にナイフエツジＫによつ
て上方向に２回目の偏向が行なわれる。この２回
目の偏向によつて、第１２図に示した如き光検知
器で受光された場合に、結果として得られる像を
解析する上で光線の変位を増大することによつて
増大したコントラストが与えられる。

他の光学的欠陥によつて目から帰還された像の
解析も同様である。各々の場合に、ナイフエツジ
テストで受け入れられる光がある部分から目の中
に投射され、それと正反対の部分から射出され
る。従つて、上述した増大偏向機能は全ての視力
欠陥について有効である。例えば、第１Ｅ図に示
した様に“遠視”の場合には、レンズの下方部分
２３′に入射した光は上方部分２３から射出され
る。第１Ｇ図に関しても同様に、レンズＬの左側
部分３６′に入射する光は領域３６から射出され
る。この場合の結果として得られる増大した偏向
は同じである。

第１２図は、本発明の特別のレンズＶを検知器
開口２００に位置させた状態を示している。開口
２００は４個の対のナイフエツジで囲繞されてお
り、夫々のナイフエツジ対はＡ，A′，Ｂ，B′，
Ｃ，C′及びＤ，D′で示してある。検知器開口２０
０の周りの正方形パターン内に位置させたこれら
のナイフエツジを観察すると分かることである
が、発光開口Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤのみが検知器開口
２００に直接隣接している。開口２００に隣接し
たエツジを有するこれらの光源は前述した４個の
ナイフエツジを形成する。

網膜反射に加えて、検知器D₁に帰還する角膜
反射及び虹彩反射が存在する。検知器開口の１側
のみを照明すると、１個のナイフエツジのみが検
知器セグメントD₁，D₂，D₃，D₄で受光された線
に重みをつける効果を有する。従つて、ナイフエ
ツジを対で照明するのが良い。故に、ナイフエツ
ジセグメントＡが照明されると、セグメント
A′も照明される。セグメントA′に関し説明する
と、それは光要素Ｃで形成されるナイフエツジか
らある距離離隔されている。セグメントA′は検
知器開口２００から要素Ｃの幅の分だけ離隔され
ているので、網膜ナイフエツジ効果によつて光線
A′からは殆んど光が帰還されない。ここに帰還
される光は、例えば角膜反射、虹彩反射等の他の
反射源からの光である。ナイフエツジから目に、
そして目から検知器に光をリレーさせる為に、光
源と目との間にレンズ２０３を設けても良い。

図示した光源Ａ，A′の組み合わせが像の全体
的な変位に重みを与えないことを確保する為に、
両方の光源には受光開口２０１の中心に関し対称
になる様な特性が与えられている。その為に、光
源Ｃには光源C′よりも多少大きな強度が与えられ
ている。この強度は、点２０１から光源Ｃへの距
離の積が点２０１から光源C′への距離の積に等し
くなる様に設定される。勿論、光源Ｂ，B′；Ｃ，
C′；及びＤ，D′にも同じ照明構成が使用されてい
る。

目Ｅへの像のリレーがレンズ２０３を介して行
なわれている状態が示されている。リレーシステ
ムは単に模式的に示してあるに過ぎない。任意数
のリレーシステムを使用可能である。光源Ａ乃至
D′の各々はレンズの１部で被覆されている。好
適には、円柱レンズには他の光学系と結合され
て、ナイフエツジが目Ｅの網膜Ｒに投影される様
な焦点距離が与えられる。目Ｅの網膜Ｒのかすか
な像から帰還する光はレンズ要素Ｖ，検知器開口
２００を通過し、検知器セグメントD₁乃至D₄に
到達する。

第１３図には、本発明の目の検査装置に使用す
る対物屈折装置の好適実施例を示してある。この
実施例によれば、揺動プレートＷが検知器開口２
００のみならず、光源の各々の上に載置されて設
けられた状態を示してある。各ナイフエツジから
の偏向は第１０図に示した様に行なわれる。従つ
て、４個のナイフエツジの各々は目に結像された
光学パターンを有し、光学エツジの各々は、前述
した方法で、検知器セグメントD₁乃至D₄へ光を
通過させる。従つて、ここにおいて、プレートＷ
は、目に光を投射するナイフエツジの部分、目か
ら光を受光するナイフエツジの部分、又はその両
方（第１３図に図示した如く）の何れか１つの上
で動作可能である。

本発明の開発において、驚ろくべき事柄を見い
出した。即ち、本発明を実施するに当り、交差さ
せた円柱レンズで構成された任意の光学要素が十
分に使用可能だということである。この場合に、
交差シリンダレンズは、円柱レンズを任意に繰り
返し結合させて形成することが可能で、例えば、
円柱レンズの正と正、負と正、正と負、及び／又
は負と負を組み合わせて形成することが可能であ
る。特に、負レンズで構成されたマトリクスが好
適であり、又、特に、該マトリクスをナイフエツ
ジに関しランダムパターンに配置するのが好適で
ある。

光を分布させる為に他の光学表面も用いること
が可能であることが分かつた。光が中央検知器位
置から総ての検知器象限にわたつて均等に分布し
ており、光が検知された像の移動と共に検知器の
セグメント間で比例的に移動する限り、多数の偏
向面を有する光学要素を使用することが可能であ
る。光学系（オプテイツク）という用語は、ここ
においてはミラー及びレンズの両方を包含するも
のとして使用している。又偏向（Deflection）と
いう用語は屈折と反射との両方をを包含するもの
として使用している。使用可能な別の種類の表面
の例としては、シリンダやランダムに整列させた
ピラミツドやその他類似のものを偏向面として使
用することが可能である。

第１４Ａ図は、負レンズを使用した場合を示し
ている。第１４Ａ図においては、第４Ｂ図に示さ
れた表示方法と同様の表示方法を使用してレンズ
表面を図示してある。しかしながら、矢印３０１
−３０４は規則的に配置したレンズ要素の各々の
光学セグメントの各々の部分において光の偏光を
示すものである。前と同じように、レンズ要素は
Ｃ＋，Ｃ−，A₁，A₂で示してある。これらレン
ズ要素の各々について検討すると、各要素Ｃ＋，
Ｃ−，A₁，A₂の隣接する象限に関しては、隣接
する象限に入射される光の総ては同一の検知器象
限に向けられるということが分かる。従つて、要
素Ｃ＋の下部左側の象限，要素A₁の上部右側の
象限，要素Ｃ−の上部左側の象限，及び要素A₂
の下部左側の象限に関しては、これらの要素に入
射される総ての光は同一の方向に偏向される。更
に、隣接する象限は一体となつてレンズ要素の
各々と均等であり、偏向を示す矢印３０４の周り
に画定された境界を有する領域を確立する。この
共通偏向の領域は図中に斜線で共通に示してあ
る。その斜線領域に入射する総ての光は検知機の
象限D〓に向けられる。

同様に、矢印３０３で示した如く、総ての光は
象限D〓に向けられ、矢印３０２に関しては、そ
の象限内の総ての光は象限D〓に向けられる。従
つて、レンズ要素Ｃ＋，Ｃ−，A₁，A₂の各々と
同じ寸法形状を有するレンズマトリクスの領域か
らは、隣接する象限に入射する総ての光は同一の
検知象限に入射される。総て同一の倍率を有する
レンズ要素での光の迂回を使用して低光レベル像
の変位を検知することが可能である。特に、正の
円柱レンズ，負の円柱レンズ，又は反対の全体的
な交差円柱配列の非点レンズ要素を使用して本発
明で使用すべき光学変位を発生させることが可能
である。

第１４Ｂ図は負のレンズ要素を使用した場合の
実施例を示している。図示した如く、一連の負の
レンズ要素Ｃ−を夫々並置関係に設けてある。レ
ンズ要素Ｃ−は更に象限に分割することが可能で
ある。これらの象限は前述した検知器の象限の場
合と同様の表示方法に従つて反時計方向に符号を
つけていくと、副象限Q₁は光を大略10：30の反
時計方向位置に偏向させ、副象限Q₂は光を８：
30の反時計方向位置に偏向させ、副象限Q₃は光
を４：30の時計方向位置に偏向させ、副象限Q₄
は光を１：30の時計方向位置に偏向させる。検知
器セグメントQ₁に入射する総ての光は検知器象
限D〓へ向けられ、検知器セグメントQ₂に入射す
る光の総ては検知器象限D〓へ向けられ、検知器
セグメントQ₃に入射する光の総ては検知器象限
D〓へ向けられる。

第１４Ｂ図について更に説明すると、２対１の
傾斜で設けられたナイフエツジK₁は検知器の総
てのセグメントを通過する該ナイフエツジの等し
い部分を有している。例えば、ナイフエツジK₁
に関し、該ナイフエツジの等しい直線部分が各レ
ンズ象限によつて特定の検知器セグメントに偏向
されている。例えば、第１４Ｂ図を第１５Ａ図と
比較してナイフエツジK₁を左から右に検討する
と、ナイフエツジの第１の部分は検知器象限D〓
へ偏向される。ナイフエツジK₁の第２の部分は
検知器象限D〓へ偏向され、ナイフエツジK₁の第
３の部分は検知器象限D〓へ偏向され、ナイフエ
ツジK₁の第４の部分は検知器象限D〓へ偏向され
る。従つて、ナイフエツジK₁の等しい部分が異
なつた検知器象限に進行する。

前述した如く、本発明の検知器によつてかすか
な像を検知する為には２つの規則を守らなければ
ならない。これらの規則の第１のものは、中心を
合わされた像が検知された場合には、光が総ての
象限にわたつて等しく分布されるということであ
る。第２の規則は、像が変位した場合には検知器
象限に重みを付けられた光が入射するということ
である。従つて、光の変位の表示は特定の検知器
象限における光の分布で与えられる。しかしなが
ら、実際においては第１４Ｂ図に示した通常のレ
ンズ要素においてはあてはまらない。このように
光学的に独立したセグメントに入射する光量を直
接的に検知する代わりに、或る位置における電流
を総ての４つの象限で受光した総合的な光信号と
比較して各箇所における電流を区別することが必
要である。この点に関する本発明について第１５
Ａ乃至１５Ｃ図を参照して説明する。又、多数の
要素の上をナイフエツジが通過する場合に、レン
ズマトリクスに関してナイフエツジを斜めに配列
することによつて臨界性が減少されるということ
が分かつた。第１４Ｃ図にこのようなナイフエツ
ジの配列を図示してある。上述した如く、ナイフ
エツジが配置された場合には２つのことが守られ
ねばならない。第１に、開口のエツジはレンズ要
素のセグメントの各々の等しい部分をトラバース
し、ナイフエツジの等しい部分からの光は総て別
個の検知器象限に向けられるようにしなければな
らない。第２に、ナイフエツジはレンズ要素の境
界に関して或る傾きをもつてレンズを横断するよ
うに配設されねばならずこれらの境界と平行でで
あつてはならないということである。前述した如
くこの最も好適な傾きは２対１のものであつて、
この場合には境界が４つの別個独立の要素の少く
とも１組をトラバースしなければならないという
条件を満足している。

ここに図示したレンズ要素は通常の並置関係の
パターンでこれらの要素を縦列横列に並べた場合
を示してあるが、ナイフエツジを縦列横列と整合
して位置させること、又はこれらの縦列横列に正
確に傾斜させて形成した検知器の構成において
は、信頼出来る像変位の測定が行なわれないこと
が分かつた。第１４Ｃ図において、ナイフエツジ
は多数の個別的な要素をトラバース可能であり上
述した避けるべき水平配置を得ることが可能であ
る。特に、並置アレイにおいて多数の要素が設け
られており、ナイフエツジの角度はナイフエツジ
を動作不能とすることなしに個別的なレンズ要素
の縦列及び横列の軸に更に近接させることも可能
である。

更に、第１７図に示した如く、レンズ要素は並
置ランダム配列とすることも可能である。このよ
うなランダム配列においては各ナイフエツジに対
して多数のレンズ要素を使用しており、全体像の
重みに応じて象限の各々に同じ比例関係でもつて
光の分布が近似的に得られる。この様な構成にお
いても正確な測定を行うことが可能である。

第１５Ａ図は、第１４Ｂ図に示したものと同様
なレンズ要素を横切つて設けたナイフエツジK₁
に関する象限上に投射されたナイフエツジ照明を
有する検知器象限を示したものである。夫々の検
知器象限は反時計方向に進んで、セグメントD〓，
セグメントD〓，セグメントD〓，セグメントD〓を
有する。同様に、ナイフエツジK₁は順番にセグ
メントD〓，D〓，D〓，D〓を夫々ななめに横切つ
ている。これらの検知器象限はナイフエツジから
の投影された像よりも大きいということがわか
る。特に検知器面積が像の寸法の４倍であること
が好適であり、その場合には感光面をこえての像
の遊動に起因する信号の不均衡を防止することが
可能である。

像がＸ方向に変位して第１５Ａ図に示した形態
から第１５Ｂ図に示した形態に変つた場合におも
しろい結果が発生する。即ち、単にＸ軸方向に移
動するだけでは、検知器セグメントD〓＋D〓又は
D〓＋D〓におけるナイフエツジの量は不変であ
る。しかしながら、検知器セグメントD〓＋D〓又
はD〓＋D〓に関しては事情が異る。例えば、検知
器セグメントD〓におけるナイフエツジK₁の長さ
は減少する。その分のナイフエツジはその代りに
セグメントD〓に表れる。

一方、第１５Ａ図に示した形態から第１５Ｃ図
に示した形態へ像がＹ方向に移動した場合にもお
もしろい結果が発生する。特に、単にＹ軸方向に
移動した場合には検知器セグメントD〓＋D〓又は
D〓＋D〓におけるナイフエツジの量は不変であ
る。しかしながら、検知器セグメントD〓＋D〓又
はD〓＋D〓に関しては事情が異る。第１５Ａ図の
形態から第１５Ｃ図の位置に移動する間に各象限
における光量は非線形変化をする。第１に、その
ような運動の第１の部分において、ナイフエツジ
K₁の全てが象限D〓を通過するまでは象限D〓にお
けるナイフエツジの量は減少する。この運動が発
生すると、ナイフエツジは次に検知器象限D〓を
通過する。その場合には検知器象限D〓にはもは
や光の現象は起らない。即ち、各象限を個別的に
見た場合にはＹ方向に変移した場合には非線形性
が介入する。しかしながらＹ方向への平行移動に
おいてD〓＋D〓又はD〓＋D〓の和は線形的な変化
をする。

全受光量の総和をある象限で受光した光と区別
することによつて、Ｘ及びＹ方向における変位に
応じた信号を得ることが可能である。例えば、変
位がＸ方向に発生した場合に、次式を使用してＸ
方向における変位に関する信号を得ることができ
る。

D_X＝｛L_I−L〓−L〓＋L〓／L〓＋L〓＋L〓＋L〓｝ 同様に第１５Ｃ図に示した如く、Ｙ軸にそつて
の変位においては非線形性が表れるので、全受光
量と比較してセグメントのあるものを他のセグメ
ントから区別することによつて、Ｙ軸方向におけ
る変位に関する信号を得ることが可能であること
を見い出した。この様な変位は次式で表される。

D_Y＝｛L〓＋L〓−L〓−L〓／L〓＋L〓＋L〓＋L〓｝ ここにおいて、D_X：Ｘ方向における変位 D_Y：Ｙ方向における変位 L〓：象限への入射光 L〓：象限への入射光 L〓：象限への入射光 L〓：象限への入射光 多くの対物屈折装置を使用する場合に、共通に
遭遇する問題として位置決めの問題がある。特
に、まず目の位置決めの問題がある。目の位置ぎ
めにおいては検査装置の光軸と適当なアライメン
トを得なければならず、これは“XY”位置ぎめ
である。更に、目を光軸にそつて位置決めした場
合には、目を近離関係の位置ぎめを行わなければ
ならない。本発明はこの点に関して特別の開口
（アパーチヤ）を開発した。

第１６Ａ図は本発明で使用される検知器Ｄを示
してある。４つのプリズム４０１，４０２，４０
３，４０４が正方形アレイ上に配置されている。
これら正方形アレイに配設された４つのプリズム
で中央に正方形の開口４１０を画定すると共に、
４個の周辺正方形開口４１１，４１２，４１３，
４１４を画定している。各プリズムは不透明表面
と光が射出される３つの傾斜エツジを有してい
る。プリズム４０１の場合には不透明表面４を有
し、３つの発光エツジ４１５，４１６，４１７を
有している。これらのエツジの各々はレンズによ
つて合焦された発光ダイオードを有している。発
光ダイオードはレンズ及びプリズムを介して合焦
され、発光ダイオードの著しく拡大された像が検
査されるべき目にフオーカスされる。プリズム４
０１の場合には、発光ダイオード４０５はレンズ
４０９を介してフオーカスされプリズム４０１か
ら及びその中で２つの屈折と１つの反射とを行
う。これらの光偏向によつて光はプリズムのエツ
ジ４１５から射出される。通常、プリズム４１５
の傾斜エツジはフオーカスされた発光ダイオード
が目に向けられるように配列されている。好適に
は、このプリズム光学計に“石目プレート”表面
を付与するとよい。又この様な石目プレート表面
はプリズムに入射する最初の入射表面に設けると
よい。同様に、発光ダイオード４０６はエツジ４
１６を介してフオーカスし、発光ダイオード４０
７はエツジ４１７を介してフオーカスする。プリ
ズム４０２，４０３，４０４の各々はプリズム４
０１と同様に発光ダイオードを有するものであ
る。

全てのナイフエツジをマスクすることが望し
く、そうすることによりナイフエツジに直接入射
する光を検知器に送り、その他の光を排除する。
このようなマスキングを第１６Ａ図に示してあ
る。発光エツジの角部をマスクして示してある。
例えば、プリズム４０１及び４０２の場合には角
部４２０がマスクして被覆されている。夫々のプ
リズムから、光が検査されるべき目に向つて射出
され、前述した様な投影光学計によつて検査中の
目から帰還される。帰還されて受けとられた光は
プリズムと開口の接続部で定義されたナイフエツ
ジを通過する。次いで、光は前述した如く正方形
の開口アレイを有する検知器の内部に進行する。
検知器の内部に進行すると、光は特別のレンズ要
素Ｖ（好適には第１７図に示した様な石目プレー
ト）及び合焦レンズＬを通過して検知器Ｄへ送ら
れ、そこで像K″が結像される。そしてナイフエ
ツジ像の解析が行われる。

第１６Ｂ図は第１６Ａ図の線１６ｂにそつての
結像装置を示している。特に、被検査者の目から
見た場合の発光エツジの様子を示している。発光
エツジ４１６と発光エツジ４１８及び４１９は検
知器の頂部共線的水平エツジにそつて設けられて
いる。エツジ４１６はエツジ４１８と４１９とを
加え合せたものと同じ長さである。従つて、２つ
の外側エツジを加え合せた場合にはほぼ内側エツ
ジ４１６と同じ長さになる。又、エツジ４１６は
エツジ４１８及び４１９とは反対方向に向いてい
る。従つて、エツジ４１６はある位置方向に向い
ておりエツジ４１８及び４１９は反対方向に向い
て照明されるので、目は種々のエツジによつて同
等で反対方向の屈折効果を受ける。換言すると、
これらのエツジ効果は球状乃至は円柱の補正が必
要であるということを表示する重みをつけた像を
構成するものではない。即ち、反対方向を向き等
長の単一のエツジにそつての照明は検知可能な処
方的補正を与えるものではない。

照明されたエツジ４２６，４２８，４２９の直
線的なエツジに関しても同様のことがいえる。等
長のエツジが反対方向に照明されているので、目
の中で像の重みは検知されない。しかしながら、
第１６Ｂ図においてこれら夫々の像を逐次的に照
明することは目を位置ぎめするさいに有用であ
る。

次に第１６Ｃ図に関し説明すると、この場合に
は目がXY面内で適切に中心位置が合わされてい
る場合を想定している。もちろん、検知器D〓，
D〓，D〓，D〓の象限上に入射する像を測定するこ
とによつて光軸に関する目の心合せが可能であ
る。それではＺ軸方向における目の適切な位置ぎ
めとはどういうことであろうか。第１６Ｃ図にお
いて、夫々の発光エツジが模式的に示されてい
る。特に、エツジ４１６，４１８，４１９は全て
示されており、同様に下部エツジ４２６，４２
８，４２９は全て示されている。

第１６Ｃ図は模式的であるということを銘記す
べきである。合焦光学計Ｐはエツジから検知器へ
像を収斂させる。特別の光学系Ｖ及び被検査者の
目は全て省略してある。第１６Ｃ図において、異
つた距離におけるナイフエツジの各々に対する像
が示されている。図示した６個の検知器像につき
説明すると、上の２つの像は目が検知器から適切
な距離にある場合である。中間の像は目が検知器
に近すぎる場合である。下の２つの像は目が遠す
ぎる場合である。又、右側のグループの像はナイ
フエツジ４１８，４１６，４１９が照明された場
合に形成される像である。一方、左側のグループ
像は、エツジ４２８，４２６，４２９が照明され
た場合に得られる像である。通常、これらの像が
形成されるのは、最初の１組のナイフエツジが照
明され、その後に２番目の組のナイフエツジが照
明された場合である。上の図は目が検知器から適
切な位置におかれた場合であるが、ナイフエツジ
４１８，４１６，４１９によつて形成された像は
ナイフエツジ４２８，４２６，４２９によつて形
成された像と同じである。一方、目が近すぎる場
合には、ナイフエツジ４１８，４１６，４１９に
よつて形成された像は検知器の表面の上側にく
る。従つて、図の多くが上部象限D〓及びD〓に集
中する。ナイフエツジ４２８，４２６，４２９の
像に与える効果は反対である。即ち、これらのナ
イフエツジの像は象限D〓及びD〓に集中する。

通常、検知器のナイフエツジはそれ自身の個別
的な信号で変調されており像が互いに分離可能で
あるか、又は交互に照明される。どちらの場合に
も、検知器の象限における検知器信号の重みによ
つて目（不図示）の位置が遠いか近いかを表わす
ものである。下の図は目が遠すぎる場合を示して
いるが効果は全く反対である。即ち、ナイフエツ
ジ４１８，４１６，４１９に対しては像は下方向
に移動している。即ち、像は検知器象限D〓及び
D〓に移動している。ナイフエツジ４２８，４２
６，４２９のナイフエツジ像に対しては効果は逆
になる。即ち、ナイフエツジは検知器象限D〓及
びD〓に集中して上方向に移動している。

投影された特定のナイフエツジ像は対称である
ことが観察される。即ち、これらの像は中心線に
関して等しく重みがつけられている。何故なら
ば、ナイフエツジ像は等長にわたり互いに対向し
ているからである。したがつて、投影されたこれ
らのナイフエツジ像は目が被つているかもしれな
い特定の光学的処方には影響を受けない。従つ
て、形成された像は目が有するかもしれない処方
的な効果には影響を受けないが、目が検査器に与
える位置ぎめ上の効果に影響を受ける。

目が適切に位置ぎめされた場合に、同じ方向に
沿い異つた位置に設けられたナイフエツジを照明
することによつて目の測定を行う。ただ一つのこ
のようなグループのナイフエツジを使用してナイ
フエツジ検査を行う場合について説明する。他の
エツジを使用して行うナイフエツジ検査は同様な
ものであり容易に理解が可能である。第１６Ｄ図
は典型的なナイフエツジテストを示している。こ
こではナイフエツジ４１６，４２８，４２９の全
てが示されている。ナイフエツジからの光は投影
光学計Ｐを通過して検知器象限D〓，D〓，D〓，
D〓からなる検知器へ送られる。最初に、ナイフ
エツジ４１６，４２８，４２９の総てが同一方向
にアドレスされている。これらのナイフエツジは
総て同一方向にアドレスされているので、目によ
つて形成される像は所要の処方的補正に関し影響
を受けるナイフエツジである。従つて、正常の目
の場合には、図示した検知器セグメントは最小の
像である。検査装置の光軸の周りに均等に照明中
心を構成すべく光学検査装置の中心軸の周りに均
等に離隔させて夫々のナイフエツジが設けられて
いるので、測定システムの位置感度は最小となつ
ている。即ち、装置内での目の位置決めに関する
位置感度は最小となつている。

前述した如く、遠視の場合には像は検知器の一
方の側に形成される。例えば検知器象限D〓，D〓
に形成される。同様に、近視の場合には、像は反
対の象限、例えばD〓，D〓に形成される。最後
に、乱視の場合には、像は一方側の象限と他方側
の象限とに形成される。即ち、この場合の像は象
限D〓，D〓に形成される。当業者にとつては明ら
かなように、検知器のエツジはスイツチさせるこ
とが可能である。エツジをスイツチさせることに
よつて、図示したものと反対の像が次に形成され
る。こうすることによつて検査装置に所望のプシ
ユプル効果を与えることが可能である。更に、結
像を左右に行なうことが可能である。即ち左側に
ある１つのグループのエツジを使用して測定を行
い、次いで右側の反対側のグループの像を使用し
て測定を行なう。

すでに理解されるように、発光ダイオードを変
調させることが可能であり、発行ダイオードと共
に使用する検知器を変調させることも可能であ
る。目から帰還されて受けとられた変調された信
号を分離して総ての測定を同時に行なうことが出
来る。更に、固定の為の中央の可視ターゲツトを
使用して可視ターゲツトへ目を合焦させることが
出来る。このような目の合焦をしたのちに本発明
において使用する対物屈折装置を重畳させること
が可能である。選択した特定の結像方法に関し
て、エツジは総て活性であり共通中心を与えると
いうことを理解すべきである。従つて、エツジが
検知器Ｄに投影されると、同じ強度でもつて象限
の各々に投影される。第６Ｅ図に示した光学列及
びそれに対応して第６Ｆ図に示した検知器の像に
ついて説明すると、これらは、光の処方効果を測
定する為に用いられる検知器のアライメントに関
し反射像をバランスさせることを示している。

第１６Ｅ図において、目Ｅはその上に結像され
た３つのソースＡ，Ｂ，Ｃを有している。これら
のソースの像は光学系（不図示）によつて３つの
実像位置にリレーされる。これらの像位置はK_A，
K_B，K_Cである。像位置K_Aは光軸の上方であつ
て、各々の線K_B及びK_Cの２倍の長さを有する。
これら夫々の像は特別の光学系Ｖを介して検知器
Ｄにリレーされる。特別の光学系Ｖについては前
に詳細に説明した。

第１６Ｆ図は、検知器Ｄ上の光の中心を表わし
ている。この中心は反射された光に対するもので
あつて、何等処方的な補正を導入するものではな
い。各像が光軸からオフセツトされているのが分
かる。特に、所定量だけオフセツトされている。
従つて、検知器Ｄが近過ぎるか又は遠過ぎる場合
には、光源の各々からの像の夫々の移動は同じで
ある。

第１６Ｇ図及び第１６Ｈ図は、単一のナイフエ
ツジを用いた場合ではない状態を示している。第
１６Ｇ図において、単一光源Ａを有するひとみは
その上の像を特別の光学プレートＶへナイフエツ
ジK_Aに投射させている。従つて、ナイフエツジ
K_Aは図示していない光学系によつて検知面にリ
レーされる。検知面が目から正しい距離にある場
合には、像は中心に投射される。しかしながら、
目が遠過ぎたり近過ぎたりする場合には像は移動
する。即ち、像は中心から逸れた位置に移動す
る。第１６Ｇ図において、目の中心から逸れた位
置に移動したひとみの像が示されている。

第１６Ｈ図において、中心位置にある像を示し
てある。尚、光の中心は検知器象限D〓，D〓，
D〓，D〓に関しては中心から逸れているのが示さ
れている。実際には、２つの上部象限D〓，D〓か
ら下部象限D〓，D〓への像の移動が発生してい
る。ここで第３図に示した３検知器アレイに戻
り、正反射的でない反射光の場合について考える
と、ここで説明した光学系の近離位置決めの動作
を説明することが可能である。即ち、検知器Ｄが
特別の光学系Ｖ及び像K_A，K_B，K_Cに関して位置
D₁にある場合に、総ての像は実質的に同一箇所
に投射されるということが理解されるであろう。
即ち、これらの像は検知器Ｄの中心点に結像され
る。一方、検知器が遠過ぎて例えば位置D₂にあ
る場合は３つの像が現われる。このような３つの
像は第１６Ｋ図に図示してある。

第１６Ｋ図に関し説明すると、近視の場合に
は、３つの像が形成されることが理解される。下
部像I_Aは２つの上部像I_B及びI_Cの２倍の強度であ
る。これらの像I_B及びI_Cは総て目が必要とする特
定の処方的補正に従つて変位されている。以上の
事を勘案して、総ての検知器象限D〓−D〓におい
て変位が加え合わせられて第１６Ｊ図に示した単
一像の場合と同一の結果を与える。従つて、ここ
に説明した検知器の構成においては検査装置に関
して目の遠近位置決めには影響を受けない。

以上説明した如く、本発明の目の検査装置の動
作は以下の如く行なうことが可能である。最初
に、第１６Ｃ図に示した如く軸方向において遠近
のアライメントを行なう。次いで、目が略所定位
置にある場合に、処方上の測定を行なう。この場
合の測定は第１６Ｉ，１６Ｊ，１６Ｋ図に示され
た装置によつて行なう。従つて、目が１度適切に
位置決めされ、目がその当初位置決めされた位置
から多少移動したとしても、本発明光学系はこの
ような移動に対して比較的影響を受けない。従つ
て、正確な対物屈折を得ることが可能である。

特に、水平軸の上下において同一の光学領域の
モーメントを有し、且つ、垂直軸の左右において
同一のモーメントを有することによつて目からの
正反射は種々の検知器セグメントの間においてそ
れ自身相殺する。従つて、図示したエツジ構成の
場合には、帰還する正反射によつて屈折の読みに
おける変動は発生しない。

第１６Ｉ図は別の方法を有するナイフエツジ構
成を示している。ナイフエツジK_a，K_b，K_cの
各々は同じ長さ及び面積を有する。これらのナイ
フエツジは垂平軸から離隔されており、ナイフエ
ツジK_aの場合には２単位の距離離れており、一
方、ナイフエツジK_b，K_cの場合には１単位の距
離だけ離れている。この距離の単位はナイフエツ
ジK_aに対しては2aで示してあり、ナイフエツジ
K_b，K_cに対しては１ａで示してある。これらの
ナイフエツジは総て同じ長さである。又、これら
のナイフエツジは巾寸法がｂ／３であることが示
されている。

第１６Ｋ図には、像のフオーカスされていない
中心が示されている。特に、下部像Iaは２つの上
部ナイフエツジ像Ib，Icの中心と比べて約２倍の
量だけ水平軸から外れている。軸方向変位及び遠
近変位に基づく屈折信号における変動は発生しな
い。最適な性能とする為には、ナイフエツジに隣
接した受光乃至は観視開口は水平軸の上下におい
て実質的に等しいモーメントを有すると共に、垂
直軸の左右においても実質的に等しいモーメント
を有するものとすべきである。

第１８Ａ乃至１８Ｄ図は任意の屈折誤差を有し
中心から外れたひとみに基づいて検知器上に形成
されるパターンを図示している。（ナイフエツジ
に対して傾斜させた軸における球状及び円柱状レ
ンズ）。第１８Ａ図と第１８Ｂ図は水平方向のナ
イフエツジ検査を示している。第１８Ａ図におけ
るナイフエツジＫは、光がナイフエツジＫの下で
直線境界４１５に亘つて受光領域４００に投射さ
れるように配設されている。同様に、第１８Ｂ図
において、領域４０２はナイフエツジ４１５を直
上で光を受ける。第１８Ｃ図及び第１８Ｄ図に関
しては、ナイフエツジは垂直に配設されている。
この場合にはナイフエツジは検知面の左側又は右
側に配設されている。第１８Ｃ図及び第１８Ｄ図
の夫々において領域４０４及び４０６は光を受光
する。第１８Ａ−Ｄ図の各々において夫々のナイ
フエツジの近傍に検知面が設けられている。この
場合の検知器は前に記載したものである。

ここで示した像の場合には、本明細書で開示し
た好適な光学系によつて光が検知面に分布され
る。従つて、検知面で受光された光は第１８Ａ−
Ｄ図の検知面に模式的に図示した様子を有するこ
とはない。その代りに、前述した如く、光は夫々
の検知象限に均等に分布される。第１８Ａ−Ｄ図
の各場合には、検知器は２つの値を測定し、それ
らの値はＸ中心位置×全受光フラツクス及びＹ中
心位置×全受光フラツクスである。両方の値にと
つて全フラツクスは同じであるので、これらの値
は実際にはＸとＹの中心位置に比例する。

更に、各ナイフエツジが全体の光に対して等し
い値を有し、実際上、検知器上のひとみ像中心の
周わりの総てに関して対称であるようにソース及
び検知器アレイが構成されている。従つて、測定
値は以下に述べる方法において加減可能であり、
それから屈折情報及びひとみ非中心情報を抽出可
能である。

第１８Ａ図において、 X_CA＝R_XA＋X_P Y_CA＝R_YA＋Y_P 但し、 X_CA：Ｘ中心位置 Y_CA：Ｙ中心位置 R_XA：ひとみ中心からの中心のＸ変位 R_YA：ひとみ中心からの中心のＹ変位 X_P：ひとみ中心のＸ位置 Y_P：ひとみ中心のＹ位置 同様に第１８Ｂ図において、 X_CB＝X_P＋R_XB Y_CB＝R_YP＋Y_P 上述した如くパターンは対称であるから、 R_XB＝−R_XA R_YB＝−R_YA 従つて、X_CB＝X_P−R_XA Y_CB＝−R_YA＋Y_P 従つて、 X_CA＋X_CB＝X_P＋R_XA ＋X_P−R_XA＝2X_P 測定値は、 Y_CA＋Y_CB＝Y_P＋R_YA ＋R_YA＋Y_P−R_YA＝2Y_P このことは測定値が加え合せられることを示し
ており、例えばＸをＸへ、ＹをＹへ、加え合せ
て、ひとみの非中心に直接関連した値を得ること
が可能である。尚、処方的な情報は含まれていな
いことに注意すべきである。

同様に、 X_CA−X_CB＝X_P＋R_XA −（X_P−R_XA）＝2R_XA Y_CA−Y_CB＝Y_P＋R_YA −（Y_P−R_YA）＝2R_YA 上式から分かるように、測定値を正確に減算す
ることにより、ひとみ中心から受光されたひとみ
パターンの中心の変位に直接関係する値を得るこ
とが可能である。更に、これらの値は中心のＸ及
びＹ変位であるから、これらは変位の量及び方向
を与えるものであり、本明細書において詳述した
如く、屈折誤差に直接関連した値である。

本明細書の上記説明においては、１組の平行な
ナイフエツジではひとみの非中心の情報を与える
ものではあるが、完全な屈折情報を与えることが
出来ない旨説明した。しかしながら、第１８Ｃ図
及び第１８Ｄ図に示した如く、第２の組の平行ナ
イフエツジを介して残りの情報を集めることが可
能である。尚、総ての図において、ひとみ中心と
検知器中心の相対的な位置は同じである。

要するに、総てのＸ中心値を加算することによ
つてＸひとみ非中心に比例した値が得られる。一
方、総てのＹ中心値を加算することによつてＹひ
とみ非中心に比例した値が得られる。平行なナイ
フエツジ対の値を正確に減算することによつて４
つの屈折比例値を得ることが可能である。

即ち、 X_CA−X_CB＝2R_XA Y_CA−Y_CB＝2R_YA X_CC−X_CD＝2R_XC Y_CC−X_CD＝2R_YC 従つて、球等価物（S_eg），交差円柱軸90度／
180度（Ｃ＋）及び交差円柱軸45度／135度（C_X）
に比例した値は以下に示すように屈折比例値を組
み合わせることによつて得ることが可能であるこ
とが分かつた。

S_eg≒R_XC＋R_YA Ｃ＋≒R_XC−R_YA C_X≒R_XA＋R_YC 但し、 Ｃ＋：０〜90度円柱 C_X：45〜135度円柱 以上の如く、本発明の検知器を使用して、検知
表面で受けた信号が０になるように駆動された屈
折光学系を構成することが可能である。このよう
な回路構成は、米国特許第4070115号に開示され
ている。この特許を要約すると以下のようにな
る。

被測定光学システムの処方を測定する為に連続
的に可変な球状・非点光学系を操作するレンズメ
ータに関するものである。直線を有するターゲツ
トを最大の鮮明度にフオーカスさせる。ターゲツ
トは、被測定光学システムの軸に無関係に任意に
配列される。連続的に可変な球状の第１非点光学
系が被測定光学系に並置されており、ターゲツト
の像が被測定光学系及び連続的に可変な光学系を
介して投影される。線ターゲツトと対角をなす少
なくとも１個の軸に沿つて、前記線の投影像が最
大の鮮明度を得る迄、球状・第１非点補正を行な
う。非点補正の第１成分が得られる。同じく直線
を有する第２ターゲツトを導入する。この第２タ
ーゲツトは、好適には45゜の角度で第１ターゲツ
トに関し傾斜している。前記線の投影像が最大の
鮮明度を得る迄、第２の線ターゲツトに対角な少
なくとも１つの軸に沿つて、対角的に配列された
第２の非点補正と共に、球補正を行なう。非点補
正の第２成分及び最終的な球補正が得られる。処
方を自動的に決定する為に連続可変光学系を遠隔
操作している。

上掲特許の中心的な特許請求の範囲は以下の通
りである。

少なくとも１個の円柱成分における被測定光学
システムの倍率測定方法において、前記被測定光
学システムを光路内に取り付け、前記光路に沿つ
て被測定光学システムの任意の被測定主軸とは無
関係に第１の任意に予め定めた角度配列を持つた
少なくとも１個の第１直線ターゲツトを有する光
を投射し、前記光路内に前記被測定光学系内に球
及び円柱成分と実質的に等しく反対の球及び円柱
の倍率に移動する可変光学系を設け、前記可変光
学系は通過される光の球状成分を変化させる可変
球状光学系と前記第１直線ターゲツトの予め定め
た角度配列から実質的に等しく反対の角度にある
第１交叉対角線に沿つて非点レンズ倍率を変化さ
せる可変円柱光学系とを有しており、前記可変光
学系と前記被測定光学系とを通過する前記光から
前記直線ターゲツトの像を投射し、前記投射した
直線ターゲツトの像を最適化させる為に前記球状
光学系と前記第１非点光学系とを変化する各工程
を有する方法。

上掲特許の第５図には、零の像を得る為の４個
の個別的象限を有する検知器から駆動光学系への
回路が示されている。本明細書に開示検知器構成
を与える為には修正が必要であるが、この様な修
正は当業者等に容易である。この様な零の像を得
る為のレンズシステムを第１６Ｇ図に示してあ
り、模式的に可変球状レンズ５１６，0゜〜90゜円
柱レンズ５１８，45゜〜135°円柱レンズ５２０で
構成されている。これらのレンズは上掲特許の第
５図から直接転載したものである。

本発明の特定の効果としては、目から帰還され
る屈折情報は検知器へ光を帰還させる目の能力に
依存しないということである。何かの病気によつ
て、網膜の血管が肥大していたり網膜が異常な形
状を呈したりしている場合について考察してみよ
う。この場合に、網膜は検知器へ一様に光を帰還
することができない。従つて、第１８Ａ乃至１８
Ｄ図におけるナイフエツジの１つによつて帰還受
光された光は他のナイフエツジで受光された光と
実質的に異なる。帰還された光の全ての値を数学
的に等値させることによつて、即ち、第１８Ａ乃
至１８Ｄ図の各ナイフエツジ配列において帰還さ
れた光の量に同じ値を与え、次いでこれらの値を
処理することによつて、網膜における不規則性の
効果を無視することが可能である。

尚、第１８Ａ乃至１８Ｄ図に関する上記説明及
び式において、光束の“モーメント”という用語
を使用中の特定の検知器象限に関して使用した。
従つて、この“モーメント”という用語は本明細
書中においてその様に理解されるべきである。
又、最良の効果を得る為には、本発明で使用され
る開口は対称であるべきである。更に、開口面積
及び受光面積は全て等しいモーメントを有するべ
きである。

以上、詳細に説明したが、注意すべきことは、
ナイフエツジの場合に、直角に配設する必要はな
いということである。例えば、ナイフエツジを
45゜の角度で配設することも可能である。更に、
上述した数学的取り扱い、及び／又は光学検知器
表面に修正を施すことによつて、検査用ナイフエ
ツジ間に異なつた角度を用いることが可能であ
る。上記本発明の好適実施例の説明においては、
好適な平行で対向させ対称的に配設したナイフエ
ツジについてのみ説明した。尚、本発明は上記の
特定の実施例に限定されるべきものではなく本発
明の技術的範囲を逸脱することなしに種々の変形
が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は近視状態の目を示した説明図、第１
Ｂ図は近視眼で形成された特性像を示した説明
図、第１Ｃ図は近視状態を形成する正の球状レン
ズの偏向を示した説明図、第１Ｄ図は遠視状態の
目を示した説明図、第１Ｅ図は遠視眼で形成され
た特性像を示した説明図、第１Ｆ図は遠視状態を
形成するレンズのベクトル表示を示した説明図、
第１Ｇ図は45゜／135゜軸に沿つて配向された非点
収差を有する目のベクトル表示，ナイフエツジ及
び特性像の夫々を示した説明図、第１Ｈ図は0゜／
90゜軸に沿つて配向された非点収差を有する目の
ベクトル表示，ナイフエツジ及び特性像の夫々を
示した説明図、第２図は高ノイズレベルが存在す
る従来の像検知器を示した説明図、第３図は光源
が分散プリズムウエツジに合焦されると共にこれ
らのウエツジが合焦された像を比例的に個別的な
感光面に変位させるところの本発明低レベル光検
知器の１実施例を示した説明図、第４Ａ図は本発
明に使用される円柱レンズマトリクスで下側に該
レンズの機能を説明する部分を付加した説明図、
第４Ｂ図は円柱レンズセグメントを図示した夫々
の正球状レンズ成分，負球状レンズ成分及び対向
軸に沿う２つの非点成分を示した説明図、第５図
は光源から結像面へ球状レンズシステムで投影さ
れた４要素レンズを示した説明図、第６図は多数
個レンズセグメントを有する場合の第５図と同様
な説明図、第７図はレンズ要素の面上に角度を付
けて配設した３個のナイフエツジを有する場合の
第６図と同様な説明図、第８Ａ，８Ｂ，８Ｃ図
は、夫々、レンズ要素と本発明の特別のレンズ要
素上に配設した複数個のナイフエツジの検知面上
に得られる像を示した説明図、第９図は本発明の
好適実施例に基づく低光レベル検知器であつて適
応可能な偏向を測定する為に光学的に独立したセ
グメントのマトリクスを座標変換させる状態を示
した説明図、第１０図は近視の目に対しナイフエ
ツジテストを行なう場合に目に形成される像に関
与する要素を示した説明図、第１１図は本発明の
円柱マトリクスと共にナイフエツジを示した説明
図、第１２図は投影レンズを使用しフレア及びバ
ツクグランド正反射の両方を制御する為に重みを
つけた照明表面を設けた本発明投影システムの好
適実施例を示した説明図、第１３図は目に光を投
射すると共に目から光を受光する為にレンズマト
リクスを使用した本発明システムの別の実施例を
示した説明図、第１４Ａ図は第４Ａ図に示したレ
ンズ要素において隣接する光学要素が光を如何に
特定の検知器象限に偏向させるかを示した説明
図、第１４Ｂ図は等しい交差円柱から構成され、
尚ここでは負円柱を結合させて負レンズを形成し
ており、各部分がそこに入射する光を特定の個別
的な検知器セグメントに偏向させる検知器象限を
示した説明図、第１４Ｃ図は多数の要素によつて
ナイフエツジのレンズセグメントに対するアライ
メントの臨界性を減少させる状態を示した説明
図、第１５Ａ図はナイフエツジが第１４Ｂ図のレ
ンズ要素を斜断し検知器セグメント上に光が分布
する状態を示した説明図、第１５Ｂ図は第１５Ａ
図に示した像がＸ方向に変位した状態を示し図形
に関し像の重みについて説明するのに有用な説明
図、第１５Ｃ図は第１５Ｂ図と同様で像がＹ方向
に変位した状態を示した説明図、第１６Ａ図は２
単位×２単位の中央開口と４個の１単位×１単位
の周囲開口とを有し夫々にナイフエツジを配列さ
せた本発明の改良型検知器ヘツドを示した説明
図、第１６Ｂ図は開口とナイフエツジとを示した
第１６Ａ図の検知器の部分平面図、第１６Ｃ図は
光学列の１部を省略して示すと共に本発明の検知
器を如何に使用して測定する為に目を適切に位置
決めするかを示しており検知器が検査の為には目
に近づき過ぎているか遠すぎているか適切に位置
されているかの３つの状態を示した説明図、第１
６Ｄ図は第１６Ｃ図と類似しており目に必要とさ
れる屈折補正を決定する為に構成された検査手順
においてナイフエツジが照明された状態を示した
説明図、第１６Ｅ図は目の中に結像された光源を
有し該光源が特別の光学系の前方位置にリレーさ
れ検知器に投影される状態を示した説明図、第１
６Ｆ図は本対物屈折装置で検査する場合に如何に
正反射が排除されるかを示した検知面の説明図、
第１６Ｇ図は第１６Ｅ図と類似しているが１個の
ナイフエツジを使用しており該ナイフエツジは検
知面からの遠近距離が不適切である場合に信号に
エラーを発生させる状態を示した説明図、第１６
Ｈ図は第１６Ｇ図の検知器の説明図、第１６Ｉ図
は第１６Ｅ図及び第１６Ｇ図に類似しているが３
個のナイフエツジを使用した状態を示した説明
図、第１６Ｊ図は第１６Ｉ図の検知面で検知器が
正確に位置され合焦された状態を示した説明図、
第１６Ｋ図は第１６Ｉ図の検知器を示しており検
知器が不適切に位置されている状態を示した説明
図、第１７Ａ，１７Ｂ図は本発明に好適な“石目
プレート”を示した各説明図、第１８Ａ乃至１８
Ｄ図は所謂、目の“プツシユプル，ナイフエツジ
検査におけるナイフエツジと検知面とを示した各
説明図、である。 符号の説明、Ｅ：目、Ｃ：角膜、Le：レンズ、
Ｒ：網膜、Ｋ：ナイフエツジ、Ｔ：ターミネー
タ、Ｓ：光源、Ｄ：検知面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 目の検査装置において、検知器を有し、前記
   検知器が複数個の開口を有し、前記開口の境界の
   少なくとも幾つかに整合してナイフエツジを設
   け、該ナイフエツジはその上方において前記開口
   への観視路を画定する直線に沿つてその内側が終
   端しており、前記ナイフエツジの少なくとも２つ
   は前記中央開口を介して対向して配設されてお
   り、目から帰還する低レベルパターンを検知する
   ことを特徴とする装置。 ２ 目の検査装置において、目に光を投射する少
   なくとも１個の光源を有し、前記光源は第１及び
   第２ナイフエツジターミネータに対応する境界で
   終端しており、又前記第１ナイフエツジタイミネ
   ータは前記第２ナイフエツジターミネータと実質
   的に直交しており、前記第１及び第２ナイフエツ
   ジターミネータの直上に前記目の照明を観視する
   為に前記目への第１及び第２光路を設けてあり、
   夫々の第１及び第２光路は前記ナイフエツジター
   ミネータの直上で前記光源からの光を観視する位
   置に設けられており、前記目の照明特性を観視す
   る為に前記各ナイフエツジターミネータ上の前記
   光路と連動する検知器手段を有することを特徴と
   する装置。 ３ 目の試験装置において、ナイフエツジターミ
   ネータを備えた境界を有する照明用光源と、前記
   ナイフエツジターミネータ直上において目を観視
   する為の観視路と、前記ナイフエツジターミネー
   タに近接した前記光源の像を目に投影して前記目
   の中に網膜面の照明部を形成させる手段と、前記
   ナイフエツジターミネータに渡り前記ナイフエツ
   ジターミネータの直上にある光路に沿つて前記目
   の観視された照明部を検知面上に投影させる投影
   手段と、４個の独立した象限に分割された検知器
   マトリクスと、前記象限の少なくとも１個に接続
   された少なくとも１個の電極から信号を受け前記
   全象限の照明に比例した信号を発生する手段とを
   有し、前記各検知器マトリクス象限が感光性であ
   りしかも他の象限の感光要素から電気的に分離さ
   れた感光要素を有することを特徴とする装置。 ４ 目の検査装置において、検査すべき目への光
   を投射すべく配設され照明された光源に沿つた第
   １及び第２境界を有し、前記第１及び第２境界は
   離隔されると共に互いに実質的に平行であり、前
   記境界の一方の少なくとも第１部分と前記境界の
   他方の少なくとも第２部分とは実質的に同じ発光
   特性を有すると共に反対方向に終端する第１及び
   第２ナイフエツジを画定すべくターミネータに対
   して配設されており、前記ナイフエツジターミネ
   ータに近接する前記光源の像を目に投射して前記
   目に網膜面の照明部を形成させる手段を有し、前
   記ナイフエツジターミネータの直上にある光路に
   沿つて前記目の観測した照明部を検知面に投影さ
   せる手段を有し、前記検知面上に位置され複数個
   の電気的接続部を有する検知器を有し、各電気的
   接続部は前記検知器の１部上に入射する光に比例
   する電気信号を供給し、前記第１境界及び第２境
   界に沿つて光を照明検知して検査すべき目の遠近
   位置決めを行う手段を有し、前記目の処方の屈折
   成分の少なくとも幾つかを決定する為に第１方向
   に終端する前記ナイフエツジセグメントのみを照
   明する手段を、有することを特徴とする装置。