JP2005221579A - 可変形状ミラー制御装置、眼底観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 眼底カメラ等のアプリケーションで必要とされる応答速度に比較して時定数の大きな可変形状ミラーであっても、制御態様を工夫することで応答特性を改善する可変形状ミラー制御装置を提供する。
【解決手段】 印加電圧により、反射面形状が変化する可変形状ミラー１０と、可変形状ミラー１０に印加する印加電圧を制御する電圧制御回路２０とを備える可変形状ミラー装置である。ここで、電圧制御回路２０は、可変形状ミラー１０の反射面形状が定常状態で所望形状となる定常電圧を発生させ、且つ可変形状ミラー１０の反射面形状を前記所望形状側に変形させる過渡電圧を発生させると共に、当該過渡電圧によって可変形状ミラー１０の反射面形状を所望形状に迅速に移行させる過渡電圧を発生させる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、眼底カメラ、ヘッドアップディスプレイ、天体望遠鏡、レーザ照射装置等に用いて好適な可変形状ミラー装置に関する。また本発明は、撮影光源から出射された光束を被検眼に照射して、その眼底で反射された反射光束を撮影光として記録して被検眼の眼底像の記録を行う眼底観察装置に関する。

眼底カメラ等の眼底観察装置では、眼底像を撮影して、眼科医や検眼士が網膜の状態や眼底出血などを検査している。ところで、人間の眼光学系は、角膜、水晶体、ガラス体等を構成要素とする眼球より構成されているが、幾何光学で前提としている完全光学系と比較して、人間の眼光学系には歪みがある。特に、眼科臨床の分野では被検眼が正常眼から乖離している程度を診断情報として用いているため、鮮明で収差の少ない眼底像が必要である。しかし、撮影対象を構成する眼光学系が不完全であるために、十分な解像度を得られない場合があった。そこで、眼光学系における波面の崩れを補正するために、例えば特許文献１、２に示すような、圧電効果を用いた可変形状ミラーが用いられている。

特開平１１−１３７５２２号公報 ［００３１］、図８ 米国特許公報第６０４２２２３号公報 第３欄第５１行〜第６５行、図８

しかし、上述の特許文献１、２に開示された可変形状ミラー(Deformable mirror)では、圧電素子を用いているため、圧電素子の印加電圧が高くなって、電子制御回路として高価な耐高電圧素子を用いる必要があった。そこで、商業用の眼底カメラでは、圧電型に比較して低い駆動電圧で済む静電引力を用いた可変形状ミラーが用いられている。

しかし、静電型可変形状ミラーは、固有振動数が低く（例えば１０Ｈｚ程度）、応答速度は例えば時定数１００ミリ秒程度となっている。そこで、静電型可変形状ミラーは形状変化の応答が遅いため、眼科検査で必要とされる程度のリアルタイム処理（例えば、時定数３０ミリ秒程度の応答速度）を行うことが困難であるという課題があった。

また、可変形状ミラーは、組込まれる製品仕様の制限によって、可変形状ミラーの形状が定まってしまい、可変形状ミラーの厚み、大きさ、材質を自由に変更することはできないという課題があった。また、可変形状ミラーは、組込まれる製品仕様上で、変化量に関するダイナミックレンジが定まってしまい、静電型可変形状ミラーの電極間距離も決まってしまうという課題があった。そこで、静電型可変形状ミラーは、印加する電圧に対してその応答特性は一義的に決まってしまい、可変形状ミラーの時定数を短くするために、構造上の設計変更策として、可変形状ミラーの材質として硬いものを採用する、変形部材の厚みを増やす、変形部材の大きさを小さくするなどの対策を採用することができないという課題があった。

本発明は上述した課題を解決したもので、眼底像等のアプリケーションで必要とされる応答速度に比較して時定数の大きな可変形状ミラーであっても、制御態様を工夫することで応答特性を改善した可変形状ミラー装置を提供することを目的とする。また、本発明は眼科検査で必要とされる程度のリアルタイム処理が可能な眼底観察装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の可変形状ミラー装置は、例えば図１に示すように、印加電圧により、反射面形状が変化する可変形状ミラー１０と、可変形状ミラー１０に印加する印加電圧を制御する電圧制御回路２０とを備える可変形状ミラー装置である。ここで、電圧制御回路２０は、可変形状ミラー１０の反射面形状が定常状態で所望形状となる定常電圧を発生させ、且つ可変形状ミラー１０の反射面形状を前記所望形状側に変形させる過渡電圧を発生させると共に、当該過渡電圧によって可変形状ミラー１０の反射面形状を所望形状に迅速に移行させる過渡電圧を発生させる。

このように構成された装置において、可変形状ミラー１０の形状を変形させる瞬間（電圧印加直後）には、電圧制御回路２０によって過渡電圧を印加して、可変形状ミラー１０の形状変化の立ち上がりを改善している。そして、所望の形状変化が得られる時点で、電圧制御回路２０の可変形状ミラー１０に対する印加電圧を、過渡電圧から定常電圧にすることにより、可変形状ミラー１０の応答特性を可変形状ミラー装置全体として改善する。

好ましくは、例えば図１に示すように、本発明の可変形状ミラー装置において、電圧制御回路２０は前記印加電圧を直流電圧により制御する制御回路であって、定常電圧を発生させる際の印加電圧に比較して、前記過渡電圧は可変形状ミラー１０の反射面形状が所望形状側に変化量を増す向きである構成とするとよい。このように構成すると、電圧制御回路２０は出力する直流電圧を直接電圧制御すればよいので、印加電圧と可変形状ミラー１０の形状変化との関係が直感的に判りやすい。

好ましくは、例えば図５に示すように、本発明の可変形状ミラー装置において、電圧制御回路２０は、パルス幅制御（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation ）を行う制御回路であって、定常電圧を発生させる際のデューティー比に比較して、前記過渡電圧は可変形状ミラー１０の反射面形状が所望形状側に変化量を増す向きのデューティー比により発生させられる構成とするとよい。このように構成すると、電圧制御回路２０は出力する直流電圧をパルス幅制御すればよいので、電圧レベルの制御を行うことなく平均的な印加電圧を変化させることができる。

好ましくは、例えば図８に示すように、本発明の可変形状ミラー装置において、電圧制御回路２０は、印加電圧の正負を切換えて負荷側に出力する切替回路２６を有する電気回路であり、前記正負の印加電圧を制御する制御回路であって、定常電圧を発生させる際の印加電圧に比較して、前記過渡電圧は可変形状ミラー１０の反射面形状が所望形状側に変化量を増す向きである構成とするとよい。このように構成すると、電圧制御回路２０により可変形状ミラー１０に印加される印加電圧は、切替回路２６によって極性が常に変化するので、可変形状ミラー１０が正負のどちらか一方の極性に帯電することがなく、可変形状ミラー１０の変形形状が安定する。

好ましくは、例えば図１０に示すように、本発明の可変形状ミラー装置において、電圧制御回路２０は、前記可変形状ミラーの極性を反転駆動する反転回路２８と、パルス幅制御を行う制御回路であって、定常電圧を発生させる際のオン時間割合に比較して、前記過渡電圧は可変形状ミラー１０の反射面形状が所望形状側に変化量を増す向きであるオン時間割合により発生させられる構成とするとよい。このように構成すると、電圧制御回路２０により可変形状ミラー１０に印加される印加電圧は、正負２種類の高電圧電源を使用することなしにその極性が変化するので、可変形状ミラー１０が正負のどちらか一方の極性に帯電することがなく、可変形状ミラー１０の変形形状が安定する。また、電圧制御回路２０は出力する直流電圧をパルス幅制御制御すればよいので、電圧レベルの制御を行うことなく平均的な印加電圧を変化させることができる。

好ましくは、本発明の可変形状ミラー装置において、前記過渡電圧は可変形状ミラー１０の反射面形状が所望形状側に変化量を増す向きの電圧を印加する時間として、可変形状ミラー１０の反射面形状の時定数から定まる時間を用いて、可変形状ミラー１０の反射面形状を前記所望形状に近い状態に移行させ、次に定常電圧による電圧制御に移行させる構成とすると、電圧制御回路２０における過渡電圧から定常電圧への切換えが円滑に行なえる。

上記目的を達成する本発明の眼底観察装置は、例えば図１３に示すように、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の可変形状ミラー装置を用いることを特徴としている。

本発明の可変形状ミラー装置によれば、電圧制御回路により可変形状ミラー１０の反射面形状が所望形状側に変化量を増す向きの過渡電圧を発生させ、その後可変形状ミラー１０の反射面形状が定常状態で所望形状となる定常電圧を発生させる構成としているので、可変形状ミラーの大きさ、材質、厚みなどから定まる時定数に比較して、より迅速に目標とする定常状態に移動させることができる。

本発明の眼底観察装置によれば、被験眼からの測定結果をリアルタイムでミラー形状に反映することが可能になるので、眼底カメラの自動補正用に使用することができる。

[原理]
図１は、静電型可変形状ミラーの一例を示す構成図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ断面図を示すと共に、併せて電圧制御回路を示している。図において、静電型可変形状ミラー１０は、ガラス基板１１、シリコン基板１２、メンブレン１３、スペーサー１４、反射膜１５、電極１６を備えている。メンブレン１３は、シリコン基板１２に対する選択エッチング処理により製作されるもので、可撓性を有しており、例えば厚さ４μｍ程度の厚みを有している。反射膜１５は、メンブレン１３に反射率の高い材料を蒸着して形成するもので、例えばアルミ等の反射率の高い金属膜が用いられる。スペーサー１４は、メンブレン１３と電極１６とのギャップ長を所定値に保持する為に用いられるもので、例えば剛性の高い球等が用いられる。電極１６は、ガラス基板１１の上に所定数形成される。電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅは、個別に電圧制御回路２０によって電圧駆動される。

図２は、可変形状ミラーに印加電圧をステップ状に加えた場合の反射膜の応答曲線を示す波形図で、（Ａ）は印加電圧に相当する波形１、（Ｂ）は変位量に相当する波形２を示している。図２（Ａ）において、印加電圧Ｖｉは時刻０から階段状に印加電圧Ｘ［Ｖ］として加えられている。図２（Ｂ）は、メンブレン１３の変位量Ｄｉの時間的変化を測定した曲線で、時定数τの一次遅れ系の応答曲線を示している。時刻ｔは、印加電圧をステップ状に加えた時刻を基準に測定される。一次遅れ系の応答曲線では、ｔ＝τ／１０のときに、メンブレン１３の変位量Ｄｉがメンブレン１３の総変位量Ｄtotalの約１０％に達し、ｔ＝τのときに、メンブレン１３の変位量Ｄｉがメンブレン１３の総変位量Ｄtotalの約６３％に達する。ここで、メンブレン１３の総変位量Ｄtotalは、時定数τを基準として十分時間が経過した（例えば整定時間ｔ_set経過後）ときの、印加電圧に対する平衡状態での反射膜の総変位量Ａ［μｍ］を示している。

図３は、可変形状ミラーに過渡電圧と定常電圧を順次に加えた場合の反射膜の応答曲線を示す波形図で、（Ａ）は印加電圧に相当する波形４、（Ｂ）は変位量に相当する波形３、５を示している。図３（Ａ）において、印加電圧Ｖｉは、時刻０から時刻ｔ_highの間高電圧Ｖ_highであり、時刻ｔ_high以降は定常電圧Ｖ_stableとなっている。図３（Ｂ）において、波形３は高電圧Ｖ_highに対するステップ応答を一点鎖線で示しており、波形５は定常電圧Ｖ_stableに対するステップ応答を細線で示している。メンブレン１３の変位量Ｄｉは、時刻０から時刻ｔ_highの間は波形３で示す曲線、時刻ｔ_highから整定時間ｔ_setまでは波形３と波形５を連絡する曲線、整定時間ｔ_set以降は波形５により示される。

このように構成された装置においては、メンブレン１３の形状変形を開始させる時刻０において、電圧制御回路２０によってメンブレン１３に過渡電圧としての高電圧Ｖ_highを印加する。すると、メンブレン１３の形状変化の立ち上がりは、定常電圧Ｖ_stableに比較して急激なものとなり、応答時間ｔ_highの経過によって、所望の形状変化が得られる。次いで、電圧制御回路２０は時刻ｔ_highで印加電圧を定常電圧Ｖ_stableに再設定する。これによって、可変形状ミラー１０の応答は迅速となり、応答特性が改善される。ここで、応答時間ｔ_highは、高電圧Ｖ_highによって、メンブレン１３の応答変位量Ｄｉが、定常電圧Ｖ_stableにおけるメンブレン１３の総変位量Ｄtotalに到達する時刻に定める。なお、応答時間ｔ_highは、メンブレン１３の応答変位量Ｄｉが目標とする総変位量Ｄtotalに対して、オーバーシュートすることを防止するため、例えば理論的な応答時間に対して８０％〜９０％程度の時間に設定しても良い。

次に、印加電圧Ｖｉとメンブレン１３の変位量Ｄｉの関係について説明する。印加電圧Ｖｉと変位量Ｄｉは式（１）によって表される。
ｋ・Ｄｉ＝εo・Ｓ・Ｖｉ^２／２・（ｄｇ−Ｄｉ）^２ …（１）
ここで、ｄｇはギャップ長、ｋはばね定数、Ｄｉはメンブレン１３の変位量、Ｓは表面積、Ｖｉは印加電圧、εoは真空の誘電率を表している。例えば、ギャップ長ｄｇが４０μｍで、変位量Ｄｉを定常状態のメンブレン１３の総変位量Ｄtotalとして５μｍから１０μｍに増大させる場合には、５μｍに対する印加電圧Ｖ_５に対して１０μｍに対する印加電圧Ｖ_１０は、以下の関係を充足する必要がある。
Ｖ_１０／Ｖ_５＝１．２１ …（２）

例えば、可変形状ミラー１０として、材質が単結晶シリコン、形状が１５mmφ、厚みが4μmとし、電圧制御回路２０によって印加電圧Ｘ［Ｖ］として５０［Ｖ］で駆動する。すると、メンブレン１３の総変位量Ｄtotalとして５μｍとなり、応答波形は図２（Ｂ）に示すようになり、総変位量Ｄtotalとなる整定時間は、２００ミリ秒程度となる。そこで、メンブレン１３の総変位量Ｄtotalとして５μｍの２倍の１０μｍとする為には、電圧制御回路２０による印加電圧Ｘ［Ｖ］として式（２）に従い、６０．５［Ｖ］を印加する。応答時間ｔ_highは、例えば３０ミリ秒程度となり、非常に応答が短くなる。

図４は、可変形状ミラーの電極配列を説明する平面図である。可変形状ミラーの電極は、例えば六角形の蜂の巣状にＮｏ．１〜Ｎｏ．３７まで３７個配列されており、各電極に対応する変形が生じるように、例えば静電電圧が印加される。

実施例１では、印加する電圧を制御すれば、応答特性を改善できることについて説明をした。しかし、電圧制御回路２０の印加電圧レベルを制御するためには数百ボルトのリニア電圧制御を行う必要があり、高度な電圧制御技術が必要になるという課題があった。また、可変形状ミラー１０の形状の整形分解能を上げるためには、電極数を増やすことが必要であるが、図４に示す各電極（チャンネル）に対して独立に電圧制御を行わなければならず、多チャンネルの電圧制御を均等に行う為に、回路構成が複雑になるという問題があった。

そこで実施例２では、電圧制御回路２０の印加電圧のレベルを直接制御するのではなく、パルス幅制御技術を応用してスイッチング素子のパルス幅を制御し、平均電圧を変化させることによって電圧制御を行う構成を採用する。図５は本発明の実施例２を説明する構成ブロック図である。図６は、図５の装置の動作を説明する波形図で、（Ａ）は鋸状入力信号ｉｎ１と矩形波信号ｉｎ２、（Ｂ）はコンパレータ２２の出力信号ｏｕｔ１、（Ｃ）は高圧バッファ回路２４の出力信号ｏｕｔ２を示している。

電圧制御回路２０は、コンパレータ２２と、高圧バッファ回路２４を備えている。コンパレータ２２には、鋸状入力信号ｉｎ１と、デューティー比制御信号としての矩形波信号ｉｎ２が入力される。そして、コンパレータ２２により、矩形波信号ｉｎ２の信号レベルにより、鋸状入力信号ｉｎ１がスライスされ、矩形波信号ｉｎ２の信号レベルが高い期間（過渡期間）においては、高いデューティー比の出力信号ｏｕｔ１が、信号レベルの低い期間においては、低いデューティー比の出力信号ｏｕｔ１が高圧バッファ回路２４に出力される。高圧バッファ回路２４では、高電圧源（図示せず）より高電圧ＨＶが供給されており、出力信号ｏｕｔ１が増幅された出力信号ｏｕｔ２が出力され、可変形状ミラー１０に印加されることとなる。例えば、出力信号ｏｕｔ１が５Ｖである場合に、出力信号ｏｕｔ２が例えば３００Ｖのように、論理電圧レベルに対して数十倍の駆動電圧に増幅される。

図７は、実施例２における可変形状ミラーに過渡電圧と定常電圧を順次に加えた場合の反射膜の応答曲線を示す波形図で、（Ａ）は印加電圧に相当する波形４^＊、（Ｂ）は変位量に相当する波形５^＊、（Ｃ）はスイッチング電圧に相当する波形６、６^＊を示している。図７（Ａ）において、印加電圧Ｖｉは、時刻０から時刻ｔ_highの間高電圧Ｖ_highであり、時刻ｔ_high以降は定常電圧Ｖ_stableとなっている。図７（Ｂ）において、メンブレン１３の変位量Ｄｉは、時刻０から時刻ｔ_highの間は高電圧Ｖ_highに対するステップ応答で示す曲線、時刻ｔ_highから整定時間ｔ_setまでは総変位量Ｄtotalの直線、整定時間ｔ_set以降は定常電圧Ｖ_stableに対するステップ応答により示される。図７（Ｃ）において、波形６で示すスイッチング信号は、時刻０から時刻ｔ_highの間はデューティー比が高く、時刻ｔ_high以降はデューティー比が低くなっている。定常電圧Ｖ_stableに対するデューティー比が、例えば１：１である場合には、高電圧Ｖ_highに対するデューティー比は、例えば１．２１：１となる。波形６^＊は、波形６で示すスイッチング信号を整流平滑化した出力電圧信号を示すもので、波形４^＊に相当している。

図８は、本発明の実施例３を説明する電圧制御回路の構成ブロック図である。図において、電圧制御回路２０は、印加電圧の正負を切換えて負荷側に出力する切替回路２６と、高圧バッファ回路２４を備えている。高圧バッファ回路２４は、高電圧ＨＶを供給する高電圧源として、正電圧直流電源部と負電圧直流電源部を有している。切替回路２６は、正負の印加電圧を制御する制御回路であって、定常電圧を発生させる際の印加電圧に比較して、過渡電圧は可変形状ミラー１０の反射面形状が所望形状側に変化量を増す向きである構成とするとよい。このように構成すると、電圧制御回路２０により可変形状ミラー１０に印加される印加電圧は、切替回路２６によって極性が常に変化するので、可変形状ミラー１０が正負のどちらか一方の極性に帯電することがなく、可変形状ミラー１０の変形形状が安定する。

この様な構成において、電極１６とメンブレン１３との間に、可変形状ミラー１０の応答時間に対して十分に速い周期で印加電圧の正負を切換えて印加すると、チャージアップを起こすことなく両者間に静電引力が発生し、メンブレン１３が凹面状に変形する。図９は、可変形状ミラーに印加電圧をステップ状に加える場合のスイッチング電圧波形図で、（Ａ）は図７（Ｃ）のスイッチング電圧に相当する波形６、６^＊、（Ｂ）は高圧バッファ回路２４の印加直流電圧の波形７を示す図で、波形７の周期は波形６の周期に比較して拡大して示してある。つまり波形７に示すような、パルス駆動による正逆両極性の高電圧制御を行うことにより、可変形状ミラー１０のチャージアップ対策を実現した駆動も可能である。

なお、図８に示す実施例３においては、高圧バッファ回路２４の高電圧源として、正電圧直流電源部と負電圧直流電源部の双方を有する場合を例に説明しているが、正電圧直流電源部のみで、可変形状ミラー１０のチャージアップ対策を実現すると、回路構成が簡単となる。

図１０は、本発明の実施例３の変形実施例を説明する電圧制御回路の構成ブロック図である。図において、電圧制御回路２０は、ＰＷＭ（パルス幅変調）回路２２、高圧バッファ回路２４、並びに可変形状ミラー１０の極性を反転駆動する反転回路２８を備えている。反転回路２８は、４個のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４を有しており、外部から供給されるタイミング信号によって、可変形状ミラー１０の駆動電圧の極性が反転する。ここでは、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ４がプラス側として動作し、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３がマイナス側として動作する。ＰＷＭ（パルス幅変調）回路２２には、例えば図５に示すような、鋸状入力信号ｉｎ１と、デューティー比制御信号としての矩形波信号ｉｎ２が入力されるコンパレータが用いられる。

このような構成によると、高圧バッファ回路２４の高電圧源として、正電圧直流電源部のみであっても、反転回路２８により可変形状ミラー１０のチャージアップ対策が実現できる。

図１１は、可変形状ミラーに印加電圧をステップ状に加えた場合の反射膜の応答曲線を示す波形図で、（Ａ）は印加電圧に相当する波形８、（Ｂ）は変位量に相当する波形９を示している。図１１（Ａ）において、印加電圧Ｖｉは当初高い印加電圧Ｘ_ｈ［Ｖ］であったが、時刻０から階段状に定常電圧Ｖ_stableとして加えられている。図１１（Ｂ）は、メンブレン１３の変位量Ｄｉの時間的変化を測定した曲線で、時定数τの一次遅れ系の応答曲線を示している。時刻ｔは、低い印加電圧Ｘ_ｌ［Ｖ］をステップ状に加えた時刻を基準に測定される。ここで、高い印加電圧Ｘ_ｈ［Ｖ］から低い定常電圧Ｖ_stableに変化したことによって、メンブレン１３に生じた総変位量Ｄtotalは、時定数τを基準として十分時間が経過した（例えば整定時間ｔ_set経過後）ときの、変化した印加電圧に対する平衡状態での反射膜の総変位量で示される。

図１２は、可変形状ミラーに過渡電圧と定常電圧を順次に加えた場合の反射膜の応答曲線を示す波形図で、（Ａ）は印加電圧に相当する波形１１、（Ｂ）は変位量に相当する波形１０、１２を示している。図１２（Ａ）において、印加電圧Ｖｉは当初高い印加電圧Ｘ_ｈ［Ｖ］であったが、時刻０から時刻τの間低い過渡印加電圧Ｘ_trであり、時刻τ以降は過渡印加電圧Ｘ_trよりも高い定常電圧Ｖ_stableとなっている。図１２（Ｂ）において、波形１０は低い過渡印加電圧Ｘ_trに対するステップ応答を一点鎖線で示しており、波形１２は定常電圧Ｖ_stableに対するステップ応答を細線で示している。メンブレン１３の変位量Ｄｉは、時刻０から時刻τの間は波形１０で示す曲線、時刻τから整定時間ｔ_setまでは波形１０と波形１２を連絡する曲線、整定時間ｔ_set以降は波形１２により示される。

このように構成された装置においては、メンブレン１３の形状変形を開始させる時刻０において、電圧制御回路２０に設けられた過渡電圧制御機能によって、メンブレン１３に低い過渡印加電圧Ｘ_trを印加する。すると、メンブレン１３の形状変化速度は、定常電圧Ｖ_stableに比較して急激なものとなり、応答時間τの経過によって、所望の形状変化が得られる。次いで、電圧制御回路２０に設けられた定常電圧制御機能によって、時刻τで印加電圧を定常電圧Ｖ_stableに再設定する。すると、可変形状ミラー１０の変位量は、定常状態の反射面形状に迅速に移動して安定化する。これによって、可変形状ミラー１０の応答は迅速となり、応答特性が改善される。ここで、応答時間ｔ_trは、低い過渡印加電圧Ｘ_trによって、メンブレン１３の応答変位量Ｄｉが、定常電圧Ｖ_stableにおけるメンブレン１３の総変位量Ｄtotalに到達する時刻に定める。なお、応答時間ｔ_trは、メンブレン１３の応答変位量Ｄｉが目標とする総変位量Ｄtotalに対して、オーバーシュートすることを防止するため、例えば理論的な応答時間に対して８０％〜９０％程度の時間に設定しても良い。

次に、上記の可変形状ミラー１０が用いられる眼底観察装置を説明する。図１３は眼底観察装置の全体を説明する構成ブロック図である。図において、眼底観察装置は、波面補正系８、眼底照明系２、眼底観察系３、アライメント系４、固視系５、補償光学部７０とを備える。波面補正系８は、点像投影光学系８１、点像受光光学系８２、点像受光部８３（ＣＣＤ）とを備える波面測定系８０と、コンピュータ８４と、制御部８５を有する。コンピュータ８４は、光学特性測定部８４１、画像データ形成部８４２、補償量決定部８４３、メモリ８４４、表示部８４５を備える。

眼底照明系２は、第２光源部、集光レンズ、ビームスピリッタを備え、第２光源部からの第２光束で被検眼網膜上の所定領域を照明するためのものである。眼底観察系３は、眼底画像形成用光学系３６と眼底画像受光部３８（ＣＣＤ）とを備える。眼底画像形成用光学系３６は、例えばアフォーカルレンズ８８、補償光学部７０、集光レンズ、ビームスピリッタを備え、眼底６１で反射した光を補償光学部７０を介して眼底画像受光部３８に導く。補償光学部７０は、測定光の収差を補償する可変形状ミラー１０、光軸方向に移動して球面成分を補正する移動プリズムや球面レンズを有している。補償光学部７０は、点像投影光学系８１と眼底画像形成用光学系３６中に配置され、例えば被検眼６０から反射して戻ってくる反射光束の収差を補償する。

アライメント系４は、集光レンズ、アライメント受光部を備え、光源部から発せられて被検眼６０の角膜６２から反射して戻ってくる光束をアライメント受光部に導く。固視系５は、例えば被検眼６０の固視や雲霧をさせる為の視標を投影する光路を含むものであって、第３光源部５１、固視標５２、リレーレンズを備える。第３光源部５１からの光束で固視標５２を眼底６１に照射することができ、被検眼６０にその像を観察させる。

光学特性測定部８４１は、点像受光部８３からの出力に基づき、被検眼６０の高次収差を含む光学特性を求める。画像データ形成部８４２は、光学特性に基づき視標の見え具合のシミュレーションを行ない、シミュレーション画像データ又は見え具合を示すＭＴＦ等の被検眼データを算出する。メモリ８４４は、可変形状ミラー１０を調整する為の複数の電圧変化テンプレートを記憶している。補償量決定部８４３は、メモリ８４４に記憶されている電圧変化テンプレートを選択して、選択した電圧変化テンプレートに基づき、可変形状ミラー１０の補正量を決定して、補正量を制御部８５に出力する。制御部８５は、補償量決定部８４３からの出力に基づいて可変形状ミラー１０を変形させる。眼底観察装置の更なる詳細は、例えば本出願人の提案に掛かる特願２００３−１２５２７９号明細書に記載されている。

なお、上記の実施の形態においては、可変形状ミラーを用いる装置として眼底観察装置を示しているが、可変形状ミラーを装着する装置としてはヘッドアップディスプレイ、天体望遠鏡、レーザ照射装置等、各種の機器が存在する。

静電型可変形状ミラーの一例を示す断面構成図で、合せて電圧発生回路と電圧制御回路を示している。 可変形状ミラーに印加電圧をステップ状に加えた場合の反射膜の応答曲線を示す波形図で、（Ａ）は印加電圧に相当する波形１、（Ｂ）は変位量に相当する波形２を示している。 可変形状ミラーに過渡電圧と定常電圧を順次に加えた場合の反射膜の応答曲線を示す波形図で、（Ａ）は印加電圧に相当する波形４、（Ｂ）は変位量に相当する波形３、５を示している。 可変形状ミラーの電極配列を説明する平面図である。 本発明の実施例２を説明する構成ブロック図である。 図５の装置の動作を説明する波形図である。 実施例２における可変形状ミラーに過渡電圧と定常電圧を順次に加えた場合の反射膜の応答曲線を示す波形図である。 本発明の実施例３を説明する電圧制御回路の構成ブロック図である。 実施例３における可変形状ミラーに印加電圧をステップ状に加える場合のスイッチング電圧波形図である。 本発明の実施例３の変形実施例を説明する電圧制御回路の構成ブロック図である。 実施例４における可変形状ミラーに印加電圧をステップ状に加えた場合の反射膜の応答曲線を示す波形図である。 実施例４における可変形状ミラーに過渡電圧と定常電圧を順次に加えた場合の反射膜の応答曲線を示す波形図である。 眼底観察装置の全体を説明する構成ブロック図である。

符号の説明

１０ 可変形状ミラー
２０ 電圧制御回路
２２ コンパレータ（ＰＷＭ回路）
２４ 高圧バッファ回路
２６ 切替回路
２８ 反転回路

Claims (9)

1. 印加電圧により、反射面形状が変化する可変形状ミラーと；
   前記印加電圧を制御する電圧制御回路と；
   を備える可変形状ミラー装置であって；
   前記電圧制御回路は、前記可変形状ミラーの反射面形状が定常状態で所望形状となる定常電圧を発生させるが、前記可変形状ミラーが所望形状に変形するまでの過渡状態の期間に、前記可変形状ミラーの反射面形状を前記所望形状側に迅速に移行させる過渡電圧として印加電圧を変化させる機能を持つ可変形状ミラー装置。
2. 前記電圧制御回路は、前記可変形状ミラーの印加電圧を直流電圧により制御する制御回路で請求項１に記載の可変形状ミラー装置。
3. 前記電圧制御回路は、前記可変形状ミラーの印加電圧を直流電圧により制御する制御回路であって、直流電圧をオンオフするスイッチング素子を有し；
   前記スイッチング素子にオンオフ制御信号を印加してパルス幅制御を行う制御回路であって、前記定常電圧を発生させる際のデューティー比に比較して、前記過渡電圧は前記可変形状ミラーの反射面形状が前記所望形状側に変化量を増す向きのデューティー比により発生させられる請求項１に記載の可変形状ミラー装置。
4. 前記電圧制御回路は、前記可変形状ミラーを正負の印加電圧により制御する制御回路であって、印加電圧の正負を切換えて負荷側に出力する切替回路を有し；
   前記定常電圧を発生させる際の印加電圧に比較して、前記過渡電圧は前記可変形状ミラーの反射面形状が前記所望形状側に変化量を増す向きである請求項１に記載の可変形状ミラー装置。
5. 前記電圧制御回路は、前記可変形状ミラーを正負の印加電圧により制御する制御回路であって、印加電圧の正負を切換えて負荷側に出力する切替回路と、正負の印加電圧をオンオフする正負のスイッチング素子とを有し；
   前記正負のスイッチング素子にオンオフ制御信号を印加してパルス幅制御を行う制御回路であって、前記定常電圧を発生させる際のオン時間割合に比較して、前記過渡電圧は前記可変形状ミラーの反射面形状が前記所望形状側に変化量を増す向きのオン時間割合により発生させられる請求項１に記載の可変形状ミラー装置。
6. 前記電圧制御回路は、前記可変形状ミラーの印加電圧を直流電圧により制御する制御回路であって、負荷の極性を反転させられる反転回路を有し；
   前記定常電圧を発生させる際の印加直流電圧に比較して、前記過渡電圧は前記可変形状ミラーの反射面形状が前記所望形状側に変化量を増す向きである請求項１に記載の可変形状ミラー装置。
7. 前記電圧制御回路は、前記可変形状ミラーの印加電圧を直流電圧により制御する制御回路であって、負荷の極性を反転させられる反転回路と、直流電圧をオンオフするスイッチング素子とを有し；
   前記正負のスイッチング素子にオンオフ制御信号を印加してパルス幅制御を行う制御回路であって、前記定常電圧を発生させる際のオン時間割合に比較して、前記過渡電圧は前記可変形状ミラーの反射面形状が前記所望形状側に変化量を増す向きのオン時間割合により発生させられる請求項１に記載の可変形状ミラー装置。
8. 前記過渡電圧は、前記可変形状ミラーの反射面形状が前記所望形状側に変化量を増す向きの電圧を印加する時間として、前記可変形状ミラーの反射面形状の時定数から定まる時間を用いて、前記可変形状ミラーの反射面形状を前記所望形状に近い状態に移行させ、次に前記定常電圧による電圧制御に移行させる；
   請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の可変形状ミラー装置。
9. 請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の可変形状ミラー装置を用いた、眼底観察装置。
   

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