JP2008161406A - 眼科装置 - Google Patents

Abstract

【課題】収差補正に伴って新たに発生する微小球面収差を高精度かつ高速に補正することで、高倍率としてもきわめて鮮明な眼底像を得ることができる眼科装置を提供すること。
【解決手段】被検眼Ｅの眼底Efを照明し、眼底Efからの反射光束に基づいて被検眼Ｅの眼底像を撮像するための撮像系と、被検眼Ｅの光学収差を測定するための波面センサ２９と、波面センサ２９からの信号に基づき被検眼Ｅの光学収差を補正するために撮像系に配置された波面収差補正系２５と、を備えた眼科装置１において、撮像系の光路内に、被検眼Ｅの屈折特性に応じて被検眼Ｅの眼底像の合焦を行うための高倍低速フォーカス機構２１及びシリンダー成分調整機構２３と、両機構２１，２３による調整後に、波面収差補正系２５により発生する微小球面収差を補正するための高倍高速フォーカス機構２４と、を有する手段とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、波面収差を打ち消す収差補償機能を付加することで、高倍率としても鮮明な眼底像の観察や撮影や画像データ取得を行うことができる眼科装置に関するものである。

従来から、照明された眼底からの反射光束により眼底像を結像させて、眼底の観察及び撮影を行う眼底カメラが知られている。しかしながら、この種の眼底カメラでは、眼底からの反射光束は、角膜・水晶体・ガラス体等からなる眼光学系を通るため、その眼光学系の収差の影響で、高い分解能の眼底像を得ることができない、つまり、高倍率で鮮明な眼底像を得ることができない、という問題点を有していた。ちなみに、眼光学系は、理想的な光学素子とは程遠く、近視や乱視等、多種の収差発生原因となる光学的屈折特性を有していて、眼底からの反射光束による波面は歪みを持っている。

これに対し、被検眼の光学収差を測定するための収差測定部と、収差測定部からの信号に基づき被検眼の光学収差により生じる反射光束の波面の歪みを補正するために、可変形状ミラー（Deformable Mirror）等の収差補正部を設け、高倍率で鮮明な眼底像を得る装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−２２１５７９号公報

しかしながら、可変形状ミラーを用いて収差の補正をする装置においては、可変形状ミラーでの補正範囲を広くすることは困難であり、撮像前に、撮像系に配置した合焦レンズ及び乱視補正用レンズの調整により、被検眼の球面度数、乱視度数を補正し、その補正での残り分及びより高次の収差成分を可変形状ミラーにより補正しているものである。ここで、前記合焦レンズのストロークは、遠視、近視に対応するため非常に大きい。

ところで、この可変形状ミラーは、反射鏡となるメンブレンを所望の形に変形して高次の収差成分を発生させるものであるが、メンブレンに対向して配置した電極に所望の電圧を印加して引っ張り力だけでメンブレンを変形させるため、この変形により微小の球面度が新たに発生することが避けられない。

この問題点を解決するために、前記合焦レンズによりさらに補正調整することも考えられるが、合焦レンズによる調整では、精度及び応答性が低いという問題から、事実上、合焦レンズによる補正調整はできない。この結果、従来技術では、可変形状ミラーにより新たに発生する微小球面度に対応した高速な収差補正はできず、この微小球面度による収差が残ってしまう、という問題点を有していた。

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、収差補正に伴って新たに発生する微小球面収差を高精度かつ高速に補正することで、高倍率としてもきわめて鮮明な眼底像を得ることができる眼科装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、被検眼の眼底を照明し、眼底からの反射光束に基づいて被検眼の眼底像を撮像するための撮像系と、被検眼の光学収差を測定するための収差測定部と、前記収差測定部からの信号に基づき被検眼の収差を補正するために前記撮像系に配置された収差補正手段と、を備えた眼科装置において、
前記撮像系の光路内に、被検眼の屈折特性に応じて被検眼の眼底像の合焦を行うための第１の合焦手段と、前記第１の合焦手段による調整後に、前記収差補正手段により発生する微小球面収差を補正するための第２の合焦手段と、を有することを特徴とする。

よって、本発明の眼科装置にあっては、撮像系の光路内に有する第１の合焦手段により、被検眼の屈折特性に応じて被検眼の眼底像の合焦が行われる。そして、第１の合焦手段による調整後、撮像系の光路内に有する第２の合焦手段により、収差補正手段により発生する微小球面収差が補正される。
すなわち、第１の合焦手段により、被検眼の屈折特性を補正する合焦機能が分担され、撮像系の光路内に追加された第２の合焦手段により、新たに発生する微小球面収差を補正する合焦機能が分担される。この合焦機能を分担する構成を採用したことにより、第１の合焦手段による影響を受けることなく、第２の合焦手段の持つ合焦特性により精度や応答性を確保しながら、収差補正に伴って新たに発生する微小球面収差が適正に補正される。そして、微小球面収差が残る場合に比べ、眼底像の解像度がより高められる。
このように、収差補正に伴って新たに発生する微小球面収差を高精度かつ高速に補正することで、高倍率としてもきわめて鮮明な眼底像を得ることができる。

以下、本発明の眼科装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。

［外観構成］
図１は、実施例１のＡＯシステムを適用した眼科装置１の一例を示す外観側面図である。以下、図１に基づいて外観構成を説明する。なお、「ＡＯシステム（アダプティブ・オプティックス・システム）」とは、補償光学システムとも呼ばれ、可変形状ミラーにより波面収差を打ち消す機能を持つことで実現されるシステムをいう。

実施例１の眼科装置１は、図１に示すように、ベース２と、このベース２上に前後左右方向（水平方向）にスライド可能に搭載された架台３と、を備えている。

前記架台３には、コントロールレバー４が設置されており、検眼者はこのコントロールレバー４を操作することによって、架台３をベース２上において自由に移動させることができる。また、コントロールレバー４の頭部には、撮影ボタン４ａが配置され、ボタン操作により眼底像を撮影することができるようになっている。

前記ベース１上には、支柱５が立設され、被検眼者の顎部を載置させるための顎受け６と、被検眼Ｅを固視させるための光源である外部固視灯７とが設けられている。

前記本体部８は、架台３に搭載され、眼科装置１の各種光学系を格納する。この本体部８には、被検眼Ｅに対向配置される対物レンズ部８ａと、検眼者が被検眼Ｅの観察等を行うための接眼レンズ部８ｂとが設けられている。

また、本体部８には、被検眼Ｅの眼底の静止画像を撮影するためのＣＣＤカメラ等の第１の撮像装置９と、被検眼Ｅの眼底像を撮像するためのテレビカメラ等の第２の撮像装置１０と、図外の顕微鏡ユニット等による第３の撮像装置が接続されている。また、これらの撮像装置をデジタル撮像方式としていることで、眼科装置１の外部に設けられた図外のコンピュータにその画像データを送信し、モニター表示や画像データの記録や眼底像の撮影をすることができるようになっている。

前記本体部８の検眼者側には、カラー液晶モニター１１が設けられている。このカラー液晶モニター１１は、第２の撮像装置１０により取得された映像信号を基に被検眼Ｅの眼底像をモニター表示するようになっている。

前記架台３の上面部には、コントロールパネル３ａが設けられている。このコントロールパネル３ａは、各種の設定や撮影状況の確認等を行うためのボタンや表示部を含んで構成されている。

［光学系の構成］
図２は、実施例１の眼科装置１の本体部８に格納されたＡＯシステムによる光学系の構成の一例を示す概略図である。なお、図２において、○は反射光束に基づいて被検眼Ｅの瞳を結像する瞳共役点を示し、△は反射光束に基づいて被検眼Ｅの眼底Efを結像する眼底共役点を示す。

眼科装置１の光学系は、照明された被検眼Ｅの前眼部を観察する前眼部観察系101と、被検眼Ｅに対して精密にアライメントするのに用いられるアライメント検出系102と、照明された被検眼Ｅの眼底Eｆを観察・撮影する低倍眼底撮影系103と、照明された被検眼Ｅの眼底Eｆを観察・撮影する高倍眼底撮影系104と、に大別される。
以下、図２に基づき、［眼底カメラ相当光学系の構成］と［高倍眼底撮影系の構成］とに分けて、光学系の構成を説明する。

［眼底カメラ相当光学系の構成］
前眼部観察系101は、被検眼Ｅの前眼部を照明する図外の前眼部照明光源と、前眼部からの反射光束に基づいて被検眼Ｅの前眼部を観察するための撮像系に、対物レンズL0と、ハーフミラーM1と、波長選択ミラーM2,M3と、全反射ミラーM4と、接眼レンズL1と、を有して構成される。検眼者（観察者・撮影者）は、前眼部観察系101に結像された前眼部像を、モニター画面上で観察しながら、眼科装置１の本体部８をマニュアル操作により移動させ、被検眼Ｅに対して本体部８の概略のアライメントを行う。

アライメント検出系102のうちXYアライメント検出系は、XYアライメント投光系OS1と被検眼Ｅの角膜Ｃとの間に、アライメント用ミラーM5と、穴あきミラーM6と、ハーフミラーM1と、対物レンズL0と、を有する。そして、被検眼Ｅの角膜ＣとXYアライメント受光系Se1の間に、対物レンズL0と、ハーフミラーM1と、波長選択ミラーM2,M3と、レンズL2と、を有する。アライメント検出系102のうちZアライメント検出系は、被検眼Ｅの角膜Ｃを挟んで、一方にZアライメント投光系OS2を配置し、他方にZアライメント受光系Se2を配置して構成されている。このアライメント検出系102は、前眼部観察系101により被検眼Ｅに対する装置本体の概略のアライメントの完了後、被検眼Ｅに対して本体部８を自動的に精密アライメントするのに用いられる。なお、このアライメント検出系102のアライメントの原理については、公知であるので、詳細な説明は省略する。

低倍眼底撮影系103は、低倍照明系OS3（例えば、ハロゲンランプ）からの光により被検眼Ｅの眼底Efを照明する照明系に、波長選択ミラーM7と、波長選択ミラーM10と、穴あきミラーM6と、ハーフミラーM1と、対物レンズL0と、を有する。
眼底Efからの反射光束に基づいて被検眼Ｅの眼底像を撮像するための撮像系として、対物レンズL0と、ハーフミラーM1と、穴あきミラーM6と、アライメント用ミラーM5と、低倍系フォーカス機構２０と、波長選択ミラーM8と、全反射ミラーM9と、を有する。なお、前記低倍系フォーカス機構２０は、視度補正レンズL3を光軸に沿って前後させることにより、眼球の屈折異常を補正するのに用いる。
眼底Eｆに固視標光源像を形成する固視標系として、波長選択ミラーM8に向かって固視標光を発する固視光源OS4を有している。この固視標投影により、被検眼Ｅの視線方向が定められる。

上記前眼部観察系101とアライメント検出系102と低倍眼底撮影系103は、従来の眼底カメラに相当する光学系であり、眼底Efを広い視野で観察を行うのに用いられると共に、高倍率で撮影する際の撮影部位を決定するのに用いられる。

［高倍眼底撮影系の構成］
高倍眼底撮影系104は、被検眼Ｅの眼底Efを照明する照明系と、眼底Efからの反射光束に基づいて被検眼Ｅの眼底像を撮像するための撮像系と、から大略構成されている。そして、前記撮像系の光路内には、高倍低速フォーカス機構２１（第１の合焦手段）と、視線トラッキング制御系２２と、シリンダー成分調整機構２３（第１の合焦手段）と、高倍高速フォーカス機構２４（第２の合焦手段）と、波面収差補正系２５（収差補正手段）と、が含まれている。以下、各構成について説明する。

・照明系
被検眼Ｅの眼底Efを照明する照明系は、高倍照明系OS5（例えばキセノンランプ）と、波長選択ミラーM7と、波長選択ミラーM10と、穴あきミラーM6と、ハーフミラーM1と、対物レンズL0と、を有する。

眼底Eｆからの反射光束は、対物レンズL0と、ハーフミラーM1と、波長選択ミラーM2と、絞り板piと、レンズL4を経過して高倍低速フォーカス機構２１に導かれる。

・高倍低速フォーカス機構２１
高倍低速フォーカス機構２１は、眼底Efからの反射光束の入力側に配置されたレンズL5と、撮像系の光路内に配置した直交する２つの全反射ミラーM11,M12（反射部）が設定されたミラーユニットMU（反射部材）と、該ミラーユニットMUからの反射光束の出力側に配置されたレンズL6と、を有して構成される。

前記ミラーユニットMUは、第１フォーカス調整用モータアクチュエータ２６（第１モータ手段：図３参照）により、光軸方向に沿って移動させることにより光路長を調整する。

この高倍低速フォーカス機構２１は、被検眼Ｅの屈折特性に応じて被検眼Ｅの眼底像の合焦を行うための合焦手段であり、被検眼Ｅの屈折特性を原因として発生する波面収差のうち、球面度数成分（近視、遠視等）を補正する。

・視線トラッキング制御系２２
視線トラッキング制御系２２は、視線方向のずれによる眼底像の動きを除去するために、被検眼の視線方向を検出し、この検出結果から、眼底に対するトラッキングを行う制御系である。すなわち、眼球は、常に固視微動と呼ばれる微小運動を続けており、この固視微動により視線方向は常に動いており、撮像される眼底像が振動し、眼底像にぶれが生じるので、特に、視細胞レベルの高分解能で眼底像を観察するには、この固視微動の影響を除くことが必要とされることによる。

視線トラッキング制御系２２のうち、視線検出光を投光するための照明系は、視線検出光投光系OS6と、波長選択ミラーM10と、穴あきミラーM6と、ハーフミラーM1と、対物レンズL0と、を有する。

視線トラッキング制御系２２のうち、視線検出オフセット系22-1は、レンズL6からの視線検出光及び反射光束を入力する光軸上に配置された波長選択ミラーM13と、視線検出光軸オフセットミラーM14と、波長選択ミラーM15と、全反射ミラーM16と、を有する。
前記視線検出光軸オフセットミラーM14が二次元的（X方向、Y方向）に傾けられると、トラッキング対象となる眼底部位が任意に選択される。しかし、波長選択ミラーM13及びM15により、視線検出光（近赤外線）のみを曲げ、眼底Efからの反射光束については何らの影響も与えない。

視線トラッキング制御系２２のうち、視線トラッキングミラー系22-2は、レンズL7及びレンズL8を介して視線検出光及び反射光束を入力する光軸を偏向するX方向トラッキングミラーM17と、レンズL9と、レンズL10と、Y方向トラッキングミラーM18と、を有する。

視線トラッキング制御系２２のうち、視線検出ユニット22-3は、Y方向トラッキングミラーM18からレンズL11，レンズL12及び波長選択ミラーM19を介して入力される視線検出光を検出し、視線トラッキングを行う。

例えば、左右方向にトラッキングを行う場合、眼底の固視微動の振幅中心に対して、左半分側の走査軌跡で得られた視線検出ユニット22-3の平均出力と、右半分側の走査軌跡で得られた視線検出ユニット22-3の平均出力とが等しくなるようにX方向トラッキングミラーM17とY方向トラッキングミラーM18を駆動調整し、眼底Eｆに対するトラッキング調整を行う。なお、視線方向検出視野の検出対象としては、概略円形のものであれば良く、代表的には、視神経乳頭部や黄斑中心窩がある。

・シリンダー成分調整機構２３
シリンダー成分調整機構２３は、波長選択ミラーM19からレンズL13及びレンズL14を介して眼底Efからの反射光束を入力する光軸上に配置した乱視補正用バリアブルクロスシリンダーレンズVCC（乱視補正用シリンダーレンズ）を有して構成される。

このシリンダー成分調整機構２３は、被検眼Ｅの屈折特性に応じて被検眼Ｅの眼底像の合焦を行うための合焦手段であり、被検眼Ｅの屈折特性を原因として発生する波面収差のうち、乱視度数成分（＝シリンダー成分）を補正する。

前記乱視補正用バリアブルクロスシリンダーレンズVCCは、２つのシリンダーレンズの組み合わせにより構成され、VCC調整用モータアクチュエータ２７（第２モータ手段：図３参照）により、一方のシリンダーレンズを光軸の周りに回動させることにより円柱度数、軸角度を補正する役割を果たす。

・高倍高速フォーカス機構２４
高倍高速フォーカス機構２４は、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーレンズVCCから可変形状ミラーM20に至る眼底Efからの反射光束を入力する光軸上に配置したレンズL15とレンズL16のうち、レンズL16を収差補正レンズとすることで構成される。

この高倍高速フォーカス機構２４は、前記高倍低速フォーカス機構２１及びシリンダー成分調整機構２３による調整後に、収差補正系２５により発生する微小球面収差の補正を行うための合焦手段であり、前記可変形状ミラーM20を変形させることにより新たに発生する微小球面度による波面収差分を補正する。

前記収差補正レンズL16は、第２フォーカス調整用ピエゾアクチュエータ２８（ピエゾ手段：図３参照）により、光軸方向に沿う微小量移動が制御される。第２フォーカス調整用ピエゾアクチュエータ２８を構成する「ピエゾ素子」とは、「圧電素子」とも呼ばれ、電圧をかけると体積が変化する特性を持つ素子で、変位量は非常に微細であるため、高速、微小かつ正確な作動が求められる場合に利用される。

・波面収差補正系２５
波面収差補正系２５は、収差補正レンズL16を介して眼底Efからの反射光束を入力する光軸上に配置した可変形状ミラーM20と、可変形状ミラーM20から波面センサ２９（収差測定部）に至る光軸上に配置されたレンズL17、レンズL18、ハーフミラーM21、レンズL19、レンズL20と、ハーフミラーM21により偏向された光軸上に配置されたレンズL21と、顕微鏡ユニット３０と、を有して構成される。

この波面収差補正系２５は、波面センサ２９からの検出信号に基づき被検眼Ｅの光学収差を補正するために撮像系に配置された収差補正手段であり、前記高倍低速フォーカス機構２１による球面度数成分の補正、並びに、前記シリンダー成分調整機構２３による乱視度数成分の補正により矯正できなかった球面度数及び乱視度数の残りの成分と、より高次の波面収差成分を、可変形状ミラーM20を変形させることにより補正する。なお、前記顕微鏡ユニット３０は、倍率変換が可能とされている。また、顕微鏡ユニット３０には、外部のコンピュータシステムが接続され、高倍率での眼底Efの観察や撮影や映像データ取得が行われる。
以下、自動合焦制御による高倍率での眼底Efの撮影制御系の構成を説明する。

［高倍率眼底像撮影制御系］
図３は、実施例１の高倍率眼底像撮影制御系を示す概略制御システム図である。図４は、実施例１の高倍率眼底像撮影制御系の波面センサ２９を示す説明図である。図５は、実施例１の高倍率眼底像撮影制御系の可変形状ミラー装置の一例であり、(a)は平面図を示し、(b)はＡ−Ａ線断面図を示し、(c)は電極の配置例を示す。図６は、実施例１の高倍率眼底像撮影制御系の可変形状ミラーM20の一部拡大断面図である。

実施例１の高倍率眼底像撮影制御系は、図３に示すように、第１フォーカス調整用モータアクチュエータ２６と、VCC調整用モータアクチュエータ２７と、第２フォーカス調整用ピエゾアクチュエータ２８と、波面センサ２９と、可変形状ミラー装置３１と、眼底像撮影コントローラ３２と、を備えている。なお、波面センサ２９の光源は図示を略す。

前記波面センサ２９は、図４に示すように、マイクロフレネルレンズ（マイクロレンズ）が格子状に配列されたハルトマンプレート291と、該ハルトマンプレート291から所定間隔を介して平行配置された二次元ＣＣＤ292（二次元電荷結合素子）と、から構成される。
被検眼Ｅの網膜上に点光源を投影し、網膜で反射された反射光をハルトマンプレート291で多数の光束に分割し、それぞれの光束による点像位置を二次元ＣＣＤ292で測定する。そして、測定した点像位置と、無収差眼の場合の点像位置と比較すると、波面収差は、二次元ＣＣＤ292において、各点像の変位量（Δｘ，Δｙ）として現れる。
この波面センサ２９により、波面収差が測定され、これらの測定結果が、可変形状ミラーM20を波面とは逆位相形状に変形させるための入力情報として用いられると共に、VCC調整によるシリンダー成分Ｃの除去、高倍低速フォーカス調整による球面成分Ｓの除去、高倍高速フォーカス調整による微小球面成分Ｓ’の除去の入力情報として用いられる。

前記可変形状ミラー装置３１は、図５に示すように、静電型の可変形状ミラーM20と、電極基板311と、シリコン基板312と、スペーサー313と、電極314と、電圧制御回路315と、を備えている。
前記静電型の可変形状ミラーM20は、電極314側のメンブレン316と、光路側の反射膜317と、の２層構造により構成されている。前記メンブレン316は、シリコン基板312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。前記反射膜317は、メンブレン316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。前記スペーサー313は、メンブレン316と電極314とのギャップ長を所定値に保持するために用いられるもので、例えば、剛性が高い球等が用いられる。前記電極314は、電極基板311の上に多数配置されるもので、例えば、図５(c)に示すように、六角形の蜂の巣状に多数個配列されている。前記電圧制御回路315は、各電極314を個別に電圧駆動する回路で、各電極314に対応してメンブレン316の変形が生じるように、各電極314に静電電圧が印加される。

前記可変形状ミラーM20は、図６に示すように、多数の各電極314に波面の歪みを相殺する歪み変形とするために、所望の電圧を印加して引っ張り力だけでメンブレン316を変形させる。したがって、この変形により可変形状ミラーM20は、図６の１点鎖線に示すように、メンブレン316の凹凸変形の平均変形量に相当する面が僅かな凹面となり、大きな半径Ｒによる微小球面度が新たに発生する。

前記眼底像撮影コントローラ３２は、高倍率眼底像の撮影時、シリンダー成分調整機構２３と高倍低速フォーカス機構２１による自動調整を実行し、VCC調整及び高倍低速フォーカス調整の終了後、波面収差補正系２５による被検眼Ｅの光学収差補正と、高倍高速フォーカス機構２４による自動調整とを同時進行にて実行し、光学収差補正と高倍高速フォーカス調整により波面センサ２９からの収差測定値に基づくRMS（波面収差指標）が規定値以下に収束すると被検眼Ｅの眼底像を撮影する。以下、収差補正アルゴリズムフローについて詳しく説明する。

［高倍率眼底像撮影制御処理］
図７は、実施例１の眼底像撮影コントローラ３２にて実行される高倍率眼底像撮影制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。この処理は、検眼者による高倍率眼底像撮影操作により開始される。なお、このフローチャートでは省略しているが、視線検出に基づき固視微動による視線方向の変動を抑える視線トラッキング制御処理も同時進行で行われる。

ステップＳ１は、高倍率眼底像撮影操作の開始後、可変形状ミラーM20を初期形状に変形させるステップである。
ここで、「可変形状ミラーM20の初期形状」は、収差補正が完了した時点での可変形状ミラーM20の微小球面度を推定し、この推定した微小球面度を持つ形状を初期形状とする。これは、メンブレンタイプの可変形状ミラーM20の場合、微小球面形状に収差形状をのせて補正するので、予め推定される微小球面度を確保しておくことで、高倍高速フォーカス系に必要な移動量を抑えることができることによる。

ステップＳ２は、ステップＳ１での可変形状ミラーM20を初期形状変形、或いは、ステップＳ４でのVCC調整、或いは、ステップＳ５での高倍低速フォーカス調整に続き、波面センサ２９による収差測定を行うステップである。
なお、実施例１では、可変形状ミラーM20の初期形状変形から直ちに収差測定を行うようにしたが、例えば、可変形状ミラーM20の初期形状変形後、高倍低速フォーカス機構２１を移動させて、波面センサ２９が有効な範囲に持っていき、その後、波面センサ２９による収差測定を行うようにしても良い。

ステップＳ３は、ステップＳ２での波面センサ２９による収差測定に続き、球面成分Ｓが規定値以下で、かつ、シリンダー成分Ｃが規定値以下か否かを判断するステップである。このステップＳ３でYesと判断されるとステップＳ６へ移行し、Noと判断されるとステップＳ４及びステップＳ５へ移行する。
ここで、球面成分Ｓ（遠視、近視）の「規定値」とシリンダー成分Ｃ（乱視）の「規定値」は、遠視、近視、乱視という眼球の屈曲特性を、高精度で補正したことを示すできる限り小さな値に設定する。

ステップＳ４は、ステップＳ３でのＳ≦規定値、かつ、Ｃ≦規定値ではないとの判断に続き、波面センサ２９による収差測定値（乱視度、乱視軸角度）に基づき、シリンダー成分調整機構２３により、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーレンズVCCをVCC調整用モータアクチュエータ２７により駆動制御し、シリンダー成分Ｃを除去するステップである。

ステップＳ５は、ステップＳ３でのＳ≦規定値、かつ、Ｃ≦規定値ではないとの判断に続き、波面センサ２９による収差測定値（球面度数）に基づき、高倍低速フォーカス機構２１により、ミラーユニットMUを第１フォーカス調整用モータアクチュエータ２６により駆動制御し、球面成分Ｓを除去するステップである。

ステップＳ６は、ステップＳ３でのＳ≦規定値、かつ、Ｃ≦規定値であるとの判断、或いは、ステップＳ１０での波面センサ２９による収差測定に続き、波面センサ２９による収差測定値に基づいて算出されたトータル収差のRMS値（波面収差指標）が規定値以下か否かを判断するステップである。このステップＳ６において、Yesと判断されるとステップＳ１１へ移行し、Noと判断されるとステップＳ７及びステップＳ９へ移行する。
ここで、「RMS（Root Mean Square）」とは、自乗平均平方根の略で、理想波面と実際の波面の標準偏差（分散の平方根）をいう。また、RMS値の規定値は、例えば、0.05μｍに設定される。

ステップＳ７は、ステップＳ６でのRMS＞規定値との判断に続き、可変形状ミラーM20の駆動電圧を計算するステップである。
この可変形状ミラーM20の駆動電圧を計算は、例えば、１つの電極に電圧を掛けたときに発生する歪みをインフルエンス関数(influence function)として持ち、この各電極に対応するインフルエンス関数を重ね合わせて（重ね合わせ振幅は、最小二乗法で算出）、目標形状に対応した電圧配列データを算出するインフルエンス関数方式等が用いられる。

ステップＳ８は、ステップＳ７での可変形状ミラーM20の駆動電圧計算に続き、電圧制御回路315により計算された駆動電圧を各電極314に印加し、各電極314による引っ張り力だけでメンブレン316を変形させるステップである。

ステップＳ９は、ステップＳ６でのRMS＞規定値との判断に続き、波面センサ２９による収差測定値（球面度数）に基づき、高倍高速フォーカス機構２４により、レンズL16を第２フォーカス調整用ピアゾアクチュエータ２８により駆動制御し、微小球面成分Ｓ’を除去するステップである。

ステップＳ１０は、ステップＳ８での可変形状ミラーM20の変形、或いは、ステップＳ９での微小球面成分Ｓ’の除去に続き、波面センサ２９による収差測定を行うステップである。

ステップＳ１１は、ステップＳ６でのRMS≦規定値との判断に続き、眼底撮影を実行するステップである。

次に、作用を説明する。

［前眼部観察と低倍率による眼底像の観察・撮影作用］
まず、被検眼Ｅの前眼部観察を行う際には、被検眼者を図示しない椅子に座らせ、顎受け６に顎を載置させる。そして、被検眼Ｅに対する光学系のアライメントを行う。
被検眼Ｅに対する光学系のアライメントは、コントロールレバー４により架台３を、ベース２上において左右・上下に動かし、カラー液晶モニター１１の中央部に被検眼Ｅを映し出すことで、被検眼Ｅの前眼部を観察する。

そして、被検眼Ｅの眼底像観察を行う際には、前眼部観察位置からコントロールレバー４により架台３を真っ直ぐ押し込んでゆくと、画像が瞳孔から入り込んで、被検眼Ｅの眼底Efがピンボケ状態で映し出される。この状態で、例えば、コントロールレバー４の操作によりカラー液晶モニター１１上の２つアライメント輝点を１つに合致させ、さらに、カラー液晶モニター１１上の“（）スケール”内に１つに合致させたアライメント輝点を入れることで、眼底Efにピントを合わせ、カラー液晶モニター１１に被検眼Ｅの眼底Efを映し出すことで、被検眼Ｅの眼底像を観察する。

次に、被検眼Ｅの眼底像撮影を行う際は、既に低倍系フォーカス機構２０を動かして撮影しようとする眼底Efにピントを合わせているため、撮影ボタン４ａを押す操作を行うだけで、被検眼Ｅの眼底像の鮮明な低倍率撮影を確保することができる。撮影データは、例えば、フィルムに記録されるか、電子画像としてファイリングされる。

［高倍率による眼底像撮影作用］
検眼者は、目的に応じて高倍眼底撮影系104の撮影倍率を選択すると共に、固視標光源OS4を移動させ、被検眼者の視線方向をシフトさせ、所望の撮影部位がカラー液晶モニター１１のマーク（例えば、矩形マーク）の位置に配置されるよう調整し、高倍眼底撮影系104で撮影する撮影部位を特定する。

その後、検眼者が高倍率眼底像の撮影操作を行うと、視線検出に基づき固視微動による視線方向の変動を抑える視線トラッキング制御処理が実行されると共に、図７に示すフローチャートにしたがって、高倍率眼底像の撮影処理が実行される。

高倍率眼底像の撮影処理では、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４及びステップＳ５へと進み、ステップＳ３での球面成分Ｓの除去条件、および、シリンダー成分Ｃの除去条件が成立しない限り、ステップＳ２→ステップＳ３→（ステップＳ４及びステップＳ５）へと進む流れが繰り返される。

すなわち、高倍率眼底像の撮影時、可変形状ミラーM20を初期形状に変形し（ステップＳ１）、その後、波面センサ２９による収差測定を行いながら（ステップＳ２）、ミラーユニットMUによる光路長の調整による球面成分Ｓの補正（ステップＳ５）と、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーレンズVCCの調整によるシリンダー成分Ｃの補正（ステップＳ４）とを同時進行する低速補正処理が実行される。

そして、低速補正処理の実行により、収差測定値に基づく球面成分Ｓとシリンダー成分Ｃが規定値以下となったら、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ３からステップＳ６へと進み、低速補正処理が停止されると共に、ステップＳ６〜ステップＳ１０による高速補正処理の実行が開始される。

高速補正処理の実行が開始されると、波面収差除去条件が成立しない限り（ステップＳ６）、ステップＳ６→（ステップＳ７→ステップＳ８及びステップＳ９）→ステップＳ１０へと進む流れが繰り返される。

すなわち、可変形状ミラーM20の駆動電圧を計算し（ステップＳ７）、可変形状ミラーM20を変形する制御（ステップＳ８）と、高倍高速フォーカス機構２４による微小球面成分Ｓ’の除去（ステップＳ９）とを同時進行する高速補正処理が実行される。

そして、高速補正処理の実行により、収差測定値に基づくRMS値が規定値以下に収束すると、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ６からステップＳ１１へと進み、高速補正処理が停止されて、被検眼Ｅの眼底像が高倍率にて撮影される。撮影データは、例えば、フィルムに記録されるか、電子画像としてファイリングされる。ここで、撮影時の収差データも記録しておくと良い。さらに、固視標データ及び低倍画像データを記録しておくことで、高倍撮影位置の特定が可能になる。

上記のように、実施例１の眼科装置１にあっては、撮像系の光路内に有する高倍低速フォーカス機構２１とシリンダー成分調整機構２３により、被検眼Ｅの屈折特性（近視、遠視、乱視等）に応じて被検眼Ｅの眼底像の合焦が行われる。そして、高倍低速フォーカス機構２１とシリンダー成分調整機構２３による調整後、撮像系の光路内に有する高倍高速フォーカス機構２４により、収差補正系２５により発生する微小球面収差が補正される。

なお、収差補正系２５により新たに発生する微小球面収差に対し、高倍低速フォーカス機構２１によりさらに補正調整することも考えられる。
しかし、この場合、高倍低速フォーカス機構２１とシリンダー成分調整機構２３による合焦→収差補正系２５による被検眼Ｅの光学収差の補正→高倍低速フォーカス機構２１による合焦という手順となり、高倍低速フォーカス機構２１に微小球面収差の補正調整では、精度及び応答性が低い。
なぜなら、高倍低速フォーカス機構２１は、光路長の調整する大まかな合焦手段であるため、新たに発生する微小球面収差に対し僅かな光路長の調整が要求されるのに対し、１回の制御指令での光路長の変化量（制御量）が大きく、僅かな光路長の調整を行う場合、複数回の制御指令により目標移動量に近づけるように徐々に往復移動させる必要がある。制御量が大きい分、目標移動量に一致させる精度は望めず、また、複数回の往復制御となることで、長い調整時間を要する。
したがって、事実上、高倍低速フォーカス機構２１によっては、可変形状ミラーM20により新たに発生する微小球面度に対応した適正な収差補正はできず、この微小球面度による収差が残ってしまう。あるいは、微小球面度の補正を行っても、補正に要する時間が長くなってしまう。

これに対し、実施例１では、高倍低速フォーカス機構２１とシリンダー成分調整機構２３により、被検眼Ｅの屈折特性を補正する合焦機能が分担され、撮像系の光路内に追加された高倍高速フォーカス機構２４により、新たに発生する微小球面収差を補正する合焦機能が分担される。

この合焦機能を分担する構成を採用したことにより、高倍低速フォーカス機構２１とシリンダー成分調整機構２３による影響を受けることなく、高倍高速フォーカス機構２４の持つ合焦特性により精度や応答性を確保しながら、収差補正に伴って新たに発生する微小球面収差が適正に補正される。

例えば、実施例１のように、高倍高速フォーカス機構２４として、第２フォーカス調整用ピエゾアクチュエータ２８を用いた場合には、光軸方向に沿う微小量移動を制御でき、精度や応答性を確保することができる。

ここで、応答性に関しては、高応答アクチュエータの選択により応答性が向上するだけでなく、実施例１の眼底像撮影コントローラ３２のように、下記の手法を採用することにより、さらに応答性を高めることができる。
・可変形状ミラーM20の変形制御と、撮像系を構成するレンズL16の調整による微小球面成分Ｓ’の補正を同時進行する高速補正処理の採用。
この場合、可変形状ミラーM20の変形制御の終了後、高倍高速フォーカス機構２４による微小球面成分Ｓ’の補正を行う場合に比べ、処理時間が短縮される。
・高倍率眼底像の撮影開始時、予め可変形状ミラーM20を微小球面による初期形状に変形しておく手法の採用。
この場合、可変形状ミラーM20を初期変形させない場合に比べ、第２フォーカス調整用ピエゾアクチュエータ２８に必要なストロークを小さくでき、アクチュエータの小型化と、さらなる高速化が可能となる。

そして、上記のように、高倍高速フォーカス機構２４により、収差補正に伴って新たに発生する微小球面収差を高精度かつ高速に補正することで、微小球面収差が残る場合に比べ、眼底像の解像度がより高められ、高倍率としてもきわめて鮮明な眼底像を得ることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の眼科撮影装置１にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 被検眼Ｅの眼底Efを照明し、眼底Efからの反射光束に基づいて被検眼Ｅの眼底像を撮像するための撮像系と、被検眼Ｅの光学収差を測定するための収差測定部と、前記収差測定部からの信号に基づき被検眼Ｅの光学収差を補正するために前記撮像系に配置された収差補正手段と、を備えた眼科装置において、前記撮像系の光路内に、被検眼Ｅの屈折特性に応じて被検眼Ｅの眼底像の合焦を行うための第１の合焦手段と、前記第１の合焦手段による調整後に、前記収差補正手段により発生する微小球面収差を補正するための第２の合焦手段と、を有するため、収差補正に伴って新たに発生する微小球面収差を高精度かつ高速に補正することで、高倍率としてもきわめて鮮明な眼底像を得ることができる。

(2) 前記第１の合焦手段は、被検眼Ｅの屈曲特性を原因として発生する波面収差のうち、球面度数成分と乱視度数成分を補正する手段であり、前記収差補正手段は、前記球面度数成分と乱視度数成分の補正により矯正できなかった残り成分、及び、より高次の波面収差成分を、可変形状ミラーM20を変形させることにより補正する手段であり、前記第２の合焦手段は、前記可変形状ミラーM20を変形させることにより新たに発生する微小球面度による波面収差成分を補正する手段であるため、高倍率にしたときに眼底像の鮮明度を妨げる原因となる、球面度数成分と、乱視度数成分と、高次の波面収差成分と、微小球面度による波面収差成分の全てを除去することができる。

(3) 前記第１の合焦手段のうち球面度数成分を補正する手段は、撮像系の光路内に配置した直交する２つの全反射ミラーM11,M12が設定されたミラーユニットMUを、第１フォーカス調整用モータアクチュエータ２６により光軸方向に沿って移動させることにより光路長を調整する高倍低速フォーカス機構２１であるため、被検眼Ｅの屈折特性を原因として発生する波面収差のうち、球面度数成分（近視、遠視等）を、ミラーユニットMUの位置で決まる光路長を調整することにより補正することができる。

(4) 前記第１の合焦手段のうち乱視度数成分を補正する手段は、撮像系の光路内に配置した乱視補正用バリアブルクロスシリンダーレンズVCCを、VCC調整用モータアクチュエータ２７により光軸周りに回動させることにより円柱度と軸角度を調整するシリンダー成分調整機構２３であるため、被検眼Ｅの屈折特性を原因として発生する波面収差のうち、乱視度数成分（乱視）を、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーレンズVCCを構成する２つの組み合わせシリンダーレンズのうち、一方のシリンダーレンズを光軸の周りに回動させることにより乱視度数を、全体を光軸周りに回動させることにより乱視軸を補正することができる。

(5) 前記第２の合焦手段は、撮像系を構成するレンズ系の少なくとも一部のレンズL16を、第２フォーカス調整用ピエゾアクチュエータ２８により光軸方向に沿う微小量移動を制御する高倍高速フォーカス機構２４であるため、撮像系に新たにレンズ等を追加することないコンパクトなシステムを保ちながら、高精度・高応答により、可変形状ミラーM20を変形させることにより新たに発生する微小球面度による波面収差分を補正することができる。

(6) 前記収差測定部は、マイクロフレネルレンズが格子状に配列されたハルトマンプレート291と、二次元ＣＣＤ292とから構成され、被検眼Ｅの網膜上に点光源を投影し、網膜で反射された反射光をハルトマンプレート291で多数の光束に分割し、それぞれの光束による点像位置を二次元ＣＣＤ292で測定し、無収差眼の場合の点像位置と比較することにより、被検眼Ｅの波面収差を測定する波面センサ２９であるため、高倍率による眼底像の撮影において、鮮明な眼底像の取得を左右する入力情報となる波面収差を精度良く測定することができる。すなわち、高倍率での眼底像撮影時には、波面センサ２９による測定結果が、可変形状ミラーM20を波面とは逆位相形状に変形させるための入力情報として用いられると共に、VCC調整によるシリンダー成分Ｃの除去、高倍低速フォーカス調整による球面成分Ｓの除去、高倍高速フォーカス調整による微小球面成分Ｓ’の除去の入力情報として用いられる。

(7) 高倍率眼底像の撮影時、前記第１の合焦手段による自動調整を実行し、第１の合焦調整の終了後、前記収差補正手段による被検眼の光学収差補正と、前記第２の合焦手段による自動調整とを同時進行にて実行し、第２の合焦調整により波面収差が収束すると被検眼Ｅの眼底像を撮影する眼底像撮影コントローラ３２を設けたため、撮影開始操作を行うだけで、手動による合焦調整操作を要さず、自動的、かつ、開始操作から応答良く高倍率眼底像を鮮明に撮影することができる。

(8) 前記眼底像撮影コントローラ３２は、高倍率眼底像の撮影時、予め前記可変形状ミラーM20を微小球面による初期形状に変形し、その後、ミラーユニットMUによる光路長の調整による球面成分Ｓの補正と、乱視補正用バリアブルクロスシリンダーレンズVCCの調整によるシリンダー成分Ｃの補正が同時進行する低速補正処理の実行を開始し、低速補正処理の実行により収差測定値に基づく球面成分Ｓとシリンダー成分Ｃが規定値以下となったら、低速補正処理の停止に続いて、前記可変形状ミラーM20の変形制御と、撮像系を構成するレンズL16の調整による微小球面成分Ｓ’の補正が同時進行する高速補正処理の実行を開始し、高速補正処理の実行により収差測定値に基づくRMS値が規定値以下に収束すると、被検眼Ｅの眼底像を撮影するため、撮影開始操作を行うだけで、高応答による自動調整動作により、球面成分Ｓと、シリンダー成分Ｃと、高次の波面収差成分と、微小球面成分Ｓ’の全てを除去し、高倍率眼底像をきわめて鮮明に撮影することができる。
言い換えると、眼底像の許容解像度を決めた場合には、高倍率要求に応えて高倍率度合いをより高めることができる。

以上、本発明の眼科装置１を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、高倍率眼底像の撮影時、第１の合焦手段による自動調整を実行し、第１の合焦調整の終了後、収差補正手段による被検眼の光学収差補正と、第２の合焦手段による自動調整とを同時進行にて実行し、第２の合焦調整により波面収差が収束すると被検眼Ｅの眼底像を撮影する眼底像撮影コントローラ３２を設けた例を示した。しかし、収差補正手段による被検眼の光学収差補正を除いて、合焦調整については、自動制御するものではなく、手動により合焦調整するものであっても良い。要するに、撮像系の光路内に、被検眼の屈折特性に応じて被検眼の眼底像の合焦を行うための第１の合焦手段と、第１の合焦手段による調整後に、収差補正手段により発生する微小球面収差を補正するための第２の合焦手段と、を有する眼科装置であれば、実施例１には限られることはない。

実施例１のＡＯシステムを適用した眼科装置１の一例を示す外観側面図である。 実施例１の眼科装置１の本体部８に格納されたＡＯシステムによる光学系の構成の一例を示す概略図である。 実施例１の高倍率眼底像撮影制御系を示す概略制御システム図である。 実施例１の高倍率眼底像撮影制御系の波面センサ２９を示す説明図である。 実施例１の高倍率眼底像撮影制御系の可変形状ミラー装置の一例であり、(a)は平面図を示し、(b)はＡ−Ａ線断面図を示し、(c)は電極の配置例を示す。 実施例１の高倍率眼底像撮影制御系の可変形状ミラーM20の一部拡大断面図である。 実施例１の眼底像撮影コントローラ３２にて実行される高倍率眼底像撮影制御処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

104 高倍眼底撮影系
２１ 高倍低速フォーカス機構（第１の合焦手段）
２３ シリンダー成分調整機構（第１の合焦手段）
２４ 高倍高速フォーカス機構（第２の合焦手段）
２５ 波面収差補正系（収差補正手段）
２６ 第１フォーカス調整用モータアクチュエータ（第１モータ手段）
２７ VCC調整用モータアクチュエータ（第２モータ手段）
２８ 第２フォーカス調整用ピエゾアクチュエータ（ピエゾ手段）
２９ 波面センサ（収差測定部）
291 ハルトマンプレート
292 二次元ＣＣＤ（二次元電荷結合素子）
３１ 可変形状ミラー装置
３２ 眼底像撮影コントローラ（眼底像撮影制御手段）
M11,M12 全反射ミラー（反射部）
MU ミラーユニット（反射部材）
M20 可変形状ミラー
VCC 乱視補正用バリアブルクロスシリンダーレンズ（乱視補正用シリンダーレンズ）
Ｅ 被検眼
Ef 眼底

Claims (8)

1. 被検眼の眼底を照明し、眼底からの反射光束に基づいて被検眼の眼底像を撮像するための撮像系と、被検眼の光学収差を測定するための収差測定部と、前記収差測定部からの信号に基づき被検眼の光学収差を補正するために前記撮像系に配置された収差補正手段と、を備えた眼科装置において、
   前記撮像系の光路内に、被検眼の屈折特性に応じて被検眼の眼底像の合焦を行うための第１の合焦手段と、前記第１の合焦手段による調整後に、前記収差補正手段により発生する微小球面収差を補正するための第２の合焦手段と、を有することを特徴とする眼科装置。
2. 請求項１に記載された眼科装置において、
   前記第１の合焦手段は、被検眼の屈曲特性を原因として発生する波面収差のうち、球面度数成分と乱視度数成分を補正する手段であり、
   前記収差補正手段は、前記球面度数成分と乱視度数成分の補正により、矯正できなかった残り成分及び、より高次の波面収差成分を、可変形状ミラーを変形させることにより補正する手段であり、
   前記第２の合焦手段は、前記可変形状ミラーを変形させることにより新たに発生する微小球面度による波面収差成分を補正する手段であることを特徴とする眼科装置。
3. 請求項１または請求項２の何れか１項に記載された眼科装置において、
   前記第１の合焦手段のうち球面度数成分を補正する手段は、撮像系の光路内に配置した直交する２つの反射部を有する反射部材を、第１モータ手段により光軸方向に沿って移動させることにより光路長を調整する高倍低速フォーカス機構であることを特徴とする眼科装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載された眼科装置において、
   前記第１の合焦手段のうち乱視度数成分を補正する手段は、撮像系の光路内に配置した乱視補正用シリンダーレンズを、第２モータ手段により光軸周りに回動させることにより円柱度と軸角度を調整するシリンダー成分調整機構であることを特徴とする眼科装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載された眼科装置において、
   前記第２の合焦手段は、撮像系を構成するレンズ系の少なくとも一部のレンズを、ピエゾ手段により光軸方向に沿う微小量移動を制御する高倍高速フォーカス機構であることを特徴とする眼科装置。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載された眼科装置において、
   前記収差測定部は、マイクロレンズが格子状に配列されたハルトマンプレートと、二次元電荷結合素子とから構成され、被検眼の網膜上に点光源を投影し、網膜で反射された反射光をハルトマンプレートで多数の光束に分割し、それぞれの光束による点像位置を二次元電荷結合素子で測定し、無収差眼の場合の点像位置と比較することにより、被検眼の波面収差を測定する波面センサであることを特徴とする眼科装置。
7. 請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載された眼科装置において、
   高倍率眼底像の撮影時、前記第１の合焦手段による自動調整を実行し、第１の合焦調整の終了後、前記収差補正手段による被検眼の光学収差補正と、前記第２の合焦手段による自動調整とを同時進行にて実行し、第２の合焦調整により波面収差が収束すると被検眼の眼底像を撮影する眼底像撮影制御手段を設けたことを特徴とする眼科装置。
8. 請求項７に記載された眼科装置において、
   前記眼底像撮影制御手段は、高倍率眼底像の撮影時、予め前記可変形状ミラーを微小球面による初期形状に変形し、その後、前記反射部材による光路長の調整による球面度数成分補正と、前記乱視補正用シリンダーレンズの調整による乱視度数成分補正が同時進行する低速補正処理の実行を開始し、低速補正処理の実行により収差測定値に基づく球面度数成分と乱視度数成分が規定値以下となったら、低速補正処理の停止に続いて、前記可変形状ミラーの変形制御と、前記撮像系を構成するレンズの調整による微小球面度成分補正が同時進行する高速補正処理の実行を開始し、高速補正処理の実行により収差測定値に基づく波面収差指標が規定値以下に収束すると、被検眼の眼底像を撮影することを特徴とする眼科装置。

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