(57)【要約】【課題】  シャック・ハルトマンセンサー等の収差測定装置における波面の形状の測定精度を向上させること。【解決手段】  測定光を照射した被検査物からの戻り光の収差を測定する収差測定装置が、前記戻り光を複数の光に分割する分割手段と、前記複数の光それぞれが照射した領域の位置及び大きさを検出する検出手段と、前記検出された大きさに基づいて前記複数の光それぞれの波面の形状を取得する取得手段と、を有し、前記複数の光それぞれにおける前記取得された形状及び前記検出された位置に基づいて、前記収差が測定される。【選択図】  図１
2014119313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定光を照射した被検査物からの戻り光の収差を測定する収差測定装置であって、
前記戻り光を複数の光に分割する分割手段と、
前記複数の光それぞれが照射した領域の位置及び大きさを検出する検出手段と、
前記検出された大きさに基づいて前記複数の光それぞれの波面の形状を取得する取得手段と、を有し、
前記複数の光それぞれにおける前記取得された形状及び前記検出された位置に基づいて、前記収差が測定されることを特徴とする収差測定装置。
【請求項２】
前記分割手段が、複数の光学部材を有し、
前記検出手段が、前記複数の光それぞれが集光した光を検出することを特徴とする請求項１に記載の収差測定装置。
【請求項３】
前記取得手段が、前記検出された位置に基づいて前記複数の光それぞれの傾きを取得し、
前記複数の光それぞれにおける前記取得された形状及び傾きに基づいて、前記収差が測定されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の収差測定装置。
【請求項４】
前記検出手段により検出される前記領域の大きさを変更する変更手段を有し、
前記取得手段が、前記検出される大きさが閾値より小さい場合に、前記複数の光それぞれの波面の形状を取得することを特徴とする請求項２あるいは３に記載の収差測定装置。
【請求項５】
前記取得手段が、前記検出される大きさが略最小になる場合に、前記複数の光それぞれの波面の形状を取得することを特徴とする請求項４に記載の収差測定装置。
【請求項６】
前記変更手段が、前記複数の光それぞれの位相を変調して、前記領域の大きさを変更し、
前記取得手段が、前記検出される大きさが閾値より小さくなる前記位相に基づいて、前記複数の光それぞれの波面の形状を取得することを特徴とする請求項４あるいは５に記載の収差測定装置。
【請求項７】
前記変更手段が、測定光を照射した前記被検査物からの戻り光の収差を補正する収差補正手段を兼ねることを特徴とする請求項６に記載の収差測定装置。
【請求項８】
前記変更手段が、前記分割手段と前記検出手段との距離を変更して、前記領域の大きさを変更し、
前記取得手段が、前記領域の大きさが閾値より小さくなる前記距離に基づいて、前記波面形状を取得することを特徴とする請求項４あるいは５に記載の収差測定装置。
【請求項９】
前記検出手段が、前記領域の形状を検出し、
前記検出された位置と大きさと形状とに基づいて、前記収差が取得されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の収差測定装置。
【請求項１０】
前記測定された収差に基づいて、前記検出手段により検出された前記領域の形状を用いて収差を測定するか否かを判断する判断手段を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の収差測定装置。
【請求項１１】
前記分割手段は、レンズアレイであり、
前記検出手段は、ＣＣＤセンサーであり、
シャック・ハルトマンセンサーであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の収差測定装置。
【請求項１２】
前記被検査物は被検眼であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の収差測定装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の収差測定装置により測定された収差に基づいて収差を補正して得た前記被検眼の眼底の画像を取得する画像取得手段を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１２に記載の収差測定装置の各手段の機能を実現するようにコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１５】
測定光を照射した被検査物からの戻り光の収差を測定する収差測定方法であって、
前記戻り光を複数に分割して得た複数の光それぞれが照射した領域の位置及び大きさを検出する工程と、
前記検出された大きさに基づいて前記複数の光それぞれの波面の形状を取得する工程と、
前記複数の光それぞれにおける前記取得された形状及び前記検出された位置に基づいて、前記収差を測定する工程と、
を有することを特徴とする収差測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定光を照射した被検査物からの戻り光の収差を測定する収差測定装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼底を高倍率に撮影する機器として、補償光学（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃｓ、ＡＯ）を備えた走査型レーザー検眼鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ、ＳＬＯ）がある。一般に人の眼の光学要素（角膜、水晶体など）は収差を有しており、かつ涙の分泌状態の変化などによって収差が時間的に変動することが知られている。収差を波面センサーで計測し、実時間でその収差を補正するように波面補正デバイスを動作させるのがＡＯである。ＡＯにおいて、光波面の収差計測及び収差補正が重要な要素である。
【０００３】
ＡＯＳＬＯの収差計測では、干渉を利用する方法に比べ外乱への耐性を有しているシャック・ハルトマンセンサーが広く利用されている。シャック・ハルトマンセンサーは、光波面を細かく分割する２次元のレンズアレイと、そのレンズアレイのレンズの焦点面におかれたＣＣＤカメラなど２次元撮像素子からなる装置である。２次元レンズアレイにより分割された光波面は、個々のレンズによりＣＣＤカメラ上に焦点を結ぶ。もとの光波面が理想的な平面波で、シャック・ハルトマンセンサーに直入射している場合、焦点は対応するレンズの背後中央のＣＣＤ面上に来る。もし光波面が収差により局所的な傾きを持つ場合、分割された光の焦点の位置はもはや中央ではなく、その位置からずれる。収差のない理想的な波面での焦点位置と、収差を有した波面が結ぶ焦点位置とを比較することで、光波面の局所的な傾きを測定することができ、傾きの情報から光波面を計算することが可能である。
【０００４】
ＡＯに用いられる波面補正デバイスは、形状可変鏡と液晶型空間位相変調素子に大別される。液晶型空間位相変調素子は、分解能、コスト、サイズにおいて利点があり、かつ独立した画素単位で制御することができるため、扱いやすさの点でも優れている。また、位相折り畳みを採用することで、ストロークの大きな位相変調をかけることが可能である。
【０００５】
ここで、シャック・ハルトマンセンサーおよび空間光位相変調装置を用いた波面補償について、特許文献１に開示されている。この文献では、シャック・ハルトマンセンサーの信号の重心の演算を行った結果を用いて多項式にフィッティングを行い、さらに、平滑な波面になるように補間を行い、空間光位相変調装置の制御量を決定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４５３１４３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、液晶型空間位相変調素子は一般に画素数が多く、画素数の一例としては８００×６００個である。一方、シャック・ハルトマンセンサーのマイクロレンズアレイのマイクロレンズ数は４０×３０個程度である。これは、波面測定精度やダイナミックレンジを確保するために、レンズの大きさに実用上の制約があり、レンズピッチを小さくすることが難しいからである。以上より、一般的には、マイクロレンズにより分割される光の微小波面それぞれに対して、およそ２０×２０個の画素数で空間位相変調をかけることになる。
【０００８】
ここで、マイクロレンズにより分割される光の微小波面は平面として近似され、光波面の計算が行われる。このとき、２０×２０個の画素数で可能な空間位相変調の細かさに対して、マイクロレンズによる光波面の分割が粗い。このため、分割された光の波面自体の形状を測定することはできなかった。
【０００９】
本発明の目的は、シャック・ハルトマンセンサー等の収差測定装置における波面の形状の測定精度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る収差測定装置は、
測定光を照射した被検査物からの戻り光の収差を測定する収差測定装置であって、
前記戻り光を複数の光に分割する分割手段と、
前記複数の光それぞれが照射した領域の位置及び大きさを検出する検出手段と、
前記検出された大きさに基づいて前記複数の光それぞれの波面の形状を取得する取得手段と、を有し、
前記複数の光それぞれにおける前記取得された形状及び前記検出された位置に基づいて、前記収差が測定される。
【００１１】
また、本発明に係る収差測定方法は、
測定光を照射した被検査物からの戻り光の収差を測定する収差測定方法であって、
前記戻り光を複数に分割して得た複数の光それぞれが照射した領域の位置及び大きさを検出する工程と、
前記検出された大きさに基づいて前記複数の光それぞれの波面の形状を取得する工程と、
前記複数の光それぞれにおける前記取得された形状及び前記検出された位置に基づいて、前記収差を測定する工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数の光それぞれが検出手段に照射された領域の大きさに基づいて、複数の光それぞれの波面の形状を取得し、複数の光それぞれにおける該取得された形状及び該領域の位置に基づいて、測定光を照射した被検査物からの戻り光の収差を測定する。これにより、シャック・ハルトマンセンサー等の収差測定装置における波面の形状の測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における補償光学系を備えたＳＬＯによる眼底撮像装置の構成例の模式図。
【図２】シャック・ハルトマンセンサーの構成を示す模式図。
【図３】シャック・ハルトマンセンサーの信号の一例を示す模式図。
【図４】微小波面に空間位相変調をかけた時の模式図。
【図５】微小波面に空間位相変調をかけた時の模式図。
【図６】微小波面にデフォーカスの空間位相変調をかけた時の集光点の半値全幅を表すグラフ。
【図７】実施例１における眼底撮像装置の動作順序を示すフローチャート。
【図８】微小波面に空間位相変調をかけた時の集光点の模式図。
【図９】実施例２における眼底撮像装置の動作順序を示すフローチャート。
【図１０】焦点面を移動した時の集光点の模式図。
【図１１】実施例３における眼底撮像装置の動作順序を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を実施するための形態は、本実施形態に係る収差測定装置について、以下の実施例において説明する。但し、本発明は以下の実施例の構成によって何ら限定されるものではない。
【００１５】
（実施例１：レンズアレイにより分割された光の波面の形状を取得）
本実施例を適用した眼底撮像装置の構成について、図１を用いて説明する。なお、本実施例においては、被検査物の一例である被検眼で発生する収差をＡＯで補正し、眼底を撮像する。なお、被検査物は、被検眼以外に、被検体であれば何でも良く、例えば、人体の皮膚や内臓等も含む概念である。また、本実施形態に係る収差測定装置は、眼底撮像装置以外にも、内視鏡等の撮像装置であれば、何でも適用可能である。また、本実施例に係る収差測定装置は、後述する収差補正手段の一例である波面補正デバイスを用いない装置、例えば、屈折矯正のためにレーザー等により角膜を除去する手術を行う前に、角膜の形状を測定するための装置にも適用可能である。
【００１６】
図１において、１０１は光源であり、波長８４０ｎｍのＳＬＤ光源（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ）を用いた。光源１０１の波長は特に制限されるものではないが、眼底撮像用としては被検者の眩しさの軽減と分解能維持のために、８００〜１５００ｎｍ程度が好適に用いられる。本実施例においてはＳＬＤ光源を用いたが、その他にレーザー等も用いられる。本実施例では眼底撮像と波面測定のための光源を共用しているが、それぞれを別光源とし、光路の途中で合波する構成としても良い。
【００１７】
光源１０１から照射された光は、単一モード光ファイバー１０２を通って、コリメーター１０３により、平行光（測定光１０５）として照射される。照射された測定光１０５はビームスプリッターからなる光分割部１０４を透過し、ＡＯに導光される。
【００１８】
ＡＯは、光分割部１０６、シャック・ハルトマンセンサー１１５、波面補正デバイス１０８および、それらに導光するための反射ミラー１０７−１〜４から構成される。
【００１９】
ここで、反射ミラー１０７−１〜４は、少なくとも眼１１１の瞳とシャック・ハルトマンセンサー１１５、波面補正デバイス１０８とが光学的に共役関係になるように設置されている。また、光分割部１０６として、本実施例ではビームスプリッターを用いた。
【００２０】
光分割部１０６を透過した測定光１０５は、反射ミラー１０７−１と１０７−２で反射されて波面補正デバイス１０８に入射する。波面補正デバイス１０８で反射された測定光１０５は、反射ミラー１０７−３に出射される。
【００２１】
本実施例では、波面補正デバイス１０８として液晶空間位相変調器を用いた。波面補正デバイス１０８の他の例としては、形状可変ミラーがある。形状可変ミラーとは、局所的に光の反射方向を変えることができるものであり、様々な方式のものが実用化されている。形状可変ミラーのアクチュエーターは、シャック・ハルトマンセンサー１１５のレンズアレイ１３２よりも細かいピッチで配置され、空間位相変調の空間分解能が高いことが望ましい。
【００２２】
図１において、反射ミラー１０７−３、４で反射された光は、走査光学系１０９によって、１次元もしくは２次元に走査される。本実施例では走査光学系１０９に主走査用（眼底水平方向）と副走査用（眼底垂直方向）として２つのガルバノスキャナーを用いた。より高速な撮像のために、走査光学系１０９の主走査用に共振スキャナーを用いることもある。走査光学系１０９内の各スキャナーを光学的に共役な位置に配置するために、各スキャナーの間にミラーやレンズといった光学素子を用いる装置構成の場合もある。
【００２３】
走査光学系１０９で走査された測定光１０５は、接眼レンズ１１０−１および１１０−２を通して眼１１１に照射される。眼１１１に照射された測定光は眼底で反射もしくは散乱される。接眼レンズ１１０−１および１１０−２の位置を調整することによって、眼１１１の視度にあわせて最適な照射を行うことが可能となる。ここでは、接眼部にレンズを用いたが、球面ミラー等で構成しても良い。
【００２４】
眼１１１の網膜から反射もしくは散乱された反射光は、入射した時の経路を逆向きに進行し、光分割部１０６によって反射され、一部はシャック・ハルトマンセンサー１１５に入射する。図２にシャック・ハルトマンセンサーの模式図を示す。マイクロレンズアレイ１３２により分割された光（「分割光」とも言う。）それぞれの微小波面（「分割光の波面」とも言う。）１３１は、検出手段の一例であるＣＣＤセンサー１３３上の焦点面１３４に集光される。図２（ａ）のＡ−Ａ’で示す位置から見た様子を示す図が図２（ｂ）であり、マイクロレンズアレイ１３２が、複数のマイクロレンズ１３５から構成されている様子を示したものである。ＣＣＤセンサー１３３は、集光した光をそれぞれ検出し、信号を出力する。
【００２５】
シャック・ハルトマンセンサー１１５の信号１４１は、図３に示すように、複数のマイクロレンズ１３５それぞれからの集光点１４２（複数の光それぞれが照射した領域の一例であり、「スポット」とも言う。）が２次元に配列したものとなる。光波面に収差が存在しない場合、集光点１４２はそれぞれに対応するマイクロレンズ１３５の背後中央に来る。この位置を参照位置としてＡＯ制御部１１６の記憶領域に記憶する。光波面に収差が存在する場合、集光点１４２はそれぞれに対応するマイクロレンズ１３５の背後中央からずれ、このずれた位置と参照位置との差は微小波面の傾きを表している。マイクロレンズアレイ１３２のすべての領域で、参照位置からのずれを計算し、微小波面の傾きを計測する。
【００２６】
なお、シャック・ハルトマンセンサーは、収差測定手段の一例であり、測定光を照射した被検査物からの戻り光を複数の光に分割する分割手段と、複数の光が照射した領域の位置及び大きさを検出する検出手段とにより構成されるものであれば何でも良い。ここで、分割手段は、レンズアレイ等の複数の光学素子から成る光学部材以外にも、例えば、複数の孔の開いたマスク等でも良い。また、分割手段は、空間分割する部材以外にも、単一のマスク（あるいは単一のレンズ）を検出手段の大きさに対応する範囲で２次元的に移動することにより、時間分割する手段でも良い。
【００２７】
ここで、光波面の収差を計測する代表的な方法として、光波面を分割して個々の微小波面の傾きを計測するシャック・ハルトマンセンサーを用いた手法以外にも、フィゾー干渉計等のように光の干渉性を用いた手法が挙げられる。光の干渉性を利用する方法では、測定対象となる物体に照射され透過あるいは反射した測定光と、理想的な波面を持つ参照光とを同軸の光路で伝搬させ、干渉により生じる干渉縞をＣＣＤカメラなどの２次元記録媒体に記録したのち、干渉縞を解析することで光波面の収差を計算する。この方法では、光学系や干渉縞の解析方法を工夫することで、高精度な光波面の収差計測を実現することができる。また、光波面を細かく分割することがないため、高い空間分解能を有する。これらの特長を有する一方、空気の揺らぎ、音響、振動など外乱の影響により測定精度が制限されやすく、外乱の生じやすい環境では必ずしも良い選択肢ではない。シャック・ハルトマンセンサーを用いた手法では、干渉性を利用しないため外乱の影響が少なく、振動や音響など雑音が存在する環境でも使用に堪えうるというメリットがある。
【００２８】
（レンズアレイの分割光の位相を変調してデフォーカス成分を取得）
本実施例では、さらに、マイクロレンズ１３５によって区切られる微小波面の傾き以外の波面形状を測定するために、以下の方法を行う。すなわち、マイクロレンズアレイ１３２のマイクロレンズ１３５位置に対応する波面補正デバイス１０８上の微小領域にて既知の量のデフォーカスの空間位相変調をかける。図４にその状況を模式的に示す。なお、デフォーカス成分は、ゼルニケ多項式の２次の項である。ここで、ゼルニケ多項式等により光の波面の形状を取得できるが、これは、所定の形状（例えば、平面）に対する差分も分かるため、光の収差を取得できることも意味している。
【００２９】
図４（ａ）が、微小領域に既知の量のデフォーカスの空間位相変調をかける前の状態を表し、図４（ｂ）が、微小領域に既知の量のデフォーカスの空間位相変調をかけた状態を表す。空間位相変調をかける前の光波面１５５が分割された微小波面１５６に対し、デフォーカスの空間位相変調により集光の状態が変わっている。以下、光波面１５１の形状に対して、図４（ｂ）に示されるような向きにデフォーカスの空間位相変調をかける状態を、凹の空間位相変調と呼ぶ。図４（ａ）の上図は、光波面１５１がマイクロレンズ１３５によって微小領域に分割され、焦点面１３４に集光する様子を表す断面図であり、図４（ａ）の下図は、焦点面１３４における集光点１４２の大きさを模式的に示す平面図である。マイクロレンズ１３５の中心線１５２と焦点面１３４との交点位置１５３を図４（ａ）の下図に示す。既知の量のデフォーカスの空間位相変調をかけられた光波面１５１の微小領域は、マイクロレンズ１３５によって集光されるが、前記既知の量のデフォーカスの空間位相変調が重畳して集光位置が焦点面１３４よりも手前に（レンズ側に）移動するため、集光点１４２の大きさが大きくなっていることが分かる。
【００３０】
同様に、図４（ｃ）では、既知の量のデフォーカスとして、大きさは図４（ｂ）と同じで、符号が図４（ｂ）とは異なるデフォーカスの空間位相変調をかけた場合を示す。以下、光波面１５１の形状に対して、図４（ｃ）に示されるような向きにデフォーカスの空間位相変調をかける状態を、凸の空間位相変調と呼ぶ。図４（ｃ）の下図において、既知の量のデフォーカスの空間位相変調をかけられた光波面１５１の微小領域は、マイクロレンズ１３５によって集光されるが、前記既知の量のデフォーカスの空間位相変調が重畳して集光位置が焦点面１３４よりも奥に（焦点面側に）移動するため、集光点１４２の大きさが大きくなっていることが分かる。
【００３１】
このデフォーカスの大きさを変化させた時の集光点１４２の変化を記録し、与えた空間位相変調に対する集光点１４２の変化から、もともとの微小波面の形状を推測する。例えば、以下ではデフォーカスを変化させた場合の集光点１４２の半値全幅を記録する。
【００３２】
光波面１５１の一部に凹のデフォーカス形状の収差がある状態を図５に模式的に示す。図５（ａ）が、空間位相変調器をフラットの状態に保ち、収差を有する光波面１５７に空間位相変調をかけていない状態を表す。
【００３３】
図５（ｂ）の上図において、微小領域に凹のデフォーカスの空間位相変調をかけると、空間位相変調をかける前の光波面１５８が分割された微小波面１５９に対し、デフォーカスの空間位相変調により集光の状態が変わる。もともとの凹のデフォーカス収差と空間位相変調が重畳することにより、図５（ｂ）に示す通り、集光位置が手前に（レンズ側に）移動するため、集光点１４２の大きさが大きくなっていることが分かる。
【００３４】
図５（ｃ）の上図において、微小領域に凸のデフォーカスの空間位相変調をかけると、もともとの凹のデフォーカス収差と空間位相変調が重畳することにより、図５ｃ）−２に示す通り、集光位置が奥に（焦点面側に）移動するため、集光点１４２の大きさが小さくなっていることが分かる。
【００３５】
図５に示した凹のデフォーカスおよび凸のデフォーカスの空間位相変調を、さらにいくつかの異なる既知の大きさで光波面１５７にかけ、その時の集光点の半値全幅をプロットしたものを図６（ａ）に示す。図６（ａ）には、図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）それぞれにおけるデフォーカスの空間位相変調に対応する点を矢印で指している。
【００３６】
デフォーカスの大きさを変化させた場合、集光点１４２の半値全幅の大きさが略最小値となるデフォーカスの大きさが存在する。この集光点１４２の半値全幅の大きさが略最小値となるデフォーカスは、もともとの微小波面が有していたデフォーカスの収差を打ち消しているため、大きさが同じで凹と凸が逆のデフォーカスがもともとの波面収差として存在していたことが分かる。このもともとの微小波面が有していたデフォーカスの大きさは、図６の両矢印で示された収差量１６０に対応する。したがって、この収差量１６０を計算することで、マイクロレンズ１３５によって区切られる微小波面の傾き以外の波面形状を測定することができる。なお、略最小値は、閾値以下の値の一例である。
【００３７】
集光点１４２の変化として記録するものは、半値全幅以外に、集光点１４２の広がりに対する包絡線、エッジの有無など、集光点１４２の特徴を示す何らかのパラメータでもよい。また、空間位相変調による集光点１４２の形状を理論的に予測する関数にフィッティングすることで、収差の大きさを推測してもよい。
【００３８】
光波面１５７の微小波面に空間位相変調をかけ、微小波面の傾き以外の収差をマイクロレンズアレイ１３２のすべてのマイクロレンズ１３５位置で計算する。この手続きを、収差を測定するごとに行ってもよいし、必要な回数行ってもよい。また、マイクロレンズアレイ１３２領域全体で行う必要はなく、例えば収差の大きな領域を選択的に行ってもよい。また、マイクロレンズアレイ１３２領域全体で同時に行う必要はなく、マイクロレンズ１３５ごとに順次計算を行ってもよい。
【００３９】
微小波面に空間位相変調をかけている間はＡＯの動作を一時中止し、微小波面の測定のためにかける空間位相変調を、すでにＡＯ動作のためにかけている空間位相変調に足し合わせる。
【００４０】
図７を用いて、このときの手順を説明する。まず、ステップＳ１０１で手順を開始する。ステップＳ１０２で、従来の方法での波面計測、すなわち、光波面１３１の微小波面を平面と近似し、その平面の傾きに基づいて収差を測定する。次に、ステップＳ１０３により、測定された収差があらかじめ定めた基準値を下回るか判断する。基準値は装置固有の値でも良いし、撮像者が設定しても良い。測定された収差があらかじめ定めた基準値を下回る場合、ステップＳ１０６以降の処理が実行される。測定された収差があらかじめ定めた基準値を下回らない場合、ステップＳ１０４で補正量を計算し、ステップＳ１０５で波面補正デバイスの駆動を行う。閉ループ制御では、ステップＳ１０４は、測定される残留収差と、すでに補正をかけている空間位相変調量から補正量を計算する。また、開ループ制御では、ステップＳ１０４は、測定された収差に基づいて補正量を計算する。ステップＳ１０５終了後、ステップＳ１０２に戻り、収差量が基準値以下になるまでステップＳ１０２からステップＳ１０５が繰り返される。
【００４１】
ステップＳ１０６では、本発明の効果である、従来の方法と比較して空間分解能の向上された波面計測方法を適用するかどうかを判断する。空間分解能の向上された波面計測方法を適用しない場合、ステップＳ１１７以降の処理が実行される。空間分解能の向上された波面計測方法を適用する場合、ステップＳ１０７の処理に移る。
【００４２】
ステップＳ１０７では、すでに波面補正のためにかけている空間位相変調のパターンを保ったままいったん停止する。次に、ステップＳ１０８で、空間位相変調をかけるための微小波面の領域を選択する。微小波面とスポットを対応付けるために、特定の領域に既知の大きさのチルトを与え、集光点１４２の位置が変化したかどうかを判別してもよい。また、与える既知の大きさのチルトではなく既知の大きさのチルト以外の収差を与えて集光点１４２が変化したかどうかを判別してもよい。
【００４３】
ステップＳ１１０で位相変調量の大きさを決定する。この大きさは、Ｓ１１０からＳ１１３までの繰り返し処理において、処理ごとに変える必要がある。その変化量は、図６（ａ）に例示されるような、もともとの微小波面の収差量１６０が精度よく測定できる区切り量であり、かつ図６（ａ）のグラフにおける最小値のように、特徴点を含む範囲に決めるのが望ましい。
【００４４】
ステップＳ１１１で、すでに波面補正のためにかけている空間位相変調のパターンに、ステップＳ１０８からＳ１１０で決定した微小波面の領域、空間位相変調の形状と大きさを持つ空間位相変調を重畳させる。ステップＳ１１２で、空間位相変調をかけた微小波面に対応する集光点の形状の測定を行い、ＡＯ制御部１１６の記憶領域にその測定結果を記憶する。
【００４５】
ステップＳ１１３において、ステップＳ１１０からＳ１１３までの繰り返しループにより、微小波面の形状を計算するのに十分な結果が得られたかを判断する。微小波面の形状を計算するためのデータが不足しており、さらに微小波面に空間位相変調をかけて集光点の形状の変化をみる必要がある場合には、ステップＳ１１０の処理に戻る。微小波面の形状を計算するのに十分な結果が得られた場合、ステップＳ１１４の計算に移る。
【００４６】
ステップＳ１１４において、微小波面の形状の計算を行い、得られたデフォーカスの値をもとに、基底関数を用いて、最小二乗法によりフィッティングを行い、元の光波面の形状を計算する。基底関数として、正規直交関数群または正規直交関数群の１次微分、およびそれらの組み合わせを用いてもよい。また、必要に応じて２次微分やさらに高次の微分を組み合わせて用いてもよい。あるいは、得られた微小波面の傾きやデフォーカスの値をもとに、積分を用いて元の光波面の形状を計算してもよい。
【００４７】
ステップＳ１１５において、ステップＳ１０４と同様にＡＯ制御部１１６が補正量を計算し、ステップＳ１１６において、収差のない波面へと補正するように波面補正デバイス１０８に指令する。
【００４８】
上記では、ステップＳ１０７からＳ１１５までの間、ＡＯとしての動作を中断しているが、ＡＯの動作を中断せず、光波面のうち一部を順次空間位相変調してＡＯの波面補正に対する影響を低く抑えつつ、光波面の収差計測を行ってもよい。
【００４９】
また、ステップＳ１１７において、光波面が補正されるように波面補正デバイス１０８が空間位相変調をかけている状態で、画像取得手段により被検眼の眼底を撮影して眼底の画像を取得する。光分割部１０６を透過した反射光は光分割部１０４によって一部が反射され、コリメーター１１２、光ファイバー１１３を通して光強度センサー１１４に導光される。光強度センサー１１４で光は電気信号に変換され、制御部１１７によって眼底画像として画像に構成されて、ディスプレイ１１８に表示される。
【００５０】
ステップＳ１１８により、眼底撮影を終了するかどうかを判断し、眼底撮影を継続する場合にはステップＳ１０２に戻り、終了する場合にはステップＳ１１９に移る。
【００５１】
なお、眼底撮影Ｓ１１７のタイミングは、必ずしも光波面計測および光波面補正が終了したのちに限るものではなく、例えばステップＳ１１４からＳ１１５のように波面補正デバイスの駆動を伴わないステップと並行して行っても良い。
【００５２】
このように本実施例によれば、微小波面の空間位相変調により、マイクロレンズアレイのレンズ内での光波面の傾き以外の形状を測定することができ、波面の傾きを計測し光波面の形状を測定していた従来の方法に比べ空間分解能の高い測定が可能となる。
【００５３】
（実施例２：レンズアレイにより分割された光の位相を変調してコマ収差を取得）
実施例２として、図８の模式図および図９のフローチャートを用いて、実施例１とは異なる形態の眼底撮像装置の制御方法の例について説明する。本実施例において、基本的な装置構成は実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００５４】
図８は、図４および図５と同様の図であるが、図４および図５と異なる点として、光波面１７１の微小領域が、デフォーカス成分以外の収差を有する場合を示す模式図である。本実施例では、レンズアレイにより分割された光の波面の形状のうちデフォーカス成分以外の成分（例えば、非点収差やコマ収差）が取得できれば良いが、さらに、デフォーカス成分も取得できれば、さらに波面収差の測定精度を向上させることができる。本実施例の処理フローを、図９を用いて説明する。なお、ステップＳ１０１からステップＳ１０８までは実施例１と同様であるため、説明を省略する。実施例１とは異なり、微小波面が有するのは単一の収差ではないため、ステップＳ２０９で空間位相変調の形状、すなわち、レンズアレイにより分割された光の波面の形状のうちデフォーカス成分以外の成分を決定する。例えば、コマ収差の場合にはゼルニケ多項式の３次の項、球面収差の場合にはゼルニケ多項式の４時の項等のいずれかを決定する。
【００５５】
ステップＳ２１０では、ステップＳ２０９で決定された空間位相変調の形状に対して空間位相変調の大きさ、例えば、コマ収差の場合には３次の項の係数の値を決定する。ステップＳ２１１からステップＳ２１３も同様にステップＳ２０９で決定された空間位相変調の形状を用いる。
【００５６】
ステップＳ２１２で、空間位相変調をかけた微小波面に対応する集光点の形状の測定を行い、ＡＯ制御部１１６の記憶領域にその測定結果を記憶する。図８に、ステップＳ２１２による集光点の形状の測定の模式図を示す。図８（ａ）において、空間位相変調をかける前の光波面１７２が分割された微小波面１７３に対し、コマ様収差の空間位相変調により集光の状態が変わっている。図８（ａ）では、集光点の形状の特徴量として包絡線１７４を選んだ。図８（ａ）において、ステップＳ２０９としてコマ収差を持つ波面の形状を選択し、ステップＳ２１０からＳ２１３までの繰り返しループを実行し、コマ収差の係数の値を変化させながら集光点の包絡線１７４を計測したものが図６（ｂ）のグラフ１６３である。
【００５７】
図６（ｂ）のグラフ１６３が得られたのち、ステップＳ２１４に移る。ステップＳ２１４において、図６（ｂ）の変調量１６１に基づき、微小波面の形状の計算を行い、得られた微小波面の形状をもとに、基底関数を用いて、最小二乗法によりフィッティングを行い、光波面の形状を計算する。基底関数として、例えばゼルニケ多項式が好適に用いられるが、ゼルニケ多項式以外の正規直交関数群または正規直交関数群の１次微分、２次微分やさらに高次の微分およびそれらの組み合わせを用いてもよい。あるいは、得られた微小波面の形状をもとに、積分を用いて元の光波面の形状を計算してもよい。
【００５８】
ステップＳ１１５において、ステップＳ１０４と同様にＡＯ制御部１１６が補正量を計算し、ステップＳ１１６において、収差のない波面へと補正するように波面補正デバイス１０８に指令する。このとき、図８（ｂ）に示されるように、コマ収差が補正された状態となる。
【００５９】
上記では、ステップＳ２０７からＳ２１５までの間、ＡＯとしての動作を中断しているが、ＡＯの動作を中断せず、光波面のうち一部を順次空間位相変調してＡＯの波面補正に対する影響を低く抑えつつ、光波面の収差計測を行ってもよい。
【００６０】
また、ステップＳ２２０において、微小波面が有するのは単一の収差ではないため、補正されていない収差が存在するかどうかを判断する必要がある。判断の方法として、ステップＳ２１７の眼底撮影よりも先に眼底の予備撮影を行い、眼底画像の画質、例えば、ＡＯＳＬＯ画像における視細胞のコントラストにより、収差補正が十分かどうかを判断してもよい。あるいは、あらかじめ決められた回数の収差補正を行ったかどうかでも良い。本実施例では、微小波面がまだ補正されていないデフォーカス収差を有しているため、ステップＳ１０７に移る。
【００６１】
また、ステップＳ２０９において、空間位相変調の形状としてデフォーカスを選択し、Ｓ２１０からＳ２１３までの繰り返しループを実行する。このときに得られる集光点の特徴量を表したのが、グラフ１６４である。図６（ｂ）のグラフ１６４が得られたのち、図６（ｂ）の変調量１６２に基づき、微小波面の形状の計算を行い、得られた微小波面の形状をもとに、基底関数を用いて、最小二乗法によりフィッティングを行い、光波面の形状を計算する。
【００６２】
また、ステップＳ２１３で収差形状の測定が完了したと判断された場合、コマ様収差の補正と同様、ステップＳ２１４からＳ２２０までを実行する。Ｓ１１６の波面補正デバイス駆動が行われた状態を図８（ｃ）に示す。
【００６３】
さらに、まだ補正されていない収差があり、微小波面が平面とは異なる細かい構造を有していると判断される場合には、再度ステップＳ１０７に移り、所望の波面が得られるまでステップＳ１０７からＳ２２０までの手順を繰り返し行う。
【００６４】
本実施例では、まずコマ様収差の計測及び補正を行ったが、どの形状の収差を先に計測し、補正するかどうかを判断するステップＳ２０９において、収差の形状の選択の順序は任意である。ただし、選択された収差の形状に応じて、ステップＳ２１２において、焦点形状の特徴量を適切に選びなおす必要がある。例えば、図８（ａ）においては、包絡線１７４が特徴量として好適であるが、図８（ｂ）においては半値全幅を用いても良い。一般的には、ゼルニケ多項式の低次の項の収差が高次の項の収差が大きいため、デフォーカス成分を補正し、収差量の大きさに基づいて必要であればコマ収差を取得する方が効率的に収差を補正することができる。なお、ステップＳ１１７からステップＳ１１９は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００６５】
このように本実施例によれば、微小波面の空間位相変調により、マイクロレンズアレイのレンズ内での光波面において収差が混合している光波面形状を測定することができ、波面の傾きを計測し光波面の形状を測定していた従来の方法に比べ空間分解能の高い測定が可能となる。
【００６６】
（実施例３：レンズアレイとセンサーとの距離を変更してデフォーカス成分を取得）
実施例３として、図１０の模式図および図１１のフローチャートを用いて、本発明を適用した実施例１および実施例２とは異なる形態の眼底撮像装置の制御方法の例について説明する。本実施例において、基本的な装置構成は実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００６７】
実施例３では、光波面１５１の微小波面に含まれる収差はデフォーカスまたはデフォーカスと同様に軸対称性を有するものとする。デフォーカスまたはデフォーカスと同様に軸対称性を有していない収差は含まれていないか、あるいは本発明の実施に影響を与えない程度であることが望ましい。
【００６８】
図１０は、図４、図５および図８と同様の図であるが、図４、図５および図８と異なる点は、光波面１５１の微小領域に空間位相変調をかけず、焦点面１３４を動かすことで集光点１４２の形状を変化させることである。
【００６９】
図１０（ａ）は焦点面１３４が初期位置にある場合を示し、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）で焦点面１３４を初期位置から動かしている状態を表す。焦点面１３４の移動に伴い、集光点１９１および集光点１９２の形状が変化する。集光点１９１および集光点１９２の特徴量の変化を図６（ｃ）に模式的に示す。グラフ１９３が集光点１９１の特徴量の変化であり、グラフ１９４が集光点１９２の特徴量の変化である。焦点面の移動距離１９５が、集光点１９２に対応する光波面１５１の微小波面の収差に対応する。
【００７０】
本実施例の処理フローを、図１１を用いて説明する。
【００７１】
ステップＳ１０１からステップＳ１０７までは実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００７２】
ステップＳ３１０で焦点面１３４の移動量の大きさを決定する。この大きさは、Ｓ３１０からＳ３１３までの繰り返し処理において、処理ごとに変える必要がある。その変化量は、図６（ｃ）に例示されるような、もともとの微小波面の収差量に対応する焦点面の移動距離１９５が精度よく測定できる区切り量であり、かつ図６（ｃ）のグラフにおける最小値のように、特徴点を含む範囲に決めるのが望ましい。
【００７３】
次に、ステップＳ３１１で焦点面１３４を移動させ、ステップＳ３１２で集光点１９１および集光点１９２の形状の測定を行い、ＡＯ制御部１１６の記憶領域にその測定結果を記憶する。
【００７４】
ステップＳ３１３において、ステップＳ３１０からＳ３１３までの繰り返しループにより、微小波面の形状を計算するのに十分な結果が得られたかを判断する。微小波面の形状を計算するためのデータが不足しており、さらに焦点面１３４を移動させて集光点の形状の変化をみる必要がある場合には、ステップＳ３１０の処理に戻る。微小波面の形状を計算するのに十分な結果が得られた場合、ステップＳ３１４の計算に移る。
【００７５】
ステップＳ３１４において、得られたデフォーカスおよびデフォーカス以外の収差の測定値をもとに、基底関数を用いて、最小二乗法によりフィッティングを行い、元の光波面の形状を計算する。基底関数として、正規直交関数群または正規直交関数群の１次微分、２次微分やさらに高次の微分およびそれらの組み合わせを用いてもよい。あるいは、得られたデフォーカスおよびデフォーカス以外の収差の測定値をもとに、積分を用いて元の光波面の形状を計算してもよい。
【００７６】
ステップＳ１１５以降は実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００７７】
このように本実施例によれば、焦点面の移動により、マイクロレンズアレイのレンズ内での光波面の傾き以外の形状を測定することができ、波面の傾きを計測し光波面の形状を測定していた従来の方法に比べ空間分解能の高い測定が可能となる。
【００７８】
（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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