(57)【要約】【課題】  瞳の位置の移動を補正する。【解決手段】  前眼部観察系４は、前眼部照明用光源４５により照明された被検眼前眼部からの反射光を受光する。移動量演算部１４−２は、前眼部観察系４の受光信号に基づく前眼像から被検眼の変位を測定する。波面補正素子７１は、反射又は透過する光束の波面を補正する。波面測定部１０は、波面測定のための光束を被検眼眼底に投影し、被検眼眼底からの反射光束を波面補正素子７１を介して受光する。演算装置１４−１は、測定された被検眼の変位と、波面測定部１０による受光信号とに基づき、波面収差を測定する。波面補正素子制御装置１５は、測定された波面収差に基づき、波面補正のための制御信号を形成し、波面補正素子７１に出力して波面を補正させる。モーター付きステージ７３は、測定された被検眼の変位に応じて波面補正素子７１を、被検眼からの反射光束の光軸に対して横切る方向に移動させる。【選択図】  図１
2006006362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検眼前眼部を照明するための前眼部照明光源と、
照明された被検眼前眼部からの反射光を受光し、被検眼の前眼像を形成するための前眼部観察部と、
形成された前眼像に基づき、光軸と被検眼とのずれを示す被検眼の変位を測定する移動量演算部と、
与えられる制御信号に従い、反射又は透過する光束の波面を補正するための波面補正素子と、
波面測定のための光束を被検眼眼底に投影し、被検眼眼底からの反射光束を上記波面補正素子を介して受光する波面測定部と、
上記移動量演算部により測定された被検眼の変位と、上記波面測定部による受光信号とに基づき、被検眼の波面収差を測定する収差演算部と、
上記移動量演算部で測定された被検眼の変位に応じて、上記波面補正素子を、被検眼眼底からの反射光束の光軸に対して横切る方向又は上記波面補正素子の法線に垂直な平面方向に移動させるためのステージと、
上記収差演算部により測定された波面収差に基づき、収差が小さくなるように波面補正のための制御信号を形成し、形成された制御信号を上記波面補正素子に出力して波面を補正させる波面補正素子制御装置と
を備え、
上記収差演算部は、波面補正のための制御信号に応じた上記波面補正素子の補正量と、上記移動量演算部で測定された被検眼の変位と、上記波面補正素子により波面が補正され上記波面測定部により受光された受光信号とに基づき、被検眼の光学特性を測定する光学特性測定装置。
【請求項２】
上記ステージは、上記移動量演算部で測定された被検眼の変位が、予め定められた所定値範囲内となるように移動し、
上記波面補正素子制御装置は、上記ステージの移動後、上記収差演算部で測定された波面収差に基づいて、上記波面補正素子による波面補正のための制御信号を出力するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学特性測定装置。
【請求項３】
上記波面測定部は、
波面測定用光源を含み、波面測定用の光束を被検眼眼底に投影するため点像投影光学系と、
上記波面補正素子が配置され、及び、上記波面補正素子を介した被検眼眼底からの反射光束を複数の光束に分割する分割素子を含み、被検眼眼底からの反射光束を受光するための受光光学系と、
上記波面補正素子及び上記分割素子を介した被検眼眼底からの反射光束を受光する波面イメージセンサと
を有する請求項１に記載の光学特性測定装置。
【請求項４】
上記収差演算部は、上記移動量演算部で測定された被検眼の変位に基づき、被検眼眼底からの反射光束を受光する波面イメージセンサの座標原点を瞳中心又は角膜頂点に設定し、
上記波面補正素子制御装置は、上記収差演算部により座標原点が設定された座標系における波面収差又は波面収差の変化量に応じて、上記波面補正素子による波面補正のための制御信号を形成するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学特性測定装置。
【請求項５】
上記波面補正素子は、その法線方向が被検眼眼底からの反射光束の光軸に対して所定角度傾斜して設けられ、
上記前眼部観察部における被検眼前眼部からの反射光を受光する前眼部イメージセンサは、被検眼前眼部からの反射光の光軸に対して、上記波面補正素子の法線方向と光軸とがなす上記所定角度と同一又は略同一の角度、傾斜して設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光学特性測定装置。
【請求項６】
上記前眼部観察部は、
被検眼前眼部からの反射光の光軸に対して所定角度傾斜して配置され、被検眼前眼部からの反射光を受光して前眼像を形成するための前眼部イメージセンサを有し、
上記移動量演算部は、
上記前眼部イメージセンサから前眼像を取得し、
取得された前眼像から瞳のエッジを複数検出して、各エッジの座標を求め、
求められた各エッジの座標と、上記前眼部イメージセンサの傾斜角とに基づき、求められた各エッジの座標について上記前眼部イメージセンサの傾斜を補正し、
補正された各エッジの座標に基づき楕円又は円の中心を求め、
求められた楕円又は円の中心に、瞳と上記前眼部イメージングセンサとの予め定められた倍率を乗じて、瞳と光軸のずれを示す被検眼の変位を求めること
を含む請求項１に記載の光学特性測定装置。
【請求項７】
被検眼の瞳輪部付近の所定領域に光を照射するための複数の輪部検出用光源と、
上記輪部検出用光源からの光が被検眼の瞳付近で反射された反射光を受光するための、上記輪部検出用光源に対応した複数の輪部検出受光部と、
上記輪部検出受光部の受光信号に基づき、瞳と光軸のずれを求める輪部検出信号演算部と
をさらに備え、
上記輪部検出信号演算部は、
上記輪部検出受光部それぞれの受光信号に基づき、上記輪部検出受光部で受光された反射光の光量をそれぞれ測定し、
測定された各光量の総和を求め、
上記輪部検出用光源による各入射光の前眼部位置と測定された各光量と光量の総和とに基づき、被検眼の変位を求めること
を含む請求項１に記載の光学特性測定装置。
【請求項８】
上記輪部検出信号演算部は、上記輪部検出用光源による各入射光の前眼部位置ｘｉ、ｙｉと測定された各光量Ｗｉと光量の総和ＷＡＬＬとに基づき、次式に従い被検眼の変位Ｘｄ、Ｙｄを求める請求項７に記載の光学特性測定装置。
【数１】
2006006362.tif 000015
ここで、γｉは、上記輪部検出受光部及び／又は測定条件に基づく予め定められた補正値、ｍは、上記輪部検出受光部又は上記輪部検出用光源の数
【請求項９】
上記収差演算部は、
上記波面測定部による受光信号から、所定数ｎの点像の重心点座標ｘｉ、ｙｉ（ｉ＝１〜ｎの整数）を求め、求められた重心点座標ｘｉ、ｙｉと、測定された被検眼の変位Ｘｄ、Ｙｄとに基づき、次式に従い点像のずれ量△ｘｉ、△ｙｉを求め、
求められた点像のずれ量△ｘｉ、△ｙｉに基づき、被検眼の光学特性を求める請求項１に記載の光学特性測定装置。
【数２】
2006006362.tif 000016
ここで、ｘｏｉ：分割素子のｉ番目のレンズアレイの無収差時のｘ座標、ｙｏｉ：分割素子のｉ番目のレンズアレイの無収差時のｙ座標、Ｘｃ：波面イメージセンサが光軸と交わるｘ座標、Ｙｃ：波面イメージセンサが光軸と交わるｙ座標、β’：波面イメージセンサと瞳の倍率
【請求項１０】
被検眼前眼部を照明するための前眼部照明光源と、
照明された被検眼前眼部からの反射光を受光し、被検眼の前眼像を形成するための前眼部観察部と、
形成された前眼像に基づき、光軸と被検眼とのずれを示す被検眼の変位を測定する移動量演算部と、
与えられる制御信号に従い、反射又は透過する光束の波面を補正するための波面補正素子と、
波面測定のための光束を被検眼眼底に投影し、該光束による被検眼眼底からの第1の反射光束を上記波面補正素子を介して受光する波面測定部と、
上記移動量演算部により測定された被検眼の変位と、上記波面測定部による受光信号とに基づき、被検眼の波面収差を測定する収差演算部と、
眼底観察のための光束を被検眼眼底上の所定の領域に照明するための眼底照明系と、
上記眼底照明系からの照明による被検眼眼底からの第２の反射光束を、上記波面補正素子を介して受光し、眼底像を形成するための眼底観察系と、
上記眼底観察系で形成された眼底像を取得し、眼底像を表示させ又は出力するための眼底像形成部と、
上記移動量演算部で測定された被検眼の変位に応じて、上記波面補正素子を、第１及び／又は第２の反射光束の光軸に対して横切る方向又は上記波面補正素子の法線に垂直な平面方向に移動させるためのステージと、
上記収差演算部により測定された波面収差に基づき、収差が小さくなるように波面補正のための制御信号を形成し、形成された制御信号を上記波面補正素子に出力して波面を補正させる波面補正素子制御装置と
を備え、
前記眼底像形成部は、上記ステージが移動され及び上記波面補正素子により補正された眼底像を取得する眼底像観察装置。
【請求項１１】
上記ステージは、上記移動量演算部で測定された被検眼の変位が、予め定められた所定値範囲内となるように移動し、
上記波面補正素子制御装置は、上記ステージの移動後、上記収差演算部で測定された波面収差に基づいて、上記波面補正素子による波面補正のための制御信号を出力するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の眼底像観察装置。
【請求項１２】
上記波面測定部は、
波面測定用光源を含み、波面測定用の光束を被検眼眼底に投影するための点像投影光学系と、
上記波面補正素子が配置され、及び、上記波面補正素子を介した第１の反射光束を複数の光束に分割する分割素子を含み、光束が投影された被検眼眼底からの第１の反射光束を受光するための受光光学系と、
上記波面補正素子及び上記分割素子を介した第１の反射光束を受光する波面イメージセンサと
を有する請求項１０に記載の眼底像観察装置。
【請求項１３】
上記収差演算部は、上記移動量演算部で測定された被検眼の変位に基づき、第１の反射光束を受光する波面イメージセンサの座標原点を瞳中心又は角膜頂点に設定し、
上記波面補正素子制御装置は、上記収差演算部により座標原点が設定された座標系における波面収差又は波面収差の変化量に応じて、上記波面補正素子による波面補正のための制御信号を形成するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の眼底像観察装置。
【請求項１４】
上記波面補正素子は、その法線方向が第１及び第２の反射光束の光軸に対して所定角度傾斜して設けられ、
上記前眼部観察部における被検眼前眼部からの反射光を受光する前眼部イメージセンサは、被検眼前眼部からの反射光の光軸に対して、上記波面補正素子の法線方向と光軸とがなす上記所定角度と同一又は略同一の角度、傾斜して設けられたことを特徴とする請求項１０に記載の眼底像観察装置。
【請求項１５】
上記眼底観察系は、角膜反射除去ミラー又は角膜反射除去パターンを有する請求項１０に記載の眼底像観察装置。
【請求項１６】
上記眼底観察系は、
第２の反射光束を受光するための眼底イメージセンサと、
第２の反射光束を偏光する波長板と、
第２の反射光束に対して、角膜からのノイズをカットするための穴あきミラーと、
上記波面補正素子で変調された第２の反射光束を上記波長板及び上記穴あきミラーへ導き、及び、上記波長板で偏光され及び上記穴あきミラーで反射して戻ってきた光束を上記眼底イメージセンサに導くための偏光ビームスプリッタと
を有する請求項１０に記載の眼底像観察装置。
【請求項１７】
上記前眼部観察部は、
被検眼前眼部からの反射光の光軸に対して所定角度傾斜して配置され、被検眼前眼部からの反射光を受光して前眼像を形成するための前眼部イメージセンサを有し、
上記移動量演算部は、
上記前眼部イメージセンサから前眼像を取得し、
取得された前眼像から瞳のエッジを複数検出して、各エッジの座標を求め、
求められた各エッジの座標と、上記前眼部イメージセンサの傾斜角とに基づき、求められた各エッジの座標について上記前眼部イメージセンサの傾斜を補正し、
補正された各エッジの座標に基づき楕円又は円の中心を求め、
求められた楕円又は円の中心に、瞳と上記前眼部イメージングセンサの予め定められた倍率を乗じて、瞳と光軸のずれを示す被検眼の変位を求めること
を含む請求項１０に記載の眼底像観察装置。
【請求項１８】
被検眼の瞳輪部付近の所定領域に光を照射するための複数の輪部検出用光源と、
上記輪部検出用光源からの光が被検眼の瞳付近で反射された反射光を受光するための、上記輪部検出用光源に対応した複数の輪部検出受光部と、
上記輪部検出受光部の受光信号に基づき、瞳と光軸のずれを求める輪部検出信号演算部と
をさらに備え、
上記輪部検出信号演算部は、
上記輪部検出受光部それぞれの受光信号に基づき、上記輪部検出受光部で受光された反射光の光量をそれぞれ測定し、
測定された各光量の総和を求め、
上記輪部検出用光源による各入射光の前眼部位置と測定された各光量と光量の総和とに基づき、被検眼の変位を求めること
を含む請求項１０に記載の眼底像観察装置。
【請求項１９】
上記輪部検出信号演算部は、上記輪部検出用光源による各入射光の前眼部位置ｘｉ、ｙｉと測定された各光量Ｗｉと光量の総和ＷＡＬＬとに基づき、次式に従い被検眼の変位Ｘｄ、Ｙｄを求める請求項１８に記載の眼底像観察装置。
【数３】
2006006362.tif 000017
ここで、γｉは、上記輪部検出受光部及び／又は測定条件に基づく予め定められた補正値、ｍは、上記輪部検出受光部又は上記輪部検出用光源の数
【請求項２０】
上記収差演算部は、
上記波面測定部による受光信号から、所定数ｎの点像の重心点座標ｘｉ、ｙｉ（ｉ＝１〜ｎの整数）を求め、求められた重心点座標ｘｉ、ｙｉと、測定された被検眼の変位Ｘｄ、Ｙｄとに基づき、次式に従い点像のずれ量△ｘｉ、△ｙｉを求め、
求められた点像のずれ量△ｘｉ、△ｙｉに基づき、被検眼の光学特性を求める請求項１０に記載の眼底像観察装置。
【数４】
2006006362.tif 000018
ここで、ｘｏｉ：分割素子のｉ番目のレンズアレイの無収差時のｘ座標、ｙｏｉ：分割素子のｉ番目のレンズアレイの無収差時のｙ座標、Ｘｃ：波面イメージセンサが光軸と交わるｘ座標、Ｙｃ：波面イメージセンサが光軸と交わるｙ座標、β’：波面イメージセンサと瞳の倍率
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学特性測定装置及び眼底像観察装置に係り、特に、波面補正素子により波面を補正して被検眼の光学特性及び眼底像を得るための光学特性測定装置及び眼底像観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医学用に用いられる光学機器は、特に、眼科では、眼の屈折、調節等の眼機能、眼球内部の検査を行う光学特性測定装置として普及している。例えば、被検眼の屈折力と角膜形状とを求めるフォトレフラクトメータという装置が存在する。また、従来の眼底観察においては、眼の収差の影響を極力少なくなるように調整して眼底が観察されていた。
また、被検眼の前眼部を観察することにより、被検眼に対する装置光学系のアライメントを可能とする装置が開示されている（例えば、特許文献１及び２参照）。特許文献１には、例えば、アライメント検出センサーにより、角膜で反射される輝点像のＸＹ方向の位置座標が検出され、また、ＸＹ方向の位置情報に基づきモーターが駆動されて装置全体が移動することが開示されている。これにより、装置光学系の光軸と被検眼の眼球光軸の位置合わせが行われ、アライメントを行っている。
一方、特許文献２には、例えば、ＸＹ方向アライメント検出センサーの検出信号から、アライメント輝点像がオート撮影可能エリアの中心に向かうようにモーターを駆動制御して、装置本体をＸＹ方向に移動制御することが開示されている。また、一度アライメントした後に被検眼の複数箇所を連続して撮影できることが開示されている。
【特許文献１】特開平５−２１２００２号公報
【特許文献２】特開平９−９４２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃｓ（補償光学）において、人眼の収差補正を目的として波面補正素子を使う場合の課題の一つとして、瞳の位置が移動してしまうことが挙げられる。これまでは、瞳の移動に対しては、例えば歯科医で使用するバイトバーを噛む等して、瞳の位置をできる限り固定していた。しかし、この方法では被検者に負担が大きく、しかも瞳の位置を固定するという課題の根本的な解決にはなっていなかった。また、特許文献１及び２に記載の装置は、装置本体自体を移動させるものであり、例えば倍率の高い場合には適していない。
本発明は、以上の点に鑑み、瞳が移動しても安定した波面補正を行い、光学特性を測定する又は眼底像を形成する光学特性測定装置及び眼底像観察装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の解決手段によると、
被検眼前眼部を照明するための前眼部照明光源と、
照明された被検眼前眼部からの反射光を受光し、被検眼の前眼像を形成するための前眼部観察部と、
形成された前眼像に基づき、光軸と被検眼とのずれを示す被検眼の変位を測定する移動量演算部と、
与えられる制御信号に従い、反射又は透過する光束の波面を補正するための波面補正素子と、
波面測定のための光束を被検眼眼底に投影し、被検眼眼底からの反射光束を上記波面補正素子を介して受光する波面測定部と、
上記移動量演算部により測定された被検眼の変位と、上記波面測定部による受光信号とに基づき、被検眼の波面収差を測定する収差演算部と、
上記移動量演算部で測定された被検眼の変位に応じて、上記波面補正素子を、被検眼眼底からの反射光束の光軸に対して横切る方向又は上記波面補正素子の法線に垂直な平面方向に移動させるためのステージと、
上記収差演算部により測定された波面収差に基づき、収差が小さくなるように波面補正のための制御信号を形成し、形成された制御信号を上記波面補正素子に出力して波面を補正させる波面補正素子制御装置と
を備え、
上記収差演算部は、波面補正のための制御信号に応じた上記波面補正素子の補正量と、上記移動量演算部で測定された被検眼の変位と、上記波面補正素子により波面が補正され上記波面測定部により受光された受光信号とに基づき、被検眼の光学特性を測定する光学特性測定装置が提供される。
【０００５】
本発明の第２の解決手段によると、
被検眼前眼部を照明するための前眼部照明光源と、
照明された被検眼前眼部からの反射光を受光し、被検眼の前眼像を形成するための前眼部観察部と、
形成された前眼像に基づき、光軸と被検眼とのずれを示す被検眼の変位を測定する移動量演算部と、
与えられる制御信号に従い、反射又は透過する光束の波面を補正するための波面補正素子と、
波面測定のための光束を被検眼眼底に投影し、該光束による被検眼眼底からの第1の反射光束を上記波面補正素子を介して受光する波面測定部と、
上記移動量演算部により測定された被検眼の変位と、上記波面測定部による受光信号とに基づき、被検眼の波面収差を測定する収差演算部と、
眼底観察のための光束で被検眼眼底上の所定の領域を照明するための眼底照明系と、
上記眼底照明系からの照明による被検眼眼底からの第２の反射光束を、上記波面補正素子を介して受光し、眼底像を形成するための眼底観察系と、
上記眼底観察系で形成された眼底像を取得し、眼底像を表示させ又は出力するための眼底像形成部と、
上記移動量演算部で測定された被検眼の変位に応じて、上記波面補正素子を、第１及び／又は第２の反射光束の光軸に対して横切る方向又は上記波面補正素子の法線に垂直な平面方向に移動させるためのステージと、
上記収差演算部により測定された波面収差に基づき、収差が小さくなるように波面補正のための制御信号を形成し、形成された制御信号を上記波面補正素子に出力して波面を補正させる波面補正素子制御装置と
を備え、
前記眼底像形成部は、上記ステージが移動され及び上記波面補正素子により補正された眼底像を取得する眼底像観察装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、瞳が移動しても安定した波面補正を行い、光学特性を測定する又は眼底像を形成する光学特性測定装置及び眼底像観察装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
１．ハード構成
図１は、眼底観察装置の構成図である。眼底観察装置は、波面補正系１と、眼底照明系２と、眼底観察系３と、前眼部観察系４と、前眼部照明用光源４５と、固視系５と、補償光学部７０と、モーター制御回路１６と、瞳移動量演算部１４−２と、眼底像形成部１４−３とを備える。
波面補正系１は、第１照明光学系１１、第１受光光学系１２、第２受光部１３を備える波面測定系１０と、収差量測定補正量計算用演算装置（収差演算部、以下演算装置と記す）１４−１と、波面補正素子制御装置１５とを有する。なお、演算装置１４−１と、瞳移動量演算部１４−２と、眼底像形成部１４−３は、例えばひとつ又は複数のコンピュータ１４に備えることができる。被検眼６０については、図中、網膜（眼底）６１、角膜（前眼部）６２が示されている。
第１照明光学系（点像投影光学系）１１は、例えば第１光源部（例えば、波面測定用光源）１７を備え、第１光源部１７からの光束で被検眼眼底上で微小な領域（又はターゲット）を照明するためのものである。また、第１照明光学系１１は、例えば、集光レンズ、リレーレンズを備える。
第１光源部１７は、空間コヒーレンスが高く、時間コヒーレンスは高くないものが望ましい。ここでは、一例として、第１光源部１７には、ＳＬＤ（スーパールミネセンスダイオード）が採用されており、輝度が高い点光源を得ることができる。なお、第１光源部１７は、ＳＬＤに限られるものではなく、レーザーの様に空間、時間ともコヒーレンスが高いものでも、回転拡散板などを挿入することにより、適度に時間コヒーレンスを下げることで利用できる。そして、ＬＥＤの様に、空間、時間ともコヒーレンスが高くないものでも、光量さえ充分であれば、ピンホール等を光路の光源の位置に挿入することで、使用可能になる。また、照明用の第１光源部１７の第１波長は、例えば、赤外域の波長、例えば７８０ｎｍを使用することができる。
【０００８】
第１受光光学系（点像受光光学系）１２は、例えば、被検眼網膜から反射して戻ってきた光束を受光し、第１受光部（例えば、波面イメージセンサ）１３に導くためのものである。第１受光光学系１２は、リレーレンズと、ビームスプリッタと、反射光束を少なくとも１７本のビームに変換するための変換部材（分割素子、例えばハルトマン板）とを備える。ビームスプリッタは、第１光源部１７からの光束を反射し、被検眼６０の網膜で反射しアフォーカルレンズ８１を介して戻ってくる反射光束を透過するミラー（例えば、偏光ビームスプリッタ）で構成されている。変換部材は、反射光束を複数のビームに変換する波面変換部材である。なお、変換部材には、光軸と直交する面内に配置された複数のマイクロフレネルレンズを用いることができる。眼底６１からの反射光は、変換部材を介して第１受光部１３上に集光する。
第１受光部１３は、変換部材を通過した第１受光光学系１２からの光を受光し、第１信号を生成するためのものである。なお、アフォーカルレンズ８１の前側焦点は、被検眼６０の瞳孔と略一致している。
第１照明光学系１１と第１受光光学系１２とは、第１光源部１７からの光束が集光する点で反射されたとして、その反射光による第１受光部１３での信号ピークが最大となる関係を維持して、第１受光部１３での信号ピークが強くなる方向にプリズム７２が移動し、強度が最大となる位置で停止することができる。この結果、第１光源部１７からの光束が、被検眼上で集光することとなる。
【０００９】
第２照明光学系（眼底照明系）２は、例えば、第２光源部（眼底照明系光源）２１と、視野絞り２２と、開口絞り２３と、集光レンズと、ビームスプリッタとを備え、第２光源部２１からの第２光束で被検眼網膜（眼底）上の所定の領域を照明するためのものである。第２光源部２１は、例えば波長６３０ｎｍの第２波長の赤色の光束を発する。第２光源部２１は、眼底６１への点光源又は面光源で、赤色領域とすることができる。また、例えば、ハルトマン測定用の第１光源部１７の波長が８４０ｎｍ、前眼部照明用光源４５の波長が赤外又は近赤外光である８５０〜９３０ｎｍ（現状では、例えば、８６０〜８８０ｎｍ）等の適宜の波長を選択することができる。ビームスプリッタは、例えば、第２光源部２１からの光束を反射し、被検眼６０で反射して戻ってくる光束を透過するようなビームスプリッタを用いることができる。
図１のように、瞳の内側から入射光を入れ、角膜及び水晶体の共役点に光を遮る板（例えば、図では穴あきミラーを使用）等を挿入し、角膜等のノイズ(有害反射)をカットできる。また、眼底照明系２の開口絞り２３は、瞳との共役点付近に配置し、ノイズ光を後述する角膜反射除去ミラーで除去できるような光学系にすることができる。視野絞り２２は、眼底の共役点に配置する。これにより細胞等を観察する場合でも集中して光を当てることができ、被検者への負担が少なくできる。
【００１０】
なお、穴あきミラーを用いる場合は、角膜頂点での反射を防ぐため、穴あきミラーと瞳を共役関係にする。その他にも、リング状絞りの中心を１００％透過とし、その周辺の透過率を例えば１０％程度とし、周辺が眼底６１の全体を照明してもよい。
眼底観察系３は、第２受光光学系３１と、第２受光部（例えば、眼底イメージセンサ）３２とを有する。第２受光光学系（眼底画像形成用光学系）３１は、例えば、アフォーカルレンズ８１と、ビームスプリッタと、集光レンズと、角膜反射除去ミラー３３とを備える。第２受光光学系３１は、眼底６１で反射した第２波長の光を、補償光学部７０を介して第２受光部３２に導く。ビームスプリッタは、例えば、第１波長の光束を反射し、第２波長の光束を通過するダイクロイックミラーで構成されている。第２受光部３２は、第２受光光学系３１で形成された眼底像を受光し、第２信号を生成する。また、第２受光部３２は、第２波長（赤色光）に感度を有する受光素子で形成することができる。
角膜反射除去ミラー３３は、瞳を共役にするため浅い角度で使用するのが望ましい。なお、後述する第２の眼底観察系のような光学系を用いるのも有益な方法のひとつである。また、本実施の形態において、アフォーカルレンズ８１、ビームスプリッタ等は、便宜上第２受光光学系３１に備えられるものとしているが、第１受光光学系１２に備えられるものとしても同様である。
補償光学部７０は、測定光の収差を補償する適応光学系（アダプティブオプティクス、Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃｓ）などの波面補正素子７１と、光軸方向に移動して球面成分を補正する移動プリズム７２及び／又は球面レンズと、モーター付ステージ７３とを有する。補償光学部７０は、第１及び第２受光光学系１２及び３１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。また、補償光学部７０は、第１光源部１７から発した光束に対して収差を補償し、収差補償された光束で被検眼眼底上の微小な領域を照明するようにしてもよい。
波面補正素子７１としては、例えば、可変形鏡（ディフォーマブルミラー、可変鏡）や液晶等の空間光変調器を用いることができる。なお、その他、測定光の収差を補償可能な適宜の光学系を用いてもよい。可変形鏡は、鏡の内部に備えられたアクチュエイターによって鏡を変形させることで、光束の反射方向を変化させる。また、静電容量によって変形させる方法や、ピエゾを用いて変形させる方法等もあるが、これ以外にも適宜の方法を用いることができる。液晶空間光変調器は、液晶の配光性を利用して位相を変調させるもので、鏡と同様に反射させて使用する場合が多い。なお、液晶空間変調器を用いる場合、光路の途中で偏光子が必要な場合がある。また、波面補正素子７１は、反射させて使用するもの以外に、透過型の光学系を用いてもよい。波面補正素子７１は、波面補正素子制御装置１５からの出力に従い、例えば変形等することで収差を補償する。
【００１１】
なお、これら波面補正素子７１には、それに限られるわけではないが、平行光束を入射させるようにしたほうがよい。例えば、被検眼６０が無収差の場合、波面補正素子７１には被検眼６０の網膜からの反射光束が平行光として入射する。また、例えば、第１光源部１７からの光束は平行光として波面補正素子７１に入射するようになっている。
移動プリズム７２は、コンピュータ１４からの出力に基づき光軸方向に移動する。例えば、移動プリズム７２は、適宜の駆動部により駆動される。移動プリズム７２が移動することで球面成分の補償を行うことができる。なお、移動プリズム７２を移動させる以外にも球面レンズを用いて補償することもできる。
モーター付きステージ７３は、瞳の移動に追随して、モーター制御回路１６の出力に応じて波面補正素子７１を移動させる。これにより、波面補正素子７１のある一点（例えば中心）が、瞳のある一点（例えば瞳中心）と常に共役となり、安定した波面補正を行うことができる。
前眼部照明用光源４５は、被検眼６０の前眼部を照明する。例えば、プラチドリング又はケラトリング等を用いて前眼部を所定パターンで照射してもよい。ケラトリングの場合、ケラト像により角膜の曲率中心付近だけのパターンを得ることができる。なお、前眼部照明用光源４５から発せられる光束の波長は、例えば、第１波長（ここでは、７８０ｎｍ）と異なると共に、長い波長を選択できる（例えば、９４０ｎｍ）。
【００１２】
前眼部観察系４は、集光レンズと、前眼部イメージセンサ４１とを備える。前眼部観察系４は、前眼部照明用光源４５から発せられ被検眼６０の角膜６２から反射して戻ってくる光束を前眼部イメージセンサ４１に導く。なお、光源部としては、前眼部照明用光源４５以外にも被検眼６０を照明する適宜の光源を用いても良い。また、前眼部観察系４は、被検眼６０に照明された適宜のパターン（例えば、プラチドリング）が、被検眼６０の前眼部又は角膜６２から反射して戻ってくる光束を、前眼部イメージセンサ４１に導くこともできる。この時、前眼部イメージセンサ４１は、前眼部像を得ることができる。なお、前眼部観察系４は、アライメントに用いることもできる。アライメントに使用する光束の波長は、例えば、第１波長（ここでは、７８０ｎｍ）と異なる長い波長を選択できる（例えば、９４０ｎｍ）。
第３照明用光学系（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（例えば、ランプ）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。
波面補正素子制御装置１５は、コンピュータ１４からの出力に基づいて波面補正素子７１を変形させる。波面補正素子制御装置１５は、例えば、演算装置１４−１により測定された波面収差に基づき、又は、演算装置１４−１により求められた補正量に基づき、波面補正素子７１の各素子を変形させるための制御信号（例えば、電圧値など）を形成し、形成された制御信号を波面補正素子７１に出力して波面を補正させる。また、波面補正素子制御装置１５は、コンピュータ１４からの出力に基づき移動プリズム７２を光軸方向に移動させる。移動プリズム７２を移動させることにより、球面成分を補正することができる。
【００１３】
モーター制御回路１６は、瞳移動量演算部１４−２で測定された被検眼変位に基づき、モーター付きステージ７３のモーターを駆動して、モーター付きステージ７３及び波面補正素子７１を光軸に対して横切る方向、又は、法線に垂直な平面方向に移動させる。
演算装置１４−１は、第１受光部１３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。なお、演算装置１４−１は、第１受光部１３からの出力以外にも、少なくとも被検眼６０の波面収差を示す波面測定データを受け取り、光学特性を求めても良い。また、演算装置１４−１は、求められた光学特性に基づき、波面補正素子の補正量を決定して、補正量を波面補正素子制御装置１５に出力する。
瞳移動量演算部１４−２は、前眼部イメージセンサ４１で形成された前眼像から被検眼の変位（例えば、瞳の移動量）を測定する。なお、瞳移動量演算部１４−２は、被検眼の変位として瞳中心の移動量を求めることができるが、これに限らず、例えば角膜頂点等の被検眼の適宜の位置の移動量を求めてもよい。眼底像形成部１４−３は、第２受光部３２で形成された眼底像を取得し、眼底像を表示又は出力する。
図２は、コンピュータ１４の構成例である。演算装置１４−１と、瞳移動量演算部１４−２と、眼底像形成部１４−３は、例えばひとつ又は複数のコンピュータ１４に備えることができる。コンピュータ１４は、メモリ１４−４と、表示部１４−５とをさらに有する。また、コンピュータ１４は、装置全体を制御する。
【００１４】
メモリ１４−４は、例えば形成された眼底像を記憶する。また、メモリ１４−４は、予め定められた適宜のパラメータ、求められた光学特性等を記憶する。表示部１４−５は、例えば形成された眼底像を表示する。
（共役関係）
被検眼６０の眼底６１、固視系５の固視標５２、第１光源部１７、第１受光部１３が共役である。また、被検眼６０の眼の瞳（虹彩）、第１受光光学系１２の変換部材（ハルトマン板）が共役である。第２光源部２１は、瞳と共役であり（瞳で結像）、眼底６１の大部分を全体的に一様に照明可能である。
【００１５】
（アライメント調整）
次に、アライメント調整について説明する。アライメント調整は、例えば、前眼部観察系４により実施されることができる。
まず、光源部からの光束は、集光レンズ、ビームスプリッタ、アフォーカルレンズ８１を介して、対象物である被検眼６０を平行な光束で照明する。被検眼６０の角膜６２で反射した反射光束は、あたかも角膜６２の曲率半径の１／２の点から射出したような発散光束として射出される。この発散光束は、アフォーカルレンズ８１、ビームスプリッタ及び集光レンズを介して、前眼部イメージセンサ４１にスポット像として受光される。
ここで、この前眼部イメージセンサ４１上のスポット像が光軸上から外れている場合、眼底観察装置本体を、上下左右に移動調整し、スポット像を光軸上と一致させる。このように、スポット像が光軸上と一致すると、アライメント調整は完了する。なお、アライメント調整は、被検眼６０の角膜６２を照明する図示しない光源部による被検眼６０の像が前眼部イメージセンサ４１上に形成されるので、この像を利用して瞳中心が光軸と一致するようにしてもよい。
【００１６】
（波面補正素子７１）
図３に、波面補正素子７１の構成図を示す。可変形鏡を用いる場合、例えば、複数の素子が並んでおり、これらがそれぞれアクチュエイターにより変動することで可変形鏡が変形する。各素子には、例えば各素子を識別するための素子番号が予め割り当てられている。波面補正素子制御装置１５は、演算装置１４−１が出力した補正量に従い、例えば、補正量に対応する各素子毎の変形量（又は電圧値）を求め、各アクチュエイターによって各素子を駆動する。なお、素子の数は、図に示す数に限られるものではなく、適宜の数を用いることができる。素子番号は、図に示す以外にも適宜割り当てることができる。また、素子番号は、番号以外にも文字、座標等、各素子を識別可能な適宜の識別情報を用いることができる。
図４は、波面補正素子の説明図である。
波面補正素子７１は、反射型の場合、図４（ａ）に示すように波面補正素子７１の法線方向が光軸に対して所定角度θｃだけ傾いて設けられる。図４（ｂ）に示すように、波面補正素子７１に入射する光束の径を、瞳径φｅ×α’とすると、傾斜した方向（波面補正素子のＸ軸方向Ｘｅ）の波面補正素子７１の必要径は、φｅ×α’÷ｃｏｓθｃとなる。ここで、α’は、瞳と波面補正素子７１の倍率であり、予め定められた値とすることができる。瞳が移動した場合、波面補正素子のＸ軸方向の移動量は、波面補正素子７１が傾斜していることを考慮して、瞳の移動量に対応した量とする。
図５は、前眼部イメージセンサの説明図である。
前眼部イメージセンサ４１は、前眼部イメージセンサ４１の法線方向が、光軸に対して所定角度θｅだけ傾いて設けられることができる。前眼部イメージングセンサ４１の垂線と光軸との角度θｅ、図４に示す波面補正素子７１の垂線と光軸との角度θｃを同じ値又はほぼ同じ値にすると、計算量が減少し、フィードバックの速度を向上させることができる。
【００１７】
（光学系の変形例）
図６は、眼底観察系３の変形例（１）（第２の眼底観察系）である。
図１に示す光学系中にある眼底観察系３を、図６（ａ）に示すような第２の眼底光学系３−２に入れ替えることも可能である。第２の眼底光学系３−２は、眼底イメージセンサ３２と、角膜反射除去パターン３４とを備える。図６（ａ）には、図１の眼底観察系３の点線枠に対応する部分のみ示すが、他の装置全体の構成は図１と同様である。
第２の眼底観察系３−２では、瞳と共役の位置に角膜反射除去パターン３４を挿入することにより、角膜からのノイズをカットでき像質を向上することができる。角膜反射除去パターン３４の一例を図６（ｂ）に示す。図１に示す眼底観察系３は反射型であるが、第２の眼底光学系３−２は透過型であるので、光路を直線にできる。
図７は、眼底観察系３の変形例（２）（第３の眼底観察系）である。
図１に示す光学系中にある眼底観察系３を、図７に示すような第３の眼底光学系３−３に入れ替えることも可能である。照明光に偏光特性がある場合、第３の眼底観察系３−３のような配置にすると、光量を極力ロスすることなくノイズのみカットできる。図７に示す例は、波面補正素子で変調をかける光の偏光方向がＰの場合の例である。ここで、Ｐとは、光の偏光方向が入射面に対し平行な場合である。
第３の眼底観察系３−３は、偏光ビームスプリッタ３５と、穴あきミラー３６と、λ／４板（波長板）３７とを有する。ここで、λは波長を示す。なお、図７には、図１の眼底観察系３の点線枠に対応する部分のみ示すが、他の装置全体の構成は図１と同様である。第３の眼底観察系３−３は、穴あきミラー３６を瞳の共役点におき、角膜からのノイズをカットする。図１に示す眼底観察系３は、穴あきミラー３３が斜めであるが、例えば図７のような配置の第３の眼底光学系３−３にすると、穴あきミラー３６を光軸に対し垂直におけるので、ノイズ光のカットをほぼ理想的に行うことができる。
偏光ビームスプリッタ３５は、波面補正素子７１で変調された被検眼からの光束を通過させてλ／４板３７及び穴あきミラー３６に導き、一方、λ／４板３７で偏光され及び穴あきミラー３６で反射して戻ってきた光束を、反射して眼底イメージセンサ３２に導く。偏光ビームスプリッタ３５を使うことにより、補正されていない余計な光も除去できる。
【００１８】
２．ゼルニケ解析
次に、ゼルニケ解析について説明する。一般に知られているゼルニケ多項式からゼルニケ係数ｃｉ２ｊ−ｉを算出する方法について説明する。ゼルニケ係数ｃｉ２ｊ−ｉは、例えば、ハルトマン板などの変化部材を介して第１受光部１３で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼６０の光学特性を把握するための重要なパラメータである。
被検眼６０の波面収差Ｗ（Ｘ，Ｙ）は、ゼルニケ係数ｃｉ２ｊ−ｉ、ゼルニケ多項式Ｚｉ２ｊ−ｉを用いて次式で表される。
【００１９】
【数１】
2006006362.tif 000003
ただし、（Ｘ，Ｙ）はハルトマン板の縦横の座標である。
また、波面収差Ｗ（Ｘ，Ｙ）は、第１受光部１３の縦横の座標を（ｘ、ｙ）、ハルトマン板と第１受光部１３の距離をｆ、第１受光部１３で受光される点像の移動距離を（△ｘ、△ｙ）とすると、次式の関係が成り立つ。
【００２０】
【数２】
2006006362.tif 000004
ここで、ゼルニケ多項式Ｚｉ２ｊ−ｉは、以下の数式で表される（より具体的な式は、例えば特開２００２−２０９８５４を参照）。
【００２１】
【数３】
2006006362.tif 000005
【００２２】
【数４】
2006006362.tif 000006
なお、ゼルニケ係数ｃｉ２ｊ−ｉは、以下の数式で表される自乗誤差を最小にすることにより具体的な値を得ることができる。
【００２３】
【数５】
2006006362.tif 000007
ただし、Ｗ（Ｘ、Ｙ）：波面収差、（Ｘ、Ｙ）：ハルトマン板座標、（△ｘ、△ｙ）：第１受光部１３で受光される点像の移動距離、ｆ：ハルトマン板と第１受光部１３との距離。
コンピュータ１４は、ゼルニケ係数ｃｉ２ｊ−ｉを算出し、これを用いて球面収差、コマ収差、非点収差等の眼光学特性を求める。また、コンピュータ１４は、ゼルニケ係数ｃｉ２ｊ−ｉを用いて次式により収差量ＲＭＳｉ２ｊ−ｉを算出する。
【００２４】
【数６】
2006006362.tif 000008
【００２５】
３．フローチャート
本実施の形態では、眼の移動に波面補正素子７１の中心を一致させ、波面イメージセンサ１３からの出力信号に基づき、波面補正素子７１の補正量・移動量を加味する。例えば、瞳と共役の位置に波面補正素子７１を置き、瞳の移動に追随して波面補正素子７１を、光軸に対して横切る方向（又は波面補正素子７１の法線と垂直な平面方向）に動かす。これにより波面補正素子７１の所定の一点が瞳の所定の一点と常に共役となり、安定した波面補正を行うことができる。
図８は、本実施の形態における補正素子移動アダプティブオプティクスの全体フローチャートである。図９は、波面補正素子７１の移動の説明図である。
まず、コンピュータ１４は、前眼部観察系の光軸を、前眼部イメージセンサ４１の原点とする（Ｓ１０１）。例えば、前眼部観察系の光軸は、模型眼などを用いて予め測定されておくことができる。コンピュータ１４は、予め測定されメモリ１４−４に記憶された、光軸と前眼部イメージセンサ４１とが交わる原点位置を読み出し、これを原点とする。例えば、図９（ａ）に示すように、前眼部イメージセンサ４１の原点が設定される。なお、コンピュータ１４は、前眼部照明用光源４５を予め点灯しておく。
次に、モーター制御回路１６は、モーター付きステージ７３のモーターを駆動してモーター付きステージ７３及び波面補正素子７１を移動させて、波面補正素子７１の中心を光軸に移動する（Ｓ１０３）。例えば、図９（ｄ）に示すように、波面補正素子７１の中心と、光軸（図中「＋」で示す）が一致するように、波面補正素子７１を移動する。また、演算装置１４−１は、波面補正素子７１の中心（Ｘｃ、Ｙｃ）を設定する。
次に、コンピュータ１４は、波面補正素子７１の初期位置を設定する（Ｓ１０５）。例えば、波面補正素子７１の移動座標Ｘｍｏ、Ｙｍｏを、Ｘｍｏ＝０、Ｙｍｏ＝０とする。また、コンピュータ１４は、波面補正素子７１の各素子の変形量を初期値（例えば、ゼロ）に設定し、及び、ずれ量ｈの閾値ｈｍａｘの値を設定する（Ｓ１０７）。ずれ量ｈの閾値ｈｍａｘは、波面補正素子７１を構成する各素子のアクチュエイター間の距離の約半分を用いることができるが、素子により適宜変更しても良い。
【００２６】
コンピュータ１４は、眼のアライメントをする（Ｓ１０９）。眼のアライメントには、別光源でアライメント用のスポットを用いても良い。本実施の形態では、例えば、前眼部に投影した光束の反射光束を前眼部イメージセンサ４１に入射させ、前眼部の中心が前眼部イメージセンサ４１の原点となるように、操作者により装置全体又は眼を移動させ、眼のアライメントを行う。なお、眼のアライメントは、適宜のタイミングで行ってもよい。
次に、瞳移動量演算部１４−２は、瞳移動量演算処理を実行する（Ｓ１１１）。例えば、瞳移動量演算部１４−２は、前眼部観察系の前眼部イメージングセンサ（例えばＣＣＤ）からのデータに基づき、瞳中心の光軸からのずれ位置（被検眼の変位、例えばｘ方向のずれＸｄ及びｙ方向のずれＹｄ）を検出する（図９（ｂ）、（ｃ））。また、瞳移動量演算部１４−２は、検出したずれ位置に基づき、移動位置補正ずれ量ｈを求める。なお、瞳移動量演算処理の詳細は後述する。
瞳移動量演算部１４−２は、求められた移動位置補正ずれ量ｈが、設定された閾値ｈｍａｘよりも小さい（ｈ＜ｈｍａｘ）か判断する（Ｓ１１３）。なお、閾値ｈｍａｘ以下か判断する以外にも、移動位置補正ずれ量ｈが予め定められた所定値範囲内にあるかを判断してもよい。移動位置補正ずれ量ｈが、閾値ｈｍａｘよりも小さくないと判断された場合（Ｓ１１３）、瞳移動量演算部１４−２は、波面補正素子７１移動処理を実行する（Ｓ１１５）。例えば、瞳移動量演算部１４−２は、瞳の共役点におかれた波面補正素子７１の移動座標（Ｘｍｏ、Ｙｍｏ）を決定し、その座標をモーター制御回路１６に伝える。
モーター制御回路１６は、移動座標（Ｘｍｏ、Ｙｍｏ）を入力し、その座標と波面補正素子７１の中心座標が一致するようにモーター付きステージ７３を駆動し、その後ステップＳ１１１の処理へ戻る。例えば、図９（ｅ）に示すような位置に瞳の中心がある場合、移動座標（Ｘｍｏ、Ｙｍｏ）が瞳中心位置に対応する座標に決定され、図９（ｆ）に示すように波面補正素子７１が移動される。本実施の形態は、このように補償光学部７０の一部の要素である波面補正素子７１を移動させる点、及び、その移動方法に特徴のひとつがある。なお、波面補正素子７１移動処理の詳細は後述する。
【００２７】
一方、移動位置補正ずれ量ｈが、閾値ｈｍａｘよりも小さいと判断された場合（Ｓ１１３）、演算装置１４−１は、波面測定用光源を点灯させて、その光源からの光束を被検眼に入射する（Ｓ１１７）。
次に、演算装置１４−１は、シフト計算波面測定処理を実行する（Ｓ１１９）。例えば、演算装置１４−１は、波面イメージセンサからの像に基づき、ゼルニケ係数、全収差量Ｒなどの光学特性を求める。なお、シフト計算波面測定処理の詳細は後述する。
演算装置１４−１は、収差が十分小さいか判断する（Ｓ１２１）。例えば、演算装置１４−１は、求められた収差量Ｒが、予め定められた閾値より小さいか判断する。収差が十分小さくないと判断された場合（Ｓ１２１）、演算装置１４−１は、波面補正素子制御装置１５により波面補正素子７１を変形させる（Ｓ１２３）。例えば、演算装置１４−１は、求められた光学特性に基づき波面補正素子の補正量を決定して、補正量を波面補正素子制御装置１５に出力する。ここで、補正量は、測定された収差を打ち消すように決定することができる。また、波面収差の変化量に応じて補正量を決定してもよい。波面補正素子制御装置１５は、演算装置１４−１からの補正量に従い制御信号を形成し、波面補正素子７１を構成する素子の各アクチュエイターを駆動して波面補正素子７１を変形させる。
一方、収差は十分小さいと判断された場合（Ｓ１２１）、演算装置１４−１は、波面測定用光源を消灯する（Ｓ１２５）。波面入射用光源を、以下に示す眼底像取得前に消すことにより、ノイズとなる光を遮ることで像のノイズを減らすことができる。同様に、ステップＳ１１７〜Ｓ１２５の処理の間は、眼底照明用光源は消灯しておくことができる。なお、ステップＳ１２５の処理は省略してもよい。また、本実施の形態において、光源の消灯及び点灯する代わりに、光路に照明を遮る適宜のものを挿入し又は取り出すようにしてもよい。
【００２８】
次に、眼底像形成部１４−３は、眼底照明用光源を点灯させ、その光源からの光束を被検眼６０に入射する（Ｓ１２７）。なお、眼底照明用光源は予め点灯しておいてもよく、この場合ステップＳ１２７の処理を省略してもよい。眼底像形成部１４−３は、被検眼眼底で反射した光束を受光した前眼部イメージセンサ４１から、眼底像を取得する（Ｓ１２９）。
また、取得された眼底像を表示部１４−５に表示する（Ｓ１３１）。本フローチャートのようなループを使用することにより、波面補正中のときでも以前の眼底像を表示できるため、常に補正しているシャープな像を測定者に提供できる。眼底像形成部１４−３は、取得された眼底像を記憶部にセーブ（記憶）する（Ｓ１３３）。
コンピュータ１４は、処理を終了するか判断する（Ｓ１３５）。例えば、コンピュータ１４は操作者による指示を適宜の入力部から入力し、処理を終了するか判断することができる。処理を終了しないと判断された場合（Ｓ１３５）、眼底像形成部１４−３は、眼底照明用光源を消灯し（Ｓ１３７）、ステップＳ１１１の処理に戻る。なお、ステップＳ１３７の処理は、省略することもできる。一方、処理を終了すると判断された場合には（Ｓ１３５）、コンピュータ１４は処理を終了する。
【００２９】
（瞳移動量演算処理）
図１０に、瞳移動量演算処理の詳細フローチャートを示す。
まず、瞳移動量演算部１４−２は、前眼部イメージセンサ４１から前眼部像を入力し、瞳と光軸とのずれ（Ｘｄ、Ｙｄ）をエッジ検出、光学的検出などにより算出する（Ｓ２０１）。
図１１は、エッジ検出の詳細フローチャートである。また、図１２は、エッジ検出の説明図である。ここで、瞳と光軸とのずれ（Ｘｄ、Ｙｄ）の算出について、エッジ検出の例を説明する。なお、光学的検出については後述する。
まず、瞳移動量演算部１４−２は、前眼部の像をＣＣＤ等の前眼部イメージセンサ４１から取得する（Ｓ５０１）。図１２（ａ）に、取得された前眼部像の概略を示す。図１２（ａ）の内側の楕円が瞳を示す。
次に、瞳移動量演算部１４−２は、前眼部像のデータから、少なくとも５個のエッジ（Ｘｉ，Ｙｉ）を検出する（Ｓ５０３）。例えば、瞳移動量演算部１４−２は、画像処理の手法により、取得した前眼部像の光量の変化（画像上の濃淡）を検出し、瞳孔のエッジ上の点を求めることができる。ここで、Ｘｉ、Ｙｉはｉ番目のエッジの座標（ｉは適宜の識別子、例えばｉ＝１〜ｎ）、ｎは検出エッジ数である。なお、検出するエッジ数は、予め定められていてもよいし、最小値及び／又は最大値が予め定められ、所定範囲数のエッジを検出してもよい。図１２（ｂ）に、検出されるエッジの例を示す。なお、瞳移動量演算部１４−２は、所定数のエッジが得られない場合には、ステップＳ５０１に戻り、再度前眼部像を取得してエッジを検出するようにしてもよい。
次に、瞳移動量演算部１４−２は、検出したエッジのｘ座標（Ｘｉ）を、次式に従い変換する（Ｓ５０５）。
Ｘｉ＝Ｘｉ×ｃｏｓ（θｅ）    （ｉ＝１〜ｎ）
ここで、θｅは前眼部イメージセンサ４１と光軸との傾きである。前眼部イメージセンサ４１が上述のようにｘ座標方向に傾斜して設けられている場合、上式により傾斜による座標への影響を取り除く。
瞳移動量演算部１４−２は、検出され及び変換されたｎ個のエッジのデータ（Ｘｉ、Ｙｉ）を、以下の楕円方程式の（ｘ、ｙ）にそれぞれ代入し、例えば最小自乗近似して楕円の中心座標（α、β）の値を求める（Ｓ５０７）。
【００３０】
【数７】
2006006362.tif 000009
ここで、θは、楕円の楕円角であり、ａ、ｂは、定数である。なお、最小自乗近似以外にも、適宜の手法によりａ、ｂを求めることもできる。図１２（ｃ）に、求められる楕円中心の概略を示す。
次に、瞳移動量演算部１４−２は、求められた楕円の中心（α、β）に基づき、瞳と光軸のずれＸｄ、Ｙｄを求める（Ｓ５０９）。例えば、瞳移動量演算部１４−２は、次式に従い瞳と光軸のずれＸｄ、Ｙｄを求める。
Ｘｄ＝Ｍ×α
Ｙｄ＝Ｍ×β
ここで、Ｍは瞳と前眼部イメージングセンサの倍率であり、予めメモリ１４−４に記憶されることができる。また、瞳移動量演算部１４−２は、エッジ検出の処理を終了し、例えばステップＳ２０３の処理へ移る。
図１０に戻りステップＳ２０３では、瞳移動量演算部１４−２は、求められた瞳と光軸のずれ（Ｘｄ、Ｙｄ）に基づき、次式に従いＸｅ、Ｙｅを計算する（Ｓ２０３）。
Ｘｅ＝Ｘｄ−Ｘｍｏ／α’
Ｙｅ＝Ｙｄ−Ｙｍｏ／α’
ここで、α’は、瞳と波面補正素子７１の倍率であり、予めメモリ１４−４に記憶されることができる。なお、Ｘｅ、Ｙｅは、例えば波面補正素子７１が既に移動した分（Ｘｍｏ、Ｙｍｏ）を差し引いた値であり、瞳の中心位置と波面補正素子７１の中心のずれに対応する。
瞳移動量演算部１４−２は、次式に従い、移動位置補正ずれ量ｈを求める（Ｓ２０５）。
【００３１】
【数８】
2006006362.tif 000010
（波面補正素子移動処理）
図１３に、波面補正素子７１移動処理の詳細フローチャートを示す。
まず、瞳移動量演算部１４−２は、次式に従い波面補正素子７１の移動座標（Ｘｍｏ、Ｙｍｏ）を求める（Ｓ３０１）。
Ｘｍｏ＝α’×Ｘｄ÷ｃｏｓ（θｃ）
Ｙｍｏ＝α’×Ｙｄ
ここで、θｃは、波面補正素子７１の法線と光軸とのなす角であり、予めメモリ１４−４に記憶されることができる。
次に、瞳移動量演算部１４−２は、求められた座標（Ｘｍｏ、Ｙｍｏ）に応じて、その座標に波面補正素子７１を移動するための信号を、モーター制御回路１６に送る（Ｓ３０３）。
モーター制御回路１６は、波面補正素子７１を移動させるための信号を瞳移動量演算部１４−２から入力し、入力した信号に従いモーター付きステージ７３のモーターを駆動し、例えば座標（Ｘｍｏ、Ｙｍｏ）と波面補正素子７１の中心が一致するように波面補正素子７１を移動させる（Ｓ３０５）。
【００３２】
（シフト計算波面測定処理）
図１４に、シフト計算波面測定処理の詳細フローチャートを示す。
まず、演算装置１４−１は、波面イメージセンサでの測定像を取得する（Ｓ４０１）。次に、演算装置１４−１は、測定像の点像の重心点を求め、重心点の個数ｎ及び座標（ｘｉ、ｙｉ）（ｉ＝１〜ｎ）を計算する（Ｓ４０３）。
演算装置１４−１は、瞳と光軸のずれ（Ｘｄ、Ｙｄ）、点像の重心点座標（ｘｉ、ｙｉ）に基づき、次式に従い点像の移動量△ｘｉ、△ｙｉを求める（Ｓ４０５）。
【００３３】
【数９】
2006006362.tif 000011
ここで、ｘｏｉ：分割素子のｉ番目のレンズアレイの無収差時のｘ座標、ｙｏｉ：分割素子のｉ番目のレンズアレイの無収差時のｙ座標、Ｘｃ：波面イメージセンサが光軸と交わるｘ座標、Ｙｃ：波面イメージセンサが光軸と交わるｙ座標、β’：波面イメージセンサと瞳の倍率である。
なお、瞳中心がずれると（被検眼がずれると）、瞳中心に相応する点からの反射光が波面イメージセンサ１３と交わる点もずれるため、被検眼眼底からの反射光束を受光する波面イメージセンサ１３の座標原点を、瞳中心に設定する。上述の式では、Ｘｄ／β’、Ｙｄ／β’の項がこれに相当する。なお、座標原点を瞳中心に設定する以外にも、角膜頂点等の被検眼の適宜の位置に設定してもよい。
演算装置１４−１は、求められた△ｘｉ、△ｙｉをゼルニケの微分式に代入して最小自乗近似し、ゼルニケの係数ｃｉ２ｊ−ｉを求める（Ｓ４０７）。ここで、ゼルニケの微分式は、次式で表される。
【００３４】
【数１０】
2006006362.tif 000012
演算装置１４−１は、全収差量Ｒを求める（Ｓ４０９）。例えば、収差量Ｒｉ２ｊ−ｉは、次式で求めることができる。
【００３５】
【数１１】
2006006362.tif 000013
演算装置１４−１は、求められたゼルニケ係数、収差量等と、波面補正素子７１の補正量とに基づき、被検眼６０の光学特性をさらに求めてもよい。ここで、波面補正素子７１の補正量は、例えば、演算装置１４−１が波面補正素子制御装置１５に出力した補正量、又は、波面補正素子制御装置１５が波面補正素子７１に出力する制御信号に応じた補正量などを用いることができる。また、波面補正素子７１の補正量を光学的に測定し、測定された補正量を用いてもよい。
【００３６】
４．瞳と光軸のずれの光学的検出
図１５は、光学的瞳検出をするための眼底観察装置の構成図である。瞳と光軸のずれは、上述のステップＳ２０１のようにエッジ検出を用いる以外にも、光学的に検出することもできる。
眼底観察装置は、波面補正系１と、眼底照明系２と、眼底観察系３と、前眼部観察系４と、前眼部照明用光源４５と、固視系５と、補償光学部７０と、モーター制御回路１６と、瞳移動量演算部１４−２と、眼底像形成部１４−３とを備える。また、眼底観察装置は、輪部検出用光源９１と、輪部検出受光部９２と、輪部検出信号演算部１４−６１４−４とをさらに備える。なお、図１と同様の構成については、図１と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
輪部検出用光源９１は、被検眼６０の瞳輪部付近に光を照射するための光源である。例えば、輪部検出用光源９１は複数備えられ、被検眼６０の予め定められた箇所に光を照射する。輪部検出用光源９１としては、例えば９４０ｎｍのＬＥＤを用いることができるが、これに限らず適宜の光源を用いてもよい。
輪部検出受光部９２は、輪部検出用光源９１からの光が被検眼６０の瞳付近で反射された反射光を受光する。例えば、輪部検出受光部９２は、輪部検出用光源９１に対応して複数備えられる。輪部検出用受光部としては、例えばフォトダイオードを用いることができるが、これに限らず適宜の受光デバイス、受光部等を用いてもよい。なお、輪部検出用光源９１及び受光部は、それぞれ最低２個あればよいが４個以上が望ましい。輪部検出信号演算部１４−６は、輪部検出受光部９２から受光信号を入力し、受光信号に基づき光量を求める。また、輪部検出信号演算部１４−６は、瞳のずれ量を計算する。
【００３７】
図１６は、光学的瞳検出の概略を示す説明図である。
図１６に示す例は、輪部検出用光源９１及び輪部検出受光部９２をそれぞれ４つずつ備える例である。輪部検出用光源９１は、例えば図１６（ａ）に示すように、瞳の輪部付近を照射する。
図１６（ｃ）のような瞳のずれのない状態において、輪部検出受光部９２で受光される光の光量（初期検出光量）をＷ１とすると、図１６（ｄ）のように、瞳が輪部検出用光源９１から照射される光軸の方向（図の例では上方向）に移動した場合、輪部検出受光部９２での検出光量Ｗは、Ｗ１よりも小さくなる（Ｗ＜Ｗ１）。一方、図１６（ｅ）のように、瞳が光軸と反対方向（図の例では下方向）に移動した場合、輪部検出受光部９２での検出光量Ｗは、Ｗ１よりも大きくなる（Ｗ＞Ｗ１）。
このように、瞳の移動によって輪部検出受光部９２での検出光量が変化するので、輪部検出用光源９１と輪部検出受光部９２を適宜備えることにより、検出光量に基づいて瞳の中心、及び／又は、瞳のずれ量を求めることができる。
図１６（ｂ）は、瞳が点線位置から網掛け実線位置に移動した例である。瞳が移動すれば輪部検出受光部９２の検出光量が変化する。例えば、図１６（ｂ）に示す４つの照射光のうち、左と下の照射光を受光する輪部検出受光部９２では検出光量が大きくなり、一方、上と右の照射光を受光する輪部検出受光部９２では検出光量が小さくなる。
例えば、瞳が図１６（ｂ）の右方向へ移動量すると、右側の照射光の領域と瞳とが重なる範囲は大きくなるため、図の右側の照射光を受光する輪部検出受光部９２の光量は、瞳の移動量に応じて小さくなる。また、左側の照射光の領域と瞳とが重なる範囲は小さくなるため、左側の照射光を受光する輪部検出受光部９２の光量は瞳の移動量に応じて大きくなる。なお、上下方向についても同様である。
図１７は、光学的瞳検出のフローチャートである。図１７のフローチャートは、例えば、上述のステップＳ２０１の詳細フローチャートである。
まず、輪部検出信号演算部１４−６は、初期設定をする（Ｓ６０１）。例えば、輪部検出信号演算部１４−６は、パラメータｉをｉ＝１とし、光量の総和ＷＡＬＬをＷＡＬＬ＝０とする。次に、輪部検出信号演算部１４−６は、ｉ番目の輪部検出用光源９１を点灯させ、被検眼６０に光を入射する（Ｓ６０３）。なお、輪部検出信号演算部１４−６は、他の輪部検出用光源９１が点灯されている場合には、これらを消灯するようにしてもよい。
また、輪部検出信号演算部１４−６は、入射光の前眼部位置（ｘｉ、ｙｉ）を求める（Ｓ６０５）。例えば、各輪部検出用光源９１に対応して入射光の前眼部位置（ｘｉ、ｙｉ）が予めメモリ１４−４に記憶され、輪部検出信号演算部１４−６は、メモリ１４−４を参照して点灯させた光源に対応する入射光の前眼部位置（ｘｉ、ｙｉ）を取得する。また、輪部検出信号演算部１４−６は、取得された入射光の前眼部位置（ｘｉ、ｙｉ）を適宜メモリ１４−４に記憶してもよい。
【００３８】
輪部検出信号演算部１４−６は、ｉ番目の輪部検出用受光部の光量Ｗｉを測定する（Ｓ６０７）。例えば、輪部検出信号演算部１４−６は、点灯させた輪部検出用光源９１に対応する輪部検出受光部９２から受光信号を入力し、受光信号に基づいて光量を検出する。
輪部検出信号演算部１４−６は、検出された光量Ｗｉを、光量の総和ＷＡＬＬに加算する（Ｓ６０９）。
ＷＡＬＬ＝ＷＡＬＬ＋Ｗｉ
また、輪部検出信号演算部１４−６は、パラメータｉが、輪部検出用光源９１及び輪部検出受光部９２の個数ｍより小さい（ｉ＜ｍ）か判断する（Ｓ６１１）。なお、個数ｍは予めメモリ１４−４に記憶されておくことができる。
輪部検出信号演算部１４−６は、パラメータｉが個数ｍより小さいと判断された場合（Ｓ６１１）、パラメータｉを例えば１増加し（Ｓ６１３）、ステップＳ６０３以降の処理を繰り返す。なお、本フローチャートでは、パラメータｉに対応する輪部検出用光源９１及び輪部検出受光部９２についてステップＳ６０３〜Ｓ６１１の処理を直列的に順次実行しているが、各ステップにおいて、全ての輪部検出用光源９１及び輪部検出受光部９２についての処理を実行してもよい。
一方、輪部検出信号演算部１４−６は、パラメータｉが個数ｍより小さくないと判断された場合（Ｓ６１１）、入射光の前眼部位置（ｘｉ、ｙｉ）と、測定された光量Ｗｉと、光量の総和ＷＡＬＬとに基づいて、瞳と光軸のずれを求める（Ｓ６１５）。例えば、輪部検出信号演算部１４−６は、次式に従い瞳と光軸のずれ（Ｘｄ、Ｙｄ）を求める。
【００３９】
【数１２】
2006006362.tif 000014
ここで、γｉは、輪部検出受光部９２や測定条件による補正値であり、予めメモリ１４−４に記憶されることができる。これは、重心を求める式と同一で光量の重みをかけることで中心を算出する。輪部検出信号演算部１４−６は、光学的瞳検出の処理を終了し、例えば、ステップＳ２０３の処理へ移る。
【００４０】
５．表示例
図１８は、眼底像（細胞観察）の表示例である。図１８左側に、波面補正素子７１を移動させない場合における眼底像を示す。また、図１８右側に本実施の形態における波面補正素子７１を移動させた場合の眼底像を示す。図中上段は、瞳中心が光軸に固定されているときの眼底像を示し、下段は、瞳中心が光軸から０．１ｍｍ移動したときの眼底像を示す。波面補正素子７１を移動させない場合は、瞳の移動により眼底像がぼけるのに対して、本実施の形態のように波面補正素子７１を移動させた場合は、瞳が移動しても鮮明な眼底像が得られることが示される。
なお、眼底像は、例えば、図１８に示すような細胞が観察可能な像の他、眼底全体又は所定領域が観察可能な像であってもよい。また、例えば、図１８に示す像よりも拡大又は縮小された像、図１８に示す像とは分解能の異なる像、倍率の異なる像などであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、例えば、眼の光学特性及び眼底画像を測定する装置に関する産業に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】眼底観察装置の構成図。
【図２】コンピュータの構成例。
【図３】波面補正素子の構成図。
【図４】波面補正素子の説明図。
【図５】前眼部イメージセンサの説明図。
【図６】眼底観察系の変形例（１）（第２の眼底観察系）。
【図７】眼底観察系の変形例（２）（第３の眼底観察系）。
【図８】補正素子移動アダプティブオプティクスの全体フローチャート。
【図９】波面補正素子の移動の説明図。
【図１０】瞳移動量演算処理の詳細フローチャート。
【図１１】エッジ検出の詳細フローチャート。
【図１２】エッジ検出の説明図。
【図１３】波面補正素子移動処理の詳細フローチャート。
【図１４】シフト計算波面測定処理の詳細フローチャート。
【図１５】光学的瞳検出をするための眼底観察装置の構成図。
【図１６】光学的瞳検出の概略を示す説明図。
【図１７】光学的瞳検出のフローチャート。
【図１８】眼底像の表示例。
【符号の説明】
【００４３】
１    波面補正系
２    眼底照明系（第２照明光学系）
３    眼底観察系
４    前眼部観察系
５    固視系
１１  第１照明光学系
１２  第１受光光学系
１３  第１受光部（波面イメージセンサ）
１４  コンピュータ
１４−１  収差量測定補正量計算用演算装置（演算装置）
１４−２  瞳移動量演算部
１４−３  眼底像形成部
１４−４  メモリ
１４−５  表示部
１４−６  輪部検出信号演算部
１５  波面補正素子制御装置
１６  モーター制御回路
２１  第２光源部（眼底照明系光源）
２２  視野絞り
２３  開口絞り
３１  第２受光光学系
３２  第２受光部（眼底イメージセンサ）
３３  角膜反射除去ミラー
３４  角膜反射除去パターン
３５  偏光ビームスプリッタ
３６  穴あきミラー
３７  λ／４板
４１  前眼部イメージセンサ
４５  前眼部照明用光源
５１  ランプ
５２  固視標
６０  被検眼
６１  網膜（眼底）
６２  角膜（前眼部）
７０  補償光学部
７１  可変形鏡（波面補正素子）
７２  移動プリズム
７３  モーター付きステージ
９１  輪部検出用光源
９２  輪部検出受光部
【図１】
2006006362.tif 000019
【図２】
2006006362.tif 000020
【図３】
2006006362.tif 000021
【図４】
2006006362.tif 000022
【図５】
2006006362.tif 000023
【図６】
2006006362.tif 000024
【図７】
2006006362.tif 000025
【図８】
2006006362.tif 000026
【図１０】
2006006362.tif 000027
【図１１】
2006006362.tif 000028
【図１３】
2006006362.tif 000029
【図１４】
2006006362.tif 000030
【図１５】
2006006362.tif 000031
【図１６】
2006006362.tif 000032
【図１７】
2006006362.tif 000033
【図９】
2006006362.tif 000034
【図１２】
2006006362.tif 000035
【図１８】
2006006362.tif 000036