(57)【要約】【課題】  ミラー膜が大気中の水分の影響を受けずに歪むことがなく、ミラーの性能が劣化せず、汚れを防止することができる、可変形状ミラー及びそれを用いた光学装置及び眼底観察装置を提供する。【解決手段】  電圧が印加される電極部と、この電極と対向して配置され、電極部に印加された静電電圧により歪みを生じる薄膜状の反射面とからなる変形ミラー部を備え、反射面光束の波面ひずみを補正する可変形状ミラー１０において、前記変形ミラー部を構成する薄膜ミラー１１と電極部材１４とを覆い、内部を真空状態に保持できる共に、前記ミラー部への入射光、ミラー部からの射出光を透過する透明窓板２１を備えた真空室２０を備え、透明窓板２１を、前記ミラー部の反射面に対して傾斜して構成した。 【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧が印加される電極部と、この電極と対向して配置され、電極部に印加された静電電圧により歪みを生じる薄膜状の反射面とからなる変形ミラー部を備え、反射面光束の波面ひずみを補正する可変形状ミラーにおいて、
前記変形ミラー部と電極部とを覆い、内部を真空状態に保持できる共に、前記ミラー部への入射光、ミラー部からの射出光を透過する透明窓板を備えた真空室を備えたことを特徴とする可変形状ミラー。
【請求項２】
前記透明窓板は、前記ミラー部の反射面に対して傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１の可変形状ミラー。
【請求項３】
前記真空室は、前記電極部が配置された基板をその底部とし、底部から前記変形ミラー部の周囲に立設された縦壁部と、縦壁部に取り付けられた透明窓部と出構成されることを特徴とする請求項１または２の可変形状ミラー。
【請求項４】
前記透明窓の傾斜角度θは、入射される光束の径をＤ、入射側レンズの焦点距離をｆとしたとき、θ≧ｔａｎ−１（Ｄ／ｆ）としたことを特徴とする請求項２または３の可変形状ミラー。
【請求項５】
光学系に請求項１ないし４の可変形状ミラーを備えたことを特徴とする光学装置。
【請求項６】
光学系に請求項１ないし４の可変形状ミラーを備えたことを特徴とする眼底観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体に照射した光の収差を補正するための可変形状ミラー、それを用いた光学装置及び眼底観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光学装置において、被写体に照射した光の光学的歪みを補正するために可変形状ミラー（Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ  Ｍｉｒｒｏｒ）が用いられている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
また、眼底観察装置等において、眼底からの反射光は、眼光学系が不完全であるため収差を含み、鮮明な眼底像は得られない。この光学的ひずみを可変形状ミラーで補正することができる（例えば、特許文献３参照）。この眼底観察装置は、撮影光源から出射された光束を被検者の眼（被検眼という）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手段に導いて被検眼の眼底像の記録を行う装置である。
【０００４】
一般に、図８及び図９に示すように、可変形状ミラー３００は、は室内雰囲気（空気）中に配置され、枠３０２に張設された薄膜ミラー（メンブレン）３０１と、この薄膜ミラー３０１に所定の間隔を開けて形成した電極３０５を備えて構成されている、薄膜ミラー３０１は、表面を光反射面とした可撓性の膜体であり、電極３０５は平板状の基板で形成された基板３０４上面に複数（この例では５つ、３０５−１〜３０５−５、）配置されている。本例では、各電極３０５−１〜３０５−５にはそれぞれ所定の電圧Ｖ１〜Ｖ５を印加できる電源３０６が接続され、各電極３０５に所定電圧を印加することにより、印加電圧Ｖと薄膜ミラー電極間距離に応じた静電力によって電極３０５に対向した部位の薄膜ミラー３０１を引き寄せ所望の歪みが発生するように変形させる。なお、図中符号３０７は、薄膜ミラー３０１と基板３０４との間隔を保持する間隔保持部材を示している。このような可変形状ミラー３００は、図９に示すように、各電極３０５−１〜３０５−５に所定の電圧Ｖ１〜Ｖ５を印加すると、所望の形状に変形する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２４７９４７号公報
【特許文献２】特開平９−１５２５０５号公報
【特許文献３】特開平１１−１３７５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した従来の可変形状ミラー３００は室内雰囲気に配置しているため、空気抵抗により薄膜ミラー３０１の応答速度が遅くなるという問題がある。また、薄膜ミラー３０１が大気中の水分により歪んでしまう場合がある。これは、薄膜ミラー３０１がＳｉ薄膜にミラーを成膜してなるものであり、湿度変化により吸湿、脱水するため膨張・収縮し、この変形にＳｉ薄膜が耐えられず変形するからである。
【０００７】
また薄膜ミラー３０１が汚染された場合、薄膜ミラー３０１は破壊されやすいため、拭き払うことができず、反射性能が劣化するなどの問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題点を解消し、ミラー膜が大気中の水分の影響を受けずに歪むことがなく、ミラーの性能が劣化せず、汚れを防止することができる、可変形状ミラー及びそれを用いた光学装置及び眼底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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、薄膜状に形成され、静電引力により形状を制御可能な可変形状ミラーにおいて、ミラー部を透明窓板付きの真空室に配置し、また、透明窓板は、可変形状ミラーに対して傾けて配置するものとした。
【００１０】
請求項１の発明は、電圧が印加される電極部と、この電極と対向して配置され、電極部に印加された静電電圧により歪みを生じる薄膜状の反射面とからなる変形ミラー部を備え、反射面光束の波面ひずみを補正する可変形状ミラーにおいて、前記変形ミラー部と電極部とを覆い、内部を真空状態に保持できる共に、前記ミラー部への入射光、ミラー部からの射出光を透過する透明窓板を備えた真空室を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の可変形状ミラーにおいて、透明窓板は、前記ミラー部の反射面に対して傾斜して形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２の可変形状ミラーにおいて、前記真空室は、前記電極部が配置された基板をその底部とし、底部から前記変形ミラー部の周囲に立設された縦壁部と、縦壁部に取り付けられた透明窓部とで構成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項２または３の可変形状ミラーにおいて、前記透明窓の傾斜角度θは、入射される光束の径をＤ、入射側レンズの焦点距離をｆとしたとき、θ≧ｔａｎ−１（Ｄ／ｆ）としたことを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、光学系に請求項１ないし４の可変形状ミラーを備えたことを特徴とする光学装置である。
【００１５】
請求項６の発明は、光学系に請求項１ないし４の可変形状ミラーを備えたことを特徴とする眼底観察装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、ミラー部が真空中に配置されるため、空気抵抗がなくなり応答速度が本来の構造体の固有振動数で決まる応答速度に近づく（図４参照）。また、外部の湿度変化の影響を受けないため、安定した変形特性が得られる。また、直接ミラー面が汚れることがなくなるため、ミラーの性能を長期間維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明に係る可変形状ミラーの実施の形態について説明する。図１は第１の実施の形態に係る可変形状ミラーを示す断面図、図２は図１に示した可変形状ミラーの応答特性を示すグラフ、図３は図１に示した可変形状ミラーの光路を示す図である
【００１８】
本例では、可変形状ミラー１０は、図１及び図２に示すように、反射膜であり枠１２に張設された薄膜ミラー１１と、この薄膜ミラー１１との間にスペーサ１５を配し所定の間隔を開けて配置した基板１３と、基板１３に配置された電極１４とからなる。本例では電極は、５つの電極部材１４−１〜１４−５を配置して構成されている。薄膜ミラー１１は、従来例と同様に表面を光反射面とした可撓性の膜体である。
【００１９】
本例では、各電極部材１４―１〜１４−５には従来例と同様の電源（図示していない）が接続され、各電極部材１４−１〜１４−５に所定電圧を印加することにより、印加電圧Ｖと薄膜ミラー電極間距離に応じた静電力によって各電極部材１４−１〜１４−５に対向した部位の薄膜ミラー１１を引き寄せ所望の歪みが発生するように変形させる。なお、電源それぞれの電極部材に任意の電圧を印加できる構造となっている。
【００２０】
また、本例ではこの可変形状ミラー１０の薄膜ミラー１１と電極１４とを覆う真空室２０を形成している。この真空室２０は、前記基板１３上に前記薄膜ミラー１１の周囲を覆うように立設配置された壁部材２２と、この壁部材２２の上部を覆う透明窓板２１とから形成され、内部２３を真空状態に保持できるように構成されている。また、透明窓板２１は薄膜ミラー１１へ光が入射でき、透明窓板２１からの射出光が出射できるよう構成される。また、この透明窓板２１は、薄膜ミラー１１の平面状態であるときの反射面に対して所定の角度θを持って壁部材２２に固定されている。
【００２１】
この可変形状ミラー１０は例えば以下の材料で構成される。薄膜ミラー１１は厚さ０.５ｍｍ程度のＳｉをエッチングによって加工して製作する。この薄膜ミラー１１は厚さ数μｍ程度が望ましく、また上面にはアルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）などを蒸着して反射部を形成する。なお、本例では薄膜ミラー部は電気的にグランドにしている。基板１３はガラスやガラスエポキシ、Ｓｉ、また、電極部材１４−１〜１５−５は金（Ａｕ）などの金属薄板を貼着して形成することができる他、Ａｕなどを蒸着して形成することができる。
【００２２】
本例に係る可変形状ミラー１０を使用した試験によれば、図２に示すように、大気中の薄膜ミラー１１の変位量の応答速度τが従来例（空気中）のものτair(図２（ａ）)に比べ、実施の形態例（真空中）のものτvac（図２（ｂ））が少ない値となっていることが分かる。
【００２３】
また、図３に示すように、真空室２０の透明窓板２１をθだけ傾けることにより、図３（ｂ）に示すように、透明窓板２１からの反射光（雑音光）を検出系から外すことができ、測定対象光だけを検出系に導入することができる。これに対して、図３（ａ）のようにミラー４１０真空室４２０の透明窓板４２１を傾けない場合には、測定対象光に透明窓板４２１からの反射光（雑音光）が検出系に導入されることとなる。
【００２４】
次に、本発明に係る可変形状ミラーを使用した眼底観察装置について説明する。図５は本例に係る眼底観察装置に使用する可変形状ミラーを示す図であり、断面を示し図４は本例に係る眼底観察装置の光学系を示す図、図６は図４に示した眼底観察装置の可変形状ミラーの配置状態を示す図であり、（ａ）は平面図（ｂ）は側面図である。
【００２５】
本例に係る眼底観察装置１００は、眼底照明系１１０、波面補正量検出系１２０、眼底観察系１３０，及び波面補正系１４０からなり、検視眼１９０の眼底を観察する。
【００２６】
眼底照明系１１０はランプ１１１とレンズ１１２を備えビームススプリッタ１１３を介して検視眼１９０内を照明する。眼底１９１からの反射光はレンズ１１４，１１５を経て波面補正系１４０の可変形状ミラー４０で波面補正をされ、さらにレンズ１１６，１１７、ダイクロイックミラー１１８を経て、眼底観察系１３０へ照射される。眼底観察系１３０はレンズ１３１、ＣＣＤ撮像素子１３２、モニタ１３３を備え、網膜１９１の状態をモニタ１３３に表示する。
【００２７】
波面補正量検出系１２０は次のとおりである。波面補正検出用のランプ１２７の出射光は、レンズ１２８、ビームスプリッタ１２２、レンズ１２１、ダイクロイックミラー１１８、レンズ１１７，１１６、可変形状ミラー４０、レンズ１１５，１１４、ビームスプリッタ１１３を介して検視眼１９０内を照明する。眼底１９１からの反射光は、この光路を逆向きに戻り、ビームスプリッタ１２２で分割され、一部がレンズ１２３を介してハルトマン・シャックウェイブフロント検出器１２６へ照射される。ハルトマン・シャックウェイブフロント検出器１２６は波面補正系１４０のコンピュータ１４２に波面情報を出力する。このハルトマン・シャックウェイブフロント検出器１２６は、ハルトマンプレート１２４とＣＣＤ素子１２５とを備え、波面情報を検出する。
【００２８】
この波面情報に基づきコンピュータ１４２は可変形状ミラーの制御信号を出力して可変形状ミラー１４１を駆動する。
【００２９】
本例において、可変形状ミラー４０は、図５に示すように反射膜であり枠４２に張設された薄膜ミラー４１と、この薄膜ミラー４１との間にガラスボール４５を粘着剤４６で固定したスペーサ４７を配し所定の間隔を開けて配置した基板４３と、基板４３に配置された複数電極４４（この例では４つ、４４―１〜４４−４）を備える。
【００３０】
本例では、枠４２はＳＯＩであり、また薄膜ミラー４１はＳＯＩをエッチングして形成したＳｉ上にＡｌとＳｉＯ２とを被覆して形成している。
【００３１】
また、本例では、各電極４４−１〜４４−４には前記コンピュータ１４２で制御される電源（図示していない）が接続され、各電極部材４４−１〜４４−４に所定電圧を印加することにより、印加電圧Ｖと薄膜ミラー電極間距離に応じた静電力によって各電極４４に対向した部位の薄膜ミラー１１を引き寄せ所望の歪みが発生するように変形させる。なお、電源それぞれの電極部材に任意の電圧を印加できる構造となっている。なお符号４８は導電性粘着剤であり、この導電性粘着剤４８は接地されている。
【００３２】
また、本例では真空室５０は、前記基板４３上に前記薄膜ミラー４１の周囲を覆うように立設配置された壁部材５２と、この壁部材５２の上部を覆う透明窓板５１とから形成され、内部５３を真空状態に保持されている。また、透明窓板５１は薄膜ミラー４１へ光が入射でき、透明窓板２１からの射出光が出射できるよう構成される。また、この透明窓板５１は、薄膜ミラー４１の平面状態であるときの反射面に対して所定の角度θを持って壁部材５２に固定されている。なお、図５には透明窓板の傾斜は現れていない。
【００３３】
本発明において、前記透明窓板の傾斜θは入射される光束の径をＤ、入射側レンズの焦点距離をｆ（図６参照）としたとき、θ≧ｔａｎ−１（Ｄ／ｆ）とすることが望ましい。θをこのような値に設定することにより、反射光（雑音光）を確実に測定対象光から分離することができる。
【００３４】
本例に係る眼底観察装置１００によれば、被検眼１９０の光学特性により可変形状ミラー４０の形状を変化させ、正確な眼底像を得ることができる。この際可変形状ミラーとして上述した例のものを使用しているから、効率の良い測定を行うことができる。
【００３５】
次に、上述した可変形状ミラー１０または可変形状ミラー４０が用いられる他の眼底観察装置を説明する。図７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２００は、波面補正系２１０、眼底照明系２２０、眼底観察系２３０、アライメント系２４０、固視系２５０、補償光学部２６０を備える。波面補正系２１０は、点像投影光学系２１１、点像受光光学系２１２、点像受光部２１３（ＣＣＤ）を備える波面測定系２７０と、コンピュータ２８０と、制御部２１５とを有する。コンピュータ２８０は、光学特性測定部２８１、画像データ形成部２８２、補償量決定部２８３、メモリ２８４、表示部２８５を備える。
【００３６】
眼底照明系２２０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１９０の網膜１９１上の所定領域を照明するためのものである。眼底観察系２３０は、眼底画像形成用光学系２３１と眼底画像受光部２３２（ＣＣＤ）とを備える。眼底画像形成用光学系２３１は、例えばアフォーカルレンズ、補償光学部２６０、集光レンズ、ビームスピリッタを備え、眼底で反射した光を補償光学部２６０を介して眼底画像受光部２３２に導く。補償光学部２６０は、測定光の収差を補償する上述した可変形状ミラー１０（または４０）、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２６０は、点像投影光学系２１１と眼底画像形成用光学系２３１中に配置され、例えば被検眼１９０から反射して戻ってくる反射光束の収差を補償する。
【００３７】
アライメント系２４０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１９０の角膜１９２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２５０は、例えば被検眼１９０の固視や雲霧をさせるための視標を投影する光路を含むものであって、第３光源部２５１、固視標２５２、リレーレンズを備える。第３光源部２５１からの光束で固視標２５２を網膜１９１に照射することができ、被検眼１９０にその像を観察させる。
【００３８】
光学特性測定部２８１は、点像受光部２１３からの出力に基づき、被検眼１９０の高次収差を含む光学特性を求める。画像データ形成部２８２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い、シミュレーション画像データまたは見え具合を示すＭＴＦ等の被検眼データを算出する。メモリ２８４は、可変形状ミラー１０を調整するため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２８３は、メモリ１８４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２１５に出力する。制御部２１５は、補償量決定部２８３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係る特願２００３−１２５２７９号明細書に記載されている。
【００３９】
本例に係る眼底観察装置２００によれば、被検眼１９０の光学特性により可変形状ミラー１０の形状を変化させ、正確な眼底像を得ることができる。この際可変形状ミラーとして上述した例のものを使用しているから、効率の良い測定を行うことができる。
【００４０】
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、各種の光学機器に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る可変形状ミラーの第１実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１に示した可変形状ミラーの応答性を示すグラフであり、（ａ）は従来例の特性、（ｂ）は実施の形態に係る可変形状ミラーの特性である。
【図３】図１に示した可変形状ミラーの雑音光の除去状態を示す図であり、（ａ）は透明窓板の傾きがない場合、（ｂ）は同じく傾きを設けた場合を示す図である。
【図４】本発明の眼底観察装置の実施の形態の光学系を示す図である。
【図５】図４の眼底観察装置に使用する可変形状ミラーの構成を示す図である。
【図６】図４に示した眼底観察装置の可変形状ミラーの配置状態を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図７】本発明の眼底観察装置の他の実施の形態の光学系を示す図である。
【図８】従来の可変形状ミラーの構成を示す断面図である。
【図９】図８に示した可変形状ミラーの作動の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０・・・可変形状ミラー
１１・・・薄膜ミラー
１２・・・枠
１３・・・基板
１４・・・電極
１４・・・電極部材
１５・・・スペーサ
２０・・・真空室
２１・・・透明窓板
２２・・・壁部材
２３・・・内部
４０・・・可変形状ミラー
４１・・・薄膜ミラー
４２・・・枠
４３・・・基板
４４・・・電極部材
４５・・・ガラスボール
４６・・・粘着剤
４７・・・スペーサ
４８・・・導電性粘着剤
５０・・・真空室
５１・・・透明窓板
５２・・・壁部材
５３・・・内部
１００・・・眼底観察装置
１１０・・・眼底照明系
１１１・・・ランプ
１１２・・・レンズ
１１３・・・備えビームススプリッタ
１１４，１１５・・・レンズ
１１６，１１７・・・レンズ
１１８・・・ダイクロイックミラー
１２０・・・波面補正量検出系
１２１，１２３・・・レンズ
１２２・・・ビームスプリッタ
１２４・・・ハルトマンプレート
１２５・・・ＣＣＤ素子
１２６・・・シャックウエイブフロント検出器
１３０・・・眼底観察系
１３１・・・レンズ
１３２・・・ＣＣＤ撮像素子
１３３・・・モニタ
１４０・・・波面補正系
１４１・・・可変形状ミラー
１４２・・・コンピュータ
１８４・・・メモリ
１９０・・・被検眼
１９１・・・眼底
１９１・・・網膜
１９２・・・角膜
２００・・・眼底観察装置
２１０・・・波面補正系
２１１・・・点像投影光学系
２１２・・・点像受光光学系
２１３・・・点像受光部
２１５・・・制御部
２２０・・・眼底照明系
２３０・・・眼底観察系
２３１・・・眼底画像形成用光学系
２３２・・・眼底画像受光部
２４０・・・アライメント系
２５０・・・固視系
２５１・・・第３光源部
２５２・・・固視標
２６０・・・補償光学部
２７０・・・波面測定系
２８０・・・コンピュータ
２８１・・・光学特性測定部
２８２・・・画像データ形成部
２８３・・・補償量決定部
２８４・・・メモリ
２８５・・・表示部
【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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