(57)【要約】      （修正有）【課題】眼球の波面収差の測定を精度良く、構造を簡単にして測定に時間を要せずかつ正弦波状の濃度分布を持つフィルターを用いないでので装置の価格が高価にならない装置を提供する。【解決手段】眼底から反射してきた測定光を、縦横に複数個のマイクロミラーを有し被検眼眼底からの反射光を異なる２方向に反射するデジタルマイクロミラーデバイスを介して前記２つの反射方向に配置した撮像手段に導き、前記撮像手段の撮像した画像データより被検眼の屈折力分布を求める屈折力分布測定装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼底に測定指標光を投影する測定光投影手段、眼底から反射してきた測定光を、縦横に複数個のマイクロミラーを有し被検眼眼底からの反射光を異なる２方向に反射するデジタルマイクロミラーデバイスを介して前記２つの反射方向に配置した撮像手段に導く測定光学系、前記撮像手段の撮像した画像データより被検眼の屈折力分布を求める演算手段を有することを特徴とする屈折力分布測定装置。
【請求項２】
前記マイクロミラーデバイスの傾斜角度方向を、正弦波状のタイミングで切換え、正弦波濃度フィルターとして駆動する制御手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第一項記載の屈折力分布測定装置。
【請求項３】
ミラーにより形成するスリットの間隔、経線方向を制御する制御手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第一項記載の眼科撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼科医院等において用いられる眼科撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、眼球の波面収差の測定には、ハルトマンシャックセンサーを使う方法、や、シェーリングプレートを使う方法（ＵＳＰ６２７６８００）が知られている。
【特許文献１】ＵＳＰ６２７６８００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
まず、上記、ハルトマンシャックセンサーを使う方法は、センサーが高価であり、また、限られた離散的な点より、全体の波面を推定しなければならないため、精度が悪いという問題があった。
【０００４】
また、シェーリングプレートを用いる方法は、異なる二方向のスリット開口を持つシェーリングプレートを、たとえば、そのスッリット間隔の１／４ずつ４回ずらし、合計８枚の画像を得なければならないため、構造が複雑になり、さらに、測定に時間がかかるため被検眼自信も変化するため精度が悪いという欠点があった。
【０００５】
また、精度を向上するためには、高価な正弦波状の濃度分布をもつフィルターを用いなければならないため、装置が高価になる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
眼底に測定指標光を投影する、測定光投影手段、被検眼眼底からの反射光を異なる２方向に反射する、デジタルマイクロミラーデバイス、前記反射方向に配置した２つの受光センサーを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上説明したように本発明に係る眼科撮影装置は、
二方向スリットをメカニカルに移動制御しなく手も良いため、構造を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
図１は本発明を実施した眼球波面測定装置の構成図である。被検眼Ｅの前方に、ビームスプリッター１、対物レンズ２、デジタルマイクロミラーデバイス（以下ＤＭＤ）３、その上方の反射方向には、レンズ４、第一の撮像カメラ５が、また、下方の反射方向には、レンズ６、第二の撮像カメラ７が配置されている。前記ＤＭＤのミラー面は、略０Ｄ眼底位置に共役に、また、前記撮像カメラ５、７は、被検眼瞳孔と、略共役に配置されている。
【００１０】
また、前記ビームスプリッター１の反射方向には、レンズ８、絞り９、光源１０が配置されている。この光源は、被検者がまぶしくなく、また、スペックルを形成しないためにスーパールミネッセンスダイオードのように、コーヒーレンス長の比較的短い光源が望ましい。
【００１１】
次に被検者への眼球波面収差の測定について説明する。
【００１２】
まず、被検者を前記ビームスプリッターの正面に着座させ被検眼瞳孔と、撮影光学系の位置合わせを行う。そのとき、ＤＭＤ３のミラーは、全て同じ方向に傾斜しており、光線は、全て撮像カメラ５が受光する。すなわち、前眼部照明光源１１を発した光により照明された、被検眼前眼部像は、ビームスプリッター１を透過し、レンズ２を通り、ＤＭＤ３により上方に反射され、レンズ４により撮像カメラ５に結像する。この像は、映像信号に変換され、モニター２３に表示される。測定者は、このモニター２３に映った、被検眼の画像をみて、瞳孔の像にピントが合いモニターの中心に瞳孔像が映し出されるように、不図示の操作手段を用いて、光学系と被検眼との位置合わせを行う。
【００１３】
以上のように、アライメントを行い、測定準備が完了すると、測定者は、測定スイッチ２９を操作する。測定スイッチ２０への入力を検知したＣＰＵは、ＤＭＤのミラーの傾斜を以下に示す測定用の傾斜になるように制御し、測定高原１０を発光する。
【００１４】
光源１０を発した光線は、絞り９を照明し、レンズ８により平行光になり、ビームスプリッター１により左方に反射され、被検眼瞳Ｅｐより被検眼眼底Ｅｒに集光する。この眼底反射光は、再び被検眼瞳孔全面を通り、ビームスプリッター１を透過し、レンズ５にＤＭＤ７の反射面付近に結像し、上下に反射され、レンズ４、６を介し、撮像カメラ５、７の撮像面に結像する。
【００１５】
ＤＭＤ７は、既知のマイクロミラーデバイスであり、その表面には、図２に示すように微小ミラーが、マトリックス状に多数（数十万個程度）配置されている。それぞれのミラーは、ヒンジにより、一方向に角度変更可能であり、制御手段により、方向を選択制御可能である。図３にＤＭＤ７の断面図（図２の７列目）を示す。７ａ、７ｂは、７列ａ行、７列ｂ行のミラーであり、ヒンジ７ａｈ、７ｂｈにより、角度変更可能に支持されている。この例では、ミラーは、２行毎に異なる方向を向いており、反射した光線は、ミラーの向きにより、左右方向に分割され２光路に分けられる。このようにミラーを、二列毎、または、二行毎に異なる方向になるように配置すると、これらのミラーは、それぞれの反射光路に対してスリット開口と同様の働きをする。
【００１６】
すなわち、撮像カメラ５の撮像面には、前記ミラーで反射した光束により、図４の５ａに示したようにスリットの影のような縞模様が結像する。また、撮像カメラ７の撮像面には前記縞模様とは位相が１８０度ことなる縞模様７ａが、結像する。これは、撮像カメラ５と撮像カメラ７に対し、前記ミラーによって形成された格子縞は、逆の位相で作用するからである。撮像カメラは、これらの画像を、画像信号として出力し、画像ボード２２のＡ／Ｄ変換部は、デジタルデータに、メモリー２７に記憶される。これにより、位相が、０°と１８０°の二枚の画像が得られる。前記縞模様の５ａ、７ａは、被検眼の瞳孔に対応し、この縞の間隔が、被検眼瞳孔の対応部分の水平方向の屈折力をあらわす。
【００１７】
つぎに前記制御手段により、この格子縞の位相を１／４波長ずらす。すなわち、いまま７ａ、７ｂ、７ｅ、７ｆ・・・が右に傾斜しており、７ｃ、７ｄ、７ｇ、７ｈ・・・が、左に傾斜していたとすると、今度は、７ａ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇ・・・が左に傾斜し、７ｂ、７ｃ、７ｆ、７ｇ・・・が、右に傾くように制御する。これにより、撮像カメラ５、７には、前記５ａ、７ａとは、１／４波長位相のずれた縞模様が結像する。前記と同様これらの画像は、デジタル画像データとして出力し、システムバスを通じて、メモリー２７に記憶される。これにより、位相が、９０°と２７０°の二枚の画像が得られる。これらの４枚の画像を解析し、各部分における位相を求める。位相変化の急な部分は屈折異常が大きく、位相変化の遅い部分は屈折異常は小さい。
【００１８】
次に、図５に示すように前記ＤＭＤ７の同一方向に傾斜するミラーの列を、９０°回転する。すなわち、今度は、列方向のミラーが同一方向を向くように制御する。これにより撮像カメラ５、７には、前述と９０度回転した縞模様が現れる。２台の撮像カメラ５、７は、前記と同様に位相０°と１８０°の２枚の画像を撮像し、メモリー２７に記憶する。つぎに、前記制御手段により、この格子縞の位相を１／４波長ずらす。すなわち、１列、２列、５列、６列、９列、１０列・・・が右に傾斜しており、３列、４列、７列、８列、１１列、１２列・・・が、左に傾斜していたとすると、今度は、２列、３列、６列、７列、１０列、１１列が右に傾斜し、１列、４列、５列、８列、９列、１２列、１３列が左に傾くように制御する。これにより、撮像カメラ５、７には、前記５ａ、７ａとは、１／４波長位相のずれたすなわち、位相が９０°と２７０°の縞模様が結像する。２台の撮像カメラは、これら２枚の画像を出力し、画像ボード２２によりデジタル画像データに変換し、メモリー２７に記憶される。これらの４枚の画像を解析し、各部分における位相を求める。位相変化の急な部分は屈折異常が大きく、位相変化の遅い部分は屈折異常は小さい。これにより、垂直方向の屈折力の分布がもとまる。前記の水平方向の屈折力の分布と、垂直方向の屈折力の分布より、被検眼の屈折力の分布が、完全にもとまり、これにより、被検眼の波面収差を求めることができる。
【００１９】
さらに精度よく測定する方法について以下に説明する。
【００２０】
前記実施例においては、２列づつ、または、２行づつミラーを同一方向に傾斜させ、光線を部分的に遮断することにより、撮像カメラにより縞模様を撮像したが、二つのカメラに光線を割り振る時間を、正弦波形的に割り振ることにより、さらに精度よく、各点の位相を算出することができる。
【００２１】
図６に、各列（行）のミラーを反転するタイミングを示す。この図において、横軸は時間であり、時刻ｔ１からｔ２は、センサーの蓄積時間、もしくは、光源の発光時間であり、実質的な光蓄積時間である。縦方向には、１列から、１２列までのミラーの反転するタイミングチャートを示し、図６のＳＣに示すように、その反転のタイミングは、正弦波形に合わせて制御する。一列目のミラーは、タイミングｔ１から、ｔ２まで、ローのまま、すなわち、右に傾斜したままである。２列目のミラーは、タイミングｔ２より、少し早いタイミングで、右傾斜から、左傾斜に切替る。３から６列目のミラーも、図に示したように、正弦波形で示したタイミングに従い、右傾斜から、左傾斜へと傾斜方向を切換える。７列目のミラーは、タイミングｔ１からｔ２まで、左傾斜のままである。これと同様に、８列め以降の列のミラーも、図に示したタイミングで、傾斜を切換えるように制御する。これにより、ＤＭＤ７は、各反射光路に対しサイン濃度フィルターの役割を果たす。つまり、撮像カメラ５、７の撮像する縞模様の断面は、サイン波形のようになるため、各点における位相が更に求めやすくなる。
【００２２】
前記と同様に前記一回の撮像で、位相０°（Ｑ１）と１８０°（Ｑ２）の二枚の画像データが同時に得られる。次にミラーの傾斜角を反転するタイミングを、図６の正弦波形の１／４波長ずれたタイミングで制御する。すなわち、今度は、４列目のミラーを前記一列目のミラー同様、右傾斜のまま維持し、５列目のミラーを前記２列目のミラーと同様、ｔ２よりも少しはいタイミングで、反転する。このようにすべてのミラーを制御することにより、ＤＭＤ７は、１／４波長ずれた正弦波濃度フィルターとして機能する。これにより、位相９０°（Ｑ３）と２７０°（Ｑ４）の二枚の画像データが同時に得られる。
【００２３】
次に得られた、４枚の画像より、被検眼の屈折力分布を計算する方法を説明する。
【００２４】
図７のＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４は、前記のとおり取得した縞模様の位相が１／４波長づつ異なる画像であり、明暗の波の位相が、徐々に右方向にずれているのがわかる。その右には、前記画像の一断面の、画像の強度のプロファイルが示されている。左方の画像同様に、Ｑ１からＱ４へと波が右方に移動している様子がわかる。位置ｘ１における波形の強度は、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のタイミングにおいて、それぞれ、１／４波長ずつずれた波形の強度を示す。すなわち、図８（ａ）にタイミングｘ１に対応した波形の強度を、（ｂ）にタイミングｘ２に対応した波形の強度を示すように、これらの強度は、４分割した円周上の点の底辺で円周に接する線分からの高さに相当する。すなわち、図７Ｑ１の位置Ｘ１における強度ｈｑ１ｘ１は、図８の円周上の点Ｑ１の高さｈｑ１ｘ１に相当し、図７Ｑ２の位置Ｘ１における強度ｈｑ２ｘ１は、図８の円周上の点Ｑ２の高さｈｑ２ｘ１に相当する。したがって、垂線と、Ｑ１−Ｑ３を結ぶ線のなす角度をθとすると、このθは、
θ＝ａｒｃｔａｎ  （（ｙ（ｑ１）−ｙ（ｑ３））／（ｙ（ｑ２）−ｙ（ｑ４）））
より求めることができる。したがって、瞳孔上の各座標において、上記θを計算することにより、瞳孔上位の各点に対応した縞模様の位相を求めることができる。
【００２５】
位相２πを前記θの単位長さあたりの変化量で割ることにより、その点における波長（λ（ｘ、ｙ））を求めることができる。
【００２６】
λ（ｘ、ｙ）＝  ２π／δθ＊δｘ
前述と同様、このλより、その点における屈折力を求めることができる。
【００２７】
このように、上記のように、位相を１／４ずつずらして画像を取るメリットは、
（１）計算が、簡単になること。
【００２８】
（２）光量ムラガ、測定値に影響をあたえないこと。
【００２９】
（３）外光等の影響が測定値に影響をあたえないことである。
【００３０】
以上の演算により、水平方向の屈折力分布が求まるので、上記実施例と同様に、今度は、ＤＭＤのミラーを制御し、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ………の列方向のミラーが、図に示したように同じタイミングで切替るように制御する。これにより、ＤＭＤ７は、垂直方向に正弦状の濃度分布を持つ（反射型）スリットの役割を果たす。この状態で、２枚の画像を同時に取得し、さらに、１／４波長分ミラーの傾斜方向を切換えるタイミングをずらして、さらに２まいの画像を取得する。このようにして取得した４枚の画像より、前記と同様の演算を行い、瞳上の水平方向の屈折力分布を得る。
【００３１】
以上求めた、瞳上の各点の二方向の屈折力分布より、ベクトル和を求め、各点のトータルな屈折力分布を求めることができる。
【００３２】
前記ＤＭＤ７を正視眼眼底共役付近に配置した場合、正視に近い被検者を測定した得られる縞画像の波長は長い。したがって、そのような場合には、ＤＭＤ７によって形成する反射型正弦波状濃度フィルターの位相間隔を短くすることにより精度を向上することができる。
【００３３】
また、前記実施例においては、垂直方向、水平方向の２方向の屈折力より、全体の屈折力を求めたが、ＤＭＤ７で形成する濃度フィルターの経線方向を増やすことにより、さらに精度の高い測定値が得られる。
【００３４】
絞り９の像が常に眼底に共役に投影されるように、また、求めた被検眼の球面度数にあわせて、レンズ８を光軸方向に移動すれば、さらに測定精度を向上することができる。
【００３５】
二枚の画像が、一度の測定で得られるため、測定時間を短縮でき、それにより測定精度を向上することができる。
【００３６】
ミラーの角度切換えタイミングを、正弦波状のタイミングで切換えることにより、正弦波濃度フィルターと同様な効果が得られるため、高価な部品を用いることなく測定精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１の実施の形態の眼球波面測定装置の構成図
【図２】ＤＭＤのミラーの配置を示す図
【図３】ミラーの傾きと光線の反射方向を示す図
【図４】ミラーの傾斜列と、縞模様の関係を示す図
【図５】ミラーの傾斜列と、縞模様の関係を示す図
【図６】ミラーの傾斜方向を切換えるタイミングを示す図
【図７】縞の解析方法を説明する図
【図８】縞の解析方法を説明する図
【符号の説明】
【００３８】
１  ハーフミラー
２  レンズ
３  デジタルマイクロミラーデバイス
４  レンズ
５  撮像カメラ
６  レンズ
７  撮像カメラ
８  レンズ
９  絞り
１０  光源
２２  画像ボード
２３  ＴＶモニター
２５  システムバス
２６  ＣＰＵ
２７  テレビモニタ
２８  ＣＰＵ
２９  撮影スイッチ
３０  記録手段
【図１】
2005245895.tif 000003
【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】
2005245895.tif 000008
【図７】
2005245895.tif 000009
【図８】
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