(57)【要約】【課題】  補償光学走査型レーザー検眼鏡等の撮像装置において、取得される画像に対する収差の影響を低減する。【解決手段】  撮像装置から複数の波面要素を受信する。各要素は、波面センサーでの被検体からの受光光束のエリアに関連付けることができる。各要素は形状データを含む。形状データは、ビームのエリアにおける波面の形状を表す。各要素はステータスデータを含む。ステータスデータは、特定のレベルの正確度を有する波面の形状を表す形状データの能力の信頼度指数である。波面データ、及びローカル利得に含まれてステータスデータに基づき調節されるローカル利得要素を用いて制御データを計算する。制御データを用いて、眼底を照明するのに用いられる照明ビームの照明波面の形状を調節する。【選択図】図１
2017189617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
補償光学系を有する撮像装置を制御する制御方法であって、
前記撮像装置によって撮像されている被検体からの受光光束の特定のエリアに関連付けられ、前記受光光束の特定のエリアにおける前記受光光束の波面の形状を表す波面形状測定データと、特定のレベルの正確度を有する前記受光光束の特定のエリアにおける前記受光光束の前記波面の形状を表す前記波面形状測定データの能力の信頼度指数であるステータス測定データと、を備える複数の波面要素を含む波面データの第１の組を前記撮像装置から受け取るステップと、
前記波面形状測定データと、前記ステータス測定データに基づいて調節される要素を含む複数のローカル利得要素を備えるローカル利得の第３の組とに基づいて、制御データの第２の組を計算するステップと、
前記撮像装置が前記制御データの第２の組を用いて前記被検体を照明するのに用いられる照明ビームの照明波面の形状を調節するように、前記制御データの第２の組を前記撮像装置に送信するステップと、
を含むことを特徴とする制御方法。
【請求項２】
前記制御データの第２の組を計算するステップは、
【数１】
2017189617.tif 000039
を用いることを含み、ここで、
ｘは前記制御データの第２の組を表し、
Ｂはコマンド行列を表し、
ｓは前記波面データの第１の組における前記波面形状測定データを表し、
各波面形状要素ｓｉは要素ｉに関連付けられた前記波面形状測定データに関連付けられて前記受光光束の特定のエリアｉにおける波面形状を表し、
Ｇ２は、前記波面データの第１の組における前記ステータス測定データに基づく前記ローカル利得を表し、
各ローカル利得要素
【数２】
2017189617.tif 000040
は、前記受光光束の特定のエリアｉに関連付けられた前記ステータス測定データに基づいて計算され、
Ｇ１はグローバル利得を表すことを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
前記制御データの第２の組を計算するステップは、
【数３】
2017189617.tif 000041
を用いることを含み、ここで、
ｘは前記制御データの第２の組を表し、
各制御データ要素ｋは前記照明ビームの特定の照明エリアｋにおける前記照明波面の前記形状を調節するのに用いられ、
Ｂはコマンド行列を表し、
ｓは前記波面データの第１の組における前記波面形状測定データを表し、
各波面形状要素ｓｉは要素ｉに関連付けられた前記波面形状測定データに関連付けられ、波面検出エリアｉにおける前記波面の形状を表し、
前記照明エリアｋの各々は前記波面検出エリアｉの特定の組と光学的に共役の位置にあり、
Ｇ３は、前記波面データにおける前記ステータス測定データに基づく前記ローカル利得を表し、
各ローカル利得要素
【数４】
2017189617.tif 000042
は、前記照明エリアｋと前記光学的に共役の位置にある前記波面検出エリアの特定の組に関連付けられた前記ステータス測定データに基づいて計算され、
Ｇ１はグローバル利得を表すことを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項４】
前記波面データの第１の組はｍ個の前記波面要素を含み、
前記ローカル利得はｍ個のローカル利得要素の組を含み、
各ローカル利得要素ｉは、前記制御データの第２の組の計算の際に対応する波面形状情報要素ｉに適用されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の制御方法。
【請求項５】
前記制御データの第２の組はｎ個の制御要素を含み、
前記ローカル利得はｎ個のローカル利得要素の組を含み、
各ローカル利得要素ｋは、対応する制御要素ｋを計算するのに用いられることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の制御方法。
【請求項６】
前記波面要素における前記ステータス測定データは、前記波面要素に関連付けられた前記受光光束の前記特定のエリアにおける前記波面形状測定データを計算するのに用いられるデータに関連付けられた信号強度を表すことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の制御方法。
【請求項７】
前記波面要素における前記ステータス測定データは、前記波面要素に関連付けられた前記受光光束の前記特定のエリアにおける前記波面の前記形状を計算するのに用いられる情報に関連付けられたスポットの直径の推定値であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の制御方法。
【請求項８】
前記制御されている補償光学走査型レーザー検眼鏡は、前記波面データの第１の組を生成するのに用いられるシャックハルトマンセンサーを備え、
前記波面データの第１の組内の前記波面要素は、前記シャックハルトマンセンサーにおける特定の小型レンズに関連付けられ、
前記波面要素における前記ステータス測定データは、前記波面形状測定データを計算するのに用いられる情報に関連付けられたスポットの直径の推定値であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の制御方法。
【請求項９】
補償光学系を有する撮像装置を制御するための命令を符号化された非一時的コンピューター可読媒体であって、
前記撮像装置によって撮像されている被検体からの受光光束の特定のエリアに関連付けられ、前記受光光束の特定のエリアにおける前記受光光束の波面の形状を表す波面形状測定データと、特定のレベルの正確度を有する前記受光光束の特定のエリアにおける前記受光光束の前記波面の形状を表す前記波面形状測定データの能力の信頼度指数であるステータス測定データと、を備える複数の波面要素を含む波面データの第１の組を前記撮像装置から受け取るためのコマンドと、
前記波面形状測定データと、前記ステータス測定データに基づいて調節される要素を含む複数のローカル利得要素を備えるローカル利得の第３の組とに基づいて、制御データの第２の組を計算するためのコマンドと、
前記撮像装置が前記制御データの第２の組を用いて前記被検体を照明するのに用いられる照明ビームの照明波面の形状を調節するように、前記制御データの第２の組を前記撮像装置に送信するためのコマンドと、
を含むことを特徴とする非一時的コンピューター可読媒体。
【請求項１０】
補償光学系を有する撮像装置を制御するためのコントローラーであって、
メモリと、
プロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、前記撮像装置によって撮像されている被検体からの受光光束の特定のエリアに関連付けられ、前記受光光束の特定のエリアにおける前記受光光束の波面の形状を表す波面形状測定データと、特定のレベルの正確度を有する前記受光光束の特定のエリアにおける前記受光光束の前記波面の形状を表す前記波面形状測定データの能力の信頼度指数であるステータス測定データと、を備える複数の波面要素を含む波面データの第１の組を前記撮像装置から受け取ると共に前記波面データの第１の組を前記メモリに記憶し、
前記プロセッサは、前記波面形状測定データと、前記ステータス測定データに基づいて調節される要素を含む複数のローカル利得要素を備えるローカル利得の第３の組とに基づいて、制御データの第２の組を計算し、
前記プロセッサは、前記撮像装置が前記制御データの第２の組を用いて前記被検体を照明するのに用いられる照明ビームの照明波面の形状を調節するように、前記制御データの第２の組を前記撮像装置に送信することを特徴とするコントローラー。
【請求項１１】
前記コントローラーによって制御された前記撮像装置を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載のコントローラー。
【請求項１２】
波面センサーを更に備えることを特徴とする請求項１１に記載のコントローラー。
【請求項１３】
前記波面センサーは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１２に記載のコントローラー。
【請求項１４】
波面調節デバイスを更に備えることを特徴とする請求項１０乃至１３の何れか１項に記載のコントローラー。
【請求項１５】
前記波面調節デバイスは形状可変ミラーであることを特徴とする請求項１４に記載のコントローラー。
【請求項１６】
前記波面調節デバイスは少なくとも１つの液晶素子を含むことを特徴とする請求項１４に記載のコントローラー。
【請求項１７】
前記波面調節デバイスは少なくとも１つの空間位相変調器を備えることを特徴とする請求項１４に記載のコントローラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、補償光学走査型レーザー検眼鏡に例示される撮像装置のための補償光学系を制御する、撮像装置の制御方法、コンピューター可読媒体、及び撮像装置を制御するコントローラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
眼底をレーザーで２次元に照射する走査型レーザー検眼鏡（ＳＬＯ）、低コヒーレンス光の干渉を利用する光干渉断層計（ＯＣＴ）等の、検眼鏡、眼科用撮像装置、眼底撮像システムが開発され、商品化されてきた。このため、ＳＬＯ及びＯＣＴは、正常な眼及び病気の眼の双方における人間の眼底の研究のための重要なツールとなっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そのような眼科用撮像装置の分解能は、近年、例えば、高い開口数（ＮＡ）の照射レーザー光を達成することによって改善されてきた。一方、眼底の画像が取得されるとき、画像は、角膜及び水晶体を含む視覚組織を通じて取得されなくてはならない。分解能が高まると、角膜及び水晶体の収差が、取得される画像の品質に大幅に影響を及ぼすようになる。
【０００４】
補償光学（ＡＯ）系は、眼の収差を測定し収差を補正する補正光学系である。このＡＯが付随するＡＯ−ＳＬＯ及びＡＯ−ＯＣＴは、これらの光学系の分解能を改善するように追求されてきた。ＡＯ−ＳＬＯ及びＡＯ−ＯＣＴは通常、シャックハルトマン波面センサーシステムを用いて眼の波面を測定する。形状可変ミラー又は空間−位相変調器は、測定された波面を補正するように駆動され、眼底の画像が取得され、これによって、ＡＯ−ＳＬＯ及びＡＯ−ＯＣＴにおいて高分解能の画像を取得することが可能になる。このような状況に鑑み、現在はより高分解能の画像を取得することが可能な撮像装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の一実施態様に係る制御方法は、
補償光学系を有する撮像装置を制御する制御方法であって、
前記撮像装置によって撮像されている被検体からの受光光束の特定のエリアに関連付けられ、前記受光光束の特定のエリアにおける前記受光光束の波面の形状を表す波面形状測定データと、特定のレベルの正確度を有する前記受光光束の特定のエリアにおける前記受光光束の前記波面の形状を表す前記波面形状測定データの能力の信頼度指数であるステータス測定データと、を備える複数の波面要素を含む波面データの第１の組を前記撮像装置から受け取るステップと、
前記波面形状測定データと、前記ステータス測定データに基づいて調節される要素を含む複数のローカル利得要素を備えるローカル利得の第３の組とに基づいて、制御データの第２の組を計算するステップと、
前記撮像装置が前記制御データの第２の組を用いて前記被検体を照明するのに用いられる照明ビームの照明波面の形状を調節するように、前記制御データの第２の組を前記撮像装置に送信するステップと、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、より高分解能の画像を取得することが可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態を実施することができる装置の一般化された図である。
【図２】一実施形態において用いることができるコントローラーの図である。
【図３Ａ】一実施形態において用いられ得る波面センサー及びハルトマンスポットの一般化された図である。
【図３Ｂ】一実施形態において用いられ得る波面センサー及びハルトマンスポットの一般化された図である。
【図３Ｃ】一実施形態において用いられ得る波面センサー及びハルトマンスポットの一般化された図である。
【図３Ｄ】一実施形態において用いられ得る波面センサー及びハルトマンスポットの一般化された図である。
【図４Ａ】波面センサーによって検出される波面スポットの例である。
【図４Ｂ】波面センサーによって検出される波面スポットの例である。
【図４Ｃ】波面センサーによって検出される波面スポットの例である。
【図４Ｄ】波面センサーによって検出される波面スポットの例である。
【図５Ａ】ピンホールを波面センサーと組み合わせてどのように用いることができるかの図である。
【図５Ｂ】ピンホールを波面センサーと組み合わせてどのように用いることができるかの図である。
【図６−１】（図６Ａ）波面センサーによって検出される波面スポットの例である。
【図６−２】（図６Ｂ）波面センサーによって検出される波面スポットの例である。
【図６−３】（図６Ｃ、Ｄ、Ｅ）波面センサーによって検出される波面スポットの例である。
【図６−４】（図６Ｆ）波面センサーの小型レンズアレイが照明される図である。
【図６−５】（図６Ｇ）波面センサーの小型レンズアレイが照明される図である。
【図６−６】（図６Ｈ）波面センサー及び波面調節デバイスの空間対応の図である。
【図７】一実施形態において実施することができる方法の図である。
【図８Ａ】一実施形態において実施することができる方法の一部分の図である。
【図８Ｂ】一実施形態において実施することができる方法の一部分の図である。
【図９Ａ】計算方法を説明する図である。
【図９Ｂ】計算方法を説明する図である。
【図９Ｃ】計算方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下で、添付の図面を参照して実施形態が説明される。同様の番号は、全体を通じて同様の要素を指す。例示的な実施形態は、以下で図面を参照して詳細に説明される。以下の説明は本質的に、説明的及び例示的なものにすぎず、いかなる形でも、本開示及びその用途又は使用を限定することを意図していない。実施形態において示されるコンポーネントの相対的構成、並びに、ステップ、数値表現及び数値は、別段の具体的な指示がない限り、本開示の範囲を限定しない。当業者によってよく知られている技法、方法及びデバイスは、以下で論考する実施形態を可能にするために当業者がこれらの詳細を知る必要がないので、詳細に論考されていない場合がある。さらに、以下で説明されるように、眼を調べるのに用いられる以下で開示される制御方法等は、限定ではないが、皮膚、内臓を含む他の対象物を調べるのに用いられる場合もある。即ち、以下で述べる制御方法等は、実施形態において例示するＡＯ−ＳＬＯ装置に限定されず、ＡＯ−ＯＣＴ装置等、補償光学系が付加されてレーザー光等を被検体上で走査して画像を得る各種装置に対して適用可能である。
【０００９】
なお、以下に述べる実施形態は、コントローラーが補償光学走査型レーザー検眼鏡を制御するための方法に関する。本方法は、検眼鏡から、複数の波面要素を含む波面データの第１の組を得ることを含むことができる。各特定の波面要素は、検眼鏡によって撮像されている眼底から受け取られる光である受光光束の特定のエリアに関連付けることができる。各特定の波面要素は、波面形状測定データを含むことができる。波面形状測定データは、受光光束の特定のエリアにおける光の波面の形状を表すことができる。各特定の波面要素は、ステータス測定データも含むことができる。ステータス測定データは、特定のレベルの正確度を有する受光光束について特定のエリアにおける該受光光束の波面の形状を表す波面形状測定データの能力の信頼度指数とすることができる。本方法はまた、波面データにおける波面形状測定データと、ローカル利得の第３の組とに基づいて、制御データの第２の組を計算することを含む。ローカル利得の第３の組は、複数のローカル利得要素を含むことができる。複数のローカル利得要素のうちの各要素は、ステータス測定データのうちの１つ又は複数に基づいて調節することができる。本方法は、制御データの第２の組を検眼鏡に送信することも含むことができる。検眼鏡は、該制御データの第２の組を用いて、眼底を照明するのに用いられる照明ビームの照明波面の形状を調節する。
【００１０】
また、例えば以下に述べる実施形態では、制御データの第２の組を計算することは、以下の式、すなわち、
【数１】
2017189617.tif 000003
を用いることを含む。行列ｘは、制御データの第２の組を表すことができる。行列Ｂはコマンド行列を表すことができる。行列ｓは、波面データの第１の組における波面形状測定データを表すことができる。各波面形状要素ｓｉは、要素ｉに関連付けられた波面形状測定データに関連付けることができ、受光光束の特定のエリアｉにおける波面形状を表すことができる。ローカル利得行列Ｇ２は、波面データの第１の組におけるステータス測定データに基づくローカル利得を表すことができる。各ローカル利得要素
【数２】
2017189617.tif 000004
は、特定のエリアｉに関連付けられたステータス測定データに基づいて計算することができる。値Ｇ１はグローバル利得を表すことができる。
【００１１】
また、例えば以下に述べる実施形態では、制御データの第２の組を計算することは、以下の式、すなわち、
【数３】
2017189617.tif 000005
を用いることを含むことができる。行列ｘは制御データの第２の組を表すことができる。各制御データ要素ｋは、照明ビームの特定の照明エリアｋにおける照明波面の形状を調節するのに用いることができる。行列Ｂはコマンド行列を表すことができる。行列ｓは、波面データの第１の組における波面形状測定データを表すことができる。各波面形状要素ｓｉは、要素ｉに関連付けられた波面形状情報に関連付けることができ、特定の波面検出エリアにおける波面形状を表すことができる。各照明エリアｋは、１つ又は複数の波面検出エリアの特定の組と光学的に共役の位置にあることができる。ローカル利得行列Ｇ３は、波面データにおけるステータス測定データに基づくローカル利得を表すことができる。各ローカル利得要素
【数４】
2017189617.tif 000006
は、照明エリアｋと光学的に共役の位置にある１つ又は複数の波面検出エリアの特定の組に関連付けられた１つ又は複数のステータス測定データに基づいて計算することができ、値Ｇ１はグローバル利得を表すことができる。
【００１２】
また、例えば幾つかの実施形態では、波面データの第１の組はｍ個の波面要素を含むことができる。ローカル利得はｍ個のローカル利得値の組を含むことができる。各ローカル利得値ｉは、制御データの第２の組の計算中に対応する波面形状情報要素ｉに適用することができる。
【００１３】
例えば幾つかの実施形態では、制御データの第２の組はｎ個の制御要素を含むことができる。ローカル利得はｎ個のローカル利得値の組を含むことができる。各ローカル利得値ｋは、対応する制御要素ｋを計算するのに用いることができる。
【００１４】
例えば幾つかの実施形態では、各特定の波面要素のためのステータス測定データは、特定の波面要素に関連付けられた受光光束の特定のエリアにおける波面形状測定データを計算するのに用いられるデータに関連付けられた信号強度を表すことができる。
【００１５】
例えば幾つかの実施形態では、各特定の波面要素のためのステータス測定データは、特定の波面要素に関連付けられた受光光束の特定のエリアにおける波面の形状を計算するのに用いられる情報に関連付けられたスポットの直径の推定値とすることができる。
【００１６】
例えば幾つかの実施形態では、制御されている補償光学走査型レーザー検眼鏡は、波面データの第１の組を生成するのに用いることができるシャックハルトマンセンサーを備えることができる。波面データの第１の組内の各特定の波面要素は、シャックハルトマンセンサーにおける特定の小型レンズに関連付けることができる。各特定の波面要素のためのステータス測定データは、波面形状測定データを計算するのに用いられる情報に関連付けられたスポットの直径の推定値とすることができる。
【００１７】
例えば幾つかの実施形態では、コントローラーが補償光学走査型レーザー検眼鏡を制御するための命令を符号化された非一時的コンピューター可読媒体とすることもできる。
【００１８】
例えば幾つかの実施形態では、補償光学走査型レーザー検眼鏡を制御するためのコントローラーであって、メモリと、プロセッサとを備える、コントローラーを構成する。プロセッサは、検眼鏡から、複数の波面要素を含む波面データの第１の組を受け取ることができる。プロセッサは、波面データの第１の組をメモリに記憶することができる。各特定の波面要素は、検眼鏡によって撮像されている眼底から受け取られる受光光束の特定のエリアに関連付けることができる。各特定の波面要素は、波面形状測定データを含むことができる。波面形状測定データは、受光光束の特定のエリアにおける該受光光束の波面の形状を表すことができる。各特定の波面要素は、ステータス測定データを含むことができる。ステータス測定データは、特定のレベルの正確度を有する受光光束の特定のエリアにおける受光光束の波面の形状を表す波面形状測定データの能力の信頼度指数とすることができる。プロセッサは、波面データにおける波面形状測定データと、ローカル利得の第３の組とに基づいて、制御データの第２の組を計算することができる。ローカル利得の第３の組は、複数のローカル利得要素を含むことができる。複数のローカル利得要素のうちの各要素は、ステータス測定データのうちの１つ又は複数に基づいて調節することができる。プロセッサは、制御データの第２の組を検眼鏡に送信する。検眼鏡は、この制御データの第２の組を用いて、眼底を照明するのに用いられる照明ビームの照明波面の形状を調節する。
【００１９】
更に、例えば幾つかの実施形態では、コントローラーは、コントローラーによって制御された補償光学走査型レーザー検眼鏡を更に備える。幾つかの実施形態では、コントローラーは、波面センサーを更に備える。幾つかの実施形態では、波面センサーはシャックハルトマンセンサーとすることができる。幾つかの実施形態では、コントローラーは波面調節デバイスを更に備える。幾つかの実施形態では、波面調節デバイスは形状可変ミラーとすることができる。幾つかの実施形態では、波面調節デバイスは少なくとも１つの液晶素子を含むことができる。幾つかの実施形態では、波面調節デバイスは少なくとも１つの空間位相変調器を備えることができる。
【００２０】
［検眼鏡］
第１の実施形態は、図１に示す撮像装置等の眼底画像撮像装置（検眼鏡）を参照して説明される。
【００２１】
実施形態は、検眼鏡１００等の撮像システムと関連して用いられるシステム、方法、非一時的コンピューター可読媒体及びソフトウェアを対象とする。図１は、例示的な検眼鏡１００の図である。検眼鏡１００は、眼１１１の内部（例えば、眼底）に関する情報を得るためのシステム又は装置である。
【００２２】
例示的な実施形態は、レーザー走査型検眼鏡とすることができる。レーザー走査型検眼鏡は、眼１１１にわたるスポットを走査する。スポットは、眼１１１にわたって走査される光源１０１からの光のスポットとすることができる。
【００２３】
例示的な実施形態１００では、光のスポットは光源１０１によって生成される。光源１０１は、検眼鏡１００に組み込むことができ、代替的に、検眼鏡１００は、光源１０１を受けるための入力を含むことができる。光源１０１のための入力は、光ファイバー入力又は自由空間入力（図示せず）とすることができる。光源１０１は、レーザー、広帯域光源、又は複数の光源とすることができる。例示的な実施形態では、光源１０１は、８４０ｎｍの波長を有するスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）光源である。光源１０１の波長は、特に限定されていないが、眼底画像撮像のための光源１０１の波長は、適切には、調べられている人物が受けるグレアを低減し、かつ撮像分解能を維持するために、約８００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲に設定される。
【００２４】
例示的な実施形態では、光源１０１から放出される光は、単一モード光ファイバー１０２を通過し、コリメーター１０３によってコリメートされた光（測定光１０５）として放射される。
【００２５】
例示的な実施形態では、照射される光の偏光は、単一モード光ファイバー１０２の経路に設けられる偏光調節部材（図示せず）によって調節することができる。代替的な構成では、光源１０１からの光は偏光されており、単一モード光ファイバー１０２は、偏波保持ファイバーである。別の構成では、偏光調節部材は、コリメーター１０３の後ろに配置することができる。代替的に、偏光調節部材は、偏光器と置き換えることができる。代替的な実施形態では、照射される光は、偏光されていない場合があるか、偏光解消されている場合があるか、又は偏光が制御されていない場合がある。
【００２６】
コリメーター１０３から放射された測定光１０５は、ビームスプリッターを含む光分割部分１０４を通過する。例示的な実施形態は、補償光学系を含む。
【００２７】
補償光学系は、光分割部分１０６と、波面センサー１１５と、波面調節デバイス１０８と、ピンホール１２１と、レンズ１２２と、レンズ１２３と、測定光１０５をこれらのコンポーネントに及びこれらのコンポーネントから誘導するための反射ミラー１０７−１〜１０７−４を備える。反射ミラー１０７−１〜１０７−４は、眼１１１の瞳孔、波面センサー１１５及び波面調節デバイス１０８に及びこれらから測定光１０５を誘導するように設けられる。反射ミラーは、レンズ及び／又は開口等の適切な光学器械と置き換えることができる。同様に、レンズは、ミラーと置き換えることができる。波面センサー１１５及び波面調節デバイス１０８は、光学的共役関係にあることができる。ビームスプリッターは、光分割部分１０６として用いることができる。波面センサー１１５は、被検体から到来する光の波面の空間特性を表す情報を収集するシャックハルトマンセンサー又は他のタイプのセンサーとすることができる。波面の形状に関する情報を提供するセンサーのタイプの他の例は、限定ではないが、ピラミッド波面センサー、共通経路干渉計、フーコーテスター、多角的シアリング干渉計、ロンキーテスター、及びシアリング干渉計を含む。
【００２８】
ピンホール１２１並びにレンズ１２２及び１２３は、波面センサー１１５及び光分割部分１０６間に配置することができる。ピンホール１２１、レンズ１２２及びレンズ１２３は、網膜の表面からの光が波面センサー１１５によって検出されるのに対し、他の光が遮断されることを確実にするように配置される。レンズ１２２及び１２３は、ミラーと置き換えることができる。
【００２９】
光分割部分１０６を通る測定光１０５は、波面調節デバイス１０８に入るように反射ミラー１０７−１及び１０７−２によって反射される。測定光１０５は、波面調節デバイス１０８によって反射され、反射ミラー１０７−３及び１０７−４によって更に反射される。
【００３０】
波面調節デバイス１０８は、透過デバイス又は反射デバイスとすることができる。波面調節デバイス１０８は、波面調節デバイス１０８に入るビームにわたって相対的な位相が調節されることを可能にするアドレス指定可能な空間光位相変調器とすることができ、それによって、波面調節デバイス１０８から出るビームにわたって相対的な位相が調節可能となる。例示的な実施形態では、各々が液晶素子を備える１つ又は２つの空間位相変調器は、波面調節デバイス１０８として用いられる。液晶素子は、特定の偏光された成分のみの位相を変調することができる。この場合、２つの液晶素子を用いて、測定光１０５の実質的に直交する偏光された成分を変調することができる。代替的な実施形態では、波面調節デバイス１０８は形状可変ミラーである。
【００３１】
ミラー１０７−４から反射される測定光１０５は、走査光学系１０９によって２次元で走査される。例示的な実施形態では、走査光学系１０９は、第１のスキャナー１０９−１及び第２のスキャナー１０９−２を備える。第１のスキャナー１０９−１は第１の軸を中心に回転するのに対し、第２のスキャナー１０９−２は第２の軸を中心に回転する。第１の軸は、第２の軸に実質的に直交する。本開示において、実質的にとは、システムのアライメント及び測定の許容範囲内にあることを意味する。走査光学系１０９は、走査エリアを眼底の様々な部分に対しステアリングするのに用いられる１つ又は複数の追加のスキャナー（図示せず）を含むことができる。
【００３２】
図１は、第１のスキャナー１０９−１がｘ−ｙ平面において回転しているのに対し、第２のスキャナー１０９−２がｚ−ｘ平面において回転していることを示す。本開示において、第１の軸を中心に第１の平面において測定光１０５を回転させることは、第１の面において測定光１０５を回転させることと等価であり、物体が撮像される主走査方向又は横方向に光のスポットを走査することと等価である。本開示において、第２の軸を中心に第２の平面において測定光１０５を回転させることは、撮像されている物体の副走査方向又は長手方向において光のスポットを走査することと等価である。副走査方向は、主走査方向に実質的に直交している。
【００３３】
第１のスキャナー１０９−１の走査期間は、第２のスキャナー１０９−２の走査期間未満である。第１のスキャナー１０９−１及び第２のスキャナー１０９−２の順序は、例示的な実施形態の動作に影響を及ぼすことなく交換することができる。第１のスキャナー１０９−１は、共振走査モードで動作することができる。
【００３４】
例示的な実施形態では、走査光学系１０９は、第１の軸を中心に、及び第１の軸に対し実質的に直交する第２の軸を中心に回転する単一チップチルトミラーとすることができる。例示的な実施形態は、非機械的ビームステアリング技法も用いることができる。
【００３５】
例示的な実施形態では、第１のスキャナー１０９−１及び第２のスキャナー１０９−２はガルバノスキャナーである。別の例示的な実施形態では、第１のスキャナー１０９−１及び第２のスキャナー１０９−２のうちの一方がレゾナントスキャナーである。レゾナントスキャナーは、主走査方向に用いることができる。レゾナントスキャナーは、特定の周波数で振動するようにチューニングすることができる。第１のスキャナー１０９−１と第２のスキャナー１０９−２と他の光学部品との間にレンズ、ミラー、開口等の更なる光学部品が存在してもよい。これらの追加の光学部品は、眼１１１（特に本開示では眼底）、波面調節デバイス１０８、波面センサー１１５及び検出器１１４の全て又はそれらのうちの１つ若しくは複数と光学的に共役するような方式で、光がスキャナー上に焦点を合わせられるように構成することができる。
【００３６】
走査光学系１０９によって走査される測定光１０５は、接眼レンズ１１０−１及び１１０−２を通じて眼１１１に放射される。眼１１１に放射される測定光は、眼底によって反射、散乱又は吸収される。接眼レンズ１１０−１及び１１０−２は、位置を調節され、眼１１１のジオプターに従って、適切な照射を行うことができる。レンズは、この実施形態において、接眼レンズ部分のために用いることができるが、球面鏡等の他の光学部品も用いられてもよい。
【００３７】
眼１１１の眼底による反射、蛍光、及び／又は散乱によって生じる光は、次に、入射光と同じ経路に沿って逆方向に進行する。反射光の一部は光分割部分１０６によって波面センサー１１５に反射され、光ビーム波面を測定するために用いられる。
【００３８】
例示的な実施形態において、シャックハルトマンセンサーは、波面センサー１１５として用いられる。一方、例示的な実施形態は、シャックハルトマンセンサーに限定されない。別の波面測定ユニット、例えば、曲率センサーが用いられてもよく、又は、スポット画像からの逆計算によって波面を得る方法も用いられてもよい。
【００３９】
図１において、反射光が光分割部分１０６を通過するとき、その一部が光分割部分１０４において反射され、コリメーター１１２及び光ファイバー１１３を通じて光強度センサー（検出器１１４）に誘導される。該検出器１１４は、受光した光を電気信号に変換する。電気信号は、ＰＣ１１７又は他の適切な処理デバイスによって、被検体の画像として処理され、この画像がディスプレイ１１８上で表示される。
【００４０】
波面センサー１１５は、補償光学制御ユニットであるコントローラー１１６に接続される。波面センサー１１５で受け取った波面は、コントローラー１１６に転送される。波面調節デバイス１０８は、コントローラー１１６にも接続され、該コントローラー１１６によって命令されるとおりに変調を行う。コントローラー１１６は、変調量（補正量）を計算して、波面センサー１１５の測定結果によって得られる波面に基づいて、より少ない収差を有する波面を得て、波面調節デバイス１０８に、変調量に従って変調を行うように命令する。波面測定、及び波面調節デバイスに対する命令は、繰り返され、適切な波面を得るようにフィードバック制御が行われる。
【００４１】
例示的な実施形態では、光分割部分１０４及び１０６は、部分的に反射性のミラーである。代替的な例示的実施形態では、光分割部分１０４及び／又は１０６は、溶融型ファイバーカプラーを備えることができる。別の代替的な例示的実施形態では、光分割部分１０４及び／又は１０６は、二色性反射体を備えることができ、この場合、光の異なる波長が、眼底の画像を得るために用いられ、その後、補償光学系を制御する空間位相画像を検出するために用いられる。
【００４２】
検出器１１４は、走査スポットに関連付けられた反射又は蛍光を検出することができる。検出システムは、共焦点顕微鏡法による技法を利用することができる。この技法では、走査スポットに関連付けられた開口部を用いて、検出システムの分解能及び／又はコントラストを増大させる。
【００４３】
上記で説明された補償光学系は、少なくとも、波面センサー１１５及び波面調節デバイス１０８を備えることができ、それによって、被検体である眼１１１の収差を測定及び補償することができる。形状可変ミラー（ＤＭ）又は空間光位相変調器（ＳＬＭ）を、波面調節デバイス１０８として用いることができる。通常のＳＬＭは多数のアクチュエーターを有するので、ＤＭよりも正確に波面を変調することができる。シリコン上液晶型空間光変調器（ＬＣＯＳ−ＳＬＭ）は、波面調節デバイス１０８として用いることができる。ＬＣＯＳ−ＳＬＭ１０８は、被検体を照明するのに用いられるビームの位相の正確な空間変調を与えるように制御することができる。
【００４４】
［コントローラー］
図２は、一実施形態において用いることができるＰＣ１１７及びコントローラー１１６の図である。コントローラー１１６は、入力値を受信し、制御値を出力する。コントローラー１１６は、汎用コンピューターか、検眼鏡若しくは測定機器を制御するように特に設計されたデバイスか、又は汎用のコンピューター１１７と共に幾つかのカスタムエレクトロニクスを用いるハイブリッドデバイスとすることができる。入力値及び制御値は、デジタル値又はアナログ値とすることができる。コントローラー１１６は、アナログ対デジタルコンバーター（ＡＤＣ）及びデジタル対アナログコンバーター（ＤＡＣ）を備えることができる。入力値は、波面センサー１１５からの信号、検出器１１４からの信号、及び１つ又は複数の他のセンサーからの１つ又は複数の値等の１つ又は複数の値を含むことができる。制御値は、波面調節デバイス１０８に送信された制御値と、スキャナー１０９−１、１０９−２のうちの１つ又は複数への値とを含むことができる。制御値は、機器の他のコンポーネントへの更なる値を含んでもよい。
【００４５】
コントローラー１１６は、プロセッサ２２４−１を含む。プロセッサ２２４−１は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＤＳＰ及び／又はＦＰＧＡとすることができる。プロセッサ２２４−１は、所望の結果を得るように共に動作する１つ又は複数のプロセッサを指すことができる。コントローラー１１６は、メモリ２２６−１を備えることができる。メモリ２２６−１は、較正情報を記憶することができる。メモリ２２６−１は、検眼鏡を制御するためのソフトウェアも記憶することができる。メモリ２２６−１は、非一時的コンピューター可読ストレージ媒体の形態をとることができる。非一時的コンピューター可読ストレージ媒体は、例えば、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、分散ストレージシステム、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ、又はブルーレイディスク）、フラッシュメモリデバイス、メモリカード等のうちの１つ又は複数を含むことができる。コントローラー１１６は、キーボード、マウス、タッチスクリーン、ノブ、スイッチ及び／又はボタン等の入力デバイスを含むことができる。
【００４６】
コントローラー１１６は、直接接続によるか、バスを介するか、又はネットワークを介してコンピューター（ＰＣ）１１７に接続することができる。コンピューター１１７は、キーボード、マウス及び／又はタッチスクリーン等の入力デバイスを含むことができる。コンピューター１１７は、ディスプレイ１１８に接続することができる。検眼鏡１００によって生成される結果及び／又はデータは、ディスプレイ１１８を介してユーザに提示することができる。ＰＣは、プロセッサ２２４−２、メモリ２２６−２を含むことができる。ＰＣはまた、１つ又は複数のＧＰＵ１２０も含むことができる。
【００４７】
［補償光学系］
補償光学系は通常、フィードバックループ型システムを用いて制御される。これらのＡＯフィードバックループにおいて、収差が測定され、次に、収差が次々と連続して補正及び処理される。
【００４８】
図３Ａ及び図３Ｂは、一実施形態において波面センサー１１５として用いることができるシャックハルトマン型波面センサーの図である。図３Ａは、シャックハルトマン型波面センサーの側面図である。図３Ｂは、シャックハルトマン型波面センサーの上面図である。シャックハルトマン型波面センサーである波面センサー１１５は、ＣＣＤセンサー３３０と、ＣＣＤセンサー３３０のすぐ正面の小型レンズアレイ３２８とを備えることができる。小型レンズアレイ３２８は、小型レンズ３２８−１のアレイである。眼１１１からの入射光３０５は、小型レンズアレイ３２８を進み、該小型レンズアレイ３２８はこの光を複数の部分に分割する。分割された光は、次に、小型レンズアレイ３２８によってＣＣＤセンサー３３０の表面上に焦点を合わせられる。
【００４９】
図３Ｃに示すように、低い収差の眼からの低い収差を含む光は、波面センサー１１５のＣＣＤセンサー３３０の表面上に小さなスポット３３２を形成することができる。スポット３３２が小さいとき、スポットの強度の中心（又は重心）を検出し、波面の形状を計算することが容易である。図３Ｄに示すように、光が収差を含む場合、スポット３３２はぼやけ、強度の中心（又は重心）を検出することが困難になり得る。
【００５０】
図４Ａは、正常な眼からのハルトマン画像と、このハルトマン画像に基づく瞳孔の推定ロケーションを示すターゲットとの図である。図４Ｂは、近視眼からのハルトマン画像と、このハルトマン画像に基づく瞳孔の推定ロケーションを示すターゲットと、システムアライメントに基づく照明ビームの相対ロケーションを示すターゲットとの図である。図４Ｃは、正常な眼のハルトマン画像からの９個のスポットのズームイン画像である。図４Ｄは、近視眼のハルトマン画像からの９個のスポットのズームイン画像である。
【００５１】
波面センサー１１５は、一実施形態において用いられるようなＡＯフィードバックループを有するＡＯ制御法（以下ＡＯ制御と称する。）において用いられる測定された収差情報を生成する。測定された収差情報は、変位データの形態をとることができる。変位データは、１つ又は複数のゼルニケ係数に変換することができる。これらのゼルニケ係数は、次に、波面調節デバイス１０８のためのコマンド値に変更することができる。
【００５２】
変位情報ｓは、波面調節デバイス１０８のためのコマンド値ｘを生成するために直接用いることもできる。コマンド値ｘを生成することは、式（１）によって表されるように波面調節デバイス１０８の各アクチュエーター運動（又はピクセル）に関係付けられた変位行列を表す影響関数Ａの使用を含むことができる。ここで、ｓは、測定された波面センサー信号に基づく変位情報である。Ａは、影響関数である。ｘは、波面調節デバイス１０８に送信されるコマンド値である。
【数５】
2017189617.tif 000007
【００５３】
コマンド値を生成することは、式（２）に示されるような影響関数Ａの擬似逆行列であるコマンド行列Ｂの使用も含むことができる。ここで、行列Ｂは、コマンド行列である。
【数６】
2017189617.tif 000008
【００５４】
コマンド値ｘは、測定された変位情報ｓとコマンド行列Ｂとを乗算することによって生成することができる。ＡＯ制御を安定化し、過小な又は過剰な補正を防ぐために、式（３）に記述されるように、波面調節デバイス１０８のコマンド値に適切な利得パラメーターＧを適用することができる。ここで、Ｇは利得パラメーターである。式（３）は、開ループ制御システムを用いるＡＯ制御を表す。ＡＯ制御は閉ループ制御を用いることもでき、この場合、計算されるコマンド値は、前のコマンド値と組み合わされる。この場合、コマンド値ｘが計算される初回に、利得パラメーターＧは１とすることができる。式（３）は、式（３’）を用いる閉ループ制御システムを記述するように変更することができる。
【数７】
2017189617.tif 000009
【００５５】
波面測定の精度を改善するために、図５Ｂに示すように、ピンホール１２１を波面センサー１１５の前に配置して、網膜以外から、特に角膜から到来する光を遮断することができる。このピンホールは、光学系における他の光学素子からの後方反射光も遮断することができる。図５Ａ及び図５Ｂは、そのようなシステムの一般化された図である。図５Ａは、波面センサー１１５を備えるシステムによって撮像されている眼１１１等の被検体を示す。ピンホール１２１は、被検体と波面センサー１１５との間に配置される。ピンホール１２１は、２つのレンズ１２２及び１２３の間にも配置される。ピンホール１２１は、外部光が波面センサー１１５に到達しないように、２つのレンズ１２２及び１２３間に位置決めされる。図５Ｂに示すように、ピンホールのサイズは、角膜からの光を遮断するようになっている。図５Ａに示すように、ピンホール１２１は、主に眼１１１の網膜からの光を通すことを可能にする。波面測定は、波面が誤って測定される場合、波面補正器が実際の収差を補償せず、更なる収差を生成する場合があるので、このフィードバックループの非常に重要な部分である。場合によっては、波面測定は、様々な要因によって乱される。角膜表面、白内障、縮瞳、睫毛及び瞼からの直接反射光は、収差測定を乱す主要な理由となる。図５Ｂに示すように、角膜からの反射光は、シャックハルトマンセンサーの前でピンホール１２１によって遮断することができる。
【００５６】
ピンホール１２１は、この問題に対する完全な解決法ではなく、或る事例では、強力な妨害信号が検出される可能性がある。例えば、図６Ａは、角膜からの反射を見ることができるハルトマン画像の図である。図６Ｂに示すように、白内障は、ハルトマン画像におけるスポット信号を減少させる可能性がある。図６Ｃに示すように、正常な測定条件下であっても、エッジにおけるスポット信号は、中心におけるスポット信号よりも弱い場合がある。図６Ｄは、ハルトマン画像の中心における幾つかのハルトマンスポットのズームイン画像である。図６Ｅは、ハルトマン画像のエッジにおける幾つかのハルトマンスポットのズームイン画像である。
【００５７】
図６Ｅに示すようなエッジにおけるこのより低い強度の１つの理由は、波面センサー１１５のエッジ近傍では、小型レンズ３２８−１の限られたエリアのみが入射光によって照明されることによると思われる。他方で、波面センサー１１５の中心においては、小型レンズ３２８−１の全体エリアが照明されると思われる。図６Ｆは、入射光３０５を用いた小型レンズアレイ３２８の正常な照明の図である。図６Ｆにおいて、中心の小型レンズ３２８−２は完全に照明され、エッジの小型レンズ３２８−３は部分的に照明される。図６Ｇは、入射光を用いた小型レンズアレイ３２８の正常な照明の別の例である。図６Ｇにおいて、別の中心の小型レンズ３２８−２は完全に照明され、別のエッジの小型レンズ３２８−３は部分的に照明される。図６Ｇは、エッジ照明の側面プロファイル、及び部分的に照明された小型レンズ３２８−３が、ＣＣＤセンサー３３０によってどのように測定されるかを、完全に照明された小型レンズ３２８−２の同じ照明と比較して示す。
【００５８】
スポット信号の強度が減少すると、ノイズの影響が増大する。変位を計算するために、まず強度の中心が計算される。しかし、照明が均一でない場合、強度の中心の計算は正確でない。結果として、より弱い照明のエリアにおけるスポットの変位は、完全に照明されたエリアにおけるものほど正確でない。これによって波面測定が不正確になり、ＡＯ制御の精度が下がり不安定になる。
【００５９】
一実施形態では、ＡＯ制御のローカル利得は、シャックハルトマンセンサーのスポットの条件に従って調節される。一実施形態は、２つの利得パラメーターＧ１及びＧ２を利用することができる。Ｇ１は、ＡＯ制御全体のためのスカラー値である。Ｇ２は、Ｇ２＝［ｇ１．．．ｇｍ］のアレイであり、ここで、ｍは、小型レンズアレイ３２８における小型レンズ３２８−１の数である。アレイＧ２は、シャックハルトマンセンサー（波面センサー１１５）における各スポットのためのローカル利得値からなる行列である。式（４）に記述されるＧ１は、式（３）に適用することができる。
【数８】
2017189617.tif 000010
【００６０】
値ｘ、Ｂ及びｓは、ほとんどの事例において行列であり、式（５）を用いて記述することができる。
【数９】
2017189617.tif 000011
【００６１】
ここで、ｎは波面調節デバイス１０８におけるアクチュエーター又はピクセルの数であり、行列ｘは、１組の制御値ｘｉを含む。ここで、ｍは、波面センサー１１５に関連付けられた小型レンズ又はそれらの等価物の数であり、行列ｓは、１組の測定された波面センサー信号値ｓｊを含む。測定された波面センサー信号値ｓｊは、各スポットｊ、小型レンズｊ又はそれらの等価物に関連付けられた変位である。測定された波面センサー信号値ｓｊは、変位値又は２つの値
【数１０】
2017189617.tif 000012
を含む傾きである。コマンド行列Ｂは、式（５）に示すようなｎ×ｍの行列とすることができる。コマンド行列は、上記で説明したような方式で計算されるコマンドＢｉ，ｊを含む。
【００６２】
一実施形態では、ＡＯ制御の利得は、式（６）によって示されるような波面センサーのローカル条件に従って調節される。
【数１１】
2017189617.tif 000013
【００６３】
式（６）は、式（４）及び式（５）に実質的に類似しており、各スポットに関連付けられたローカル利得を表すのに用いることができる行列Ｇ２の更なる使用を含む。行列Ｇ２は、行列要素が具体的に特定される式（６）の以下の書き換えられたバージョンに示されているように、各スポットｊに関連付けられたｍ個のローカル利得要素
【数１２】
2017189617.tif 000014
を有する対角行列とすることができる。
【数１３】
2017189617.tif 000015
【００６４】
値
【数１４】
2017189617.tif 000016
は、各スポットに関連付けられた照明強度、各スポットのサイズ、及び各スポットに関連付けられた信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）のうちの１つ又は複数等の変位情報の品質メトリック（信頼度指数）によって決まる。各品質メトリック又は信頼度指数は、データの品質を示すように用いることができるステータス測定データの例であり、次にこれを用いて、波面の形状が計算される。上記で列挙した品質メトリック又は他の品質メトリック等の１つ又は複数の品質メトリックに基づいて
【数１５】
2017189617.tif 000017
を計算するために多くの方法を用いることができる。図９Ａ〜図９Ｃは、計算方法の例である。図９Ａ〜図９ＣにおけるグラフのＸ軸は、ＣＣＤセンサーの飽和値Ｉｍａｘｉｍｕｍに対する各スポットの相対強度Ｉｊを表す。Ｙ軸は、各スポットのローカル利得値
【数１６】
2017189617.tif 000018
を表す。式（７）は、各スポットの強度Ｉｊ等の品質メトリックのうちの１つ又は複数に依拠する変換関数ｆの観点で、
【数１７】
2017189617.tif 000019
をどのように記述することができるかを例示するものである。図９Ａは、変換関数ｆが、式（７Ａ）によって記述されるような線形関数である図である。図９Ｂも、式（７Ｂ）によって記述される変換関数ｆが単純な線形関数である場合の図であるが、５０％（又は何らかの他の値）で飽和する。なぜなら、５０％の飽和値は、変位計算の品質において高い信頼度があるような、十分に高品質の信号を提供することができるためである。図９Ｃは、変換関数ｆが階段関数であるようにルックアップテーブルを用いて
【数１８】
2017189617.tif 000020
を計算することができる図である。式（７Ｃ）は、そのようなルックアップテーブルの一例である。強度Ｉｊは、スポットｊのピーク強度又はスポットｊの平均強度とすることができる。変換関数ｆは、スポットｊの直径、スポットｊの形状、各スポットｊに関連付けられたＳ／Ｎ等の強度Ｉｊの代わりに、他の品質メトリックの関数とすることができる。変換関数ｆは、複数の品質メトリックの関数とすることもできる。
【数１９】
2017189617.tif 000021
【００６５】
検眼鏡１００の波面センサー１１５は、１組の波面データを生成する。波面データは複数の波面要素を含む。複数の波面要素のうちの各波面要素は、検眼鏡１００によって撮像されている眼底から受け取られる受光光束の特定のエリアに関連付けられている。各波面要素は、複数の成分を含む。波面要素間の各成分は、眼底から受け取った波面の形状に関する情報を表す。波面要素の第１の成分は、波面形状測定データである。波面形状測定データは、受光光束の特定のエリア内の波面の形状を表す１つ又は複数の値とすることができる。代替的に、波面形状測定データは、受光光束の特定のエリアの波面の形状を計算するのに用いられる１つ又は複数の値とすることができる。波面要素の第２の成分はステータス測定データである。ステータス測定データは、特定のレベルの正確度を有する受光光束の特定のエリア内での該受光光束の波面の形状を表す波面形状測定データの能力の信頼度指数である。ステータス測定データは、波面センサー１１５が波面の形状を表す精度と相関付けられた情報を表す。ハルトマンスポットの強度は、ステータス測定データの一例である。プロセッサ２２４は、データの１つのチャンクとして、若しくは検眼鏡１００として、又はデータの複数のチャンクとして１組の波面データを受け取る。プロセッサ２２４は、検眼鏡１００からも波面データを受け取ることができ、検眼鏡１００は次に、これを波面形状データ及びステータス測定データに変換する。
【００６６】
式（８）は、式（６）に実質的に類似しており、行列Ｇ２の代わりに、各スポットに関連付けられたローカル利得を表すのに用いることができる行列Ｇ３の更なる使用を含む。行列Ｇ３は、各アクチュエーターｉ又はピクセルｉに関連付けられたｎ個のローカル利得要素
【数２０】
2017189617.tif 000022
を有する対角行列とすることができる。
【数２１】
2017189617.tif 000023
【００６７】
図６Ｈは、波面調節デバイス１０８の図と重ね合わされた波面センサー１１５の図である。図１に示すように、波面センサー１１５及び波面調節デバイス１０８は、互いに相関しておらず、検眼鏡１００内の光学的に共役した平面に位置する。図６Ｈは、波面センサー１１５の内部コンポーネント及び波面調節デバイス１０８の内部コンポーネントがそれらの対応する共役面において各々にどのように相関付けられているかを示す図である。
【００６８】
図６Ｈに示す例において、波面センサー１１５はシャックハルトマンセンサーであるが、これは非限定的な例である。図６Ｈは、各小型レンズ３２８−１の相対的な位置を円として示す。各小型レンズ３２８−１は、ＣＣＤセンサー３３０上にスポットを生成する。ＣＣＤセンサー３３０によって検出される各スポットの相対的な変位を用いて波面の形状を計算する。
【００６９】
図６Ｈに示される例において、波面調節デバイス１０８は形状可変ミラーであるが、これは非限定的な例である。該形状可変ミラーは、複数のアクチュエーターと、各アクチュエーターに関連付けられた複数のミラー（１０８−１．．．１０８−ｉ．．．１０８−ｎ）を含む。各ミラー１０８−ｉの境界は、黒い太線を有する正方形として示されている。図６Ｈに示すように、特定のミラー１０８−１が特定の小型レンズ１〜４に関連付けられ、特定のミラー１０８−２が特定の小型レンズ５〜８に関連付けられている。
【００７０】
形状可変ミラーは、セグメント化されたミラー又は可撓性の薄膜ミラーとすることができる。セグメント化されたミラーは、限られたクロストークを有するので、影響関数Ａ及び対応するコマンド行列Ｂがより単純であるが、ミラーのエッジに起因してエッジ効果が存在する。可撓性の薄膜ミラーは、エッジ効果を有しない一方で、ミラーの１つの部分の変更が、ミラーの他の部分に影響を及ぼし、これによって影響関数Ａ及び対応するコマンド行列Ｂに影響を与えるので、クロストーク問題を有する。図６Ｈは、各特定のミラーが、小型レンズの特定の組と十分に位置合わせされている状況を示す。これは、常に当てはまるわけではない場合があり、代替的に、ミラーのエッジが小型レンズのエッジと相関していないとき等、特定の小型レンズは、複数のミラーに関連付けられている場合がある。代替的な実施形態では、形状可変ミラーは、空間位相変調器と置き換えることができ、この場合、黒い太線は、空間位相変調器におけるピクセルのエッジを示す。
【００７１】
図６に示すように、各ミラー１０８−ｉは、複数の小型レンズに関連付けられている。各アクチュエーターｉ、ピクセルｉ、又はミラー１０８−ｉは、ローカル利得要素
【数２２】
2017189617.tif 000024
にも関連付けられている。各ローカル利得要素は、各スポットに関連付けられた小型レンズのスポット照明条件に基づいて計算される。スポット照明条件は、スポットの信号強度、スポットの信号対雑音比、及びスポットサイズ等の１つ又は複数の値を含むことができる。他のメトリックもスポット照明条件を表すのに用いることができる。
【数２３】
2017189617.tif 000025
を計算するための方法は、式（７）に記述される変換関数ｆに実質的に類似した第２の変換関数を利用することができる。ただし、第２の変換関数が、複数のスポットに関連付けられた品質メトリックの関数である点が異なる。第２の変換関数は、幾つかのスポットの変換関数ｆの和とすることができる。第２の変換関数は、幾つかのスポットの変換関数ｆに関連付けられた統計値とすることができる。第２の変換関数は、複数のスポットに関連付けられた１つ又は複数の品質メトリックの別個の関数とすることができる。
【００７２】
例えば、ミラー１０８−１は小型レンズ１〜４に関連付けられる。したがって、ローカル利得要素
【数２４】
2017189617.tif 000026
は、小型レンズ１〜４のスポット照明条件に関連付けられる。同様に、図６Ｈに示すように、ローカル利得要素
【数２５】
2017189617.tif 000027
は、ミラー１０８−２が小型レンズ５〜８に関連付けられているため、小型レンズ５〜８のスポット照明条件に関連付けられる。各ローカル利得要素
【数２６】
2017189617.tif 000028
は、各ローカル利得要素に関連付けられた小型レンズによって形成された全てのスポットの状態を反映するメトリックに基づいて計算される。
【００７３】
［補償光学（ＡＯ）制御方法］
一実施形態は、ＡＯ制御方法、ＡＯ制御方法を実行するための命令を用いて符号化された非一時的媒体を含むことができる。一実施形態は、方法を実行する１つ又は複数のプロセッサを含むことができる。１つ又は複数のプロセッサは、ＡＯ制御方法を実行するための回路又は命令セットを含むことができる。一実施形態は、ＡＯ制御方法を含むＡＯ系を有する被検体調査装置を含むことができる。一実施形態は、ＡＯ制御方法を含むＡＯ系を有する眼の調査装置を含むことができる。
【００７４】
ＡＯ制御方法は、スポット変位データを測定し、変位情報ｓを出力するステップを含むことができる。スポット変位データを測定することは、１組の位置を特定することを含むことができ、各位置は、各小型レンズに関連付けられた光のスポットとなる。各位置は、各小型レンズの中心線に関連付けられた中心に対する光のスポットの相対位置を表すことができる。
【００７５】
ＡＯ制御方法は、各スポットに関連付けられたスポット照明条件を測定するステップも含むことができる。スポット照明条件は、各スポットの条件を表す１つ又は複数の情報を含むことができる。ＡＯ制御方法は、測定されたスポット照明条件に基づいてローカル利得値の行列Ｇ２を計算するステップも含むことができる。スポット照明条件は、スポットの信号強度、スポットの信号対雑音比、及びスポットサイズ等の１つ又は複数の値を含むことができる。他のメトリックを用いてスポット照明条件を表すこともできる。
【００７６】
ＡＯ制御方法は、変位情報ｓに基づいてコマンド値ｘを計算することも含むことができる。ＡＯ制御方法は、変位情報ｓ及びローカル利得行列であるアレイＧ２に基づいて変更されたコマンド値ｘを計算することも含むことができる。
【００７７】
［ＡＯ制御フローチャート］
図７は、ＡＯ制御方法の一実施形態を、１つ又は複数のプロセッサ２２４によってどのように実施することができるかを表すＡＯ制御方法７００（フローチャート）の図である。プロセッサ（複数の場合もある）２２４は、コントローラー１１６及び／又はＰＣ１１７の一部とすることができる。ＡＯ制御方法７００は、ＡＯ制御方法の開始を始動するステップ７３４を含むことができる。ＡＯ制御方法は、ユーザによって始動されてもよく、又はＡＯ制御方法７００を利用する装置（例えば、検眼鏡１００）の起動手順の一部として自動的に始動されてもよい。ステップ７３４の一部は、プロセッサ２２４によってＡＯ制御方法を模倣する命令を受信することを含むことができ、コントローラー１１６及び／又はＰＣ１１７に関連付けられたメモリ２２６内に命令及びデータをロードすることを含むことができる。
【００７８】
方法７００は、プロセッサ２２４が、眼１１１とすることができる被検体に関する収差情報を受信するステップ７３６を含むことができる。収差情報は波面センサー１１５から受け取ることができる。方法７００は、コマンド値ｘを計算するステップ７３８を含むことができる。コマンド値をどのように計算することができるかの詳細は以下の方法において説明される。コマンド値ｘは、プロセッサ（複数の場合もある）２２４によって計算することができる。
【００７９】
方法７００は、コマンド値ｘを波面調節デバイス１０８に送信するステップ７４０を含むことができる。次に、波面調節デバイス１０８は、測定された収差を補償するように波面を調節する。コマンド値ｘは、形状可変ミラーの各ミラー又は各空間位相変調器のピクセルに適用される調節値の形態をとることができる。代替的な実施形態では、コマンド値ｘは、例えば、ゼルニケ係数等について補償される必要がある収差のより高いレベルの記述の形態をとることができる。
【００８０】
方法７００は、ＡＯ制御方法７００が停止されるべきであるか否かをチェックするステップ７４２を含むことができる。ＡＯ制御方法７００が停止されない場合、ＡＯ制御方法７００はステップ７３６に戻る。ＡＯ制御方法７００が停止される場合、ＡＯ制御方法はステップ７４４に進み、ＡＯ制御方法は終了する。停止コマンドは、入力デバイスからか、コンピューターを介するか、制御スイッチを介するか、又は何らかの他のインターフェースを介してユーザから受け取ることができる。代替的に、停止コマンドは、ＡＯ制御方法７００によって制御されている機器からの信号として受け取ることができる。
【００８１】
上述したように、方法７００は、本実施形態に係るコントローラーが補償光学走査型レーザー検眼鏡を制御するための方法の一例を示す。ステップ７３６は、例えば該検眼鏡から、複数の波面要素を含む波面データの第１の組を受け取るステップに対応する。ここで、複数の波面要素に含まれる各特定の波面要素は、各々検眼鏡によって撮像されている眼底からの受光光束の特定のエリア、例えば図３Ｃ等に示されるＣＣＤセンサー３３０の表面上のスポット３３２に関連付けられる。また、各特定の波面要素は、波面形状測定データと、ステータス測定データとを少なくとも含む。該波面形状測定データは、前記受光光束の特定のエリアにおける該受光光束の波面の形状を表す。また、ステータス測定データは、特定のレベルの正確度を有する前記受光光束の前記特定のエリアにおける前記受光光束の前記波面の前記形状を表す前記波面形状測定データの能力の信頼度指数である。該信頼度指数は、具体的には、各スポット３３２の照明強度、サイズ、信号対雑音比等が例示される。
【００８２】
方法７００におけるステップ７３８は、例えば波面データにおける波面形状測定データと、ローカル利得の第３の組とに基づいて、制御データの第２の組を計算するステップに対応する。ここで、ローカル利得の第３の組は、複数のローカル利得要素を含む。この複数のローカル利得要素のうちの各要素は、後述するアレイＧ２或いはアレイＧ３に例示され、変位情報の品質等を示すステータス測定データのうちの１つ又は複数に基づいて調節される。また、ステップ７４０は、制御データの第２の組を検眼鏡１００に送信するステップに対応する。この制御データの第２の組みは、コマンド値ｘに例示される。検眼鏡１００は、制御データの第２の組であるコマンド値ｘを用いて、眼底を照明するのに用いられる照明ビームの照明波面の形状を調節する。以下では、コマンド値ｘを計算する方法の例について詳述する。
【００８３】
なお、上述した各特定の波面要素におけるステータス測定データは、特定の波面要素に関連付けられた受光光束の特定のエリア（ハルトマンスポット各々）における波面形状測定データを計算するのに用いられるデータに関連付けられた信号強度を表す。或いは、各特定の波面要素におけるステータス測定データは、特定の波面要素に関連付けられた受光光束における各ハルトマンスポットにおける波面の形状を計算するのに用いられる情報に関連付けられたスポットの直径の推定値であってもよい。また、本実施形態において、制御されている補償光学走査型レーザー検眼鏡は、波面データの第１の組を生成するのに用いられるシャックハルトマンセンサーを備えてもよい。この場合、波面データの第１の組内の各特定の波面要素は、該シャックハルトマンセンサーにおける特定の小型レンズに関連付けられる。そして、各特定の波面要素におけるステータス測定データは、波面形状測定データを計算するのに用いられる情報に関連付けられたスポットの直径の推定値となる。
【００８４】
［コマンド値を計算する第１の例示的な方法］
ＡＯ制御方法７００は、所定のプロセスとしてのステップ７３８を含む。該所定のプロセスはコマンド値を計算する方法７３８−１であり、該所定のプロセスを実施する１つの方法は、図８Ａにおいて方法７３８−１として示される。方法７３８−１は、方法７３８−１を開始するステップ８４６を含むことができる。方法７３８−１は、変位情報ｓを得るステップ８４８を含むことができる。方法７３８−１は、ハルトマンスポットにおける各スポットに関連付けられた照明強度、各スポットのサイズ、及び各スポットに関連付けられた信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）のうちの１つ又は複数等の変位情報の品質を示す情報を取得するステップ８５０を含むことができる。方法７３８−１は、ステップ８５０において取得された情報に基づいてローカル利得行列であるアレイＧ２を生成するステップ８５２を含むことができる。例えば、Ｇ２のローカル利得要素
【数２７】
2017189617.tif 000029
の各々を、照明されるスポット全ての強度の平均値に対する各スポットの強度に従って計算することができる。これは、Ｇ２内の要素のための広範にわたる値を生成することができる。以下の式（９）等の補正定式を用いて、値の範囲
【数２８】
2017189617.tif 000030
を狭めることができる。他の代替的な方法を用いて、Ｇ２内の要素のための範囲値を調節することもできる。方法７３８−１は、式（６）に基づいてコマンド値ｘを計算するステップ８５４を含むことができる。方法７３８−１は、ステップ８５６において終了することができる。ステップ８５６は、プロセッサ２２４から波面調節デバイス１０８にコマンド値ｘを送信することを含むことができる。コマンド値ｘを送信することは、古いコマンド値ｘに対し新たなコマンド値ｘを追加することと、プロセッサ２２４から波面調節デバイス１０８に古い値及び新たな値の和を送信することとを含むことができる。
【数２９】
2017189617.tif 000031
【００８５】
ここで述べた第１の例示的な方法は、上述した制御データの第２の組であるコマンド値ｘを計算する方法に対応する。当該方法では、
【数３０】
2017189617.tif 000032
を用いることを含む。該数式において、ｘは制御データの第２の組であるコマンド値を表し、Ｂはコマンド行列を表す。また、ｓは波面データの第１の組における波面形状測定データであって、式中の波面形状要素ｓｉは、要素ｉとして関連付けられた受光光束の特定エリアとして定義され、ハルトマンスポットとして例示される特定エリアｉにおける波面形状を表す。またＧ２は、波面データの第１の組におけるステータス測定データに基づくローカル利得要素からなる行列を表し、各ローカル利得要素
【数３１】
2017189617.tif 000033
は、特定のエリアｉに関連付けられたステータス測定データに基づいて計算される。そして、Ｇ１は、ＡＯ制御全体のために規定されるスカラー値として定められたグローバル利得を表す。
【００８６】
［コマンド値を計算する第２の例示的な方法］
所定のプロセスであるステップ７３８を実施する第２の例示的な方法は、図８Ｂにおいて方法７３８−２として示される。方法７３８−２は、ステップ８４６、８４８、８５０及び８５６を含む方法７３８−１と同じステップの多くを含む。ステップ８４６、８４８、８５０及び８５６の説明は繰り返されない。方法７３８−２は、ステップ８５０において取得された情報に基づいてローカル利得行列Ｇ３を生成するステップ８５８を含むことができる。例えば、Ｇ３のローカル利得要素
【数３２】
2017189617.tif 000034
の各々は、照明されるスポット全ての平均強度値に対する各スポットの強度に従って計算することができる。これによって、Ｇ３における要素のための広範にわたる値を生成することができる。以下の式（１０）等の補正定式を用いて、式（８）と同様に値
【数３３】
2017189617.tif 000035
の範囲を狭めることができる。他の代替的な方法を用いてＧ３における要素のための範囲値を調節することもできる。方法７３８−２は、式（８）に基づいてコマンド値ｘを計算するステップ８６０を含むことができる。方法７３８−２はステップ８５６において終了することができる。
【数３４】
2017189617.tif 000036
【００８７】
ここで述べた第２の例示的な方法は、上述した制御データの第２の組であるコマンド値ｘを計算する方法に対応する。当該方法では、
【数３５】
2017189617.tif 000037
を用いることを含む。該数式において、ｘは制御データの第２の組であるコマンド値を表し、制御データ要素ｋは照明ビームの特定の照明エリアｋにおける照明波面の形状を調節するのに用いられる、該制御データ要素ｋは、例えば波面調節デバイス１０８の例である形状可変ミラーがセグメント化されたミラー等からなる場合の各セグメントに付随する各アクチュエーターに関連付けられる。Ｂは、コマンド行列を表す。また、ｓは波面データの第１の組における波面形状測定データであって、式中の波面形状要素ｓｉは、要素ｉに関連付けられた受光光束の波面形状測定データに関連付けられ、特定の波面検出エリアｉにおける前記波面形状を表す。制御データ要素でもある各照明エリアを特定するｋは、１つ又は複数の波面検出エリアの特定の組と光学的に共役の位置にあるミラー等の構成物に関連付けられる。また、Ｇ３は、波面データにおけるステータス測定データに基づくローカル利得要素からなる行列を表し、各ローカル利得要素
【数３６】
2017189617.tif 000038
は、照明エリアｋと光学的に共役の位置にある１つ又は複数の波面検出エリアの特定の組に関連付けられた１つ又は複数のステータス測定データに基づいて計算される。そして、Ｇ１は、ＡＯ制御全体のために規定されるグローバル利得を表す。
【００８８】
なお、以上に述べた実施形態において、波面センサー１１５における小型レンズアレイ３２８における小型レンズがｍ個である場合のように、例えば波面データである第１の組はｍ個の波面要素を含むと考えられる。この場合、ローカル利得であるアレイＧ２等は、該波面要素の個数に対応してｍ個のローカル利得要素の組を含む。そして、これらローカル利得要素の各々であるローカル利得要素ｉは、第２の組であるコマンド値ｘを計算する計算中に用いられる例えば式（６）に用いられる波面形状情報要素ｉ（ハルトマンスポット各々と関連付けられる値）に適用される。また、制御データの第２の組（コマンド値ｘ）がｎ個の制御要素を有する場合、これに対応するようにローカル利得であるアレイＧ２等は、制御要素の個数に対応ローカル利得要素としてｎ個のローカル利得要素の組を含む。そして、これらローカル利得要素の各々であるローカル利得要素ｋは、該ローカル利得要素ｋが関連付けられた対応する例えば形状可変ミラー（波面調節デバイス）１０８における対応するミラーセグメント等の制御要素ｋを計算するために用いられる。
【００８９】
本発明は、例示的な実施形態を参照して説明されてきたが、本発明は、開示される例示的な実施形態に限定されないことが理解されよう。添付の特許請求の範囲の適用範囲は、全ての変更、等価な構造及び機能を包含するように、最も広い解釈を与えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図６−３】
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【図６−４】
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【図６−５】
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【図６−６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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