JP2006081841A - Image forming apparatus and wave front correcting optical device - Google Patents

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Fumiko Iijima
文子 飯島
Michiko Nakanishi
美智子 中西
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus capable of sufficiently correcting reflection light including astigmatism from an object such as the fundus oculi even if a wave front aberration correction element with restriction on the correctable aberration is used. <P>SOLUTION: The image forming apparatus comprises wave front aberration measuring parts 5 and 81 for receiving the luminous flux from the object 60 and measuring the aberration of the wave front, an image forming optical system 3 for receiving the luminous flux from the object 60 via at least two wave front aberration correcting optical elements 71 and 72 and forming an image of the object 60, and a control part for controlling the quantity of correction of the aberration of the wave front aberration correcting optical elements based on the aberration of the wave front measured by the wave front aberration measuring parts 5 and 81. The image forming apparatus is characterized by the wave front aberration correcting optical elements at least one of which corrects the wave front of the astigmatism component and the other of which corrects the wave front of components other than the astigmatism component. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、眼の屈折力や角膜波面収差を測定する光学特性測定装置や、被検眼の眼底像の記録を行なう眼底カメラに用いて好適な画像形成装置に掛かり、特に測定した被検眼の収差を補償して、鮮明な眼底像や正確な屈折力や角膜波面収差を測定する眼特性測定装置に用いて好適な画像形成装置に関する。また、本発明は被検眼の眼底像の記録を行なう眼底カメラ等に用いて好適な波面補正光学装置に関する。   The present invention relates to an optical characteristic measuring apparatus that measures the refractive power and corneal wavefront aberration of the eye, and an image forming apparatus suitable for use in a fundus camera that records a fundus image of the eye to be examined. The present invention relates to an image forming apparatus that is suitable for use in an eye characteristic measuring apparatus that measures a clear fundus image, accurate refractive power, and corneal wavefront aberration. The present invention also relates to a wavefront correcting optical apparatus suitable for use in a fundus camera that records a fundus image of an eye to be examined.

眼底カメラ等の眼底観察装置では、眼底像を撮影して、眼科医や検眼士が網膜の状態や眼底出血などを検査している。ところで、人間の眼光学系は、角膜、水晶体、ガラス体等を構成要素とする眼球より構成されているが、幾何光学で前提としている完全光学系と比較して、人間の眼光学系には歪みがある。特に、眼科臨床の分野では被検眼が正常眼から乖離している程度を診断情報として用いているため、鮮明で収差の少ない眼底像が必要である。しかし、撮影対象を構成する眼光学系が不完全であるために、十分な解像度を得られない場合があった。そこで、眼光学系における波面の崩れを補正するために、例えば特許文献1、2に示すような、圧電効果を用いた可変形状ミラー(DeformableMirror)が用いられている。しかし、眼底からの収差を含んだ反射光を補正する際に、単一の可変形状ミラーによる変位量から得られる補正量では、鮮明な眼底像を得る為には不十分な場合があるという課題があった。   In a fundus observation device such as a fundus camera, a fundus image is taken, and an ophthalmologist or an optometrist examines the state of the retina, fundus bleeding, and the like. By the way, the human eye optical system is composed of an eyeball composed of a cornea, a crystalline lens, a glass body, etc., but compared with a perfect optical system assumed in geometrical optics, the human eye optical system has There is distortion. In particular, in the field of ophthalmology, since the degree to which the subject's eye deviates from the normal eye is used as diagnostic information, a clear fundus image with little aberration is required. However, since the eye optical system constituting the object to be imaged is incomplete, there are cases where sufficient resolution cannot be obtained. Therefore, in order to correct the collapse of the wavefront in the eye optical system, for example, as shown in Patent Documents 1 and 2, a deformable mirror using a piezoelectric effect is used. However, when correcting reflected light including aberrations from the fundus, there is a case where the correction amount obtained from the displacement amount by a single deformable mirror may not be sufficient to obtain a clear fundus image. was there.

また、角膜波面収差は、例えば特許文献3に示すように、ゼルニケ係数(Zernike)によって表され、ゼルニケ係数をディオプター値に変換することも行なわれている。そして、従来の眼底カメラにおいては、波面収差の非点収差に相当するシリンダー成分(Zernike(2.±2)成分)は、光路に挿入された補正用シリンダーレンズにより補正されている。しかし、シリンダーレンズの屈折度数間隔もある一定間隔(例えば3D(ディオプター)間隔)と制限があり、当該一定間隔の屈折度では、充分に収差補正された鮮明な眼底像を得ることができないという課題があった。   The corneal wavefront aberration is expressed by a Zernike coefficient (Zernike) as shown in Patent Document 3, for example, and the Zernike coefficient is also converted into a diopter value. In the conventional fundus camera, the cylinder component (Zernike (2. ± 2) component) corresponding to the astigmatism of the wavefront aberration is corrected by the correcting cylinder lens inserted in the optical path. However, the refractive power interval of the cylinder lens is limited to a certain interval (for example, 3D (diopter) interval), and a clear fundus image in which aberrations are sufficiently corrected cannot be obtained with the constant refractive index. was there.

特開平11−137522号公報 [0031]、図8Japanese Patent Laid-Open No. 11-137522 [0031], FIG. 米国特許公報第6042223号公報 第3欄第51行〜第65行、図8US Pat. No. 6,042,223, column 3, lines 51-65, FIG. 特開2002−209854号公報 [0039]、[0090]、図19、図20JP, 2002-209854, A [0039], [0090], FIG. 19, FIG.

本発明は上述した課題を解決したもので、第1の目的は、補正できる収差に制限のある波面収差補正素子を用いていても、眼底等の対象物からの非点収差を含んだ反射光を充分に補正できる画像形成装置を提供することである。また本発明は、被検眼の眼底像の記録を行なう眼底カメラ等に用いて好適な、画像形成装置に用いる波面補正光学装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described problems, and a first object is to provide reflected light including astigmatism from an object such as the fundus even when a wavefront aberration correction element that limits the aberration that can be corrected is used. An image forming apparatus capable of sufficiently correcting the above is provided. It is another object of the present invention to provide a wavefront correcting optical apparatus for use in an image forming apparatus, which is suitable for use in a fundus camera that records a fundus image of an eye to be examined.

前記目的を達成する本発明の画像形成装置は、例えば図5に示すように、対象物60からの光束を受光して、波面収差を測定する波面収差測定部(5、81)と、対象物60からの光束を少なくとも2つの波面収差補正光学素子(71、72)を介して受光し、対象物60の画像を形成する画像形成光学系3と、波面収差測定部(5、81)で測定した波面収差に基づき前記波面収差補正光学素子の収差補正量を制御する制御部とを備える画像形成装置であって、前記波面収差補正光学素子の少なくとも一個は非点収差成分の波面補正を行ない、他の前記波面収差補正光学素子は非点収差成分を除く波面補正を行なうことを特徴としている。   The image forming apparatus of the present invention that achieves the above object includes, as shown in FIG. 5, for example, a wavefront aberration measuring unit (5, 81) that receives a light beam from an object 60 and measures wavefront aberration, and an object. The light beam from 60 is received through at least two wavefront aberration correcting optical elements (71, 72), and measured by the image forming optical system 3 that forms an image of the object 60 and the wavefront aberration measuring unit (5, 81). An image forming apparatus including a control unit that controls an aberration correction amount of the wavefront aberration correction optical element based on the wavefront aberration, wherein at least one of the wavefront aberration correction optical elements performs wavefront correction of an astigmatism component, The other wavefront aberration correcting optical element is characterized by performing wavefront correction excluding astigmatism components.

このように構成された装置において、波面収差測定部(5、81)は眼底61から反射してくる反射光を受光して波面収差を測定する。画像形成光学系3は、眼底61からの光束を少なくとも2つの波面収差補正光学素子を介して受光して観察する。ここで、制御部によって波面収差測定部(5、81)で測定した波面収差に基づき、波面収差補正光学素子の一個は非点収差成分の波面補正を行ない、他の前記波面収差補正光学素子は非点収差成分を除く波面補正を行なう構成としているので、波面に生ずる非点収差成分を含む微細な収差も補正できる。   In the apparatus configured as described above, the wavefront aberration measuring unit (5, 81) receives the reflected light reflected from the fundus 61 and measures the wavefront aberration. The image forming optical system 3 receives and observes the light beam from the fundus 61 via at least two wavefront aberration correction optical elements. Here, based on the wavefront aberration measured by the control unit at the wavefront aberration measuring unit (5, 81), one wavefront aberration correcting optical element performs wavefront correction of the astigmatism component, and the other wavefront aberration correcting optical element is Since the wavefront correction excluding the astigmatism component is performed, fine aberration including the astigmatism component generated in the wavefront can be corrected.

本発明の画像形成装置において、好ましくは、対象物60は、被検眼眼底61であり、さらに、被検眼眼底61を照明する照明光学系2を備え、画像形成光学系3は、被検眼眼底61の画像を形成するように構成されているとよい。   In the image forming apparatus of the present invention, preferably, the object 60 is a fundus 61 to be examined, and further includes an illumination optical system 2 that illuminates the fundus 61 of the eye to be examined, and the image forming optical system 3 has a fundus 61 to be examined. It is preferable that the image is formed.

本発明の画像形成装置において、好ましくは、波面収差補正光学素子(71、72)は、可変形状ミラーで構成され、当該可変形状ミラーの可変形状ミラー側に設けた第1の電極と、当該第1の電極と対向する側に設けた第2電極との一対の電極を形成し、前記第1の電極と第2の電極に印加される電圧により、前記波面収差補正光学素子の形状が可変となるように構成されている。   In the image forming apparatus of the present invention, preferably, the wavefront aberration correction optical element (71, 72) is formed of a deformable mirror, the first electrode provided on the deformable mirror side of the deformable mirror, and the first electrode Forming a pair of electrodes with a second electrode provided on the side facing the first electrode, and the shape of the wavefront aberration correcting optical element is variable by a voltage applied to the first electrode and the second electrode. It is comprised so that it may become.

前記目的を達成する本発明の波面補正光学装置は、例えば図5に示すように、被検眼60からの光束を受け取る受光光学系3、又は当該被検眼へ光束を照射する照明光学系2の、少なくとも一方の光学系の光束の通過光路中に、配置される可変形状ミラー(71、72)と、光束波面の収差補正に必要な可変形状ミラー(71、72)の制御量を演算する制御演算部8とを備える波面補正光学装置において、例えば図3(A)に示すように、非点収差成分の波面補正を行なう可変形状ミラーは、可変形状ミラー側に設けた第1の電極と、当該第1の電極と対向する側に設けた第2電極との一対の電極を形成し、前記第1の電極と第2の電極に印加される電圧により、前記波面収差補正光学素子の形状が可変となるように構成されると共に、光軸周りに可変形状ミラーを回動自在に回動させる可変形状ミラー回動部を含むように構成されている。   The wavefront correction optical apparatus of the present invention that achieves the above object includes, for example, as shown in FIG. 5, a light receiving optical system 3 that receives a light beam from the eye 60 or an illumination optical system 2 that irradiates the eye with the light beam. Control calculation for calculating the control amounts of the deformable mirrors (71, 72) arranged in the light path of the light beam of at least one optical system and the deformable mirrors (71, 72) required for correcting the aberration of the light beam wavefront In the wavefront correcting optical apparatus including the unit 8, for example, as shown in FIG. 3A, the deformable mirror that performs wavefront correction of the astigmatism component includes the first electrode provided on the deformable mirror side, A pair of electrodes with a second electrode provided on the side facing the first electrode is formed, and the shape of the wavefront aberration correcting optical element is variable by a voltage applied to the first electrode and the second electrode. And configured to be light And is configured to include a deformable mirror rotator for rotating freely rotate the deformable mirror around.

本発明の波面補正光学装置において、好ましくは、前記非点収差成分の波面補正を行なう可変形状ミラーは、短冊状の電極形状を有すると共に、各短冊電極の中心付近の幅を縁近傍に比較して狭く形成し、又は各短冊電極を等しい幅で形成した構成とするとよい。   In the wavefront correcting optical apparatus of the present invention, preferably, the deformable mirror that performs wavefront correction of the astigmatism component has a strip-like electrode shape, and compares the width of the center of each strip electrode with the vicinity of the edge. It is good to make it the structure which formed narrowly or formed each strip electrode with the equal width | variety.

このような構成の本発明の画像形成装置によれば、波面収差補正光学素子の少なくとも一個は非点収差成分の波面補正を行ない、他の前記波面収差補正光学素子は非点収差成分を除く波面補正を行なう構成としているので、非点収差成分を補償する専用の波面収差補正光学素子を使用することによって、非点収差成分を除く波面補正を行なう波面収差補正光学素子と機能が分離でき、鮮明な眼底像を得ることができる。   According to the image forming apparatus of the present invention having such a configuration, at least one of the wavefront aberration correcting optical elements performs wavefront correction of the astigmatism component, and the other wavefront aberration correcting optical elements are wavefronts excluding the astigmatism component. Since it is configured to perform correction, the use of a dedicated wavefront aberration correction optical element that compensates for the astigmatism component makes it possible to separate the function from the wavefront aberration correction optical element that performs wavefront correction excluding the astigmatism component, thus providing a clear image. Can be obtained.

また、このような構成の本発明の波面補正光学装置によれば、非点収差成分の波面補正を行なう可変形状ミラーとして短冊状の電極形状を用いることができ、波面収差補正光学素子の構成が、非点収差成分を除く波面補正用の可変形状ミラーと比較して、電極分布が簡便になる。   Further, according to the wavefront correcting optical apparatus of the present invention having such a configuration, a strip-shaped electrode shape can be used as a deformable mirror for performing wavefront correction of astigmatism components, and the configuration of the wavefront aberration correcting optical element is Compared with a wavefront correcting deformable mirror excluding the astigmatism component, the electrode distribution becomes simple.

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[原理]
図1は、静電型可変形状ミラーの一例を示す構成図で、(A)は平面図、(B)は図1(A)のB−B断面図を示すと共に、併せて電圧制御回路を示している。図において、静電型可変形状ミラー10は、電極基板11、シリコン基板12、メンブレン13、スペーサー14、反射膜15、電極16を備えている。メンブレン13は、シリコン基板12に対する選択エッチング処理により製作されるもので、可撓性を有しており、例えば厚さ4μm程度の厚みを有している。反射膜15は、メンブレン13に反射率の高い材料を蒸着して形成するもので、例えばアルミ等の反射率の高い金属膜が用いられる。スペーサー14は、メンブレン13と電極16とのギャップ長を所定値に保持する為に用いられるもので、例えば剛性の高い球等が用いられる。電極16は、電極基板11の上に所定数形成される。電極16a、16b、16c、16d、16eは、個別に電圧制御回路17によって電圧駆動される。
[principle]
1A and 1B are configuration diagrams showing an example of an electrostatic deformable mirror, in which FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is a sectional view taken along line BB in FIG. Show. In the figure, the electrostatic deformable mirror 10 includes an electrode substrate 11, a silicon substrate 12, a membrane 13, a spacer 14, a reflective film 15, and an electrode 16. The membrane 13 is manufactured by a selective etching process on the silicon substrate 12 and has flexibility, for example, a thickness of about 4 μm. The reflective film 15 is formed by vapor-depositing a material having a high reflectance on the membrane 13, and for example, a metal film having a high reflectance such as aluminum is used. The spacer 14 is used to maintain the gap length between the membrane 13 and the electrode 16 at a predetermined value. For example, a highly rigid sphere is used. A predetermined number of electrodes 16 are formed on the electrode substrate 11. The electrodes 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e are individually voltage-driven by the voltage control circuit 17.

図2は、非点収差成分を除く波面補正を行なう可変形状ミラーの電極配列の一例を説明する平面図である。可変形状ミラーの電極は、例えば六角形の蜂の巣状にNo.1〜No.37まで37個配列されており、各電極に対応する変形が生じるように、例えば静電電圧が印加される。   FIG. 2 is a plan view illustrating an example of an electrode arrangement of a deformable mirror that performs wavefront correction excluding astigmatism components. The electrode of the deformable mirror is, for example, a hexagonal honeycomb. 1-No. For example, an electrostatic voltage is applied so that deformation corresponding to each electrode occurs.

図3は、非点収差(シリンダー)成分の波面補正を行なうのに適する可変形状ミラーの構造を示した説明図で、(A)は平面図、(B)は断面図、(C)は引張変形の説明図、(D)は電極形状の説明図、(E)は他の電極形状の説明図である。非点収差成分の波面補正を行なう可変形状ミラー10は、矩形の本体部10aに、長手方向にエッチング処理により、メンブレン部10cに相当する薄膜部分と、この薄膜部分と枠体10bの間の空隙部10dを上下に設け、メンブレン部が長手方向に変形可能な構成となっている。メンブレン部10cの表面に、ミラー面が形成されている。ここにおいて、枠体10aとメンブレン部10cは、シリコンからなる第1電極を形成する。このメンブレン部10cは、両端が固定されており、中央部分が引張部分になっている。   3A and 3B are explanatory views showing the structure of a deformable mirror suitable for performing wavefront correction of an astigmatism (cylinder) component. FIG. 3A is a plan view, FIG. 3B is a sectional view, and FIG. (D) is an explanatory view of an electrode shape, and (E) is an explanatory view of another electrode shape. The deformable mirror 10 for correcting the wavefront of the astigmatism component is obtained by etching a rectangular main body portion 10a in the longitudinal direction by a thin film portion corresponding to the membrane portion 10c and a gap between the thin film portion and the frame body 10b. The portion 10d is provided at the top and bottom, and the membrane portion is configured to be deformable in the longitudinal direction. A mirror surface is formed on the surface of the membrane portion 10c. Here, the frame 10a and the membrane portion 10c form a first electrode made of silicon. The membrane portion 10c is fixed at both ends, and the central portion is a tensile portion.

可変形状ミラー10の断面方向の構造は、図3(B)に示されており、枠体10aが電極基板10eに、スペーサ10fを介して支持されており、電極基板の上で、メンブレン部10cと対向する位置に第2電極が形成されている。第1電極に相当するメンブレン部10cと、電極基板に形成された第2電極に所定の電圧が印加されることにより、電極間に発生した静電力により可変形状ミラーが変形されることとなる。図3(C)に示すように、電圧を印加した場合、可変形状ミラー10の形状は、曲率半径Rの凹形状になっている。   The cross-sectional structure of the deformable mirror 10 is shown in FIG. 3B. The frame 10a is supported on the electrode substrate 10e via the spacer 10f, and the membrane portion 10c is formed on the electrode substrate. The 2nd electrode is formed in the position facing. When a predetermined voltage is applied to the membrane portion 10c corresponding to the first electrode and the second electrode formed on the electrode substrate, the deformable mirror is deformed by the electrostatic force generated between the electrodes. As shown in FIG. 3C, when a voltage is applied, the deformable mirror 10 has a concave shape with a radius of curvature R.

図3(D)は、非点収差成分の波面補正を行なう可変形状ミラーにおける、第2電極の電極形状の一例を説明する図である。この場合には、メンブレン部10c全体に静電力が加わることとなる。図3(E)は、非点収差成分の波面補正を行なう可変形状ミラーにおける、短冊状の電極形状の他の一例を説明する図である。各短冊電極の幅は、中心と周辺とで均一としても良いし、中心に対して周辺の幅を広くしても良い。   FIG. 3D illustrates an example of the electrode shape of the second electrode in the deformable mirror that performs wavefront correction of the astigmatism component. In this case, an electrostatic force is applied to the entire membrane portion 10c. FIG. 3E is a diagram for explaining another example of the strip-shaped electrode shape in the deformable mirror that performs wavefront correction of the astigmatism component. The width of each strip electrode may be uniform between the center and the periphery, or the width of the periphery may be wider than the center.

図4(A)(B)は、シリンダー成分の波面補正用可変形状ミラーの回動を行う回動部の一例を説明する図である。可変形状ミラーはステッピングモータによって、シリンダーレンズとして作用する軸角度方向が可変に制御される。ここで、補正する成分に応じて、可変形状ミラーの回動角は設定される。例えば、ゼルニケ係数Z(2,2)の補正を行う場合には、図4(C)の向き(0度方向)へ、ゼルニケ係数Z(2,−2)の補正を行う場合には、図4(D)の向き(45度方向)へ回動させる。   4A and 4B are diagrams illustrating an example of a rotating unit that rotates the wavefront correcting variable shape mirror of the cylinder component. The deformable mirror is controlled by a stepping motor so that the axial angle direction acting as a cylinder lens is variably controlled. Here, the rotation angle of the deformable mirror is set according to the component to be corrected. For example, when the Zernike coefficient Z (2, 2) is corrected, the Zernike coefficient Z (2, -2) is corrected in the direction (0 degree direction) of FIG. 4 (D) direction (45 degree direction) is rotated.

ここでは、画像形成装置の一例として眼底観察装置を用いて説明する。図5は、本発明にかかる眼底観察装置の全体の一例を説明する構成ブロック図である。図において、眼底観察装置は、眼底照明系2、眼底観察系3、点像投影光学系4、点像受光光学系5、電圧変化テンプレートDB6、補償光学系7、コンピュータ8、並びに操作制御部9を備える。ここで、点像投影光学系4と点像受光光学系5は波面測定系を構成し、波面測定系とコンピュータ8によって波面補正系が構成される。コンピュータ8は、収差測定部81、画像データ形成部82、補償量決定部83、電圧変化テンプレート選択部85、表示部86を備える。また波面収差測定部は、眼底61から反射してくる反射光を受光して波面収差を測定するもので、点像受光光学系5と、収差測定部81を備えている。制御部は、波面収差測定部で測定した波面収差に基づき補償光学系7(波面収差補正光学素子)による収差補正量を制御するもので、補償量決定部83、電圧変化テンプレート選択部85並びに操作制御部9を備えている。   Here, a fundus oculi observation device will be described as an example of an image forming apparatus. FIG. 5 is a configuration block diagram for explaining an example of the entire fundus oculi observation device according to the present invention. In the figure, the fundus oculi observation device includes a fundus illumination system 2, a fundus oculi observation system 3, a point image projection optical system 4, a point image light receiving optical system 5, a voltage change template DB 6, an adaptive optics system 7, a computer 8, and an operation control unit 9. Is provided. Here, the point image projection optical system 4 and the point image light receiving optical system 5 constitute a wavefront measurement system, and the wavefront measurement system and the computer 8 constitute a wavefront correction system. The computer 8 includes an aberration measuring unit 81, an image data forming unit 82, a compensation amount determining unit 83, a voltage change template selecting unit 85, and a display unit 86. The wavefront aberration measuring unit receives reflected light reflected from the fundus 61 and measures the wavefront aberration, and includes a point image receiving optical system 5 and an aberration measuring unit 81. The control unit controls the amount of aberration correction by the compensation optical system 7 (wavefront aberration correction optical element) based on the wavefront aberration measured by the wavefront aberration measurement unit, and includes a compensation amount determination unit 83, a voltage change template selection unit 85, and an operation. A control unit 9 is provided.

眼底照明系2は、第2光源部21、集光レンズL1、並びにビームスプリッタBS1を備え、第2光源部からの第2光束で被検眼60の網膜61上の所定領域を照明するためのものである。第2光源部21は、例えば第2波長として波長630nmの赤色の光束を発するレーザ素子を用いると良く、眼底61に対して点光源又は面光源として作用し、眼底61を赤色領域とすることができる。ビームスプリッタBS1は、第2光源部21からの光束を被検眼60に向けて反射し、被検眼60で反射して戻ってくる光束を透過する。なお、眼底61の照明については、例えば穴あきミラーを用いて眼底61の観察領域の照明光を形成してもよい。穴あきミラーを用いる場合は、角膜62の頂点での反射を防ぐため、穴あきミラーと瞳とを共役関係にする。さらに、眼底61の照明については、リング状絞りの中心を100%透過とし、中心に対して周辺領域の透過率を例えば10%程度として、周辺領域によって眼底61の全体を照明してもよい。   The fundus illumination system 2 includes a second light source unit 21, a condenser lens L1, and a beam splitter BS1, and illuminates a predetermined area on the retina 61 of the eye 60 to be examined with a second light beam from the second light source unit. It is. The second light source unit 21 may use, for example, a laser element that emits a red light beam having a wavelength of 630 nm as the second wavelength, and acts as a point light source or a surface light source with respect to the fundus 61, thereby making the fundus 61 a red region. it can. The beam splitter BS1 reflects the light beam from the second light source unit 21 toward the eye 60 to be examined and transmits the light beam reflected and returned by the eye 60 to be examined. For illumination of the fundus 61, for example, illumination light in the observation region of the fundus 61 may be formed using a perforated mirror. When using a perforated mirror, the perforated mirror and the pupil are in a conjugate relationship to prevent reflection at the apex of the cornea 62. Further, regarding the illumination of the fundus 61, the center of the ring-shaped stop may be 100% transmitted, and the transmittance of the peripheral region with respect to the center may be about 10%, for example, and the entire fundus 61 may be illuminated by the peripheral region.

眼底観察系3は、眼底画像形成用光学系31、眼底画像受光部32(CCD)、並びに眼底画像表示部33を備える。眼底画像形成用光学系31は、例えばアフォーカルレンズL2、L3、補償光学系7、ビームスプリッタBS2、並びに集光レンズL9を備える。眼底画像形成用光学系31は、眼底61で反射した第2波長の光を、補償光学系7を介して眼底画像受光部32に導く。ビームスプリッタBS2は、例えば第2波長の光束を反射し、第1波長の光束を透過するダイクロイックミラーで構成されている。眼底画像受光部32は、眼底画像形成用光学系31で形成された眼底像を受光して、眼底画像表示部33に眼底像を表示させるもので、例えば第2波長の光(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。   The fundus oculi observation system 3 includes a fundus image forming optical system 31, a fundus image light receiving unit 32 (CCD), and a fundus image display unit 33. The fundus image forming optical system 31 includes, for example, afocal lenses L2 and L3, an compensating optical system 7, a beam splitter BS2, and a condenser lens L9. The fundus image forming optical system 31 guides the light of the second wavelength reflected by the fundus 61 to the fundus image light receiving unit 32 via the adaptive optical system 7. The beam splitter BS2 is formed of a dichroic mirror that reflects a light beam having a second wavelength and transmits a light beam having a first wavelength, for example. The fundus image light receiving unit 32 receives the fundus image formed by the fundus image forming optical system 31 and displays the fundus image on the fundus image display unit 33. For example, the fundus image light receiving unit 32 emits light of the second wavelength (red light). It can be formed of a light receiving element having sensitivity.

点像投影光学系4は、第1光源部41と集光レンズL8を備える。第1光源部41は、空間コヒーレンスが大きく、時間コヒーレンスが小さいものが望ましい。ここでは、一例として、第1光源部41として、スーパールミネッセンスダイオード(SLD)を採択しており、輝度の高い点光源を得ることができる。なお、第1光源部41は、SLDに限られるものではなく、例えば、空間コヒーレンス、時間コヒーレンスが大きいレーザー等であっても、回転拡散板等を挿入し、適度に時間コヒーレンスを下げることで、利用することができる。さらに、空間コヒーレンス、時間コヒーレンスが小さいLEDであっても、光量さえ十分であれば、例えば、光路の光源の位置にピンホール等を挿入することで、利用することができる。第1光源部41から発せられる照明用の光束の第1波長は、例えば赤外域の波長(例えば、780nm)とする。   The point image projection optical system 4 includes a first light source unit 41 and a condenser lens L8. The first light source unit 41 preferably has a large spatial coherence and a small temporal coherence. Here, as an example, a super luminescence diode (SLD) is adopted as the first light source unit 41, and a point light source with high luminance can be obtained. The first light source unit 41 is not limited to the SLD. For example, even with a laser having a large spatial coherence or temporal coherence, by inserting a rotating diffusion plate or the like and appropriately reducing the temporal coherence, Can be used. Furthermore, even an LED with small spatial coherence and temporal coherence can be used by inserting a pinhole or the like at the position of the light source in the optical path as long as the amount of light is sufficient. The first wavelength of the illumination light beam emitted from the first light source unit 41 is, for example, an infrared wavelength (for example, 780 nm).

点像受光光学系5は、例えば、リレーレンズL6、L7、ビームスプリッタBS3、反射光束(第1光束)の一部を少なくとも17本のビームに変換する変換部材であるハルトマン板51と、このハルトマン板51で変換された複数のビームを受光するための点像受光光学部52とを備えている。点像受光光学系5は、被検眼60の網膜61から反射して戻ってきた第1光束を受光して、点像受光光学部52に導くためのものである。ビームスプリッタBS3は、第1光源部41からの光束を反射し、被検眼60の網膜61から反射し、補償光学系7とリレーレンズL6、L7を経由して戻ってきた反射光束を透過する。ハルトマン板51は、反射光束を複数のビームに変換する波面変換部材で、例えば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。また、一般に、測定対象部(被測定眼60)について、被測定眼60の球面成分、3次の非点収差、ゼルニケの3次と4次の高次収差までも測定するには、被測定眼60を介した少なくとも17本のビームで測定する必要があることが知られている。   The point image receiving optical system 5 includes, for example, relay lenses L6 and L7, a beam splitter BS3, a Hartmann plate 51 that is a conversion member that converts a part of the reflected light beam (first light beam) into at least 17 beams, and the Hartmann And a point image receiving optical unit 52 for receiving a plurality of beams converted by the plate 51. The point image light receiving optical system 5 is for receiving the first light beam reflected and returned from the retina 61 of the eye 60 to be guided to the point image light receiving optical unit 52. The beam splitter BS3 reflects the light beam from the first light source unit 41, reflects from the retina 61 of the eye 60 to be inspected, and transmits the reflected light beam that has returned through the compensation optical system 7 and the relay lenses L6 and L7. The Hartmann plate 51 is a wavefront conversion member that converts a reflected light beam into a plurality of beams. For example, a plurality of micro Fresnel lenses arranged in a plane orthogonal to the optical axis can be used. In general, for the measurement target portion (eye to be measured 60), to measure the spherical component of the eye to be measured 60, third-order astigmatism, and third-order and fourth-order aberrations of Zernike, It is known that measurements need to be made with at least 17 beams through the eye 60.

図6は、点像受光光学系5に用いられる波面センサーの説明図である。ハルトマン板51に用いられるマイクロフレネルレンズは、光学素子であって、例えば、波長ごとの高さピッチの輪帯と、集光点と平行な出射に最適化されたブレーズとを備える。ここでのマイクロフレネルレンズは、例えば、半導体微細加工技術を応用した8レベルの光路長差を施したもので、高い集光率(例えば、98%)を達成している。眼底61からの反射光は、ハルトマン板51を介して点像受光光学部52上に集光する。ここでは、点像受光光学部52には、リードアウトノイズの少ないCCDが採用されているが、CCDとしては、例えば、一般的な低ノイズタイプ、測定用の2000x2000素子の冷却CCD等、適宜のタイプのものを適用することができる。波面収差は、点像受光光学部52における点像の移動距離(△x、△y)として現れる。   FIG. 6 is an explanatory diagram of a wavefront sensor used in the point image light receiving optical system 5. The micro Fresnel lens used for the Hartmann plate 51 is an optical element, and includes, for example, an annular zone having a height pitch for each wavelength and a blaze optimized for emission parallel to the focal point. The micro Fresnel lens here is, for example, an optical path length difference of 8 levels applying a semiconductor microfabrication technique, and achieves a high light collection rate (for example, 98%). The reflected light from the fundus 61 is collected on the point image receiving optical unit 52 via the Hartmann plate 51. Here, the point image receiving optical unit 52 employs a CCD with low lead-out noise. However, as the CCD, for example, a general low noise type, a cooling CCD of 2000 × 2000 elements for measurement, or the like can be used. A type of thing can be applied. The wavefront aberration appears as a point image moving distance (Δx, Δy) in the point image receiving optical unit 52.

好ましくは、点像投影光学系4と点像受光光学系5には、光路途中に挿入されたプリズム(図示せず)を設けて、プリズム位置を調整することにより、第1光源部41からの光束が被検眼60で集光するように構成すると良い。この場合、第1光源部41からの光束が集光する点で反射されたとして、その反射光による点像受光光学部52での信号ピークが最大となる関係を維持して、点像受光光学部52での信号ピークが高くなる方向にプリズム位置を調整する。   Preferably, the point image projection optical system 4 and the point image light receiving optical system 5 are provided with a prism (not shown) inserted in the middle of the optical path, and by adjusting the prism position, It is good to comprise so that a light beam may be condensed with the eye 60 to be examined. In this case, assuming that the light beam from the first light source unit 41 is reflected at the point where the light is focused, the relationship in which the signal peak at the point image receiving optical unit 52 due to the reflected light is maximized is maintained, and the point image receiving optical system is maintained. The prism position is adjusted in the direction in which the signal peak at the unit 52 increases.

補償光学系7は、測定光の収差を補償する波面収差補正光学素子としての可変形状ミラー71、72、リレーレンズL4、L5、光軸方向に移動して球面成分を補正する移動プリズム(図示せず)や光軸方向に移動して球面成分を補正する球面レンズL3を有している。補償光学系7は、眼底観察系3と点像受光光学系5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、補償光学系7は、第1光源部41から発せられた光束に対して、収差を補償し、収差補償された光束で被検眼60の眼底61上の微小領域を照明するようにしても良い。   The compensation optical system 7 includes deformable mirrors 71 and 72, relay lenses L4 and L5 as wavefront aberration correction optical elements that compensate the aberration of the measurement light, and a moving prism (not shown) that moves in the optical axis direction to correct the spherical component. Or a spherical lens L3 that moves in the optical axis direction to correct the spherical component. The compensating optical system 7 is disposed in the fundus oculi observation system 3 and the point image receiving optical system 5 and compensates for aberrations of reflected light flux that is reflected back from the eye 60 to be examined, for example. In addition, the compensation optical system 7 may compensate the aberration with respect to the light beam emitted from the first light source unit 41 and illuminate a minute region on the fundus 61 of the eye 60 to be examined with the light beam subjected to the aberration compensation. good.

可変形状ミラー71、72は、鏡の内部に備えられたアクチュエータによって鏡を変形させることで、光束の波面を変化させるもので、例えば一方の可変形状ミラー71は非点収差成分の波面補正を行ない、他方の可変形状ミラー72は非点収差成分を除く波面補正を行なう構成とするとよい。非点収差成分の波面補正を行なう可変形状ミラー71における、第2電極の構造としては、例えば図3(D)で示すような矩形の電極や、図3(E)に例示した短冊電極形が適宜選択できる。図3(D)の電極形状の場合には、製造が容易となり、図3(E)に例示した短冊電極形の場合には、適切な幅に形成することにより、製造に若干手間がかかるが補正に必要な曲率を形成することが容易となる。   The deformable mirrors 71 and 72 change the wavefront of the light beam by deforming the mirror by an actuator provided inside the mirror. For example, one of the deformable mirrors 71 corrects the wavefront of the astigmatism component. The other deformable mirror 72 is preferably configured to perform wavefront correction excluding astigmatism components. As the structure of the second electrode in the deformable mirror 71 for correcting the wavefront of the astigmatism component, for example, a rectangular electrode as shown in FIG. 3D or a strip electrode shape illustrated in FIG. It can be selected as appropriate. In the case of the electrode shape of FIG. 3 (D), the manufacture becomes easy, and in the case of the strip electrode shape illustrated in FIG. 3 (E), it takes a little time to manufacture by forming it in an appropriate width. It becomes easy to form a curvature necessary for correction.

非点収差の軸は、ステッピングモーターに取り付けた可変形状ミラー71(反射膜15)全体を光軸周りに、回動させることにより調整される。この回動角度は、ゼルニケ多項式Z(2,2)とZ(2,−2)のゼルニケ係数の大きさの比によって決定される。他方、非点収差成分を除く波面補正を行なう可変形状ミラー72では、例えば図2に示す蜂の巣状に多数の電極を設けるとよい。可変形状ミラー71、72には、例えば静電容量で変形させる形式や圧電素子を用いて変形させる形式がある。   The axis of astigmatism is adjusted by rotating the entire deformable mirror 71 (reflection film 15) attached to the stepping motor around the optical axis. This rotation angle is determined by the ratio of the Zernike coefficients of the Zernike polynomials Z (2,2) and Z (2, -2). On the other hand, in the deformable mirror 72 that performs wavefront correction excluding the astigmatism component, for example, a number of electrodes may be provided in a honeycomb shape shown in FIG. The deformable mirrors 71 and 72 include, for example, a form that is deformed by electrostatic capacity and a form that is deformed using a piezoelectric element.

なお、可変形状ミラー71、72の機能は測定光の収差を補償する適応光学系(Adaptive Optics)として用いられる他の素子で置換することができ、例えば液晶のような空間光変調器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、可変形状ミラーと同様に反射させて使用する。なお、空間光変調器を用いる場合は、光路の途中で偏光子が必要な場合がある。また、可変形状ミラーや空間光変調器では、反射型光学系の他に透過型光学系を用いても良い。   The function of the deformable mirrors 71 and 72 can be replaced by another element used as an adaptive optical system (Adaptive Optics) for compensating the aberration of the measurement light. For example, a spatial light modulator such as a liquid crystal is used. Can do. The liquid crystal spatial light modulator modulates the phase by utilizing the light distribution of the liquid crystal, and is used after being reflected in the same manner as the deformable mirror. In addition, when using a spatial light modulator, a polarizer may be needed in the middle of an optical path. In the deformable mirror and the spatial light modulator, a transmissive optical system may be used in addition to the reflective optical system.

次に、コンピュータ8の各構成要素について説明する。収差測定部81は、点像受光光学部52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。点像受光光学部52からの出力は、眼底(網膜)61からの反射光であり、眼光学系が不完全であるため収差を含み、平面波にならない。そして、収差を含む光をハルトマン板51のマイクロレンズで集光すると、集光点が変位する。この変位点を点像受光光学部52で撮影し、収差測定部81により変位量(Δx,Δy)を測定する。なお、収差測定部81は、点像受光光学部52からの出力信号以外にも、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取って、光学特性を求めても良い。   Next, each component of the computer 8 will be described. The aberration measuring unit 81 obtains optical characteristics including high-order aberrations of the eye 60 based on the output from the point image light receiving optical unit 52. The output from the point image light receiving optical unit 52 is reflected light from the fundus (retina) 61 and includes an aberration because the eye optical system is incomplete, and does not become a plane wave. When the light including aberration is condensed by the micro lens of the Hartmann plate 51, the condensing point is displaced. The displacement point is photographed by the point image receiving optical unit 52, and the displacement amount (Δx, Δy) is measured by the aberration measuring unit 81. In addition to the output signal from the point image receiving optical unit 52, the aberration measuring unit 81 may receive wavefront measurement data indicating at least the wavefront aberration of the eye 60 to obtain optical characteristics.

画像データ形成部82は、波面収差等の光学特性に基づき被検眼60の見え具合のシミュレーションを行ない、被検眼60の見え具合に関するシミュレーション画像データ又は見え具合を示すMTF等の被検眼データを算出する。   The image data forming unit 82 performs a simulation of the appearance of the eye 60 based on optical characteristics such as wavefront aberration, and calculates simulation image data related to the appearance of the eye 60 or eye data such as MTF indicating the appearance. .

補償量決定部83は、電圧変化テンプレート選択部85で選択された電圧変化テンプレートを用いて、可変形状ミラー71の担当する非点収差成分の波面補正量と、可変形状ミラー72に対して分配する非点収差成分を除く補正量を決定して、各可変形状ミラー71、72に対する補正量を操作制御部9に出力する。補償量決定部83は、収差測定部81により測定された変位量(Δx,Δy)から、収差Zをゼルニケ(Zernike)多項式に変換し、ゼルニケ多項式に重み(a,b,c,…)をつける。
Z=aZernike(1,1)+bZernike(1,-1)+cZernike(2,0)+… … (1)
操作制御部9は、また、可変形状ミラー71に対しては、回転角度も決定しステッピングモーターの制御も行う。
The compensation amount determining unit 83 uses the voltage change template selected by the voltage change template selection unit 85 to distribute the wavefront correction amount of the astigmatism component handled by the deformable mirror 71 and the deformable mirror 72. The correction amount excluding the astigmatism component is determined, and the correction amounts for the deformable mirrors 71 and 72 are output to the operation control unit 9. The compensation amount determining unit 83 converts the aberration Z into a Zernike polynomial from the displacement (Δx, Δy) measured by the aberration measuring unit 81, and assigns weights (a, b, c,...) To the Zernike polynomial. Put on.
Z = aZernike (1,1) + bZernike (1, -1) + cZernike (2,0) + ... (1)
The operation control unit 9 also determines the rotation angle for the deformable mirror 71 and controls the stepping motor.

各ゼルニケ多項式で表した収差を補正する為に、可変形状ミラー72の各電極へ印加する電圧は、例えば電圧変化テンプレートDB6にデーターベースとして保有される。補償量決定部83は、電圧変化テンプレートDB6を参照して可変形状ミラー72の各電極へ印加する電圧を決定して、操作制御部9に補正信号を送る。そして、補償量決定部83は、収差が閾値(例えばRMS0.1μm)以下となるまで、被検眼60の収差の測定と可変形状ミラー72の変形による収差補正を逐次繰り返す構成とするとよい。   In order to correct the aberration expressed by each Zernike polynomial, a voltage applied to each electrode of the deformable mirror 72 is held as a database in, for example, the voltage change template DB6. The compensation amount determination unit 83 determines a voltage to be applied to each electrode of the deformable mirror 72 with reference to the voltage change template DB 6 and sends a correction signal to the operation control unit 9. The compensation amount determining unit 83 is preferably configured to sequentially repeat the measurement of the aberration of the eye 60 and the correction of the aberration by the deformation of the deformable mirror 72 until the aberration is equal to or less than a threshold value (for example, RMS 0.1 μm).

好ましくは、補償量決定部83は、複数の電圧変化テンプレートに対して求められたシミュレーション画像データ又は被検眼特性データに基づき、眼底画像の質を評価する為の評価データを算出し、評価データに基づいて可変形状ミラー71、72の適正な補正量を決定すると良い。評価データとしては、例えばシミュレーション画像と所定のパターンテンプレートのマッチング度合いを示す値や、MTF(ModulationTransfer Function)を用いることができる。ここで、MTFは、空間周波数の伝達特性を示す指標であって、光学系の性能を表現するために広く使われている。このMTFは、例えば、1度当たり、0〜100本の正弦波状の濃淡格子に対しての伝達特性を求めることで見え方を予測することが可能である。   Preferably, the compensation amount determining unit 83 calculates evaluation data for evaluating the quality of the fundus image based on the simulation image data or the eye characteristic data to be examined for a plurality of voltage change templates, and the evaluation data Based on this, an appropriate correction amount for the deformable mirrors 71 and 72 may be determined. As the evaluation data, for example, a value indicating the degree of matching between a simulation image and a predetermined pattern template or MTF (Modulation Transfer Function) can be used. Here, the MTF is an index indicating the transfer characteristic of the spatial frequency, and is widely used to express the performance of the optical system. For example, the MTF can be predicted in appearance by obtaining transfer characteristics for 0 to 100 sinusoidal gray gratings per degree.

電圧変化テンプレート選択部85は、電圧変化テンプレートDB6に記憶されている電圧変化テンプレートを選択する。選択は、例えばオペレータの指定や、被検眼60の波面収差等の光学特性に基づき、コンピュータ8が予め定められた選択規範に基づいて指定するように構成しても良い。電圧変化テンプレートDB6には、同心円テンプレート64、対称テンプレート66、非対称テンプレート68が記憶されている。同心円テンプレート64は、可変形状ミラー72の中心付近に位置する素子の方が周辺に位置する素子と比較して、画質に影響しやすい性質に対処して、同心円テンプレート64では内側の電圧変化を大きく設定しておくのがよい。対称テンプレート66では、可変形状ミラー72の中心点に対して対称な電圧変化の値を設定しておくことができる。非対称テンプレート68では、中心又は軸に対して非対称な適宜の電圧変化の値を設定する。表示部86は、CRTや液晶表示装置のようなマンマシン・インタフェースである。   The voltage change template selection unit 85 selects a voltage change template stored in the voltage change template DB 6. The selection may be configured such that the computer 8 designates based on a predetermined selection criterion based on, for example, an operator's designation and optical characteristics such as wavefront aberration of the eye 60 to be examined. The voltage change template DB 6 stores a concentric circle template 64, a symmetric template 66, and an asymmetric template 68. The concentric circle template 64 copes with the property that the element located near the center of the deformable mirror 72 is more susceptible to the image quality than the element located near the center, and the concentric circle template 64 greatly increases the inner voltage change. It is good to set. In the symmetric template 66, a voltage change value that is symmetric with respect to the center point of the deformable mirror 72 can be set. The asymmetric template 68 sets an appropriate voltage change value that is asymmetric with respect to the center or axis. The display unit 86 is a man-machine interface such as a CRT or a liquid crystal display device.

操作制御部9は、補償量決定部83からの出力に基づいて可変形状ミラー71、72を変形させる。また操作制御部9は、コンピュータ8からの出力に基づき、レンズL3を光軸方向に移動させる。なお、眼底観察装置には、更にアライメント系(図示せず)と固視系(図示せず)を設けると良い。アライメント系は、プラチドリングのような適宜のパターンを照明して、被測定眼60の前眼部又は角膜62から反射して戻ってくる光束をアライメント受光部に導くもので、前眼部を用いて瞳と光軸とを一致させる。固視系は、被測定眼60の固視や雲霧をさせめ為の視標を投影する光路を含んでいる。   The operation control unit 9 deforms the deformable mirrors 71 and 72 based on the output from the compensation amount determination unit 83. Further, the operation control unit 9 moves the lens L3 in the optical axis direction based on the output from the computer 8. The fundus oculi observation device may be further provided with an alignment system (not shown) and a fixation system (not shown). The alignment system illuminates an appropriate pattern such as a placido ring and guides the light beam reflected and returned from the anterior eye portion of the eye 60 or the cornea 62 to the alignment light receiving portion. To match the pupil and the optical axis. The fixation system includes an optical path for projecting a visual target for causing fixation or clouding of the eye 60 to be measured.

(共役関係)
被測定眼60の眼底61は、第1光源部41、点像受光光学部52と略共役の関係が成立する配置となっている。可変形状ミラー71、72の表面は、被測定眼60の眼底61(又は瞳)並びにハルトマン板51と略共役の関係が成立する配置となっている。
(Conjugate relationship)
The fundus 61 of the eye 60 to be measured is arranged to have a substantially conjugate relationship with the first light source unit 41 and the point image light receiving optical unit 52. The surfaces of the deformable mirrors 71 and 72 are arranged to have a substantially conjugate relationship with the fundus 61 (or pupil) of the eye 60 to be measured and the Hartmann plate 51.

(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c 2j−iを算出する方法について説明する。ゼルニケ係数c 2j−iは、例えば、ハルトマン板などの変化部材を介して点像受光光学部52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。
(Zernike analysis)
Next, Zernike analysis will be described. A method for calculating the Zernike coefficients c i 2j-i from a generally known Zernike polynomial will be described. The Zernike coefficient c i 2j−i is important for grasping the optical characteristics of the eye 60 based on the tilt angle of the light beam obtained by the point image receiving optical unit 52 via a changing member such as a Hartmann plate, for example. It is a parameter.

被検眼60の波面収差W(X,Y)は、ゼルニケ係数c 2j−i、ゼルニケ多項式Z 2j−iを用いて次式で表される。

Figure 2006081841
ただし、(X,Y)はハルトマン板の縦横の座標である。 The wavefront aberration W (X, Y) of the eye 60 to be examined is expressed by the following equation using the Zernike coefficient c i 2j−i and the Zernike polynomial Z i 2j−i .
Figure 2006081841
However, (X, Y) are the vertical and horizontal coordinates of the Hartmann plate.

また、波面収差W(X,Y)は、点像受光光学部52の縦横の座標を(x、y)、ハルトマン板と点像受光光学部52の距離をf、点像受光光学部52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。

Figure 2006081841
ここで、ゼルニケ多項式Z 2j−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)。
Figure 2006081841
m>0 sin
m≦0 cos
Figure 2006081841
The wavefront aberration W (X, Y) is expressed by the vertical and horizontal coordinates of the point image receiving optical unit 52 (x, y), the distance between the Hartmann plate and the point image receiving optical unit 52 f, and the point image receiving optical unit 52. When the movement distance of the received point image is (Δx, Δy), the following relationship is established.
Figure 2006081841
Here, the Zernike polynomial Z i 2j−i is expressed by the following formula (for more specific formula, see, for example, JP-A-2002-209854).
Figure 2006081841
m> 0 sin
m ≦ 0 cos
Figure 2006081841

なお、ゼルニケ係数c 2j−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。

Figure 2006081841
ただし、W(X、Y):波面収差、(X、Y):ハルトマン板座標、(△x、△y):点像受光光学部52で受光される点像の移動距離、f:ハルトマン板と点像受光光学部52との距離。 The Zernike coefficient c i 2j−i can be obtained with a specific value by minimizing the square error represented by the following equation.
Figure 2006081841
Where W (X, Y): wavefront aberration, (X, Y): Hartmann plate coordinates, (Δx, Δy): movement distance of the point image received by the point image receiving optical unit 52, f: Hartmann plate And the point image receiving optical unit 52.

コンピュータ8は、ゼルニケ係数c 2j−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8は、ゼルニケ係数c 2j−iを用いて次式により収差量RMS 2j−iを算出する。

Figure 2006081841
The computer 8 calculates the Zernike coefficients c i 2j-i and uses them to obtain eye optical characteristics such as spherical aberration, coma aberration, and astigmatism. Further, the computer 8 calculates the aberration amount RMS i 2j-i by the following equation using the Zernike coefficient c i 2j-i .
Figure 2006081841

(フローチャート)
図7は、本発明の第1の実施の形態における眼底観察のフローチャートである。まず、眼底観察装置は、被検眼60のアライメントをして、眼底観察装置の光軸と瞳62、眼底61とを一致させる(S102)。そして、コンピュータ8の収差測定部81は、黄斑を原点として、第1光源部41からの光軸が眼底61にあたる位置を(Xre、Yre)とする(S104)。コンピュータ8は、例えば、眼底画像受光部32から眼底画像を取得し、画像処理により黄斑の位置及び光軸が眼底61にあたる位置を検出することができる。黄斑の位置は、例えば、予め黄斑のテンプレートを作成して、コンピュータ8のメモリ(図示せず)に記憶しておき、正規化相関法を用いて検出することができる。また、コンピュータ8は、取得した画像を表示部86に表示し、眼底観察装置の操作者により黄斑の位置及び光軸が眼底61にあたる位置をポインティングデバイス等の適宜の入力部から入力するようにしてもよい。
(flowchart)
FIG. 7 is a flowchart of fundus observation in the first embodiment of the present invention. First, the fundus oculi observation device aligns the eye 60 to be examined so that the optical axis of the fundus oculi observation device coincides with the pupil 62 and the fundus oculi 61 (S102). Then, the aberration measuring unit 81 of the computer 8 sets (Xre, Yre) the position where the optical axis from the first light source unit 41 hits the fundus 61 with the macula as the origin (S104). For example, the computer 8 can acquire a fundus image from the fundus image light receiving unit 32 and detect the position of the macula and the position where the optical axis corresponds to the fundus 61 by image processing. The position of the macular can be detected using a normalized correlation method, for example, by creating a macular template in advance and storing it in a memory (not shown) of the computer 8. Further, the computer 8 displays the acquired image on the display unit 86, and the operator of the fundus oculi observation device inputs the position of the macula and the position where the optical axis corresponds to the fundus 61 from an appropriate input unit such as a pointing device. Also good.

次に、収差測定部81は、点像受光光学部52からの信号に基づき被検眼60の波面収差を測定する(S108)。補償量決定部83は、測定した収差をゼルニケ多項式に変換する(S110)。補償量決定部83は、2個の可変形状ミラー71、72に対して分配する補正量を決定する(S112)。そして、補償量決定部83は、分配される収差に応じて、補正対象となる可変形状ミラー71、72を決定する(S114)。即ち、一方の可変形状ミラー71で非点収差成分を補正し、他方の可変形状ミラー72でコマ収差、球面収差などの非点収差成分以外の収差を補正する。   Next, the aberration measuring unit 81 measures the wavefront aberration of the eye 60 based on the signal from the point image receiving optical unit 52 (S108). The compensation amount determination unit 83 converts the measured aberration into a Zernike polynomial (S110). The compensation amount determination unit 83 determines a correction amount to be distributed to the two deformable mirrors 71 and 72 (S112). Then, the compensation amount determination unit 83 determines the deformable mirrors 71 and 72 to be corrected according to the distributed aberration (S114). That is, one deformable mirror 71 corrects astigmatism components, and the other deformable mirror 72 corrects aberrations other than astigmatism components such as coma and spherical aberration.

続いて、補償量決定部83は、電圧変化テンプレート選択部85で選択された電圧変化テンプレートを用いて、対象とする可変形状ミラー71、72に対する補正信号に変換する(S116)。そして、コンピュータ8は、全ての可変形状ミラー71、72の素子に対して、補正信号を算出したか判断する(S118)。S118でNoの場合は、補正対象とする可変形状ミラーを変更して、S116に戻す(S120)。S118でYesの場合は、補償量決定部83はS116で変換された補正信号を操作制御部9に出力し、操作制御部9は印加電圧信号を可変形状ミラー71、72に出力する(S122)。すると、可変形状ミラー71、72の各素子は、印加電圧信号に応じて変位して、反射ミラーが変形するとともに、ステッピングモーターの制御により、可変形状ミラー71の軸が適切な角度に調整もなされる(S124)。   Subsequently, the compensation amount determination unit 83 converts the voltage change template selected by the voltage change template selection unit 85 into a correction signal for the target deformable mirrors 71 and 72 (S116). The computer 8 determines whether correction signals have been calculated for all the deformable mirrors 71 and 72 (S118). In the case of No in S118, the deformable mirror to be corrected is changed and returned to S116 (S120). In the case of Yes in S118, the compensation amount determining unit 83 outputs the correction signal converted in S116 to the operation control unit 9, and the operation control unit 9 outputs the applied voltage signal to the deformable mirrors 71 and 72 (S122). . Then, each element of the deformable mirrors 71 and 72 is displaced according to the applied voltage signal, the reflecting mirror is deformed, and the axis of the deformable mirror 71 is adjusted to an appropriate angle by the control of the stepping motor. (S124).

コンピュータ8は、収差測定部81を用いて、点像受光光学部52からの信号に基づき被検眼60の波面収差を測定する(S126)。コンピュータ8は、測定した収差が予め定められた閾値より小さいか判断する(S128)。S128でYesの場合は、補償量決定部83はS110に戻る。S128でNoの場合は、処理を終了する。   The computer 8 uses the aberration measuring unit 81 to measure the wavefront aberration of the eye 60 based on the signal from the point image receiving optical unit 52 (S126). The computer 8 determines whether the measured aberration is smaller than a predetermined threshold (S128). In the case of Yes in S128, the compensation amount determination unit 83 returns to S110. If No in S128, the process ends.

本発明の眼底観察装置・システムは、その各手順をコンピュータに実行させるための眼底観察プログラム、眼底観察プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、眼底観察プログラムを含みコンピュータの内部メモリにロード可能なプログラム製品、そのプログラムを含むサーバ等のコンピュータ、等により提供されることができる。   The fundus oculi observation device / system of the present invention includes a fundus oculi observation program for causing a computer to execute each procedure, a computer-readable recording medium recording the fundus oculi observation program, and a fundus observation program that can be loaded into an internal memory of the computer. The program product can be provided by a computer such as a server including the program.

なお、被検眼60の光学特性は、点像受光光学系5で得られた前眼像や眼底像を用いて収差測定部81により求めているが、本発明はこれに限定されるものでなく、適宜の光学系、装置からの波面収差を含む波面測定データにより求めるように構成することができる。また、本発明の実施例1、2において可変形状ミラー71、72がミラー面を対向して2個配置される場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、3個以上の可変形状ミラーを用いても良い。   The optical characteristics of the eye 60 to be examined are obtained by the aberration measuring unit 81 using the anterior eye image and the fundus image obtained by the point image receiving optical system 5, but the present invention is not limited to this. Further, it can be configured so as to be obtained from wavefront measurement data including wavefront aberration from an appropriate optical system and apparatus. In the first and second embodiments of the present invention, two deformable mirrors 71 and 72 are disposed with the mirror surfaces facing each other. However, the present invention is not limited to this, and three or more mirrors are provided. These deformable mirrors may be used.

静電型可変形状ミラーの一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of an electrostatic variable shape mirror. 非点収差成分を除く波面補正を行なう可変形状ミラーの電極配列の一例を説明する平面図である。It is a top view explaining an example of the electrode arrangement | sequence of a deformable mirror which performs the wavefront correction | amendment except an astigmatism component. 非点収差(シリンダー)成分の波面補正を行なうのに適する可変形状ミラーの電極配列の一例の説明図である。It is explanatory drawing of an example of the electrode arrangement | sequence of a deformable mirror suitable for performing the wavefront correction | amendment of an astigmatism (cylinder) component. シリンダー成分の波面補正用可変形状ミラーの回動を行う回動部の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the rotation part which rotates the variable shape mirror for wavefront correction of a cylinder component. 本発明にかかる眼底観察装置の全体の一例を説明する構成ブロック図である。1 is a configuration block diagram illustrating an example of an entire fundus oculi observation device according to the present invention. 波面センサーの説明図である。It is explanatory drawing of a wavefront sensor. 本発明における眼底観察のフローチャートである。It is a flowchart of fundus observation in the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

2 眼底照明系(第2照明光学系)
3 眼底観察系
31 眼底画像形成用光学系
32 眼底画像受光部(CCD)
33 眼底画像表示部
4 点像投影光学系
41 第1光源部
5 点像受光光学系
51 ハルトマン板
52 点像受光光学部
6 電圧変化テンプレートDB(データベース)
60 被検眼(対象物)
61 網膜(眼底)
62 角膜(前眼部)
7 補償光学部
71、72 可変形状ミラー(波面収差補正光学素子)
8 コンピュータ
81 収差測定部
82 画像データ形成部
83 補償量決定部
85 電圧変化テンプレート選択部
86 表示部
9 操作制御部
BS ビームスプリッタ
L1〜L9 レンズ
2 Fundus illumination system (second illumination optical system)
3 Fundus observation system 31 Fundus image forming optical system 32 Fundus image light receiving unit (CCD)
33 Fundus image display unit 4 Point image projection optical system 41 First light source unit 5 Point image receiving optical system 51 Hartmann plate 52 Point image receiving optical unit 6 Voltage change template DB (database)
60 Eye to be examined (object)
61 Retina (fundus)
62 Cornea (Anterior Eye)
7 Compensating optics 71, 72 Deformable mirror (wavefront aberration correcting optical element)
8 Computer 81 Aberration Measurement Unit 82 Image Data Formation Unit 83 Compensation Amount Determination Unit 85 Voltage Change Template Selection Unit 86 Display Unit 9 Operation Control Unit BS Beam Splitters L1 to L9 Lens

Claims (5)

対象物からの光束を受光して、波面収差を測定する波面収差測定部と;
前記対象物からの光束を少なくとも2つの波面収差補正光学素子を介して受光し、前記対象物の画像を形成する画像形成光学系と;
前記波面収差測定部で測定した波面収差に基づき前記波面収差補正光学素子の収差補正量を制御する制御部と;
を備える画像形成装置であって、
前記波面収差補正光学素子の少なくとも一個は非点収差の波面補正を行うとともに、光軸周りに回動自在に形成され、他の前記波面収差補正光学素子は非点収差成分を除く波面補正を行なうように形成されていることを特徴とする画像形成装置。
A wavefront aberration measuring unit that receives a light beam from an object and measures wavefront aberration;
An image forming optical system that receives a light beam from the object via at least two wavefront aberration correction optical elements and forms an image of the object;
A control unit for controlling an aberration correction amount of the wavefront aberration correcting optical element based on the wavefront aberration measured by the wavefront aberration measuring unit;
An image forming apparatus comprising:
At least one of the wavefront aberration correcting optical elements performs astigmatism wavefront correction and is formed to be rotatable around the optical axis, and the other wavefront aberration correcting optical elements perform wavefront correction excluding astigmatism components. An image forming apparatus formed as described above.
前記対象物は、被検眼眼底であり;
さらに、前記被検眼眼底を照明する照明光学系を備え;
前記画像形成光学系は、前記被検眼眼底の画像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に記載の画像形成装置。
The object is the fundus of the eye to be examined;
An illumination optical system for illuminating the fundus of the eye to be examined;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming optical system is configured to form an image of the fundus of the eye to be examined.
前記波面収差補正光学素子は可変形状ミラーで構成され;
当該可変形状ミラーの可変形状ミラー側に設けた第1の電極と、当該第1の電極と対向する側に設けた第2電極との一対の電極を形成し、前記第1の電極と第2の電極に印加される電圧により、前記波面収差補正光学素子の形状が可変となるように構成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
The wavefront aberration correcting optical element comprises a deformable mirror;
A pair of electrodes, a first electrode provided on the deformable mirror side of the deformable mirror and a second electrode provided on the side facing the first electrode, is formed, and the first electrode and the second electrode The image forming apparatus according to claim 1, wherein the wavefront aberration correcting optical element is configured to be variable in shape according to a voltage applied to the electrode.
被検眼からの光束を受け取る受光光学系、又は当該被検眼へ光束を照射する照明光学系の、少なくとも一方の光学系の光束の通過光路中に、配置される可変形状ミラーと;
前記光束波面の収差補正に必要な前記可変形状ミラーの制御量を演算する制御演算部とを備える波面補正光学装置において;
非点収差成分の波面補正を行なう可変形状ミラーは、可変形状ミラー側に設けた第1の電極と、当該第1の電極と対向する側に設けた第2電極との一対の電極を形成し、前記第1の電極と第2の電極に印加される電圧により、前記波面収差補正光学素子の形状が可変となるように構成されると共に、光軸周りに可変形状ミラーを回動自在に回動させる可変形状ミラー回動部を含むように構成されていることを特徴とする波面補正光学装置。
A variable shape mirror disposed in a light path of a light beam of at least one optical system of a light receiving optical system that receives a light beam from the eye to be examined or an illumination optical system that irradiates the light beam to the eye to be examined;
A wavefront correction optical apparatus comprising: a control calculation unit that calculates a control amount of the deformable mirror necessary for correcting the aberration of the light flux wavefront;
The deformable mirror that performs wavefront correction of the astigmatism component forms a pair of electrodes, a first electrode provided on the deformable mirror side and a second electrode provided on the side facing the first electrode. The wavefront aberration correcting optical element is configured to be variable in shape by the voltages applied to the first electrode and the second electrode, and the deformable mirror is rotated around the optical axis. 1. A wavefront correcting optical apparatus comprising: a deformable mirror rotating unit to be moved.
前記非点収差成分の波面補正を行なう可変形状ミラーは、短冊状の電極形状を有すると共に、各短冊電極の中心付近の幅を縁近傍に比較して狭く形成し、又は各短冊電極を等しい幅で形成したことを特徴とする請求項4記載の波面補正光学装置。   The deformable mirror that performs wavefront correction of the astigmatism component has a strip-like electrode shape, and the width near the center of each strip electrode is narrower than the vicinity of the edge, or each strip electrode has an equal width. 5. The wavefront correcting optical apparatus according to claim 4, wherein
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018528830A (en) * 2015-09-11 2018-10-04 サイモン フレーザー ユニバーシティーSimon Fraser University Coherence gate wavefront sensorless adaptive optics multi-photon microscopy and related systems and methods

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