JP4509591B2 - Image forming apparatus with aberration correction function - Google Patents

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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、被検眼の眼底像の記録を行なう眼底カメラ、夜間の天体を観測する天体望遠鏡等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等の対象物の収差を補償して、鮮明な対象物像を得る収差補正機能付き画像形成装置に関する。   The present invention provides an image forming apparatus suitable for use in an optical characteristic measuring apparatus that measures eye refractive power and corneal wavefront aberration, a fundus camera that records a fundus image of a subject's eye, an astronomical telescope that observes night-time astronomical objects, and the like. In particular, the present invention relates to an image forming apparatus with an aberration correction function that compensates for the measured aberration of an object such as an eye to obtain a clear object image.

画像形成装置の用途として、例えば眼底カメラ等の眼底観察装置がある。眼底カメラでは、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(Deformable Mirror)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。   As an application of the image forming apparatus, for example, there is a fundus oculi observation device such as a fundus camera. With a fundus camera, a fundus image is taken, and an ophthalmologist or an optometrist examines the condition of the retina and fundus bleeding. 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, a deformable mirror using a piezoelectric effect as shown in Patent Documents 1 and 2, for example, 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出来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 refraction power interval of the cylinder lens is limited to a certain interval (for example, 3D (diopter) interval), and a clear fundus image with sufficiently corrected aberration cannot be obtained with the refraction factor of the certain interval. There was a problem.

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、眼底等の収差を含んだ対象物からの反射光を充分に補正できる収差補正機能付き画像形成装置を提供することである。本発明の第2の目的は、眼底画像等の対象物の画質を向上させるための、波面収差補正素子の補正量調整の態様が簡便に選択できる収差補正機能付き画像形成装置を提供することである。   The present invention solves the above-described problems, and a first object is to sufficiently reflect light from an object including aberrations such as the fundus, even when a wavefront aberration correction element that limits the aberrations that can be corrected is used. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus with an aberration correction function that can be corrected easily. A second object of the present invention is to provide an image forming apparatus with an aberration correction function that can easily select a correction amount adjustment mode of a wavefront aberration correction element for improving the image quality of an object such as a fundus image. is there.

前記第1の目的を達成する本発明の収差補正機能付き画像形成装置は、例えば図1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からの光束に対して単一の波面収差補正光学素子71を少なくとも2回作用させて受光し、対象物60の画像を形成する画像形成光学系3と、前記波面収差測定部で測定した波面収差に基づき、波面収差補正光学素子71の収差補正量を制御する制御部(83、85、9)とを備えている。観測光束は、例えば夜空の天体のように、対象物が自ら発光する場合には、対象物の発光光であり、例えば眼底のように、対象物が自らは発光しない場合には、対象物からの反射光である。   The image forming apparatus with an aberration correction function of the present invention that achieves the first object, for example, as shown in FIG. 1, receives a light beam from an object 60 and measures a wavefront aberration measurement unit (5, 81), the image forming optical system 3 that forms the image of the object 60 by receiving at least two times the single wavefront aberration correcting optical element 71 to act on the light flux from the object 60, and the wavefront aberration. And a control unit (83, 85, 9) for controlling the aberration correction amount of the wavefront aberration correcting optical element 71 based on the wavefront aberration measured by the measuring unit. The observation light flux is the light emitted from the object when the object itself emits light, such as a night sky celestial body, and from the object when the object does not emit light itself, such as the fundus. Reflected light.

このように構成された装置において、波面収差測定部は対象物60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、対象物60からの光束に対して単一の波面収差補正光学素子71を少なくとも2回作用させて受光して観察する。ここで、作用とは、対象物からの光束が波面収差補正光学素子71を反射する場合を言う。そして、制御部によって波面収差測定部で測定した波面収差に基づき波面収差補正光学素子の収差補正量が制御され波面に生ずる収差が補正できる。   In the apparatus configured as described above, the wavefront aberration measuring unit receives the reflected light reflected from the object 60 and measures the wavefront aberration. The image forming optical system 3 receives and observes the light beam from the object 60 by causing the single wavefront aberration correcting optical element 71 to act at least twice. Here, the action means a case where the light beam from the object reflects the wavefront aberration correcting optical element 71. Then, the control unit controls the aberration correction amount of the wavefront aberration correcting optical element based on the wavefront aberration measured by the wavefront aberration measuring unit, so that the aberration generated in the wavefront can be corrected.

本発明の収差補正機能付き画像形成装置において、好ましくは、対象物60は、被検眼60の眼底61であり、さらに被検眼60の眼底61を照明する照明光学系2を備え、前記波面収差測定部は、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し、画像形成光学系3は、被検眼60の眼底61の画像を形成するように構成されているとよい。対象物が眼底の場合には、観測光束を外部から照射する必要があるため、照明光学系2が設けられている。   In the image forming apparatus with an aberration correction function of the present invention, preferably, the object 60 is a fundus 61 of the eye 60 to be examined, and further includes the illumination optical system 2 that illuminates the fundus 61 of the eye 60 to be examined, and the wavefront aberration measurement is performed. The unit may receive reflected light reflected from the fundus 61 and measure the wavefront aberration, and the image forming optical system 3 may be configured to form an image of the fundus 61 of the eye 60 to be examined. When the object is the fundus, the illumination optical system 2 is provided because it is necessary to irradiate the observation light beam from the outside.

本発明の収差補正機能付き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は、可変形状ミラーで構成されているとよい。可変形状ミラーは、例えば多数の素子が細分化されて配置されているので、個別素子の制御量を適切に調整することで、波面に生ずる微細な収差も補正できる。好ましくは、波面収差補正光学素子71で一回目の作用を受けた光束を、再び波面収差補正光学素子71側に反射させる再帰光学系72を有すると良い。   In the image forming apparatus with an aberration correction function of the present invention, the wavefront aberration correction optical element 71 is preferably composed of a deformable mirror. Since the deformable mirror has a large number of subdivided elements, for example, fine aberrations occurring in the wavefront can be corrected by appropriately adjusting the control amount of the individual elements. Preferably, it is preferable to have a recursive optical system 72 that reflects the light beam subjected to the first action by the wavefront aberration correcting optical element 71 to the wavefront aberration correcting optical element 71 side again.

本発明の収差補正機能付き画像形成装置において、例えば図23〜図25に示すように、好ましくは、再帰光学系72は、可変形状ミラー71から最初に反射した光束を再び、可変形状ミラー71に向けて戻すものであって、可変形状ミラー71が被検眼瞳と略共役関係となるように構成されているとよい。   In the image forming apparatus with an aberration correction function of the present invention, for example, as shown in FIGS. 23 to 25, preferably, the recursive optical system 72 again causes the light beam first reflected from the deformable mirror 71 to be transferred again to the deformable mirror 71. It is preferable that the deformable mirror 71 is configured so as to be substantially conjugate with the eye to be examined.

本発明の収差補正機能付き画像形成装置において、例えば図23に示すように、好ましくは、再帰光学系72は、可変形状ミラー71から最初に反射した光束を再び、可変形状ミラー71に向けて戻すものであって、再帰された光束は可変形状ミラー71上で正立像として再び最初の反射位置で形成するように構成されているとよい。例えば、再帰光学系72と可変形状ミラー71との間に2個のレンズ(L11、L12)を設けると良い。   In the image forming apparatus with an aberration correction function of the present invention, for example, as shown in FIG. 23, the recursive optical system 72 preferably returns the light beam first reflected from the deformable mirror 71 toward the deformable mirror 71 again. It is preferable that the recursed light beam is formed again on the deformable mirror 71 as an erect image at the first reflection position. For example, two lenses (L11, L12) may be provided between the recursive optical system 72 and the deformable mirror 71.

本発明の収差補正機能付き画像形成装置において、好ましくは、波面収差測定部(5、81)は、被検眼の瞳と略共役位置にハルトマン光学素子51を配置し、ハルトマン光学素子51の略焦点位置に受光部52が配置されているとよい。ここで、受光部52は、被検眼60の眼底61と略共役位置に配置されている。   In the image forming apparatus with an aberration correction function of the present invention, preferably, the wavefront aberration measuring unit (5, 81) arranges the Hartmann optical element 51 at a position substantially conjugate with the pupil of the eye to be examined. It is preferable that the light receiving unit 52 is disposed at the position. Here, the light receiving unit 52 is disposed at a position substantially conjugate with the fundus 61 of the eye 60 to be examined.

前記第1の目的を達成する本発明の収差補正機能付き画像形成方法は、例えば図1、図8、図9に示すように、対象物60からの光束を受光して、波面収差測定部(5、81)により波面収差を測定するステップ(S106)と、対象物60からの光束に対して単一の波面収差補正光学素子71を少なくとも2回作用させる波面補正ステップ(S114)と、波面補正ステップで補正された対象物60からの光束を、画像形成光学系3が受光するステップ(S166)と、波面収差測定のステップで測定した波面収差に基づき、波面収差補正光学素子71の収差補正量を制御するステップ(S108〜S114)とを有している。   The image forming method with an aberration correction function of the present invention that achieves the first object receives a light beam from an object 60, for example, as shown in FIGS. 5, 81) for measuring wavefront aberration (S106), wavefront correction step (S114) for causing the single wavefront aberration correcting optical element 71 to act on the light beam from the object 60 at least twice, and wavefront correction. The aberration correction amount of the wavefront aberration correction optical element 71 based on the wavefront aberration measured in the step (S166) in which the light beam from the object 60 corrected in the step is received by the image forming optical system 3 and the wavefront aberration measurement step. (S108 to S114).

前記第2の目的を達成する本発明の収差補正機能付き画像形成装置は、例えば図1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からの光束に対して、波面収差補正光学素子71を作用させて受光する画像形成光学系3と、波面収差補正光学素子71を調整するための複数種類の電圧変化テンプレートを記憶する電圧変化テンプレート記憶部6と、電圧変化テンプレート記憶部6に記憶された電圧変化テンプレートから、波面収差補正光学素子71の補正を行なう電圧変化テンプレートの種類を選択する電圧変化テンプレート選択部85と、前記波面収差測定部で測定した波面収差に基づき、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により、波面収差補正光学素子71の収差補正量を制御する補正量決定部83とを備えている。   The image forming apparatus with an aberration correction function of the present invention that achieves the second object, as shown in FIG. 1, for example, receives a light beam from an object 60 and measures wavefront aberration (5). 81) and the image forming optical system 3 that receives light by applying the wavefront aberration correcting optical element 71 to the light flux from the object 60, and a plurality of types of voltage changes for adjusting the wavefront aberration correcting optical element 71. A voltage change template storage unit 6 that stores a template, and a voltage change template selection unit that selects a type of voltage change template for correcting the wavefront aberration correction optical element 71 from the voltage change templates stored in the voltage change template storage unit 6 85 and the voltage change template selected by the voltage change template selection unit 85 based on the wavefront aberration measured by the wavefront aberration measurement unit. And a correction amount determining unit 83 for controlling the aberration correction amount of the aberration correcting optical element 71.

前記第2の目的を達成する本発明の収差補正機能付き画像形成装置は、例えば図1、図9に示すように、好ましくは、電圧変化テンプレート記憶部6は、同心円テンプレート、電圧変化が波面収差補正光学素子71の中心又は所望の軸に対して対称に設定された対称テンプレート、電圧変化が波面収差補正光学素子71の中心又は所望の軸に対して非対称に設定された非対称テンプレートの少なくとも1種類の電圧変化テンプレートを含み、電圧変化テンプレート選択部85は、前記波面収差測定部で測定した波面収差の判定に基づいて、波面収差補正光学素子71の補正を行なう電圧変化テンプレートを形成する。   In the image forming apparatus with an aberration correction function of the present invention that achieves the second object, preferably, for example, as shown in FIG. 1 and FIG. 9, the voltage change template storage unit 6 has a concentric template, and the voltage change has wavefront aberration. At least one kind of a symmetric template set symmetrically with respect to the center of the correction optical element 71 or a desired axis, and an asymmetric template whose voltage change is set asymmetrically with respect to the center of the wavefront aberration correction optical element 71 or the desired axis The voltage change template selection unit 85 forms a voltage change template for correcting the wavefront aberration correcting optical element 71 based on the determination of the wavefront aberration measured by the wavefront aberration measuring unit.

前記第1の目的を達成する本発明の収差補正機能付き画像形成装置によれば、対象物60からの光束が画像形成光学系3に至る間に、同一の波面収差補正光学素子を2回作用させる光学系を採用することによって、1回作用させる光学系に比較して、単一の波面収差補正光学素子による補正量を最大2倍増加させることが可能となり、より鮮明な対象物像を得ることができる。また、同一特性の波面収差補正光学素子を2個並べて、対象物60から画像形成光学系3に至る光束に作用させる場合に比較して、波面収差補正光学素子の数が少なくて済むため、部品コストが安価である。   According to the image forming apparatus with an aberration correction function of the present invention that achieves the first object, the same wavefront aberration correcting optical element acts twice while the light beam from the object 60 reaches the image forming optical system 3. By adopting the optical system, it is possible to increase the correction amount by a single wavefront aberration correcting optical element up to twice as compared with an optical system that acts once, thereby obtaining a clearer object image. be able to. Further, the number of wavefront aberration correcting optical elements can be reduced as compared with the case where two wavefront aberration correcting optical elements having the same characteristics are arranged side by side and applied to the light flux from the object 60 to the image forming optical system 3. Cost is low.

前記第2の目的を達成する本発明の収差補正機能付き画像形成装置によれば、波面収差測定部で測定した波面収差に基づき、電圧変化テンプレート選択部で選択された電圧変化テンプレートにより、波面収差補正光学素子の収差補正量を制御する構成としているので、対象物画像の画質を向上ための、波面収差補正素子の補正量調整の態様が簡便に選択できる。   According to the image forming apparatus with an aberration correction function of the present invention that achieves the second object, the wavefront aberration is determined by the voltage change template selected by the voltage change template selection unit based on the wavefront aberration measured by the wavefront aberration measurement unit. Since the aberration correction amount of the correction optical element is controlled, an aspect of adjusting the correction amount of the wavefront aberration correction element for improving the image quality of the object image can be easily selected.

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.

ここでは、収差補正機能付き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1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。眼底観察装置は、水晶体、硝子体、角膜などの眼光学系に含まれる収差を測定する波面収差測定部と、その収差を補正する波面収差補正光学素子を備えている。図において、眼底観察装置は、眼底照明系2、画像形成光学系としての眼底観察系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。   Here, a fundus observation apparatus will be described as an example of an image forming apparatus with an aberration correction function. FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of the entire fundus oculi observation device according to the present invention. The fundus oculi observation device includes a wavefront aberration measurement unit that measures aberrations included in an eye optical system such as a crystalline lens, a vitreous body, and a cornea, and a wavefront aberration correction optical element that corrects the aberrations. In the figure, the fundus oculi observation device includes a fundus illumination system 2, a fundus oculi observation system 3 as an image forming optical system, 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, and a computer 8. And an operation control unit 9.

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、画像データ記憶部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。眼底61は、対象物としての被検眼60の構成要素である。   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 measurement unit 81, an image data storage unit 82, a compensation amount determination unit 83, a voltage change template selection 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. The fundus 61 is a component of the eye 60 to be examined as an object.

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21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、例えば第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ような偏光ビームスプリッタを用いるのが良い。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 condensing lens L1, and a beam splitter BS1, and illuminates a predetermined region on the retina 61 of the eye 60 to be examined with the second light flux from the second light source unit 21. 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. As the beam splitter BS1, for example, a polarization beam splitter that 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 may be used. 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、例えばコリメータレンズ又はアフォーカル系レンズL2、ビームスプリッタBS2、レンズL3、補償光学系7並びにミラーM1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、ビームスプリッタBS2を用いて補償光学系7に送り、補償光学系7から送られてきた光束をビームスプリッタBS2、レンズL3、ミラーM1を経由して、眼底画像受光部32に導く。ビームスプリッタBS2は、例えばビームスプリッター(例えばハーフミラー)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CCD、集光レンズL9、並びにダイクロイックミラーDMで構成されている。そして、ダイクロイックミラーDMは、第2波長の光(赤色光)を、第2波長の光に感度を有する受光素子(CCD)32方向に分岐させている。   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, a collimator lens or afocal lens L2, a beam splitter BS2, a lens L3, the compensation optical system 7, and a mirror M1. The fundus image forming optical system 31 sends the light of the second wavelength reflected by the fundus 61 to the compensation optical system 7 using the beam splitter BS2, and the light beam sent from the compensation optical system 7 to the beam splitter BS2 and the lens. The light is guided to the fundus image light receiving unit 32 via L3 and the mirror M1. The beam splitter BS2 is composed of, for example, a beam splitter (for example, a half mirror). 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, a CCD, a condensing lens L9, and a dichroic mirror are used. It is composed of DM. The dichroic mirror DM branches the second wavelength light (red light) toward the light receiving element (CCD) 32 having sensitivity to the second wavelength light.

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ミラー(例えば、偏光ビームスプリッタ)で構成されている。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、Zernike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 examined, and transmits the reflected light beam that has returned through the compensation optical system 7 and the relay lenses L6 and L7. (For example, a polarization beam splitter). 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, the measurement target portion (eye 60 to be measured) is also measured to measure the spherical component of the eye 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21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、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. 21 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 an optimized blaze. 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.

波面収差が現れるのは、眼底61(網膜)からの反射光に被験者の眼光学系特有の収差を含み、完全な平面波にならない為である。収差を有する波面を、波面センサーのハルトマン板51で集光すると、集光点が、完全な平面波を入れた場合の集光位置から変位する。ハルトマン板51による変位点を点像受光光学部52上で撮影し、変位量(Δx,Δy)を測定できる。   The wavefront aberration appears because the reflected light from the fundus 61 (retina) includes an aberration peculiar to the eye optical system of the subject and does not become a complete plane wave. When a wavefront having aberration is condensed by the Hartmann plate 51 of the wavefront sensor, the condensing point is displaced from the condensing position when a complete plane wave is input. A displacement point by the Hartmann plate 51 is photographed on the point image light receiving optical unit 52, and the displacement amount (Δx, Δy) can be measured.

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、シリンダーレンズ77、集光レンズL10、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、反射ミラー72、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)や球面レンズ(図示せず)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に向かう光束中に配置され、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もので、例えば可変形状ミラー71で補償した光束を反射ミラー72で反射して再び可変形状ミラー71で補償し、ビームスプリッタBS2を介して眼底観察系3と点像受光光学系5に光束を戻す。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 is a cylinder lens 77, a condensing lens L10, a deformable mirror 71 as a wavefront aberration correction optical element that compensates for the aberration of measurement light, a reflection mirror 72, and moves in the optical axis direction to correct a spherical component. It has a moving prism (not shown) and a spherical lens (not shown). The compensating optical system 7 is arranged in a light beam directed to the fundus oculi observation system 3 and the point image light receiving optical system 5, and compensates for aberration of the reflected light beam that is reflected back from the eye 60 to be examined. The light beam compensated by 71 is reflected by the reflecting mirror 72 and is compensated again by the deformable mirror 71, and returned to the fundus oculi observation system 3 and the point image receiving optical system 5 through the beam splitter BS2. 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、光束の反射方向を変化させるもので、例えば静電引力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。なお、可変形状ミラー71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。シリンダーレンズ77は、波面収差の非点収差に相当するシリンダー成分を補償するもので、前眼部61とビームスプリッタBS1の間に挿入されている。シリンダーレンズ77では、屈折度数を所定の間隔(例えば3D)で選択することができる。   The deformable mirror 71 changes the reflection direction of the light beam by deforming the mirror by an actuator provided inside the mirror. For example, the deformable mirror 71 is deformed by electrostatic attraction or deformed by using a piezoelectric element. is there. The function of the deformable mirror 71 can be replaced by another element used as an adaptive optical system that compensates for the aberration of the measurement light. For example, a spatial light modulator such as a liquid crystal can be used. . 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. The cylinder lens 77 compensates the cylinder component corresponding to the astigmatism of the wavefront aberration, and is inserted between the anterior eye part 61 and the beam splitter BS1. In the cylinder lens 77, the refractive power can be selected at a predetermined interval (for example, 3D).

図2は、可変形状ミラー71の構成図で、単一の可変形状ミラーを示している。可変形状ミラーでは、例えば、蜂の巣状に区分された複数の素子が並んでおり、これらがそれぞれアクチュエータにより変動することで可変形状ミラーが変形する。各素子には、例えば各素子を識別するための素子番号が予め割り当てられている。制御部9は、コンピュータ8が出力した素子番号に対応する電圧値に従い、アクチュエータによって各素子を駆動する。なお、素子の数は、図に示す37個に限られるものではなく、必要とされる補償分解能の要請を充足するように、適宜の数を用いることができる。素子番号は、図に示す以外にも適宜割り当てることができる。また、素子番号は、番号以外にも文字、座標等、各素子を識別可能な適宜の識別情報を用いることができる。   FIG. 2 is a configuration diagram of the deformable mirror 71 and shows a single deformable mirror. In the deformable mirror, for example, a plurality of elements divided in a honeycomb shape are arranged, and the deformable mirror is deformed by changing each of them by an actuator. For example, an element number for identifying each element is assigned in advance to each element. The control unit 9 drives each element by an actuator according to a voltage value corresponding to the element number output from the computer 8. The number of elements is not limited to 37 as shown in the figure, and an appropriate number can be used so as to satisfy the required compensation resolution requirement. The element numbers can be appropriately assigned in addition to those shown in the figure. In addition to the number, appropriate identification information that can identify each element such as characters and coordinates can be used as the element number.

図22は、可変形状ミラーと反射ミラーの配置を説明する要部構成図である。理想的な光学系では、被検眼60からの光束は、可変形状ミラー71で反射された後、反射ミラー72で正反射されて、再び可変形状ミラー71に戻ってくる際に、可変形状ミラー71上の同じ場所に戻る必要がある。そして、同じ場所で2度反射することで、光束に関して2倍の位相変化を得ることができる。   FIG. 22 is a main part configuration diagram for explaining the arrangement of the deformable mirror and the reflection mirror. In an ideal optical system, the light beam from the eye 60 to be examined is reflected by the deformable mirror 71, then regularly reflected by the reflecting mirror 72, and returned to the deformable mirror 71 again. You need to go back to the same place above. Then, by reflecting twice at the same place, it is possible to obtain a double phase change with respect to the luminous flux.

しかしながら実際には、図22に示すように、操作制御部9による駆動時に、可変形状ミラー71には収差補正のための変形に重畳して、反射面が若干の曲率を有する性質がある。そこで、反射ミラー72を折り返して可変形状ミラーに戻った場合、光束の位置が若干変化する。従って、反射ミラー72と可変形状ミラー71間の距離Lを適切にすることで、光束の位置ズレを問題の無い程度に抑える必要がある。一般に、可変形状ミラー駆動時の反射面の曲率半径Rは2000mm以上になることが、経験的に知られている。そこで、可変形状ミラー71と反射ミラー72の間隔Lを40mmとした場合、光束の位置ズレは最大0.14mm程度となる。可変形状ミラー71と反射ミラー72の間隔Lは、例えば40mm以下とすると、光束の位置ズレは最大0.14mm程度となり、波面収差測定系の分解能と比較して問題のない程度に小さくできる。   However, actually, as shown in FIG. 22, when the operation control unit 9 is driven, the deformable mirror 71 has a property that the reflecting surface has a slight curvature so as to overlap with the deformation for correcting the aberration. Therefore, when the reflecting mirror 72 is folded back and returned to the deformable mirror, the position of the light beam slightly changes. Therefore, it is necessary to suppress the positional deviation of the light beam to a level that causes no problem by making the distance L between the reflecting mirror 72 and the deformable mirror 71 appropriate. In general, it is empirically known that the radius of curvature R of the reflecting surface when the deformable mirror is driven is 2000 mm or more. Therefore, when the distance L between the deformable mirror 71 and the reflecting mirror 72 is 40 mm, the positional deviation of the light flux is about 0.14 mm at the maximum. If the distance L between the deformable mirror 71 and the reflecting mirror 72 is, for example, 40 mm or less, the positional deviation of the light beam is about 0.14 mm at the maximum, and can be made as small as no problem compared with the resolution of the wavefront aberration measurement 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.

画像データ記憶部82は、波面収差の修正がなされた後に、眼底画像を記憶するものである。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の補正量を決定して、可変形状ミラー71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)
補償量決定部83では、収差測定部81で測定された収差に1/2を乗じて、可変形状ミラー71に対してビームスプリッタBS2から入射した光束に対する補正量と、反射ミラー72から反射した光束に対する補正量を組合せて、収差測定部81で測定された収差が補償されるように制御する。
The image data storage unit 82 stores the fundus image after the wavefront aberration is corrected. The compensation amount determination unit 83 determines the correction amount of the deformable mirror 71 using the voltage change template selected by the voltage change template selection unit 85 and outputs the correction amount for the deformable mirror 71 to the operation control unit 9. To do. 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)
In the compensation amount determination unit 83, the aberration measured by the aberration measurement unit 81 is multiplied by ½, the correction amount for the light beam incident on the deformable mirror 71 from the beam splitter BS 2, and the light beam reflected from the reflection mirror 72. Control is performed so that the aberration measured by the aberration measuring unit 81 is compensated by combining the correction amounts for.

各ゼルニケ多項式で表した収差を補正する為に、各可変形状ミラー71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を参照して各可変形状ミラー71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や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71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 each deformable mirror 71 is held as a database in, for example, the voltage change template DB 6. The compensation amount determination unit 83 determines a voltage to be applied to each electrode of each deformable mirror 71 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 may be 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 71 until the aberration becomes a threshold value (for example, RMS 0.1 μm or 1 μm) or less.

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(Modulation Transfer 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 An appropriate correction amount for the deformable mirror 71 may be determined based on this. 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71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71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 template 64 copes with the property that the element located near the center of the deformable mirror 71 is more susceptible to the image quality than the element located near the center, and the concentric 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 71 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、移動プリズム(図示せず)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る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 mirror 71 based on the output from the compensation amount determination unit 83. Further, the operation control unit 9 moves a moving prism (not shown) 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 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の表面は、被測定眼60の瞳62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 surface of the deformable mirror 71 is arranged to have a substantially conjugate relationship with the pupil 62 of the eye 60 to be measured and the Hartmann plate 51.

図3は、電圧変化の基準電圧値を記憶する基準電圧値テーブルのフォーマットである。可変形状ミラー71の各素子番号に対応して、素子に与える電圧を変化させるための基準電圧値が記憶されている。コンピュータ8は、記憶された基準電圧値と後述する電圧値変化テンプレートが示す電圧変化とに基づき、可変形状ミラー71に与える電圧値Viを決定し、操作制御部9に出力する。基準電圧値テーブルは、例えば、電圧変化テンプレートによる補正量の調整前に可変形状ミラー71に与えられた電圧値Viが記憶される。また、コンピュータ8により、補正量調整後の電圧値に更新される。   FIG. 3 shows a format of a reference voltage value table that stores reference voltage values of voltage changes. Corresponding to each element number of the deformable mirror 71, a reference voltage value for changing a voltage applied to the element is stored. The computer 8 determines a voltage value Vi to be applied to the deformable mirror 71 based on the stored reference voltage value and a voltage change indicated by a voltage value change template described later, and outputs the voltage value Vi to the operation control unit 9. In the reference voltage value table, for example, the voltage value Vi given to the deformable mirror 71 before adjustment of the correction amount by the voltage change template is stored. Further, the computer 8 updates the voltage value after the correction amount adjustment.

図4は、同心円テンプレートのテーブルフォーマットである。図4に示す同心円テンプレート64では、素子数が37個の可変形状ミラー71に対して、9個のテンプレートが記憶されている例である。各テンプレートには、素子番号に対応した電圧変化の値が記憶される。一般に、可変形状ミラー71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ため、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。但し、内側の電圧変化を大きくしなくても差し支えない。本実施の形態では、電圧変化がすべて0のテンプレートを用意しているが、これにより例えば、電圧変化なしの場合と電圧変化時の評価データの比較が可能である。   FIG. 4 is a table format of the concentric circle template. The concentric circle template 64 shown in FIG. 4 is an example in which nine templates are stored for the deformable mirror 71 having 37 elements. Each template stores a voltage change value corresponding to the element number. In general, an element located near the center of the deformable mirror 71 is more susceptible to image quality than an element located near the periphery, so it is preferable to set a large voltage change inside the concentric circle template 64. . However, it is not necessary to increase the inner voltage change. In the present embodiment, a template in which voltage changes are all zero is prepared. However, for example, it is possible to compare evaluation data when there is no voltage change and when there is a voltage change.

図5は、対称テンプレートのテーブルフォーマットである。各対称テンプレート66には、素子番号に対応した電圧変化の値が記憶される。対称テンプレート66では、可変形状ミラー71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。また、対称テンプレート66には、x軸、y軸等適宜の軸に対して対称な電圧変化の値を設定してもよい。   FIG. 5 is a table format of a symmetric template. Each symmetrical template 66 stores a voltage change value corresponding to the element number. In the symmetric template 66, a voltage change value that is symmetric with respect to the center point of the deformable mirror 71 can be set. The symmetrical template 66 may be set with a voltage change value that is symmetric with respect to an appropriate axis such as the x-axis or the y-axis.

図6は、非対称テンプレートのテーブルフォーマットである。各非対称テンプレート68には、素子番号に対応した電圧変化の値が記憶される。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。なお、テンプレートの数及び素子数は、図4〜図6に示す数に限られるものではなく、適宜の数を含むことができる。また、電圧変化の値は、適宜の値を設定することができる。   FIG. 6 is a table format of an asymmetric template. Each asymmetric template 68 stores a voltage change value corresponding to the element number. The asymmetric template 68 sets an appropriate voltage change value that is asymmetric with respect to the center or axis. Note that the number of templates and the number of elements are not limited to the numbers shown in FIGS. 4 to 6 and may include appropriate numbers. Moreover, an appropriate value can be set as the value of the voltage change.

図7は、テンプレートマッチングによるマッチング数値データのフォーマットである。後述するテンプレートマッチングによるマッチング数値と、その測定に用いられた可変形状ミラー71の各素子に与えられた電圧値と、テンプレート番号が対応して記憶される。また、マッチング数値の変わりに、MTF等のデータをテンプレート番号と対応して記憶しても良い。なお、各素子に与えられた電圧値は省略することもできる。この場合、コンピュータ8は、テンプレート番号に基づき、基準電圧値テーブルと電圧変化テンプレートを参照し、可変形状ミラー71の各素子に与えられた電圧値を計算できる。   FIG. 7 shows a format of matching numerical data by template matching. A matching numerical value by template matching described later, a voltage value given to each element of the deformable mirror 71 used for the measurement, and a template number are stored correspondingly. Further, instead of the matching numerical value, data such as MTF may be stored in association with the template number. The voltage value given to each element can be omitted. In this case, the computer 8 can calculate the voltage value given to each element of the deformable mirror 71 by referring to the reference voltage value table and the voltage change template based on the template number.

(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 0004509591
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 0004509591
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 0004509591
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 0004509591
Figure 0004509591
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 0004509591
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 0004509591
Figure 0004509591

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 0004509591
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 0004509591
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 0004509591
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 0004509591

(フローチャート)
図8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. 8 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 measurement unit 81 of the computer 8 sets the position where the optical axis from the first light source unit 41 hits the fundus 61 with the macula as the origin ( Xre , Yre ) (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(S106)。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(S108)。補償量決定部83は、可変形状ミラー71で補償する補正量対象を決定する。次に補償量決定部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に対する補正信号に変換する。(S110)。そして、補償量決定部83は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に出力する(S112)。すると、可変形状ミラー71の各素子は、印加電圧信号に応じて変位して、可変形状ミラー71が変形する(S114)。   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 (S106). The compensation amount determination unit 83 converts the measured aberration into a Zernike polynomial (S108). The compensation amount determination unit 83 determines a correction amount target to be compensated by the deformable mirror 71. Next, 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 deformable mirror 71. (S110). Then, the compensation amount determination unit 83 outputs a correction signal to the operation control unit 9, and the operation control unit 9 outputs an applied voltage signal to the deformable mirror 71 (S112). Then, each element of the deformable mirror 71 is displaced according to the applied voltage signal, and the deformable mirror 71 is deformed (S114).

そして、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の波面収差を測定し(S116)、その測定結果である波面収差をゼルニケ多項式に変換する(S117)。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(S118)。S118でYesの場合は、補償量決定部83はS110に戻る。S118でNoの場合は、処理を終了する。   Then, 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 (S116), and converts the wavefront aberration that is the measurement result into a Zernike polynomial. (S117). The computer 8 determines whether the measured aberration is smaller than a predetermined threshold value (S118). In the case of Yes in S118, the compensation amount determination unit 83 returns to S110. If No in S118, the process ends.

図9は、電圧変化テンプレートの最適選択規範の一例を説明するフローチャートである。図8のS110における電圧変化テンプレートの選択は、最適な電圧変化テンプレートを選択するため、例えば以下のようにして行なわれる。まず、電圧変化テンプレート選択部85は、任意の電圧変化テンプレートk(k=1、2、…、m)を選択する(S152)。例えば、コンピュータ8は、収差量RMSに基づき、主として球面収差成分の補償を行なう同心円テンプレート64、主として非点収差成分の補償を行なう対称テンプレート66、主としてコマ様収差成分の補償を行なう非対称テンプレート68のいずれかを選択し、S154へ進む。なお、電圧変化テンプレートの選択の詳細処理については、図10を参照して後で説明する。   FIG. 9 is a flowchart for explaining an example of the optimum selection rule for the voltage change template. The selection of the voltage change template in S110 of FIG. 8 is performed as follows, for example, in order to select an optimum voltage change template. First, the voltage change template selection unit 85 selects an arbitrary voltage change template k (k = 1, 2,..., M) (S152). For example, the computer 8 includes a concentric template 64 that mainly compensates for spherical aberration components, a symmetric template 66 that mainly compensates for astigmatism components, and an asymmetric template 68 that mainly compensates for coma-like aberration components based on the aberration amount RMS. Either one is selected, and the process proceeds to S154. The detailed process of selecting the voltage change template will be described later with reference to FIG.

続いて、補償量決定部83は、S152で求められた電圧変化テンプレートkに基づき、可変形状ミラーをどの程度変形させるかを示す補償量Aの算出を行う(S154)。操作制御部9は、可変形状ミラー71にステップS154で得られた補償量Aと、初期電圧値Viを用いて、電圧値Tiを次式により演算する(S156)。
Ti=Vi+A・vi (7の2)
次に、操作制御部9は、演算された電圧値Tiを可変形状ミラー71に出力する(S158)。そして、収差測定部81は、可変形状ミラー71が変形する時間を考慮し、例えば電圧値の出力から所定時間経過後に波面収差を測定する(S160)。補償量決定部83は、S160で測定した収差をゼルニケ多項式に変換する(S161)。そして、コンピュータ8は、ゼルニケ係数c 2j−iを用いて算出された収差量RMS 2j−iが閾値Thよりも小さいか判断する(S162)。
Then, the compensation amount determination section 83, based on the voltage-change template k obtained in S152, and calculates the compensation amount A k indicating whether to what extent deforming the deformable mirror (S154). Operation control unit 9, a compensation amount A k obtained in step S154 to the deformable mirror 71 by using the initial voltage value Vi, the voltage value Ti is calculated by the following equation (S156).
Ti = Vi + A k · vi k (2 of 7)
Next, the operation control unit 9 outputs the calculated voltage value Ti to the deformable mirror 71 (S158). Then, the aberration measurement unit 81 considers the time during which the deformable mirror 71 is deformed, and measures the wavefront aberration after a predetermined time elapses from the output of the voltage value, for example (S160). The compensation amount determination unit 83 converts the aberration measured in S160 into a Zernike polynomial (S161). Then, the computer 8 determines whether or not the aberration amount RMS i 2j-i calculated using the Zernike coefficient c i 2j-i is smaller than the threshold Th (S162).

S162でNoであれば、基準収差量RMSに対して収差量RMS 2j−iが小さいか判断する(S163)。ここで、基準収差量RMSは、可変形状ミラー71の変形量の歪みが許容される基準収差量である。S163で、収差量RMS 2j−iが基準収差量RMSに対して過大であればS152に戻り、他の電圧変化テンプレートを選定する。S163で、収差量RMS 2j−iが基準収差量RMSに対して小さければ、収差量RMS 2j−iを新たな基準収差量RMSに設定し、電圧値Tiを電圧値Viに設定し直して(S164)、S152に戻り、他の電圧変化テンプレートを選定する。このようにして、コンピュータ8は、収差量RMS値が閾値Thよりも小さくなるまで、電圧変化テンプレートの選択を繰り返す。 If No in S162, it is determined whether the aberration amount RMS i 2j-i is smaller than the reference aberration amount RMS (S163). Here, the reference aberration amount RMS is a reference aberration amount in which distortion of the deformation amount of the deformable mirror 71 is allowed. If the aberration amount RMS i 2j-i is excessive with respect to the reference aberration amount RMS − in S163, the process returns to S152 to select another voltage change template. In S163, the aberration RMS i 2j-i are reference aberration RMS - smaller relative, the aberration RMS i 2j-i new reference aberration RMS - set, set the voltage value Ti to the voltage value Vi Then, the process returns to S152 and another voltage change template is selected. In this way, the computer 8 repeats selection of the voltage change template until the aberration amount RMS value becomes smaller than the threshold value Th.

一方、コンピュータ8は、RMS値が閾値Thよりも小さくなった場合には、S162にてYesとなるから、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する(S166)。そして、コンピュータ8は、眼底画像受光部32が取得した眼底像をメモリに記憶すると共に、適宜に眼底画像表示部33に眼底像を表示させる(S168)。   On the other hand, when the RMS value becomes smaller than the threshold value Th, the computer 8 becomes Yes in S162. Therefore, the fundus image light receiving unit 32 receives the fundus image formed by the fundus image forming optical system 31. (S166). Then, the computer 8 stores the fundus image acquired by the fundus image light receiving unit 32 in the memory and appropriately displays the fundus image on the fundus image display unit 33 (S168).

なお、上述したフローのS154において、コンピュータ8は、ステップS152で選択した電圧変化テンプレートに従って可変形状ミラー71に与える電圧値を変化させ、MTFが最大、又は、所定のパターンの網膜像シミュレーション結果とパターンテンプレートとのマッチング数値が最大となるような補償量Aを求め、電圧値Tiを求めることもできる。ここで、1枚のテンプレートによるRMSの変化量は、おおよそ規格化されている。例えばΔRMS=0.01μm程度。実際に収差を測った場合に見積もられた同心円テンプレートに対応する収差成分がRMS=0.75μmであった場合、その比に相当する値を係数として同心円テンプレートに掛け補償量Aを75と設定する。なお、MTF最適化の詳細については、図12〜図14を参照して後で説明する。また、パターン最適化の詳細については、図15以下を用いて後で説明する。 In step S154 of the flow described above, the computer 8 changes the voltage value applied to the deformable mirror 71 according to the voltage change template selected in step S152, and the retinal image simulation result and pattern having the maximum MTF or a predetermined pattern. matching value of the template determine the compensation amount a k such that the maximum, it is also possible to obtain the voltage value Ti. Here, the amount of change in RMS by one template is roughly standardized. For example, ΔRMS = about 0.01 μm. If aberration component corresponding to the estimated concentric template when measured actually aberrations was RMS = 0.75 .mu.m, setting 75 the compensation amount A k multiplied concentrically template a value corresponding to the ratio as a coefficient To do. Details of MTF optimization will be described later with reference to FIGS. Details of the pattern optimization will be described later with reference to FIG.

図10は、電圧変化テンプレートのタイプを選択する手順を説明するフローチャートである。まず、コンピュータ8は、分岐条件としてRMS値の閾値thを設定する(S201)。コンピュータ8は、設定されている閾値Th(収差の十分小さい値で、例えば、0.1μm)の1/3以下を閾値th値として設定する(例えば、0.03μm)。
(1/3)xTh>th (7の3)
コンピュータ8は、収差からゼルニケ係数c 2j−iを算出し、収差量R 2j−iに変換する(S203)。収差量R 2j−iは、次式で求めることができる。

Figure 0004509591
なお、コンピュータ8は、上式を用いる以外にも、式(7)に示す式を用いて算出した収差量RMSを収差量R 2j−iとしてもよい。 FIG. 10 is a flowchart for explaining the procedure for selecting the voltage change template type. First, the computer 8 sets an RMS value threshold th as a branching condition (S201). The computer 8 sets 1/3 or less of the set threshold Th (a sufficiently small value of aberration, for example, 0.1 μm) as the threshold th value (for example, 0.03 μm).
(1/3) xTh> th (7-3)
The computer 8 calculates the Zernike coefficient c i 2j-i from the aberration and converts it into the aberration amount R i 2j-i (S203). The aberration amount R i 2j−i can be obtained by the following equation.
Figure 0004509591
In addition to using the above equation, the computer 8 may use the aberration amount RMS calculated using the equation (7) as the aberration amount R i 2j-i .

次に、コンピュータ8は、同心円収差量R −2、R −4、R −6、…の総量が閾値th以上であるか判断する(S207)。コンピュータ8は、ステップS207でYesの場合、電圧変化テンプレートとして「同心円テンプレート」成分を追加または増加する(S209)。そして、コンピュータ8は、電圧変化テンプレート設定の処理を終了して、図9のステップS154の処理へ進む。他方、コンピュータ8は、ステップS207でNoの場合、ステップS215の処理へ移る。 Next, the computer 8 determines whether or not the total amount of the concentric aberration amounts R 2 −2 , R 4 −4 , R 6 −6 ,... Is equal to or greater than the threshold th (S207). In the case of Yes in step S207, the computer 8 adds or increases the “concentric circle template” component as the voltage change template (S209). And the computer 8 complete | finishes the process of a voltage change template setting, and progresses to the process of step S154 of FIG. On the other hand, if No at step S207, the computer 8 proceeds to the process at step S215.

ステップS215では、コンピュータ8は、対称収差成分に対応するR 2j−i(i:偶数、かつj≠0)の総量が閾値th以上であるか判断する(S215)。コンピュータ8は、ステップS215でYesの場合、電圧変化テンプレートとして「対称テンプレート」成分を追加または増加する(S217)。そして、コンピュータ8は、可変形状ミラー71の電圧変化テンプレート選択の処理を終了する。他方、コンピュータ8は、ステップS215でNoの場合、ステップS223の処理へ移る。 In step S215, the computer 8 determines whether or not the total amount of R i 2j−i (i: even number and j ≠ 0) corresponding to the symmetric aberration component is greater than or equal to the threshold th (S215). In the case of Yes in step S215, the computer 8 adds or increases the “symmetric template” component as the voltage change template (S217). Then, the computer 8 ends the voltage change template selection processing of the deformable mirror 71. On the other hand, the computer 8 proceeds to the process of step S223 if No in step S215.

ステップS223では、コンピュータ8は、非対称収差成分に対応するR 2j−i(i:奇数)の総量が閾値th以上であるか判断する(S223)。コンピュータ8は、ステップS223でYesの場合、電圧変化テンプレートとして「非対称テンプレート」成分を追加または増加する(S225)。そして、コンピュータ8は、電圧変化テンプレート選択の処理を終了する。 In step S223, the computer 8 determines whether or not the total amount of R i 2j−i (i: odd number) corresponding to the asymmetric aberration component is equal to or greater than the threshold th (S223). In the case of Yes in step S223, the computer 8 adds or increases the “asymmetric template” component as the voltage change template (S225). Then, the computer 8 ends the voltage change template selection process.

上述の図8〜図10のフローチャートにおいて、可変形状ミラーの制御は、可変形状ミラーを変形させ、その際の実際の波面収差を測定し、不足分に関しては再度可変形状ミラーを変形させて、調整を行う、いわゆるフィードバック方式を採用した実施例が記載されている。   In the flowcharts of FIGS. 8 to 10, the control of the deformable mirror is performed by deforming the deformable mirror, measuring the actual wavefront aberration at that time, and adjusting the deformable mirror again for the shortage. An embodiment employing a so-called feedback method is described.

続いて、本発明の第2の実施例として、測定された波面収差に基づきシミュレーションを行い、適切な制御量をあらかじめ求める方式を説明する。以下、第2の実施例につき、コンピュータ8の動作原理の説明を行う。
(MTF最適化)
図11は、MTFの変化による最良画像の判断についての説明図である。MTFを用いることで、ある細かさでどの程度の解像力があるかを調べることができる。図には、縦軸は見分けうる尺度であるMTFの値、横軸は細かさの尺度である空間周波数として、可変形状ミラー71をA、Bの2つのケースで変形させた時のグラフを示す。空間周波数の単位には、主に[lines/mm]や[cycles/degree]などが使われている。
Subsequently, as a second embodiment of the present invention, a method for obtaining an appropriate control amount in advance by performing a simulation based on the measured wavefront aberration will be described. Hereinafter, the operation principle of the computer 8 will be described for the second embodiment.
(MTF optimization)
FIG. 11 is an explanatory diagram for determining the best image based on a change in MTF. By using the MTF, it is possible to examine how much resolving power there is at a certain fineness. In the figure, the vertical axis shows the value of MTF, which is a distinguishable measure, and the horizontal axis shows the spatial frequency, which is a measure of fineness, and shows a graph when the deformable mirror 71 is deformed in two cases A and B. . As a unit of spatial frequency, [lines / mm], [cycles / degree], etc. are mainly used.

図に示すグラフにおいて、ケースBは、ケースAよりもRMS値が小さく、MTFの値も400[lines/mm]以下ではAよりBの方が高いことが分かる、しかし、アダプティブオプティクスのように解像限界付近まで像を見たい場合には、ケースBのようなグラフよりも400[lines/mm]以上の高周波の領域にも解像力があるケースAのようなグラフが望ましい。   In the graph shown in the figure, it can be seen that Case B has a smaller RMS value than Case A, and that M is higher than A when the value of MTF is 400 [lines / mm] or less, however, as in the case of adaptive optics. When it is desired to view an image up to the vicinity of the image limit, a graph such as case A having a resolving power in a high frequency region of 400 [lines / mm] or more is preferable to a graph like case B.

本実施の形態では、電圧変化テンプレートに従い可変形状ミラー71に何種類かの電圧を与えて動かしたときに、例えば500[lines/mm](これはおおよそ2μmの物を解像できる値)でのMTFの値を算出する。算出したMTFが一番高くなる電圧値を選択すれば、細かい物像を観測できる。   In the present embodiment, when several types of voltages are applied to the deformable mirror 71 according to the voltage change template and moved, for example, 500 [lines / mm] (this is a value that can resolve an object of about 2 μm). The value of MTF is calculated. If a voltage value at which the calculated MTF is the highest is selected, a fine object image can be observed.

図12は、MTF最適化のフローチャートである。まず、コンピュータ8は、被検眼60の眼底61を照明する光の光軸が眼底61にあたる位置(Xre、Yre)から黄斑(座標原点)までの距離を算出し、細胞の空間周波数のテーブルを用いて、算出した距離に対する空間周波数cfを求める(S301)。 FIG. 12 is a flowchart of MTF optimization. First, the computer 8 calculates the distance from the position (X re , Y re ) where the optical axis of the light that illuminates the fundus 61 of the eye 60 to be examined to the fundus 61 to the macula (coordinate origin), and the spatial frequency table of the cells Is used to find the spatial frequency cf for the calculated distance (S301).

図13は、黄斑からの距離と細胞の空間周波数との関係図である。人眼の場合、図13に示すように黄斑からの距離が大きくなると、細胞の空間周波数が小さくなる。例えば、このグラフに示す関係を黄斑からの距離と空間周波数が対応したテーブルとして予めメモリに記憶しておき、コンピュータ8は、算出した距離に基づきメモリから対応する空間周波数cfを読み出すことができる。また、図13に示すような黄斑からの距離と空間周波数の関係を表す近似式をメモリに記憶し、コンピュータ8は、算出した距離に基づき近似式を用いて空間周波数cfを算出しても良い。   FIG. 13 is a relationship diagram between the distance from the macula and the spatial frequency of the cells. In the case of the human eye, as shown in FIG. 13, as the distance from the macula increases, the spatial frequency of the cells decreases. For example, the relationship shown in this graph is stored in advance in a memory as a table in which the distance from the macula and the spatial frequency correspond to each other, and the computer 8 can read the corresponding spatial frequency cf from the memory based on the calculated distance. Further, an approximate expression representing the relationship between the distance from the macula and the spatial frequency as shown in FIG. 13 may be stored in the memory, and the computer 8 may calculate the spatial frequency cf using the approximate expression based on the calculated distance. .

次に、コンピュータ8は、初期の電圧をV(V:i=1〜n)とする(S303)。ここで、nは、可変形状ミラー71の素子数である。コンピュータ8は、例えば、メモリに記憶された基準電圧値テーブルから各素子番号に対応する電圧値をそれぞれ読み出し、初期の電圧Vとすることができる。 Next, the computer 8 sets the initial voltage to V (V i : i = 1 to n) (S303). Here, n is the number of elements of the deformable mirror 71. The computer 8 can read the voltage value corresponding to each element number from the reference voltage value table stored in the memory, for example, and set it as the initial voltage V.

コンピュータ8は、テンプレート番号kの値を、例えばk=1とする(S305)。テンプレート番号は、複数のテンプレートに対してMTFを算出するためのカウンタの役割を果たす。   The computer 8 sets the value of the template number k to, for example, k = 1 (S305). The template number serves as a counter for calculating the MTF for a plurality of templates.

コンピュータ8は、電圧変化テンプレート群をv(k)(k=1、2、…、m)としてメモリから読み込む(S307)。例えば、コンピュータ8は、テンプレート番号1の各電圧変化量をv(1)として、また、テンプレート番号2の各電圧変化量をv(2)として、メモリに記憶されているテンプレートの数だけ読み込む。また、コンピュータ8は、テンプレート数mをメモリから読み込む。なお、コンピュータ8は、テンプレート数を読み込む代わりに、読み込んだテンプレートの数をカウントしてテンプレート数mとしてもよい。 The computer 8 reads the voltage change template group from the memory as v (k) (k = 1, 2,..., M) (S307). For example, the computer 8 reads each voltage change amount of the template number 1 as v (1) and each voltage change amount of the template number 2 as v (2) , and reads the number of templates stored in the memory. Further, the computer 8 reads the number m of templates from the memory. Instead of reading the number of templates, the computer 8 may count the number of read templates to obtain the number of templates m.

コンピュータ8は、電圧値Tを次式により設定する(S309)。
=V+v (k) (i=1〜n) … (9)
コンピュータ8は、可変形状ミラー71の各素子に与える電圧値をTに変更し、操作制御部9に出力する。(S311)。操作制御部9は、コンピュータ8から出力された電圧値Tに応じて可変形状ミラー71の各素子を駆動し、可変形状ミラー71を変形させる。コンピュータ8は、可変形状ミラー71が変形した後(例えば所定時間経過後)に、波面収差W(x、y)を測定する(S313)。
The computer 8 sets the voltage value T i by the following equation (S309).
T i = V i + v i (k) (i = 1 to n) (9)
Computer 8, a voltage value applied to each element of the deformable mirror 71 was changed to T i, and outputs the operation control unit 9. (S311). Operation control unit 9 drives the respective elements of the deformable mirror 71 in accordance with the voltage value T i output from the computer 8, to deform the deformable mirror 71. The computer 8 measures the wavefront aberration W (x, y) after the deformable mirror 71 is deformed (for example, after a predetermined time has elapsed) (S313).

コンピュータ8は、測定した波面収差に基づき、MTF(cf)を算出する(S315)。MTF(cf)は、例えば、細胞の空間周波数cfに応じた全角度でのMTFの平均値である。MTF(cf)の算出については後述する。コンピュータ8は、算出されたMTF(cf)をMとする(S317)。また、コンピュータ8は、テンプレート番号kに対応してMをメモリに記憶する。なお、コンピュータ8は、適宜のタイミングで、測定した波面収差及び収差に基づくデータ、電圧値Tをテンプレート番号kに対応して記憶しても良い。 The computer 8 calculates MTF (cf) based on the measured wavefront aberration (S315). MTF (cf) is, for example, an average value of MTFs at all angles according to the spatial frequency cf of the cell. The calculation of MTF (cf) will be described later. The computer 8 sets the calculated MTF (cf) as M k (S317). Further, the computer 8 stores M k in the memory corresponding to the template number k. The computer 8 is at an appropriate timing, the data based on the wavefront aberration and aberration was measured, may be stored in correspondence to the voltage value T i to template number k.

コンピュータ8は、テンプレート番号kがテンプレート数mより小さいか判断する(S319)。すなわち、コンピュータ8は、全てのテンプレートについてMを求めたか判断する。コンピュータ8は、テンプレート番号kがテンプレート数mより小さい場合(S319)、k=k+1とし(S321)、ステップS309以下の処理を実行する。 The computer 8 determines whether the template number k is smaller than the template number m (S319). That is, the computer 8 determines whether Mk has been obtained for all templates. When the template number k is smaller than the template number m (S319), the computer 8 sets k = k + 1 (S321), and executes the processing of step S309 and subsequent steps.

一方、コンピュータ8は、テンプレート番号kがテンプレート数mより大きい場合(S319)、M(k=1〜m)が最大の値を持つときのkの値をaに代入する(S323)。例えば、コンピュータ8は、メモリに記憶されたMの中から最大の値を持つMを検索し、該当するMに対応するテンプレート番号kを読み出し、aの値に代入する。 On the other hand, when the template number k is larger than the template number m (S319), the computer 8 substitutes the value of k when M k (k = 1 to m) has the maximum value into a (S323). For example, the computer 8 searches for M k having the maximum value from M k stored in the memory, reads the template number k corresponding to the corresponding M k , and substitutes it for the value a.

コンピュータ8は、次式により電圧値Tを設定する(S325)。
=V+v (a) (i =1〜n) … (10)
また、コンピュータ8は、設定した電圧値Tをメモリの基準電圧値テーブルに記憶する。なお、メモリにMに対応した電圧値が記憶されている場合、コンピュータ8はステップS323の処理において、メモリに記憶されたMの中から最大の値を持つMを検索し、該当するMに対応する電圧値を読み出し、これをTとしても良い。この場合、ステップS325の処理を省略することができる。コンピュータ8は、MTF最適化の処理を終了し、図9のステップS158の処理へ移る。以上の処理により、電圧値Tは、MTF(cf)が最大となるように設定される。
The computer 8 sets the voltage value T i by the following equation (S325).
T i = V i + v i (a) (i = 1 to n) (10)
In addition, the computer 8 stores the set voltage value T i in a reference voltage value table in the memory. If the voltage value corresponding to M k is stored in the memory, the computer 8 searches for M k having the maximum value from M k stored in the memory in the process of step S323, and the corresponding value is obtained . reading a voltage value corresponding to the M k, which may be a T i. In this case, the process of step S325 can be omitted. The computer 8 ends the MTF optimization process, and proceeds to the process of step S158 in FIG. Through the above processing, the voltage value T i is set so that MTF (cf) is maximized.

図14は、MTF(cf)算出のフローチャートである。まず、コンピュータ8は、波面収差W(x、y)から瞳関数f(x,y)を以下のように求める(S401)。
f(x,y)=eikW(x,y) … (11)
(i:虚数、k:波数ベクトル(2π/λ)、λ:波長)
次に、コンピュータ8は、瞳関数に基づき眼球の空間周波数分布OTF(u,v)を計算する(S403)。以下に、眼球の空間周波数分布OTFの算出について説明する。
FIG. 14 is a flowchart for calculating MTF (cf). First, the computer 8 obtains the pupil function f (x, y) from the wavefront aberration W (x, y) as follows (S401).
f (x, y) = e ikW (x, y) (11)
(I: imaginary number, k: wave vector (2π / λ), λ: wavelength)
Next, the computer 8 calculates the spatial frequency distribution OTF (u, v) of the eyeball based on the pupil function (S403). Hereinafter, calculation of the spatial frequency distribution OTF of the eyeball will be described.

まず、コンピュータ8は、瞳関数f(x,y)をフーリエ変換することにより点像の振幅分布U(u,v)を次式のように求める。

Figure 0004509591
(λ:波長
R:瞳から像点(網膜)までの距離
(u,v):像点Oを原点とし,光軸に直行する面内での座標値
(x,y):瞳面内の座標値 ) First, the computer 8 obtains the amplitude distribution U (u, v) of the point image by the Fourier transform of the pupil function f (x, y) as follows:
Figure 0004509591
(Λ: wavelength R: distance from pupil to image point (retina) (u, v): coordinate value (x, y) in plane perpendicular to optical axis with image point O as origin Coordinate value)

次に、コンピュータ8は、U(u,v)とその複素共役を掛けて、次式により点像強度分布(PSF)であるI(u,v)を求める。
I(u,v)=U(u,v)U(u,v) … (13)
コンピュータ8は、次式のように、PSFをフーリエ変換(又は自己相関)して規格化することによりOTFを求める。

Figure 0004509591
Next, the computer 8 multiplies U (u, v) and its complex conjugate to obtain I (u, v) which is a point image intensity distribution (PSF) by the following equation.
I (u, v) = U (u, v) U * (u, v) (13)
The computer 8 obtains the OTF by normalizing the PSF by Fourier transform (or autocorrelation) as in the following equation.
Figure 0004509591

次に、コンピュータ8は、OTF(u,v)から以下の式を用いてMTF(u,v)を計算する(S405)。
MTF(u,v)=|OTF(u,v)| … (16)
コンピュータ8は、パラメータの初期設定を行う(S407)。例えば、コンピュータ8は、角度θ=0°、MTFの合計ALLMTF=0とする。また、分割数dに任意の値(例えばd=36)を代入する。分割数dは、MTF算出において、0〜180度の角度をいくつに分割するかを示し、例えばd=36とすれば5度おきの角度θを設定できる。なお、dの値としては、適宜の数を用いることができるが2の倍数が望ましい。
Next, the computer 8 calculates MTF (u, v) from OTF (u, v) using the following equation (S405).
MTF (u, v) = | OTF (u, v) | (16)
The computer 8 performs initial setting of parameters (S407). For example, the computer 8 sets the angle θ = 0 ° and the total MTF ALLMTF = 0. Also, an arbitrary value (for example, d = 36) is substituted for the division number d. The division number d indicates how many angles of 0 to 180 degrees are divided in the MTF calculation. For example, if d = 36, an angle θ every 5 degrees can be set. As the value of d, an appropriate number can be used, but a multiple of 2 is desirable.

コンピュータ8は、uとvを次式により計算する(S409)。
u=cf×cos(θ)
v=cf×sin(θ) … (17)
ここで、cfは、ステップS301で求められた空間周波数である。
The computer 8 calculates u and v by the following equation (S409).
u = cf × cos (θ)
v = cf × sin (θ) (17)
Here, cf is the spatial frequency obtained in step S301.

コンピュータ8は、計算したu、vの値に基づきMTF(u、v)を求め、次式によりALLMTFを計算する(S411)。
ALLMTF=ALLMTF+MTF(u,v) … (18)
次に、コンピュータ8は、角度θを例えば次式により変化させる(S413)。
θ=θ+180/d … (19)
コンピュータ8は、θが180度より大きいか判断する(S415)。コンピュータ8は、θが180度より小さい場合(S415)、ステップS409の処理へ戻る。一方、コンピュータ8は、θが180度より大きい場合(S415)、次式によりMTF(cf)を計算する(S417)。
MTF(cf)=ALLMTF/d … (20)
また、コンピュータ8は、MTF(cf)算出の処理を終了し、図12のステップS317の処理へ移る。
The computer 8 obtains MTF (u, v) based on the calculated values of u and v, and calculates ALLMTTF by the following equation (S411).
ALLMTF = ALLMTTF + MTF (u, v) (18)
Next, the computer 8 changes the angle θ by, for example, the following equation (S413).
θ = θ + 180 / d (19)
The computer 8 determines whether θ is greater than 180 degrees (S415). If θ is smaller than 180 degrees (S415), the computer 8 returns to the process of step S409. On the other hand, when θ is greater than 180 degrees (S415), the computer 8 calculates MTF (cf) by the following equation (S417).
MTF (cf) = ALL MTF / d (20)
In addition, the computer 8 ends the MTF (cf) calculation process, and proceeds to the process of step S317 in FIG.

(パターン最適化)
図15は、パターン最適化のフローチャートである。まず、コンピュータ8は、ステップS303〜313の処理を実行する。各ステップの処理は上述と同様であるので、その詳細な説明を省略する。次に、コンピュータ8は、パターンマッチング値Pを算出する(S515)。コンピュータ8は、所定のパターンの網膜像をシミュレーションし、当該パターンに対応するパターンテンプレートとシミュレーションにより得られた網膜像をパターンマッチングにより比較し、パターンマッチング値Pを算出する。なお、パターンマッチング値Pの具体的な算出方法については後述する。また、コンピュータ8は、算出したパターンマッチング値Pをテンプレート番号k及び/又は電圧値Vに対応してメモリに記憶する(S517)。
(Pattern optimization)
FIG. 15 is a flowchart of pattern optimization. First, the computer 8 executes the processes of steps S303 to S313. Since the processing of each step is the same as described above, detailed description thereof is omitted. Next, the computer 8 calculates a pattern matching value Pk (S515). The computer 8 simulates a retinal image of a predetermined pattern, compares the pattern template corresponding to the pattern and the retinal image obtained by the simulation by pattern matching, and calculates a pattern matching value Pk . A specific method for calculating the pattern matching value Pk will be described later. Further, the computer 8 stores the calculated pattern matching value P k in the memory corresponding to the template number k and / or the voltage value V i (S517).

次に、コンピュータ8は、上述と同様に、テンプレート番号kがテンプレート数mより小さいか判断し(S319)、テンプレート番号kがテンプレート数mより小さい場合、k=k+1とし(S321)、ステップS309以下の処理を実行する。一方、コンピュータ8は、テンプレート番号kがテンプレート数mより大きい場合(S319)、P(k=1〜m)が最大の値を持つときのkの値をaに代入する(S523)。例えば、コンピュータ8は、メモリに記憶されたPの中から最大の値を持つPを検索し、該当するPに対応するテンプレート番号kを読み出し、aの値に代入する。 Next, similarly to the above, the computer 8 determines whether the template number k is smaller than the template number m (S319). If the template number k is smaller than the template number m, k = k + 1 is set (S321), and step S309 and the subsequent steps. Execute the process. On the other hand, when the template number k is larger than the template number m (S319), the computer 8 substitutes the value of k when P k (k = 1 to m) has the maximum value into a (S523). For example, the computer 8 searches for Pk having the maximum value from Pk stored in the memory, reads the template number k corresponding to the corresponding Pk , and substitutes it for the value of a.

コンピュータ8は、上述と同様にステップS325の処理を実行し、電圧値Tを設定し、設定した電圧値Tをメモリの基準電圧値テーブルに記憶する。なお、メモリにPに対応した電圧値が記憶されている場合、コンピュータ8はステップS523の処理において、メモリに記憶されたPの中から最大の値を持つPを検索し、該当するPに対応する電圧値を読み出し、これをTとしても良い。この場合、ステップS325の処理を省略することができる。以上の処理により、電圧値Tはパターンマッチング値Pが最大となるように設定される。 Computer 8 performs the above processing as well as step S325, sets the voltage value T i, and stores the voltage value T i set to the reference voltage value table in the memory. If the voltage value corresponding to P k is stored in the memory, the computer 8 searches for P k having the maximum value from the P k stored in the memory in the process of step S523, and applies. A voltage value corresponding to P k may be read out and used as T i . In this case, the process of step S325 can be omitted. Through the above processing, the voltage value T i is set so that the pattern matching value P k is maximized.

図16は、パターンマッチング値Pの算出についてのフローチャートである。まず、コンピュータ8は、被検眼60の眼底61を照明する光の光軸が眼底61にあたる位置(Xre,Yre)から黄斑までの距離を算出し、算出した距離とパターンの種類が対応して記憶されたテーブルを参照して、パターン及びパターンテンプレートの種類を選定する(S601)。 FIG. 16 is a flowchart for calculating the pattern matching value Pk . First, the computer 8 calculates the distance from the position (X re , Y re ) where the optical axis of the light that illuminates the fundus 61 of the eye 60 to the fundus 61 to the macula, and the calculated distance corresponds to the pattern type. The type of pattern and pattern template is selected with reference to the stored table (S601).

図17は、黄斑からの距離と細胞の大きさとの関係を説明する図である。図に示すように、人眼の眼底部にある細胞は、黄斑からの距離によって大きさが異なっている。本実施の形態におけるパターンマッチングでは、黄斑からの距離に応じた大きさのパターンを選択する。
まず、コンピュータ8は、(Xre、Yre)の黄斑からの距離を算出し、算出した距離に基づき、細胞の大きさcsを求める。例えば、黄斑からの距離と細胞の大きさが対応付けられたテーブルが予めメモリに記憶され、コンピュータ8は、このテーブルを参照して算出した距離に対応する細胞の大きさcsを読み込むことができる。また、図17に示すグラフの近似式をメモリに記憶し、コンピュータ8は、算出した距離に基づき近似式を用いて細胞の大きさを求めても良い。コンピュータ8は、求めた細胞の大きさcsに基づき、パターン原画像Pat(x,y)を選択する。
FIG. 17 is a diagram for explaining the relationship between the distance from the macula and the cell size. As shown in the figure, the size of cells in the fundus of the human eye varies depending on the distance from the macula. In pattern matching in the present embodiment, a pattern having a size corresponding to the distance from the macula is selected.
First, the computer 8 calculates a distance from the macula of (X re , Y re ), and obtains a cell size cs based on the calculated distance. For example, a table in which the distance from the macula and the cell size are associated with each other is stored in advance in the memory, and the computer 8 can read the cell size cs corresponding to the distance calculated with reference to this table. . Moreover, the approximate expression of the graph shown in FIG. 17 may be stored in the memory, and the computer 8 may obtain the cell size using the approximate expression based on the calculated distance. The computer 8 selects the pattern original image Pat (x, y) based on the obtained cell size cs.

図18は、パターン原画像の説明図で、(A)は細胞が小さい場合、(B)は細胞が中間の場合、(C)は細胞が大きい場合を示している。パターンの線部は画素値を1とし、細胞の大きさcsに比べてある程度小さな大きさで作成する。また、パターンの線部以外は、画素値を0とする。パターン原画像は、細胞の大きさcsに応じた適宜の数のパターンが予め作成され、そのパターンを選択するための細胞の大きさcsの範囲に対応させてメモリに記憶される。コンピュータ8は、メモリに記憶された細胞の大きさcsの範囲を参照して、求めた細胞の大きさcsが該当するパターンを選択することができる。   18A and 18B are explanatory diagrams of a pattern original image. FIG. 18A shows a case where the cell is small, FIG. 18B shows a case where the cell is intermediate, and FIG. 18C shows a case where the cell is large. The line portion of the pattern is created with a pixel value of 1 and a size that is somewhat smaller than the cell size cs. Also, the pixel value is set to 0 except for the line portion of the pattern. As the pattern original image, an appropriate number of patterns corresponding to the cell size cs is created in advance, and stored in the memory in correspondence with the range of the cell size cs for selecting the pattern. The computer 8 can select a pattern corresponding to the obtained cell size cs with reference to the range of the cell size cs stored in the memory.

図19は、パターンテンプレート画像PT(x、y)の説明図で、(A)は細胞が小さい場合、(B)は細胞が中間の場合、(C)は細胞が大きい場合を示している。上述のパターン原画像に対応するパターンテンプレート画像として、パターン原画像と同様に細胞の大きさcsの応じた格子状の画像を作成し、さらに、線の部分の画素数をN1とすると、内部の点状で示した部分を画素数がN2、画素値は−N1/N2となるように作成する。これらパターンテンプレート画像は、上述のパターンに対応してメモリに記憶される。   FIG. 19 is an explanatory diagram of the pattern template image PT (x, y). (A) shows a case where the cell is small, (B) shows a case where the cell is intermediate, and (C) shows a case where the cell is large. As a pattern template image corresponding to the pattern original image described above, a lattice-like image corresponding to the cell size cs is created in the same manner as the pattern original image, and further, if the number of pixels in the line portion is N1, The dot-shaped portion is created so that the number of pixels is N2 and the pixel value is -N1 / N2. These pattern template images are stored in the memory corresponding to the above-described patterns.

なお、パターン原画像及びパターンテンプレート画像は、これに限らず細胞の大きさに応じた適宜のパターン、画素値を設定することができる。上述の例ではパターンとして正方形の格子を挙げたが、パターンは細胞に見立て球形の物等を用いるのも良い。また、予め作成され、メモリに記憶されたパターン及びパターンテンプレートを選択する以外にも、求められた細胞の大きさに基づきパターン等を適時作成することもできる。   Note that the pattern original image and the pattern template image are not limited to this, and appropriate patterns and pixel values can be set according to the size of the cells. In the above example, a square lattice is used as the pattern, but it is also possible to use a spherical object or the like for the cell. In addition to selecting a pattern and a pattern template that are created in advance and stored in the memory, a pattern or the like can be created in a timely manner based on the obtained cell size.

図16のフローチャートに戻り、コンピュータ8は、波面収差W(X、Y)に基づき瞳関数f(x,y)を次式により計算する(S603)。

Figure 0004509591
(i:虚数、k:波数ベクトル(2π/λ)、λ:波長)
次に、コンピュータ8は、瞳関数f(x,y)から眼球の空間周波数分布OTF(u,v)を計算する(S605)。続いて、コンピュータ8は、選択されたパターンの輝度分布関数Pat(x,y)をメモリを参照して計算する(S607)。また、コンピュータ8は、Pat(x,y)を2次元フーリエ変換して空間周波数分布FPat(u,v)を求める(S609)。 Returning to the flowchart of FIG. 16, the computer 8 calculates the pupil function f (x, y) by the following equation based on the wavefront aberration W (X, Y) (S603).
Figure 0004509591
(I: imaginary number, k: wave vector (2π / λ), λ: wavelength)
Next, the computer 8 calculates the spatial frequency distribution OTF (u, v) of the eyeball from the pupil function f (x, y) (S605). Subsequently, the computer 8 calculates the luminance distribution function Pat (x, y) of the selected pattern with reference to the memory (S607). Further, the computer 8 obtains a spatial frequency distribution FPat (u, v) by two-dimensional Fourier transform of Pat (x, y) (S609).

次に、コンピュータ8は、パターンの空間周波数分布FPat(u,v)と眼球の空間周波数分布OTF(u,v)を次式のように掛け合わせることで、眼の光学系通過後の(網膜像の)周波数分布OR(u,v)を求める(S611)。
FPat(u,v)×OTF(u,v)→OR(u,v) … (22)
Next, the computer 8 multiplies the spatial frequency distribution FPat (u, v) of the pattern and the spatial frequency distribution OTF (u, v) of the eyeball as The frequency distribution OR (u, v) of the image is obtained (S611).
FPat (u, v) × OTF (u, v) → OR (u, v) (22)

また、コンピュータ8は、パターンテンプレートの輝度分布関数PT(x,y)をメモリを参照して計算する(S613)。コンピュータ8は、PT(x,y)の2次元フーリエ変換FPT(u,v)を求める(S615)。次に、コンピュータ8は、波面から算出された網膜像の空間周波数分布OR(u,v)とパターンの空間周波数分布FPT(u,v)を掛け合わせOTmp(u,v)を求める(S617)。
OR(u,v)×FT(u,v)→OTmp(u,v) … (23)
次に、コンピュータ8は、OTmp(u,v)を二次元逆フーリエ変換し、TmpIm(X,Y)を求める(S619)。コンピュータ8は、TmpIm(X,Y)の絶対値の最大値を取得してパターンマッチング値Pとする(S621)。また、コンピュータ8は、パターンマッチング値算出の処理を終了し、図15のステップS517の処理へ移る。
The computer 8 calculates the brightness distribution function PT (x, y) of the pattern template with reference to the memory (S613). The computer 8 obtains a two-dimensional Fourier transform FPT (u, v) of PT (x, y) (S615). Next, the computer 8 obtains OTmp (u, v) by multiplying the spatial frequency distribution OR (u, v) of the retinal image calculated from the wavefront and the spatial frequency distribution FPT (u, v) of the pattern (S617). .
OR (u, v) × FT (u, v) → OTmp (u, v) (23)
Next, the computer 8 performs two-dimensional inverse Fourier transform on OTmp (u, v) to obtain TmpIm (X, Y) (S619). The computer 8 acquires the maximum value of the absolute value of TmpIm (X, Y) and sets it as the pattern matching value Pk (S621). Also, the computer 8 ends the pattern matching value calculation process, and proceeds to the process of step S517 in FIG.

(比較例)
図20は、パターン最適化により得られる画像の比較図で、(A)は補正なし、(B)は収差量RMSが小さくなるように補正した場合(RMS最適化)、(C)は本実施の形態におけるパターン最適化により補正した場合を示している。図20(A)〜(C)について、それぞれ(i)波面収差、(ii)ランドルト環の画像シミュレーション、(iii)縞画像シミュレーション、(iv)RMSを示している。パターン最適化では、RMS最適化のRMS0.089よりも大きなRMS0.095となるが、(ii)で示すように像の見えは良くなっていることが観察者に了解できる。
(Comparative example)
FIG. 20 is a comparison diagram of images obtained by pattern optimization. (A) is no correction, (B) is a case where correction is made so that the aberration amount RMS is small (RMS optimization), and (C) is this embodiment. The case where it correct | amends by the pattern optimization in the form of is shown. 20A to 20C show (i) wavefront aberration, (ii) image simulation of Landolt's ring, (iii) fringe image simulation, and (iv) RMS, respectively. In the pattern optimization, RMS 0.095 is larger than RMS 0.089 in RMS optimization, but it can be understood by the observer that the image looks better as shown in (ii).

図23は、本発明の第3の実施の形態における眼底観察装置の全体を説明する構成ブロック図である。なお、図23においてシリンダーレンズ77は図示を省略してある。被検眼60からの光束において、波面の歪が生じるのは眼底61から瞳62までの間である。そこで、波面の補正を行う可変形状ミラー71の位置として、瞳共役の位置である瞳共役点を選定すると、反射ミラー72からの反射光が、再び可変形状ミラー71に入射する位置も瞳共役点となる。また、図23に示すように、2枚のレンズL11とL12を可変形状ミラー71と反射ミラー72の間に介在させることで、可変形状ミラー71に再入射した光の像の向きを正立にする。可変形状ミラー71に再入射した光の像の向きを正立にすることで、光束の同じ位置の位相歪を1枚の可変形状ミラー71で2倍の量を補正することができる。そして、反射ミラー72と可変形状ミラー71間の距離Lは、2枚のレンズL11とL12が介在する分だけ大きくなる。 FIG. 23 is a block diagram illustrating the entirety of the fundus oculi observation device according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 23, the cylinder lens 77 is not shown. In the light flux from the eye 60 to be examined, the wavefront distortion occurs between the fundus 61 and the pupil 62. Therefore, when a pupil conjugate point that is a pupil conjugate position is selected as the position of the deformable mirror 71 that corrects the wavefront, the position at which the reflected light from the reflection mirror 72 is incident on the deformable mirror 71 again is the pupil conjugate point. It becomes. Further, as shown in FIG. 23, the two lenses L11 and L12 are interposed between the deformable mirror 71 and the reflecting mirror 72 so that the direction of the image of the light re-entering the deformable mirror 71 is erect. To do. By making the direction of the image of the light re-entering the deformable mirror 71 upright, the amount of phase distortion at the same position of the light beam can be corrected by a single amount by the single deformable mirror 71. Then, the distance L A between the reflecting mirror 72 and the deformable mirror 71, an amount corresponding to two lenses L11 and L12 is interposed increases.

図24は、本発明の第4の実施の形態における眼底観察装置の全体を説明する構成ブロック図である。そこで瞳共役点に可変形状ミラー71を置くと共に、反射ミラー72からの反射光が、再び可変形状ミラー71に入射する位置も瞳共役点となるように配置する。また、図24に示すように、1枚のレンズL11を可変形状ミラー71と反射ミラー72の間に介在させることで、可変形状ミラー71に再入射した光の像の向きが逆像となるため、中心対称の波面歪、例えば乱視のような歪に対して、1枚の可変形状ミラー71で2倍の補正量を効果的に得ることができる。そして、反射ミラー72と可変形状ミラー71間の距離Lは、1枚のレンズL11が介在する大きさとなる。 FIG. 24 is a block diagram illustrating the entire fundus oculi observation device according to the fourth embodiment of the present invention. Therefore, the deformable mirror 71 is placed at the pupil conjugate point, and the position where the reflected light from the reflection mirror 72 is incident on the deformable mirror 71 again becomes the pupil conjugate point. In addition, as shown in FIG. 24, since the single lens L11 is interposed between the deformable mirror 71 and the reflecting mirror 72, the direction of the image of the light re-entering the deformable mirror 71 is reversed. With respect to centrally symmetric wavefront distortion, for example, distortion such as astigmatism, a single correction mirror 71 can effectively obtain a double correction amount. Then, the distance L B between the reflecting mirror 72 and the deformable mirror 71, a size of one lens L11 is interposed.

図25は、本発明の第5の実施の形態における眼底観察装置の全体を説明する構成ブロック図である。図25に示すように、光学系を簡略化するために、可変形状ミラー71と反射ミラー72の間にレンズを介在させることなく、瞳共役点に近い位置に可変形状ミラー71を配置する。図25に示す配置では、再入射した光の像の向きが正立となるため、1枚の可変形状ミラー71で2倍の補正量を効果的に得ることができると共に、可変形状ミラー71と反射ミラー72の間隔Lを非常に短くすることができ、可変形状ミラー71の反射ミラー72への出射光の位置と再入射光の位置のズレが非常に小さくなって、好ましい。 FIG. 25 is a block diagram illustrating the entire fundus oculi observation device according to the fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 25, in order to simplify the optical system, the deformable mirror 71 is arranged at a position close to the pupil conjugate point without interposing a lens between the deformable mirror 71 and the reflecting mirror 72. In the arrangement shown in FIG. 25, the direction of the re-incident light image is upright, so that a single correction mirror 71 can effectively obtain a double correction amount, and the distance L C of the reflecting mirror 72 can be very short, displacement of the position of the position and the re-incident light of the light emitted to the reflecting mirror 72 of the deformable mirror 71 is very small, which is preferable.

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、本発明の実施例において可変形状ミラー71と反射ミラー72間の距離Lを適切に配置することで、可変形状ミラー71を2回反射した際に、効果的に約2倍の位相変化が得られ、前眼像や眼底像の十分な収差補正が行える。この結果、撮影系で鮮明な眼底画像を得ることができる。   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 embodiment of the present invention, by appropriately arranging the distance L between the deformable mirror 71 and the reflecting mirror 72, when the deformable mirror 71 is reflected twice, the phase change is effectively about twice. Thus, sufficient aberration correction of the anterior eye image and the fundus image can be performed. As a result, a clear fundus image can be obtained in the photographing system.

本発明の実施の形態によると、眼底画像の質を良くするように波面収差補正光学素子の補正量を調整し、適正な補正量を求めることができる。本発明の実施の形態によると、波面収差補正光学素子の補正量を調整するための電圧変化テンプレートを用いて、眼底画像の画質を向上させることができる。   According to the embodiment of the present invention, an appropriate correction amount can be obtained by adjusting the correction amount of the wavefront aberration correction optical element so as to improve the quality of the fundus image. According to the embodiment of the present invention, it is possible to improve the image quality of the fundus image using the voltage change template for adjusting the correction amount of the wavefront aberration correcting optical element.

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. 可変形状ミラー71の構成図で、単一の可変形状ミラーを示している。In the block diagram of the deformable mirror 71, a single deformable mirror is shown. 電圧変化の基準電圧値を記憶する基準電圧値テーブルのフォーマットである。It is the format of the reference voltage value table which memorize | stores the reference voltage value of a voltage change. 同心円テンプレートのテーブルフォーマットである。It is a table format of a concentric circle template. 対称テンプレートのテーブルフォーマットである。It is a table format of a symmetric template. 非対称テンプレートのテーブルフォーマットである。It is a table format of an asymmetric template. テンプレートマッチングによるマッチング数値データのフォーマットである。This is a format of matching numerical data by template matching. 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。It is a flowchart of the fundus observation in the first embodiment of the present invention. 電圧変化テンプレートの最適選択規範の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of the optimal selection norm of a voltage change template. 電圧変化テンプレートのタイプを選択する手順を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the procedure which selects the type of a voltage change template. 本発明の第2の実施の形態にかかるMTFの変化による最良の判断についての説明図である。It is explanatory drawing about the best judgment by the change of MTF concerning the 2nd Embodiment of this invention. MTF最適化のフローチャートである。It is a flowchart of MTF optimization. 黄斑からの距離と細胞の空間周波数との関係図である。It is a related figure of the distance from a macular and the spatial frequency of a cell. MTF(cf)算出のフローチャートである。It is a flowchart of MTF (cf) calculation. パターン最適化のフローチャートである。It is a flowchart of pattern optimization. パターンマッチング値Pの算出についてのフローチャートである。It is a flowchart about calculation of the pattern matching value Pk . 黄斑からの距離と細胞の大きさとの関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the distance from a macula, and the magnitude | size of a cell. パターン原画像の説明図である。It is explanatory drawing of a pattern original image. パターンテンプレート画像PT(x、y)の説明図である。It is explanatory drawing of pattern template image PT (x, y). パターン最適化により得られる画像の比較図である。It is a comparison figure of the image obtained by pattern optimization. 波面センサーの説明図である。It is explanatory drawing of a wavefront sensor. 可変形状ミラーと反射ミラーの配置を説明する要部構成図である。It is a principal part block diagram explaining arrangement | positioning of a deformable mirror and a reflective mirror. 本発明の第3の実施の形態における眼底観察装置の全体を説明する構成ブロック図である。It is a block diagram explaining the whole fundus observation device in a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施の形態にかかる眼底観察装置の全体を説明する構成ブロック図である。It is a block diagram explaining the entirety of a fundus oculi observation device according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第5の実施の形態にかかる眼底観察装置の全体を説明する構成ブロック図である。It is a block diagram explaining the entirety of a fundus oculi observation device according to a fifth embodiment of 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(画像形成光学系)
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記憶部(DB:データベース)
8 コンピュータ
9 操作制御部
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 可変形状ミラー(波面収差補正光学素子)
72 反射ミラー(再帰光学系)
77 シリンダーレンズ
8 コンピュータ
81 収差測定部
82 画像データ記憶部
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
BS ビームスピリッタ
DM ダイクロイックミラー
L1〜L12 レンズ
2 Fundus illumination system (second illumination optical system)
3 Fundus observation system (image forming optical system)
31 Optical system for fundus image formation 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 light receiving optical system 51 Hartmann plate 52 point image light receiving optical unit 6 voltage change template storage unit (DB: database)
8 Computer 9 Operation control unit 60 Eye to be examined (object)
61 Retina (fundus)
62 Cornea (Anterior Eye)
7 Compensation Optics 71 Variable Shape Mirror (Wavefront Aberration Correction Optical Element)
72 Reflection mirror (recursive optical system)
77 Cylinder Lens 8 Computer 81 Aberration Measuring Unit 82 Image Data Storage Unit 83 Compensation Amount Determination Unit 85 Voltage Change Template Selection Unit 86 Display Unit BS Beam Spiriter DM Dichroic Mirrors L1 to L12 Lens

Claims (9)

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に対して、単一の波面収差補正光学素子を少なくとも2回作用させて、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;
収差補正機能付き画像形成装置。
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 from the object by at least twice acting a single wavefront aberration correcting optical element to form an image of the object;
A control unit that controls 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 with an aberration correction function.
前記対象物は、被検眼眼底であり;
さらに、その被検眼眼底を照明する照明光学系を備え;
上記画像形成光学系は、被検眼眼底の画像を形成するように構成されている;
請求項1記載の収差補正機能付き画像形成装置。
The object is the fundus of the eye to be examined;
And an illumination optical system for illuminating the fundus of the eye to be examined;
The image forming optical system is configured to form an image of the fundus of the eye to be examined;
The image forming apparatus with an aberration correction function according to claim 1.
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ると共に;
前記波面収差補正光学素子で一回目の作用を受けた光束を、再び前記波面収差補正光学素子側に反射する再帰光学系を有する;
請求項2に記載の収差補正機能付き画像形成装置。
The wavefront aberration correcting optical element is composed of a deformable mirror;
A recursive optical system that reflects the light beam, which has been subjected to the first action by the wavefront aberration correcting optical element, to the wavefront aberration correcting optical element side again;
The image forming apparatus with an aberration correction function according to claim 2.
前記再帰光学系は、前記可変形状ミラーから最初に反射した光束を再び、可変形状ミラーに向けて戻すものであって、前記可変形状ミラーにおいて被検眼瞳と略共役関係となるように構成されている請求項3記載の収差補正機能付き画像形成装置。   The recursive optical system is configured to return the light beam first reflected from the deformable mirror to the deformable mirror again, and is configured to have a substantially conjugate relationship with the eye to be examined in the deformable mirror. The image forming apparatus with an aberration correction function according to claim 3. 前記再帰光学系は、前記可変形状ミラーから最初に反射した光束を再び、可変形状ミラーに向けて戻すものであって、前記可変形状ミラー上で正立像として再び最初の反射位置で形成するように構成されている請求項3又は請求項4に記載の収差補正機能付き画像形成装置。   The recursive optical system returns the light beam first reflected from the deformable mirror to the deformable mirror again, and forms the erect image on the deformable mirror again at the first reflection position. The image forming apparatus with an aberration correction function according to claim 3 or claim 4 configured. 前記波面収差測定部は、被検眼の瞳と略共役位置に配置されたハルトマン光学素子を有すると共に、当該ハルトマン光学素子の略焦点位置に受光部が配置されているように形成されている請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の収差補正機能付き画像形成装置。   The wavefront aberration measuring unit includes a Hartmann optical element disposed at a position substantially conjugate with a pupil of an eye to be examined, and is formed such that a light receiving unit is disposed at a substantially focal position of the Hartmann optical element. The image forming apparatus with an aberration correction function according to any one of claims 1 to 5. 対象物からの光束を受光して、波面収差測定部により波面収差を測定するステップと;
前記対象物からの光束に対して単一の波面収差補正光学素子を少なくとも2回作用させる波面補正ステップと;
前記波面補正ステップで補正された前記対象物からの光束を、画像形成光学系によって受光するステップと;
前記波面収差測定ステップ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ステップとを備える;
収差補正光学素子を用いた画像形成方法。
Receiving the light beam from the object and measuring the wavefront aberration by the wavefront aberration measuring unit;
A wavefront correcting step of causing a single wavefront aberration correcting optical element to act on a light beam from the object at least twice;
Receiving a light beam from the object corrected in the wavefront correcting step by an image forming optical system;
Controlling the aberration correction amount of the wavefront aberration correcting optical element based on the wavefront aberration measured in the wavefront aberration measuring step;
An image forming method using an aberration correction optical element.
さらに、前記波面収差補正光学素子を調整するための複数種類の電圧変化テンプレートを記憶する電圧変化テンプレート記憶部と;
前記電圧変化テンプレートから、前記波面収差補正光学素子の補正を行なう電圧変化テンプレートの種類を選択する電圧変化テンプレート選択部とを備え
前記制御部は、前記電圧変化テンプレート選択部で選択された電圧変化テンプレートにより、前記波面収差補正光学素子の収差補正量を制御する;
請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の収差補正機能付き画像形成装置。
Further, a voltage-change template storage unit for storing a plurality of types of voltage change templates for adjusting the wavefront aberration correcting optical element;
From the voltage-change template, and a voltage-change template selection unit for selecting the type of voltage change templates for correcting the wavefront aberration correcting optical element;
The control unit controls an aberration correction amount of the wavefront aberration correcting optical element according to the voltage change template selected by the voltage change template selection unit;
The image forming apparatus with an aberration correction function according to any one of claims 1 to 6 .
前記電圧変化テンプレート記憶部は、前記波面収差補正光学素子の同心円テンプレート、電圧変化が前記波面収差補正光学素子の中心又は所望の軸に対して対称に設定された対称テンプレート、電圧変化が前記波面収差補正光学素子の中心又は所望の軸に対して非対称に設定された非対称テンプレートの少なくとも1種類の電圧変化テンプレートを含み;
前記電圧変化テンプレート選択部は、前記波面収差測定部で測定した波面収差の判定に基づいて、前記波面収差補正光学素子の補正を行なう電圧変化テンプレートの種類を選択する;
請求項8に記載の収差補正機能付き画像形成装置。
The voltage change template storage unit includes a concentric template of the wavefront aberration correcting optical element, a symmetrical template in which a voltage change is set symmetrically with respect to a center or a desired axis of the wavefront aberration correcting optical element, and a voltage change being the wavefront aberration. Including at least one voltage change template of an asymmetric template set asymmetrically about the center or desired axis of the correction optical element;
The voltage change template selection unit selects a type of voltage change template for correcting the wavefront aberration correction optical element based on the determination of the wavefront aberration measured by the wavefront aberration measurement unit;
The image forming apparatus with an aberration correction function according to claim 8.
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