JP4776428B2

JP4776428B2 - 眼科撮影装置

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Publication number: JP4776428B2
Application number: JP2006128117A
Authority: JP
Inventors: 達夫山口; 俊文三橋
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2006-05-02
Filing date: 2006-05-02
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2026-05-02
Also published as: JP2007296209A; US7500754B2; US20070258045A1

Description

本発明は、眼科撮影装置に係り、特に、高倍率眼底画像と低倍率眼底画像を同時に撮影できることを特徴とする眼科撮影装置に関する。

従来、本出願人により次のような技術が開示されている。例えば、被測定眼の収差を補償光学部によって補償し、補償された後の微小な収差を精密に測定する眼特性測定装置が開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。また、眼底画像の質を向上させるように被測定眼から反射された光束を補正し、最適な画像を取得する眼底観察装置が開示されている（例えば、特許文献４参照）。さらに、被測定眼の変位を検出し、検出したずれ位置に基づき、波面補正素子を移動して波面を補正させる眼底像観察装置が開示されている（例えば、特許文献５参照）。
特開２００４−１１３４０５号公報特開２００４−１５９７７９号公報特開２００４−１５９７８４号公報特開２００４−３２９２８２号公報特開２００６−００６３６２号公報

しかしながら、従来の光学装置では、高倍率系と低倍率系の画像を取得する場合には、例えば、別波長の光源を用いたり、光学系を別に用意し、ミラーなどで光学系の切り替えを行うなどがなされているが、同時にかつ同波長で低倍率・高倍率の像を得ることはできなかった。また、従来のＡｄａｐｔｉｖｅＯｐｔｉｃｓを眼底カメラに適用した場合、細胞を観測できる高解像（高倍率）で画像を取得できるものの、倍率が高すぎるために眼底上のどの部位を測定しているのかを検証することが非常に困難である。
本発明は、以上の点に鑑み、低倍率・高倍率の像を同時に取得することができる眼科撮影装置を提供することを目的とする。本発明は、高倍率の像の位置が低倍率の像により特定することができ、病原の詳細な位置を特定することが可能な眼科撮影装置を提供することを目的とする。本発明は、偏光と穴あきミラーを用い、穴あきミラーの穴径を例えば観測したい細胞や血管の大きさに合わせ設計し、所望の観察対象の像を得ることを目的のひとつとする。

本発明の第１の解決手段によると、
眼底を照明するための照明光を発光する光源部と、
該光源部からの照明光束の一部を瞳と共役位置において中心部に開口がある第１の絞りを通して照明する第１経路と、該光源部からの照明光束の一部を瞳と共役位置において周辺部に開口がある第２の絞りを通して照明する第２経路とにより、被測定眼眼底を照明する照明光学系と、
測定された収差に基づき、眼底からの反射光束に収差を打ち消すような補正を行う収差補正部と、
被測定眼を照明し、該照明による被測定眼からの反射光束を上記収差補正部を介して受光し、該反射光束の収差を測定する収差測定部と、
瞳と共役位置において中心部に開口があり、中心部の光束は該開口を通過し及び周辺部の光束は反射する反射部を有し、上記収差補正部で収差が補正され該反射部の開口を通過した眼底からの反射光束により、第１の倍率の眼底像を得るための第３経路と、上記収差補正部で収差が補正され該反射部の開口の周辺部で反射された眼底からの反射光束により、第２の倍率の眼底像を得るための第４経路とにより、被測定眼眼底の第１及び第２の倍率の像を得るための撮影光学系と、
第３経路を通過した光束を受光する第１受光部と、
第４経路を通過した光束を受光する第２受光部と
を備え、上記第１受光部と上記第２受光部により倍率の異なる像を得る眼科撮影装置が提供される。

本発明によると、低倍率・高倍率の像を同時に取得することができる眼科撮影装置を提供することができる。本発明によると、高倍率の像の位置が低倍率の像により特定することができ、病原の詳細な位置を特定することが可能な眼科撮影装置を提供することができる。本発明によると、偏光と穴あきミラーを用い、穴あきミラーの穴径を例えば観測したい細胞や血管の大きさに合わせ設計し、所望の観察対象の良質な像を得ることができる。

１．概略
本実施の形態は、高倍率眼底画像と低倍率眼底画像を同時に撮影できることを特徴とするＡｄａｐｔｉｖｅＯｐｔｉｃｓ眼底カメラに関する。本実施の形態では、偏光と瞳分割を用いることで高解像度に眼底観察ができるＡｄａｐｔｉｖｅＯｐｔｉｃｓ系からの像と、広範囲に像を取得できるファインダー系からの像を同時に取得することを可能とするものである。なお、本実施の形態において、高倍率、低倍率とは、相対的な倍率であり、異なる２つの倍率（第１の倍率、第２の倍率）を表す。例えば、低倍率は眼底全体の像を得る倍率であり、高倍率は眼底の局所的な位置な像を得る倍率とすることができるが、これに限られない。

２．光学配置
図１に、眼科撮影装置の光学配置図を示す。
眼底観察装置（眼科撮影装置）は、波面補正系１と、高倍率眼底照明系２−１と、低倍率眼底照明系２−２と、眼底観察系３と、前眼部観察系４と、前眼部照明用光源４５と、固視系５と、補償光学部７０と、瞳移動量演算部１４−２と、撮像素子演算・制御装置（眼底像形成部）１４−３と、第２光源部（照明用光源）２１と、偏光ビームスプリッタ（ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＢｅａｍＳｐｌｉｔｔｅｒ、以下、ＰＢＳと記す）２７及び２８とを備える。
波面補正系（収差測定部）１は、第１照明光学系１１、第１受光光学系１２、点像受光部１３を備える波面測定系１０と、収差量測定補正量計算用演算装置（収差演算部、以下演算装置と記す）１４−１と、波面補正素子制御装置１５とを有する。なお、演算装置１４−１と、瞳移動量演算部１４−２と、眼底像形成部１４−３は、例えばひとつ又は複数の演算部に備えることができる。被測定眼６０については、図中、網膜（眼底）６１、角膜（前眼部）６２が示されている。
第１照明光学系（点像投影光学系）１１は、例えば第１光源部（例えば、波面測定用光源）１７を備え、第１光源部１７からの光束で被測定眼眼底上で微小な領域（又はターゲット）を照明するためのものである。また、第１照明光学系１１は、例えば、集光レンズ、リレーレンズを備える。
第１光源部１７は、空間コヒーレンスが高く、時間コヒーレンスは高くないものが望ましい。ここでは、一例として、第１光源部１７には、ＳＬＤ（スーパールミネセンスダイオード）が採用されており、輝度が高い点光源を得ることができる。なお、第１光源部１７は、ＳＬＤに限られるものではなく、レーザー光源の様に空間、時間ともコヒーレンスが高いものでも、回転拡散板などを挿入することにより、適度に時間コヒーレンスを下げることで利用できる。そして、ＬＥＤの様に、空間、時間ともコヒーレンスが高くないものでも、光量さえ充分であれば、ピンホール等を光路の光源の位置に挿入することで、使用可能になる。また、照明用の第１光源部１７の第１波長は、例えば、赤外域の波長、例えば８６０ｎｍ又は７８０ｎｍを使用することができる。

第１受光光学系（点像受光光学系）１２は、例えば、被測定眼網膜から反射して戻ってきた光束を受光し、点像受光部（例えば、波面イメージセンサ）１３に導くためのものである。第１受光光学系１２は、リレーレンズと、ビームスプリッタと、反射光束を少なくとも１７本のビームに変換するための変換部材（分割素子、例えばハルトマン板）とを備える。ビームスプリッタは、第１光源部１７からの光束を反射し、被測定眼６０の網膜で反射しアフォーカルレンズ８１を介して戻ってくる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。変換部材は、反射光束を複数のビームに変換する波面変換部材である。なお、変換部材には、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。眼底６１からの反射光は、変換部材を介して点像受光部１３上に集光する。
点像受光部１３は、変換部材を通過した第１受光光学系１２からの光を受光し、第１信号を生成するためのものである。
第１照明光学系１１と第１受光光学系１２とは、第１光源部１７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部１３での信号ピークが最大となる関係を維持して、点像受光部１３での信号ピークが強くなる方向にプリズム７２が移動し、強度が最大となる位置で停止することができる。この結果、第１光源部１７からの光束が、被測定眼上で集光することとなる。

高倍率眼底照明系２−１は、例えば、視野絞り２２と、開口絞り２３−１と、集光レンズとを備える。低倍率眼底照明系２−２は、例えば、視野絞り２２と、開口絞り（リング）２３−２と、集光レンズとを備える。高倍率眼底照明系２−１の開口絞り２３−１と低倍率眼底照明系２−２の開口絞り２３−２は、それぞれ瞳と共役である。
第２光源部（照明用光源）２１は、クリプトンランプなどの低コヒーレンスのものが望ましいが、レーザーダイオードやガスレーザーなど高コヒーレンス光源でも光路中に拡散板などを高速に回転することで使用可能である。また、例えば、ハルトマン測定用の第１光源部１７の波長が８４０ｎｍ、前眼部照明用光源４５の波長が赤外又は近赤外光である８５０〜９３０ｎｍ（現状では、例えば、８６０〜８８０ｎｍ）等の適宜の波長を選択することができる。ビームスプリッタ８２は、例えば、第２光源部２１からの光束を反射し、被測定眼６０で反射して戻ってくる光束を透過するようなビームスプリッタを用いることができる。
ＰＢＳ２７及び２８は、照明用光源２１を、例えば、Ｓ偏光とＰ偏光とに分割する。例えば、ＰＢＳ２７及び２８は、高倍率眼底照明系２−１をＰ偏光に、低倍率眼底照明系２−２をＳ偏光に分け、それぞれに開口絞り２３−１、２３−２を用いて中心照明、リング照明にする。それぞれの開口絞り２３−１、２３−２のサイズは、後で２つを合成したときに交わらないサイズにする。

図１のように、瞳の内側から入射光を入れ、角膜及び水晶体の共役点に光を遮る板（例えば、図では穴あきミラーを使用）等を挿入し、角膜等のノイズ（有害反射）をカットできる。また、高倍率眼底照明系２−１の開口絞り２３−１及び低倍率眼底照明系２−２の開口絞り２３−２は、瞳との共役点付近に配置し、ノイズ光を後述する角膜反射除去ミラー３３で除去できるような光学系にすることができる。視野絞り２２は、眼底の共役点に配置する。これにより細胞等を観察する場合でも範囲を限定して光を当てることができ、被検者への負担が少なくできる。
回転拡散板は、拡散板を高速に回転することで高コヒーレンス光源（例えば、レーザー）のスペックルを軽減する。露光時間にもよるが、一例として概ね１００００ｒｐｍ以上の回転数で回転させるのが望ましい。
眼底観察系３は、高倍率眼底観察系３１−２と、低倍率眼底観察系３１−１と、高倍率眼底撮影用撮像素子（第２受光部）３２−２と、低倍率眼底撮影用撮像素子（第１受光部）３２−１と、角膜反射除去ミラー（穴あきミラー）３３と、アフォーカルレンズ８１と、ビームスプリッタ３５とを有する。
高倍率眼底観察系３１−２は、例えば、第２偏光子３４−２と、高倍率の集光レンズ（光学系）とを備える。高倍率眼底観察系３１−２は、眼底６１で反射し補償光学部７０で収差が補正された光を高倍率眼底撮影用撮像素子３２−２に導く。高倍率眼底撮影用撮像素子３２−２は、高倍率眼底観察系３１−２で形成された眼底像を受光し、信号を生成する。また、高倍率眼底撮影用撮像素子３２−２は、照明用光源２１からの第２波長（例えば、赤色光）に感度を有する受光素子で形成することができる。

低倍率眼底観察系３１−１は、例えば、第１偏光子３４−１と、低倍率の集光レンズとを備える。低倍率眼底観察系３１−１は、眼底６１で反射し補償光学部７０で収差が補正された光を低倍率眼底撮影用撮像素子３２−１に導く。低倍率眼底撮影用撮像素子３２−１は、低倍率眼底観察系３１−１で形成された眼底像を受光し、信号を生成する。また、低倍率眼底撮影用撮像素子３２−１は、第２波長に感度を有する受光素子で形成することができる。
角膜反射除去ミラー３３は、瞳を共役にするため浅い角度で使用するのが望ましい。ビームスプリッタ３５は、例えば、第１波長の光束を反射し、第２波長の光束を通過するダイクロイックミラーで構成されている。また、本実施の形態において、アフォーカルレンズ８１、ビームスプリッタ３５等は、便宜上眼底観察系３に備えられるものとしているが、第１受光光学系１２に備えられるものとしても同様である。また、眼底観察系３では角膜反射除去ミラー（穴あきミラー）３３を開口絞り２３−１及び２３−２と共役、もしくは、共役に近い位置に配置する。
高倍率眼底照明光の角膜での反射光束は、角膜反射除去ミラー３３の中心を通るため、角膜反射除去ミラー３３を反射した眼底からの光はフレアのない良好な像が得られる。同様に、低倍率眼底照明光の角膜での反射光束は、角膜反射除去ミラー３３により反射するので、穴の中心を通った眼底からの光はフレアのない良好な像を得ることができる。なお、瞳分割の高倍率系が角膜反射除去ミラーの中心となっても良いが、光学系の特性から角膜反射除去ミラーで反射された系を使用したほうが良い。
偏光子３４−１および３４−２は、高倍率眼底観察系３１−２および低倍率眼底観察系３１−１それぞれの系の光が入ってこないように挿入される。本実施の形態の場合、高倍率眼底観察系３１−２には、第２偏光子３４−２をＰ偏光が透過するような方向に配置する。一方、低倍率眼底観察系３１−１には、第１偏光子３４−１をＳ偏光を透過する方向に配置する。これにより両者の光が影響を及ぼさないようにする。

図８は、偏光と反射光束の説明図である。
分割手段（ＰＢＳ）２７及び２８は、光源部２１からの照明光束を、第１偏光（Ｐ偏光）の光束と、第２偏光（Ｓ偏光）の光束とに分割する。また、第１偏光の光束を第１経路（高倍率眼底照明系２−１）に導く。第２偏光の光束を第２経路（低倍率眼底照明系２−２）に導く。第１偏光の光束は、瞳と共役で中心が開口した開口絞り２３−１を通過し、角膜では、瞳中心付近で反射する。また、眼底でも反射する。一方、第２偏光の光束は、瞳と共役で周辺部が開口した開口絞り２３−２を通過し、角膜では、瞳中心の周りで反射する。また、眼底でも反射する。
第１偏光子３４−１は、反射部（穴あきミラー）３３を通過した、角膜で反射された第１偏光の光束と眼底で反射された第２偏光の光束とを含む光束のうち、第２偏光の光束を通過させて眼底での反射光束を受光部３２−１に導く。第２偏光子３４−２は、反射部３３を反射した、角膜で反射された第２偏光の光束と眼底で反射された第１偏光の光束とを含む光束のうち、第１偏光の光束を通過させて眼底での反射光束を受光部３２−２に導く。
補償光学部（収差補正部）７０は、測定光の収差を補償する適応光学系（アダプティブオプティクス、ＡｄａｐｔｉｖｅＯｐｔｉｃｓ）などの波面補正素子７１と、光軸方向に移動して球面成分を補正する移動プリズム（ディオプター調整用プリズム）７２及び／又は球面レンズとを有する。補償光学部７０は、第１受光光学系１２、高倍率眼底観察系３１−２及び低倍率眼底観察系３１−１中に配置され、例えば、被測定眼６０から反射して戻ってくる反射光束の収差を補償する。また、補償光学部７０は、第１光源部１７から発した光束に対して収差を補償し、収差補償された光束で被測定眼眼底上の微小な領域を照明するようにしてもよい。
波面補正素子７１としては、例えば、可変形鏡（ディフォーマブルミラー、可変鏡）や液晶等の空間光変調器を用いることができる。なお、その他、測定光の収差を補償可能な適宜の光学系を用いてもよい。可変形鏡は、鏡の内部に備えられたアクチュエイター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。また、静電容量によって変形させる方法や、ピエゾを用いて変形させる方法等もあるが、これ以外にも適宜の方法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、鏡と同様に反射させて使用する場合が多い。なお、液晶空間変調器を用いる場合、光路の途中で偏光子が必要な場合がある。また、波面補正素子７１は、反射させて使用するもの以外に、透過型の光学系を用いてもよい。波面補正素子７１は、波面補正素子制御装置１５からの出力に従い、例えば変形等することで収差を補償する。

なお、これら波面補正素子７１には、それに限られるわけではないが、平行光束を入射させるようにしたほうがよい。例えば、被測定眼６０が無収差の場合、波面補正素子７１には被測定眼６０の網膜からの反射光束が平行光として入射する。また、例えば、第１光源部１７からの光束は平行光として波面補正素子７１に入射するようになっている。
移動プリズム７２は、演算装置１４−１からの出力に基づき光軸方向に移動する。例えば、移動プリズム７２は、適宜の駆動部により駆動される。移動プリズム７２が移動することで球面成分の補償を行うことができる。なお、移動プリズム７２を移動させる以外にも球面レンズを用いて補償することもできる。
なお、瞳移動量演算部１４−２で求められる瞳の移動量に追随して、モーター制御回路の出力に応じて波面補正素子７１を移動させるモーター付きステージをさらに備えることができる。例えば、波面補正素子７１を光軸に対して横切る方向、又は、法線に垂直な平面方向に移動させる。これにより、波面補正素子７１のある一点（例えば中心）が、瞳のある一点（例えば瞳中心）と常に共役となり、安定した波面補正を行うことができる。
前眼部照明用光源４５は、被測定眼６０の前眼部を照明する。例えば、プラチドリング又はケラトリング等を用いて前眼部を所定パターンで照射してもよい。ケラトリングの場合、ケラト像により角膜の曲率中心付近だけのパターンを得ることができる。なお、前眼部照明用光源４５から発せられる光束の波長は、例えば、第１波長（ここでは、８６０ｎｍ又は７８０ｎｍ）と異なると共に、長い波長を選択できる（例えば、９４０ｎｍ）。
前眼部観察系４は、集光レンズと、前眼部イメージセンサ４１とを備える。前眼部観察系４は、前眼部照明用光源４５から発せられ被測定眼６０の角膜６２から反射して戻ってくる光束を前眼部イメージセンサ４１に導く。なお、光源部としては、前眼部照明用光源４５以外にも被測定眼６０を照明する適宜の光源を用いても良い。また、前眼部観察系４は、被測定眼６０に照明された適宜のパターン（例えば、プラチドリング）が、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、前眼部イメージセンサ４１に導くこともできる。この時、前眼部イメージセンサ４１は、前眼部像を得ることができる。なお、前眼部観察系４は、アライメントに用いることもできる。アライメントに使用する光束の波長は、例えば、第１波長（ここでは、７８０ｎｍ）と異なる長い波長を選択できる（例えば、９４０ｎｍ）。

第３照明用光学系（固視系）５は、例えば、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むものであって、第３光源部（例えば、ランプ）５１、固視標５２、リレーレンズを備える。第３光源部５１からの光束で固視標５２を眼底６１に照射することができ、被測定眼６０にその像を観察させる。
波面補正素子制御装置１５は、演算装置１４−１からの出力に基づいて波面補正素子７１を変形させる。波面補正素子制御装置１５は、例えば、演算装置１４−１により測定された波面収差に基づき、又は、演算装置１４−１により求められた補正量に基づき、波面補正素子７１の各素子を変形させるための制御信号（例えば、電圧値など）を形成し、形成された制御信号を波面補正素子７１に出力して波面を補正させる。
演算装置１４−１は、点像受光部１３からの出力に基づき、被測定眼６０の、又は、被測定眼６０で反射され補償光学部７０で収差が補正された光束の、高次収差を含む光学特性を求める。なお、演算装置１４−１は、点像受光部１３からの出力以外にも、少なくとも被測定眼６０の波面収差を示す波面測定データを受け取り、光学特性を求めても良い。また、演算装置１４−１は、求められた光学特性に基づき、波面補正素子の補正量を決定して、補正量を波面補正素子制御装置１５に出力する。
瞳移動量演算部１４−２は、前眼部イメージセンサ４１で形成された前眼像から被測定眼の変位（例えば、瞳の移動量）を測定する。なお、瞳移動量演算部１４−２は、被測定眼の変位として瞳中心の移動量を求めることができるが、これに限らず、例えば角膜頂点等の被測定眼の適宜の位置の移動量を求めてもよい。眼底像形成部１４−３は、高倍率眼底撮影用撮像素子３２−２及び低倍率眼底撮影用撮像素子３２−１で形成された眼底像を取得し、眼底像を表示又は出力する。

（共役関係）
被測定眼６０の眼底６１、固視系５の固視標５２、第１光源部１７、点像受光部１３が共役である。また、被測定眼６０の眼の瞳（虹彩）、第１受光光学系１２の変換部材（ハルトマン板）開口絞り２３−１、２３−２、穴あきミラー３３が共役である。回転拡散板２４は、瞳と共役であり（瞳で結像）、眼底６１の大部分を全体的に一様に照明可能である。
（アライメント調整）
次に、アライメント調整について説明する。アライメント調整は、例えば、前眼部観察系４により実施されることができる。
アライメント調整は、被測定眼６０の角膜６２を照明する前眼部照明用光源４５（光源部）による被測定眼６０の像が前眼部イメージセンサ４１上に形成されるので、この像を利用して瞳中心が光軸と一致するようにするとよい。
また、前眼部観察系４に集光レンズ、ビームスプリッタ、アフォーカルレンズ８１を介して被測定眼６０を平行な光束で照明するような光源を追加すれば、被測定眼６０の角膜６２で反射した反射光束は、あたかも角膜６２の曲率半径の１／２の点から射出したような発散光束として射出される。この発散光束は、アフォーカルレンズ８１、ビームスプリッタ及び集光レンズを介して、前眼部イメージセンサ４１にスポット像として受光される。ここで、この前眼部イメージセンサ４１上のスポット像が光軸上から外れている場合、眼底観察装置本体を、上下左右に移動調整し、スポット像を光軸上と一致させる。このように、スポット像が光軸上と一致すると、アライメント調整は完了する。

３．電気系構成
図３に、眼科撮影装置の電気系のブロック図を示す。図２に、眼科撮影装置の信号の説明図を示す。
眼科撮影装置の電気系の構成は、演算部６００と、制御部６１０と、表示部７００と、メモリ８００と、第１駆動部９１０と、第２駆動部９１１と、第３駆動部９１２と、第４駆動部９１３とを備える。なお、眼科撮影装置は、入力部をさらに備えてもよい。入力部としては、表示部７００に表示された適宜のボタン、アイコン、位置、領域等を指示するためのポインティングデバイス、各種データを入力するためのキーボード等を備えることができる。
演算部６００は、例えば、瞳移動量演算部１４−２と、撮像素子演算・制御装置１４−３とを含む。なお、演算装置１４−１をさらに含んでもよい。演算部６００には、高倍率眼底撮影用撮像素子３２−２からの信号（１２）と、低倍率眼底撮影用撮像素子３２−１からの信号（１３）と、前眼部観察系４からの信号（７）と、演算装置１４−１からの信号とが入力される。
演算部６００は、前眼部観察系４からの信号（７）を入力し、例えば、アライメントの調整等を行う。演算部６００は、これらの処理に応じた信号又は他の信号・データを、電気駆動系の制御を行う制御部６１０と、表示部７００と、メモリ８００と、演算装置１４−１とにそれぞれ適宜出力する。
制御部６１０は、演算部６００からの制御信号に基づいて、照明用光源２１、第１光源部１７、第３光源部５１及び前眼部照明用光源４５の点灯、消灯を制御したり、第１駆動部９１０、第３駆動部９１２及び第４駆動部９１３等を制御するためのものである。制御部６１０は、例えば、演算部６００での演算結果に応じた信号に基づいて、第１光源部１７に対して信号（１）を出力し、前眼部照明用光源４５に対して信号（６）を出力し、第３光源部５１に対して信号（１１）を出力し、高倍率眼底撮影用撮像素子３２−２に対して信号（１２）を出力し、低倍率眼底撮影用撮像素子３２−１に対して信号（１３）を出力し、さらに、第１駆動部９１０、第３駆動部９１２及び第４駆動部９１３に対して信号を出力する。また、制御部６１０は、照明用光源２１に対して、信号（８）を出力する。

収差量測定補正量計算用演算装置１４−１には、点像受光部１３からの第１信号（２）が入力される。演算装置１４−１は、入力された信号に基づいて、被測定眼６０の収差、収差量等の光学特性、波面補正素子７１により補正させるための補正量等の演算を行う。演算装置１４−１は、これら演算結果に応じた信号又は他の信号・データを、演算部６００と、波面補正素子制御装置１５と、第２駆動部９１１にそれぞれ適宜出力する。なお、演算装置１４−１は、演算部６００内に含むこともできる。また、第２駆動部９１１は、制御部６１０を介して信号を入力することもできる。
波面補正素子制御装置１５は、演算装置１４−１から入力された信号に基づいて、信号（３）を出力して、波面補正素子７１を制御し、収差を補正させる。
表示部７００は、撮影結果（眼底像等）を表示する。メモリ８００は、測定された収差、取り込んだ画像及び時刻等、予め設定された像の取得枚数Ｎ、撮像素子の露光時間等の設定値を必要に応じて適宜記憶する。演算部６００は、メモリ８００から適宜データを読み出し、及び、メモリ８００にデータを書込みする。
第１駆動部９１０は、少なくとも眼底イメージセンサ３２の動作中に信号（５）を出力し、ロータリープリズム１６を回転させる。第２駆動部９１１は、例えば、信号（４）を出力して、移動プリズム７２の移動手段を駆動することで、移動プリズム７２を光軸方向に移動させるものである。第３駆動部９１２は、例えば、信号（９）を出力して、高倍率眼底照明系２−１の回転拡散板を高速に回転させる。第４駆動部９１３は、例えば、信号（１０）を出力して、低倍率眼底照明系２−２の回転拡散板を高速に回転させる。

４．収差測定
次に、収差測定（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_ｉ ^２ｊ−ｉを算出する方法について説明する。ゼルニケ係数ｃ_ｉ ^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部１３で得られた光束の傾き角に基づいて被測定眼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。
被測定眼６０の波面収差Ｗ（Ｘ，Ｙ）は、ゼルニケ係数ｃ_ｉ ^２ｊ−ｉ、ゼルニケ多項式Ｚ_ｉ ^２ｊ−ｉを用いて次式で表される。

ただし、（Ｘ，Ｙ）はハルトマン板の縦横の座標である。
また、波面収差Ｗ（Ｘ，Ｙ）は、点像受光部１３の縦横の座標を（ｘ、ｙ）、ハルトマン板と点像受光部１３の距離をｆ、点像受光部１３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。

ここで、ゼルニケ多項式Ｚ_ｉ ^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）。

なお、ゼルニケ係数ｃ_ｉ ^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。

ただし、Ｗ（Ｘ、Ｙ）：波面収差、（Ｘ、Ｙ）：ハルトマン板座標、（△ｘ、△ｙ）：点像受光部１３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部１３との距離。
演算装置１４−１は、ゼルニケ係数ｃ_ｉ ^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、演算装置１４−１は、ゼルニケ係数ｃ_ｉ ^２ｊ−ｉを用いて次式により収差量ＲＭＳ_ｉ ^２ｊ−ｉを算出する。

５．穴あきミラー
図４に、角膜反射除去ミラー（穴あきミラー）３３の説明図を示す。
例えば、図４（ａ）に、細胞観察用の穴あきミラー、図４（ｂ）に、白血球観察用の穴あきミラー、図４（ｃ）に、血管観察用の穴あきミラーをそれぞれ示す。
図示するように、穴あきミラー３３には、開口絞りの大きさに対応した穴（開口）を中心部にあける。穴の大きさは所望の解像度によって変えると良い。また、穴あきミラー３３は、瞳と共役な位置に置かれる。
瞳との倍率をαとするときに瞳の中心からφｈ［ｍｍ］の部分を低倍率系として使用する場合、穴の径は例えばα×ｈ［ｍｍ］とする。ただし、一般にはミラー３３は、傾きを持って設置するので、図示するように楕円形状を取ることが多い。
図５は、穴あきミラー３３の径による光学系のＭＴＦ（ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ）の変化を示す図である。
図５（ａ）は、穴あきミラー３３の径による高倍率眼底観察系３１−２（ミラー反射光）のＭＴＦ（コントラスト、ｃｏｎｔｒａｓｔ）の変化を示す図である。また、図５（ｂ）は、穴あきミラー３３の径による低倍率眼底観察系３１−１（穴あき通過光）のＭＴＦの変化を示す図である。

光学系の角膜反射除去ミラー３３で反射したものが高倍率眼底観察系３１−２の撮像素子（ＣＣＤ）３２−２に結像し、角膜反射除去ミラー３３の穴を通過した系が低倍率眼底観察系３１−１を通り、低倍率系の撮像素子（ＣＣＤ）３２−１に結像する。
空間周波数の値は、観察したい対象物の大きさにより決まる。例えば、観察したい対象物の大きさが２μｍ程度であれば空間周波数が３００［ｌｉｎｅｓ／ｍｍ］程度であり、対象物の大きさが１０μｍ程度であれば空間周波数が６０［ｌｉｎｅｓ／ｍｍ］程度であり、対象物の大きさが３０μｍ程度であれば空間周波数が２０［ｌｉｎｅｓ／ｍｍ］程度である。
コントラストの値は、信号の存在する部分と存在しない部分の比と考えられ、実際には０．１でも分離はできる。画像のようなものであればコントラストが０．３ほどで画像処理なしに詳細に観測できるため、本実施の形態では一例として０．３を選んでいる。なお、これ以外の値でもよい。
図５の２つのグラフは、図５（ａ）のグラフが角膜反射除去ミラー３３を反射したもののグラフで、図５（ｂ）が角膜反射除去ミラー３３の穴を通ったもののグラフである。図５（ａ）が示すように、対象物が細かいもの（例えば、２μｍなど）のときは穴の径はなるべく小さいほうがよいが、図５（ｂ）が示すように、その場合には低倍率の像質が劣化することになる。本実施の形態では、取りたいもの（観察対象）に対応して最適な穴径を選定することができる。
例えば、瞳径がφ６ｍｍの場合で細胞レベル（２μｍ程度）の解像度を所望する場合、反射した光で高倍率観察するには、図５（ａ）において空間周波数３００［ｌｉｎｅｓ／ｍｍ］でｃｏｎｔｒａｓｔ（コントラスト）が０．３程度あると良いので、穴の径は瞳換算でφ２ｍｍ以下が望ましい。

一方、低倍率光学系３１−１では、φ１ｍｍでも血管など大まかな部分を解像するには十分な解像度を得られるが、光量が少なくなるのでＳ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅｒａｔｉｏｎ、信号対雑音比）は悪くなる。図５（ｂ）に示すように、φ１ｍｍではφ２ｍｍに比べてコントラストが低く、像質が劣化する。従って、例えば、φ２ｍｍを選択することができる。同様に、白血球レベル（１０μｍ程度）、血管レベル（３０μｍ程度）など、観察する対象に応じて穴あきミラーを交換すると良い。このように、高倍率系のコントラストと低倍率系のコントラストの双方を考慮して、角膜反射除去ミラー３３の穴径を決定することができる。
なお、高倍率系のコントラストの値が、０．１程度を選び画像に画像処理を施せば、観測可能な高倍率像を取得できる。例えば、対象物の大きさが２μｍであれば、空間周波数３００［ｌｉｎｅｓ／ｍｍ］、コントラスト０．１として穴径φ４ｍｍを用いることができる。この場合、コントラスト０．３を選んだ場合に比べて、質の良い低倍率の画像を取得することができる。

６．動作
図６に、本実施の形態の全体フローチャートを示す。
まず、所望の解像度に合わせた穴あきミラー３３を設置する（Ｓ１０１）。例えば、予め用意された複数の穴あきミラー３３のひとつを眼底観察系３に挿入するようにしてもよい。また、演算部６００は、予め用意された複数の穴あきミラー３３のひとつを、入力部からの入力により選択してもよい。次に、演算部６００は、像の取得枚数Ｎ、高倍率眼底撮影用撮像素子３２−２及び低倍率眼底撮影用撮像素子３２−１の露光時間を設定する（Ｓ１０３）。なお、像の取得枚数Ｎ、高倍率用眼底撮像素子３２−２及び低倍率用眼底撮像素子３２−１は、適宜の入力装置等から入力してもよいし、予めメモリ８００に記憶された値を読み出してもよい。
次に、演算部６００は、眼のアライメントをする（Ｓ１０５）。眼のアライメントには、別光源でアライメント用のスポットを用いても良い。本実施の形態では、例えば、前眼部に投影した光束の反射光束を前眼部イメージセンサ４１に入射させ、前眼部の中心が前眼部イメージセンサ４１の原点となるように、操作者により装置全体又は眼を移動させ、眼のアライメントを行うことができる。なお、眼のアライメントは、適宜のタイミングで行ってもよい。
演算装置１４−１は、被測定眼（眼球）の収差測定を行う（Ｓ１０７）。次に、演算装置１４−１は、眼球の収差量Ｒを計算する（Ｓ１０９）。例えば、演算装置１４−１は、ステップＳ１０７で得た収差測定の測定結果（例えば、ゼルニケ係数ｃ_ｉ ^２ｊ−ｉ）を基に眼球の収差量Ｒを計算し、計算結果をメモリ８００に記憶する。収差量Ｒは測定結果の理想波面（無収差）との標準偏差として計算できるが、例えば、ゼルニケ係数を用いれば、次式で簡易的に求めることができる。式中のｏｒｄｅｒはゼルニケ係数の次数を表しており、例えばｏｒｄｅｒ＝４やｏｒｄｅｒ＝６などと設定する。

次に、演算装置１４−１は、収差量Ｒが十分に小さいか否かの判断をする（Ｓ１１１）。例えば、収差量Ｒが予め定められた閾値よりも小さいか否かを判断する。収差量Ｒが十分に小さくない場合（Ｓ１１１）、演算装置１４−１は、収差補正処理を行う（Ｓ１１２）。例えば、演算装置１４−１により第２駆動部９１１を介して移動プリズム７２を移動させ、及び、波面補正素子制御装置１５を介して波面補正素子７１を制御することで、測定された収差を打ち消すように収差を補正する。その後、ステップＳ１０７へ戻る。
一方、収差量Ｒが十分に小さい場合（Ｓ１１１）、演算部６００は、初期設定をする（Ｓ１１３）。例えば、演算部６００は、パラメータｉをｉ＝１とする。ここでｉは、像の取得回数又は撮像回数を示す。演算部６００は、制御部６１０により照明用光源２１を点灯する（Ｓ１１５）。
次に、演算部６００は、パラメータｉがＮ以下か判断する（Ｓ１１７）。すなわち、Ｎ枚の像の取得を行ったか否かの判断を行う。演算部６００は、パラメータｉがＮ以下の場合（Ｓ１１７）、フラグの初期設定を行う（Ｓ１１９）。例えば、演算部６００は、フラグＦ_ＭをＦ_Ｍ＝０、フラグＦ_ＷをＦ_Ｗ＝０とする。なお、本実施の形態のフラグＦ_Ｍは、例えば、高倍率眼底撮影用撮像素子３２−２の状態を判断するためのフラグであり、１：眼底像取得完了、０：眼底像取得未完了とする。また、フラグＦ_Ｗは、例えば、低倍率眼底撮影用撮像素子３２−１の状態を判断するためのフラグであり、１：眼底像取得完了、０：眼底像取得未完了とする。なお、これら以外にも適宜用いてもよい。

次に、演算部６００は、高倍率の眼底像の取得処理（ステップＳ１２１Ｍ〜ステップＳ１２７Ｍ）及び低倍率の眼底像の取得処理（ステップＳ１２１Ｗ〜ステップＳ１２７Ｗ）を並行して行う。高倍率の眼底像の取得処理では、演算部６００は、制御部６１０により高倍率眼底撮影用撮像素子３２−２の露光を開始する（Ｓ１２１Ｍ）。演算部６００は、高倍率眼底撮影用撮像素子３２−２の露光終了を待つ（Ｓ１２３Ｍ）。例えば、ステップＳ１０３で設定された露光時間待機する。ステップＳ１２３Ｍで高倍率眼底撮影用撮像素子３２−２の露光が終了すると、演算部６００は、高倍率眼底撮影用撮像素子３２−２から画像データを読み出して、メモリ８００にパラメータｉに対応した画像データＩＭｉとして保存する（Ｓ１２５Ｍ）。また、演算部６００は、フラグＦ_ＭをＦ_Ｍ＝１とし（Ｓ１２７Ｍ）、ステップＳ１２９へ移行する。
一方、低倍率の眼底像の取得処理では、演算部６００は、制御部６１０により低倍率眼底撮影用撮像素子３２−１の露光を開始する（Ｓ１２１Ｗ）。演算部６００は、低倍率眼底撮影用撮像素子３２−１の露光終了を待つ（Ｓ１２３Ｗ）。ステップＳ１２３Ｗで低倍率眼底撮影用撮像素子３２−１の露光が終了すると、演算部６００は、低倍率眼底撮影用撮像素子３２−１から画像データを読み出して、メモリ８００にパラメータｉに対応した画像データＩＷｉとして保存する（Ｓ１２５Ｗ）。また、演算部６００は、フラグＦ_ＷをＦ_Ｗ＝１とし（Ｓ１２７Ｗ）、ステップＳ１２９へ移行する。

演算部６００は、フラグＦ_ＭがＦ_Ｍ＝１かつフラグＦ_ＷがＦ_Ｗ＝１となるまで待つ（Ｓ１２９）。すなわち、高倍率及び低倍率の双方の画像がメモリに保存されるまで待つ。演算部６００は、ステップＳ１２９でＦ_Ｍ＝１かつＦ_Ｗ＝１と判断すると（Ｓ１２９）、ｉの値を加算し（例えば、ｉ＝ｉ＋１）（Ｓ１３１）、ステップＳ１１７へ戻る。
以上のように、演算部６００は、ステップＳ１１７〜Ｓ１３１の処理を繰り返し行う。所定の枚数の像を取得すると（Ｓ１１７：Ｎｏ）、演算部６００は、制御部６１０により照明用光源２１を消灯する（Ｓ１３３）。演算部６００は、上述の処理で得られた高倍率及び低倍率の眼底像等のデータを表示部７００に表示する（Ｓ１３５）。なお、演算部６００は、適宜のデータをメモリ８００に保存してもよい。
図７は、本実施の形態の結果の表示例を示す図である。
図は、像の取得枚数ＮがＮ＝１のときの例である。図示のように細胞が観測できるほど高倍率な画像（図中、右側）と、広範囲な画像（図中、左側）を同時に観測、表示できる。なお、固視標５２を動かすことにより固視標５２を観察する眼球を動かし、所望の位置の高倍率像を得るようにしてもよい。

本発明は、例えば、眼科用の眼底像の撮影装置等に利用可能である。

本実施の形態の光学配置図。本実施の形態の信号の説明図。本実施の形態の電気系のブロック図。角膜反射除去ミラー（穴あきミラー）３３の説明図。穴あきミラー３３の径によるＭＴＦの変化を示す図。本実施の形態の全体フローチャート。本実施の形態の結果の表示例を示す図。偏光と反射光束の説明図。

符号の説明

１波面補正系
２−１高倍率眼底照明系
２−２低倍率眼底照明系
３眼底観察系
４前眼部観察系
５固視系
１１第１照明光学系
１２第１受光光学系
１３点像受光部（波面イメージセンサ）
１４−１収差量測定補正量計算用演算装置（演算装置）
１４−２瞳移動量演算部
１４−３撮像素子演算・制御装置（眼底像形成部）
１５波面補正素子制御装置
１６ロータリープリズム
２１第２光源部（照明用光源）
２２視野絞り
２３−１開口絞り
２３−２開口絞り（リング）
２７、２８ＰＢＳ
３１−１低倍率眼底観察系（低倍率受光系）
３１−２高倍率眼底観察系（高倍率受光系）
３２−１低倍率眼底撮影用撮像素子（第１受光部）
３２−２高倍率眼底撮影用撮像素子（第２受光部）
３３角膜反射除去ミラー（穴あきミラー）
３４−１、３４−２偏光子
４１前眼部イメージセンサ
４５前眼部照明用光源
５１第３光源部（ランプ）
５２固視標
６０被測定眼
６１網膜（眼底）
６２角膜（前眼部）
７０補償光学部
７１可変形鏡（波面補正素子）
７２移動プリズム
６００演算部
６１０制御部
７００表示部
８００メモリ
９１０第１駆動部
９１１第２駆動部
９１２第３駆動部
９１３第４駆動部

Claims

眼底を照明するための照明光を発光する光源部と、
該光源部からの照明光束の一部を瞳と共役位置において中心部に開口がある第１の絞りを通して照明する第１経路と、該光源部からの照明光束の一部を瞳と共役位置において周辺部に開口がある第２の絞りを通して照明する第２経路とにより、被測定眼眼底を照明する照明光学系と、
測定された収差に基づき、眼底からの反射光束に収差を打ち消すような補正を行う収差補正部と、
被測定眼を照明し、該照明による被測定眼からの反射光束を上記収差補正部を介して受光し、該反射光束の収差を測定する収差測定部と、
瞳と共役位置において中心部に開口があり、中心部の光束は該開口を通過し及び周辺部の光束は反射する反射部を有し、上記収差補正部で収差が補正され該反射部の開口を通過した眼底からの反射光束により、第１の倍率の眼底像を得るための第３経路と、上記収差補正部で収差が補正され該反射部の開口の周辺部で反射された眼底からの反射光束により、第２の倍率の眼底像を得るための第４経路とにより、被測定眼眼底の第１及び第２の倍率の像を得るための撮影光学系と、
第３経路を通過した光束を受光する第１受光部と、
第４経路を通過した光束を受光する第２受光部と
を備え、上記第１受光部と上記第２受光部により倍率の異なる像を得る眼科撮影装置。
上記反射部は、眼底上の所望の観察対象の相違により、開口の大きさが変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の眼科撮影装置。
上記光源部からの照明光束を、第１偏光の光束と第２偏光の光束とに分割し、第１偏光の光束を上記第１経路に導き及び第２偏光の光束を上記第２経路に導く分割手段
をさらに備え、
上記撮影光学系は、
上記第３経路上に、上記反射部を通過した、角膜で反射された第１偏光の光束と眼底で反射された第２偏光の光束とを含む光束のうち、第２偏光の光束を通過させて眼底での反射光束を上記第１受光部に導くための第１偏光子を有し、及び、
上記第４経路上に、上記反射部を反射した、角膜で反射された第２偏光の光束と眼底で反射された第１偏光の光束とを含む光束のうち、第１偏光の光束を通過させて眼底での反射光束を上記第２受光部に導くための第２偏光子を有する請求項１に記載の眼科撮影装置。
上記第１偏光及び第２偏光は、Ｐ偏光及びＳ偏光である請求項３に記載の眼科撮影装置。
上記撮影光学系は、
上記第３経路上に第１の倍率の光学系を有し、
上記第４経路上に第２の倍率の光学系を有し、
第２の倍率は、第１の倍率に対して高倍率である請求項１に記載の眼科撮影装置。
上記第１受光部による第１の倍率の眼底像と、上記第２受光部による第２の倍率の眼底像をそれぞれ表示する表示部をさらに備えた請求項１に記載の眼科撮影装置。