JP2005221579A - Variable shape mirror control device and eye fundus observing device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、眼底カメラ、ヘッドアップディスプレイ、天体望遠鏡、レーザ照射装置等に用いて好適な可変形状ミラー装置に関する。また本発明は、撮影光源から出射された光束を被検眼に照射して、その眼底で反射された反射光束を撮影光として記録して被検眼の眼底像の記録を行う眼底観察装置に関する。 The present invention relates to a deformable mirror device suitable for use in a fundus camera, a head-up display, an astronomical telescope, a laser irradiation device, and the like. The present invention also relates to a fundus oculi observation device that records a fundus image of a subject's eye by irradiating a subject's eye with a light beam emitted from a photographing light source and recording a reflected light beam reflected by the fundus as photographing light.
眼底カメラ等の眼底観察装置では、眼底像を撮影して、眼科医や検眼士が網膜の状態や眼底出血などを検査している。ところで、人間の眼光学系は、角膜、水晶体、ガラス体等を構成要素とする眼球より構成されているが、幾何光学で前提としている完全光学系と比較して、人間の眼光学系には歪みがある。特に、眼科臨床の分野では被検眼が正常眼から乖離している程度を診断情報として用いているため、鮮明で収差の少ない眼底像が必要である。しかし、撮影対象を構成する眼光学系が不完全であるために、十分な解像度を得られない場合があった。そこで、眼光学系における波面の崩れを補正するために、例えば特許文献1、2に示すような、圧電効果を用いた可変形状ミラーが用いられている。
In a fundus observation device such as a fundus camera, a fundus image is taken, and an ophthalmologist or an optometrist examines the state of the retina, fundus bleeding, and the like. By the way, the human eye optical system is composed of an eyeball composed of a cornea, a crystalline lens, a glass body, etc., but compared with a perfect optical system assumed in geometrical optics, the human eye optical system has There is distortion. In particular, in the field of ophthalmology, since the degree to which the subject's eye deviates from the normal eye is used as diagnostic information, a clear fundus image with little aberration is required. However, since the eye optical system constituting the object to be imaged is incomplete, there are cases where sufficient resolution cannot be obtained. Therefore, in order to correct the collapse of the wavefront in the eye optical system, for example, a deformable mirror using a piezoelectric effect as shown in
しかし、上述の特許文献1、2に開示された可変形状ミラー(Deformable mirror)では、圧電素子を用いているため、圧電素子の印加電圧が高くなって、電子制御回路として高価な耐高電圧素子を用いる必要があった。そこで、商業用の眼底カメラでは、圧電型に比較して低い駆動電圧で済む静電引力を用いた可変形状ミラーが用いられている。
However, since the deformable mirror disclosed in
しかし、静電型可変形状ミラーは、固有振動数が低く(例えば10Hz程度)、応答速度は例えば時定数100ミリ秒程度となっている。そこで、静電型可変形状ミラーは形状変化の応答が遅いため、眼科検査で必要とされる程度のリアルタイム処理(例えば、時定数30ミリ秒程度の応答速度)を行うことが困難であるという課題があった。 However, the electrostatic deformable mirror has a low natural frequency (for example, about 10 Hz) and a response speed, for example, has a time constant of about 100 milliseconds. Therefore, since the electrostatic variable shape mirror has a slow response to a change in shape, it is difficult to perform real-time processing (for example, a response speed of about 30 milliseconds) required for ophthalmic examination. was there.
また、可変形状ミラーは、組込まれる製品仕様の制限によって、可変形状ミラーの形状が定まってしまい、可変形状ミラーの厚み、大きさ、材質を自由に変更することはできないという課題があった。また、可変形状ミラーは、組込まれる製品仕様上で、変化量に関するダイナミックレンジが定まってしまい、静電型可変形状ミラーの電極間距離も決まってしまうという課題があった。そこで、静電型可変形状ミラーは、印加する電圧に対してその応答特性は一義的に決まってしまい、可変形状ミラーの時定数を短くするために、構造上の設計変更策として、可変形状ミラーの材質として硬いものを採用する、変形部材の厚みを増やす、変形部材の大きさを小さくするなどの対策を採用することができないという課題があった。 In addition, the deformable mirror has a problem that the shape of the deformable mirror is determined due to restrictions on the product specifications to be incorporated, and the thickness, size, and material of the deformable mirror cannot be freely changed. Further, the deformable mirror has a problem that the dynamic range related to the amount of change is determined on the specifications of the product to be incorporated, and the distance between the electrodes of the electrostatic deformable mirror is also determined. Therefore, the response characteristic of the electrostatic variable shape mirror is uniquely determined with respect to the applied voltage. In order to shorten the time constant of the variable shape mirror, the variable shape mirror can be used as a structural design change measure. There is a problem that measures such as adopting a hard material, increasing the thickness of the deformable member, and reducing the size of the deformable member cannot be adopted.
本発明は上述した課題を解決したもので、眼底像等のアプリケーションで必要とされる応答速度に比較して時定数の大きな可変形状ミラーであっても、制御態様を工夫することで応答特性を改善した可変形状ミラー装置を提供することを目的とする。また、本発明は眼科検査で必要とされる程度のリアルタイム処理が可能な眼底観察装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and even with a deformable mirror having a large time constant compared to the response speed required for applications such as fundus images, response characteristics can be improved by devising the control mode. An object is to provide an improved deformable mirror device. Another object of the present invention is to provide a fundus oculi observation device capable of real-time processing as required in ophthalmic examinations.
上記目的を達成する本発明の可変形状ミラー装置は、例えば図1に示すように、印加電圧により、反射面形状が変化する可変形状ミラー10と、可変形状ミラー10に印加する印加電圧を制御する電圧制御回路20とを備える可変形状ミラー装置である。ここで、電圧制御回路20は、可変形状ミラー10の反射面形状が定常状態で所望形状となる定常電圧を発生させ、且つ可変形状ミラー10の反射面形状を前記所望形状側に変形させる過渡電圧を発生させると共に、当該過渡電圧によって可変形状ミラー10の反射面形状を所望形状に迅速に移行させる過渡電圧を発生させる。
The deformable mirror device of the present invention that achieves the above object controls the
このように構成された装置において、可変形状ミラー10の形状を変形させる瞬間(電圧印加直後)には、電圧制御回路20によって過渡電圧を印加して、可変形状ミラー10の形状変化の立ち上がりを改善している。そして、所望の形状変化が得られる時点で、電圧制御回路20の可変形状ミラー10に対する印加電圧を、過渡電圧から定常電圧にすることにより、可変形状ミラー10の応答特性を可変形状ミラー装置全体として改善する。
In the apparatus configured as described above, at the moment of deforming the shape of the deformable mirror 10 (immediately after voltage application), a transient voltage is applied by the
好ましくは、例えば図1に示すように、本発明の可変形状ミラー装置において、電圧制御回路20は前記印加電圧を直流電圧により制御する制御回路であって、定常電圧を発生させる際の印加電圧に比較して、前記過渡電圧は可変形状ミラー10の反射面形状が所望形状側に変化量を増す向きである構成とするとよい。このように構成すると、電圧制御回路20は出力する直流電圧を直接電圧制御すればよいので、印加電圧と可変形状ミラー10の形状変化との関係が直感的に判りやすい。
Preferably, for example, as shown in FIG. 1, in the deformable mirror device of the present invention, the
好ましくは、例えば図5に示すように、本発明の可変形状ミラー装置において、電圧制御回路20は、パルス幅制御(PWM:Pulse Width Modulation )を行う制御回路であって、定常電圧を発生させる際のデューティー比に比較して、前記過渡電圧は可変形状ミラー10の反射面形状が所望形状側に変化量を増す向きのデューティー比により発生させられる構成とするとよい。このように構成すると、電圧制御回路20は出力する直流電圧をパルス幅制御すればよいので、電圧レベルの制御を行うことなく平均的な印加電圧を変化させることができる。
Preferably, for example, as shown in FIG. 5, in the deformable mirror device of the present invention, the
好ましくは、例えば図8に示すように、本発明の可変形状ミラー装置において、電圧制御回路20は、印加電圧の正負を切換えて負荷側に出力する切替回路26を有する電気回路であり、前記正負の印加電圧を制御する制御回路であって、定常電圧を発生させる際の印加電圧に比較して、前記過渡電圧は可変形状ミラー10の反射面形状が所望形状側に変化量を増す向きである構成とするとよい。このように構成すると、電圧制御回路20により可変形状ミラー10に印加される印加電圧は、切替回路26によって極性が常に変化するので、可変形状ミラー10が正負のどちらか一方の極性に帯電することがなく、可変形状ミラー10の変形形状が安定する。
Preferably, for example, as shown in FIG. 8, in the deformable mirror device of the present invention, the
好ましくは、例えば図10に示すように、本発明の可変形状ミラー装置において、電圧制御回路20は、前記可変形状ミラーの極性を反転駆動する反転回路28と、パルス幅制御を行う制御回路であって、定常電圧を発生させる際のオン時間割合に比較して、前記過渡電圧は可変形状ミラー10の反射面形状が所望形状側に変化量を増す向きであるオン時間割合により発生させられる構成とするとよい。このように構成すると、電圧制御回路20により可変形状ミラー10に印加される印加電圧は、正負2種類の高電圧電源を使用することなしにその極性が変化するので、可変形状ミラー10が正負のどちらか一方の極性に帯電することがなく、可変形状ミラー10の変形形状が安定する。また、電圧制御回路20は出力する直流電圧をパルス幅制御制御すればよいので、電圧レベルの制御を行うことなく平均的な印加電圧を変化させることができる。
Preferably, for example, as shown in FIG. 10, in the deformable mirror device of the present invention, the
好ましくは、本発明の可変形状ミラー装置において、前記過渡電圧は可変形状ミラー10の反射面形状が所望形状側に変化量を増す向きの電圧を印加する時間として、可変形状ミラー10の反射面形状の時定数から定まる時間を用いて、可変形状ミラー10の反射面形状を前記所望形状に近い状態に移行させ、次に定常電圧による電圧制御に移行させる構成とすると、電圧制御回路20における過渡電圧から定常電圧への切換えが円滑に行なえる。
Preferably, in the deformable mirror device of the present invention, the transient voltage is defined as a time for applying a voltage in a direction in which the reflection surface shape of the
上記目的を達成する本発明の眼底観察装置は、例えば図13に示すように、請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の可変形状ミラー装置を用いることを特徴としている。
The fundus oculi observation device of the present invention that achieves the above object uses the deformable mirror device according to any one of
本発明の可変形状ミラー装置によれば、電圧制御回路により可変形状ミラー10の反射面形状が所望形状側に変化量を増す向きの過渡電圧を発生させ、その後可変形状ミラー10の反射面形状が定常状態で所望形状となる定常電圧を発生させる構成としているので、可変形状ミラーの大きさ、材質、厚みなどから定まる時定数に比較して、より迅速に目標とする定常状態に移動させることができる。
According to the deformable mirror device of the present invention, the voltage control circuit generates a transient voltage in a direction that increases the amount of change of the reflecting surface shape of the
本発明の眼底観察装置によれば、被験眼からの測定結果をリアルタイムでミラー形状に反映することが可能になるので、眼底カメラの自動補正用に使用することができる。 According to the fundus oculi observation device of the present invention, the measurement result from the subject eye can be reflected in the mirror shape in real time, so that it can be used for automatic correction of the fundus camera.
[原理]
図1は、静電型可変形状ミラーの一例を示す構成図で、(A)は平面図、(B)は図1(A)のB−B断面図を示すと共に、併せて電圧制御回路を示している。図において、静電型可変形状ミラー10は、ガラス基板11、シリコン基板12、メンブレン13、スペーサー14、反射膜15、電極16を備えている。メンブレン13は、シリコン基板12に対する選択エッチング処理により製作されるもので、可撓性を有しており、例えば厚さ4μm程度の厚みを有している。反射膜15は、メンブレン13に反射率の高い材料を蒸着して形成するもので、例えばアルミ等の反射率の高い金属膜が用いられる。スペーサー14は、メンブレン13と電極16とのギャップ長を所定値に保持する為に用いられるもので、例えば剛性の高い球等が用いられる。電極16は、ガラス基板11の上に所定数形成される。電極16a、16b、16c、16d、16eは、個別に電圧制御回路20によって電圧駆動される。
[principle]
1A and 1B are configuration diagrams showing an example of an electrostatic deformable mirror, in which FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is a sectional view taken along line BB in FIG. Show. In the figure, the electrostatic
図2は、可変形状ミラーに印加電圧をステップ状に加えた場合の反射膜の応答曲線を示す波形図で、(A)は印加電圧に相当する波形1、(B)は変位量に相当する波形2を示している。図2(A)において、印加電圧Viは時刻0から階段状に印加電圧X[V]として加えられている。図2(B)は、メンブレン13の変位量Diの時間的変化を測定した曲線で、時定数τの一次遅れ系の応答曲線を示している。時刻tは、印加電圧をステップ状に加えた時刻を基準に測定される。一次遅れ系の応答曲線では、t=τ/10のときに、メンブレン13の変位量Diがメンブレン13の総変位量Dtotalの約10%に達し、t=τのときに、メンブレン13の変位量Diがメンブレン13の総変位量Dtotalの約63%に達する。ここで、メンブレン13の総変位量Dtotalは、時定数τを基準として十分時間が経過した(例えば整定時間tset経過後)ときの、印加電圧に対する平衡状態での反射膜の総変位量A[μm]を示している。
FIG. 2 is a waveform diagram showing a response curve of the reflective film when an applied voltage is applied to the deformable mirror in a stepped manner. (A) is a
図3は、可変形状ミラーに過渡電圧と定常電圧を順次に加えた場合の反射膜の応答曲線を示す波形図で、(A)は印加電圧に相当する波形4、(B)は変位量に相当する波形3、5を示している。図3(A)において、印加電圧Viは、時刻0から時刻thighの間高電圧Vhighであり、時刻thigh以降は定常電圧Vstableとなっている。図3(B)において、波形3は高電圧Vhighに対するステップ応答を一点鎖線で示しており、波形5は定常電圧Vstableに対するステップ応答を細線で示している。メンブレン13の変位量Diは、時刻0から時刻thighの間は波形3で示す曲線、時刻thighから整定時間tsetまでは波形3と波形5を連絡する曲線、整定時間tset以降は波形5により示される。
FIG. 3 is a waveform diagram showing a response curve of the reflective film when a transient voltage and a steady voltage are sequentially applied to the deformable mirror. (A) is a waveform 4 corresponding to the applied voltage, and (B) is a displacement amount. Corresponding waveforms 3 and 5 are shown. In FIG. 3 (A), the applied voltage Vi is between high voltage V high at time t high from
このように構成された装置においては、メンブレン13の形状変形を開始させる時刻0において、電圧制御回路20によってメンブレン13に過渡電圧としての高電圧Vhighを印加する。すると、メンブレン13の形状変化の立ち上がりは、定常電圧Vstableに比較して急激なものとなり、応答時間thighの経過によって、所望の形状変化が得られる。次いで、電圧制御回路20は時刻thighで印加電圧を定常電圧Vstableに再設定する。これによって、可変形状ミラー10の応答は迅速となり、応答特性が改善される。ここで、応答時間thighは、高電圧Vhighによって、メンブレン13の応答変位量Diが、定常電圧Vstableにおけるメンブレン13の総変位量Dtotalに到達する時刻に定める。なお、応答時間thighは、メンブレン13の応答変位量Diが目標とする総変位量Dtotalに対して、オーバーシュートすることを防止するため、例えば理論的な応答時間に対して80%〜90%程度の時間に設定しても良い。
In the apparatus configured as described above, the high voltage V high as a transient voltage is applied to the
次に、印加電圧Viとメンブレン13の変位量Diの関係について説明する。印加電圧Viと変位量Diは式(1)によって表される。
k・Di=εo・S・Vi2/2・(dg−Di)2 …(1)
ここで、dgはギャップ長、kはばね定数、Diはメンブレン13の変位量、Sは表面積、Viは印加電圧、εoは真空の誘電率を表している。例えば、ギャップ長dgが40μmで、変位量Diを定常状態のメンブレン13の総変位量Dtotalとして5μmから10μmに増大させる場合には、5μmに対する印加電圧V5に対して10μmに対する印加電圧V10は、以下の関係を充足する必要がある。
V10/V5=1.21 …(2)
Next, the relationship between the applied voltage Vi and the displacement amount Di of the
k · Di = εo · S ·
Here, dg represents a gap length, k represents a spring constant, Di represents a displacement amount of the
V 10 / V 5 = 1.21 (2)
例えば、可変形状ミラー10として、材質が単結晶シリコン、形状が15mmφ、厚みが4μmとし、電圧制御回路20によって印加電圧X[V]として50[V]で駆動する。すると、メンブレン13の総変位量Dtotalとして5μmとなり、応答波形は図2(B)に示すようになり、総変位量Dtotalとなる整定時間は、200ミリ秒程度となる。そこで、メンブレン13の総変位量Dtotalとして5μmの2倍の10μmとする為には、電圧制御回路20による印加電圧X[V]として式(2)に従い、60.5[V]を印加する。応答時間thighは、例えば30ミリ秒程度となり、非常に応答が短くなる。
For example, the
図4は、可変形状ミラーの電極配列を説明する平面図である。可変形状ミラーの電極は、例えば六角形の蜂の巣状にNo.1〜No.37まで37個配列されており、各電極に対応する変形が生じるように、例えば静電電圧が印加される。 FIG. 4 is a plan view for explaining the electrode arrangement of the deformable mirror. The electrode of the deformable mirror is, for example, a hexagonal honeycomb. 1-No. For example, an electrostatic voltage is applied so that deformation corresponding to each electrode occurs.
実施例1では、印加する電圧を制御すれば、応答特性を改善できることについて説明をした。しかし、電圧制御回路20の印加電圧レベルを制御するためには数百ボルトのリニア電圧制御を行う必要があり、高度な電圧制御技術が必要になるという課題があった。また、可変形状ミラー10の形状の整形分解能を上げるためには、電極数を増やすことが必要であるが、図4に示す各電極(チャンネル)に対して独立に電圧制御を行わなければならず、多チャンネルの電圧制御を均等に行う為に、回路構成が複雑になるという問題があった。
In the first embodiment, it has been described that the response characteristics can be improved by controlling the applied voltage. However, in order to control the applied voltage level of the
そこで実施例2では、電圧制御回路20の印加電圧のレベルを直接制御するのではなく、パルス幅制御技術を応用してスイッチング素子のパルス幅を制御し、平均電圧を変化させることによって電圧制御を行う構成を採用する。図5は本発明の実施例2を説明する構成ブロック図である。図6は、図5の装置の動作を説明する波形図で、(A)は鋸状入力信号in1と矩形波信号in2、(B)はコンパレータ22の出力信号out1、(C)は高圧バッファ回路24の出力信号out2を示している。
Accordingly, in the second embodiment, the voltage control is not performed by directly controlling the level of the applied voltage of the
電圧制御回路20は、コンパレータ22と、高圧バッファ回路24を備えている。コンパレータ22には、鋸状入力信号in1と、デューティー比制御信号としての矩形波信号in2が入力される。そして、コンパレータ22により、矩形波信号in2の信号レベルにより、鋸状入力信号in1がスライスされ、矩形波信号in2の信号レベルが高い期間(過渡期間)においては、高いデューティー比の出力信号out1が、信号レベルの低い期間においては、低いデューティー比の出力信号out1が高圧バッファ回路24に出力される。高圧バッファ回路24では、高電圧源(図示せず)より高電圧HVが供給されており、出力信号out1が増幅された出力信号out2が出力され、可変形状ミラー10に印加されることとなる。例えば、出力信号out1が5Vである場合に、出力信号out2が例えば300Vのように、論理電圧レベルに対して数十倍の駆動電圧に増幅される。
The
図7は、実施例2における可変形状ミラーに過渡電圧と定常電圧を順次に加えた場合の反射膜の応答曲線を示す波形図で、(A)は印加電圧に相当する波形4*、(B)は変位量に相当する波形5*、(C)はスイッチング電圧に相当する波形6、6*を示している。図7(A)において、印加電圧Viは、時刻0から時刻thighの間高電圧Vhighであり、時刻thigh以降は定常電圧Vstableとなっている。図7(B)において、メンブレン13の変位量Diは、時刻0から時刻thighの間は高電圧Vhighに対するステップ応答で示す曲線、時刻thighから整定時間tsetまでは総変位量Dtotalの直線、整定時間tset以降は定常電圧Vstableに対するステップ応答により示される。図7(C)において、波形6で示すスイッチング信号は、時刻0から時刻thighの間はデューティー比が高く、時刻thigh以降はデューティー比が低くなっている。定常電圧Vstableに対するデューティー比が、例えば1:1である場合には、高電圧Vhighに対するデューティー比は、例えば1.21:1となる。波形6*は、波形6で示すスイッチング信号を整流平滑化した出力電圧信号を示すもので、波形4*に相当している。
FIG. 7 is a waveform diagram showing a response curve of the reflective film when a transient voltage and a steady voltage are sequentially applied to the deformable mirror in the second embodiment. FIG. 7A is a waveform 4 * , (B ) Shows the waveform 5 * corresponding to the displacement, and (C) shows the waveforms 6 and 6 * corresponding to the switching voltage. In FIG. 7 (A), the applied voltage Vi is between high voltage V high at time t high from
図8は、本発明の実施例3を説明する電圧制御回路の構成ブロック図である。図において、電圧制御回路20は、印加電圧の正負を切換えて負荷側に出力する切替回路26と、高圧バッファ回路24を備えている。高圧バッファ回路24は、高電圧HVを供給する高電圧源として、正電圧直流電源部と負電圧直流電源部を有している。切替回路26は、正負の印加電圧を制御する制御回路であって、定常電圧を発生させる際の印加電圧に比較して、過渡電圧は可変形状ミラー10の反射面形状が所望形状側に変化量を増す向きである構成とするとよい。このように構成すると、電圧制御回路20により可変形状ミラー10に印加される印加電圧は、切替回路26によって極性が常に変化するので、可変形状ミラー10が正負のどちらか一方の極性に帯電することがなく、可変形状ミラー10の変形形状が安定する。
FIG. 8 is a configuration block diagram of a voltage control circuit for explaining the third embodiment of the present invention. In the figure, the
この様な構成において、電極16とメンブレン13との間に、可変形状ミラー10の応答時間に対して十分に速い周期で印加電圧の正負を切換えて印加すると、チャージアップを起こすことなく両者間に静電引力が発生し、メンブレン13が凹面状に変形する。図9は、可変形状ミラーに印加電圧をステップ状に加える場合のスイッチング電圧波形図で、(A)は図7(C)のスイッチング電圧に相当する波形6、6*、(B)は高圧バッファ回路24の印加直流電圧の波形7を示す図で、波形7の周期は波形6の周期に比較して拡大して示してある。つまり波形7に示すような、パルス駆動による正逆両極性の高電圧制御を行うことにより、可変形状ミラー10のチャージアップ対策を実現した駆動も可能である。
In such a configuration, when the applied voltage is switched between the electrode 16 and the
なお、図8に示す実施例3においては、高圧バッファ回路24の高電圧源として、正電圧直流電源部と負電圧直流電源部の双方を有する場合を例に説明しているが、正電圧直流電源部のみで、可変形状ミラー10のチャージアップ対策を実現すると、回路構成が簡単となる。
In the third embodiment shown in FIG. 8, a case where both the positive voltage DC power supply unit and the negative voltage DC power supply unit are used as the high voltage source of the high
図10は、本発明の実施例3の変形実施例を説明する電圧制御回路の構成ブロック図である。図において、電圧制御回路20は、PWM(パルス幅変調)回路22、高圧バッファ回路24、並びに可変形状ミラー10の極性を反転駆動する反転回路28を備えている。反転回路28は、4個のトランジスタTr1、Tr2、Tr3、Tr4を有しており、外部から供給されるタイミング信号によって、可変形状ミラー10の駆動電圧の極性が反転する。ここでは、トランジスタTr1、Tr4がプラス側として動作し、トランジスタTr2、Tr3がマイナス側として動作する。PWM(パルス幅変調)回路22には、例えば図5に示すような、鋸状入力信号in1と、デューティー比制御信号としての矩形波信号in2が入力されるコンパレータが用いられる。
FIG. 10 is a configuration block diagram of a voltage control circuit for explaining a modification of the third embodiment of the present invention. In the figure, the
このような構成によると、高圧バッファ回路24の高電圧源として、正電圧直流電源部のみであっても、反転回路28により可変形状ミラー10のチャージアップ対策が実現できる。
According to such a configuration, even if only the positive voltage DC power supply unit is used as the high voltage source of the high-
図11は、可変形状ミラーに印加電圧をステップ状に加えた場合の反射膜の応答曲線を示す波形図で、(A)は印加電圧に相当する波形8、(B)は変位量に相当する波形9を示している。図11(A)において、印加電圧Viは当初高い印加電圧Xh[V]であったが、時刻0から階段状に定常電圧Vstableとして加えられている。図11(B)は、メンブレン13の変位量Diの時間的変化を測定した曲線で、時定数τの一次遅れ系の応答曲線を示している。時刻tは、低い印加電圧Xl[V]をステップ状に加えた時刻を基準に測定される。ここで、高い印加電圧Xh[V]から低い定常電圧Vstableに変化したことによって、メンブレン13に生じた総変位量Dtotalは、時定数τを基準として十分時間が経過した(例えば整定時間tset経過後)ときの、変化した印加電圧に対する平衡状態での反射膜の総変位量で示される。
FIG. 11 is a waveform diagram showing the response curve of the reflective film when an applied voltage is applied to the deformable mirror in a stepped manner. (A) is a waveform 8 corresponding to the applied voltage, and (B) is a displacement amount. Waveform 9 is shown. In FIG. 11A, the applied voltage Vi was initially a high applied voltage X h [V], but is applied as a steady voltage V stable stepwise from
図12は、可変形状ミラーに過渡電圧と定常電圧を順次に加えた場合の反射膜の応答曲線を示す波形図で、(A)は印加電圧に相当する波形11、(B)は変位量に相当する波形10、12を示している。図12(A)において、印加電圧Viは当初高い印加電圧Xh[V]であったが、時刻0から時刻τの間低い過渡印加電圧Xtrであり、時刻τ以降は過渡印加電圧Xtrよりも高い定常電圧Vstableとなっている。図12(B)において、波形10は低い過渡印加電圧Xtrに対するステップ応答を一点鎖線で示しており、波形12は定常電圧Vstableに対するステップ応答を細線で示している。メンブレン13の変位量Diは、時刻0から時刻τの間は波形10で示す曲線、時刻τから整定時間tsetまでは波形10と波形12を連絡する曲線、整定時間tset以降は波形12により示される。
FIG. 12 is a waveform diagram showing the response curve of the reflective film when a transient voltage and a steady voltage are sequentially applied to the deformable mirror. (A) shows the
このように構成された装置においては、メンブレン13の形状変形を開始させる時刻0において、電圧制御回路20に設けられた過渡電圧制御機能によって、メンブレン13に低い過渡印加電圧Xtrを印加する。すると、メンブレン13の形状変化速度は、定常電圧Vstableに比較して急激なものとなり、応答時間τの経過によって、所望の形状変化が得られる。次いで、電圧制御回路20に設けられた定常電圧制御機能によって、時刻τで印加電圧を定常電圧Vstableに再設定する。すると、可変形状ミラー10の変位量は、定常状態の反射面形状に迅速に移動して安定化する。これによって、可変形状ミラー10の応答は迅速となり、応答特性が改善される。ここで、応答時間ttrは、低い過渡印加電圧Xtrによって、メンブレン13の応答変位量Diが、定常電圧Vstableにおけるメンブレン13の総変位量Dtotalに到達する時刻に定める。なお、応答時間ttrは、メンブレン13の応答変位量Diが目標とする総変位量Dtotalに対して、オーバーシュートすることを防止するため、例えば理論的な応答時間に対して80%〜90%程度の時間に設定しても良い。
In the apparatus configured as described above, a low transient applied voltage Xtr is applied to the
次に、上記の可変形状ミラー10が用いられる眼底観察装置を説明する。図13は眼底観察装置の全体を説明する構成ブロック図である。図において、眼底観察装置は、波面補正系8、眼底照明系2、眼底観察系3、アライメント系4、固視系5、補償光学部70とを備える。波面補正系8は、点像投影光学系81、点像受光光学系82、点像受光部83(CCD)とを備える波面測定系80と、コンピュータ84と、制御部85を有する。コンピュータ84は、光学特性測定部841、画像データ形成部842、補償量決定部843、メモリ844、表示部845を備える。
Next, a fundus oculi observation device using the
眼底照明系2は、第2光源部、集光レンズ、ビームスピリッタを備え、第2光源部からの第2光束で被検眼網膜上の所定領域を照明するためのものである。眼底観察系3は、眼底画像形成用光学系36と眼底画像受光部38(CCD)とを備える。眼底画像形成用光学系36は、例えばアフォーカルレンズ88、補償光学部70、集光レンズ、ビームスピリッタを備え、眼底61で反射した光を補償光学部70を介して眼底画像受光部38に導く。補償光学部70は、測定光の収差を補償する可変形状ミラー10、光軸方向に移動して球面成分を補正する移動プリズムや球面レンズを有している。補償光学部70は、点像投影光学系81と眼底画像形成用光学系36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。
The
アライメント系4は、集光レンズ、アライメント受光部を備え、光源部から発せられて被検眼60の角膜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。固視系5は、例えば被検眼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、被検眼60にその像を観察させる。
The alignment system 4 includes a condenser lens and an alignment light receiving unit, and guides a light beam emitted from the light source unit and reflected back from the
光学特性測定部841は、点像受光部83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。画像データ形成部842は、光学特性に基づき視標の見え具合のシミュレーションを行ない、シミュレーション画像データ又は見え具合を示すMTF等の被検眼データを算出する。メモリ844は、可変形状ミラー10を調整する為の複数の電圧変化テンプレートを記憶している。補償量決定部843は、メモリ844に記憶されている電圧変化テンプレートを選択して、選択した電圧変化テンプレートに基づき、可変形状ミラー10の補正量を決定して、補正量を制御部85に出力する。制御部85は、補償量決定部843からの出力に基づいて可変形状ミラー10を変形させる。眼底観察装置の更なる詳細は、例えば本出願人の提案に掛かる特願2003−125279号明細書に記載されている。
The optical
なお、上記の実施の形態においては、可変形状ミラーを用いる装置として眼底観察装置を示しているが、可変形状ミラーを装着する装置としてはヘッドアップディスプレイ、天体望遠鏡、レーザ照射装置等、各種の機器が存在する。 In the above-described embodiment, the fundus oculi observation device is shown as a device using a deformable mirror, but various devices such as a head-up display, an astronomical telescope, and a laser irradiation device can be used as a device for mounting the deformable mirror. Exists.
10 可変形状ミラー
20 電圧制御回路
22 コンパレータ(PWM回路)
24 高圧バッファ回路
26 切替回路
28 反転回路
10
24 high
Claims (9)
前記印加電圧を制御する電圧制御回路と;
を備える可変形状ミラー装置であって;
前記電圧制御回路は、前記可変形状ミラーの反射面形状が定常状態で所望形状となる定常電圧を発生させるが、前記可変形状ミラーが所望形状に変形するまでの過渡状態の期間に、前記可変形状ミラーの反射面形状を前記所望形状側に迅速に移行させる過渡電圧として印加電圧を変化させる機能を持つ可変形状ミラー装置。 A deformable mirror whose reflecting surface shape changes according to the applied voltage;
A voltage control circuit for controlling the applied voltage;
A deformable mirror device comprising:
The voltage control circuit generates a steady voltage in which a reflecting surface of the deformable mirror has a desired shape in a steady state, and the variable shape mirror is in a transient state until the deformable mirror is deformed to a desired shape. A variable shape mirror device having a function of changing an applied voltage as a transient voltage for quickly shifting the reflecting surface shape of the mirror to the desired shape side.
前記スイッチング素子にオンオフ制御信号を印加してパルス幅制御を行う制御回路であって、前記定常電圧を発生させる際のデューティー比に比較して、前記過渡電圧は前記可変形状ミラーの反射面形状が前記所望形状側に変化量を増す向きのデューティー比により発生させられる請求項1に記載の可変形状ミラー装置。 The voltage control circuit is a control circuit for controlling a voltage applied to the deformable mirror by a DC voltage, and includes a switching element for turning on and off the DC voltage;
A control circuit that applies pulse width control by applying an on / off control signal to the switching element, and the transient voltage has a reflecting surface shape of the deformable mirror as compared with a duty ratio when the steady voltage is generated. The deformable mirror device according to claim 1, wherein the deformable mirror device is generated by a duty ratio that increases the amount of change toward the desired shape.
前記定常電圧を発生させる際の印加電圧に比較して、前記過渡電圧は前記可変形状ミラーの反射面形状が前記所望形状側に変化量を増す向きである請求項1に記載の可変形状ミラー装置。 The voltage control circuit is a control circuit that controls the deformable mirror with positive and negative applied voltages, and includes a switching circuit that switches the applied voltage between positive and negative and outputs it to the load side;
2. The deformable mirror device according to claim 1, wherein the transient voltage has a direction in which the amount of change in the shape of the reflecting surface of the deformable mirror increases toward the desired shape as compared with an applied voltage when generating the steady voltage. .
前記正負のスイッチング素子にオンオフ制御信号を印加してパルス幅制御を行う制御回路であって、前記定常電圧を発生させる際のオン時間割合に比較して、前記過渡電圧は前記可変形状ミラーの反射面形状が前記所望形状側に変化量を増す向きのオン時間割合により発生させられる請求項1に記載の可変形状ミラー装置。 The voltage control circuit is a control circuit that controls the deformable mirror with positive and negative applied voltages, a switching circuit that switches the applied voltage between positive and negative and outputs it to the load side, and positive and negative switching that turns on and off the positive and negative applied voltages. Having an element;
A control circuit that applies an on / off control signal to the positive and negative switching elements to perform pulse width control, wherein the transient voltage is reflected by the mirror of the deformable mirror as compared to an on-time ratio when the steady voltage is generated; The deformable mirror device according to claim 1, wherein the surface shape is generated by an on-time ratio in a direction of increasing the amount of change toward the desired shape.
前記定常電圧を発生させる際の印加直流電圧に比較して、前記過渡電圧は前記可変形状ミラーの反射面形状が前記所望形状側に変化量を増す向きである請求項1に記載の可変形状ミラー装置。 The voltage control circuit is a control circuit for controlling a voltage applied to the deformable mirror by a DC voltage, and includes an inverting circuit capable of inverting the polarity of a load;
2. The variable shape mirror according to claim 1, wherein the transient voltage has a direction in which a change amount of a reflection surface shape of the variable shape mirror increases toward the desired shape side as compared with an applied DC voltage when generating the steady voltage. apparatus.
前記正負のスイッチング素子にオンオフ制御信号を印加してパルス幅制御を行う制御回路であって、前記定常電圧を発生させる際のオン時間割合に比較して、前記過渡電圧は前記可変形状ミラーの反射面形状が前記所望形状側に変化量を増す向きのオン時間割合により発生させられる請求項1に記載の可変形状ミラー装置。 The voltage control circuit is a control circuit that controls the voltage applied to the deformable mirror by a DC voltage, and includes an inverting circuit that inverts the polarity of a load and a switching element that turns on and off the DC voltage;
A control circuit that applies an on / off control signal to the positive and negative switching elements to perform pulse width control, wherein the transient voltage is reflected by the mirror of the deformable mirror as compared to an on-time ratio when the steady voltage is generated; The deformable mirror device according to claim 1, wherein the surface shape is generated by an on-time ratio in a direction of increasing the amount of change toward the desired shape.
請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の可変形状ミラー装置。 The transient voltage is a time determined from a time constant of the reflecting surface shape of the deformable mirror as a time for applying a voltage in a direction in which the reflecting surface shape of the deformable mirror increases the amount of change on the desired shape side. Shifting the shape of the reflecting surface of the deformable mirror to a state close to the desired shape, and then shifting to voltage control by the steady voltage;
The deformable mirror device according to any one of claims 1 to 7.
9. A fundus oculi observation device using the deformable mirror device according to any one of claims 1 to 8.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008161406A (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Topcon Corp | Ophthalmologic apparatus |
JP2008281683A (en) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Canon Inc | Variable-shape mirror system and fundus observing device |
JP2009042458A (en) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Toshiba Corp | Shape variable mirror device and eyegrounds observing device using shape variable device |
JP2009294587A (en) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Hoya Corp | Electrostatic type micromirror drive system |
JP2014178675A (en) * | 2013-02-18 | 2014-09-25 | Canon Inc | Variable shape mirror and manufacturing method thereof |
-
2004
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008161406A (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Topcon Corp | Ophthalmologic apparatus |
US7540614B2 (en) | 2006-12-28 | 2009-06-02 | Kabushiki Kaisha Topcon | Ophthalmologic apparatus |
JP2008281683A (en) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Canon Inc | Variable-shape mirror system and fundus observing device |
JP2009042458A (en) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Toshiba Corp | Shape variable mirror device and eyegrounds observing device using shape variable device |
JP2009294587A (en) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Hoya Corp | Electrostatic type micromirror drive system |
JP2014178675A (en) * | 2013-02-18 | 2014-09-25 | Canon Inc | Variable shape mirror and manufacturing method thereof |
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