JP2007025503A - 可変形状ミラーの変形方法、その方法を用いた光学装置、及び眼底観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 理想とする電圧テンプレートに最も近い電圧テンプレートを求め、その電圧テンプレートをもとに可変形状ミラーを変形させる変形方法を提供するとともに、その方法を用いた光学装置および眼底観察装置を提供すること。
【解決手段】 複数の電極部に電圧が印加され、これらの電極と対向して配置され電極部に印加された静電電圧により歪みを生じる薄膜状の反射面とからなる変形ミラー部の反射面を変形して反射面光束の波面ひずみを補正する可変形状ミラーの変形方法において、可変形状ミラーにより反射された対象物からの光を検出し、一の基準となる反射面形状に対応する各電極部への印加電圧を１つの組として所定の異なる数の反射面形状に対応する所定の組数を記憶しておき、目標とする検出信号に適した印加電圧の組を選び出し、反射面形状に対応する印加電圧の所定の組を更新し、更新された組をもとに可変形状ミラーを変形させる
【選択図】 図３

Description

本発明は、被写体に照射した光の収差を補正するための可変形状ミラーの変形方法、その方法を用いた光学装置、及び眼底観察装置に関する。

従来の光学装置において、被写体に照射した光の光学的歪みを補正するためにDeformable Mirror（以下、可変形状ミラーと略称する）が用いられている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

また、眼底観察装置等において、眼底からの反射光は、眼光学系が不完全であるため収差を含み、鮮明な眼底像は得られない。この光学的ひずみを可変形状ミラーで補正することができる（例えば、特許文献３参照）。この眼底観察装置は、撮影光源から出射された光束を被検者の眼（被検眼という）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手段に導いて被検眼の眼底像の記録を行う装置である。

一般に、図８及び図９に示すように、可変形状ミラー３００は、ＳＯＩ基板３０２に対する選択エッチング処理により製作されたメンブレン３０３とメンブレン３０３に反射率の高い材料例えばアルミ等の反射率の高い金属膜を蒸着して形成した反射膜３０１、メンブレン３０３と電極３０４とのギャップ長を所定値に保持する為に用いられるスペーサ３０７と電極基板３０５と電極３０５によって構成されている。電極３０５は平板状の基板で形成された基板３０４上面に複数（この例では５つ、３０５−１〜３０５−５）配置されている。本例では、各電極３０５−１〜３０５−５にはそれぞれ所定の電圧Ｖ１〜Ｖ５を印加できる電源３０６が接続され、各電極３０５に所定電圧を印加することにより、印加電圧Ｖと薄膜ミラー電極間距離に応じた静電力によって電極３０５に対向した部位の薄膜ミラー３０１を引き寄せ所望の歪みが発生するように変形させる。

また、非特許文献１に示すように、複数の電極部と、これらの電極と対向して配置され電極部に印加された静電電圧により歪みを生じる薄膜状の反射面とを備え、反射面光束の波面ひずみを補正する可変形状ミラーの変形方法において、前記反射面の反射光を検出して、所望の反射面形状をなすときの各電極部への印加電圧を測定し、一の基準となる反射面形状に対応する各電極部への印加電圧を１つの組として、所定の異なる数の反射面形状に対応する所定の組数を記憶し、前記記憶された電極部と印加電圧との組を重ね合わせることにより所望の形状に反射面を変形させる可変形状ミラーの変形方法や、その方法を用いた光学装置、眼底観察装置などが知られている。

特開２００４−２４７９４７号公報 特開平９−１５２５０５号公報 特開平１１−１３７５２２号公報 "Compensation of modeleye‘s aberration by usingdeformable mirror",Proceedings of SPIE, MEMS/MOEMSComponents and Their Applications II,Volume5717,p.219-229,2005

ところで、上述した従来の可変形状ミラー３００は、製造・組立てやミラー材料であるＳＯＩの持っている応力によってミラー表面形状及び変形特性に個体差が生じてしまう。

そのため、所望の反射面形状をなすときの各電極部への印加電圧を測定し、一の基準となる反射面形状に対応する各電極部への印加電圧を１つの組として、所定の異なる数の反射面形状に対応する所定の組数を記憶し、前記記憶された電極部と印加電圧との組を重ね合わせる方法を用いたとしても、ミラーの表面形状及び変形特性が変化しており、変形させてもミラー形状は所望の形状にならず、出力される信号のひとつの成分に他の成分が混ざった形状となってしまう。

たとえば、ミラー表面形状が単一のＺｅｒｎｉｋｅ次数形に変化する電圧テンプレートを使って他の可変ミラーに使用してミラーを変形させるとミラー形状は所望の形状にならず、単一のＺｅｒｎｉｋｅ次数の形状に他の成分が混ざった形状となってしまう。そのようなＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートを使用して収差補正を行っても、完全に収差を補正することはできない。

実際に行う収差測定などのように検査、測定、撮影などの前に可変形状ミラーの表面形状、変形特性を、目標とする表面形状、変形特性になるように校正する可変形状ミラーの補正方法もあるが、目標とする表面形状、変形特性になるように同じ変形方法を繰り返すだけでは真に目標とする表面形状、変形特性になる確率は低く、確実に目標とする表面形状、変形特性になる方法が要望されている。目標とする表面形状、変形特性になるように同じ変形方法を繰り返すだけでは、単一のＺｅｒｎｉｋｅ次数の形状に他の成分が混ざった形状のままで、高精度に可変形状ミラーを形成することはできなかった。

そこで、本発明では、例えば眼底観察装置などにおける収差検出信号でのＺｅｒｎｉｋｅ次数形状のための電圧テンプレート（電圧補正のための表）を個々の可変ミラーの製造誤差などに合わせて、キャリブレーション（作り変え）し、理想とする電圧テンプレートに最も近い電圧テンプレートを求める方法を提供するとともに、その方法を用いた光学装置および眼底観察装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、複数の電極部に電圧が印加され、これらの電極と対向して配置され電極部に印加された静電電圧により歪みを生じる薄膜状の反射面とからなる変形ミラー部の反射面を変形して反射面光束の波面ひずみを補正する可変形状ミラーの変形方法において、可変形状ミラーにより反射された対象物からの光を検出し、一の基準となる反射面形状に対応する各電極部への印加電圧を１つの組として所定の異なる数の反射面形状に対応する所定の組数をデータベースとして記憶しておき、データベースの個々のデータを随時更新することを特徴とする可変形状ミラーの変形方法である。

請求項２の発明は、複数の電極部に電圧が印加され、これらの電極と対向して配置され電極部に印加された静電電圧により歪みを生じる薄膜状の反射面とからなる変形ミラー部の反射面を変形して反射面光束の波面ひずみを補正する可変形状ミラーの変形方法において、
可変形状ミラーにより反射された対象物からの光を検出し、
一の基準となる反射面形状に対応する各電極部への印加電圧を１つの組として所定の異なる数の反射面形状に対応する所定の組数をデータベースとして記憶しておき、 目標とする検出信号に適した印加電圧の組を選び出し、反射面形状に対応する印加電圧の所定の組を更新し、更新された組をもとにデータベースの個々のデータを随時更新し可変形状ミラーを変形することを特徴とする可変形状ミラーの変形方法である。

請求項３の発明は、複数の電極部と、これらの電極と対向して配置され電極部に印加された静電電圧により歪みを生じる薄膜状の反射面とを備え、所定の形状に変形され反射面光束の波面ひずみを補正する可変形状ミラーと、
一の基準となる反射面形状に対応する各電極部への印加電圧を１つの組として、所定の異なる数の反射面形状に対応する所定の組数をデータベースとして記憶した記憶部と、可変形状ミラーにより反射された対象物からの光の収差を検出する収差検出部と、検出した収差信号をもとにデータベースの個々のデータを随時更新することで可変形状ミラーを変形させる演算制御部とを有することを特徴とする光学装置である。

請求項４の発明は、複数の電極部と、これらの電極と対向して配置され電極部に印加された静電電圧により歪みを生じる薄膜状の反射面とを備え、所定の形状に変形され反射面光束の波面ひずみを補正する可変形状ミラーと、一の基準となる反射面形状に対応する各電極部への印加電圧を１つの組として、所定の異なる数の反射面形状に対応する所定の組数をデータベースとして記憶した記憶部と、可変形状ミラーにより反射された対象物からの光の収差を検出する収差検出部と、収差検出部により検出された収差検出信号に基づいて、記憶部に記憶された目標とする検出信号に適した印加電圧の組を選び出し、反射面形状に対応する印加電圧の所定の組を更新し、更新された組をもとにデータベースの個々のデータを随時更新することで可変形状ミラーを変形させる演算制御部とを設けたことを特徴とする光学装置である。

請求項５の発明は、前記記憶部には、前記反射面の基準反射面形状をゼルニケ多項式の所定の次元の要素に対応して備えていることを特徴とする請求項３又は４の光学装置である。

請求項６の発明は、請求項３ないし５の光学装置を含むことを特徴とする眼底観察装置である。

本発明によれば、眼底観察装置などにおける収差検出信号でのＺｅｒｎｉｋｅ次数の形状のための電圧テンプレート（電圧補正のための表）を個々の可変ミラーの製造誤差などに合わせてキャリブレーション（作り変え）する際に、理想とするＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートの補正に適した別のＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートを選び出して、抽出し、Ｚｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートの更新を繰り返し行い、理想とする電圧テンプレートに最も近い電圧テンプレートを求め、Ｚｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートのデータベースの個々のデータを随時更新し、その電圧テンプレートをもとに可変形状ミラーを変形させることができ、正確な収差補正値を迅速に獲得することができる。

以下本発明に係る眼底観察装置の実施の形態について説明する。以下本発明に係る眼底観察装置の実施の形態について説明する。図１は実施の形態に係る可変形状ミラーの変形方法を適用する眼底観察装置の例を示す構成図、図２は実施の形態に係る可変形状ミラーの変形方法を適用する眼底観察装置の他の例を示す構成図、図３は実施の形態に係る眼底観察装置の収差補償方法を示すフローチャート、図４は電圧テンプレートＺ（４，−４）の作成例を示す図、図５は電圧テンプレートＺ（３，１）の作成例を示す図、図６は既存の電圧テンプレートとそのテンプレート適用時の可変形状ミラーの変形状態を示す図、図７は演算で求めたＺｅｒｎｉｋｅ次数の加算形状と、測定した次数の加算形状とが一致していることを示す図である。

本例では、可変形状ミラーは、従来例として図８に示したものと同様の静電型可変形状ミラーの一例を示す構造を備える。すなわち可変形状ミラー１０は、ＳＯＩ基板に対する選択エッチング処理により製作された可撓性を有するＳiメンブレンにアルミニウム性の反射膜を形成した薄膜ミラーと、この薄膜ミラーとの間にスペーサを配し所定の間隔を開けて配置した基板と、基板に配置された電極とからなる。本例では電極は８５個の電極部材（番号１〜番号８５）を配置して構成している。

本例では、各電極部材には従来例と同様の電源（図示していない）が接続され、各電極部材に所定電圧を印加することにより、印加電圧Ｖと薄膜ミラー電極間距離に応じた静電力によって各電極部材に対向した部位の薄膜ミラーを引き寄せ所望の歪みが発生するように変形させる。なお、電源それぞれの電極部材に任意の電圧を印加できる構造となっている。

この可変形状ミラーは例えば以下の材料で構成される。薄膜ミラーは厚さ０.５ｍｍ程度のＳＯＩを選択エッチング処理によって加工して製作する。この薄膜ミラーは厚さ数μｍ程度が望ましく、また上面にはアルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）などを蒸着して反射部を形成する。なお、本例では薄膜ミラー部は電気的にグランドにしている。基板はガラスやガラスエポキシ、セラミックス基板が望ましい。また、電極部材は金（Ａｕ）銅（Ｃｕ）などの金属薄板を貼着やメッキで形成することができる他、Ａｕなどを蒸着して形成することができる。スペーサは、メンブレンと電極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。

次に、本件に係る可変形状ミラーを使用した眼底観察装置について説明する。本例に係る眼特性測定装置の一例として眼底観察装置を図１に示す。この眼底観察装置１００は、可変形状ミラー１０と収差測定装置とを備えたアダプティブオプティクスシステムである。本例に係る眼底観察装置の光学系は、可変形状ミラー１０、水晶体や角膜などの眼光学系で発生する収差を測定する収差測定装置であるシャックハルトマン波面センサー２０、およびビーム伝搬光学系３０からなる。

このような装置において、収差は眼底像を劣化させるため、可変形状ミラー１０で収差を補正することにより、良好な眼底像を得るようにしている。ビーム伝搬光学系３０はビームスプリッタ３１，３４、可動プリズム３２，ダイクロイックミラー３３、眼底照明用のレーザダイオード３５（波長λ２）、眼底撮影の高感度ＣＣＤ３６、収差スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）３７（波長λ１）を備えている。上記ダイクロイックミラー３３は前記レーザダイオード３５の光（波長λ２）の成分に分離する。

また、本例では、眼底観察装置１００には、可変形状ミラー１０を駆動させるドライバ５２を備えている。また、本例では、前記センサー５３と、前記シャックハルトマン波面センサー２０からの信号を受け、可変形状ミラー１０のドライバ５２及び後述する可動プリズム３２を制御する演算制御部５１（ＰＣ）が設けられている。

また、図示されていないが、Ｚｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレート７０を校正するために必要な校正値を記憶する記憶部もコンピュータ５１内に設けられている。すなわち、本例では、コンピュータ５１は、前記記憶部を備えると共に、この記憶部に記憶されたＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートの電圧を印加して変形させたときの理想の可変形状ミラーの形状と、その後実際にＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートの電圧を印加して得た可変ミラー形状との差を比較して較正量を演算し、Ｚｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートの電圧を所望の可変ミラー形状が得られるように補正値を算出する補正値演算手段の機能を備える。

このような眼底観察装置１００において波面センサー光源部３７と波面センサー２０間には、光路途中に挿入された可動プリズム３２位置を調整することにより、光路長を調整して波面センサー光源部からの光が眼底位置４１で集光するように構成すると良い。
この場合、波面センサー光源部３７からの光束が眼底位置４１の集光する点で反射されたとして、ＣＣＤでのその反射光によるでの信号ピークが最大となる関係を維持して、信号のピークが高くなる方向にプリズム位置を調整する。
なお、本例において、可変形状ミラー１０の有効径は７．５ｍｍである。可変形状ミラー１０の入射角は１５度である。

波面センサー用光源部３７と波面測定部２０は波面測定系を構成し、波面収差測定部とコンピュータ５１によって波面補正系が構成される。また波面収差測定部２０は、眼底４１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、ハルトマンプレート２１（即ち、マイクロレンズアレイ）とＣＣＤ２２から成る。ＣＣＤ２２はハルトマンプレートの焦点位置に配置される。眼底４１からの反射光は、ハルトマン板２１を介してＣＣＤ２２上に集光する。波面収差は、ＣＣＤ２２における点像の移動距離（△ｘ、△ｙ）として現れる。
可変形状ミラー１０とハルトマンプレート２１は光学的に略共役位置にある。波面センサー用光源部３７、眼底４１、ＣＣＤ２２は略共役位置にある。

波面センサー用光源部３７からの光（波長λ１）は、ビームスプリッタ３４、いつくかのレンズ（図示されていない）、ダイクロイックミラー３３、可変形状ミラー１０、ビームスプリッタ３１を介して模型眼４０内を照明する。
波面センサー用光源部３７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、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、照明光３７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。

模型眼４０の眼底４１からの反射光は、この光路を逆向きに戻り、シャックハルトマン波面センサー２０へ照射される。シャックハルトマン波面センサー２０は演算制御部５１に波面情報を出力する。この波面情報に基づき演算制御部５１は可変形状ミラーの制御信号を出力して可変形状ミラー１０を変形させる。

図２には、図１のようにＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートをキャリブレーションする際に無収差模型眼配置することなく、装置内に同様な機能の反射ミラーとレンズを備えて各Ｚｅｒｎｉｋｅ次数のための電圧テンプレート（電圧補正のための表）を個々の可変形状ミラーに合わせてキャリブレーション（補正）するための眼底観察装置２００が示されている。本例の光学系は、前記眼底観察装置１００の光学系に固定ミラー６１、移動ミラー６２、レンズ６３を追加して配置したものである。

前記移動ミラー６２は、眼底観察時は光路から除かれ、電圧テンプレートのキャリブレーション時には光路に入れられる。このミラーの移動は、演算制御部５１で制御している。また、固定ミラー６１へ向かう光路にはレンズ６３が配置されており、このレンズは、シャックハルトマン波面センサー２０へ向かう像を反転させるためのものである。これにより、眼底観察時の眼底像と同じ関係が満足される。なお、このレンズ６３と固定ミラー６１で無収差模型眼と同等となる。
レンズ６３、可変形状ミラー１０、シャックハルトマン波面センサー２０のハルトマンプレート２１は光学的に略共役な位置に配置されている。

図７は、実際にＺｅｒｎｉｋｅ次数形状の加算形状を求め、演算で求めたＺｅｒｎｉｋｅ次数形状の加算形状と、測定した次数形状の加算形状とが一致していることを示している図である。

図７（Ｉ）には、可変形状ミラーの面形状（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のＺｅｒｎｉｋｅ係数値と電圧テンプレートＶ_Ａ（ｎ）、Ｖ_Ｂ（ｎ）、Ｖ_Ｃ（ｎ）とが示され、同（II）には（Ｉ）に示した電圧テンプレートＶ_Ａ（ｎ）、Ｖ_Ｂ（ｎ）、Ｖ_Ｃ（ｎ）により電圧配置を計算してその結果によって可変形状ミラーを変形した結果面形状（Ｄ）が示され、同（III）にはＺｅｒｎｉｋｅ係数値を加算する演算で得られる面形状（Ｅ）が示されている。

図７（II）では、電圧を以下の式より求めている。
Ｖ（ｎ）＝（Ｖ_ａｄｄ（ｎ）^２−Ｖ_ｍｉｎ ^２）^１／２
Ｖ_ａｄｄ（ｎ）^２＝Ｖ_Ａ（ｎ）^２＋Ｖ_Ｂ（ｎ）^２＋Ｖ_Ｃ（ｎ）^２
Ｖ_ｍｉｎ＝ｍｉｎ{Ｖ_ａｄｄ（１），Ｖ_ａｄｄ（２），・・・，Ｖ_ａｄｄ（８５）}
ｎは、電極部の番号（１〜８５）を表わす。

この図７の測定で得られた面形状（Ｄ）と、演算で求められた面形状（Ｅ）とを比較すると、ほぼ一致しており、面形状ＳはＺｅｒｎｉｋｅ次数値の加算によって求めることができることがわかる。

Ｓ＝Σ（Ｚ（ｉ，ｊ））

また、同次数形状の極性の違うＺｅｒｎｉｋｅ係数値を加算することでＺｅｒｎｉｋｅ係数値の減算も成り立つ。

以上のように、本発明の可変形状ミラーは、理想とするＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートの加減算により任意のミラー形状を作成することができ、それによって人眼収差の補正を行うことができる。

人眼収差補正には理想的な1つのＺｅｒｎｉｋｅ次数のみが存在するＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートを使うのが望ましい。Ｚｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートによって作成されたミラー面の形状に所望の1つのＺｅｒｎｉｋｅ次数以外に他のＺｅｒｎｉｋｅ次数が存在するとその成分がノイズとなり、精度良く収差を補正することができない。

しかしながら、可変形状ミラー自体の製造誤差などの要因によってミラー形状や変形特性は常に一定ではなく固体差も生じる。その為、同一のＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートを使ってミラーを変形させても、ミラー形状は理想的な1つのＺｅｒｎｉｋｅ次数のみが存在する形状にはならず、ノイズ成分が含まれた形となる。このノイズ成分を先に示したＺｅｒｎｉｋｅ係数値の加減算法を使って取り除き、Ｚｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートを較正する。それにより、その電圧テンプレートをもとに理想的な可変形状ミラーの変形を実現させることができる。

本装置には、コンピュータ５１は、前記記憶部を備えると共に、この記憶部に記憶されたＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートの電圧を印加して変形させたときの理想の可変形状ミラー形状と、その後実際にＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートの電圧を印加して得た可変ミラー形状との差を比較して較正量を演算し、Ｚｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートの電圧を所望の可変ミラー形状が得られるように補正値を算出する補正値演算手段の機能を備える。

本例に係る眼底観察装置における可変形状ミラーのＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートのキャリブレーション（作り変え）について説明する。
図３は実施の形態に係る眼底観察装置においてＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートのキャリブレーション方法を示すフローチャートである。

本例では補正値演算手段は、以下の手順でキャリブレーションを行う。すべてのＺｅｒｎｉｋｅ次数のテンプレートが初期値として演算制御部ＰＣの記憶部に記憶されていることが前提条件である。
まず、無収差模型眼を配置し、可変形ミラーに電圧を印加していない初期状態のときの収差を測定し、それをリファレンスとする。今後の収差測定は全てこのリファレンスを差し引いた値を使用する。まず、Ｚｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートの電圧を可変形状ミラーに印加したとき理想的なミラー形状をＺ_ｄ（Ｉ，Ｊ）＝Ａ_ｄ（Ｉ，Ｊ）Ｚ_ｄ（Ｉ，Ｊ）とする。ここで、Ｉ，Ｊは、Ｚｅｒｎｉｋｅ次数の（±２，±３，±４，・・・）を表す。また、ｄは理想とする電圧テンプレートのデザインという意味である。

次に、予め演算制御部ＰＣの記憶部に記憶されているＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレート７０（電圧補正のための表）を演算制御部ＰＣの記憶部から読み込み、可変形状ミラーの８５個（１番〜８５番）の電極部に各々の所定の電圧を印加し、可変形状ミラーを変形させる（Ｓ２）。

波面センサー２０及びコンピューター５１でミラー面形状を測定、演算する（Ｓ３）。 そのときの測定した面形状を
Ｚ_ｎ（Ｉ，Ｊ）＝Σ（ａ_ｎ（Ｉ，Ｊ，ｉ，ｊ）Ｚ_ｎ（ｉ，ｊ））
i,j
ｎ＝１，・・・
とし、テンプレート形状とする。このとき、ａ_ｎ（Ｉ，Ｊ，ｉ，ｊ）はＺ_ｎ（ｉ，ｊ）成分の係数値とする。理想的な形状はａ_ｎ（Ｉ，Ｊ，I，J）Ｚ_ｎ（I，J）のみであり、他の成分はノイズ成分である。また球面成分を補正するために可動プリズム３２を移動させ、光路長を補正する（Ｓ４）。

測定した面形状Ｚ_ｎ（Ｉ，Ｊ）からノイズ成分の除去を行う。理想的な面形状Ｚ_ｄ（Ｉ，Ｊ）から測定した面形状Ｚ_ｎ（Ｉ，Ｊ）の差を求め、Ｚ_ｎ（Ｉ，Ｊ）から差し引き、変形目標形状Ｚ_ｎ+1（Ｉ，Ｊ）を求める。
このとき、テンプレート形状Ｚ_ｎ（Ｉ，Ｊ）のＺ_ｎ（ｉ，ｊ）の次元と、理想テンプレート形状Ｚ_ｄ（Ｉ，Ｊ）のＺ_d（ｉ，ｊ）の次元とが異なるため、係数ａ_ｎ（Ｉ，Ｊ，I，J）で割って規格化し、各電圧テンプレートを重ね合わせる。（Ｓ５）。理想とする電圧テンプレートの所望のＺｅｒｎｉｋｅ次数のみになるように、その他のＺｅｒｎｉｋｅ次数を消していくような規格化（線形化）を行うわけである。即ち、変形目標形状Ｚ_ｎ+1（Ｉ，Ｊ）はＺｅｒｎｉｋｅ次数値の加算は以下の式により求められる。

Ｚ_ｎ＋１（Ｉ，Ｊ）＝Ｚ_ｎ（Ｉ，Ｊ）−（１／ａ_ｎ（Ｉ，Ｊ，Ｉ，Ｊ））Σ（ａ_ｎ（Ｉ，Ｊ，ｉ，ｊ）−Ａ_ｄ（Ｉ，Ｊ））Ｚ_ｎ（ｉ，ｊ）

次に、（Ｓ５）における変形目標形状Ｚ_ｎ+1（Ｉ，Ｊ）に値する電圧を必要なＺｅｒｎｉｋｅ次数に対応した別の電圧テンプレートを複数選び出し、次数の大きさをそろえて、それらの複数の別の電圧テンプレートを重ね合わせることから、可変形状ミラーの各電極部（１番〜８５番）に各々の印加電圧を計算し、Ｚｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートの更新を行う（Ｓ６）。

そして、更新された電圧テンプレートに基づいて、可変形状ミラーに電圧を印加して変形させる（Ｓ７）そのときの面形状Ｚ_ｎ（Ｉ，Ｊ）を測定する。このとき、（ｎ＝ｎ＋１）と置きかえる（Ｓ８）。そして、可動プリズム３２を移動させ、光路長を補正する（Ｓ９）。

次に、測定された面形状Ｚ_ｎ（Ｉ，Ｊ）と理想的な面形状Ｚ_ｄ（Ｉ，Ｊ）との差のＲＭＳ値の差が所定の値たとえば０．１μｍよりも小さいかどうか、すなわち理想とする面形状とほぼ等しいかどうか次式により比較する（Ｓ１０）。

ＲＭＳ（Ｚ_ｄ（Ｉ，Ｊ）−Ｚ_ｎ（Ｉ，Ｊ））＜０．１μｍ

ＲＭＳ値が所定の値よりも大きいときは再び（Ｓ５）に戻り処理を行う。これらの処理（Ｓ５からＳ１０）を繰り返し行い、理想の電圧テンプレートに近い電圧テンプレートを作成する。

上述した方法により、既存の電圧テンプレートを基に、イタレーション（繰り返し演算）方式によって個々の可変形状ミラーに合わせたＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートを作成することができる。これによって、可変形状ミラーの個体差、製造上の誤差等による影響をなくし、可変形状ミラーによる収差補正の精度を向上させることができる。また、電圧テンプレートをイタレーション毎に更新することで、より精度良く収束し、精度の良いＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートの作成が可能となる。

以下図４及び図５を用いて、テンプレート作成の一例を示す。図４は、Ｚｅｒｎｉｋｅ次数のＺ（４，−４）の理想的な電圧テンプレートの作成例を示すものである。図４（I）は既存のＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートＺ（４、−４）次の電圧を可変ミラーに印可したときのミラー形状Ｚ_ｎ（４，−４）である。このとき理想的なミラー形状はＺ（４、−４）次係数値が０．４で
Ｚ_ｄ（４，−４）＝−０.４・Ｚ_ｄ（４，−４）
である。
実際のＺ_ｎ（４，−４）は、Ｚ（２，-２）で−０．０１μｍ、Ｚ（２，２）で＋０．１５μｍ、Ｚ（３，−３）で−０．１μｍ、Ｚ（３，−１）で＋０．０２μｍ、Ｚ（３，１）で０μｍ、Ｚ（３，３）で＋０．１８μｍ、Ｚ（４，４）で＋０．５５μｍ、Ｚ（４，−２）で０μｍ、Ｚ（４，０）で＋０．０２μｍ、Ｚ（４，２）で−０．０１μｍ、Ｚ（４，４）で−０．０２μｍを示している。

このとき、図４に示すように、既存の別の電圧テンプレートのうちから、初期値である電圧テンプレートの補正したいＺｅｒｉｋｅ次数の逆符号のＺｅｒｉｋｅ次数をもったＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートを選択し、それぞれの電圧テンプレートのＺｅｒｎｉｋｅ次数Ｚ（２，−２）、Ｚ（３，−１）、Ｚ（３，−３）、Ｚ（３，３）を抽出する。

ここではＺ（４，−４）の理想的なテンプレートを作成しようとしているので、初期値の電圧テンプレートにおけるＺ（２，−２）の次元と、重ね合わせようとする別の電圧テンプレートＺ（２，−２）の次元とを合わせるように、前述した係数ａ_ｎ（４，４，２，−２）でＺｅｒｎｉｋｅ次数Ｚ（２，−２）の電圧テンプレートを割って次元の大きさをそろえる。

同様に、初期値のテンプレートにおけるＺ（３，−１）の次元と、重ね合わせようとする別の電圧テンプレートＺ（３，−１）の次元とを合わせるように、係数ａ_ｎ（４，４，３，−１）でＺｅｒｎｉｋｅ次数Ｚ（３，−１）の電圧テンプレートを割って次元の大きさをそろえ、初期値の電圧テンプレートにおけるＺ（３，−３）の次元と、重ね合わせようとする別の電圧テンプレートＺ（３，−３）の次元とを合わせるように、係数ａ_ｎ（４，４，３，−３）でＺｅｒｎｉｋｅ次数Ｚ（３，−３）の電圧テンプレートを割って次元の大きさをそろえる。

そして、初期値の電圧テンプレートにおけるＺ（３，３）の次元と、重ね合わせようとする別の電圧テンプレートＺ（３，３）の次元とを合わせるように、係数ａ_ｎ（４，４，３，３）でＺｅｒｎｉｋｅ次数Ｚ（３，３）の電圧テンプレートを割って次元の大きさをそろえ、それらを初期値の電圧テンプレートに重ね合わせ、最終的にミラー形状Ｚ_ｎ＋１（Ｉ，Ｊ）を作成する。

補正後のミラー形状Ｚ_ｎ＋１（Ｉ，Ｊ）をＺｅｒｎｉｋｅテンプレートＺ_ｎ（Ｉ，Ｊ）と置換える。 このとき、測定された収差検出信号のＺｅｒｎｉｋｅ次数と理想とするＺｅｒｎｉｋｅ次数の差をとり、二乗平均値を求める。
ＲＭＳ（Ｚ_０（Ｉ，Ｊ）−Ｚ_ｎ（Ｉ，Ｊ））＜０．１μｍ
を満たしていなければ上述のような演算を繰り返し行う。ＲＭＳ値＜０．１μｍを満たした場合、Ｚｅｒｎｉｋｅ次数のＺ（４，４）の理想的な電圧テンプレートを得ることができる。

上述のような演算を繰り返し、図４（II）に示したように電圧テンプレートの各次数の係数値は、Ｚ（２，-２）で−０．００５μｍ、Ｚ（２，２）で＋０．０２μｍ、Ｚ（３，−３）で−０．０１μｍ、Ｚ（３，−１）で＋０．０１μｍ、Ｚ（３，１）で０．０５μｍ、Ｚ（３，３）で＋０．０５μｍ、Ｚ（４，４）で＋０．４μｍ、Ｚ（４，−２）で０μｍ、Ｚ（４，０）で＋０．０１μｍ、Ｚ（４，２）で０μｍ、Ｚ（４，４）で−０．０１μｍとなり、次数Ｚ（４，−４）の理想的な電圧テンプレートを得ることができた。

また、図５は、Ｚｅｒｎｉｋｅ次数のＺ（３，１）の理想的な電圧テンプレートの作成例を示すものである。図５（I）は既存のＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートＺ（３、1）次の電圧を可変ミラーに印可したときのミラー形状Ｚ_ｎ（３，３）である。このとき理想的なミラー形状はＺ（３、1）の係数値が０．３５μｍとし、
Ｚ_ｄ（３，１）＝−０.４・Ｚ_ｄ（３，１）
である。

実際のＺ_ｎ（３，１）は、いま、電圧テンプレートの係数値が、Ｚ（２，-２）で−０．３５μｍ、Ｚ（２，２）で＋０．２５μｍ、Ｚ（３，−３）で＋０．０１μｍ、Ｚ（３，−１）で＋０．０１μｍ、Ｚ（３，１）で−０．５μｍ、Ｚ（３，３）で＋０．０１μｍ、Ｚ（４，４）で＋０．０３μｍ、Ｚ（４，−２）で＋０．０２μｍ、Ｚ（４，０）で＋０．０２μｍ、Ｚ（４，２）で０μｍ、Ｚ（４，４）で−０．０２μｍを示している。

このとき、図５（I）に示すように、既存の別の電圧テンプレートのうちから、初期値である電圧テンプレートの補正したいＺｅｒｉｋｅ係数値の逆符号のＺｅｒｉｋｅ次数をもったＺｅｒｉｋｅ電圧テンプレートを選択し、それぞれの電圧テンプレートのＺｅｒｎｉｋｅ次数Ｚ（２，−２）、Ｚ（２，２）を抽出する。いまＺ（３，１）の理想的なテンプレートを作成しようとしているので、初期値の電圧テンプレートにおけるＺ（２，−２）の次元と、重ね合わせようとする別の電圧テンプレートＺ（２，−２）の次元とを合わせるように、前述した係数ａ_ｎ（３，１，２，−２）でＺｅｒｎｉｋｅ次数Ｚ（２，−２）の電圧テンプレートを割って次元の大きさをそろえる。同様に、初期値のテンプレートにおけるＺ（２，２）の次元と、重ね合わせようとする別の電圧テンプレートＺ（２，２）の次元とを合わせるように、係数ａ_ｎ（３，１，２，−２）でＺｅｒｎｉｋｅ次数Ｚ（２，２）の電圧テンプレートを割って次元の大きさをそろえ、それらを初期値の電圧テンプレートに重ね合わせる。

上述のような演算を繰り返し行い、図５（II）に示したように電圧テンプレートの各次数の係数値はＺ（２，-２）で−０．０７μｍ、Ｚ（２，２）で＋０．０５μｍ、Ｚ（３，−３）で＋０．０１μｍ、Ｚ（３，−１）で−０．０１μｍ、Ｚ（３，１）で−０．３５μｍ、Ｚ（３，３）で＋０．０２μｍ、Ｚ（４，４）で−０．０２μｍ、Ｚ（４，−２）で＋０．０２μｍ、Ｚ（４，０）で＋０．０１μｍ、Ｚ（４，２）で＋０．０２μｍ、Ｚ（４，４）で０μｍとなり、次数Ｚ（３，１）の理想的な電圧テンプレートを得ることができる。

このとき、測定された収差検出信号のＺｅｒｎｉｋｅ次数と理想とするＺｅｒｎｉｋｅ次数の差をとり、二乗平均値を求めると、
ＲＭＳ（Ｚ_０（Ｉ，Ｊ）−Ｚ_ｎ（Ｉ，Ｊ））＜０．１μｍ
を満たし、Ｚｅｒｎｉｋｅ次数のＺ（３，１）の理想的な電圧テンプレートを得ることができた。

図６は、既存の各Ｚｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートを示すものである。このＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートは、以下のように作成される。即ち、可変形状ミラーの電極に所定の電圧が印加して、ミラー形状をフィゾー干渉計で測定し、フィゾー干渉計のＣＣＤで検出される干渉縞よりミラー面形状と各次数のＺｅｒｎｉｋｅ係数を算出する。この例では、可変形状ミラーに各Ｚｅｒｎｉｋｅ次数の４次までの形状を形成したがこれに限定されず、５,６次以上の次元のＺｅｒｎｉｋｅ次数の形状のためのＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートを作成してもよい。デフォーカスは移動プリズムで補正できるので、次数Ｚ（２，０）のテンプレートは不要である。また、波面の傾き成分である１次のＺｅｒｎｉｋｅ次数も図１および図２で図示していない通常の光学系で補正できるので不要である。

なお、テンプレートのキャリブレーションは、例えば、眼底観察装置の電源投入時に自動的に実施するようにコンピュータプログラムを構成しておけばよい。図１の構成では最初に無収差模型眼４０を取り付ける必要があるが、図２の構成では、無収差模型眼の機能を装置内に備えているので、完全自動でテンプレートのキャリブレーションが可能である。また、眼底観察装置内、特に可変形状ミラー１０の近くに湿度、温度、気圧などを検知するセンサーを備えることにより、環境が著しく変化した場合には、テンプレートのキャリブレーションを行うようにすることも可能である。可変形状ミラー１０の環境依存性の影響も排除できる。このことは、可変形状ミラー１０を真空封止して環境依存性の影響を無くすなどの手段を講じる必要がなく、そのための高価なパッケージなどが不要となるので、可変形状ミラー１０を安価に作ることができる。

以上により、予め記憶された既存のＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートを使い、
個体差等の使用条件を加味して所定のＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートを修正する方法に比べ、理想とするＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートになるように、繰り返して予め記憶されたＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレート全てを修正するＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートのデータベースを更新する方法を用いることにより、より精度良く収束し、精度の良いＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートの作成が可能となる。

また、その方法を用いた光学装置や、眼底観察装置なども提供することができる。
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、各種の光学機器に使用することができる。

実施の形態に係る可変形状ミラーの変形方法を適用する眼底観察装置の例を示す断面図である。 実施の形態に係る可変形状ミラーの変形方法を適用する眼底観察装置の他の例を示す断面図である。 実施の形態に係る眼底観察装置においてＺｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレートのキャリブレーション方法を示すフローチャートである。 電圧テンプレートＺ（４，−４）の作成例を示す図である。 電圧テンプレートＺ（３，１）の作成例を示す図である。 既存の電圧テンプレートとそのテンプレート適用時の可変形状ミラーの変形状態を示す図である。 演算で求めたＺｅｒｎｉｋｅ次数の加算形状と、測定した次数の加算形状とが一致していることを示す図である。 従来の可変形状ミラーの構成を示す断面図である。 図８に示した可変形状ミラーの作動の状態を示す断面図である。

符号の説明

１０・・・可変形状ミラー
２０・・・シャックハルトマン波面センサー
２１・・・ハルトマンプレート
３０・・・ビーム伝搬光学系
３１，３４・・・ビームスプリッタ
３２・・・可動プリズム
３３・・・ダイクロイックミラー
３４・・・ビームスプリッタ
３５・・・レーザダイオード
３６・・・眼底検観察用カメラ
３７・・・スーパールミネッセントダイオード
４０・・・模型眼
４１・・・眼底
５１・・・演算制御部（ＰＣ）
５２・・・ドライバ
６１・・・固定ミラー
６２・・・移動ミラー
６３・・・レンズ
７０・・・Ｚｅｒｎｉｋｅ電圧テンプレート
１００・・・眼底観察装置
２００・・・眼底観察装置

Claims (6)

1. 複数の電極部に電圧が印加され、これらの電極と対向して配置され電極部に印加された静電電圧により歪みを生じる薄膜状の反射面とからなる変形ミラー部の反射面を変形して反射面光束の波面ひずみを補正する可変形状ミラーの変形方法において、
   可変形状ミラーにより反射された対象物からの光を検出し、
   一の基準となる反射面形状に対応する各電極部への印加電圧を１つの組として所定の異なる数の反射面形状に対応する所定の組数をデータベースとして記憶しておき、
   データベースの個々のデータを随時更新することを特徴とする可変形状ミラーの変形方法。
2. 複数の電極部に電圧が印加され、これらの電極と対向して配置され電極部に印加された静電電圧により歪みを生じる薄膜状の反射面とからなる変形ミラー部の反射面を変形して反射面光束の波面ひずみを補正する可変形状ミラーの変形方法において、
   可変形状ミラーにより反射された対象物からの光を検出し、
   一の基準となる反射面形状に対応する各電極部への印加電圧を１つの組として所定の異なる数の反射面形状に対応する所定の組数をデータベースとして記憶しておき、
   目標とする検出信号に適した印加電圧の組を選び出し、反射面形状に対応する印加電圧の所定の組を更新し、
   更新された組をもとにデータベースの個々のデータを随時更新し可変形状ミラーを変形することを特徴とする可変形状ミラーの変形方法。
   
3. 複数の電極部と、これらの電極と対向して配置され電極部に印加された静電電圧により歪みを生じる薄膜状の反射面とを備え、所定の形状に変形され反射面光束の波面ひずみを補正する可変形状ミラーと、
   一の基準となる反射面形状に対応する各電極部への印加電圧を１つの組として、所定の異なる数の反射面形状に対応する所定の組数をデータベースとして記憶した記憶部と、
   可変形状ミラーにより反射された対象物からの光の収差を検出する収差検出部と、
   検出した収差信号をもとにデータベースの個々のデータを随時更新することで可変形状ミラーを変形させる演算制御部とを有することを特徴とする光学装置。
4. 複数の電極部と、これらの電極と対向して配置され電極部に印加された静電電圧により歪みを生じる薄膜状の反射面とを備え、所定の形状に変形され反射面光束の波面ひずみを補正する可変形状ミラーと、
   一の基準となる反射面形状に対応する各電極部への印加電圧を１つの組として、所定の異なる数の反射面形状に対応する所定の組数をデータベースとして記憶した記憶部と、
   可変形状ミラーにより反射された対象物からの光の収差を検出する収差検出部と、
   収差検出部により検出された収差検出信号に基づいて、記憶部に記憶された目標とする検出信号に適した印加電圧の組を選び出し、反射面形状に対応する印加電圧の所定の組を更新し、更新された組をもとにデータベースの個々のデータを随時更新することで可変形状ミラーを変形させる演算制御部とを設けたことを特徴とする光学装置。
5. 前記記憶部には、前記反射面の基準反射面形状をゼルニケ多項式の所定の次元の要素に対応して備えていることを特徴とする請求項３又は４の光学装置。
6. 請求項３ないし５の光学装置を含むことを特徴とする眼底観察装置。