JP4794341B2 - 眼光学特性測定装置 - Google Patents
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Description
ハルトマン画像から波面収差を計算する場合にはスポットの位置を検出する処理が必要となる。検出されたスポットがレンズアレイのどのレンズに対応するかを対応づけることは非常に難しく、計算量も莫大なものとなっていた。このため、特許文献1などではレンズアレイの焦点距離を短くし、レンズアレイに対応するグリッドを作成し、グリッド内のみでスポットを検索することで処理の高速化を可能にしている。
本発明は、以上の点に鑑み、測定が困難であった波面収差の変化が大きい被測定眼に対しても波面収差の測定が可能な眼光学特性測定装置を提供することを目的とする。また、本発明は、波面収差の変化が大きい被測定眼に対しても高速に波面収差の測定をすることを目的のひとつとする。
眼底を照明する照明光源を含む照明光学系と、
上記照明光学系の照明光束で照明された被測定眼からの反射光束を、複数の光束に分割するハルトマン板を介して受け取り、受光信号を形成する受光部を含む受光光学系と、
上記受光部で得られる原画像を取得し、ハルトマン板のレンズアレイの配置に応じて、複数のセルを有するグリッドを用いた初期グリッドを作成する第一処理と;
各セル内のスポット位置を検出し、原画像の瞳中心に対応する中心のスポット位置がグリッド中心となるように初期グリッドをシフトさせる第二処理と;
中心付近の各スポットが各セルの範囲内に収まるような予め定められた解析半径に含まれる各セル内のスポット位置を検出し、瞳中心位置から解析半径内での波面収差を算出する第三処理と;
計算された解析半径内での波面収差の値を基に、少なくとも解析半径内の各スポットが、各セルの中心又は中心近傍にくるようにグリッドを歪曲させる第四処理と;
解析半径内では各スポットが各セルの範囲内にあるように解析半径を順次大きくし、上記第三処理及び上記第四処理を順次繰返して、グリッドを歪曲し修正グリッドを求める第五処理と;
修正グリッドの各セルに対応した、ハルトマン画像のスポット位置を求める第六処理と
を実行するスポット位置測定部と、
上記スポット位置測定部で測定されたスポット位置から眼の光学特性を測定する光学特性測定部と
を備えた眼光学特性測定装置が提供される。
1.光学系構成
図1に、眼特性測定装置(眼光学特性測定装置)の光学系の構成図を示す。
眼特性測定装置は、第1照明光学系10と、第1光源部11と、第1測定部25Aと、前眼部照明部30と、前眼部観察部40と、第1調整光学部50と、第2調整光学部70と、視標光学部90を備える。また、第1測定部25Aは、第1受光光学系20Aと、第1受光部21Aを含む。なお、被測定眼100については、網膜(眼底)、角膜(前眼部)が示されている。
第1照明光学系10は、第1光源部11からの光束で被測定眼100の眼底上で微小な領域を照明するためのものである。第1照明光学系10は、例えば、第1の集光レンズと、第1のシリンダーレンズと、第1リレーレンズとを備える。
第2調整光学部70は、例えば、XY方向のアライメント調整を行うものであって、アライメント用光源部と、レンズと、ビームスプリッタとを備える。
被測定眼100の眼底、視標光学部90の固視標92、第1光源部11、第1受光部21Aが共役である。また、被測定眼100の眼の瞳(虹彩)、ロータリープリズム62、第1受光光学系の変換部材(ハルトマン板)22A、第1照明光学系10の測定光入射側の絞り12が共役である。
図2は、眼特性測定装置の電気系の構成図である。
眼特性測定装置の電気系の構成は、演算部600と、制御部610と、入力部650と、表示部700と、メモリ800と、第1の駆動部910と、第2の駆動部911と、第3の駆動部912とを備える。演算部600は、例えば、スポット位置測定部601と、各種眼特性測定を行う光学特性測定部602とを含む。さらに、入力部650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。
第2駆動部911は、例えば、演算部600に入力された第1受光部21Aからの受光信号(4)に基づいて、第1照明光学系10及び第1受光光学系20Aを光軸方向に移動させるものであり、図示しない適宜のレンズ移動手段に対して信号(3)を出力すると共に、このレンズ移動手段を駆動する。
第3駆動部912は、例えば、視標光学部90を移動させるものであり、図示しない適宜の移動手段に対して信号(12)を出力すると共に、この移動手段を駆動する。
図3に、ハルトマン画像の図の一例を示す。図3Aは、例えば、収差が小さい場合であり、ハルトマンの格子(グリッド)の各セルの範囲内に各スポットが存在する。一方、図3Bは、例えば、収差が大きい場合であり、ハルトマンの格子の範囲外にもスポットが存在する場合がある。
図5は、光学特性測定の全体フローチャートである。
まず、演算部600は、被測定眼100の瞳位置のX、Y、Z軸をアライメントする(S101)。次に、演算部600は、測定装置の移動部の原点移動をする(S103)。例えば、ハルトマン板やプラチドリング等をゼロディオプターに合わせる。その後、演算部600は被測定眼のディオプターを第1測定部25Aの第1受光部21Aから取得した画像から計算する、あるいは入力部650からの入力により設定し、制御部610の第2駆動部911、第3駆動部912に信号を送り移動部15、視標光学部90を設定量動作させる。
演算部600は、第1測定部25Aの第1受光部21Aから取得した画像に基づき高速に眼特性を計算処理する。すなわち、演算部600は、スポット像のスポット位置を検出し、無収差でのスポット位置を中心とする矩形エリア内でそのスポットと対応するスポット位置を探すことで高速に計算可能となるように対応付けする。
ここで、波面収差Wをゼルニケ多項式Zi 2j−1を使った展開であらわすと、
ここで、演算部600は、測定処理が可能か判断する。演算部600は、例えば、スポット位置が所定の数以上(例えば3分の1)取れない、もしくは各スポットのぼけが大きい(例えば、無収差時の20倍以上など)、もしくは、隣接するスポット像と分離できずに検出できない点が所定の数以上あるなど、予め定められたひとつ又は複数の適宜の条件に従い判断する。
演算部600は、中心のスポット位置がグリッド中心となるようにグリッドをシフトさせる(S207)。
次に、演算部600は、波面収差の大きさに応じて、差分半径△Rの値を変化させる(S221)。例えば、比較的収差量の小さい場合(予め定められた閾値より小さい場合)には、解析半径の外側の変化も小さいと推測されるので、△Rの値を大きくし処理の回数を減らす。逆に、収差量が大きい場合(予め定められた閾値より大きい場合)には変化が大きいと推測されるので、△Rの値を小さくしグリッドを細かく歪曲する。なお、ステップS221の処理は省略してもよい。
11 第1光源部
12 絞り
15 移動部
20A 第1受光光学系
21A 第1受光部
22A 変換部材(例、ハルトマン板)
25A 第1測定部
30 前眼部照明部
40 前眼部観察部
50 第1調整光学部
61 ビームスプリッタ
70 第2調整光学部
90 視標光学部
92 固視標
100 被測定眼
Claims (8)
- 眼底を照明する照明光源を含む照明光学系と、
上記照明光学系の照明光束で照明された被測定眼からの反射光束を、複数の光束に分割するハルトマン板を介して受け取り、受光信号を形成する受光部を含む受光光学系と、
上記受光部で得られる原画像を取得し、ハルトマン板のレンズアレイの配置に応じて、複数のセルを有するグリッドを用いた初期グリッドを作成する第一処理と;
各セル内のスポット位置を検出し、原画像の瞳中心に対応する中心のスポット位置がグリッド中心となるように初期グリッドをシフトさせる第二処理と;
中心付近の各スポットが各セルの範囲内に収まるような予め定められた解析半径に含まれる各セル内のスポット位置を検出し、瞳中心位置から解析半径内での波面収差を算出する第三処理と;
計算された解析半径内での波面収差の値を基に、少なくとも解析半径内の各スポットが、各セルの中心又は中心近傍にくるようにグリッドを歪曲させる第四処理と;
解析半径内では各スポットが各セルの範囲内にあるように解析半径を順次大きくし、上記第三処理及び上記第四処理を順次繰返して、グリッドを歪曲し修正グリッドを求める第五処理と;
修正グリッドの各セルに対応した、ハルトマン画像のスポット位置を求める第六処理と
を実行するスポット位置測定部と、
上記スポット位置測定部で測定されたスポット位置から眼の光学特性を測定する光学特性測定部と
を備えた眼光学特性測定装置。 - 上記修正グリッドの設定は、既に設定した修正グリッド又は初期グリッドのスポット位置から求めた波面収差を示すゼルニケ係数を利用して設定していることを特徴とする請求項1記載の眼光学特性測定装置。
- 上記スポット位置測定部が、ハルトマン画像のスポットが、各セルの範囲内に入るようにグリッドを修正設定するのは、グリッドをシフトさせること、又は、グリッドに歪曲処理を施すこと、又は、それらの双方であることを特徴とする請求項1に記載の眼光学特性測定装置。
- 上記スポット位置測定部が、求められた波面収差量に基づき、該収差量が予め定められた閾値より小さいときには、上記設定範囲の径方向距離を長くし、該収差量が予め定められた閾値より大きいときは、上記設定範囲の径方向距離を短くすることを特徴とする請求項1に記載の眼光学特性測定装置。
- 被測定眼前眼部を所定のパターンで照明する前眼部照明部と、
該被測定眼前眼部から反射して戻ってくる光束を受光する前眼部観察部と
をさらに備え、
上記グリッドをシフトさせることは、
上記スポット位置測定部が、
上記前眼部観察部の受光信号から瞳孔の中心位置を求め、上記受光部で形成された受光信号による画像上で、瞳孔中心がどの位置に対応するかを算出し、
該位置に一番近いスポット又は該位置の近傍のスポットを中心のスポットとし、
該中心のスポットがグリッド全体の中心となるように、グリッド全体をシフトさせることを特徴とする請求項3に記載の眼光学特性測定装置。 - 上記光学特性測定部は、求められた光学特性、修正グリッド及びハルトマン画像のいずれか又は複数をメモリに記憶すること又は表示部に表示する請求項1に記載の眼光学特性測定装置。
- 上記修正グリッドは、少なくとも波面収差を求めるために用いたハルトマン画像のスポットが、セルの中心又は中心近傍にくるようにグリッドが修正されたものである請求項1に記載の眼光学特性測定装置。
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