JP5528205B2 - 眼科装置、眼科装置の制御方法、補償光学系、画像生成装置、画像生成方法、プログラム - Google Patents
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Description
前記収差補正手段への照射光の光路と前記収差補正手段からの反射光の光路とに共通に設けられた共通光学系と、
を備え、
前記共通光学系が、少なくとも1つの光学素子を含み、
前記照射光と前記反射光とがそれぞれ通過する領域が前記少なくとも1つの光学素子で重複することを特徴とする。
本発明にかかる補償光学系は、光源から被検物に向けて照射された光の反射光を受け、前記被検物の波面を検出する波面センサと、
前記波面センサに対して光学的に共役な位置に配置され、前記波面センサで検出された前記波面の検出結果に基づいて求められた波面収差を補正する反射型波面補正手段と、
前記光源から照射され、集光された第1の中間像からの光を第1の光路で伝搬させ、前記伝搬した光を前記反射型波面補正手段に入射させ、前記反射型波面補正手段で反射された光を前記第1の光路とは異なる第2の光路で伝搬させ、前記第1の中間像とは異なる第2の中間像として集光させる共通光学系と、を有し、
前記共通光学系が、少なくとも1つの光学素子を含み、
前記共通光学系の入射瞳の位置に前記反射型波面補正手段が配置され、前記入射瞳の位置を基準とした前記共通光学系の像面に前記第1の中間像と前記第2の中間像とが集光されることを特徴とする。
本発明にかかる画像生成装置は、
上記の補償光学系と、
前記補償光学系により波面収差が補正された状態で前記被検物からの反射光を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記被検物の画像を生成する生成手段と、
を有することを特徴とする。
図1の参照により本発明の実施形態にかかる補償光学系を説明する。図1において、実線は光ファイバ9から照射されたレーザビームの結像関係を示した光線を示し、破線は光学系の瞳の結像関係を示した光線を示すものとする。補償光学系100は、レーザビームを照射する光ファイバ9の端部(ファイバ端)を含む平面を物体面91、眼球6の網膜61の面を像面とし、補償光学系と接眼光学系とで構成された共焦点光学系である。
1 ∞ 0.000 0.000 0.000 0.000
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このときの補償光学系101の波面収差を図5に示す。従来の図4のように、共通光学系10を個別の2枚の凹面ミラー32、33で構成すると、図5の波面収差の量を満足するためには、球面レンズの焦点距離は2倍の200mm程度にする必要があり、光学系の面積としては2倍程度大きくなってしまう。
図6の参照により第2実施形態に係る補償光学系102の構成を説明する。本実施形態の補償光学系では2つの波面補正器として2つの形状可変ミラー1a、1bを用いて波面収差を補正する。形状を変化させるための変位セグメント数が多いタイプの形状可変ミラーでは、その変位量は数μm程度に留まる場合が殆どである。逆に数十μmと変位量の大きいタイプの形状可変ミラーでは、セグメント数が少なく、高次の関数の形状を再現することができない。そのため、変位量の大きいタイプの形状可変ミラーのみでは高次の収差を補正することができない。本実施形態の補償光学系102は、異なる2つのタイプの形状可変ミラー1a、1bを併設し、前者のタイプで高次の波面収差を補正し、後者のタイプで低次の波面収差を補正する構成となっている。図6において、2つの共通光学系110a(第1の共通光学系)、110b(第2の共通光学系)は、それぞれ図1の共通光学系10に対応するものである。その他、図1、2と同様の構成には同じ参照番号を付している。共通光学系110aは光源から照射され、集光された第1の中間像からの光を第1の光路で伝搬させ、伝搬した光を第1の波面補正器1aに入射させる。そして、第1の波面補正器1aで反射された光を第1の光路とは異なる第2の光路で伝搬させ、第1の中間像とは異なる第2の中間像として集光させる。共通光学系110bは第2の中間像からの光を第3の光路で伝搬させ、伝搬した光を第2の波面補正器1bに入射させ、第2の波面補正器1bで反射された光を第3の光路とは異なる第4の光路で伝搬させ、第2の中間像とは異なる第3の中間像として集光させる。
図7の参照により第3実施形態に係る補償光学系103の構成を説明する。本実施形態では共通の光学系として、凹面ミラー10cを用いた構成について説明する。図1、2と同様の構成には同じ番号を付して、その説明は省略する。
先の第1乃至第3実施形態で説明した補償光学系を画像生成装置に適用することが可能である。画像生成装置としては、例えば、網膜を面としての2次元像として取得するSLO(Scanning Laser Ophthalmoscope)が挙げられる。また、網膜の断層像を非侵襲で取得するOCT(Optical Coherence Tomography:光学的干渉断層計)も画像生成装置に適用することが可能である。画像生成装置は第1乃至第3実施形態で説明したいずれかの補償光学系と、補償光学系により収差が補正された被検物からの戻り光の強度を検出する検出部と、検出部の検出結果により被検物の画像を生成する生成部を有する。
Claims (30)
- 被検眼に照射する光に生じる収差を補正する収差補正手段と、
前記収差補正手段への照射光の光路と前記収差補正手段からの反射光の光路とに共通に設けられた共通光学系と、
を備え、
前記共通光学系が、少なくとも1つの光学素子を含み、
前記照射光と前記反射光とがそれぞれ通過する領域が前記少なくとも1つの光学素子で重複することを特徴とする眼科装置。 - 前記共通光学系が、複数の光学素子を含み、
前記照射光と前記反射光とがそれぞれ通過する領域が、前記複数の光学素子のうち前記収差補正手段に近い位置に設けられた光学素子で重複することを特徴とする請求項1に記載の眼科装置。 - 前記照射光の光路に設けられた前記共通光学系とは別の第1の光学素子と、
前記反射光の光路に設けられた前記共通光学系とは別の第2の光学素子と、を更に備え、
前記第1の光学素子の光軸及び前記第2の光学素子の光軸を前記共通光学系の光軸に対してずらして構成することを特徴とする請求項1または2に記載の眼科装置。 - 前記共通光学系と前記第1の光学素子との間の第1の中間像と、前記共通光学系と前記第2の光学素子との間の第2の中間像とを含む像面が湾曲することを特徴とする請求項3に記載の眼科装置。
- 前記共通光学系を介して前記被検眼の前眼部に対して光学的に共役な位置に配置され、前記被検眼からの光に生じる収差を測定する収差測定手段を更に備え、
前記収差補正手段は、前記収差測定手段によって取得された測定結果に基づいて、収差を補正することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の眼科装置。 - 前記収差測定手段が、シャック・ハルトマン(Shack−Hartmann)方式の波面センサであることを特徴とする請求項5に記載の眼科装置。
- 前記収差補正手段が、前記共通光学系を介して前記被検眼の前眼部に対して光学的に共役な位置に配置され、
前記収差補正手段が、反射型の形状可変ミラーと反射型の空間光変調器とのうち少なくとも一方であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の眼科装置。 - 前記共通光学系を介して前記収差補正手段に対して光学的に共役な位置に配置され、前記被検眼の眼底に対して前記被検眼に照射する光を走査する走査手段を更に備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の眼科装置。
- 前記少なくとも1つの光学素子は、非球面形状の光学素子であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の眼科装置。
- 前記非球面形状の光学素子は、単一の極値を持つことを特徴とする請求項9に記載の眼科装置。
- 前記非球面形状の光学素子は、非球面レンズであり、
前記照射光と前記反射光とがそれぞれ通過する領域が前記非球面レンズの面上で重複することを特徴とする請求項9または10に記載の眼科装置。 - 前記少なくとも1つの光学素子は、凹面ミラーであることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の眼科装置。
- 前記収差補正手段により収差が補正された状態で前記被検眼からの反射光を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記被検眼の眼底の画像を生成する生成手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の眼科装置。 - 請求項1乃至13のいずれか1項に記載の眼科装置の制御方法であって、
前記眼科装置の前記収差補正手段により収差が補正された状態で前記被検眼からの反射光を検出する検出工程と、
前記検出工程の検出結果に基づいて前記被検眼の眼底の画像を生成する生成工程と、
を有することを特徴とする眼科装置の制御方法。 - 光源から被検物に向けて照射された光の反射光を受け、前記被検物の波面を検出する波面センサと、
前記波面センサに対して光学的に共役な位置に配置され、前記波面センサで検出された前記波面の検出結果に基づいて求められた波面収差を補正する反射型波面補正手段と、
前記光源から照射され、集光された第1の中間像からの光を第1の光路で伝搬させ、前記伝搬した光を前記反射型波面補正手段に入射させ、前記反射型波面補正手段で反射された光を前記第1の光路とは異なる第2の光路で伝搬させ、前記第1の中間像とは異なる第2の中間像として集光させる共通光学系と、を有し、
前記共通光学系が、少なくとも1つの光学素子を含み、
前記共通光学系の入射瞳の位置に前記反射型波面補正手段が配置され、前記入射瞳を持つ前記共通光学系の像面に前記第1の中間像と前記第2の中間像とが集光されることを特徴とする補償光学系。 - 前記第1の中間像と前記第2の中間像とを含む像面が湾曲することを特徴とする請求項15に記載の補償光学系。
- 前記少なくとも1つの光学素子は、単一の極値を持つ非球面形状を持つことを特徴とする請求項15または16に記載の補償光学系。
- 前記少なくとも1つの光学素子は、非球面レンズであり、
前記光源から被検物に向けて照射された照射光と前記反射光とがそれぞれ通過する領域が前記非球面レンズの面上で重複することを特徴とする請求項15乃至17のいずれか1項に記載の補償光学系。 - 前記少なくとも1つの光学素子は、凹面ミラーであることを特徴とする請求項15または17に記載の補償光学系。
- 前記共通光学系は、前記反射型波面補正手段に入射される主光線の反射点を通り、前記反射型波面補正手段に垂直な軸を光軸とする共軸光学系であることを特徴とする請求項15乃至19のいずれか1項に記載の補償光学系。
- 前記波面センサと前記反射型波面補正手段とに対して光学的に共役な位置に配置され、前記波面センサで検出された前記波面の検出結果に基づいて求められた波面収差を補正する第2の反射型波面補正手段と、
第2の中間像からの光を第3の光路で伝搬させ、前記伝搬した光を前記第2の反射型波面補正手段に入射させ、前記第2の反射型波面補正手段で反射された光を前記第3の光路とは異なる第4の光路で伝搬させ、前記第2の中間像とは異なる第3の中間像として集光させる第2の共通光学系とを更に有し、
前記第2の共通光学系の像面に前記第2の中間像と前記第3の中間像とが集光されることを特徴とする請求項15乃至20のいずれか1項に記載の補償光学系。 - 前記共通光学系と前記第2の共通光学系に入射されるそれぞれの光の径の比に基づいて、前記共通光学系と前記第2の共通光学系のそれぞれの焦点距離が設定されることを特徴とする請求項21に記載の補償光学系。
- 前記光源から被検物に向けて照射された照射光と前記反射光とがそれぞれ通過する領域が前記少なくとも1つの光学素子で重複することを特徴とする請求項15乃至22のいずれか1項に記載の補償光学系。
- 前記共通光学系が、複数の光学素子を含み、
前記照射光と前記反射光とがそれぞれ通過する領域が、前記複数の光学素子のうち前記反射型波面補正手段に近い位置に設けられた光学素子で重複することを特徴とする請求項23に記載の補償光学系。 - 前記被検物が、被検眼であり、
前記反射型波面補正手段が、前記共通光学系を介して前記被検眼の前眼部に対して光学的に共役な位置に配置され、
前記反射型波面補正手段が、反射型の形状可変ミラーと反射型の空間光変調器とのうち少なくとも一方であることを特徴とする請求項15乃至24のいずれか1項に記載の補償光学系。 - 前記共通光学系を介して前記反射型波面補正手段に対して光学的に共役な位置に配置され、前記被検眼の眼底に対して前記被検眼に照射する光を走査する走査手段を更に有することを特徴とする請求項25に記載の補償光学系。
- 請求項15乃至26のいずれか1項に記載の補償光学系と、
前記補償光学系により波面収差が補正された状態で前記被検物からの反射光を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記被検物の画像を生成する生成手段と、
を有することを特徴とする画像生成装置。 - 請求項15乃至26のいずれか1項に記載の補償光学系を用いた画像生成方法であって、
前記補償光学系により波面収差が補正された状態で前記被検物からの反射光を検出する検出工程と、
前記検出工程の検出結果に基づいて前記被検物の画像を生成する生成工程と、
を有することを特徴とする画像生成方法。 - コンピュータに請求項14に記載された眼科装置の制御方法の各工程を実行させるためのプログラム。
- コンピュータに請求項28に記載された画像生成方法の各工程を実行させるためのプログラム。
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