JP5574670B2 - 補償光学装置、撮像装置および補償光学方法 - Google Patents

Description

本発明は、補償光学装置、撮像装置および補償光学方法に関し、特に眼科診療等に用いられる補償光学装置、撮像装置および補償光学方法に関するものである。

多波長光波干渉を利用した光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）は、試料（特に眼底）の断層画像を高分解能に得る方法である。
以下、このようなＯＣＴによる光断層画像を撮像する光断層画像撮像装置をＯＣＴ装置と記す。
近年、フーリエドメイン方式のＯＣＴ装置において測定光のビーム径を大きくすることにより、高横分解能な網膜の断層画像を取得することが可能になっている。
測定光のビーム径の大径化に伴い、網膜の断層画像の取得において、被検眼における曲面のゆがみや屈折率の不均一性などによって発生する収差による断層画像のＳＮ比及び分解能の低下が問題になってきた。
それを解決するために、被検眼の収差を波面センサでリアルタイムに測定し、波面補正デバイスで補正する補償光学系を有する補償光学ＯＣＴ装置が開発され、高横分解能な断層画像の取得を可能にしている。

このような補償光学系を用いた装置として、特許文献１においては、走査型レーザー検眼鏡（ＳＬＯ装置）において、補償光学系及び液晶空間位相変調器、ポリゴンミラー、ガルバノミラー等を用い、眼底画像を取得可能とした眼科撮影装置が提案されている。
この眼科撮影装置では、被検眼で発生する収差を液晶空間位相変調器を用いて補正することで、横分解能の劣化を防ぐように構成されている。
また、非特許文献１においては、補償光学系及び液晶空間光変調器等を用い、高分解能な眼底の断層画像の取得が可能とされている。
ここでは、液晶空間光変調器の最大変調量を超える収差に対して、位相ラッピング技術を用いて収差補正を行っている。

特開２００７−１４５６９号公報

¨Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ａｄａｐｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃｓ ｕｌｔｒａｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｕｓｉｎｇ ａ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｓｐａｔｉａｌ ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ¨， Ｖｉｓｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ４５ （２００５） ３４３２−３４４４

上記特許文献１の補償光学系を有する眼科装置は、上記したように被検眼の収差を液晶空間光変調器を用いて補正することにより、高横分解能な画像の取得が可能とされている。
しかし、上記特許文献１には該液晶空間光変調器の最大変調量を超える収差に対応する技術である、位相ラッピング技術については何も記載されていない。
一方、上記非特許文献１の補償光学系を有するＯＣＴ装置は、該液晶空間光変調器の最大変調量を超える収差に対しては、位相ラッピング技術を用いて収差補正を行っているが、ここには収差補正に伴う回折効率の低下に関する事項については何も記載されていない。
しかし、位相ラッピング技術を用いて収差補正をする際、該液晶空間光変調器は変調パターンによって、回折効率が異なるため、被検眼に入射する入射光の光量がばらつき、入射光量の低下が生じる場合がある。
これらによる入射光量の損失によって、取得する断層画像におけるＳＮ比の低下を招くこととなる。

本発明は、上記課題に鑑み、空間光変調手段を用いた補償光学系により、変調パターンに依らず、測定光の光量を一定とすることができ、断層画像のＳＮ比を向上させることが可能となる補償光学装置、撮像装置および補償光学方法を提供することを目的とする。

本発明は、つぎのように構成した補償光学装置、撮像装置および補償光学方法を提供するものである。
本発明の補償光学装置は、光源からの光の位相を変調する空間光変調手段と、
前記空間光変調手段において損失する光量を取得する光量取得手段と、
前記取得された光量に基づいて、前記光源からの光の光量を所定の光量に調整する光量調整手段と、
を有することを特徴とする。
また、本発明の撮像装置は、前記調整された光を被検査物に照射する照射手段と、
前記照射手段で照射した光による前記被検査物からの戻り光に基づいて、該被検査物の画像を取得する画像取得手段と、
を有することを特徴とする。
また、本発明の補償光学方法は、光源からの光の位相を変調する空間光変調手段において損失する光量を取得する工程と、
前記取得された光量に基づいて、前記光源からの光の光量を所定の光量に調整する工程と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、空間光変調手段を用いた補償光学系により、変調パターンに依らず、測定光の光量を一定とすることができ、断層画像のＳＮ比を向上させることが可能となる補償光学装置、撮像装置および補償光学方法を実現することができる。

本発明の実施例１におけるＯＣＴ装置の全体の構成について説明する図である。 本発明の実施例１におけるＯＣＴ装置の断層画像の取得方法を説明する図である。 本発明の実施例１におけるＯＣＴ装置の測定光の光量の制御方法を説明する図である。 本発明の実施例１におけるＯＣＴ装置の断層画像の取得の手順を説明する図である。 本発明の実施例２におけるＯＣＴ装置の全体の構成について説明する図である。 本発明の実施例２におけるＯＣＴ装置の断層画像の取得の手順を説明する図である。

本発明を実施するための形態を、以下の実施例により説明する。

つぎに、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。
ここでは、光画像撮像装置として、被検査物を眼とした際の被検眼の撮像を行うＯＣＴ装置について説明するが、光を用いて画像を撮像する撮像装置であれば、走査型レーザー検眼鏡（ＳＬＯ装置）等の他の装置にも適用できる。

［実施例１］
実施例１においては、本発明を適用したＯＣＴ装置について説明する。
実施例１では、特に、被検眼の断層画像（ＯＣＴ像）を撮像する高横分解能の補償光学系を備えたＯＣＴ装置について説明する。
本実施例では、空間光変調器を用いて、被検眼の収差を補正して断層画像を取得するフーリエドメイン方式のＯＣＴ装置が構成され、被検眼の視度や収差によらず良好な断層画像が得られるように構成されている。
また、被検眼の球面度数あるいは乱視度数から空間光変調器における光量の損失を、この損失光量を取得する光量取得手段を構成しているパソコンを用いて計算し、測定光の光量を、被検眼の球面度数あるいは乱視度数に応じて、パソコンを用いて制御する光量調整器を有することを特徴としている。
空間光変調器は液晶の配向を利用した反射型の液晶空間光変調器である。空間光変調器は光の位相を変調できればよく、液晶以外の材料を使用してもよい。

まず、図１を用いて、本実施例におけるＯＣＴ装置全体の構成について説明する。
本実施例のＯＣＴ装置１００は、図１に示されるように、全体としてマイケルソン干渉系を構成している。
図１において、光源１０１から出射された光は、光量調整器１６３、光ファイバー１３０−１、光カプラー１３１を介して、参照光１０５と測定光１０６とに、９０：１０の割合で分割される。
測定光１０６は、光ファイバー１３０−４と空間光変調器１５９とＸＹスキャナ１１９、球面ミラー１６０−１〜７等を介して、観察対象である被検眼１０７に導かれる。

測定光１０６は、観察対象である被検眼１０７によって反射あるいは散乱された戻り光１０８となって戻され、光カプラー１３１によって、参照光１０５と合波される。１５３−１〜４は偏光コントローラであり、測定光１０６と参照光１０５との偏光の状態を調整する。
参照光１０５と戻り光１０８とは合波された後、透過型グレーティング１４１によって波長毎に分光され、ラインセンサ１３９に入射される。
ラインセンサ１３９は位置（波長）毎に光強度を電圧に変換し、その信号を用いて、被検眼１０７の断層画像が構成される。
戻り光１０８の有する収差（収差測定光）は波面センサ（収差測定手段）１５５にて計測される。
ここでは、該収差を空間光変調器１５９を制御して低減する機能を有し、被検眼の視度や収差によらず良好な断層画像が得られるようにされている。
光量調整器１６３は、パソコン１２５の制御の下に測定光１０６の光量を調整し、本実施例の特徴となる構成である。

本実施例では、光学系の全体を主に球面ミラーを用いた反射光学系を用いて、構成しているが、球面ミラーの代わりにレンズを用いた屈折光学系によっても構成することができる。
また、本実施例では反射型の空間光変調器を用いたが、透過型の空間光変調器を用いても構成することができる。

つぎに、光源１０１の周辺について説明する。
光源１０１は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）である。
波長は８３０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。
ここで、バンド幅は、得られる断層画像の光軸方向の分解能に影響するため、重要なパラメーターである。
また、光源の種類は、ここではＳＬＤを選択したが、低コヒーレント光が出射できればよく、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等も用いることができる。
また、波長は眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適する。さらに波長は、得られる断層画像の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましく、ここでは８３０ｎｍとする。
観察対象の測定部位によっては、他の波長を選んでも良い。
光源１０１から出射された光は、光量調整器（光量調整手段）１６３に入射される。ここでは、光量調整器１６３はファイバーベンチに設置された連続可変ＮＤフィルターであり、パソコン１２５からの指示に基づき、測定光１０６と参照光１０５との光量を制御できる。ここでは、パソコン１２５は光量取得手段として機能する。

つぎに、参照光１０５の光路について説明する。
光カプラー１３１にて分割された参照光１０５はシングルモードファイバー１３０−２を通して、レンズ１３５−１に導かれ、ビーム径４ｍｍの平行光になるよう、調整される。
次に、参照光１０５は、ミラー１５７−１〜２によって、参照ミラーであるミラー１１４に導かれる。参照光１０５の光路長は、測定光１０６の光路長と略同一に調整されているため、参照光１０５と測定光１０６とを干渉させることができる。
次に、ミラー１１４にて反射され、再び光カプラー１３１に導かれる。ここで、参照光１０５が通過した分散補償用ガラス１１５は、被検眼１０７に測定光１０６が往復した時の分散を、参照光１０５に対して補償するものである。
分散補償用ガラス１１５の長さはＬ１であり、ここでは、日本人の平均的な眼球の直径として代表的な値を想定し、Ｌ１＝２３ｍｍとする。
さらに、１１７−１は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、参照光１０５の光路長を、調整し制御することができる。
また、電動ステージ１１７−１はパソコン１２５の制御の下に駆動される。

つぎに、本実施例の特徴的な構成である測定光１０６の光路について説明する。
光カプラー１３１によって分割された測定光１０６は、シングルモードファイバー１３０−４を介して、レンズ１３５−４に導かれ、ビーム径４ｍｍの平行光になるよう調整される。
また、偏光コントローラ１５３−１又は４は、測定光１０６の偏光状態を調整することができる。ここで、測定光１０６と参照光１０５とは紙面に平行な方向の直線偏光となっている。
測定光１０６は、ビームスプリッタ１５８を通過し、球面ミラー１６０−１、球面ミラー１６０−２を介し、空間光変調器１５９に入射し変調される。
ここで、空間光変調器１５９は紙面に平行な方向の直線偏光（Ｐ偏光）の位相を変調する向きに配置され、測定光１０６の偏光の向きと合わせている。
ここでは、空間光変調器１５９に浜松ホトニクス製ＬＣＯＳ型空間光変調器（Ｘ１０４６８−０２）を用いている。
さらに、測定光１０６は球面ミラー１６０−３〜４を介し、ＸＹスキャナ１１９のミラーに入射される。
ここでは、簡単のため、ＸＹスキャナ１１９は一つのミラーとして記したが、実際にはＸスキャン用ミラーとＹスキャン用ミラーとの２枚のミラーが近接して配置され、網膜１２７上を光軸に垂直な方向にラスタースキャンするものである。また、測定光１０６の中心はＸＹスキャナ１１９のミラーの回転中心と一致するように調整されている。
球面ミラー１６０−５〜７は網膜１２７を走査するための光学系であり、測定光１０６を角膜１２６の付近を支点として、網膜１２７をスキャンする役割がある。

ここで、測定光１０６のビーム径は４ｍｍであるが、より高分解能な断層画像を取得するために、ビーム径はより大径化してもよい。
また、測定光１０６の光パワーは安全に関する規格により、光量調整器１６３を用いて７００μＷに調整されている。調整方法については後述する。
また、１１７−２は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、付随する球面ミラーである球面ミラー１６０−６の位置を、調整し制御することができる。
球面ミラー１６０−６の位置を調整することで、被検眼１０７の網膜１２７の所定の層に測定光１０６を合焦し、観察することが可能になる。
初期状態では、測定光１０６は平行光の状態で、角膜１２６に入射するように、球面ミラー１６０−２の位置が調整されている。
また、被検眼１０７が屈折異常を有している場合にも対応できる。
測定光１０６は被検眼１０７に入射すると、網膜１２７からの反射や散乱により戻り光１０８となり、再び光カプラー１３１に導かれ、ラインセンサ１３９に到達する。

また、ビームスプリッタ１５８にて分割される戻り光１０８の一部は、波面センサ１５５に入射され、戻り光１０８の収差が測定される。波面センサ１５５はパソコン１２５に電気的に接続されている。
ここで、角膜１２６とＸＹスキャナ１１９と波面センサ１５５と空間光変調器１５９とは光学的に共役になるよう、球面ミラー１６０−１〜７が配置されている。
そのため、波面センサ１５５は被検眼１０７の収差を測定することが可能になっている。
また、空間光変調器１５９は被検眼１０７の収差を補正することが可能になっている。さらに、得られた収差に基づいて、空間光変調器１５９をリアルタイムに制御することで、被検眼１０７で発生する収差を補正し、より高横分解能な断層画像の取得を可能にしている。

ここでは、１６０−６は球面ミラーであるが、被検眼１０７の収差（屈折異常）によっては、球面ミラー１６０−６の代わりにシリンドリカルミラーを用いてもよい。また、新たなレンズを測定光１０６の光路に追加してもよい。
また、ここでは、測定光１０６を用いて、波面センサ１５５を用いた収差の測定を行っているが、収差の測定のために別の光源を用いてもよい。
また、収差の測定のために別の光路を構成してもよい。例えば、球面ミラー１６０−７と角膜１２６の間から、ビームスプリッタを用いて、収差の測定のための光を入射することができる。

つぎに、本実施例のＯＣＴ装置における測定系の構成について説明する。
ＯＣＴ装置１００は、マイケルソン干渉系による干渉信号の強度から構成される断層画像（ＯＣＴ像）を取得することができる。
その測定系について説明すると、網膜１２７にて反射や散乱された光である戻り光１０８は、参照光１０５と光カプラー１３１にて合波される。
そして、合波された光１４２は光ファイバー１３０−３とレンズ１３５−２とを介して、透過型グレーティング１４１に入射される。
そして、合波された光１４２は透過型グレーティング１４１によって波長毎に分光され、レンズ１３５−３で集光され、ラインセンサ１３９にて光の強度が位置（波長）毎に電圧に変換される。
具体的には、ラインセンサ１３９上には波長軸上のスペクトル領域の干渉縞が観察されることになる。

ラインセンサ１３９で得られた電圧信号群はフレームグラバー１４０にてデジタル値に変換されて、パソコン１２５にてデータ処理を行い断層画像を形成する。
ここでは、ラインセンサ１３９は１０２４画素を有し、合波された光１４２の波長毎（１０２４分割）の強度を得ることができる。
また、ビームスプリッタ１５８にて分割される戻り光１０８の一部は、波面センサ１５５に入射され、戻り光１０８の収差が測定される。
波面センサ１５５はシャックハルトマン方式の波面センサである。
得られた収差はツェルニケ多項式を用いて表現され、これは被検眼１０７の収差を示している。
ツェルニケ多項式は、チルト（傾き）の項、デフォーカスの項、アスティグマ（非点収差）の項、コマの項、トリフォイルの項等からなる。
また、パソコン１２５は空間光変調器１５９の光量損失に関するデータベースを有している。これについては詳しく後述する。

つぎに、ＯＣＴ装置を用いた断層画像の取得方法について説明する。
ＯＣＴ装置１００は、ＸＹスキャナ１１９を制御し、ラインセンサ１３９で干渉縞を取得することで、網膜１２７の断層画像を取得することができる（図１）。ここでは、図２を用いて網膜１２７の断層画像（光軸に平行な面）の取得方法について説明する。
図２（ａ）は被検眼１０７の模式図であり、ＯＣＴ装置１００によって観察されている様子を示している。
図２（ａ）に示すように、測定光１０６は角膜１２６を通して、網膜１２７に入射すると様々な位置における反射や散乱により戻り光１０８となり、それぞれの位置での時間遅延を伴って、ラインセンサ１３９に到達する。
ここでは、光源１０１のバンド幅が広く、コヒーレンス長が短いために、参照光路の光路長と測定光路の光路長とが略等しい場合に、ラインセンサ１３９にて、干渉縞が検出できる。
上述のように、ラインセンサ１３９で取得されるのは波長軸上のスペクトル領域の干渉縞となる。
次に、波長軸上の情報である該干渉縞を、ラインセンサ１３９と透過型グレーティング１４１との特性を考慮して、光周波数軸の干渉縞に変換する。
さらに、変換された光周波数軸の干渉縞を逆フーリエ変換することで、深さ方向の輝度情報が得られる。

さらに、図２（ｂ）に示すように、ＸＹスキャナ１１９のＸ軸を駆動しながら、該干渉縞を検知すれば、各Ｘ軸の位置毎に干渉縞が得られ、つまり、各Ｘ軸の位置毎の深さ方向の輝度情報を得ることができる。
結果として、ＸＺ面での戻り光１０８の強度の２次元分布が得られ、それはすなわち断層画像１３２である（図２（ｃ））。
本来は、断層画像１３２は上記説明したように、該戻り光１０８の強度をアレイ状に並べたものであり、例えば該強度をグレースケールに当てはめて、表示されるものである。
ここでは得られた断層画像の境界のみ強調して表示している。ここで、１４６は網膜色素上皮層、１４７は視神経線維層である。

つぎに、本実施例の特徴的な構成である測定光の光量の制御方法について、図３を用いて説明する。
ここでは、被検眼１０７が球面度数−３Ｄの屈折異常を有し、入射瞳径４ｍｍの場合に、測定光１０６を網膜１２７に結像させる場合を考える。
上述した空間光変調器１５９である浜松ホトニクス製ＬＣＯＳ型空間光変調器（Ｘ１０４６８−０２）の変調面は□１２ｍｍ、画素サイズは□２０μｍ、使用画素数は６００×６００である。
ここで、空間光変調器１５９の変調面から出射されるべき測定光１０６の波面を図３（ａ）に破線で示した。空間光変調器１５９の最大変調量はλであり、破線で示した波面を直接生成することはできないため、位相ラッピング技術を用いて生成する。
位相ラッピング技術を用いると、破線の波面を実現するための変調量を図３（ａ）に実線で表わした。ここで、横軸は変調器上の座標、縦軸（＋方向が位相遅れ）は波面を示す。
また、変調器上の座標５−６ｍｍにおける変調量を詳細に図３（ｂ）に示した。変調は画素ごとに行われるため、変調量が座標に対して、不連続になっている。さらに、一つの曲面（ここでは５．１８〜５．６８ｍｍ）を構成する画素が少ないと撮像に使用する１次回折光の回折効率が低下する。
この場合、測定に使用する測定光の形状（ガウシアンビーム）や変調器の回折効率（製造元のデータ）を乗じると、変調器全体において３．１％の光量の損失がある。
さらに、球面度数＋１０Ｄ〜−１０Ｄの範囲の光量の損失を図３（ｃ）に示す。このような被検眼１０７の球面度数あるいは乱視度数との少なくともいずれかから、空間光変調器１５９における光量の損失を計算することができる。
ここでは、パソコン１２５に用意された、例えば図３（ｃ）に示した球面度数と光量の損失と関係を記憶したデータベース１６５とを用いて、被検眼１０７の球面度数から空間光変調器１５９における光量の損失を導くように構成することができる。
また、パソコン１２５を用いて、球面度数から光量の損失を直接算出するようにしてもよい。
例えば、パソコン１２５によって、被検眼の球面度数と乱視度数との少なくともいずれかを用いて変調パターンを生成し、該変調パターンを空間光変調器に出力する変調パターン生成出力手段を構成する。
そして、この空間光変調器に出力される変調パターンにより、測定光が空間光変調器に入射した時の光量損失の算出をするようにする。その際、上記変調パターン生成出力手段がこのような光量損失の算出をする光量損失算出手段を兼ねるように構成することができる。
本実施例では、このように算出された光量の損失に基づいて、光量調整器１６３を用いて、測定光１０６が被検眼１０７に入射する光量を、被検眼の球面度数あるいは乱視度数に応じて補うように制御する構成を採ることができる。

次に、具体的な光量の調整方法について説明する。
ここでは、光量調整器１６３の透過率が７０％に調整され、光量調整器１６３への入射光の光パワーが１０ｍＷの場合を考える。
ここで、被検眼１０７の球面度数が０Ｄであれば、７００μＷの測定光１０６が被検眼１０７に対して入射される。
しかし、上述した被検眼１０７が球面度数−３Ｄの屈折異常を有する場合、被検眼１０７に入射する光量は１０ｍＷ×０．７×０．１×（１−０．０３１）＝６７８μＷとなる。その時の空間光変調器１５９の光量損失を鑑みて、光量調整器１６３の透過率を０．７／（１−０．０３１）＝７２．２％とすれば、測定光１０６が被検眼１０７に入射する光パワーを７００μＷとすることができる。
本実施例では、このような光量の調整方法によって、空間光変調器の変調パターンに依らず、測定光の光量を一定とすることができる。
なお、ここでは、被検眼１０７が球面の屈折異常を有している場合について説明したが、乱視の屈折異常を有している場合についても同様に対応できる。

つぎに、ＯＣＴ装置を用いた断層画像の取得の手順について図１〜４を用いて説明する。
図４はＯＣＴ装置１００の断層画像の取得の手順について説明する図である。
ここでは、図４に示されているように、空間光変調器１５９を用いて、近視の被検眼１０７が有する収差を補正し、高横分解能な網膜１２７の断層画像を取得する手段が構成されている。
また、被検眼１０７が乱視や遠視であっても同様の手段を用いることができる。断層画像の取得方法は以下の（１）〜（９）の手順で、例えば連続して行うものである。
或いは、適宜工程を戻って行うこともできる。また、コンピュータ等を用いて、以下の工程を自動的に行うように構成してもよい。
図４に、上記断層画像の取得方法を説明するフロー図を示す。
（１）ステップ１（図４のＳ１）において、被検眼１０７に固視灯（不図示）を注視させた状態で、測定光１０６を被検眼１０７に対して入射させる。
ここでは、測定光１０６は平行光の状態で、被検眼１０７に対して入射するように、球面ミラー１６０−６の位置が電動ステージ１１７−２によって調整されている。
（２）ステップ２（図４のＳ２）において、戻り光１０８を波面センサ１５５で測定し、戻り光１０８の収差を得る。
（３）ステップ３（図４のＳ３）において、得られた収差をパソコン１２５にてツェルニケ多項式の表現に変換し、そのデータをパソコン内のメモリーに記録する。
（４）ステップ４（図４のＳ４）において、ツェルニケ多項式のデフォーカスの項から球面度数を算出し、パソコン１２５に保存されている前述の図３（ｃ）に示したデータベース１６５から空間光変調器１５９における光量の損失を得る。（５）ステップ５（図４のＳ５）において、上記光量の損失を考慮して、光量調整器１６３を用いて、測定光１０６が被検眼１０７に入射する光パワーを７００μＷになるように調整する。
（６）ステップ６（図４のＳ６）において、ＸＹスキャナ１１９のＸ軸を駆動しながら、ラインセンサ１３９にて干渉縞を検知して、断層画像を得る。
（７）ステップ７（図４のＳ７）において、ステップ６を連続して行いながら、収差が最小になるように、波面センサ１５５、空間光変調器１５９、パソコン１２５を用いてフィードバック制御を行い、リアルタイムに空間光変調器１５９を制御する。
（８）ステップ８（図４のＳ８）において、収差が設定値以下か判断し、収束するまで、ステップ６〜７を繰り返す。該設定値は０．１μｍ（ＲＭＳ）程度が望ましい。
（９）ステップ９（図４のＳ９）において、取得した断層画像をパソコン１２５のメモリーに記録する。

以上のように本実施例によれば、前被検査物で発生した収差を補正するため、測定光あるいは戻り光の少なくともいずれかを変調する空間光変調器と、
該空間光変調器に測定光が入射した際の光量損失を補うため、測定光の光量を制御する光量調整器を有することで、空間光変調器における測定光の光量損失を補うことができる。
これらにより、空間光変調器の変調パターンに依らず、測定光の光量を一定に保ち、結果として断層画像のＳＮ比を高くすることが可能となる。
また、空間光変調器と、波面センサとが光学的に共役に配置されていることで、効率的に収差を補正することが可能となる。
また、被検査物が被検眼であって、被検眼の球面度数と乱視度数との少なくともいずれかを用い、パソコンによって空間光変調器に出力する変調パターンを生成し出力することで、
他の眼科装置で取得した被検眼の球面度数や乱視度数を利用し、変調パターンを生成し出力することが可能となる。
よって、短時間に変調パターンの最適化を行うことができ、撮像を効率的に行うことが可能となる。
また、空間光変調器に、変調パターンが出力され、測定光が空間光変調器に入射した時の光量損失を算出することで、測定光が被検眼に入射する光量を効率的に設定することが可能となる。
また、被検査物が被検眼であって、被検眼の球面度数と乱視度数との少なくともいずれかを、測定光が空間光変調器に入射した時の光量損失に変換するデータベースを有する構成とする。
これにより、球面度数と乱視度数とから、光量損失を見積もり、測定光の光量の制御を効率的に行うことが可能となる。
また、戻り光の収差を測定し、該収差に基づいて、測定光と戻り光との少なくともいずれかの収差の補正を行うことで、被検眼の有する収差を補正し、結果として、効率的に高測定感度、高横分解能の光画像撮像が可能になる。
また、本実施例では、光源からの光を測定光と参照光とに分割し、被検査物に照射された該測定光による戻り光と、参照光路を経由した該参照光とを干渉させた干渉信号を用い、次の前記被検査物の断層画像を撮像する光断層画像の撮像方法を構成することができる。
まず、第１の工程において、前記被検査物の収差を、波面センサを用いて測定する。
次に、第２の工程において、前記被検査物の収差を、空間光変調器によって補正するための変調量を算出し、該算出された変調量に基づいて該空間光変調器を制御する。
次に、第３の工程において、前記空間光変調器に前記測定光が入射した際の光量損失を算出するパソコンを用いて、前記空間光変調器による光量損失を算出する。
次に、第４の工程において、上記第３の工程において算出された光量損失に基づいて、前記測定光の光量を調整する光量調整器を用いて、前記空間光変調器における光量損失を補うために前記測定光の光量を調整する。

［実施例２］
実施例２においては、被検眼の断層画像（ＯＣＴ像）を撮像する高横分解能の補償光学系を備えたＯＣＴ装置について説明する。
本実施例では、実施例１と同様に、被検眼の収差を空間光変調器を用いて補正して断層画像を取得するフーリエドメイン方式のＯＣＴ装置が構成され、被検眼の視度や収差によらず良好な断層画像が得られるようにされている。
そして、本実施例では、測定光の光量を測定する光量測定装置と、測定光の光量を制御する光量調整器とを有することを特徴としている。
また、空間光変調器としては、液晶の配向を利用した反射型の液晶空間光変調器が用いられる。
空間光変調器は光の位相を変調できればよく、液晶以外の材料を使用してもよい。

まず、図５を用いて、本実施例におけるＯＣＴ装置の全体の構成について説明する。
なお、本実施例において、図１と同じ構成には同じ番号を付し、その説明を省略する。
図５において、測定光１０６は、光ファイバー１３０−４と空間光変調器１５９、球面ミラー１６０−１〜３等を介して、ビームスプリッタ１５８−２に導かれる。
光量測定装置（光量測定手段）１６４は、測定光１０６の一部の光量を測定する機能を有し、本実施例の特徴的な構成である。
なお、光源１０１と参照光路に関しては、実施例１と同様のため説明を省略する。

つぎに、本実施例の特徴的な構成である測定光１０６の光路について説明する。
光カプラー１３１によって分割された測定光１０６はシングルモードファイバー１３０−４を介して、レンズ１３５−４に導かれ、ビーム径４ｍｍの平行光になるよう調整される。
また、偏光コントローラ１５３−１又は４は、測定光１０６の偏光状態を調整することができる。ここで、測定光１０６と参照光１０５とは紙面に平行な方向の直線偏光となっている。
測定光１０６は、ビームスプリッタ１５８−１を通過し、球面ミラー１６０−１、１６０−２を介し、空間光変調器１５９にて入射し変調される。
ここで、空間光変調器１５９は紙面に平行な方向の直線偏光（Ｐ偏光）の位相を変調する向きに配置され、測定光１０６の偏光の向きと合わせている。
ここでは、空間光変調器１５９に浜松ホトニクス製ＬＣＯＳ型空間光変調器（Ｘ１０４６８−０２）を用いている。

さらに、測定光１０６は球面ミラー１６０−３を介し、ビームスプリッタ１５８−２に導かれる。
また、ビームスプリッタ１５８−２で分割される測定光１０６の一部は、光量測定装置１６４に導かれ、測定光１０６の光パワーが測定される。
また、図５に示されるように、光量測定装置１６４はパソコン１２５に電気的に接続されており、この光量測定装置１６４で測定された光量による信号がパソコン１２５（このパソコンは段落［００１３］に記載したように光量取得手段を構成している。）に送信される。
ここで、ビームスプリッタ１５８−２は測定光１０６を９：１の割合で分割し、測定光１０６の１０％が光量測定装置１６４に入射する。
さらに、測定光１０６は球面ミラー１６０−４を介し、ＸＹスキャナ１１９のミラーに入射される。
また、測定光１０６の光パワーは７００μＷに調整されている。調整方法については後述する。
なお、測定系および断層画像の取得方法は、実施例１と同様のため説明を省略する。

つぎに、本発明の特徴である測定光の光量の制御方法について、図３よび図５を用いて説明する。
ここでも、実施例１と同様に、被検眼１０７が球面度数−３Ｄの屈折異常を有し、入射瞳径４ｍｍの場合に、測定光１０６を網膜１２７に結像させる場合を考える。
実施例１と同様に、図３（ａ）の実線で表わされている変調量を空間光変調器１５９に与えると、測定光１０６を網膜１２７に結像させることができる。また、同時に光量測定装置１６４を用いて測定光１０６の光パワーを測定することができ、ここでは実施例１と異なり測定光１０６の光パワーを測定することによって、変調器における光量の損失を把握することができる。
以上で説明したように、光量測定装置１６４を用いて空間光変調器１５９における光量の損失を把握することができる。
さらに、光量の損失を鑑みて、光量調整器１６３を用いて、測定光１０６が被検眼１０７に入射する光量を制御することができる。
ここでは、被検眼１０７が球面の屈折異常を有している場合について説明したが、乱視の屈折異常を有している場合についても同様に対応できる。

つぎに、ＯＣＴ装置を用いた断層画像の取得の手順について図５および図６を用いて説明する。
図６はＯＣＴ装置１００の断層画像の取得の手順について説明する図である。
ここでは、図６に示されているように、空間光変調器１５９を用いて、近視の被検眼１０７が有する収差を補正し、網膜１２７の高横分解能な断層画像を取得する手段が構成されている。
また、被検眼１０７が乱視や遠視であっても同様の手段を用いることができる。断層画像の取得方法は以下の（１）〜（７）の手順で、例えば連続して行うものである。
或いは、適宜工程を戻って行うこともできる。また、コンピュータ等を用いて、以下の工程を自動的に行うように構成してもよい。
図６に、上記断層画像の取得方法を説明するフロー図を示す。
（１）ステップ１（図６のＳ１）において、被検眼１０７に固視灯（不図示）を注視させた状態で、測定光１０６を被検眼１０７に対して入射させる。
ここでは、測定光１０６は平行光の状態で、被検眼１０７に対して入射するように、球面ミラー１６０−６の位置を電動ステージ１１７−２によって調整されている。
（２）ステップ２（図６のＳ２）において、ＸＹスキャナ１１９のＸ軸を駆動しながら、ラインセンサ１３９にて干渉縞を検知して、断層画像（不図示）を得る。
（３）ステップ３（図６のＳ３）において、ステップ２を連続して行いながら、収差が最小になるように、波面センサ１５５、空間光変調器１５９、パソコン１２５を用いてフィードバック制御を行い、リアルタイムに空間光変調器１５９を制御する。
（４）ステップ４（図６のＳ４）において、光量測定装置１６４を用いて、測定光１０６の光パワーを測定する。
（５）ステップ５（図６のＳ５）において、ステップ４を連続して行いながら、光量制御器１６３を用いて、測定光１０６が被検眼１０７に入射する光パワーを７００μＷになるように調整する。
（６）ステップ６（図６のＳ６）において、収差が設定値以下か判断し、収束するまで、ステップ２〜５を繰り返す。該設定値は０．１μｍ（ＲＭＳ）程度が望ましい。
（７）ステップ７（図６のＳ７）において、取得した断層画像をパソコン１２５のメモリーに記録する。

以上のように、測定光の光量を測定する光量測定装置を有することで、空間光変調器における光量損失を把握することができ、空間光変調器の変調パターンに依らず、測定光の光量を一定に保ち、結果として断層画像のＳＮ比を高くすることが可能となる。
また、本実施例では、光源からの光を測定光と参照光とに分割し、被検査物に照射された該測定光による戻り光と、参照光路を経由した該参照光とを干渉させた干渉信号を用い、次の前記被検査物の断層画像を撮像する光画像の撮像方法を構成することができる。
まず、第１の工程において、前記被検査物の収差を、波面センサを用いて測定する。
次に、第２の工程において、前記被検査物の収差を、空間光変調器によって補正するための変調量を算出し、該算出された変調量に基づいて該空間光変調器を制御する。
次に、第３の工程において、前記空間光変調器に前記測定光が入射した際の光量損失を測定する光量測定装置を用いて、前記空間光変調器による光量損失を測定する。
次に、第４の工程において、上記第３の工程において算出された光量損失に基づいて、前記測定光の光量を調整する光量調整器を用いて、前記空間光変調手段における光量損失を補うために前記測定光の光量を調整する。

１００：ＯＣＴ装置
１０１：光源
１０５：参照光
１０６：測定光
１０７：被検眼
１０８：戻り光
１１４、１５７：ミラー
１１５：分散補償用ガラス
１１７：電動ステージ
１１９：ＸＹスキャナ
１２５：パソコン
１２６：角膜
１２７：網膜
１３０：光ファイバー
１３１：光カプラー
１３５：レンズ
１５５：波面センサ
１５９：空間光変調器
１６３：光量制御手段
１６４：光量測定手段

Claims (18)

1. 光源からの光の位相を変調する空間光変調手段と、
   前記空間光変調手段において損失する光量を取得する光量取得手段と、
   前記取得された光量に基づいて、前記光源からの光の光量を所定の光量に調整する光量調整手段と、
   を有することを特徴とする補償光学装置。
2. 被検査物に照射される光の光量を測定する光量測定手段を有し、
   前記光量取得手段が、前記測定された光量に基づいて、前記空間光変調手段において損失する光量を取得することを特徴とする請求項１に記載の補償光学装置。
3. 被検査物の収差を測定する収差測定手段を有し、
   前記空間光変調手段が、前記収差測定手段の測定結果に基づいて、前記光量調整手段からの光を変調することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の補償光学装置。
4. 被検査物の収差を測定する収差測定手段を有し、
   前記空間光変調手段が、前記収差測定手段の測定結果に基づいて、前記光量調整手段からの光を変調し、
   前記光量取得手段が、前記収差測定手段の測定結果に基づいて、前記空間光変調手段において損失する光量を取得することを特徴とする請求項１に記載の補償光学装置。
5. 前記空間光変調手段と前記収差測定手段とが、光学的に共役に配置されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の補償光学装置。
6. 前記被検査物が被検眼であり、
   前記空間光変調手段が、前記被検眼の前眼部に対して共役な位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の補償光学装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の補償光学装置を備える撮像装置であって、
   前記調整された光を被検査物に照射する照射手段と、
   前記照射手段で照射した光による前記被検査物からの戻り光に基づいて、該被検査物の画像を取得する画像取得手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
8. 前記光源からの光を前記空間光変調手段に入射される光と参照光とに分割する分割手段を有し、
   前記画像取得手段が、前記照射手段で照射した光による前記被検査物からの戻り光と前記参照光とが干渉した干渉光に基づいて、該被検査物の断層画像を取得することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記光量調整手段が、前記光源と前記分割手段との間に設置されていることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記被検査物の画像を取得する際に用いる前記光源とは異なる光源であって、前記被検査物の収差を測定する際に用いる光源を更に有することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 光源からの光の位相を変調する空間光変調手段において損失する光量を取得する工程と、
    前記取得された光量に基づいて、前記光源からの光の光量を所定の光量に調整する工程と、
    を有することを特徴とする補償光学方法。
12. 被検査物に照射される光の光量を測定する工程を有し、
    前記光量を取得する工程では、前記測定された光量に基づいて、前記空間光変調手段において損失する光量を取得することを特徴とする請求項１１に記載の補償光学方法。
13. 被検査物の収差を測定する工程と、
    前記空間光変調手段により、前記収差を測定する工程における測定結果に基づいて、前記光量が調整された光を変調する工程と、
    を更に有することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の補償光学方法。
14. 被検査物の収差を測定する工程と、
    前記空間光変調手段により、前記収差を測定する工程における測定結果に基づいて、前記光量が調整された光を変調する工程と、を更に有し、
    前記光量を取得する工程では、前記収差を測定する工程における測定結果に基づいて、前記空間光変調手段において損失する光量を取得することを特徴とする請求項１１に記載の補償光学方法。
15. 請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の補償光学方法を含む撮像方法であって、
    前記調整された光を照射した前記被検査物からの戻り光に基づいて該被検査物の画像を取得する工程を更に有することを特徴とする撮像方法。
16. 前記光源からの光を前記空間光変調手段に入射される光と参照光とに分割する工程を有し、
    前記画像を取得する工程では、前記調整された光を照射した前記被検査物からの戻り光と前記参照光とが干渉した干渉光に基づいて、該被検査物の断層画像を取得することを特徴とする請求項１５に記載の撮像方法。
17. 請求項１５または請求項１６に記載の撮像方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
18. 請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の補償光学方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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