JP5627746B2 - 眼科撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、眼科撮像装置に関し、特に眼科診療等に用いられる被検眼の収差を補正する補償光学装置を備える眼科撮像装置に適した技術に関するものである。

天体観測や眼底検査など、光を用いて対象物を測定する装置において、測定対象と検出光学系の間に、時間的に揺らいだり固体差が大きかったりするような要素が介在すると、光学系の結像性能に影響し、十分な解像度を得られなくなる場合がある。
これらの要素は、大気の揺らぎや眼の涙膜の変化、眼光学系の不完全性の個体差などが原因で発生し、高次の光学収差成分を含むため、レンズやミラーなどで構成させる光学系だけでは十分に補正できない場合が多い。
これに対し、変化する収差を逐次測定し、それに応じて高次の収差まで対応できるようなデバイスを用いて収差をフィードバック制御する補償光学系（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃｓ：ＡＯ）の技術が知られている。以下、補償光学系をＡＯと記す。

例えば、被検査物を眼とした際の眼底検査の場合には、２〜３μｍオーダーのサイズとされる、網膜上の視細胞単位まで識別したいという要請がある。
また、究極的には近い将来に細胞レベルのイメージングが可能な光生検の実現が望まれており、これを実現するためには組織断片の顕微鏡像に匹敵する１μｍ以下の空間分解能が要求される。
このような網膜の検査をするために用いる光の波長は、生体組織の大部分である水の吸収が少なく、かつ組織内での散乱が小さい近赤外〜赤外域でなければならず、１〜３μｍの横方向分解能を得るためには、６〜８ｍｍの瞳孔径が必要になる。
しかし、眼の光学系は、実際には角膜から硝子体にいたるまで、各組織の曲面の状態や屈折率の均質性が乱れている場合が多く、前記瞳孔径で観察しても、眼内部で光の波面が乱れて所望の解像度が得られないという問題がある。

非特許文献１では、上記ＡＯの技術を用い、眼内で乱れた波面の収差を検出して、これを相殺する収差補正器によって、所望の集光性能を得る方法が報告されている。
この非特許文献１における補償光学系では、波面収差検出器と３５個のアクチュエータからなる形状可変ミラー（Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｍｉｒｒｏｒ：ＤＭ）が用いられる。以下、形状可変ミラーをＤＭと記す。
そして、このような補償光学系を備えた光学的干渉断層計（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ；ＯＣＴ）により、横方向分解能４μｍ、深さ方向分解能６μｍが実現されたことが報告されている。
以下、光学的干渉断層計をＯＣＴと記す。
このようなＤＭによる場合、連続面のミラーを数十程度の数のアクチュエータで押し引きして収差の逆形状を形成しようとしている。
このため、アクチュエータ間の相互作用が発生して制御計算が複雑になったり、所望の形状を再現しようとしても、収差形状によっては再現性が十分に取れない場合も発生する。

これに対して、特許文献１では波面の再現性においてＤＭより優位である空間位相変調器（Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ；ＳＬＭ）により波面収差補正器を構成した補償光学系を備える眼科撮影装置が提案されている。以下、空間位相変調器をＳＬＭと記す。
この特許文献１のものでは、レーザーを走査して眼底像を得る走査レーザー検眼鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ；以下ＳＬＯ）に、液晶の配
向制御を利用したＳＬＭによる補償光学系が構成されている。以下、レーザーの走査による方式をＳＬＯと記す。
上記したＤＭによるものでは、光学距離ｎ・ｄ（ｎは屈折率、ｄは幾何学距離）のうちｄを変化させて波面を補正するものである。
これに対し、ＳＬＭによる場合には、ｎを変化させ波面を変化させることで波面収差を補正することができる。
したがって、例えば、液晶を用いたＳＬＭの場合、画素数が非常に大きく、また画素間の相互作用が殆どないことにより制御が独立に行えるため、結果として波面の再現性においてＤＭより優位である。
また、２πの位相変調レンジが確保できていれば、所謂位相ラッピングを行うことで、大きな変調量も実現できる。

特開２００７−０１４５６９号公報

Ｏｐｔ．Ｅｘｐｒｅｓｓ １３，８５３２（２００５）

しかしながら、上記特許文献１のように、液晶の配向制御を利用したＳＬＭを用いた補償光学系においては、つぎのような課題を有している。
特許文献１のように、液晶の配向制御を利用したＳＬＭを用いた場合、特定の偏光方向の光のみに変調作用する。したがって、その方向に偏光した直線偏光（固有偏光）の光を入射させたときは、理想的には入射光の１００％を変調させることが可能である。
そのため、直線偏光のレーザーやＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）の光源からの光をＳＬＭに入射させた場合には、変調効率の高い構成とすることができる。
しかし、上記のような直線偏光の光源を用いても、ＳＬＭに入射させる以前における素子やサンプルを通過・反射した光は、偏光が回転していたり、楕円化していたりすることがある。
また、補償光学系を適用する機器によっては、円偏光やランダム偏光の光源を使う必要がある場合も少なくない。

このような光がＳＬＭに入射した場合には、変調作用する方向と垂直な成分の偏光に対しては変調することができず、ＳＬＭからの射出光には、空間位相状態の異なる（波面の異なる）２つの偏光が混在することになる。
ＳＬＭの固有偏光でない成分は変調効率が低く、波面を十分に補正することができないため、所望の解像度を得ることができない。
このとき、ＳＬＭの前に、変調作用する偏光方向と平行な偏光子を配置することで、変調された光のみを選択させることはできるが、変調されなかった偏光成分の光は除去されることになるので、光の利用効率が大幅に下がる。
しかし、網膜のように反射率が低く、かつ安全に関する規格により、照明光パワーが制限される測定対象では、光量損失が半分程度も発生すると、良質な画像を得ることが難しくなる場合もある。

本発明は、上記課題に鑑み、入射光の偏光状態による変調特性への影響を緩和し、光利用効率を向上させ、被検査物の収差を補正することが可能となる空間位相変調手段を用いて構成された眼科撮像装置の提供を目的とする。

本発明は、つぎのように構成した眼科撮像装置を提供するものである。
本発明の眼科撮像装置の一つは、
光源から発生した光に含まれる２つの偏光のうち一方の偏光の向きで変調する空間光変調手段と、
前記変調された光を略９０度回転する変更手段と、
前記空間光変調手段が前記変更手段からの光を前記一方の偏光の向きで変調するように該光を変調した後に、該変調された光を被検眼に照射する照射手段と、
前記変調された光を照射された前記被検眼からの戻り光に基づいて、前記被検眼の画像を取得する画像取得手段と、を有する。
また、本発明の眼科撮像装置の一つは、
光源から発生した光に含まれる２つの偏光のうち一方の偏光の向きで変調する空間光変調手段と、
λ／４板を含み、前記変調された光が前記λ／４板を２回通過することにより、前記変調された光を回転する変更手段と、
前記空間光変調手段が前記変更手段からの光を前記一方の偏光の向きで変調するように該光を変調した後に、該変調された光を被検眼に照射する照射手段と、
前記変調された光を照射された前記被検眼からの戻り光に基づいて、前記被検眼の画像を取得する画像取得手段と、を有する。
また、本発明の眼科撮像装置の一つは、
光源から発生した光に含まれる２つの偏光のうち一方の偏光の向きで変調する空間光変調手段と、
λ／２板を含み、前記変調された光が前記λ／２板を１度通過することにより、前記変調された光を回転する変更手段と、
前記空間光変調手段が前記変更手段からの光を前記一方の偏光の向きで変調するように該光を変調した後に、該変調された光を被検眼に照射する照射手段と、
前記変調された光を照射された前記被検眼からの戻り光に基づいて、前記被検眼の画像を取得する画像取得手段と、を有する。
また、本発明の眼科撮像装置の一つは、
光源から発生した光を被検眼に照射する照射手段と、
前記照射手段により照射された前記被検眼からの戻り光を２つの偏光のうち一方の偏光の向きで変調する空間光変調手段と、
前記変調された光を略９０度回転する変更手段と、
前記空間光変調手段が前記変更手段からの光を前記一方の偏光の向きで変調するように該光を変調した後に、前記空間光変調手段により少なくとも２回変調された光に基づいて前記被検眼の画像を取得する画像取得手段と、を有する。

本発明によれば、液晶空間位相変調手段を用いた場合でも、入射光の偏光状態による変調特性への影響を緩和し、光利用効率を向上させ、被検査物の収差を補正することが可能となる眼科撮像装置を実現することができる。

本発明の実施例１におけるＯＣＴの構成について説明する概念図。 波面収差補正ユニットを用いて構成される補償光学系を備えた眼底検査器による収差補正について説明する概念図。 波面収差検出器について説明する原理図。 本発明の概念構成を説明するための図。 本発明の実施例２におけるＳＬＯの構成について説明する概念図。

つぎに、本発明の実施形態における補償光学装置を備える眼科装置（以下、これを補償光学系と記す。）を、図を用いて説明する。
つぎに、本発明の被検査物の収差を補正する補償光学系を、図を用いて説明する。
まず、補償光学系において収差補正をする構成を、図２を用いて説明する。
ここでは、適用するアプリケーション例として眼底カメラを想定している。
被検査物である眼８の網膜８１の情報を非浸襲で光学的に取得するため、図示されていない第一の照明光で網膜８１を照射し、網膜８１上の測定点８１１からの反射、散乱光を接眼光学系７と光学系９０を介して受光センサ４に結像させる。ここで、受光センサ４はマトリクス状に受光単位が並べられた撮像素子から構成されている。
ここで光学的に高解像度の情報を得ようとすると、光学系７の入射瞳（瞳孔８２の位置に相当する）を大きくする必要があるが、眼光学系が持つ収差により、眼から射出される光４２は波面に収差が含まれている。
この光を接眼光学系７、光学系９０で受光センサ４に結像しても、本来この光学系が持つ結像性能では集光されず、乱れて広がったスポットとなる。
したがって、横方向の空間分解能が十分に得られず、所望の高解像度の画像を得ることができなくなる。

この収差には、非点収差やデフォーカス、チルトといった、シリンドリカルレンズなどの光学素子で補正できる低い次数の収差の他に、コマ収差や４次の球面収差など、高次の収差が含まれる。これらの収差は、角膜や水晶体など、主に前眼部の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が、個人差が大きく、また角膜表面の涙層の状態など、時間的に変化する要素も含んでいる。
補償光学系（ＡＯ）では、これらの収差を波面収差検出器で測定し、それらを波面収差補正器で補正する。
図２のＡＯの構成では、接眼光学系７において、その入射瞳（眼の瞳孔）と光学的に共役な位置に波面収差補正ユニット１０が配置されている。
また、光スプリッタなどの分岐部材５２によって分岐されて同様に共役な位置に波面収差検出器（Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎセンサ：ＨＳセンサ）２が配置されている。以下、波面収差検出器をＨＳセンサと記す。
また、ここでは、波面収差検出のための第二の光源１５が用意され、光源１５からの光は分岐部材５１を介して眼８に入射され、網膜８１上の測定点８１１に集光されている。
この点８１１からの反射・後方散乱光４２は、視度がゼロの状態の場合、角膜などの眼光学系によって略平行光に変換されて、分岐部材５１を透過し接眼光学系７によって所定の太さの光束に変換された後、分岐部材５２によって反射されてＨＳセンサ２に入射する。

このＨＳセンサ２の検出の原理を図３に示す。
図３に示すような波面８５でＨＳセンサ２に入射した光は、瞳と光学的に共役な位置に配置された、マイクロレンズアレイ２１の各レンズ要素のサブアパーチャによって各々のスポットを２次元の受光素子２２上に形成する。
これらのスポットは、サブアパーチャに入射する波面の勾配に応じて、２次元受光素子２２上の各マイクロレンズ光軸位置（破線で表示）からｄｙ_kずれた位置に結像する。
マイクロレンズの焦点距離をｆとすれば、波面の勾配ｙ_kは、ｙ_k＝ｄｙ_k／ｆとして算出
される。
ここで、求められた各サブアパーチャ単位で算出された波面勾配を全体に渡って繋ぎ合わせれば、波面８５の曲面が、Ｗ（ｘ、ｙ）の形で求まることになる。
ＨＳセンサ２は波面収差補正ユニット１０と光学的に共役である。
したがって、波面収差補正ユニット１０における波面も、同形状のＷ（ｘ’）、ｙ’）である。
これらにより、波面収差補正ユニット１０からの反射光の波面が補正されて略平面波となるためには、波面収差補正ユニット１０において−Ｗ（ｘ’、ｙ’）の収差を与えるように制御すればよい。
そして、上記の一連の計算・制御は、計算機３０で行われる。

こうして、点８１１からの反射・後方散乱光４２は、前眼部８２と接眼光学系７を介した後に波面収差補正ユニット１０で波面を補正され、結像レンズ９０で受光センサ４に結像される。
このとき、波面収差補正ユニット１０を駆動させなかった場合には、網膜上の集光スポットは、眼球光学系の不完全性によって発生する収差により、乱れて広がったスポットになるが、ここでは波面収差補正ユニット１０によって補正されているので、所望の解像度に準じたスポットに集光されている。
波面収差補正ユニット１０には、ＤＭが最もよく用いられているが、前述したように、ここではその特性の優位性から、反射型のＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ
Ｓｉｌｉｃｏｎ）−ＳＬＭ（空間位相変調器）を用いる場合を考える。
しかしながら、前述したように液晶の配向制御を利用したＳＬＭの原理的な特性として、特定の方向（固有偏光方向）の偏光成分のみにしか変調作用が及ばないという欠点がある。

つぎに、図４を用いてこのような問題を解決した本発明の概念構成について説明する。図４において、１はＳＬＭであり、本発明では図４に示すように一度ＳＬＭ１で変調させた光の偏光を９０°回転させ、再度入射させて変調させる偏光回転構成が採られる。
ＳＬＭ１の前後には偏光子を配置して偏光成分を限定することはせず、入射光４１をＳＬＭ１に入射・反射させ、反射した光をミラー１２で折り返し、ＳＬＭ１に再度入射させる。
そして、ＳＬＭ１と折り返しミラー１２との間に、λ／４板１３を往路と復路の２度通過させるように配置する。

いま入射光４１はＰ・Ｓ両成分の偏光を持つとする。
まず、図４の丸数字１で示される一方のＰ偏光の成分（第一の偏光成分）について考える。
入射光４１は、ＳＬＭ１の変調作用方向（固有偏光方向）１１と同じＰ偏光であるので、最初に入射したときは、ＳＬＭ１で設定された変調量で位相変調されて反射する。
反射光４３は、λ／４板１３を通過して右回りの円偏光となり、折り返しミラー１２で反射されて左回りの円偏光となる。
そして再度λ／４板１３を通過して、往路とは９０°回転したＳ偏光となって再度導かれＳＬＭ１に入射する。
このときの偏光はＳＬＭ１の変調作用方向１１と垂直になるため、変調はされず反射のみされることになる。

一方、図４の丸数字２で示されるＳ偏光の成分（第二の偏光成分）について考える。
入射光４１は、ＳＬＭ１の変調作用方向（固有偏光方向）１１と９０°異なる他方のＳ偏光であるので、最初に入射したときは、変調はされず反射のみされる。反射光４３は、λ／４板１３を通過して左回りの円偏光となり、折り返しミラー１２で反射されて右回りの円偏光となる。
そして、再度λ／４板１３を通過して、往路とは９０°回転したＰ偏光となって再度ＳＬＭ１に入射する。
ＳＬＭ１の変調作用方向（固有偏光方向）１１と同じ方向の偏光となるので、今回はＳＬＭで設定された変調量で位相変調されて反射することになる。
尚、丸数字１によるＰ偏光の成分と丸数字２によるＰ偏光の成分を示す図４において、入射光と反射光が別の光路を取っているように図示されているが、これは説明上見易くするためのものであり、実際には同一の光路となる。
また、丸数字１によるＰ偏光の成分と丸数字２によるＰ偏光の成分とを別に図示しているが、これも説明の便宜上の理由であり、実際には同一の光路において同時に起きている事象である。
この構成により、単一のＳＬＭ１を用いても、両方向の成分の偏光を変調できることになるため、反射率や回折効率などを無視すれば、利用する光量パワーの損失が発生しない。図４のユニットを、図２の波面収差補正ユニット１０として搭載することで、偏光依存性のあるＳＬＭを用いて波面収差を補正しても、明るくＳ／Ｎの良好な画像を得ることが可能になる。

ここで、更に考慮すべき点として、光束がＳＬＭ１に再入射（反射）したときに、光束を形成する各光線のＳＬＭ１上の入射位置が、最初に入射（反射）させた各光線の入射位置と同じ点に入射しなければならないことが挙げられる。
ここでズレが発生すると、同一のＳＬＭ１で同じ変調作用を施すため、補正した結果がＰ偏光成分とＳ偏光成分で異なる波面になってしまうためである。
通常、光束は波面収差補正器には平行光束で入射されるので、補正する収差の量が小さいときは、ＳＬＭ１と折り返しミラー１２の間の距離を短くしておけば、ＳＬＭ１に再入射
するときの各光線位置のズレは小さく抑えることができる。
しかし、補正収差量が大きくなると、光束は平行光束でなくなるため、図４のような構成では良好に収差が補正できなくなる。
往路で変調されるＰ偏光成分については正しく補正されるが、復路でＳＬＭ１に入射するＳ偏光成分の波面は、Ｐ偏光成分がＳＬＭ１に入射するときの波面とは異なる波面に変化しているためである。
このときＳ成分は正しく補正されないため、光束全体としては十分に補正されないことになる。

往路と復路で、各光線がＳＬＭ１上で同じ位置に入射するためには、往路で最初に入射するときのＳＬＭ１面と、再入射したときのＳＬＭ１面が、互いに光学的に共役で倍率が等倍であり、かつ略正立像の関係が成り立っていなければならない。
共役関係にあっても、再入射面が初回入射面に対して倒立像であったり、倍率が異なったりすると、各光線がＳＬＭ１上の同位置に再入射せず、各偏光成分が異なって変調されることになるからである。
本発明では、このような条件を満たすため、ＳＬＭ１の折り返し光路に、往路でのＳＬＭ１面と復路でのＳＬＭ１面が光学的に共役になるようにする構成が採られる。

以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１では、図１を用いて本発明を適用した、眼底を検査する光画像撮像装置（ここではＯＣＴ）について説明する。
本実施例のＯＣＴ１００は、観察系１０１、参照系１０２、光源１０３、分光器１０４を備えたＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ：スペクトラルドメイン方式ＯＣＴ）とする。
ここで、光源１０３として、眼形成物に対し、吸収が少なく散乱も少ない波長８５０ｎｍの光を発生させるＳＬＤが用いられる。
光源１０３から発生した光はシングルモードファイバ９１を伝搬して、カプラー２０１によって、観察系１０１へのファイバ９９と、参照系１０２へのファイバ９８へ測定光と参照光が分岐される。
このように分岐されてファイバ９９から射出し、観察系１０１の光学系を経て検査眼８の網膜８１に結像した測定光は、後方反射・散乱光となって、観察系１０１を戻り、再度ファイバ９９に入射する。

一方、ファイバ９８を伝搬した参照光は、参照系１０２へ送られ、コリメータレンズ９２０で平行化され、分散補償ガラス２０２を介して参照ミラー２０３で反射され、再度参照系１０２を経てファイバ９８に戻る。
ファイバ９８、９９に戻った光は、カプラー２０１により合波され、ファイバ９２を伝搬して分光器１０４へ向かい、ファイバ端から射出してコリメータレンズ９４０で平行化される。
平行光はホログラフィックグレーティング４０１で分光され、結像レンズ４０２により、ラインセンサ４０３に結像される。
グレーティング４０１により波長ごとに分解された光になるため、ラインセンサ４０３ではスペクトル強度分布が得られ、分岐点から眼底までの観察系光路と、参照系光路の光路長が略等しくなると、このスペクトル強度分布に干渉縞が発生する。
この信号を、波数に対する強度分布とした後にフーリエ変換を行うと、Ａスキャンデータと呼ばれる網膜の深さ方向に対する強度分布が得られる。
このとき、スキャナ６により光を網膜８１上で走査し、この強度分布を同期して取得すれば、Ｂスキャン画像と呼ばれる、網膜８１の断層像が得られることになる。

ここで、観察系１０１における構成について、更に詳細に説明する。
まず、照明光源１５からの波面収差測定光が、分岐部材５１で反射し、眼８に入射して網膜８１上の測定点に集光する。
このとき、光源１５の波長は７８０ｎｍとし、分岐部材５１は、この波長の一部の光を反射するような特性を持っている。
この点からの反射・後方散乱光（戻り光）は、眼光学系が持つ収差に影響されて波面が乱れた状態で、元の光路を戻って瞳８２〜光学系７１を介し、分岐部材５２で反射して、ＨＳセンサ２に入射する。
分岐部材５２も７８０ｎｍの光を反射し、８５０ｎｍの光は透過するような特性を持っている。
ＨＳセンサ２では、入射光は各サブアパーチャによって撮像素子上に結像され、それらのスポットの位置ズレから、計算機３０によって波面収差が算出され、それに基づいてＳＬＭ１が変調駆動される。

一方、ファイバ端９９から射出した眼底検査用の８５０ｎｍの照明光（測定光）は、コリメータレンズ９で平行化され、分岐部材５２を透過し、光学系７１によって拡大または縮小され、平行光となってＳＬＭ１に入射・反射する。
ここで、ＳＬＭ１で位相変調されて波面の変化した光は、光学系７２を介して再度ＳＬＭ１で反射され、光学系７３、スキャナミラー６、接眼光学系７を経て眼８に入射する。
ここで、コリメータレンズの瞳、ＳＬＭ１、スキャナミラー６、眼の瞳孔８１は光学的に共役となっている。
この測定光は、眼光学系の収差を相殺するような波面を持って瞳８２に入射し、結果的に網膜８１上へは収差の少ない良好な状態で集光する。
この網膜８上の照射点からの反射・後方散乱光は、再度、眼光学系が持つ収差に影響されて波面が乱れた状態で、元の光路を戻って瞳８２〜光学系７３を介して、ＳＬＭ１に入射する。
ここで、乱れた波面は同様にＳＬＭ１に２度入射し、ＨＳセンサ２て算出された波面収差に基づいて補正され、収差の少ない状態で光学系７１、分岐部材５２、コリメータレンズ９を経てファイバ９９に入射する。
このフィードバックを繰り返し、波面収差は少ない状態に収束し、ファイバ９９への網膜からの反射・後方散乱光は良好に結合するので、干渉によって得られる断層像は、Ｓ／Ｎが高い、明るくコントラストの高いものに改善される。

ここで、ＳＬＭ１における変調の過程について、更に詳細に説明する。
光学系７１からの測定光は、まず最初にＳＬＭ１（第１の光変調手段）に入射したとき、Ｐ偏光成分のみが変調され、折り返し光学系７２を通り、再度ＳＬＭ１に入射する。
このときの折り返し光路中にはλ／２板（変更手段）１３が配置されており、ここで各偏光成分は略９０°回転する。
したがって、この光はＳＬＭ１（第２の光変調手段）に再度入射したときには、往路ではＳ偏光であって復路において波長板でＰ偏光に変換された成分のみが変調される。
また、ここで、光学系７２は焦点距離の等しい２枚の曲面ミラーで構成され、往路のＳＬＭ面と復路のＳＬＭ面とを光学的に共役で略等倍とする設定となっている。
また、正立像を形成するために、ＳＬＭ１上のある点１１において反射された光線は、矢印に沿って光学系７２を介した後に、この点１１に再入射するため、上記過程でＰＳ偏光成分は同等量を一度ずつ変調されることになる。
本実施例では、このような構成により、往路と復路で、各光線がＳＬＭ１上で同じ位置に入射するための条件が満たされるように構成されている。
更に、この光学系では折り返し光学系はダブルパス光学系でなく、ＳＬＭ１への入射角は往路と復路で異なるため、ファイバー端９９からの入射光と、眼へ向かう射出光は異なる
方向になり、分岐部材を用いることによる損失も避けることができる。

［実施例２］
実施例２では、図５を用いて本発明を適用したＳＬＯによる光画像撮像装置について説明する。
図５において、図１と基本的に同じ構成には同一の符号が付されている。本実施例においては、眼底検査用照明光（測定光）が、波面収差測定光として兼用されている。
本実施例の図５に１１０で示されるＳＬＯは、図示されていない光源からシングルモードファイバ９９に結合されて伝播した照明（測定）光は、射出端から発散光となって射出し、コリメータレンズ９で平行光に変換されて分岐部材５２を透過する。
ここで、ファイバのコア径は５μｍ、コリメータレンズの焦点距離は約１０ｍｍであり、平行光径は約４ｍｍとなっている。
その後光学系７１で約８ｍｍの平行光に変換され、ＳＬＭ１に入射する。
このとき、ＳＬＭ１は変調されていない状態で、平行光の波面は変化せずに、光学系７２を介してＳＬＭ１に再入射・反射し、光学系７３、スキャナミラー６、接眼光学系７を介して眼８に入射する。
ここで、コリメータレンズの瞳、ＳＬＭ１、スキャナミラー６、眼の瞳８２と共に、折り返しのための平面ミラー１２は光学的に共役となっており、スキャナミラー６への入射光径は６ｍｍ、眼８への入射光径も６ｍｍに設定されている。
更に、このミラー１２の面法線は、入射光の主光線に対して４°の角度で傾いて配置されており、反射光は入射光と異なる角度で再度光学系７３を経て、ＳＬＭ１に再入射する。このとき、ミラー１２とＳＬＭ１は光学的に共役の関係であり、かつ倍率は等倍であるため、往路と復路で、ＳＬＭ１への入射光は異なる角度で、かつ同じ位置に入射する。

眼８に入射した測定光は網膜８１に集光され、この点からの反射・後方散乱光は、眼光学系が持つ収差に影響され、波面が乱れた状態で、元の光路を戻って瞳８２〜光学系７１を介し、一部が分岐部材５２で反射して、ＨＳセンサ２に入射する。
ここで、各サブアパーチャによって撮像素子上に結像されたスポットの位置ズレから、計算機３０によって波面収差が算出され、それに基づいてＳＬＭ１が変調駆動される。このフィードバックを繰り返すことによって、眼への測定光は、眼光学系の収差を相殺するような波面を持って入射し、結果的に網膜８１上へは収差の少ない良好な状態で集光する。

このように集光された網膜上の照射点からの反射・後方散乱光（戻り光）は、再度眼光学系が持つ収差に影響されて波面が乱れた状態で、元の光路を戻って瞳８２〜光学系７３を介して、ＳＬＭ１に入射する。
ここで、同様に乱れた波面はＳＬＭ１によって補正され、収差の少ない状態で分岐部材５１、コリメータレンズ９を経てファイバ９９に入射する。
ファイバ９９を伝搬した光は、ファイバ９９の先の図示されていない分岐部材で分岐され、アバランシェ、フォトダイオードなどの光電センサに入射し、光量が測定される。
これを、２次元走査したスキャナミラーと同期させることで、網膜の２次元画像が形成される。
このとき、ファイバ９９への網膜からの反射・後方散乱光は良好に結合しているので、得られた網膜の２次元画像は、Ｓ／Ｎが高い、明るくコントラストの高いものに改善される。

ここで、ＳＬＭ１における変調の過程について、更に詳細に説明する。
光学系７１からの光は、まず最初にＳＬＭ１に入射したとき、Ｐ偏光成分のみが変調され、折り返し光学系７２を通り、再度ＳＬＭ１に入射する。
このとき折り返し光路中にはλ／４板１３が配置されており、これを往路と復路の２回通過することで、各偏光成分は略９０°回転する。
したがって、この光は、ＳＬＭ１に再度入射したときには、往路でＳ偏光成分であって、復路において波長板でＰ偏光に変換された成分のみが変調される。上記過程でＰＳ偏光成分は同等量を一度ずつ変調されることになる。

更に、この折り返し光学系７２も、ＳＬＭ１への入射角は往路と復路で異なるため、ファイバー端９９からの入射光（測定光）と、眼へ向かう射出光（戻り光）は異なる方向になり、分岐部材を用いることによる損失も避けることができる。
また、往路と復路が共通の光学系であるため、スペースも抑えた配置が可能となる。
前記ＳＬＯ１１０では、ＳＬＭ１によって、非点収差やデフォーカスなどの低次収差まで補正してもよい。
しかし、補正量が５Ｄを超えて大きい場合や、使用する光源の波長幅が１００ｎｍ程度と広い場合には、回折効率の低下や色収差が大きくなり、所望の補正性能が得られない場合がある。
このとき、折り返しミラー１２を平面ミラーでなく、形状可変ミラーとしてもよい。
アクチュエータ数が少なく高次の曲面は再現できないが、低次の曲面については大きい補正量が可能な形状可変ミラーを用いて、低次の収差を補正する制御を行い、ＳＬＭ１で３次以上の高次収差を補正する。このとき高次の収差の振幅は一般に小さいことが多いため、ＬＣＯＳ１の変調量を小さく抑えることができ、大きい変調量によって生じる問題を防ぐことが可能となる。

１：空間位相変調器
２：波面収差検出器
４：受光センサ
６：スキャナミラー
７：接眼光学系
８：眼
９：コリメータレンズ
１２：折り返しミラー
１３：波長板
１５：光源
２１：マイクロレンズアレイ
２２：２次元受光素子
３０：計算機
５１、５２：分岐部材
８１：網膜
８２：瞳

Claims (20)

1. 光源から発生した光に含まれる２つの偏光のうち一方の偏光の向きで変調する空間光変調手段と、
   前記変調された光を略９０度回転する変更手段と、
   前記空間光変調手段が前記変更手段からの光を前記一方の偏光の向きで変調するように該光を変調した後に、該変調された光を被検眼に照射する照射手段と、
   前記変調された光を照射された前記被検眼からの戻り光に基づいて、前記被検眼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眼科撮像装置。
2. 前記２つの偏光の向きでそれぞれ光を変調する際における光の波面が、互いに光学的に略共役で倍率が略等倍であり、略正立像の関係が成り立つように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の眼科撮像装置。
3. 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離する分離手段を更に有し、
   前記画像取得手段が、前記変調された光を照射された前記被検眼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、前記被検眼の断層画像を前記画像として取得することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の眼科撮像装置。
4. 前記変更手段は、λ／４板を含み、
   前記変調された光が前記λ／４板を２回通過することにより、前記変調された光を略９０度回転することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
5. 光源から発生した光に含まれる２つの偏光のうち一方の偏光の向きで変調する空間光変調手段と、
   λ／４板を含み、前記変調された光が前記λ／４板を２回通過することにより、前記変調された光を回転する変更手段と、
   前記空間光変調手段が前記変更手段からの光を前記一方の偏光の向きで変調するように該光を変調した後に、該変調された光を被検眼に照射する照射手段と、
   前記変調された光を照射された前記被検眼からの戻り光に基づいて、前記被検眼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眼科撮像装置。
6. 前記空間光変調手段に対して光学的に略共役な位置に配置され、前記λ／４板を通過した光を反射する反射手段を更に有し、
   前記反射された光が前記λ／４板を再び通過し、該再び通過した光が前記空間光変調手段に再び照射されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の眼科撮像装置。
7. 前記反射手段は、可変形状ミラーであり、
   前記可変形状ミラーを用いて低次の収差が補正され、前記空間光変調手段を用いて高次の収差が補正されるように構成されることを特徴とする請求項６に記載の眼科撮像装置。
8. 前記変更手段は、λ／２板を含み、
   前記変調された光が前記λ／２板を１度通過することにより、前記変調された光を略９０度回転することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
9. 光源から発生した光に含まれる２つの偏光のうち一方の偏光の向きで変調する空間光変調手段と、
   λ／２板を含み、前記変調された光が前記λ／２板を１度通過することにより、前記変調された光を回転する変更手段と、
   前記空間光変調手段が前記変更手段からの光を前記一方の偏光の向きで変調するように該光を変調した後に、該変調された光を被検眼に照射する照射手段と、
   前記変調された光を照射された前記被検眼からの戻り光に基づいて、前記被検眼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眼科撮像装置。
10. ２枚の反射部材を更に有し、
    前記λ／２板を１度通過し且つ前記２枚の反射部材により反射された光が、前記空間光変調手段に再び照射されることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の眼科撮像装置。
11. 前記光源からの光が前記空間光変調手段に照射される角度と、前記変更手段からの光が前記空間光変調手段に照射される角度とは異なるように構成されることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
12. 前記被検眼の収差を測定する収差測定手段を更に有し、
    前記空間光変調手段が、前記収差測定手段に対して光学的に略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１１のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
13. 前記収差測定手段は、シャックハルトマンセンサであり、前記被検眼の前眼部に対して光学的に略共役な位置に配置されることを特徴とする請求項１２に記載の眼科撮像装置。
14. 前記収差測定手段で前記収差を測定する際に用いる光と、前記被検眼の画像を取得する際に用いる光とが異なる光源から発生された光であることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の眼科撮像装置。
15. 前記空間光変調手段が、前記照射手段で照射した光による前記被検眼からの戻り光を該光に含まれる２つの偏光のうち一方の偏光の向きで変調し、
    前記変更手段により前記空間光変調手段で変調された光を略９０度回転された後に、前記変更手段からの光を前記一方の偏光の向きで変調することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
16. 光源から発生した光を被検眼に照射する照射手段と、
    前記照射手段により照射された前記被検眼からの戻り光を２つの偏光のうち一方の偏光の向きで変調する空間光変調手段と、
    前記変調された光を略９０度回転する変更手段と、
    前記空間光変調手段が前記変更手段からの光を前記一方の偏光の向きで変調するように該光を変調した後に、前記空間光変調手段により少なくとも２回変調された光に基づいて前記被検眼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眼科撮像装置。
17. 前記変更手段は、λ／４板を含み、
    前記変調された光が前記λ／４板を２回通過することにより、前記変調された光を略９０度回転することを特徴とする請求項１６に記載の眼科撮像装置。
18. 前記変更手段は、λ／２板を含み、
    前記変調された光が前記λ／２板を１度通過することにより、前記変調された光を略９０度回転することを特徴とする請求項１６に記載の眼科撮像装置。
19. 前記空間光変調手段は、反射型の液晶の配向を制御することにより、前記２つの偏光のうち一方の偏光の向きで変調することを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。
20. 前記被検眼の前眼部に対して光学的に略共役に配置され、前記被検眼の眼底に対して前記変調された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１乃至１９のいずれか１項に記載の眼科撮像装置。