JP5826370B2

JP5826370B2 - レーザ走査型撮影装置

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Publication number: JP5826370B2
Application number: JP2014500959A
Authority: JP
Inventors: 功峯岸
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2033-02-22
Also published as: WO2013125698A1; JPWO2013125698A1

Description

この発明は、レーザ光を被撮影対象部へ走査し、この被撮影対象部から反射される反射光を受光することによって被撮影対象部の撮影画像を構築するレーザ走査型撮影装置に関する。

従来から、レーザ走査技術を利用した眼科撮影装置として、共焦点レーザ走査型検眼鏡（ＳＬＯ：Ｓcanning Ｌaser Ｏphthalmoscope）が知られている（特許文献１参照）。

かかる共焦点レーザ走査型検眼鏡は、レーザ光を被撮影対象部に向けて走査する走査照明光学系と、その被撮影対象部から反射される反射光を受光する受光光学系とを有し、走査照明光学系の走査手段がレーザ光を１往復走査する毎にタイミング信号を出力し、このタイミング信号を基にして受光光学系の受光センサの受光信号から、レーザ光を往路走査した際の往路走査画像と、そのレーザ光を復路走査した際の復路走査画像とを構築し、この往路走査画像と復路走査画像とによってフレーム画像を構築していくものである。

特開平９−２１９７０号公報

ところで、レーザ走査型検眼鏡では、レーザ光を高速で走査するために共振型のスキャナーが用いられており、この共振型のスキャナーのドライバは、レーザ光の往復走査に応じてタイミング信号を出力し、このタイミング信号に基づいて画像表示を行っているが、スキャナーの共振周波数は環境の温度変化に対して約８０ppm/℃程度の周波数変動が発生する。

このため、タイミング信号を基準にして往路走査画像の終端までの期間と、復路走査画像の始端までの期間とを設定して、往路走査画像の終端と復路走査画像の始端とが一致するようにしても、スキャナーの共振周波数が変動してしまうと、往路走査画像の終端と復路走査画像の始端とが一致しなくなり、フレーム画像の画質が低下してしまう問題があった。

この発明の目的は、環境の温度変化に拘わりなく高画質のフレーム画像を得ることのできるレーザ走査型撮影装置を提供することにある。

この発明に係るレーザ走査型撮影装置は、撮影用のレーザ光を射出するレーザ光発生装置と、前記レーザ光を被撮影対象部へ走査して該撮影対象部を照明する走査照明光学系と、前記被撮影対象部から反射される反射光を受光する受光光学系とを備え、前記走査照明光学系はレーザ光を所定方向へ往復走査する走査装置を有し、この走査装置はレーザ光の往復走査に応じてタイミング信号を出力し、このタイミング信号を基にして前記受光光学系の受光部の受光信号から、前記走査装置がレーザ光を往路走査することにより得られる往路走査画像と、そのレーザ光を復路走査することにより得られる復路走査画像とを基にしてフレーム画像を構築していくレーザ走査型撮影装置であって、
前記タイミング信号が出力される周期を測定するとともに、この測定したタイミング信号の周期に基づいて、前記往路走査画像を形成する往路走査範囲の走査終端と、前記復路走査画像を形成する復路走査範囲の走査始端とを走査方向に対して一致させて前記フレーム画像を画像メモリに構築していく演算制御装置を設け、
前記走査装置は、レーザ光を所定方向へ往復走査するレゾナントスキャナーを有し、
このレゾナントスキャナーを駆動するドライバ回路を備え、
該ドライバ回路は、前記レゾナントスキャナーの共振周波数に対応した正弦波の速度信号を出力する速度信号発生回路と、コンデンサと抵抗とからなるハイパスフィルタ回路と、このハイパスフィルタ回路を通過してきた前記速度信号に基づいて前記タイミング信号を出力するタイミング信号発生回路とを有し、
前記ハイパスフィルタ回路のコンデンサの温度特性を、該ハイパスフィルタ回路の抵抗の温度特性を補正するように設定したことを特徴とする。

この発明によれば、環境の温度変化に拘わりなく高画質のフレーム画像を得ることができる。

この発明に係る共焦点レーザ走査型検眼鏡の光学系の構成を示した光学配置図である。図１に示す共焦点レーザ走査型検眼鏡の制御系の構成を示したブロック図である。図２に示す演算制御装置の主要部の構成を示したブロック図である。共焦点レーザ走査型検眼鏡の動作を示したタイムチャートである。共焦点レーザ走査型検眼鏡の従来の動作を示したタイムチャートである。ドライバ回路の構成を示した回路図である。第３実施例の共焦点レーザ走査型検眼鏡の制御系の構成を示したブロック図である。第３実施例の主要部の動作を示したタイムチャートである。レーザ光が眼底を走査する範囲を模式的に説明した説明図である。レゾナントスキャナーの共振周波数が変化した場合のレーザ光が眼底を走査する範囲を模式的に説明した説明図である。

以下、この発明に係るレーザ走査型撮影装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。

［第１実施例］
図１において、１０はレーザ走査型撮影装置としての共焦点レーザ走査型検眼鏡の光学系を示したものである。
［光学系］
共焦点レーザ走査型検眼鏡１０は、撮影用のレーザ光を発生するレーザ光発生装置（レーザ光発生手段）１１と、レーザ光を被検眼Ｅの眼底（被撮影対象部）Ｅｒに向けて走査するとともに照明する走査照明光学系２０と、眼底Ｅｒから反射される反射光を受光する受光光学系４０とを備えている。

走査照明光学系２０は、レーザ光発生装置１１から発生したレーザ光を集光するコリメートレンズ２２と、レーザ光のＰ偏光のみを透過させる偏光板２３と、ビームスプリッター２４と、レーザ光を上下に往復走査させる走査装置である共振型スキャナー（レゾナントスキャナー）２５と、上下に往復走査されるＰ偏光のレーザ光を水平方向に走査するスキャナー２６と、１／２波長板２７と、リレーレンズ２８と、反射ミラー３０と、合焦レンズ３１と、対物レンズ３２とを有している。

１／２波長板２７は、輝度ムラをなくすためのものであり、例えば１コマ撮影する毎に所定角度ずつ回転させていき、回転角度が１８０度に達するまでの撮影画像を合成することによって輝度ムラの少ない画像を得るものである。

１／２波長板２７の回転軸２７ａは光軸に対して傾いているが、これは１／２波長板２７の表面で反射する反射光が後述する受光センサ４４に入らないようにするためである。

受光光学系４０は、対物レンズ３２と、合焦レンズ３１と、反射ミラー３０と、リレーレンズ２８と、１／２波長板２７と、スキャナー２６と、レゾナントスキャナー２５と、ビームスプリッター２４と、Ｓ偏光の反射レーザ光を透過する偏光板４１と、リレーレンズ４２と、共焦点絞り４３と、受光センサ（受光部）４４とを有している。

被検眼Ｅの眼底Ｅｒと共焦点絞り４３は共役位置にあり、被検眼Ｅの角膜Ｅｃと、スキャナー２６とレゾナントスキャナー２５との間の位置Ｑ１とが共役となっている。なお、図１において「○」は共役位置を示す。
［制御系］
図２は共焦点レーザ走査型検眼鏡の制御系の構成を示したブロック図である。図２において、５０はレゾナントスキャナー２５を駆動させるドライバ回路である。

レゾナントスキャナー２５は、レーザ光を走査するミラーの振動速度（共振速度）に応じた周波数の速度信号Ｖｍを出力する。

ドライバ回路５０は、レゾナントスキャナー２５を駆動する他に、速度信号Ｖｍを基にして正弦波状の速度信号Ｖｓ（図３参照）を生成し、この速度信号Ｖｓを基にしてタイミング信号Ｄｓ（図３参照）を生成して出力するようになっている。

５１はスキャナー２６を駆動させるドライバ回路であり、Ｄ／Ａ変換器５２から出力されるアナログ信号に基づいてスキャナー２６を駆動させる。Ｄ／Ａ変換器５２は後述する演算制御装置５５から出力されるデジタルのスキャナー駆動指令信号をアナログ信号に変換する。

５３は受光センサ４４の受光信号を増幅する受光回路、５４はＡ／Ｄ変換器、５５はタイミング信号Ｄｓが出力される周期Ｔを求める周期測定部５５Ａ（図２Ａ参照）を有する演算制御装置である。

演算制御装置５５は、図２Ａに示すように、周期測定部５５Ａが求めた周期Ｔに基づいて、レーザ光の往路走査の際にレゾナントスキャナー２５の振れ角が「α」となる時点ｔ１（図３参照）と、往路走査範囲の走査終端となるレゾナントスキャナー２５の振れ角（走査終端振れ角）β（図３参照）と、レーザ光の復路走査の際にレゾナントスキャナー２５の振れ角が「β」とる時点ｔ３を求める演算部５５Ｂと、この演算部５５Ｂが求めた時点ｔ１,ｔ３から画像を構築するためのタイミング信号（第１タイミング信号）Ｇａを出力する第１タイミング信号出力部５５Ｃと、受光回路５３から出力される受光信号をＡ／Ｄ変換器５４にＡ／Ｄ変換させるタイミング信号Ｇｂを出力する第２タイミング信号出力部５５Ｄと、スキャナー２６を駆動させるためのスキャナー駆動指令信号を出力するスキャナー駆動指令信号出力部５５Ｅ等とを有し、Ａ／Ｄ変換器５４で変換されたデジタル受光信号からフレーム画像を後述する画像メモリ５７に記憶させて構築したりする。

演算部５５Ｂは、周期測定部５５Ａが測定した周期Ｔに基づいて、例えばレゾナントスキャナー２５の振れ角を示すグラフＭ１（図３参照）、すなわち速度信号Ｖｓの正弦波に対して位相が９０度遅れた正弦波のグラフＭ１を求める正弦波算出部５５Ｂａと、このグラフＭ１を記憶するメモリ５５Ｂｍとを有する。

５６がメインクロック信号を出力するメインクロック信号発生器、５７はフレーム画像を構築するための画像メモリ、５８はメモリに構築された画像を取り込んで図示しない表示部に画像を表示したり、構築した画像を記憶したりするパーソナルコンピュータ（パソコン）である。

なお、レゾナントスキャナー２５の振れ角αは予め設定されている。
［動作］
次に、上記のように構成される共焦点レーザ走査型検眼鏡１０の動作について説明する。

レーザ光発生装置１１で発生したレーザ光は、コリメートレンズ２２によって集光されて平行光束にされ、この平行光束となったレーザ光は偏光板２３によりＰ偏光のみが透過し、このＰ偏光のレーザ光はビームスプリッター２４を透過してレゾナントスキャナー２５に到達する。

一方、ドライバ回路５０によってレゾナントスキャナー２５が駆動されて共振振動していく。レゾナントスキャナー２５は、共振振動によってＰ偏光のレーザ光を上下方向に往復走査していく。

上下方向に往復走査されたＰ偏光のレーザ光は、ドライバ回路５１の動作によってスキャナー２６により水平方向に走査され、これにより、Ｐ偏光のレーザ光は２次元方向に走査されていくことになる。

このＰ偏光のレーザ光は、１／２波長板２７,リレーレンズ２８,反射ミラー３０,合焦レンズ３１,対物レンズ３２を介して被検眼Ｅの眼底Ｅｒに達し、この眼底Ｅｒ上を図８に示すように二次元方向に走査していく。

眼底Ｅｒで反射したレーザ反射光は、網膜の繊維によりＰ成分とＳ成分を含んだものとなる。この反射光は対物レンズ３２,合焦レンズ３１,反射ミラー３０,リレーレンズ２８,１／２波長板２７,スキャナー２６,レゾナントスキャナー２５を介してビームスプリッター２４に到達する。

ビームスプリッター２４に到達したレーザ反射光は、ここで反射されて偏光板４１に到達し、ここでＳ偏光のレーザ反射光のみが偏光板４１を透過してリレーレンズ４２,共焦点絞り４３を介して受光センサ４４に受光される。

眼底Ｅｒ以外で反射される反射光は、Ｐ偏光のレーザ光で照射されていることによってＰ偏光の反射光となっているので、偏光板４１により受光センサ４４に受光されないことになる。このため、眼底Ｅｒで反射したＳ偏光の反射光のみが受光センサ４４によって受光されることになる。

受光センサ４４はＳ偏光の反射光の受光量に応じた受光信号を出力し、受光回路５３がその受光信号を増幅する。この増幅された受光信号はＡ／Ｄ変換器５４によってＡ／Ｄ変換されて演算制御装置５５に取り込まれていく。

一方、レゾナントスキャナー２５がドライバ回路５０により共振駆動されると、レゾナントスキャナー２５から速度信号Ｖｍが出力される。

ドライバ回路５０は、速度信号Ｖｍを基にして図３に示すように正弦波状の速度信号Ｖｓを生成し、この速度信号Ｖｓを基にしてタイミング信号Ｄｓを生成して出力する。

タイミング信号Ｄｓは、速度信号Ｖｓがプラスからマイナスに変わった時点（ゼロクロス）でＨレベルとなり、速度信号Ｖｓが所定のプラスの閾値以上になったときＬレベルとなる。

演算制御装置５５の周期測定部５５Ａがタイミング信号Ｄｓの周期Ｔを求め、演算部５５Ｂの正弦波算出部５５Ｂａがその周期Ｔに基づいて、速度信号Ｖｓの正弦波に対して位相が９０度遅れたレゾナントスキャナー２５の振れ角を示す正弦波の波形である図３に示すグラフＭ１を求める。このグラフＭ１はメモリ５５Ｂｍに記憶される。

演算制御装置５５の演算部５５Ｂは、タイミング信号Ｄｓが出力される周期に基づいて、図３に示すように、タイミング信号Ｄｓが出力される時点ｔ０を基準にしてレゾナントスキャナー２５の振れ角が「α」となる時点（往路走査開示時点：走査始端）ｔ１をメモリ５５Ｂｍに記憶されたグラフＭ１から求める。レゾナントスキャナー２５の振れ角αは、往路走査画像の構築を開始する振れ角である。

また、演算制御装置５５の演算部５５Ｂは、往路走査画像の走査終端となる時点（復路走査終端時点）ｔ２をメモリ５５Ｂｍに記憶されたグラフＭ１から求める。この時点ｔ２は、時点ｔ１から出力されるタイミング信号Ｇａの数が「Ｎ」となる時点であり、「Ｎ」は表示画面に表示される画像のレゾナントスキャナー２５の走査方向の画素数である。

さらに、演算制御装置５５の演算部５５Ｂは、時点ｔ２におけるレゾナントスキャナー２５の振れ角βをグラフＭ１から求め、復路走査の際にレゾナントスキャナー２５の振れ角が「β」となる時点（復路走査開始時点）ｔ３をグラフＭ１から求める。

すなわち、演算制御装置５５の演算部５５Ｂは、レゾナントスキャナー２５の振れ角が「α」となる時点ｔ１と、往路走査画像の走査終端時点ｔ２と、この走査終端時点ｔ２のレゾナントスキャナー２５の振れ角βと、復路走査の際のレゾナントスキャナー２５の振れ角が「β」となる時点ｔ３を求めるものである。

演算制御装置５５の演算部５５Ｂが求めた各時点ｔ１,ｔ２,ｔ３を図示しないメモリに記憶させる。

この後、演算制御装置５５の第１タイミング信号出力部５５Ｃは、次の周期のタイミング信号Ｄｓが出力される時点をｔ０として、この時点ｔ０から時間を計時し、この計時時間が時点ｔ１になるとタイミング信号Ｇａの出力を開始する。

このタイミング信号Ｇａは、計測された周期Ｔとメインクロック信号発生器５６から出力されるメインクロック信号に基づいて、予め求めておいたタイミングで出力されていくものである。

演算制御装置５５は、タイミング信号Ｇａが出力される毎に、取り込んだ受光信号を画像メモリ５７に記憶させるためのアドレスを順次指定していく。

画像メモリ５７は、演算制御装置５５からのタイミング信号Ｇａを入力すると、演算制御装置５５が取り込んだ受光信号を指定されたアドレスに順次記憶していく。

演算制御装置５５の第１タイミング信号出力部５５Ｃは、タイミング信号Ｇａの出力数が所定数Ｎになるとその出力を停止する。このタイミング信号Ｇａの出力の停止により、この時点ｔ２から画像メモリ５７は受光信号を記憶していかないことになる。

時点ｔ１から時点ｔ２までの期間に取り込まれる受光信号のデータは、レゾナントスキャナー２５が角度αから角度βまで回動するまでの走査期間（往路走査期間）に取り込まれる受光信号のデータとなり、このデータが１往路走査画像データとして画像メモリ５７に記憶されることになる。

つまり、図３のグラフＭ１の右側及び図８に示すように、レゾナントスキャナー２５の往路走査範囲Ｈａの画像データが１往路走査画像として画像メモリ５７に記憶されることになる。

演算制御装置５５の第１タイミング信号出力部５５Ｃは、計時時間が時点ｔ３になると再度タイミング信号Ｇａを予め求めておいたタイミングで出力していき、画像メモリ５７は上記と同様にして演算制御装置５５が取り込んだ受光信号を順次記憶していく。

時点ｔ３では、レゾナントスキャナー２５の振れ角はβとなる時点である。

演算制御装置５５は、タイミング信号Ｇａの出力数が所定数Ｎになるとその出力を停止し、画像メモリ５７は受光信号を記憶していかないことになる（時点ｔ４：復路走査終端時点）。

すなわち、レゾナントスキャナー２５が角度βから角度αまで回動するまでの走査期間（時点ｔ３から時点ｔ４までの期間：復路走査期間）に取り込まれた受光信号のデータが１復路走査画像データとしてメモリ５７に記憶されることになる。つまり、レゾナントスキャナー２５の復路走査範囲Ｈｂの画像データが１復路走査画像としてメモリ５７に記憶される。

これら動作が繰り返し行われることにより、メモリ５７にフレーム画像が構築されていくことになる。

ところで、図３のグラフＭ１の右側及び図８に示すように、往路走査範囲Ｈａと復路走査範囲Ｈｂとは走査方向に対して一致しており、１往路走査画像の走査終端と１復路走査画像の走査始端とがレゾナントスキャナー２５の振れ角βで一致している。すなわち、レゾナントスキャナー２５の往路走査範囲の走査終端Ｊ１ａと復路走査範囲の走査始端Ｊ１ｂとが走査方向に対して一致する。

環境変化により、レゾナントスキャナー２５の共振周波数が変化した場合、例えば共振周波数が低下した場合、この共振周波数の低下によりタイミング信号Ｄｓの生成される周期が長くなる。

この場合、レゾナントスキャナー２５の振れ角を示すグラフは、共振周波数の低下に応じてグラフＭ１より周期が少し長いグラフＭ２となる。このグラフＭ２がメモリ５５Ｂｍに記憶される。このグラフＭ２は、上述と同様にして演算部５５Ｂの正弦波算出部５５Ｂａがタイミング信号Ｄｓの周期に基づいて求める。

演算制御装置５５は、上記と同様にしてレゾナントスキャナー２５の振れ角が「α」となる時点ｔ１（実際には周期が長くなったことにより、時点ｔ０−時点ｔ１間の時間より僅かに長い時間を経過した時点となるが、ここではほぼ同一とみなす）からタイミング信号Ｇａを予め求めておいたタイミングで出力していき、取り込んだ受光信号を順次画像メモリ５７に記憶させていく。タイミング信号Ｇａの出力数が所定数Ｎになるとその出力を停止し（時点ｔ２）、メモリ５７は受光信号の記憶を停止する。

一方、演算制御装置５５の演算部５５Ｂは、時点ｔ２におけるレゾナントスキャナー２５の振れ角をグラフＭ２から予め求めておく。グラフＭ２がグラフＭ１より周期が少し長いので、時点ｔ２におけるレゾナントスキャナー２５の振れ角は、絶対値で「β」より少し小さい「β′」となる。

時点ｔ１から時点ｔ２までの期間に取り込まれる受光信号のデータは、レゾナントスキャナー２５が角度αから角度β′まで回動するまでの走査期間（往路走査期間）に取り込まれる受光信号のデータとなる。

この往路走査期間に取り込まれる受光信号のデータは、図３のグラフＭ２の右側及び図９に示すように、レゾナントスキャナー２５の往路走査範囲Ｈａ′（Ｈａ＞Ｈａ′）の往路走査画像データであり、１往路走査画像として画像メモリ５７に記憶される。この１往路走査画像の走査終端はレゾナントスキャナー２５の振れ角がβ′となるときである。

また、演算制御装置５５の演算部５５Ｂは、レゾナントスキャナー２５の振れ角がβ′となる時点ｔ３′を予め求めておく。

演算制御装置５５は、時点ｔ３′になるとタイミング信号Ｇａを予め求めておいたタイミングで出力していき、画像メモリ５７は上記と同様にして演算制御装置５５が取り込んだ受光信号を順次記憶していく。演算制御装置５５は、タイミング信号Ｇａの出力数がＮになるとその出力を停止し、画像メモリ５７は受光信号の記憶を停止する（時点ｔ４′）。時点ｔ４′のとき、レゾナントスキャナー２５の振れ角は「α」となる。

そして、レゾナントスキャナー２５が角度β′から角度αまで回動するまでの走査期間（復路走査期間）に取り込まれた受光信号のデータが復路走査画像データであり、１復路走査画像としてメモリ５７に記憶され、この復路走査画像の走査始端はレゾナントスキャナー２５の振れ角がβ′となるときである。

このように、環境変化によってレゾナントスキャナー２５の共振周波数が低下しても、図３のグラフＭ２の右側及び図９に示すように、往路走査範囲Ｈａ′と復路走査範囲Ｈｂ′とが走査方向に対して一致し、１往路走査画像の走査終端と１復路走査画像の走査始端とがレゾナントスキャナー２５の振れ角β′で一致している。

すなわち、図３及び図９に示すように、レゾナントスキャナー２５の往路走査範囲Ｈａ′の走査終端Ｊ２ａと復路走査範囲Ｈｂ′の走査始端Ｊ２ｂとが振れ角β′、すなわち走査方向に対して一致しているので、高画質のフレーム画像を得ることができる。これは、レゾナントスキャナー２５の共振周波数が高くなっても同様に往路走査範囲の走査終端と復路走査範囲の走査始端とが走査方向に対して一致し、高画質のフレーム画像を得ることができる。

ちなみに、図４に示すように、タイミング信号Ｄｓの出力時点ｔ０を基準にして、往路の走査開始時間ｔａと復路の走査開始時間ｔｂとを設定した場合、所定の共振周波数の速度信号Ｖｓのときには、レゾナントスキャナー２５の振れ角を示すグラフはＭ１となるので、レゾナントスキャナー２５の往路走査範囲の走査終端Ｋ１ａと復路走査範囲の走査始端Ｋ１ｂとが振れ角βで一致するが、レゾナントスキャナー２５の共振周波数が低下してその振れ角を示すグラフがＭ２となると、レゾナントスキャナー２５の往路走査範囲Ｈａ″の走査終端Ｋ２ａと復路走査範囲Ｈｂ″の走査始端Ｋ２ｂとが走査方向に対して一致しなくなり、レゾナントスキャナー２５の往路走査範囲Ｈａ″と復路走査範囲Ｈｂ″とが図４のグラフＭ２の右側に示すように上下方向に対してずれてしまう。すなわち、往路走査画像の走査終端と復路走査画像の走査始端とがずれてしまい、フレーム画像の画質が低下してしまう。

この実施例によれば、このような画質の低下を防止することができることになる。

上記実施例では、タイミング信号ＤｓからグラフＭ１を求めているが、グラフＭ１を求めずに、レゾナントスキャナー２５の振れ角の使用範囲（α〜β）を設定しておき、この使用範囲（α〜β）からタイミング信号Ｄｓの周期Ｔに基づいて時点ｔ１〜ｔ４をグラフＭ１を求める演算式で求め、時点（往路走査開始時点）ｔ１から時点（往路走査終端時点）ｔ２までの往路走査範囲で得られる往路走査画像と、時点（復路走査開始時点）ｔ３から時点（復路走査終端時点）ｔ４までの復路走査範囲で得られる復路走査画像とからフレーム画像を構築してもよい。
［第２実施例］
図５はドライバ回路５０の構成を示す。このドライバ回路５０は、レゾナントスキャナー２５を駆動させる駆動回路(図示せず)の他に、レゾナントスキャナー２５から出力される速度信号Ｖｍを正弦波状の速度信号Ｖｓに生成する作動増幅器（速度信号発生回路）６０と、速度信号Ｖｓを増幅する増幅器６１と、増幅器６１から出力される速度信号Ｖｓのうち低周波成分を除去するハイパスフィルタ６２と、ハイパスフィルタ６２を通過した速度信号Ｖｓからタイミング信号Ｄｓ（図３参照）を生成するコンパレータ（タイミング信号発生回路）６３とを有している。

ハイパスフィルタ６２は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とから構成され、所定以下の周波数をカットするものである。

ところで、速度信号Ｖｓはハイパスフィルタ６２を通過するので、温度変化によって抵抗Ｒ１の抵抗値とコンデンサＣ１の容量が変化すると、レゾナントスキャナー２５の共振波形（図３のグラフＭ１）に対して速度信号Ｖｓの波形の位相がずれてしまい、この結果、レゾナントスキャナー２５の往路走査の終端と復路走査の始端とが一致しなくなり、フレーム画像の画質が低下してしまう。

そこで、第２実施例では、抵抗Ｒ１の温度特性とコンデンサＣ１の温度特性とが互いに逆特性となるように設定し、温度変化による位相ずれを防止するものである。例えば、コンデンサＣ１に負の温度特性を示すものを採用して、抵抗Ｒ１の温度特性を補正するようにするものである。これにより、温度変化に対してレゾナントスキャナー２５の共振波形と速度信号Ｖｓの波形との位相のずれを防止し、フレーム画像の画質の低下を防止することができる。
［第３実施例］
図６は第３実施例の共焦点レーザ走査型検眼鏡の制御系の構成を示したブロック図である。

共焦点レーザ走査型検眼鏡のドライバ回路１５０は、レゾナントスキャナー２５を駆動する駆動回路(図示せず)の他に、作動増幅器６０から出力される速度信号Ｖｓのピーク値Ｖａ,Ｖｂをホールドするピークホールド回路１０１と、ピークホールド回路１０１がホールドした最大値Ｖａと最小値Ｖｂとの中間値（（Ｖａ＋Ｖｂ）／２＝Ｖｄ）を用いて速度信号Ｖｓの２値化処理を行う２値化処理回路１０２と、２値化処理回路１０２によって２値化処理された信号から速度信号Ｖｓのゼロクロスを検出してゼロクロスパルス（タイミング信号）Ｚｐを出力するゼロクロス検出回路１０３とを有している。

ピークホールド回路１０１は、例えば、常に速度信号Ｖｓのピーク値Ｖａ,Ｖｂをホールドして、その最大値Ｖａと最小値Ｖｂとの平均値から中間値Ｖｄを求める。

２値化処理回路１０２は、図７に示すように、中間値Ｖｄを閾値として速度信号Ｖｓの電圧が中間値Ｖｄ以上のときＨレベル信号にし、速度信号Ｖｓの電圧が中間値Ｖｄより小さいときＬレベル信号に処理するものである。この２値化処理によって速度信号Ｖｓの直流成分をカットするものである。

ゼロクロス検出回路１０３は、Ｈレベル信号の立ち上がり時と立ち下がり時が速度信号Ｖｓのゼロクロスとなるので、この立ち上がり時と立ち下がり時にゼロクロスパルスＺｐを出力する。

図６において、１５５は演算制御装置であり、この演算制御装置１５５は、ゼロクロス検出回路１０３から出力されるゼロクロスパルスＺｐの出力周期を求め、この出力周期に基づいてレゾナントスキャナー２５の振れ角が「α」となる時点ｔ１と、往路走査画像の走査終端となる時点ｔ２と、この時点ｔ２のレゾナントスキャナー２５の振れ角βと、復路走査の際のレゾナントスキャナー２５の振れ角が「β」となる時点ｔ３を求めていくものであり、第１実施例の演算制御装置５５と同様な動作を行って、フレーム画像をメモリ５７に構築していく。

この第３実施例によれば、速度信号Ｖｓの直流成分が変化しても、２値化処理によって直流成分をカットしているので、正確に速度信号Ｖｓのゼロクロス位置を検出することができ、また、直流成分を除去するためのハイパスフィルタを使用していないので、温度変化によるレゾナントスキャナー２５の共振波形（図３のグラフＭ１）に対してゼロクロスパルスＺｐの発生時点がずれてしまうことがなく、このため、フレーム画像の画質の低下を防止することができる。

上記実施例は、いずれも共焦点レーザ走査型検眼鏡について説明したが、これに限らず、他のレーザ走査型撮影装置であってもよい。

この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
［関連出願への相互参照］
本出願は、2012年2月24日に日本国特許庁に出願された特願2012-038174に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

Claims

撮影用のレーザ光を射出するレーザ光発生装置と、前記レーザ光を被撮影対象部へ走査して該撮影対象部を照明する走査照明光学系と、前記被撮影対象部から反射される反射光を受光する受光光学系とを備え、前記走査照明光学系はレーザ光を所定方向へ往復走査する走査装置を有し、この走査装置はレーザ光の往復走査に応じてタイミング信号を出力し、このタイミング信号を基にして前記受光光学系の受光部の受光信号から、前記走査装置がレーザ光を往路走査することにより得られる往路走査画像と、そのレーザ光を復路走査することにより得られる復路走査画像とを基にしてフレーム画像を構築していくレーザ走査型撮影装置であって、
前記タイミング信号が出力される周期を測定するとともに、この測定したタイミング信号の周期に基づいて、前記往路走査画像を形成する往路走査範囲の走査終端と、前記復路走査画像を形成する復路走査範囲の走査始端とを走査方向に対して一致させて前記フレーム画像を画像メモリに構築していく演算制御装置を設け、
前記走査装置は、レーザ光を所定方向へ往復走査するレゾナントスキャナーを有し、
このレゾナントスキャナーを駆動するドライバ回路を備え、
該ドライバ回路は、前記レゾナントスキャナーの共振周波数に対応した正弦波の速度信号を出力する速度信号発生回路と、コンデンサと抵抗とからなるハイパスフィルタ回路と、このハイパスフィルタ回路を通過してきた前記速度信号に基づいて前記タイミング信号を出力するタイミング信号発生回路とを有し、
前記ハイパスフィルタ回路のコンデンサの温度特性を、該ハイパスフィルタ回路の抵抗の温度特性を補正するように設定したことを特徴とするレーザ走査型撮影装置。
撮影用のレーザ光を射出するレーザ光発生装置と、前記レーザ光を被撮影対象部へ走査して該撮影対象部を照明する走査照明光学系と、前記被撮影対象部から反射される反射光を受光する受光光学系とを備え、前記走査照明光学系はレーザ光を所定方向へ往復走査する走査装置を有し、この走査装置はレーザ光の往復走査に応じてタイミング信号を出力し、このタイミング信号を基にして前記受光光学系の受光部の受光信号から、前記走査装置がレーザ光を往路走査することにより得られる往路走査画像と、そのレーザ光を復路走査することにより得られる復路走査画像とを基にしてフレーム画像を構築していくレーザ走査型撮影装置であって、
前記タイミング信号が出力される周期を測定するとともに、この測定したタイミング信号の周期に基づいて、前記往路走査画像を形成する往路走査範囲の走査終端と、前記復路走査画像を形成する復路走査範囲の走査始端とを走査方向に対して一致させて前記フレーム画像を画像メモリに構築していく演算制御装置を設け、
前記走査装置は、レーザ光を所定方向へ往復走査するレゾナントスキャナーを有し、
このレゾナントスキャナーを駆動するドライバ回路を備え、
該ドライバ回路は、前記レゾナントスキャナーの共振周波数に対応した正弦波の速度信号を出力する速度信号発生回路と、この速度信号発生回路から出力される速度信号のピーク値をホールドするピークホールド回路と、このピークホールド回路がホールドした最大値と最小値との中間値を閾値として前記速度信号発生回路から出力される速度信号を２値化処理する２値化処理回路と、この２値化処理回路によって２値化された２値化速度信号に基づいて前記速度信号のゼロクロスを検出してゼロクロスパルスを出力するゼロクロス検出回路とを有し、
このゼロクロス検出回路が出力するゼロクロスパルスを前記タイミング信号として使用することを特徴とするレーザ走査型撮影装置。
前記演算制御装置は、前記タイミング信号の周期を測定する周期測定部と、該周期測定部が測定するタイミング信号の周期に基づいて、前記往路走査範囲の走査終端の前記走査装置の振れ角を求める演算部とを有し、
復路走査の際、前記走査装置の振れ角が前記演算部が求めた走査終端の振れ角になったとき、前記復路走査範囲の走査始端として前記フレーム画像が構築されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ走査型撮影装置。
撮影用のレーザ光を射出するレーザ光発生装置と、前記レーザ光を被撮影対象部へ走査して該撮影対象部を照明する走査照明光学系と、前記被撮影対象部から反射される反射光を受光する受光光学系とを備え、前記走査照明光学系はレーザ光を所定方向へ往復走査する走査装置を有し、この走査装置はレーザ光の往復走査に応じてタイミング信号を出力し、このタイミング信号を基にして前記受光光学系の受光部の受光信号から、前記走査装置がレーザ光を往路走査することにより得られる往路走査画像と、そのレーザ光を復路走査することにより得られる復路走査画像とを基にしてフレーム画像を構築していくレーザ走査型撮影装置であって、
前記タイミング信号が出力される周期を測定するとともに、この測定したタイミング信号の周期に基づいて、前記往路走査画像を形成する往路走査範囲の走査終端と、前記復路走査画像を形成する復路走査範囲の走査始端とを走査方向に対して一致させて前記フレーム画像を画像メモリに構築していく演算制御装置を設け、
前記演算制御装置は、前記タイミング信号の周期を測定する周期測定部と、該周期測定部が測定するタイミング信号の周期に基づいて、前記往路走査範囲の走査終端の前記走査装置の振れ角を求める演算部とを有し、
前記走査装置は、レーザ光を所定方向へ往復走査するレゾナントスキャナーを有し、
このレゾナントスキャナーを駆動させるドライバ回路を備え、
前記演算部は、前記周期測定部が測定した周期に基づいて、前記速度信号の正弦波に対して位相が９０度遅れた前記レゾナントスキャナーの振れ角を示す正弦波の波形のグラフを求める正弦波算出部と、該正弦波算出部が求めたグラフを記憶するメモリとを有し、
該ドライバ回路は、前記レゾナントスキャナーが共振駆動されることによって出力する速度信号を基にして正弦波状の速度信号を生成するとともに、この正弦波状の速度信号のゼロクロスを基準にして前記タイミング信号を出力し、
前記演算部は、前記メモリに記憶されたグラフと、予め設定されている往路走査画像の構築の開始となるレゾナントスキャナーの振れ角と、レゾナントスキャナーの走査方向の走査画像の画素数とに基づいて、前記往路走査範囲の走査終端となる走査終端時点のレゾナントスキャナーの振れ角を求め、前記復路走査の際に、その振れ角となる復路走査開始時点を前記タイミング信号が出力される時点を基準にして求め、
前記演算制御装置は、前記タイミング信号が出力される時点から時間を計時し、この計時時間が前記復路走査開示時点になった際に、前記復路走査範囲の走査始端とし、
前記復路走査の際、前記走査装置の振れ角が前記演算部が求めた走査終端の振れ角になったとき、前記復路走査範囲の走査始端として前記フレーム画像が前記画像メモリに構築されることを特徴とするレーザ走査型撮影装置。
前記演算制御装置は、前記受光部の受光信号を画像メモリに記憶させていく第１タイミング信号を所定周期で順次出力する第１タイミング信号出力部を有し、
前記演算部は、前記タイミング信号が出力される時点を基準にして、前記メモリに記憶されたグラフから、前記レゾナントスキャナーの振れ角が予め設定されている前記往路走査範囲の走査始端の振れ角となる往路走査開始時点を求め、
前記第１タイミング信号出力部は、前記時間を計時していくとともにこの計時時間が往路走査開始時点になったときと前記復路走査開始時点になったときに、前記走査画像の画素数の数だけ第１タイミング信号を出力して、前記画像メモリに前記受光部の受光信号を記憶させていくことを特徴とする請求項４に記載のレーザ走査型撮影装置。