JP5915034B2 - 波面補償付眼底撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検眼の波面収差を補正した状態で被検眼の眼底像を撮影する波面補償付眼底撮影装置に関する。

シャックハルトマンセンサーなどの波面センサを用いて眼の波面収差を検出し、その検出結果に基づいて波面補償デバイスを制御し、波面補償後の眼底画像を細胞レベルで撮影する装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。波面センサ上には、波面補償デバイスによる収差補正が有効である所定の有効領域が設定されている。そして、眼底で反射され、瞳孔を介して受光されたハルトマン像の内、有効領域内におけるハルトマン像の収差検出結果に基づいて収差補償が行われる。

特表２００１−５０７２５８号公報

従来、波面補償デバイスの有効領域は、そのサイズが固定されている（例えば、φ＝５．５ｍｍ）。しかしながら、被検者によって瞳孔のサイズはそれぞれ異なるため、瞳孔を介して受光されるハルトマン像のサイズは、それぞれ異なるサイズにて受光される。このため、被検者の瞳孔のサイズによって、有効領域のサイズとハルトマン像のサイズに、差が生じ、収差検出に影響する。

例えば、被検眼の瞳孔径が有効領域よりも大きい場合（例えば、φ６．５ｍｍ）、波面補償デバイスに入射される入射光全体の内、ある一部の領域（例えば、有効領域のφ５．５ｍｍ）の光束に制限される。そして、他の入射光については、受光素子に向けて反射されるが、波面は補償されない。すなわち、瞳孔領域（φ６．５ｍｍの領域）を通過した眼底反射光の内のφ５．５ｍｍからφ６．５ｍｍまでの領域の眼底反射光は、収差補正をすることができないため、φ５．５ｍｍからφ６．５ｍｍまでの領域の情報は、高分解能の画像を撮像する際に寄与させることができない。このため、高分解能の画像を撮像することが困難となる。

また、被検眼の瞳孔径が有効領域よりも小さい場合（例えば、φ５．０ｍｍ）、波面補償デバイスに入射される入射光全体では、有効領域を満たすことができず、ハルトマン像が形成されていない領域においては、収差が検出されない。そして、このように波面測定データの一部が欠損している場合、波面全体の情報が得られないため、波面収差が適正に測定されない。そして、このような状態で得られた検出結果に基づいて波面補償制御が行われた場合、波面補償デバイスは誤った収差補償量にて制御されてしまう。すなわち、有効領域（φ５．５ｍｍ）の内のφ５．０ｍｍからφ５．５ｍｍまでの領域においては、瞳孔領域（φ５．０ｍｍ領域）を通過した眼底反射光が入射することができず、収差検出をすることができない。このため、最適な収差補正をすることができず、波面収差が補正された状態の良好な眼底画像を撮影できない。

本発明は、上記問題点を鑑み、波面収差が補正された状態の良好な眼底画像スムーズに撮影できる波面補償付眼底撮影装置を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１）
被検眼眼底からの反射光を受光して眼底像を撮像する眼底撮像光学系と、
前記眼底撮像光学系の光路中に配置され、入射光の波面を制御して被検眼の波面収差を補償する波面補償デバイスと、
被検眼眼底に向けて測定光を投光し、その眼底からの反射光を波面センサにより検出する波面収差検出光学系と、
被検眼の瞳孔情報を取得し、前記波面補償デバイス上の補償可能領域内における収差補正制御が有効な有効領域のサイズを瞳孔情報に応じて設定する制御手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明は、上記問題点を鑑み、波面収差が補正された状態の良好な眼底画像を撮影できる。

本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態の眼底撮影装置の外観図を示しており、本装置は、基台５１０と、顔支持ユニット６００と、撮影部５００を備える。顔支持ユニット６００は、基台５１０に取り付けられている。撮影部５００には、後述する光学系が収納されており、基台５１０の上に設けられている。顔支持ユニット６００には、顎台６１０が設けられている。顎台６１０は、図示無き顎台駆動手段の操作により、顔指示ユニット６００の基部に対して左右方向（Ｘ方向）、上下方向（Ｙ方向）及び前後方向（Ｚ方向）に移動される。

図２は、本実施形態の眼底撮影装置の光学系を示した模式図である。本実施形態の眼底撮影装置は、大別して、眼底撮像光学系１００と、波面収差検出光学系（以下、収差検出光学系と記載する。）１１０と、収差補償ユニット１０，７２と、第２撮影ユニット２００と、トラッキング用ユニット（位置検出部）３００、前眼部観察ユニット７００を備える。

眼底撮像光学系１００は、被検眼Ｅの眼底からの反射光を受光して被検眼の眼底像を撮像する。収差検出光学系１１０は、波面センサ７３を有し、被検眼眼底に測定光を投光し、その眼底からの反射光を波面センサ７３にて指標パターン像として受光（検出）する。収差補償ユニット１０，７２は、被検眼の収差を補正するために眼底撮像光学系１００に配置される。第２撮影ユニット２００は、眼底撮像光学系１００で得られる眼底画像（以下、第１眼底画像と記す）の撮影位置を指定するための眼底の観察画像（以下、第２眼底画像と記す）を得る。

ここで、眼底撮像光学系１００は、被検眼Ｅの眼底を高解像度（高分解能）・高倍率で撮影する。また、収差補償ユニットは、被検眼の低次収差（視度：例えば、球面度数）を補正するための視度補正部１０と、被検眼の高次収差を補正するための高次収差補償部（波面補償デバイス）７２と、に大別される。

眼底撮像光学系１００は、被検眼Ｅに照明光（照明光束）を照射し眼底を２次元的に照明する第１照明光学系１００ａと、眼底に照射された照明光の反射光（反射光束）を受光して第１眼底画像を得るための第１撮影光学系１００ｂと、収差補償部７２と、を備える。眼底撮像光学系１００は、例えば、共焦点光学系を用いた走査型レーザ検眼鏡の構成とされる。

第１照明光学系１００ａは、光源１（第１光源）、走査部１５を有する。光源１は、被検眼に視認されにくい近赤外域の照明光が用いられ、眼底を照明するための照明光を出射する。本実施形態では光源１は、波長８４０ｎｍのＳＬＤ（Super Luminescent Diode）光源が用いられる。なお、光源としては、収束性の高い特性を持つスポット光を出射するものであればよく、例えば、半導体レーザ等であってもよい。走査部１５は、照明光（スポット光）を眼底上で水平方向（Ｘ方向）に走査する。

はじめに、第１照明光学系１００ａを説明する。第１照明光学系１００ａは、光源１から眼底に到るまでの光路において、レンズ２、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４、凹面ミラー６、凹面ミラー７、平面ミラー８、波面補償デバイス７２、凹面ミラー１１、凹面ミラー１２、走査部１５、凹面ミラー１６、凹面ミラー１７を備える。そして、さらに、平面ミラー２１、レンズ２２、平面ミラー２３、視度補正部１０、平面ミラー２５、凹面ミラー２６、偏向部４００、ダイクロイックミラー９０、凹面ミラー３１、平面ミラー３２、平面ミラー３３、凹面ミラー３５が配置される。視度補正部１０は、平面ミラーとレンズからなる。偏向部４００は、光源１から出射された照明光を眼底上で垂直方向（Ｙ方向）に走査する。さらに、偏向部４００は、２次元状に走査される照明光の走査位置を補正する。ダイクロイックミラー９０は、第２撮影ユニット２００等の光路を第１照明光学系１００ａと略同軸にする。

光源１から出射された照明光は、レンズ２により平行光とされた後、ＰＢＳ４を介する。照明光は、本実施形態においては、ＰＢＳ４によりＳ偏光成分のみの光束とされる。ＰＢＳ４を経た照明光は、ビームスプリッタ（ＢＳ）７１を介し、凹面ミラー６、凹面ミラー７及び平面ミラー８にて反射され、波面補償デバイス７２に入射する。波面補償デバイス７２にて反射した照明光は、ＢＳ７５を介し、凹面ミラー１１、凹面ミラー１２にて反射され、走査部１５に向かう。

走査部１５は、ここでは、眼底でＸ方向に照明光を走査する。本実施形態では、照明光を眼底にて水平方向（Ｘ方向）に偏向させ走査するための偏向部材となるレゾナントミラーと、ミラーを駆動する駆動部を備える。走査部１５を経た照明光は、凹面ミラー１６、凹面ミラー１７、平面ミラー２１で反射され、レンズ２２にて集光される。そして、照明光は、平面ミラー２３にて反射される。照明光は、視度補正部１０を介して、平面ミラー２５、凹面ミラー２６、にて反射され、偏向部４００に向かう。なお、視度補正部１０は、駆動部１０ａを有し、平面ミラー及びレンズが図示する矢印方向に移動することにより、光路長を変えることができ、視度補正の役目を果たしている。なお、視度補正部１０は、駆動部と、駆動部の駆動によって光軸方向に移動可能なプリズムからなる構成であってもよい。

偏向部４００は、眼底でＸＹ方向に照明光を走査する。本実施形態では、Ｘ走査用のガルバノミラーと、Ｙ走査用のガルバノミラーからなる２枚のガルバノミラーにより構成されている。さらに、偏向部４００は、走査部１５を経た照明光をＸ方向及びＹ方向に対して所定量だけさらに偏向させる役目を持っている。偏向部４００を経た照明光は、ダイクロイックミラー９０、凹面ミラー３１、平面ミラー３２、平面ミラー３３、及び凹面ミラー３５にて反射され、被検眼Ｅの眼底に集光し、走査部１５及び偏向部４００によって眼底上を２次元的に走査することとなる。

また、ダイクロイックミラー９０は、後述する第２撮影ユニット２００、トラッキング用ユニット３００、及び前眼部観察ユニット７００からの光束を透過させ、光源１及び後述する光源７６からの光束を反射させる特性を持つ。なお、光源１及び光源７６の出射端と被検眼Ｅの眼底とは共役とされている。このようにして、照明光を眼底に２次元的に照射する第１照明光学系１００ａが形成される。

トラッキング用ユニット３００は、撮影される被検眼Ｅの固視微動等による位置ずれの経時変化を検出し、移動位置情報を得る。トラッキング用ユニット３００では、トラッキング開始時に得られた受光結果を基準情報として制御部８０に送っておき、その後、１走査毎に得られる受光結果（受光情報）を逐次、制御部８０に送信する。制御部８０は基準情報に対してその後に得られた受光情報を比較し、基準情報と同じ受光情報が得られるように、移動位置情報を演算により求める。制御部８０は求めた移動位置情報に基づいて偏向部４００を駆動させる。このようなトラッキングを行うことにより、被検眼Ｅが微動してもその動きが相殺されるように偏向部４００の駆動が行われるため、モニタ７０に表示される眼底画像の動きは抑制されることとなる。また、ダイクロイックミラー９１は、第２撮影ユニット２００からの光束を透過させ、トラッキング用ユニット３００からの光束を反射させる特性を持つ。

前眼部観察ユニット７００は、被検眼前眼部を可視光にて照明し、前眼部正面像を撮像する。また、ダイクロイックミラー９５は、第２撮影ユニット２００及びトラッキング用ユニット３００からの光束を透過させ、前眼部観察ユニット７００からの光束を反射させる特性を持つ。

次に、第１撮影光学系１００ｂを説明する。第１撮影光学系１００は、第１照明光学系１００ａにて説明したダイクロイックミラー９０からＢＳ７１までの光路を共通とし、さらに平面ミラー５１、ＰＢＳ５２、レンズ５３、ピンホール板５４、レンズ５５、受光素子５６を含む。なお、本実施形態では、受光素子５６はＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）が用いられている。ピンホール板５４は、眼底と共役な位置に置かれる。

光源１から出射された照明光における眼底からの反射光は、前述した第１照明光学系１００ａを逆に辿り、ＢＳ７１、平面ミラー５１で反射され、ＰＢＳ５２にてＳ偏光の光だけ透過される。この透過光は、レンズ５３を介してピンホール板５４のピンホールに焦点を結ぶ。ピンホールにて焦点を結んだ反射光は、レンズ５５を経て受光素子５６に受光される。なお、照明光の一部は角膜上で反射されるが、ピンホール板５４により大部分が除去され、角膜反射の画像への悪影響が低減される。このため、受光素子５６は、角膜反射の影響を抑えて、眼底からの反射光を受光できる。

このようにして、第１撮影光学系１００ｂが形成される。第１撮影光学系１００ｂで受光された処理された画像が第１眼底画像となる。１フレームの第１眼底画像は、走査部１５の主走査と、偏向部４００に設けられたＹ走査用のガルバノミラーの副走査によって形成される。なお、第１撮影ユニット１００で取得する眼底画像（眼底像）の画角が所定の角度となるように走査部１５及び偏向部４００におけるミラーの振れ角（揺動角度）を定める。ここでは、眼底の所定の範囲を高倍率で観察、撮影する（ここでは、細胞レベルでの観察等をする）ために、画角を１度〜５度程度とする。本実施形態では、１．５度とする。被検眼の視度等にもよるが、第１眼底画像の撮影範囲は、５００μｍ角程度とされる。

さらに、偏向部４００に設けられたＸ走査用のガルバノミラーとＹ走査用のガルバノミラーの反射角度が第１眼底眼底像の撮像画角より大きく移動されることによって、眼底上における第１眼底画像の撮像位置が変更される。

次に、第２撮影ユニット２００を説明する。第２撮影ユニットは、第１撮影ユニットの画角よりも広画角の眼底画像（第２眼底画像）を取得するためのユニットであり、取得される第２眼底画像は、前述した狭画角の第１眼底画像を得るための位置指定、及び位置確認用の画像として用いられる。このような第２眼底画像を取得するための第２撮影ユニット２００は、被検眼Ｅの眼底画像を観察用として広画角（例えば２０度〜６０度程度）でリアルタイムに取得できればよい。したがって第２撮影ユニット２００は、既存の眼底カメラの観察・撮影光学系や走査型レーザー検眼鏡（Scanning Laser Ophthalmoscope：ＳＬＯ）の光学系、及び制御系を用いることができる。

次に、収差検出光学系１１０について説明する。前述のように、収差検出光学系１１０は、一部の光学素子を第１照明光学系１００ａの光路上に持ち、第１照明光学系１００ａと光路を一部共用している。収差検出光学系１１０は、光源７６、レンズ７７、ＰＢＳ７８、ＢＳ７５、ＢＳ７１、ダイクロイックミラー８６、ＰＢＳ８５、レンズ８４、平面ミラー８３、レンズ８２、波面センサ７３を含む。そして、収差検出光学系１１０は、第１照明光学系１００ａの光路上に置かれるＢＳ７１から凹面ミラー３５までの光学部材を共用することにより構成されている。なお、波面センサ７３は、例えば、多数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイと、マイクロレンズアレイを透過した光束を受光させるための二次元撮像素子７３ａ（２次元受光素子）からなる。また、収差検出用光源（第３光源）である光源７６は、光源１と異なる赤外域の光を発する光源とされる。本実施形態では光源７６は波長７８０ｎｍのレーザ光を出射するレーザダイオードを用いている。

光源７６から出射したレーザ光は、レンズ７７により平行光束とされ、ＰＢＳ７８により光源１からの照明光と直交する偏光方向（Ｐ偏光）とされ、ＢＳ７５により第１照明光学系の光路に導かれる。なお、光源７６の出射端はこの眼底共役位置と共役な関係とされる。ＰＢＳ７８は、光源７６から出射された光を所定の偏光方向とする役割を持ち、波面補償部が備える第１偏光手段の役割を持つ。

ＢＳ７５により反射したレーザ光は、第１照明光学系１００ａの光路を経て被検眼Ｅの眼底に集光される。眼底で反射されたレーザ光は、第１照明光学系１００ａの各光学部材を経て波面補償デバイス７２にて反射し、ＢＳ７１により第１照明光学系１００ａの光路から外れ、ダイクロイックミラー８６によって反射され、ＰＢＳ８５、レンズ８４、平面ミラー８３、レンズ８２を経て波面センサ７３へと導かれる。

ＰＢＳ８５は、波面補償部に備えられた第２偏光手段であり、光源７６から眼Ｅに照射された光の偏光方向（Ｐ偏光光）を遮断し、この偏光方向に直交する偏光方向（Ｓ偏光光）を透過し、波面センサ７３へと導光する役割を持つ。なお、ダイクロイックミラー８６は、光源１の波長の光（８４０ｎｍ）を透過し、収差検出用の光源７６の波長の光（７８０ｎｍ）を反射する特性とされる。従って、波面センサ７３では、照射したレーザ光の眼底での散乱光のうちＳ偏光成分を持つ光が検出される。このようにして、角膜や光学素子で反射される光が波面センサ７３に検出されることを抑制している。また、走査部１５、波面補償デバイス７２の反射面、及び波面センサ７３のマイクロレンズアレイは、被検眼の瞳と略共役とされる。また、波面センサ７３の受光面は被検眼Ｅの眼底と略共役とされる。波面センサ７３には、低次収差及び高次収差を含む波面収差が検出できる素子、例えば、ハルトマンシャック検出器や光強度の変化を検出する波面曲率センサ等を用いる。

また、波面補償デバイス７２は、例えば、液晶空間光変調器とし、反射型のＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）等を用いるものとしている。そして、波面補償デバイス７２は、眼底撮像光学系１００の光路中に配置され、入射光の波面を制御して被検眼の波面収差を補償する。なお、波面補償デバイス７２は、光源１からの照明光（Ｓ偏光光）、照明光の眼底での反射光（Ｓ偏光光）、波面収差検出用光の反射光（Ｓ偏光成分）等の所定の直線偏光（Ｓ偏光）に対して収差を補償することが可能な向きに配置される。これにより、波面補償デバイス７２は、入射する光のＳ偏光成分を変調できる。また、波面補償デバイス７２は、その液晶層内の液晶分子の配列方向が入射する反射光の偏光面と略平行であり、さらに、液晶分子が液晶層への印加電圧の変化に応じて回転する所定の面が、波面補償デバイス７２に対する眼底からの反射光の入射光軸及び反射光軸と、波面補償デバイス７２が持つミラー層の法線と、を含む平面に対して略平行になるように、配置されている。

なお、本実施例においては、波面補償デバイス７２は、液晶変調素子とし、反射型のＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）等を用いるものとしているが、これに限るものではない。反射型の波面補償デバイスであればよい。例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の一形態であるデフォーマブルミラーを用いてもよい。また、反射型の波面補償デバイスではなく、眼底からの反射光を透過させて波面収差を補償するような透過型の波面補償デバイスを用いることもできる。

なお、以上の説明では、収差検出用光源として、第１光源とは異なる波長の照明光を出射する光源を用いたが、第１光源を収差検出用光源として用いてもよい。

なお、以上説明した本実施形態では、波面センサ及び波面補償デバイスを被検眼の瞳共役としたが、被検眼の前眼部の所定部位と略共役な位置であればよく、例えば、角膜共役であってもよい。

次に、眼底撮影装置の制御系を説明する。図３は、本実施形態の眼底撮影装置の制御系を示したブロック図である。装置全体の制御を行う制御部８０には、光源１、駆動機構５０５、走査部１５、受光素子５６、波面補償デバイス７２、波面センサ７３、光源７６、第２撮影ユニット２００、トラッキング用ユニット３００、偏向部４００、前眼部観察ユニット７００、駆動部１０ａ、が接続される。また、記憶部８１、コントロール部９２、画像処理部９３、モニタ７０、が接続される。

画像処理部９３は受光素子５６、第２撮影ユニット２００にて受光した信号に基づきモニタ７０に画角の異なる被検眼眼底の画像、つまり、第１眼底画像及び第２眼底画像を形成する。記憶部８１には種々の設定情報（後述する有効領域のサイズを変更するためのプログラム等）や撮影画像が保存される。なお、モニタ７０には、例えば、外部のパ−ソナルコンピューターのモニタや装置に備えられているモニタが考えられる。モニタ７０には、所定のフレームレートにて更新される眼底画像（第１眼底画像、及び第２眼底画像）が表示される。フレームレートとしては、例えば、１０〜１００Ｈｚとされる。このようにして、動画として眼底画像が表示される。本実施形態では、制御部８０は、モニタ７０の表示制御部８０、偏向部４００の駆動制御部８０、光源１、７６等の出射制御部８０の機能を兼ねる。

なお、波面補償デバイス７２を制御する場合、波面センサ７３で検出された波面収差に基づいて、波面補償デバイス７２が制御され、光源７６の反射光のＳ偏光成分と共に、光源１から出射される照明光とその反射光の高次収差が取り除かれる。このようにして、光源１から出射された照明光とその反射光が持つ収差が取り除かれる。言い換えると、被検眼Ｅの高次収差が取り除かれた（波面補償された）高解像度の第１眼底画像が得られることとなる。この場合、視度補正部１０によって低次収差が補正される。

図４は、波面センサの補償可能領域と有効領域について説明する図である。補償可能領域４０は、波面補償デバイス７２において、入射光の波面を制御可能な領域を示している。有効領域４１は、補償可能領域４０内において、波面センサ７３からの検出信号に基づく波面補償デバイス７２の制御によって収差補正が有効である領域を示している。本実施形態においては、補償可能領域４０は、１６×１２ｍｍのサイズであり、有効領域４１は、φ８．６４ｍｍのサイズである。補償可能領域４０のサイズは、有効領域４１のサイズよりも十分な範囲のサイズであるため、有効領域４１の位置・サイズ・形状の少なくともいずれかを補償可能領域４０内において変更できる（詳しくは後述する）。

図５は、波面センサの補償可能領域上における指標パターン像と有効領域の具体例について説明する図である。図６はモニタ７０の画面上に表示された収差補正画面６０を示した図である。収差補正画面６０には、波面センサ７３の二次元撮像素子７３ａに受光された指標パターン像（本実施例においては、ハルトマン像とし、以下、ハルトマン像と記載する）６１と、収差補正の補正度合（残存収差）をグラフィック表示した収差補正グラフィック６５と、実際に撮影されている眼底の細胞像画像６６と、が表示されている。

ハルトマン像（ドットパターン像）６１は、波面センサ７３上に受光された複数の点像６１ａの集まりを示す。レンズアレイを通過した眼底反射光は、波面センサ７３の二次元撮像素子７３ａに受光され、ハルトマン像として撮像される。そして、ハルトマン像６１は、モニタ７０上に表示される。なお、波面センサ７３によって点像６１ａが検出された領域では、収差検出が可能である。

円６２は、二次元撮像素子７３ａ上において、波面補償デバイス７２の波面を制御することができ、波面を制御することによって、収差補正が有効（可能）である有効領域を仮想的に示したものである。そして、円６２に対応するグラフィックが、モニタ７０上のハルトマン像に重合されて表示される。円６２の中心に位置するマークは、波面センサ７３上における有効領域の中心位置を示すグラフィックである。

そして、円６２の外周、領域、波面センサ７３上におけるその位置情報が予め記憶部８１に設定されている。これらは、キャリブレーション又はシミュレーションなどにより予め求めておけばよい。なお、波面補償デバイス７２において、有効領域は、入射光全体の内、ある一部の領域（例えば、瞳孔上における直径６ｍｍ領域）の光束に制限される。このため、他の入射光については、受光素子５４に向けて反射されるが、波面は補償されない。

ここで、収差補正は、波面センサ７３による収差検出結果に基づいて行われる。そして、適正な収差補正を行うためには、適正な収差検出を行う必要がある。以下、収差検出を行う際のハルトマン像と有効領域の関係について説明する。

例えば、収差検出において、ハルトマン像６１が形成された領域（ハルトマン像外周６１ｂ）のサイズが円６２の領域（有効領域）と略同一であれば、波面の状態が適正に検出可能である。このため、最適な収差補正を行うことができる（図５（ａ）参照）。

ハルトマン像６１が形成された領域のサイズが円６２の領域（有効領域）よりも小さい場合、有効領域でハルトマン像６１が形成されていない領域Ｓ１が生じる。円６２の領域内において、ハルトマン像６１が形成されていない領域Ｓ１においては、波面の状態が検出されない。ここで、波面データの一部が欠損している場合、波面全体の情報が得られないため、波面補正領域における波面収差が適正に測定されない（図５（ｂ）参照）。よって、図６（ａ）に示すように、収差補正が実行されても、収差補正グラフィック６５に示されるように適正に収差が除去されない。また、細胞像画像６６に示されるように撮影が困難となる。

ハルトマン像６１が形成された領域のサイズが円６２の領域（有効領域）よりも大きい場合、ハルトマン像６１の領域が円６２に領域よりも大きい領域Ｓ２では、その領域における反射光束は受光できるが、波面補償デバイス７２による波面は補償されない（図５（ｃ）参照）。このため、領域Ｓ２の収差情報を検出できているが、その収差情報を波面補償デバイス７２に反映（寄与）させることができないため、画像撮像の際には、高分解能の画像を撮像することが困難となる。

以上、上記で説明したように、適正な収差検出を行うためには、ハルトマン像のサイズと有効領域のサイズが略同一であることが望ましい。このため、本実施形態においては、被検眼の瞳孔情報を取得し、取得された瞳孔情報に応じて波面補償デバイス７２を制御することにより収差補正制御が有効な有効領域のサイズを変更する。例えば、ハルトマン像のサイズに応じて、有効領域のサイズの変更を行う。これにより、図５（ａ）に示されるように、円６２の領域のサイズがハルトマン像６１のサイズとなり、適正な収差検出及び収差補正を行うことができる（詳しくは後述する）。図６（ｂ）に示すように、収差補正グラフィック６５に示されるように収差が除去された状態となり、細胞像画像６６においても、収差が除去された高分解能の画像が表示される。

以上のような構成の眼底撮影装置において、波面収差が補正された状態の良好な眼底画像を取得するまでの制御動作を図７に示すフローチャートを用いて説明する。

検者により、初めに、モニタ７０の画面上に表示された前眼部画像を観察しながら、顎台６１０の位置調整を手動又は自動にて行い、粗くアライメントを行う。また、検者は、被検者が図示無き固視標を固視するように指示する。顎台６１０による粗いアライメントが完了し、検者により図示無き測定スイッチが選択されると、制御部８０により、視度補正部１０を用いて視度補正が行われる。

次いで、制御部８０は、前眼部撮影ユニット７００によって、被検眼からの反射光を受光し、取得した前眼部画像より、瞳孔部分（例えば、瞳孔径）の検出を行う。以下に、前眼部画像より瞳孔のエッジ位置を求め、瞳孔径を検出する方法を図８に基づいて説明していく。

図８の（ａ）は撮像された前眼部画像を示し、（ｂ）は走査線Ｌでの映像信号を示す。瞳孔（暗部）と虹彩（明部）との境界（エッジ）を知るために、まず、図８の（ｂ）における信号波形を微分処理する。このときの信号波形は図８の（ｃ）のようになる。この信号は正負の信号となっているので、さらに、これを２乗すると図８の（ｄ）に示す正の数値の信号になる。図８の（ｄ）において、例えば、高さｅ１の初めの波形信号と高さｅ２の最後の波形信号のエッジを各々の高さ（振幅）の１／２の点と定義すると、画素位置ｎ１、ｎ２が走査線Ｌでのエッジの座標位置となる。

また、画素位置ｎ１、ｎ２からその間隔の画素数ｎが求められる。ここで、１画素分の長さをＫ、光学倍率をＰとすると、画素位置ｎ１、ｎ２の間の距離（瞳孔径ＰＳ´）は、
ＰＳ´＝ｎ＊Ｋ／Ｐ
の式から求められる。すなわち、Ｋ、Ｐの値は装置固有の既知の値であるので、上記の画素数ｎを求めれば瞳孔径が得られる。

このとき、瞳孔の輪郭情報に基づいて瞳孔中心の位置が検出され、その瞳孔中心を基準に各経線方向の瞳孔径が算出される。

瞳孔径が検出されると、制御部８０は、検出した瞳孔径に基づいて、収差補正の際に設定された波面補償デバイス７２における有効領域４１のサイズを変更する。また、変更された有効領域４１のサイズに対応するように、波面センサ７３に受光されたハルトマン像において、収差検出に用いる指標領域のサイズを変更する。なお、本実施形態においては、瞳孔径検出前の初期の有効領域として、φ４．０ｍｍとしている。もちろん、異なるサイズを初期の有効領域としてもよく、検者が任意に設定可能な構成としてもよい。

以下に、有効領域の変更動作について説明する。記憶部８１には、瞳孔径と有効領域との相関関係がテーブルとして記憶されている。すなわち、各瞳孔径に応じて、最適な有効領域が設定されている。例えば、瞳孔径がφ５．０ｍｍの場合の有効領域は瞳上での有効領域がφ５．０ｍｍとなるように設定される。制御部８０は、検出された瞳孔径に対応する有効領域を記億部８１から取得し、初期の有効領域から取得した有効領域へと変更を行う。なお、瞳孔径と有効領域との相関関係テーブルを作成する場合、例えば、予め、本装置によって、所定の瞳孔径でのハルトマン像を検出し、そのハルトマン像と有効領域のサイズが一致又は略一致する有効領域を求める。そして、この有効領域の算出を瞳孔径の異なる模型眼に対して、それぞれ行うことによって、瞳孔径と有効領域との相関関係のテーブルが作成される。以上のようにして、瞳孔径に基づいて有効領域の変更が行われる。

なお、本実施形態においては、記憶部８１に記憶された瞳孔径と有効領域との相関関係がテーブルに基づいて、有効領域の変更をおこなったがこれに限定されない。例えば、瞳孔径が検出された際、検出された瞳孔径に基づいて、有効領域を所定の演算式によって算出し、算出した有効領域に変更する構成でもよい。

次に、制御部８０は、波面センサ７３上に設定された波面補償デバイス７２の有効領域（例えば、円６２）と波面センサ７３による指標パターン像（例えば、ハルトマン像６１）の受光領域（波面測定領域）との間の重心位置のずれを検出する。そして、制御部８０は、顎台６１０の位置調整を手動又は自動にて行う。他の構成として、撮影部５００を眼Ｅに対して移動可能な構成を設けた場合、制御部８０は、ずれ情報が許容範囲内に収まるように撮影部５００を移動させてもよい。また、検出光学系１１０の光路中に、測定光束の進行方向を変更する光偏向部を設け、光偏向部の駆動により光学的に位置関係が調整されてもよい。このような動作は、眼Ｅと撮影部５００との位置ずれによる円６２とハルトマン像６１とのずれを補正するためである。

制御部８０は、円６２の成す領域がハルトマン像外周６１ｂの成す領域内に収まっているか判定をする。そして、制御部８０は、円６２の成す領域がハルトマン像外周６１ｂの成す領域から外れている場合、眼Ｅと撮影部５００との相対位置を調整する。一方、制御部８０は、円６２の成す領域がハルトマン像外周６１ｂの成す領域内に収まっている場合に、波面センサ７３の検出結果に基づいて被検眼Ｅの波面収差を検出するとともに、眼底撮像光学系１００による眼底撮影を開始する。

制御部８０は、その収差の検出結果に基づいて、収差補償量を算出し、その算出結果を用いて、波面補償デバイス７２の有効領域４１における収差補正量を制御し、波面収差を補償する。

そして、制御部８０は、前眼部画像より瞳孔径の検出を行い、有効領域４１のサイズを変更する。そして、制御部８０は、波面センサ７３から出力されるハルトマン像を新たに取得し、波面収差を検出する。その後、その収差検出結果に基づいて、収差補償量を算出し、その算出結果を用いて、波面補償デバイス７２の有効領域４１における収差補正量を制御し、波面収差を補償する。

制御部８０は、波面センサ７３からの検出信号に基づく被検者眼の波面収差を検出し、その検出結果に基づく波面補償デバイス７２の制御を繰り返す第２のフィードバック制御を行う。上記の第２のフィードバック制御は、波面収差が補償される間に、同時に取得されている眼底動画像に反映される。すなわち、上記のように、第２のフィードバック制御を行うことにより、眼底反射光の波面が補償されていくため、眼底動画像のぼけを減らすことができる。したがって、被検眼の瞳孔径の変化によって、眼底撮影装置に対する被検眼の収差状態が変化しても、鮮明な眼底像を得ることができる。

なお、第２のフィードバック制御は、撮影終了時まで行われる。また、第２のフィードバック制御が行われ、眼底動画像を取得している間に、所定のトリガ信号が出力されると、そのときに取得された眼底の細胞像が動画像又は静止画像として記憶部８１に記憶される。

上記第２のフィードバック制御中において、眼Ｅの瞳孔径が変化する可能性があるため、さらに、制御部８０は、被検眼の瞳孔情報を取得し、取得された瞳孔情報の変化に応じて、有効領域４１のサイズの変更を繰り返す第１のフィードバック制御を行うようにしてもよい。

以上のように、瞳孔径のサイズに応じて、波面補償デバイス７２の有効領域４１のサイズを変更させることによって、被検眼の瞳孔径の違いに関わらず、良好な収差補正結果を得ることができる。これにより、被検眼の個人差に関わらず、高分解能の良好な眼底画像を撮影できる。

なお、本実施形態においては、瞳孔（ハルトマン像）の形が変則的な被検眼に対しても適用可能である。例えば、波形の形を含む瞳孔や楕円の形である瞳孔をもつ被検眼の場合には、変則的な瞳孔領域の内側において、瞳孔の領域を含むような内接円を有効領域として変更することが挙げられる。

また、波形の形を含む瞳孔や楕円の形である瞳孔をもつ被検眼の場合には、変則的な瞳孔領域を含むような外接円を有効領域として変更することも挙げられる。この場合、外接円と瞳孔領域との間には、収差が検出されない領域が生じるため、変則的な瞳孔領域が円形の瞳孔領域であった場合を推測して、収差検出を行う必要がある。

なお、本実施形態においては、第１のフィードバック制御において、随時、瞳孔径を検出し、波面補償デバイス７２の有効領域４１のサイズを変更する構成としたがこれに限定されない。例えば、瞳孔径の変化（例えば、φ±０．３ｍｍ）が所定の許容範囲内で有る場合には、有効領域４１のサイズを変更しない構成としてもよい。また、撮影開始時にのみ有効領域４１のサイズを変更する構成としてもよい。

なお、本実施形態においては、制御部８０が前眼部観察ユニット７００によって撮像された前眼部画像より瞳孔外縁部を画像処理により抽出し、瞳孔径を検出し、検出された瞳孔径に応じて、有効領域のサイズを変更する構成としたがこれに限定されない。本装置は、被検眼からの反射光を受光する受光手段を備え、受光手段からの受光信号に基づいて被検眼の瞳孔情報を検出し、検出した瞳孔情報に応じて波面補償デバイス７２を制御することにより収差補正制御が有効な有効領域のサイズを変更する。例えば、制御部８０は、波面センサ７３の検出結果に基づいて、有効領域のサイズを変更する構成であってもよい。

その第１の例として、制御部８０は、波面センサ７３による指標パターン像の受光領域の外縁部を検出し、検出された外縁部のサイズに応じて、有効領域のサイズを変更する。より具体的には、制御部８０は、波面センサ７３で受光されたハルトマン像６１の内で最も外側で受光された点像位置を順に検出していきハルトマン像外周６１ｂの位置情報を検出する。そして、制御部８０は、ハルトマン像外周６１ｂと円６２を比較する。例えば、制御部８０は、円６２の成す領域とハルトマン像外周６１ｂの成す領域との差分領域が所定の閾値を超えるものであれば、波面補償デバイス７２の有効領域４１のサイズを変更する構成が挙げられる。

また、第２の例として、制御部８０は、検出した外縁部から指標パターン像の受光領域の中心位置を算出し、中心座標から外縁部までの径を検出し、検出された中心座標から外縁部までの径に応じて、有効領域４１のサイズを変更する。より具体的には、ハルトマン像６１の中心座標位置を検出し、その中心座標を基準にハルトマン像外周６１ｂまでの各経線方向の距離が算出される。そして、算出した距離の内、最小値を検出し、最小値に基づいて、距離の最小値と円６２の半径が一致又は略一致するように、波面補償デバイス７２の有効領域４１のサイズを変更する。

なお、本実施形態においては、円形の有効領域の半径を変更する構成としているがこれに限定されない。瞳孔情報に基づいて、有効領域のサイズが変更される構成であればよい。例えば、有効領域は、楕円形状、三角形状、四角形状でもよく、それらのサイズが変更される構成であってもよい。また、制御部８０は、ハルトマン像の外周部を検出し、ハルトマン像の外縁の形状とサイズが一致するように、波面補償デバイス７２の有効領域４１のサイズを変更するようにしてもよい。また、有効領域の形状の設定は、検者が任意に行える構成としてもよい。

なお、上記実施形態においては、瞳孔情報を検出するセンサを設けたが、これに限定されない。例えば、他の瞳孔径計測デバイスによって得られた瞳孔情報に応じて、有効領域のサイズを変更するようにしてもよい。

有効領域のサイズを変更する場合、必ずしも有効領域４１のサイズを被検眼の瞳孔サイズに一致させる必要はなく、良好な収差補正結果が得られる程度であればよい。例えば、有効領域４１のサイズを段階的に変更可能とし（例えば、φ＝３．０〜８．０ｍｍにおいて、１ｍｍステップ）、検出された瞳孔サイズに近い有効領域４１のサイズが選択／設定される構成であってもよい。

なお、上記実施形態において、有効領域４１の変更に応じて、収差検出に用いる指標領域のサイズを変更する構成としたがこれに限定されない。制御部８０は、取得される眼Ｅの瞳孔情報に応じて、波面センサ７３に受光されたハルトマン像において収差検出に用いる指標領域のサイズを変更するようにしてもよい。また、制御部８０は、ハルトマン像外周６１ｂを検出し、波面センサ７３に受光された指標パターン像全体に基づいて波面収差を計測するようにしてもよい。

なお、以上の説明においては、眼底撮像光学系１００として、被検眼眼底と略共役な位置に配置された共焦点開口を介して被検眼眼底で反射した光束を受光して被検眼眼底の共焦点正面画像を撮影する共焦点光学系（ＳＬＯ光学系）を用いるものとしたが、これに限るものではない（例えば、特表２００１−５０７２５８号公報参照）。

例えば、被検眼眼底で反射した光束を二次元撮像素子により受光して被検眼の眼底正面画像を撮影する眼底カメラ光学系であってもよい。また、被検眼眼底で反射した光束と参照光による干渉光を受光して被検眼の断層画像を撮影する光断層干渉光学系（ＯＣＴ光学系）であってもよい。

本実施形態の眼底撮影装置の外観図を示した図である。 本実施形態の眼底撮影装置の光学系を示した模式図である。 本実施形態の眼底撮影装置の制御系を示したブロック図である。 波面センサの補償可能領域と有効領域について説明する図である。 波面センサの補償可能領域上における指標パターン像と有効領域の具体例について説明する図である。 モニタの画面上に表示された収差補正画面を示した図である。 波面収差が補正された状態の良好な眼底画像を取得するまでの制御動作を説明するフローチャートである。 瞳孔径を検出する方法を説明する図である。

１ 光源
１０ 視度補正部
１５ 走査部
５６ 受光素子
７２ 波面補償デバイス
７３ 波面センサ
７６ 光源
７０ モニタ
８０ 制御部
８１ 記憶部
１００ 眼底撮像光学系
１１０ 波面収差検出光学系
２００ 第２撮影ユニット
３００ トラッキング用ユニット
４００ 偏向部
５００ 撮影部
７００ 前眼部観察ユニット

Claims (4)

1. 被検眼眼底からの反射光を受光して眼底像を撮像する眼底撮像光学系と、
   前記眼底撮像光学系の光路中に配置され、入射光の波面を制御して被検眼の波面収差を補償する波面補償デバイスと、
   被検眼眼底に向けて測定光を投光し、その眼底からの反射光を波面センサにより検出する波面収差検出光学系と、
   被検眼の瞳孔情報を取得し、前記波面補償デバイス上の補償可能領域内における収差補正制御が有効な有効領域のサイズを瞳孔情報に応じて設定する制御手段と、
   を備えることを特徴とする波面補償付眼底撮影装置。
2. 被検眼からの反射光を受光する受光手段と、受光手段からの受光信号に基づいて被検眼の瞳孔情報を検出する検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記検出手段から被検眼の瞳孔情報を取得する請求項１の波面補償付眼底撮影装置。
3. 前記制御手段は、被検眼の瞳孔情報を取得し、取得された瞳孔情報の変化に応じて、前記有効領域のサイズの変更を行う第１のフィードバック制御を行う請求項１〜２のいずれかの波面補償付眼底撮影装置。
4. 前記制御手段は、該波面センサからの検出信号に基づく被検者眼の波面収差を検出し、その検出結果に基づく前記波面補償デバイスの制御を行う第２のフィードバック制御を行う制御手段を備える請求項１〜３のいずれかの波面補償付眼底撮影装置。