WO2023188828A1 - 画像投影装置、視覚検査装置、および眼底撮影装置 - Google Patents

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WO2023188828A1
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鈴木誠
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株式会社Qdレーザ
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/64Constructional details of receivers, e.g. cabinets or dust covers

Definitions

  • the present invention relates to an image projection device, a visual inspection device, and a fundus photographing device.
  • Image projection devices are known that utilize Maxwellian vision, which converges a scanned light beam within the eye and then irradiates it onto the retina (for example, Patent Documents 1 and 2). Further, such a visual inspection device using Maxwellian vision is also known (for example, Patent Document 3).
  • the half-angle of the larger of the horizontal and vertical angles of view within the range in which the retina is irradiated with multiple light rays at the convergence point within the eye may be set to 10 degrees or more. desired. Even when a plurality of light rays are irradiated onto the retina with such an angle of view, it is desirable that the diameters of the plurality of light rays on the retina fall within a predetermined range at any position on the retina.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the half angle of the larger of the horizontal and vertical angles of view in the range in which the retina is irradiated with a plurality of light rays is 10 degrees or more.
  • the purpose is to ensure that the diameters of a plurality of light rays on the retina fall within a predetermined range.
  • the present invention includes a light source, a scanning unit that scans a light beam emitted from the light source, and a plurality of light beams that are emitted from the scanning unit at different times, and after converging the plurality of light beams at a convergence point within the user's eye.
  • an optical system that projects an image by irradiating the retina of the user, the angle of view in the horizontal direction and the angle of view in the vertical direction of the range in which the plurality of light rays at the convergence point are irradiated to the retina, whichever is larger;
  • An image projection device wherein the diameter of the plurality of light rays incident on the cornea of the user is 0.36 mm or more and 0.46 mm or less when a half angle of the angle of view on the other side is 10° or more and 30° or less. be.
  • the diameter of the plurality of light rays on the retina may be 55 ⁇ m or more and 77 ⁇ m or less.
  • the numerical aperture of the plurality of light beams when they enter the cornea of the user may be approximately zero regardless of the user.
  • the diameter of the plurality of light rays incident on the cornea of the user may be 0.38 mm or more and 0.44 mm or less.
  • the plurality of light rays may be monochromatic light of red light, green light, or blue light, or combined light in which at least two of red light, green light, and blue light are combined. can do.
  • the present invention includes a light source; a scanning unit that scans the light rays emitted from the light source; and a scanning unit that scans the light rays emitted from the light source, and a plurality of light rays that are emitted from the scanning unit at different times and converges at a convergence point in the eye of the subject, and then reaches the retina of the subject.
  • the diameter of the plurality of light rays incident on the cornea of the subject when the half angle of the larger of the horizontal and vertical angles of view is 10° or more and 30° or less.
  • This is a visual inspection device with a diameter of 0.36 mm or more and 0.46 mm or less.
  • the diameter of the plurality of light rays on the retina may be 55 ⁇ m or more and 77 ⁇ m or less.
  • the subject may operate the input unit to respond to each of the plurality of light beams sequentially irradiated onto the retina.
  • the present invention includes a light source, a scanning unit that scans a light beam emitted from the light source, and a plurality of light beams that are emitted from the scanning unit at different times, and after converging the plurality of light beams at a convergence point within the eye of a subject.
  • an optical system that irradiates the retina of the subject; a detector that detects the plurality of light rays reflected by the retina; and a fundus image of the subject from the plurality of light rays detected by the detector.
  • the fundus photographing apparatus is configured to set the diameter of the plurality of light rays incident on the cornea of the subject to be 0.36 mm or more and 0.46 mm or less when the diameter is 0.36 mm or less and 0.46 mm or less.
  • the diameter of the plurality of light rays on the retina may be 55 ⁇ m or more and 77 ⁇ m or less.
  • the half angle of the larger of the horizontal angle of view and the vertical angle of view of the range in which the plurality of light rays irradiate the retina is 10 degrees or more
  • the diameter on the retina can be made to fall within a predetermined range.
  • FIG. 1 is a block diagram of an image projection device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an optical system of the image projection device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing light rays in Example 1.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an image generation method in the first embodiment.
  • FIGS. 5(a) to 5(d) are graphs showing the results of simulation 1.
  • FIGS. 6(a) to 6(c) are graphs showing simulation results of the spot diameter of the light beam with respect to the angle ⁇ when a light beam of a single wavelength is used as the light beam.
  • FIGS. 7(a) to 7(d) are graphs showing the results of simulation 2.
  • FIG. 1 is a block diagram of an image projection device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an optical system of the image projection device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing light rays in Example 1.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an
  • FIG. 8 is a graph showing simulation results of the spot diameter of the light ray relative to the corneal incident diameter of the light ray.
  • FIGS. 9(a) and 9(b) are graphs showing the results of simulation 3.
  • FIG. 10 is a block diagram of a visual inspection device according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing the optical system of the visual inspection device according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of the inspection method of the visual inspection device according to the second embodiment.
  • FIGS. 13(a) to 13(c) are diagrams for explaining the test images projected onto the retina in the flowchart of FIG. 12.
  • FIG. 14 is a block diagram of a fundus photographing apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram showing an optical system of a fundus photographing apparatus according to Example 3.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of an inspection method for a fundus imaging device according to Example 3.
  • FIG. 1 is a block diagram of an image projection device 100 according to the first embodiment.
  • the image projection device 100 includes a projection section 10 and a control section 50.
  • the projection section 10 includes a light source 12, an adjustment section 14 including a lens 16 and an aperture 18, a scanning section 20, a drive circuit 22, an input circuit 24, and an irradiation optical system 30.
  • the control section 50 includes an image control section 52.
  • the image control unit 52 receives image data from a camera and/or recording device (not shown), etc.
  • the image control unit 52 generates an image signal based on the input image data and outputs it to the input circuit 24.
  • the drive circuit 22 drives the light source 12 and the scanning section 20 based on the control signal of the image control section 52 and the image signal acquired by the input circuit 24.
  • the light source 12 emits visible light 40 (laser light), which is, for example, red laser light (wavelength: about 610 nm to 660 nm), green laser light (wavelength: about 515 nm to 540 nm), and blue laser light (wavelength: about 440 nm to 480 nm). light) is emitted.
  • laser light which is, for example, red laser light (wavelength: about 610 nm to 660 nm), green laser light (wavelength: about 515 nm to 540 nm), and blue laser light (wavelength: about 440 nm to 480 nm). light) is emitted.
  • red laser light wavelength: about 610 nm to 660 nm
  • green laser light wavelength: about 515 nm to 540 nm
  • blue laser light wavelength: about 440 nm to 480 nm.
  • Examples of the light source 12 that emits red, green, and blue laser beams include a light source in which
  • the adjustment unit 14 shapes the light beam 40.
  • the scanning unit 20 (scanner) is, for example, a scanning mirror such as a MEMS (Micro Electric Mechanical System) mirror, or a transmission type scanner, and scans the light beam 40 in two-dimensional directions.
  • the irradiation optical system 30 irradiates the user's eyes 60 with the scanned light beam 40 .
  • the image control unit 52 may be processed by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) in cooperation with a program.
  • the image control section 52 may be a specially designed circuit.
  • the image control unit 52 may project onto the user's eyes 60 an image input from a camera installed at an appropriate position in the direction of the user's line of sight.
  • the image control unit 52 also projects an image input from a recording device, etc., or superimposes a camera image and an image from a recording device, etc., to create so-called virtual reality (AR: Augmented Reality). You can also project it.
  • AR Augmented Reality
  • FIG. 2 is a diagram showing the optical system of the image projection device 100 according to the first embodiment.
  • the image projection device 100 is a retinal projection head-mounted display using Maxwellian vision, in which a light ray 40 for allowing the user to visually recognize an image is directly irradiated onto the user's retina 62.
  • the light source 12 emits a light beam 40 under the control of the image control unit 52 (see FIG. 1).
  • a light beam 40 emitted by the light source 12 is transmitted through the lens 16.
  • the lens 16 is a condenser lens that converts the light beam 40 from diffused light to focused light.
  • the diameter of the light beam 40 transmitted through the lens 16 is adjusted by the aperture 18.
  • the light beam 40 that has passed through the aperture 18 is incident on the scanning section 20 .
  • the scanning unit 20 scans the light beam 40 in two-dimensional directions, horizontally and vertically.
  • the irradiation optical system 30 includes a reflection mirror 32, a projection mirror 34, and a lens 36.
  • Each component of the light source 12, the adjustment section 14, the scanning section 20, and the irradiation optical system 30 is fixed to, for example, a glasses-shaped frame 42.
  • the reflecting mirror 32 is a concave mirror having a reflecting surface made of a curved surface such as a free-form surface, and has positive condensing power.
  • the plurality of light rays 40 reflected by the reflection mirror 32 converge at a convergence point 44 in front of the projection mirror 34.
  • a lens 36 is provided at the convergence point 44.
  • the lens 36 is, for example, a biconvex lens.
  • the plurality of light rays 40 pass through the lens 36 and enter the projection mirror 34 .
  • the projection mirror 34 is placed in front of the user's eyes 60.
  • the projection mirror 34 is a concave mirror having a reflecting surface made of a curved surface such as a free-form surface, and has positive condensing power.
  • Projection mirror 34 reflects a plurality of light beams 40 toward the user's eyes 60.
  • the plurality of light rays 40 reflected by the projection mirror 34 pass through the pupil 64 of the user's eye 60, converge at a convergence point 46 within the eye 60, and then illuminate the retina 62.
  • the convergence point 46 is located, for example, at or near the crystalline lens 68.
  • FIG. 3 is a diagram showing the light ray 40 in Example 1.
  • the light ray 40 emitted by the light source 12 is transmitted through the lens 16.
  • the lens 16 is a condenser lens that converts the light beam 40 from diffused light to focused light.
  • the diameter of the light beam 40 transmitted through the lens 16 is adjusted by the aperture 18.
  • Aperture 18 has an opening that blocks a portion of light beam 40 while allowing the remainder to pass through.
  • the opening has a fixed size, and has a substantially circular shape, for example.
  • the diameter of the aperture is set such that the diameter of the light ray 40 when it enters the user's cornea 66 falls within the range of 0.36 mm to 0.46 mm. That is, the diameter of the light ray 40 when it is incident on the user's cornea 66 falls within a range of ⁇ 0.05 mm with a median value of 0.41 mm as an actual projection.
  • the light ray 40 that has passed through the aperture 18 enters the scanning unit 20 in a focused state.
  • a plurality of light beams 40 scanned in two-dimensional directions by the scanning section 20 and emitted from the scanning section 20 in different directions at different times enter the reflection mirror 32 .
  • Each of the plurality of light rays 40 is condensed in front of the reflection mirror 32 and then becomes diffused light and enters the reflection mirror 32. Since the reflecting mirror 32 has positive condensing power, each of the plurality of light rays 40 is reflected by the reflecting mirror 32, thereby converting the diffused light into substantially parallel light.
  • the lens 16 is provided between the light source 12 and the scanning unit 20 so that the light beam 40 reflected by the reflection mirror 32 becomes substantially parallel light.
  • the plurality of light rays 40 reflected by the reflection mirror 32 converge at a convergence point 44 in front of the projection mirror 34.
  • a lens 36 is provided at the convergence point 44.
  • the lens 36 is a condenser lens that converts each of the plurality of light rays 40 from substantially parallel light to convergent light.
  • Each of the plurality of light rays 40 that has passed through the lens 36 is focused at a condensing point 48 in front of the projection mirror 34, and then becomes diffused light and enters the projection mirror 34.
  • each of the plurality of light rays 40 is reflected by the projection mirror 34 and converted from diffused light into substantially parallel light, and enters the user's eye 60. Therefore, when the plurality of light rays 40 enter the cornea 66 of the eye 60, the numerical aperture of each of the plurality of light rays 40 is approximately zero. This does not change depending on the user who wears the image projection device 100.
  • the diameter of each of the plurality of light rays 40 when incident on the cornea 66 is 0.36 mm to 0.46 mm (0.41 mm ⁇ 0.05 mm).
  • the lens 36 is provided at the convergence point 44 so that each of the plurality of light rays 40 reflected by the projection mirror 34 becomes approximately parallel light.
  • the plurality of light rays 40 converge at a convergence point 46 within the user's eye 60.
  • Each of the plurality of light rays 40 is converted from substantially parallel light into focused light by the crystalline lens 68 and is focused near the retina 62 .
  • the half angle ⁇ of the larger of the horizontal angle of view and the vertical angle of view of the range in which the plurality of light rays 40 irradiate the retina 62 at the convergence point 46 in the eye 60 is 10° or more and 30° or less It is.
  • the plurality of light rays 40 are located at the center of the irradiation range that irradiates the retina 62 (corresponding to the light ray 40 corresponding to the center of the projection image projected on the retina 62), and the light ray 40 is located at the edge of the irradiation range.
  • the larger angle between the horizontal direction and the vertical direction with the light ray 40 (corresponding to the light ray 40 corresponding to the edge of the projected image) is 10° or more and 30° or less.
  • the range over which the retina 62 is irradiated with the plurality of light rays 40 is longer in the horizontal direction than in the vertical direction (for example, image projection where the vertical length:horizontal length is 9:16).
  • the half angle ⁇ of the angle of view in the horizontal direction is 10° or more and 30°.
  • FIG. 4 is a diagram showing an image generation method in Example 1.
  • the scanning unit 20 raster scans the light beam 40 on the retina 62 from the upper left to the lower right as indicated by an arrow 70.
  • an image 72 is projected onto the retina 62.
  • the range over which the plurality of light rays 40 is irradiated onto the retina 62 is, for example, longer in the horizontal direction than in the vertical direction, and the image 72 projected onto the retina 62 is, for example, a horizontally long image with an aspect ratio of 9:16.
  • the light beam 40 is not emitted at the dashed arrow 70 in FIG.
  • the drive circuit 22 synchronizes the emission of the light beam 40 from the light source 12 and the drive of the scanning unit 20. Thereby, the light source 12 emits the light beam 40 in a predetermined range (actual arrow 70) on the retina 62.
  • the diameter of the light ray 40 when it enters the cornea 66 will be referred to as the corneal incident diameter of the light ray 40
  • the diameter of the light ray 40 on the retina 62 will be referred to as the spot diameter of the light ray 40.
  • FIGS. 5(a) to 5(d) are graphs showing the results of simulation 1.
  • the horizontal axis is the angle ⁇ [°]
  • the vertical axis is the spot diameter [ ⁇ m] of the light ray 40.
  • Cases in which the corneal incident diameter of the light ray 40 is 0.25 mm, 0.5 mm, 1 mm, 2 mm, and 4 mm are shown by thick solid lines, solid lines, dotted lines, dashed-dotted lines, and broken lines, respectively.
  • Figure 5(a) is the result when the axial length is 23mm
  • Figure 5(b) is the result when 24mm
  • Figure 5(c) is the result when 25mm
  • Figure 5(d) is the result when 26mm. This is the result.
  • the ocular axis length is 23 mm and the corneal incident diameter of the light ray 40 is large such as 2 mm or 4 mm, when the angle ⁇ is 10° or more, the light ray 40 It can be seen that the change in spot diameter is large.
  • the corneal incident diameter of the light ray 40 is 0.25 mm to 1 mm, the light ray 40 will be It can be seen that the change in spot diameter can be kept small.
  • FIGS. 5(a) to 5(d) a case is shown in which the light beam 40 is white light in which red laser light, green laser light, and blue laser light are combined; A case where a green laser beam or a blue laser beam of a single wavelength is used will be described below.
  • FIGS. 6A to 6C are diagrams showing simulation results of the spot diameter of the light ray 40 with respect to the angle ⁇ when the light ray 40 has a single wavelength.
  • the horizontal axis is the angle ⁇ [°]
  • the vertical axis is the spot diameter [ ⁇ m] of the light ray 40.
  • Fig. 6(a) shows the result when the axial length is 24 mm and a red laser beam with a wavelength of 640 nm is used as the light beam 40
  • Fig. 6 (b) shows the result when the axial length is 24 mm and a green laser beam with a wavelength of 520 nm is used as the light beam 40
  • FIG. 6(c) shows the results when the eye axis length is 24 mm and a blue laser beam with a wavelength of 465 nm is used as the light beam 40.
  • the change in spot diameter of the light ray 40 with respect to the angle ⁇ has a similar tendency even when the light ray 40 is a white light that is a combination of red laser light, green laser light, and blue laser light.
  • the spot diameter of the light beam 40 when the light beam 40 is white light in which a red laser light, a green laser light, and a blue laser light are combined is as follows. It can be seen that this corresponds to the largest spot diameter of the light beam 40 in the case where a single wavelength light beam of light or blue laser light is used (FIGS. 6(a) to 6(c)).
  • Light ray 40 White light that is a combination of red laser light (wavelength: 640 nm), green laser light (wavelength: 520 nm), and blue laser light (wavelength: 465 nm) Eye axis length: 23 mm, 24 mm, 25 mm, 26 mm Corneal incident diameter of light ray 40: 0.3 mm, 0.4 mm, 0.5 mm, 0.6 mm, 0.7 mm
  • FIGS. 7(a) to 7(d) are graphs showing the results of simulation 2.
  • the horizontal axis is the angle ⁇ [°]
  • the vertical axis is the spot diameter [ ⁇ m] of the light ray 40.
  • Cases in which the corneal incident diameter of the light ray 40 is 0.3 mm, 0.4 mm, 0.5 mm, 0.6 mm, and 0.7 mm are respectively indicated by a thick solid line, a solid line, a dotted line, a dashed line, and a broken line.
  • Figure 7(a) is the result when the axial length is 23mm
  • Figure 7(b) is the result when 24mm
  • Figure 7(c) is the result when 25mm
  • Figure 7(d) is the result when 26mm. This is the result.
  • the spot diameter of the light ray 40 is 42 ⁇ m by setting the corneal incident diameter of the light ray 40 to 0.4 mm to 0.6 mm when the angle ⁇ is 0° to 30°. The result was ⁇ 79 ⁇ m, and by setting it to 0.4 mm ⁇ 0.5 mm, it became 50 ⁇ m ⁇ 74 ⁇ m.
  • the spot diameter of the light ray 40 is 42 ⁇ m by setting the corneal incident diameter of the light ray 40 to 0.4 mm to 0.6 mm when the angle ⁇ is 0° to 30°. 65 ⁇ m, and by setting it to 0.4 mm to 0.5 mm, the result was 52 ⁇ m to 65 ⁇ m.
  • the spot diameter of the light ray 40 is 44 ⁇ m by setting the corneal incident diameter of the light ray 40 to 0.4 mm to 0.6 mm when the angle ⁇ is 0° to 30°. 66 ⁇ m, and by setting the thickness to 0.4 mm to 0.5 mm, the result was 52 ⁇ m to 66 ⁇ m.
  • the spot diameter of the light ray 40 is 55 ⁇ m by setting the corneal incident diameter of the light ray 40 to 0.4 mm to 0.6 mm when the angle ⁇ is 0° to 30°. 85 ⁇ m, and by changing the thickness to 0.4 mm to 0.5 mm, the result was 55 ⁇ m to 78 ⁇ m.
  • the spot diameter of the light ray 40 will be 42 ⁇ m to 42 ⁇ m when the ocular axis length is 23 mm to 26 mm and the angle ⁇ is 0° to 30°. It was found that the thickness was 85 ⁇ m. In addition, by setting the corneal incident diameter of the light ray 40 to 0.4 mm to 0.5 mm, the spot diameter of the light ray 40 will be 42 ⁇ m to 42 ⁇ m when the ocular axis length is 23 mm to 26 mm and the angle ⁇ is 0° to 30°. It was found that the thickness was 78 ⁇ m.
  • Simulation results of the spot diameter of the light ray 40 with respect to the corneal incident diameter of the light ray 40 are shown.
  • the simulation conditions are as follows.
  • FIG. 8 is a graph showing simulation results of the spot diameter of the light ray 40 with respect to the corneal incident diameter of the light ray 40.
  • the horizontal axis is the corneal incident diameter [mm] of the light ray 40
  • the vertical axis is the spot diameter [ ⁇ m] of the light ray 40.
  • FIG. 8 shows the spot diameter of the light ray 40 when the corneal incident diameter of the light ray 40 is 3 mm to 7 mm.
  • the case where the corneal incident diameter of the light ray 40 is 3 mm to 7 mm corresponds to the case where the light passes through the pupil 64 and is irradiated to the retina 62 in natural vision.
  • the spot diameter of the light beam 40 has a similar value even when a broadband light source is used.
  • the spot diameter of the light ray 40 can be set to 42 ⁇ m to 85 ⁇ m. Further, by setting the corneal incident diameter of the light ray 40 to 0.4 mm to 0.5 mm, the spot diameter of the light ray 40 can be set to 42 ⁇ m to 78 ⁇ m.
  • a large variation in the spot diameter of the light ray 40 with respect to a change in the angle ⁇ is not preferable in terms of the user's ability to obtain a uniform resolution of the projected image.
  • the amount of change in the energy density of the light ray 40 on the retina 62 is preferably suppressed to 3 dB or less, and the amount of change in the spot diameter of the light ray 40 is preferably suppressed to 1.5 dB or less.
  • the incident diameter is preferably around 0.4 mm.
  • the corneal incident diameter of the light ray 40 is preferably around 0.4 mm.
  • the spot diameter of the light ray 40 is about 65 ⁇ m when the ocular axis length is 24 mm and the angle ⁇ is 0°.
  • the spot diameter of the light ray 40 must be within 55 ⁇ m to 77 ⁇ m in order for the amount of change in the spot diameter of the light ray 40 to be within 1.5 dB, in other words, within ⁇ 0.75 dB. It becomes necessary.
  • the simulation conditions are as follows. Simulation conditions: Light ray 40: White light that is a combination of red laser light (wavelength: 640 nm), green laser light (wavelength: 520 nm), and blue laser light (wavelength: 465 nm) Eye axis length: 23 mm, 26 mm Corneal incident diameter of ray 40: 0.34mm, 0.36mm, 0.38mm, 0.4mm, 0.42mm, 0.44mm, 0.46mm
  • FIGS. 9(a) and 9(b) are graphs showing the results of simulation 3.
  • Tables 1 and 2 are tables showing the results of simulation 3.
  • the horizontal axis is the angle ⁇ [°]
  • the vertical axis is the spot diameter [ ⁇ m] of the light ray 40.
  • the corneal incident diameter of the light ray 40 is 0.34 mm, 0.36 mm, 0.38 mm, 0.4 mm, 0.42 mm, 0.44 mm, and 0.46 mm, they are respectively indicated by a thick solid line, a solid line, a dotted line, a thick dashed line, and a thick line. Indicated by broken lines, dashed lines, and dashed-dotted lines.
  • FIG. 9(a) and Table 1 show the results when the axial length is 23 mm
  • FIG. 9(b) and Table 2 show the results when the axial length is 26 mm.
  • the spot diameter of the light ray 40 is 79 mm when the ocular axial length is 26 mm. .96 ⁇ m, and the spot diameter of the light beam 40 deviates from the range of 55 ⁇ m to 77 ⁇ m.
  • the corneal incident diameter of the light ray 40 is 0.46 mm, the amount of change in the spot diameter of the light ray 40 is the largest, the minimum spot diameter is 55.16 ⁇ m, the maximum spot diameter is 75.616 ⁇ m, and the amount of change is 1.37 dB. It became.
  • the corneal incident diameter of the light ray 40 is 0.36 mm. It can be seen that it is preferable to set the distance to 0.46 mm (0.41 mm ⁇ 0.05 mm). In order to reduce the variation in the spot diameter of the light ray 40, the corneal incident diameter of the light ray 40 is preferably 0.36 mm to 0.44 mm, more preferably 0.38 mm to 0.44 mm, and 0.38 mm to 0. It can be seen that the case of .42 mm is more preferable.
  • the angle of view in the horizontal direction and the angle of view in the vertical direction of the range in which the plurality of light rays 40 at the convergence point 46 in the eye 60 are irradiated onto the retina 62 whichever is larger.
  • the half angle ⁇ of the angle of view is 10° or more and 30° or less
  • the corneal incident diameter of the plurality of light rays 40 is set to be 0.36 mm or more and 0.46 mm or less.
  • the amount of change in the spot diameter of the plurality of light rays 40 is suppressed to a small value within the range in which the plurality of light rays 40 irradiate the retina 62, and the number of light rays 40
  • the spot diameter can be kept within the range of 55 ⁇ m or more and 77 ⁇ m or less. Therefore, the user can obtain a uniform resolution of the image projected onto the retina 62.
  • the half angle ⁇ of the larger of the horizontal angle of view and the vertical angle of view of the range in which the retina 62 is irradiated with the plurality of light rays 40 at the convergence point 46 in the eye 60 is 10° or more and 30° or less.
  • the upper limit of the half angle ⁇ of the angle of view may be larger than 30°.
  • the numerical aperture when the plurality of light rays 40 enter the user's cornea 66 is approximately zero regardless of the user.
  • the spot diameter of the plurality of light rays 40 can be kept within the range of 55 ⁇ m or more and 77 ⁇ m or less.
  • substantially zero means -0.0005 or more and +0.0005 or less.
  • the plurality of light beams 40 are monochromatic lights such as red laser light, green laser light, or blue laser light, or at least two lights of red laser light, green laser light, and blue laser light. is the combined light.
  • the diameter of the plurality of light rays 40 when they enter the cornea 66 is 0.36 mm or more and 0.46 mm or less, the spot diameter of the plurality of light rays 40 can be kept within the range of 55 ⁇ m or more and 77 ⁇ m or less. can.
  • the corneal incident diameter of the plurality of light rays 40 is preferably 0.38 mm or more and 0.44 mm or less in order to suppress variations in spot diameters of the plurality of light rays 40.
  • the corneal incident diameters of the plurality of light rays 40 are within a range of ⁇ 0.03 mm with 0.41 mm as the median value in actual projection.
  • the image projection device 100 is attached to the glasses-type frame 42, but this frame can be attached to the user's face, and the image projection device 100 is installed in front of the user's eyes. If possible, it is not limited to the glasses type, but may be other types such as a goggle type, an eye patch type, an ear hook type, or a helmet-mounted type.
  • FIG. 10 is a block diagram of a visual inspection device 200 according to the second embodiment.
  • the visual inspection apparatus 200 differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the control section 50 includes a signal processing section 54 and an image generation section 56 in addition to the image control section 52.
  • the image control unit 52 generates a test image to be projected onto the retina 62 of the subject.
  • the signal processing section 54 processes the response signal from the input section 80 based on the control signal from the image control section 52.
  • the input unit 80 is a device for the subject to input a response signal during a visual test, and may be a button, for example, but may be of any other type.
  • the image generation section 56 generates an inspection result image based on the signal processed by the signal processing section 54.
  • the display unit 82 displays the test result image.
  • the display section 82 is, for example, a liquid crystal display.
  • the image control unit 52, signal processing unit 54, and image generation unit 56 may be processed by a processor such as a CPU in cooperation with a program.
  • the image control section 52, the signal processing section 54, and the image generation section 56 may be specially designed circuits.
  • the image control section 52, the signal processing section 54, and the image generation section 56 may be one circuit or may be different circuits.
  • FIG. 11 is a diagram showing the optical system of the visual inspection device 200 according to the second embodiment.
  • the visual inspection device 200 projects an image for inspection onto the retina 62 using Maxwellian vision.
  • the light ray 40 emitted by the light source 12 is converted from diffused light into substantially parallel light by the lens 16 .
  • the diameter of the light beam 40 transmitted through the lens 16 is adjusted by the aperture 18.
  • the light beam 40 that has passed through the aperture 18 is reflected by a plane mirror 26 and enters the scanning unit 20 .
  • the irradiation optical system 30 includes a lens 38 and a lens 39.
  • the plurality of light rays 40 enter the subject's eye 60 via the lens 38 and the lens 39.
  • the lens 38 is, for example, a condenser lens.
  • the plurality of light rays 40 are made substantially parallel to each other by the lens 38, and each of the plurality of light rays 40 is converted by the lens 38 from substantially parallel light to focused light.
  • Each of the plurality of light rays 40 is condensed in front of the lens 39 and enters the lens 39 as diffused light.
  • the lens 39 is, for example, a condensing lens.
  • Each of the plurality of light rays 40 is converted from diffused light into substantially parallel light by the lens 39 and enters the eye 60 of the subject. Therefore, when the plurality of light rays 40 enter the cornea 66, the numerical aperture of each of the plurality of light rays 40 is approximately zero. This does not change depending on the subject who uses the vision testing device 200.
  • the diameter of the plurality of light rays 40 when incident on the cornea 66 is 0.36 mm to 0.46 mm (0.41 mm ⁇ 0.05 mm), as in the first embodiment.
  • the plurality of light rays 40 converge at a convergence point 46 within the subject's eye 60.
  • the convergence point 46 is located, for example, at or near the crystalline lens 68.
  • Each of the plurality of light rays 40 is converted from parallel light into focused light by the crystalline lens 68 and is focused near the retina 62 .
  • the half angle ⁇ of the larger of the horizontal angle of view and the vertical angle of view of the range in which the plurality of light rays 40 irradiate the retina 62 at the convergence point 46 in the eye 60 is the same as in Example 1. , 10° or more and 30° or less.
  • the range where the retina 62 is irradiated with the plurality of light rays 40 becomes the area onto which the test image for testing the visual function of the subject is projected.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of the inspection method of the visual inspection device 200 according to the second embodiment.
  • 13(a) to 13(c) are diagrams for explaining the test image 72 projected onto the retina 62 in the flowchart of FIG. 12.
  • the image control unit 52 causes the light source 12 to emit the light ray 40, and projects the test image 72 including the test optotype 74 onto the retina 62 (step S10).
  • the light beam 40 is monochromatic light such as red laser light, green laser light, or blue laser light, or combined light in which at least two lights of red laser light, green laser light, and blue laser light are combined.
  • step S10 the test image 72 including the test optotype 74 projected onto the region 75a is projected onto the retina 62, as shown in FIG. 13(a).
  • the region 75 is the region where the retina 62 is irradiated with one light ray 40.
  • the region 75 may be a region to which a plurality of light beams 40 are irradiated.
  • the test image 72 may include a fixation target for directing the examinee's line of sight.
  • the signal processing unit 54 obtains a response signal from the input unit 80 (step S12).
  • the subject detects that the test optotype 74 is projected onto the region 75a, the subject operates the input unit 80. Therefore, when the test subject detects the test optotype 74, the signal processing unit 54 can obtain a response signal from the input unit 80, and when the test optotype 74 cannot be detected, the signal processing unit 54 can obtain a response signal from the input unit 80. Can not.
  • step S14 the image control unit 52 determines whether it is the last area. For example, when all examinations of the area 75 to be examined in the retina 62 are completed, the determination is Yes. If No, the image control unit 52 changes the area 75 on which the test optotype 74 is projected (step S16), and returns to step S10. Steps S10 to S16 are repeated until the determination in step S14 is YES.
  • FIG. 13(b) shows a case where the area onto which the test optotype 74 is projected is changed to the area 75b
  • FIG. 13(c) shows a case where the area is changed to the area 75c.
  • step S14 the image generation unit 56 generates an image of the visual function test result (for example, a visual field defect image) based on the response signal from the input unit 80 in each region 75 of the signal processing unit 54. (Step S18).
  • the display unit 82 displays the test result image (step S20).
  • the angle of view in the horizontal direction and the angle in the vertical direction of the range in which the plurality of light rays 40 at the convergence point 46 in the eye 60 are irradiated onto the retina 62 whichever is larger.
  • the half angle ⁇ of the angle of view is 10° or more and 30° or less
  • the corneal incident diameter of the plurality of light rays 40 is set to be 0.36 mm or more and 0.46 mm or less.
  • the amount of change in the spot diameter of the plurality of light rays 40 is suppressed to a small value within the range in which the plurality of light rays 40 irradiate the retina 62.
  • the spot diameter of the light beam 40 can be kept within the range of 55 ⁇ m or more and 77 ⁇ m or less. Therefore, the visual function test can be performed under the same conditions over a wide range of the retina 62 for subjects with different axial lengths, and the accuracy of the visual function test can be improved.
  • the half angle ⁇ of the larger of the horizontal angle of view and the vertical angle of view of the range in which the retina 62 is irradiated with the plurality of light rays 40 at the convergence point 46 in the eye 60 is 10° or more and 30° or less.
  • the upper limit of the half angle ⁇ of the angle of view is less than 30°. It may be large.
  • the region 75 in FIGS. 13(a) to 13(c) is the region where one light ray 40 is irradiated onto the retina 62. Therefore, the subject responds by operating the input unit 80 to each of the plurality of light beams 40 sequentially irradiated onto the retina 62. Since the spot diameters of the plurality of light rays 40 are within a predetermined range, the accuracy of the visual function test in which the subject responds to each of the plurality of light rays 40 is improved.
  • the plurality of light beams 40 are monochromatic lights such as red laser light, green laser light, or blue laser light, or at least two lights of red laser light, green laser light, and blue laser light. is the combined light.
  • the spot diameter of the plurality of light rays 40 is 55 ⁇ m or more. It can be kept within a range of 77 ⁇ m or less. When the spot diameters of the plurality of light rays 40 fall within such a range, the accuracy of the visual function test is improved.
  • the numerical aperture when the plurality of light rays 40 enter the cornea 66 of the subject is approximately zero regardless of the subject.
  • Example 2 similarly to Example 1, in order to suppress variations in the spot diameters of the plurality of light rays 40, the corneal incident diameter of the plurality of light rays 40 is set to 0.38 mm or more and 0.44 mm or less (0. .41 mm ⁇ 0.03 mm) is preferable.
  • FIG. 14 is a block diagram of a fundus imaging device 300 according to the third embodiment.
  • the control section 50 includes an image control section 52, a signal processing section 54, and an image generation section 56, as in the second embodiment.
  • the image control unit 52 generates a test image to be projected onto the retina 62 of the subject.
  • the signal processing section 54 processes the output signal of the photodetector 84 based on the control signal from the image control section 52.
  • Photodetector 84 detects light rays 40 reflected from retina 62 .
  • the photodetector 84 includes, for example, an image sensor such as a CMOS image sensor or a CCD image sensor.
  • the image generation unit 56 generates a fundus image based on the signal obtained by processing the output signal of the photodetector 84 by the signal processing unit 54.
  • the display unit 82 displays a fundus image.
  • FIG. 15 is a diagram showing an optical system of a fundus photographing device 300 according to the third embodiment.
  • the fundus photographing device 300 irradiates the retina 62 with a light beam 40 using Maxwellian vision, as in the second embodiment.
  • a half mirror 28 is provided on the optical path of the light beam 40 between the aperture 18 and the plane mirror 26.
  • the light ray 40 reflected by the retina 62 enters the half mirror 28 via the lens 39, the lens 38, the scanning unit 20, and the plane mirror 26, is reflected by the half mirror 28, and enters the photodetector 84.
  • the rest of the configuration is the same as that in FIG. 11 of the second embodiment, so the explanation will be omitted.
  • the numerical aperture of each of the plurality of light rays 40 is approximately zero. This does not change depending on the subject who uses the fundus photographing device 300.
  • the diameter of the plurality of light rays 40 when incident on the cornea 66 is 0.36 mm to 0.46 mm (0.41 mm ⁇ 0.05 mm).
  • the half angle ⁇ of the larger of the horizontal angle of view and the vertical angle of view of the range in which the plurality of light rays 40 irradiate the retina 62 at the convergence point 46 in the eye 60 is the same as in Example 1. , 10° or more and 30° or less.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of an inspection method for the fundus photographing device 300 according to the third embodiment.
  • the image control unit 52 causes the light source 12 to emit a light beam 40 for photographing the fundus, and causes the retina 62 to be irradiated with the light beam 40 (step S30).
  • the light beam 40 for photographing the fundus is monochromatic light of red laser light, green laser light, and blue laser light, or a combination of at least two lights of red laser light, green laser light, and blue laser light. It is wave light. Note that the light beam 40 may be invisible light such as infrared laser light.
  • the light beam 40 is raster-scanned on the retina 62 from the upper left to the lower right, and is irradiated onto the retina 62.
  • the light ray 40 reflected by the retina 62 is incident on the photodetector 84, as described in FIG. 15.
  • the signal processing unit 54 acquires the output signal of the photodetector 84 (step S32).
  • the image generation unit 56 generates a fundus image based on the signal obtained by processing the output signal of the photodetector 84 by the signal processing unit 54 (step S34).
  • the display unit 82 displays the fundus image generated by the image generation unit 56 (step S36).
  • the half angle ⁇ of the angle of view is 10° or more and 30° or less
  • the corneal incident diameter of the plurality of light rays 40 is set to be 0.36 mm or more and 0.46 mm or less.
  • the amount of change in the spot diameter of the plurality of light rays 40 is suppressed to a small value within the range in which the plurality of light rays 40 irradiate the retina 62.
  • the spot diameter of the light beam 40 can be kept within the range of 55 ⁇ m or more and 77 ⁇ m or less. Therefore, it is possible to obtain fundus images captured under the same conditions over a wide range of the retina 62 for subjects with different axial lengths.
  • the half angle of the larger of the horizontal angle of view and the vertical angle of view of the range in which the plurality of light rays 40 at the convergence point 46 in the eye 60 irradiates the retina 62 The case where ⁇ is 10° or more and 30° or less is shown. However, as in Example 1, if the half angle ⁇ of the angle of view is 10° or more and the spot diameter of the plurality of light rays 40 is 55 ⁇ m or more and 77 ⁇ m or less, the upper limit of the half angle ⁇ of the angle of view is less than 30°. It may be large.
  • the plurality of light beams 40 are monochromatic lights such as red laser light, green laser light, or blue laser light, or at least two lights of red laser light, green laser light, and blue laser light. is the combined light.
  • the spot diameter of the plurality of light rays 40 is 55 ⁇ m or more. It can be kept within a range of 77 ⁇ m or less.
  • the numerical aperture when the plurality of light rays 40 enter the cornea 66 of the subject is approximately zero regardless of the subject.
  • Example 3 similarly to Example 1, in order to suppress variations in the spot diameters of the plurality of light rays 40, the corneal incident diameter of the plurality of light rays 40 is set to 0.38 mm or more and 0.44 mm or less (0. .41 mm ⁇ 0.03 mm) is preferable.
  • the corneal incident diameter of the plurality of light rays 40 is 0.36 mm or more and 0.46 mm or less.
  • the corneal incident diameter of the plurality of light rays 40 is 0.36 mm or more and 0.46 mm or less.
  • the range in which the plurality of light rays 40 are irradiated onto the retina 62 is a rectangle whose horizontal length is longer than the vertical length. It may be a rectangle in which the length is longer than the length in the horizontal direction, or it may be circular or oval.
  • the half angle ⁇ of the larger of the horizontal and vertical angles of view is the half angle of the angle of view in the diameter, and the ellipse In the case of a shape, it is the half angle of the angle of view at the major axis.

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Abstract

光源12と、光源12から出射される光線40を走査する走査部20と、走査部20から異なる時間に出射される複数の光線40を使用者の眼60内の収束点46で収束させた後に使用者の網膜62に照射して画像を投影する照射光学系30と、を備え、収束点46での複数の光線40が網膜62に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角うち大きい方の画角の半角θが10°以上かつ30°以下であるときに、使用者の角膜66に入射する複数の光線40の直径を0.36mm以上かつ0.46mm以下とする、画像投影装置。 

Description

画像投影装置、視覚検査装置、および眼底撮影装置
 本発明は、画像投影装置、視覚検査装置、および眼底撮影装置に関する。
 走査された光線を眼内で収束させた後に網膜に照射するマクスウェル視を利用した画像投影装置が知られている(例えば特許文献1、2)。また、このような、マクスウェル視を用いた視覚検査装置も知られている(例えば特許文献3)。
特開2018-116219号公報 特開2014-102368号公報 国際公開第2019/069578号
 マクスウェル視では、走査部から異なる時間に出射される複数の光線は、使用者等の眼内の収束点で収束した後に網膜に照射される。この場合に、眼内の収束点での複数の光線が網膜に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角のうち大きい方の画角の半角を10°以上にすることが望まれている。このような画角によって複数の光線が網膜に照射される場合でも、複数の光線の網膜上での直径は、網膜のどの位置においても所定の範囲内に収まることが望ましい。
 本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、複数の光線が網膜に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角のうち大きい方の画角の半角が10°以上である場合に、複数の光線の網膜上の直径が所定の範囲内に収まるようにすることを目的とする。
 本発明は、光源と、前記光源から出射される光線を走査する走査部と、前記走査部から異なる時間に出射される複数の前記光線を使用者の眼内の収束点で収束させた後に前記使用者の網膜に照射して画像を投影する光学系と、を備え、前記収束点での前記複数の光線が前記網膜に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角うち大きい方の画角の半角が10°以上かつ30°以下であるときに、前記使用者の角膜に入射する前記複数の光線の直径を0.36mm以上かつ0.46mm以下とする、画像投影装置である。
 上記構成において、前記複数の光線の前記網膜上での直径が55μm以上かつ77μm以下である構成とすることができる。
 上記構成において、前記使用者の角膜に入射するときの前記複数の光線の開口数は前記使用者によらず略ゼロである構成とすることができる。
 上記構成において、前記使用者の角膜に入射する前記複数の光線の直径は0.38mm以上かつ0.44mm以下である構成とすることができる。
 上記構成において、前記複数の光線は、赤色光、緑色光、または青色光の単色光、もしくは赤色光、緑色光、および青色光のうち少なくとも2つ光が合波された合波光である構成とすることができる。
 本発明は、光源と、
 前記光源から出射される光線を走査する走査部と、前記走査部から異なる時間に出射される複数の前記光線を被検者の眼内の収束点で収束させた後に前記被検者の網膜に照射する光学系と、前記網膜に照射された前記複数の光線に対する前記被検者の応答が入力される入力部と、を備え、前記収束点での前記複数の光線が前記網膜に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角うち大きい方の画角の半角が10°以上かつ30°以下であるときに、前記被検者の角膜に入射する前記複数の光線の直径を0.36mm以上かつ0.46mm以下とする、視覚検査装置である。
 上記構成において、前記複数の光線の前記網膜上での直径が55μm以上かつ77μm以下である構成とすることができる。
 上記構成において、前記被検者は、前記網膜に順々に照射される前記複数の光線各々に対して前記入力部を操作して応答する構成とすることができる。
 本発明は、光源と、前記光源から出射される光線を走査する走査部と、前記走査部から異なる時間に出射される複数の前記光線を被検者の眼内の収束点で収束させた後に前記被検者の網膜に照射する光学系と、前記網膜で反射した前記複数の光線を検出する検出器と、前記検出器で検出した前記複数の光線から前記被検者の眼底画像を取得する取得部と、を備え、前記収束点での前記複数の光線が前記網膜に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角うち大きい方の画角の半角が10°以上かつ30°以下であるときに、前記被検者の角膜に入射する前記複数の光線の直径を0.36mm以上かつ0.46mm以下とする、眼底撮影装置である。
 上記構成において、前記複数の光線の前記網膜上での直径が55μm以上かつ77μm以下である構成とすることができる。
 本発明によれば、複数の光線が網膜に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角のうち大きい方の画角の半角が10°以上である場合に、複数の光線の網膜上の直径が所定の範囲内に収まるようにすることができる。
図1は、実施例1に係る画像投影装置のブロック図である。 図2は、実施例1に係る画像投影装置の光学系を示す図である。 図3は、実施例1における光線について示す図である。 図4は、実施例1における画像の生成方法を示す図である。 図5(a)から図5(d)は、シミュレーション1の結果を示すグラフである。 図6(a)から図6(c)では、光線に単一波長の光線を用いた場合での、角度αに対する光線のスポット径のシミュレーション結果を示すグラフである。 図7(a)から図7(d)は、シミュレーション2の結果を示すグラフである。 図8は、光線の角膜入射径に対する光線のスポット径のシミュレーション結果を示すグラフである。 図9(a)および図9(b)は、シミュレーション3の結果を示すグラフである。 図10は、実施例2に係る視覚検査装置のブロック図である。 図11は、実施例2に係る視覚検査装置の光学系を示す図である。 図12は、実施例2に係る視覚検査装置の検査方法の一例を示すフローチャートである。 図13(a)から図13(c)は、図12のフローチャートにおいて網膜に投影される検査用の画像を説明する図である。 図14は、実施例3に係る眼底撮影装置のブロック図である。 図15は、実施例3に係る眼底撮影装置の光学系を示す図である。 図16は、実施例3に係る眼底撮影装置の検査方法の一例を示すフローチャートである
 以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
 図1は、実施例1に係る画像投影装置100のブロック図である。図1に示すように、画像投影装置100は、投影部10と制御部50を備える。投影部10は、光源12と、レンズ16およびアパーチャー18を含む調整部14と、走査部20と、駆動回路22と、入力回路24と、照射光学系30と、を備える。制御部50は画像制御部52を備える。
 画像制御部52は、図示しないカメラおよび/または録画機器等から画像データが入力される。画像制御部52は、入力された画像データに基づいて画像信号を生成し、入力回路24に出力する。駆動回路22は、画像制御部52の制御信号および入力回路24が取得した画像信号に基づき、光源12および走査部20を駆動する。
 光源12は、例えば赤色レーザ光(波長:610nm~660nm程度)、緑色レーザ光(波長:515nm~540nm程度)、および青色レーザ光(波長:440nm~480nm程度)の可視光である光線40(レーザ光)を出射する。赤色、緑色、および青色のレーザ光を出射する光源12として、例えばRGB(赤・緑・青)それぞれのレーザダイオードチップと3色合成デバイスとが集積された光源が挙げられる。なお、光源12は、単一の波長の光線40を出射してもよい。
 調整部14は、光線40を成型する。走査部20(スキャナ)は、例えばMEMS(Micro Electric Mechanical System)ミラー等の走査ミラー、または透過型のスキャナであり、光線40を二次元方向に走査する。照射光学系30は、走査された光線40をユーザー(使用者)の眼60に照射する。
 画像制御部52は、例えばCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサがプログラムと協働し処理を行ってもよい。画像制御部52は、専用に設計された回路でもよい。画像制御部52は、ユーザーの視線方向に向けて適切な位置に設置されたカメラから入力された画像をユーザーの眼60に投影するようにしてもよい。また、画像制御部52は、録画機器等から入力された画像を投影したり、カメラ画像と録画機器等からの画像とをスーパーインポーズさせたりして、いわゆる仮想現実(AR:Augmented Reality)を投影してもよい。
 図2は、実施例1に係る画像投影装置100の光学系を示す図である。図2に示すように、画像投影装置100は、ユーザーに画像を視認させるための光線40がユーザーの網膜62に直接照射される、マクスウェル視を利用した網膜投影型ヘッドマウントディスプレイである。
 光源12は、画像制御部52(図1参照)の制御に基づき、光線40を出射する。光源12が出射する光線40はレンズ16を透過する。レンズ16は、光線40を拡散光から集束光に変換する集光レンズである。レンズ16を透過した光線40は、アパーチャー18により直径が調整される。アパーチャー18を通過した光線40は走査部20に入射する。走査部20は、光線40を水平方向および垂直方向の二次元方向に走査する。
 走査部20により二次元方向に走査され、走査部20から異なる時間において異なる方向に出射された複数の光線40は、照射光学系30に入射する。照射光学系30は、反射ミラー32と、投射ミラー34と、レンズ36と、を備える。光源12、調整部14、走査部20、および照射光学系30の各部品は、例えばメガネ型フレーム42に固定されている。
 走査部20から出射された複数の光線40は、反射ミラー32に入射する。反射ミラー32は、自由曲面等の曲面からなる反射面を有する凹面ミラーであり、正の集光パワーを有する。反射ミラー32で反射した複数の光線40は、投射ミラー34の手前の収束点44で収束する。レンズ36が収束点44に設けられている。レンズ36は例えば両凸レンズである。複数の光線40は、レンズ36を透過して投射ミラー34に入射する。
 投射ミラー34は、ユーザーの眼60の前方に配置されている。投射ミラー34は、自由曲面等の曲面からなる反射面を有する凹面ミラーであり、正の集光パワーを有する。投射ミラー34は複数の光線40をユーザーの眼60に向けて反射する。投射ミラー34で反射した複数の光線40は、ユーザーの眼60の瞳孔64を通過し、眼60内の収束点46で収束した後に網膜62に照射される。収束点46は、例えば水晶体68または水晶体68近傍に位置する。複数の光線40が網膜62に照射されることで、ユーザーは画像を視認することができる。
 図3は、実施例1における光線40について示す図である。図3に示すように、光源12が出射する光線40はレンズ16を透過する。レンズ16は、光線40を拡散光から集束光に変換する集光レンズである。レンズ16を透過した光線40は、アパーチャー18により直径が調整される。アパーチャー18は、光線40の一部を遮蔽するとともに残りを通過させる開口を有する。開口は、一定の大きさに固定されていて、例えばほぼ円形形状をしている。開口の直径は、光線40がユーザーの角膜66に入射するときの直径が0.36mm~0.46mmの範囲に収まるように設定されている。すなわち、光線40がユーザーの角膜66に入射するときの直径は、実際の投影としては、0.41mmを中央値として、±0.05mmの範囲に収まっている。
 アパーチャー18を通過した光線40は、集束光の状態で走査部20に入射する。走査部20により二次元方向に走査され、走査部20から異なる時間において異なる方向に出射された複数の光線40は、反射ミラー32に入射する。複数の光線40各々は、反射ミラー32の手前で集光した後に拡散光となって反射ミラー32に入射する。反射ミラー32は正の集光パワーを有するため、複数の光線40各々は、反射ミラー32で反射されることで、拡散光から略平行光に変換される。レンズ16は、反射ミラー32で反射した光線40が略平行光になるように、光源12と走査部20との間に設けられたものである。
 反射ミラー32で反射した複数の光線40は、投射ミラー34の手前の収束点44で収束する。収束点44にはレンズ36が設けられている。レンズ36は、複数の光線40各々を略平行光から集束光に変換する集光レンズである。レンズ36を透過した複数の光線40各々は、投射ミラー34の手前の集光点48で集光した後に拡散光となって投射ミラー34に入射する。
 投射ミラー34は正の集光パワーを有するため、複数の光線40各々は、投射ミラー34で反射されることで、拡散光から略平行光に変換されて、ユーザーの眼60に入射する。したがって、複数の光線40が眼60の角膜66に入射するときの複数の光線40各々の開口数は略ゼロである。これは、画像投影装置100を装着する使用者によって変わることはない。複数の光線40各々が角膜66に入射するときの直径は0.36mm~0.46mm(0.41mm±0.05mm)である。レンズ36は、投射ミラー34で反射した複数の光線40各々が略平行光になるように収束点44に設けられたものである。
 複数の光線40は、ユーザーの眼60内の収束点46で収束する。複数の光線40各々は水晶体68により略平行光から集束光に変換されて網膜62近傍で合焦する。眼60内の収束点46での複数の光線40が網膜62に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角のうち大きい方の画角の半角θは10°以上30°以下である。言い換えると、複数の光線40が網膜62に照射される照射範囲の中心に位置する光線40(網膜62に投影される投影画像の中心に対応する光線40に相当)と照射範囲の端に位置する光線40(投影画像の端に対応する光線40に相当)との間の水平方向および垂直方向のうち大きい方の角度は10°以上30°以下である。実施例1では、複数の光線40が網膜62に照射される範囲が垂直方向に比べて水平方向に長いとし(例えば、垂直方向の長さ:水平方向の長さが9:16の画像投影)、水平方向における画角の半角θが10°以上30°であるとする。
 図4は、実施例1における画像の生成方法を示す図である。図4に示すように、走査部20は、網膜62上で光線40を矢印70のように左上から右下までラスタースキャンする。これにより、網膜62に画像72が投影される。複数の光線40が網膜62に照射される範囲は例えば垂直方向に比べて水平方向の方が長く、網膜62に投影される画像72は例えば縦横比が9:16の横長の画像である。走査部20が駆動しても光源12が光線40を出射しないと、光線40は網膜62に照射されない。例えば、図4の破線の矢印70では光線40は出射されない。駆動回路22は、光源12からの光線40の出射と走査部20の駆動とを同期させる。これにより、光源12は網膜62上の所定範囲(実戦の矢印70)において光線40を出射する。
[シミュレーション1]
 複数の光線40が網膜62に照射される照射範囲が垂直方向に比べて水平方向に長く、収束点46での水平方向の画角の半角θが30°である場合において、照射範囲の中心に位置する光線40に対して角度α(図2参照)だけ傾いて網膜62に照射される光線40の網膜62上での直径をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。なお、以下においては、角膜66に入射するときの光線40の直径を光線40の角膜入射径と称し、網膜62上での光線40の直径を光線40のスポット径と称すこととする。
シミュレーション条件:
  光線40:赤色レーザ光(波長:640nm)と緑色レーザ光(波長:520nm)と青色レーザ光(波長:465nm)が合波された白色光
  眼軸長(角膜66と網膜62との間の距離L:図3参照):23mm、24mm、25mm、26mm
  光線40の角膜入射径:0.25mm、0.5mm、1mm、2mm、4mm
 図5(a)から図5(d)は、シミュレーション1の結果を示すグラフである。図5(a)から図5(d)において、横軸は角度α[°]であり、縦軸は光線40のスポット径[μm]である。光線40の角膜入射径が0.25mm、0.5mm、1mm、2mm、4mmの場合をそれぞれ太実線、実線、点線、1点鎖線、破線で示している。図5(a)は眼軸長が23mmのときの結果、図5(b)は24mmのときの結果、図5(c)は25mmのときの結果、図5(d)は26mmのときの結果である。なお、図5(d)では、光線40の角膜入射径が4mmの場合において、角度αが0°のときの光線40のスポット径が最小になるように矯正した場合を細破線で示している。
 図5(a)から図5(d)に示すように、眼軸長が23mmの場合において、光線40の角膜入射径が2mm、4mmと大きい場合、角度αが10°以上となると光線40のスポット径の変化が大きいことが分かる。一方、光線40の角膜入射径を0.25mm~1mmにすることで、眼軸長が23mm、24mm、25mm、26mmのいずれの場合でも、角度αが0°~30°の範囲において光線40のスポット径の変化が小さく抑えられることが分かる。また、眼軸長が23mm、24mm、25mm、26mmと変化した場合でも、光線40の角膜入射径を0.25mm~1mmにすることで、角度αが0°のときの光線40のスポット径の変化が小さく抑えられることが分かる。これらのことから、図5(a)から図5(d)では、光線40が細い場合のNear Field状態と、太い場合のFar Field状態とが混在していることが言える。
 したがって、シミュレーション1の結果から、光線40の角膜入射径を0.25mm~1mmにすることで、眼軸長が異なる場合であっても、角度αが0°~30°の範囲において、光線40のスポット径自体を小さくしつつ、その変化量を小さく抑えられることが分かる。
 図5(a)から図5(d)では、光線40に赤色レーザ光と緑色レーザ光と青色レーザ光が合波された白色光を用いた場合を示したが、光線40に赤色レーザ光、緑色レーザ光、または青色レーザ光の単一波長の光線を用いた場合について以下に示す。図6(a)から図6(c)は、光線40に単一波長の光線を用いた場合での、角度αに対する光線40のスポット径のシミュレーション結果を示す図である。図6(a)から図6(c)において、横軸は角度α[°]であり、縦軸は光線40のスポット径[μm]である。光線40の角膜入射径が0.25mm、0.5mm、1mm、2mm、4mmの場合をそれぞれ太実線、実線、点線、1点鎖線、破線で示している。図6(a)は眼軸長が24mmで光線40に波長640nmの赤色レーザ光を用いたときの結果、図6(b)はは眼軸長が24mmで光線40に波長520nmの緑色レーザ光を用いたときの結果、図6(c)は、眼軸長が24mmで光線40に波長465nmの青色レーザ光を用いたときの結果である。
 図6(a)から図6(c)に示すように、光線40に赤色レーザ光、緑色レーザ光、または青色レーザ光の単一波長の光線を用いた場合でも、図5(b)に示したように、光線40に赤色レーザ光と緑色レーザ光と青色レーザ光が合波された白色光を用いた場合でも、角度αに対する光線40のスポット径の変化は同様な傾向となることが分かる。光線40に赤色レーザ光と緑色レーザ光と青色レーザ光が合波された白色光を用いた場合(図5(b))での光線40のスポット径は、光線40に赤色レーザ光、緑色レーザ光、または青色レーザ光の単一波長の光線を用いた場合(図6(a)から図6(c))での光線40のスポット径の最も大きなサイズに対応することが分かる。
[シミュレーション2]
 シミュレーション1の結果から、光線40の角膜入射径は0.25mm~1mmが好ましいことが分かった。そこで、光線40の角膜入射径を0.25mm~1mmの範囲で細かく振ったときの、角度αに対する光線40のスポット径をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
シミュレーション条件:
  光線40:赤色レーザ光(波長:640nm)と緑色レーザ光(波長:520nm)と青色レーザ光(波長:465nm)が合波された白色光
  眼軸長:23mm、24mm、25mm、26mm
  光線40の角膜入射径:0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm
 図7(a)から図7(d)は、シミュレーション2の結果を示すグラフである。図7(a)から図7(d)において、横軸は角度α[°]であり、縦軸は光線40のスポット径[μm]である。光線40の角膜入射径が0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mmの場合それぞれを太実線、実線、点線、1点鎖線、破線で示している。図7(a)は眼軸長が23mmのときの結果、図7(b)は24mmのときの結果、図7(c)は25mmのときの結果、図7(d)は26mmのときの結果である。
 図7(a)から図7(d)に示すように、光線40の角膜入射径が0.3mmの場合では、眼軸長および角度αが変わっても光線40のスポット径の変化は小さかったが、光線40のスポット径自体が大きくなる結果であった。光線40の角膜入射径が0.7mmの場合では、眼軸長および角度αの変化による光線40のスポット径の変化が大きく、また、眼軸長が26mmの場合では光線40の角膜入射径が0.3mmの場合よりも光線40のスポット径が大きくなることがある結果であった。
 眼軸長が23mmの場合(図7(a))、角度αが0°~30°において、光線40の角膜入射径を0.4mm~0.6mmにすることで光線40のスポット径は42μm~79μmとなり、0.4mm~0.5mmにすることで50μm~74μmとなる結果となった。眼軸長が24mmの場合(図7(b))、角度αが0°~30°において、光線40の角膜入射径を0.4mm~0.6mmにすることで光線40のスポット径は42μm~65μmとなり、0.4mm~0.5mmにすることで52μm~65μmとなる結果となった。
 眼軸長が25mmの場合(図7(c))、角度αが0°~30°において、光線40の角膜入射径を0.4mm~0.6mmにすることで光線40のスポット径は44μm~66μmとなり、0.4mm~0.5mmにすることで52μm~66μmとなる結果となった。眼軸長が26mmの場合(図7(d))、角度αが0°~30°において、光線40の角膜入射径を0.4mm~0.6mmにすることで光線40のスポット径は55μm~85μmとなり、0.4mm~0.5mmにすることで55μm~78μmとなる結果となった。
 したがって、光線40の角膜入射径を0.4mm~0.6mmにすることで、眼軸長が23mm~26mmでかつ角度αが0°~30°の場合において、光線40のスポット径は42μm~85μmになることが分かった。また、光線40の角膜入射径を0.4mm~0.5mmにすることで、眼軸長が23mm~26mmでかつ角度αが0°~30°の場合において、光線40のスポット径は42μm~78μmになることが分かった。
 ここで、光線40の角膜入射径に対する光線40のスポット径のシミュレーション結果を示す。シミュレーション条件は以下である。
シミュレーション条件:
  光線40:赤色レーザ光(波長:640nm)と緑色レーザ光(波長:520nm)と青色レーザ光(波長:465nm)が合波された白色光
  眼軸長:24mm
 図8は、光線40の角膜入射径に対する光線40のスポット径のシミュレーション結果を示すグラフである。図8において、横軸は光線40の角膜入射径[mm]であり、縦軸は光線40のスポット径[μm]である。図8では、光線40の角膜入射径が3mm~7mmの場合での光線40のスポット径を示している。光線40の角膜入射径が3mm~7mmの場合とは、自然視において光が瞳孔64を通過して網膜62に照射される場合に相当するものであり、特に、7mm程度の場合は、暗所において光が瞳孔64を通過して網膜62に照射される場合に相当する。光線40の角膜入射径が大きくなると、網膜62上の色収差が大きくなるため、光線40のスポット径に対してはFar Field状態が支配的になる。光線40の角膜入射径が7mmのときの光線40のスポット径は85μm程度であった。なお、光線40のスポット径は広帯域光源を使用した場合も同程度の値となる。
 このことから、自然視において光が網膜62に照射されるときの直径を考慮すると、眼軸長および網膜62上の位置に関わらず、光線40のスポット径は85μm以下に抑えることが好ましい。上記シミュレーション2の結果から、光線40の角膜入射径を0.4mm~0.6mmにすることで、光線40のスポット径を42μm~85μmにできる。また、光線40の角膜入射径を0.4mm~0.5mmにすることで、光線40のスポット径を42μm~78μmにできる。
 角度αの変化に対する光線40のスポット径のばらつきが大きいことは、ユーザーが投影画像に対して均一な解像感を得る点において好ましくない。網膜62上での光線40のエネルギー密度の変化量は3dB以下に抑えることが好ましく、光線40のスポット径の変化量としては1.5dB以下に抑えることが好ましい。
 上記シミュレーション2の結果から、光線40のスポット径を85μm以下に抑えること、および、眼軸長および角度αの変化に対する光線40のスポット径のばらつきを小さく抑えること、の点から、光線40の角膜入射径は0.4mm近傍が好ましいことが分かる。
[シミュレーション3]
 上記シミュレーション2に記載したように、光線40の角膜入射径は0.4mm近傍が好ましいことが分かった。光線40の角膜入射径が0.4mmの場合、眼軸長が24mmでかつ角度αが0°のときの光線40のスポット径は65μm程度である。この光線40のスポット径を基準とすると、光線40のスポット径の変化量が1.5dB以下、言い換えると±0.75dB以下に収まるには、光線40のスポット径は55μm~77μmに収まることが必要となる。そこで、光線40の角膜入射径を0.4mm近傍で細かく振ったときの、角度αに対する光線40のスポット径をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
シミュレーション条件:
  光線40:赤色レーザ光(波長:640nm)と緑色レーザ光(波長:520nm)と青色レーザ光(波長:465nm)が合波された白色光
  眼軸長:23mm、26mm
  光線40の角膜入射径:0.34mm、0.36mm、0.38mm、0.4mm、0.42mm、0.44mm、0.46mm
 図9(a)および図9(b)は、シミュレーション3の結果を示すグラフである。表1および表2は、シミュレーション3の結果を示す表である。図9(a)および図9(b)において、横軸は角度α[°]であり、縦軸は光線40のスポット径[μm]である。光線40の角膜入射径が0.34mm、0.36mm、0.38mm、0.4mm、0.42mm、0.44mm、0.46mmの場合それぞれを太実線、実線、点線、太い一点鎖線、太破線、破線、一点鎖線で示している。図9(a)および表1は眼軸長が23mmのときの結果、図9(b)および表2は26mmのときの結果である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 図9(a)、図9(b)および表1、表2に示すように、光線40の角膜入射径が0.34mmの場合、眼軸長が26mmのときに光線40のスポット径が79.96μmとなり、上記の光線40のスポット径が55μm~77μmの範囲から逸脱する。光線40の角膜入射径が0.46mmの場合に、光線40のスポット径の変化量が最も大きくなり、最小スポット径は55.16μm、最大スポット径は75.616μmで、変化量は1.37dBとなった。
 図9(a)、図9(b)および表1、表2の結果から、光線40のスポット径が55μm~77μmの範囲に収まるようにするために、光線40の角膜入射径は0.36mm~0.46mm(0.41mm±0.05mm)にすることが好ましいことが分かる。光線40のスポット径のばらつきを小さくする点から、光線40の角膜入射径は0.36mm~0.44mmの場合が好ましく、0.38mm~0.44mmの場合がより好ましく、0.38mm~0.42mmの場合が更に好ましいことが分かる。
 以上のように、実施例1によれば、眼60内の収束点46での複数の光線40が網膜62に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角のうち大きい方の画角の半角θが10°以上かつ30°以下であるときに、複数の光線40の角膜入射径を0.36mm以上かつ0.46mm以下とする。これにより、ユーザーの眼軸長(視力)が異なる場合でも、複数の光線40が網膜62に照射される範囲内において、複数の光線40のスポット径の変化量が小さく抑えられ、複数の光線40のスポット径を55μm以上かつ77μm以下の範囲に収めることができる。よって、ユーザーは網膜62に投影される画像に対して均一な解像感が得られる。
 なお、実施例1では、眼60内の収束点46での複数の光線40が網膜62に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角のうち大きい方の画角の半角θが10°以上30°以下の場合を示した。しかしながら、画角の半角θが10°以上の場合で、複数の光線40のスポット径が55μm以上かつ77μm以下であれば、画角の半角θの上限は30°より大きい場合でもよい。
 また、実施例1によれば、複数の光線40がユーザーの角膜66に入射するときの開口数はユーザーによらずに略ゼロである。これにより、複数の光線40の角膜入射径を0.36mm以上かつ0.46mm以下にすることで、複数の光線40のスポット径を55μm以上77μm以下の範囲内に収めることができる。略ゼロとは、-0.0005以上+0.0005以下である。
 また、実施例1によれば、複数の光線40は、赤色レーザ光、緑色レーザ光、または青色レーザ光の単色光、もしくは、赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光の少なくとも2つの光が合波された合波光である。この場合、複数の光線40が角膜66に入射するときの直径を0.36mm以上かつ0.46mm以下にすることで、複数の光線40のスポット径を55μm以上77μm以下の範囲内に収めることができる。
 なお、実施例1において、複数の光線40のスポット径のばらつきを抑える点から、複数の光線40の角膜入射径は、0.38mm以上かつ0.44mm以下が好ましい。この場合、複数の光線40の角膜入射径は、実際の投影としては、0.41mmを中央値として、±0.03mmの範囲に収まっている。
 なお、実施例1において、画像投影装置100はメガネ型フレーム42に取り付けられる場合を例に示したが、このフレームはユーザーの顔に装着可能で、画像投影装置100をユーザーの眼の前に設置可能であれば、メガネ型に限らず、ゴーグル型、アイパッチ型、耳掛型、またはヘルメット装着型等のその他の場合であってもよい。
 図10は、実施例2に係る視覚検査装置200のブロック図である。図10に示すように、視覚検査装置200は、実施例1の図1と比べて、制御部50が、画像制御部52に加えて信号処理部54および画像生成部56を備える点で異なる。画像制御部52は、被検者の網膜62に投影する検査用の画像を生成する。信号処理部54は、画像制御部52からの制御信号に基づき入力部80からの応答信号を処理する。入力部80は、視覚検査時に被検者が応答信号を入力するための機器であり、例えばボタンであるがその他の場合でもよい。画像生成部56は、信号処理部54が処理した信号に基づき検査結果画像を生成する。表示部82は検査結果画像を表示する。表示部82は、例えば液晶ディスプレイ等である。
 画像制御部52、信号処理部54、および画像生成部56は、例えばCPU等のプロセッサがプログラムと協働し処理を行ってもよい。画像制御部52、信号処理部54、および画像生成部56は、専用に設計された回路でもよい。画像制御部52、信号処理部54、および画像生成部56は、1つの回路でもよいし、異なる回路でもよい。
 図11は、実施例2に係る視覚検査装置200の光学系を示す図である。図11に示すように、視覚検査装置200は、マクスウェル視を利用して網膜62に検査用の画像を投影する。光源12が出射する光線40は、レンズ16により拡散光から略平行光に変換される。レンズ16を透過した光線40は、アパーチャー18により直径が調整される。アパーチャー18を通過した光線40は、平面ミラー26で反射して走査部20に入射する。
 走査部20により二次元方向に走査され、走査部20から異なる時間において異なる方向に出射された複数の光線40は、照射光学系30に入射する。照射光学系30は、レンズ38とレンズ39を備える。複数の光線40は、レンズ38とレンズ39を介し、被検者の眼60に入射する。レンズ38は、例えば集光レンズである。複数の光線40はレンズ38によって互いに略平行となり、また、複数の光線40各々はレンズ38によって略平行光から集束光に変換される。複数の光線40各々は、レンズ39の手前で集光し、拡散光となってレンズ39に入射する。レンズ39は、例えば集光レンズである。複数の光線40各々はレンズ39によって拡散光から略平行光に変換されて、被検者の眼60に入射する。したがって、複数の光線40が角膜66に入射するときの複数の光線40各々の開口数は略ゼロである。これは、視覚検査装置200を利用する被検者によって変わることはない。複数の光線40が角膜66に入射するときの直径は、実施例1と同じく、0.36mm~0.46mm(0.41mm±0.05mm)である。複数の光線40は、被検者の眼60内の収束点46で収束する。収束点46は、例えば水晶体68または水晶体68近傍に位置する。複数の光線40各々は水晶体68により平行光から集束光に変換されて網膜62近傍で合焦する。眼60内の収束点46での複数の光線40が網膜62に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角のうち大きい方の画角の半角θは、実施例1と同じく、10°以上30°以下である。複数の光線40が網膜62に照射される範囲が、被検者の視機能を検査するための検査用画像が投影される領域となる。
 図12は、実施例2に係る視覚検査装置200の検査方法の一例を示すフローチャートである。図13(a)から図13(c)は、図12のフローチャートにおいて網膜62に投影される検査用の画像72を説明する図である。図12に示すように、画像制御部52は、光源12から光線40を出射させて、網膜62に検査視標74を含む検査用の画像72を投影する(ステップS10)。光線40は、赤色レーザ光、緑色レーザ光、または青色レーザ光の単色光、もしくは、赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光の少なくとも2つの光が合波された合波光である。ステップS10により、図13(a)のように、領域75aに投影される検査視標74を含む検査用の画像72が網膜62に投影される。領域75は、本実施例2では、1本の光線40が網膜62に照射される領域とする。なお、領域75は複数本の光線40が照射される領域の場合でもよい。なお、検査用の画像72には、図示は省略するが、被検者の視線を向けさせるための固視視標を含んでいてもよい。
 次いで、信号処理部54は入力部80からの応答信号を取得する(ステップS12)。被検者は領域75aに検査視標74が投影されたことを検知すると入力部80を操作する。このため、被検者が検査視標74を検知した場合に信号処理部54は入力部80から応答信号を取得でき、検査視標74を検知できない場合には入力部80からの応答信号を取得できない。
 ステップS10での検査用の画像72の投影から所定時間経過した後、画像制御部52は、最後の領域か否かを判定する(ステップS14)。例えば、網膜62内の検査すべき領域75の全ての検査が終了するとYesと判定する。Noのとき、画像制御部52は検査視標74を投影する領域75を変更し(ステップS16)、ステップS10に戻る。ステップS14においてYesと判定されるまで、ステップS10からS16を繰り返し行う。図13(b)では、検査視標74を投影する領域が領域75bに変更された場合を示し、図13(c)では、領域75cに変更された場合を示している。
 ステップS14においてYesと判定されると、画像生成部56は、信号処理部54の各領域75における入力部80からの応答信号に基づき、視機能の検査結果の画像(例えば視野欠損画像)を生成する(ステップS18)。表示部82は、検査結果画像を表示する(ステップS20)。
 実施例2によれば、実施例1と同じく、眼60内の収束点46での複数の光線40が網膜62に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角のうち大きい方の画角の半角θが10°以上かつ30°以下であるときに、複数の光線40の角膜入射径を0.36mm以上かつ0.46mm以下とする。これにより、被検者の眼軸長(視力)が異なる場合でも、複数の光線40が網膜62に照射される範囲内において、複数の光線40のスポット径の変化量が小さく抑えられ、複数の光線40のスポット径を55μm以上77μm以下の範囲に収めることができる。よって、眼軸長の異なる被検者に対して、視機能検査を網膜62の広範囲にわたって同等な条件の下で行うことができ、視機能検査の精度を向上させることができる。
 なお、実施例2では、眼60内の収束点46での複数の光線40が網膜62に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角のうち大きい方の画角の半角θが10°以上30°以下の場合を示した。しかしながら、実施例1と同様に、画角の半角θが10°以上の場合で、複数の光線40のスポット径が55μm以上かつ77μm以下であれば、画角の半角θの上限は30°より大きい場合でもよい。
 また、実施例2によれば、図13(a)から図13(c)における領域75は1本の光線40が網膜62に照射される領域である。したがって、被検者は、網膜62に順々に照射される複数の光線40各々に対して入力部80を操作して応答する。複数の光線40のスポット径は所定の範囲に収まっていることから、被検者が複数の光線40各々に対して応答する視機能検査の精度が向上する。
 また、実施例2によれば、複数の光線40は、赤色レーザ光、緑色レーザ光、または青色レーザ光の単色光、もしくは、赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光の少なくとも2つの光が合波された合波光である。この場合、実施例1に示したように、複数の光線40が角膜66に入射するときの直径を0.36mm以上かつ0.46mm以下にすることで、複数の光線40のスポット径を55μm以上77μm以下の範囲内に収めることができる。複数の光線40のスポット径がこのような範囲になることで、視機能検査の精度が向上する。
 また、実施例2においても、実施例1と同様に、複数の光線40が被検者の角膜66に入射するときの開口数は被検者によらずに略ゼロである。これにより、複数の光線40の角膜入射径を0.36mm以上かつ0.46mm以下にすることで、複数の光線40のスポット径を55μm以上77μm以下の範囲内に収めることができる。
 なお、実施例2においても、実施例1と同様に、複数の光線40のスポット径のばらつきを抑える点から、複数の光線40の角膜入射径は、0.38mm以上かつ0.44mm以下(0.41mm±0.03mm)が好ましい。
 図14は、実施例3に係る眼底撮影装置300のブロック図である。図14に示すように、眼底撮影装置300は、実施例2と同様に、制御部50は画像制御部52に加えて信号処理部54および画像生成部56を備える。画像制御部52は、被検者の網膜62に投影する検査用の画像を生成する。信号処理部54は、画像制御部52からの制御信号に基づき光検出器84の出力信号を処理する。光検出器84は、網膜62で反射した光線40を検出する。光検出器84は、例えばCMOSイメージセンサまたはCCDイメージセンサ等の撮像素子を含む。画像生成部56は、信号処理部54が光検出器84の出力信号を処理した信号に基づき眼底画像を生成する。表示部82は眼底画像を表示する。
 図15は、実施例3に係る眼底撮影装置300の光学系を示す図である。図15に示すように、眼底撮影装置300は、実施例2と同様に、マクスウェル視を利用して網膜62に光線40を照射する。アパーチャー18と平面ミラー26との間の光線40の光路上にハーフミラー28が設けられている。網膜62で反射した光線40は、レンズ39、レンズ38、走査部20、および平面ミラー26を介してハーフミラー28に入射し、ハーフミラー28で反射して光検出器84に入射する。その他の構成は、実施例2の図11と同じであるため説明を省略する。実施例3においても、複数の光線40が角膜66に入射するときの複数の光線40各々の開口数は略ゼロである。これは、眼底撮影装置300を利用する被検者によって変わることはない。複数の光線40が角膜66に入射するときの直径は0.36mm~0.46mm(0.41mm±0.05mm)である。眼60内の収束点46での複数の光線40が網膜62に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角のうち大きい方の画角の半角θは、実施例1と同じく、10°以上30°以下である。
 図16は、実施例3に係る眼底撮影装置300の検査方法の一例を示すフローチャートである。図16に示すように、画像制御部52は、光源12から眼底撮影のための光線40を出射させて、網膜62に光線40を照射させる(ステップS30)。眼底撮影のための光線40は、赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光の単色光、もしくは、赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光の少なくとも2つの光が合波された合波光である。なお、光線40は赤外レーザ光等の不可視光でもよい。光線40は網膜62上を左上から右下までラスタースキャンされて網膜62に照射される。網膜62で反射した光線40は、図15で説明したように、光検出器84に入射する。
 信号処理部54は、光検出器84の出力信号を取得する(ステップS32)。画像生成部56は、信号処理部54が光検出器84の出力信号を処理した信号に基づき、眼底画像を生成する(ステップS34)。表示部82は、画像生成部56によって生成された眼底画像を表示する(ステップS36)。
 実施例3によれば、実施例1と同じく、眼60内の収束点46での複数の光線40が網膜62に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角のうち大きい方の画角の半角θが10°以上かつ30°以下であるときに、複数の光線40の角膜入射径を0.36mm以上かつ0.46mm以下とする。これにより、被検者の眼軸長(視力)が異なる場合でも、複数の光線40が網膜62に照射される範囲内において、複数の光線40のスポット径の変化量が小さく抑えられ、複数の光線40のスポット径を55μm以上77μm以下の範囲に収めることができる。よって、眼軸長の異なる被検者に対して、網膜62の広範囲にわたって同等な条件の下で撮像された眼底画像を取得することができる。
 なお、実施例3では、眼60内60の収束点46での複数の光線40が網膜62に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角のうち大きい方の画角の半角θが10°以上30°以下の場合を示した。しかしながら、実施例1と同様に、画角の半角θが10°以上の場合で、複数の光線40のスポット径が55μm以上かつ77μm以下であれば、画角の半角θの上限は30°より大きい場合でもよい。
 また、実施例3によれば、複数の光線40は、赤色レーザ光、緑色レーザ光、または青色レーザ光の単色光、もしくは、赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光の少なくとも2つの光が合波された合波光である。この場合、実施例1に示したように、複数の光線40が角膜66に入射するときの直径を0.36mm以上かつ0.46mm以下にすることで、複数の光線40のスポット径を55μm以上77μm以下の範囲内に収めることができる。複数の光線40のスポット径がこのような範囲になることで、眼底画像の精度を向上させることができる。
 また、実施例3においても、実施例1と同様に、複数の光線40が被検者の角膜66に入射するときの開口数は被検者によらずに略ゼロである。これにより、複数の光線40の角膜入射径を0.36mm以上かつ0.46mm以下にすることで、複数の光線40のスポット径を55μm以上77μm以下の範囲内に収めることができる。
 なお、実施例3においても、実施例1と同様に、複数の光線40のスポット径のばらつきを抑える点から、複数の光線40の角膜入射径は、0.38mm以上かつ0.44mm以下(0.41mm±0.03mm)が好ましい。
 なお、上記実施例1から実施例3では、眼60内の収束点46での複数の光線40が網膜62に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角のうち大きい方の画角の半角θが10°以上30°以下である場合を示した。しかしながら、図5(a)のように、角度αが大きくなると光線40のスポット径のばらつきが大きくなる傾向があることから、水平方向の画角および垂直方向の画角のうち大きい方の画角の半角θが15°以上の場合に複数の光線40の角膜入射径を0.36mm以上かつ0.46mm以下とすることが好ましい。画角の半角θが20°以上の場合に複数の光線40の角膜入射径を0.36mm以上かつ0.46mm以下とすることがより好ましい。画角の半角θが25°以上の場合に複数の光線40の角膜入射径を0.36mm以上かつ0.46mm以下とすることが更に好ましい。
 なお、上記実施例1から実施例3では、複数の光線40が網膜62に照射される範囲は、水平方向の長さが垂直方向の長さより長い矩形の場合を例に示したが、垂直方向の長さが水平方向の長さより長い矩形の場合でもよいし、円形または楕円形等の場合でもよい。複数の光線40が網膜62に照射される範囲が円形の場合では、水平方向の画角および垂直方向の画角のうち大きい方の画角の半角θは、直径における画角の半角となり、楕円形の場合でが、長径における画角の半角となる。
 以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
 

Claims (10)

  1.  光源と、
     前記光源から出射される光線を走査する走査部と、
     前記走査部から異なる時間に出射される複数の前記光線を使用者の眼内の収束点で収束させた後に前記使用者の網膜に照射して画像を投影する光学系と、を備え、
     前記収束点での前記複数の光線が前記網膜に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角うち大きい方の画角の半角が10°以上かつ30°以下であるときに、前記使用者の角膜に入射する前記複数の光線の直径を0.36mm以上かつ0.46mm以下とする、画像投影装置。
  2.  前記複数の光線の前記網膜上での直径が55μm以上かつ77μm以下である、請求項1に画像投影装置。
  3.  前記使用者の角膜に入射するときの前記複数の光線の開口数は前記使用者によらず略ゼロである、請求項1に記載の画像投影装置。
  4.  前記使用者の角膜に入射する前記複数の光線の直径は0.38mm以上かつ0.44mm以下である、請求項1に記載の画像投影装置。
  5.  前記複数の光線は、赤色光、緑色光、または青色光の単色光、もしくは赤色光、緑色光、および青色光のうち少なくとも2つ光が合波された合波光である、請求項1から4のいずれか一項に記載の画像投影装置。
  6.  光源と、
     前記光源から出射される光線を走査する走査部と、
     前記走査部から異なる時間に出射される複数の前記光線を被検者の眼内の収束点で収束させた後に前記被検者の網膜に照射する光学系と、
     前記網膜に照射された前記複数の光線に対する前記被検者の応答が入力される入力部と、を備え、
     前記収束点での前記複数の光線が前記網膜に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角うち大きい方の画角の半角が10°以上かつ30°以下であるときに、前記被検者の角膜に入射する前記複数の光線の直径を0.36mm以上かつ0.46mm以下とする、視覚検査装置。
  7.  前記複数の光線の前記網膜上での直径が55μm以上かつ77μm以下である、請求項6に視覚検査装置。
  8.  前記被検者は、前記網膜に順々に照射される前記複数の光線各々に対して前記入力部を操作して応答する、請求項6に記載の視覚検査装置。
  9.  光源と、
     前記光源から出射される光線を走査する走査部と、
     前記走査部から異なる時間に出射される複数の前記光線を被検者の眼内の収束点で収束させた後に前記被検者の網膜に照射する光学系と、
     前記網膜で反射した前記複数の光線を検出する検出器と、
     前記検出器で検出した前記複数の光線から前記被検者の眼底画像を取得する取得部と、を備え、
     前記収束点での前記複数の光線が前記網膜に照射される範囲の水平方向の画角および垂直方向の画角うち大きい方の画角の半角が10°以上かつ30°以下であるときに、前記被検者の角膜に入射する前記複数の光線の直径を0.36mm以上かつ0.46mm以下とする、眼底撮影装置。
  10.  前記複数の光線の前記網膜上での直径が55μm以上かつ77μm以下である、請求項9に記載の眼底撮影装置。
     
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