CN102551660A - 眼底摄像方法和眼底摄像设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种眼底摄像方法和眼底摄像设备。该眼底摄像设备包括：像差测量单元，用于测量通过利用测量光照射被检体所获得的反射光的像差；像差校正单元，用于根据测量出的像差来校正光的像差；控制单元，用于对像差测量单元和像差校正单元所进行的处理进行重复控制；以及改变单元，用于根据像差测量单元所获得的测量结果和控制单元所获得的控制结果的至少之一，将表示像差的预定阶次的第一函数改变为包括比预定阶次高的阶次的第二函数。像差校正单元校正由第二函数所表示的像差。

Description

眼底摄像方法和眼底摄像设备

技术领域

本发明涉及眼底摄像方法和眼底摄像设备。

背景技术

近来，作为眼科摄像设备，开发了如下这样一种SLO(扫描激光检眼镜)，该SLO利用激光束二维地照射眼底，接收反射光并对该光进行成像。另外，作为眼科摄像设备，开发了使用低相干光干涉的摄像设备。将使用低相干光干涉的摄像设备称为OCT(光学相干断层成像设备)，其中特别地，该OCT的目的是用来获得眼底或其邻近区域的断层图像。开发了各种类型的OCT，包括有TD-OCT(时域OCT)和SD-OCT(谱域OCT)。近年来，眼科摄像设备的分辨率随着照射激光的NA的增大而增大。

然而，当对眼底进行摄像时，需要通过诸如角膜和晶状体等的眼睛的光学组织进行摄像。由于该原因，随着分辨率的增大，角膜和晶状体的像差变得极大影响了所拍摄图像的图像质量。

在该情况下，对AO(自适应光学)-SLO和AO-OCT进行了研究，其中在AO-SLO和AO-OCT中，光学***包含用于测量眼睛的像差并对其进行校正的AO功能。例如，非专利文献1(Y.Zhang et al，Optics Express，Vol.14，No.10，15 May 2006)公开了AO-OCT的例子。这种AO-SLO和AO-OCT通过夏克-哈特曼(Shack-Hartmann)波前传感器***来测量眼睛的波前。夏克-哈特曼波前传感器***被设计为：通过将测量光施加至眼睛并使得CCD照相机通过微透镜阵列接收反射光，来测量眼睛的波前。AO-SLO或AO-OCT可以通过驱动可变形镜和空间相位调制器从而校正测量出的波前、并通过可变形镜和空间相位调制器对眼底进行摄像，来进行高分辨率摄像。

眼睛的像差的大部分是诸如近视、远视和散光等的低阶像差。然而，像差还包括由于眼睛的光学***上的细微的凹凸以及泪膜的干扰而引起的高阶像差。在由泽尼克(Zernike)函数***表示眼睛的像差的情况下，表示像差的泽尼克函数中的大部分是表示近视、远视和散光的泽尼克二阶函数。这些函数所包括的泽尼克三阶函数和泽尼克四阶函数较少，并且所包括的诸如泽尼克五阶函数和泽尼克六阶函数等的高阶函数更少。

通常，眼科设备中所使用的自适应光学***(AO)利用诸如泽尼克函数的函数来对波前传感器所测量出的像差进行模型化，并通过使用该函数来计算波前校正单元的校正量。将通过利用该函数对像差进行模型化而定量获得的量称为像差量。另外，将波前校正单元通过使用该函数对像差进行校正所利用的波前校正值称为校正量。为了校正复杂的形状，需要利用具有许多阶的函数来对像差进行模型化、计算校正量并控制波前校正单元。

然而，如果通过利用具有许多阶的函数对像差进行模型化来计算校正量，计算负荷变得非常重，并且计算时间增加，由此带来了严重的问题。特别地，针对眼睛的像差，由于眼泪的状态和屈光度调节的状态总是改变，并且针对断层图像的获取需要快速重复像差校正，因而增大处理速度非常重要。

发明内容

本发明是考虑到以上问题而作出的，并且提供了一种能够高速进行像差校正用的运算处理的眼底摄像技术。

根据本发明的一个方面，提供一种眼底摄像设备的眼底摄像方法，所述眼底摄像设备包括：像差测量单元，用于测量通过利用测量光照射被检体所获得的反射光的像差；像差校正单元，用于根据所测量出的像差来校正光的像差；以及控制单元，用于对所述像差测量单元和所述像差校正单元所进行的处理进行重复控制，所述眼底摄像方法包括如下步骤：改变步骤，用于根据所述像差测量单元所获得的测量结果和所述控制单元所获得的控制结果的至少之一，将表示所述像差的预定阶次的第一函数改变为包括比所述预定阶次高的阶次的第二函数；以及像差校正步骤，用于校正所述第二函数所表示的像差。

根据本发明的另一个方面，提供一种眼底摄像设备，包括：像差测量单元，用于测量通过利用测量光照射被检体所获得的反射光的像差；像差校正单元，用于根据所测量出的像差来校正光的像差；控制单元，用于对所述像差测量单元和所述像差校正单元所进行的处理进行重复控制；以及改变单元，用于根据所述像差测量单元所获得的测量结果和所述控制单元所获得的控制结果的至少之一，将表示所述像差的预定阶次的第一函数改变为包括比所述预定阶次高的阶次的第二函数，其中，所述像差校正单元校正由所述第二函数所表示的像差。

根据本发明，可以高速进行像差校正用的运算处理。

通过以下(参考附图)对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的基于包括自适应光学***的SLO的眼底摄像设备的配置的例子的图；

图2是示出第一实施例的波前校正装置的例子的示意图；

图3是示出波前校正装置的配置的另一例子的图；

图4A和4B是示出夏克-哈特曼波前传感器的配置的示意图；

图5是示出将用于测量波前的光束会聚在CCD传感器上的状态的示意图；

图6是示出测量具有球面像差的波前的情况的示意图；

图7是示出根据第一实施例的眼底摄像设备中的控制步骤的流程图；

图8是示出根据第二实施例的眼底摄像设备中的控制步骤的流程图；

图9是示出根据第三实施例的眼底摄像设备中的控制步骤的流程图；

图10是示出根据第四实施例的基于包括自适应光学***的SLO的眼底摄像设备的配置的例子的图；以及

图11是示出根据第四实施例的眼底摄像设备中的控制步骤的流程图。

具体实施方式

以下将参考附图示例性地详细说明本发明的各实施例。这些实施例所述的构成元件仅是示例，并且本发明的技术范围由所附权利要求书来限定，而并不局限于以下所述的各实施例。

第一实施例

将参考图1说明根据本发明的第一实施例的眼底摄像设备的配置。注意，本实施例将举例说明以下情况：作为测量对象的被检体是眼睛，通过自适应光学***来校正眼睛中发生的像差，并对眼底进行摄像。

参考图1，该设备使用波长为840nm的SLD(超发光二极管)光源作为光源101。尽管没有具体限制光源101的波长，但使用大约800nm～1,500nm的波长进行眼底摄像以减轻被检体处的光的炫目并维持分辨率。尽管本实施例使用SLD光源，但还可以使用激光等。尽管本实施例针对眼底摄像和波前测量使用相同的光源，但还可以使用不同的光源以构成用于在光路的途中对光进行多路复用的配置。

从光源101出射的光穿过单模光纤102，并通过准直器103被施加为平行光束(测量光105)。所施加的测量光105透过由分束器构成的光分割单元104，并被引导至自适应光学***。自适应光学***包括光分割单元106、波前传感器115、波前校正装置108和用于将光引导至上述装置的反射镜107-1～107-4。本实施例使用分束器作为光分割单元106。反射镜107-1～107-4被配置为至少使得眼睛111的瞳孔、波前传感器115和波前校正装置108具有光学共轭关系。

透过光分割单元106的测量光105被反射镜107-1和107-2反射并入射至波前校正装置108。由波前校正装置108所反射的测量光105出射至反射镜107-3。本实施例使用利用液晶装置的空间相位调制器(反射型液晶光学调制器)作为波前校正装置108。图2是反射型液晶光学调制器的示意图。反射型液晶光学调制器具有使液晶分子密封在由基底部122和盖123所限定的空间中的结构。基底部122具有多个像素电极124，并且盖123具有透明的对向电极(未示出)。在电极之间不存在电压的情况下，液晶分子呈现如“125-1”所示那样的取向状态。当在电极之间施加电压时，液晶分子转变为如“125-2”所示那样的取向状态，并改变相对于入射光的折射率。可以通过控制各像素电极124的电压以改变各像素的折射率，来进行空间相位调制。例如，当入射光126入射到反射型液晶光学调制器时，穿过液晶分子125-2的光示出了相对于穿过液晶分子125-1的光的相位滞后。结果，形成了由图2的虚线127所示那样的波前。通常，反射型液晶光学调制器由几万～几十万个像素构成。另外，反射型液晶光学调制器可以包括偏光单元，该偏光单元用于调整入射光的偏光以具有偏光特性。

可以使用可变形镜作为波前校正装置108的另一例子。可变形镜可以局部地改变光的反射方向。可以使用各种类型的可变形镜。将可变形镜形成为例如具有图3所示的截面的装置，其中该装置包括对入射光进行反射的可变形膜状的镜面129、基底部128、夹持在镜面129和基底部128之间的致动器130、以及从镜面129的周围支撑镜面129的支撑部(未示出)。致动器130的操作的原理包括使用静电力、磁力或压电效应。致动器130根据操作的原理在配置上有所不同。在x-y平面内，在基底部128上将致动器130二维地配置成多个阵列。选择性地驱动致动器130，使得可以在图3的z方向上自由地使镜面129变形。通常，可变形镜由几十～几百个致动器构成。

参考图1，扫描光学***109一维或二维地扫描由反射镜107-3和107-4所反射的光。在本实施例中，扫描光学***109包括分别用于主扫描操作(眼底的水平方向)和副扫描操作(眼底的垂直方向)的两个检流计扫描器。针对较快的摄像操作，共振扫描器可以用于扫描光学***109的主扫描操作。为了将扫描光学***109中的各扫描器设置为光学共轭的状态，扫描光学***109可以具有使用诸如各扫描器之间的镜和透镜等的光学元件的配置。

由扫描光学***109进行扫描的测量光105穿过目镜110-1和110-2，并入射至眼睛111。入射至眼睛111的测量光105由眼底进行反射或散射。调整目镜110-1和110-2的位置，从而可以根据眼睛111的屈光度，利用光来最佳地照射眼睛111。在该情况下，针对目镜部使用目镜透镜，但也可以使用球面镜等。

由眼睛111的视网膜所反射或散射的光沿着入射光的路径反向传播。然后，光分割单元106将光的一部分反射至波前传感器115，由此使用该光来测量光束的波前。

本实施例使用夏克-哈特曼波前传感器作为波前传感器115。图4A和4B是示出夏克-哈特曼波前传感器的示意图。附图标记131表示穿过微透镜阵列132并会聚在CCD传感器133上的焦平面134上的要测量波前的光束。图4B是沿着图4A中的线A-A’所截取的截面图。微透镜阵列132由多个微透镜135构成。光束131经由各个微透镜135而会聚在CCD传感器133上。结果，将光束131分割成与微透镜135的数量相对应的光斑，并进行会聚。图5示出光如何会聚在CCD传感器133上。将穿过各个微透镜的光束会聚成光斑136。然后，波前传感器根据光斑136的位置计算所施加的光束的波前。例如，图6是示出测量具有球面像差的波前的情况的示意图。通过由虚线137所示那样的波前来形成光束131。微透镜阵列132使光束131会聚在与波前局部垂直的方向上的位置处。图6示出该情况下的CCD传感器133的聚光状态。由于光束131具有球面像差，因而在相对于中间部偏离的状态下会聚成光斑136。计算该位置使得可以获得光束131的波前。本实施例针对波前传感器115使用夏克-哈特曼波前传感器。然而，本发明的主旨并不局限于此。例如，可以使用诸如曲率传感器等的其它类型的波前测量单元或者用于通过逆计算根据所形成的点图像获得波前的方法。

返回参考图1，透过图1的光分割单元106的反射光由光分割单元104进行部分反射并通过准直器112和光纤113被引导至光强度传感器114。然后，光强度传感器114将光转换成电信号。控制单元117将信号形成为眼底图像并将该眼底图像显示在显示单元118上。

波前传感器115连接至自适应光学控制单元116以将所接收到的波前传送至自适应光学控制单元116。波前校正装置108也连接至自适应光学控制单元116以进行从自适应光学控制单元116所指示的调制。自适应光学控制单元116基于从通过波前传感器115获得的测量结果所获取到的波前，计算用于向着没有像差的波前进行校正用的调制量(校正量)。自适应光学控制单元116基于自适应光学控制单元116所计算出的调制量(校正量)来指示波前校正装置108进行调制。自适应光学控制单元116基于波前传感器115对波前的测量和根据测量结果所计算出的调制量(校正量)，重复指示波前校正装置108，由此始终进行反馈控制以获得最佳波前。在本实施例中，自适应光学控制单元116将测量出的波前模型化为泽尼克函数，并计算应用于函数的各阶的系数。然后，自适应光学控制单元116基于这些系数来计算波前校正装置108的调制量。当计算调制量时，自适应光学控制单元116将所有泽尼克阶次的系数与允许波前校正装置108形成各泽尼克阶次的形状的基准调制量相乘，并将所有的积相加，从而获得最终的调制量。本实施例使用具有像素数为600×600的反射型液晶光学调制器作为波前校正装置108，因此根据以上计算方法来计算针对360,000个像素中的各像素的调制量。当例如使用泽尼克函数的一阶～四阶的系数进行计算时，本实施例针对360,000个像素中的各像素，将Z1-1、Z1+1、Z2-2、Z2-0、Z2+2、Z3-3、Z3-1、Z3+1、Z3+3、Z4-4、Z4-2、Z4-0、Z4+2和Z4+4总计14个系数与基准调制量相乘。当使用泽尼克函数的一阶～六阶的系数进行计算时，本实施例针对360,000个像素中的各像素，将Z1-1、Z1+1、Z2-2、Z2-0、Z2+2、Z3-3、Z3-1、Z3+1、Z3+3、Z4-4、Z4-2、Z4-0、Z4+2、Z4+4、Z5-5、Z5-3、Z5-1、Z5+1、Z5+3、Z5+5、Z6-6、Z6-4、Z6-2、Z6-0、Z6+2、Z6+4和Z6+6总计27个系数与基准调制量相乘。由于被检眼包括在光学***的一部分中，因而光学***的状态不确定。由于该原因，通常难以通过一次像差测量和校正来达到具有低像差的波前。因此，重复像差测量和校正以将像差校正为允许进行摄像操作的程度。

如上所述，眼睛的像差的大多数是低阶像差。由于该原因，本实施例通过在开始校正时使用泽尼克函数的一阶～四阶的低阶系数来高速进行像差校正反馈(第一像差校正反馈)。在像差校正的中途，本实施例通过使用泽尼克函数的一阶～六阶的高阶系数来进行更精确的像差校正反馈(第二像差校正反馈)。进行这种控制使得可以以相对高的速度进行直到达到低的像差状态为止的像差校正。这可以缩短开始摄像操作的时间。

将参考图7的流程图来说明根据本实施例的眼底摄像设备中的处理。在步骤S101中，眼底摄像设备开始控制操作。在步骤S102中，该设备设置直到N阶(N是自然数(以下类同))的系数以通过作为多项式函数的泽尼克函数来表示像差。在本实施例中，该设备将要用于像差校正的泽尼克函数的系数设置为一阶～四阶的低阶系数。然后，该设备执行(以下要进行说明的)步骤S103～步骤S109的自适应光学***的基本过程。以下是自适应光学***的基本过程的概述。在步骤S103中，波前传感器115测量像差。在步骤S108中，自适应光学控制单元116基于测量结果来计算校正量。在步骤S109中，该设备在自适应光学控制单元116的控制下重复驱动波前校正装置108。

接着将说明自适应光学***的各步骤的内容。在步骤S103中，波前传感器115测量像差并获得像差量。在本实施例中，像差量表示从所获得的像差中获得的波前扰动的总量。然而，该量还可以表示例如相对于基准波前(平坦波前)的总偏移量。在步骤S104(第一判断步骤)中，自适应光学控制单元116判断步骤S103中获得的像差量是否小于预定的第一基准值(基准1)。第一基准值(基准1)可以是眼底摄像设备固有的值，或者可以由操作者设置。如果像差量小于第一基准值(基准1)(步骤S104中为“是”)，则处理进入步骤S110。如果像差量等于或大于第一基准值(基准1)(步骤S104中为“否”)，则处理进入步骤S105以执行步骤S105和随后步骤中的处理。

在步骤S105(第二判断步骤)中，自适应光学控制单元116从已测量出的像差量(例如，之前测量出的像差量)和通过当前测量获得的像差量之间的差来获得像差量的变化。然后，自适应光学控制单元116判断像差量的变化是否小于第二基准值(基准2)。可以例如使用表示前一像差量和当前像差量之间的差的变化率的值或操作者预先确定出的值作为第二基准值(基准2)。如果像差量的变化小于第二基准值(基准2)(步骤S105中为“是”)，则自适应光学控制单元116判断为利用当前所使用的阶次的系数很可能无法进行充分的校正。因此，处理进入步骤S107。在步骤S107中，自适应光学控制单元116根据测量出的像差量和校正后测量出的像差量之间的变化，将N阶多项式函数改变为包括比N阶高的阶次的M阶(M是满足关系M＞N的自然数(以下类同))函数。自适应光学控制单元116将要用于像差校正的泽尼克函数的系数设置为包括一阶～六阶的高阶次的函数的系数。然后，处理返回至步骤S103。本实施例举例说明了将一阶～六阶的系数设置为高阶系数。然而，如果将一阶～四阶的系数设置为低阶系数，则高阶系数不限于一阶～六阶的系数。例如，可以设置包括一阶～四阶的系数的一阶～五阶的系数或者一阶～六阶的系数。另外，六阶系数并不被限制为上限系数，并且要使用的系数可以包括更高阶的系数。

在步骤S103和随后的步骤中，自适应光学控制单元116通过使用包括之前执行的步骤S107中所设置的高阶系数的函数来进行相同的像差校正处理。

如果自适应光学控制单元116在步骤S105中判断为像差量的变化等于或大于第二基准值(基准2)(步骤S105中为“否”)，则该单元判断为与包括当前使用的阶次的函数相对应的像差校正是充分的。因此，自适应光学控制单元116使处理进入步骤S106以在不改变当前所使用的阶次的系数的情况下继续进行校正。

在步骤S106(第三判断步骤)中，自适应光学控制单元116判断从开始像差校正起的校正控制的重复次数是否超过第三基准值(基准3)。如果重复次数超过第三基准值(基准3)(步骤S106中为“是”)，则自适应光学控制单元116使处理进入步骤S107。在步骤S107中，自适应光学控制单元116根据波前传感器115所获得的测量结果，将具有预定阶次的函数(第一函数)改变为包括比预定阶次高的阶次的函数(第二函数)。在该情况下，波前传感器115所获得的测量结果包括以下的至少之一：波前传感器115所测量出的像差量；从已测量出的像差量和波前传感器115所测量出的像差量之间的差所获得的像差量的变化。自适应光学控制单元116将要使用的泽尼克函数的系数例如改变为阶次包括高阶即一阶～六阶的函数的系数，并使处理返回至步骤S103。尽管以上说明举例说明了步骤S106中自适应光学控制单元116使用校正控制的重复次数作为第三基准所获得的控制结果，但本发明的主旨并不局限于此。例如，可以通过使用表示从开始校正控制处理起所经过的时间的重复时间作为第三基准来获得控制结果。自适应光学控制单元116包括能够测量从开始处理起所经过的时间的计时单元(例如，计时器)，并判断从开始校正控制处理起是否经过了预定重复时间(S106)。在从开始处理起经过了预定重复时间之后(步骤S106中为“是”)，处理进入步骤S107。在步骤S107中，自适应光学控制单元116根据波前传感器115所获得的测量结果，执行用于将具有预定阶次的函数(第一函数)改变为包括比预定阶次高的阶次的函数(第二函数)的处理。

如果自适应光学控制单元116在步骤S106中判断为从开始像差校正起的校正控制的重复次数等于或小于第三基准值(基准3)(步骤S106中为“否”)，则处理进入步骤S108。在步骤S108中，自适应光学控制单元116计算用于校正由改变后的函数所表示的像差的校正量。在步骤S109中，该设备在自适应光学控制单元116的控制下驱动波前校正装置108，并执行用于校正由改变后的函数所表示的像差的校正处理。然后，处理返回至步骤S103。该设备重复步骤S103～步骤S109的处理，直到自适应光学控制单元116在步骤S104中判断为像差量小于第一基准值(基准1)为止。

在步骤S110中，眼底摄像设备对眼睛的眼底进行摄像，并在步骤S111中判断是否终止处理。如果没有输入终止请求(步骤S111中为“否”)，则处理返回至步骤S103以进行步骤S103～步骤S109的自适应光学***中的处理并在步骤S110中进行摄像。在图7所示的眼底摄像设备的控制操作的例子中，该设备顺次进行用于摄像的处理和用于像差校正的处理。然而，还可以并行进行这两个处理。如果设备在步骤S111中确认了终止请求(步骤S111中为“是”)，则在步骤S112中，设备终止控制操作。

在像差校正处理中，由于调制量(校正量)的计算时间占据总处理时间的比率非常高，因而计算量的减少在使处理速度加快方面是非常有效的。通过使用泽尼克函数的一阶～四阶的系数计算调制量所花费的时间与通过使用泽尼克函数的一阶～六阶的系数计算调制量所花费的时间相差了几乎两倍。如本实施例那样在开始校正时通过使用泽尼克函数的一阶～四阶的系数进行校正将极大地使处理的速度加快。如果所测量出的像差的大部分是与泽尼克函数的一阶～四阶相对应的像差，则可以通过使用泽尼克函数的一阶～四阶的系数来充分地校正像差。因此，处理从步骤S104进入步骤S110以允许快速开始摄像。如果通过使用泽尼克函数的一阶～四阶的系数无法进行充分的校正，则该设备通过使用包括泽尼克函数的高阶的阶次的系数来仅对未能校正的残余像差进行处理，因此可以以少的校正次数实现摄像的就绪状态。进行这种处理，从而使得与从开始处理起使用包括高阶系数的系数的重复控制相比，可以更快速地达到允许进行摄像的像差状态。本实施例使用泽尼克函数来对像差进行模型化。然而，同样应用于设备使用其它函数***的情况。

本实施例允许根据校正状态使用适当的校正方法，因此可以使像差校正处理的速度加快并实现高速摄像。

第二实施例

将参考图8的流程图来说明根据第二实施例的眼底摄像设备中的处理。基本设备配置与第一实施例相同。本实施例的特征为：通过使用与被检眼的像差中的较大像差相对应的系数作为像差校正中的支配系数来进行像差校正。在步骤S201中，眼底摄像设备开始控制操作。在步骤S213中，设备测量校正之前的像差。自适应光学控制单元116通过使用泽尼克函数的一阶～六阶来对测量出的像差进行模型化，并检查模型化后的项(阶次)中具有大的系数的项(阶次)。在步骤S202中，设备将步骤S213中检查到的具有大的值的项(阶次)的系数设置为要用于校正控制的系数。然后，设备执行自适应光学***中的基本过程。

以下是自适应光学***中的基本过程的概述。在步骤S203中，波前传感器115测量像差。在步骤S208中，自适应光学控制单元116基于测量结果来计算校正量。在步骤S209中，设备在自适应光学控制单元116的控制下重复驱动波前校正装置108。接着将说明自适应光学***的各步骤的内容。在步骤S203中，波前传感器115测量像差并获得像差量。

在步骤S204中，自适应光学控制单元116判断步骤S203中获得的像差量是否小于预定的第一基准值(基准1)。第一基准值(基准1)可以是眼底摄像设备固有的值，或者可以由操作者设置。如果像差量小于第一基准值(基准1)(步骤S204中为“是”)，则处理进入步骤S210。如果像差量等于或大于第一基准值(基准1)(步骤S204中为“否”)，则处理进入步骤S205以执行步骤S205和随后步骤中的处理。

之后，在步骤S205中，自适应光学控制单元116判断像差量的变化是否超过第二基准值(基准2)。如果像差量的变化小于第二基准值(基准2)(步骤S205中为“是”)，则自适应光学控制单元116判断为利用当前使用的阶次的系数很可能无法进行充分的校正。因此，处理进入步骤S207。在步骤S207中，自适应光学控制单元116将要使用的泽尼克函数的系数改变为具有一阶～六阶的高阶次的函数(具有高阶校正系数的函数)的系数，并使处理返回至步骤S203。在步骤S203和随后的步骤中，自适应光学控制单元116通过使用步骤S207中改变后的具有高阶次的函数来进行相同的像差校正处理。

如果自适应光学控制单元116在步骤S205中判断为像差量的变化等于或大于第二基准值(基准2)(步骤S205中为“否”)，则该单元判断为与当前使用的函数的系数相对应的像差校正是充分的。因此，自适应光学控制单元116使处理进入步骤S206以在不改变当前使用的阶次的系数的情况下继续进行校正。

在步骤S206中，自适应光学控制单元116判断从开始像差校正起的校正控制的重复次数是否超过第三基准值(基准3)。在该情况下，第三基准值(基准3)是预定常数N(N是等于或大于2的自然数)。如果重复次数超过第三基准值(基准3)(步骤S206中为“是”)，则自适应光学控制单元116使处理进入步骤S207。在步骤S207中，自适应光学控制单元116将要使用的泽尼克函数的系数改变为阶次包括高阶即一阶～六阶的系数(高阶校正系数)，并使处理返回至步骤S203。

如果自适应光学控制单元116在步骤S206中判断为从开始像差校正起的校正控制的重复次数等于或小于第三基准值(基准3)(步骤S206中为“否”)，则处理进入步骤S208。在步骤S208中，自适应光学控制单元116计算校正量。在步骤S209中，该设备在自适应光学控制单元116的控制下驱动波前校正装置108。然后，处理返回至步骤S203。设备重复步骤S203～步骤S209的处理，直到自适应光学控制单元116在步骤S204中判断为像差量小于第一基准值(基准1)为止。

眼底摄像设备在步骤S210中对眼睛的眼底进行摄像，并在步骤S211中判断是否终止处理。如果没有输入终止请求(步骤S211中为“否”)，则处理返回至步骤S203以进行步骤S203～步骤S209的自适应光学***中的处理并在步骤S210中进行摄像。在图8所示的眼底摄像设备的控制操作的例子中，该设备顺次进行用于摄像的处理和用于像差校正的处理。然而，还可以并行进行这两个处理。如果设备在步骤S211中确认了终止请求(步骤S211中为“是”)，则设备在步骤S212中终止控制操作。

将开始校正时要校正的阶次限制为像差较大的部分，这使得可以极大地使处理的速度加快。由于像差较大的阶次是校正对象，因而通过校正这些阶次来达到允许进行摄像的像差状态的可能性极高。这使得可以快速开始摄像。即使无法利用初始设置来校正像差，但由于设备仅校正未能校正的残余像差，因而与从开始处理起使用包括高阶次的阶次的系数的重复控制相比，可以更快速地达到允许进行摄像的像差状态。本实施例使用泽尼克函数来对像差进行模型化。同样应用于设备使用其它函数***的情况。

本实施例允许根据被检眼的像差状态来使用适当的校正方法，因此可以使像差校正处理的速度加快并实现高速摄像。

第三实施例

将参考图9的流程图来说明根据第三实施例的眼底摄像设备中的处理。基本设备配置与第一实施例相同。本实施例的特征为：使校正控制的速度加快，以在用于在直到允许进行眼底摄像的像差为止的校正完成之后维持低像差状态的配置中提高维持精度。

在步骤S301中，眼底摄像设备开始控制操作。在步骤S302中，设备设置直到N阶为止的系数以利用作为多项式函数的泽尼克函数来表示像差。在本实施例中，设备将要用于像差校正的泽尼克函数的系数设置为一阶～四阶的低阶系数。然后，设备执行(将在以下进行说明的)步骤S303～步骤S309的自适应光学***中的基本过程。以下是自适应光学***中的基本过程的概述。在步骤S303中，波前传感器115测量像差。在步骤S308中，自适应光学控制单元116基于测量结果来计算校正量。在步骤S309中，设备在自适应光学控制单元116的控制下重复驱动波前校正装置108。

接着将说明自适应光学***的各步骤的内容。在步骤S303中，波前传感器115测量像差并获得像差量。

在步骤S304中，自适应光学控制单元116判断步骤S303中获得的像差量是否小于预定的第一基准值(基准1)。第一基准值(基准1)可以是眼底摄像设备固有的值或者可以由操作者来设置。如果像差量小于第一基准值(基准1)(步骤S304中为“是”)，则处理进入步骤S310。如果像差量等于或大于第一基准值(基准1)(步骤S304中为“否”)，则处理进入步骤S305以执行步骤S305和随后步骤中的处理。如第一实施例的步骤S105和S106中的处理那样，自适应光学控制单元116在步骤S305和S306中判断像差量的变化率和重复次数。然后，自适应光学控制单元116将各值与相应的基准值进行比较。如果它们相互一致(步骤S305中为“是”以及步骤S306中为“是”)，则处理进入步骤S307。在步骤S307中，自适应光学控制单元116根据所测量出的像差量和校正之后测量出的像差量之间的变化，将N阶(N是自然数)函数改变为包括比N阶高的阶次的M阶(M是满足关系M＞N的自然数)函数。自适应光学控制单元116将要使用的泽尼克函数的系数设置为包括一阶～六阶的高阶函数的系数。然后，处理返回至步骤S303。本实施例举例说明了将一阶～六阶的系数设置为高阶系数。然而，如果将一阶～四阶的系数设置为低阶系数，则高阶系数不限于一阶～六阶的系数。例如，可以设置包括一阶～四阶的系数的一阶～五阶的系数或者一阶～六阶的系数。另外，六阶系数并不被限制为上限系数，并且要使用的系数可以包括更高阶的系数。

如果自适应光学控制单元116在步骤S305和S306中与各基准值进行比较时判断为各值与所设置的条件不一致(步骤S305中为“否”并且步骤S306中为“否”)，则处理进入步骤S308。在步骤S308中，自适应光学控制单元116计算校正量。在步骤S309中，设备在自适应光学控制单元116的控制下驱动波前校正装置108。然后，处理返回至步骤S303。设备重复步骤S303～步骤S309的处理，直到自适应光学控制单元116在步骤S304中判断为像差量小于第一基准值(基准1)为止。

眼底摄像设备在步骤S310中对眼睛的眼底进行摄像，并在步骤S311中判断是否终止处理。如果设备在步骤S311中确认了终止请求(步骤S311中为“是”)，则设备在步骤S312中终止控制操作。

如果自适应光学控制单元116在步骤S311中判断为没有输入终止请求(步骤S311中为“否”)，则处理进入步骤S314。在步骤S314中，自适应光学控制单元116选择呈现出相对于测量出的像差存在大的变化(波动)的阶次的系数，并将该阶次的系数设置为要用于校正的系数。可以选择呈现大的波动量的任意数量的系数或与至少预定波动量相对应的阶次的系数作为要用于校正的系数。在测量例如散瞳后的眼睛时，由于眼睛的折射调整总是波动，因而需要跟踪该折射状态以进行具有高的图像质量的摄像。在该情况下，由于低阶像差极大地波动，因而使用低阶系数进行像差校正提高了跟踪性能。已知高阶像差根据泪液的状态而波动。因此，如果高阶像差极大地波动，则可以通过使用高阶系数来进行像差校正。

在设置系数之后，设备在步骤S303和随后的步骤中进行自适应光学***的基本处理，然后在步骤S310中进行接下来的摄像操作。在图9所示的眼底摄像设备的控制操作的例子中，设备顺次进行用于摄像的处理和用于像差校正的处理。然而，可以并行地进行这两个处理。

本实施例提高了连续摄像操作时的像差校正的跟踪性能，因此可以在短时间内拍摄多个高质量图像。

第四实施例

将参考图10来说明根据第四实施例的眼底摄像设备的配置。图10所示的基本配置与第一实施例的眼底摄像设备的配置相同，并且相同的附图标记表示相同的构成元件。在根据第四实施例的眼底摄像设备中，波前校正装置108由第一波前校正装置108-1和第二波前校正装置108-2构成。眼底摄像设备包括用于将第一波前校正装置108-1与第二波前校正装置108-2光学耦合的反射镜107-5和107-6。在该情况下，第一波前校正装置108-1被设计为主要校正低阶像差。例如，包括少量元件的可变形镜适于用作该装置。第二波前校正装置108-2被设计为校正包括高阶像差的像差。包括大量元件的可变形镜或使用液晶装置的空间相位调制器(反射型液晶光学调制器)适于用作该装置。自适应光学控制单元116重复控制波前传感器115和第一波前校正装置108-1所进行的处理或者波前传感器115以及第一和第二波前校正装置108-1和108-2所进行的处理。

将参考图11的流程图来说明根据第四实施例的眼底摄像设备中的处理。在步骤S401中，眼底摄像设备开始控制操作。在步骤S402中，设备设置直到N阶(N是自然数)为止的系数以利用作为多项式函数的泽尼克函数来表示像差。在本实施例中，设备将要用于像差校正的泽尼克系数设置为一阶和二阶的系数。然后，设备执行(将在以下进行说明的)步骤S403～S409的自适应光学***中的基本过程。以下是自适应光学***中的基本过程的概述。在步骤S403中，波前传感器115测量像差。在步骤S408(第一计算步骤)中，自适应光学控制单元116基于测量结果来计算第一波前校正装置108-1的校正量。注意，在步骤S408中，自适应光学控制单元116不计算第二波前校正装置108-2的校正量。将计算校正量的对象限制为第一波前校正装置108-1，这使得可以减少计算量并极大地使处理速度加快。在步骤S409中，设备在自适应光学控制单元116的控制下重复驱动第一波前校正装置108-1。

接着将说明自适应光学***的各步骤的内容。在步骤S403中，波前传感器115测量像差并获得像差量。在步骤S404中，自适应光学控制单元116判断步骤S403中获得的像差量是否小于预定的第一基准值(基准1)。第一基准值(基准1)可以是眼底摄像设备固有的值或者可以由操作者来设置。如果像差量小于第一基准值(基准1)(步骤S404中为“是”)，则处理进入步骤S410。如果像差量等于或大于第一基准值(基准1)(步骤S404中为“否”)，则处理进入步骤S405以执行步骤S405和随后步骤中的处理。

如第一实施例的步骤S105和S106中的处理那样，自适应光学控制单元116在步骤S405和S406中判断像差量的变化率和重复次数。然后，自适应光学控制单元116将各值与相应的基准值进行比较。如果它们相互一致(步骤S405中为“是”以及步骤S406中为“是”)，则处理进入步骤S407。在步骤S407中，自适应光学控制单元116根据所测量出的像差量和校正之后测量出的像差量之间的变化，将N阶(N是自然数)函数改变为包括比N阶高的阶次的M阶(M是满足关系M＞N的自然数)函数。自适应光学控制单元116将要使用的泽尼克函数的系数设置为包括一阶～六阶的高阶函数的系数。本实施例举例说明了将一阶～六阶的系数设置为高阶系数。然而，如果将一阶和二阶的系数设置为低阶系数，则高阶系数不限于一阶～六阶的系数。例如，可以设置包括一阶和二阶的系数的一阶～三阶的系数、一阶～四阶的系数以及一阶～五阶或一阶～六阶的系数。另外，六阶系数并不被限制为上限系数，并且要使用的系数可以包括更高阶的系数。作为高阶的M阶通常不需要包括作为低阶的N阶的所有系数。如果例如将一阶和二阶的系数设置为N阶的系数，则可以通过以包括作为N阶系数的一部分的二阶系数以及比N阶高的阶次(例如，三阶和四阶)的系数的方式设置系数，来定义表示像差的函数的系数。

如果自适应光学控制单元116在步骤S405和S406中与各基准值进行比较时判断为各值与所设置的条件不一致(步骤S405中为“否”并且步骤S406中为“否”)，则自适应光学控制单元116判断为不改变由具有预定阶次(例如，N阶)的多项式所表示的函数(第一函数)。

处理进入步骤S408。在步骤S408(第三计算步骤)中，自适应光学控制单元116计算第一波前校正装置108-1的校正量。在步骤S409(第三像差校正步骤)中，设备在自适应光学控制单元116的控制下驱动第一波前校正装置108-1以基于步骤S408中计算出的校正量来校正预定阶次(例如，N阶)的像差。然后，处理返回至步骤S403。设备重复步骤S403～步骤S409的处理，直到自适应光学控制单元116在步骤S404中判断为像差量小于第一基准值(基准1)为止。

眼底摄像设备在步骤S410中对眼睛的眼底进行摄像，并在步骤S412中终止处理。如第一实施例中的步骤S111中那样，设备可以在步骤S412之前检查摄像是否终止，并进行连续摄像。

在步骤S407中，在改变泽尼克系数时，设备将要使用的函数改变为包括比函数(第一函数)的预定阶次(例如，N阶)高的阶次(例如，M阶(M是满足关系M＞N的自然数))的函数(第二函数)。然后，处理进入步骤S415。尽管步骤S415～步骤S420的处理与上述自适应光学***中的基本过程相同，但二者的不同之处在于第一波前校正装置108-1和第二波前校正装置108-2均是波前校正用的对象。

在步骤S415中，波前传感器115测量像差并获得像差量。在步骤S416中，自适应光学控制单元116判断步骤S415中获得的像差量是否小于预定的第一基准值(基准1)。如果像差量小于第一基准值(基准1)(步骤S416中为“是”)，则处理进入步骤S410。在步骤S410中对眼底进行摄像之后，设备在步骤S412中终止处理。

如果设备在步骤S416中判断为像差量等于或大于第一基准值(基准1)(步骤S416中为“否”)，则处理进入步骤S417以执行步骤S417和随后步骤中的处理。

在步骤S417(第一计算步骤)中，设备通过具有比预定阶次高的阶次的系数的函数来表示所测量出的像差。然后，自适应光学控制单元116计算第一波前校正装置108-1(第一像差校正单元)对函数所表示的像差进行预定阶次的像差校正所利用的校正量。由于第一波前校正装置108-1仅校正低阶像差，因而自适应光学控制单元116在步骤S417中仅计算针对步骤S415中测量出的像差中的低阶像差的校正量。

在步骤S418(第二计算步骤)中，设备通过具有比预定阶次高的阶次的系数的函数来表示所测量出的像差。自适应光学控制单元116计算第二波前校正装置108-2(第二像差校正单元)对函数所表示的像差进行比预定阶次高的阶次的像差校正所利用的校正量。由于第二波前校正装置108-2仅校正高阶像差，因而自适应光学控制单元116在步骤S418中仅计算针对步骤S415中测量出的像差中的高阶像差的校正量。

在步骤S419(第一像差校正步骤)中，设备在自适应光学控制单元116的控制下驱动第一波前校正装置108-1以对由包括改变后的高阶次的系数的函数所表示的像差中预定阶次的像差进行校正。在步骤S420(第二像差校正步骤)中，设备驱动第二波前校正装置108-2，以对由包括改变后的高阶次的系数的函数所表示的像差中具有比预定阶次高的阶次的像差进行校正。

在步骤S415和随后步骤中的处理中，设备被配置为同时控制两个波前校正装置。然而，设备可以被配置为在步骤S415和随后步骤中通过仅使用第二波前校正装置来进行像差校正。在该情况下，在步骤S408和S409中，第二波前校正装置对包括未能由第一波前校正装置充分校正的低阶和高阶像差的像差进行校正。

根据本实施例，可以有效控制多个波前校正装置并快速拍摄高质量图像。

其它实施例

还可以利用读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能的***或设备的计算机(或者CPU或MPU等装置)和通过下面的方法来实现本发明的各方面，其中，***或设备的计算机通过例如读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能来进行上述方法的各步骤。由于该目的，例如经由网络或者通过用作存储器装置的各种类型的记录介质(例如，计算机可读介质)将该程序提供给计算机。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (14)

1.一种眼底摄像设备的眼底摄像方法，所述眼底摄像设备包括：像差测量单元，用于测量通过利用测量光照射被检体所获得的反射光的像差；像差校正单元，用于根据所测量出的像差来校正光的像差；以及控制单元，用于对所述像差测量单元和所述像差校正单元所进行的处理进行重复控制，所述眼底摄像方法包括如下步骤：

改变步骤，用于根据所述像差测量单元所获得的测量结果和所述控制单元所获得的控制结果的至少之一，将表示所述像差的预定阶次的第一函数改变为包括比所述预定阶次高的阶次的第二函数；以及

像差校正步骤，用于校正所述第二函数所表示的像差。

2.根据权利要求1所述的眼底摄像方法，其特征在于，所述像差测量单元所获得的测量结果包括以下内容的至少之一：所测量出的像差量；以及从之前测量出的像差量和所测量出的像差量之间的差所获得的像差量的变化，以及

所述控制单元所获得的控制结果是以下内容的其中之一：所述处理的重复次数；以及表示从开始所述处理起所经过的时间的重复时间。

3.根据权利要求1所述的眼底摄像方法，其特征在于，还包括：

第一判断步骤，用于判断所述像差测量单元所测量出的反射光的像差量是否小于第一基准值；以及

第二判断步骤，用于在所述像差量不小于所述第一基准值时，判断所述像差量的变化是否小于第二基准值，

其中，如果判断为所述像差量的变化小于所述第二基准值，则在所述改变步骤中将所述第一函数改变为所述第二函数。

4.根据权利要求3所述的眼底摄像方法，其特征在于，还包括第三判断步骤，所述第三判断步骤用于在所述像差量的变化不小于所述第二基准值时，判断所述像差校正单元所进行的处理的重复次数是否超过第三基准值，

其中，如果判断为所述像差校正单元所进行的处理的重复次数超过所述第三基准值，则在所述改变步骤中将所述第一函数改变为所述第二函数。

5.根据权利要求1所述的眼底摄像方法，其特征在于，在将所述处理重复了预定重复次数或者从开始所述处理起经过了预定重复时间之后，在所述改变步骤中，根据所述像差测量单元所获得的测量结果，将所述第一函数改变为所述第二函数。

6.根据权利要求1所述的眼底摄像方法，其特征在于，还包括计算步骤，所述计算步骤用于计算用于校正所述改变步骤中改变后的函数所表示的像差的校正量。

7.根据权利要求1所述的眼底摄像方法，其特征在于，所述像差校正单元包括第一像差校正单元和第二像差校正单元，

所述控制单元对以下处理的其中之一进行重复控制：所述像差测量单元和所述第一像差校正单元所进行的处理；以及所述像差测量单元、所述第一像差校正单元和所述第二像差校正单元所进行的处理，

所述改变步骤包括判断步骤，所述判断步骤用于根据所述像差测量单元所获得的测量结果和所述控制单元所获得的控制结果的至少之一，判断是否将表示所述像差的所述预定阶次的所述第一函数改变为包括比所述预定阶次高的阶次的所述第二函数，

所述像差校正步骤包括以下步骤：

第一像差校正步骤，用于如果在所述判断步骤中判断为将所述第一函数改变为所述第二函数，则使所述第一像差校正单元对由所述改变步骤中改变后的所述第二函数所表示的像差中具有所述预定阶次的像差进行校正；

第二像差校正步骤，用于如果在所述判断步骤中判断为将所述第一函数改变为所述第二函数，则使所述第二像差校正单元对由所述改变步骤中改变后的所述第二函数所表示的像差中具有比所述预定阶次高的阶次的像差进行校正；以及

第三像差校正步骤，用于如果在所述判断步骤中判断为不将所述第一函数改变为所述第二函数，则使用于校正所述预定阶次的像差的所述第一像差校正单元对由所述预定阶次的所述第一函数所表示的像差进行校正。

8.根据权利要求7所述的眼底摄像方法，其特征在于，所述第一像差校正步骤包括第一计算步骤，所述第一计算步骤用于计算所述第一像差校正单元对由所述改变步骤中改变后的所述第二函数所表示的像差进行校正所利用的校正量，

所述第二像差校正步骤包括第二计算步骤，所述第二计算步骤用于计算所述第二像差校正单元对由所述改变步骤中改变后的所述第二函数所表示的像差进行校正所利用的校正量，以及

所述第三像差校正步骤包括第三计算步骤，所述第三计算步骤用于计算所述第一像差校正单元对由所述预定阶次的所述第一函数所表示的像差进行校正所利用的校正量。

9.根据权利要求1所述的眼底摄像方法，其特征在于，所述第一函数和所述第二函数是泽尼克函数。

10.一种眼底摄像设备，包括：

像差测量单元，用于测量通过利用测量光照射被检体所获得的反射光的像差；

像差校正单元，用于根据所测量出的像差来校正光的像差；

控制单元，用于对所述像差测量单元和所述像差校正单元所进行的处理进行重复控制；以及

改变单元，用于根据所述像差测量单元所获得的测量结果和所述控制单元所获得的控制结果的至少之一，将表示所述像差的预定阶次的第一函数改变为包括比所述预定阶次高的阶次的第二函数，

其中，所述像差校正单元校正由所述第二函数所表示的像差。

11.根据权利要求10所述的眼底摄像设备，其特征在于，所述像差测量单元所获得的测量结果包括以下内容的至少之一：所测量出的像差量；以及从之前测量出的像差量和所测量出的像差量之间的差所获得的像差量的变化，以及

所述控制单元所获得的控制结果是以下内容的其中之一：所述处理的重复次数；以及表示从开始所述处理起所经过的时间的重复时间。

12.根据权利要求10所述的眼底摄像设备，其特征在于，还包括：

第一判断单元，用于判断所述像差测量单元所测量出的反射光的像差量是否小于第一基准值；以及

第二判断单元，用于在所述像差量不小于所述第一基准值时，判断所述像差量的变化是否小于第二基准值，

其中，如果判断为所述像差量的变化小于所述第二基准值，则所述改变单元将所述第一函数改变为所述第二函数。

13.根据权利要求12所述的眼底摄像设备，其特征在于，还包括第三判断单元，所述第三判断单元用于在所述像差量的变化不小于所述第二基准值时，判断所述像差校正单元所进行的处理的重复次数是否超过第三基准值，

其中，如果判断为所述像差校正单元所进行的处理的重复次数超过所述第三基准值，则所述改变单元将所述第一函数改变为所述第二函数。

14.根据权利要求10所述的眼底摄像设备，其特征在于，在将所述处理重复了预定重复次数或者从开始所述处理起经过了预定重复时间之后，所述改变单元根据所述像差测量单元所获得的测量结果，将所述第一函数改变为所述第二函数。

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