特開 2023-145295 画像投影装置、視覚検査装置、および眼底撮影装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023145295

(43)【公開日】2023-10-11

(54)【発明の名称】画像投影装置、視覚検査装置、および眼底撮影装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20231003BHJP

   G02B 26/10 20060101ALI20231003BHJP

   A61B 3/024 20060101ALI20231003BHJP

   A61B 3/02 20060101ALI20231003BHJP

   A61B 3/14 20060101ALI20231003BHJP

   A61B 3/10 20060101ALI20231003BHJP

   H04N 5/64 20060101ALI20231003BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

G02B26/10 C

A61B3/024

A61B3/02

A61B3/14

A61B3/10 300

H04N5/64 511A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022091687

(22)【出願日】2022-06-06

(62)【分割の表示】P 2022051969の分割

【原出願日】2022-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】506423051

【氏名又は名称】株式会社ＱＤレーザ

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100137615

【弁理士】

【氏名又は名称】横山 照夫

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 誠

【テーマコード（参考）】

2H045

2H199

4C316

【Ｆターム（参考）】

2H045AB01

2H045BA13

2H045BA24

2H199CA02

2H199CA07

2H199CA29

2H199CA34

2H199CA42

2H199CA45

2H199CA46

2H199CA47

2H199CA59

2H199CA70

4C316AA09

4C316AB11

4C316AB12

4C316AB16

4C316FA01

4C316FB11

4C316FY06

4C316FZ01

(57)【要約】

【課題】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。
【解決手段】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、使用者の角膜６６に入射する複数の光線４０の直径が０．４１ｍｍ±０．０５ｍｍ以内のとき、網膜６２に投影された複数の光線４０の投影範囲の画角が３０度の範囲内で、複数の光線４０の網膜６２上での直径が略一定となる、画像投影装置。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項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、
前記使用者の角膜に入射する前記複数の光線の直径が０．４１ｍｍ±０．０５ｍｍ以内のとき、前記網膜に投影された前記複数の光線の投影範囲の画角が３０度の範囲内で、前記複数の光線の前記網膜上での直径が略一定となる、画像投影装置。

【請求項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以下となる、請求項１に記載の画像投影装置。

【請求項3】

前記網膜上での前記複数の光線の直径の最大値と最小値との差が２２μｍ以下となる、請求項１または２に画像投影装置。

【請求項4】

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、
前記使用者の角膜に入射する前記複数の光線の直径が０．２５ｍｍ以上かつ１ｍｍ以内のとき、前記網膜に投影された前記複数の光線の投影範囲の画角が３０度の範囲内で、眼軸長が２３ｍｍ以上かつ２６ｍｍ以下の前記使用者の網膜上で、前記複数の光線の直径が略一定となる、画像投影装置。

【請求項5】

前記複数の光線は、赤色光、緑色光の３種の光が合波された合波光であって、
前記使用者の網膜上で、前記複数の光線の前記３種の光のそれぞれの直径が略一定となる、請求項４に記載の画像投影装置。

【請求項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、
前記被検者の角膜に入射する前記複数の光線の直径が０．４１ｍｍ±０．０５ｍｍ以内のとき、前記網膜に投影された前記複数の光線の投影範囲の画角が３０度の範囲内で、前記複数の光線の前記網膜上での直径が略一定となる、視覚検査装置。

【請求項7】

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。

【請求項8】

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、
前記被検者の角膜に入射する前記複数の光線の直径が０．４１ｍｍ±０．０５ｍｍ以内のとき、前記網膜に投影された前記複数の光線の投影範囲の画角が３０度の範囲内で、前記複数の光線の前記網膜上での直径が略一定となる、眼底撮影装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１１６２１９号公報

【特許文献2】特開２０１４－１０２３６８号公報

【特許文献3】国際公開第２０１９／０６９５７８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【0005】

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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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、前記使用者の角膜に入射する前記複数の光線の直径が０．４１ｍｍ±０．０５ｍｍ以内のとき、前記網膜に投影された前記複数の光線の投影範囲の画角が３０度の範囲内で、前記複数の光線の前記網膜上での直径が略一定となる、画像投影装置である。

【0007】

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以下となる構成とすることができる。

【0008】

上記構成において、前記網膜上での前記複数の光線の直径の最大値と最小値との差が２２μｍ以下となる構成とすることができる。

【0009】

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、前記使用者の角膜に入射する前記複数の光線の直径が０．２５ｍｍ以上かつ１ｍｍ以内のとき、前記網膜に投影された前記複数の光線の投影範囲の画角が３０度の範囲内で、眼軸長が２３ｍｍ以上かつ２６ｍｍ以下の前記使用者の網膜上で、前記複数の光線の直径が略一定となる、画像投影装置である。

【0010】

上記構成において、前記複数の光線は、赤色光、緑色光の３種の光が合波された合波光であって、前記使用者の網膜上で、前記複数の光線の前記３種の光のそれぞれの直径が略一定となる構成とすることができる。

【0011】

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、前記被検者の角膜に入射する前記複数の光線の直径が０．４１ｍｍ±０．０５ｍｍ以内のとき、前記網膜に投影された前記複数の光線の投影範囲の画角が３０度の範囲内で、前記複数の光線の前記網膜上での直径が略一定となる、視覚検査装置である。

【0012】

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。

【0013】

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、前記被検者の角膜に入射する前記複数の光線の直径が０．４１ｍｍ±０．０５ｍｍ以内のとき、前記網膜に投影された前記複数の光線の投影範囲の画角が３０度の範囲内で、前記複数の光線の前記網膜上での直径が略一定となる、眼底撮影装置である。

【発明の効果】

【0014】

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。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

【実施例0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

［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

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

［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

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

［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

【0051】

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。

【表1】

【表2】

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【実施例0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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）。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。