(57)【要約】  多焦点視力矯正を実行する方法は、眼の複数の瞳孔状態を求める段階と、前記複数の瞳孔状態に基づいて目標波面プロファイルを求める段階とを含む。
2008506505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多焦点視力矯正を行うための方法であって、
眼の複数の瞳孔状態を求める段階で、第１の瞳孔状態に対応する瞳孔位置が、第２の瞳孔状態に対応する瞳孔位置に対して非同心である、求める段階と、
目標波面プロファイルを前記複数の瞳孔状態に基づいて求める、方法。
【請求項２】
前記眼の波面収差マップを求める段階と、
前記目標波面プロファイル及び前記波面収差マップに基づいて波面補正プロファイルを求める段階とを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記波面補正プロファイルが、前記目標波面プロファイルと前記波面収差マップに関連した基準波面プロファイルとの差に基づいたものである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
眼の複数の瞳孔状態を求める前記段階が、前記眼の瞳孔の寸法の変化及び前記瞳孔の位置の変化を求める段階を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
眼の複数の瞳孔状態を求める前記段階が、複数の所望の視覚状態を求める段階と、前記複数の所望の視覚状態のそれぞれに対応した瞳孔状態を推定する段階とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
眼の複数の瞳孔状態を求める前記段階が、複数の所望の視覚状態をシミュレートする段階と、前記所望の視覚状態のそれぞれに起因する瞳孔状態を測定する段階とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
眼の複数の瞳孔状態を求める前記段階が、照明条件に対応した瞳孔状態を求める段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記瞳孔状態を求める前記段階が、注視距離に対応した瞳孔状態を求める段階を更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
眼の複数の瞳孔状態を求める前記段階が、光の波長に対応した瞳孔状態を求める段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記瞳孔状態を求める前記段階が、注視距離に対応した瞳孔状態を求める段階を更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
眼の複数の瞳孔状態を求める前記段階が、瞳孔状態を画像に記録する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記瞳孔状態を画像に記録する前記段階が、前記瞳孔状態をビデオフレームに記録する段階を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記瞳孔状態を画像に記録する前記段階が、前記瞳孔状態を赤外線カメラで記録する段階を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
目標波面プロファイルを求める前記段階が、注視対象物体までの複数の距離を選択する段階と、少なくとも部分的には該複数距離に基づいて前記目標波面プロファイルを求める段階とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
目標波面プロファイルを求める前記段階が、所望の視覚状態を、該所望の視覚状態に合わせて遠近調節しようとする被験者の意図を示す測定値に基づいて推定する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
眼の複数の瞳孔状態を求める前記段階が、該眼の解剖学的基準に対する瞳孔状態を求める段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
該眼の前記解剖学的基準に対する瞳孔状態を求める前記段階が、該眼の前記解剖学的基準に対する瞳孔寸法及び瞳孔位置を求める段階を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記解剖学的基準が、角膜縁、虹彩、散大した瞳孔、収縮した瞳孔、薬理学的に散大した瞳孔、結膜、及び角膜からなるグループから選択される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の瞳孔状態が少なくとも３つの瞳孔状態を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
第１の瞳孔状態が第２の瞳孔状態に対して求められる、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
点広がり関数、光学的伝達関数、変調伝達関数、及び相伝達関数からなるグループから選択される計量に少なくとも部分的に基づいて前記波面補正プロファイルを求める段階を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項２２】
第１の瞳孔状態に対応する瞳孔位置が、第２の瞳孔状態に対応する瞳孔位置に対して非同心である、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記目標波面プロファイルを求める前記段階が、
第１組の修正係数を、一組の目標係数及び第１の瞳孔状態の関数として与える段階と、
第２組の修正係数を、前記一組の目標係数及び第２の瞳孔状態の関数として与える段階と、
前記第１組の修正係数のうち少なくとも１つと前記第２組の修正係数のうち少なくとも１つとに関する制約条件に従って前記一組の目標係数を選択する段階と、
前記目標係数に基づいて前記目標波面プロファイルを求める段階とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記眼の波面収差マップを求める段階と、
前記波面収差マップに対応する空間モードの一組の基準係数を与える段階と、
前記目標係数及び前記基準係数に基づいて波面補正プロファイルを求める段階とを更に含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記目標係数を選択する前記段階が、前記第１組及び第２組の修正係数に対応する計量に基づいて前記目標係数を選択する段階を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記計量が、点広がり関数、光学的伝達関数、変調伝達関数、及び相伝達関数からなるグループから選択される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記計量が、伝達関数の三次元プロットの下側にある容積に基づく、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記目標係数を選択する前記段階が、前記計量の値を閾値と比較する段階を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記波面補正プロファイルに従って前記眼の前記角膜にレーザアブレーションを行う段階を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項３０】
レーザアブレーションを行う前記段階が、一回の外科処置で前記レーザアブレーションを行う段階を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記波面補正プロファイルに従って光学素子を成形する段階を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項３２】
成形する前記段階が、
前記波面補正プロファイルに従って前記光学素子にレーザアブレーションを実行する段階を更に含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記光学素子がレンズを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記レンズがコンタクトレンズを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記光学素子が眼鏡を含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
前記光学素子が眼内レンズを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３７】
前記光学素子が変形可能ミラーを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３８】
前記波面補正プロファイルに従って光可調節レンズを照射する段階を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項３９】
前記波面補正プロファイルを求める前記段階が、
被験者のために複数の波面補正プロファイル候補に基づいて像をシミュレートする段階と、
前記被験者からのフィードバックに基づいて前記波面補正プロファイルを選択する段階とを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４０】
眼内に配置するための光学素子であって、
目標波面プロファイルに基づいた特徴を含んだ波面補正プロファイルに従って成形された表面を含み、
前記目標波面プロファイルが前記眼の複数の瞳孔状態に基づいた特徴を含み、第１の瞳孔状態に対応する瞳孔位置が、第２の瞳孔状態に対応する瞳孔位置に対して非同心である、光学素子。
【請求項４１】
前記波面補正プロファイルが、前記目標波面プロファイル及び前記眼の波面収差マップに基づいた特徴を含む、請求項４０に記載の光学素子。
【請求項４２】
前記波面補正プロファイルが、前記目標波面プロファイルと前記波面収差マップに関連した基準波面プロファイルとの差に基づいた特徴を含む、請求項４１に記載の光学素子。
【請求項４３】
前記眼の前記複数の瞳孔状態が、前記眼の瞳孔の寸法の変化及び前記瞳孔の位置の変化を含む、請求項４０に記載の光学素子。
【請求項４４】
前記光学素子がコンタクトレンズを含む、請求項４０に記載の光学素子。
【請求項４５】
前記光学素子が眼内レンズを含む、請求項４０に記載の光学素子。
【請求項４６】
多焦点視力矯正を実行するシステムであって、
第１の瞳孔状態に対応する瞳孔位置が、第２の瞳孔状態に対応する瞳孔位置に対して非同心である、眼の複数の瞳孔状態を求め、
前記複数の瞳孔状態に基づいて目標波面プロファイルを求め、且つ
前記目標波面プロファイルに基づいて波面補正プロファイルを求めるよう構成されたプロファイル計算モジュールを含む、システム。
【請求項４７】
前記眼の波面収差マップを求めるよう構成された波面マッピングモジュールを更に含み、
前記プロファイル計算モジュールが、前記目標波面プロファイルと前記波面収差マップとに基づいて前記波面補正プロファイルを求めるよう構成されている、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
前記プロファイル計算モジュールが、前記波面補正プロファイルを、前記目標波面プロファイルと前記波面収差マップに関連した基準波面プロファイルとの差に基づいて求めるよう構成されている、請求項４７に記載のシステム。
【請求項４９】
前記眼の前記複数の瞳孔状態が、前記眼の瞳孔の寸法の変化及び前記瞳孔の位置の変化を含む、請求項４６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼球の波面補正プロファイリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
日常生活を営む上で、人は一般に眼から様々な距離にある物体を眺める。こうした物体に選択的に焦点を合わせるには、眼の水晶体の焦点距離を変更しなければならない。健康な眼では、これは水晶体に物理的に接合された毛様体筋の収縮により達成される。毛様体筋の収縮に合わせて水晶体が変形する。この変形が水晶体の焦点距離を変更させる。水晶体をこうした様態で選択的に変形させることにより、眼から異なる距離に位置する物体に焦点を合わせることができる。異なる距離に位置する物体に選択的に焦点を合わせるこの機能は、「遠近調節」と呼ばれる。
【０００３】
人が老化するにつれ、水晶体はその可塑性を失っていく。結果的に、水晶体を十分に変形させて異なる距離に位置する物体に焦点を合わせることが徐々に困難になる。この症状は老視と呼ばれる。遠視、近視などの症状による屈折異常や、眼の不規則性（例えば、角膜又は自然な水晶体の不規則性）に起因する収差によって、眼が物体に焦点を合わせる能力に問題を来すこともある。この機能低下を補償するには、異なる距離にある物体への焦点合わせのための様々な光学補正を行うことが有用である。
【０００４】
様々な光学矯正を施す一つのアプローチは、幾つかの眼鏡を持ち歩いて必要なときにそれらを掛け替えるものがある。例えば、読書用の眼鏡と運転用の遠距離眼鏡を別々に持ち歩くこともできよう。
【０００５】
別のアプローチとしては、二焦点レンズは同一レンズに２つの異なる光学矯正を組み込んでいるので、遠近調節の助けとなる。このレンズの下方部分は、読書や他の近距離作業に適した矯正をもたらすように研磨されており、一方、レンズの残り部分は遠見視力用の矯正をもたらすように研磨されている。物体を眺めるには、二焦点レンズの使用者は頭を動かすだけで、注視対象の物体と瞳孔との間の光線が、その物体の距離に適した光学矯正を行うレンズ部分を通過させることができる。
【０００６】
眼の焦点調節能力を向上させるための眼科用レーザ手術では、眼の一部にレーザアブレーションを施す。光反応角膜整形手術（ＰＲＫ）では、外科医がエキシマーレーザを用いて角膜表面から組織を除去する。レーザ支援による生体位での角膜曲率形成術（ＬＡＳＩＫ）又はレーザ上皮角膜曲率形成術（ＬＡＳＥＫ）では、外科医は、角膜の一部（「フラップ」）を持ち上げることで角膜の表面下の組織を除去する。組織を選択的に除去することで角膜を整形し直して、水晶体の変形をそれ程必要とせずに遠近調整を可能とするものである。被験者の眼の測定に基づいて調整した眼科用レーザ手術も、幾つかの波面収差を補償できる。眼科用レーザ手術による角膜の形状変更を最適化して、一般に単一の注視距離での視力を改善できる。一方、他の距離での視力は低下状態に留まることがある。例えば、被験者は、遠見視力を矯正する眼科用レーザ手術を受けた後でも読書用眼鏡を必要とすることもある。従って、複数の注視距離での視力を改善することが好ましいことがある。
発明の概要
【０００７】
瞳孔の大きさ及び／又は位置の測定に基づいた特徴を波面補正プロファイルに組み込むと、眼の多焦点視力矯正に有用であることが知られており、本発明は部分的にはこの見知に基づいている。
【０００８】
一様態では、本発明は多焦点視力矯正を行うための方法を特徴とする。本方法は、眼の複数の瞳孔状態を求める段階と、前記複数の瞳孔状態に基づいて目標波面プロファイルを求める段階とを含む。
【０００９】
幾つかの実施形態では、本方法は、前記眼の波面収差マップを求める段階と、前記目標波面プロファイルと前記波面収差マップとに基づいて波面補正プロファイルを求める段階とを更に含む。
【００１０】
幾つかの実施形態では、前記波面補正プロファイルは、前記目標波面プロファイルと前記波面収差マップに関連した基準波面プロファイルとの差に基づいたものである。
【００１１】
本方法は、眼の複数の瞳孔状態を求める前記段階が、前記眼の瞳孔の寸法の変化又は前記瞳孔の位置の変化を求める段階を含む。
【００１２】
幾つかの実施形態では、眼の複数の瞳孔状態を求める前記段階が、複数の所望の視覚状態を求める段階と、前記複数の所望の視覚状態のそれぞれに対応した瞳孔状態を推定する段階とを含む。
【００１３】
幾つかの実施形態では、眼の複数の瞳孔状態を求める前記段階が、複数の所望の視覚状態をシミュレートする段階と、前記所望の視覚状態のそれぞれに起因する瞳孔状態を測定する段階とを含む。
【００１４】
幾つかの実施形態では、眼の複数の瞳孔状態を求める前記段階が、照明条件及び注視距離に対応した瞳孔状態を求める段階を含む。
【００１５】
幾つかの実施形態では、前記瞳孔状態を求める前記段階が、注視距離に対応した瞳孔状態を求める段階を更に含む。
【００１６】
幾つかの実施形態では、眼の複数の瞳孔状態を求める前記段階が、光の波長に対応した瞳孔状態を求める段階を含む。
【００１７】
幾つかの実施形態では、前記瞳孔状態を求める前記段階が、注視距離に対応した瞳孔状態を求める段階を更に含む。
【００１８】
幾つかの実施形態では、眼の複数の瞳孔状態を求める前記段階が、瞳孔状態を画像に記録する段階を含む。
【００１９】
幾つかの実施形態では、前記瞳孔状態を画像に記録する前記段階が、前記瞳孔状態をビデオフレームに記録する段階を含む。
【００２０】
幾つかの実施形態では、前記瞳孔状態を画像に記録する前記段階が、前記瞳孔状態を赤外線カメラで記録する段階を含む。
【００２１】
幾つかの実施形態では、目標波面プロファイルを求める前記段階が、注視対象物体までの複数の距離を選択する段階と、少なくとも部分的には該複数距離に基づいて前記目標波面プロファイルを求める段階とを含む。
【００２２】
幾つかの実施形態では、目標波面プロファイルを求める前記段階が、所望の視覚状態を、該所望の視覚状態に合わせて遠近調節しようとする被験者の意図を示す測定値に基づいて推定する段階を含む。
【００２３】
幾つかの実施形態では、眼の複数の瞳孔状態を求める前記段階が、該眼の解剖学的基準に対する瞳孔状態を求める段階を含む。
【００２４】
幾つかの実施形態では、該眼の前記解剖学的基準に対する瞳孔状態を求める前記段階が、該眼の前記解剖学的基準に対する瞳孔寸法及び瞳孔位置を求める段階を含む。
【００２５】
幾つかの実施形態では、前記解剖学的基準は、角膜縁、虹彩、散大した瞳孔、収縮した瞳孔、薬理学的に散大した瞳孔、結膜、又は角膜である。
【００２６】
幾つかの実施形態では、前記複数の瞳孔状態が少なくとも３つの瞳孔状態を含む。
【００２７】
幾つかの実施形態では、第１の瞳孔状態は、第２の瞳孔状態瞳孔状態に対して求められる。
【００２８】
幾つかの実施形態では、本方法は、前記波面補正プロファイルを、少なくとも部分的に点広がり関数、光学的伝達関数、変調伝達関数、又は相伝達関数に基づいて求める段階を更に含む。
【００２９】
幾つかの実施形態では、第１の瞳孔状態に対応する瞳孔位置は、第２の瞳孔状態に対応する瞳孔位置に対して非同心である。
【００３０】
幾つかの実施形態では、前記目標波面プロファイルを求める前記段階が、第１組の修正係数を、一組の目標係数及び第１の瞳孔状態の関数として与える段階と、第２組の修正係数を、前記一組の目標係数及び第２の瞳孔状態の関数として与える段階と、前記第１組の修正係数のうち少なくとも１つと前記第２組の修正係数のうち少なくとも１つとに関する制約条件に従って前記一組の目標係数を選択する段階と、前記目標係数に基づいて前記目標波面プロファイルを求める段階とを含む。
【００３１】
幾つかの実施形態では、本方法は、前記眼の波面収差マップを求める段階と、前記波面収差マップに対応する空間モードの一組の基準係数を与える段階と、前記目標係数及び前記基準係数に基づいて波面補正プロファイルを求める段階とを更に含む。
【００３２】
幾つかの実施形態では、前記目標係数を選択する前記段階は、前記第１組及び第２組の修正係数に対応する計量に基づいて前記目標係数を選択する段階を含む。
【００３３】
幾つかの実施形態では、前記計量が、点広がり関数、光学的伝達関数、変調伝達関数、又は相伝達関数である。
【００３４】
幾つかの実施形態では、前記計量が、伝達関数の三次元プロットの下側にある容積に基づく。
【００３５】
幾つかの実施形態では、前記目標係数を選択する前記段階は、前記計量の値を閾値と比較する段階を含む。
【００３６】
幾つかの実施形態では、本方法は、前記波面補正プロファイルに従って前記眼の前記角膜にレーザアブレーションを行う段階を更に含む。
【００３７】
幾つかの実施形態では、レーザアブレーションを行う前記段階は、一回の外科処置で前記レーザアブレーションを行う段階を含む。
【００３８】
幾つかの実施形態では、本方法は、前記波面補正プロファイルに従って光学素子を成形する段階を更に含む。
【００３９】
幾つかの実施形態では、成形する前記段階は、前記波面補正プロファイルに従って前記光学素子にレーザアブレーションを実行する段階を更に含む。
【００４０】
前記光学素子は、レンズ、コンタクトレンズ、眼鏡、眼内レンズ、又は変形可能ミラーを含むことができる。
【００４１】
幾つかの実施形態では、本方法は、前記波面補正プロファイルに従って光可調節レンズを照射する段階を更に含む。
【００４２】
幾つかの実施形態では、前記波面補正プロファイルを求める前記段階は、被験者のために複数の波面補正プロファイル候補に基づいて像をシミュレートする段階と、前記被験者からのフィードバックに基づいて前記波面補正プロファイルを選択する段階とを含む。
【００４３】
別の様態では、本発明は眼内に配置するための光学素子を特徴とし、前記光学素子は、目標波面プロファイルに基づいた特徴を含んだ波面補正プロファイルに従って成形された表面を含む。前記波面補正プロファイルは、前記眼の複数の瞳孔状態に基づいた特徴を含む。
【００４４】
幾つかの実施形態では、前記波面補正プロファイルは、前記目標波面プロファイル及び前記眼の波面収差マップに基づいた特徴を含む。
【００４５】
幾つかの実施形態では、前記波面補正プロファイルは、前記目標波面プロファイルと前記波面収差マップに関連した基準波面プロファイルとの差に基づいた特徴を含む。
【００４６】
前記方法は、前記眼の前記複数の瞳孔状態が、前記眼の瞳孔の寸法の変化又は前記瞳孔の位置の変化を含む。
【００４７】
前記光学素子は、コンタクトレンズ又は眼内レンズを含むことができる。
【００４８】
他の様態では、本発明は多焦点視力矯正を実行するシステムを特徴とし、前記システムは、眼の複数の瞳孔状態を求め、前記複数の瞳孔状態に基づいて目標波面プロファイルを求め、且つ前記目標波面プロファイルに基づいて波面補正プロファイルを求めるよう構成されたプロファイル計算モジュールを含む。
【００４９】
幾つかの実施形態では、本システムは、前記眼の波面収差マップを求めるよう構成された波面マッピングモジュールを更に含み、前記プロファイル計算モジュールは、前記目標波面プロファイルと前記波面収差マップとに基づいて前記波面補正プロファイルを求めるよう構成されている。
【００５０】
幾つかの実施形態では、前記プロファイル計算モジュールは、前記波面補正プロファイルを、前記目標波面プロファイルと前記波面収差マップに関連した基準波面プロファイルとの差に基づいて求めるよう構成されている。
【００５１】
幾つかの実施形態では、前記方法は、前記眼の前記複数の瞳孔状態が、前記眼の瞳孔の寸法の変化又は前記瞳孔の位置の変化を含む。
【００５２】
他に特に定義していない限り、本明細書で用いる科学技術用語は、本発明が属する分野の通常の技能を備えた当業者が一般に理解する意味と同一である。本明細書に記載したものと類似又は同等の方法及び材料を、本発明の実施又は試験に用いることができるが、適切な方法及び材料は後述する。本明細書で言及する全ての刊行物、特許出願、特許、及び他の引用文献は、その全体を引用して援用する。かりに矛盾が生じた場合は、定義も含めて本明細書が優先する。更に、これら材料、方法、及び例は、例示的なものであって限定する意図はない。
【００５３】
本発明のその他の特徴及び利点は、次の説明及び特許請求の範囲から明らかとなるはずである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
図１を参照すると、眼球波面補正プロファイリング・システム１００は、被験者の眼の波面収差マップをプロファイル計算モジュール１０４へ入力として与える波面マッピングモジュール１０２を含む。プロファイル計算モジュール１０４は、瞳孔状態１０６も入力として受け取る。瞳孔状態１０６には、例えば瞳孔の寸法（例えば半径）及び眼の角膜縁に対する瞳孔の位置などが含まれる。プロファイル計算モジュール１０４は、角膜にレーザアブレーションを施すのに利用可能な波面補正プロファイル１１０を求めるモードソルバ１０８を含む。後に詳細するように、こうしたレーザアブレーションは、複数の注視距離（例えば、近い注視距離及び遠い注視距離）に関わる焦点調節能力の低下を補償するものである。或いは、波面補正プロファイル１１０を用いてコンタクトレンズ又は眼鏡（例えば、手術を行う前に被験者からのフィードバックを用いて当該プロファイルをテストするため）或いは眼内レンズなどの光学素子を成形できる（例えばレーザアブレーションを用いて）。例えば、波面補正プロファイル１１０を利用して、有水晶体眼内レンズ又は疑似有水晶体眼内レンズを挿入及び配置する前にそのレンズの表面を成形できる
【００５５】
それ以外に、幾つかの実施形態では、システム１００は調整可能な眼内レンズ（例えば、加えられた光放射に応答してその形状が変化する光可調節レンズ（ＬＡＬ）、又は印加した電場に応答してその屈折率が変化するネマチック液晶レンズ）を挿入及び配置した後に瞳孔及び波面測定を行うこともできる。これら測定値を後に用いて、調節可能な眼内レンズの光学特性を波面補正プロファイル１１０に従って選択的に修正してもよい。
【００５６】
波面マッピングモジュール１０２は、基準面（例えば、平面）に対して波面収差マップを測定又は推定するための様々な技術ならどんなものでも使用できる。例えば、波面マッピングモジュール１０２は、空間分解屈折計、レーザ光線追跡、チャーニング収差計（原語：Tcherning
aberroscope）、シャック−ハルトマン波面センサ、又は動的屈折検査法（原語：skiascopy）などの測定技法及び／又は装置を利用できる。収集した波面データは、被験者の薬理学的に散大した瞳孔に囲まれた領域にわたる収差を表す。或いは、波面マッピングモジュール１０２は、被験者の眼の一部の解剖学的測定に基づいて波面収差を推定してもよい。例えば、波面収差マップは角膜形態のマップから推定できる。従って、波面収差マップは、眼の構造体の一部又は全てを介した伝播による収差を表すことができる。
【００５７】
波面マッピングモジュール１０２は、波面収差マップの数学的記述をプロファイル計算モジュール１０４に与える。波面収差マップの便利な数学的記述の１つとしては、波面収差マップ
2008506505.tif 000003
（極座標による）のゼルニケ空間モード拡張がある。
【００５８】
【数１】
2008506505.tif 000004
【００５９】
上記式で、
2008506505.tif 000005
は、半径次数nと角振動数mを備えた互いに直交するゼルニケ基底関数（すなわち「空間モード」）であり、
2008506505.tif 000006
は対応する重みづけ係数である。これら空間モードは、波面収差が定義されている瞳孔に対応した単位円（すなわち、
2008506505.tif 000007
）上に定義される。半径次数n =
0及びn = 1（定数及び傾きの項）は波面収差マップの収差に寄与しないので、半径次数nは2からNまでに合計される。角振動数mは-nからnまで合計され、ここで
2008506505.tif 000008
である（すなわち、mのパリティはｎのパリティと同一）。従って、半径次数4（N
= 4）までの拡張では、この拡張は次の空間モード、
2008506505.tif 000009
を含む。これら空間モードは基準円上にゼロ平均及び単位分散を備えるように正規化し、これは次の式で与えられる。
【００６０】
【数２】
2008506505.tif 000010
上記式では、
【００６１】
【数３】
2008506505.tif 000011
となる。
【００６２】
図２Ａ及び２Ｂを参照すると、波面収差マップ
2008506505.tif 000012
は、瞳孔領域２０４上の基準面２０２からの波面２００のずれを表す。波面２００は、網膜２０６上の点Pから眼の解剖学的構造体（例えば、水晶体２０８及び角膜２１０）を介して角膜２１０の直前にある基準面２０２まで伝播する球面波面の作用を表す。平坦な（すなわち平面的な）基準面２０２は、「遠い」点（すなわち、可能な限り最も遠くの注視距離）を凝視した眼に対応する。或いは、基準面２０２は、眼のそれ以外の状態に関して他の形状（例えば球面）を備えることもできる。眼の構造体が「理想的」であれば（すなわち、構造体が収差を引き起こさなければ）、波面２００は平坦となり、瞳孔領域２０４上に
2008506505.tif 000013
を備えるはずである。
【００６３】
異なる照明及び凝視（すなわち、注視距離）状態に関する瞳孔領域２０４及びその位置。瞳孔領域２０４の中心Oは、角膜縁２１２の中心OLに対して測定される。収差マップ
2008506505.tif 000014
の点
2008506505.tif 000015
の座標は、Oを中心とする極座標系で定義される。瞳孔領域２０４の半径Rも測定する。瞳孔領域２０４の最大寸法は薬理学的に散大した眼に対応する。瞳孔領域２０４は角膜２１０外部で測定するので、瞳孔領域２０４は瞳孔の実際の内部寸法２１４と異なることがある。
【００６４】
被験者の眼の瞳孔状態１０６は、様々な照明及び凝視状態の下で（例えば、瞳孔計やカメラを使って）測定される。例えば、被験者が幾つかの特定距離にある点を凝視する間に、室内照明を１ルクスから１０００ルクスまで変化させる。瞳孔状態１０６は、被験者の視覚上の必要性及び／又は要求に対応した凝視距離並びに室内照明状態に関する瞳孔寸法と位置の測定値を含み、これら必要性及び／又は要求は、二焦点矯正を行うための、「遠い視覚状態」（夜間の運転、映画鑑賞、屋外労働など）と「近い視覚状態」（明るい照明での読書、レントゲン写真を見ること、ピアノ演奏など）とに関わるものである。３つ以上の凝視状態に関する瞳孔状態を、例えば三焦点又は多焦点矯正のため含めることができる。瞳孔状態は、所望の視覚状態（例えば、遠い視覚状態又は近い視覚状態）に基づいて測定或いは推定される。所望の視覚状態は直接測定してもよいし、当該所望の視覚状態に合わせて遠近調節しようとする被験者の意図を示す測定（例えば、被験者の毛様体筋の収縮測定）に基づいて推定してもよい。こうした推定による測定は、引用して本明細書にその全体を援用する米国特許６，６３８，３０４号に詳細に記載されている。
【００６５】
図３を参照すると、一実施形態では、瞳孔状態１０６は、角膜縁２１０の原点OLに対する、被験者瞳孔の３つの原点及び半径測定値を含む。第１原点O1及び半径R1は、薬理学的に散大した瞳３０１に対応する。第２原点O2及び半径R2は、眼が所望の遠い凝視状態にある時の、暗順応（すなわち、自然に散大した）瞳孔３０２に対応する。第３原点O3及び半径R3は、眼が所望の近い凝視状態にある時の収縮した瞳孔３０３に対応する。
【００６６】
プロファイル計算モジュール１０４は、モードソルバ１０８が行う計算において相対的な瞳孔状態パラメータを用いる。パラメータSは、瞳孔寸法の相対比を
2008506505.tif 000016
として表す。パラメータ
2008506505.tif 000017
は、瞳孔状態間の移動距離を
2008506505.tif 000018
として表し、この式では関数
2008506505.tif 000019
は原点
2008506505.tif 000020
と
2008506505.tif 000021
との間の距離を与える。
2008506505.tif 000022
などのゼロでない値は瞳孔の移動（すなわち「偏心」）を表し、瞳孔位置が非同心となる。パラメータaは、瞳孔状態間の水平方向からの移動角度を
2008506505.tif 000023
,   
2008506505.tif 000024
として表し、x1は中心を
2008506505.tif 000025
とするデカルト座標系のｘ軸上の点である。
【００６７】
他の実施形態では、これより多くの或いは少ない瞳孔状態を使用する。
【００６８】
プロファイル計算モジュール１０４は、被験者の現状での遠近調節能力を補足するのに必要であって、被験者が近い凝視状態
2008506505.tif 000026
にある網膜に像を結ぶために必要な焦点調節力の度合い（ゼルニケＲＭＳ単位で）に対応した「加算」パラメータ
2008506505.tif 000027
を求める。様々な技法のうち任意のものを用いて
2008506505.tif 000028
を推定できる。例えば、「眼鏡読書テスト」を被験者に施して、被験者の遠近調節の関数として眼の収差を求めることができる。随意選択で、例えば、
2008506505.tif 000029
などの、他の「加算」パラメータも推定して、近い瞳孔及び凝視状態と遠い近い瞳孔及び凝視状態との間の収差の変化をより正確に表すことできる。波面収差マップを被験者の非薬理学的に散大した瞳孔を介して求め、これら加算パラメータの推定の補助とすることもできる。遠近調節の関数としての球面収差などの収差変化は収差マップから測定でき、対応する「加算」パラメータ（例えば、球面収差については
2008506505.tif 000030
）を求めるために使用できる。
【００６９】
波面マッピングモジュール１０２は、薬理学的に散大した眼の瞳孔（半径R1）を介して測定される波面収差マップ
2008506505.tif 000031
の空間モード拡張の「基準係数」を与える。収差マップ
2008506505.tif 000032
の点
2008506505.tif 000033
の座標は、
2008506505.tif 000034
を中心とする極座標系で定義される。基準係数
2008506505.tif 000035
は、相対瞳孔状態パラメータS1, S2,
d1, d2, a1, a2及び加算パラメータ
2008506505.tif 000036
とともにモードソルバ１０８に入力される。
【００７０】
モードソルバ１０８は、一組の「目標係数」と１つ又は複数組の「修正係数」とを求める。目標係数
2008506505.tif 000037
は目標波面収差マップの空間モード拡張に対応し、これは、被験者の視力（例えば、被験者の角膜又はコンタクトレンズ）に関連した光学的性質（例えば、表面形状）に関わる所望の「目標波面プロファイル」を表す。眼球波面補正プロファイリング・システム１００は、「目標波面プロファイル」と基準係数（被験者の手術前の波面プロファイル）に対応した「基準波面プロファイル」との差に基づいて、波面補正プロファイル１１０を生成する。
【００７１】
目標係数は、修正係数に関する１つ又は複数の制約条件を満足する解を表す。修正係数は、瞳孔の収縮及び瞳孔の偏心の結果に起因する修正波面収差マップの空間モード拡張に対応する。一実施形態では、二組の修正係数
2008506505.tif 000038
及び
2008506505.tif 000039
に関する制約条件は、修正「焦点ぼけ係数」（すなわちn
= 2及びm = 0の係数）に関する次の制約条件を含む。
【００７２】
【数４】
2008506505.tif 000040
【００７３】
上記式で、
2008506505.tif 000041
は、薬理学的に散大した瞳孔３０１から暗順応瞳孔３０２への瞳孔状態の移行に基づく修正焦点ぼけ係数であり、
2008506505.tif 000042
は、暗順応瞳孔３０２から収縮した瞳孔３０３への瞳孔状態の移行に基づく修正焦点ぼけ係数である。
【００７４】
他の制約条件も可能であり、それらの幾つかは修正係数の一次結合として表現できる。例えば、モードソルバ１０８は、異なる係数の相対的な大きさに関する制約条件を（例えば、様々な係数の中で、特定の係数に対する実験的に導かれた優先に基づいて）含むことができる。
【００７５】
目標係数は、閾値と比較した計量（原語：metric）の値に基づいて選択される。例えば、この計量は目標係数の平方自乗平均（ＲＭＳ）を含むことができる。或いは、この計量は目標係数の任意の二次関数を含んでもよい。各目標係数は選択的に重み付けしてもよい。最初は、全ての重みを等しく１に設定する。次に、重みを変化させて、異なる解候補を計算する。
【００７６】
修正係数
2008506505.tif 000043
及び
2008506505.tif 000044
は目標係数
2008506505.tif 000045
の一次関数として計算される。
【００７７】
【数５】
2008506505.tif 000046
【００７８】
四次元配列Pの係数
2008506505.tif 000047
は、ゼルニケ多項式の直交性を用いて単位円板上の積分として計算される。
【００７９】
【数６】
2008506505.tif 000048
【００８０】
上記式で、
2008506505.tif 000049
は、
2008506505.tif 000050
を中心とする極座標系で計算される。
【００８１】
例えば、N = 6までの拡張に関して、修正焦点ぼけ係数
2008506505.tif 000051
及び
2008506505.tif 000052
は次のように計算される（k =
2,3とし、
2008506505.tif 000053
と推定して）。
【００８２】
【数７】
2008506505.tif 000054
【００８３】
上記式では、
2008506505.tif 000055
及び
2008506505.tif 000056
である。
【００８４】
モードソルバ１０８は、閾値条件を満足する計量を与える目標係数を選択する。１つの閾値条件は、修正係数
2008506505.tif 000057
及び
2008506505.tif 000058
とそれぞれの瞳孔状態とに対応する修正波面収差マップ
2008506505.tif 000059
及び
2008506505.tif 000060
の点広がり関数を用いる。例えば、点広がり関数PSFは次のように計算される。
【００８５】
【数８】
2008506505.tif 000061
【００８６】
FTはフーリエ変換に対応し、
2008506505.tif 000062
は、所与の瞳孔状態に関する円形瞳孔領域を定義する開口関数であり、λは
2008506505.tif 000063
を測定するのに用いる光の波長である。薬理学的に散大した眼の瞳孔（半径R1）を介して測定した波面収差マップ
2008506505.tif 000064
の空間モード拡張の基準係数に関しては、開口関数は
2008506505.tif 000065
について
2008506505.tif 000066
であり、それ以外は
2008506505.tif 000067
である。修正係数に関しては、開口関数は、対応する相対的な瞳孔収縮及び偏心に従って修正する。例えば、閾値条件は、所与の瞳孔状態の点広がり関数に基づいた「広がり計量」の値を、回折限界エアリー円盤パターンの広がり計量の値に比較することを含む。
2008506505.tif 000068
であり、この式で
2008506505.tif 000069
は単位ステップ関数で、
2008506505.tif 000070
は所与の瞳孔状態の相対瞳孔寸法である（例えば、
2008506505.tif 000071
）。こうした計量の１つは、ＰＳＦの二次モーメントを対応するエアリー円盤パターンの二次モーメントで除算したものである。二組の瞳孔状態に関して、閾値条件は、広がり係数のそれぞれの値の合算又は積を閾値と比較してもよい。 
【００８７】
先ず始め、モードソルバ１０８は、目標係数を、薬理学的に散大した瞳３０１で測定した基準係数に設定する。すなわち
2008506505.tif 000072
である。次に、モードソルバ１０８は、修正焦点ぼけ係数に関する制約条件を満足し且つ選択した誤り判定基準を最小化する基準係数
2008506505.tif 000073
の値を求めて初期状態の近傍を検索する。モードソルバ１０８は、制約条件を満足し且つ計量の同一値又は最小化値を与える複数の「解候補」（すなわち、目標係数からなる候補組）を発生してもよい。こうした場合、眼球波面補正プロファイリング・システム１００は、閾値条件に従って１つ又は複数の解候補を選択できる。閾値条件は、解候補それぞれに関して生成した様々な像平面計量の何れかに基づくことができる。
【００８８】
使用可能な他の計量の例としては、ＰＳＦのフーリエ転換である光学的伝達関数（ＯＴＦ）、ＯＴＦの大きさである変調伝達関数（ＭＴＦ）、及びＯＴＦの位相である相伝達関数（ＰＴＦ）がある。これら計量を、それぞれの瞳孔状態及び任意波長について計算可能である。幾つかの実施形態では、白色光のＭＴＦが、異なる解候補に関して計算される。最終的な解は、制約条件を満足する解候補であって、最大及び最小瞳孔寸法の一方又は両方に関してＭＴＦの三次元プロットの下側にある容積を最大化するものとして選択できる。
【００８９】
或いは、眼球波面補正プロファイリング・システム１００は、複数の解候補に基づいて複数の波面補正プロファイル（例えば５乃至１０）を生成できる。複数の「プレビューレンズ」を作製して、被験者に様々なプロファイルの視覚効果を試させて（例えば視力テストにより）、実際に使用するものを１つ選択させてもよい。例えば、プレビューレンズを試用フレームに入れて使用したり、手で持ったり、コンタクトレンズとして使用したりできる。別法としては、複数の解候補を変形可能ミラーアレイで表して、波面が被験者の眼に透過する前に直接的にその波面をひずませてもよい。被験者は、様々な瞳孔寸法及び／又は照明状態で、変形可能ミラーを備えた光学系を介して様々な物体を見ることで、解候補をシミュレートし、最善の折衷案又は最善解を選択できる。これら又は他の技法を用いて異なる解候補をシミュレートできる。
【００９０】
波面補正プロファイル１１０は、オプションで、外科処置の予想される術後生体効果（例えば、創傷治癒）を表すこともできる。角膜の波面誘導レーザアブレーションに関しては、プロファイル１１０によって、複数の瞳孔及び凝視状態の視力矯正が一回のみの外科処置で可能となる。従って、単一組の瞳孔及び凝視状態に関する遠近調節を最適化し且つ高次の収差を最小化することによって視力を矯正する代わりに、眼球波面補正プロファイリング・システム１００は、複数組の瞳孔及び凝視状態に関する視力矯正を天秤に掛けるための、選択的に誘導された収差を組み込んだプロファイル１１０を生成できる。
【００９１】
本発明をその詳細な説明に関連して記載してきたが、上述の説明は例示を意図したものであり、本発明の範囲を限定するものではない。又、本発明の範囲は、添付した特許請求の範囲によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】眼球の波面補正プロファイリング・システムのブロック図である。
【図２】（Ａ）眼及び波面収差に関する基準面の概略図である。  （Ｂ）角膜縁に対する瞳孔領域の座標系の略図である。
【図３】３つの瞳孔位置を示す略図である。
【図１】
2008506505.tif 000074
【図２Ａ】
2008506505.tif 000075
【図２Ｂ】
2008506505.tif 000076
【図３】
2008506505.tif 000077
【国際調査報告】
2008506505.tif 000078