(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントラスト感度検査のためのコントラスト指標を所定のタイミングで呈示するコントラスト指標呈示部と；
被検者の前眼部の画像を形成し、前記前眼部の瞳径を測定する瞳径測定部と；
前記タイミングに応じて、前記瞳径測定部の測定タイミングを形成する測定タイミング形成部とを有する；
コントラストチャート装置。
【請求項２】
前記コントラスト指標呈示部は、主として指標を形成する第１照明光学系と、主として背景を形成する第２照明光学系とを有し；
前記第１照明光学系と前記第２照明光学系からの光束を合成し、折り返しのための第１ミラーを通過し、第２ミラーで反射した後、再び前記第１ミラーで反射して被検眼に向かうように構成されている；
請求項１記載のコントラストチャート装置。
【請求項３】
前記第１照明光学系には、大きさの異なる指標が選択的に光路に挿入されるように構成されている；
請求項２記載のコントラストチャート装置。
【請求項４】
前記第２照明光学系には、明るさの異なる略一様な明るさの光束を形成するように構成されている；
請求項２又は請求項３に記載のコントラストチャート装置。
【請求項５】
前記瞳径測定部は、前記第１ミラーを介して、被検者の前眼部の画像を形成し、前記前眼部の瞳径を測定するように構成されている；
請求項２乃至請求項４の何れかに記載のコントラストチャート装置。
【請求項６】
前記瞳径測定部は、前記コントラスト指標の呈示タイミング又は、被検者の応答があったタイミングで被検者の瞳径を測定するように構成されている；
請求項１乃至請求項５の何れかに記載のコントラストチャート装置。
【請求項７】
少なくとも測定された被検者の瞳径及び前記瞳径測定時に呈示された前記コントラスト指標を、眼球形状を測定する装置に出力可能に構成されている；
請求項１乃至請求項６の何れかに記載のコントラストチャート装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コントラストチャートを用いる視力検査に用いて好適なコントラストチャート装置に関する。より詳しくは、レーザ眼科手術の施術時のように被検者の眼球の収差を正確に定める場合に好適な、瞳径及びコントラスト感度を同時に測定できるコントラストチャート装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、角膜などをレーザにより変形するような眼科手術が試みられており、その際には、眼の収差を正確に測定することが重要になってきている。このような角膜手術や白内障手術の際には、一般視力検査による測定視力に加えてコントラスト感度が測定されている。例えば、白内障や屈折異常のような眼光学系の異常では、まず高い周波数帯域でのコントラスト感度が低下する。そこで、一般視力検査のような矯正技術の稚拙の影響を受けるものではなく、矯正に影響されることの少ない中〜低空間周波数帯域のコントラスト感度を測定しておくと、早期の白内障の手術適応を正確に判断できる。
【０００３】
ここで、標準視力チャートによる一般視力検査は、高いコントラスト比の小対象物に対する視力をテストしている。そこで、例えば、白内障患者においては水晶体の混濁が光の散乱を引き起こし、眼底での像のコントラストを低下させているが、像の光学的な焦点位置のズレには影響を与えない。その結果、眼底での像がボンヤリしているが、白内障患者である検眼者には文字としては読めてしまう場合がある。また、角膜と水晶体の光学的歪により球面収差を生じている場合も、眼底での像がボンヤリしているが、検眼者には文字としては読めてしまう場合がある。
【０００４】
他方、通常の視生活においては散乱光が多くなり易い条件は少なくなく、またコントラストが高くない物を見ることが多い。そこで、コントラスト感度の測定では、はっきりした輪郭を持たず、明るいところと暗いところの差が少ない図形に対する視覚の認識能力を測るため、正弦波格子縞が用いられている。正弦波格子縞は、正弦波的に濃淡が変化している縞模様である。コントラスト感度は、縞模様を認めるのに必要な最低のコントラストを、いろいろな細かさ（空間周波数）において測定するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、コントラストが一定である一般視力検査では、眼の収差が少し変化したくらいでは、あまり影響が現れないという課題がある。そこで、コントラストを変化させて測定をするコントラスト感度測定が行われている。しかし、被検眼の収差には、被検眼の瞳の径が大きく影響するため、視標の呈示とともにその瞳径のデータを得る必要性が生じてきた。
【０００６】
ところが、従来のコントラストチャート装置は、コントラストが変化する視標を呈示するに過ぎず、被検者の瞳の径を測定できないという課題があった。本発明は、上述する課題を解決したもので、コントラスト感度と被検眼の瞳の径とを同時に測定することによって、被検眼の収差が容易に得られるコントラストチャート装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に係る発明によるコントラストチャート装置は、例えば図１に示すように、コントラスト感度検査のためのコントラスト指標を所定のタイミングで呈示するコントラスト指標呈示部１００と；被検者の前眼部４０１の画像を形成し、前眼部４０１の瞳径を測定する瞳径測定部５００と；前記タイミングに応じて、瞳径測定部５００の測定タイミングを形成する測定タイミング形成部６００とを有している。コントラスト指標としては、ランドルト(Landolt)環視標、シネレン(Snellen)文字視標のような一般視力検査用指標とペデスタル指標とを組合せた場合と、ガボール(Gabor)刺激のような空間周波数特性(MTF: Modulation Transfer Function)の測定に適するコントラスト感度用指標とがある。
【０００８】
このように構成された装置においては、コントラスト指標呈示部１００が所定のタイミングでコントラスト感度検査のためのコントラスト指標を被検者の前眼部４０１に呈示する。被検者が呈示されたコントラスト指標を視認できたか否か応答することによって、コントラスト感度が検査される。測定タイミング形成部６００は、コントラスト指標呈示部１００がコントラスト指標を被検者の前眼部４０１に呈示するタイミングを基準として、瞳径測定部５００による被検者の瞳径測定を行うタイミング信号を生成する。そこで、コントラスト感度と被検者の瞳径とが同時に測定できる。
【０００９】
好ましくは、コントラスト指標呈示部１００は、主として指標を形成する第１照明光学系１１０と、主として背景を形成する第２照明光学系２１０とを有し、さらに第１照明光学系１１０と第２照明光学系２１０からの光束を合成し、折り返しのための第１ミラー３０２を通過し、第２ミラー３０３で反射した後、再び第１ミラー３０２で反射して被検眼４００に向かうように構成されていると、指標と背景とのコントラストを調整することが容易に行える。
【００１０】
好ましくは、第１照明光学系１１０には、大きさの異なる指標が選択的に光路に挿入されるように構成されていると、被検者のコントラスト感度が迅速に測定できる。また、第２照明光学系２１０には、明るさの異なる略一様な明るさの光束を形成するように構成されていると、指標に必要とするコントラストを有する背景を組合せることが容易にできる。
【００１１】
さらに、瞳径測定部５００は、第１ミラー３０２を介して、被検者の前眼部４０１の画像を形成し、前眼部４０１の瞳径を測定するように構成されていると、瞳径測定部５００とコントラスト指標呈示部１００とで光学系を共用でき、構造が簡単になる。また、瞳径測定部５００は、測定タイミング形成部６００からコントラスト指標呈示部１００に送られる呈示タイミング、又は被検者の応答があったタイミングで被検者の瞳径を測定する構成とするとよい。
【００１２】
また、少なくとも測定された被検者の瞳径及び前記瞳径測定時に呈示された前記コントラスト指標を、眼球形状を測定する装置に出力可能に構成されていると、被検眼の瞳径を考慮して被検眼の収差が測定できる。そこで、例えば角膜などをレーザにより変形するような眼科手術では、レーザを走査する角膜の部位を容易に定めることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号又は類似符号を付し、重複した説明は省略する。図１は本発明の第１の実施の形態を説明する構成図で、光学系と制御系を同一図面に表している。図において、コントラスト指標呈示部１００は、第１照明光学系１１０、テスト指標表示制御部１２０、第２照明光学系２１０、ペデスタル指標表示制御部２２０を備えている。
【００１４】
第１照明光学系１１０は、主としてテスト指標を形成するもので、光源１０１、コンデンサーレンズ１０２、指標交換用回転モータ１０３、指標板１０４、ＮＤフィルタ１０５、倍率補正レンズ１０６、及び拡散板１０７を備えている。コンデンサーレンズ１０２は、光源１０１から照射された光を平行光束にする。指標板１０４には、コントラスト指標として、ランドルト環視標、シネレン文字視標のような一般視力検査用テスト指標や、ガボール刺激のような空間周波数特性の測定に適するコントラスト感度用テスト指標が、各種の文字が所定の大きさで印刷されている。一般視力検査用指標の場合は、視角１分を視力１．０として、視力０．１、…、２．０用の各種の文字や絵柄が視力に対応する視角となる太さで描かれている。コントラスト感度用指標では、空間周波数が３ｍの視距離で１．５、３、６、１２、１８[cycles/deg]となる縞模様が描かれている。
【００１５】
ＮＤ(Neutral Density)フィルタ１０５は、６０％透過や４０％透過のように光量だけ変えるフィルタで、偏光等は行わない。倍率補正レンズ１０６は、無限遠（０ディオプター）や５メートル（０．２ディオプター）などの焦点距離を有するもので、倍率補正レンズ１０６を入れ替える調整をして、被検者にテスト指標を呈示している。拡散板１０７は、コンデンサーレンズ１０２から放射される光を拡散させて、光量分布を均一にしている。
【００１６】
第２照明光学系２１０は、主としてペデスタル指標のような背景を形成するもので、光源２０１、コンデンサーレンズ２０２、指標交換用回転モータ２０３、指標板２０４、ＮＤフィルタ２０５、倍率補正レンズ２０６、及び拡散板２０７を備えている。第２照明光学系２１０は、概ね第１照明光学系１１０と同様の光学部品で構成されているが、指標板２０４に印刷されている指標が背景である点で相違している。一般視力検査用指標の場合は、指標板１０４に描かれるコントラスト指標のコントラストが１００％であるため、指標板２０４の背景はコントラスト０％、１０％、２０％、…、９０％等の各種のコントラストが用意されている。コントラスト感度用指標では、所定の空間周波数であって所定のコントラストのテスト指標が印刷されているため、異なるテスト指標間でほぼ同じ明るさになるように背景の明るさが調整されるべく印刷されている。
【００１７】
第１照明光学系１１０から送られるテスト指標と、第２照明光学系２１０から送られるペデスタル指標は、ミラー３０１によって同一光路上に重畳され、第１ミラーとしての分光ミラー３０２を透過して、第２ミラーとしての凹面鏡３０３で反射され、再び分光ミラー３０２で反射されて被検者の前眼部４０１に送られる。ミラー３０１は、例えばハーフミラーでもよく、また光源１０１、２０１で必要とする光量に適合させて透過率と反射率の割合を定めてもよい。ミラー３０１の透過率と反射率の割合を適宜に定めることで、ＮＤフィルタ１０５、２０５で恒常的に光を減衰させる場合に比較して、エネルギ効率が高まる。また、被検者の被検眼４００は、解剖学的に公知のように、角膜等の前眼部４０１と水晶体４０２を有している。
【００１８】
テスト指標表示制御部１２０は、指標交換用回転モータ1０３を駆動して指標板１０４を適切な位置で停止させ、被検者に適切なテスト指標を呈示できるように制御している。ペデスタル指標表示制御部２２０は、指標交換用回転モータ２０３を駆動して指標板２０４を適切な位置で停止させ、テスト指標に対応するコントラスト又は明るさのペデスタル指標を被検者に呈示できるように制御している。
【００１９】
瞳径測定部５００は、受光素子５０１、受光カメラレンズ系５０３、瞳径測定演算部５２０を備えている。指標に関する光学系が可視波長を使用するので、瞳径測定部５００は近赤外光を使用してもよく、またテスト指標とは異なる波長の可視光を使用してもよい。受光素子５０１は例えば電荷結合素子(CCD: Charged-Coupled Device)のような平面的な画像を受信できる素子を用いる。受光カメラレンズ系５０３は受光素子５０１上に最適な倍率で瞳孔の像を投影できるように、倍率の調整をしている。受光素子５０１で受光される被検者の前眼部４０１の画像に含まれる瞳孔の像は、両眼と片眼の場合がある。瞳径測定演算部５２０は、受光素子５０１の受光した前眼部４０１の画像を画像処理および画像認識して、実時間で瞳孔径を出力する。
【００２０】
測定タイミング形成部としての中央演算装置６００は、コントラスト指標呈示部１００がコントラスト指標を被検者の前眼部４０１に呈示するタイミング、又は被検者の応答があったタイミングを基準として、瞳径測定部５００による被検者の瞳径測定を行うタイミング信号を生成する。さらに、中央演算装置６００はコントラスト指標呈示部１００が呈示するコントラストと視力情報、並びに瞳径測定部５００による被検者の瞳径情報を結合して処理する機能も有する。
【００２１】
図２は一般視力検査用テスト指標を用いたコントラストの説明図で、（Ａ）はコントラスト１００％、（Ｂ）はコントラスト６０％、（Ｃ）はコントラスト２０％を示している。ペデスタル指標は、一つの簡単な典型は、単なる１００％透過、又は何も置かない指標で、第２照明光学系２１０から送られる。これに対して、テスト指標としては例えば文字『と』が、第１照明光学系１１０の透過率として０％、４０％、８０％のように各種のものが指標板１０４に印刷されている。コントラストは、ペデスタル指標の透過率とテスト指標の透過率の差として与えられる。なお、テスト指標は、視力を測定するためのチャートであればよく、典型的にはランドルト環や文字が使われる。テスト指標は平行平面ガラス上に、クロムメッキでランドルト環や文字を書いてある。１００％透過部分がランドルト環や文字の図（フォアグランド）の部分になり、地（バックグランド）が０％透過になっているか、図と地の透過率が逆転したものが使われる。また、ペデスタル指標には１００％透過に代えて、例えば白色雑音(white noise)やフィルタリングした帯域制限ノイズ刺激を用いてもよい。
【００２２】
このように構成された装置におけるコントラスト感度の測定について説明する。操作者は、被検者の前眼部４０１に表示したい一般視力検査用テスト指標を用いたコントラストを中央演算装置６００に入力する。すると、中央演算装置６００は指標交換用回転モータ１０３、２０３を駆動して、対応するコントラストを形成する指標１０４、２０４の位置決めをする。すると、第１照明光学系１１０と第２照明光学系２１０により、操作者の入力に応じた様々なコントラストの指標が被検者の前眼部４０１に表示される。これに対して、被検者は『見えた』、『見えない』という応答をするので、逐次コントラストを上下させることで、操作者は被検者のコントラスト感度を測定できる。この際に、中央演算装置６００は瞳径測定部５００により瞳径情報も測定しているので、コントラスト感度測定時における瞳径が得られる。
【００２３】
なお、上記第１の実施の形態においては、第１照明光学系１１０からテスト指標を送り、第２照明光学系２１０からペデスタル指標を送る場合を示したが、指標板１０４、２０４を入れ替えることで、第１照明光学系１１０からペデスタル指標を送り、第２照明光学系２１０からテスト指標を送る構成としてもよい。また、指標板１０４を用いてペデスタル指標とテスト指標のコントラストを変更する構成を示したが、光源２０１と光源１０１の光量を変更させる構成や、ＮＤフィルタ２０５とＮＤフィルタ１０５の透過率（濃度）を変更させる構成でもよい。また、図２ではテスト指標として単一のテスト指標を呈示する場合を示したが、恒常法や上下法などの心理物理実験手法に準拠した複数のテスト指標を呈示するものでもよい。更に、テスト指標として複合指標を呈示する場合には、従来のＪＩＳの視力表やＥＴＤＲＳの視力表を複合指標として呈示することで、コントラストが１０％や１００％等の各種の値のＪＩＳの視力表やＥＴＤＲＳの視力表が簡単に実現できる効果がある。
【００２４】
図３はコントラスト感度用指標を用いたコントラストの説明図で、（Ａ）は被検者の前眼部に投影されるガボール刺激の平面図、（Ｂ）は（Ａ）の平面図のＢ−Ｂ方向のコントラストチャート輝度プロファイルを示している。輝度プロファイルのピーク間隔ｄが空間周波数に対応している。また、コントラスト１００％の場合には、ガボール刺激を用いたテスト指標ＴＭ100の輝度振幅が大きくなっているので、ペデスタル指標ＰＭ100の輝度はガボール刺激の最低値０．０８程度になっている。他方、コントラスト５０％の場合には、ガボール刺激を用いたテスト指標ＴＭ50の輝度振幅がテスト指標ＴＭ100より小さくなっているので、ペデスタル指標ＰＭ50の輝度はガボール刺激の最低値０．２８程度になっている。
【００２５】
即ち、ガボール刺激の平面図ではコントラストに応じてテスト指標の輝度振幅が相違するので、ガボール刺激の輝度振幅に応じた透過率のペデスタル指標を選択して、コントラスト感度用指標の明るさが等しくなるようにする必要がある。そこで、中央演算装置６００は、指標交換用回転モータ１０３、２０３を駆動して、指標板１０４、２０４を適切な組合せにする。なお、中央演算装置６００によって、光源１０１、２０１の光量、若しくはＮＤフィルタ１０５、２０５の透過率を適宜調整することによって、コントラスト感度用指標の明るさを等しくしても良い。
【００２６】
図４は図３のコントラスト感度用指標を用いた上下法による測定手順を説明するフローチャートである。上下法とは心理学的測定法の一種で、刺激呈示は１試行２回の強制選択法で、被検者は２回のうちガボール刺激のあるほうを答えるものである。コントラスト感度の測定が開始されると（Ｓ１００）、アライメントを行ない（Ｓ１０２）、ガボール刺激像が被検者の前眼部４０１に結像されるように光学系を調整する（Ｓ１０４）。アライメント調整が完了すると、バックグランドを被検者に呈示する（Ｓ１０６）。次にガボール刺激の第１刺激を呈示し（Ｓ１０８）、瞳径の測定を行い（Ｓ１１０）、被検者の応答を記憶する（Ｓ１１２）。続いて、再びバックグランドを被検者に呈示し（Ｓ１１４）、ガボール刺激の第２刺激を呈示し（Ｓ１１６）、瞳径の測定を行い（Ｓ１１８）、被検者の応答を記憶する（Ｓ１２０）。
【００２７】
そして、中央演算装置６００は測定が終了したか否か判断し（Ｓ１２２）、測定終了までガボール刺激の第１刺激と第２刺激を交互に被検者に呈示する。測定が終了すると、中央演算装置６００は外部装置に出力する必要があるか判断し（Ｓ１２４）、出力する指定があれば該当する外部装置にガボール刺激によるコントラスト感度と瞳径情報を出力する（Ｓ１２６）。そして、被検者に対するコントラスト感度の測定が終了する（Ｓ１２８）。
【００２８】
図５は図４の上下法に用いる刺激呈示パターンの説明図で、（Ａ）は刺激呈示パターン１、（Ｂ）は刺激呈示パターン２を表している。刺激呈示パターン１、２共に、０秒で被検者に刺激開始を知らせるビープ音がなり、１秒から２秒までの１秒間が第１刺激、４秒から５秒までの１秒間が第２刺激となっている。０秒から１秒、２秒から４秒、５秒から６秒までの区間には、バックグランドを被検者に呈示する。刺激呈示パターン１は第１刺激でガボール刺激を呈示し、第２刺激ではガボール刺激を呈示しない。刺激呈示パターン２は第１刺激でガボール刺激を呈示せず、第２刺激でガボール刺激を呈示する。ガボール刺激の時間変化はガウス曲線状に概ね１秒間で完結するもので、この１秒間で相対刺激コントラストが０．１→１．０→０．１と滑らかに変化する。
【００２９】
図６は図４の上下法によるコントラスト変化の一例を示す図で、縦軸にコントラスト、横軸に刺激回数をとってある。コントラスト１００％（１とする）をスタート点にして、被検者が正解する毎に対数ステップで０．１刻みで刺激のコントラストを下げて行き、逆に不正解のときは４ステップ、刺激のコントラストを上げる。測定終了は、例えば不正解が９回発生したときとする。この場合の被検者のコントラスト感度は、例えば不正解となったコントラスト感度の９回の平均値とし、例えば０．０６（＝１０-1.2）となる。
【００３０】
また、上下法によるコントラスト測定で得られた結果を、コントラストレベルで５段階程度にまとめ直してから、統計解析手法の一つであるプロビット解析によってコントラスト閾値の平均値ｓ0と分散σとを求めることができる。また、波面センサ等から光学系の空間周波数特性ＭＴＦが既知であれば、視神経系の空間周波数特性ＭＴＦが次式によって計算できる。
【数１】
0004570796.tif 000002
【００３１】
ここで、Ｍlatは求めたい視神経系の空間周波数特性ＭＴＦ、Ｍoptは光学系の空間周波数特性ＭＴＦ、ｍnは視神経系のノイズのコントラスト、ｍtは刺激のコントラスト、ｋ（＝ｓ0／σ）はコントラスト閾値の平均値ｓ0を分散σで除したものである。
【００３２】
図７は本発明の第２の実施の形態を説明する構成図である。図７の装置は、図１の装置に波面センサ７００と眼球レーザ手術装置８００が付加された構成となっている。波面センサ７００は、被検者の前眼部４０１の球面形状を測定するもので、眼球を構成する角膜や水晶体の球体からのずれを測定する。眼球レーザ手術装置８００は、角膜などをレーザにより変形する際に、眼球表面のレーザ照射位置を計画すると共に、眼科医が計画されたレーザ照射位置に沿ってレーザを照射するものである。中央演算装置６００は外部装置としての波面センサ７００に接続される。
【００３３】
このように構成された装置においては、中央演算装置６００側からは、波面センサ７００に瞳径測定値が提供される。波面センサ７００では、波面測定データと瞳径測定値とを一緒に使って、点像強度分布ＰＳＦ(Point Spread Function)や空間周波数特性ＭＴＦを計算する。他方、波面センサ７００で計算された点像強度分布ＰＳＦや空間周波数特性ＭＴＦは、中央演算装置６００側に送られる。中央演算装置６００は、測定された空間周波数特性ＭＴＦ等のデータと、波面センサ７００で計算された空間周波数特性ＭＴＦ等のデータとを比較する。
【００３４】
また、上記実施の形態においては、被検者の片眼毎にコントラスト感度を測定する場合を示したが、被検者の両眼を同時に測定する場合は被検者が偏光メガネを装着することで、本格的なステレオテストが可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明のコントラストチャート装置によれば、コントラスト感度検査のためのコントラスト指標を所定のタイミングで呈示するコントラスト指標呈示部と、被検者の前眼部の画像を形成し、前記前眼部の瞳径を測定する瞳径測定部と、前記タイミングに応じて、前記瞳径測定部の測定タイミングを形成する測定タイミング形成部とを有する構成としたので、コントラスト感度と被検者の瞳径とが同時に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態を説明する構成図である。
【図２】  一般視力検査用テスト指標を用いたコントラストの説明図である。
【図３】  コントラスト感度用指標を用いたコントラストの説明図である。
【図４】  図３のコントラスト感度用指標を用いた上下法による測定手順を説明するフローチャートである。
【図５】  図４の上下法に用いる刺激呈示パターンの説明図である。
【図６】  図４の上下法によるコントラスト変化の一例を示す図である。
【図７】  本発明の第２の実施の形態を説明する構成図である。
【符号の説明】
１００  コントラスト指標呈示部
１１０  第１照明光学系
１２０  テスト指標表示制御部
２１０  第２照明光学系
２２０  ペデスタル指標表示制御部
３０１、３０２、３０３  ミラー
４００  被検眼
５００  瞳径測定部
６００  測定タイミング形成部
【図１】
0004570796.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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