(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長の光束を発する光源部と、
上記光源部からの光束で被検眼網膜上の微小な領域を照明するための照明光学系と、
上記光源部からの光束が被検眼網膜から反射された反射光束の一部を、少なくとも実質的に１７本のビームに変換する変換部材を介して受光するための受光光学系と、
上記受光光学系により導かれた受光光束を受光し、信号を形成する受光部と、
上記受光部からの信号に基づき、上記受光光学系に入射する光束の波面収差と受光光束の散乱度合いを求める演算部と
を備えた眼光学特定測定装置。
【請求項２】
所定の波長の光束を発する光源部と、
上記光源部からの光束で被検眼網膜上の微小な領域を照明するための照明光学系と、
上記光源部からの光束が被検眼網膜から反射された反射光束の一部を、少なくとも実質的に１７本のビームに変換する変換部材を介して受光するための受光光学系と、
上記受光光学系により導かれた受光光束を受光し、信号を形成する受光部と、
上記受光部からの信号に基づき、上記受光光学系に入射する光束の波面収差と受光光束のスポット径を求める演算部と
を備えた眼光学特定測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の眼光学特性測定装置において、
上記演算部は、上記受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束の散乱度合いの関係の分布を求めることを特徴とする眼光学特性測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の眼光学特性測定装置において、
上記演算部は、受光光束の散乱度合いが強いほど、白内障などの影響があるものと判断するように構成されたことを特徴とする眼光学特性測定装置。
【請求項５】
請求項２記載の眼光学特性測定装置において、
上記演算部は、上記受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束のスポット径との関係の分布を求めることを特徴とする眼光学特性測定装置。
【請求項６】
請求項２記載の眼光学特性測定装置において、
上記求められた受光光束のスポット径から波面収差の影響を引くことにより、水晶体散乱と網膜散乱を予測することを特徴とする眼光学特性測定装置。
【請求項７】
請求項２記載の眼光学特性測定装置において、
上記求められた受光光束のスポット径から波面収差の影響を引くために、正常眼や円錐角膜眼などの非白内障眼の受光光束のスポット径と波面収差の測定値を基にした近似直線を利用して、水晶体散乱と網膜散乱を予測することを特徴とする眼光学特性測定装置。
【請求項８】
請求項２記載の眼光学特性測定装置において、
上記求められた受光光束のスポット径から波面収差の影響を引くために、正常眼や円錐角膜眼などの非白内障眼の受光光束のスポット径と波面収差の測定値を基にした近似直線を、さらに装置自身の散乱量を構成するために模型眼測定値を基に修正して、水晶体散乱と網膜散乱を予測することを特徴とする眼光学特性測定装置。
【請求項９】
請求項５記載の眼光学特性測定装置において、
上記演算部は、受光光束のスポット径が大きいほど、白内障などの影響があるものと判断するように構成されたことを特徴とする眼光学特性測定装置。
【請求項１０】
請求項１記載の眼光学特性測定装置において、
上記演算部は、上記受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束の散乱度合いと、受光光束のスポット径との関係の分布を求めることを特徴とする眼光学特性測定装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の眼光学特性測定装置において、
上記演算部は、求められた上記受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束の散乱度合いが強いほど、又は受光光束のスポット径が大きいほど、白内障などの影響があるものと判断するように構成されたことを特徴とする眼光学特性測定装置。
【請求項１２】
請求項３乃至１１に記載の眼光学特性測定装置において、
上記演算部により求められた分布を表示する表示部をさらに備えた眼光学特性測定装置。
【請求項１３】
請求項４、９又は１１に記載の眼光学特性測定装置において、
上記演算部による判断結果を表示又は出力する表示部又は出力部をさらに備えた眼光学特性測定装置。
【請求項１４】
所定の波長の光束を発する光源部と、
上記光源部からの光束で  被検眼網膜上の微小な領域を照明するための照明光学系と、
上記光源部からの光束が被検眼網膜から反射された反射光束の一部を、少なくとも実質的に１７本のビームに変換する変換部材を介して受光するための受光光学系と、
上記受光光学系により導かれた受光光束を受光し、信号を形成する受光部と、
上記受光部からの信号に基づき、上記受光光学系に入射する光束の波面収差から求められた点像強度分布と受光光束の実測されたスポット径を求める演算部とを備えた眼光学特性測定装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の眼光学特性測定装置において、
上記演算部は、上記受光光学系に入射する光束の波面収差から求められた点像強度分布と、受光光束の散乱度合いの関係の分布を求めることを特徴とする眼光学特性測定装置。
【請求項１６】
請求項１４記載の眼光学特性測定装置において、
上記演算部は、求められた点像強度分布の径、及び／又は、受光光束のスポット径が大きいほど、白内障などの影響があるものと判断するように構成されたことを特徴とする眼光学特性測定装置。
【請求項１７】
請求項１４記載の眼光学特性測定装置において、
上記演算部は、上記受光光学系に入射する光束の波面収差から求められた点像強度分布の径と、受光光束のスポット径との関係の分布を求めることを特徴とする眼光学特性測定装置。
【請求項１８】
請求項１４記載の眼光学特性測定装置において、
上記求められた受光光束のスポット径から点像強度分布の径を引くことにより、水晶体散乱と網膜散乱を予測することを特徴とする眼光学特性測定装置。
【請求項１９】
請求項２記載の眼光学特性測定装置において、
上記演算部は、受光部からの信号に基づき得られる点像強度分布（ＰＳＦ）を求め、求められた点像強度分布と、受光部からの信号に基づく被検眼の波面収差から求められた点像強度分布とを比較することにより、水晶体散乱と網膜散乱を予測することを特徴と眼光学特性測定装置。
【請求項２０】
請求項２記載の眼光学特性測定装置において、
上記演算部は、点像を中心とした所定範囲での最低及び最高強度を求め、これに基づきマイケルソンコントラスト比又は最低と最高の強度の中間点の面積を求め、水晶体散乱と網膜散乱を予測することを特徴とする眼光学特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼光学の特性を測定する眼光学特性測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハルトマンシャック波面センサーは、眼球の波面収差を正確に測定できるため最近非常に注目されている。この波面センサーは、特に角膜屈折矯正手術のプランニングやフォローアップの目的で近い将来眼科手術の所要な装置となりうる。
【０００３】
ところで、波面センサーによる眼球波面収差の測定は、角膜形状測定による角膜波面収差の測定と比較して、水晶体などの眼球内部光学系の波面収差への影響が測定結果に含まれていることが大きく異なる。この機能によると、核白内障などで水晶体に屈折率異常がある場合や、円錐水晶体により水晶体の屈折面の形状が大きく歪んでいる場合などの検査が可能になる。
【０００４】
眼球光学系波面収差測定の目的としては、視機能の他覚的評価があげられる。視機能の評価としては、従来より自覚検査が他覚検査と比較して信頼できる測定法として認められてきた。特に波面センサーの前身と言えるオートレフラクトメーターに対して、自覚検査法であるレンズ交換法はゴールドスタンダードと言われているほどである。
【０００５】
波面センサーで測定した眼球波面収差と矯正視力やコントラストを比較すると、よく一致する場合と、例えば、高齢者を中心に一致しない場合がある。一致しない場合は、視力へ散乱が大きく影響を与えていることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
視機能に影響を及ぼす光学的要因として、波面収差と共に眼球光学系の散乱が考えられる。
眼光学特性の測定では、加齢や白内障等の場合、眼球光学系からの散乱が大きく、視機能の他覚的評価のために収差に加えて散乱の測定が必要である。波面収差の測定で定評のあるハルトマンシャック波面センサーの光学系による散乱の同時測定を可能にする装置が望まれている。一方、ハルトマンシャック波面センサーによる波面収差測定は、既に実用段階である。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、波面収差測定が主目的であるハルトマンシャック波面センサーで散乱測定を可能とし、散乱測定をすることで、視機能を正確に評価できる眼光学特性測定装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、新たに、ハルトマンシャック波面センサーによる散乱測定法としてハルトマンイメージの背景光の散乱強度比（ＳＩＲ、Ｓｃａｔｔｅｒ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｒａｔｉｏ）から散乱量を推定する散乱解析法を開発し、ハルトマンシャック波面センサーの光学系による散乱の同時測定を可能にする眼光学特性測定装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光の点像強度分布（ＰＳＦ）の関係の分布から、受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束の散乱度合を測定することができる眼光学特性測定装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束の散乱度合いと、受光光束のスポット径との関係の分布から、受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束の散乱度合いが強いほど、又は受光光束のスポット径が大きいほど、白内障などの影響があるものと判断することができる眼光学特性測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の第１の解決手段によると、所定の波長の光束を発する光源部と、上記光源部からの光束で被検眼網膜上の微小な領域を照明するための照明光学系と、上記光源部からの光束が被検眼網膜から反射された反射光束の一部を、少なくとも実質的に１７本のビームに変換する変換部材を介して受光するための受光光学系と、上記受光光学系により導かれた受光光束を受光し、信号を形成する受光部と、上記受光部からの信号に基づき、上記受光光学系に入射する光束の波面収差と受光光束の散乱度合いを求める演算部を備えた眼光学特性測定装置が提供される。
【００１０】
また、本発明の第２の解決手段によると、所定の波長の光束を発する光源部と、上記光源部からの光束で被検眼網膜上の微小な領域を照明するための照明光学系と、上記光源部からの光束が被検眼網膜から反射された反射光束の一部を、少なくとも実質的に１７本のビームに変換する変換部材を介して受光するための受光光学系と、上記受光光学系により導かれた受光光束を受光し、信号を形成する受光部と、上記受光部からの信号に基づき、上記受光光学系に入射する光束の波面収差と受光光束のスポット径を求める演算部とを備えた眼光学特性測定装置が提供される。
【００１１】
また、本発明は、第１の解決手段の眼光学特性測定装置において、上記演算部は、上記受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束の散乱度合いの関係の分布を求めることができる。さらに、本発明は、このような眼光学特性測定装置において、上記演算部は、求められた上記受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束の散乱度合いが強いほど、白内障などの影響があるものと判断するように構成することができる。
【００１２】
また、本発明は、第２の解決手段の眼光学特性測定装置において、上記演算部は、上記受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束のスポット径との関係の分布を求めることができる。さらに、本発明は、このような眼光学特性測定装置において、上記演算部は、求められた上記受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束のスポット径が大きいほど、白内障などの影響があるものと判断するように構成することができる。
【００１３】
また、本発明は、第１の解決手段の眼光学特性測定装置において、上記演算部は、上記受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束の散乱度合いと、受光光束のスポット径との関係の分布を求めることができる。さらに、本発明は、このような眼光学特性測定装置において、上記演算部は、求められた上記受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束の散乱度合いが強いほど、又は受光光束のスポット径が大きいほど、白内障などの影響があるものと判断するように構成することができる。
さらに、本発明は、演算部により求められた分布、判断結果等を表示する表示部又はそれらを外部に出力する出力部をさらに備えるようにしてもよい。
さらに、本発明の第３の解決手段によると、所定の波長の光束を発する光源部と、
上記光源部からの光束で  被検眼網膜上の微小な領域を照明するための照明光学系と、
上記光源部からの光束が被検眼網膜から反射された反射光束の一部を、少なくとも実質的に１７本のビームに変換する変換部材を介して受光するための受光光学系と、
上記受光光学系により導かれた受光光束を受光し、信号を形成する受光部と、
上記受光部からの信号に基づき、上記受光光学系に入射する光束の波面収差から求められた点像強度分布と受光光束の実測されたスポット径を求める演算部とを備えた眼光学特性測定装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
１．  眼光学特性測定の原理説明
図１は、本発明に関する眼光学特性測定装置の概略光学系１００を示す図である。
【００１５】
眼光学特性測定装置の光学系１００は、例えば、対象物である被測定眼６０の光学特性を測定する装置であって、第１照明光学系１０と、第１受光光学系２０と、第２受光光学系３０と、共通光学系４０と、調整用光学系５０と、第２照明光学系７０と、第２送光光学系８０とを備える。なお、被測定眼６０については、図中、網膜６１、角膜６２が示されている。
【００１６】
第１照明光学系１０は、例えば、第１波長の光束を発するための第１光源部１１と、集光レンズ１２とを備え、第１光源部１１からの光束で被測定眼６０の網膜（眼底）６１上の微小な領域を、その照明条件を適宜設定できるように照明するためのものである。なお、ここでは、一例として、第１光源部１１から発せられる照明用の光束の第１波長は、赤外域の波長（例えば、７８０ｎｍ）である。これに限定されず、所定の波長の照明光束でよい。
【００１７】
また、第１光源部１１は、空間コヒーレンスが大きく、時間コヒーレンスが小さいものが望ましい。ここでは、第１光源部１１は、例えば、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）であって、輝度の高い点光源を得ることができる。
なお、第１光源部１１は、ＳＬＤに限られるものではなく、例えば、空間コヒーレンス、時間コヒーレンスが大きいレーザー等であっても、以下に述べるロータリープリズムとの組合せることにより利用することができる。さらに、空間コヒーレンス、時間コヒーレンスが小さいＬＥＤであっても、光量さえ十分であれば、例えば、光路の光源の位置にピンホール等を挿入することで、利用することができる。
また、網膜からの反射光の不均一な特性を均一にするために、楔形のロータリープリズム（Ｄプリズム）１６を照明光学系に挿入する。ロータリープリズムの回転により、眼底上の照明部分が操作されるため、眼底からの反射光が均一になり、受光部の受光光束（点像）が均一になるようにすることができる。
【００１８】
第１受光光学系２０は、例えば、コリメートレンズ２１と、被測定眼６０の網膜６１から反射して戻ってくる光束（第１光束）の一部を、少なくとも、１７本のビームに変換する変換部材であるハルトマン板２２と、このハルトマン板２２で変換された複数のビームを受光するための第１受光部２３とを備え、第１光束を第１受光部２３に導くためのものである。また、ここでは、第１受光部２３は、リードアウトノイズの少ないＣＣＤが採用されているが、ＣＣＤとしては、例えば、一般的な低ノイズタイプ、測定用の１０００＊１０００素子の冷却ＣＣＤ等、適宜のタイプのものを適用することができる。
【００１９】
第２照明光学系７０は、第２光源７２と、プラチドリング７１を備える。なお、第２光源７２を省略することもできる。図２に、プラチドリングの構成図の一例を示す。プラチドリング（ＰＬＡＣＩＤＯ’Ｓ  ＤＩＳＣ）７１は、図示のように、複数の同心輪帯からなるパターンの指標を投影するためのものである。なお、複数の同心輪帯からなるパターンの指標は、所定のパターンの指標の一例であり、他の適宜のパターンを用いることができる。そして、後述するアライメント調整が完了した後、複数の同心輪帯からなるパターンの指標を投影することができる。
【００２０】
第２送光光学系８０は、例えば、後述するアライメント調整及び座標原点、座標軸の測定・調整を主に行うものであって、第２波長の光束を発するための第２光源部３１と、集光レンズ３２と、ビームスプリッター３３を備える。
【００２１】
第２受光光学系３０は、集光レンズ３４、第２受光部３５を備える。第２受光光学系３０は、第２照明光学系７０から照明されたプラチドリング７１のパターンが、被測定眼６０の前眼部又は角膜６２から反射して戻ってくる光束（第２光束）を、第２受光部３５に導く。また、第２光源部３１から発せられ被測定眼６０の角膜６２から反射し、戻ってくる光束を第２受光部３５に導くこともできる。なお、第２光源部３１から発せられる光束の第２波長は、例えば、第１波長（ここでは、７８０ｎｍ）と異なると共に、長い波長を選択できる（例えば、９４０ｎｍ）。
【００２２】
共通光学系４０は、第１照明光学系１０から発せられる光束の光軸上に配され、第１及び第２照明光学系１０及び７０、第１及び第２受光光学系２０及び３０、第２送光光学系８０等に共通に含まれ得るものであり、例えば、アフォーカルレンズ４２と、ビームスプリッター４３、４５と、集光レンズ４４とを備える。また、ビームスプリッター４３は、第２光源部３１の波長を被測定眼６０に送光（反射）し、被測定眼６０の網膜６１から反射して戻ってくる第２光束を反射し、一方、第１光源部１１の光束を透過するようなミラー（例えば、偏光ビームスプリッター）で形成される。ビームスプリッター４５は、第１光源部１１の波長を被測定眼６０に送光（反射）し、被測定眼６０の網膜６１から反射して戻ってくる第１光束を、透過するようなミラー（例えば、ダイクロミックミラー）で形成される。このビームスプリッター４３、４５によって、第１及び２光束が、互いに他方の光学系に入りノイズとなることがない。
【００２３】
調整用光学系５０は、例えば、後述する作動距離調整を主に行うものであって、第３光源部５１と、第４光源部５５と、集光レンズ５２、５３と、第３受光部５４を備え、主に作動距離調整を行うものである。
【００２４】
つぎに、アライメント調整について説明する。アライメント調整は、主に、第２受光光学系３０及び第２送光光学系８０により実施される。
【００２５】
まず、第２光源部３１からの光束は、集光レンズ３２、ビームスプリッター３３、４３、アフォーカルレンズ４２を介して、対象物である被測定眼６０を略平行な光束で照明する。被測定眼６０の角膜６２で反射した反射光束は、あたかも角膜６２の曲率半径の１／２の点から射出したような発散光束として射出される。この発散光束は、アフォーカルレンズ４２、ビームスプリッター４３、３３及び集光レンズ３４を介して、第２受光部３５にスポット像として受光される。
【００２６】
ここで、この第２受光部３５上のスポット像を光軸上から外れている場合、眼光学特性測定装置本体を、上下左右に移動調整し、スポット像が光軸上と一致させる。このように、スポット像が光軸上と一致すると、アライメント調整は完了する。なお、アライメント調整は、被測定眼６０の角膜６２を第３光源部５１により照明し、この照明により得られた被測定眼６０の像が第２受光部３５上に形成されるので、この像を利用して瞳中心が光軸と一致するようにしてもよい。
【００２７】
つぎに、作動距離調整について説明する。作動距離調整は、主に、調整用光学系５０により実施される。
まず、作動距離調整は、例えば、第４光源部５５から射出された光軸付近の平行な光束を、被測定眼６０に向けて照射すると共に、この被測定眼６０から反射された光を、集光レンズ５２、５３を介して第３受光部５４で受光することにより行われる。また、被測定眼６０が適正な作動距離にある場合、第３受光部５４の光軸上に、第４光源部５５からのスポット像が形成される。一方、被測定眼６０が適正な作動距離から前後に外れた場合、第４光源部５５からのスポット像は、第３受光部５４の光軸より上又は下に形成される。なお、第３受光部５４は、第４光源部５５、光軸、第３受光部５４を含む面内での光束位置の変化を検出できればいいので、例えば、この面内に配された１次元ＣＣＤ、ポジションセンシングデバイス（ＰＳＤ）等を適用できる。
【００２８】
つぎに、第１照明光学系１０と第１受光光学系２０との位置関係を概略的に説明する。
第１受光光学系２０には、ビームスプリッター４５が挿入されており、このビームスプリッター４５によって、第１照明光学系１０からの光は、被測定眼６０に送光されると共に、被測定眼６０からの反射光は、透過される。第１受光光学系２０に含まれる第１受光部２３は、変換部材であるハルトマン板２２を通過した光を受光し、受光信号を生成する。
【００２９】
また、第１光源部１１と被測定眼６０の網膜６１とは、共役な関係を形成している。被測定眼６０の網膜６１と第１受光部２３とは、共役である。また、ハルトマン板２２と被測定眼６０の瞳孔とは、共役な関係を形成している。さらに、第１受光光学系２０は、被測定眼６０の前眼部である角膜６２、及び瞳孔と、ハルトマン板２２と略共役な関係を形成している。すなわち、アフォーカルレンズ４２の前側焦点は、被測定眼６０の前眼部である角膜６２及び瞳孔と略一致している。また、光軸に対し傾斜しているロータリープリズム１６の面は、瞳孔と略共役位置に配置されている。
【００３０】
また、第１照明光学系１０と第１受光光学系２０は、第１光源部１１からの光束が、集光する点で反射されたとして、第１受光部２３での反射光による信号ピークが最大となるように、連動して移動する。具体的には、第１照明光学系１０と第１受光光学系２０は、第１受光部２３での信号ピークが大きくなる方向に移動し、信号ピークが最大となる位置で停止する。これにより、第１光源部１１からの光束は、被測定眼６０上で集光する。
【００３１】
また、レンズ１２は、光源１１の拡散光を平行光に変換する。絞り１４は、眼の瞳、あるいはハルトマンプレート２１と光学的に共役の位置にある。絞り１４は、径がハルトマンプレート２１の有効範囲より小さく、いわゆるシングルパスの収差計測（受光側だけに目の収差が影響する方法）が成り立つ様になっている。レンズ１３は、上記を満たすために、実光線の眼底共役点を前側焦点位置に、さらに、眼の瞳との共役関係を満たすために、後側焦点位置が絞り１４と一致するように配置されている。
【００３２】
また、光線１５は、光線２４とビームスプリッター４５で共通光路になった後は、近軸的には、光線２４と同じ進み方をする。但し、シングルパス測定のときは、それぞれの光線の径は違い、光線１５のビーム径は、光線２４に比べ、かなり細く設定される。具体的には、光線１５のビーム径は、例えば、眼の瞳位置で１ｍｍ程度、光線２４のビーム径は、７ｍｍ程度になることもある（なお、図中、光線１５のビームスプリッター４５から眼底６１までは省略している）。
【００３３】
つぎに、変換部材であるハルトマン板２２について説明する。
第１受光光学系２０に含まれるハルトマン板２２は、反射光束を複数のビームに変換する波面変換部材である。ここでは、ハルトマン板２２には、光軸と直交する面内に配された複数のマイクロフレネルレンズが適用されている。また、一般に、測定対象部（被測定眼６０）について、被測定眼６０の球面成分、３次の非点収差、その他の高次収差までも測定するには、被測定眼６０を介した少なくとも１７本のビームで測定する必要がある。
【００３４】
また、マイクロフレネルレンズは、光学素子であって、例えば、波長ごとの高さピッチの輪帯と、集光点と平行な出射に最適化されたブレーズとを備える。ここでのマイクロフレネルレンズは、例えば、半導体微細加工技術を応用した８レベルの光路長差を施したもので、高い集光率（例えば、９８％）を達成している。
【００３５】
また、被測定眼６０の網膜６１からの反射光は、アフォーカルレンズ４２、コリメートレンズ２１を通過し、ハルトマン板２２を介して、第１受光部２３上に集光する。したがって、ハルトマン板２２は、反射光束を少なくとも、１７本以上のビームに変換する波面変換部材を備える。
【００３６】
図３は、本発明に関する眼光学特性測定装置の概略電気系２００を示すブロック図である。眼光学特性測定装置に関する電気系２００は、例えば、演算部２１０と、制御部２２０と、表示部２３０と、メモリ２４０と、第１駆動部２５０及び第２駆動部とを備える。
【００３７】
演算部２１０は、第１受光部２３から得られる受光信号（４）、第２受光部３５から得られる受光信号（７）、第３受光部５４から得られる受光信号（１０）を入力すると共に、座標原点、座標軸、座標の移動、回転、全波面収差、角膜は面収差、ゼルニケ係数、収差係数、Ｓｔｒｅｈｌ比、白色光ＭＴＦ、ランドルト環パターン等を演算する。また、このような演算結果に応じた信号を、電気駆動系の全体の制御を行う制御部２２０と、表示部２３０と、メモリ２４０とにそれぞれ出力する。なお、演算２１０の詳細は後述する。
【００３８】
制御部２２０は、演算部２１０からの制御信号に基づいて、第１光源部１１の点灯、消灯を制御したり、第１駆動部２５０及び第２駆動部２６０を制御するものであり、例えば、演算部２１０での演算結果に応じた信号に基づいて、第１光源部１１に対して信号（１）を出力し、プラチドリング７１に対して信号（５）を出力し、第２光源部３１に対して信号（６）を出力し、第３光源部５１に対して信号（８）を出力し、第４駆動部に対して信号（９）を出力し、さらに、第１駆動部２５０及び第２駆動部２６０に対して信号を出力する。
【００３９】
第１駆動部２５０は、例えば、演算部２１０に入力された第１受光部２３からの受光信号（４）に基づいて、第１照明光学系１０全体を光軸方向に移動させるものであり、図示しない適宜のレンズ移動手段に対して信号（２）を出力すると共に、このレンズ移動手段を駆動する。これにより、第１駆動手段２５０は、第１照明光学系１０の移動、調節を行うことができる。
【００４０】
第２駆動手段２６０は、例えば、演算部２１０に入力された第１受光部２３からの受光信号（４）に基づいて、第１受光光学系２０全体を光軸方向に移動させるものであり、図示しない適宜のレンズ移動手段に対して信号（３）を出力すると共に、このレンズ移動手段を駆動する。これにより、第２駆動手段２６０は、第１受光光学系２０の移動、調節を行うことができる。
【００４１】
図４に、本発明の眼特性測定装置の演算部に関する詳細構成図を示す。演算部２１０は、測定部１１１、解析部１１１’、座標設定部１１２、アライメント制御部１１３、マーカー設置部１１４、入出力部１１５、変換部１１６を備える。
【００４２】
第１受光部２３は、被検眼眼底から反射して戻ってくる受光光束から第１受光信号を形成し、測定部１１１に導く。第２受光部３５は、被検眼前眼部の特徴部分及び／又は被検眼前眼部に形成されたマーカーに関する情報を含む受光光束から前眼部の情報を含む第２受光信号を形成し、測定部１１１及び座標設定部１１２に導く。
【００４３】
測定部１１１は、第１受光部からの第１受光信号に基づき、被検眼の屈折力又は角膜形成を含む光学特性を求める。また、測定部１１１は、受光光束のスポット径および受光光束の散乱度合いを求めるための解析部１１１’に第１受光信号を送る。なお、解析部１１１’は、第１受光部２３から直接第１受光信号を入力するように構成されてもよい。解析部１１１’の詳細については後述する。測定部１１１は、特に、第１受光部２３からの第１受光信号に基づき、眼光学特性測定を行う。また、測定部１１１は、特に、第２受光部３５からの第２受光信号に基づき、角膜トポグラフィー測定を行う。また、測定部１１１は、収差結果の演算、また必要に応じてアブレーション量を演算し、その演算結果を入出力部１１５を介して手術装置に出力する。
【００４４】
図５は、第１受光部２３により受光された画像の一部を拡大した図である。図（Ａ）が円錐角膜眼、図（Ｂ）が白内障眼の場合のハルトマン像の一例である。第１受光部２３により受光されたハルトマン像は、例えば、被測定眼からの反射光に基づいた画像であって、この反射光がハルトマン板２２を介して概ね外側に拡散した光束として第１受光部２３上に受光された場合での複数の領域点（図中、円状、楕円状等）を含む。この例のハルトマン像の光信号は、電気信号に変換され、上述の第１信号として解析部１１１’に入力される（又は、取り込まれる）。
【００４５】
このように、ハルトマンシャック波面センサーからの情報としては、次のようなものが含まれる。
・点像の重心から波面（古典的な収差計測）
・点像のボケ具合から局所的な情報（局所的な散乱計測）
また、散乱の多い眼については、ハルトマン像に波面収差のみからでは説明することのできない像のボケが観察される。また、測定で得られたハルトマン像と波面収差から復元されたハルトマン像とを比較することにより、散乱量を推定することが考えられる。
【００４６】
解析部１１１’では、この複数の領域点は受光光束の一つと捉え、受光光束のスポット径乃至受光光束の光量の最大値と最小値との比、すなわち受光光束の散乱度合いを求める。解析部１１１’は、受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束の散乱度合いの関係を示す分布を求める。また、受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束のスポット径との関係を示す分布を求める。なお、解析部１１１’は受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束の散乱度合いと、受光光束のスポット径との相関関係について分布を求めるものであるので、上述した分布に限定されない。
【００４７】
解析部１１１’は、受光光学系に入射する光束の波面収差から、波動光学的計算による点像強度分布（ＰＳＦ）をもとめ、これと、受光光束の径、つまり画像からの強度を実測して求めた、点像強度分布（ＰＳＦ）を比較する計算機能を有する。たとえば、点像を含む四角形領域（その辺の長さはおおよそ点像の間隔に等しく、この領域には点像一つが通常含まれる）内での、最大値、最小値の中間値での面積、あるいは、幅などを比較できるようになっていることもある。
なお、解析部１１１’のいままで述べた解析は、ハルトマン像の特定の複数個の点像に対応していてもよく、この条件では、一回の測定の結果として、計算は、それぞれの点像を解析したり、実測して得られた値の平均値を利用することもある。
解析部１１１’は、求められた上記第１受光部である受光光学系に入射する光束の受光光束の散乱度合いが強いほど、白内障などの影響があるものと判断し、その旨表示部２４０に出力することができる。また、解析部１１１’は、求められた上記第１受光部である受光光学系に受光光束のスポット径が大きいほど、白内障などの影響があるものと判断し、その旨表示部２４０に出力することができる。
【００４８】
なお、解析部１１１’による判断結果、解析結果等は、表示部２４０にデータ、表、グラフ、３次元表示、グラフィック表示等の各種様式で表示されたり、出力部によりＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、ＭＯ等の記録媒体又は他の装置に出力されるようにしてもよい。
図６に、波面から点像強度分布を求める説明図を示す。
被検眼眼底から反射した光束の波面がハルトマン板を通過し、そのときの光束の傾斜からレンズレット内の波面収差ＲＭＳが求め、さらに点像強度分布ＰＳＦの半値部分の面積などのファクターを求める。
なお、解析部１１１’は、散乱係数を次式のように求めることができる。
【００４９】
【数１】
0004191600.tif 000002
【００５０】
・Ｉｎｄｅｘ：散乱係数（散乱指標ともいう）
・Ａ：ＰＳＦの半値部分の面積（平均）
・ＲＭＳSL：レンズレット部分での波面収差（平均）
・ａ：非白内障眼測定により求める定数
・ｃ：測定装置の散乱校正定数
なお、ａ、ｃは図７で、円錐角膜眼と正常眼を使ってもとめた、回帰直線の係数である。この場合は、ａ：１次の係数は２８．８９４、ｃ：定数項は８．６６２３である。
実際の解析では、ハルトマン像の複数の点像について、面積Ａをもとめ、これを、上記の式で処理したものを、平均して一回の測定の結果とすることもある。
この散乱係数は、各レンズレットの各種ファクターを用いて、各レンズレット毎に求められる。
点像の画像と点像強度との関係は、図９に示す関係にある。この際、光量と出力の関係を示すガンマ値は１になるようなＣＣＤを採用しておれば、ＰＳＦの強度分布はＣＣＤのデジタルカウント（コンピュータカウント）に比例するので、測定が簡単である。ここで、点像を中心とした０．６ｍｍ角の四角形ないで、最低、最高強度をもとめ、これからマイケルソンコントラスト比をもとめることも可能であるし、最低と最高強度の中間点の面積を求めることも可能である。
また、波面収差ＲＭＳＳＬの代わりに、図６の点像強度分布（ＰＳＦ）を波面収差から計算して求め、これを、上記の実測のＰＳＦと比較する方法も考えられる。
この方法を使った場合は、正常眼と円錐角膜など、散乱が少ない眼を使った、校正の必要がなくなり、結果の信頼性が増す。一方、波面収差とＰＳＦを比較する前の方法では、計算によりＰＳＦを計算する手間がないので、全体の処理時間をかなり短くすることができる。
【００５１】
座標設定部１１２は、第１又は第２受光信号に含まれる被検眼瞳に対応する第１及び第２座標系の信号を、それぞれ基準座標系の信号に変換する。座標設定部１１２は、第１及び第２座標系の各信号に基づき、瞳エッジと瞳中心を求める。
【００５２】
また、座標設定部１１２は、被検眼前眼部の特徴信号を含む第２受光信号に基づき、座標原点及び座標軸の向きを決定する。また、座標設定部１１２は、第２受光信号中の被検眼前眼部の特徴信号の少なくともいずれか１つに基づき、座標原点、座標軸の回転や移動を求め、測定データと座標軸の関係付けを行う。なお、特徴部分は、瞳位置、瞳中心、角膜中心、虹彩位置、虹彩の模様、瞳の形状、リンバス形状の少なくとも一つを含むものである。例えば、座標設定部１１２は、瞳中心、角膜中心等の座標原点を設定する。座標設定部１１２は、第２受光信号に含まれる被検眼前眼部の特徴部分の像に対応する特徴信号に基づき座標系を形成する。また、座標設定部１１２は、第２受光信号に含まれる被検眼に設けられたマーカーについてのマーカー信号及び被検眼前眼部についての信号に基づき座標系を形成する。座標設定部１１２は、マーカー信号を含む第２受光信号に基づき、座標原点及び座標軸の向きを決定することができる。座標設定部１１２は、第２受光信号中のマーカー信号に基づいて、座標原点を求め、第２受光信号中の被検眼前眼部の特徴信号の少なくともいずれか１つに基づき、座標軸の回転や移動を求め、測定データと座標間の関係付けを行うことができる。または、座標設定部１１２は、第２受光信号中の前眼部についての特徴信号の少なくともいずれか１つに基づき座標原点を求め、第２受光信号中のマーカー信号に基づいて座標軸の回転や移動を求め、測定データと座標軸の関係付けを行うようにしてもよい。または、座標設定部１１２は、第２受光信号中の被検眼前眼部の特徴信号の少なくともいずれか１つに基づき、座標原点、座標軸の回転や移動を求め、測定データと座標軸の関係付けを行うようにしてもよい。
【００５３】
変換部１１６は、測定部１１１により求められた被検眼の第１及び第２光学特性を、前記座標設定部により形成された各基準座標系により関係つけて合成する。また、変換部１１６は、座標設定部１１２が求めた瞳中心を原点とすることにより基準座標系に変換する。
【００５４】
第１照明光学系と、第１受光光学系２０と、第２受光光学系３０と、共通光学系４０と、調整用光学系５０と、第２照明光学系７０と、第２送光光学系８０等のいずれかひとつ又は複数又は全ては、適宜光学系１００のアライメント部に掲載される。アライメント制御部１１３は、第２受光部により得られた第２受光信号に基づく座標設定部１１２の演算結果に従い、被検眼の動きに応じてこのアライメント部を移動可能とする。マーカー設置部１１４は、座標設定部１１２により設定された座標系に基づき被検眼前眼部にこの座標系に関連付けられたマーカーを形成する。入出力部１１５は、測定部又は座標設定部からの、収差量、座標原点、座標軸の回転、移動、アブレーション量等のデータや演算結果を手術装置に出力するためのインタフェースである。表示部２４０は、測定部１１１により求められた被検眼の光学特性を、上記座標設定部により形成された座標系との関係で表示を行う。
【００５５】
手術装置３００は、手術制御部１２１、加工部１２２、メモリ部１２３を含む。手術制御部１２１は、加工部１２２を制御し、角膜切削等の手術の制御を行う。加工部１２２は、角膜切削等の手術のためのレーザを含む。手術メモリ部１２３は、切削に関するデータ、モノグラム、手術計画等の手術のためのデータが記憶されている。
【００５６】
次に、図７に、本実施の形態に係る眼光学特性測定装置による実験結果の図（１）を示す。本発明の実施の形態には、眼光学特性の測定についての確認のため、正常眼９眼、円錐角膜眼２４眼、白内障眼１７眼の測定を行ない半値幅を求めた。なお、図中、正常眼（ｎｏｒｍａｌ）はひし形（◆）、円錐角膜眼（ｋｅｒａｔｏｃｏｎｕｓ）は四角（■）、白内障眼（ｃａｔａｒａｃｔ）は三角（▲）で示している。
【００５７】
測定部１１１又は解析部１１１’は、第１受光信号（４）からの出力結果を所定の解析方法で解析する。すなわち、受光したレーザ光のぼけを散乱光と考え、受光光束のスポット径の大きさを基にした半値幅（ｓｑｕａｒｅ  ｒｏｏｔ  ｏｆ  ａｒｅａ  ｆｏｒ  ａｐｏｔｓ）、または受光光束の最大受光量に対する最小受光量の比、すなわち散乱強度比（ｍｉｎｉｍｕｍ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ／ｍａｘｉｍｕｍ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ、散乱係数）を求める。また、測定部１１１又は解析部１１１’は、受光光学系で求められた第１受光部２３に入射する波面収差の位相（標準偏差）に対する、受光光束のスポット径の分布（図６）または受光光束の散乱強度比の分布を作成する。
【００５８】
なお、白内障眼については、この近似した直線から外れることにより、円錐角膜眼と区別して識別することができる。すなわち、求められた直線近似を基にして白内障眼の疑いのある被検者とを判別し、手術・治療の判断材料に用いることができる。
【００５９】
図８に、本実施の形態に係る眼光学特性測定装置による実験結果の図（２）を示す。
この図は、図７の半値幅から[数１]による補正を加えたものである。縦軸は半値幅から[数１]にレンズレットの波面収差を代入して求めた値を減算することによって得られた量である。非白内障眼では求めた値がほぼ横並びになる。白内障眼、または散乱の大きい目ではこの値が大きくなる。また、散乱を無視できる模型眼を測定し、この測定値でさらに校正をかけて、散乱量の予測をより正確にすることも考えられる。ここで、用いた方法は、水晶体散乱の測定に向いているが、網膜散乱などの測定に応用することも考えられる。
【００６０】
解析の結果、一例として、正常眼でＳＩＲ（散乱強度比）＝０．４６０±０．０６７、円錐角膜眼でＳＩＲ＝０．４９５±０．０９８、白内障眼でＳＩＲ＝０．６６７±０．１４８となった（ＡＮＯＶＡ（分散分析）、Ｐ＜０．０１）。また、散乱係数は、正常眼で２．６１±０．７０、円錐角膜眼で３．３８±２．７３、白内障眼で１０．１３±７．２５であった。また、正常眼と円錐角膜眼の間には有意差がなかったが（Ｐ＜０．１２２）、正常眼と白内障眼、円錐角膜眼と白内障眼間には有意差があった（Ｐ＜０．０１）。なお、解析法の有効性を確認するために散乱の少ない正常眼９眼と円錐角膜眼２４眼、散乱の大きい白内障眼１７眼を測定した。
【００６１】
これにより、ハルトマンシャック波面センサーによる散乱量の測定の可能性が示唆された。今後、視機能と比較可能な評価基準を検討すると共に臨床上の有効性を確認する。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によると、波面収差測定が主目的であるハルトマンシャック波面センサーで散乱測定を可能とし、散乱測定をすることで、視機能を正確に評価できる眼光学特性測定装置を提供することができる。
【００６３】
また、本発明によると、新たに、ハルトマンシャック波面センサーによる散乱測定法としてハルトマンイメージの背景光の散乱強度比（ＳＩＲ、Ｓｃａｔｔｅｒ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｒａｔｉｏ）から散乱量を推定する散乱解析法を開発し、ハルトマンシャック波面センサーの光学系による散乱の同時測定を可能にする眼光学特性測定装置を提供することができる。
【００６４】
また、本発明によると、受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束の散乱度合いの関係の分布から、受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束の散乱度合いが強いほど、白内障の影響があるものと判断することができる眼光学特性測定装置を提供することができる。
また、本発明によると、受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束の散乱度合いと、受光光束のスポット径との関係の分布から、受光光学系に入射する光束の波面収差と、受光光束の散乱度合いが強いほど、又は受光光束のスポット径が大きいほど、白内障の影響があるものと判断することができる眼光学特性測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に関する眼光学特性測定装置の概略光学系１００を示す図。
【図２】プラチドリングの構成図。
【図３】本発明に関する眼光学特性測定装置の概略電気系２００を示すブロック図。
【図４】本発明の眼特性測定装置の演算部に関する詳細構成図。
【図５】第１受光部２３により受光された画像の一部を拡大した図。
【図６】波面から点像強度分布を求める説明図。
【図７】本実施の形態に係る眼光学特性測定装置による実験結果の図（１）。
【図８】本実施の形態に係る眼光学特性測定装置による実験結果の図（２）。
【図９】点像の画像と点像強度を示す説明図。
【図１】
0004191600.tif 000003
【図２】
0004191600.tif 000004
【図３】
0004191600.tif 000005
【図４】
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【図５】
0004191600.tif 000007
【図６】
0004191600.tif 000008
【図７】
0004191600.tif 000009
【図８】
0004191600.tif 000010
【図９】
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