CN1498090A - 对比度图装置、对比视感度测量装置及对比视感度测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的对比度图装置包括：在规定的定时显示用于对比视感度检查的对比度视标的对比度视标显示部件；形成被检查者的前眼部图象，测量所述前眼部的瞳孔直径的瞳孔数据测量部件；对应于所述定时而形成所述瞳孔数据测量部件的测量定时的测量定时形成部件。

Description

对比度图装置、对比视感度测量装置 及对比视感度测量方法
技术领域
本发明涉及适用于使用感光度图的视力检查的对比视感度的测量装置。更具体地说，涉及在进行激光眼科手术时，为改善配带眼镜或隐形眼镜的被检查者的视力而准确地确定被检查者眼球的象差的情况下适用的对比度图装置、对比视感度测量装置以及测量方法。
背景技术
最近，实验进行了通过激光使角膜等变形的眼科手术，那时，正确测量眼的象差就变得重要起来了。在进行这样的角膜手术或白内障手术前后，要进行视力功能检查。在此，视力功能检查包括视力检测、低对比度的视力检测(也称为对比视力检测)、对比视感度检测(也称为对比视感度检测)。
在此，基于标准视力图的一般视力检查是检测对高对比度的细微对象物的视力。所以，例如在白内障患者中，因水晶体的浑浊而造成光的散乱，使得在眼底的成象的对比度下降，但对像的光学焦点位置的偏差没有影响。其结果是，虽然在眼底成象的图象变得模糊，但作为白内障患者的眼检测者有时仍能识别读出文字。另外，即使在由于角膜和水晶体的光学偏差而造成球面象差的情况下，有时虽然眼底的成象变得模糊，但眼检测者仍能识别读出文字。
另一方面，显示在最小对比度下检测出是否有特定对象的能力的对比视感度，在表示被测者的日常生活或社会生活中的视觉能力方面是重要的。所以，在对比视感度测量中，为了检测单一的空间频率特性，使用了正弦波格子缟。正弦波格子缟是浓淡如正弦波那样地变化的缟图案。对比视感度是在各种各样的细度(空间频率)下测定的为了确认缟图案而必需的最低的对比度。
但是，通过被检查者(患者)依照检查员的指示来读视力表的形式来检测对比视感度，具有以下问题。
①由于使用单一的视力表进行检查，所以在重复的检查中，被检查者记住了视力表的情况很多。例如，在右眼之后检查左眼的情况下，如果右眼视力较好，则即使左眼看不见也能通过记忆来回答，难于正确地检测出被检查者的对比视感度。
②在对比视感度的测量中例如需要10分钟左右的时间，所以临床检查技师或医生在此期间必须集中精力于检查操作上，从而导致诊疗时间和/或检查时间延长。
③在对比视感度的测量中，理想的是被检查者的瞳孔区域的直径或瞳孔区域的面积是一定的。但是，由于被检查者的疲劳度，瞳孔区域的直径或瞳孔区域的面积变化，由于理论的被检查者的瞳孔区域的直径或面积是不同的，所以不能正确地测量对比视感度。
发明内容
本发明的第1个目的在于：提供一种通过同时测量对比视感度和被检查眼的瞳孔直径，就能容易地得到被检查眼的象差的对比度图装置。
本发明的第2个目的在于：提供一种能正确地检测被检查者的对比视感度，并且在短时间内完成检查的对比视感度测量装置以及测量方法。
在此，对比度图装置和对比视感度测量装置实质上是同一个装置不同的名称，对比度图装置侧重于显示在对比视感度的测量中所使用的图这点上，对比视感度测量装置侧重于测量对比视感度这样的用途。
本发明的对比度图装置例如如图1所示，具有在规定的定时显示用于对比视感度检查的对比度视标的对比度视标显示部件100；形成被检查者的前眼部401的图象，测量前眼部401的瞳径的瞳孔数据测量部件200；对应于所述定时，形成瞳孔数据测量部件200的测量定时的测量定时形成部件300。作为对比度视标有郎多尔氏(Landolt)环视标、将斯内伦(Snellen)文字视标那样的一般视力检查用视标与支架视标组合的情况、适用于测量缟视标加博尔(Gabor)刺激那样的空间频率特性(MTF：Modulation TransferFunction)的视标。
在这样构成的装置中，对比度视标显示部件100在规定的定时向被检查眼400显示用于对比视感度检查的对比度视标。通过被检查者回答是否识别了显示的对比度视标，来检查对比视感度。测量定时形成部件300将对比度视标显示部件100向被检查眼400显示对比度视标的定时作为基准，生成通过瞳孔数据测量部件200测量被检查者的瞳径的定时信号。所以，能同时测量对比视感度和被检查者的瞳径。
更好的是，对比度视标显示部件100具有主要形成视标的第1照明光学系统110、主要形成背景的第2照明光学系统130，进而如果构成为将第1照明光学系统110和第2照明光学系统130发出的光束合成，使之通过用来折回的第1透镜152，在由第2透镜153反射后，再由第1透镜152反射，射向被检查眼400，则能容易地对视标和背景进行调整。
更好的是，在第1照明光学系统110中，如果构成为有选择地向光路插入大小不同的视标，则能迅速地测量被检查者的对比视感度。另外，在第2照明光学系统130中，如果构成为形成不同亮度的大致一样亮度的光束，则能容易地使具有视标所必需的对比度的背景组合起来。
并且，瞳孔数据测量部件200如果构成为经由第1透镜152形成被检查者的前眼部401的图象，来测量前眼部401的瞳径，则能在瞳孔数据测量部件200和对比度视标显示部件100中共用光学系统，形成简单的结构。另外，瞳孔数据测量部件200可以构成为在从测量定时形成部件300发送到对比度视标显示部件100的显示定时或有被检查者的应答的定时测量瞳径。
另外，如果构成为至少能将被测定的被检查者的瞳径和在所述瞳径测量时显示的所述对比度视标输出到测量眼球形状的装置，就能够考虑到被检查眼的瞳径而测量被检查眼的象差。因此，例如在通过激光使角膜等变形那样的眼科手术中，能容易地确定进行激光扫描的角膜部位。
本发明的对比视感度测量装置例如如图8所示的那样，包括并列显示第1和第2对比度视标的对比度视标显示部件100、形成被检查者的前眼部图象，测量所述被检查者的瞳孔区域的直径或面积的瞳孔数据测量部件200、根据对比度视标显示部件100显示所述第1和第2对比度视标的定时，形成瞳孔数据测量部件200的测量定时的测量定时形成部件300。
在这样构成的装置中，由于对比度视标显示部件100并列显示第1和第2对比度视标，所以能从第1和第2对比度视标中自由地选择包含对测量有效的信息侧的对比度视标。所以，与被检查者的对比度视标的配置有关的之前的记忆就不能发挥作用，能根据被检查者视觉识别的对比度视标的配置，测量正确的对比视感度。由于瞳孔数据测量部件200测量被检查者的瞳孔区域的直径和面积中的一个或者直径和面积的两方面，所以在对比度视标显示部件100侧能如使被检查者的瞳孔直径或面积一定了那样地进行对处，提高了测量环境的自由度。通过测量定时形式部件300自动进行测量，检查师和医师的操作变得容易了。
更好的是，所述第1和第2对比度视标可以构成为其中一个是对比度为0的视标，另一个是具有用来测量对比视感度的对比度的视标。在这种情况下，第1和第2对比度视标可以是与背景部分的亮度不同的亮度，也可以是相同的。作为对对比视感度的测量有效的对比度视标可以是第1或第2对比度视标的其中一个。
本发明的对比视感度的测量装置例如如图8所示，包括随机地在至少二个位置中的一个显示对比度视标的对比度视标显示部件100、形成被检查者的前眼部图象，测量所述被检查者的瞳孔区域的直径或面积的瞳孔数据测量部件200、根据对比度视标显示部件100显示所述对比度视标的定时，形成瞳孔数据测量部件200的测量定时的测量定时形成部件300。
理想的是对比度视标显示部件100包括调整对比度视标的亮度的视标亮度调整装置125、输入在瞳孔数据测量部件200测量的所述被检查者的瞳孔区域的直径或面积，为了使该当瞳孔区域的直径或面积成为规定值，向视标亮度调整装置125发送亮度控制信号的视标亮度控制装置120。通过这样的构成，调整对比度视标的亮度，能使被检查者的瞳孔区域的直径或面积成为一定，能正确地测量对比视感度。
更好的是，对比度视标显示部件100包括：调整所述对比度视标的背景照明的背景照明调整装置145；输入用所述瞳孔数据测量部件测量的所述被检查者的瞳孔区域的直径或面积，为了使该瞳孔区域的直径或面积成为规定值，而向所述背景照明调整装置145发送背景照明控制信号的背景照明控制装置。通过这样的构成，调整对比度视标的背景照明，能使被检查者的瞳孔区域的直径或面积成为一定，能正确地测量对比视感度。
更好的是，例如图8所示的那样，对比度视标显示部件100包括为了使被检查者的视网膜照度大致保持为规定的值，调整所述对比度视标的亮度或背景照明的照度中的至少一个亮度/照度调整装置(120、140)。即使在如白天和夜间那样的亮度显著不同的环境下，通过使被检查者的视网膜照度大致保持在规定的值，能使测量对比视感度的环境保持一定，能正确地测量对比视感度。
更好的是，瞳孔数据测量部件200构成为形成对比视感度测量前和测量时的被检查者的前眼部401的图象，来测量被检查者的瞳孔区域的直径或面积。通过这样的构成，能如被检查者的瞳孔区域的直径或面积变得一定那样地在对比度视标显示部件100侧容易地进行对处，例如在调整量过多的情况或过小的情况下，能容易地判断下次应该调整的量。
更好的是，瞳孔数据测量部件200构成为在显示所述对比度视标的定时或被检查者应答的定时测量被测定了的被检查者的瞳孔区域的直径或面积。有关被检查者的应答定时，由检查技师输入有了例如鼠标那样的被检查者应答装置310的应答的定时或被检查者通过口头有应答的定时。
更好的是，例如图8所示的那样，还包括照明前眼部的前眼部照明部件500、输入用瞳孔数据测量部件200测量的所述被检查者的瞳孔区域的直径或面积，为了使该当瞳孔区域的直径或面积成为规定值而向前眼部照明部件500发送照明控制信号的前眼部照明控制装置510。通过这样的构成，调整前眼部照明部件500，能使被检查者的瞳孔区域的直径或面积保持一定，能正确地测量对比视感度。
更好的是，例如图14所示的那样，还包括测量对比度视标显示部件100的显示视标的亮度的亮度测量部件160、根据在亮度测量部件160测量的亮度校正对比度视标的亮度的亮度校正部件162。例如，亮度校正部件162可以构成为通过向对比度视标显示部件100的视标亮度调整装置125发送校正信号，来进行校正。
更好的是，例如图14所示的那样，还包括：根据所述被检查眼的瞳孔区域的直径或面积和所述对比度视标的亮度，计算被检查眼的视网膜照度的视网膜照度运算装置550、为了使所述被检查眼的视网膜照度大致成为一定值，而输出调整信号的视网膜照度调整装置560，在所述被检查眼的视网膜照度大致保持一定值的状态下进行对比度视感度测量。视网膜照度调整装置560可以构成为：例如向视标亮度调整装置125输出对比度视标的亮度调整信号，向背景照明调整装置145输出对比度视标的背景照明的亮度调整信号，或者向前眼部照明控制装置510输出前眼部照明部件500的亮度调整信号。
更好的是，例如图14所示的那样，可以构成为还包括由瞳孔数据测量部件220读入测量对比视感度时的被检查者的瞳孔区域的直径或面积，并换算为在基准瞳径状态下测量时的对比视感度的瞳径对比视感度换算装置570。
本发明的对比视感度测量方法具有以下步骤：在规定的定时显示用来检查对比视感度的对比度视标，根据显示所述对比度视标的定时，生成测量被检查者的瞳孔区域的直径或面积的测量定时信号，在所述测量定时信号的定时，形成被检查者的前眼部图象，测量被检查者的瞳孔区域的直径或面积。
更好的是，所述用来检查对比视感度的对比度视标是并列显示的2个对比度视标，如果作为对对比视感度检查有用的对比度视标显示其中至少一个对比度视标，则适用于正确地被检查者的对比视感度。另外，更好的是，如果使被检查者无法预测在至少2个位置中的哪一个进行显示那样地随机显示用于所述对比视感度检查的对比度视标，则适用于正确地测量对比视感度。
本申请依据了日本国2001年2月8日申请的特愿2001-032895号、2001年12月28日申请的特愿2001-401812号，其内容形成了本申请的内容的一部分。
另外，本发明通过以下的详细说明能进一步被完全理解。本发明的其他应用范围通过以下的详细说明能明了。但是，详细说明及特定的实际例子只是本发明的理想的实施例，是为了说明本发明的目的而记述的。根据该详细说明在本发明的精神和范围内进行各种变更、改变能被技术人员所理解。
申请人并不只是要向公众展示所记载的实施例中任意一个，而在展示的改变、替代方案中，可能未包含在权利要求中的也同样成为本发明的一部分。
附图说明
图1是说明本发明的实施例1的结构图。
图2是使用了一般视力检查用检查视标的对比度的说明图。
图3是使用了对比视感度用视标的对比度的说明图。
图4是说明使用了图3的对比视感度用视标的上下法的测量步骤的流程图。
图5是用于图4的上下法的刺激显示模式的说明图。
图6是展示图4的上下法的对比度变化的一个例子的图。
图7是说明本发明的实施例2的结构图。
图8是说明本发明的实施例3及实施例4的结构图。
图9是说明本发明的实施例3的流程图，说明了为了使被检查者的瞳径成为规定值而调整视标的亮度的情况。
图10是展示在上下法中显示的对比视感度用视标的一个例子的说明图。
图11是展示被检查者对不同的空间频率的对比视感度用视标的应答履历的一个例子的图。
图12是展示对比视感度和空间频率的关系的图。
图13是说明本发明的实施例4的流程图，说明了为了使被检查者的瞳径成为规定值而调整前眼部照明部件的亮度的情况。
图14是说明本发明的实施例5及实施例6的结构图。
图15是说明本发明的实施例5的流程图，说明了为了使被检查者的瞳径成为规定值而调整亮度的情况。
图16是说明本发明的实施例6的流程图，说明了测量在普通的对比度视标的亮度下测量对比视感度时的被检查者的瞳径，并换算为规定的瞳径下的对比视感度的情况。
具体实施方式
实施例1
下面，参照附图说明本发明的实施例。并且，对各图中相互相同或相当的部件材料赋予了相同的符号或类似的符号，并省略重复的说明。图1是说明本发明的实施例1的结构图，在同一附图上展示了光学系统和控制系统。在图中，对比度视标显示部件100包括第1照明光学系统110、对比度视标显示控制部件120、第2照明光学系统130、支架视标显示控制部件140。
第1照明光学系统110主要形成检查视标，包括光源111、聚光镜112、视标交换用旋转电动机113、视标板114、ND过滤器115、倍率补偿透镜116及扩散板117。聚光镜112使从光源111照射的光成为平行光束。在视标板114上，作为对比度视标，各种文字以规定的大小印刷了郎多尔氏环视标、斯内伦文字视标那样的一般视力检查用视标、适用于测量加博尔刺激那样的空间频率特性的对比视感度检查视标。在一般的视力检查用视标的情况下，将视角1分作为视力1.0，以成为与视力对应的视角的粗细度印刷视力0.1、…2.0用的各种文字和图形。在对比视感度用视标中印刷有空间频率在3m的视距离下成为1、5、3、6、12、18[cycles/deg]的缟图样。
ND(自然不透明度：Neutral Density)过滤器115是只透过60％或40％光量那样地变化的过滤器，不进行偏光等。倍率补偿透镜116具有无限远(0屈光度)和5米(0.2屈光度)等焦点距离，交替调整倍率补偿透镜116，向倍检测者显示检查视标。扩散板117使从聚光镜112发射的光扩散，使光量分布均匀。
第2照明光学系统130主要形成支架视标那样的背景，包括光源131、聚光镜132、视标交换用旋转电动机133、视标板134、ND过滤器135、倍率补偿透镜136及扩散板137。第2照明光学系统130大致由与第1照明光学系统110相同的光学部件构成，印刷在视标板134上的视标与作为背景的点相区别。在一般视力检查用视标的情况下，印刷在视标板114上的对比度视标的对比度是100％，因而视标板134的背景成为对比度0％、10％、20％、…90％等各种对比度。在对比视感度用视标中，由于印刷了规定的空间频率规定的对比度的检查视标，所以印刷成在使其不同检查视标之间成为几乎相同的亮度那样地调整背景的亮度。
从第1照明光学系统110发出的检查视标和从第2照明光学系统130发出的支架视标通过透镜151在同一光路上重叠，并透过作为第1透镜的分光透镜152，在作为第2透镜的凹面镜153被反射，再在分光透镜152被反射，送到被检查者的前眼部的401。透镜151可以是例如半透镜，另外可以使之与在光源111、131中所必需的光量适合地确定透过率和反射率的比例。通过适宜地确定透镜151的透过率和反射率的比例，与在ND过滤器115、135中恒定地使光衰减的情况相比，能提高能量效率。另外，被检查者的被检查眼400如解剖学所公知的那样，具有角膜等前眼部401和水晶体402。
检查视标显示控制部件120驱动视标交换用旋转电动机113，使视标板114在适当的位置停止，控制使之能向被检查者显示适当的检查视标。支架视标显示控制部件140驱动视标交换用旋转电动机133，使视标板134在适当的位置停止，控制使之能向被检查者显示对应于检查视标的对比度或亮度的支架视标。
瞳孔数据测量部件200包括受光元件201、受光照相机透镜系统202、瞳孔测量运算部件220。由于有关视标的光学系统使用可见波长，所以瞳孔数据测量部件200可以使用红外光，另外还可以使用与检查视标不同的波长的可见光。受光元件201使用例如电荷耦合元件(CCD：Charged-Coupled Device)那样的能接收平面的图象信号的元件。受光照相机透镜系统202为了能在受光元件201上以最适合的倍率投影瞳孔的像，而调整倍率。在受光元件201受光的被检查者的前眼部401的图象所包含的瞳孔的像有两眼和单眼的情况。瞳径测量运算部件220对受光元件201受光的前眼部401的图象进行图象处理及图象识别，实时地输出瞳孔直径。另外，在瞳孔数据检测部件200中，代替瞳孔直径，也可以测量并输出瞳孔的面积。如果瞳孔的形状是正圆，则瞳孔直径和瞳孔的面积实际是共通的信息。
作为测量定时形成部件的中央运算装置300以对比度视标显示部件100向被检查者的前眼部401显示对比度视标的定时或被检查者有了应答的定时为基准，生成由瞳孔数据测量部件200进行被检查者的瞳径测量的定时。并且，中央运算装置300具有结合对比度识别显示部件100显示的对比度和视力信息以及由瞳孔数据测量部件200得到的被检查者的瞳径信息并进行处理的功能。
图2是使用了一般视力检查用检查识别的对比度的说明图，(A)展示了对比度100％，(B)展示了对比度60％，(C)展示了对比度20％。支架视标的一个简单的典型是简单地透过100％或什么也不放置的视标，由第2照明光学系统130发出。对此，作为检查视标，例如作为第1照明光学系统110的透过率为0％、40％、80％那样地在视标板114上印刷文字“と”。对比度被赋予支架视标的透过率和检查视标的透过率的差。另外，检查视标可以是用来测量视力的图，典型的是使用郎多尔氏环或文字。检查视标是在平行平面玻璃上通过镀铬写上郎多尔氏环或文字。100％透过的部分成为郎多尔氏环或文字的图形(前景)部分，底(背景)成为透过0％，或使用图和底的透过率的反转。另外，在支架视标中，代替100％透过，也可以使用例如白色噪音(white noise)或滤波后的频带限制噪音刺激。
下面说明这样构成的装置的对比视感度的测量。操作者将希望向被检查者的前眼部401显示的使用了一般检查用检查视标的对比度输入到中央运算装置300。然后，中央运算装置300驱动视标交换用旋转电动机113、133，确定形成对应的对比度的视标114、134的位置。通过第1照明光学系统110和第2照明光学系统130，将对应于操作者的输入的各种各样的对比度的视标显示在被检查者的前眼部401。对此，被检查者回答“看见了”、“看不见”，并通过逐个地上下移动对比度，则操作者就能测量被检查者的对比视感度了。这时，中央运算装置300通过瞳孔数据测量部件200测量瞳径信息，得到对比视感度测量时的瞳径。
并且，在所述实施例1中，展示了从第1照明光学系统110发送检查视标，从第2照明光学系统130发送支架视标的情况，但也可以构成为通过切换视标板114、134，而从第1照明光学系统110发送支架视标，从第2照明光学系统130发送检查视标。另外，展示了使用视标板114变更支架视标和检查视标的对比度的结构，但也可以是变更光源131和光源111的光量的结构或变更ND过滤器135和ND过滤器115的透过率(浓度)的结构。另外，在图2中展示了作为检查视标显示单一的检查视标的情况，但也可以显示以恒定法或上下法等心理物理实验方法为依据的多个检查视标。并且，在作为检查视标显示多个视标的情况下，通过显示现有的JIS的视力表和ETDRS的视力表作为复合视标，具有能筒单地实现对比度为10％或100％等各种值的JIS视力表或ETDRS视力表的效果。
图3是使用了对比视感度用视标的对比度的说明图，(A)是投影在被检查者的前眼部的加博尔刺激的平面图，(B)展示了(A)的平面图的B-B方向的对比度图亮度曲线。亮度曲线的峰值间隔d对应于空间频率。另外，在对比度为100％的情况下，使用了加博尔刺激的检查视标TM100的亮度振幅变大，因而支架视标PM100的亮度成为加博尔刺激的最低值0.08左右。另一方面，在对比度为50％的情况下，使用了加博尔刺激的检查视标TM50的亮度振幅比检查视标TM100小，因而支架视标PM60的亮度成为加博尔刺激的最低值0.28左右。
即，在加博尔刺激的平面图中，由于对应于对比度，检查视标的亮度振幅是不同的，所以有必要选择对应于加博尔刺激的亮度振幅的透过率的支架视标，使对比视感度视标的亮度相等。所以，中央运算装置300驱动视标交换用旋转电动机113、133，适当地组合视标板114、134。另外，也可以通过由中央运算装置300适当地调整光源111、131的光量或ND过滤器115、135的透过率，使对比视感度用视标的亮度相等。
图4是说明使用了图3的对比视感度用视标的上下法的测量步骤的流程图。上下法是一种心理学测量方法，刺激显示使用1次测试显示2回的强制选择法，被检查者在2回中回答有加博尔刺激的位置。对比视感度的测定一开始(S100)，则进行调整(S112)，调整光学系统使得加博尔刺激像成象在被检查者的前眼部401(S114)。如果调整结束，则向被检查者显示背景(S116)。接着显示加博尔刺激的第1刺激(S108)，进行瞳径的测量(S110)，并存储被检查者的应答(S112)。接着，再次向被检查者显示背景(S114)，显示加博尔刺激的第2刺激(S116)，进行瞳径的测量(S118)，并存储被检查者的应答(S120)。
然后，中央运算装置300判断测量是否结束(S122)，到测量结束为止交互向被检查者显示第1刺激和第2刺激。如果测量结束，则中央运算装置300判断是否有必要向外部装置输出(S124)，如果有输出的指示，则向该当外部装置输出因加博尔刺激而得到的对比视感度和瞳径信息(S126)。然后，对被检查者的对比视感度的测量结束(S128)。
图5是使用图4的上下法的刺激显示模式的说明图，(A)表示刺激显示模式1，(B)表示刺激显示模式2。与刺激显示模式1、2同时，在0秒发出向被检查者通知刺激开始的嘀嘀声，从1秒到2秒为止的1秒为第1刺激，从4秒到5秒为止的1秒为第2刺激。在从0秒到1秒、从2秒到4秒、从5秒到6秒的区间中，向被检查者显示背景。刺激显示模式1在第1刺激中显示加博尔刺激，在第2刺激中不显示加博尔刺激。刺激显示模式2在第1刺激中不显示加博尔刺激，而在第2刺激中显示加博尔刺激。加博尔刺激的时间变化以高斯曲线形状大致在1秒中完成，在该1秒中，相对刺激对比度平滑地0.1→1.0→0.1地进行变化。
图6是展示图4的上下法的对比度变化的一个例子的图，纵轴是对比度，横轴是刺激次数。以对比度100％(为1)为起点，每次被检查者回答正确，则以对数步长在0.1的刻度下减小刺激的对比度，反之在回答不正确的时候，例如4步长地提高刺激的对比度。例如在上下各5次回答不正确时结束测量。对于这时的被检查者的对比视感度，例如作为10次回答不正确的对比度的平均值，例如为0.06(＝10-1.2)。
另外，以对比度级别为5级左右那样地整理上下法的对比度检测所得到的结果，则通过作为统计解析方法的一个的概率单位解析，能求出对比度阈值的平均值s0和分散σ。另外，如果从波阵面传感器等得到的光学系统的空间频率特性MTF是已知的话，则能通过下式计算视神经系统的空间频率特性MTF。
Mlut(u)＝k·mn·Mopt(u)/mt             …(1)
在此，Mlut是需要求出的视神经系统的空间频率特性MTF，Mopt是光学系统的空间频率特性MTF，mn是视神经系统的噪音的对比度，mt是刺激的对比度，k(＝S0/σ)是对比度阈值的平均值s0除以分散σ的值。u是参数，表示空间频率。
实施例2
图7是说明本发明的实施例2的结构图。图7的装置的构成为向图1的装置附加了波阵面传感器350和眼球激光手术装置360。波阵面传感器350测量构成被检查者的角膜和水晶体的象差。波阵面传感器350的主要结构要素是具有被称为小透镜阵列的由小透镜构成的阵列以及由传感器要素构成的阵列的照相机。该构成被称为夏克/哈脱曼(Shack-Hartmann)的波阵面传感器。小透镜阵列被设置在光线的经路上，由被称为子孔部分(subapertured portion)的主要由小透镜阵列构成的哈脱曼板、被设置在小透镜的焦点位置的CCD等受光元件构成。一旦使平行光线入射哈脱曼板，则通过小透镜阵列分割光束，被分割的光束各自聚光在CCD上。如果入射光线的波阵面产生偏差，则聚光位置从透镜阵列的焦点位置偏离开进行观测。根据该偏离量，能求出波阵面。
眼球激光手术装置360是在通过激光使角膜等变形的时候，计划向眼球表面照射激光的位置，同时沿着眼科医生计划的激光照射位置照射激光的装置。中央运算装置300与波阵面传感器350连接。
在这样构成的装置中，从中央运算装置300侧，向波阵面传感器350提供瞳径测量值。在波阵面传感器350，预先测量眼的波阵面象差，或在对比视感度测量装置中安装波阵面传感器，与对比视感度测量同时地测量眼的波阵面象差。然后，一起使用由波阵面传感器350得到的波阵面测量数据和瞳径测量值，计算点像强度分布PSF(Point Spread Function)和空间频率特性MTF。另一方面，在波阵面传感器350计算的点像强度分布PSF和空间频率特性MTF被发送到中央运算装置300侧。中央运算装置300对测量的空间频率特性MTF等数据和在波阵面传感器350计算的空间频率特性MTF等数据进行比较。如果其比较的结果是测量值与计算值相等，则由于推测出眼的光学系统的屈光异常，所以通过眼球激光手术装置等进行手术，但在不同时，由于可以考虑是病理的原因，所以不需要手术。
实施例3及实施例4
图8是说明本发明的实施例3和实施例4的结构图，在同一附图中展示了光学系统和控制系统。另外，在图8中，向与所述图1有相同作用的部件附加了相同的符号，并省略说明。第1照明光学系统110包括视标板118。在视标板118中，作为对比度视标，各种文字以规定的大小地印刷了适用于测量加博尔刺激那样的空间频率特性的对比视感度视标。
检查视标显示控制部件120驱动视标交换用旋转电动机113，使视标板118停止在适当的位置，控制使其能向被检查者显示检查视标。并且，检查视标显示控制部件120具有向视标亮度调整装置125发送亮度控制信号的视标亮度控制装置的功能，输入在瞳孔数据测量部件200测量的被检查者的瞳孔区域的直径(瞳径)，输出为了使瞳径成为规定值而调整对比视感度视标的亮度的控制信号。视标亮度调整装置125是调整对比度视标的亮度的部件，例如为了调整光源111的光量而调整电力，或更换调整透光量的ND过滤器115。
在此，对比度被赋予为支架视标的透过率和检查视标的透过率的差。另外，在支架视标中，代替100％透过，也可以使用例如白色噪音(white noise)或滤波后的频带限制噪音刺激。
支架视标显示控制部件140具有背景照明控制装置的功能，输入在瞳孔数据测量部件200测量的被检查者的瞳径，为了使瞳径成为规定值，向背景照明调整装置145发送背景照明控制信号。背景照明调整装置145是调整对比度视标的背景照明的部件，例如为了调整光源131的光量而调整电力，或更换调整透光量的ND过滤器135。
从第1照明光学系统110发送的检查视标(对比度视标)和从第2照明光学系统130发送的支架视标(背景照明)通过透镜151在同一光路上重叠，透过作为第1透镜的分光透镜152，在作为第2透镜的凹面镜153被反射，再在分光透镜152被反射，送到被检查者的前眼部的401。
被检查者应答装置310是输入被检查者对对比度视标的应答的部件，使用例如鼠标等I/O装置。被检查者应答装置310的输出信号被输入到中央运算装置300。
前眼部照明部件500是照明前眼部401的部件，使用例如荧光灯、白炽灯、LED等。前眼部照明控制装置510是输入在瞳孔数据测量部件200测量的被检查者的瞳径，为了使瞳径成为规定值，而向前眼部照明部件500发送照明控制信号的部件，它例如控制向前眼部照明部件500提供的电流或电压，控制前眼部照明部件500的亮度。
图9是说明本发明的实施例3的流程图，说明了为了使被检查者的瞳径成为规定值而调整对比度视标的亮度的情况。对比视感度的测定一开始(S150)，则中央运算装置300取得测量基础数据(S152)。在测量基础数据中，包含被检查者的视力信息、瞳的波阵面数据、白内障、视神经障碍信息、本次显示的对比视感度用视标的空间频率。接着，通过瞳孔数据测量部件200形成被检查者的前眼部401的图象，测量被检查者的瞳孔区域的直径或面积(S154)。也可以通过支架视标显示控制部件140，对应于被检查者的瞳径调整背景照度，设置检查视标的显示条件(S156)。另外，也可以通过检查视标显示控制部件120，对应于被检查者的瞳径调整检查视标的亮度，设置检查视标的显示条件(S156)。然后，通过瞳孔数据测量部件200形成被检查者的前眼部401的图象，测量被检查者的瞳径(S157)，并判断被检查者的瞳径是否与规定值一致(S158)，如果不一致则返回S156。如果被检查者的瞳径与规定值一致，则通过检查视标显示控制部件120显示作为检查视标的对比视感度用视标(S160)。
有关对比视感度用视标的显示，使用例如上下法。上下法是心理学测量方法的一种。刺激显示使用在1次测试中一次并列显示有对比度视标和无对比度视标的强制选择法，被检查者回答有加博尔刺激的位置。一次的对比视感度用视标的显示首先向被检查者显示背景，接着显示加博尔刺激，并存储被检查者的应答。中央运算装置300是到测量结束为止向被检查者显示加博尔刺激的装置。另外，作为代替上下法的显示方式，有极限法、调整法、恒定法、PEST、QUEST等。图10展示了视标的显示例子。图10(A)的左侧展示了对比度大的视标，右侧是无对比度的视标。图10(B)的右侧展示了对比度大的视标，左侧是无对比度的视标。
接着，被检查者对显示的对比视感度用视标进行应答(S162)。在对比视感度的显示是上下法的情况下，上下法的刺激显示是2选1的强制选择法(2alternative forced choice；2AFC法)，因而被检查者回答有加博尔刺激的位置。被检查者的应答可以通过鼠标那样的被检查者应答装置，而声音也可以。检查技师或中央运算装置300对在检查视标显示控制部件120显示的检查视标和被检查者的应答进行对比，判断被检查者的应答是否正确(S164)。然后，通过中央运算装置300，存储对比视感度用视标的显示条件、应答是否正确、被检查者的瞳径等(S166)。然后，检查技师或中央运算装置300判断检查视标的显示次数是否达到结束基准，例如如图6那样的从回答正确到错误的切换和从回答错误到正确的切换各自为5次(S168)，如果未结束则变更检查视标的显示条件(S170)，返回S154。
如果检查视标的显示次数达到了结束基准值，则判断对规定的对比视感度用视标的空间频率的检查是否结束(S172)，如果未结束则返回S152，继续该空间频率的测量。如果对规定的空间频率的检查结束了，则处理应答数据(S174)，显示测量结果(S176)。接着，使用被检查者的应答履历判断是否有测量的其他的对比视感度用视标的空间频率，判断测量是否结束(S178)。如果测量未结束则返回S152，继续测量其他的空间频率，或进行再检查。如果测量结束了，则结束被检查者的对比视感度测量(S180)。另外，一次的对比视感度用视标的适当的显示时间临床上是例如1～3秒，特别理想的是2秒。
图11是展示被检查者对不同的空间频率的对比视感度用视标的应答履历的一个例子的图，(A)是3cpd([cycles/deg])，(B)是6cpd，(C)是12cpd，(D)是18cpd的缟模式的情况。被检查者对各空间频率的应答履历是大致与图6的对比度测量类似的模式。
图12是展示对比视感度和空间频率的关系的图。根据被检查者对不同空间频率的应答履历，求出每个空间频率的对比度阈值。所以，通过中央运算装置300计算对比度阈值的倒数，求出对比视感度。一般，被检查者的对比视感度在空间频率为3～6cpd时为最大值，空间频率在10cpd以上时增加，然后有逐渐减少的倾向。另外，与和比感光度的空间频率相对应的标准模式相比较，一部分空间频率有异常值时，有被检查者的瞳和视神经有病理异常的情况，因而对比视感度测量适用于眼科诊断。
图13是说明本发明的实施例4的流程图，说明了为了使被检查者的瞳径成为规定值而调整前眼部照明部件的亮度的情况。S200～S204各自对应于所述图9的S150～S154。在S206中，通过前眼部照明控制部件510，对应于被检查者的瞳径发送照明控制信号，来调整前眼部照明部件500对前眼部401的照度。然后，通过瞳孔数据测量部件200形成被检查者的前眼部图象，测量被检查者的瞳径(S207)，判断被检查者的瞳径是否与规定值一致(S208)，如果不一致则返回S206。如果被检查者的瞳径与规定值一致，则通过检查视标显示控制部件120显示作为检查视标的对比视感度用视标(S210)。另外，S210～S230各自与所述图9的S160～S180对应。
实施例5及实施例6
图14是说明本发明的实施例5及实施例6的结构图，在同一附图中展示了光学系统和控制系统。另外，在图14中，向具有与所述图8相同作用的部件附加了同一符号，并省略说明。在图中，亮度测量部件160是测量对比度视标显示部件100的显示视标的亮度的部件，使用例如省略了照度计和能见度过滤器的功率计。由照度计测量的数值是cd(坎德拉)，显示视标的亮度是[cd/m2]。照度计的设置地点是例如受光照相机透镜系统202和前眼部401之间的光路。在作为对比度视标的显示装置，使用例如CRT显示器或液晶显示装置的情况下，由于照度和亮度几乎是成比例的，所以通过测量照度实质上就能测量CRT显示器的亮度。亮度校正部件162根据在亮度测量部件160测量的亮度校正对比度视标的亮度。通过亮度校正部件162的校正，消除了因对比度视标显示部件100的常年变化而造成的影响。
视网膜照度运算装置550根据在瞳孔数据测量部件200测量的被检查眼的瞳孔区域的直径或更理想的面积和在检查视标显示控制部件120显示的对比度视标的亮度特别是明亮度，计算被检查眼的视网膜照度。如果设瞳孔区域的面积为A[mm2]，视标的亮度为L[cd/m2]，则由下式确定视网膜照度T。
T＝A/L                           …(2)
在此，视网膜照度T的单位是特罗兰(Troland，td)。
视网膜照度调整装置560是为了使被检查眼的视网膜照度大致成为一定值而输出调整信号的部件，例如向视标亮度调整装置125输出对比度视标的亮度调整信号，向背景照明调整装置145输出对比度视标的背景照明的亮度调整信号，或向前眼部照明控制装置510输出前眼部照明部件500的亮度调整信号。这是因为由于对比视感度依存于被检查眼的视网膜照度而变化(例如在白天和朝夕对比视感度的变化)，所以希望使被检查眼的视网膜照度一定。
瞳径对比视感度换算装置570通过瞳孔数据测量部件200读入在测量对比视感度时的被检查者的瞳径，换算为用成为基准的瞳径进行测量的情况下的对比视感度，并存储在基准瞳径对比视感度数据库580。通过由视网膜照度调整装置560调整为使被检查眼的视网膜照度大致成为一定值，使被检查眼的瞳径成为一定值，但另一方面，瞳径的应答速度有数十秒～数分钟左右的时间常数。所以，为了迅速进行对比视感度的测量，提高对比视感度的测量精度，通过瞳径对比视感度换算装置570对对比视感度中依存于被检查眼的瞳径变化的部分进行补偿。在基准瞳径对比视感度数据库580中，存储了补偿了依存于被检查眼的瞳径变化的部分的对比视感度。
图15是说明本发明的实施例5的流程图，说明了为了使被检查者的视网膜照度成为规定值而调整亮度的情况。S300～S304各自对应于所述图9的S150～S154。在S306中，通过视网膜照度运算装置550计算被检查者的视网膜照度。然后，通过视网膜照度调整装置560向视标亮度调整装置125、背景照明调整装置145或前眼部照明控制装置510输出调整信号，使被检查眼的视网膜照度大致成为一定值。另外，S310～S330与所述图9的S160～S180各自对应。
图16是说明本发明的实施例6的流程图，说明了测量以普通的对比度视标的亮度测量对比视感度时的被检查者的瞳径，并换算为规定瞳径下的对比视感度的情况。S400～S404与所述图9的S150～S154各自对应。在S406中，对应于被检查者的瞳径，调整背景照度和检查视标。S410～S422与所述图9的S160～S172各自对应。
在S424的应答数据的处理中，通过瞳孔数据测量部件200读入测量对比视感度时的被检查者的瞳径，通过瞳孔对比视感度换算装置570换算为以成为基准的瞳径进行测量的情况下的对比视感度。换算的结果被存储在例如基准瞳径对比视感度数据库580中。由于对比视感度依存于被检查眼的瞳径而变化，所以理想的是使被检查眼的瞳径一定，但另一方面，瞳径的应答速度有数十秒～数分钟左右的时间常数。所以，为了迅速进行测量同时提高精度，最好进行S424的应答数据的处理。S426～S430与所述图9的S176～S180各自对应。
另外，在所述实施例中，展示了从第1照明光学系统110发送检查视标，从第2照明光学系统130发送支架视标，但也可以构成为通过切换视标板118、134，而从第1照明光学系统110发送支架视标，从第2照明光学系统130发送检查视标。另外，展示了使用视标板118变更支架视标和检查视标的对比度的结构，但也可以是变更光源131和光源111的光量的结构或变更ND过滤器135和ND过滤器115的透过率(浓度)的结构。
另外，在所述实施例中，展示了针对每个被检查者的单眼测量对比视感度的情况，但在同时测量被检查者的两眼的情况下，通过安装偏光眼镜，能成为真正的立体检查。并且，在所述实施例中，说明了在对比度视标显示部件100中设置了具有作为视标亮度控制装置的功能的视标显示控制部件120、视标亮度调整装置125、具有作为背景照明控制装置的功能的支架视标显示控制部件140以及背景照明调整装置145的情况，但也可以设置在中央运算装置300侧。在中央运算装置300侧设置具有作为视标亮度控制装置的功能的视标显示控制部件120、视标亮度调整装置125、具有作为背景照明控制装置的功能的支架视标显示控制部件140以及背景照明调整装置145的情况下，也可以使这些视标显示控制部件120、视标亮度调整装置125、支架视标显示控制部件140以及背景照明调整装置145与第1照明光学系统110或第2照明光学系统130作为一体来发挥功能。
根据本发明的对比度图装置，其构成具有在规定的定时显示用来检查对比视感度的对比度视标的的对比度视标显示部件、形成被检查者的前眼部图象，测量所述前眼部的瞳孔区域的直径或面积的瞳孔数据测量部件、对应于所述定时，形成所述瞳孔数据测量部件的测量定时的测量定时形成部件，因而能同时测量对比视感度和被检查者的瞳孔区域的直径或面积。所以，即使被检查者的瞳孔区域的直径或瞳孔区域的面积发生变化，也能把握该变化的影响，正确地测量对比视感度。
根据本发明的对比视感度测量装置，其构成具有并列显示第1和第2对比度视标的对比度视标显示部件、形成被检查者的前眼部图象，测量所述被检查者的瞳孔区域的直径或面积的瞳孔数据测量部件、根据所述对比度视标显示部件显示所述第1和第2对比度视标的定时，形成瞳孔数据测量部件的测量定时的测量定时形成部件。所以，能正确地测量被检测者的对比视感度，并且短时间内完成检查。
另外，根据本发明的对比视感度测量装置，由于刺激提示和被检查者的应答取得通过对比度视标显示部件和测量定时形成部件进行，所以检查技师或医师可以在对比视感度检查时只诊断被检查者是否没有发生异常，因而在短时间内完成了检查。
并且，如本发明的实施例那样，在对比度视标显示部件中，如果构成为在显示的同时随机更新配置，则被检查者之前的有关对比度视标配置的记忆就不能发挥作用，被检查者的应答只是根据当时的刺激所见到的信息。所以，能正确地测量被检查者的对比视感度。
另外，根据本发明的对比视感度测量装置，因为通过瞳孔数据测量部件测量了被检查者的瞳径，所以能进行调整，为能使被检查者的瞳径或被检查眼的视网膜照度大致成为一定值而向视标亮度调整装置、背景照明调整装置或前眼部照明控制装置输出调整信号，所以即使是在暗处也能非常容易地进行视功能检查。

Claims (24)

1.一种对比度图装置，其特征在于：包括：
在规定的定时显示用于对比视感度检查的对比度视标的对比度视标显示部件；
形成被检查者的前眼部图象，并测量所述前眼部的瞳孔区域的直径或面积的瞳孔数据测量部件；
对应于所述定时，形成所述瞳孔数据测量部件的测量定时的测量定时形成部件。
2.根据权利要求1所述对比度图装置，其特征在于：
所述对比度视标显示部件具有主要形成视标的第1照明光学系统和主要形成背景的第2照明光学系统；
其结构为：合成从所述第1照明光学系统和所述第2照明光学系统发出的光束，通过用于折回的第1反射镜，并在第2反射镜反射后，再在所述第1反射镜上反射后射向被检查眼。
3.根据权利要求2所述对比度图装置，其特征在于：
在所述第1照明光学系统中，构成有选择地插入光路的大小不同的视标。
4.根据权利要求2或3所述对比度图装置，其特征在于：
在所述第2照明光学系统中，构成为形成亮度不同的亮度大致一样的光束。
5.根据权利要求2至4中任意一项所述对比度图装置，其特征在于：
所述瞳孔数据测量部件被构成为：经由所述第1反射镜，而形成被检查者的前眼部图象，并测量所述前眼部的瞳孔区域的直径或面积，
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的对比度图装置，其特征在于：
所述瞳孔数据测量部件被构成为：在所述对比度视标的显示定时或有了被检查者的应答的定时，测量被检查者瞳孔区域的直径或面积。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的对比度图装置，其特征在于：
构成为至少能将所测量的被检测者的瞳孔区域的直径或面积以及测量所述瞳孔数据时显示的所述对比度视标输出到测量眼球形状的装置。
8.一种对比视感度测量装置，其特征在于：包括：
在规定的定时显示用于对比视感度检查的对比度视标的对比度视标显示部件；
形成被检查者的前眼部图象，测量所述前眼部的瞳孔区域的直径或面积的瞳孔数据测量部件；
对应于所述定时，形成所述瞳孔数据测量部件的测量定时的测量定时形成部件。
9.一种对比视感度测量装置，其特征在于：包括：
并列显示第1和第2对比度视标的对比度视标显示部件；
形成被检查者的前眼部图象，测量所述被检查者的瞳孔区域的直径或面积的瞳孔数据测量部件；
根据所述对比度视标显示部件显示所述第1和第2对比度视标的定时，来形成所述瞳孔数据测量部件的测量定时的测量定时形成部件。
10.根据权利要求9所述的对比视感度测量装置，其特征在于：
所述第1和第2对比度视标，一个是对比度为0的视标，另一个是具有用来测量对比视感度的对比度的视标。
11.一种对比视感度测量装置，其特征在于：包括：
在至少2个位置中的一个位置随机地显示对比度视标的对比度视标显示部件；
形成被检查者的前眼部图象，测量所述被检查者的瞳孔区域的直径或面积的瞳孔数据测量部件；
根据所述对比度视标显示部件显示所述对比度视标的定时，形成所述瞳孔数据测量部件的测量定时的测量定时形成部件。
12.根据权利要求8至11中任意一项所述的对比视感度测量装置，其特征在于：所述对比度视标显示部件包括：
调整所述对比度视标的亮度的视标亮度调整装置；
输入用所述瞳孔数据测量部件测量的所述被检查者的瞳孔区域的直径或面积，为了使该瞳孔区域的直径或面积成为规定值而向所述视标亮度调整装置发送亮度控制信号的视标亮度控制装置。
13.根据权利要求8至11中任意一项所述的对比视感度测量装置，其特征在于：
所述对比度视标显示部件包括：
调整所述对比度视标的背景照明的背景照明调整装置；
输入用所述瞳孔数据测量部件测量的所述被检查者的瞳孔区域的直径或面积，为了使该瞳孔区域的直径或面积成为规定值而向所述背景照明调整装置发送背景照明控制信号的背景照明控制装置。
14.根据权利要求8至11中任意一项所述的对比视感度测量装置，其特征在于：所述对比度视标显示部件包括：
为了使所述被检查者的视网膜照度大致保持规定的值，而调整所述对比度视标的亮度或背景照明的照度中的至少一方的亮度/照度调整装置。
15.根据权利要求8至14中任意一项所述的对比视感度测量装置，其特征在于：
所述瞳孔数据测量装置被构成为：形成对比视感度测量前和测量时的被检查者的前眼部图象，测量所述被检查者的瞳孔区域的直径或面积。
16.根据权利要求8至14中任意一项所述的对比视感度测量装置，其特征在于：
所述瞳孔数据测量装置被构成为：在显示所述对比度视标的定时或有了被检查者应答的定时，测量所述被检查者的瞳孔区域的直径或面积。
17.根据权利要求8至16中任意一项所述的对比视感度测量装置，其特征在于：还包括：
对前眼部进行照明的前眼部照明部件；
输入用所述瞳孔数据测量部件测量的所述被检查者的瞳孔区域的直径或面积，为了使该瞳孔区域的直径或面积成为规定值而向所述前眼部照明部件发送照明控制信号的前眼部照明控制装置。
18.根据权利要求8至17中任意一项所述的对比视感度测量装置，其特征在于：还包括：
测量所述对比度视标显示部件的显示视标的亮度的亮度测量部件；
根据用该亮度测量部件测量的亮度，校正对比度视标的亮度的亮度校正部件。
19.根据权利要求8至18中任意一项所述的对比视感度测量装置，其特征在于：还包括：
根据所述被检查眼的瞳孔区域的直径或面积和所述对比度视标的亮度来计算所述被检查眼的视网膜照度的视网膜照度运算装置；
为了使所述被检查眼的视网膜照度大致成为一定值而向所述视标亮度调整装置输出所述对比度视标的亮度调整信号的视网膜照度调整装置；
被构成为在所述被检查眼的视网膜照度大致为一定值的情况下，进行对比视感度测量。
20.根据权利要求8至19中任意一项所述的对比视感度测量装置，其特征在于：还包括：
通过所述瞳孔数据测量部件读入测量对比视感度时的被检查者的瞳孔区域的直径或面积，换算成用作为基准的瞳径来进行测量时的对比视感度的瞳径对比视感度换算装置。
21.根据权利要求8至20中任意一项所述的对比视感度测量装置，其特征在于：
所述对比度视标是对比视感度用视标。
22.一种对比视感度测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
在规定的定时显示用于对比视感度检查的对比度视标；
根据显示所述对比度视标的定时，来生成测量被检查者的瞳孔区域的直径或面积的测量定时信号；
在所述测量定时信号的定时，形成被检查者的前眼部图象，来测量所述被检查者的瞳孔区域的直径或面积。
23.根据权利要求22所述对比视感度测量方法，其特征在于：
所述用于对比视感度检查的对比度视标是被并列显示的2个对比度视标，将至少一方的对比度视标作为对对比视感度检查有用的对比度视标来进行显示。
24.根据权利要求22所述对比视感度测量方法，其特征在于：
所述用于对比视感度检查的对比度视标是为了使被检查者无法预测在至少2个位置中的哪一个位置上显示而被随机显示的对比度视标。
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