JP2001507258A - 視力及び網膜画像解像改善装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 視力および網膜画像解像改善装置はレーザビーム（１０２）により生体眼（１００）の網膜（１０１）上に作られる点光源から成る。網膜から反射されたレーザビームはハルトマン-シャック波面センサ（１４８）のレンズレット配列が受け取り、各々のレンズレットはレンズレット配列に近接して配置されるＣＣＤカメラ（１４６）上に網膜点光源の空中画像を形成する。ＣＣＤカメラからの出力信号はコンピュータ（１５０）が受信し、そこで信号を処理して補正信号を発生させ、その補正信号は変形可能な鏡（１１８）のような補正光学的装置もしくは波面補正装置を制御するために使用される。またコンタクトレンズや眼球内レンズを成形加工するため、もしくは眼の収差補正用の外科手術を導入するためにも使用される。これらの方法はいずれもデフォーカスや乱視以外の収差を補正することが可能であり、その結果視力または眼の内部の画像が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】 視力及び網膜画像解像改善装置発明の背景 本発明は視力及び網膜画像の解像を改善する方法およびその装置に関する。さ らに特定すると、本発明は眼の波動収差を測定しかつ補正する方法およびその装 置に関し、これにより眼の光学的特性の改善用に補正光学的要素を開発するため に測定データを利用することができる。 眼鏡やコンタクトレンズのデザインについてはかなり進歩しているにもかかわ らず、現在の眼病用レンズが補正できるのはいまだにデフォーカスや乱視ぐらい のものである。眼鏡やコンタクトレンズは球面収差、コマ、多数の変則収差のよ うな補正されていないその他の収差を放置している。こうした眼の高度な収差は 網膜上に形成された画像をぼやけさせるだけでなく、視力を損ない、人間の生体 網膜から送られる画像をもぼやけさせる。これまで眼のデフォーカスや乱視以外 の収差を補正する特別設計の光学的要素の使用を妨げる二つの障害があった。第 一に、眼の変則収差の量的測定が不可能であった。第二に、デフォーカスや乱視 以外の眼の単色収差を補正する仕組みが立証されていなかった。 検眼士や対物自動屈折レンズの主観的屈折方法ではデフォーカスや乱視しか測 定されない。これらの方法では 眼の完全な波動収差を測定することはできず、これには従来の眼鏡では補正され ずに放置されている全ての収差が含まれる。『Journal of the Optical Society of America A』第１号９８７頁〜９９２頁（１９８４年）にＷａｌｓｈらによ って開示されている対物収差鏡(objective aberroscope)は瞳孔全体の同時波動 収差測定方法を提供しているが、約０.９ｍｍより細かい間隔で瞳孔をサンプル リングすることはできない（『Optometry and Vision Science』第６８号５７４ 頁〜５８３頁（１９９１年）に記載のＣｈａｒｍａｎｎ参照）。また、この方法 では波動収差の迅速な自動コンピュータ操作は立証されていない。 近年、本発明の共同発明者の一人が他者と共同で眼の波動収差を測定する装置 を開発した。『Journal of the Optical Society of America A』第１１号第７ 巻１頁〜９頁（１９９４年７月）にＬｉａｎｇらによる『ハルトマン-シャック 波面センサを使用した人間の眼の波動収差の対物測定方法』と題したレポートに は、以下に具体的に開示するように、著者たちは網膜の中心窩上に集められた光 ビームの網膜反射によって生まれる眼から出る波面を感知することにより、人間 の眼の波動収差を測定するために使用したハルトマン-シャック波面センサを開 示している。そこに開示されるシステムを使用すると、著者たちは第４段階の多 項式機能までであれば測定することができた。第４段階までの多項式と一致する 波面が眼 の収差を完全に説明しているわけではない。そのような説明では眼に対する光学 的な作業を正確にコンピュータ化するには一般に不十分である。この装置はレン ズや眼の角膜のようなその他の表面から反射される不要な光を除去するために装 備されてはいない。 共焦走査式レーザ検眼鏡の軸解像を改善する目的でデフォーカスや乱視以外の 眼の単色収差を補正する先行例もある。『Vision Science and its Application s，Technical Digest Series(１９９４年)』第２号(Optical Society of Americ a，Washington，D.C)１３４頁〜１３７頁(１９９４年)において、Ｂａｒｔｓｃ ｈらは角膜の第一表面で屈折をゼロにするために基部コンタクトレンズを使用し た。しかしその方法には眼の波動収差は眼の光学素子のいたるところでさまざま な屈折率の複合効果に左右されるという基本的な問題がある。あるいはそれが原 因なのか、共焦走査式レーザ検眼鏡の軸解像を増やすために基部コンタクトレン ズを使用する試みではわずかな改善しか認められなかった。 その他の研究方法としては、地面設置型望遠鏡での大気の乱れを十分に補正す る装置、変形可能な鏡の使用が挙げられる。これまでも変形可能な鏡は、米国特 許番号第４８３８６７９号のＢｉｌｌｅにより、人間の眼と関連して共焦走査式 レーザ検眼鏡で使用することが提唱されているが、眼の波動収差を測定する方法 は提唱も開示もされていない。『Applied Optics』第２８号８０４頁 〜８０８頁でＤｒｅｈｅｒ，Ｂｉｌｌｅ，Ｗｅｉｎｒｅｂは眼用の変形可能な鏡 の使用のみを立証しているが、眼の乱視を補正するにとどまり、従来の眼用レン ズによって提供される補正以上のものではない。第二段階よりも高度な単色収差 を補正する光学的要素の使用は未だ達成されていない。これら両システムにおい て、眼の高度な段階の収差を測定する適切な方法は開示されていない。『Noninv asive Diagnoshic Techniques in Ophthalmology，Masters，B,R，Springer-Ver lag編』５２８頁〜５４７頁（１９９０年）においてＢｉｌｌｅらは変形可能な 鏡に関連して波面センサの使用を提唱しているが、作業システムは全く開示もし くは実現されていない。発明の概要及び目的 前述のとおり、高解像網膜画像と同様に、最近利用可能な物以上に視力の改善 と平均以上の視力を提供する眼用の光学的要素の製造方法およびその装置の必要 性が従来より存在することは明白である。それゆえに、本発明の主たる目的は眼 の高度な段階の収差を正確に測定し、あつらえた光学的要素によりそれら収差を 補正するためにそのような測定データを使用する方法および装置を提供すること にある。 また本発明の目的は、網膜以外の構造から反射光を除去し、眼の収差を完璧に 測定することが可能な改良型波面センサを提供することにもある。 本発明のさらなる目的は、被検者が通常もしくは平均以上の視力を得られるよ うに、フィードバック方式において波動収差を補正する変形可能な鏡に関連して このような改良型波面センサを利用することにある。 また本発明の主たる目的は、顕微鏡的構造の画像を人間の網膜内の単一細胞の 大きさにする高解像網膜画像の製造方法および装置を提供することにある。 簡単に述べると、本発明のこれらおよびその他の目的は眼の網膜から反射され る光を受け取るシステムを提供することにより達成される。瞳孔面の波面はハル トマン-シャック波面センサのレンズレット配列面で再形成される。レンズレッ ト配列内の各レンズレットはレンズレット配列に近接して配置されるＣＣＤカメ ラ上で網膜の点光源の空中画像を形成するために使用される。眼の波動収差はレ ーザビームによって網膜上に作り出される点光源の形で、各レンズレットでの波 面の局部傾斜に比例する量によって各点を置換する。デジタルＣＣＤカメラから の出力はコンピュータに送られ、コンピュータが波動収差を計算して変形可能な 鏡へ信号を提供する。この手順を繰り返すと、変形可能な鏡は最初に測定された 波動収差の幅は半分ではあるが同一の形状を得る。この変形は平面波内部で歪ん だ波面を平面にするためには適切であり、画像品質を改善する。 この方法では、本発明のシステムはコンピュータを使用して上記の通りＣＣＤ 画像を得る。次にコンピュータ は波面センサの各レンズレットによって形成される点の図心を算出する。ｘおよ びｙ方向での各焦点のずれを計算し、最小２乗手順を使用して、６５のゼルニケ 多項式の第一導関数の合計と一致させ、各多項式用の加重を算出するための傾斜 データとして使用する。 そしてゼルニケ多項式は算出した係数により加重される。適合した波面におけ る６５の多項式はピストン・ターム以外に１０以下もしくは同等の放射状の力を もつ全ゼルニケ方式を含む。 加重されたゼルニケ多項式はその後合算し、その結果復元された波動収差とな る。そして上述のように、コンピュータによって波面補正装置や変形可能な鏡へ 送られる補正信号を発生させるために、波動収差の数値は変形可能な鏡のアクチ ュエータの位置で算出される。こうしたフィードバック環状回路は適切な補正信 号をフィードバックしながら復元された波動収差信号のＲＭＳが漸近値に到達す るまで復元された波動収差結果を受信し続け、その時点では、眼の検出された収 差を全て補正するように変形可能な鏡は変形されている。 復元された波動収差信号が漸近値に到達すると、最終収差信号（ＲＭＳエラー が漸近値に到達するまでに発生した全信号を含む）は人間の眼の全ての単色収差 用もしくは手術上の手順用に補正するコンタクトレンズを製造するために使用す ることができる。 本発明は網膜の高解像画像を提供するために使用する ことも可能である。そうした画像を作り出す本システムではクリプトン・フラッ シュランプを使用しており、このランプは網膜の反射画像が第二ＣＣＤカメラ上 に集められるように変形可能な鏡によって反射網膜画像をレンズ上におよび開口 部を通過して提供することを目的として網膜ディスクを照射するよう設計されて いる。カメラから発生する信号は第一ＣＣＤカメラに関連して上述の方法と同様 の方法で得られ、後でコンピュータに使用するために記憶される。 以下に明示される本発明のこれらおよびその他の目的、利益、特徴とともに、 以下に続く発明の詳細な説明、クレーム、添付の図面により本発明の本質はさら に明確に理解される。図面の簡単な説明 図１は、本発明のシステムを表す略線図である。 図２は、図１に示す装置を使用して、コンタクトレンズの成形加工用にもしく は網膜画像の提供用に使用される本発明用の方法を表すフローチャート線図であ る。 図３a〜図３dは、それぞれ本発明のシステムを使用して適応補正前後における 波動収差および関連する点分散機能を示す。 図４は、適応補正前後の眼の波動収差のゼルニケ分解を示しており、本発明に よって第二段階の収差（デフォーカス及び乱視）だけでなく高度な収差をも補正 するこ とが可能であることを表している。本実施例の詳細な説明 略線図で表される図１について述べると、ここでは視力を回復させると同時に 眼の高分解能の網膜画像(highresolution retinal images)を提供するために使 用可能な本発明の装置を示している。図１に示すように、本発明の装置は、ハル トマン-シャック波面センサを使用して眼の収差を測定し、変形可能な鏡(deform able mirror)のような補正用光学部材を使用して閉フィードバック環状回路内で 補正する。 眼の波動収差(wave aberration)を測定するために、レーザ１０２によって網 膜上に点光源が設けられる。レーザ１０２からの光は、（不図の）シャッターに より制御される。レーザ光は、空間フィルター１０４を通過し、無彩二重レンズ １０６により平行光とされる。平行光となったレーザビームは、偏光ビームスプ リッター１１０により反射され、レンズ１１２、１１６を通過し、変形可能な鏡 １１８上に投射される。変形可能な鏡１１８から反射されたレーザビームは、レ ンズ１２０によって集束され、レンズ１２２と第二ビームスプリッター１２４を 通過し、約１.５ｍｍの直径で眼１００の瞳孔に到達する。眼１００のレンズは 、網膜１０１上にレーザビームの焦点を結ばせる。被験眼の近視や遠視は、レン ズ１２０に対する眼１００及びレンズ１２２の移動により矯正 する。 網膜１０１から反射された光は、瞳孔で歪んだ波面を形成し、レンズ１２２、 １２０によって変形可能な鏡１１８の鏡面に再形成され、また、レンズ１１６、 １１２によりハルトマン-シャック波面センサ１４８のレンズレット配列(lensle t array)の平面において再形成される。瞳孔は、レンズレット１４８の二次元配 列と共役である。レンズレット配列１４８内の各レンズレットは、ＣＣＤカメラ １４６上に、網膜の点光源の空中画像を形成する。ＣＣＤカメラ１４６は、デジ タル化された画像をコンピュータ１５０へ送り、ＲＡＭ内または磁気その他の記 憶媒体上に記憶する。 収差は、各レンズレットにおける波面の局部的な傾斜に比例した量だけ、各点 を移動させる。波面の傾斜は、収差のない公知のレファレンスと比較した、これ らの点を変位から測定することができる。波面センサ１５４は、拡大した瞳孔の 一方から反対側までの２１７の位置においてＸおよびＹの両方向について同時に 局部傾斜を測定する。波動収差は、傾斜の配列から以下に述べる通りに復元され る。 波面センサ１５４の一部を形成するビーム分散器１１０は、眼１００の角膜の 第一の表面、及び、レンズ１１２、１１６、１２０、１２２といったその他の光 学要素から反射される不要な光を除去するために偏光ビームスプリッターとする ことが好ましい。このような光は、除 去されなければ、波面センサ１５４の作動を妨げ、波動収差の測定に関する自動 処理をより困難にすることとなる。 本発明の波面センサ１５４は、眼の瞳孔内における多数のサンプルを使用する ため、眼の収差を、部分的に可能であった以前のものと比べ、より完璧に測定す る。本発明の装置を使用することにより、眼１００には、眼鏡やコンタクトレン ズでは矯正されない複雑な収差があること、及び、瞳孔が大きい場合に、このよ うな収差が重大になるということがわかった。５段階(order ５)それ以上の収差 でさえ、これは本発明に係る波面センサ１５４が初めて測定したものであるが、 眼の光学的な質に重大な影響を及ぼす。さらに、より高いオーダーの収差は、時 間に関し安定している。このような安定性は重要である。なぜならば、このよう な安定性は、カスタムメードのコンタクトレンズのような、スタティックな光学 的矯正手段を用いて収差を矯正することができることを示しているからである。 上述のように一旦波動収差を測定すると、その収差は、瞳孔内の異なる点にお いて光の位相を制御することができる、眼１００の瞳孔と共役であるデバイスに より補正される。図２との関連でさらに詳しく述べるように、コンピュータ１５ ０ａｈ、ソフトウエア制御の下で、変形可能な鏡１１８へフィードバックされる 矯正信号を発信する。Ｘｉｎｅｔｉｃｓ社のｎｏ．ＲＸ−１７０４０７ −Ｃ型として入手可能である変形可能な鏡１１８は、眼１００の瞳孔と共役であ り、眼の波動収差を補正するために変形される。変形可能な鏡１１８は、アルミ をかぶせたガラス性の鏡板を有し、この鏡板は、その裏面に方形の配列(square array)に取り付けられた３７のアクチュエータを備えている。変形可能な鏡１１ ８としては、液晶装置、マイクロマシンによる鏡、バイモルフ鏡、その他の適当 な装置を利用することができる。 図１の装置は、以下のように使用する。コンピュータ１５０は、レーザ１０２ から発生するレーザビームの進路を開けることで、測定プロセスを開始する。網 膜１０１から戻った光は、波動収差を測定するために使用される。ハルトマン− シャック波面センサ１４８が眼の波動収差の測定値を与え、この測定値により変 形可能な鏡１１８が収差矯正するように駆動される。この過程は、測定された波 動収差における誤差のＲＭＳ（その他の基準を用いることもできる）が漸近値に 到達するまで、変形可能な鏡１１８が変形を継続するように、コンピュータ１５ ０が適当な信号を送ることで繰り返される。誤差のＲＭＳが漸近値に到達したと き、変形可能な鏡１１８は、眼の収差を補正する波面を与える適切な形状を有す る。 その時点で、コンピュータ１５０によって発生する最終の矯正信号をコンタク トレンズ製造システム１５２に与えることも可能である。コンタクトレンズ製造 システム１５２は、変形可能な鏡１１８の波面補正特性の複製 であるコンタクトレンズの製造に使用される。当業者にとって明らかであるよう に、このようなコンタクトレンズは、補正を行う目の各々についてカスタムグラ ウンド(custom ground)される。 次に図２に移ると、ＣＣＤ装置１４６から得られるデータを利用するためにコ ンピュータ１５０内のソフトウエア・レジデント(software resident)により実 施される段階がフローチャート図の形式で表されている。第１ステップでは、コ ンピュータ１５０がＣＣＤカメラからデジタル画像を取得する。各画像は、１２ ビットの５１２ピクセル×５１２ピクセルから成る。次に、第２ステップでは、 コンピュータ１５０が、波面センサの各レンズレットにより形成された点の中心 を算出する。各点の中心は、その位置を特徴付ける。レファレンス・パターンに おける点の位置と、眼から得られたパターンにおける対応する点の位置とを比較 することにより、ＸおよびＹの両方向について各焦点におけるシフトを計算する ことができる。 次に、第３ステップでは、各項の重みを決定するのに最小二乗処理を用いて傾 斜データが６５のゼルニケ多項式の１次微分の合計に合わせられる。これは、上 述の文献内でＬｉａｎｇ等により議論された方法と類似しているが、彼らの方法 では第４のオーダーを越える多項式は含まれていない。 次に、第４ステップでは、第３段階で算出された係数を用いてゼルニケ多項式 に重みづけがなされる。波面フィット(waveform fit)における６５の多項式は、 ピストン・ターム(piston term)を除く、１０以下又は同等の放射方向の力をも つ全ゼルニケモードが含まれる。一次のゼルニケモードは、線形項である。二次 のモードは、二次項(quadratic term)であり、一般の収差、デフォーカス(defoc us)、非点収差に対応する。三次のモードは、キュービック項(cubic term)であ り、コマ(coma)及びコマ状収差に相当する。４次のモードは、他の方式と同様に 球面収差を含んでいる。５次から１０次のモードは、より高次一の変則収差であ る。瞳孔内の波面の局所的な変則は、これらのより高次のゼルニケモードによっ て表される。 再現された波動収差を得るために、重みづけされたゼルニケ多項式は、第５ス テップにおいて、互いに足される。波動収差は、第６ステップで矯正信号を発生 するために、変形可能な鏡１１８のアクチュエータの位置において評価される。 次に波動収差は、コンピュータ１５０により波面補正装置へ送られる。波面補正 装置は、図１に示すように、変形可能な鏡１１８であることが好ましい。フィー ドバックループは、再現された波動収差結果を受け続け、再現された波動収差信 号における誤差のＲＭＳが漸近値に達するまで、適切な矯正信号をフィードバッ クする。再現された波動収差信号における誤差のＲ ＭＳが漸近値に達したとき、変形可能な鏡１１８は、これを通して目で見ると、 眼１００の発見された収差が全て補正されるように変形されている。 当業者に公知であるように、眼鏡及びコンタクトレンズは、視力を矯正するの に用いることができるが、それらは単に眼のデフォーカスや時には乱視を補正す るだけである。通常の眼であっても、一般の眼鏡やコンタクトレンズでは補正で きない他の収差がある。本発明の波面センサ１５４は、それらの収差を自動的に 測定することができる。このように、図１の適応光学素子システム(adaptive op tics system)を使用すると、デフォーカスや乱視だけでなく人間の眼の単色収差 を補正することができる。つまり、図１の適応光学素子システムは、視力を回復 させるとともに網膜の画像をより明確にするという人間の眼にとって前例のない 光学的特性を提供する。 図３aから図３dは、波面センサから得られたデータのグラフである。このデー タは、本発明の適応光学素子システムが、眼の収差の補正に成功していることを 表している。図３a、図３bは、一の被検者について、それぞれ、本発明を使用し て適応補正を行わなかった場合と適応補正を行った場合の瞳孔位置と波面エラー (wavefront error)との関係を表している。４人の被検者について測定を行った 試験において、適応補正は、６ｍｍの瞳孔の全面における波面エラーの最小値に 対する最大値を４分の１に減らす。 図３c、図３dは、それぞれ、適応補正を行わなかった場合と適応補正を行った 場合における波動収差から算出した点分布関数（PFS）を表している。適応補正 は、ＰＦＳの最大強度に比例するStrehl比率を０.０９から０.４７へ増大させて いる。測定した４つの眼すべてについて平均の増加は、０.０６から０.２３であ り、約４目盛(fold)である。補正後において、図示した対象のＰＦＳは、半値に おける全幅（FWHH）が2.0ミクロンであり、回折のみから予想される１.９ミクロ ンの値に近かった。本発明は、人間の眼にこれまでに施された最高の光学的特性 があると確信されている装置を提供する。 図４は、４つの眼について平均した、波動収差の各ゼルニケ次数に関する波面 エラーのＲＭＳのグラフである。第５次までのゼルニケ次数に関し、波面エラー のＲＭＳは、適応補正により減少している。眼鏡、コンタクトレンズ、及び眼の 収差を補正する変形可能な鏡を使用するというある先行例は、単に第２次の収差 （デフォーカスと乱視）を補正しただけであった。 一旦矯正が達成されると、本発明の装置を使用することで、被検者が変形可能 な鏡１１８を介して視覚画像を見れば、被検者に平均以上の網膜画像特性を与え ることができる。細かい格子に対する比感度(contrast sensivity)で測定した場 合に、本発明の装置を介して見た個々人に関し、視力における６目盛りの回復が 達成されている。個々人は、適応光学素子(adaptive optics)を使用せ ずに通常の状態で見た場合の解像度の限界を越える非常に高い頻度の格子を適応 光学素子システムを介して見ることができる。 また、一旦矯正が達成されると、図１に示す本発明の装置は、網膜１０１の高 解像画像を提供するのに利用することもできる。ビーム分散器１２４を通過した 後、レンズ１３４、１３２、１３０、１２０によって眼の瞳孔上にクリプトン・ フラッシュランプ(Krypton flash lamp)１３８が投影される。ランプ１３８は、 ４msecの閃光を発し、これにより、径が１度の網膜１０１上に網膜ディスク(ret inal disk)を照射する。狭い帯域の干渉フィルター１３６がランプ１３８のスペ クトル出力を形成する。 網膜１０１の画像は、ビーム分散器１２４、レンズ１２２、１２０を通過し、 眼の収差を補正するように形づくられている変形可能な鏡１１８によって反射さ れ、レンズ１１６を通過する。次に、光は、鏡１１４によってレンズ１４０上に 反射され、開口部１４１を通過する。反射された画像は、レンズ１４２によって ＣＣＤ装置１４５上に結像される。ＣＣＤカメラ１４５によって捕らえられた光 に対応する電気的信号は、ＣＣＤカメラ１４６からデータを受け取る光取得シス テム(light acquisition system)に類似する方法で取得され、その後コンピュー タ１５０内で後に使用するために記憶されることであってもよい。次に、画像は 、コンピュータ１５０に接 続されたモニター（図示せず）上に表示することであってもよく、および／又は コンピュータ１５０に接続された適当な印刷装置（図示せず）へ送られることで あってもよい。 本発明の装置を使用し、生きている人間の網膜内の単一細胞が初めて一般的に 解像された。本発明の適応光学素子システムは、顕微鏡的な空間スケールで、通 常の及び病理学的な生きている人間の網膜を研究するための非侵入の技術を提供 する。基部画像(fundus imaging)の横方向解像度の理論上の限界は、拡張した瞳 孔の直径に比例する。もし、適応補正が例えば８ｍｍの瞳孔用として完成してい れば、横方向解像度は、最近入手可能な基部カメラに使用される代表的な直径２ .５ｍｍの瞳孔用の３.２倍に増大するだろう。 網膜を光学的に詳細に分割するのに重要な軸方向解像度は、瞳孔の直径の２乗 に比例して向上する。それゆえ８ｍｍの瞳孔にわたっての完全な適応補正は、理 論的には、２．５ｍｍの出口瞳孔を備えた機械より、共焦点検眼共の軸方向解像 度を１０倍以上向上させることができ得る。深さ方向のＰＦＳの半値幅（FWHH） は２７ミクロンであり、光学的干渉性断層撮影法のそれに近づいているが、光学 的干渉性断層撮影法単独では可能とはならない高横方向解像度という付加的な利 点を備えている。 本発明の装置の成功は、レーザー屈折手術のように、眼の光学素子を再形成し たり、またコンタクトレンズや 眼内レンズのようなカスタムメードの光学的要素を成形加工することにより、視 力を回復させるために使用可能であることを確立する。図１および図２に示すよ うに、最終的な矯正信号は、コンタクトレンズや眼球内レンズの成形加工システ ム、または変形可能な鏡１１８に代わるレーザー屈折手術方法１５２に対し提供 することが可能である。当業者に明らかなように、このようなコンタクトレンズ 、眼球内レンズ、または手術上の矯正は、補正しようとする各々の目について特 別注文に応じて作る。デフォーカスや乱視以外のその他の収差も開ループまたは 閉ループシステムによって補正することが可能である。 ここに述べた本発明により、人間の眼の収差を、これら収差を補正することが 証明された方法を組み合わせて、初めて完全に解説することができる。本発明の 出願申請は４段階(four-fold)である。第一に、本発明は、肉眼の収差をより正 確な測定方法を提供するために利用することができる。第二に、本発明は、あつ らえの眼鏡、あつらえのコンタクトレンズ、手術上の手順のように、眼の収差を 補正する種々の技術利益を評価するために利用することができる。第三に、本発 明は望遠鏡、双眼鏡、あつらえの眼鏡、あつらえのコンタクトレンズのような光 学的器具や、光屈折角膜切除術（PRK）のような手術上の手順をもって視力を回 復させるために使用することができる。第四に、本発明は生きている網膜の軸お よび横断解像を改善するために利用することができる。従来技術 では、最近の基部カメラは眼の収差によりその解像が制限されるという問題を抱 えているが、検眼鏡が発明されて以来以前としてその限界は残っているのである 。 ここでは特に一実施例のみを例示して説明しているが、上記の教示に鑑み、本 発明の意図や主たる目的に外れない本願クレームの範囲内においては本発明の改 良および変形は多数実施可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＷ (72)発明者 リアン、ジュンゾン アメリカ合衆国 14623 ニューヨーク州 ロチェスター ホィップル パーク ク ィンビー ロード 360

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 生体眼の波動収差を測定するための波面センサであって、前記波面セン サは眼の網膜の反射点光源画像を受信し、 網膜の反射点光源画像を受信して網膜点光源の空中画像を形成するため にレンズレット配列を形成する多数のレンズレットであって、少なくとも第五段 階の収差用に解像を提供できるように前記レンズレット配列を配列することを特 徴とする多数のレンズレットと、 前記レンズレット配列の多数のレンズレット各々の上に形成した網膜点 光源の空中画像を見るために前記レンズレット配列に近接して配置されるカメラ と、 カメラからのビデオ出力信号を受信してビデオ出力信号を網膜点光源空 中画像を表すデジタル信号に変換するために接続したデジタルデータプロセッサ であって、前記デジタルデータプロセッサが変換後のデジタル信号を使用して少 なくとも第五段階方式を含むように眼の波動収差をさらに算出することを特徴と するデジタルデータプロセッサとから成ることを特徴とする波面センサ。 ２． 網膜の反射点光源画像が多数のレンズレットによって受信されるよう予 め通過する偏光子を含む請求項１の波面センサ。 ３． デジタルデータプロセッサに接続する補正光学的装置を含み、そのため デジタルデータプロセッサの制御下において、前記補正光学的装置が眼の波動収 差用の波面補正を提供するように調整されていることを特徴とする請求項１の波 面センサ。 ４． 網膜の反射点光源画像が多数のレンズレットによって受信されるよう予 め通過する偏光フィルターを含む請求項３の波面センサ。 ５． レンズレット配列が少なくとも第十段階の波動収差までの解像を提供す ることが可能な請求項１の波面センサ。 ６． レンズレット配列が２１７レンズレットまで具備するハルトマン-シャ ック波面センサである請求項１の波面センサ。 ７． 生体眼の波動収差用波面補正を提供するために少なくとも一つのコンタ クト及び眼球内レンズの成形加工用にデジタルデータプロセッサから算出した波 動収差を受信するように接続されている少なくとも一つのコンタクト及び眼球内 レンズの成形加工システムを含む請求項１の波面センサ。 ８． 生体眼の波動収差用波面補正を提供するために、生体眼の外科手術用に 使用する目的でデジタルデータプロセッサから算出された波動収差を受信するよ うに接続した手術用器具を含む請求項１の波面センサ。 ９． 補正光学的装置が変形可能な鏡、液晶装置、超小型鏡、バイモルフ鏡の うちの一つであることを特徴とした請求項３の装置。 １０． 生体眼の網膜の反射点光源画像形成手段と、 反射点光源画像を受信して前記点光源画像をそれに相当するデジタル信 号へ変換する手段と、 前記デジタル信号を使用し少なくとも第三段階方式を含むように眼の波 動収差を算出するデジタルデータプロセッサと、 生体眼の少なくとも第三段階の波動収差用に波面補正を提供するために 少なくとも一つのコンタクト及び眼球内レンズの成形加工用に算出した波動収差 をデジタルデータプロセッサから受信するように接続した少なくとも一つのコン タクトレンズ及び眼球内レンズの成形加工システムとから成る生体眼の少なくと も第三段階の波動収差補正用コンタクトもしくは眼球内レンズの成形加工用装置 。 １１． 成形手段が網膜の反射点光源画像の受信用にレンズレット配列を形成す る多数のレンズレットから成り、前記レンズレット配列が少なくとも第三段階の 収差用の解像を提供可能となるように配列されていることを特徴とする請求項１ ０の装置。 １２． 網膜の反射点光源画像が反射点光源画像受信用手段により受信されるよ う予め通過する偏光フィルターを含む請求項１０の装置。 １３． 生体眼の網膜の反射点光源画像を形成する段階と、 前記反射点光源画像を受信して点光源画像をそれに相当するデジタル信 号へ変換する段階と、 前記デジタル信号を使用して少なくとも第三段階方式を含むように眼の 波動収差を算出する段階と、 生体眼の少なくとも第三段階の波動収差用に波面補正を提供するために 少なくとも一つのコンタクトレンズの成形加工用に算出した波動収差を受信する 段階とからなる生体眼の少なくとも第三段階の波動収差を補正するためのコンタ クトレンズ成形加工方法。 １４． 予め反射点光源画像を受信しながら生体眼の角膜から反射された漂遊光 を除去するための反射点光源画像の偏光段階を含む請求項１３の方法。 １５． 網膜の反射点光源画像の受信用にレンズレット配列を形成する多数のレ ンズレットを提供し、前記レンズレット配列を少なくとも第五段階の収差用解像 を提供することができるように配列する段階と、 レンズレット配列の多数の各レンズレット上に形成される網膜点光源の 空中画像を受信してそれに代わる信号を発信する段階と、 前記信号を網膜点光源空中画像の代わりにデジタル信号へ変換し、変換 後のデジタル信号を使用して少なくとも第五段階方式を含むように眼の波動収差 を算出する段階とからなる眼の網膜の反射点光源画像を受信する波面センサを使 用する生体眼の波動収差測定方法。 １６． 予め多数のレンズレットが反射点光源画像を受信しながら生体眼の角膜 から反射された漂遊光を除去するための反射点光源画像偏光段階を含む請求項１ ５の方法。 １７． 網膜の反射点光源画像の受信用にレンズレット配列を形成する多数のレ ンズレットを提供し、前記レンズレット配列を少なくとも第五段階の収差用解像 を提供することができる配列する段階と、 レンズレット配列の多数の各レンズレット上に形成される網膜点光源の 空中画像を受信してその代わり に信号を発信する段階と、 前記信号を網膜点光源空中画像の代わりにデジタル信号へ変換し、変換 後のデジタル信号を使用して少なくとも第三段階方式を含むように眼の波動収差 を算出する段階と、 算出した生体眼の少なくとも第三段階の波動収差を使用して生体眼の波 動収差用波面補正を提供するために補正光学的装置を調整する段階とからなる眼 の網膜の反射点光源画像を受信する波面センサを使用する生体眼の波動収差測定 方法。 １８． 生体眼の網膜の反射点光源画像形成手段と、 反射点光源画像を受信して前記点光源画像をそれに相当するデジタル信 号に変換する手段と、 前記デジタル信号を使用して少なくとも第三段階の波動収差を算出する デジタルデータプロセッサと、 網膜ディスク画像の作成用に生体眼の網膜ディスクを照射する手段と、 前記網膜ディスク画像反射用の補正光学的装置であって、波動収差用の 波面補正が生体眼用に提供されるように算出した波動収差を使用して調整されて いることを特徴とする補正光学的装置と、 前記補正光学的装置による反射後の反射網膜ディスクの画像提供手段と から成る生体眼の網膜の高解像画像形成装置。 １９． 補正光学的装置が変形可能な鏡、液晶装置、超小型鏡、バイモルフ鏡の うちの一つであることを特徴とした請求項１８の装置。 ２０． 網膜の反射点光源画像が多数のレンズレットによって受信されるよう予 め通過する偏光子を含む請求項１８の装置。 ２１． 成形手段が網膜の反射点光源画像の受信用としてレンズレット配列を形 成する多数のレンズレットから成り、前記レンズレット配列が少なくとも第三段 階の収差用の解像を提供することができるように配列されていることを特徴とす る請求項１８の装置。 ２２． 生体眼の波動収差測定用の波面センサを含む光学的器具であって、前記 波面センサが眼の網膜の反射点光源画像を受信し、 網膜の反射点光源画像を受信して網膜点光源の空中画像を形成するため にレンズレット配列を形成する多数のレンズレットであって、少なくとも第五段 階の収差用に解像を提供できるように前記レンズレット配列を配列することを特 徴とする多数のレンズレットと、 前記レンズレット配列の多数の各レンズレット上に形成された網膜点光 源の空中画像を見るために前記 レンズレット配列に近接して配置されるカメラと、 カメラからのビデオ出力信号を受信してビデオ出力信号を網膜点光源空 中画像を表すデジタル信号に変換するために接続したデジタルデータプロセッサ であって、前記デジタルデータプロセッサが変換後のデジタル信号を使用して少 なくとも第三段階方式を含むように眼の波動収差をさらに算出し、生体眼に前記 光学器具を利用すると結果的に視力が改善されることを特徴とするデジタルデー タプロセッサとから成ることを特徴とする光学的器具。 ２３． 生体眼の網膜の反射点光源画像形成段階と、 前記反射点光源画像を受信して点光源画像をそれに相当するデジタル信 号へ変換する段階と、 前記デジタル信号を使用して少なくとも第三段階の眼の波動収差を算出 する段階と、 網膜ディスク画像形成用に生体眼の網膜ディスクを照射する段階と、 補正光学的装置上に網膜ディスク画像を反射する段階であって、波動収 差用波面補正が生体眼用に提供されるように前記補正光学装置を調整することを 特徴とする段階とから成る生体眼の網膜の高解像画像形成方法。 ２４． 予め反射点光源画像を受信しながら生体眼の角膜から反射された漂遊光 を除去するための反射点光源画 像偏光段階を含む請求項２３の方法。 ２５． 生体眼の少なくとも第三段階の波動収差測定手段及びそれに代わる補正 信号発生手段と、 網膜画像反射用及び補正信号受信用の補正光学的装置であって、少なく とも第三段階の波動収差用に波面補正が生体眼用に提供されるよう補正信号を使 用して調整されることを特徴とする補正光学的装置と、 補正光学的装置による反射後の網膜の高解像画像提供手段とから成る生 体眼の網膜の高解像画像形成装置。 ２６． 生体眼の網膜の反射点光源画像形成手段と、 反射点光源画像の受信手段及び点光源画像をそれに相当するデジタル信 号へ変換する手段と、 デジタル信号を使用して眼の波動収差を算出するためのデジタルデータ プロセッサと、 レーザビーム光源制御手段であって、生体眼の波動収差用の波面補正を 提供するために網膜上のレーザビーム光源からレーザの影響を制御する目的でデ ジタルデータプロセッサから算出した波動収差を受信するよう接続したことを特 徴とする手段とから成る波動収差補正用に生体眼の網膜上で施術する外科手術用 装置。 ２７． 成形手段が網膜の反射点光源画像受信用にレン ズレット配列を形成する多数のレンズレットから成ることを特徴とする請求項２ ６の装置。 ２８． 網膜の反射点光源画像が反射点光源画像の受信用手段により受信される よう予め通過する偏光フィルターを含む請求項２６の装置。