JP2003235801A - 眼光学特性測定装置 - Google Patents
眼光学特性測定装置Info
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Abstract
より客観的に正確な視力値が得られる眼光学特性測定装
置を提供する。 【解決手段】被検眼1眼底に視標像を投影する為の視標
投影系2と、前記視標像を光電検出器21に導く為の受
光光学系3と、前記光電検出器により検出された視標像
の光量強度分布に基づき被検眼の光伝達関数を算出する
為の算出部と、前記光伝達関数と所定のスレッシュホー
ルド値との交点により被検者の視力値を演算する演算部
28を具備する。
Description
された視標像の光量強度分布特性に基づき被検眼の視力
値を推定演算可能な眼光学特性測定装置に関するもので
ある。
の視標投影系と、前記視標像を光電検出器上に導く為の
受光光学系を有し、前記光電検出器に検出された視標像
の光量強度分布に基づき、被検眼眼底に視標像を投影し
た場合に形成されるであろう眼底上のシミュレーション
画像を演算し、この演算結果により、被検眼眼底上にど
の様な画像が形成されるかを観察可能にした装置を本出
願人が既に出願している。
を投影しなくても、各種視標像がどの様な状態で被検眼
眼底に投影されるかを演算により算出して観察できると
いう効果を有する。
願をしている装置に於いて、シミュレーションで得られ
た画像自体を観察できるという利点がある反面、被検眼
の視力値に関しては観察結果から検者自身が視力値を推
測しなければならず、正確な視力値を得ることは困難で
あるという問題を有していた。
特性測定装置の有する問題点を解決することを目的とす
るものであり、被検者に視認結果を問うことなく、測定
データより客観的に正確な視力値を得る様にするもので
ある。
視標像を投影する為の視標投影系と、前記視標像を光電
検出器に導く為の受光光学系と、前記光電検出器により
検出された視標像の光量強度分布に基づき被検眼の光伝
達関数を算出する為の算出部と、前記光伝達関数と所定
のスレッシュホールド値との交点により被検者の視力値
を演算する演算部を具備する眼光学特性測定装置に係
り、又前記光伝達関数は矩形波周波数特性である眼光学
特性測定装置に係り、又前記スレッシュホールド値はモ
ジュレーションスレッシュホールドである眼光学特性測
定装置に係り、又前記モジュレーションスレッシュホー
ルドは年代に応じて複数用意され、被検者に対応したモ
ジュレーションスレッシュホールドが用いられる眼光学
特性測定装置に係るものである。
実施の形態を説明する。
り、31は視細胞層、32は網膜色素上皮層、33は脈
絡膜、34は強膜を示している。
2に対して垂直な繊維状の視細胞の集合である。前記視
細胞層31(視細胞)を透過した光束は、前記網膜色素
上皮層32により鏡面反射される一方、一部の光束は該
網膜色素上皮層32を透過し、その後方の前記脈絡膜3
3、強膜34で散乱反射される。但し、この散乱反射光
は人が認識する像としては殆ど影響を与えない。
が視細胞を透過する際、視細胞内で略全反射を繰返して
透過することが実験上確かめられている。
装置の基本構成を示している。
受光光学系を示す。
発せられた投影光束を集光する投影レンズ6、該投影レ
ンズ6の光軸上に配設されたハーフミラー7、該ハーフ
ミラー7を透過した投影光束を前記被検眼1に向け第1
の偏光方向の直線偏光成分(P直線偏光)を反射して投
影すると共にP直線偏光とは偏光方向が90°異なるS
直線偏光を透過する偏光ビームスプリッタ8、該偏光ビ
ームスプリッタ8の投影光軸上に該偏光ビームスプリッ
タ8側から配設されたリレーレンズ9、対物レンズ1
1、該対物レンズ11と前記被検眼1との間に配設され
球面レンズで構成される矯正光学系12、1/4波長板
13を有する。更に、前記ハーフミラー7に対向して固
視標15、集光レンズ16を有する固視標系17が配設
されている。前記光源5、固視標15は前記被検眼1の
眼底と共役な位置にあり、後述する様に、前記光源5、
固視標15は眼底に結像する。尚、前記光源5と投影レ
ンズ6とは一体に構成され、後述の合焦レンズ19と連
動して光軸方向に沿って移動可能となっている。
リッタ8、該偏光ビームスプリッタ8の投影光軸上に配
設された前記リレーレンズ9、対物レンズ11、矯正光
学系12、1/4波長板13を前記投影光学系2と共用
している。
射光軸上には反射光軸に沿って移動可能な合焦レンズ1
9、結像レンズ20が配設され、該結像レンズ20は前
記被検眼1の眼底と共役な位置にある光電検出器21上
に反射光束を結像させる。
理部26を介して記憶部27に記憶される。前記信号処
理部26から前記記憶部27へのデータの書込みは制御
部28によって制御され、又該制御部28は視力演算部
を有し前記記憶部27に記憶されたデータを基に所要の
演算をして推定視力値を演算し、又演算結果を表示部2
9に表示する。
る。
被検眼1に前記固視標15を注視させる。この時、前記
矯正光学系12は矯正量0に設定する。
た状態で、前記投影光学系2により投影光束が前記被検
眼1の眼底に投影され、該被検眼1の眼底には点光源像
が形成される。尚、前記固視標15に関しては、可視光
が用いられ、前記投影光束については赤外光が用いられ
る。
記投影レンズ6、ハーフミラー7を透過して前記偏光ビ
ームスプリッタ8に至り、該偏光ビームスプリッタ8で
P直線偏光分が反射され、前記リレーレンズ9を経て前
記対物レンズ11、矯正光学系12により前記1/4波
長板13を経て前記被検眼1の眼底に投影され、該眼底
上に第1視標像が結像される。
することで、右円偏光となる。前記被検眼1の眼底で投
影光束が全反射され、全反射光束は眼底で反射されるこ
とで左円偏光となる。更に、全反射光束が前記1/4波
長板13を透過することで、前記P直線偏光とは偏光方
向が90°異なるS直線偏光となる。
ンズ11、リレーレンズ9により前記偏光ビームスプリ
ッタ8に導かれる。該偏光ビームスプリッタ8はP直線
偏光を反射し、S直線偏光を透過するので、前記全反射
光束は該偏光ビームスプリッタ8を透過し、前記合焦レ
ンズ19、結像レンズ20により前記光電検出器21上
に第2視標像として結像される。
た投影光束は眼底表面で全て鏡面反射されるわけではな
く、一部は眼底表面から表層内部に侵入し、散乱反射さ
れる現象、所謂にじみ反射が発生する。この散乱反射光
束が、鏡面反射光束と共に前記光電検出器21に受光さ
れると、第2視標像の光量強度分布のノイズとなり、正
確な眼球光学系の眼光学特性が測定できない。
ンダム状態である。この為、前記1/4波長板13を透
過し、直線偏光となった場合にS直線偏光と合致するも
のは限られた部分に限定され、前記偏光ビームスプリッ
タ8により散乱反射光束でS直線偏光と合致するもの以
外は反射される。従って、前記被検眼1の眼底で鏡面反
射されたS直線偏光分に対して散乱反射光束によるS直
線偏光分の比率は無視できる程度に小さくなる。
は実質上散乱反射光束分が除去された鏡面反射光束とな
る。而して、前記1/4波長板13を投影光学系2、受
光光学系3の構成要素とすることで、正確な眼球光学系
の眼光学特性測定を可能とする。前記制御部28は前記
光電検出器21からの受光信号及び前記記憶部27に記
憶されたデータを基に光量強度分布特性、眼球光学系の
光伝達関数を演算し、更に光伝達関数に基づき被検眼1
の推定視力値を演算する。
ることができる。
が合った状態であり、図3(B)は眼底上に光束のピン
トが合っていない状態を示すが、前述した眼底の細部構
造の影響により、いずれの状態でも前記被検眼1の眼球
光学系の振幅透過率をP(x,y)、前記網膜色素上皮
層32での反射特性を含む視細胞の振幅透過率をR
(x,y)、二次元検出器(光電検出器21)からの受
光信号に基づき演算され、測定される二次元検出器上の
二次元光量強度分布をI(x,y)とすると下記式が成
立する。 P(x,y)※R(x,y)※R(x,y)※P(x,y)=I(x,y) (1) ここで、※はコンボルーション積分を意味する。
る。ここで、眼球光学系の光伝達関数をp(u,v)、
視細胞の光伝達関数をr(u,v)、二次元検出器上の
二次元光伝達関数をi(u,v)とすると下記式が成立
する。 FT[P(x,y)]=p(u,v) FT[R(x,y)]=r(u,v) FT[I(x,y)]=i(u,v) 従って、(1)式をフーリエ変換すると、 p(u,v)×{r(u,v)}2 ×p(u,v)=i(u,v) (2) となる。従って、略下記式が成立する。 [p(u,v)r(u,v)]2 =i(u,v) (3) 従って、 p(u,v)r(u,v)=√[i(u,v)] (4) となる。 ここで、|FT[I(x,y)]|=i(u,v) (5) であるから、測定される二次元検出器上の二次元光量強
度分布I(x,y)をフーリエ変換し、(5)式でi
(u,v)を求め、(4)式に代入して眼球光学系と視
細胞の光伝達関数p(u,v)r(u,v)を算出す
る。
視力値を推定する為の演算方法に関して述べる。
関数p(u,v)r(u,v)は、正弦波の光量強度分
布に対するものであり、正弦波チャートに対する眼の周
波数特性は、いわゆるMTFと呼ばれる。以下、前記光
伝達関数を一次元関数として、 MTF(u)=p(u)r(u)とする。 (6)
査用視標として用いられる白黒ランドルト環であれば、
切れ目をどの程度の大きさまで認識できるかを測定する
ものであるので、切れ目の大きさには矩形波の光量強度
分布が対応する。
数特性(光伝達関数)は、Square- MTF(矩形
波周波数特性)(以下、S- MTFという)と呼ばれ
る。視力を測定する場合は、矩形波チャートに対する周
波数特性に基づいて測定されるので、上記正弦波チャー
トに対する眼の周波数特性、MTFをS- MTFに換算
する必要がある。
基づき下記(7)式で演算される。 S- MTF(u)=4/π{MTF(u)−(MTF(3u))/3+(MT F(5u))/5−(MTF(7u))/7+・・・} (7)
に示されるS- MTF曲線であり、図中縦軸はS- MT
F値を示し、横軸は周波数uを示す。
視力値を推定する際、一定のスレッシュホールド値を決
め、スレッシュホールド値とS- MTF曲線との交点に
より視力値を推定することも可能であるが、S- MTF
の値が小さな被検者にとっては、その方法では推定値に
誤差が生じやすい。その為、本発明では、一定のスレッ
シュホールド値ではなく、視覚系の中の神経系の閥値を
示す、いわゆるModulation−Thresho
ld(モジュレーションスレッシュホールド)(以下、
MT(u)とする)を使用する。
眼底網膜上に干渉縞を直接形成し、干渉縞の状態を観察
することで実験的に求められるものである。尚、求めら
れるMT(u)は、正弦波MT(u)であり、閥値とし
て使用されるのは矩形波に対するSquare- MT
(以下、S- MT)であるので、前記正弦波MT(u)
から換算される。
式によって得られる。 S- MT(u)=4/π{MT(u)−(MT(3u))/3+(MT(5u ))/5−(MT(7u))/7+・・・} (8)
が識別可能な境界値を示すものであり、S- MT(u)
より大きな値では被検眼が識別可能、又S- MT(u)
より小さな値では被検眼が識別できないことを示す。
年代により変化するもので、10才台での関数S- MT
10(u)、20才台でのS- MT20(u)、30才台で
のS- MT30(u)、…を用意し、被検者の年代に対応
したModulation−Threshold(S-
MTa (u)) を用いて、被検者のS- MTFを示す
図4のグラフにS- MTa (u)を重合せ、S- MTF
曲線とS- MTa(u)曲線との交点に対応する周波数
uを算出する。
S- MT10とS- MTFとの交点に対応する周波数u10
が求められる。
との関係は、D.V.A.=u/100の関係があり、
前記求められた周波数u10を基に小数視力値D.V.
A.が求められる。而して、被検者の年代のMT(u)
に相応したスレッシュホールド値を用いて視力値を求め
るので、推定値の誤差を低減できる。
検眼の視力値を測定することができる。
基準位置とし、且つ、矯正光学系12は矯正量0に設定
して測定を行い、その測定結果に基づき被検者の裸眼で
の視力値を推定する例で説明を行ったが、その場合に限
らず、矯正光学系を調整し、或は、合焦レンズを移動さ
せ、所定量の屈折矯正を行った状態で測定を行い同様な
演算を行えば、所定量の屈折矯正後の視力値をも推定す
ることができる。
眼底に視標像を投影する為の視標投影系と、前記視標像
を光電検出器に導く為の受光光学系と、前記光電検出器
により検出された視標像の光量強度分布に基づき被検眼
の光伝達関数を算出する為の算出部と、前記光伝達関数
と所定のスレッシュホールド値との交点により被検者の
視力値を演算する演算部を具備するので、各種大きさの
視力検査用視標を見せて被検者の応答により視力値を測
定するといういわゆる自覚式検眼方法を使用せずに、所
定の視標像を眼底に投影し、その視標像の光量強度分布
を測定することだけで、演算処理により、被検眼の視力
値を正確に推測できるという効果を奏する。
構成図である。
被検眼眼底での反射状態を示す説明図である。
ュホールド値との関係を示す線図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 被検眼眼底に視標像を投影する為の視標
投影系と、前記視標像を光電検出器に導く為の受光光学
系と、前記光電検出器により検出された視標像の光量強
度分布に基づき被検眼の光伝達関数を算出する為の算出
部と、前記光伝達関数と所定のスレッシュホールド値と
の交点により被検者の視力値を演算する演算部を具備す
ることを特徴とする眼光学特性測定装置。 - 【請求項2】 前記光伝達関数は矩形波周波数特性であ
る請求項1の眼光学特性測定装置。 - 【請求項3】 前記スレッシュホールド値はモジュレー
ションスレッシュホールドである請求項1の眼光学特性
測定装置。 - 【請求項4】 前記モジュレーションスレッシュホール
ドは年代に応じて複数用意され、被検者に対応したモジ
ュレーションスレッシュホールドが用いられる請求項3
の眼光学特性測定装置。
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