JP3927873B2 - 眼屈折力測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検眼の瞳孔内における屈折力分布を測定する眼屈折力測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から被検眼の眼底に指標を投影し、その眼底反射像から被検眼の球面屈折力、乱視屈折力、乱視軸角度を測定するオートレフラクトメータが知られている。
【０００３】
近年では、被検眼の角膜組織にレーザー光を照射することにより角膜組織を蒸散させ、角膜形状を所望の曲率とすることによって眼の屈折力を矯正する眼屈折矯正手術が一般化しつつある。この眼屈折矯正手術は幾つかのスポット径のレーザー光を走査しながら、角膜組織に投影することによって、被検眼が有している不正乱視成分を補正することが可能となり、より高精度の屈折矯正が可能になってきている。
【０００４】
そのためには、被検眼の眼屈折力を球面屈折力、乱視屈折力、乱視軸角度だけでなく、不正乱視成分をも含んだ屈折力分布を精密に測定することが望まれている。特開平８−１０３４１３号公報には、被検眼の眼底の軸上に指標を投影し、この指標像からの反射散乱光を被検眼角膜と略共役位置に設けられた光束分割手段により、光軸に垂直な面内で二次元的に複数の光束に分割し、ＣＣＤカメラ等の二次元センサで分割された複数の指標像を撮像し、それぞれの指標像を検出、演算し、不正乱視成分を定量化することができる眼科装置を開示されている。また、同様の発明が特開平１０−３０５０１３号公報等においても開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、眼屈折矯正手術のための屈折力分布をより正確に求めるには、可視光域での被検眼光学系の不正乱視成分をも含んだ屈折力分布を測定する必要があり、可視光の指標像を被検眼眼底に投影し、この指標像からの反射散乱光束を角膜共役位置近傍で、複数に分割、検出、演算することにより屈折力分布を求めている。可視光を被検眼の眼底に投影すると、被検者は眩しく感じて被検眼の調節力を緩める雲霧も十分に行えず、かつ瞳孔は縮瞳してしまうため、屈折矯正手術に必要とされる十分な広さの瞳孔領域の屈折力分布を測定することが困難である。
【０００６】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、被検眼の雲霧を十分に促し、屈折矯正手術に必要とされる十分な広さの瞳孔領域の可視光における屈折力分布を求めることができる眼屈折力測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る眼屈折力測定装置は、被検眼が固視するための固視標を呈示する固視標呈示手段と、被検眼の眼底に赤外指標光を投影する赤外光投影手段と、該赤外光投影手段によって投影された前記赤外指標光の眼底からの反射光に基づいて、前記固視標呈示手段によって固視標が第１の距離に提示された場合及び前記第１の距離より遠視方向である第２の距離に提示された場合のそれぞれの被検眼の屈折力を測定する赤外光屈折力測定手段と、該赤外光屈折力測定手段による前記２つの屈折力及び前記固視標の第２の距離に関する情報に基づいて、被検眼の雲霧が促されているか否かを判断する判断手段と、該判断手段によって被検眼の雲霧が促されていることが判断された場合に前記被検眼の眼底に可視光の測定指標光を投影する測定指標投影手段と、該測定指標投影手段により投影された前記測定指標光の眼底からの反射光に基づいて被検眼の屈折力分布を算出する演算手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は第１の実施の形態における眼屈折力測定装置の検眼部の構成図を示しており、被検眼Ｅの前方の光軸Ｏ１上には、ハーフミラー１、対物レンズ２、ハーフミラー等から成るビームスプリッタ３、投影絞り４、光軸Ｏ１に沿って移動可能な測定光投影レンズ５、赤外光を透過し可視光を反射する特性を有するダイクロイックミラー６、ピンホール状の指標を有する指標板７、近赤外光を発するＬＥＤ等の指標投影光源８が順次に配置されている。また、ダイクロイックミラー６の反射方向には、ピンホール状の指標を有する指標板９、ｄ線又はｅ線近傍の緑色の可視光を発するＬＥＤ等の測定指標投影光源１０が配置されている。
【００１２】
一方、ビームスプリッタ３の反射方向の光軸Ｏ２上には、レンズ１１、レンズ１２、光軸Ｏ２に垂直な面内に配置された複数のレンズから成るマイクロレンズアレイ１３、ＣＣＤカメラ等の一次元撮像素子１４が順次に配置されている。
【００１３】
また、ハーフミラー１の反射方向の光軸Ｏ３上には、被検眼前眼部観察用対物レンズ１５、可視光を透過し赤外光を反射する特性を有するダイクロイックミラー１６、レンズ１７、ミラー１８が順次に配置されている。ダイクロイックミラー１６の反射方向の光軸Ｏ４上には結像レンズ１９、ＣＣＤカメラ等の二次元撮像素子２０が配置されている。更に、ミラー１８の反射方向の光軸Ｏ５上には光軸Ｏ５に沿って移動可能な移動レンズ２１、固視標２２、白色ＬＥＤ等の固視標照明光源２３が配置されている。
【００１４】
また、ビームスプリッタ３及びマイクロレンズアレイ１３は被検眼Ｅの角膜Ｅｃと光学的に共役な位置関係にある。そして、被検眼Ｅの球面屈折力に応じ、指標板７及び指標板９が被検眼Ｅの眼底Ｅｒと光学的に略共役関係になるように測定光投影レンズ５は光軸方向に移動するようになっている。また、被検眼Ｅの球面屈折力に応じ、レンズ１２の物側焦点面が被検眼眼底Ｅｒと光学的に共役な位置関係になるように、レンズ１２とマイクロレンズアレイ１３と撮像素子１４が一体となって光軸Ｏ２方向に沿って移動するようにされ、この移動量はポテンショメータにより検出できるようにされている。更に、レンズ１２とマイクロレンズアレイ１３と二次元撮像素子１４が一体となっての移動とレンズ５の移動は連動している。
【００１５】
図２は電気系のブロック回路図を示し、眼屈折力測定装置全体を制御するシステム制御部３０には、図１に示す検眼部３１、モニタ３２、演算処理部３３、メモリ３４、操作スイッチ３５が接続されている。検眼部３１の電気系としては、前述したように指標投影光源８、測定指標投影光源１０、固視標照明光源２３の３つの光源、受光用の撮像素子１４、前眼部観察用の撮像素子２０、測定光投影用レンズ移動用モータ３６、受光部移動用モータ３７、固視標系移動レンズ用モータ３８の３つのモータがあり、これらはシステム制御部３０に接続されている。
【００１６】
以下に、図３のフローチャート図を参照しながら、動作を説明する。先ず、ステップＳ１で操作者は図示しない架台操作桿を操作し、モニタ３２に映し出された被検眼Ｅの前眼部像を観察しながら、被検眼Ｅと検査部３１との位置合わせを行う。
【００１７】
位置合わせが完了すると、操作者は操作スイッチ３５に設けられている測定開始スイッチを押す。ステップＳ２で、システム制御部３０は操作スイッチ３５からの測定開始の信号を受信すると、近赤外光を発する指標投影光源８を点灯する。この指標投影光源８から発せられた近赤外光は指標板７のピンホールを照明し、ピンホールを通過した赤外指標光束はダイクロイックミラー６を透過し、測定指標投影レンズ５、投影絞り４を介してビームスプリッタ３を透過し、対物レンズ２、ハーフミラー１を介して被検眼Ｅの眼底Ｅｒに投影され、指標板７のピンホール像が眼底Ｅｒ上に形成される。
【００１８】
眼底Ｅｒに投影されたこの赤外指標光束は、眼底Ｅｒで反射散乱された後に、ハーフミラー１を透過し対物レンズ２により集光された後に、ビームスプリッタ３で反射され、レンズ１１、レンズ１２を介しマイクロレンズアレイ１３に達し、マイクロレンズアレイ１３により複数の光束に分割された後に撮像素子１４により撮像され、メモリ３４に画像データとして記憶される。
【００１９】
眼底Ｅｒとレンズ１２の物側焦点面が光学的に共役関係になっている場合には、マイクロレンズアレイ１３により複数に分割された各光束は、撮像素子１４の受光面のそれぞれのマイクロレンズの光軸位置付近に結像する。
【００２０】
眼底Ｅｒとレンズ１２の物側焦点面が光学的に共役関係になっていない場合には、マイクロレンズアレイ１３により複数に分割された各光束の撮像素子１４で撮像されたそれぞれの像は、各マイクロレンズへの入射角に応じて、撮像素子１４の受光面に各マイクロレンズの光軸位置から離れた位置に達し、それぞれの像にはぼけが生じてしまう。その場合には、ステップＳ３で演算処理部３３はメモリ３４に記憶された画像データから、それぞれの像の重心位置を求め、各マイクロレンズの光軸位置とそれぞれの重心位置との距離から被検眼Ｅの赤外光による球面度数を算出し、この際の球面度数をＳＰＨ１とする。
【００２１】
システム制御部３０は受光部移動用モータ３７を制御し、算出された球面度数ＳＰＨ１に応じて、眼底Ｅｒとレンズ１２の物側焦点面が光学的に共役関係になるように、レンズ１２、マイクロレンズアレイ１３、撮像素子１４を一体として光軸Ｏ２に沿って移動させる。更に、眼底Ｅｒと指標板７が光学的に共役関係になるようにモータ３６を制御することにより、測定指標投影レンズ５を移動させる。
【００２２】
次にステップＳ４で、システム制御部３０は固視標系モータ３８を制御し、移動レンズ２１を移動し、球面度数ＳＰＨ１よりも＋１ディオプタ遠視寄りの位置に固視標２２を呈示する。そして、再度、指標投影光源８を点灯することにより、眼底Ｅｒに指標板７のピンホール像を投影し、マイクロレンズアレイ１３により複数の光束に分割された赤外指標光束を撮像素子１４で撮像し、メモリ３４に画像データとして記憶する。
【００２３】
ステップＳ５で、演算処理部３３はその画像データからそれぞれの像の重心位置を求め、各マイクロレンズの光軸位置とそれぞれの重心位置との距離と、受光部の光軸上の位置とから被検眼Ｅの赤外光による球面度数を算出し、その際の球面度数をＳＰＨ２とする。
【００２４】
システム制御部３０は球面度数ＳＰＨ１を求めた際と同様に、受光部移動用モータ３７を制御し、算出された球面度数ＳＰＨ２に応じて、眼底Ｅｒとレンズ１２の物側焦点面が光学的に共役関係になるように、レンズ１２、マイクロレンズアレイ１３、撮像素子１４を一体として光軸Ｏ２に沿って移動させ、更に眼底Ｅｒと指標板７とが光学的に共役関係になるようにモータ３６を制御して測定指標投影レンズ５を移動させる。
【００２５】
ステップＳ６で、システム制御部３０はＳＰＨ２とＳＰＨ１或いは固視標位置とを比較することにより、被検眼Ｅの雲霧が十分に促されているか否かを判断する。具体的には、例えば固視標位置をディオプタ換算してＳＰＨ２と比較する。その差が０．５ディオプタ以内ならば被検眼Ｅの調節範囲にあり、雲霧は十分でないと判断し、固視標系モータ３８を再制御することにより移動レンズ２１を移動し、求めた球面度数ＳＰＨ２よりも＋１ディオプタ遠視寄りの位置に固視標２２を呈示する。同様にして球面度数ＳＰＨ３を算出し、ＳＰＨ３とＳＰＨ２或いは固視標位置とを比較して被検眼Ｅの雲霧が十分に促されているか判断をする。
【００２６】
固視標位置とＳＰＨ２の差が０．５ディオプタ以上あり、かつＳＰＨ２とＳＰＨ１との差が０．５ディオプタ以上の場合も、求めた球面度数ＳＰＨ２よりも＋１ディオプタ遠視寄りの位置に固視標２２を呈示する。同様にして球面度数ＳＰＨ３を算出し、ＳＰＨ３とＳＰＨ２或いは固視標位置とを比較して、被検眼Ｅの雲霧が十分に促されているか判断をする。
【００２７】
固視標位置とＳＰＨ２の差が０．５ディオプタ以上あり、かつＳＰＨ２とＳＰＨ１との差が０．５ディオプタ以内の場合には、十分に雲霧が促されていると判断する。雲霧が十分でない場合には、ステップＳ４に戻り雲霧を繰り返す。
【００２８】
このように、近赤外光によって被検眼Ｅの調節力を緩める雲霧を促すときの屈折力の測定をしているので、被検者は眩しさを感じることがないので、十分に調節力を緩めることができ、瞳孔も縮瞳することもない。
【００２９】
上述の雲霧動作を繰り返し、被検眼Ｅの雲霧が十分に促されていると判断すると、ステップＳ７でシステム制御部３０はｄ線又はｅ線近傍の波長の可視光を発する測定指標投影光源１０を点灯する。
【００３０】
ステップＳ８で、指標投影光源１０から発した光は指標板９のピンホールを照明し、このピンホールを通過した測定指標光束はダイクロイックミラー６で反射され、測定指標投影レンズ５、投影絞り４を介してビームスプリッタ３を透過し、対物レンズ２により被検眼Ｅの眼底Ｅｒに投影され、指標板７のピンホール像を眼底Ｅｒ上に形成する。眼底Ｅｒに投影された測定指標光束は眼底Ｅｒで反射散乱され、対物レンズ２により集光され、ビームスプリッタ３で反射され、レンズ１１、レンズ１２を介してマイクロレンズアレイ１３に達し、マイクロレンズアレイ１３により複数の光束に分割された後に、撮像素子１４に撮像され、メモリ３４に画像データとして記憶される。
【００３１】
前述の雲霧動作により、眼底Ｅｒとレンズ１２の物側焦点面がほぼ光学的に共役関係になっているので、マイクロレンズアレイにより複数に分割された各光束は、撮像素子１４の受光面にそれぞれのマクロレンズ１３の光軸位置近くに結像する。
【００３２】
ここで、被検眼Ｅに乱視や不正乱視がない場合、複数に分割された各光束は、撮像素子１４の受光面にそれぞれのマイクロレンズの光軸上に結像する。また、被検眼Ｅに乱視や不正乱視がある場合には、これらの光束は各マイクロレンズへの入射角に応じて各マイクロレンズの光軸と異なる位置に結像する。ステップＳ９で、演算処理部３３は各マイクロレンズの光軸と結像位置との差から、分割された被検眼の各領域の屈折力を求めて屈折力分布を算出し、乱視屈折力、乱視軸角度に加えて不正乱視屈折力を定量化し、ステップＳ１０でその結果をモニタ３２に表示する。
【００３３】
このように、赤外光により被検眼Ｅの屈折力を測定することにより被検眼の雲霧を十分に促した後に、可視光により屈折力分布の本測定を行うことによって、屈折矯正手術に必要とされる十分な広さの瞳孔領域の可視光における屈折力分布を求めることができる。
【００３４】
図４は第２の実施の形態の検眼部の構成図である。なお、図１と同じ符号は同じ光学部材を示している。視標投影光源８、測定指標投影光源１０を兼ね、近赤外光と波長５６０ｎｍ近傍の緑色の光を選択的に発することができる２色発光ＬＥＤから成る測定指標投影光源４１が配置されている。
【００３５】
また、ビームスプリッタ３の反射方向の光軸Ｏ６上には、図５に示す同心円状の３重のリング開口を有し光束を３つに分割するリング絞り板４２、図６に示す部分的に角度の異なる円錐状のプリズム面を有する円錐分割プリズム４３、結像レンズ４４、ＣＣＤカメラ等の撮像素子４５が順次に配置されている。ここで、リング絞り板４２の最も小さいリング開口は被検眼Ｅの瞳径２ｍｍに、最も大きいリング開口は瞳径６ｍｍに、中間のリング開口は瞳径４ｍｍに相当している。
【００３６】
第１の実施の形態と同様に、操作者は架台操作桿を操作し、モニタ３２に映し出された被検眼Ｅの前眼部像を観察しながら、被検眼Ｅと装置検査部との位置合わせを行う。位置合わせが完了すると、操作者は操作スイッチ３５に設けられた測定開始スイッチを押す。システム制御部３０は光近赤外光を発するように測定指標投影光源４１を点灯し、測定指標投影光源４１から発せられた近赤外光は測定指標板９のピンホールを照明し、ピンホールを通過した赤外指標光束は測定指標投影レンズ５、投影絞り４を介し、ビームスプリッタ３を透過し、対物レンズ２により被検眼Ｅの眼底Ｅｒに投影され測定指標板９のピンホール像を眼底Ｅｒ上に形成する。
【００３７】
眼底Ｅｒに投影された赤外指標光束は、眼底Ｅｒで反射散乱され、対物レンズ２により集光されビームスプリッタ３で反射されて、リング絞り板４２、円錐分割プリズム４３により３つのリング状の光束に分割された後に、結像レンズ３４を介して撮像素子４５で撮像され、メモリ３４に画像データとして記憶される。
【００３８】
演算処理部３３はメモリ３４に記憶された画像データから３つのリング像を抽出し楕円に近似する。ここで、近似した楕円の長径、短径、長径の軸角度が被検眼Ｅの球面度数、乱視度数、乱視軸角度に対応しているので、各瞳径毎に容易に球面度数、乱視度数、乱視軸角度を算出することができる。このときの瞳径２ｍｍの球面度数をＳＰＨ４とする。
【００３９】
システム制御部３０は算出された球面度数ＳＰＨ４に応じて、眼底Ｅｒと測定指標板９が光学的に共役関係になるようにモータ３６を制御して、測定指標投影レンズ５を移動させる。
【００４０】
次に、システム制御部３０は固視標系モータ３８を制御し、移動レンズ２１を移動し、求めた球面度数ＳＰＨ４よりも＋１ディオプタ遠視寄りの位置に固視標を呈示する。そして再び、近赤外光を発するように測定指標投影光源４１を点灯し、眼底Ｅｒに測定指標板９のピンホール像を投影し、リング絞り板４２、及び円錐分割プリズム４３により３つのリング状の光束に分割された赤外の指標光束を撮像素子４５で撮像し、メモリ３４に画像データとして記憶する。
【００４１】
演算処理部３３はその画像データから３つのリング像を抽出し楕円に近似し、楕円の長径、短径、長径の軸角度から球面度数、乱視度数、乱視軸角度を算出する。このときの瞳径２ｍｍの球面度数をＳＰＨ５とする。
【００４２】
更に、システム制御部３０は球面度数ＳＰＨ４を求めたときと同様に、算出された球面度数ＳＰＨ５に応じて、眼底Ｅｒと測定指標板９が光学的に共役関係になるようにモータ３６を制御して、測定指標投影レンズ５を移動させる。
【００４３】
そして、システム制御部３０はＳＰＨ５とＳＰＨ４或いは固視標位置とを比較して、被検眼Ｅの雲霧が十分に促されているか判断をする。具体的には、例えば固視標位置をディオプタ換算してＳＰＨ５と比較し、その差が０．５ディオプタ以内ならば、被検眼Ｅの調節範囲にあり雲霧は十分でないと判断し、再び移動レンズ２１を移動し、求めた球面度数ＳＰＨ５よりも＋１ディオプタ遠視寄りの位置に固視標を呈示する。同様にして球面度数ＳＰＨ６を算出し、ＳＰＨ６とＳＰＨ５或いは固視標位置とを比較して、被検眼Ｅの雲霧が十分に促されているかを判断する。
【００４４】
固視標位置とＳＰＨ５の差が０．５ディオプタ以上あり、かつＳＰＨ５とＳＰＨ４との差が０．５ディオプタ以上の場合も、求めた球面度数ＳＰＨ５よりも＋１ディオプタ遠視寄りの位置に固視標を呈示する。同様にして球面度数ＳＰＨ６を算出し、ＳＰＨ６とＳＰＨ５或いは固視標位置とを比較して、被検眼Ｅの雲霧が十分に促されているか判断をする。固視標位置とＳＰＨ５の差が０．５ディオプタ以上あり、かつＳＰＨ５とＳＰＨ４との差が０．５ディオプタ以内の場合は、十分に雲霧が促されていると判断する。
【００４５】
このように、測定指標投影光源４１の近赤外光によって被検眼Ｅの調節力を緩める雲霧を促すときの屈折力の測定をしているので、被検者は眩しさを感じることがなく、十分に調節力を緩めることができ、瞳孔も縮瞳することもない。
【００４６】
上述の雲霧動作を繰り返し、被検眼Ｅの雲霧が十分に促されていると判断すると、システム制御部３０は波長５６０ｎｍ近傍の緑色の光を発するように測定指標投影光源４１を点灯する。測定指標投影光源４１から発せられた緑色の光は測定指標板９のピンホールを照明し、ピンホールを通過した緑色の指標光束は測定指標投影レンズ５、投影絞り４を介してビームスプリッタ３を透過し、対物レンズ２により眼底Ｅｒに投影され、測定指標板９のピンホール像を眼底Ｅｒ上に形成する。
【００４７】
眼底Ｅｒに投影された緑色の指標光束は眼底Ｅｒで反射散乱され、対物レンズ２により集光されビームスプリッタ３で反射され、リング絞り板４２、及び円錐分割プリズム４３により３つのリング状の光束に分割された後に、結像レンズ４４を介して撮像素子４５により撮像され、メモリ３４に画像データとして記憶される。演算処理部３３はメモリ３４に記憶された画像データから３つのリング像を抽出する。
【００４８】
ここで、被検眼Ｅに不正乱視がない場合には、抽出した３つのリング像はそれぞれ相関係数の高い楕円に近似することができ、３つの楕円の軸方向も一致する。被検眼Ｅに不正乱視がある場合には、抽出した３つのリング像を楕円に近似すると相関係数が低く、部分的に楕円と異なる形状となる。また、３つの楕円の軸方向も一致しない場合がある。
【００４９】
従って、演算処理部３３は被検眼Ｅの瞳径２、４、６ｍｍのそれぞれに対応した３つの楕円から、それぞれの楕円からのずれや、軸角度の相違から屈折力分布を算出し、乱視屈折力、乱視軸角度に加え、不正乱視屈折力を定量化し、その結果をモニタ３２に表示する。
【００５０】
このように、赤外光により被検眼Ｅの屈折力を測定することにより被検眼の雲霧を十分に促した後に、可視光により屈折力分布の本測定を行うことにより、屈折矯正手術に必要とされる十分な広さの瞳孔領域の可視光における屈折力分布を求めることができる。
【００５１】
また本実施の形態のように、赤外光で被検眼の屈折力を測定するための指標投影光源と、可視光で被検眼の屈折力を測定するための指標投影光源を２色発光ＬＥＤで兼用することで、装置を簡略化することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る眼屈折力測定装置は、被検眼の雲霧を十分に促し、屈折矯正手術に必要とされる十分な広さの瞳孔領域の可視光における屈折力分布を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の検眼部の構成図である。
【図２】電気系のブロック回路構成図である。
【図３】フローチャート図である。
【図４】第２の実施の形態の検眼部の構成図である。
【図５】リング絞り板の正面図である。
【図６】リング絞り板、円錐分割プリズムの側面図である。
【符号の説明】
５ 測定指標投影レンズ
６ ダイクロイックミラー
７ 指標板
８ 指標投影光源
９ 測定指標板
１０、４１ 測定指標投影光源
１３ マイクロレンズアレイ
１４ 一次元撮像素子
２０ 二次元撮像素子
２１ 移動レンズ
２２ 固視標
２３ 固視標照明光源
３０ システム制御部
３１ 検眼部
３２ モニタ
３３ 演算処理部
３４ メモリ
３５ 操作スイッチ
４２ リング絞り板
４３ 円錐分割プリズム
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検眼の瞳孔内における屈折力分布を測定する眼屈折力測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から被検眼の眼底に指標を投影し、その眼底反射像から被検眼の球面屈折力、乱視屈折力、乱視軸角度を測定するオートレフラクトメータが知られている。
【０００３】
近年では、被検眼の角膜組織にレーザー光を照射することにより角膜組織を蒸散させ、角膜形状を所望の曲率とすることによって眼の屈折力を矯正する眼屈折矯正手術が一般化しつつある。この眼屈折矯正手術は幾つかのスポット径のレーザー光を走査しながら、角膜組織に投影することによって、被検眼が有している不正乱視成分を補正することが可能となり、より高精度の屈折矯正が可能になってきている。
【０００４】
そのためには、被検眼の眼屈折力を球面屈折力、乱視屈折力、乱視軸角度だけでなく、不正乱視成分をも含んだ屈折力分布を精密に測定することが望まれている。特開平８−１０３４１３号公報には、被検眼の眼底の軸上に指標を投影し、この指標像からの反射散乱光を被検眼角膜と略共役位置に設けられた光束分割手段により、光軸に垂直な面内で二次元的に複数の光束に分割し、ＣＣＤカメラ等の二次元センサで分割された複数の指標像を撮像し、それぞれの指標像を検出、演算し、不正乱視成分を定量化することができる眼科装置を開示されている。また、同様の発明が特開平１０−３０５０１３号公報等においても開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、眼屈折矯正手術のための屈折力分布をより正確に求めるには、可視光域での被検眼光学系の不正乱視成分をも含んだ屈折力分布を測定する必要があり、可視光の指標像を被検眼眼底に投影し、この指標像からの反射散乱光束を角膜共役位置近傍で、複数に分割、検出、演算することにより屈折力分布を求めている。可視光を被検眼の眼底に投影すると、被検者は眩しく感じて被検眼の調節力を緩める雲霧も十分に行えず、かつ瞳孔は縮瞳してしまうため、屈折矯正手術に必要とされる十分な広さの瞳孔領域の屈折力分布を測定することが困難である。
【０００６】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、被検眼の雲霧を十分に促し、屈折矯正手術に必要とされる十分な広さの瞳孔領域の可視光における屈折力分布を求めることができる眼屈折力測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る眼屈折力測定装置は、被検眼が固視するための固視標を呈示する固視標呈示手段と、被検眼の眼底に赤外指標光を投影する赤外光投影手段と、該赤外光投影手段によって投影された前記赤外指標光の眼底からの反射光に基づいて、前記固視標呈示手段によって固視標が第１の距離に提示された場合及び前記第１の距離より遠視方向である第２の距離に提示された場合のそれぞれの被検眼の屈折力を測定する赤外光屈折力測定手段と、該赤外光屈折力測定手段による前記２つの屈折力及び前記固視標の第２の距離に関する情報に基づいて、被検眼の雲霧が促されているか否かを判断する判断手段と、該判断手段によって被検眼の雲霧が促されていることが判断された場合に前記被検眼の眼底に可視光の測定指標光を投影する測定指標投影手段と、該測定指標投影手段により投影された前記測定指標光の眼底からの反射光に基づいて被検眼の屈折力分布を算出する演算手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は第１の実施の形態における眼屈折力測定装置の検眼部の構成図を示しており、被検眼Ｅの前方の光軸Ｏ１上には、ハーフミラー１、対物レンズ２、ハーフミラー等から成るビームスプリッタ３、投影絞り４、光軸Ｏ１に沿って移動可能な測定光投影レンズ５、赤外光を透過し可視光を反射する特性を有するダイクロイックミラー６、ピンホール状の指標を有する指標板７、近赤外光を発するＬＥＤ等の指標投影光源８が順次に配置されている。また、ダイクロイックミラー６の反射方向には、ピンホール状の指標を有する指標板９、ｄ線又はｅ線近傍の緑色の可視光を発するＬＥＤ等の測定指標投影光源１０が配置されている。
【００１２】
一方、ビームスプリッタ３の反射方向の光軸Ｏ２上には、レンズ１１、レンズ１２、光軸Ｏ２に垂直な面内に配置された複数のレンズから成るマイクロレンズアレイ１３、ＣＣＤカメラ等の一次元撮像素子１４が順次に配置されている。
【００１３】
また、ハーフミラー１の反射方向の光軸Ｏ３上には、被検眼前眼部観察用対物レンズ１５、可視光を透過し赤外光を反射する特性を有するダイクロイックミラー１６、レンズ１７、ミラー１８が順次に配置されている。ダイクロイックミラー１６の反射方向の光軸Ｏ４上には結像レンズ１９、ＣＣＤカメラ等の二次元撮像素子２０が配置されている。更に、ミラー１８の反射方向の光軸Ｏ５上には光軸Ｏ５に沿って移動可能な移動レンズ２１、固視標２２、白色ＬＥＤ等の固視標照明光源２３が配置されている。
【００１４】
また、ビームスプリッタ３及びマイクロレンズアレイ１３は被検眼Ｅの角膜Ｅｃと光学的に共役な位置関係にある。そして、被検眼Ｅの球面屈折力に応じ、指標板７及び指標板９が被検眼Ｅの眼底Ｅｒと光学的に略共役関係になるように測定光投影レンズ５は光軸方向に移動するようになっている。また、被検眼Ｅの球面屈折力に応じ、レンズ１２の物側焦点面が被検眼眼底Ｅｒと光学的に共役な位置関係になるように、レンズ１２とマイクロレンズアレイ１３と撮像素子１４が一体となって光軸Ｏ２方向に沿って移動するようにされ、この移動量はポテンショメータにより検出できるようにされている。更に、レンズ１２とマイクロレンズアレイ１３と二次元撮像素子１４が一体となっての移動とレンズ５の移動は連動している。
【００１５】
図２は電気系のブロック回路図を示し、眼屈折力測定装置全体を制御するシステム制御部３０には、図１に示す検眼部３１、モニタ３２、演算処理部３３、メモリ３４、操作スイッチ３５が接続されている。検眼部３１の電気系としては、前述したように指標投影光源８、測定指標投影光源１０、固視標照明光源２３の３つの光源、受光用の撮像素子１４、前眼部観察用の撮像素子２０、測定光投影用レンズ移動用モータ３６、受光部移動用モータ３７、固視標系移動レンズ用モータ３８の３つのモータがあり、これらはシステム制御部３０に接続されている。
【００１６】
以下に、図３のフローチャート図を参照しながら、動作を説明する。先ず、ステップＳ１で操作者は図示しない架台操作桿を操作し、モニタ３２に映し出された被検眼Ｅの前眼部像を観察しながら、被検眼Ｅと検査部３１との位置合わせを行う。
【００１７】
位置合わせが完了すると、操作者は操作スイッチ３５に設けられている測定開始スイッチを押す。ステップＳ２で、システム制御部３０は操作スイッチ３５からの測定開始の信号を受信すると、近赤外光を発する指標投影光源８を点灯する。この指標投影光源８から発せられた近赤外光は指標板７のピンホールを照明し、ピンホールを通過した赤外指標光束はダイクロイックミラー６を透過し、測定指標投影レンズ５、投影絞り４を介してビームスプリッタ３を透過し、対物レンズ２、ハーフミラー１を介して被検眼Ｅの眼底Ｅｒに投影され、指標板７のピンホール像が眼底Ｅｒ上に形成される。
【００１８】
眼底Ｅｒに投影されたこの赤外指標光束は、眼底Ｅｒで反射散乱された後に、ハーフミラー１を透過し対物レンズ２により集光された後に、ビームスプリッタ３で反射され、レンズ１１、レンズ１２を介しマイクロレンズアレイ１３に達し、マイクロレンズアレイ１３により複数の光束に分割された後に撮像素子１４により撮像され、メモリ３４に画像データとして記憶される。
【００１９】
眼底Ｅｒとレンズ１２の物側焦点面が光学的に共役関係になっている場合には、マイクロレンズアレイ１３により複数に分割された各光束は、撮像素子１４の受光面のそれぞれのマイクロレンズの光軸位置付近に結像する。
【００２０】
眼底Ｅｒとレンズ１２の物側焦点面が光学的に共役関係になっていない場合には、マイクロレンズアレイ１３により複数に分割された各光束の撮像素子１４で撮像されたそれぞれの像は、各マイクロレンズへの入射角に応じて、撮像素子１４の受光面に各マイクロレンズの光軸位置から離れた位置に達し、それぞれの像にはぼけが生じてしまう。その場合には、ステップＳ３で演算処理部３３はメモリ３４に記憶された画像データから、それぞれの像の重心位置を求め、各マイクロレンズの光軸位置とそれぞれの重心位置との距離から被検眼Ｅの赤外光による球面度数を算出し、この際の球面度数をＳＰＨ１とする。
【００２１】
システム制御部３０は受光部移動用モータ３７を制御し、算出された球面度数ＳＰＨ１に応じて、眼底Ｅｒとレンズ１２の物側焦点面が光学的に共役関係になるように、レンズ１２、マイクロレンズアレイ１３、撮像素子１４を一体として光軸Ｏ２に沿って移動させる。更に、眼底Ｅｒと指標板７が光学的に共役関係になるようにモータ３６を制御することにより、測定指標投影レンズ５を移動させる。
【００２２】
次にステップＳ４で、システム制御部３０は固視標系モータ３８を制御し、移動レンズ２１を移動し、球面度数ＳＰＨ１よりも＋１ディオプタ遠視寄りの位置に固視標２２を呈示する。そして、再度、指標投影光源８を点灯することにより、眼底Ｅｒに指標板７のピンホール像を投影し、マイクロレンズアレイ１３により複数の光束に分割された赤外指標光束を撮像素子１４で撮像し、メモリ３４に画像データとして記憶する。
【００２３】
ステップＳ５で、演算処理部３３はその画像データからそれぞれの像の重心位置を求め、各マイクロレンズの光軸位置とそれぞれの重心位置との距離と、受光部の光軸上の位置とから被検眼Ｅの赤外光による球面度数を算出し、その際の球面度数をＳＰＨ２とする。
【００２４】
システム制御部３０は球面度数ＳＰＨ１を求めた際と同様に、受光部移動用モータ３７を制御し、算出された球面度数ＳＰＨ２に応じて、眼底Ｅｒとレンズ１２の物側焦点面が光学的に共役関係になるように、レンズ１２、マイクロレンズアレイ１３、撮像素子１４を一体として光軸Ｏ２に沿って移動させ、更に眼底Ｅｒと指標板７とが光学的に共役関係になるようにモータ３６を制御して測定指標投影レンズ５を移動させる。
【００２５】
ステップＳ６で、システム制御部３０はＳＰＨ２とＳＰＨ１或いは固視標位置とを比較することにより、被検眼Ｅの雲霧が十分に促されているか否かを判断する。具体的には、例えば固視標位置をディオプタ換算してＳＰＨ２と比較する。その差が０．５ディオプタ以内ならば被検眼Ｅの調節範囲にあり、雲霧は十分でないと判断し、固視標系モータ３８を再制御することにより移動レンズ２１を移動し、求めた球面度数ＳＰＨ２よりも＋１ディオプタ遠視寄りの位置に固視標２２を呈示する。同様にして球面度数ＳＰＨ３を算出し、ＳＰＨ３とＳＰＨ２或いは固視標位置とを比較して被検眼Ｅの雲霧が十分に促されているか判断をする。
【００２６】
固視標位置とＳＰＨ２の差が０．５ディオプタ以上あり、かつＳＰＨ２とＳＰＨ１との差が０．５ディオプタ以上の場合も、求めた球面度数ＳＰＨ２よりも＋１ディオプタ遠視寄りの位置に固視標２２を呈示する。同様にして球面度数ＳＰＨ３を算出し、ＳＰＨ３とＳＰＨ２或いは固視標位置とを比較して、被検眼Ｅの雲霧が十分に促されているか判断をする。
【００２７】
固視標位置とＳＰＨ２の差が０．５ディオプタ以上あり、かつＳＰＨ２とＳＰＨ１との差が０．５ディオプタ以内の場合には、十分に雲霧が促されていると判断する。雲霧が十分でない場合には、ステップＳ４に戻り雲霧を繰り返す。
【００２８】
このように、近赤外光によって被検眼Ｅの調節力を緩める雲霧を促すときの屈折力の測定をしているので、被検者は眩しさを感じることがないので、十分に調節力を緩めることができ、瞳孔も縮瞳することもない。
【００２９】
上述の雲霧動作を繰り返し、被検眼Ｅの雲霧が十分に促されていると判断すると、ステップＳ７でシステム制御部３０はｄ線又はｅ線近傍の波長の可視光を発する測定指標投影光源１０を点灯する。
【００３０】
ステップＳ８で、指標投影光源１０から発した光は指標板９のピンホールを照明し、このピンホールを通過した測定指標光束はダイクロイックミラー６で反射され、測定指標投影レンズ５、投影絞り４を介してビームスプリッタ３を透過し、対物レンズ２により被検眼Ｅの眼底Ｅｒに投影され、指標板７のピンホール像を眼底Ｅｒ上に形成する。眼底Ｅｒに投影された測定指標光束は眼底Ｅｒで反射散乱され、対物レンズ２により集光され、ビームスプリッタ３で反射され、レンズ１１、レンズ１２を介してマイクロレンズアレイ１３に達し、マイクロレンズアレイ１３により複数の光束に分割された後に、撮像素子１４に撮像され、メモリ３４に画像データとして記憶される。
【００３１】
前述の雲霧動作により、眼底Ｅｒとレンズ１２の物側焦点面がほぼ光学的に共役関係になっているので、マイクロレンズアレイにより複数に分割された各光束は、撮像素子１４の受光面にそれぞれのマクロレンズ１３の光軸位置近くに結像する。
【００３２】
ここで、被検眼Ｅに乱視や不正乱視がない場合、複数に分割された各光束は、撮像素子１４の受光面にそれぞれのマイクロレンズの光軸上に結像する。また、被検眼Ｅに乱視や不正乱視がある場合には、これらの光束は各マイクロレンズへの入射角に応じて各マイクロレンズの光軸と異なる位置に結像する。ステップＳ９で、演算処理部３３は各マイクロレンズの光軸と結像位置との差から、分割された被検眼の各領域の屈折力を求めて屈折力分布を算出し、乱視屈折力、乱視軸角度に加えて不正乱視屈折力を定量化し、ステップＳ１０でその結果をモニタ３２に表示する。
【００３３】
このように、赤外光により被検眼Ｅの屈折力を測定することにより被検眼の雲霧を十分に促した後に、可視光により屈折力分布の本測定を行うことによって、屈折矯正手術に必要とされる十分な広さの瞳孔領域の可視光における屈折力分布を求めることができる。
【００３４】
図４は第２の実施の形態の検眼部の構成図である。なお、図１と同じ符号は同じ光学部材を示している。視標投影光源８、測定指標投影光源１０を兼ね、近赤外光と波長５６０ｎｍ近傍の緑色の光を選択的に発することができる２色発光ＬＥＤから成る測定指標投影光源４１が配置されている。
【００３５】
また、ビームスプリッタ３の反射方向の光軸Ｏ６上には、図５に示す同心円状の３重のリング開口を有し光束を３つに分割するリング絞り板４２、図６に示す部分的に角度の異なる円錐状のプリズム面を有する円錐分割プリズム４３、結像レンズ４４、ＣＣＤカメラ等の撮像素子４５が順次に配置されている。ここで、リング絞り板４２の最も小さいリング開口は被検眼Ｅの瞳径２ｍｍに、最も大きいリング開口は瞳径６ｍｍに、中間のリング開口は瞳径４ｍｍに相当している。
【００３６】
第１の実施の形態と同様に、操作者は架台操作桿を操作し、モニタ３２に映し出された被検眼Ｅの前眼部像を観察しながら、被検眼Ｅと装置検査部との位置合わせを行う。位置合わせが完了すると、操作者は操作スイッチ３５に設けられた測定開始スイッチを押す。システム制御部３０は光近赤外光を発するように測定指標投影光源４１を点灯し、測定指標投影光源４１から発せられた近赤外光は測定指標板９のピンホールを照明し、ピンホールを通過した赤外指標光束は測定指標投影レンズ５、投影絞り４を介し、ビームスプリッタ３を透過し、対物レンズ２により被検眼Ｅの眼底Ｅｒに投影され測定指標板９のピンホール像を眼底Ｅｒ上に形成する。
【００３７】
眼底Ｅｒに投影された赤外指標光束は、眼底Ｅｒで反射散乱され、対物レンズ２により集光されビームスプリッタ３で反射されて、リング絞り板４２、円錐分割プリズム４３により３つのリング状の光束に分割された後に、結像レンズ３４を介して撮像素子４５で撮像され、メモリ３４に画像データとして記憶される。
【００３８】
演算処理部３３はメモリ３４に記憶された画像データから３つのリング像を抽出し楕円に近似する。ここで、近似した楕円の長径、短径、長径の軸角度が被検眼Ｅの球面度数、乱視度数、乱視軸角度に対応しているので、各瞳径毎に容易に球面度数、乱視度数、乱視軸角度を算出することができる。このときの瞳径２ｍｍの球面度数をＳＰＨ４とする。
【００３９】
システム制御部３０は算出された球面度数ＳＰＨ４に応じて、眼底Ｅｒと測定指標板９が光学的に共役関係になるようにモータ３６を制御して、測定指標投影レンズ５を移動させる。
【００４０】
次に、システム制御部３０は固視標系モータ３８を制御し、移動レンズ２１を移動し、求めた球面度数ＳＰＨ４よりも＋１ディオプタ遠視寄りの位置に固視標を呈示する。そして再び、近赤外光を発するように測定指標投影光源４１を点灯し、眼底Ｅｒに測定指標板９のピンホール像を投影し、リング絞り板４２、及び円錐分割プリズム４３により３つのリング状の光束に分割された赤外の指標光束を撮像素子４５で撮像し、メモリ３４に画像データとして記憶する。
【００４１】
演算処理部３３はその画像データから３つのリング像を抽出し楕円に近似し、楕円の長径、短径、長径の軸角度から球面度数、乱視度数、乱視軸角度を算出する。このときの瞳径２ｍｍの球面度数をＳＰＨ５とする。
【００４２】
更に、システム制御部３０は球面度数ＳＰＨ４を求めたときと同様に、算出された球面度数ＳＰＨ５に応じて、眼底Ｅｒと測定指標板９が光学的に共役関係になるようにモータ３６を制御して、測定指標投影レンズ５を移動させる。
【００４３】
そして、システム制御部３０はＳＰＨ５とＳＰＨ４或いは固視標位置とを比較して、被検眼Ｅの雲霧が十分に促されているか判断をする。具体的には、例えば固視標位置をディオプタ換算してＳＰＨ５と比較し、その差が０．５ディオプタ以内ならば、被検眼Ｅの調節範囲にあり雲霧は十分でないと判断し、再び移動レンズ２１を移動し、求めた球面度数ＳＰＨ５よりも＋１ディオプタ遠視寄りの位置に固視標を呈示する。同様にして球面度数ＳＰＨ６を算出し、ＳＰＨ６とＳＰＨ５或いは固視標位置とを比較して、被検眼Ｅの雲霧が十分に促されているかを判断する。
【００４４】
固視標位置とＳＰＨ５の差が０．５ディオプタ以上あり、かつＳＰＨ５とＳＰＨ４との差が０．５ディオプタ以上の場合も、求めた球面度数ＳＰＨ５よりも＋１ディオプタ遠視寄りの位置に固視標を呈示する。同様にして球面度数ＳＰＨ６を算出し、ＳＰＨ６とＳＰＨ５或いは固視標位置とを比較して、被検眼Ｅの雲霧が十分に促されているか判断をする。固視標位置とＳＰＨ５の差が０．５ディオプタ以上あり、かつＳＰＨ５とＳＰＨ４との差が０．５ディオプタ以内の場合は、十分に雲霧が促されていると判断する。
【００４５】
このように、測定指標投影光源４１の近赤外光によって被検眼Ｅの調節力を緩める雲霧を促すときの屈折力の測定をしているので、被検者は眩しさを感じることがなく、十分に調節力を緩めることができ、瞳孔も縮瞳することもない。
【００４６】
上述の雲霧動作を繰り返し、被検眼Ｅの雲霧が十分に促されていると判断すると、システム制御部３０は波長５６０ｎｍ近傍の緑色の光を発するように測定指標投影光源４１を点灯する。測定指標投影光源４１から発せられた緑色の光は測定指標板９のピンホールを照明し、ピンホールを通過した緑色の指標光束は測定指標投影レンズ５、投影絞り４を介してビームスプリッタ３を透過し、対物レンズ２により眼底Ｅｒに投影され、測定指標板９のピンホール像を眼底Ｅｒ上に形成する。
【００４７】
眼底Ｅｒに投影された緑色の指標光束は眼底Ｅｒで反射散乱され、対物レンズ２により集光されビームスプリッタ３で反射され、リング絞り板４２、及び円錐分割プリズム４３により３つのリング状の光束に分割された後に、結像レンズ４４を介して撮像素子４５により撮像され、メモリ３４に画像データとして記憶される。演算処理部３３はメモリ３４に記憶された画像データから３つのリング像を抽出する。
【００４８】
ここで、被検眼Ｅに不正乱視がない場合には、抽出した３つのリング像はそれぞれ相関係数の高い楕円に近似することができ、３つの楕円の軸方向も一致する。被検眼Ｅに不正乱視がある場合には、抽出した３つのリング像を楕円に近似すると相関係数が低く、部分的に楕円と異なる形状となる。また、３つの楕円の軸方向も一致しない場合がある。
【００４９】
従って、演算処理部３３は被検眼Ｅの瞳径２、４、６ｍｍのそれぞれに対応した３つの楕円から、それぞれの楕円からのずれや、軸角度の相違から屈折力分布を算出し、乱視屈折力、乱視軸角度に加え、不正乱視屈折力を定量化し、その結果をモニタ３２に表示する。
【００５０】
このように、赤外光により被検眼Ｅの屈折力を測定することにより被検眼の雲霧を十分に促した後に、可視光により屈折力分布の本測定を行うことにより、屈折矯正手術に必要とされる十分な広さの瞳孔領域の可視光における屈折力分布を求めることができる。
【００５１】
また本実施の形態のように、赤外光で被検眼の屈折力を測定するための指標投影光源と、可視光で被検眼の屈折力を測定するための指標投影光源を２色発光ＬＥＤで兼用することで、装置を簡略化することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る眼屈折力測定装置は、被検眼の雲霧を十分に促し、屈折矯正手術に必要とされる十分な広さの瞳孔領域の可視光における屈折力分布を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の検眼部の構成図である。
【図２】電気系のブロック回路構成図である。
【図３】フローチャート図である。
【図４】第２の実施の形態の検眼部の構成図である。
【図５】リング絞り板の正面図である。
【図６】リング絞り板、円錐分割プリズムの側面図である。
【符号の説明】
５ 測定指標投影レンズ
６ ダイクロイックミラー
７ 指標板
８ 指標投影光源
９ 測定指標板
１０、４１ 測定指標投影光源
１３ マイクロレンズアレイ
１４ 一次元撮像素子
２０ 二次元撮像素子
２１ 移動レンズ
２２ 固視標
２３ 固視標照明光源
３０ システム制御部
３１ 検眼部
３２ モニタ
３３ 演算処理部
３４ メモリ
３５ 操作スイッチ
４２ リング絞り板
４３ 円錐分割プリズム
Claims (3)
- 被検眼が固視するための固視標を呈示する固視標呈示手段と、被検眼の眼底に赤外指標光を投影する赤外光投影手段と、該赤外光投影手段によって投影された前記赤外指標光の眼底からの反射光に基づいて、前記固視標呈示手段によって固視標が第１の距離に提示された場合及び前記第１の距離より遠視方向である第２の距離に提示された場合のそれぞれの被検眼の屈折力を測定する赤外光屈折力測定手段と、該赤外光屈折力測定手段による前記２つの屈折力及び前記固視標の第２の距離に関する情報に基づいて、被検眼の雲霧が促されているか否かを判断する判断手段と、該判断手段によって被検眼の雲霧が促されていることが判断された場合に前記被検眼の眼底に可視光の測定指標光を投影する測定指標投影手段と、該測定指標投影手段により投影された前記測定指標光の眼底からの反射光に基づいて被検眼の屈折力分布を算出する演算手段とを有することを特徴とする眼屈折力測定装置。
- 前記赤外光投影手段は、前記測定指標投影手段と少なくとも光学系の一部を共有していることを特徴とする請求項１に記載の眼屈折力測定装置。
- 前記赤外光投影手段により投影した前記赤外指標光の眼底からの反射光を受光する赤外受光手段と、前記測定指標投影手段によって投影された前記測定指標光の眼底からの反射光を受光する受光手段とは少なくとも光学系の一部を共有していることを特徴とする眼屈折力測定装置。
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