JP4310363B2 - 眼球の波面補正プロファイリング - Google Patents
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Description
発明の概要
aberroscope)、シャック−ハルトマン波面センサ、又は動的屈折検査法(原語:skiascopy)などの測定技法及び/又は装置を利用できる。収集した波面データは、被験者の薬理学的に散大した瞳孔に囲まれた領域にわたる収差を表す。或いは、波面マッピングモジュール102は、被験者の眼の一部の解剖学的測定に基づいて波面収差を推定してもよい。例えば、波面収差マップは角膜形態のマップから推定できる。従って、波面収差マップは、眼の構造体の一部又は全てを介した伝播による収差を表すことができる。
(極座標による)のゼルニケ空間モード拡張がある。
は、半径次数nと角振動数mを備えた互いに直交するゼルニケ基底関数(すなわち「空間モード」)であり、
は対応する重みづけ係数である。これら空間モードは、波面収差が定義されている瞳孔に対応した単位円(すなわち、
)上に定義される。半径次数n =
0及びn = 1(定数及び傾きの項)は波面収差マップの収差に寄与しないので、半径次数nは2からNまでに合計される。角振動数mは-nからnまで合計され、ここで
である(すなわち、mのパリティはnのパリティと同一)。従って、半径次数4(N
= 4)までの拡張では、この拡張は次の空間モード、
を含む。これら空間モードは基準円上にゼロ平均及び単位分散を備えるように正規化し、これは次の式で与えられる。
は、瞳孔領域204上の基準面202からの波面200のずれを表す。波面200は、網膜206上の点Pから眼の解剖学的構造体(例えば、水晶体208及び角膜210)を介して角膜210の直前にある基準面202まで伝播する球面波面の作用を表す。平坦な(すなわち平面的な)基準面202は、「遠い」点(すなわち、可能な限り最も遠くの注視距離)を凝視した眼に対応する。或いは、基準面202は、眼のそれ以外の状態に関して他の形状(例えば球面)を備えることもできる。眼の構造体が「理想的」であれば(すなわち、構造体が収差を引き起こさなければ)、波面200は平坦となり、瞳孔領域204上に
を備えるはずである。
の点
の座標は、Oを中心とする極座標系で定義される。瞳孔領域204の半径Rも測定する。瞳孔領域204の最大寸法は薬理学的に散大した眼に対応する。瞳孔領域204は角膜210外部で測定するので、瞳孔領域204は瞳孔の実際の内部寸法214と異なることがある。
として表す。パラメータ
は、瞳孔状態間の移動距離を
として表し、この式では関数
は原点
と
との間の距離を与える。
などのゼロでない値は瞳孔の移動(すなわち「偏心」)を表し、瞳孔位置が非同心となる。パラメータaは、瞳孔状態間の水平方向からの移動角度を
,
として表し、x1は中心を
とするデカルト座標系のx軸上の点である。
にある網膜に像を結ぶために必要な焦点調節力の度合い(ゼルニケRMS単位で)に対応した「加算」パラメータ
を求める。様々な技法のうち任意のものを用いて
を推定できる。例えば、「眼鏡読書テスト」を被験者に施して、被験者の遠近調節の関数として眼の収差を求めることができる。随意選択で、例えば、
などの、他の「加算」パラメータも推定して、近い瞳孔及び凝視状態と遠い近い瞳孔及び凝視状態との間の収差の変化をより正確に表すことできる。波面収差マップを被験者の非薬理学的に散大した瞳孔を介して求め、これら加算パラメータの推定の補助とすることもできる。遠近調節の関数としての球面収差などの収差変化は収差マップから測定でき、対応する「加算」パラメータ(例えば、球面収差については
)を求めるために使用できる。
の空間モード拡張の「基準係数」を与える。収差マップ
の点
の座標は、
を中心とする極座標系で定義される。基準係数
は、相対瞳孔状態パラメータS1, S2,
d1, d2, a1, a2及び加算パラメータ
とともにモードソルバ108に入力される。
は目標波面収差マップの空間モード拡張に対応し、これは、被験者の視力(例えば、被験者の角膜又はコンタクトレンズ)に関連した光学的性質(例えば、表面形状)に関わる所望の「目標波面プロファイル」を表す。眼球波面補正プロファイリング・システム100は、「目標波面プロファイル」と基準係数(被験者の手術前の波面プロファイル)に対応した「基準波面プロファイル」との差に基づいて、波面補正プロファイル110を生成する。
及び
に関する制約条件は、修正「焦点ぼけ係数」(すなわちn
= 2及びm = 0の係数)に関する次の制約条件を含む。
は、薬理学的に散大した瞳孔301から暗順応瞳孔302への瞳孔状態の移行に基づく修正焦点ぼけ係数であり、
は、暗順応瞳孔302から収縮した瞳孔303への瞳孔状態の移行に基づく修正焦点ぼけ係数である。
及び
とそれぞれの瞳孔状態とに対応する修正波面収差マップ
及び
の点広がり関数を用いる。例えば、点広がり関数PSFは次のように計算される。
は、所与の瞳孔状態に関する円形瞳孔領域を定義する開口関数であり、λは
を測定するのに用いる光の波長である。薬理学的に散大した眼の瞳孔(半径R1)を介して測定した波面収差マップ
の空間モード拡張の基準係数に関しては、開口関数は
について
であり、それ以外は
である。修正係数に関しては、開口関数は、対応する相対的な瞳孔収縮及び偏心に従って修正する。例えば、閾値条件は、所与の瞳孔状態の点広がり関数に基づいた「広がり計量」の値を、回折限界エアリー円盤パターンの広がり計量の値に比較することを含む。
であり、この式で
は単位ステップ関数で、
は所与の瞳孔状態の相対瞳孔寸法である(例えば、
)。こうした計量の1つは、PSFの二次モーメントを対応するエアリー円盤パターンの二次モーメントで除算したものである。二組の瞳孔状態に関して、閾値条件は、広がり係数のそれぞれの値の合算又は積を閾値と比較してもよい。
である。次に、モードソルバ108は、修正焦点ぼけ係数に関する制約条件を満足し且つ選択した誤り判定基準を最小化する基準係数
の値を求めて初期状態の近傍を検索する。モードソルバ108は、制約条件を満足し且つ計量の同一値又は最小化値を与える複数の「解候補」(すなわち、目標係数からなる候補組)を発生してもよい。こうした場合、眼球波面補正プロファイリング・システム100は、閾値条件に従って1つ又は複数の解候補を選択できる。閾値条件は、解候補それぞれに関して生成した様々な像平面計量の何れかに基づくことができる。
Claims (29)
- 多焦点視力矯正を行うためのシステムを操作する方法であって、
眼の複数の瞳孔状態を求めるためにプロファイル計算モジュールを操作する段階で、第1の瞳孔状態に対応する瞳孔位置が、第2の瞳孔状態に対応する瞳孔位置に対して非同心である、操作する段階と、
目標波面プロファイルを前記複数の瞳孔状態に対応した測定値に基づいて求めるために前記プロファイル計算モジュールを操作する段階と、
前記眼の波面収差マップを求めるために波面マッピングモジュールを操作する段階と、
前記目標波面プロファイル及び前記波面収差マップに基づいて波面補正プロファイルを求めるために前記プロファイル計算モジュールを操作する段階とを含む、方法。 - 前記波面補正プロファイルが、前記目標波面プロファイルと、前記波面収差マップに対応する空間モードの基準係数に従った前記波面収差マップに関連した基準波面プロファイルとの差に基づいたものである、請求項1に記載の方法。
- 眼の複数の瞳孔状態を求める前記段階が、前記眼の瞳孔の寸法の変化及び前記瞳孔の位置の変化を求める段階を含む、請求項1に記載の方法。
- 眼の複数の瞳孔状態を求める前記段階が、複数の所望の視覚状態を求める段階と、前記複数の所望の視覚状態のそれぞれに対応した瞳孔状態を推定する段階とを含む、請求項1に記載の方法。
- 眼の複数の瞳孔状態を求める前記段階が、複数の所望の視覚状態をシミュレートする段階と、前記所望の視覚状態のそれぞれに起因する瞳孔状態を測定する段階とを含む、請求項1に記載の方法。
- 眼の複数の瞳孔状態を求める前記段階が、照明条件に対応した瞳孔状態を求める段階を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記瞳孔状態を求める前記段階が、注視距離に対応した瞳孔状態を求める段階を更に含む、請求項6に記載の方法。
- 目標波面プロファイルを求める前記段階が、注視対象物体までの複数の距離を選択する段階と、少なくとも部分的には該複数距離に基づいて前記目標波面プロファイルを求める段階とを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記複数の瞳孔状態が少なくとも3つの瞳孔状態を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記波面補正プロファイルに従って光学素子を成形する段階を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記波面補正プロファイルに従って光可調節レンズを照射する段階を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記波面補正プロファイルを求める前記段階が、被験者のために複数の波面補正プロファイル候補に基づいて像をシミュレートする段階と、前記被験者からのフィードバックに基づいて前記波面補正プロファイルを選択する段階とを含む、請求項1に記載の方法。
- 多焦点視力矯正を行うためのシステムを操作する方法であって、
眼の複数の瞳孔状態を求めるためにプロファイル計算モジュールを操作する段階であって、第1の瞳孔状態に対応する瞳孔位置が、第2の瞳孔状態に対応する瞳孔位置に対して非同心である、操作する段階と、
目標波面プロファイルを前記複数の瞳孔状態に対応した測定値に基づいて求めるために前記プロファイル計算モジュールを操作する段階とを含み、
前記目標波面プロファイルを求めることが、第1組の修正係数を、一組の目標係数及び第1の瞳孔状態の関数として与える段階と、第2組の修正係数を、前記一組の目標係数及び第2の瞳孔状態の関数として与える段階と、前記第1組の修正係数のうち少なくとも1つと前記第2組の修正係数のうち少なくとも1つとに関する制約条件に従って前記一組の目標係数を選択する段階と、前記目標係数に基づいて前記目標波面プロファイルを求める段階とを含む、方法。 - 前記眼の波面収差マップを求めるために波面マッピングモジュールを操作する段階と、前記波面収差マップに対応する空間モードの一組の基準係数を与える段階と、前記目標係数及び前記基準係数に基づいて波面補正プロファイルを求める段階とを更に含む、請求項32に記載の方法。
- 前記目標係数を選択する前記段階が、前記第1組及び第2組の修正係数に対応する計量に基づいて前記目標係数を選択する段階を含む、請求項13に記載の方法。
- 多焦点視力矯正を実行するシステムであって、
眼の波面収差マップを求めるよう構成された波面マッピングモジュールと、
第1の瞳孔状態に対応する瞳孔位置が、第2の瞳孔状態に対応する瞳孔位置に対して非同心である、眼の複数の瞳孔状態を求めるよう構成されたプロファイル計算モジュールであって、目標波面プロファイルを前記複数の瞳孔状態に対応した測定値に基づいて求め、且つ前記目標波面プロファイル及び前記波面収差マップに基づいて波面補正プロファイルを求めるプロファイル計算モジュールとを含み、
前記プロファイル計算モジュールが、前記波面補正プロファイルを、前記目標波面プロファイルと、前記波面収差マップに対応する空間モードの基準係数に従った前記波面収差マップに関連した基準波面プロファイルとの差に基づいて求めるよう構成されている、システム。 - 多焦点視力矯正を行うためのシステムを操作する方法であって、
眼が暴露される複数の視覚状態を求めるためにプロファイル計算モジュールを操作する段階と、
前記眼の瞳孔の位置への影響を含んだ、該瞳孔への前記視覚状態の影響を求めるために前記プロファイル計算モジュールを操作する段階と、
目標波面プロファイルを前記影響に基づいて求めるために前記プロファイル計算モジュールを操作する段階とを含み、
前記瞳孔への前記視覚状態の影響を求めることが、複数の瞳孔状態を求める段階であって、第1の瞳孔状態に対応する瞳孔位置が、第2の瞳孔状態に対応する瞳孔位置に対して非同心である、求める段階を含む、方法。 - 前記眼の波面収差マップを求めるために波面マッピングモジュールを操作する段階と、前記目標波面プロファイルと前記波面収差マップとに基づいて波面補正プロファイルを求める段階とを更に含む、請求項17に記載の方法。
- 点広がり関数、光学的伝達関数、変調伝達関数、及び相伝達関数からなるグループから選択される計量に少なくとも部分的に基づいて前記波面補正プロファイルを求める段階を更に含む、請求項18に記載の方法。
- 前記瞳孔への前記視覚状態の影響を求める前記段階が、前記瞳孔の寸法の変化及び前記瞳孔の位置の変化を求める段階を含む、請求項17に記載の方法。
- 複数の視覚状態を求める前記段階が、複数の所望の視覚状態をシミュレートする段階を含み、前記瞳孔への前記視覚状態の影響を求める前記段階が、前記所望の視覚状態のそれぞれに起因する瞳孔状態を測定する段階とを含む、請求項17に記載の方法
- 前記瞳孔への前記視覚状態の影響を求める前記段階が、照明条件に対応した瞳孔状態を求める段階を含む、請求項17に記載の方法。
- 前記瞳孔状態を求める前記段階が、注視距離に対応した瞳孔状態を求める段階を更に含む、請求項22に記載の方法。
- 多焦点視力矯正を行うためのシステムを操作する方法であって、
眼が暴露される複数の視覚状態を求めるためにプロファイル計算モジュールを操作する段階と、
前記眼の瞳孔の位置への影響を含む該瞳孔への前記視覚状態の影響を求めるために前記プロファイル計算モジュールを操作する段階であって、第1組の修正係数を、一組の目標係数及び第1の瞳孔状態の関数として与える段階と、第2組の修正係数を、前記一組の目標係数及び第2の瞳孔状態の関数として与える段階と、前記第1組の修正係数のうち少なくとも1つと前記第2組の修正係数のうち少なくとも1つとに関する制約条件に従って前記一組の目標係数を選択する段階とを含む、前記プロファイル計算モジュールを操作する段階と、
前記影響に基づいて目標波面プロファイルを求めるために前記プロファイル計算モジュールを操作する段階であって、前記目標係数に基づいて当該目標波面プロファイルを求めることを含んだ、前記プロファイル計算モジュールを操作する段階とを含む、方法。 - 前記眼の波面収差マップを求めるために波面マッピングモジュールを操作する段階と、前記波面収差マップに対応する空間モードの一組の基準係数を与える段階と、前記目標係数及び前記基準係数に基づいて波面補正プロファイルを求める段階とを更に含む、請求項13に記載の方法。
- 多焦点視力矯正を行うためのシステムであって、眼が暴露される複数の視覚状態を求めるよう構成されたプロファイル計算モジュールで、前記眼の瞳孔の位置への影響を含んだ、該瞳孔への前記視覚状態の影響を求め、目標波面プロファイルを前記影響に基づいて求め、前記目標波面プロファイルに基づいて波面補正プロファイルを求めるプロファイル計算モジュールと、前記眼の波面収差マップを求めるよう構成された波面マッピングモジュールとを含み、前記プロファイル計算モジュールが、前記目標波面プロファイルと前記波面収差マップとに基づいて前記波面補正プロファイルを求めるよう構成されている、システム。
- 多焦点視力矯正を行うためのシステムを操作する方法であって、
眼が暴露される複数の視覚状態を求めるためにプロファイル計算モジュールを操作する段階と、
前記眼の瞳孔の位置への影響を含んだ、該瞳孔への前記視覚状態の影響を求めるために前記プロファイル計算モジュールを操作する段階と、
目標波面プロファイルを前記影響に基づいて求めるために前記プロファイル計算モジュールを操作する段階とを含み、
目標波面プロファイルを求めることが、注視対象物体までの複数の距離を選択する段階と、少なくとも部分的には該複数距離に基づいて前記目標波面プロファイルを求める段階とを含む、方法。 - 多焦点視力矯正を行うためのシステムを操作する方法であって、
眼が暴露される複数の視覚状態を求めるためにプロファイル計算モジュールを操作する段階と、
前記眼の瞳孔の位置への影響を含んだ、該瞳孔への前記視覚状態の影響を求めるために前記プロファイル計算モジュールを操作する段階と、
目標波面プロファイルを前記影響に基づいて求めるために前記プロファイル計算モジュールを操作する段階とを含み、
複数の視覚状態を求めることが、所望の視覚状態を、該所望の視覚状態に合わせて遠近調節しようとする被験者の意図を示す測定値に基づいて推定する段階を含む、方法。 - 多焦点視力矯正を行うためのシステムを操作する方法であって、
眼が暴露される複数の視覚状態を求めるためにプロファイル計算モジュールを操作する段階と、
前記眼の瞳孔の位置への影響を含んだ、該瞳孔への前記視覚状態の影響を求めるために前記プロファイル計算モジュールを操作する段階と、
目標波面プロファイルを前記影響に基づいて求める段階と、
前記眼の波面収差マップを求めるために波面マッピングモジュールを操作する段階と、
前記目標波面プロファイル及び前記波面収差マップに基づいて波面補正プロファイルを求めるために前記プロファイル計算モジュールを操作する段階とを含み、
前記波面補正プロファイルを求めることが、被験者のために複数の波面補正プロファイル候補に基づいて像をシミュレートする段階と、前記被験者からのフィードバックに基づいて前記波面補正プロファイルを選択する段階とを含む、方法。
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