JP4890060B2 - 眼科装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば３次元映像を視聴する視聴者の視機能を測定する眼科装置またはそれに類似する装置に関する。

本出願人は、眼特性測定装置として各種の装置を製造・販売している。例えば、特許文献１で示すように、眼屈折力測定装置を提供して、被検眼の視力測定を容易にしている。また、特許文献２で示すように、視線監視装置を提供して、視野計や眼底カメラでの被検眼の検査を容易にしている。
特公平５−８８１３１号公報 第１図 特公平１−５２０１２号公報 第２図

他方、従来のテレビ受像機のような２次元画像表示装置上に２次元画像を映写する映像表示装置を発展させて、立体的表示が可能な３次元ディスプレイ機器が開発されている。３次元ディスプレイの視聴では、調節と輻輳の不一致による眼疲労が発生することがある。

しかし、従来の他覚的測定装置では、３次元ディスプレイの評価ではかかせない点である両眼視機能の低下を測定することができないという問題があった。

この発明の目的は、３次元ディスプレイを観察している際の両眼視機能を測定および評価することのできる装置を提供することにある。

また、上記の目的を達成した装置は、被検者が前方を見ている状態での屈折測定可能な装置となるので、眼下における臨床でも従来装置を使った測定よりも自然な状態で両眼同時に測定が行えるため、非常に有効な装置になる。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、被検眼に三次元画像を提示する三次元画像装置と、
この三次元画像装置により提示された三次元画像の注視座標値を取得する画像座標取得部と、
提示された前記三次元画像を両眼で立体視をしている被検者の両眼に所定波長の光束を照明し、照明された被検眼網膜からの反射光束を受光し、この受光した受光信号に基づき、球面度、円柱度、円柱軸角度、波面収差の被検眼の光学特性を両眼略同時に求める光学特性測定部と、
この光学特性測定部での測定結果に基づき、被検眼の視軸上のピント位置である真の調節位置を算出する調節位置算出部と、
左右の被検眼の視線方向を検出し、この検出された左右の視線方向の交点から、前記被検眼の注視点位置を求める視線関係データ測定部と、
前記視線関係データ測定部によって求めた注視点位置と、前記調節位置算出部で算出された左右眼の真の調節位置と、前記画像座標取得部が取得した注視座標値との比較を行い、この注視座標値からのそれぞれのズレ量を表示する表示部と、から構成され、
前記画像座標取得部が取得する注視座標は、被測定眼を基準点として提示された三次元画像の注視座標値を測距儀によって測距した測距値、または被測定眼から一定距離離れた三次元画像を表示する表示面の設置基準値、または三次元画像装置により形成されるステレオ画像の画像データから求めた値であることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の眼科装置において、
前記ズレ量から被検眼の疲労状態にあるかの判定を行って、その結果を前記表示部に表示することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１の眼科装置において、
測定時間の経過とともに、前記注視点位置と真の調節位置と注視座標値のうち変化の一番大きいものを被検眼の疲労度を示す要素として特定する疲労度ファクター判別部を有することを特徴とする。

請求項４の発明は、前記被検眼の瞳孔径を測定する瞳孔径測定部または被検眼のまばたきを測定するまばたき測定部を備えたことを特徴とする。

請求項５の発明は、前記光学特性測定部は、被検眼を照明する所定の波長の光束を発光する光源部と、この光源部からの光束で被検眼網膜上の微少な領域を照明するための照明光学系と、前記光源部からの光束が被検眼網膜から反射された反射光束の一部を、複数本のビームに変換する変換部材を介して受光するたの受光光学系と、この受光光学系により導かれた受光光束を受光して信号を形成する受光部と、この受光部からの信号に基づき、球面度、円柱度、円柱軸角度、波面収差を両眼略同時に求めるように構成されていることを特徴とする。

請求項６の発明は、前記光学特性測定部で求められた両眼の光学特性に基づいて、被検眼両眼で観察している際の視機能をシミュレーションするシミュレーション部を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、立体視している際の両眼視機能である被検眼の調節、輻輳、瞳の状態を測定することができる。また、外部の固視標などを見ているときの屈折状態の測定にも有効である。

以下、この発明の眼科装置の実施形態である実施例を図面に基づいて説明する。

図１は眼科装置１の構成を概略的に示した構成ブロック図であり、この眼科装置１は、画像座標取得部２０と、注視点位置測定部３２と、比較装置４０と、ハーフミラー１９０と、視線方向検出器を内蔵した波面測定装置１００と、演算部１３２と、調節位置算出部１８０とを備えているもので、被検者が三次元映像装置１０により形成された三次元画像１２を視聴している状態を計測するものである。

なお、両眼を同時に測定するために、ハーフミラー１９０、視線方向波面測定装置１００は左右に一対設けられているが、ここでは説明の便宜上片方だけを図示してある。

三次元映像装置１０は、三次元画像１２を形成するもので、偏光メガネを使用するタイプと使用しないタイプとがある。偏光メガネを使用するタイプは、直交する偏光成分を持つ独立な映像を、偏光メガネを用いて左右眼で見るものである。ここで独立な映像としては、被検者が偏光メガネを使用して独立な映像を視聴したとき三次元映像に見えるように、基線間隔を隔てて設置されたカメラであって、同一特性を有するカメラによって撮影された対象物の左右画像が用いられる。偏光メガネを使用しないタイプは、例えば無限遠結像系の変形二次元配置と拡散板による垂直表示角度範囲の融合により、多数の水平視差画像を表示可能とする構成である。偏光メガネを使用しないタイプは、三次元映像装置だけで被検者が独立な映像を視聴したとき三次元映像に見える。

最近では、偏光めがねを使用しないで三次元映像が観察できる種々の方式が提案されており、レンティキュラープリズム、視差バリア方式の基本的に単一の観察者を仮定した方式はすでに実用化され、パソコンのモニターなどで三次元形状の測定用のユーザインターフェースなどで使われている。他の新方式を採用した複数の観察者が同時に観察可能な新しい装置も開発されており、これら装置を使用してもよい。

画像座標取得部２０は、三次元画像１２の注視座標値を取得するもので、例えば被測定眼１４を基準点として三次元映像装置１０により形成される三次元画像１２の方向、距離並びに結像面の凸凹を測定する。画像座標取得部２０は、巻尺や標尺のような測距儀でもよく、また通常の視力検査のように被測定眼１４から一定距離（例えば２ｍ）離れた位置に所定寸法（例えば２０インチ）の三次元画像１２の表示面を設置するような設置基準値であってもよい。さらに、画像座標取得部２０は、三次元画像１２の座標値における細部の凸凹を三次元映像装置１０により形成されるステレオ画像の画像データから求めてもよい。

演算部１３２は、波面測定ユニット１００で得られたデータから被測定眼１４の球面度、円柱度、円柱軸角度、波面収差を演算して求める。

調節位置算出部１８０は、演算部１３２で求めた測定結果（球面度、円柱度、円柱軸角度、波面収差）、つまり被測定眼１４の屈折力から視軸上のピント位置、すなわち被測定眼１４の真の調節位置を算出する。

視線方向検出器（視線方向検出部）３０は、被測定眼１４の視線方向を検出するもので、代表的な検出原理としては角膜検出方式と強膜反射方式とがある。角膜検出方式は、角膜上に赤外ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の放射光による虚像を作り、眼球の移動に従ってその虚像が移動するのを検出する方式である。強膜反射方式は、眼に弱い赤外線を照射し、赤外光の反射光量が黒目と白目で異なることを利用する。

注視点位置測定部３２は、視線方向検出部３０で検出された視線から、被測定眼１４の注視点位置を求める。被検者は左右眼で三次元画像１２を視聴しているので、視線方向検出部３０で左右の被測定眼１４の視線方向を検出し、左右の視線方向の交点を求めることで、被測定眼１４の注視点位置を求めることができる。

比較装置４０は、注視点位置測定部３２で得られた注視点位置と、調節位置算出部１８０で算出した調節位置と、画像座標取得部２０で取得した三次元画像１２の注視座標値とを比較して被測定眼１４の調節状態を表示部４１に表示する。

ここでは、３つの値を比較するが、注視点位置測定部３２で得られた注視点位置と、調節位置算出部１８０で算出した調節位置とを比較して両者の乖離量を求め、この乖離量を表示部４１に表示してもよい。また、比較装置４０は、被検者の疲労度を識別する為に設定した基準値に対して、注視点と注視座標値との乖離量を比較して、左右の被測定眼１４が健康な状態にあるか疲労した状態にあるかの判定を行ない、その判定の結果を表示部４１に表示するようにしてもよい。

波面測定装置１００は、図２に示すように測定光学系１０３と、測定ユニット２５とを備えている。

測定光学系１０３は、対物レンズ１７０と、回転プリズム１１７と、ビームスプリッター１１８と、リレーレンズ１１９と、虹彩絞り１２０と、リレーレンズ１２１と、リレーレンズ１２２と、ハーフミラー１２３と、リレーレンズ１２４とを有している。ハーフミラー１２３の後方には、視線方向検出器３０の光学系が組み込まれているが、ここでは省略してある。

測定ユニット１２５は、測定光投影光源１２６と測定光受光光学系１２７とから大略構成されている。測定光投影光源１２６は、リレーレンズ１２１、虹彩絞り１２０、リレーレンズ１１９、ビームスプリッター１１８、回転プリズム１１７、対物レンズ１７０、ハーフミラー１９０と共に、被測定眼１４に所定パターンの光束を照射する照射光学系を構成している。その虹彩絞り１２０は被測定眼１４の瞳と共役とされ、測定光投影光源１２６は被測定眼１４の眼底Ｆと共役とされている。回転プリズム１１７は測定中常時回転される。

測定光投影光源１２６からの測定光は、リレーレンズ１２１、虹彩絞り１２０、リレーレンズ１１９、ビームスプリッター１１８、回転プリズム１１７、対物レンズ１７０、ハーフミラー１９０を介して被測定眼１４の眼底Ｆに投影される。

測定ユニット１２５は、バリアブルクロスシリンダ１２８、結像レンズ１２９、ハルトマンプレート１３０、受光部としての受光素子１３１を有する。結像レンズ１３０は被測定眼１４からの反射光を合焦するために光束状態を調節する合焦光学部材として機能する。

ハルトマンプレート１３０は結像レンズ１２９からの測定光束を複数の光束に分割する分割光学素子として機能する。そのバリアブルクロスシリンダ１２８、結像レンズ１２９、ハルトマンプレート１３０、受光素子１３１は、ハーフミラー１９０、対物レンズ１７０、回転プリズム１１７、ハーフミラー１１８、リレーレンズ１２２、反射ミラー１２３、リレーレンズ１２４と共に測定光受光光学系を構成している。

そのハルトマンプレート１３０は、例えば等間隔の微小レンズプレートから構成され、ハルトマンプレート１３０に平行光束が入射しているとすると、受光素子１３１には図３に示す等間隔のレンズアレイ像１３２’が形成される。このレンズアレイ像１３２’の間隔は微小レンズプレートの間隔に等しい。ここで、横軸Ｘは例えば被測定眼１４の左右方向に対応し、縦軸Ｙは例えば被測定眼１４の上下方向に対応し、Ｉ（ｘi、ｙi）は（ｘi、ｙi）点におけるレンズアレイ像１３２’の光量強度である。

なお、ハルトマンプレート１３０に被測定眼１４からの測定光束が近視の関係で入射すると、レンズアレイ像１３２’の像間隔は微小レンズプレートの格子間隔よりも狭まり、ハルトマンプレート１３０に被測定眼１４からの測定光束が遠視の関係で入射すると、レンズアレイ像１３２’の像間隔は微小レンズプレートの格子間隔よりも広がる。

受光素子１３１の受光出力は、図４に示す演算部１３２に入力される。演算部１３２はメモリ部１３３と表示部１３４と制御部１３５とに向けて信号を出力する。

制御部１３５は、測定光投影光源１２６に向けて点灯駆動信号を出力し、これにより、測定光投影光源１２６が必要に応じて適宜点灯される。

また、制御部１３５は、第１駆動部１３６、第２駆動部１３７、第３駆動部１３９に制御駆動信号を出力し、第１駆動部１３６によりバリアブルシリンダ１２８が回転駆動され、第２駆動部１３７により測定ユニット１２５がその光軸方向（Ｚ方向）に沿って前後駆動され、第３駆動部１３９によって回転プリズム１１７が回転駆動される。
［動 作］
次に、眼科装置１の動作について説明する。

先ず、三次元映像装置１０により三次元画像１２を映写する。すると、視線方向検出部３０により被測定眼１４の視線方向を検出し、注視点位置測定部３２により、視線方向検出部３０で検出された左右の被測定眼１４の視線方向から、被測定眼１４の注視点位置を求める。

また、画像座標取得部２０は、三次元映像装置１０による三次元画像１２の注視座標値を取得する。

一方、図５に示すように、被測定眼１４のアライメント調整を行う（Ｓ．２１）。ついで、演算部１３２は、第２駆動部１３７に基準位置となるように指令信号を出力し、これにより、被測定眼１４に対して装置本体が基準位置にセットされる（Ｓ.２２）。ここで、基準位置とは、被測定眼１４が正視眼であるときに精密に波面収差を測定できる位置である。

ついで、受光素子１３１の映像信号が演算部１３２に入力される。受光素子１３１の素子の個数は、ここでは、横方向Ｎ個、縦方向Ｍ個である。その受光素子１３１のピクセル（ｘi、ｙj）の輝度値Ｉ（ｘi、ｙj）がメモリ部１３３に保存される（Ｓ.２３）。ここで、添え字iは１からＮまでの正の整数、添え字ｊは１からＭまでの正の整数である。

ついで、演算部１３２は点像の位置検出が可能であるか否かを判定する点像の位置検出判定フローＳ０（図６参照）に移行する（Ｓ.２４）。

位置検出判定フローＳ０では、レンズアレイのｋ番目の微小レンズの理想点像位置を（Ｈｘｋ、Ｈｙｋ）とする（Ｓ.１）。ただし、ｋは１からＬまでの正の整数である。演算部１３２は、検出点の閾値Ｈｔｈを設定し、検出可能条件の設定個数ｇｔｈを設定する（Ｓ.２）。ついで、ｋ＝１、ｇ＝０に設定する（Ｓ.３）。ついで、演算部１３２は範囲内の輝度値ｃｄを下記数１式に従って演算する（Ｓ．４）。

ここで、Ｌはレンズアレイの微小レンズの個数、αは被測定眼１の瞳に対するレンズアレイの倍率、ｄｘ、ｄｙはそれぞれｘ方向、ｙ方向の微小レンズアレイのレンズ間距離、ｐはレンズアレイ像を取得したピクセルのサイズである。

演算部３２は、ついで、輝度値ｃｄが閾値Ｈｔｈよりも大きいか否かを判断する（Ｓ.５）。輝度値ｃｄが閾値Ｈｔｈよりも大きいときには、ｇ＝ｇ＋１の処理を行って（Ｓ．６）、ｋがＬよりも小さいか否かを判断する（Ｓ．７）。輝度値ｃｄが閾値Ｈｔｈよりも等しいか小さいときには、Ｓ．７にそのまま移行する。ついで、ｋがＬよりも小さいときには、ｋ＝ｋ＋１の処理を行って（Ｓ．８）、Ｓ.４に戻って数１式の演算を行う。このＳ.４〜Ｓ．８までの一連の処理をｋがＬに等しくなるまで行って、ｋがＬに等しくなった時点で、Ｓ．９の処理に移行する。演算部３２は、Ｓ．９において、検出点の設定個数ｇが閾値ｇｔｈを超えたか否かを判定し、検出点の設定個数ｇが閾値ｇｔｈ未満のときには点像検出不可能と判定し（Ｓ．１０）、検出点の設定個数ｇが閾値ｇｔｈ以上のときには点像検出可能と判定する（Ｓ．１１）。

演算部１３２は、図５のＳ．２４において、点像の検出が不可能なときには、Ｓ.２５に移行する。演算部１３２はＳ．２５においては、図７に示すフーリエ変換を利用した球面度数測定Ｓ３０を行う。演算部３２は、フーリエ変換利用の球面度数測定Ｓ３０においては、図３に示す瞳解析範囲ＰＥを設定する（Ｓ．３１）。他の範囲は全て「０」に設定する。すなわち、（ｘi,ｙj）が解析範囲ＰＥ以外であれば、Ｉ（ｘi,ｙj）＝０に設定する（Ｓ．３２）。

ここで、添え字iは１からＮまでの正の整数、添え字ｊは１からＭまでの正の整数である。なお、この瞳解析範囲ＰＥは、レンズアレイ像１３２’の広がりから求めることができるが、明視で２ｍｍの直径、暗視で６ｍｍの直径に設定すれば、被検者の状況に適した値となる。

ついで、演算部１３２は下記の数２式に基づいて、Ｉ（ｘi,ｙj）を離散フーリエ変換する。そして、空間周波数像Ｒ（ui、ｖj）を求める（Ｓ．３３）。

これにより、図８に示すように、フーリエ変換された空間周波数像１３２”が得られる。

ついで、演算部１３２は、Ｕ、Ｖ方向に存在する点像のうちそれぞれの最も近い重心点演算処理Ｓ４０を行う（Ｓ.３４）。

すなわち、演算部１３２は、図９に示すように、Ｒ（ｕ,ｖ）の中心Ｏを（ｕ,ｖ）座標の原点とする（図１０のＳ.４１）。ついで、演算部１３２は、ｕ方向の最大値の位置Ｍuを算出する（Ｓ.４２）。ついで、演算部１３２は、Ｍu付近のピクセルから重心点Ｇuを算出する（Ｓ.４３）。ついで、演算部１３２は、重心点Ｇuと中心との距離Δuを算出し（Ｓ.４４）、ｖ方向の最大値の位置Ｍｖを算出する（Ｓ．４５）。ついで、演算部１３２は、Ｍｖ付近のピクセルから重心点Ｇｖを算出し、Ｇｖと中心点との距離Δｖを算出する（Ｓ．４６）。

ついで、演算部１３２は、距離Δｖから推定される球面度数算出処理（Ｓ．５０）を実行する（Ｓ．３５）。

演算部１３２は、図１１に示すように横方向の球面度数ＤＩＰＯｘを下記の数３式に基づいて算出する（Ｓ．５１）。

ついで、演算部１３２は、縦方向の球面度数ＤＩＰＯｙを下記の数４式に基づいて算出する（Ｓ．５２）。

そして、演算部１３２は、球面度数Ｓｆを下記数５式に基づき算出してメモリ部１３３に保存する（Ｓ．５３）。

ついで、演算部１３２は、バリアブルクロスシリンダ１２８を適宜駆動して乱視度数Ｃを下記数６式に基づき算出してメモリ部１３３に保存する（Ｓ．５４）。

更に、演算部１３２は、乱視軸Ａを下記数７式に基づき算出してメモリ部１３３に保存する（Ｓ．５５）。

そして、演算部１３２は、球面度数Ｓｆ、乱視度数Ｃ、乱視軸Ａの測定結果を出力する（Ｓ．２６）。

図１２、図１３はこのようにして得られた球面度数Ｓｆ、乱視度数Ｃ、乱視軸Ａの測定結果とパワーマップとが表示部１３４の画面Ｇに表示されている状態を示す図である。

そして、演算部１３２は、制御部１３５に測定ユニット１２５により得られる球面度数Ｓｆが０になる位置となるように、測定ユニット１２５を基準位置から光軸方向に移動させる（Ｓ.２７）。

そして、演算部１３２は、Ｓ.２３〜Ｓ.２７の処理を繰り返す。演算部１３２は、Ｓ.２４において、Ｓ.２４において点像の位置検出が可能であるか否かを判定する。ここで、演算部１３２は点像の位置検出が可能であると判定すると、眼球の波面収差測定処理に移行する（Ｓ．２８）。これにより、被測定眼の精密測定が実行され、精密測定の演算結果が出力され（Ｓ．２９）、測定が終了する。

このように、演算部１３２は受光素子１３１からの測定データを示す受光信号の受光位置の周波数成分に基づき被測定眼１の屈折力を求める粗測定モードと各受光位置の間隔から波面収差を求める精密測定モードとを有しており、これにより被測定眼１の光学特性が演算される。また、制御部１３３は粗測定モードで求めた屈折力Ｓｆに基づき測定ユニット１２５を光軸方向に可動させることにより合焦光学部材を調節制御する。

本発明に係わる実施の形態では、波面収差測定処理による精密測定ができないときには、ほぼ平行な光束がハルトマンプレート１３０に入射するように測定ユニット１２５を光軸方向に移動させる。そして、波面収差による精密測定を行うものであるから、光学特性を精密に測定するための光学系に粗測定用の光学系を専用に追加する構造を採用することなく、広範囲の眼の光学特性を測定でき、装置全体の構造の簡単化、コストの低減を図ることができる。

なお、波面収差測定処理による演算は公知であるので、これについてはその説明を割愛する。

そして、演算部１３２により、被測定眼１４の球面度数Ｓｆ、乱視度数Ｃ、乱視軸Ａおよび波面収差が求められると、調節位置算出部１８０は、球面度数Ｓｆ、乱視度数Ｃ、乱視軸Ａおよび波面収差から視軸上のピント位置である被測定眼１４の真の調節位置を算出する。

比較装置４０は、注視点位置測定部３２で求めた注視点位置と、調節位置算出部１８０で算出した調節位置と、画像座標取得部２０で取得した三次元画像１２の注視座標値とを比較して、この注視座標値からのそれぞれのズレ量（調節状態）を表示部４１に表示するとともに、このズレ量から疲労した状態にあるかの判定が行なわれ、その結果が表示部４１に表示される。

また、比較装置４０は、三次元映像装置１０により三次元画像１２が映写されている期間中（測定期間中）、所定時間経過毎（例えば１秒経過毎）に求めていく注視点位置,調節位置,注視座標値とを記録していくとともに、その測定時間の経過とともに変化する注視点位置,調節位置,注視座標値に基づき、被検眼の疲労度を示す要素を疲労度ファクターとして特定する。例えば、注視点位置,調節位置,注視座標値のうち変化の一番大きいものを疲労度ファクターとして判別する。

そして、比較装置４０は、疲労度ファクターを判別する疲労度ファクター判別部を有している。
［第２実施例］
図１４は、第２実施例の眼科装置３００を示したものであり、この眼科装置３００は、第１実施例の眼科装置１に瞳孔径測定部３７とまばたき測定部３８を追加し、視線方向検出部３０を波面検出装置１００とは別体にしたものである。なお、１６はダイクロイックミラーである。

瞳孔径測定部３７は被測定眼１４の瞳孔径を測定し、まばたき測定部３８は被測定眼のまばたきの回数を測定するものである。

１９はハーフミラーであり、このハーフミラー１９は、ダイクロイックミラー１６と三次元画像１２との間に設置され、被測定眼１４の像を瞳孔径測定部３７とまばたき測定部３８に導く。なお、ＨＦはハーフミラーである。

比較装置３４０は、第１実施例と同様な動作をする他に、瞳孔径測定部３７が測定した瞳孔径と、被検者が近いところの像を見るときの瞳孔径の基準値と比較して、瞳孔収縮が正常に行なわれるか判断することで疲労の判定を行なう。また、疲労判定部３９は、まばたき測定部３８が測定した被測定眼１４のまばたきの回数と、眼が疲労していない状態の標準的なまばたきの回数と比較して、まばたきの回数が低下している場合に疲労状態と判定する。

そして、それら判定の結果を考慮して、第１実施例で求めたズレ量から疲労した状態にあるかの判定を行う。このようにすることにより、その判定の結果の信頼性を高めることができる。
［第３実施例］
図１５は、第３実施例の眼科装置２００を示したものであり、この眼科装置２００は、第１実施例の眼科装置１に第２受光光学系４００を設けたものである。２０１はハーフミラーである。

第２受光光学系４００は、図１６に示すように、光源４３１と、集光レンズ４３２と、ハーフミラー４３３と、結像レンズ４３４と、第２受光部４３５とを備えている。光源４３１からから発せられた光が被測定眼１４の角膜から反射し、戻ってくる光束を第２受光部４３５に導き、第２受光部４３５に前眼部像を結像させるものである。

図１７は、眼科装置２００の制御系の構成を示したブロック図である。図１７において、２１０は演算部、２３０は表示部、２４０はメモリである。

演算部２１０は、瞳径データ形成部２１５、画像データ形成部２１１、判定部２１２、矯正要素設定部２１３を備えている。

演算部２１０は、波面測定装置１００からの受光信号、第２受光部４３５から得られる受光信号等を入力すると共に、座標原点、座標軸、座標の移動、回転、瞳径、全波面収差、角膜波面収差、ゼルニケ係数、収差係数、ストレール比（Ｓｔｒｅｈｌ比）、位相シフト（ＰＴＦ、位相ずれ）、白色光ＭＴＦ、ランドルト環パターン等を演算する。これら演算は、特開２００４−２６１２１２号に開示されているので、その詳細は割愛する。

瞳径データ形成部２１５は、前眼部像から瞳径データを形成する。例えば、瞳径データ形成部２１５は、第２受光部３５から前眼部像を入力し、瞳孔のエッジ上の点、瞳孔が楕円形であるとした時の焦点、長径及び短径を算出し、瞳径を求める。

画像データ形成部２１１は、少なくとも被検眼の波面収差を示す測定データに基づき、屈折矯正のため矯正要素を考慮して、検眼用視標の見え具合のシミュレーションを行い視標網膜画像データを形成する。被検眼の波面収差には高次収差まで含まれる。また、矯正要素設定部２１３は、画像データ形成部２１１に与える矯正要素を設定する。判定部２１２は、矯正要素設定部２１３で設定される矯正要素により矯正され、且つ、画像データ形成部２１１で形成された矯正視標画像データに基づき、適正な矯正要素が設定されているかどうかを判定する。また、矯正要素設定部２１３は、判定部２１２の結果に基づき矯正要素を設定し、且つ、判定部２１２が適正な矯正要素であると判定するまで、矯正要素を繰り返し変化させるように構成されている。矯正要素は、球面度数、乱視度数、乱視軸角度のいずれか一つ又は複数の組合せである。

この第３実施例では、被測定両眼で観察している際の視標の見え具合をシミュレーションするものであり、シミュレーションした画像は表示部２３０に表示する。これにより、被測定両眼で観察している視標が、どのように見えているかが判り、測定者は疲労の度合いを感覚的に把握することができる。

シュミレーションの方法は、特開２００４−２６１２１２号に開示されているので、その詳細は省略する。

シュミレーションの範囲は、少なくとも輻輳による注視点と視標の位置の間を含む範囲（例えば「(瞳孔から注視点)−５０mm」から「(瞳孔から視標の位置)＋５０mm」）を例えば１mm間隔で行ない、それぞれの光学特性を比較する。

上記実施例では、いずれもピント位置は被測定眼１４の屈折力から求めているが、測定された波面収差から求めてもよい。

この場合、波面収差から等価球面度数ＳＥを算出し、瞳孔からピント位置までの距離Ｌｐとすると、下記の式から求めることがでる。

Ｌｐ＝１０００／ＳＥ（mm）となる。

なお、ＳＥは下記の式から求めることできる。ただし、ｒは瞳孔半径、Ｃはゼルニケ係数である。

ＳＥ＝４・Ｃ_disp2 ⁰／ｒ
［第４実施例］
第４実施例では、図１８に示す装置によって得られる片方ずつのデータから、両眼視した際の特性を求めるものである。図１８において、図１５と同じ構成のものには、同じ番号を付したのでその説明を省略する。

視線方向検出部３０と第２受光光学系４００と波面測定装置１００は、図１５と同様に、片眼ずつの測定が同時に行えるように一対設けられており、その片方は省略してある。

演算部２２０は、第２受光光学系４００と波面測定装置１００の出力を受け取り、両眼の瞳孔径などの瞳孔領、調節力、乱視度数、高次収差、輻輳の状態を求める。

瞳孔領は、直径または楕円形状で把握することができる。

また、調節力と乱視度数と高次収差から、眼の光学特性として眼底上での点強度分布（ＰＳＦ）、Ｏｐｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ（ＯＴＦ）の計算、被検者が見ている像のシミュレーションなどが可能である。

このとき、屈折評価装置としては、見ている物体からの距離が、典型的には被検者の遠点であったが、この実施例では、被検者が実際に見ているものの位置での視覚刺激となる。

また、観察されている三次元物体（平面も含む）が三次元映像装置１０に提示されているので、三次元物体の形状や位置が正確に分かっている。また、その三次元物体を種々の形状や位置に提示することが可能である。

この表示される三次元物体は、実際にありえない物体、例えば心理物理で知られるように透明視されるような物体の表示も可能である。また、動きをともなった表示も可能である。

以下に指標の位置を考慮した波面収差算出方法について述べる。

［視標の位置を物点としたときの波面収差］
測定された波面収差（測定時の瞳孔径を基に算出）が

であり、視標の位置が瞳孔からＬ［mm］のとき、視標の位置を物点としてシミュレーションするならば、

（ｒ：瞳孔半径）
となる。他の項に影響はないため、Ｃ₂ ⁰以外の項は、

となり、このときの物点を基準としたときの波面収差は、

となる。この波面収差Ｗ_disp（Ｘ，Ｙ）をシミュレーションに利用する。シミュレーション時に、視標がカラーの場合はＬＭＳコーンのフィルタ（錐体の分光感度特性）をかければよい。なお、波面収差Ｗ_disp（Ｘ，Ｙ）は波面測定装置１００が求める。

次に、この評価を両眼に拡張することについて述べる。
［ＯＴＦ，ＭＴＦレベルでの評価］
両眼のＭＴＦ算出方法は、片眼のＭＦＴを利用して算出する。

片眼におけるＭＴＦ算出方法は、波面収差Ｗ_disp（Ｘ，Ｙ）を利用して特開２００４−２６１２１２号公報に詳細に記載されている方法で算出される。

両眼のＭＴＦ（ｓ）＝ｓｑｒｔ（（右眼のＭＴＦ（ｓ）＾２＋（左眼のＭＴＦ（ｓ）＾２）…（１）
となる。ただし、ｓｑｒｔはルートを意味し、＾２は二乗を意味する。ｓは空間周波数である。

両眼で見ているとき足し合わせになることが、すでに提出されている文献（ＰｅｔｅｒＧ．Ｂａｒｔｅｎ：Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｈｕｍａｎ Ｅｙｅ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ Ｉｍａｇｅ Ｑｕａｌｉｔｙ ＳＰＩＥ Ｄｅｃ １９９９）から類推できる。

ＭＴＦ（ｓ）はそのまま評価に使用しても良い（例えばある空間周波数で比較する）が、片眼のときと同じように、

として、ｏｎｅ ｎｕｍｂｅｒにして評価してもよい。
［像のコンボルーションによる評価］
局所的な像の同一性、特徴の強さを評価する。これにはコンボルーションを使用する。その前に、像に前処理をすることもある。つまり、測定された高次収差や屈折の情報を反映したシミュレーション像について、両眼視するための相関度合いを調べるためにコンボルーションなどを用いた評価を行うこともある。

視覚的なステレオプシスを評価するので、ステレオカメラで地図を作成する際（三次元形状の復元の際）に、２つの画像の処理の評価に応用することが可能である。

地図作成では、２つの画像の特徴点を見つけるために、両方から局所的な画像を取り出し、その相関をとり、相関の高いところをマッチした特徴点とする。

ここでは、このマッチングを行い、その相関係数を点数とする。ここで、相関をとる前に周波数フィルター処理をしておくことも可能である。また、線形でないフィルタリングをすることも可能である。
［輻輳と眼のピント位置の比較］
輻輳から算出された注視点位置と波面収差から算出されたピント位置のずれ量を算出する。

注視点位置は第１実施例により算出された値を使用し、ピント位置の算出方法は以下に示す。ピント位置は左右眼に対し算出する。算出方法は２通りあるが、どちらか適宜使用する。
１．屈折値算出
波面収差から等価球面度数ＳＥを算出し、その位置をピント位置までの距離Ｌｐとする。

ＳＥ＝４・Ｃ_disp2 ⁰／ｒ
Ｌｐ＝１０００／ＳＥ（mm）
２．光学特性最適
少なくとも、輻輳による注視点と視標の位置の間を含む範囲（例えば「瞳孔から注視点）−５０mm」から「瞳孔から視標の位置＋５０mm）を例えば１mm間隔でシミュレーションを行い、それぞれの光学特性を比較する。このときのそれぞれのシミュレーション用波面収差は上記Ｌ［mm]を瞳孔からシミュレーションしたい位置までの距離ａ［mm］に変更すればよい。

光学特性の比較方法としては、１．Ｓtrehl比最大となる位置、２．ＰＴＦ最適位置、３．テンプレートマッチングによる最大得点位置、４．ＭＴＦによる評価（上記参照）等が考えられる。詳細には、特開２００４−２６１２１２号公報参照。なお、テンプレートマッチングのテンプレート画像は視標の原画像とする。

ずれ量を算出するときは、mm単位、もしくは屈折力（ディオプター）で算出する。注視点位置、ピント位置でのそれぞれの屈折力は、
注視点位置（ディオプター）＝１／（注視点位置（mm）／１０００）
ピント位置（ディオプター）＝１／（Ｌｐ（mm）／１０００）
上記で算出されたＭＴＦ（もしくはＡＵＭＴＦ）、像のコンボルーションによる相関係数、輻輳と眼のピント位置のずれ量を表示する。これらはすべてを算出し、表示してもよい。また、これらのうちいくつかを算出したり表示したりしてもよい。

ずれ量は、左右眼の両方に対して表示する。このずれ量を疲労度ファクターとすることもできる。ずれ量が所定の量より大きい（例えば±０.３ディオプター）場合、疲労が起きていると考え、さらにこれらの量が大きければ大きいほど疲労の度合いが大きいことを予測される。

本発明の第１実施例の説明する全体構成ブロック図である。 波面測定装置の光学部材の配置を示した光学配置図である。 本発明に係わる受光素子に得られたレンズアレイ像の一例を示す図である。 本発明に係わる光学特性測定装置のブロック回路図である。 本発明に係わる光学特性測定装置の測定フローチャートを示す図である。 点像の位置検出判定フローチャートを示す図である。 球面度数測定処理フローチャートである。 レンズアレイ像を空間周波数分布に変換して示す図である。 重心点算出処理の一例を示す説明図であって、図８に示すＵＶ空間の中心点近傍部分の拡大図である。 重心点算出処理のフローチャートである。 球面度数算出処理のフローチャートである。 本発明に係わる粗測定モードで得られた眼屈折力値とそのパワーマップとの一例を画面に表示した図である。 本発明に係わる粗測定モードで得られた眼屈折力値とそのパワーマップとの他例を画面に表示した図である。 第２実施例の構成を示したブロック図である。 第３実施例の構成を示したブロック図である。 第３実施例の第２受光光学系の構成を示した光学配置図である。 第３実施例の制御系の構成を示したブロック図である。 第４実施例の構成を示したブロック図である。

符号の説明

１４ 被測定眼
３０ 視線方向検出部
３２ 注視点位置測定部
４０ 比較装置
４１ 表示部
１８０ 調節位置算出部

Claims (6)

1. 被検眼に三次元画像を提示する三次元画像装置と、
   この三次元画像装置により提示された三次元画像の注視座標値を取得する画像座標取得部と、
   提示された前記三次元画像を両眼で立体視をしている被検者の両眼に所定波長の光束を照明し、照明された被検眼網膜からの反射光束を受光し、この受光した受光信号に基づき、球面度、円柱度、円柱軸角度、波面収差の被検眼の光学特性を両眼略同時に求める光学特性測定部と、
   この光学特性測定部での測定結果に基づき、被検眼の視軸上のピント位置である真の調節位置を算出する調節位置算出部と、
   左右の被検眼の視線方向を検出し、この検出された左右の視線方向の交点から、前記被検眼の注視点位置を求める視線関係データ測定部と、
   前記視線関係データ測定部によって求めた注視点位置と、前記調節位置算出部で算出された左右眼の真の調節位置と、前記画像座標取得部が取得した注視座標値との比較を行い、この注視座標値からのそれぞれのズレ量を表示する表示部と、から構成され、
   前記画像座標取得部が取得する注視座標は、被測定眼を基準点として提示された三次元画像の注視座標値を測距儀によって測距した測距値、または被測定眼から一定距離離れた三次元画像を表示する表示面の設置基準値、または三次元画像装置により形成されるステレオ画像の画像データから求めた値であることを特徴とする眼科装置。
2. 請求項１の眼科装置において、
   前記ズレ量から被検眼の疲労状態にあるかの判定を行って、その結果を前記表示部に表示することを特徴とする眼科装置。
3. 請求項１の眼科装置において、
   測定時間の経過とともに、前記注視点位置と真の調節位置と注視座標値のうち変化の一番大きいものを被検眼の疲労度を示す要素として特定する疲労度ファクター判別部を有することを特徴とする眼科装置。
4. 前記被検眼の瞳孔径を測定する瞳孔径測定部または被検眼のまばたきを測定するまばたき測定部を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の眼科装置。
5. 前記光学特性測定部は、被検眼を照明する所定の波長の光束を発光する光源部と、この光源部からの光束で被検眼網膜上の微少な領域を照明するための照明光学系と、前記光源部からの光束が被検眼網膜から反射された反射光束の一部を、複数本のビームに変換する変換部材を介して受光するたの受光光学系と、この受光光学系により導かれた受光光束を受光して信号を形成する受光部と、この受光部からの信号に基づき、球面度、円柱度、円柱軸角度、波面収差を両眼略同時に求めるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
6. 前記光学特性測定部で求められた両眼の光学特性に基づいて、被検眼両眼で観察している際の視機能をシミュレーションするシミュレーション部を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の眼科装置。

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