JP3782734B2 - コントラスト感度測定装置、コントラスト感度測定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コントラストチャートを用いる視力検査に用いて好適なコントラスト感度測定装置に関する。より詳しくは、レーザ眼科手術の施術時、眼鏡やコンタクトレンズによる視力の改善のように、被検者の眼球の収差を正確に定める場合に好適なコントラスト感度測定装置、コントラスト感度測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、角膜などをレーザにより変形するような眼科手術が試みられており、その際には、眼の収差を正確に測定することが重要になってきている。このような角膜手術や白内障手術の前後には、視機能検査が行われている。ここで、視機能検査には視力測定、低コントラストの視力測定（対比視力測定とも言う）、コントラスト感度測定（対比感度測定とも言う）が含まれる。
【０００３】
ここで、標準視力チャートによる一般視力検査は、高いコントラスト比の細かい対象物に対する視力をテストしている。そこで、例えば、白内障患者においては水晶体の混濁が光の散乱を引き起こし、眼底での像のコントラストを低下させているが、像の光学的な焦点位置のズレには影響を与えない。その結果、眼底での像がボンヤリしているが、白内障患者である検眼者には文字としては読めてしまう場合がある。また、角膜と水晶体の光学的歪により球面収差を生じている場合も、眼底での像がボンヤリしているが、検眼者には文字としては読めてしまう場合がある。
【０００４】
他方、最小のコントラストで特定の対象があるか検出する能力を示すコントラスト感度は、被検者の日常生活や社会生活における視覚能力を示す上で重要である。そこで、コントラスト感度の測定では、単一の空間周波数特性を調べるため、正弦波格子縞が用いられている。正弦波格子縞は、正弦波的に濃淡が変化している縞模様である。コントラスト感度は、縞模様を認めるのに必要な最低のコントラストを、いろいろな細かさ（空間周波数）において測定するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コントラスト感度は被検者（患者）が視力チャートを検査員の指示に従って読む形で行われていたため、以下の課題があった。
▲１▼単一の視力チャートを用いて検査しているので、繰り返し検査では被検者が視力チャートを覚えてしまうことが多かった。例えば、右目の後に左目を検査する場合、右目のほうが良いと、左目で見えなくても記憶により正答でき、被検者のコントラスト感度を正確に測定することが困難であった。
▲２▼コントラスト感度測定には、例えば１０分程度の時間がかかるため、臨床検査技師または医師がその間、検査の作業に専念しなければならない。そこで、診療時間や検査時間が長くなるという課題があった。
【０００６】
本発明は、上述する課題を解決したもので、被検者のコントラスト感度を正確に測定することが可能で、且つ検査時間が短くて済むコントラスト感度測定装置、コントラスト感度測定方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明によるコントラスト感度測定装置は、例えば図１に示すように、コントラスト感度検査のためのコントラスト視標を呈示するコントラスト視標表示部１００と、被検眼の光学的特性データに応じて、コントラスト視標表示部１００で表示させるコントラスト視標を決定するコントラスト視標データ決定部３２０と、コントラスト視標データ決定部３２０にて作成されたコントラスト視標データに基づき、所定の手順に従ってコントラスト視標表示部１００にコントラスト視標の呈示を行わせるコントラスト視標表示制御部３３０と、呈示されたコントラスト視標に対する前記被検眼者の応答履歴データを用いて、測定者のコントラスト測定結果を表示する表示部６００とを備えている。
【０００８】
このように構成された装置においては、コントラスト視標データ決定部３２０によって、被検眼の光学的特性データに応じて、コントラスト視標表示部１００で表示させるコントラスト視標を決定しているので、被検眼のコントラスト感度を迅速に測定できる。コントラスト視標表示制御部３３０によって、コントラスト視標データ決定部３２０にて作成されたコントラスト視標データに基づき、所定の手順に従ってコントラスト視標表示部１００にコントラスト視標の呈示を行わせるので、コントラスト視標の呈示作業が自動化でき、検査技師や眼科医師はコントラスト感度検査時に被検者に異常が発生しているか否かの診察に専念できる。表示部６００は、呈示されたコントラスト視標に対する前記被検眼者の応答履歴データを用いて、測定者のコントラスト測定結果を表示するので、検査技師や眼科医師はコントラスト感度検査が正常に行われたか容易に判断できる。
【０００９】
好ましくは、コントラスト視標データ決定部３２０は、被検眼の光学的特性データに加えて、さらに既に測定された被検眼者に対するコントラスト測定結果に基づき、コントラスト視標表示部１００にて表示させるコントラスト視標を決定するように構成されていると、被検眼が平均的なコントラスト感度を有している場合の検査を円滑に行うことができる。そこで、被検眼に病変がある場合の検査に割く時間が、容易に確保される。
【００１０】
好ましくは、コントラスト視標データ決定部３２０は、被検眼の光学的特性データに基づき、呈示するコントラスト視標の初期値、若しくは呈示するコントラスト視標の変化度合いの少なくとも一方を決定するように構成されていると、被検眼が平均的なコントラスト感度を有している場合の検査を円滑に行うことができる。
【００１１】
好ましくは、表示部６００は、被検眼の光学的特性データを反映させて、被検眼者に対するコントラスト測定結果を表示するように構成されていると、検査技師や眼科医師はコントラスト感度検査を用いて被検眼が平均的なコントラスト感度を有しているか、或いは病変が予想されるかを容易に判断できる。
【００１２】
好ましくは、表示部６００における被検眼の光学的特性データの反映には、被検眼者に対するコントラスト測定結果の正常と判断できる許容範囲を示すエリアの表示、前記被検眼者に対するコントラスト測定結果の非正常眼に相当する測定エリアの表示、又は前記被検眼者に対するコントラスト測定結果が許容範囲から外れたことを表示することの少なくとも一つを行うようにように構成されているとよい。このように構成すると、検査技師や眼科医師はコントラスト感度検査が正常に行われたか容易に判断でき、再検査が必要な場合に、迅速に被検眼のコントラスト感度の再検査が行える。
【００１３】
好ましくは、被検眼の光学的特性データは、波面センサで測定した被検眼の波面情報から、空間周波数特性（Modulation Transfer Function）を、少なくともコントラスト視標表示部１００にて表示される空間周波数を含む空間周波数領域について計算するように構成されていると、検査技師や眼科医師は空間周波数特性と被検眼者に対するコントラスト測定結果とを対比して、コントラスト感度検査が正常に行われたか容易に判断できる。
【００１４】
前記目的を達成するために、本発明によるコントラスト感度測定方法は、例えば図４に示すように、被検眼の光学的特性データに応じて、コントラスト視標表示部で表示させるコントラスト視標を決定し（Ｓ１０２〜Ｓ１１０）、コントラスト視標データ決定部で作成されたコントラスト視標データに基づき、所定の手順に従って前記コントラスト視標表示部にコントラスト視標の呈示を行わせ（Ｓ１１４〜Ｓ１２０）、呈示されたコントラスト視標に対する前記被検眼者の応答履歴データを用いて、前記被検眼者に対するコントラスト測定結果を表示する（Ｓ１２２〜Ｓ１２４）工程を有している。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号又は類似符号を付し、重複した説明は省略する。図１は本発明の第１の実施の形態を説明する構成ブロック図である。コントラスト視標表示部１００は、コントラスト感度検査のためのコントラスト視標を呈示するもので、詳細は図２を用いて後で説明する。
【００１６】
中央演算装置３００は、例えばマウスのような被検者回答入力部３１０、コントラスト視標データ決定部３２０並びにコントラスト視標表示制御部３３０を有するもので、例えば高速のプロセッサを用いたコンピュータやサーバーが用いられる。コントラスト視標データ決定部３２０は、被検眼の光学的特性データに応じて、コントラスト視標表示部１００で表示させるコントラスト視標を決定するもので、例えば最初に表示するコントラスト視標のコントラスト感度を被検眼の光学的特性データに応じた値とする。この詳細は図１０、図１１を用いて後で説明する。
【００１７】
コントラスト視標表示制御部３３０は、コントラスト視標データ決定部３２０にて作成されたコントラスト視標データに基づき、所定の手順に従ってコントラスト視標表示部１００にコントラスト視標の呈示を行わせるもので、具体的には後で説明するように、テスト視標表示制御部１２０とペデスタル視標表示制御部１４０に視標表示制御信号を送っている。
【００１８】
波面センサ５００は、被検者の眼球を構成する角膜や水晶体の収差を測定する。波面センサ５００の主要な構成要素は、小レンズアレイと呼ばれる小さなレンズから成るアレイ、並びに、センサ要素から成るアレイを有するカメラである。この構成は、シャック／ハルトマン（Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎ）の波面センサと呼ばれている。小レンズアレイは、光線の経路に置かれると、サブアパーチュア部分（ｓｕｂａｐｅｒｔｕｒｅｄ ｐｏｒｔｉｏｎ）と呼ばれる、光線の多数の要素部分を発生する。小レンズアレイの各々の小レンズは、全光線のサブアパーチュアを処理する。小レンズアレイにおいては、一般的に、各々の小レンズは、方形の格子状に位置決めされているが、アレイ全体は方形でなくてもよく、通常は、円形光線の輪郭に概ね一致する多角形の形状である。上記カメラのセンサ要素は、通常、方形又は矩形の形状を有しており、また、通常は、小レンズの格子状のパターンに平行になるように角度方向に整合された方形又は矩形の格子パターンとして配列されている。
【００１９】
表示部６００は、呈示されたコントラスト視標に対する被検眼者の応答履歴データを用いて、測定者のコントラスト測定結果を表示するもので、例えばＣＲＴや液晶ディスプレイが用いられる。
【００２０】
図２はコントラスト視標表示部の詳細を説明する構成ブロック図で、光学系と制御系を同一図面に表している。図において、コントラスト視標呈示部１００は、第１照明光学系１１０、テスト視標表示制御部１２０、第２照明光学系１３０、ペデスタル視標表示制御部１４０を備えている。また、図２には瞳孔データ測定部２００、中央演算装置３００並びに被検者の被検眼４００を表示している。
【００２１】
第１照明光学系１１０は、主としてテスト視標を形成するもので、光源１１１、コンデンサーレンズ１１２、視標交換用回転モータ１１３、視標板１１４、ＮＤフィルタ１１５、倍率補正レンズ１１６、及び拡散板１１７を備えている。コンデンサーレンズ１１２は、光源１１１から照射された光を平行光束にする。視標板１１４には、コントラスト視標として、ガボール刺激のような空間周波数特性の測定に適するコントラスト感度用テスト視標や、各種の文字やランドルト環などが所定の大きさで印刷されている。コントラスト感度用視標では、空間周波数が３ｍの視距離で１．５、３、６、１２、１８[cycles/deg]となる縞模様が描かれている。
【００２２】
ＮＤ（Neutral Density）フィルタ１１５は、６０％透過や４０％透過のように光量だけ変えるフィルタで、偏光等は行わない。倍率補正レンズ１１６は、無限遠（０ディオプター）や５メートル（０．２ディオプター）などの焦点距離を有するもので、倍率補正レンズ１１６を入れ替える調整をして、被検者にテスト視標を呈示している。拡散板１１７は、コンデンサーレンズ１１２から放射される光を拡散させて、光量分布を均一にしている。
【００２３】
第２照明光学系１３０は、主としてペデスタル視標のような背景を形成するもので、光源１３１、コンデンサーレンズ１３２、視標交換用回転モータ１３３、視標板１３４、ＮＤフィルタ１３５、倍率補正レンズ１３６、及び拡散板１３７を備えている。第２照明光学系１３０は、概ね第１照明光学系１１０と同様の光学部品で構成されているが、視標板１３４に印刷されている視標が背景である点で相違している。コントラスト感度用視標では、所定の空間周波数であって所定のコントラストのテスト視標が印刷されているため、異なるテスト視標間でほぼ同じ明るさになるように背景の明るさが調整されるべく印刷されている。
【００２４】
第１照明光学系１１０から送られるテスト視標と、第２照明光学系１３０から送られるペデスタル視標は、ミラー１５１によって同一光路上に重畳され、第１ミラーとしての分光ミラー１５２を透過して、第２ミラーとしての凹面鏡１５３で反射され、再び分光ミラー１５２で反射されて被検者の前眼部４０１に送られる。ミラー１５１は、例えばハーフミラーでもよく、また光源１１１、１３１で必要とする光量に適合させて透過率と反射率の割合を定めてもよい。ミラー１５１の透過率と反射率の割合を適宜に定めることで、ＮＤフィルタ１１５、１３５で恒常的に光を減衰させる場合に比較して、エネルギ効率が高まる。
【００２５】
テスト視標表示制御部１２０は、視標交換用回転モータ１１３を駆動して視標板１１４を適切な位置で停止させ、被検者に適切なテスト視標を呈示できるように制御している。ペデスタル視標表示制御部１４０は、視標交換用回転モータ１３３を駆動して視標板１３４を適切な位置で停止させ、テスト視標に対応するコントラスト又は明るさのペデスタル視標を被検者に呈示できるように制御している。テスト視標表示制御部１２０とペデスタル視標表示制御部１４０は、コントラスト視標表示制御部３３０から送られる視標表示制御信号に従い、所定のコントラスト感度のテスト視標をコントラスト視標表示部１００に呈示させている。
【００２６】
瞳孔データ測定部２００は、受光素子２０１、受光カメラレンズ系２０２、瞳径測定演算部２２０を備えている。視標に関する光学系が可視波長を使用するので、瞳孔データ測定部２００は近赤外光を使用してもよく、またテスト視標とは異なる波長の可視光を使用してもよい。受光素子２０１は例えば電荷結合素子（CCD: Charged-Coupled Device）のような平面的な画像を受信できる素子を用いる。受光カメラレンズ系２０２は受光素子２０１上に最適な倍率で瞳孔の像を投影できるように、倍率の調整をしている。受光素子２０１で受光される被検者の前眼部４０１の画像に含まれる瞳孔の像は、両眼と片眼の場合がある。瞳径測定演算部２２０は、受光素子２０１の受光した前眼部４０１の画像を画像処理及び画像認識して、実時間で瞳孔径を出力する。なお、瞳孔データとしては、瞳孔領の直径に代えて、瞳孔領の面積を用いてもよい。
【００２７】
中央演算装置３００は、コントラスト視標呈示部１００がコントラスト視標を被検者の前眼部４０１に呈示するタイミング、又は被検者の応答があったタイミングを基準として、瞳孔データ測定部２００による被検者の瞳径測定を行うタイミング信号を生成する測定タイミング形成部としての機能を備えている。さらに、中央演算装置３００はコントラスト視標呈示部１００が呈示するコントラストと視力情報、並びに瞳孔データ測定部２００による被検者の瞳径情報を結合して処理する機能も有する。被検者回答入力部としての被検者応答装置３１０は、被検者のコントラスト視標に対する応答を入力するもので、例えばマウスなどのＩ／Ｏ装置が用いられる。被検者応答装置３１０の出力信号は、中央演算装置３００に入力される。
被検者の被検眼４００は、解剖学的に公知のように、角膜等の前眼部４０１と水晶体４０２を有している。
【００２８】
図３はコントラスト感度用視標を用いたコントラストの説明図で、（Ａ）は被検者の前眼部に投影されるガボール刺激の平面図、（Ｂ）は（Ａ）の平面図のＢ−Ｂ方向のコントラストチャート輝度プロファイルを示している。輝度プロファイルのピーク間隔ｄが空間周波数に対応している。また、コントラスト１００％の場合には、ガボール刺激を用いたテスト視標ＴＭ100の輝度振幅が大きくなっているので、ペデスタル視標ＰＭ100の輝度はガボール刺激の最低値０．０８程度になっている。他方、コントラスト５０％の場合には、ガボール刺激を用いたテスト視標ＴＭ50の輝度振幅がテスト視標ＴＭ100より小さくなっているので、ペデスタル視標ＰＭ50の輝度はガボール刺激の最低値０．２８程度になっている。
【００２９】
即ち、ガボール刺激の平面図ではコントラストに応じてテスト視標の輝度振幅が相違するので、ガボール刺激の輝度振幅に応じた透過率のペデスタル視標を選択して、コントラスト感度用視標の明るさが等しくなるようにする必要がある。そこで、中央演算装置３００は、視標交換用回転モータ１１３、１３３を駆動して、視標板１１４、１３４を適切な組合せにする。なお、中央演算装置３００によって、光源１１１、１３１の光量、若しくはＮＤフィルタ１１５、１３５の透過率を適宜調整することによって、コントラスト感度用視標の明るさを等しくしても良い。
【００３０】
続いて、本発明に係る被検眼の光学的特性データを用いたコントラスト感度の測定について説明する。図４は被検眼の光学的特性データを用いたコントラスト感度測定を説明する流れ図である。コントラスト感度の測定が開始されると（Ｓ１００）、検査技師や眼科医師は、例えば波面センサ５００を用いて被検眼の波面収差測定のような光学的特性データを測定する（Ｓ１０２）。次に、被検者の氏名と被検眼の左右の区別を中央演算装置３００に入力する（Ｓ１０４）。
【００３１】
そして、コントラスト視標データ決定部３２０は、波面センサ５００の測定結果を用いて、空間周波数特性（ＭＴＦ：Modulation Transfer Function）を計算する（Ｓ１０６）。次にコントラスト視標データ決定部３２０は、空間周波数特性ＭＴＦを用いて、被検眼のコントラスト感度を予測する（Ｓ１０８）。Ｓ１０６とＳ１０８の詳細は図１０、図１１を用いて後で説明する。次に、コントラスト視標データ決定部３２０は、予測された被検眼のコントラスト感度に対して、コントラスト感度が０．１デシベル高いコントラストを、各空間周波数におけるコントラスト感度の初期値として設定する（Ｓ１１０）。続いて、瞳孔データ測定部２００等を用いて被検者が明るさに順応するまで一定時間、例えば１分間待つ（Ｓ１１２）。好ましくは、表示部６００はバックグランドの輝度に対する、順応開始と終わりの合図を表示するように構成するとよい。
【００３２】
次に、コントラスト視標表示制御部３３０により、空間周波数が３ｃｐｄ（[cycles/deg]）のコントラスト輝度閾値を、例えば上下法を用いて測定する（Ｓ１１４）。上下法とは心理学的測定法の一種である。上下法の刺激呈示は、１試行においてコントラスト有視標とコントラスト無視標を並べて、一回呈示する強制選択法で、被検者はガボール刺激のある位置を答えるものである。一回のコントラスト感度用視標の呈示は、まずバックグランドを被検者に呈示し、次にガボール刺激を呈示し、被検者の応答を記憶する。そして、中央演算装置３００は、測定終了までガボール刺激を被検者に呈示するものである。なお、上下法に代わる測定法として、極限法、調整法、恒常法、ＰＥＳＴ、ＱＵＥＳＴ等がある。
【００３３】
視標の呈示例を図５に示す。図５（Ａ）は左側にコントラストの大きな視標を示し、右側にコントラスト無視標を並べてある。図５（Ｂ）は右側にコントラストの大きな視標を示し、左側にコントラスト無視標を並べてある。また、この測定の詳細な手順は、後で図７を用いて詳細に説明する。
【００３４】
次に、コントラスト視標表示制御部３３０により、空間周波数が６ｃｐｄのコントラスト輝度閾値を、例えば上下法を用いて測定する（Ｓ１１６）。続いて、空間周波数が１２ｃｐｄのコントラスト輝度閾値を、例えば上下法を用いて測定し（Ｓ１１８）、更に空間周波数が１８ｃｐｄのコントラスト輝度閾値を、例えば上下法を用いて測定する（Ｓ１２０）。そして、それぞれの空間周波数における上下法の結果からコントラスト閾値を求め、そしてコントラスト閾値の逆数をとってコントラスト感度（ＣＳ）とする（Ｓ１２２）。次に、表示部６００に４つの空間周波数における上下法での応答履歴と、コントラスト感度曲線を表示する（Ｓ１２４）。そして、表示部６００に表示された結果を検査技師や眼科医師が見て、一見して異常のある空間周波数があるか判断し、必要ならＳ１１４〜Ｓ１２０の何れかひとつの空間周波数について再度測定を繰返す（Ｓ１２６）。そして、被検者のコントラスト輝度閾値が求まれば、中央演算装置３００によってコントラスト感度用視標の呈示条件や応答の適否等の結果がファイルに保存される（Ｓ１２８）。そして、当該被検者に対するコントラスト感度の測定が終了する（Ｓ１３０）。
【００３５】
図６は図４の上下法によるコントラスト変化の一例を示す図で、縦軸にコントラスト、横軸に刺激回数をとってある。コントラスト１００％（１とする）をスタート点にして、被検者が正解する毎に対数ステップで０．１刻みにて、刺激のコントラストを下げて行き、逆に不正解のときは４ステップ、刺激のコントラストを上げる。測定終了は、例えば不正解が上下それぞれ５回発生したときとする。この場合の被検者のコントラスト閾値は、例えば不正解となったコントラスト閾値の１０回の平均値とし、例えば０．０６（＝１０-1.2）となる。コントラスト感度は、被検者について求めたコントラスト閾値の逆数となる。
【００３６】
図７は、コントラスト輝度閾値の上下法による測定手順の一例を説明する流れ図である。まず、コントラスト視標表示制御部３３０により、所定の空間周波数のコントラスト輝度閾値を被検者に対して呈示する（Ｓ１５０）。この際に、瞳孔データ測定部２００による被検者の瞳径測定を行っておくとよい。そして、被検者は呈示されたコントラスト感度用視標に対して応答を行う（Ｓ１５２）。コントラスト感度用視標の呈示が上下法の場合は、上下法の刺激呈示が２者択一の強制選択法(2 alternative forced choice; ２ＡＦＣ法)であるため、被検者はガボール刺激のある位置を応答する。被検者の応答は、マウスのような被検者応答装置でもよく、また音声でも良い。検査技師又は中央演算装置３００は、テスト視標表示制御部１２０でのテスト視標の呈示と被検者の応答を対比して、被検者の応答の適否を判断する（Ｓ１５４）。そして、中央演算装置３００によってコントラスト感度用視標の呈示条件、応答の適否、被検者の瞳径等が記憶される（Ｓ１５６）。そして、検査技師又は中央演算装置３００はテスト視標の呈示回数が終了基準、例えば図６の様に正答から誤答への切換りと誤答から正答への切換りが夫々５回、に到達したかを判断し（Ｓ１５８）、未了であればテスト視標の呈示条件を変更して（Ｓ１６０）、Ｓ１５０に戻る。
【００３７】
テスト視標の呈示回数が終了基準値に到達していれば（Ｓ１５８）、戻しとする。このようにして、所定のコントラスト感度用視標の空間周波数、例えば３、６、１２、１８[cycles/deg]に対する検査が終了するまで繰返される。なお、一回のコントラスト感度用視標の呈示時間は、臨床的には例えば１〜３秒間、特に好ましくは２秒間が適当である。また、上下法によるコントラスト測定で得られた結果を、コントラストレベルで５段階程度にまとめ直してから、統計解析手法の一つであるプロビット解析によって解析してもよい。プロビット解析により、コントラスト閾値の平均値ｓ0と分散σとを求めることができる。
【００３８】
図８は異なる空間周波数のコントラスト感度用視標に対する被検者の応答履歴の一例を示す図で、（Ａ）は３ｃｐｄ（[cycles/deg]）、（Ｂ）は６ｃｐｄ、（Ｃ）は１２ｃｐｄ、（Ｄ）は１８ｃｐｄの縞模様の場合を示している。各空間周波数に対する被検者の応答履歴は、概ね図６のコントラスト測定と類似するパターンとなっている。
【００３９】
図９はコントラスト感度と空間周波数の関係を示す図である。異なる空間周波数に対する被検者の応答履歴により、空間周波数毎のコントラスト閾値が求まる。そこで、中央演算装置３００によってコントラスト閾値の逆数をとって、コントラスト感度を求める。一般に被検者のコントラスト感度は、空間周波数が３〜６ｃｐｄで極大値をとり、空間周波数が１０ｃｐｄ以上に増加すると、徐々に低下する傾向がある。なお、コントラスト感度の空間周波数に対する標準パターンと比較して、一部の空間周波数に異常値のあるときは、被検者の瞳や視神経に病的な異常のある場合があるので、コントラスト感度測定は眼科検診として適している。
【００４０】
図１０は波面センサの測定値から空間周波数特性ＭＴＦを測定する手順の説明図である。まず、被検者の瞳に対する波面は、例えばシャックハルトマン式の波面センサ５００で測定する（Ｓ２００）。次に、波面センサ５００で測定された波面Ｗ(x,y)は、次式（数１）により、瞳関数Ｈ(x,y)に変換される（Ｓ２０２）。このとき、波面Ｗ(x,y)は可視光の中心波長を単位として表されているとする。
【数１】
【００４１】
次に、コントラスト視標データ決定部３２０は、瞳関数Ｈ(x,y)を2次元フーリエ変換することによって、点像振幅分布ＡＳＦ(x,y)を計算する（Ｓ２０４）。
【数２】
ここで、ＡＳＦはamplitude spread functionの略語である。続いて、コントラスト視標データ決定部３２０は、点像振幅分布ＡＳＦ(x,y)を二乗することによって、点像強度関数ＰＳＦ(x,y)を得る（Ｓ２０６）。
【数３】
ここで、ＰＳＦはpoint spread functionの略語である。コントラスト視標データ決定部３２０が、点像強度関数ＰＳＦ(x,y)をフーリエ変換することにより、空間周波数特性ＭＴＦ(x,y)を求めることができる（Ｓ２０８）。
【００４２】
そして、波面センサ５００等の測定値から被検眼の光学的特性データ、例えば空間周波数特性ＭＴＦが既知であれば、視神経系の空間周波数特性ＭＴＦが次式によって計算できる。
【数４】
【００４３】
ここで、Ｍlatは求めたい視神経系の空間周波数特性ＭＴＦ、Ｍoptは光学系の空間周波数特性ＭＴＦ、ｍnは視神経系のノイズのコントラスト、ｍtは刺激のコントラスト、ｋ（＝ｓ0／σ）はコントラスト閾値の平均値ｓ0を分散σで除したものである。コントラスト視標データ決定部３２０により数４が実行されて、視神経系の空間周波数特性ＭＴＦが求められる。
【００４４】
図１１は波面センサで測定した被検眼の波面情報から空間周波数特性ＭＴＦを演算したものと、被検眼者に対するコントラスト測定結果とを対比する場合の説明図で、（Ａ）は空間周波数特性ＭＴＦ、（Ｂ）はコントラスト測定結果を示している。コントラスト視標データ決定部３２０は、波面センサ５００で測定した被検眼の波面情報から空間周波数特性ＭＴＦが得られたので、数５の関係からコントラスト感度ＣＳを求めることができる。さらにコントラスト視標データ決定部３２０は、視標の平均輝度を使って視標の最大輝度Ｉmaxと視標の最小輝度Ｉminを決めることができる。
【数５】
【００４５】
このようにして、被検眼の波面情報からコントラスト感度測定のためのコントラスト感度用視標の初期値が求まる。さらに、被検眼の波面情報とコントラスト感度測定との対応関係をデータベース化してゆくことで、被検眼の波面情報からコントラスト感度の予測値が空間周波数毎に求まる。これに対して、中央演算装置から被検眼者に対するコントラスト測定結果を入手して、表示部６００にて両者を対比して表示する。すると、検査技師や眼科医師は、図１１に示すように、予測値と実測値との対比結果を参照して、被検眼のコントラスト感度測定から病変があるか否かの判断が容易に行える。
【００４６】
なお、上記実施の形態においては、被検者の片眼毎にコントラスト感度を測定する場合を示したが、被検者の両眼を同時に測定して、両眼視の視機能を評価することも可能である。
【００４７】
また、上記第１の実施の形態においては、第１照明光学系１１０からテスト視標を送り、第２照明光学系１３０からペデスタル視標を送る場合を示したが、視標板１１４、１３４を入れ替えることで、第１照明光学系１１０からペデスタル視標を送り、第２照明光学系１３０からテスト視標を送る構成としてもよい。また、視標板１１４を用いてペデスタル視標とテスト視標のコントラストを変更する構成を示したが、光源１３１と光源１１１の光量を変更させる構成や、ＮＤフィルタ１３５とＮＤフィルタ１１５の透過率（濃度）を変更させる構成でもよい。
【００４８】
さらに、眼科医院や運転免許試験場ような臨床現場では、コントラスト感度測定装置ような視機能検査装置は、目の光学系を測定する収差計や波面センサ５００などと一緒に用いられる可能性が高い。コントラスト感度測定装置によりコントラスト感度を正確に測定することを容易にするばかりでなく、関連する他覚測定である収差計や波面センサ５００の計測とをシステム化することは、臨床では非常に有効で画期的なことである。また、さらに、収差計または波面センサ５００によっては屈折計（レフラクトメータ）または自動屈折計（オートレフラクトメータ）の機能を含んでいることがあり、このような収差計または波面センサ５００と視機能検査装置とホロプターを組み合わせることは、さらに臨床現場の作業を容易にし、従来は測定できなかった細かい検査が現実的に可能になる。
【００４９】
また、上記第１の実施の形態においては、コントラスト視標表示制御部３３０によってコントラスト感度用視標の空間周波数として３、６、１２、１８[cycles/deg]を用いる場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば被検眼の光学的特性データが収差の大きい状態を示しているときは、コントラスト視標データ決定部３２０によってコントラスト感度用視標の空間周波数を低周波数側に遷移させて、例えば１、３、６、１２[cycles/deg]の測定に変更しても良い。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、本発明のコントラスト感度測定装置によれば、コントラスト感度検査のためのコントラスト視標を呈示するコントラスト視標表示部と、被検眼の光学的特性データに応じて、コントラスト視標表示部で表示させるコントラスト視標を決定するコントラスト視標データ決定部と、コントラスト視標データ決定部にて作成されたコントラスト視標データに基づき、所定の手順に従ってコントラスト視標表示部にコントラスト視標の呈示を行わせるコントラスト視標表示制御部と、呈示されたコントラスト視標に対する前記被検眼者の応答履歴データを用いて、測定者のコントラスト測定結果を表示する表示部とを備えている構成としている。そこで、例えば波面のような被検眼の光学的特性データとコントラスト視標表示部をコントラスト視標データ決定部とコントラスト視標表示制御部を用いて有機的に結合することにより、例えば被検眼の光学的特性データからコントラスト感度測定の初期値を決めることができ、測定時間が短縮できる。
【００５１】
また、請求項４に記載の本発明によれば、被検眼の光学的特性データは、波面センサで測定した被検眼の波面情報から、空間周波数特性（Modulation Transfer Function）を、少なくとも前記コントラスト視標表示部にて表示される空間周波数を含む空間周波数領域について計算したものである構成とすると、検査技師や眼科医師は波面から計算した空間周波数特性ＭＴＦを用いて、自覚検査から測定されたコントラスト感度検査と容易に比較できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態を説明する構成ブロック図である。
【図２】 コントラスト視標表示部の詳細を説明する構成ブロック図である。
【図３】 コントラスト感度用視標を用いたコントラストの説明図である。
【図４】 被検眼の光学的特性データを用いたコントラスト感度測定を説明する流れ図である。
【図５】 図４の上下法に用いる刺激呈示パターンの説明図である。
【図６】 図４の上下法によるコントラスト変化の一例を示す図である。
【図７】 コントラスト輝度閾値の上下法による測定手順の一例を説明する流れ図である。
【図８】 異なる空間周波数のコントラスト感度用視標に対する被検者の応答履歴の一例を示す図である。
【図９】 コントラスト感度と空間周波数の関係を示す図である。
【図１０】 波面センサの測定値から空間周波数特性ＭＴＦを測定する手順の説明図である。
【図１１】 波面センサで測定した被検眼の波面情報から空間周波数特性ＭＴＦを演算したものと、被検眼者に対するコントラスト測定結果とを対比する場合の説明図である。
【符号の説明】
１００ コントラスト視標呈示部
１１０ 第１照明光学系
１２０ テスト視標表示制御部
１３０ 第２照明光学系
１４０ ペデスタル視標表示制御部
３００ 中央制御装置
３２０ コントラスト視標データ決定部
３３０ コントラスト視標表示制御部
４００ 被検眼
５００ 波面センサ
６００ 表示部
【発明の属する技術分野】
この発明は、コントラストチャートを用いる視力検査に用いて好適なコントラスト感度測定装置に関する。より詳しくは、レーザ眼科手術の施術時、眼鏡やコンタクトレンズによる視力の改善のように、被検者の眼球の収差を正確に定める場合に好適なコントラスト感度測定装置、コントラスト感度測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、角膜などをレーザにより変形するような眼科手術が試みられており、その際には、眼の収差を正確に測定することが重要になってきている。このような角膜手術や白内障手術の前後には、視機能検査が行われている。ここで、視機能検査には視力測定、低コントラストの視力測定（対比視力測定とも言う）、コントラスト感度測定（対比感度測定とも言う）が含まれる。
【０００３】
ここで、標準視力チャートによる一般視力検査は、高いコントラスト比の細かい対象物に対する視力をテストしている。そこで、例えば、白内障患者においては水晶体の混濁が光の散乱を引き起こし、眼底での像のコントラストを低下させているが、像の光学的な焦点位置のズレには影響を与えない。その結果、眼底での像がボンヤリしているが、白内障患者である検眼者には文字としては読めてしまう場合がある。また、角膜と水晶体の光学的歪により球面収差を生じている場合も、眼底での像がボンヤリしているが、検眼者には文字としては読めてしまう場合がある。
【０００４】
他方、最小のコントラストで特定の対象があるか検出する能力を示すコントラスト感度は、被検者の日常生活や社会生活における視覚能力を示す上で重要である。そこで、コントラスト感度の測定では、単一の空間周波数特性を調べるため、正弦波格子縞が用いられている。正弦波格子縞は、正弦波的に濃淡が変化している縞模様である。コントラスト感度は、縞模様を認めるのに必要な最低のコントラストを、いろいろな細かさ（空間周波数）において測定するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コントラスト感度は被検者（患者）が視力チャートを検査員の指示に従って読む形で行われていたため、以下の課題があった。
▲１▼単一の視力チャートを用いて検査しているので、繰り返し検査では被検者が視力チャートを覚えてしまうことが多かった。例えば、右目の後に左目を検査する場合、右目のほうが良いと、左目で見えなくても記憶により正答でき、被検者のコントラスト感度を正確に測定することが困難であった。
▲２▼コントラスト感度測定には、例えば１０分程度の時間がかかるため、臨床検査技師または医師がその間、検査の作業に専念しなければならない。そこで、診療時間や検査時間が長くなるという課題があった。
【０００６】
本発明は、上述する課題を解決したもので、被検者のコントラスト感度を正確に測定することが可能で、且つ検査時間が短くて済むコントラスト感度測定装置、コントラスト感度測定方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明によるコントラスト感度測定装置は、例えば図１に示すように、コントラスト感度検査のためのコントラスト視標を呈示するコントラスト視標表示部１００と、被検眼の光学的特性データに応じて、コントラスト視標表示部１００で表示させるコントラスト視標を決定するコントラスト視標データ決定部３２０と、コントラスト視標データ決定部３２０にて作成されたコントラスト視標データに基づき、所定の手順に従ってコントラスト視標表示部１００にコントラスト視標の呈示を行わせるコントラスト視標表示制御部３３０と、呈示されたコントラスト視標に対する前記被検眼者の応答履歴データを用いて、測定者のコントラスト測定結果を表示する表示部６００とを備えている。
【０００８】
このように構成された装置においては、コントラスト視標データ決定部３２０によって、被検眼の光学的特性データに応じて、コントラスト視標表示部１００で表示させるコントラスト視標を決定しているので、被検眼のコントラスト感度を迅速に測定できる。コントラスト視標表示制御部３３０によって、コントラスト視標データ決定部３２０にて作成されたコントラスト視標データに基づき、所定の手順に従ってコントラスト視標表示部１００にコントラスト視標の呈示を行わせるので、コントラスト視標の呈示作業が自動化でき、検査技師や眼科医師はコントラスト感度検査時に被検者に異常が発生しているか否かの診察に専念できる。表示部６００は、呈示されたコントラスト視標に対する前記被検眼者の応答履歴データを用いて、測定者のコントラスト測定結果を表示するので、検査技師や眼科医師はコントラスト感度検査が正常に行われたか容易に判断できる。
【０００９】
好ましくは、コントラスト視標データ決定部３２０は、被検眼の光学的特性データに加えて、さらに既に測定された被検眼者に対するコントラスト測定結果に基づき、コントラスト視標表示部１００にて表示させるコントラスト視標を決定するように構成されていると、被検眼が平均的なコントラスト感度を有している場合の検査を円滑に行うことができる。そこで、被検眼に病変がある場合の検査に割く時間が、容易に確保される。
【００１０】
好ましくは、コントラスト視標データ決定部３２０は、被検眼の光学的特性データに基づき、呈示するコントラスト視標の初期値、若しくは呈示するコントラスト視標の変化度合いの少なくとも一方を決定するように構成されていると、被検眼が平均的なコントラスト感度を有している場合の検査を円滑に行うことができる。
【００１１】
好ましくは、表示部６００は、被検眼の光学的特性データを反映させて、被検眼者に対するコントラスト測定結果を表示するように構成されていると、検査技師や眼科医師はコントラスト感度検査を用いて被検眼が平均的なコントラスト感度を有しているか、或いは病変が予想されるかを容易に判断できる。
【００１２】
好ましくは、表示部６００における被検眼の光学的特性データの反映には、被検眼者に対するコントラスト測定結果の正常と判断できる許容範囲を示すエリアの表示、前記被検眼者に対するコントラスト測定結果の非正常眼に相当する測定エリアの表示、又は前記被検眼者に対するコントラスト測定結果が許容範囲から外れたことを表示することの少なくとも一つを行うようにように構成されているとよい。このように構成すると、検査技師や眼科医師はコントラスト感度検査が正常に行われたか容易に判断でき、再検査が必要な場合に、迅速に被検眼のコントラスト感度の再検査が行える。
【００１３】
好ましくは、被検眼の光学的特性データは、波面センサで測定した被検眼の波面情報から、空間周波数特性（Modulation Transfer Function）を、少なくともコントラスト視標表示部１００にて表示される空間周波数を含む空間周波数領域について計算するように構成されていると、検査技師や眼科医師は空間周波数特性と被検眼者に対するコントラスト測定結果とを対比して、コントラスト感度検査が正常に行われたか容易に判断できる。
【００１４】
前記目的を達成するために、本発明によるコントラスト感度測定方法は、例えば図４に示すように、被検眼の光学的特性データに応じて、コントラスト視標表示部で表示させるコントラスト視標を決定し（Ｓ１０２〜Ｓ１１０）、コントラスト視標データ決定部で作成されたコントラスト視標データに基づき、所定の手順に従って前記コントラスト視標表示部にコントラスト視標の呈示を行わせ（Ｓ１１４〜Ｓ１２０）、呈示されたコントラスト視標に対する前記被検眼者の応答履歴データを用いて、前記被検眼者に対するコントラスト測定結果を表示する（Ｓ１２２〜Ｓ１２４）工程を有している。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号又は類似符号を付し、重複した説明は省略する。図１は本発明の第１の実施の形態を説明する構成ブロック図である。コントラスト視標表示部１００は、コントラスト感度検査のためのコントラスト視標を呈示するもので、詳細は図２を用いて後で説明する。
【００１６】
中央演算装置３００は、例えばマウスのような被検者回答入力部３１０、コントラスト視標データ決定部３２０並びにコントラスト視標表示制御部３３０を有するもので、例えば高速のプロセッサを用いたコンピュータやサーバーが用いられる。コントラスト視標データ決定部３２０は、被検眼の光学的特性データに応じて、コントラスト視標表示部１００で表示させるコントラスト視標を決定するもので、例えば最初に表示するコントラスト視標のコントラスト感度を被検眼の光学的特性データに応じた値とする。この詳細は図１０、図１１を用いて後で説明する。
【００１７】
コントラスト視標表示制御部３３０は、コントラスト視標データ決定部３２０にて作成されたコントラスト視標データに基づき、所定の手順に従ってコントラスト視標表示部１００にコントラスト視標の呈示を行わせるもので、具体的には後で説明するように、テスト視標表示制御部１２０とペデスタル視標表示制御部１４０に視標表示制御信号を送っている。
【００１８】
波面センサ５００は、被検者の眼球を構成する角膜や水晶体の収差を測定する。波面センサ５００の主要な構成要素は、小レンズアレイと呼ばれる小さなレンズから成るアレイ、並びに、センサ要素から成るアレイを有するカメラである。この構成は、シャック／ハルトマン（Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎ）の波面センサと呼ばれている。小レンズアレイは、光線の経路に置かれると、サブアパーチュア部分（ｓｕｂａｐｅｒｔｕｒｅｄ ｐｏｒｔｉｏｎ）と呼ばれる、光線の多数の要素部分を発生する。小レンズアレイの各々の小レンズは、全光線のサブアパーチュアを処理する。小レンズアレイにおいては、一般的に、各々の小レンズは、方形の格子状に位置決めされているが、アレイ全体は方形でなくてもよく、通常は、円形光線の輪郭に概ね一致する多角形の形状である。上記カメラのセンサ要素は、通常、方形又は矩形の形状を有しており、また、通常は、小レンズの格子状のパターンに平行になるように角度方向に整合された方形又は矩形の格子パターンとして配列されている。
【００１９】
表示部６００は、呈示されたコントラスト視標に対する被検眼者の応答履歴データを用いて、測定者のコントラスト測定結果を表示するもので、例えばＣＲＴや液晶ディスプレイが用いられる。
【００２０】
図２はコントラスト視標表示部の詳細を説明する構成ブロック図で、光学系と制御系を同一図面に表している。図において、コントラスト視標呈示部１００は、第１照明光学系１１０、テスト視標表示制御部１２０、第２照明光学系１３０、ペデスタル視標表示制御部１４０を備えている。また、図２には瞳孔データ測定部２００、中央演算装置３００並びに被検者の被検眼４００を表示している。
【００２１】
第１照明光学系１１０は、主としてテスト視標を形成するもので、光源１１１、コンデンサーレンズ１１２、視標交換用回転モータ１１３、視標板１１４、ＮＤフィルタ１１５、倍率補正レンズ１１６、及び拡散板１１７を備えている。コンデンサーレンズ１１２は、光源１１１から照射された光を平行光束にする。視標板１１４には、コントラスト視標として、ガボール刺激のような空間周波数特性の測定に適するコントラスト感度用テスト視標や、各種の文字やランドルト環などが所定の大きさで印刷されている。コントラスト感度用視標では、空間周波数が３ｍの視距離で１．５、３、６、１２、１８[cycles/deg]となる縞模様が描かれている。
【００２２】
ＮＤ（Neutral Density）フィルタ１１５は、６０％透過や４０％透過のように光量だけ変えるフィルタで、偏光等は行わない。倍率補正レンズ１１６は、無限遠（０ディオプター）や５メートル（０．２ディオプター）などの焦点距離を有するもので、倍率補正レンズ１１６を入れ替える調整をして、被検者にテスト視標を呈示している。拡散板１１７は、コンデンサーレンズ１１２から放射される光を拡散させて、光量分布を均一にしている。
【００２３】
第２照明光学系１３０は、主としてペデスタル視標のような背景を形成するもので、光源１３１、コンデンサーレンズ１３２、視標交換用回転モータ１３３、視標板１３４、ＮＤフィルタ１３５、倍率補正レンズ１３６、及び拡散板１３７を備えている。第２照明光学系１３０は、概ね第１照明光学系１１０と同様の光学部品で構成されているが、視標板１３４に印刷されている視標が背景である点で相違している。コントラスト感度用視標では、所定の空間周波数であって所定のコントラストのテスト視標が印刷されているため、異なるテスト視標間でほぼ同じ明るさになるように背景の明るさが調整されるべく印刷されている。
【００２４】
第１照明光学系１１０から送られるテスト視標と、第２照明光学系１３０から送られるペデスタル視標は、ミラー１５１によって同一光路上に重畳され、第１ミラーとしての分光ミラー１５２を透過して、第２ミラーとしての凹面鏡１５３で反射され、再び分光ミラー１５２で反射されて被検者の前眼部４０１に送られる。ミラー１５１は、例えばハーフミラーでもよく、また光源１１１、１３１で必要とする光量に適合させて透過率と反射率の割合を定めてもよい。ミラー１５１の透過率と反射率の割合を適宜に定めることで、ＮＤフィルタ１１５、１３５で恒常的に光を減衰させる場合に比較して、エネルギ効率が高まる。
【００２５】
テスト視標表示制御部１２０は、視標交換用回転モータ１１３を駆動して視標板１１４を適切な位置で停止させ、被検者に適切なテスト視標を呈示できるように制御している。ペデスタル視標表示制御部１４０は、視標交換用回転モータ１３３を駆動して視標板１３４を適切な位置で停止させ、テスト視標に対応するコントラスト又は明るさのペデスタル視標を被検者に呈示できるように制御している。テスト視標表示制御部１２０とペデスタル視標表示制御部１４０は、コントラスト視標表示制御部３３０から送られる視標表示制御信号に従い、所定のコントラスト感度のテスト視標をコントラスト視標表示部１００に呈示させている。
【００２６】
瞳孔データ測定部２００は、受光素子２０１、受光カメラレンズ系２０２、瞳径測定演算部２２０を備えている。視標に関する光学系が可視波長を使用するので、瞳孔データ測定部２００は近赤外光を使用してもよく、またテスト視標とは異なる波長の可視光を使用してもよい。受光素子２０１は例えば電荷結合素子（CCD: Charged-Coupled Device）のような平面的な画像を受信できる素子を用いる。受光カメラレンズ系２０２は受光素子２０１上に最適な倍率で瞳孔の像を投影できるように、倍率の調整をしている。受光素子２０１で受光される被検者の前眼部４０１の画像に含まれる瞳孔の像は、両眼と片眼の場合がある。瞳径測定演算部２２０は、受光素子２０１の受光した前眼部４０１の画像を画像処理及び画像認識して、実時間で瞳孔径を出力する。なお、瞳孔データとしては、瞳孔領の直径に代えて、瞳孔領の面積を用いてもよい。
【００２７】
中央演算装置３００は、コントラスト視標呈示部１００がコントラスト視標を被検者の前眼部４０１に呈示するタイミング、又は被検者の応答があったタイミングを基準として、瞳孔データ測定部２００による被検者の瞳径測定を行うタイミング信号を生成する測定タイミング形成部としての機能を備えている。さらに、中央演算装置３００はコントラスト視標呈示部１００が呈示するコントラストと視力情報、並びに瞳孔データ測定部２００による被検者の瞳径情報を結合して処理する機能も有する。被検者回答入力部としての被検者応答装置３１０は、被検者のコントラスト視標に対する応答を入力するもので、例えばマウスなどのＩ／Ｏ装置が用いられる。被検者応答装置３１０の出力信号は、中央演算装置３００に入力される。
被検者の被検眼４００は、解剖学的に公知のように、角膜等の前眼部４０１と水晶体４０２を有している。
【００２８】
図３はコントラスト感度用視標を用いたコントラストの説明図で、（Ａ）は被検者の前眼部に投影されるガボール刺激の平面図、（Ｂ）は（Ａ）の平面図のＢ−Ｂ方向のコントラストチャート輝度プロファイルを示している。輝度プロファイルのピーク間隔ｄが空間周波数に対応している。また、コントラスト１００％の場合には、ガボール刺激を用いたテスト視標ＴＭ100の輝度振幅が大きくなっているので、ペデスタル視標ＰＭ100の輝度はガボール刺激の最低値０．０８程度になっている。他方、コントラスト５０％の場合には、ガボール刺激を用いたテスト視標ＴＭ50の輝度振幅がテスト視標ＴＭ100より小さくなっているので、ペデスタル視標ＰＭ50の輝度はガボール刺激の最低値０．２８程度になっている。
【００２９】
即ち、ガボール刺激の平面図ではコントラストに応じてテスト視標の輝度振幅が相違するので、ガボール刺激の輝度振幅に応じた透過率のペデスタル視標を選択して、コントラスト感度用視標の明るさが等しくなるようにする必要がある。そこで、中央演算装置３００は、視標交換用回転モータ１１３、１３３を駆動して、視標板１１４、１３４を適切な組合せにする。なお、中央演算装置３００によって、光源１１１、１３１の光量、若しくはＮＤフィルタ１１５、１３５の透過率を適宜調整することによって、コントラスト感度用視標の明るさを等しくしても良い。
【００３０】
続いて、本発明に係る被検眼の光学的特性データを用いたコントラスト感度の測定について説明する。図４は被検眼の光学的特性データを用いたコントラスト感度測定を説明する流れ図である。コントラスト感度の測定が開始されると（Ｓ１００）、検査技師や眼科医師は、例えば波面センサ５００を用いて被検眼の波面収差測定のような光学的特性データを測定する（Ｓ１０２）。次に、被検者の氏名と被検眼の左右の区別を中央演算装置３００に入力する（Ｓ１０４）。
【００３１】
そして、コントラスト視標データ決定部３２０は、波面センサ５００の測定結果を用いて、空間周波数特性（ＭＴＦ：Modulation Transfer Function）を計算する（Ｓ１０６）。次にコントラスト視標データ決定部３２０は、空間周波数特性ＭＴＦを用いて、被検眼のコントラスト感度を予測する（Ｓ１０８）。Ｓ１０６とＳ１０８の詳細は図１０、図１１を用いて後で説明する。次に、コントラスト視標データ決定部３２０は、予測された被検眼のコントラスト感度に対して、コントラスト感度が０．１デシベル高いコントラストを、各空間周波数におけるコントラスト感度の初期値として設定する（Ｓ１１０）。続いて、瞳孔データ測定部２００等を用いて被検者が明るさに順応するまで一定時間、例えば１分間待つ（Ｓ１１２）。好ましくは、表示部６００はバックグランドの輝度に対する、順応開始と終わりの合図を表示するように構成するとよい。
【００３２】
次に、コントラスト視標表示制御部３３０により、空間周波数が３ｃｐｄ（[cycles/deg]）のコントラスト輝度閾値を、例えば上下法を用いて測定する（Ｓ１１４）。上下法とは心理学的測定法の一種である。上下法の刺激呈示は、１試行においてコントラスト有視標とコントラスト無視標を並べて、一回呈示する強制選択法で、被検者はガボール刺激のある位置を答えるものである。一回のコントラスト感度用視標の呈示は、まずバックグランドを被検者に呈示し、次にガボール刺激を呈示し、被検者の応答を記憶する。そして、中央演算装置３００は、測定終了までガボール刺激を被検者に呈示するものである。なお、上下法に代わる測定法として、極限法、調整法、恒常法、ＰＥＳＴ、ＱＵＥＳＴ等がある。
【００３３】
視標の呈示例を図５に示す。図５（Ａ）は左側にコントラストの大きな視標を示し、右側にコントラスト無視標を並べてある。図５（Ｂ）は右側にコントラストの大きな視標を示し、左側にコントラスト無視標を並べてある。また、この測定の詳細な手順は、後で図７を用いて詳細に説明する。
【００３４】
次に、コントラスト視標表示制御部３３０により、空間周波数が６ｃｐｄのコントラスト輝度閾値を、例えば上下法を用いて測定する（Ｓ１１６）。続いて、空間周波数が１２ｃｐｄのコントラスト輝度閾値を、例えば上下法を用いて測定し（Ｓ１１８）、更に空間周波数が１８ｃｐｄのコントラスト輝度閾値を、例えば上下法を用いて測定する（Ｓ１２０）。そして、それぞれの空間周波数における上下法の結果からコントラスト閾値を求め、そしてコントラスト閾値の逆数をとってコントラスト感度（ＣＳ）とする（Ｓ１２２）。次に、表示部６００に４つの空間周波数における上下法での応答履歴と、コントラスト感度曲線を表示する（Ｓ１２４）。そして、表示部６００に表示された結果を検査技師や眼科医師が見て、一見して異常のある空間周波数があるか判断し、必要ならＳ１１４〜Ｓ１２０の何れかひとつの空間周波数について再度測定を繰返す（Ｓ１２６）。そして、被検者のコントラスト輝度閾値が求まれば、中央演算装置３００によってコントラスト感度用視標の呈示条件や応答の適否等の結果がファイルに保存される（Ｓ１２８）。そして、当該被検者に対するコントラスト感度の測定が終了する（Ｓ１３０）。
【００３５】
図６は図４の上下法によるコントラスト変化の一例を示す図で、縦軸にコントラスト、横軸に刺激回数をとってある。コントラスト１００％（１とする）をスタート点にして、被検者が正解する毎に対数ステップで０．１刻みにて、刺激のコントラストを下げて行き、逆に不正解のときは４ステップ、刺激のコントラストを上げる。測定終了は、例えば不正解が上下それぞれ５回発生したときとする。この場合の被検者のコントラスト閾値は、例えば不正解となったコントラスト閾値の１０回の平均値とし、例えば０．０６（＝１０-1.2）となる。コントラスト感度は、被検者について求めたコントラスト閾値の逆数となる。
【００３６】
図７は、コントラスト輝度閾値の上下法による測定手順の一例を説明する流れ図である。まず、コントラスト視標表示制御部３３０により、所定の空間周波数のコントラスト輝度閾値を被検者に対して呈示する（Ｓ１５０）。この際に、瞳孔データ測定部２００による被検者の瞳径測定を行っておくとよい。そして、被検者は呈示されたコントラスト感度用視標に対して応答を行う（Ｓ１５２）。コントラスト感度用視標の呈示が上下法の場合は、上下法の刺激呈示が２者択一の強制選択法(2 alternative forced choice; ２ＡＦＣ法)であるため、被検者はガボール刺激のある位置を応答する。被検者の応答は、マウスのような被検者応答装置でもよく、また音声でも良い。検査技師又は中央演算装置３００は、テスト視標表示制御部１２０でのテスト視標の呈示と被検者の応答を対比して、被検者の応答の適否を判断する（Ｓ１５４）。そして、中央演算装置３００によってコントラスト感度用視標の呈示条件、応答の適否、被検者の瞳径等が記憶される（Ｓ１５６）。そして、検査技師又は中央演算装置３００はテスト視標の呈示回数が終了基準、例えば図６の様に正答から誤答への切換りと誤答から正答への切換りが夫々５回、に到達したかを判断し（Ｓ１５８）、未了であればテスト視標の呈示条件を変更して（Ｓ１６０）、Ｓ１５０に戻る。
【００３７】
テスト視標の呈示回数が終了基準値に到達していれば（Ｓ１５８）、戻しとする。このようにして、所定のコントラスト感度用視標の空間周波数、例えば３、６、１２、１８[cycles/deg]に対する検査が終了するまで繰返される。なお、一回のコントラスト感度用視標の呈示時間は、臨床的には例えば１〜３秒間、特に好ましくは２秒間が適当である。また、上下法によるコントラスト測定で得られた結果を、コントラストレベルで５段階程度にまとめ直してから、統計解析手法の一つであるプロビット解析によって解析してもよい。プロビット解析により、コントラスト閾値の平均値ｓ0と分散σとを求めることができる。
【００３８】
図８は異なる空間周波数のコントラスト感度用視標に対する被検者の応答履歴の一例を示す図で、（Ａ）は３ｃｐｄ（[cycles/deg]）、（Ｂ）は６ｃｐｄ、（Ｃ）は１２ｃｐｄ、（Ｄ）は１８ｃｐｄの縞模様の場合を示している。各空間周波数に対する被検者の応答履歴は、概ね図６のコントラスト測定と類似するパターンとなっている。
【００３９】
図９はコントラスト感度と空間周波数の関係を示す図である。異なる空間周波数に対する被検者の応答履歴により、空間周波数毎のコントラスト閾値が求まる。そこで、中央演算装置３００によってコントラスト閾値の逆数をとって、コントラスト感度を求める。一般に被検者のコントラスト感度は、空間周波数が３〜６ｃｐｄで極大値をとり、空間周波数が１０ｃｐｄ以上に増加すると、徐々に低下する傾向がある。なお、コントラスト感度の空間周波数に対する標準パターンと比較して、一部の空間周波数に異常値のあるときは、被検者の瞳や視神経に病的な異常のある場合があるので、コントラスト感度測定は眼科検診として適している。
【００４０】
図１０は波面センサの測定値から空間周波数特性ＭＴＦを測定する手順の説明図である。まず、被検者の瞳に対する波面は、例えばシャックハルトマン式の波面センサ５００で測定する（Ｓ２００）。次に、波面センサ５００で測定された波面Ｗ(x,y)は、次式（数１）により、瞳関数Ｈ(x,y)に変換される（Ｓ２０２）。このとき、波面Ｗ(x,y)は可視光の中心波長を単位として表されているとする。
【数１】
次に、コントラスト視標データ決定部３２０は、瞳関数Ｈ(x,y)を2次元フーリエ変換することによって、点像振幅分布ＡＳＦ(x,y)を計算する（Ｓ２０４）。
【数２】
【数３】
【００４２】
そして、波面センサ５００等の測定値から被検眼の光学的特性データ、例えば空間周波数特性ＭＴＦが既知であれば、視神経系の空間周波数特性ＭＴＦが次式によって計算できる。
【数４】
ここで、Ｍlatは求めたい視神経系の空間周波数特性ＭＴＦ、Ｍoptは光学系の空間周波数特性ＭＴＦ、ｍnは視神経系のノイズのコントラスト、ｍtは刺激のコントラスト、ｋ（＝ｓ0／σ）はコントラスト閾値の平均値ｓ0を分散σで除したものである。コントラスト視標データ決定部３２０により数４が実行されて、視神経系の空間周波数特性ＭＴＦが求められる。
【００４４】
図１１は波面センサで測定した被検眼の波面情報から空間周波数特性ＭＴＦを演算したものと、被検眼者に対するコントラスト測定結果とを対比する場合の説明図で、（Ａ）は空間周波数特性ＭＴＦ、（Ｂ）はコントラスト測定結果を示している。コントラスト視標データ決定部３２０は、波面センサ５００で測定した被検眼の波面情報から空間周波数特性ＭＴＦが得られたので、数５の関係からコントラスト感度ＣＳを求めることができる。さらにコントラスト視標データ決定部３２０は、視標の平均輝度を使って視標の最大輝度Ｉmaxと視標の最小輝度Ｉminを決めることができる。
【数５】
このようにして、被検眼の波面情報からコントラスト感度測定のためのコントラスト感度用視標の初期値が求まる。さらに、被検眼の波面情報とコントラスト感度測定との対応関係をデータベース化してゆくことで、被検眼の波面情報からコントラスト感度の予測値が空間周波数毎に求まる。これに対して、中央演算装置から被検眼者に対するコントラスト測定結果を入手して、表示部６００にて両者を対比して表示する。すると、検査技師や眼科医師は、図１１に示すように、予測値と実測値との対比結果を参照して、被検眼のコントラスト感度測定から病変があるか否かの判断が容易に行える。
【００４６】
なお、上記実施の形態においては、被検者の片眼毎にコントラスト感度を測定する場合を示したが、被検者の両眼を同時に測定して、両眼視の視機能を評価することも可能である。
【００４７】
また、上記第１の実施の形態においては、第１照明光学系１１０からテスト視標を送り、第２照明光学系１３０からペデスタル視標を送る場合を示したが、視標板１１４、１３４を入れ替えることで、第１照明光学系１１０からペデスタル視標を送り、第２照明光学系１３０からテスト視標を送る構成としてもよい。また、視標板１１４を用いてペデスタル視標とテスト視標のコントラストを変更する構成を示したが、光源１３１と光源１１１の光量を変更させる構成や、ＮＤフィルタ１３５とＮＤフィルタ１１５の透過率（濃度）を変更させる構成でもよい。
【００４８】
さらに、眼科医院や運転免許試験場ような臨床現場では、コントラスト感度測定装置ような視機能検査装置は、目の光学系を測定する収差計や波面センサ５００などと一緒に用いられる可能性が高い。コントラスト感度測定装置によりコントラスト感度を正確に測定することを容易にするばかりでなく、関連する他覚測定である収差計や波面センサ５００の計測とをシステム化することは、臨床では非常に有効で画期的なことである。また、さらに、収差計または波面センサ５００によっては屈折計（レフラクトメータ）または自動屈折計（オートレフラクトメータ）の機能を含んでいることがあり、このような収差計または波面センサ５００と視機能検査装置とホロプターを組み合わせることは、さらに臨床現場の作業を容易にし、従来は測定できなかった細かい検査が現実的に可能になる。
【００４９】
また、上記第１の実施の形態においては、コントラスト視標表示制御部３３０によってコントラスト感度用視標の空間周波数として３、６、１２、１８[cycles/deg]を用いる場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば被検眼の光学的特性データが収差の大きい状態を示しているときは、コントラスト視標データ決定部３２０によってコントラスト感度用視標の空間周波数を低周波数側に遷移させて、例えば１、３、６、１２[cycles/deg]の測定に変更しても良い。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、本発明のコントラスト感度測定装置によれば、コントラスト感度検査のためのコントラスト視標を呈示するコントラスト視標表示部と、被検眼の光学的特性データに応じて、コントラスト視標表示部で表示させるコントラスト視標を決定するコントラスト視標データ決定部と、コントラスト視標データ決定部にて作成されたコントラスト視標データに基づき、所定の手順に従ってコントラスト視標表示部にコントラスト視標の呈示を行わせるコントラスト視標表示制御部と、呈示されたコントラスト視標に対する前記被検眼者の応答履歴データを用いて、測定者のコントラスト測定結果を表示する表示部とを備えている構成としている。そこで、例えば波面のような被検眼の光学的特性データとコントラスト視標表示部をコントラスト視標データ決定部とコントラスト視標表示制御部を用いて有機的に結合することにより、例えば被検眼の光学的特性データからコントラスト感度測定の初期値を決めることができ、測定時間が短縮できる。
【００５１】
また、請求項４に記載の本発明によれば、被検眼の光学的特性データは、波面センサで測定した被検眼の波面情報から、空間周波数特性（Modulation Transfer Function）を、少なくとも前記コントラスト視標表示部にて表示される空間周波数を含む空間周波数領域について計算したものである構成とすると、検査技師や眼科医師は波面から計算した空間周波数特性ＭＴＦを用いて、自覚検査から測定されたコントラスト感度検査と容易に比較できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態を説明する構成ブロック図である。
【図２】 コントラスト視標表示部の詳細を説明する構成ブロック図である。
【図３】 コントラスト感度用視標を用いたコントラストの説明図である。
【図４】 被検眼の光学的特性データを用いたコントラスト感度測定を説明する流れ図である。
【図５】 図４の上下法に用いる刺激呈示パターンの説明図である。
【図６】 図４の上下法によるコントラスト変化の一例を示す図である。
【図７】 コントラスト輝度閾値の上下法による測定手順の一例を説明する流れ図である。
【図８】 異なる空間周波数のコントラスト感度用視標に対する被検者の応答履歴の一例を示す図である。
【図９】 コントラスト感度と空間周波数の関係を示す図である。
【図１０】 波面センサの測定値から空間周波数特性ＭＴＦを測定する手順の説明図である。
【図１１】 波面センサで測定した被検眼の波面情報から空間周波数特性ＭＴＦを演算したものと、被検眼者に対するコントラスト測定結果とを対比する場合の説明図である。
【符号の説明】
１００ コントラスト視標呈示部
１１０ 第１照明光学系
１２０ テスト視標表示制御部
１３０ 第２照明光学系
１４０ ペデスタル視標表示制御部
３００ 中央制御装置
３２０ コントラスト視標データ決定部
３３０ コントラスト視標表示制御部
４００ 被検眼
５００ 波面センサ
６００ 表示部
Claims (5)
- コントラスト視標を呈示するコントラスト視標表示部と；
被検眼の光学的特性データに応じて、前記コントラスト視標表示部で表示させるコントラスト視標を決定するコントラスト視標データ決定部と；
前記コントラスト視標データ決定部で作成されたコントラスト視標データに基づき、所定の手順に従って前記コントラスト視標表示部にコントラスト視標の呈示を行わせるコントラスト視標表示制御部と；
呈示されたコントラスト視標に対する被検眼者の応答履歴データを用いて、前記被検眼者に対するコントラスト測定結果を表示する表示部と；
を有するコントラスト感度測定装置。 - 前記コントラスト視標データ決定部は、前記被検眼の光学的特性データに加えて、さらに既に測定された前記被検眼者に対するコントラスト測定結果に基づき、前記コントラスト視標表示部にて表示させるコントラスト視標を決定する請求項１に記載のコントラスト感度測定装置。
- 前記コントラスト視標データ決定部は、前記被検眼の光学的特性データに基づき、呈示するコントラスト視標の初期値、若しくは呈示するコントラスト視標の変化度合いの少なくとも一方を決定するように構成されている請求項１又は請求項２に記載のコントラスト感度測定装置。
- 前記被検眼の光学的特性データは、波面センサで測定した被検眼の波面情報から、空間周波数特性（Modulation Transfer Function）を、少なくとも前記コントラスト視標表示部にて表示される空間周波数を含む空間周波数領域について計算したものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載のコントラスト感度測定装置。
- 被検眼の光学的特性データに応じて、コントラスト視標表示部で表示させるコントラスト視標を決定し；
コントラスト視標データ決定部で作成されたコントラスト視標データに基づき、所定の手順に従って前記コントラスト視標表示部にコントラスト視標の呈示を行わせ；
呈示されたコントラスト視標に対する前記被検眼者の応答履歴データを用いて、前記被検眼者に対するコントラスト測定結果を表示する；
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