人間の眼には,近視や乱視の低次収差以外に高次収差と呼ばれる細かな屈折異常が存在し,高次収差を矯正すると眼底を高解像度で観察できるのみならず,自覚的なコントラスト感度が改善するという報告が1997年にLiangらによってなされた1).その後,高次収差の矯正で,矯正視力を始めとする視機能が飛躍的に改善するという理論的な報告2)もなされている.
現在,収差とは波面収差wavefront aberra-tionを簡便に呼ぶ場合に使われている.眼球の波面収差(眼球収差)を測ることは,瞳孔内の屈折度数の分布を測ることである.瞳孔内の屈折度分布から近視(遠視),乱視を除いたものが高次収差である.古くから瞳孔径4mm以内の屈折度分布はほぼ均一と考えられていたが,もしそうであれば瞳孔4mmでの高次収差は0μmということになる.実際には瞳孔径4
mm 以内に0.1μm,瞳孔径6mm以内には0.4μm程度の高次収差root
mean square wavefront error (RMS)は平均的な眼にも存在する.
角膜前面のみの形状を測定する場合には,プラチド型装置は最も情報量が多く再現性も高い.
OPD-ScanTづニデック)やKR 9000 pw 0プコン)などの波面センサーも,角膜前面の収差はプラチド型角膜形状解析から算出している.
角膜前面の収差を「角膜収差」と呼ぶことが多い.眼球収差と角膜収差は独立して測定することが可能であるため,この二つの情報を合わせることで眼内収差(主には角膜後面と水晶体)を計算可能である.通常,角膜乱視が全乱視と同しではないように眼内収差が角膜の高次収差を代償している場合もあるし,そうでない場合もある。
水晶体は若年者では角膜高次収差を代償する機能があり,加齢とともにその機能が失われることが知られている.波面センサーでみると角膜収差と比較して,眼内収差は50歳以降急激に増加する3).これは,水晶体の加齢変化により老視が顕在化したり,白内障が発生したりすることと一致する.
低次収差とはいわゆる近視,遠視,乱視であるから,老視年齢になったときには,近視は近くが見える眼というメリットがあるかもしれない.遠視,乱視には光学的なメリットは少ない.
高次収差は人眼において色収差によるmodulation
transfer function (MTF)の低下を緩和する働きがあり4),必ずしも悪者ではないが,ある程度以上の高次収差は矯正視力の低下にっながる.
光学システムにおける点光源からの光の撮像面におけるピーク輝度の測定値と,もしその光学系が回折限界と仮定した場合の同じ点光源に対するピーク輝度の理論値との比をストレールレシオStrehl
Ratioと呼ぶ.瞳孔径4mmにおける,球面収差とコマ収差が全くないときと,ある程度存在するときで,球面度数defocusが変化したときのストレールレシオをシミュレーションしたものを示す.球面度数がある程度存在する状況では,むしろ高次収差が存在した方がピーク輝度は高くなる5).言い換えれば,眼球高次収差があるということは,焦点深度が深くなっているといってもよいかもしれない.