JP4185337B2 - 矯正要素判定装置及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、矯正要素判定装置及び方法に係り、特に、自覚値に近い測定を波面収差を基に他覚的に行うための矯正要素判定装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、眼の屈折データを他覚的に測定するための技術として、レフラクトメータによるＳ（球面度数）、Ｃ（乱視度数）、Ａ（乱視軸角度）等の矯正要素の測定が行われてる。また、最近は高次収差まで測定できる眼特性測定装置も開発され、レフラクトメータのようなたとえばφ３ｍｍのリングなどのような線上のＳ、Ｃ、Ａ等の矯正要素を低次収差から算出できるようになった。このような、眼特性測定装置を使うと、特に屈折矯正手術後や病眼などにおいてはレフラクトメータより自覚値に近い値が算出されるようになった。例えば、次に挙げる文献等参照。
【特許文献１】
特願２００１−１１９１４５
【特許文献２】
特願２００１−１２０００２
【特許文献３】
特願２００１−１１９０８６
【特許文献４】
特願２０００−３１８５３４
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の眼特性測定装置の他覚的算出結果と自覚値には、まだなお差が生じる場合があり、Ｓ、Ｃ、Ａ等の矯正要素の評価としては不十分な場合があった。
図１９に、他覚的検査と自覚的検査との比較図を示す。
図示のように、他覚的検査（他覚的屈折）と自覚的検査（自覚的屈折）の結果が等しい場合はライン上にプロットされるが、実際はこれらの検査結果に差がある場合がある。特に、矢印で示すプロットでは、他覚的検査では−１５程度であるのに対し、自覚的検査では−７．５程度という極めて大きな隔たりがあることを示す。
【０００４】
そこで、本発明は、高次収差まで測定できる眼特性測定装置で測定した結果から、他覚的な完全矯正時にあたる高次収差のみの場合だけでなく、低次収差を付加した場合に、例えばヒューマンオブザーバモデルを評価し、例えば画像の見えがよくなるような低次収差量を算出し、このときのＳ、Ｃ、Ａ等の矯正要素のデータを求めることでより自覚値に近い結果を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の解決手段によると、
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、屈折矯正のための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画像データ形成部と、
上記画像データ形成部に与える矯正要素を設定する矯正要素設定部と、
上記矯正要素設定部で設定される矯正要素により矯正される、上記画像データ形成部で形成された矯正視標網膜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判定部と、
を備え、
上記矯正要素設定部は上記判定部の結果に基づき矯正要素を設定し、上記判定部が適正な矯正要素であると判定するまで上記矯正要素設定部が矯正要素を変化させるように構成されていることを特徴とする矯正要素判定装置が提供される。
【０００６】
本発明の第２の解決手段によると、
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、屈折矯正のための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ステップと、
上記視標網膜画像データを形成するための矯正要素を設定するステップと、
上記矯正要素を設定するステップで設定される矯正要素により矯正される上記視標網膜画像データを形成するステップで形成された矯正視標網膜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ステップと、
を含み、
上記矯正要素を設定するステップは上記判定するステップの結果に基づき矯正要素を設定し、上記判定するステップが適正な矯正要素であると判定するまで上記矯正要素を設定するステップが矯正要素を変化させるように構成されていることを特徴とする矯正要素判定方法が提供される。
【０００７】
本発明の第３の解決手段によると、
被検眼の屈折力分布を示す測定データ中の第１の球面度数を矯正要素として用いて、上述のような矯正要素判定方法により、第２の球面度数を算出するステップと、
第２の球面度数から、被検眼の屈折力分布を示す測定データ中の第１の乱視度数に従う値を補正することにより第２の球面度数を求めるステップと、
第２の球面度数を矯正要素として用いて、上述のような矯正要素判定方法により、第２の乱視度数を算出するステップと
を含む矯正要素判定方法が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
１． 眼光学特性測定装置
図１は、眼光学特性測定装置の光学系１００の構成図である。
眼光学特性測定装置の光学系１００は、対象物である被測定眼６０の光学特性を測定する装置であって、第１照明光学系１０と、第１受光光学系２０と、第２受光光学系３０と、共通光学系４０と、調整用光学系５０と、第２照明光学系７０と、第２送光光学系８０とを備える。なお、被測定眼６０については、図中、網膜６１、角膜６２が示されている。
【０００９】
第１照明光学系１０は、例えば、第１波長の光束を発するための第１光源部１１と、集光レンズ１２とを備え、第１光源部１１からの光束で被測定眼６０の網膜（眼底）６１上の微小な領域を、その照明条件を適宜設定できるように照明するためのものである。なお、ここでは、一例として、第１光源部１１から発せられる照明用の光束の第１波長は、赤外域の波長（例えば、７８０ｎｍ）である。
【００１０】
また、第１光源部１１は、空間コヒーレンスが大きく、時間コヒーレンスが小さいものが望ましい。ここでは、第１光源部１１は、例えば、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）であって、輝度の高い点光源を得ることができる。なお、第１光源部１１は、ＳＬＤに限られるものではなく、例えば、空間コヒーレンス、時間コヒーレンスが大きいレーザー等であっても、回転拡散板等を挿入し、適度に時間コヒーレンスを下げることで、利用することができる。さらに、空間コヒーレンス、時間コヒーレンスが小さいＬＥＤであっても、光量さえ十分であれば、例えば、光路の光源の位置にピンホール等を挿入することで、利用することができる。
【００１１】
第１受光光学系２０は、例えば、コリメートレンズ２１と、被測定眼６０の網膜６１から反射して戻ってくる光束（第１光束）の一部を、少なくとも、１７本のビームに変換する変換部材であるハルトマン板２２と、このハルトマン板２２で変換された複数のビームを受光するための第１受光部２３とを備え、第１光束を第１受光部２３に導くためのものである。また、ここでは、第１受光部２３は、リードアウトノイズの少ないＣＣＤが採用されているが、ＣＣＤとしては、例えば、一般的な低ノイズタイプ、測定用の１０００＊１０００素子の冷却ＣＣＤ等、適宜のタイプのものを適用することができる。
【００１２】
第２照明光学系７０は、第２光源７２と、プラチドリング７１を備える。なお、第２光源７２を省略することもできる。プラチドリング（ＰＬＡＣＩＤＯ’ＳＤＩＳＣ）７１は、複数の同心輪帯からなるパターンの指標を投影するためのものである。なお、複数の同心輪帯からなるパターンの指標は、所定のパターンの指標の一例であり、他の適宜のパターンを用いることができる。そして、後述するアライメント調整が完了した後、複数の同心輪帯からなるパターンの指標を投影することができる。
【００１３】
第２送光光学系８０は、例えば、後述するアライメント調整及び座標原点、座標軸の測定・調整を主に行うものであって、第２波長の光束を発するための第２光源部３１と、集光レンズ３２と、ビームスプリッター３３を備える。
【００１４】
第２受光光学系３０は、集光レンズ３４、第２受光部３５を備える。第２受光光学系３０は、第２照明光学系７０から照明されたプラチドリング７１のパターンが、被測定眼６０の前眼部又は角膜６２から反射して戻ってくる光束（第２光束）を、第２受光部３５に導く。また、第２光源部３１から発せられ被測定眼６０の角膜６２から反射し、戻ってくる光束を第２受光部３５に導くこともできる。なお、第２光源部３１から発せられる光束の第２波長は、例えば、第１波長（ここでは、７８０ｎｍ）と異なると共に、長い波長を選択できる（例えば、９４０ｎｍ）。
【００１５】
共通光学系４０は、第１照明光学系１０から発せられる光束の光軸上に配され、第１及び第２照明光学系１０及び７０、第１及び第２受光光学系２０及び３０、第２送光光学系８０等に共通に含まれ得るものであり、例えば、アフォーカルレンズ４２と、ビームスプリッター４３、４５と、集光レンズ４４とを備える。また、ビームスプリッター４３は、第２光源部３１の波長を被測定眼６０に送光（反射）し、被測定眼６０の網膜６１から反射して戻ってくる第２光束を反射し、一方、第１光源部１１の波長を透過するようなミラー（例えば、ダイクロイックミラー）で形成される。ビームスプリッター４５は、第１光源部１１の光束を被測定眼６０に送光（反射）し、被測定眼６０の網膜６１から反射して戻ってくる第１光束を、透過するようなミラー（例えば、偏光ビームスプリッター）で形成される。このビームスプリッター４３、４５によって、第１及び２光束が、互いに他方の光学系に入りノイズとなることがない。
【００１６】
調整用光学系５０は、例えば、後述する作動距離調整を主に行うものであって、第３光源部５１と、第４光源部５５と、集光レンズ５２、５３と、第３受光部５４を備え、主に作動距離調整を行うものである。
【００１７】
第３照明光学系９０は、例えば、被検眼の固視や雲霧をさせるための視標を投影する光路を含むものであって、第３光源部(例えば、ランプ)９１、固視標９２、リレーレンズ９３を備える。第３光源部９１からの光束で固視標９２を眼底６１に照射することができ、被検眼６０にその像を観察させる。固視標９２と眼底６１とが第３照明光学系９０によって、共役な関係にある。
【００１８】
つぎに、アライメント調整について説明する。アライメント調整は、主に、第２受光光学系３０及び第２送光光学系８０により実施される。
【００１９】
まず、第２光源部３１からの光束は、集光レンズ３２、ビームスプリッター３３、４３、アフォーカルレンズ４２を介して、対象物である被測定眼６０を略平行な光束で照明する。被測定眼６０の角膜６２で反射した反射光束は、あたかも角膜６２の曲率半径の１／２の点から射出したような発散光束として射出される。この発散光束は、アフォーカルレンズ４２、ビームスプリッター４３、３３及び集光レンズ３４を介して、第２受光部３５にスポット像として受光される。
【００２０】
ここで、この第２受光部３５上のスポット像を光軸上から外れている場合、眼光学特性測定装置本体を、上下左右に移動調整し、スポット像を光軸上と一致させる。このように、スポット像が光軸上と一致すると、アライメント調整は完了する。なお、アライメント調整は、被測定眼６０の角膜６２を第３光源部５１により照明し、この照明により得られた被測定眼６０の像が第２受光部３５上に形成されるので、この像を利用して瞳中心が光軸と一致するようにしてもよい。
【００２１】
つぎに、作動距離調整について説明する。作動距離調整は、主に、調整用光学系５０により実施される。
まず、作動距離調整は、例えば、第４光源部５５から射出された光軸付近の平行な光束を、被測定眼６０に向けて照射すると共に、この被測定眼６０から反射された光を、集光レンズ５２、５３を介して第３受光部５４で受光することにより行われる。また、被測定眼６０が適正な作動距離にある場合、第３受光部５４の光軸上に、第４光源部５５からのスポット像が形成される。一方、被測定眼６０が適正な作動距離から前後に外れた場合、第４光源部５５からのスポット像は、第３受光部５４の光軸より上又は下に形成される。なお、第３受光部５４は、第４光源部５５、光軸、第３受光部５４を含む面内での光束位置の変化を検出できればいいので、例えば、この面内に配された１次元ＣＣＤ、ポジションセンシングデバイス（ＰＳＤ）等を適用できる。
【００２２】
つぎに、第１照明光学系１０と第１受光光学系２０との位置関係を説明する。第１受光光学系２０には、ビームスプリッター４５が挿入されており、このビームスプリッター４５によって、第１照明光学系１０からの光は、被測定眼６０に送光されると共に、被測定眼６０からの反射光は、透過される。第１受光光学系２０に含まれる第１受光部２３は、変換部材であるハルトマン板２２を通過した光を受光し、受光信号を生成する。
【００２３】
また、第１光源部１１と被測定眼６０の網膜６１とは、共役な関係を形成している。被測定眼６０の網膜６１と第１受光部２３とは、共役である。また、ハルトマン板２２と被測定眼６０の瞳孔とは、共役な関係を形成している。さらに、アフォーカルレンズ４２の前側焦点は、被測定眼６０の前眼部である角膜６２及び瞳孔と略一致している。
【００２４】
また、第１照明光学系１０と第１受光光学系２０は、第１光源部１１からの光束が、集光する点で反射されたとして、第１受光部２３での反射光による信号ピークが最大となるように、連動して移動する。具体的には、第１照明光学系１０と第１受光光学系２０は、第１受光部２３での信号ピークが大きくなる方向に移動し、信号ピークが最大となる位置で停止する。これにより、第１光源部１１からの光束は、被測定眼６０の網膜６１上で集光する。
【００２５】
また、レンズ１２は、光源１１の拡散光を平行光に変換する。絞り１４は、眼の瞳、あるいはハルトマンプレート２１と光学的に共役の位置にある。絞り１４は、径がハルトマンプレート２１の有効範囲より小さく、いわゆるシングルパスの収差計測（受光側だけに目の収差が影響する方法）が成り立つ様になっている。レンズ１３は、上記を満たすために、実光線の眼底共役点を前側焦点位置に、さらに、眼の瞳との共役関係を満たすために、後側焦点位置が絞り１４と一致するように配置されている。
【００２６】
また、光線１５は、光線２４とビームスプリッター４５で共通光路になった後は、近軸的には、光線２４と同じ進み方をする。但し、シングルパス測定のときは、それぞれの光線の径は違い、光線１５のビーム径は、光線２４に比べ、かなり細く設定される。具体的には、光線１５のビーム径は、例えば、眼の瞳位置で１ｍｍ程度、光線２４のビーム径は、７ｍｍ程度になることもある（なお、図中、光線１５のビームスプリッター４５から眼底６１までは省略している）。
【００２７】
つぎに、変換部材であるハルトマン板２２について説明する。
第１受光光学系２０に含まれるハルトマン板２２は、反射光束を複数のビームに変換する波面変換部材である。ここでは、ハルトマン板２２には、光軸と直交する面内に配された複数のマイクロフレネルレンズが適用されている。また、一般に、測定対象部（被測定眼６０）について、被測定眼６０の球面成分、３次の非点収差、その他の高次収差までも測定するには、被測定眼６０を介した少なくとも１７本のビームで測定する必要がある。
【００２８】
また、マイクロフレネルレンズは、光学素子であって、例えば、波長ごとの高さピッチの輪帯と、集光点と平行な出射に最適化されたブレーズとを備える。ここでのマイクロフレネルレンズは、例えば、半導体微細加工技術を応用した８レベルの光路長差を施したもので、高い集光率（例えば、９８％）を達成している。
【００２９】
また、被測定眼６０の網膜６１からの反射光は、アフォーカルレンズ４２、コリメートレンズ２１を通過し、ハルトマン板２２を介して、第１受光部２３上に集光する。したがって、ハルトマン板２２は、反射光束を少なくとも、１７本以上のビームに変換する波面変換部材を備える。
【００３０】
図２は、眼光学特性測定装置の電気系２００の構成図である。眼光学特性測定装置に関する電気系２００は、例えば、演算部２１０と、制御部２２０と、表示部２３０と、メモリ２４０と、第１駆動部２５０及び第２駆動部２６０、入力部２７０とを備える。演算部２１０は、画像データ形成部２１１、矯正要素設定部２１３、判定部２１２を有する。
【００３１】
演算部２１０は、第１受光部２３から得られる受光信号▲４▼、第２受光部３５から得られる受光信号▲７▼、第３受光部５４から得られる受光信号（１０）を入力すると共に、座標原点、座標軸、座標の移動、回転、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）、白色光ＭＴＦ、ランドルト環パターン等を演算する。また、このような演算結果に応じた信号を、電気駆動系の全体の制御を行う制御部２２０と、表示部２３０と、メモリ２４０とにそれぞれ出力する。なお、演算２１０の動作の詳細は後述する。
【００３２】
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、屈折矯正のための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。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網膜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。
【００３３】
矯正要素設定部２１３は、球面度数、乱視軸角度、乱視度数の順に、矯正要素を変化させるようにし、判定部２１２は、球面度数、乱視軸角度、乱視度数の順に、適正な矯正要素が設定されているかどうかを判定するように構成することができる。また、画像データ形成部２１１は、見え具合のシミュレーションを行う検眼用視標を、上記矯正要素として球面度数及び／又は乱視度数が選択された場合には、順次大きさの異なる検眼用視標に切り替えて、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ことができる。画像データ形成部２１１が見え具合のシミュレーションを行う検眼用視標は、球面度数又は乱視度数が適正であるかどうかを判断するときには、例えば、ランドルト環視標を用いることができ、又、文字視標、自然画像を用いると有効な場合もある。さらに対比視標を用いることもある。
【００３４】
判定部２１２は、所定の検眼用視標のマッチング用のパターンデータとシミュレーションされた視標網膜画像データとの相関度合を比較することにより、適正な矯正要素であるかを判断するように構成することができる。このとき、判定部２１２は、例えば、テンプレートの空間周波数に２次元フーリエ変換を施し、これと網膜像の空間周波数分布を掛け合わせてテンプレートマッチングで判定を行うことができる。そして、画像データ形成部２１１は、波面収差から瞳関数を演算し、視力視標の輝度分布関数を演算し、これに眼球の空間周波数分布を掛け合わせて、これを２次元逆フーリエ変換して、被検眼の屈折力分布を示す測定データをシミュレーションした視標網膜画像データ及び／又は設定される矯正要素により矯正された視標網膜画像データを求めるように構成することができる。
【００３５】
また、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と、屈折矯正のための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として、ＭＴＦのデータを形成し、判定部２１２は、形成されたＭＴＦのデータにより適正な矯正要素か否かを判断するように構成することができる。
矯正要素設定部２１３は、通常の場合、弱矯正方向から矯正を行うように構成することができる。さらに、矯正要素設定部２１３は、自覚測定手順に従って、矯正を行うように構成することができる。
【００３６】
制御部２２０は、演算部２１０からの制御信号に基づいて、第１光源部１１の点灯、消灯を制御したり、第１駆動部２５０及び第２駆動部２６０を制御するものであり、例えば、演算部２１０での演算結果に応じた信号に基づいて、第１光源部１１に対して信号▲１▼を出力し、プラチドリング７１に対して信号▲５▼を出力し、第２光源部３１に対して信号▲６▼を出力し、第３光源部５１に対して信号▲８▼を出力し、第４光源部５５に対して信号▲９▼を出力し、第５光源部９１に対して、信号（１１）を出力し、さらに、第１駆動部２５０及び第２駆動部２６０に対して信号を出力する。
【００３７】
第１駆動部２５０は、例えば、演算部２１０に入力された第１受光部２３からの受光信号▲４▼に基づいて、第１照明光学系１０全体を光軸方向に移動させるものであり、図示しない適宜のレンズ移動手段に対して信号▲２▼を出力すると共に、このレンズ移動手段を駆動する。これにより、第１駆動部２５０は、第１照明光学系１０の移動、調節を行うことができる。
【００３８】
第２駆動部２６０は、例えば、演算部２１０に入力された第１受光部２３からの受光信号▲４▼に基づいて、第１受光光学系２０全体を光軸方向に移動させるものであり、図示しない適宜のレンズ移動手段に対して信号▲３▼を出力すると共に、このレンズ移動手段を駆動する。これにより、第２駆動部２６０は、第１受光光学系２０の移動、調節を行うことができる。
【００３９】
２．ゼルニケ解析
つぎに、ゼルニケ解析について説明する。一般に知られているゼルニケ多項式からゼルニケ係数Ｃ_ｉ ^２ｊ−ｉを算出する方法について説明する。ゼルニケ係数Ｃ_ｉ ^２ｊ−ｉは、例えば、ハルトマン板２２を介して第１受光部２３で得られた光束の傾き角に基づいて被検眼６０の光学特性を把握するための重要なパラメータである。
被検眼６０の波面収差Ｗ（Ｘ，Ｙ）は、ゼルニケ係数Ｃ_ｉ ^２ｊ−ｉ、ゼルニケ多項式Ｚ_ｉ ^２ｊ−ｉを用いて次式で表される。
【００４０】
【数１】

ただし、（Ｘ，Ｙ）はハルトマン板２２の縦横の座標である。
【００４１】
また、波面収差Ｗ（Ｘ，Ｙ）は、第１受光部２３の縦横の座標を（ｘ、ｙ）、ハルトマン板２２と第１受光部２３の距離をｆ、第１受光部２３で受光される点像の移動距離を（△ｘ、△ｙ）とすると、次式の関係が成り立つ。
【００４２】
【数２】

【００４３】
【数３】

【００４４】
ここで、ゼルニケ多項式Ｚ_ｉ ^２ｊ−ｉは、以下の数式４及び数式５で表される。図３に、（ｒ，ｔ）座標のゼルニケ係数の図、及び、図４に、（ｘ，ｙ）座標のゼルニケ係数の図をそれぞれ示す。ゼルニケ多項式Ｚ_ｉ ^２ｊ−ｉは、具体的には、これらの図で示された通りとなる。
【００４５】
【数４】

【００４６】
【数５】

【００４７】
なお、ゼルニケ係数Ｃ_ｉ ^２ｊ−ｉは、以下の数式６で表される自乗誤差を最小にすることにより具体的な値を得ることができる。
【００４８】
【数６】

【００４９】
ただし、Ｗ（Ｘ、Ｙ）：波面収差、（Ｘ、Ｙ）：ハルトマン板座標、（△ｘ、△ｙ）：第１受光部２３で受光される点像の移動距離、ｆ：ハルトマン板２２と第１受光部２３との距離、ｍ：データ数。
演算部２１０は、ゼルニケ係数Ｃ_ｉ ^２ｊ−ｉを算出し、これを用いて球面収差、コマ収差、非点収差等の眼光学特性を求める。更に第１受光光学系の移動量と波面収差に基づいて被検眼の球面度数を求める。
【００５０】
３．ランドルト環
図５に、ランドルト環の説明図を示す。
以下に、ランドルト環の輝度分布関数Ｌａｎｄ（ｘ，ｙ）のデータの作成について説明する。
【００５１】
ランドルト環は確認できる最小視角の逆数で表され、１分の視角を確認できる能力を、視力１．０という。例えば、確認できる最小視角が２分なら視力は１÷２で０．５、１０分なら１÷１０で０．１と定義されている。一般にランドルト環は、図に示すように外側のリングの大きさに対して１／５の大きさの隙間を空けたものを指標として用いる。
眼底に投影されるランドルト環の大きさｄは、視力Ｖのときに
【００５２】
【数７】

（Ｒ： 瞳から像点（網膜）までの距離）
【００５３】
で計算できる。この式とランドルト環の定義をもとにランドルト環の黒い部分を０、白い部分を１としてランドルト環の輝度分布関数Ｌａｎｄ（ｘ，ｙ）を作成する。作成された輝度分布関数Ｌａｎｄ（ｘ，ｙ）のデータはメモリ２４０に記憶され、演算部２１０により読み出され、所定の視力に対応して設定される。
【００５４】
４．矯正要素判定方法（第１の実施の形態）
図６に、矯正要素判定の第１の実施の形態のフローチャートを示す。
まず、眼特性測定装置は、被検眼の瞳位置のＸ、Ｙ、Ｚ軸をアライメントする（Ｓ１０１）。次に、測定装置は、可動部の原点移動を行う（Ｓ１０３）。例えば、ハルトマン板やプラチドリング等をゼロディオプターに合わせる。演算部２１０は、測定された受光信号▲４▼、▲７▼及び／又は（１０）に基づき、全波面収差、ゼルニケ係数等の眼球光学系データを測定する（Ｓ１０５）。演算部２１０は、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して、矯正データ（矯正要素）を算出する（Ｓ１０７）。矯正要素としては、例えば、球面度数（Ｓ）、乱視度数（Ｃ）、乱視軸角度（Ａ）のいずれか又は、これらのうちの複数である。この処理の詳細は後述する。演算部２１０は、矯正要素、矯正要素で矯正された画像シミュレーションデータ等を表示部２３０及びメモリ２４０に出力する（Ｓ１０９）。
【００５５】
具体的な表示例を以下に示す。
上述の方法により矯正値が求まった場合、矯正手段の球面度数、乱視度数、乱視軸角度を、たとえばダイアローグボックスなどのユーザーインターフェースから入力し、測定された球面度数(測定球面度数−矯正手段の球面度数がデフォーカスのディオプター量になる)、乱視度数、乱視軸角度(測定乱視量からの波面収差量−矯正手段の乱視量からの波面収差量の差がシミュレーション用の波面収差への乱視の寄与量になる)や高次収差から、視力チャートのシミュレーションを行い表示することができる。
また、このときのシミュレーションには、矯正値を推測するために使った元視標画像のみならず、違う度数のランドルト環、それ以外の文字視標、たとえばスネーレン文字視標全体なども使用できる。また、ユーザーが好みの視標あるいはこれに類似するものを、シミュレーションの元画像として使用することができるようにするために、ユーザーが好みの視標の画像をスキャナーで操作入力したり、Bitmapなどの画像データとして入力したり、ドロープログラムや機械設計CADプログラムなどで描いた、視標にデータを入力し、これにたいし、シミュレーションを行い、表示することができる。また、この好みの視標の中には、自然画像も含まれる。
【００５６】
シミュレーションの結果の表示の一例としては、図２０に示すように被検眼の波面収差による測定に基づくストレール比が最良となる矯正要素、オートレフラクトメータによる測定の結果である矯正要素、必要により入力される自覚検眼による矯正要素及び本実施例に記載された処理により求めた矯正データによるシュミレーションされた視標網膜画像が表示される。図２０に示した表示範囲は、各種矯正要素を全て含む範囲としているが、そのうちの幾つかが含まれる範囲とすることもできる。表示範囲の指定は、球面度数、乱視度数、乱視軸角度の入力として、このうちの１つを範囲で指定することも可能である。この機能は、最終確認のみならず、どのような深度方向の光学特性を持っているかが明確になるため、老眼や調節機能の研究にも非常に有効である。
【００５７】
ところで、この表示は、網膜像シミュレーションのみにかぎらず、空間周波数特性（ＭＴＦ）や点像強度分布（ＰＳＦ）にも適応することができる（図２１（Ａ））。ＭＴＦの特定空間周波数、または、点像強度分布のストレール比などを、たとえば、球面度数の入力された範囲で出力することも可能である（図２１（Ｂ））。
【００５８】
４−１．矯正データ算出（球面度数−１）
図７に、矯正データ算出（球面度数−１）についてのフローチャートを示す。まず、演算部２１０は、仮球面度数Ｓｒを算出する（Ｓ４０１）。仮球面度数Ｓｒとしては、例えば、レフ値、もしくは波面収差から算出した値などを用いてもよいし、予めメモリ２４０に記憶してある値や入力部から入力された値を用いてもよい。
【００５９】
つぎに、演算部２１０は、シミュレーション用球面度数Ｓｓ、ランドル環の大きさを設定する（Ｓ４０３）。Ｓｓは、通常は、Ｓｒに対して、弱矯正に設定する（結果的に近視になるように）（例えば、Ｓｓ＝Ｓｒ＋５Ｄ）。例えば、ランドルト環の大きさは、Ｓｒから適宜算出したり、Ｓｒ又は他の矯正要素やゼルニケ値に対する視力値を記憶した対応表を予めメモリ２４０に記憶しておき、演算部２１０がそれを参照することによりランドルト環の大きさを決めることができる。
つぎに、演算部２１０の画像データ形成部２１１は、ランドルト環網膜像シミュレーションを行い、視標網膜画像データを得る（Ｓ４０５）。ここで、画像データ形成部２１１は、まず予め定められたある方向（例えば上、下、右、左の方向にリングの隙間が空いたもの）のランドルト環に対して行う。すなわち、画像データ形成部２１１は、ステップＳ１０５で測定された波面収差に従い、ランドルト環がどのような見え具合であるかを示す視標網膜画像データをシミュレーションにより求める。このシミュレーションの具体的処理は後述する。
【００６０】
つぎに、演算部２１０の判定部２１２は、ランドルト環テンプレートマッチングを行う（Ｓ４０７）。判定部２１２は、シミュレーションで得られた視標網膜画像データとある方向のランドルト環とのテンプレートマッチングを行い、そのときの方向と一致度を示す点数ｎをメモリ２４０に記憶しておく。この具体的処理は後述する。
判定部２１２は、ランドルト環テンプレートのすべての方向でテンプレートマッチングしたか判断する（Ｓ４０９）。ここで、Ｎｏの場合は、ステップＳ４０７に進み、すべての方向でテンプレートマッチングするまで処理を繰返す。一方、ステップＳ４０９でＹｅｓの場合、判定部２１２は、点数ｎが一番大きい点数ｎｈを得たときのランドルト環の方向がステップＳ４０５でシミュレーションした視標網膜画像データのランドルト環の方向と一致するか判断する（Ｓ４１１）。ここで、Ｙｅｓの場合、判定部２１２は、点数ｎｈがメモリ２４０等に予め定められた閾値より高いか判断する（Ｓ４１３）。
【００６１】
ステップＳ４１１又はＳ４１３でＮｏの場合、判定部２１２は、Ｓｓが予め定められた許容値（例えば、Ｓｒ−５Ｄ）を超えたか判断する（Ｓ４１５）。ここでＮｏの場合、矯正要素設定部２１３はＳｓの矯正要素を若干強く設定し（例えば、Ｓｓ＝Ｓｓ−０．２５Ｄ）（Ｓ４１７）、画像データ形成部２１１はこの矯正要素に基づきランドルト環網膜像シミュレーションを行う。演算はこのシミュレーションにより得られた視標網膜画像データについてステップＳ４０７以降の処理を実行する。一方、ステップＳ４１５でＹｅｓの場合、判定部２１２は、ランドルト環判別不能と判断し（Ｓ４１９）、このときの方向と、この方向が不可能であったことをメモリ２４０に記憶しておく。
【００６２】
ステップＳ４１９の後又はステップＳ４１３でＹｅｓの場合、判定部２１２は、シミュレーションランドルト環の全ての方向でシミュレーションしたか判断する（Ｓ４２１）。ここで、Ｎｏの場合、ステップＳ４０５に戻り、演算部２１０は全ての方向で上述の処理を繰返す。一方、ステップＳ４２１で、Ｙｅｓの場合、演算部２１０はデータ出力を行う（Ｓ４２３）。すなわち、演算部２１０は、例えば、このときの球面度数Ｓ＝Ｓｓ、判別できたランドルト環の方向、ランドルト環の大きさ、シミュレーション結果等を表示部２３０に表示し、メモリ２４０に記憶する。
【００６３】
（網膜像シミュレーション）
図８に、上記ステップＳ４０５の網膜像シミュレーションのフローチャートを示す。
演算部２１０は、ステップＳ１０５で求めた波面収差Ｗ（ｘ，ｙ）から瞳関数ｆ（ｘ，ｙ）を次式により計算する（Ｓ２０３）。
【００６４】
【数８】

（ｉ：虚数、ｋ：波数ベクトル（２π／λ）、λ：波長）
次に、ステップＳ２０４により眼球の空間周波数分布ＯＴＦを求める。演算部２１０は、この瞳関数ｆ（ｘ，ｙ）をフーリエ変換することにより点像の振幅分布Ｕ（ｕ，ｖ）が次式のように求める。
【００６５】
【数９】

（λ：波長、Ｒ：瞳から像点（網膜）までの距離、（ｕ，ｖ）：像点Ｏを原点とし、光軸に直行する面内での座標値、（ｘ，ｙ）：瞳面内の座標値）
【００６６】
演算部２１０は、Ｕ（ｕ，ｖ）とその複素共役を掛けて、次式により点像強度分布（ＰＳＦ）であるＩ（ｕ，ｖ）を求める。
Ｉ（ｕ，ｖ）＝Ｕ（ｕ，ｖ）Ｕ^＊（ｕ，ｖ）
つぎに、演算部２１０は、次式のように、ＰＳＦをフーリエ変換（又は自己相関）して規格化することによりＯＴＦを求める。
【００６７】
【数１０】

【００６８】
演算部２１０は、ランドルト環（又は任意の像）の輝度分布関数Ｌａｎｄ（ｘ，ｙ）をメモリ２４０を参照して計算する（Ｓ２０５）。演算部２１０は、Ｌａｎｄ（ｘ，ｙ）を２次元フーリエ変換して空間周波数分布ＦＲ（ｕ，ｖ）を求める（Ｓ２０７）。演算部２１０は、ランドルト環（又は任意の像）の空間周波数分布ＦＲ（ｕ，ｖ）と眼球の空間周波数分布ＯＴＦ（ｕ，ｖ）を次式のように掛け合わせることで、眼の光学系通過後の周波数分布ＯＲ（ｕ，ｖ）を求める（Ｓ２０９）。
ＦＲ（ｕ，ｖ）×ＯＴＦ（ｕ，ｖ）→ＯＲ（ｕ，ｖ）
【００６９】
つぎに、演算部２１０は、ＯＲ（ｕ，ｖ）を２次元逆フーリエ変換してランドルト環（又は、任意の像）の輝度分布画像ＬａｎｄＩｍａｇｅ（Ｘ、Ｙ）を求める（Ｓ２１１）。演算部２１０は、ＬａｎｄＩｍａｇｅ（Ｘ、Ｙ）、ＰＳＦ（Ｘ，Ｙ）等を表示部２３０に、図、グラフィックデータ、グラフ及び／又は数値等の適宜の表示方法で適宜表示し、そのデータを適宜メモリ２４０に記憶する。
【００７０】
（テンプレートマッチング）
図９に、上述ステップＳ４０７のテンプレートマッチングの説明図を示す。
図示のようにランドルト環原画像（上図）に対応して、テンプレート画像（下図）を設定し、メモリ２４０にランドルト環の大きさを示す識別子に対応してこのようなテンプレート画像を記憶する。テンプレート画像は、この例では、ｂ＝１．５ａ、ランドルト環部の画素数をＮ１、画素値を１とし、ランドルト環の周囲のぼやかした点像部の画素数をＮ２、画素値を−Ｎ１／Ｎ２としているが、これに限らず適宜設定することができる。
【００７１】
図１０に、テンプレートマッチングのフローチャートを示す。
演算部２１０は、設定されたランドルト環の大きさに従いテンプレート画像をメモリ２４０から読み取り、その空間周波数分布Ｔｅｍｐ（ｘ，ｙ）を求める（Ｓ３０１）。つぎに、演算部２１０は、Ｔｅｍｐ（ｘ，ｙ）の２次元フーリエ変換ＦＴ（ｕ，ｖ）を求める（Ｓ３０３）。演算部２１０は、網膜像のシミュレーションによる視標網膜画像データの空間周波数分布の２次元フーリエ変換ＯＲ（ｕ，ｖ）を求め、ＯＲ（ｕ，ｖ）とテンプレートの空間周波数分布ＦＴ（ｕ，ｖ）とを次式のように掛け合わせ、ＯＴｍｐ（ｕ，ｖ）を求める（Ｓ３０５）。
ＯＲ（ｕ，ｖ）×ＦＴ（ｕ，ｖ）→ＯＴｍｐ（ｕ，ｖ）
演算部２１０は、ＯＴｍｐ（ｕ，ｖ）を二次元逆フーリエ変換を行い、ＴｍｐＩｍ（Ｘ，Ｙ）（４ａ×４ａの複素数行列）を求める（Ｓ３０７）。演算部２１０は、ＴｍｐＩｍ（Ｘ，Ｙ）の絶対値の最大値を取得して点数ｎとする（Ｓ３０９）。
このような相関をとることにより、シミュレーション視標画像が原画像に近ければ点数が高く、ぼやけた場合はそれに応じて点数が低くなる。
【００７２】
４−２．矯正データ算出（球面度数−２）
図１１に、矯正データ算出（球面度数−２）についてのフローチャートを示す。なお、以下の各フローチャートで同符合のステップは同様の処理が実行される。
演算部２１０は、仮球面度数Ｓｒを算出する（Ｓ４０１）。この算出については、「４−１．矯正データ算出：球面度数（１）」のステップＳ４０１と同様である。つぎに、演算部２１０は、シミュレーション用球面度数Ｓｓの設定を行う（Ｓ４５１）。Ｓｓは、通常は、Ｓｒに対し、弱矯正に設定（例えばＳｓ＝Ｓｒ＋５Ｄ）する。演算部２１０は、予め定められた視力Ｖｓ（例えば、Ｖｓ＝０．１）のランドルト環の設定を行う（Ｓ４５３）。
【００７３】
ステップＳ４０５〜Ｓ４２１において、上述の「４−１．矯正データ算出：球面度数（１）」の同符号の各ステップと同様に、演算部２１０は、ランドルト環網膜像シミュレーション、ランドルト環テンプレートマッチング等についての処理を行う。
ステップＳ４２１で、演算部２１０の判定部２１２は、全ての方向でシミュレーションしたと判断した場合、判定部２１２は、さらに設定方向数の半分以上判別できたか判断する（Ｓ４５５）。ステップＳ４５５でＹｅｓの場合、矯正要素設定部２１３は、Ｓ＝Ｓｓ、Ｖ＝Ｖｓと設定し、また、視力Ｖｓ＝Ｖｓ＋０．１のランドルト環の設定を行う（Ｓ４５７）。その後、ステップＳ４０５に進み、画像データ形成部２１１は、設定された矯正要素及びランドルト環に基づき網膜像シミュレーションを行い指標画像データを求め、ステップＳ４０７以降の処理を実行する。一方、ステップＳ４５５でＮｏの場合、演算部２１０は、データ出力を行う（Ｓ４２３）。すなわち、演算部２１０は、例えば、このときの球面度数Ｓ＝Ｓｓ、判別できたランドルト環の方向、ランドルト環の大きさＶ、シミュレーション結果を表示部２３０に表示し、メモリ２４０に記憶する。
【００７４】
４−３．矯正データ算出（乱視−１）
図１２、図１３に、矯正データ算出（乱視−１）についてのフローチャートを示す。
演算部２１０は、上述のステップＳ４０１と同様に、仮球面度数Ｓｒを算出する（Ｓ４０１）。つぎに、演算部２１０は、シミュレーション用乱視度数Ｃｓの設定を行う（Ｓ５０１）。例えば、Ｃｓは０としてもよいし、レフ値、もしくは波面収差から算出した乱視度数Ｃなどを用いたり、予めＳ又はＣ等の矯正要素やゼルニケ係数と対応してＣｓを記憶した対応表をメモリ２４０に記憶しておき、それを参照して求めてもよい。つぎに、演算部２１０は、視力Ｖｓ（例えばＶｓ＝０．１）のランドルト環設定を行う（Ｓ４５３）。
【００７５】
ステップＳ４０５〜Ｓ４１３では、上述と同様に、演算部２１０は、ランドルト環網膜像シミュレーション、ランドルト環テンプレートマッチング等の処理を行う。
判定部２１２は、ステップＳ４１１又はＳ４１３でＮｏの場合、ランドルト環判別不能と判断し、このときの方向と、この方向が不可能であったことをメモリ２４０に記憶しておく。
ステップＳ４１９の後、又はステップＳ４１３でＹｅｓの場合、演算部２１０は、上述と同様に、ステップＳ４２１及びＳ４５５の処理を実行する。
【００７６】
ステップＳ４５５で設定方向数の半分以上判別できたと判断した場合、演算部２１０は、設定されている矯正要素をメモリ２４０に記憶する（Ｓ５０３）。つぎに、矯正要素設定部２１３は、Ｖ＝Ｖｓと設定し、また、視力Ｖｓ＝Ｖｓ＋０．１のランドルト環を設定する（Ｓ５０５）。その後、Ｓ４０５に進み、画像データ形成部２１１は、設定された矯正要素及びランドルト環に基づき網膜像シミュレーションを行い指標画像データを求め、ステップＳ４０７以降の処理を実行する。
一方、ステップＳ４５５でＮｏの場合、判定部２１２は、全ての乱視軸角度方向（０〜１８０）でシミュレーションしたか判断する（Ｓ５０７）。ここでＮｏの場合、矯正要素設定部２１３は乱視軸角度Ａｓを回転する（例えば、Ａｓ＝Ａｓ＋５）（Ｓ５０９）。その後Ｓ４５３に進み、ステップＳ４５３以降の処理を繰返し実行する。
【００７７】
つぎに、図１３を参照し、判定部２１２がステップＳ５０７でＹｅｓと判断した場合、演算部２１０の矯正要素設定部２１３は、乱視軸角度Ａとして視力Ｖがもっとも大きかったときのＡｓを代入する（Ｓ５１１）。なお、乱視軸角度Ａは、もっとも大きいときのＡｓが複数あるときは、視力Ｖで判別できたランドルト環の数がもっとも多いものを設定し、さらにそのＡｓも複数あるときは視力Ｖでの判別できた方向のｎｈの和が最大となるものを設定する。これにより、乱視軸角度Ａが決定された。
ステップＳ４５３、Ｓ４０５〜Ｓ４１３では、上述の実施の形態で説明したように、設定されたＳｒ、Ｃｓ、Ａに基づき、演算部２１０は、ランドルト環網膜像シミュレーション、ランドルト環テンプレートマッチング等の各処理を実行する。
【００７８】
判定部２１２は、ステップＳ４１１又はＳ４１３でＮｏの場合、Ｃｓが予め定められた許容値（例えば、Ｃｓ−１０Ｄ）を超えたか判断する（Ｓ５１５）。ここでＮｏの場合、矯正要素設定部２１３はＣｓの矯正要素を若干強く設定し（例えば、Ｃｓ＝Ｃｓ−０．２５Ｄ）（Ｓ５１７）、画像データ形成部２１１は、この矯正要素に基づきランドルト環網膜像シミュレーションを行う（Ｓ４０５）。演算部２１０は、このシミュレーションにより得られた視標網膜画像データについてステップＳ４０７以降の処理を繰返し実行する。一方、判定部２１２は、ステップＳ４１５でＹｅｓの場合、ランドルト環判別不能と判断し（Ｓ４１９）、このときの方向と、この方向が不可能であったことをメモリ２４０に記憶しておく。
ステップＳ４１９の後又はステップＳ４１３でＹｅｓの場合、判定部２１２は、ランドルト環の全ての方向でシミュレーションしたか判断する（Ｓ４２１）。ここで、Ｎｏの場合、ステップＳ４０５に戻り、演算部２１０は全ての方向で上述の処理を繰返す。一方、ステップＳ４２１でＹｅｓの場合、演算部２１０は、設定方向数の半分以上判別できたか判断する（Ｓ４５５）。ここでＹｅｓの場合、演算部２１０は、設定されている矯正要素（Ｃ＝Ｃｓ）をメモリ２４０に記憶する（Ｓ５０３）。次に、矯正要素設定部２１３は、Ｖ＝Ｖｓと設定し、また、視力Ｖｓ＝Ｖｓ＋０．１のランドルト環を設定する（Ｓ５０５）。その後、ステップＳ４０５に進み、画像データ形成部２１１は、設定された矯正要素及びランドルト環に基づき網膜像シミュレーションを行い指標画像データを求め、ステップＳ４０７以降の処理を実行する。
一方、ステップＳ４５５でＮｏの場合、演算部２１０はデータ出力を行う（Ｓ４２３）。すなわち、演算部２１０は、このときの球面度数Ｓ＝Ｓｓ、判別できた方向、視力Ｖ、シミュレーション結果等を表示部２３０に表示し、メモリ２４０に記憶する。
【００７９】
４−４．矯正データ算出（乱視−２）
図１４に、矯正データ算出（乱視−２）のフローチャートを示す。
ステップＳ４０１では、演算部２１０は、上述のように、仮球面度数Ｓｒを算出する。つぎに、演算部２１０は、放射状チャートにより概略軸角度Ａｓを設定をする（Ｓ５５１）。Ａｓは、例えば、既に求められたゼルニケ係数から定まる波面収差から算出することができる。その他にも、Ａｓは、上述の網膜像シミュレーションの処理によって、放射状チャートを表すデータをランドルト環のかわりに用いて、視標網膜画像データをシミュレーションすることで、求めてもよい。さらに、放射状チャート等により予め測定されたＡｓを、入力部により入力するか、予めメモリ２４０に記憶されたＡｓを読み取って用いてもよい。
ステップＳ５０１では上述のように、演算部２１０はシミュレーション用乱視成分Ｃｓ設定を行い、ステップＳ４５３からＳ４５５では、上述のように、ランドルト環網膜像シミュレーション、ランドルト環テンプレートマッチング等の各処理を実行する。なお、ステップＳ５０３において、ここでは、演算部２１０は、矯正要素としてＣ＝Ｃｓ、Ａ＝Ａｓを記憶する。
ステップＳ４５５で設定方向数の半分以上判別できたと判断した場合、演算部２１０は、精密測定終了か判断する（Ｓ５５３）。ここで、Ｎｏの場合、演算部２１０は、乱視度数と乱視軸角度の精密測定を行う（Ｓ５５５）。精密測定の方法としては、公知用手法を適宜用いることができる。例えば、特公平５−９０９２号公報、特開昭５５−１５１９３７号公報等に記載された測定装置を用いて乱視度数と乱視軸角度を精密に測定することができる。
【００８０】
特公平５−９０９２号公報に記載されたものは、屈折力の絶対値が等しく互いに符号の異なる２つの円柱レンズ又はトーリツクレンズにより構成されたバリアブルクロスシリンダーを用い、検査用視標を光学系を介して被検眼に投影することにより被検眼の屈折力、すなわち球面度数、円柱度数および円柱軸角度の精度測定を行ない得る屈折力測定装置に関するものである。この屈折力測定装置では、球面度数を可変とする球面光学系と、円柱度数を可変とする円柱光学系と、前記両光学系の球面度数および円柱度数をそれぞれ可変制御する制御部とを有し、検査用指標を前記両光学系を介して投影することにより被検眼の屈折力を測定する。
【００８１】
この装置は、前記円柱光学系の光軸のまわりに回転自在であつて屈折力の符号が互いに異なる２つのトーリツクレンズを備え、前記制御部は、回動制御手段と、第１及び第２の状態変化手段を備える。回動制御手段は、粗測定で求めた円柱度数に対応した前記各トーリツクレンズの円柱軸の交差角を得るように該円柱光学系の回転を制御する。第１の状態変化手段は、前記トーリツクレンズの円柱軸の交差角の中間方向を基準線とし前記回動制御手段の作動を図つて前記基準線を中心にして前記交差角を前記粗測定で求めた円柱度数に対応して所定範囲内で増減させることにより該円柱度数の精密測定を行なう。第２の状態変化手段は、屈折力の粗測定時に得られる円柱軸角度を、前記各トーリツクレンズの円柱軸の交差角を変化させずに前記角トーリツクレンズを同じ方向に前記回動制御手段の作動を図つて所定範囲内で増減させることにより該円柱軸角度の精密測定を行う。
【００８２】
このような適宜の精密測定の後、演算部２１０は、精密測定で求められた矯正要素（Ｃ＝Ｃｓ、Ａ＝Ａｓ）をメモリ２４０に記憶する（Ｓ５５７）。
一方、ステップＳ５５３でＹｅｓの場合、演算部２１０はデータ出力を行う（Ｓ４２３）。すなわち、演算部２１０は、このときの球面度数Ｓ、視力Ｖ、乱視成分Ｃ、Ａ、判別できた方向、シミュレーション結果等を表示部２３０に表示し、メモリ２４０に記憶する。
【００８３】
４−５．矯正データ算出（乱視−３）
図１５に、矯正データ算出（乱視−３）のフローチャートを示す。
ステップＳ４０１では、上述のように演算部２１０は、仮球面度数Ｓｒを算出する。次に、演算部２１０は、乱視成分である乱視度数Ｃｓ及び乱視軸角度Ａｓ、比較用数値Ｍｈを初期設定する（Ｓ５７１）。これらの値は、メモリ２４０に予め記憶しておいたデータを用いてもよいし、入力部により入力してもよい。演算部２１０は、例えば、Ｃｓ＝０、Ａｓ＝０、Ｍｈ＝０に初期設定する。
演算部２１０は、既に求めた波面収差に基づき、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を算出する（Ｓ５７３）。ＭＴＦの具体的計算方法は後述する。演算部２１０は、設定された乱視軸角度ＡｓでのＭＴＦ断面から比較用数値Ｍを算出する（Ｓ５７５）。比較用数値Ｍとしては、例えば、ＭＴＦの総和、ＭＴＦ断面積、もしくは３、６、１２、１８ｃｐｄの和等を用いることができる。演算部２１０は、現在設定されているＡｓと、Ｍをメモリ２４０に記憶しておく。
【００８４】
演算部２１０の判断部２１２は、Ｍ≧Ｍｈか判断する（Ｓ５７７）。ここでＮｏの場合、ステップＳ５８１に進み、一方、Ｙｅｓの場合、演算部２１０の矯正要素設定部２１３は、Ｍｈ＝Ｍ、Ａ＝Ａｓとする（Ｓ５７９）。つぎに、判定部２１２は、Ａｓが１８０以上か判断する（Ｓ５８１）。ここでＮｏの場合、矯正要素設定部２１３は、乱視軸角度Ａｓを回転する（例えばＡｓ＝Ａｓ＋５）（Ｓ５０９）。その後、演算部２１０は、ステップＳ５７５に戻って処理を繰り返すことで、０〜１８０度の軸角度でＭが最大となる方向が乱視軸角度（弱主経線又は強主経線）であり、そのときのＭの値とＡｓの値を求める。
ステップＳ５８１でＹｅｓの場合、即ち、乱視軸角度Ａが求まると、演算部２１０は、乱視成分Ｃｓ、Ａｓ＝Ａに基づき、ＭＴＦを算出する（Ｓ５８５）。演算部２１０は、さらに、０〜１８０度（例えば５度間隔）での各ＭＴＦ断面から比較用数値Ｍを算出する（Ｓ５８７）。
【００８５】
判定部２１２は、算出されたＭが各角度で全てほぼ同じか判断する（Ｓ５８９）。例えば、これは、最大なＭと最小なＭの差が予め定められた閾値ｔよりすべて小さくなっているかどうかで判断することができる。ステップＳ５８９でＮｏの場合、演算部２１０は、乱視度数Ｃｓを若干（例えばＣｓ＝Ｃｓ−０．２５）変化させ（Ｓ５９１）、ステップＳ５８５以降の処理を繰り返す。一方、ステップＳ５８９でＹｅｓの場合、演算部２１０は、Ｃ＝Ｃｓとする（Ｓ５９３）。
演算部２１０は、求められた乱視度数Ｃ、乱視軸角度Ａをメモリ２４０に記憶し、必要に応じて、表示部２３０に表示する（Ｓ５９５）。
【００８６】
（ＭＴＦ算出）
つぎに、ＭＴＦ（Modulation transfer function）の算出について説明する。まず、ＭＴＦは、空間周波数の伝達特性を示す指標であって、光学系の性能を表現するために広く使われている。このＭＴＦは、例えば、１度当たり、０〜１００本の正弦波状の濃淡格子に対しての伝達特性を求めることで見え方を予測することが可能である。本実施の形態では、以下に説明するように、単色ＭＴＦを用いてもよいし、白色ＭＴＦを用いてもよい。
まず、単色ＭＴＦを波面収差Ｗ（ｘ，ｙ）から算出する。なお、Ｗ（ｘ，ｙ）は、入力値（測定値）であって、角膜収差に関しては、角膜形状から求めた角膜波面収差を用いることもできる。
【００８７】
瞳関数ｆ（ｘ，ｙ）は、波面収差から以下のように求まる。
ｆ（ｘ，ｙ）＝ｅ^{ｉｋＷ（ｘ，ｙ）}
ここで、ｉ：虚数、ｋ：波数ベクトル（２π／λ）である。
また、この瞳関数ｆ（ｘ，ｙ）をフーリエ変換することにより、点像の振幅分布Ｕ（ｕ，ｖ）が求まる。
【００８８】
【数１１】

ここで、λ：波長、Ｒ：瞳から像点（網膜）までの距離、（ｕ，ｖ）：網膜上の像点Ｏを原点とし、光軸に直行する面内での網膜の座標値、（ｘ，ｙ）：光学系の瞳面内の座標値である。
【００８９】
また、点像の振幅分布Ｕ（ｕ，ｖ）とその複素共役を掛けることにより、点像の強度分布（ＰＳＦ）Ｉ（ｕ，ｖ）が求まる。
Ｉ（ｕ，ｖ）＝Ｕ（ｕ，ｖ）Ｕ^＊（ｕ，ｖ）
さらに、点像の強度分布Ｉ（ｕ，ｖ）をフーリエ変換すると共に、いわゆる空間周波数変換である（Ｒ（ｒ，ｓ））規格化を行うことにより、ＯＴＦ（Optical Transfer Function）が求まる。
【００９０】
【数１２】

ここで、ｒ，ｓ：空間周波数領域の変数である。
【００９１】
ＯＴＦ（ｕ，ｖ）＝Ｒ（ｒ，ｓ）／｜Ｒ（０，０）｜
また、ＯＴＦの大きさがＭＴＦであるため、
ＭＴＦ（ｒ，ｓ）＝｜ＯＴＦ（ｕ，ｖ）｜
が成り立つ。
つぎに、上述のように求められた単色ＭＴＦに基づいて、白色光ＭＴＦを算出する。
白色光ＭＴＦを求めるには、まず、各波長でのＭＴＦに重み付けをし、足し合わせる。ここで、上述のＭＴＦは、波長ごとに値が異なるため、波長λでのＭＴＦをＭＴＦ_λと表すと、
【００９２】
【数１３】

【００９３】
ここでは、可視光に多く重み付けをし、計算を行う。
具体的には、色の３原色（ＲＧＢ）である赤、緑、青が、例えば、６５６．２７ｎｍ：１、５８７．５６ｎｍ：２、及び４８６．１３ｎｍ：１であるとすると、
ＭＴＦ（ｒ，ｓ）＝（１×ＭＴＦ_{６５６．２７}＋２×ＭＴＦ_{５８７．５６}＋１×ＭＴＦ_{４８６．１３}）／（１＋２＋１）
となる。
【００９４】
また、白色光ＭＴＦは、一波長（８４０ｎｍ）のみで測定されるので、この測定結果に基づいて他の波長について校正を行い、白色に補正することにより求めてもよい。具体的には、各波長でのＭＴＦは、眼の収差の場合、眼光学特性測定装置での測定波長が、例えば、８４０ｎｍであるとき、模型眼により各波長８４０ｎｍでの波面収差Ｗ_８４０（ｘ，ｙ）からのずれ量に相当する色収差Ｗ_Δ（ｘ，ｙ）を測定し、この色収差Ｗ_Δ（ｘ，ｙ）にＷ_８４０（ｘ，ｙ）を足し合わせ、この波面収差によりＭＴＦを算出することにより求められる。すなわち、
Ｗ_λ（ｘ，ｙ）＝Ｗ_８４０（ｘ，ｙ）＋Ｗ_Δ（ｘ，ｙ）
となる。
【００９５】
５．矯正要素判定方法（第２の実施の形態）
図１６に、矯正要素判定の第２の実施の形態のフローチャートを示す。ステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理は、第１の実施の形態と同様である。つぎに、演算部２１０は、球面度数についての矯正データを算出する（Ｓ１５１）。この具体的処理は、上記「４−１．矯正データ算出（球面度数−１）又は「４−２．矯正データ算出（球面度数−２）で説明した処理を用いることができる。
【００９６】
つぎに、演算部２１０の矯正要素設定部２１３は、求められた球面度数Ｓに基づき、乱視度数Ｃに応じた値（この例では、Ｃ／２）を減じて、球面度数Ｓの初期値を設定する。これは乱視度数を求めるときに後側焦線が網膜上にほぼきた位置で求めることを考慮したものである。なお、Ｃの値は、レフ値や、ステップＳ１０５で求められた波面収差から求めてもよいし、適宜予め設定してもよい。つぎに、演算部２１０は、乱視成分についての矯正データを算出する（Ｓ１５３）。この具体的処理は、上記「４−３．矯正データ算出（乱視−１）」、「４−４．矯正データ算出（乱視−２）」又は、「４−５．矯正データ算出（乱視−３）」で説明した処理を用いることができる。
そして、ステップＳ１０９では、演算部２１０は、第１の実施の形態と同様に、データを出力する。
【００９７】
６．矯正要素判定方法（第３の実施の形態）
図１７に、矯正要素判定の第３の実施の形態のフローチャートを示す。
ステップＳ１０１〜Ｓ１５３の処理は、第２の実施の形態と同様である。その後、演算部２１０は、球面度数を微調整し（Ｓ１６１）、ステップＳ１０９では、演算部２１０は、上記実施の形態と同様にデータを出力する。
【００９８】
（球面度数微調整）
図１８に、球面度数微調整のフローチャートを示す。
ステップＳ４５１では、上述のように、演算部２１０は、算出されたＳ、Ｃ、Ａに従い、シミュレーション用球面度数Ｓｓを設定する。つぎに、演算部２１０は、Ｓｓの矯正値を若干（例えばＳｓ−０．２５Ｄ、Ｓｓ＋０．２５Ｄ）
変更する（Ｓ６０１）。若干変更する値は、この例では、Ｓｓ±ｎΔＳとし、予め定められた変更範囲とする。例えば、ΔＳ＝０．２とし、ｎ＝０、１、２、３とすると、変更値は、Ｓｓ−０．６、Ｓｓ−０．４、Ｓｓ−０．２、Ｓｓ、Ｓｓ＋０．２、Ｓｓ＋０．４、Ｓｓ＋０．６となる。
ステップＳ４５３からＳ４１３では、演算部２１０は、上述の実施の形態で説明したように、ランドルト環網膜像シミュレーション、ランドルト環テンプレートマッチング等の各処理を実行する（Ｓ４０７）。
なお、判定部２１２が、ステップＳ４１１又はＳ４１３でＮｏと判断した場合、演算部２１０は、ランドルト環判別不能とする（Ｓ４１９）。演算部２１０は、このときの方向と、この方向が不可能であったことをメモリ２４０に記憶しておく。
ステップＳ４２１、Ｓ４５５、Ｓ５０３、Ｓ４５７は上述と同様である。
【００９９】
ステップＳ４５５で、判定部２１２は、設定方向数の半分以上判別できたと判断した場合、微調節を終了するか判断する（Ｓ６０３）。ここで、Ｎｏの場合、ステップＳ６０１に進み、球面度数Ｓｓの矯正値を若干変更して、ステップＳ４５３以降の処理を繰り返す。このとき、メモリ２４０には、ステップＳ５０３の処理によって、若干変更された各Ｓｓに対応していちばん大きい値の視力Ｖｓ判別できた方向数、判別できた方向でのｎｈが記憶される。
一方、ステップＳ６０３でＹｅｓの場合、演算部２１０は、メモリ２４０にデータ格納を行う（Ｓ５９５）。演算部２１０は、ステップＳ６０１の微調節による結果（例えばＳを増やして視力がよくなったら増やした分だけ増やす、減らしても視力に変化なければ減らした分減らす）を格納する。演算部２１０は、たとえば、メモリ２４０に記憶された値から、所定の視力以上の球面度数をピックアップしたり、所定の視力に対して一番弱に球面度数をピックアップしたデータを微調整した値としてメモリ２４０に記憶することができる。
【０１００】
７．付記
本発明の矯正データ測定方法又は矯正データ測定の装置・システムは、その各手順をコンピュータに実行させるための矯正データ測定プログラム、矯正データ測定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、矯正データ測定プログラムを含みコンピュータの内部メモリにロード可能なプログラム製品、そのプログラムを含むサーバ等のコンピュータ、等により提供されることができる。
【０１０１】
被検眼の波面収差を示す測定データは、図１で示す光学系１００により求めているがこれに限定されるものでなく、他のアベロメータ等により構成することができる。
【発明の効果】
本発明によると、高次収差まで測定できる眼特性測定装置で測定した結果から、他覚的な完全矯正時にあたる高次収差のみの場合だけでなく、低次収差を付加した場合の、例えばヒューマンオブザーバモデルを評価し、例えば画像の見えがよくなるような低次収差量を算出し、このときのＳ、Ｃ、Ａ等の矯正要素のデータを求めることでより自覚値に近い結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】眼光学特性測定装置の光学系１００の構成図。
【図２】眼光学特性測定装置の電気系２００の構成図。
【図３】（ｒ，ｔ）座標のゼルニケ係数の図。
【図４】（ｘ，ｙ）座標のゼルニケ係数の図。
【図５】ランドルト環の説明図。
【図６】矯正要素判定の第１の実施の形態のフローチャート。
【図７】矯正データ算出（球面度数−１）についてのフローチャート。
【図８】ステップＳ４０５の網膜像シミュレーションのフローチャート。
【図９】ステップＳ４０７のテンプレートマッチングの説明図。
【図１０】テンプレートマッチングのフローチャート。
【図１１】矯正データ算出（球面度数−２）についてのフローチャート。
【図１２】矯正データ算出（乱視−１）についてのフローチャート（１）。
【図１３】矯正データ算出（乱視−１）についてのフローチャート（２）。
【図１４】矯正データ算出（乱視−２）のフローチャート。
【図１５】矯正データ算出（乱視−３）のフローチャート。
【図１６】矯正要素判定の第２の実施の形態のフローチャート。
【図１７】矯正要素判定の第３の実施の形態のフローチャート。
【図１８】球面度数微調整のフローチャート。
【図１９】他覚的検査と自覚的検査との比較図。
【図２０】シミュレーションの結果の表示の一例を示す図。
【図２１】ＭＴＦ又はストレール比等を含む表示の一例を示す図。
【符号の説明】
１０ 第１照明光学系
１１、３１、５１、５５ 第１〜４光源部
１２、３２、３４、４４、５２、５３ 集光レンズ
２０ 第１受光光学系
２１ コリメートレンズ
２２ ハルトマン板
２３、３５、５４ 第１〜３受光部
３０ 第２受光光学系
３３、４３、４５ ビームスプリッター
４０ 共通光学系
４２ アフォーカルレンズ
５０ 調整用光学系
６０ 被検眼
７０ 第２照明光学系
７１ プラチドリング
８０ 第２送光光学系
１００ 眼科測定装置の光学系
２００ 眼科測定装置の電気系
２１０ 演算部
２２０ 制御部
２３０ 表示部
２４０ メモリ
２５０ 第１駆動部
２６０ 第２駆動部

Claims (27)

1. 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、屈折矯正のための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画像データ形成部と、
   上記画像データ形成部に与える矯正要素を設定する矯正要素設定部と、
   上記矯正要素設定部で設定される矯正要素により矯正される、上記画像データ形成部で形成された矯正視標網膜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判定部と、
   を備え、
   上記矯正要素設定部は上記判定部の結果に基づき矯正要素を設定し、上記判定部が適正な矯正要素であると判定するまで上記矯正要素設定部が矯正要素を変化させるように構成されていることを特徴とする矯正要素判定装置。
2. 上記矯正要素は、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とを特徴とする請求項１記載の矯正要素判定装置。
3. 上記矯正要素設定部は、球面度数、乱視軸角度、乱視度数の順に、矯正要素を変化させるようにし、
   上記判定部は、球面度数、乱視軸角度、乱視度数の順に、適正な矯正要素が設定されているかどうかを判定するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の矯正要素判定装置。
4. 上記画像データ形成部は、見え具合のシミュレーションを行う検眼用視標を、
   上記矯正要素として球面度数及び／又は乱視度数が選択された場合には、順次大きさの異なる検眼用視標に切り替えて、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ように構成されていることを特徴とする請求項２記載の矯正要素判定装置。
5. 上記画像データ形成部が見え具合のシミュレーションを行う検眼用視標は、球面度数又は乱視度数が適正であるかどうかを判断するときには、ランドルト環視標であることを特徴とする請求項２記載の矯正要素判定装置。
6. 上記判定部は、所定の検眼用視標のマッチング用のパターンデータとシミュレーションされた視標網膜画像データとを相関度合を比較することにより、適正な矯正要素であるかを判断するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の矯正要素判定装置。
7. 上記判定部は、テンプレートの空間周波数に２次元フーリエ変換を施し、これと網膜像の空間周波数分布を掛け合わせてテンプレートマッチングで判定を行うように構成されていることを特徴とする請求項６記載の矯正要素判定装置。
8. 上記画像データ形成部は、波面収差から瞳関数を演算し、視力視標の輝度分布関数を演算し、これに眼球の空間周波数分布を掛け合わせて、これを２次元逆フーリエ変換して、被検眼の屈折力分布を示す測定データをシミュレーションした視標網膜画像データ及び／又は設定される矯正要素により矯正された視標網膜画像データを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記載の矯正要素判定装置。
9. 上記画像データ形成部は、少なくとも被検眼の波面収差を示す測定データと、
   屈折矯正のための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として、ＭＴＦのデータを形成し、
   上記判定部は、形成されたＭＴＦのデータにより適正な矯正要素か否かを判断するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の矯正要素判定装置。
10. 上記矯正要素設定部は、弱矯正方向から矯正を行うように構成されていることを特徴とする請求項１記載の矯正要素判定装置。
11. 上記矯正要素設定部は、自覚測定手順に従って、矯正を行うように構成されていることを特徴とする請求項１記載の矯正要素判定装置。
12. さらに、上記判定部での判定の結果及び画像データ形成部で形成された視標網膜画像データを表示するため、又は適正な矯正要素とその近傍の矯正要素による視標網膜画像データを表示するための表示部を有することを特徴とする請求項１記載の矯正要素判定装置。
13. 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、屈折矯正のための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ステップと、
    上記視標網膜画像データを形成するための矯正要素を設定するステップと、
    上記矯正要素を設定するステップで設定される矯正要素により矯正される上記視標網膜画像データを形成するステップで形成された矯正視標網膜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ステップと、
    を含み、
    上記矯正要素を設定するステップは上記判定するステップの結果に基づき矯正要素を設定し、上記判定するステップが適正な矯正要素であると判定するまで上記矯正要素を設定するステップが矯正要素を変化させるように構成されていることを特徴とする矯正要素判定方法。
14. 上記矯正要素は、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とを特徴とする請求項１３記載の矯正要素判定方法。
15. 上記矯正要素を設定するステップは、球面度数、乱視軸角度、乱視度数の順に、矯正要素を変化させるようにし、
    上記判定するステップは、球面度数、乱視度数、乱視軸角度の順に、適正な矯正要素が設定されているかどうかを判定するように構成されていることを特徴とする請求項１４記載の矯正要素判定方法。
16. 上記視標網膜画像データを形成するステップは、見え具合のシミュレーションを行う検眼用視標を、上記矯正要素として球面度数及び／又は乱視度数が選択された場合には、順次大きさの異なる検眼用視標に切り替えて、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ように構成されていることを特徴とする請求項１４記載の矯正要素判定方法。
17. 上記視標網膜画像データを形成するステップが見え具合のシミュレーションを行う検眼用視標は、球面度数又は乱視度数が適正であるかどうかを判断するときには、ランドルト環視標であることを特徴とする請求項１４記載の矯正要素判定方法。
18. 上記判定するステップは、所定の検眼用視標のマッチング用のパターンデータとシミュレーションされた視標網膜画像データとの相関度合を比較することにより、適正な矯正要素であるかを判断するように構成されていることを特徴とする請求項１３記載の矯正要素判定方法。
19. 上記判定するステップは、テンプレートの空間周波数に２次元フーリエ変換を施し、これと網膜像の空間周波数分布を掛け合わせてテンプレートマッチングで判定を行うように構成されていることを特徴とする請求項１８記載の矯正要素判定方法。
20. 上記視標網膜画像データを形成するステップは、波面収差から瞳関数を演算し、視力視標の輝度分布関数を演算し、これに眼球の空間周波数分布を掛け合わせて、これを２次元逆フーリエ変換して、被検眼の屈折力分布を示す測定データをシミュレーションした視標網膜画像データ及び／又は設定される矯正要素により矯正された視標網膜画像データを求めるように構成されていることを特徴とする請求項１８記載の矯正要素判定方法。
21. 上記視標網膜画像データを形成するステップは、少なくとも被検眼の波面収差を示す測定データと、屈折矯正のための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として、ＭＴＦのデータを形成し、
    上記判定するステップは、形成されたＭＴＦのデータにより適正な矯正要素か否かを判断するように構成されていることを特徴とする請求項１３記載の矯正要素判定方法。
22. 上記矯正要素を設定するステップは、弱矯正方向から矯正を行うように構成されていることを特徴とする請求項１３記載の矯正要素判定方法。
23. 上記矯正要素を設定するステップは、自覚測定手順に従って、矯正を行うように構成されていることを特徴とする請求項１３記載の矯正要素判定方法。
24. 乱視度数と乱視軸角度を精密測定するステップをさらに含む請求項１３記載の矯正要素判定方法。
25. 求められた球面度数を微調整して一層大きな視力の値を得られる球面度数を求めるための球面度数微調整ステップをさらに含む請求項１３記載の矯正要素判定方法。
26. 被検眼の屈折力分布を示す測定データ中の第１の球面度数を矯正要素として用いて、請求項１３に記載された矯正要素判定方法により、第２の球面度数を算出するステップと、
    第２の球面度数から、被検眼の屈折力分布を示す測定データ中の第１の乱視度数に従う値を補正することにより第３の球面度数を求めるステップと、
    第３の球面度数を矯正要素として用いて、請求項１３に記載された矯正要素判定方法により、第２の乱視度数を算出するステップと
    を含む矯正要素判定方法。
27. 上記波面収差は、高次収差を含むことを特徴とする請求項１３乃至２６のいずれかに記載の矯正要素判定方法。

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