JP4464726B2

JP4464726B2 - 眼科装置

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Description

本発明は、眼科装置に関する。

従来、眼の矯正データを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（軸）の測定が行われている。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例えばφ３ｍｍのリングなどのような線上のＳ、Ｃ、Ａのみではなく、面上でのＳ、Ｃ、Ａを低次収差から算出できるようになった。このような、眼特性測定装置は、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眼鏡・コンタクト等の処方値に近い値が算出されるようになった（例えば、特許文献１〜４参照）。

また、矯正時又は裸眼での被検者の見え具合を表示する装置として、本出願人による装置が開示されている（例えば、特許文献５、６参照）。これらの装置では、例えば、測定した被検眼（被測定眼）の光学特性に基づいて所定の視標の見え具合を表示手段に表示させている。
特開２００２−２０４７８５号公報特開２００２−２０９８５４号公報特開２００２−３０６４１６号公報特開２００２−３０６４１７号公報特開２００１−１２０５０４号公報特開平７−１００１０７号公報

以上のような、眼の収差を測定できる装置はすでにあり、また、コンタクトレンズ装用時も収差測定が可能である。得られた収差から、網膜像をシミュレーションし、見え具合の評価をすることも行われてきている。一般に、ＰＳＦは波面収差と散乱成分とを含む。一方、ハルトマン像から各スポットの重心検出を行った場合は、散乱があっても波面収差だけを求める。
しかし、コンタクトレンズの汚れ、劣化、乾き具合が見え具合に大きく影響し、収差の影響だけでは実際の見えとはかけ離れてしまう場合がある。すなわち、ハルトマンを利用した波面収差測定は、コンタクトの汚れなどで散乱が生じてハルトマン像がボケたとしても重心がずれない限り収差量に変化は生じないが、実際の視標の見え具合には、この散乱が大きく影響する。
本発明は、以上の点に鑑み、コンタクトレンズを装用した状態での散乱を測定し、収差と散乱の両方を加味した網膜像と収差のみを加味した網膜像を比較することにより、眼とコンタクトによる散乱がどれだけ見えに影響を与えているかを示すことを目的とする。
また、本発明は、裸眼時の測定結果から眼の収差と散乱を加味した網膜像を比較することにより、コンタクトレンズの現状況がどれだけ見えに影響を与えているかを示すことを目的とする。
また、本発明は、きれいな状態のコンタクトでの測定データと使用後のコンタクトでの測定データを差し引いてコンタクトの汚れ、劣化、乾燥による見え具合を表示することを目的とする。

本発明の解決手段によって、
被検眼眼底に点光源を投影する第１照明光学系と、
被検眼眼底から反射光をハルトマン板を介して受光する第１受光光学系と、
上記第１受光光学系からの受光反射光を電気信号に変換する第１受光部と、
上記第１受光部の出力から被検眼の収差を求める収差測定部と、
上記第１受光部の出力から各ハルトマン板による点光源像に基づき、収差成分以外のその他成分を求めるその他成分測定部と、
上記その他成分測定部で求めたその他成分と、上記収差測定部で求めた収差に基づき、散乱度合いを表す係数を求める散乱度合い演算部と、
上記収差測定部で求めた収差と、上記散乱度合い演算部で求めた係数に基づき、測定された収差にその他の成分を加味した見え具合を示すデータまたは網膜像を形成するシミュレーション部と、
上記シミュレーション部で形成された見え具合を示すデータまたは網膜像を表示する表示部と、
を備えた眼科装置が提供される。

本発明によると、コンタクトレンズを装用した状態での散乱を測定し、収差と散乱の両方を加味した網膜像と収差のみを加味した網膜像を比較することにより、眼とコンタクトによる散乱がどれだけ見えに影響を与えているかを示すことができる。
また、本発明によると、裸眼時の測定結果から眼の収差と散乱を加味した網膜像を比較することにより、コンタクトレンズの現状況がどれだけ見えに影響を与えているかを示すことができる。
また、本発明によると、きれいな状態のコンタクトでの測定データと使用後のコンタクトでの測定データを差し引いてコンタクトの汚れ、劣化、乾燥による見え具合を表示することができる。

１．眼光学特性測定装置
図１は、本発明に関する眼光学特性測定装置の概略光学系１００を示す図である。

眼光学特性測定装置の光学系１００は、例えば、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。

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。これに限定されず、所定の波長の照明光束でよい。

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。
また、網膜からの反射光の不均一な特性を均一にするために、楔形のロータリープリズム（Ｄプリズム）１６を照明光学系に挿入する。ロータリープリズムの回転により、眼底上の照明部分が操作されるため、眼底からの反射光が均一になり、受光部の受光光束（点像）が均一になるようにすることができる。

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。

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。

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。

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）。

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、ダイクロミックミラー）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１光束を、透過するようなミラー（例えば、ダイクロミックミラー）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。

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。

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。

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。

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、スポット像が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。

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。

つぎに、第１照明光学系１０と第１受光光学系２０との位置関係を概略的に説明する。
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。

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、第１受光光学系２０は、被測定眼６０の前眼部である角膜６２、及び瞳孔と、ハルトマン板２２と略共役な関係を形成している。すなわち、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。

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上で集光する。

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板２２と光学的に共役の位置にある。絞り１４は、径がハルトマン板２２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。

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）。

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。

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。

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。

図２は、本発明に関する眼光学特性測定装置の概略電気系２００を示すブロック図である。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とを備える。

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、角膜は面収差、ゼルニケ係数、収差係数、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の詳細は後述する。

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駆動部に対して信号（９）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。

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駆動手段２５０は、第１照明光学系１０の移動、調節を行うことができる。

第２駆動手段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駆動手段２６０は、第１受光光学系２０の移動、調節を行うことができる。
メモリ２４０には、散乱度合いを表す係数（例、散乱係数、Ｉｎｄｅｘ（後述））に対応したＰＳＦとコンタクトレンズを識別する識別子毎に記憶されたテーブルを含む。

図１７に、眼特性測定装置の演算部に関する詳細構成図を示す。演算部２１０は、収差測定部１１１、その他成分測定部１１２、散乱度合い演算部１１３、シミュレーション部１１４を備える。

第１受光部２３は、被検眼眼底から反射して戻ってくる受光光束から第１受光信号を形成し、収差測定部１１１及びその他成分測定部１１２に導く。

収差測定部１１１は、第１受光部２３からの第１受光信号に基づき、被検眼の屈折力又は角膜形成を含む光学特性（波面収差等）を求める。その他成分測定部１１２は、第１受光部２３の出力から各ハルトマン板による点光源像に基づき、収差成分以外のその他成分を求める。散乱度合い演算部１１３は、その他成分測定部１１２で求めたその他成分と、収差測定部１１１で求めた収差に基づき、散乱度合いを表す係数を求める。
シミュレーション部１１４は、収差測定部１１１を求めた収差と、散乱度合い演算部１１３で求めた係数に基づき、測定された収差にその他の成分を加味した見え具合を示すデータを形成する。シミュレーション部１１４は、散乱度合いを表す係数（Ｉｎｄｅｘ）に対応した点像分布係数（ＰＳＦ）を記憶したメモリ２４０を参照して、上記係数からＰＳＦを求め、求めたＰＳＦに基づきシミュレーションを実行する。また、シミュレーション１１４はシミュレーション結果を表示部２３０に出力する。表示部２３０は、シミュレーション部１１４で形成された見え具合を示すデータを表示する。
演算部２１０のシミュレーション部１１４は、散乱度合いを表す係数のときの経験的なぼけ具合もしくはＰＳＦを収差のみから得られた網膜像にさらに重ね合わせる(例えば畳み込み積分する)ことにより、Ｉｎｄｅｘを用いた視力シミュレーション像を得る。散乱によるＰＳＦのぼけは、例えば散乱度合いを表す係数ごとに一義的に決められる。このＰＳＦのぼけは、散乱度合いを表す係数が大きくなるとそれにつれて、大きくなるものである。

また、メモリ２４０は、散乱度合いを表す係数ＩｎｄｅｘごとのＰＳＦのデータを予め記憶する。演算部２１０のシミュレーション部１１４は、Ｉｎｄｅｘに基づきメモリ２４０を参照してＰＳＦを求め、得られたＰＳＦを収差から算出された網膜像にコンボリューション（畳み込み積分）することで、シミュレーションを行うことができる。他にもハルトマン像の各ＰＳＦの平均を畳み込み積分して網膜像をシミュレーションする、もしくは散乱度合いを表す係数やＰＳＦから、媒体の散乱係数と余弦係数を計算し、これを使って、光線の透過、方向の確率を計算するモンテカルロ法を使うことにより、幾何光学的に像をシミュレーションすること、などがある。シミュレーションを行うときの瞳孔径は、規定値（例えばφ４ｍｍ）でもよいし、普段の瞳孔径を測定しておいてその径で行ってもよい。また、視力を求めて散乱が加味されていない場合の視力と比較することも可能である。
シミュレーション部１１４は、測定された収差に、散乱成分を含む他の成分を加味した見え具合を示すデータまたは網膜像に加えて、測定された収差（測定収差）による見え具合または網膜像を示すデータを形成するように構成することができる。また、シミュレーション部１１４は、両測定部１１１及び１１２から、測定された収差（測定収差）による見え具合の像または網膜像と、測定収差に散乱成分を含む他の成分を加味した見え具合または網膜像のシミュレーション像を形成し、表示部２３０は、シミュレーション部１１４で形成されたシミュレーション像を表示することができる。また、シミュレーション部１１４は、両測定部１１１及び１１２から、測定された収差（測定収差）による見え具合の推測視力値と、測定収差に散乱成分を含む他の成分を加味した見え具合の推測視力値を形成し、表示部２３０は、シミュレーション部１１４で形成された推測視力値を表示することができる。

さらに、同一被検眼のデータを複数回測定している場合に、シミュレーション部１１４は、同一被検眼の経時的変化を示すデータ及び／又はシミュレーション像を形成し、表示部２３０は、シミュレーション部１１４で形成されたシミュレーション像を表示することができる。
シミュレーション部１１４は、裸眼状態の測定結果と、矯正レンズを装用した状態での測定結果に基づき見え具合を示すデータを作成し、表示部２３０は、裸眼状態の測定結果と、矯正レンズを装用した状態での測定結果に基づき見え具合を示すデータまたは網膜像を比較可能に表示することができる。このとき、シミュレーション部１１４は、見え具合を示すデータまたは網膜像の経時変化を形成し、上記表示はその経時変化を表示することができる。
なお、経時変化は購入時から日数を置いてもよいし、装用時から時間単位で行ってもよい。
また、見え具合を示すデータまたは網膜像は、眼の光学特性のデータ及び画像（視力、収差、散乱評価Index、瞳孔径、ＰＳＦ、ＲＭＳ、ハルトマン像、プラチドリング測定像、コントラスト、各データの変化量、等）、シミュレーションデータ、シミュレーション画像等、各種データ及び画像を含む。

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。

ただし、（Ｘ，Ｙ）はハルトマン板２２の縦横の座標である。
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。

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（より具体的な式は、例えば特開２００２−２０９８５４を参照）。

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。

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。
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。

（瞳径の正規化）
ゼルニケ多項式は、常に半径１の円内での形を示しており、ある瞳径（瞳孔径）でゼルニケ解析するときは、その瞳半径で規格化する。例えば、瞳半径ｒ_ｐの瞳孔の中心座標を（０，０）としたときに、瞳孔内の点Ｐ（Ｘ、Ｙ）は、ゼルニケ解析するときはＰ（Ｘ／ｒ_ｐ、Ｙ／ｒ_ｐ）とする。ハルトマン像のスポットの重心点がＰのとき、この点と対応する参照格子点Ｐ_ｒｅｆ（Ｘ_ｒｅｆ、Ｙ_ｒｅｆ）は、Ｐ_ｒｅｆ（Ｘ_ｒｅｆ／ｒ_ｐ、Ｙ_ｒｅｆ／ｒ_ｐ）として点像の移動距離を求め、ゼルニケ係数を算出する。実際の波面（座標が規格化されていない波面）Ｗ（Ｘ，Ｙ）は、次式で表される。

ただし、（Ｘ、Ｙ）：規格化されていない座標、（ｘ_ｓ、ｙ_ｓ）：規格化された座標である。

３．ランドルト環
図３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。図３には、上段に高コントラストのランドルト環、下段に低コントラストのランドルト環を示す。

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

（Ｒ：瞳から像点（網膜）までの距離）
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（又は１）、白い部分を１（又は０）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。

高コントラスト原画像は、例えば、ランドルト環の黒の部分と白の部分のコントラストが１００％（例えば白が０に対して黒が１）であり、一方、低コントラスト原画像は、ランドルト環の黒の部分と白の部分とコントラストが１０％（例えば、白が０に対して黒が０．１）のものを用いることができる。なお、この例以外にも適宜のコントラストの原画像を用いても良い。メモリ２４０に記憶される輝度分布関数Ｌａｎｄ（ｘ、ｙ）は、高コントラストと低コントラストのものがそれぞれ作成され、記憶される。

４．眼科データ測定方法
図４に、眼科データ測定のフローチャートを示す。
まず、眼光学特性測定装置は、被測定眼６０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２２やプラチドリング７１等をゼロディオプターに合わせる。演算部２１０は、収差測定部１１１により、測定された受光信号（４）、（７）及び／又は（１０）に基づき、瞳径、全波面収差及びゼルニケ係数等の眼球光学系データを測定する（Ｓ１０５）。さらに、演算部２１０は、その他成分測定部１１２により、第１受光部２３の出力からハルトマン板による点光源像に基づき、収差成分以外のその他成分（例：被検眼のＭＴＦ、点像強度分布（ＰＳＦ）等）の光学特性を求める（Ｓ１０５）。
つぎに、演算部２１０は、シミュレーション部１１４により、視力シミュレーションを行う（Ｓ１０７）。例えば、演算部２１０は、検眼用視標の見え具合のシミュレーション結果と所定のテンプレートとの比較結果、及び／又は、被検眼の伝達特性を示すＭＴＦ（ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ）を被測定眼６０での見え具合の質を表す評価パラメータとして、評価パラメータに従い被検眼の視力又は感度を推測する。なお、視力としては、検眼用視標を適宜設定することで、高コントラスト視力及び低コントラスト視力を推測することができる。ステップＳ１０５及びＳ１０７の詳細は後述する。また、ステップＳ１０５で、その他成分測定部１１２によるその他成分の演算は、ステップＳ１１１又はＳ１１３等の後述のステップにおいて実行しても良い。
つぎに演算部２１０は、散乱度合い演算部１１３により散乱度合いを表す係数（例：散乱係数Ｉｎｄｅｘ）を求める（Ｓ１１１）。具体的には、散乱度合い演算部１１３は、散乱係数を求めたＰＳＦの半値部分の面積の瞳径に従う範囲での平均Ａと、レンズレット部分の波面収差ＲＭＳ_ＳＬを求め、予め定めた定数ａ、ｃにより次式のように求めることができる。

・Ｉｎｄｅｘ：散乱係数（散乱指標ともいう）
・Ａ：ＰＳＦの半値部分の面積（平均）
・ＲＭＳ_ＳＬ：レンズレット部分での波面収差（平均）
・ａ：非白内障眼測定により求める定数
・ｃ：測定装置の散乱校正定数
なお、図１３に、散乱係数についての説明図を示す。
演算部２１０は、シミュレーション部１１４により、このＩｎｄｅｘを用いて、上述と同様に視力シミュレーションを行う（Ｓ１１３）。なお、ステップＳ１１３の詳細は後述する。
演算部２１０は、ステップＳ１０７及びＳ１１３で求めた見え具合いに関するデータ（視力、シミュレーション画像等）を表示部２３０及びメモリ２４０に出力する（Ｓ１０９）。なお、前の処理において既にデータ出力されている場合、ステップＳ１０９の処理を省略しても良い。
なお、ステップＳ１０７及びＳ１１３については、以下４−１で説明する視力シミュレーションにおいて、網膜像シミュレーションが、ステップＳ１０７では図８のフローチャートを用い、一方、ステップＳ１１３では図１２のフローチャートを用いる点が重なるが、他は同様の処理である。
また、コンタクトレンズ装用前及び後のそれぞれについて、演算部２１０は、図４に示したフローチャートの処理を実行することで、両者を比較するデータ、シミュレーション像等の見え具合に関するデータを得て、そのデータを表示部２３０に表示又はメモリ２４０や他装置に、出力することができる。

図５は、ステップＳ１０５の瞳径の算出及び眼球光学系データの測定についてのサブフローチャートである。また、図６は、瞳径算出の説明図である。

まず、演算部２１０は、第１受光部２０及び第２受光部３５からハルトマン像及び前眼部像を取得する（Ｓ６０１）。演算部２１０は、第５光源部９１により、所望の環境条件（観察条件）における照明状態で被測定眼６０を照明させ、第１受光部２０及び第２受光部３５からハルトマン像及び前眼部像を取得する。例えば、演算部２１０は、表示部２３０に視力又は感度を推測する環境条件を選択する指示を表示し、選択された環境条件を入力部２７０から入力してもよい。環境条件としては、例えば、「昼間視」、「薄暮視」、「室内（蛍光灯下）」、「夜間視」、「通常の視力測定」等である。次に、演算部２１０は、例えば、予めメモリ２４０に記憶された環境条件と照明状態が対応したテーブルを参照し、入力した環境条件に対応する照明状態を取得する。各環境条件での照明状態としては、例えば、「通常の視力測定」の場合は５０［ｌｘ］、「昼間視」は１０００００［ｌｘ］、「室内（蛍光灯下）」は２０００［ｌｘ］等とすることができる。なお、これらの値は、その環境条件に応じた適宜の値を用いることができる。環境としては、通常より大型の固視標を用いることが望ましい。ここでは、第５光源部９１により、所望の環境条件における照明状態で被測定眼６０を照明させているが、被検眼の周囲の照明や、背景の照明を利用して、その照明状態を作り出すように構成しても差し支えない。

演算部２１０は、制御部２２０を介し、第５光源部９１に対して取得した照明状態に応じた信号（１１）を出力し、被測定眼６０を照明させる。また、演算部２１０は、照明状態を暗い方から明るい方へ順次変化させ、複数の照明状態におけるハルトマン像及び前眼部像取得することができる。

なお、演算部２１０は、ステップＳ６０１を省略し、予め測定されメモリ２４０に記憶されているハルトマン像データと、前眼部像、瞳孔エッジ上の点などの瞳孔形状、瞳径のいずれかを含む瞳径データとを読み込んでもよい。また、例えば、演算部２１０は、瞳径データとして電子カルテ内にある、過去に撮影されメモリ２４０に記憶された写真データをメモリから読み込み、前眼部像を取得してもよい。

次に、演算部２１０は、取得した前眼部像に基づいて、瞳孔のエッジ上の点Ｐ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を、例えば３６点（ｎ＝３６）、検出する（Ｓ６０３）。演算部２１０は、画像処理の手法により、取得した前眼部像の光量の変化（画像上の濃淡）を検出し、瞳孔のエッジ上の点を求めることができる。図６において、検出点Ｐ_ｉは＋の印で表されている点である。

次に、演算部２１０は、検出した瞳孔のエッジ上の点に最もフィットする楕円フィッティングを行う（Ｓ６０５）。まず、演算部２１０は、楕円の焦点（図６における点Ｆ１、Ｆ２）を求める。例えば、演算部２１０は、焦点の初期値として予め設定されている２点の座標をメモリ２４０から読み出す。次に、演算部２１０は、検出点Ｐ_ｉから読み出した２点までの距離をそれぞれ求め、距離の和をＬ_ｉとする。演算部２１０は、全ての検出点Ｐ_ｉについて距離の和Ｌ_ｉを求め、Ｌ_ｉの平均値Ａを求める。さらに、演算部２１０は、最小２乗近似等の手法を用いて、次式で表される距離の和Ｌ_ｉと平均値Ａの自乗誤差Ｓｅが最小となる２点を算出することにより、楕円の焦点を求めることができる。

ただし、Ｌ_ｉ：エッジ上の点Ｐ_ｉから２点Ｆ１、Ｆ２までの距離の和、Ａ：エッジ上の各点におけるＬ_ｉの平均値、ｎ：検出したエッジ上の点数である。なお、これ以外にも適宜の方法により、楕円の焦点を求めてもよい。

次に、演算部２１０は、楕円上の１点から焦点までの距離の和Ｌを求める。なお、演算部２１０は、上述の平均値Ａを楕円上の１点から焦点までの距離の和Ｌとしてもよい。次に、演算部２１０は、楕円の長軸の長さ（長径）及び短軸の長さ（短径）から、瞳径を算出する（Ｓ６０７）。長軸の長さ２ａ及び短軸の長さ２ｂは、次式で表すことができる。

ただし、Ｌ：エッジ上の点から焦点までの距離の和、（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）：楕円の焦点である。瞳径ｄ_ｐは、例えば、長軸の長さ２ａ及び短軸の長さ２ｂの平均値とすると、次式で表される。

なお、平均値を瞳径とする以外にも、短軸の長さ、長軸の長さ、短軸及び長軸の長さの中間値等、長軸の長さ２ａ、短軸の長さ２ｂに基づく適宜の値を用いてもよい。

演算部２１０は、例えば、楕円の焦点及び／又は長軸、短軸の長さに基づき瞳中心位置を求め、さらにリンバス中心を求めて又は設定して、リンバス中心からのずれ量等の瞳中心位置のずれ量を算出してもよい。また、演算部２１０は、算出したずれ量を瞳径に対応してメモリ２４０に記憶する。

なお、演算部２１０は、白昼時における瞳径とする照明状態以外に、被検者の希望する環境（例えば、事務室、教室、夜間の運転時等）における瞳径とする照明状態になるように第５光源部９１の明るさを調整してもよい。また、上記環境での瞳径を予め測定しておいたものを使用して解析しても良い。これにより、被検者の希望する環境での最適な処方値を解析することができる。なお、演算部２１０は、ステップＳ６０１〜Ｓ６０７の処理の代わりに、予めメモリ２４０に記憶された測定データ及び瞳径を読み込んでも良い。

演算部２１０は、瞳径及びハルトマン像に基づき、眼球光学系データを算出する（Ｓ６０９）。まず、演算部２１０は、ステップＳ６０１で取得したハルトマン像から各スポットの重心点を検出する。次に、演算部２１０は、瞳中心を原点としたときに検出した重心点座標を瞳半径ｒ_ｐで規格化する。ここで、瞳半径ｒ_ｐ＝瞳径ｄ_ｐ／２である。すなわち、演算部２１０は、瞳径の範囲内にある重心点Ｐ_ｓ（Ｘ、Ｙ）をＰ_ｓ（Ｘ／ｒ_ｐ，Ｙ／ｒ_ｐ）とし、ハルトマン像のスポットの重心点がＰ_ｓのとき、この点と対応する参照格子点Ｐ_ｒｅｆ（Ｘ_ｒｅｆ、Ｙ_ｒｅｆ）を、Ｐ_ｒｅｆ（ｘ_ｒｅｆ／ｒ_ｐ、ｙ_ｒｅｆ／ｒ_ｐ）とする。実際の波面（座標が規格化されていない波面）Ｗ（Ｘ、Ｙ）は、次式で表される。

ここで、（Ｘ、Ｙ）：規格化されていない座標、（ｘ_ｓ、ｙ_ｓ）：規格化された座標である。
演算部２１０は、規格化した座標を用いて、ゼルニケ係数、全波面収差等の眼球光学系データを算出する。また、演算部２１０は、適宜のタイミングでデータをメモリ２４０に記憶する。

４−１．視力推測
図７は、ステップＳ１０７及びＳ１１３の視力シミュレーションのフローチャートである。まず、演算部２１０は、シミュレーション用の矯正データを設定する（Ｓ１４５２）。例えば、演算部２１０は、矯正データとしてレフ値又は波面収差に基づき算出した値を用いることができる。また、演算部２１０は、矯正データの各要素を０とすることで矯正しない時の被検者の環境における視力を推測こともできる。また、例えば、演算部２１０は、現在使用しているコンタクトレンズの乱視度数Ｃ、乱視軸角度Ａ、及び／又は、球面度数Ｓを設定してもよい。

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（Ｓ１４５３）。この時、まず演算部２１０は、高コントラスト視力又は低コントラスト視力のいずれの視力を推測するか設定する。例えば、演算部２１０は、入力部２７０からの入力又は予めメモリ２４０に記憶されている設定に従い高コントラスト又は低コントラストの設定しても良い。演算部２１０は、設定に従い、予め定められた視力Ｖｓに応じた高コントラスト又は低コントラストのランドルト環を設定する。

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、視標画像データを得る（Ｓ１４０５）。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。

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（Ｓ１４０７）。判定部２１２は、シミュレーションで得られた視標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、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（Ｓ１４０９）。ここで、Ｎｏの場合は、ステップＳ１４０７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Ｓ１４０９でＹｅｓの場合、判定部２１２は、点数ｎが一番大きい点数ｎｈがステップＳ１４０５でシミュレーションした視標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（Ｓ１４１１）。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闘値より高いか判断する（Ｓ１４１３）。なお、この閾値（ランドルト環が識別できたかどうかを判断する閾値）は、例えば過去に多数の正常眼の自覚値と対比して得られた値を使用することができる。

ステップＳ１４１１又はＳ１４１３でＮｏの場合、判定部２１２は、ランドルト環判別不能と判断し（Ｓ１４１９）、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Ｓ１４１９の後又はステップＳ１４１３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（Ｓ１４２１）。ここで、Ｎｏの場合、ステップＳ１４０５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Ｓ１４２１で、Ｙｅｓの場合、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（Ｓ１４５５）。

ステップＳ１４５５でＹｅｓの場合、矯正要素設定部２１３は、Ｖ＝Ｖｓと設定し、また、視力Ｖｓ＝Ｖｓ＋０．１のランドルト環の設定を行う（Ｓ１４５７）。この時、設置するランドルト環は、上述のステップＳ１４５３での設定に従い高コントラスト又は低コントラストのランドルト環を設定する。その後、ステップＳ１４０５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視標画像データを求め、ステップＳ１４０７以降の処理を実行する。一方、ステップＳ１４５５でＮｏの場合、演算部２１０は、データ出力を行う（Ｓ１４２３）。すなわち、演算部２１０は、例えば、このときの視力Ｖ、判別できたランドルト環の方向、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。なお、演算部２１０は、視力として少数視力を用いてもよいし、ｌｏｇＭＡＲ（ｌｏｇＭｉｎｉｍｕｍＡｎｇｌｅＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）視力を用いてもよい。ｌｏｇＭＡＲ視力は、最小視覚の対数で表される視力である。

図８に、散乱係数を用いない場合の上記ステップＳ１４０５の網膜像シミュレーションのフローチャートを示す。まず、演算部２１０は、図４のステップＳ１０５で求めた波面収差Ｗ（Ｘ、Ｙ）及び設定された矯正要素に基づき瞳関数ｆ（ｘ，ｙ）を次式により計算する（Ｓ２０４）。

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、瞳関数に基づき、眼球の空間周波数分布ＯＴＦを算出し、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）
なお、ＯＴＦの具体的算出方法については後述する。
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）。

つぎに、図１２に、散乱係数を用いる場合の上記ステップＳ１４０５の網膜像シミュレーションのフローチャートを示す。ステップＳ２０４〜Ｓ２１１は、図８と同様である。演算部２１０は先に求めたＩｎｄｅｘに対応するＰＳＦとメモリ２４０を参照して求め、求めたＰＳＦとＬａｎｄＩｍａｇｅ（Ｘ、Ｙ）とをコンボリュ−ションすることで新たな網膜像のシミュレーション像を得る（Ｓ２１３）。

図９に、上述ステップＳ１４０７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。また、図９上段に示すランドルト原画像は、高コントラストのランドルト環原画像を示しているが、低コントラストのランドルト環原画像を用いる場合も同様のテンプレートを用いることができる。

図１０に、上記ステップＳ１４０７のランドルト環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（Ｓ１３０１）。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（Ｓ１３０３）。演算部２１０は、網膜像のシミュレーションによる視標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（Ｓ１３０５）。
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（Ｓ１３０７）。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（Ｓ１３０９）。

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。

４−２．コントラスト感度
演算部２１０は、ステップＳ１０７の視力シミュレーションとしてコントラスト感度を算出することができる。演算部２１０は、波面収差に基づき眼球光学系のＭＴＦであるＭｏｐｔ（ｒ、ｓ）を求め、求めたＭＴＦに基づきコントラスト感度を算出する。また、演算部２１０は、算出したコントラスト感度を表示部２３０に表示する又はメモリ２４０に記憶する。なお、コントラスト感度は、ステップＳ１０７の処理として算出するだけでなく、上述の第１〜第４のフローチャートの処理中に算出し、表示することもできる。

（ＭＴＦ算出）
まず、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎ）の算出について説明する。
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。
単色ＭＴＦを求めるに際し、演算部２１０は、瞳関数ｆ（ｘ，ｙ）を波面収差から以下のように求める。
ｆ（ｘ，ｙ）＝ｅ^{ｉｋＷ（ｘ，ｙ）}
（ｉ：虚数、ｋ：波数ベクトル（２π／λ）、λ：波長）
このとき、スタイルス・クロフォード効果を考慮して（ｅ^−ａｒｐ）^２（ａは、例えば０．０５程度）をかけても良い。ここで、ｒ_ｐは瞳半径である。

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）を次式のように求める。

（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）
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。

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、

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。

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。

（コントラスト感度算出）
次に、コントラスト感度について説明する。コントラスト感度は、次式で表される。

（例えばＰｅｔｅｒＧ．Ｂａｒｔｅｎ：Ｃｏｎｔｒａｓｔ
ＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅＨｕｍａｎＥｙｅａｎｄＩｔｓＥｆｆｅｃｔｓｏｎＩｍａｇｅＱｕａｌｉｔｙ．ＳＰＩＥ，Ｄｅｃ１９９９参照）

ここで、各パラメータは以下の通りである。Ｍ_ｏｐｔ（ｒ、ｓ）：眼球光学系のＭＴＦ、ｋ：Ｓ／Ｎ比：３、Ｔ：神経系の加重時間：０．１ｓｅｃ、Ｘ_０：物体の視角：３．８ｄｅｇ、Ｘ_ｍａｘ：空間加重の最大視角：１２ｄｅｇ、Ｎ_ｍａｘ：加重したときの最大周波数：１５ｃｙｃｌｅｓ、η：眼の光受容器の量子効率：０．３、ｐ：光源の光子換算係数（ＣＲＴ）：１．２４（液晶でも可）、Ｅ：網膜照度（Ｔｒｏｌａｎｄ）：５０（ｃｄｍ^２）×ｒ^２π（ｍｍ）＝５０ｒ^２π（ｔｄ）（ｒ：瞳半径）１００以下、Φ_０：神経系ノイズのスペクトル密度：３×１０８ｓｅｃ・ｄｅｇ^２、ｕ_０：側方抑制の空間周波数：７ｃｙｃｌｅｓ／ｄｅｇ。この式を用いることにより眼球光学系によるコントラスト感度ではなく、他の要素（例えば、神経系）も加味した視覚系全体のコントラスト感度が予測できる。

図１１は、コントラスト感度の説明図である。図１１に示すグラフは、縦軸に上述の式を用いて算出したコントラスト感度、横軸に空間周波数を表し、原点を通るある断面での１次元グラフ（例えば、ｓ＝０とした時のグラフ）である。空間周波数に対応する視覚系全体のコントラスト感度を求めることで、例えば、縞視標の見え具合を予測することができる。

また、眼科医等は、例えば、表示部に表示されたコントラスト感度と自覚測定による感度とを比較することができる。例えば、一般的な自覚測定で求められた縦の縞視標による３ｃｐｄ、６ｃｐｄ、９ｃｐｄ、１２ｃｐｄのｘ方向の感度と、ｓ＝０としたときの各空間周波数に対応するコントラスト感度とを比較することができる。なお、コントラスト感度は、極座標表示で回転対称である場合には角度に依存しないため、グラフの横軸を極座標表示の振幅成分として表示することもできる。

５．表示例
図１４は、ハルトマン像、収差のみ及び収差＋散乱のそれぞれについてのＲＭＳ、Ｉｎｄｅｘ、視力、シミュレーション画像を示す。これにより、収差のみの視力、シミュレーション画像と、収差の他に収差以外のその他の成分の一つである散乱の影響を受けた視力、シミュレーション画像を並列して表示しているので、収差以外のその他の成分による見え具合への影響を容易に判断することが可能となる。図１５は、コンタクトレンズ装用前の及び装用後の収差のみ及び収差＋散乱のそれぞれについてのＲＭＳ、Ｉｎｄｅｘ、視力、シミュレーション画像を示す。これにより、コンタクトレンズの装用前の及び装用後において、収差のみの視力、シミュレーション画像と、収差の他に収差以外のその他の成分の一つである散乱の影響を受けた視力、シミュレーション画像を並列して表示しているので、収差以外のその他の成分による見え具合への影響を容易に判断することが可能となる。図１６は、複数の測定日時についての収差のみ及び収差＋散乱のそれぞれについてのＲＭＳ、Ｉｎｄｅｘ、視力、シミュレーション画像を示す。これにより、収差以外のその他の成分の一つである散乱の影響を受けた視力、シミュレーション画像を時系列に表示しているので、収差以外のその他の成分による見え具合への時間的影響を容易に判断することが可能となる。
この表示例は、図４のステップＳ１０７の通常の視力シミュレーションは、図７及び図８等に示したフローチャートを用いて、ステップＳ１１３の散乱係数を用いた視力シミュレーションは、図７及び図１２等に示したフローチャートを用いたものである。

本発明は、眼科装置及びその応用装置、眼科手術装置等に適用可能である。

本発明に関する眼光学特性測定装置の概略光学系１００を示す図。本発明に関する眼光学特性測定装置の概略電気系２００を示すブロック図。ランドルト環の説明図。眼科データ測定のフローチャート。ステップＳ１０５の瞳径の算出及び眼球光学系データの測定についてのサブフローチャート。瞳径算出の説明図。ステップＳ１０７及びＳ１１３の視力シミュレーションのフローチャート。散乱係数を用いない場合の上記ステップＳ１４０５の網膜像シミュレーションのフローチャート。ステップＳ１４０７のテンプレートマッチングの説明図。ステップＳ１４０７のランドルト環テンプレートマッチングのフローチャート。コントラスト感度の説明図。散乱係数を用いる場合の上記ステップＳ１４０５の網膜像シミュレーションのフローチャート。散乱係数についての説明図。ハルトマン像、収差のみ及び収差＋散乱のそれぞれについてのＲＭＳ、Ｉｎｄｅｘ、視力、シミュレーション画像。コンタクトレンズ装用前の及び装用後の収差のみ及び収差＋散乱のそれぞれについてのＲＭＳ、Ｉｎｄｅｘ、視力、シミュレーション画像。複数の測定日時についての収差のみ及び収差＋散乱のそれぞれについてのＲＭＳ、Ｉｎｄｅｘ、視力、シミュレーション画像。眼特性測定装置の演算部に関する詳細構成図。

符号の説明

１０第１照明光学系
１１第１光源部
１２集光レンズ
１３レンズ
１４絞り
１５光線
１６ロータリープリズム（Ｄプリズム）
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第１受光部
２４光線
３０第２受光光学系
３１第２光源部
３２集光レンズ
３３ビームスプリッター
３４集光レンズ
３５第２受光部
４０共通光学系
４２アフォーカルレンズ
４３ビームスプリッター
４４集光レンズ
４５ビームスプリッター
５０調整用光学系
５１第３光源部
５２集光レンズ
５３集光レンズ
５４第３受光部
５５第４光源部
６０被測定眼
６１網膜
６２角膜
７０第２照明光学系
７１プラチドリング
７２第２光源
８０第２送光光学系
１００光学系
１１１収差測定部
１１２その他成分測定部
１１３散乱度合い演算部
１１４シミュレーション部
２００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

被検眼眼底に点光源を投影する第１照明光学系と、
被検眼眼底から反射光をハルトマン板を介して受光する第１受光光学系と、
上記第１受光光学系からの受光反射光を電気信号に変換する第１受光部と、
上記第１受光部の出力から被検眼の収差を求める収差測定部と、
上記第１受光部の出力から各ハルトマン板による点光源像に基づき、収差成分以外のその他成分を求めるその他成分測定部と、
上記その他成分測定部で求めたその他成分と、上記収差測定部で求めた収差に基づき、散乱度合いを表す係数を求める散乱度合い演算部と、
上記収差測定部で求めた収差と、上記散乱度合い演算部で求めた係数に基づき、測定された収差にその他の成分を加味した見え具合を示すデータまたは網膜像を形成するシミュレーション部と、
上記シミュレーション部で形成された見え具合を示すデータまたは網膜像を表示する表示部と、
を備えた眼科装置。
上記シミュレーション部は、上記係数に対応した点像分布係数（ＰＳＦ）を記憶したメモリを参照して、上記係数からＰＳＦを求め、求めたＰＳＦに基づきシミュレーションを実行することを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
上記シミュレーション部は、測定された収差に、散乱成分を含む他の成分を加味した見え具合を示すデータまたは網膜像に加えて、測定された収差による見え具合を示すデータまたは網膜像を形成するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
上記シミュレーション部は、上記収差測定部及び上記散乱度合い測定部により求めた測定結果に基づき、測定された収差による見え具合または網膜像のシミュレーション像と、測定された収差に散乱成分を含む他の成分を加味した見え具合または網膜像のシミュレーション像を形成し、
上記表示部は、上記シミュレーション部で形成されたシミュレーション像を表示することを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
上記シミュレーション部は、上記収差測定部及び上記散乱度合い測定部により求めた測定結果に基づき、測定された収差による見え具合の推測視力値と、測定された収差に散乱成分を含む他の成分を加味した見え具合の推測視力値を形成し
上記表示部は、上記シミュレーション部で形成された推測視力値を表示することを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
同一被検眼のデータを複数回測定している場合に、
上記シミュレーション部は、同一被検眼の経時的変化を示すデータ及び／又はシミュレーション像を形成し、
上記表示部は、上記シミュレーション部で形成されたデータ及び／又はシミュレーション像を表示することを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
上記シミュレーション部は、裸眼状態の測定結果と、矯正レンズを装用した状態での測定結果に基づき見え具合を示すデータを作成し、
上記表示部は、裸眼状態の測定結果と、矯正レンズを装用した状態での測定結果に基づき見え具合を示すデータを比較可能に表示することを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。
上記シミュレーション部は、見え具合を示すデータまたは網膜像の経時変化を形成し、上記表示はその経時変化を表示することを特徴とする請求項７に記載の眼科装置。
上記見え具合を示すデータまたは網膜像は、眼の光学特性のデータ及び画像、シミュレーションデータ、シミュレーション画像のいずれか又は複数を含むことを特徴とする請求項１に記載の眼科装置。