WO2004023990A1

WO2004023990A1 - 矯正要素判定装置及び方法

Info

Publication number: WO2004023990A1
Application number: PCT/JP2003/011583
Authority: WO
Inventors: Toshifumi Mihashi; Yoko Hirohara
Original assignee: Kabushiki Kaisha Topcon
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2004-03-25
Also published as: JP4185337B2; AU2003264405A1; EP1541081A1; EP1541081A4; US20050270490A1; JP2004105236A; US7246906B2

Abstract

　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、画像の見えがよくなるような低次収差量を算出し、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。　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に基づき（Ｓ４０１，Ｓ４０３）、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（Ｓ４０５）。矯正要素設定部は、画像データ形成部に与える矯正要素を設定する（Ｓ４１７）。判定部は、矯正要素により矯正される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（Ｓ４０７～Ｓ４２１）。矯正要素設定部は判定部の結果に基づき矯正要素を設定し、判定部が適正な矯正要素であると判定するまで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る。

Description

明細書矯正要素判定装置及び方法

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。

背景技術

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 0 3mm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。

特願 2001—1 1 91 45

特願 2001— 1 20002

特願 2001 - 1 1 9086

特願 2000— 31 8534

発明の開示

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 1 9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— 1 5程度であるのに対し、自覚的検査では一 7. 5程度という極めて大きな隔たりがあることを示す。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。

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。

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。

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亍ップと、

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リ第 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リ、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。図面の簡単な説明

第 1図は、眼光学特性測定装置の光学系 1 00の構成図である。

第 2図は、眼光学特性測定装置の電気系 200の構成図である。

第 3図は、（r, t)座標のゼルニケ係数の図である。

第 4図は、（X , y)座標のゼルニケ係数の図である。

第 5図は、ランドルト環の説明図である。

第 6図は、矯正要素判定の第 1の実施の形態のフローチャートである。第 7図は、矯正データ算出（球面度数一 1 )についてのフローチャートである。

第 8図は、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である。

第 9図は、ステップ S407のテンプレートマッチングの説明図である。

第 10図は、テンプレートマッチングのフローチャートである。

第 11図は、矯正データ算出（球面度数一 2)についてのフローチャートである。第 12図は、矯正データ算出（乱視一 1)についてのフローチヤ一卜（1)である。

第 13図は、矯正データ算出（乱視一 1)についてのフローチャート（2)である。

第 14図は、矯正データ算出（乱視一 2)のフローチャートである。

第 15図は、矯正データ算出（乱視一 3)のフローチャートである。

第 16図は、矯正要素判定の第 2の実施の形態のフローチャートである。

第 17図は、矯正要素判定の第 3の実施の形態のフローチャートである。

第 18図は、球面度数微調整のフローチャートである。

第 19図は、他覚的検査と自覚的検査との比較図である。

第 20図は、シミュレーションの結果の表示の一例を示す図である。

第 21図は、 MTF又はストレール比等を含む表示の一例を示す図である。発明を実施するための最良の形態

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 6 2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） 6 1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 1 1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。

また、第 1光源部 1 1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 1 1は、例えば、スーパールミネッセンスダイォード（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 1 1 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。

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、 1 7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 C CDが採用されている力 CCDとしては、例えば、一般的な低ノイズタイプ、測定用の 1 000 * 1 000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、ブラチドリング 7 1を備える。なお、第 2光源 72を省略することもできる。ブラチドリング（P LACIDO' S DISC) 7 1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、複数の同心輪帯が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、後述するァライメン卜調整が完了した後、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、後述するァ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、ビームスプリッタ一 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から照明されたブラチドリング 7 1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 3 1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、 7 80 nm )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 1 0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 1 0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、ァフォーカルレンズ 42 と、ビームスプリツター 43、 45と、集光レンズ 44とを備える。また、ビームスプリッタ一 43は、第 2光源部 3 1の波長を被測定眼 60に送光（反射）し、被測定眼 60の網膜 6 1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 1 1の波長を透過するようなミラー（例えば、ダイクロイツクミラ一）で形成される。ビームスプリツター 45は、第 1光源部 1 1の光束を被測定眼 60に送光（反射）し、被測定眼 60の網膜 6 1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一 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光原咅 [555と、集光レンズ 52、 53と、第 3受光音 P54を備え、主に作動距離調整を行うものである。第 3照明光学系 90は、例えば、被検眼の固視ゃ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) 9 1、固視標 92、リレ一レンズ 93を備える。第 3光源部 9 1からの光束で固視標 92を眼底 6 1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。

つぎに、ァライメント調整について説明する。ァライメント調整は、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 3 1からの光束は、集光レンズ 32、ビー厶スプリツター 33、 43、ァフォーカルレンズ 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ノ 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、ァフォーカルレンズ 42、ビー厶スプリツター 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、ァライメン卜調整は完了する。なお、ァライメント調整は、被測定眼 60の角膜 62を第 3光源部 5 1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ぱいいので、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 1 0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、ビー厶スプリツター 45が挿入されており、こめビームスプリッタ一 45によって、第 1照明光学系 1 0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 1 1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 6 1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、ァフォーカルレンズ 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 1 0と第 1受光光学系 20は、第 1光源部 1 1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 1 0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 1 1からの光束は、被測定眼 60の網膜 6 1上で集光する。

また、レンズ 1 2は、光源 1 1の拡散光を平行光に変換する。絞り 1 4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 1 4は、径がハル卜マンプレート 2 1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）が成り立つ様になつている。レンズ 1 3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 1 4と一致するように配置されている。

また、光線 1 5は、光線 24とビームスプリツター 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 1 5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 1 5のビーム径は、例えば、眼の瞳位置で 1 mm程度、光線 24のビーム径は、 7 mm程度になることもある（なお、図中、光線 1 5のビームスプリツター 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 1 7本のビ —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。ここでのマイク口フレネルレンズは、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 6 "!からの反射光は、ァフォーカルレンズ 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、 1 7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、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 21 0と、制御部 220と、表示部 230 と、メモリ 240と、第 1馬区動咅 250及ぴ第 2馬区動咅 [5260、入力咅 P 270とを備える。演算部 21 0は、画像データ形成部 21 1、矯正要素設定部 21 3、判定部 21 2を有する。

演算部 2 1 0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（1 0)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 21 0の動作の詳細は後述する。画像データ形成部 21 1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ヨ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 21 3は、画像データ形成部 21 1に与える矯正要素を設定する。判定部 21 2は、矯正要素設定部 21 3で設定される矯正要素によリ矯正され、且つ、画像データ形成部 21 1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 21 3は、判定部 21 2の結果に基づき矯正要素を設定し、且つ、判定部 21 2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。

矯正要素設定部 21 3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 21 2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 21 1は、見え具合のシミュレーションを行う検眼用視標を, 上己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 2 1 1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、ランドル卜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。

判定部 2 1 2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一シヨ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 21 2は、例えば、テンプレー卜の空間周波数に 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卜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 21 1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。

また、画像データ形成部 2 1 1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一シヨンとして、 MTFのデータを形成し、判定部 21 2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 21 3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 21 3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。

制御部 220は、演算部 21 0からの制御信号に基づいて、第 1光源部 1 1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 ΪΙ御するものであり、例えば、演算部 21 0での演算結果に応じた信号に基づいて、第 1光源部 1 1に対して信号①を出力し、ブラチドリング 71に対して信号⑤を出力し、第 2光源部 3 1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（1 1 )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 21 0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 1 0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 1 0の移動, 調節を行うことができる。

第 2駆動部 260は、例えば、演算部 21 0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。 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を算出する方法について説明する。ゼルニケ係数は、例えば、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 ¹、ゼルニケ多項式 Ζ 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 (Δχ, Ay)とすると、次式の関係が成り立つ。 dW(x, Y) Ax

dX f dW{X ) y

BY f ここで、ゼルニケ多項式は、以下の数式で表される。

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 Ζ;^¾ は、具体的には、これらの図で示ざれた通りとなる。 sin

Ζ = RA^m r m 0}

cos

m 0 sin

m≤0 cos

なお、ゼルニケ係数は、以下の数式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、（Δχ、 Ay)：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 21 0は、ゼルニケ係数を算出し、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。

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。

ランドル卜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、 1 0分なら 1 ÷ 1 0で 0. 1と定義されている。一般にランドル卜環は、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 ί = 5 x 2 -

(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、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 21 0により読み出され、所定の視力に対応して設定される。

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、丫、 Z軸をァライメン卜する（S 1 0 1 )。次に、測定装置は、可動部の原点移動を行う（S 1 03)。例えば、ハルトマン板やブラチドリング等をゼロディオプターに合わせる。演算部 21 0は、測定された受光信号④、⑦及ぴ Z又は（1 0)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（S 1 05)。演算部 21 0は、検眼用視標の見え具合のシミュレーシヨ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（S 1 07 )。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 21 0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（S 1 09)。

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 (測定球面度数一矯正手段の球面度数がデフォーカスのディオプタ一量になる)、乱視度数、乱視軸角度 (測定乱視量からの波面収差量一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、ユーザ一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。

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一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。

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) )。 4- 1 .矯正データ算出（球面度数一 1 )

図 7に、矯正データ算出（球面度数一 1 )についてのフローチャートを示す。

まず、演算部 21 0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。

つぎに、演算部 21 0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 + 5 D)。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又は他の矯正要素ゃ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 21 0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 21 0の画像データ形成部 21 1は、ランドルト環網膜像シミュレ一シヨンを行い、視標網膜画像データを得る（S405)。ここで、画像データ形成部 21 1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）のランドル卜環に対して行う。すなわち、画像データ形成部 21 1は、ステップ S 1 05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。このシミュレーシヨンの具体的処理は後述する。

つぎに、演算部 21 0の判定部 21 2は、ランドル卜環テンプレートマッチングを行う ( S407 )。判定部 21 2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 21 2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ツ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 Ye sの場合、判定部 21 2は、点数 nが一番大きい点数 nhを得たときのランドル卜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（S41 1 )。ここで、 Yesの場合、判定部 21 2は、点数 n h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（S41 3)。

ステップ S41 1又は S41 3で Noの場合、半 IJ定部 21 2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（S41 5)。ここで Noの場合、矯正要素設定部 21 3は Ssの矯正要素を若干強く設定し（例えば、 Ss = Ss - 0. 25 D) ( S41 7 )、画像データ形成部 21 1はこの矯正要素に基づきランドル卜環網膜像シミュレーシヨンを行う。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 —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 S41 5で Yes の場合、判定部 21 2は、ランドルト環判別不能と判断し（S41 9)、このときの方向と、この方向が不可能であ？たことをメモリ 240に記憶しておく。

ステップ S41 9の後又はステップ S41 3で Yesの場合、判定部 21 2は、シミュレ一シヨ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 21 0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 21 0はデータ出力を行う（S4 23 )。すなわち、演算部 21 0は、例えば、このときの球面度数 S = Ss、判別できたランドル卜環の方向、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。

(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 2.1 0は、ステップ S 1 05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)。

W ( x , y )

f ( x， y ) e i k (i:虚数、 k:波数ベクトル（27ΓΖλ)、 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リ点像の振幅分布 U(u, V)が次式のように求める。振 ΦΡ U(u，v)= j ff、x，y)exp

(A：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（P SF)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。

R(r，s)= f fl(u，v)e— ⁱ²"^ru+sv)dudv

( r， s ：空間周波数領域の変数)

R(r,s)

OTF =

R(0,0) 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次元フーリェ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) xOTF(u, v)→OR(u, v) 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 LandImag_e(X、 Y)を求める（S211)。演算部 21 0は、 LandImage(X、丫）、 PSF(X, Y)等を表示咅 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。

(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、ランドル卜環部の画素数を 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、画素値を一 N1ZN2としている力《、これに限らず適宜設定することができる。

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卜画像をメモリ 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（S30 5)。

OR(u, V) X 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) (4aX4aの複素数行列）を求める（S307)。演算部 210は、 Tm_PIm(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。

4- 2.矯正データ算出（球面度数一 2)

図 1 1に、矯正データ算出（球面度数一 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 21 0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 21 0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 21 0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)。

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 21 0は、ランドルト環網膜像シミュレーシヨン、ランドルト環テンプレー卜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 21 0の判定部 21 2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 21 2は、さらに設定方向数の半分以上判別できたか判断する（3455)。ステップ3455で丫63の場合、矯正要素設定部21 3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 21 1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、ステツプ 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 2 1 0は、データ出力を行う（S423)。すなわち、演算部 21 0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、シミュレーシヨン結果を表示部 230に表示し、メモリ 240に記憶する。 4- 3.矯正データ算出（乱視一 1 )

図 1 2、図 1 3に、矯正データ算出（乱視一 1 )についてのフローチャートを示す。演算部 21 0は、上述のステップ S401と同様に、仮球面度数 Srを算出する（S4 01 )。つぎに、演算部 21 0は、シミュレーション用乱視度数 Csの設定を行う（S50 1 )。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等の矯正要素ゃ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 21 0は、視力 Vs (例えば Vs = 0. 1 )のランドルト環設定を行う（S453)。ステップ S405〜S41 3では、上述と同様に、寅算咅 P 2 1 0は、ランドルト環網 B莫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 21 2ίま、ステップ S41 1又は S41 3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 S41 9の後、又はステップ S41 3で Yesの場合、演算部 21 0は、上述と同様に、ステップ S421及び S455の処理を実行する。

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 21 0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 21 3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 21 1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。

—方、ステップ S455で Noの場合、判定部 21 2は、全ての乱視軸角度方向（0 〜 1 80)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 21 3は乱視軸角度 ₃を回転する（例ぇば、 ₃ =八₃ + 5) (3509)。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。

つぎに、図 1 3を参照し、判定部 21 2がステップ S507で Yesと判断した場合、演算部 21 0の矯正要素設定部 21 3は、乱視軸角度 Aとして視力 Vがもっとも大きかつたときの Asを代入する（S51 1 )。なお、乱視軸角度 Aは、もっとも大きいときの A s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。

半リ定部212は、ステップ3411又は5413で1^0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. 25 D) (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、ランドル卜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。

—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 21 0は、このときの球面度数 S = Ss、判別できた方向、視力 V、シミュレーシヨン結果等を表示部 230に表示し、メモリ 240に記憶する。

4 - 4.矯正データ算出（乱視一 2)

図 1 4に、矯正データ算出（乱視一 2)のフローチャートを示す。

ステップ S401では、演算部 2 1 0は、上述のように、仮球面度数 Srを算出する。つぎに、演算部 21 0は、放射状チャートにより概略軸角度 Asを設定をする（S 55 1 )。 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 21 0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力、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ヨン、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 S 503において、ここでは、演算部 21 0は、矯正要素として C = Cs、 A = A s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 21 0は、精密測定終了か判断する（S 553)。ここで、 Noの場合、演算部 21 0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 一 1 5 1 937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。

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ッ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リ被検眼の屈折力を測定する。

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って屈折力の符号が互いに異なる 2つのトーリックレンズを備え、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ッ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、前記トーリッ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っ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リ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、前記各トーリッ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ックレンズを同じ方向に.前記回動制御手段の作動を図って所定範囲内で増減させることによリ該円柱軸角度の精密測定を行う。

このような適宜の精密測定の後、演算部 21 0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 21 0はデータ出力を行う（S423 )。すなわち、演算部 21 0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。 4 - 5.矯正データ算出（乱視一 3 )

図 1 5に、矯正データ算出（乱視一 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、 C s = 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（S57 5)。比較用数 AIMとしては、例えば、 MTFの総禾口、 MTF断面積、もしくは 3、 6、 1 2、 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。

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、判定咅 212は、 As力 180以上カヽ判断する（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に戻つ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（S5 87)。

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よりすベて小さくなつ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 21 0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 S 585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)。

(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。

瞳関数 f(x, y)は、波面収差から以下のように求まる。

__eikW(x, y)

f(x, y)

ここで、 i:虚数、 k:波数ベクトル（27ΓΖ;ΐ)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。

U(u,v)= JJf(x,y)exp -i^(ux + vy) dxdy

R λ

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。

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。

R(r，s)= j" Jl(u,v)e ^(ru+sv)dudv

ここで、 r, s:空間周波数領域の変数である。

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)= I 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 Ι\Π _λ と表すと、

MTF(r,s) = ^J

\ )_λάλ 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 X MTF₆₅₆.₂₇ + 2 x MTF_{587 56} + 1

XMTF_{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 W₈₄₀(x, y)からのずれ量に相当する色収差 W_A(x， y)を測定し、この色収差 W _Δ(χ, y)に W₈₄₀(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リ求められる。すなわち、

W_A(x, y)=W₈₄₀(x, y)+W_A(x, y)

となる。

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 S

101〜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 一 1.矯正データ算出（球面度数一 1)又は「4一 2.矯正データ算出（球面度数一

2)で説明した処理を用いることができる。

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、 CZ2)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 一 3.矯正データ算出（乱視一 1)J、「4一 4.矯正データ算出（乱視一 2) J又は、「4 —5.矯正データ算出（乱視一 3) J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。

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。

(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土 nASとし、予め定められた変更範囲とする。 "(列えば、 AS = 0. 2とし、 n = 0、 1、2 3とすると、変更 ί直は, Ss-O. 6_N Ss-O. 4, Ss-O. 2、 Ss、 Ss + O. 2、Ss + 0. 4、 Ss + O. 6となる。

ステップ S453力、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 2 10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は上述と同様でる。

ステップ S455で、判定部 21 2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 S60 1に進み、球面度数 Ssの矯正値を若干変更して、ステップ S453以降の処理を繰リ返す。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 21 0は、メモリ 240にデータ格納を行う（S595)。演算部 21 0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つ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 21 0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。 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。

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 1 00により求めているがこれに限定されるものでなく、他のアベ口メータ等により構成することができる。

産業上の利用可能性本発明によると、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。

Claims

請求の範囲

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、上記画像デ一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ヨ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ヨ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ヨンとして、 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。

1 0. 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。

1 1 . 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。

2. 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。

1 3. 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亍ップと、

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。 4.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 3記載の矯正要素判定方法。 5.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徵とする請求項 1 4記載の矯正要素判定方法。 6.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 Z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 1 4記載の矯正要素判定方法。 7.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一ショ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 1 4記載の矯正要素判定方法。 8.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 1 3記載の矯正要素判定方法。

1 9. 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 1 8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 1 8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 1 3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 1 3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 1 3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 1 3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 1 3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 1 2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、

筹 2の球面度数から、被検眼の屈折力分布を示す測定デーダ中の第 1の乱視度数に従う値を補正することによリ第 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、請求項 1 3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 1 3乃至 26のいずれかに記載の矯正要素判定方法。