DE60206342T2

DE60206342T2 - Verfahren zur Beurteilung der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern, Vorrichtung zur Anzeige dieser Eigenschaften und zugehöriger Apparat

Info

Publication number: DE60206342T2
Application number: DE60206342T
Authority: DE
Inventors: Hua Qi
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2022-08-01
Also published as: ATE305605T1; EP1291633B1; EP1291633A2; US20030076479A1; CN1220040C; KR20030022047A; DE60206342D1; US6979084B2; EP1291633A3; CN1403794A; KR100514241B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern auf direkt verständliche Weise.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Als Verfahren zum Darstellen der Eigenschaften eines Brillenglases sind Verfahren bekannt, bei denen die durchschnittliche Brechkraft und der Astigmatismus der Linsenoberfläche abgeleitet werden und die Verteilung durch Konturlinien auf der Oberfläche der Linse angezeigt wird.
Generell zeigen die durchschnittliche Brechkraft und der Astigmatismus auf der Oberfläche der Linse jedoch in der Regel nur die Krümmungseigenschaften der Linsenoberfläche an, und es gibt keine Möglichkeit, die Eigenschaften der Linse beim Betrachten der Außenwelt durch die Linse hindurch direkt anzuzeigen. Der Erfinder hat eine optisches Okularsystem-Simulierverfahren, das simuliert, wie Dinge beim Betrachten der dreidimensionalen Außenwelt durch ein Brillenglas hindurch gesehen werden, als Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Eigenschaften der Linse beim Betrachten der Außenwelt durch die Linse hindurch mit der Sehschärfe einer Person, die die Brille trägt, berücksichtigt wird. Dieses Verfahren ist ein Verfahren, bei dem nicht ein optisches Bild, das auf die Oberfläche der Retina der Augen projiziert wird, erzeugt und verwendet wird, sondern ein auf Drehung beruhendes retinales Bild, das als Bild definiert ist, das durch Kreisenlassen des Augapfels mit Bezug auf alle Objektpunkte innerhalb eines Gesichtsfelds und durch Verbinden von Bildern, die an der Fovea aufgefangen werden, erhalten wird. Das auf Drehung beruhende retinale Bild kommt einem Bild nahe, das von den Augen durch das Brillenglas hindurch wahrgenommen wird.
Das auf Drehung beruhende retinale Bild und sein bewegtes Videobild kann Schwankungen, Verzerrungen und Unschärfen darstellen, die beim Betrachten der Außenwelt durch das Brillenglas hindurch wahrgenommen werden können. Dieses Verfahren ist beispielsweise in EP 1 018 691 beschrieben. Jedoch ist das auf Drehung beruhende retinale Bilde ein Ergebnis, in dem die Abbildungsleistung der Linse auf dem Bild beim Betrachten jedes physikalischen Punktes innerhalb des Bildes wiedergegeben wird und zeigt nicht direkt die Abbildungsleistung selbst an. Beispielsweise zeigt das auf Drehung beruhende retinale Bild das gleiche Ergebnis, auch wenn die Punktverwaschungsfunktion (point spread function, "PSF") in einem Teil des Bildes, wo die Helligkeitsänderungen gering sind, anders ist. Das auf Drehung beruhende retinale Bild kann eine PSF, deren Ausmaß gering ist, falls ein Originalbild eine geringere Anzahl von Pixeln aufweist, nicht perfekt wiedergeben.
Um das oben beschriebene Problem zu lösen, schlägt der Erfinder ein Verfahren vor, um die Eigenschaften eines Brillenglases beim Beobachten der Außenwelt durch die Linse hindurch anzuzeigen und um Eigenschaftsindizes auf direkt zugängliche Weise darzustellen. Die Eigenschaftsindizes schließen nicht nur einen Sehschärfeindex ein, sondern auch einen durchschnittlichen Brechkraftfehler, einen Restastigmatismus, einen Verformungsindex usw.
Sowohl das auf Drehung beruhende retinale Bild (RRI) als auch das Eigenschaftsindexbild beruhen jedoch auf monokularem Sehen. Es reicht nicht aus, die optischen Eigenschaften nur anhand von monokularen Eigenschaften zu bewerten, das ein Mensch in der Regel mit beiden Augen sieht.
Der Erfinder hat ein Verfahren vorgeschlagen, das simuliert, was der Betrachter binokular durch zwei Brillengläser sieht, die dem rechten bzw. linken Auge vorgesetzt werden. Das Bild wird als binokulares synkinetisches retinales Bild auf Drehungsbasis bezeichnet.
Genau wie das monokulare retinale Bild auf Drehungsbasis weist auch das binokulare synkinetische retinale Bild auf Drehungsbasis das Problem auf, das es schwierig ist, die optischen Eigenschaften an sich anzuzeigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Bewertung der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern. Die Erfindung beinhaltet mehr als nur eine einfache Analogie zwischen monokularem Sehen und binokularem Sehen. Es bestehen zahlreiche Faktoren, die die optischen Eigenschaften nur dann beeinflussen, wenn der Betrachter mit beiden Augen sieht.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern nach Anspruch 1.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung nach Anspruch 17 zum Umsetzen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Schriften EP 1 158 338 und EP 1 146 328 sind Stand der Technik gemäß Art. 54(3) EPC.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist ein Diagramm, das den Ablauf beim Erzeugen eines Bildes des binokularen Eigenschaftsindex von Brillengläsern der Ausführung 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Diagramm, das die Koordinaten des Blickfelds des bloßen Auges darstellt;
3 ist ein Diagramm, das die Definition der Richtung der binokularen synkinetischen Drehung zeigt;
4 ist ein Diagramm, das die Koordinaten des Blickfelds zeigt, das durch Brillengläser hindurch betrachtet wird;
5 ist ein Diagramm, das die Definition des binokularen Konvergenzwinkels und des vertikalen schiefen Winkels (der vertikalen Abweichung der rechten und linken Blicklinien) beschreibt;
6 ist ein Diagramm, das die Definition des binokularen Verzeichnungsindex (des Punktverzeichnungsindex) beschreibt;
7 ist ein Diagramm, das optische Parameter (nicht-akkomodiert) des Auges nach dem Navarro-Modell zeigt;
8 zeigt Gleichungen, die die Abhängigkeit von optischen Parametern des Auges nach dem Navarro-Modell von der Akkomodationsleistung zeigen;
9 ist ein Diagramm, das eine PSF beschreibt;
10 ist ein Diagramm, das das optische Okularsystem von Brillengläsern beschreibt, wenn Objekte von einem Betrachter gesehen werden;
11 ist ein Diagramm, das die Aufteilung einer Einfallspupille zeigt;
12 ist ein Diagramm, das die Vereinigung der binokularen PSF zeigt;
13 ist ein Originalbild der ersten Ausführungsform;
14 ist ein Kennfeld der Positionen auf der konvexen Oberfläche einer Linse, wo in der ersten Ausführungsform die Blicklinien hindurchgehen;
15 zeigt das Bild der Reststärke des Durchschnitts aus rechter und linker Restwellenfront in der ersten Ausführungsform;
16 zeigt das Bild des Konvergenz/Akkomodations-Unterschieds in der ersten Ausführungsform;
17 zeigt das Bild der binokularen vertikalen Abweichung in der ersten Ausführungsform;
18 zeigt das Bild des binokularen Punktverformungsindex in der ersten Ausführungsform;
19 zeigt das Bild des binokularen Sehschärfeindex in der ersten Ausführungsform;
20 ist ein Diagramm, das den Gesamtablauf des Verfahrens zum Erzeugen eines Videobildes aus dem Bild des binokularen Eigenschaftsindex zeigt; und
21 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Vorrichtung zum Ableiten und Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern der vorliegenden Erfindung zeigt.
Im Folgenden wird das Verfahren zu Anzeige der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die obigen Figuren beschrieben.
Das Verfahren der vorliegenden Ausführungsform zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern umfasst das Erzeugen und Anzeigen eines Indexstandbildes der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern, wenn ein Betrachter dreidimensionale CG-Objekte innerhalb eines Blickfelds durch die Brillengläser, die seinen Augen vorgesetzt wurden, betrachtet. Hier wird das Bild als Indexbild der binokularen Eigenschaften bezeichnet. Das Indexbild der binokularen Eigenschaften ist ein derart beschaffenes digitales Bild des Blickfelds, dass für jedes Pixel in dem Bild der monochromatische Helligkeitswert oder die RGB-Farbhelligkeitswerte nicht die wahre Farbe oder Helligkeit des Objektpunkts anzeigt bzw. anzeigen sondern einen Indexwert der binokularen Eigenschaften für das binokulare Betrachten des Objektpunkts durch die rechten und linken Brillengläser anzeigen.
Der binokulare Eigenschaftsindex ist ein abstrakter Begriff. Er kann auf mehrere Arten von Größen oder Werten konkretisiert werden. Einige davon sind eine Analogie vom monokularen Sehen, wie der binokulare Restkorrekturfehler der rechten und linken Brillengläser, der binokulare Sehschärfeindex, der binokulare Punktverformungsindex usw. Die andere sind davon verschieden, wie der binokulare vertikale Abweichungswinkel, die Abweichung zwischen Konvergenz und Akkomodation, der aniseikonische Index usw.
Von den Bildern des Blickfels gibt es auch verschiedene Arten. Es kann sich um das Originalbild handeln, ein Bild, das mit dem bloßen Auge betrachtet wird, so dass es keinerlei Verzerrung enthält. Auch für das Blickfeld gibt es verschiedene Arten von Bildern. Das Bild des Blickfelds kann auch ein verzerrtes Originalbild sein, ein Bild, das durch die Linsen bewirkte Verzerrungen enthält. Es kann auch als Bild im Bildraum eines optischen Systems betrachtet werden. Es gibt auch spezielle Arten von Bildern des Blickfelds. Beispielsweise ein Bild, dessen horizontale und vertikale Koordinaten die Position auf der Oberfläche des Brillenglases (rechts oder links), durch die der Betrachter den entsprechenden Objektpunkt im Blickfeld sieht, darstellen. Dieses Bild kann dabei helfen, die Position, wo die Leistung problematisch ist, direkt zu fixieren.
Das Verfahren dieser Ausführungsform umfasst folgendes: (1) einen Schritt, in dem ein Originalbild erzeugt wird, (2) einen Schritt, in dem ein verzerrtes Originalbild erzeugt wird, (3) einen Schritt, in dem die Positionen von Linsenrahmen abgeleitet werden, (4) einen Schritt, in dem ein Index der binokularen Eigenschaften erhalten wird, und (5) einen Schritt, indem ein Bild des Index der binokularen Eigenschaften erzeugt wird.
(1) Erzeugen eines Originalbildes
Dieser Schritt umfasst das Erzeugen von virtuellen Objekten mittels Computergrafik und das Anordnen der Objekte in einem virtuellen dreidimensionalen Raum; das Anordnen des Mittelpunkts der binokularen Drehung an einer bestimmten Stelle im virtuellen dreidimensionalen Raum; das Erzeugen eines Bildes des virtuellen Objekts als das Originalbild innerhalb eines Blickfelds, das als bestimmter Bereich einer Pyramide definiert ist, deren Scheitel im Mittelpunkt der binokularen Drehung angeordnet ist und deren Mittelachse in Richtung einer bestimmten zentralen Blicklinie verläuft, und Erhalten eines Objektabstands, der als Abstand zwischen dem Objektpunkt und dem Mittelpunkt der binokularen Drehung definiert ist, mit Bezug auf jeden von der Vielzahl von Objektpunkten, wobei jeder Objektpunkt einem Pixel des Originalbildes entspricht. Dieser Schritt wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
a. Erzeugen von virtuellen Objekten für das Originalbild
Gemäß einem bekannten Verfahren der Computergraphik werden virtuelle Objekte erzeugt und in einem dreidimensionalen Raum angeordnet. Beispielsweise können eine Scheibe, ein Stuhl oder ein anderes Möbelstück in einem virtuellen Raum angeordnet werden, oder als weiteres Beispiel können ein Blumenbeet, Bäume und Verkehrszeichen in einem virtuellen Landschaftsraum angeordnet werden.
b. Erzeugen eines Originalbildes
Der Mittelpunkt der binokularen Drehung, definiert als Mittelpunkt beider monokularer Drehpunkte, wird an einer bestimmten Stelle im virtuellen dreidimensionalen Raum angeordnet. Danach wird ein Originalbild als Bild der oben erzeugten virtuellen Objekte in einem Blickfeld erzeugt. Das Blickfeld ist als bestimmter Bereich definiert, der von einer Pyramide definiert ist, deren Scheitel sich im Mittelpunkt der binokularen Drehung befindet und deren Mittelachse in Richtung auf eine bestimmte zentrale Blicklinie verläuft. Genauer ist ein Blickfeld, wie in 2 dargestellt, als Pyramide A₁A₂A₃A₄ definiert, deren Scheitel bei O angeordnet ist, wobei es sich um den Mittelpunkt des rechten monokularen Drehpunkts O_R und des linken monokularen Drehpunkts O_L handelt, und deren Mittelachse in Richtung auf die zentrale Blicklinie OA verläuft, die senkrecht zur Linie O_RO_L ist. Ein Bild wird in diesem Blickfeld erzeugt und als Originalbild definiert. In dem pyramidalen Blickfeld wird die Position eines beliebigen Punkts P(x, y, z) im Originalbild durch Koordinaten μ = y/x und ν = z/x ausgedrückt, wobei (x, y, z) die Koordinaten des Punkts in einem Cartesischen Koordinatensystem sind, dessen Ursprung bei O angeordnet ist und dessen x-Achse entlang der Linie AO verläuft. Wenn jeder Objektpunkt im Blickfeld auf diese Weise projiziert wird, wird jede gerade Linie im Raum immer als gerade Linie auf das Bild projiziert. Daher ist die Projektion keine Verzerrung. Ein Bild, das durch Projizieren jedes Objektpunkts gemäß dieser Projektion erzeugt wird, wird als Originalbild verwendet.
c. Ableiten des Abstands zu einem Objektpunkt
Im Schritt des Erzeugens eines Originalbilds wird auch der Abstand zwischen dem Objektpunkt P(x, y, z) und dem Mittelpunkt der binokularen Drehung O, d.h. der Objektabstand, aus den Werten von dessen Koordinaten erhalten.
(2) Erzeugen eines verzerrten Originalbilds
In diesem Schritt wird ein Bild mit Verzerrungen, die durch Brillengläser erzeugt werden, wenn das originale Blickfeld durch Brillengläser hindurch betrachtet wird, erzeugt, und es werden auf jedem Brillenglas Positionen aufgezeichnet, durch die jeder der Objektpunkte gesehen wird. Die Position eines Objektpunkts, der mit beiden Augen betrachtet wird, wird durch die Richtung der synkinetischen binokularen Drehung ausgedrückt. Somit ist die Definition der Richtung der synkinetischen binokularen Drehung der Schlüssel für die Bestimmung der räumlichen Wahrnehmung des binokularen Sehens. Gemäß den Untersuchungen des Erfinders sollte die Definition der Richtung der synkinetischen binokularen Drehung den folgenden Grundsätzen genügen:

1. Eine einzige einheitliche Richtung der synkinetischen binokularen Drehung wird durch die Richtungen der rechten und linken monokularen Drehung bestimmt;
2. die Richtung der synkinetischen binokularen Drehung ändert sich kontinuierlich mit Änderungen Richtung der rechten und linken monokularen Drehung; und
3. die räumliche Wahrnehmung aufgrund der Richtung der synkinetischen binokularen Drehung kommt der räumlichen Wahrnehmung nahe, die auf der Drehung sowohl der rechten als auch der linken monokularen Drehung beruht.

Ein Verfahren zum Definieren der Richtung der synkinetischen binokularen Drehung ist das Verfahren, das Herings Gesetz anwendet. 1868 schlug Hering das Hering'sche Gesetz vor, das behauptet, dass das rechte Auge und das linke Auge immer im selben Umfang kreisen, entweder in die gleiche Richtung oder in entgegengesetzte Richtungen. Die Drehung beider Augen, um einen beliebigen Punkt im Raum zu betrachten, kann in zwei Ausdrücke zerlegt werden, d.h. die Version und die Vergenz.
Wie in 3 dargestellt, kann die Drehung des rechten und des linken Auges zum Betrachten eines Punkts P in einer Blickebene, die beide monokulare Drehpunkte und den Punkt P enthält, in die Version, die Drehung der Augen in die gleiche Richtung um den gleichen Betrag ξ, und in die Vergenz, die Drehung der Augen in entgegengesetzte Richtungen um den gleichen Winkel β/2, aufgeteilt werden. Die Richtung der Version ist definiert als die Richtung der synkinetischen binokularen Drehung, d.h. die Richtung entlang der Linie, die den Winkel zwischen den Richtungen der linken und der rechten monokularen Drehung gleich teilt. Wenn die Einheitsvektoren in den Richtungen der rechten und linken monokularen Drehungen durch r _R und r _L ausgedrückt werden, kann der Einheitsvektor der synkinetischen binokularen Drehung als
ausgedrückt werden. Der Winkel β ist der Konvergenzwinkel.
Im Hering'schen Gesetz wird angenommen, dass das rechte Auge und das linke Auge vollkommen gleich sind. Tatsächlich lässt sich jedoch das Phänomen des dominanten Auges beobachten, wobei ein Auge im Gegensatz zum anderen Auge eine dominante Rolle spielt, obwohl die Ausprägung unterschiedlich sein kann. Daher wird in der vorliegenden Erfindung ein Koeffizient k eingeführt, und der Einheitsvektor in Richtung der synkinetischen binokularen Drehung wird folgendermaßen definiert: [Formel 3]
wobei 0 < k < 1.
Es besteht ein Problem, falls der Bisektor des Winkels zwischen der rechten und der linken Blicklinie als Richtung der synkinetischen binokularen Drehung definiert wird. Für alle Objektpunkte laufen die Verlängerungen der Richtung der synkinetischen binokularen Drehung nicht ein einem einzigen Punkt zusammen. Das Problem wirft die Notwendigkeit einer neuen Definition von Verformung auf, da die Form des Objekts selbst im Falle des bloßen Auges bereits verändert wurde.
Um dieses Problem zu vermeiden, hat der Erfinder eine neue Definition der synkinetischen binokularen Drehung bereitgestellt. Die Richtung der synkinetischen binokularen Drehung wird definiert als die Richtung vom Punkt der Konvergenzfixation (P) auf der rechten und linken Blicklinie, die im Mittelpunkt (O) des rechts- und linksokularen Drehpunkts zusammenlaufen. Im Falle des bloßen Auges ist der Punkt der Konvergenzfixation exakt der Objektpunkt.
In dem Fall, dass der Objektpunkt durch Brillengläser betrachtet wird, muss die Brechkraft der Linsen bei der Bestimmung der Richtung der synkinetischen binokularen Drehung berücksichtigt werden. Die Richtung der Drehung sowohl des rechten als auch des rechten Auges ist nicht notwendigerweise zum Objektpunkt hin ausgerichtet, sie orientieren sich entlang jedes monokularen Hauptstrahls, nachdem dieser jeweils aus der hinteren Oberfläche des Brillenglases ausgetreten ist, d.h. die Richtung jeder monokularen Drehung. Hierbei ist der monokulare Hauptstrahl definiert als der Strahl, der vom Objektpunkt emittiert wird und durch das Brillenglas hindurch in Richtung auf den monokularen Drehpunkt verläuft. Daher kann die Richtung der synkinetischen binokularen Drehung von den Richtungen sowohl der rechten als auch der linken monokularen Drehung abgeleitet werden, wie im Falle des bloßen Auges.
Allerdings laufen die rechte Blicklinie, gezeichnet vom rechten Drehpunkt O_R und in Richtung der rechten monokularen Drehung ausgerichtet, und die linke nicht immer an einem Punkt zusammen, wenn das Objekt durch Brillengläser betrachtet wird. Wie in 5 dargestellt, überschneiden sich die rechte Blicklinienebene, die die Richtung der monokularen Drehung r _R und O_RO_L einschließt, und die linke Blicklinienebene, die die Richtung der rechten monokularen Drehung r _L und O_RO_L einschließt, nicht. Der Punkt der Konvergenzfixation (P') sollte in diesem Fall neu definiert werden.
In der vorliegenden Erfindung ist eine binokulare Blickebene definiert als die Ebene, die die Richtung
den Bisektor des Winkels zwischen r _R und r _L und O_RO_L einschließt. Beide Projektionen von r _R und r _L auf der binokularen Blickebene müssen einen Punkt P' aufweisen, in dem sie einander schneiden. Der Punkt P' wird dann als Punkt der Konvergenzfixation definiert. Die Richtung der synkinetischen binokularen Drehung kann als die Richtung
der Bisektor des Winkels zwischen r _R und r _L oder die Richtung von P' zum Mittelpunkt O definiert werden.
Nun wurde die Position eines Objektpunkts im originalen Blickfeld und im Blickfeld, das durch die Brillengläser hindurch betrachtet wird, oder im Blickfeld hinter der Brille, definiert. Ein verzerrtes Originalbild ist solch ein Bild, in dem jedes Pixel im Originalbild durch eine neue Position ersetzt wurde, die vom Wechsel der Position des entsprechenden Objektpunkts im originalen Blickfeld in das Blickfeld hinter der Brille bestimmt wird.
Der Objektpunkt im Zentrum des Blickfelds sollte seine Position vom originalen Blickfeld ins Blickfeld hinter der Linse nicht ändern. Die antwortenden Richtungsdrehungen und Hauptstrahlen, die monokulare und die binokulare, der rechte und der linke, beim Betrachten dieses Punkts werden mit einem Adjektiv "zentral" bezeichnet, z.B. Richtung der zentralen synkinetischen binokularen Drehrichtung oder rechter zentrale Hauptstrahl usw. Im originalen Blickfeld ebenso wie im Blickfeld hinter der Linse wird die Richtung der zentralen synkinetischen binokularen Drehrichtung jeweils der x-Achse des Cartesischen Koordinatensystems zugeordnet. Beide Cartesischen Koordinatensysteme legen ihren Ursprung in den Mittelpunkt O.
Die zentrale Richtung der synkinetischen binokularen Drehung kann gemäß dem Strahlverfolgungsverfahren bestimmt werden, so dass die rechten und linken Hauptstrahlen jeweils an vorgegebenen Stellen durch die rechten und linken Brillengläser hindurch gehen. Wenn, wie in 4 dargestellt, Brillengläser zwischen dem zentralen Objektpunkt A(x₀, 0, 0) im Blickfeld und den rechten bzw. linken monokularen Drehpunkte O_R(0, 0, –d/2) bzw. O_L(0, 0, d/2) angeordnet werden, ist es, um das zentrale Objekt A zu sehen, notwendig, dass der rechte Augapfel sich nicht in Richtung O_RA, sondern in der Richtung O_RB_R dreht, d.h. in Richtung auf die Position des rechten Strahls auf dem rechten Brillenglas. Ferner ist es notwendig, dass der linke Augapfel sich nicht in die Richtung der O_LA dreht, sondern in die Richtung O_LB_L, d.h. in Richtung auf die Position des linken Strahls auf der linken Linse. Die Strahlen AB_RO_R und AB_LO_L sind rechte bzw. linke zentrale monokulare Hauptstrahlen. Die Vektoren B_RO_R und B_LO_L zeigen die rechten bzw. linken zentralen Richtungen der monokulare Drehung. Ihre Einheitsvektoren r _R und r _L werden verwendet, um die Richtung der zentralen synkinetischen binokularen Drehung, d.h. die x'-Achse im Blickfeld hinter der Linse, abzuleiten.
Die Positionen der rechten und linken zentralen monokularen Hauptstrahlen auf den jeweiligen Brillengläsern, d.h. die Positionen B_R und B_L wo die Hauptstrahlen hindurchgehen, werden nicht unabhängig eingestellt, sonder werden durch den Abstand d zwischen den monokularen Drehpunkten und dem Abstand zum Objektpunkt beeinflusst.
Die Position des anderen Objektpunkts im Blickfeld hinter der Linse kann als Richtung der synkinetischen binokularen Drehung beim Betrachten eines Objektpunkts abgeleitet werden. Wie in 4 dargestellt, werden für einen beliebigen Punkt P(x, y, z) der rechte und der linke Hauptstrahl PQ_RO_R und PQ_LO_L verfolgt, und der Punkt der Konvergenzfixation P'(x', y', z') wird abgeleitet. P'(x', y', z') ist die Position im Blickfeld hinter der Linse. Im verzerrten Originalbild wechselt er an eine Position (μ' = y'/x', ν' = z'/x') aus seiner Position (μ = y/x, ν = z/x) im Originalbild. Die Positionen der rechten und linken Hauptstrahlen auf jedem Brillenglas (Q_R und Q_L) werden ebenso abgeleitet.
Obwohl die Strahlverfolgungsberechnung in Bezug auf alle Objektpunkte im Blickfeld durchgeführt werden muss, um ihre synkinetischen binokularen Drehrichtungen und die Positionen, wo die Hauptstrahlen hindurchgehen, auf beiden Brillengläsern zu finden, ist es möglich, diese Daten mit weniger Rechenarbeit zu erhalten und gleichzeitig die Berechnungsfehler innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten, indem man ein mathematisches Verfahren anwendet, das Spline-Interpolation genannt wird.
(3) Ableiten der Positionen von Brillenglasrahmen
In diesem Schritt werden die Positionen von Rändern und versteckten Markierungen der rechten und linken Brillenrahmen im Originalbild oder im verzerrten Originalbild erhalten, und Bilder der Brillenrahmenmarkierungen werden anhand der Daten von Hauptstrahl-Durchgangspositionen auf jedem Brillenglas, die im Schritt des Erzeugens eines verzerrten Originalbilds erhalten wurden, erzeugt. Durch Vergleichen der Bilder der Brillenrahmenmarkierungen mit dem verzerrten Originalbild können die Positionen auf den rechten und linken Brillengläsern, durch die die einzelnen Objektpunkte im Bild betrachtet werden, exakt herausgefunden werden.
(4) Ableiten des Index der binokularen Eigenschaften
In diesem Schritt wird ein Index der binokularen Eigenschaften für jedes Pixel des Originalbildes oder des verzerrten Originalbildes abgeleitet. Der Index der binokularen Eigenschaften kann ein binokularer Restkorrekturfehler sein, ein Index der binokularen Sehschärfe, ein Index der binokularen Punktverformung, ein binokularer vertikaler Abweichungswinkel, eine Abweichung zwischen Konvergenz und Akkomodation, ein aniseikonischer Index usw. Alle diese Indizes der binokularen Eigenschaften werden solchermaßen abgeleitet, dass sowohl die rechten als auch die linken Hauptstrahlen vom entsprechenden Objektpunkt verfolgt werden und dass sich beide Augen in Richtung der monokularen Drehung drehen. In manchen Fällen, wie beim Index der binokularen Sehschärfe, muss ein akkomodationsabhängiges optisches okulares System für sowohl das rechte als auch das linke Auge eingeführt werden. Die Akkomodationkraft beider Augen kann abhängig von der Insuffizienz der Brechkraft sowohl der rechten als auch der linken Linse individuell oder gemäß der Theorie der ophthalmischen Optik auf einen identischen Wert oder auf andere Werte eingestellt werden.
a. Ableiten des binokularen Restkorrekturfehlers
Wie in 10 dargestellt, wird der Strahl, der von einem beliebigen Objektpunkt P emittiert wird, am Punkt Q der ersten Linsenebene gebrochen und verläuft weiter zum Drehpunkt O. Die Brechkraft der Linse beim Betrachten des Punkts P kann durch die Form einer Wellenfront, die als kugelförmige Welle oder ebene Welle ihren Ursprung im Punkt P hat (wenn P in der Unendlichkeit angeordnet ist), und die entlang des Hauptstrahls fortschreitet, am Punkt R, dem Schnittpunkt des Strahls und der hinteren Scheitelkugel (einer Kugel, die ihren Mittelpunkt im Drehpunkt O hat und durch den hinteren Linsenscheitel C verläuft) dargestellt werden. Die Form der Wellenfront nahe dem Punkt R kann generell mit dem folgenden Ausdruck in einem lokalen Koordinatensystem ausgedrückt werden, dessen Ursprung der Punkt R ist und dessen x-Achse die RO-Richtung ist:
D_yy, D_yz und D_zz können durch Strahlverfolgung abgeleitet werden.
Der Brechungszustand eines Auges mit Astigmatismus kann ebenfalls durch die Form einer korrektiven Wellenfront am Punkt R ausgedrückt werden. Wenn die ferne korrektive Wellenfront, die eine astigmatische Kraft und Richtung aufweist, folgendermaßen ausgedrückt wird:
können C_yy, C_yz und C_zz aus der Vorschrift abgeleitet werden.
Der Umfang der Akkomodation kann ebenfalls als Wellenfront am Punkt R ausgedrückt werden:
Hierbei ist A der Umfang der Akkomodationskraft und es wird angenommen, dass kein weiterer Astigmatismus auftritt, während das Auge eine Akkomodation durchführt.
Die restliche Wellenfront wird nun definiert als
Die Restkraft und der Restastigmatismus werden dann aus den obigen Formeln wie folgt abgeleitet:
Die Restkraft und der Restastigmatismus können verwendet werden, um den binokularen Restkorrekturfehler zu bewerten. Idealerweise sind beide null. Um die Restkraft zu korrigieren, d.h. S_ave = 0, sollte die Akkomodationskraft
sein. Der Wert A muss jedoch ein Wert im Bereich von 0 bis zu einem Maximum A_max zugeordnet sein. Also sollte A folgendermaßen ausgedrückt werden:
Im Falle des binokularen Sehens kann die Akkomodationskraft beider Augen individuell jedem Wert A_R und A_L, der durch die obige Formel bestimmt wurde, oder gemäß der Theorie der physiologischen Optik einem identischen Wert zugeschrieben werden. Der identische Wert A kann das Minimum zwischen A_R und A_L, der Durchschnitt von A_R und A_L, der Wert, der die beste Ausgewogenheit mit der Konvergenz hat, der Wert, mit dem das schärfste retinale Bild erhalten werden kann, usw. sein. In dieser Ausführungsform wird der identische Wert A A_R und A_L zugeordnet.
Im Falle des binokularen Sehens muss nicht nur der Restkraftastigmatismus beider Augen, sondern auch der Unterschied zwischen dem rechten und dem linken Auge verringert werden. Hierbei werden eine durchschnittliche Wellenfront und eine differentielle Wellenfront wie folgt definiert:
Der Restkraftastigmatismus kann auch als binokularer Restkorrekturfehler verwendet werden.
Obwohl die Strahlverfolgungsberechnung mit Bezug auf alle Objektpunkte im Blickfeld durchgeführt werden muss, um den binokularen Restkorrekturfehler abzuleiten, ist es möglich, diese mit weniger Rechenarbeit abzuleiten und gleichzeitig die Rechenfehler in einem bestimmten Bereich zu halten, wenn man ein mathematisches Verfahren anwendet, das Spline-Interpolation genannte wird.
b. Ableiten der Konvergenz und der binokularen vertikalen Abweichung
Wenn ein Betrachter ein Objekt im Blickfeld mit beiden Augen betrachtet, wie in 3 dargestellt, nimmt er wahr, dass der Objektpunkt sich in einer Richtung der Versionskomponente der binokularen Drehung und in einem Abstand befindet, der vom Konvergenzwinkel β abgeleitet werden kann. Wenn er Brillengläser trägt und den gleichen Objektpunkt betrachtet, haben sich die Richtungen sowohl der rechten als auch der linken Blicklinie, d.h. die monokulare Drehänderung, geändert, wie in 4 dargestellt. Wenn ein Schnittpunkt P' auf beiden Verlängerungen der Richtungen der monokularen Drehungen Q_RO_R und Q_LO_L existiert, ist der Konvergenzwinkel der Winkel O_LP'O_R. P' existiert jedoch nicht immer.
Wie in 5 dargestellt, überschneiden sich die rechte Blicklinienebene, die Q_RO_R (dessen Einheitsvektor r _R ist) und O_RO_L enthält, und die linke Blicklinienebene, die Q_LO_L (dessen Einheitsvektor r _L ist) und O_RO_L enthält, nicht. Wie im Schritt der Erzeugung eines verzerrten Originalbildes beschrieben, sollte in diesem Fall der Punkt der Konvergenzfixation (P') neu definiert werden. In der vorliegenden Erfindung ist eine binokulare Blickebene definiert als die Ebene, die die Richtung
den Bisektor des Winkels zwischen r _R und r _L und O_RO_L einschließt. Beide Projektionen von r _R und r _L auf der binokularen Blickebene müssen einen Punkt P' aufweisen, in dem sie einander schneiden. Der Punkt wird dann als der Punkt der Konvergenzfixation definiert, und der Konvergenzwinkel β wird als Winkel O_LP'O_R definiert. β ist gleich 0, wenn P' in einem unendlichen Abstand vorliegt. β nimmt einen negativen Wert an, wenn P' sich an der Rückseite befindet, da beide Augen divergent sind.
Der Umfang der Konvergenz kann ebenfalls durch das Reziproke des Abstands OP' oder etwa
bewertet werden (siehe 3 und 4). Der Wert wird in dieser Erfindung als Konvergenzkraft definiert. Mit dieser Definition können wir leicht die Akkomodation und Konvergenz vergleichen, beide weisen gemäß der pysiologischen Optik eine enge Verwandtschaft miteinander auf. Wenn der Objektpunkt durch Brillengläser hindurch betrachtet wird, sind die Konvergenzkraft und die Akkomodationskraft fast gleich. Wenn ein Paar Brillengläser getragen wird, kann die Übereinstimmung zwischen ihnen mangelhaft sein. Diese mangelnde Übereinstimmung kann der Grund für ein Unbehagen beim Tragen von Brillengläsern sein. Daher kann ein Index für die binokularen Eigenschaften als P_conv – A definiert werden, wobei A die identische Akkomodationskraft ist, die im Schritt des Ableitens des binokularen Restkorrekturfehlers bestimmt worden ist.
Ein weiterer Grund für ein Unbehagen während des Tragens von Brillengläsern kann die vertikale Abweichung zwischen der rechten und linken monokularen Drehrichtung sein. Wie in 5 dargestellt, müssen, falls die beiden Blicklinienebenen nicht übereinstimmen, sich beide Augen um einen unterschiedlichen Winkel vertikal drehen.
Dies kann ein Unbehagen bewirken, da beide Augen gemäß der Physiologie des Auges sich vertikal immer um den gleichen Winkel drehen. Die Situation ähnelt dem Fall einer Hyperphorie oder Hypophorie. Daher kann ein Index für die binokularen Eigenschaften als Unterschied der vertikalen Drehwinkel zwischen zwei Augen definiert werden.
Der Konvergenzwinkel und die vertikale Abweichung können aus der viereckigen Pyramide im unteren Abschnitt des in 5 dargestellten Diagramms erhalten werden, wo r _R und r _L die Einheitsvektoren der rechten und linken Richtung der monokularen Drehung sind,
der Bisektor des Winkels zwischen r _R und r _L ist, die Linie AB auf die binokulare Blicklinienebene gelegt wird, die O_RO_L und r _R enthält, die Linie CD auf eine Ebene gelegt wird, die r _R enthält und senkrecht zur binokularen Blicklinienebene ist. Der Konvergenzwinkel wird abgeleitet als β = ∠AOB und der Winkel der vertikalen Abweichung wird abgeleitet als β = ∠COD. Zweckmäßigerweise wird die vertikale Abweichung als
neu definiert, und weist die Einheit Prismendioptrie auf.
Obwohl die Strahlverfolgungsberechnung in Bezug auf alle Objektpunkte im Blickfeld durchgeführt werden muss, um die Konvergenzwinkel und die vertikalen Abweichungswinkel für deren Betrachtung abzuleiten, ist es möglich, die Winkel mit weniger Rechenarbeit abzuleiten und gleichzeitig die Rechenfehler in einem bestimmten Bereich zu halten, indem man ein mathematisches Verfahren anwendet, das Spline-Interpolation genannt wird.
c. Ableiten von Punktverformungsindizes
Dieser Schritt ist ein Schritt, in dem Indizes der monokularen und binokularen Punktverformung, die den Grad der Verformung beim Betrachten eines Objektpunkts durch bestimmte Positionen des rechten und des linken Brillenglases oder beide Gläser hindurch anzeigen, abgeleitet werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Punktverformung als kleiner Kreis betrachtet, der im Objektpunkt zentriert ist, und der seine Form ändert, während er durch die Brillengläser hindurch betrachtet wird. In den meisten Fällen kann die Verformung als Ellipse betrachtet werden, so kann der Punktverformungsindex mittels der Parameter einer Ellipse definiert werden.
Die verformte Ellipse wird durch Verfolgen von nahen Strahlen des Hauptstrahls vom Objektpunkt erhalten. Wie in 6 dargestellt, kann beim Verfolgen jedes Hauptstrahls von jedem Punkt (dr, θ) auf einem kleinen Kreisorbit mit dem Radius dr, der im Objektpunkt P zentriert ist, dessen Position im Raum hinter der Linse (dr', θ') erhalten werden und seine Ortskurve, d.h. die verformte Ellipse, kann erhalten werden. Hierbei bedeutet dr nicht eine Länge im Raum, es bedeutet eine Tangente des Differentialwinkels von OP.
In der Praxis ist es nicht erforderlich, alle Hauptstrahlen von Punkten auf dem Kreis zu verfolgen. Falls der Wert der partiellen Ableitungsfunktion des Differentialwinkels im Raum hinter der Linse zum Differentialwinkel im Objektraum
erhalten wird, oder wenn andererseits die partielle Ableitungsfunktion des Differentialwinkels im Objektraum zum Differentialwinkel im Raum hinter der Linse
abgeleitet wird, kann die verformte Ellipse fixiert werden. Der letztgenannte Fall kann erklärt werden, wobei die partiellen Ableitungsfunktionen als
umgeschrieben werden.
Daher gilt
Hierbei gilt:
Es ist offensichtlich, dass p > 0 und 0 < e < 1. Daher sollte die Beziehung zwischen der Vergrößerungskraft
und dem Azimut eine Ellipse sein. Diese Ellipse wird Punktverformungsellipse genannt. Die maximale und die minimale Vergrößerungskraft, d.h. die Haupt- bzw. die Nebenachsen der Punktverformungsellipse sind jeweils
In der vorliegenden Erfindung werden ein Skalenfaktor
ein Verhältnis der Hauptachse zur Nebenachse
und eine Kombination der beiden Werte als Punktverformungsindex definiert, der den Grad der Verformung anzeigt.
Hierbei gilt:
Drei Punktverformungsellipsen, die monokulare Punktverformungsellipse aufgrund der Richtung der monokularen Drehung des rechten Auges, des linken Auges und die binokulare Punktverformungsellipse aufgrund der Richtung der binokularen Drehung werden anhand des oben beschriebenen Verfahrens abgeleitet. Nicht nur die binokulare Punktverformung, sondern auch die mangelnde Übereinstimmung der monokularen Punktverformungen können Grund für ein Unbehagen beim binokularen Betrachten des Objektpunkts sein. Die mangelnde Übereinstimmung wird Aniseikonie genannt. Als Index zum Anzeigen der Aniseikonie hat der Erfinder ein Verhältnis der Skalenfaktoren
definiert. Es ist auch der Quadratwurzel der Fläche der rechten Punktverformungsellipse zur Fläche der linken Punktverformungsellipse gleich.
Obwohl die Strahlverfolgungsberechnung mit Bezug auf alle Objektpunkte im Blickfeld durchgeführt werden muss, um die Punktverformungsellipsen für ihre Betrachtung abzuleiten, können diese mit weniger Rechenarbeit abgleitet werden, wobei gleichzeitig die Rechenfehler in einem bestimmten Bereich gehalten werden, indem man ein mathematisches Verfahren anwendet, das Spline-Interpolation genannt wird. Außer der Verfolgung der nahen Hauptstrahlen können
auch durch Berechnen der Werte der abgeleiteten Teilfunktion einer Spline-Interpolationsfunktion von zuvor erhaltenen Hauptstrahldaten abgeleitet werden.
d. Ableiten von PSFs
Dieser Schritt beschreibt, wie die Sehschärfe beim binokularen Betrachten eines Objektpunkts bewertet wird. Er umfasst das Ableiten sowohl rechter als auch linker monokularer PSFs und deren Vereinigung zu einer binokularen PSF. Mit Bezug auf jeden der Objektpunkte, von denen jeder einem Pixel des Originalbildes entspricht, werden beide Abstände vom Objektpunkt bis zum rechten und linken monokularen Drehpunkt aus dem objektiven Abstand erhalten, der im Schritt der Erzeugung des Originalbildes erhalten wurde. Die Akkomodationskräfte des rechten und des linken optischen okularen Systems werden anhand des im Schritt des Ableitens des binokularen Restkorrekturfehlers beschriebenen Verfahrens bestimmt. Ein monokulare PSF wird sowohl für das rechte als auch das linke Auge in einem kombinierten optischen System abgeleitet, welches das Brillenglas und das akkomodationsabhängige optische okulare System einschließt, das gemäß der Drehung der monokularen Drehung gedreht wird. Die binokulare PSF wird durch Vereinigen beider monokularer PSFs erhalten. Dieser Schritt wird im Folgenden genauer beschrieben:
(i) Einführen eines akkomodationsabhängigen optischen okularen Systems
Um die PSF auf der Retina zu erhalten, ist die Einführung eines optischen okularen Systems notwendig. Das Auge hat die Funktion der Akkomodation gemäß dem Abstand zu einem Objekt, und diese Funktion sollte berücksichtigt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird das von R. Navarro et al. dargestellte akkomodationsabhängige optische okulare System verwendet. Im Navarro-Modell wird nicht nur der paraxiale Wert, sondern es werden auch die sphärische Aberration und die chromatische Aberration an die aktuell gemessenen Augenwerte angepasst. Das Modell weist eine einfache Vierseitenstruktur auf, und drei Seiten von den vier Seiten sind asphärische achensymmetrische quadratische Oberflächen. Da die kristalline Linse keinen Gradientenindex hat, kann die Verfolgungsberechnung leicht durchgeführt werden. Die Krümmungsradii, die Dicke und der Grad der asphärischen Änderung ändern sich proportional zum Logarithmus der Akkomodationskraft. 7 zeigt eine Tabelle, die optische okulare Parameter des Navarro-Modells im Zustand ohne Akkomodation auflistet. 8 zeigt eine Tabelle, die Akkomodationsabhängigkeiten von optischen okularen Parametern auflistet. Die asphärische Oberfläche wird ausgedrückt als y² + z² + (1 + Q)x² – 2rX = 0, wobei Q den Grad der Asphärität ausdrückt.
(ii) Ableiten einer monokularen PSF
A) Bedeutung von PSF
Wie in 9 dargestellt, ist PSF die Funktion, die die Konzentration eines Spotclusters auf der Bildebene von Strahlen, die von einem Objektpunkt emittiert werden, zeigt. Die Funktion kann als Dichteverteilung der Spots ausgedrückt werden. In einem perfekten optischen System konzentrieren sich alle Spots am Bildpunkt und die Verteilung der PSF wird eine gerade Linie, die senkrecht zur Bildebene verläuft. Im Allgemeinen weist die Verteilung aber eine breitere Form auf, die einer Gauss'schen Verteilung ähnelt.
B) Verfahren zum Ableiten einer PSF
10 zeigt das kombinierte optische System zum Erhalten der PSF, wenn ein Punkt P durch eine Position Q auf dem Brillenglas betrachtet wird. Der Strahl, der vom Objektpunkt P emittiert wird, wird am Punkt Q auf der Linsenoberfläche gebrochen. Der Strahl ändert seine Richtung bei Q zum Drehpunkt der monokularen Drehung O. Das Auge sieht den Objektpunkt P so, als würde sich der Objektpunkt auf der Verlängerung der Richtung QO befinden. Wie oben beschrieben, wird, wenn der Punkt P betrachtet wird, die optische Achse des Augapfels in Richtung QO gedreht, und die Akkomodationskraft wird gemäß dem Abstand zum Objektpunkt P und der Brechkraft am Punkt Q eingestellt. Die Akkomodation wird aufgrund des Ergebnisses durchgeführt. Wenn die Akkomodation abgeschlossen ist, wird das optische System fixiert, und die PSF kann abgeleitet werden.
Wie oben beschrieben, ist PSF die Dichte von Punkten auf der Bildebene von Strahlen, die von einem Objektpunkt emittiert werden, durch jeden einer Vielzahl von Punkten hindurchgehen, die gleichmäßig über die Eintrittspupille verteilt sind. Die Eintrittspupille ist genau an der konjugierten Position der Irispupille auf der Objektseite angeordnet. Die Irispupille ändert jedoch ihre Position, wenn sich das Auge dreht, ebenso bewegt sich ihre konjugierte Position auf der Objektseite abhängig von der Akkomodation. Andererseits wird der monokulare Drehpunkt in einer bestimmten Position fixiert und der Abstand zum konjugierten Punkt der Irispupille ist viel kleiner als der Abstand zum Objektpunkt. Wenn kein Brillenglas vor ein Auge gesetzt ist, kann daher ohne Weiteres angenommen werden, dass die Eintrittspupille im monokularen Drehpunkt angeordnet ist. Wenn ein Brillenglas vor das Auge gesetzt wird, sollte die Eintrittspupille des gesamten optischen Systems über das Brillenglas am konjugierten Punkt des monokularen Drehpunkts angeordnet werden. Die Position variiert jedoch leicht, wenn eine Gleitsichtlinse verwendet wird, da die Kraft je nach der Position der Linse, bei der der Strahl durchgeht, unterschiedlich ist. Da der Umfang der Variation viel kleiner ist als der Abstand zum Objektpunkt, kann angenommen werden, dass die Position der Eintrittspupille sich am Punkt O' auf der Verlängerung der Linie PQ befindet, was PO = PO' erfüllt.
Um eine exakte PSF zu erhalten, ist es wichtig, dass die Eintrittspupille in viele gleichmäßig verteilte kleine Bereiche geteilt wird. Es gibt zwei Arten von Teilungsmethoden: Gitterteilung und Spiralteilung wie in 11 dargestellt. Obwohl durch die Gitterteilung eine gute Gleichmäßigkeit erhalten werden kann, können dadurch nur etwa 70% einer vorgegebenen Zahl von Strahlen verfolgt werden, da sie an den vier Ecken verlustreiche Teile aufweist. Dagegen bewirkt die Spiralteilung keinen Strahlverfolgungsverlust, während die Gleichmäßigkeit gewahrt bleibt. In der vorliegenden Ausführungsform wird daher die Spiralteilung übernommen.
Wie oben beschrieben, kann die PSF durch Verfolgen vieler Strahlen, die vom Objektpunkt emittiert werden und durch Punkte hindurchgehen, die durch gleichmäßiges Aufteilen der Eintrittspupille erhalten werden, und durch Berechnen der Dichte der Punkte auf der retinalen Oberfläche abgeleitet werden. Obwohl Strahlen, die von jedem der Objektpunkte emittiert werden und durch jeden Aufteilungspunkt der Eintrittspupille gehen, verfolgt werden müssen, um die PSF anhand des oben beschriebenen Verfahren zu erhalten, ermöglicht die Anwendung der Spline-Interpolation, die Position der Punkte auf der Retina mit weniger Rechenarbeit innerhalb eines bestimmten Fehlerbereichs zu berechnen, und somit kann die PSF, die die Dichte der Punkte auf der Oberfläche der Retina ist, erhalten werden.
Wenn das verzeichnete Originalbild und die PSF, die gemäß dem obigen Verfahren erhalten wurde, vereinigt werden, können Unschärfen, die auftreten, wenn externe Gegenstände durch ein Brillenglas betrachtet werden, exakt wiedergegeben werden. Das Erhalten der PSF gemäß dem obigen Ver fahren nimmt jedoch eine lange Rechenzeit in Anspruch ist nicht zweckmäßig, um eine quantitative Analyse der Abbildungsleistung einer Linse durchzuführen. Eine quantitative Analyse kann leicht durch Nähern der PSF an einen geeigneten Funktionstyp und Verwenden der Parameter der Funktion für die Berechnung durchgeführt werden. Ein Verfahren zum Nähern der PSF mit einer zweidimensionalen normalen Verteilungsfunktion wird nachstehend beschrieben.
In der folgenden zweidimensionalen normalen Verteilungsfunktion:
stellen μ und ν die Abweichung der vertikalen bzw. horizontalen Richtungen auf der Retina dar, und σ_μ, σ_ν und ρ stellen Parameter einer normalen Verteilung dar. Diese Parameter erfüllen die folgenden Beziehungen:
–1 < ρ < 1
σ_μ > 0
σ_ν > 0
Der Locus des Punkts, an dem der Exponent in der obigen Gleichung den Wert –1/2 aufweist, ist eine Ellipse, die folgendermaßen ausgedrückt wird:
Die obige Ellipse kann den Verwaschungsbereich der PSF ausdrücken. Das Verhältnis der Länge der Hauptachse zur Länge der Nebenachse und die Richtung der Hauptachse der Ellipse hängen eng mit dem Grad und der Richtung des Astigmatismus zusammen.
Als Verfahren zum Erhalten, der Parameter σ_μ, σ_ν und ρ der zweidimensionalen normalen Verteilungsfunktion aus den Strahlendaten wird ein Ver fahren ausgewählt, in dem statistische Werte von Spots, die auf der Bildebene (μ, ν) verstreut sind (jeder Spot entspricht jeweils einem Teilungspunkt der Eintrittspupille), erhalten werden und die erhaltenen Werte als Parameter σ_μ, σ_ν und ρ verwendet werden. Somit können die Werte wie folgt erhalten werden.
[Formel 16]
In den obigen Formeln steht N für die Zahl der Strahlen und (μ_i, ν_i) stehen für die Koordinaten eines Spots. Wenn σ_μ, σ_ν und ρ direkt als Parameter für die Näherung der normalen Verteilung verwendet werden, besteht die Möglichkeit, dass das Ergebnis sich von der aktuellen PSF unterscheidet, je nach der Bedingung der Verteilung. In einem solchen Fall muss eine passende proportionale Konstante k ausgewählt werden, und die Parameter müssen als σ_μ = kσ_μ0 und σ_ν = kσ_ν0 angepasst werden.
Wie oben beschrieben, können die Parameter der zweidimensionalen normalen Verteilungsfunktion, die sich der PSF nähert, anhand von statistischen Werten von Strahlenpunkten auf der Retina erhalten werden. Manchmal ist es zweckmäßig, die zweidimensionale normale Verteilungsfunktion als Funktion von polaren Koordinaten auszudrücken. Durch Einsetzen von μ = r cosθ und ν = r sinθ in die obige Gleichung und durch neues Anordnen der resultierenden Gleichung kann die folgende Gleichung erhalten werden:
Die Parameter können wie folgt umgewandelt werden:
Wenn die PSF mit der zweidimensionalen normalen Verteilungsfunktion genähert wird und die Parameter der letztgenannten Funktion wie oben beschrieben erhalten werden, muss zwar für alle Objektpunkt eine Verfolgung und eine statistische Berechnung durchgeführt werden, um die Parameter in der zweidimensionalen normalen Verteilungsfunktion zu erhalten, aber durch Anwendung einer Spline-Interpolation kann der Umfang der Rechenarbeit reduziert werden, während gleichzeitig der Rechenfehler in einem bestimmten Bereich gehalten wird.
(iii) Ableiten einer binokularen PSF
Die Sehschärfe mit beiden Augen gilt in der Regel als besser als die Sehschärfe mit nur einem Auge. Daher wird erwartet, dass die binokulare PSF eine schärfere Form aufweist als die einzelnen rechten und linken monokularen PFSs. In der vorliegenden Ausführungsform wird durch Vereinigung der rechten und linken monokularen PSFs gemäß den folgenden Prinzipien die binokulare PSF abgeleitet:

1. Wenn die monokulare PSF für das rechte Auge und das linke Auge nahe beieinander liegen, weist die vereinigte PSF eine Verteilung auf, die stärker konzentriert ist als die einzelnen Verteilungen der monokularen PSFs;
2. Wenn die monokulare PSF für das rechte Auge und die monokulare PSF für das linke Auge sich stärker unterscheiden, weist die vereinigte PSF eine Verteilung auf, die der am stärksten konzentrierten Verteilung zwischen beiden monokularen PSFS nahe kommt; und
3. Kontinuität und Einzigartigkeit der vereinigten PSF werden aufrechterhalten.

Als Beispiel für das Verfahren zum Ableiten der vereinigten binokularen PSF von der rechten und der linken monokularen PSF, wird folgendes Verfahren vorgeschlagen. PSF wird mit einer normalen Verteilungsfunktion genähert, die durch eine Ellipse dargestellt wird:
Wenn die Parameter für die Ellipse, die die rechte monokulare PSF darstellt, durch A_R, B_R und α_R dargestellt werden, und die Parameter für die Ellipse, die die linke monokulare PSF darstellt, durch A_L, B_L und α_L dargestellt werden, können die Parameter A, B und α der Ellipse, die die vereinigte binokulare PSF darstellt, wie im Folgenden dargestellt erhalten werden:
Die obige Gleichung führt zu den folgenden Beziehungen:
12a zeigt Ellipsen, die die rechte und die linke monokulare PSF (die rechten bzw. linken Ellipsen) darstellen, und eine Ellipse, die die vereinigte binokulare PSF darstellt (die vereinigte Ellipse). Das obige Verfahren steht fallweise nicht zur Verfügung. In dem in 12b dargestellten Fall weisen beide Augen einen starken Astigmatismus auf und die Richtungen sind unterschiedlich, und die vereinigte binokulare PSF verteilt sich auf eine zu kleine Fläche. Daher ist es notwendig, die Größe der vereinigten Ellipse gemäß der Ähnlichkeit der rechten und linken Ellipsen einzustellen. Beispielsweise wird die Einstellung durch Multiplizieren der Fläche der oben erhaltenen Ellipse mit einem Koeffizienten ĸ = 2Sc/(S_R + S_L) durchgeführt, wobei ĸ das Verhältnis der Fläche des gemeinsamen Abschnitts S sowohl der rechten als auch der linken Ellipse zum Durchschnitt der Flächen beider Ellipsen ist (1/2) × (S_R + S_L). Das Ergebnis der Einstellung kann wie folgt ausgedrückt werden: A = ĸ(AR + AL) B = ĸ(B2R + B2 + 2BRBL cos(αR – αL)
Wenn die vereinigte binokulare PSF mit der zweidimensionalen normalen Verteilungsfunktion angenähert wird und die Parameter der letztgenannten Funktion wie oben beschrieben abgeleitet werden, müssen zwar für alle Objektpunkt sowohl für die rechte als auch die linke PSF und außerdem die binokulare PSF Parameter abgeleitet werden, aber der Umfang der Rechenarbeit kann reduziert werden und gleichzeitig kann der Rechenfehler in einem bestimmten Bereich gehalten werden, indem man die Spline-Interpolation anwendet.
(iv) Ableiten eines Sehschärfeindex von der PSF
Der Sehschärfeindex zeigt eine Skala eines Verwaschungsbereichs der PSF an. Je kleiner er ist, desto feiner ist die Bildqualität und desto schärfer ist das Bild. Der Verwaschungsbereich einer PSF, genähert durch eine zwei dimensionale normale Verteilungsfunktion, kann durch eine Ellipse dargestellt werden, wie oben angegeben. Somit kann der Sehschärfeindex der PSF definiert werden als ein Wert, der die Größe der Ellipse anzeigt. Es gibt mehrere Größen, die wie die Fläche σ_μ + σ_ν, σ_μ σ_ν,
etc. ausgewählt werden müssen. Falls die Fläche der Ellipse als Sehschärfeindex definiert ist, wird der Sehschärfeindex null, wenn die Ellipse zu einem Liniensegment degeneriert wird. Ein Sehschärfeindex null bedeutet, dass die Bildqualität unabhängig von der Stärke des Restastigmatismus gut ist. Daher ist es nicht angemessen, die Fläche der Ellipse als Sehschärfeindex zu definieren. Es sollte außerdem sichergestellt sein, dass die halbe diagonale Länge eines Rechtecks, das die Ellipse umschreibt, als Sehschärfeindex definiert ist.
(5) Erzeugen eines Indexbildes für die binokularen Eigenschaften
Dieser Schritt ist ein Schritt, in dem ein Indexbild für die binokularen Eigenschaften erzeugt wird und ein Linsenrahmenmarkierungsbild, das im Schritt des Erhaltens einer Rahmenposition erzeugt wurde, über Indexbild für die binokularen Eigenschaften gelegt wird. Das Indexbild für die binokularen Eigenschaften beruht auf dem Originalbild oder dem verzerrten Originalbild. Jedem Pixel ist ein monochromatischer Helligkeitswert oder eine Gruppe von Helligkeitswerten aus drei Primärfarben des RGB gemäß dem Eigenschaftsindexwert des Objektpunkts, der dem Pixel entspricht, das im Eigenschaftsindex-Erhaltungsschritt erhalten wurde, zugeordnet.
13 bis 19 zeigen Bilder verschiedener binokularer Eigenschaftsindizes, die in der ersten Ausführungsform erhalten wurden. Beide Brillengläser sind Gleitsichtgläser und weisen eine Fernsichtleistung 0,00D mit einer Addition von 2,50D auf. 13 zeigt ein Originalbild der ersten Ausführungsform, das eine Kulisse in einem Raum zeigt. Der Abstand von den Augen zur Wand ist 2,5 m, und der Ab stand von den Augen zu der weißen Tafel auf dem Tisch ist etwa 80 cm. Das Blickfeld ist 96° in horizontaler Richtung und 80° in vertikaler Richtung.
14 ist ein Kennfeld der Positionen auf der konvexen Oberfläche einer Linse, wo die Blicklinie durchgeht. Die roten Linien sind für die rechte Linse und die blauen Linien sind für die linke Linse. Der Gitterabstand ist 10 mm und der Abstand zwischen den Durchmessern der konzentrischen Kreise mit dem Mittelpunkt im geometrischen Zentrum der Linse ist ebenfalls 10 mm. 15 zeigt das Bild der Restkraft der durchschnittlichen rechten und linken Restwellenfront. 16 zeigt das Bild des Konvergenz/Akkomodations-Unterschieds. 17 zeigt das Bild der binokularen vertikalen Abweichung. 18 zeigt das Bild des Index für die binokulare Punktverformung. Der Punktverformungsindex ist definiert als Verhältnis der Hauptachse zur Nebenachse der binokularen Verformungsellipse. 19 zeigt das Bild des binokularen Sehschärfeindex. Der Sehschärfeindex ist die Größe der binokularen PSF, ausgedrückt als Tangente des Blickwinkels.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können die binokularen Eigenschaften von Brillengläsern in einer Situation der Betrachtung einer aktuellen Kulisse durch Bilder des Blickfeldes bewertet werden.
B. Zweite Ausführungsform
Die zweite Ausführungsform umfasst das Erhalten eines Videobildes durch Erzeugen einer großen Anzahl von Standbildern des Eigenschaftsindex-Verteilungsbildes der ersten Ausführungsform in zeitlicher Abfolge durch Ändern der Position des Auges und der Richtung der Blicklinie. Die vorliegende Ausführungsform ist der ersten Ausführungsform im Grunde gleich, abgesehen davon, dass Schritte der Erzeugung einer Bildfolge hinzugefügt wurden, die beispielsweise die zeitabhängige Änderung der Position des Auges, der Richtung der Blicklinie und der Bewegung und Verformung des virtuellen Objektpunkts beinhalten. Die Ausführungsform umfasst auch das Editieren der jeweils erhaltenen Standbilder die in zeitlicher Abfolge als bewegtes Bild, um das Originalbild zu erzeugen. Somit ist eine ausführliche Erörterung des in 20 dargestellten Gesamtablaufs überflüssig und wird daher weggelassen. Es sei darauf hingewiesen, dass das bewegte Bild den Punkt zeigen muss, wo die Linse passiert wird. Eine Spline-Interpolation kann angewendet werden, um die Sequenz zu erzeugen und ermöglicht die Verwirklichung einer weichen Bewegung der Blicklinie ohne die Position des Auges, die Richtung der Blicklinie und den Linsendurchgangspunkt zu jedem Zeitpunkt zu definieren.
Die oben beschriebene zweite Ausführungsform ermöglicht es, ein bewegtes Videobild zu erhalten, indem man die Wirkung der Änderung der Position des Auges, der Bewegung der Blicklinie und der Änderung der Durchgangsposition der Blicklinie der Linse reproduziert, was beispielsweise die Eigenschaften beim Betrachten der Außenwelt durch ein Gleitsichtglas ist. Somit wird es möglich, die Bilderzeugungsleistung des Brillenglases auf eine Weise zu bewerten, die der aktuellen Anwendung sehr nahe kommt. Ferner wird es möglich, die Linse zu bewerten, während die Bewegung der Blicklinie auf der Linse durch Anzeigen der Linsenrahmenmarkierung auf einer Videobildanzeige bestätigt wird.
Nun wird eine Vorrichtung zum Ausführen der oben beschriebenen Verfahren der oben genannten Ausführungsformen kurz erklärt. 21 ist ein Blockschema, das den schematischen Aufbau der Vorrichtung zum Ausführen der Verfahren der Ausführungsformen darstellt. Wie in 21 dargestellt, weist die Vorrichtung einen Prozessor 61, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 62, einen Hauptspeicher 63, einen grafischen Steuerkreis 64, eine Anzeige 65, eine Maus 66, eine Tastatur 67, ein Festplattenlaufwerk (HDD) 68, einen externen Speicher (FDD) 69 einen Drucker 70, eine Magnetbandeinheit 71 und dergleichen auf. Diese Komponenten sind über einen Datenbus 72 miteinander verbunden.
Der Prozessor 61 steuert in der Regel die gesamte Vorrichtung. Programme, die beim Starten erforderlich sind, sind im Nur-Lese-Speicher 62 hinterlegt. Programme zum Erzeugen und Anzeigen des Eigenschaftsindexverteilungs-Bildes sind im Haupt speicher 63 hinterlegt. Die grafische Steuerschaltung 64 enthält einen Videospeicher und wandelt erhaltene Bilddaten in Anzeigesignale um, die auf der Anzeige 65 angezeigt werden. Die Maus 66 ist ein Zeigegerät zum Auswählen verschiedener Symbole und Menüs auf der Anzeige. Ein Systemprogramm und Programme zum Erzeugen des Eigenschaftsindexverteilungs-Bildes sind im Festplattenlaufwerk 68 gespeichert und werden nach Einschalten der Vorrichtung in den Hauptspeicher geladen. Dieser speichert auch vorübergehend Daten wie das Eigenschaftsindexverteilungs-Bild.
Der externe Speicher 69 gibt erforderliche Daten, wie Originalbilddaten, über ein externes Speichermedium 69a ein oder speichert diese im externen Speichermedium 69a, wenn erforderlich. Der Drucker 70 wird zum Drucken des Eigenschaftsindexverteilungs-Bildes und dergleichen verwendet. Die Magnetbandeinheit 71 wird verwendet, um Programme und Daten auf einem Magnetband zu speichern, falls nötig. Es sei darauf hingewiesen, dass die Vorrichtung mit der oben beschriebenen Grundstruktur mittels eines Hochleistungs-PCs oder eines herkömmlichen Mehrzweck-Computers aufgebaut werden kann.
Wie oben ausführlich beschrieben, sind das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die die binokularen Eigenschaften von Brillengläsern anzeigen, dadurch gekennzeichnet, dass der Index der binokularen Eigenschaften, der die binokularen Eigenschaften der Brillengläser anzeigt, für alle Objektpunkte innerhalb eines Gesichtsfelds beim Betrachten der Außenwelt durch Brillengläser hindurch definiert und gefunden wird, und dass ein Wert oder eine Skala des Eigenschaftsindex auf eine visuell verständliche Weise angezeigt wird. Dadurch ermöglicht die vorliegende Erfindung die visuelle Bewertung der binokularen Eigenschaften des Brillenglases auf eine Weise, die der aktuellen Anwendung sehr nahe kommt.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden wie folgt zusammengefasst. Wie oben ausführlich beschrieben, wird ein Index der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern, der die binokularen Eigenschaften von Brillengläsern ausdrückt, wenn jeder Objektpunkt im Blickfeld von einem Betrachter betrachtet wird, definiert und abgeleitet, die binokularen Eigenschaften der Brillengläser werden anhand des abgeleiteten Index der binokularen Eigenschaften bewertet und das Ergebnis der Bewertung wird angezeigt. Aufgrund der Bewertung und der Anzeige können die binokularen Eigenschaften von Brillengläsern unter Bedingungen, die der tatsächlichen Anwendung der Brillengläser sehr nahe kommen, bewertet und angezeigt werden.

Claims

Verfahren zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern beim Betrachten eines Blickfelds durch einen Betrachter durch rechte und linke Brillengläser hindurch, welches die folgenden Schritte umfaßt: Definieren eines Index der binokularen Eigenschaften, um die binokularen Eigenschaften von Brillengläsern bei der Betrachtung eines Objektpunkts in einem Blickfeld auszudrücken, und Ableiten von Indizes für die binokularen Eigenschaften für eine Vielzahl von Objektpunkten, die über das Blickfeld verteilt sind, wobei jeder Objektpunkt einem Pixel des Bildes entspricht, welches das Blickfeld abdeckt, Erzeugen eines Indexbildes für die binokularen Eigenschaften, welches das Blickfeld abdeckt, worin der monochromatische oder RGB-Farben-Helligkeitswert jedes Pixels so bestimmt wird, daß er den Wert des Index der binokularen Eigenschaften beim Betrachten des entsprechenden Objektpunkts anzeigt, Anzeigen der Skala der erhaltenen Indizes für die binokularen Eigenschaften auf visuell verständliche Weise, wobei der Schritt des Erzeugens eines Index der binokularen Eigenschaften ferner die folgenden Schritte umfaßt: Erzeugen eines Originalbildes, was den Schritt des Positionierens des Mittelpunkts der binokularen Drehung an einer bestimmten Stelle einschließt, wobei der Mittelpunkt der binokularen Drehung der Mittelpunkt zwischen den monokularen Drehpunkten des rechten und des linken Auges ist, sowie den Schritt des Erzeugens eines Bildes in einem Blickfeld, das als spezifisches pyramidales Feld definiert ist, dessen Scheitel mit dem binokularen Drehpunkt zusammenfällt, als Originalbild; Erzeugen eines verzerrten Originalbildes anhand der Strahlverfolgungsmethode, wobei es sich bei dem verzerrten Originalbild um ein Bild handelt, dessen Ver zerrung durch Betrachten von Objektpunkten im Blickfeld durch die Brillengläser hindurch zustande kommt; Ableiten der Positionen von Brillenrahmen durch Erzeugen von Abbildungen von Brillenrahmenmarkierungen, die Positionen auf dem rechten und linken Brillenrahmen anzeigen auf dem Originalbild oder dem verzerrten Originalbild unter Verwendung der Daten der Hauptstrahl-Durchgangspositionen, die im Schritt des Erzeugens eines verzerrten Originalbildes erhalten wurden; Ableiten von Indizes für die binokularen Eigenschaften mit Bezug auf die Vielzahl von Objektpunkten, wobei jeder Objektpunkt einem Pixel des Originalbildes oder des verzerrten Originalbildes entspricht, die oben erzeugt wurden, in einem optischen System, welches die Brillengläser und ein Okularmodell einschließt; Erzeugen von virtuellen Objekten unter Verwendung von Computergrafik und deren Anordnen in einem virtuellen dreidimensionalen Raum; Erzeugen einer zeitabhängigen Änderungsverlaufsaufzeichnung der Augenpositionen, der Richtung der zentralen Blicklinie, der Strahl-Durchgangspositionen im rechten und linken Brillenglas und des Maßes der Deformierung und Verzerrung der virtuellen Objekte; Erzeugen eines Indexbildes für die binokularen Eigenschaften von Brillengläsern zu jedem Zeitpunkt durch Zuordnen des monokularen Helligkeitswerts oder der Helligkeitswerte von drei RGB-Primärfarben, die entsprechend dem Wert des Index der binokularen Eigenschaften bestimmt werden, der im Schritt des Ableitens des Index der binokularen Eigenschaften abgeleitet wurde, zu jedem Pixel des Originalbildes oder des verzerrten Originalbildes und Überlagern des Indexbildes für die binokularen Eigenschaften mit den Rahmenmarkierungsbildern von Brillenrahmen, die im Schritt des Ableitens der Positionen von Brillenrahmen erhalten wurden; und Editieren von Indexbildern für die binokularen Eigenschaften für jeden Zeitpunkt in einem Videofilm.
Verfahren zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Erzeugens eines Indexbildes für die binokularen Eigenschaften ferner die folgenden Schritte umfaßt: (a) Erzeugen eines Originalbildes, was ferner die folgenden Schritte umfaßt: (i) Erzeugen eines virtuellen Objekts unter Verwendung von Computergrafik und Anordnen des virtuellen Objekts in einem dreidimensionalen Raum; (ii) Anordnen des binokularen Drehpunkts an einer bestimmten Stelle im virtuellen dreidimensionalen Raum; (iii) Erzeugen eines Originalbildes des virtuellen Objekts in einem Blickfeld, wobei das Blickfeld definiert ist als Pyramide, deren Scheitel am binokularen Drehpunkt angeordnet ist und deren zentrale Achse entlang einer bestimmten zentralen Blicklinie verläuft; und (iv) Ableiten einer Objektdistanz mit Bezug auf eine Vielzahl von Objektpunkten, wobei jeder Objektpunkt einem Pixel des Originalbildes entspricht, und wobei der Objektabstand als Abstand zwischen dem Objektpunkt und dem binokularen Drehpunkt definiert ist; (b) Erzeugen eines verzerrten Originalbildes, was ferner die folgenden Schritte umfaßt: (i) Definieren der Richtung der synkinetischen binokularen Drehung beim Betrachten eines Objektpunkts, wobei diese eindeutig definiert ist, durch beide Richtungen der monokularen Drehung des rechten und des linken Augapfels zum Objektpunkt; (ii) Ableiten der zentralen Richtung der synkinetischen binokularen Drehung anhand der Strahlverfolgungsmethode, so daß sowohl der rechte als auch der linke monokulare zentrale Hauptstrahl durch eine bestimmte Stelle auf jedem Brillenglas tritt, wobei die zentrale Richtung der synkinetischen binokularen Drehung die Richtung der synkinetischen binokularen Drehung beim Betrachten des Objekt punkts ist, der im Mittelpunkt des Blickfelds liegt, und die rechten und linken monokularen Hauptstrahlen Hauptstahlen sind, die vom rechten bzw. vom linken Augapfel in Richtung des zentralen Objektpunkts ausgehen; (iii) Ableiten der Richtung der synkinetischen binokularen Drehung beim Betrachten eines Objektpunkts als Position des Objektpunkts im Blickfeld hinter dem Brillenglas anhand der Strahlverfolgungsmethode, und zwar mit Bezug auf jeden Objektpunkt, wobei das Blickfeld hinter dem Brillenglas das Blickfeld ist, dessen Mittelachse in der zentralen Richtung der synkinetischen binokularen Drehung verläuft; (iv) Erzeugen eines verzerrten Originalbildes, wobei das verzerrte Originalbild als Bild definiert ist, das im Blickfeld hinter dem Brillenglas erzeugt wird und dessen Verzerrung von den Brillengläsern verursacht wird; und (v) Ableiten von sowohl rechten als auch linken Hauptstrahl-Durchgangspositionen mit Bezug auf jeden Objektpunkt, wobei die Hauptstrahl-Durchgangsposition die Position auf dem Brillenglas ist, durch die ein Hauptstrahl zum Objektpunkt verläuft; (c) Ableiten von Positionen der Brillenrahmen durch Erzeugen von Bildern von Brillenrahmenmarkierungen, die Positionen der rechten und linken Brillenrahmen anzeigen, auf dem Originalbild oder auf dem verzerrten Originalbild unter Verwendung von Daten der Hauptstrahl-Durchgangspositionen, die im Schritt des Erzeugens eines verzerrten Originalbildes erhalten wurden; (d) Ableiten des binokularen Leistungsindex, was ferner die folgenden Schritte umfaßt: (i) Bereitstellen eines akkomodationsabhängigen optischen okularen Systems für sowohl das rechte als auch das linke Auge als Modell des optischen okularen Systems; (ii) Berechnen der Abstände vom Objektpunkt zu den rechten und linken monokularen Drehpunkten mit Bezug auf jeden Objektpunkt, der einem Pixel des Originalbildes oder des verzerrten Originalbildes entspricht, unter Verwendung der Objektabstände, die im Schritt des Erzeugens eines Originalbildes erhalten wurden; (iii) Einstellen der Akkomodationsleistungen des rechten und des linken Auges mit Bezug auf jeden Objektpunkt, der einem Pixel des Originalbildes oder des verzerrten Originalbildes entspricht, auf den gleichen Wert oder auf verschiedene Werte entsprechend des jeweiligen Abstands jedes Objektpunkts zu jedem binokularen Drehpunkt und der jeweiligen Refraktionsleistung des Brillenglases an jeder Hauptstrahl-Durchgangsposition, die im Schritt des Erzeugens eines verzerrten Originalbildes erhalten wurden; und (iv) Ableiten des Index für die binokularen Eigenschaften von Brillengläsern in einem vereinigten optischen System, welches das Brillenglas und das akkomodationsabhängige optische okulare System einschließt, das entsprechend der Richtung der monokularen Drehung gedreht wird, mit Bezug auf jeden Objektpunkt, der einem Pixel des Originalbildes oder des verzerrten Originalbildes entspricht; und (e) Erzeugen des Indexbildes der binokularen Eigenschaften, was ferner die folgenden Schritte umfaßt: (i) Erzeugen eines Indexbildes der binokularen Eigenschaften durch Zuordnen eines monokularen Helligkeitswerts oder eines Helligkeitswertsatzes für drei RGB-Primärfarben, die entsprechend dem Wert des Index der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern bestimmt wurden, zu jedem Pixel im Originalbild oder im verzerrten Originalbild; und (ii) Überlagern des erhaltenen Indexbildes der binokularen Eigenschaften mit den Rahmenmarkierungsbildern für Brillenrahmen, die im Schritt des Ableitens von Positionen der Brillenrahmen erhalten wurden.
Verfahren zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Index der binokularen Eigenschaften definiert ist als binokularer Rest-Korrekturfehler beim Betrachten des Objektpunkts.
Verfahren zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern nach Anspruch 3, wobei der binokulare Rest-Korrekturfehler definiert ist als Restkraft oder als Rest-Astigmatismus, der von der rechten oder linken Rest-Wellenfront abgeleitet ist.
Verfahren zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern nach Anspruch 3, wobei der binokulare Rest-Korrekturfehler definiert ist als Restkraft oder als Rest-Astigmatismus, der von einer Wellenfront abgeleitet ist, die als Durchschnitt oder Differenz der rechten und linken Wellenfronten definiert ist.
Verfahren zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern nach Anspruch 1, wobei der Index der binokularen Eigenschaften definiert ist als die binokulare vertikale Abweichung (die vertikale Abweichung zwischen rechten und linken Blicklinien), die abgeleitet ist von den Richtungen der rechten und linken monokularen Drehungen beim Betrachten des Objektpunkts.
Verfahren zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern nach Anspruch 1, wobei der Index der binokularen Eigenschaften definiert ist als Grad der Nicht-Übereinstimmung zwischen der Konvergenz und der Akkommodierung beim Betrachten des Objektpunkts.
Verfahren zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern nach Anspruch 7, wobei der Grad der Nicht-Übereinstimmung definiert ist als Differenz zwischen der Konvergenzleistung und der Akkomodationsleistung.
Verfahren zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern nach Anspruch 1, wobei der Index der binokularen Eigenschaften definiert ist als Index der binokularen Punktverformung, der den Grad der Verformung beim Betrachten des Objektpunkts anzeigt.
Verfahren zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern nach Anspruch 9, wobei der Index der binokularen Punktverformung abgeleitet wird durch Bestimmen, wie die Form eines kleinen Kreises, dessen Mittelpunkt mit dem Objektpunkt zusammenfällt, sich ändert, wenn er beidäugig durch die Brillengläser hindurch betrachtet wird, wobei die Verformung des kleinen Kreises ungefähr eine Ellipse ist.
Verfahren zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern nach Anspruch 10, wobei der Index der binokularen Punktverformung definiert ist als Verhältnis der Hauptachse zur Nebenachse der Ellipse.
Verfahren zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern nach Anspruch 1, wobei der Index der binokularen Eigenschaften definiert ist als aniseikonischer Index, der den Grad der optischen Aniseikonie beim Betrachten des Objektpunkts ausdrückt.
Verfahren zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern nach Anspruch 12, wobei der aniseikonische Index abgeleitet wird durch Bestimmen, wie die Form eines kleinen Kreises, dessen Mittelpunkt mit dem Objektpunkt zusammenfällt, sich ändert, wenn er durch das rechte Brillenglas und das linke Brillenglas hindurch betrachtet wird, wobei die Verformung des kleinen Kreises beim rechten und beim linken Auges jeweils etwa eine Ellipse ist.
Verfahren zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern nach Anspruch 13, wobei der aniseikonische Index definiert ist als Quadratwurzel des Verhältnisses der Fläche der verformten Ellipse am rechten Punkt und der Fläche der deformierten Ellipse am linken Punkt.
Verfahren zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern nach Anspruch 1, wobei der Index der binokularen Eigenschaften definiert ist als Index der binokularen Sehschärfe, der den Grad der Sehschärfe beim beidäugigen Betrachten des Objektpunkts ausdrückt.
Verfahren zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern nach Anspruch 14, wobei der Index der binokularen Sehschärfe abgeleitet wird durch Bestimmung beider monokularer (PSF) des rechten und des linken Auges beim Betrachten des Objektpunkts, Näherung der jeweiligen Verwaschungsbereiche der rechten und der linken PSF zu einer Ellipse, Vereinigung sowohl der rechten als auch der linken Verwaschungsellipse zu einer binokularen Verwaschungsellipse, Definieren des binokularen Klarheitsindex als die halbe Länge eines Rechtecks, das die binokulare Verwaschungsellipse umschreibt.
Vorrichtung zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern, wenn ein Betrachter durch rechte und linke Brillengläser blickt, welches einschließt: (a) Mittel zum Erzeugen eines Originalbildes, was ferner einschließt: (i) Mittel zum Erzeugen von virtuellen Objekten unter Verwendung von Computergraphik und Anordnen in einem dreidimensionalen virtuellen Raum; (ii) Mittel zum Anordnen eines Mittelpunkts der binokularen Drehung an einer bestimmten Position im virtuellen dreidimensionalen Raum; (iii) Mittel zum Erzeugen eines Originalbildes des virtuellen Objekts in einem Blickfeld, wobei das Blickfeld definiert ist als Pyramide, deren Scheitelpunkt mit dem Mittelpunkt der binokularen Drehung zusam menfällt und deren Mittelachse in Richtung einer spezifischen Blicklinie verläuft; und (iv) Mittel zum Ableiten des Objektabstands, wobei der Objektabstand als Abstand zwischen dem Objektpunkt und dem Mittelpunkt der binokularen Drehung definiert ist, mit Bezug auf jeden aus einer Vielzahl von Objektpunkten, wobei jeder Objektpunkt einem Pixel des Originalbildes entspricht,; (b) Mittel zum Erzeugen eines verzerrten Originalbildes, was ferner einschließt: (i) Mittel zum Definieren der Richtung der synkinetischen binokularen Drehung beim Betrachten eines Objektpunktes, wobei diese eindeutig durch beide Richtungen der monokularen Drehung des rechten und des linken Augapfels zum Objektpunkt hin definiert ist; (ii) Mittel zum Ableiten der zentralen Richtung der synkinetischen binokularen Drehung mit einem Strahlverfolgungsverfahren, so daß sowohl der rechte als auch der linke monokulare mittlere Hauptstrahl durch eine bestimmte Position jedes Brillenglases hindurchtreten, wobei die zentrale Richtung der synkinetischen binokularen Drehung die Richtung der synkinetischen binokularen Drehung beim Betrachten des Objektpunkts ist, der im Zentrum des Blickfelds angeordnet ist, und die rechten und linken monokularen zentralen Hauptstrahlen Hauptstrahlen sind, die vom rechten bzw. linken Augapfel zum zentralen Objektpunkt hin ausgerichtet sind; (iii) Mittel zum Ableiten der Richtung der synkinetischen binokularen Drehung beim Betrachten eines Objektpunkts als Position des Objektpunkts in einem hinter dem Brillenglas gelegenen Blickfeld mit einem Strahlverfolgungsverfahren, und zwar in Bezug auf jeden Objektpunkt, wobei das hinter dem Brillenglas liegende Blickfeld ein Blickfeld ist, dessen zentrale Achse entlang der zentralen Richtung der synkinetischen binokularen Drehung verläuft; (iv) Mittel zum Erzeugen eines verzerrten Originalbildes, wobei das verzerrte Originalbild definiert ist als ein Bild, das im hinter dem Brillenglas gelegenen Blickfeld erhalten wird und das aufgrund der Brillengläser eine Verzeichnung aufweist; und (v) Mittel zum Ableiten der Positionen von sowohl dem rechten als auch dem linken Hauptstrahldurchgang, wobei die Hauptstrahl-Durchgangsposition eine Position auf dem Brillenglas ist, an der ein Hauptstrahl in Richtung auf den Objektpunkt durchtritt; (c) Mittel zum Ableiten der Positionen von Brillenrahmen durch Erzeugen von Bildern von Brillenrahmenmarkierungen, die die Positionen der rechten und linken Brillenrahmen auf dem Originalbild oder auf dem verzerrten Originalbild unter Verwendung von Daten über die Hautpstrahl-Durchgangspositionen anzeigen, welche im Schritt des Erzeugens eines verzerrten Originalbildes erhalten wurden; (d) Mittel zum Ableiten des Index für die binokularen Eigenschaften, welche ferner umfassen: (i) Mittel zum Bereitstellen eines akkomodationsabhängigen okularen optischen Systems für sowohl das rechte als auch das linke Auge als Modell für das okulare optische System; (ii) Mittel zum Berechnen der Abstände vom Objektpunkt zum rechten und zum linken monokularen Drehpunkt unter Verwendung des im Schritt des Erzeugens eines Originalbildes erhaltenen Objektabstands, und zwar für jeden Objektpunkt, der einem Pixel des Originalbildes oder des verzerrten Originalbildes entspricht; (iii) Mittel zum Festsetzen der Akkomodationsleistung des rechten und des linken Auges auf den gleichen Wert oder auf unterschiedliche Werte entsprechend dem jeweiligen Abstand vom Objektpunkt zum monokularen Drehpunkt und der jeweiligen Brechungsleistung des Brillenglases an jeder Hauptstahl-Durchgangsposition, die im Schritt des Erzeugens eines verzerrten Originalbildes erhalten wurden, und zwar für jeden Objektpunkt, der einem Pixel des Originalbildes oder des verzerrten Originalbildes entspricht; und (iv) Mittel zum Ableiten des Index für die binokularen Eigenschaften von Brillengläsern in einem vereinigten optischen System, das die Brillengläser und das akkomodationsabhängige optische okulare System einschließt, das entsprechend der Richtung der monokularen Drehung gedreht wird, und zwar in Bezug auf jeden Objektpunkt, der einem Pixel des Originalbildes oder des verzerrten Originalbildes entspricht; und (e) Mittel zum Erzeugen des Indexbildes für die binokularen Eigenschaften, was ferner einschließt: (i) Mittel zum Erzeugen eines Indexbildes für die binokularen Eigenschaften durch Zuordnen des monokularen Helligkeitswerts oder der Helligkeitswerte von drei PGB-Primärfarben entsprechend dem Wert der binokularen Eigenschaften des Brillengläser zu jedem Pixel des Originalbildes oder des verzerrten Originalbildes; und (ii) Mittel zum Überlagern des erhaltenen Indexbildes für die binokularen Eigenschaften mit den Rahmenmarkierungsbildern von Brillengläsern, die im Schritt des Ableitens von Positionen der Brillenrahmen erhalten wurden.
Vorrichtung zum Anzeigen der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern nach Anspruch 17, welche einschließt: Mittel zum Erzeugen einer zeitabhängigen Änderungsaufzeichnung der Augenstellungen, der Richtung einer zentralen Gesichtslinie, der Strahl-Durchgangspositionen im rechten und im linken Brillenglas und des Ausmaßes der Deformation und Verschiebung des virtuellen Objekts; Mittel zum Erzeugen eines Indexbildes für die binokularen Eigenschaften von Brillengläsern zu jedem Zeitpunkt durch Mittel nach Anspruch 16; und Mittel zum Ausgeben von Indexbildern für die binokularen Eigenschaften zu allen Zeitpunkten in einem Videofilm.