JP2019175269A - Lens model generating method, and method of generating lens for eyeglass - Google Patents
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Description
本開示は、第1面及び第2面を有するレンズモデルの作成方法及びこのレンズモデルを用いた眼鏡レンズの作成方法に関する。 The present disclosure relates to a method for creating a lens model having a first surface and a second surface, and a method for creating a spectacle lens using the lens model.
従来より、眼鏡レンズを設計する際には、設計用の処方データに基づき眼鏡レンズの形状を算出し、眼鏡レンズの表面形状を、図8に示すような、z=f(x,y)で表されるノンパラメトリック型のデータにより記録していた。ノンパラメトリック型のデータは、x、y座標のそれぞれの格子点におけるz軸の値の集合により、離散的に眼鏡レンズの表面形状を特定するものである。ノンパラメトリック型の表面形状のデータはz=f(x,y)との形式になっているので、面の位置同定およびその位置での微分計算が簡単であるという長所がある。 Conventionally, when designing a spectacle lens, the shape of the spectacle lens is calculated based on prescription data for design, and the surface shape of the spectacle lens is expressed by z = f (x, y) as shown in FIG. It was recorded by the represented nonparametric data. The non-parametric type data discretely specifies the surface shape of the spectacle lens by a set of z-axis values at the respective lattice points of the x and y coordinates. Since the non-parametric surface shape data is in the form of z = f (x, y ), there is an advantage that the surface position identification and the differential calculation at the position are simple.
しかしながら、ノンパラメトリック型のデータを用いる場合には、移動や回転操作を行う場合には、最小二乗法などにより格子点間の面を再生成して、眼鏡レンズの表面形状を推定する。図9は、ノンパラメトリック型のデータにより表現された眼鏡レンズの表面形状を45度回転させた場合の非点収差を示す分布図であり、(A)は回転前の非点収差を示し、(B)は回転後の非点収差を示す。図9に示すように、ノンパラメトリック型のデータを用いた場合には、回転操作を行うと設計面が変形してしまうという問題がある。 However, when using non-parametric type data, when moving or rotating, the surface shape of the spectacle lens is estimated by regenerating the plane between the lattice points by the least square method or the like. FIG. 9 is a distribution diagram showing astigmatism when the surface shape of the spectacle lens expressed by nonparametric data is rotated by 45 degrees, (A) shows astigmatism before rotation, B) shows astigmatism after rotation. As shown in FIG. 9, when non-parametric data is used, there is a problem that the design surface is deformed when a rotation operation is performed.
また、ノンパラメトリック型のデータでは矩形状の領域として表面形状を扱う必要がある。このため、曲率の大きな眼鏡レンズの表面形状を取り扱う場合には、図10に示すように眼鏡レンズの外部の領域(円で囲んだ領域)において反り立った形状となってしまい、計算上の扱いが煩雑になるという問題がある。 Further, in non-parametric data, it is necessary to treat the surface shape as a rectangular region. For this reason, when the surface shape of a spectacle lens having a large curvature is handled, as shown in FIG. There is a problem that becomes complicated.
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、回転操作等を行っても設計面が変形することなく、計算上の扱いが煩雑にならないような眼鏡レンズモデルの作成方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a method for creating a spectacle lens model in which a design surface is not deformed even when a rotation operation or the like is performed, and the calculation is not complicated. With the goal.
本発明の一実施例によるレンズモデルの作成方法は、第1面及び第2面を有するレンズモデルの作成方法であって、処方情報に基づき第1面の形状を示すパラメトリック型の第1面データを定義する第1定義Sと、処方情報に基づき第2面の形状を示すパラメトリック型のデータからなる第2面データを定義する第2定義Sと、処方情報に基づき、第1面と第2面との位置関係を定義する位置関係定義Sと、を備える。
上記の実施例によれば、第1面及び第2面がパラメトリック型のデータで定義されているため、回転操作等を行っても設計面が変形することがなく、また、眼鏡レンズの外部の領域においても反り立った形状とならず、計算上の扱いが煩雑にならない。
A lens model creation method according to an embodiment of the present invention is a lens model creation method having a first surface and a second surface, and is parametric first surface data indicating the shape of the first surface based on prescription information. A first definition S that defines the second surface data consisting of parametric data indicating the shape of the second surface based on the prescription information, a first surface and a second based on the prescription information A positional relationship definition S that defines a positional relationship with the surface.
According to the above embodiment, since the first surface and the second surface are defined by parametric data, the design surface is not deformed even if a rotation operation or the like is performed. Even in the region, the shape does not warp, and the calculation is not complicated.
本発明によれば、回転操作等を行っても設計面が変形することなく、計算上の扱いが煩雑にならないような眼鏡レンズモデルの作成方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for creating a spectacle lens model that does not cause complicated design even if a rotating operation or the like is performed, and that does not complicate calculation.
以下、本発明の眼鏡レンズモデルの作成方法の一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態による眼鏡レンズモデルの作成方法を示すフローチャートである。まず、眼科等において患者の眼の検診を行い、眼鏡レンズの処方情報が作成される。眼鏡レンズの処方情報には、凹面及び凸面の形状情報(設計値)、眼鏡レンズの肉厚、並びに、眼鏡レンズのプリズム方向及び量等が含まれる。図2に示すように、眼鏡レンズモデルを作成するためには、まず、凸面及び凹面の処方情報に基づき凸面10及び凹面20の形状を定義するパラメトリック型の凸面データ及び凹面データを作成する(S101、第1及び第2定義ステップに相当)。パラメトリック面は、実際の眼鏡レンズの径よりも大きければよく、形状は問わない。
Hereinafter, an embodiment of a method for creating a spectacle lens model of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a flowchart illustrating a method for creating a spectacle lens model according to an embodiment of the present invention. First, a patient's eye is examined in ophthalmology or the like, and prescription information for spectacle lenses is created. The spectacle lens prescription information includes concave and convex shape information (design values), spectacle lens thickness, and prism direction and amount of the spectacle lens. As shown in FIG. 2, in order to create a spectacle lens model, first, parametric type convex surface data and concave surface data that define the shapes of the convex surface 10 and the concave surface 20 based on prescription information on the convex surface and the concave surface are generated (S101). , Corresponding to the first and second definition steps). The parametric surface only needs to be larger than the diameter of the actual spectacle lens, and the shape is not limited.
パラメトリック面は、例えば、以下のB-spline曲面
により定義される。
m+1:u方向のコントロールポイントの数
n+1:v方向のコントロールポイントの数
k:u方向の曲線のオーダー
l:v方向の曲線のオーダー
knot vector {u0,u1,u2,・・・,um+k}:u0≦u1≦u2≦・・・≦um+kとなるm+k+1個の節点で定義されるパラメータ座標を定義するベクトル列である。
knot vector {v0,v1,v2,・・・,vn+l}:v0≦v1≦v2≦・・・≦vn+lとなるn+l+1個の節点で定義されるパラメータ座標を定義するベクトル列である。
The parametric surface is, for example, the following B-spline surface
Defined by
m + 1: Number of control points in the u direction
n + 1: Number of control points in the v direction
k: Order of curve in u direction
l: Curve order in the v direction
knot vector {u 0, u 1 , u 2, ···, u m + k}: u 0 ≦ u 1 ≦ u 2 ≦ ··· becomes ≦ u m + k m + k + 1 single parameter defined by the node A vector sequence defining coordinates.
knot vector {v 0 , v 1 , v 2 ,..., v n + l }: Parameters defined by n + l + 1 nodes satisfying v 0 ≦ v 1 ≦ v 2 ≦ ... ≦ v n + l A vector sequence defining coordinates.
なお、処方情報により決定される凸面及び凹面がノンパラメトリック型のデータである場合には、以下のようにしてパラメトリック型のデータに変換すればよい。
まず、ノンパラメトリック型の曲線データをパラメトリック型の曲線データに変換することを考える。図3は、ノンパラメトリック型の曲線データをパラメトリック型の曲線データに変換する方法を説明するための図である。なお、同図には二次の曲線の例を示す。
In addition, what is necessary is just to convert into the parametric type data as follows, when the convex surface and concave surface which are determined by prescription information are nonparametric type data.
First, consider converting non-parametric curve data into parametric curve data. FIG. 3 is a diagram for explaining a method of converting non-parametric curve data into parametric curve data. In the figure, an example of a quadratic curve is shown.
例えば、パラメトリック型のB-Spline曲線は以下のように表現することができる。
ここで、
n+1:De Boorコントロールポイントの総数
k:Order
knot vector {u0,u1,u2,・・・,un+k}:u0≦u1≦u2≦・・・≦un+kとなるn+k+1個の節点で定義されるパラメータ座標を定義するベクトル列である。
For example, a parametric B-Spline curve can be expressed as follows.
here,
n + 1: Total number of De Boor control points
k: Order
knot vector {u 0, u 1 , u 2, ···, u n + k}: u 0 ≦ u 1 ≦ u 2 ≦ ··· ≦ u n + k to become n + k + 1 single parameter defined by the node A vector sequence defining coordinates.
ここで、ノンパラメトリック型のデータにより与えられた曲線を補間するB-spline曲線は以下のように定義できる。
上記式(1)において、
n+1:De Boorコントロールポイントの総数
knot vector:{x0,x1,x2,x3,・・・,xn+k}
である。
Here, a B-spline curve that interpolates a curve given by non-parametric data can be defined as follows.
In the above formula (1),
n + 1: Total number of De Boor control points
knot vector: {x 0 , x 1 , x 2 , x 3 , ..., x n + k }
It is.
とすると、(1)式のdiは、
であり、de Boorのコントロールポイントのy座標である。
Then, d i in equation (1) is
And the y coordinate of the de Boor control point.
したがって、(1)式は、
となる。
Therefore, equation (1) is
It becomes.
また、de boorのコントロールポイントのx座標はGreville abscissae(W.J.Gordon and R.F.Riesenfeld, B-Spline curves and surfaces, Computer Aided Geometric Design, pages 95-126, Academic Press, Inc. 1974)の関係により、下記の式が近似的に成立する。
The x coordinate of the de boor control point is given by Greville abscissae (WJ Gordon and RFRiesenfeld, B-Spline curves and surfaces, Computer Aided Geometric Design, pages 95-126, Academic Press, Inc. 1974). It is established approximately.
したがって、ノンパラメトリック型曲線
及びknot vectorが与えられれば、(2)、(3)式によりde boorのコントロールポイントの座標を計算できる。
Therefore, non-parametric curve
If the knot vector is given, the coordinates of the de boor control point can be calculated by the equations (2) and (3).
次に、ノンパラメトリック型の曲面をパラメトリック型の曲面に変換することを考える。図4は、ノンパラメトリック型の曲面データをパラメトリック型の曲面データに変換する方法を説明するための図である。ノンパラメトリック型のデータにより与えられた曲面を補間するB-spline曲面は以下のように定義できる。
m+1:x方向のde Boorコントロールポイントの総数
n+1:y方向のde Boorコントロールポイントの総数
k:x方向の曲線のOrder
l:y方向の曲線のOrder
knot vector:{x0,x1,x2,x3,・・・,xm+k}
knot vector:{y0,y1,y2,y3,・・・,yn+l}
Next, consider converting a non-parametric surface to a parametric surface. FIG. 4 is a diagram for explaining a method of converting non-parametric surface data into parametric surface data. A B-spline surface that interpolates a surface given by nonparametric data can be defined as follows.
m + 1: Total number of de Boor control points in the x direction
n + 1: Total number of de Boor control points in the y direction
k: Order of curve in x direction
l: Order of curve in y direction
knot vector: {x 0 , x 1 , x 2 , x 3 , ..., x m + k }
knot vector: {y 0 , y 1 , y 2 , y 3 , ..., y n + l }
ここで、u,vのパラメトリック座標系が、x,y座標系に一致するとする。
とすると、Greville abscissaeの関係により、下記の式が近似的に成立する。
これにより、de Boorのコントロールポイントを算出することができ、ノンパラメトリック型の曲面をパラメトリック型の曲面に変換することができる。
Here, it is assumed that the parametric coordinate system of u and v coincides with the x and y coordinate system.
Then, the following formula is approximately established by the relationship of Greville abscissae.
As a result, de Boor control points can be calculated, and a non-parametric curved surface can be converted into a parametric curved surface.
次に、実形状の条件、すなわち、レンズの肉厚d及びプリズム量(角度D)に基づき、図5に示すように、凸面と凹面との位置関係を定義する(S103、位置関係定義ステップに相当))。 Next, based on the actual shape conditions, that is, the lens thickness d and the prism amount (angle D), as shown in FIG. 5, the positional relationship between the convex surface and the concave surface is defined (S103, positional relationship definition step) Equivalent)).
図6は、凸面及び凹面を配置する様子を示す図であり、(A)は凸面を正面から見た図であり、(B)はプリズム方向の断面図である。プリズム方向PはプリズムリファレンスポイントRを中心として角度θで指定されている。このプリズム方向の断面内において、図6(B)に示すように、凸面10のプリズムリファレンスポイントRにおける法線方向nからプリズム量に応じた角度Dだけ傾斜した軸Aを考える。そして、この軸A上に凹面設計中心Oの法線が一致し、凹面20の設計中心Oと凸面10のプリズムリファレンスポイントRとの距離が指定された肉厚dとなるように凸面10に対して凹面20を配置する。すなわち、凹面20を示すパラメトリック型の曲面データに対して移動及び回転処理を行う。 6A and 6B are views showing a state in which a convex surface and a concave surface are arranged. FIG. 6A is a diagram of the convex surface viewed from the front, and FIG. 6B is a sectional view in the prism direction. The prism direction P is specified by an angle θ around the prism reference point R. In this section in the prism direction, as shown in FIG. 6B, an axis A inclined by an angle D corresponding to the prism amount from the normal direction n at the prism reference point R of the convex surface 10 is considered. Then, the normal line of the concave design center O coincides with this axis A, and the distance between the design center O of the concave surface 20 and the prism reference point R of the convex surface 10 is the specified thickness d with respect to the convex surface 10. The concave surface 20 is disposed. That is, the moving and rotating process is performed on the parametric curved surface data indicating the concave surface 20.
次に、レンズ形状を決定するために、図7に示すように、凸面10より側面を定義する線分を凹面20に貫通させて、それぞれの面と線分との交点の物理座標及びパラメータ座標を算出する(S105)。 Next, in order to determine the lens shape, as shown in FIG. 7, a line segment defining a side surface from the convex surface 10 is passed through the concave surface 20, and the physical coordinates and parameter coordinates of the intersection of each surface and the line segment Is calculated (S105).
次に、凸面及び凹面のそれぞれにおいて算出した交点を滑らかにつなぐパラメトリック曲線を定義する。この際、凸面及び凹面で作成するパラメトリック曲線は次数及びknotベクトルが同じようになるように決定する(S107)。 Next, a parametric curve that smoothly connects the intersections calculated on the convex surface and the concave surface is defined. At this time, the parametric curve created by the convex surface and the concave surface is determined so that the order and the knot vector are the same (S107).
次に、凸面及び凹面で作成したパラメトリック曲線からレンズモデルの側面をruled surfaceとして、環状の曲面により定義する(S109、側面定義ステップに相当)。 Next, the side surface of the lens model is defined as a ruled surface from the parametric curve created by the convex surface and the concave surface, and is defined by an annular curved surface (corresponding to S109, side surface defining step).
次に、必要に応じて凸面及び凹面と、環状の曲面とが交わり規定される閉曲線内の領域を示す新たなパラメトリック面をそれぞれ作成する。具体的には、凸面(又は凹面)の閉曲線内のレンズ面を多数の三角形面に分割する。次に、Barycentric Transform などの方法を用いてパラメトリック化して新たなパラメトリック面を示すパラメトリック型データを作成する(S111、閉領域定義ステップに相当)。 Next, as necessary, new parametric surfaces indicating the regions within the closed curve defined by the intersection of the convex and concave surfaces and the annular curved surface are created. Specifically, the lens surface in the convex (or concave) closed curve is divided into a large number of triangular surfaces. Next, parametric data is generated using a method such as Barycentric Transform to create a new parametric surface (S111, corresponding to a closed region defining step).
以上のようにして作成された眼鏡レンズモデルのデータは、例えば、眼鏡レンズブランクを研削するための研削装置等の加工装置に入力される。そして、加工装置により眼鏡レンズブランクに研削、研磨等の加工が施されて眼鏡レンズが作成される。 The spectacle lens model data created as described above is input to a processing device such as a grinding device for grinding a spectacle lens blank, for example. Then, the spectacle lens blank is created by processing the spectacle lens blank such as grinding and polishing by the processing apparatus.
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
凸面及び凹面の形状を示すデータをパラメトリック型のデータとしているため、移動や回転を行っても形状の精度が劣化することがない。また、パラメトリック型のデータは、CADや3Dプリンターのデータ形式にも用いられているため、CADや3Dプリンター等との間でデータの出入力が可能になる。
According to this embodiment, the following effects are produced.
Since the data indicating the shape of the convex surface and the concave surface is parametric data, the accuracy of the shape does not deteriorate even if the data is moved or rotated. Parametric data is also used in the data format of a CAD or 3D printer, so that data can be input / output to / from the CAD or 3D printer.
また、凸面及び凹面の形状を示すデータをパラメトリック型のデータとしているため、曲率の大きな形状の眼鏡レンズであっても、レンズモデルに反り立った部分が生じることがない。 Further, since the data indicating the shape of the convex surface and the concave surface is parametric data, even a spectacle lens having a large curvature does not cause a warped portion in the lens model.
また、S111で凸面及び凹面における閉曲線内の領域の形状を示す新たなパラメトリック型データを作成するため、眼鏡レンズの領域のみのデータのみを扱うことができる。これにより、眼鏡レンズ以外の領域に反り立った部分が生じるといった不都合が生じることがなくなる。 Further, since new parametric data indicating the shape of the region within the closed curve on the convex surface and the concave surface is created in S111, only the data of the spectacle lens region alone can be handled. As a result, there is no inconvenience that a warped part occurs in a region other than the spectacle lens.
以下、本開示の眼鏡レンズの成形型の製造方法を総括する。
本開示の一実施例は、凸面10及び凹面20を有するレンズモデルの作成方法であって、処方情報に基づき凸面10の形状を示すパラメトリック型の凸面データを定義するステップと、処方情報に基づき凹面20の形状を示すパラメトリック型のデータからなる凹面データを定義するステップと、処方情報に基づき、凸面10と凹面20との位置関係を定義する位置関係定義ステップと、を備える。
Hereinafter, the manufacturing method of the mold for the spectacle lens of the present disclosure will be summarized.
One embodiment of the present disclosure is a method of creating a lens model having a convex surface 10 and a concave surface 20, the step of defining parametric convex surface data indicating the shape of the convex surface 10 based on prescription information, and a concave surface based on prescription information A step of defining concave surface data made up of parametric data indicating the shape of 20 and a positional relationship defining step of defining the positional relationship between the convex surface 10 and the concave surface 20 based on prescription information.
10 凸面
20 凹面
10 Convex 20 Concave
Claims (7)
処方情報に基づき前記第1面の形状を示すパラメトリック型の第1面データを定義する第1定義ステップと、
前記処方情報に基づき前記第2面の形状を示すパラメトリック型のデータからなる第2面データを定義する第2定義ステップと、
前記処方情報に基づき、前記第1面と前記第2面との位置関係を定義する位置関係定義ステップと、を備える、レンズモデルの作成方法。 A method of creating a lens model having a first surface and a second surface,
A first definition step of defining parametric first surface data indicating the shape of the first surface based on prescription information;
A second definition step of defining second surface data comprising parametric data indicating the shape of the second surface based on the prescription information;
A lens model creating method comprising: a positional relationship defining step for defining a positional relationship between the first surface and the second surface based on the prescription information.
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