JP2021149031A - 仮想画像生成装置及び仮想画像生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】眼鏡レンズの設計の修正内容を反映した仮想画像を生成するまでにかかる時間を抑えること。【解決手段】仮想画像生成装置を、眼鏡レンズの三次元形状を示す形状データを所定の形式の離散的なメッシュデータに変換する変換部と、変換された眼鏡レンズのメッシュデータを所定の形式でメッシュ状に区画された仮想空間のデータに取り込むデータ取込部と、取り込まれたメッシュデータよりなる眼鏡レンズを通して、仮想空間に配置された物体を見たときの、仮想画像を生成する仮想画像生成部と、生成される仮想画像を所定の表示部に表示させる表示制御部と、表示された仮想画像に対する指示に応じて眼鏡レンズのメッシュデータを修正する修正部と、を備える構成とする。仮想画像生成部は、修正部による修正後のメッシュデータよりなる眼鏡レンズを通して物体を見たときの仮想画像を生成する。【選択図】図２

Description

本発明は、仮想画像生成装置及び仮想画像生成方法に関する。

眼鏡レンズ装用時の見え方を仮想画像を用いて患者にシミュレーションさせる装置が知られている（例えば特許文献１参照）。眼鏡レンズ装用時の見え方を患者にシミュレーションさせることにより、完成品の眼鏡レンズが患者の眼に合わないという不具合を事前に避けることができる。

特開２０１０−１３４４６０号公報

一般に、この種の装置は、光源、観察対象となるオブジェクトのモデル、処方値に応じた眼鏡レンズモデル及び眼球モデルをＣＧ（Computer Graphics）空間に配置して光線追跡を行い、眼球モデルの網膜上に結像するオブジェクトの画像（すなわち、眼鏡レンズ装用時の見え方を示すＣＧ画像）を生成する。ここで、眼鏡レンズの設計データは、切削加工機や研磨加工機によるレンズ加工を行うため、例えばアナログ形式のデータとなっている。そのため、眼鏡レンズの設計データは、ＣＧ空間に取り込む際、トランスレータによりＣＧモデル形式のデータに変換される。

ＣＧ画像を観察した患者がその見え方の変更を要求すると、オペレータは、患者の要求に応じて眼鏡レンズの設計データに修正を加える。オペレータの操作により、装置は、修正後の設計データをＣＧモデル形式のデータに変換し、ＣＧモデルとしてＣＧ空間に配置する。次いで、光線追跡を行って、患者の要求に応じた修正が加わった眼鏡レンズ装用時の見え方を示すＣＧ画像を生成する。

眼鏡レンズの設計に修正が入る都度、設計データを修正し、これ（すなわち切削加工機等の形式に適合する設計データ）をＣＧ空間に取り込むため、ＣＧモデル形式のデータに変換する必要がある。そのため、修正内容を反映した仮想画像を生成するまでに時間がかかるという問題が指摘される。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、眼鏡レンズの設計の修正内容を反映した仮想画像を生成するまでにかかる時間を抑えることができる仮想画像生成装置及び仮想画像生成方法を提供することである。

本発明の一実施形態に係る仮想画像生成装置は、眼鏡レンズの三次元形状を示す形状データを所定の形式の離散的なメッシュデータに変換する変換部と、変換部により変換された眼鏡レンズのメッシュデータを所定の形式でメッシュ状に区画された仮想空間のデータに取り込むデータ取込部と、データ取込部により取り込まれたメッシュデータよりなる眼鏡レンズを通して、仮想空間に配置された物体を見たときの、仮想画像を生成する仮想画像生成部と、仮想画像生成部により生成される仮想画像を所定の表示部に表示させる表示制御部と、表示部に表示された仮想画像に対する指示に応じて眼鏡レンズのメッシュデータを修正する修正部と、を備える。仮想画像生成部は、修正部による修正後のメッシュデータよりなる眼鏡レンズを通して物体を見たときの仮想画像を生成する。

本発明の一実施形態において、上記指示は、例えば、仮想画像内の領域を指示する領域指示と、領域における物体の見え方の変更を指示する見え方変更指示と、を含む。この場合、修正部は、領域指示で指示された領域からの光線を追跡し、追跡した光線が通る眼鏡レンズ上の光線通過領域を特定し、領域における物体の見え方が見え方変更指示で指示された見え方となるように、光線通過領域のメッシュデータを修正する。

本発明の一実施形態において、表示部は、例えばタッチスクリーンである。この場合、表示部に表示される仮想画像に対するタッチ操作が上記領域指示である。

本発明の一実施形態において、眼鏡レンズのメッシュデータは、例えば３Ｄプリンタで使用可能な形式のデータである。

本発明の一実施形態において、眼鏡レンズのメッシュデータは、例えば枠入れ後のレンズ形状を示すデータである。

本発明の一実施形態に係る、仮想画像生成装置が実行する仮想画像生成方法は、眼鏡レンズの三次元形状を示す形状データを所定の形式の離散的なメッシュデータに変換する変換ステップと、変換ステップにて変換された眼鏡レンズのメッシュデータを所定の形式でメッシュ状に区画された仮想空間のデータに取り込むデータ取込ステップと、データ取込ステップにて取り込まれたメッシュデータよりなる眼鏡レンズを通して、仮想空間に配置された物体を見たときの、仮想画像を生成する仮想画像生成ステップと、仮想画像生成ステップにて生成される仮想画像を所定の表示部に表示させるステップと、表示部に表示された仮想画像に対する指示に応じて眼鏡レンズのメッシュデータを修正する修正ステップと、修正ステップにて修正されたメッシュデータよりなる眼鏡レンズを通して物体を見たときの仮想画像を生成する修正画像生成ステップと、修正画像生成ステップにて生成される仮想画像を表示部に表示させるステップと、を含む。

本発明の一実施形態によれば、仮想画像生成装置及び仮想画像生成方法において、眼鏡レンズの設計の修正内容を反映した仮想画像を生成するまでにかかる時間を抑えることができる。

本発明の一実施形態に係るシミュレーションシステムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態において実行される仮想画像生成処理のフローチャートである。 本発明の一実施形態において各モデルを配置したＣＧ空間ＣＧＳの一例を示す図である。 本発明の一実施形態において、表示部に表示される、眼鏡レンズ装用時の見え方を示すＣＧ画像の一例を示す図である。 本発明の一実施形態において実行される眼鏡レンズモデルの修正例を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態に係るシミュレーションシステムについて図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るシミュレーションシステム１の概略構成を示すブロック図である。シミュレーションシステム１は、例えば眼鏡を販売する店舗に設置されており、図１に示されるように、情報処理端末１０、入力装置２０及び表示装置３０を備える。情報処理端末１０には、加工機である３Ｄプリンタ４０が有線又は無線で接続される。

情報処理端末１０は、仮想画像生成装置の一例である。本実施形態において、情報処理端末１０は、デスクトップＰＣ（Personal Computer）である。情報処理端末１０は、ノートＰＣ等の別の形態の情報処理端末であってもよい。

本実施形態において、入力装置２０は、マウス及びキーボードである。入力装置２０は、情報処理端末１０に有線又は無線で接続される。

表示装置３０は、ディスプレイにタッチパネルを取り付けたタッチスクリーンである。表示装置３０は、例えば店舗内のカウンタ上の所定位置に設置される。一例として、表示装置３０は、着座した患者（すなわち眼鏡の購入を検討している来店者）の眼と画面との距離が８０ｃｍ程度となる位置に設置される。なお、オペレータ（すなわち店舗のスタッフ）は、患者の体格や年齢等を考慮し、表示装置３０を移動させることによって患者の眼と画面との距離を変更してもよい。表示装置３０は、タブレット端末、スマートフォン、ＶＲ（Virtual Reality）ヘッドセット等の別の形態の表示装置であってもよい。

本実施形態では、情報処理端末１０、入力装置２０、表示装置３０のそれぞれが別個の装置となっているが、別の実施形態では、これら装置が単一の装置に含まれていてもよい。このような装置の一例として、情報処理端末１０、入力装置２０及び表示装置３０の機能を備えるタブレット端末が挙げられる。この場合、シミュレーションシステム１は、単一のタブレット端末で構成される。

情報処理端末１０は、制御部１００及びメモリ１１０を備える。

制御部１００は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）及びＣＰＵ（Central Processing Unit）を搭載したシステムＬＳＩ（Large-scale Integrated Circuit）である。メモリ１１０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）を含む。制御部１００は、ＨＤＤやＲＯＭに格納されているプログラムを呼び出し、呼び出したプログラムをＤＳＰやＣＰＵで実行することにより、各種制御を行う。ＨＤＤやＲＯＭ、ＲＡＭには、プログラムの実行に必要な制御パラメータも格納される。

ＨＤＤやＲＯＭに格納されるプログラムの１つに、仮想画像生成プログラムがある。図２に、仮想画像生成プログラムで実行される仮想画像生成処理のフローチャートを示す。

制御部１００による仮想画像生成プログラムの実行に先立ち、オペレータにより患者の検眼が行われる。検眼の結果、患者に対する処方値が決定する。処方値には、例えば、球面屈折力、乱視屈折力、乱視軸方向、プリズム屈折力、プリズム基底方向、加入度数、遠用ＰＤ（Pupillary Distance）、近用ＰＤがある。オペレータは、入力装置２０を用いて、各種処方値データを入力する。入力された各種処方値データは、例えば情報処理端末１０のＨＤＤに保存される。

オペレータは、入力装置２０を用いて、患者のレイアウトデータを入力する。入力されたレイアウトデータは、例えば情報処理端末１０のＨＤＤに保存される。レイアウトデータには、例えばアイポイントの位置や前傾角、あおり角、頂点間距離、瞳孔間距離等のデータが含まれる。レイアウトデータの入力は省くこともできる。なお、図２の仮想画像生成処理に用いるレイアウトデータは、患者のレイアウトデータから変更を加えたものであってもよい。例えばレイアウトデータに少しずつ変更を加え、この変更を加える毎に図２の仮想画像生成処理を実行することにより、レイアウトデータ毎のシミュレーション結果（後述の、眼鏡レンズ装用時の見え方を示すＣＧ画像ＣＧＩ）を得てもよい。

オペレータは、入力装置２０を用いて、患者により選択されたフレームの形状データ（便宜上「フレームデータ」と記す。）を入力する。入力されたフレームデータは、例えば情報処理端末１０のＨＤＤに保存される。一例として、フレームデータは、バーコードタグで管理される。オペレータは、不図示のバーコードリーダによってフレームに貼り付けられたバーコードタグを読み取る。これにより、フレームデータの入力が完了する。フレームデータの入力は省くこともできる。フレームデータは、フレームトレーサの計測結果や型板（フレームシェイプ）の種類を示すデータであってもよく、また、加工側でフレームの形状データが既知の場合はフレームの品番を示すデータであってもよい。

オペレータは、入力装置２０を操作して、検眼で得られた処方値をもとに眼鏡レンズの種類を選択する。選択可能な眼鏡レンズには、例えば、単焦点球面レンズ、単焦点非球面レンズ、疲労軽減用レンズ、近用専用レンズ、累進屈折力レンズ（遠近タイプ、中近タイプ等）がある。なお、累進屈折力レンズには、種々の設計タイプ（例えば近用の明視域が広いタイプ、遠用の明視域が広いタイプ等）がある。オペレータは、累進屈折力レンズを選択した場合には、入力装置２０を操作して、更に設計タイプを選択する。

制御部１００により、眼鏡レンズの設計データが作成される。この設計データ（便宜上「設計データＤＤ」と記す。）は、眼鏡レンズの形状データである。制御部１００は、オペレータにより選択された種類の眼鏡レンズによって処方度数が達成されるように、設計データＤＤを作成する。設計データＤＤは、例えば本件特許出願時に公知の設計プログラムを用いて作成される。

一例として、設計データＤＤは、ＸＹ平面に格子状に配置された制御点の関数である。制御点の値は、Ｚ方向の高さを示す。設計データＤＤが示す眼鏡レンズの形状は、これら制御点とノットベクトルで定義されるＢスプライン曲線の形状となっている。

なお、情報処理端末１０のＨＤＤには、多数の設計データＤＤ（設計データ群）が予め格納されていてもよい。この場合、制御部１００は、設計データＤＤの作成に代わり、ＨＤＤに格納された設計データ群の中から、選択された眼鏡レンズの種類と処方度数に基づいて、１つの設計データＤＤを選択する。

なお、設計データＤＤの作成処理又は選択処理の実行は、例えば情報処理端末１０とネットワーク接続された眼鏡レンズメーカのサーバが負担してもよい。以下に説明する図２の仮想画像生成処理についても、情報処理端末１０でなく、眼鏡レンズメーカのサーバが実行してもよい。

設計データＤＤは、切削加工機や研磨加工機によるレンズ加工を行うため、眼鏡レンズの形状を連続的な値で示すアナログ形式のデータとなっている。仮想画像生成プログラムには、プログラムモジュールとしてトランスレータが組み込まれている。トランスレータは、設計データＤＤを所定のＣＧモデル形式のデータ（便宜上「眼鏡レンズモデルデータＬＭＤ」と記す。）に変換する（ステップＳ１１）。眼鏡レンズモデルデータＬＭＤは、例えば眼鏡レンズの形状を三角メッシュで表現したデータである。

すなわち、ステップＳ１１において、制御部１００（トランスレータ）は、眼鏡レンズの三次元形状を示す形状データ（設計データＤＤ）を所定の形式の離散的なメッシュデータ（眼鏡レンズの三次元形状を三角メッシュで表現する眼鏡レンズモデルデータＬＭＤ）に変換する変換部として動作する。なお、眼鏡レンズモデルデータＬＭＤは、眼鏡レンズの形状を三角メッシュでなく、ボクセルで表現したデータであってもよい。

制御部１００は、ステップＳ１１の変換処理によって得た眼鏡レンズモデルデータＬＭＤを、これ（眼鏡レンズモデルデータＬＭＤ）と同じ形式でメッシュ状に区画されたＣＧ空間（便宜上「ＣＧ空間ＣＧＳ」と記す。）のデータに取り込む（ステップＳ１２）。これにより、眼鏡レンズモデルデータＬＭＤによる眼鏡レンズモデル（便宜上「眼鏡レンズモデルＬＭ」と記す。）がＣＧ空間ＣＧＳに配置される。

すなわち、ステップＳ１２において、制御部１００は、変換部により変換された眼鏡レンズモデルデータＬＭＤを所定の形式でメッシュ状に区画されたＣＧ空間ＣＧＳのデータに取り込むデータ取込部として動作する。

なお、ＣＧ空間ＣＧＳには、予め又はオペレータの操作により、光源、観察対象となるオブジェクトモデル及び眼球モデルが配置される。眼球モデルは、グルストランドの模型眼のような一般によく知られているモデルであってもよく、また、眼球を構成する全ての組織を持つ複雑なモデルに限らず、例えば主な眼の要素（角膜と水晶体など）と網膜だけを持つ簡素なモデルであってもよい。

制御部１００は、オペレータにより入力されたレイアウトデータに基づいてＣＧ空間ＣＧＳ内における眼鏡レンズモデルＬＭの位置及び患者の前額平行面に対する角度を決定し、決定された位置及び角度で眼鏡レンズモデルＬＭをＣＧ空間ＣＧＳに配置する。なお、レイアウトデータの入力が省かれている場合、眼鏡レンズモデルＬＭは、ＣＧ空間ＣＧＳに既定の位置及び角度で配置される。

また、制御部１００は、オペレータにより入力されたフレームデータに基づいて眼鏡レンズモデルＬＭを枠入れ後のレンズ形状にモデリングし、モデリング後の眼鏡レンズモデルＬＭをＣＧ空間ＣＧＳに配置する。なお、フレームデータの入力が省かれている場合、眼鏡レンズモデルＬＭは、既定のレンズ形状にモデリングされてＣＧ空間ＣＧＳに配置される。

すなわち、ＣＧ空間ＣＧＳに配置される眼鏡レンズモデルＬＭの形状は、アンカットレンズ形状でなく枠入れ後の形状（カットレンズ形状）である。なお、眼鏡レンズモデルＬＭの形状は、カットレンズ形状でなく、アンカットレンズ形状であってもよい。

図３に、複数のオブジェクトモデル、眼鏡レンズモデルＬＭ及び眼球モデルＥＭを配置したＣＧ空間ＣＧＳの一例を示す。なお、図３では、便宜上、オブジェクトモデルよりも大きなスケールで、眼鏡レンズモデルＬＭ及び眼球モデルＥＭを示す。また、ＣＧ空間ＣＧＳには、左右一対の眼鏡レンズモデルＬＭ及び眼球モデルＥＭが配置されるが、図３では、便宜上、一組の眼鏡レンズモデルＬＭ及び眼球モデルＥＭのみ示す。

複数のオブジェクトモデルには、デスク、本、ＰＣモニタ、ボックス、壁、窓、木が含まれる。便宜上、デスク、本、ＰＣモニタ、ボックス、壁、窓、木のオブジェクトに、それぞれ、符号５０〜５６を付す。複数のオブジェクトモデルの中で患者が注視する対象として、本、ＰＣモニタ、木が想定される。本５１は、近距離（眼球モデルから３０ｃｍ〜４０ｃｍ離れた位置）に配置され、ＰＣモニタ５２は、中距離（眼球モデルから７０ｃｍ〜８０ｃｍ離れた位置）に配置され、木５６は、遠距離（眼球モデルから４ｍ離れた位置）に配置される。

制御部１００は、光線追跡を行い、眼球モデルＥＭの網膜上に結像するオブジェクトの画像（すなわち、眼鏡レンズ装用時の見え方を示すＣＧ画像ＣＧＩ）を生成する（ステップＳ１３）。ここでは、左右の各眼球モデルＥＭの網膜上でのＣＧ画像ＣＧＩ又は左右一方の眼球モデルＥＭの網膜上でのＣＧ画像ＣＧＩが生成される。ＣＧ画像ＣＧＩには、各画素に写るオブジェクト（各物体点）から眼球モデルＥＭ（例えば回旋中心）までの距離情報が付帯する。図４に、ＣＧ画像ＣＧＩの一例を示す。

眼鏡レンズモデルＬＭが遠近両用累進屈折力レンズの場合を考える。この場合、制御部１００は、例えば３パターンのＣＧ画像ＣＧＩを生成する。具体的には、制御部１００は、眼鏡レンズの近用部を通してオブジェクトを見たときの近用ＣＧ画像、中間距離のオブジェクトを見たとき（言い換えると、累進帯の長さ方向における中間部を通してオブジェクトを見たとき）の中間ＣＧ画像、眼鏡レンズの遠用部を通してオブジェクトを見たときの遠用ＣＧ画像を生成する。

このように、ステップＳ１３において、制御部１００は、データ取込部により取り込まれたメッシュデータよりなる眼鏡レンズを通して、ＣＧ空間ＣＧＳに配置されたオブジェクトを見たときの、ＣＧ画像ＣＧＩを生成する仮想画像生成部として動作する。

制御部１００は、ＣＧ画像ＣＧＩを表示装置３０に出力する（ステップＳ１４）。これにより、ＣＧ画像ＣＧＩが表示装置３０に表示される。

表示装置３０が三次元画像表示対応のディスプレイやＶＲヘッドセットである場合を考える。この場合、制御部１００は、左右一対のＣＧ画像ＣＧＩを表示装置３０に出力する。表示装置３０が前者のディスプレイである場合、患者は、専用の液晶シャッタ眼鏡や円偏光フィルタ眼鏡等を装用することにより、ＣＧ画像ＣＧＩを立体視することができる。表示装置３０が後者のＶＲヘッドセットである場合、患者は、ＶＲヘッドセットを装用することにより、ＣＧ画像ＣＧＩを立体視することができる。

このように、制御部１００は、仮想画像生成部により生成されるＣＧ画像ＣＧＩを表示装置３０に表示させる表示制御部として動作する。

患者は、表示装置３０に表示されたＣＧ画像ＣＧＩを観察する。オペレータは、ＣＧ画像ＣＧＩを観察する患者に、ＣＧ画像ＣＧＩ内で見え方を変えたい領域をタッチするよう伝える。なお、当該領域のタッチを促すメッセージが表示装置３０に表示されてもよい。表示装置３０は、患者にタッチされた画面内の座標を検知して制御部１００に送信する。

ＣＧ画像ＣＧＩには、例えばオブジェクトと重ならない位置に、「＋０．２５Ｄ」、「＋０．５０Ｄ」、「−０．２５Ｄ」、「−０．５０Ｄ」等を表記したアイコンが重畳して表示される。なお、図４では、便宜上、「＋０．２５Ｄ」のアイコン６１と、「−０．２５Ｄ」のアイコン６２のみ示す。オペレータは、見え方をどの程度変えたいかを患者に訊いて、アイコンをタッチする。一例として、患者がもう少しクリア（鮮明）に見たいと言った場合、「＋０．２５Ｄ」のアイコン６１をタッチする。

なお、オペレータの手を借りず、患者自身が判断してアイコンをタッチしてもよい。タッチされたアイコンの情報（より正確には、タッチされたアイコンが表示される座標）は、制御部１００に送信される。また、アイコンの表記は、度数の値でなく、万人により分かり易い表記（例えば「少しクリア」、「クリア」、「少しぼやけ」等）に変えてもよい。

ＣＧ画像ＣＧＩに対するタッチ操作は、見え方を変えたいＣＧ画像ＣＧＩ内の領域を指示する領域指示である。「＋０．２５Ｄ」等のアイコンに対するタッチ操作は、当該領域（便宜上「指示領域ＩＡ」と記す。）におけるオブジェクトの見え方の変更を指示する見え方変更指示である。

等非点収差の等高線をＣＧ画像ＣＧＩに重畳して表示する変形例が考えられる。この変形例では、例えば等高線をタッチしてドラッグすることにより、等高線の形を変えることができる。等高線の形が変わることにより、例えば明視域の広さを変えることができる。このような等高線に対するタッチ操作及びドラッグ操作も、見え方変更指示に含まれる。また、明視域の広さを変えたい等高線をタッチしたときに、「やや狭く」、「少し広く」、「広く」を表記したアイコンを表示してもよい。この場合、ドラッグ操作に代えて、これらアイコンをタッチ操作することにより、明視域の広さを変えることができる。このような等高線に対するタッチ操作及びアイコンにタッチ操作も、見え方変更指示に含まれる。

制御部１００は、領域指示及び見え方変更指示を検知すると（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、指示領域ＩＡからの光線（より詳細には、指示領域ＩＡに含まれる点群からの光線群）を追跡し、追跡した光線が通る眼鏡レンズモデルＬＭ上の光線通過領域ＰＡを特定する（ステップＳ１６）。

制御部１００は、眼鏡レンズモデルＬＭ上の光線通過領域ＰＡにおいて見え方変更指示により指示された度数や非点収差分布の変化が加わるように、光線通過領域ＰＡの形状を修正する（ステップＳ１７）。なお、光線通過領域ＰＡの形状とその周辺領域の形状とを滑らかにつなぐため、また、これら領域に適切な収差量を与えるため、光線通過領域ＰＡの周辺領域の形状も必要に応じて修正される。

すなわち、ステップＳ１６及びＳ１７において、制御部１００は、表示装置３０に表示されたＣＧ画像ＣＧＩに対する指示に応じて眼鏡レンズモデルＬＭを修正する修正部として動作する。より詳細には、ステップＳ１６及びＳ１７において、修正部として動作する制御部１００は、指示領域ＩＡからの光線を追跡し、追跡した光線が通る眼鏡レンズモデルＬＭ上の光線通過領域ＰＡを特定し、光線通過領域ＰＡにおけるオブジェクトの見え方が見え方変更指示で指示された見え方となるように、光線通過領域ＰＡの形状を修正する。

なお、光線通過領域ＰＡの特定及び形状の修正は、オペレータが手入力作業で行ってもよい。

本実施形態では、アイコンをタッチ操作することにより度数を０．２５Ｄずつ変更することができるが、別の実施形態では、アイコンをタッチ操作することにより度数をｎ（ｎは０．２５以外であり、一例として０．１２５）Ｄずつ変更することができてもよい。この場合、ｎＤ（例えば０．１２５Ｄ）を表記するアイコンがＣＧ画像ＣＧＩに重畳して表示される。このアイコンは、度数を細かいピッチで連続的に変更させるためのスライダに代えてもよい。

眼鏡レンズモデルＬＭが遠近両用累進屈折力レンズモデルであり、近用ＣＧ画像を観察する患者が近距離にある本５１をタッチし、更に、「＋０．２５Ｄ」のアイコン６１をタッチするケースについて説明する。このケースでは、制御部１００は、タッチされた画素が写すオブジェクトの全体（すなわち本５１全体）を写す画素領域を指示領域ＩＡとして検知する。

図５に、このケースの説明を補助する図であって、図３のＣＧ空間ＣＧＳ内の、本５１、眼鏡レンズモデルＬＭ及び眼球モデルＥＭを含む部分を拡大した図を示す。また、図５には、光線（言い換えると、本５１に対する患者の視線）を示す。なお、図５では、眼鏡レンズモデルＬＭの上部を遠用部とし、眼鏡レンズモデルＬＭの下部を近用部とする。そのため、図５において、光線は、眼鏡レンズモデルＬＭの下部を通っている。また、眼球モデルＥＭの網膜（主に中心窩）と本５１間の光線は多数存在するが、図５では、便宜上、二本の光線Ｒ_１、Ｒ_２のみ示す。図５中、光線Ｒ_１と光線Ｒ_２に挟まれる眼鏡レンズモデルＬＭ上の領域が光線通過領域ＰＡである。

制御部１００は、本５１の像が形成される網膜上の領域（言い換えると、近用ＣＧ画像内で本５１全体を写す画素領域（指示領域ＩＡ））、及びこの画素領域に付帯する距離情報（言い換えると、本５１の物体距離）から、眼鏡レンズモデルＬＭに入射される光線Ｒ_１、Ｒ_２等の軌跡を計算し、計算結果から光線通過領域ＰＡを特定する。

制御部１００は、特定した光線通過領域ＰＡにおいて度数が０．２５Ｄ上がるように、光線通過領域ＰＡの形状を修正する。

制御部１００は、眼鏡レンズモデルＬＭの形状修正後、光線追跡を行い、ＣＧ画像ＣＧＩ（すなわち、形状修正後の眼鏡レンズ装用時の見え方を示すＣＧ画像ＣＧＩ）を生成し（ステップＳ１８）、生成したＣＧ画像ＣＧＩを表示装置３０に出力する（ステップＳ１９）。これにより、修正内容を反映したＣＧ画像ＣＧＩが表示装置３０に表示される。

図４に示されるように、ＣＧ画像ＣＧＩには「ＯＫ」のアイコン６３が重畳して表示される。「ＯＫ」のアイコン６３がタッチ操作されると（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、制御部１００は、眼鏡レンズ装用時の見え方が患者の納得するものになったとみなし、図２の仮想画像生成処理を終了する。ＣＧ画像ＣＧＩがタッチ操作されると（ステップＳ２０：ＮＯ）、制御部１００は、この操作を領域指示として検知し、ステップＳ１５に戻る。患者が眼鏡レンズ装用時の見え方に納得するまで、ステップＳ１５〜Ｓ２０の処理がループする。

眼鏡レンズモデルＬＭが遠近両用累進屈折力レンズの場合、近用ＣＧ画像、中間ＣＧ画像、遠用ＣＧ画像の全てのＣＧ画像ＣＧＩに対し、ステップＳ１３〜Ｓ２０の処理が実行される。

このように、本実施形態では、修正対象のデータは、制御点の関数である設計データＤＤでなく、眼鏡レンズモデルデータＬＭＤである。そのため、本実施形態では、眼鏡レンズの設計に修正が入る都度行っていた、設計データＤＤから眼鏡レンズモデルデータＬＭＤへの変換処理が不要となる。これにより、修正内容を反映したＣＧ画像ＣＧＩを生成するまでにかかる時間を短く抑えることが可能となる。

オペレータは、修正内容を反映したＣＧ画像ＣＧＩを患者に速やかに提示することができる。患者を長時間待たせることなく、患者の意見が反映された設計変更を眼鏡レンズに加えることができるため、装用時の見え方が患者の納得のいくものとなる眼鏡レンズの設計を店舗内で完結させることができる。

従来のように、修正後の設計データＤＤから眼鏡レンズモデルデータＬＭＤへの変換を行うと、例えば両データの分解能の違いから、眼鏡レンズモデルデータＬＭＤが設計データＤＤに対して誤差を含むもの（例えば眼鏡レンズモデルデータＬＭＤによる形状が設計データＤＤによる形状に対して劣化した形状）となることがある。本実施形態では、この変換処理が不要であることから、この種の誤差が眼鏡レンズモデルデータＬＭＤに含まれない。

また、本実施形態では、眼鏡レンズの形状そのものを示さない設計データＤＤでなく、眼鏡レンズの形状そのものを示す眼鏡レンズモデルデータＬＭＤが修正対象である。オペレータは、修正後の眼鏡レンズの形状を速やかに把握することができるため、修正作業の容易性が向上する。

図２の仮想画像生成処理が終了（言い換えると、眼鏡レンズ装用時の見え方について患者が納得）すると、オペレータは、入力装置２０を用いて、情報処理端末１０に対して眼鏡レンズの加工指示を入力する。加工指示が入力されると、情報処理端末１０は、図２の仮想画像生成処理で最終的に得た眼鏡レンズモデルデータＬＭＤを３Ｄプリンタ４０に送信する。

眼鏡レンズモデルデータＬＭＤは、３Ｄプリンタ４０で使用可能な形式のデータであり、例えばＳＴＬ形式でのデータある。そのため、情報処理端末１０は、眼鏡レンズモデルデータＬＭＤを別の形式のデータに変換することなく３Ｄプリンタ４０に送信する。

３Ｄプリンタ４０は、基材を用いて、情報処理端末１０より受信した眼鏡レンズモデルデータＬＭＤにより表現される形状の眼鏡レンズを造形する。使用される基材は、例えばＵＶ硬化型の透明な樹脂である。具体的には、透明性が高くかつ微細な造形に適したアクリル樹脂等がある。

このように、本実施形態では、情報処理端末１０により作成された眼鏡レンズモデルデータＬＭＤを、そのまま、３Ｄプリンタ４０用の加工データとして使用することができる。眼鏡レンズモデルデータＬＭＤを別の形式のデータに変換する必要がないため、データ形式の変換により生じ得る誤差に配慮した設計を行う必要がない。

３Ｄプリンタ４０を用いることにより、切削加工機や研磨加工機によるレンズ加工時に生じていた切削屑等がなくなる。そのため、加工時に必要な基材の量が減る。また、切削屑等を回収・除去するための設備が不要となる。

切削加工機や研磨加工機を用いる場合、アンカットレンズの作成から始まる。例えば基材をブロッカで固定し、固定した基材を切削・研磨することにより、枠入れ前のアンカットレンズが製造される。加工機が扱うデータは矩形のデータ領域を必要とするため、円形状のアンカットレンズを加工する際は、レンズが存在しない部分の領域のデータを外挿により補間しなければならない。このとき、基材部分と外挿部分の境界は、連続かつ滑らかに面として破綻しないように接続しないと、バイト等の工具で基材を切削等する際に工具を円滑に動かせず、加工できなくなってしまう。この外挿による補間がなされたレンズ形状の作成は、手間がかかり難しく、時間もかかるという問題がある。これに対し、３Ｄプリンタ４０を用いる場合、アンカットレンズの作成を経ずに最初から枠入れ後のカットレンズの形状を加工することができる。外挿部分の設計が不要となるため、切削加工機や研磨加工機を用いる場合と比べて眼鏡レンズの設計が容易となる。

３Ｄプリンタ４０は、例えば店舗内又は眼鏡レンズ製造工場に設置される。３Ｄプリンタ４０が店舗内に設置される場合、造形した眼鏡レンズを患者にその場で渡すことができる。

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。

１ シミュレーションシステム
１０ 情報処理端末
２０ 入力装置
３０ 表示装置
４０ ３Ｄプリンタ

Claims (8)

1. 眼鏡レンズの三次元形状を示す形状データを所定の形式の離散的なメッシュデータに変換する変換部と、
   前記変換部により変換された眼鏡レンズのメッシュデータを前記所定の形式でメッシュ状に区画された仮想空間のデータに取り込むデータ取込部と、
   前記データ取込部により取り込まれたメッシュデータよりなる眼鏡レンズを通して、前記仮想空間に配置された物体を見たときの、仮想画像を生成する仮想画像生成部と、
   前記仮想画像生成部により生成される仮想画像を所定の表示部に表示させる表示制御部と、
   前記表示部に表示された仮想画像に対する指示に応じて前記眼鏡レンズのメッシュデータを修正する修正部と、
   を備え、
   前記仮想画像生成部は、
   前記修正部による修正後のメッシュデータよりなる眼鏡レンズを通して前記物体を見たときの仮想画像を生成する、
   仮想画像生成装置。
2. 前記指示は、
   前記仮想画像内の領域を指示する領域指示と、前記領域における前記物体の見え方の変更を指示する見え方変更指示と、を含み、
   前記修正部は、
   前記領域指示で指示された領域からの光線を追跡し、追跡した光線が通る前記眼鏡レンズ上の光線通過領域を特定し、
   前記領域における前記物体の見え方が前記見え方変更指示で指示された見え方となるように、前記光線通過領域のメッシュデータを修正する、
   請求項１に記載の仮想画像生成装置。
3. 前記表示部は、
   タッチスクリーンであり、
   前記表示部に表示される前記仮想画像に対するタッチ操作が前記領域指示である、
   請求項２に記載の仮想画像生成装置。
4. 前記眼鏡レンズのメッシュデータは、
   ３Ｄプリンタで使用可能な形式のデータである、
   請求項１から請求項３の何れか一項に記載の仮想画像生成装置。
5. 前記眼鏡レンズのメッシュデータは、
   枠入れ後のレンズ形状を示すデータである、
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載の仮想画像生成装置。
6. 仮想画像生成装置が実行する仮想画像生成方法であって、
   眼鏡レンズの三次元形状を示す形状データを所定の形式の離散的なメッシュデータに変換する変換ステップと、
   前記変換ステップにて変換された眼鏡レンズのメッシュデータを前記所定の形式でメッシュ状に区画された仮想空間のデータに取り込むデータ取込ステップと、
   前記データ取込ステップにて取り込まれたメッシュデータよりなる眼鏡レンズを通して、前記仮想空間に配置された物体を見たときの、仮想画像を生成する仮想画像生成ステップと、
   前記仮想画像生成ステップにて生成される仮想画像を所定の表示部に表示させるステップと、
   前記表示部に表示された仮想画像に対する指示に応じて前記眼鏡レンズのメッシュデータを修正する修正ステップと、
   前記修正ステップにて修正されたメッシュデータよりなる眼鏡レンズを通して前記物体を見たときの仮想画像を生成する修正画像生成ステップと、
   前記修正画像生成ステップにて生成される仮想画像を前記表示部に表示させるステップと、
   を含む、
   仮想画像生成方法。
7. 前記表示部は、
   タッチスクリーンであり、
   前記指示は、
   前記仮想画像内の領域を指示する領域指示と、前記領域における前記物体の見え方の変更を指示する見え方変更指示と、を含み、
   前記表示部に表示される前記仮想画像に対するタッチ操作が前記領域指示であり、
   前記修正ステップにて、
   前記領域指示で指示された領域からの光線を追跡し、追跡した光線が通る前記眼鏡レンズ上の光線通過領域を特定し、
   前記領域における前記物体の見え方が前記見え方変更指示で指示された見え方となるように、前記光線通過領域のメッシュデータを修正する、
   請求項６に記載の仮想画像生成方法。
8. 前記眼鏡レンズのメッシュデータは、
   枠入れ後のレンズ形状を示すデータである、
   請求項６又は請求項７に記載の仮想画像生成方法。

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