JP3328095B2

JP3328095B2 - 眼光学系のシミュレーション装置及び眼光学系のシミュレーション方法

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Publication number: JP3328095B2
Application number: JP07150295A
Authority: JP
Inventors: 華祁
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1995-03-29
Filing date: 1995-03-29
Publication date: 2002-09-24
Anticipated expiration: 2017-09-24
Also published as: JPH08266472A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は眼光学系のシミュレーシ
ョン装置及び眼光学系のシミュレーション方法に関し、
特に眼内レンズ、眼鏡レンズ、コンタクトレンズなどの
光学レンズを装用したときの網膜像をシミュレーション
する眼光学系のシミュレーション装置及び眼光学系のシ
ミュレーション方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】正常な視力を維持するために、眼内レン
ズ、眼鏡レンズ、コンタクトレンズ等の光学レンズが使
用される。このために簡単な方法は光学レンズを装用し
て測定する自覚的な検査方法が一般的である。なお、他
覚的な方法もあるが、実用的な有用性では劣る。

【０００３】さらに、詳細に述べれば、人間の光学系は
角膜、水晶体及び網膜からなるが、白内障で水晶体が透
明性を失うと、水晶体を光が透過せずに視力が低下し、
最悪の場合は失明する。視力を回復するために、水晶体
に代えて人口的な眼内レンズ（ＩＯＬ）を装着する。た
だし、このＩＯＬは水晶体のような焦点距離の調整がで
きないので、遠方域、中間域、近用域のどの点かに合う
ＩＯＬを選定している。そして、ＩＯＬを装着したとき
にどのように見えるかは、グルストランドの模型眼での
試算等によって像の大きさ等を推測している。

【０００４】ところが、推測だけでは患者側からみてＩ
ＯＬを装着したときにどのように見えるかわからず、非
常に不安である。一方、眼科医にとってもどのような視
力状態になるかが把握できない。特に、ＩＯＬの場合は
再度の装着は再手術が必要となるために、事前に患者、
眼科医双方ともに、より客観的に装着後の状態を知りた
い。

【０００５】このような問題点を解決するために、眼内
レンズあるいはその他の光学レンズを装用した時の網膜
像をシミュレーションできる眼光学系のシミュレーショ
ン装置がある。

【０００６】眼光学系のシミュレーション装置では、ま
ず光源画面からの平行光線を光学レンズ及び角膜等の光
学系内を追跡し、ＰＳＦ（Point Spread Function ）を
求める。ＰＳＦとは、物体上の一点から発した光が像面
上どのように分布するかを表す関数である。このＰＳＦ
と原画像データとから網膜像データを演算する。このよ
うにして得られた原画像データに対する網膜像データ
を、表示装置の画面に表示することによって、どのよう
に画像が見えるかを客観的に判断することができる。こ
のような例として本出願人は特願平７−２６９３６号を
出願している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レンズ等の
光学材料の屈折率は波長に依存し、短波長ほど高い値と
なる。これが原因となり、レンズを通過した光には色収
差が生じる。

【０００８】光学材料の波長に対する屈折率の変化は種
類により異なる。波長が短いほど屈折率が高くなること
は同じであるが、屈折率の変化の度合いが光学材料ごと
に相違する。この屈折率の変化の度合いを表すものとし
て分散能が用いられる。

【０００９】一般的には、分散能の逆数であるアッベ数
を用いて、レンズの特性が示されている。アッベ数ν_d
は、ｄ線を基準として以下の式で定義される。

【００１０】

【数１】ν_d＝（ｎ_d−１）／（ｎ_F−ｎ_C）ここで、ｎ_dはｄ線（Ｈｅ）に対する媒質の屈折率であ
り、ｎ_FはＦ線（Ｈ）に対する媒質の屈折率であり、ｎ
_CはＣ線（Ｈ）に対する媒質の屈折率である。ｄ線の波
長は５８９ｎｍ（黄）、Ｆ線の波長は４８６ｎｍ
（青）、Ｃ線の波長は６５６ｎｍ（赤）である。

【００１１】なお、最近ではｅ線（Ｈｇ）を基準とした
アッベ数が用いられている。ｅ線を基準とすると、ｄ線
を基準とした場合よりも若干小さな値になるが、分散の
度合いを表す意味においては同じであるため、以下の説
明では、ｄ線を基準としたアッベ数を用いて説明する。

【００１２】アッベ数は、値が小さいほど波長の変化に
伴う屈折率の変化が大きい。従って、各種製造販売され
ている眼鏡レンズに表示されているアッベ数が大きいほ
ど、そのレンズの周辺での色収差、すなわち色ズレが少
ない。一般に、眼鏡レンズとして用いる場合、アッベ数
については４０以上が望ましいとされており、逆に色収
差の影響が顕著になるのは、レンズの度数がアッベ数の
１／１０以上の場合であるとされている。

【００１３】しかし、従来の眼光学系のシミュレーショ
ン装置では、色収差の影響までは考慮されていないため
に、全ての波長に対する屈折率が同一であるという条件
に基づく網膜像データしか得ることができなかった。こ
のような、全ての波長に対する屈折率が同一であるよう
な光学材料は、現実には存在しない。そのため、眼鏡を
使用する装用者が眼鏡レンズを選択する際において、色
収差の影響が実際にどの程度であるかは眼鏡レンズを装
着しないと判断できないという問題点があった。

【００１４】しかも、眼鏡店において、アッベ数の異な
るレンズを全てのレンズ度数ごとに在庫に置いておくこ
とは困難である。そのため、装用者はアッベ数の違いに
よる像の見え方の違いを考慮せずに眼鏡レンズを選定し
なければならなかった。

【００１５】また、眼鏡店の店員の立場としては、眼鏡
レンズあるいはコンタクトレンズ等でも、装用者の主観
的な自覚のみでなく、色収差の影響によってどのような
像が見えているのかを客観的に知ることができれば、よ
り適切な眼鏡レンズあるいはコンタクトレンズを処方す
ることができる。特に、装用者が幼児である場合には、
自覚的な視力測定で正確な処方を行うことは困難であ
る。

【００１６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、眼鏡等のレンズを装着した際の色収差を含め
た網膜像をシミュレーションできる眼光学系のシミュレ
ーション装置を提供することを目的とする。

【００１７】また、本発明の別の目的は、眼鏡等のレン
ズを装着した際の色収差を含めた網膜像をシミュレーシ
ョンできる眼光学系のシミュレーション方法を提供する
ことである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、光学レンズを装用したときの網膜像をシ
ミュレーションする眼光学系のシミュレーション装置に
おいて、所定の位置に置かれた光源画面と、複数設定さ
れた波長ごとの前記光学レンズ及び人眼に関する光学系
データとに基づいて、前記波長ごとのＰＳＦ（Point Sp
read Function）を演算するＰＳＦ演算手段と、原画像
データと前記波長ごとの前記ＰＳＦとによって、前記波
長ごとの単色網膜像を演算する網膜像演算手段と、前記
波長ごとの前記単色網膜像を合成し、網膜像を生成する
網膜像合成手段と、を有することを特徴とする眼光学系
のシミュレーション装置が提供される。

【００１９】また、光学レンズを装用したときの網膜像
をシミュレーションする眼光学系のシミュレーション方
法において、所定の位置に置かれた原画像データを、複
数設定された波長ごとの単色画像データに分解するとと
もに、所定の位置に置かれた光源画面と、前記波長それ
ぞれに対応した前記光学レンズ及び人眼に関する光学系
データとに基づいて、前記波長ごとのＰＳＦ（Point Sp
read Function ）を演算し、前記波長それぞれに対応し
た前記単色画像データと前記ＰＳＦとによって、前記波
長ごとの単色網膜像を演算し、全ての前記単色網膜像を
合成する、ことを特徴とする眼光学系のシミュレーショ
ン方法が提供される。

【００２０】

【作用】眼光学系のシミュレーション装置において、Ｐ
ＳＦ演算手段は、所定の位置に置かれた光源画面と、複
数設定された波長ごとの光学レンズ及び人眼に関する光
学系データとに基づいて、前記波長ごとのＰＳＦ（Poin
t Spread Function ）を演算する。網膜像演算手段は、
原画像データと波長ごとのＰＳＦとによって、前記波長
ごとの単色網膜像を演算する。網膜像合成手段は、波長
ごとの単色網膜像を合成し、網膜像を生成する。

【００２１】また、眼光学系のシミュレーション方法に
おいて、まず所定の位置に置かれた原画像データが、複
数設定された波長ごとの単色画像データに分解されると
ともに、所定の位置に置かれた光源画面と、波長それぞ
れに対応した光学レンズ及び人眼に関する光学系データ
とに基づいて、波長ごとのＰＳＦ（Point Spread Funct
ion ）を演算される。さらに、それぞれの波長に対応し
た単色画像データとＰＳＦとによって、波長ごとの単色
網膜像が演算され、全ての単色網膜像が合成される。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の眼光学系のシミュレーション装置
の原理図である。まず、画像分解手段２は、シミュレー
ションの対象となる原画像データ１を、波長ごとの複数
の単色画像データ３ａ〜３ｃに分解する。この単色画像
データ３ａ〜３ｃは、原画像データ１から、一定の波長
のスペクトルのみを抽出することにより得られる画像デ
ータである。つまり、原画像データ１をスペクトル分解
し、予め設定されている波長のスペクトルにより得られ
る画像データを、全ての波長において求めることによ
り、各波長ごとの単色画像データ３ａ〜３ｃが生成され
る。この時設定される波長は任意に設定することがで
き、例えば、可視光の波長領域において、数ｎｍ間隔に
設定することができる。

【００２３】なお、原画像データ１が白黒のデータのよ
うに、一定の色で描かれている場合には、スペクトル分
解した際に各スペクトルにより得られる像の形状は全て
同じとなる。このときは、原画像データ１を分解せず
に、そのまま各波長の単色画像データ３ａ〜３ｃとする
ことができる。つまり、このような場合は画像分解手段
２が不要となる。ただし、本実施例においては画像を分
解してシミュレーションを行う場合について説明する。

【００２４】生成された単色画像データ３ａ〜３ｃそれ
ぞれに対応して網膜像生成部１０ａ〜１０ｃが設けられ
ている。単色画像データ３ａに対応する網膜画像生成部
１０ａには、シミュレーションの対象となる画像が表示
される光源画面のデータ、及び光学レンズ、角膜、瞳
孔、水晶体、網膜等の人眼に関するデータが光学系デー
タ１４として設定されている。人眼に関する光学系デー
タは、基本的にはグルストランドの模型を使用して求
め、眼軸長の値を装用者の視力に応じて決定する。この
際、光学系の屈折率は、単色画像データ３ａの波長に対
する屈折率である。これにより、特定の視力の人眼に入
射される任意の波長の光に対する光学系データ１４が作
成できる。さらに、測定可能なデータを装用者から直接
測定することもできる。

【００２５】ＰＳＦ（Point Spread Function ）演算手
段１３は、光学系データ１４を基にＰＳＦ１２を求め
る。ＰＳＦ１２はある点から発した光が像面上にどのよ
うに分布するかを表す関数である。網膜像演算手段１１
は単色画像データ３ａをＰＳＦ１２によって、たたみ込
み積分を行い、単色網膜像データ４ａを求める。単色網
膜像データ４ａの網膜像は、視標に対してボケた状態に
なる。

【００２６】同様に、単色画像データ３ｂ，３ｃそれぞ
れに対応して設けられた網膜画像生成部１０ｂ，１０ｃ
においても単色網膜像データ４ｂ，４ｃが求められる。
網膜像合成手段５は、生成された単色網膜像データ４ａ
〜４ｃを合成し、１つの網膜像データ６を作成する。単
色網膜像データ４ａ〜４ｃはそれぞれ波長が異なるた
め、網膜像データ６においても、色収差の影響により表
示される像の位置がそれぞれ異なる。表示制御手段７
は、網膜像データ６を表示装置８の表示画面上に表示す
る。表示装置８に表示された網膜像は、実際に発生する
色収差の影響を含めた像であり、客観的にどのように見
えるかを正確に把握することができる。

【００２７】次に、本発明の眼光学系のシミュレーショ
ン装置におけるシミュレーションの手順をさらに詳しく
説明する。まず、シミュレーションによる表示対象とな
る原画像データを設定する。この原画像データは、カラ
ーのデータである。さらに、シミュレーションを行うた
めの光学系データを設定する。なお、以下の例では原画
像データを、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線の３つのスペクトル線そ
れぞれの単色画像データに分解しシミュレーションを実
行するものとする。

【００２８】図２は第１の実施例の光学系を示す図であ
る。これは、眼鏡により視力の矯正を行った場合の例で
ある。原画像データが描かれる光源画面２０から出力さ
れた光３６は、眼鏡レンズ２１を通り人眼３０に入射す
る。人眼３０は、光源画面２０に真っ直ぐに向いてお
り、前面にレンズの働きをする角膜３１を有している。
角膜３１の後方には瞳孔３２があり、入射光の光量を絞
る働きをする。瞳孔３２の後方にはレンズの働きをする
水晶体３３がある。水晶体３３の後方は硝子体３４であ
り、その後方に網膜３５が位置している。人間は、この
網膜３５により光を感知し像を認識する。

【００２９】このような光学系に基づき、人眼３０に入
射する波長ごとの光学系データを作成する。まず、光源
画面２０の距離を定める。この距離は無限遠とし、眼鏡
レンズ２１に入射する光は平行光線とみなす。

【００３０】眼鏡レンズ２１は、眼鏡の装用者の視力に
応じた度数のレンズである。この眼鏡レンズ２１の材質
を指定するとによりアッベ数が決まる。また、眼鏡レン
ズ２１の凸面（前面）と凹面（後面）の曲率半径、およ
び眼鏡レンズ２１の厚さは、シミュレーションを行おう
とするレンズの有する設計値を使用する。さらに、眼鏡
レンズ２１から角膜までの距離を設定する。

【００３１】人眼３０に関する光学データはグルストラ
ンドの模型眼を使用する。ただし、このシミュレーショ
ンは眼鏡により視力の矯正を行った場合であるため、人
眼３０は遠視、あるいは近視である必要がある。そこ
で、人眼３０の眼軸長、または角膜の凸面の曲率だけ
は、視力に応じた値に設定する。なお、人眼３０内の光
学系のアッベ数は無限大とする。これにより、任意の視
力の人眼３０に関する光学系データが、波長ごとに作成
される。

【００３２】以上のようにして、原画像データと光学系
データとの設定が終了すると、設定されたデータに基づ
き、シミュレーションを行う。図３は第１の実施例の眼
光学系のシミュレーション装置のブロック図である。画
像分解手段２ａは、設定された原画像データ１ａを、Ｃ
線（赤）、ｄ線（黄）、Ｆ線（青）の３色の単色画像デ
ータ３ａａ，３ｂａ，３ｃａに分解する。なお、ｄ線は
実際には黄色であるが、緑色のデータとして取り扱う。

【００３３】一方、網膜画像生成部１０ａａ，１０ｂ
ａ，１０ｃａ内において、ＰＳＦ演算手段が、Ｃ線、ｄ
線、Ｆ線それぞれに設定された光学系データに基づき、
各波長ごとのＰＳＦを算出する。ＰＳＦはある物体上の
一点から発した光が像面上どのように分布するかを表す
関数である。ＰＳＦは、物体面上の一点から像面に向か
って各方向へ均等に配分されたｎ本の光線を追跡し、像
面と交わる光線の密度を求めることによって得られる。
一般には幾何光学の結像理論から求めるが、収差の少な
い光学系、回折素子を含む光学系では波動光学による結
像理論を適用しなければならない場合があり、そのよう
な光学系ではＰＳＦはフレネル積分によって求められ
る。

【００３４】網膜像演算手段は、互いに対応関係にある
単色画像データとＰＳＦとの畳み込み積分によって、波
長ごとの単色網膜像データを求める。像面での理想像の
光強度分布をｆ（ｙ，ｚ）、点（ｙ，ｚ）におけるＰＳ
Ｆをｐ（ｘ，ｙ，ｕ，ｖ）とすると、網膜上の点（ｙ，
ｚ）における光強度は、以下の式で表すことができる。

【００３５】

【数２】

【００３６】ここで、ｐ（ｕ，ｖ，ｕ−ｙ，ｕ−ｚ）は
各点（ｕ，ｖ）から（ｕ−ｙ，ｖ−ｚ）離れた点におけ
るＰＳＦの値である。また、ａはＰＳＦの広がり半径で
ある。この式を用い、網膜上の全ての点において光強度
を求めることにより、各波長における単色画像データ４
ａａ，４ｂａ，４ｃａが求められる。各単色画像データ
４ａａ，４ｂａ，４ｃａは、色収差の影響により、映し
出される座標の位置がそれぞれずれている。

【００３７】このようにして得られた単色網膜像データ
４ａａ，４ｂａ，４ｃａを、網膜像合成手段５ａが合成
し、網膜像データ６ａを生成する。表示制御手段７ａ
が、この網膜像データ６ａを表示装置８ａに表示させる
ことにより、眼光学系を通過し、網膜に写しだされる像
の色収差による影響を表示装置８ａの画面上でシミュレ
ーションすることができる。

【００３８】上記の例では、人眼が正面を向いた状態、
つまり光源画面からの光が眼鏡レンズの中央部を通過し
て人眼に入射する場合であるが、人眼が回旋した状態で
のシミュレーションを行うこともできる。この場合、光
源画面からの光は眼鏡レンズの周辺部に一定の角度を有
して入射する。このようなときに、色収差の影響が顕著
に現れる。以下に、人眼が回旋した状態でのシミュレー
ションの例を具体的に説明する。

【００３９】図４は第２の実施例の眼光学系を示す図で
ある。この例は、人眼が回旋した場合である。この図に
おいて、眼鏡レンズ２１ａの中心点と、人眼３０ａの旋
回中心Ｏとを結ぶ直線を基準軸３７と定める。この例で
は、光源画面２０ａは、基準軸より下の方向に設定され
る。この光源画面２０ａから出力された光３６ａは、眼
鏡レンズ２１ａの周辺部を斜めに通過し、人眼３０ａに
入射する。人眼３０ａは回旋し、光源画面２０ａに真っ
直ぐに向いており、前面にレンズの働きをする角膜３１
ａを有している。角膜３１ａの後方には瞳孔３２ａがあ
り、入射光の光量を絞る働きをする。瞳孔３２ａの後方
にはレンズの働きをする水晶体３３ａがある。水晶体３
３ａの後方は硝子体３４ａであり、その後方に網膜３５
ａが位置している。

【００４０】このような光学系における各レンズ面に関
するデータを以下の表１に示す。なお、眼鏡レンズ２１
ａの前面をＳ１、後面をＳ２、角膜３１ａの前面をＳ
３、後面をＳ４、瞳孔３２ａの面をＳ５、水晶体３２ａ
の第１前面をＳ６、第１後面をＳ７、第２前面をＳ８、
第２後面をＳ９、網膜の面をＳ１０とする。

【００４１】

【表１】

【００４２】この表における、曲率半径、有効半径、厚
さ、厚みの累計の単位は「ｍｍ」である。また、眼鏡レ
ンズのアッベ数は、ν_d＝３２である。ここで、光源画
面２０ａからの光の方向を基準軸との成す角度θを３０
度とする。この光は、眼鏡レンズで屈折するため、人眼
の旋回角度αは、２７．７度となる。

【００４３】このような光学系において、原画像データ
としてランドルト眼環を使用する。図５に画像として使
用するランドルト視環を示す。ランドルト視環４０はそ
れぞれ、視力０．２用の４１、視力０．３用の４２、視
力０．４用の４３、視力０．５用の４４、０．６用の４
５、視力０．７用の４６、視力０．８用の４７、視力
０．９用の４８、視力１．０用の４９からなる。このラ
ンドルト視環４０全体のサイズは２５０×２５０ピクセ
ルとし、ピクセルの間隔は０．００１ｍｍとする。ま
た、このランドルト視環４０は白の背景に黒字で書かれ
ている。

【００４４】このランドルト視環４０を、Ｆ線、ｄ線、
Ｃ線の３つのスペクトル線それぞれの単色画像データに
分解しシミュレーションを実行する。図６はＦ線の単色
画像データから得られる単色網膜像を示す図である。図
中５１〜５９は，図５のランドルト視環４１〜４９に対
応する網膜像５０である。なお、実際には網膜像は濃淡
が連続的な、いわゆるボケた像になるが、図６ではこれ
を等高線で示している。すなわち、各網膜像の中心程濃
く、外部に向かう程薄くなる。

【００４５】ｄ線、Ｃ線についても、図６とほぼ同様な
単色網膜像となるが、Ｙ軸の座標値が少しずつ異なる。
図７は合成後の網膜像５０ａを示す図である。なお、こ
の図では理想的な網膜像の輪郭線のみを示しており、実
際にはそれぞれの網膜像は輪郭線を中心に図６に示すよ
うなボケた像になる。

【００４６】図中５１ａ〜５９ａはＦ線（青）の網膜像
であり、５１ｂ〜５９ｂはｄ線（緑）の網膜像であり、
５１ｃ〜５９ｃはＣ線（赤）の網膜像である。図に示す
ように、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線の網膜像の位置はずれてい
る。Ｆ線（青）の網膜像だけがずれている部分の色は、
黄（青の補色）であり、ｄ線（緑）の網膜像だけがずれ
ている部分の色は、紫（緑の補色）であり、Ｃ線（赤）
の網膜像だけがずれている部分の色は、水色（赤の補
色）である。この色のずれかたの度合いが、アッベ数の
値に依存する。従って、アッベ数の違うレンズを装用し
た際に、色収差による色のずれがどの程度であるかを、
客観的に認識することができる。

【００４７】上記の例では、原画像データを３つのスペ
クトル線に単色画像データに分割し、網膜像データを求
めているが、さらに多くのスペクトル線における単色網
膜像データを求め、合成することもできる。

【００４８】例えば、原画像データを３８０ｎｍ〜７８
０ｎｍまでの５ｎｍ間隔のスペクトルに分割し、それぞ
れにおいて求められた単色網膜像データを合成し、最終
的な網膜像データを作成してもよい。この場合、単色網
膜像データの合成には等色関数を用いる。

【００４９】基本的な等色関数であるＲＧＢ等色系で
は、特定の波長の光が網膜に達したときに、眼細胞に対
しどの程度の刺激が与えられるかを、Ｒ（７００，ｎ
ｍ）、Ｇ（５４６．３ｎｍ）、Ｂ（４３５．８ｎｍ）の
３色のスペクトル線の強度で示している。言い換える
と、この等色関数により、任意の色の光を３色の光（Ｒ
ＧＢ）で置き換えて人間に感知させるための、ＲＧＢの
光の強度を特定することができる。

【００５０】ただし、ＲＧＢ等色系には、３つの値のう
ち１つが負の値になる場合がある。そのため、一般的に
は、ＲＧＢによる原刺激の正量の加法混色によって等色
することができるような原刺激Ｘ、Ｙ、Ｚを用いたＸＹ
Ｚ等色系が用いられる。この場合、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線そ
れぞれにおいてＸＹＺ等色系で刺激値を求めた後、ＲＧ
Ｂ等色系の値に変換することにより、ＲＧＢのスペクト
ル線の強度を求める。つまり、各単色網膜像データをＲ
ＧＢのスペクトル線のデータに変換し、ＲＧＢのスペク
トル線ごとに各座標値ごとの強度を加算することによ
り、網膜像データが作成される。

【００５１】このように、原画面データを非常に多くの
単色画面データに分割することにより、シミュレーショ
ンにより得られる画像を、実際に網膜に映し出される像
により近づけることができる。

【００５２】次に上記のようなシミュレーションを行う
ためのハードウェアについて簡単に説明する。図８は上
記のシミュレーションを行うワークステーションのハー
ドウェアのブロック図である。

【００５３】図に示すように、ワークステーションは、
プロセッサ６１、グラフィック制御回路６４及び表示装
置６５と、マウス６６、キーボード６７、ハードディス
ク装置（ＨＤＤ）６８、フロッピーディスク装置（ＦＤ
Ｄ）６９、プリンタ７０、磁気テープ装置７１から構成
されている。これ等の要素はバス７２によって結合され
ている。

【００５４】プロセッサ６１はワークステーション全体
を統括的に制御する。読み取り専用メモリ６２には立ち
上げ時に必要なプログラムが格納される。メインメモリ
６３にはシミュレーションを行うためのシミュレーショ
ンプログラム等が格納される。

【００５５】グラフィック制御回路６４はビデオメモリ
を含み、得られた網膜像データを表示信号に変換して、
表示装置６５に表示する。マウス６６は表示装置上のマ
ウスの制御、各種のアイコン、メニューを選択するポイ
ンティングデバイスである。

【００５６】ハードディスク装置６８にはシステムプロ
グラム、シミュレーションプログラムが格納され、電源
投入後にメインメモリ６３にローディングされる。ま
た、シミュレーションデータ等を一時的に格納する。

【００５７】フロッピーディスク装置６９は原画像デー
タ等の必要なデータをフロッピィ６９ａから入力した
り、必要に応じてフロッピィ６９ａにセービィングす
る。プリンタ装置７０はＰＳＦ、網膜像データ等をプリ
ントアウトするのに使用する。

【００５８】磁気テープ装置７１は必要に応じて、シミ
ュレーションデータを磁気テープにセービィングするの
に使用する。なお、ワークステーション以外に高性能の
パーソナルコンピュータ、あるいは一般の汎用コンピュ
ータを使用することもできる。

【００５９】なお、上記の例では、装用する光学レンズ
を眼鏡レンズとして、光学系を構成したが、コンタクト
レンズあるいは眼内レンズを光学レンズとして光学系を
構成し、シミュレーション画像を得るようにすれば、コ
ンタクトレンズの選定、あるいは眼内レンズの選定に有
用である。

【００６０】また、原画像データを３波長に分解する例
では、ｄ線を基準としたアッベ数の定義に用いられるｄ
線、Ｆ線、Ｃ線に分解し、それぞれの単色網膜像を演算
しているが、これらのスペクトル線に限る必要はない。
例えば、ｅ線を基準としたアッベ数の定義に用いられ
る、ｅ線（５４０．０７ｎｍ）、Ｆ’線（４７９．９９
ｎｍ）、Ｃ’線（６４３．８５ｎｍ）に分解し、それぞ
れの単色網膜像を演算することもできる。なお、ｅ線を
基準としたアッベ数ν_eは、以下の式で定義される。

【００６１】

【数３】ν_e＝（ｎ_e−１）／（ｎ_F'−ｎ_C'）また、上記の例では光源画面の距離は無限遠方としてい
るが、特に無限遠方に限る必要はなく、近方に光源画面
を設定することもできる。

【００６２】さらに、画面表示に際して、アッベ数の異
なる複数の光学レンズの光学系データを用いて生成され
た複数の網膜像を、表示装置の同一の画面内に表示する
こともできる。このようにすることにより、アッベ数が
異なることによる見え方の違いを、容易に比較すること
ができる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、複数設
定された波長ごとの光学系データを用い、原画像データ
から各波長ごとの単色網膜像データを作成し、それらの
単色網膜像データを合成することにより網膜像を求める
ようにしたため、光学レンズを装着した際の色収差を含
めた網膜像のシミュレーションを行うことができる。そ
の結果、眼鏡等を装用せずにアッベ数の違いによる像の
見え方の違いを客観的に確認することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の眼光学系のシミュレーション装置の原
理図である。

【図２】第１の実施例の光学系を示す図である。

【図３】第１の実施例の眼光学系のシミュレーション装
置のブロック図である。

【図４】第２の実施例の眼光学系を示す図である。

【図５】画像として使用するランドルト視環を示す図で
ある。

【図６】Ｆ線の単色画像データから得られる単色網膜像
を示す図である。

【図７】合成後の網膜像を示す図である。

【図８】上記のシミュレーションを行うワークステーシ
ョンのハードウェアのブロック図である。

【符号の説明】

１原画像データ２画像分解手段３ａ，３ｂ，３ｃ単色画像データ４ａ，４ｂ，４ｃ単色網膜像データ５網膜像合成手段６網膜像データ７表示制御手段８表示装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ網膜像生成部１１網膜像演算手段１２ＰＳＦ１３ＰＳＦ演算手段１４光学系データ

フロントページの続き (56)参考文献特開平６−201990（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−10740（ＪＰ，Ａ) 特開平３−121412（ＪＰ，Ａ) 特開平４−50813（ＪＰ，Ａ) 特開平１−40926（ＪＰ，Ａ) 特開平４−327831（ＪＰ，Ａ) ＰａｂｌｏＡｒｔａｌ，ＪａｖｉｅｒＳａｎｔａｍａｒｉａ，ＪｕｌｉａｎＢｅｓｃｏｓ，Ｏｐｔｉｃａｌ−ｄｉｇｉｔａｌｐｒｏｃｅｄｕｒｅｆｏｒｔｈｅｒｅｔｉｎａｌｉｍａｇｅｓｏｆａｐｏｉｎｔｔｅｓｔ，ＯＰＴＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＲＲＩＮＧ，1989年，Ｖｏｌ．28，Ｎｏ. ６，ｐ．687−690 ＲａｆａｅｌＮａｖａｒｒｏ，ＭａｎｕｅｌＦｅｒｒｏ，ＰｂｌｏＡｒｔａｌ，ＩｓｍａｅｌＭｉｒａｎｄａ，Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｅｙｅｓｏｆｉｍｐｌａｎｔｅｄｗｉｔｈｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒｌｅｎｓｅｓ，ＡＰＰＬＩＥＤＯＰＴＩＣＳ，1993年，Ｖｏｌ．32，Ｎｏ．31, ｐ．6359−6367 金子俊一、大矢倫子、大多庸悟，視覚におけるぼけ特性のモデル化とそれによる両眼立体表示，情報処理学会第40回全国大会講演論文集（▲Ｉ▼），1990年, ｐ．109−110 祁華、根津孝也、下條朗、平山典夫、池田五郎、大沼一彦，眼光学系の像のシミュレーション，視覚の科学，日本眼光学学会，1994年８月25日，第15巻、第３号，ｐ．171−176 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 3/00 - 3/16 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光学レンズを装用したときの網膜像をシ
ミュレーションする眼光学系のシミュレーション装置に
おいて、所定の位置に置かれた光源画面と、複数設定された波長
ごとの前記光学レンズ及び人眼に関する光学系データと
に基づいて、前記波長ごとのＰＳＦ（Point Spread Fun
ction ）を演算するＰＳＦ演算手段と、原画像データと前記波長ごとの前記ＰＳＦとによって、
前記波長ごとの単色網膜像を演算する網膜像演算手段
と、前記波長ごとの前記単色網膜像を合成し、網膜像を生成
する網膜像合成手段と、を有することを特徴とする眼光学系のシミュレーション
装置。
【請求項２】光学レンズを装用したときの網膜像をシ
ミュレーションする眼光学系のシミュレーション装置に
おいて、所定の位置に置かれた原画像データを、複数設定された
波長ごとの単色画像データに分解する画像分解手段と、所定の位置に置かれた光源画面と、前記波長それぞれに
対応した前記光学レンズ及び人眼に関する光学系データ
とに基づいて、前記波長ごとのＰＳＦ（PointSpread Fu
nction ）を演算するＰＳＦ演算手段と、前記波長それぞれに対応した前記単色画像データと前記
ＰＳＦとによって、前記波長ごとの単色網膜像を演算す
る網膜像演算手段と、前記波長ごとの前記単色網膜像を合成し、網膜像を生成
する網膜像合成手段と、を有することを特徴とする眼光学系のシミュレーション
装置。
【請求項３】前記ＰＳＦ演算手段は、人眼の所望の回
旋角がパラメータにより設定され、設定された前記回旋
角に応じた前記光学系データにより前記ＰＳＦを演算す
ることを特徴とする請求項２記載の眼光学系のシミュレ
ーション装置。
【請求項４】前記複数設定された波長は、少なくとも
ｅ線、Ｆ’線、Ｃ’線の組み合わせ、またはｄ線、Ｆ
線、Ｃ線の組み合わせを含むことを特徴とする請求項２
記載の眼光学系のシミュレーション装置。
【請求項５】前記網膜像を表示装置に表示する表示制
御手段をさらに有することを特徴とする請求項２記載の
眼光学系のシミュレーション装置。
【請求項６】前記表示制御手段は、アッベ数の異なる
複数の前記光学レンズの光学系データを用いて生成され
た複数の網膜像を、同一の画面内に表示することを特徴
とする請求項５記載の眼光学系のシミュレーション装
置。
【請求項７】前記網膜像合成手段は、波長ごとの前記
単色網膜像におけるＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の原色の
強度を、等色関数を用いて求めることにより前記網膜像
を生成することを特徴とする請求項２記載の眼光学系の
シミュレーション装置。
【請求項８】光学レンズを装用したときの網膜像をシ
ミュレーションする眼光学系のシミュレーション方法に
おいて、所定の位置に置かれた原画像データを、複数設定された
波長ごとの単色画像データに分解するとともに、所定の
位置に置かれた光源画面と、前記波長それぞれに対応し
た前記光学レンズ及び人眼に関する光学系データとに基
づいて、前記波長ごとのＰＳＦ（Point Spread Functio
n ）を演算し、前記波長それぞれに対応した前記単色画像データと前記
ＰＳＦとによって、前記波長ごとの単色網膜像を演算
し、全ての前記単色網膜像を合成する、ことを特徴とする眼光学系のシミュレーション方法。