JP5352249B2 - シミュレーション装置、シミュレーションプログラムおよびシミュレーションプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
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Description
図8は鉛直方向(上下方向)でのレンズ使用者の頭と目の動きを示す概略図である。図8(A)はレンズ使用者が自然な水平視の状態が示され、図8(B)はレンズ使用者が下方にある対象物Oを見ている状態が示されている。図8(A)の状態と比べ、図8(B)の状態では、レンズ使用者の頭Hの前傾角θと眼球Iの回旋角αが存在する。
この頭の動きθと眼の動きαとの比率がθ>>αとなるレンズ使用者がヘッドムーバーであり、θ<<αとなるレンズ使用者がアイムーバーである。人は、ヘッドムーバー、アイムーバーに明確に二分されるものではなく、中間的なヘッドムーバー、アイムーバーも存在する。このヘッドムーバー、アイムーバーというレンズ使用者の視覚動作特性は、累進屈折力レンズの設計の際に考慮すべきものである。
このヘッドムーバー、アイムーバーの視覚動作特性は、人が無意識に行う癖である。一方、一般に人は観察目標物を凝視する場合には、観察目標物に顔を正対させる。この場合、完全なヘッドムーバーの行動をとる。
ソフト設計は遠用部や近用部の明視領域は狭いというディメリットがある反面、累進部の非点収差や歪みが少ないため、累進部の明視領域が広く揺れが小さいというメリットがある。
ヘッドムーバーのレンズ使用者はソフト設計の累進屈折力レンズが適しており、アイムーバーのレンズ使用者はハード設計の累進屈折力レンズが適している。
これらのヘッドムーバーやアイムーバーの視覚動作特性を考慮した従来例がある。この従来例は、頭と目の動きの観点から分類をおこない、この分類に基づいて眼鏡レンズ、特に累進屈折力レンズの設計を推奨する方法である(特許文献3)。
レンズ使用者にレンズが合っているかを確認する方法として、トライアルレンズ、あるいは装用テストレンズと呼ばれる各設計毎の代表的なレンズを準備し、そのレンズ使用者の屈折異常を矯正するための検眼レンズを入れた検眼用の枠の中に重ねて入れて装用体験をさせる方法が考えられる。
しかし、この方法では代表的なヘッドムーバーやアイムーバーの設計のトライアルレンズによる擬似体験は可能であるとしても、ヘッドムーバーやアイムーバーの程度の異なるすべてのケースに対応することは事実上困難である。
この発明によれば、レンズ使用者の視覚動作特性は、主に頭の回旋量と眼球の回旋量との割合に応じて定まるものであるため、個々のレンズ使用者に応じた視覚動作特性に基づいてレンズによる見え方をシミュレーションすることができる。
この発明によれば、個々のレンズ使用者の視覚動作特性に応じてレンズによる見え方を簡易にシミュレーションすることができる。特に、視界を狭い範囲に限定してよい場合は、頭の動きを考慮することなく、実質的に100%アイムーバーとして眼球の回旋量のみに応じて処理画像データを移動させればよいので、計算量が少なくて済み高速にシミュレーションを行うことが可能となる。
この発明によれば、アイムーバーからヘッドムーバーに至るまでの種々のタイプの人に対してレンズによる見え方がシミュレーションされるので、設計されたレンズが使用者に合っているか否かの判定をより厳密に行うことが可能となる。
本発明のシミュレーション装置では、個々のレンズ使用者の視覚動作特性に応じて累進屈折力レンズによる見え方を確認することができる。
この構成の発明では、遠用部や近用部の明視領域が広いという特徴を有するハード設計をした累進屈折力レンズと、遠用部や近用部の明視領域が狭い特徴を有するソフト設計をした累進屈折力レンズとのいずれが適しているかをレンズ使用者がシミュレーション装置を通じて確認することができる。
この発明によれば、シミュレーションプログラムにより、演算手段を上記のようなシミュレーション装置として機能させている。これにより、レンズ使用者は、視覚動作特性に応じたレンズによる見え方を容易に比較することができる。
この発明によれば、記録媒体には、上記したようなシミュレーションプログラムが演算手段に読取可能に記録されている。これにより、この記録媒体を演算手段に読み取らせることで、前述のようなシミュレーションプログラムを演算手段に実施させることができる。
〔シミュレーション装置の構成〕
図1に、本実施形態に係るシミュレーション装置1の概略構成を示す。
シミュレーション装置1は、例えば眼鏡レンズの販売店などに設置される。
なお、本実施形態において、このシミュレーション装置1としては、パーソナルコンピューターを例示するが、これに限定されず、例えば携帯用電話機器などの他の演算手段を用いてもよい。
シミュレーション装置1は、図1に示すように、入力部12と、表示手段としての表示部13と、画像記録手段としての記録部14と、メモリー15と、処理部16と、などを備えている。
これらの操作ボタンや操作つまみなどの入力操作は、シミュレーション装置1の動作内容の設定や、シミュレーション装置1に記憶する情報の設定などの設定事項の設定入力である。
そして、入力部12は、設定事項の入力操作により、設定事項に対応する信号を処理部16へ適宜出力して設定入力させる。
なお、入力操作としては、操作ボタンや操作つまみなどの操作に限らず、例えば表示部13に設けられたタッチパネルによる入力操作や、音声による入力操作などにより、各種設定事項を設定入力する構成としてもよい。
この表示部13としては、例えば液晶パネルや有機EL(Electro Luminescence)パネル、PDP(Plasma Display Panel)、CRT(Cathode-Ray Tube)、FED(Field Emission Display)、電気泳動ディスプレイパネルなどが例示できる。
記録部14としては、HD(Hard Disk)、DVD(Digital Versatile Disc)、光デ
ィスク、メモリーカードなどの記録媒体に読み出し可能に記憶するドライブやドライバーなどを備えた構成などとしてもよい。
なお、処方データおよびレンズ形状設計データにより、本発明のレンズ設計データが構築されている。
視覚データには、例えば顧客の視力や乱視の有無などの顧客の裸眼における視覚に関する情報が記録されている。また、レンズ処方データには、レンズの度数、加入度数、球面度数、乱視度数、乱視軸、プリズム度数、近用内寄せ量などに関するデータが記録されている。
そして、処理部16は、各種プログラムとして、図1に示すように、データ取得手段161と、データ作成手段162と、などを備えている。
データ取得手段161は、レンズ設計データを取得する設計データ取得手段163と、顧客(レンズ使用者)が観察する対象となる観察仮想空間を構成するための原画像を取得する原画像データ取得手段164と、レンズ使用者が様々な観察目標物に視線を移動する際の頭と眼球の動きに関する視覚動作特性データを取得する視覚動作特性データ取得手段165と、を有する。
具体的には、データ作成手段162は、レンズ設計データに基づいて玉型加工前のレンズ(設計レンズ)を設計するレンズ設計手段166と、レンズ使用者が設計レンズを介して見た原画像データである処理画像データを作成する画像処理手段167と、画像処理手段167で作成された処理画像データを移動する画像移動手段168と、視覚動作特性データ取得手段165で取得された視覚動作特性データに基づいて画像移動手段168で移動される処理画像データの移動量を制御する画像データ制御手段169と、を有する。なお、画像処理手段167は、具体的には、前記した原画像データ取得手段164により取得された原画像データを処理して処理画像データとする。
以下、図2および図3を参照してシミュレーション装置1の動作について説明する。
なお、本実施形態において、レンズは、遠方を見るための遠用部、近方を見るための近用部および前記遠用部と前記近用部との間で屈折力が累進的に変化する累進部を備えた累進屈折力レンズである。
まず、別途の装置を利用して、移動する観察目標物をレンズ使用者が目視する際の頭と眼球の動きに関する視覚動作特性データを得る。この装置としては、例えば、株式会社ニコン・エシロールの「バリラックス視紋測定システム」を利用することができる。
視覚動作特性データは、レンズ使用者の頭の位置姿勢を検出する装置を頭部に取り付け、レンズ使用者に上下、左右の対象物を繰り返し見てもらい、頭と眼球の動きを検出することにより、数値化することができる。
例えば、頭の回旋角度θと目の回旋角度αとの比をθ:α=4:6というように定量化する。この視覚動作特性データは入力部12を操作することで記録部14に記憶する。なお、極端なヘッドムーバーであれば、θ:α=10:0であり、極端なアイムーバーであれば、θ:α=0:10であるので、そのように視覚動作特性データを入力する。
まず、原画像データ取得工程S110において、原画像データ取得手段164が、記録部14からシミュレーションの原画像50(図4参照)および顧客の視覚データを読み込む。原画像50は観察仮想空間の一例で、種々の原画像データからなり、オフィスをイメージしたものである。左右の窓LW,RWからの景色、壁の時計CL、机上のパソコンPC、手元の書類DC、机上に立てられた書籍BKが、平面的に表現されているがそれらのオブジェクトは実際に3次元空間に立体データとして配置されている。なお、原画像50は一例であってこれに限定されず、他の風景や人、物などの画像を原画像50としてもよい。
画像処理工程S112では、画像処理手段167により、レンズ使用者が設計レンズを介して原画像50を見た状態になるように画像処理を施して処理画像データ62を得る(図5(A)〜(C)参照)。得られた処理画像データ62は、記録部14に記録される。なお、図5では累進屈折力レンズによる見え方の特徴である、非点収差によるボケや近用部での像の拡大や累進部での像の歪曲は省略して描かれている。
表示部13で表示される画像は、図6(A)および図7(A)に示されるように、破線63がレンズに表示される。破線63は、累進屈折力レンズである設計レンズの遠用部、累進部および近用部と、光学的歪みにより利用できない部分(レンズ下部の左右)と、の境界を示す。処理画像データ62は、破線63を境に、画像の見え方が異なるように画像処理されている。なお、図6および図7でも図5と同様、累進屈折力レンズによる見え方の特長である、非点収差によるボケや近用部での像の拡大や累進部での像の歪曲は省略して描かれている。また破線63は累進屈折力レンズの実際の使用において明確に認識されるものではなく、必ずしもシミュレーション上では必要でないが、それを設けることによってより明確にシミュレーションの結果が理解できる。
図3において、まず、視線移動位置の指定を実行する(S21)。この視線移動位置指定工程では、例えば、図5(A)〜(C)に示されるように、レンズを透した視野を図4の左の位置から図4の右の位置へ水平に移動させてシミュレーションを行う際に、その視線移動位置を指定する。この視線の移動位置は、例えば図4では、右側に表示される書籍BK上の窓RWの縁位置を、入力部12を構成するマウスのカーソルにより指し示すような簡便な方法により行われるのが望ましい。
そして、視覚動作特性データの記録部14からの呼び出し工程を実行し(S23)、処理画像データ62の移動量を計算する(S24)。
処理画像データの移動量計算工程S24においては、記録部14から呼び出された視覚動作特性データと、視線移動位置指定工程で指定された移動量とから処理画像データ62の移動量を求める。
例えば、頭の回旋角度θと目の回旋角度αとの比がθ:α=4:6であり、全体として画面の角度を30°移動させる場合には、頭の回旋角度は右方向に30°×0.4=12°であり、目の回旋角度は右方向に30°×0.6=18°である(凝視モード)。通常、レンズ使用者がヘッドムーバーである場合には目の回旋角度が小さくなり、アイムーバーである場合には目の回旋角度が大きくなる。
例えば、ソフト設計の累進屈折力レンズは図6(A)、図6(B)、図6(C)の順番で表示される。図6では、累進屈折力レンズは、その遠用部と近用部の明視領域が比較的狭くされ、側方の非点収差・像の歪みを抑えたイメージで表示される。図中、70は、レンズ装用者の視線の透過位置、すなわち、視線の中心を示す。図6(B)および図6(C)では、視線の中心70は書籍BKを指している。
図6を用いて、ヘッドムーバーとアイムーバーによるシミュレーションの違いについて説明する。ヘッドムーバーの場合は、右側の窓の外や書籍BKが正面に見える図6(C)まで視線は正面に保ったまま移動する。一方、アイムーバーの場合は目の回旋を主体とするため、途中の図6(B)まで頭を動かし、残りを眼の回旋でレンズの側方を使い見ようとする。従って、アイムーバーの場合、書籍BKと窓枠RW内の一部を設計レンズの側方部で見ることになる。このように、ヘッドムーバーの見え方は図6(A)から図6(C)への変化であり、アイムーバーの見え方は図6(A)から図6(B)である。
ハード設計の累進屈折力レンズは図7(A)、図7(B)、図7(C)の順番で表示される。図7では、累進屈折力レンズは、ソフト設計のものに比べ大きな非点収差が存在しているため、図7では破線63が二重に表示されている。図中、70は、レンズ装用者の視線の透過位置、すなわち、視線の中心を示す。図7(B)および図7(C)では、視線の中心70は書籍BKを指している。
図7では、図6と同様に、ヘッドムーバーの場合は、書籍BKの一部を設計レンズの中央部を介して見、アイムーバーの場合は、書籍BKを設計レンズの側方部で見ることになる。このように、ヘッドムーバーの見え方は図7(A)から図7(C)であり、アイムーバーの見え方が図7(A)から図7(B)である。
上述した各累進屈折力レンズにおいて、移動の前後の処理画像データ62は記録部14で記憶される。
ヘッドムーバーは観察目標物に対して頭部(顔)が大きく回転(移動)するため、図6のような揺れの少ないソフト設計が適する。一方、図7のようなハード設計では、頭部の大きな移動により、累進部での大きなひずみによる揺れがよりひどく感じられる。
逆に、アイムーバーの場合は、少し頭部を回すだけで後は目の回旋で側方を使いはっきり見ることができるので、図7で示される遠用部および近用部が広いハード設計が好都合である。また、頭部の移動が小さくて済むことも大きな歪みによる揺れを感じにくくする効果がある。なお、ヘッドムーバーとアイムーバーとははっきり分けられるものではなく、ほとんどのレンズ使用者は両方の要素を異なる比率でもっている。また、累進屈折力レンズも明確なハード設計やソフト設計のものばかりではなく、両要素を併せ持った中間タイプも多く存在する。
以上の本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(1)シミュレーション装置1は、レンズ使用者が様々な観察目標物に視線を移動する際の頭と眼球の動きに関する視覚動作特性データを取得する視覚動作特性データ取得手段165と、この視覚動作特性データ取得手段165で取得された視覚動作特性データに基づいて画像移動手段168で移動される処理画像データ62の移動量を制御する画像データ制御手段169と、処理画像データ62を表示する表示部13とを備えた。そのため、この表示部13で処理画像データ62の移動前と移動後との双方が表示されるので、レンズ使用者毎の視覚動作特性に応じたレンズによる見え方をシミュレーションすることができる。
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含むものである。
前記実施形態では、モード設定を標準モードと凝視モードの2つとしたが、標準モードから凝視モードに自動的に切り替わる標準モードと凝視モードの組合せも可能である。すなわち、標準モードで視線を動かして大まかに対象物を認識し、ハッキリ見ようとして顔をそれに正対させるという日常ありがちな観察行動がそれによってシミュレーションできる。その場合の表示画像を図6で説明すると、図6(A)から図6(B)まで画像が変わり、そこで一拍おいてから更に図6(C)へと画像が変わっていくことになる。
前記実施形態において、眼鏡レンズを累進屈折力レンズの場合で説明したが、本発明では、単焦点レンズでも利用することができる。この場合、処理画像データ62に破線63を表示することを要しない。仮に、累進屈折力レンズの場合であっても、遠用部、累進部および近用部と、光学的歪みにより利用できない部分との境界を破線63で表示することを必ずしも要しない。顧客は、破線63がなくても各領域の面積の変化による見え方の違いを確認することができる。
さらに、本発明は、前記実施形態で示されるような、シミュレーション装置1として構成されるだけでなく、コンピューターなどの演算手段をシミュレーション装置1として機能させるシミュレーションプログラム、およびこのシミュレーションプログラムが演算手段にて読取可能に記録されたCD−ROM、メモリーカードなどの記録媒体としても構成することができる。
Claims (8)
- レンズ設計データを取得する設計データ取得手段と、
前記レンズ設計データに基づいてレンズを設計するレンズ設計手段と、
レンズ使用者が観察する対象となる観察仮想空間を構成し3次元空間に立体データとして配置された原画像データを取得する原画像データ取得手段と、
レンズ使用者が様々な観察目標物に視線を移動する際の頭と眼球の動きに関する視覚動作特性データを取得する視覚動作特性データ取得手段と、
前記レンズ設計手段により設計された設計レンズを介して見た前記原画像データである処理画像データを作成する画像処理手段と、
レンズ使用者の視覚に対応した処理画像データにおいて前記画像処理手段が前記設計レンズを介して見た状態となるように画像処理をして処理画像データを作成する処理の対象となる領域を移動させる画像移動手段と、
前記視覚動作特性データに基づいて前記画像移動手段で移動される前記処理画像データの移動量を制御する画像データ制御手段と、
前記処理画像データを表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とするシミュレーション装置。 - 請求項1に記載のシミュレーション装置において、
前記視覚動作特性データは、レンズ使用者の頭の回旋量と眼球の回旋量との割合である
ことを特徴とするシミュレーション装置。 - 請求項2に記載のシミュレーション装置において、
前記画像データ制御手段は、前記視覚動作特性データ取得手段で取得された眼球の回旋量に応じて処理画像データを移動させる標準モードを有する
ことを特徴とするシミュレーション装置。 - 請求項2に記載のシミュレーション装置において、
前記画像データ制御手段は、前記視覚動作特性データ取得手段で取得された頭の回旋量と眼球の回旋量との合計値に応じて処理画像データを移動させる凝視モードを有する
ことを特徴とするシミュレーション装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載のシミュレーション装置において、
前記レンズは、遠方を見るための遠用部、近方を見るための近用部、および前記遠用部と前記近用部との間で屈折力が変化する累進部、を備えた累進屈折力レンズである
ことを特徴とするシミュレーション装置。 - 請求項5に記載のシミュレーション装置において、
前記レンズ設計手段は、前記遠用部および/または前記近用部が広いレンズと、前記遠用部および/または前記近用部が狭いレンズとの2種類のレンズを設計する
ことを特徴とするシミュレーション装置。 - 演算手段を請求項1から請求項6のいずれかに記載のシミュレーション装置として機能させる
ことを特徴とするシミュレーションプログラム。 - 請求項7に記載のシミュレーションプログラムが演算手段にて読取可能に記録されたことを特徴とするシミュレーションプログラムを記録した記録媒体。
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