JP6368907B2 - Lens optical performance evaluation method, design method, and lens optical performance display method - Google Patents
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Description
本発明は眼鏡レンズに使用されるレンズの光学性能評価方法、設計方法及びレンズの光学性能評表示方法に関するものである。 The present invention relates to a lens optical performance evaluation method, a design method, and a lens optical performance evaluation display method used for spectacle lenses.
レンズの設計、例えば、累進屈折力レンズの設計では従来から基本的に右目ならば右目の眼球モデルの前方にレンズの３次元形状モデル（以下、レンズ形状モデル）をおき、前方から光線を透過させて眼球モデルに入射する光線の光学性能を算出することでこの右目のレンズ形状モデルの光学性能を評価して設計を行うようにしている。 Lens design, for example, in the design of the progressive addition lens three-dimensional shape model basically lens in front of the right eye of the eye model if the right eye from the conventional (hereinafter, a lens shape model) Place the transmittance of light from the front and to perform the evaluation to design the optical performance of the eye lens shape model by calculating the optical performance of the light by entering the eye Tamamo Dell.
しかし、人は実際には両方の眼を使って見ており、両方の眼に入力された情報を１つの情報に統合して１つの映像として見ている。そのため、例えば、何らかの事情により、複視が発生したり、視野闘争が発生した場合には、大きな不快を感じる。ここで複視や視野闘争が発生せずに、両眼で見た情報が１つに統合される場合であっても、両眼でどのように見えるかということが重要である。例えば、図１０で、累進レンズを通して設定した物点を見た場合、右眼のレンズではレンズ中心付近を視線が通るため良く見えることになるが、その時のペアとなる左眼のレンズではレンズ周辺部を視線が通るためぼけて見えることになる。その結果、左右で見え方の差が発生し、見にくいという状況が発生する。
これらのことから、レンズを設計する際には左右一対のレンズのうちの設計しようとするレンズ（以下、設計対象レンズ）のみの特性を単独で評価して設計するのではなく、装用時にペアとなるレンズの特性を併せて評価することが望ましいことが理解できる。
However, humans actually use both eyes for viewing, and information input to both eyes is integrated into one information and viewed as one video. Therefore, for example, when a double vision occurs or a binocular rivalry occurs due to some circumstances, a great discomfort is felt. Here, even if the information seen with both eyes is integrated into one without causing double vision or binocular rivalry, it is important how it looks with both eyes. For example, in FIG. 10, when an object point set through a progressive lens is viewed, the right eye lens looks good because the line of sight passes near the center of the lens, but the left eye lens paired at that time has a lens periphery. Because the line of sight passes through the part, it will appear blurred. As a result, there is a difference in appearance between the left and right, and a situation occurs in which it is difficult to see.
Therefore, when designing a lens, the characteristics of only the lens to be designed (hereinafter referred to as the lens to be designed) of the pair of left and right lenses are not evaluated and designed independently. It can be understood that it is desirable to evaluate the characteristics of the lens together.
レンズにおいて両眼の見え方を考慮した（つまり、両眼で目視した状態）先行技術として特許文献１〜３を挙げる。特許文献１では左右に視線移動する際の「目と頭の回転する角度」を概ね等しいと考えた場合に、耳側の視線移動量が鼻側よりも大きくなることから、中〜近用部を左右非対称形状とし、主子午線から１５ｍｍ以内の収差の立ち上がりを鼻側よりも耳側を緩慢にするというものである。また、特許文献２は累進レンズで近用視をする際には、鼻側が重要であることから、主注視線から鼻側に向かっての非点収差の増加を耳側に向かっての非点収差の増加に比較して緩慢にし、かつ、鼻側の歪曲収差を小さくするというものである。特許文献３は設計時に両眼を考慮することが開示されており、原点１を両眼球の回転中心１Ｌ，１Ｒの中点に設定し、対象が原点１からの視方向により規定される座標系を用いた光学システムで設計し、任意の視方向の対象評価点に至る眼鏡レンズを通る注視線で輻輳角を計算し、この輻輳角と輻輳角基準値θＣＨ０との差から輻輳収差を算出するというものである。 Patent Documents 1 to 3 are listed as prior arts in consideration of how both eyes are viewed in a lens (that is, a state viewed with both eyes). In Patent Document 1, when it is considered that the “angle of rotation of the eyes and the head” when moving the line of sight to the left and right is substantially equal, the amount of movement of the line of sight on the ear side is larger than the nose side, Is an asymmetric shape, and the rise of aberration within 15 mm from the main meridian is made slower on the ear side than on the nose side. In addition, since the nose side is important when performing near vision with a progressive lens in Patent Document 2, an increase in astigmatism from the main gaze line toward the nose side is astigmatism toward the ear side. It is slow compared to the increase in aberrations, and the distortion on the nose side is reduced. Patent Document 3 discloses that both eyes are taken into consideration at the time of design. A coordinate system in which the origin 1 is set to the midpoint between the rotation centers 1L and 1R of both eyes and the object is defined by the viewing direction from the origin 1 is disclosed. The convergence angle is calculated from the gaze line that passes through the spectacle lens that reaches the target evaluation point in any viewing direction, and the convergence aberration is calculated from the difference between the convergence angle and the convergence angle reference value θCH0. It is to do.
しかしながら、特許文献１及び２は両眼での見え方を考慮して累進レンズ設計を行っている点において画期的であったが、特許文献１のように鼻側より耳側を緩慢にする場合であっても、特許文献２のように耳側より鼻側を緩慢にする場合であっても、どれぐらい緩慢にするのがベストであるのかという点が不明瞭であった。また、どちらの出願も両眼で見える映像が実際にどのように見えるのかをシミュレートできていないことから、実際に両眼でどのように見えるかについて評価できないという問題があった。
また、特許文献３では輻輳収差を定義することにより、両眼システムでの収差を提案した点に意義があるものの、両眼でどのように見えているかをシミュレートするためには、輻輳収差のように輻輳していない状態と輻輳している状態の差よりも、むしろ左右眼での見え方がどのように違うのかの方が影響度として大きいはずである。そのため、レンズの評価や設計において両眼で見た映像が左右眼でどのように違うのかをシミュレートできる手法が望まれていた。
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、まず両眼でどのように見えているかをシミュレートするための光学性能評価方法を提供することであり、また、評価をフィードバックさせて設計することができるレンズの設計方法を提供することであり、更に両眼でどのように見えているかをシミュレートした結果を特に評価しやすくするためのレンズの光学性能評表示方法を提供することである。
However, Patent Documents 1 and 2 are epoch-making in that progressive lenses are designed in consideration of how they are seen by both eyes. However, as in Patent Document 1, the ear side is slower than the nose side. Even in this case, even if the nose side is made slower than the ear side as in Patent Document 2, it is unclear how much it is best to make it slower. In addition, neither application has been able to simulate how an image seen with both eyes actually looks, so there is a problem that it cannot be evaluated how it actually looks with both eyes.
In Patent Document 3, by defining the convergence aberration, it is significant that the aberration in the binocular system is proposed, but in order to simulate how it is viewed with both eyes, Thus, rather than the difference between the non-congested state and the congested state, the degree of influence should be greater as to how the left and right eyes look differently. Therefore, there has been a demand for a method capable of simulating how the images seen with both eyes differ between the left and right eyes in lens evaluation and design.
The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art. The objective is to provide an optical performance evaluation method for simulating how it is seen with both eyes, and also to provide a lens design method that can be designed by feedback of the evaluation. In addition, the present invention provides a method for displaying the optical performance of a lens so as to make it particularly easy to evaluate the result of simulating how it looks with both eyes.
上記課題を解決するために第１の手段では、左右一対のレンズ及び同各レンズの背後にそれぞれ配置された眼球モデルに対して光線を透過させて前記レンズの光学性能を評価するコンピュータシミュレーションによるレンズの光学性能評価方法であって、左右一対の前記レンズの左右いずれかを設計対象レンズとし、いずれか他方を装用時にペアとなるレンズ（以下、ペアレンズ）として、前記各レンズの背後に前記眼球モデルを配置したシミュレーションモデルを設定する第１の工程と、前記第１の工程におけるシミュレーションモデルについて、前記レンズの外方に設定された位置の明確な物点と左右の前記眼球モデルとの間に光線を照射させるシミュレーションを実行させて前記設計対象レンズ上及び前記ペアレンズ上の座標の光学性能値を算出する第２の工程と、前記第２の工程で算出された前記ペアレンズの光学性能値を前記設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用する第３の工程と、前記第２の工程で算出された前記設計対象レンズの光学性能値と前記第３の工程で前記設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用された前記ペアレンズの光学性能値とを比較することで前記設計対象レンズの光学性能値を評価する第４の工程を有することをその要旨とする。 In order to solve the above problems, in the first means, a lens by computer simulation that evaluates the optical performance of the lens by transmitting light to a pair of left and right lenses and an eyeball model arranged behind each of the lenses. The right and left of the pair of left and right lenses are designed lenses, and the other is used as a pair of lenses when worn (hereinafter referred to as a pair lens). A first step of setting a simulation model in which a model is arranged, and a simulation model in the first step, between a clear object point at a position set outside the lens and the left and right eyeball models Execute the simulation to irradiate the light, and the optical properties of the coordinates on the design target lens and the pair lens A second step of calculating a value; a third step of applying the optical performance value of the pair lens calculated in the second step to the coordinates of calculating the optical performance value of the lens to be designed; Comparing the optical performance value of the lens to be designed calculated in the step 2 with the optical performance value of the pair lens applied to the coordinates in which the optical performance value of the lens to be designed is calculated in the third step. The gist is to have a fourth step of evaluating the optical performance value of the lens to be designed.
このような構成では、第１の工程で、左右一対のレンズの左右いずれかを設計対象レンズとし、いずれか他方をペアレンズとした同各レンズの背後に眼球モデルを左右の眼球モデルの間隔、眼球モデルからレンズ裏面の距離、レンズの傾きなどを３次元座標で規定してそれぞれ配置したシミュレーションモデルを設定する。ここで第１の工程で設計対象レンズとペアレンズを設定することで、片眼での見え方をシミュレートしてきた既存の光学評価技術を広く応用していくことが可能となる。
次に第２の工程で、レンズを通して見る物点をレンズの外方に位置を明確にして設定し、その物点から左右の眼球モデルそれぞれに対して光線を照射し、光線がレンズを通って屈折して眼球モデルに入射する時の前記設計対象レンズ上及び前記ペアレンズ上の座標の光学性能値をそれぞれ算出する。ここで、物点の位置を明確にして設定するのは、物点までの距離により、眼球モデルに入射する光線の光学評価値が異なる為である。そのため、物点は眼球からどちらの方向にあるかだけでなく、どちらの方向にどれぐらい離れているかをシミュレーションモデル上で設定することが大切である。
そして第３の工程で、第２の工程で算出された前記ペアレンズの光学性能値を前記設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用する。ここで、前記ペアレンズの光学性能値を設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用するとは、前記設計対象レンズの光学性能値を算出した座標と前記ペアレンズの光学性能値を関連付けることである。図２に示したように、物点Ｚの位置をある一点に定めた場合、その物点Ｚから左右眼球モデルに入射させる光線がレンズ上を通過する光線の座標は設計対象レンズ上の座標Ａ、ペアレンズ上の座標Ｂと定まる。ここで設計対象レンズ上の座標Ａにペアレンズの座標Ｂを通過した光線の光学性能値を関連付けることで、設計対象レンズおよびペアレンズの見え方（光学性能値）を１つの座標系で扱うことが出来るようになる。
最後に第４の工程により、設計対象レンズおよびペアレンズの光学性能値を比較することで両眼で見たときにどのように見えるかをシミュレートすることが可能となる。
In such a configuration, in the first step, the left and right of the pair of left and right lenses are designed lenses, and the other is a pair lens. A simulation model is set in which the distance from the eyeball model to the back surface of the lens, the tilt of the lens, etc. are defined by three-dimensional coordinates. Here, by setting the lens to be designed and the pair lens in the first step, it is possible to widely apply the existing optical evaluation technology that has simulated the appearance with one eye.
Next, in the second step, the object point seen through the lens is set in a clear position outside the lens, and a light beam is irradiated from the object point to each of the left and right eyeball models, and the light beam passes through the lens. Optical performance values of coordinates on the design target lens and the paired lens when being refracted and incident on the eyeball model are calculated. Here, the reason for setting the position of the object point clearly is that the optical evaluation value of the light ray incident on the eyeball model differs depending on the distance to the object point. For this reason, it is important to set not only in which direction the object point is from the eyeball but also how far it is in the direction on the simulation model.
In the third step, the optical performance value of the pair lens calculated in the second step is applied to the coordinates where the optical performance value of the design target lens is calculated. Here, applying the optical performance value of the pair lens to the coordinates for which the optical performance value of the lens to be designed is calculated associates the coordinates for calculating the optical performance value of the lens to be designed with the optical performance value of the pair lens. It is. As shown in FIG. 2, when the position of the object point Z is set to a certain point, the coordinates of the light beam that passes through the lens from the object point Z to the left and right eyeball models are coordinates A on the design target lens. The coordinate B on the pair lens is determined. Here, by relating the optical performance value of the light beam that has passed the coordinate B of the pair lens to the coordinate A on the design target lens, the appearance (optical performance value) of the design target lens and the pair lens can be handled in one coordinate system. Will be able to.
Finally, in the fourth step, it is possible to simulate how the lens is designed when viewed with both eyes by comparing the optical performance values of the lens to be designed and the pair lens.
ここに、「物点」とはレンズを通して見る物体のことで、光線追跡においては点光源の射出点である。物点は１つ以上複数存在し、多ければ多いほどより精密な評価が可能となる。
「光学性能値」とは、既存レンズ評価において用いているレンズの性能値のことを言い、例えば、Ｓ度数、Ｃ度数、等価球面度数（Ｓ＋Ｃ/２）、乱視度数とその軸度、プリズム量とそのベース値、累進屈折力レンズにおける加入度、非点収差、歪曲収差、度数誤差（パワーエラー）などを単独あるいは複数組み合わせて用いることができる。
「眼球モデル」としては、例えば、グストランドの模型眼に代表される実測された眼のデータを用いても良いし、簡易的に眼回旋中心をレンズ裏面から２４〜２９ｍｍ程度離れた位置に設定しても良い。レンズ裏面から眼回旋中心までの距離は、軸性の近視のような場合には距離が長くなるし、鼻の高さによりレンズの位置が変化する場合などにも距離が変動するため、シミュレートする条件に合わせて設定することが好ましい。
Here, “object point” refers to an object viewed through a lens, and is an emission point of a point light source in ray tracing. There are one or more object points, and the more points, the more accurate evaluation becomes possible.
“Optical performance value” refers to the performance value of a lens used in the existing lens evaluation. For example, S power, C power, equivalent spherical power (S + C / 2), astigmatism power and its axial power, prism amount And its base value, addition power in a progressive power lens, astigmatism, distortion, power error, etc. can be used singly or in combination.
As the “eyeball model”, for example, measured eye data represented by a model eye of Gstrand may be used, or the center of eye rotation is simply set at a position about 24 to 29 mm away from the lens back surface. You may do it. The distance from the back of the lens to the center of the eye rotation is longer in the case of axial myopia, and the distance also fluctuates when the lens position changes depending on the height of the nose. It is preferable to set according to the conditions to be performed.
また、物点は左右の眼球モデルの眼回旋中心から等距離となる位置（以下、基準位置）を基準として設定されることがよい。この位置に設定することが実際に左右の眼である物体を目視した際の物体までの距離に対応するからである。更に眼回旋中心から等距離となる位置の中でも、鼻根点となる座標、左右眼の中心座標、首の回転中心座標などに設定することが望ましい。発明者の検討によれば、物点原点が鼻根点であれば、両眼で見る場合のヒトの距離感と良く一致し、物点原点が左右眼の中心座標であれば、物点原点と設計眼の原点、対眼の原点を同一平面上にできるため計算が容易になる。また、物点原点を首の回転中心座標とすれば、首を振って見える映像、すなわち動的な揺れの程度をシミュレートするのに都合がよい。
また、基準位置から物点までの距離はシミュレーションモデルにおける設計対象レンズの高さに応じて異なり、上方ほど長距離に設定されることがよい。これは実際に物体を目視する際にはレンズの上方側は遠方を見て下方側は近傍を見るために使用するため、実際の目視状況に応じた物点距離を設定しようとするものである。特に、累進屈折力レンズではそもそもそのような目視を念頭に設計されるものであるため、このような物点距離の設定はより好ましい。
The object point may be set with reference to a position (hereinafter referred to as a reference position) that is equidistant from the center of eye rotation of the left and right eyeball models. This is because setting to this position corresponds to the distance to the object when the object that is actually the left and right eyes is viewed. Furthermore, among the positions equidistant from the eye rotation center, it is desirable to set the coordinates as the nose root point, the left and right eye center coordinates, the neck rotation center coordinates, and the like. According to the inventor's study, if the object point origin is the nose root point, it closely matches the human sense of distance when viewing with both eyes, and if the object point origin is the center coordinates of the left and right eyes, the object point origin Since the origin of the design eye and the origin of the eye can be on the same plane, the calculation is easy. Further, if the object point origin is the rotation center coordinate of the neck, it is convenient for simulating the image of shaking the head, that is, the degree of dynamic shaking.
Further, the distance from the reference position to the object point varies depending on the height of the lens to be designed in the simulation model, and it is preferable that the distance from the reference position is set longer as it goes upward. This is because when the object is actually viewed, the upper side of the lens is used to look far and the lower side is used to see the vicinity, so an object point distance according to the actual viewing situation is set. . In particular, since progressive power lenses are originally designed with such visual observation in mind, such an object distance setting is more preferable.
また、算出された設計対象レンズの光学性能値と設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用されたペアレンズの光学性能値に基づいて２種類の光学性能の分布図を作成し、それらを比較することで設計対象レンズの光学性能を評価することがよい。散布状に取得された光学性能値を比較するだけでもレンズの評価は可能であるが、設計対象レンズとペアレンズ毎に光学性能の分布図を作成し、それらを比較することでより精密な評価が可能となるからである。この場合に２種類の分布図は分布状態が交錯するように重ねた状態で比較することで設計対象レンズの光学性能評を評価することがよい。このように重ねることができるのはペアレンズの光学性能値を設計対象レンズの座標に適用（投影）しているためである。このように座標が一致した状態で検討できれば、両眼で見たときの見え方と設計対象レンズの座標、すなわち設計対象レンズ上を通過する視線の位置との関係を詳細に分析することが可能になる。
また、２種類の分布図はいずれか一方の表示態様を変えて表示させることがよい。これは重ねる場合には特に有効である。表示態様を変えるとは、例えば、両者の表示する線図の色を変更したり、線種（実線とか破線とかでの区別）を変更したりすることが可能である。また、分布図で等高線を表示せずに色の濃さなどにより表現することも可能である。尚、分布図は二次元平面として表示させても、三次元的な表示（表示画面は二次元であるが、高さがあるように表現する）としてもよい。
また、他の評価の方法として算出された設計対象レンズの光学性能値と設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用されたペアレンズの光学性能値とから光学性能値の差分を算出し、設計対象レンズの光学性能値を算出した座標における両眼収差として評価することも可能である。その場合には上記と同様に差分の分布図を作成し、それに基づいて評価することがよい。
In addition, based on the calculated optical performance value of the lens to be designed and the optical performance value of the pair lens applied to the coordinates for which the optical performance value of the lens to be designed is calculated, two types of optical performance distribution maps are created. It is preferable to evaluate the optical performance of the lens to be designed by comparing. Although it is possible to evaluate a lens simply by comparing the optical performance values acquired in a scattered pattern, a more precise evaluation can be made by creating a distribution map of optical performance for each target lens and paired lens and comparing them. This is because it becomes possible. In this case, it is preferable to evaluate the optical performance evaluation of the lens to be designed by comparing the two types of distribution diagrams in an overlapped state so that the distribution states intersect. This superimposition can be performed because the optical performance value of the pair lens is applied (projected) to the coordinates of the lens to be designed. If it is possible to study with the coordinates in this way, it is possible to analyze in detail the relationship between the appearance when viewed with both eyes and the coordinates of the lens to be designed, that is, the position of the line of sight passing through the lens to be designed. become.
In addition, it is preferable to display two types of distribution maps by changing one of the display modes. This is particularly effective when overlapping. To change the display mode, for example, it is possible to change the color of the diagrams displayed by both, or to change the line type (discrimination between solid line and broken line). It is also possible to express the color density by not displaying the contour lines in the distribution chart. The distribution map may be displayed as a two-dimensional plane or may be displayed in a three-dimensional manner (the display screen is two-dimensional but expressed as having a height).
Also, the difference in optical performance value is calculated from the optical performance value of the target lens calculated as another evaluation method and the optical performance value of the pair lens applied to the coordinates where the optical performance value of the target lens was calculated. It is also possible to evaluate the binocular aberration at the coordinates where the optical performance value of the lens to be designed is calculated. In that case, it is preferable to create a difference distribution map in the same manner as described above, and evaluate based on the distribution map.
また、第２の手段では、左右一対のレンズ及び同各レンズの背後にそれぞれ配置された眼球モデルに対して光線を透過させるコンピュータシミュレーションを利用したレンズの設計方法であって、左右一対の前記レンズの左右いずれかを設計対象レンズとし、いずれか他方を装用時にペアとなるレンズ（以下、ペアレンズ）として、前記各レンズの背後に前記眼球モデルを配置したシミュレーションモデルを設定する第１の工程と、前記第１の工程におけるシミュレーションモデルについて、前記レンズの外方に設定された位置の明確な物点と左右の前記眼球モデルとの間に光線を照射させるシミュレーションを実行させて前記設計対象レンズ上及び前記ペアレンズ上の座標の光学性能値を算出する第２の工程と、前記第２の工程で算出された前記ペアレンズの光学性能値を前記設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用する第３の工程と、前記第２の工程で算出された前記設計対象レンズの光学性能値と前記第３の工程で前記設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用された前記ペアレンズの光学性能値とを比較することで前記設計対象レンズの光学性能値を評価する第４の工程を有し、前記第１〜第４の工程を経た結果として得られた前記設計対象レンズの評価結果に基づいて前記設計対象レンズの形状を修正することをその要旨とする。 Further, the second means is a lens design method using a computer simulation that transmits light to a pair of left and right lenses and an eyeball model arranged behind each of the lenses, and the pair of left and right lenses A first step of setting a simulation model in which the eyeball model is placed behind each of the lenses, the left or right of the lens being a design target lens and the other being a pair of lenses when worn (hereinafter referred to as a pair lens); For the simulation model in the first step, a simulation is performed to irradiate light between a clear object point at a position set outside the lens and the left and right eyeball models, and the simulation target model And a second step of calculating the optical performance value of the coordinates on the pair lens, and the second step. A third step of applying the optical performance value of the pair lens to the coordinates for which the optical performance value of the lens to be designed is calculated; an optical performance value of the lens to be designed calculated in the second step; A fourth step of evaluating the optical performance value of the design target lens by comparing the optical performance value of the pair lens applied to the coordinates calculated in the step , as its gist to modify the first to fourth shape of said design object lens based on the evaluation result of the design object lens obtained step as a result of through.
このような構成では、コンピュータシミュレーションで設計対象レンズとペアレンズ及びそれらの眼球モデルを配置したシミュレーションモデルを構築した際に、物点と左右の眼球モデルの間に光線を照射させるシミュレーションを実行して設計対象レンズとペアレンズ上の座標の光学性能値を算出し、ペアレンズの光学性能値を設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用することで、設計対象レンズの光学性能値と設計対象レンズに適用されたペアレンズの光学性能値とを比較することができ、これによって設計対象レンズの評価においてペアレンズの光学性能値を考慮して両眼の見え方を収差として評価することが可能となる。そして、この評価結果に基づいて設計対象レンズをより収差が小さくなるように設計変更を加えることができる。
この場合にも、物点は左右の眼球モデルの眼回旋中心から等距離となる位置（以下、基準位置）を基準として設定されることがよく、基準位置から物点までの距離は設計対象レンズ形状モデルの高さに応じて異なり、上方ほど長距離に設定されることがよい。
In such a configuration, when a simulation model in which a lens to be designed, a pair of lenses, and their eyeball models are arranged by computer simulation, a simulation is performed to irradiate light between an object point and the left and right eyeball models. By calculating the optical performance value of the coordinates on the design target lens and the pair lens, and applying the optical performance value of the pair lens to the coordinates that calculated the optical performance value of the design target lens, the optical performance value and design of the design target lens It is possible to compare the optical performance value of the pair lens applied to the target lens, and in this way, in the evaluation of the design target lens, it is possible to evaluate the appearance of both eyes as an aberration in consideration of the optical performance value of the pair lens. It becomes possible. Based on this evaluation result, it is possible to make a design change so that the aberration of the lens to be designed becomes smaller.
Also in this case, the object point is the eye center of rotation of the right and left eyes Tamamo del equidistant position (hereinafter, the reference position) may be made is set as a reference, the distance from the reference position to the object point design It differs depending on the height of the target lens shape model, and it is preferable to set a longer distance as it goes upward.
また、上記と同様物点は左右の眼球モデルの眼回旋中心から等距離となる位置（以下、基準位置）を基準として設定されることがよく、基準位置から物点までの距離は設計対象レンズ形状モデルの高さに応じて異なり、上方ほど長距離に設定されることがよい。また、上記と同様算出された設計対象レンズの光学性能値と設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用されたペアレンズの光学性能値に基づいて２種類の光学性能の分布図を作成し、それらを比較することで設計対象レンズの光学性能評を評価することがよい。また、２種類の分布図はいずれか一方の表示態様を変えて表示させることがよい。また、他の評価の方法として算出された設計対象レンズの光学性能値と設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用されたペアレンズの光学性能値とから光学性能値の差分を算出し、設計対象レンズの光学性能値を算出した座標における両眼収差として評価することも可能である。その場合には上記と同様に差分の分布図を作成し、それに基づいて評価することがよい。 Moreover, the same object point consists eye center of rotation of the right and left eyes Tamamo del equidistant position (hereinafter, the reference position) may be made is set as a reference, the distance from the reference position to the object point design It differs depending on the height of the target lens shape model, and it is preferable to set a longer distance as it goes upward. Also, two types of optical performance distribution maps are created based on the calculated optical performance value of the lens to be designed as described above and the optical performance value of the pair lens applied to the coordinates for which the optical performance value of the lens to be designed is calculated. It is preferable to evaluate the optical performance rating of the lens to be designed by comparing them. In addition, it is preferable to display two types of distribution maps by changing one of the display modes. Also, the difference in optical performance value is calculated from the optical performance value of the target lens calculated as another evaluation method and the optical performance value of the pair lens applied to the coordinates where the optical performance value of the target lens was calculated. It is also possible to evaluate the binocular aberration at the coordinates where the optical performance value of the lens to be designed is calculated. In that case, it is preferable to create a difference distribution map in the same manner as described above, and evaluate based on the distribution map.
また、第３の手段では、左右一対のレンズ及び同レンズの背後に配置された眼球モデルに対して光線を透過させるシミュレーションをモニター画面上に表示させるコンピュータシミュレーションによるレンズの光学性能評表示方法であって、左右一対の前記レンズの左右いずれかを設計対象レンズとし、いずれか他方を装用時にペアとなるレンズ（以下、ペアレンズ）として、前記各レンズの背後に前記眼球モデルを配置したシミュレーションモデルを設定する第１の工程と、前記第１の工程におけるシミュレーションモデルについて、前記レンズの外方に設定された位置の明確な物点と左右の前記眼球モデルの間に光線を照射させるシミュレーションを実行させて前記設計対象レンズ上及び前記ペアレンズ上の座標の光学性能値を算出する第２の工程と、前記第２の工程で算出された前記ペアレンズの光学性能値を前記設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用する第３の工程と、前記第２及び第３の工程で算出された前記設計対象レンズの光学性能値と前記設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用された前記ペアレンズの光学性能値に基づいて２種類の光学性能の分布図を作成する第４の工程を有し、前記２種類の分布図を分布状態が交錯するように重ねた状態で表示するようにしたことをその要旨とする。 The third means is a lens optical performance evaluation display method by computer simulation that displays on the monitor screen a simulation for transmitting light rays to a pair of left and right lenses and an eyeball model arranged behind the lenses. A simulation model in which the eyeball model is arranged behind each of the lenses, the left and right of the pair of left and right lenses being designed lenses and the other being a pair of lenses when worn (hereinafter referred to as a pair lens). A first step of setting and executing a simulation of irradiating light between a clear object point at a position set outside the lens and the left and right eyeball models for the simulation model in the first step To calculate optical performance values of coordinates on the lens to be designed and on the pair lens. 2, a third step of applying the optical performance value of the pair lens calculated in the second step to the coordinates where the optical performance value of the lens to be designed is calculated, and the second and third steps Based on the optical performance value of the lens to be designed calculated in the process and the optical performance value of the pair lens applied to the coordinates for calculating the optical performance value of the lens to be designed, two types of optical performance distribution maps are created. The gist of the present invention is to display the two types of distribution diagrams in a state of being overlapped so that the distribution states intersect.
このような構成では、コンピュータシミュレーションで設計対象レンズとペアレンズ及びそれらの眼球モデルを配置したシミュレーションモデルを構築した際に、物点と左右の眼球モデルの間に光線を照射させるシミュレーションを実行して設計対象レンズとペアレンズ上の座標の光学性能値を算出し、ペアレンズの光学性能値を設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用することで、設計対象レンズの座標における２種類の光学性能値のデータが得られることとなる。このデータについて２種類の光学性能の分布図を作成し、更に２種類の分布図を分布状態が交錯するように重ねた状態で表示することで、ペアレンズの光学性能を考慮した設計対象レンズの評価がしやすくなる。この場合に、上記のように２種類の分布図はいずれか一方の表示態様を変えて表示すことがよい。 In such a configuration, when a simulation model in which a lens to be designed, a pair of lenses, and their eyeball models are arranged by computer simulation, a simulation is performed to irradiate light between an object point and the left and right eyeball models. By calculating the optical performance value of the coordinates on the design target lens and the pair lens, and applying the optical performance value of the pair lens to the coordinates of calculating the optical performance value of the design target lens, two kinds of coordinates in the design target lens Data of optical performance values will be obtained. Two types of optical performance distribution maps are created for this data, and two types of distribution maps are displayed in an overlapping state so that the distribution states are interlaced. Easy to evaluate. In this case, as described above, it is preferable to display the two types of distribution maps by changing one of the display modes.
本願の第１の発明では、まず両眼でどのように見えているかをシミュレートするレンズの光学性能評価が可能となる。また、第２の発明では、設計対象レンズとペアになるレンズの光学性能を考慮した評価結果に基づいて、両眼で見たときの収差の少ないレンズを設計することが可能となる。また、第３の発明では、２種類の分布図を分布状態が交錯するように重ねた状態で表示することで、両眼でどのように見えているかをシミュレートした結果を特に評価しやすくするためのレンズの光学性能評表示方法を提供することが可能となる。 In the first invention of the present application, it is possible to evaluate the optical performance of a lens that first simulates how it looks with both eyes. In the second invention, it is possible to design a lens with less aberration when viewed with both eyes, based on the evaluation result in consideration of the optical performance of the lens paired with the design target lens. In the third invention, two types of distribution maps are displayed in a state of being overlapped so that the distribution states intersect, thereby making it particularly easy to evaluate the result of simulating how the images are viewed with both eyes. Therefore, it is possible to provide a method for displaying the optical performance of the lens.
以下、具体的な実施の形態の説明をする。
図１は本発明の評価方法を実現するための装置の一例の概略ブロック図である。シミュレーション用のコンピュータ１には表示手段及び出力手段としてのモニター２と入力手段としてのキーボード３が接続されている。
コンピュータ１はＣＰＵ（中央処理装置）及びその周辺装置によって構成される。ＣＰＵは各種プログラムに基づいて処理を実行する。本発明に特化した処理として、ＣＰＵはシミュレーションプログラムに基づいてモニター２上に左右一対の累進屈折力レンズ及び眼球モデルに基づく３次元座標で構成されたシミュレーションモデルを展開させ、物点から設計対象レンズを通り眼球モデルに入射するように光線透過のシミュレーションを実行させて累進屈折力レンズの設計対象レンズ上の透過位置座標を算出し、その透過位置座標における光学性能値（Ｓ度数、Ｃ度数、透過球面度数、乱視軸方向、プリズム値、プリズム軸方向、非点収差、歪曲収差、度数誤差（パワーエラー）等）を算出する。そして、ペアレンズについても同様に光学性能値を算出し、ペアレンズ形状モデルの座標として得られた光学性能値を設計対象レンズの透過位置座標に投影する（投影位置データにペアレンズのレンズ処方値を適用する）。また、得られたレンズ処方値に基づいて補間計算を行ってモニター３にレンズの光学特性を示す分布図として表示させる。
更に、ＣＰＵは累進屈折力レンズの形状データを修正した場合に設計対象レンズ及びペアレンズについて新たに修正したシミュレーションモデルをモニター２上に展開させ、再度レンズの光学性能値を算出させる。
より具体的には、以下のような内容が実行される。
Hereinafter, specific embodiments will be described.
FIG. 1 is a schematic block diagram of an example of an apparatus for realizing the evaluation method of the present invention. The computer 1 for simulation is connected with a monitor 2 as display means and output means and a keyboard 3 as input means.
The computer 1 includes a CPU (Central Processing Unit) and its peripheral devices. The CPU executes processing based on various programs. As a process specialized in the present invention, the CPU develops a simulation model composed of three-dimensional coordinates based on a pair of left and right progressive power lenses and an eyeball model on the monitor 2 based on a simulation program, and is designed from an object point. The transmission position coordinates on the design target lens of the progressive power lens are calculated by executing a light transmission simulation so as to enter the eyeball model through the lens, and optical performance values (S frequency, C frequency, The transmitted spherical power, astigmatism axis direction, prism value, prism axis direction, astigmatism, distortion, power error, etc. are calculated. Similarly, the optical performance value is calculated for the pair lens, and the optical performance value obtained as the coordinate of the pair lens shape model is projected to the transmission position coordinate of the design target lens (the lens prescription value of the pair lens in the projection position data). Apply). Further, an interpolation calculation is performed based on the obtained lens prescription value, and the monitor 3 is displayed as a distribution chart showing the optical characteristics of the lens.
Further, when the shape data of the progressive addition lens is corrected, the CPU develops a simulation model newly corrected for the design target lens and the pair lens on the monitor 2 and calculates the optical performance value of the lens again.
More specifically, the following contents are executed.
１）シミュレーションモデルの設定
図２は、累進屈折力レンズを装用している様子を両眼の眼回旋中心と物点Ｚを通る平面で輪切りにした状態を上から見たモデル図である。ここでは右眼のレンズを設計対象レンズとして左眼のレンズを装用時に設計対象レンズとペアとなるペアレンズとする。このモデルでは実際に眼鏡を装用した際の状態と同じになるように左右の眼の中心を装用者の瞳孔間距離（ｍｍ）だけ離して配置し、レンズ裏面から角膜表面頂点までの頂点距離（ｍｍ）及びレンズ裏面から眼回旋中心までの距離（ｍｍ）を設定し、レンズ裏面の中心座標を基準として、レンズの３次元形状を設定する。
1) Setting of simulation model FIG. 2 is a model diagram of a state in which a progressive-power lens is worn and viewed from above in a state of being cut in a plane that passes through the center of eye rotation and the object point Z of both eyes. Here, the right-eye lens is a design target lens, and the left-eye lens is a pair lens that is paired with the design target lens when worn. In this model, the center of the left and right eyes are separated by the distance between the wearer's pupils (mm) so that it is the same as when the glasses are actually worn, and the apex distance from the back of the lens to the apex of the cornea ( mm) and the distance (mm) from the lens back surface to the eye rotation center, and the three-dimensional shape of the lens is set with reference to the center coordinates of the lens back surface.
２）物点の設定
レンズを通して見る物点を設定する。図３のように物点Ｚの原点を設計対象眼とペア眼の眼回旋中心から等距離の正中線（面）上に設定し、物点原点から物点Ｚまでの距離を物点距離とする。物点原点は、正中線（面）上であればどこでも構わないが、鼻根点となる座標、左右眼の中心座標、首の回転中心座標などに設定することが望ましい。発明者の検討によれば、物点原点が鼻根点であれば、両眼で見る場合のヒトの距離感と良く一致し、物点原点が左右眼の中心座標であれば、物点原点と設計対象眼の原点、ペア眼の原点を同一平面上にできるため計算が容易になる。また、物点原点を首の回転中心座標とすれば、首を振って見える映像、すなわち動的な揺れの程度をシミュレートするのに都合がよい。
物点距離は同じレンズ高さにおいて物点原点から等距離となる円弧の上、または正面から側方に掛けて徐々に距離が離れていく曲線の上にセッティングされる。円弧とした場合には、計算は簡易であるが近用部側方の距離感が実際の使用と異なるようになる。一方で、正面から側方に掛けて徐々に距離が離れていく曲線とした場合には、近用部側方の距離感が実際の使用に近づくことが期待できる。また、物点距離はレンズ高さに応じて設定することがよく、例えばレンズ上方では物点距離が遠方距離（無限遠方）、レンズ下方では物点距離を近方距離（例えば、３３ｃｍ）とし、レンズ上方から下方にかけては、連続的に距離が変化するようにことがよく、本実施の形態ではシミュレートする累進レンズの主注視線上の加入度曲線に合わせて遠方から近方に物点が近づけるように設定されている。
物点Ｚはレンズ全体をできるだけ均等にカバーできるように設定されることが好ましく、物点Ｚの数はどの程度の精度を求めるかによって適宜変更することができる。本実施の形態では設計対象レンズ表面の座標で垂直方向、水平方向に１ｍｍ間隔の格子点を設定し、その格子点を通って設計対象眼に入射する光線を求め、その光線の出発点に対応する物点Ｚ０〜ｎを設定するものとする。
2) Setting the object point Set the object point to be viewed through the lens. As shown in FIG. 3, the origin of the object point Z is set on the midline (plane) equidistant from the center of eye rotation of the design target eye and the paired eye, and the distance from the object point origin to the object point Z is defined as the object point distance. To do. The object point origin may be anywhere as long as it is on the median line (plane), but it is desirable to set it as the coordinates of the nose root point, the center coordinates of the left and right eyes, the center of rotation of the neck, and the like. According to the inventor's study, if the object point origin is the nose root point, it closely matches the human sense of distance when viewing with both eyes, and if the object point origin is the center coordinates of the left and right eyes, the object point origin Since the origin of the design target eye and the origin of the paired eye can be on the same plane, the calculation becomes easy. Further, if the object point origin is the rotation center coordinate of the neck, it is convenient for simulating the image of shaking the head, that is, the degree of dynamic shaking.
The object point distance is set on an arc that is equidistant from the object point origin at the same lens height, or on a curve that is gradually separated from the front side. In the case of an arc, the calculation is simple, but the sense of distance on the side of the near part becomes different from the actual use. On the other hand, when the distance is gradually increased from the front to the side, it can be expected that the distance feeling on the side of the near part will approach the actual use. The object point distance is preferably set according to the lens height. For example, the object point distance is a far distance (infinitely far) above the lens, and the object point distance is a near distance (eg, 33 cm) below the lens. It is preferable that the distance changes continuously from the upper side to the lower side of the lens. In this embodiment, the object point approaches from the far side to the near side according to the addition curve on the main gazing line of the progressive lens to be simulated. Is set to
The object point Z is preferably set so as to cover the entire lens as evenly as possible, and the number of object points Z can be appropriately changed depending on how much accuracy is required. In this embodiment, a grid point with a 1 mm interval is set in the vertical and horizontal directions on the coordinates of the surface of the lens to be designed, and a light ray incident on the eye to be designed through the lattice point is obtained and corresponds to the starting point of the light ray. The object points Z 0 to n to be set are set.
３）設計対象レンズの光学性能値の取得
各物点Ｚ０〜ｎから設計対象レンズを通って設計対象眼の眼回旋中心に入射する光線を光線追跡により求め光線が通過する設計対象レンズの表面座標をＡ０〜ｎ座標とし、各座標における光学性能値をａ０〜ｎとする。つまり、光学性能値はレンズを透過する光線の数（ｎ）だけ存在する。
４）ペアレンズの光学性能値の取得
各物点Ｚ０〜ｎからペアレンズを通ってペア眼の眼回旋中心に入射する光線を光線追跡により求め、各光線がペア眼に入射する際の光学性能を算出する。上記に倣ってペアレンズの表面座標をＢ０〜ｎ座標とし、光学性能値をｂ０〜ｎとする。
５）ペアレンズの光学性能値の設計対象レンズへの適用
ここで、ペアレンズについて得られた光学性能値ｂ０〜ｎを設計対象レンズの表面座標に投影すると考える。つまり、ある物点Ｚｍから光線を入射させて設計対象レンズを透過させた際の設計対象レンズのある表面座標にＡｍに、ある物点Ｚｍから光線を入射させてペアレンズを透過させた際の光学性能値ｂｍを投影（適用）するわけである。光学性能値ｂ０〜ｎはＡ０〜ｎ座標について１対１で対応する。
６）両レンズの光学性能値のデータの補間計算
Ａ０〜ｎ座標について元々の設計対象レンズの光学性能値のデータと、５）のようにペアレンズ側で取得された光学性能値のデータはレンズ面に散布的（例えば格子状等）に設定される。このシミュレーションで得られた座標（Ｘ，Ｙ）と光学性能値を周知の補間計算を行って、任意の座標（Ｘ，Ｙ）とその位置における光学性能値を算出する。
７）両レンズの収差評価（分布図の作成）
６）で補間計算を行った結果に基づいて作成した光学性能値の分布図をモニター２上に表示させる。更に、設計対象レンズの光学性能値のデータと、ペアレンズ側で取得された光学性能値のデータとの差（収差）に基づいて作成した分布図をモニター２上に表示させる。
3) Acquisition of optical performance value of the lens to be designed The surface of the lens to be designed through which the light ray passes through the object lens Z0-n , passes through the lens to be designed and is incident on the eye rotation center of the eye to be designed by ray tracing. The coordinates are A 0 to n coordinates, and the optical performance values at the respective coordinates are a 0 to n . That is, there are as many optical performance values as the number (n) of light rays that pass through the lens.
4) Acquisition of optical performance value of pair lens Optical ray when each light ray enters the pair eye is obtained by ray tracing from each object point Z0-n through the pair lens and entering the center of rotation of the pair eye. Calculate performance. Following the above, the surface coordinates of the pair lens are set to B 0- n coordinates, and the optical performance values are set to b 0- n .
5) Application of optical performance value of pair lens to design target lens Here, it is assumed that the optical performance values b 0 to n obtained for the pair lens are projected onto the surface coordinates of the design target lens. That is, A m to the surface coordinates of the design object lens when not transmit designed lens by the incidence of light from a certain object point Z m, is transmitted through the lens pair by the incidence of light from a certain object point Z m In this case, the optical performance value b m is projected (applied). The optical performance values b 0 to n correspond one-to-one with respect to the A 0 to n coordinates.
6) Interpolation calculation of optical performance value data of both lenses A The optical performance value data of the original lens to be designed with respect to 0 to n coordinates and the optical performance value data acquired on the pair lens side as in 5) It is set to be scattered on the lens surface (for example, a lattice shape). The coordinates (X, Y) and the optical performance value obtained by this simulation are subjected to known interpolation calculation to calculate the optical performance value at an arbitrary coordinate (X, Y) and its position.
7) Aberration evaluation of both lenses (Creation of distribution map)
A distribution map of optical performance values created based on the result of the interpolation calculation in 6) is displayed on the monitor 2. Furthermore, a distribution map created based on the difference (aberration) between the optical performance value data of the lens to be designed and the optical performance value data acquired on the pair lens side is displayed on the monitor 2.
（実施例１）
実施例１として具体的な分布図を表示し、それら分布図に基づいた評価について説明する。
＜評価条件＞
実施例１では設計対象レンズとそのペアとなるレンズは累進屈折力レンズとし、レンズ度数を両眼ともＳ＋０．００ ＡＤＤ２．００とし、素材の屈折率１．７０、中心厚２．０ｍｍとする。累進帯長は１３ｍｍ、遠用素数測定位置は幾何中心から８ｍｍ上方、近用度数測定位置は幾何中心から１４ｍｍ下方で打ち寄せ量２．２ｍｍである。このレンズ１を頂点距離（ＰＤ）６４ｍｍ、レンズ裏面から回旋中心までの距離２５ｍｍ、そり角０度で装用した際の両眼での見え方を評価するものとする。
＜物点距離の設定＞
実施例１では計算を簡易的にするため両眼の回旋中心の中心を結ぶ直線の中点を原点とした例である。そして、両眼の回旋中心を同時に通る平面をレンズ上方から下方にかけて移動させ、その時の設計眼の主注視線と両眼の回旋中心を両方とも通る平面が交わる座標をＹ座標とする。そのＹ座標となる平面上にある物点原点からの物点距離を図４のようにＹ座標が遠用測定度数位置より上方の場合には無限遠方（すなわち、物点距離の逆数＝０．０）とし、遠用度数測定位置（Ｙ=８ｍｍ）から近用度数測定位置（Ｙ=−１４mm）にかけて３３．３ｃｍ（すなわち物点距離の逆数＝３．０）となるまで徐々に近づけ、Ｙ座標が近用度数測定位置よりも下方では物点距離３３．３ｃｍで一定であるとする。
Example 1
A specific distribution map is displayed as Example 1, and evaluation based on the distribution map will be described.
<Evaluation conditions>
In Example 1, the lens to be designed and the paired lens are progressive power lenses, the lens power is S + 0.00 ADD 2.00 for both eyes, the refractive index of the material is 1.70, and the center thickness is 2.0 mm. The progressive zone length is 13 mm, the distance-use prime number measurement position is 8 mm above the geometric center, the near-field power measurement position is 14 mm below the geometric center, and the striking amount is 2.2 mm. Assume that the lens 1 is viewed with both eyes when the apex distance (PD) is 64 mm, the distance from the lens back surface to the center of rotation is 25 mm, and the warp angle is 0 degree.
<Setting the object distance>
In the first embodiment, in order to simplify the calculation, the midpoint of the straight line connecting the centers of the rotation centers of both eyes is used as the origin. Then, the plane that passes through the center of rotation of both eyes simultaneously is moved from the upper side to the lower side of the lens, and the coordinate at which the main gaze line of the design eye at that time and the plane that passes through the center of rotation of both eyes intersect is defined as the Y coordinate. If the object point distance from the object point origin on the plane that becomes the Y coordinate is higher than the distance measurement power position as shown in FIG. 4, it is infinitely far away (that is, the reciprocal of the object point distance = 0.0). 0) and gradually approach from the distance power measurement position (Y = 8 mm) to the near power measurement position (Y = −14 mm) until it becomes 33.3 cm (that is, the reciprocal of the object distance = 3.0) Assume that the coordinates are constant at an object point distance of 33.3 cm below the near power measurement position.
＜第１の評価＞
上記の評価条件の設計対象レンズについて光学性能値のうちの等価球面度数と非点収差成分の補間データに基づいて作成した度数分布図と非点収差分布図を図５（ａ）及び（ｂ）として示す。また、同様にペアレンズについての平均度数と非点収差成分の補間データに基づいて作成した度数分布図と非点収差分布図を図６（ａ）及び（ｂ）として示す。
また、図５（ａ）と図６（ａ）の度数分布図を重ねたもの（つまり設計対象レンズ表面座標（Ｘ，Ｙ）に重ねて投影した図）を図７（ａ）として示す。同様に、図５（ｂ）と図６（ｂ）の非点収差分布図を重ねたものを図７（ｂ）として示す。尚、図においてはカラー表記ができないため、彩度のない黒と灰色の線描で区別をしているが、色を変えて（灰色部分を例えば赤色で表示させる）区別することがよりよい。
このように設計対象レンズの光学性能値とペアレンズの光学性能値を同一の座標上に重ねて比較することで、設計対象眼の視線が設計対象レンズのどの座標を通った時に両眼の見え方の差がどのように発生するのかを目視にて確認することができる。例えば、この実施例１の設計対象レンズ（累進屈折力レンズ）では、遠用部側方の左右で両目で見たときに大きな度数成分および非点収差成分の両眼での見え方の差、すなわち両眼収差が発生していることがわかる。また、近用部やや側方を見たときには度数成分の両眼収差が発生していることがわかる。
<First evaluation>
5A and 5B show a power distribution diagram and an astigmatism distribution diagram created based on the equivalent spherical power of the optical performance values and the astigmatism component interpolation data for the lens to be designed under the above evaluation conditions. As shown. Similarly, a power distribution diagram and an astigmatism distribution diagram created based on the average power and astigmatism component interpolation data for the pair lenses are shown in FIGS.
Further, FIG. 7A shows a superposition of the frequency distribution diagrams of FIG. 5A and FIG. 6A (that is, a diagram projected on the design target lens surface coordinates (X, Y)). Similarly, an astigmatism distribution diagram of FIG. 5B and FIG. 6B is shown as FIG. 7B. In the figure, since color notation is not possible, the black and gray lines without saturation are distinguished, but it is better to change the color (display the gray part in red, for example).
In this way, by comparing the optical performance value of the lens to be designed and the optical performance value of the pair lens on the same coordinates, the appearance of both eyes can be seen when the line of sight of the eye to be designed passes through which coordinate of the lens to be designed It is possible to visually confirm how the difference occurs. For example, in the lens to be designed (progressive refractive power lens) of Example 1, the difference in how the large power component and the astigmatism component are viewed with both eyes when viewed with both eyes on the left and right sides of the distance portion, That is, it can be seen that binocular aberration has occurred. In addition, it can be seen that when looking at the near portion or slightly to the side, binocular aberration of a power component has occurred.
＜第２の評価＞
次に、＜第１の評価＞で分布図を作成した設計対象レンズとペアレンズの対応する設計対象レンズ表面座標（Ｘ，Ｙ）の光学性能値（平均度数と非点収差成分）の差分（収差）を算出し、この差分（収差）の分布を表示させた両眼度数誤差分布図と両眼非点収差分布図を図８（ａ）及び（ｂ）として示す。このような表示を行うことで設計対象レンズ表面座標（Ｘ，Ｙ）における両眼での見え方の差が図示できることとなる。設計対象レンズとペアレンズの収差が少ないほど等高線の高さは小さくなる。ここでは単に等高線だけではなく、等高線間の領域にグラデーションをつけることでより微妙な収差状況も評価することができる。
両眼度数誤差や両眼非点収差の値は、設計対象レンズのレンズ表面座標（Ｘ，Ｙ）における収差値として数値化できているため、減衰最小二乗法などの最適化手法を用いて両眼収差を改善したレンズ面の設計をすることが可能となる。
尚、両眼収差として求める設計対象レンズの光学性能値とペアレンズの光学性能値の差分は、単純に片眼ごとの収差量の差（数値の差）ではなく、例えばＣ度数であれば、軸方向も含めて計算を行い、両眼での残余乱視の計算を行うことが重要である。例えば、設計対象レンズの収差量がＣ−１．００ ＡＸ９０のときに、ペアレンズの収差量がＣ−１．００ ＡＸ９０であれば、残余乱視はＣ−０．００となるが、ペア眼の収差量がＣ−１．００ ＡＸ９０以外であれば、Ｃ度数が一緒であっても残余乱視が発生する。
<Second evaluation>
Next, the difference between the optical performance values (average power and astigmatism component) of the design target lens surface coordinates (X, Y) corresponding to the design target lens and the paired lens for which the distribution map is created in <first evaluation> ( 8A and 8B show a binocular power error distribution diagram and a binocular astigmatism distribution diagram in which the aberration (aberration) is calculated and the distribution of the difference (aberration) is displayed. By performing such a display, the difference in the appearance with both eyes in the design target lens surface coordinates (X, Y) can be illustrated. The lower the aberration of the lens to be designed and the pair lens, the smaller the height of the contour line. Here, not only the contour lines but also a more subtle aberration situation can be evaluated by adding gradation to the area between the contour lines.
Since the binocular power error and the binocular astigmatism values can be quantified as aberration values in the lens surface coordinates (X, Y) of the lens to be designed, both values can be obtained using an optimization method such as an attenuation least squares method. It is possible to design a lens surface with improved ocular aberration.
Note that the difference between the optical performance value of the design target lens obtained as binocular aberration and the optical performance value of the pair lens is not simply a difference in aberration amount for each eye (difference in numerical values), but for example, C degrees. It is important to calculate the residual astigmatism with both eyes by calculating including the axial direction. For example, if the aberration amount of the design target lens is C-1.00 AX90 and the aberration amount of the pair lens is C-1.00 AX90, the residual astigmatism is C-0.00, If the amount of aberration is other than C-1.00 AX90, residual astigmatism occurs even if the C power is the same.
（実施例２）
実施例２は実施例１の＜第２の評価＞のバリエーションであり、実際に評価に基づいてレンズ形状を修正してレンズ設計を行う場合を説明するものである。
実施例１と同じ条件において、まず設計対象レンズとペアレンズの対応する設計対象レンズ表面座標（Ｘ，Ｙ）の非点収差成分の差分（収差）を算出し、この差分（収差）の分布を表示させた両眼非点収差分布図を図９（ａ）として示す。この分布図からはレンズ側方部に両眼非点収差が多くあるという評価ができる。
ここでは、この評価に基づいて、設計対象レンズのレンズ表面座標のフィッティングポイントから左右水平ラインの両眼収差を低減するように減衰最小二乗法を行った。その結果、図９（ｂ）のように、フィッティングポイント（幾何中心の２ｍｍ上の「×」）から水平方向の両眼非点収差が無くなり、中間部から近用部左右の両眼非点収差も大きく低減した累進屈折力レンズを得ることができた。このようにレンズ設計においてはレンズの一部の光学性能を設計目標値として適切に選定することで、レンズ全面の光学性能を最適化することが出来る。発展的な方法としては、レンズ全面に均等に目標値を配置するなどすることで更に微妙なレンズ性能を設計することも本実施例と同一のアルゴリズムで可能である。
(Example 2)
The second embodiment is a variation of the <second evaluation> of the first embodiment, and describes a case where the lens design is actually performed by correcting the lens shape based on the evaluation.
Under the same conditions as in the first embodiment, first, the difference (aberration) of the astigmatism component of the design target lens surface coordinates (X, Y) corresponding to the design target lens and the pair lens is calculated, and the distribution of this difference (aberration) is calculated. The displayed binocular astigmatism distribution diagram is shown in FIG. From this distribution chart, it can be evaluated that there are many binocular astigmatisms in the side part of the lens.
Here, based on this evaluation, the attenuation least square method was performed so as to reduce the binocular aberration of the left and right horizontal lines from the fitting point of the lens surface coordinates of the lens to be designed. As a result, as shown in FIG. 9B, the binocular astigmatism in the horizontal direction disappears from the fitting point (“×” on the geometric center 2 mm), and the binocular astigmatism on the left and right of the near portion from the middle portion disappears. In addition, a progressive power lens with a greatly reduced value could be obtained. Thus, in lens design, the optical performance of the entire lens surface can be optimized by appropriately selecting the optical performance of a part of the lens as a design target value. As an advanced method, it is possible to design a more delicate lens performance by arranging target values evenly on the entire lens surface with the same algorithm as in this embodiment.
尚、この発明は、次のように変更して具体化することも可能である。
・上記実施例は累進屈折力レンズについて説明したが、非球面の単焦点レンズについても同様に評価をし、その結果をフィードバックすることが可能である。
・本実施例では、累進屈折力レンズの設計例として設計対象レンズとペアレンズが同度数の例を示したが、異なる度数であっても適用できる。
・設計対象レンズとペアレンズの分布図の表示において線種を変えて表示するようにしてもよい。また線を表示せずに等高線の高さを色で表現するなども自由である。
・上記各実施例では分布図はＸＹ平面として表現するものであったが、等高線があるため、三次元的な表現、例えば俯瞰図的に収差の大きさを高さとして表現するようにしてもよい。
・物点原点の位置も上記実施の形態に限定されるものではない。
・眼球モデル側から物点に向かって光線を照射してシミュレーションをするようにしてもよい 。その他本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更した態様で実施をすることは自由である。
It should be noted that the present invention can be modified and embodied as follows.
In the above embodiment, a progressive-power lens has been described. However, it is possible to similarly evaluate an aspherical single-focus lens and feed back the result.
In the present embodiment, an example in which the lens to be designed and the pair lens have the same power is shown as a design example of the progressive-power lens.
In the display of the distribution diagram of the lens to be designed and the pair lens, the line type may be changed and displayed. It is also possible to express the height of the contour line by color without displaying the line.
In each of the above embodiments, the distribution map is expressed as an XY plane. However, since there are contour lines, the magnitude of aberration may be expressed as height in a three-dimensional expression, for example, an overhead view. Good.
The position of the object point origin is not limited to the above embodiment.
-You may make it simulate by irradiating a light ray from the eyeball model side toward an object point. In addition, it is free to carry out in a modified form without departing from the spirit of the present invention.
Claims (10)
左右一対の前記レンズの左右いずれかを設計対象レンズとし、いずれか他方を装用時にペアとなるレンズ（以下、ペアレンズ）として、前記各レンズの背後に前記眼球モデルを配置したシミュレーションモデルを設定する第１の工程と、
前記第１の工程におけるシミュレーションモデルについて、前記レンズの外方に設定された位置の明確な物点と左右の前記眼球モデルとの間に光線を照射させるシミュレーションを実行させて前記設計対象レンズ上及び前記ペアレンズ上の座標の光学性能値を算出する第２の工程と、
前記第２の工程で算出された前記ペアレンズの光学性能値を前記設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用する第３の工程と、
前記第２の工程で算出された前記設計対象レンズの光学性能値と前記第３の工程で前記設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用された前記ペアレンズの光学性能値とを比較することで前記設計対象レンズの光学性能値を評価する第４の工程を有し、
算出された前記設計対象レンズの光学性能値と前記設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用された前記ペアレンズの光学性能値に基づいて２種類の光学性能の分布図を作成し、前記２種類の光学性能の分布図を分布状態が交錯するように重ねた状態で比較することで前記設計対象レンズの光学性能を評価することを特徴とするレンズの光学性能評価方法。 An optical performance evaluation method for a lens by computer simulation that evaluates the optical performance of the lens by transmitting a light beam to a pair of left and right lenses and an eyeball model disposed behind each of the lenses,
A simulation model in which the eyeball model is arranged behind each of the lenses is set as a lens to be designed, either the left or right of the pair of left and right lenses, and the other as a pair of lenses when worn (hereinafter referred to as a pair lens). A first step;
With respect to the simulation model in the first step, a simulation is performed to irradiate light between a clear object point at a position set outside of the lens and the left and right eyeball models, and A second step of calculating an optical performance value of coordinates on the pair lens;
A third step of applying the optical performance value of the pair lens calculated in the second step to the coordinates where the optical performance value of the lens to be designed is calculated;
The optical performance value of the lens to be designed calculated in the second step is compared with the optical performance value of the pair lens applied to the coordinates in which the optical performance value of the lens to be designed is calculated in the third step. have a fourth step of evaluating the optical performance value of said design object lens by,
Based on the calculated optical performance value of the lens to be designed and the optical performance value of the pair lens applied to the coordinates for calculating the optical performance value of the lens to be designed, two types of optical performance distribution maps are created, An optical performance evaluation method for a lens, wherein the optical performance of the lens to be designed is evaluated by comparing the distribution charts of the two types of optical performance in a state where the distribution states are overlapped so as to cross each other .
左右一対の前記レンズの左右いずれかを設計対象レンズとし、いずれか他方を装用時にペアとなるレンズ（以下、ペアレンズ）として、前記各レンズの背後に前記眼球モデルを配置したシミュレーションモデルを設定する第１の工程と、
前記第１の工程におけるシミュレーションモデルについて、前記レンズの外方に設定された位置の明確な物点と右の前記眼球モデルとの間に光線を照射させるシミュレーションを実行させて前記設計対象レンズ上及び前記ペアレンズ上の座標の光学性能値を算出する第２の工程と、
前記第２の工程で算出された前記ペアレンズの光学性能値を前記設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用する第３の工程と、
前記第２の工程で算出された前記設計対象レンズの光学性能値と前記第３の工程で前記設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用された前記ペアレンズの光学性能値とを比較することで前記設計対象レンズの光学性能値を評価する第４の工程を有し、
算出された前記設計対象レンズの光学性能値と前記設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用された前記ペアレンズの光学性能値に基づいて２種類の光学性能の分布図を作成し、前記２種類の光学性能の分布図を分布状態が交錯するように重ねた状態で比較することで前記設計対象レンズの光学性能を評価し、その評価結果に基づいて前記設計対象レンズの形状を修正することを特徴とするレンズの設計方法。 A lens design method using computer simulation that transmits light to a pair of left and right lenses and an eyeball model disposed behind each of the lenses,
A simulation model in which the eyeball model is arranged behind each of the lenses is set as a lens to be designed, either the left or right of the pair of left and right lenses, and the other as a pair of lenses when worn (hereinafter referred to as a pair lens). A first step;
With respect to the simulation model in the first step, a simulation for irradiating a light beam between a clear object point at a position set outside the lens and the right eyeball model is performed on the lens to be designed and A second step of calculating an optical performance value of coordinates on the pair lens;
A third step of applying the optical performance value of the pair lens calculated in the second step to the coordinates where the optical performance value of the lens to be designed is calculated;
The optical performance value of the lens to be designed calculated in the second step is compared with the optical performance value of the pair lens applied to the coordinates in which the optical performance value of the lens to be designed is calculated in the third step. And having a fourth step of evaluating the optical performance value of the lens to be designed,
Based on the calculated optical performance value of the lens to be designed and the optical performance value of the pair lens applied to the coordinates for calculating the optical performance value of the lens to be designed, two types of optical performance distribution maps are created, The optical performance of the lens to be designed is evaluated by comparing the distribution charts of the two types of optical performance in an overlapped state so that the distribution states intersect, and the shape of the lens to be designed is corrected based on the evaluation result A method for designing a lens.
左右一対の前記レンズの左右いずれかを設計対象レンズとし、いずれか他方を装用時にペアとなるレンズ（以下、ペアレンズ）として、前記各レンズの背後に前記眼球モデルを配置したシミュレーションモデルを設定する第１の工程と、
前記第１の工程におけるシミュレーションモデルについて、前記レンズの外方に設定された位置の明確な物点と左右の前記眼球モデルとの間に光線を照射させるシミュレーションを実行させて前記設計対象レンズ上及び前記ペアレンズ上の座標の光学性能値を算出する第２の工程と、
前記第２の工程で算出された前記ペアレンズの光学性能値を前記設計対象レンズの光学性能値を算出した座標に適用する第３の工程と、
前記第２及び第３の工程で算出された前記設計対象レンズの光学性能値と前記設計対象レンズに適用された前記ペアレンズの光学性能値に基づいて２種類の光学性能の分布図を作成する第４の工程を有し、
前記２種類の分布図を分布状態が交錯するように重ねた状態で表示するようにしたことを特徴とするレンズの光学性能表示方法。 An optical performance display method for a lens by computer simulation for displaying on a monitor screen a simulation for transmitting light to a pair of left and right lenses and an eyeball model arranged behind the lenses,
A simulation model in which the eyeball model is arranged behind each of the lenses is set as a lens to be designed, either the left or right of the pair of left and right lenses, and the other as a pair of lenses when worn (hereinafter referred to as a pair lens). A first step;
With respect to the simulation model in the first step, a simulation is performed to irradiate light between a clear object point at a position set outside of the lens and the left and right eyeball models, and A second step of calculating an optical performance value of coordinates on the pair lens;
A third step of applying the optical performance value of the pair lens calculated in the second step to the coordinates where the optical performance value of the lens to be designed is calculated;
Based on the optical performance value of the design target lens calculated in the second and third steps and the optical performance value of the pair lens applied to the design target lens, two types of optical performance distribution maps are created. Having a fourth step,
An optical performance display method for a lens, characterized in that the two types of distribution maps are displayed in a state of being overlapped so that the distribution states intersect .
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