JPH08215149A - 眼光学系のシミュレーション装置 - Google Patents
眼光学系のシミュレーション装置Info
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- JPH08215149A JPH08215149A JP7026936A JP2693695A JPH08215149A JP H08215149 A JPH08215149 A JP H08215149A JP 7026936 A JP7026936 A JP 7026936A JP 2693695 A JP2693695 A JP 2693695A JP H08215149 A JPH08215149 A JP H08215149A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学レンズを装用したときの網膜像をシミュ
レーションによって求める。 【構成】 角膜、瞳孔、眼内レンズ、網膜等の光学系か
ら光学系データ１０を求める。この光学系データ１０を
基にＰＳＦ（Point Spread Function)演算手段１はＰＳ
Ｆ２を求める。ＰＳＦ２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４は画像データ３をＰＳＦ２によって、たたみ込み
積分を行い、網膜像データ５を求める。網膜像データ５
を表示制御手段６で表示データに変換し、表示装置７に
表示する。表示装置７に表示された網膜像は、実際に網
膜上に写される像であり、客観的に患者がどのように見
えるかを正確に把握することができる。
レーションによって求める。 【構成】 角膜、瞳孔、眼内レンズ、網膜等の光学系か
ら光学系データ１０を求める。この光学系データ１０を
基にＰＳＦ（Point Spread Function)演算手段１はＰＳ
Ｆ２を求める。ＰＳＦ２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４は画像データ３をＰＳＦ２によって、たたみ込み
積分を行い、網膜像データ５を求める。網膜像データ５
を表示制御手段６で表示データに変換し、表示装置７に
表示する。表示装置７に表示された網膜像は、実際に網
膜上に写される像であり、客観的に患者がどのように見
えるかを正確に把握することができる。
Description
【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
に関する。
ョン装置に関し、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
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。
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。
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】
【発明が解決しようとする課題】しかし、患者側からみ
てＩＯＬ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。
てＩＯＬ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】また、眼鏡レンズあるいはコンタクトレン
ズ等でも、被検者の主観的な自覚のみでなく、より客観
的にどのように像が見えているのか知ることができれ
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、被検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。
ズ等でも、被検者の主観的な自覚のみでなく、より客観
的にどのように像が見えているのか知ることができれ
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、被検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。
【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は眼内レンズを装着した時の網膜像
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
装置を提供することである。
のであり、その目的は眼内レンズを装着した時の網膜像
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
装置を提供することである。
【０００７】また、本発明の他の目的はコンタクトレン
ズあるいは眼鏡レンズを装用したときの網膜像をシミュ
レーションできる眼光学系のシミュレーション装置を提
供することである。
ズあるいは眼鏡レンズを装用したときの網膜像をシミュ
レーションできる眼光学系のシミュレーション装置を提
供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
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、平行光線が得られる程度に遠方に配置した光源画
面と、前記光学レンズ及び角膜、瞳孔及び網膜を含む光
学系データに基づいてＰＳＦを演算するＰＳＦ演算手段
と、画像データと、前記ＰＳＦによって生成される網膜
像データを演算する網膜像演算手段と、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。
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、平行光線が得られる程度に遠方に配置した光源画
面と、前記光学レンズ及び角膜、瞳孔及び網膜を含む光
学系データに基づいてＰＳＦを演算するＰＳＦ演算手段
と、画像データと、前記ＰＳＦによって生成される網膜
像データを演算する網膜像演算手段と、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。
【０００９】
【作用】ＰＳＦ演算手段で、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を求
める。網膜像演算手段は、画像データとＰＳＦから網膜
像データを演算する。これによって、画像データに対す
る網膜像データが得られ、網膜像データによってどのよ
うに画像が見えるかを客観的に判断する。
光学レンズ及び角膜等の光学系内を追跡し、ＰＳＦを求
める。網膜像演算手段は、画像データとＰＳＦから網膜
像データを演算する。これによって、画像データに対す
る網膜像データが得られ、網膜像データによってどのよ
うに画像が見えるかを客観的に判断する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一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、角膜、瞳孔、眼内レンズ、網
膜等の光学系から光学系データ１０を求める。眼内レン
ズの光学系データはそれぞれの使用する眼内レンズによ
って決まる。また、角膜、瞳孔、網膜等の光学データ
は、グルストランド模型等を使用して求める。さらに、
測定可能なデータを患者から直接測定することもでき
る。
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、角膜、瞳孔、眼内レンズ、網
膜等の光学系から光学系データ１０を求める。眼内レン
ズの光学系データはそれぞれの使用する眼内レンズによ
って決まる。また、角膜、瞳孔、網膜等の光学データ
は、グルストランド模型等を使用して求める。さらに、
測定可能なデータを患者から直接測定することもでき
る。
【００１１】この光学系データ１０を基にＰＳＦ（Poin
t Spread Function ）演算手段１はＰＳＦ２を求める。
ＰＳＦ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。その詳細は後述する。
t Spread Function ）演算手段１はＰＳＦ２を求める。
ＰＳＦ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。その詳細は後述する。
【００１２】一方、網膜像演算手段４は画像データ３を
ＰＳＦ２によって、たたみ込み積分を行い、網膜像デー
タ５を求める。ここで、画像データ３としては視標にラ
ンドルト視環等を使用し、そのデジタル画像データを画
像データ３として使用する。網膜像データ５を表示制御
手段６で表示データに変換し、表示装置７に表示する。
表示装置７に表示された網膜像は、実際に網膜上に写さ
れる像であり、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。勿論、網膜像は視標に対して、ボ
ケた状態になる。
ＰＳＦ２によって、たたみ込み積分を行い、網膜像デー
タ５を求める。ここで、画像データ３としては視標にラ
ンドルト視環等を使用し、そのデジタル画像データを画
像データ３として使用する。網膜像データ５を表示制御
手段６で表示データに変換し、表示装置７に表示する。
表示装置７に表示された網膜像は、実際に網膜上に写さ
れる像であり、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。勿論、網膜像は視標に対して、ボ
ケた状態になる。
【００１３】図２は眼内レンズを含む光学系の例を示す
図である。ここでは、光学系は角膜１１、瞳孔１２、眼
内レンズ１３、網膜１４からなる。そして、角膜１１の
外面をＳ１、内面をＳ２、瞳孔面をＳ３、眼内レンズ１
３の凸面をＳ４、平面をＳ５、網膜１４の面をＳ６で表
す。そして、これらの光学系データを表１に表す。光学
系データとしては、曲率半径、その面から次の面への距
離を示す面間隔、有効半径、屈折率がある。
図である。ここでは、光学系は角膜１１、瞳孔１２、眼
内レンズ１３、網膜１４からなる。そして、角膜１１の
外面をＳ１、内面をＳ２、瞳孔面をＳ３、眼内レンズ１
３の凸面をＳ４、平面をＳ５、網膜１４の面をＳ６で表
す。そして、これらの光学系データを表１に表す。光学
系データとしては、曲率半径、その面から次の面への距
離を示す面間隔、有効半径、屈折率がある。
【００１４】
【表１】
【００１５】図２に示す光学系の光学系データからＰＳ
Ｆ（Point Spread Function ）を求める。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。
Ｆ（Point Spread Function ）を求める。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。
【００１６】次に光線追跡の原理について述べる。図３
は光線追跡の原理を説明する図である。光線追跡はある
屈折面（例えば、図２のＳ１，Ｓ２・・）の入射光線の
方向余弦と屈折面との交点がわかれば、法線ベクトルを
求め、スネル（Snell ）の法則により、出射光線の方向
余弦が求められ、出射光線が求められる。この出射光線
が次の屈折面の入射光線となる。これを繰り返していけ
ば、最終面（像面、図２の例では網膜１４、面Ｓ６）と
の交点が求められ、光線追跡が完成する。
は光線追跡の原理を説明する図である。光線追跡はある
屈折面（例えば、図２のＳ１，Ｓ２・・）の入射光線の
方向余弦と屈折面との交点がわかれば、法線ベクトルを
求め、スネル（Snell ）の法則により、出射光線の方向
余弦が求められ、出射光線が求められる。この出射光線
が次の屈折面の入射光線となる。これを繰り返していけ
ば、最終面（像面、図２の例では網膜１４、面Ｓ６）と
の交点が求められ、光線追跡が完成する。
【００１７】次に具体的な入射光線に対する出射光線の
求め方について説明する。図３は光線追跡の原理を説明
する図である。光線Ｑk は図のように左から右に、ｋ面
から（ｋ＋１）面に向い、（ｋ＋１）面で屈折し光線Ｑ
k+1 となる。そして、各符号の意味を数式１に示す。
求め方について説明する。図３は光線追跡の原理を説明
する図である。光線Ｑk は図のように左から右に、ｋ面
から（ｋ＋１）面に向い、（ｋ＋１）面で屈折し光線Ｑ
k+1 となる。そして、各符号の意味を数式１に示す。
【００１８】
【数１】
【００１９】図３の幾何学的関係と屈折の法則（スネル
の法則）から数式２のベクトル関係式が成立する。
の法則）から数式２のベクトル関係式が成立する。
【００２０】
【数２】
【００２１】これらの式から（ｋ＋１）面の左側から右
側への移行及び屈折の式が求められる。すなわち、Ｑk
（Ｘk ，Ｙk ，Ｚk ）とＥk （ｘk ，ｙk ，ｚk ）が与
えられたとき（ｋ＋１）面のＥk+1 （ｘk+1 ，ｙk+1 ，
ｚk+1 ）は以下の数式３から求められる。
側への移行及び屈折の式が求められる。すなわち、Ｑk
（Ｘk ，Ｙk ，Ｚk ）とＥk （ｘk ，ｙk ，ｚk ）が与
えられたとき（ｋ＋１）面のＥk+1 （ｘk+1 ，ｙk+1 ，
ｚk+1 ）は以下の数式３から求められる。
【００２２】
【数３】
【００２３】そして、Ｅk+1 （ｘk+1 ，ｙk+1 ，
ｚk+1 ）が求まれば、数式４によって、屈折光線、すわ
なち（ｋ＋１）面の出射光線の方向Ｑk+1 （Ｘk+1 ，Ｙ
k+1 ，Ｚk+ 1 ）が、求められる。
ｚk+1 ）が求まれば、数式４によって、屈折光線、すわ
なち（ｋ＋１）面の出射光線の方向Ｑk+1 （Ｘk+1 ，Ｙ
k+1 ，Ｚk+ 1 ）が、求められる。
【００２４】
【数４】
【００２５】このように、光線が光学系の一面づつ移行
及び屈折し、最終的な像面に交わる座標が求められる。
単純な例として、図２に示す光学系において、光軸１５
から１ｍｍ離れた平行光線１６の追跡結果を図４に示
す。また、実際の座標値を表２に示す。なお、表２の値
は、各面の頂点を原点として表されている。ただし、各
面の頂点とは各面と光軸１５との交点である。また、座
標は横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸、紙面に垂直な方向を
Ｚ軸としている。
及び屈折し、最終的な像面に交わる座標が求められる。
単純な例として、図２に示す光学系において、光軸１５
から１ｍｍ離れた平行光線１６の追跡結果を図４に示
す。また、実際の座標値を表２に示す。なお、表２の値
は、各面の頂点を原点として表されている。ただし、各
面の頂点とは各面と光軸１５との交点である。また、座
標は横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸、紙面に垂直な方向を
Ｚ軸としている。
【００２６】
【表２】
【００２７】例えば、角膜１１の外面Ｓ１では、Ｙ軸は
光軸から１ｍｍの位置にあり、Ｘ軸は角膜１１の曲率に
より頂点よりやや右側０．０６５ｍｍにあり、Ｚ軸方向
は０である。そして、最終的な網膜１４の面Ｓ６では、
光軸１５のわずかに下、−０．００３ｍｍの位置に到達
する。いいかえれば、図２（図４）の光学系では、光軸
１５から１ｍｍ離れた平行光線は網膜１４の頂点の下側
０．００３ｍｍの位置に投影されることを意味する。
光軸から１ｍｍの位置にあり、Ｘ軸は角膜１１の曲率に
より頂点よりやや右側０．０６５ｍｍにあり、Ｚ軸方向
は０である。そして、最終的な網膜１４の面Ｓ６では、
光軸１５のわずかに下、−０．００３ｍｍの位置に到達
する。いいかえれば、図２（図４）の光学系では、光軸
１５から１ｍｍ離れた平行光線は網膜１４の頂点の下側
０．００３ｍｍの位置に投影されることを意味する。
【００２８】なお、表２から明らかなように、光線１６
はＺ軸方向には変位しない。次に、ＰＳＦの具体的な例
について説明する。まず、図４の角膜１１の左側に６ｍ
ｍ×６ｍｍの正方形の光源画面をその中心が光軸１５と
一致し、光軸１５と垂直になるように置き、その画面か
ら均等に１０００００個の平行光線が出力されるものと
する。光源画面からの光源が平行光線になるためには、
画面を角膜１１から十分遠方におく必要があるが、ここ
ではシミュレーションによってＰＳＦを求めるので、光
線が平行光線であるということで十分である。この光線
は角膜１１（面Ｓ１，Ｓ２）で屈折し、瞳孔１２（Ｓ
３）で絞られ、さらに眼内レンズ１３（面Ｓ４，Ｓ５）
で屈折し、最終的に網膜１４（面Ｓ６）に４４４２５本
の光線が到達する。
はＺ軸方向には変位しない。次に、ＰＳＦの具体的な例
について説明する。まず、図４の角膜１１の左側に６ｍ
ｍ×６ｍｍの正方形の光源画面をその中心が光軸１５と
一致し、光軸１５と垂直になるように置き、その画面か
ら均等に１０００００個の平行光線が出力されるものと
する。光源画面からの光源が平行光線になるためには、
画面を角膜１１から十分遠方におく必要があるが、ここ
ではシミュレーションによってＰＳＦを求めるので、光
線が平行光線であるということで十分である。この光線
は角膜１１（面Ｓ１，Ｓ２）で屈折し、瞳孔１２（Ｓ
３）で絞られ、さらに眼内レンズ１３（面Ｓ４，Ｓ５）
で屈折し、最終的に網膜１４（面Ｓ６）に４４４２５本
の光線が到達する。
【００２９】図５に網膜１５（面Ｓ６）に到達した光線
の分布を示す。なお、各ピクセルの間隔をシミュレーシ
ョンの画像に合わせて０．００１ｍｍとすると光線の分
布は図５のように３７×３７マトリクスで表せる。図５
に示すように、網膜面１４の面Ｓ６の中心に光線が集中
し、外部に向かうにつれて分布は薄くなる。
の分布を示す。なお、各ピクセルの間隔をシミュレーシ
ョンの画像に合わせて０．００１ｍｍとすると光線の分
布は図５のように３７×３７マトリクスで表せる。図５
に示すように、網膜面１４の面Ｓ６の中心に光線が集中
し、外部に向かうにつれて分布は薄くなる。
【００３０】なお、図４の光学系は光軸１５に対して対
称であるので、光線の分布も当然に対称的な分布にな
る。なお、図５では個々の数値が見ずらいので、その左
上分（図５の１／４）を図６に示す。
称であるので、光線の分布も当然に対称的な分布にな
る。なお、図５では個々の数値が見ずらいので、その左
上分（図５の１／４）を図６に示す。
【００３１】このように、図５に表した光線の分布が、
図４に示す光学系のＰＳＦに他ならない。次に、図４の
光学系の角膜１１の５ｍ左側に実際の画像（視標）を置
き、画像が網膜にどのように投影されるかをシミュレー
ションする。画像としてはランドルト視環を使用する。
図７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２０はそれぞれ、視力０．２用の２１、視力
０．３用の２２、視力０．４用の２３、視力０．５用の
２４、０．６用の２５、視力０．７用の２６、視力０．
８用の２７、視力０．９用の２８、視力１．０用の２９
からなる。
図４に示す光学系のＰＳＦに他ならない。次に、図４の
光学系の角膜１１の５ｍ左側に実際の画像（視標）を置
き、画像が網膜にどのように投影されるかをシミュレー
ションする。画像としてはランドルト視環を使用する。
図７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２０はそれぞれ、視力０．２用の２１、視力
０．３用の２２、視力０．４用の２３、視力０．５用の
２４、０．６用の２５、視力０．７用の２６、視力０．
８用の２７、視力０．９用の２８、視力１．０用の２９
からなる。
【００３２】このランドルト視環２０全体のサイズは２
５０×２５０ピクセルとし、ピクセルの間隔は０．００
１ｍｍとする。そして、この画像の各濃淡を表す光線が
平行光線として角膜１１から入射され、瞳孔１２、眼内
レンズ１３を通って、網膜１４に到達する。ただし、こ
こで黒いピクセルを０とし、白いピクセルを２５５とす
る。網膜１４（Ｓ６）のシミュレーション画像ｇ（ｘ，
ｙ）は畳み込み積分によって数式５で求めることができ
る。
５０×２５０ピクセルとし、ピクセルの間隔は０．００
１ｍｍとする。そして、この画像の各濃淡を表す光線が
平行光線として角膜１１から入射され、瞳孔１２、眼内
レンズ１３を通って、網膜１４に到達する。ただし、こ
こで黒いピクセルを０とし、白いピクセルを２５５とす
る。網膜１４（Ｓ６）のシミュレーション画像ｇ（ｘ，
ｙ）は畳み込み積分によって数式５で求めることができ
る。
【００３３】
【数５】
【００３４】ここで、ｆ（ｙ，ｚ）は原画像上の点
（ｘ，ｙ）上の濃淡を表す関数であり、黒いピクセルを
０、白いピクセルを２５とする。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
がり半径であり、ＰＳＦは先に述べたように３７×３７
マトリクス（図５）であるので、ａは（３７×０．００
１）／２＝０．０１８５（ｍｍ）である。
（ｘ，ｙ）上の濃淡を表す関数であり、黒いピクセルを
０、白いピクセルを２５とする。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
がり半径であり、ＰＳＦは先に述べたように３７×３７
マトリクス（図５）であるので、ａは（３７×０．００
１）／２＝０．０１８５（ｍｍ）である。
【００３５】そして、求められたｇ（ｘ，ｙ）を図８に
示す。図８はシミュレーションによって得られた網膜像
を示す図である。図中３１，３２・・・３９は，図７の
ランドルト視環２１，２２・・・２９に対応する網膜像
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８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。
示す。図８はシミュレーションによって得られた網膜像
を示す図である。図中３１，３２・・・３９は，図７の
ランドルト視環２１，２２・・・２９に対応する網膜像
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８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。
【００３６】なお、表３に各網膜像の濃淡の比を表す。
【００３７】
【表３】
【００３８】原画像の白い部分の濃度を２５５とし、黒
い部分０とする。これに対して、シミュレーションで得
られた像の濃度は、例えば０．２の網膜像３１では、白
部が２３２、黒部が５６である。なお白部は網膜像３１
の切れ目のほぼ中心、黒部は切れ目の上部である。な
お、表３に示すｙ座標及びｚ座標は図８の原点Ｏからの
ピクセル数で表している。
い部分０とする。これに対して、シミュレーションで得
られた像の濃度は、例えば０．２の網膜像３１では、白
部が２３２、黒部が５６である。なお白部は網膜像３１
の切れ目のほぼ中心、黒部は切れ目の上部である。な
お、表３に示すｙ座標及びｚ座標は図８の原点Ｏからの
ピクセル数で表している。
【００３９】表３から分かるように、ランドルト視環が
小さくなるほど濃淡の比は少なくなり、切れ目の判別
（切れ目の方向）が困難になる。すなわち、視力０．２
用の網膜像３１での濃淡比は２３２：５６であるが、視
力１．０用の網膜像３９では、２０１：１４８である。
このような濃淡比が求められるので、一般的に人間がど
の程度の濃淡比でランドルト視環の切れ目が判別できる
かは経験的に分かっているので、表３から図４の光学系
でどのような視力が得られるかも判別できる。すなわ
ち、判別可能な濃淡比を決め、それ以上の濃淡比がある
網膜像に対応するランドルト視環によって視力を判定す
るような視力判定手段を、ソフトウェアで構成できる。
小さくなるほど濃淡の比は少なくなり、切れ目の判別
（切れ目の方向）が困難になる。すなわち、視力０．２
用の網膜像３１での濃淡比は２３２：５６であるが、視
力１．０用の網膜像３９では、２０１：１４８である。
このような濃淡比が求められるので、一般的に人間がど
の程度の濃淡比でランドルト視環の切れ目が判別できる
かは経験的に分かっているので、表３から図４の光学系
でどのような視力が得られるかも判別できる。すなわ
ち、判別可能な濃淡比を決め、それ以上の濃淡比がある
網膜像に対応するランドルト視環によって視力を判定す
るような視力判定手段を、ソフトウェアで構成できる。
【００４０】実際には、このようにして得られた画像デ
ータを図１に示すように表示制御手段６によって表示デ
ータに変換して、表示装置７に表示すれば、どのような
眼内レンズを装着すると患者の網膜像がどのようになる
か、患者も眼科医も客観的に判別することができる。
ータを図１に示すように表示制御手段６によって表示デ
ータに変換して、表示装置７に表示すれば、どのような
眼内レンズを装着すると患者の網膜像がどのようになる
か、患者も眼科医も客観的に判別することができる。
【００４１】さらに、多数の眼内レンズの光学系及びそ
のシミュレーション像を生成して、１つの画面に表示す
れば、その眼内レンズが最も適しているかを簡単に選択
できる。
のシミュレーション像を生成して、１つの画面に表示す
れば、その眼内レンズが最も適しているかを簡単に選択
できる。
【００４２】上記の説明では、ＰＳＦを求めるための画
面は角膜１１から十分遠方に置き、角膜１１に入射する
光線は平行光線として扱えるものとした。すなわち、遠
方の視力あるいは網膜像を得ることで説明した。
面は角膜１１から十分遠方に置き、角膜１１に入射する
光線は平行光線として扱えるものとした。すなわち、遠
方の視力あるいは網膜像を得ることで説明した。
【００４３】一方、眼鏡レンズのように、遠近両用の眼
鏡レンズあるいはコンタクトレンズを処方する場合は、
遠方及び近方の網膜像が必要となる。また、眼内レンズ
でも、遠方及び近方のどちらを重視するかは患者によっ
て異なる。このために、ＰＳＦも角膜に入射する光線が
平行になるように光線追跡の光源画面を遠方においた場
合、さらに近方（例えば角膜の前方３０ｃｍ）に光源画
面を置いた場合を考える。これらの光源画面から出射さ
れた光線をそれぞれ複数の光学レンズと人眼とを組み合
わせて、それぞれのＰＳＦを求める。
鏡レンズあるいはコンタクトレンズを処方する場合は、
遠方及び近方の網膜像が必要となる。また、眼内レンズ
でも、遠方及び近方のどちらを重視するかは患者によっ
て異なる。このために、ＰＳＦも角膜に入射する光線が
平行になるように光線追跡の光源画面を遠方においた場
合、さらに近方（例えば角膜の前方３０ｃｍ）に光源画
面を置いた場合を考える。これらの光源画面から出射さ
れた光線をそれぞれ複数の光学レンズと人眼とを組み合
わせて、それぞれのＰＳＦを求める。
【００４４】例えば、遠方に光源画面を置き、第１の光
学レンズ系（遠用光学レンズ、角膜、瞳孔、水晶体、網
膜等を含む、ただし、眼内レンズの場合は角膜、瞳孔、
眼内レンズ、網膜）のＰＳＦをＰＳＦｆ１、第２の光学
レンズ系のＰＳＦをＰＳＦｆ２、第３の光学レンズ系の
ＰＳＦをＰＳＦｆ３・・・・として求める。さらに、光
源画面を近方（例えば角膜から３０ｃｍ）に置き、第１
１の光学レンズ系（近方光学レンズ、角膜、瞳孔、水晶
体、網膜等を含む、ただし、眼内レンズの場合は角膜、
瞳孔、眼内レンズ、網膜）のＰＳＦをＰＳＦｎ１１、第
１２の光学レンズ系をＰＳＦｎ１２、第１３の光学レン
ズをＰＳＦｎ１３として求める。そしてこれらのそれぞ
れのＰＳＦｆ１，ＰＳＦｆ２，ＰＳＦｆ３・・・・に対
して、角膜の左側５ｍにランドルト視環を置き、シミュ
レーションにより、遠方の網膜像データＤｆ１，Ｄｆ
２，Ｄｆ３・・・を求める。さらに、角膜の左側３０ｃ
ｍにランドルト視環を置き、ＰＳＦｎ１１，ＰＳＦｎ１
２，ＰＳＦｎ１３・・・に対して、シミュレーションに
より近方の網膜像データＤｎ１１，Ｄｎ１２，Ｄｎ１３
・・・・を求める。
学レンズ系（遠用光学レンズ、角膜、瞳孔、水晶体、網
膜等を含む、ただし、眼内レンズの場合は角膜、瞳孔、
眼内レンズ、網膜）のＰＳＦをＰＳＦｆ１、第２の光学
レンズ系のＰＳＦをＰＳＦｆ２、第３の光学レンズ系の
ＰＳＦをＰＳＦｆ３・・・・として求める。さらに、光
源画面を近方（例えば角膜から３０ｃｍ）に置き、第１
１の光学レンズ系（近方光学レンズ、角膜、瞳孔、水晶
体、網膜等を含む、ただし、眼内レンズの場合は角膜、
瞳孔、眼内レンズ、網膜）のＰＳＦをＰＳＦｎ１１、第
１２の光学レンズ系をＰＳＦｎ１２、第１３の光学レン
ズをＰＳＦｎ１３として求める。そしてこれらのそれぞ
れのＰＳＦｆ１，ＰＳＦｆ２，ＰＳＦｆ３・・・・に対
して、角膜の左側５ｍにランドルト視環を置き、シミュ
レーションにより、遠方の網膜像データＤｆ１，Ｄｆ
２，Ｄｆ３・・・を求める。さらに、角膜の左側３０ｃ
ｍにランドルト視環を置き、ＰＳＦｎ１１，ＰＳＦｎ１
２，ＰＳＦｎ１３・・・に対して、シミュレーションに
より近方の網膜像データＤｎ１１，Ｄｎ１２，Ｄｎ１３
・・・・を求める。
【００４５】そして、これら遠方の網膜像データＤｆ
１，Ｄｆ２，Ｄｆ３・・・、近方の網膜像データＤｎ１
１，Ｄｎ１２，Ｄｎ１３・・・・から必要なものを選択
して、表示装置に表示すれば、遠近両用のレンズ等の処
方に有効である。また、眼内レンズの場合でも、遠方及
び近方のどちらを重視した眼内レンズを選択すべきか客
観的に判断することができる。さらに、ＰＳＦを求める
ための光源画面を中距離（例えば角膜５ｍ）に置き、こ
れに対する網膜像データを増やすこともできる。
１，Ｄｆ２，Ｄｆ３・・・、近方の網膜像データＤｎ１
１，Ｄｎ１２，Ｄｎ１３・・・・から必要なものを選択
して、表示装置に表示すれば、遠近両用のレンズ等の処
方に有効である。また、眼内レンズの場合でも、遠方及
び近方のどちらを重視した眼内レンズを選択すべきか客
観的に判断することができる。さらに、ＰＳＦを求める
ための光源画面を中距離（例えば角膜５ｍ）に置き、こ
れに対する網膜像データを増やすこともできる。
【００４６】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９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。
ためのハードウェアについて簡単に説明する。図９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。
【００４７】図に示すように、ワークステーションは、
プロセッサ５１、グラフィック制御回路５４及び表示装
置５５と、マウス５６、キーボード５７、ハードディス
ク装置（ＨＤＤ）５８、フロッピーディスク装置（ＦＤ
Ｄ）５９、プリンタ６０、磁気テープ装置６１から構成
されている。これ等の要素はバス６２によって結合され
ている。
プロセッサ５１、グラフィック制御回路５４及び表示装
置５５と、マウス５６、キーボード５７、ハードディス
ク装置（ＨＤＤ）５８、フロッピーディスク装置（ＦＤ
Ｄ）５９、プリンタ６０、磁気テープ装置６１から構成
されている。これ等の要素はバス６２によって結合され
ている。
【００４８】プロセッサ５１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５２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
５３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。
を統括的に制御する。読み取り専用メモリ５２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
５３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。
【００４９】グラフィック制御回路５４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５５に表示する。マウス５６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。
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５５に表示する。マウス５６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。
【００５０】ハードディスク装置５８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５３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。
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５３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。
【００５１】フロッピーディスク装置５９は画像データ
等の必要なデータをフロッピィ５９ａから入力したり、
必要に応じてフロッピィ５９ａにセービィングする。プ
リンタ装置６０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。
等の必要なデータをフロッピィ５９ａから入力したり、
必要に応じてフロッピィ５９ａにセービィングする。プ
リンタ装置６０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。
【００５２】磁気テープ装置６１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。
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。
【００５３】なお、上記の例では、装用する光学レンズ
を眼内レンズとして、光学系を構成したが、コンタクト
レンズあるいは眼鏡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、あるいは眼鏡レンズの選定に有
用である。
を眼内レンズとして、光学系を構成したが、コンタクト
レンズあるいは眼鏡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、あるいは眼鏡レンズの選定に有
用である。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、眼内レ
ンズ等の光学レンズを含む眼光学系から網膜像をシミュ
レーションによって求めるようにしたので、患者に眼内
レンズを装着することなく、装着後の視力を容易に推定
することができる。
ンズ等の光学レンズを含む眼光学系から網膜像をシミュ
レーションによって求めるようにしたので、患者に眼内
レンズを装着することなく、装着後の視力を容易に推定
することができる。
【００５５】また、網膜像を求めることができるので、
他覚的に視力を判定でき、より適切な眼内レンズを選択
することができる。
他覚的に視力を判定でき、より適切な眼内レンズを選択
することができる。
【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。
理図である。
【図２】眼内レンズを含む光学系の例を示す図である。
【図３】光線追跡の原理を説明する図である。
【図４】図２に示す光学系において、光軸から１ｍｍ離
れた平行光線の追跡結果を示す図である。
れた平行光線の追跡結果を示す図である。
【図５】網膜に到達した光線の分布を示す図である。
【図６】図５の分布の左上分を示す図である。
【図７】画像として使用するランドルト視環を示す図で
ある。
ある。
【図８】シミュレーションによって得られた網膜像を示
す図である。
す図である。
【図９】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。
ハードウェアのブロック図である。
１ ＰＳＦ演算手段 ２ ＰＳＦ ３ 画像データ ４ 網膜像演算手段 ５ 網膜像データ ６ 表示制御手段 ７ 表示装置 １０ 光学系データ １１ 角膜 １２ 瞳孔 １３ 眼内レンズ １４ 網膜 １５ 光軸 ２０ ランドルト視環 ３０ 網膜像
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年３月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
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、所定の位置におかれた光源画面と、前記光学レン
ズ及び角膜、瞳孔及び網膜を含む光学系データに基づい
てＰＳＦを演算するＰＳＦ演算手段と、前記所定の位置
におかれた画像データと、前記ＰＳＦによって生成され
る網膜像データを演算する網膜像演算手段と、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。
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、所定の位置におかれた光源画面と、前記光学レン
ズ及び角膜、瞳孔及び網膜を含む光学系データに基づい
てＰＳＦを演算するＰＳＦ演算手段と、前記所定の位置
におかれた画像データと、前記ＰＳＦによって生成され
る網膜像データを演算する網膜像演算手段と、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。
Claims (4)
- 【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、 平行光線が得られる程度に遠方におかれた光源画面と、
前記光学レンズ及び角膜、瞳孔及び網膜を含む光学系デ
ータに基づいてＰＳＦ（Point Spread Function ）を演
算するＰＳＦ演算手段と、 画像データと、前記ＰＳＦによって生成される網膜像を
演算する網膜像演算手段と、 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】 前記網膜像を表示装置に表示する表示制
御手段を有することを特徴とする請求項１記載の眼光学
系のシミュレーション装置。 - 【請求項３】 前記画像データとしてランドルト視環を
使用し、前記ランドルト視環の網膜像の濃淡の比から視
力を判定する視力判定手段を有することを特徴とする請
求項１記載の眼光学系のシミュレーション装置。 - 【請求項４】 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、 光学設計が異なる複数種の光学レンズの各々の光学設計
データ及び人眼の光学データからなる光学系データを記
憶する記憶手段と、 所望の複数の位置に置かれた光源画面と前記光学系デー
タによって、ＰＳＦ（Point Spread Function ）を演算
するＰＳＦ演算手段と、 複数の位置に配置された画像データと、前記画像データ
に対応する前記ＰＳＦによって生成される網膜像データ
を演算する網膜像演算手段と、 前記各々の網膜像データを選択して表示装置に表示する
選択表示手段と、 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02693695A JP3347507B2 (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | 眼光学系のシミュレーション装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02693695A JP3347507B2 (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | 眼光学系のシミュレーション装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08215149A true JPH08215149A (ja) | 1996-08-27 |
| JP3347507B2 JP3347507B2 (ja) | 2002-11-20 |
Family
ID=12207044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02693695A Expired - Fee Related JP3347507B2 (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | 眼光学系のシミュレーション装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3347507B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002112964A (ja) * | 2000-10-10 | 2002-04-16 | Topcon Corp | 眼光学特性測定装置 |
| WO2002032299A1 (fr) * | 2000-10-18 | 2002-04-25 | Kabushiki Kaisha Topcon | Dispositif de mesure de caracteristiques optiques |
| JP2002139714A (ja) * | 2000-11-01 | 2002-05-17 | Menicon Co Ltd | 眼用レンズの設計方法及びそれを用いて得られた眼用レンズ |
| JP2002204784A (ja) * | 2000-10-18 | 2002-07-23 | Topcon Corp | 光学特性測定装置 |
| JP2002209854A (ja) * | 2000-10-18 | 2002-07-30 | Topcon Corp | 光学特性測定装置 |
| JP2002209852A (ja) * | 2000-11-16 | 2002-07-30 | Topcon Corp | 眼光学特性測定装置 |
| JP2002250902A (ja) * | 2001-02-26 | 2002-09-06 | Menicon Co Ltd | 眼用レンズの設計方法及びそれを用いて得られた眼用レンズ |
| WO2003000123A1 (fr) * | 2001-06-20 | 2003-01-03 | Vision Optic Co., Ltd. | Systeme pour determiner la puissance optique d'un verre correcteur/d'une lentille de contact, et son procede |
| JP2003530173A (ja) * | 2000-04-11 | 2003-10-14 | ジーン，ベネディクト | 選択的な角膜収差測定 |
| JP2007523674A (ja) * | 2003-06-20 | 2007-08-23 | ヴィズイクス・インコーポレーテッド | 波面測定に基づき客観的視力を予測するためのシステム及び方法 |
| JP2013528115A (ja) * | 2010-06-11 | 2013-07-08 | バック イン フォーカス | 観察者の視覚障害を補正するための表示を表現するシステム、方法、およびそのプログラムを格納している記憶媒体 |
| PL422369A1 (pl) * | 2017-07-27 | 2019-01-28 | Horizon Business Hub Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Urządzenie do wyznaczania odległości dobrego widzenia |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4185337B2 (ja) | 2002-09-13 | 2008-11-26 | 株式会社トプコン | 矯正要素判定装置及び方法 |
-
1995
- 1995-02-15 JP JP02693695A patent/JP3347507B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP4606560B2 (ja) * | 2000-10-10 | 2011-01-05 | 株式会社トプコン | 眼光学特性測定装置 |
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| JP2002204784A (ja) * | 2000-10-18 | 2002-07-23 | Topcon Corp | 光学特性測定装置 |
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| JP4536907B2 (ja) * | 2000-11-01 | 2010-09-01 | 株式会社メニコン | 眼用レンズの設計方法及びそれを用いて得られた眼用レンズ |
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| JP2002250902A (ja) * | 2001-02-26 | 2002-09-06 | Menicon Co Ltd | 眼用レンズの設計方法及びそれを用いて得られた眼用レンズ |
| US7374285B2 (en) | 2001-06-20 | 2008-05-20 | Vision Optic Co., Ltd. | Eyeglass/contact lens power determining system, and its method |
| CN1307935C (zh) * | 2001-06-20 | 2007-04-04 | 株式会社威炯眼镜 | 眼镜或隐形眼镜的度数确定系统及其方法 |
| WO2003000123A1 (fr) * | 2001-06-20 | 2003-01-03 | Vision Optic Co., Ltd. | Systeme pour determiner la puissance optique d'un verre correcteur/d'une lentille de contact, et son procede |
| JP2007523674A (ja) * | 2003-06-20 | 2007-08-23 | ヴィズイクス・インコーポレーテッド | 波面測定に基づき客観的視力を予測するためのシステム及び方法 |
| JP4664285B2 (ja) * | 2003-06-20 | 2011-04-06 | ヴィズイクス・インコーポレーテッド | 波面測定に基づき客観的視力を予測するためのシステム及び方法 |
| JP2013528115A (ja) * | 2010-06-11 | 2013-07-08 | バック イン フォーカス | 観察者の視覚障害を補正するための表示を表現するシステム、方法、およびそのプログラムを格納している記憶媒体 |
| PL422369A1 (pl) * | 2017-07-27 | 2019-01-28 | Horizon Business Hub Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Urządzenie do wyznaczania odległości dobrego widzenia |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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