WO2018074528A1 - 画像作成装置、画像作成方法、画像作成プログラム、眼鏡レンズの設計方法および眼鏡レンズの製造方法 - Google Patents

画像作成装置、画像作成方法、画像作成プログラム、眼鏡レンズの設計方法および眼鏡レンズの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2018074528A1
WO2018074528A1 PCT/JP2017/037741 JP2017037741W WO2018074528A1 WO 2018074528 A1 WO2018074528 A1 WO 2018074528A1 JP 2017037741 W JP2017037741 W JP 2017037741W WO 2018074528 A1 WO2018074528 A1 WO 2018074528A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
image
spectacle lens
retinal
eye
wearer
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/037741
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
岸本　武士
Original Assignee
株式会社ニコン・エシロール
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ニコン・エシロール filed Critical 株式会社ニコン・エシロール
Priority to CA3040852A priority Critical patent/CA3040852C/en
Priority to EP17863041.4A priority patent/EP3531194A4/en
Priority to JP2018546389A priority patent/JP7078540B2/ja
Publication of WO2018074528A1 publication Critical patent/WO2018074528A1/ja
Priority to US16/389,428 priority patent/US10958898B2/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C7/00—Optical parts
    • G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
    • G02C7/024—Methods of designing ophthalmic lenses
    • G02C7/025—Methods of designing ophthalmic lenses considering parameters of the viewed object
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/332—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/0016—Operational features thereof
    • A61B3/0025—Operational features thereof characterised by electronic signal processing, e.g. eye models
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C13/00—Assembling; Repairing; Cleaning
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C7/00—Optical parts
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C7/00—Optical parts
    • G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
    • G02C7/024—Methods of designing ophthalmic lenses
    • G02C7/027—Methods of designing ophthalmic lenses considering wearer's parameters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C7/00—Optical parts
    • G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
    • G02C7/06—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses bifocal; multifocal ; progressive
    • G02C7/061—Spectacle lenses with progressively varying focal power
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/06—Ray-tracing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0012—Biomedical image inspection
    • G06T7/0014—Biomedical image inspection using an image reference approach
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/50—Depth or shape recovery
    • G06T7/55—Depth or shape recovery from multiple images
    • G06T7/593—Depth or shape recovery from multiple images from stereo images
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/18—Eye characteristics, e.g. of the iris
    • G06V40/19—Sensors therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/10—Processing, recording or transmission of stereoscopic or multi-view image signals
    • H04N13/106—Processing image signals
    • H04N13/128—Adjusting depth or disparity
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B2027/0178—Eyeglass type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C13/00—Assembling; Repairing; Cleaning
    • G02C13/003—Measuring during assembly or fitting of spectacles
    • G02C13/005—Measuring geometric parameters required to locate ophtalmic lenses in spectacles frames
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10004—Still image; Photographic image
    • G06T2207/10012—Stereo images
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004—Biomedical image processing
    • G06T2207/30041—Eye; Retina; Ophthalmic
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N2013/0074—Stereoscopic image analysis
    • H04N2013/0081—Depth or disparity estimation from stereoscopic image signals

Definitions

  • the present invention relates to an image creation device, an image creation method, an image creation program, a spectacle lens design method, and a spectacle lens manufacturing method.
  • Patent Document 1 There is known a method of displaying an image showing binocular visual performance when observing by turning both eyes around each object point in the field of view through a spectacle lens (see Patent Document 1). However, it does not reflect an image obtained by projecting the entire field of view onto the retina.
  • the image creating apparatus includes three-dimensional object scene information related to the arrangement, shape, and optical characteristics of a structure in a virtual object scenery, and a third spectacle lens that relates to the arrangement, shape, and optical characteristics of the spectacle lens.
  • a storage unit that stores original information and three-dimensional eyeball information regarding the arrangement, shape, and optical characteristics of the eye of the wearer who views the target landscape through the virtual spectacle lens, the target scene three-dimensional information, and the spectacles
  • a retinal image creation unit configured to create a retinal image based on the three-dimensional information of the lens and the three-dimensional information of the eyeball, and the retinal image is obtained when the wearer views the target scene through the spectacle lens. It is a virtual image projected on the retina of the eye.
  • the image creating method includes three-dimensional object scene information relating to the arrangement, shape, and optical characteristics of a structure in a virtual object scenery, and a third-order spectacle lens relating to the arrangement, shape, and optical characteristics of an eyeglass lens.
  • Creating a retina image based on original information and three-dimensional eyeball information regarding the arrangement, shape, and optical characteristics of a wearer's eye for virtually viewing the target scene through the spectacle lens Is an image projected onto the retina of the eye of the wearer, the target scenery that the wearer virtually views through the eyeglass lens.
  • the image creation program stores the three-dimensional information of the object scene relating to the arrangement, shape, and optical characteristics of the structure in the virtual object scenery, and the eyeglass lens tertiary relating to the arrangement, shape, and optical characteristics of the eyeglass lens.
  • the retinal image is an image in which the target scene that the wearer virtually sees through the spectacle lens is projected onto the retina of the eye of the wearer.
  • a spectacle lens design method designs a spectacle lens based on the shape of the spectacle lens used to create the retinal image in the image creation device of the first aspect.
  • a method for manufacturing a spectacle lens includes: designing the spectacle lens by the design method of the fourth aspect; and manufacturing the spectacle lens designed by the design method. Including.
  • the image creation apparatus creates a retinal image and a binocular vision image when the wearer virtually views the image.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an image creating apparatus 1 according to the present embodiment.
  • the image creating apparatus 1 includes an input unit 8, a storage unit 9, a control unit 10, a display unit 21, and a communication unit 22.
  • the control unit 10 includes an external model construction unit 11, an eyeball model construction unit 12, a spectacle lens model construction unit 13, a retina image creation unit 14, a corresponding point calculation unit 17, a binocular vision image creation unit 18, And a moving image creation unit 19.
  • the retinal image creation unit 14 includes a ray tracing unit 15. The arrows in FIG. 1 indicate the main flow of information related to image creation.
  • the input unit 8 includes an input device such as a keyboard, and receives input of input data and the like necessary for processing in an external model building unit 11, an eyeball model building unit 12, and a spectacle lens model building unit 13, which will be described later.
  • the input unit 8 outputs the input data to the external model building unit 11, the eyeball model building unit 12, and the spectacle lens model building unit 13 of the control unit 10.
  • a configuration in which a communication unit 22 described later receives input data and outputs the input data to the control unit 10 may be employed.
  • the input data input method is not particularly limited, and data stored in advance in the storage unit 9 may be used as input data.
  • the storage unit 9 is configured by a non-volatile storage medium such as a memory or a hard disk, and exchanges data with the control unit 10.
  • Various data such as retinal images and binocular images are stored.
  • the control unit 10 is constituted by a CPU or the like, functions as a main body for controlling the image creating apparatus 1, and executes a program mounted on the storage unit 9 or the non-volatile memory arranged in the control unit 10. Various processing including image creation processing is performed.
  • the external world model construction unit 11 constructs an external world model in which a geometric object is associated with a three-dimensional coordinate by using later-described external world description data (see FIG. 3) among the input data received by the input unit 8.
  • the external model construction unit 11 outputs the constructed three-dimensional external model to the retinal image creation unit 14.
  • the outside world model is an indoor landscape model, and an example (see FIG. 4) in which a rectangular parallelepiped or columnar object that looks like a desk or chair is arranged will be described. If it can describe in the original, it will not specifically limit.
  • “landscape” refers to an external world that can be visually recognized, and the content is not particularly limited.
  • the eyeball model construction unit 12 constructs a three-dimensional eyeball model by using later-described eyeball description data (see FIG. 3) among the input data received by the input unit 8, and position information of the eyeball model in the external model At the same time, it is output to the retinal image creation unit 14.
  • the spectacle lens model construction unit 13 constructs a three-dimensional model of the spectacle lens using spectacle lens description data (see FIG. 3) among the input data received by the input unit 8, and the position of the spectacle lens model in the external model
  • the information is output to the retinal image creation unit 14 together with the information.
  • the retinal image creation unit 14 receives external world model data input from the external world model construction unit 11, eyeball model data input from the eyeball model construction unit 12, position information in the external world model, and input from the spectacle lens model construction unit 13.
  • a retina image is created based on the data of the spectacle lens model to be performed and the position information in the external model.
  • the retinal image of the present embodiment is a virtual image in which a landscape virtually viewed by a wearer through a spectacle lens is projected onto each retina of both eyes of the wearer.
  • the ray tracing unit 15 of the retinal image creating unit 14 calculates the luminance of light incident on each position of the retina of both eyes of the eyeball model by two-stage ray tracing.
  • incident light rays are traced in the opposite direction from each position of the retina of the eyeball model, and the position and incident direction of the corresponding incident light on the cornea front surface of the eyeball model are calculated.
  • the incident light at the front of the cornea calculated in the first stage is traced in the reverse direction, and the brightness of the light at the corresponding position of the retina is calculated from the scattered light at the corresponding object point in the external model To do.
  • the ray tracing unit 15 outputs the obtained binocular retinal image to the corresponding point calculation unit 17.
  • the corresponding point calculation unit 17 calculates the corresponding points of the left and right retinal images based on the correlation coefficient and the difference between the pixel values of the binocular retinal images.
  • the corresponding points in this case refer to the position of the left-eye retinal image and the position of the right-eye retinal image to which light from an object point in the external model is input. Further, the corresponding point calculation unit 17 calculates the difference between the pixel positions (x, y) between the corresponding points of the retina images of the left and right eyes as the parallax.
  • the corresponding point calculation unit 17 outputs the binocular retinal image and the corresponding point and parallax information at a plurality of positions on the retinal image to the binocular vision image creation unit 18.
  • the corresponding point calculation unit 17 can create a parallax display image indicating the parallax distribution of the binocular vision image before and / or after the parallax correction.
  • the corresponding point calculation unit 17 outputs the obtained parallax display image to the display unit 21 for display, outputs the parallax display image to the communication unit 22 for transmission to an external device, or outputs it to the moving image creation unit 19.
  • a moving image can be created or output to the storage unit 9 and stored as appropriate.
  • the binocular vision image creation unit 18 creates a binocular vision image based on the binocular retinal image input from the corresponding point calculation unit 17 and information on the corresponding point and parallax.
  • the binocular vision image creation unit 18 can vary the amount of parallax correction depending on the position of the retinal image by using a parallax correction parameter serving as an index of the amount of parallax correction.
  • the binocular vision image creation unit 18 outputs the obtained binocular vision image to the display unit 21 for display, outputs it to the communication unit 22 for transmission to an external device, or outputs it to the moving image creation unit 19.
  • a moving image can be created or output to the storage unit 9 and stored as appropriate.
  • the moving image creation unit 19 temporally changes various parameters such as data constituting the input data and parallax correction parameters for the image input from the binocular vision image creation unit 18 and the storage unit 9, thereby generating a retinal image, A moving image showing a change in a binocular image or a parallax display image is created.
  • the moving image creation unit 19 outputs and displays the obtained moving image on the display unit 21, outputs it to the communication unit 22 and transmits it to an external device, or outputs and stores it in the storage unit 9 as appropriate. be able to.
  • the display unit 21 is configured by an apparatus capable of displaying an image such as a liquid crystal monitor, and displays an image input from the binocular vision image creation unit 18, the moving image creation unit 19, or the like.
  • the communication unit 22 is configured by a communication device capable of communicating via the Internet or the like, and transmits an image created by the image creation device 1 and transmits / receives necessary data as appropriate.
  • Each function of the control unit 10 may be distributed and arranged in a plurality of devices, and may be configured to perform the above-described image creation processing as one system as a whole while communicating information between the devices. Further, the storage unit 9, the display unit 21, and the communication unit 22 may be configured using an external device of the image creation device 1.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an image creation method performed by the image creation apparatus of the present embodiment and the flow of design and manufacture of a spectacle lens.
  • the image creation method and the like will be described in detail along the flowchart of FIG.
  • step S1001 the input unit 8 accepts input data necessary for model construction.
  • FIG. 3 shows the structure of input data.
  • the input data includes external world description data that defines the content of the external model, eyeball description data that defines the content of the eyeball model, and spectacle lens description data that defines the content of the spectacle lens model.
  • the data included in the input data is not limited to the data illustrated in FIG. 3, and a part of the data illustrated in FIG. 3 may be a predetermined fixed value, and the design may be changed as appropriate. Can do.
  • the external world description data includes data used by the external world model construction unit 11 to construct the external world model, and the classification / shape of the geometric object arranged in the external world model, the position information of the geometric object, the material property information, the illumination Information, gaze point information, etc.
  • the geometric object includes a geometric object such as a sphere, a plane, a cylindrical surface, and a cube, and a composite object representing a structure such as a wall, a desk, or a chair defined by combining them.
  • the geometric object is divided into two sections, a geometric element and a composite object.
  • Each geometric object is set with position information that indicates where and in what direction it is placed in the external model, and information on light reflectance and transmittance, color, texture, etc.
  • the fine three-dimensional structure or the like of the geometric object can also be expressed by being replaced with plane information of the geometric object as a texture.
  • the illumination information includes the position of the illumination, the color of the illumination light, the wavelength distribution, the light intensity, and the like.
  • the gaze point information includes the position of the gaze point.
  • the eyeball description data is configured to include data used by the eyeball model construction unit 12 to construct an eyeball model, and includes geometric information of the eyeball structure of the wearer, material property information of the eyeball structure of the wearer, information on the retina, eyeball Contains model location information.
  • the geometric information of the eyeball structure includes the positions of optical elements included in the eyeball such as the crystalline lens, retina, cornea, and pupil, the radius of curvature, and the pupil diameter.
  • the material characteristic information of the eyeball structure includes optical characteristics such as the refractive index of the optical element included in the eyeball.
  • the information on the retina includes a retinal projection range on which an external model is projected.
  • the retinal projection range is a range where a ray tracing start point exists when ray tracing is performed in the reverse direction from the retina.
  • the position information of the eyeball model includes position information indicating where and in what direction in the external model of the eyeball model.
  • the spectacle lens description data includes spectacle lens geometric information, spectacle lens material property information, and spectacle lens model position information.
  • the spectacle lens geometric information includes spectacle lens outer shape information, center thickness, two front and rear surfaces on the object side and eyeball side of the spectacle lens, and shape data of the peripheral surface.
  • the lens surface shape data of these spectacle lenses is described by, for example, spline expression.
  • the material characteristic information of the spectacle lens includes data such as a refractive index.
  • the position information of the spectacle lens model includes position information indicating where and in which direction in the external model of the spectacle lens model.
  • a salesperson of a spectacle lens store can acquire prescription data of a wearer, and can appropriately acquire and input data necessary for model construction by actually measuring the spectacle lens store.
  • the salesperson asks the wearer's daily behavior and what kind of environment he / she is often in, and selects from among external models prepared in advance, or allows the wearer to select it.
  • data from a shape measuring device using X-rays or the like may be acquired, a known value may be used with reference to the model eye of Gulstrand, and the age and sex of the wearer Based on the above, general and average values may be input.
  • the spectacle lens description data is acquired from the design device, and can be calculated and acquired based on the prescription data of the wearer and the frame selected by the wearer.
  • the input data acquisition method shown in FIG. 3 is not particularly limited. If input data is input, it will progress to step S1003.
  • step S1003 the external model building unit 11 builds an external model based on the external description data input in step S1001.
  • the external model construction unit 11 places a geometric object at each position in a virtual space whose position is specified by three-dimensional coordinates, and determines illumination and a gazing point.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the external world model.
  • the outside world model 5 includes a gazing point 51, a lighting 52, an object 53, a wall 58, and a floor 59.
  • the gaze point 51 indicates a position where the eyeball models 30L and 30R are virtually viewed.
  • the illumination 52 is illumination that illuminates a target landscape expressed by an external model.
  • the object 53 is a geometric object or a synthetic object configured by synthesizing a plurality of geometric objects, and is an interior such as a painting, a figurine, a desk, a chair, or the like in the target landscape.
  • the wall 58 and the floor 59 may use a predetermined data set or may be set by input data.
  • the object 53 may be a visual measurement target such as a visual chart. Thereby, it can be used as a reference for virtual visual acuity.
  • either the center or the center of the floor 59 may be set as the origin of the coordinate system, or any other position may be set as the origin.
  • step S1005 the eyeball model construction unit 12 constructs an eyeball model based on the eyeball description data input in step S1001.
  • steps S1005 to S1009 are configured such that each process is performed for both eyes and then the next step is performed. However, after the process from step S1005 to step S1009 is performed for one eye, The processing from step S1005 to step S1009 may be performed for one eye.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an eyeball model.
  • the eyeball model 30 includes a lens 31, a retina 32, a pupil 35, a cornea 36, a vitreous body 37, and an anterior chamber 38.
  • the crystalline lens 31 includes a crystalline lens edge portion 33 and a crystalline lens core 34.
  • the crystalline lens edge portion 33 includes a crystalline lens rear surface 330p and a crystalline lens front surface 330a.
  • the crystalline lens core 34 includes a crystalline lens core rear surface 340p and a crystalline lens core front surface 340a.
  • the cornea 36 includes a corneal rear surface 360p and a corneal front surface 360a.
  • an optical axis 39 of an eye optical system that includes a crystalline lens 31, a retina 32, a pupil 35, and a cornea 36 is defined. Since the eyeball model 30 is three-dimensional shape structure data, the optical axis 39 can be decentered or tilted.
  • the retina 32 is shown by hatched portions.
  • a retinal projection range (not shown) defined by input data is defined, and light incident on the retinal projection range is a target of ray tracing described later. Since the refractive index of the lens in the actual eyeball is different between the center and the edge, the eyeball model 30 is optically equivalent to the two parts of the lens edge 33 and the lens core 34 having different refractive indexes.
  • the lens is modeled so as to have characteristics such as refractive index.
  • the pupil 35 is modeled so as to transmit light through the central opening so as to reflect the optical characteristics of the diaphragm.
  • the cornea 36 refracts light in the entire cornea 36, while the cornea front surface 360 a serves as an incident site of light from outside the living body.
  • the glass body 37 is an optical path medium between the lens rear surface 330p and the retina, and the anterior chamber 38 is an optical path medium between the lens front surface 330a and the corneal rear surface 360p.
  • the position of each optical element constituting the eye optical system is defined.
  • the cornea 36, the vitreous body 37, the anterior chamber 38, the lens edge portion 33, and the lens core 34 have a refractive index and the like.
  • a curvature radius or the like is defined for each of the core front surface 340a and the lens core rear surface 340p.
  • the structure of the eyeball model can be designed as appropriate, for example, by dividing the lens 31 into a plurality of parts, and the orientation of each component of the eyeball model, the reference position, etc. can be changed. Good.
  • the eyeball model construction unit 12 also constructs an eyeball model 30 when the thicknesses of the lens edge 33 and the lens core 34 are changed in order to simulate the adjustment function of the wearer.
  • FIG. 6 is a diagram showing a lens system including the lens edge 33, the lens core 34, the pupil 35, and the cornea 36 in the eyeball model 30 of FIG. 6 (a) and 6 (b), parts corresponding to those in FIG.
  • the lens edge portion 33 and the lens core 34 in FIG. 6A are in a state before contraction (non-contraction), and the lens core front surface 340a-1, the lens core rear surface 340p-1, the lens front surface 330a-1, and the lens
  • the space between each of the rear surfaces 330p-1 is narrower than in the case of FIG.
  • FIG. 6B is a simulation of the case where the wearer changes the adjustment force in the lens system of FIG.
  • the lens edge portion 33 and the lens core 34 have a large thickness along the optical axis, and the distance between the lens front surface 330a-2 and the lens rear surface 330p-2, and the lens core front surface 340a-2, The distance from the lens core rear surface 340p-2 is increased.
  • the absolute values of the radii of curvature of the lens front surface 330a-2, the lens rear surface 330p-2, the lens core front surface 340a-2, and the lens core rear surface 340p-2 are small.
  • the eyeball model construction unit 12 relates to the contraction of the lens edge 33 and the lens core 34 from the state of FIG.
  • a plurality of eyeball models 30 in which the positions of 330p, the lens core front surface 340a, and the lens core rear surface 340p and the radius of curvature are divided into a plurality of stages are created. If the eyeball model 30 is constructed, the process proceeds to step S1007.
  • a plurality of eyeball models 30 may be constructed by changing the cornea 36, the front surface of the cornea 360a, the rear surface of the cornea 360p, the pupil 35, and other optical elements.
  • a plurality of different eyeball models 30 may be constructed according to the environment such as illumination of the external model 5. For example, the pupil 35 feeds back the intensity of light reaching the retina 32 obtained by ray tracing described later. You may acquire and change the magnitude
  • the spectacle lens model construction unit 13 constructs a spectacle lens model based on the spectacle lens description data input in step S1001.
  • the spectacle lens model construction unit 13 constructs a three-dimensional model of the spectacle lens based on the outer shape information of the spectacle lens, the center thickness, the front and rear two surfaces of the spectacle lens on the object side and the eyeball side, and the surface shape data of the peripheral surface.
  • the surface shape data is represented by spline expression, and a spectacle lens having an arbitrary shape including a progressive addition lens can be modeled.
  • the process proceeds to step S1009. Note that the method is not particularly limited as long as a three-dimensional spectacle lens model can be constructed. If the store has shape data, it may be constructed using the shape data.
  • the ray tracing unit 15 of the retinal image creation unit 14 calculates the optical path, intensity, wavelength distribution, and the like of the light from the external model 5 incident on each position of the retina 32 by ray tracing.
  • the ray tracing unit 15 ray-traces the light incident on each position of the retinal projection range of the retina 32 in the direction opposite to the traveling direction, and at the front surface of the cornea 360a. The incident position and the incident direction are calculated.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a method of ray tracing inside the eyeball model 30 of the ray tracing unit 15.
  • the retinal projection range is a range portion where the longitude and latitude of the retinal spherical surface are 90 °.
  • the light 43 emitted from each position in the retinal projection range of the retina 32 may be traced, and the position and traveling direction of the corresponding light 45 emitted from the corneal front surface 360a may be calculated. If the direction of the light 45 emitted from the corneal front surface 360a is reversed, the incident position and the incident direction on the corneal front surface 360a corresponding to the position of the retina 32 can be calculated.
  • the ray tracing unit 15 For ray tracing in the external environment model 5 in the second stage, the ray tracing unit 15 performs ray tracing in the reverse direction based on the position and traveling direction of the light incident on the corneal front surface 360a obtained in the first stage. Calculate intersections with other objects, trace reflected / transmitted rays, and calculate lighting. For example, the ray tracing unit 15 can calculate from which object point of the external model the light is scattered from the position and traveling direction of the light incident on the cornea front surface 360a, the reflectance at the object point, and the like. The light intensity, wavelength, etc. can be calculated based on the light from the illumination to the object point.
  • the ray tracing unit 15 calculates the luminance indicated by RGB or the like of each point in the retina 32 based on the intensity or wavelength of light incident from the object point of the obtained external model.
  • the obtained luminance data at each point of the retina 32 constitutes a retinal image.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a retinal image.
  • the retinal image of FIG. 8 is an image in which the external model 5 is projected onto the right eyeball model 30R when the gazing point 51 (see FIG. 4) is virtually viewed from the right eyeball model 30R of the external model 5 of FIG. is there.
  • FIG. 8 it can be seen that the wall 58, the floor 59, and the object 53 are projected on the retinal image 70.
  • the retinal image 70 is an image in which the retina 32 that is a curved surface is assigned to two-dimensional coordinates.
  • the retinal image generation unit 14 approximates the shape of the retina 32 as a part of a spherical retinal sphere, and the luminance data at each point on the retina 32 calculated by the ray tracing unit 15 is used as the latitude on the retinal sphere, Mapping is performed by associating an angle such as longitude with a coordinate position on a plane.
  • the retinal image generation unit 14 maps, for example, luminance data in the range of longitudes ⁇ 0 to ⁇ 1 and latitudes ⁇ 0 to ⁇ 1 on the retinal sphere to the retinal image 70 of Nh ⁇ Nv pixels.
  • Nh represents the number of pixels in the horizontal direction
  • Nv represents the number of pixels in the vertical direction.
  • the process proceeds to step S1011.
  • the retinal image generation unit 14 sets the origin of coordinates at the intersection of the optical axis 39 of the eyeball model 30 and the retina 32, and the brightness data of each point on the retina 32 passes through the origin and is a plane perpendicular to the optical axis. You may project to.
  • a known conversion formula can be used for calculation of conversion from the three-dimensional spherical coordinate system (r, ⁇ , ⁇ ) to the three-dimensional orthogonal coordinate system (x, y, z).
  • the method for setting the coordinate system is not particularly limited as long as desired conversion such as setting the origin can be realized.
  • step S1011 the corresponding point calculation unit 17 calculates corresponding points of the left and right retinal images 70.
  • the corresponding point refers to the position of the left and right retinal images 70 on which the object point is projected or the pixel corresponding to the position with respect to a pixel corresponding to an arbitrary object point of the external model 5.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a method of calculating corresponding points.
  • FIG. 9A shows a retinal image 70L of the left-eye eyeball model 30L in FIG. 4 with a template 60L indicating a calculation range when calculating corresponding points.
  • FIG. 9B is obtained by adding a template 60R indicating a calculation range when calculating corresponding points to the retinal image 70R of the right-eye eyeball model 30R in FIG.
  • both the template 60L and the template 60R are composed of pixels in an 11 ⁇ 11 square range centering on the corresponding pixel.
  • the template setting method corresponding to the pixel of interest can be adjusted as appropriate.
  • the size of the template can be set to a square such as 3 ⁇ 3, 5 ⁇ 5, or 17 ⁇ 17.
  • the corresponding point calculation unit 17 includes the luminance value of the pixel included in the template 60L corresponding to the pixel 61L in the left-eye retina image 70L and the pixel included in the template 60R corresponding to the pixel 61R in the right-eye retina image 70R.
  • the degree of similarity between the brightness values is calculated.
  • the corresponding point calculation unit 17 calculates the similarity of luminance values between a plurality of pixels included in the templates 60L and 60R by a method using a correlation coefficient.
  • the coordinate origin is set at a position corresponding to the intersection of the optical axis 39 of the eyeball model 30 and the retina 32, and the X axis is set in the horizontal direction of the image and the Y axis is set in the vertical direction of the image. Then, each pixel in the template is designated by local coordinates (xi, yj).
  • the corresponding point calculation unit 17 shifts the pixel 61L in the left-eye retinal image 70L from the pixel in the corresponding position in the right-eye retinal image 70R by dx and dy on the X axis and Y axis, respectively.
  • a correlation coefficient of luminance values is calculated from the template and a template centered on the pixel 61L.
  • the corresponding point calculation unit 17 changes dx and dy in a range from 0 to several pixels, and obtains a template having a high degree of similarity, that is, a template having the highest correlation coefficient and its center pixel.
  • the obtained center pixel becomes the corresponding point 61R of the pixel 61L.
  • the corresponding points may be calculated by performing a difference between corresponding pixels between templates and calculating a template having the smallest difference sum of squares using the difference sum of squares as a similarity.
  • the luminance may be any value of RGB, or may be calculated using the luminance signal Y calculated from RGB.
  • the corresponding point calculation unit 17 calculates the corresponding point of each pixel of the left and right retinal images 70
  • the corresponding point of the retinal image 70 of both eyes corresponds to the retinal image 70 using the number of difference pixels in the X and Y directions as a parallax.
  • a parallax display image that displays the mapped parallax distribution or the parallax distribution is created.
  • step S1013 the binocular vision image creation unit 18 creates the binocular vision image 71 by combining the left and right retinal images 70L and 70R.
  • FIG. 10 is a diagram in which the left and right retinal images 70 are superimposed without being processed. Since the left and right retinal images 70 have parallax, the corresponding points do not coincide with each other when the retinal images 70 are synthesized without being processed, and the images are not clear.
  • the shift is schematically shown by indicating the object 53L of the left-eye retinal image 70L with a broken line and the object 53R of the right-eye retinal image 70R with a solid line.
  • the binocular vision image creation unit 18 synthesizes the left and right images locally shifted based on the parallax information for each pixel and its correction parameter.
  • the correction parameter can be appropriately set based on experience.
  • the correction parameter can adjust the ratio of the fusion ratio, which is the right / left luminance ratio at the time of image composition, and the right / left shift ratio depending on the degree of dominant eye.
  • FIG. 11 is a diagram showing a binocular image 71 obtained by synthesizing the retinal image 70. Unlike the figure in which the left and right retinal images 70 in FIG. 10 are superimposed, the image is clear.
  • the process proceeds to step S1015.
  • step S1015 the binocular vision image creation unit 18 processes the binocular vision image 71 obtained in step S1013 for display.
  • the binocular vision image creating unit 18 may send a plurality of binocular vision images 71 obtained by repeating steps S1003 to S1013 to the moving image creation unit 19 to create a moving image, for example.
  • the moving image creating unit 19 creates a moving image configured to sequentially display a plurality of binocular images 71 obtained by changing parameters such as input data. For example, a moving image including a case where the lens edge portion 33 and the lens core 34 are changed from the state of FIG. 6A to the state of FIG.
  • the moving image to be created can be configured by changing any parameter of the eyeball model 30 along the time axis. Further, a case where the line-of-sight direction is changed may be hypothesized, and a change in the retinal image 70 or the like when the eyeball moves may be represented as a moving image.
  • step S1017 the display unit 21 displays the created retinal image 70, binocular vision image 71, parallax display image, moving image, and the like.
  • the process proceeds to step S1019.
  • step S1019 the control unit 10 determines whether to change the spectacle lens and display the retinal image 70 and the like again.
  • the control unit 10 confirms the retina image 70, the binocular image 71, the parallax display image, the moving image, etc. displayed on the display unit 21 by the wearer or the salesperson of the spectacle lens store, and changes the spectacle lens again. If it is input to create the retinal image 70 or the like, an affirmative determination is made in step S1019, and the process returns to step S1007. Otherwise, a negative determination is made in step S1019 and the process proceeds to step S1021.
  • the control unit 10 can issue a redesign instruction to the design apparatus 93 (see FIG. 12) as necessary.
  • the design device 93 may design the spectacle lens based on the shape of the spectacle lens used for creating the retinal image 70 and the like, the correction parameter used when creating the binocular vision image 71, the parallax distribution, and the like. Good.
  • step S1021 the control unit 10 transmits, to the design apparatus 93 (see FIG. 12), a processing instruction for the spectacle lens used to create the retinal image 70, as well as information necessary for processing the spectacle lens.
  • the processing instruction is transmitted, the process proceeds to step S1023.
  • FIG. 12 shows a spectacle lens manufacturing system 90 that manufactures spectacle lenses used by the image generating apparatus of the present embodiment to generate the retinal image 70.
  • the spectacle lens manufacturing system 90 includes an image creation device 1, a processing machine control device 91, a spectacle lens processing machine 92, and a design device 93.
  • the arrows in FIG. 12 indicate the flow of data used for manufacturing a spectacle lens.
  • the spectacle lens processing machine 92 manufactures the spectacle lens to which the processing instruction is sent in step S1021.
  • the design device 93 transmits the spectacle lens design data sent to the image creation device 1 as a part of the input data to the processing machine control device 91, and the spectacle lens processing machine 92 is controlled by the processing machine control device 91. Manufacturing.
  • the image creating apparatus 1 relates to external environment description data regarding the optical characteristics such as the arrangement, shape, and reflectance of the object 53 in the external model 5 and optical characteristics such as the arrangement, shape, and refractive index of the spectacle lens. Based on the spectacle lens description data and the eyeball description data regarding the optical characteristics such as the arrangement, shape, and refractive index of both eyes of the wearer who virtually sees the external model 5 through the spectacle lens, the wearer passes the spectacle lens.
  • the external model 5 that is virtually viewed includes a retinal image creation unit 14 that creates a retinal image 70 projected onto each retina of both eyes of the wearer.
  • the image creation apparatus 1 of the present embodiment calculates corresponding points corresponding to an arbitrary position in the external model 5 in the binocular retinal image 70, and based on the calculated corresponding points, the binocular corresponding to the position And a corresponding point calculation unit 17 that calculates the parallax.
  • the image creating apparatus 1 of the present embodiment uses the brightness of each pixel included in the template 60L composed of a plurality of pixels set in the left-eye retinal image 70L and the plurality of pixels set in the right-eye retinal image 70R. Corresponding points are calculated based on the correlation coefficient Dcorr or the difference with the brightness of each pixel included in the template 60R. Thereby, a corresponding point can be directly detected from the comparison of the retina images 70 of both eyes.
  • the binocular vision image creating unit 18 is based on binocular parallax and correction parameters such as the ratio of shifting the left and right image components and the fusion ratio.
  • a binocular vision image 71 is created from the retina image 70.
  • the display unit 21 displays the binocular disparity distribution corresponding to the retinal image 70.
  • the ray tracing unit 15 calculates the incident direction and the incident position on the cornea front surface 360a of both eyes for the light incident on each position of the retina 32 of both eyes, Based on the incident direction and the incident position, the light ray path from the external model 5 propagates to each position of the retina 32 through the cornea front surface 360a and the luminance of the pixel corresponding to each position of the retina 32 are calculated. Thereby, the light from the external model 5 that reaches the retina 32 can be appropriately tracked.
  • the display unit 21 uses the retina image 70 or the binocular visual image 71 based on the binocular retina image 70 as a moving image based on the change in the eyeball description data. indicate. Thereby, it is possible to provide an easy-to-understand assumption of a visual image in a practical scene when the eyeball parameter is changed.
  • the shape of both eyes is calculated from the adjustment power of the wearer and the pupil diameter. Thereby, the refractive power of the eye optical system and the degree of aperture can be appropriately reproduced.
  • the retinal image creation unit 14 may create the retinal image 70 in combination with a correction lens in consideration of the refractive eyeball structure. Accordingly, it is possible to provide a lens that appropriately corrects the refractive error based on the retinal image 70 and the like of the present embodiment.
  • a retina image 70, a binocular image 71, a parallax distribution, a moving image, and the like are created.
  • the spectacle lens model construction unit 13 constructs a virtual correction lens model and outputs it to the retinal image creation unit 14.
  • the retinal image creation unit 14 creates a retinal image 70 based on the correction lens model.
  • the virtual corrective lens model can be constructed based on the wearer's prescription received by the input unit 8 and input data relating to the corrective lens.
  • the display unit 21 can display the retinal image 70, the binocular vision image 71, the parallax distribution, the moving image, and the like with and without the correcting lens in a comparable manner, for example, simultaneously.
  • the retinal image creating unit 14 further projects on the retinas 32 of both eyes based on data such as input data regarding the placement, shape, and optical characteristics of the virtual corrective lens.
  • a retina image 70 is created. Thereby, the effect by the correction lens can be displayed in an easy-to-understand manner.
  • the eyeball structure is described by the eyeball description data.
  • the eyeball description data may be calculated from the prescription data of the wearer.
  • the eyeball model 30 can be constructed from the prescription data even if the eyeball structure of the wearer is actually measured or data directly measured cannot be acquired.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a method of calculating eyeball description data from the wearer's prescription data.
  • parameters of the eyeball structure in particular, the curvature or radius of curvature of the anterior corneal surface 360a and the posterior corneal surface 360p are calculated from the prescription data of the spherical power, the astigmatic power, and the astigmatic axis angle by an iterative algorithm.
  • the cornea 36, the crystalline lens 31, the retina position center 320 positioned on the optical axis 39 indicated by the alternate long and short dash line, and the like are shown.
  • the eyeball model construction unit 12 determines the curvatures of the anterior corneal surface 360a and the posterior corneal surface 360p so as to match the spherical power of the prescription data.
  • the curvatures of the anterior corneal surface 360a and the posterior corneal surface 360p are arbitrarily set, and by ray tracing based on the curvatures, exit from the cornea through the pupil from the retinal position center 320, and the intersection position with a spherical surface 25 mm from the center of rotation of the eyeball
  • the refractive power of the ray wavefront at is calculated.
  • the absolute value of the difference is less than 0.02 diopter (hereinafter referred to as “D”). If there is, it is determined by the curvature of the set corneal front surface 360a and corneal rear surface 360p. If the absolute value of the difference between the refractive power at the intersection point and the prescription spherical power is 0.02D or more, the difference between the refractive power at the intersection point position and the prescription spherical power is obtained by calculating the curvature of the corneal front surface 360a and the corneal rear surface 360p.
  • the light ray tracing is performed again after increasing / decreasing appropriately based on the value of. For example, if the spherical power is + S degrees, the curvature is tight, and if it is -S, the curvature is flattened. This procedure is repeated until the difference between the refractive power at the intersection position and the prescription spherical power becomes less than 0.02D.
  • the standard for determining whether or not to adopt the curvatures of the set corneal front surface 360a and corneal back surface 360p is 0.02D. However, it can be appropriately set to a value such as 0.01D or 0.03D.
  • the calculation position of the refractive power of the light wavefront can be set as appropriate, for example, by selecting from the range of 10 to 15 mm in the direction of the optical axis leaving the cornea. The same applies to the following astigmatism.
  • the corneal front surface 360a and the corneal rear surface 360p are toric surfaces.
  • the toric surface is configured so that a surface having a minimum curvature and a surface having a maximum curvature at every 90 degrees centered on a predetermined axis, and a surface having a maximum curvature, the base curvature, the cross curvature, And the direction of the base curvature.
  • the eyeball model construction unit 12 sets the base curvature, the cross curvature, and the direction to be the base curvature, exits the cornea by ray tracing, and bases the ray wavefront at the intersection point of the 25 mm spherical surface and the ray from the center of rotation of the eyeball.
  • the refractive power in the direction, the refractive power in the cross direction, and the base refractive power direction are calculated.
  • the eyeball model construction unit 12 uses an absolute value of 0 for the difference between the refractive power in the base direction and the prescription spherical power, and the difference between the refractive power in the base direction minus the refractive power in the cross direction and the prescription astigmatism power. If the value is less than 02 or the like, the evaluation criterion is satisfied.
  • the eyeball model construction unit 12 satisfies the evaluation criterion if the difference is less than several degrees, for example, less than 1 degree in the base refractive power direction.
  • the eyeball model construction unit 12 employs the set base curvature, cross curvature, and toric surface in the direction of the base curvature as a model of the anteroposterior surface. If any of the evaluation criteria is not satisfied, the eyeball model construction unit 12 sets the base curvature, the cross curvature, and the direction of the base curvature again, and performs the evaluation.
  • a spectacle lens corresponding to the prescription data is arranged in front of the eyeball, ray tracing of a plane wave from the front of the spectacle lens toward the optical center of the spectacle lens is performed, and the refractive power at the retina center position 320 becomes less than 0.02D or the like.
  • parameters such as the curvature of the corneal front surface 360a and the corneal rear surface 360p may be determined by an iterative algorithm. This makes it possible to construct a more precise model reflecting the situation at the time of optometry.
  • a program for realizing the information processing function of the image creating apparatus 1 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program relating to the control of the above-described image creating process and related processes recorded on the recording medium is stored in the computer. It may be loaded into the system and executed.
  • the “computer system” includes an OS (Operating System) and hardware of peripheral devices.
  • the “computer-readable recording medium” refers to a portable recording medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, an optical disk, and a memory card, and a storage device such as a hard disk built in the computer system.
  • the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line.
  • a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case may be included and a program that holds a program for a certain period of time may be included.
  • the above program may be for realizing a part of the functions described above, or may be realized by a combination with the program already recorded in the computer system. .
  • FIG. 14 shows the state.
  • the PC 950 is provided with a program via the CD-ROM 953. Further, the PC 950 has a connection function with the communication line 951.
  • a computer 952 is a server computer that provides the program, and stores the program in a recording medium such as a hard disk.
  • the communication line 951 is a communication line such as the Internet or personal computer communication, or a dedicated communication line.
  • the computer 952 reads the program using the hard disk and transmits the program to the PC 950 via the communication line 951. That is, the program is transmitted as a data signal by a carrier wave and transmitted via the communication line 951.
  • the program can be supplied as a computer-readable computer program product in various forms such as a recording medium and a carrier wave.
  • the present invention is not limited to the contents of the above embodiment.
  • Other embodiments conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)
  • Image Generation (AREA)
  • Eyeglasses (AREA)

Abstract

画像作成装置は、仮想の対象風景における構造物の配置、形状および光学特性に関する対象風景三次元情報と、眼鏡レンズの配置、形状および光学特性に関する眼鏡レンズ三次元情報と、対象風景を仮想的な眼鏡レンズを通して目視する装用者の眼の配置、形状および光学特性に関する眼球三次元情報とを記憶する記憶部と、対象風景三次元情報、眼鏡レンズ三次元情報、及び眼球三次元情報に基づいて網膜画像を作成する網膜画像作成部を備え、網膜画像は、装用者が眼鏡レンズを通して対象風景を目視した際に装用者の前記眼の網膜に投影される仮想的な画像である。

Description

画像作成装置、画像作成方法、画像作成プログラム、眼鏡レンズの設計方法および眼鏡レンズの製造方法
　本発明は、画像作成装置、画像作成方法、画像作成プログラム、眼鏡レンズの設計方法および眼鏡レンズの製造方法に関する。
　眼鏡レンズを通して、両眼を視野の各物体点に回旋させて観察したときの両眼視性能を示す画像を表示する方法が知られている（特許文献１参照）。しかしながら、視野全体を網膜に投影させた画像を反映したものではない。
日本国特開２００３－１７７０７６号
　本発明の第１の態様によると、画像作成装置は、仮想の対象風景における構造物の配置、形状および光学特性に関する対象風景三次元情報と、眼鏡レンズの配置、形状および光学特性に関する眼鏡レンズ三次元情報と、前記対象風景を仮想的な前記眼鏡レンズを通して目視する装用者の眼の配置、形状および光学特性に関する眼球三次元情報とを記憶する記憶部と、前記対象風景三次元情報、前記眼鏡レンズ三次元情報、及び前記眼球三次元情報に基づいて網膜画像を作成する網膜画像作成部を備え、前記網膜画像は、前記装用者が前記眼鏡レンズを通して前記対象風景を目視した際に前記装用者の前記眼の網膜に投影される仮想的な画像である。
　本発明の第２の態様によると、画像作成方法は、仮想の対象風景における構造物の配置、形状および光学特性に関する対象風景三次元情報と、眼鏡レンズの配置、形状および光学特性に関する眼鏡レンズ三次元情報と、前記対象風景を前記眼鏡レンズを通して仮想的に目視する装用者の眼の配置、形状および光学特性に関する眼球三次元情報と、に基づいて網膜画像を作成することを含み、前記網膜画像は、前記装用者が前記眼鏡レンズを通して仮想的に目視する前記対象風景が、前記装用者の前記眼の網膜に投影される画像である。
　本発明の第３の態様によると、画像作成プログラムは、仮想の対象風景における構造物の配置、形状および光学特性に関する対象風景三次元情報と、眼鏡レンズの配置、形状および光学特性に関する眼鏡レンズ三次元情報と、前記対象風景を前記眼鏡レンズを通して仮想的に目視する装用者の眼の配置、形状および光学特性に関する眼球三次元情報と、に基づいて網膜画像を作成する網膜画像作成処理を、コンピュータに実行させ、前記網膜画像は、前記装用者が前記眼鏡レンズを通して仮想的に目視する前記対象風景が、前記装用者の前記眼の網膜に投影される画像である。
　本発明の第４の態様によると、眼鏡レンズの設計方法は、第１の態様の画像作成装置における前記網膜画像の作成に用いた前記眼鏡レンズの形状に基づいて、眼鏡レンズを設計する。
　本発明の第５の態様によると、眼鏡レンズの製造方法は、第４の態様の設計方法により前記眼鏡レンズを設計することと、前記設計方法により設計された前記眼鏡レンズを製造することとを含む。
一実施形態の画像作成装置の構成を示す概略図である。 一実施形態の画像作成装置における画像作成方法の流れを示すフローチャートである。 入力データの構成を表形式で例示する図である。 一実施形態の画像作成装置における外界モデルの構成を示す図である。 一実施形態の画像作成装置における眼球モデルの構成を示す図である。 一実施形態の画像作成装置における眼球モデルの変化を示す図であり、（ａ）は眼球レンズの非収縮時、（ｂ）は眼球レンズの収縮時の眼球モデルの構成を示す図である。 一実施形態の画像作成装置における光線追跡を説明するための概念図である。 一実施形態の画像作成装置における網膜画像の一例を示す図である。 一実施形態の画像作成装置における両眼の網膜画像の対応点算出を説明するための概念図であり、（ａ）は左眼の網膜画像の一例であり、（ｂ）は右眼の網膜画像の一例である。 一実施形態の画像作成装置における両眼視画像の構築を説明するための概念図である。 一実施形態の画像作成装置における両眼視画像の一例を示す図である。 一実施形態の画像作成装置を含む眼鏡レンズ製造システムの構成を示す概念図である。 一実施形態の画像作成装置における眼球モデル構築の方法を説明するための図である。 一実施形態の画像作成装置の処理を行うプログラムに関する説明をするための概念図である。
　以下では、適宜図面を参照しながら、一実施形態の画像作成装置、画像作成方法、画像作成プログラム、眼鏡レンズの設計方法および眼鏡レンズの製造方法等について説明する。本実施形態の画像作成装置は、装用者が仮想的に目視した場合の網膜画像および両眼視画像を作成する。
　図１は、本実施形態による画像作成装置１の構成を概略的に示した図である。画像作成装置１は、入力部８と、記憶部９と、制御部１０と、表示部２１と、通信部２２とを備える。制御部１０は、外界モデル構築部１１と、眼球モデル構築部１２と、眼鏡レンズモデル構築部１３と、網膜画像作成部１４と、対応点算出部１７と、両眼視画像作成部１８と、動画像作成部１９とを備える。網膜画像作成部１４は、光線追跡部１５を備える。図１の矢印は、画像作成に関する情報の主な流れを示す。
　入力部８は、キーボード等の入力装置により構成され、後述の外界モデル構築部１１、眼球モデル構築部１２、眼鏡レンズモデル構築部１３での処理に必要な入力データ等の入力を受け付ける。入力部８は、入力データを制御部１０の外界モデル構築部１１、眼球モデル構築部１２、眼鏡レンズモデル構築部１３に出力する。
　なお、後述の通信部２２が入力データを受信し、制御部１０に出力する構成にすることもできる。入力データの入力方法は特に限定されず、予め記憶部９に記憶されているデータを入力データとして用いてもよい。
　記憶部９は、メモリやハードディスク等の不揮発性の記憶媒体で構成され、制御部１０とデータを授受し、入力部８が受け付けた入力データや制御部１０の処理により得られたモデル、後述の網膜画像および両眼視画像等の各種データを記憶する。
　制御部１０は、ＣＰＵ等により構成され、画像作成装置１を制御する動作の主体として機能し、記憶部９または制御部１０に配置された不揮発性メモリに搭載されているプログラムを実行することにより、画像作成処理を含む各種処理を行う。
　外界モデル構築部１１は、入力部８が受け付けた入力データのうち、後述の外界記述データ（図３参照）を用いて、三次元座標に幾何オブジェクトを対応させた外界モデルを構築する。外界モデル構築部１１は、構築した三次元外界モデルを網膜画像作成部１４に出力する。本実施形態では、外界モデルは室内の風景のモデルとし、机、椅子等に見立てた直方体状や円柱状のオブジェクトが配置された例（図４参照）で説明するが、外界モデルの内容は三次元で記述できるのであれば特に限定されない。
　なお、本実施形態において、「風景」とは、視認できる外界を指し、特に内容は限定されない。
　眼球モデル構築部１２は、入力部８が受け付けた入力データのうち、後述の眼球記述データ（図３参照）を用いて、眼球の三次元モデルを構築し、外界モデルでの眼球モデルの位置情報とともに網膜画像作成部１４に出力する。
　眼鏡レンズモデル構築部１３は、入力部８が受け付けた入力データのうち、眼鏡レンズ記述データ（図３参照）を用いて眼鏡レンズの三次元モデルを構築し、外界モデルでの眼鏡レンズモデルの位置情報とともに網膜画像作成部１４に出力する。
　網膜画像作成部１４は、外界モデル構築部１１から入力する外界モデルのデータと、眼球モデル構築部１２から入力する眼球モデルのデータおよび外界モデルでの位置情報と、眼鏡レンズモデル構築部１３から入力する眼鏡レンズモデルのデータおよび外界モデルでの位置情報に基づいて、網膜画像を作成する。本実施形態の網膜画像とは、装用者が眼鏡レンズを通して仮想的に目視する風景が、装用者の両眼のそれぞれの網膜に投影される仮想的な画像である。
　網膜画像作成部１４の光線追跡部１５は、二段階の光線追跡により、眼球モデルの両眼の網膜の各位置に入射する光の輝度を算出する。第一段階では、眼球モデルの網膜の各位置から入射光線を逆向きに追跡し眼球モデルの角膜前面での対応する入射光の位置および入射方向を算出する。第二段階では、第一段階で算出された角膜前面での入射光を逆向きに追跡し、外界モデルでの対応する物体点での散乱光から網膜の対応する位置での光の輝度を算出する。光線追跡部１５は、得られた両眼の網膜画像を対応点算出部１７に出力する。
　対応点算出部１７は、両眼の網膜画像の画素値の相関係数や差分を基に、左右の網膜画像の対応点を算出する。この場合の対応点とは、外界モデルにおいてある物体点からの光が入力する、左眼の網膜画像の位置と、右眼の網膜画像の位置とを指す。また、対応点算出部１７は、左右眼の網膜画像の対応点どうしの画素位置(x, y)の差分を視差として計算する。対応点算出部１７は、両眼の網膜画像と、網膜画像上の複数の位置における対応点および視差の情報を両眼視画像作成部１８に出力する。
　対応点算出部１７は、視差補正前、および／または視差補正後の両眼視画像の視差分布を示す視差表示画像を作成することができる。また、対応点算出部１７は、得られた視差表示画像を表示部２１に出力して表示させたり、通信部２２に出力して外部の装置に送信させたり、動画像作成部１９に出力して動画像を作成させたり、適宜記憶部９に出力し記憶させたりすることができる。
　両眼視画像作成部１８は、対応点算出部１７から入力する両眼の網膜画像と、対応点および視差の情報とに基づいて、両眼視画像を作成する。両眼視画像作成部１８は、視差の補正量の指標となる視差補正パラメータにより、網膜画像の位置により視差の補正量を異ならせることができる。両眼視画像作成部１８は、得られた両眼視画像を表示部２１に出力して表示させたり、通信部２２に出力して外部の装置に送信させたり、動画像作成部１９に出力して動画像を作成させたり、適宜記憶部９に出力し記憶させたりすることができる。
　動画像作成部１９は、両眼視画像作成部１８や記憶部９から入力する画像について、入力データを構成するデータや視差補正パラメータ等の各種パラメータを時間的に変化させ、それによる網膜画像、両眼視画像または視差表示画像等の変化を示す動画像を作成する。動画像作成部１９は、得られた動画像を表示部２１に出力して表示させたり、通信部２２に出力して外部の装置に送信させたり、適宜記憶部９に出力し記憶させたりすることができる。
　表示部２１は、液晶モニタ等の画像を表示可能な装置により構成され、両眼視画像作成部１８や動画像作成部１９等から入力する画像を表示する。通信部２２は、インターネット等により通信可能な通信装置により構成され、画像作成装置１が作成した画像を送信したり、適宜必要なデータを送受信する。
　なお、制御部１０の各機能は、複数の装置に分散されて配置され、装置間で情報を通信しながら全体で一つのシステムとして上述の画像作成処理を行うように構成してもよい。また、記憶部９、表示部２１、通信部２２は、画像作成装置１の外付けの装置を用いて構成してもよい。
　図２は、本実施形態の画像作成装置が行う画像作成方法および眼鏡レンズの設計・製造の流れを示すフローチャートである。以下では、図２のフローチャートに沿い、上記画像作成方法等を詳述する。
　ステップＳ１００１において、入力部８は、モデルの構築に必要な入力データを受け付ける。
　図３は、入力データの構成を示したものである。入力データは、外界モデルの内容を定める外界記述データと、眼球モデルの内容を定める眼球記述データと、眼鏡レンズモデルの内容を定める眼鏡レンズ記述データとを含んで構成される。
　なお、入力データに含まれるデータは、図３に例示されたものに限定されず、また、図３に例示されたものの一部を予め定められた固定の値としてもよく、適宜設計変更することができる。
　外界記述データは、外界モデル構築部１１が外界モデルを構築するために用いるデータを含んで構成され、外界モデルに配置される幾何オブジェクトの区分・形状、幾何オブジェクトの位置情報、材料特性情報、照明の情報、注視点の情報等を備える。幾何オブジェクトは、球、平面、円筒面、立方体等の幾何要素と、それらが合成されて定義される壁・机・椅子等の構造物を表す合成オブジェクトを備える。ここでは、幾何オブジェクトは幾何要素と合成オブジェクトの２つの区分に分けられている。それぞれの幾何オブジェクトは外界モデルでどこでどの向きに配置されるかを示す位置情報が設定されており、幾何オブジェクトの表面での光の反射率および透過率、色、テクスチャについての情報等が設定されている。幾何オブジェクトの微細な立体構造等は、テクスチャとしての幾何オブジェクトの平面の情報で置き換えて表現することもできる。照明の情報は、照明の位置、照明の光の色、波長分布、光の強さ等を備える。注視点の情報は、注視点の位置等を備える。
　眼球記述データは、眼球モデル構築部１２が眼球モデルを構築するために用いるデータを含んで構成され、装用者の眼球構造の幾何情報、装用者の眼球構造の材料特性情報、網膜の情報、眼球モデルの位置情報等を備える。眼球構造の幾何情報は、水晶体、網膜、角膜、瞳孔等の眼球が備える光学的要素の位置、曲率半径や瞳孔径等を備える。眼球構造の材料特性情報は、眼球が備える上記光学的要素の屈折率等の光学特性を備える。網膜の情報は、外界モデルが投影される網膜投影範囲等を備える。網膜投影範囲は、光線追跡を網膜から逆向きに行う際、光線追跡の開始点の存在する範囲となる。眼球モデルの位置情報は、眼球モデルの外界モデルにおけるどこでどの向きに配置されるかを示す位置情報を備える。
　眼鏡レンズ記述データは、眼鏡レンズの幾何情報、眼鏡レンズの材料特性情報、眼鏡レンズモデルの位置情報を備える。眼鏡レンズの幾何情報は、眼鏡レンズの外形情報、中心厚、眼鏡レンズの物体側および眼球側の前後二面ならびに周囲面の形状データを備える。これらの眼鏡レンズのレンズ面の形状データは、例えばスプライン表現により記述されている。眼鏡レンズの材料特性情報は、屈折率等のデータを備える。眼鏡レンズモデルの位置情報は、眼鏡レンズモデルの外界モデルにおけるどこでどの向きに配置されるかを示す位置情報を備える。
　例えば、眼鏡レンズ店の販売員が装用者の処方データを取得し、適宜モデル構築に必要なデータを眼鏡レンズ店で実測して取得し入力することができる。外界記述データについては、販売員が装用者の日常の行動や、どのような環境にいることが多いか等を聞き出して、予め用意された外界モデルのうちから選択したり、装用者に選択させたりすることができる。眼球モデルについては、Ｘ線等を用いた形状測定装置からのデータを取得してもよいし、グルストランドの模型眼を参考にして公知の値を用いてもよいし、装用者の年齢や性別等に基づいて、一般的、平均的な値を入力してもよい。眼鏡レンズ記述データについては、設計装置から取得され、装用者の処方データや、装用者が選んだフレームに基づいて算出、取得することができる。図３に示した入力データの取得方法は、特に限定されない。
　入力データが入力されたら、ステップＳ１００３に進む。
　ステップＳ１００３において、外界モデル構築部１１は、ステップＳ１００１で入力された外界記述データに基づいて、外界モデルを構築する。外界モデル構築部１１は、三次元座標により位置が指定される仮想空間において、幾何オブジェクトをそれぞれの位置に配置し、照明と注視点とを定める。
　図４は、外界モデルの一例を示す図である。説明をわかりやすくするため、左右の眼球モデル３０Ｌ，３０Ｒも配置された図を示している。外界モデル５は、注視点５１と、照明５２と、オブジェクト５３と、壁５８と、床５９と、を備える。注視点５１は、眼球モデル３０Ｌ，３０Ｒが仮想的に目視する位置を示す。照明５２は、外界モデルで表現された対象風景を照らす照明である。オブジェクト５３は、幾何オブジェクトか、または複数の幾何オブジェクトを合成して構成される合成オブジェクトであり、対象風景における絵画、置物、机、椅子等のインテリア等である。壁５８、床５９は、予め定められたデータセットを使用してもよいし、入力データにより設定してもよい。
　なお、オブジェクト５３としては、視力表等の視力測定用の対象物を置いてもよい。これにより、仮想的な視力の参考にすることができる。外界モデル５では、床５９の中心もしくは中央部のいずれかの位置を座標系の原点としてもよいし、またはその他の任意の位置を原点として設定してもよい。
　外界モデルが構築されたら、ステップＳ１００５に進む。
　ステップＳ１００５において、眼球モデル構築部１２は、ステップＳ１００１で入力された眼球記述データに基づいて、眼球モデルを構築する。
　なお、ステップＳ１００５からステップＳ１００９について、それぞれの処理を両眼について行ってから次のステップに進むように構成されているが、片方の眼についてステップＳ１００５～ステップＳ１００９までの処理を行ってから、もう一方の眼についてステップＳ１００５～ステップＳ１００９までの処理を行ってもよい。
　図５は、眼球モデルの一例を示す図である。眼球モデル３０は、水晶体３１と、網膜３２と、瞳孔３５と、角膜３６と、硝子体３７と、前房３８とを備える。水晶体３１は、水晶体辺縁部３３と、水晶体コア３４とを備える。水晶体辺縁部３３は、水晶体後面３３０ｐと、水晶体前面３３０ａとを備える。水晶体コア３４は、水晶体コア後面３４０ｐと、水晶体コア前面３４０ａとを備える。角膜３６は、角膜後面３６０ｐと、角膜前面３６０ａとを備える。眼球モデル３０では、水晶体３１、網膜３２、瞳孔３５、角膜３６を含んで構成される眼光学系の光軸３９が定義されている。眼球モデル３０は三次元形状構造データであるので、光軸３９は偏心させたり、傾けたりさせることができる。
　網膜３２は、ハッチングをかけた部分で示した。網膜３２は、入力データで定義された不図示の網膜投影範囲が定義され、網膜投影範囲へ入射する光を後述の光線追跡の対象とする。実際の眼球における水晶体では、中心部と辺縁部とで屈折率が異なるため、眼球モデル３０では、異なる屈折率を有する水晶体辺縁部３３と水晶体コア３４の２つの部分で光学的に等価な屈折率等の特性になるように水晶体をモデル化している。
　瞳孔３５は、絞りとしての光学特性を反映するよう、中央の開口部において光を透過させるようにモデル化されている。角膜３６は、角膜前面３６０ａが生体外部からの光の入射部位になる一方、角膜３６全体で光を屈折させる。ガラス体３７は、水晶体後面３３０ｐと網膜の間の光路の媒質となっており、前房３８は、水晶体前面３３０ａと角膜後面３６０ｐとの間の光路の媒質となっている。
　眼球モデル３０において、眼光学系を構成する各光学的要素の位置が定義されている。また、角膜３６、硝子体３７、前房３８、水晶体辺縁部３３および水晶体コア３４には屈折率等が定義され、また、角膜前面３６０ａ、角膜後面３６０ｐ、水晶体前面３３０ａ、水晶体後面３３０ｐ、水晶体コア前面３４０ａ、水晶体コア後面３４０ｐにはそれぞれ曲率半径等が定義されている。
　なお、水晶体３１をさらに複数の部分に分けてモデル化する等、眼球モデルの構成は適宜設計することができ、また、眼球モデルの各構成要素の向きや基準となる位置等を変化させてもよい。
　また、眼球モデル構築部１２は、装用者の調節機能をシミュレーションするため、水晶体辺縁部３３および水晶体コア３４の厚さを変化させた場合の眼球モデル３０も構築する。
　図６は、図５の眼球モデル３０における水晶体辺縁部３３、水晶体コア３４、瞳孔３５、角膜３６を含んだレンズ系を示した図である。図６（ａ）（ｂ）では、図５に対応する部位は適宜同じ参照番号を振って説明を省略する。図６（ａ）の水晶体辺縁部３３および水晶体コア３４は、収縮前（非収縮時）の状態であり、水晶体コア前面３４０ａ－１および水晶体コア後面３４０ｐ－１、水晶体前面３３０ａ－１および水晶体後面３３０ｐ－１のそれぞれの間は、収縮時の状態を示す後述の図６（ｂ）の場合よりも狭くなっている。
　図６（ｂ）は、図６（ａ）のレンズ系において、装用者が調節力を変化させた場合をシミュレーションしたものである。水晶体辺縁部３３および水晶体コア３４は、光軸に沿った厚さが大きくなっており、水晶体前面３３０ａ－２と水晶体後面３３０ｐ－２との間の距離、および、水晶体コア前面３４０ａ－２と水晶体コア後面３４０ｐ－２との間の距離は大きくなっている。また、水晶体前面３３０ａ－２、水晶体後面３３０ｐ－２、水晶体コア前面３４０ａ－２および水晶体コア後面３４０ｐ－２の曲率半径の絶対値は小さくなっている。動画像の作成のため、眼球モデル構築部１２は、水晶体辺縁部３３および水晶体コア３４の収縮に関して、図６（ａ）の状態から図６（ｂ）の状態まで、水晶体前面３３０ａ、水晶体後面３３０ｐ、水晶体コア前面３４０ａ、水晶体コア後面３４０ｐの位置および曲率半径を異なる複数の段階に分けた複数の眼球モデル３０を作成する。眼球モデル３０が構築されたら、ステップＳ１００７に進む。
　なお、角膜３６、角膜前面３６０ａ、角膜後面３６０ｐ、瞳孔３５やその他の光学的要素を変化させて眼球モデル３０を複数構築してもよい。外界モデル５の照明等の環境に応じて異なる複数の眼球モデル３０を構築してもよく、例えば、瞳孔３５は、後述の光線追跡で得た網膜３２へ到達する光の強さをフィードバックして取得し、開口部の大きさを変化させてもよい。また、装用者の調節力に基づいて、水晶体辺縁部３３および水晶体コア３４の変化量を定め、眼球モデル３０を決定してもよい。
　ステップＳ１００７において、眼鏡レンズモデル構築部１３は、ステップＳ１００１で入力された眼鏡レンズ記述データに基づいて、眼鏡レンズモデルを構築する。眼鏡レンズモデル構築部１３は、眼鏡レンズの外形情報、中心厚、眼鏡レンズの物体側および眼球側の前後二面ならびに周囲面の面形状データに基づいて眼鏡レンズの三次元モデルを構築する。ここで、面形状データはスプライン表現で表されており、累進屈折力レンズを含めた任意の形状の眼鏡レンズをモデル化することができる。眼鏡レンズモデルが構築されたら、ステップＳ１００９に進む。
　なお、三次元の眼鏡レンズモデルを構築できれば、特にその方法は限定されず、販売店に形状データがあればそれを利用して構築してもよい。
　ステップＳ１００９において、網膜画像作成部１４の光線追跡部１５は、光線追跡により、網膜３２の各位置に入射する外界モデル５からの光の光路、光の強さ、波長分布等を算出する。第一段階である眼球モデル３０の内部での光線追跡について、光線追跡部１５は、網膜３２の網膜投影範囲の各位置に入射する光を進行方向と逆向きに光線追跡し、角膜前面３６０ａでの入射位置および入射方向を算出する。
　図７は、光線追跡部１５の眼球モデル３０の内部での光線追跡の方法を模式的に示した図である。網膜投影範囲は、図７では、網膜球面の経度および緯度が９０°の範囲部分とした。光線追跡の方法としては、網膜３２の網膜投影範囲の各位置から出射する光４３を追跡し、角膜前面３６０ａから出射する対応する光４５の位置および進行方向を算出すればよい。角膜前面３６０ａから出射する光４５の進行方向で向きを逆向きにすれば、網膜３２の位置に対応する角膜前面３６０ａでの入射位置および入射方向を算出することができる。
　第二段階での外界モデル５における光線追跡について、光線追跡部１５は、第一段階で得られた角膜前面３６０ａに入射する光の位置、進行方向に基づいて、逆向きに光線追跡して外界のオブジェクトとの交点計算、反射・透過光線追跡、照明計算を行う。例えば、光線追跡部１５は、角膜前面３６０ａに入射する光の位置、進行方向から、当該光が外界モデルのどの物体点からの散乱光かを計算することができ、当該物体点における反射率等の情報から照明から当該物体点への光に基づいて光の強さ、波長等を算出することができる。光線追跡部１５は、得られた外界モデルの物体点から入射する光の強さや波長に基づいて、網膜３２における各点のＲＧＢ等で示される輝度を算出する。得られた網膜３２の各点での輝度のデータは、網膜画像を構成する。
　図８は、網膜画像を例示する図である。図８の網膜画像は、図４の外界モデル５の右眼球モデル３０Ｒから注視点５１（図４参照）を仮想的に目視した際の、外界モデル５が右眼球モデル３０Ｒに投影される画像である。図８では、網膜画像７０に、壁５８、床５９およびオブジェクト５３が投影されていることが分かる。
　網膜画像７０は、曲面である網膜３２を二次元座標に割り当てた画像である。網膜画像生成部１４は、網膜３２の形状を球面である網膜球の一部として近似し、光線追跡部１５が算出した網膜３２での各点での輝度のデータを、網膜球上の緯度、経度等の角度と平面上の座標位置とを対応付けてマッピングする。網膜画像生成部１４は、例えば網膜球上の経度θ０～θ１、緯度φ０～φ１の範囲の輝度データを、Ｎｈ×Ｎｖ画素の網膜画像７０にマッピングする。ここで、Ｎｈは水平方向の画素数、Ｎｖは垂直方向の画素数を表す。また、一つの画素（ピクセル）の大きさＳｈ×Ｓｖは、Ｓｈ＝（θ１－θ０）／Ｎｈ、Ｓｖ＝（φ１－φ０）／Ｎｖで算出される。各画素の対応位置は、θ＝θ０＋（ｉ＋１／２）・Ｓｈ、φ＝φ０＋（ｊ＋１／２）・Ｓｖ（但し、０≦ｉ＜Ｎｈ、０≦ｊ＜Ｎｖ）等、適宜設定することができる。両眼の網膜画像７０が構築されたら、ステップＳ１０１１に進む。
　なお、上記では、網膜球上の角度に基づいて二次元にマッピングしているが、三次元球面座標系（ｒ、θ、φ）を三次元直交座標系（ｘ、ｙ、ｚ）で表した後に、ＸＺ平面等、任意の平面に直接投影してもよい。例えば、網膜画像生成部１４は、眼球モデル３０の光軸３９と網膜３２との交点に座標の原点を設定し、網膜３２上の各点の輝度データを、原点を通り光軸に垂直な平面に射影してもよい。なお、三次元球面座標系（ｒ、θ、φ）から三次元直交座標系（ｘ、ｙ、ｚ）への変換の計算には、公知の変換式を用いることができる。原点の取り方等、所望の変換が実現できれば座標系の設定の方法は特に限定されない。
　ステップＳ１０１１では、対応点算出部１７は、左右の網膜画像７０の対応点を算出する。対応点とは、外界モデル５の任意の物体点に対応するピクセルについて、当該物体点が投影されている左右の網膜画像７０の位置または当該位置に対応するピクセルのことを指す。
　図９は、対応点算出の方法を説明するための図である。図９（ａ）は、図４における、左眼眼球モデル３０Ｌの網膜画像７０Ｌに、対応点算出の際の計算範囲を示すテンプレート６０Ｌを加えたものである。図９（ｂ）は、図４における、右眼眼球モデル３０Ｒの網膜画像７０Ｒに、対応点算出の際の計算範囲を示すテンプレート６０Ｒを加えたものである。本実施形態では、テンプレート６０Ｌとテンプレート６０Ｒとは共に、対応するピクセルを中心とした１１×１１の四角形の範囲のピクセルで構成される。
　なお、注目しているピクセルに対応するテンプレートの設定の仕方は適宜調整することができる。例えば、テンプレートの大きさを３×３、５×５、１７×１７等の正方形に設定することができる。
　対応点算出部１７は、左眼の網膜画像７０Ｌのあるピクセル６１Ｌに対応するテンプレート６０Ｌに含まれるピクセルの輝度値と、右眼の網膜画像７０Ｒのあるピクセル６１Ｒに対応するテンプレート６０Ｒに含まれるピクセルの輝度値との間の類似度を算出する。本実施形態では、対応点算出部１７は、テンプレート６０Ｌ，６０Ｒに含まれる複数のピクセル間の輝度値の類似度を、相関係数を利用した方法で算出する。例えば、左右の網膜画像７０において、眼球モデル３０の光軸３９と網膜３２との交点に対応する位置に座標の原点を設定し、画像の横方向にＸ軸、画像の縦方向にＹ軸をとり、テンプレート内の各画素を局所座標（ｘｉ，ｙｊ）で指定する。局所座標の関数として、左眼の輝度値をｆｌ（ｘｉ，ｙｊ）、右眼の輝度値をｆｒ（ｘｉ，ｙｊ）で表したとき、中心ピクセルが（ｄｘ、ｄｙ）だけずれたテンプレート６０Ｌと、テンプレート６０Ｒ間の相関係数Ｄｃｏｒｒは、以下の式（１）で算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
・・・（１）
ここで、上方に横棒のついたｆｌ、ｆｒは、テンプレート全体での輝度値の平均を表し、以下の式（２）で算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
・・・（２）
　対応点算出部１７は、左眼の網膜画像７０Ｌのあるピクセル６１Ｌに対して、右眼の網膜画像７０Ｒでの対応する位置にあるピクセルから、Ｘ軸、Ｙ軸それぞれにｄｘ、ｄｙずつずらしたテンプレートと、ピクセル６１Ｌを中心としたテンプレートとで輝度値の相関係数を算出する。対応点算出部１７は、ｄｘ、ｄｙを０から数ピクセル等の範囲で変えていき、類似度の高い、つまり最も相関係数の高いテンプレートとその中心ピクセルを求める。得られた当該中心ピクセルがピクセル６１Ｌの対応点６１Ｒとなる。
　なお、相関係数ではなく、テンプレート間で対応する画素の差分を行い、差分の二乗和を類似度として、差分の二乗和が最も小さいテンプレートを算出して、対応点を算出してもよい。また、類似度の算出に当たり、輝度は、ＲＧＢのいずれかの値を用いてもよいし、ＲＧＢから算出した輝度信号Ｙ等を用いて計算してもよい。さらに、上記では左眼のあるピクセル６１Ｌに対して右眼の対応点を探索する構成にしたが、右眼のあるピクセルに対して左眼の対応点を探索してもよい。
　対応点算出部１７は、左右の網膜画像７０の各ピクセルの対応点を算出したら、両眼の網膜画像７０の対応点のＸＹ方向の差分ピクセル数等を視差として、網膜画像７０に対応してマッピングした視差分布、または視差分布を表示する視差表示画像を作成する。
　対応点の算出と、視差分布等の作成が終わったら、ステップＳ１０１３に進む。
　ステップＳ１０１３において、両眼視画像作成部１８は、左右の網膜画像７０Ｌ，７０Ｒを合成して、両眼視画像７１を作成する。
　図１０は、左右の網膜画像７０をそれぞれ加工せずに重ね合わせた図である。左右の網膜画像７０では、視差があるために、網膜画像７０を加工せずに合成すると対応点が一致せず、はっきりとした画像にならない。図１０では、左眼の網膜画像７０Ｌのオブジェクト５３Ｌを破線で、右眼の網膜画像７０Ｒのオブジェクト５３Ｒを実線で示すことでずれを模式的に示した。両眼視画像作成部１８は、各ピクセルごとの視差情報とその補正パラメータに基づいて左右の画像を局所的にずらして合成する。補正パラメータは、経験に基づいて適宜設定することができる。補正パラメータは、利き目の度合い等により、画像合成時の左右の輝度割合である融像割合の比率や、左右でのずらす割合を調整したりすることができる。
　図１１は、網膜画像７０を合成して得られた両眼視画像７１を示す図である。図１０の左右の網膜画像７０を重ね合わせた図と異なり、はっきりとした画像となっている。
　両眼視画像７１が作成されたら、ステップＳ１０１５に進む。
　ステップＳ１０１５において、両眼視画像作成部１８は、ステップＳ１０１３で得られた両眼視画像７１を表示用に加工する。ステップＳ１０１５が終了したら、ステップＳ１０１７に進む。
　なお、両眼視画像作成部１８は、例えばステップＳ１００３～Ｓ１０１３までを繰り返して得た複数の両眼視画像７１を動画像作成部１９に送り、動画像を作成させてもよい。動画像作成部１９は、入力データ等のパラメータを変化させて得られた複数の両眼視画像７１を並べて逐次表示するように構成した動画像を作成する。例えば、図６（ａ）の状態から図６（ｂ）の状態まで水晶体辺縁部３３および水晶体コア３４を変化させた場合を含んだ動画像を、両状態間の異なる複数の段階の眼球モデル３０に基づいて作成された両眼視画像７１を基に作成する。
作成する動画像は、眼球モデル３０の任意のパラメータを時間軸に沿って変化させて構成することができる。また、視線方向を変えた場合等を仮想し、眼球が運動した場合の網膜画像７０等の変化を動画像として表してもよい。
　ステップＳ１０１７において、表示部２１は、作成された網膜画像７０、両眼視画像７１、視差表示画像、動画像等を表示する。作成された網膜画像７０等が表示されたら、ステップＳ１０１９に進む。
　ステップＳ１０１９において、制御部１０は、眼鏡レンズを変えて再度網膜画像７０等を表示するかを判定する。制御部１０は、装用者や眼鏡レンズ販売店の販売員が表示部２１に表示された網膜画像７０、両眼視画像７１、視差表示画像、動画像等を確認して再度眼鏡レンズを変更して網膜画像７０等を作成するよう入力した場合は、ステップＳ１０１９を肯定判定して、ステップＳ１００７に戻る。それ以外の場合は、ステップＳ１０１９を否定判定してステップＳ１０２１に進む。
　なお、ステップＳ１００７に戻る場合、必要に応じて、制御部１０は設計装置９３（図１２参照）に再設計の指示を出すことができる。設計装置９３は、網膜画像７０等の作成に用いた眼鏡レンズの形状や、両眼視画像７１の作成の際に用いた補正パラメータや、視差分布等に基づいて眼鏡レンズの設計を行ってもよい。
　ステップＳ１０２１において、制御部１０は、設計装置９３（図１２参照）に、適宜、眼鏡レンズの加工に必要な情報とともに、網膜画像７０の作成に用いた眼鏡レンズの加工指示を送信する。加工指示が送信されたら、ステップＳ１０２３に進む。
　図１２は、本実施形態の画像作成装置が網膜画像７０の作成に用いた眼鏡レンズを製造する眼鏡レンズ製造システム９０を示す。眼鏡レンズ製造システム９０は、画像作成装置１と、加工機制御装置９１と、眼鏡レンズ加工機９２と、設計装置９３とを備える。図１２の矢印は、眼鏡レンズの製造に用いるデータの流れを示す。
　ステップＳ１０２３において、眼鏡レンズ加工機９２は、ステップＳ１０２１で加工指示が送られた眼鏡レンズを製造する。設計装置９３が、例えば入力データの一部として画像作成装置１に送った眼鏡レンズ設計データを加工機制御装置９１に送信し、加工機制御装置９１の制御により、眼鏡レンズ加工機９２が眼鏡レンズを製造する。
　上述の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）本実施形態の画像作成装置１は、外界モデル５におけるオブジェクト５３の配置、形状および反射率等の光学特性に関する外界記述データと、眼鏡レンズの配置、形状および屈折率等の光学特性に関する眼鏡レンズ記述データと、外界モデル５を眼鏡レンズを通して仮想的に目視する装用者の両眼の配置、形状および屈折率等の光学特性に関する眼球記述データと、に基づいて、装用者が眼鏡レンズを通して仮想的に目視する外界モデル５が、装用者の両眼のそれぞれの網膜に投影される網膜画像７０を作成する網膜画像作成部１４を備える。これにより、装用者が眼鏡レンズをかけたと仮想した際、眼球構造や風景、眼鏡レンズ等に応じて、様々な実際的な場面での視画像の想定を行うことができる。
（２）本実施形態の画像作成装置１は、両眼の網膜画像７０において、外界モデル５における任意の位置に対応する対応点を算出し、算出した対応点に基づいて、当該位置に対する両眼の視差を算出する対応点算出部１７と、を備える。これにより、装用者が眼鏡レンズをかけたと仮想した際の、実際的な場面での視差の想定を行うことができる。
（３）本実施形態の画像作成装置１は、左眼の網膜画像７０Ｌに設定した複数ピクセルからなるテンプレート６０Ｌに含まれるそれぞれのピクセルの輝度と、右眼の網膜画像７０Ｒに設定した複数ピクセルからなるテンプレート６０Ｒに含まれるそれぞれのピクセルの輝度との相関係数Ｄｃｏｒｒまたは差分に基づいて対応点を算出する。これにより、両眼の網膜画像７０の比較から直接対応点を検出することができる。
（４）本実施形態の画像作成装置１において、両眼視画像作成部１８は、両眼の視差と、左右の画像成分をずらす割合や融像割合等の補正パラメータに基づいて、両眼の網膜画像７０から両眼視画像７１を作成する。これにより、装用者が眼鏡レンズをかけたと仮想した際の、実際的な場面での両眼視の視画像の想定を行うことができる。
（５）本実施形態の画像作成装置１において、表示部２１は、網膜画像７０に対応する両眼の視差分布を表示する。これにより、装用者が眼鏡レンズをかけたと仮想した際の、実際的な場面での両眼視の視差の想定ができる。
（６）本実施形態の画像作成装置１において、光線追跡部１５は、両眼の網膜３２の各位置へ入射する光線について、両眼の角膜前面３６０ａへの入射方向および入射位置を算出し、当該入射方向および入射位置に基づいて、外界モデル５から光線が、角膜前面３６０ａを通って網膜３２の各位置へ伝播する光線経路と網膜３２の各位置に対応するピクセルの輝度を算出する。これにより、網膜３２に到達する外界モデル５からの光を適切に追跡することができる。
（７）本実施形態の画像作成装置１において、表示部２１は、眼球記述データの変化に基づいて、網膜画像７０、または両眼の網膜画像７０に基づいた両眼視画像７１を動画像として表示する。これにより、眼球のパラメータを変化させた際の、実際的な場面での視画像の想定をわかりやすく提供することができる。
（８）本実施形態の画像作成装置１において、両眼の形状を、装用者の調節力および瞳孔径から算出する。これにより、適切に眼光学系の屈折力や絞りの度合を再現することができる。
　次のような変形も本発明の範囲内であり、上述の実施形態と組み合わせることが可能である。
（変形例１）
　上述の実施形態において、網膜画像作成部１４は、屈折異常の眼球構造を考慮して、矯正レンズとの組み合わせで網膜画像７０を作成してもよい。これにより、本実施形態の網膜画像７０等に基づいて、屈折異常を適切に矯正するレンズを提供することが可能となる。
　本変形例では、網膜画像７０、両眼視画像７１、視差分布、動画像等を作成する。その一方で、眼鏡レンズモデル構築部１３は、仮想の矯正レンズモデルを構築し、網膜画像作成部１４に出力する。網膜画像作成部１４は、矯正レンズモデルに基づいた網膜画像７０を作成する。仮想の矯正レンズモデルは、入力部８で受け付けた装用者の処方や矯正レンズに関する入力データを基に構築することができる。表示部２１は、矯正レンズ有の場合と無しの場合の網膜画像７０、両眼視画像７１、視差分布、動画像等を比較可能な形で、例えば、同時に、表示することができる。
　本変形例の画像作成装置１において、網膜画像作成部１４は、さらに仮想の矯正レンズの配置、形状および光学特性に関する入力データ等のデータに基づいて、両眼のそれぞれの網膜３２に投影される網膜画像７０を作成する。これにより、矯正レンズによる効果をわかりやすく表示することができる。
（変形例２）
　上述の実施形態においては、眼球構造が眼球記述データにより記述されるとしたが、装用者の処方データから眼球記述データを算出するように構成してもよい。これにより、装用者の眼球構造を実測したり、直接計測したデータが取得できなくても、処方データから眼球モデル３０を構築することができる。
　図１３は、装用者の処方データから眼球記述データを算出する方法を説明するための図である。本変形例では、球面度数、乱視度数、乱視軸の角度の処方データから眼球構造のパラメータ、特に角膜前面３６０ａおよび角膜後面３６０ｐの曲率または曲率半径を反復アルゴリズムにより算出する。図１３の眼鏡レンズモデル３０においては、角膜３６、水晶体３１、一点鎖線で示された光軸３９上に位置している網膜位置中心３２０等が示されている。
　乱視が無い場合、眼球モデル構築部１２は、処方データの球面度数に合わせるように角膜前面３６０ａおよび角膜後面３６０ｐの曲率を決定する。まず角膜前面３６０ａおよび角膜後面３６０ｐの曲率を任意に設定し、当該曲率に基づいて光線追跡により、網膜位置中心３２０から瞳孔を通り角膜を出て、眼球の回旋中心から２５ｍｍの球面との交点位置での光線波面の屈折力を算出する。眼球の回旋中心から２５ｍｍの球面と光線との交点位置での屈折力と処方球面度数とを比較し、差の絶対値が０．０２ディオプタ（以下、「Ｄ」で表す）未満等の値であれば設定した角膜前面３６０ａおよび角膜後面３６０ｐの曲率で決定する。上記交点位置での屈折力と処方球面度数との差の絶対値が０．０２Ｄ以上であれば、角膜前面３６０ａおよび角膜後面３６０ｐの曲率を上記交点位置での屈折力と処方球面度数との差の値に基づいて適宜増減して再設定した後、再度光線追跡を行う。例えば、球面度数が＋Ｓ度なら曲率をきつくし、－Ｓなら曲率を平坦化する。この手順を繰り返し、上記交点位置での屈折力と処方球面度数との差が０．０２Ｄ未満となるまで繰り返す。
　なお、上記では、設定した角膜前面３６０ａおよび角膜後面３６０ｐの曲率を採用するか否かの基準を０．０２Ｄとしたが、０．０１Ｄ、０．０３Ｄ等の値に適宜設定することができる。また、光線波面の屈折力の算出位置も、角膜を出て光軸方向に１０～１５ｍｍの範囲等から選択する等、適宜設定することができる。以下の乱視の有る場合でも同様である。
　乱視がある場合は、角膜前面３６０ａおよび角膜後面３６０ｐをトーリック面とする。当該トーリック面は、所定の軸を中心に９０度ごとに、曲率が最小となるベース曲率となる面、曲率が最大となるクロス曲率となる面とが現れるよう構成され、ベース曲率、クロス曲率、およびベース曲率となる方向とで定まる。眼球モデル構築部１２は、ベース曲率、クロス曲率、およびベース曲率となる方向を設定し、光線追跡により角膜を出て眼球の回旋中心から２５ｍｍの球面と光線との交点位置での光線波面のベース方向の屈折力、クロス方向の屈折力およびベース屈折力方向を算出する。眼球モデル構築部１２は、ベース方向の屈折力と処方球面度数との差、ベース方向の屈折力からクロス方向の屈折力を引いた値と処方乱視度数との差、については絶対値で０．０２未満等の値であれば評価基準を満たすとする。眼球モデル構築部１２は、ベース屈折力方向については数度未満、例えば１度未満の差であれば評価基準を満たすとする。眼球モデル構築部１２は、これらの評価基準が全て満たされた場合、設定したベース曲率、クロス曲率、およびベース曲率となる方向のトーリック面を角膜前後面のモデルとして採用する。眼球モデル構築部１２は、いずれかの評価基準が満たされない場合は、再びベース曲率、クロス曲率、およびベース曲率となる方向を設定しなおして評価する。
　なお、処方データに対応する眼鏡レンズを眼球前方に配置し、眼鏡レンズ前方から眼鏡レンズの光学中心に向かう平面波の光線追跡をし、網膜中心位置３２０での屈折力が０．０２Ｄ未満等になるように角膜前面３６０ａおよび角膜後面３６０ｐの曲率等のパラメタを反復アルゴリズムで決定してもよい。これにより、検眼時の状況を反映してより精密なモデル構築が可能となる。
（変形例３）
　画像作成装置１の情報処理機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録された、上述した画像作成処理およびそれに関連する処理の制御に関するプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行させてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）や周辺機器のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、光ディスク、メモリカード等の可搬型記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持するものを含んでもよい。また上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせにより実現するものであってもよい。
　また、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと記載）等に適用する場合、上述した制御に関するプログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体やインターネット等のデータ信号を通じて提供することができる。図１４はその様子を示す図である。ＰＣ９５０は、ＣＤ－ＲＯＭ９５３を介してプログラムの提供を受ける。また、ＰＣ９５０は通信回線９５１との接続機能を有する。コンピュータ９５２は上記プログラムを提供するサーバーコンピュータであり、ハードディスク等の記録媒体にプログラムを格納する。通信回線９５１は、インターネット、パソコン通信などの通信回線、あるいは専用通信回線などである。コンピュータ９５２はハードディスクを使用してプログラムを読み出し、通信回線９５１を介してプログラムをＰＣ９５０に送信する。すなわち、プログラムをデータ信号として搬送波により搬送して、通信回線９５１を介して送信する。このように、プログラムは、記録媒体や搬送波などの種々の形態のコンピュータ読み込み可能なコンピュータプログラム製品として供給できる。
　上述した情報処理機能を実現するためのプログラムとして、外界モデル５におけるオブジェクト５３の配置、形状および光学特性に関する外界記述データと、眼鏡レンズの配置、形状および光学特性に関する眼鏡レンズ記述データと、外界モデル５を眼鏡レンズを通して仮想的に目視する装用者の両眼の配置、形状および光学特性に関する眼球記述データと、に基づいて、装用者が眼鏡レンズを通して仮想的に目視する外界モデル５が、装用者の両眼のそれぞれの網膜３２に投影される網膜画像７０を作成する網膜画像作成処理を、コンピュータに実行させる画像作成プログラムが含まれる。
　本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
　次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
　日本国特許出願２０１６年第２０５９９０号（２０１６年１０月２０日出願）
　１…画像処理装置、５…外界モデル、１０…制御部、１１…外界モデル構築部、１２…眼球モデル構築部、１３…眼鏡レンズモデル構築部、１４…網膜画像作成部、１５…光線追跡部、１７…対応点算出部、１８…両眼視画像作成部、１９…動画像作成部、２１…表示部、３０…眼球モデル、３１…水晶体、３２…網膜、３３…水晶体辺縁部、３４…水晶体コア、３５…瞳孔、３６…角膜、７０…網膜画像、７１…両眼視画像、３３０ａ…水晶体前面、３３０ｐ…水晶体後面、３４０ａ…水晶体コア前面、３４０ｐ…水晶体コア後面。

Claims (15)

  1. 　仮想の対象風景における構造物の配置、形状および光学特性に関する対象風景三次元情報と、
    　眼鏡レンズの配置、形状および光学特性に関する眼鏡レンズ三次元情報と、
    　前記対象風景を仮想的な前記眼鏡レンズを通して目視する装用者の眼の配置、形状および光学特性に関する眼球三次元情報と
    を記憶する記憶部と、
    　前記対象風景三次元情報、前記眼鏡レンズ三次元情報、及び前記眼球三次元情報に基づいて網膜画像を作成する網膜画像作成部を備え、
    　前記網膜画像は、前記装用者が前記眼鏡レンズを通して前記対象風景を目視した際に前記装用者の前記眼の網膜に投影される仮想的な画像である画像作成装置。
  2. 　請求項１に記載の画像作成装置において、
    　両眼の前記網膜画像において、前記対象風景における任意の位置に対応する対応点を算出する対応点算出部と、
    　前記対応点に基づいて、前記位置に対する前記両眼の視差を算出する視差算出部と、
    を備える画像作成装置。
  3. 　請求項２に記載の画像作成装置において、
    　前記対応点算出部は、
    　前記両眼のうち、一方の眼の前記網膜画像に設定した複数ピクセルからなる第１ピクセル領域に含まれるそれぞれのピクセルの輝度と、他方の眼の前記網膜画像に設定した複数ピクセルからなる第２ピクセル領域に含まれるそれぞれのピクセルの輝度との相関係数または差分に基づいて前記対応点を算出する画像作成装置。
  4. 　請求項２または３に記載の画像作成装置において、
    　前記両眼の視差と、融像割合を含む視差の補正パラメータとに基づいて、前記両眼の前記網膜画像から合成画像を作成する合成画像作成部を備える画像作成装置。
  5. 　請求項２から４までのいずれか一項に記載の画像作成装置において、
    　前記網膜画像に対応する前記両眼の視差の分布を表示する視差表示部を備える画像作成装置。
  6. 　請求項１から５までのいずれか一項に記載の画像作成装置において、
    　前記網膜画像作成部は、さらに矯正レンズの配置、形状および光学特性に関する矯正レンズ三次元情報に基づいて、前記眼のそれぞれの網膜に投影される前記網膜画像を作成する矯正画像作成部を備える画像作成装置。
  7. 　請求項１から６までのいずれか一項に記載の画像作成装置において、
    　前記眼の前記網膜の各位置へ入射する光線について、前記眼の角膜の前面への入射方向および入射位置を算出し、
    　前記入射方向および前記入射位置に基づいて、前記対象風景から前記光線が、前記角膜の前面を通って前記網膜の前記各位置へ伝播する光線経路と前記網膜の前記各位置に対応するピクセルの輝度を算出する光線追跡部を備える画像作成装置。
  8. 　請求項１から７までのいずれか一項に記載の画像作成装置において、
    　前記装用者の前記眼の形状や光学特性を、前記装用者の処方データから算出する眼球形状算出部を備える画像作成装置。
  9. 　請求項８に記載の画像作成装置において、
    　前記眼球形状算出部は、前記眼の形状を、前記装用者の調節力および瞳孔径から算出する画像作成装置。
  10. 　請求項１から９までのいずれか一項に記載の画像作成装置において、
    　前記眼球三次元情報の変化に基づいて、前記網膜画像、または両眼の前記網膜画像に基づいた合成画像を動画像として表示する動画表示部を備える画像作成装置。
  11. 　仮想の対象風景における構造物の配置、形状および光学特性に関する対象風景三次元情報と、眼鏡レンズの配置、形状および光学特性に関する眼鏡レンズ三次元情報と、前記対象風景を前記眼鏡レンズを通して仮想的に目視する装用者の眼の配置、形状および光学特性に関する眼球三次元情報と、に基づいて網膜画像を作成することを含み、
    　前記網膜画像は、前記装用者が前記眼鏡レンズを通して仮想的に目視する前記対象風景が、前記装用者の前記眼の網膜に投影される画像である画像作成方法。
  12. 　請求項１１に記載の画像作成方法において、
    　両眼の視差を補正する量を設定した視差補正パラメータに基づいて、前記両眼の前記網膜画像から合成画像を作成する画像作成方法。
  13. 　仮想の対象風景における構造物の配置、形状および光学特性に関する対象風景三次元情報と、眼鏡レンズの配置、形状および光学特性に関する眼鏡レンズ三次元情報と、前記対象風景を前記眼鏡レンズを通して仮想的に目視する装用者の眼の配置、形状および光学特性に関する眼球三次元情報と、に基づいて網膜画像を作成する網膜画像作成処理を、コンピュータに実行させ、
    　前記網膜画像は、前記装用者が前記眼鏡レンズを通して仮想的に目視する前記対象風景が、前記装用者の前記眼の網膜に投影される画像である画像作成プログラム。
  14. 　請求項１から１０までのいずれか一項に記載の画像作成装置における前記網膜画像の作成に用いた前記眼鏡レンズの形状に基づいて、眼鏡レンズを設計する眼鏡レンズの設計方法。
  15. 　請求項１４に記載の設計方法により前記眼鏡レンズを設計することと、
    前記設計方法により設計された前記眼鏡レンズを製造することと
    を含む眼鏡レンズの製造方法。
PCT/JP2017/037741 2016-10-20 2017-10-18 画像作成装置、画像作成方法、画像作成プログラム、眼鏡レンズの設計方法および眼鏡レンズの製造方法 WO2018074528A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA3040852A CA3040852C (en) 2016-10-20 2017-10-18 Image creation device, method for image creation, image creation program, method for designing eyeglass lens and method for manufacturing eyeglass lens
EP17863041.4A EP3531194A4 (en) 2016-10-20 2017-10-18 IMAGE PRODUCTION DEVICE, IMAGE PRODUCTION METHOD, IMAGE PRODUCTION PROGRAM, METHOD FOR DESIGNING AN EYE GLASS LENS AND METHOD FOR PRODUCING AN EYE GLASS LENS
JP2018546389A JP7078540B2 (ja) 2016-10-20 2017-10-18 画像作成装置、画像作成方法、画像作成プログラム、眼鏡レンズの設計方法および眼鏡レンズの製造方法
US16/389,428 US10958898B2 (en) 2016-10-20 2019-04-19 Image creation device, method for image creation, image creation program, method for designing eyeglass lens and method for manufacturing eyeglass lens

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016205990 2016-10-20
JP2016-205990 2016-10-20

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US16/389,428 Continuation US10958898B2 (en) 2016-10-20 2019-04-19 Image creation device, method for image creation, image creation program, method for designing eyeglass lens and method for manufacturing eyeglass lens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018074528A1 true WO2018074528A1 (ja) 2018-04-26

Family

ID=62018651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/037741 WO2018074528A1 (ja) 2016-10-20 2017-10-18 画像作成装置、画像作成方法、画像作成プログラム、眼鏡レンズの設計方法および眼鏡レンズの製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10958898B2 (ja)
EP (1) EP3531194A4 (ja)
JP (1) JP7078540B2 (ja)
CA (1) CA3040852C (ja)
WO (1) WO2018074528A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021149031A (ja) * 2020-03-23 2021-09-27 ホヤ レンズ タイランド リミテッドHOYA Lens Thailand Ltd 仮想画像生成装置及び仮想画像生成方法
JP7434353B2 (ja) 2019-03-22 2024-02-20 エシロール・アンテルナシオナル 視覚タスクのための視覚機器の性能を評価する装置及び方法

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2901477C (en) 2015-08-25 2023-07-18 Evolution Optiks Limited Vision correction system, method and graphical user interface for implementation on electronic devices having a graphical display
WO2018093391A1 (en) * 2016-11-21 2018-05-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. 3d immersive visualization of a radial array
CA3021636A1 (en) 2018-10-22 2020-04-22 Evolution Optiks Limited Light field display, adjusted pixel rendering method therefor, and vision correction system and method using same
US11353699B2 (en) 2018-03-09 2022-06-07 Evolution Optiks Limited Vision correction system and method, light field display and light field shaping layer and alignment therefor
US11693239B2 (en) 2018-03-09 2023-07-04 Evolution Optiks Limited Vision correction system and method, light field display and light field shaping layer and alignment therefor
US11327563B2 (en) 2018-10-22 2022-05-10 Evolution Optiks Limited Light field vision-based testing device, adjusted pixel rendering method therefor, and online vision-based testing management system and method using same
US11500460B2 (en) 2018-10-22 2022-11-15 Evolution Optiks Limited Light field device, optical aberration compensation or simulation rendering
US10761604B2 (en) 2018-10-22 2020-09-01 Evolution Optiks Limited Light field vision testing device, adjusted pixel rendering method therefor, and vision testing system and method using same
US10936064B2 (en) 2018-10-22 2021-03-02 Evolution Optiks Limited Light field display, adjusted pixel rendering method therefor, and adjusted vision perception system and method using same addressing astigmatism or similar conditions
US10636116B1 (en) * 2018-10-22 2020-04-28 Evolution Optiks Limited Light field display, adjusted pixel rendering method therefor, and vision correction system and method using same
US11966507B2 (en) 2018-10-22 2024-04-23 Evolution Optiks Limited Light field vision testing device, adjusted pixel rendering method therefor, and vision testing system and method using same
US10860099B2 (en) 2018-10-22 2020-12-08 Evolution Optiks Limited Light field display, adjusted pixel rendering method therefor, and adjusted vision perception system and method using same addressing astigmatism or similar conditions
US11500461B2 (en) 2019-11-01 2022-11-15 Evolution Optiks Limited Light field vision-based testing device, system and method
US11789531B2 (en) 2019-01-28 2023-10-17 Evolution Optiks Limited Light field vision-based testing device, system and method
CA3134744A1 (en) 2019-04-23 2020-10-29 Evolution Optiks Limited Digital display device comprising a complementary light field display or display portion, and vision correction system and method using same
US11902498B2 (en) 2019-08-26 2024-02-13 Evolution Optiks Limited Binocular light field display, adjusted pixel rendering method therefor, and vision correction system and method using same
US11487361B1 (en) 2019-11-01 2022-11-01 Evolution Optiks Limited Light field device and vision testing system using same
US11823598B2 (en) 2019-11-01 2023-11-21 Evolution Optiks Limited Light field device, variable perception pixel rendering method therefor, and variable perception system and method using same
CN112353363A (zh) * 2020-10-24 2021-02-12 泰州市华仕达机械制造有限公司 基于开孔分析的尺寸选择系统
DE102020215285A1 (de) 2020-12-03 2022-06-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Parallaxeregelung und binokulare Datenbrille mit einer Recheneinheit zu einem Durchführen des Verfahrens
CN116583620A (zh) * 2020-12-10 2023-08-11 应用材料公司 卷材边缘计量
EP4043946A1 (en) * 2021-02-12 2022-08-17 Essilor International A device and method for automatically evaluating visual equipment

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003075785A (ja) * 2001-06-20 2003-03-12 Vision Megane:Kk 眼鏡・コンタクトレンズ度数決定システムおよびその方法
JP2003177076A (ja) * 2001-09-06 2003-06-27 Hoya Corp 眼鏡レンズの両眼視性能表示方法及びその装置
WO2010044383A1 (ja) * 2008-10-17 2010-04-22 Hoya株式会社 眼鏡の視野画像表示装置及び眼鏡の視野画像表示方法
JP2010134460A (ja) * 2008-11-06 2010-06-17 Seiko Epson Corp 眼鏡レンズ用視覚シミュレーション装置、眼鏡レンズ用視覚シミュレーション方法及び眼鏡レンズ用視覚シミュレーションプログラム
WO2013175923A1 (ja) * 2012-05-25 2013-11-28 Hoya株式会社 シミュレーション装置
WO2014046206A1 (ja) * 2012-09-19 2014-03-27 株式会社ニコン 視線検出装置、表示方法、視線検出装置較正方法、眼鏡レンズ設計方法、眼鏡レンズ選択方法、眼鏡レンズ製造方法、印刷物、眼鏡レンズ販売方法、光学装置、視線情報検出方法、光学機器設計方法、光学機器、光学機器選択方法、及び、光学機器製造方法
JP2015108852A (ja) * 2007-01-25 2015-06-11 ローデンストック．ゲゼルシャフト．ミット．ベシュレンクテル．ハフツング フレキシブル遠近両用レンズのオプティマイザ

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6792401B1 (en) * 2000-10-31 2004-09-14 Diamond Visionics Company Internet-based modeling kiosk and method for fitting and selling prescription eyeglasses
DE60206342T2 (de) * 2001-09-06 2006-07-27 Hoya Corp. Verfahren zur Beurteilung der binokularen Eigenschaften von Brillengläsern, Vorrichtung zur Anzeige dieser Eigenschaften und zugehöriger Apparat
US7275822B2 (en) * 2004-03-18 2007-10-02 Essilor International (Compagnie Generale D'optique) Progressive addition lenses with adjusted image magnification
FR2874709B1 (fr) * 2004-08-27 2006-11-24 Essilor Int Procede de determination d'une paire de lentilles ophtalmiques progressives
JP5410548B2 (ja) * 2009-02-03 2014-02-05 エルジー・ケム・リミテッド 立体映像表示装置用光学フィルタの製造方法
EP2395386A4 (en) * 2009-02-05 2015-09-02 Hoya Corp METHOD FOR EVALUATING EYE GLASS GLASSES, METHOD FOR THE DESIGN OF EYE GLASS GLASSES, METHOD FOR PRODUCING EYE GLASS GLASS, SYSTEM FOR THE PRODUCTION OF EYE GLASS GLASS AND EYE GLASS LENS
FR2950984B1 (fr) * 2009-10-05 2012-02-03 Interactif Visuel Systeme Ivs Procede et equipement de mesures pour la personnalisation et le montage de lentilles ophtalmiques correctrices
GB201310368D0 (en) * 2013-06-11 2013-07-24 Sony Comp Entertainment Europe Head-mountable apparatus and systems
WO2015168794A1 (en) * 2014-05-07 2015-11-12 Michael Quigley Method of prescribing/making eyewear for an individual
US10121178B2 (en) * 2014-06-13 2018-11-06 Ebay Inc. Three-dimensional eyeglasses modeling from two-dimensional images
US9665984B2 (en) * 2014-07-31 2017-05-30 Ulsee Inc. 2D image-based 3D glasses virtual try-on system
US11956414B2 (en) * 2015-03-17 2024-04-09 Raytrx, Llc Wearable image manipulation and control system with correction for vision defects and augmentation of vision and sensing
US20170132845A1 (en) * 2015-11-10 2017-05-11 Dirty Sky Games, LLC System and Method for Reducing Virtual Reality Simulation Sickness
CN108886610A (zh) * 2016-03-15 2018-11-23 深见有限公司 3d显示装置、方法和应用
CN105913487B (zh) * 2016-04-09 2018-07-06 北京航空航天大学 一种基于人眼图像中虹膜轮廓分析匹配的视线方向计算方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003075785A (ja) * 2001-06-20 2003-03-12 Vision Megane:Kk 眼鏡・コンタクトレンズ度数決定システムおよびその方法
JP2003177076A (ja) * 2001-09-06 2003-06-27 Hoya Corp 眼鏡レンズの両眼視性能表示方法及びその装置
JP2015108852A (ja) * 2007-01-25 2015-06-11 ローデンストック．ゲゼルシャフト．ミット．ベシュレンクテル．ハフツング フレキシブル遠近両用レンズのオプティマイザ
WO2010044383A1 (ja) * 2008-10-17 2010-04-22 Hoya株式会社 眼鏡の視野画像表示装置及び眼鏡の視野画像表示方法
JP2010134460A (ja) * 2008-11-06 2010-06-17 Seiko Epson Corp 眼鏡レンズ用視覚シミュレーション装置、眼鏡レンズ用視覚シミュレーション方法及び眼鏡レンズ用視覚シミュレーションプログラム
WO2013175923A1 (ja) * 2012-05-25 2013-11-28 Hoya株式会社 シミュレーション装置
WO2014046206A1 (ja) * 2012-09-19 2014-03-27 株式会社ニコン 視線検出装置、表示方法、視線検出装置較正方法、眼鏡レンズ設計方法、眼鏡レンズ選択方法、眼鏡レンズ製造方法、印刷物、眼鏡レンズ販売方法、光学装置、視線情報検出方法、光学機器設計方法、光学機器、光学機器選択方法、及び、光学機器製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3531194A4 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7434353B2 (ja) 2019-03-22 2024-02-20 エシロール・アンテルナシオナル 視覚タスクのための視覚機器の性能を評価する装置及び方法
JP2021149031A (ja) * 2020-03-23 2021-09-27 ホヤ レンズ タイランド リミテッドHOYA Lens Thailand Ltd 仮想画像生成装置及び仮想画像生成方法
WO2021193261A1 (ja) * 2020-03-23 2021-09-30 ホヤ レンズ タイランド リミテッド 仮想画像生成装置及び仮想画像生成方法
JP7272985B2 (ja) 2020-03-23 2023-05-12 ホヤ レンズ タイランド リミテッド 仮想画像生成装置及び仮想画像生成方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2018074528A1 (ja) 2019-09-26
CA3040852C (en) 2023-04-04
JP7078540B2 (ja) 2022-05-31
US20190246095A1 (en) 2019-08-08
CA3040852A1 (en) 2018-04-26
EP3531194A4 (en) 2020-05-06
EP3531194A1 (en) 2019-08-28
US10958898B2 (en) 2021-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018074528A1 (ja) 画像作成装置、画像作成方法、画像作成プログラム、眼鏡レンズの設計方法および眼鏡レンズの製造方法
JP7381482B2 (ja) ディスプレイシステムのための深度ベースの中心窩化レンダリング
JP6972105B2 (ja) 固定距離の仮想現実システムおよび拡張現実システムならびに方法
US10319154B1 (en) Methods, systems, and computer readable media for dynamic vision correction for in-focus viewing of real and virtual objects
JP6014038B2 (ja) 眼鏡装用シミュレーション方法、プログラム、装置、眼鏡レンズ発注システム及び眼鏡レンズの製造方法
JP2023126616A (ja) ディスプレイシステムのための深度ベース中心窩化レンダリング
KR102077105B1 (ko) 사용자 인터랙션을 위한 디스플레이를 설계하는 장치 및 방법
JP2021511564A (ja) ディスプレイとユーザの眼との間の位置合わせを決定するためのディスプレイシステムおよび方法
TW201937238A (zh) 虛擬及擴增實境頭戴式耳機的改善或關於該耳機的改善
CN110447224B (zh) 在显示器中控制虚像的方法
JP2014500518A (ja) 一つ以上の反射光学表面を使用する頭取付けディスプレイ装置
US10441161B2 (en) Holographic real space refractive sequence
CN110770636B (zh) 具有矫正视力缺陷、增强视力和感知能力的可穿戴图像处理和控制系统
WO2020079906A1 (ja) ヘッドマウントディスプレイおよびこれに用いられる広焦点レンズの設計方法
JP2021532464A (ja) 左および右ディスプレイとユーザの眼との間の垂直整合を決定するためのディスプレイシステムおよび方法
CN111373307A (zh) 立体眼镜、该立体眼镜中使用的眼镜镜片的设计方法以及立体图像的观察方法
US20200113434A1 (en) Holographic Real Space Refractive Sequence
JP2003177076A (ja) 眼鏡レンズの両眼視性能表示方法及びその装置
JP3347514B2 (ja) 眼光学系のシミュレーション装置
JP7241702B2 (ja) 画像作成装置、眼鏡レンズ選択システム、画像作成方法およびプログラム
RU2609285C1 (ru) Способ формирования многопланового изображения и мультифокальный стереоскопический дисплей
US20240176418A1 (en) Method and system for improving perfomance of an eye tracking system
EP4375807A1 (en) Method and system for improving perfomance of an eye tracking system
JP2024004042A (ja) シミュレーション装置、データ送信装置、モデル生成装置、事前データ生成装置、画像生成装置、シミュレーション方法、及びシミュレーションプログラム
JP2024069461A (ja) 左および右ディスプレイとユーザの眼との間の垂直整合を決定するためのディスプレイシステムおよび方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17863041

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018546389

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 3040852

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017863041

Country of ref document: EP

Effective date: 20190520