(57)【要約】【課題】  眼鏡装用者の装用状態にそれぞれ対応した、より最適な眼鏡レンズの光学性能を求め評価を行う。【解決手段】  眼鏡レンズの光学性能を算出するコンピュータに、眼鏡レンズの面形状を測定する３次元測定器の測定値を含む眼鏡レンズの３次元形状データと、回旋中心距離などの装用状態パラメータと、眼鏡レンズの屈折率などの材質パラメータとを入力する。コンピュータでは、これら入力データに基づいて、眼鏡レンズの装用状態の光学モデルを構築し、この光学モデルにより、眼球の回旋中心を通る視線方向の主光線又は主光線を含む光束に関する眼鏡レンズの各位置での光学性能を算出し、その算出結果をプリンタなどに出力する。【選択図】    図１
2006106002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼鏡レンズの３次元形状ファクターと、前記眼鏡レンズの眼側の面と眼球
の回旋中心との距離をパラメータとして含む眼鏡レンズの装用状態ファクターと、前記眼
鏡レンズの屈折率を含む眼鏡レンズの材質ファクターの各ファクターをパラメータ化して
、可変に設定可能にし、所定の値を選択し、前記眼球の回旋中心を通る主光線又は主光線
を含む光束に関する眼鏡レンズの各位置での光学収差を求めて眼鏡レンズの評価を行うこ
とを特徴とする眼鏡レンズの評価方法。
【請求項２】
前記眼鏡レンズの装用状態ファクターには、眼鏡レンズの眼側の面と眼球
の回旋中心との距離の他に、偏心、プリズム処方、眼鏡レンズの前傾角が含まれているこ
とを特徴とする請求項１に記載の眼鏡レンズの評価方法。
【請求項３】
前記眼鏡レンズの３次元形状ファクターにおける眼鏡レンズの面形状は、
スプライン関数により関数化されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の眼鏡レ
ンズの評価方法。
【請求項４】
前記眼鏡レンズの各位置での光学収差は、前記眼球の回旋中心を通る主光
線又は主光線を含む光束の光線追跡によって求められることを特徴とする請求項１乃至３
のいずれかに記載の眼鏡レンズの評価方法。
【請求項５】
眼鏡レンズの設計の過程において、請求項１乃至４のいずれかに記載の眼
鏡レンズの評価方法を使用して眼鏡レンズを評価する工程を有することを特徴とする眼鏡
レンズの設計方法。
【請求項６】
眼鏡レンズの面形状を測定する３次元測定器と、前記眼鏡レンズに対する
各種データより眼鏡レンズの光学収差を算出するコンピュータと、コンピュータが算出し
た眼鏡レンズの光学収差の評価結果を表示する出力装置とを備え、前記コンピュータは、
前記３次元測定器の測定値を含む眼鏡レンズの３次元形状に関するデータを入力する３次
元形状データ入力部、前記眼鏡レンズの眼側の面と眼球の回旋中心との距離をパラメータ
として含む眼鏡レンズの装用状態パラメータを入力する装用状態パラメータ入力部、及び
前記眼鏡レンズの屈折率をパラメータとして含む眼鏡レンズの材質パラメータを入力する
材質パラメータ入力部を有すると共に、これら入力部からのデータに基づいて、前記眼球
の回旋中心を通る主光線又は主光線を含む光束に関する眼鏡レンズの各位置での光学収差
を算出する処理部を有することを特徴とする眼鏡レンズの評価装置。
【請求項７】
前記処理部には、前記３次元形状データ入力部からの入力値より、前記眼
鏡レンズの面形状をスプライン関数により関数化する関数化処理部を有することを特徴と
する請求項６に記載の眼鏡レンズの評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼鏡レンズの光学性能を評価する評価方法及び評価装置に係り、特に、眼鏡レンズの装用状態及び眼の視線方向を考慮した光学性能を求めることができる眼鏡レンズの評価方法及び評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼鏡レンズの製造、加工は、設計者からの最適化された仕様に沿って行われるが、出来上がった眼鏡レンズの性能を評価する際には、レンズメータが使用されている。レンズメータでの測定は、レンズ面に垂直に平行光束を投射して度数などを測定する。また、加入度を測定するレンズメータも知られている。これらレンズメータによる測定はスポットでの測定が一般的である。これに対して、近年、レンズの広い領域の光学特性を測定する装置も提案されている（例えば、特表平１０−５０７８２５号公報、特開平８−３０４２２８号公報等参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、眼鏡レンズの光学性能を評価する際には、一般の光学系（カメラや望遠鏡）との違いを考慮する必要がある。すなわち、一般の光学系の場合、例えばカメラでは、一度に広い範囲の被写体をフィルム面に撮影する事が出来るが、眼が広い範囲を見ようとすると、眼球がその回旋中心を中心に回転（眼球運動）して視線を移動させながら像を捉えていく。これは、眼の網膜上に映った像がすべて鮮明な像として知覚されるのではなく、高い分解能を有する中心窩部分の狭い領域しか鮮明に見えないことに起因している。
【０００４】
一方、レンズメーターでは、眼鏡レンズの光軸上以外では、眼球の回旋中心を通る視線方向の光線又は光束を測定することができず、眼鏡レンズの周辺部を通過する視線方向の頂点屈折率などを正しく測定できない。
【０００５】
本発明は、上記背景のもとになされたものであり、眼鏡レンズの装用状態及び眼の視線方向を考慮し、眼鏡装用者の装用状態にそれぞれ対応したより最適な眼鏡レンズの光学性能を求めることができる眼鏡レンズの評価方法及び評価装置を提供するを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の眼鏡レンズの評価方法は、眼鏡レンズの３次元形状データと、前記眼鏡レンズの眼側の面と眼球の回旋中心との距離をパラメータとして含む眼鏡レンズの装用状態パラメータと、前記眼鏡レンズの屈折率をパラメータとして含む眼鏡レンズの材質パラメータとから、前記眼球の回旋中心を通る主光線又は主光線を含む光束に関する眼鏡レンズの各位置での光学性能を求めて眼鏡レンズの評価を行うことを特徴とする。
【０００７】
すなわち、眼鏡レンズのより最適な光学設計を行うためには、単焦点や多焦点の各種眼鏡レンズ、殊に累進多焦点レンズにおいては、眼球の回旋中心を通る視線方向の光線又は光束に対する眼鏡レンズの各位置（レンズの中心部のみならず周辺部も）での光学性能を評価する必要がある。また、眼鏡レンズと眼球との光学系における眼鏡レンズの光学性能をより適切に評価するためには、眼鏡レンズの装用状態、即ち眼鏡レンズと眼球との位置関係、特に眼球の回旋中心に対する眼鏡レンズの位置関係を考慮する必要がある。
【０００８】
また、回旋中心距離に限らず、眼鏡レンズの装用状態のファクターである、偏心、プリズム処方、眼鏡レンズの前傾角なども、装用者個人の処方や装用する眼鏡フレームなどによって個々に異なる。従って、眼鏡レンズの光学性能をより適切に評価するためには、上記回旋中心距離などの眼鏡レンズの装用状態の各ファクターをパラメータにした「眼鏡レンズ装用時の光学モデル」を構築して行う必要がある。
【０００９】
一方、眼鏡レンズ装用状態の光学性能をより正しく測定できるように、眼球の回旋中心に対する眼鏡レンズの相対的な位置関係を自由に変更できるメカニカルな光学装置・機構を使用することが考えられる。しかしながら、このようなメカニカルな光学装置では、同一の眼鏡レンズに対しても、回旋中心距離などの眼鏡レンズ装用状態の各パラメータの値を変化させる場合、その都度再測定を行わねばならず、また、眼鏡レンズの屈折率分布を測定する場合などには、多くの測定位置に眼鏡レンズを移動して測定する必要があり、測定時間を要する。
【００１０】
眼鏡レンズの３次元形状データと、眼鏡レンズの眼側の面と眼球の回旋中心との距離をパラメータとして含む眼鏡レンズの装用状態パラメータとから、眼鏡レンズの装用状態、即ち眼球の回旋中心に対する眼鏡レンズの位置関係（眼鏡レンズ装用時の光学モデル）が定まり、これより、眼球の回旋中心を通る視線方向の主光線又は主光線を含む光束に関する眼鏡レンズの各位置での光学性能が求められる。
【００１１】
すなわち、この発明の特徴の１つは、眼鏡レンズの眼側の面と眼球の回旋中心との距離を固定因子とせずにパラメータとして扱うようにしたことである。これにより、眼鏡装用者が実際に眼鏡を装用したときの実質的な光学性能をより正確に確認することを可能にしている。つまり、この発明は、一般的に眼鏡レンズの眼側の面と眼球の回旋中心との距離は眼鏡装用者によって異なる事実、並びに、この距離が異なると眼鏡レンズ自体の光学性能が同じでも眼を通して見たときの実質的な光学性能が無視できないほど異なってしまうという事実に着目したものである。
【００１２】
この距離のパラメータ化により、例えば、コンピュータシミュレーション等を利用す
ることによって、上記距離が様々に異なる場合についても、眼鏡装用者が実際に眼鏡を装
用した時の実質的光学性能を正確に求めることが可能となる。さらに、この発明は、上記
距離以外の装用状態によって変化する他の因子を装用状態パラメータとして同様にパラメ
ータ化している。加えて、装用者の顔面形状や好み等によって変化する可能性のある因子
をパラメータ化している。これらのパラメータと３次元形状データとから、様々な可変因
子を考慮した上で眼鏡装用者が実際に眼鏡を装用したときのレンズ全体の実質的な光学性
能をより正確に求めることを可能にしているものである。 
【００１３】
上記眼鏡レンズの評価方法において、眼鏡レンズの装用状態パラメータには、少なくとも眼鏡レンズの眼側の面と眼球の回旋中心との距離が含まれるが、これ以外にも、偏心、プリズム処方、眼鏡レンズの前傾角が含まれているのが好ましい。各装用者の処方や装用する眼鏡フレーム形状などの眼鏡レンズの装用状態に適切に対応できるからである。
【００１４】
また、眼鏡レンズの３次元形状データには、原子間力プローブを利用した接触式の３次元測定器によって眼鏡レンズの３次元の面形状を測定した測定値が用いられるのが好ましい。原子間力プローブを利用した接触式の３次元測定器では、高精度の測定ができると共に、眼鏡レンズにプローブによって傷を付けたりすることがないからである。ただし、眼鏡レンズの３次元形状データの測定は、原子間力プローブを利用した接触式の３次元測定器に限らず、干渉計や非接触の３次元測定器を用いてもよい。
【００１５】
また、眼鏡レンズの３次元形状データにおける眼鏡レンズの面形状は、スプライン関数により関数化されているのが好ましい。スプライン関数により眼鏡レンズ面を適切に近似できると共に、光学性能を求める際に眼鏡レンズ面と光線との交点を容易に求められるなどの利点があるからである。眼鏡レンズの各位置での光学性能は、眼球の回旋中心を通る主光線又は主光線を含む光束の光線追跡によって求められる。
【００１６】
本発明の眼鏡レンズの評価装置は、眼鏡レンズの面形状を測定する３次元測定器と、前記眼鏡レンズに対する各種データより眼鏡レンズの光学性能を算出するコンピュータと、コンピュータが算出した眼鏡レンズの光学性能の評価結果を表示する出力装置とを備え、
前記コンピュータは、前記３次元測定器の測定値を含む眼鏡レンズの３次元形状に関するデータを入力する３次元形状データ入力部、前記眼鏡レンズの眼側の面と眼球の回旋中心との距離をパラメータとして含む眼鏡レンズの装用状態パラメータを入力する装用状態パラメータ入力部、及び前記眼鏡レンズの屈折率をパラメータとして含む眼鏡レンズの材質パラメータを入力する材質パラメータ入力部を有すると共に、これら入力部からのデータに基づいて、前記眼球の回旋中心を通る主光線又は主光線を含む光束に関する眼鏡レンズの各位置での光学性能を算出する処理部を有することを特徴とする。
【００１７】
上記眼鏡レンズの評価装置において、３次元測定器は、原子間力プローブを利用した接触式の３次元測定器であるが好ましい。また、処理部には、３次元形状データ入力部からの入力値より、眼鏡レンズの面形状をスプライン関数により関数化する関数化処理部を有することが好ましい。更に、処理部には、眼球の回旋中心を通る主光線又は主光線を含む光束の光線追跡によって眼鏡レンズの各位置での光学性能を求める際に、光線と眼鏡レンズとの相対的な位置関係を変更するための座標変換を行う座標変換処理部を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、眼鏡レンズの３次元形状データ、眼鏡レンズの装用状態パラメータとから、眼鏡レンズの装用状態、即ち眼球の回旋中心に対する眼鏡レンズの位置関係（眼鏡レンズ装用時の光学モデル）を決定し、これより、眼球の回旋中心を通る視線方向の主光線又は主光線を含む光束に関する眼鏡レンズの各位置での光学性能を求めている。このため、眼鏡レンズの装用状態及び眼の視線方向を考慮した、実際の眼鏡装用者の装用状態にそれぞれ対応したより適切かつ正確な眼鏡レンズの光学性能を求めることができる。
【００１９】
また、眼鏡レンズの３次元形状データを用いて評価しているので、眼鏡レンズの所望の位置において、眼鏡レンズの光学性能を計算することができる。更に、眼球の回旋中心距離を含む眼鏡レンズの装用状態パラメータによって、眼鏡レンズの装用状態を決定して計算を行っているので、装用状態が変わっても再測定することなく、光学性能を評価することができる。
【００２０】
また、本発明によれば、眼鏡レンズのいずれか一方の面の面形状が得られれば、他方の面の面形状に任意の設計値を与えることにより、光学性能のシミュレーションができ、最適処方を得ることができる。また、入力可能なパラメータとして、プリズムシニングなどの処方以外のプリズム値を入力可能なパラメータの一つとして扱うことも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明に係る眼鏡レンズの評価装置の一実施形態を示す概略構成図である。この評価装置は、眼鏡レンズの面形状を測定する３次元測定器２００と、眼鏡レンズに対する各種データより眼鏡レンズの光学性能を算出するコンピュータ１００と、コンピュータ１００が算出した眼鏡レンズの光学性能の評価結果を表示する出力装置（プリンタ１２０、ディスプレイ１３０）とを備えている。
【００２２】
コンピュータ１００は、３次元測定器２００の測定値を含む眼鏡レンズの３次元形状に関するデータを入力する３次元形状データ入力部として、３次元測定器２００の測定値を入力するレンズ面形状入力部１０１と、肉厚ゲージ（図示せず）によって測定された眼鏡レンズの幾何中心の厚みを入力する肉厚入力部１０２とを有する。また、眼鏡レンズの装用状態パラメータを入力する装用状態パラメータ入力部として、眼鏡レンズの眼側の面と眼球の回旋中心との回旋中心距離を入力する回旋中心距離入力部１０３と、眼鏡レンズの偏心量を入力する偏心量入力部１０４と、プリズム処方を入力するプリズム処方入力部１０５と、眼鏡レンズの前傾角を入力する前傾角入力部１０６とを有する。更に、眼鏡レンズの材質パラメータを入力する材質パラメータ入力部として、眼鏡レンズの屈折率を入力する屈折率入力部１０７と、眼鏡レンズのアッベ数を入力するアッベ数入力部１０８とを有する。
【００２３】
また、コンピュータは、３次元測定器２００からレンズ面形状入力部１０１に入力された測定値に含まれるノイズをカットするノイズカット処理部１０９と、レンズ面形状入力部１０１からのレンズ面形状データをスプライン関数によって関数化するスプライン関数フィッテイング処理部（関数化処理部）１１０と、レンズ面などの座標位置を変換する座標変換処理部１１１とを有する。更に、コンピュータは、上記入力部や処理部からのデータに基づいて、眼鏡レンズ装用状態における眼球の回旋中心を通る主光線及びその近傍の光線の光線追跡を行う光線追跡計算処理部１１２と、この光線追跡計算結果から眼鏡レンズの光学性能を計算する光学性能計算処理部１１３と、光学性能計算結果をプリンタ１２０、ディスプレイ１３０に出力するための処理を行う計算結果表示処理部とを有している。
【００２４】
次に、眼鏡レンズの３次元形状の測定を説明する。上記３次元測定器２００によって眼鏡レンズの面形状を測定した。３次元形状測定及び光学性能計算前の前処理のフローを示す図２に従って説明する。まず、眼鏡レンズの凸面（レンズの物体側の面）と凹面（レンズの眼側の面）の面形状を測定する。３次元測定器には、原子間力プローブを利用した接触式の３次元測定器（松下電器産業株式会社製  超高精度3次元測定器UA3P）を使用した。測定データは、常にノイズを含んでいるが、エラーレベルの大きいものは適切な評価を妨げる原因となるため、エラーレベルの大きいノイズ（レンズ面に付着したごみなど、明らかにノイズと分かるもの）をあらかじめ取る処理を行う。この処理は、上記コンピュータのノイズカット処理部１０９でなされる。また、接触式の３次元測定器の場合、凸面、凹面の各測定データは、測定器側で特に処理がなされていない場合には、プローブ中心位置の座標値の点群であるため、オフセット処理を施し、凸面、凹面の実質的な面を導出する。
【００２５】
次いで、これらノイズカット処理、オフセット処理がなされた凸面、凹面の各測定データに対し、上記スプライン関数フィッテイング処理部１１０でスプライン関数化がなされる。測定データは、点群であることが多いが、光線追跡などを行う際には、微分値が必要になるため、この計算値を安定させるために、測定面を関数化することが好ましい。この際使用する関数は、一般的に知られているスプライン関数が適している。なお、必要に応じて、NURBSなどの関数を使用しても良い。
【００２６】
また、眼鏡レンズの凸面測定後、凹面測定の際、眼鏡レンズを１８０度回転（レンズ面を反転）して測定ベット部へセットしたので、凸面と凹面の測定データにおいて、座標系が、180度回転された状態になっている。そのため、凸面データ、凹面データのどちらかを反転（180度回転）させることにより、同一の座標系に持ってくるようにする。この座標変換は、上記座標変換処理部１１１でなされ、座標変換には、一般的に知られているアフィン変換を使用した。
【００２７】
また、眼鏡レンズの幾何中心の厚さを、肉厚ゲージ（S0NY製U30など）を使用して測定した。このレンズの肉厚データと、上記スプライン関数化されたレンズ面形状から眼鏡レンズの凸面及び凹面の３次元形状データが得られる。
【００２８】
次に、眼鏡レンズの光学性能を計算し、その計算結果を表示する処理内容を図３のフローに従って説明する。まず、眼鏡レンズの測定面（凹面、凸面）のスプライン関数の入力と、眼鏡レンズの装用状態パラメータなどのパラメータを入力する（ステップＳ１）。眼球の回旋中心を通る直線をＸ軸として、図４及び図５に示すようにＸＹＺ座標系を定めた。図４は側断面図、図５は正面図である。
【００２９】
スプライン関数化には、２次元のスプライン関数（吉本  富士市ら著  「スプライン関数とその応用」第５版  １９８５―２―１  教育出版などを参照）を用い、２次元の離散データについてスプライン関数をフィッテイングする方法を採った。
２次元のスプライン関数は、
【数１】
2006106002.tif 000003
によって定義される正規化されたｍ階のＢ―スプライン関数である。なお、上記において、ｍは階数、ｈ＋２ｍはｘ方向の節点の本数、ξiはｘ方向の節点定義位置、ｋ＋２ｍはｙ方向の節点の本数、ηiはｙ方向の節点定義位置、ｃijは係数である。
【００３０】
眼鏡レンズ１の凸面１ａ、凹面１ｂを、上記形式のスプライン関数によってフィッティングする。凸面１ａの形状関数Ｆ(Y,Z)、凹面１ｂの形状関数Ｇ(Y,Z)とすると、ある点（Y1,Z1）での凸面、凹面の高さ（Ｘ座標位置）は、下記のＦ(Y1、Z1)、Ｇ(Y1,Z1)であらわすことが出来る。
Ｆ(Y1,Z1)＝ΣＣij Ｎmi（Y1）Ｎmj（Z1）
Ｇ(Y1,Z1)＝ΣＤij Ｎmi（Y1）Ｎmj（Z1）
ここで、Ｎmi（Y）Ｎmj（Z）は、スプライン関数の特徴である、節点に依存する関数である。また、Ｃij、Ｄijは、形状をフィッテイングする際に得られる係数で、係数を求める際には、最小２乗法を使用して求められる。
【００３１】
各パラメータの入力では、形状ファクターである眼鏡レンズの幾何中心の肉厚値（ＣＴ）、並びに、眼鏡レンズの装用状態におけるファクターである眼球の回旋中心距離（ＶＲ）、偏心量の値、プリズム処方値及び前傾角の値、並びに、レンズの材料ファクターであるレンズの屈折率(ｎ)及び色収差の計算が必要であればアッベ数の各値をそれぞれパラメータとして入力する。なお、レンズの中心肉厚（ＣＴ）、プリズムの値、前傾角の値、偏心の値、眼球の回旋中心距離（ＶＲ）は、次の光学モデルの構築で必要になる。また、屈折率（ｎ）、アッベ数は、後述の光線追跡で必要になる。
【００３２】
次に、眼鏡レンズ装用時の光学系モデルを構築する（ステップＳ２）。これは、眼鏡レンズの装用状態、即ち眼球の回旋中心Ｒに対する装用時の眼鏡レンズの位置関係（眼鏡レンズ装用時の光学系モデル）を定めないと、装用時の眼鏡レンズの光学性能を正しく評価できないからである。
【００３３】
この光学モデルは、プリズムの値、眼鏡レンズの前傾角の値、偏心の値（処方）、回旋中心距離などの装用状態の各ファクターをパラメータにしている。したがって、同じ眼鏡レンズを取り扱っても、各パラメータの個々の値によって光学モデルとしては異なる。例えば、図６及び図７に示すように、眼鏡レンズ１の前傾角の値によって光学モデルは異なる。図６は前傾角ゼロのとき、図７は前傾角７度のときの光学モデルである。また、図８〜図１０には、回旋中心距離が異なる場合（図８、図９、図１０は回旋中心距離がそれぞれ２０ｍｍ、２７ｍｍ、３４ｍｍの場合）の装用時の光学モデルを示す。
【００３４】
ここで、偏心量（ｍｍ）をパラメータにする意味は次の通りである。すなわち、偏心は設計上のアイポイントに対して、装用時のアイポイントがずれる（偏心する）ことを意味するが、この偏心には、偏心を意図的に設定する場合と、意図しないが結果的に生じていまう場合とが考えられる。意図せず偏心する場合とは、なんらかのミスによって偏心が生じた場合である。この場合には、偏心量をパラメータにしてシミュレートすることにより誤って生ずる可能性のある偏心の影響の大きさを数値化して確認しておくことができる。
【００３５】
また、意図的に偏心を設定する場合とは以下のような場合である。すなわち、例えば、累進多焦点レンズの場合は、遠用部、近用部の光学的レイアウトその他の条件から、むしろ偏心して装用したほうが心地よい装用感が得られる場合があるが、そのような場合等である。さらに、このほかにも意図的に偏心を設定する場合が考えられるが、そのような多様な偏心処方に対しても、偏心量をパラメータにしてシュミレートすることはそれぞれの場合の光学性能を確認できるので大きな意味がある。特に例えば、汎用の眼鏡レンズは、平均的なある一定の基本装用条件をモデルとして設計されているので、そのレンズ設計が、必ずしも特定の装用者に合わない場合がある。このような場合に、偏心量をパラメータにしてシュミレートしておけば、偏心量を選ぶことによって心地よい装用感が得られる装用条件を見つけることも可能になる。
【００３６】
プリズム処方をパラメータにするのは、多様な処方に対応するためであり、また、プリズムシニングなどの処方以外のプリズム値を入力できる。
フレーム前傾角（°）はフレームの形状とその装着の仕方に関係する。一般的にフレームの設計上、この角度は平均的な値（７−８°）が使用されている。しかし実際の装用状態がその値とは異なる場合が考えられる。それは、個人のフレームの装着の仕方や頭部の形状の相違かである。また、近年種々のデザインのフレームがあり、それにより前傾角も多様になり、また変化するためである。従って、フレーム前傾角のパラメータ化は種々のデザインのフレームと装着状態をシミュレートするのに有効である。屈折率、アッベ数はレンズの材質によるもので、これらのパラメータ化は材質の選択、例えば低屈折率レンズから高屈折率レンズへのシミュレートを意味する。
【００３７】
上記眼鏡レンズ１の凹面１ｂ及び凸面１ａのスプライン関数、眼鏡レンズの装用状態パラメータなどのパラメータの入力値から、ＸＹＺ座標系上におけるレンズ凸面１ａの位置、凹面１ｂの位置、眼球の回旋中心位置、参照球面（眼球の回旋中心Ｒを中心とした回旋中心距離（ＶＲ）を半径とした球面である。最終的に求められる度数Ｓは、この参照球面からの焦点距離の逆数である。）の位置を定義することにより、光学モデルを構築する。例えば、凸面１ａの中心を座標の原点に置き、そこから中心肉厚（ＣＴ）分シフトした位置に凹面１ｂがあると、Ｆ(Y,Z)、Ｇ(Y,Z)が独立な座標系上で定義されていれば、次のような表現が出来る。即ち、凸面関数Ｆ(0,0)は、原点の位置に一致しており、この座標系において凹面１ｂの中心位置はＧ(0,0)＋ＣＴである。また、上の表現を使えば、この座標系において眼球の回旋中心Ｒの位置はＶＲ＋ＣＴである。
【００３８】
次に、眼鏡レンズの光学性能の評価を行う評価位置の主光線設定をする（ステップＳ３）。図４及び図５に示すように、眼鏡レンズ１の測定領域内において、回旋中心Ｒを通りＸ軸とのなす角αと、Ｘ軸を回転軸としての回転角度βとで規定されるベクトルを主光線と定義し、α、βの値を適宜設定することにより評価位置の主光線を設定する。具体的に行った計算例では、Ｘ軸とのなす角α、Ｘ軸を回転軸として回転角度β（３６０度の領域）は、ともに5度ピッチにした。
【００３９】
次に、主光線を含む光束が眼鏡レンズに入射した径での光学性能を求めるために、図１１、図１２に示すように、眼鏡レンズに入射する主光線を含む入射光束の入射波面を設定する（ステップＳ４）。入射波面は、この実施形態では、平面波が入ってくることにした。しかし、入射波面を球面波としても同様に光学性能を求めることができる。平面波の場合、主光線に平行な光線が多数入射してくると考えることが出来るので、１つの主光線について、0.5ミリピッチ間隔で、φ５mm領域を持つ光線群を入射させる様に設定した。
【００４０】
次に、設定された入射波面を構成する入射光束のそれぞれの光線について、スネルの法則を使用して光線追跡を行う（ステップＳ５）。入射光束の各光線は、逆光線追跡といわれる手法を使用して、スネルの法則を使用することにより、容易に求めることが出来る。光線追跡によって、得られる情報（数値）は、それぞれの光線について、
（１）. レンズ凸面上の通過点Ｐ1(X1,Y1,Z1)、通過点Ｐ1での屈折光ベクトルＶ1（XV1,YV1,ZV1）
（２）. レンズ凹面上の通過点Ｐ2(X2,Y2,Z2)、通過点Ｐ2での屈折光ベクトルＶ2（XV2,YV2,ZV2）
（３）. 参照球面に接する接平面上の通過点Ｐ3(X3,Y3,Z3)
（４）. 参照球面の通過点Ｐ4(X4,Y4,Z4)
である。なお、（３）、（４）の通過点Ｐ3、Ｐ4においては、光線のベクトルは変化せずＶ2（XV2,YV2,ZV2）である。また、図１１、図１２においては、上記通過点、ベクトルを主光線についてだけ示した。
【００４１】
次に、上記光線追跡から得られた波面から、眼鏡レンズの設定位置の光学性能を計算する（ステップＳ６）。光学性能は、物体側から眼鏡レンズに入射する入射光束の入射波面と、眼鏡レンズを通り、回旋中心からレンズ裏面までの回旋中心距離を半径とする参照球面に達したとき出射波面との変化から求められる。
【００４２】
光線追跡によって得られた、通過点Ｐ3(X3,Y3,Z3)、屈折光ベクトルＶ2（XV2,YV2,ZV2）から光学性能を求めるのに、Zernike多項式を使用した。Zernike多項式で波面の形状をあらわすことにより、光学性能を多項式の係数から求める方法をとった。波面ＷはZernike多項式により次のように表される。
Ｗ≒Σa・Ze
ここで、aはZernike係数、ZeはZernike多項式である。
光線追跡により求められたのは、波面の位置ではないが、屈折光ベクトルが波面の法線方向を意味することから、
Ｐ≒Σa・δZe／δY
Ｑ≒Σa・δZe／δZ
を解くことにより（Ｐ、Ｑは波面の勾配）、係数aを求め、係数ａより光学性能を求める。
【００４３】
次いで、上記光学性能計算を設定した全ての評価位置で計算したかを判別し（ステップＳ７）、全ての評価位置の光学性能を求めるまで、上記ステップＳ３からステップＳ６までを繰り返して光学性能計算を実施する。
【００４４】
光学性能計算の終了後は、光学性能の計算結果の表示処理を行い（ステップＳ８）、プリンタやディスプレイに等高線表示の収差図、鳥瞰図表示の収差図を表示する（ステップＳ９、Ｓ１０）。なお、２次元表示の収差図も表示するようにしてもよい。
【００４５】
上述したように、眼鏡レンズの３次元形状が測定されているので、測定済みの領域の中で任意の回旋方向または、レンズ面の凸面、もしくは凹面上の任意の位置において、眼鏡レンズの光学性能を計算することができる。特に、レンズ面がスプライン関数化されているので、光学性能計算が容易に行える。
また、眼鏡レンズの装用状態におけるファクターとして、眼球の回旋中心距離（ＶＲ）、偏心、プリズム処方及び前傾角等を定義し、これら各値をそれぞれパラメータにして光学モデルの構築を計算で行っているので、装用状態が変わっても再測定する必要はない。
【００４６】
例えば、偏心量（ｍｍ）をパラメータにしていることから、誤って生ずる可能性のある偏心の影響の大きさを数値化して確認しておくことができる。また、累進多焦点レンズの場合等で積極的に偏心して装用したほうが心地よい装用感が得られる場合があるが、そのような偏心処方に対しても、光学性能を確認するので、再測定するまでもなく最適な装用感を見つけることが可能になる。
【００４７】
また、プリズム処方をパラメータにしているので、多様な処方に対応でき、また、プリズムシニングなどの処方以外のプリズム値についても光学性能を求めることができる。さらに、フレーム前傾角をパラメータにしていることから、種々のデザインのフレームと装着状態をシミュレートできる。屈折率、アッベ数のパラメータ化により、低屈折率レンズから高屈折率レンズまでのシミュレートが得られる。
【００４８】
なお、上記実施形態では、眼鏡レンズの両面（凸面、凹面）の３次元測定に基づいて、眼鏡レンズ装用時の光学性能を計算したが、凸面だけが仕上げられたセミフィニシュレンズに対しても、光学性能を計算して評価することができる。すなわち、セミレンズの場合、その凸面を測定して３次元形状データを取得すると、凹面の面形状に任意の設計、例えば球面、非球面、アトーリック、自由曲面や光学的収差を考慮したカーブの設定などを選択してシミュレーションすることにより、最適な凹面の形状をシミュレーションでき、最適処方を得ることができる。このように、眼鏡レンズの両面のうち、凹面、凸面のどちらか一方の面の３次元測定データが得られれば、本発明を適用することができる。
【００４９】
次に、実際に、累進多焦点レンズの３次元測定を行って、回旋点中心の光学性能を求めた例を述べる。３次元測定器により累進多焦点レンズの凸面、凹面を測定した。この測定は、１mmピッチで凸面φ35mm、凹面φ33mmで4mm/secのスピードで走査させて行った。また、測定値に対し、ノイズカットとオフセット処理の計算を行った。スプライン関数化は、凸面±35mmの領域において節点をX、Y方向29本取り６階のスプライン関数にフィッテイングをかけた。また、凹面±33mmの領域において節点をX、Y方向24本取り６階のスプライン関数にフィッテイングをかけた。光学性能の計算では、入力パラメータは、次の値を使用した。
レンズの中心肉厚  7.20mm
屈折率  1.501
アッベ数  58
偏心量  0.0
プリズム処方値  0.00
前傾角の値  0.00
回旋中心距離  27mm
【００５０】
この条件で計算されたデータを図１３〜図１６に示す。図１３はＳ度数（平均度数）分布図、図１４は、Ｃ度数（円柱度数）分布図である。図１３、図１４において、点線で書かれた同心円は回旋角のαを表し、５度ピッチで記してある。また、等高線のピッチは、０.５Ｄ（ディオプトリー）である。また、図１５は、図１３のＳ度数分布に対応する鳥瞰図であり、図１６は図１４のＣ度数分布に対応する鳥瞰図である。また、図１７には、この時に求めたＳ度数（ディオプトリー(Dptr)）,Ｃ度数（ディオプトリー(Dptr)）,ＡＸ（乱視軸、度(Deg)）の数値データ（β＝９０度の場合で、回旋角度α＝−４５度〜＋４５度の範囲の値）を示す。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る眼鏡レンズの評価装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】眼鏡レンズの３次元形状測定及び光学性能計算前の前処理を示すのフローチャートである。
【図３】眼鏡レンズの光学性能を計算し、その計算結果を表示する処理内容を示すフローチャートである。
【図４】眼鏡レンズの光学性能を求める際の、眼鏡レンズ装用時の光学モデルの座標系を示す図である。
【図５】眼鏡レンズの光学性能を求める際の、眼鏡レンズ装用時の光学モデルの座標系を示す図である。
【図６】眼鏡レンズの前傾角の値が異なる場合の、眼鏡レンズ装用時の各光学モデルを示す図である。
【図７】眼鏡レンズの前傾角の値が異なる場合の、眼鏡レンズ装用時の各光学モデルを示す図である。
【図８】回旋中心距離が２０ｍｍの場合の眼鏡装用時の各光学モデルを示す図である。
【図９】回旋中心距離が２７ｍｍの場合の眼鏡装用時の各光学モデルを示す図である。
【図１０】回旋中心距離が３４ｍｍの場合の眼鏡装用時の各光学モデルを示す図である。
【図１１】回旋中心を通る主光線を含む光束に対する光線追跡及び光学性能を説明するための図である。
【図１２】図１１の部分拡大図である。
【図１３】累進多焦点レンズのＳ度数（平均度数）分布図である。
【図１４】累進多焦点レンズのＣ度数（円柱度数）分布図である。
【図１５】図１３のＳ度数分布に対応する鳥瞰図である。
【図１６】図１４のＣ度数分布に対応する鳥瞰図である。
【図１７】累進多焦点レンズの光学性能を計算した数値データを示す表である。
【符号の説明】
【００５２】
１  眼鏡レンズ
１ａ  凸面
１ｂ  凹面
２  眼球
１００  コンピュータ
１０１  レンズ面形状入力部
１０２  肉厚入力部
１０３  回旋中心距離入力部
１０４  偏心量入力部
１０５  プリズム入力部
１０６  前傾角入力部
１０７  屈折率入力部
１０８  アッベ数入力部
１０９  ノイズカット処理部
１１０  スプライン関数入力部
１１１  座標変換処理部
１１２  光線追跡計算処理部
１１３  光学性能計算処理部
１１４  計算結果表示処理部
１２０  プリンタ
１３０  ディスプレイ
Ｒ  回旋中心
ＶＲ  回旋中心距離
ＣＴ  眼鏡レンズの中心肉厚
【図１】
2006106002.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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