(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズの設計事項に関するレンズ設計データを取得する設計データ取得手段と、
前記レンズ設計データに基づいてレンズを設計するレンズ設計手段と、
眼鏡装着者の視覚に対応したデータを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データ取得手段で取得されたデータに基づいて画像データを作成する画像データ作成手段と、
この画像データ作成手段で作成された画像データを加工済みレンズを介して見た状態を示す画像処理手段と、
前記画像処理手段で作成された処理画像データを表示する表示手段と、
視差条件に対応する視覚特性データが予め記録された記録手段と、
を備え、
前記画像データ作成手段は、仮想視野空間を仮想始点からの距離に応じて少なくとも２つに分割する分割工程と、この分割工程で分割された仮想視野空間のうち所定の距離に対応した視差条件を設定する視差条件設定工程と、眼鏡装着者の目の調節による目的視距離を決定する目的視距離決定工程と、この目的視距離決定工程で決定された目的視距離から視差条件を判定する視差条件判定工程と、この視差条件判定工程で判定された視差条件に対応する視覚特性データを前記記録手段から読み出し、当該読み出した視覚特性データを用いて、眼鏡レンズを透した仮想視野空間内の対象物の両眼視シミュレーション画像を作成する画像作成工程とを有する
ことを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたシミュレーション装置において、
前記分割工程は、略１ｍから２ｍの間および略４０ｃｍから１ｍの間に２つの境界を設け、前記仮想視野空間を遠距離、中距離、近距離に３分割することを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載されたシミュレーション装置において、
前記目的視距離決定工程は、眼鏡装用者の目の調節による目的視距離の決定が前記表示手段での表示画面上の仮想視野空間内の観察対象物を指定することにより決定されることを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のシミュレーション装置において、
前記レンズは、累進面を有する累進屈折力レンズである
ことを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のシミュレーション装置として演算手段を機能させる
ことを特徴とするシミュレーションプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のシミュレーションプログラムが演算手段にて読取可能に記録された
ことを特徴とするシミュレーションプログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズの見え方をシミュレーションするためのシミュレーション装置、シミュレーションプログラムおよびシミュレーションプログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、各種用途に応じてシミュレーション装置が利用されている。例えば、仮想空間における住宅等の構造物の中を、仮想の人間が移動しながらその住宅内の様々な位置・方向での室内の見え方や、エアコン等による温度分布や照明器具の効果を擬似体験させるシミュレーションシステムが提案されている（特許文献１）。このような移動を伴う擬似体験のやり方をウォークスルーと呼ぶ。
この特許文献１では、仮想空間内を移動する仮想視点に追随するとともに仮想視点からの両眼視線の向かっている観察対象物までの距離を都度計算し、この計算された距離と設定された左右両眼の距離とから、視差をもたせた左右眼による画像を計算する。そして、その視差をもたせた画像をヘッドマウント型ディスプレイで観察者の左右両眼にそれぞれの画像を視認させることにより、立体イメージでの擬似体験をさせている。
【０００３】
また、眼鏡レンズをかけた状態を疑似体験させるシミュレーション装置も提案されている（非特許文献１）
この非特許文献１の従来例を図１１の概念図を用いて説明する。図１１において、眼鏡レンズＬの手前に仮想視点Ｐを置き、この仮想視点Ｐから仮想観察対象物Ｏを見るとともに、この仮想視点Ｐと仮想観察対象物Ｏとを結ぶ直線ＬＤと視軸ＬＰとの成す角度をθ、直線ＬＤと視軸ＬＰとの眼鏡レンズＬの上の点を結ぶ直線ＬＡと眼鏡レンズＬのレンズ光軸ＬＣを通るＸ軸ＬＸとの成す角度をαとする。
非特許文献１では、まず、仮想視点Ｐから視野の各方向（α、θ）・各距離ＤへのレンズＬを通したレイトレーシングを最初に実施する。レンズＬを透したときのプリズム作用、パワーエラー、非点収差等の光学特性を計算し、さらに、目の調節力から遠点、近点を計算し、それらからその位置でのレンズデフォーカス量を総合的に計算する。そして、レンズデフォーカス量を視野空間の各位置（方向、距離）でのレンズＬによるレンズ視覚特性データとして登録する。ウォークスルーの際は、どの方向のどの距離に対象物があるかを判定し、その視野空間の位置に登録された特性データにより物体を変位させながら複数回の表示を合成することにより画像を作成する。
【０００４】
【特許文献１】特開平7-73338号公報（図７、８）
【非特許文献１】「頂点ベースのレイトレーシングを用いた屈折矯正結果の表示」情報処理学会研究報告、2006−CG−124(5)、pp.25-30（2006年8月）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、眼鏡レンズ光学特性の擬似体験をする上では次の課題がある。
眼鏡レンズを装用している場合、図１２に示す通り、遠くのものを見るときと近くのものを見るときでは眼鏡レンズ内の視線の通過する位置が異なる。例えば、図１２（Ａ）で示される通り、遠方視の場合は眼鏡レンズＬの光軸ＬＣを中心としたレンズの中心部分が視野の中心となる。一方、図１２（Ｂ）で示される通り、近方視の場合は視軸ＬＰを目標に向けるすなわち眼の輻輳があり、視線は左右の眼鏡レンズＬの鼻側を通過することになるため、レンズ上の視野の中心は左右レンズとも鼻側に移動する。
【０００６】
眼鏡レンズＬでは光軸ＬＣを中心とするレンズ中央部と異なり、レンズの周辺部においては光学的特性、たとえば非点収差、パワーエラー、歪曲収差等があるため、左右両眼による眼鏡レンズＬを透しての視覚シミュレーションを行う場合は、それらを忠実に再現することが求められる。特に、累進屈折力レンズはレンズ内に遠くを見る遠用部と呼ばれる領域、近くを見る近用部と呼ばれる領域、その中間に位置する中間距離を見る中間部あるいは累進部と呼ばれる領域をもつものであり、レンズ内に部分的に比較的大きな非点収差、歪曲収差、度数変化をもっている。そのため累進屈折力レンズでは、特にこの輻輳を考慮したシミュレーションが重要である。
【０００７】
また、視覚シミュレーションにおいては、眼の調節も考慮する必要がある。すなわち、人の眼は、その中の水晶体の屈折力を変えることによって、遠くを見たり近くを見たりしている。その調節により見ることのできる最長距離を遠点と呼び、最短距離を近点と呼び、遠点と近点の間の距離であればハッキリとものを見ることができる。累進屈折力レンズを必要とする老眼患者はこの眼の調節力が衰えてくるため、遠点と近点の間が近づいてくる。  
従って、老眼患者の視覚シミュレーションを行う場合には、単純にどの方向に何が見えると言うことだけではなく、それが調節の遠点、近点の範囲に入っているかどうか、もし外れているとするとどのくらい外れていてそれによりどのくらいぼやけて見えるのかというシミュレーションもしないと正確なシミュレーションにはならない。
【０００８】
従来のウォークスルーの両眼視によるシミュレーションは、建物内の構造物を空間的に体験する目的であるため、単純に左右眼で視野の各方向に何があるかをすべての視野内の各方向についてシミュレーションするだけである。従って、眼の調節も考慮した視覚シミュレーションにはなっていない。
さらに、眼鏡レンズを装用しての両眼視による視覚シミュレーションとしては、前述のような眼の輻輳も考慮して眼鏡レンズのどの位置を通過するか、そのときの屈折作用によるプリズム効果、パワーエラー・非点収差の発生によって、視線がどのように曲げられ、対象物がどのようにぼやけて見えるかといった計算が必要である。
そのようなシミュレーションは、各シチュエーションにおいて、レイトレーシング法によって計算することによって求められるが、眼鏡レンズという視線を屈折させる中間物のない従来のものではほぼリアルタイムでウォークスルーのスピードに合わせて計算し、画像として表示可能かもしれないが、眼鏡レンズによる光学特性をシミュレーションするにはその方向の視線の少し離れた近傍に無数のレイトレーシングをする必要があり、膨大な処理時間がかかってしまう。そのため、仮想空間内をウォークスルーするあるいは視線の方向を素早く動かして累進屈折力レンズのもつ揺れを体験するようなリアルタイム処理は困難である。
【０００９】
非特許文献１では、ウォークスルーで視線が移動する毎にレンズによる光学特性を求めるためのレイトレーシングが必要ないため計算を短縮できるものの、眼の調節条件が変わって、輻輳が変化した場合には、レンズ上の視野位置が変わってくることになり、その都度レンズ視覚特性データを計算し直さなければならない。
そのため、非特許文献１でもリアルタイムでの擬似体験をさせることは困難であった。
【００１０】
本発明は、リアルタイムで眼鏡レンズによる両眼視の視覚シミュレーションを可能にし、眼鏡をかけたときの見え方の擬似体験を可能にできるシミュレーション装置、シミュレーションプログラムおよびシミュレーションプログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のシミュレーション装置は、レンズの設計事項に関するレンズ設計データを取得する設計データ取得手段と、前記レンズ設計データに基づいてレンズを設計するレンズ設計手段と、眼鏡装着者の視覚に対応したデータを取得する画像データ取得手段と、前記画像データ取得手段で取得されたデータに基づいて画像データを作成する画像データ作成手段と、この画像データ作成手段で作成された画像データを加工済みレンズを介して見た状態を示す画像処理手段と、前記画像処理手段で作成された処理画像データを表示する表示手段と、視差条件に対応する視覚特性データが予め記録された記録手段と、を備え、前記画像データ作成手段は、仮想視野空間を仮想始点からの距離に応じて少なくとも２つに分割する分割工程と、この分割工程で分割された仮想視野空間のうち所定の距離に対応した視差条件を設定する視差条件設定工程と、眼鏡装着者の目の調節による目的視距離を決定する目的視距離決定工程と、この目的視距離決定工程で決定された目的視距離から視差条件を判定する視差条件判定工程と、この視差条件判定工程で判定された視差条件に対応する視覚特性データを前記記録手段から読み出し、当該読み出した視覚特性データを用いて、眼鏡レンズを透した仮想視野空間内の対象物の両眼視シミュレーション画像を作成する画像作成工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
この発明によると、シミュレーション装置は、レンズ設計手段で、レンズの設計事項に関するレンズ設計データを取得し、画像データ取得手段で、眼鏡装着者の視覚に対応したデータを取得する。そして、画像データ作成手段で、画像データ取得手段で取得されたデータに基づいて画像データを作成する。
画像データ作成手段は、分割工程、視差条件決定工程、目的視距離決定工程、視差条件判定工程、および画像作成工程の各工程を実施する。
つまり、仮想視野空間を仮想始点からの距離に応じて少なくとも２つに分割し、分割された仮想視野空間のうち所定の距離に対応した視差条件を決定する。さらに、眼鏡装着者の目の調節により目的視距離を決定し、決定された目的視距離から視差条件を判定し、判定された視差条件により眼鏡レンズを透した仮想視野空間内の対象物の両眼視シミュレーション画像を作成する。
両眼視シミュレーション画像に基づいて、画像処理手段は、加工済みレンズを介して見た状態を作成し、この処理画像データを表示手段で表示する。
【００１３】
本発明では、画像データ作成手段が、予め複数の視差を設定し、目的視距離に応じて適当な視差を選択することにより、視差によるレンズ視覚特性の計算を簡略化することができる。
そのため、画像処理時間の短縮化を図り、リアルタイムによる擬似体験が可能となる。
【００１４】
本発明のシミュレーション装置において、前記分割工程は、略１ｍから２ｍの間および略４０ｃｍから１ｍの間に２つの境界を設け、前記仮想視野空間を遠距離、中距離、近距離に３分割する構成が好ましい。
この発明によれば、遠距離、中距離、および近距離を３分割する境界は通常の眼鏡レンズの設計において基準としている寸法であるため、好ましい眼鏡レンズを設計することができる。
つまり、一般に眼鏡レンズや眼の屈折力は焦点距離の逆数が用いられており、遠点が無限遠方にある正視の状態から、小さな調節、例えば、０．５Dから１．０Dの調節を使うと、焦点位置はそれぞれ２ｍおよび１ｍまで焦点が移動する。中程度の調節２．０Dを使うと焦点位置は０．５ｍとなり、比較的大きな調節３．０Dを使うと０．３３ｍに焦点が移動する。
したがって、この眼の調節力の量によって仮想空間を距離によって分割することで、眼鏡使用者に適した眼鏡レンズとなる。
【００１５】
本発明のシミュレーション装置は、前記目的視距離決定工程は、眼鏡装用者の目の調節による目的視距離の決定が前記表示手段での表示画面上の仮想視野空間内の観察対象物を指定することにより決定される構成が好ましい。
この発明によれば、表示画面上の近距離に対応する観察対象物（例えば、手前の見開きの本）、中距離に対応する観察対象物（例えば、パソコン）、遠距離に対応する画像対象物（例えば、奥にある窓）のうち１つ、例えば、近距離に対応する観察対象物を指定するだけで、近距離に対応する距離が決定される。
そのため、画像処理時間をより短縮化して、リアルタイムによる擬似体験をすることができる。
【００１６】
本発明のシミュレーション装置において、前記レンズは、累進面を有する累進屈折力レンズであることが好ましい。
本発明のシミュレーション装置では、対象物の距離に合わせた遠用部、中間部および近用部を備え、これらの領域によって見え方が異なる累進屈折力レンズにおいて、リアルタイムによる擬似体験をすることができる。
【００１７】
本発明のシミュレーションプログラムは、演算手段を前述のシミュレーション装置として機能させることを特徴とする。
この発明によれば、シミュレーションプログラムにより、演算手段を前述のシミュレーション装置として機能させていることができるので、前述の通り、眼鏡使用者は、リアルタイムによる擬似体験を短時間で実行することができる。
【００１８】
本発明のシミュレーションプログラムを記録した記録媒体は、前述のシミュレーションプログラムが演算手段にて読取可能に記録されたことを特徴とする。
この発明によれば、記録媒体には、上記したようなシミュレーションプログラムが演算手段に読取可能に記録されているから、この記録媒体を演算手段に読み取らせることで、前述のシミュレーションプログラムを演算手段に実施させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態にかかるシミュレーション装置を図面に基づいて説明する。
〔シミュレーション装置の構成〕
図１に、本実施形態に係るシミュレーション装置１の概略構成を示す。
シミュレーション装置１は、例えばメガネレンズの販売店などに設置される。
なお、本実施形態において、このシミュレーション装置１としては、パーソナルコンピュータを例示するが、これに限定されず、例えば携帯用電話機器などの他の演算手段を用いてもよい。
シミュレーション装置１は、図１に示すように、入力部１２と、表示手段としての表示部１３と、画像記録手段としての記録部１４と、メモリ１５と、処理部１６と、などを備えている。
【００２０】
入力部１２は、例えばキーボードやマウスなどで、入力操作される図示しない各種操作ボタンや操作つまみなどを有している。
これらの操作ボタンや操作つまみなどの入力操作は、シミュレーション装置１の動作内容の設定や、シミュレーション装置１に記憶する情報の設定などの設定事項の設定入力である。
そして、入力部１２は、設定事項の入力操作により、設定事項に対応する信号を処理部１６へ適宜出力して設定入力させる。
なお、入力操作としては、操作ボタンや操作つまみなどの操作に限らず、例えば表示部１３に設けられたタッチパネルによる入力操作や、音声による入力操作などにより、各種設定事項を設定入力する構成としてもよい。例えば、入力操作としては、画面上でダイアログボックスを表示し、このダイアログボックスに入力操作するものでもよい。そして、このダイアログボックスは、画面の隅部に表示してもよいが、操作性を考慮すると、画面の中央部に表示することが好ましい。
【００２１】
表示部１３は、処理部１６にて制御され、処理部１６から入力される画像情報の信号を図示しない表示領域に画面表示させる。
この表示部１３としては、例えばヘッドマウント型で左右眼に視差をもたせた画像を表示する３Ｄディスプレイ装置や、平面ディスプレイに視差をもたせた左右画像を交互に表示し左右眼の前に設置した液晶パネルシャッターを交互に同期をとって開閉することによって、左右画像をそれぞれ左右眼に認識させる３Ｄディスプレイ装置、あるいは偏光を利用し偏光特性の異なる視差をもたせた左右画像を表示し、偏光特性が合致した眼に左右画像を認識させる３Ｄディスプレイ装置などが例示できる。
【００２２】
記録部１４は、例えば顧客データや、シミュレーションの対象となる原画像、眼鏡フレームの形状などの各種データなどを格納、すなわち読み出し可能に記憶する。
記録部１４としては、ＨＤ（Hard Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、光ディスク、メモリカードなどの記録媒体に読み出し可能に記憶するドライブやドライバなどを備えた構成などとしてもよい。
【００２３】
ここで、顧客データは、眼鏡装着者である顧客から注文されたレンズの処方などに関するデータである。この顧客データは、顧客ＩＤデータと、処方データと、レンズ形状設計データと、などを関連付けて１つのデータとして構成される。
なお、処方データおよびレンズ形状設計データにより、本実施形態のレンズ設計データが構築されている。
【００２４】
顧客ＩＤデータは、顧客データを特定するための固有情報であり、顧客データ毎に設定される情報である。この顧客データとしては、例えば顧客ごとに設定される顧客番号、顧客の氏名などに関する顧客個人情報などを例示できる。
【００２５】
処方データは、顧客ＩＤデータに特定される顧客データの顧客の視覚やレンズの処方に関するデータである。この処方データには、顧客の視覚に関する視覚データ、設計するレンズの処方に関するレンズ処方データなどが記録されている。
視覚データには、例えば顧客の視力や乱視の有無などの顧客の裸眼における視覚に関する情報が記録されている。また、レンズ処方データには、レンズの度数、加入度数、球面度数、乱視度数、乱視軸、プリズム度数、近用内寄せ量などに関するデータが記録されている。
【００２６】
レンズ形状設計データは、レンズの形状に関するデータである。例えばレンズ素材の屈折率やアッベ数、レンズ屈折面（前面、後面）の座標値データ、レンズ中心厚などの厚みデータ、累進帯長などの設計パラメータに関するデータなどが記録されている。また、レンズ上の各点における屈折作用（屈折力、プリズム作用など）のデータを含めることもできる。
【００２７】
メモリ１５は、入力部１２で入力操作される設定事項、音声情報や画像情報などを適宜読み出し可能に記憶する。また、メモリ１５には、シミュレーション装置１全体を動作制御するＯＳ（Operating System）上に展開される各種プログラムなどを記憶している。そして、このプログラムには、後述する遠距離、中距離、および近距離の視差条件における両眼画像を作成するためのプログラムが含まれる。このプログラムは、例えば、非特許文献１で示される方法を実行するプログラムを例示できる。
なお、メモリ１５としては、ＨＤ、ＤＶＤ、光ディスクなどの記録媒体に読み出し可能に記憶するドライブやドライバなどを備えた構成としてもよい。
【００２８】
処理部１６は、図示しない各種入出力ポート、例えば入力部１２が接続されるキー入力ポート、表示部１３が接続される表示ポート、記録部１４が接続される記憶ポート、メモリ１５が接続されるメモリポートなどを有する。
そして、処理部１６は、各種プログラムとして、図１に示すように、データ取得手段１６１と、データ作成手段１６２と、などを備えている。
【００２９】
データ取得手段１６１は、利用者が入力部１２にした入力操作による入力信号を認識し、入力信号に基づく各種データを取得する。また、データ取得手段１６１は、記録部１４から各種データを取得する。
データ取得手段１６１は、レンズ設計データを取得する設計データ取得手段１６３と、顧客の視覚に対応した画像データなどの画像を取得する画像データ取得手段１６４と、眼鏡フレームの形状を取得するフレーム形状取得手段１６５と、を有する。
【００３０】
データ作成手段１６２は、データ取得手段１６１にて取得した各種データから新たなデータを作成する。
データ作成手段１６２は、前記画像データ取得手段で取得されたデータに基づいて画像データを作成する画像データ作成手段１６６、レンズ設計データに基づいて玉型加工前のレンズ（設計レンズ）を設計するレンズ設計手段１６７と、設計レンズに玉型加工を施した加工済みレンズを介して画像データを見た状態を示す処理画像データを作成する画像処理手段１６８と、を有する。
【００３１】
〔シミュレーション装置の動作〕
以下、図２から図４を参照してシミュレーション装置１の動作について説明する。
なお、本実施形態において、レンズは累進面を有する累進屈折力レンズである。
【００３２】
図２はシミュレーション装置１の全体を通しての動作を示すフローチャートである。
図２において、まず、レンズ設計工程Ｓ１１０が実施される。この工程では、設計データ取得手段１６３が、記録部１４からレンズ設計データを読み込み、レンズ設計手段１６７が、読み込んだレンズ設計データに基づいて玉型加工前のレンズ（設計レンズ）を設計する。設計されたレンズは、物体側と眼球側の３次元座標値データなどの形式で記録部１４に格納される。
このレンズ設計工程が済むと次ぎに画像データ作成工程Ｓ１１１に進む。
この画像データ作成工程Ｓ１１１の具体的な手順が図３および図４に記載されている。
画像データ作成工程Ｓ１１１は前工程と本工程とに分けられるものであり、図３は画像データ作成工程の前工程のフローチャートであり、図４は画像データ作成工程の本工程のフローチャートである。
図３において、まず、データ作成手段１６２が記録部１４やメモリ１５から種々のデータを取り込み、各仮想視野空間の距離による分割をする（Ｓ１１）。つまり、仮想視点から眼前に広がる仮想視野空間を、仮想視点からの距離に応じて少なくとも２つ以上、本実施形態では、３つに分割する。
【００３３】
図５は、仮想視野空間を３つに分割することを説明する概念図である。
図５において、左右両眼Ｉの中点に仮想視点Ｐ０を設定し、この仮想視点Ｐ０から眼鏡レンズＬを通して顔の前方に広がる仮想視野空間を遠距離、中距離、近距離の３つの空間境域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に分割する。この分割は眼の調節力の量によって行われる。
一般に、眼鏡レンズや眼の屈折力として焦点距離の逆数（単位：ディオプトリー、以下Dと表記）が使われているので、遠点が無限遠方にある正視の状態から、小さな調節、例えば、０．５Dから１．０Dの調節を使うと、焦点位置はそれぞれ２ｍおよび１ｍまで焦点が移動する。中程度の調節２．０Dを使うと焦点位置は０．５ｍとなり、比較的大きな調節３．０Dを使うと０．３３ｍに焦点が移動する。具体的には、仮想視野空間を遠距離、中距離、近距離に３分割する場合は、その境界が概ね１ｍから２ｍの間のＲ１と概ね４０ｃｍから１ｍの間のＲ２との２つとなる。
【００３４】
図３に戻り、分割された仮想視野空間を代表する距離に対応した視差条件を決定する（Ｓ１２）。視差条件とは両眼の距離と目的視距離である。
図６は視差条件を模式的に示す説明図である。
図６において、遠距離と中距離との境界Ｒ１を仮想視点Ｐ０から１．５ｍ、中距離と近距離の境界Ｒ２を仮想視点Ｐ０から４０ｃｍとし、図６（Ａ）では近距離空間にその領域を代表する距離として、例えば、目的視距離Ｑを仮想視点Ｐ０から３０ｃｍと設定する。図６（Ｂ）では中距離空間を代表する目的視距離Ｑを１ｍに設定する。そして、図６（Ｃ）では遠距離空間を代表する目的視距離Ｑを４ｍと設定する。両眼Ｉの回旋中心間距離Ｄはいずれの距離においても６２mmとする。
【００３５】
次に、遠距離、中距離、近距離の各領域空間の視差条件における眼鏡レンズを透して見た場合の見え方への影響を表す視覚特性データを、眼鏡レンズデータを使い、各空間領域と関連づけて登録する。そして、これらをデータベースとして、記憶装置内に記憶する。
そのため、図３に示される通り、データ作成手段１６２が視差条件データを記録部１４から呼び出し（Ｓ１３）、各視差条件による視差特性を計算し（Ｓ１４）、各視差条件での視差特性データベースを作成する（Ｓ１５）。
【００３６】
視覚特性データベースを作成する方法について図７に基づいて説明する。
図７（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ裸眼および眼鏡レンズを装用した状態で、特定の視距離Ｑを見ようとしたときの視覚特性データを模式的に示したものである。これらの図は図５に示す仮想視野空間において、左右眼球の回旋中心を結ぶ直線を含む平面であって、水平正面を見る視線に対して、一定の仰角あるいは伏角を有する面を表している。この平面上で、目的視距離Ｑを見ようとした場合の各視線の方向の各距離における網膜上での像のボケ量を楕円の大きさによって表したものである。図では、正面の視線と側方に向けての視線の２つについて表されている。このボケ量の計算は装用者の眼の処方やレンズ設計データを用いてレイトレーシング法により計算される。
【００３７】
図７（Ａ）の裸眼での場合は、眼に乱視がなくかつ目的視距離Ｑが眼の調節力の範囲内であれば、この図のように目的視距離Ｑでボケ量がほぼ無く、すなわち焦点が合う。そこから前後に遠ざかるにつれて、ボケ量は大きくなる様子が表されている。図には正面に向かう視線と側方に向かう視線の２つについて各位置でのボケ量を表しており、裸眼の場合は視点からの距離だけに依存し、どの方向でも変わりはない。
図７（Ｂ）のレンズ装用の場合は、正面の視線においては目的視距離ＱがレンズＬの屈折力を加味した眼の調節可能範囲にあれば、目的視距離Ｑで図のように焦点が合う。しかし、側方に向に向かう視線では、レンズ光学性能の影響が現れる。
一般にレンズＬの光軸から離れたレンズ側方では非点収差が発生するために、ボケ量は大きくなる。特に累進屈折力レンズでは、累進帯の側方に比較的大きな非点収差があるため、顕著にボケ量の増大が見られる。
以上の図７（Ａ）（Ｂ）の事例においては目的視距離Ｑで焦点が合う場合を例示したが、眼あるいはレンズＬの条件によっては、明確な焦点を結ばない場合もある。その場合はそれらの条件の範囲で目的視距離Ｑでのボケ量が最小になる条件で、各位置でのボケ量として定義する。
【００３８】
これらの計算を仰角あるいは伏角を一定角度毎に変えて、仮想視野空間の全体にわたって計算を行う。すると仮想視野空間に３次元のボケ量マップが完成する。このマップは角度による空間格子の各点に関連づけられたボケ量であるが、それらの格子点の間の空間にある点については、一般に使われている補間法によりすべての空間点についてボケ量を計算することができる。
上述の方法により、左右眼と左右眼鏡レンズのそれぞれについて、分割された仮想視野空間に代表目的視距離を設定し、それぞれの視覚特性データを求める。更に目的視距離と左右眼の距離による視差から図６に示したような視野中心のオフセットを加えることにより、各視差条件に対応した視覚特性データが完成する。それを記録部１４に格納してデータベースとする。
【００３９】
次に、図４のフローチャートに基づいて画像データを作成する本工程の手順を説明する。
ここでは、図８に示す被観察対象画像の例に説明する。図８は、仮想視野空間内に画像データ取得手段１６４により取り込まれた画像データを示しており、図８（Ａ）は平面図で図の下方が観察者にとって手前、上方が奥となっている。手前から机の上に置かれた本Ｂ、パソコンＰ、壁の時計Ｃや窓Ｗが配置されている。図８（Ｂ）は正面図で観察者方向からの画像を示している。ここでは説明のために観察対象空間を２枚の図面を用いてデータを示したが、実際には空間内の物体の形状・位置を示す３次元データと物体を構成する表面の特性値データが取得され記録部１４に記録されている。
【００４０】
この観察対象空間の画像データ作成の手順としては、まず、装用者の目の調節による目的視距離を決定する（Ｓ２１）。この目的視距離決定工程Ｓ２１では、入力部１２を構成する操作キーボードの特定キーに視距離選択入力機能を割り付けることで、選択画面を画面の一角に表示するものでもよいが、本実施形態では、表示部１３で表示されている画面上にある観察対象物、例えば、中距離領域空間Ｓ２を示すパソコンＰの部位をマウス等で指定し、オブジェクトの仮想視点からの距離を目的視距離として求める。
つまり、目的視距離決定工程Ｓ２１は、装用者の目の調節による目的視距離の決定が表示部１３での表示画面上の仮想視野空間内の観察対象物を指定することにより計算され決定される。
【００４１】
ついで、その目的視距離が先に設定した仮想視野空間のうち近距離領域空間、中距離領域空間、遠距離領域空間のいずれかに該当するかを判定する（Ｓ２２）。例えば、その目的視距離が７０ｃｍであれば、境界Ｒ１とＲ２との間（４０ｃｍ〜１．５ｍ）の中距離領域空間Ｓ２に該当すると判定され、目的視距離１ｍのときの視差条件が選択される。目的視距離が２０ｃｍであれば、境界Ｒ２と仮想視点Ｐ０との間の近距離領域空間Ｓ３に該当すると判定され、目的視距離が３０ｃｍのときの視差条件が選択される。目的視距離が５ｍであれば、遠距離領域空間Ｓ１に該当すると判定され、目的視距離が４ｍのときの視差条件が選択される。
【００４２】
そして、選択された視差条件により予め記録された視覚特性データを記録部１４から呼び出し、それを使って仮想空間の仮称視野空間内に存在するすべての対象について、それが位置する仮想視野空間に対応する視覚特性データにより、ぼやけや歪みの処理を行い、左右両眼の視差をもった画像を作成する（Ｓ２４）。さらに、最終的に作成された左右眼の画像をそれぞれの目に別々に認識されるような方法で記録する（Ｓ２５）。
【００４３】
このようにして作成された左右眼の画像の表示について、図９、図１０により説明する。なお、以後の説明は左眼の画像について行い右眼の画像については同様であるので省略する。図９（Ａ）は、上述の画像作成工程Ｓ１１１の結果得られた裸眼での中距離を見たとき画像の一例であり、この画像データ５１は装用者眼の屈折異常と老眼のためどの距離のものもボケて見える場合の事例であることを表している。図９（Ｂ）は、上述の画像作成工程Ｓ１１１の結果得られた、その屈折異常の矯正と老眼の補正のために設計された累進屈折力眼鏡レンズを透したときのレンズによる画像データ６２である。一般に眼鏡レンズは円形に設計されるので、このレンズによる画像データも円形の領域でのものとなり、図中の破線６３は、累進屈折力レンズである設計レンズの遠用部、中間部および近用部と、光学的歪みにより利用できない部分（レンズ下部の左右）と、の境界を示す。レンズによる画像データ６２は、破線６３を境に、の見え方が異なるように画像処理されている。
この図ではその光学歪みについては省略しており、焦点距離によるボケのみを表現している。
【００４４】
その後、図２に示される手順に戻る。表示画像を作成するに当たっては、まず、フレーム選択工程Ｓ１１２において、顧客が入力部１２を操作して眼鏡フレームを選択する。フレーム形状取得手段１６５は、選択された眼鏡フレームの形状を記録部１４から取得する。
フレーム選択工程Ｓ１１２が終了したら、重畳工程Ｓ１１３に続く、重畳工程Ｓ１１３においては、図１０（Ａ）に示すように、画像データ取得手段１６４が、記録部１４から読み込んだレンズによる画像データに眼鏡フレームの画像に関するフレーム画像データ６４を重畳させる。
続く、抜出工程Ｓ１１４では、画像データ取得手段１６４が、レンズによる画像データ６２とフレーム画像データ６４との重畳部分６５を抜き出す。
【００４５】
次に、Ｓ１１５において、嵌め込み工程Ｓ１１６を実施するか否かを選択する。
嵌め込み工程Ｓ１１６を実施する場合（ＹＥＳを選択）、画像データ取得手段１６４が、図１０（Ｂ）に示すように、重畳部分６５を画像データ５１の対応する位置に嵌め込む。そして、表示工程Ｓ１１７において、表示部１３が、重畳部分６５が嵌め込まれた画像データ５１を処理画像データ７０が完成する。
【００４６】
このようにして左目用の画像を作成し、同じ方法によって右目用の各データを使って右目用の画像を作成する。そしてそれらを前出の３Ｄディスプレイ装置によって表示、左右眼別々に知覚させることによって、３次元画像として認識させる。
【００４７】
ここで、目的視距離を変更する場合（Ｓ１１８）、例えば、中距離領域空間Ｓ２から遠距離領域空間に目的視距離を変更する場合には、再度、目的視距離の決定工程Ｓ２１に戻る。
中距離領域空間Ｓ２から遠距離領域空間Ｓ１に変更する場合、例えば、表示部１３で表示される観察対象物であるパソコンＰから目を上げて窓Ｗの外を見るような場合は、表示されている画面上で窓Ｗの外にカーソルを移動することによって、視差条件を遠距離領域空間Ｓ１に切り替えて表示させる。
【００４８】
〔実施形態の作用効果〕
以上の本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）画像データ作成手段１６６は、仮想視野空間を仮想始点からの距離に応じて分割する分割工程Ｓ１１と、この分割工程Ｓ１１で分割された仮想視野空間のうち所定の距離に対応した視差条件を設定する視差条件設定工程Ｓ１２と、眼鏡装着者の目の調節により目的視距離を決定する目的視距離決定工程Ｓ２１と、この目的視距離決定工程Ｓ２１で決定された目的視距離から視差条件を判定する視差条件判定工程Ｓ２２と、判定された視差条件により眼鏡レンズを透した仮想視野空間内の対象物の両眼視シミュレーション画像を作成する画像作成工程Ｓ２４とを実行する。そのため、画像データ作成手段１６６が、予め複数の視差条件を設定し、目的視距離に応じて適当な視差条件を選択することにより、視差によるレンズ視覚特性の計算を簡略化し、これによって、画像処理時間の短縮化を図ってリアルタイムによる擬似体験が可能となる。
【００４９】
（２）分割工程は、仮想視野空間を遠距離領域空間Ｓ１、中距離領域空間Ｓ２、近距離領域空間Ｓ３の３分割としたから、実際に近い見え方でのシミュレーションと視覚特性データベースのためのメモリ容量の少量化とを同時に達成することができる。
特に、これらの領域空間を略１ｍから２ｍの間および略４０ｃｍから１ｍの間にそれぞれ設けられた境界Ｒ１，Ｒ２で仕切られた空間とした。これらの寸法は、通常の眼鏡レンズの設計において基準としているため、好ましい眼鏡レンズを設計することができる。
【００５０】
（３）目的視距離決定工程Ｓ２１は眼鏡装用者の目の調節による目的視距離の決定が表示画面上の仮想視野空間内の観察対象物を指定することにより、仮想視点からの距離によって計算され決定される。
そのため、表示画面上の仮想視野空間内の観察対象物、例えば、近距離領域空間Ｓ３に位置する見開きの本の画像や、中距離領域空間Ｓ２に位置するパソコンの画像、遠距離領域空間Ｓ１に位置する窓の画像において、例えば、見開きの本の画像を、マウス等を用いて指定するだけで、近距離領域空間Ｓ３に対応する距離が決定される。
そのため、画像処理時間をより短縮化して、リアルタイムによる擬似体験をすることができる。
【００５１】
（４）画像処理手段１６８が、重畳工程Ｓ１１３および抜出工程Ｓ１１４を実施し、眼鏡フレームに対応して玉型加工された加工済みレンズに関する処理画像データ７０を作成するので、特定の眼鏡フレームを使用した場合のレンズの見え方を評価することができる。
また、レンズ設計手段１６７が玉型加工前の設計レンズを設計した後に、画像処理手段１６８が一連の処理を実施するので、眼鏡フレームを変更するごとに、長時間を要するレンズ設計工程Ｓ１１１を実施する必要がない。
したがって、本実施形態のシミュレーション装置１では、眼鏡フレームの形状を短時間で変更でき、それぞれの眼鏡フレームによるレンズの見え方を容易に比較することができる。
【００５２】
（５）眼鏡フレームに合わせて玉型加工した加工済みレンズの見え方を確認することができるので、累進屈折力レンズの遠用部、中間部および近用部の面積が、眼鏡フレームごとにどのように変化するかを前もって確認することができる。
特に、本実施形態では、利用できない部分との境界を破線６３で表示しているので、眼鏡フレームごとの各領域の面積の変化を容易に把握することができる。
【００５３】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含むものである。
例えば、前記実施形態では、仮想視野空間を遠距離領域空間Ｓ１、中距離領域空間Ｓ２、近距離領域空間Ｓ３の３つに分割したが、本発明では、複数であれば、分割する数は限定されるものではない。例えば、２つに分割してもよく、あるいは、４以上に分割するものでもよい。４以上に細かく分割すれば、より実際に近い見え方でのシミュレーションが可能となる。しかしながら、分割を多くするほど、事前処理の時間と視覚特性データを記録する記録部１４やメモリ１５のメモリ容量が増えるため、装置が大掛かりなものとなる。そのため、分割する数は目的にあわせて選択する必要がある。
【００５４】
また、前記実施形態では、目的視距離決定工程Ｓ２１は眼鏡装用者の目の調節による目的視距離の決定が表示画面上の仮想視野空間内の観察対象物を指定することにより、仮想視点からの距離によって計算され決定される構成としたが、本発明では、表示部１３の入力手段で別途切換操作するものでもよい。
【００５５】
そして、前記実施形態において、フレーム画像データ６４などにおける眼鏡フレームの端部を実線で表示したが、このような実線の表示はなくてもよい。
また、累進屈折力レンズの遠用部、中間部および近用部と、光学的歪みにより利用できない部分との境界を破線６３で表示したが、破線６３はなくてもよい。遠用部、中間部および近用部の各領域ごとに見え方が異なる画像処理がされていれば、顧客は、破線６３がなくても各領域の面積の変化による見え方の違いを確認することができる。
【００５６】
さらに、本発明は、前記実施形態で示されるような、シミュレーション装置１として構成されるだけでなく、コンピュータなどの演算手段をシミュレーション装置１として機能させるシミュレーションプログラム、およびこのシミュレーションプログラムが演算手段にて読取可能に記録されたＣＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体としても構成することができる。
【００５７】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態に係るシミュレーション装置の構成を示す概略図。
【図２】前記実施形態の全体を通しての動作を示すフローチャート。
【図３】画像データ作成工程の前工程のフローチャート。
【図４】画像データ作成工程の本工程のフローチャート。
【図５】仮想視野空間を３つに分割することを説明する概念図。
【図６】視差条件を模式的に示す説明図。
【図７】視覚特性データの作成方法を示す図。
【図８】仮想視野空間内に画像データ取得手段により取り込まれた画像データを示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図。
【図９】（Ａ）は画像作成工程の結果得られた裸眼での中距離を見たとき画像の一例を示す正面図、（Ｂ）は累進屈折力眼鏡レンズを透したときのレンズによる画像データを示す正面図。
【図１０】前記実施形態の表示を説明するものであり、（Ａ）は画像データに眼鏡フレームの画像に関するフレーム画像データを重畳させた正面図、（Ｂ）は重畳部分を画像データの対応する位置に嵌め込んだ状態を示す正面図。
【図１１】従来例を説明する概念図。
【図１２】従来例の課題を説明するための概念図。
【符号の説明】
【００５９】
１…シミュレーション装置、１３…表示部（表示手段）、１４…記録部、５１…画像データ、６２…レンズによる画像データ、７０…処理画像データ、１６３…設計データ取得手段、１６４…画像データ取得手段、１６６…画像データ作成手段、１６７…レンズ設計手段、１６８…画像処理手段
【図１】
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【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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