JP5784418B2 - 眼鏡レンズの設計方法、眼鏡レンズの製造方法、及び眼鏡レンズの設計システム - Google Patents
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Description
図3は、本実施形態の眼鏡レンズの製造方法を実現するための眼鏡レンズ製造システム1の構成を示すブロック図である。図3に示されるように、眼鏡レンズ製造システム1は、顧客(装用予定者)に対する処方に応じた眼鏡レンズを発注する眼鏡店10と、眼鏡店10からの発注を受けて眼鏡レンズを製造する眼鏡レンズ製造工場20を有している。眼鏡レンズ製造工場20への発注は、インターネット等の所定のネットワークやFAX等によるデータ送信を通じて行われる。発注者には眼科医や一般消費者を含めてもよい。
眼鏡店10には、店頭コンピュータ100が設置されている。店頭コンピュータ100は、例えば一般的なPC(Personal Computer)であり、眼鏡レンズ製造工場20への眼鏡レンズの発注を行うためのソフトウェアがインストールされている。店頭コンピュータ100には、眼鏡店スタッフによるマウスやキーボード等の操作を通じてレンズデータ及びフレームデータが入力される。レンズデータには、例えば処方値(球面屈折力、乱視屈折力、乱視軸方向、プリズム屈折力、プリズム基底方向、加入度数、遠用PD(Pupillary Distance)、近用PD等)、眼鏡レンズの装用条件(角膜頂点間距離、前傾角、フレームあおり角)、眼鏡レンズの種類(単焦点球面、単焦点非球面、多焦点(二重焦点、累進)、コーティング(染色加工、ハードコート、反射防止膜、紫外線カット等))、顧客の要望に応じたレイアウトデータ等が含まれる。フレームデータには、顧客が選択したフレームの形状データが含まれる。フレームデータは、例えばバーコードタグで管理されており、バーコードリーダによるフレームに貼り付けられたバーコードタグの読み取りを通じて入手することができる。店頭コンピュータ100は、発注データ(レンズデータ及びフレームデータ)を例えばインターネット経由で眼鏡レンズ製造工場20に送信する。
眼鏡レンズ製造工場20には、ホストコンピュータ200を中心としたLAN(Local Area Network)が構築されており、眼鏡レンズ設計用コンピュータ202や眼鏡レンズ加工用コンピュータ204をはじめ多数の端末装置が接続されている。眼鏡レンズ設計用コンピュータ202、眼鏡レンズ加工用コンピュータ204は一般的なPCであり、それぞれ、眼鏡レンズ設計用のプログラム、眼鏡レンズ加工用のプログラムがインストールされている。ホストコンピュータ200には、店頭コンピュータ100からインターネット経由で送信された発注データが入力する。ホストコンピュータ200は、入力した発注データを眼鏡レンズ設計用コンピュータ202に送信する。
図4は、眼鏡レンズ設計用コンピュータ202による眼鏡レンズの設計工程を示すフローチャートである。以下、かかる設計工程について具体的に説明する。なお、以下においては、外面加工済みのセミフィニッシュトブランクをベースに、累進屈折要素を外面と内面に分割した両面非球面型累進屈折力レンズを設計する設計例を説明する。しかしながら、本発明は、別の種類の眼鏡レンズを設計する場合にも適用可能である。また、本実施形態では、眼鏡レンズの代表的な光学収差である非点収差とパワーエラーを補正することについて言及するが、本発明は、別の光学収差の補正をする場合にも適用可能である。
眼鏡レンズ設計用コンピュータ202は、セミフィニッシュトブランク群の中から、発注データ(レンズデータ)に含まれる処方値に適したセミフィニッシュトブランクを一つ選択する。
眼鏡レンズ設計用コンピュータ202は、装用予定者が眼鏡レンズを装用した状態を想定した、眼球及び眼鏡レンズからなる所定の仮想モデルを構築する。図5は、眼鏡レンズ設計用コンピュータ202によって構築される仮想モデル例を示す。
眼鏡レンズ設計用コンピュータ202は、眼鏡レンズモデルLの透過度数分布の評価を行う。具体的には、眼鏡レンズ設計用コンピュータ202は、累進屈折力レンズのような焦点が複数存在する眼鏡レンズの全方向の光線(透過度数分布)を等価に評価するための評価面として、参照球面SRを定義する。参照球面SRは、眼球モデルEの眼球回転中心EOを中心とし、眼球回転中心EOから後方頂点PAまでの距離Srを半径とした球面である。
眼鏡レンズ設計用コンピュータ202は、目標透過度数分布DTと透過度数分布DRとの差の分布(説明の便宜上、「残存誤差分布DE」と記す。)を計算する。図6に、目標透過度数分布DT、透過度数分布DR、及び残存誤差分布DEを示す。図6(a)は、透過度数分布DRの非点収差分布とパワーエラー分布を示し、図6(b)は、目標透過度数分布DTの非点収差分布とパワーエラー分布を示し、図6(c)は、残存誤差分布DEの非点収差分布とパワーエラー分布を示す。
眼鏡レンズ設計用コンピュータ202は、眼鏡レンズモデルLの外面の幾何学中心又は幾何学中心近傍の特定点(例えば隠しマークの中心)を基準点に設定する。眼鏡レンズモデルLの内面の基準点は、外面の基準点に対応する点として設定する。眼鏡レンズ設計用コンピュータ202は、設定された基準点から眼鏡レンズモデルLの内面の周縁に延びる複数の制御線Ai(i=1〜n)を設定する。各制御線Aiは、所定のピッチ角で眼鏡レンズモデルLの内面の全周に亘って並べられ、それぞれの位置に対応する残存誤差が与えられる(図7(a)参照)。
眼鏡レンズ設計用コンピュータ202は、残存誤差分布DEに基づいて、制御線Ai上の所定位置に配置された各サンプル点における、眼鏡レンズモデルLの内面の分布(目標透過度数分布DT)に対応する光学的な補正量を計算し、図7(b)〜(d)に示されるように、各サンプル点を所定の座標系(縦軸:光学的な補正量P(単位:D)、横軸:基準点からの距離R(単位:mm))に配置する。眼鏡レンズ設計用コンピュータ202は、各制御線Aiについて、各サンプル点を用いて最小二乗法を解き、所定の曲線近似関数(例えばBスプライン曲線やベジェ曲線等)を定義する複数の制御点(Pij、Rij)を設定する。
眼鏡レンズ設計用コンピュータ202は、隣接して並ぶ制御線上に配置された、付帯文字jの数値が同一の制御点同士を、眼鏡レンズモデルLの内面の周方向(例えば反時計回り方向)に沿って順次接続することにより、互いに交差しない複数の閉曲線Rj(j=1〜m)を定義する。図8(a)中、符号R2〜R4はそれぞれ、付帯文字jの数値が「2」〜「4」の制御点同士を接続した閉曲線を示す。各閉曲線Rjは、例えば各接続点においてk次の連続性(s−1(k=1、2、・・・s)階微分までの連続性)があるという束縛条件のもとで、各制御点に基づいて周期スプラインにより平滑化される。なお、閉曲線Rjは複数に限らず、最低限1本定義されればよい。
図9(a)は、平滑化された閉曲線R2を示す、図8(b)と同一の図である。図9(a)に示されるように、各制御点は、閉曲線R2から外れて位置する。そこで、眼鏡レンズ設計用コンピュータ202は、図9(b)に示されるように、各制御点が閉曲線R2上に乗るように、各制御点の補正量Pを調節する。眼鏡レンズ設計用コンピュータ202は、全ての閉曲線Rjについて、同様に、各制御点の補正量Pの調節を行う。
眼鏡レンズ設計用コンピュータ202は、各制御線Ai上にて、各閉曲線Rj上に位置調節された制御点に基づく曲線近似(例えばBスプラインによる平滑化)を行う。
眼鏡レンズ設計用コンピュータ202は、図4のS9までの工程で計算した光学的な補正量Pを幾何学量(非球面量)に変換する。具体的には、眼鏡レンズ設計用コンピュータ202は、各制御線Aiの近似曲線が示す光学的な補正量Pを眼鏡レンズモデルLの内面の分布(目標透過度数分布DT)に付加したうえで、次式に示される曲率K(r)に変換する。
眼鏡レンズ設計用コンピュータ202は、各制御線Ai上の非球面形状の確定後、各制御線間の内面形状を周知の補間法(例えばスプライン補間等)を用いて補間する。これにより、眼鏡レンズモデルLの内面形状が確定し、眼鏡レンズの形状設計が完了する。
球面度数S :5.00
加入度ADD :2.50
ベースカーブBC :6.25
レンズ中心肉厚CT :5.0
角膜頂点間距離CVD:14.5
前傾角TLT :0
なお、ここでの前傾角は、装用時に傾きが発生した際の眼鏡レンズの外面頂点での接平面TP1と、図5の状態の接平面TP1とがなす角度をいう。
球面度数S :5.00
乱視度数C :−1.50
乱視軸AX :45
加入度ADD :2.50
ベースカーブBC :6.25
レンズ中心肉厚CT :5.0
角膜頂点間距離CVD:14.5
前傾角TLT :0
10 眼鏡店
20 眼鏡レンズ製造工場
100 店頭コンピュータ
200 ホストコンピュータ
202 眼鏡レンズ設計用コンピュータ
204 眼鏡レンズ加工用コンピュータ
206 加工機
Claims (9)
- 所定の処方情報に基づいて眼鏡レンズの目標透過度数分布を設定する目標設定工程と、
前記目標透過度数分布に基づいて前記眼鏡レンズを仮設計する仮設計工程と、
前記仮設計された眼鏡レンズにおける暫定的な暫定透過度数分布を計算する暫定分布計算工程と、
前記目標透過度数分布と前記暫定透過度数分布との差分を残存誤差分布として算出する残存誤差分布算出工程と、
前記仮設計された眼鏡レンズの補正対象面の幾何学中心又は該中心近傍の基準点から周縁に延び、該補正対象面の周方向に並ぶ複数の制御線を設定する制御線設定工程と、
前記残存誤差分布に基づいて、各前記制御線上の複数の所定位置に配置された各制御点における光学的な補正量を計算する補正量計算工程と、
隣接して並ぶ制御線上の制御点同士を接続した閉曲線を少なくとも1本定義する閉曲線定義工程と、
各前記閉曲線上にて、前記補正量計算後の各制御点に基づいて第一の近似曲線を定義する第一の近似曲線定義工程と、
前記各制御点が、対応する前記第一の近似曲線上に位置するように該各制御点の前記補正量を調節する補正量調節工程と、
前記各制御線上にて、前記補正量調節後の各制御点に基づいて第二の近似曲線を定義する第二の近似曲線定義工程と、
各前記第二の近似曲線が表す光学的な補正量を、前記仮設計された眼鏡レンズの補正対象面の度数分布の前記各制御線上に付加し、該補正量付加後の補正対象面の度数分布を物理的形状に変換し、物理的形状に変換された補正対象面の、該各制御線間の形状を所定の補間法を用いて補間する形状補間工程と、
を含む、
コンピュータにより実行される眼鏡レンズの設計方法。 - 前記閉曲線設定工程において、複数の前記閉曲線を定義する場合、各閉曲線が交差しないように、前記隣接して並ぶ前記制御線上の前記制御点同士を接続する、
請求項1に記載の、コンピュータにより実行される眼鏡レンズの設計方法。 - 前記第一又は前記第二の近似曲線は、所定の関数に基づいて定義された平滑化曲線である、
請求項1又は請求項2に記載の、コンピュータにより実行される眼鏡レンズの設計方法。 - 前記眼鏡レンズが累進屈折力レンズである場合、前記複数の制御線のうち1本は、主子午線上を沿う線である、
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の、コンピュータにより実行される眼鏡レンズの設計方法。 - 前記仮設計後の眼鏡レンズを所定の眼球モデルを含む仮想空間に、該眼鏡レンズと該眼球モデルとの相対的な位置関係を考慮して配置するモデル構築工程と、
前記仮想空間に配置された眼鏡レンズの後方頂点と、前記眼球モデルの回転中心点との距離に基づいて所定の参照球面を定義する参照球面定義工程と、
を含み、
前記暫定分布計算工程では、前記参照球面上での前記眼鏡レンズの透過度数分布を前記暫定透過度数分布として計算する、
請求項1から請求項4の何れか一項に記載の、コンピュータにより実行される眼鏡レンズの設計方法。 - 前記仮設計工程では、前記眼鏡レンズの一面を前記所定の処方情報に基づいて所定の面形状に仮設定し、該眼鏡レンズの他面を前記目標透過度数分布に対応する面形状に仮設定する、
請求項1から請求項5の何れか一項に記載の、コンピュータにより実行される眼鏡レンズの設計方法。 - 前記眼鏡レンズは、物体側表面である第一の屈折表面と、眼球側表面である第二の屈折表面とに分割配分されている累進屈折力作用を備えた両面非球面型累進屈折力レンズである、
請求項1から請求項6の何れか一項に記載の、コンピュータにより実行される眼鏡レンズの設計方法。 - 請求項1から請求項7の何れか一項に記載の眼鏡レンズの設計方法を用いて設計された眼鏡レンズを製造する眼鏡レンズ製造工程
を含む、
眼鏡レンズの製造方法。 - 所定の処方情報を発注データとして送信する発注側端末と、
前記発注データを受信して前記処方に適した眼鏡レンズを設計する設計側端末と、
を有し、
前記設計側端末は、
前記所定の処方情報に基づいて前記眼鏡レンズの目標透過度数分布を設定する目標設定手段と、
前記目標透過度数分布に基づいて前記眼鏡レンズを仮設計する仮設計手段と、
前記仮設計された眼鏡レンズにおける暫定的な暫定透過度数分布を計算する暫定分布計算手段と、
前記目標透過度数分布と前記暫定透過度数分布との差分を残存誤差分布として算出する残存誤差分布算出手段と、
前記仮設計された眼鏡レンズの補正対象面の幾何学中心又は該中心近傍の基準点から周縁に延び、該補正対象面の周方向に並ぶ複数の制御線を設定する制御線設定手段と、
前記残存誤差分布に基づいて、各前記制御線上の複数の所定位置に配置された各制御点における光学的な補正量を計算する補正量計算手段と、
隣接して並ぶ制御線上の制御点同士を接続した閉曲線を少なくとも1本定義する閉曲線定義手段と、
各前記閉曲線上にて、前記補正量計算後の各制御点に基づいて第一の近似曲線を定義する第一の近似曲線定義手段と、
前記各制御点が、対応する前記第一の近似曲線上に位置するように該各制御点の前記補正量を調節する補正量調節手段と、
前記各制御線上にて、前記補正量調節後の各制御点に基づいて第二の近似曲線を定義する第二の近似曲線定義手段と、
各前記第二の近似曲線が示す光学的な補正量を、前記仮設計された眼鏡レンズの補正対象面の度数分布の前記各制御線上に付加し、該補正量付加後の補正対象面の度数分布を物理的形状に変換し、物理的形状に変換された補正対象面の、該各制御線間の形状を所定の補間法を用いて補間する形状補間手段と、
を有する、
眼鏡レンズの設計システム。
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