镜片评价方法、镜片设计方法、眼镜镜片的制造方法以及镜片评价程序

摘要

对将眼镜镜片的波面进行傅里叶变换而得到的矢量量乘以预先决定的给定的矢量量，将相乘得到的量作为所述眼镜镜片的评价指标，并基于该评价指标来进行针对所述眼镜镜片的评价。

说明书

技术领域

本发明涉及镜片评价方法、镜片设计方法、眼镜镜片的制造方法以及镜片评价程序。

背景技术

为了提供良好地适应眼镜佩戴者的要求的眼镜镜片，提出了如下技术：在眼镜镜片的设计或制造时，确定与眼镜镜片相关的波面的形状，并且确定眼镜佩戴者的个别眼球模型，基于这些谋求眼镜镜片的面形状的最佳化(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6209722号公报

发明内容

发明要解决的课题

眼镜镜片所形成的波面的评价例如能够通过对足够数量的光线的光路长度进行数值计算，并与其配合地继续用泽尔尼克(Zernike)多项式来拟合波面来进行。然而，若为此而导致需要庞大的计算负荷，则需要大量的处理时间、高功能的硬件资源等，在迅速且容易地进行针对眼镜镜片的评价方面，并不优选。

本发明的目的在于，提供一种能够进行迅速且容易的处理，并且谋求针对眼镜镜片的评价的适当化的技术。

用于解决课题的手段

本发明是为了达成上述目的而提出的。

本发明的第1方式是一种镜片评价方法，

对将眼镜镜片的波面进行傅里叶变换而得到的矢量量乘以预先决定的给定的矢量量，将相乘得到的量作为所述眼镜镜片的评价指标。

本发明的第2方式是根据第1方式所述的镜片评价方法，其中，

所述给定的矢量量是针对所述眼镜镜片的局部的评价范围，对用于得到给定的多项式中的给定的项的展开系数的伪逆矩阵进行傅里叶变换而得的矢量量。

本发明的第3方式是根据第1方式所述的镜片评价方法，其中，

所述给定的矢量量是针对所述眼镜镜片的局部的评价范围，对用于得到给定的正交多项式中的给定的项的展开系数的伪逆矩阵进行傅里叶变换而得的矢量量。

本发明的第4方式是根据第2或第3方式所述的镜片评价方法，其中，

所述给定的项是泽尔尼克多项式中的给定的项。

本发明的第5方式是根据第2或第3方式所述的镜片评价方法，其中，

所述给定的项是泽尔尼克多项式中的给定的多个项的加权和。

本发明的第6方式是根据第2至第5方式中任一方式所述的镜片评价方法，其中，

针对所述展开系数，将进行了基于泽尔尼克多项式的展开时的旋转对称成分的各加权设为1。

本发明的第7方式是一种镜片设计方法，具备：

求出对将眼镜镜片的波面进行傅里叶变换而得到的矢量量乘以预先决定的给定的矢量量而得到的量作为所述眼镜镜片的评价指标的步骤；以及

使用所述评价指标来进行眼镜镜片的设计的步骤。

本发明的第8方式是一种眼镜镜片的制造方法，具备：

求出对将眼镜镜片的波面进行傅里叶变换而得到的矢量量乘以预先决定的给定的矢量量而得到的量作为所述眼镜镜片的评价指标的步骤；以及

使用所述评价指标来判定所述眼镜镜片的光学特性的适当与否的步骤。

本发明的第9方式是一种镜片评价程序，使计算机执行如下的步骤：

对将眼镜镜片的波面进行傅里叶变换而得到的矢量量乘以预先决定的给定的矢量量，将相乘得到的量作为所述眼镜镜片的评价指标的步骤。

发明效果

根据本发明，能够进行迅速且容易的处理，并且谋求针对眼镜镜片的评价的适当化。

附图说明

图1是示出眼镜佩戴者所感受到的朗多环(Landolt ring)的观察方式的一个具体例的说明图，(a)是示出PSF的偏差成为最小的观察方式的例子的图，(b)是示出波面像差成为最小的观察方式的例子的图，(c)是示出空间频率30CPD的对比度成为最高的观察方式的例子的图。

图2是示出基于泽尔尼克多项式的形状分解的一个具体例的说明图。

图3是示出本发明的一个实施方式所涉及的镜片评价方法的步骤的一例的流程图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

(1)发明人的见解

首先，在本实施方式的具体的说明之前，对发明人的见解进行说明。

在眼镜佩戴者所利用的眼镜镜片的光学特性中，有时会反映该眼镜佩戴者所感受到的外界的观察方式的喜好。例如，根据眼镜佩戴者的不同而有喜欢重视明亮感(PSF以及低频的对比度的良好程度)的观察方式的人、喜欢重视清晰感(高频的对比度的良好程度)的观察方式的人等，期望能够提供符合各自的喜好的光学特性的眼镜镜片。

具体地，根据眼镜佩戴者的不同，例如存在喜欢如图1的(a)所示那样PSF(Pointspread function：点扩散函数)的偏差成为最小的聚焦位置处的观察方式的人、喜欢如图1的(b)所示那样波面像差成为最小的聚焦位置处的观察方式的人、如图1的(c)所示那样空间频率30CPD的对比度成为最高的聚焦位置处的观察方式的人等。关于在透过眼镜镜片进行观察时成为图1的(a)～(c)的哪个观察方式，只要推测基于该眼镜镜片的聚焦位置(成像位置)即可。

已知的是，基于眼镜镜片的聚焦位置(成像位置)不仅依赖于度数，而且还依赖于像差(特别是球面像差)的量和物体的空间频率。因此，为了正确地推测眼镜镜片的聚焦位置，需要考虑像差量、物体的空间频率等。

由此，关于眼镜镜片的观察方式(即，眼镜镜片的光学特性)的评价，为了得到不仅考虑了度数，而且还考虑了像差量、物体的空间频率等的结果，如已叙述的那样，考虑有效利用眼镜镜片的波面以及泽尔尼克多项式。

所谓眼镜镜片的波面是指透过眼镜镜片并由瞳孔规定直径的光束的波面。

泽尔尼克多项式是在半径为1的单位圆的内部定义的函数(正交多项式)。具体地，由以下的(1)式表示。

[数学式1]

在(1)式中，W(x,y)是坐标x,y中的波面，Z

根据这样的泽尔尼克多项式，全部的面形状能够通过泽尔尼克多项式的相加来(近似地)表达。

具体地，例如，对于某个面形状，如图2所示，能够通过泽尔尼克多项式来进行从0阶像差到n(n为自然数)阶像差的形状分解。

另外，在图中，分别地，由中央附近的框来包围的各成分表示旋转对称成分，除此以外的各成分表示非旋转对称成分。此外，在图中，属于旋转对称成分的2阶像差的成分通常被称为度数误差(散焦)，该像差的系数对应于波面像差成为最小的聚焦位置。属于旋转对称成分的4阶像差的成分是相当于球面像差的成分。属于旋转对称成分的各成分的系数的总和对应于PSF成为最小的聚焦位置。

如果有效利用如以上那样的眼镜镜片的波面以及泽尔尼克多项式，则能够谋求眼镜镜片的观察方式的评价的适当化。然而，若为此而导致需要庞大的计算负荷，则需要大量的处理时间、高功能的硬件资源等，在迅速且容易地进行针对眼镜镜片的评价方面，并不优选。特别是，在眼镜镜片为渐进多焦点镜片的情况下，需要每次遍及有效直径内整个区域而进行针对各计测点的计算，因此负荷增大变得非常显著。

鉴于以上的情况，本申请的发明人反复进行了潜心研究，结果想到了如下的技术：能够进行基于高速运算的迅速且容易的处理，并且谋求针对眼镜镜片的评价(特别是，对眼镜镜片的观察方式造成较大影响的散焦、球面像差、PSF等评价)的适当化。以下，在本实施方式中，对这样的技术进行具体的说明。

(2)高速运算的概要

如上所述，泽尔尼克多项式由(1)式表示。为了基于(1)式而针对成为评价对象的眼镜镜片的各坐标点求出波面的像差，必须知道泽尔尼克系数c

为了求出泽尔尼克系数c

在此，为了进一步详细地说明伪逆矩阵，考虑局部的波面与泽尔尼克系数的关系。例如，在局部的波面W、泽尔尼克多项式Z、以及泽尔尼克系数c处于由W＝cZ表示的关系的情况下，若对此实施数学处理，则得到c＝(Z

更具体地，泽尔尼克系数与局部的波面的关系、即泽尔尼克展开由下述的(2)式给出。

[数学式2]

C(x，y)＝(Z

在(2)式中，C是将各泽尔尼克系数排列与成分数对应的量的矢量量，W(x,y)是从表示波面数据整体的W中提取以x,y为中心的局部的数据点数的量作为矢量的波面，Z是表示各点、各成分的泽尔尼克多项式的(局部的数据点数×成分数)的矩阵。

考虑对眼镜镜片的所有地点进行基于上述的(2)式的计算。

在该情况下，如果针对伪逆矩阵而设为(Z

[数学式3]

C(x，y)＝MW(x，y)…(3)根据(3)式，通过重复使用矩阵M，能够减少每一地点的计算量，但导致需要与(局部的数据点数×成分数)对应的量的计算量。因此，若对眼镜镜片的全部地点进行，则导致需要(全部地点的数据点数×局部的数据点数×成分数)的计算量。在此，由于全部地点的数据点数是二维数据，所以是一方向数据数k的平方。此外，局部的数据点数采取如下这样的赋予方法、即局部区域为整个区域的〇〇％的面积，因此与全部地点的数据点数成比例。若考虑这些情况，则每一成分的计算量与一方向数据数k的四次方成比例。

针对这一点，在本实施方式中，通过如以下那样的方法，谋求计算量的削减。

眼镜镜片的所有的地点处的泽尔尼克展开能够视为如以下的(4)式那样的卷积。

[数学式4]

C＝M*W…(4)

在傅里叶空间中，卷积能够表示为函数彼此的积。即使在本实施方式中，也对此进行利用。也就是说，如以下的(5)式所示，对进行了傅里叶变换的M与进行了傅里叶变换的W的积进行傅里叶逆变换，由此得到C。

[数学式5]

在(5)式中，F

也就是说，本实施方式中，在针对眼镜镜片的评价时，求出对该眼镜镜片的波面W的傅里叶变换F[W]乘以预先决定的给定的矢量量即矩阵M的傅里叶变换F[M]而得的量，并基于该量进行该评价。因此，能够实现大幅的计算量的削减，能够抑制用于评价的计算负荷增大，因此在迅速且容易地进行该评价方面，非常优选。(3)眼镜镜片的评价步骤

接着，对使用上述的方法的高速运算来进行针对眼镜镜片的评价的步骤、即本实施方式所涉及的镜片评价方法的步骤的一例进行说明。

设为以下说明的镜片评价方法的步骤使用计算机装置来进行。即，使用具备具有CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等的运算部、闪存、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等存储器、输入输出接口等这样的硬件资源而构成的计算机装置，并且使运算部执行预先安装于存储器的给定程序，由此进行基于以下说明的步骤的镜片评价。

图3是示出本实施方式所涉及的镜片评价方法的步骤的一例的流程图。

如图例那样，本实施方式所涉及的镜片评价方法的步骤大致分为预处理(步骤10，以下将步骤简称为“S”。)和反复处理(S20)。

在预处理(S10)中，首先，针对预定佩戴成为评价对象的眼镜镜片的眼镜佩戴者，掌握该眼镜佩戴者的观察方式的喜好(S11)。具体地，掌握眼镜佩戴者例如是喜欢PSF的偏差成为最小的聚焦位置处的观察方式的人、还是喜欢波面像差成为最小的聚焦位置处的观察方式的人、还是喜欢空间频率30CPD的对比度成为最高的聚焦位置处的观察方式的人等。眼镜佩戴者的观察方式的喜好的掌握例如可以通过如下来进行：在与计算机装置的输入输出接口连接的显示画面上输出如图1所示的各图像，并使眼镜佩戴者进行视觉辨认，在这基础上从输入输出接口使其信息输入该眼镜佩戴者喜欢什么样的观察方式。

在掌握了眼镜佩戴者的观察方式的喜好后，接下来，针对眼镜佩戴者预定佩戴的眼镜镜片，决定对该眼镜镜片的度数加入何种程度的球面度数(S12)。具体地，基于眼镜佩戴者的观察方式的喜好的掌握结果，决定与眼镜镜片的波面的面形状相关的泽尔尼克多项式的加权和评价中的各项的泽尔尼克系数c

然后，在决定了泽尔尼克系数c

另外，保存在存储器的矩阵M也可以存在多种不同的加权量的矩阵。

在经过如以上那样的预处理(S10)后，会进行反复处理(S20)。在反复处理(S20)时，首先，确定成为评价对象的眼镜镜片的波面(S21)。关于波面的确定，其方法没有特别限定，而例如能够通过利用了波动光学的计算的模拟处理来进行。

在确定了成为评价对象的眼镜镜片的波面后，接下来，对所确定的眼镜镜片的波面进行泽尔尼克展开(S22)。

具体地，首先，从存储器读出用于求解局部的泽尔尼克展开的矩阵M。矩阵M相当于将泽尔尼克多项式的项数汇总为一个的伪逆矩阵。因此，通过在此读出矩阵M来重复使用，从而能够省去考虑泽尔尼克多项式的各项的麻烦。

在读出矩阵M后，对所确定的眼镜镜片的波面进行傅里叶变换，并且对所读出的矩阵M进行傅里叶变换。然后，如(5)式所示，在傅里叶空间中，将波面的傅里叶变换与矩阵M的傅里叶变换相乘，在这基础上，对它们的积进行傅里叶逆变换。由此，得到和波面W与矩阵M的卷积(参照(4)式)同等的结果、即成为评价对象的眼镜镜片的所有的地点处的泽尔尼克展开的结果。此时，不是实际进行卷积，而是进行利用了傅里叶空间的计算处理，因此能够通过一次计算处理来完成与卷积对应的量的循环(loop)，与进行卷积的情况相比，能够实现大幅的计算量的削减。

然后，基于泽尔尼克展开的结果，针对成为评价对象的眼镜镜片，评价考虑了眼镜佩戴者的喜好的度数分布(S23)。此时的评价指标使用眼镜镜片的波面的泽尔尼克展开的结果。即，将对眼镜镜片的波面的傅里叶变换(即，对眼镜镜片的波面进行傅里叶变换而得到的矢量量)乘以作为预先决定的给定的矢量量的一例的矩阵M的傅里叶变换而得的量、更详细地说对它们的积进行傅里叶逆变换而得到的量用作评价指标。

具体地，将进行泽尔尼克展开而得到的结果用作评价指标，针对成为评价对象的眼镜镜片，判定作为光学特性之一的度数分布的适当与否。适当与否的判定只要根据度数分布是否与预先决定的判定基准一致来进行即可。例如，如果与判定基准一致，则判定为是适当的度数分布，如果与判定基准不一致，则判定为是不适当的度数分布。在此所判定的度数分布将进行泽尔尼克展开而得到的结果用作评价指标，因此基于眼镜镜片的聚焦位置(成像位置)不仅考虑了度数，而且还考虑了像差量、物体的空间频率等。因此，该判定结果反映了眼镜佩戴者所感受到的观察方式的喜好，其结果是，能够谋求针对眼镜镜片的评价的适当化。

另外，针对面形状不同的眼镜镜片，在重新进行镜片评价的情况下，只要再次进行上述的反复处理(S20)即可。

经过如以上那样的步骤，在本实施方式中，进行针对眼镜镜片的镜片评价。也就是说，本实施方式所涉及的镜片评价方法可以说是“对将眼镜镜片的波面进行傅里叶变换而得到的矢量量乘以预先决定的给定的矢量量，将相乘得到的量作为所述眼镜镜片的评价指标的镜片评价方法。”。

此外，如已叙述的那样，本实施方式所涉及的镜片评价方法的步骤使用计算机装置来进行。在该情况下，用于使计算机装置执行镜片评价方法的步骤的给定程序只要能够安装在该计算机装置，就可以存放在由该计算机装置能够读取的记录介质(例如，磁盘、光盘、光磁盘、半导体存储器等)而提供，也可以通过因特网、专用线路等网络而从外部提供。这样，安装在计算机装置的给定程序可以说是“使计算机执行如下的步骤的镜片评价程序，所述步骤为对将眼镜镜片的波面进行傅里叶变换而得到的矢量量乘以预先决定的给定的矢量量，将相乘得到的量作为所述眼镜镜片的评价指标的步骤。”。

(4)眼镜镜片的设计方法等

上述的步骤的镜片评价方法能够应用于眼镜镜片的设计方法。也就是说，也可以设为使用通过上述的步骤求出的评价指标来进行眼镜镜片的设计。如果这样，就能够设计使其反映了眼镜佩戴者的观察方式的喜好的眼镜镜片。也就是说，本实施方式中，也可以设为通过“具备求出对将眼镜镜片的波面进行傅里叶变换而得到的矢量量乘以预先决定的给定的矢量量而得到的量作为所述眼镜镜片的评价指标的步骤、和使用所述评价指标来进行眼镜镜片的设计的步骤的镜片设计方法。”来进行眼镜镜片的设计。

根据这样的镜片设计方法，能够实现如以下那样的处理。例如，在泽尔尼克多项式中，将针对球面像差的项的泽尔尼克系数设为C

此外，上述的步骤的镜片评价方法能够应用于眼镜镜片的制造方法。也就是说，也可以设为，在眼镜镜片的制造时，使用通过上述的步骤来求出的评价指标，来判定眼镜镜片的光学特性的适当与否。如果这样，就能够制造使其反映了眼镜佩戴者的观察方式的喜好的眼镜镜片。也就是说，在本实施方式中，也可以设为通过“具备求出对将眼镜镜片的波面进行傅里叶变换而得到的矢量量乘以预先决定的给定的矢量量而得到的量作为所述眼镜镜片的评价指标的步骤、和使用所述评价指标来判定所述眼镜镜片的光学特性的适当与否的步骤的眼镜镜片的制造方法。”来进行眼镜镜片的制造。

(5)本实施方式所带来的效果

根据本实施方式，得到以下所示的一个或多个效果。

本实施方式中，对将眼镜镜片的波面进行傅里叶变换而得到的矢量量乘以预先决定的给定的矢量量，将相乘得到的量作为该眼镜镜片的评价指标。然后，作为该评价指标，使用进行泽尔尼克展开而得到的结果。因此，在使用了该评价指标的评价中，基于眼镜镜片的聚焦位置(成像位置)不仅考虑了度数，而且还考虑了像差量、物体的空间频率等。因此，本实施方式中的眼镜镜片的镜片评价反映了眼镜佩戴者所感受到的观察方式的喜好，其结果是，能够谋求针对眼镜镜片的评价的适当化。

而且，在本实施方式中，在进行泽尔尼克展开时，求出对将眼镜镜片的波面进行傅里叶变换而得到的矢量量乘以预先决定的给定的矢量量而得到的量。然后，作为给定的矢量量，使用对伪逆矩阵进行傅里叶变换而得的矢量量。也就是说，不是实际进行卷积，而是进行利用了傅里叶空间的计算处理。因此，能够实现大幅的计算量的削减，能够抑制用于评价的计算负荷增大。如果不需要庞大的计算负荷，则也不需要大量的处理时间、高功能的硬件资源等，因此在迅速且容易地进行眼镜镜片的评价方面，非常优选。

如以上那样，根据本实施方式，能够进行迅速且容易的处理，并且谋求针对眼镜镜片的评价的适当化。

(6)变形例等

以上对本发明的实施方式进行了说明，但上述的公开内容示出了本发明的例示性的实施方式。即，本发明的技术的范围并不限定于上述的例示性的实施方式，而是在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。

在上述的实施方式中，作为与对眼镜镜片的波面进行傅里叶变换而得到的矢量量相乘的给定的矢量量，例示了矩阵M的傅里叶变换，但该矢量量也可以如以下那样。例如，给定的矢量量也可以是针对眼镜镜片的局部的评价范围，对用于得到给定的多项式中的给定的项的展开系数的伪逆矩阵进行傅里叶变换而得的矢量量。此外，例如，矢量量也可以是针对眼镜镜片的局部的评价范围，对用于得到给定的正交函数中的给定的项的展开系数的伪逆矩阵进行傅里叶变换而得的矢量量。例如，也可以使用在考虑了斯泰尔斯-克劳福德(Stiles-Crawford)效应的加权圆形区域中正交的多项式等。

此外，例如，在上述的多项式或正交多项式中，给定的项既可以是泽尔尼克多项式中的给定的项，也可以是泽尔尼克多项式中的给定的多个项的加权和。

此外，例如，也可以设为，针对上述的多项式或正交多项式中的展开系数，将进行了基于泽尔尼克多项式的展开时的旋转对称成分(参照图2)的各加权设为1。如果将旋转对称成分的各加权设为1，则能够算出成为PSF最小的散焦位置。但是，也可以省略不具有有意义的量的成分的权重。

此外，例如，对于上述的多项式或正交多项式中的展开系数，也可以应用于散光度数的评价。如果将2阶对称成分的各加权设为1，则能够算出由基于PSF最小位置的剖面引起的散焦位置的偏离。但是，也可以省略不具有有意义的量的成分的权重。