JP2005103039A - 瞳孔距離測定方法および測定器 - Google Patents

Abstract

【課題】 構成が簡単で安価であり、かつ、測定時の安定性を確保して測定作業を容易にすることができる瞳孔距離測定方法を提供すること。
【解決手段】 左右方向に距離Ｃ離れた２つの指標１４ａ，１４ｂを持つ指標板１４を眼鏡１０に固定し、この眼鏡を被測定者に装着し、指標板１４から距離Ａの位置にあるカメラ３０で被測定者がカメラレンズを注視した状態で撮影し、撮影画像上における指標間の見掛け距離Ｄと瞳孔間の見掛け距離Ｅとを測定し、被測定者の眼球回旋中心から指標板までの距離Ｂを用い、以下の式に基づいて被測定者の実際の瞳孔間距離ＰＤを求める。
ＰＤ＝[(Ａ＋Ｂ)×Ｃ×Ｅ]／(Ａ×Ｄ)
【選択図】 図１

Description

本発明は、被測定者の瞳孔間距離、あるいは、鼻梁の中央線から左右の瞳孔までの単眼瞳孔距離を測定する瞳孔距離測定方法および測定器に関する。

眼鏡や双眼拡大鏡は、左右のレンズ、光学系の光軸を使用者の瞳位置に一致させる必要があり、そのために設計時には使用者の瞳孔間距離を知る必要がある。瞳孔間距離とは、遠方に位置する物体をまっすぐ注視した状態での瞳孔中心間隔をいい、左右の眼球の回旋中心の間隔に一致する。従来、瞳孔間距離の測定には、ＰＤメータ、あるいは、他覚式の屈折力測定装置に組み込まれた瞳孔間距離測定装置等が用いられている。

ただし、ＰＤメータや屈折力測定装置に組み込まれた瞳孔間距離測定装置は、装置の構成が複雑で高価である。一方、特許文献１には、長手方向にスライド自在な２枚の板に、それぞれ楕円形の窓を形成し、その中心にスライド方向とは垂直な中心線を形成すると共に、一方の板に目盛、他方の板に指針を設けて構成される瞳孔間距離計が開示されている。測定時には、被測定者が２枚の板から成る瞳孔間距離計を持ち、窓を通して所定の目標を見ながら中央線を瞳孔中心に一致させ、その際に指針が指している目盛を読みとることにより瞳孔間距離を測定する。
特開平６−２０５７４０号公報 図１

しかしながら、特開平６−２０５７４０号公報に記載された瞳孔間距離計は、測定時に距離計を持ちながら調整をする必要があり、距離計が安定せず、測定が難しいという問題がある。

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、構成が簡単で安価であり、かつ、測定時の安定性を確保して測定作業を容易にすることができる瞳孔距離測定方法および測定器を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にかかる瞳孔距離測定方法は、上記の目的を達成させるため、左右方向に離れた２つの指標を備えた指標板を固定した眼鏡を被測定者に装着し、指標板から所定距離離れた位置にカメラを配置し、被測定者がカメラ近傍を注視した状態で被測定者を撮影し、撮影画像上における被測定者の左右の瞳孔間の見掛け距離を測定し、以下の式(１)に基づいて被測定者の瞳孔間距離ＰＤを求めることを特徴とする。
ＰＤ＝[(Ａ＋Ｂ)×Ｃ×Ｅ]／(Ａ×Ｄ)…(１)
ただし、
Ａ：指標板からカメラまでの距離、
Ｂ：被測定者の眼球回旋中心から指標板までの距離、
Ｃ：左右の眼球回旋中心を結ぶ直線と平行な方向における実際の指標間距離、
Ｄ：撮影画像上での左右の眼球回旋中心を結ぶ直線と平行な方向における指標間の見掛け距離、
Ｅ：撮影画像上での被測定者の左右の瞳孔間の見掛け距離である。

なお、本明細書では、遠方に位置する物体をまっすぐ注視した状態での瞳孔中心間の距離を瞳孔間距離、この状態での鼻梁の中央線から左右の瞳孔中心までの距離を左右の単眼瞳孔距離といい、これらの測定を合わせて瞳孔距離の測定と称する。

上記の方法に基づいて左眼の単眼瞳孔距離ＰＤＬおよび右眼の単眼瞳孔距離ＰＤＲを求めるには、撮影画像上で被測定者の鼻梁の中央線から左右の瞳孔中心までの見掛け距離をそれぞれ測定し、以下の式(２)および式(３)に基づいて計算すればよい。
ＰＤＬ＝[(Ａ＋Ｂ)×Ｃ×ＥＬ]／（Ａ×Ｄ）…(２)
ＰＤＲ＝[(Ａ＋Ｂ)×Ｃ×ＥＲ]／（Ａ×Ｄ）…(３)
ただし、
ＥＬ：撮影画像上で被測定者の鼻梁の中央線から左眼の瞳孔中心までの見掛け距離、
ＥＲ：撮影画像上で被測定者の鼻梁の中央線から右眼の瞳孔中心までの見掛け距離である。

上記の式(２)および式(３)に基づく計算は、カメラの撮影光軸が、被測定者の左右の眼球回旋中心を結ぶ直線と垂直で撮影者の鼻梁の中央線を通る基準平面内にほぼ位置する場合に成立する。

このような条件が成立しない場合には、基準平面に対してカメラの撮影光軸がなす角度θを求め、以下の式(４)および式(５)に基づいて左眼の単眼瞳孔距離ＰＤＬおよび右眼の単眼瞳孔距離ＰＤＲを求めることができる。
ＰＤＬ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＥＬ×Ｃ／(Ａ×Ｄ)]＋Ｂ×tanθ…(４)
ＰＤＲ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＥＲ×Ｃ／Ｄ＋Ａ×Ｂ×tanθ]／(Ａ＋２Ｂ)…(５)
ただし、
ＥＬ：撮影画像上で被測定者の鼻梁の中央線から左眼の瞳孔中心までの見掛け距離、
ＥＲ：撮影画像上で被測定者の鼻梁の中央線から右眼の瞳孔中心までの見掛け距離である。

上記の角度θを求める方法としては、眼鏡フレームの前面中央に前方に突出する棒状の突起を設け、撮影画像上で突起の像の写り方から角度θを求めることができる。突起の長さは、撮影時の実寸が分かっていれば特に規定する必要は無いが、あまり長すぎると反ってしまうし、短すぎるとθの測定精度が悪くなる。また突起の指標板に対する角度も、撮影時の角度が分かっていれば規定する必要は無いが、ほぼ垂直に設置するのが普通である。

本発明の第２の態様にかかる瞳孔距離測定方法は、左右方向に沿って距離目盛が形成されたスケール板を固定した眼鏡を被測定者に装着し、スケール板から所定距離離れた位置にカメラを配置し、被測定者がカメラ近傍を注視した状態で被測定者を撮影し、撮影画像上でスケール板の目盛を利用してスケール板の位置を基準にした瞳孔間の距離を測定し、以下の式(６)に基づいて被測定者の瞳孔間距離ＰＤを求めることを特徴とする。
ＰＤ＝[(Ａ＋Ｂ)×Ｆ]／Ａ …（６）
ただし、
Ａ：指標板からカメラまでの距離、
Ｂ：被測定者の眼球回旋中心から指標板までの距離、
Ｆ：スケール板の目盛を利用して測定されたスケール板の位置を基準にした瞳孔間の距離である。

上記の方法に基づいて左眼の単眼瞳孔距離ＰＤＬおよび右眼の単眼瞳孔距離ＰＤＲを求めるには、撮影画像上でスケール板の目盛を利用して被測定者の鼻梁の中央線から左右の瞳孔中心までの距離をそれぞれ測定し、以下の式(７)および式(８)に基づいて計算すればよい。
ＰＤＬ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＦＬ]／Ａ…(７)
ＰＤＲ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＦＲ]／Ａ…(８)
ただし、
ＦＬ：スケール板の目盛を利用して測定された被測定者の鼻梁の中央線から左眼の瞳孔中心までの距離、
ＦＲ：スケール板の目盛を利用して測定された被測定者の鼻梁の中央線から右眼の瞳孔中心までの距離である。

上記の式(７)および式(８)に基づく計算は、カメラの撮影光軸が、被測定者の左右の眼球回旋中心を結ぶ直線と垂直で撮影者の鼻梁の中央線を通る基準平面内にほぼ位置する場合に成立する。

このような条件が成立しない場合には、基準平面に対してカメラの撮影光軸がなす角度θを求め、以下の式(９)および式(１０)に基づいて左眼の瞳孔距離ＰＤＬおよび右眼の瞳孔距離ＰＤＲを求めることができる。
ＰＤＬ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＦＬ／Ａ]＋Ｂ×tanθ…(９)
ＰＤＲ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＦＲ＋Ａ×Ｂ×tanθ]／(Ａ＋２Ｂ)…(１０)
ただし、
ＦＬ：スケール板の目盛を利用して測定された被測定者の鼻梁の中央線から左眼の瞳孔中心までの距離、
ＦＲ：スケール板の目盛を利用して測定された被測定者の鼻梁の中央線から右眼の瞳孔中心までの距離である。

さらに、本発明にかかる瞳孔距離測定器は、被測定者の顔面に装着されるフレームと、フレーム上で被測定者の左右の眼に対応する位置に１つずつ配置され、所定位置に開口部が形成された一対の絞り部材と、フレームに対して相対位置が固定され、絞り部材を左右方向にスライド可能に支持する一対のスライド機構とを備えることを特徴とする。

フレームは、被測定者の顔面に固定できればよく、眼鏡フレームを用いることが望ましい。この場合、絞り部材は、フレームに装着された左右一対の眼鏡レンズのそれぞれに形成された窓部に１つずつ配置され、スライド部材は、眼鏡レンズに固定することが望ましい。

また、スライド機構は、絞り部材を保持するスライド部材と、スライド部材をガイドするガイドレールと、ガイドレールを支持してレンズに固定されたベースと、ベースの耳側に回転自在に装着されてスライド部材に形成されたねじ穴に螺合し、回転調整によりスライド部材を左右方向にスライドさせる送りねじとを備える。そして、ねじ穴と送りねじとは、左右のスライド機構の一方については右ねじ、他方については左ねじで構成されることが望ましい。

上記の瞳孔距離測定器の使用時には、被測定者が通常の眼鏡と同様に上記の瞳孔距離測定器を装着し、絞り部材の開口部を通して５メートル以上の遠方の注視点を注視しながら、左右の眼で見える開口部の形状が一致するよう左右のスライド機構の送りねじを調整する。一致した時の両開口部の間隔が、被測定者の瞳孔間距離に等しくなる。なお、絞り部材としては、中心部に円形の開口部が形成された円板状の部材を利用することができる。

本発明にかかる瞳孔距離測定方法によれば、被測定者は眼鏡フレームを装着してカメラ近傍を注視するのみでよく、測定の際の被測定者の負担が軽い。また、指標板が装着された眼鏡フレームとカメラを用意すれば足りるため、構成が簡単で安価である。さらに、撮影画像を印刷するなどして測定、計算することにより、瞳孔距離を正確に求めることができる。

一方、本発明にかかる瞳孔距離測定器は、被測定者が送りねじを操作することにより絞り部材をスライドさせ、この絞り部材の開口部の間隔をノギス等で測定することにより、簡単に瞳孔間距離を測定することができる。

以下、この発明にかかる瞳孔距離測定方法の実施形態を説明する。実施形態にかかる瞳孔距離測定方法は、眼鏡の左右のレンズの一部に取り付け穴を形成し、そこにそれぞれ拡大光学系ユニットを装着して構成される手術用の双眼拡大鏡を製造する際の基礎データの収集に利用される。このような双眼拡大鏡は、例えば特開２００３−１９５１８５号公報に開示されている。双眼拡大鏡の製造には、物体距離、瞳孔間距離(または、左右の単眼瞳孔距離)、拡大光学系の倍率についてのデータが必要となるが、実施形態の方法は、このうち瞳孔間距離ＰＤ、もしくは、左右の単眼瞳孔距離ＰＤＬ，ＰＤＲを測定するために利用される。

手術用の双眼拡大鏡に利用される拡大光学系ユニットの射出瞳径は約４ｍｍであり、手術灯による照明下での瞳孔径は約３ｍｍである。したがって、左右の拡大光学系ユニットの射出瞳と瞳孔とが重なるようにするためには、誤差±０．５ｍｍ以下の精度で射出瞳中心と瞳孔中心とを一致させなければならない。このため、瞳孔間距離ＰＤ、もしくは、左右の単眼瞳孔距離ＰＤＬ，ＰＤＲを正確に測定する必要がある。

図１は、第１の実施形態にかかる瞳孔距離測定方法に利用される指標板付眼鏡の正面図、図２は、図１に示す指標板付眼鏡の平面図、図３は、図２に示す指標板付眼鏡から指標板と眼鏡レンズとのみを取り出して示した平面図である。

第１の実施形態で利用される指標板付眼鏡１０は、フレーム１１と左右のレンズ１２，１３とから構成される通常の眼鏡の上部に、左右方向に離れた２つの十字形の指標１４ａ，１４ｂを備えた長方形の指標板１４を固定することにより構成されている。指標板１４は、レンズ１２，１３に密着して貼り付けられている。

フレーム１１は、レンズ１２，１３を保持するリム１１ａ，１１ｂ、左右のリム１１ａ，１１ｂを接続するブリッジ１１ｃ、リムの内側に配置された鼻当てとなるパッド１１ｄ，１１ｅ、リムの外側で耳にかけるためのテンプル１１ｆ，１１ｇから構成されている。

上記のような指標板付眼鏡１０は、被測定者が普段装着している眼鏡に指標板１４を一時的に接着して構成することができる。また、指標板付眼鏡１０を検査者側で用意する場合、レンズ１２，１３の度数は、被測定者の視力に合わせて選択し、被測定者が普段眼鏡を利用していない場合には、度数のないものを利用すればよい。

図中の符号２０，２１は、それぞれ被測定者の左右の眼球であり、それぞれ瞳孔２０ａ，２１ａを有し、図２および図３に示すように、視線を移動させる際には回旋中心２０ｂ，２１ｂを中心に回旋する。瞳孔間距離ＰＤは、遠方に位置する物体をまっすぐ注視した状態での瞳孔２０ａ，２１ａの中心間隔をいい、左右の眼球２０，２１の回旋中心２０ｂ，２１ｂの間隔に一致する。図４に示すように、近距離の物体を注視している場合には、眼球２０，２１は内向きに回旋するため、瞳孔２０ａ，２１ａの中心間隔は瞳孔間距離ＰＤより小さくなる。ただし、回旋中心２０ｂ，２１ｂの間隔は変化しないため、この間隔を求めれば、物体距離にかかわりなく瞳孔間距離ＰＤを正確に求めることができる。なお、指標板１４の前面から左右の眼球回旋中心２０ｂ、２１ｂまでの距離をＢ、左右の眼球回旋中心２０ｂ、２１ｂを結ぶ直線と平行な方向における指標１４ａ，１４ｂの間隔をＣとする。

次に、瞳孔間距離ＰＤを測定するための手順を説明する。まず、上記の指標板付眼鏡１０を被測定者に装着してもらう。そして、図４に示すように、指標板１４から距離Ａの位置にデジタルカメラ３０を配置し、被測定者がカメラ近傍、ここではカメラレンズを注視した状態で被測定者の水平方向正面の顔を撮影する。このとき、カメラ３０は、その撮影光軸Ｘが、被測定者の左右の眼球回旋中心２０ｂ，２１ｂを結ぶ直線と垂直で撮影者の鼻梁の中央線を通る基準平面内にほぼ位置するように配置される。図４では、基準平面は紙面に対して垂直であり、撮影光軸Ｘに重なっている。

図４中の三角形のマークは、指標１４ａ，１４ｂの位置を示しており、これらの指標の間隔はＣである。瞳孔中心は、視線上に位置するため、瞳孔間の距離は、視線間の距離を測定すれば求めることができる。ただし、図４に示すように左右の眼が近距離の物体を注視しているとき、左右の眼球は鼻側に回旋し、視線は注視点で交差するため、どの位置を基準にして視線間の距離を求めるかにより、求める値が変化する。実施形態では、指標板１４が設けられた位置を基準に視線間の距離Ｆを求めている。この距離Ｆは、カメラレンズと左右の眼球回旋中心２０ｂ、２１ｂを結ぶ直線(視線)が指標板１４と交差する点の間隔である。

続いて、撮影した画像を例えばＡ４サイズの用紙Ｐに印刷する。図５は、用紙Ｐに印刷された撮影画像の一例を示す。図５では、説明を簡単にするため、眼と眼鏡部分の画像のみを示す。実際には、被測定者の顔が表示される。この撮影画像上において、撮影画像上での左右の眼球回旋中心を結ぶ直線と平行な方向における指標間の見掛け距離Ｄと、指標板の位置を基準にした瞳孔間の見掛け距離Ｅとを測定する。すなわち、距離Ｆと距離Ｅとはいずれも指標板の位置を基準にした瞳孔間の距離を表しているが、距離Ｆが実際の値であるのに対し、距離Ｅは印刷された撮影画面上での距離である点で相違する。

指標間の撮影画像上の距離Ｄと、実際の距離Ｃとの比率が指標板１４に対する画像の倍率となるため、被測定者の左右の瞳孔間の見掛け距離ＥにＣ／Ｄを掛けることにより、指標板１４の位置を基準にした瞳孔間の距離Ｆを求めることができる。すなわち、Ｆ＝Ｅ×Ｃ／Ｄとなる。一方、瞳孔間距離ＰＤは、前述のように回旋中心２０ｂ、２１ｂの間隔と等しくなるため、ＰＤ＝Ｆ×(Ａ＋Ｂ)／Ａにより求められる。これらの２つの式を合わせると、以下の式(１)となる。したがって、この式(１)に基づいて被測定者の実際の瞳孔間距離ＰＤを求めることができる。
ＰＤ＝[(Ａ＋Ｂ)×Ｃ×Ｅ]／(Ａ×Ｄ)…(１)

上記の測定方法に基づく具体的な数値例を説明する。眼の回旋中心からレンズ後面までの距離は、一般に２５ｍｍであり、レンズと指標板の厚さを３ｍｍとして、眼の回旋中心から指標板までの距離Ｂを２８ｍｍと想定する。カメラまでの距離を１ｍ、指標１４ａ，１４ｂの実際の間隔Ｃを８０ｍｍとする。この条件で撮影し、撮影画像上で指標の間隔Ｄと、瞳孔の間隔Ｅとを測定する。測定結果がＤ＝６０ｍｍ，Ｅ＝５０ｍｍであったとすると、
ＰＤ＝[(1000＋28)×80×50]／(1000×60)
となり、瞳孔間距離ＰＤは、約６８．５ｍｍと求められる。

ところで、人間の左右の眼の配置は、完全に対象であることは希であり、幾分かの非対称成分を持っているのが普通である。このため、手術用の双眼拡大鏡を製造する場合には、瞳孔間距離ＰＤのみでなく、左眼の単眼瞳孔距離ＰＤＬおよび右眼の単眼瞳孔距離ＰＤＲを用いて左右の拡大光学系ユニットを位置決めすることが望ましい。

上記の撮影画像に基づいて左眼の単眼瞳孔距離ＰＤＬおよび右眼の単眼瞳孔距離ＰＤＲを求めるには、用紙Ｐに印刷した撮影画像上で被測定者の鼻梁の中央線から左右の瞳孔中心までの見掛け距離ＥＬ，ＥＲをそれぞれ測定し、以下の式(２)および式(３)に基づいて計算すればよい。
ＰＤＬ＝[(Ａ＋Ｂ)×Ｃ×ＥＬ]／（Ａ×Ｄ）…(２)
ＰＤＲ＝[(Ａ＋Ｂ)×Ｃ×ＥＲ]／（Ａ×Ｄ）…(３)

ただし、上記の式(２)および式(３)に基づく計算は、図４に示すようにカメラの撮影光軸Ｘが、被測定者の左右の眼球回旋中心を結ぶ直線と垂直で撮影者の鼻梁の中央線を通る基準平面内にほぼ位置する場合に成立する。撮影光軸Ｘが基準平面に対して角度を持つ場合には、式(１)に基づく瞳孔間距離ＰＤの計算には影響がないが、式(２)および式(３)に基づく単眼瞳孔距離ＰＤＬ，ＰＤＲの計算には誤差が生じる。

ここで、撮影光軸Ｘが基準平面Ｓに対して角度θで交差する場合につき、図６に基づいて説明する。左眼の回旋中心２０ｂとカメラレンズとを結ぶ直線と基準平面Ｓとのなす角度をθＬ、右眼の回旋中心２１ｂとカメラレンズとを結ぶ直線と基準平面Ｓとのなす角度をθＲとする。求める単眼瞳孔距離ＰＤＬ，ＰＤＲは、鼻梁中心から各回旋中心までの距離と同一である。これに対して、指標板１４の位置を基準にした鼻梁中心から左右の瞳孔中心までの距離をそれぞれＦＬ，ＦＲとすと、これらの間には、以下のような関係が成り立つ。
ＦＬ＝ＰＤＬ＋Ｂ×tanθＬ
ＦＲ＝ＰＤＲ−Ｂ×tanθＲ

また、tanθＬ，tanθＲは、それぞれ以下のように表すことができる。
tanθＬ＝(Ａtanθ−ＰＤＬ)／(Ａ＋Ｂ)
tanθＲ＝(Ａtanθ＋ＰＤＲ)／(Ａ＋Ｂ)

したがって、
ＦＬ＝ＰＤＬ＋Ｂ×(Ａtanθ−ＰＤＬ)／(Ａ＋Ｂ)
ＦＲ＝ＰＤＲ−Ｂ×(Ａtanθ＋ＰＤＲ)／(Ａ＋Ｂ)
が成り立つ。これらをＰＤＬ，ＰＤＲについて解くと、以下の式(９)、式(１０)の通りとなる。
ＰＤＬ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＦＬ／Ａ]＋Ｂ×tanθ…(９)
ＰＤＲ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＦＲ＋Ａ×Ｂ×tanθ]／(Ａ＋２Ｂ)…(１０)

また、撮影画像を利用した測定方法では、ＦＬ，ＦＲを直接求めることはできず、撮影画像上で測定した左右の瞳までの見掛け距離ＥＬ，ＥＲと指標間距離の倍率Ｃ／Ｄとを利用して、ＦＬ＝ＥＬ×Ｃ／Ｄ，ＦＲ＝ＥＲ×Ｃ／Ｄにより求める。そこで、これらの式を上記の式(９)、式(１０)に代入して整理すると、以下の式(４)および式(５)となる。
ＰＤＬ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＥＬ×Ｃ／(Ａ×Ｄ)]＋Ｂ×tanθ…(４)
ＰＤＲ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＥＲ×Ｃ／Ｄ＋Ａ×Ｂ×tanθ]／(Ａ＋２Ｂ)…(５)

すなわち、撮影光軸Ｘと基準平面Ｓとが一致しない場合にも、その角度θを求めることにより、撮影画像上の左右の瞳までの見掛け距離ＥＬ，ＥＲに基づいて、左眼の単眼瞳孔距離ＰＤＬおよび右眼の単眼瞳孔距離ＰＤＲを正確に求めることができる。

図７は、図１に示す指標板付眼鏡に上記の角度θを求めるための突起１５を装着した場合を示す平面図である。突起１５は、直方体状の棒であり、軽量で撓まない材料、例えば発泡スチロールにより形成されており、眼鏡フレーム１１の前面中央に前方に突出して固定されている。このような突起１５が設けられた眼鏡１０を被測定者に装着させ、撮影することにより、撮影画像上で突起１５の像の写り方から撮影光軸Ｘの基準平面Ｓに対する角度θを求めることができる。

突起１５が撮影された画像から角度θを求める方法について説明する。突起１５の正面から見た形状が円形である場合、角度θが０°であれば、突起１５の画像は単一の円となる。これに対して、角度θが０°でない場合には、図１２に示すように、正面が円形に写り、側面部分が長円形に写る。円の中心と、長円の円弧部分の中心との間隔(指標板１４が設けられた位置を基準とする)をＨとする。この間隔Ｈを求めることにより、角度θを求めることができる。

図１３に示すように、カメラ３０の撮影光軸Ｘが基準平面Ｓに対して角度θで交差し、カメラ３０から突起１５の先端を見込む直線は基準平面に対して角度θ1で交差するものとする。指標板１４からカメラまでの距離をＡ、突起１５の長さをＧとすると、間隔Ｈは以下の式で表される。
Ｈ＝Ａtan(θ−θ1)

ここで、Ａtanθ＝(Ａ−Ｇ)tanθ1であるため、上記の式は、
Ｈ＝Ａtan[θ×Ｇ／(Ａ−Ｇ)]となる。したがって、Ｈからθを求めるには、
θ＝[(Ａ−Ｇ)／Ｇ]×tan^-1(Ｈ／Ａ)
を用いればよい。例えば、Ａ＝１０００ｍｍ，Ｇ＝１００ｍｍ，Ｈ＝５．８ｍｍとすると、上記の式からθ＝３°となる。

次に、本発明の第２の実施形態にかかる瞳孔距離測定方法について説明する。図８は、第２の実施形態にかかる瞳孔距離測定方法に利用されるスケール板付眼鏡４０の正面図である。平面図は図２に示した第１の実施形態に利用される眼鏡１０と同一である。

第２の実施形態で利用されるスケール板付眼鏡４０は、フレーム４１と左右のレンズ４２，４３とから構成される通常の眼鏡の上部に、左右方向に沿って距離目盛が形成されたスケール板４４を固定することにより構成されている。スケール板４４は、レンズ４２，４３に密着して貼り付けられている。フレーム４１の構成は第１の実施形態と同一であるので説明を省略する。

図８に示す眼鏡４０を利用して瞳孔間距離ＰＤを測定するには、まず、この眼鏡４０を被測定者に装着してもらい、図４に示すのと同様に、指標板１４から距離Ａの位置にデジタルカメラ３０を配置し、被測定者がカメラ近傍、ここではカメラレンズを注視した状態で被測定者の水平方向正面の顔を撮影する。このとき、カメラ３０は、その撮影光軸Ｘが、被測定者の左右の眼球回旋中心２０ｂ，２１ｂを結ぶ直線と垂直で撮影者の鼻梁の中央線を通る基準平面内にほぼ位置するように配置される。

続いて、撮影した画像を例えばＡ４サイズの用紙に印刷する。そして、印刷された撮影画像上において、スケール板４４の目盛を利用して瞳孔間の距離Ｆを測定する。このとき測定される距離Ｆは、スケール板４４が設けられた位置を基準に求めた視線間の距離である。スケール板４４の目盛も撮影倍率に従って拡大、あいるは縮小されるため、目盛を利用することにより直接スケール板４４の設けられた位置を基準にした瞳孔間の距離Ｆを測定することができる。そして、以下の式(６)に基づいて被測定者の実際の瞳孔間距離ＰＤを求める。
ＰＤ＝[(Ａ＋Ｂ)×Ｆ]／Ａ …（６）

なお、Ａは上記のようにスケール板４４からカメラ３０までの距離、Ｂは、スケール板４４の前面から眼の回旋中心までの距離である。図８の例では、スケール板４０の目盛を読むとＦ＝６５ｍｍであるため、式(６)により計算するとＰＤ＝６６．８ｍｍとなる。

第２の実施形態にかかる方法に基づいて左眼の単眼瞳孔距離ＰＤＬおよび右眼の単眼瞳孔距離ＰＤＲを求めるには、用紙に印刷した撮影画像上でスケール板４４の目盛を利用して被測定者の鼻梁の中央線から左右の瞳孔中心までの距離ＦＬ，ＦＲをそれぞれ測定し、以下の式(７)および式(８)に基づいて計算すればよい。
ＰＤＬ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＦＬ]／Ａ…(７)
ＰＤＲ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＦＲ]／Ａ…(８)

図８の例では、スケール板４０の目盛を読むとＦＬ＝３１ｍｍ，ＦＲ＝３４ｍｍであるため、式(７)，(８)により計算すると、ＰＤＬ＝３１．９ｍｍ，ＰＤＲ＝３４．９ｍｍとなる。

ただし、上記の式(７)および式(８)に基づく計算は、カメラの撮影光軸が、基準平面内にほぼ位置する場合に成立する。撮影光軸Ｘが基準平面に対して角度を持つ場合には、式(６)に基づく瞳孔間距離ＰＤの計算には影響がないが、式(７)および式(８)に基づく単眼瞳孔距離ＰＤＬ，ＰＤＲの計算には誤差が生じる。

このような条件が成立しない場合には、基準平面に対してカメラの撮影光軸がなす角度θを求め、以下の式(９)および式(１０)に基づいて左眼の瞳孔距離ＰＤＬおよび右眼の瞳孔距離ＰＤＲを求めることができる。これらの式(９)および式(１０)の導出については、第１の実施形態において既に説明してあるため、重複した説明は省略する。
ＰＤＬ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＦＬ／Ａ]＋Ｂ×tanθ…(９)
ＰＤＲ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＦＲ＋Ａ×Ｂ×tanθ]／(Ａ＋２Ｂ)…(１０)

次に、本発明の第３の実施形態にかかる瞳孔距離測定器について説明する。図９は、第３の実施形態にかかる瞳孔距離測定器の正面図、図１０は、図９に示す瞳孔距離測定器のスライド機構を示す拡大図、図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。

図９に示すように、第３の実施形態にかかる瞳孔距離測定器５０は、眼鏡フレーム５１と、メガネフレームに装着された左右一対の眼鏡レンズ５２，５３と、左右の眼鏡レンズ５２，５３のそれぞれに形成された窓部(開口)５２ａ，５３ａに１つずつ配置され、所定位置に開口部が形成された一対の絞り部材５４，５５と、絞り部材５４，５５を左右方向にスライド可能に支持する一対のスライド機構６０，７０とを備える。絞り部材５４，５５は、中心に直径３ｍｍの開口部５４ａ，５５ａが形成された円板状の部材である。

一方のスライド機構６０は、図１０および図１１に拡大して示すように、絞り部材５４を保持するスライド部材６１と、スライド部材６１をガイドする一対のガイドレール６２ａ，６２ｂと、ガイドレールを左右両側で支持する第１，第２ベース６３ａ，６３ｂと、眼鏡フレーム５１のテンプル側で第１ベース６３ａに回転自在に装着されてスライド部材６１に形成されたねじ穴６１ａに螺合し、回転調整によりスライド部材６１を左右方向にスライドさせる送りねじ６４とを備えている。第１ベース６３ａは、レンズ前面側に位置して２本のボルトにより窓部５２ａの耳側でレンズ５２に固定され、第２ベース６３ｂは、レンズ後面側に延びる取り付け板６５を介して１本のボルトにより窓部５２ａの鼻側でレンズ５２に固定されている。

他方のスライド機構７０は、上記のスライド機構６０の対称形であり、同様にスライド部材７１、ガイドレール７２ａ，７２ｂ、第１，第２ベース７３ａ，７３ｂ、眼鏡フレーム５１のテンプル側で第１ベース７３ａに回転自在に装着されてスライド部材７１に形成されたねじ穴７１ａに螺合する送りねじ７４を備えている。

そして、左眼側のスライド機構６０のねじ穴６１ａと送りねじ６４とは、左ねじであり、スライド部材６１は送りねじ６４を左の耳側から見て時計回りに回転させると鼻側スライドし、反時計回りに回転させると耳側にスライドする。一方、右眼側のスライド機構７０のねじ穴７１ａと送りねじ７４とは、右ねじであり、スライド部材７１は送りねじ７４を右の耳側から見て反時計回りに回転させると鼻側スライドし、時計回りに回転させると耳側にスライドする。

上記の瞳孔距離測定器５０の使用時には、被測定者が通常の眼鏡と同様に上記の瞳孔距離測定器５０を装着し、絞り部材５４，５５の開口部５４ａ，５５ａを通して５メートル以上の遠方の注視点を注視しながら、開口部５４ａ，５５ａを介して見える左右の視野が一致するよう左右のスライド機構６０，７０の送りねじ６４，７４を調整する。

このとき、左右のスライド機構６０，７０でねじの向きが逆となっているため、送りねじ６４、７４を左の耳側から見て時計回りに回転させると左右の絞り部材５４，５５が共に鼻側スライドし、左の耳側から見て反時計回りに回転させると共に耳側にスライドする。被測定者としては、設定されている絞り部材の開口部の位置より瞳孔が外側にある場合には、左右両方の絞り部材を耳側に移動させたいと考えることが多く、逆に、開口部の位置より瞳孔が内側にある場合には、左右両方の絞り部材を鼻側に移動させたいと考える場合が多い。このとき、上記のように一方側から見たときの同一方向に両方の送りねじを回転させると絞り部材が鼻側に寄り、反対方向に回転させると耳側に離れるため、直感的な操作が容易であり、開口部を介して左右の眼で見える視野を一致させるまでの操作を容易にすることができる。

開口部を介して左右の眼で見える視野が一致したら、瞳孔距離測定器５０を外し、ノギス等により開口部５４ａ，５５ａ中心間の距離を測定する。この距離が、瞳孔間距離ＰＤに等しくなる。なお、瞳孔距離測定器５０のスライド機構より上側に図８に示したようなスケール板を取り付け、絞り部材に開口部の中心を指す指針を取り付け、開口部を介して左右の眼で見える視野を一致させた後、指針がスケール板上で指している目盛を読みとることにより、瞳孔間距離ＰＤを求めるようにしてもよい。

本発明の瞳孔距離測定方法および測定器は、例えば、眼鏡レンズに拡大光学系のユニットを取り付けた双眼拡大鏡における拡大光学系ユニットの取り付け位置を使用者に合わせて設定するために用いられる。

本発明の第１の実施形態にかかる瞳孔距離測定方法に利用される指標板付眼鏡の正面図である。 図１に示す指標板付眼鏡の平面図である。 図２に示す指標板付眼鏡から指標板と眼鏡レンズとのみを取り出して示した平面図である。 第１の実施形態にかかる瞳孔距離測定方法を実施する際の全体の配置を示す平面図であり、撮影光軸が基準平面内に位置する場合を示す。 図４の配置で撮影した結果として得られた撮影画像の一例を示す説明図である。 第１の実施形態にかかる瞳孔距離測定方法を実施する際の全体の配置を示す平面図であり、撮影光軸が基準平面に対して角度θをなす場合を示す。 図１に示す指標板付眼鏡に角度θを求めるための突起を装着した場合を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる瞳孔距離測定方法に利用される指標板付眼鏡の正面図である。 本発明の第３の実施形態にかかる瞳孔距離測定器の正面図である。 図９に示す瞳孔距離測定器のスライド機構を示す拡大図である。 図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。 図７に示す突起を撮影して得られた画像の説明図である。 図７に示す突起と角度θとの関係を示す説明図である。

符号の説明

１０ 指標板付眼鏡
１１ フレーム
１２，１３ レンズ
１４ 指標板
１４ａ，１４ｂ 指標
１５ 突起
２０，２１ 眼球
２０ａ，２１ａ 瞳孔
２０ｂ，２１ｂ 回旋中心
３０ カメラ

Claims (14)

1. 左右方向に離れた２つの指標を備えた指標板を固定した眼鏡を被測定者に装着し、前記指標板から所定距離離れた位置にカメラを配置し、被測定者が前記カメラ近傍を注視した状態で被測定者を撮影し、撮影画像上における被測定者の左右の瞳孔間の見掛け距離を測定し、以下の式(１)に基づいて被測定者の瞳孔間距離ＰＤを求めることを特徴とする瞳孔距離測定方法。
   ＰＤ＝[(Ａ＋Ｂ)×Ｃ×Ｅ]／(Ａ×Ｄ)…(１)
   ただし、
   Ａ：前記指標板から前記カメラまでの距離、
   Ｂ：被測定者の眼球回旋中心から指標板までの距離、
   Ｃ：左右の眼球回旋中心を結ぶ直線と平行な方向における実際の指標間距離、
   Ｄ：撮影画像上での左右の眼球回旋中心を結ぶ直線と平行な方向における指標間の見掛け距離、
   Ｅ：撮影画像上での被測定者の左右の瞳孔間の見掛け距離である。
2. 左右方向に離れた２つの指標を備えた指標板を固定した眼鏡を被測定者に装着し、前記指標板から所定距離離れた位置にカメラを配置し、被測定者が前記カメラ近傍を注視した状態で被測定者を撮影し、撮影画像上で被測定者の鼻梁の中央線から左右の瞳孔中心までの見掛け距離をそれぞれ測定し、以下の式(２)および式(３)に基づいて左眼の単眼瞳孔距離ＰＤＬおよび右眼の単眼瞳孔距離ＰＤＲを求めることを特徴とする瞳孔距離測定方法。
   ＰＤＬ＝[(Ａ＋Ｂ)×Ｃ×ＥＬ]／（Ａ×Ｄ）…(２)
   ＰＤＲ＝[(Ａ＋Ｂ)×Ｃ×ＥＲ]／（Ａ×Ｄ）…(３)
   ただし、
   Ａ：前記指標板から前記カメラまでの距離、
   Ｂ：被測定者の眼球回旋中心から指標板までの距離、
   Ｃ：左右の眼球回旋中心を結ぶ直線と平行な方向における実際の指標間距離、
   Ｄ：撮影画像上での左右の眼球回旋中心を結ぶ直線と平行な方向における指標間の見掛け距離、
   ＥＬ：撮影画像上で被測定者の鼻梁の中央線から左眼の瞳孔中心までの見掛け距離、
   ＥＲ：撮影画像上で被測定者の鼻梁の中央線から右眼の瞳孔中心までの見掛け距離である。
3. 前記カメラは、その撮影光軸が、前記被測定者の左右の眼球回旋中心を結ぶ直線と垂直で前記撮影者の鼻梁の中央線を通る基準平面内にほぼ位置するように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の瞳孔距離測定方法。
4. 左右方向に離れた２つの指標を備えた指標板を固定した眼鏡を被測定者に装着し、前記指標板から所定距離離れた位置にカメラを配置し、被測定者が前記カメラ近傍を注視した状態で被測定者を撮影し、撮影画像上で被測定者の鼻梁の中央線から左右の瞳孔中心までの見掛け距離をそれぞれ測定し、前記被測定者の左右の眼球回旋中心を結ぶ直線と垂直で前記撮影者の鼻梁の中央線を通る基準平面に対して前記カメラの撮影光軸がなす角度θを求め、以下の式(４)および式(５)に基づいて左眼の単眼瞳孔距離ＰＤＬおよび右眼の単眼瞳孔距離ＰＤＲを求めることを特徴とする瞳孔距離測定方法。
   ＰＤＬ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＥＬ×Ｃ／(Ａ×Ｄ)]＋Ｂ×tanθ…(４)
   ＰＤＲ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＥＲ×Ｃ／Ｄ＋Ａ×Ｂ×tanθ]／(Ａ＋２Ｂ)…(５)
   ただし、
   Ａ：前記指標板から前記カメラまでの距離、
   Ｂ：被測定者の眼球回旋中心から指標板までの距離、
   Ｃ：左右の眼球回旋中心を結ぶ直線と平行な方向における実際の指標間距離、
   Ｄ：撮影画像上での左右の眼球回旋中心を結ぶ直線と平行な方向における指標間の見掛け距離、
   ＥＬ：撮影画像上で被測定者の鼻梁の中央線から左眼の瞳孔中心までの見掛け距離、
   ＥＲ：撮影画像上で被測定者の鼻梁の中央線から右眼の瞳孔中心までの見掛け距離である。
5. 前記眼鏡フレームの前面中央に前方に突出する棒状の突起が設けられ、前記撮影画像上で前記突起の像の写り方から前記角度θを求めることを特徴とする請求項４に記載の瞳孔距離測定方法。
6. 左右方向に沿って距離目盛が形成されたスケール板を固定した眼鏡を被測定者に装着し、前記指標板から所定距離離れた位置にカメラを配置し、被測定者が前記カメラ近傍を注視した状態で被測定者を撮影し、撮影画像上で前記スケール板の目盛を利用して前記スケール板の位置を基準にした瞳孔間の距離を測定し、以下の式(６)に基づいて被測定者の瞳孔間距離ＰＤを求めることを特徴とする瞳孔距離測定方法。
   ＰＤ＝｛（Ａ＋Ｂ）×Ｆ｝／Ａ …（６）
   ただし、
   Ａ：前記指標板から前記カメラまでの距離、
   Ｂ：被測定者の眼球回旋中心から指標板までの距離、
   Ｆ：前記スケール板の目盛を利用して測定された前記スケール板の位置を基準にした瞳孔間の距離である。
7. 左右方向に沿って距離目盛が形成されたスケール板を固定した眼鏡を被測定者に装着し、前記指標板から所定距離離れた位置にカメラを配置し、被測定者が前記カメラ近傍を注視した状態で被測定者を撮影し、撮影画像上で前記スケール板の目盛を利用して被測定者の鼻梁の中央線から左右の瞳孔中心までの距離をそれぞれ測定し、以下の式(７)および式(８)に基づいて左眼の単眼瞳孔距離ＰＤＬおよび右眼の単眼瞳孔距離ＰＤＲを求めることを特徴とする瞳孔距離測定方法。
   ＰＤＬ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＦＬ]／Ａ…(７)
   ＰＤＲ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＦＲ]／Ａ…(８)
   ただし、
   Ａ：前記指標板から前記カメラまでの距離、
   Ｂ：被測定者の眼球回旋中心から指標板までの距離、
   ＦＬ：前記スケール板の目盛を利用して測定された被測定者の鼻梁の中央線から左眼の瞳孔中心までの距離、
   ＦＲ：前記スケール板の目盛を利用して測定された被測定者の鼻梁の中央線から右眼の瞳孔中心までの距離である。
8. 前記カメラは、その撮影光軸が、前記被測定者の左右の眼球回旋中心を結ぶ直線と垂直で前記被測定者の鼻梁の中央線を通る基準平面内にほぼ位置するように配置されることを特徴とする請求項６または７に記載の瞳孔距離測定方法。
9. 左右方向に沿って距離目盛が形成されたスケール板を固定した眼鏡を被測定者に装着し、前記指標板から所定距離離れた位置にカメラを配置し、被測定者が前記カメラ近傍を注視した状態で被測定者を撮影し、撮影画像上で前記スケール板の目盛を利用して被測定者の鼻梁の中央線から左右の瞳孔中心までの距離をそれぞれ測定し、前記被測定者の左右の眼球回旋中心を結ぶ直線と垂直で前記被測定者の鼻梁の中央線を通る基準平面に対して前記カメラの撮影光軸がなす角度θを求め、以下の式(９)および式(１０)に基づいて左眼の単眼瞳孔距離ＰＤＬおよび右眼の単眼瞳孔距離ＰＤＲを求めることを特徴とする瞳孔距離測定方法。
   ＰＤＬ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＦＬ／Ａ]＋Ｂ×tanθ…(９)
   ＰＤＲ＝[(Ａ＋Ｂ)×ＦＲ＋Ａ×Ｂ×tanθ]／(Ａ＋２Ｂ)…(１０)
   ただし、
   ＦＬ：前記スケール板の目盛を利用して測定された被測定者の鼻梁の中央線から左眼の瞳孔中心までの距離、
   ＦＲ：前記スケール板の目盛を利用して測定された被測定者の鼻梁の中央線から右眼の瞳孔中心までの距離である。
10. 前記眼鏡フレームの前面中央に前方に突出する棒状の突起が設けられ、前記撮影画像上で前記突起の像の写り方から前記角度θを求めることを特徴とする請求項９に記載の瞳孔間距離測定方法。
11. 被測定者の顔面に装着されるフレームと、
    該フレーム上で被測定者の左右の眼に対応する位置に１つずつ配置され、所定位置に開口部が形成された一対の絞り部材と、
    前記フレームに対して相対位置が固定され、前記絞り部材を左右方向にスライド可能に支持する一対のスライド機構とを備えることを特徴とする瞳孔距離測定器。
12. 前記フレームは、眼鏡フレームであり、前記絞り部材は、前記眼鏡フレームに装着された左右一対の眼鏡レンズのそれぞれに形成された窓部に１つずつ配置され、前記スライド部材は、前記眼鏡レンズに固定されていることを特徴とする請求項１１に記載の瞳孔距離測定器。
13. 前記スライド機構は、前記絞り部材を保持するスライド部材と、該スライド部材をガイドするガイドレールと、該ガイドレールを支持して前記レンズに固定されたベースと、前記ベースの耳側に回転自在に装着されて前記スライド部材に形成されたねじ穴に螺合し、回転調整により前記スライド部材を左右方向にスライドさせる送りねじとを備え、前記ねじ穴と前記送りねじとは、左右のスライド機構の一方については右ねじ、他方については左ねじで構成されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の瞳孔距離測定器。
14. 前記絞り部材は、中心部に円形の開口部が形成された円板状の部材であることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の瞳孔距離測定器。

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