JP2016099375A - 双眼ルーペの製作方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】キャリアレンズが組み込まれているフレームに正四角形のマーカー8を取り付けて、フレームの着用者が双眼ルーペを使用するときの作業体勢で下方の作業操作箇所Pを凝視しているときの着用者の顔面を作業操作箇所Pから撮像する。撮像した下方からの顔面の斜め画像でのマーカー8の正四角形から台形への形状の変化度からキャリアレンズの前傾角度αを演算し、前傾角度αによってキャリアレンズにルーペを装着する際の下方装着角度rを決定する。
【選択図】図12
Description
下方装着角度rは、図5で説明したようにキャリアレンズ5の前傾角度αと角度βとで求めることができるが、このとき前傾角度αの求め方について説明する。
α=sin−1{(1/b1−1/b2)×b´/a´×L}
(1)図12で、マーカー8を傾けたときその縦寸法a´を斜辺としたときの水平な辺の寸法をΔLとすると、前傾角度αは次で表される。
α=sin−1(ΔL/a´)
(2)そして、a´はマーカー8の実測で既知であるからΔLを求めると、ΔLをマーカー8の中心CでΔL1とΔL2とに分割すると次の関係が成立する(図11)。
tanθ1=(b1/2)/L=(b´/2)/(L+ΔL1)
∴ΔL1=(b´/b1−1)×L
tanθ2=(b2/2)/L=(b´/2)/(L−ΔL2)
∴ΔL2=(1−b´/b2)×L
(3)よって、ΔLは以下の通り求められる。
ΔL=ΔL1+ΔL2={(b´/b1−1)+(1−b´/b2)}×L={(1/b1−1/b2)×b´×L}
(4)ΔLを求めることで、前傾角度αを求める上記の式は以下の通り成立する。
α=sin−1(ΔL/a)=sin−1{(1/b1−1/b2)×b´/a´×L}
L={f×(マーカー8の実際のサイズ)}/(マーカー8のイメージサイズ)
左右のルーペ2をキャリアレンズ5に装着するときのそれぞれの内側装着角度p、qは、図14で示すように、着用者の右瞳孔位置及び左瞳孔位置からマーカー8の中心点CまでのX方向での距離及び同じ中心点Cから作業操作箇所Pまでの距離Lに基づいて決定する。
p=tan−1(L/XR)
q=tan−1(L/XL)
ルーペ2をキャリアレンズ5に装着する際の穴開け位置の検出について図13及び図15を用いて説明する。
Q´R(XR、YR+(V+M)tan(α−δ))
Q´L(XL、YL+(V+M)tan(α−δ))
QR(XR、YR+XRtanγ)
QL(XL、YL+XLtanγ)
ここで、角度γは、マーカー8の4隅AとB(又はCとD)の各座標位置でY1とY2(又はY3とY4)の数値に差が生じていることから、その差分から割り出すことができる。
QR(XR+t、YR)
QL(XL−t、YL)
ここで、間隔tは、左右の瞳孔の中間位置でのX座標値とマーカー8の中心点CのX座標値との差から導き出すことができる。
双眼ルーペの作製は、こうして決まる穴開け位置座標と、下方装着角度r及び内側装着角度p、qとからキャリアレンズ5にルーペ2を挿入する位置をNC加工機にプログラムし、挿入部分を切削加工してキャリアレンズ5の表面を刳り抜いて開口部を形成する。そして、開口部の形成後、ルーペ2を開口部からキャリアレンズ5に挿入し、レーザー位置決め機によって、下方装着角度r及び内側装着角度p、qの調整を行い取付部3によりルーペ2をキャリアレンズ5に固定する。取付部3は、ルーペ2を固定するアダプターと、キャリアレンズ5を挟んだ状態でこのアダプターを締め付けるリングとから成り、アダプターは、ルーペ2をキャリアレンズ5面に対して下方装着角度r及び内側装着角度p、qで保持して固定するように構成されている。また、ルーペ2をキャリアレンズ5に固定するには、ルーペ2を下方装着角度r及び内側装着角度p、qを維持した状態で開口部に嵌め込み接着材にて接着してもよい。
2 ルーペ
3 取付部
5 キャリアレンズ
8 マーカー
10 双眼ルーペ
11 カメラ
13 ストロボ光照射装置
18 レーザー計測機
P 作業操作箇所
p、q 左右ルーペの内側装着角度
r ルーペの下方装着角度
Claims (35)
- フレームに装着されたキャリアレンズに双眼ルーペの着用者に応じた条件でルーペを取り付けて製作する双眼ルーペの製作方法であって、
(a)前記フレームに正四角形のマーカーを取り付けるステップ、
(b)前記フレームの着用者が双眼ルーペを使用するときの作業体勢で下方の作業操作箇所を凝視しているときの着用者の顔面を前記作業操作箇所から撮像するステップ、
(c)撮像した下方からの顔面の斜め画像による前記マーカーを検出するステップ、
(d)前記画像処理ステップで検出した前記マーカーの正四角形から台形への形状の変化度から前記キャリアレンズの前傾角度αを演算し、前記前傾角度αによって前記キャリアレンズに前記ルーペを装着する際の下方装着角度rを決定するステップ、
の各ステップを有することを特徴とする双眼ルーペの製作方法。 - 前記ステップ(c)では、前記画像から顔に特有の画像特徴を抽出して顔検出を行い、顔の検出画像から前記マーカーを検出することを特徴とする請求項1に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(c)では、前記顔の検出画像をポリライン化して角が4個あるものの中から各々の角度が略90度に近いものを抽出することで前記マーカーを検出することを特徴とする請求項2に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(c)では、前記斜め画像での前記マーカーの四隅のX−Y軸での座標位置を決定することを特徴とする請求項3に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(c)では、前記マーカーの四隅の座標位置から中心の座標位置を検出することを特徴とする請求項4に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(c)では、既知の前記マーカーの実寸法から前記画像における単位寸法当たりのピクセル数を求めて、当該ピクセル数で前記座標位置のX、Yの値を座標の数値を表すことを特徴とする請求項4又は5に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(d)では、前記座標位置から導き出した前記台形の上辺寸法及び底辺寸法と、前記マーカーの実際の縦横の寸法比と、前記作業操作箇所から前記マーカーの中心点までの距離とに基づき前記前傾角度αを決定することを特徴とする請求項4に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(d)では、予め距離Mで測定されている前記作業操作箇所から前記キャリアレンズまでの線及び予め距離Nで測定されている前記キャリアレンズを通る鉛直線に直交する水平方向の線で挟まれた角の余角と、前記前傾角度αとに基づいて、前記下方装着角度rを決定することを特徴とする請求項1に記載の双眼ルーペの製作方法。
- さらに、(e)前記画像から前記フレームの着用者が下方の前記作業操作箇所を凝視しているX−Y軸での右眼瞳孔位置(XR、YR)と左眼瞳孔位置(XL、YL)とを特定するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(e)では、前記画像から明るさが不連続に変化している箇所を特定することで瞳孔位置を検出することを特徴とする請求項9に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(e)では、前記画像から顔に特有の画像特徴を抽出することで顔検出し、検出した顔部分から前記瞳孔位置を検出することを特徴とする請求項10に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(e)では、検出した顔から目に特有の画像特徴を抽出することを特徴とする請求項11に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(e)では、検出した目の画像を二値化して虹彩の輪郭を検出することを特徴とする請求項12に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(e)では、モルフォロジー処理を行って最大輝度の矩形を検出することにより、前記瞳孔位置を検出することを特徴とする請求項13に記載の双眼ルーペの製作方法。
- さらに、(f)前記右眼瞳孔位置(XR、YR)と前記左眼瞳孔位置(XL、YL)とに基づいて前記キャリアレンズに前記ルーペを装着する際の位置決めを行うステップを含むことを特徴とする請求項9乃至14の何れかに記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(f)において、前記キャリアレンズに前記ルーペを装着するY座標値は、左右の前記瞳孔位置のY座標値より下方であることを特徴とする請求項15に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(f)において、前記キャリアレンズに前記ルーペを装着するY座標値は、前記フレームの着用者が視線を水平方向に向けるために角膜を上方向に回動させる角度に基づき決定することを特徴とする請求項16に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(f)において、前記角膜が上方向に回動する角度は、前記前傾角度αと、前記キャリアレンズの鉛直線に対する傾き角度θとで決定することを特徴とする請求項17に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(f)において、前記キャリアレンズに前記ルーペを装着するY座標値は、さらに、前記角膜と前記キャリアレンズとの間の距離Vと前記作業操作箇所から前記キャリアレンズの面までの距離Mとに基づくことを特徴とする請求項18に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記キャリアレンズの面までの距離Mは、超音波又は赤外線による測距センサーにより実測することを特徴とする請求項19に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(f)では、顔の上下方向での中心線v1と前記マーカーの上下方向での中心線v2とのずれに応じて前記右眼瞳孔位置(XR、YR)と前記左眼瞳孔位置(XL、YL)を補正することを特徴とする請求項15に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(f)では、前記中心線v1と前記v2中心線とが斜行によるずれを生じているとき、前記瞳孔位置のY座標値YR、YLとを前記斜行で交わる角度γに基づいてそれぞれ補正することを特徴とする請求項21に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(f)では、前記中心線v1と前記v2中心線とが間隔tを置いて互いに平行しているずれを生じているときは前記瞳孔位置のX座標値XR、XLとを前記間隔tに基づいてそれぞれ補正することを特徴とする請求項21に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記間隔tは、左右の前記瞳孔位置の中間位置のX座標値と前記マーカーの中心点CのX座標値との差から求めることを特徴とする請求項23に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(f)では、前記瞳孔位置のY座標値YR、YLとを前記角度γに基づいてそれぞれ補正した後でも、前記中心線v1と前記v2中心線とが間隔t´を置いて平行なずれを生じているときは、瞳孔位置のX座標値XR、XLとを前記間隔t´に基づきそれぞれ補正することを特徴とする請求項23に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(f)で補正した右眼補正瞳孔位置(XR、YR)と左眼補正瞳孔位置(XL、YL)とに基づいて前記キャリアレンズに前記ルーペを装着する際の位置決めを行うことを特徴とする請求項21乃至25の何れかに記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(f)において、前記キャリアレンズに前記ルーペを装着するY座標値は、左右の前記補正瞳孔位置のY座標値より下方であることを特徴とする請求項26に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(f)において、前記キャリアレンズに前記ルーペを装着するY座標値は、前記フレームの着用者が視線を水平方向に向けるために角膜を上方向に回動させる角度に基づき決定することを特徴とする請求項27に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(f)において、前記角膜が上方向に回動する角度は、前記前傾角度αと、前記キャリアレンズの鉛直線に対する傾き角度θとで決定することを特徴とする請求項28に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(f)において、前記キャリアレンズに前記ルーペを装着するY座標値は、さらに、前記角膜と前記キャリアレンズとの間の距離Vと前記作業操作箇所から前記キャリアレンズの面までの距離Mとに基づくことを特徴とする請求項29に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記キャリアレンズの面までの距離Mは、超音波又は赤外線による測距センサーにより測定することを特徴とする請求項30に記載の双眼ルーペの製作方法。
- さらに、(g)前記右眼瞳孔位置及び左眼瞳孔位置からのそれぞれ前記マーカーの中心点CまでのX座標方向での距離及び前記中心点Cから作業操作箇所Pまでの距離Lに基づいて左右の前記キャリアレンズの面に装着する前記ルーペの各内側装着角度p、qを決定するステップを含むことを特徴とする請求項15又は26に記載の双眼ルーペの製作方法。
- さらに、(h)前記ルーペの前記キャリアレンズへの装着位置と、前記下方装着角度rと、前記内側装着角度p、qとに基づいて前記左右のキャリアレンズ面に開口を形成し、前記開口に前記左右のルーペを挿入して固定するステップを含むことを特徴とする請求項32に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(h)における前記左右のルーペを装着するための前記開口の形成は、NC加工機により切削加工して行われることを特徴とする請求項33に記載の双眼ルーペの製作方法。
- 前記ステップ(h)において前記左右のキャリアレンズに形成された前記開口に前記左右のルーペを取り付ける際、レーザー位置決め機にて前記下方装着角度r及び前記内側装着角度p、qで位置決めし、前記左右のルーペと前記左右のキャリアレンズとをこの状態で挿入して固定することを特徴とする請求項32に記載の双眼ルーペの製作方法。
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