JP2751145B2 - 眼鏡形状デザイン設計システム - Google Patents
眼鏡形状デザイン設計システムInfo
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Description
枠の前部リムの形状デザインの設計、眼鏡レンズ玉摺り
加工ならびに眼鏡枠のリム形成加工に関する。
デザインならびにその枠の中に入れる眼鏡レンズの縁形
状デザインは、それを装用する個々の消費者の顔形状の
差異を深く考慮する事無く、デザイン設計が行われ、同
一規格の画一的な製品が大量に生産され、小売り業を通
じて消費者に提供されていた。
は人それぞれに異なったものであり、人間の美意識、デ
ザインに対する嗜好もまた個々の人により異なるもので
ある。このように個々に異なる顔の造作、美意識に合わ
せて、眼鏡の形状設計、デザインが行われてしかるべき
であるにもかかわらず、現在、眼鏡枠製造業ならびに眼
鏡小売り業では、眼鏡枠の種類を揃える事とサイズを数
種類用意することで対応するのみである。
顔の造作や個人の持つ美意識を、考慮する事無くデザイ
ンされた画一的な量産型の形状デザインの眼鏡レンズお
よび眼鏡枠を選択、購買せざるをえない状況となってい
る。
識を基本に置くのでは無く、低コストで画一的な製品を
作り出す事を目的とした生産設備、製造加工機器制御方
法の所産でもある。
らに人によって異なる眼鏡形状デザインに対する希望イ
メージに合わせ、最も似合う形状デザインの眼鏡レンズ
ならびに眼鏡枠前部のリムの形状デザイン設計し、さら
に、その設計情報を眼鏡レンズ玉摺り加工機器、眼鏡枠
リムの形成加工機器制御に利用出来るように変換し伝送
することを目的とする。
解決する為に、人それぞれに異なる顔画像をコンピュー
タの画像処理技術により、色調補正、輪郭強調などを行
った上で、その特徴を特徴点として抽出し、個々の顔の
造作を捉える。そしてこの特徴点位置を基に、後述のベ
ジェ曲線のアンカーポイントを得る為の、垂直、水平、
斜め方向の補助線ならびに補助線上の任意の補助点を設
定し、これより設計に必要なベジェ曲線の制御点のアン
カーポイントの位置を得て、形状設計上の基本形を生成
する。
によって構成されており、この曲線をベジェ曲線で生成
する場合アンカーポイント位置とコントロールポイント
の位置を制御することにより自在に形状を生成する事が
できる。
像上の各部位の輪郭上の任意の点、また補助点はこの特
徴点から補助線を引いたその補助線と補助線の交点など
をさし、各特徴点ならびに各補助線、各補助点には英記
号2桁あるいは英記号と数字による2桁の名称を付す。
状デザインに必要な顔の外輪郭と中央部分の特徴点位置
を図1に示す。顔の外輪郭は、髪の毛との生え際の特徴
を捉える点FA、FB、FH、額から頬にかけての特徴
を捉える点FI、FC、FG、FJ、顎の特徴を捉える
点FD、FE、FFの10点を特徴点として捉える。
を結ぶ垂直補助線ae、点FIとFJを結ぶ水平補助線
ij、点FCからFGを結ぶ水平補助線cgを引き、そ
れらの交点より顔の中央部の補助点FS、FKを設け
る。また髪の特徴は、顔の中央を通る垂線と頭髪の最上
部の輪郭が交叉する点H0を設ける。
特徴を捉える特徴点の設定をする。眉については図2に
示すように、眉頭の点B0、眉山の点B1、眉尻の点B
2そして眉の下の特徴を捉える点B3の4点を特徴点と
して捉える。
点P0、黒目の輪郭の点P6、P7、そして眼瞼の特徴
を捉える点P1、P2、P3、P4、P5の8点を特徴
点としてとらえる。尚、この眼の特徴点は、撮影した顔
画像の目があいている状態での定義である。
N0、そして小鼻のふくらみのピーク点N1と点N2を
特徴点として捉える。
に、上唇の中央部分の凹凸部の点M0、M1、M5、唇
の両端の点M2、M4、下唇の下端の点M3の6点を捉
える。
離を求め、さらには後述のベジェ曲線のアンカーポイン
トを設定する為に補助線を描く。
内、点FIとFJを除く8特徴点の間を順に結ぶ補助線
f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8を引
く。さらに、特徴点FAを通り、顔の水平線と並行な補
助線fa、特徴点FEを通り、顔の水平線と並行な補助
線feを引く。
m8を引く。補助線m0は眉の特徴点B0を通る顔に垂
線、補助線m1は目の角膜の最内縁の特徴点P6を通る
垂線、補助線m2は目の瞳孔の中心の特徴点P0を通る
垂線、補助線m3は目の角膜の最外縁の特徴点P7を通
る垂線、補助線m4は目の強膜の最外縁の特徴点P3を
通る垂線、補助線m5は眉の特徴点B0と目頭の特徴点
P1との水平距離を1:1に内分した点を通る垂線、補
助線m6は目の強膜の最内縁の特徴点P1を通る垂線、
補助線m8は目の特徴点P1とP4の水平距離を顔の内
方から2:1に内分した点を通る垂線である。
k9を引く。補助線k0は、補助線m2上で目の特徴点
P0からP5までの垂直距離と同じ距離を特徴点P0よ
り上方にとり、その位置を通るに水平な直線、補助線k
1は目の特徴点P2を通る水平な直線、補助線k2は目
の特徴点P0を通る水平な直線、補助線k3は目の左右
の特徴点P5を結ぶ直線、補助線k4は前述の顔の水平
線k3からk2までの垂直距離と同じ距離成分を線k3
から下方にとり、その水平位置を通る水平な直線、補助
線k5は前述の顔の水平線k3からk0までの垂直距離
と同じ距離成分を線k3から下方にとり、その水平位置
を通る水平な直線、補助線k7は下眼瞼の特徴点を結ぶ
直線k3から眉の特徴点B3までの垂直方向の距離成分
と同じ距離を、直線k3から下方にとり、その水平位置
を通る水平な直線、補助線k8は鼻先の特徴点N0を通
る水平な直線、補助線k9は唇の左端の特徴点M2と右
端の特徴点M4を結ぶ顔に水平な直線、補助線k6は左
右の瞳孔の中心の特徴点を結ぶ直線k3と、鼻先の特徴
点を通る直線k8との垂直距離の1/2の位置で顔の中
央垂線上の交点FKを通る水平な直線である。
〜n4を引く。補助線n0は眉頭の特徴点B0と眉尻の
特徴点B2を結ぶ直線、補助線n1は顔の水平方向の補
助線k2と顔の中央垂線aeとの交点FSより、鼻の特
徴点N1およびN2に向けて引かれる直線、補助線n2
は後述のアンカーポイントAIを通る補助線n1に並行
な直線、補助線n3は各眉の特徴点B0とB3を結ぶ直
線、補助線n4は各眉の特徴点B0とB1を結ぶ直線で
ある。
の形状を規制する為の補助線qr、qlを引く。これ
は、レンズならびにリムの形状の左右の最大幅を規制す
るもので、特徴点FAを通る水平な直線faと特徴点F
Eを通る水平な直線feに直交する。補助線qrは顔の
右側にある垂直方向の直線、補助線qlは顔の左側にあ
る垂直方向の直線である。
は、顔の特徴点FAとFE間の垂直距離によって変化す
る。qrとqlの水平距離をx、FAとFEの垂直距離
をyとすると、xはy/1.414からy/1.613
の間の範囲にあり、この内、どの値を設定するかは後述
の顔型判定の結果に拠る。
降、これらを総称して面長ラインと呼ぶ。
より、レンズならびにリム形状描画のためのベジェ曲線
制御点、すなわちアンカーポイントと補助点を設定す
る。
ントの位置ならびに補助点の位置の顔の各特徴点と相対
的な位置関係を次のように設定する。なお、ここではア
ンカーポイントは英記号で名称を付し、以下のアンカー
ポイントの定義は顔の左右共通のものとして設定する。
Aは、顔の水平方向の補助線k0上にあり、このk0上
で顔の中央垂線から左右それぞれ水平の外側方向に目の
特徴点P1間の距離、すなわち目頭間の距離に一定の値
を乗じた距離の位置に置く。
述の補助線n3の水平方向に対する傾きにより次のよう
に設定する。
対して一定の角度より少ない角度をなすときで、かつ、
特徴点P1とB0の相対的位置を見て、目の特徴点P1
の方が顔の中心側にある場合、アンカーポイントABは
補助線m6上で眉の特徴点B0より一定の距離分下の位
置に設定し、アンカーポイントADはアンカーポイント
ABより補助線n3に平行に引いた直線と補助線m4と
の交点に置く。
とB0の水平方向の相対的位置に差がない場合は、アン
カーポイントABは補助線m5上で眉の特徴点B0より
一定の距離分下の位置に設定し、アンカーポイントAD
はアンカーポイントABより補助線n3に平行に引いた
直線と補助線m4との交点に置く。
平に対して一定の角度より大きい角度をなすときで、か
つ、特徴点P1とB0の相対的位置を見て、目の特徴点
P1の方が顔の中心側にある場合、アンカーポイントA
Dは特徴点B3上に設定し、アンカーポイントABはア
ンカーポイントADより補助n4に平行に引いた直線と
補助線m6との交点に置く。
とB0の水平方向の相対的位置に差がない場合は、アン
カーポイントADは特徴点B3上に設定し、アンカーポ
イントABはアンカーポイントADより補助線n4に平
行に引いた直線と補助線m5との交点に置く。
置は、顔の外輪郭の各特徴点間の相対的距離を測り類別
する顔型判定による場合分けの結果と、補助線qr,q
lのなす面長ラインの位置、さらにはデザイン対象人物
の性別により設定される。
の相対的な距離により、丸型、長四角型、四角型、逆三
角型、菱型、下ぶくれ型、面長型、レモン型に類別す
る。
AEならびにAFは、水平方向の補助線と以下の円弧と
の交点によって求める。
のための補助線qrならびにqlまでの水平距離を円弧
の半径RAと定義する。
のための補助線qrならびにqlまでの水平距離に左右
の瞳孔中心の特徴点P0間の距離を加えた水平距離を円
弧の半径RBと定義する。
に設定された2種類の円弧の中心点位置を以下の種類と
名称に定義する。
qlより距離RBにある点、中心点Q3は補助線k3上
でqrあるいはqlより距離RBにある点、中心点Q6
は補助線k0上でqrあるいはqlより距離RAにある
点、中心点Q8は補助線k3上でqrあるいはqlより
距離RAにある点、中心点Q10は補助線k5上でqr
あるいはqlより距離RAにある点。
たがって、各顔類別、男女の性別に円弧の中心位置を以
下のように定義する。
ーポイントAEの位置は補助線k0と補助線qr、補助
線qlとの交点の位置、そしてアンカーポイントAFは
中心点Q1を中心とした半径RBの円弧と補助線k4と
の交点の位置である。
位置は補助線k0と中心点Q3を中心とした半径RBの
円弧との交点の位置、そしてアンカーポイントAFは補
助線k4と補助線qr、補助線qlとの交点の位置。
位置は補助線k0と中心点Q8を中心とした半径RAの
円弧との交点の位置、そしてアンカーポイントAFは補
助線k4と補助線qr、補助線qlとの交点の位置。
置は補助線k0と中心点Q3を中心とした半径RBの円
弧との交点の位置、そしてアンカーポイントAFは補助
線k4と補助線qr、補助線qlとの交点の位置。
置は補助線k0と中心点Q8を中心とした半径RAの円
弧との交点の位置、そしてアンカーポイントAFは補助
線k4と補助線qr、補助線qlとの交点の位置。
位置は補助線k0と中心点Q10を中心とした半径RA
の円弧との交点の位置、そしてアンカーポイントAFは
補助線k5と補助線qr、補助線qlとの交点の位置。
は補助線k0と補助線qr、補助線qlとの交点の位
置、そしてアンカーポイントAFは中心点Q6を中心と
した半径RAの円弧と補助線k4との交点の位置。
の位置は補助線k0と中心点Q3を中心とした半径RB
の円弧との交点の位置、そしてアンカーポイントAFは
補助線k4と補助線qr、補助線qlとの交点の位置。
置は補助線k0と中心点Q3を中心とした半径RBの円
弧との交点の位置、そしてアンカーポイントAFは補助
線k4と補助線qr、補助線qlとの交点の位置。
位置は補助線k0と中心点Q3を中心とした半径RBの
円弧との交点の位置、そしてアンカーポイントAFは補
助線k4と補助線qr、補助線qlとの交点の位置。
Hは垂直方向補助線m8と水平方向補助線k7あるいは
水平方向補助線k6との交点に置く。
補助線k5上にあり、このk5上で顔の中央垂線から、
特徴点N1と特徴点N2間の距離、すなわち小鼻の幅に
一定の値を乗じた距離の位置に置く。
補助線k3上にあり、アンカーポイントAIを基点に補
助線n1に平行な補助線n2との交点に置く。
距離ならびに水平方向距離については、特徴点AEとA
F間の距離、また、顔の目、口など各部位の特徴点の垂
直方向距離と水平方向距離によって制約される。
のアンカーポイント毎に、以下のように曲線制御の為の
コントロールポイントの設定を行う。まず、アンカーポ
イントの位置とコントロールポイントの位置の相対的な
距離を、以降ベジェ曲線の髭の長さと称する。
ントの相対的距離すなわちベジェ曲線の髭の長さを、眼
鏡のデザイン形状に求められるデザインイメージを表現
する為に慣用的に使用される60種余りの語句、例えば
「やわらかな」であるとか「シャープな」といった語句
と対応付けを行い、各アンカーポイントに共通となる、
髭の長さの段階分けを行う。これにより人間の眼鏡に対
する希望デザインイメージを表す語句に対応し、ベジェ
曲線の髭の長さを変化させることにより、その語句の持
つイメージに従った形状を生成することが出来る。
ポイントより引いた接線の交点までの距離を最大の長さ
とし、さらに各アンカーポイント毎の髭の長さの微調整
は下記の各段階毎の掛け率を設定し下記の計算より求め
る。ポイント毎の髭の長さ=最大の長さ×段階毎の掛け
率、このとき、掛け率は各アンカーポイント毎に異なる
値を設定し、且つ、眼鏡形状デザイン対象の人物の性別
によっても値を変えて設定する。
基本的には生成されるレンズならびにリム形状に対して
の接線とし、これは各アンカーポイントにおける曲線の
角度を二等分した直線への垂線で近似する。但し、この
髭の方向も先の髭の長さと同様、眼鏡形状デザイン対象
の人物の性別により、各アンカーポイント毎に設定を変
え調整する。一例として、アンカーポイントAAに於い
ての髭の方向は、デザイン対象人物が男性の場合は垂直
に、女性の場合、目の特徴点P0を中心とした法線方向
とする。
成されるが、この時の形状デザインの情報は、ベジェ曲
線の関数値として生成される。この形式の情報のままで
は、レンズ玉摺り加工機器あるいは眼鏡枠のリム形状形
成機器の制御を行うのに不都合となる。
その機構を制御しており、眼鏡レンズの玉摺り機器なら
びにリム形状形成機器もこの例により、2次元あるいは
3次元の極座標の情報を以て切削用の刃、砥石、カムな
どを動作させることが多い。従って、先の手順で生成し
たベジェ曲線の値を極座標の形に変換し、加工機器に伝
送する方が機器制御が容易となる。
曲線の値を、眼鏡枠のボクシングの中心あるいは特徴点
P0すなわち瞳の中心を中心点とした多方向への放射状
の距離の値に置き換え、これらの極座標の値として加工
機器に転送し加工機器を制御することにより当該の形状
デザインの製品化を実現する。
状デザイン設計を行った眼鏡レンズを図に示す。図17
は特定の女性を対象としてデザイン設計を行ったもので
あり、図18は特定の男性を対象としてデザイン設計を
行ったものである。図17と図18は個人単位に特徴点
位置が異なること、さらには個々の人物のデザインに対
する希望イメージを表す語句の選択が異なることによ
り、個別にデザインが生成される事を示す。
イン対象人物であるが、眼鏡のデザインに対する希望イ
メージの選択を変更すると形状が変化する事を示す。図
19の例ではアンカーポイントAE、AFのなすライン
が直線的なものとなっているが、図20では膨らみをも
ったものになっている等、各アンカーポイント毎にその
ラインが異なったものとなる。図21は左右の枠デザイ
ンが異なる場合の例である。
徴を捉える特徴点抽出から、そして個々人が希望する眼
鏡デザインに対する希望イメージを語句として設定する
と、その各人に合ったレンズならびにリムの形状を自動
的に生成することが出来る。
AA、AB、ADよりその人物の眉の形に合わせたライ
ンが形成されそして、アンカーポイントAE、AFより
顔の輪郭に沿ったラインが形成され、アンカーポイント
AHより顔の長さ、目鼻のつくりからレンズの深さが設
定される。
鼻の形に沿ったラインが形成される。さらに、言葉とし
ての希望イメージによってベシェ曲線の髭の方向と長さ
をコントロールすることにより、柔らかな曲線や直線的
な形を自動的に生成することが出来るのである。
人を対象とする事無くデザインを生成するのとは一線を
画する方法であり、この方法により眼鏡店の店頭で、来
店した個々の人に合わせて眼鏡のレンズならびにリム形
状を生成出来るようになり、販売員の眼鏡美学に対する
知識が浅薄であっても個々の購買者に合った眼鏡のデザ
イン設計を、任意に生成する事が出来る効果がある。
は店頭に並ぶ商品の中から個々に似合うと思われる商品
を任意に選ぶしかなかったものが、この方法により先に
似合うデザインが提示され、その形状を基に既成の製品
を選択する事も可能となり、購買者の個々の顔と希望を
反映した商品の選択にも効果がある。
方法はさらに生成された自由曲線であるベジェ曲線を、
一点を中心とする放射状の極座標に変換し、この座標情
報をもとに各種の形成加工機器を制御することにより、
個々の人に合わせて任意に生成される形状設計される、
眼鏡レンズならびに眼鏡枠前部リムを、具体的に製造可
能とし一層の効果を発揮する。
部リムの形状デザインに必要な顔の外輪郭と中央部分の
特徴点位置を示す図である。
の説明図である。
の説明図である。
の説明図である。
の説明図である。
点の設定の説明図である。
説明図である。
規制する為の補助線の説明図である。
明図である。
明図である。
明図である。
明図である。
明図である。
明図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 眼鏡装着対象者の顔画像をコンピュータ
画像データとして取り込む手段、前記画像データに対し
色補正、輪郭強調などの画像処理を行う手段、顔の輪
郭、頭髪、眉、目、鼻、口の各特徴を捉える特徴点を抽
出する手段、前記特徴点を基に水平方向、垂直方向、斜
め方向の複数の補助線、および補助線上の補助点を設定
する手段、前記特徴点、前記補助線および前記補助点よ
り眼鏡レンズおよび眼鏡前枠の形状を設定するベジェ曲
線のアンカーポイントの位置を設定する手段を備えたこ
とを特徴とする眼鏡形状デザイン設計システム。 - 【請求項2】 眼鏡装着対象者の顔画像をコンピュータ
画像データとして取り込む手段、前記画像データに対し
色補正、輪郭強調などの画像処理を行う手段、顔の輪
郭、頭髪、眉、目、鼻、口の各特徴を捉える特徴点を抽
出する手段、前記特徴点を基に水平方向、垂直方向、斜
め方向の複数の補助線、および補助線上の補助点を設定
する手段、前記特徴点、前記補助線および前記補助点よ
り眼鏡レンズおよび眼鏡前枠の形状を設定するベジェ曲
線のアンカーポイントの位置を設定する手段、前記手段
により得られたベジェ曲線の形状値の情報を中心から多
方向への放射状の極座標値に置き換え伝送する手段を備
えたことを特徴とする眼鏡形状デザイン設計システム。 - 【請求項3】 前記ベジェ曲線の各アンカーポイント毎
のコントロールポイントを眼鏡形状デザインに対する希
望イメージを表す言葉に対応して制御することを特徴と
する請求項1または2記載の眼鏡形状デザイン設計シス
テム。
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