JP4121881B2 - 三次元観察状態測定装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば立体的な観察対象物を視聴する視聴者の視覚状態を測定する三次元観察状態測定装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、眼特性測定装置として各種の装置を製造・販売している。例えば、特許文献１で示すように、眼屈折力測定装置を提供して、被検眼の視力測定を容易にしている。また、特許文献２で示すように、視線監視装置を提供して、視野計や眼底カメラでの被検眼の検査を容易にしている。
【０００３】
【特許文献１】
特公平５−８８１３１号公報 第１図
【特許文献２】
特公平１−５２０１２号公報 第２図
【０００４】
ここで、新しい眼鏡を処方する際の測定手順を説明すると、以下のようになっている。
▲１▼被検者の屈折の変化（年齢などによる）により眼鏡が必要になると、オートレフラクトメータなどにより他覚検眼を行い、だいたいの球面度、乱視度、乱視軸を測定する。
▲２▼他覚検眼と平行して、ホロプター等を用いて、レンズ交換法により自覚検眼をおこない、正確な球面度、乱視度、乱視軸を測定している。ここで自覚検眼とは、所定の視標を被検者がみて、はっきり見えているかを、答えてもらう方法である。また、自覚検眼にも誤差があるので、▲１▼の他覚検査の値と大きく矛盾しないかをチェックする。
【０００５】
▲３▼上記▲１▼、▲２▼の検査は片眼で行なわれていたが、次の段階として、実際に新たな矯正特性の眼鏡をつくったとして、それが被検者にとって快適かなどを両眼で検査する。即ち、かけ枠に測定された仕様のレンズをいれ、これを被検者が３０分ぐらい装用して、その見え具合、かけ具合をチェックし、被検者がその装用状態をよいと感じれば、当該矯正特性で被検者用の眼鏡をつくることになる。
▲４▼さらに、この作られた眼鏡での装用状態チェックも、▲３▼と同様に行うことがのぞましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、▲３▼の装用状態での検査は、自覚的検査である為、特に被検者が子供である場合には、ある程度の信頼性をおける回答をえることは容易でないという課題がある。即ち、子供によっては検査担当者に対して不服を申立てる事を望まない内気な子も多く、その為矯正が適切に行われていない場合でも、矯正された新たな眼鏡の矯正状態で承諾してしまう。すると、適切に矯正された眼鏡でない為に、子供は眼鏡を新調したのに、旨く対象物を見ることができなくなるという課題があった。
【０００７】
より詳しく説明すると、新しい眼鏡は、従前の眼鏡と比較して球面度、乱視度、乱視軸が変更されていることが多い。たとえば球面度が変更されている場合に、乱視度や乱視軸も併せて変更されている可能性がかなりある。ここで、遠くから近いところをみるときに、人間の視覚系が行っていることを簡単に説明する。遠くから近くを見るときに変化するのは、調節と輻輳が考えられる。両眼視で輻輳が支配的とすると、まず、輻輳により近くの物体、例えば５０ｃｍ、即ち２Ｄ（ディオプター）の距離にある物体を見る場合を説例とする。すると、輻輳はかなり正確に、この物体の位置を予測し、輻輳角を２Ｄに変更する。調節は、輻輳調節応答により、２Ｄに調節するように水晶体の屈折力を変える信号を出す。
【０００８】
ここで、眼鏡が変更されている影響を付加して考察する。説例として、従前の眼鏡よりも１Ｄ強い眼鏡を、新しい眼鏡としてかけていたとする。そうすると、輻輳調節応答で２Ｄのところを見るように水晶体の屈折力を調節すると、新しい眼鏡装用では、３Ｄのところにピントが合うように調節してしまう。しかし、このような不適切な調節も、暫く新しい眼鏡をかけ続けていれば、新しい輻輳調節のプログラムが体得される為、解消するのが一般的である。そこで、従前の眼鏡で適切に水晶体の屈折力を調節できていたことが、新しい眼鏡でもできるように習熟して、被検者もこの新しい眼鏡で快適に対象物が見えるようになるはずである。
【０００９】
しかし、現実の臨床現場では、なんらかの理由で新しい眼鏡が旨く被検者にフィットしないことがあり、被検者は眼疲労状態に対して不快感を訴えることがあった。ところが、新しい眼鏡に対する新しい輻輳調節のプログラムを体得するのが困難な状況であるために、眼疲労状態を他覚的に検査する装置が、従来は存在していないという課題があった。
【００１０】
本発明は、上述する課題を解決したもので、第１の目的は、自然な三次元対象物を視聴者が観察する場合の眼の三次元観察状態を測定することで、眼疲労状態が正確に検査できる三次元観察状態測定装置及び方法を提供することである。本発明の第２の目的は、自然な三次元対象物を視聴者が観察する場合に、視聴者の被検眼における屈折力、輻輳、瞳孔径等の眼特性を容易に計測できる三次元観察状態測定装置及び方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の三次元観察状態測定装置は、例えば図１に示すように、視線方向を含むステレオ画像を取得する画像取得部２０と、画像取得部２０で得られたステレオ画像に基づき、当該視線方向の観察対象物１０の三次元座標値を取得する座標取得部２２と、被検眼１４の視線方向を検出する視線方向検出部３０と、視線方向検出部３０で検出された視線から、被検眼１４の注視点位置を求める注視点位置測定部３２と、注視点位置測定部３２で得られた注視点位置と、当該注視点位置を求めた時点の視線方向における観察対象物１０の注視点座標値とを比較する座標比較部４０とを備えている。
【００１２】
このように構成された装置においては、画像取得部２０は、視線方向を含むステレオ画像を取得するもので、典型的には観察対象物１０の像がステレオ画像に含まれている。座標取得部２２は、画像取得部２０で得られたステレオ画像に基づき、当該視線方向の観察対象物１０の三次元座標値を取得するもので、座標値の基準点を、例えば被検眼１４とする。注視点位置測定部３２は、視線方向検出部３０で検出された視線から、被検眼１４の注視点位置を求める。座標比較部４０は、注視点位置測定部３２で得られた注視点位置と、当該注視点位置を求めた時点の視線方向を視線方向検出部３０で検出して、当該視線方向における観察対象物１０の座標値とを比較して、偏差を求める。座標比較部４０により求められる偏差は、例えば新しい眼鏡の装用時の検査に有用な情報と考えられる。
【００１３】
上記目的を達成する本発明の三次元観察状態測定装置は、例えば図３に示すように、視線方向を含むステレオ画像を取得する画像取得部２０と、画像取得部２０で得られたステレオ画像に基づき、当該視線方向の観察対象物１０の三次元座標値を取得する座標取得部２２と、被検眼１４の視線方向を検出する視線方向検出部３０と、被検眼１４の屈折力を測定する屈折力測定部３４と、屈折力測定部３４で得られた被検眼１４のピント位置と、当該ピント位置を求めた時点の視線方向における観察対象物１０の座標値とを比較する第２の座標比較部４２とを備えている。
【００１４】
このように構成された装置においては、画像取得部２０は、視線方向を含むステレオ画像を取得するもので、典型的には観察対象物１０の像がステレオ画像に含まれている。座標取得部２２は、画像取得部２０で得られたステレオ画像に基づき、当該視線方向の観察対象物１０の三次元座標値を取得するもので、座標値の基準点を、例えば被検眼１４とする。屈折力測定部３４は、被検眼１４の屈折力を測定するもので、被検眼１４のピント位置情報を得ることができる。第２の座標比較部４２は、屈折力測定部３４で得られた被検眼１４のピント位置と、当該ピント位置を求めた時点の視線方向を視線方向検出部３０で検出して、当該視線方向における観察対象物の注視座標値とを比較する。第２の座標比較部４２により求められる偏差は、例えば新しい眼鏡の装用時の検査に有用な情報と考えられる。
【００１５】
上記目的を達成する本発明の三次元観察状態測定装置は、例えば図６に示すように、視線方向を含むステレオ画像を取得する画像取得部２０と、画像取得部２０で得られたステレオ画像に基づき、当該視線方向の観察対象物の三次元座標値を取得する座標取得部２２と、被検眼１４の視線方向を検出する視線方向検出部３０と、被検眼１４の屈折力を測定する屈折力測定部３４と、視線方向検出部３０で検出された視線方向から、被検眼１４の注視点位置を求める注視点位置測定部３２と、注視点位置測定部３２で得られた注視点位置と、当該注視点位置を求めた時点の視線方向における観察対象物１０の座標値とを比較する第１の座標比較部４０と、屈折力測定部３４で得られたピント位置と、ピント位置を求めた時点の視線方向における観察対象物１０の座標値とを比較する第２の座標比較部４２とを備えている。
【００１６】
上記三次元観察状態測定装置において、好ましくは、さらに被検眼１４の前に配置され、赤外反射するダイクロイックミラー１６を備え、屈折力測定部３４が、被検眼１４のダイクロイックミラー１６を含む反射光軸上に配置される構成とすると、視線方向検出部３０、屈折力測定部３４等の眼特性を測定する装置を並列に設ける場合の装置配列がコンパクト化される。
【００１７】
上記三次元観察状態測定装置において、例えば図６に示すように、好ましくは、さらに、被検眼１４の瞳孔径を測定する瞳孔径測定部３７、または、被検眼１４のまばたきを測定するまばたき測定部３８を備える構成とすると、視聴者に生ずる眼疲労徴候としての眼の生理的機能を測定できる。
【００１８】
上記三次元観察状態測定装置において、好ましくは、被検眼の屈折力と視線方向の経時変化を測定するように構成されていると、座標比較部４０や第２の座標比較部４２の求めた偏差の経時変化を用いて、視聴者に生ずる眼疲労メカニズムを観察できる。
【００１９】
上記目的を達成する本発明のコンピュータを用いた三次元観察状態測定方法は、例えば図２に示すように、画像取得部２０により視線方向を含むステレオ画像を取得し（Ｓ１０２）、ステレオ画像に基づき、座標取得部２２により当該視線方向の観察対象物１０の三次元座標値を取得し（Ｓ１０４）、視線方向検出部３０により被検眼１４の視線方向を検出し（Ｓ１０８）、注視点位置測定部３２により、視線方向検出部３０で検出された視線から、被検眼１４の注視点位置を求め（Ｓ１１０）、注視点位置測定部３２で得られた注視点位置と、当該注視点位置を求めた時点の視線方向における観察対象物１０の注視座標値とを比較する（Ｓ１１２〜Ｓ１１６）工程を有している。
【００２０】
上記目的を達成する本発明のコンピュータを用いた三次元観察状態測定方法は、例えば図４に示すように、画像取得部２０により視線方向を含むステレオ画像を取得し（Ｓ２０２）、ステレオ画像に基づき、座標取得部２２により当該視線方向の観察対象物１０の三次元座標値を取得し（Ｓ２０４）、視線方向検出部３０により被検眼１４の視線方向を検出し（Ｓ２０８）、屈折力測定部３４により被検眼１４の屈折力を測定すると共にピント位置を求め（Ｓ２１２）、屈折力測定部３４で得られたピント位置と、当該ピント位置を求めた時点の視線方向における観察対象物１０の注視座標値とを比較する（Ｓ２１４、Ｓ２１６）工程を有している。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を説明する構成ブロック図である。三次元観察状態測定装置は、ダイクロイックミラー１６、画像取得部２０、座標取得部２２、視線方向検出部３０、注視点位置測定部３２、座標比較部４０並びに視線方向座標演算部４１を備えているもので、被検者が観察対象物１０を観察している状態を計測するものである。ここで、観察対象物１０は例えば人形や構造体のような三次元の可視物体で、静止していてもよく、また可動体でもよい。
【００２２】
ダイクロイックミラー(Dichroic Mirror)１６は、薄膜による光の干渉を利用して、特定波長領域の光のみを反射して、残りの波長領域の光を透過する鏡である。ここでは、ダイクロイックミラー１６は、被検眼１４と観察対象物１０との間に設置され、視線方向検出部３０で放射される赤外光を被検眼１４方向に反射すると共に、観察対象物１０から放射される可視光を透過している。
【００２３】
画像取得部２０は、視線方向を含むステレオ画像を取得するもので、典型的にはステレオカメラが用いられる。ステレオカメラとは、基線距離離れた左右の同一特性を有するカメラで対象物を撮影するもので、ステレオカメラで撮影した左右画像の視差差が三次元の高さ方向の情報として重要であるため、レンズ収差の極めて少ない写真画像が得られるように構成されている。ステレオカメラの視線方向には、観察対象物１０が設置されており、ステレオ画像に観察対象物１０の像が含まれるように倍率が配慮されている。観察対象物１０が静止体であれば、一台のカメラの撮影場所を基線距離だけ離して左右の画像を作成して、ステレオ画像とすることができる。
【００２４】
座標取得部２２は、画像取得部２０で得られたステレオ画像に基づき、観察対象物１０の三次元座標値を取得するもので、座標値の基準点として、例えば被検眼１４の位置を用いる。座標取得部２２は、例えば予め画像取得部２０で得られるステレオ画像に関して三次元座標が得られるように調整したキャリブレーション情報を用いる。キャリブレーション情報は、寸法が既知の校正体を用いて、画像取得部２０で撮影されるステレオ画像の各種パラメータ、例えばレンズの焦点距離やレンズ収差の値を取得しておく。このようなキャリブレーション情報は、例えば本出願人の提案に係る特開２００３−４２７３０号公報、４２７３２号公報に開示された校正体を用いた表面形状測定装置により得ることができる。また、座標取得部２２は、例えば本出願人の提案に係る特開２００３−４２７２６号公報に開示された校正体を観察対象物１０の設置場所に置いて、被検眼から校正体までの距離や方向を予め測定しておき、この校正体の測定結果を用いて観察対象物１０の三次元座標値を設定できるようにしてもよい。
【００２５】
視線方向検出部３０は、被検眼１４の視線方向を検出するもので、代表的な検出原理としては角膜検出方式と強膜反射方式とがある。角膜検出方式は、角膜上に赤外ＬＥＤ(Light Emitting Diode)の放射光による虚像を作り、眼球の移動に従ってその虚像が移動するのを検出する方式である。強膜反射方式は、眼に弱い赤外線を照射し、赤外光の反射光量が黒目と白目で異なることを利用する。
【００２６】
注視点位置測定部３２は、視線方向検出部３０で検出された視線から、被検眼１４の注視点位置を求める。被検者は左右眼で観察対象物１０を観察しているので、視線方向検出部３０で左右の被検眼１４の視線方向を検出し、左右の視線方向の交点を求めることで、被検眼１４の注視点位置を求めることができる。
【００２７】
視線方向座標演算部４１は、注視点位置測定部３２によって注視点位置を求めた時点の視線方向における観察対象物１０との交点である注視座標値を演算する。即ち、観察対象物１０には立体像としての大きさがあるので、視線方向座標演算部４１は、視線方向検出部３０で検出された左右の被検眼１４の視線方向情報を用いて、左右の被検眼１４で注視点に相当する観察対象物１０の座標値を求める。なお、左右の被検眼１４の視線方向と観察対象物１０の表面で実質的に一点に収束していない場合には、左右の被検眼１４の一方しか観察対象物１０の表面部位を注視していない状態と考えられるので、視線方向座標演算部４１において、有効な側の眼の視線方向のみを採用するとか、左右の被検眼１４により観察対象物１０を見ている方向の中間位置を採用するなどの適宜の措置をとるとよい。
【００２８】
座標比較部４０は、注視点位置測定部３２で得られた注視点位置と、視線方向座標演算部４１で取得した観察対象物１０の座標値とを比較して、両者の乖離量を求める。そして、座標比較部４０は、被検者の眼疲労度を識別する為に設定した基準値に対して、注視点と注視座標値との乖離量を比較して、左右の被検眼１４が健康な状態にあるか眼疲労状態にあるかの判定を行なう。なお、座標比較部４０に設定してある基準値は、集団検診等で標準的な被検者の調節機能を用いて設定し、個別の被検者向けに設定する場合には当該個人の被検者の検査履歴を用いて設定するとよい。
【００２９】
このように構成された装置の動作を次に説明する。図２は図１の装置を用いた三次元観察状態測定方法の一例を示すフローチャートである。まず、観察対象物１０を三次元観察状態測定装置の近傍に設置する（Ｓ１００）。そして、画像取得部２０により視線方向を含むステレオ画像を取得し（Ｓ１０２）、ステレオ画像に基づき、座標取得部２２により当該視線方向の観察対象物１０の三次元座標値を取得する（Ｓ１０４）。次に、被検者を三次元観察状態測定装置の所定位置、例えばダイクロイックミラー１６と観察対象物１０の光軸上に案内する（Ｓ１０６）。
【００３０】
すると、三次元観察状態測定装置は、視線方向検出部３０により被検眼１４の視線方向を検出し（Ｓ１０８）、注視点位置測定部３２により、視線方向検出部３０で検出された左右の被検眼１４の視線方向から、被検眼１４の注視点位置を求める（Ｓ１１０）。また、視線方向座標演算部４１により、視線方向検出部３０によって注視点位置を求めた時点の視線方向であって、観察対象物１０との交点である注視座標値を演算する（Ｓ１１２）。
【００３１】
そして、座標比較部４０は、座標注視点位置測定部３２で得られた注視点位置と、Ｓ１１２で求めた注視座標値とを比較して、乖離量を演算する（Ｓ１１４）。そして、座標比較部４０は、乖離量が基準値よりも大きいか比較して（Ｓ１１６）、大きい場合には被検眼の眼疲労が大きくなっていると判断して（Ｓ１１８）、被検者が観察対象物１０を観察することを停止させて、休息を取るように指示する（Ｓ１２０）。他方、Ｓ１１６で小さい場合には、被検眼の眼疲労は小さいと判断できるから、被検者による観察対象物１０の観察を許可する（Ｓ１２２）。被検者は、Ｓ１０６に戻って観察対象物１０の観察を継続してもよい。
【００３２】
図３は本発明の第２の実施の形態を説明する構成ブロック図である。三次元観察状態測定装置は、ダイクロイックミラー１６、ハーフミラー１８、画像取得部２０、座標取得部２２、視線方向検出部３０、屈折力測定部３４、視線方向調整部３６、視線方向座標演算部４１並びに第２座標比較部４２を備えている。なお、図３において、図１で説明した構成要素と同一要素に関しては同一符号を付して、説明を省略する。
【００３３】
図において、ハーフミラー１８は、ダイクロイックミラー１６で反射された左右の被検眼１４からの赤外光を、屈折力測定部３４と視線方向検出部３０とに分枝する。屈折力測定部３４は、被検眼１４の屈折力を測定するもので、所謂他覚式の眼屈折力測定装置が用いられる。他覚式の眼屈折力測定装置では、例えば被検眼の眼底に測定ターゲット像を投影し、この測定ターゲット像の合焦状態に基づいて被検眼の屈折度を測定すると共に、眼の屈折力より視軸上のピント位置を求めることができる。この場合に、輻輳角を用いてピント情報を更に精緻に求めることができる。ここで、輻輳（ｖｅｒｇｅｎｃｅ）とは、見ようとする対象物に両眼の視軸を集中させることを言い、両眼の視軸のなす角度を輻輳角という。
【００３４】
視線方向調整部３６は、視線方向検出部３０によって眼球の向きも視線方向測定と同時に観測し、視線方向の動きに合わせてダイクロイックミラー１６と屈折力測定部３４を同時に回転・移動させ、光軸をあわせる。視線方向調整部３６により、屈折力測定部３４の測定する光軸が眼球運動によってずれてしまうのを防止できる。第２の座標比較部４２は、屈折力測定部３４で得られたピント位置と、視線方向座標演算部４１で取得した観察対象物１０の座標値とを比較して、両者の乖離量を求める。そして、第２の座標比較部４２は、被検者の眼疲労度を識別する為に設定した基準値に対して、ピント位置と注視座標値との乖離量を比較して、左右の被検眼１４が健康な状態にあるか眼疲労状態にあるかの判定を行なう。
【００３５】
このように構成された装置の動作を次に説明する。図４は図３の装置を用いた三次元観察状態測定方法の一例を示すフローチャートである。まず、観察対象物１０を三次元観察状態測定装置の近傍に設置する（Ｓ２００）。そして、画像取得部２０により視線方向を含むステレオ画像を取得し（Ｓ２０２）、このステレオ画像に基づき、座標取得部２２により当該視線方向の観察対象物１０の三次元座標値を取得する（Ｓ２０４）。次に、被検者を三次元観察状態測定装置の所定位置、例えばダイクロイックミラー１６と観察対象物１０の光軸上に案内する（Ｓ２０６）。
【００３６】
すると、三次元観察状態測定装置は、視線方向検出部３０により被検眼１４の視線方向を検出し（Ｓ２０８）、視線方向座標演算部４１により、視線方向検出部３０によって注視点位置を求めた時点の視線方向であって、観察対象物１０との交点である注視座標値を演算する（Ｓ２１０）。また、屈折力測定部３４により、被検眼１４のピント位置を求める（Ｓ２１２）。この場合に、屈折力測定部３４により測定される輻輳角の情報も加味するとよい。
【００３７】
そして、第２の座標比較部４２は、屈折力測定部３４で得られたピント位置と、Ｓ２１０で求めた注視座標値とを比較して、乖離量を演算する（Ｓ２１４）。次に、第２の座標比較部４２は、乖離量が基準値よりも大きいか比較して（Ｓ２１６）、大きい場合には被検眼の眼疲労が大きくなっていると判断して（Ｓ２１８）、被検者が三次元画像を視聴することを停止させて、休息を取るように指示する（Ｓ２２０）。他方、Ｓ２１６で小さい場合には、被検眼の眼疲労は小さいと判断できるから、被検者による観察対象物１０の観察を許可する（Ｓ２２２）。被検者は、Ｓ２０６に戻って観察対象物１０の観察を継続してもよい。
【００３８】
図５は図４のＳ２１０の詳細を説明するフローチャートである。まず、屈折力測定部３４により赤外光を被検眼１４に入射する（Ｓ２５２）。そして、屈折力測定部３４は、リング状指標を眼底に投影し、粗アライメントに続いて精密アライメントを行なう（Ｓ２５４、Ｓ２５６）。そして、ダイクロイックミラー１６を輻輳に応じて変化させる（Ｓ２５８）。そして、屈折力測定部３４は、眼底と共役関係に配置される眼底像検出部で眼底上に投影されたリング状の形状を測定し、その形状の変形を測定して屈折力を求める（Ｓ２６０）。更に、屈折力測定部３４は、瞳孔径や必要な場合には輻輳も測定できる。屈折力測定部３４は、測定した屈折力から眼が焦点を合わせているピント位置を求めることができる。そして、測定時間が終了したか判断し（Ｓ２６２）、未了であればＳ２５６に戻って測定を継続する。終了であれば、戻しとする。
【００３９】
図６は本発明の第３の実施の形態を説明する構成ブロック図である。第３の実施の形態においては、第１の実施の形態における座標比較部４０と、第２の実施の形態における第２の座標比較部４２を組合せたものである。さらに、ハーフミラー１９が、ダイクロイックミラー１６と観察対象物１０との間に設置され、被検眼１４の像を瞳孔径測定部３７とまばたき測定部３８に導く。瞳孔径測定部３７は、瞳孔径を測定する。まばたき測定部３８は、被検眼１４のまばたきの回数を測定する。眼疲労判定部３９は、瞳孔径測定部３７が測定した瞳孔径と、被検者が近いところの像を見るときの瞳孔径の基準値と比較して、瞳孔収縮が正常に行なわれるか判断することで眼疲労の判定を行なう。また、眼疲労判定部３９は、まばたき測定部３８が測定した被検眼１４のまばたきの回数と、眼の調節機能が充分に発揮されている状態の標準的なまばたきの回数と比較して、まばたきの回数が低下している場合に眼疲労状態と判定する。
【００４０】
このように構成すると、視線方向座標演算部４１で取得した観察対象物１０の座標値に対して、注視点位置測定部３２で得られた注視点位置と、屈折力測定部３４で得られたピント位置の二つの情報を用いて被検眼の眼疲労度が測定でき、測定の信頼性がます。
【００４１】
また、健康な状態の眼の生理的機能としては、近いところを見るときには、瞳孔が小さくなる傾向が存在しているが、瞳孔径測定部３７による瞳孔径測定によって、瞳孔の大小を調節する機能が正しく応答しているか判断できる。また、健康な状態の眼の生理的機能としては、一定頻度でまばたきを行なっているが、眼精疲労の状態ではまばたきの回数が減少して、角膜の表面が乾燥してしまうために、眼疲労度が更に増す現象が知られている。そこで、まばたき測定部３８により、被検者のまばたきの回数を測定して、眼疲労徴候を観測すると良い。
【００４２】
なお、上記の実施の形態においては、三次元観察状態測定装置として視線方向検出部や屈折力測定部を用いて、数分程度の比較的短時間の視力測定により被検眼の眼疲労度を測定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば数時間程度の比較的長時間における注視点位置やピント位置の経時変化情報を用いて、眼疲労度の経時変化を計測するようにしてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の三次元観察状態測定装置によれば視線方向を含むステレオ画像を取得する画像取得部と、当該画像取得部で得られたステレオ画像に基づき、当該視線方向の観察対象物の三次元座標値を取得する座標取得部と、被検眼の視線方向を検出する視線方向検出部と、前記視線方向検出部で検出された視線から、前記被検眼の注視点位置を求める注視点位置測定部と、前記注視点位置測定部で得られた注視点位置と、当該注視点位置を求めた時点の視線方向における観察対象物の注視座標値とを比較する座標比較部を備える構成としているので、被検者がみている観察対象物の方向や距離を、画像取得部と座標取得部によって、動的に三次元的に計測し、この三次元的計測位置と被検者の注視点位置と比較することにより、眼疲労状態が正確に検査できる。
【００４４】
また、本発明の三次元観察状態測定装置によれば、視線方向を含むステレオ画像を取得する画像取得部と、当該画像取得部で得られたステレオ画像に基づき、当該視線方向の観察対象物の三次元座標値を取得する座標取得部と、被検眼の視線方向を検出する視線方向検出部と、前記被検眼の屈折力を測定する屈折力測定部と、前記屈折力測定部で得られた前記被検眼のピント位置と、当該ピント位置を求めた時点の視線方向における観察対象物の注視座標値とを比較する第２の座標比較部とを備える構成としているので、被検者がみている観察対象物の方向や距離を、画像取得部と座標取得部によって、動的に三次元的に計測し、この三次元的な計測位置と被検眼のピント位置と比較することにより、眼疲労状態が正確に検査できる。また、屈折力測定部により視聴者の被検眼における屈折力、輻輳、瞳孔径等の眼特性を容易に計測できるので、例えば新しい眼鏡の装用時の検査が、矯正に適合した情報として正確に取得できる。また、被検眼のピント位置は左右の片眼でも測定できるので、注視点位置測定部のように注視点位置を求めるために必ず左右両眼を必要とする場合に比較して、光学系を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態を説明する全体構成ブロック図である。
【図２】 図１の装置を用いた三次元観察状態測定方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】 本発明の第２の実施の形態を説明する全体構成ブロック図である。
【図４】 図３の装置を用いた三次元観察状態測定方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】 図４のＳ２１０の詳細を説明するフローチャートである。
【図６】 本発明の第３の実施の形態を説明する構成ブロック図である。
【符号の説明】
１０ 観察対象物
１４ 被検眼
２０ 画像取得部
２２ 画像座標取得部
３０ 視線方向検出部
３２ 注視点位置測定部
３４ 屈折力測定部
３７ 瞳孔径測定部
３８ まばたき測定部
４０、４２ 座標比較部
４１ 視線方向座標演算部
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば立体的な観察対象物を視聴する視聴者の視覚状態を測定する三次元観察状態測定装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、眼特性測定装置として各種の装置を製造・販売している。例えば、特許文献１で示すように、眼屈折力測定装置を提供して、被検眼の視力測定を容易にしている。また、特許文献２で示すように、視線監視装置を提供して、視野計や眼底カメラでの被検眼の検査を容易にしている。
【０００３】
【特許文献１】
特公平５−８８１３１号公報 第１図
【特許文献２】
特公平１−５２０１２号公報 第２図
【０００４】
ここで、新しい眼鏡を処方する際の測定手順を説明すると、以下のようになっている。
▲１▼被検者の屈折の変化（年齢などによる）により眼鏡が必要になると、オートレフラクトメータなどにより他覚検眼を行い、だいたいの球面度、乱視度、乱視軸を測定する。
▲２▼他覚検眼と平行して、ホロプター等を用いて、レンズ交換法により自覚検眼をおこない、正確な球面度、乱視度、乱視軸を測定している。ここで自覚検眼とは、所定の視標を被検者がみて、はっきり見えているかを、答えてもらう方法である。また、自覚検眼にも誤差があるので、▲１▼の他覚検査の値と大きく矛盾しないかをチェックする。
【０００５】
▲３▼上記▲１▼、▲２▼の検査は片眼で行なわれていたが、次の段階として、実際に新たな矯正特性の眼鏡をつくったとして、それが被検者にとって快適かなどを両眼で検査する。即ち、かけ枠に測定された仕様のレンズをいれ、これを被検者が３０分ぐらい装用して、その見え具合、かけ具合をチェックし、被検者がその装用状態をよいと感じれば、当該矯正特性で被検者用の眼鏡をつくることになる。
▲４▼さらに、この作られた眼鏡での装用状態チェックも、▲３▼と同様に行うことがのぞましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、▲３▼の装用状態での検査は、自覚的検査である為、特に被検者が子供である場合には、ある程度の信頼性をおける回答をえることは容易でないという課題がある。即ち、子供によっては検査担当者に対して不服を申立てる事を望まない内気な子も多く、その為矯正が適切に行われていない場合でも、矯正された新たな眼鏡の矯正状態で承諾してしまう。すると、適切に矯正された眼鏡でない為に、子供は眼鏡を新調したのに、旨く対象物を見ることができなくなるという課題があった。
【０００７】
より詳しく説明すると、新しい眼鏡は、従前の眼鏡と比較して球面度、乱視度、乱視軸が変更されていることが多い。たとえば球面度が変更されている場合に、乱視度や乱視軸も併せて変更されている可能性がかなりある。ここで、遠くから近いところをみるときに、人間の視覚系が行っていることを簡単に説明する。遠くから近くを見るときに変化するのは、調節と輻輳が考えられる。両眼視で輻輳が支配的とすると、まず、輻輳により近くの物体、例えば５０ｃｍ、即ち２Ｄ（ディオプター）の距離にある物体を見る場合を説例とする。すると、輻輳はかなり正確に、この物体の位置を予測し、輻輳角を２Ｄに変更する。調節は、輻輳調節応答により、２Ｄに調節するように水晶体の屈折力を変える信号を出す。
【０００８】
ここで、眼鏡が変更されている影響を付加して考察する。説例として、従前の眼鏡よりも１Ｄ強い眼鏡を、新しい眼鏡としてかけていたとする。そうすると、輻輳調節応答で２Ｄのところを見るように水晶体の屈折力を調節すると、新しい眼鏡装用では、３Ｄのところにピントが合うように調節してしまう。しかし、このような不適切な調節も、暫く新しい眼鏡をかけ続けていれば、新しい輻輳調節のプログラムが体得される為、解消するのが一般的である。そこで、従前の眼鏡で適切に水晶体の屈折力を調節できていたことが、新しい眼鏡でもできるように習熟して、被検者もこの新しい眼鏡で快適に対象物が見えるようになるはずである。
【０００９】
しかし、現実の臨床現場では、なんらかの理由で新しい眼鏡が旨く被検者にフィットしないことがあり、被検者は眼疲労状態に対して不快感を訴えることがあった。ところが、新しい眼鏡に対する新しい輻輳調節のプログラムを体得するのが困難な状況であるために、眼疲労状態を他覚的に検査する装置が、従来は存在していないという課題があった。
【００１０】
本発明は、上述する課題を解決したもので、第１の目的は、自然な三次元対象物を視聴者が観察する場合の眼の三次元観察状態を測定することで、眼疲労状態が正確に検査できる三次元観察状態測定装置及び方法を提供することである。本発明の第２の目的は、自然な三次元対象物を視聴者が観察する場合に、視聴者の被検眼における屈折力、輻輳、瞳孔径等の眼特性を容易に計測できる三次元観察状態測定装置及び方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の三次元観察状態測定装置は、例えば図１に示すように、視線方向を含むステレオ画像を取得する画像取得部２０と、画像取得部２０で得られたステレオ画像に基づき、当該視線方向の観察対象物１０の三次元座標値を取得する座標取得部２２と、被検眼１４の視線方向を検出する視線方向検出部３０と、視線方向検出部３０で検出された視線から、被検眼１４の注視点位置を求める注視点位置測定部３２と、注視点位置測定部３２で得られた注視点位置と、当該注視点位置を求めた時点の視線方向における観察対象物１０の注視点座標値とを比較する座標比較部４０とを備えている。
【００１２】
このように構成された装置においては、画像取得部２０は、視線方向を含むステレオ画像を取得するもので、典型的には観察対象物１０の像がステレオ画像に含まれている。座標取得部２２は、画像取得部２０で得られたステレオ画像に基づき、当該視線方向の観察対象物１０の三次元座標値を取得するもので、座標値の基準点を、例えば被検眼１４とする。注視点位置測定部３２は、視線方向検出部３０で検出された視線から、被検眼１４の注視点位置を求める。座標比較部４０は、注視点位置測定部３２で得られた注視点位置と、当該注視点位置を求めた時点の視線方向を視線方向検出部３０で検出して、当該視線方向における観察対象物１０の座標値とを比較して、偏差を求める。座標比較部４０により求められる偏差は、例えば新しい眼鏡の装用時の検査に有用な情報と考えられる。
【００１３】
上記目的を達成する本発明の三次元観察状態測定装置は、例えば図３に示すように、視線方向を含むステレオ画像を取得する画像取得部２０と、画像取得部２０で得られたステレオ画像に基づき、当該視線方向の観察対象物１０の三次元座標値を取得する座標取得部２２と、被検眼１４の視線方向を検出する視線方向検出部３０と、被検眼１４の屈折力を測定する屈折力測定部３４と、屈折力測定部３４で得られた被検眼１４のピント位置と、当該ピント位置を求めた時点の視線方向における観察対象物１０の座標値とを比較する第２の座標比較部４２とを備えている。
【００１４】
このように構成された装置においては、画像取得部２０は、視線方向を含むステレオ画像を取得するもので、典型的には観察対象物１０の像がステレオ画像に含まれている。座標取得部２２は、画像取得部２０で得られたステレオ画像に基づき、当該視線方向の観察対象物１０の三次元座標値を取得するもので、座標値の基準点を、例えば被検眼１４とする。屈折力測定部３４は、被検眼１４の屈折力を測定するもので、被検眼１４のピント位置情報を得ることができる。第２の座標比較部４２は、屈折力測定部３４で得られた被検眼１４のピント位置と、当該ピント位置を求めた時点の視線方向を視線方向検出部３０で検出して、当該視線方向における観察対象物の注視座標値とを比較する。第２の座標比較部４２により求められる偏差は、例えば新しい眼鏡の装用時の検査に有用な情報と考えられる。
【００１５】
上記目的を達成する本発明の三次元観察状態測定装置は、例えば図６に示すように、視線方向を含むステレオ画像を取得する画像取得部２０と、画像取得部２０で得られたステレオ画像に基づき、当該視線方向の観察対象物の三次元座標値を取得する座標取得部２２と、被検眼１４の視線方向を検出する視線方向検出部３０と、被検眼１４の屈折力を測定する屈折力測定部３４と、視線方向検出部３０で検出された視線方向から、被検眼１４の注視点位置を求める注視点位置測定部３２と、注視点位置測定部３２で得られた注視点位置と、当該注視点位置を求めた時点の視線方向における観察対象物１０の座標値とを比較する第１の座標比較部４０と、屈折力測定部３４で得られたピント位置と、ピント位置を求めた時点の視線方向における観察対象物１０の座標値とを比較する第２の座標比較部４２とを備えている。
【００１６】
上記三次元観察状態測定装置において、好ましくは、さらに被検眼１４の前に配置され、赤外反射するダイクロイックミラー１６を備え、屈折力測定部３４が、被検眼１４のダイクロイックミラー１６を含む反射光軸上に配置される構成とすると、視線方向検出部３０、屈折力測定部３４等の眼特性を測定する装置を並列に設ける場合の装置配列がコンパクト化される。
【００１７】
上記三次元観察状態測定装置において、例えば図６に示すように、好ましくは、さらに、被検眼１４の瞳孔径を測定する瞳孔径測定部３７、または、被検眼１４のまばたきを測定するまばたき測定部３８を備える構成とすると、視聴者に生ずる眼疲労徴候としての眼の生理的機能を測定できる。
【００１８】
上記三次元観察状態測定装置において、好ましくは、被検眼の屈折力と視線方向の経時変化を測定するように構成されていると、座標比較部４０や第２の座標比較部４２の求めた偏差の経時変化を用いて、視聴者に生ずる眼疲労メカニズムを観察できる。
【００１９】
上記目的を達成する本発明のコンピュータを用いた三次元観察状態測定方法は、例えば図２に示すように、画像取得部２０により視線方向を含むステレオ画像を取得し（Ｓ１０２）、ステレオ画像に基づき、座標取得部２２により当該視線方向の観察対象物１０の三次元座標値を取得し（Ｓ１０４）、視線方向検出部３０により被検眼１４の視線方向を検出し（Ｓ１０８）、注視点位置測定部３２により、視線方向検出部３０で検出された視線から、被検眼１４の注視点位置を求め（Ｓ１１０）、注視点位置測定部３２で得られた注視点位置と、当該注視点位置を求めた時点の視線方向における観察対象物１０の注視座標値とを比較する（Ｓ１１２〜Ｓ１１６）工程を有している。
【００２０】
上記目的を達成する本発明のコンピュータを用いた三次元観察状態測定方法は、例えば図４に示すように、画像取得部２０により視線方向を含むステレオ画像を取得し（Ｓ２０２）、ステレオ画像に基づき、座標取得部２２により当該視線方向の観察対象物１０の三次元座標値を取得し（Ｓ２０４）、視線方向検出部３０により被検眼１４の視線方向を検出し（Ｓ２０８）、屈折力測定部３４により被検眼１４の屈折力を測定すると共にピント位置を求め（Ｓ２１２）、屈折力測定部３４で得られたピント位置と、当該ピント位置を求めた時点の視線方向における観察対象物１０の注視座標値とを比較する（Ｓ２１４、Ｓ２１６）工程を有している。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を説明する構成ブロック図である。三次元観察状態測定装置は、ダイクロイックミラー１６、画像取得部２０、座標取得部２２、視線方向検出部３０、注視点位置測定部３２、座標比較部４０並びに視線方向座標演算部４１を備えているもので、被検者が観察対象物１０を観察している状態を計測するものである。ここで、観察対象物１０は例えば人形や構造体のような三次元の可視物体で、静止していてもよく、また可動体でもよい。
【００２２】
ダイクロイックミラー(Dichroic Mirror)１６は、薄膜による光の干渉を利用して、特定波長領域の光のみを反射して、残りの波長領域の光を透過する鏡である。ここでは、ダイクロイックミラー１６は、被検眼１４と観察対象物１０との間に設置され、視線方向検出部３０で放射される赤外光を被検眼１４方向に反射すると共に、観察対象物１０から放射される可視光を透過している。
【００２３】
画像取得部２０は、視線方向を含むステレオ画像を取得するもので、典型的にはステレオカメラが用いられる。ステレオカメラとは、基線距離離れた左右の同一特性を有するカメラで対象物を撮影するもので、ステレオカメラで撮影した左右画像の視差差が三次元の高さ方向の情報として重要であるため、レンズ収差の極めて少ない写真画像が得られるように構成されている。ステレオカメラの視線方向には、観察対象物１０が設置されており、ステレオ画像に観察対象物１０の像が含まれるように倍率が配慮されている。観察対象物１０が静止体であれば、一台のカメラの撮影場所を基線距離だけ離して左右の画像を作成して、ステレオ画像とすることができる。
【００２４】
座標取得部２２は、画像取得部２０で得られたステレオ画像に基づき、観察対象物１０の三次元座標値を取得するもので、座標値の基準点として、例えば被検眼１４の位置を用いる。座標取得部２２は、例えば予め画像取得部２０で得られるステレオ画像に関して三次元座標が得られるように調整したキャリブレーション情報を用いる。キャリブレーション情報は、寸法が既知の校正体を用いて、画像取得部２０で撮影されるステレオ画像の各種パラメータ、例えばレンズの焦点距離やレンズ収差の値を取得しておく。このようなキャリブレーション情報は、例えば本出願人の提案に係る特開２００３−４２７３０号公報、４２７３２号公報に開示された校正体を用いた表面形状測定装置により得ることができる。また、座標取得部２２は、例えば本出願人の提案に係る特開２００３−４２７２６号公報に開示された校正体を観察対象物１０の設置場所に置いて、被検眼から校正体までの距離や方向を予め測定しておき、この校正体の測定結果を用いて観察対象物１０の三次元座標値を設定できるようにしてもよい。
【００２５】
視線方向検出部３０は、被検眼１４の視線方向を検出するもので、代表的な検出原理としては角膜検出方式と強膜反射方式とがある。角膜検出方式は、角膜上に赤外ＬＥＤ(Light Emitting Diode)の放射光による虚像を作り、眼球の移動に従ってその虚像が移動するのを検出する方式である。強膜反射方式は、眼に弱い赤外線を照射し、赤外光の反射光量が黒目と白目で異なることを利用する。
【００２６】
注視点位置測定部３２は、視線方向検出部３０で検出された視線から、被検眼１４の注視点位置を求める。被検者は左右眼で観察対象物１０を観察しているので、視線方向検出部３０で左右の被検眼１４の視線方向を検出し、左右の視線方向の交点を求めることで、被検眼１４の注視点位置を求めることができる。
【００２７】
視線方向座標演算部４１は、注視点位置測定部３２によって注視点位置を求めた時点の視線方向における観察対象物１０との交点である注視座標値を演算する。即ち、観察対象物１０には立体像としての大きさがあるので、視線方向座標演算部４１は、視線方向検出部３０で検出された左右の被検眼１４の視線方向情報を用いて、左右の被検眼１４で注視点に相当する観察対象物１０の座標値を求める。なお、左右の被検眼１４の視線方向と観察対象物１０の表面で実質的に一点に収束していない場合には、左右の被検眼１４の一方しか観察対象物１０の表面部位を注視していない状態と考えられるので、視線方向座標演算部４１において、有効な側の眼の視線方向のみを採用するとか、左右の被検眼１４により観察対象物１０を見ている方向の中間位置を採用するなどの適宜の措置をとるとよい。
【００２８】
座標比較部４０は、注視点位置測定部３２で得られた注視点位置と、視線方向座標演算部４１で取得した観察対象物１０の座標値とを比較して、両者の乖離量を求める。そして、座標比較部４０は、被検者の眼疲労度を識別する為に設定した基準値に対して、注視点と注視座標値との乖離量を比較して、左右の被検眼１４が健康な状態にあるか眼疲労状態にあるかの判定を行なう。なお、座標比較部４０に設定してある基準値は、集団検診等で標準的な被検者の調節機能を用いて設定し、個別の被検者向けに設定する場合には当該個人の被検者の検査履歴を用いて設定するとよい。
【００２９】
このように構成された装置の動作を次に説明する。図２は図１の装置を用いた三次元観察状態測定方法の一例を示すフローチャートである。まず、観察対象物１０を三次元観察状態測定装置の近傍に設置する（Ｓ１００）。そして、画像取得部２０により視線方向を含むステレオ画像を取得し（Ｓ１０２）、ステレオ画像に基づき、座標取得部２２により当該視線方向の観察対象物１０の三次元座標値を取得する（Ｓ１０４）。次に、被検者を三次元観察状態測定装置の所定位置、例えばダイクロイックミラー１６と観察対象物１０の光軸上に案内する（Ｓ１０６）。
【００３０】
すると、三次元観察状態測定装置は、視線方向検出部３０により被検眼１４の視線方向を検出し（Ｓ１０８）、注視点位置測定部３２により、視線方向検出部３０で検出された左右の被検眼１４の視線方向から、被検眼１４の注視点位置を求める（Ｓ１１０）。また、視線方向座標演算部４１により、視線方向検出部３０によって注視点位置を求めた時点の視線方向であって、観察対象物１０との交点である注視座標値を演算する（Ｓ１１２）。
【００３１】
そして、座標比較部４０は、座標注視点位置測定部３２で得られた注視点位置と、Ｓ１１２で求めた注視座標値とを比較して、乖離量を演算する（Ｓ１１４）。そして、座標比較部４０は、乖離量が基準値よりも大きいか比較して（Ｓ１１６）、大きい場合には被検眼の眼疲労が大きくなっていると判断して（Ｓ１１８）、被検者が観察対象物１０を観察することを停止させて、休息を取るように指示する（Ｓ１２０）。他方、Ｓ１１６で小さい場合には、被検眼の眼疲労は小さいと判断できるから、被検者による観察対象物１０の観察を許可する（Ｓ１２２）。被検者は、Ｓ１０６に戻って観察対象物１０の観察を継続してもよい。
【００３２】
図３は本発明の第２の実施の形態を説明する構成ブロック図である。三次元観察状態測定装置は、ダイクロイックミラー１６、ハーフミラー１８、画像取得部２０、座標取得部２２、視線方向検出部３０、屈折力測定部３４、視線方向調整部３６、視線方向座標演算部４１並びに第２座標比較部４２を備えている。なお、図３において、図１で説明した構成要素と同一要素に関しては同一符号を付して、説明を省略する。
【００３３】
図において、ハーフミラー１８は、ダイクロイックミラー１６で反射された左右の被検眼１４からの赤外光を、屈折力測定部３４と視線方向検出部３０とに分枝する。屈折力測定部３４は、被検眼１４の屈折力を測定するもので、所謂他覚式の眼屈折力測定装置が用いられる。他覚式の眼屈折力測定装置では、例えば被検眼の眼底に測定ターゲット像を投影し、この測定ターゲット像の合焦状態に基づいて被検眼の屈折度を測定すると共に、眼の屈折力より視軸上のピント位置を求めることができる。この場合に、輻輳角を用いてピント情報を更に精緻に求めることができる。ここで、輻輳（ｖｅｒｇｅｎｃｅ）とは、見ようとする対象物に両眼の視軸を集中させることを言い、両眼の視軸のなす角度を輻輳角という。
【００３４】
視線方向調整部３６は、視線方向検出部３０によって眼球の向きも視線方向測定と同時に観測し、視線方向の動きに合わせてダイクロイックミラー１６と屈折力測定部３４を同時に回転・移動させ、光軸をあわせる。視線方向調整部３６により、屈折力測定部３４の測定する光軸が眼球運動によってずれてしまうのを防止できる。第２の座標比較部４２は、屈折力測定部３４で得られたピント位置と、視線方向座標演算部４１で取得した観察対象物１０の座標値とを比較して、両者の乖離量を求める。そして、第２の座標比較部４２は、被検者の眼疲労度を識別する為に設定した基準値に対して、ピント位置と注視座標値との乖離量を比較して、左右の被検眼１４が健康な状態にあるか眼疲労状態にあるかの判定を行なう。
【００３５】
このように構成された装置の動作を次に説明する。図４は図３の装置を用いた三次元観察状態測定方法の一例を示すフローチャートである。まず、観察対象物１０を三次元観察状態測定装置の近傍に設置する（Ｓ２００）。そして、画像取得部２０により視線方向を含むステレオ画像を取得し（Ｓ２０２）、このステレオ画像に基づき、座標取得部２２により当該視線方向の観察対象物１０の三次元座標値を取得する（Ｓ２０４）。次に、被検者を三次元観察状態測定装置の所定位置、例えばダイクロイックミラー１６と観察対象物１０の光軸上に案内する（Ｓ２０６）。
【００３６】
すると、三次元観察状態測定装置は、視線方向検出部３０により被検眼１４の視線方向を検出し（Ｓ２０８）、視線方向座標演算部４１により、視線方向検出部３０によって注視点位置を求めた時点の視線方向であって、観察対象物１０との交点である注視座標値を演算する（Ｓ２１０）。また、屈折力測定部３４により、被検眼１４のピント位置を求める（Ｓ２１２）。この場合に、屈折力測定部３４により測定される輻輳角の情報も加味するとよい。
【００３７】
そして、第２の座標比較部４２は、屈折力測定部３４で得られたピント位置と、Ｓ２１０で求めた注視座標値とを比較して、乖離量を演算する（Ｓ２１４）。次に、第２の座標比較部４２は、乖離量が基準値よりも大きいか比較して（Ｓ２１６）、大きい場合には被検眼の眼疲労が大きくなっていると判断して（Ｓ２１８）、被検者が三次元画像を視聴することを停止させて、休息を取るように指示する（Ｓ２２０）。他方、Ｓ２１６で小さい場合には、被検眼の眼疲労は小さいと判断できるから、被検者による観察対象物１０の観察を許可する（Ｓ２２２）。被検者は、Ｓ２０６に戻って観察対象物１０の観察を継続してもよい。
【００３８】
図５は図４のＳ２１０の詳細を説明するフローチャートである。まず、屈折力測定部３４により赤外光を被検眼１４に入射する（Ｓ２５２）。そして、屈折力測定部３４は、リング状指標を眼底に投影し、粗アライメントに続いて精密アライメントを行なう（Ｓ２５４、Ｓ２５６）。そして、ダイクロイックミラー１６を輻輳に応じて変化させる（Ｓ２５８）。そして、屈折力測定部３４は、眼底と共役関係に配置される眼底像検出部で眼底上に投影されたリング状の形状を測定し、その形状の変形を測定して屈折力を求める（Ｓ２６０）。更に、屈折力測定部３４は、瞳孔径や必要な場合には輻輳も測定できる。屈折力測定部３４は、測定した屈折力から眼が焦点を合わせているピント位置を求めることができる。そして、測定時間が終了したか判断し（Ｓ２６２）、未了であればＳ２５６に戻って測定を継続する。終了であれば、戻しとする。
【００３９】
図６は本発明の第３の実施の形態を説明する構成ブロック図である。第３の実施の形態においては、第１の実施の形態における座標比較部４０と、第２の実施の形態における第２の座標比較部４２を組合せたものである。さらに、ハーフミラー１９が、ダイクロイックミラー１６と観察対象物１０との間に設置され、被検眼１４の像を瞳孔径測定部３７とまばたき測定部３８に導く。瞳孔径測定部３７は、瞳孔径を測定する。まばたき測定部３８は、被検眼１４のまばたきの回数を測定する。眼疲労判定部３９は、瞳孔径測定部３７が測定した瞳孔径と、被検者が近いところの像を見るときの瞳孔径の基準値と比較して、瞳孔収縮が正常に行なわれるか判断することで眼疲労の判定を行なう。また、眼疲労判定部３９は、まばたき測定部３８が測定した被検眼１４のまばたきの回数と、眼の調節機能が充分に発揮されている状態の標準的なまばたきの回数と比較して、まばたきの回数が低下している場合に眼疲労状態と判定する。
【００４０】
このように構成すると、視線方向座標演算部４１で取得した観察対象物１０の座標値に対して、注視点位置測定部３２で得られた注視点位置と、屈折力測定部３４で得られたピント位置の二つの情報を用いて被検眼の眼疲労度が測定でき、測定の信頼性がます。
【００４１】
また、健康な状態の眼の生理的機能としては、近いところを見るときには、瞳孔が小さくなる傾向が存在しているが、瞳孔径測定部３７による瞳孔径測定によって、瞳孔の大小を調節する機能が正しく応答しているか判断できる。また、健康な状態の眼の生理的機能としては、一定頻度でまばたきを行なっているが、眼精疲労の状態ではまばたきの回数が減少して、角膜の表面が乾燥してしまうために、眼疲労度が更に増す現象が知られている。そこで、まばたき測定部３８により、被検者のまばたきの回数を測定して、眼疲労徴候を観測すると良い。
【００４２】
なお、上記の実施の形態においては、三次元観察状態測定装置として視線方向検出部や屈折力測定部を用いて、数分程度の比較的短時間の視力測定により被検眼の眼疲労度を測定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば数時間程度の比較的長時間における注視点位置やピント位置の経時変化情報を用いて、眼疲労度の経時変化を計測するようにしてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の三次元観察状態測定装置によれば視線方向を含むステレオ画像を取得する画像取得部と、当該画像取得部で得られたステレオ画像に基づき、当該視線方向の観察対象物の三次元座標値を取得する座標取得部と、被検眼の視線方向を検出する視線方向検出部と、前記視線方向検出部で検出された視線から、前記被検眼の注視点位置を求める注視点位置測定部と、前記注視点位置測定部で得られた注視点位置と、当該注視点位置を求めた時点の視線方向における観察対象物の注視座標値とを比較する座標比較部を備える構成としているので、被検者がみている観察対象物の方向や距離を、画像取得部と座標取得部によって、動的に三次元的に計測し、この三次元的計測位置と被検者の注視点位置と比較することにより、眼疲労状態が正確に検査できる。
【００４４】
また、本発明の三次元観察状態測定装置によれば、視線方向を含むステレオ画像を取得する画像取得部と、当該画像取得部で得られたステレオ画像に基づき、当該視線方向の観察対象物の三次元座標値を取得する座標取得部と、被検眼の視線方向を検出する視線方向検出部と、前記被検眼の屈折力を測定する屈折力測定部と、前記屈折力測定部で得られた前記被検眼のピント位置と、当該ピント位置を求めた時点の視線方向における観察対象物の注視座標値とを比較する第２の座標比較部とを備える構成としているので、被検者がみている観察対象物の方向や距離を、画像取得部と座標取得部によって、動的に三次元的に計測し、この三次元的な計測位置と被検眼のピント位置と比較することにより、眼疲労状態が正確に検査できる。また、屈折力測定部により視聴者の被検眼における屈折力、輻輳、瞳孔径等の眼特性を容易に計測できるので、例えば新しい眼鏡の装用時の検査が、矯正に適合した情報として正確に取得できる。また、被検眼のピント位置は左右の片眼でも測定できるので、注視点位置測定部のように注視点位置を求めるために必ず左右両眼を必要とする場合に比較して、光学系を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態を説明する全体構成ブロック図である。
【図２】 図１の装置を用いた三次元観察状態測定方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】 本発明の第２の実施の形態を説明する全体構成ブロック図である。
【図４】 図３の装置を用いた三次元観察状態測定方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】 図４のＳ２１０の詳細を説明するフローチャートである。
【図６】 本発明の第３の実施の形態を説明する構成ブロック図である。
【符号の説明】
１０ 観察対象物
１４ 被検眼
２０ 画像取得部
２２ 画像座標取得部
３０ 視線方向検出部
３２ 注視点位置測定部
３４ 屈折力測定部
３７ 瞳孔径測定部
３８ まばたき測定部
４０、４２ 座標比較部
４１ 視線方向座標演算部
Claims (8)
- 視線方向を含むステレオ画像を取得する画像取得部と；
当該画像取得部で得られたステレオ画像に基づき、当該視線方向の観察対象物の三次元座標値を取得する座標取得部と；
被検眼の視線方向を検出する視線方向検出部と；
前記視線方向検出部で検出された視線から、前記被検眼の注視点位置を求める注視点位置測定部と；
前記注視点位置測定部で得られた注視点位置と、当該注視点位置を求めた時点の視線方向における観察対象物の注視座標値とを比較する座標比較部とを備え；
前記座標比較部は前記注視点位置と前記注視座標値との乖離量を被検者の眼疲労度を識別するために設定した基準値と比較して、被検眼が眼疲労状態にあるか判定する；
三次元観察状態測定装置。 - 視線方向を含むステレオ画像を取得する画像取得部と；
当該画像取得部で得られたステレオ画像に基づき、当該視線方向の観察対象物の三次元座標値を取得する座標取得部と；
被検眼の視線方向を検出する視線方向検出部と；
前記被検眼の屈折力を測定する屈折力測定部と；
前記屈折力測定部で得られた前記被検眼のピント位置と、当該ピント位置を求めた時点の視線方向における観察対象物の注視座標値とを比較する第２の座標比較部とを備え；
前記第２の座標比較部は前記被検眼のピント位置と前記注視座標値との乖離量を被検者の眼疲労度を識別するために設定した基準値と比較して、被検眼が眼疲労状態にあるか判定する；
三次元観察状態測定装置。 - 視線方向を含むステレオ画像を取得する画像取得部と；
当該画像取得部で得られたステレオ画像に基づき、当該視線方向の観察対象物の三次元座標値を取得する座標取得部と；
被検眼の視線方向を検出する視線方向検出部と；
前記被検眼の屈折力を測定する屈折力測定部と；
前記視線方向検出部で検出された視線方向から、前記被検眼の注視点位置を求める注視点位置測定部と；
前記注視点位置測定部で得られた注視点位置と、当該注視点位置を求めた時点の視線方向における観察対象物の注視座標値とを比較する第１の座標比較部と；
前記屈折力測定部で得られたピント位置と、ピント位置を求めた時点の視線方向における観察対象物の注視座標値とを比較する第２の座標比較部とを備え；
前記座標比較部は前記注視点位置と前記注視座標値との乖離量を被検者の眼疲労度を識別するために設定した基準値と比較して、被検眼が眼疲労状態にあるか判定し；
前記第２の座標比較部は前記被検眼のピント位置と前記注視座標値との乖離量を被検者の眼疲労度を識別するために設定した基準値と比較して、被検眼が眼疲労状態にあるか判定する；
三次元観察状態測定装置。 - 前記三次元観察状態測定装置において、さらに被検眼の前に配置され、赤外反射するダイクロイックミラーを備え；
前記屈折力測定部が、前記被検眼の前記ダイクロイックミラーを含む反射光軸上に配置された；
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の三次元観察状態測定装置。 - 前記三次元観察状態測定装置において、さらに、前記被検眼の瞳孔径を測定する瞳孔径測定部、または、前記被検眼のまばたきを測定するまばたき測定部を備えた；
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の三次元観察状態測定装置。 - 被検眼の屈折力と視線方向の経時変化を測定するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の三次元観察状態測定装置。
- 画像取得部により視線方向を含むステレオ画像を取得し；
前記ステレオ画像に基づき、座標取得部により当該視線方向の対象物の三次元座標値を取得し；
視線方向検出部により被検眼の視線方向を検出し；
注視点位置測定部により、前記視線方向検出部で検出された視線から、前記被検眼の注視点位置を求め；
前記注視点位置測定部で得られた注視点位置と、当該注視点位置を求めた時点の視線方向における観察対象物の注視座標値とを比較し；
前記注視点位置と前記注視座標値との乖離量が被検者の眼疲労度を識別するために設定した基準値よりも大きい場合は被検眼の眼疲労が大きくなっていると判断する；
コンピュータを用いた三次元観察状態測定方法。 - 画像取得部により視線方向を含むステレオ画像を取得し；
前記ステレオ画像に基づき、座標取得部により当該視線方向の対象物の三次元座標値を取得し；
視線方向検出部により被検眼の視線方向を検出し；
屈折力測定部により前記被検眼の屈折力を測定すると共にピント位置を求め；
前記屈折力測定部で得られたピント位置と、当該ピント位置を求めた時点の視線方向における観察対象物の注視座標値とを比較し；
前記被検眼のピント位置と前記注視座標値との乖離量が被検者の眼疲労度を識別するために設定した基準値よりも大きい場合は被検眼の眼疲労が大きくなっていると判断する；
コンピュータを用いた三次元観察状態測定方法。
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