JP4536329B2 - アイポイントの位置決定方法及びアイポイント測定システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は眼鏡レンズのアイポイントの最適位置を決定するためのアイポイントの位置決定方法及びアイポイント測定システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
眼鏡レンズのアイポイントの設定はレンズの性能を十全に発揮させて正確な焦点を結ぶために不可欠である。従来から熟練の眼鏡技術者によってこのアイポイントを設定することもあった。しかし、眼鏡技術者の技術の巧拙は一定しないためより客観的で正確な方法が求められていた。また、特に累進レンズ(及びバイフォーカルレンズ)では遠用及び近用の2つのアイポイントを設定しなければならず、眼鏡技術者の技術にのみ頼るには限界がある。実際には両方のアイポイントとも正確に設定するのはかなり面倒であって高度な技術が必要となり、一方のアイポイントはある程度の精度で設定しても他方のアイポイントについてはおざなりになってしまうことが多かった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このため、従来においては測定の客観性を向上させるためPDメータを使用することが行われている(上記熟練の眼鏡技術者の測定と併用することもある)。PDメータは双眼鏡のような接眼レンズから被験者に目視させ、その視線を逆方向から測定者がチェックしてPD(pupil distance:瞳孔間距離)を計測するというものである。PDメータによってアイポイントの設定はかなり正確さと客観性が得られるようになった。
しかし、PDメータについては以下のような問題がある。
1)測定は水平視線で行われるため特に上記累進レンズやバイフォーカルレンズを使用する人にとっては遠用アイポイントの位置の決定はともかく近用アイポイントの位置を決定する場合には実際に使用する際のアイポイントとはズレが生じてしまう。つまり、累進レンズ等では下目使いで近くのものを目視するわけであるが、PDメータを使用した場合ではPDメータに対して水平視線を維持したままで下側を見るという測定姿勢となるわけであって下目使いにはならない。そのため、遠用アイポイントに対する近用アイポイントのインセット量が理想的なインセット量とは若干異なってしまう。
2)PDメータでは視差を利用して光点に対して仮想的な遠用視や近用視をさせるようになっている。その際自然な感じでの目視ではなくPDメータを覗き込むような違和感のある測定姿勢となるため遠用視や近用視がしにくく、うまく遠用視や近用視ができない場合には人によってはまったく異なった位置にアイポイントが設定されてしまう可能性があった。更に、老人では眼の機能が衰え十分な輻輳ができず近用視において眼が寄りにくいという問題があった。そのため老人では正確に近用アイポイントが設定されにくくなっていた。
3)PDメータによる測定は裸眼で行う。そのため近視の人では注視すべき光点がはっきりと見えず、遠用視と近用視の間で正確な輻輳ができず、結果としてアイポイントの設定が不正確となってしまう。
4)PDメータでは被験者の眼がレンズの焦点位置に正確に配置されていないと誤差が大きくなってしまう。しかし、なれない機械であるためうまく使いこなせずこの誤差が生じてしまうということが多々あった。また、このような誤差が生ずることから眼鏡をかけて測定ができないこととなっている。
また、従来からテレセントリック光学系が存在し、アイポイントの正確な設定ができないことはなかったが装置が極めて大がかりなものとなり、実際に測定を行う眼鏡店においてこのような装置を設置することは事実上不可能であった。
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、簡便な方法で従来にくらべてより正確に眼鏡レンズのアイポイントの位置を決定することができるアイポイントの位置決定方法及びアイポイント測定システムを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項1の発明では、被験者に測定用眼鏡を装用させ同眼鏡の所定位置に指標をマーキングし、被験者に被験者から離間した位置に配置された注視対象を自然な普通の姿勢での目視状態で注視させて仮想的な遠用視を実行させた状態でレンズ又はフレームを含む顔面部を撮影し、次いで撮影した画像に写された前記指標と瞳孔との画像上での相対位置を解析し、前もって得られている前記指標の位置と画像上の前記指標の位置とのずれに基づいて前記瞳孔位置を実際のアイポイント位置に修正するようにしたことをその要旨とする。
また請求項2の発明では請求項1の発明の構成に加え、前記注視対象は暗室壁面に形成された透孔であり、同透孔奥部であって被験者の視線と前記透孔とを結ぶ直線の延長線上には被験者に目視させるための光点が配設されているようにしたことをその要旨とする。
また請求項3の発明では請求項2の発明の構成に加え、前記光点からの射出光はミラーによって反射され屈曲して前記透孔に至るようにしたことをその要旨とする。
【0005】
また請求項4の発明では、自然な普通の姿勢での目視状態で被験者が仮想的な遠用視をするために注視する被験者から離間した位置に配置された注視対象と、同注視対象を注視する被験者に装用させるために所定位置に指標がマーキングされた測定用眼鏡と、同測定用眼鏡のレンズ又はフレームを含む顔面部を撮影する撮影手段と、撮影した画像に写された前記指標と瞳孔との画像上での相対位置を解析する解析手段とを備え、前もって得られている前記指標の位置と画像上の前記指標の位置とのずれに基づいて前記瞳孔位置を実際のアイポイント位置に修正するようにしたことをその要旨とする。
また請求項5の発明では請求項4の発明の構成に加え、前記解析手段は前記撮影手段によって正対位置からずれた位置から撮影した複数方向からの顔面部に対する複数の画像データを得ることによって同複数の画像データに基づいて瞳孔中心の前記測定用眼鏡に対する相対的な三次元位置を解析することをその要旨とする。
また請求項6の発明では請求項4又は5の発明の構成に加え、前記注視対象は暗室壁面に形成された透孔であり、同透孔奥部であって被験者の視線と前記透孔と結ぶ直線の延長線上には被験者に目視させるための光点が配設されていることをその要旨とする。
また請求項7の発明では請求項6の発明の構成に加え、前記光点からの射出光はミラーによって反射され屈曲して前記透孔に至るようにしたことをその要旨とする。
【0006】
上記のような構成では被験者は指標がマーキングされた眼鏡を装用し、自然な普通の姿勢での目視状態で仮想的な遠用視をするために被験者から離間した位置に配置された注視対象を注視した状態でレンズ又はフレームを含む顔面部を撮影し、次いで撮影した画像に写された前記指標と瞳孔との画像上での相対位置を解析し、前もって得られている前記指標の位置と画像上の前記指標の位置とのずれに基づいて前記瞳孔位置を実際のアイポイント位置に修正する。
ここに指標は一箇所でも複数箇所でもよい。複数の指標の場合には眼を挟持するように配置することが好ましい。眼を挟んだ両側とは左右以外の位置、例えば上下位置や斜め位置も含む概念である。また、指標の形状やマーキング手段は適宜選択できる。また、注視は遠用視の場合と近用視の場合を含む。注視対象は例えば遠用視では実際の景色を注視することだけでなく仮想的な景色や景色意外の光点等を注視することも含む。撮影画像が顔面に対して完全に正対していない場合や基準となる撮影距離条件とは異なる条件で撮影している場合にはこれらを補正することが好ましい。また、指標に目盛りを付すようにしてもよい。
【0007】
更に被験者は測定用眼鏡を装用し、自然な普通の姿勢での目視状態で仮想的な遠用視をするために被験者から離間した位置に配置された注視対象を注視した状態でレンズ又はフレームを含む顔面部を撮影し、前もって得られている前記指標の位置と画像上の前記指標の位置とのずれに基づいて前記瞳孔位置を実際のアイポイント位置に修正する際に正対位置からずれた位置から撮影した複数方向からの顔面部に対する複数の画像データを得ることによって同複数の画像データに基づいて瞳孔中心の前記測定用眼鏡に対する相対的な三次元位置を解析するようにしてもよい。
ここにアイポイントの位置を設定する場合には複数のアイポイント、例えば累進レンズのような遠用アイポイントと近用アイポイントを設定するような複数のケースも考えられる。このケースでは被験者に遠用視及び近用視可能な複数の注視対象を注視させ、それぞれの注視対象を注視した状態でレンズを含む顔面部を撮影する。その際に顔面部の撮影画像が正対画像ではなく斜め方向から撮影される場合がある。固定された単一の撮影手段によって遠用視及び近用視した被験者の顔面部を撮影する場合では必然的にこのような撮影画像となってしまう。このような斜めからの撮影画像においては正対画像と異なり瞳孔中心とアイポイントが画像上一致しなくなっている。
そのため撮影した画像に写された前記指標を基準として画像に写された測点位置を仮決定する仮決定手段において正対位置からずれた位置から撮影した複数方向からの顔面部に対する複数の画像データを得、同複数の画像データに基づいて瞳孔中心の前記測定用眼鏡に対する相対的な三次元位置を解析するわけである。つまり、実際に瞳孔中心がレンズと正対したどの位置にあるのかを解析し、その得られたデータに基づいてアイポイント位置を仮決定するものである。そのためには複数の方向からの撮影画像、例えば図10に示すようにステレオ撮影を行うことが好ましい。
更に、例えば一般に遠用視においては被験者に水平方向を注視させるので、瞳孔中心の三次元的な位置が解析できれば瞳孔中心を通る水平直線とレンズとの交点をもってアイポイント位置を決定することが可能となる。
ステレオ画像の三次元的な位置解析方法にはいくつかの方法があるが、その原理の一例を図18に基づいて説明する。図18はxyzの直交する3軸で現される三次元的な位置を決定する場合におけるx−z座標系についての位置決定方法を説明する図である。
図18においてステレオ画像を得るための2つのレンズ位置をそれぞれL1,L2とする。これらを通してスクリーン上に投影されたA点の投影点をそれぞれA1,A2とする。スクリーンはx軸と平行でかつz軸に直交する。また、L1,L2間の距離をhとし、レンズ位置からスクリーンまでの距離をdとし、A1,A2のz軸までの距離をそれぞれp,qとすると、A点は次の式の交点として表される。
【0008】
【数1】
【0009】
この図18の場合ではA点のx−z座標における位置が定まることとなる。同様にz−y座標方向も式を作成し、三次元的なA点位置を求めるようにする。
【0010】
【発明の効果】
上記各請求項の発明では、被験者にとって通常の装用状態に近い測定条件で簡便に測定できるにもかかわらず極めて正確なアイポイントの位置を決定することが可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態を図面に基づいて説明する。
(実施の形態1)
本実施の形態1におけるシステムでは図1及び図2に示すような装置を使用する。図1及び図2において右方を前方とし、左方を後方とする。暗室11内には撮影手段としての第1のデジタルカメラ12が設置されている。第1のデジタルカメラ12はそのレンズが暗室11前方に配設されたマジックミラー14に面するように配置され、同マジックミラー14を通して前方撮影可能とされている。
暗室11の前面壁11aの表面(被験者に向いた側)は黒色に着色されている。
第1のデジタルカメラ12の後方位置にはミラー15が配置されている。ミラー15はその反射面が垂直位置に対して前方下方に向かって45度となるように傾斜させてセットされている。ミラー15の下方位置にはLED装置16が配設されている。LED装置16とミラー15との間であってLED装置16寄り位置には凸レンズ17が配設されている。LED装置16から発光されたLED光はミラー15で前方方向に90度屈曲させられ暗室11前方の透孔11bから外部に導かれるようになっている。LED装置16からのLED光は凸レンズ17によって仮想的に遠距離位置から発光されるような効果となる。暗室11及び暗室11内部に配設された各構成によって遠用アイポイント撮影装置19が構成されている。
暗室11の前方の机20の上には近用アイポイント撮影装置21が載置されている。近用アイポイント撮影装置21は薄板状のアクリル板22と、同アクリル板22の裏面に固着された撮影手段としての第2のデジタルカメラ23及びアクリル板22裏面に貼付された新聞24とにより構成されている。アクリル板22には小透孔22aが形成され、第2のデジタルカメラ23のレンズは同小透孔22aに面して配置される。新聞24には図示しない小透孔が形成され第2のデジタルカメラ23のレンズが小透孔22aを通して表面側に露出されている。
【0012】
第1及び第2のデジタルカメラ12,23はコンピュータ25に接続されている。
図5に示すように、コンピュータ25はCPU(中央処理装置)26及びその周辺装置によって構成される。CPU26は各種プログラムや入力データに基づいて撮影画像からアイポイントの位置を決定する。記憶装置27にはCPU26の動作を制御するためのプログラム、複数のプログラムに共通して適用できる機能を管理するOA処理プログラム(例えば、日本語入力機能や印刷機能等)等の基本プログラムが格納されている。更に、撮影したデータを取り込むプログラム、取り込んだ画像データに基づいて解析しアイポイント位置を決定する解析プログラム、撮影したデータを補正する補正プログラム等が格納されている。CPU26には入力装置としてのキーボード28、入力装置としてのマウス29、表示手段としてのモニタ30が接続されている。CPU26及び記憶装置27は第1の仮決定手段、解析手段、補正手段を構成する。
【0013】
次にこのように構成した実施の形態1のシステムの使用方法について説明する。
(1)アイポイントの測定
まず、被験者はアイポイント測定用の眼鏡31を装用する。図6に示すように眼鏡31はダミーレンズ32の上下左右の4箇所に指標としての小丸形状のシール33が貼付されている。本実施の形態のダミーレンズ32は度数のないレンズを使用するが度数が入っていても構わない。左右の各ダミーレンズ32毎のシール33の相対的な位置関係、更に左右の各ダミーレンズ32間のシール33の相対的な位置関係はデータとして上記記憶装置27に記憶されている。
本実施の形態では累進レンズについてのアイポイントを求めるものとする。
1)遠用アイポイントの測定方法
図1に示すように、被験者Tは暗室11の前面壁11aに正対するように着座する。そして、前面壁11aに形成された透孔11bを目視する。透孔11bからは仮想的に遠くに見えるLED光を見ることとなり、被験者Tは遠用視をすることとなり被験者Tの瞳孔は遠用アイポイント位置に配置されることとなる。この状態で第1のデジタルカメラ12によって被験者Tの顔面を撮影し、コンピュータ25に取り込む(具体的には上記記憶装置27に記憶させる)。撮影画像は例えば図3のように得られる。
2)近用アイポイントの測定方法
図2に示すように、被験者Tは着座して机20上の近用アイポイント撮影装置21を手に取り、日頃被験者Tが読むような位置・角度とさせた上で新聞24を読ませる。この状態で第2のデジタルカメラ23によって被験者Tの顔面を撮影し、コンピュータ25に取り込む(具体的には上記記憶装置27に記憶させる)。撮影画像は例えば図4のように得られる。被験者Tの瞳孔(近用アイポイント位置)は遠用アイポイント位置よりも内側に寄る。
【0014】
(2)撮影画像の解析
第1又は第2のデジタルカメラ12,23によってコンピュータ25の記憶装置27に取り込まれた撮影画像はCPU26によって処理されシール33を基準として測点としてのアイポイント位置を決定する。これらアイポイント仮決定処理の概略について図7に示すフローチャートに基づいて説明する。
ステップS1においてCPU26は測定者のキーボード28やマウス29の操作に従って第1又は第2のデジタルカメラ12,23から送られた画像データを記憶装置27に格納させる。
次いで、ステップS2で画像データに基づいてアイポイント位置を測定する。
本実施の形態では上記解析プログラムによってアイポイント、すなわち瞳孔中心が自動的に解析されるようになっている。これは入力された画像データの画素に対して白目と黒目のコントラストの違いに基づいて一種の二値化を行い、その分布状況から黒目位置を解析し、更に黒目の中心となる瞳孔中心を解析するというものである。同じくシール33の位置もコントラストの違いに基づいて解析されるため各シール33から瞳孔中心(アイポイント)までの距離が得られることとなる。
次いで、このように得られたアイポイントについてステップS3及びステップS4において各種補正を行う。まず、ステップS3で被験者Tの顔面の上下左右方向への傾動を補正する。これは前もってデータとして得られている各シール33の相対的な位置と画像データとの位置のずれに基づいて補正を行うものである。次いでステップS4で第1又は第2のデジタルカメラ12,23についての距離補正を行う。両デジタルカメラ12,23ともレンズまでの基準となる距離条件を設定しているため、被験者の位置によって基準となる距離条件よりも近かったり遠かったりして同じ形状で大きさの若干異なる相似形状に撮影されてしまう場合がある。これを補正するものである。
尚、上記各ステップにおいて画像データの処理に伴ってその処理結果がモニタ30に表示される。
このようにして得られた各シール33に対するアイポイントの相対的な位置が決定される。このデータに基づいて被験者Tのアイポイントに対応するレンズを選択し所望のフレームに装着することで正確な遠用及び近用アイポイントが測定された眼鏡が得られる。
【0015】
このように構成することによって、本実施の形態1では次のような効果を奏する。
(1)被験者Tにごく普通の姿勢での遠用視又は近用視をさせることでその被験者Tのそれぞれ遠用アイポイントと近用アイポイントとを正確に決定することができる。すなわち、被験者Tに面倒な負担をかけることがない。また、測定者側もそれほど大がかりな装置を必要とすることがなく正確な測定が可能となった。
(2)近用アイポイントの測定においてPDメータのように接眼レンズを覗き込むといった不自然さがなく、実際の近用視に近い状態で測定できるため正確な測定が可能となっている。
(3)遠用アイポイントの測定においてアイポイント測定用の眼鏡31はダミーレンズ32を変更することが可能であるため、LED光が見にくい被験者T用に遠用度数の入ったダミーレンズ32を用意することが可能となる。また、逆に近用アイポイントの測定において新聞24が読みにくい被験者T用に近用度数の入ったダミーレンズ32を用意することが可能となる。
(4)遠用アイポイント撮影装置19は前面壁11aが黒く塗装されるとともに凸レンズ17によってLED光が仮想的に遠距離から発光するように設計されているため、それほど大きくない設置場所にも配置することが可能となる。
(5)近用アイポイント撮影装置21は被験者Tが持って自身の見やすいような角度や位置で近用視ができるため普段の装用状態を再現でき、より正確な近用アイポイントを測定することができる。
(6)ダミーレンズ32にマーキングされたシール33は上下左右に配置されており被験者Tの顔面が上下左右に傾動した際に映像としては傾動した方向に従ってシール33の間隔が狭くなるためどの方向に傾動しているかが分かりやすくなっている。
(7)アイポイントは測定者自らが決めなくとも撮影した画像データに基づいて自動的に瞳孔中心が解析されて、アイポイントとされるためより測定の正確性が増す。
(8)特に近用アイポイントを撮影する場合ではなるべく瞳孔が目標としている地点に近い位置で撮影することが、正確な近用アイポイントの測定に好ましい。しかし、一方で本実施の形態のようになるべく実際の目視状態に近づけるように被験者に近用アイポイント撮影装置21を持たせて測定する場合には理想的な撮影ポイントからずれて、つまり遠すぎたり近すぎたりあるいはアクリル板22を傾けすぎたり逆に水平にしすぎたりして一定しないこととなってしまう。
上記のように本実施の形態では近用画像を補正する補正手段によって理想的な撮影ポイントで撮影した画像に補正することができるため、正確な近用アイポイントの測定が可能となっている。
【0016】
(実施の形態2)
本実施の形態2におけるシステムでは図9に示すようなアイポイント撮影装置40を使用する。図9において左方を前方とし、右方を後方とする。装置ケース41内には撮影手段としてのデジタルカメラ42が設置されている。デジタルカメラ42はそのレンズ43が上方を向くように装置ケース41内部の底板上に配設されている。装置ケース41前方にはマジックミラー44が嵌装されている。装置ケース41は本実施の形態2では三脚45によって支持されている。レンズ43の上部にはマジックミラー44方向から入射する光を屈折してレンズ43に導くための光学系が形成されている。図10及び図11に示すように、具体的には光学系はレンズ43の上面に配置されたV字状の第1のミラー46と第1のミラー46の左右に配置された第2のミラー47とによって構成されている。図10に示すように第2のミラー47はマジックミラー44方向からの光を90度屈折させて第1のミラー46方向に反射するように45度の角度に設定されている。第1のミラー46に至った光(画像)は図11に示すように下向きに屈折されてデジタルカメラ42のレンズ43に至る。
本撮影装置40ではこのような光学系によって1台のデジタルカメラ42によって図12(a)のような正像と倒立像の2つの同時撮影画像が得られる。この撮影画像は図12(b)のように左右の第2のミラー47の間隔に起因した視差が生じた若干異なる画像として得られる。すなわち、視差差が奥行き方向の距離のパラメータとなるステレオ画像データが得られる。
【0017】
デジタルカメラ42はコンピュータ50(本実施の形態2ではノートパソコン型)に接続されている。
図13に示すように、コンピュータ50はCPU(中央処理装置)51及びその周辺装置によって構成される。CPU51は各種プログラムや入力データに基づいて撮影画像からアイポイントの位置を決定する。記憶装置52にはCPU51の動作を制御するためのプログラム、複数のプログラムに共通して適用できる機能を管理するOA処理プログラム(例えば、日本語入力機能や印刷機能等)等の基本プログラムが格納されている。更に、撮影したデータを取り込むプログラム、撮影したデータに基づいて被験者Tの瞳孔と眼鏡57(フレーム58,59)との相対的な三次元的位置関係を解析する解析プログラム、解析プログラムによって解析された瞳孔位置をアイポイントとして眼鏡57(フレーム58,59)に適用するアイポイント決定プログラム、撮影したデータを補正する補正プログラム等が格納されている。CPU51には入力装置としてのキーボード53、入力装置としてのマウス54、表示手段としてのモニタ55が接続されている。CPU51及び記憶装置52は仮決定手段、第2の解析手段、補正手段を構成する。
【0018】
次にこのように構成した実施の形態2のシステムの使用方法について説明する。
(1)アイポイントの測定
まず、被験者はアイポイント測定用の眼鏡57を装用する。図14に示すように眼鏡57は左側フレーム58の上部位置と右側フレーム59の外側位置に沿ってそれぞれ指標としての目盛りシール60が貼付されている。フレーム58,59にはそれぞれダミーレンズ61が装着されている。これらフレーム58,59の形状データは前もって正対した撮影画像として上記記憶装置52に記憶されている。
本実施の形態では累進レンズについてのアイポイントを求めるものとする。
1)遠用アイポイントの測定方法
図9に示すように、被験者Tは着座して遠用視をする。被験者Tの瞳孔は遠用アイポイント位置に配置されることとなる。尚、この時図15に示すように被験者Tの眼球の回旋中心Oと瞳孔中心を結ぶ直線は水平直線となる。この状態でまずデジタルカメラ42によって被験者Tの顔面を撮影し、コンピュータ50に取り込む(具体的には上記記憶装置52に記憶させる)。但し、実施の形態1とは異なり正対した撮影画像ではなく斜め下方からの撮影画像となる。ここに撮影画像は例えば図12(a)のような正像と倒立像の2つの同時撮影画像として得られる。
2)近用アイポイントの測定方法
図9に示すように、被験者Tは着座して近用視をする。被験者Tの瞳孔は輻輳されて近用アイポイント位置に配置されることとなる。この状態でデジタルカメラ42によって被験者Tの顔面を撮影し、コンピュータ50に取り込む(具体的には上記記憶装置52に記憶させる)。但し、実施の形態1とは異なり正対した撮影画像ではなく斜め上方からの撮影画像となる。撮影画像は遠用視と同じく正像と倒立像の2つの同時撮影画像として得られるが、被験者Tの瞳孔(近用アイポイント位置)は輻輳されるため遠用アイポイント位置よりも若干内側に寄ることとなる。
【0019】
(2)撮影画像の解析
デジタルカメラ42によってコンピュータ50の記憶装置52に取り込まれた撮影画像はCPU51によって処理され目盛りシール60を基準として測点としてのアイポイント位置を決定する。これらアイポイント仮決定処理の概略について図17に示すフローチャートに基づいて説明する。
ステップS1においてCPU26は測定者のキーボード53やマウス54の操作に従ってデジタルカメラ42から送られた画像データを記憶装置52に格納させる。
次いで、ステップS2で撮影した画像に基づいて被験者Tの瞳孔及びフレーム58,59の三次元的位置を解析する。この解析作業は実施の形態2では1台の固定されたデジタルカメラ42によって被験者Tの遠用視及び近用視状態をそれぞれ撮影するため、正対画像と比べてかなり斜めから撮影されたものとなっていることから行う必須作業である。
本来実施の形態1のように正対(または正対に近い)撮影画像では、被験者Tの眼の回旋中心Oと黒目中心(瞳孔中心)とを結ぶ注視線は基本的にレンズと交差する位置がそのままアイポイントとなるため瞳孔中心とアイポイントは一致する。しかし、実施の形態2の撮影画像では瞳孔の位置は実際のレンズ上のアイポイントと大きなずれが生じている。そのため、実際に瞳孔中心がレンズと正対したどの位置にあるのかをレンズと瞳孔中心との三次元的な位置関係を解析して決定する必要がある。そのため図12(b)のステレオ画像に基づいて眼とレンズの三次元的な位置関係を解析し、もって正対した状態における画像の注視線とレンズとの正確な交点を求めることが必要となる。このステップS2の段階で遠用視及び近用視における被験者Tのフレーム58,59に対する相対的な瞳孔中心位置を特定することができる。
本実施の形態では作業者がキーボード53やマウス54等の入力装置によって入力したフレーム58,59や瞳孔中心位置を解析対象とする。
【0020】
図15に示すように、遠用視においては瞳孔中心は水平直線上にセットされるため、瞳孔中心の三次元的な位置が解析されれば、その水平直線上のダミーレンズ61表面との交点が遠用アイポイントとされる。また、眼球の回旋中心Oもこの水平直線上にあることとなる。一般に眼球の回旋中心Oと黒目との距離は成人ならばほぼ同長であるため(13mm程度)遠用アイポイントを解析した段階で眼球の回旋中心Oの位置を推定的に解析することができる。そして、図16に示すように、近用視における瞳孔中心と解析された回旋中心Oを結ぶ直線の延長線とダミーレンズ61表面との交点を近用アイポイントとする。
【0021】
次いで、ステップS3でこのように得られたアイポイントの位置データを前もって正対したフレーム58,59の形状データとして上記記憶装置27に記憶されているフレーム形状に適用する。本実施の形態2では上記アイポイント決定プログラムによってアイポイントの位置がフレーム58,59内のどの位置に相当するかが自動的に解析されるようになっている。
次いで、ステップS4でレンズの特性に応じた補正を行う。例えば上記近用アイポイントを決定する際にレンズの特性(屈折率、カーブ)を考慮した補正を行う。
尚、上記各ステップにおいて画像データの処理に伴ってその処理結果がモニタ30に表示される。
このようにして得られた各シール60に対するアイポイントの相対的な位置が決定される。このデータに基づいて被験者Tのアイポイントに対応するレンズを選択し所望のフレームに装着することで正確な遠用及び近用アイポイントが測定された眼鏡が得られる。
【0022】
このように構成することによって、本実施の形態2では次のような効果を奏する。
(1)被験者Tにごく普通の姿勢での遠用視又は近用視をさせることでその被験者Tのそれぞれ遠用アイポイントと近用アイポイントとを正確に決定することができる。すなわち、被験者Tに面倒な負担をかけることがない。また、測定者側もそれほど大がかりな装置を必要とすることがなく正確な測定が可能となった。
(2)近用アイポイントの測定においてPDメータのように接眼レンズを覗き込むといった不自然さがなく、実際の近用視に近い状態で測定できるため正確な測定が可能となっている。
(3)実施の形態2のアイポイント撮影装置40は1つのデジタルカメラ42のみを備えたシステムであって、実施の形態1と比較して極めてコンパクト化、低コスト化に貢献できることとなっている。
(4)図9に示すように、アイポイント撮影装置40による遠用視又は近用視状態の撮影画像は正対状態から大きくずれており、傾いた撮影画像が得られることとなる。しかし、デジタルカメラ42は図10のように左右に離間した位置から撮影した視差差のあるステレオ画像を撮影するため、このステレオ画像から瞳孔の三次元位置を解析できるため、正対状態の撮影をしなくともこの瞳孔位置に基づいてアイポイントを決定することが可能となっている。
(5)位置・形状の明らかな目盛りシール60に基づいて撮影画像の傾き具合が判断できるのでアイポイントの決定作業が容易である。
【0023】
尚、この発明は、次のように変更して具体化することも可能である。
・上記実施の形態1では第1のデジタルカメラ12のレンズの中心線はLED光の光軸とはずれて配置されるので両者の角度が異なる。このためにアイポイント位置測定において誤差が発生する。上記実施の形態では計算によってこの誤差を補正するようになっていた。
しかし、図8に示すように第1のデジタルカメラ12の前面にハーフミラー65を配置し、LED光の光軸とレンズの中心線を一致させるようにしてもよい。
このように構成すれば暗室11前方の透孔11bが不要となるとともに補正量を少なくすることができる。
・上記実施の形態1では撮影画像のコントラストに基づいてアイポイントとしての瞳孔中心を解析するようにしていたが、瞳孔に反射するLED光が識別できるのであればこの瞳孔に反射するLED光をもってアイポイント位置をするようにしてもよい。
・直接アイポイントを測定する以外にアイポイント以外を測点として間接的にアイポイント測定するようにしてもよい。
・上記実施の形態1では4つのシール33をダミーレンズ32に貼付していたが、シール33は1〜3でも構わない。また5つ以上のシール33を貼付するようにしてもよい。
・上記実施の形態1では第2のデジタルカメラ23はアクリル板22に固定するようにしていたが、要は第2のデジタルカメラ23を固定できればよいためその他の保持手段(例えばフレームのようなもの)であってもよい。また、新聞24以外の文書であってもよく、これはアクリル板22の表面に貼付するようにしてもよい。
・上記実施の形態1では被験者の「撮られている」という意識を極力なくすために第1のデジタルカメラ12の前方にマジックミラー14を配置していたが、マジックミラー14ではなく透孔を形成してレンズが目視されるように構成しても構わない。
・上記実施の形態2では装置ケース41の前面全体をマジックミラー44としたが、実施の形態1と同様透孔を設けてその透孔を塞ぐように一部だけマジックミラー化してもよい。またマジックミラー化せず装置ケース41内部が目視できるように構成しても構わない。
・指標としてシール33以外の手段でもよくその形状も自由である。
・遠用アイポイント撮影装置19及び近用アイポイント撮影装置21の形状は一例であってかつ概念的に図示したものであるため、上記にそれら形状が限定されるものではない。
・上記実施の形態1では遠用及び近用アイポイントを有する累進レンズについて説明したが、バイフォーカルレンズやSVレンズに応用することはもちろん自由である。
・上記実施の形態2の眼鏡57ではダミーレンズ61を装着していたが、ダミーレンズ61なしのフレーム58,59だけで使用するようにしてもよい。
その他本発明の趣旨を逸脱しない態様で実施することは自由である。
【0024】
上記実施の形態から把握できる本発明のその他の技術的思想について下記に付記として説明する。
(1)前記遠用アイポイントを測定する際に被験者に注視させる注視対象と前記近用アイポイントを測定する際に被験者に注視させる注視対象とは異なる視線方向となることを特徴とする請求項4に記載のアイポイント測定システム。
(2)前記近用アイポイントを測定する際に被験者に注視させる注視対象を自ら支持して所望の角度で近用視できることを特徴とする請求項4若しくは付記1に記載のアイポイント測定システム。
(3) 遠用アイポイントと近用アイポイントの両方を決定することができる請求項4若しくは付記1又は2のいずれかに記載のアイポイント測定システム。
(4)前記被験者が注視する注視対象は複数あることを特徴とする請求項5に記載のアイポイント測定システム。
(5)被験者が水平に遠用注視することによって得られる瞳孔中心を通過する水平直線に基づいて同水平直線上に存在する眼球の回旋中心を推定し、被験者が近用注視することによって得られる瞳孔中心と同回旋中心とを結ぶ直線と前記測定用眼鏡のレンズとの交差位置を近用アイポイント位置とするようにしたことを特徴とする請求項7に記載のアイポイント測定システム。
(6)複数方向からの同時撮影によって得られる画像は、異なる位置からの画像を光学系によって単一の撮影レンズに導くことで単一の撮影画像として得られるものであることを特徴とする請求項6、7若しくは付記5のいずれかに記載のアイポイント測定システム。
(7)前記仮決定手段は前記撮影手段により撮影した画像が顔面に正対していない場合に正対状態に補正する補正手段を備えていることを特徴とする請求項4〜8若しくは付記1〜6のいずれかに記載のアイポイント測定システム。
(8)前記仮決定手段は前記撮影手段により撮影した画像が同撮影手段と前記レンズとの基準となる撮影距離条件とは異なる条件で撮影している場合にその距離条件を補正する補正手段を備えていることを特徴とする請求項4〜8若しくは付記1〜7のいずれかに記載のアイポイント測定システム。
【0025】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1において遠用アイポイントを測定する際の概念を説明する説明図。
【図2】 本発明の実施の形態1において近用アイポイントを測定する際の概念を説明する説明図。
【図3】 第1のデジタルカメラで撮影した遠用視状態にある画像の正面図。
【図4】 第2のデジタルカメラで撮影した近用視状態にある画像の正面図。
【図5】 電気的構成のブロック図。
【図6】 眼鏡の斜視図。
【図7】 アイポイント仮決定処理のフローチャート。
【図8】 他の実施の形態において遠用アイポイントを測定する際の概念を説明する説明図。
【図9】 本発明の実施の形態2において遠用及び近用アイポイントを測定する際の概念を説明する説明図。
【図10】 本発明の実施の形態2においてステレオ画像を得る理論を説明する説明図。
【図11】 本発明の実施の形態2において入光が屈折してレンズに至る軌跡を説明する説明図。
【図12】 (a)は実際の撮影画像、(b)は(a)の画像を分かりやすく併併設したステレオ画像。
【図13】 電気的構成のブロック図。
【図14】 眼鏡の斜視図。
【図15】 遠用アイポイントの視状態における眼鏡の斜視図。
【図16】 近用アイポイントの視状態における眼鏡の斜視図。
【図17】 アイポイント仮決定処理のフローチャート。
【図18】 2方向からの撮影画像に基づいて三次元位置を解析する方法の概念を説明するためのx−z座標図。
【符号の説明】
12…撮影手段としての第1のデジタルカメラ、16…LED装置、23…撮影手段としての第2のデジタルカメラ、24…新聞、26…仮決定手段としてのCPU、32…ダミーレンズ、33…指標としてのシール、42…撮影手段としてのデジタルカメラ、60…指標としての目盛りシール、O…回旋中心。
Claims (7)
- 被験者に測定用眼鏡を装用させ同眼鏡の所定位置に指標をマーキングし、被験者に被験者から離間した位置に配置された注視対象を自然な普通の姿勢での目視状態で注視させて仮想的な遠用視を実行させた状態でレンズ又はフレームを含む顔面部を撮影し、次いで撮影した画像に写された前記指標と瞳孔との画像上での相対位置を解析し、前もって得られている前記指標の位置と画像上の前記指標の位置とのずれに基づいて前記瞳孔位置を実際のアイポイント位置に修正するようにしたことを特徴とするアイポイントの位置決定方法。
- 前記注視対象は暗室壁面に形成された透孔であり、同透孔奥部であって被験者の視線と前記透孔とを結ぶ直線の延長線上には被験者に目視させるための光点が配設されていることを特徴とする請求項1に記載のアイポイントの位置決定方法。
- 前記光点からの射出光はミラーによって反射され屈曲して前記透孔に至ることを特徴とする請求項2に記載のアイポイントの位置決定方法。
- 自然な普通の姿勢での目視状態で被験者が仮想的な遠用視をするために注視する被験者から離間した位置に配置された注視対象と、同注視対象を注視する被験者に装用させるために所定位置に指標がマーキングされた測定用眼鏡と、同測定用眼鏡のレンズ又はフレームを含む顔面部を撮影する撮影手段と、撮影した画像に写された前記指標と瞳孔との画像上での相対位置を解析する解析手段とを備え、前もって得られている前記指標の位置と画像上の前記指標の位置とのずれに基づいて前記瞳孔位置を実際のアイポイント位置に修正するようにしたことを特徴とするアイポイント測定システム。
- 前記解析手段は前記撮影手段によって正対位置からずれた位置から撮影した複数方向からの顔面部に対する複数の画像データを得ることによって同複数の画像データに基づいて瞳孔中心の前記測定用眼鏡に対する相対的な三次元位置を解析することを特徴とする請求項4に記載のアイポイント測定システム。
- 前記注視対象は暗室壁面に形成された透孔であり、同透孔奥部であって被験者の視線と前記透孔と結ぶ直線の延長線上には被験者に目視させるための光点が配設されていることを特徴とする請求項4又は5に記載のアイポイント測定システム。
- 前記光点からの射出光はミラーによって反射され屈曲して前記透孔に至ることを特徴とする請求項6に記載のアイポイント測定システム。
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