JP4811683B2 - 視野検出装置 - Google Patents

Description

眼球の中央前方から外れた位置にある視認しようとする対象物（以下、「視認対象物」と称する。）に対して、顔面の姿勢を大きく変えて眼球を余り動かさずにその視認対象物に視線を向ける者と、顔面の姿勢を余り変えずに眼球を大きく動かし視線を大きくずらすことによって視認対象物に視線を向ける者がいる。

つまり、視線で追って視認対象物を見る際に、眼球を大きく動かす者と余り動かさない者というように、視線の動きに各人固有の差異（癖）が認められる。

眼鏡の使用者が視認対象物を視線で追い、眼球を大きく動かし視線を大きくずらして視線を視認対象物に合わせる場合には、視線が使用中の眼鏡のレンズの中央から外れた位置に来て十分にそのレンズによって矯正されなかったり視線がレンズの外に位置して、結果的に、視認対象物が明確に見えずボケて見えるという事態が生じる。

つまり、眼鏡による矯正は、その眼鏡で使用されているレンズの大きさや収差と共に、当該眼鏡使用者の視線（眼球）の動きの程度に係る各人固有の癖が大きな意味を持つ。別言すると、眼球の前方方向から外れた位置に対する視認対象物を視線で追って見る際に眼鏡によって視力が確実に矯正されるには、当該被視力矯正者の視線の動きを把握し、その視線の動く範囲をレンズの仕様に反映させる必要がある。

ここで、視認対象物を見ようとする者に対する当該視認対象物の方向は原理的に、その者の顔面の姿勢（角度）とその時の視線の角度によって決まる。

この発明は、眼鏡を新規に製作注文しようとする際に、その者が持っている視線の動きに係る個人差を測定するために、視認対象物が異なる位置を取った際にそれを見ようとする者の顔面の姿勢を測定する視野検出装置に関する。

一般に眼鏡使用者が眼鏡を新規に注文して製作する場合には、当該眼鏡新規製作者の視力等の測定、いわゆる検眼を行い、その検眼の結果に基づいて矯正レンズを処方する。これと共に、この処方によって決まる矯正レンズを装着させるべき眼鏡フレームを使用者の好みに応じて選定する。

ここで、選定した眼鏡フレームに、前記の検眼の結果に基づいて製作したレンズを装着して、新規の眼鏡を製作している。

斯かる眼鏡の製作方法では、従来、矯正レンズを使用者の病理的な処方に基づいて選定し、且つ、眼鏡フレームは使用者の嗜好などの好みに応じて選定していた。
特公平１−６０１２８号公報 特許第３５３７８３１号公報 斯かる従来の眼鏡の製作方法では、個々の使用者の特性、例えば顔の形状にマッチした眼鏡、或いは、使用者の嗜好に合わせた眼鏡を作成することは困難であった。

斯かる事情に対し、最近では新規に眼鏡を注文製作する者の好みに応じられるように、眼鏡を構成する各パーツについてそれぞれ複数の種類を用意し、眼鏡を注文製作する者にその用意した複数の種類のパーツの中から任意に選択させることによって、当該新規の眼鏡の注文製作者の嗜好に合った眼鏡フレームを製作するオーダメイドシステムが提案されている（例えば、特許文献１）。

同公報において、多数の種類の形状、色彩の眼鏡の耳当て、つる、ヒンジ（よろい）、フレーム、ブリッジ、ノーズパッド（鼻当てパッド）などの中から眼鏡を構成するのに必要な各パーツを所望に選択し、且つ、使用者の眼鏡装着部の形状や寸法を測定する方法が提案開示されている。

然るに、斯かるオーダメイドシステムに基づいて製作される眼鏡は、実際の装着した状態を把握できないという問題がある。つまり、例えば、選択したブリッジの色彩が当該使用者に合うかどうかは分からないという問題がある。

斯かる問題に対して、特許文献２において、フレームなどの眼鏡モデルの選定と、使用者の正面２次元画像と側面２次面画像に眼鏡モデルの画像を合成して表示し、装着状態をシミュレーションすることが提案開示されている。

上述したように眼鏡を使用者の好みに応じて選定する際には、従来、矯正レンズは検眼などの処方に基づいてその製作条件を設定し、眼鏡フレームは多数のサンプルフレームから使用者が選定するか、或いは、前掲特許文献１のようにフレームを構成するパーツを使用者が所望で選択して選定している。

このため、斯かる方法による作成によって得られた眼鏡を使用者が実際に装着して使用してみると、例えばフレームと眼鏡レンズがマッチしない、使用者の視線の横方向に位置する視認対象物、つまり、眼球の前方方向を対して外側にある視線を移動することによって視認するという場合には移動させている視線が矯正レンズの中央から外れたり矯正レンズより外部に位置したりして、結果的に、その時の使用者の眼球（視線）が眼鏡によって適正に矯正されず、視認対象物がボケて見えるなどという問題がある。

斯かる問題に関して、眼鏡の使用者にとって前方横方向と前方縦方向に位置する視認対象物を見る際に、当該眼鏡の使用者の癖などによって、顔面を正面に向けて眼球のみを視認対象物の方向に動かして視認する場合、つまり、首以下の身体に対して頭部を動かさずに眼球を視認対象物の方向に動かすことによってのみその視認対象物を視認する場合と、顔面を視認対象物の方向に動かすことによって視認対象物を正面方向にして視認する場合、つまり、首以下の身体に対して頭部を動かすことによって視認対象物を正面の位置に位置合わせすることによってその視認対象物を視認する場合がある。

前者の傾向の強い眼鏡使用者にあっては、周辺の視認対象物を見る場合に歪みがあったり、或いは焦点が合わず、結果的に、視認対象物がボケて見え、その分目が疲れ易くなるという問題がある。これは近視、遠視などの矯正レンズはその中心で収差が少なく使用者の視線がレンズの中心に近いほど最もよく視認対象物を見ることができ、矯正レンズの中心から周辺へと使用者の視線が外れるほど視認対象物が歪んで見えて焦点が合わなくなるというレンズ製作時の収差が原因である。

従って、眼鏡によって矯正して視認対象物を見る者にとっては、特に、レンズの中央から離れて左右である前方横方向に位置する視認対象物を視線で追って見る場合、或いは、レンズの中央から離れて前方縦方向に位置する視認対象物を視線で追って見る場合、真にその視認対象物を追う視線がレンズによって矯正されて見るには、その眼鏡使用者の各人固有の視線の動きを反映させて眼鏡の仕様を設定する必要がある。

然るに、上記特許文献には各個人の嗜好を反映させた眼鏡の仕様を設定することは開示されているが眼鏡の本来の機能である視認対象物を追って移動する視線を確実に矯正することについての開示はない。

この発明は、上記の事情に鑑みて為されたものであって、眼鏡を新しく製作注文する場合などで眼鏡の製作条件を設定する際に、眼鏡の注文者が所望するサンプルフレームを選択し、検眼結果に基づいて処方したレンズを備えてなる眼鏡を作成する場合に、ここで製作された眼鏡を当該使用者（当該眼鏡注文者）が実際に装着して使用した際、フレームと眼鏡レンズとがマッチせずに、例えば使用者の視線の横方向の視認対象物を視認しようとすると視線がレンズの中心から大きく外れたり、レンズが小さい場合には視線がレンズよりも外部に位置するなどによって適正に視線が当該レンズによって矯正されず、視認対象物がボケて見えるなどということを避けるために、当該眼鏡注文者の各人固有の癖である視認対象物を追って見る時の視線の動きを得るようにその際の顔面の姿勢を測定する視野検出装置を提供するものである。

この発明は、眼鏡の製作注文者である被験者に、眼球正面前方に対して横方向及び縦方向に位置する視認対象物を視線で捉えさせ、その際のその被験者の顔面の姿勢の変化を、その被験者の顔面側に配設し、一直線上に乗らない三つのＬＥＤ発光素子を用いて光学的に測定し、当該被験者の視認対象物を追って視認しようとする際の各人固有の癖である顔面の傾きを測定するように構成した視野検出装置である。

その詳細な構成は、被験者の顔面に対する相異なる３点の定点の位置を示すためのＬＥＤ発光素子を備え、被験者に装着されて、当該被験者の顔面の姿勢を示すためのフェイスマーカ手段と、被験者の前方横方向及び前方縦方向に配置され、被験者の視線を所定の方向に誘導する視線誘導手段と、被験者に装着された前記フェイスマーカ手段からのＬＥＤ発光素子の光に基づいてフェイスマーカ手段の姿勢を測定する、又は、撮像するマーク位置検出手段が備えられ、
演算手段が、上記視線誘導手段の予め設定された視線目標に向いた際の被験者の顔面の姿勢を上記マーク位置検出手段の検出値に基づいて算出するように構成され、上記フェイスマーカ手段は、左右一対のツル部、左右一対のレンズ枠部、その左右一対のレンズ枠部を連結する連結部材が備えられて眼鏡形状であって、前記左右一対のツル部と左右一対のレンズ枠部の連結部分の近傍にそれぞれ第一及び第二のＬＥＤ発光素子が配設され、且つ、前記連結部材のほぼ中央であって前記二つのＬＥＤ発光素子を結ぶ直線よりも上方の位置に第三のＬＥＤ発光素子が配設されていることを特徴とする視野検出装置である。

加えて、この発明は、眼鏡の仕様を設定する装置に組み込むことが可能である。

つまり、予め設定した指標方向に向く被験者の視線の移動状態を検出する視線移動状態検出手段と、被験者の矯正処方及び／又はレンズ形状を選択する、又は、入力する眼鏡処方データ入力手段と、上記眼鏡処方データ入力手段に基づいて被験者の左右の眼球に対する矯正レンズの位置若しくは被験者の左右の眼球に対する矯正レンズの角度を決定するためのフレーム設計手段と、被験者の左右の眼球に対するレンズの位置、レンズの角度及び視線の移動状態から矯正レンズの仕様を設定するレンズ設計手段を備えてなる眼鏡仕様設定装置において、この発明の視野検出装置を含んで、上記視線移動状態検出手段を構成することが可能である。

この発明は、被験者の顔面の側であって一直線上に位置しない３個の定点を示すことで当該被験者の顔面の姿勢を示すフェイスマーカ手段と、被験者の視線を所定の位置に誘導する視線誘導手段と、前記フェイスマーカ手段の姿勢を光学的に測距若しくは撮像するマーク位置検出手段が備えられ、演算手段が、前記視線誘導手段の予め設定された視線目標に向いた際の被験者の顔面の姿勢を前記マーク位置検出手段の検出値に基づいて算出するように構成したことにより、被験者が誘導されて視認しようとする際の顔面の姿勢を測定することが可能である。

尚、斯かる顔面の姿勢が測定されると、その測定結果に基づいて、誘導されて視認しようとする際の各被験者固有の視線の動きを得ることが可能になる。よって、結果的には、眼鏡全体の仕様を設定するための貴重なデータを得ることになる。

他方、前記フェイスマーカ手段は被験者の顔面に対して異なる３個の位置を示すＬＥＤが備えられ、且つ、その内の１個のＬＥＤが他のＬＥＤより上方の位置に配設され、つまり、前方への投影では３個のＬＥＤの位置の距離が測定できるように配置されているので、被験者が顔面を傾けた際に、前記上方に配設されたＬＥＤと他の２個のＬＥＤとの二つの間隔の差の変化が明確に現れ、被験者の顔面のより一層正確な姿勢（傾きの角度）を測定することが可能になっている。

以下において、図１〜図５と共に、実施の最良の形態に基づいてこの発明を詳述する。しかし、この実施の最良の形態によってこの発明が限定されるものではない。

この発明の視野検出装置は、眼鏡を新しく製作注文する際にその眼鏡の仕様を設定する眼鏡仕様設定装置に組み込まれている。

眼鏡仕様設定装置は、視線移動状態検出手段と、眼鏡処方データ入力手段と、フレーム設計手段及びレンズ設計手段を備えて構成されている。

ここで、視線移動状態検出手段とは、予め設定した指標方向に向く被験者Ｍの視線の移動状態を検出するものであり、被験者Ｍが視認の目標となるＬＥＤであって後述する視線誘導手段１０と、被験者Ｍの視線の移動状態を検出する際に被験者Ｍの顔姿勢を検出するためのフェイスマーカ手段１４と、フェイスマーカ手段１４の傾き量を撮影するたの撮影カメラ２４から構成されている。

眼鏡処方データ入力手段とは、被験者Ｍの矯正処方及び／又はレンズ形状を与えられた選択肢の中から選択する、又は、任意に入力し、新たに眼鏡を製作注文しようとしている被験者Ｍの眼鏡処方データを入力するものである。ここで言う眼鏡処方データは具体的に、背景技術等で記述しているように、検眼結果に基づく検眼レンズ処方、眼鏡の各パーツのデータが挙げられる。

フレーム設計手段とは、前記眼鏡処方データ入力手段に基づいて眼鏡本体に対する矯正レンズの位置又はレンズの角度を決定するためのものである。つまり、被験者Ｍである新たに眼鏡を製作注文する者の各人固有の視線の癖を眼鏡本体に対するレンズの取り付け位置と取り付け角度を設定するためのものである。

レンズ設計手段とは、被験者Ｍの左右の眼球に対するレンズの位置やレンズの角度（レンズの姿勢）と視線の移動状態からレンズの仕様を設定するものである。つまり、後述するように、上記の視線移動状態検出手段で得られた眼鏡を製作注文する者である被験者Ｍの視線の移動に基づいて、その被験者Ｍの眼球の動きに対応してレンズが矯正すべき眼球をカバーできる位置となるように、被験者Ｍの視線に対して作成しようとしているレンズがカバーし得るように設計を行う手段である。

図１は、この発明の眼鏡仕様設定装置をシステムとして捉えた場合の構成を示すブロック図である。

図２は、視野検出装置に於けるフェイスマーカ手段１４の装着状態を示す図である。視野検出装置は、フェイスマーカ手段１４と、視線誘導手段１０と、マーク位置検出手段２４が備えられ、演算手段が、上記視線誘導手段の予め設定された視認対象物に向いた際の被験者Ｍの顔面の姿勢をマーク位置検出手段２４の検出値に基づいて算出するように構成されている。

フェイスマーカ手段１４は、被験者Ｍに装着されてその被験者Ｍの顔面の姿勢を示すためのものであって、被験者Ｍに左右の外耳に係合装着する左右一対のツル部１４ａと、ほぼ中央部に被験者Ｍの鼻部に係合装着するノーズパッド（図示省略）が備えられ、一対のツル部１４ａの先頭端で連結するレンズ枠部１４ｂと、一対のツル部１４ａとレンズ枠部１４ｂとの連結部分の近傍にそれぞれ配設されたＬＥＤ発光素子１５ａ、１５ｂ及びレンズ枠部１４ｂの前記ノーズパッドの背面であって、且つ、ＬＥＤ発光素子１５ａ、１５ｂよりも上方に位置して配設されたＬＥＤ発光素子１５ｃを備えて構成されている（図３及び図４を参照）。
従って、３個のＬＥＤ発光素子１５ａ、１５ｂ及び１５ｃは一直前上に位置させていないので、もしこれら３個のＬＥＤ発光素子が一直線上に位置する場合でこの一直線を軸に被験者Ｍの顔面が回転した際の顔面の姿勢が検出・測定できないという問題は生じることがない。

視線誘導手段１０は、被験者Ｍの前方横方向及び前方縦方向に配置され、被験者Ｍの視線を所定の方向に誘導するものであり、被験者Ｍの前方の位置に配置され、被験者Ｍにとって視認対象物となるＬＥＤ発光素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅとこれらのＬＥＤ発光素子の点滅を制御する制御部Ａ２を備えて構成されている（図１及び図５を参照）。

マーク位置検出手段２４は、フェイスマーカ手段１４を装着した被験者Ｍの前方に配置され、フェイスマーカ手段１４の姿勢つまり当該被験者Ｍの顔面の姿勢を得るために、
被験者Ｍに装着されたフェイスマーカ手段１４の３個のＬＥＤ発光素子１５ａ、１５ｂ及び１５ｃの光を測定若しくは撮像するものである（図５を参照）。

演算手段は、被験者Ｍが視線誘導手段１０の予め設定された視線目標つまり視認対象物であるＬＥＤ発光素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅに向いた際に、被験者Ｍの顔面の姿勢を示すマーク位置検出手段２４による３個のＬＥＤ発光素子１５ａ、１５ｂ及び１５ｃの光の位置の検出値に基づいて算出するものである。

図１において、Ａ１はコンピュータなどの制御ＣＰＵで構成される演算部、Ａ２は制御部、Ｂは測定部、Ｃはデータ入力部である。

つまり、測定部Ｂは、上記の被験者Ｍの視線の移動を誘導させるための複数個のＬＥＤ発光素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅが備えられ、ＬＥＤ発光素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅの点灯によって被験者Ｍの視線を誘導することで被験者Ｍの顔面の姿勢を求め、結果的に、被験者Ｍの視線が動く程度を測定するためのものであり、データ入力部Ｃは、被験者Ｍの矯正処方及び／又はレンズ形状の眼鏡処方データを入力する眼鏡処方データ入力手段のデータの入力部であり、データ入力部Ｃから制御部Ａ２にデータが送られ、制御部Ａ２から測定部ＢのＬＥＤ発光素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ及び電源回路に制御信号が送られ、更に、制御部Ａ２から演算部Ａ１にデータが送られる構成になっている。

斯かる構成の眼鏡仕様設定装置では、被験者Ｍの顔面に装着するフェイスマーカ手段１４が備えられ、このフェイスマーカ手段１４は前述したようにマーク手段であるＬＥＤ発光素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃが備えられている。

そして、このフェイスマーカ手段１４を被験者Ｍに装着させ、上述した状態で配置されたＬＥＤ発光素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃから発した光をマーク位置検出手段２４が検出することによって、被験者Ｍが視認対象物を視認する際にその被験者Ｍの顔の姿勢、例えば被験者Ｍの顔の傾き角度を検出するように構成されている。

ここで、フェイスマーカ手段１４の構成と機能を、図２を参照しながらより詳細に説明する。フェイスマーカ手段１４は、眼鏡形状であって、被験者Ｍの側頭部に位置し外耳部に係合してフェイスマーカ手段１４の本体を被験者Ｍに装着させる一組のツル部１４ａと、レンズを保持するためのレンズ枠部１４ｂが連結されて一体となって構成されている。

そして、ＬＥＤ発光素子１５ｂは図４に示すように、ＬＥＤ発光素子１５ａ及び１５ｃ
に対して３５〜４０ミリだけ上方に位置して配設されている。
よって、ＬＥＤ発光素子１５ａ、１５ｂ及び１５ｃを前方に投影した場合の間の距離は、フェイスマーカ手段１４が異なる姿勢を取ることによって一義的に変化することになる。

従って、フェイスマーク手段１４を装着した被験者Ｍが真っ直ぐ前方を見て顔面の姿勢に傾きがない場合には、マーク位置検出手段２４にとっては図４の（ａ）に示すように、ＬＥＤ発光素子１５ａとＬＥＤ発光素子１５ｂの距離（ｘｌ）及びＬＥＤ発光素子１５ｂとＬＥＤ発光素子１５ｃの距離（ｘｒ）は等しく検出される。

他方、フェイスマーク手段１４を装着した被験者Ｍが前方に対して横方向に顔面の姿勢に傾きを持たせた場合には、マーク位置検出手段２４にとっては図３の（ｂ）、（ｃ）に示すように、ＬＥＤ発光素子１５ａとＬＥＤ発光素子１５ｂの距離（ｘｌ）ｃ及びＬＥＤ発光素子１５ｂとＬＥＤ発光素子１５ｃの距離（ｘｒ）は異なって検出される。

同様に、フェイスマーク手段１４を装着した被験者Ｍが前方に対して縦方向に顔面の姿勢に傾きを持たせた場合には、マーク位置検出手段２４にとっては図３の（ｄ）に示すように、ＬＥＤ発光素子１５ａとＬＥＤ発光素子１５ｃを結んだ直線に対するＬＥＤ発光素子１５ｂの距離（ｙｃ）が顔面の姿勢の傾きに対応して異なって検出される。

従って、被験者Ｍが視認対象物を追って顔面の姿勢と視線の方向を動かして見ようとする際には、フェイスマーク手段１４の傾きをマーク位置検出手段２４が検出し、しかも、被験者Ｍの前方方向に対する視認対象物の方向が既知であれば、その被験者Ｍが固有に持っている癖として視線の傾きを得ることが可能である。

尚、図３の（ｅ）は、被験者Ｍが横方向及び縦方向に顔面を傾けた際のフェイスマーク手段１４のＬＥＤ発光素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃの位置関係を平面的に示すものである。

又、フェイスマーク手段１４はＬＥＤ発光素子を備えて構成されているが、他に、光ファイバーなどで所定位置が発光する構成のものであってもよい。

視線誘導手段１０の構成と機能は上述したが、被験者Ｍが固有に持っている視認対象物を追って見る際の視線の動きを得るために共働する手段であり、被験者Ｍが視線を向ける視認対象物に相当するＬＥＤ発光素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅは当該被験者Ｍの生活環境に応じて任意の視角に配置できる構成とすることが好ましい。

視線誘導手段１０はより具体的に、被験者Ｍの眼球の前方方向にＬＥＤ発光素子１０ａが、水平の左右方向つまり前方横方向で４０度だけ横方向に偏った方向にそれぞれ左ＬＥＤ発光素子１０ｄ及び右ＬＥＤ発光素子１０ｅが、眼の輻輳を伴う近方の鉛直下方向に２０度と４０度だけそれぞれ偏った方向に第１下ＬＥＤ発光素子１０ｂ及び第２下ＬＥＤ発光素子１０ｃがそれぞれ配置されてある。

そして、視線誘導手段１０を第１のモードである「何も指示せずに自然体で視標を視る時」、第２のモードである「視線の動きだけで視標（視認対象物）を視る時」、第３のモードである「顔面の姿勢の動きのみで視標を視る時」などと測定パターンを変えて測定することによって、各被験者Ｍの固有の視線の動きである視習慣をより詳細に把握することが可能になる。

尚、ここでいう指標を見るとは、被験者Ｍが視線誘導手段１０の視認対象物に該当するＬＥＤ発光素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅを視線で追うことを意味する。

これらの測定パターンで被験者Ｍの視線の動きについての習性を検知して、その検知によって得られたデータを当該被験者Ｍが例えば眼鏡レンズの形状を選択する場合、被験者Ｍに対する眼鏡を使用する際のアドバイスなどに使用することが可能である。

眼鏡仕様設定装置及びこの装置と共働する視野測定手段は、上述したように構成されている。以下において、被験者Ｍがフェイスマーカ手段１４を装着して視線誘導手段１０を視認する際のマーク１５のマーク位置検出手段２４による検出について説明を行う。

図５に示すように、被験者Ｍのほぼ正面前方に撮像カメラ２４を配置する。この撮像カメラ２４はモノクロフィルムカメラであってもよいがカラーフィルムカメラであって、被験者Ｍが装着しているフェイスマーカ手段１４のマーク１５（具体的には、ＬＥＤ発光素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）に赤色又は緑色等の色付きランプを使用し、これをカラーフィルムカメラで撮像する。

そして、測定の際に赤色成分や緑色成分を抽出するように構成すると、背景ノイズや眼球に映りこむ輝点等のノイズの影響を防ぐことが可能である。

以下において、視線誘導手段１０で指示された目標点（視認対象物）を視認する際の被験者Ｍの顔面の姿勢を検出する方法について説明する。

まず、視線誘導手段１０は上記で説明した５つのＬＥＤ発光素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅについて、例えば中央ＬＥＤ発光素子１０ａ→第１下ＬＥＤ発光素子１０ｂ→中央ＬＥＤ発光素子１０ａ→第２下ＬＥＤ発光素子１０ｃ→中央ＬＥＤ発光素子１０ａ→左ＬＥＤ発光素子１０ｄ→中央ＬＥＤ発光素子１０ａ→右ＬＥＤ発光素子１０ｅ→中央ＬＥＤ発光素子１０ａの順に自動的又はマウスクリックなどの手動によって各ＬＥＤ発光素子を点灯させる。

この発明の眼鏡仕様設定装置では、被験者Ｍが視線誘導手段１０の特定の位置に配設された５個のＬＥＤ発光素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅをそれぞれ視認する際に、その顔面の姿勢をマーク位置選出手段である撮像カメラ２４で撮像するように構成されている。

ここで、被験者Ｍが視線誘導手段１０の点灯しているＬＥＤ発光素子を視認した際には被験者Ｍが手元に配置したボタンスイッチを操作する、又は、オペレータがマウスクリックなどによってデータ確定（視線確定）の入力装置の操作を行う。

ここで、撮像カメラ２４は、この被験者Ｍが視線誘導手段１０の点灯しているＬＥＤ発光素子を視認した際の視線が確定した旨の信号を受けると、被験者Ｍの顔面の画像を撮影する。つまり、被験者Ｍの正面前方に位置している撮像カメラ２４に対する被験者Ｍの顔面の姿勢を撮影する。

斯かる手順によって、視線誘導手段１０の各ＬＥＤ発光素子の中から、中央ＬＥＤ発光素子１０ａから左右ＬＥＤ発光素子１０ｄ、１０ｅ、第１と第２の下ＬＥＤ発光素子１０ｂ、１０ｃをこの順序でそれぞれ点灯し、被験者Ｍがその視認対象としているＬＥＤ発光素子を視認した際の視線を確定し、データ入力部Ｃを操作してその確定時における被験者Ｍの顔面の画像を撮影する。

このようにして得られる顔面の画像データは、メモリ（図示省略）に格納され、後述する顔面姿勢演算算出に備える。

図示の装置は、視線誘導手段１０の各ＬＥＤ発光素子の点灯及び視線の確定を自動的に行う自動測定モードを備えて構成されている。

他方、被験者Ｍの視線が確定した際の顔面の姿勢の自動測定は、以下に示すように実行される。

まず、視線誘導手段１０の中央ＬＥＤ発光素子１０ａを点灯させる。予め設定した動作待ち時間の後に、画像の撮影と後述の画像処理によるフェイスマーカ抽出処理の実行を開始する。

この画像の撮影と画像処理は例えば０．１秒間隔で行い、時々刻々のフェイスマーカ手段１４の傾いた角度を算出する。

フェイスマーカ手段１４の傾いた角度が例えば±１°以内であると判断された期間が所定の安定待ち時間以上であった場合には、フェイスマーカ手段１４の傾いた角度の算出結果を確定し、中央ＬＥＤ発光素子１０ａを消灯して第１下ＬＥＤ発光素子１０ｂを点灯させ、同様の処理を行う。

続いて、第１下ＬＥＤ発光素子１０ｂを消灯して中央ＬＥＤ発光素子１０ａを点灯し、視線誘導手段１０の５個のＬＥＤ発光素子の点灯を順次移動させ、上述と同じ撮影処理動作を連続して実行する。

尚、動作の待ち時間は、通常の被験者Ｍが所定のＬＥＤランプに視線を移動する動作時間を見込んで設定してあり、具体的には例えば０．７秒である。

又、安定待ち時間は視線の方向が安定する（凝視している）最小時間を設定しており、具体的には例えば０．５秒である。

上述の撮像カメラ２４で撮影した被験者Ｍの顔面の画像は、フェイスマーカ手段１４のマーク１５（左ＬＥＤ発光素子１５ａ、中央ＬＥＤ発光素子１５ｂ、右ＬＥＤ発光素子１５ｃ）が画面上最も明るくなる。

この３点のＬＥＤが円形で中央が周囲より明るい輝点を画像抽出する。

［フェイスマーカ手段ＬＥＤと画像処理］
被験者Ｍが顔面の向きを変えると被験者Ｍが装着してるフェイスマーカ手段１４のマーク手段１５ａ、１５ｂ及び１５ｃは撮像カメラ２４の投影方向に、図３に示すような位置を一義的に取るので、一台の撮像カメラ２４でマーク手段１５ａ、１５ｂ及び１５ｃの位置関係を撮像し、その画像から、フェイスマーカ手段１４の向きを求めることができる。

図３の（ａ）は中央ＬＥＤ発光素子１５ｂが左右のＬＥＤ発光素子１５ａ、１５ｃに対して正面前方に突出していることにより、フェイスマーカ手段１４が撮像カメラ２４に対して正面を向いている状態であり、図３の（ｂ）は撮像カメラ２４から見て右を向いている場合を、図３の（ｃ）は左を向いている場合をそれぞれ示しており、正面下を向いている場合は図３の（ｄ）の画像が得られる。

更に、左下を向きながらローテーション角度も加わった例を図３の（ｅ）に示す。

画像処理によって、撮像された画面からフェイスマーカ手段ＬＥＤを示す３個の輝点を検出し、２次元による座標を求める。

左右端の点を直線で結んだ際の（水平との）角度を求めると、フェイスマーカ手段１４のローテーション角度となる。

次に、図３に示された距離ｘｌ、ｘｒを求める。被験者Ｍが正面を向いている場合にはフェイスマーカ手段ＬＥＤは中心に対してほぼ対象であることから、ほぼｘｌ＝ｘｒである。被験者Ｍが右を向いている場合には、相対的に中心が右に寄ることから、ｘｌ＞ｘｒである。ここで、フェイスマーカ手段１４の横向き方向の角度は、例えば次式で求められる。

θ＝Ｆ（（ｘｌ−ｘｒ）／（ｘｌ＋ｘｒ））
ここで、Ｆ（）は関数を意味し、θがｘｌとｘｒで決まる関数であることを意味している。角度が小さい範囲では、数学的に誤差が小さいことが認められていることから、最も単純には近似的に比例式と考えても差し支えない。又、θは、三角関数の原理に基づいてアークタンジェント等で求めても構わない。

又、フェイスマーカ手段の縦方向の角度は、例えば次式で求められる。

φ＝Ｇ（ｙｃ、（ｘｌ＋ｘｒ））
すなわち、左右端点の距離に対する、中央点の左右点を結ぶ直線までの距離ｙｃによって計算できる。Ｇ（）はその変換関数であり、ｙｃ、ｘｌ及びｘｒによって決まるものである。

尚、中央ＬＥＤ発光素子１５ｂの突出は、その量が大きいほど角度変化に対する画像での変化量も大きくなり、それに対応して最終の測定精度は高くなる。

しかしながら、中央ＬＥＤ発光素子１５ｂの突出の量が大き過ぎる場合には被験者Ｍが顔の向きを大きく変えた際に、フェースマーカ１４の中央ＬＥＤ発光素子１５ｂが左右の端部に配設されたＬＥＤ発光素子１５ａ、１５ｃの位置よりも外側に位置する可能性がある。

斯かる場合、撮像カメラ２４が捉えるフェースマーカ１４のＬＥＤ発光素子１５ａ、ＬＥＤ発光素子１５ｂ及びＬＥＤ発光素子１５ｃの位置関係の判別が困難となる。

これに対して、例えば中央ＬＥＤ発光素子１５ｂは赤色の発光、左右ＬＥＤ発光素子１５ａ、１５ｃは緑色の発光とそれぞれ設定することによって、カラーフィルムカメラを用いるとこれら３つのＬＥＤの位置関係の判別は可能になる。

上述したように、この発明の眼鏡仕様設定装置は、視線移動状態検出手段が予め設定した指標方向に向く被験者Ｍの視線の移動状態を検出し、眼鏡処方データ入力手段が被験者Ｍの矯正処方及び／又はレンズ形状を与えられた選択肢の中から選択する、又は、任意の値（データ）を入力することによって新たに眼鏡を製作注文しようとしている被験者Ｍの眼鏡処方データを入力し、フレーム設計手段が前記眼鏡処方データ入力手段に基づいて眼鏡本体に対する矯正レンズの位置又はレンズの角度を決定し、レンズ設計手段が被験者Ｍの左右の眼球に対するレンズの位置やレンズの角度（レンズの姿勢）と視線の移動状態からレンズの仕様を設定するように構成されていることから、眼鏡を新しく製作注文する場合などで眼鏡の製作条件を設定する際に、使用者が眼鏡を使用する状態を検出する。

従って、この発明の眼鏡仕様設定装置は、被験者Ｍである新たに眼鏡を作成注文する者に移動する視線上の各人固有の癖があっても、視線の移動に係る癖を含めて測定するので、この癖を含めてレンズの処方及び眼鏡の処方を行う構成であることにより、視線を移動した際に視線がレンズの外部に位置して視認対象物がボケて見えるという事態を生じさせることはない。

又、レンズが持つ収差にも対応でき、レンズの収差に係る視認対象物のボケ見えを防ぐことが可能もになっている。

他方、この発明の視野検出装置は、上述したように、被験者Ｍが視認対象物を誘導されて視認しようとする際にその時の顔面の姿勢を測定することが可能であるから、その測定で得られた顔面の姿勢に基づいて、誘導されて視認しようとする際の各被験者固有の視線の動きを得ることが可能になり、結果的には、眼鏡全体の仕様を設定するための貴重なデータを得ることに寄与している。

この発明の視野検出装置と共働する眼鏡仕様設定装置のシステム構成を示すブロック図である。 この発明の視野検出装置に於けるフェイスマーカ手段の構成を説明する説明斜視図であり、（ａ）はフェイスマーカ手段の全体斜視図を、（ｂ）は全体正面図を、（ｃ）は被験者に装着した状態を説明する説明斜視図を、それぞれ示している。 フェイスマーカ手段のＬＥＤ発光素子の配置の構成を説明する構成説明図であり、（ａ）は撮像カメラに対して正面を向いている状態を、（ｂ）は撮像カメラから見て右を向いている状態を、（ｃ）は左を向いている状態を、（ｄ）は正面下を向いている状態を、（ｅ）は左下を向きながらローテーション角度も加わった状態を、それぞれ示している。 マーク手段のＬＥＤ発光素子の配設状態の構成を説明する構成説明図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は正面図を、（ｃ）は側面図をそれぞれ示している。 視線誘導手段と撮像カメラの構成を説明する構成説明であり、（ａ）は被験者Ｍと撮像カメラとの配置を、（ｂ）は視線誘導手段の構成を、それぞれ示している。

符号の説明

１０： 視線誘導手段
１０ａ〜１０ｅ： ＬＥＤ発光素子
１４： フェイスマーカ手段
１５： マーク手段
１５ａ〜１５ｃ： ＬＥＤ発光素子
２４： 撮像カメラ（マーク位置検出手段）

Claims (1)

1. 被験者の顔面に対する相異なる３点の定点の位置を示すための第一群のＬＥＤ発光素子を備え、被験者に装着されて、当該被験者の顔面の姿勢を示すためのフェイスマーカ手段と、被験者の前方横方向及び前方縦方向に第二群のＬＥＤ発光素子が配置され、被験者の視線を所定の方向に誘導する視線誘導手段と、被験者に装着された前記フェイスマーカ手段からの前記第一群のＬＥＤ発光素子の光に基づいてフェイスマーカ手段の位置を測定する、又は、撮像するマーク位置検出手段が備えられ、
   演算手段が、上記視線誘導手段の予め設定された視線目標に向いた際の被験者の顔面の姿勢を上記マーク位置検出手段の検出測定した値に基づいて算出するように構成され、
   上記フェイスマーカ手段は、左右一対のツル部、左右一対のレンズ枠部、その左右一対のレンズ枠部を連結する連結部材が備えられた眼鏡形状であって、前記左右一対のツル部と左右一対のレンズ枠部の連結部分の近傍にそれぞれ第一及び第二のＬＥＤ発光素子が配設され、且つ、前記連結部材のほぼ中央であって前記二つのＬＥＤ発光素子を結ぶ直線よりも上方の位置に第三のＬＥＤ発光素子が配設されていることを特徴とする視野検出装置。

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