JP6308277B2 - 視線検出装置、表示方法、眼鏡レンズ設計方法、眼鏡レンズ選択方法、眼鏡レンズ製造方法、および印刷物 - Google Patents
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Description
本発明の第2の態様によると、表示方法は、眼鏡を装着した被検者の眼球の動きの測定をすることと、前記測定による測定結果に基づいて、前記被検者の前方視野における注視点を検出することと、前記測定による測定結果に基づいて、前記眼鏡のレンズにおいて前記被検者の前記注視点への視線が透過する透過点を検出することと、前記注視点の位置を示す注視点情報を重ねた前記前方視野の画像と、前記透過点の位置を示す透過点情報を、前記眼鏡のレンズを示すレンズ画像に重ねた画像とを、表示部の別々の領域に表示させることと、を備える。
本発明の第3の態様によると、眼鏡レンズ設計方法は、第1の態様の視線検出装置によって得られた前記注視点情報および前記透過点情報を解析し、当該解析結果に基づいて眼鏡のレンズを設計する。
本発明の第4の態様によると、眼鏡レンズ選択方法は、第1の態様の視線検出装置によって得られた前記注視点情報および前記透過点情報を解析し、当該解析結果に基づいて、複数の眼鏡のレンズの中から少なくとも一つ以上の眼鏡のレンズを選択する。
本発明の第5の態様によると、眼鏡レンズ製造方法は、第1の態様の視線検出装置によって得られた前記注視点情報および前記透過点情報を解析し、当該解析結果に基づいて眼鏡のレンズを製造する。
本発明の第6の態様によると、第1の態様の視線検出装置によって得られた前記注視点情報が前記前方視野の画像に重ねて印刷されていると共に、前記前方視野の画像とは異なる位置に第1の態様の視線検出装置によって得られた前記透過点情報が前記レンズ画像に重ねて印刷されている印刷物。
図面を参照して、本発明による第1の実施の形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態による視線検出装置1の構成を説明する図である。図1において視線検出装置1は、眼鏡2を装着した被検者3の視線を検出する。
図2は、視線検出装置1による第1の表示方法の一例を説明する図である。PC16は、モニター19に表示させたフレーム内に、前方視野用カメラ10により撮影された前方視野の動画像21と、眼鏡2の左側のレンズを示す左レンズ画像22と、眼鏡2の右側のレンズを示す右レンズ画像23とを別々の領域に同時に表示させる。左レンズ画像22および右レンズ画像23は、それぞれ、レンズフレームの形状を示す線の内側に、レンズにおける非点収差の分布を示す等高線が描かれた画像である。なお、本実施形態の眼鏡2のレンズは、例えば、累進レンズであるとする。ゆえに、図2の左レンズ画像22および右レンズ画像23からは、左右のレンズの下部の側方に非点収差が高い領域が存在していることがわかる。
図3および図4は、視線検出装置1による第2の表示方法の一例を説明する図である。PC16は、モニター19に表示させたフレーム内の左側に前方視野の動画像32を表示させ、その右側に並べて前方視野の動画像33を表示させる。なお、前方視野の動画像32および33は、同じ動画像である。
図5は、視線検出装置1による第3の表示方法の一例を説明する図である。PC16は、モニター19に表示させたフレーム内に前方視野の動画像44を1つ表示させる。またPC16は、前方視野の動画像44上に、左レンズ画像45と、右レンズ画像46とを重ねて表示させる。左レンズ画像45と右レンズ画像46の形状と大きさは第2の表示方法と同様である。このときPC16は、前方視野の動画像44上での注視点と、左レンズ画像45上での透過点と、右レンズ画像46上での透過点とが同じ位置になるように重ね、これらの点の位置を示すマーク47も重ねて表示させる。
ここで、視線検出装置1の測定結果を用いて新しい累進眼鏡レンズを設計する手順を図7に示すフローチャートを用いて説明する。
次に、このように視線検出装置1の測定結果を用いて設計した新しい累進眼鏡レンズを製造して製品として販売するまでの手順を、図8に示すフローチャートを用いて説明する。
(1)視線検出装置1は、眼鏡2を装着した被検者3の眼球の動きを測定する測定手段(眼球用カメラ11および画像処理装置17)と、当該測定手段による測定結果に基づいて、被検者3の前方視野における注視点を検出する較正演算装置18と、当該測定手段による測定結果に基づいて、眼鏡2のレンズにおいて被検者3の注視点への視線が透過する透過点を検出する較正演算装置18と、注視点の位置を示す注視点マーク24を、前方視野の動画像21に重ねてモニター19に表示させると共に、透過点の位置を示す左透過点マーク25および右透過点マーク26を、眼鏡2のレンズを示す左レンズ画像22および右レンズ画像23に重ねてモニター19に表示させるPC16と、を備える。これにより、被検者が注視している注視点の位置と眼鏡レンズ上の透過点位置との相互関係をわかりやすく表示することができる。すなわち、被検者の注視点および透過点の検出結果を、眼鏡レンズの設計や選択の際に有用な態様で表示することができる。この表示方法は、特に、領域によって屈折力が変化する累進眼鏡レンズの設計や選択の場合に有用である。
図面を参照して、本発明による第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態では、上述したように測定した注視位置データおよび透過位置データをまとめた視線測定レポートを生成する点に特徴を有するので、以下この点について説明する。
視線測定レポートでは、注視点の位置を示す枠線74〜76が前方視野の画像71に重ねて印刷されていると共に、透過点の位置を示すパターン77〜82が左レンズ画像72および右レンズ画像73に重ねて印刷されているので、注視対象物と眼鏡レンズ上での透過点の分布との対応関係を測定者が被検者に説明して認識させることに役立つ。したがって、視線測定レポートを用いて被検者3に適した眼鏡レンズを容易に選択して、販売することができる。
上述した第1および第2の実施の形態では、左レンズ画像および右レンズ画像を、眼鏡のフレーム形状に沿って表示する例について説明したが、これに限らなくてよく、例えば、図12に示すように丸め加工前のレンズの形状200に沿って表示するようにしてもよい。
上述した第1および第2の実施の形態では、左レンズ画像および右レンズ画像を、非点収差の分布を等高線で示す収差図マップとする例について説明したが、これに限らなくてよく、例えば、図13に示すようにレンズの加入度の分布を等高線で示す加入度マップであってもよいし、レンズの遠用基準点と近用基準点を示したものでもよいし、ただフレーム形状を示すだけのものでもよい。また、例えば、眼球用カメラ11で撮影した画像であってもよい。
上述した左レンズ画像および右レンズ画像において、被検者3の眼球から注視点までの距離から想定した、レンズ設計上の推奨する透過点の領域を色付けして表示しても良い。
上述した第1の実施の形態では、上記注視点および上記透過点の位置を示すマークを表示する例について説明したが、これに限らなくてよい。例えば、上記注視点および上記透過点の位置を、停留点頻度マップや軌跡などで表示するようにしてもよい。
上述した第1の実施の形態では、視線検出装置1で測定中の注視点および透過点の位置を表示する例について説明した。しかしながら、視線検出装置1によって、過去に同一被検者で測定した注視点および/または透過点の位置や、比較対象として測定した他の被検者の注視点および/または透過点の位置などを、前方視野の動画像や左右のレンズ画像上に重ねて表示するようにしてもよい。また、複数の被検者で測定した注視点および/または透過点の位置を統計して、注視点および/または透過点の平均的な位置等を算出し、当該位置を前方視野の動画像や左右のレンズ画像上に重ねて表示するようにしてもよい。
上述した実施の形態では、図1に示すように、被検者3の頭部に装着する形式の視線検出装置1を用いる例について説明したが、これに限らなくてもよい。視線検出装置1は、被検者3の頭部に対する眼球の相対的な動きを測定する機能があればよく、例えば眼球の動きを検出する据え置き型の視線検出装置と、頭部の動きを検出する別の装置を組み合わせたものを用いてもよい。
上述した実施の形態では、透過点の位置をレンズ画像上に重ねて表示する例について説明した。しかしながら、透過点の位置を、レンズ上の位置を表す2次元座標上に表示するようにしてもよい。
図面を参照して、本発明による第3の実施の形態について説明する。図14は、本発明の第3の実施の形態による視線検出装置1の構成を説明する図である。図14において視線検出装置1は、眼鏡2を装着した被検者3の視線を検出する。なお、後述する較正を行う際には、眼鏡2のレンズの外周部に後述する基準板30が取り付けられる。
Y=B44x4y4+B43x4y3+B34x3y4+?…?+B11xy+B01y+B10x+B00 …(2)
X'=A44'x4y4+A43'x4y3+A34'x3y4+?…?+A11'xy+A01'y+A10'x+A00' …(3)
Y'=B44'x4y4+B43'x4y3+B34'x3y4+?…?+B11'xy+B01'y+B10'x+B00' …(4)
眼球運動データと注視位置データとの関係を較正する際には、被検者3に対する位置が既知である固定した複数の指標を被検者3に注視させる。そして、このときの眼球運動データから式(1)および式(2)によって算出される注視点の位置が当該指標の位置に合致するように、較正演算装置18により最小二乗法を用いて式(1)および式(2)の係数を求める。
眼球運動データと透過位置データとの関係を較正する際には、眼鏡2のレンズ上の位置が既知である点を視線が透過する方向を被検者3に注視させる。そして、このときの眼球運動データから式(3)および式(4)によって算出される透過点の位置が、当該既知の点の位置に合致するように、較正演算装置18により最小二乗法を用いて式(3)および式(4)の係数を求める。
また、このように較正された視線検出装置1の測定結果は、新しい累進眼鏡レンズの設計に活用することができる。新しい累進眼鏡レンズの設計の手順を説明するフローチャートは、第1の実施の形態の図7と同様であるので、以下第1の実施の形態の図7を参照して説明する。
次に、このように視線検出装置1の測定結果を用いて設計した新しい累進眼鏡レンズを製造して製品として販売するまでの手順を説明する。この手順は、第1の実施の形態の図8と同様であるので、以下図8に示すフローチャートを用いて説明する。
また、視線検出装置1の測定結果は、特性の異なる複数の累進眼鏡レンズの中から被検者にとって最適な累進眼鏡レンズを選択する際にも活用することができる。図22は、このような最適な累進眼鏡レンズを選択する手順を説明するフローチャートである。
(1)視線検出装置1の較正方法は、眼鏡2のレンズに対して所定の位置(眼鏡2のレンズの外周部に取り付けられた基準板30)に基準線31〜33が配置され、コーナーキューブ40に映った基準線31〜33とコーナーキューブ40の稜線とその像の直線51〜56と略一致させた状態で、視線検出装置1により被検者3の眼球の動きを測定する測定工程と、当該測定工程による測定結果に基づいて視線検出装置1を較正する較正工程と、を有するので、眼鏡レンズにおいて被検者の視線が透過する領域に何ら部材を設置することなく、較正を行うことができる。したがって、オクルーダを用いた較正方法と比して、透過点を精度よく較正することができる。また、オクルーダを用いた較正方法のように特殊な透過率特性をもったシートを加工して使用するなどの手間がかからず、容易に較正を行うことができる。
上述した実施の形態では、注視位置データを較正する際に、図15に示す指標板21を用いる例について説明したが、これに限らなくてよい。例えば、図23(A)に示すように、指標22を眼鏡2のレンズの屈折力に応じてさらに高密度に配置した指標板21を用いるようにしてもよい。
上述した実施の形態では、透過位置データを較正する際に、図16に示す基準板30を用いる例について説明したが、これに限らなくてよく、例えば図24に示す基準板30を用いるようにしてもよい。図24に示す基準板30は、図16に示す基準板30よりも大きく、眼鏡2のレンズのほぼ全てがリング状の基準板30の内側に入るように構成されている。これにより、より広い視野で測定を行うことができる。
上述した実施の形態では、リング状の基準板30は平面であり、測定される透過位置データの座標は、基準板30と同じ平面上に座標軸を持つという前提で説明したが、これに限らなくてよい。例えば、基準板30を基準に測定された透過位置データを、眼鏡2のレンズを設計するときに使用する座標系に換算してもよい。また特に、眼鏡2のレンズが大きく湾曲したカーブを持つものである場合などは、基準板30を、平面形状ではなくレンズのカーブに合わせて湾曲したものにしてもよい。
上述した実施の形態では、基準板30に、互いに異なる3方向の基準線31〜33が描かれている例について説明したが、これに限らなくてよく、眼鏡2のレンズ上で透過点の位置を定めることができるように、少なくとも互いに異なる2方向の基準線が描かれていればよい。この場合、この2方向の基準線と、コーナーキューブ40の稜線またはその像51〜56とを一致させた状態で、視線検出装置1により眼球運動データを測定する。
上述した実施の形態では、透過位置データを較正するために眼球運動データを測定する際、コーナーキューブ40の稜線およびその像の直線51〜56に、基準板30の基準線31〜33を一致させる例について説明したが、これに限らなくてもよい。コーナーキューブ40の稜線に代えて、例えば、コーナーキューブ40に基準線を予め描いておき、コーナーキューブ40の当該基準線に、基準板30の基準線31〜33を一致させるようにしてもよい。
上述した実施の形態では、基準線31〜33が描かれた基準板30を眼鏡2に取り付ける例について説明したが、この他の方法で、基準線31〜33を眼鏡のレンズの外周部に配置するようにしてもよい。例えば、テストレンズを着脱自在に保持することができる検眼用フレームを被検者3が装着して測定を行う場合には、検眼用フレームのレンズホルダ部分(すなわち保持するレンズの外周部となる部分)に基準線31〜33を描いておくようにしてもよい。
上述した実施の形態では、眼球運動データから透過位置データを算出する例について説明した。しかしながら、上述した実施の形態のように眼球運動データと注視位置データの関係が十分精度よく較正されている場合は、注視位置データから透過位置データを算出するようにしてもよい。この場合、注視位置データと透過位置データとの関係を較正すればよい。
上述した実施の形態では、式(1)〜(4)において、瞳孔と角膜反射の中心座標の差の値(x、y)を用いて、注視位置データおよび透過位置データを算出する例について説明した。しかしながら、瞳孔の中心座標だけを用いて、注視位置データおよび透過位置データを算出するようにしてもよい。これは、測定する視野が広くて角膜反射の中心座標を測定できない場合に向いている。
上述した実施の形態では、注視位置データおよび透過位置データの較正演算を、較正演算装置18が行う例について説明した。しかしながら、当該較正演算を、PCにてソフトウェアで演算処理するようにしてもよい。特に、既存の装置を使って複数の段階に較正を分ける場合、前段の処理をハードウェア処理し、後段の処理をPCにてソフトウェアで演算処理してもよい。また、この処理は、被検者3が注視対象物を注視中にリアルタイムで処理してもよいし、処理速度に制限がある場合には保存した画像を使って後処理してもよい。
上述した実施の形態では、図1に示すように、被検者3の頭部に装着する形式の視線検出装置1に対して本発明を適用する例について説明したが、これに限らなくてもよい。被検者3の頭部に対する眼球の相対的な動きを測定する機能があればよく、例えば眼球の動きを検出する据え置き型の視線検出装置と、頭部の動きを検出する別の装置を組み合わせたものに対しても本発明を適用することができる。
本発明の第4の実施の形態を説明する。第4の実施の形態の説明では、第3の実施の形態の説明と重複する部分があるが、説明の便宜上、重複してその説明をする。図25は、本実施形態に係る視線検出装置(光学装置)110の構成を示す概略図である。図25に示すように、視線検出装置110は、例えば累進眼鏡(光学機器)116を装用した被験者の頭部に装着されて用いられる。
例えば、本実施形態では、これらの較正演算は較正演算装置119で行われるとして説明したが、制御装置CONTにてソフトウェアで演算処理されてもよい。特に、既存の装置を使って複数の段階に較正を分ける場合、前段の処理をハードウェア処理し、後段の処理を制御装置CONTにてソフトウェアで演算処理してもよい。また、この処理は、被験者が注視対象物を注視中にリアルタイムで処理してもよいし、処理速度に制限がある場合には保存した画像を使って後処理してもよい。
従来技術では、検出した透過点の位置を2次元でプロットした図を作成することが述べられているが、検出結果をどのように表示すれば、眼鏡レンズの設計や選択の際に有用であるかということについては考慮されていないため、表示方法としては不十分である。
従来技術では、眼鏡レンズの広い範囲にシートを貼りつける必要があるため、被検者の視線への影響や視線検出装置の測定結果への影響を完全に防ぐことは難しく、測定誤差を生じやすい。また、ピンホールが小さいために視界が狭く且つ不明瞭であること、および注視対象物と眼鏡レンズ上に貼りつけたシートのピンホールとでは被検者の眼からの距離が極端に異なるために、視界の中のピンホールの境界が不明瞭であることなどからも、測定精度が低くなることが予測される。ゆえに従来技術では、透過点の較正精度が低くなる可能性があった。
従来技術では、視線検出装置において、眼鏡等の光を屈折させて眼球に入射させる光学機器を被験者が装着していることは念頭に置いておらず、回旋点と注視点とを結ぶ一本の直線が視線であるという前提で視線方向や眼球回転角を計算している。したがって、被験者が上記の光学機器を装着している場合、被験者の実際の視線は光学機器の位置に応じて屈折するため、検出結果と実際の視線情報との間には誤差が含まれてしまう。
従来技術では、例えば累進眼鏡のような屈折力の分布が局所的に異なる眼鏡や屈折力の強い眼鏡などを被験者が装用している場合において、眼球の運動情報を較正するに際して、視野の中央付近のみでの較正にしか言及していない。そのために視野の周辺部や累進領域では、眼球の運動情報を精度よく較正しきれず、視線が累進眼鏡レンズ上を透過する点を正確に求めることができない場合があった。
上記実施形態によれば、検出した眼鏡レンズ上の透過点の位置を、眼鏡レンズの設計や選択の際に有用な態様で表示できる。
上記実施形態によれば、透過点を精度よく較正することができる。
上記実施形態によれば、より正確な視線情報の検出に寄与することができる。
日本国特許出願2012年第205451号(2012年9月19日出願)
日本国特許出願2012年第205452号(2012年9月19日出願)
日本国特許出願2012年第206099号(2012年9月19日出願)
Claims (11)
- 眼鏡を装着した被検者の眼球の動きを測定する測定部と、
前記測定部による測定結果に基づいて、前記被検者の前方視野における注視点を検出する注視点検出部と、
前記測定部による測定結果に基づいて、前記眼鏡のレンズにおいて前記被検者の前記注視点への視線が透過する透過点を検出する透過点検出部と、
前記注視点の位置を示す注視点情報を、前記前方視野の画像に重ねて表示部に表示させると共に、前記透過点の位置を示す透過点情報を、前記眼鏡のレンズを示すレンズ画像に重ねて表示部に表示させる表示制御部とを備え、
前記表示制御部は、前記注視点情報を重ねた前記前方視野の画像と、前記透過点情報を重ねた前記レンズ画像とを、別々の領域に表示させる視線検出装置。 - 請求項1に記載の視線検出装置において、
前記表示制御部は、前記透過点における前記レンズの加入度若しくは非点収差を示すグラフ、または前記被検者の眼球から前記注視点までの距離を示すグラフを、前記前方視野の画像または前記レンズ画像に並べて表示させる視線検出装置。 - 請求項1または2に記載の視線検出装置において、
前記透過点検出部は、前記眼鏡の左側レンズにおいて前記視線が透過する左側透過点と、前記眼鏡の右側レンズにおいて前記視線が透過する右側透過点とを検出し、
前記表示制御部は、
前記左側透過点の位置を示す左側透過点情報を、前記左側レンズを示す左側レンズ画像に重ねて表示部に表示させると共に、前記右側透過点の位置を示す右側透過点情報を、前記右側レンズを示す右側レンズ画像に重ねて表示部に表示させ、
前記左側透過点および前記右側透過点における、それぞれ前記左側レンズおよび前記右側レンズの加入度または非点収差を示すグラフを、前記左側レンズ画像および前記右側レンズ画像にそれぞれ並べて表示させる視線検出装置。 - 請求項3に記載の視線検出装置において、
前記表示制御部は、前記注視点情報と前記左側透過点情報および前記右側透過点情報とを重ねるようにして、前記前方視野の画像と前記左側レンズ画像および右側レンズ画像とを重ねて表示させる視線検出装置。 - 請求項1から4までのいずれか一項に記載の視線検出装置において、
前記表示制御部は、左右の眼の前記注視点の位置をそれぞれ独立して表示させる視線検出装置。 - 請求項1から5までのいずれか一項に記載の視線検出装置において、
前記表示制御部は、過去に前記被検者で測定した前記注視点もしくは前記透過点の位置、比較対象として測定した他の被検者の前記注視点もしくは前記透過点の位置、または複数の被検者で測定した前記注視点もしくは前記透過点の位置を統計した平均的な位置を前記前方視野の画像または前記レンズ画像に重ねて表示させる視線検出装置。 - 眼鏡を装着した被検者の眼球の動きの測定をすることと、
前記測定による測定結果に基づいて、前記被検者の前方視野における注視点を検出することと、
前記測定による測定結果に基づいて、前記眼鏡のレンズにおいて前記被検者の前記注視点への視線が透過する透過点を検出することと、
前記注視点の位置を示す注視点情報を重ねた前記前方視野の画像と、前記透過点の位置を示す透過点情報を、前記眼鏡のレンズを示すレンズ画像に重ねた画像とを、表示部の別々の領域に表示させることと、を備える表示方法。 - 請求項1から6までのいずれか一項に記載の視線検出装置によって得られた前記注視点情報および前記透過点情報を解析し、当該解析結果に基づいて眼鏡のレンズを設計する眼鏡レンズ設計方法。
- 請求項1から6までのいずれか一項に記載の視線検出装置によって得られた前記注視点情報および前記透過点情報を解析し、当該解析結果に基づいて、複数の眼鏡のレンズの中から少なくとも一つ以上の眼鏡のレンズを選択する眼鏡レンズ選択方法。
- 請求項1から6までのいずれか一項に記載の視線検出装置によって得られた前記注視点情報および前記透過点情報を解析し、当該解析結果に基づいて眼鏡のレンズを製造する眼鏡レンズ製造方法。
- 請求項1から6までのいずれか一項に記載の視線検出装置によって得られた前記注視点情報が前記前方視野の画像に重ねて印刷されていると共に、前記前方視野の画像とは異なる位置に請求項1から6までのいずれか一項に記載の視線検出装置によって得られた前記透過点情報が前記レンズ画像に重ねて印刷されている印刷物。
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