JP6559447B2 - Binocular loupe production system - Google Patents
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Description
本発明は、医療手術や精密工作作業の際に使用される双眼ルーペの製作システムに関する。 The present invention relates to a binocular loupe production system used in medical surgery and precision work.
双眼ルーペは、着用者が手元の局所的な視覚対象物を拡大して視認する手段として、従来から、医療分野、精密工作、宝石加工等の各分野において広く使用されており、これらの分野では、高い精度で視認できることが要求される。 A binocular loupe has been widely used in the medical field, precision work, jewelry processing, and other fields as a means for a wearer to enlarge and visually recognize a local visual object at hand. It is required to be visible with high accuracy.
図1は、レンズ嵌め込み式の双眼ルーペ10の構成を示しており、着用者の視力を調整する眼鏡と同じ構造のフレーム1と、作業対象の像を拡大するための双眼ルーペ本体であるオクルアー2と、フレーム1に嵌め込まれてオクルアー2を取り付けるためのキャリアレンズ3と、キャリアレンズ3の表面に刳り抜いた開口に挿入されたオクルアー2を固定するための取付部4と、から構成されている。そして、フレーム1は、着用者が耳に掛けて顔に装着するためのフレーム蔓部5と、着用者の鼻背の両側と当たる左右の鼻当て部6と、キャリアレンズ3が嵌め込まれる左右のリムをつなぐブリッジ部7とから成る。
FIG. 1 shows a configuration of a lens-fitted
着用者は、図2に示すように前傾姿勢を執って作業するときに、その手元の作業操作箇所Wの対象物を拡大して観察するために双眼ルーペ10を使用する。そのとき、両眼の視線がオクルアー2を通して手先の位置にある作業操作箇所Wに集束して高い視認性を確保するために、双眼ルーペ10の製作時に左右のキャリアレンズ3にオクルアー2を取り付ける際、製作者は、着用者個々に応じて、左右の瞳孔位置やキャリアレンズ3の面に対するオクルアー2の下方装着角度及び内側装着角度を予め測定して、双眼ルーペ10を製作することが知られている(例えば、特許文献1を参照)。
As shown in FIG. 2, the wearer uses the
ここで、図3を用いてこの場合の下方装着角度について説明すると、下方装着角度rは、キャリアレンズ3にオクルアー2を取り付けるときに、キャリアレンズ3面からの垂直線に対する下向きの取り付け角度であり、作業操作箇所Wからキャリアレンズ3までの距離Mとキャリアレンズ3の中心を通る鉛直線に直交する水平方向距離Nとで決まる角度βと、着用者が手術を行うときのキャリアレンズ3の前傾角度αとで求めることができる。また、内側装着角度p、qは、図4を用いて説明すると、左右のオクルアー2の先端が作業操作箇所Wに集束するように、内側(鼻当て部6側)へのそれぞれの傾斜角度である。
Here, the lower mounting angle in this case will be described with reference to FIG. 3. The lower mounting angle r is a downward mounting angle with respect to a vertical line from the surface of the
双眼ルーペ10は、通常の眼鏡とは違ってオクルアー2の重みがあるために、使用中にずれ落ちやすく、その度に元の位置に戻していては作業に集中できない。そのため、双眼ルーペ10に使用するフレーム1には、ある程度の弾性力を持たせて、着用者の側頭部を両側から締め付けるようにすることで、着用時にフレーム1がずれ落ちることがないようにしている。
Unlike normal glasses, the
しかし、着用者個々に応じた下方装着角度rや内側装着角度p、qのデータに基づいて双眼ルーペ10を製作しても実際に着用したとき、フレーム1は着用者の顔幅に押されて、左右のフレーム蔓部5の間隔が拡がるように変形することになる。そして、このような変形により、左右のフレーム蔓部5の間隔が拡がると、それに応じて、フレーム1の左右のキャリアレンズ3を嵌め込んでいる左右のリムの部分も、それぞれが中央のブリッジ部7を支点にして顔の面から離れるに方向に回動することになる。そして、リムの移動でキャリアレンズ3に取り付けられている左右のオクルアー2は、互いに接近する方向に移動することになるため、オクルアー2の集束位置は当該着用者に応じて設定した作業操作箇所Wより着用者側に寄ってしまい視線の先と一致しなくなる。
However, even when the
図5を用いて説明すれば、人の顔幅でいちばん寸法の大きい部分は、左右のこめかみ(蟀谷)間であり、フレーム1を着用者11に装着すると、側頭部の両こめかみの点P1、P2間の距離t1(以下、「こめかみ幅」と称す)が大きいほど、フレーム1の蔓部の間隔が拡がって、オクルアーが顔の中心線CLに向けて移動することになる。その結果、内側装着角度p、qは小さくなって、左右のオクルアー2の集束位置は当該着用者の作業操作箇所Wとは一致しなくなる。
Referring to FIG. 5, the largest part of the human face width is between the left and right temples (Sugaya). When the
また、図5で、両こめかみの点P1と点P2とを含む平面上にあって、顔の中心線CL上に位置して、点P1と点P2とで三角形を形成する点N(鼻中心点)を設定したとき、この三角形の垂線の距離t2(以下、「鼻―こめかみ間寸法」と称す)にも個人差がある。この場合の点Nは、着用者がフレーム1を掛けたとき、鼻当て部6と接する両側の鼻背の中心点でもある。このような鼻−こめかみ間寸法t2は、その寸法が長いほど、オクルアー2は顔の前方に位置することになるために、両オクルアー2が中心線CL上で交わる集束位置は、作業操作箇所Wより前方、すなわち顔面から離れたに場所に位置することになる。
Further, in FIG. 5, a point N (nose center) that is on a plane including both the temple points P1 and P2 and is located on the center line CL of the face and forms a triangle with the points P1 and P2 When the point is set, there is an individual difference in the distance t2 (hereinafter referred to as “nose- temple size”) of the perpendicular of the triangle. The point N in this case is also the center point of the back of the nose on both sides in contact with the
したがって、下方装着角度r1、r2や内側装着角度p、qを測定して双眼ルーペを作製しても、実際に着用者に装着したときには、オクルアーの集束位置と作業操作箇所Wには誤差が生じて、適切な視界を確保できないことがある。 Therefore, even if the binocular loupe is manufactured by measuring the lower mounting angles r1, r2 and the inner mounting angles p, q, there is an error in the occluder focusing position and the work operation position W when actually mounted on the wearer. Therefore, it may not be possible to ensure proper visibility.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、双眼ルーペを実際に着用したとき、着用者個々の顔の造作に適合してオクルアーの集束位置と作業操作箇所Wとを確実に一致させることができる双眼ルーペの製作システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and when the binocular loupe is actually worn, it fits the wearer's individual facial features and reliably matches the occluder focusing position with the work operation location W. The objective is to provide a binocular loupe production system.
本発明に係る双眼ルーペの製作システムは、フレームに装着されたキャリアレンズにオクルアーを取り付ける双眼ルーペの製作システムであって、両端部の先端に被検者の左右のこめかみ領域に当てる一対の接触子を有するカリパーと、矩形状のマーカーと、前記マーカーと共に前記カリパーを装着した被験者の正面画像における一対の前記接触子間の画像上の距離を、前記マーカーの同じ前記正面画像上での寸法とその実寸法とから求めたスケールに基づきこめかみ幅実寸法を演算し、前記マーカーと共に前記カリパーを装着した被験者の側面画像から、被験者が掛けた前記フレームの鼻当て部と接する両側の鼻背の中心の点Nと前記接触子までの画像上での距離を、前記マーカーの同じ前記側面画像上での寸法とその実寸法とから求めたスケールに基づき鼻−こめかみ間実寸法を演算する中央制御部と、前記こめかみ幅実寸法と前記鼻−こめかみ間実寸法とから前記フレームの左右のフレーム蔓部の間隔を調整する治具と、を備えて、前記治具によって調整された前記フレームの前記キャリアレンズ面に前記オクルアーを装着する、ことを特徴としている。 A binocular loupe manufacturing system according to the present invention is a binocular loupe manufacturing system in which an occluer is attached to a carrier lens mounted on a frame, and a pair of contacts that are applied to the left and right temple areas of the subject at the ends of both ends. and Luca Lipa to have a, a rectangular marker, the distance of the image between a pair of the contact child in the front image of the subject wearing the caliper together with the marker, on the same the front image of the marker Calculate the temple width actual dimension based on the scale obtained from the dimension and the actual dimension, and from the side image of the subject wearing the caliper together with the marker, the nose back on both sides in contact with the nose pad portion of the frame worn by the subject The distance on the image from the center point N to the contact was determined from the size of the marker on the same side image and its actual size. Nose Based on scale - a central control unit for calculating the actual dimension between the temples, and the temples width actual size the nose - the jig for adjusting the distance between the right and left frame temples of the frame and a temple between actual dimensions, the The occluder is mounted on the carrier lens surface of the frame adjusted by the jig.
この場合、前記正面画像において、横方向に引いた所定の基準線から左右のこめかみを通る直線に対してそれぞれ下した垂線の距離の平均値を演算して、前記基準線と被験者の顔の中心線とが交わる点から前記平均値分だけ下げた当該中心線上の位置を前記点Nと定めることができる。 In this case, in the front image, the average value of the distances of the perpendiculars respectively drawn from the predetermined reference line drawn in the horizontal direction to the straight line passing through the left and right temples is calculated, and the reference line and the center of the subject's face are calculated. The position on the center line that is lowered by the average value from the point where the line intersects can be determined as the point N.
前記カリパーには、前記接触子からそれぞれ等しい距離dを置いて配置される一対の指標を設けることで、前記中央制御部は、前記正面画像から、一対の前記指標間の画像上での距離を前記マーカーの正面画像上での寸法とその実寸法とから求めたスケールに基づき指標間距離実寸法を演算し、該指標間距離実寸法から2倍の前記距離dを減算することでも前記こめかみ幅実寸法を演算する。これにより、正面画像において、接触子が被験者の髪に隠れる等で特定できないような場合には、指標間の距離からこめかみ幅実寸法を測定することができる。 By providing the caliper with a pair of indicators arranged at equal distances d from the contacts, the central control unit determines the distance on the image between the pair of indicators from the front image. The actual distance between the indexes is calculated by calculating the actual distance between the indices based on the scale obtained from the dimension on the front image of the marker and the actual dimension, and subtracting the distance d twice the actual distance between the indices. Calculate the dimensions. Thereby, in the front image, when the contact cannot be specified because it is hidden in the hair of the subject, the actual size of the temple width can be measured from the distance between the indexes .
また、前記中央制御部は、前記指標がこめかみの面に対して垂直でないときには、その傾斜角に応じて前記距離dを補正するとよい。 The central control unit may correct the distance d according to the inclination angle when the index is not perpendicular to the temple surface.
そして、前記治具は、前記フレームを測定した前記こめかみ幅で調整する第1の基準部材と、前記フレームのブリッジ部から前記フレーム蔓部に平行して前記鼻―こめかみ間寸法分移動させた位置を前記フレームがこめかみと接する部位と定める第2の基準部材と、を備えるとよい。これにより、フレームは、着用者の顔の造作に応じて矯正されることになる。 The jig includes a first reference member that adjusts the frame according to the measured temple width, and a position moved from the bridge portion of the frame by the dimension between the nose and temples in parallel with the frame vine portion. And a second reference member that defines a portion where the frame contacts the temple. Thereby, a flame | frame will be corrected according to a wearer's face production.
本発明に係る双眼ルーペの製作システムによれば、オクルアーを装着するフレームを着用者のこめかみ幅に調整させた状態でオクルアーを取り付けるために、着用者にとっての最適な視界を提供することができる。そして、撮像した画像において被験者の髪に隠れるなどして接触子がポイントアウトできない場合でも、指標をポイントアウトすることで、こめかみ幅を確実に測定することができる。 According to the binocular loupe manufacturing system according to the present invention, since the occluder is attached in a state where the frame on which the occluder is to be fitted is adjusted to the temple width of the wearer, an optimal field of view for the wearer can be provided. Even if the contact cannot be pointed out because it is hidden in the subject's hair in the captured image, the temple width can be reliably measured by pointing out the index.
以下、本発明に係る双眼ルーペの製作システムの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Embodiments of a binocular loupe manufacturing system according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
本発明に係る双眼ルーペの製作システムは、双眼ルーペ10の着用者のこめかみ幅t1と鼻−こめかみ間寸法t2とを、カリパー30を用いて電子的に測定する。
The binocular loupe manufacturing system according to the present invention electronically measures the
図6は、この測定に用いるカリパー30の構成を示している。カリパー30は、一端に測定対象である被験者11の左右のこめかみ領域に当てる接触子32を有する一対のアーム33を備えて、アーム33どうしはそれぞれの他端を弾性部材34で接続して構成されている。この弾性部材34は「U」字状に湾曲しているために、カリパー30は被検者の顔の下端部の輪郭に略沿った形状となっている。そして、弾性部材34は、一対の接触子32が互いに接近するようアーム33を付勢しているが、このときの接触子32間の距離Hは、一般的な成人の左右のこめかみ間の寸法より短くなるように設定している。
FIG. 6 shows the configuration of the
一対のアーム33は、それぞれの水平部分33Aと垂直部分33Bとが互いに対称となるように配置される。そして、一対のアーム33の各水平部分33Aには、接触子32の接触面から等しい距離(d)を置いて一対の指標が設けられている。本例では、2通りの指標35a、35bを設けており、接触子32の接触面からの距離d1、d2がそれぞれ9.0mmと20.0mmの位置となるように配置されている。そして、各アーム33の各垂直部分33Bには、互いに高さが等しい位置に指標36a、36bが設けられている。この指標36a、36bの間の距離d3が20.0mmとなるように設けられている。
The pair of arms 33 are arranged such that the
このようなカリパー30を装着した着用者の画像をコンピュータが演算処理を行って、被験者の瞳孔位置を検出すると共に、こめかみ幅t1と鼻―こめかみ間寸法t2とを求める。図7は、このコンピュータの構成を模式的に示している。コンピュータ20は、モニター21、入力デバイス22、プログラムに基づいて所定の演算処理や制御処理を行う中央制御部23及びカメラ11とデータ及び信号の授受を行うインターフェース24を含んで構成される。
The computer performs an arithmetic process on the image of the wearer wearing such a
そして、中央制御部23は、メモリ23a、ユーザーインターフェースプログラム23b、画像処理プログラム23c、解析プログラム23d及びこれらプログラムを実行する中央演算処理装置CPUとを含んでいる。ユーザーインターフェースプログラム23bは、モニター21にユーザーインターフェース画面を表示し、ユーザーが、マウス等の入力デバイス22を画面上にて操作することで、コンピュータ20にコマンドやデータを入力することを可能にするプログラムである。 The central control unit 23 includes a memory 23a, a user interface program 23b, an image processing program 23c, an analysis program 23d, and a central processing unit CPU that executes these programs. The user interface program 23b displays a user interface screen on the monitor 21, and allows the user to input commands and data to the computer 20 by operating the input device 22 such as a mouse on the screen. It is.
また、画像処理プログラム23cは、識別対象を上位から順に細分化して分類する処理を行うカスケード分類器であり、本例では、人の画像の中から顔や目を識別する。したがって、画像処理プログラム23cは、予め学習により顔や目の特徴を記憶した顔検出カスケードファイル23eと目検出カスケードファイル23fを備える。 The image processing program 23c is a cascade classifier that performs processing for subdividing and classifying identification targets in order from the top. In this example, the image processing program 23c identifies faces and eyes from human images. Therefore, the image processing program 23c includes a face detection cascade file 23e and an eye detection cascade file 23f in which features of faces and eyes are stored in advance by learning.
そして、解析プログラム23dは、被験者の画像から瞳孔位置の検出やこめかみ幅t1及び鼻−こめかみ間寸法t2を演算処理によって求めるプログラムである。このとき処理する被験者の画像は、フレーム1を装着した被検者の顔に、カリパー20の一対の接触子32を両方のこめかみに当てたときの状態の正面及び側面からの画像をそれぞれカメラ11によって撮像する。そして、コンピュータ20は、カメラ11から被検者の正面及び側面からの画像データが送られてくると、各被検者毎に紐付けしてメモリ23aに記憶する。ここでのカメラ11による撮像の際には、フレーム1のブリッジ部7には、正四角形のマーカー8がクリップで留められている。このマーカー8は、白色アクリル板で構成されて、周縁部及び中央部以外は黒の塗装が施されている。
Then, the analysis program 23d is a program for calculating the pupil position detection, the temple width t1, and the nose- temple size t2 from the subject's image by calculation processing. The image of the subject to be processed at this time is an image from the front and side when the pair of
[瞳孔位置の検出]
コンピュータ20は画像データの処理が指定されると、中央制御部23は、ユーザーインターフェースプログラム23bを実行して、モニター21に図8に示すユーザーインターフェース画面を表示する。
[Detection of pupil position]
When the computer 20 is designated to process image data, the central control unit 23 executes the user interface program 23b and displays the user interface screen shown in FIG.
そして、ユーザーは、画面上に表示されている「瞳孔検出」のタグをクリックすると共に、「画像ファイルを開く」ボタンをクリックする。さらに、対象となる被検者の画像データを指定することで、中央制御部23は、メモリ23aから該当の画像データを読み出して、画面の画像表示領域に表示する。 Then, the user clicks the “pupil detection” tag displayed on the screen and clicks the “open image file” button. Furthermore, by designating the image data of the subject subject, the central control unit 23 reads out the corresponding image data from the memory 23a and displays it in the image display area of the screen.
そして、ユーザーがこの画面の入力部に表示されている「瞳孔検出を行う」ボタンや「マーカー検出を行う」ボタンにチェックを入れて「解析開始」ボタンをクリックすると、コンピュータ20は、画像処理プログラム23cを実行して、瞳孔位置を特定する処理及びマーカー8を検出する処理を行う。
When the user checks the “perform pupil detection” button or the “perform marker detection” button displayed on the input section of this screen and clicks the “start analysis” button, the computer 20 displays the image processing program. 23c is executed to perform processing for specifying the pupil position and processing for detecting the
図9(a)は、中央制御部23が画像処理プログラム23cを実行して行う瞳孔位置検出の処理手順を示しており、中央制御部23は、画像から明るさが鋭敏に、換言すれば不連続に変化している箇所を特定することで瞳孔位置を検出する。この場合に、中央制御部23は、第1ステージで顔検出カスケードファイル23eを使用して、顔に特有の画像特徴から識別対象が顔に該当するかを判断することで顔検出を行う。次の第2ステージでは、識別対象を細分化して目検出カスケードファイル23fを使用して、目に特有の画像特徴から識別対象が目に該当するかを判断することで目検出を行う。そして、第3ステージでは、目の検出画像を二値化して虹彩の輪郭を検出する。さらに、第4ステージでは、モルフォロジー処理を行って最大輝度の矩形を検出することにより、コンピュータ20は、着用者の右瞳孔位置ER及び左瞳孔位置ELを画像表示領域の上辺左隅の点を基準点OとするX−Y軸での座標(XR、YR)及び(XL、YL)を画面に表示する。 FIG. 9A shows a processing procedure of pupil position detection performed by the central control unit 23 executing the image processing program 23c. The central control unit 23 is sensitive to brightness from the image, in other words, it is not necessary. The position of the pupil is detected by specifying a continuously changing portion. In this case, the central control unit 23 uses the face detection cascade file 23e in the first stage to perform face detection by determining whether an identification target corresponds to a face from image characteristics unique to the face. In the next second stage, the eye is detected by subdividing the object to be identified and using the eye detection cascade file 23f to determine whether the object to be identified corresponds to the eye from image characteristics unique to the eye. In the third stage, the eye detection image is binarized to detect the contour of the iris. Further, in the fourth stage, by performing a morphological process to detect a rectangle with the maximum luminance, the computer 20 determines the right pupil position ER and the left pupil position EL of the wearer as the reference point with respect to the upper left corner of the image display area. Coordinates (XR, YR) and (XL, YL) on the XY axis that are set to O are displayed on the screen.
図9(b)は、画像処理プログラム23bによるマーカー8の検出の処理手順を示しており、中央制御部23は、第1ステージで顔検出カスケードファイル23eを使用して顔検出を行うことで、マーカー8が存在する領域の絞り込みを行う。次の第2ステージでは、顔の検出画像をポリライン化して角が4個あるものの中から各々の角度が略90度に近いものを抽出することでマーカー8を認識する。そして、第3ステージで、コンピュータ20は、マーカー8の中心の座標位置とスケールを画面に表示する。スケールは、1ミリメートルが画像内のいくつのピクセル数に相当しているかを示すもので、図示の例では、中央制御部23は、予め入力されているマーカー8の実際のサイズに基づいて7.80(Pix/mm)算出して表示している。
FIG. 9B shows a processing procedure for detecting the
[こめかみ幅の測定]
こめかみ幅を測定する場合に、ユーザーは、事前にユーザーインターフェース画面の「カリパー寸法」のタブをクリックすることで、中央制御部23は、カリパー30のd1、d2及びd3の各寸法をミリメートル単位で入力する画面(図示せず)を表示し、これによりユーザーは、d1「9mm」・d2「20mm」・d3「20mm」を入力する。
[Measurement of temple width]
When measuring the temple width, the user clicks the “Caliper Dimensions” tab in the user interface screen in advance, and the central control unit 23 sets the d1, d2, and d3 dimensions of the
こめかみ幅の測定は、ユーザーが図10に示すユーザーインターフェース画面の「こめかみ幅」のタブをクリックすると共に、「画像ファイルを開く」ボタンをクリックし、測定対象の画像データを指定することで行われる。この場合、中央制御部23は、指定された画像をメモリ23aから読み出して、画面の画像表示領域に表示する。 The measurement of the temple width is performed by the user clicking the tab of the temple width on the user interface screen shown in FIG. 10 and clicking the “Open image file” button to specify the image data to be measured. . In this case, the central control unit 23 reads the designated image from the memory 23a and displays it in the image display area of the screen.
そして、ユーザーが「解析開始」ボタンをクリックすることで、中央制御部23は、解析プログラム23dを実行して、こめかみ幅t1を演算する。この場合のユーザーの操作としては、カリパー30の一対の接触子32が接触している右こめかみ点P1及び左こめかみ点P2をポイントアウトして求める方法1と、対称に配置されている一対の指標35aの点P3及び点P4をポイントアウトして求める方法2と、同じく指標35bの点P5及び点P6をポイントアウトして求める方法3があり、以下にそれぞれ説明する。しかし、何れの方法でも実質的には差がなく、任意の方法を選択可能であるが、ポイントアウトする対象の接触子32や指標35a、35bが被験者の髪によって隠れていないのが条件である。
Then, when the user clicks the “analysis start” button, the central control unit 23 executes the analysis program 23d to calculate the temple width t1. The user operation in this case includes a
方法1では、ユーザーは、被検者の画像において、カリパー30の一対の接触子32が接触している右こめかみ点P1及び左こめかみ点P2をポイントアウトして、それぞれの「入力開始」ボタンをクリックする。これにより、中央制御部23は、P1−P2間を結ぶ直線Kを画像上に表示して、上記の基準点Oから点P1及び点P2までのそれぞれのX座標軸での距離をピクセルの数で求めて表示(“1103”、“2510”)すると共に、その差をミリメートル単位に換算して、こめかみ幅t1としての“180”を表示する。この場合に、ピクセル数をミリメートルに換算するスケール(Pix/mm)は、マーカー8の検出の際に求めており“7.8”Pix/mmが表示されている。このとき、基準点OからP1及びP2までのそれぞれのY座標軸での距離もピクセルの数で求めて表示(“1191”、“1172”)を表示している。
In the
方法2は、画像において、対称に配置されている一対の指標35aの点P3及び点P4をポイントアウトして、それぞれの「入力開始」ボタンをクリックする。これにより、中央制御部23は、基準点Oから点P3及び点P4までのそれぞれのX座標軸での距離をピクセルの数で求めて表示(“1037”、“2581”)する。そして、このときの差をスケール(Pix/mm)を用いてミリメートルに換算し、換算した結果から既に入力されている接触子32の接触面から指標35aまでの距離d1(9mm)の2倍の数値を差し引くことで、方法1と同様にこめかみ幅t1“180”が算出される。
ところで、被験者の顔の両側のこめかみをカリパー30で挟んだとき、両アーム33は互いに離反する方向に弾性部材34を支点にして回動するために、その水平部分33Aの軸線は傾斜することになる。このため、図10で示すように、予め入力されている距離d1は、接触子32が接触している点P1や点P2から各指標35aまでの実際の距離d1´とは相違してくる。よって、このときの傾斜角度をθとしたとき、距離d1´(=d1・cosθ)を求めて、d1´の2倍の数値を差し引くことで、正確なこめかみ幅t1の数値が得られる。しかし、方法2においては、距離d1は9mmと小さく設定しているために距離d1´との差は無視し得るものとして、上記したように距離d1を用いてこめかみ幅t1を算出している。
By the way, when the temples on both sides of the subject's face are sandwiched between the
方法3は、画像において、対称に配置されている一対の指標35bの点P5及び点P6をポイントアウトして、それぞれの「入力開始」ボタンをクリックする。これにより、中央制御部23は、基準点Oから点P5及び点P6までのそれぞれのX座標軸での距離をピクセルの数で求めて表示(“2581”、“2672”)する。そして、こめかみ幅t1を演算するが、方法3では、接触子32の接触面からの距離d2が20.0mmと大きく離れた位置に設けている指標35bを、ポイントアウトするために、図11に示す距離d2´(=d2・cosθ)の値は無視できない。よって、中央制御部23は、こめかみ幅t1を演算する前に、傾斜角度θを求めることになる。
傾斜角度θは、画像において、一対の指標35bのそれぞれの点P5及び点P6を通る鉛直線と直線Kとが交わる点P7及び点P8をポイントアウトすることで、中央制御部23は左右両方の傾斜角度θ1、θ2を求めて、画面の「角度 右」及び「角度 左」の欄に表示する。尚、図11では点P7で説明している。
In the image, the central controller 23 points out the points P7 and P8 where the vertical lines passing through the respective points P5 and P6 of the pair of
そして、中央制御部23は、傾斜角度θ1、θ2を求めると、左の距離d2L(=d2・cosθ1)及び右の距離d2R(=d2・cosθ2)を算出する。そして、基準点Oから点s5及び点s6までのそれぞれのX座標軸での距離(“2581”、“2672”)の差を求めてミリメートル単位に換算し、換算結果から距離d2Lと距離d2Rとを差し引くことで、こめかみ幅t1を演算する。 The central control unit 23 calculates the left distance d2L (= d2 · cos θ1) and the right distance d2R (= d2 · cos θ2) when the inclination angles θ1 and θ2 are obtained. Then, the difference in distance (“2581”, “2672”) on the respective X coordinate axes from the reference point O to the points s5 and s6 is obtained and converted into millimeter units, and the distance d2L and the distance d2R are calculated from the conversion result. By subtracting, the temple width t1 is calculated.
次に、ユーザーは、図10のインターフェース画面において、左右両目の縁の下位の点P9と点P10とをそれぞれポイントアウトした後に、「入力開始」ボタンをクリックする。これにより、中央制御部23は、上記の基準点Oから点P9と点P10までのそれぞれのX座標軸及びY座標軸上での距離をピクセルの数で求めて表示する。このとき、画面上には、点P9と点P10とを通る基準線Eが表示される。 Next, after the user points out points P9 and P10 at the lower edges of the left and right eyes on the interface screen of FIG. 10, the user clicks the “start input” button. Thereby, the central control unit 23 obtains and displays the distances on the X coordinate axis and the Y coordinate axis from the reference point O to the points P9 and P10 by the number of pixels. At this time, a reference line E passing through the points P9 and P10 is displayed on the screen.
そして、ユーザーは、点P9と点P10からそれぞれ左右のこめかみを通る直線Kへ引いた垂線が交わる点P11と点P12とをそれぞれポイントアウトした後に、「入力開始」ボタンをクリックする。これにより、中央制御部23は、上記の基準点Oから点P11と点P12までのそれぞれのX座標軸及びY座標軸上での距離をピクセルの数で求めて表示する。 The user then points out points P11 and P12 where perpendiculars drawn from the points P9 and P10 to the straight line K passing through the left and right temples respectively intersect, and then clicks the “start input” button. Thereby, the central control unit 23 obtains and displays the distances on the X coordinate axis and the Y coordinate axis from the reference point O to the points P11 and P12 by the number of pixels.
そして、中央制御部23は、点P9と点P11との間のY座標軸方向での距離y1と、点P10と点P12との間のY座標軸方向での距離y2との平均値を求めて、その結果をミリメートル単位に換算して、点P9と点P10を通る基準線Eと直線Kとの間の平均間隔である鼻中心点までの平均距離y“7.24”を表示する。この場合、マーカー8の中点を通る顔の中心線CLと基準線Eとの交点からこの距離yだけ下した中心線CL上の点Nを定める。この点Nが、図5で説明した、顔の中心線CL上に位置して、点P1と点P2とで三角形を形成すると共に、着用者がフレーム1を掛けたとき、鼻当て部6と接する両側の鼻背の中心となる鼻中心点である。
And the central control part 23 calculates | requires the average value of distance y1 in the Y coordinate-axis direction between point P9 and point P11, and distance y2 in the Y-coordinate axis direction between point P10 and point P12, The result is converted into millimeter units, and an average distance y “7.24” to the nose center point, which is an average interval between the reference line E and the straight line K passing through the points P9 and P10, is displayed. In this case, a point N on the center line CL that is lower than the intersection of the center line CL of the face passing through the middle point of the
尚、直線Eは、左右両目の下縁を結ぶ横方向の線としたが、両目の上縁であってもよい。また、特に目と限定されるものではなく、フレーム1の上縁の線又は下縁の線であってもよい。要は、直線Eを引く際の目印となるものであれば、任意に選択できる。
The straight line E is a horizontal line connecting the lower edges of the left and right eyes, but may be the upper edge of both eyes. Further, it is not particularly limited to eyes, and may be an upper edge line or a lower edge line of the
[鼻−こめかみ間寸法の測定]
鼻−こめかみ間寸法t2を測定する場合に、ユーザーがユーザーインターフェース画面の「鼻とこめかみ」のタブをクリックすると共に、「画像ファイルを開く」ボタンをクリックし、こめかみ幅を測定した被検者の側面からの画像データを指定することで、中央制御部23は、指定された画像をメモリ23aから読み出して、図12に示す画面の画像表示領域に表示する。この場合、マーカー8は、その平面が撮像されるように、カリパー30のアーム33に装着されている。
[Measurement of dimensions between nose and temples]
When measuring the nose-tempered thigh dimension t2, the user clicks the “nose and temple” tab on the user interface screen, and clicks the “Open image file” button to measure the width of the subject who measured the temple width. By designating the image data from the side, the central control unit 23 reads the designated image from the memory 23a and displays it in the image display area of the screen shown in FIG. In this case, the
このとき、中央制御部23は、こめかみ幅t1の演算時と同様に、画像処理プログラム23cを実行することで、マーカー8の実寸法を基準にしてスケール(Pix/mm)を求めた結果の“8.04”を表示している。また、ユーザーインターフェース画面には、こめかみ幅測定時に求めた鼻中心点までの平均距離y“7.24”を表示している。
At this time, the central control unit 23 executes the image processing program 23c as in the case of calculating the temple width t1, thereby obtaining a scale (Pix / mm) as a result of obtaining a scale (Pix / mm) based on the actual dimension of the
そして、ユーザーが「解析開始」ボタンをクリックすると、中央制御部23は、解析プログラム23dを実行する。このときユーザーが横顔画像でのこめかみの点P2をポイントアウトして、「入力開始」ボタンをクリックすると、中央制御部23は、この画像での基準点Oからの点P2までのそれぞれのX座標軸及びY座標軸での距離をピクセルの数で求めて表示(“1174”、“1164”)する。 When the user clicks the “analysis start” button, the central control unit 23 executes the analysis program 23d. At this time, when the user points out the temple point P2 in the profile image and clicks the “start input” button, the central control unit 23 causes each of the X coordinate axes from the reference point O to the point P2 in this image. And the distance on the Y coordinate axis is obtained by the number of pixels and displayed ("1174", "1164").
次に、ユーザーが横顔の画像での鼻中心点Nをポイントアウトして、「入力開始」ボタンをクリックすると、中央制御部23は、この画像での基準点Oからの鼻中心点NまでのそれぞれのX座標軸及びY座標軸での距離をピクセルの数で求めて表示(“1871”、“1255”)する。 Next, when the user points out the nose center point N in the profile image and clicks the “start input” button, the central control unit 23 moves from the reference point O to the nose center point N in this image. The distances on the respective X coordinate axis and Y coordinate axis are obtained by the number of pixels and displayed ("1871", "1255").
そして、中央制御部23は、点P2から鼻中心点NまでのX座標軸での距離の差を算出して鼻−こめかみ間寸法t2を演算し、スケール(Pix/mm)を用いてミリメートル単位に換算して“86.7”を表示する。 The central control unit 23 calculates the difference in distance on the X coordinate axis from the point P2 to the nose center point N to calculate the nose-tempered dimension t2, and uses the scale (Pix / mm) in millimeters. Convert and display “86.7”.
上記で説明した、こめかみ幅測定t1及び鼻−こめかみ間寸法t2の測定において、ミリメートル単位に換算するスケール(Pix/mm)は、マーカー8の実寸法を基準にして求めているが、指標36a、36b間の距離d3を基準にして指標36a、36bから求めてもよい。この場合、ユーザーは、ユーザーインターフェース画面から「カリパー寸法」のタブをクリックすることで、距離d1、d2及びd3の各数値を入力する画面が表示される。
In the measurement of the temple width measurement t1 and the measurement of the nose- temple size t2 described above, the scale (Pix / mm) converted into millimeter units is obtained based on the actual dimension of the
そして、距離d1、d2及びd3の各数値が入力されると、ユーザーが、画面に表示されている指標36a、36bをポイントアウトすることで、中央制御部23は、指標36a、36bの基準点OからのX座標軸及びY座標軸のそれぞれの数値を取得して、距離d3の実寸法の20.0mmに基づき、スケール(Pix/mm)を算出する。
When the numerical values of the distances d1, d2, and d3 are input, the user points out the
[オクルアーのフレームへの装着]
以上のようにして求めたこめかみ幅t1及び鼻−こめかみ間寸法t2に基づいて、フレーム1のキャリアレンズ3にオクルアー2を装着するが、このときフレーム1は図13に示す治具40にセットされた状態でオクルアー2が取り付けられる。
[Mounting the occluder to the frame]
The
治具40は、ピン45によって互いの中点で直角に交差するよう結合される基準部材41、42を備えている。基準部材41は、ピン45の位置を“0”として左右にスケールを刻む目盛46が形成されて、両端には長穴内を水平方向にスライドして任意の位置で固定することができる調整ピン43を備えている。そして、基準部材42は、ピン45が摺動可能な長穴48形成されており、一端にはフレーム1のブリッジ部分7と当接する押圧部44を備えている。そして、長穴48の底部には、押圧部44の位置を“0”とする目盛が設けられている。
The
このように構成される治具40は、フレーム1をセットする際、基準部材41の一対の調整子43のピン45からの距離がそれぞれこめかみ幅の2分の1(t1/2)となる位置まで移動して固定され、基準部材42の押圧部44はピン45からの距離が鼻−こめかみ間寸法t2となる位置まで移動して固定される。
In the
このようにこめかみ幅t1及び鼻−こめかみ間寸法t2が設定される治具40にフレーム1をセットすれば、フレーム1は被検者に適合するこめかみ位置でセットされて、こめかみ幅に応じて変形することになる。よって、この変形した状態でのフレーム1のキャリアレンズ3面上の右瞳孔の座標位置(XR、YR)及び左瞳孔の座標位置(XL、YL)に、予め測定している下方装着角度r及び内側装着角度p、qでオクルアー2を取り付ければ、オクルアー2は個々の着用者個々のこめかみ幅t1及び鼻−こめかみ間寸法t2がフレーム1に反映されているため、製作する双眼ルーペは当該着用者にとっての最適な視界を提供することができる。
When the
[ルーペの下方装着角度の決定]
このときの下方装着角度r及び内側装着角度p、qは、種々の方法で求めることができるが、その一例を説明する。この例では、上記のマーカー8を利用して、双眼ルーペの発注者にはマーカー8を装着したフレーム1を着用して作業体勢を再現して貰い、そのときの顔の正面を作業操作箇所Wに据え付けたカメラ11によって撮像して、その画像データをコンピュータ20がデータ処理することで、下方装着角度r及び内側装着角度p、qを測定している。
[Determination of the lower mounting angle of the loupe]
The lower mounting angle r and the inner mounting angles p and q at this time can be obtained by various methods, and an example thereof will be described. In this example, by using the
下方装着角度rは、図3で説明したように、キャリアレンズ3の前傾角度αと角度βとで求めることができるが、このとき前傾角度αの求め方について説明する。
As described with reference to FIG. 3, the downward mounting angle r can be obtained from the forward tilt angle α and the angle β of the
着用者が顔を下方に傾けて作業操作箇所Wを凝視しているときにマーカー8を正面から捉えた画像は、その下辺は上辺に比べて作業操作箇所Wに接近しているために、図14で実線によって示すように上辺が下辺より短い台形の形状となっている。このとき中央制御部23が画像で認識しているマーカー8の台形の4隅A、B、C、Dの各座標位置をそれぞれ(X1、Y1)、(X2、Y2)、(X3、Y3)及び(X4、Y4)で検出している。同時に、中央制御部23は、正四角形のマーカー8の縦横寸法が予め入力されているために、本来の正四角形でのマーカー8の破線で示す仮想位置での4隅A、B、C、Dの各座標位置をそれぞれ(X1´、Y1´)、(X2´、Y2´)、(X3´、Y3´)及び(X4´、Y4´)を演算により求めている。
The image of the
したがって、台形で捉えているマーカー8の高さ寸法aは(Y1+Y3)、上辺寸法b1は(X1+X2)、底辺寸法b2は(X3+X4)で表わせる。また、マーカー8が正四角形での縦辺の寸法a´は(Y1´+Y3´)、横辺の寸法b´(X1´+X2´)で表せる。
Accordingly, the height dimension a of the
前傾角度αは、これら寸法値b1、b2、a´及びb´を用いて、次の式から求めることができる。尚、Lは、作業操作箇所Wからマーカー8の中心点Cまでの距離であり、メジャーによる実測で測定される。
α=sin−1{(1/b1−1/b2)×b´/a´×L}
ここで、前傾角度αを算出する上記式について説明する。図15は、作業操作箇所Wから見たマーカー8の平面図を示している。
(1)図15で、マーカー8を傾けたときその縦寸法a´を斜辺としたときの水平な辺の寸法をΔLとすると、前傾角度αは次で表される。
α=sin−1(ΔL/a´)
(2)そして、a´はマーカー8の実測で既知であるからΔLを求めると、ΔLをマーカー8の中心CでΔL1とΔL2とに分割すると次の関係が成立する(図16)。
tanθ1=(b1/2)/L=(b´/2)/(L+ΔL1)
∴ΔL1=(b´/b1−1)×L
tanθ2=(b2/2)/L=(b´/2)/(L−ΔL2)
∴ΔL2=(1−b´/b2)×L
(3)よって、ΔLは以下の通り求められる。
ΔL=ΔL1+ΔL2={(b´/b1−1)+(1−b´/b2)}×L={(1/b1−1/b2)×b´×L}
(4)ΔLを求めることで、前傾角度αを求める上記の式は以下の通り成立する。
α=sin−1(ΔL/a)=sin−1{(1/b1−1/b2)×b´/a´×L}
ところで、距離Lは、メジャーによる測定の他に、レーザー計測機を用いて作業操作箇所Wからマーカー8の中心点Cにレーザーを照射して測定する方法もある。さらに、このような実測以外にも、撮影の焦点距離fと、マーカー8の横寸法b´の実際のサイズ及びカメラ11によるイメージサイズとから次の演算で求めることができる。
L={f×(マーカー8の実際のサイズ)}/(マーカー8のイメージサイズ)
このようにして前傾角度αが求まると、角度βについては、図3で説明したように作業操作箇所Wからキャリアレンズ3までの距離M及びキャリアレンズ3を通る鉛直線に直交する水平方向の距離Nを測定することで求めることができるため、下方装着角度rを導き出すことができる。
The forward tilt angle α can be obtained from the following equation using these dimension values b1, b2, a ′, and b ′. Note that L is the distance from the work operation location W to the center point C of the
α = sin −1 {(1 / b1-1 / b2) × b ′ / a ′ × L}
Here, the above formula for calculating the forward tilt angle α will be described. FIG. 15 shows a plan view of the
(1) In FIG. 15, when the
α = sin −1 (ΔL / a ′)
(2) Since a ′ is known from the actual measurement of the
tan θ1 = (b1 / 2) / L = (b ′ / 2) / (L + ΔL1)
∴ΔL1 = (b ′ / b1-1) × L
tan θ2 = (b2 / 2) / L = (b ′ / 2) / (L−ΔL2)
∴ΔL2 = (1−b ′ / b2) × L
(3) Therefore, ΔL is obtained as follows.
ΔL = ΔL1 + ΔL2 = {(b ′ / b1-1) + (1-b ′ / b2)} × L = {(1 / b1-1 / b2) × b ′ × L}
(4) By obtaining ΔL, the above equation for obtaining the forward tilt angle α is established as follows.
α = sin −1 (ΔL / a) = sin −1 {(1 / b1-1 / b2) × b ′ / a ′ × L}
Incidentally, the distance L can be measured by irradiating the center point C of the
L = {f × (actual size of marker 8)} / (image size of marker 8)
When the forward tilt angle α is obtained in this way, the angle β is set in the horizontal direction perpendicular to the distance M from the operation position W to the
[ルーペの内側装着角度の決定]
左右のルーペ2をキャリアレンズ3に装着するときのそれぞれの内側装着角度p、qは、図17で示すように、着用者の右瞳孔位置及び左瞳孔位置からマーカー8の中心点CまでのX方向でのそれぞれの距離x1、x2と、同じ中心点Cから作業操作箇所Wまでの距離Lとに基づいて決定する。
[Determination of the mounting angle of the loupe]
The respective inner mounting angles p and q when the left and
着用者の左右両眼の瞳孔位置で中心点CからのX方向での距離は、顔を傾けた状態でも正面を向けた状態でも同じであり、コンピュータ20は、上記瞳孔位置の座標から右眼はXRで左眼はXLを測定している。また、距離Lは上記したように種々の方法で求めることができる。したがって、左右の内側装着角度は次の通りとなる。
p=tan−1(L/x1)
q=tan−1(L/x2)
The distance in the X direction from the center point C at the pupil position of the left and right eyes of the wearer is the same whether the face is tilted or the front is turned. The computer 20 determines the right eye from the coordinates of the pupil position. XR and the left eye measures XL. Further, the distance L can be obtained by various methods as described above. Therefore, the left and right inner mounting angles are as follows.
p = tan −1 (L / x1)
q = tan −1 (L / x2)
本発明は、医療手術や精密作業の際に使用される双眼ルーペの製作システムであって、着用者個々のこめかみ幅や鼻−こめかみ間寸法を考慮して、キャリアレンズ面にオクルアーを装着可能にするものであり、産業上の利用可能性を有する。 The present invention is a binocular loupe manufacturing system used in medical surgery and precision work, and can be mounted on the carrier lens surface in consideration of the wearer's individual temple width and nose- temple size. It has industrial applicability.
1 フレーム
2 オクルアー
3 キャリアレンズ
5 フレーム蔓部
6 鼻当て部
10 双眼ルーペ
20 コンピュータ(第1、第2、第3の測定手段)
30 カリパー
32 接触子
35a、35b 指標
40 治具
41、42 基準部材
DESCRIPTION OF
30
Claims (5)
両端部の先端に被検者の左右のこめかみ領域に当てる一対の接触子を有するカリパーと、
矩形状のマーカーと、
前記マーカーと共に前記カリパーを装着した被験者の正面画像における一対の前記接触子間の画像上の距離を、前記マーカーの同じ前記正面画像上での寸法とその実寸法とから求めたスケールに基づきこめかみ幅実寸法を演算し、前記マーカーと共に前記カリパーを装着した被験者の側面画像から、被験者が掛けた前記フレームの鼻当て部と接する両側の鼻背の中心の点Nと前記接触子までの画像上での距離を、前記マーカーの同じ前記側面画像上での寸法とその実寸法とから求めたスケールに基づき鼻−こめかみ間実寸法を演算する中央制御部と、
前記こめかみ幅実寸法と前記鼻−こめかみ間実寸法とから前記フレームの左右のフレーム蔓部の間隔を調整する治具と、
を備え、
前記治具によって調整された前記フレームの前記キャリアレンズ面に前記オクルアーを装着することを特徴とする双眼ルーペの製作システム。 A binocular loupe production system for attaching an occluary to a carrier lens mounted on a frame,
And Luca Lipa which having a pair of contacts against the left and right temple regions of the subject at the tip of the end portions,
A rectangular marker,
The distance between the pair of contacts in the front image of the subject wearing the caliper together with the marker is determined based on the scale obtained from the same dimension of the marker on the front image and the actual size. From the side image of the subject wearing the caliper together with the marker, the dimension is calculated, and the point N on the center of the nose on both sides in contact with the nose pad of the frame applied by the subject and the image on the contact A central control unit for calculating the actual size between the nose and the temple based on the scale obtained from the size of the marker on the same side image and the actual size thereof;
A jig that adjusts the distance between the left and right frame vines of the frame from the actual width of the temple and the actual dimension between the nose and the temple ;
Bei to give a,
A binocular loupe manufacturing system, wherein the occluder is mounted on the carrier lens surface of the frame adjusted by the jig.
前記中央制御部は、前記正面画像から、一対の前記指標間の画像上での距離を前記マーカーの正面画像上での寸法とその実寸法とから求めたスケールに基づき指標間距離実寸法を演算し、該指標間距離実寸法から2倍の前記距離dを減算することでも前記こめかみ幅実寸法を演算することを特徴とする請求項1又は2に記載の双眼ルーペの製作システム。 The caliper has a pair of indicators arranged at an equal distance d from the contact, respectively.
The central control unit calculates an actual distance between indices from the front image based on a scale obtained by determining a distance between the pair of indices on the image from a dimension on the front image of the marker and an actual dimension thereof. , binocular loupe fabrication system according to claim 1 or 2 also by subtracting the distance d of 2-fold from the distance between indices actual dimensions, characterized in that computing the temple width actual size.
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