WO2014046206A1 - 視線検出装置、表示方法、視線検出装置較正方法、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、印刷物、眼鏡レンズ販売方法、光学装置、視線情報検出方法、光学機器設計方法、光学機器、光学機器選択方法、及び、光学機器製造方法 - Google Patents
視線検出装置、表示方法、視線検出装置較正方法、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、印刷物、眼鏡レンズ販売方法、光学装置、視線情報検出方法、光学機器設計方法、光学機器、光学機器選択方法、及び、光学機器製造方法 Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to a gaze detection device, a display method, a gaze detection device calibration method, a spectacle lens design method, a spectacle lens selection method, a spectacle lens manufacturing method, a printed material, a spectacle lens sales method, an optical device, a gaze information detection method, and an optical device design.
- the present invention relates to a method, an optical device, an optical device selection method, and an optical device manufacturing method.
- a design method is known in which the position of a transmission point at which a line of sight passes through a spectacle lens is detected from eye movement data measured by a line-of-sight detection device, and this detection result is used for the design of a spectacle lens (see Patent Document 1). .
- the eye movement data when the line of sight passes through a known transmission point is measured.
- an occluder made of a sheet that transmits infrared light but does not transmit visible light used to measure eye movement data is attached to a spectacle lens.
- a pinhole is formed in the occluder.
- the eye movement data when the line of sight passes through a known transmission point (pinhole) is measured.
- This prior art gaze detection apparatus has an eyeball camera, and obtains gaze information such as a gazing point and a gaze direction from a pupil image obtained by the camera.
- gaze information such as a gazing point and a gaze direction
- infrared light is applied from the front of the eyeball, an image of the infrared light source reflected by the cornea is taken with an eyeball camera, and the gazing point and line of sight using both the pupil image and this
- a method for calculating a direction is known.
- Patent Document 2 is known as a type in which an eyeball camera is attached to a photographer himself. According to Patent Document 2, a configuration is described in which an eyeball camera is mounted on a fixed portion that extends forward from the portion mounted on the head, and a pupil image or the like is captured.
- the subject goes through a so-called calibration stage in which he or she gazes at about 2 to 9 marks placed in front of the subject and photographs an eyeball image at that time.
- calibration stage in which he or she gazes at about 2 to 9 marks placed in front of the subject and photographs an eyeball image at that time.
- Patent Document 3 is known as a stationary type that is installed on a desk or the like without attaching an eyeball camera to the photographer himself. According to the description in Patent Document 3, an eyeball camera is installed on a desk, and the eyeball of the subject is captured by the eyeball camera. The calibration method and the calculation of the gaze direction in an arbitrary direction after calibration are the same as the configuration described in Patent Document 1.
- Patent Document 3 there is no need to install a device on the subject himself / herself, but there is no troublesomeness.
- a head camera for observing a marker attached to the head is separately used as a means for detecting the movement of the head.
- a head detecting means for detecting head movement is often further required.
- the subject is allowed to gaze at a plurality of indices, and the calibration coefficient is calculated from the movement information of the eyeball at that time and the position coordinate data of the indices on the image of the front vision camera, Using this calibration coefficient, the eye movement information and the gaze position are calibrated so as to coincide with each other on the front view camera image.
- an error in the attachment position of the visual line detection device to the subject, a physical shape of the subject's eyeball, a physiological individual difference, and the like are taken up.
- the physical shape of the eyeball includes the size of the eyeball and the asphericity of the corneal surface.
- Patent Document 4 discloses a method of calculating these calibration coefficients separately for each component.
- the subject wears an optical device that refracts light such as glasses and enters the eyeball, and one line connecting the rotation point and the gazing point.
- the line-of-sight direction and the eyeball rotation angle are calculated on the assumption that the straight line is the line of sight. Therefore, when the subject wears the optical device described above, the subject's actual line of sight is refracted according to the position of the optical device, and thus an error is included between the detection result and the actual line-of-sight information. .
- the center of the field of view is calibrated when calibrating the eye movement information. It only mentions calibration in the vicinity only. Therefore, in the peripheral part of the visual field and the progressive region, the eye movement information cannot be accurately calibrated, and the point at which the line of sight passes through the progressive spectacle lens may not be obtained accurately.
- the line-of-sight detection device includes a measurement unit that measures the movement of the eyeball of the subject wearing spectacles, and a front visual field of the subject based on a measurement result by the measurement unit.
- a gazing point detection unit that detects a gazing point in the eye
- a transmission point detection unit that detects a transmission point through which the line of sight of the subject toward the gazing point is transmitted in the eyeglass lens based on a measurement result by the measurement unit
- gazing point information indicating the position of the gazing point is superimposed on the image of the front visual field and displayed on the display unit, and the transmissive point information indicating the position of the transmissive point is displayed on a lens image indicating the lens of the glasses.
- a display control unit that displays the image on the display unit.
- the display control unit in the line-of-sight detection device according to the first aspect, the display control unit superimposes the gazing point information and the transmission point information so that the image of the front field of view and the lens are overlapped. It is preferable to display the image superimposed.
- the display control unit in the line-of-sight detection device according to the first aspect, includes the front vision image on which the gazing point information is superimposed and the lens image on which the transmission point information is superimposed. Are preferably displayed in separate areas.
- the transmission point detection unit includes a left transmission point through which the visual line passes through the left lens of the glasses, The right transmission point through which the line of sight passes through the right lens of the glasses is detected, and the display control unit displays the left transmission point information indicating the position of the left transmission point on the left lens image indicating the left lens.
- the right transmission point information indicating the position of the right transmission point is displayed on the display unit so as to overlap the right lens image indicating the right lens.
- the lens image is preferably an image showing characteristics of the lens.
- the display control unit in the line-of-sight detection device according to any one of the first to fifth aspects, the display control unit superimposes the gaze point information or the graph relating to the transmission point on the gaze point information.
- the image of the front field of view or the transmission point information is displayed side by side on the lens image superimposed.
- the graph in the line-of-sight detection device according to the sixth aspect, it is preferable that the graph is a graph indicating a distance from the eyeball of the subject to a gaze point.
- the graph in the line-of-sight detection device according to the sixth aspect, it is preferable that the graph is a graph indicating characteristics of the lens at the transmission point.
- the display method displays gaze point information indicating the position of the gaze point of the subject wearing spectacles on the display unit so as to overlap the front view image of the subject.
- transmission point information indicating the position of the transmission point at which the line of sight of the subject toward the gazing point passes through the lens of the spectacles is superimposed on the lens image indicating the lens of the spectacles and displayed on the display unit.
- the spectacle lens design method analyzes the gazing point information and the transmission point information obtained by the line-of-sight detection device according to any one of the first to eighth aspects, and the analysis result Based on the design of eyeglass lenses.
- the spectacle lens selection method analyzes the gazing point information and the transmission point information obtained by the line-of-sight detection device according to any one of the first to eighth aspects, and the analysis result Based on the above, at least one eyeglass lens is selected from the plurality of eyeglass lenses.
- the spectacle lens manufacturing method analyzes the gazing point information and the transmission point information obtained by the line-of-sight detection device according to any one of the first to eighth aspects, and the analysis result To manufacture eyeglass lenses.
- the printed matter is printed with the gazing point information obtained by the line-of-sight detection device according to any one of the first to eighth aspects superimposed on the image of the front field of view.
- the transmission point information obtained by the visual line detection device according to any one of the first to eighth aspects is printed over the lens image.
- the characteristics of the spectacle lens are described using the printed matter of the thirteenth aspect.
- the transmission indicating the position of the transmission point through which the line of sight of the subject passes through the lens of the spectacle is transmitted.
- the transmission point information is at least one or more when the subject gazes at a predetermined area of the subject's forward visual field. A transmission area occupied by a transmission point is shown, and at least one of the transmission areas is preferably displayed.
- the lens image is an image showing a shape of a lens before rounding, an image showing a frame shape of the glasses, or the glasses. It is preferably either an image showing the aberration distribution of the lens or an image showing the addition distribution of the lens of the glasses.
- the printed matter has a transmission point indicating a position of a transmission point at which the line of sight of the subject passes through the lens of the eyeglass on a lens image showing the lens of the eyeglass worn by the subject.
- Information is printed overlaid.
- the transmission point information includes at least one transmission when the subject gazes at a predetermined region of the subject's front visual field. A transmissive area occupied by dots is shown, and at least one of the transmissive areas is preferably printed.
- the lens image is an image indicating a frame shape of the spectacles, an image indicating an aberration distribution of the spectacle lens, or the spectacles. It is preferably one of images showing the addition power distribution of the lens.
- the visual line detection device is configured to measure the movement of the eyeball of the subject wearing spectacles, and the lens of the spectacles based on the measurement result by the measurement unit.
- a transmission point detection unit that detects a transmission point through which the examiner's line of sight passes; a display control unit that displays transmission point information indicating the position of the transmission point on a display unit so as to be superimposed on a lens image indicating a lens of the glasses; Is provided.
- the display control unit includes transmission point information detected based on a first measurement result by the measurement unit and the measurement unit. It is preferable that the transmission point information detected based on the second measurement result according to the above is superimposed on the lens image and displayed on the display unit.
- the visual line detection device includes a measuring unit that measures the movement of the eyeball of the subject wearing spectacles, and a front visual field of the subject based on a measurement result by the measuring unit.
- a gazing point detection unit that detects a gazing point in the eye
- a transmission point detection unit that detects a transmission point through which the line of sight of the subject toward the gazing point is transmitted in the eyeglass lens based on a measurement result by the measurement unit
- a display control unit for displaying gaze point information indicating the position of the gaze point on the display unit so as to be superimposed on the image of the front visual field, and displaying the transmission point information indicating the position of the transmission point on the display unit; Is provided.
- the gazing point information indicating the position of the gazing point of the subject wearing the glasses is displayed on the display unit so as to overlap the image of the front field of view of the subject.
- transmission point information indicating the position of the transmission point where the line of sight of the subject toward the gazing point passes through the lens of the glasses is displayed on the display unit.
- the optical device calculates the gaze information of the subject based on the movement information of the eyeball of the subject, and corrects the error of the gaze information due to refraction in an optical device worn by the subject.
- a calibration calculation unit for correction is provided.
- the calibration calculation unit calculates a gaze information of the subject based on movement information of the eyeball of the subject, It is preferable that the line-of-sight information includes a second calibration calculation unit that corrects an error caused by refraction in an optical device worn by the subject.
- the line-of-sight information is preferably a gaze point of the subject.
- the line-of-sight information is preferably a transmission point of the line of sight of the subject on the optical device.
- the optical device is preferably a spectacle lens.
- the spectacle lens preferably has different refractive power depending on a region.
- the spectacle lens is preferably a progressive spectacle lens.
- the calibration operation unit performs an operation using a conversion equation including a third-order or higher term, It is preferable to correct an error in the line-of-sight information based on the eye movement information.
- the calibration calculation unit corresponds to the gaze point of the subject and the gaze point in the line-of-sight information.
- the calibration calculation unit calculates the gazing point and the transmission point corresponding to the gazing point almost simultaneously with the measurement of the movement information of the eyeball. It is preferable to do this.
- the calibration calculation unit has the measurement point at a measurement point where the arrangement density in the visual field of the subject is non-uniform. It is preferable to correct an error in the line-of-sight information based on the eye movement information.
- the calibration calculation unit has the eyeball at a measurement point where the number of arrangement in the visual field of the subject is variable. It is preferable to correct an error in the line-of-sight information based on the movement information.
- the calibration calculation unit obtains in advance a calibrated conversion formula relating to the gaze point of the subject and the transmission point corresponding to the gaze point, It is preferable to output data on the gazing point and the transmission point using the calibrated conversion formula based on the movement information of the eyeball of the subject.
- the calibration calculation unit performs calibration measurement within a range where the maximum angle of view exceeds 60 °. Is preferred.
- the first calibration calculation step of calculating the gaze information of the subject based on the movement information of the eyeball of the subject, and the subject wearing the gaze information And a second calibration calculation step for correcting an error caused by the optical device.
- the line-of-sight information is a transmission point at which the line of sight of the subject passes through the lens of the eyeglass of the subject wearing the glasses.
- the movement information of the eyeball of the subject is that the first reference line is arranged at a predetermined position with respect to the lens of the glasses, and the first reference line reflected on the corner cube and the second of the corner cube are The reference line is preferably acquired in a state where the reference line substantially coincides with the reference line.
- an optical device design method includes a first calibration calculation step of calculating gaze information of the subject based on movement information of the eyeball of the subject, and an optical device worn by the subject.
- the optical instrument is designed by the forty-first optical instrument design method.
- an optical device selection method includes a first calibration calculation step of calculating gaze information of the subject based on movement information of the eyeball of the subject, and an optical device worn by the subject.
- an optical device manufacturing method includes a first calibration calculation step for calculating gaze information of the subject based on movement information of the eyeball of the subject, and an optical device worn by the subject.
- the movement of the eyeball of the subject wearing glasses is measured, and a transmission point through which the line of sight of the subject passes through the lens of the glasses is detected based on the measurement result.
- the first reference line is arranged at a predetermined position with respect to the lens of the glasses, and the first reference line reflected on the corner cube and the first of the corner cube are displayed.
- each of the first and second reference lines is preferably a reference line in at least two directions.
- the second reference line is a ridgeline of the corner cube.
- the first reference line is disposed on an outer periphery of the lens of the eyeglass. preferable.
- the first reference line is drawn on a reference member attached to the outer periphery of the lens of the glasses. preferable.
- the glasses are an optometry frame, and the first reference line is drawn on the optometry frame. Is preferred.
- the movement of the eyeball of the subject wearing spectacles is measured, the gaze point of the subject is detected based on the measurement result, and the spectacles are based on the gaze point.
- the first reference line is arranged at a predetermined position with respect to the lens of the glasses, The position of the corner cube is detected when the subject gazes at the corner cube and the first reference line reflected on the corner cube substantially matches the second reference line of the corner cube.
- a calibration step of calibrating the line-of-sight detection device with respect to the transmission point based on the detection result of the detection step.
- the movement of the eyeball of the subject wearing spectacles is measured, the gaze point of the subject is detected based on the measurement result, and the spectacles are based on the gaze point.
- the visual line detection device calibration method for calibrating the visual line detection device that detects a transmission point through which the visual line of the subject passes through the lens of the first eye
- the first reference line is arranged at a predetermined position with respect to the lens of the glasses
- the eye-gaze detecting device causes the subject to be detected by the eye-gaze detection device in a state where the first reference line reflected on the corner cube and the second reference line of the corner cube are substantially matched.
- the movement of the eyeball of the subject wearing spectacles is measured, and a transmission point through which the line of sight of the subject passes through the lens of the spectacle is detected based on the measurement result.
- the visual line detection device is a visual line detection device calibrated by the visual line detection device calibration method according to any one of the 45th to 53rd aspects.
- the transmission point data obtained by the line-of-sight detection device according to the 54th aspect is analyzed, and a spectacle lens is designed based on the analysis result.
- the transmission point data obtained by the line-of-sight detection device according to the fifty-fourth aspect is analyzed, and a plurality of spectacle lenses are analyzed based on the analysis result. Select one or more eyeglass lenses.
- the transmission point data obtained by the line-of-sight detection device according to the fifty-fourth aspect is analyzed, and a spectacle lens is manufactured based on the analysis result.
- the calibration operation unit moves the eyeball at nine or more measurement points in a range where the maximum angle of view exceeds 60 °. It is preferable to correct an error in the line-of-sight information based on the information.
- the position of the detected transmission point on the spectacle lens can be displayed in a useful manner when designing or selecting the spectacle lens.
- the transmission point can be accurately calibrated.
- FIG. 2nd embodiment It is a figure explaining an example of a gaze measurement report in a 2nd embodiment. It is a figure explaining an example of a gaze measurement report in a 2nd embodiment. It is a flowchart explaining the selection procedure of a spectacle lens. It is a figure explaining the example of a display of the lens image in the modification 1.
- FIG. It is a figure explaining the example of a display of the lens image in the modification 2.
- FIG. It is a figure explaining the visual field reflected in a corner cube. It is a figure explaining the measuring method of the eye movement data at the time of calibrating transmission position data. It is a figure explaining the visual field reflected in a corner cube. It is a figure explaining the example of arrangement
- FIG. It is a figure explaining the reference
- FIG. The figure which shows schematic structure of the gaze detection apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. The figure which shows arrangement
- the figure explaining an example of the measuring method of the calibration data which concerns on 4th Embodiment. 10 is a flowchart for explaining a procedure for designing a progressive spectacle lens according to a fourth embodiment.
- FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a line-of-sight detection device 1 according to the first embodiment of the invention.
- the line-of-sight detection device 1 detects the line of sight of a subject 3 wearing spectacles 2.
- the line-of-sight detection device 1 includes a front-view camera 10, an eyeball camera 11, an infrared LED 12, a dichroic mirror 13, a headband 14, an image recording device 15, a PC 16, an image processing device 17, a calibration calculation device 18, a monitor 19, and a printer. 20 and a PC input device (not shown).
- the image recording device 15 is connected to the PC 16.
- the image recording device 15 can be separated from the PC 16 and carried by the subject 3.
- the image processing device 17 and the calibration calculation device 18 are mounted in the slots of the PC 16 as PCI boards.
- the front band camera 10, the eyeball camera 11, the infrared LED 12, and the dichroic mirror 13 are attached to the headband 14.
- the dichroic mirror 13 is disposed in front of the glasses 2, and the front view camera 10, the eyeball camera 11, and the infrared LED 12 are mounted on the glasses 2. Arranged above.
- the dichroic mirror 13 reflects infrared light and transmits visible light. Therefore, the subject 3 can freely see the front field of view through the glasses 2 and the dichroic mirror 13 even when the headband 14 is worn.
- the front view camera 10 In a state where the subject 3 wears the headband 14, the front view camera 10 is fixed in a direction substantially the same as or slightly below the front view of the subject 3, and the front view of the subject 3 is fixed. A moving image with a horizontal field angle of about 90 degrees is taken. A moving image captured by the front view camera 10 is recorded in the image recording device 15.
- the infrared light emitted from the infrared LED 12 is reflected by the dichroic mirror 13 to illuminate the eyeball of the subject 3.
- the eyeball camera 11 captures a moving image of the eyeball illuminated with the infrared light in a state where the eyeball pupil is in focus via the dichroic mirror 13.
- a moving image photographed by the eyeball camera 11 is recorded in the image recording device 15.
- the eyeball camera 11 is provided for each of the left eye and the right eye, and separately captures the left eye moving image and the right eye moving image. Then, the left eye moving image and the right eye moving image are separately recorded in the image recording device 15.
- the image of the front view and the image of the eyeball once recorded in the image recording device 15 are reproduced and output to the image processing device 17.
- the image processing device 17 performs arithmetic processing on the image of the eyeball input from the image recording device 15, and for each of the left eye and the right eye, the eyeball coordinates of the eyeball image, the center coordinates of corneal reflection, etc. Output in time series as data.
- the calibration calculation device 18 performs calculation processing on the eye movement data output from the image processing device 17, outputs coordinates of the gazing point in the image of the front field of view as gazing position data, and the gazing point of the subject 3.
- the coordinates of the point at which the line of sight passes through the lens of the glasses 2 (hereinafter referred to as the transmission point) are output as transmission position data.
- the gaze point and the transmission point are calculated for each of the left and right eyes, but normally the gaze point is at the same position on the left and right.
- the coordinates of the transmission point are coordinates on the lens surface of the glasses 2.
- the surface for measuring the transmission point may be the front surface or the back surface of the lens 2 of the glasses 2, but when the lens uses an aspherical lens, particularly a progressive lens, the surface used as the reference for the design of the lens is used. Is more useful by design.
- the PC 16 can capture all of the forward visual field image, eyeball image and eye movement data output from the image processing device 17, gaze position data and transmission position data output from the calibration calculation device 18, and the like.
- the PC 16 displays the captured eye movement data, gaze position data, transmission position data, etc. on the monitor 19, records it on a recording medium such as an HD (hard disk) not shown, and outputs it to the printer 20. can do.
- a recording medium such as an HD (hard disk) not shown
- the PC 16 displays an image in which a mark indicating the position of the gazing point is superimposed on the image of the front visual field, a cumulative frequency map of the gazing point, etc. on the monitor 19 or records it on a recording medium such as an HD (not shown). Or output to the printer 20.
- the PC 16 displays an image in which a mark indicating the position of the transmission point is overlaid on the lens image of the glasses 2, a cumulative frequency map of the transmission point, and the like on the monitor 19 or records it on a recording medium such as an HD (not shown). Or output to the printer 20.
- the printer 20 prints various data and images input from the PC 16 on paper.
- the image of the eyeball photographed by the eyeball camera 11 is once recorded in the image recording device 15, reproduced and sent to the image processing device 17, but is recorded in the image recording device 15. At the same time, it may be sent to the image processing device 17.
- gaze position data and transmission position data can be obtained simultaneously with the measurement of the line of sight.
- the calibration calculation device 18 described above obtains gaze position data from the eye movement data measured by the image processing device 17 using the relationship between the eye movement data calibrated in advance and the gaze position data.
- the transmission position data is obtained from the eye movement data measured by the image processing device 17 using the relationship between the eye movement data and the transmission position data calibrated in advance.
- the relationship between the eye movement data and the gaze position data and the relationship between the eye movement data and the transmission position data are calibrated in advance for the left and right eyes, respectively. Any method may be used for this calibration method.
- the line-of-sight detection device 1 of the present embodiment is characterized by the display method for displaying the above-described gaze position data and transmission position data on the monitor 19, this point will be described in detail below.
- FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the first display method by the visual line detection device 1.
- the PC 16 has a front-view moving image 21 captured by the front-view camera 10, a left lens image 22 showing the left lens of the glasses 2, and a right lens of the glasses 2.
- the right lens image 23 indicating the same are displayed simultaneously in different areas.
- the left lens image 22 and the right lens image 23 are images in which contour lines indicating the distribution of astigmatism in the lens are drawn inside lines indicating the shape of the lens frame.
- the lens of the glasses 2 of the present embodiment is, for example, a progressive lens. Therefore, it can be seen from the left lens image 22 and the right lens image 23 in FIG. 2 that there is a region with high astigmatism on the lateral sides of the lower portions of the left and right lenses.
- the PC 16 displays a gazing point mark 24 indicating the position of the gazing point on the moving image 21 in the front view. Further, the PC 16 displays a left transmission point mark 25 indicating the position of the transmission point of the left lens of the spectacles 2 on the left lens image 22 so that the transmission point of the right lens of the spectacles 2 is displayed on the right lens image 23.
- the right transmission point mark 26 indicating the position is displayed in an overlapping manner.
- the PC 16 displays a bar graph 27 representing the distance from the eyeball of the subject 3 to the gazing point on the right side of the moving image 21 in the front visual field.
- the PC 16 displays a bar graph 28 indicating the addition at the transmission point of the left lens of the glasses 2 and a bar graph 29 indicating the amount of astigmatism at the transmission point on the right side of the left lens image 22.
- the PC 16 displays a bar graph 30 indicating the addition at the transmission point of the right lens of the glasses 2 and a bar graph 31 indicating the amount of astigmatism at the transmission point on the right side of the right lens image 23.
- the correspondence between the gazing point and the transmission point, and the relationship between the distance from the eyeball of the subject 3 to the gazing point and the addition power at the transmission point of the lens of the glasses 2 and the amount of astigmatism. Can be clearly displayed.
- -Second display method- 3 and 4 are diagrams for explaining an example of the second display method by the line-of-sight detection device 1.
- the PC 16 displays the moving image 32 of the front field of view on the left side in the frame displayed on the monitor 19 and displays the moving image 33 of the front field of view side by side on the right side.
- the moving images 32 and 33 in the front field of view are the same moving image.
- the PC 16 displays the left lens image 34 superimposed on the moving image 32 of the front visual field. At this time, the PC 16 superimposes the gazing point on the moving image 32 of the front visual field and the transmission point on the left lens image 34, and displays a mark 35 indicating the position of these points.
- the PC 16 displays the right lens image 36 on the moving image 33 in the front view. At this time, the PC 16 superimposes the gazing point on the moving image 33 of the front visual field and the transmission point on the right lens image 36 so as to have the same position, and displays a mark 37 indicating the position of these points.
- the PC 16 has a bar graph 38 indicating the distance from the eyeball of the subject 3 to the gazing point below the moving image 32 of the front view displayed on the left side, and the addition power at the transmission point of the left lens of the glasses 2. And a bar graph 40 representing the amount of astigmatism at the transmission point are displayed side by side. Similarly, the PC 16 adds a bar graph 41 representing the distance from the eyeball of the subject 3 to the gazing point and a transmission point of the right lens of the glasses 2 below the moving image 33 of the front visual field displayed on the right side. A bar graph 42 representing the degree and a bar graph 43 representing the amount of astigmatism at the transmission point are displayed side by side.
- FIG. 3 is a display example when the subject 3 is gazing at a PC monitor (a monitor different from the line-of-sight detection device 1) placed on the table, and FIG. This is a display example when the head and the line of sight are shifted downward to gaze at the keyboard.
- the marks 35 and 37 indicating the gazing point and the transmission point are located on the monitor of the PC and are located near the center of the left lens image 34 and the right lens image 36. Can be confirmed.
- the marks 35 and 37 indicating the gazing point and the transmission point are located on the keyboard and located near the lower portions of the left lens image 34 and the right lens image 36. Can be confirmed.
- the bar graphs 38 and 40 representing the distance from the eyeball of the subject 3 to the gazing point
- the bar graphs 39 and 42 representing the addition of the lens
- the bar graphs 40 and 43 representing the astigmatism amount of the lens
- the second display method the position of the transmission point on the lens of the glasses 2 and the transmission point when the subject 3 is gazing at the monitor and when gazing at the keyboard.
- the difference in the amount of astigmatism is obvious at a glance.
- the second display method has a feature that it is easier to recognize the relationship between the field of view of the subject 3 through the glasses 2 and the transmission point of the glasses 2.
- the size of the left lens image 34 and the right lens image 36 displayed in an overlapping manner with respect to the size of the moving images 32 and 33 in the front visual field is relatively the same as the size of the lens frame in the visual field of the subject 3. It is desirable to display them so that Then, not only the gazing point that is centrally viewed using the fovea of the retina of the subject 3 but also the peripheral vision region in the vicinity thereof, it is easy to grasp the approximate positional relationship between the transmission point on the spectacle lens and the front vision. There is an advantage of becoming.
- the shape and size of the left lens image 34 and the right lens image 36 with respect to the moving images 32 and 33 of the front view are the same as those of the front view camera 10.
- the display magnification of the left lens image 34 and the right lens image 36 with respect to the moving images 32 and 33 of the front visual field in the vicinity thereof is determined with reference to the gazing point, and the shape of the actual lens frame is proportional.
- the enlarged figure is created as a line indicating the shape of the lens frame of the left lens image 34 and the right lens image 36, and is displayed superimposed on the moving images 32 and 33 in the front field of view.
- the interval between contour lines indicating the distribution of astigmatism in the lens can be made finer and easy to display with high definition.
- the positional relationship between the distribution of astigmatism and the transmission point can be displayed more accurately.
- the left lens image 34 and the right lens image 36 are reduced and displayed, the entire left lens image 34 and the right lens image 36 can be displayed in the frame even when the angle of view of the moving images 32 and 33 in the front field of view is narrow.
- FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the third display method by the visual line detection device 1.
- the PC 16 displays one moving image 44 with a front view in the frame displayed on the monitor 19. Further, the PC 16 displays the left lens image 45 and the right lens image 46 in a superimposed manner on the moving image 44 in the front visual field. The shape and size of the left lens image 45 and the right lens image 46 are the same as in the second display method.
- the PC 16 superimposes the gazing point on the moving image 44 of the front visual field, the transmission point on the left lens image 45, and the transmission point on the right lens image 46 so as to be in the same position.
- a mark 47 indicating the position of the point is also displayed in an overlapping manner.
- the PC 16 has a bar graph 48 representing the distance from the eyeball of the subject 3 to the gazing point and a bar graph 49 representing the addition power at the transmission point of the left lens of the glasses 2 below the moving image 44 of the front visual field.
- a bar graph 50 representing the addition power at the transmission point of the right lens of the glasses 2
- a bar graph 51 representing the amount of astigmatism at the transmission point of the left lens
- 5 bar graphs with 52 are displayed side by side. Note that an area where the left lens image 45 and the right lens image 46 protrude from the moving image 44 in the front visual field may be displayed as it is.
- the left and right eye gazing points 53 and 54 may be displayed independently.
- a bar graph 55 representing the distance from the eyeball of the left eye of the subject 3 to the gazing point of the left eye, and the right eyeball from the right eye of the subject 3
- Six bar graphs 56 representing the distance to the eye gazing point and the bar graphs 49 to 52 are displayed side by side.
- the first to third display methods described above it is possible to display the correspondence between the position of the gazing point and the position of the transmission point in an easy-to-understand manner. Therefore, it is possible to examine the tendency of how to use the glasses 2 of the examinee 3 and to easily observe whether the lenses of the glasses 2 are used as intended by the designer. It is possible to efficiently perform the operation of selecting and designing the lens type most suitable for the person 3.
- step S11 the subject is placed in a specific environment with a reference spectacle lens worn, and the gaze information (gaze position data and transmission position data) of the subject at this time is obtained by the gaze detection device 1. taking measurement.
- the reference spectacle lens is a spectacle lens used as a reference in designing a new progressive spectacle lens, such as a prototype.
- the specific environment is one of the environments in which a new progressive spectacle lens will be worn, for example, an environment in which a PC is operated.
- step S12 the line-of-sight information measured in step S11 is evaluated.
- the transmission point distribution is analyzed when the subject's gazing point is located on the monitor while the subject is operating the PC.
- the subject looks at the monitor, which area on the eyeglass lens is used, when the monitor is looked at, the distance from the eyeball to the monitor, the distance from the eyeball to the monitor and the transmission Evaluate the relationship between the addition power at the point and the relationship between the size of the character displayed on the monitor being watched and the amount of astigmatism at the transmission point.
- the evaluation of the line-of-sight information when gazing at the materials used during the operation of the keyboard and the PC is also performed.
- a new progressive spectacle lens is designed based on the result of the evaluation in step S12. For example, assume that there is a problem of designing a new progressive spectacle lens that is more suitable for PC operation. In this case, as a result of the evaluation in step S12, the subject uses only the region with an astigmatism amount of 0.5D or less among the regions on the spectacle lens when viewing the characters displayed on the monitor, but looks at the keyboard. In some cases, it is assumed that a result up to 1.5D where the astigmatism amount is larger is also used. Therefore, the addition region corresponding to the distance to the monitor suppresses the astigmatism amount to 0.5D or less, and the addition region corresponding to the distance to the keyboard allows the astigmatism amount to 1.5D. With this design goal, a new progressive eyeglass lens can be designed.
- design method described above is an example, and is not limited to the design method described above.
- design method described above it is possible to design with more general design goals by increasing the number of subjects or increasing the measurement environment.
- step S24 the new progressive spectacle lens designed in step S23 is manufactured.
- step S25 the subject wears the new progressive spectacle lens manufactured in step S24 and measures the line-of-sight information again in the same manner as in step S21.
- step S26 the evaluation is performed again.
- step S27 it is determined whether or not a new progressive spectacle lens is completed as a product by comparing it with a predetermined target performance. If completed, the process proceeds to step S28. If not completed, the process proceeds to step S28. Return to S23.
- step S23 the design in the immediately preceding step S23 is corrected and redesigned in consideration of the result evaluated in step S26.
- Steps S24 to S26 are repeated again, and re-determination is performed in step S27.
- the procedure of steps S23 to S27 is repeated several times to increase the completeness of the new progressive spectacle lens.
- step S28 an affirmative determination is made in step S27 and the process proceeds to step S28, where the new progressive spectacle lens is sold as a product.
- the line-of-sight detection device 1 is based on measurement means (eyeball camera 11 and image processing device 17) for measuring the movement of the eyeball of the subject 3 wearing the glasses 2, and the measurement result by the measurement means. Based on the measurement result of the calibration calculation device 18 that detects the gaze point in the front visual field of the subject 3 and the measurement means, a transmission point through which the line of sight toward the gaze point of the subject 3 is transmitted through the lens of the glasses 2 is obtained.
- the calibration calculation device 18 to be detected and the gazing point mark 24 indicating the position of the gazing point are displayed on the monitor 19 so as to be superimposed on the moving image 21 of the front visual field, and the left transmission point mark 25 and the right transmission point indicating the position of the transmission point.
- a PC 16 that displays the dot mark 26 on the monitor 19 so as to overlap the left lens image 22 and the right lens image 23 indicating the lens of the glasses 2.
- the line-of-sight detection device 1 of the above (1) overlaps the gazing point mark, the left transmission point mark, and the right transmission point mark so that the moving image and the left lens image of the front field of view are overlapped.
- the right lens image and the right lens image are displayed in an overlapping manner, the relationship between the field of view of the eyeglass 2 of the subject 3 through the lens and the transmission point of the lens of the eyeglass 2 can be displayed more easily.
- a second embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
- the second embodiment is characterized in that it generates a line-of-sight measurement report in which the gaze position data and the transmission position data measured as described above are collected. This point will be described below.
- the PC 16 generates a line-of-sight measurement report, which will be described later, based on the image of the front visual field input from the image processing device 17, the gaze position data and the transmission position data output from the calibration calculation device 18, and the generated line-of-sight measurement report. They are displayed on the monitor 19, recorded on a recording medium such as HD (not shown), or output to the printer 20.
- the printer 20 prints the line-of-sight measurement report input from the PC 16 on a paper surface to generate a paper line-of-sight measurement report.
- FIG. 9 is a diagram showing an example of a line-of-sight measurement report.
- the gaze measurement report shown in FIG. 9 shows that the subject 3 is sitting on a chair facing the desk and inputting the text written in the memo pad to the PC using the keyboard.
- Data obtained by measuring the line of sight with the line-of-sight detection device 1 is summarized.
- the transmission points in the left and right eyeglass lenses are plotted separately for each gaze area (monitor, keyboard, memo pad, etc.).
- the PC 16 obtains the monitor area from the front view image by using known image processing such as feature point extraction. Then, the PC 16 compares the gaze position data with the coordinates of the monitor area to determine that the gaze point is within the monitor area, and obtains a transmission point corresponding to the gaze point.
- the gaze area is a keyboard or a notepad.
- an image 71 of the front visual field of the subject 3 is displayed at the top of the line-of-sight measurement report, and a left lens image 72 and a right lens image 73 are displayed side by side below the image 71.
- the front view image 71 is obtained by extracting one representative frame image from the moving image taken by the front view camera 10.
- the front view image 71 shows a PC monitor placed on a desk, a keyboard, and a notepad placed beside the keyboard.
- the front view image 71 surrounds the monitor.
- a frame line 74, a frame line 75 surrounding the keyboard, and a frame line 76 surrounding a part of the memo pad are displayed in an overlapping manner.
- the left lens image 72 and the right lens image 73 are images in which contour lines indicating the distribution of astigmatism of the lens are drawn in the lens frame, as in the first embodiment.
- On the left lens image 72 a plurality of transmission points of the left lens when the subject 3 is gazing at the area of the front visual field corresponding to the frame line 74 (that is, the monitor) are plotted.
- a pattern 77 indicating an area occupied by a transmission point (hereinafter referred to as a transmission area) is displayed in an overlapping manner.
- a pattern 79 indicating a transmission area of the left lens when the area of the front view corresponding to the frame line 76 (that is, a memo pad) is watched is displayed in an overlapping manner.
- the pattern 81 indicating the transmission region of the right lens when the area of the forward visual field (ie, the keyboard) corresponding to the line 75 is being watched, and the area of the forward visual field (ie, the note pad) corresponding to the frame line 76 are observed.
- the pattern 82 indicating the transmission region of the right lens is displayed in an overlapping manner.
- a region in which the line of sight of the subject 3 is transmitted through the glasses 2 when the region of the front view corresponding to the frame 74 (that is, the monitor) is gazed is the left lens image.
- the correspondence between the gaze target and the transmission point distribution on the spectacle lens can be clearly displayed. It should be noted that the correspondence between the border lines 74 to 76 drawn on the front view image 71 and the patterns 77 to 82 drawn on the left lens image 72 and the right lens image 73 is easy to understand with labels and colors. It shall be identified and displayed.
- the subject 3 looks from the eyeball of the subject 3 to the gazing point when the subject 3 is gazing at the region of the front visual field corresponding to the frame lines 74, 75, and 76.
- a bar graph 91 indicating the range of distance is displayed.
- the addition range of the transmission point of the left lens when the subject 3 is gazing at the area of the front visual field corresponding to the frame lines 74, 75 and 76 is shown.
- a bar graph 92 and a bar graph 93 indicating the range of the astigmatism amount of the transmission point are displayed side by side. That is, the bar graph 92 shows the range of addition in the region indicated by the patterns 77, 78, and 79 on the left lens, and the bar graph 93 shows the range of the astigmatism amount in the region.
- the range of addition of the transmission point of the right lens when the subject 3 is gazing at the area of the front visual field corresponding to the frame lines 74, 75, and 76 is shown.
- a bar graph 95 indicating the range of the astigmatism amount of the transmission point are displayed side by side. That is, the bar graph 94 indicates the range of the addition power in the region indicated by the patterns 80, 81, and 82 on the right lens, and the bar graph 95 indicates the range of the astigmatism amount in the region.
- the bar graphs 91 to 95 show the range of values when the three regions corresponding to the frame lines 74, 75, and 76 are being watched.
- the present invention is not limited to this.
- any one of three areas corresponding to the frame lines 74, 75, and 76 may be designated to indicate a range of values when the designated area is being watched. Further, for example, it may be divided and displayed in a plurality of bar graphs color-coded for each of the three areas corresponding to the frame lines 74, 75 and 76.
- the measurement date 96 the name 97 of the subject 3, the identification number 98 of the glasses 2, and the numerical values 99 to 103 indicated by the bar graphs 91 to 95 are displayed.
- numerals and characters are omitted and indicated by an asterisk mark (*).
- FIG. 10 is a diagram showing an example of a line-of-sight measurement report when the same subject 3 wears glasses different from the glasses used in the measurement of FIG. Comparing FIG. 9 and FIG. 10, it can be confirmed that the patterns 77 to 81 indicating the transmission region of the spectacle lens are gathered in the central portion of the spectacle lens in FIG. 10 rather than FIG. This is because the subject 3 can only use the central part of the eyeglass lens when wearing the eyeglasses used in the measurement of FIG. 10 compared to the case of wearing the eyeglasses used in the measurement of FIG. means. That is, it is assumed that the subject 3 was able to see the gaze object only through the central part of the spectacle lens at the time of the measurement in FIG. 10 and moved the line of sight by changing the direction of the head. If the glasses that change the line of sight without moving the head too much are good glasses, the glasses used in the measurement of FIG. 9 may be better than the glasses used in the measurement of FIG. It is suggested.
- the gaze measurement report is data indicating the appropriateness of the subject 3 and the spectacle lens, and thus can be used when the measurer explains the gaze measurement result to the subject 3.
- a spectacles store can select an optimal progressive spectacle lens for a prospective purchaser who is a subject from a plurality of progressive spectacle lenses having different characteristics using a line-of-sight measurement report.
- step S31 a plurality of (for example, three) progressive eyeglass lenses as options are prepared, and the eye gaze information on each of the progressive eyeglass lenses is obtained when the subject wears each of the progressive eyeglass lenses. Measured according to 1.
- These three progressive eyeglass lenses are lenses having different characteristics from each other, for example, one is a progressive eyeglass lens currently used by a subject, and the other two are trial lenses for new eyeglasses that are candidates for purchase. is there.
- the line-of-sight information is measured in the same manner as the measurement in step S11 of FIG. 7 described above, and the line-of-sight measurement report is created by the PC 16 for each progressive spectacle lens measured and printed by the printer 20.
- the environment in which the subject is placed during measurement is the same for all measurements.
- step S32 the line-of-sight information measured in step S31 is evaluated. For example, it is evaluated which of the three progressive eyeglass lenses has the most widely transmitted transmission position data.
- the subject can objectively evaluate the appropriateness when using the three progressive spectacle lenses by comparing the line-of-sight measurement reports showing the measurement results of the three progressive spectacle lenses. Therefore, if the line-of-sight measurement report is used, the measurer can easily explain the characteristics of the three progressive spectacle lenses to the subject.
- one progressive spectacle lens is selected from the three progressive spectacle lenses based on the result of the evaluation in step S32. For example, when optimizing a progressive spectacle lens that can use the widest range of progressive spectacle lenses, select the one with the widest distribution of transmission position data from the above three progressive spectacle lenses. do it. Although an example of selecting one progressive spectacle lens has been described here, a plurality of progressive spectacle lenses may be selected.
- step S34 the spectacle store sells the progressive spectacle lens selected in step S33 to the subject.
- the eye gaze detection device 1 uses the eyeglasses in use and one or more new spectacle lenses.
- the measurement results with a plurality of glasses such as old and new may be put together in one report.
- the front-view image 71 is omitted, and only the left lens image 72 and the right lens image 73 in a plurality of glasses displayed by superimposing patterns 77 to 82 indicating at least one transmission region. May be printed side by side.
- Another use of the eye gaze measurement report is to measure the eye gaze by the eye gaze detection device 1 with a plurality of new and old spectacle lenses worn by the same subject when selling newly developed eyeglass lenses. Then, a line-of-sight measurement report is generated, and the line-of-sight measurement report is printed as a pamphlet or a poster, so that it can be used as sales promotion materials.
- the following operational effects can be obtained.
- frame lines 74 to 76 indicating the position of the gazing point are overlaid on the image 71 of the front visual field, and patterns 77 to 82 indicating the position of the transmission point are the left lens image 72 and the right lens image. Since it is printed over the image 73, it is useful for the measurer to explain and recognize the correspondence between the gaze target and the distribution of the transmission points on the spectacle lens. Therefore, it is possible to easily select and sell a spectacle lens suitable for the subject 3 using the line-of-sight measurement report.
- the left lens image and the right lens image have been described as an aberration diagram map in which the distribution of astigmatism is indicated by contour lines.
- the present invention is not limited to this.
- it may be an addition map showing the distribution of the addition of the lenses with contour lines, or it may show the distance reference point and the near reference point of the lens, or just the frame shape. It may be shown only. Further, for example, an image taken by the eyeball camera 11 may be used.
- the line-of-sight detection device 1 can be used to determine the position of a gazing point and / or transmission point measured by the same subject in the past, the position of the gazing point and / or transmission point of another subject measured as a comparison target, and the like.
- the image may be displayed superimposed on the moving image of the front visual field or the left and right lens images.
- the position of the gazing point and / or transmission point measured by a plurality of subjects is statistically calculated, and the average position of the gazing point and / or transmission point is calculated. You may make it display on a lens image on either side, overlapping.
- the PC 16 omits the moving image of the front visual field and displays the position (transmission region) of at least one transmission point measured by the visual line detection device 1 in an overlapping manner. Only the left and right lens images may be displayed on the monitor 19. In this case, the PC 16 may display both the position of the transmission point currently being measured and the position of the transmission point measured by the same subject in the past on the left and right lens images.
- FIG. 14 is a diagram illustrating the configuration of the line-of-sight detection device 1 according to the third embodiment of the present invention.
- the line-of-sight detection device 1 detects the line of sight of the subject 3 wearing the glasses 2.
- a reference plate 30 described later is attached to the outer peripheral portion of the lens of the glasses 2.
- FIG. 14 is the same as the diagram of FIG. 1 of the first embodiment except for the reference plate 30.
- FIG. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
- the coordinates of the transmission point are the coordinates on the lens surface of the glasses 2 as described in the first embodiment.
- the surface for measuring the transmission point may be the front surface or the back surface of the lens 2 of the glasses 2, but when the lens uses an aspherical lens, particularly a progressive lens, the surface used as the reference for the design of the lens is used. Is more useful by design.
- the coordinates of the transmission point measured on the front surface are set to the coordinates of the rear surface in consideration of the angle of view and the refractive index of the lens of the spectacles 2. It can be roughly converted.
- the center coordinates of the pupil and corneal reflection which are eye movement data
- the center coordinates of the pupil and corneal reflection are mathematical expressions having a plurality of coefficients in the coordinates of the gazing point, which is gaze position data, and the coordinates of the transmission point on the lens of the glasses 2, which is transmission position data.
- Each is converted.
- the conversion formula may be one in which the abscissa and the ordinate of the gazing point and the transmission point are each represented by one equation, or a plurality of lines divided into several regions by the gazing point and the transmission point. The following formula may also be used.
- the formula be smoothly connected at the boundary of the region.
- the region may be divided more finely as the region has a characteristic refractive power distribution of the progressive lens.
- these conversion formulas have such a degree of freedom that the conversion complexity can be expressed sufficiently. .
- the relationship between the position of the transmission point on the spectacle 2 lens and the deviation of the arrival point of the line of sight due to refraction is a non-linear relationship of cubic or higher.
- the range of the line-of-sight measurement is as wide as ⁇ 30 degrees or ⁇ 45 degrees, the relationship becomes higher.
- the conversion formula can be expressed by using a two-variable quartic polynomial such as the following formulas (1) to (4).
- the third order or higher is required even when the field of view is narrower than ⁇ 30 degrees, and at least the fourth order or higher is required when the field of view is wider than this.
- X A 44 x 4 y 4 + A 43 x 4 y 3 + A 34 x 3 y 4 +? ...? + A 11 xy + A 01 y + A 10 x + A 00 (1)
- Y B 44 x 4 y 4 + B 43 x 4 y 3 + B 34 x 3 y 4 +? ...? + B 11 xy + B 01 y + B 10 x + B 00 (2)
- X ' A 44 ' x 4 y 4 + A 43 'x 4 y 3 + A 34 ' x 3 y 4 +? ...?
- Equation (1) and Equation (2) are conversion equations for converting eye movement data into gaze position data.
- X and Y are coordinates of the gazing point
- x and y are values of the difference between the pupil and the central coordinates of corneal reflection.
- Equations (3) and (4) are conversion equations for converting eye movement data into transmission position data.
- X ′ and Y ′ are the coordinates of the transmission point
- x and y are values of the difference between the central coordinates of the pupil and the corneal reflection.
- the coefficients of these equations (1) to (4) are measured and calibrated for each subject 3, preferably for each measurement. Due to this calibration, a shift caused by the mounting state of the visual line detection device 1 on the head and a solid difference in the eyeball shape of the subject 3, deflection of the visual line due to refraction at the lens of the glasses 2, and the lens of the glasses 2 It is possible to correct distortion of the eyeball image due to refraction in the lens, distortion of the visual field due to aberration of the front vision camera 10, and parallax due to the difference in position between the left and right eyes and the front vision camera 10.
- the calibration calculation device 18 uses the least square method so that the position of the gazing point calculated from the eye movement data at this time by the expressions (1) and (2) matches the position of the index ( The coefficient of 1) and Formula (2) is calculated
- FIG. 15 shows an example of arrangement of the calibration index.
- the indicator 22 is printed on the indicator plate 21.
- the indicator plate 21 is placed, for example, at a distance of 2 m from the subject 3 and arranged in the center direction of the visual field of the subject 3 so that all of the indicator plate 21 can be accommodated in the visual field of the front vision camera 10. Placed in.
- the range of the arrangement of the indicators 22 is such that at least the horizontal viewing angle exceeds 60 degrees, and preferably substantially satisfies the viewing range that the subject 3 can see using the glasses 2.
- the density of the arrangement of the indicators 22 is arranged at a higher density as the area of the lens 2 of the spectacles 2 that is transmitted when gazing at the indicator 22 is an area where the change in refractive power is larger.
- the coefficients of the quaternary formulas of the equations (1) and (2) are calculated. All can be obtained by the method of least squares.
- the arrangement range of the index 22 is such that the horizontal viewing angle is within ⁇ 45 degrees, the vertical viewing angle is within 30 degrees above, and below 45 Placed within degrees.
- the density of the markers 22 is arranged at a high density on a vertical line 23 passing through the center of the field of view of the subject 3 and in a region 24 below the center of the field of view of the subject 3.
- the vertical line 23 corresponds to a main meridian in the progressive lens of the glasses 2.
- the region 24 below the center of the field of view of the subject 3 corresponds to a progressive region between the distance portion region and the near portion region.
- the region where the indices 22 are arranged at a high density has a higher accuracy of the calibration coefficient obtained by the least square method, and the accuracy can be verified. Therefore, even when calibrating spectacles having a characteristic refractive power distribution such as a progressive lens, the calibration calculation can be performed efficiently and with high accuracy.
- the range from the center of the lens to about 20 mm below the main meridian of the progressive area is a characteristic region in which the change in refractive power distribution is characteristic, and in this range, the addition varies by up to 4 diopters. Therefore, by arranging the index 22 of four or more points in the region 24 corresponding to the progressive area, the index 22 is arranged more densely than one diopter unit, so that the progressive area is calibrated and accurately enough. Can be verified. Moreover, by doing in this way, especially the calibration precision of a progressive part area
- region can be made into 2 degrees or less by the angle of a line of sight.
- the line of sight angle of 2 degrees is about 1 mm in terms of the coordinates of the transmission point of the lens of the glasses 2. Since specifications such as the progressive zone length and inset amount of the progressive lens are designed on the order of mm, an accuracy of 1 mm is sufficient.
- the measurement can be performed using any of the indices 22 of the index plate 21. Therefore, the portion where the accuracy of calibration is desired to be increased is measured using more indices 22. All the indicators 22 are labeled, and the label actually used for measurement is notified to the calibration calculation device 18 via the PC 16.
- the calibration calculation device 18 determines the index 22 used for the measurement based on the notified label, and calibrates the coefficients of the equations (1) and (2) using only the data of the index 22 used for the measurement. To do.
- the indicator plate 21 is positioned at a distance of 2 m from the subject 3, for example, the subject 3. It is necessary to place a measurement at a position where the distance from the subject is 1 m, a position where the distance from the subject 3 is 0.2 m and a plurality of known positions. At this time, only one index at the center of the visual field needs to be used for measurement.
- FIG. 16 is a diagram for explaining an example of the reference plate 30 used when the transmission position data is calibrated.
- the reference plate 30 is formed in a hexagonal ring shape, and is attached to the outer periphery of the lens of the glasses 2.
- the method for attaching the reference plate 30 is not important, but a removable method such as double-sided tape is used. Since the inner side of the ring-shaped reference plate 30 is hollowed out, it does not block the line of sight of the subject 3 and also affects the eyeball camera 12 of the line-of-sight detection device 1 imaging the eyeball of the subject 3. do not do.
- the reference plate 30 is drawn with reference lines 31 to 33 in three directions that are approximately 120 degrees different from each other. A plurality of reference lines 31 to 33 in the three directions are drawn at equal intervals in each direction.
- two marks 34 and 35 whose positions on the lens are known are imprinted side by side in the horizontal direction, for example.
- the line 31b is attached so as to pass through the mark 34.
- the reference lines 31 to 33 are positioned with respect to the lens of the glasses 2.
- the marks 34 and 35 used for positioning the reference lines 31 to 33 need only be stamped at least two places. Also, the lines 31b to 33b shown in FIG. 16 are for explanation, and are not actually drawn. Further, in FIG. 16, for the sake of simplicity, a state in which the reference plate 30 is attached only to the lens on one side of the glasses 2 is illustrated, but actually, the reference plate 30 is attached to the lenses on both sides of the glasses 2.
- FIG. 17 is a diagram illustrating a method of measuring eye movement data when calibrating transmission position data.
- the subject 3 holds the corner cube 40 in his hand and looks at the direction of the vertex 41 where the ridgelines of the corner cube 40 intersect. Due to the characteristics of the corner cube 40, the light entering the corner cube 40 is reflected in a direction opposite to the incident direction of light regardless of the direction of the corner cube 40. Therefore, the subject 3 observes his / her eyes reflected in the corner cube 40 by gazing at the direction of the vertex 41 of the corner cube 40.
- FIG. 18 is a diagram for explaining the field of view reflected on the corner cube 40 when the subject 3 gazes at the vertex 41 of the corner cube 40.
- the subject 3 has a total of six straight lines 51 including the three ridge lines of the corner cube 40 and the images of the three ridge lines reflected by the three ridge lines facing each other in the edge 50 of the corner cube 40. It can be observed as ⁇ 56.
- a point where the straight lines 51 to 56 intersect is a vertex 41 of the corner cube.
- the pupil 57 of the subject 3 overlaps the vertex 41 of the corner cube 40 regardless of the direction of the corner cube 40 due to the characteristics of the corner cube 40. Since the subject 3 focuses on the vertex 41 of the corner cube 40, the pupil 57 looks slightly blurred, but it can be easily recognized that the vertex 41 and the pupil 57 overlap.
- the subject 3 moves the hand and neck to adjust the positional relationship between the corner cube 40 and the head, and any one of the ridgeline of the corner cube 40 and the straight lines 51 to 56 of the image is applied to the corner cube 40. Adjustment is performed so as to overlap with predetermined reference lines 31c to 33c among the reference lines 31 to 33 of the reference plate 30 to be reflected.
- the eye movement data when the subject 3 is gazing at the apex 41 of the corner cube 40 in this state is measured by the line-of-sight detection device 1 and recorded.
- the line of sight 42 (FIG. 17) of the subject 3 is transmitted through the intersection of the lines obtained by extending the reference lines 31c to 33c in the lens of the glasses 2.
- the positions of the intersections on the lens of the glasses 2 are the positions of the marks 34 and 35. It can be obtained from the position.
- the examinee 3 further moves his / her hand, neck, etc. to adjust the positional relationship between the corner cube 40 and the head, and the line of sight 42 changes from the state shown in FIG. 17 to the state shown in FIG. Change the position where the lens 2 is transmitted.
- the subject 3 has a field of view reflected in the corner cube 40 as shown in FIG. 20, where any three of the ridgeline of the corner cube 40 and the straight lines 51 to 56 of the image are the reference line 31 of the reference plate 30. To 33 so as to overlap with predetermined three reference lines 31d to 33d.
- the eye movement data when the subject 3 is gazing at the apex 41 of the corner cube 40 in this state is measured by the line-of-sight detection device 1 and recorded.
- the line of sight 42 (FIG. 17) of the subject 3 is transmitted through the intersection of the lines obtained by extending the reference lines 31 d to 33 d in the lens of the glasses 2.
- Such measurement of the eye movement data at the transmission point determined from the set of three reference lines 31 to 33 is repeatedly performed at a plurality of transmission points (that is, a plurality of sets of reference lines 31 to 33). Then, the calibration calculation device 18 calibrates the coefficients of the equations (3) and (4) based on the measurement result. The calibration as described above is performed for each of the left and right eyes.
- the equations (3) and (4) are preferably a cubic equation or higher, preferably a quartic equation depending on the size of the visual field, so that the transmission point for measuring eye movement data is the vertical direction (Y direction). And 5 points or more in the lateral direction (X direction) and 25 points or more in total. Note that the number of transmission points for measuring eye movement data does not have to be the same as the number of observation points for measuring eye movement data (that is, the number of indices 22 to be used) when calibrating the attention point.
- FIG. 21 is a diagram for explaining an arrangement example of transmission points for measuring eye movement data.
- the coefficients of the quaternary equations (3) and (4) are used. Can be calibrated.
- the transmission point 60 for measuring eye movement data is measured as in the arrangement example shown in FIG. 19B or 19C. The number can be reduced. In this case, the orders of the equations (3) and (4) are small.
- the apex 41 of the corner cube 40 and the pupil center 57 coincide with each other, and the ridge lines of the corner cube 40 and the straight lines 51 to 56 of the image thereof and the reference lines 31 to 33 of the reference plate 30 are obtained. It is necessary to satisfy that they match at the same time. However, because of the characteristics of the corner cube 40, the former is satisfied regardless of the direction of the corner cube 40, so that it is not affected by hand shake or the like with the corner cube 40 being measured, and it is not necessary to search for the pupil center 57. Measurement can be easily performed, and measurement time can be shortened and measurement accuracy can be improved.
- the relationship between the eye movement data of the subject 3 and the gaze position data and the relationship between the eye movement data of the subject 3 and the transmission position data are calibrated.
- the gaze detection apparatus 1 can measure the gaze position data of the subject 3 with high accuracy regardless of whether the eyeglass lens of the subject 3 is a single focus lens or a progressive lens.
- the transmission position data of the lens of the spectacles 2 can also be measured with high accuracy.
- the measurement result of the line-of-sight detection device 1 calibrated in this way can be used for designing a new progressive spectacle lens.
- the flow chart for explaining the design procedure of the new progressive spectacle lens is the same as that of FIG. 7 of the first embodiment, and will be described below with reference to FIG. 7 of the first embodiment.
- step S11 the subject is placed in a specific environment with a reference spectacle lens worn, and the gaze information (gaze position data and transmission position data) of the subject at this time is obtained by the gaze detection device 1. taking measurement.
- the reference spectacle lens is a spectacle lens used as a reference in designing a new progressive spectacle lens, such as a prototype.
- the specific environment is one of the environments in which a new progressive spectacle lens will be worn, for example, an environment in which a PC is operated. Since the line-of-sight detection device 1 is calibrated by the method described above, it is possible to accurately measure the gaze position data and the transmission position data.
- step S12 the line-of-sight information measured in step S11 is evaluated.
- the transmission point distribution is analyzed when the subject's gazing point is located on the monitor while the subject is operating the PC.
- the subject looks at the monitor, which area on the eyeglass lens is used, when the monitor is looked at, the distance from the eyeball to the monitor, the distance from the eyeball to the monitor and the transmission Evaluate the relationship between the addition power at the point and the relationship between the size of the character displayed on the monitor being watched and the amount of astigmatism at the transmission point.
- the evaluation of the line-of-sight information when gazing at the materials used during the operation of the keyboard and the PC is also performed.
- a new progressive spectacle lens is designed based on the result of the evaluation in step S12. For example, assume that there is a problem of designing a new progressive spectacle lens that is more suitable for PC operation. In this case, as a result of the evaluation in step S12, the subject uses only the region with an astigmatism amount of 0.5D or less among the regions on the spectacle lens when viewing the characters displayed on the monitor, but looks at the keyboard. In some cases, it is assumed that a result up to 1.5D where the astigmatism amount is larger is also used. Therefore, the addition region corresponding to the distance to the monitor suppresses the astigmatism amount to 0.5D or less, and the addition region corresponding to the distance to the keyboard allows the astigmatism amount to 1.5D. With this design goal, a new progressive eyeglass lens can be designed.
- the spectacle lens can be designed based on the good transmission position data.
- design method described above is an example, and is not limited to the design method described above.
- design method described above it is possible to design with more general design goals by increasing the number of subjects or increasing the measurement environment.
- the procedure for measuring and evaluating the gaze information of the subject in steps S21 to S23 and designing the progressive spectacle lens using the evaluation result is the same as the procedure from steps S11 to S13 in FIG. It is.
- step S24 the new progressive spectacle lens designed in step S23 is manufactured.
- step S25 the subject wears the new progressive spectacle lens manufactured in step S24 and measures the line-of-sight information again in the same manner as in step S21.
- step S26 the evaluation is performed again.
- step S27 it is determined whether or not a new progressive spectacle lens is completed as a product by comparing it with a predetermined target performance. If completed, the process proceeds to step S28. If not completed, the process proceeds to step S28. Return to S23.
- step S23 the design in the immediately preceding step S23 is corrected and redesigned in consideration of the result evaluated in step S26.
- Steps S24 to S26 are repeated again, and re-determination is performed in step S27.
- the procedure of steps S23 to S27 is repeated several times to increase the completeness of the new progressive spectacle lens.
- step S28 an affirmative determination is made in step S27 and the process proceeds to step S28, where the new progressive spectacle lens is sold as a product.
- the spectacle lens is manufactured on the basis of the analysis result.
- a spectacle lens can be manufactured based on good transmission position data.
- FIG. 22 is a flowchart for explaining the procedure for selecting such an optimal progressive spectacle lens.
- step S31 a plurality of (for example, three) progressive eyeglass lenses as options are prepared, and the eye gaze information on each of the progressive eyeglass lenses is obtained when the subject wears each of the progressive eyeglass lenses. Measured according to 1.
- the three progressive spectacle lenses are lenses having different characteristics from each other, for example, one is a progressive spectacle lens currently used by the subject, and the other two are other progressive spectacle lenses.
- the line-of-sight information is measured in the same manner as the measurement in step S11 of FIG.
- the environment in which the subject is placed during measurement is the same for all measurements.
- step S32 the line-of-sight information measured in step S31 is evaluated. For example, it is evaluated which of the three progressive eyeglass lenses has the most widely transmitted transmission position data.
- the subject can objectively evaluate the appropriateness when the three progressive eyeglass lenses are used by comparing and evaluating the measurement results of the three progressive eyeglass lenses.
- one progressive spectacle lens is selected from the three progressive spectacle lenses based on the result of the evaluation in step S32. For example, when optimizing a progressive spectacle lens that can use the widest range of progressive spectacle lenses, select the one with the widest distribution of transmission position data from the above three progressive spectacle lenses. do it.
- a spectacle lens can be selected based on good transmission position data.
- the calibration method of the line-of-sight detection device 1 is such that the reference lines 31 to 33 are arranged at predetermined positions (the reference plate 30 attached to the outer periphery of the lens of the glasses 2) with respect to the lens of the glasses 2, and the corner cube A measuring step of measuring the movement of the eyeball of the subject 3 by the line-of-sight detection device 1 in a state in which the reference lines 31 to 33 shown in 40 and the ridge lines of the corner cube 40 and the straight lines 51 to 56 of the image thereof are substantially coincided with each other.
- a calibration step for calibrating the line-of-sight detection device 1 based on the measurement result of the measurement step so that the calibration is performed without installing any member in the region where the line of sight of the subject passes through the spectacle lens. Can do. Therefore, it is possible to calibrate the transmission point with higher accuracy than the calibration method using the occluder. Further, the calibration can be easily performed without the trouble of processing and using a sheet having a special transmittance characteristic unlike the calibration method using the occluder.
- an indicator plate 21 in which the indicators 22 are densely arranged in a region corresponding to the peripheral portion of the visual field may be used.
- the detection accuracy of the eye movement data is lower than that of the central part of the visual field due to the pupil being stroked and the asphericity of the corneal surface. Therefore, as shown in FIG. 23B, by arranging the indicators 22 densely in a region corresponding to the peripheral portion of the visual field, there is an effect to compensate for this.
- the spectacles 2 may be any lens such as a single focal spherical lens, a single focal aspherical lens, or a progressive lens.
- a lens having a strong spherical power distortion at the periphery of the field of view increases.
- the indicator plate 21 in which the indicators 22 are evenly arranged may be used, but large distortion in the peripheral portion of the visual field is accurately corrected according to the strength of the degree. Therefore, as shown in FIG. 23D, an indicator plate 21 in which the indicators 22 are densely arranged around the periphery may be used.
- Modification 2 In the above-described embodiment, the example in which the reference plate 30 illustrated in FIG. 16 is used when calibrating the transmission position data is described. However, the present invention is not limited to this.
- the reference plate 30 illustrated in FIG. May be.
- the reference plate 30 shown in FIG. 24 is larger than the reference plate 30 shown in FIG. 16, and is configured such that almost all the lenses of the glasses 2 are inside the ring-shaped reference plate 30. Thereby, it can measure with a wider visual field.
- the ring-shaped reference plate 30 is a plane, and the coordinates of the transmission position data to be measured are described on the assumption that the coordinate axis is on the same plane as the reference plate 30.
- transmission position data measured with reference to the reference plate 30 may be converted into a coordinate system used when designing the lens of the glasses 2.
- the reference plate 30 may be curved according to the lens curve instead of the planar shape.
- the reference lines 31 to 33 of the reference plate 30 are made to coincide with the ridge lines of the corner cube 40 and the straight lines 51 to 56 of the image.
- the present invention is not limited to this.
- a reference line may be drawn in advance in the corner cube 40, and the reference lines 31 to 33 of the reference plate 30 may be matched with the reference line of the corner cube 40.
- a conversion formula composed of a quartic polynomial with the gaze position data (X, Y) as two variables according to the above formulas (3) and (4) is used.
- the relationship between the gaze position data and the transmission position data is calibrated. Specifically, as shown in FIG. 17, the subject 3 adjusts the positional relationship between the corner cube 40 and the head by moving a hand, a neck, or the like. Then, as shown in FIG. 18, the ridgeline of the corner cube 40 and the straight lines 51 to 56 of the image are adjusted so as to overlap the predetermined reference lines 31c to 33c of the reference plate 30.
- the line-of-sight detection device 1 records a captured image of the front view camera 10 when the subject 3 is gazing at the vertex 41 of the corner cube 40 in this state.
- the calibration calculation device 18 detects the position of the vertex 41 of the corner cube 40 reflected in the captured image as gaze position data. Since the lens center of the front-view camera 10 shown in the captured image coincides with the vertex 41 of the corner cube 40, the position of the vertex 41 of the corner cube 40 can be obtained from the captured image.
- the calibration arithmetic unit 18 uses the least square method to perform the above conversion so that the position of the transmission point calculated from the detected gaze position data by the above conversion formula matches the intersection of the lines obtained by extending the reference lines 31c to 33c. Find the coefficient of the formula.
- the eye movement of the subject 3 in the state shown in FIG. 18 is measured by the line-of-sight detection device 1, and the equation (1) ) And (2) may be used to obtain gaze position data.
- the coefficient of the conversion formula is calculated using the least square method so that the position of the transmission point calculated from the gaze position data by the conversion formula matches the intersection of the lines obtained by extending the reference lines 31c to 33c. Ask for.
- the calibration using the occluder can be performed without installing any member in the eyeglass lens in the region where the line of sight of the subject 3 is transmitted, as in the above-described embodiment.
- the transmission point can be accurately calibrated.
- the calibration calculation device 18 performs the calibration calculation of the gaze position data and the transmission position data has been described.
- the calibration calculation may be calculated by software on a PC.
- the former process may be processed by hardware, and the latter process may be processed by software on a PC.
- this processing may be processed in real time while the subject 3 is gazing at the gaze target, or may be post-processed using a stored image if the processing speed is limited.
- FIG. 25 is a schematic diagram illustrating a configuration of a visual line detection device (optical device) 110 according to the present embodiment. As shown in FIG. 25, the line-of-sight detection device 110 is used by being mounted on the head of a subject wearing progressive glasses (optical equipment) 116, for example.
- the line-of-sight detection device 110 is used by being mounted on the head of a subject wearing progressive glasses (optical equipment) 116, for example.
- the line-of-sight detection device 110 includes a front-view camera 111, an eyeball camera 112, an infrared LED 113, a headband 114, a dichroic mirror 115, an image recording device 117, an image processing device 118, a calibration calculation device 119, and a control device CONT. .
- the subject can freely see the front field of view through the progressive glasses 116 and the dichroic mirror 115 that transmits visible light.
- control device CONT for example, an information processing device such as a personal computer is used.
- the image recording device 117 can be carried around by a subject, for example.
- the image processing device 118 and the calibration calculation device 119 are mounted as a board in a slot of the control device CONT.
- the front-view camera 111 is fixed so as to be directed substantially in the same direction as the subject's front field of view or slightly below the subject's front field of view.
- the front view camera 111 captures a moving image of about 90 degrees in front of the subject.
- An image taken by the front view camera 111 is recorded in the image recording device 117.
- the infrared LED 113 is a light source that emits infrared light. Infrared light emitted from the infrared LED is reflected by the dichroic mirror 115 to illuminate the eyeball of the subject.
- the eyeball camera 112 captures a moving image of the eyeball illuminated with infrared light. A total of two eyeball cameras 112 are provided, one for the left eye and one for the right eye. The eyeball camera 112 is focused on the left eye and the right eye via the dichroic mirror 115. The left eye and right eye images captured by the eye camera 112 are individually recorded by the image recording device 117.
- the image recorded in the image recording device 117 that is, the image taken by the front view camera 111 and the image of the eyeball taken by the eyeball camera 112 are transmitted to the image processing device 118, for example.
- the image processing device 118 uses the eyeball image transmitted from the image recording device 117 to output the coordinates of the pupil center, the center coordinate of corneal reflection, etc. in the eyeball image in time series as eyeball motion information.
- the image processing device 118 transmits the output eye movement information to, for example, the calibration calculation device 119.
- the calibration calculation device 119 calculates the line-of-sight information such as the gazing point and the transmission point by calculating the eye movement information output from the image processing device 118, and outputs this in time series. This calculation process is performed from the first calibration calculation step by the first calibration calculation unit and the second calibration calculation step by the second calibration calculation unit.
- the first calibration calculation unit calculates line-of-sight information based on eye movement information.
- the second calibration calculation unit corrects an error in the line-of-sight information generated by the refraction of the eye and the eyeball image taken by the eye camera 112 by the lens of the glasses 116.
- the first calibration calculation unit and the second calibration calculation unit may be integrated. In this case, the refraction at the lens of the glasses 116 is performed based on the movement information of the eyeball in one integrated calibration calculation step.
- the line-of-sight information in which the error due to the action is corrected is calculated.
- the gaze position data is data including the coordinates of the gaze point in the image of the front field of view taken by the front field of view camera 111.
- the transmission position data is data including coordinates of the transmission position on the spectacle lens. That is, the transmission position data is coordinate data of a surface that is a progressive surface of the spectacle lens 116. As the transmission position data, one of the coordinate data of the eyeball side surface of the spectacle lens 116 and the coordinate data of the surface opposite to the eyeball may be used, or coordinate data of both surfaces may be used. .
- the calibration calculation device 119 uses calibration data (described later) when performing the above calculation processing.
- the control device CONT has a storage unit (not shown).
- the control device CONT stores the image recorded in the image recording device 117, the eye movement information output from the image processing device 118, the gaze position data and the transmission position data output from the calibration calculation device 119 in the storage unit. It can be memorized.
- the control device CONT is connected to, for example, a monitor (not shown) or an external storage device.
- the control device CONT receives the image recorded in the image recording device 117, the eye movement information output from the image processing device 118, the gaze position data and the transmission position data output from the calibration calculation device 119, for example. Output to a monitor or record to a recording medium such as an external storage device.
- control device CONT when the control device CONT outputs the gaze position data output from the calibration calculation device 119, a mark such as a dot or a circle is superimposed on the image of the front field of view sent from the image recording device 117. Can be output. In this case, the position where the mark is superimposed coincides with the coordinates indicated by the gaze position data on the image of the front visual field. Further, the control device CONT can display a gaze position cumulative frequency map or the like on a monitor based on the gaze position data, or record it in a storage unit or an external storage medium.
- control device CONT can display the coordinates of the transmission position data output from the calibration calculation device 119 on a monitor or record it in a storage unit or an external storage device.
- a monitor for displaying the coordinates of the transmission position data output from the calibration calculation device 119
- an image or drawing of the spectacle lens 116 is displayed on the monitor, and an image in which marks are superimposed on coordinates corresponding to the transmission position data or a cumulative frequency map is displayed thereon. You can also do it.
- the image of the eyeball taken by the eyeball camera 112 is once recorded in the image recording device 117, reproduced and sent to the image processing device 118, but when recorded in the image recording device 117. It may be sent to the image processing device 118 at the same time. Then, gaze position data and transmission position data can be obtained simultaneously with the measurement of the line of sight.
- the pupil and corneal reflection center coordinates which are eye movement information, are converted into gaze position data, which are gaze position data, and transmission position coordinates on the spectacle lens, respectively, using mathematical expressions having a plurality of coefficients.
- the conversion formula may be one in which the abscissa and the ordinate of the gaze position and the transmission position are each represented by one formula, or a plurality of lines divided into several regions according to the gaze position and the transmission position.
- the following formula may also be used. In the latter case, it is desirable that the formula be smoothly connected at the boundary of the region.
- the region may be divided more finely into regions where the refractive power distribution of the progressive lens is characteristic.
- the size of the optometry lens used in a spectacle store when purchasing a spectacle lens is used as a standard.
- the effective diameter of the circular optometric lens is about 35 mm. If the distance from the rotation point of the eyeball to the optometric lens is 25 mm, it is about ⁇ 35 degrees in terms of the angle range of the line of sight. Further, when the size of the pupil is 6 mm in diameter, the angle range for allowing the luminous flux entering the pupil to pass through the optometry lens is about ⁇ 30 degrees. In other words, it is desirable to set an angle range of about 60 degrees in the full width as a measurement range for calibration.
- the trial lens used in combination with the optometry lens uses a lens that is deformed long only below the lens.
- the size of a generally used spectacle frame is larger from the center downward or in the left-right direction than the optometric lens.
- the diameter is about 50 mm, or the horizontal direction is 50 mm wide, the vertical direction is 25 mm downward, and about 15 mm upward. In terms of angle, this is about 90 degrees in the full width, or ⁇ 45 degrees in the left-right direction, 45 degrees downward, and about 30 degrees upward.
- the relationship between the eye movement information and the gaze position data and the relationship between the eye movement information and the transmission position data are non-linear, they can be converted in two directions: the vertical direction (Y direction) and the horizontal direction (X direction).
- a minimum of a second order polynomial is required for each variable.
- the eye movement information, the gaze position data, and the transmission position data are measured when three or more sets of calibration indices in the X and Y directions and a total of 9 or more points are gazeed, and the least square method is used from this.
- all the coefficients of the two-variable quadratic polynomial can be obtained.
- the lens of the spectacles 116 is a simple single focus spherical lens
- the relationship between the position of the transmission point of the line of sight on the lens of the spectacles 116 and the deviation of the point of arrival of the line of sight due to refraction is a nonlinear expression of a cubic equation or higher Have a relationship.
- This relates to the third-order aberration theory that the lateral spherical aberration of the spherical lens is proportional to the cube of the height from the optical axis of the light beam passing through the entrance pupil.
- the shape of the corneal surface is not spherical but an aspherical surface, and the influence of distortion aberration of the front view camera 111 and the eyeball camera 112. It is necessary to increase the order of the polynomial to be used, and it is desirable to use a third-order or fourth-order polynomial instead of the second-order.
- the conversion formula can be expressed by using a quaternary polynomial of two variables such as [Equation 1], [Equation 2], [Equation 3] and [Equation 4] below. That is, in order to accurately express the deflection of the line of sight due to the refraction of the glasses, the third order or higher is required even when the field of view is narrower than ⁇ 30 degrees, and at least the fourth order or higher is required when the field of view is wider than this.
- [Equation 1] and [Equation 2] are conversion equations for eye movement information and gaze position data, and X and Y are coordinates of the gaze point.
- [Equation 3] and [Equation 4] are conversion equations for eye movement information and transmission position data of the line of sight on the lens of the eyeglass 116, and X 'and Y' are coordinates of the transmission position on the lens of the eyeglass 116.
- x and y the value of the difference between the central coordinates of the pupil and the corneal reflection is used. The coefficient of this conversion formula is measured and calibrated for each subject, preferably for each measurement.
- Calibration of eye movement information and gaze position data allows the subject to gaze at a plurality of fixed indices whose positions relative to the subject are known, and the gaze position data calculated from the eye movement information at that time matches the position of the index As described above, this is performed by obtaining the coefficients of [Equation 1] and [Equation 2] using the least-squares method in the calibration operation device.
- FIG. 26 is a diagram showing the arrangement of the calibration indicators.
- the indicator 121 is printed on the indicator plate 120.
- the indicator plate 120 is placed, for example, at a distance of 2 m from the subject, and is arranged in the center direction of the subject's field of view, and is arranged so that all of them fall within the field of view of the front vision camera.
- the range of the placement of the indicator 121 is at least a horizontal viewing angle of more than 60 degrees, preferably approximately the range of the field of view that the subject can see using glasses, and the density of the placement is The higher the refractive power of the progressive spectacle lens that is transmitted, the higher the density of the lens.
- the index 121 has 5 sets or more and 25 points or more in total in the vertical direction (Y direction) and the horizontal direction (X direction), all the coefficients of the quaternary formulas of Formula 1 and Formula 2 are obtained by the least square method. Can be sought.
- the indicator placement range is within ⁇ 45 degrees in the horizontal direction, within 30 degrees in the vertical direction and within 45 degrees below, and the density of the indicator placement is on a vertical line passing through the center of the subject's field of view.
- 122 and the area below the center of the subject's visual field are arranged with high density. These correspond to the main meridian in the progressive spectacle lens and the progressive band between the distance area and the near area, respectively.
- the area where the indices are arranged at higher density the higher the accuracy of the calibration data obtained by the least square method, and the accuracy can be verified.
- glasses with a distribution it is convenient to perform a calibration calculation efficiently and with high accuracy.
- the range from the center of the lens to about 20 mm below the main meridian of the progressive portion is a characteristic region of the change in the refractive power distribution, and the addition changes up to about 4 diopters within this range. Therefore, by arranging four or more indices in this portion, the indices are arranged more densely than in units of 1 diopter, so that the progressive portion can be calibrated and verified with sufficient accuracy.
- the calibration accuracy of the progressive portion can be made to be 2 degrees or less in terms of the line of sight.
- the angle of view 2 degrees is about 1 mm in terms of the coordinates of the transmission point of the spectacle lens. Since specifications such as the progressive zone length and inset amount of the progressive lens are designed on the order of mm, an accuracy of 1 mm is sufficient.
- measurement can be performed using any of the indexes 121 of the index plate 120. Therefore, a portion where the accuracy of calibration is desired to be increased is measured using more indexes 121. To do. All indexes 121 are labeled, and the label actually used for measurement is notified to the calibration calculation device 119 via the control device CONT, and the calibration calculation device 119 uses only the data of the index used for measurement. To calculate calibration data. Thus, the number of calibration data can be arbitrarily changed, so that the number of calibration data can be adjusted as necessary while checking the accuracy of calibration.
- the distance between the indicator plate 120 and the subject is set at a plurality of known distances, for example, 1 m and 0.2 m in addition to 2 m. , Each need to be measured. At this time, only one index at the center of the visual field needs to be used for measurement.
- the calibration of eye movement information and transmission position data is performed by causing the subject to pay attention to the direction in which the line of sight passes through a point whose position on the lens of the glasses 116 is known, and the transmission position data calculated from the eye movement information at that time. This is performed by obtaining the coefficients of [Equation 3] and [Equation 4] using the least square method in the calibration calculation device 119 so as to match the position of the transmission point on the lens of the glasses 116.
- the number of gaze point data to be measured for calibration does not have to be the same as that for calibration of eye movement information and gaze position data, and calibration is performed as necessary while checking the accuracy of calibration. The number of data can be adjusted.
- FIG. 27 is a diagram for explaining a method for measuring calibration data of actual transmission positions on the lenses of progressive glasses.
- the measurement of the actual transmission position on the lens 131 of the progressive glasses is translucent with the hole 132 and the lattice pattern 136 having a diameter of about 1 mm to 2 mm when the subject is gazing at the index.
- the light shielding plate 133 is lightly brought into contact with the surface of the lens 131 and the index is watched through the center of the hole 132.
- the center position of the hole 132 at that time is the transmission position, and the position described on the spectacle frame 134 and the lens 131 is known.
- the mark 135 is used as a reference, and the position is measured by using the lattice pattern 136 of the light shielding plate 133 as a ruler.
- the length measurement may be performed later from the recorded image of the eyeball camera.
- the gaze position data of the subject can be measured with high accuracy, and the transmission position data of the spectacle lens can also be measured with high accuracy.
- FIG. 28 is a diagram for explaining a procedure for designing a new progressive spectacle lens.
- the subject is placed in a specific environment while wearing a reference spectacle lens, and the line-of-sight information at this time is measured.
- the reference spectacle lens is a spectacle lens used as a reference in designing a new progressive spectacle lens, such as a prototype.
- the specific environment is one of environments in which a new progressive spectacle lens is assumed to be worn, for example, driving a car.
- the line-of-sight tracking device calculates the line-of-sight information from the movement information of the eyeball of the subject, and corrects the error of the line-of-sight information by the progressive eyeglass lens that is worn. Measure gaze information.
- the measured line-of-sight information is evaluated. For example, by analyzing the distribution of transmission points when the subject looks at the side mirror while driving a car, the region on the spectacle lens is used at that time, and the eyeball when looking at the side mirror You can check how much you move your neck to change your line of sight.
- design S113 a new progressive lens is designed based on the evaluation result.
- the design target is set to achieve the aberration performance of the progressive spectacle lens that can suppress the amount of movement of the neck when looking at the side mirror to 50% of the reference spectacle lens. It can be carried out.
- FIG. 29 is a diagram for explaining the procedure for manufacturing a new progressive spectacle lens and selling it as a product.
- the measurement S121, evaluation S122, and design S123 are the same as those in FIG. However, in manufacturing S124, a new progressive spectacle lens designed in design S123 is manufactured as a prototype, remeasured in measurement S121, re-evaluated in evaluation S122, and further improved in design S123 is redesigned. . This procedure is repeated several times to sell products with a higher degree of perfection.
- FIG. 30 is a diagram illustrating a procedure for selecting a progressive spectacle lens that is optimal for a subject from a plurality of progressive spectacle lenses having different characteristics.
- measurement S131 three progressive spectacle lenses having different characteristics are picked up, and the subject measures their line-of-sight information while wearing each of them.
- Each measurement is the same as measurement S111 in FIG. 28, but the environment in which the subject is placed at the time of measurement is the same for all measurements.
- evaluation S132 the line-of-sight information measured in measurement S131 is compared and evaluated. For example, it is evaluated which progressive eyeglass lens has the widest distribution of transmission position data.
- one progressive spectacle lens is selected based on the result of evaluation S132. For example, if the spectacle lens that can use the most spectacle lens region is optimal, it is only necessary to select the spectroscopic position data having the widest distribution.
- the data obtained by using the line-of-sight tracking device of the present invention can be utilized for development of a new progressive lens, selection of a progressive lens most suitable for a subject, and the like.
- FIG. 31 is a diagram showing the arrangement of calibration indices at this time.
- only five indicators 141 are used on the indicator plate 140 at a distance of 2 m from the subject, for example, one in the central direction of the entire field of view of the subject and four points up, down, left, and right. All five points are arranged only near the center of the subject's visual field.
- the quaternary equations such as [Equation 1] to [Equation 4] are used as they are in the conversion equations for eye movement information and line-of-sight information, all undetermined coefficients cannot be obtained by the least squares method.
- a mathematical formula in which the undetermined coefficient is reduced is used, for example, by reducing the number of times or by defining the relationship between the coefficients.
- the distance between the subject and the index is further changed so that only the center point is watched by the subject.
- the distance between the subject and the index is 2 m, for example, 1 m and 0.2 m, for a total of 3 points.
- Such calibration divided into a plurality of stages is convenient in that the calibration function of the existing eye gaze detection apparatus can be used.
- the existing apparatus has a problem in that it cannot be accurately calibrated at the peripheral part of the field of view because the error due to the refraction action of the spectacle lens is not taken into consideration.
- the existing apparatus already has a part of the function of the first calibration calculation unit that acquires the eye movement information and then acquires the gaze position data, and other than the refraction action of the spectacle lens. This is because it can be expected that measures have already been taken against the error. Further, even with an existing device that does not output eye movement information, the existing device can be utilized by performing calibration in such a plurality of steps.
- the eye movement information can be correctly calibrated over the entire field of view.
- the point at which the line of sight passes through the lens of the progressive glasses 116 can be accurately obtained over the entire field of view.
- the control device CONT may perform calculation processing using software.
- the process in the previous stage may be processed by hardware, and the process in the subsequent stage may be processed by software in the control device CONT.
- this processing may be performed in real time while the subject is gazing at the gaze target, or may be post-processed using a stored image if the processing speed is limited.
- the coordinates of the transmission point measured on the front surface can be roughly converted into the coordinates of the rear surface in consideration of the angle of view and the refractive index of the spectacle lens.
- the calibration index is not limited to FIG.
- the indices shown in FIGS. 23A to 23D may be used.
- the method for measuring the calibration data of the actual transmission position on the lens of the progressive glasses is not limited to the method described above.
- a film 190 in which pinholes 191 are arranged as shown in FIG. it is necessary to arrange the pinholes 191 in the same range and density as the calibration index 121. By doing so, the transmission position data can be calibrated with high accuracy in all the visual fields including the peripheral part of the visual field and the progressive part of the progressive lens.
- the film has a pinhole 192 for alignment with the spectacle lens, and the position of each pinhole with respect to the spectacle lens can be known by overlapping the mark 135 on the lens.
- a filter that transmits infrared light and shields visible light such as Kodak's infrared photographic Latin 2 filter
- the distance from each pinhole of the film affixed to the spectacle lens can be successively watched, and the movement information of the eyeball at that time and the position of each pinhole on the spectacle lens can be measured.
- the calibration data of the gaze position data is separately measured by the method described above.
- the line-of-sight detection device does not have to be of a type that is worn on the subject's head as shown in FIG. Any system that measures the movement of the eyeball of the subject may be used.
- a stationary type apparatus that has a function of detecting the relative direction of the eyeball with respect to the head of the subject can apply the present invention.
- Even the stationary gaze detection device without this function can be used in combination with another device for detecting the movement of the head, so that the present invention can be obtained.
- Japanese Patent Application 2012205451 (filed on September 19, 2012)
- Japanese Patent Application No. 2054552 (filed on September 19, 2012)
- Japanese Patent Application No. 201206099 (filed on September 19, 2012)
- SYMBOLS 1 Eye-gaze detection apparatus, 2 ... Glasses, 3 ... Subject, 10 ... Camera for front view, 11 ... Camera for eyeballs, 12 ... Infrared LED, 13 ... Dichroic mirror, 14 ... Headband, 16 ... PC, 17 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Image processing device, 18 ... Calibration arithmetic device, 19 ... Monitor, 20 ... Printer, 30 ... Reference plate, 40 ... Corner cube, CONT ... Control device, 110 ... Eye-gaze detection device, 116 ... Glasses, 118 ... Image processing device, 119: Calibration calculation device
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Abstract
視線検出装置は、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る。
Description
本発明は、視線検出装置、表示方法、視線検出装置較正方法、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、印刷物、眼鏡レンズ販売方法、光学装置、視線情報検出方法、光学機器設計方法、光学機器、光学機器選択方法、及び、光学機器製造方法に関する。
視線検出装置により測定した眼球運動データから視線が眼鏡のレンズを透過する透過点の位置を検出し、この検出結果を眼鏡レンズの設計に利用する設計方法が知られている(特許文献1参照)。
この従来技術では、眼球運動データと透過点との関係を較正する際に、既知の透過点を視線が透過する際の眼球運動データを測定する。具体的には、眼球運動データの測定に用いる赤外光を透過するが可視光は透過しない特性のシートで作成されたオクルーダを眼鏡レンズに装着する。このオクルーダには、ピンホールが形成されている。被検者は当該ピンホールを介して注視対象物を注視し、このときの被検者の眼球運動データを視線検出装置が測定する。この結果、既知の透過点(ピンホール)を視線が透過する際の眼球運動データが測定される。
この従来技術の視線検出装置は、眼球撮影カメラを有し、そのカメラによって得られた瞳孔画像から、注視点や視線方向などの視線情報を求める。また、視線情報の精度をより高めるために、眼球の前方から赤外線を当て、角膜で反射した赤外線の光源の画像を眼球撮影カメラで撮影し、瞳孔画像とこれの両方を用いて注視点や視線方向を計算する手法が知られている。
眼球撮影カメラを撮影者本人に装着するタイプのものとして、例えば特許文献2が知られている。特許文献2によれば、頭部に装着された部分から眼球前方へ伸びた固定部に眼球撮影カメラが装着され、瞳孔画像等を撮影する構成が記載されている。
この場合、被験者は被験者の前方に置かれた2~9個程度のマークを注視し、その際の眼球画像を撮影するという、いわゆるキャリブレーション段階を経る。一度キャリブレーションが済んだ後には、任意の方向を向いた際に、その際の眼球画像とキャリブレーションによって得られた眼球画像からどこを見ているかを算出することができ、視線方向や注視点、眼球回転角を算出することができる。
また、眼球撮影カメラを撮影者本人に装着せず、机等に設置する据え置き型のものとしては、特許文献3が知られている。特許文献3の記載によれば、机上に眼球撮影カメラが設置され、その眼球撮影カメラによって被験者の眼球を撮影する構成となっている。キャリブレーションの方法、および、キャリブレーション後における任意方向の視線方向の算出に関しては、特許文献1に記載の構成と同様である。
特許文献3の記載においては、被験者自身に装置を設置する必要がないためわずらわしさがないが、眼球の動きを検出するだけでは、眼球だけを回転させて側方を見た場合と頭部回転を伴って側方を見た場合との区別がつかないため、正確な回転角や視線方向ベクトルを算出することができない。そのため、頭部の動きを検出するための手段として頭部につけたマーカを観察する頭部用のカメラを別に用いている。このように、机上設置タイプの場合は、頭部運動を検出するための頭部検出手段がさらに必要になることが多い。
また、上記のキャリブレーションを行う際には、被験者に複数の指標を注視させて、そのときの眼球の運動情報と前方視野用カメラの画像上の指標の位置座標データから較正係数を演算し、この較正係数を用いて眼球の運動情報と注視位置が前方視野用カメラの画像上で一致するように較正していた。このときに、較正係数の要素には、視線検出装置の被験者への取り付け位置の誤差や、被験者の眼球の物理的な形状や生理的な固体差などが取り上げられている。眼球の物理的な形状としては、眼球の大きさや、角膜表面の非球面性などがある。特許文献4では、これらの較正係数を成分ごとに分けて演算する方法が示されている。
上記従来技術では、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。
上記従来技術では、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。
上記従来技術では、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。
上記従来技術では、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。
本発明の第1の態様によると、視線検出装置は、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る。
本発明の第2の態様によると、第1の態様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レンズ画像とを重ねて表示させるのが好ましい。
本発明の第3の態様によると、第1の態様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のが好ましい。
本発明の第4の態様によると、第1~3のいずれか一の態様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るのが好ましい。
本発明の第5の態様によると、第1~4のいずれか一の態様の視線検出装置において、前記レンズ画像は、前記レンズの特性を示す画像であるのが好ましい。
本発明の第6の態様によると、第1~5のいずれか一の態様の視線検出装置において、前記表示制御部は、前記注視点または前記透過点に関するグラフを、前記注視点情報を重ねた前記前方視野の画像または前記透過点情報を重ねた前記レンズ画像に並べて表示させるのが好ましい。
本発明の第7の態様によると、第6の態様の視線検出装置において、前記グラフは、前記被検者の眼球から注視点までの距離を示すグラフであるのが好ましい。
本発明の第8の態様によると、第6の態様の視線検出装置において、前記グラフは、前記透過点における前記レンズの特性を示すグラフであるのが好ましい。
本発明の第9の態様によると、表示方法は、眼鏡を装着した被検者の注視点の位置を示す注視点情報を、前記被検者の前方視野の画像に重ねて表示部に表示させると共に、前記被検者の前記注視点への視線が前記眼鏡のレンズを透過する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。
本発明の第10の態様によると、眼鏡レンズ設計方法は、第1~8のいずれか一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11の態様によると、眼鏡レンズ選択方法は、第1~8のいずれか一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12の態様によると、眼鏡レンズ製造方法は、第1~8のいずれか一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13の態様によると、印刷物は、第1~8のいずれか一項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、第1~8のいずれか一項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。
本発明の第14の態様によると、眼鏡レンズ販売方法は、第13の態様の印刷物を用いて前記眼鏡のレンズの特徴を説明する。
本発明の第15の態様によると、表示方法は、被検者が装着した眼鏡のレンズを示すレンズ画像に、前記眼鏡のレンズにおいて前記被検者の視線が透過する透過点の位置を示す透過点情報を重ねて表示部に表示させる。
本発明の第16の態様によると、第15の態様の表示方法において、前記透過点情報は、前記被検者の前方視野の所定領域を前記被検者が注視した際における少なくとも1つ以上の透過点が占める透過領域を示し、前記透過領域は少なくとも1つ以上表示されるのが好ましい。
本発明の第17の態様によると、第15または16の態様の表示方法において、前記レンズ画像は、丸め加工前のレンズの形状を示す画像、前記眼鏡のフレーム形状を示す画像、または前記眼鏡のレンズの収差分布を示す画像、または前記眼鏡のレンズの加入度分布を示す画像のいずれかであるのが好ましい。
本発明の第18の態様によると、印刷物は、被検者が装着した眼鏡のレンズを示すレンズ画像に、前記被検者の視線が前記眼鏡のレンズを透過する透過点の位置を示す透過点情報が重ねて印刷されている。
本発明の第19の態様によると、第18の態様の印刷物において、前記透過点情報は、前記被検者の前方視野の所定領域を前記被検者が注視した際における少なくとも1つ以上の透過点が占める透過領域を示し、前記透過領域は少なくとも1つ以上印刷されているのが好ましい。
本発明の第20の態様によると、第18または19の態様の印刷物において、前記レンズ画像は、前記眼鏡のフレーム形状を示す画像、または前記眼鏡のレンズの収差分布を示す画像、または前記眼鏡のレンズの加入度分布を示す画像のいずれかであるのが好ましい。
本発明の第21の態様によると、視線検出装置は、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、前記眼鏡のレンズにおいて前記被検者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る。
本発明の第22の態様によると、第1または21の態様の視線検出装置において、前記表示制御部は、前記測定部による第1の測定結果に基づいて検出された透過点情報と前記測定部による第2の測定結果に基づいて検出された透過点情報とを前記レンズ画像に重ねて表示部に表示させるのが好ましい。
本発明の第23の態様によると、視線検出装置は、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、表示部に表示させる表示制御部とを備える。
本発明の第24の態様によると、表示方法は、眼鏡を装着した被検者の注視点の位置を示す注視点情報を、前記被検者の前方視野の画像に重ねて表示部に表示させると共に、前記被検者の前記注視点への視線が前記眼鏡のレンズを透過する透過点の位置を示す透過点情報を、表示部に表示させる。
本発明の第25の態様によると、光学装置は、被験者の眼球の運動情報に基づいて前記被験者の視線情報を算出し、前記視線情報の前記被験者が装着する光学機器での屈折作用による誤差を補正する較正演算部を備える。
本発明の第26の態様によると、第25の態様の光学装置において、前記較正演算部は、被験者の眼球の運動情報に基づいて前記被験者の視線情報を算出する第一の較正演算部と、前記視線情報の前記被験者が装着する光学機器での屈折作用による誤差を補正する第二の較正演算部とからなるのが好ましい。
本発明の第27の態様によると、第25から第26のうちいずれか一の態様の光学装置において、前記視線情報は、前記被験者の注視点であるのが好ましい。
本発明の第28の態様によると、第25から第27のうちいずれか一の態様の光学装置において、前記視線情報は、前記被験者の視線の前記光学機器上における透過点であるのが好ましい。
本発明の第29の態様によると、第25から第28のうちいずれか一の態様の光学装置において、前記光学機器は、眼鏡レンズであるのが好ましい。
本発明の第30の態様によると、第29の態様の光学装置において、前記眼鏡レンズは、領域によって屈折力が異なるのが好ましい。
本発明の第31の態様によると、第29又は第30の態様の光学装置において、前記眼鏡レンズは、累進眼鏡レンズであるのが好ましい。
本発明の第32の態様によると、第25から第31のうちいずれか一の態様の光学装置において、前記較正演算部は、3次以上の項を含む変換式を用いて演算を行い、前記眼球の運動情報に基づいて、前記視線情報の誤差を補正するのが好ましい。
本発明の第33の態様によると、第25から第32のうちいずれか一の態様の光学装置において、前記較正演算部は、前記視線情報のうち前記被験者の注視点と、該注視点に対応する前記被験者の視線の前記光学機器上における透過点とをほぼ同時に算出するのが好ましい。
本発明の第34の態様によると、第33の態様の光学装置において、前記較正演算部は、前記注視点及び該注視点に対応する前記透過点を前記眼球の運動情報の測定とほぼ同時に算出するのが好ましい。
本発明の第35の態様によると、第25から第34のうちいずれか一の態様の光学装置において、前記較正演算部は、前記被験者の視野での配置密度が不均一である測定点における前記眼球の運動情報に基づいて、前記視線情報の誤差を補正するのが好ましい。
本発明の第36の態様によると、第25から第35のうちいずれか一の態様の光学装置において、前記較正演算部は、前記被験者の視野での配置数が可変である測定点における前記眼球の運動情報に基づいて、前記視線情報の誤差を補正するのが好ましい。
本発明の第37の態様によると、第25の態様の光学装置において、前記較正演算部は、前記被験者の注視点および前記注視点に対応する透過点に関する較正された換算式を予め求め、前記被験者の眼球の運動情報に基づいて、前記較正された換算式を使用して、前記注視点および前記透過点に関するデータを出力するのが好ましい。
本発明の第38の態様によると、第25から第37のうちいずれか一の態様の光学装置において、前記較正演算部は、最大の画角が60°を超える範囲で較正用の測定を行うのが好ましい。
本発明の第39の態様によると、視線情報検出方法は、被験者の眼球の運動情報に基づいて、前記被験者の視線情報を算出する第一の較正演算ステップと、前記視線情報の前記被験者が装着する光学機器による誤差を補正する第二の較正演算ステップとを備える。
本発明の第40の態様によると、第39の態様の視線情報検出方法において、前記視線情報は、眼鏡を装着した被検者の前記眼鏡のレンズを前記被検者の視線が透過する透過点であり、前記被験者の眼球の運動情報は、第1の基準線が前記眼鏡のレンズに対して所定の位置に配置され、コーナーキューブに映った前記第1の基準線と前記コーナーキューブの第2の基準線とを略一致させた状態で取得するのが好ましい。
本発明の第41の態様によると、光学機器設計方法は、被験者の眼球の運動情報に基づいて、前記被験者の視線情報を算出する第一の較正演算ステップと、前記被験者が装着する光学機器による前記視線情報の誤差を補正する第二の較正演算ステップと、前記視線情報に基づいて、前記光学機器を設計する設計ステップとを備える。
本発明の第42の態様によると、光学機器は、第41の光学機器設計方法によって設計される。
本発明の第43の態様によると、光学機器選択方法は、被験者の眼球の運動情報に基づいて、前記被験者の視線情報を算出する第一の較正演算ステップと、前記被験者が装着する光学機器による前記視線情報の誤差を補正する第二の較正演算ステップと、前記視線情報に基づいて、複数の光学機器群の中から前記被験者が装着する光学機器を選択する選択ステップとを備える。
本発明の第44の態様によると、光学機器製造方法は、被験者の眼球の運動情報に基づいて、前記被験者の視線情報を算出する第一の較正演算ステップと、前記被験者が装着する光学機器による前記視線情報の誤差を補正する第二の較正演算ステップと、前記視線情報に基づいて、前記光学機器を設計する設計ステップと、前記設計ステップの設計に基づいて、前記光学機器を加工する加工ステップとを備える。
本発明の第45の態様によると、眼鏡を装着した被検者の眼球の動きを測定し、前記測定結果に基づいて前記眼鏡のレンズを前記被検者の視線が透過する透過点を検出する視線検出装置を較正する視線検出装置較正方法は、第1の基準線が前記眼鏡のレンズに対して所定の位置に配置され、コーナーキューブに映った前記第1の基準線と前記コーナーキューブの第2の基準線とを略一致させた状態で、前記視線検出装置により前記被検者の眼球の動きを測定する測定工程と、前記測定工程による測定結果に基づいて前記視線検出装置を較正する較正工程とを有する。
本発明の第46の態様によると、第45の態様の視線検出装置較正方法において、前記第1および第2の基準線は、それぞれ、少なくとも2方向の基準線であるのが好ましい。
本発明の第47の態様によると、第45または46の態様の視線検出装置較正方法において、前記測定工程では、前記被検者が前記コーナーキューブを注視し、且つ前記コーナーキューブに映った前記第1の基準線と前記コーナーキューブの第2の基準線とを略一致させた状態で、前記被検者の眼球の動きを測定するのが好ましい。
本発明の第48の態様によると、第45~47のいずれか一の態様の視線検出装置較正方法において、前記第2の基準線は、前記コーナーキューブの稜線であるのが好ましい。
本発明の第49の態様によると、第45~48のいずれか一の態様の視線検出装置較正方法において、前記第1の基準線は、前記眼鏡のレンズの外周部に配置されているのが好ましい。
本発明の第50の態様によると、第49の態様の視線検出装置較正方法において、前記第1の基準線は、前記眼鏡のレンズの外周部に取り付けられた基準部材に描かれているのが好ましい。
本発明の第51の態様によると、第49の態様の視線検出装置較正方法において、前記眼鏡は、検眼用フレームであり、前記第1の基準線は、前記検眼用フレームに描かれているのが好ましい。
本発明の第52の態様によると、眼鏡を装着した被検者の眼球の動きを測定し、前記測定結果に基づいて前記被検者の注視点を検出し、前記注視点に基づいて前記眼鏡のレンズを前記被検者の視線が透過する透過点を検出する視線検出装置を較正する視線検出装置較正方法は、第1の基準線が前記眼鏡のレンズに対して所定の位置に配置され、前記被検者がコーナーキューブを注視し、且つ前記コーナーキューブに映った前記第1の基準線と前記コーナーキューブの第2の基準線とを略一致させた状態で、前記コーナーキューブの位置を検出する検出工程と、前記検出工程による検出結果に基づいて前記視線検出装置を前記透過点に関して較正する較正工程とを有する。
本発明の第53の態様によると、眼鏡を装着した被検者の眼球の動きを測定し、前記測定結果に基づいて前記被検者の注視点を検出し、前記注視点に基づいて前記眼鏡のレンズを前記被検者の視線が透過する透過点を検出する視線検出装置を較正する視線検出装置較正方法は、第1の基準線が前記眼鏡のレンズに対して所定の位置に配置され、前記被検者がコーナーキューブを注視し、且つ前記コーナーキューブに映った前記第1の基準線と前記コーナーキューブの第2の基準線とを略一致させた状態で、前記視線検出装置により前記被検者の注視点を検出する検出工程と、前記検出工程による検出結果に基づいて前記視線検出装置を前記透過点に関して較正する較正工程とを有する。
本発明の第54の態様によると、眼鏡を装着した被検者の眼球の動きを測定し、前記測定結果に基づいて前記眼鏡のレンズを前記被検者の視線が透過する透過点を検出する視線検出装置は、第45~53のいずれか一の態様の視線検出装置較正方法により較正された視線検出装置である。
本発明の第55の態様によると、眼鏡レンズ設計方法は、第54の態様の視線検出装置によって得られた前記透過点のデータを解析し、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56の態様によると、眼鏡レンズ選択方法は、第54の態様の視線検出装置によって得られた前記透過点のデータを解析し、当該解析結果に基づいて、複数の眼鏡のレンズの中から一つ以上の眼鏡のレンズを選択する。
本発明の第57の態様によると、眼鏡レンズ製造方法は、第54の態様の視線検出装置によって得られた前記透過点のデータを解析し、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58の態様によると、第25または第26の態様の光学装置において、前記較正演算部は、最大の画角が60°を超える範囲で9個以上の測定点における前記眼球の運動情報に基づいて、前記視線情報の誤差を補正するのが好ましい。
本発明の第2の態様によると、第1の態様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レンズ画像とを重ねて表示させるのが好ましい。
本発明の第3の態様によると、第1の態様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のが好ましい。
本発明の第4の態様によると、第1~3のいずれか一の態様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るのが好ましい。
本発明の第5の態様によると、第1~4のいずれか一の態様の視線検出装置において、前記レンズ画像は、前記レンズの特性を示す画像であるのが好ましい。
本発明の第6の態様によると、第1~5のいずれか一の態様の視線検出装置において、前記表示制御部は、前記注視点または前記透過点に関するグラフを、前記注視点情報を重ねた前記前方視野の画像または前記透過点情報を重ねた前記レンズ画像に並べて表示させるのが好ましい。
本発明の第7の態様によると、第6の態様の視線検出装置において、前記グラフは、前記被検者の眼球から注視点までの距離を示すグラフであるのが好ましい。
本発明の第8の態様によると、第6の態様の視線検出装置において、前記グラフは、前記透過点における前記レンズの特性を示すグラフであるのが好ましい。
本発明の第9の態様によると、表示方法は、眼鏡を装着した被検者の注視点の位置を示す注視点情報を、前記被検者の前方視野の画像に重ねて表示部に表示させると共に、前記被検者の前記注視点への視線が前記眼鏡のレンズを透過する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。
本発明の第10の態様によると、眼鏡レンズ設計方法は、第1~8のいずれか一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11の態様によると、眼鏡レンズ選択方法は、第1~8のいずれか一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12の態様によると、眼鏡レンズ製造方法は、第1~8のいずれか一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13の態様によると、印刷物は、第1~8のいずれか一項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、第1~8のいずれか一項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。
本発明の第14の態様によると、眼鏡レンズ販売方法は、第13の態様の印刷物を用いて前記眼鏡のレンズの特徴を説明する。
本発明の第15の態様によると、表示方法は、被検者が装着した眼鏡のレンズを示すレンズ画像に、前記眼鏡のレンズにおいて前記被検者の視線が透過する透過点の位置を示す透過点情報を重ねて表示部に表示させる。
本発明の第16の態様によると、第15の態様の表示方法において、前記透過点情報は、前記被検者の前方視野の所定領域を前記被検者が注視した際における少なくとも1つ以上の透過点が占める透過領域を示し、前記透過領域は少なくとも1つ以上表示されるのが好ましい。
本発明の第17の態様によると、第15または16の態様の表示方法において、前記レンズ画像は、丸め加工前のレンズの形状を示す画像、前記眼鏡のフレーム形状を示す画像、または前記眼鏡のレンズの収差分布を示す画像、または前記眼鏡のレンズの加入度分布を示す画像のいずれかであるのが好ましい。
本発明の第18の態様によると、印刷物は、被検者が装着した眼鏡のレンズを示すレンズ画像に、前記被検者の視線が前記眼鏡のレンズを透過する透過点の位置を示す透過点情報が重ねて印刷されている。
本発明の第19の態様によると、第18の態様の印刷物において、前記透過点情報は、前記被検者の前方視野の所定領域を前記被検者が注視した際における少なくとも1つ以上の透過点が占める透過領域を示し、前記透過領域は少なくとも1つ以上印刷されているのが好ましい。
本発明の第20の態様によると、第18または19の態様の印刷物において、前記レンズ画像は、前記眼鏡のフレーム形状を示す画像、または前記眼鏡のレンズの収差分布を示す画像、または前記眼鏡のレンズの加入度分布を示す画像のいずれかであるのが好ましい。
本発明の第21の態様によると、視線検出装置は、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、前記眼鏡のレンズにおいて前記被検者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る。
本発明の第22の態様によると、第1または21の態様の視線検出装置において、前記表示制御部は、前記測定部による第1の測定結果に基づいて検出された透過点情報と前記測定部による第2の測定結果に基づいて検出された透過点情報とを前記レンズ画像に重ねて表示部に表示させるのが好ましい。
本発明の第23の態様によると、視線検出装置は、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、表示部に表示させる表示制御部とを備える。
本発明の第24の態様によると、表示方法は、眼鏡を装着した被検者の注視点の位置を示す注視点情報を、前記被検者の前方視野の画像に重ねて表示部に表示させると共に、前記被検者の前記注視点への視線が前記眼鏡のレンズを透過する透過点の位置を示す透過点情報を、表示部に表示させる。
本発明の第25の態様によると、光学装置は、被験者の眼球の運動情報に基づいて前記被験者の視線情報を算出し、前記視線情報の前記被験者が装着する光学機器での屈折作用による誤差を補正する較正演算部を備える。
本発明の第26の態様によると、第25の態様の光学装置において、前記較正演算部は、被験者の眼球の運動情報に基づいて前記被験者の視線情報を算出する第一の較正演算部と、前記視線情報の前記被験者が装着する光学機器での屈折作用による誤差を補正する第二の較正演算部とからなるのが好ましい。
本発明の第27の態様によると、第25から第26のうちいずれか一の態様の光学装置において、前記視線情報は、前記被験者の注視点であるのが好ましい。
本発明の第28の態様によると、第25から第27のうちいずれか一の態様の光学装置において、前記視線情報は、前記被験者の視線の前記光学機器上における透過点であるのが好ましい。
本発明の第29の態様によると、第25から第28のうちいずれか一の態様の光学装置において、前記光学機器は、眼鏡レンズであるのが好ましい。
本発明の第30の態様によると、第29の態様の光学装置において、前記眼鏡レンズは、領域によって屈折力が異なるのが好ましい。
本発明の第31の態様によると、第29又は第30の態様の光学装置において、前記眼鏡レンズは、累進眼鏡レンズであるのが好ましい。
本発明の第32の態様によると、第25から第31のうちいずれか一の態様の光学装置において、前記較正演算部は、3次以上の項を含む変換式を用いて演算を行い、前記眼球の運動情報に基づいて、前記視線情報の誤差を補正するのが好ましい。
本発明の第33の態様によると、第25から第32のうちいずれか一の態様の光学装置において、前記較正演算部は、前記視線情報のうち前記被験者の注視点と、該注視点に対応する前記被験者の視線の前記光学機器上における透過点とをほぼ同時に算出するのが好ましい。
本発明の第34の態様によると、第33の態様の光学装置において、前記較正演算部は、前記注視点及び該注視点に対応する前記透過点を前記眼球の運動情報の測定とほぼ同時に算出するのが好ましい。
本発明の第35の態様によると、第25から第34のうちいずれか一の態様の光学装置において、前記較正演算部は、前記被験者の視野での配置密度が不均一である測定点における前記眼球の運動情報に基づいて、前記視線情報の誤差を補正するのが好ましい。
本発明の第36の態様によると、第25から第35のうちいずれか一の態様の光学装置において、前記較正演算部は、前記被験者の視野での配置数が可変である測定点における前記眼球の運動情報に基づいて、前記視線情報の誤差を補正するのが好ましい。
本発明の第37の態様によると、第25の態様の光学装置において、前記較正演算部は、前記被験者の注視点および前記注視点に対応する透過点に関する較正された換算式を予め求め、前記被験者の眼球の運動情報に基づいて、前記較正された換算式を使用して、前記注視点および前記透過点に関するデータを出力するのが好ましい。
本発明の第38の態様によると、第25から第37のうちいずれか一の態様の光学装置において、前記較正演算部は、最大の画角が60°を超える範囲で較正用の測定を行うのが好ましい。
本発明の第39の態様によると、視線情報検出方法は、被験者の眼球の運動情報に基づいて、前記被験者の視線情報を算出する第一の較正演算ステップと、前記視線情報の前記被験者が装着する光学機器による誤差を補正する第二の較正演算ステップとを備える。
本発明の第40の態様によると、第39の態様の視線情報検出方法において、前記視線情報は、眼鏡を装着した被検者の前記眼鏡のレンズを前記被検者の視線が透過する透過点であり、前記被験者の眼球の運動情報は、第1の基準線が前記眼鏡のレンズに対して所定の位置に配置され、コーナーキューブに映った前記第1の基準線と前記コーナーキューブの第2の基準線とを略一致させた状態で取得するのが好ましい。
本発明の第41の態様によると、光学機器設計方法は、被験者の眼球の運動情報に基づいて、前記被験者の視線情報を算出する第一の較正演算ステップと、前記被験者が装着する光学機器による前記視線情報の誤差を補正する第二の較正演算ステップと、前記視線情報に基づいて、前記光学機器を設計する設計ステップとを備える。
本発明の第42の態様によると、光学機器は、第41の光学機器設計方法によって設計される。
本発明の第43の態様によると、光学機器選択方法は、被験者の眼球の運動情報に基づいて、前記被験者の視線情報を算出する第一の較正演算ステップと、前記被験者が装着する光学機器による前記視線情報の誤差を補正する第二の較正演算ステップと、前記視線情報に基づいて、複数の光学機器群の中から前記被験者が装着する光学機器を選択する選択ステップとを備える。
本発明の第44の態様によると、光学機器製造方法は、被験者の眼球の運動情報に基づいて、前記被験者の視線情報を算出する第一の較正演算ステップと、前記被験者が装着する光学機器による前記視線情報の誤差を補正する第二の較正演算ステップと、前記視線情報に基づいて、前記光学機器を設計する設計ステップと、前記設計ステップの設計に基づいて、前記光学機器を加工する加工ステップとを備える。
本発明の第45の態様によると、眼鏡を装着した被検者の眼球の動きを測定し、前記測定結果に基づいて前記眼鏡のレンズを前記被検者の視線が透過する透過点を検出する視線検出装置を較正する視線検出装置較正方法は、第1の基準線が前記眼鏡のレンズに対して所定の位置に配置され、コーナーキューブに映った前記第1の基準線と前記コーナーキューブの第2の基準線とを略一致させた状態で、前記視線検出装置により前記被検者の眼球の動きを測定する測定工程と、前記測定工程による測定結果に基づいて前記視線検出装置を較正する較正工程とを有する。
本発明の第46の態様によると、第45の態様の視線検出装置較正方法において、前記第1および第2の基準線は、それぞれ、少なくとも2方向の基準線であるのが好ましい。
本発明の第47の態様によると、第45または46の態様の視線検出装置較正方法において、前記測定工程では、前記被検者が前記コーナーキューブを注視し、且つ前記コーナーキューブに映った前記第1の基準線と前記コーナーキューブの第2の基準線とを略一致させた状態で、前記被検者の眼球の動きを測定するのが好ましい。
本発明の第48の態様によると、第45~47のいずれか一の態様の視線検出装置較正方法において、前記第2の基準線は、前記コーナーキューブの稜線であるのが好ましい。
本発明の第49の態様によると、第45~48のいずれか一の態様の視線検出装置較正方法において、前記第1の基準線は、前記眼鏡のレンズの外周部に配置されているのが好ましい。
本発明の第50の態様によると、第49の態様の視線検出装置較正方法において、前記第1の基準線は、前記眼鏡のレンズの外周部に取り付けられた基準部材に描かれているのが好ましい。
本発明の第51の態様によると、第49の態様の視線検出装置較正方法において、前記眼鏡は、検眼用フレームであり、前記第1の基準線は、前記検眼用フレームに描かれているのが好ましい。
本発明の第52の態様によると、眼鏡を装着した被検者の眼球の動きを測定し、前記測定結果に基づいて前記被検者の注視点を検出し、前記注視点に基づいて前記眼鏡のレンズを前記被検者の視線が透過する透過点を検出する視線検出装置を較正する視線検出装置較正方法は、第1の基準線が前記眼鏡のレンズに対して所定の位置に配置され、前記被検者がコーナーキューブを注視し、且つ前記コーナーキューブに映った前記第1の基準線と前記コーナーキューブの第2の基準線とを略一致させた状態で、前記コーナーキューブの位置を検出する検出工程と、前記検出工程による検出結果に基づいて前記視線検出装置を前記透過点に関して較正する較正工程とを有する。
本発明の第53の態様によると、眼鏡を装着した被検者の眼球の動きを測定し、前記測定結果に基づいて前記被検者の注視点を検出し、前記注視点に基づいて前記眼鏡のレンズを前記被検者の視線が透過する透過点を検出する視線検出装置を較正する視線検出装置較正方法は、第1の基準線が前記眼鏡のレンズに対して所定の位置に配置され、前記被検者がコーナーキューブを注視し、且つ前記コーナーキューブに映った前記第1の基準線と前記コーナーキューブの第2の基準線とを略一致させた状態で、前記視線検出装置により前記被検者の注視点を検出する検出工程と、前記検出工程による検出結果に基づいて前記視線検出装置を前記透過点に関して較正する較正工程とを有する。
本発明の第54の態様によると、眼鏡を装着した被検者の眼球の動きを測定し、前記測定結果に基づいて前記眼鏡のレンズを前記被検者の視線が透過する透過点を検出する視線検出装置は、第45~53のいずれか一の態様の視線検出装置較正方法により較正された視線検出装置である。
本発明の第55の態様によると、眼鏡レンズ設計方法は、第54の態様の視線検出装置によって得られた前記透過点のデータを解析し、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56の態様によると、眼鏡レンズ選択方法は、第54の態様の視線検出装置によって得られた前記透過点のデータを解析し、当該解析結果に基づいて、複数の眼鏡のレンズの中から一つ以上の眼鏡のレンズを選択する。
本発明の第57の態様によると、眼鏡レンズ製造方法は、第54の態様の視線検出装置によって得られた前記透過点のデータを解析し、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58の態様によると、第25または第26の態様の光学装置において、前記較正演算部は、最大の画角が60°を超える範囲で9個以上の測定点における前記眼球の運動情報に基づいて、前記視線情報の誤差を補正するのが好ましい。
本発明によれば、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。
本発明によれば、透過点を精度よく較正することができる。
本発明によれば、より正確な視線情報の検出に寄与することができる。
(第1の実施の形態)
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。
視線検出装置1は、前方視野用カメラ10、眼球用カメラ11、赤外LED12、ダイクロイックミラー13、ヘッドバンド14、画像記録装置15、PC16、画像処理装置17、較正演算装置18、モニター19、プリンタ20および不図示のPC用入力装置を含む。図1において画像記録装置15はPC16と接続されているが、画像記録装置15をPC16から切り離して被検者3が携帯して持ち歩くことも可能である。また、画像処理装置17および較正演算装置18は、PCIボードとしてPC16のスロットに装着されている。
ヘッドバンド14には、前方視野用カメラ10、眼球用カメラ11、赤外LED12、およびダイクロイックミラー13が取り付けられている。眼鏡2を装着した被検者3の頭部にヘッドバンド14を装着すると、ダイクロイックミラー13が眼鏡2の前方に配置され、前方視野用カメラ10、眼球用カメラ11および赤外LED12が眼鏡2の上方に配置される。
ダイクロイックミラー13は、赤外光を反射し、可視光を透過する。ゆえに被検者3は、ヘッドバンド14を装着した状態であっても、眼鏡2およびダイクロイックミラー13を通して前方の視界を自由に見ることができる。
被検者3がヘッドバンド14を装着した状態において、前方視野用カメラ10は、被検者3の前方の視野と略同じ方向または若干下の方向を向いて固定され、被検者3の前方の水平画角約90度の視野の動画像を撮影する。前方視野用カメラ10により撮影された動画像は、画像記録装置15に記録される。
赤外LED12から照射された赤外光は、ダイクロイックミラー13で反射されて被検者3の眼球を照明する。眼球用カメラ11は、ダイクロイックミラー13を介して上記眼球の瞳孔にピントを合わせた状態で、上記赤外光で照明された眼球の動画像を撮影する。眼球用カメラ11により撮影された動画像は、画像記録装置15に記録される。なお、眼球用カメラ11は、左目および右目のそれぞれに対して設けられ、左目の動画像および右目の動画像を別々に撮影する。そして、左目の動画像と右目の動画像とが別々に画像記録装置15に記録される。
画像記録装置15に一旦記録された前方視野の画像と眼球の画像とは、再生されて画像処理装置17に出力される。画像処理装置17は、画像記録装置15から入力された眼球の画像に対して演算処理を行い、左目および右目のそれぞれについて、眼球の画像における瞳孔中心の座標や角膜反射の中心座標などを眼球運動データとして時系列で出力する。
較正演算装置18は、画像処理装置17から出力された眼球運動データに対して演算処理を行い、前方視野の画像における注視点の座標を注視位置データとして出力すると共に、被検者3の注視点への視線が眼鏡2のレンズを透過する点(以下、透過点と呼ぶ)の座標を透過位置データとして出力する。なお、注視点および透過点は、左右の眼それぞれについて算出するが、通常、注視点は左右で同一の位置となる。また、透過点の座標は、眼鏡2のレンズ面における座標である。透過点を測定する面は、眼鏡2のレンズの表面でも裏面でもよいが、レンズが非球面レンズ、特に累進レンズを用いている場合には、そのレンズの設計の基準になっている面とした方が、設計により有用である。
PC16は、画像処理装置17から出力された前方視野の画像、眼球の画像および眼球運動データや、較正演算装置18から出力された注視位置データおよび透過位置データなどを全て取り込むことができる。
そして、PC16は、取り込んだ眼球運動データや注視位置データ、透過位置データなどを、モニター19に表示したり、不図示のHD(ハードディスク)などの記録媒体に記録したり、プリンタ20に出力したりすることができる。
またPC16は、前方視野の画像上に注視点の位置を示すマークを重ねた画像や、注視点の累積頻度マップなどを、モニター19に表示したり、不図示のHDなどの記録媒体に記録したり、プリンタ20に出力したりすることができる。
さらにPC16は、眼鏡2のレンズ画像上に透過点の位置を示すマークを重ねた画像や、透過点の累積頻度マップなどを、モニター19に表示したり、不図示のHDなどの記録媒体に記録したり、プリンタ20に出力したりすることができる。
プリンタ20は、PC16から入力された各種データや画像を紙面に印刷する。
なお、上述では、眼球用カメラ11で撮影された眼球の画像は画像記録装置15に一旦記録され、これを再生して画像処理装置17に送られると説明したが、画像記録装置15に記録するのと同時に画像処理装置17に送られるようにしてもよい。こうすることにより、視線の測定と同時に注視位置データや透過位置データを求めることも可能である。
また、上述した較正演算装置18では、予め較正された眼球運動データと注視位置データの関係を用いて、画像処理装置17で測定された眼球運動データから注視位置データを求めている。さらに、予め較正された眼球運動データと透過位置データの関係を用いて、画像処理装置17で測定された眼球運動データから透過位置データを求めている。眼球運動データと注視位置データの関係、および眼球運動データと透過位置データの関係は、予め左右の眼でそれぞれ較正される。なお、この較正方法はいかなる方法を用いてもよい。
本実施形態の視線検出装置1は、上述した注視位置データや透過位置データをモニター19に表示する表示方法に特徴を有するので、以下、この点について詳しく説明する。
-第1の表示方法-
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。
またPC16は、前方視野の動画像21上に、注視点の位置を示す注視点マーク24を重ねて表示させる。さらにPC16は、左レンズ画像22上に、眼鏡2の左側レンズの透過点の位置を示す左透過点マーク25を重ねて表示させ、右レンズ画像23上に、眼鏡2の右側レンズの透過点の位置を示す右透過点マーク26を重ねて表示させる。
さらにPC16は、前方視野の動画像21の右隣に、被検者3の眼球から注視点までの距離を表す棒グラフ27を表示させる。なお、被検者3の眼球から注視点までの距離については、例えば、上記眼球運動データに基づいて検出した被検者3の視線の角度に基づいて求めればよい。さらにPC16は、左レンズ画像22の右隣に、眼鏡2の左側レンズの透過点での加入度を表す棒グラフ28と、当該透過点での非点収差量を表す棒グラフ29とを表示させる。さらにPC16は、右レンズ画像23の右隣に、眼鏡2の右側レンズの透過点での加入度を表す棒グラフ30と、当該透過点での非点収差量を表す棒グラフ31とを表示させる。
第1の表示方法によれば、注視点と透過点の対応や、被検者3の眼球から注視点までの距離と眼鏡2のレンズの透過点での加入度や非点収差量との関係を明瞭に表示することができる。
-第2の表示方法-
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。
またPC16は、前方視野の動画像32上に左レンズ画像34を重ねて表示させる。このときPC16は、前方視野の動画像32上での注視点と、左レンズ画像34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35を表示させる。同様にPC16は、前方視野の動画像33上に右レンズ画像36を重ねて表示させる。このときPC16は、前方視野の動画像33上での注視点と、右レンズ画像36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37を表示させる。
さらにPC16は、左側に表示された前方視野の動画像32の下側に、被検者3の眼球から注視点までの距離を表す棒グラフ38と、眼鏡2の左側レンズの透過点での加入度を表す棒グラフ39と、当該透過点での非点収差量を表す棒グラフ40とを並べて表示させる。同様にPC16は、右側に表示された前方視野の動画像33の下側に、被検者3の眼球から注視点までの距離を表す棒グラフ41と、眼鏡2の右側レンズの透過点での加入度を表す棒グラフ42と、当該透過点での非点収差量を表す棒グラフ43とを並べて表示させる。
図3は、被検者3が、卓上に置かれたPCのモニター(視線検出装置1とは別のモニター)を注視しているときの表示例であり、図4は、被検者3が、キーボードを注視しようとして頭部と視線を下方へずらしたときの表示例である。図3の表示例によれば、注視点および透過点を示すマーク35および37がPCのモニター上に位置していると共に、左レンズ画像34および右レンズ画像36の中央付近に位置していることが確認できる。一方、図4の表示例によれば、注視点および透過点を示すマーク35および37がキーボード上に位置していると共に、左レンズ画像34および右レンズ画像36の下部付近に位置していることが確認できる。また、被検者3の眼球から注視点までの距離を表す棒グラフ38および40と、レンズの加入度を表す棒グラフ39および42と、レンズの非点収差量を表す棒グラフ40および43とから、図3の状態に比べて図4の状態では、被検者3の眼球から注視点までの距離が短くなっていると共にレンズの加入度および非点収差量が高くなっていることが確認できる。
このように第2の表示方法によれば、被検者3がモニターを注視しているときとキーボードを注視しているときとにおける、眼鏡2のレンズ上における透過点の位置やその透過点での非点収差量の違いなどが一目瞭然である。また、第2の表示方法では、被検者3の眼鏡2のレンズ越しの視界と眼鏡2のレンズの透過点との関係をより認識しやすいという特徴がある。
ここで、前方視野の動画像32および33に重ねて表示する左レンズ画像34および右レンズ画像36の形状と大きさについて説明する。前方視野の動画像32および33の大きさに対して、重ねて表示される左レンズ画像34および右レンズ画像36の大きさは、被検者3の視野におけるレンズフレームの大きさと相対的に同じになるように揃えて表示することが望ましい。そうすると、被験者3の網膜の中心窩を使って中心視している注視点だけでなく、その付近の周辺視の領域についても眼鏡レンズ上の透過点と前方視野のおおよその位置関係を把握しやすくなるという利点がある。
ただし、前方視野用カメラ10と被験者3の視野には視差があるため、前方視野の動画像32および33に対する左レンズ画像34と右レンズ画像36の形状と大きさは、前方視野用カメラ10で撮影される物体の、形状や被験者3からの距離に依存して、厳密には複雑に変形し、正確に重ねて表示させるのは難しい。そこで簡略化するために、注視点を基準にしてその近傍での前方視野の動画像32および33に対する左レンズ画像34と右レンズ画像36の表示倍率を決定し、実際のレンズフレームの形状を比例拡大しただけの図形を左レンズ画像34および右レンズ画像36のレンズフレームの形状を示す線として作成し、前方視野の動画像32および33に重ねて表示させる。
それに対して、大きさを合わせないで表示してもよい。例えば左レンズ画像34と右レンズ画像36の表示倍率を大きめに設定して拡大して表示すると、レンズにおける非点収差の分布を示す等高線の間隔を細かくして高精細に表示しやすくなるので、非点収差の分布と透過点の位置関係をより正確に表示できるという利点がある。逆に左レンズ画像34と右レンズ画像36を縮小して表示すると、前方視野の動画像32および33の画角が狭いときでもフレーム内に左レンズ画像34と右レンズ画像36の全体を表示できるという利点がある。ただし、左レンズ画像34と右レンズ画像36の大きさは揃えておくことが望ましい。
-第3の表示方法-
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。
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。
さらにPC16は、前方視野の動画像44の下側に、被検者3の眼球から注視点までの距離を表す棒グラフ48と、眼鏡2の左側レンズの透過点での加入度を表す棒グラフ49と、眼鏡2の右側レンズの透過点での加入度を表す棒グラフ50と、左側レンズの透過点での非点収差量を表す棒グラフ51と、右側レンズの透過点での非点収差量を表す棒グラフ52との5本の棒グラフを並べて表示させる。なお、左レンズ画像45および右レンズ画像46が前方視野の動画像44からはみ出した領域については、そのまま表示させてもよい。
また第3の表示方法において、図6に示すように、左右の眼の注視点53および54を独立して表示させるようにしてもよい。この場合、前方視野の動画像44の下側には、被検者3の左眼の眼球から左眼の注視点までの距離を表す棒グラフ55と、被検者3の右眼の眼球から右眼の注視点までの距離を表す棒グラフ56と、上記棒グラフ49~52との6本の棒グラフを並べて表示させる。較正に誤差がある場合や、眼に斜視などの疾患がある場合、左右の眼の注視点53および54の位置が重ならないことがある。したがって、このような表示をすることで、これらの現象を見つけることの助けになる。
以上の第1~第3の表示方法によれば、注視点の位置と透過点の位置との対応関係をわかりやすく表示することができる。したがって、被検者3の眼鏡2の使い方の傾向を調べたり、眼鏡2のレンズが設計者の意図したとおりの使われ方をしているかなどを、簡単に観察することができるので、被検者3に最適な眼鏡のレンズのタイプを選定したり、設計したりという作業を効率よく行うことができる。
-累進眼鏡レンズの設計-
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。
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。
ステップS11において、被検者に基準となる眼鏡レンズを装用させた状態で特定の環境下に置き、このときの被検者の視線情報(注視位置データおよび透過位置データ)を視線検出装置1により測定する。ここで、基準となる眼鏡レンズとは、新しい累進眼鏡レンズを設計する上で基準とする眼鏡レンズであり、例えば試作品などである。特定の環境下とは、新しい累進眼鏡レンズを装用するであろう環境のうちの一つであり、例えばPCを操作する環境などが挙げられる。
ステップS12において、上記ステップS11で測定した視線情報を評価する。例えば、被検者がPCを操作している状態で、被検者の注視点がモニターに位置するときの透過点の分布を解析する。これにより、被検者がモニターを注視するときには眼鏡レンズ上のどの領域を使用しているか、モニターを注視するときには眼球からモニターまでの距離をどの程度にしているか、眼球からモニターまでの距離と透過点での加入度の関係、注視しているモニターに表示された文字の大きさと透過点の非点収差量の関係などを評価する。同様にして、キーボードやPCの操作中に使う資料などを注視しているときの視線情報の評価もそれぞれ行う。
ステップS13において、ステップS12での評価の結果に基づいて新しい累進眼鏡レンズの設計を行う。例えば、PCの操作により適した新しい累進眼鏡レンズを設計するという課題があるとする。この場合に、ステップS12での評価により、被検者はモニターに表示された文字を見るときには眼鏡レンズ上の領域のうち非点収差量が0.5D以下の領域のみを使うが、キーボードを見るときには非点収差量がより大きい1.5Dまでの領域も使うという結果が得られたとする。そこで、モニターまでの距離に対応する加入度の領域は非点収差量を0.5D以下に抑え、キーボードまでの距離に対応する加入度の領域は非点収差量を1.5Dまで許容する、という設計目標をたてて、新しい累進眼鏡レンズを設計することができる。
なお、以上説明した設計方法は一例であり、上述した設計方法に限らない。例えば、被検者の人数を増やしたり測定環境を増やしたりすることで、より汎用的な設計目標を立てて設計することもできる。
-累進眼鏡レンズの製造および販売-
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。
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。
図8において、ステップS21~S23における被検者の視線情報を測定して評価し、評価結果を用いて累進眼鏡レンズを設計する手順は、上述した図7のステップS11~S13までの手順と同様であるため、説明を省略する。
そして、ステップS24において、ステップS23で設計した新しい累進眼鏡レンズを製造し、ステップS25では被検者はステップS24で製造した新しい累進眼鏡レンズを装用してステップS21と同様に視線情報を再び測定し、ステップS26において再び評価する。そしてステップS27において新しい累進眼鏡レンズが製品として完成しているかどうかを、予め定めた目標性能と照らし合わせるなどして判定し、完成している場合はステップS28に進み、完成していない場合はステップS23に戻る。
この戻ったステップS23では、ステップS26で評価した結果を考慮して直前のステップS23での設計を修正して再設計する。そして再度ステップS24~S26を繰り返し、ステップS27で再判定をする。このステップS23~S27の手順を何度か繰り返して、新しい累進眼鏡レンズの完成度を高める。そして新しい累進眼鏡レンズの完成度が所定以上となると、ステップS27を肯定判定してステップS28に進み、新しい累進眼鏡レンズを製品として販売する。
以上説明した第1の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(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。
(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。
(2)上記(1)の視線検出装置1は、第2の表示方法において、注視点マークと左透過点マークおよび右透過点マークとを重ねるようにして、前方視野の動画像と左レンズ画像および右レンズ画像とを重ねて表示させるように構成したので、被検者3の眼鏡2のレンズ越しの視界と眼鏡2のレンズの透過点との関係とをよりわかりやすく表示することができる。
(第2の実施の形態)
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。
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。
PC16は、画像処理装置17から入力された前方視野の画像や較正演算装置18から出力された注視位置データおよび透過位置データなどに基づいて後述する視線測定レポートを生成し、生成した視線測定レポートを、モニター19に表示したり、不図示のHDなどの記録媒体に記録したり、プリンタ20に出力したりする。プリンタ20は、PC16から入力された視線測定レポートを紙面に印刷して、紙の視線測定レポートを生成する。
図9は、視線測定レポートの一例を示す図である。図9に示す視線測定レポートは、被検者3が机に向かって椅子に座り、メモ帳に書かれた文章をキーボードによってPCに入力するという作業を行っている状態において、被検者3の視線を視線検出装置1により測定したデータをまとめたものである。視線測定レポートには、左右の眼鏡レンズにおける透過点が、注視領域(モニター、キーボード、メモ帳など)ごとに区別してプロットされる。なお、注視領域がモニターであるときの透過点を求める際、PC16は、前方視野の画像から例えば特徴点抽出などの公知の画像処理を用いてモニターの領域を求める。そして、PC16は、注視位置データとモニターの領域の座標を比較することで、注視点がモニターの領域内であることを求め、当該注視点に対応する透過点を求める。注視領域がキーボードやメモ帳である場合も同様にして求める。
具体的に、視線測定レポートの上部には、被検者3の前方視野の画像71が表示され、その下側に、左レンズ画像72と右レンズ画像73とが並べて表示される。
前方視野の画像71は、前方視野用カメラ10により撮影された動画像において、代表的なフレーム画像を1枚抽出したものである。前方視野の画像71には、机の上に置かれたPCのモニターと、キーボードと、キーボードの横に置かれたメモ帳が写っており、前方視野の画像71上には、当該モニターを囲む枠線74と、当該キーボードを囲む枠線75と、当該メモ帳の一部を囲む枠線76とが重ねて表示される。
左レンズ画像72および右レンズ画像73は、第1の実施の形態と同様に、レンズフレーム内にレンズの非点収差の分布を示す等高線が描かれた画像である。左レンズ画像72上には、被検者3が、枠線74内に対応する前方視野の領域(すなわちモニター)を注視していたときにおける左側レンズの透過点を複数プロットし、プロットした複数の透過点が占める領域(以下、透過領域と呼ぶ)を示すパターン77が重ねて表示される。同様に、左レンズ画像72上には、被検者3が、枠線75内に対応する前方視野の領域(すなわちキーボード)を注視していたときにおける左側レンズの透過領域を示すパターン78と、枠線76内に対応する前方視野の領域(すなわちメモ帳)を注視していたときにおける左側レンズの透過領域を示すパターン79とが重ねて表示される。
さらに、右レンズ画像73上には、被検者3が、枠線74内に対応する前方視野の領域(すなわちモニター)を注視していたときにおける右側レンズの透過領域を示すパターン80と、枠線75内に対応する前方視野の領域(すなわちキーボード)を注視していたときにおける右側レンズの透過領域を示すパターン81と、枠線76内に対応する前方視野の領域(すなわちメモ帳)を注視していたときにおける右側レンズの透過領域を示すパターン82とが重ねて表示される。
このような表示により、例えば、枠線74内に対応する前方視野の領域(すなわちモニター)を注視していたときに被検者3の視線が眼鏡2を透過している領域は、左レンズ画像72および右レンズ画像73上に上書きされたパターン77および80が示す領域であるというように、注視対象物と眼鏡レンズ上での透過点の分布との対応が一目瞭然に表示できる。なお、前方視野の画像71上に描かれた枠線74~76と、左レンズ画像72および右レンズ画像73上に描かれたパターン77~82は、ラベルや色などで対応関係が分かりやすいように識別表示されているものとする。
さらに、前方視野の画像71の右側には、被検者3が、枠線74、75および76に対応する前方視野の領域を注視しているときにおける被検者3の眼球から注視点までの距離の範囲を示す棒グラフ91が表示される。
さらに、左レンズ画像72の右側には、被検者3が、枠線74、75および76に対応する前方視野の領域を注視しているときにおける左側レンズの透過点の加入度の範囲を示す棒グラフ92と、当該透過点の非点収差量の範囲を示す棒グラフ93が並べて表示される。すなわち棒グラフ92は、左側レンズ上のパターン77、78および79が示す領域における加入度の範囲を示し、棒グラフ93は、当該領域における非点収差量の範囲を示す。
同様に、右レンズ画像73の右側には、被検者3が、枠線74、75および76に対応する前方視野の領域を注視しているときにおける右側レンズの透過点の加入度の範囲を示す棒グラフ94と、当該透過点の非点収差量の範囲を示す棒グラフ95が並べて表示される。すなわち棒グラフ94は、右側レンズ上のパターン80、81および82が示す領域における加入度の範囲を示し、棒グラフ95は、当該領域における非点収差量の範囲を示す。
なお、棒グラフ91~95は、図9では、枠線74、75および76に対応する3つの領域を注視しているときの値の範囲を示すようにしたが、これに限らなくてよい。例えば、枠線74、75および76に対応する3つの領域のいずれかを指定して、指定した領域を注視しているときの値の範囲を示すようにしてもよい。また例えば、枠線74、75および76に対応する3つの領域ごとに色分けした複数の棒グラフに分割して表示するようにしてもよい。
また、左レンズ画像72および右レンズ画像73の下側には、測定日96、被検者3の氏名97、眼鏡2の識別番号98、および棒グラフ91~95が示す数値99~103が表示される。なお、図9では、数字や文字を省略してアスタリスクマーク(*)で記載している。
図10は、同じ被検者3が図9の測定で使用した眼鏡とは別の眼鏡を装着した場合における視線測定レポートの一例を示す図である。図9と図10とを比較すると、眼鏡レンズの透過領域を示すパターン77~81が、図9よりも図10において眼鏡レンズの中央部に集まっていることが確認できる。これは、図9の測定で使用した眼鏡を装着した場合に比べて、図10の測定で使用した眼鏡を装着した場合、被検者3は、眼鏡レンズの中央部しか使用できていないことを意味する。つまり、被検者3は、図10の測定のときには眼鏡レンズの中央部を通してしか注視対象物を見ることができずに、頭の向きを変えることで視線を動かしていたことが推測される。仮に、頭をあまり動かさなくても視線を変えやすい眼鏡が良い眼鏡であるとした場合、図10の測定で使用した眼鏡よりも図9の測定で使用した眼鏡の方が良い眼鏡であることが示唆される。
このように視線測定レポートは、被検者3と眼鏡レンズの適正を示す資料であるため、測定者が被検者3に視線の測定結果を説明するときに使うことができる。また、眼鏡販売店において、視線測定レポートを用いて、特性の異なる複数の累進眼鏡レンズの中から被検者である購入予定者にとって最適な累進眼鏡レンズを選択することができる。
この最適な累進眼鏡レンズを選択する手順について、図11に示すフローチャートを用いて説明する。ステップS31において、選択肢とする累進眼鏡レンズを複数(例えば3つ)用意し、被検者に、それぞれの累進眼鏡レンズを装用させた状態で、それぞれの累進眼鏡レンズでの視線情報を視線検出装置1により測定する。この3つの累進眼鏡レンズとは、互いに特性が異なるレンズであり、例えば、1つは被検者が現在使用中の累進眼鏡レンズであり、他の2つは購入候補の新しい眼鏡のトライアルレンズである。視線情報の測定は、上述した図7のステップS11の測定と同様に行い、そして視線測定レポートを測定した累進眼鏡レンズごとにPC16で作成してプリンタ20で印刷する。また、被検者が測定時に置かれる環境は、全ての測定で同じとする。
ステップS32において、ステップS31で測定した視線情報を評価する。例えば、上記3つの累進眼鏡レンズのうち、どの累進眼鏡レンズにおいて、最も透過位置データが広く分布しているかなどを評価する。被検者は、上記3つの累進眼鏡レンズでの測定結果を示した視線測定レポートを比較することで、上記3つの累進眼鏡レンズを使用したときの適正を客観的に評価することができる。したがって、視線測定レポートを用いれば、上記3つの累進眼鏡レンズの特徴を、測定者が被検者にわかりやすく説明することができる。
ステップS33において、ステップS32での評価の結果に基づいて、上記3つの累進眼鏡レンズの中から1つの累進眼鏡レンズを選択する。例えば、仮に、最も広く累進眼鏡レンズの領域を使うことができる累進眼鏡レンズを最適とする場合には、上記3つの累進眼鏡レンズの中から、透過位置データが最も広く分布しているものを選択すればよい。なお、ここでは1つの累進眼鏡レンズを選択する例について説明したが、複数の累進眼鏡レンズを選択するようにしてもよい。
ステップS34において、眼鏡店では、ステップS33で選択された累進眼鏡レンズを被検者に販売する。
このように、被検者が眼鏡販売店で新しい眼鏡を購入しようとする際に、使用中の眼鏡を装着した状態と1つ以上の新しい眼鏡レンズを装着した状態とでそれぞれ視線検出装置1により視線を測定して視線測定レポートを生成することで、視線測定レポートを用いて使用中の眼鏡と新しい眼鏡での透過領域を比較することができるので、新しい眼鏡を選択することを補助することができる。
また、視線測定レポートの別の形態としては、1枚のレポートに新旧などの複数の眼鏡での測定結果をまとめても良い。この場合は簡素化のために前方視野の画像71を省略し、少なくとも1つ以上の透過領域を示すパターン77~82を重ねて表示した複数の眼鏡での左レンズ画像72と右レンズ画像73だけを並べて印刷しても良い。
また、視線測定レポートの別の用途としては、新開発した眼鏡レンズを販売する場合に、同一被検者で新旧の複数の設計の眼鏡レンズを装着した状態でそれぞれ視線検出装置1により視線を測定して視線測定レポートを生成し、この視線測定レポートをパンフレットやポスターとして印刷することで、販売促進用の資料として使用することもできる。
以上説明した第2の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
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。
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。
(変形例1)
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、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。
(変形例2)
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。
(変形例3)
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。
(変形例4)
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、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。
(変形例5)
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。
また、上述した第1の実施の形態において、PC16は、前方視野の動画像を省略して、視線検出装置1で測定した、少なくとも1つ以上の透過点の位置(透過領域)を重ねて表示した左右のレンズ画像のみをモニター19に表示させるようにしてもよい。この場合、PC16は、現在測定中の透過点の位置と、過去に同一被検者で測定した透過点の位置とを共に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。
(変形例6)
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、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。
(変形例7)
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。
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。
(第3の実施の形態)
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。
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。
図14の図は、基準板30を除き、第1の実施の形態の図1の図と同様である。従って、同様な構成要素については同じ参照符号を付し、その説明を省略する。
なお、透過点の座標は、第1の実施の形態でも説明したように、眼鏡2のレンズ面における座標である。透過点を測定する面は、眼鏡2のレンズの表面でも裏面でもよいが、レンズが非球面レンズ、特に累進レンズを用いている場合には、そのレンズの設計の基準になっている面とした方が、設計により有用である。また、眼鏡2のレンズが累進レンズであり、その累進面が裏面の場合は、表面で測定した透過点の座標を、視線の角度と眼鏡2のレンズの屈折率を考慮して後面の座標におおよそ換算することもできる。
以下、第3の実施の形態における眼球運動データと注視位置データの関係、および眼球運動データと透過位置データの関係の較正方法について説明する。眼球運動データである瞳孔および角膜反射の中心座標は、注視位置データである注視点の座標と、透過位置データである眼鏡2のレンズ上の透過点の座標とに、複数の係数を持つ数式でそれぞれ換算される。換算式は、注視点および透過点の横座標と縦座標をそれぞれ1本の式で表現したものであってもよいし、または、注視点および透過点によって幾つかの領域に分けられた複数本の式であってもよい。後者の場合、式は領域の境界で滑らかに結ばれることが望ましい。なお、領域は、累進レンズの屈折力の分布が特徴的な領域ほど細かく分割してもよい。これらの換算式は、眼鏡2のレンズが累進レンズなどの特徴的な屈折力の分布を有するレンズの場合には、それによる換算の複雑さを十分に表現できるような自由度を持たせておく。
眼鏡2のレンズが単純な単焦点球面レンズの場合であっても、眼鏡2のレンズ上の透過点の位置と屈折による視線の到達点のずれの関係は、3次式以上の非線形な関係を持つ。視線を測定する範囲が、視野±30度さらには±45度程度と広い場合には、さらに高次の関係となる。また、累進レンズの場合には、非回転対称なより複雑な関係となる。そのため、換算式は、例えば次式(1)~(4)のような2変数の4次多項式を使うことで表現することができる。つまり、眼鏡の屈折による視線の偏向を精度良く表現するためには、視野が±30度より狭い場合でも3次以上、これより視野が広い場合には少なくとも4次以上が必要である。
X=A44x4y4+A43x4y3+A34x3y4+?…?+A11xy+A01y+A10x+A00 …(1)
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)
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)
ここで、式(1)と式(2)は、眼球運動データを注視位置データに換算する換算式である。式(1)と式(2)において、XとYは、注視点の座標であり、xとyは、瞳孔と角膜反射の中心座標の差の値である。また、式(3)と(4)は、眼球運動データを透過位置データに換算する換算式である。式(3)と式(4)において、X’とY’は、透過点の座標であり、xとyは、瞳孔と角膜反射の中心座標の差の値である。
これらの式(1)~(4)の係数は、被検者3ごと、望ましくは測定ごとに実測して較正する。この較正により、視線検出装置1の頭部への装着状態や被検者3の眼球形状の固体差などに起因するズレ、及び眼鏡2のレンズでの屈折による視線の偏向、及び眼鏡2のレンズでの屈折による眼球画像の歪み、及び前方視野用カメラ10の収差による視野の歪み、及び左右の眼と前方視野用カメラ10の位置の違いによる視差などを補正することができる。
-注視位置データの較正-
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。
図15は、この較正用の指標の配置例を示す。指標22は、指標板21に印刷されている。指標板21は、被検者3から例えば2mの距離に置かれ、かつ被検者3の視野の中央方向に配置され、かつ、指標板21の全てが前方視野用カメラ10の視野に収まるように配置される。指標22の配置の範囲は、少なくとも水平方向の視野角が60度を超え、望ましくは被検者3が眼鏡2を使用して見ることのできる視野の範囲をほぼ満たすようにする。また、指標22の配置の密度は、指標22を注視するときに透過する眼鏡2のレンズの領域が屈折力の変化が大きい領域であるほど、高密度で配置される。
指標22は、上下方向(Y方向)及び左右方向(X方向)に5組以上かつ全部で25点以上が配置されているので、式(1)および式(2)の4次式の係数を最小二乗法で全て求めることができる。
具体的には、例えば眼鏡2のレンズが累進レンズである場合は、指標22の配置の範囲は、水平方向の視野角が±45度以内、垂直方向の視野角が上方30度以内、下方45度以内に配置される。指標22の配置の密度は、被検者3の視野の中央を通る縦線23上と、被検者3の視野の中央より下方の領域24とに高密度に配置される。この縦線23は、眼鏡2の累進レンズでの主経線に相当する。また、被検者3の視野の中央より下方の領域24は、遠用部領域と近用部領域の間の累進部領域に相当する。指標22が高密度で配置されている領域ほど、最小二乗法で求められた較正係数の精度が高くなるし、精度の検証をすることもできる。ゆえに、累進レンズのように特徴的な屈折力の分布をもった眼鏡を較正する場合にも、効率よく、高精度に較正演算をすることができる。
累進レンズの場合、累進部領域の主経線上でレンズ中央から約20mm下方までの範囲が屈折力分布の変化が特徴的な領域であり、この範囲で加入度が最大4ジオプター程度変化する。そこで累進部領域に相当する上記領域24に4点以上の指標22を配置することで、指標22を1ジオプター刻みよりも密に配置することになるので、累進部領域を十分に精度良く較正および検証することができる。また、このようにすることで、特に累進部領域の較正精度を視線の角度で2度以下にすることができる。視線の角度2度は、眼鏡2のレンズの透過点の座標に換算して1mm程度である。累進レンズの累進帯長やインセット量などのスペックはmmオーダーで設計されるので、1mmの精度があれば十分である。
較正用の注視点データを測定するときには、指標板21の指標22のうちの任意の指標22を使って測定することができる。ゆえに、較正の精度を高めたい部分ほど、より多くの指標22を使って測定する。全ての指標22はラベル付けされており、実際に測定に使用したラベルは、PC16を経由して較正演算装置18に通知される。較正演算装置18は、通知されたラベルに基づいて測定に使用された指標22を判断し、測定に使用された指標22のデータのみを使って式(1)および式(2)の係数を較正する。
なお、左右の眼と前方視野用カメラ10の位置の違いによる視差を較正するためには、指標板21を、被検者3からの距離が2mの位置の他に、例えば、被検者3からの距離が1mの位置、被検者3からの距離が0.2mの位置と複数の既知の位置に置いて、それぞれの位置に置いたときで測定を行う必要がある。このときには、視野中央の1点の指標のみを測定に使えばよい。
-透過位置データの較正-
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。
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。
図16は、透過位置データを較正する際に用いる基準板30の一例を説明する図である。基準板30は、六角形のリング状で構成され、眼鏡2のレンズの外周部に取り付けられる。なお、基準板30の取り付け方法は重要ではないが、例えば両面テープなど取り外しが可能な方法を用いる。リング状の基準板30の内側はくりぬかれているので、被検者3の視線をさえぎることもなく、視線検出装置1の眼球用カメラ12が被検者3の眼球を撮像することにも影響しない。
基準板30には、互いに略120度異なる3方向の基準線31~33が描かれている。この3方向の基準線31~33は、それぞれの方向において等間隔で複数描かれている。眼鏡2のレンズには、レンズ上の位置が既知である2つのマーク34および35が、例えば水平方向に並んで刻印されている。基準板30を眼鏡2に取り付ける際には、基準線31~33のうちの所定の基準線31a~33aを延長した線31b~33bの交点がマーク35と一致し、且つ基準線31aを延長した線31bがマーク34を通るように取り付ける。これにより、眼鏡2のレンズに対して基準線31~33が位置決めされる。なお、基準線31~33の位置決めに用いるマーク34および35は、少なくとも2箇所刻印されていればよい。また、図16に記載した線31b~33bは説明のためのものであり、実際には描かれていないものである。また、図16では、簡略のために眼鏡2の片側のレンズだけに基準板30を取り付けた様子を図示しているが、実際には眼鏡2の両側のレンズにそれぞれ基準板30が取り付けられる。
図17は、透過位置データを較正する際の眼球運動データの測定方法を説明する図である。被検者3はコーナーキューブ40を手に持ち、コーナーキューブ40の稜線の交わる頂点41の方向を注視する。コーナーキューブ40の特性上、コーナーキューブ40に入った光は、コーナーキューブ40の向きによらずに、光の入射方向と逆の方向に反射する。ゆえに被検者3は、コーナーキューブ40の頂点41の方向を注視することで、コーナーキューブ40に映った自分の瞳を観察することになる。
図18は、コーナーキューブ40の頂点41を被検者3が注視したときに、コーナーキューブ40に映る視界を説明する図である。被検者3は、コーナーキューブ40の縁50の中に、コーナーキューブ40の3本の稜線と当該3本の稜線がそれぞれ対面で反射した3本の稜線の像とを計6本の直線51~56として観察できる。この直線51~56が交わる点がコーナーキューブの頂点41である。この頂点41の方向を被検者3が注視すると、コーナーキューブ40の特性上、コーナーキューブ40の向きによらず、コーナーキューブ40の頂点41に被検者3の瞳孔57が重なって映る。なお、被検者3は、コーナーキューブ40の頂点41に焦点を合わせるので瞳孔57が若干ぼやけて見えるが、頂点41と瞳孔57とが重なっているということは簡単に認識できる。
被検者3は、手や首を動かして、コーナーキューブ40と頭部の位置関係を調節し、コーナーキューブ40の稜線とその像の直線51~56のいずれか3本が、コーナーキューブ40に映る基準板30の基準線31~33のうちの所定の基準線31c~33cと重なるように調節する。被検者3がこの状態でコーナーキューブ40の頂点41を注視しているときの眼球運動データを視線検出装置1により測定して記録する。このとき、被検者3の視線42(図17)は、眼鏡2のレンズにおいて、基準線31c~33cを延長した線の交点を透過していることになる。上述したように眼鏡2のレンズ上の位置が既知であるマーク34および35に対して基準線31~33が位置決めされているので、上記交点の眼鏡2のレンズにおける位置は、マーク34および35の位置から求めることができる。
次に、被検者3は、さらに手や首などを動かして、コーナーキューブ40と頭部の位置関係を調節し、図17に示した状態から図19に示す状態へと、視線42が眼鏡2のレンズを透過する位置を変える。このとき被検者3は、コーナーキューブ40に映る視界が、図20に示すように、コーナーキューブ40の稜線とその像の直線51~56のいずれか3本が、基準板30の基準線31~33のうち、所定の3本の基準線31d~33dと重なるように調節する。被検者3がこの状態でコーナーキューブ40の頂点41を注視しているときの眼球運動データを視線検出装置1により測定して記録する。このとき、被検者3の視線42(図17)は、眼鏡2のレンズにおいて、基準線31d~33dを延長した線の交点を透過していることになる。
このような、3本の基準線31~33の組から定まる透過点における眼球運動データの測定を、複数の透過点(すなわち基準線31~33の複数の組)で繰り返し行う。そして較正演算装置18は、この測定結果に基づいて、式(3)および式(4)の係数を較正する。以上のような較正は、左右の眼についてそれぞれ行われる。
なお、式(3)および式(4)は、視野の広さに応じて3次式以上に、できれば4次式が望ましいので、眼球運動データを測定する透過点は、上下方向(Y方向)及び横方向(X方向)にそれぞれ5点以上かつ全部で25点以上とする。なお、眼球運動データを測定する透過点の数は、注視点を較正する際において眼球運動データを測定する注視点の数(すなわち、使用する指標22の数)と同じである必要はない。
図21は、眼球運動データを測定する透過点の配置例を説明する図である。図21(A)に示す配置例では、計29個の透過点60が眼鏡2のレンズの広い範囲に亘って配置されているため、4次式の式(3)および式(4)の係数を較正できる。ただし、測定精度が低下することを許容して簡便さを重視する場合には、図19(B)または図19(C)に示す配置例のように、眼球運動データを測定する透過点60の個数を少なくすることもできる。この場合、式(3)および式(4)の次数は小さくなる。
なお、上述した測定では、コーナーキューブ40の頂点41と瞳孔中心57が一致していること、及び、コーナーキューブ40の稜線およびその像の直線51~56と基準板30の基準線31~33が一致していることを、同時に満たす必要がある。しかしながら、コーナーキューブ40の特性上、前者はコーナーキューブ40の向きに寄らず満たされるので、測定中のコーナーキューブ40を持つ手のブレなどの影響も受けないし、瞳孔中心57を探す必要もないため、容易に測定を行うことができ、測定時間の短縮と測定精度の向上を実現できる。
以上のようにして、被検者3の眼球運動データと注視位置データとの関係、および被検者3の眼球運動データと透過位置データとの関係を較正する。これにより、視線検出装置1は、被検者3の眼鏡のレンズが単焦点レンズでも累進レンズであっても、被検者3の注視位置データを高精度で測定することが可能であり、さらに眼鏡2のレンズの透過位置データも高精度で測定することが可能である。
-累進眼鏡レンズの設計-
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。
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。
ステップS11において、被検者に基準となる眼鏡レンズを装用させた状態で特定の環境下に置き、このときの被検者の視線情報(注視位置データおよび透過位置データ)を視線検出装置1により測定する。ここで、基準となる眼鏡レンズとは、新しい累進眼鏡レンズを設計する上で基準とする眼鏡レンズであり、例えば試作品などである。特定の環境下とは、新しい累進眼鏡レンズを装用するであろう環境のうちの一つであり、例えばPCを操作する環境などが挙げられる。視線検出装置1は、上述した方法で較正されているため、精度よく注視位置データおよび透過位置データを測定することができる。
ステップS12において、上記ステップS11で測定した視線情報を評価する。例えば、被検者がPCを操作している状態で、被検者の注視点がモニターに位置するときの透過点の分布を解析する。これにより、被検者がモニターを注視するときには眼鏡レンズ上のどの領域を使用しているか、モニターを注視するときには眼球からモニターまでの距離をどの程度にしているか、眼球からモニターまでの距離と透過点での加入度の関係、注視しているモニターに表示された文字の大きさと透過点の非点収差量の関係などを評価する。同様にして、キーボードやPCの操作中に使う資料などを注視しているときの視線情報の評価もそれぞれ行う。
ステップS13において、ステップS12での評価の結果に基づいて新しい累進眼鏡レンズの設計を行う。例えば、PCの操作により適した新しい累進眼鏡レンズを設計するという課題があるとする。この場合に、ステップS12での評価により、被検者はモニターに表示された文字を見るときには眼鏡レンズ上の領域のうち非点収差量が0.5D以下の領域のみを使うが、キーボードを見るときには非点収差量がより大きい1.5Dまでの領域も使うという結果が得られたとする。そこで、モニターまでの距離に対応する加入度の領域は非点収差量を0.5D以下に抑え、キーボードまでの距離に対応する加入度の領域は非点収差量を1.5Dまで許容する、という設計目標をたてて、新しい累進眼鏡レンズを設計することができる。
このように、上述したコーナーキューブ40を用いた較正方法により較正された視線検出装置1によって得られた透過位置データを解析して、当該解析結果に基づいて眼鏡のレンズを設計することで、精度のよい透過位置データに基づいて眼鏡のレンズを設計することができる。
なお、以上説明した設計方法は一例であり、上述した設計方法に限らない。例えば、被検者の人数を増やしたり測定環境を増やしたりすることで、より汎用的な設計目標を立てて設計することもできる。
-累進眼鏡レンズの製造および販売-
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。
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。
図8において、ステップS21~S23における被検者の視線情報を測定して評価し、評価結果を用いて累進眼鏡レンズを設計する手順は、上述した図9のステップS11~S13までの手順と同様である。
そして、ステップS24において、ステップS23で設計した新しい累進眼鏡レンズを製造し、ステップS25では被検者はステップS24で製造した新しい累進眼鏡レンズを装用してステップS21と同様に視線情報を再び測定し、ステップS26において再び評価する。そしてステップS27において新しい累進眼鏡レンズが製品として完成しているかどうかを、予め定めた目標性能と照らし合わせるなどして判定し、完成している場合はステップS28に進み、完成していない場合はステップS23に戻る。
この戻ったステップS23では、ステップS26で評価した結果を考慮して直前のステップS23での設計を修正して再設計する。そして再度ステップS24~S26を繰り返し、ステップS27で再判定をする。このステップS23~S27の手順を何度か繰り返して、新しい累進眼鏡レンズの完成度を高める。そして新しい累進眼鏡レンズの完成度が所定以上となると、ステップS27を肯定判定してステップS28に進み、新しい累進眼鏡レンズを製品として販売する。
このように、上述したコーナーキューブ40を用いた較正方法により較正された視線検出装置1によって得られた透過位置データを解析して、当該解析結果に基づいて眼鏡のレンズを製造することで、精度のよい透過位置データに基づいて眼鏡のレンズを製造することができる。
-累進眼鏡レンズの選択-
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。
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。
ステップS31において、選択肢とする累進眼鏡レンズを複数(例えば3つ)用意し、被検者に、それぞれの累進眼鏡レンズを装用させた状態で、それぞれの累進眼鏡レンズでの視線情報を視線検出装置1により測定する。この3つの累進眼鏡レンズとは、互いに特性が異なるレンズであり、例えば、1つは被検者が現在使用中の累進眼鏡レンズであり、他の2つは別の累進眼鏡レンズである。視線情報の測定は、上述した図9のステップS11の測定と同様に行う。また、被検者が測定時に置かれる環境は、全ての測定で同じとする。
ステップS32において、ステップS31で測定した視線情報を評価する。例えば、上記3つの累進眼鏡レンズのうち、どの累進眼鏡レンズにおいて、最も透過位置データが広く分布しているかなどを評価する。被検者は、上記3つの累進眼鏡レンズでの測定結果を比較して評価することで、上記3つの累進眼鏡レンズを使用したときの適正を客観的に評価することができる。
ステップS33において、ステップS32での評価の結果に基づいて、上記3つの累進眼鏡レンズの中から1つの累進眼鏡レンズを選択する。例えば、仮に、最も広く累進眼鏡レンズの領域を使うことができる累進眼鏡レンズを最適とする場合には、上記3つの累進眼鏡レンズの中から、透過位置データが最も広く分布しているものを選択すればよい。
このように、上述したコーナーキューブ40を用いた較正方法により較正された視線検出装置1によって得られた透過位置データを解析して、当該解析結果に基づいて眼鏡のレンズを選択することで、精度のよい透過位置データに基づいて眼鏡のレンズを選択することができる。
以上説明した第3の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(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。
(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。
(2)上記(1)の較正方法において、測定工程では、コーナーキューブ40の稜線とその像の直線51~56を用いるようにしたので、コーナーキューブ40に何ら加工を施すことなく、容易に較正を行うことができる。
(変形例1)
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、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。
また例えば、図23(B)に示すように、指標22を視野の周辺部に対応する領域で密に配置した指標板21を用いるようにしてもよい。被検者3が視野の周辺部を注視したときに、瞳孔が瞼でけられることや角膜表面の非球面性により眼球運動データの検出精度が視野の中心部に比べて低下してしまう。ゆえに、図23(B)に示すように、指標22を視野の周辺部に対応する領域で密に配置することで、これを補う効果がある。
また、眼鏡2のレンズは単焦点球面レンズや単焦点非球面レンズや累進レンズなど、どれでもよいが、特に球面度数の強いレンズでは視野の周辺部での歪が大きくなる。この場合は、図23(C)に示すように指標22を均等に配置した指標板21を用いてもよいが、度の強さに応じて視野の周辺部での大きな歪を精度よく補正するために、図23(D)に示すように、指標22を周辺に密に配置した指標板21を用いてもよい。
(変形例2)
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、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。
(変形例3)
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、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。
(変形例4)
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、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。
(変形例5)
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、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。
(変形例6)
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、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。
(変形例7)
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、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。
注視位置データから透過位置データを算出するには、例えば、上記式(3)および(4)に準じる、注視位置データ(X,Y)を2変数とした4次多項式でなる換算式を用いる。この換算式の係数を求めることにより、注視位置データと透過位置データとの関係を較正する。具体的には、図17に示したように、被検者3は、手や首などを動かして、コーナーキューブ40と頭部の位置関係を調節する。そして、図18に示したように、コーナーキューブ40の稜線とその像の直線51~56が、基準板30の所定の基準線31c~33cと重なるように調節する。視線検出装置1は、被検者3がこの状態でコーナーキューブ40の頂点41を注視しているときの前方視野用カメラ10の撮像画像を記録する。較正演算装置18は、この撮像画像に映ったコーナーキューブ40の頂点41の位置を注視位置データとして検出する。なお、撮像画像に映った前方視野用カメラ10のレンズ中心がコーナーキューブ40の頂点41に一致するため、撮像画像からコーナーキューブ40の頂点41の位置を求めることができる。較正演算装置18は、検出した注視位置データから上記換算式によって算出される透過点の位置が、基準線31c~33cを延長した線の交点に合致するように、最小二乗法を用いて上記換算式の係数を求める。
なお、注視位置データと透過位置データとの関係を較正する際に、図18に示した状態での被検者3の眼球の動きを視線検出装置1により測定し、当該測定結果から式(1)および(2)を用いて注視位置データを求めるようにしてもよい。この場合も、この注視位置データから上記換算式によって算出される透過点の位置が、基準線31c~33cを延長した線の交点に合致するように、最小二乗法を用いて上記換算式の係数を求める。
変形例7においても、上述した実施の形態と同様に、眼鏡レンズにおいて被検者3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ので、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。
(変形例8)
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、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。
(変形例9)
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、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。
(変形例10)
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。
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。
(第4の実施の形態)
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。
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。
視線検出装置110は、前方視野カメラ111、眼球用カメラ112、赤外LED113、ヘッドバンド114、ダイクロイックミラー115、画像記録装置117、画像処理装置118、較正演算装置119及び制御装置CONTで構成される。被験者は、累進眼鏡116および可視光を透過するダイクロイックミラー115を介して前方の視界を自由に見ることができる。
制御装置CONTとしては、例えばパーソナルコンピュータなどの情報処理装置が用いられる。画像記録装置117は、例えば被験者が携帯して持ち歩き可能である。画像処理装置118及び較正演算装置119は、ボードとして制御装置CONTのスロット等に装着されている。
前方視野カメラ111は、被験者の前方の視野とおおむね同じ方向か、被験者の前方の視野に対して若干下の方向を向くように固定されている。前方視野カメラ111は、被験者の前方の水平画角約90度を動画で撮影する。前方視野カメラ111によって撮影された画像は、画像記録装置117に記録される。
赤外LED113は、赤外光を射出する光源である。赤外LEDから照射された赤外光はダイクロイックミラー115で反射されて被験者の眼球を照明する。眼球用カメラ112は、赤外光で照明された眼球の動画像を撮影する。眼球用カメラ112は、左目用に1台、右目用に1台、計2台設けられている。眼球用カメラ112のピントは、ダイクロイックミラー115を介して、左目及び右目にそれぞれ合わされている。眼球用カメラ112によって撮影された左目及び右目の画像は、画像記録装置117によって個別に記録される。
画像記録装置117に記録された画像、すなわち、前方視野カメラ111によって撮影された画像と、眼球用カメラ112によって撮影された眼球の画像は、例えば画像処理装置118に送信される。
画像処理装置118は、画像記録装置117から送信された眼球の画像を用いて、当該眼球の画像における瞳孔中心の座標や角膜反射の中心座標などを眼球の運動情報として時系列に出力する。画像処理装置118は、出力した眼球の運動情報を、例えば較正演算装置119に送信する。
較正演算装置119は、画像処理装置118で出力された眼球の運動情報を演算処理することで、注視点や透過点などの視線情報を算出し、これを時系列に出力する。この演算処理は、第一の較正演算部による第一の較正演算ステップと、第二の較正演算部による第二の較正演算ステップとから行われる。第一の較正演算部は、眼球の運動情報に基づいて視線情報を算出する。第二の較正演算部は、視線および眼球用カメラ112によって撮影された眼球の画像が眼鏡116のレンズでの屈折作用を受けることで発生した視線情報の誤差を補正する。なお、第一の較正演算部と第二の較正演算部は統合してもよく、その場合は統合された一つの較正演算ステップで、眼球の運動情報に基づいて、眼鏡116のレンズでの屈折作用による誤差を補正した視線情報を算出する。
注視位置データは、前方視野カメラ111によって撮影された前方視野の画像における注視点の座標を含むデータである。
透過位置データは、眼鏡レンズ上の透過位置の座標を含むデータである。すなわち、透過位置データは、眼鏡レンズ116の累進面である面の座標データである。透過位置データとしては、眼鏡レンズ116の眼球側の面の座標データ、眼球とは反対側の面の座標データのうち一方のデータを用いても良いし、両面についての座標データを用いても良い。較正演算装置119は、上記の演算処理を行う際には較正データ(後述)を用いる。
制御装置CONTは、不図示の記憶部を有している。制御装置CONTは、画像記録装置117に記録された画像や、画像処理装置118で出力された眼球の運動情報、較正演算装置119で出力された注視位置データ及び透過位置データを、当該記憶部に記憶させることができる。
また、制御装置CONTは、例えば不図示のモニターや外部記憶装置などに接続されている。この場合、制御装置CONTは、画像記録装置117に記録された画像や、画像処理装置118で出力された眼球の運動情報、較正演算装置119で出力された注視位置データ及び透過位置データを、例えばモニターに出力したり、外部記憶装置などの記録媒体に記録したりする。
また、制御装置CONTは、較正演算装置119で出力された注視位置データを出力する際に、画像記録装置117から送られた前方視野の画像の上に例えば点や丸などの印を重ねた状態で出力することができる。この場合、印が重ねられた位置は、前方視野の画像の上における注視位置データの示す座標に一致する。また、制御装置CONTは、注視位置データに基づいて、注視位置の累積頻度マップなどをモニターに表示したり、記憶部あるいは外部記憶媒体に記録したりすることができる。
また、制御装置CONTは、較正演算装置119で出力された透過位置データの座標をモニターに表示したり、記憶部あるいは外部記憶装置に記録したりすることができる。この場合、注視位置データを出力する場合と同様に、モニターに眼鏡レンズ116の画像や図面を表示し、その上に透過位置データに相当する座標に印を重ねた画像や、累積頻度マップを表示したりすることもできる。
なお、ここでは眼球用カメラ112で撮影された眼球の画像は、画像記録装置117に一旦記録され、それを再生して画像処理装置118に送られると説明したが、画像記録装置117に記録すると同時に画像処理装置118に送られるようにしてもよい。そうすると、視線の測定と同時に注視位置データや透過位置データを求めることも可能である。
次に、較正演算装置119における較正方法について説明する。ここでは、第一の較正演算ステップと第二の較正演算ステップを統合するとして説明する。
眼球の運動情報である瞳孔と角膜反射の中心座標は、注視位置データである注視点の座標と眼鏡レンズ上の透過位置の座標に、複数の係数を持つ数式でそれぞれ換算される。換算式は、注視位置および透過位置の横座標と縦座標をそれぞれ1本の式で表現したものであってもよいし、または、注視位置および透過位置によって幾つかの領域に分けられた複数本の式であってもよい。後者の場合、式は領域の境界で滑らかに結ばれることが望ましい。領域は累進レンズの屈折力の分布が特徴的な領域ほど細かく分割してもよい。これらの換算式は、累進眼鏡レンズの特徴的な屈折力の分布による換算の複雑さを十分に表現できるような自由度を持たせておく。
較正用の測定において視線を測定する範囲は重要である。視野に対して狭すぎると、視野の周辺では較正に使うことのできるデータが得られない。そのため視野の周辺での較正の精度が低くなる。逆に広すぎると視野から外れてしまい、較正に使うことのできない無駄なデータが多くなり、その分だけ較正に使うことのできる有効なデータが少なくなる。そのため較正の作業効率が低下するだけでなく、較正の精度が低下したり、較正に必要なデータ数を得られなくて較正に失敗したりする。
そこで、最低限必要な範囲を考える一つの基準として、眼鏡レンズを購入するときなどに眼鏡店で用いられている検眼レンズの大きさを基準とする。円形の検眼レンズの有効径は35mm程度である。眼球の回旋点から検眼レンズまでの距離を25mmとすると、視線の角度範囲に換算して±35度程度となる。さらに瞳孔の大きさが直径6mmのときに、瞳孔に入る光束が検眼レンズをすべて通るための角度範囲は±30度程度である。つまり全幅で60度程度の角度範囲を較正用の測定の範囲とすることが望ましい。
しかし、累進眼鏡レンズでは直径35mmでは狭すぎてその特徴を十分に試すことができないため、検眼レンズと組み合わせて使われるトライアルレンズでは、レンズ下方のみ長く変形させたレンズを用いている。また、一般に使われる眼鏡フレームの大きさは、検眼レンズに比べて中心から下方や左右方向に大きいものが多い。特に横幅は50mmを超えているものも多い。そのため眼鏡レンズは、もともとは直径が50mm以上で設計されて製品化されていることが多い。
このことから最大限必要な範囲を考えると、直径で50mm程度、または、横方向は幅50mm、縦方向は下方に25mm、上方に15mm程度あればよい。これは角度に換算すると、全幅で90度程度、または、左右方向に±45度、下方に45度、上方に30度程度である。
眼球の運動情報と注視位置データの関係も、眼球の運動情報と透過位置データの関係も、非線形であるので、これらを換算するには上下方向(Y方向)と水平方向(X方向)の2変数それぞれ最低限でも2次の多項式が必要である。この場合、X方向とY方向に3組以上かつ全部で9点以上の較正用の指標を注視したときの眼球の運動情報と注視位置データおよび透過位置データを測定し、これから最小二乗法を用いることで、2変数の2次多項式の係数をすべて求めることができる。
さらに、換算の精度を高めるためには次数を高くする必要がある。例えば、眼鏡116のレンズが単純な単焦点球面レンズの場合であっても、眼鏡116のレンズ上の視線の透過点の位置と屈折による視線の到達点のずれの関係は3次式以上の非線形な関係をもつ。これは球面レンズの横球面収差が入射瞳を通る光線の光軸からの高さの3乗に比例するという3次収差論に関係する。このことから透過位置データと注視位置データの関係は厳密には2次多項式では換算できないことがわかる。視線を測定する範囲が視野±30度さらには±45度程度と広い場合には3次式よりもっと高次の関係となる。さらに累進レンズの場合には非回転対称なより複雑な関係となる。
この他に、角膜表面の形状が球面ではなく非球面になっている影響や、前方視野用カメラ111と眼球用カメラ112の歪曲収差の影響などもあり、視線を測定する視野が広いほど換算に用いる多項式の次数を高くする必要があり、2次ではなく3次や4次の多項式を用いることが望ましい。
そのため、換算式は例えば下記[数1]、[数2]、[数3]及び[数4]のような2変数の4次多項式を使うことで表現することができる。つまり、眼鏡の屈折による視線の偏向を精度良く表現するためには、視野が±30度より狭い場合でも3次以上、これより視野が広い場合には少なくとも4次以上が必要である。
ここで、[数1]と[数2]は眼球の運動情報と注視位置データの換算式であり、XとYは注視点の座標である。xとyは瞳孔と角膜反射の中心座標の差の値を使う。[数3]と[数4]は眼球の運動情報と眼鏡116のレンズ上の視線の透過位置データの換算式であり、X´とY´は眼鏡116のレンズ上の透過位置の座標である。xとyは瞳孔と角膜反射の中心座標の差の値を使う。この換算式の係数は、被験者ごと、望ましくは測定ごとに実測して較正する。
上記換算式の係数を較正することで、視線検出装置110の頭部への装着状態や被験者の眼球形状の固体差などに起因するズレ、及び眼鏡116のレンズでの屈折による視線の偏向、及び眼鏡116のレンズでの屈折による眼球画像の歪み、及び前方視野用カメラの収差による視野の歪み、及び左右の眼と前方視野用カメラの位置の違いによる視差などを補正することができる。
眼球の運動情報と注視位置データの較正は、被験者に対する位置が既知である固定した複数の指標を被験者に注視させ、そのときの眼球の運動情報から算出される注視位置データが指標の位置に合致するように、較正演算装置で最小二乗法を使って[数1]及び[数2]の係数を求めることで行われる。
図26は、上記の較正用の指標の配置を示す図である。図26に示すように、指標121は指標板120に印刷されている。指標板120は被験者から例えば2mの距離に置かれ、かつ被験者の視野の中央方向に配置され、かつ、その全てが前方視野用カメラの視野に収まるように配置される。指標121の配置の範囲は少なくとも水平方向の視野角が60度を超え、望ましくは被験者が眼鏡を使用して見ることのできる視野の範囲をほぼ満たし、配置の密度は、それを注視するときに透過する累進眼鏡レンズの屈折力が特徴的な領域であるほど、高密度で配置される。
指標121は上下方向(Y方向)及び横方向(X方向)に5組以上かつ全部で25点以上が配置されているので、式1および式2の4次式の係数を最小二乗法で全て求めることができる。
具体的には、指標の配置の範囲は水平方向が±45度以内、垂直方向が上方30度以内、下方45度以内に配置され、指標の配置の密度は被験者の視野の中央を通る縦線上122と、被験者の視野の中央より下方の領域とに高密度に配置される。これらはそれぞれ、累進眼鏡レンズでの主経線上と、遠用領域と近用領域の間の累進帯域とに相当する。
指標が高密度で配置されている領域ほど、最小二乗法で求められた較正データの精度が高くなるし、精度の検証をすることもできるので、累進眼鏡レンズのように特徴的な屈折力の分布をもった眼鏡を使用する場合に、効率よく、高精度に較正演算をするのに都合がよい。
累進レンズの場合、累進部の主経線上でレンズ中央から約20mm下方までの範囲が屈折力分布の変化が特徴的な領域であり、この範囲で加入度が最大4ジオプター程度変化する。そこで、この部分に4点以上の指標を配置することで、指標を1ジオプター刻みよりも密に配置することになるので、累進部を十分に精度良く較正および検証することができる。
このようにすることで、特に累進部の較正精度を視線の角度で2度以下にすることができる。視線の角度2度は眼鏡レンズの透過点の座標に換算して1mm程度である。累進レンズの累進帯長やインセット量などのスペックはmmオーダーで設計されるので、1mmの精度があれば十分である。
較正用の注視点データを測定するときには、指標板120の指標121のうちの任意の指標を使って測定することができるので、較正の精度を高めたい部分ほどより多くの指標121を使って測定する。全ての指標121はラベル付けされていて、実際に測定に使用したラベルが制御装置CONTを経由して較正演算装置119に通知され、較正演算装置119は測定に使用された指標のデータのみを使って較正データを算出する。これにより較正データの数を任意に変更することができるので、較正の精度を確認しながら必要に応じて較正データの数を調整することができる。
左右の眼と前方視野用カメラの位置の違いによる視差を較正するためには、指標板120と被験者の距離は2mの他に、例えば1m、0.2mと複数の既知の距離に置かれて、それぞれ測定する必要がある。このときには視野中央の1点の指標のみを測定に使えばよい。
眼球の運動情報と透過位置データの較正は、眼鏡116のレンズ上の位置が既知の点を視線が透過する方向を被験者に注視させ、そのときの眼球の運動情報から算出される透過位置データが眼鏡116のレンズ上の透過点の位置に合致するように、較正演算装置119で最小二乗法を使って[数3]、[数4]の係数を求めることで行われる。このとき、較正のために測定する注視点データの数は、眼球の運動情報と注視位置データの較正のときのそと同じである必要はなく、較正の精度を確認しながら必要に応じて較正データの数を調整することができる。
図27は累進眼鏡のレンズ上の実際の透過位置の較正データの測定方法を説明する図である。図27に示すように、累進眼鏡のレンズ131上の実際の透過位置の測定は、被験者が指標を注視しているときに、直径1mmから2mm程度の穴132と格子パターン136がある半透明な遮光板133をレンズ131の表面に軽く接触させて穴132の中心を通して指標を注視し、そのときの穴132の中心位置を透過位置として、眼鏡フレーム134やレンズ131上に記した位置が既知のマーク135を規準にして、その位置を遮光板133の格子パターン136を物差しとして使い測長することで行う。測長は、記録された眼球用カメラの画像からあとで測ってもよい。
これにより、被験者が累進眼鏡を使用している場合でも、被験者の注視位置データを高精度で測定することが可能であり、さらに眼鏡レンズの透過位置データも高精度で測定することが可能である。
図28は新しい累進眼鏡レンズの設計の手順を説明する図である。測定S111では、被験者は基準となる眼鏡レンズを装用した状態で、特定の環境下に置かれ、このときの視線情報を測定される。ここで基準となる眼鏡レンズとは、新しい累進眼鏡レンズを設計する上で基準とする眼鏡レンズであり、例えば試作品などである。特定の環境下とは、新しい累進眼鏡レンズを装用することが想定される環境のうちの一つであり、例えば自動車の運転などである。
視線情報を測定するに際には、視線追跡装置にて、被験者の眼球の運動情報から視線情報を算出し、さらに装用している累進眼鏡レンズによる視線情報の誤差を補正することで、正確な視線情報を測定する。
評価S112では、測定された視線情報が評価される。例えば、被験者が自動車の運転中にサイドミラーを見たときの透過点の分布を解析することで、そのときに眼鏡レンズ上のどの領域を使用しているとか、サイドミラーを見るときに眼球と首をどの程度動かして視線を変えているかなどを調べることができる。
設計S113では、評価の結果に基づいて新しい累進レンズの設計を行う。このとき例えば、サイドミラーを見るときに首を動かす量を基準眼鏡レンズのときの50%に抑えることができるような累進眼鏡レンズの収差性能を実現する、というような設計目標を立てて設計を行うことができる。
もちろんこれらは一例である。測定者の人数を増やしたり測定環境を増やしたりすることで、より汎用的な設計目標を立てて設計することもできる。
図29は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図である。
測定S121、評価S122、設計S123までは図28と同じである。ただし、製造S124では、設計S123により設計された新しい累進眼鏡レンズを試作品として製造し、これを測定S121で再測定し、評価S122で再評価し、設計S123でさらに改良したものを再設計する。この手順を何度か繰り返して完成度を高めたものを製品として販売するのである。
図30は、特性の異なる複数の累進眼鏡レンズの中から、被験者にとって最適な累進眼鏡レンズを選択する手順を説明する図である。
測定S131では、特性の異なる累進眼鏡レンズを3つ取り上げ、被験者は、それぞれを装用した状態でそれぞれの視線情報を測定される。それぞれの測定は図28の測定S111と同様であるが、被験者が測定時に置かれる環境は全ての測定で同じようにする。
評価S132では、測定S131で測定された視線情報が比較評価される。例えば、どの累進眼鏡レンズがもっとも透過位置データが広く分布しているかなどが評価される。
選択S133では、評価S132の結果に基づいて一つの累進眼鏡レンズが選択される。例えば、仮に、もっとも広く眼鏡レンズの領域を使うことができる眼鏡レンズが最適とするならば、透過位置データがもっとも広く分布しているものを選択すればよい。
これらのようにして、本発明の視線追跡装置を使って得られたデータを、新しい累進レンズの開発や被験者に最適な累進レンズを選定することなどに活用することができる。
次に、第一の較正演算ステップと第二の較正演算ステップをそれぞれ別に行う場合について説明する。
複数のステップに分けて較正する場合、まず、第一の較正演算ステップでは、視線検出装置の頭部への装着状態や被験者の眼球形状の固体差などに起因する成分だけを主な較正対象として、より簡単な測定で取得する。図31は、このときの較正用の指標の配置を示す図である。
図31に示すように、指標141は指標板140に例えば被験者から2mの距離に、被験者の視野全体の中央方向の1つと、そこから上下左右の4点の計5点だけが用いられる。5点は全て被験者の視野の中央付近にのみ配置されている。このとき、眼球の運動情報と視線情報の換算式には[数1]~[数4]のような4次式をそのまま使用すると全ての未定係数を最小二乗法で求めることはできないので、次数を減らしたり、係数間の関係を規定したりするなどして未定係数を減らした数式を用いる。
なお、このステップで左右の眼と前方視野用カメラの位置の違いによる視差を較正する場合は、さらに被験者と指標の距離を変えて中央の点だけを被験者に注視させる。このときの被験者と指標の距離は2mの他に、例えば1m、0.2mの合計3点である。このステップの較正データだけを使っても、眼球の運動情報を較正演算装置119で演算処理して注視位置データとして出力することができる。
次に第二の較正演算ステップでは、図26の指標を使い、より精度の高い較正データの測定を行う。このときは、眼球の運動情報の代わりに、第一の較正演算ステップで求めた較正データを使って出力された注視位置データを使って、より高精度な注視点の座標および透過点の座標を、[数1]~[数4]のような多くの係数を持つ数式で換算する。
このような複数の段階に分けた較正は、既存の視線検出装置の較正機能を使うことができる点で便利である。既存の装置では、前述のように、眼鏡のレンズでの屈折作用による誤差を考慮していないために視野の周辺部などでは精度よく較正できないという問題がある。しかし既存の装置は、眼球の運動情報を取得してそれから注視位置データを取得するという第一の較正演算部の機能の一部を既に有しているし、眼鏡のレンズでの屈折作用以外の誤差に対しては既に対策が施されていることが期待できるからである。また眼球の運動情報が出力されないような既存の装置でも、このように複数のステップに分けて較正することで、既存の装置を活用することができる。
以上のように、本実施形態によれば、視線検出装置110の被験者が累進眼鏡116を使用している場合でも、視野の全域で眼球の運動情報を正しく較正できる。これにより、視線検出装置110を用いる場合において、視野の全域で視線が累進眼鏡116のレンズ上を透過する点を正確に求めることができる。
本発明の技術範囲は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
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。
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。
また、眼鏡レンズの累進面が後面の場合は、前面で測定した透過点の座標を、視線の角度と眼鏡レンズの屈折率を考慮して後面の座標におおよそ換算することができる。
また、較正用の指標は図26に限らない。例えば、第2の実施の形態と同様に、図23(A)~図23(D)の指標を使用するようにしてもよい。
また、累進眼鏡のレンズ上の実際の透過位置の較正データを測定するには前述の方法に限らない。例えば、較正データを測定するときに、図32のようにピンホール191を配置したフィルム190を眼鏡レンズ131上に貼り付けて用いることもできる。ただしピンホール191の配置は範囲と密度が較正用の指標121と同じようにする必要がある。そうすることで視野の周辺部や累進レンズの累進部を含む全ての視野で、精度よく透過位置データを較正することができる。
フィルムには眼鏡レンズとの位置合わせ用のピンホール192があり、これとレンズ上のマーク135を重ねることで眼鏡レンズに対する各ピンホールの位置を知ることができる。
このフィルムは例えばコダック社の赤外写真用ラッテン2フィルタなどの赤外光を透過して可視光を遮蔽するフィルタを使うことができる。この場合、眼鏡レンズに貼り付けたフィルムの各ピンホール越しに遠方を順次注視し、そのときの眼球の運動情報と眼鏡レンズ上の各ピンホールの位置を測定することができる。なお、この方法の場合は注視位置データの較正データの測定は、前述の方法で別途測定する。
また、視線検出装置は図25のように被験者の頭部に装着する形式でなくてもよい。被験者の眼球の動きを測定する方式のものであればよく、例えば据え置き型のものでも被験者の頭部に対する眼球の相対的な方向を検出する機能のある装置であれば本発明を適用することができるし、またはこの機能の無い据え置き型の視線検出装置でも、頭部の動きを検出する別の装置と組み合わせて使うことで、本発明を摘要することができる。
以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。また、上記実施形態に各変形例の構成を適宜組み合わせてもかまわない。
次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
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)
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)
1…視線検出装置、2…眼鏡、3…被検者、10…前方視野用カメラ、11…眼球用カメラ、12…赤外LED、13…ダイクロイックミラー、14…ヘッドバンド、16…PC、17…画像処理装置、18…較正演算装置、19…モニター、20…プリンタ、30…基準板、40…コーナーキューブ、CONT…制御装置、110…視線検出装置、116…眼鏡、118…画像処理装置、119…較正演算装置
Claims (57)
- 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、前記注視点情報と前記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1~3のいずれか一項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る視線検出装置。 - 請求項1~4のいずれか一項に記載の視線検出装置において、
前記レンズ画像は、前記レンズの特性を示す画像である視線検出装置。 - 請求項1~5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、前記注視点または前記透過点に関するグラフを、前記注視点情報を重ねた前記前方視野の画像または前記透過点情報を重ねた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6に記載の視線検出装置において、
前記グラフは、前記被検者の眼球から注視点までの距離を示すグラフである視線検出装置。 - 請求項6に記載の視線検出装置において、
前記グラフは、前記透過点における前記レンズの特性を示すグラフである視線検出装置。 - 眼鏡を装着した被検者の注視点の位置を示す注視点情報を、前記被検者の前方視野の画像に重ねて表示部に表示させると共に、前記被検者の前記注視点への視線が前記眼鏡のレンズを透過する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方法。
- 請求項1~8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1~8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1~8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1~8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、請求項1~8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。
- 請求項13に記載の印刷物を用いて前記眼鏡のレンズの特徴を説明する眼鏡レンズ販売方法。
- 被検者が装着した眼鏡のレンズを示すレンズ画像に、前記眼鏡のレンズにおいて前記被検者の視線が透過する透過点の位置を示す透過点情報を重ねて表示部に表示させる表示方法。
- 請求項15に記載の表示方法において、
前記透過点情報は、前記被検者の前方視野の所定領域を前記被検者が注視した際における少なくとも1つ以上の透過点が占める透過領域を示し、前記透過領域は少なくとも1つ以上表示される表示方法。 - 請求項15または16に記載の表示方法において、
前記レンズ画像は、丸め加工前のレンズの形状を示す画像、前記眼鏡のフレーム形状を示す画像、または前記眼鏡のレンズの収差分布を示す画像、または前記眼鏡のレンズの加入度分布を示す画像のいずれかである表示方法。 - 被検者が装着した眼鏡のレンズを示すレンズ画像に、前記被検者の視線が前記眼鏡のレンズを透過する透過点の位置を示す透過点情報が重ねて印刷されている印刷物。
- 請求項18に記載の印刷物において、
前記透過点情報は、前記被検者の前方視野の所定領域を前記被検者が注視した際における少なくとも1つ以上の透過点が占める透過領域を示し、前記透過領域は少なくとも1つ以上印刷されている印刷物。 - 請求項18または19に記載の印刷物において、
前記レンズ画像は、前記眼鏡のフレーム形状を示す画像、または前記眼鏡のレンズの収差分布を示す画像、または前記眼鏡のレンズの加入度分布を示す画像のいずれかである印刷物。 - 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、前記眼鏡のレンズにおいて前記被検者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る視線検出装置。 - 請求項1または21に記載の視線検出装置において、
前記表示制御部は、前記測定部による第1の測定結果に基づいて検出された透過点情報と前記測定部による第2の測定結果に基づいて検出された透過点情報とを前記レンズ画像に重ねて表示部に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、表示部に表示させる表示制御部とを備える視線検出装置。 - 眼鏡を装着した被検者の注視点の位置を示す注視点情報を、前記被検者の前方視野の画像に重ねて表示部に表示させると共に、前記被検者の前記注視点への視線が前記眼鏡のレンズを透過する透過点の位置を示す透過点情報を、表示部に表示させる表示方法。
- 被験者の眼球の運動情報に基づいて前記被験者の視線情報を算出し、前記視線情報の前記被験者が装着する光学機器での屈折作用による誤差を補正する較正演算部を備える光学装置。
- 請求項25に記載の光学装置において、
前記較正演算部は、被験者の眼球の運動情報に基づいて前記被験者の視線情報を算出する第一の較正演算部と、前記視線情報の前記被験者が装着する光学機器での屈折作用による誤差を補正する第二の較正演算部とからなる光学装置。 - 請求項25から請求項26のうちいずれか一項に記載の光学装置において、
前記視線情報は、前記被験者の注視点である光学装置。 - 請求項25から請求項27のうちいずれか一項に記載の光学装置において、
前記視線情報は、前記被験者の視線の前記光学機器上における透過点である光学装置。 - 請求項25から請求項28のうちいずれか一項に記載の光学装置において、
前記光学機器は、眼鏡レンズである光学装置。 - 請求項29に記載の光学装置において、
前記眼鏡レンズは、領域によって屈折力が異なる光学装置。 - 請求項29又は請求項30に記載の光学装置において、
前記眼鏡レンズは、累進眼鏡レンズである光学装置。 - 請求項25から請求項31のうちいずれか一項に記載の光学装置において、
前記較正演算部は、3次以上の項を含む変換式を用いて演算を行い、前記眼球の運動情報に基づいて、前記視線情報の誤差を補正する光学装置。 - 請求項25から請求項32のうちいずれか一項に記載の光学装置において、
前記較正演算部は、前記視線情報のうち前記被験者の注視点と、該注視点に対応する前記被験者の視線の前記光学機器上における透過点とをほぼ同時に算出する光学装置。 - 請求項33に記載の光学装置において、
前記較正演算部は、前記注視点及び該注視点に対応する前記透過点を前記眼球の運動情報の測定とほぼ同時に算出する光学装置。 - 請求項25から請求項34のうちいずれか一項に記載の光学装置において、
前記較正演算部は、前記被験者の視野での配置密度が不均一である測定点における前記眼球の運動情報に基づいて、前記視線情報の誤差を補正する光学装置。 - 請求項25から請求項35のうちいずれか一項に記載の光学装置において、
前記較正演算部は、前記被験者の視野での配置数が可変である測定点における前記眼球の運動情報に基づいて、前記視線情報の誤差を補正する光学装置。 - 請求項25に記載の光学装置において、
前記較正演算部は、前記被験者の注視点および前記注視点に対応する透過点に関する較正された換算式を予め求め、前記被験者の眼球の運動情報に基づいて、前記較正された換算式を使用して、前記注視点および前記透過点に関するデータを出力する光学装置。 - 請求項25から請求項37のうちいずれか一項に記載の光学装置において、
前記較正演算部は、最大の画角が60°を超える範囲で較正用の測定を行う光学装置。 - 被験者の眼球の運動情報に基づいて、前記被験者の視線情報を算出する第一の較正演算ステップと、
前記視線情報の前記被験者が装着する光学機器による誤差を補正する第二の較正演算ステップとを備える視線情報検出方法。 - 請求項37に記載の視線情報検出方法において、
前記視線情報は、眼鏡を装着した被検者の前記眼鏡のレンズを前記被検者の視線が透過する透過点であり、
前記被験者の眼球の運動情報は、第1の基準線が前記眼鏡のレンズに対して所定の位置に配置され、コーナーキューブに映った前記第1の基準線と前記コーナーキューブの第2の基準線とを略一致させた状態で取得する視線情報検出方法。 - 被験者の眼球の運動情報に基づいて、前記被験者の視線情報を算出する第一の較正演算ステップと、
前記被験者が装着する光学機器による前記視線情報の誤差を補正する第二の較正演算ステップと、
前記視線情報に基づいて、前記光学機器を設計する設計ステップとを備える光学機器設計方法。 - 請求項41の光学機器設計方法によって設計された光学機器。
- 被験者の眼球の運動情報に基づいて、前記被験者の視線情報を算出する第一の較正演算ステップと、
前記被験者が装着する光学機器による前記視線情報の誤差を補正する第二の較正演算ステップと、
前記視線情報に基づいて、複数の光学機器群の中から前記被験者が装着する光学機器を選択する選択ステップとを備える光学機器選択方法。 - 被験者の眼球の運動情報に基づいて、前記被験者の視線情報を算出する第一の較正演算ステップと、
前記被験者が装着する光学機器による前記視線情報の誤差を補正する第二の較正演算ステップと、
前記視線情報に基づいて、前記光学機器を設計する設計ステップと、
前記設計ステップの設計に基づいて、前記光学機器を加工する加工ステップとを備える光学機器製造方法。 - 眼鏡を装着した被検者の眼球の動きを測定し、前記測定結果に基づいて前記眼鏡のレンズを前記被検者の視線が透過する透過点を検出する視線検出装置を較正する視線検出装置較正方法であって、
第1の基準線が前記眼鏡のレンズに対して所定の位置に配置され、コーナーキューブに映った前記第1の基準線と前記コーナーキューブの第2の基準線とを略一致させた状態で、前記視線検出装置により前記被検者の眼球の動きを測定する測定工程と、
前記測定工程による測定結果に基づいて前記視線検出装置を較正する較正工程とを有する視線検出装置較正方法。 - 請求項45に記載の視線検出装置較正方法において、
前記第1および第2の基準線は、それぞれ、少なくとも2方向の基準線である視線検出装置較正方法。 - 請求項45または46に記載の視線検出装置較正方法において、
前記測定工程では、前記被検者が前記コーナーキューブを注視し、且つ前記コーナーキューブに映った前記第1の基準線と前記コーナーキューブの第2の基準線とを略一致させた状態で、前記被検者の眼球の動きを測定する視線検出装置較正方法。 - 請求項45~47のいずれか一項に記載の視線検出装置較正方法において、
前記第2の基準線は、前記コーナーキューブの稜線である視線検出装置較正方法。 - 請求項45~48のいずれか一項に記載の視線検出装置較正方法において、
前記第1の基準線は、前記眼鏡のレンズの外周部に配置されている視線検出装置較正方法。 - 請求項49に記載の視線検出装置較正方法において、
前記第1の基準線は、前記眼鏡のレンズの外周部に取り付けられた基準部材に描かれている視線検出装置較正方法。 - 請求項49に記載の視線検出装置較正方法において、
前記眼鏡は、検眼用フレームであり、
前記第1の基準線は、前記検眼用フレームに描かれている視線検出装置較正方法。 - 眼鏡を装着した被検者の眼球の動きを測定し、前記測定結果に基づいて前記被検者の注視点を検出し、前記注視点に基づいて前記眼鏡のレンズを前記被検者の視線が透過する透過点を検出する視線検出装置を較正する視線検出装置較正方法であって、
第1の基準線が前記眼鏡のレンズに対して所定の位置に配置され、前記被検者がコーナーキューブを注視し、且つ前記コーナーキューブに映った前記第1の基準線と前記コーナーキューブの第2の基準線とを略一致させた状態で、前記コーナーキューブの位置を検出する検出工程と、
前記検出工程による検出結果に基づいて前記視線検出装置を前記透過点に関して較正する較正工程とを有する視線検出装置較正方法。 - 眼鏡を装着した被検者の眼球の動きを測定し、前記測定結果に基づいて前記被検者の注視点を検出し、前記注視点に基づいて前記眼鏡のレンズを前記被検者の視線が透過する透過点を検出する視線検出装置を較正する視線検出装置較正方法であって、
第1の基準線が前記眼鏡のレンズに対して所定の位置に配置され、前記被検者がコーナーキューブを注視し、且つ前記コーナーキューブに映った前記第1の基準線と前記コーナーキューブの第2の基準線とを略一致させた状態で、前記視線検出装置により前記被検者の注視点を検出する検出工程と、
前記検出工程による検出結果に基づいて前記視線検出装置を前記透過点に関して較正する較正工程とを有する視線検出装置較正方法。 - 眼鏡を装着した被検者の眼球の動きを測定し、前記測定結果に基づいて前記眼鏡のレンズを前記被検者の視線が透過する透過点を検出する視線検出装置であって、
請求項45~53のいずれか一項に記載の視線検出装置較正方法により較正された視線検出装置。 - 請求項54に記載の視線検出装置によって得られた前記透過点のデータを解析し、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54に記載の視線検出装置によって得られた前記透過点のデータを解析し、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54に記載の視線検出装置によって得られた前記透過点のデータを解析し、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。
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