JP2017037330A - 視線情報補正装置、視線情報検出装置、眼鏡レンズの設計方法、眼鏡レンズの製造方法、眼鏡レンズ選択装置、眼鏡レンズ選択方法、および眼鏡レンズ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】視線情報補正装置100は、光を屈折させて眼球に入射させる光学器具を装着した被験者の前記眼球の状態に基づいて求められた視線情報が入力される入力部と、前記光学器具での前記光の屈折に関する光学情報を用いて、前記入力部に入力された前記視線情報を補正する演算部とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明の第2の態様によると、視線情報検出装置は、第1の態様の視線情報補正装置と、光を屈折させて眼球に入射させる光学器具を装着した被験者の前記眼球の状態に基づいて求められた視線情報を検出する検出部と、を備える。
本発明の第3の態様によると、眼鏡レンズの設計方法は、光を屈折させて眼球に入射させる光学器具を装着した被験者の前記眼球の状態に基づいて求められた視線情報を、前記光学器具での前記光の屈折に関する光学情報と、前記光学器具に対して予め行われた光線追跡結果とを用いて補正する補正ステップと、補正された前記視線情報と、前記光学器具における位置情報及び前記光学情報とに基づいて、前記被験者が装用する眼鏡レンズの収差分布及びレンズ面形状のうち少なくとも一方を決定する設計ステップとを含む。
本発明の第4の態様によると、眼鏡レンズの製造方法は、第3の態様の眼鏡レンズの設計方法を用いて眼鏡レンズを設計する。
本発明の第5の態様によると、眼鏡レンズ選択装置は、光を屈折させて眼球に入射させる光学器具を装着した被験者の前記眼球の状態に基づいて前記被験者の視線情報を検出する検出部と、前記光学器具での前記光の屈折に関する光学情報と、前記光学器具に対して予め行われた光線追跡結果とを用いて、前記検出部で検出された前記視線情報を補正する演算部と、補正された前記視線情報と、前記光学器具における位置情報及び前記光学情報とに基づいて、収差分布及びレンズ面形状の異なる複数の眼鏡レンズ群の中から前記被験者が装用する眼鏡レンズを選択する選択部とを備える。
本発明の第6の態様によると、眼鏡レンズ選択方法は、光を屈折させて眼球に入射させる光学器具を装着した被験者の前記眼球の状態に基づいて求められた視線情報を、前記光学器具での前記光の屈折に関する光学情報と、前記光学器具に対して予め行われた光線追跡結果とを用いて補正する補正ステップと、補正された前記視線情報と、前記光学器具における位置情報及び前記光学情報とに基づいて、収差分布及びレンズ面形状の異なる複数の眼鏡レンズ群の中から前記被験者が装用する眼鏡レンズを選択する選択ステップとを含む。
本発明の第7の態様によると、眼鏡レンズは、所定の収差分布を有し、前記収差分布は、光を屈折させて眼球に入射させる光学器具を装着した被験者の視性能を示すように形成されており、前記視性能は、前記光学器具を装着した前記被験者の前記眼球の状態に基づいて求められた視線情報を、前記光学器具での前記光の屈折に関する光学情報と、前記光学器具に対して予め行われた光線追跡結果とを用いて補正して得られる補正視線情報と、前記被験者の装着した前記光学器具との交点である補正交点群又は当該補正交点群に基づく視線エリアである。
本発明の第8の態様によると、眼鏡レンズは、所定の収差分布を有し、前記収差分布は、光を屈折させて眼球に入射させる光学器具を装着した被験者の視性能を示すように形成されており、前記視性能は、前記光学器具を装着した前記被験者の前記眼球の状態に基づいて求められた視線情報を、前記光学器具での前記光の屈折に関する光学情報と、前記光学器具に対して予め行われた光線追跡結果とを用いて補正して得られる補正視線情報から求められた累進帯長である。
本発明の第1の実施の形態を説明する。図1は、本実施形態に係る視線検出装置100の構成を示す斜視図である。図1に示すように、視線検出装置100は、ヘッドバンドHB、眼球撮影カメラCMR及び出力ケーブルOLを有している。視線検出装置100としては、例えば(株)ナックイメージテクノロジーのEMR−9や、ISCAN Inc.のAA−ETL−400BやAA−ETL−500Bなどが挙げられる。
まず、被験者が眼鏡を装着している状態で視線検出装置100を用いる場合に、視線情報補正装置200を用いるべき理由を説明する。
y(NRP)≠y(Di) となっている。
|y(NRP)|<|y(Di)|
となっている。
|y(NRP)|>|y(Di)|
となっている。
D1≠R1 かつ D2≠R2
となっている。
遠用エリアの度数がプラスの時には、
LENGTH(D1)<LENGTH(R1)
かつ
LENGTH(D2)<LENGTH(R2)
となっている。
また、遠用エリアの度数がマイナスの時には、
LENGTH(D1)>LENGTH(R1)
かつ
LENGTH(D2)>LENGTH(R2)
となっている。
本実施例1では、眼鏡レンズとして、単焦点球面レンズの場合を考える。図13は、記憶部MRなどの記憶されるレンズ形状基礎データの内容を示す。また、透過光線情報を保存する場合の保存内容は図14である。透過光線情報は、図13のレンズ形状基礎データを用い、レンズと回旋点を再現し、回旋点を通る光線を生成しすることによって得られる(図15)。図13のレンズ形状基礎データを有する眼鏡レンズは回転対称レンズであるため、1軸に沿って行なえば十分である。
本実施例2では、眼鏡レンズとして、単焦点乱視レンズの場合を考える。レンズ形状基礎データを保存する場合の保存内容が図18である。また、透過光線情報を保存する場合の保存内容は図19である。透過光線情報は、図18のレンズ形状基礎データを用い、レンズと回旋点を再現し、回旋点を通る光線を生成しすることによって得られる(図20、図21)。
累進屈折力レンズの場合を考える。レンズ形状基礎データを保存する場合の保存内容が図24と図25である。図25は累進面形状を母球面からの差分としてサグ化したものである。また、透過光線情報を保存する場合の保存内容は図17である。透過光線情報は、図24、図25のレンズ形状基礎データを用い、レンズと回旋点を再現し、回旋点を通る光線を生成しすることによって得られる(図26)。
本実施例4では、補正された眼球の回旋角、光学器具と視線との交点のデータを用いて、被験者についてのレンズ上の視線の使用エリアを求める例を説明する。
以下、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。図32は、本発明の第2の実施の形態による眼鏡装用状態測定システム1の概略を説明する図である。眼鏡装用状態測定システム1は、眼鏡撮影装置10とコンピュータ20とを有する。眼鏡撮影装置10は、被験者の頭部に装着され、眼鏡を装用した被験者を連続的に撮影する。コンピュータ20は、眼鏡撮影装置10により連続的に撮影された画像に基づいて、眼鏡の位置の変化量を測定することで、被験者における眼鏡の装用状態の変化を測定する。
Δ(t0) = (y2(t0) − y1(t0)) / (x2(t0) − x1(t0)) …(1)
Δ(t) = (y2(t) − y1(t)) / (x2(t) − x1(t)) …(2)
θ(t) = arctan(Δ(t)) −arctan(Δ(t0)) …(3)
dx(t) = {(x1(t) + x2(t)) − (x1(t0) + x2(t0))} / 2 …(4)
dy(t) = {(y1(t) + y2(t)) − (y1(t0) + y2(t0))} / 2 …(5)
眼鏡装用状態測定システム1は、被験者2が装用する眼鏡3を連続的に撮像する眼鏡撮影装置10と、眼鏡撮影装置10により撮像された画像から、眼鏡3のレンズに付されたマーク31L,32L,31R,32Rを連続的に抽出するコンピュータ20と、抽出したマーク31L,32L,31R,32Rの位置の変化量を算出し、この変化量に基づいて、眼鏡3の位置の変化量を測定するコンピュータ20と、を備える。これにより、眼鏡3を装用した被験者2が動いている状態における、眼鏡3の装用状態の変化を測定することができる。すなわち、この変化量に基づき眼鏡レンズ又は眼鏡フレームが被験者に対して合っているかどうかの可否を判断することができる。また、この変化量として演算(測定)された平行移動量や回転量(測定量)により、眼鏡レンズ又は眼鏡フレームが被験者に対して合っているかどうかの可否を判断することができる。
眼鏡位置の変化量を、眼鏡レンズに付された2箇所のマークと被験者の顔の一部の特徴点との相対的な位置関係から求めるようにしてもよい。この場合、眼鏡撮影装置10は、眼鏡と共に被験者の顔の一部を撮像するようにする。図37に、この場合の眼鏡撮影装置10による撮像画像の一例を示す。図37(a)は、時刻t0における右目側の撮像画像を示し、図37(b)は、時刻tにおける右目側の撮像画像を示す。ここでは、一例として、被験者の鼻2nの頂点を特徴点として設定した場合について説明する。コンピュータ20は、時刻t0および時刻tの撮像画像から、それぞれ、マーク31R,32Rを抽出すると共に、上記設定した特徴点を抽出し、当該特徴点の位置を基準座標Oとして、マーク31R,32Rの位置座標を算出する。そしてコンピュータ20は、上述した実施の形態と同様に、時刻tおよび時刻t0におけるマーク31R,32Rの位置座標から、眼鏡位置の回転量θ(t)および平行移動量dx(t),dy(t)を算出する。なお、ここでは、眼鏡の右目側の撮像画像を用いて演算する場合について説明したが、眼鏡の左目側の撮像画像を用いて演算する場合も同様であるため説明を省略する。
上述した眼鏡撮影装置10に、さらに視線検出部を設けてもよい。図38は、変形例2における眼鏡撮影装置10Xの構成を示す図である。眼鏡撮影装置10Xは、上述した実施の形態における眼鏡撮影装置10の構成に加え、左目の視線を検出する左目視線検出部15Lと、右目の視線を検出する右目視線検出部15Rとを備える。なお、左目視線検出部15Lおよび右目視線検出部15Rとしては、公知の視線検出装置を用いることができる。例えば、赤外線で照明された眼球の画像を撮像し、眼球の画像に基づいて瞳孔中心の位置座標や角膜反射点の位置座標などの眼球運動データを算出し、眼球運動データに基づいて視線の方向を検出する視線検出装置などを用いることができる。このように眼鏡撮影装置10Xが視線検出部15を有することにより、眼鏡の位置の変化量を測定できると同時に、視線検出を行うことができる。
上述した実施の形態では、左右の眼鏡レンズのそれぞれに付した2箇所のマークを用いて眼鏡の変化量を算出する例について説明したが、マークの数は2箇所に限らなくてもよい。
上述した実施の形態では、眼鏡位置の変化量を求めるためのマークを眼鏡レンズに付した例について説明したが、眼鏡のフレームに付しておくようにしてもよい。
上述した実施の形態では、眼鏡撮影装置10を被験者の頭部に固定する例について説明したが、この他の方法で、被験者の顔に対する眼鏡撮影装置10の相対位置を固定しておくようにしてもよい。
上述した実施の形態では、眼鏡レンズに付された2箇所のマークの位置の変化量に基づいて、眼鏡の平行移動量および前後方向を軸とする回転量の両方を算出する例について説明した。しかしながら、眼鏡レンズに付された2箇所のマークの位置の変化量に基づいて、眼鏡の平行移動量および前後方向を軸とする回転量のいずれか一方を算出するようにしてもよい。
従来の視線検出装置は、眼鏡等の光を屈折させて眼球に入射させる光学器具を被験者が装着していることは念頭に置いておらず、回旋中心と注視点とを結ぶ視線が結ばれていることを前提に視線方向や眼球回旋角を計算している。したがって、被験者が上記の光学器具を装着している場合、被験者の実際の視線は光学器具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。
この誤差はレンズ設計をするにあたり無視できない大きさであり、実際に従来の視線検出装置の出力結果を用いて設計を行い、被験者に装用してもらったところ、設計時に用いた視線と実際の被験者の視線とが異なるため、被験者が実際に感じる収差は設計とは異なってしまい被験者にとって不満の残る結果となってしまった。
上記実施形態によれば、より正確な視線情報の検出に寄与することができる。被験者が眼鏡を使用している場合でも、視野の全域で眼球運動データを正しく較正できる。
また、従来技術では、眼鏡を装用した被験者が動いている状態で、眼鏡の装用状態がどのように変化するかは考慮されていなかった。
上記実施形態によれば、被験者における眼鏡の装用状態の変化を測定することができる。
日本国特許出願2012年第205453号(2012年9月19日出願)
日本国特許出願2012年第206295号(2012年9月19日出願)
Claims (20)
- 光を屈折させて眼球に入射させる光学器具を装着した被験者の前記眼球の状態に基づいて求められた視線情報が入力される入力部と、
前記光学器具に対して予め行われた光線追跡結果を保存する記憶部と、
前記光学器具での前記光の屈折に関する光学情報と、前記光線追跡結果とを用いて、前記入力部に入力された前記視線情報を補正する演算部とを備える視線情報補正装置。 - 請求項1に記載の視線情報補正装置において、
前記光線追跡結果は、回旋点から前記光学器具に向かう光線を光線追跡した結果である視線情報補正装置。 - 請求項2に記載の視線情報補正装置において、
前記光学器具は眼鏡レンズであり、
前記光線追跡結果は、回旋点から前記眼鏡レンズのレンズ面の複数の点を通るそれぞれ複数の光線を追跡した結果である視線情報補正装置。 - 請求項3に記載の視線情報補正装置において、
前記記憶部に保存された前記光線追跡結果の中から前記視線情報に近い光線追跡結果を検索する検索部を更に備える視線情報補正装置。 - 請求項4に記載の視線情報補正装置において、
前記検索部は、前記記憶部に保存された前記光線追跡結果の中から注視点の近くを通る前記光線追跡結果を検索する視線情報補正装置。 - 請求項4または5に記載の視線情報補正装置において、
前記検索部は、前記視線情報に近い複数の前記光線追跡結果を検索し、
検索された前記複数の光線追跡結果から前記視線情報に近い光線を補間する補間部を更に備える視線情報補正装置。 - 請求項1から6までのいずれか一項に記載の視線情報補正装置において、
前記演算部において補正する際に、被験者の注視点座標情報を更に用いる視線情報補正装置。 - 請求項7に記載の視線情報補正装置において、
前記演算部において補正する際に、注視点までの距離情報を更に用いる視線情報補正装置。 - 請求項1から8までのいずれか一項に記載の視線情報補正装置において、
前記演算部において補正する際に、視野撮影部の歪み情報を更に用いる視線情報補正装置。 - 請求項1から9までのいずれか一項に記載の視線情報補正装置において、
前記被験者と前記光学器具と前記被験者の視線情報を提供する視線検出装置の少なくとも二つの相対位置情報を検出する相対位置検出部を更に備え、
前記演算部において補正する際に、前記相対位置情報を更に用いる視線情報補正装置。 - 請求項1から10までのいずれか一項に記載の視線情報補正装置と、
光を屈折させて眼球に入射させる光学器具を装着した被験者の前記眼球の状態に基づいて求められた視線情報を検出する検出部と、
を備える視線情報検出装置。 - 請求項11に記載の視線情報検出装置において、
前記被験者の視野を撮影する視野撮影部と
前記視野撮影部によって撮影される撮影画像に含まれるゆがみを補正するゆがみ補正部をさらに備える視線情報検出装置。 - 請求項12に記載の視線情報検出装置において、
前記被験者の装用する眼鏡レンズの水平方向の幅をD(mm)とし、前記被験者の角膜頂点間距離をD1(mm)、前記被験者の角膜頂点から回旋点までの距離をD2(mm)としたときに、
前記視野撮影部の全画角が
atan(D/(2×(D1+D2)))×2
以上である視線情報検出装置。 - 光を屈折させて眼球に入射させる光学器具を装着した被験者の前記眼球の状態に基づいて求められた視線情報を、前記光学器具での前記光の屈折に関する光学情報と、前記光学器具に対して予め行われた光線追跡結果とを用いて補正する補正ステップと、
補正された前記視線情報と、前記光学器具における位置情報及び前記光学情報とに基づいて、前記被験者が装用する眼鏡レンズの収差分布及びレンズ面形状のうち少なくとも一方を決定する設計ステップとを含む眼鏡レンズの設計方法。 - 請求項14に記載の眼鏡レンズの設計方法において、
前記設計ステップは、
補正された前記視線情報と、前記光学器具における位置情報とを用いて、前記被験者の視線と前記光学器具との交点群を求めることと、
求めた前記交点群に基づいて、前記眼鏡レンズ上に所定の視線領域を求めることと、
前記交点群と前記視線領域とを用いて、前記収差分布及び前記レンズ面形状のうち少なくとも一方を決定することと、を含む眼鏡レンズの設計方法。 - 請求項14または15の眼鏡レンズの設計方法を用いて眼鏡レンズを設計する眼鏡レンズの製造方法。
- 光を屈折させて眼球に入射させる光学器具を装着した被験者の前記眼球の状態に基づいて前記被験者の視線情報を検出する検出部と、
前記光学器具での前記光の屈折に関する光学情報と、前記光学器具に対して予め行われた光線追跡結果とを用いて、前記検出部で検出された前記視線情報を補正する演算部と、
補正された前記視線情報と、前記光学器具における位置情報及び前記光学情報とに基づいて、収差分布及びレンズ面形状の異なる複数の眼鏡レンズ群の中から前記被験者が装用する眼鏡レンズを選択する選択部とを備える眼鏡レンズ選択装置。 - 光を屈折させて眼球に入射させる光学器具を装着した被験者の前記眼球の状態に基づいて求められた視線情報を、前記光学器具での前記光の屈折に関する光学情報と、前記光学器具に対して予め行われた光線追跡結果とを用いて補正する補正ステップと、
補正された前記視線情報と、前記光学器具における位置情報及び前記光学情報とに基づいて、収差分布及びレンズ面形状の異なる複数の眼鏡レンズ群の中から前記被験者が装用する眼鏡レンズを選択する選択ステップとを含む眼鏡レンズ選択方法。 - 所定の収差分布を有する眼鏡レンズであって、
前記収差分布は、光を屈折させて眼球に入射させる光学器具を装着した被験者の視性能を示すように形成されており、
前記視性能は、前記光学器具を装着した前記被験者の前記眼球の状態に基づいて求められた視線情報を、前記光学器具での前記光の屈折に関する光学情報と、前記光学器具に対して予め行われた光線追跡結果とを用いて補正して得られる補正視線情報と、前記被験者の装着した前記光学器具との交点である補正交点群又は当該補正交点群に基づく視線エリアである眼鏡レンズ。 - 所定の収差分布を有する眼鏡レンズであって、
前記収差分布は、光を屈折させて眼球に入射させる光学器具を装着した被験者の視性能を示すように形成されており、
前記視性能は、前記光学器具を装着した前記被験者の前記眼球の状態に基づいて求められた視線情報を、前記光学器具での前記光の屈折に関する光学情報と、前記光学器具に対して予め行われた光線追跡結果とを用いて補正して得られる補正視線情報から求められた累進帯長である眼鏡レンズ。
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