眼球下転量測定装置
【課題】装用者の個々に応じて眼球下転量を正確に求めることができる眼球下転量測定装置を提供すること。
【解決手段】装用者の遠用アイポイントＦＰに対応する正面視線ＬＦの位置と近用アイポイントＮＰに対応する下方視線ＬＮの位置とを検出する視線位置検出手段３と、この視線位置検出手段３で検出された遠用アイポイントＦＰの位置と近用アイポイントＮＰの位置との間の距離を演算する演算手段５とを備える。眼球下転量Ｉｎｄｉｈを測定するにあたり、装用者が眼鏡をかけた状態であるので、装用者の姿勢にかかわらず、遠用アイポイントＦＰと近用アイポイントＮＰとをそれぞれ正確に検出することができ、眼球下転量Ｉｎｄｉｈを正確かつ簡単にしかも低いコストで測定することができる。
【解決手段】装用者の遠用アイポイントＦＰに対応する正面視線ＬＦの位置と近用アイポイントＮＰに対応する下方視線ＬＮの位置とを検出する視線位置検出手段３と、この視線位置検出手段３で検出された遠用アイポイントＦＰの位置と近用アイポイントＮＰの位置との間の距離を演算する演算手段５とを備える。眼球下転量Ｉｎｄｉｈを測定するにあたり、装用者が眼鏡をかけた状態であるので、装用者の姿勢にかかわらず、遠用アイポイントＦＰと近用アイポイントＮＰとをそれぞれ正確に検出することができ、眼球下転量Ｉｎｄｉｈを正確かつ簡単にしかも低いコストで測定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼鏡レンズにおける眼球下転量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼鏡レンズには単焦点眼鏡レンズの他に累進屈折力眼鏡レンズがある。この累進屈折力レンズは、遠方視に対応する屈折力（度数）を持つ遠用部領域と近方視に対応する屈折力を持つ近用部領域とを備えた非球面レンズである。遠用部領域はレンズの上方位置に設定され、近用部領域はレンズの下方位置に設定され、これら両領域の間で屈折力が累進的に変化する累進帯を備えている。これらの領域には境目がなく１枚のレンズで遠くのものから近くのものまで見ることができる。遠用部領域、近用部領域および累進帯は、個々の使用目的（遠近重視、中近重視、近々重視、フルタイム使用、パートタイム使用、静的使用、動的使用など）に合わせて調整を行う必要がある（光学的フィッティング）。光学的フィッティングの中でも、累進屈折力レンズにおいては眼球下転量が重要である。眼球下転量とは、眼鏡装着者が水平視した状態でのレンズ上の視線位置を遠用アイポイント（ＦＰ）とし、近用視線の状態でのレンズ上の視線位置を近用アイポイント（ＮＰ）としたとき、遠用アイポイントから近用アイポイントまで眼球を下転させる距離である。
【０００３】
このような眼鏡レンズを設計するにあたり、眼球運動測定装置からの情報を得て眼鏡をかけた状態での個人の眼球運動経路をソフトウェアで分析することにより、１つ以上のアイポイント又は平均的な領域を特定し、その情報を元に標準レンズを個々人の眼に合わせて修正した眼鏡レンズをカスタム設計する従来例がある（特許文献１）。この特許文献１の従来例では、アイポイントを測定するために眼球運動測定装置が用いられている。
また、頭追跡システムと、装用者の動作統計モデルの統計分析結果から引き出される値を使用し、装用者の個々の視覚動作パターンを判定し、フレーム選択指導や、公知の複数のレンズから最適なレンズデザインを奨励する従来例（特許文献２）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５２１０２７号公報
【特許文献２】特表２００３−５２３２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の従来例では、眼球運動測定装置を用いるので、装置全体が高価なものとなる。遠用アイポイントや近用アイポイントの決定に際しては、頭及び眼球運動だけでなく、眼鏡を装着している人（装用者）の姿勢もかかわってくるので、頭と眼球運動だけで決定する特許文献１では正確な測定値を得ることができない。
特許文献２の従来例では、特許文献１と同様に、頭追跡システムを用いているので、装置全体が高価なものになるだけでなく、装用者の姿勢によっては正確な測定を行うことができない。
【０００６】
本発明の目的は、装用者の個々に応じて眼球下転量を正確に求めることができる眼球下転量測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の眼球下転量測定装置は、装着者が実際に装着するとともに上辺部と下辺部とを有するフレームに装着される眼鏡レンズの遠用アイポイントから近用アイポイントまでの長さを測定する装置であって、装用者の前記遠用アイポイントに対応する視線の位置と前記近用アイポイントに対応する視線の位置とを検出する視線位置検出手段と、この視線位置検出手段で検出された前記遠用アイポイントの位置と前記近用アイポイントの位置との間の距離を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この構成の本発明では、眼鏡をかけた状態で視線位置検出手段によって、眼の視線の位置が異なる近用アイポイントと遠用アイポイントとをそれぞれ検出し、これらのアイポイントの位置に基づいて前記遠用アイポイントの位置と前記近用アイポイントの位置との間の距離である眼球下転量を演算手段で演算する。
そのため、本発明では、装用者の姿勢にかかわらず、遠用アイポイントと近用アイポイントとをそれぞれ検出するので、眼球下転量を正確かつ簡単に測定することが可能となる。しかも、従来例のような高額な眼球運動測定装置やこの装置で出力された情報から眼球運動経路を分析する高額なソフトウェアが不要とされるので、安価に装置を提供することができる。
【０００９】
本発明では、前記視線位置検出手段は、装用者の眼球に光を照射する光照射手段と、この光照射手段で照射した光が装用者の眼球で反射された反射光を含む正面画像を撮像する正面撮像手段と、これらの光照射手段と正面撮像手段とを眼球の周囲に沿って移動させる移動機構とを備えた構成が好ましい。
この構成の本発明では、光照射手段で照射された光を眼球で反射させて正面撮像手段で撮像することで、正確な遠用アイポイントと近用アイポイントの位置を求めることができる。
【００１０】
前記演算手段は、フレームの前傾角θと、眼球中心と前記近用アイポイントとを結ぶ下方視線と眼鏡レンズの眼球側平面とのなす角度βと、前記眼球中心と前記遠用アイポイントとを結ぶ正面視線と前記眼鏡レンズの眼球側平面とのなす角度γと、前記眼鏡レンズの眼球側平面と前記フレームの眼鏡側面の下端の位置から前記下方視線におろした法線とのなす角度δと、前記下端の位置と前記正面視線との間の距離Ｋと、前記下端の位置から前記下方視線におろした法線の距離Ｍとから、前記フレームの眼鏡側面の下端から前記近用アイポイントまでの近用アイポイントの長さＮを、
Ｎ＝Ｍ／COSδ （１）
δ＝１８０°−（β+９０°） （２）
β=１８０°−（α+γ） （３）
γ=１８０°−（９０°+θ） （４）
の式から演算する構成が好ましい。
この構成の本発明では、（１）から（４）の式に基づいて、眼鏡レンズの厚みにかかわらず、近用アイポイントの長さＮを正確に求めることができる。
【００１１】
前記正面撮像手段は、装用者の眼球の網膜で反射された反射光を受光する構成が好ましい。
この構成の本発明では、網膜で反射された反射光は瞳孔を通じて広い面積の検出光として確実に検出することができる。
【００１２】
前記正面撮像手段は、装用者の眼球の角膜で反射された反射光を受光する構成が好ましい。
この構成の本発明では、角膜で反射された反射光は狭い面積であるので、精度のよい位置検出を行うことができる。
【００１３】
前記眼鏡レンズが設けられたフレームの前傾角を測定する前傾角測定手段を備える構成が好ましい。
この構成の本発明では、前傾角を装用者が眼鏡を装用した状態で計測できるので、装用状態にかかわらず、正確な前傾角を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる眼球下転量測定装置で測定される眼鏡レンズの概略図。
【図２】（Ａ）（Ｂ）は第１実施形態にかかる眼球下転量測定装置の概略構成図。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は眼鏡をかけた装用者を正面撮像手段で撮像した画像の概略図。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は眼鏡をかけた装用者を正面撮像手段で撮像した画像の概略図。
【図５】前傾角測定手段で撮像された画像の概略図。
【図６】遠用アイポイントの長さを求めるための概略図。
【図７】近用アイポイントの長さを求めるための概略図。
【図８】（Ａ）（Ｂ）は第２実施形態にかかる眼球下転量測定装置の概略構成図。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は眼鏡をかけた装用者を正面撮像手段で撮像した画像の概略図。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は眼鏡をかけた装用者を正面撮像手段で撮像した画像の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態では、眼鏡レンズとして累進屈折力レンズを使用する。また、本実施形態では、眼鏡を装着した場合の鉛直方向を上下方向、眼鏡を装着した場合の水平方向を左右方向として説明する。
［眼鏡レンズ］
図１に示すように、眼鏡レンズ１０は、上方に位置する遠用部領域１１と、下方に位置する近用部領域１２と、これら遠用部領域１１と近用部領域１２との間に位置する累進帯１３と、累進帯１３の側方に隣接した側方領域１４と、を有している。
【００１６】
遠用部領域１１は、遠方視するのに適した相対的にプラス度数の低い平均度数を備えている。特に、装着者が正面視をした場合に瞳中心を通る水平線（つまり視線）が通過する位置を遠用アイポイントＦＰとする。
近用部領域１２は、近方視（例えば、読書）するのに適した相対的にプラス度数の高い平均度数を備えている。特に、装着者が近方視（下方視）した場合の視線が通過する位置を近用アイポイントＮＰとする。
【００１７】
累進帯１３は、遠用部領域１１と近用部領域１２との間で相対的なプラスの平均加入度数が累進的に変化する領域である。遠用アイポイントＦＰを通過して左右方向に延びる直線を遠用アイポイントラインＦＬとする。近用アイポイントＮＰを通過して左右方向に延びる直線を近用アイポイントラインＮＬとする。遠用アイポイントラインＦＬと近用アイポイントラインＮＬ間の距離（長さ）は眼球下転量Ｉｎｄｉｈであり、この眼球下転量Ｉｎｄｉｈが本実施形態の測定対象である。
遠用部領域１１と累進帯１３との境界線から遠用アイポイントＦＰまでが遠用アイポイント高さＦｈである。遠用部領域１１と累進帯１３との境界線と、累進帯１３と近用部領域１２との境界線との間の長さ（距離）が累進帯長ＳＰｈである。
側方領域１４は、非点収差領域と呼ばれるエリアである。側方領域１４を通して見ると物が二重に見えたりするため、通常、装着者は側方領域１４を通して物を見ない。
【００１８】
眼鏡レンズ１０は、このような累進屈折力レンズを成形加工することにより得られ、得られた眼鏡レンズ１０はフレーム２０に装着されて眼鏡となる。
フレーム２０は、眼鏡レンズ１０を装着して枠状に取り囲むフレーム枠２１と、左右のフレーム枠２１を連結するブリッジ２２と、フレーム枠２１からヒンジを介して回動可能に取り付けられたテンプル２３（図５参照）とを備えている。フレーム枠２１は上辺部２１Ｕと下辺部２１Ｄと側辺部２１Ｓとを有する。これらの上辺部２１Ｕと下辺部２１Ｄとの間の距離が眼鏡レンズの玉型高さＢｈであり、遠用アイポイントＦＰからフレームの上辺部までの距離が上部フレーム高さＯｈである。フレーム枠２１の下辺部２１Ｄから近用アイポイントＮＰまでの距離が下部フレーム高さＵｈである。
【００１９】
［第１実施形態］
第１実施形態にかかる眼球下転量測定装置を図２から図７に基づいて説明する。
図２（Ａ）（Ｂ）は第１実施形態にかかる眼球下転量測定装置の概略構成図である。
図２（Ａ）（Ｂ）において、眼球下転量測定装置１は、装用者の視線の位置を検出する視線位置検出手段３と、眼鏡レンズ１０が設けられたフレームの前傾角θを測定する前傾角測定手段４と、これらの視線位置検出手段３及び前傾角測定手段４からの出力に基づいて眼球下転量Ｉｎｄｉｈを演算する演算手段５とを備えている。
【００２０】
視線位置検出手段３は、装用者の遠用アイポイントＦＰに対応する視線の位置と近用アイポイントＮＰに対応する視線の位置とを検出するものであり、装用者の眼球Ｅに光を照射する光照射手段３１と、この光照射手段３１で照射した光が装用者の眼球Ｅで反射された反射光を含む正面画像を撮像する正面撮像手段３２と、これらの光照射手段３１と正面撮像手段３２を移動する移動機構３３とを有する。光照射手段３１と正面撮像手段３２とは共通のケーシング３０に設けられており、このケーシング３０は眼球Ｅの中心を回転中心として回動する移動機構３３に連結される。
光照射手段３１は近赤外線ＬＥＤから構成される。
【００２１】
正面撮像手段３２は、装用者の眼球Ｅの網膜で反射し瞳孔を通った反射光をカメラで撮像し、この撮像したデータに基づいて画像処理部で網膜反射による瞳孔の位置を検出する構成である。
図２（Ａ）は遠用アイポイントの位置を撮像する状態が示されている。図２（Ａ）において、装用者が正面を向いて正面視線ＬＦが遠用アイポイントＦＰを通った際に、正面撮像手段３２で瞳孔の位置を検出する。
画像処理部は、瞳孔の位置を検出するために、画像のうち瞳孔の部分を楕円と仮定し、楕円に内接する平行四辺形の成立条件により楕円中心を算出し、楕円中心を通る直線と交わる輪郭点の関係から輪郭点の除去を行い、除去後の楕円パラメータを最小二乗法から求める。
【００２２】
つまり、瞳孔の位置を検出する方法は、図３に示される通りである。図３は眼鏡をかけた装用者を正面撮像手段３２で撮像した画像３２Ａの概略図である。この画像３２Ａは後述する演算手段５の表示部に表示される。
図３において、画像３２Ａには眼鏡レンズ１０とともに装用者の眼球Ｅが示されており、この眼球Ｅの画像３２Ａの右上には角度表示部３２Ｂが設けられている。この角度表示部３２Ｂは正面撮像手段３２の装用者の眼球Ｅを中心とした鉛直面内の角度を［°］で示す表示部である。図３では、装用者が正面を向いている（水平方向を見ている）状態であるため、角度は０°とされる。
【００２３】
図３（Ａ）に示される通り、まず、光照射手段３１を使用せず正面撮像手段３２で装用者の画像を撮像する。図３（Ａ）では、通常のカメラでの撮像画像と同じ画像が示されることから、眼球Ｅの瞳孔部分ＥＣが黒く撮像される。そして、この状態で、光照射手段３１から光を眼球Ｅに向けて照射すると、図３（Ｂ）に示される通り、正面撮像手段３２で撮像された画像では、瞳孔部分ＥＣの色が変わる。具体的には、いわゆる赤目と称されるように黒から赤に瞳孔部分ＥＣの色が変わる。そして、図３（Ｃ）に示される通り、図３（Ｂ）の画像から図３（Ａ）の画像を除去して、瞳孔部分ＥＣのみの画像を残す。そして、前述の方法に従って、瞳孔部分ＥＣの位置を検出する。
【００２４】
図２（Ｂ）は近用アイポイントの位置を撮像する状態を示す概略図である。図２（Ｂ）において、装用者が下方を向いて視線が近用アイポイントを通った際に、正面撮像手段３２で瞳孔の位置を検出する。
図４は、装用者の視線が近用アイポイントを通った際に、眼鏡をかけた装用者を正面撮像手段３２で撮像した画像３２Ａの概略図である。図４は装用者が下を向いた状態であるので、図３に比べて装用者の眼が扁平に撮像される。
図４において、画像３２Ａには眼鏡レンズ１０とともに装用者の眼球Ｅが示されている。画像３２Ａの右上には角度表示部３２Ｂが設けられている。図４では、装用者の視線が近用アイポイントに向けている（斜め下方を見ている）状態であるため、角度は０°より大きい、図４では３０°と表示されている。
【００２５】
図４（Ａ）に示される通り、まず、光照射手段３１を使用せず正面撮像手段３２で装用者の画像を撮像する。図４（Ａ）では、眼球Ｅの瞳孔部分ＥＣが黒く撮像される。この状態で、光照射手段３１から光を眼球Ｅに向けて照射すると、図４（Ｂ）に示される通り、正面撮像手段３２で撮像された画像では、瞳孔部分ＥＣの色が変化（赤）して撮像される。そして、図４（Ｃ）に示される通り、図４（Ｂ）の画像から図４（Ａ）の画像を除去して、瞳孔部分ＥＣのみの画像を残す。そして、前述の方法に従って、瞳孔部分ＥＣの位置を検出する。
【００２６】
図２において、移動機構３３は、円弧状のドーム３３Ａと、このドーム３３Ａに沿って光照射手段３１と正面撮像手段３２とが設けられたケーシング３０を駆動する駆動部（図示せず）とを備える。この駆動部はモータ、歯車機構、チェーン等の適宜な構成を有する。
前傾角測定手段４は、眼鏡レンズ１０が設けられた眼鏡を装着した装用者の側面を撮像するカメラと、このカメラで撮像された画像に基づいてフレーム２０の前傾角θを求める画像処理部とを備える。
前傾角測定手段４で撮像された画像が図５に示されている。図５には、装用者が水平方向を向いた状態が撮像されているが、この装用者のフレーム２０のテンプル２３の位置やフレーム枠２１の位置等の画像に基づいて画像処理部が前傾角θを算出する。この画像処理部で算出された前傾角θのデータは演算手段５に送られる。なお、本実施形態では、画像処理部を省略し、カメラで撮像された画面から作業員が前傾角θを直接求め、この数値を演算手段５に別途入力するものでもよい。
【００２７】
図２において、演算手段５は、キーボード等の外部入力部と、ディスプレー部と、演算部とを有するパソコンであり、正面撮像手段３２と前傾角測定手段４とのそれぞれ出力された情報やその他の情報に基づいて眼球下転量Ｉｎｄｉｈを演算するものである。
眼球下転量Ｉｎｄｉｈは遠用アイポイントラインＦＬと近用アイポイントラインＮＬ間の距離（長さ）である。
図６には遠用アイポイントの長さを求めるための概略図、図７には近用アイポイントの長さを求めるための概略図が示されている。
【００２８】
図６及び図７に示される通り、前傾角測定手段４から入力される前傾角θ、正面撮像手段３２で求められた眼球中心と遠用アイポイントＦＰとを結ぶ正面視線ＬＦ、眼球中心と近用アイポイントＮＰとを結ぶ下方視線ＬＮ、正面視線ＬＦと下方視線ＬＮとのなす角度の眼球下転角度α、下方視線ＬＮと眼鏡レンズの眼球側平面ＯＬとのなす角度β、眼鏡レンズの眼球側平面ＯＬと正面視線ＬＦとのなす角度γ、眼鏡レンズの眼球側平面ＯＬと下端２０Ｐの位置から下方視線ＬＮにおろした法線ＶＬとのなす角度δ、フレーム２０の眼鏡側面の下端２０Ｐの位置と正面視線ＬＦとの間の距離Ｋ、眼鏡側面の下端２０Ｐの位置から下方視線ＬＮにおろした法線ＶＬの距離Ｍから、フレーム２０の下端２０Ｐから近用アイポイントＮＰまでの近用アイポイントの長さＮは次の（１）〜（４）の式から求められる。なお、距離Ｋは眼鏡レンズ１０の遠用アイポイントＦＰと下端２０Ｐとのみかけ上の長さでもあり、距離Ｍは眼鏡レンズ１０の近用アイポイントＮＰと下端２０Ｐとのみかけ上の長さでもある。
【００２９】
Ｎ＝Ｍ／COSδ （１）
δ＝１８０°−（β+９０°） （２）
β=１８０°−（α+γ） （３）
γ=１８０°−（９０°+θ） （４）
また、フレーム２０の眼鏡側面の下端２０Ｐから遠用アイポイントＦＰまでの遠用アイポイントの長さＬは次の（５）の式から求められる。
Ｌ=Ｋ／COSθ （５）
さらに、眼球下転量Ｉｎｄｉｈは遠用アイポイントＦＰと近用アイポイントＮＰとの間の距離であるので、眼球下転量Ｉｎｄｉｈは次の式（６）から求められる。
Ｉｎｄｉｈ＝Ｌ−Ｎ （６）
【００３０】
本実施形態では、以上の式を演算部のメモリーに記録させておく。
なお、フレーム２０の眼鏡側面の下端２０Ｐの位置と正面視線ＬＦとの間の距離Ｋは正面撮像手段３２で正面視線ＬＦを中心で受光する位置から下端２０Ｐを中心で受光する位置まで移動させた場合の移動距離として求めることができる。同様に、下端２０Ｐの位置と下方視線ＬＮとの間の距離Ｍは正面撮像手段３２で下方視線ＬＮを中心で受光する位置から下端２０Ｐを中心で受光する位置まで移動させた場合の移動距離として求めることができる。正面撮像手段３２の移動軌跡は円弧上であるが、移動距離が眼球と正面撮像手段３２との間の距離に比べて短いので、平行移動と近似することができる。
【００３１】
以上の構成の第１実施形態において、眼球下転量Ｉｎｄｉｈを求める方法について説明する。まず、装用者が検査対象となる眼鏡レンズ１０の眼鏡をかけ、前傾角測定手段４で前傾角θを測定する。
そして、自然な状態で、装用者に遠くをみるように正面に視線を向けてもらう。正面撮像手段３２を装用者の正面に対向するように位置させ、移動機構３３で移動させつつ装用者の正面を撮像する。装用者が正面を向いており、装用者の視線に一致すると思われる位置に正面撮像手段３２を配置し、撮像を開始する。まず、図３（Ａ）に示される通り、光照射手段３１を使用せず正面撮像手段３２で装用者の画像を撮像し、光照射手段３１から光を装用者の眼球Ｅに向けて照射する。図３（Ｂ）に示される通り、正面撮像手段３２で撮像された画像の瞳孔部分が赤となっている場合にはその位置が遠用アイポイントＦＰであり、その角度が正面撮像手段３２に記憶される。瞳孔部分が赤になっていない場合には、正面撮像手段３２をすこしずつ移動して遠用アイポイントＦＰの位置を求める。その後、眼鏡レンズ１０の下端２０Ｐの位置が正面の位置となるまで正面撮像手段３２を下方にゆっくり移動させ、その位置を求め、眼鏡レンズ１０の遠用アイポイントＦＰと下端２０Ｐとの間のみかけ上の長さＫを測定する。
【００３２】
その後、自然な状態で、装用者に近くをみるように下方に視線を向けてもらう。この下方の視線に対応すると推測される位置まで正面撮像手段３２を移動機構３３で移動させ、装用者を撮像する。まず、図４（Ａ）に示される通り、光照射手段３１を使用せず正面撮像手段３２で装用者の画像を撮像し、光照射手段３１から光を装用者の眼球Ｅに向けて照射する。図４（Ｂ）に示される通り、正面撮像手段３２で撮像された画像の瞳孔部分が赤となっている場合にはその位置が近用アイポイントＮＰであり、正面視線と下方視線とのなす角度αが眼球下転角である。瞳孔部分が赤になっていない場合には、正面撮像手段３２をすこしずつ移動して近用アイポイントＮＰの位置を求める。その後、眼鏡レンズ１０の下端２０Ｐの位置が正面の位置となるまで正面撮像手段３２を下方にゆっくり移動させ、その位置を求め、眼鏡レンズ１０の近用アイポイントＮＰと下端２０Ｐとの間のみかけ上の長さＭを測定する。
以上の工程で測定されたデータは演算手段５に出力され、この演算手段５では、前述の式（１）〜（６）に基づいて眼球下転量Ｉｎｄｉｈが算出される。
【００３３】
従って、第１実施形態では次の作用効果を奏することができる。
（ａ）装用者の遠用アイポイントＦＰに対応する正面視線ＬＦの位置と近用アイポイントＮＰに対応する下方視線ＬＮの位置とを検出する視線位置検出手段３と、この視線位置検出手段３で検出された遠用アイポイントＦＰの位置と近用アイポイントＮＰの位置との間の距離を演算する演算手段５とを備えて眼球下転量測定装置１を構成した。眼球下転量Ｉｎｄｉｈを測定するにあたり、装用者が眼鏡をかけた状態であるので、装用者の姿勢にかかわらず、遠用アイポイントＦＰと近用アイポイントＮＰとをそれぞれ正確に検出することができ、眼球下転量Ｉｎｄｉｈを正確かつ簡単にしかも低いコストで測定することができる。
【００３４】
（ｂ）視線位置検出手段３は、装用者の眼球Ｅに光を照射する光照射手段３１と、この光照射手段３１で照射した光が装用者の眼球Ｅで反射された反射光を含む正面画像を撮像する正面撮像手段３２と、光照射手段３１と正面撮像手段３２とを眼球Ｅの周囲に沿って移動させる移動機構３３とを備えている。そのため、光照射手段３１で装用者の眼球Ｅに光を照射し、眼球Ｅからの反射光を検出することで正確な遠用アイポイントＦＰの位置と近用アイポイントＮＰの位置とを求めることができる。
【００３５】
（ｃ）演算手段５は、前傾角θと、下方視線ＬＮと眼鏡レンズ１０の眼球側平面ＯＬとのなす角度βと、眼鏡レンズ１０の眼球側平面ＯＬと正面視線ＬＦとのなす角度γと、眼鏡レンズ１０の眼球側平面ＯＬとフレーム２０の眼鏡側面の下端２０Ｐの位置から下方視線ＬＮにおろした法線ＶＬとのなす角度δと、下端２０Ｐの位置から下方視線ＬＮにおろした法線ＶＬの距離Ｍとに基づいて近用アイポイントの長さＮを前述の（１）〜（４）の式から演算する構成とした。そのため、（１）〜（４）の式を演算手段５のメモリーに予め登録しておくことで、近用アイポイントの長さＮを眼鏡レンズ１０の厚さにかかわらず、簡単かつ正確に算出することができる。
（ｄ）演算手段５は、前傾角θと、フレームの下端２０Ｐの位置と正面視線ＬＦとの間の距離Ｋとに基づいて、遠用アイポイントの長さＬを前述の（５）の式から演算する構成とした。そのため、（５）の式を演算手段５のメモリーに予め登録しておくことで、遠用アイポイントの長さＬを眼鏡レンズ１０の厚さにかかわらず、簡単かつ正確に算出することができる。
【００３６】
（ｅ）フレーム２０の前傾角θを測定する前傾角測定手段４を備えたから、前傾角θを装用者が眼鏡を装用した状態で計測できるので、装用状態にかかわらず、正確な前傾角θを求めることができる。
【００３７】
（ｆ）正面撮像手段３２は装用者の眼球Ｅの網膜で反射して瞳孔ＥＣを通った反射光を受光する構成とした。網膜で反射された反射光は瞳孔ＥＣを通じて広い面積の検出光として検出することができるから、検出信号にノイズがのることが少なく遠用アイポイントＦＰと近用アイポイントＮＰとの位置検出を確実に行うことができる。
【００３８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図８から図１０に基づいて説明する。第２実施形態は第１実施形態に比べて正面撮像手段の構成が相違するもので、他は第１実施形態の構成と同じである。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態と同一構成要素は同一符号を付して説明を省略もしくは簡略にする。
図８（Ａ）（Ｂ）は第２実施形態にかかる眼球下転量測定装置２の概略構成図であり、図２に対応する図である。図９（Ａ）〜（Ｃ）は第２実施形態において眼鏡をかけた装用者を正面撮像手段で撮像した画像の概略図であり、図３に対応する図である。図１０（Ａ）〜（Ｃ）は第２実施形態において眼鏡をかけた装用者を正面撮像手段で撮像した画像の概略図であり、図４に対応する図である。
【００３９】
図８（Ａ）（Ｂ）において、第２実施形態にかかる眼球下転量測定装置２は、装用者の視線の位置を検出する視線位置検出手段３Ａと、前傾角測定手段４と、これらの視線位置検出手段３Ａ及び前傾角測定手段４からの出力に基づいて眼球下転量Ｉｎｄｉｈを演算する演算手段５とを備えている。
視線位置検出手段３Ａは、装用者の遠用アイポイントＦＰに対応する視線の位置と近用アイポイントＮＰに対応する視線の位置とを検出するものであり、光照射手段３１と、この光照射手段３１で照射した光が装用者の眼球Ｅの角膜ＳＥで反射された反射光を含む正面画像を撮像する正面撮像手段３２０と、これらの光照射手段３１と正面撮像手段３２０を移動する移動機構３３とを有する。
【００４０】
正面撮像手段３２０は、装用者の眼球Ｅの角膜ＳＥで反射した反射光をカメラで撮像し、この撮像したデータに基づいて画像処理部で角膜ＳＥの上の反射点を検出する構成である。画像処理部は角膜ＳＥの上の反射点を検出するために、第１実施形態の画像処理部と同じ信号処理を行う。
図９（Ａ）は遠用アイポイントの位置を撮像する状態が示されている。
図９（Ａ）に示される通り、まず、光照射手段３１を使用せず正面撮像手段３２０で装用者の画像を撮像する。図９（Ａ）では、通常のカメラでの撮像画像と同じ画像が示されることから、眼球Ｅの角膜ＳＥが黒く撮像される。そして、この状態で、光照射手段３１から光を眼球Ｅに向けて照射すると、図９（Ｂ）に示される通り、正面撮像手段３２０で撮像された画像では、角膜ＳＥ上での反射点の色が変わる。そして、図９（Ｃ）に示される通り、図９（Ｂ）の画像から図９（Ａ）の画像を除去して、角膜ＳＥの反射点のみの画像を残す。そして、第１実施形態と同様の方法に従って、角膜ＳＥの反射点の位置を検出する。
【００４１】
図８（Ｂ）は近用アイポイントの位置を撮像する状態を示す概略図である。
図１０（Ａ）に示される通り、まず、光照射手段３１を使用せず正面撮像手段３２０で装用者の画像を撮像する。図１０（Ａ）では、眼球Ｅの角膜ＳＥの反射点が黒く撮像される。この状態で、光照射手段３１から光を眼球Ｅに向けて照射すると、図１０（Ｂ）に示される通り、正面撮像手段３２０で撮像された画像では、角膜ＳＥの反射点の色が変化して撮像される。そして、図１０（Ｃ）に示される通り、図１０（Ｂ）の画像から図１０（Ａ）の画像を除去して、角膜ＳＥの反射点のみの画像を残す。そして、前述の方法に従って、角膜ＳＥの上の反射点の位置を検出する。
第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、眼球下転量Ｉｎｄｉｈを遠用アイポイントＦＰの長さＬと近用アイポイントＮＰの長さＮとの差から求める。遠用アイポイントＦＰの長さＬと近用アイポイントＮＰの長さＮとは、前述の（１）〜（５）の式から求める。
【００４２】
従って、第２実施形態では第１実施形態の（ａ）〜（ｅ）と同様の作用効果を奏することができる他、次の作用効果を奏することができる。
（ｇ）正面撮像手段３２０を装用者の眼球Ｅの角膜ＳＥで反射された反射光を受光する構成とした。角膜ＳＥで反射された反射光の面積は狭いので、精度の高い位置検出を行うことができる。
【００４３】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的および効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。
例えば、前記実施形態では、フレーム２０の前傾角θを測定する前傾角測定手段４を備えて眼球下転量測定装置１，２を構成したが、本発明では、装用者が正しい姿勢で眼鏡をかけているものであれば、前傾角θは設計上のデータを眼球下転量の測定にそのまま用いることができ、前傾角測定手段４を省略することができる。
また、画像３２Ａには必ずしも角度表示部３２Ｂを設けることを要しない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、累進屈折力レンズの眼球下転量を測定する装置として、眼鏡の販売店等で広く利用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１，２…眼球下転量測定装置、３，３Ａ…視線位置検出手段、４…前傾角測定手段、５…演算手段、１０…眼鏡レンズ、１１…遠用部領域、１２…近用部領域１３…累進帯、２０…フレーム、２０Ｐ…下端、２１…フレーム枠、２１Ｄ…下辺部、２１Ｕ…上辺部、３１…光照射手段、３２，３２０…正面撮像手段、３３…移動機構、３３Ａ…ドーム、Ｅ…眼球、ＥＣ…瞳孔部分、ＥＰ…遠用アイポイント、Ｉｎｄｉｈ…眼球下転量、ＬＦ…正面視線、ＬＮ…下方視線、ＮＰ…近用アイポイント、ＳＥ…角膜、α…眼球下転角度、θ…前傾角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼鏡レンズにおける眼球下転量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼鏡レンズには単焦点眼鏡レンズの他に累進屈折力眼鏡レンズがある。この累進屈折力レンズは、遠方視に対応する屈折力（度数）を持つ遠用部領域と近方視に対応する屈折力を持つ近用部領域とを備えた非球面レンズである。遠用部領域はレンズの上方位置に設定され、近用部領域はレンズの下方位置に設定され、これら両領域の間で屈折力が累進的に変化する累進帯を備えている。これらの領域には境目がなく１枚のレンズで遠くのものから近くのものまで見ることができる。遠用部領域、近用部領域および累進帯は、個々の使用目的（遠近重視、中近重視、近々重視、フルタイム使用、パートタイム使用、静的使用、動的使用など）に合わせて調整を行う必要がある（光学的フィッティング）。光学的フィッティングの中でも、累進屈折力レンズにおいては眼球下転量が重要である。眼球下転量とは、眼鏡装着者が水平視した状態でのレンズ上の視線位置を遠用アイポイント（ＦＰ）とし、近用視線の状態でのレンズ上の視線位置を近用アイポイント（ＮＰ）としたとき、遠用アイポイントから近用アイポイントまで眼球を下転させる距離である。
【０００３】
このような眼鏡レンズを設計するにあたり、眼球運動測定装置からの情報を得て眼鏡をかけた状態での個人の眼球運動経路をソフトウェアで分析することにより、１つ以上のアイポイント又は平均的な領域を特定し、その情報を元に標準レンズを個々人の眼に合わせて修正した眼鏡レンズをカスタム設計する従来例がある（特許文献１）。この特許文献１の従来例では、アイポイントを測定するために眼球運動測定装置が用いられている。
また、頭追跡システムと、装用者の動作統計モデルの統計分析結果から引き出される値を使用し、装用者の個々の視覚動作パターンを判定し、フレーム選択指導や、公知の複数のレンズから最適なレンズデザインを奨励する従来例（特許文献２）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５２１０２７号公報
【特許文献２】特表２００３−５２３２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の従来例では、眼球運動測定装置を用いるので、装置全体が高価なものとなる。遠用アイポイントや近用アイポイントの決定に際しては、頭及び眼球運動だけでなく、眼鏡を装着している人（装用者）の姿勢もかかわってくるので、頭と眼球運動だけで決定する特許文献１では正確な測定値を得ることができない。
特許文献２の従来例では、特許文献１と同様に、頭追跡システムを用いているので、装置全体が高価なものになるだけでなく、装用者の姿勢によっては正確な測定を行うことができない。
【０００６】
本発明の目的は、装用者の個々に応じて眼球下転量を正確に求めることができる眼球下転量測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の眼球下転量測定装置は、装着者が実際に装着するとともに上辺部と下辺部とを有するフレームに装着される眼鏡レンズの遠用アイポイントから近用アイポイントまでの長さを測定する装置であって、装用者の前記遠用アイポイントに対応する視線の位置と前記近用アイポイントに対応する視線の位置とを検出する視線位置検出手段と、この視線位置検出手段で検出された前記遠用アイポイントの位置と前記近用アイポイントの位置との間の距離を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この構成の本発明では、眼鏡をかけた状態で視線位置検出手段によって、眼の視線の位置が異なる近用アイポイントと遠用アイポイントとをそれぞれ検出し、これらのアイポイントの位置に基づいて前記遠用アイポイントの位置と前記近用アイポイントの位置との間の距離である眼球下転量を演算手段で演算する。
そのため、本発明では、装用者の姿勢にかかわらず、遠用アイポイントと近用アイポイントとをそれぞれ検出するので、眼球下転量を正確かつ簡単に測定することが可能となる。しかも、従来例のような高額な眼球運動測定装置やこの装置で出力された情報から眼球運動経路を分析する高額なソフトウェアが不要とされるので、安価に装置を提供することができる。
【０００９】
本発明では、前記視線位置検出手段は、装用者の眼球に光を照射する光照射手段と、この光照射手段で照射した光が装用者の眼球で反射された反射光を含む正面画像を撮像する正面撮像手段と、これらの光照射手段と正面撮像手段とを眼球の周囲に沿って移動させる移動機構とを備えた構成が好ましい。
この構成の本発明では、光照射手段で照射された光を眼球で反射させて正面撮像手段で撮像することで、正確な遠用アイポイントと近用アイポイントの位置を求めることができる。
【００１０】
前記演算手段は、フレームの前傾角θと、眼球中心と前記近用アイポイントとを結ぶ下方視線と眼鏡レンズの眼球側平面とのなす角度βと、前記眼球中心と前記遠用アイポイントとを結ぶ正面視線と前記眼鏡レンズの眼球側平面とのなす角度γと、前記眼鏡レンズの眼球側平面と前記フレームの眼鏡側面の下端の位置から前記下方視線におろした法線とのなす角度δと、前記下端の位置と前記正面視線との間の距離Ｋと、前記下端の位置から前記下方視線におろした法線の距離Ｍとから、前記フレームの眼鏡側面の下端から前記近用アイポイントまでの近用アイポイントの長さＮを、
Ｎ＝Ｍ／COSδ （１）
δ＝１８０°−（β+９０°） （２）
β=１８０°−（α+γ） （３）
γ=１８０°−（９０°+θ） （４）
の式から演算する構成が好ましい。
この構成の本発明では、（１）から（４）の式に基づいて、眼鏡レンズの厚みにかかわらず、近用アイポイントの長さＮを正確に求めることができる。
【００１１】
前記正面撮像手段は、装用者の眼球の網膜で反射された反射光を受光する構成が好ましい。
この構成の本発明では、網膜で反射された反射光は瞳孔を通じて広い面積の検出光として確実に検出することができる。
【００１２】
前記正面撮像手段は、装用者の眼球の角膜で反射された反射光を受光する構成が好ましい。
この構成の本発明では、角膜で反射された反射光は狭い面積であるので、精度のよい位置検出を行うことができる。
【００１３】
前記眼鏡レンズが設けられたフレームの前傾角を測定する前傾角測定手段を備える構成が好ましい。
この構成の本発明では、前傾角を装用者が眼鏡を装用した状態で計測できるので、装用状態にかかわらず、正確な前傾角を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる眼球下転量測定装置で測定される眼鏡レンズの概略図。
【図２】（Ａ）（Ｂ）は第１実施形態にかかる眼球下転量測定装置の概略構成図。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は眼鏡をかけた装用者を正面撮像手段で撮像した画像の概略図。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は眼鏡をかけた装用者を正面撮像手段で撮像した画像の概略図。
【図５】前傾角測定手段で撮像された画像の概略図。
【図６】遠用アイポイントの長さを求めるための概略図。
【図７】近用アイポイントの長さを求めるための概略図。
【図８】（Ａ）（Ｂ）は第２実施形態にかかる眼球下転量測定装置の概略構成図。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は眼鏡をかけた装用者を正面撮像手段で撮像した画像の概略図。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は眼鏡をかけた装用者を正面撮像手段で撮像した画像の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態では、眼鏡レンズとして累進屈折力レンズを使用する。また、本実施形態では、眼鏡を装着した場合の鉛直方向を上下方向、眼鏡を装着した場合の水平方向を左右方向として説明する。
［眼鏡レンズ］
図１に示すように、眼鏡レンズ１０は、上方に位置する遠用部領域１１と、下方に位置する近用部領域１２と、これら遠用部領域１１と近用部領域１２との間に位置する累進帯１３と、累進帯１３の側方に隣接した側方領域１４と、を有している。
【００１６】
遠用部領域１１は、遠方視するのに適した相対的にプラス度数の低い平均度数を備えている。特に、装着者が正面視をした場合に瞳中心を通る水平線（つまり視線）が通過する位置を遠用アイポイントＦＰとする。
近用部領域１２は、近方視（例えば、読書）するのに適した相対的にプラス度数の高い平均度数を備えている。特に、装着者が近方視（下方視）した場合の視線が通過する位置を近用アイポイントＮＰとする。
【００１７】
累進帯１３は、遠用部領域１１と近用部領域１２との間で相対的なプラスの平均加入度数が累進的に変化する領域である。遠用アイポイントＦＰを通過して左右方向に延びる直線を遠用アイポイントラインＦＬとする。近用アイポイントＮＰを通過して左右方向に延びる直線を近用アイポイントラインＮＬとする。遠用アイポイントラインＦＬと近用アイポイントラインＮＬ間の距離（長さ）は眼球下転量Ｉｎｄｉｈであり、この眼球下転量Ｉｎｄｉｈが本実施形態の測定対象である。
遠用部領域１１と累進帯１３との境界線から遠用アイポイントＦＰまでが遠用アイポイント高さＦｈである。遠用部領域１１と累進帯１３との境界線と、累進帯１３と近用部領域１２との境界線との間の長さ（距離）が累進帯長ＳＰｈである。
側方領域１４は、非点収差領域と呼ばれるエリアである。側方領域１４を通して見ると物が二重に見えたりするため、通常、装着者は側方領域１４を通して物を見ない。
【００１８】
眼鏡レンズ１０は、このような累進屈折力レンズを成形加工することにより得られ、得られた眼鏡レンズ１０はフレーム２０に装着されて眼鏡となる。
フレーム２０は、眼鏡レンズ１０を装着して枠状に取り囲むフレーム枠２１と、左右のフレーム枠２１を連結するブリッジ２２と、フレーム枠２１からヒンジを介して回動可能に取り付けられたテンプル２３（図５参照）とを備えている。フレーム枠２１は上辺部２１Ｕと下辺部２１Ｄと側辺部２１Ｓとを有する。これらの上辺部２１Ｕと下辺部２１Ｄとの間の距離が眼鏡レンズの玉型高さＢｈであり、遠用アイポイントＦＰからフレームの上辺部までの距離が上部フレーム高さＯｈである。フレーム枠２１の下辺部２１Ｄから近用アイポイントＮＰまでの距離が下部フレーム高さＵｈである。
【００１９】
［第１実施形態］
第１実施形態にかかる眼球下転量測定装置を図２から図７に基づいて説明する。
図２（Ａ）（Ｂ）は第１実施形態にかかる眼球下転量測定装置の概略構成図である。
図２（Ａ）（Ｂ）において、眼球下転量測定装置１は、装用者の視線の位置を検出する視線位置検出手段３と、眼鏡レンズ１０が設けられたフレームの前傾角θを測定する前傾角測定手段４と、これらの視線位置検出手段３及び前傾角測定手段４からの出力に基づいて眼球下転量Ｉｎｄｉｈを演算する演算手段５とを備えている。
【００２０】
視線位置検出手段３は、装用者の遠用アイポイントＦＰに対応する視線の位置と近用アイポイントＮＰに対応する視線の位置とを検出するものであり、装用者の眼球Ｅに光を照射する光照射手段３１と、この光照射手段３１で照射した光が装用者の眼球Ｅで反射された反射光を含む正面画像を撮像する正面撮像手段３２と、これらの光照射手段３１と正面撮像手段３２を移動する移動機構３３とを有する。光照射手段３１と正面撮像手段３２とは共通のケーシング３０に設けられており、このケーシング３０は眼球Ｅの中心を回転中心として回動する移動機構３３に連結される。
光照射手段３１は近赤外線ＬＥＤから構成される。
【００２１】
正面撮像手段３２は、装用者の眼球Ｅの網膜で反射し瞳孔を通った反射光をカメラで撮像し、この撮像したデータに基づいて画像処理部で網膜反射による瞳孔の位置を検出する構成である。
図２（Ａ）は遠用アイポイントの位置を撮像する状態が示されている。図２（Ａ）において、装用者が正面を向いて正面視線ＬＦが遠用アイポイントＦＰを通った際に、正面撮像手段３２で瞳孔の位置を検出する。
画像処理部は、瞳孔の位置を検出するために、画像のうち瞳孔の部分を楕円と仮定し、楕円に内接する平行四辺形の成立条件により楕円中心を算出し、楕円中心を通る直線と交わる輪郭点の関係から輪郭点の除去を行い、除去後の楕円パラメータを最小二乗法から求める。
【００２２】
つまり、瞳孔の位置を検出する方法は、図３に示される通りである。図３は眼鏡をかけた装用者を正面撮像手段３２で撮像した画像３２Ａの概略図である。この画像３２Ａは後述する演算手段５の表示部に表示される。
図３において、画像３２Ａには眼鏡レンズ１０とともに装用者の眼球Ｅが示されており、この眼球Ｅの画像３２Ａの右上には角度表示部３２Ｂが設けられている。この角度表示部３２Ｂは正面撮像手段３２の装用者の眼球Ｅを中心とした鉛直面内の角度を［°］で示す表示部である。図３では、装用者が正面を向いている（水平方向を見ている）状態であるため、角度は０°とされる。
【００２３】
図３（Ａ）に示される通り、まず、光照射手段３１を使用せず正面撮像手段３２で装用者の画像を撮像する。図３（Ａ）では、通常のカメラでの撮像画像と同じ画像が示されることから、眼球Ｅの瞳孔部分ＥＣが黒く撮像される。そして、この状態で、光照射手段３１から光を眼球Ｅに向けて照射すると、図３（Ｂ）に示される通り、正面撮像手段３２で撮像された画像では、瞳孔部分ＥＣの色が変わる。具体的には、いわゆる赤目と称されるように黒から赤に瞳孔部分ＥＣの色が変わる。そして、図３（Ｃ）に示される通り、図３（Ｂ）の画像から図３（Ａ）の画像を除去して、瞳孔部分ＥＣのみの画像を残す。そして、前述の方法に従って、瞳孔部分ＥＣの位置を検出する。
【００２４】
図２（Ｂ）は近用アイポイントの位置を撮像する状態を示す概略図である。図２（Ｂ）において、装用者が下方を向いて視線が近用アイポイントを通った際に、正面撮像手段３２で瞳孔の位置を検出する。
図４は、装用者の視線が近用アイポイントを通った際に、眼鏡をかけた装用者を正面撮像手段３２で撮像した画像３２Ａの概略図である。図４は装用者が下を向いた状態であるので、図３に比べて装用者の眼が扁平に撮像される。
図４において、画像３２Ａには眼鏡レンズ１０とともに装用者の眼球Ｅが示されている。画像３２Ａの右上には角度表示部３２Ｂが設けられている。図４では、装用者の視線が近用アイポイントに向けている（斜め下方を見ている）状態であるため、角度は０°より大きい、図４では３０°と表示されている。
【００２５】
図４（Ａ）に示される通り、まず、光照射手段３１を使用せず正面撮像手段３２で装用者の画像を撮像する。図４（Ａ）では、眼球Ｅの瞳孔部分ＥＣが黒く撮像される。この状態で、光照射手段３１から光を眼球Ｅに向けて照射すると、図４（Ｂ）に示される通り、正面撮像手段３２で撮像された画像では、瞳孔部分ＥＣの色が変化（赤）して撮像される。そして、図４（Ｃ）に示される通り、図４（Ｂ）の画像から図４（Ａ）の画像を除去して、瞳孔部分ＥＣのみの画像を残す。そして、前述の方法に従って、瞳孔部分ＥＣの位置を検出する。
【００２６】
図２において、移動機構３３は、円弧状のドーム３３Ａと、このドーム３３Ａに沿って光照射手段３１と正面撮像手段３２とが設けられたケーシング３０を駆動する駆動部（図示せず）とを備える。この駆動部はモータ、歯車機構、チェーン等の適宜な構成を有する。
前傾角測定手段４は、眼鏡レンズ１０が設けられた眼鏡を装着した装用者の側面を撮像するカメラと、このカメラで撮像された画像に基づいてフレーム２０の前傾角θを求める画像処理部とを備える。
前傾角測定手段４で撮像された画像が図５に示されている。図５には、装用者が水平方向を向いた状態が撮像されているが、この装用者のフレーム２０のテンプル２３の位置やフレーム枠２１の位置等の画像に基づいて画像処理部が前傾角θを算出する。この画像処理部で算出された前傾角θのデータは演算手段５に送られる。なお、本実施形態では、画像処理部を省略し、カメラで撮像された画面から作業員が前傾角θを直接求め、この数値を演算手段５に別途入力するものでもよい。
【００２７】
図２において、演算手段５は、キーボード等の外部入力部と、ディスプレー部と、演算部とを有するパソコンであり、正面撮像手段３２と前傾角測定手段４とのそれぞれ出力された情報やその他の情報に基づいて眼球下転量Ｉｎｄｉｈを演算するものである。
眼球下転量Ｉｎｄｉｈは遠用アイポイントラインＦＬと近用アイポイントラインＮＬ間の距離（長さ）である。
図６には遠用アイポイントの長さを求めるための概略図、図７には近用アイポイントの長さを求めるための概略図が示されている。
【００２８】
図６及び図７に示される通り、前傾角測定手段４から入力される前傾角θ、正面撮像手段３２で求められた眼球中心と遠用アイポイントＦＰとを結ぶ正面視線ＬＦ、眼球中心と近用アイポイントＮＰとを結ぶ下方視線ＬＮ、正面視線ＬＦと下方視線ＬＮとのなす角度の眼球下転角度α、下方視線ＬＮと眼鏡レンズの眼球側平面ＯＬとのなす角度β、眼鏡レンズの眼球側平面ＯＬと正面視線ＬＦとのなす角度γ、眼鏡レンズの眼球側平面ＯＬと下端２０Ｐの位置から下方視線ＬＮにおろした法線ＶＬとのなす角度δ、フレーム２０の眼鏡側面の下端２０Ｐの位置と正面視線ＬＦとの間の距離Ｋ、眼鏡側面の下端２０Ｐの位置から下方視線ＬＮにおろした法線ＶＬの距離Ｍから、フレーム２０の下端２０Ｐから近用アイポイントＮＰまでの近用アイポイントの長さＮは次の（１）〜（４）の式から求められる。なお、距離Ｋは眼鏡レンズ１０の遠用アイポイントＦＰと下端２０Ｐとのみかけ上の長さでもあり、距離Ｍは眼鏡レンズ１０の近用アイポイントＮＰと下端２０Ｐとのみかけ上の長さでもある。
【００２９】
Ｎ＝Ｍ／COSδ （１）
δ＝１８０°−（β+９０°） （２）
β=１８０°−（α+γ） （３）
γ=１８０°−（９０°+θ） （４）
また、フレーム２０の眼鏡側面の下端２０Ｐから遠用アイポイントＦＰまでの遠用アイポイントの長さＬは次の（５）の式から求められる。
Ｌ=Ｋ／COSθ （５）
さらに、眼球下転量Ｉｎｄｉｈは遠用アイポイントＦＰと近用アイポイントＮＰとの間の距離であるので、眼球下転量Ｉｎｄｉｈは次の式（６）から求められる。
Ｉｎｄｉｈ＝Ｌ−Ｎ （６）
【００３０】
本実施形態では、以上の式を演算部のメモリーに記録させておく。
なお、フレーム２０の眼鏡側面の下端２０Ｐの位置と正面視線ＬＦとの間の距離Ｋは正面撮像手段３２で正面視線ＬＦを中心で受光する位置から下端２０Ｐを中心で受光する位置まで移動させた場合の移動距離として求めることができる。同様に、下端２０Ｐの位置と下方視線ＬＮとの間の距離Ｍは正面撮像手段３２で下方視線ＬＮを中心で受光する位置から下端２０Ｐを中心で受光する位置まで移動させた場合の移動距離として求めることができる。正面撮像手段３２の移動軌跡は円弧上であるが、移動距離が眼球と正面撮像手段３２との間の距離に比べて短いので、平行移動と近似することができる。
【００３１】
以上の構成の第１実施形態において、眼球下転量Ｉｎｄｉｈを求める方法について説明する。まず、装用者が検査対象となる眼鏡レンズ１０の眼鏡をかけ、前傾角測定手段４で前傾角θを測定する。
そして、自然な状態で、装用者に遠くをみるように正面に視線を向けてもらう。正面撮像手段３２を装用者の正面に対向するように位置させ、移動機構３３で移動させつつ装用者の正面を撮像する。装用者が正面を向いており、装用者の視線に一致すると思われる位置に正面撮像手段３２を配置し、撮像を開始する。まず、図３（Ａ）に示される通り、光照射手段３１を使用せず正面撮像手段３２で装用者の画像を撮像し、光照射手段３１から光を装用者の眼球Ｅに向けて照射する。図３（Ｂ）に示される通り、正面撮像手段３２で撮像された画像の瞳孔部分が赤となっている場合にはその位置が遠用アイポイントＦＰであり、その角度が正面撮像手段３２に記憶される。瞳孔部分が赤になっていない場合には、正面撮像手段３２をすこしずつ移動して遠用アイポイントＦＰの位置を求める。その後、眼鏡レンズ１０の下端２０Ｐの位置が正面の位置となるまで正面撮像手段３２を下方にゆっくり移動させ、その位置を求め、眼鏡レンズ１０の遠用アイポイントＦＰと下端２０Ｐとの間のみかけ上の長さＫを測定する。
【００３２】
その後、自然な状態で、装用者に近くをみるように下方に視線を向けてもらう。この下方の視線に対応すると推測される位置まで正面撮像手段３２を移動機構３３で移動させ、装用者を撮像する。まず、図４（Ａ）に示される通り、光照射手段３１を使用せず正面撮像手段３２で装用者の画像を撮像し、光照射手段３１から光を装用者の眼球Ｅに向けて照射する。図４（Ｂ）に示される通り、正面撮像手段３２で撮像された画像の瞳孔部分が赤となっている場合にはその位置が近用アイポイントＮＰであり、正面視線と下方視線とのなす角度αが眼球下転角である。瞳孔部分が赤になっていない場合には、正面撮像手段３２をすこしずつ移動して近用アイポイントＮＰの位置を求める。その後、眼鏡レンズ１０の下端２０Ｐの位置が正面の位置となるまで正面撮像手段３２を下方にゆっくり移動させ、その位置を求め、眼鏡レンズ１０の近用アイポイントＮＰと下端２０Ｐとの間のみかけ上の長さＭを測定する。
以上の工程で測定されたデータは演算手段５に出力され、この演算手段５では、前述の式（１）〜（６）に基づいて眼球下転量Ｉｎｄｉｈが算出される。
【００３３】
従って、第１実施形態では次の作用効果を奏することができる。
（ａ）装用者の遠用アイポイントＦＰに対応する正面視線ＬＦの位置と近用アイポイントＮＰに対応する下方視線ＬＮの位置とを検出する視線位置検出手段３と、この視線位置検出手段３で検出された遠用アイポイントＦＰの位置と近用アイポイントＮＰの位置との間の距離を演算する演算手段５とを備えて眼球下転量測定装置１を構成した。眼球下転量Ｉｎｄｉｈを測定するにあたり、装用者が眼鏡をかけた状態であるので、装用者の姿勢にかかわらず、遠用アイポイントＦＰと近用アイポイントＮＰとをそれぞれ正確に検出することができ、眼球下転量Ｉｎｄｉｈを正確かつ簡単にしかも低いコストで測定することができる。
【００３４】
（ｂ）視線位置検出手段３は、装用者の眼球Ｅに光を照射する光照射手段３１と、この光照射手段３１で照射した光が装用者の眼球Ｅで反射された反射光を含む正面画像を撮像する正面撮像手段３２と、光照射手段３１と正面撮像手段３２とを眼球Ｅの周囲に沿って移動させる移動機構３３とを備えている。そのため、光照射手段３１で装用者の眼球Ｅに光を照射し、眼球Ｅからの反射光を検出することで正確な遠用アイポイントＦＰの位置と近用アイポイントＮＰの位置とを求めることができる。
【００３５】
（ｃ）演算手段５は、前傾角θと、下方視線ＬＮと眼鏡レンズ１０の眼球側平面ＯＬとのなす角度βと、眼鏡レンズ１０の眼球側平面ＯＬと正面視線ＬＦとのなす角度γと、眼鏡レンズ１０の眼球側平面ＯＬとフレーム２０の眼鏡側面の下端２０Ｐの位置から下方視線ＬＮにおろした法線ＶＬとのなす角度δと、下端２０Ｐの位置から下方視線ＬＮにおろした法線ＶＬの距離Ｍとに基づいて近用アイポイントの長さＮを前述の（１）〜（４）の式から演算する構成とした。そのため、（１）〜（４）の式を演算手段５のメモリーに予め登録しておくことで、近用アイポイントの長さＮを眼鏡レンズ１０の厚さにかかわらず、簡単かつ正確に算出することができる。
（ｄ）演算手段５は、前傾角θと、フレームの下端２０Ｐの位置と正面視線ＬＦとの間の距離Ｋとに基づいて、遠用アイポイントの長さＬを前述の（５）の式から演算する構成とした。そのため、（５）の式を演算手段５のメモリーに予め登録しておくことで、遠用アイポイントの長さＬを眼鏡レンズ１０の厚さにかかわらず、簡単かつ正確に算出することができる。
【００３６】
（ｅ）フレーム２０の前傾角θを測定する前傾角測定手段４を備えたから、前傾角θを装用者が眼鏡を装用した状態で計測できるので、装用状態にかかわらず、正確な前傾角θを求めることができる。
【００３７】
（ｆ）正面撮像手段３２は装用者の眼球Ｅの網膜で反射して瞳孔ＥＣを通った反射光を受光する構成とした。網膜で反射された反射光は瞳孔ＥＣを通じて広い面積の検出光として検出することができるから、検出信号にノイズがのることが少なく遠用アイポイントＦＰと近用アイポイントＮＰとの位置検出を確実に行うことができる。
【００３８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図８から図１０に基づいて説明する。第２実施形態は第１実施形態に比べて正面撮像手段の構成が相違するもので、他は第１実施形態の構成と同じである。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態と同一構成要素は同一符号を付して説明を省略もしくは簡略にする。
図８（Ａ）（Ｂ）は第２実施形態にかかる眼球下転量測定装置２の概略構成図であり、図２に対応する図である。図９（Ａ）〜（Ｃ）は第２実施形態において眼鏡をかけた装用者を正面撮像手段で撮像した画像の概略図であり、図３に対応する図である。図１０（Ａ）〜（Ｃ）は第２実施形態において眼鏡をかけた装用者を正面撮像手段で撮像した画像の概略図であり、図４に対応する図である。
【００３９】
図８（Ａ）（Ｂ）において、第２実施形態にかかる眼球下転量測定装置２は、装用者の視線の位置を検出する視線位置検出手段３Ａと、前傾角測定手段４と、これらの視線位置検出手段３Ａ及び前傾角測定手段４からの出力に基づいて眼球下転量Ｉｎｄｉｈを演算する演算手段５とを備えている。
視線位置検出手段３Ａは、装用者の遠用アイポイントＦＰに対応する視線の位置と近用アイポイントＮＰに対応する視線の位置とを検出するものであり、光照射手段３１と、この光照射手段３１で照射した光が装用者の眼球Ｅの角膜ＳＥで反射された反射光を含む正面画像を撮像する正面撮像手段３２０と、これらの光照射手段３１と正面撮像手段３２０を移動する移動機構３３とを有する。
【００４０】
正面撮像手段３２０は、装用者の眼球Ｅの角膜ＳＥで反射した反射光をカメラで撮像し、この撮像したデータに基づいて画像処理部で角膜ＳＥの上の反射点を検出する構成である。画像処理部は角膜ＳＥの上の反射点を検出するために、第１実施形態の画像処理部と同じ信号処理を行う。
図９（Ａ）は遠用アイポイントの位置を撮像する状態が示されている。
図９（Ａ）に示される通り、まず、光照射手段３１を使用せず正面撮像手段３２０で装用者の画像を撮像する。図９（Ａ）では、通常のカメラでの撮像画像と同じ画像が示されることから、眼球Ｅの角膜ＳＥが黒く撮像される。そして、この状態で、光照射手段３１から光を眼球Ｅに向けて照射すると、図９（Ｂ）に示される通り、正面撮像手段３２０で撮像された画像では、角膜ＳＥ上での反射点の色が変わる。そして、図９（Ｃ）に示される通り、図９（Ｂ）の画像から図９（Ａ）の画像を除去して、角膜ＳＥの反射点のみの画像を残す。そして、第１実施形態と同様の方法に従って、角膜ＳＥの反射点の位置を検出する。
【００４１】
図８（Ｂ）は近用アイポイントの位置を撮像する状態を示す概略図である。
図１０（Ａ）に示される通り、まず、光照射手段３１を使用せず正面撮像手段３２０で装用者の画像を撮像する。図１０（Ａ）では、眼球Ｅの角膜ＳＥの反射点が黒く撮像される。この状態で、光照射手段３１から光を眼球Ｅに向けて照射すると、図１０（Ｂ）に示される通り、正面撮像手段３２０で撮像された画像では、角膜ＳＥの反射点の色が変化して撮像される。そして、図１０（Ｃ）に示される通り、図１０（Ｂ）の画像から図１０（Ａ）の画像を除去して、角膜ＳＥの反射点のみの画像を残す。そして、前述の方法に従って、角膜ＳＥの上の反射点の位置を検出する。
第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、眼球下転量Ｉｎｄｉｈを遠用アイポイントＦＰの長さＬと近用アイポイントＮＰの長さＮとの差から求める。遠用アイポイントＦＰの長さＬと近用アイポイントＮＰの長さＮとは、前述の（１）〜（５）の式から求める。
【００４２】
従って、第２実施形態では第１実施形態の（ａ）〜（ｅ）と同様の作用効果を奏することができる他、次の作用効果を奏することができる。
（ｇ）正面撮像手段３２０を装用者の眼球Ｅの角膜ＳＥで反射された反射光を受光する構成とした。角膜ＳＥで反射された反射光の面積は狭いので、精度の高い位置検出を行うことができる。
【００４３】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的および効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。
例えば、前記実施形態では、フレーム２０の前傾角θを測定する前傾角測定手段４を備えて眼球下転量測定装置１，２を構成したが、本発明では、装用者が正しい姿勢で眼鏡をかけているものであれば、前傾角θは設計上のデータを眼球下転量の測定にそのまま用いることができ、前傾角測定手段４を省略することができる。
また、画像３２Ａには必ずしも角度表示部３２Ｂを設けることを要しない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、累進屈折力レンズの眼球下転量を測定する装置として、眼鏡の販売店等で広く利用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１，２…眼球下転量測定装置、３，３Ａ…視線位置検出手段、４…前傾角測定手段、５…演算手段、１０…眼鏡レンズ、１１…遠用部領域、１２…近用部領域１３…累進帯、２０…フレーム、２０Ｐ…下端、２１…フレーム枠、２１Ｄ…下辺部、２１Ｕ…上辺部、３１…光照射手段、３２，３２０…正面撮像手段、３３…移動機構、３３Ａ…ドーム、Ｅ…眼球、ＥＣ…瞳孔部分、ＥＰ…遠用アイポイント、Ｉｎｄｉｈ…眼球下転量、ＬＦ…正面視線、ＬＮ…下方視線、ＮＰ…近用アイポイント、ＳＥ…角膜、α…眼球下転角度、θ…前傾角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着者が実際に装着するとともに上辺部と下辺部とを有するフレームに装着される眼鏡レンズの遠用アイポイントから近用アイポイントまでの長さを測定する装置であって、
装用者の前記遠用アイポイントに対応する視線の位置と前記近用アイポイントに対応する視線の位置とを検出する視線位置検出手段と、
この視線位置検出手段で検出された前記遠用アイポイントの位置と前記近用アイポイントの位置との間の距離を演算する演算手段と
を備えたことを特徴とする眼球下転量測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載された眼球下転量測定装置において、
前記視線位置検出手段は、
装用者の眼球に光を照射する光照射手段と、
この光照射手段で照射した光が装用者の眼球で反射された反射光を含む正面画像を撮像する正面撮像手段と、
これらの光照射手段と正面撮像手段とを眼球の周囲に沿って移動させる移動機構と
を備えたことを特徴とする眼球下転量測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載された眼球下転量測定装置において、
前記演算手段は、フレームの前傾角θと、眼球中心と前記近用アイポイントとを結ぶ下方視線と眼鏡レンズの眼球側平面とのなす角度βと、前記眼球中心と前記遠用アイポイントとを結ぶ正面視線と前記眼鏡レンズの眼球側平面とのなす角度γと、前記眼鏡レンズの眼球側平面と前記フレームの眼鏡側面の下端の位置から前記下方視線におろした法線とのなす角度δと、前記下端の位置と前記正面視線との間の距離Ｋと、前記下端の位置から前記下方視線におろした法線の距離Ｍとから、前記フレームの眼鏡側面の下端から前記近用アイポイントまでの近用アイポイントの長さＮを、
Ｎ＝Ｍ／COSδ （１）
δ＝１８０°−（β+９０°） （２）
β=１８０°−（α+γ） （３）
γ=１８０°−（９０°+θ） （４）
の式から演算することを特徴とする眼球下転量測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載された眼球下転量測定装置において、
前記正面撮像手段は、装用者の眼球の網膜で反射された反射光を受光することを特徴とする眼球下転量測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載された眼球下転量測定装置において、
前記正面撮像手段は、装用者の眼球の角膜で反射された反射光を受光することを特徴とする眼球下転量測定装置。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれかに記載された眼球下転量測定装置において、
前記眼鏡レンズが設けられたフレームの前傾角を測定する前傾角測定手段を備えたことを特徴とする眼球下転量測定装置。
【請求項１】
装着者が実際に装着するとともに上辺部と下辺部とを有するフレームに装着される眼鏡レンズの遠用アイポイントから近用アイポイントまでの長さを測定する装置であって、
装用者の前記遠用アイポイントに対応する視線の位置と前記近用アイポイントに対応する視線の位置とを検出する視線位置検出手段と、
この視線位置検出手段で検出された前記遠用アイポイントの位置と前記近用アイポイントの位置との間の距離を演算する演算手段と
を備えたことを特徴とする眼球下転量測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載された眼球下転量測定装置において、
前記視線位置検出手段は、
装用者の眼球に光を照射する光照射手段と、
この光照射手段で照射した光が装用者の眼球で反射された反射光を含む正面画像を撮像する正面撮像手段と、
これらの光照射手段と正面撮像手段とを眼球の周囲に沿って移動させる移動機構と
を備えたことを特徴とする眼球下転量測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載された眼球下転量測定装置において、
前記演算手段は、フレームの前傾角θと、眼球中心と前記近用アイポイントとを結ぶ下方視線と眼鏡レンズの眼球側平面とのなす角度βと、前記眼球中心と前記遠用アイポイントとを結ぶ正面視線と前記眼鏡レンズの眼球側平面とのなす角度γと、前記眼鏡レンズの眼球側平面と前記フレームの眼鏡側面の下端の位置から前記下方視線におろした法線とのなす角度δと、前記下端の位置と前記正面視線との間の距離Ｋと、前記下端の位置から前記下方視線におろした法線の距離Ｍとから、前記フレームの眼鏡側面の下端から前記近用アイポイントまでの近用アイポイントの長さＮを、
Ｎ＝Ｍ／COSδ （１）
δ＝１８０°−（β+９０°） （２）
β=１８０°−（α+γ） （３）
γ=１８０°−（９０°+θ） （４）
の式から演算することを特徴とする眼球下転量測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載された眼球下転量測定装置において、
前記正面撮像手段は、装用者の眼球の網膜で反射された反射光を受光することを特徴とする眼球下転量測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載された眼球下転量測定装置において、
前記正面撮像手段は、装用者の眼球の角膜で反射された反射光を受光することを特徴とする眼球下転量測定装置。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれかに記載された眼球下転量測定装置において、
前記眼鏡レンズが設けられたフレームの前傾角を測定する前傾角測定手段を備えたことを特徴とする眼球下転量測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−３３６７７（Ｐ２０１１−３３６７７Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７７４４４（Ｐ２００９−１７７４４４）
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]