JP6152664B2 - 視線検出装置、眼鏡レンズ設計方法、および眼鏡レンズ製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、視線検出装置、眼鏡レンズ設計方法、および眼鏡レンズ製造方法に関する。

被験者の眼球の動きを測定して、視線を検出する視線検出装置が知られている（特許文献１参照）。このような視線検出装置では、被験者の前方を撮影する前方視野用カメラを設け、前方視野用カメラの撮影画像上に、検出した注視点（被験者が注視している点）の位置を表示するようになっている。

特表２００８−５２１０２７号公報

上述したように、前方視野用カメラの撮影画像上に注視点の位置を表示する視線検出装置では、前方視野用カメラの視野の範囲内で注視点が検出される。したがって、注視点を検出できる範囲は、前方視野用カメラの視野で制限されるため、広い視野範囲で注視点を検出することが難しかった。

（１）請求項１に記載の発明による視線検出装置は、被験者の前方を撮像する複数の撮像手段と、前記被験者の眼球の動きを測定する測定手段と、前記測定手段による測定結果に基づいて、前記被験者が注視する注視点を検出する注視点検出手段と、前記複数の撮像手段による複数の撮像画像を表示手段に表示させると共に、前記複数の撮像画像のうち前記注視点を含む撮像画像については、前記注視点の位置を示す印を、前記撮像画像に重ねて表示させる表示制御手段と、を備え、前記複数の撮像手段のそれぞれの視野は、互いに異なる領域を有していることを特徴とする。
（２）請求項１５に記載の発明による眼鏡レンズ設計方法は、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の視線検出装置によって測定された視線情報を用いて眼鏡のレンズを設計することを特徴とする。
（３）請求項１６に記載の発明による眼鏡レンズ製造方法は、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の視線検出装置によって測定された視線情報を用いて眼鏡のレンズを製造することを特徴とする。

本発明によれば、広い視野範囲で注視点を検出することができる。

本発明の一実施の形態による視線検出装置の構成例を説明する図である。 第１および第２の前方視野用カメラの視野を説明する図である。 第１の表示方法を説明する図である。 第２の表示方法を説明する図である。 眼鏡レンズの設計手順を説明するフローチャートである。 眼鏡レンズの製造販売手順を説明するフローチャートである。 眼鏡レンズの選択手順を説明するフローチャートである。 変形例２における第１の表示方法を説明する図である。 変形例２における第２の表示方法を説明する図である。

以下、図面を参照して、本発明による一実施の形態について説明する。図１は、本発明の一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を装用した被験者３の視線を検出する。

視線検出装置１は、第１の前方視野用カメラ１０ａ、第２の前方視野用カメラ１０ｂ、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、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと記載する）１６、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から切り離して被験者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、第１の前方視野用カメラ１０ａ、第２の前方視野用カメラ１０ｂ、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を装用した被験者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、第１の前方視野用カメラ１０ａ、第２の前方視野用カメラ１０ｂ、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。ゆえに被験者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。

被験者３がヘッドバンド１４を頭部に装着して固定した状態において、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂは、被験者３の前方を向いて固定され、被験者３の前方の動画像を撮影する。これら第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂは、被験者３の注視点を撮影するためのカメラである。なお、第１の前方視野用カメラ１０ａ、および第２の前方視野用カメラ１０ｂについて、詳しくは後述する。第１の前方視野用カメラ１０ａ、および第２の前方視野用カメラ１０ｂにより撮影された動画像は、それぞれ画像記録装置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で反射されて被験者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の撮影画像と眼球の撮影画像とは、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撮影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、眼球の撮影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、予め行われた較正の為の測定で得られた較正用のデータを用いて、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、注視位置データとして出力する。具体的には、被験者３から一定の距離だけ離れた平面上に注視点があり、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂはその平面を撮影していると仮定して、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂにより撮影された２つの撮影画像それぞれにおける仮の注視点の座標を算出する。算出した右目と左目の仮の注視点の座標は、実際の注視点がその平面上にある場合を除き、右目と左目の視差のために一致しない。この右目と左目の仮の注視点の位置関係と較正用のデータから、被験者３から注視点までの実際の距離を算出する。そしてさらに、求めた距離と較正用のデータから、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂにより撮影された２つの撮影画像それぞれにおける実際の注視点の座標を算出し、被験者３から注視点までの距離情報と合わせて、注視位置データとして出力する。すなわち、較正演算装置１８は、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂのそれぞれの視野の範囲で注視点を検出し、その座標と被験者３からの距離を、注視位置データとして出力する。

ＰＣ１６は、画像処理装置１７から出力された前方の撮影画像、眼球の撮影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、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂにより撮影された２つの前方視野の画像上に注視点の位置を示す印を重ねた画像や、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。

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を求めることも可能である。

ところで、従来の視線検出装置では、前方視野用カメラが１台のみであったため、以下のような問題があった。視線検出装置は、前方視野用カメラの撮影画像上に注視点の位置を表示するため、注視点を検出できる範囲は、前方視野用カメラのレンズの画角と、前方視野用カメラと眼の視差のために生じる死角により制限を受ける。そのため、広い視野角の視線に対応するためには、前方視野用カメラのレンズの焦点距離を短くして画角を大きくする必要がある。しかし、その場合、撮影倍率が小さくなるために特に被写体が遠いほど高解像の画像を得ることが難しい。さらに画角の広いレンズで軸外収差を良く補正するためにはレンズ構成を複雑にする必要があり大型化する。被験者への負担を考慮すると、そのような大型のレンズをもつカメラを視線検出装置に搭載することは難しい。そのため、視線検出装置に使用できるような大きさのレンズでは大きな画角で高精細な画像を得ることが難しい。

また、前方視野用カメラは被験者の注視点を撮影するためのカメラであり、動いている被験者の注視点に常にピントを合わせる必要があるが、視線の速い動きに合わせてピントを遅延すること無く調節し続けることはできない。そのため、前方視野用カメラのレンズにはピント調節機構を省略した固定焦点のレンズが使われている。ピントの合う範囲は無限遠方から明視の距離２５ｃｍ程度までは必要であるが、この広い範囲でピントのずれによる画像のボケが問題にならないようにするためには、レンズのＦ値を大きくするか焦点距離を短くしてピントの合う範囲を広くする必要がある。しかし、レンズのＦ値を大きくすると暗くなるので、十分な明るさの無い測定環境では高フレームレートでノイズの少ない画像を得ることができない。またレンズの焦点距離を短くすることは前述の問題がある。

これらの理由のため、従来の視線検出装置の前方視野用カメラは、本来必要な広い視野範囲（画角と奥行の両方）の全てにおいて高品質の撮影画像を得ることはできず、限定された視野範囲でしか視線を検出することができなかった。

また、視線検出装置を使って、累進眼鏡レンズの性能を評価して設計に活用する場合、累進眼鏡レンズの上方の遠用部から下方の近用部までの広い範囲での視線の評価をする必要がある。特にレンズ下方の側方では収差が大きくなっていくため、近用部の水平方向への視線の分布の程度を測定したり、また遠用部と近用部を結ぶ累進部での視線移動の様子を観察したりすることは、重要である。しかし、前述の問題により、視線検出装置を使って評価できる累進眼鏡レンズの領域は限られていた。

以上のような問題をふまえ、本実施形態の視線検出装置１では、広い視野範囲で高品質な撮影画像を得ることができるように、２台の前方視野用カメラ（第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂ）が設けられている。以下、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂについて、具体的に説明する。まず、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂの詳細な数値データを、表１に示す。なお、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂは、両方とも固定焦点カメラである。

（表１）
第１の前方視野用カメラ１０ａ 第２の前方視野用カメラ１０ｂ
焦点距離 3.8mm 2.5mm
Ｆ値 2.0 2.0
受光面の大きさ 4.8mm×3.6mm 4.8mm×3.6mm
画素数 640×480 640×480
１画素の大きさ 7.5μm×7.5μm 7.5μm×7.5μm
水平画角 約65度 約88度
垂直画角 約51度 約72度
ピントが合う範囲 無限遠方から50cm 3.2mから20cm

なお、表１において、ピントが合う範囲については、それぞれの前方視野用カメラからの距離を示している。また、それぞれの前方視野用カメラでは、受光面での最小錯乱円の許容大きさを１画素の大きさより僅かに小さい７．４μｍとした場合に、表１で示すピントが合う範囲内の被写体にピントが合うように、ピントが調節されて固定されている。

また、表１に示すように、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂは、焦点距離、水平画角、垂直画角、およびピントが合う範囲が互いに異なっている。第１の前方視野用カメラ１０ａは、第２の前方視野用カメラ１０ｂよりも、画角が狭く撮影倍率の大きいカメラであり、且つピントの合う範囲が遠方に調節されているため、遠方の撮影に適している。一方、第２の前方視野用カメラ１０ｂは、第１の前方視野用カメラ１０ａよりも、画角が広く撮影倍率の小さいカメラであり、且つピントの合う範囲が近方に調節されているため、近方の撮影に適している。

図２は、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂの視野（撮像範囲）を説明する図である。なお、図２は、被験者３の前方における垂直断面を表している。図２において、正面を向いた状態の被験者３における垂直方向の視野は、実線２１と実線２２とで囲まれた領域である。被験者３がヘッドバンド１４を装着した状態において、第１の前方視野用カメラ１０ａは、その視野の中心の方向が被験者３の正面方向よりも若干下の方向となるように固定されている。第１の前方視野用カメラ１０ａの垂直方向の視野は、図２において破線２３と破線２４とで囲まれた領域であり、そのうちのピントが合う範囲は斜線で囲まれた領域２５である。第２の前方視野用カメラ１０ｂは、その視野の中心の方向が第１の前方視野用カメラ１０ａよりもさらに下方を向いて固定されている。第２の前方視野用カメラ１０ｂの垂直方向の視野は、図２において二点鎖線２６と二点鎖線２７とで囲まれた領域であり、そのうちのピントが合う範囲は格子線で囲まれた領域２８である。

図２に示すように、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂの視野において、二点鎖線２６と破線２４とで囲まれた領域は、互いに重なっている。しかしながら、第１の前方視野用カメラ１０ａの視野のうち、破線２３と二点鎖線２６とで囲まれた領域は、第２の前方視野用カメラ１０ｂの視野と重なっていない。また、第２の前方視野用カメラ１０ｂの視野のうち、破線２４と二点鎖線２７とで囲まれた領域は、第１の前方視野用カメラ１０ａの視野と重なっていない。このように、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂの視野は、それぞれ、互いに異なる領域を有している。これにより、視線検出装置１は、前方視野用カメラを１台だけ設ける場合よりも、広い視野角を撮影することができる。

また、視線検出装置１では、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂのそれぞれの視野の全範囲が、注視点を検出可能な範囲となっている。したがって、視線検出装置１では、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂのそれぞれの視野における注視点を検出可能な範囲が、互いに異なる領域を有している。これにより、視線検出装置１は、前方視野用カメラを１台だけ設ける場合よりも、注視点を検出可能な領域を広くすることができる。

また、図２に示すように、第１の前方視野用カメラ１０ａの視野は、被験者３の視野の上側部分を含んでおり、第２の前方視野用カメラ１０ｂの視野は、被験者３の視野の下側部分を含んでいる。これにより、視線検出装置１は、被験者３の視野のほとんど全てを網羅した領域を撮影することができ、且つその領域において注視点を検出することができる。

また、視線検出装置１は、被験者３の手元や足元など視野空間のうち被験者３に近い領域については、比較的画角が広く且つ近方にピントが合っている第２の前方視野用カメラ１０ｂにより撮影する。一方、被験者３から遠い領域については、比較的画角は狭いが撮影倍率が大きく且つ遠方にピントが合っている第１の前方視野用カメラ１０ａにより撮影する。これにより、注視点が被験者３から遠くても近くても、注視点をピントの合った高精細な画像で撮影することができる。特に、被験者３が遠近両用の眼鏡を使用している場合、被験者３は近方を見るときには視野の下方を使い、遠方を見るときには視野の上方を使うため、近方の注視点は視野の下方の領域に含まれ、遠方の注視点は視野の上方の領域に含まれることとなる。したがって、視野の下方を近方用の第２の前方視野用カメラ１０ｂで撮影し、視野の上方を遠方用の第１の前方視野用カメラ１０ａで撮影することは、被験者３の注視点を高精細に撮影するのに好都合である。また、前方視野の撮影画像を解析して注視点を判定したり、特定パターンのマーカを解析の補助に使ったりする場合などにも、注視点やマーカを適度な撮影倍率で高精細に撮影することができるので、解析の精度を高めることができる。

−前方視野の撮影画像の表示−
次に、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂの撮影画像と、検出した注視点の位置とをモニター１９に表示する方法を説明する。視線検出装置１では、この表示方法として、以下に説明する第１の表示方法および第２の表示方法のうちどちらかを選択して用いる。

図３は、第１の表示方法の一例を説明する図である。第１の表示方法では、ＰＣ１６は、モニター１９に、第１の前方視野用カメラ１０ａで撮影した第１の撮影画像３１と、第２の前方視野用カメラ１０ｂで撮影した第２の撮影画像３２とを並べて表示する。なお、第１の前方視野用カメラ１０ａが視野の上方を撮影し、第２の前方視野用カメラ１０ｂが視野の下方を撮影しているので、ＰＣ１６は、第１の撮影画像３１を上側に、第２の撮影画像３２を下側に表示する。また、ＰＣ１６は、第１の撮影画像３１および第２の撮影画像３２を、それぞれの視野の範囲（撮影範囲）に比例した大きさで表示する。すなわち、ＰＣ１６は、第一の前方視野用カメラ１０ａと第二の前方視野用カメラ１０ｂで撮影された同じ被写体が、モニター１９に表示される第１の撮影画像３１および第２の撮影画像３２において、ほぼ同じ大きさとなるように表示する。さらに、ＰＣ１６は、第１の撮影画像３１および第２の撮影画像３２のうち、注視点を含む撮影画像については、注視点の位置を示す印を、撮影画像に重ねて表示する。図３では、第１の撮影画像３１および第２の撮影画像３２の両方に注視点が含まれているため、第１の撮影画像３１および第２の撮影画像３２上に、それぞれ注視点の位置を表す第１の印３３および第２の印３４が重ねて表示されている。

図４は、第２の表示方法の一例を説明する図である。第２の表示方法では、ＰＣ１６は、モニター１９に、第１の前方視野用カメラ１０ａで撮影した第１の撮影画像３１と、第２の前方視野用カメラ１０ｂで撮影した第２の撮影画像３２とを、一部重ねて表示する。具体的に、ＰＣ１６は、第１の撮影画像３１および第２の撮影画像３２を、それぞれの視野の範囲に比例した大きさとし、且つ、それぞれの視野が重複する領域を重ねて表示する。このとき、それぞれの前方視野用カメラのレンズの歪曲収差による画像の歪みを画像処理により補正して表示すると、第１の撮影画像３１と第２の撮影画像３２が、その重複領域３６の境界で滑らかにつながるので、より望ましい。また、ＰＣ１６は、第１の撮影画像３１および第２の撮影画像３２のうち、注視点を含む撮影画像については、注視点の位置を示す印を、撮影画像に重ねて表示する。図４では、第１の撮影画像３１および第２の撮影画像３２の両方に注視点が含まれているため、第１の撮影画像３１と第２の撮影画像３２の重複領域３６上に、注視点の位置を表す印３５が重ねて表示されている。

この第２の表示方法において、ＰＣ１６は、第１の撮影画像３１と第２の撮影画像３２の重複領域３６については、どちらかの撮影画像だけを常に表示してもよいし、両方の撮影画像を画像処理により合成して表示しても良い。画像処理による合成は、表示するピクセルごとに両方の画像信号を平均したり、合算したり、輝度の高いほうの信号を選択する、などの方法を使うことができる。しかし、より望ましくは、注視点の情報から判断して、第１の撮影画像３１および第２の撮影画像３２のうち、どちらか一方のより適した撮影画像を選択して表示する。たとえば、ＰＣ１６は、注視点が第１の撮影画像３１のみに含まれている場合は、重複領域３６に第１の撮影画像３１を表示し、注視点が第２の撮影画像３２のみに含まれている場合は、重複領域３６に第２の撮影画像３２を表示する。

また、ＰＣ１６は、注視点が第１の撮影画像３１および第２の撮影画像３２の両方に含まれている、すなわち重複領域３６に含まれている場合は、以下の通り、上記選択を行う。まず、ＰＣ１６は、較正演算装置１８により算出された、被験者から注視点までの距離情報に基づいて、注視点が、第１の前方視野用カメラ１０ａのピントが合う範囲および第２の前方視野用カメラ１０ｂのピントが合う範囲のどちらに含まれるかを判断する。注視点が、第１の前方視野用カメラ１０ａのピントが合う範囲に含まれる場合には、第１の撮影画像３１において注視点にピントが合っているので、ＰＣ１６は、重複領域３６に第１の撮影画像３１を表示する。一方、注視点が、第２の前方視野用カメラ１０ｂのピントが合う範囲に含まれる場合には、第２の撮影画像３２において注視点にピントが合っているので、ＰＣ１６は、重複領域３６に第２の撮影画像３２を表示する。このように、ＰＣ１６は、第１の撮影画像３１および第２の撮影画像３２のうち、注視点によりピントが合っている方の撮影画像を選択して、重複領域３６に表示する。

以上のような表示方法により、視線検出装置１は、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂで撮影した広い視野範囲の撮影画像の情報を損なわずに、当該撮影画像上に注視点の位置を示す印を重ねて表示することができる。

−累進眼鏡レンズの設計−
上述したように本実施形態の視線検出装置１は、広い視野の範囲で視線を検出できる。そのため、この視線検出装置１を用いて累進眼鏡レンズを装用した被験者の視線を検出することで、累進眼鏡レンズの広い領域で性能を評価することができ、この評価結果を累進眼鏡レンズの設計・製造や選択などに活用することができる。このような場合、視線検出装置１を用いて、注視点を検出するのに加え、眼鏡レンズ上を被験者の視線が透過する点（以下、透過点と記載する）を検出しておくことが望ましい。透過点の検出方法としては、たとえば、特表２００８−５２１０２７号公報に記載されている方法など、公知の方法を用いればよい。

図５は、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である。ステップＳ１１において、被験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、このときの被験者の視線情報（注視点および透過点）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、上述した較正方法で較正されているため、精度よく注視点および透過点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、被験者がＰＣを操作している状態で、被験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、被験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、被験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、被験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。

このように、本実施形態の視線検出装置１によって得られた広い視野の範囲の注視点および透過点を解析して、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、広い視野の範囲で快適な装用感を得られる眼鏡のレンズを設計することができる。

−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６に示すフローチャートを用いて説明する。

図６において、ステップＳ２１〜Ｓ２３における被験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５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では被験者はステップ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、本実施形態の視線検出装置１によって得られた広い視野の範囲の注視点および透過点を解析して、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、広い視野の範囲で快適な装用感を得られる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験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７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、被験者に、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つは被験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、被験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、最も透過点が広く分布しているかなどを評価する。被験者は、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、透過点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、本実施形態の視線検出装置１によって得られた広い視野の範囲の注視点および透過点を解析して、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、広い視野の範囲で快適な装用感を得られる眼鏡のレンズを選択することができる。

以上説明した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において、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂのそれぞれの視野は、互いに異なる領域を有している。これにより、視線検出装置１は、前方視野用カメラが１台である場合と比較して、広い視野範囲でより高品質な撮影画像を得ることができ、広い視野範囲で注視点を検出することができる。

（２）視線検出装置１において、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂは、それぞれ、互いに異なる方向に向けて固定されている。これにより、視線検出装置１は、前方視野用カメラが１台である場合と比較して、広い視野角でより高品質な撮影画像を得ることができる。

（３）視線検出装置１において、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂは、それぞれのピントの合う範囲が互いに異なっている。これにより、視線検出装置１は、前方視野用カメラが１台である場合と比較して、ピント方向に広い視野範囲でより高品質な撮影画像を得ることができる。

（４）視線検出装置１において、第１の前方視野用カメラ１０ａおよび第２の前方視野用カメラ１０ｂは、それぞれの画角が互いに異なっている。これにより、視線検出装置１は、前方視野用カメラが１台である場合と比較して、画角方向に広い視野範囲でより高品質な撮影画像を得ることができる。

（５）視線検出装置１において、第２の前方視野用カメラ１０ｂは、第１の前方視野用カメラ１０ａよりも、被験者の視野の下方を撮像し、且つピントの合う範囲が近方に設定されている。これにより、第１の前方視野用カメラ１０ａによって、比較的遠方の注視点にピントが合った撮影画像を得ることができ、第２の前方視野用カメラ１０ｂによって、比較的近方の注視点にピントが合った撮影画像を得ることができる。したがって、視線検出装置１では、注視点が被験者から遠くても近くても、注視点にピントの合った画像を撮影することができる。

（６）視線検出装置１において、第２の前方視野用カメラ１０ｂは、第１の前方視野用カメラ１０ａよりも、被験者の視野の下方を撮像し、且つ画角が広くなっている。これにより、第２の前方視野用カメラ１０ｂによって広い視野角の撮影画像を得ることができると共に、第１の前方視野用カメラ１０ａによって、遠方の注視点についても高解像度の撮影画像を得ることができる。

（変形例１）
上述した実施の形態では、ＰＣ１６は、第２の表示方法において、被験者から注視点までの距離情報に基づいて、第１の撮影画像３１および第２の撮影画像３２の重複領域３６に表示する撮影画像を選択するようにした。しかしながら、この他の方法で、重複領域３６に表示する撮影画像を選択するようにしてもよい。

たとえば、ＰＣ１６は、第１の撮影画像３１および第２の撮影画像３２のそれぞれにおいて、注視点付近のコントラストを検出し、この検出結果に基づいて、重複領域３６に表示する撮影画像を選択するようにしてもよい。具体的には、ＰＣ１６は、上記検出したコントラストが、第１の撮影画像３１の方が強い場合には、第１の撮影画像３１において注視点にピントが合っていると考えられるので、ＰＣ１６は、重複領域３６に第１の撮影画像３１を表示する。一方、ＰＣ１６は、上記検出したコントラストが、第２の撮影画像３２の方が強い場合には、第２の撮影画像３２において注視点にピントが合っていると考えられるので、ＰＣ１６は、重複領域３６に第２の撮影画像３２を表示する。

また、ＰＣ１６は、第１の撮影画像３１および第２の撮影画像３２のうち、ＰＣ１６の操作者によって不図示のＰＣ用入力装置を介して指定された撮影画像を、重複領域３６に表示する撮影画像として選択するようにしてもよい。

（変形例２）
上述した実施の形態では、視線検出装置１に、２台の前方視野用カメラ１０ａ、１０ｂを設ける例について説明したが、前方視野用カメラを３台以上設けてもよい。たとえば、視線検出装置１に、第１の前方視野用カメラ１０ａと同じカメラを、第３の前方視野用カメラとして設けてもよい。この場合、第１の前方視野用カメラ１０ａを被験者３の視野より若干下方向かつ左方向を向けて固定し、第３の前方視野用カメラを被験者の視野より若干下方向かつ右方向を向けて固定し、第２の前方視野用カメラ１０ｂは第１および第３の前方視野用カメラよりさらに下方に向けかつ水平方向には正面に向けて固定する。こうすることで、視線検出装置１は、より広い視野を撮影することができる。特に、遠方撮影用の前方視野用カメラ（第１および第３の前方視野用カメラ）は比較的画角が狭いので、遠方撮影用に２台の前方視野用カメラを用いることで、遠方においても広い視野を撮影することができる。

また、上記第１〜第３の前方視野用カメラの撮影画像の表示例について説明する。図８は、第１の表示方法の一例を説明する図である。第１の表示方法では、ＰＣ１６は、モニター１９に、第１の前方視野用カメラ１０ａで撮影した第１の撮影画像３１と、第２の前方視野用カメラ１０ｂで撮影した第２の撮影画像３２と、第３の前方視野用カメラで撮影した第３の撮影画像３７とを並べて表示する。なお、第１の前方視野用カメラ１０ａが視野の上方の左側を撮影し、第２の前方視野用カメラ１０ｂが視野の下方を撮影し、第３の前方視野カメラが視野の上方の右側を撮影しているので、ＰＣ１６は、第１の撮影画像３１を上側の左側に、第２の撮影画像３２を下側に、第３の撮影画像３７を上側の右側に表示する。また、第１〜第３の撮影画像３１、３２、３７は、それぞれの視野の範囲に比例した大きさで表示される。さらに、ＰＣ１６は、第１〜第３の撮影画像３１、３２、３７のうち、注視点を含む撮影画像については、注視点の位置を示す印を、撮影画像に重ねて表示する。図８では、第１の撮影画像３１および第２の撮影画像３２には注視点が含まれ、第３の撮影画像３７には注視点が含まれていないため、第１の撮影画像３１および第２の撮影画像３２上にのみ、それぞれ注視点を表す第１の印３３および第２の印３４が重ねて表示されている。

図９は、第２の表示方法の一例を説明する図である。第２の表示方法では、ＰＣ１６は、モニター１９に、第１の前方視野用カメラ１０ａで撮影した第１の撮影画像３１と、第２の前方視野用カメラ１０ｂで撮影した第２の撮影画像３２と、第３の前方視野用カメラで撮影した第３の撮影画像３７とを、一部重ねて表示する。具体的に、ＰＣ１６は、第１〜第３の撮影画像３１、３２、３７を、それぞれの視野の範囲に比例した大きさとし、視野が重複する領域を重ねて表示する。このとき、それぞれの前方視野用カメラのレンズの歪曲収差による画像の歪みを画像処理により補正して表示すると、第１の撮影画像３１と第２の撮影画像３２と第３の撮影画像３７とが、その重複領域の境界で滑らかにつながるので、より望ましい。また、ＰＣ１６は、第１〜第３の撮影画像３１、３２、３７のうち、注視点を含む撮影画像については、注視点の位置を示す印を、撮影画像に重ねて表示する。図９では、第１の撮影画像３１および第２の撮影画像３２には注視点が含まれ、第３の撮影画像３７には注視点が含まれていないため、第１の撮影画像３１および第２の撮影画像３２上にのみ、注視点を表す印３５が重ねて表示されている。

この第２の表示方法において、ＰＣ１６は、第１〜第３の撮影画像３１、３２、３７の重複領域については、第１〜第３の撮影画像３１、３２、３７のうち、いずれかを選択して表示する。この選択の方法は、上述した実施の形態と同様の方法であってもよいし、変形例１と同様の方法であってもよい。

（変形例３）
なお、視野の下方を撮影する第２の前方視野用カメラ１０ｂについては、レンズと受光面を偏心させて煽り撮影の状態にすることで、視野の下方ほどピントが合う範囲をより被検者に近づけて使用するようにしてもよい。

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。

１…視線検出装置、２…眼鏡、３…被験者、１０ａ…第１の前方視野用カメラ、１０ｂ…第２の前方視野用カメラ、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

Claims (16)

1. 被験者の前方を撮像する複数の撮像手段と、
   前記被験者の眼球の動きを測定する測定手段と、
   前記測定手段による測定結果に基づいて、前記被験者が注視する注視点を検出する注視点検出手段と、
   前記複数の撮像手段による複数の撮像画像を表示手段に表示させると共に、前記複数の撮像画像のうち前記注視点を含む撮像画像については、前記注視点の位置を示す印を、前記撮像画像に重ねて表示させる表示制御手段と、
   を備え、
   前記複数の撮像手段のそれぞれの視野は、互いに異なる領域を有していることを特徴とする視線検出装置。
2. 請求項１に記載の視線検出装置において、
   前記複数の撮像手段のそれぞれの視野における少なくとも一部の領域は、互いに重複することを特徴とする視線検出装置。
3. 請求項１または２に記載の視線検出装置において、
   前記注視点検出手段が前記注視点を検出する範囲が、前記複数の撮像手段のそれぞれの視野の範囲内にあることを特徴とする視線検出装置。
4. 請求項３に記載の視線検出装置において、
   前記複数の撮像手段のそれぞれの視野における前記注視点を検出する範囲は、互いに異なる領域を有していることを特徴とする視線検出装置。
5. 請求項４に記載の視線検出装置において、
   前記複数の撮像手段のそれぞれの視野における前記注視点を検出する範囲は、少なくとも一部が互いに重複していることを特徴とする視線検出装置。
6. 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、
   前記複数の撮像手段は、それぞれ、互いに異なる方向に向けて固定されていることを特徴とする視線検出装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の視線検出装置において、
   前記複数の撮像手段は、固定焦点カメラであり、それぞれのピントの合う範囲が互いに異なっていることを特徴とする視線検出装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の視線検出装置において、
   前記複数の撮像手段は、固定焦点カメラであり、それぞれの画角が互いに異なっていることを特徴とする視線検出装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の視線検出装置において、
   前記複数の撮像手段は、第１の撮像手段と、前記第１の撮像手段よりも下方を撮像する第２の撮像手段と、を含み、
   前記第２の撮像手段は、前記第１の撮像手段よりも、ピントの合う範囲が近方に設定されていることを特徴とする視線検出装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の視線検出装置において、
    前記複数の撮像手段は、第１の撮像手段と、前記第１の撮像手段よりも前記被験者の視野の下方を撮像する第２の撮像手段と、を含み、
    前記第２の撮像手段は、前記第１の撮像手段よりも、画角が広いことを特徴とする視線検出装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の視線検出装置において、
    前記表示制御手段は、前記複数の撮像手段による複数の撮像画像を、それぞれの視野の範囲に比例した大きさで表示させることを特徴とする視線検出装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の視線検出装置において、
    前記表示制御手段は、前記複数の撮像手段による複数の撮像画像それぞれの視野が重複する領域については、前記複数の撮像画像のうちいずれか１つを選択して表示することを特徴とする視線検出装置。
13. 請求項１２に記載の視線検出装置において、
    前記被験者から前記注視点までの距離を検出する距離検出手段をさらに備え、
    前記表示制御手段は、前記距離検出手段による検出結果に基づいて、前記重複する領域について、前記複数の撮像画像のうちいずれか１つを選択して表示することを特徴とする視線検出装置。
14. 請求項１２に記載の視線検出装置において、
    前記複数の撮像画像のそれぞれにおいて、前記注視点付近のコントラストを検出するコントラスト検出手段をさらに備え、
    前記表示制御手段は、前記コントラスト検出手段による検出結果に基づいて、前記重複する領域について、前記複数の撮像画像のうちいずれか１つを選択して表示することを特徴とする視線検出装置。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の視線検出装置によって測定された視線情報を用いて眼鏡のレンズを設計することを特徴とする眼鏡レンズ設計方法。
16. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の視線検出装置によって測定された視線情報を用いて眼鏡のレンズを製造することを特徴とする眼鏡レンズ製造方法。
    

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