カスタム眼鏡の製造方法
【課題】眼鏡フレーム及び補正レンズの正確な調整システム及び方法の提供。
【解決手段】カメラによって撮影された対象者の眼鏡フレームの２以上の画像が記録され、補正レンズの光学中心をフレームの正しい位置に配置できるように、フレームの特定点と対象者の眼の関係を同定する自動画像処理技術を用いて解析される。
【解決手段】カメラによって撮影された対象者の眼鏡フレームの２以上の画像が記録され、補正レンズの光学中心をフレームの正しい位置に配置できるように、フレームの特定点と対象者の眼の関係を同定する自動画像処理技術を用いて解析される。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２００１年１０月２５日出願で係属中のアメリカ合衆国出願番号10/046,656、表題「カスタム眼鏡の製造方法」の一部継続出願であり、その利益を主張し、ここに全体として組み込む。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、一般的に眼鏡の適合ないし調整(fitting)装置及び方法に関する。特に、本発明は眼鏡フレーム及びレンズの自動測定及び調整システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
現在の眼鏡製造技術では、患者の波面収差を精密に補正するレンズを製造することはできない。しかし、患者の波面収差に適合する異なる屈折率に硬化されるエポキシ樹脂を使用する新しい製造技術は、製造方法に新しい挑戦の道を開く。特に、患者の光軸に眼鏡を調整することは、球、円柱及び軸収差以外の収差を補正する眼鏡レンズの製造にあたって、最も重要なことである。このような精密な調整を確実にするために、角膜頂点からレンズまでの距離、瞳間距離及び患者の瞳（又は視軸）に合わせた眼鏡レンズの光軸の中心合わせを正確に測定する必要がある。
【０００４】
歴史的に、眼をケアする専門家は、眼鏡フレームに対する眼の位置決めには比較的簡単な方法しか用いてこなかった。専門家は、通常、２つの瞳の間の距離（「瞳間距離」という）と、瞳の中心から眼鏡フレーム又はレンズの底部までの高さを測定する。この後者の距離は「ＳＥＧ高さ」という。この情報がレンズの光軸を両目の軸に合わせて調整するために試験室から要求される。
【０００５】
これまで用いられてきた１つの技術は、単にレンズの上の瞳の中心にアイボーリング（eye balling、視覚的な分析）によって油脂色鉛筆で印を付け、定規で瞳間距離（ＰＤ）及びＳＥＧ高さを測るものであった。近年、瞳計及びデジタル瞳計が用いられるようになり、ＰＤの測定精度が改善されてきた。しかし、瞳計は眼鏡レンズの後ろの位置でのＰＤ測定に関するものではないし、また他の重要なパラメータであるＳＥＧ高さ、頂点間距離あるいはパントスコピック傾斜（全視野ないし全体的傾斜、pantoscopic tilt）も測定できない。累進屈折レンズの出現やより高次の補正ゾーンの発達により、これらのパラメータの正確な測定がますます重要になっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
デュカルージ(Ducarouge)らの合衆国特許第5,617,155号は、画像を用いて被験者の眼と関連した眼鏡フレームの位置を測定する方法を教示する。特にこの特許は、瞳がある領域の輝度勾配及びフレーム接線たる水平線及び垂直線の位置を分析することにより、フレームと眼の位置を自動的に検出する技術を記載している。この技術は、１台のカメラを利用しており、頂点間距離やフレームの視線からの傾斜のような、側面からのメトリクス（設計法、metrics）は提供しない。
【０００７】
モーゼス（Mothes）の合衆国特許第6,659,609号は、好ましくは３ｍの距離に配置した１台のカメラシステムを記載している。この装置は、画像のスケールを決めるための空間的な比較対照となる、眼鏡フレームにクリップ留めされた校正用標識を用いる必要がある。また、特許中に記載されているように、患者は装置を見通すのではなく、鏡の中の自分自身を見る。
【０００８】
ノートン(Norton)らの合衆国特許第5,592,248号は、眼鏡を製造するための情報を得るために異なる角度からいくつかの画像を撮ることを記載している。この特許では、１台のカメラを使うことがクレームされ、３次元的再構成に必要な画像を得るために必要な位置に移動させている。複数のカメラを用いることがテキストで議論されているが、複数の画像をどのように連携して用いるか、又は複数のカメラを互いに空間的にどのように配向させるかが記載されていないので、この特許では複数のカメラの使用は実施不能である。さらに、対象者の瞳の位置を自動的に決定する画像解析及び基準マークは使用しておらず、単に画像上の相互的ソフトウェア定規によって測定している。
【０００９】
アビトボル(Abitbol)らの合衆国特許出願公開第2003-0123026号は、デジタル表示された対象者が着用する眼鏡フレームを、デジタル的にモデル化し表示することを主な目的とする３次元カメラシステムを記載している。しかし患者を３次元的に再構成することは時間がかかり、また眼鏡フレーム調整のために必要とされる基礎的測定値には不必要である。さらに、市販されている３Ｄカメラの精度は、高次補正ゾーンの正確な位置決めに通常必要とされる０.５ｍｍ未満の位置決め精度には不十分である。
【００１０】
【特許文献１】合衆国特許第5,617,155号
【特許文献２】合衆国特許第6,659,609号
【特許文献３】合衆国特許第5,592,248号
【特許文献４】合衆国特許出願公開第2003-0123026号
【課題を解決するための手段】
【００１１】
フレームの調整システム及び方法が開示される。１以上の撮像装置が、対象者が着用した眼鏡フレームの２以上の画像を撮影する。画像は、フレーム上の関心点（複数、specific points of interest）と対象（者）のそれぞれの眼の位置との関係を同定するために、自動画像処理技術を用いて解析され、レンズの光学中心をフレームの正しい位置に配置することが可能となる。画像処理装置は、画像から瞳間距離と瞳中心を決定する。フレーム配置装置は、１以上のレンズフレームの位置を受け取るか、又は１以上のレンズフレームの位置を決定することができる。画像処理装置は、所望の眼鏡フレームに入れて調整・取付する補正レンズの瞳中心及びＳＥＧ高さを正確に決定できる。
【００１２】
本発明の構造及び操作についての新規な特徴は、本発明自体と同様、詳細な説明に関連する添付図面によって最も良く理解されるであろう。その中では、似た部分は似た参照数字が用いられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は波面測定システムであり、一般的に１００で示す。図１では、波面測定システム１００はスリット１０２を有する主ハウジング１０１を含み、主ハウジングはスリット１０２によって患者（図示せず）の前面を撮影するための１又は２台のカメラ（図示せず）を設置することができるが、患者は仮想の、又は真の固定標的を見ることができる。さらに、それぞれ主ハウジング１０１から伸び、カメラ（図示せず）用の開口部１０８を有する右ハウジング１０４及び左ハウジング１０６を有する。
【００１４】
図２では、図１の波面測定システムの側面図が２００で示されている。図２では、患者２０２が波面測定システムの主ハウジング１０１とスロット１０２に相対している。右ハウジング１０４に設置されたカメラ（図示せず）は、患者２０２の耳２０４、鼻２０６を含む側頭部を撮影する。スロット１０２に設置されたカメラ（１台又は複数）は、患者２０２の眼２０８、そして特に瞳２１０を撮影する。
【００１５】
図３は、既知の寸法の眼鏡フレーム３０４を着用した患者３０２を示す。フレーム３０４には、鼻モールディング３０６と耳モールディング３０８が付いている。鼻モールディング３０６と耳モールディング３０８が硬化する前に、それぞれの上に登録標識３１０，３１２を付けておく。フレーム３０４を着用した患者３０２の画像が波面測定システム１００により撮影され、波面測定システム１００はテストフレーム３０４、登録標識３１０、３１２又はその両方を、その後の眼鏡調整のため、患者３０２の頭部及び顔面をより正確に数値化するために使用する。
【００１６】
図４は、患者の右側面の画像であり、４００で示す。図４では、右の鼻モールディング４０４に付けられた右レンズ開口部４０２がある。画像中には、患者の右角膜頂点４０６及び右耳モールディング４０８も見える。右鼻モールディング４０４の登録標識４１０及び右耳モールディング４０８の登録標識４１２は、コンピュータが右鼻モールディング４０４及び右耳モールディング４０８の正確な位置を、互いの関係と患者の右角膜頂点４０６との関係を考慮して決定するのに役立つ。
【００１７】
図５は患者の右側の正面画像であり、４２０で示す。図５では、患者の右の瞳４２６、右のレンズ開口部４０２、右鼻モールディング４０４及び登録標識４１０が画像中に見える。
【００１８】
図６は患者の左側の正面画像であり、４３０で示す。図６では、患者の左の瞳４２７、左のレンズ開口部４０３、左鼻モールディング４０５及び登録標識４１１が画像中に見える。
【００１９】
図７は、患者の左側面の画像であり、４４０で示す。図７では、左の鼻モールディング４０５に付けられた左レンズ開口部４０３がある。画像中には、患者の左角膜頂点４０７及び左耳モールディング４０９も見える。左鼻モールディング４０５の登録標識４１１及び左耳モールディング４０９の登録標識４１３は、コンピュータが左鼻モールディング４０５及び左耳モールディング４０９の正確な位置を、互いの関係と患者の左角膜頂点４０７との関係を考慮して決定するのに役立つ。
【００２０】
患者の撮影後、コンピュータは、可塑性鼻パッド３０６と可塑性耳パッド３０８を含む、左右の側面画像及びテストフレーム３０４を着用した２つの正面画像を、波面測定システムから検査されるとともに、保存する。画像から、可塑性鼻パッド３０６と可塑性耳パッド３０８の正確な位置が、互いの関係と患者の瞳４２６，４２７、角膜頂点４０６，４０７及びテストフレーム３０４との関係を考慮して、決定される。
【００２１】
図８は、患者の顔の正面画像であり、４５０で示す。図８では、顔を撮影するのに１台のカメラを使っており、そのため画像内にレンズ開口部４０２，４０３、鼻モールディング４０４，４０５、瞳４２６，４２７の各双方を含んでいる。
【００２２】
図９は、カスタム眼鏡の製造ステップの手順を示すフローチャートであり、５００で示す。ステップ５０２では、画像の撮影のため、患者が波面測定装置を覗き込む。図２のように患者が適切な位置に配置されると、ステップ５０４で複数のカメラが患者の顔の正面と両側面を撮影するように指示される。カメラの位置は患者の両側面と正面の撮影の必要性にのみ制限されるものであるから、図２に示す配置に限られない。ステップ５０６は、患者の眼のいろいろな注視角で撮影する必要があることを示す。高次の収差を補正する場合、全ての注視角の光学的アライメントは重要な要請となる。従ってステップ５０６は、カスタム眼鏡の機能を適切に確保するよう実行されなければならない。追加的にステップ５０７では、ステップ５０６で撮影された画像のそれぞれごとに波面測定が要求される。ステップ５０８では、コンピュータが情報を処理し、出力をステップ５１０に返す。出力は患者の瞳の位置、瞳中心、瞳間距離、顔の幅、耳の位置、波面測定装置から角膜頂点までの距離、耳から角膜頂点までの距離、及び眼鏡の調整のための患者の頭部と顔の測定に必要な他のパラメータである。この情報、まとめてレンズ装着パラメータと称する、を用いて、ステップ５１２に示すようにカスタム眼鏡が製造される。
【００２３】
図１０はカスタム眼鏡の製造ステップの代替的手順を示すフローチャートであり、６００で示す。ステップ６０２では、図３に示すように、可塑性の材料が患者の鼻のまわりと耳のまわりの領域に適用される。可塑性材料は、患者の鼻及び耳の周りの正確な表面形状（プロフィール）を得るためのより従来的な方法を可能にする。モールディングを波面測定装置と関係付けるため、ステップ６０４ではモールディングが硬化する前に登録標識を付けることを要求する。登録標識により、波面測定装置は患者の顔と関連したモールドの計測をすることができる。ステップ６０６では、既知の寸法のテストフレームを硬化前の可塑性材料に取り付ける。ステップ６０４の登録標識は、ステップ６０６でフレームに付けてもいいし、付けなくても良い。ステップ６０６のフレーム、ステップ６０２のモールディングは、６０４の登録標識とともに図３に見える。ステップ６０８では、図９のステップ５０２と同様、患者が波面測定装置を覗き込む。ステップ６１０では、コンピュータが左右の側面画像、及び可塑性パッドを含むテストフレームを着用した患者の１又は２枚の正面画像を保存する。ステップ６１２で、コンピュータは図９のステップ５１０に示すパラメータと全く同じ出力を返すが、さらにテストフレームとモールディングに関する情報も加わっている。最後に、ステップ６１４で、モールディングが複製又は変換(transform)されて、従来型フレームのためのカスタム眼鏡用ヒンジと鼻パッドが作られる。
【００２４】
好適な実施形態において、種々のモールディングがシリコーンで作られる。しかし、人の頭部に合わせられる任意の材料はこのシステムに適していることが理解される。
【００２５】
図１１は、眼鏡測定システムの好適な実施形態であり、７００で示す。システム７００は、間に人の頭部７０６が入るスペースがある右側ハウジング７０４と左側ハウジング（この図では図示せず）を持つ主ハウジング７０２を含む。患者の耳７０８は両側のハウジングの間に位置し、患者の眼７１０は主ハウジング７０２のスロット７１１の直前に位置する。
【００２６】
示すように、患者は光軸７１４に沿って現実の固定標的７１２を見る。光軸７１４上に、角度可変の２色光線分割器７１６が配置され、これは患者の眼７１０からの光の一部を第２の軸７１８に分割する。第２の軸に沿って通過する光は、１対の結像レンズ７２０及び７２２を通過し、ハルトマン−シャックセンサーのような波面センサー７２４に到達する。
【００２７】
第２の軸７１８の形成に加えて、光軸上の光の一部を分割して第３の軸７３０を作るための追加光線分割器７２６を光軸上に配置することもできる。第３の軸に沿った光は結像レンズ７３２を通過して、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラのような撮像装置に到達する。
【００２８】
眼の分析のために異なる焦点距離で焦点合わせをする場合、第２の光軸７４０上に仮想の第２の標的７４２が提供される。第２の光軸を通過する光の一部を波面センサー７２４に到達させるため、光線分割器７１６は角度７４４で軸回転し、また（矢視）７４６の方向に移動して、分割器７１６が第２の光軸７４０上に適切に配置される（点線７４８で示す）。
【００２９】
眼鏡測定システム７００を用いることにより、方法６００による眼鏡の製造が容易化される。２つの異なる注視角又は光軸に必要な光学補正を測定するための単一の測定システムを提供することにより、患者のニーズに正確に合った補正レンズを製造できる。
【００３０】
レンズによる補正の利益を患者が最適に受けるためには、補正レンズは眼鏡フレームに適切に調整して取り付けなければならない。図１２は、自動フレーム調整システム１２００の機能的ブロックダイアグラムである。システム１２００は、個々の患者とその眼鏡フレームに関して瞳間距離（ＰＤ）及びＳＥＧ高さを正確に決定する。このような測定値は、たとえば眼鏡フレーム内での補正レンズの正確な位置決めに用いられる。
【００３１】
システム１２００は補正レンズを調整することを所望する眼鏡フレームを着用した患者の１以上の画像を撮影するように構成しうる。得られた画像は、例えば、患者とその眼鏡フレームに関する瞳間距離及びＳＥＧ高さといった、レンズをフレームに取り付けるための情報を決定するように処理される。
【００３２】
システム１２００は、患者の頭部を所定の視野におおよそ配置するように構成される患者の位置決め装置１２０２を含む。位置決め装置１２０２は、例えばあご乗せ、額当て、耳当て、鼻ブリッジのようなもの又は他の位置決め装置あるいはそれらの組合せでありうる。位置決め装置１２０２は単に機械的位置決め装置に限らず、音響的、視覚的、又は他の電気的位置決め装置のようなタイプを含み得る。
【００３３】
撮像装置１２１０は、眼鏡フレームと患者の頭部の一部との関係を示す、患者の頭部の１以上の画像を撮影するように構成できる。照明装置１２２０は、患者の頭部を照明し、撮影した画像に基準マークを提供又は創出するように構成できる。撮像装置１２１０と結合した画像処理装置１２３０は、撮影した画像を解析する。画像処理装置１２３０は、撮影した画像を検査し、瞳間距離、ＳＥＧ高さ及び眼鏡フレームのパントスコピック傾斜を決定するように構成される。パントスコピック傾斜とは、フレームの垂直線に対する角度である。それぞれの角膜からレンズまでの距離は通常頂点間距離(vertex distance)といわれるが、これも決定できる。
【００３４】
撮影した画像と測定結果は、ディスプレイ１２６０又は他の、例えば、プリンターや磁気カードライターのような出力装置に出力される。メモリー１２５０と連絡する処理装置１２４０は、患者の位置決め装置１２０２、撮像装置１２１０、照明装置１２２０、画像処理装置１２３０、及びディスプレイ１２６０に関する機能の一部又は全部を制御できる。さらに、システム１２００内の種々の機能ブロックによって実行される機能の一部又は全部は、メモリー１２５０内に、処理装置が読み取り可能な１以上の指令として保存され、処理装置１２４０により実行される。例えば、１つの実施形態として、画像処理機能はメモリー１２５０にソフトウェアとして保存され、画像処理ソフトウェアを実行する処理装置１２４０により実行される。
【００３５】
撮像装置１２１０は１以上のカメラ又は他の撮像機器を含む。カメラはカラーでもモノクロでもありうる。さらに、１以上のカメラはテレセントリックレンズで構成しうる。例えば、撮像装置１２１０は１以上のカメラ、ＣＭＯＳカメラ、電荷結合装置、感光性装置等、又は他の撮像装置を含み得る。同様に、照明装置１２２０は、１以上の光源を含み、１以上の光フィルターを含み得る。例えば、１以上の光源は白熱光源、蛍光光源、ハロゲン光源、キセノン光源、ＬＥＤ光源、ガス放電光源、放射光光源、レーザー光源等、又は他の光源を含みうる。照明装置１２２０は、白色光源、着色光源、可視光源、不可視光源、又は光源の組合せを含み得る。フィルターは、光学フィルター、傾斜フィルター、偏光フィルター等、又は他のタイプのフィルターを含み得る。１つの実施形態において、処理装置１２４０は照明装置１２２０からの照明の時間と強さを制御する。他の実施形態において、１以上の照明装置は１以上の光源を含み得る。いくつかの光源からの光は、光源からの光を着色するために光学フィルターを用いてフィルターされうる。その場合、画像処理装置は、一部は色を検出することで特徴を捉えるように構成されうる。
【００３６】
図１３Ａは、図１２に示すフレーム調整システムの１つの実施形態である。図１３Ａは、フレーム調整システム１３００と眼鏡フレーム１３０６を着用した患者１３０８との関係を示す。患者１３０８は、額支持具１３０４を用いて画像撮像装置に相対できる。
【００３７】
システム内の撮像装置は、眼鏡フレーム１３０６を着用した患者ないし対象者１３０８の画像を撮影する２つのカメラ１３１０，１３１２を使用している。カメラ１３１０，１３１２は例えば、ＣＭＯＳカメラでありうる。
【００３８】
第１のカメラ１３１０は、眼の間の軸を通り対象者の眼に水平な平面での対象者１３０８の正面画像を撮影するように配置される。第１のカメラ１３１０は、実質４５°に配置された光線分割器１３３０を通して患者１３０８を撮影することが望ましい。光線分割器１３３０により、患者１３０８はカメラ１３１０を見ることなく、遠くの物体に焦点を合わせて見ることができる。光線分割器１３３０を用いることにより、有利にも対象者が装置の外を見て、視野内にある１以上の距離及び／又は位置に置かれた１以上の現実の又は固定された標的に焦点を合わせることができる。種々の距離及び／又は位置にある現実の又は固定された標的を用いることにより、このシステムはいろいろな眼の向きでの瞳の位置を捉え、測定することができる。例えば、第１の瞳判別は、対象者が通常の読書用距離で通常の読書用角度に配置された標的に焦点を合わせている時に撮影された第１の画像セットを用いて決定される。第２の瞳判別は、対象者が遠くの物体に焦点を合わせている時に撮影された第２の画像セットを用いて決定される。
【００３９】
光線分割器１３３０は、代替的に部分銀鏡、２色フィルター、又は他の光線分割装置でありうる。対象者１３０８は、このシステムによって第１のカメラ１３１０で画面を遮られることなく遠くの物体に焦点を合わせることができる。これによって、対象者の眼の配置が近くの視野にある物体によって影響されることがない。そのような近くの視野にある物体は、例えば瞳間距離の決定の正確さに影響を与える。
【００４０】
第２のカメラ１３１２は、第１のカメラ１３１０によって撮影される画像と実質垂直な画像を撮影するように配置される。第２のカメラ１３１２は、患者１３０８の側面画像を撮影するように構成しうる。第２のカメラ１３１２は、およそ患者の角膜の線上にカメラの軸が来るように配置しうる。
【００４１】
任意の第３のカメラ（図示せず）を、患者の両眼の間と一致する垂直線に沿って見下ろすように、上部に設置することができる。１３１０，１３１２のいずれのカメラも患者１３０８の画像を同時に撮影するように構成できる。或いは、１３１０，１３１２のカメラは、患者１３０８の画像を順番に撮影するように構成できる。例えば、１３１０，１３１２のカメラがもし順番に画像を撮影する場合、連続画像の間隔は、患者１３０８の画像間での動きを最小化するよう調整しうる。連続撮影の１つの実施形態として、カメラは毎秒約１５コマの速さで撮影を繰り返すことができる。
【００４２】
１つの他の実施形態において、１台のカメラが複数の画像を撮影できる。例えば、１台のカメラを所定の画像を撮影する前に移動させるのである。或いは、フィルター及び反射板、及び／又は異なる波長の照明源を用いることにより、１台のカメラで同時に複数の画像を撮影できる。例えば、図１３Ａに示すシステムでは、１台の広角カメラにより、２つの波長依存性光線分割器と２つの異なる波長の照明を用いて患者１３０８の正面及び側面画像を同時に撮影できる。１台のカメラでの代替的実施形態が図１３Ｂに示されている。
【００４３】
フレームの患者１３０８での位置と角度を決定するために、画像処理装置（図示せず）を用いて画像分析されうる。例えば、カメラ１３１０で撮影された対象者がソフトウェアのなかで３次元的に配置、測定されるように、較正手順によって複数のカメラの位置、画像取りが規定される。較正手順は、例えばカメラ１３１０，１３１２の視野に、例えば較正物や較正用付属品のようなものを配置して撮影することを含み得る。画像処理装置は、撮影されたその較正用付属品の画像を用いて較正される。
【００４４】
システム内のどのカメラも、他のカメラと関連して較正されるように較正物が撮影される。較正手続は３次元的空間的構成付属品を用いて行われる。カメラの較正によって、各画像に撮影された項目の空間的関係が画像処理装置で決定できる。
【００４５】
較正用付属品は例えば、既知の寸法の方眼を書いた面を持ちうる。カメラで撮影された画像は、その方眼の寸法で較正される。１つの実施形態において、較正用付属品は既知の寸法の方眼を書いた面を持つ立方体でありうる。立方体の面が第１、第２のカメラ１３１０、１３１２の軸に対して約４５度の角度になるように置かれる。第２の実施形態として、較正物は既知の寸法を持つ方眼を書いた平面である。この平面は、第１、第２のカメラ１３１０、１３１２の軸に対して約４５度の角度になるように置かれる。他の実施形態として、較正物は既知の寸法のマークを持つスケールである。このスケールは、第１、第２のカメラ１３１０、１３１２の軸に対して約４５度の角度になるように置かれる。
【００４６】
各カメラで撮影された患者１３０８の画像は画像認識ソフトウェアを用いて解析され、各画像中でのフレーム１３０６の輪郭と患者の瞳の位置が確定される。画像処理装置は、目に対するフレーム１３０６の位置を決定し、正面画像から瞳間距離とＳＥＧ高さ、側面画像から頂点間距離とパントスコピック傾斜の座標を与える。上部カメラ（図示せず）は、患者１３０８が第１、第２のカメラ１３１０、１３１２との間で位置調整されていることの確認に用いられうる。もしも画像処理装置が、患者１３０８がカメラに対して位置調整されていないと判断した場合、画像処理装置は、一部上部カメラ画像に基づき、カメラと眼の光軸との角度ずれによる測定値を補正するための追加情報を提供できる。
【００４７】
画像処理機能を簡単にするため、このシステムは制御された照明を用いることができる。この制御された照明の目的は２つある。一様な間接照明は、画像処理手順をよりうまくいくようにフレーム１３０６と顔面を照明できる。患者１３０８の瞳を識別する画像処理アルゴリズム能力をさらに高めるため、指向性点状光源または基準マークが所定の位置に追加される。点状光源は、特別なパターンで角膜を反射するように構成されうる。パターン認識を用いて、画像処理装置又は画像処理ソフトウェアは各画像中の特別なパターンを探すことができる。例えば、決められたパターンは、正面画像での瞳の外側の２以上の点であり、側面画像での１つの反射光源である。点状光源は、画像中で分光学的特徴により容易に区別できるように特定の色を持ちうる。或いは、光源からの光の色又はスペクトルを変えるため、１以上の光源の前にフィルターを置くこともできる。
【００４８】
さらに、図１２の処理装置１２４０などでコンピュータ制御し、画像のコマごとに光の点滅を行うこともできる。照明を繰り返すことで１つの画像を照明ＯＮの状態で撮影できる。１以上の照明を、瞳を検知するための画像に映り込まないように、次の画像に行く前に消灯させることもできる。画像間の動きができるだけ小さく、実質的にゼロになるように短時間で連続画像を撮影できる。２つの画像が、光源からの瞳反射マークを判断するため、重ね合わされ又は比較される。
【００４９】
代替的に、点状光源を使わずに均一な光源を用いることができる。図１３Ａにおいて、第１の光源１３４２は患者１３０８の顔の片側に沿って配置されている。第２の光源１３４４が患者１３０８の顔の反対側に沿って配置されている。各光源は例えば、ＬＥＤ光源の配列又は白熱ランプでありうる。角膜は光源１３４２、１３４４からの光を反射する。球形の角膜は、実質的に均一な光源からでも実質的に局在化した光源からの光を角膜上に反射する。従って、光源、例えば１３４２，１３４４は患者１３０８の各角膜に反射光を生ずる。各反射光は角膜上で実質上点として局在化される。
【００５０】
画像処理装置（図示せず）は、撮影された画像から角膜上の反射点を検知できる。例えば、画像処理装置は画像中の高輝度の点を探すことができる。一度画像中のこれらの角膜上の点が特定されると、今度は画像処理装置は反射の特定領域内にある瞳の暗い円を探す。画像処理装置は瞳を見分けるのに例えば、連続性(connectivity)又はブロブ(blob、かたまり)解析を用いることができる。画像処理装置は、瞳を探すために画像の２次元検索が行えることが好ましい。こうして画像処理装置は瞳の中心を決定する。
【００５１】
１つの実施形態において、対象者１３０８はまず眼鏡フレーム１３０６を着用しないで撮影し、次いで眼鏡フレーム１３０６を着用して撮影できる。この両画像セットは両画像に共通の特徴又は目印を用いて重ね合わされる。画像処理装置は２枚の画像の違いを検出し、画像からフレーム１３０６を抽出できる。この技術は、眼鏡（フレーム）１３０６が様式化した特徴を持つ場合又は画像中に基準マークを作れないデザインの場合に特に有用である。
【００５２】
瞳の位置決めに加えて、画像処理装置は左右のフレーム枠(box)を決定する。眼鏡フレーム枠は、例えばＳＥＧ高さを決めるのに用いられる。１つの実施形態において、眼鏡フレームの決定がフィルター及びエッジ検出アルゴリズムを用いて自動的に行われうる。或いは、眼鏡フレームの決定は、ユーザーインターフェイスを通じてオペレータが眼鏡フレーム像の外枠がレンズフレームの４辺の端部に接するように画面上をドラッグするか、描くことで行うことができる。例えば、そのシステムはオペレータが患者１３０８の画像を見て、マウスまたはその他の入力装置を用いて各レンズフレームの周囲に外枠を描くことができる。
【００５３】
図１３Ｂは１台のカメラ１３１０を用いる代替的フレーム調整器の実施形態１３００の機能的ブロックダイアグラムである。この機能的ブロックダイアグラムは、患者又は対象者１３０８と１台のカメラによるフレーム調整器１３００との上から見た位置関係を示す。
【００５４】
カメラ１３１０は、患者１３０８がカメラ１３１０を視界に入れることなく遠くに焦点を合わせることができるようにするために用いる複数の２色光線分割器１３５２、１３５４及び広波長帯光線分割器１３３０を通して、患者１３０８を撮影するよう構成される。カメラ１３１０は、患者１３０８の視軸と実質平行な視軸に合わせて配置される。カメラ１３１０は、カメラ１３１０の視野内に置かれた第１の２色光線分割器１３５２を用いて患者１３０８の側面画像を撮影できる。第１の２色光線分割器１３５２は、例えばカメラの視軸に対して実質４５度の角度で配置されうる。第１の２色光線分割器１３５２はまた、患者の頭部の側面から患者の視軸に対して実質垂直に伸びる軸におおよそ沿って配置されうる。
【００５５】
第２の２色光線分割器１３５４は、カメラ１３１０の視軸に対して約４５度の角度で配置され、第１の２色光線分割器１３５２の背後に配置される。患者１３０８の正面画像は、患者１３０８の前面に置かれた広波長帯光線分割器１３３０で反射される。広波長帯光線分割器１３３０からの正面画像は、第２の２色光線分割器１３５４で反射され、第１の２色光線分割器１３５２を通過してカメラ１３１０で撮影される。
【００５６】
患者１３０８を照明するため、２つの光源１３４６，１３４８が用いられる。１つの実施形態において、第１の光源１３４８は着色光である。ここで、着色光とは、白色光源よりも限られた波長帯（スペクトル）の光を意味する。第１の光源１３４８は、例えば、患者１３０８を実質赤色波長内の光スペクトルで照明する赤色光源又は実質赤色光を発する光源でありうる。第１の２色光線分割器１３５２は、光源１３４８中のスペクトルに対応するスペクトル光をフィルター、反射し、所定の波長よりも長い又は短い波長の光を通過する。従って、例えば、第１の２色光線分割器１３５２は、赤色光を反射し緑色光を通過する赤色光線分割器で構成される。こうしてカメラ１３１０は、２色光線分割器１３５２、１３５４と連携して光源の波長に対応した画像のみを撮影する。
【００５７】
同様に第２の光源１３４６も、緑色光源又は実質緑色光を発する光源のような着色光源でありうる。第２の２色光線分割器１３５４は、光源１３４６中のスペクトルに対応する緑色光のみを反射するように構成される緑色光線分割器でありうる。第２の２色光線分割器１３５４は他の全ての波長の光を通過するように構成される。
【００５８】
光源１３４６、１３４８は緑と赤の光源である必要はなく、どのようなタイプの着色光源、あるいは可視スペクトル、不可視スペクトル又はこれらの組合せの光を発する狭い波長帯の光源でも良い。
【００５９】
こうしてカメラ１３１０は、赤色光線分割器１３５２で反射された側面画像と緑色光線分割器１３５４で反射された正面画像との合成物である画像を撮影する。画像処理装置（図示せず）は撮影された画像のスペクトルに一部基づいて画像処理するように構成されうる。従って、画像の赤色部分を分析することにより、画像処理装置は側面画像を分離することができる。同様に、緑色画像を分析することにより、画像処理装置（図示せず）は正面画像を分析できる。或いは、正面画像と側面画像は順番に撮影され、別々の画像として分析することもできる。
【００６０】
さらに、カメラ１３１０は２つの画像を連続して撮影できる。最初は赤色光源１３４８のみで照明し、赤色光線分割器１３５２で反射され、カメラ１３１０は側面画像を撮影する。２番目の画像は緑色光源１３４６を用いて緑色光線分割器１３５４で反射された正面画像をカメラ１３１０で撮影する。こうして連続撮影法は白黒カメラのみならずカラーカメラでも利用できる。
【００６１】
図１４から１６は、撮影された画像と、所望の情報を得るための画像解析プロセスを示す。図では画面に映した撮影画像を示しているが、画像はオペレータに表示する必要はなく、システムは画像を表示することなく画像解析を行うことができる。
【００６２】
図１４は、図１３に示すフレーム調整システムを用いて撮影された対象者の側面画像１４０２と正面画像１４０４の表示画面を示す。画面には、画像処理装置が瞳の位置を決定する時に加えた基準マークを含む。さらに、画像には瞳と決定した領域を示す輝点が含まれる。基準マークと輝点は画像処理装置によって加えられたものであり、撮影した画像の一部ではない。
【００６３】
正面画像１４０４には画像処理装置によって加えられた基準マークと、瞳と同定された範囲が示されている。画像処理装置は、画像中の第１の光源からの反射を解析して、対象者の右目中にある第１の基準マーク１４１２の位置を決定する。画像処理装置は、例えば対象者の角膜の光源反射に相当する光の強度ピークを探知することができる。同様に、画像処理装置は対象者の角膜上の第２の光源の反射に相当する第２の基準マーク１４１４の位置を決定できる。画像処理装置は基準マークを右目の瞳１４２０を決定するのに用いることができる。例えば、画像処理装置は、基準マークを暗い瞳１４２０の範囲を探すための連続性又はブロブ解析を始めるインデックスとして用いることができる。右の瞳１４２０は対象者の右目の中の高輝度範囲(highlighted area)として示されている。
【００６４】
同様に、画像処理装置は対象者の左目の中の基準マークの位置を探すことができる。画像処理装置は、左の角膜上の第１の光源の反射に相当する第１の基準マーク１４３２を決定する。画像処理装置はまた、左の角膜上の第２の光源の反射に相当する第２の基準マーク１４３４を決定する。２つの基準マーク１４３２，１４３４は、画像処理装置が左の瞳１４４０を決定するために用いられる。左の瞳１４４０は対象者の左目の中の高輝度範囲として示されている。
【００６５】
画像処理装置は側面画像１４０２についても同様に解析を行う。画像処理装置は、角膜上の光源反射に相当する基準マーク１４５２，１４５４の位置を決定する。画像処理装置は、瞳と角膜１４５６の縁を決定するために基準マーク１４５２，１４５４を用いる。
【００６６】
図１５は、フレーム配置器により決定されたフレームの輪郭を含む正面画像の画面図である。フレーム配置器は例えば、図１２の画像処理装置の一部でありうる。
【００６７】
正面画像１５０２は、所望のフレーム１５１０を着用した対象者の像を含む。フレームの位置は、フレーム中の補正レンズの位置決めの一部として配置される。１つの実施形態において、画像処理装置が左右のレンズフレームの位置を決定する。画像処理装置はフレームの位置を、例えば、ソーベル(Sobel)又はロバーツ(Roberts)タイプのエッジ検出フィルターを用いて連続性又はブロブ解析とともに、決定できる。画像処理装置は、例えば対象者の鼻柱の近くの画像部分にある、高レベルのコントラストを決定できる。画像処理装置は、フレームのその他の部分を決定するため、エッジ検出フィルター及び連続性又はブロブ解析を使用できる。一度画像処理装置がフレームの輪郭を決定すると、今度は各レンズフレームを輪郭付ける枠１５３０の位置を決定できる。画像処理装置は、レンズフレームの各側面に接する辺１５３２，１５３４，１５３６，１５３８を持つ枠１５３０を決定する。画像処理装置は、例えば、フレームのブロブ解析に一部基づいたエッジ検出を使用できる。
【００６８】
例えば、画像処理装置は左目の補正レンズのレンズフレームの位置を決定できる。画像処理装置は、レンズフレームの中心部の内側の端を決定することで、枠１５３０の左端１５３６を決定する。同様にして、画像処理装置は枠１５３０の上端１５３２、下端１５３４、右端１５３８を決定できる。次いで画像処理装置は右目の補正レンズフレームについても同じプロセスを繰り返す。
【００６９】
代替的実施形態において、対象者の２枚の正面画像が撮影される。最初は眼鏡フレームを着用しない対象者が撮影される。２枚目は所望の眼鏡フレームを着用した対象者が撮影される。画像処理装置は２枚の撮影画像を例えば相関解析を用いて心合わせ配列(align)する。次いで画像処理装置は、２枚の画像の違いを取り出して眼鏡フレーム像を抽出する。こうして画像処理装置は上記のプロセスを経てレンズフレームの位置を決定できる。
【００７０】
さらに別の実施形態において、撮影された正面画像１５０２はオペレータに表示される。レンズフレームの位置はオペレータからの入力で同定される。フレーム調整（適合）システムはオペレータからレンズフレームの位置を同定する入力を受け取ることになる。１つの実施形態において、オペレータはレンズフレームに接する辺を持つ枠１５３０をドラッグするマウスを用いる。オペレータは左右のレンズフレームの入力を繰り返す。
【００７１】
図１６は所望の眼鏡フレームを着用した対象者の側面画像１６０２を表示した画面である。１つの実施形態において、画像処理装置はフレームのパントスコピック傾斜を自動的に決定する。これまでと同様、画像処理装置は１以上の撮影画像を解析してパントスコピック傾斜を自動的に決定できるのである。
【００７２】
１つの実施形態において、画像処理装置は画像中の眼鏡フレームを同定するためにエッジ検出フィルター及び連続性又はブロブ解析を用いる。そして画像処理装置は、フレームの前面の接線と垂直からの角度を測定してフレームのパントスコピック傾斜を決定する。
【００７３】
第２の実施形態において、眼鏡フレームを着用した画像と着用しない画像の２枚の対象者の側面画像が撮影される。２枚の画像は調整配列され、眼鏡フレームを同定するために画像の違いが決定される。画像処理装置はエッジ検出及びブロブ解析を用いてフレームの輪郭を同定し、パントスコピック傾斜を規定する接線を決定する。
【００７４】
さらに他の実施形態において、フレーム調整システムは側面画像１６０２をオペレータに表示する。オペレータはコンピュータマウスなどの入力装置を用いてフレームの接線を引くか又は位置調整する。接線はパントスコピック傾斜を規定する。フレーム調整システムはパントスコピック傾斜を決定するための線に対応するデータを受け取る。
【００７５】
図１７は、図１２のフレーム調整システムが行うフレーム調整プロセス１７００のフローチャートである。プロセス１７００は、所望の眼鏡フレームを着用した対象者の正面及び側面画像を撮影することから始まる。図１２及び１３に示すシステムでは、１台以上のカメラが対象者の正面及び側面画像を撮影するために、処理装置又は制御装置で制御されうる。処理装置は撮影中に照明器の１以上の光源も制御できる。
【００７６】
正面及び側面画像が撮影されると、プロセス１７００はブロック１７１０に進み、フレーム、特に左右のレンズフレームの位置が決められる。図１２のシステムでは、フレーム配置器は画像処理装置の中に統合されている。フレーム配置器は左右のレンズフレームを決定し、またフレームのパントスコピック傾斜も決定する。
【００７７】
フレームが位置決めされると、画像処理装置はブロック１７２０に進み、画像中の瞳の位置を決める。次に画像処理装置はブロック１７３０に進み、瞳間距離及びＳＥＧ高さといったフレーム調整情報が決定される。情報はオペレータに報告又は表示されうる。
【００７８】
１つの実施形態において、画像撮影、画像処理及びパラメータ決定は例えば独立したユニットにおいて、対象者と同一の場所で実行される。他の実施形態において、画像撮影は対象者と同じ場所で行い、画像処理、パラメータ決定及び報告は対象者とは離れた場所で行われる。この離れた実施形態において、撮影は検眼士の事務所で行い、画像処理はレンズが製造され眼鏡に組み立てられる、離れた場所で実施することができる。
【００７９】
図１８は画像処理装置が行う瞳位置決めプロセス１７２０の詳細なフローチャートである。プロセス１７２０は、画像処理装置が１以上の所定のしきい値に対して撮影画像を比較するブロック１８０２に始まる。カラー画像システムでは、画像処理装置は赤、緑、青のピクセルを１以上の所定のしきい値と比較し、明ピクセルの存在を決定する。所定のしきい値を超えるピクセルは、明ピクセルと決定される。
【００８０】
次いで画像処理装置はブロック１８１０に進み、連続性又はブロブ解析が画像中の明点を決定するために行われる。画像処理装置は、所定のしきい値を超える各ピクセルについて連続性解析を行うことができる。画像処理装置は連続性解析に基づき、１以上のブロブを生成する。
【００８１】
画像処理装置は次にブロック１８２０に進み、同定されたブロブが寸法及び形状の特徴に基づき分別される。１以上の光源の位置が既知であるので、角膜上の反射のおよその形状と位置は既知である。分別基準にあてはまらない形状及び位置のブロブは、対象者の角膜からの反射光に対応しないとして除去される。
【００８２】
次に画像処理装置はブロック１８３０に進み、暗ピクセルのしきい値分別を行う。先と同様、カラー画像であれば赤、緑、青のピクセルを１以上の所定の暗度しきい値と比較する。
【００８３】
画像処理装置は次にブロック１８４０に進み、同定された暗ピクセルについて連続性又はブロブ解析が行われる。各暗ピクセルは暗ブロブを規定する。１以上の暗ピクセルが同一の暗ブロブに属しうる。
【００８４】
暗ブロブの規定後、画像処理装置はブロック１８５０に進み、暗ブロブを、例えば寸法、形状の特徴によって分別する。画像処理装置は、瞳を画像中の所定の領域に見られる、大体暗い円形をしたものとして同定する。そのような基準に該当しない暗ブロブは除かれる。
【００８５】
ブロック１８６０に進み、画像処理装置は明ブロブ解析と暗ブロブ解析に基づき、瞳の位置を決定する。明点は光源の反射に対応する。同様に暗点は瞳に対応する。角膜の球形状と、対象者に対する光源の配置から、明点反射が瞳領域の近傍に来るようになる。画像処理装置は、瞳を同定するために明るい光反射を基準マークとして用いることができる。こうして画像処理装置は、瞳位置を決定するために基準マークに加えて２次元形状解析を用いることができる。瞳が同定されると、プロセス１７２０は１８９０で終了となる。
【００８６】
図１７，１８のフローチャートは、特定の順番での操作ステップを示している。しかし、そのようなステップの順はフローチャートに示す順に必ずしも限定されるわけではないことが理解される。例えば、フレーム位置決めステップ１７１０と瞳位置決めステップ１７２０はこの順で行う必要はなく、逆の順でも良い。さらに、明暗ブロブ解析は図１８に示す順でなくとも可能である。図１７，１８に示すフローチャートは順番の変更、追加、削除を含む変形が可能である。
【００８７】
こうして、眼鏡フレーム調整のためのフレーム調整システム及び方法が開示される。このシステムは所望の眼鏡フレームを着用した対象者の１以上の正面及び側面画像を撮影する。このシステムは、対象者の瞳位置を同定するための２次元画像処理アルゴリズムを用いる画像処理装置を用いる。さらに、画像処理装置は、レンズフレームとフレームのパントスコピック傾斜を同定する２次元画像処理技術を用いる。このシステムは、フレームにレンズを適切に調整するために、特定の眼鏡フレーム内のレンズのＳＥＧ高さと瞳間距離を決定できる。
【００８８】
これまで述べたように、フレーム調整システム及びその方法は詳細に開示され、十分機能できるものであるが、記述内容は本発明の実施形態の単なる例示であり、添付の請求項に記載した内容とは別に、ここに示した構造や設計の具体例に限定することを意図したものではないことが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】波面測定システムの好ましい実施形態の鳥瞰図である。
【図２】波面測定システムの側面図である。
【図３】テストフレームとモールディングを着用した患者の側面図である。
【図４】テストフレームとモールディングを着用した患者の右側面図である。
【図５】テストフレームとモールディングを着用した患者の右正面図である。
【図６】テストフレームとモールディングを着用した患者の左正面図である。
【図７】テストフレームとモールディングを着用した患者の左側面図である。
【図８】テストフレームとモールディングを着用した患者の正面図である。
【図９】カスタム眼鏡の製造ステップの手順を示すフローチャートである。
【図１０】カスタム眼鏡の製造ステップの代替手順を示すフローチャートである。
【図１１】システム内部の測定装置を示した波面測定システムの側面図である。
【図１２】フレーム調整システムの機能的ブロックダイアグラムである。
【図１３Ａ】フレーム調整システムの実施形態の機能的ブロックダイアグラムである。
【図１３Ｂ】フレーム調整システムの実施形態の機能的ブロックダイアグラムである。
【図１４】撮影された側面及び正面画像の表示画面である。
【図１５】撮影された正面画像にフレーム配置器を表示した画面である。
【図１６】撮影された側面画像にフレーム配置器を表示した画面である。
【図１７】フレーム調整方法のフローチャートである。
【図１８】瞳位置決め画像処理方法のフローチャートである。
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２００１年１０月２５日出願で係属中のアメリカ合衆国出願番号10/046,656、表題「カスタム眼鏡の製造方法」の一部継続出願であり、その利益を主張し、ここに全体として組み込む。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、一般的に眼鏡の適合ないし調整(fitting)装置及び方法に関する。特に、本発明は眼鏡フレーム及びレンズの自動測定及び調整システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
現在の眼鏡製造技術では、患者の波面収差を精密に補正するレンズを製造することはできない。しかし、患者の波面収差に適合する異なる屈折率に硬化されるエポキシ樹脂を使用する新しい製造技術は、製造方法に新しい挑戦の道を開く。特に、患者の光軸に眼鏡を調整することは、球、円柱及び軸収差以外の収差を補正する眼鏡レンズの製造にあたって、最も重要なことである。このような精密な調整を確実にするために、角膜頂点からレンズまでの距離、瞳間距離及び患者の瞳（又は視軸）に合わせた眼鏡レンズの光軸の中心合わせを正確に測定する必要がある。
【０００４】
歴史的に、眼をケアする専門家は、眼鏡フレームに対する眼の位置決めには比較的簡単な方法しか用いてこなかった。専門家は、通常、２つの瞳の間の距離（「瞳間距離」という）と、瞳の中心から眼鏡フレーム又はレンズの底部までの高さを測定する。この後者の距離は「ＳＥＧ高さ」という。この情報がレンズの光軸を両目の軸に合わせて調整するために試験室から要求される。
【０００５】
これまで用いられてきた１つの技術は、単にレンズの上の瞳の中心にアイボーリング（eye balling、視覚的な分析）によって油脂色鉛筆で印を付け、定規で瞳間距離（ＰＤ）及びＳＥＧ高さを測るものであった。近年、瞳計及びデジタル瞳計が用いられるようになり、ＰＤの測定精度が改善されてきた。しかし、瞳計は眼鏡レンズの後ろの位置でのＰＤ測定に関するものではないし、また他の重要なパラメータであるＳＥＧ高さ、頂点間距離あるいはパントスコピック傾斜（全視野ないし全体的傾斜、pantoscopic tilt）も測定できない。累進屈折レンズの出現やより高次の補正ゾーンの発達により、これらのパラメータの正確な測定がますます重要になっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
デュカルージ(Ducarouge)らの合衆国特許第5,617,155号は、画像を用いて被験者の眼と関連した眼鏡フレームの位置を測定する方法を教示する。特にこの特許は、瞳がある領域の輝度勾配及びフレーム接線たる水平線及び垂直線の位置を分析することにより、フレームと眼の位置を自動的に検出する技術を記載している。この技術は、１台のカメラを利用しており、頂点間距離やフレームの視線からの傾斜のような、側面からのメトリクス（設計法、metrics）は提供しない。
【０００７】
モーゼス（Mothes）の合衆国特許第6,659,609号は、好ましくは３ｍの距離に配置した１台のカメラシステムを記載している。この装置は、画像のスケールを決めるための空間的な比較対照となる、眼鏡フレームにクリップ留めされた校正用標識を用いる必要がある。また、特許中に記載されているように、患者は装置を見通すのではなく、鏡の中の自分自身を見る。
【０００８】
ノートン(Norton)らの合衆国特許第5,592,248号は、眼鏡を製造するための情報を得るために異なる角度からいくつかの画像を撮ることを記載している。この特許では、１台のカメラを使うことがクレームされ、３次元的再構成に必要な画像を得るために必要な位置に移動させている。複数のカメラを用いることがテキストで議論されているが、複数の画像をどのように連携して用いるか、又は複数のカメラを互いに空間的にどのように配向させるかが記載されていないので、この特許では複数のカメラの使用は実施不能である。さらに、対象者の瞳の位置を自動的に決定する画像解析及び基準マークは使用しておらず、単に画像上の相互的ソフトウェア定規によって測定している。
【０００９】
アビトボル(Abitbol)らの合衆国特許出願公開第2003-0123026号は、デジタル表示された対象者が着用する眼鏡フレームを、デジタル的にモデル化し表示することを主な目的とする３次元カメラシステムを記載している。しかし患者を３次元的に再構成することは時間がかかり、また眼鏡フレーム調整のために必要とされる基礎的測定値には不必要である。さらに、市販されている３Ｄカメラの精度は、高次補正ゾーンの正確な位置決めに通常必要とされる０.５ｍｍ未満の位置決め精度には不十分である。
【００１０】
【特許文献１】合衆国特許第5,617,155号
【特許文献２】合衆国特許第6,659,609号
【特許文献３】合衆国特許第5,592,248号
【特許文献４】合衆国特許出願公開第2003-0123026号
【課題を解決するための手段】
【００１１】
フレームの調整システム及び方法が開示される。１以上の撮像装置が、対象者が着用した眼鏡フレームの２以上の画像を撮影する。画像は、フレーム上の関心点（複数、specific points of interest）と対象（者）のそれぞれの眼の位置との関係を同定するために、自動画像処理技術を用いて解析され、レンズの光学中心をフレームの正しい位置に配置することが可能となる。画像処理装置は、画像から瞳間距離と瞳中心を決定する。フレーム配置装置は、１以上のレンズフレームの位置を受け取るか、又は１以上のレンズフレームの位置を決定することができる。画像処理装置は、所望の眼鏡フレームに入れて調整・取付する補正レンズの瞳中心及びＳＥＧ高さを正確に決定できる。
【００１２】
本発明の構造及び操作についての新規な特徴は、本発明自体と同様、詳細な説明に関連する添付図面によって最も良く理解されるであろう。その中では、似た部分は似た参照数字が用いられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は波面測定システムであり、一般的に１００で示す。図１では、波面測定システム１００はスリット１０２を有する主ハウジング１０１を含み、主ハウジングはスリット１０２によって患者（図示せず）の前面を撮影するための１又は２台のカメラ（図示せず）を設置することができるが、患者は仮想の、又は真の固定標的を見ることができる。さらに、それぞれ主ハウジング１０１から伸び、カメラ（図示せず）用の開口部１０８を有する右ハウジング１０４及び左ハウジング１０６を有する。
【００１４】
図２では、図１の波面測定システムの側面図が２００で示されている。図２では、患者２０２が波面測定システムの主ハウジング１０１とスロット１０２に相対している。右ハウジング１０４に設置されたカメラ（図示せず）は、患者２０２の耳２０４、鼻２０６を含む側頭部を撮影する。スロット１０２に設置されたカメラ（１台又は複数）は、患者２０２の眼２０８、そして特に瞳２１０を撮影する。
【００１５】
図３は、既知の寸法の眼鏡フレーム３０４を着用した患者３０２を示す。フレーム３０４には、鼻モールディング３０６と耳モールディング３０８が付いている。鼻モールディング３０６と耳モールディング３０８が硬化する前に、それぞれの上に登録標識３１０，３１２を付けておく。フレーム３０４を着用した患者３０２の画像が波面測定システム１００により撮影され、波面測定システム１００はテストフレーム３０４、登録標識３１０、３１２又はその両方を、その後の眼鏡調整のため、患者３０２の頭部及び顔面をより正確に数値化するために使用する。
【００１６】
図４は、患者の右側面の画像であり、４００で示す。図４では、右の鼻モールディング４０４に付けられた右レンズ開口部４０２がある。画像中には、患者の右角膜頂点４０６及び右耳モールディング４０８も見える。右鼻モールディング４０４の登録標識４１０及び右耳モールディング４０８の登録標識４１２は、コンピュータが右鼻モールディング４０４及び右耳モールディング４０８の正確な位置を、互いの関係と患者の右角膜頂点４０６との関係を考慮して決定するのに役立つ。
【００１７】
図５は患者の右側の正面画像であり、４２０で示す。図５では、患者の右の瞳４２６、右のレンズ開口部４０２、右鼻モールディング４０４及び登録標識４１０が画像中に見える。
【００１８】
図６は患者の左側の正面画像であり、４３０で示す。図６では、患者の左の瞳４２７、左のレンズ開口部４０３、左鼻モールディング４０５及び登録標識４１１が画像中に見える。
【００１９】
図７は、患者の左側面の画像であり、４４０で示す。図７では、左の鼻モールディング４０５に付けられた左レンズ開口部４０３がある。画像中には、患者の左角膜頂点４０７及び左耳モールディング４０９も見える。左鼻モールディング４０５の登録標識４１１及び左耳モールディング４０９の登録標識４１３は、コンピュータが左鼻モールディング４０５及び左耳モールディング４０９の正確な位置を、互いの関係と患者の左角膜頂点４０７との関係を考慮して決定するのに役立つ。
【００２０】
患者の撮影後、コンピュータは、可塑性鼻パッド３０６と可塑性耳パッド３０８を含む、左右の側面画像及びテストフレーム３０４を着用した２つの正面画像を、波面測定システムから検査されるとともに、保存する。画像から、可塑性鼻パッド３０６と可塑性耳パッド３０８の正確な位置が、互いの関係と患者の瞳４２６，４２７、角膜頂点４０６，４０７及びテストフレーム３０４との関係を考慮して、決定される。
【００２１】
図８は、患者の顔の正面画像であり、４５０で示す。図８では、顔を撮影するのに１台のカメラを使っており、そのため画像内にレンズ開口部４０２，４０３、鼻モールディング４０４，４０５、瞳４２６，４２７の各双方を含んでいる。
【００２２】
図９は、カスタム眼鏡の製造ステップの手順を示すフローチャートであり、５００で示す。ステップ５０２では、画像の撮影のため、患者が波面測定装置を覗き込む。図２のように患者が適切な位置に配置されると、ステップ５０４で複数のカメラが患者の顔の正面と両側面を撮影するように指示される。カメラの位置は患者の両側面と正面の撮影の必要性にのみ制限されるものであるから、図２に示す配置に限られない。ステップ５０６は、患者の眼のいろいろな注視角で撮影する必要があることを示す。高次の収差を補正する場合、全ての注視角の光学的アライメントは重要な要請となる。従ってステップ５０６は、カスタム眼鏡の機能を適切に確保するよう実行されなければならない。追加的にステップ５０７では、ステップ５０６で撮影された画像のそれぞれごとに波面測定が要求される。ステップ５０８では、コンピュータが情報を処理し、出力をステップ５１０に返す。出力は患者の瞳の位置、瞳中心、瞳間距離、顔の幅、耳の位置、波面測定装置から角膜頂点までの距離、耳から角膜頂点までの距離、及び眼鏡の調整のための患者の頭部と顔の測定に必要な他のパラメータである。この情報、まとめてレンズ装着パラメータと称する、を用いて、ステップ５１２に示すようにカスタム眼鏡が製造される。
【００２３】
図１０はカスタム眼鏡の製造ステップの代替的手順を示すフローチャートであり、６００で示す。ステップ６０２では、図３に示すように、可塑性の材料が患者の鼻のまわりと耳のまわりの領域に適用される。可塑性材料は、患者の鼻及び耳の周りの正確な表面形状（プロフィール）を得るためのより従来的な方法を可能にする。モールディングを波面測定装置と関係付けるため、ステップ６０４ではモールディングが硬化する前に登録標識を付けることを要求する。登録標識により、波面測定装置は患者の顔と関連したモールドの計測をすることができる。ステップ６０６では、既知の寸法のテストフレームを硬化前の可塑性材料に取り付ける。ステップ６０４の登録標識は、ステップ６０６でフレームに付けてもいいし、付けなくても良い。ステップ６０６のフレーム、ステップ６０２のモールディングは、６０４の登録標識とともに図３に見える。ステップ６０８では、図９のステップ５０２と同様、患者が波面測定装置を覗き込む。ステップ６１０では、コンピュータが左右の側面画像、及び可塑性パッドを含むテストフレームを着用した患者の１又は２枚の正面画像を保存する。ステップ６１２で、コンピュータは図９のステップ５１０に示すパラメータと全く同じ出力を返すが、さらにテストフレームとモールディングに関する情報も加わっている。最後に、ステップ６１４で、モールディングが複製又は変換(transform)されて、従来型フレームのためのカスタム眼鏡用ヒンジと鼻パッドが作られる。
【００２４】
好適な実施形態において、種々のモールディングがシリコーンで作られる。しかし、人の頭部に合わせられる任意の材料はこのシステムに適していることが理解される。
【００２５】
図１１は、眼鏡測定システムの好適な実施形態であり、７００で示す。システム７００は、間に人の頭部７０６が入るスペースがある右側ハウジング７０４と左側ハウジング（この図では図示せず）を持つ主ハウジング７０２を含む。患者の耳７０８は両側のハウジングの間に位置し、患者の眼７１０は主ハウジング７０２のスロット７１１の直前に位置する。
【００２６】
示すように、患者は光軸７１４に沿って現実の固定標的７１２を見る。光軸７１４上に、角度可変の２色光線分割器７１６が配置され、これは患者の眼７１０からの光の一部を第２の軸７１８に分割する。第２の軸に沿って通過する光は、１対の結像レンズ７２０及び７２２を通過し、ハルトマン−シャックセンサーのような波面センサー７２４に到達する。
【００２７】
第２の軸７１８の形成に加えて、光軸上の光の一部を分割して第３の軸７３０を作るための追加光線分割器７２６を光軸上に配置することもできる。第３の軸に沿った光は結像レンズ７３２を通過して、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラのような撮像装置に到達する。
【００２８】
眼の分析のために異なる焦点距離で焦点合わせをする場合、第２の光軸７４０上に仮想の第２の標的７４２が提供される。第２の光軸を通過する光の一部を波面センサー７２４に到達させるため、光線分割器７１６は角度７４４で軸回転し、また（矢視）７４６の方向に移動して、分割器７１６が第２の光軸７４０上に適切に配置される（点線７４８で示す）。
【００２９】
眼鏡測定システム７００を用いることにより、方法６００による眼鏡の製造が容易化される。２つの異なる注視角又は光軸に必要な光学補正を測定するための単一の測定システムを提供することにより、患者のニーズに正確に合った補正レンズを製造できる。
【００３０】
レンズによる補正の利益を患者が最適に受けるためには、補正レンズは眼鏡フレームに適切に調整して取り付けなければならない。図１２は、自動フレーム調整システム１２００の機能的ブロックダイアグラムである。システム１２００は、個々の患者とその眼鏡フレームに関して瞳間距離（ＰＤ）及びＳＥＧ高さを正確に決定する。このような測定値は、たとえば眼鏡フレーム内での補正レンズの正確な位置決めに用いられる。
【００３１】
システム１２００は補正レンズを調整することを所望する眼鏡フレームを着用した患者の１以上の画像を撮影するように構成しうる。得られた画像は、例えば、患者とその眼鏡フレームに関する瞳間距離及びＳＥＧ高さといった、レンズをフレームに取り付けるための情報を決定するように処理される。
【００３２】
システム１２００は、患者の頭部を所定の視野におおよそ配置するように構成される患者の位置決め装置１２０２を含む。位置決め装置１２０２は、例えばあご乗せ、額当て、耳当て、鼻ブリッジのようなもの又は他の位置決め装置あるいはそれらの組合せでありうる。位置決め装置１２０２は単に機械的位置決め装置に限らず、音響的、視覚的、又は他の電気的位置決め装置のようなタイプを含み得る。
【００３３】
撮像装置１２１０は、眼鏡フレームと患者の頭部の一部との関係を示す、患者の頭部の１以上の画像を撮影するように構成できる。照明装置１２２０は、患者の頭部を照明し、撮影した画像に基準マークを提供又は創出するように構成できる。撮像装置１２１０と結合した画像処理装置１２３０は、撮影した画像を解析する。画像処理装置１２３０は、撮影した画像を検査し、瞳間距離、ＳＥＧ高さ及び眼鏡フレームのパントスコピック傾斜を決定するように構成される。パントスコピック傾斜とは、フレームの垂直線に対する角度である。それぞれの角膜からレンズまでの距離は通常頂点間距離(vertex distance)といわれるが、これも決定できる。
【００３４】
撮影した画像と測定結果は、ディスプレイ１２６０又は他の、例えば、プリンターや磁気カードライターのような出力装置に出力される。メモリー１２５０と連絡する処理装置１２４０は、患者の位置決め装置１２０２、撮像装置１２１０、照明装置１２２０、画像処理装置１２３０、及びディスプレイ１２６０に関する機能の一部又は全部を制御できる。さらに、システム１２００内の種々の機能ブロックによって実行される機能の一部又は全部は、メモリー１２５０内に、処理装置が読み取り可能な１以上の指令として保存され、処理装置１２４０により実行される。例えば、１つの実施形態として、画像処理機能はメモリー１２５０にソフトウェアとして保存され、画像処理ソフトウェアを実行する処理装置１２４０により実行される。
【００３５】
撮像装置１２１０は１以上のカメラ又は他の撮像機器を含む。カメラはカラーでもモノクロでもありうる。さらに、１以上のカメラはテレセントリックレンズで構成しうる。例えば、撮像装置１２１０は１以上のカメラ、ＣＭＯＳカメラ、電荷結合装置、感光性装置等、又は他の撮像装置を含み得る。同様に、照明装置１２２０は、１以上の光源を含み、１以上の光フィルターを含み得る。例えば、１以上の光源は白熱光源、蛍光光源、ハロゲン光源、キセノン光源、ＬＥＤ光源、ガス放電光源、放射光光源、レーザー光源等、又は他の光源を含みうる。照明装置１２２０は、白色光源、着色光源、可視光源、不可視光源、又は光源の組合せを含み得る。フィルターは、光学フィルター、傾斜フィルター、偏光フィルター等、又は他のタイプのフィルターを含み得る。１つの実施形態において、処理装置１２４０は照明装置１２２０からの照明の時間と強さを制御する。他の実施形態において、１以上の照明装置は１以上の光源を含み得る。いくつかの光源からの光は、光源からの光を着色するために光学フィルターを用いてフィルターされうる。その場合、画像処理装置は、一部は色を検出することで特徴を捉えるように構成されうる。
【００３６】
図１３Ａは、図１２に示すフレーム調整システムの１つの実施形態である。図１３Ａは、フレーム調整システム１３００と眼鏡フレーム１３０６を着用した患者１３０８との関係を示す。患者１３０８は、額支持具１３０４を用いて画像撮像装置に相対できる。
【００３７】
システム内の撮像装置は、眼鏡フレーム１３０６を着用した患者ないし対象者１３０８の画像を撮影する２つのカメラ１３１０，１３１２を使用している。カメラ１３１０，１３１２は例えば、ＣＭＯＳカメラでありうる。
【００３８】
第１のカメラ１３１０は、眼の間の軸を通り対象者の眼に水平な平面での対象者１３０８の正面画像を撮影するように配置される。第１のカメラ１３１０は、実質４５°に配置された光線分割器１３３０を通して患者１３０８を撮影することが望ましい。光線分割器１３３０により、患者１３０８はカメラ１３１０を見ることなく、遠くの物体に焦点を合わせて見ることができる。光線分割器１３３０を用いることにより、有利にも対象者が装置の外を見て、視野内にある１以上の距離及び／又は位置に置かれた１以上の現実の又は固定された標的に焦点を合わせることができる。種々の距離及び／又は位置にある現実の又は固定された標的を用いることにより、このシステムはいろいろな眼の向きでの瞳の位置を捉え、測定することができる。例えば、第１の瞳判別は、対象者が通常の読書用距離で通常の読書用角度に配置された標的に焦点を合わせている時に撮影された第１の画像セットを用いて決定される。第２の瞳判別は、対象者が遠くの物体に焦点を合わせている時に撮影された第２の画像セットを用いて決定される。
【００３９】
光線分割器１３３０は、代替的に部分銀鏡、２色フィルター、又は他の光線分割装置でありうる。対象者１３０８は、このシステムによって第１のカメラ１３１０で画面を遮られることなく遠くの物体に焦点を合わせることができる。これによって、対象者の眼の配置が近くの視野にある物体によって影響されることがない。そのような近くの視野にある物体は、例えば瞳間距離の決定の正確さに影響を与える。
【００４０】
第２のカメラ１３１２は、第１のカメラ１３１０によって撮影される画像と実質垂直な画像を撮影するように配置される。第２のカメラ１３１２は、患者１３０８の側面画像を撮影するように構成しうる。第２のカメラ１３１２は、およそ患者の角膜の線上にカメラの軸が来るように配置しうる。
【００４１】
任意の第３のカメラ（図示せず）を、患者の両眼の間と一致する垂直線に沿って見下ろすように、上部に設置することができる。１３１０，１３１２のいずれのカメラも患者１３０８の画像を同時に撮影するように構成できる。或いは、１３１０，１３１２のカメラは、患者１３０８の画像を順番に撮影するように構成できる。例えば、１３１０，１３１２のカメラがもし順番に画像を撮影する場合、連続画像の間隔は、患者１３０８の画像間での動きを最小化するよう調整しうる。連続撮影の１つの実施形態として、カメラは毎秒約１５コマの速さで撮影を繰り返すことができる。
【００４２】
１つの他の実施形態において、１台のカメラが複数の画像を撮影できる。例えば、１台のカメラを所定の画像を撮影する前に移動させるのである。或いは、フィルター及び反射板、及び／又は異なる波長の照明源を用いることにより、１台のカメラで同時に複数の画像を撮影できる。例えば、図１３Ａに示すシステムでは、１台の広角カメラにより、２つの波長依存性光線分割器と２つの異なる波長の照明を用いて患者１３０８の正面及び側面画像を同時に撮影できる。１台のカメラでの代替的実施形態が図１３Ｂに示されている。
【００４３】
フレームの患者１３０８での位置と角度を決定するために、画像処理装置（図示せず）を用いて画像分析されうる。例えば、カメラ１３１０で撮影された対象者がソフトウェアのなかで３次元的に配置、測定されるように、較正手順によって複数のカメラの位置、画像取りが規定される。較正手順は、例えばカメラ１３１０，１３１２の視野に、例えば較正物や較正用付属品のようなものを配置して撮影することを含み得る。画像処理装置は、撮影されたその較正用付属品の画像を用いて較正される。
【００４４】
システム内のどのカメラも、他のカメラと関連して較正されるように較正物が撮影される。較正手続は３次元的空間的構成付属品を用いて行われる。カメラの較正によって、各画像に撮影された項目の空間的関係が画像処理装置で決定できる。
【００４５】
較正用付属品は例えば、既知の寸法の方眼を書いた面を持ちうる。カメラで撮影された画像は、その方眼の寸法で較正される。１つの実施形態において、較正用付属品は既知の寸法の方眼を書いた面を持つ立方体でありうる。立方体の面が第１、第２のカメラ１３１０、１３１２の軸に対して約４５度の角度になるように置かれる。第２の実施形態として、較正物は既知の寸法を持つ方眼を書いた平面である。この平面は、第１、第２のカメラ１３１０、１３１２の軸に対して約４５度の角度になるように置かれる。他の実施形態として、較正物は既知の寸法のマークを持つスケールである。このスケールは、第１、第２のカメラ１３１０、１３１２の軸に対して約４５度の角度になるように置かれる。
【００４６】
各カメラで撮影された患者１３０８の画像は画像認識ソフトウェアを用いて解析され、各画像中でのフレーム１３０６の輪郭と患者の瞳の位置が確定される。画像処理装置は、目に対するフレーム１３０６の位置を決定し、正面画像から瞳間距離とＳＥＧ高さ、側面画像から頂点間距離とパントスコピック傾斜の座標を与える。上部カメラ（図示せず）は、患者１３０８が第１、第２のカメラ１３１０、１３１２との間で位置調整されていることの確認に用いられうる。もしも画像処理装置が、患者１３０８がカメラに対して位置調整されていないと判断した場合、画像処理装置は、一部上部カメラ画像に基づき、カメラと眼の光軸との角度ずれによる測定値を補正するための追加情報を提供できる。
【００４７】
画像処理機能を簡単にするため、このシステムは制御された照明を用いることができる。この制御された照明の目的は２つある。一様な間接照明は、画像処理手順をよりうまくいくようにフレーム１３０６と顔面を照明できる。患者１３０８の瞳を識別する画像処理アルゴリズム能力をさらに高めるため、指向性点状光源または基準マークが所定の位置に追加される。点状光源は、特別なパターンで角膜を反射するように構成されうる。パターン認識を用いて、画像処理装置又は画像処理ソフトウェアは各画像中の特別なパターンを探すことができる。例えば、決められたパターンは、正面画像での瞳の外側の２以上の点であり、側面画像での１つの反射光源である。点状光源は、画像中で分光学的特徴により容易に区別できるように特定の色を持ちうる。或いは、光源からの光の色又はスペクトルを変えるため、１以上の光源の前にフィルターを置くこともできる。
【００４８】
さらに、図１２の処理装置１２４０などでコンピュータ制御し、画像のコマごとに光の点滅を行うこともできる。照明を繰り返すことで１つの画像を照明ＯＮの状態で撮影できる。１以上の照明を、瞳を検知するための画像に映り込まないように、次の画像に行く前に消灯させることもできる。画像間の動きができるだけ小さく、実質的にゼロになるように短時間で連続画像を撮影できる。２つの画像が、光源からの瞳反射マークを判断するため、重ね合わされ又は比較される。
【００４９】
代替的に、点状光源を使わずに均一な光源を用いることができる。図１３Ａにおいて、第１の光源１３４２は患者１３０８の顔の片側に沿って配置されている。第２の光源１３４４が患者１３０８の顔の反対側に沿って配置されている。各光源は例えば、ＬＥＤ光源の配列又は白熱ランプでありうる。角膜は光源１３４２、１３４４からの光を反射する。球形の角膜は、実質的に均一な光源からでも実質的に局在化した光源からの光を角膜上に反射する。従って、光源、例えば１３４２，１３４４は患者１３０８の各角膜に反射光を生ずる。各反射光は角膜上で実質上点として局在化される。
【００５０】
画像処理装置（図示せず）は、撮影された画像から角膜上の反射点を検知できる。例えば、画像処理装置は画像中の高輝度の点を探すことができる。一度画像中のこれらの角膜上の点が特定されると、今度は画像処理装置は反射の特定領域内にある瞳の暗い円を探す。画像処理装置は瞳を見分けるのに例えば、連続性(connectivity)又はブロブ(blob、かたまり)解析を用いることができる。画像処理装置は、瞳を探すために画像の２次元検索が行えることが好ましい。こうして画像処理装置は瞳の中心を決定する。
【００５１】
１つの実施形態において、対象者１３０８はまず眼鏡フレーム１３０６を着用しないで撮影し、次いで眼鏡フレーム１３０６を着用して撮影できる。この両画像セットは両画像に共通の特徴又は目印を用いて重ね合わされる。画像処理装置は２枚の画像の違いを検出し、画像からフレーム１３０６を抽出できる。この技術は、眼鏡（フレーム）１３０６が様式化した特徴を持つ場合又は画像中に基準マークを作れないデザインの場合に特に有用である。
【００５２】
瞳の位置決めに加えて、画像処理装置は左右のフレーム枠(box)を決定する。眼鏡フレーム枠は、例えばＳＥＧ高さを決めるのに用いられる。１つの実施形態において、眼鏡フレームの決定がフィルター及びエッジ検出アルゴリズムを用いて自動的に行われうる。或いは、眼鏡フレームの決定は、ユーザーインターフェイスを通じてオペレータが眼鏡フレーム像の外枠がレンズフレームの４辺の端部に接するように画面上をドラッグするか、描くことで行うことができる。例えば、そのシステムはオペレータが患者１３０８の画像を見て、マウスまたはその他の入力装置を用いて各レンズフレームの周囲に外枠を描くことができる。
【００５３】
図１３Ｂは１台のカメラ１３１０を用いる代替的フレーム調整器の実施形態１３００の機能的ブロックダイアグラムである。この機能的ブロックダイアグラムは、患者又は対象者１３０８と１台のカメラによるフレーム調整器１３００との上から見た位置関係を示す。
【００５４】
カメラ１３１０は、患者１３０８がカメラ１３１０を視界に入れることなく遠くに焦点を合わせることができるようにするために用いる複数の２色光線分割器１３５２、１３５４及び広波長帯光線分割器１３３０を通して、患者１３０８を撮影するよう構成される。カメラ１３１０は、患者１３０８の視軸と実質平行な視軸に合わせて配置される。カメラ１３１０は、カメラ１３１０の視野内に置かれた第１の２色光線分割器１３５２を用いて患者１３０８の側面画像を撮影できる。第１の２色光線分割器１３５２は、例えばカメラの視軸に対して実質４５度の角度で配置されうる。第１の２色光線分割器１３５２はまた、患者の頭部の側面から患者の視軸に対して実質垂直に伸びる軸におおよそ沿って配置されうる。
【００５５】
第２の２色光線分割器１３５４は、カメラ１３１０の視軸に対して約４５度の角度で配置され、第１の２色光線分割器１３５２の背後に配置される。患者１３０８の正面画像は、患者１３０８の前面に置かれた広波長帯光線分割器１３３０で反射される。広波長帯光線分割器１３３０からの正面画像は、第２の２色光線分割器１３５４で反射され、第１の２色光線分割器１３５２を通過してカメラ１３１０で撮影される。
【００５６】
患者１３０８を照明するため、２つの光源１３４６，１３４８が用いられる。１つの実施形態において、第１の光源１３４８は着色光である。ここで、着色光とは、白色光源よりも限られた波長帯（スペクトル）の光を意味する。第１の光源１３４８は、例えば、患者１３０８を実質赤色波長内の光スペクトルで照明する赤色光源又は実質赤色光を発する光源でありうる。第１の２色光線分割器１３５２は、光源１３４８中のスペクトルに対応するスペクトル光をフィルター、反射し、所定の波長よりも長い又は短い波長の光を通過する。従って、例えば、第１の２色光線分割器１３５２は、赤色光を反射し緑色光を通過する赤色光線分割器で構成される。こうしてカメラ１３１０は、２色光線分割器１３５２、１３５４と連携して光源の波長に対応した画像のみを撮影する。
【００５７】
同様に第２の光源１３４６も、緑色光源又は実質緑色光を発する光源のような着色光源でありうる。第２の２色光線分割器１３５４は、光源１３４６中のスペクトルに対応する緑色光のみを反射するように構成される緑色光線分割器でありうる。第２の２色光線分割器１３５４は他の全ての波長の光を通過するように構成される。
【００５８】
光源１３４６、１３４８は緑と赤の光源である必要はなく、どのようなタイプの着色光源、あるいは可視スペクトル、不可視スペクトル又はこれらの組合せの光を発する狭い波長帯の光源でも良い。
【００５９】
こうしてカメラ１３１０は、赤色光線分割器１３５２で反射された側面画像と緑色光線分割器１３５４で反射された正面画像との合成物である画像を撮影する。画像処理装置（図示せず）は撮影された画像のスペクトルに一部基づいて画像処理するように構成されうる。従って、画像の赤色部分を分析することにより、画像処理装置は側面画像を分離することができる。同様に、緑色画像を分析することにより、画像処理装置（図示せず）は正面画像を分析できる。或いは、正面画像と側面画像は順番に撮影され、別々の画像として分析することもできる。
【００６０】
さらに、カメラ１３１０は２つの画像を連続して撮影できる。最初は赤色光源１３４８のみで照明し、赤色光線分割器１３５２で反射され、カメラ１３１０は側面画像を撮影する。２番目の画像は緑色光源１３４６を用いて緑色光線分割器１３５４で反射された正面画像をカメラ１３１０で撮影する。こうして連続撮影法は白黒カメラのみならずカラーカメラでも利用できる。
【００６１】
図１４から１６は、撮影された画像と、所望の情報を得るための画像解析プロセスを示す。図では画面に映した撮影画像を示しているが、画像はオペレータに表示する必要はなく、システムは画像を表示することなく画像解析を行うことができる。
【００６２】
図１４は、図１３に示すフレーム調整システムを用いて撮影された対象者の側面画像１４０２と正面画像１４０４の表示画面を示す。画面には、画像処理装置が瞳の位置を決定する時に加えた基準マークを含む。さらに、画像には瞳と決定した領域を示す輝点が含まれる。基準マークと輝点は画像処理装置によって加えられたものであり、撮影した画像の一部ではない。
【００６３】
正面画像１４０４には画像処理装置によって加えられた基準マークと、瞳と同定された範囲が示されている。画像処理装置は、画像中の第１の光源からの反射を解析して、対象者の右目中にある第１の基準マーク１４１２の位置を決定する。画像処理装置は、例えば対象者の角膜の光源反射に相当する光の強度ピークを探知することができる。同様に、画像処理装置は対象者の角膜上の第２の光源の反射に相当する第２の基準マーク１４１４の位置を決定できる。画像処理装置は基準マークを右目の瞳１４２０を決定するのに用いることができる。例えば、画像処理装置は、基準マークを暗い瞳１４２０の範囲を探すための連続性又はブロブ解析を始めるインデックスとして用いることができる。右の瞳１４２０は対象者の右目の中の高輝度範囲(highlighted area)として示されている。
【００６４】
同様に、画像処理装置は対象者の左目の中の基準マークの位置を探すことができる。画像処理装置は、左の角膜上の第１の光源の反射に相当する第１の基準マーク１４３２を決定する。画像処理装置はまた、左の角膜上の第２の光源の反射に相当する第２の基準マーク１４３４を決定する。２つの基準マーク１４３２，１４３４は、画像処理装置が左の瞳１４４０を決定するために用いられる。左の瞳１４４０は対象者の左目の中の高輝度範囲として示されている。
【００６５】
画像処理装置は側面画像１４０２についても同様に解析を行う。画像処理装置は、角膜上の光源反射に相当する基準マーク１４５２，１４５４の位置を決定する。画像処理装置は、瞳と角膜１４５６の縁を決定するために基準マーク１４５２，１４５４を用いる。
【００６６】
図１５は、フレーム配置器により決定されたフレームの輪郭を含む正面画像の画面図である。フレーム配置器は例えば、図１２の画像処理装置の一部でありうる。
【００６７】
正面画像１５０２は、所望のフレーム１５１０を着用した対象者の像を含む。フレームの位置は、フレーム中の補正レンズの位置決めの一部として配置される。１つの実施形態において、画像処理装置が左右のレンズフレームの位置を決定する。画像処理装置はフレームの位置を、例えば、ソーベル(Sobel)又はロバーツ(Roberts)タイプのエッジ検出フィルターを用いて連続性又はブロブ解析とともに、決定できる。画像処理装置は、例えば対象者の鼻柱の近くの画像部分にある、高レベルのコントラストを決定できる。画像処理装置は、フレームのその他の部分を決定するため、エッジ検出フィルター及び連続性又はブロブ解析を使用できる。一度画像処理装置がフレームの輪郭を決定すると、今度は各レンズフレームを輪郭付ける枠１５３０の位置を決定できる。画像処理装置は、レンズフレームの各側面に接する辺１５３２，１５３４，１５３６，１５３８を持つ枠１５３０を決定する。画像処理装置は、例えば、フレームのブロブ解析に一部基づいたエッジ検出を使用できる。
【００６８】
例えば、画像処理装置は左目の補正レンズのレンズフレームの位置を決定できる。画像処理装置は、レンズフレームの中心部の内側の端を決定することで、枠１５３０の左端１５３６を決定する。同様にして、画像処理装置は枠１５３０の上端１５３２、下端１５３４、右端１５３８を決定できる。次いで画像処理装置は右目の補正レンズフレームについても同じプロセスを繰り返す。
【００６９】
代替的実施形態において、対象者の２枚の正面画像が撮影される。最初は眼鏡フレームを着用しない対象者が撮影される。２枚目は所望の眼鏡フレームを着用した対象者が撮影される。画像処理装置は２枚の撮影画像を例えば相関解析を用いて心合わせ配列(align)する。次いで画像処理装置は、２枚の画像の違いを取り出して眼鏡フレーム像を抽出する。こうして画像処理装置は上記のプロセスを経てレンズフレームの位置を決定できる。
【００７０】
さらに別の実施形態において、撮影された正面画像１５０２はオペレータに表示される。レンズフレームの位置はオペレータからの入力で同定される。フレーム調整（適合）システムはオペレータからレンズフレームの位置を同定する入力を受け取ることになる。１つの実施形態において、オペレータはレンズフレームに接する辺を持つ枠１５３０をドラッグするマウスを用いる。オペレータは左右のレンズフレームの入力を繰り返す。
【００７１】
図１６は所望の眼鏡フレームを着用した対象者の側面画像１６０２を表示した画面である。１つの実施形態において、画像処理装置はフレームのパントスコピック傾斜を自動的に決定する。これまでと同様、画像処理装置は１以上の撮影画像を解析してパントスコピック傾斜を自動的に決定できるのである。
【００７２】
１つの実施形態において、画像処理装置は画像中の眼鏡フレームを同定するためにエッジ検出フィルター及び連続性又はブロブ解析を用いる。そして画像処理装置は、フレームの前面の接線と垂直からの角度を測定してフレームのパントスコピック傾斜を決定する。
【００７３】
第２の実施形態において、眼鏡フレームを着用した画像と着用しない画像の２枚の対象者の側面画像が撮影される。２枚の画像は調整配列され、眼鏡フレームを同定するために画像の違いが決定される。画像処理装置はエッジ検出及びブロブ解析を用いてフレームの輪郭を同定し、パントスコピック傾斜を規定する接線を決定する。
【００７４】
さらに他の実施形態において、フレーム調整システムは側面画像１６０２をオペレータに表示する。オペレータはコンピュータマウスなどの入力装置を用いてフレームの接線を引くか又は位置調整する。接線はパントスコピック傾斜を規定する。フレーム調整システムはパントスコピック傾斜を決定するための線に対応するデータを受け取る。
【００７５】
図１７は、図１２のフレーム調整システムが行うフレーム調整プロセス１７００のフローチャートである。プロセス１７００は、所望の眼鏡フレームを着用した対象者の正面及び側面画像を撮影することから始まる。図１２及び１３に示すシステムでは、１台以上のカメラが対象者の正面及び側面画像を撮影するために、処理装置又は制御装置で制御されうる。処理装置は撮影中に照明器の１以上の光源も制御できる。
【００７６】
正面及び側面画像が撮影されると、プロセス１７００はブロック１７１０に進み、フレーム、特に左右のレンズフレームの位置が決められる。図１２のシステムでは、フレーム配置器は画像処理装置の中に統合されている。フレーム配置器は左右のレンズフレームを決定し、またフレームのパントスコピック傾斜も決定する。
【００７７】
フレームが位置決めされると、画像処理装置はブロック１７２０に進み、画像中の瞳の位置を決める。次に画像処理装置はブロック１７３０に進み、瞳間距離及びＳＥＧ高さといったフレーム調整情報が決定される。情報はオペレータに報告又は表示されうる。
【００７８】
１つの実施形態において、画像撮影、画像処理及びパラメータ決定は例えば独立したユニットにおいて、対象者と同一の場所で実行される。他の実施形態において、画像撮影は対象者と同じ場所で行い、画像処理、パラメータ決定及び報告は対象者とは離れた場所で行われる。この離れた実施形態において、撮影は検眼士の事務所で行い、画像処理はレンズが製造され眼鏡に組み立てられる、離れた場所で実施することができる。
【００７９】
図１８は画像処理装置が行う瞳位置決めプロセス１７２０の詳細なフローチャートである。プロセス１７２０は、画像処理装置が１以上の所定のしきい値に対して撮影画像を比較するブロック１８０２に始まる。カラー画像システムでは、画像処理装置は赤、緑、青のピクセルを１以上の所定のしきい値と比較し、明ピクセルの存在を決定する。所定のしきい値を超えるピクセルは、明ピクセルと決定される。
【００８０】
次いで画像処理装置はブロック１８１０に進み、連続性又はブロブ解析が画像中の明点を決定するために行われる。画像処理装置は、所定のしきい値を超える各ピクセルについて連続性解析を行うことができる。画像処理装置は連続性解析に基づき、１以上のブロブを生成する。
【００８１】
画像処理装置は次にブロック１８２０に進み、同定されたブロブが寸法及び形状の特徴に基づき分別される。１以上の光源の位置が既知であるので、角膜上の反射のおよその形状と位置は既知である。分別基準にあてはまらない形状及び位置のブロブは、対象者の角膜からの反射光に対応しないとして除去される。
【００８２】
次に画像処理装置はブロック１８３０に進み、暗ピクセルのしきい値分別を行う。先と同様、カラー画像であれば赤、緑、青のピクセルを１以上の所定の暗度しきい値と比較する。
【００８３】
画像処理装置は次にブロック１８４０に進み、同定された暗ピクセルについて連続性又はブロブ解析が行われる。各暗ピクセルは暗ブロブを規定する。１以上の暗ピクセルが同一の暗ブロブに属しうる。
【００８４】
暗ブロブの規定後、画像処理装置はブロック１８５０に進み、暗ブロブを、例えば寸法、形状の特徴によって分別する。画像処理装置は、瞳を画像中の所定の領域に見られる、大体暗い円形をしたものとして同定する。そのような基準に該当しない暗ブロブは除かれる。
【００８５】
ブロック１８６０に進み、画像処理装置は明ブロブ解析と暗ブロブ解析に基づき、瞳の位置を決定する。明点は光源の反射に対応する。同様に暗点は瞳に対応する。角膜の球形状と、対象者に対する光源の配置から、明点反射が瞳領域の近傍に来るようになる。画像処理装置は、瞳を同定するために明るい光反射を基準マークとして用いることができる。こうして画像処理装置は、瞳位置を決定するために基準マークに加えて２次元形状解析を用いることができる。瞳が同定されると、プロセス１７２０は１８９０で終了となる。
【００８６】
図１７，１８のフローチャートは、特定の順番での操作ステップを示している。しかし、そのようなステップの順はフローチャートに示す順に必ずしも限定されるわけではないことが理解される。例えば、フレーム位置決めステップ１７１０と瞳位置決めステップ１７２０はこの順で行う必要はなく、逆の順でも良い。さらに、明暗ブロブ解析は図１８に示す順でなくとも可能である。図１７，１８に示すフローチャートは順番の変更、追加、削除を含む変形が可能である。
【００８７】
こうして、眼鏡フレーム調整のためのフレーム調整システム及び方法が開示される。このシステムは所望の眼鏡フレームを着用した対象者の１以上の正面及び側面画像を撮影する。このシステムは、対象者の瞳位置を同定するための２次元画像処理アルゴリズムを用いる画像処理装置を用いる。さらに、画像処理装置は、レンズフレームとフレームのパントスコピック傾斜を同定する２次元画像処理技術を用いる。このシステムは、フレームにレンズを適切に調整するために、特定の眼鏡フレーム内のレンズのＳＥＧ高さと瞳間距離を決定できる。
【００８８】
これまで述べたように、フレーム調整システム及びその方法は詳細に開示され、十分機能できるものであるが、記述内容は本発明の実施形態の単なる例示であり、添付の請求項に記載した内容とは別に、ここに示した構造や設計の具体例に限定することを意図したものではないことが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】波面測定システムの好ましい実施形態の鳥瞰図である。
【図２】波面測定システムの側面図である。
【図３】テストフレームとモールディングを着用した患者の側面図である。
【図４】テストフレームとモールディングを着用した患者の右側面図である。
【図５】テストフレームとモールディングを着用した患者の右正面図である。
【図６】テストフレームとモールディングを着用した患者の左正面図である。
【図７】テストフレームとモールディングを着用した患者の左側面図である。
【図８】テストフレームとモールディングを着用した患者の正面図である。
【図９】カスタム眼鏡の製造ステップの手順を示すフローチャートである。
【図１０】カスタム眼鏡の製造ステップの代替手順を示すフローチャートである。
【図１１】システム内部の測定装置を示した波面測定システムの側面図である。
【図１２】フレーム調整システムの機能的ブロックダイアグラムである。
【図１３Ａ】フレーム調整システムの実施形態の機能的ブロックダイアグラムである。
【図１３Ｂ】フレーム調整システムの実施形態の機能的ブロックダイアグラムである。
【図１４】撮影された側面及び正面画像の表示画面である。
【図１５】撮影された正面画像にフレーム配置器を表示した画面である。
【図１６】撮影された側面画像にフレーム配置器を表示した画面である。
【図１７】フレーム調整方法のフローチャートである。
【図１８】瞳位置決め画像処理方法のフローチャートである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼鏡フレームの調整システムであって；
対象フィールドの正面及び側面画像を撮影するように構成される撮像装置と；
該正面及び側面画像中に撮影された眼鏡フレームに関連する瞳の位置を決定するため、該正面及び側面画像を受け取り解析するよう構成される画像処理装置と；
を含むシステム。
【請求項２】
前記対象フィールド内の、前記眼鏡フレームを着用した対象の位置を決めるように構成される位置決め装置をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記正面画像の軸内に配置され、前記正面画像を、前記正面画像の軸外に配置した前記撮像装置に向かって反射するよう構成される光線分割器をさらに含む、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記光線分割器は前記正面画像の前記軸に対して実質４５度の角度に配置され、前記正面画像の前記軸から約９０度の角度に撮像軸を持つ前記撮像装置に向かって前記正面画像を反射するよう構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記撮像装置は、前記正面画像を撮影するように構成される第１のカメラと、前記側面画像を撮影するように構成される第２のカメラを含む、上記いずれか１の請求項に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１のカメラと前記第２のカメラは実質平行な撮像軸を持ち、前記正面画像を該第１カメラの撮像軸の方向に反射する光線分割器をさらに含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記撮像装置が前記正面画像と前記側面画像を撮影する時に前記対象を照明するように構成される照明器をさらに含む、上記いずれか１の請求項に記載のシステム。
【請求項８】
前記照明器は、前記対象フィールド内に位置する対象の角膜上に、所定のパターンを形成するように構成される複数の光源を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記画像処理装置は、前記所定のパターンに一部基づいて前記瞳の位置を決定する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記照明器は、１以上の着色光源を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記照明器は、選択的にオン又はオフを制御される１以上の光源を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記画像処理装置は、前記正面画像の中の空間的距離を決定するように構成される、上記いずれか１の請求項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記画像処理装置は、前記側面画像の中の空間的距離を決定するように構成される、上記いずれか１の請求項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記画像処理装置は、画像しきい値分別及び連続性解析を用いて前記瞳の位置を決定する、上記いずれか１の請求項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記画像処理装置は、前記正面画像のエッジ解析を用いて前記眼鏡フレーム内のレンズフレームを決定する、上記いずれか１の請求項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記画像処理装置は、前記側面画像のエッジ解析に基づきパントスコピック傾斜を決定する、上記いずれか１の請求項に記載のシステム。
【請求項１７】
眼鏡フレームの調整システムであって；
対象フィールドの正面及び側面画像を撮影するように構成される撮像装置と；
該対象フィールド内で角膜上に所定のパターンを形成するように構成される複数の光源と；
該正面及び側面画像中に撮影された眼鏡フレームに関連した瞳の位置を、該所定のパターンに一部基づいて決定するため、該正面及び側面画像を解析するように構成される画像処理装置と；
を含むシステム。
【請求項１８】
１以上の前記複数の光源が消灯している間に、前記撮像装置が追加の正面画像を撮影するように構成される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
補正レンズを眼鏡フレームに調整する方法であって；
該眼鏡フレームを着用した対象の正面画像の撮影と；
該眼鏡フレームを着用した該対象の側面画像の撮影と；
該撮影画像からのレンズフレームの位置の決定と；
該撮影画像からの該対象の少なくとも片方の瞳の位置の決定と；
該レンズフレームの位置及び該瞳の位置に一部基づく該補正レンズの瞳中心の決定と；
を含む方法。
【請求項２０】
前記レンズフレームの位置の決定は、エッジ検出を用いて前記撮影された正面画像内の前記レンズフレームを決定することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記レンズフレームの位置の決定は、前記レンズフレームの端と接する１以上の辺を持つ枠(box)を規定する情報を受け取る事を含む、請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記対象の前記正面画像の撮影には；
前記対象の少なくとも片方の角膜上にパターンを形成する複数の光源による前記対象の照明と；
該複数の光源が照明されている間の前記正面画像の撮影と；
を含む請求項１９から２１のいずれか１に記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも片方の瞳の位置の決定には；
前記対象の角膜画像の１以上の明ピクセルの同定と；
該角膜画像の１以上の暗ピクセルの同定と；
該１以上の明ピクセルと該１以上の暗ピクセルとの相対関係に一部基づく前記瞳の同定と；
を含む請求項１９から２２のいずれか１に記載の方法。
【請求項２４】
前記少なくとも片方の瞳の位置の決定には；
明ピクセルを同定するための、前記撮影された正面画像と所定の明しきい値との比較と；
明ブロブを形成するための該明ピクセルの連続性解析の実行と；
該明ブロブの寸法に一部基づく該明ブロブの分別と；
前記撮影された正面画像と所定の暗しきい値との比較と；
１以上の暗ブロブを形成するための該暗ピクセルの連続性解析の実行と；
該ブロブの寸法に基づく該１以上の暗ブロブの分別と；
分別された該暗ブロブの位置及び該明ブロブの位置とに一部基づく前記瞳の位置の決定と；
を含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記眼鏡フレームを着用しない前記対象の正面画像の撮影と；
差画像を作成するための、前記眼鏡フレームを着用した前記対象の前記正面画像から、前記眼鏡フレームを着用しない前記対象の前記正面画像の減算とをさらに含み；
前記レンズフレームの位置の決定には、該差画像から前記レンズフレームの位置を決定することを含む；
請求項１９から２４のいずれか１に記載の方法。
【請求項２６】
眼鏡フレームの調整システムであって；
対象フィールドの正面及び側面画像を撮影するように構成される撮像装置と；
該対象フィールドの少なくとも一部を照明するように構成される複数の着色光源と；
該正面及び側面画像中に撮影された眼鏡フレームに関連した瞳の位置を、所定のパターンに一部基づいて決定するため、該正面及び側面画像を解析するよう構成される画像処理装置と；
を含むシステム。
【請求項２７】
１以上の前記着色光源は前記対象フィールド内に基準マークを形成するように構成され、前記画像処理装置は該基準マークに一部基づき前記正面画像を解析する、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記対象フィールドの前記側面画像を前記撮像装置に反射するように構成される第１の２色光線分割器と；
前記対象フィールドの前記正面画像を前記撮像装置に反射するように構成される第２の２色光線分割器と；
をさらに含む、請求項２６又は２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記第１の２色光線分割器は、前記第２の２色光線分割器が通す光の波長とは異なる波長の光を通す、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記複数の着色光源は第１の着色光源と第２の着色光源を含み、前記第１の２色光線分割器は該第１の着色光源に対応する波長を反射し、前記第２の２色光線分割器は該第２の着色光源に対応する波長を反射する、請求項２８又は２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記撮像装置は連続的な画像を撮影し、各画像の照明は前記複数の着色光源の１つが対応している、請求項３０に記載のシステム。
【請求項１】
眼鏡フレームの調整システムであって；
対象フィールドの正面及び側面画像を撮影するように構成される撮像装置と；
該正面及び側面画像中に撮影された眼鏡フレームに関連する瞳の位置を決定するため、該正面及び側面画像を受け取り解析するよう構成される画像処理装置と；
を含むシステム。
【請求項２】
前記対象フィールド内の、前記眼鏡フレームを着用した対象の位置を決めるように構成される位置決め装置をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記正面画像の軸内に配置され、前記正面画像を、前記正面画像の軸外に配置した前記撮像装置に向かって反射するよう構成される光線分割器をさらに含む、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記光線分割器は前記正面画像の前記軸に対して実質４５度の角度に配置され、前記正面画像の前記軸から約９０度の角度に撮像軸を持つ前記撮像装置に向かって前記正面画像を反射するよう構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記撮像装置は、前記正面画像を撮影するように構成される第１のカメラと、前記側面画像を撮影するように構成される第２のカメラを含む、上記いずれか１の請求項に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１のカメラと前記第２のカメラは実質平行な撮像軸を持ち、前記正面画像を該第１カメラの撮像軸の方向に反射する光線分割器をさらに含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記撮像装置が前記正面画像と前記側面画像を撮影する時に前記対象を照明するように構成される照明器をさらに含む、上記いずれか１の請求項に記載のシステム。
【請求項８】
前記照明器は、前記対象フィールド内に位置する対象の角膜上に、所定のパターンを形成するように構成される複数の光源を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記画像処理装置は、前記所定のパターンに一部基づいて前記瞳の位置を決定する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記照明器は、１以上の着色光源を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記照明器は、選択的にオン又はオフを制御される１以上の光源を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記画像処理装置は、前記正面画像の中の空間的距離を決定するように構成される、上記いずれか１の請求項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記画像処理装置は、前記側面画像の中の空間的距離を決定するように構成される、上記いずれか１の請求項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記画像処理装置は、画像しきい値分別及び連続性解析を用いて前記瞳の位置を決定する、上記いずれか１の請求項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記画像処理装置は、前記正面画像のエッジ解析を用いて前記眼鏡フレーム内のレンズフレームを決定する、上記いずれか１の請求項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記画像処理装置は、前記側面画像のエッジ解析に基づきパントスコピック傾斜を決定する、上記いずれか１の請求項に記載のシステム。
【請求項１７】
眼鏡フレームの調整システムであって；
対象フィールドの正面及び側面画像を撮影するように構成される撮像装置と；
該対象フィールド内で角膜上に所定のパターンを形成するように構成される複数の光源と；
該正面及び側面画像中に撮影された眼鏡フレームに関連した瞳の位置を、該所定のパターンに一部基づいて決定するため、該正面及び側面画像を解析するように構成される画像処理装置と；
を含むシステム。
【請求項１８】
１以上の前記複数の光源が消灯している間に、前記撮像装置が追加の正面画像を撮影するように構成される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
補正レンズを眼鏡フレームに調整する方法であって；
該眼鏡フレームを着用した対象の正面画像の撮影と；
該眼鏡フレームを着用した該対象の側面画像の撮影と；
該撮影画像からのレンズフレームの位置の決定と；
該撮影画像からの該対象の少なくとも片方の瞳の位置の決定と；
該レンズフレームの位置及び該瞳の位置に一部基づく該補正レンズの瞳中心の決定と；
を含む方法。
【請求項２０】
前記レンズフレームの位置の決定は、エッジ検出を用いて前記撮影された正面画像内の前記レンズフレームを決定することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記レンズフレームの位置の決定は、前記レンズフレームの端と接する１以上の辺を持つ枠(box)を規定する情報を受け取る事を含む、請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記対象の前記正面画像の撮影には；
前記対象の少なくとも片方の角膜上にパターンを形成する複数の光源による前記対象の照明と；
該複数の光源が照明されている間の前記正面画像の撮影と；
を含む請求項１９から２１のいずれか１に記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも片方の瞳の位置の決定には；
前記対象の角膜画像の１以上の明ピクセルの同定と；
該角膜画像の１以上の暗ピクセルの同定と；
該１以上の明ピクセルと該１以上の暗ピクセルとの相対関係に一部基づく前記瞳の同定と；
を含む請求項１９から２２のいずれか１に記載の方法。
【請求項２４】
前記少なくとも片方の瞳の位置の決定には；
明ピクセルを同定するための、前記撮影された正面画像と所定の明しきい値との比較と；
明ブロブを形成するための該明ピクセルの連続性解析の実行と；
該明ブロブの寸法に一部基づく該明ブロブの分別と；
前記撮影された正面画像と所定の暗しきい値との比較と；
１以上の暗ブロブを形成するための該暗ピクセルの連続性解析の実行と；
該ブロブの寸法に基づく該１以上の暗ブロブの分別と；
分別された該暗ブロブの位置及び該明ブロブの位置とに一部基づく前記瞳の位置の決定と；
を含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記眼鏡フレームを着用しない前記対象の正面画像の撮影と；
差画像を作成するための、前記眼鏡フレームを着用した前記対象の前記正面画像から、前記眼鏡フレームを着用しない前記対象の前記正面画像の減算とをさらに含み；
前記レンズフレームの位置の決定には、該差画像から前記レンズフレームの位置を決定することを含む；
請求項１９から２４のいずれか１に記載の方法。
【請求項２６】
眼鏡フレームの調整システムであって；
対象フィールドの正面及び側面画像を撮影するように構成される撮像装置と；
該対象フィールドの少なくとも一部を照明するように構成される複数の着色光源と；
該正面及び側面画像中に撮影された眼鏡フレームに関連した瞳の位置を、所定のパターンに一部基づいて決定するため、該正面及び側面画像を解析するよう構成される画像処理装置と；
を含むシステム。
【請求項２７】
１以上の前記着色光源は前記対象フィールド内に基準マークを形成するように構成され、前記画像処理装置は該基準マークに一部基づき前記正面画像を解析する、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記対象フィールドの前記側面画像を前記撮像装置に反射するように構成される第１の２色光線分割器と；
前記対象フィールドの前記正面画像を前記撮像装置に反射するように構成される第２の２色光線分割器と；
をさらに含む、請求項２６又は２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記第１の２色光線分割器は、前記第２の２色光線分割器が通す光の波長とは異なる波長の光を通す、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記複数の着色光源は第１の着色光源と第２の着色光源を含み、前記第１の２色光線分割器は該第１の着色光源に対応する波長を反射し、前記第２の２色光線分割器は該第２の着色光源に対応する波長を反射する、請求項２８又は２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記撮像装置は連続的な画像を撮影し、各画像の照明は前記複数の着色光源の１つが対応している、請求項３０に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公表番号】特表２００７−５２２４９６（Ｐ２００７−５２２４９６Ａ）
【公表日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５４９２８７（Ｐ２００６−５４９２８７）
【出願日】平成１６年１２月１４日（２００４．１２．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０４１９７７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０７１４６８
【国際公開日】平成１７年８月４日（２００５．８．４）
【出願人】（５０４１５９９８１）オフソニックス・インコーポレーテッド (12)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１４日（２００４．１２．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０４１９７７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０７１４６８
【国際公開日】平成１７年８月４日（２００５．８．４）
【出願人】（５０４１５９９８１）オフソニックス・インコーポレーテッド (12)
【Ｆターム（参考）】
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