(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単色光を発光可能な表示部と、
一方の面が前記表示部の表面に対向するように配置されたときに、前記表示部が発光した前記単色光を前記一方の面の反対の他方の面に透過する複数の光透過領域が光を透過しない光不透過領域を介して並列に形成されたバリアと、
前記バリアの前記他方の面に配置され、前記複数の光透過領域を透過した光を集約するように出射するレンチキュラーレンズと、
前記レンチキュラーレンズからの光が被験者の瞳孔に入射したときに、前記被験者が前記表示部に表示された画像が一様な色を有すると判定したときの前記レンチキュラーレンズの曲率中心と前記瞳孔との間の距離である適視距離を使用して、前記バリアの光透過領域の幅及び間隔、前記レンチキュラーレンズの厚み及び屈折率、並びに前記適視距離に基づいて、前記被験者の瞳孔径を決定し、決定された瞳孔径を示す瞳孔径信号を出力する瞳孔径決定部と、
を有する瞳孔径測定装置。
【請求項２】
前記表示部と前記バリアとの間に配置され、前記表示部から入射された前記単色光を拡散して前記バリアに出射する拡散板を更に有する、請求項１に記載の瞳孔径測定装置。
【請求項３】
瞳孔径決定部は、前記適視距離を使用して、第１入射状態において前記瞳孔に入射する光の光量と、光が入射する前記瞳孔の領域が第１入射状態において光が入射する前記瞳孔の領域と相違する第２入射状態において前記瞳孔に入射する光の光量とが一致するように前記瞳孔径を決定する、請求項１又は２に記載の瞳孔径測定装置。
【請求項４】
前記第１入射状態は、前記瞳孔の中心と前記瞳孔に入射する光の中心とが一致した前記レンチキュラーレンズの何れの１つのレンズからの光が前記瞳孔の全体に亘って入射する状態であり、
前記第２入射状態は、前記瞳孔の中心と、前記レンチキュラーレンズの隣接する２つのレンズから前記瞳孔に入射する２つの光の間の中心とが一致した光が前記瞳孔の全体に亘って入射する状態である、請求項３に記載の瞳孔径測定装置。
【請求項５】
表面に、一方の面に入射した光を前記一方の面の反対の他方の面に透過する複数の光透過領域が光を透過しない光不透過領域を介して並列に形成されたバリアと、前記バリアの前記他方の面に配置され、前記複数の光透過領域を透過した光を発散するように出射するレンチキュラーレンズとが配置された表示部に単色光を発光させ、
前記レンチキュラーレンズからの光が被験者の瞳孔に入射したときに、前記被験者が前記表示部に表示された画像が一様な色を有すると判定したときの前記レンチキュラーレンズの曲率中心と前記瞳孔との間の距離である適視距離を取得し、
前記バリアの光透過領域の幅及び間隔、前記レンチキュラーレンズの厚み及び屈折率、並びに前記適視距離を使用して、前記被験者の瞳孔径を決定し、
決定された瞳孔径を示す瞳孔径信号を出力する、
ことを含む方法。
【請求項６】
表面に、一方の面に入射した光を前記一方の面の反対の他方の面に透過する複数の光透過領域が光を透過しない光不透過領域を介して並列に形成されたバリアと、前記バリアの前記他方の面に配置され、前記複数の光透過領域を透過した光を発散するように出射するレンチキュラーレンズとが配置された表示部に単色光を発光させ、
前記レンチキュラーレンズからの光が被験者の瞳孔に入射したときに、前記被験者が前記表示部に表示された画像が一様な色を有すると判定したときの前記レンチキュラーレンズの曲率中心と前記瞳孔との間の距離である適視距離を取得し、
前記バリアの光透過領域の幅及び間隔、前記レンチキュラーレンズの厚み及び屈折率、並びに前記適視距離を使用して、前記被験者の瞳孔径を決定し、
決定された瞳孔径を示す瞳孔径信号を出力する、
ことを制御装置に実行させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、瞳孔径測定装置、瞳孔径測定方法及びそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
被験者の赤外線画像又は可視画像を使用して被験者の瞳孔の位置、及び瞳孔径等を測定する携帯型の瞳孔位置測定装置、及び瞳孔径測定装置が知られている。（例えば、特許文献１〜３を参照）。
【０００３】
また、複数の撮像装置及び赤外線照明を用いて被験者の顔を撮影し、撮像された画像を解析することによって、被験者の視線方向や頭部運動、及び瞳孔径等を測定する非接触式視線計測システムが知られている（例えば、非特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３４０３００号公報
【特許文献２】特開２０１４−７９３７４号公報
【特許文献３】特開２００２−２３８８５３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「非接触式視線計測システム」、［online］、株式会社東洋テクニカ、［２０１５年２月７日検索］、インターネット〈ＵＲＬ： ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ.ｔｏｙｏ.ｃｏ.ｊｐ／ｃａｒ／ｓｍａｒｔｅｙｅ／ｐｒｏ.ｈｔｍｌ〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の携帯型の瞳孔位置測定装置、及び瞳孔径測定装置は、瞳孔位置及び瞳孔径を測定する専用装置であるので、被験者は、瞳孔位置及び瞳孔径を測定するために専用装置を用意することになる。また、上述の非接触式視線計測システムのように、スマートフォン等のカメラで、離れた距離から撮影する方法が単純に考えられるが、測定される瞳孔径の精度が±０．５ｍｍ程度であり、精度が低いという問題がある。
【０００７】
一実施形態では、瞳孔径を測定するための専用装置を使用することなく簡易な構成により高精度な瞳孔径測定が可能な瞳孔径測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１つの態様では、瞳孔径測定装置は、単色光を発光可能な表示部と、バリアと、レンチキュラーレンズと、瞳孔径決定部とを有する。バリアは、一方の面が表示部の表面に対向するように配置されたときに、表示部が発光した単色光を一方の面の反対の他方の面に透過する複数の光透過領域が光を透過しない光不透過領域を介して並列に形成される。レンチキュラーレンズは、バリアの他方の面に配置され、複数の透過領域を透過した光を集約するように出射する。瞳孔径決定部は、適視距離を使用して、バリアの光透過領域の幅及び間隔、レンチキュラーレンズの厚み及び屈折率、並びに適視距離に基づいて、被験者の瞳孔径を決定し、決定された瞳孔径を示す瞳孔径信号を出力する。適視距離は、レンチキュラーレンズからの光が被験者の瞳孔に入射したときに、被験者が表示部に表示された画像が一様な色を有すると判定したときのレンチキュラーレンズの曲率中心と瞳孔との間の距離である。
【発明の効果】
【０００９】
一実施形態では、瞳孔径を測定するための専用装置を使用することなく簡易な構成により高精度な瞳孔径測定が可能な瞳孔径測定装置を提供することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ピンホール効果を説明するための図である。
【図２】（ａ）は関連する表示装置及び表示装置に表示される画像を視認するユーザの瞳を示す図であり、（ｂ）は（ａ）において破線で囲まれた部分拡大図であり、（ｃ）はユーザの瞳孔を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る瞳孔径測定装置の斜視図である。
【図４】図３に示す瞳孔径測定装置のブロック図である。
【図５】図３に示す光学装置の分解斜視図である。
【図６】（ａ）は図３に示す光学装置が表示部に装着される前の状態を示す図であり、（ｂ）は図３に示す光学装置が表示部に装着された状態を示す図である。
【図７】瞳孔径測定装置１の瞳孔径測定処理を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）は図３に示す瞳孔径測定装置及び瞳孔径測定装置の表示部に表示される画像を視認する被験者の眼球を示す図であり、（ｂ）は（ａ）において破線で囲まれた部分拡大図であり、（ｃ）はバリアのピッチと絞り径との関係を示す図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は第１の視認距離であるときの瞳孔に入射する光の分布を示す図であり、（ｃ）は第１の視認距離であるときに被験者に視認される表示部の画像を示す図であり、（ｄ）及び（ｅ）は第２の視認距離であるときの瞳孔に入射する光の分布を示す図であり、（ｆ）は第２の視認距離であるときに被験者に視認される表示部の画像を示す図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は第３の視認距離であり且つ第１の瞳孔径であるときの瞳孔に入射する光の分布を示す図であり、（ｃ）は第３の視認距離であり且つ第１の瞳孔径であるときに被験者に視認される表示部の画像を示す図であり、（ｄ）及び（ｅ）は第３の視認距離であり且つ第２の瞳孔径であるときの瞳孔に入射する光の分布を示す図であり、（ｆ）は第３の視認距離であり且つ第２の瞳孔径であるときに被験者に視認される表示部の画像を示す図である。
【図１１】（ａ）は第１入射状態における光の分布を示す図であり、（ｂ）は第２入射状態における光の分布を示す図である。
【図１２】（ａ）は第２実施形態に係る瞳孔径測定装置のブロック図であり、（ｂ）は（ａ）に示す瞳孔径演算テーブルを示す図である。
【図１３】視認距離と視認画像との関係を示すシミュレーションを概略的に示す図である。
【図１４】第１のシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】第２のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下図面を参照して、瞳孔径測定装置、瞳孔径測定方法及びそのプログラムについて説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明との均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００１２】
（実施形態に係る瞳孔径測定装置の概要）
実施形態に係る瞳孔径測定装置では、表示部から出射される単色光をバリアとレンチキュラーレンズとを介して瞳孔に入射するときに視認される画像が該レンズと瞳孔との間の距離及び瞳孔径に応じて変化することを利用して瞳孔径を測定する。これにより、表示部を有する携帯端末と、バリア及びレンチキュラーレンズで形成される安価な光学装置とを利用して、専用装置を使用せずに容易且つ簡便な瞳孔径測定が可能になる。
【００１３】
（実施形態に係る瞳孔径測定装置に関連する表示装置）
実施形態に係る瞳孔径測定装置について説明する前に、実施形態に係る瞳孔径測定装置に関連する表示装置について簡単に説明する。関連する表示装置は、図１に示すピンホール効果を応用して、鮮明な画像を得るものである。図１（ａ）に示すように、ユーザが暗い場所で画像９００を見るために瞳孔９０１の径を大きくしたときに、網膜９０２上には、取り込んだ光の結象範囲が広がり、画像９００の視認精度が悪くなることがある。この場合、ユーザは、明るい環境に比べて画像９００が見え難くなり、画像９００に対する焦点を合せ難く被写体の輪郭や本体部分が明確でないボケた状態の画像を視認することになる。そこで、図１（ｂ）に示すように、画像９００と瞳孔９０１との間に、幅が瞳孔９０１の瞳孔径よりも小さいバリア９０３を配置することにより、ピンホール効果を応用して画像９００の視認精度を向上させる表示装置が見出された。
【００１４】
図２（ａ）は関連する表示装置及び表示装置に表示される画像を視認するユーザの瞳を示す図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）において破線で囲まれた部分拡大図であり、図２（ｃ）はユーザの瞳孔を示す図である。
【００１５】
図２（ａ）に示すように、表示装置９１０は、バリア手段９１１と、レンチキュラーレンズ９１２と、表示部９１４とを有する。表示装置９１０は、表示部９１４に表示された画像を視認するユーザの眼球９２０に対して入射する画像の光ＬＧの絞り径Ｋを所定の方向において瞳孔９２１の径Ｗよりも小さくして表示している。表示装置９１０は、瞳孔９２１の径Ｗよりも光の照射幅を小さくすることで、画像の視認性を高めるピンホール効果を実現する。
【００１６】
図２（ｂ）に示すように、バリア手段９１１は、表示面に対して縦方向に窓部９１３の開口量を切替えることで、ユーザの視認能力に応じて、光の照射先に対する絞り径Ｋを調整すると共に、光ＬＧの入射量を調整する。バリア手段９１１は、照度条件に応じて、ピッチを狭くした状態の窓部９１３Ａと、ピッチを広くした状態の窓部９１３Ｂが切替えられる。窓部９１３は、照度や視認能力に応じてピッチを詳細に調整可能な機構を備えてもよく、一定幅毎に段階的にピッチを切替える機構であってもよい。
【００１７】
レンチキュラーレンズ９１２は、窓部９１３を通過した光ＬＧを凸面部側で屈折して所定の方向に集約する。ユーザの瞳孔９２１には、レンチキュラーレンズ９１２の表示面側に対し、凸面部の曲率中心ＲＯを通過する光ＬＧが照射され、ユーザは、バリア手段９１１及びレンチキュラーレンズ９１２を介して瞳孔９２１に入射される光に応じた画像を視認する。
【００１８】
表示装置９１０では、バリア手段９１１が表示部９１４の表示面に対して横方向に窓部９１３が形成されており、縦方向に開口量が調整される。表示面を視認するユーザには、図２（ｃ）に示すように、各レンチキュラーレンズ９１２から照射される光ＬＧが瞳孔９２１の縦方向よりも狭い絞り径Ｋとなる。このとき瞳孔９２１には、バリア手段９１１が表示環境の照度に応じて、光を通過させる開口量を広くとった場合、窓部９１３Ｂに応じた絞り径ＫＢ、または開口量を狭くとった場合、窓部９１３Ａに応じた絞り径ＫＡで光が照射される。
【００１９】
表示部９１４に白画面が映されるとき、表示装置９１０を利用するユーザとレンチキュラーレンズ９１２の曲率中心ＲＯとの間の距離が適視距離であるときは、色が一様でありムラがない画像がユーザに視認される。一方、表示装置９１０を利用するユーザとレンチキュラーレンズ９１２の曲率中心ＲＯとの間の距離が適視距離から外れると、視認する色に濃淡がある画像すなわちムラがある画像がユーザに視認される。すなわち、表示装置９１０の表示部９１４に白画面が表示されるときに、表示装置９１０を利用するユーザとレンチキュラーレンズ９１２の曲率中心ＲＯとの間の距離及び瞳孔径に応じてユーザが視認する画像が変化することが見出された。実施形態に係る瞳孔径測定装置は、この知見に基づいて、ユーザの瞳孔径を測定するものである。
【００２０】
（第１実施形態に係る瞳孔径測定装置の構成）
図３は第１実施形態に係る瞳孔径測定装置の斜視図であり、図４は第１実施形態に係る瞳孔径測定装置のブロック図である。
【００２１】
瞳孔径測定装置１は、携帯端末１０と、光学装置２０とを有する。携帯端末は、通信部１１と、操作部１２と、撮像部１３と、表示部１４と、記憶部１５と、処理部１６とを有する。光学装置２０は、拡散板２１と、バリア２２と、レンチキュラーレンズ２３とを有する。光学装置２０は、携帯端末１０の表示部１４の表面に着脱可能に装着される。
【００２２】
通信部１１は、主に２．１ＧＨｚ帯を感受帯域とするアンテナを含む通信インターフェース回路を有し、携帯端末１０を不図示の通信ネットワークに接続する。通信部１１は、不図示の基地局により割り当てられるチャネルを介して、基地局との間でＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式等による無線信号回線を確立し、基地局との間で無線通信を行う。そして、通信部１１は、基地局から受信したデータを処理部１６に供給する。また、通信部１１は、処理部１６から供給されたデータを基地局に送信する。なお、通信部１１は、ＨＴＴＰ（Hypertext Transfer Protocol）のプロトコルに従ってデータ通信を行う。また、通信部１１は、主に２．４ＧＨｚ帯を感受帯域とするアンテナを含む通信インターフェース回路を有し、基地局を介さずにＷｉ−Ｆｉ（登録商標）等の無線ＬＡＮの基地局を介して無線通信を行う。
【００２３】
操作部１２は、携帯端末１０の操作が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、プッシュスイッチ等である。操作部１２は、ユーザの指示を受け付け、受け付けた指示に対応する信号を発生し、処理部１６に出力する。
【００２４】
撮像部１３は、アレイ状に配置された撮像素子と、撮像素子を駆動する素子駆動部とを有する。撮像素子は、電荷結合素子（ＣＣＤ）型センサ、又はアクティブピクセルセンサ（ＡＰＳ）型センサと、カラーフィルタとを有し、入射した光に応じた電荷を蓄積する。素子駆動部は、撮像素子のそれぞれで蓄積された電荷を電気信号に変換して処理部１６に出力する。
【００２５】
表示部１４は、動画像、静止画像等の出力が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、タッチパネル式の表示装置である。表示部１４は、処理部１６から供給される動画像データに応じた動画像、静止画像データに応じた静止画像等を表示する。表示部１４は、タップ、ドラッグ、フリック等の接触により、ユーザの指示を受け付け、受け付けた指示に対応する信号を発生し、処理部１６に出力する。表示部１４は、白色、灰色等の単色光を発光可能である。
【００２６】
記憶部１５は、例えば、半導体メモリを有する。記憶部１５は、処理部１６での処理に用いられるドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。例えば、記憶部１５は、ドライバプログラムとして、通信部１１を制御する携帯電話通信デバイスドライバプログラム、操作部１２を制御する入力デバイスドライバプログラム、表示部１４を制御する出力デバイスドライバプログラム等を記憶する。また、記憶部１５は、オペレーティングシステムプログラムとして、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格等の近距離無線通信方式を実行する接続制御プログラム、携帯電話及び無線ＬＡＮの接続制御プログラム等を記憶する。また、記憶部１５は、アプリケーションプログラムとして、瞳孔径測定処理を実行するための瞳孔径測定プログラムを含む種々のプログラムを記憶する。コンピュータプログラムは、例えばフラッシュメモリを含む半導体メモリ等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部１５にインストールされてもよい。
【００２７】
また、記憶部１５は、データとして、レンチキュラーレンズ２３の厚み、レンチキュラーレンズ２３の屈折率及びバリア２２の光透過領域の幅等の瞳孔径測定処理で使用するデータ等を記憶する。さらに、端末記憶部３０５は、瞳孔径測定処理等の所定の処理に一時的に使用されるデータを一時的に記憶してもよい。
【００２８】
処理部１６は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。処理部１６は、携帯端末１０の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。処理部１６は、携帯端末１０の各種処理が記憶部１５に記憶されているプログラム、操作部１２及び表示部１４の操作等に応じて適切な手順で実行されるように、通信部１１、撮像部１３等の動作を制御する。処理部１６は、記憶部１５に記憶されているプログラム（ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等）に基づいて処理を実行する。また、処理部１６は、複数のプログラム（アプリケーションプログラム等）を並列に実行することができる。
【００２９】
処理部１６は、指示取得部１６１と、表示指示部１６２と、距離決定部１６３と、瞳孔径決定部１６４とを有する。瞳孔径決定部１６４は、絞り径演算部１６５と、瞳孔径演算部１６６とを有する。処理部１６が有するこれらの各部は、処理部１６が有するプロセッサ上で実行されるプログラムによって実装される機能モジュールである。また、処理部１６が有するこれらの各部は、独立した集積回路、マイクロプロセッサ、又はファームウェアとして携帯端末１０に実装されてもよい。
【００３０】
図５は光学装置２０の分解斜視図であり、図６（ａ）は光学装置２０が表示部１４に装着される前の状態を示す図であり、図６（ｂ）は光学装置２０が表示部１４に装着された状態を示す図である。
【００３１】
拡散板２１は、表示部１４から入射した光を拡散する拡散面を形成するシボ加工された透明フィルムであり、一方の面が表示部１４に着脱可能に装着され、表示部１４に着脱可能に装着される面の反対側の他方の面がバリア２２に接着される。また、拡散板２１は、透明なインクを使用してバリア２２にチヂミ印刷することにより形成されてもよい。
【００３２】
バリア２２は、拡散板２１で拡散された光を透過する透明な光透過領域と、光を透過しない光不透過領域とを有し、光透過領域を透過した光をレンチキュラーレンズ２３に出射する。光透過領域及び光不透過領域はそれぞれ所定の幅でＹ方向に延伸するように交互に並列に形成され、光透過領域を透過した光をレンチキュラーレンズ２３に、光透過領域が配置される間隔に対応する間隔で出射する。バリア２２は、拡散板２１に黒色のインクを光不透過領域として印刷することにより形成される。一例では、光透過領域が光不透過領域を介して配置される間隔は、表示部１４の画素の幅と略同一の長さである。
【００３３】
レンチキュラーレンズ２３は、拡散板２１及びバリア２２を介して表示部１４の表示面に配置され、表示部１４から出射され、拡散板２１で拡散され、拡散板２１の光透過領域を透過した光をＸ方向に集約してＺ方向に出射する。レンチキュラーレンズ２３は、表示部１４と対向する裏面の形状は平面状であり且つ表示部１４と対向する面と反対側の表面はカマボコ形状（Cylindrical）の断面を有する凸部が一定の周期で連続的に形成されたレンズである。すなわち、レンチキュラーレンズ２３は、被験者が目視するＺ方向に位置しＹ方向に延伸する表面にカマボコ形状の凸面部がＸ方向に連続的に形成されている。レンチキュラーレンズ２３の凸面部は、例えば表示部１４又は表示される画像に対し、所定の画素数を基準に形成面積が設定されている。
【００３４】
これによりレンチキュラーレンズ２３は、凸面部が形成された範囲毎に絞った光がユーザ側に照射されることで、平面状の表示部１４を目視した場合よりも集約した光が照射される。また、レンチキュラーレンズ２３は、表示部１４に対する視認角度や距離の相違により眼球側に照射される光の照射角度が変化する。
【００３５】
（第１実施形態に係る瞳孔径測定装置による瞳孔径測定処理）
図７は、瞳孔径測定装置１の瞳孔径測定処理を示すフローチャートである。図７に示される処理を開始する前に、光学装置２０は、携帯端末１０の表示部１４の表面に配置される。
【００３６】
表示指示部１６２は、操作部１２又はタッチパネルである表示部１４を介して瞳孔径を測定する処理の開始を指示されることに応じて、表示部１４に白色画面を表示する（Ｓ１０１）。表示部１４に表示される画像を視認する被験者が、表示部１４に表示された画像がムラがなく一様な色を有する画像であると視認して操作部１２を操作したことに応じて、指示取得部１６１は、距離測定開始指示を取得する（Ｓ１０２）。次いで、距離決定部１６３は、撮像部１３によって被験者の顔面を撮像する（Ｓ１０３）。距離決定部１６３は、撮像した顔面の画像を使用して、被験者が表示部１４に表示された画像が均一だと判定したときのレンチキュラーレンズ２３の曲率中心と前記瞳孔との間の距離である適視距離を演算する（Ｓ１０４）。次いで、絞り径演算部１６５は、被験者の瞳孔における絞り径Ｈ1と、視点間隔Ｈ2とを演算する（Ｓ１０５）。絞り径Ｈ1は、バリア２２の光透過領域を通過し単一のレンチキュラーレンズ２３から瞳孔８１に入射する光の瞳孔８２における入射面の口径である。視点間隔Ｈ2は隣接する２つのレンチキュラーレンズ２３から瞳孔８１に入射する光の瞳孔８２における間隔である。
【００３７】
図８（ａ）は瞳孔径測定装置１及び瞳孔径測定装置１の表示部１４に表示される画像を視認する被験者の眼球を示す図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）において破線で囲まれた部分拡大図であり、図８（ｃ）はバリアのピッチと絞り径との関係を示す図である。
【００３８】
絞り径Ｈ1は、レンチキュラーレンズ２３の曲率中心Ｒ０と被験者の瞳孔８１との間の距離である視認距離Ｌ、レンチキュラーレンズ２３の厚みｔ、レンチキュラーレンズ２３の屈折率ｎ及びバリア２２の光透過領域の幅ΔＰにより、三角形の相似を利用し、
Ｈ1  ＝  ΔＰ×Ｌ×（ｎ／ｔ）            （式１）
で示される。一方、視点間隔Ｈ2は、距離Ｌ、厚みｔ、屈折率ｎ及びバリア２２の光透過領域の間隔Ｐにより、同様に三角形の相似を利用し、
Ｈ2  ＝  Ｐ×Ｌ×（ｎ／ｔ）            （式２）
で示される。ここで、バリア２２の光透過領域の間隔Ｐがバリア２２の光透過領域の幅ΔＰのｍ倍であるとすると、視点間隔Ｈ2は、式２から、
Ｈ2  ＝  ｍ×ΔＰ×Ｌ×（ｎ／ｔ）            （式３）
で示される。
【００３９】
絞り径演算部１６５は、記憶部１５に記憶されたレンチキュラーレンズ２３の厚みｔ、レンチキュラーレンズ２３の屈折率ｎ及びバリア２２の光透過領域の幅ΔＰと、距離決定部１６３が演算した距離Ｌを使用して、式１により絞り径Ｈ1を演算する。また、絞り径演算部１６５は、バリア２２の光透過領域の間隔Ｐの光透過領域の幅ΔＰに対する倍数ｍを更に使用して、式３により視点間隔Ｈ2を演算する。
【００４０】
次いで、瞳孔径演算部１６６は、絞り径演算部１６５が演算した絞り径Ｈ1及び視点間隔Ｈ2を使用して、瞳孔径を演算する（Ｓ１０６）。瞳孔径演算部１６６は、絞り径Ｈ1及び視点間隔Ｈ2を使用して、第１入射状態において瞳孔８１に入射する光の光量と、光が入射する瞳孔８１の領域が第１入射状態において光が入射する瞳孔８１の領域と相違する第２入射状態において光量を演算する。第１入射状態は、被験者の瞳孔８１の中心と瞳孔８１に入射する光の中心とが一致したレンチキュラーレンズ２３の何れか１つのレンズからの光が瞳孔８１の全体に亘って入射する状態である。また、第２入射状態は、被験者の瞳孔８１の中心と、レンチキュラーレンズ２３の隣接する２つのレンズから瞳孔８１に入射する２つの光の間の中心とが一致した光が瞳孔８１の全体に亘って入射する状態である。瞳孔径演算部１６６は、第１入射状態の光量と第２入射状態の光量とが一致したときの瞳孔径を、被験者の瞳孔径として決定する。
【００４１】
図９（ａ）及び９（ｂ）は視認距離Ｌ1であるときの瞳孔８１に入射する光の分布を示す図であり、図９（ｃ）は視認距離Ｌ1であるときに被験者に視認される表示部１４の画像を示す図である。図９（ｄ）及び９（ｅ）は視認距離Ｌ1と相違するＬ2であるときの瞳孔８１に入射する光の分布を示す図であり、図９（ｆ）は視認距離Ｌ2であるときに被験者に視認される表示部１４の画像を示す図である。図９（ａ）及び９（ｄ）は第１入射状態を示し、図９（ｂ）及び９（ｅ）は第２入射状態を示す。図９（ａ）、９（ｂ）、９（ｄ）及び９（ｅ）において、白色は光が入射している部分を示し、黒色は光が入射していない部分を示す。
【００４２】
図９（ｃ）に示すように、視認距離Ｌ1であるとき、被験者の網膜の全体に亘って均一の光量の光が入射するため、被験者は、ムラがなく一様な色を有する画像が表示部１４に表示されていると視認する。すなわち、光が入射する瞳孔８１の領域が相違する図９（ａ）及び９（ｂ）の場合は、互いに等しい光量の光が網膜に入射する。
【００４３】
一方、図９（ｆ）に示すように、視認距離Ｌ2であるとき、被験者の網膜に光量が異なる光が入射するため、被験者は、ムラがあり色に濃淡がある画像が表示部１４に表示されていると視認する。すなわち、図９（ｄ）の場合と図９（ｅ）の場合とで、光量が異なる光が網膜に入射する。
【００４４】
図１０（ａ）及び１０（ｂ）は視認距離Ｌ3であり且つ被験者の瞳孔径がＤ1であるときの瞳孔８１に入射する光の分布を示し、図１０（ｃ）はこの場合に被験者に視認される表示部１４の画像を示す。図１０（ｄ）及び１０（ｅ）は視認距離Ｌ3であり且つ被験者の瞳孔径がＤ1と相違するＤ2であるときの瞳孔８１に入射する光の分布を示し、図１０（ｆ）はこの場合に被験者に視認される表示部１４の画像を示す。図１０（ａ）及び１０（ｄ）は第１入射状態における光の分布を示し、図１０（ｂ）及び１０（ｅ）は第２入射状態における光の分布を示す。図１０（ａ）、１０（ｂ）、１０（ｄ）及び１０（ｅ）において、白色は光が入射している部分を示し、黒色は光が入射していない部分を示す。
【００４５】
図１０（ｃ）に示すように、視認距離Ｌ3であり且つ被験者の瞳孔径がＤ1であるとき、被験者の網膜の全体に亘って均一の光量の光が入射するため、被験者は、ムラがなく画像が表示部１４に表示されていると視認する。すなわち、図１０（ａ）及び１０（ｂ）の場合は、互いに等しい光量の光が網膜に入射する。
【００４６】
一方、図１０（ｆ）に示すように、視認距離Ｌ3であり且つ被験者の瞳孔径がＤ2であるとき、被験者の網膜に光量が異なる光が入射するため、被験者は、ムラがあり色に濃淡がある画像が表示部１４に表示されていると視認する。すなわち、視認距離が同一の場合でも被験者の瞳孔径が変化すると、被験者に視認される画像が相違する。
【００４７】
図１１（ａ）は第１入射状態における光の分布を示す図であり、図１１（ｂ）は第２入射状態における光の分布を示す図である。図１１（ａ）及び１１（ｂ）において、瞳孔径はＤであり、絞り径はＨ1であり、視点間隔はＨ2である。
【００４８】
瞳孔径演算部１６６は、
-sqrt(D2/4 - x2)≦ y < sqrt(D2/4 - x2)            （式４）
の範囲で瞳孔径Ｄを変化させて、図１１（ａ）の場合に瞳孔８１に入射する光の光量である第１光量Ｅ1と図１１（ｂ）の場合に瞳孔８１に入射する光の光量である第２光量Ｅ2とを比較する。瞳孔８１は円形状であるとするため、瞳孔径Ｄの範囲は（式４）で示す範囲で変化させる。
【００４９】
第１光量Ｅ1は、
Ｅ1  ＝  ΣＩ（ｘ，ｙ）×Ｊ1（ｘ，ｙ）            （式５）
で示される。ここで、Ｉ（ｘ，ｙ）は、
Ｉ（ｘ，ｙ）  ＝  １０- p (x2 +y2 )            （式６）
で示される。ここで定数ｐは０．０６６である。Ｉ（ｘ，ｙ）は、瞳孔８１の同心円状に中央から離れていくほど光の効率が落ちるStiles-Crawford Effectを示す関数である。また、Ｊ1（ｘ，ｙ）は、図１１（ａ）の場合に瞳孔８１に入射する光の分布に対応し、
Ｊ1（ｘ，ｙ）  ＝  １（-Ｈ1／２ ≦ y ＜Ｈ1／２のとき）            （式７）
０（-Ｈ1／２ ≦ y ＜Ｈ1／２でないとき）
で示される。
【００５０】
第２光量Ｅ2は、
Ｅ2  ＝  ΣＩ（ｘ，ｙ）×Ｊ2（ｘ，ｙ）            （式８）
で示される。ここで、Ｉ（ｘ，ｙ）は（式６）で示される。Ｊ2（ｘ，ｙ）は、図１１（ｂ）の場合に瞳孔８１に入射する光の分布に対応し、
Ｊ2（ｘ，ｙ）  ＝  １（-Ｄ／２ ≦ y ＜-Ｈ3／２及びＨ3／２≦ y ＜Ｄ／２のとき）
０（-Ｄ／２ ≦ y ＜-Ｈ3／２又はＨ3／２≦ y ＜Ｄ／２でないとき）  （式９）
で示される。ここでＨ3は、光不透過領域の幅であり、絞り径Ｈ1から視点間隔Ｈ2を減じた値（Ｈ3  ＝  Ｈ1  −Ｈ2）である。
【００５１】
瞳孔径演算部１６６は、第１光量Ｅ1と第２光量Ｅ2とが一致したときの瞳孔径Ｄを被験者の瞳孔径として決定する（Ｓ１０６）。そして、表示指示部１６２は、瞳孔径演算部１６６が決定した瞳孔径Ｄを示す瞳孔径信号を表示部１４に出力し、表示部１４は、瞳孔径信号に対応する瞳孔径Ｄを表示する（Ｓ１０７）。
【００５２】
（第２実施形態に係る瞳孔径測定装置の構成）
図１２（ａ）は第２実施形態に係る瞳孔径測定装置のブロック図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）に示す瞳孔径演算テーブルを示す図である。
【００５３】
瞳孔径測定装置２は、携帯端末１０の代わりに携帯端末３０が配置されることが第１実施形態に係る瞳孔径測定装置１と相違する。携帯端末３０は、瞳孔径決定部１６４の代わりに瞳孔径決定部１７４を有する処理部１７が処理部１６の代わりに配置されることが、携帯端末１０と相違する。瞳孔径測定装置２の瞳孔径決定部１７４以外の構成は、対応する符号が付された第１実施形態に係る瞳孔径測定装置１の構成と同一の構成及び機能を有するので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００５４】
瞳孔径決定部１７４は、瞳孔径演算テーブル１７５を有する。瞳孔径演算テーブル１７５は、ムラがなく一様な色を有する画像であると被験者に視認されたときの視認距離Ｌと、視認距離Ｌから式１〜式９を使用して演算された瞳孔径Ｄとの関係を示す。瞳孔径決定部１７４は、距離決定部１６３が演算したレンチキュラーレンズ２３の曲率中心と、瞳孔径演算テーブル１７５を使用して、被験者の瞳孔との間の距離から瞳孔径Ｄを決定する。
【００５５】
（視認距離と視認画像との関係）
視認距離と視認画像との関係をシミュレーションにより検討した。シミュレーション条件は以下の通りである。
画像の横サイズ：11520(画素)
１画素の幅：0.004775(mm)（実際の画面サイズ＝55.008000(mm)、12画素（0.0573mm）で実際の画面の１画素分に当たる）
曲率中心の位置（画素までの距離）：1.85923(mm) (レンチキュラーレンズの厚みは2.72mm、屈折率は1.46297で、曲率中心の位置＝厚み／屈折率より算出)
曲率中心間の間隔：0.057030(mm) （図２（ａ）の距離Ｄを389mmと設定すると、曲率中心間の間隔＝距離Ｄ×画面の１画素分の幅／（距離Ｄ＋曲率中心の位置）より算出）
曲率中心の数：964(個)（レンチキュラーレンズの実サイズ：55.005435(mm)）
バリアの光透過領域の幅：0.004775(mm)
バリアの光透過領域の間隔：0.014325(mm)
図１３に示すようにシミュレーションでは、瞳孔を１００点のポイントでサンプリングし、レンチキュラーレンズの曲率中心Ｒ０と瞳孔を結ぶ線を延伸させた先に光源である画素があるか否かに応じて、網膜上における照度Ｋを演算する。すなわち、網膜上の照度Ｋは、
Ｋ  ＝  ΣＩ（ｘ, ｙ）×Ｍ（ｘ, ｙ）／ΣＩ（ｘ, ｙ）            （式１０）
x2 +y2 ≦（瞳孔の半径の二乗）
で示される。ここで、Ｉ（ｘ, ｙ）は（式６）で示される。Ｍ（ｘ, ｙ）は、レンチキュラーレンズの曲率中心Ｒ０と瞳孔を結ぶ線を延伸させた先に画素があるときは「１」であり、レンチキュラーレンズの曲率中心Ｒ０と瞳孔を結ぶ線を延伸させた先に画素がないときは「０」である。シミュレーションでは、瞳孔径を２．５ｍｍ〜３．５ｍｍまで変化させて画像を生成した。第１のシミュレーションの視認距離は３１ｃｍであり、第２のシミュレーションの視認距離は３３ｃｍである。
【００５６】
図１４は第１のシミュレーション結果を示す図であり、図１５は第２のシミュレーション結果を示す図である。図１４において矢印で示される瞳孔径が２．５ｍｍの画像がムラがない一様な色を有する画像であり、他の１０個の画像はムラがあり色に濃淡がある画像である。図１５において矢印で示される瞳孔径が２．７ｍｍの画像がムラがなく一様な色を有する画像であり、他の１０個の画像はムラがあり一様な色を有する画像である。
【００５７】
第１のシミュレーションでは、視認距離は３１ｃｍに対して瞳孔径が２．５ｍｍとなり、第２のシミュレーションでは、視認距離は３３ｃｍに対して瞳孔径が２．７ｍｍとなる。第１のシミュレーションと第２のシミュレーションとの間で視認距離が２ｃｍ変化することに応じて、ムラがあり一様な色を有する画像であると視認される瞳孔径は０．２ｍｍ変化する。すなわち、視認距離の１ｃｍの変化に対する瞳孔径の変化は０．１ｍｍ程度であり、撮像部１３で撮像する画像により演算した視認距離の精度が±１ｃｍよりも十分小さいことから、実施形態に係る瞳孔径測定装置の測定誤差は０．１〜０．２ｍｍ程度である。
【００５８】
（実施形態に係る瞳孔径測定装置の作用効果）
実施形態に係る瞳孔径測定装置は、レンチキュラーレンズを含む光学装置を表示部に配置することにより、瞳孔径を測定することができるので、簡単且つ高精度の測定を携帯端末の表示部に安価な光学装置を配置することで実現できる。すなわち、実施形態に係る瞳孔径測定装置は、瞳孔径を測定するための専用装置を使用せずに携帯端末を使用して簡易な構成により高精度な携帯型の瞳孔径測定装置が形成可能である。
【００５９】
また、実施形態に係る瞳孔径測定装置は、表示部とバリアとの間に配置され、表示部から入射された単色光を拡散してバリアに出射する拡散板を有することにより、複数の画素から出射された光を拡散した均一の光を提供することが可能になる。実施形態に係る瞳孔径測定装置が拡散板を有することにより、表示部のブラックマトリックスと光学装置のバリアの光不透過領域との間の位置関係を調整することなく、光学装置を表示部に配置することが可能になる。
【００６０】
また、実施形態に係る瞳孔径測定装置は、第１入射状態において瞳孔に入射する光の光量と、光が入射する瞳孔の領域が第１入射状態と相違する第２入射状態において瞳孔に入射する光の光量とが一致するように瞳孔径を決定する。これにより、バリア及びレンチキュラーレンズを介して視認される画像が視認距離及び瞳孔径に応じて変化することを利用して、簡便且つ容易に瞳孔径を測定することができる。一例では、第１入射状態は、瞳孔の中心と瞳孔に入射する光の中心とが一致したレンチキュラーレンズの何れの１つのレンズからの光が瞳孔の全体に亘って入射する状態である。また、第２入射状態は、瞳孔の中心と、レンチキュラーレンズの隣接する２つのレンズから瞳孔に入射する２つの光の間の中心とが一致した光が瞳孔の全体に亘って入射する状態である。第２実施形態に係る瞳孔径測定装置では、ムラがなく一様な色を有する画像であると被験者に視認されたときの視認距離と、瞳孔径との関係を示す瞳孔径演算テーブルを利用することで、より早急に瞳孔径を測定することができる。
【００６１】
（実施形態に係る瞳孔径測定装置の変形例）
説明された瞳孔径測定装置では、瞳孔径を測定するときに表示部１４は白色光を発光するが、表示部が灰色光等の他の色の単色光を発光した状態であれば、瞳孔径を測定することができる。また、説明された瞳孔径測定装置では、光学装置２０は、表示部１４の略全面に亘って配置されるが、表示部の少なくとも一部に光学装置が配置されていれば、瞳孔径を測定することができる。また、説明された瞳孔径測定装置では、光学装置２０は拡散板２１を有するが、拡散板が省略された光学装置を使用して瞳孔径を測定してもよい。拡散板が省略された光学装置を使用するときは、表示部が単色光を発光した状態で、表示部のブラックマトリックスと光学装置のバリアの光不透過領域との間の位置関係を調整した後に、瞳孔径測定を開始する。
【符号の説明】
【００６２】
１、２    瞳孔径測定装置
１０    携帯端末
１１    通信部
１２    操作部
１３    撮像部
１４    表示部
１５    記憶部
１６    処理部
２０    光学装置
２１    拡散板
２２    バリア
２３    レンチキュラーレンズ
【図１】
0006528469.tif 000002
【図２】
0006528469.tif 000003
【図３】
0006528469.tif 000004
【図４】
0006528469.tif 000005
【図５】
0006528469.tif 000006
【図６】
0006528469.tif 000007
【図７】
0006528469.tif 000008
【図８】
0006528469.tif 000009
【図９】
0006528469.tif 000010
【図１０】
0006528469.tif 000011
【図１１】
0006528469.tif 000012
【図１２】
0006528469.tif 000013
【図１３】
0006528469.tif 000014
【図１４】
0006528469.tif 000015
【図１５】
0006528469.tif 000016