JPH0415032A - 眼球運動測定装置 - Google Patents
眼球運動測定装置Info
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- JPH0415032A JPH0415032A JP2116943A JP11694390A JPH0415032A JP H0415032 A JPH0415032 A JP H0415032A JP 2116943 A JP2116943 A JP 2116943A JP 11694390 A JP11694390 A JP 11694390A JP H0415032 A JPH0415032 A JP H0415032A
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/48—Other medical applications
- A61B5/4863—Measuring or inducing nystagmus
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/113—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining or recording eye movement
-
- G—PHYSICS
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- G06T7/20—Analysis of motion
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明は、被検者の病状を診断する際などに回旋成分を
含む眼球運動を測定するための眼球運動測定装置に関す
る。
含む眼球運動を測定するための眼球運動測定装置に関す
る。
(従来の技術)
めまい患者の診断のためには、眼球運動の水平、垂直方
向の測定のみならず、回旋成分の測定が重要である。
向の測定のみならず、回旋成分の測定が重要である。
しかし、一般に行なわれている電気眼振検査(ENG)
では、水平、垂直成分の測定しかできない。
では、水平、垂直成分の測定しかできない。
他に眼球運動を測定する方法としては、従来から高速度
写真法とビデオモニタ法がある。
写真法とビデオモニタ法がある。
高速度写真法は、眼球の虹彩紋理の動きを高速度カメラ
で撮影し、現像後、焼付けしたプリントに1枚、1枚ス
ケールを当てて、瞳孔の中心位置に対する紋理の動きを
順次測定し、計算によって眼球の回旋角度と速度を求め
るものである。
で撮影し、現像後、焼付けしたプリントに1枚、1枚ス
ケールを当てて、瞳孔の中心位置に対する紋理の動きを
順次測定し、計算によって眼球の回旋角度と速度を求め
るものである。
またビデオモニタ法は、ビデオカメラで撮影した虹彩紋
理の動きをモニタに再生し、1フイールドまたは1フレ
ームごとにモニタ上にスケールを当てて、瞳孔の中心位
置に対する紋理の動きを測定し、眼球の回旋角度と速度
を求める方法である。
理の動きをモニタに再生し、1フイールドまたは1フレ
ームごとにモニタ上にスケールを当てて、瞳孔の中心位
置に対する紋理の動きを測定し、眼球の回旋角度と速度
を求める方法である。
また虹彩紋理の動きを追跡する代わりに、高速度写真法
やビデオモニタ法によって眼底模様を追跡し、眼球回旋
を測定する方法も知られている。
やビデオモニタ法によって眼底模様を追跡し、眼球回旋
を測定する方法も知られている。
(発明が解決しようとする課題)
ところで上述した高速度写真法では、撮影後、フィルム
の現像、焼付は処理が必要であり、手間と時間を要する
とともに、1枚、1枚プリントにスケールを当てて測定
しなければならないという傾わしさがある。
の現像、焼付は処理が必要であり、手間と時間を要する
とともに、1枚、1枚プリントにスケールを当てて測定
しなければならないという傾わしさがある。
またビデオモニタ法でも、モニタ上に映し出された画像
にいちいちスケールを当てて測定し、眼球運動を計算に
よって求める4g・要があるため、高速度写真法と同様
測定に時間を要するという問題点かある。
にいちいちスケールを当てて測定し、眼球運動を計算に
よって求める4g・要があるため、高速度写真法と同様
測定に時間を要するという問題点かある。
したかって高速度写真法やビデオモニタ法では、測定結
果を短時間に出すことはできないので、臨床応用には適
さなかった。
果を短時間に出すことはできないので、臨床応用には適
さなかった。
なお、眼底模様を追跡して測定を行なう方法では、瞳孔
の中心が移動したり、瞳孔が収縮した場合に、眼底模様
が隠れて見えなくなることがあるので、虹彩紋理を追跡
して測定を行なう場合に比べて測定に難しさがある。
の中心が移動したり、瞳孔が収縮した場合に、眼底模様
が隠れて見えなくなることがあるので、虹彩紋理を追跡
して測定を行なう場合に比べて測定に難しさがある。
本発明はこのよう課題を解決するために提案されたらの
であり、眼球運動の測定時間を大幅に短縮することがで
き、臨床応用に適した眼球運動測定装置を提供すること
を目的とする。
であり、眼球運動の測定時間を大幅に短縮することがで
き、臨床応用に適した眼球運動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)
上記目的を達成するために本発明による眼球運動測定装
置は、撮像カメラと眼球に撮像用の光を照射する光源と
を有し被写体ぶれが生じない短時間の露光によって眼球
運動を撮像する撮像手段と、この撮像手段の撮像カメラ
から得られる撮像出力を1画像データづつ記録する画像
記録手段と、上記撮像カメラから得られる撮像出力また
は上記画像記録手段から読み出された画像データに対し
て追跡対象となる眼球中心位置と眼球中心外位置とを特
定する追跡対象位置特定手段と、上記画像記録手段から
順次読み出される1画像データのそれぞれについて上記
追跡対象位置特定手段によって特定された眼球中心位置
と眼球中心外位置の位置座標を求める位置座標算出手段
と、この位置座標算出手段から得られる眼球中心位置と
眼球中心外位置の位置座標の時間変化から回旋成分を含
む眼球運動を算出する眼球運動算出手段とを備えること
を特徴とする。
置は、撮像カメラと眼球に撮像用の光を照射する光源と
を有し被写体ぶれが生じない短時間の露光によって眼球
運動を撮像する撮像手段と、この撮像手段の撮像カメラ
から得られる撮像出力を1画像データづつ記録する画像
記録手段と、上記撮像カメラから得られる撮像出力また
は上記画像記録手段から読み出された画像データに対し
て追跡対象となる眼球中心位置と眼球中心外位置とを特
定する追跡対象位置特定手段と、上記画像記録手段から
順次読み出される1画像データのそれぞれについて上記
追跡対象位置特定手段によって特定された眼球中心位置
と眼球中心外位置の位置座標を求める位置座標算出手段
と、この位置座標算出手段から得られる眼球中心位置と
眼球中心外位置の位置座標の時間変化から回旋成分を含
む眼球運動を算出する眼球運動算出手段とを備えること
を特徴とする。
また本発明による眼球運動測定装置は、撮像力メラの光
学レンズの前部と眼球に撮像用の光を照射する光源の前
部とにそれぞれ偏光角を違えて偏光フィルタを配設し、
眼球面からの光反射の影響を低減したことを特徴とする
。
学レンズの前部と眼球に撮像用の光を照射する光源の前
部とにそれぞれ偏光角を違えて偏光フィルタを配設し、
眼球面からの光反射の影響を低減したことを特徴とする
。
また本発明による眼球運動測定装置は、撮像カメラの光
学レンズの前部と上記光源の前部とにそれぞれ偏光フィ
ルタを配設し、これら偏光フィルタの前面部に174波
長板をそれぞれ配設したことを特徴とする。
学レンズの前部と上記光源の前部とにそれぞれ偏光フィ
ルタを配設し、これら偏光フィルタの前面部に174波
長板をそれぞれ配設したことを特徴とする。
また本発明による眼球運動測定装置は、上記光源の前部
に透光性の光散乱材を配設したことを特徴とする。
に透光性の光散乱材を配設したことを特徴とする。
また本発明による眼球運動測定装置は、上記光源を眼球
に対して反対方向に向け、この光源に対峙して光反射板
を配設するとともに、この光源の周囲に筒状の光反射板
を配設したことを特徴とする。
に対して反対方向に向け、この光源に対峙して光反射板
を配設するとともに、この光源の周囲に筒状の光反射板
を配設したことを特徴とする。
また本発明による眼球運動測定装置は、上記光源として
発光ダイオードを用い、上記短時間露光を行なうために
この発光ダイオードを短い時間幅で発光させるに際して
、発光ダイオードに供給される発光用パルス信号の立ち
下がりに同期して該発光ダイオードに逆方向バイアスを
印加するかまたは該発光ダイオードのアノードを接地側
に短絡する手段を備えたことを特徴とする。
発光ダイオードを用い、上記短時間露光を行なうために
この発光ダイオードを短い時間幅で発光させるに際して
、発光ダイオードに供給される発光用パルス信号の立ち
下がりに同期して該発光ダイオードに逆方向バイアスを
印加するかまたは該発光ダイオードのアノードを接地側
に短絡する手段を備えたことを特徴とする。
(作用)
上述した請求項(1)に対応する構成によれば、被写体
ぶれが生じない短時間の露光によって撮像した眼球運動
の1枚〕8枚の画像データについて眼球中心位置と眼球
中心外位置の位置座標の時間変化を順次求めることで、
回旋成分を含む眼球運動を高い精度で測定できる。この
短時間の露光は高速度シャッターまたは短時間のフラッ
シュ光の照射により実現できる。
ぶれが生じない短時間の露光によって撮像した眼球運動
の1枚〕8枚の画像データについて眼球中心位置と眼球
中心外位置の位置座標の時間変化を順次求めることで、
回旋成分を含む眼球運動を高い精度で測定できる。この
短時間の露光は高速度シャッターまたは短時間のフラッ
シュ光の照射により実現できる。
また請求項(2)に対応する構成によれば、光源からの
光は光源の前部に配設された偏光フィルタによって偏光
されて眼球面に到達し、この眼球面で反射する際にさら
に偏光する。したがってこの反射光を遮断できるように
偏光角を違えて光学レンズ部の前部に別の偏光フィルタ
を配設すれば、直接眼球面からの反射光が光学レンズ部
に侵入しなくなる。
光は光源の前部に配設された偏光フィルタによって偏光
されて眼球面に到達し、この眼球面で反射する際にさら
に偏光する。したがってこの反射光を遮断できるように
偏光角を違えて光学レンズ部の前部に別の偏光フィルタ
を配設すれば、直接眼球面からの反射光が光学レンズ部
に侵入しなくなる。
また請求項(3)に対応する構成によれば、各偏光フィ
ルタの前面部に174波長板を配したので、偏光フィル
タを通過する直線偏光を円偏光に変えることができ、2
つ偏光フィルタの角度を調整することなく光学レンズ部
に侵入する反射光を軽減できる また請求項(4)に対応する構成によれば、光源の前部
に透光性の光散乱材を配しので、直接光が光学レンズ部
に入り込まなくなり、眼球面からの反射光の影響を低減
できる。
ルタの前面部に174波長板を配したので、偏光フィル
タを通過する直線偏光を円偏光に変えることができ、2
つ偏光フィルタの角度を調整することなく光学レンズ部
に侵入する反射光を軽減できる また請求項(4)に対応する構成によれば、光源の前部
に透光性の光散乱材を配しので、直接光が光学レンズ部
に入り込まなくなり、眼球面からの反射光の影響を低減
できる。
また請求項(5)に対応する構成によれば、直接光では
なく間接光が眼球に向けて照射されるようになるので、
眼球からの反射光の影響を軽減できる。
なく間接光が眼球に向けて照射されるようになるので、
眼球からの反射光の影響を軽減できる。
また請求項(6)に対応する構成によれば、入力遮断後
に浮遊容量などに残存するる電荷を外部に放出すること
ができるため、発光ダイオードがオンからオフに移行す
るときの発光出力特性が急峻に立ち下がるようになる。
に浮遊容量などに残存するる電荷を外部に放出すること
ができるため、発光ダイオードがオンからオフに移行す
るときの発光出力特性が急峻に立ち下がるようになる。
したがって急峻な照射パルスによるフラッシュ光を眼球
に照射することができる。
に照射することができる。
(実施例)
以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
第1図は、本発明の眼球運動測定装置により被検者の眼
球運動を測定する際に、被検者の顔部に装着するゴーグ
ルの一実施例を示す。
球運動を測定する際に、被検者の顔部に装着するゴーグ
ルの一実施例を示す。
この図で、ゴーグル本体1の正面部に穿設され、た取付
は孔2には、被検者の左右の眼球3をそれぞれ撮影する
ビデオカメラ4が取り付けられている。ゴーグル装着時
には、これらビデオカメラ4の光軸延長が被検者の眼球
中心に位置するようになる。これらビデオカメラ4には
、撮像素子としてたとえばCCDが用いられている。
は孔2には、被検者の左右の眼球3をそれぞれ撮影する
ビデオカメラ4が取り付けられている。ゴーグル装着時
には、これらビデオカメラ4の光軸延長が被検者の眼球
中心に位置するようになる。これらビデオカメラ4には
、撮像素子としてたとえばCCDが用いられている。
ゴーグル本体1内のビデオカメラ4の光学レンズ部4a
の周囲には、リング状の基板5に取り付けられた複数の
光源6が配設されており、眼球撮影kにこれら光源6か
ら被検者の眼球3にフラッシュ光が照射さるようになる
。この実施例ではこれら光源6に赤外光を発するLED
(発光ダイオード)が用いられている。
の周囲には、リング状の基板5に取り付けられた複数の
光源6が配設されており、眼球撮影kにこれら光源6か
ら被検者の眼球3にフラッシュ光が照射さるようになる
。この実施例ではこれら光源6に赤外光を発するLED
(発光ダイオード)が用いられている。
また光学レンズ部4aの前面と光源6の前面には、偏光
フィルタ7.8が互いに偏光角を所定角度ずらしてそれ
ぞれ配設されており、眼球面3a上からの光反射9(第
7図参照)によって虹彩紋理10の撮影が妨害されるの
を防止できるようになっている。
フィルタ7.8が互いに偏光角を所定角度ずらしてそれ
ぞれ配設されており、眼球面3a上からの光反射9(第
7図参照)によって虹彩紋理10の撮影が妨害されるの
を防止できるようになっている。
また174波長板A、Bが、各偏光フィルタ7゜8の前
面部に設けられている。このように174波長板A、B
を設けたことにより、偏光フィルタを通過した直線偏光
の光は円偏光に変えられるので、偏光フィルタ7.8の
角度を微妙に調整しなくとも、上述した光反射9の影響
を低減できる。
面部に設けられている。このように174波長板A、B
を設けたことにより、偏光フィルタを通過した直線偏光
の光は円偏光に変えられるので、偏光フィルタ7.8の
角度を微妙に調整しなくとも、上述した光反射9の影響
を低減できる。
また第2図に示すように光学レンズ部4aと光源6間に
は、光源6から発した光が直接カメラ側に漏れないよう
にするための円筒遮蔽板あるいは円筒光散乱板11が配
設されている。光源6の外周側に設けられている円筒光
反射板12は、光源6の光を有効に眼球3側に導くため
のものである。
は、光源6から発した光が直接カメラ側に漏れないよう
にするための円筒遮蔽板あるいは円筒光散乱板11が配
設されている。光源6の外周側に設けられている円筒光
反射板12は、光源6の光を有効に眼球3側に導くため
のものである。
なお、光源6を直接眼球3に向けずに、眼球3に対して
反対方向に向け、光反射板Cで反射させた間接光を眼球
に照射するようにしてもよい。
反対方向に向け、光反射板Cで反射させた間接光を眼球
に照射するようにしてもよい。
光源6と偏光フィルタ8間には、透光性の光散乱板13
が配されており、光源6の光がこの散乱板13によって
散乱されて眼球3に照射されるため、眼球面3aからの
上述した光反射9を低減できる。
が配されており、光源6の光がこの散乱板13によって
散乱されて眼球3に照射されるため、眼球面3aからの
上述した光反射9を低減できる。
この光散乱板13としては、第3図に示すようなハニカ
ム板14や乳白色の板、薄いペーパーや薄い織布などを
用いることができる。
ム板14や乳白色の板、薄いペーパーや薄い織布などを
用いることができる。
なお、この実施例では光源3の周囲に透光性光散乱樹脂
りを流し込んで硬化させてあり、さらに眼球面3aから
の光反射9の影響を軽減できる。光散乱板13または透
光性光散乱樹脂りのどちらか一方を用いる構成であって
もよい。
りを流し込んで硬化させてあり、さらに眼球面3aから
の光反射9の影響を軽減できる。光散乱板13または透
光性光散乱樹脂りのどちらか一方を用いる構成であって
もよい。
つぎに、ビデオカメラ4で撮影した画像を処理して眼球
運動を計測するとともに、フラッシュ光を発するための
光源6の制御を行なう眼球運動測定装置の構成と動作を
第4図のブロック図と第5図の動作流れ図に基づき説明
する。
運動を計測するとともに、フラッシュ光を発するための
光源6の制御を行なう眼球運動測定装置の構成と動作を
第4図のブロック図と第5図の動作流れ図に基づき説明
する。
これらの図で、ゴーグル本体1のビデオカメラ4はケー
ブル15によってビデ′オカメラコントロールユニット
16に接続されており、制御回路部17によって制御さ
れるこのコントロールユニット16によりビデオカメラ
4の電子シャッター速度が設定される。通常での電子シ
ャッター速度は1/60秒に設定される。第6図(b)
は電子シャッターの開閉のタイミングを示す。なお第6
図(a)はビデオコントロールユニツI〜16から出力
される映像信号波形を示す。
ブル15によってビデ′オカメラコントロールユニット
16に接続されており、制御回路部17によって制御さ
れるこのコントロールユニット16によりビデオカメラ
4の電子シャッター速度が設定される。通常での電子シ
ャッター速度は1/60秒に設定される。第6図(b)
は電子シャッターの開閉のタイミングを示す。なお第6
図(a)はビデオコントロールユニツI〜16から出力
される映像信号波形を示す。
またコンI〜ロールユニ・・川〜16から出力される複
合映像信号は同期照明回路18に供給され、この同期照
明口M@1Bによって光源6が制御されることにより、
映像信号に同期しな1/60秒の周期で光源6が点灯さ
れる。光源6の点灯時間はこの実施例では、虹彩紋理1
0の動きを撮影するときに被写体ぶれが生じない程度の
たとえば1/300〜1/1000秒程度に設定される
。但し、鮮明な撮影を行なうために光源3の照射時間に
反比例して光出力を大きくしなければ′ならないが、光
出力をあまり大きくすると目に悪影響を与えるため、光
照射による蓄積エネルギーによって目が害を受けない程
度の照射時間幅τに設定される。通常生体に悪影響を与
えない蓄積エネルギーの上限は1mW/イとされている
。この実施例では第6図(c)に示すように照射時間幅
τを1/1000秒に設定している。
合映像信号は同期照明回路18に供給され、この同期照
明口M@1Bによって光源6が制御されることにより、
映像信号に同期しな1/60秒の周期で光源6が点灯さ
れる。光源6の点灯時間はこの実施例では、虹彩紋理1
0の動きを撮影するときに被写体ぶれが生じない程度の
たとえば1/300〜1/1000秒程度に設定される
。但し、鮮明な撮影を行なうために光源3の照射時間に
反比例して光出力を大きくしなければ′ならないが、光
出力をあまり大きくすると目に悪影響を与えるため、光
照射による蓄積エネルギーによって目が害を受けない程
度の照射時間幅τに設定される。通常生体に悪影響を与
えない蓄積エネルギーの上限は1mW/イとされている
。この実施例では第6図(c)に示すように照射時間幅
τを1/1000秒に設定している。
なおビデオカメラ4、カメラコントロールユニット16
、光源6および同期照明回路18は、被写体ぶれが起き
ない短時間の露光によって眼球運動を撮像するための撮
像手段を構成する。
、光源6および同期照明回路18は、被写体ぶれが起き
ない短時間の露光によって眼球運動を撮像するための撮
像手段を構成する。
動作流れ図で、ステップS1における準備は被検者I\
のゴーグルの装着と、キーボード19からのシャッター
速度の設定および光源6の照射時間幅τの設定に対応す
る。
のゴーグルの装着と、キーボード19からのシャッター
速度の設定および光源6の照射時間幅τの設定に対応す
る。
被検者にゴーグルが装着され、被検者の眼球3の動きが
ビデオカメラ4で撮影されると、ビデオカメラ4からの
撮像信号はカメラコントロールユニット16を介して画
像記録手段であるVTR20に供給されて録画される。
ビデオカメラ4で撮影されると、ビデオカメラ4からの
撮像信号はカメラコントロールユニット16を介して画
像記録手段であるVTR20に供給されて録画される。
このとき録画される映像信号には検索時に必要なタイム
コードが付加される。これらの処理はステップ82〜S
4に対応する。
コードが付加される。これらの処理はステップ82〜S
4に対応する。
続いてステップS5において、画像解析したいフレーム
数nの入力がキーボードから行なわれる。
数nの入力がキーボードから行なわれる。
たとえばこのフレーム数はn=30程度に設定される。
つぎに、VTR20が再生動作に入ると再生出力信号が
タイムベースコレクタ21に供給される。このタイムベ
ースコレクタ21で゛は、VTR2(0則の同期信号と
画像処理装置22側の画像同期信号のタイミング合わせ
が行なわれる。なおVTR20の再生信号はコマ送り信
号が制御回路部17から供給されるまでは、1フレーム
目で静止している。ここまでの処理はステップ86〜S
7に対応する。
タイムベースコレクタ21に供給される。このタイムベ
ースコレクタ21で゛は、VTR2(0則の同期信号と
画像処理装置22側の画像同期信号のタイミング合わせ
が行なわれる。なおVTR20の再生信号はコマ送り信
号が制御回路部17から供給されるまでは、1フレーム
目で静止している。ここまでの処理はステップ86〜S
7に対応する。
タイムベースコレクタ21を経た映像信号は、画像処理
装置22のA/D変換部23に供給されてディジタル信
号に変換され、その後1フレーム分のデータがフレーム
バッファ(RAM)24に蓄えられる(ステップ88〜
S9)。
装置22のA/D変換部23に供給されてディジタル信
号に変換され、その後1フレーム分のデータがフレーム
バッファ(RAM)24に蓄えられる(ステップ88〜
S9)。
続いて、第7図(a)に示すようにデイスプレィ25の
再生画面を見ながら被検者の眼球中心と追跡したい虹彩
紋理を特定するために、眼球中心位置と紋理(眼球中心
外位置)にウィンドウ27を掛ける操作が行なわれる(
ステップ810〜512)。
再生画面を見ながら被検者の眼球中心と追跡したい虹彩
紋理を特定するために、眼球中心位置と紋理(眼球中心
外位置)にウィンドウ27を掛ける操作が行なわれる(
ステップ810〜512)。
この操作は1フレーム目のみ行なえばよい。なお第7図
(b)は映像信号上に現れる瞳孔28と各虹彩紋理10
の信号レベルを示したものである。ここで制御回路部1
7とデイスプレィ25は、追跡対象位置特定手段を構成
する。
(b)は映像信号上に現れる瞳孔28と各虹彩紋理10
の信号レベルを示したものである。ここで制御回路部1
7とデイスプレィ25は、追跡対象位置特定手段を構成
する。
続いて、フレームバッファ24から読み出されたデータ
は、2値化処理部29に供給されて明暗に対応した2種
類の画像データ(ff度データ)に変えられる。このよ
うに2値化処理を行なうことにより画像認識処理部30
での処理が容易になる。
は、2値化処理部29に供給されて明暗に対応した2種
類の画像データ(ff度データ)に変えられる。このよ
うに2値化処理を行なうことにより画像認識処理部30
での処理が容易になる。
2値化処理部29からの2値化データが送られてくる画
像認識処理部30では、明点と暗点を認識処理すること
により、ウィンドウ操作で特定した眼球中心26と虹彩
紋理10の追跡を行ない、これら眼球中心26と虹彩紋
理10の位置座標を決める処理が行なわれる。解析して
得られたそれぞれの位置座標は、メモリ31に保存され
る(ステップ313〜514)。ここで画像認識処理部
30は、位置座標算出手段を構成する。
像認識処理部30では、明点と暗点を認識処理すること
により、ウィンドウ操作で特定した眼球中心26と虹彩
紋理10の追跡を行ない、これら眼球中心26と虹彩紋
理10の位置座標を決める処理が行なわれる。解析して
得られたそれぞれの位置座標は、メモリ31に保存され
る(ステップ313〜514)。ここで画像認識処理部
30は、位置座標算出手段を構成する。
つぎに、2フレーム目の映像信号を再生するためにVT
R20の自動コマ送りが行なわれ、上述した同様の処理
に基づき再生データが解析されることで、移動した眼球
中心26と虹彩紋理10の位置座標が求められる。これ
らの処理はステップS15〜S16.S7〜SIO,S
13〜S14に対応する。
R20の自動コマ送りが行なわれ、上述した同様の処理
に基づき再生データが解析されることで、移動した眼球
中心26と虹彩紋理10の位置座標が求められる。これ
らの処理はステップS15〜S16.S7〜SIO,S
13〜S14に対応する。
以後同様な処理がNフレーム目まで(この実施例では3
0フレーム目まで)繰返されて眼球中心位置と眼球中心
外位置の位置座標を決める解析処理が終了すると(ステ
ップ515)、眼球運動算出手段を構成する演算部32
において各解析データから眼球中心26の位置座標、虹
彩紋理10(眼球中心外位置)の位置座標の水平・垂直
方向の時間変化(移動)および回旋角度の時間変化を求
める演算処理が行なわれる。演算結果はメモリ31の別
のエリアに保存されるとともに、デイスプレィ25上に
表示される(ステップ317〜818)。第8図は測定
結果を示すり′ラフ(Gl、 G2. G3)である。
0フレーム目まで)繰返されて眼球中心位置と眼球中心
外位置の位置座標を決める解析処理が終了すると(ステ
ップ515)、眼球運動算出手段を構成する演算部32
において各解析データから眼球中心26の位置座標、虹
彩紋理10(眼球中心外位置)の位置座標の水平・垂直
方向の時間変化(移動)および回旋角度の時間変化を求
める演算処理が行なわれる。演算結果はメモリ31の別
のエリアに保存されるとともに、デイスプレィ25上に
表示される(ステップ317〜818)。第8図は測定
結果を示すり′ラフ(Gl、 G2. G3)である。
この図で(a)の01は眼球3の水平方向の運動成分を
示し、(b)の62は垂直方向の運動成分、(c)のG
3は眼球3の回旋成分を示す。
示し、(b)の62は垂直方向の運動成分、(c)のG
3は眼球3の回旋成分を示す。
またキーボード19からプリントアウトの指示があると
、プリンタ33によって測定結果のハードコピーが作ら
れる(ステップ319〜520)。
、プリンタ33によって測定結果のハードコピーが作ら
れる(ステップ319〜520)。
つぎに、LEDの光源6から急峻に立ち下がる、照射パ
ルスが発せられるようこの光源6を点灯するための同期
照明回路18の回路例を説明する。
ルスが発せられるようこの光源6を点灯するための同期
照明回路18の回路例を説明する。
一般にLEDは周波数特性の悪さから矩形パルスを入力
したとしても、第9図(a)に示すように発光出力の立
ち下がりになまり34が生じるが、この立ち下がりのな
まり34を解消し、第9図(b)に示すように照射時間
幅τで急峻に立ち下がる照射パルス35を得るには、入
力遮断後にも浮遊容量などに残存する残存電荷を何らか
の方法で逃がしてやればよい。
したとしても、第9図(a)に示すように発光出力の立
ち下がりになまり34が生じるが、この立ち下がりのな
まり34を解消し、第9図(b)に示すように照射時間
幅τで急峻に立ち下がる照射パルス35を得るには、入
力遮断後にも浮遊容量などに残存する残存電荷を何らか
の方法で逃がしてやればよい。
第11図に示す回路例は、この残存電荷を逃がすために
光源6であるLED6Aに抵抗R1を並列に接続してい
る。
光源6であるLED6Aに抵抗R1を並列に接続してい
る。
この図で、同期照明回路18の出力トランジスタ36の
エミッタには、カソードが接地されたLED6Aのアノ
ードが接続されており、このLED6Aには並列にバイ
パス用の抵抗旧が接続されている。
エミッタには、カソードが接地されたLED6Aのアノ
ードが接続されており、このLED6Aには並列にバイ
パス用の抵抗旧が接続されている。
なお出力トランジスタ36のベースには照射時間幅τに
相当するパルス幅を持つLE、D駆動用のパルス信号が
入力される。この実施例では電源電圧が8■であるので
、抵抗R1には100にΩ程度のものが用いられる。入
力遮断後の蓄積電荷がこの抵抗R1によって接地側に短
絡されるので、急峻な立ち下がりの発光出力が得られる
ようになる。
相当するパルス幅を持つLE、D駆動用のパルス信号が
入力される。この実施例では電源電圧が8■であるので
、抵抗R1には100にΩ程度のものが用いられる。入
力遮断後の蓄積電荷がこの抵抗R1によって接地側に短
絡されるので、急峻な立ち下がりの発光出力が得られる
ようになる。
また第12図に示す回路例では、LED6Aの特性を改
善するために差動増幅器37とコンプリメンタリ接続の
トランジスタ38.39を用いている。
善するために差動増幅器37とコンプリメンタリ接続の
トランジスタ38.39を用いている。
この図で、同期照明回路18の出力端子0UT1は差動
増幅器37の非反転入力端子に接続され、この差動増幅
器37の出力端子がコンプリメンタリ接続された出力ト
ランジスタ38.39の入力端子に接続されている。こ
のコンプリメンタリ接続された出力トランジスタ38.
39の出力端子は、差動増幅器37の反転入力端子に接
続されているとともに、カソードが接地されたLED6
Aのアノードに接続されている。なお符号のR2はバイ
アス抵抗であり、符号のDlは逆流防止用のダイオード
である。
増幅器37の非反転入力端子に接続され、この差動増幅
器37の出力端子がコンプリメンタリ接続された出力ト
ランジスタ38.39の入力端子に接続されている。こ
のコンプリメンタリ接続された出力トランジスタ38.
39の出力端子は、差動増幅器37の反転入力端子に接
続されているとともに、カソードが接地されたLED6
Aのアノードに接続されている。なお符号のR2はバイ
アス抵抗であり、符号のDlは逆流防止用のダイオード
である。
この構成では、同期照明図F11118の出力回路40
から点灯用のパルス出力が出ているときは、差動増幅器
37の出力端子がハイレベルとなるので、トランジスタ
38がオンしてLED6Aが点灯する。しかし点灯用の
パルス出力が立ち下がると同時に、差動増幅器37の反
転入力端子の電位が、LED出力の立ち下がりのなまり
34の影響で非反転入力端子の電位よりも高まると、差
動増幅器37の出力レベルがローレベルとなる。これに
よりトランジスタ39がオンしてLED6Aのアノード
が負電源側に短緒するため、この逆バイアスの印加によ
りLED6Aに蓄積していた電荷が放出され、LED6
Aの発光出力が急峻に立ち下がるようになる。
から点灯用のパルス出力が出ているときは、差動増幅器
37の出力端子がハイレベルとなるので、トランジスタ
38がオンしてLED6Aが点灯する。しかし点灯用の
パルス出力が立ち下がると同時に、差動増幅器37の反
転入力端子の電位が、LED出力の立ち下がりのなまり
34の影響で非反転入力端子の電位よりも高まると、差
動増幅器37の出力レベルがローレベルとなる。これに
よりトランジスタ39がオンしてLED6Aのアノード
が負電源側に短緒するため、この逆バイアスの印加によ
りLED6Aに蓄積していた電荷が放出され、LED6
Aの発光出力が急峻に立ち下がるようになる。
つぎに、第12図に示すパルス遅延回路41を用いた回
路例を説明する。
路例を説明する。
この例では、同期照明図Fl!118の出力回路40に
供給される発振出力パルスが出力端子0U12から取り
出され、この出力パルスが1パルス分だけパルス遅延回
路41で遅延されたあと、同期照明回路18の出力端子
0UT1と接地間に接続されたトランジスタ42のベー
スに供給される。
供給される発振出力パルスが出力端子0U12から取り
出され、この出力パルスが1パルス分だけパルス遅延回
路41で遅延されたあと、同期照明回路18の出力端子
0UT1と接地間に接続されたトランジスタ42のベー
スに供給される。
これにより出力端子0UTIに接続されたLED6Aの
アノードは、点灯用のパルス出力が立ち下がる同時にト
ランジスタ42がオンすることで、接地側に短絡され、
LED出力のなまり34が改善される。
アノードは、点灯用のパルス出力が立ち下がる同時にト
ランジスタ42がオンすることで、接地側に短絡され、
LED出力のなまり34が改善される。
つぎに、第13図に示す反転回路43とパルス遅延回路
44を用いた回路例を説明する。
44を用いた回路例を説明する。
この図で、同期照明回路18の出力端子0UT2から取
り出された発振出力パルスは、反転回路43で反転され
たあと、パルス遅延回路44で1パルス分遅延されて、
出力端子0UT2と接地間に接続されたNPNトランジ
スタ44のベースに供給される。
り出された発振出力パルスは、反転回路43で反転され
たあと、パルス遅延回路44で1パルス分遅延されて、
出力端子0UT2と接地間に接続されたNPNトランジ
スタ44のベースに供給される。
これにより点灯用のパルス出力が立ち下がると同時に、
反転遅延出力が供給されるトランジスタ44がオンし、
LED6Aのアノードが接地側に短絡されるため、LE
D6Aの発光出力は急峻に立ち下がるようになる。
反転遅延出力が供給されるトランジスタ44がオンし、
LED6Aのアノードが接地側に短絡されるため、LE
D6Aの発光出力は急峻に立ち下がるようになる。
このような点灯回路を用いれば急峻なフラッシュ光を眼
球に照射することができるので、より精度の高い計測が
可能である。
球に照射することができるので、より精度の高い計測が
可能である。
つぎに、第14図に示す動作波形図に基づいて他の実施
例を説明する。
例を説明する。
この実施例では、ビデオカメラ4の電子シャッター速度
を1/60秒に設定するのではなく、電子シャッター速
度を1/’1000秒に設定し、この電子シャッターの
開閉に同期して1/1000秒の照射時間幅τで光源6
を点灯するようにしたものである。
を1/60秒に設定するのではなく、電子シャッター速
度を1/’1000秒に設定し、この電子シャッターの
開閉に同期して1/1000秒の照射時間幅τで光源6
を点灯するようにしたものである。
なお被写体ぶれが起きない程度の短時間の露光を得る手
段としては、フラッシュ光を用いずに単にビデオカメラ
4の電子シャッター速度をたとえば1/1000秒の高
速度シャッターに設定するだけでもよい。
段としては、フラッシュ光を用いずに単にビデオカメラ
4の電子シャッター速度をたとえば1/1000秒の高
速度シャッターに設定するだけでもよい。
またビデオコントロールユニット16から出力される映
像信号をVTR20に録画するのではなく、この映像信
号をディジタルデータに変換したあとに1フレームづつ
光磁気ディスク装置あるいはレーザーディスク装置に記
録するようにすれば、タイムベースコレクタ21、A/
D変換部23が不要となり、光磁気ディスク装置あるい
はレーザーディスク装置の出力を直接フレームバッファ
24に供給することができる。
像信号をVTR20に録画するのではなく、この映像信
号をディジタルデータに変換したあとに1フレームづつ
光磁気ディスク装置あるいはレーザーディスク装置に記
録するようにすれば、タイムベースコレクタ21、A/
D変換部23が不要となり、光磁気ディスク装置あるい
はレーザーディスク装置の出力を直接フレームバッファ
24に供給することができる。
またビデオカメラ4を用いずに、眼球運動を高速度電子
スチールカメラで撮影し、この電子スチールカメラから
の撮像信号を処理して眼球運動の計測を行なうようにし
てもよい。
スチールカメラで撮影し、この電子スチールカメラから
の撮像信号を処理して眼球運動の計測を行なうようにし
てもよい。
また追跡対象となる眼球中心外の目標を虹彩紋理10と
するのではなく、瞳孔28から覗くことができる眼底模
様を眼球中心外の追跡対象に設定して、眼球運動を計測
することもできる。
するのではなく、瞳孔28から覗くことができる眼底模
様を眼球中心外の追跡対象に設定して、眼球運動を計測
することもできる。
以上説明したように本発明の眼球運動測定装置によれば
、短時間の露光が可能なようにたとえば1/1000秒
の短パルスのフラッシュ光を被検者の眼球に向けて照射
し、眼球の動きを撮像して得た画像信号を画像認識処理
によって解析処理することで、眼球運動の計測を行なう
ようにしているので、被写体ぶれが生じることなく、短
時間で眼球運動の測定を精度よく行なうことができる。
、短時間の露光が可能なようにたとえば1/1000秒
の短パルスのフラッシュ光を被検者の眼球に向けて照射
し、眼球の動きを撮像して得た画像信号を画像認識処理
によって解析処理することで、眼球運動の計測を行なう
ようにしているので、被写体ぶれが生じることなく、短
時間で眼球運動の測定を精度よく行なうことができる。
したがって、脳に障害を持つ患者などを回旋成分を含む
眼球運動の計測結果から診断する上での臨床応用の装置
として適する。
眼球運動の計測結果から診断する上での臨床応用の装置
として適する。
また本発明によれば、偏光フィルタ(174波長板を付
加してもよい)と透光性の光散乱材を用いることで眼球
面からの光反射の影響を低減することができるので、誤
差のない高い確度の計測が可能である。
加してもよい)と透光性の光散乱材を用いることで眼球
面からの光反射の影響を低減することができるので、誤
差のない高い確度の計測が可能である。
また短時間の露光が可能となる急峻なフラッシュ光を眼
球に照射できるので、被写体ぶれのない高精度の測定を
行なえる。
球に照射できるので、被写体ぶれのない高精度の測定を
行なえる。
第1図は本発明による眼球運動測定装置を用いて被検者
の眼球運動を測定する際に装着するゴーグルの一実施例
を示す斜視図、第2図は第1図のA−A線断面図、第3
図は上記ゴーグルに用いられる光散乱板の例を示す斜視
図、第4図は本発明による眼球運動測定装置の一実施例
を示すブロック図、第5図はこの眼球運動測定装置の動
作を示す動作流れ図、第6図は上記眼球運動測定装置の
動作を説明するための動作波形図、第7図はモニタ上に
映し出された眼球と眼球上の追跡対象を特定するために
掛けるウィンドウおよび眼球を撮像したときの映像信号
波形を示す図、第8図は上記眼球運動測定装置を用いて
眼球運動を測定したときの測定結果を示す図、第9図は
光源として用いられるL E Dの発光特性とその改善
後の特性を示す波形図、第10図はLEDの発光特性を
改善するための点灯回路の一実施例を示す回路図、第1
1図はLEDの点灯回路の他の実施例を示す回路図、第
12図はLEDの点灯回路のさらに他の実施例を示す回
路図、第13図はLEDの点灯回路のさらに他の実施例
を示す回路図、第14図は上記眼球運動測定装置の他の
実施例に基づく動作を説明するための波形図である。 1・・・ゴーグル本体 3・・・眼球4・・・ビデオ
カメラ 4a・・・光学レンズ部6・・・光源
6A・・・赤外発光のLED7.8・・・偏光フ
ィルタ 9・・・光反射 10・・・虹彩紋理11・・
・円筒遮蔽板あるいは円筒光散乱板12・・・円筒光反
射板 13・・・光散乱板14・・・ハニカム板 16・・・ビデオコンI・ロールユニット17・・・制
御回路部 18・・・同期照明回路19・・・キー
ボード 20・・・VTR21・・・タイムベース
コレクタ 22・・・画像処理装置 23・・・A 、/’ D
変換部24・・・フレームバッファ 25・・・デイスプレィ 27・・・ウィンドウ 29・・・2値化処理部 31・・・メモリ 33・・・プリンタ 26・・・眼球中心位置 28・・・瞳孔 30・・・画像認識処理部 32・・・演算部 34・・・なまり 35・・・照射パルス 37・・・差動増幅器 41・・・パルス遅延回路 43・・・反転回路 A、 B・・・174波長板 D・・・透光性光散乱樹脂 R1・・・バイパス用の抵抗 36・・・出力トランジスタ 38.39・・・トランジスタ 42.45・・・トランジスタ 44・・・パルス遅延回路 C・・・光反射板
の眼球運動を測定する際に装着するゴーグルの一実施例
を示す斜視図、第2図は第1図のA−A線断面図、第3
図は上記ゴーグルに用いられる光散乱板の例を示す斜視
図、第4図は本発明による眼球運動測定装置の一実施例
を示すブロック図、第5図はこの眼球運動測定装置の動
作を示す動作流れ図、第6図は上記眼球運動測定装置の
動作を説明するための動作波形図、第7図はモニタ上に
映し出された眼球と眼球上の追跡対象を特定するために
掛けるウィンドウおよび眼球を撮像したときの映像信号
波形を示す図、第8図は上記眼球運動測定装置を用いて
眼球運動を測定したときの測定結果を示す図、第9図は
光源として用いられるL E Dの発光特性とその改善
後の特性を示す波形図、第10図はLEDの発光特性を
改善するための点灯回路の一実施例を示す回路図、第1
1図はLEDの点灯回路の他の実施例を示す回路図、第
12図はLEDの点灯回路のさらに他の実施例を示す回
路図、第13図はLEDの点灯回路のさらに他の実施例
を示す回路図、第14図は上記眼球運動測定装置の他の
実施例に基づく動作を説明するための波形図である。 1・・・ゴーグル本体 3・・・眼球4・・・ビデオ
カメラ 4a・・・光学レンズ部6・・・光源
6A・・・赤外発光のLED7.8・・・偏光フ
ィルタ 9・・・光反射 10・・・虹彩紋理11・・
・円筒遮蔽板あるいは円筒光散乱板12・・・円筒光反
射板 13・・・光散乱板14・・・ハニカム板 16・・・ビデオコンI・ロールユニット17・・・制
御回路部 18・・・同期照明回路19・・・キー
ボード 20・・・VTR21・・・タイムベース
コレクタ 22・・・画像処理装置 23・・・A 、/’ D
変換部24・・・フレームバッファ 25・・・デイスプレィ 27・・・ウィンドウ 29・・・2値化処理部 31・・・メモリ 33・・・プリンタ 26・・・眼球中心位置 28・・・瞳孔 30・・・画像認識処理部 32・・・演算部 34・・・なまり 35・・・照射パルス 37・・・差動増幅器 41・・・パルス遅延回路 43・・・反転回路 A、 B・・・174波長板 D・・・透光性光散乱樹脂 R1・・・バイパス用の抵抗 36・・・出力トランジスタ 38.39・・・トランジスタ 42.45・・・トランジスタ 44・・・パルス遅延回路 C・・・光反射板
Claims (6)
- (1)撮像カメラと眼球に撮像用の光を照射する光源と
を有し、被写体ぶれが生じない短時間の露光によって眼
球運動を撮像する撮像手段と、この撮像手段の撮像カメ
ラから得られる撮像出力を1画像データづつ記録する画
像記録手段と、上記撮像カメラから得られる撮像出力ま
たは上記画像記録手段から読み出された画像データに対
して追跡対象となる眼球中心位置と眼球中心外位置とを
特定する追跡対象位置特定手段と、 上記画像記録手段から順次読み出される1画像データの
それぞれについて上記追跡対象位置特定手段によって特
定された眼球中心位置と眼球中心外位置の位置座標を求
める位置座標算出手段と、この位置座標算出手段から得
られる眼球中心位置と眼球中心外位置の位置座標の時間
変化から回旋成分を含む眼球運動を算出する眼球運動算
出手段とを備えることを特徴とする眼球運動測定装置。 - (2)上記撮像カメラの光学レンズの前部と上記光源の
前部とにそれぞれ偏光角を違えて偏光フィルタを配設し
、眼球面からの光反射の影響を低減したことを特徴とす
る請求項(1)記載の眼球運動測定装置。 - (3)上記撮像カメラの光学レンズの前部と上記光源の
前部とにそれぞれ偏光フィルタを配設し、これら偏光フ
ィルタの前面部に1/4波長板をそれぞれ配設したこと
を特徴とする請求項(1)記載の眼球運動測定装置。 - (4)上記光源の前部に透光性の光散乱材を配設したこ
とを特徴とする請求項(1)、(2)および(3)記載
の眼球運動測定装置。 - (5)上記光源を眼球に対して反対方向に向け、この光
源に対峙して光反射板を配設するとともに、この光源の
周囲に筒状の光反射板を配設したことを特徴とする請求
項(1)、(2)、(3)および(4)記載の眼球運動
測定装置。 - (6)上記光源として発光ダイオードを用い、上記短時
間露光を行なうためにこの発光ダイオードを短い時間幅
で発光させるに際して、発光ダイオードに供給される発
光用パルス信号の立ち下がりに同期して該発光ダイオー
ドに逆方向バイアスを印加するかまたは該発光ダイオー
ドのアノードを接地側に短絡する手段を備えたことを特
徴とする請求項(1)、(2)、(3)、(4)および
(5)記載の眼球運動測定装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2116943A JP2987450B2 (ja) | 1990-05-08 | 1990-05-08 | 眼球運動測定装置 |
US07/693,196 US5196873A (en) | 1990-05-08 | 1991-04-30 | Eye movement analysis system |
EP91107333A EP0456166B2 (en) | 1990-05-08 | 1991-05-06 | Eye movement analysis system |
DE69113857T DE69113857T3 (de) | 1990-05-08 | 1991-05-06 | Einrichtung zum Analysieren der Augenbewegung. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2116943A JP2987450B2 (ja) | 1990-05-08 | 1990-05-08 | 眼球運動測定装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16715899A Division JP3200801B2 (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | 撮像装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0415032A true JPH0415032A (ja) | 1992-01-20 |
JP2987450B2 JP2987450B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=14699560
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---|---|---|---|
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Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5196873A (ja) |
EP (1) | EP0456166B2 (ja) |
JP (1) | JP2987450B2 (ja) |
DE (1) | DE69113857T3 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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