JP2000316811A - 眼球運動測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より簡単な構成で必要な機能を満たす、小
型で安価な眼球運動測定装置を提供することを課題とす
る。 【解決手段】 被験者の眼球と対面した位置に実質的
に可視波長域を含む発光素子を複数個配置したターゲッ
ト発光手段と、前記発光素子の角膜反射像を結像する結
像光学系と、該結像光学系の実質的結像面に配置した受
光手段により前記角膜反射像を受光し、前記受光手段の
受光面における角膜反射像受光位置及び前記発光素子を
点灯してからの経過時間を示す信号を光点位置検出デー
タとして出力する光点位置検出手段と、該光点位置検出
手段により出力された光点位置検出データを記憶する光
点位置検出データ記憶手段と、前記光点位置検出データ
記憶手段により記憶された光点位置検出データ群に基づ
き眼球運動能力を解析する眼球運動解析手段とを備える
ように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、眼の移動方向と移動量
を光電的に検出し、眼球運動を測定、評価する眼球運動
測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の眼球運動測定装置は、正
確な眼球運動の測定を行うために、図１７に示すよう
に、眼球運動を促すターゲット13と、光源10と、該光源
10の角膜反射像を撮像する撮像装置14と、撮像した角膜
反射像から眼球運動の解析を行う解析装置15からなり、
前記の眼球運動を促すターゲット13と、前記の光源10は
それぞれ別個の構成になっていた。そのため角膜反射像
の光源10には、被験者のターゲット注視の妨げとならな
いように、赤外線が用いられてきた。

【０００３】前記の光源10は、眼球９とターゲット13を
結ぶ光軸に対し斜め方向に配置するか、または図示のよ
うに赤外線反射ミラー11及びダイクロイックミラー12等
の光学部品を利用して、光源10、撮像装置14及び眼球９
の光軸が一致する方向から照射し、その結果生じた角膜
反射像をCCDカメラ等の撮像装置14により撮影して、モ
ニタ16等で被験者の眼球運動を観察し、あるいは撮影し
た画像を元に解析装置15により画像処理を行い、眼球運
動の解析を行っていた（特開平02− 68030号）。

【０００４】〔問題点〕このような従来の眼球運動測定
装置の構成では、角膜反射像を得るために別個の光源が
必要であるために装置が複雑化し、高価なものとならざ
るを得なかった。これに対し、近年、スポーツの普及や
自動車の運転、ＯＡ作業等の目を酷使する作業の増加に
より、さまざまな場において、眼球運動を簡易に測定
し、平易に眼の応答性や疲労度を評価したいという要望
が強まり、簡易で小型で安価な眼球運動測定装置に対す
る要求が高まってきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みて成されたものであり、その解決のため具体的に設
定された課題は、より簡単な構成で必要な機能を満た
す、小型で安価な眼球運動測定装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を効果的に解決
できる具体的に構成された手段としての、本発明の請求
項１に係る眼球運動測定装置は、被験者の眼球と対面し
た位置に、実質的に可視波長域を含む発光素子を複数個
配置し、任意の前記発光素子を点灯させ、前記被験者が
点灯した前記発光素子を注視することにより眼球運動を
促す作用を有するターゲット発光手段と、前記発光素子
の角膜反射像を結像する結像光学系と、該結像光学系の
実質的像面に配置した受光手段により前記角膜反射像を
受光し、前記受光手段の受光面における角膜反射像受光
位置（光点位置）及び前記発光素子を点灯してからの経
過時間を示す信号を光点位置検出データとして出力する
光点位置検出手段と、該光点位置検出手段により出力さ
れた光点位置検出データを記憶する光点位置検出データ
記憶手段と、前記光点位置検出データ記憶手段により記
憶された光点位置検出データ群に基づき眼球運動能力を
解析する眼球運動解析手段とを備えることを特徴とする
ものである。

【０００７】また、請求項２に係る眼球運動測定装置
は、前記光点位置検出手段が、前記受光手段として２次
元の撮像素子を用い、該撮像素子により撮像された前記
角膜反射像の画像信号を出力する撮像装置と、該撮像装
置からの角膜反射像画像信号を取り込み、Ａ／Ｄ変換す
るＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段により逐次的
に信号変換された角膜反射像画像信号において、現時点
の画素濃度値と同一フレーム内のそれ以前の高画素濃度
値とを比較して、現時点の画素濃度値の方が高い場合
に、現時点の画素座標を高画素濃度座標として更新し、
１フレーム分のＡ／Ｄ変換終了時には、そのフレームで
最も濃度値の高い画素座標を角膜反射像による光点とし
て検出し、フレームレートで信号出力する光点座標抽出
手段とを備えることを特徴とする。

【０００８】また、請求項３に係る眼球運動測定装置
は、前記光点位置検出手段が、前記受光手段として光電
変換素子が複数個２次元に配置された撮像素子を用い、
該撮像素子の各画素において、時間的に隣接するフレー
ム間の画像信号の差が、あらかじめ定められた条件を満
たした場合に、出力画素信号値をアクティブとし、該出
力画素信号値をそのフレーム内の各画素のタイミングを
示す信号とともに出力するアクティブ画素信号出力手段
と、該アクティブ画素信号出力手段からの出力信号とフ
レームの信号出力のタイミングを示す信号から、光点座
標とその時間情報を得る光点データ取得手段とを備える
ことを特徴とする。

【０００９】また、請求項４に係る眼球運動測定装置
は、前記受光手段が、位置検出素子（PSD ）であること
を特徴とする。

【００１０】また、請求項５に係る眼球運動測定装置
は、前記受光手段が、複数の受光素子で構成された受光
素子アレイであることを特徴とする。

【００１１】また、請求項６に係る眼球運動測定装置
は、前記結像光学系及び前記受光手段を、その光軸が交
差するように、２組配置することを特徴とする。

【００１２】また、請求項７に係る眼球運動測定装置
は、眼球運動測定の直前に、前記光点位置検出手段によ
り、各眼球運動方向に対応する２つの前記発光素子の各
組み合わせにおいて、前記発光素子を順次点灯させ、十
分時間をかけて各々を注視することにより被験者の各眼
球運動方向における基準移動量を取得し、該基準移動量
により、計測された眼球運動測定データの補正を行う眼
球運動測定データ補正手段を備えることを特徴とする。

【００１３】また、請求項８に係る眼球運動測定装置
は、被験者の眼球と対面した位置に、実質的に可視波長
域を含む発光素子を複数個配置し、任意の前記発光素子
を点灯させ、前記被験者が点灯した発光素子を注視する
ことにより眼球運動を促す作用を有するターゲット発光
手段と、前記発光素子から出射され、前記被験者の眼球
の角膜表面において反射された光束に作用して、その角
膜反射像を結像する結像光学系と、該結像光学系の実質
的結像面に配置した、１つの受光面に遮光帯を設けるこ
とにより実質的に複数の領域に分割した遮光帯付き受光
手段により、前記角膜反射像を受光し、前記角膜反射像
が前記遮光帯を横断して移動したときに、その移動及び
時間に対応した信号を光点移動検出データとして出力す
る光点移動検出手段と、該光点移動検出手段により出力
された光点移動検出データを記憶する光点移動検出デー
タ記憶手段と、該光点移動検出データ記憶手段により記
憶された光点移動検出データ群に基づき眼球運動能力を
解析する眼球運動解析手段とを備えることを特徴とする
ものである。

【００１４】また、請求項９に係る眼球運動測定装置
は、前記結像光学系及び前記遮光帯付き受光素子を、そ
の光軸が交差するように、２組配置することを特徴とす
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明における実施の形態
を、具体的に説明する。ただし、この実施の形態は、本
発明の趣旨をより良く理解させるため具体的に説明する
もので、特に指定のない限り、発明内容を限定するもの
ではない。

【００１６】この実施の形態における眼球運動測定装置
は、図１の全体構成図に示すように、被験者の顔位置を
決める顔支持手段1 と、複数個の発光素子2a〜2mが配置
されてその発光素子2a,2b,…または2mを注視することに
より眼球運動を促す作用を有するターゲット発光手段2
と、発光素子2a,2b,…または2mから前記被験者の眼球に
向けて出射され、前記被験者の眼球の角膜表面において
反射された光束に作用して光源である発光素子2a,2b,…
または2mの角膜反射像を結像する結像光学系3と、この
結像光学系3 の実質的像面に配置されたＣＣＤや受光素
子アレイ等の受光手段8 と、発光素子2a,2b,…または2m
を選択的に切替える信号を出力する点灯発光素子切替手
段4と、受光手段8 を含み前記角膜反射像の受光面内の
位置と発光素子2a,2b,…または2mを点灯してからの時間
を示す信号を出力する光点位置検出手段5 と、この光点
位置検出手段5 が出力する光点位置検出データを記憶す
る光点位置検出データ記憶手段6 と、記憶された光点位
置検出データ群に基づき眼球運動を解析する眼球運動解
析手段7 とから構成される装置であり、より簡単な構成
で、眼球運動の解析を行うことができる。

【００１７】

【実施例】以下、受光手段8 や光点位置検出手段5等の
ように種々変更できるものを変えて眼球運動測定装置を
構成した実施例を詳細に説明する。

【００１８】〔実施例１〕以下、図１及び図２を参照し
つつ実施例１の構成を説明し、また測定方法について、
図３に示す測定のフローチャートに従い説明する。そし
て、ターゲット発光手段2 におけるＬＥＤの配置を図４
に示す。図４は、基準となるＬＥＤ2aの他に、約30度お
きに円周上に12個のＬＥＤを配置したものである。又、
2nは結像光学系3 に眼球からの象を取り入れるためにあ
けられた実質開口の役割を果たす部位である。2nは単な
る穴でも良いし、ガラスやマジックミラーでも良い。

【００１９】はじめに、被験者により顔支持器具（顔支
持手段）1 に対してあご及び額を密着させてもらい、顔
の位置調整を行う。本位置調整において、基準ＬＥＤ2a
を点灯させる（図３における20）。ターゲット発光手段
2 上の基準ＬＥＤ2aから照射された光は，被験者の眼球
9に入射する。前記眼球9 に入射した光は角膜により反
射され、角膜の曲率により光源の虚像を眼球の内部に形
成する。

【００２０】当該虚像は、結像光学系3 により受光手段
8 の受光面に角膜反射像として結像され、前記受光手段
8 により電気信号に変換される。該電気信号は、光点位
置検出手段5 により光点位置検出データとして出力され
る。出力された光点の座標データが、あらかじめ定めら
れた領域内に存在する場合は眼球運動測定に進み、前記
領域内に存在しない場合はターゲット発光手段上の測定
方向ＬＥＤ2b〜2mを点灯し、顔の位置の調整方向を示
し、その方向に合わせて被験者の顔の位置の調整を行
う。実際の調整において、被験者の顔を右方向に動かし
たい場合は測定方向ＬＥＤ2bを点灯し、左方向に動かし
たい場合は測定方向ＬＥＤ2cを点灯する。（図３におけ
る21）

【００２１】次に眼球運動の測定を行う。点灯素子切替
手段4 からの信号により、測定方向ＬＥＤ（例として2
b）を点灯させ（図３における22）、同時に光点位置検
出手段5 により光点座標検出（図３における23）及び光
点座標データの格納（図３における24）を開始する。

【００２２】このときの受光手段8 上に結像した角膜反
射像の移動の概念図を図５に示す。図５において、図５
（ａ）は被験者が測定方向ＬＥＤ2bを注視する前のＬＥ
Ｄ2aからＬＥＤ2bに切替えたときの角膜反射像の変化を
示しており、図５（ｂ）は被験者が測定方向ＬＥＤ2bを
注視した後の角膜反射像の変化を示している。図５にお
いて、 30a, 30b, 30b’はそれぞれ被験者が測定方向Ｌ
ＥＤ2bを注視する前のＬＥＤ切替前、切替後、及び測定
方向ＬＥＤ注視後の角膜反射像であり、31は瞳孔、32は
虹彩、33は強膜を示している。そこでＬＥＤを基準ＬＥ
Ｄ2aから測定方向ＬＥＤ2bに切替えることにより、角膜
反射像は30a から30b に移動する。また被験者が測定方
向ＬＥＤ2bを注視することにより、角膜反射像30b は角
膜反射像 30b’に移動する。

【００２３】前記光点座標検出及び光点座標データの格
納は、一定の間隔であらかじめ定められた回数繰り返し
行われる（図３における25）。このとき光点座標検出は
光点位置検出手段5 により行われ、検出された光点位置
検出データは光点位置検出データ記憶手段6 により記憶
される。

【００２４】光点検出は測定方向すべてについて行われ
（図３における26）、すべての測定方向の測定が終了
後、眼球運動解析手段7 により眼球運動の解析が行われ
る（図３における27）。眼球運動解析手段7 において、
一定時間間隔で得られる光点位置検出データから一定時
間間隔における光点の移動量を計算する。この一定時間
間隔のデータの取得の１回を１サイクルのサンプリング
とすると、計算された移動量データ群において、前期光
点移動量が例えば３サイクル連続してあらかじめ定めら
れた値以上であった場合、その１サイクル目を眼球運動
開始とみなして、そのときの時間情報を眼球運動開始時
間情報として取得する。

【００２５】また眼球運動開始後、前期光点移動量が同
様に３サイクル連続してあらかじめ定められた値以下で
あった場合、その１サイクル目を眼球運動終了とみなし
て、そのときの時間情報を眼球運動終了時間情報として
取得する。よって測定方向ＬＥＤが点灯してから眼球運
動開始までの時間を反応時間とし、眼球移動開始から眼
球移動終了までに要した時間と光点の移動量から平均移
動速度を計算し、各時間間隔における光点の移動量とそ
の時間間隔から各サンプリング間における光点の移動速
度を計算し、その中で最大となる値を最大移動速度とす
る。これらの評価値から眼球運動能力を評価する。眼球
運動解析終了後、その測定結果または評価結果あるいは
その両方を、出力または表示あるいはその両方を行う
（図３における28）。

【００２６】〔実施例２〕本実施例は、全体の構成は図
１と同様であるが、その中の光点位置検出手段5の１例
を詳述したもので、図６は本実施例における光点検出手
段5 の構成図である。本実施例において、光点位置検出
手段5 は、図１の受光手段8 の機能を含んでいる角膜反
射像を撮像し画像信号を出力する撮像装置36と、角膜反
射像画像信号を取り込みＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段
37と、フレーム内の最大輝度値を示す画素座標をフレー
ムレートで出力する光点座標抽出手段38により構成さ
れ、撮像装置36として、２倍速CCD カメラを採用してい
る。

【００２７】前記角膜反射像は前記撮像装置36により撮
像され、時系列の角膜反射画像信号として出力される。
前記角膜反射像画像信号は前記Ａ／Ｄ変換手段37により
一定時間間隔でＡ／Ｄ変換され、前記光点座標抽出手段
38により光点位置検出が行われる。

【００２８】前記光点座標抽出手段38は、ある時間にお
ける任意のフレームにおいて、前記一定時間間隔で連続
して得られる画素濃度値の現在の画素濃度値とそれ以前
までの画素濃度値とを比較し、現在の画素濃度値の方が
高いときに、現在の画素座標を高画素濃度座標として更
新し、フレームのＡ／Ｄ変換終了時には、該フレーム内
で最も濃度値の高い画素座標を、角膜反射像による光点
として検出し、その画素座標値を光点座標抽出データと
して出力する。つまり光点位置検出をフレームレートで
行う。

【００２９】本実施例において、撮像装置36として２倍
速CCD カメラを使用することにより、304pixel×240pix
elの角膜反射像画像の光点検出をフレームレート8.4mse
c で行うことが可能である。

【００３０】〔実施例３〕本実施例は、全体の構成は図
１と同様であるが、その中の光点位置検出手段5の別の
構成例を詳述したもので、図７は本実施例における光点
位置検出手段5 の構成図である。本実施例において、光
点位置検出手段5 は、アクティブ信号出力手段40と光点
データ取得手段41により構成されている。

【００３１】アクティブ信号出力手段40の主要な構成要
素は、受光手段8 として、光電変換素子が２次元に複数
配置され、図５に示すように角膜反射像が移動したと
き、時間的に隣接するフレーム間の画像信号の差の絶対
値が、一定値よりも大きくなった時に、出力画素信号値
をアクティブとし、該出力画素信号をそのフレーム内の
各画素のタイミングを示す信号とともに出力する機能を
持った撮像素子を用い、光点データ取得手段41により、
当該撮像素子のアクティブ画素信号とフレームの信号出
力のタイミングを示す信号から光点座標とその時間情報
を得る。結果として、光点座標とその時間情報から、実
施例１と同様に眼球運動解析が可能となる。

【００３２】本実施例において、隣接するフレーム間の
画像信号の差信号を用いているので、角膜反射像の移動
のみを捉えることができ、したがって光源により照明さ
れた角膜反射像以外の部位（例えば目尻、目頭、まぶた
等）が明るい場合でもフレーム間の差算により、動きが
なければ信号としては消えるので角膜反射像以外の部位
からの不要な信号を除去することができる。そのため、
Ｓ／Ｎよく角膜反射像のみを抽出することができ、誤信
号を得る事がない。さらに、角膜反射像の光点のみの信
号を得ることができるので、光点データ取得手段41は実
施例２のような最大値検出等を行う必要がなく、高速か
つ簡易な回路構成とすることができる。

【００３３】〔実施例４〕本実施例は、全体の構成は図
１と同様であるが、その中の光点位置検出手段5のさら
に別の構成例を詳述したもので、図８は本実施例におけ
る光点検出手段5の構成図である。本実施例において、
光点位置検出手段5 は、受光手段8 の機能を含む位置検
出素子 (PSD) 45 とPSD 信号処理回路46により構成され
ている。

【００３４】PSD の構造図を図９に示し、PSD の動作に
ついて説明する。図９に示すように、PSD は平板状シリ
コンの表面にＰ層53、裏面にＮ層55、そして中間にある
Ｉ層54の３層から構成されており、PSD に入射した光
は、光電変換され、光電流としてＰ層53につけられた電
極から分割出力される。PSD に入射光50が入射すると、
入射位置には光エネルギーに比例した電荷が発生する。
発生した電荷は光電流として抵抗層（この場合はＰ層5
3）を通り、電極から出力される。抵抗層は全面的に均
一な抵抗値をもつように作られているので、光電流は電
極までの距離（抵抗値）に逆比例して光電流51a 及び51
b に分割され、それぞれの電極から52a 及び52b が出力
される。よって出力52a 及び52b の差または比を求める
ことにより、入射光50の入射重心位置を求めることがで
きる。

【００３５】本実施例において、PSD45 に角膜反射像に
よる光点が入射すると、PSD45 からの出力信号からPSD
信号出力回路46により、受光面上の位置が、光点位置座
標信号として直接出力されるため、一定時間間隔でサン
プリングを行うことにより、実施例１と同様に眼球運動
解析が可能となる。本実施例において、簡単な回路構成
により実時間で、光点位置検出信号が直接出力されるの
で、複雑な画像処理手段を必要とせず、またCCD カメラ
等の撮像素子とは異なり、データのサンプリングがフレ
ームレートで制限されることなく、より高速なデータ取
得が可能である。

【００３６】〔実施例５〕本実施例は、全体の構成は図
１と同様であるが、その中の光点位置検出手段5のさら
に別の構成例を詳述したもので、図１０は本実施例にお
ける光点検出手段5 の構成図である。本実施例におい
て、光点位置検出手段5は、撮像素子と比較して素子数
の少ない受光素子アレイ60と受光素子アレイ信号処理回
路61により構成されている。

【００３７】本実施例における受光素子アレイ60の一例
を図１１に示す。図１１は 5×5 の受光素子アレイであ
る。ここで本実施例における角膜反射像の検出について
説明する。図１１において、眼球運動前の角膜反射像に
よる出力が受光素子62から得られたとする。次に、眼球
運動により角膜反射像が移動し、前記角膜反射像による
出力が受光素子63から得られた。これを一定時間間隔で
サンプリングを行うことにより、移動前後の受光素子の
位置の変化から光点の移動方向が得られ、サンプリング
間隔から光点の移動に要した時間情報を得ることができ
る。よって、本実施例において、受光素子アレイ60によ
り光点の検出を行い、受光素子アレイ信号処理回路61に
より位置情報と時間情報を得ることにより、実施例１と
同様に眼球運動解析が可能となる。

【００３８】本実施例において、受光素子アレイ60を使
用することにより、測定する眼球運動にあわせて、受光
素子アレイ60の構成を変更することが可能である。例え
ば同心円及び放射状に分割された受光素子アレイでも良
い。またCCD カメラ等の撮像素子とは異なり、移動距離
の測定精度は低下するが、データのサンプリングがフレ
ームレートで制限されることなく、より高速なデータ取
得が可能である。

【００３９】〔実施例６〕本実施例においては、基本的
な構成は図１と同様であるが、実施例１から５におい
て、左右各眼の測定における切替えをスムーズに行うた
めに、光学系を２系統配置した。光学系の構成を図１２
に示す。

【００４０】本実施例において、眼球運動測定装置は１
組のターゲット発光手段２と、２組の結像光学系3a及び
3b、受光手段8a及び8bという構成とした。左眼用結像光
学系3aと左眼用受光手段8aは左眼9aを撮像するように構
成されており、両眼それぞれについて結像光学系3a及び
3bと受光手段8a及び8bを有する。左右それぞれの結像光
学系3a，3b及び受光手段8a，8bの光軸が該両光軸を含む
面とそれに垂直なＬＥＤ2aを含む面との交線状で交差す
るように構成されている。

【００４１】この結果、左右対称に発光素子が配置され
た１つのターゲット発光手段２に対して、左眼の測定に
おいて、左眼9aを結像光学系3a、受光手段8aの光軸上に
くるように、また右眼の測定では、右眼9bを結像光学系
3b、受光手段8bの光軸上にくるように、被験者の頭を固
定すると、眼の左右方向の移動量をほぼ均等にすること
ができる。具体的には、眼9a及び9bからターゲット発光
手段２までの距離を200mm とし、眼9a及び9bの中心の間
隔を60mmとすると、左眼9aの場合、ＬＥＤ2bを点灯した
ときの回旋角は18.2°であり、ＬＥＤ2cを点灯したとき
の回旋角は20°である。

【００４２】また結像光学系3a，3bと受光手段8a，8bの
光軸を交差させ、かつ眼が前記光軸上にくるように被験
者の頭を固定した場合、ＬＥＤ2bとＬＥＤ2c、それぞれ
を点灯させたときの光点の移動量の差は 3〜4 ％になる
のに対し、図１３に示すように、結像光学系3a，3bと受
光手段8a，8bの位置を変更し、眼を正面から撮像するよ
うに、前記受光光学系3a，3bと受光手段8a，8bの光軸が
平行になるように構成した場合、ＬＥＤ2bとＬＥＤ2c、
それぞれを点灯させたときの光点の移動量の差は約10％
になる。結果として、光軸交差型にすることにより、眼
の左右方向の移動量をほぼ均等にして、かつ光点の移動
量もほぼ均等にすることが可能となった。

【００４３】〔実施例７〕本実施例においては、基本的
な構成は図１と同様であるが、実施例１から４の構成に
計測された眼球運動測定データの補正を行う眼球運動測
定データ補正手段65を加えたもので、図１４は本実施例
の眼球運動測定装置の構成図である。光学系の構成につ
いては、前記の実施例と同様なので、図１及び図４を参
照する。

【００４４】眼球運動測定の直前に、眼球運動測定デー
タ補正手段に必要となる被験者の各眼球運動方向におけ
る光点の基準移動量データを取得する。基準移動量デー
タの測定方法は、基本的に同じであり、基準ＬＥＤ2aと
各測定方向ＬＥＤ2b〜ＬＥＤ2mを交互に切替え、光点移
動量を計測する。但し、基準移動量データの測定は眼球
運動測定とは異なり、あらかじめ被験者に前記測定であ
ることを明示し、測定方向ＬＥＤ2b〜2mを十分時間をか
けて各々注視してもらう。

【００４５】その結果得られる基準移動量データを眼球
運動測定データ補正手段65に格納し、眼球運動測定デー
タ補正手段65により眼球運動測定データの補正を行う。
眼球運動測定において、同じターゲットを注視しても、
被験者の眼の構造の違いにより、目の回旋角および光点
の移動量は異なる。しかし眼球運動測定データ補正手段
65を用いて、該基準移動量データと、眼球運動測定にお
いて測定された光点移動量の比を計算することにより、
同じターゲットに対する反応を規格化して、比較するこ
とができる。したがって被験者の眼の構造に依存しない
客観的な評価が可能となる。また、この基準移動量デー
タと測定された光点移動量を比較することにより、眼球
運動測定において、被験者の眼球の運動が十分為された
かどうかを判断することも可能となる。

【００４６】つまり、この眼球運動測定データ補正手段
65を利用することにより、被験者の眼の構造の違いによ
る光点移動量の違いを補正することができ、より正確な
眼球運動測定を行うことが可能となる。また基準移動量
データと、前記眼球運動測定における光点移動量を比較
することにより、同じ被験者においても基準移動量に対
する眼球移動量の大小を比較することも可能となる。

【００４７】〔実施例８〕本実施例は、実施例１乃至７
の場合とは光点位置検出手段5の構成が異なり、光点位
置検出手段5は、図１５の本実施例の眼球運動測定装置
の構成図における遮光帯付き受光素子66と光点移動検出
手段67と光点移動検出データ記憶手段68により構成され
ている。以下異なる部分のみを詳述する。

【００４８】図１６は、本実施例における遮光帯付き受
光素子の概念図である。遮光帯付き受光素子66は図１６
に示すように、1つの受光面に遮光帯71を設けることに
より、受光面を実質的に中心受光域70と周辺受光域72等
の複数の領域に分割した受光素子である。光点位置検出
手段67は、角膜反射像が前記遮光帯71の端部を横断して
移動したときに、その移動及び時間に対応した信号を光
点移動検出データとして出力する検出手段である。光点
移動検出データ記憶手段68は前記光点移動検出手段67に
よる光点移動検出データを、随時記憶するデータ記憶手
段である。

【００４９】本実施例における、眼球運動の測定につい
て説明する。測定したい方向の測定方向ＬＥＤ（例とし
て2b）を点灯させ、同時に光点移動検出手段67により光
点移動検出を開始する。このとき被験者が測定方向ＬＥ
Ｄ2bを注視することにより、角膜反射像が遮光帯71を横
断して移動する。つまり角膜反射像が移動する際、角膜
反射像が中心受光域70内にあるときは信号が出力され、
遮光域71内の場合は信号が出力されず、中心受光域70ま
たは周辺受光域72内に入るとまた信号が出力される。そ
こで光点移動検出手段67により、角膜反射像移動によ
り、発光素子の切替えから、次いで信号が出力され、再
び信号出力を得られるようになるまでの時間情報の測定
を行う。検出された光点移動検出データは光点移動検出
データ記憶手段68により記憶される。よって眼球が一定
量移動するのに要する時間の測定を行うことができる。
これらの時間情報から眼球運動能力を評価する。

【００５０】本実施例において、時間情報のみを測定す
るため、複雑なデータ処理を必要とせず、より簡単な構
成にすることが可能である。また、遮光帯付き受光素子
66は遮光帯71を設けることにより実質的に複数の領域に
分割されているが受光面が１つであるため、非常に安価
に該眼球測定装置を提供することが可能である。また本
実施例においても、実施例６と同様に、左右各眼の測定
における切替えをスムーズに行うために光学系を２系統
配置し、かつ光軸が交差するように配置することによ
り、眼の左右方向の移動量をほぼ均等にすることが可能
である。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、本発明における請求項１
に係る眼球運動測定装置では、複雑な光学系の構成を必
要とせずに、被験者の眼球運動を測定、評価することが
でき、小型で安価な眼球運動測定装置を提供することが
できる。

【００５２】また請求項２に係る眼球運動測定装置で
は、光点位置検出をフレームレートで行うことができ
て、簡易且つ高速に眼球運動の測定および評価ができ
る。

【００５３】また請求項３に係る眼球運動測定装置で
は、ノイズの影響を受けずに光点座標の検出を行うこと
ができ、その光点座標とその時間情報から簡易且つ高速
に眼球運動の測定および評価ができる。

【００５４】また請求項４に係る眼球運動測定装置で
は、位置検出素子を用いて光電変換した信号に基づき入
射重心位置を求めることにより、フレームレートで制限
されることなくに簡易且つ高速に眼球運動の測定および
評価ができる。

【００５５】また請求項５に係る眼球運動測定装置で
は、受光素子アレイにより光点の検出を行うことによっ
て、フレームレートで制限されることなくに簡易且つ高
速に眼球運動の測定および評価ができる。

【００５６】また請求項６に係る眼球運動測定装置で
は、光軸交差型にすることによって、眼の左右方向の移
動量をほぼ均等にできるとともに光点の移動量もほぼ均
等にすることができ、左右眼の影響をなくした眼球運動
の測定および評価ができる。

【００５７】また請求項７に係る眼球運動測定装置で
は、被験者の眼の構造の違いによる光点移動量の違いを
補正することができ、より正確な眼球運動測定を行うこ
とができる。また、基準移動量データと眼球運動測定に
おける光点移動量を比較することにより同じ被験者にお
いても基準移動量に対する眼球移動量の大小を比較でき
る。

【００５８】また請求項８に係る眼球運動測定装置で
は、遮光帯付き受光手段を用いたことによって、時間情
報のみを測定した簡単なデータ処理とし、より簡単な構
成の装置が実現でき、安価に眼球運動測定装置を提供す
ることができる。

【００５９】また請求項９に係る眼球運動測定装置で
は、簡単な構成の安価な眼球運動測定装置によって、左
右方向の移動量を均等にした眼球運動の測定および評価
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における眼球運動測定装置
の構成図である。

【図２】本発明の実施例１のブロック説明図である。

【図３】同上実施例１の測定手順を示すフローチャート
である。

【図４】同上実施例１〜９のＬＥＤ基板の正面説明図で
ある。

【図５】同上実施例１における角膜反射像を示す概念図
である。

【図６】本発明の実施例２における光点検出手段5の構
成図である。

【図７】本発明の実施例３における光点検出手段5の構
成図である。

【図８】本発明の実施例４における光点検出手段5の構
成図である。

【図９】同上実施例４におけるPSDの構造を示す縦断面
説明図である。

【図１０】本発明の実施例５における光点検出手段5の
構成図である。

【図１１】同上実施例５における受光素子アレイ60の一
例を示す平面説明図である。

【図１２】本発明の実施例６における光軸交差型光学系
の構成図である。

【図１３】同上実施例６における光軸平行型光学系の構
成図である。

【図１４】本発明の実施例７の眼球運動測定装置の構成
図である。

【図１５】本発明の実施例８における光点検出手段5の
構成図である。

【図１６】同上実施例８における遮光体付き受光素子の
概念図である。

【図１７】従来の眼球運動測定装置の一例を示す構成図
である。

【符号の説明】

1 顔支持手段 2 前面に赤色ＬＥＤを配置したターゲット発光手段 2a 基準ＬＥＤ 2b〜2m 測定方向ＬＥＤ 3 結像光学系 3a 左眼用結像光学系 3b 右眼用結像光学系 4 点灯発光素子切替手段 5 光点位置検出手段 6 光点位置検出データ記録手段 7 眼球運動解析手段 8 受光手段 8a 左眼用受光手段 8b 右眼用受光手段 9 被験者の眼球 9a 左眼 9b 右眼 10 角膜反射像の光源 11 赤外線反射ミラー 12 ダイクロイックミラー 13 ターゲット 14 撮像装置 15 画像処理装置 16 モニタ 20〜28 図４のフローチャート内の符号 30 角膜反射像 30a 基準ＬＥＤ2a点灯時の角膜反射像 30b 測定方向ＬＥＤ2b点灯時の眼球移動前の角膜反射
像 30b' 測定方向ＬＥＤ2b点灯時の眼球移動後の角膜反射
像 31 瞳孔 32 虹彩 33 強膜 36 撮像装置 37 A／D変換手段 38 光点座標抽出手段 40 アクティブ信号出力手段 41 光点データ取得手段 45 位置検出素子（PSD ） 46 PSD 信号処理回路 50 入射光 51a ，51b 光電流 52a ，52b 出力 53 Ｐ層 54 Ｉ層 55 Ｎ層 60 受光素子アレイ 61 受光素子アレイ信号処理回路 62，63 受光素子 65 眼球運動測定データ補正手段 66 実施例７における遮光体付き受光素子 67 実施例７における光点移動検出手段 68 実施例７における光点移動検出データ記録手段 70 中心受光域 71 遮光帯 72 周辺受光域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 那須 英由希 東京都江東区猿江２−16−５ 住友大阪セ メント株式会社新規技術研究所内 (72)発明者 竹村 安弘 東京都江東区猿江２−16−５ 住友大阪セ メント株式会社新規技術研究所内 (72)発明者 武居 利治 東京都江東区猿江２−16−５ 住友大阪セ メント株式会社光電子事業部内 (72)発明者 小柳 伸一 千葉県船橋市本町６−18−５ 株式会社デ クシス内 (72)発明者 川上 孝 長野県上伊那郡箕輪町大字中箕輪9210−２ アズクラフト株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被験者の眼球と対面した位置に、実質的に
   可視波長域を含む発光素子を複数個配置し、任意の前記
   発光素子を点灯させ、前記被験者が点灯した前記発光素
   子を注視することにより眼球運動を促す作用を有するタ
   ーゲット発光手段と、 前記発光素子の角膜反射像を結像する結像光学系と、 該結像光学系の実質的像面に配置した受光手段により前
   記角膜反射像を受光し、前記受光手段の受光面における
   角膜反射像受光位置（光点位置）及び前記発光素子を点
   灯してからの経過時間を示す信号を光点位置検出データ
   として出力する光点位置検出手段と、 該光点位置検出手段により出力された光点位置検出デー
   タを記憶する光点位置検出データ記憶手段と、 前記光点位置検出データ記憶手段により記憶された光点
   位置検出データ群に基づき眼球運動能力を解析する眼球
   運動解析手段とを備えることを特徴とする眼球運動測定
   装置。
2. 【請求項２】前記光点位置検出手段は、 前記受光手段として２次元の撮像素子を用い、該撮像素
   子により撮像された前記角膜反射像の画像信号を出力す
   る撮像装置と、 該撮像装置からの角膜反射像画像信号を取り込み、Ａ／
   Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、 前記Ａ／Ｄ変換手段により逐次的に信号変換された角膜
   反射像画像信号において、現時点の画素濃度値と同一フ
   レーム内のそれ以前の高画素濃度値とを比較して、現時
   点の画素濃度値の方が高い場合に、現時点の画素座標を
   高画素濃度座標として更新し、１フレーム分のＡ／Ｄ変
   換終了時には、そのフレームで最も濃度値の高い画素座
   標を角膜反射像による光点として検出し、フレームレー
   トで信号出力する光点座標抽出手段とを備えることを特
   徴とする請求項１記載の眼球運動測定装置。
3. 【請求項３】前記光点位置検出手段は、 前記受光手段として光電変換素子が複数個２次元に配置
   された撮像素子を用い、該撮像素子の各画素において、
   時間的に隣接するフレーム間の画像信号の差が、あらか
   じめ定められた条件を満たした場合に、出力画素信号値
   をアクティブとし、該出力画素信号値をそのフレーム内
   の各画素のタイミングを示す信号とともに出力するアク
   ティブ画素信号出力手段と、 該アクティブ画素信号出力手段からの出力信号とフレー
   ムの信号出力のタイミングを示す信号から、光点座標と
   その時間情報を得る光点データ取得手段とを備えること
   を特徴とする請求項１に記載の眼球運動測定装置。
4. 【請求項４】前記受光手段が、位置検出素子（PSD）で
   あることを特徴とする請求項１に記載の眼球運動測定装
   置。
5. 【請求項５】前記受光手段が、複数の受光素子で構成さ
   れた受光素子アレイであることを特徴とする請求項１に
   記載の眼球運動測定装置。
6. 【請求項６】前記結像光学系及び前記受光手段を、その
   光軸が交差するように、２組配置することを特徴とする
   請求項１から５に記載の眼球運動測定装置。
7. 【請求項７】眼球運動測定の直前に、前記光点位置検出
   手段により、各眼球運動方向に対応する２つの前記発光
   素子の各組み合わせにおいて、前記発光素子を順次点灯
   させ、十分時間をかけて各々を注視することにより被験
   者の各眼球運動方向における基準移動量を取得し、該基
   準移動量により、計測された眼球運動測定データの補正
   を行う眼球運動測定データ補正手段を備えることを特徴
   とする請求項１から６に記載の眼球運動測定装置。
8. 【請求項８】被験者の眼球と対面した位置に、実質的に
   可視波長域を含む発光素子を複数個配置し、任意の前記
   発光素子を点灯させ、前記被験者が点灯した発光素子を
   注視することにより眼球運動を促す作用を有するターゲ
   ット発光手段と、 前記発光素子から出射され、前記被験者の眼球の角膜表
   面において反射された光束に作用して、その角膜反射像
   を結像する結像光学系と、 該結像光学系の実質的結像面に配置した、１つの受光面
   に遮光帯を設けることにより実質的に複数の領域に分割
   した遮光帯付き受光手段により、前記角膜反射像を受光
   し、前記角膜反射像が前記遮光帯を横断して移動したと
   きに、その移動及び時間に対応した信号を光点移動検出
   データとして出力する光点移動検出手段と、 該光点移動検出手段により出力された光点移動検出デー
   タを記憶する光点移動検出データ記憶手段と、 該光点移動検出データ記憶手段により記憶された光点移
   動検出データ群に基づき眼球運動能力を解析する眼球運
   動解析手段とを備えることを特徴とする眼球運動測定装
   置。
9. 【請求項９】前記結像光学系及び前記遮光帯付き受光素
   子を、その光軸が交差するように、２組配置することを
   特徴とする請求項８に記載の眼球運動測定装置。