JP2002017677A - 輻輳角測定装置 - Google Patents

輻輳角測定装置

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JP2002017677A
JP2002017677A JP2000207234A JP2000207234A JP2002017677A JP 2002017677 A JP2002017677 A JP 2002017677A JP 2000207234 A JP2000207234 A JP 2000207234A JP 2000207234 A JP2000207234 A JP 2000207234A JP 2002017677 A JP2002017677 A JP 2002017677A
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pupil
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Naotoshi Hakamata
直俊 袴田
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Hamamatsu Photonics KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来よりも短い時間で輻輳角を測定すること
が可能な輻輳角測定装置を提供する。 【解決手段】 この輻輳角測定装置は、基準面に対して
垂直に目印1dを移動させながら、両眼Eの撮像を同時
に行い、撮像された瞳孔の像の変位量と、目印1dの位
置に基づいて輻輳角2θを演算する。この演算結果は、
表示器3上に表示される。本装置によれば、カメラA,
Bによる撮像を用いて輻輳角2θを演算するので、その
測定時間を従来よりも短縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、輻輳角測定装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の輻輳角の測定においては、機械的
に揺動する2つのアームの先端に目印を設け、頭部を固
定した状態で、それぞれのアームを眼球を中心に内側に
回転させ、被験者に目印を追わせながらアームの成す角
度を測定することにより、輻輳角を測定していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな測定には多大の時間を要する。本発明は、かかる知
見に鑑みてなされたものであり、従来よりも短い時間で
輻輳角を測定可能な輻輳角測定装置を提供することを目
的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明の輻輳角測定装置は、基準面に対して垂直方
向に移動する目印と、前記基準面に平行な平面内に配置
された2つの瞳孔をそれぞれ撮像する2つのカメラと、
前記2つのカメラの映像信号に基づいて、撮像されたそ
れぞれの前記瞳孔の像のそれぞれの前記カメラの撮像面
内における移動量を求め、これらの移動量と、前記目印
の前記基準面からの距離とを用いて輻輳角を求める演算
手段とを備えることを特徴とする。
【0005】本装置によれば、カメラによる撮像を用い
て輻輳角を演算するので、その測定時間を従来よりも短
縮できる。
【0006】上記輻輳角測定装置は、前記基準面に配置
される瞳孔を照明する照明光が、前記瞳孔を含む眼球の
角膜で反射されてなる角膜反射光の前記撮像面内におけ
る像の位置又はその重心位置を基準点とし、演算手段
が、この基準点から当該瞳孔の像の重心位置までの距離
の変化量を、前記瞳孔の像の移動量として求めることを
特徴とする。このような角膜反射光はプルキンエ像と言
われ、上記移動量を求める場合の基準点として用いるこ
とができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態に係る輻輳角測
定装置について説明する。
【0008】図1は実施の形態に係る輻輳角測定装置の
ブロック図である。被験者の頭部の顎は視標提示部1の
基部1aの表面に固定された顎設置台1b上に載せられ
る。この場合、視標提示部1の前面側に取付けられた額
当接部1cに被験者の額が当接する。この時の被験者の
両眼E双方の外周面を含む面を基準面とする。なお、こ
の基準面に平行な面であれば、全て基準面を構成するこ
とができる。すなわち、両眼Eは基準面に平行な平面内
に配置されている。
【0009】額当接部1cの位置は視標提示部1の長手
方向(Y方向とする)に沿って調節可能である。視標提
示部1はY方向に沿って移動する目印(視標、指標)1
dを備えている。目印1dは目印移動装置1eによって
Y方向に移動させられる。
【0010】ここで、目印1dは半透明の樹脂からなる
包囲体1f内に配置されている。包囲体1fはY方向両
端が開放しており、上記基準面から装置の背景を観察す
ることができる。
【0011】包囲体1fの前面側、すなわち両眼Eの配
置される基準面の近傍には、照明光学系1gが固定され
ている。照明光学系1gは赤外線を出射する発光ダイオ
ードLEDが支持板上に複数取付けられてなる。上記基
準面と目印1dとの間の光路は確保されており、被験者
の両眼Eは、双方とも背景と共に目印1dを目視するこ
とができる。なお、ゴーグル内に発光ダイオードLED
を設け、これを被験者の顔面に設け、このゴーグルの窓
にダイクロイックミラーを取付けることとしてもよい。
【0012】発光ダイオードLEDが発光すると、両眼
Eが同時に照明され、それぞれの眼Eの像は、包囲体1
f内に配置されたダイクロイックミラー1hによって反
射され、続いてミラー1iによって折り曲げられて撮像
用のCCDカメラA、CCDカメラBにそれぞれ同時に
入射する。すなわち、ダイクロイックミラー1hは赤外
線を反射し、目印1dからの光を透過するものである。
目印1dに自然光が当たっている場合或いは目印1d自
体が可視発光している場合には、目印1dからの光は可
視光である。
【0013】カメラA,Bからの映像信号は、A/D変
換器2a,2bを介してコンピュータ2cに入力され、
入力された映像信号は二値化が行われる。両眼Eの瞳孔
は黒色、すなわち周囲よりは反射率が低いので、二値化
によって2つの瞳孔の領域が抽出される。二値化によっ
て示されるこれらの瞳孔の領域のデータは、コンピュー
タ2c内の記憶装置内に格納される。
【0014】なお、コンピュータ2cは、二値化を行う
前の映像信号自体も記憶している。コンピュータ2cは
二値化によって抽出された瞳孔の領域のデータに基づい
て、当該瞳孔の面積及び/又は直径を演算する。
【0015】コンピュータ2cには、目印移動装置1e
からの信号に基づいて、目印1dの位置を示す位置信号
及びこの位置を与える時間が入力されている。したがっ
て、コンピュータ2cには、両眼Eの瞳孔面積及び/又
は直径のデータ、このデータを与える目印1dの位置及
び時間のデータ、両眼Eの映像信号が入力される。な
お、この他にプルキンエ像のデータも入力されている
が、これについては後述する。
【0016】コンピュータ2cは、両眼Eの瞳孔面積及
び/又は直径のデータと目印1dの位置又は時間のデー
タとを関連づけてグラフを作成し、両眼Eの映像信号
(両眼Eの像)と共に表示器3上に表示する。
【0017】コンピュータ2cは、照明光学系1gの発
光ダイオードLEDの点灯、及び目印移動装置1eの移
動を制御し、目印移動装置1eから出力される目印1d
の位置(情報)はインターフェースを介してコンピュー
タ2cに入力される。コンピュータ2cは、位置情報と
共に移動に要した時間も計測している。なお、この位置
情報及び時間は、目印移動装置1eの制御量及び制御時
間としてもよい。この位置は経過時間に対してリニアに
変化するものであってもよいが、対数関数的に変化する
ものであってもよい。
【0018】コンピュータ2cは、入力された映像信号
に基づいて、両眼Eに関する輻輳角を演算する。以下、
コンピュータ2cにおける輻輳角の演算について詳説す
る。
【0019】図2は、カメラA,B、両眼E、目印1d
との関係を示す説明図である。右眼ER及び左眼ELとY
方向の成す角度をθR及びθLとし、基準面から目印1d
までの距離をY(又は基準面からΔYだけ離隔した位置
を別の基準面とし、ここから目印1dまでの距離をY)
とし、カメラA,Bの撮像面上における右眼ER及び左
眼ELの瞳孔の像の重心位置をGR,GL、重心位置GR
Lの基準点OR,OLからの変位量をXR,XL、基準点
R,OLとY軸(目印1dが移動する直線)との間の距
離をLR,LL、輻輳角2θをθR+θLとする。
【0020】なお、基準点OR,OLは、両眼Eが略正面
を向いている場合、すなわち、輻輳が起らない程度に目
印1dが実質的に離れている場合のそれぞれの瞳孔のカ
メラA,Bの撮像面上の像の重心位置である。この基準
点としては、照明光学系1gによる角膜反射光のカメラ
A,Bの撮像面上の像(プルキンエ像)を用いることも
できる。
【0021】角度θR,θL及び輻輳角2θは以下の式で
与えられる。
【0022】θR=tan-1(LR−XR)/Y
【0023】θL=tan-1(LL−XR)/Y
【0024】2θ=θR+θL
【0025】すなわち、本輻輳角測定装置は、基準面に
対して垂直方向に移動する目印1dと、前記基準面に平
行な平面内に配置された2つの瞳孔をそれぞれ撮像する
2つのカメラA,Bと、2つのカメラA,Bの映像信号
に基づいて、撮像されたそれぞれの前記瞳孔の像のそれ
ぞれのカメラA,Bの撮像面内における移動量XR,XL
を求め、これらの移動量XR,XLと、目印の前記基準面
からの距離Yとを用いて輻輳角2θを求めるコンピュー
タ(演算手段)2cとを備えている。
【0026】本装置によれば、カメラA,Bによる撮像
を用いて輻輳角2θを演算するので、その測定時間を従
来よりも短縮できる。
【0027】次に、上記基準点の設定方法について説明
する。
【0028】図3(a)はカメラAの撮像面上に表示さ
れた眼ERの像及びプルキンエ像を示す説明図であり、
撮像面上にはx,y座標系が設定されている。図3
(b)は眼ERの像の中心を通る1水平ライン上の画素
毎の強度分布を電圧で示すグラフ、図3(c)は図3
(b)における像に二値化処理を行い、閾値レベルを超
えた画素(プルキンエ像に対応する)をハイレベルとし
て示すグラフ、図3(d)は上記ハイレベルによって示
されるプルキンエ像をx,y座標系上で示すグラフであ
る。図3(d)によれば、4つのプルキンエ像の位置
(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)、(x4
4)が示されている。
【0029】上記基準点は、これらの位置(x1
1)、(x2,y2)、(x3,y3)、(x4,y4)の
いずれか1つであってもよいし、また、これらの位置
(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)、(x4
4)の重心位置(xg,yg)であってもよい。
【0030】また、カメラBの撮像面上に表示された眼
Lの像及びプルキンエ像及びその基準点を求めるため
の処理は眼ERの場合と同一である。
【0031】すなわち、この輻輳角測定装置は、前記基
準面に配置される瞳孔を照明する照明光学系1gからの
照明光が、瞳孔を含む眼球ER、ELの角膜で反射されて
なる角膜反射光の前記撮像面内における像の位置又はそ
の重心位置を基準点((xg,yg)等を原点OR,OL
する)とし、演算手段2cは、この基準点から当該瞳孔
の像の重心位置GR,GLまでの距離の変化量XR,X
Lを、前記瞳孔の像の移動量として求める。このような
角膜反射光はプルキンエ像と言われ、上記移動量を求め
る場合の基準点として用いることができる。
【0032】図4(a)は上記輻輳測定装置における測
定時間と目印1dの距離Yとの関係を示すグラフ、図4
(b)は測定時間と瞳孔の重心位置GRとの関係を示す
グラフ、図4(c)は測定時間と瞳孔の重心位置GL
の関係を示すグラフである。なお、重心位置GRと原点
Rの距離、重心位置GLと原点OLの距離は、それぞれ
変化量XR,XLを示している。これらは表示器3の画面
上の別々の領域上に同時に表示される。
【0033】図5(a)は上記輻輳測定装置における測
定時間と目印1dの距離Yとの関係を示すグラフ、図5
(b)は測定時間と瞳孔の重心位置GR,GLとの関係を
示すグラフである。これらは表示器3の画面上の別々の
領域上に同時に表示されるが、重心位置GR,GLは表示
器3の画面の同一グラフ内に重ねて表示される。
【0034】図中のAは右眼ERの最大変位量、Bは左
眼ELの最大変位量、Cは右眼ERの最大変位量を与える
時間(目印1dのY方向位置)、Dは左眼ELの最大変
位量を与える時間(目印1dのY方向位置)を示してい
る。なお、表示器3は、重心位置GR,GLに代えて、瞳
孔の面積又は直径を表示してもよい。
【0035】図6(a)は上記輻輳測定における測定時
間と目印1dの距離Yとの関係を示すグラフであり、図
6(b)は測定時間と輻輳角2θとの関係を示すグラフ
である。これらは表示器3上に表示される。なお、メー
トル単位で表した焦点距離の逆数はディオプターと呼ば
れるが、これらのデータから眼Eのディオプターを評価
することもできる。
【0036】以上、説明したように、この輻輳角測定装
置は、基準面に対して垂直に目印1dを移動させなが
ら、両眼Eの撮像を同時に行い、撮像された瞳孔の像の
変位量XR、XLと、目印1dの位置Yに基づいて輻輳角
2θを演算する。この演算結果は、表示器3上に表示さ
れる。本装置によれば、カメラA,Bによる撮像を用い
て輻輳角2θを演算するので、その測定時間を従来より
も短縮できる。
【0037】
【発明の効果】本発明の輻輳角測定装置によれば、従来
よりも短い時間で輻輳角を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態に係る輻輳角測定装置のブロック図
である。
【図2】図2は、カメラA,B、両眼E、目印1dとの
関係を示す説明図である。
【図3】眼ERの像及びプルキンエ像を示す説明図(図
3(a))、眼ERの像の強度分布を電圧で示すグラフ
(図3(b))、閾値レベルを超えた画素をハイレベル
として示すグラフ(図3(c))、プルキンエ像をx,
y座標系上で示すグラフ(図3(d))である。
【図4】上記輻輳測定装置における測定時間と目印1d
の距離Yとの関係を示すグラフ(図4(a))、測定時
間と瞳孔の重心位置GRとの関係を示すグラフ(図4
(b))、測定時間と瞳孔の重心位置GLとの関係を示
すグラフ(4(c))である。
【図5】上記輻輳測定装置における測定時間と目印1d
の距離Yとの関係を示すグラフ(図5(a))、測定時
間と瞳孔の重心位置GR,GLとの関係を示すグラフ(図
5(b))である。
【図6】上記輻輳測定における測定時間と目印1dの距
離Yとの関係を示すグラフ(図6(a))、測定時間と
輻輳角2θとの関係を示すグラフ(図6(b))であ
る。
【符号の説明】
1e…目印移動装置、E…両眼、1h…ダイクロイック
ミラー、1i…ミラー、1c…額当接部、1b…顎設置
台、1a…基部、1…視標提示部、1g…照明光学系、
1f…包囲体、1d…目印、2c…コンピュータ(演算
手段)、2θ…輻輳角、3…表示器、2a,2b…A/
D変換器、A,B…カメラ、GL…重心位置、GR…重心
位置、LED…発光ダイオード、OR,OL…基準点、X
R,XL…移動量(変化量)、Y…距離、θR,θL…角
度。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準面に対して垂直方向に移動する目印
    と、前記基準面に平行な平面内に配置された2つの瞳孔
    をそれぞれ撮像する2つのカメラと、前記2つのカメラ
    の映像信号に基づいて、撮像されたそれぞれの前記瞳孔
    の像のそれぞれの前記カメラの撮像面内における移動量
    を求め、これらの移動量と、前記目印の前記基準面から
    の距離とを用いて輻輳角を求める演算手段とを備えるこ
    とを特徴とする輻輳角測定装置。
  2. 【請求項2】 前記基準面に配置される瞳孔を照明する
    照明光が、前記瞳孔を含む眼球の角膜で反射されてなる
    角膜反射光の前記撮像面内における像の位置又はその重
    心位置を基準点とし、前記演算手段は、この基準点から
    当該瞳孔の像の重心位置までの距離の変化量を、前記瞳
    孔の像の移動量として求めることを特徴とする請求項1
    に記載の輻輳角測定装置。
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