JP2008246143A - 瞳孔測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 測定結果の信頼性の向上を可能にした瞳孔測定装置を提供する。
【解決手段】 瞳孔測定装置１は、視標１０と、赤外光源１２Ｌ，１２Ｒと、光路Ｌ１，Ｌ２に挿脱自在に設けられた遮蔽板１３Ｌ，１３Ｒと、レンズ１４Ｌ，１４Ｒと、両眼からの角膜反射光をそれぞれ撮像するカメラ１８Ｌ，１８Ｒと、瞳孔解析装置２１とを備える。瞳孔解析装置２１は、輻輳量算出部２７と、注視判定部２９とを備え、注視判定部２９は、遮蔽板１３Ｒにより遮蔽されていない被検眼ＥＬの瞳孔直径の変化率に基づき被検眼ＥＬが計測時に視標１０へ指向されているかを判定する。また輻輳算出部２７は、遮蔽板１３Ｒにより遮蔽されている被検眼ＥＲの瞳孔位置の変化に基づき被検眼ＥＲの輻輳量を算出する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、瞳孔測定装置に関する。

従来、このような分野の技術として、例えば下記の特許文献がある。特許文献１には、被検眼と視標との間に設けられた光分割手段と、被検眼を撮像する撮像手段とを備えた眼科検査装置が開示されている。これらの光分割手段と撮像手段とを利用することで、遮蔽した被検眼の状態を観察することができると共に、定量測定が図られている。また、特許文献２には、被検眼を遮蔽する遮蔽部材と、被検眼像を受光する光電センサとを備えた検眼装置が開示されている。そして、遮蔽部材を視野内に挿入し、２つの視標を被検眼に交互に提示した時の被検眼の動きを光電センサで確認することにより、斜視や斜位等の眼位異常の測定が行われている。
特公平４−７７５６８号公報 特開平６−４６９９６号公報

しかしながら、上記の文献に開示されている眼科検査装置又は検眼装置では、測定期間中に被検者が視標を注視しているか否かの確認がなされておらず、測定の正確性が欠けている。その結果、測定結果の信頼性が低いといった問題点がある。被検者が測定期間中に視標を注視していたか否かの判断は、測定後の計測データに基づいて行われており、検者の経験に依存せざるを得ないのが現状である。測定データから視標を注視していなかったことが確認されると、その都度、再測定が必要となり、短時間での測定が困難になっている。特に幼児を対象とする瞳孔測定の場合、視標を注視させることが困難であるため、測定結果の信頼性が低く、また測定を何度も繰り返すといった苦痛を伴いかねない。

本発明は、測定結果の信頼性の向上を可能にした瞳孔測定装置を提供することを目的とする。

本発明に係る瞳孔測定装置は、被検眼に照射する赤外線を発する光源と、被検眼に提示する視標と、被検眼と視標との間の光路に挿脱自在に設けられ、被検眼のいずれか一つを遮蔽する遮蔽部と、被検眼からの角膜反射光を撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像された画像に基づいて被検眼の瞳孔位置、瞳孔直径及び瞳孔面積のうち、少なくとも一つを算出する演算手段とを備え、演算手段は、遮蔽部により遮蔽されていない被検眼の瞳孔位置、瞳孔直径及び瞳孔面積のうち、少なくとも一つに基づいて当該被検眼が視標へ指向されているか否かを判定する注視判定手段と、遮蔽部により遮蔽されている被検眼の瞳孔位置の変化に基づいて被検眼の輻輳量を算出する輻輳算出手段を有することを特徴とする。

本発明に係る瞳孔測定装置では、注視判定手段は遮蔽部により遮蔽されていない被検眼の瞳孔位置、瞳孔直径及び瞳孔面積のうち、少なくとも一つに基づいて、遮蔽されていない被検眼が視標へ指向されているか否かを判定するので、被検者が視標を注視しているかどうかの確認を容易に行うことが可能となる。そして、輻輳算出手段は遮蔽部により遮蔽されている被検眼の瞳孔位置の変化に基づいて被検眼の輻輳量を算出することができるので、被検眼が視標へ指向されているか否かを確認しながら輻輳量の測定を行うことが可能となり、測定精度を高められるとともに、測定時間の短縮が可能となる。従って、測定結果の信頼性を向上、さらには測定時間の短縮化を実現することができる。

本発明に係る瞳孔測定装置において、被検眼と視標との間の光路に挿脱自在に設けられたレンズを備えることが好適である。このようにすれば、測定の必要に応じてレンズを負荷することが可能となるので、装置としての応用性を高めることができる。

本発明に係る瞳孔測定装置において、遮蔽部を駆動する遮蔽駆動部と、レンズを駆動するレンズ駆動部と、遮蔽部とレンズとを被検眼と視標との間の光路に挿脱するように、遮蔽駆動部とレンズ駆動部とを制御する制御部とを更に備えることが好適である。このようにすれば、測定時間の短縮化を図ることができる。

本発明に係る瞳孔測定装置において、注視判定手段は、遮蔽部が光路上に配置されない両眼開放時と、遮蔽部が光路上に配置される片眼遮蔽時とにおける、遮蔽されていない瞳孔位置の変化率、瞳孔直径の変化率及び瞳孔面積の変化率のうち、少なくとも一つに基づいて、遮蔽されていない被検眼が視標へ指向されているか否かを判定することが好適である。このようにすれば、被検者が視標を注視しているか否かを容易に確認することができる。

本発明に係る瞳孔測定装置において、注視判定手段は、遮蔽部により遮蔽されていない被検眼の瞳孔位置の基準位置からの変化量に基づいて、当該被検眼が視標へ指向されているか否かを判定することが好適である。このようにすれば、被検者が視標を注視しているか否かを容易に確認することができる。

本発明に係る瞳孔測定装置において、輻輳算出手段は、遮蔽部が光路上に配置されない両眼開放時と、遮蔽部が光路上に配置される片眼遮蔽時とにおける、遮蔽されている被検眼の瞳孔位置の変化により輻輳量を算出することが好適である。このようにすれば、被検眼の輻輳量を容易に算出することが可能となる。

本発明に係る瞳孔測定装置において、輻輳算出手段は、求めた輻輳量に基づいて更に調節性輻輳対調節比の算出を行うことが好適である。このようにすれば、高信頼性を有する調節性輻輳対調節比の結果を容易に得ることができる。

本発明によれば、眼位や輻輳量といった被検眼の瞳孔測定において、眼位や輻輳量の算出の対象となる片眼の瞳孔データのみではなく、他方の眼の瞳孔データも同時に取得する。従来、測定の対象とされなかったもう一つの眼の瞳孔データを利用して、測定期間中の被検眼の注視判定を可能としたので、測定結果の信頼性を向上させるとともに、測定時間の短縮化が可能な瞳孔測定装置を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る瞳孔測定装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は本発明に係る瞳孔測定装置の一実施形態を示す斜視図である。瞳孔測定装置１は、被検眼（左眼：ＥＬ，右眼：ＥＲ）の瞳孔位置と瞳孔直径とを測定し、輻輳量を算出する装置である。好適な実施形態においては、算出された輻輳量に基づいて、調節性輻輳対調節比（Accommodative Convergence／Accommodation Ratio、以下ＡＣ／Ａと略称する）が算出される。

瞳孔測定装置１は、瞳孔測定部２と、測定ユニット３と、測定結果を表示する表示部４とを備えている。瞳孔測定部２は、被検者の顔を固定するための顎台５及び額あて６と、被検眼を撮像するためのカメラ（後述）と、カメラの位置を被検眼に合わせて調整するためのカメラ調整ネジ７と、カメラから出力される画像データに基づいて瞳孔の状態を解析する瞳孔解析装置（後述）とを含むように構成されている。表示部４は、測定ユニット３の側面に設けられ、カメラにより撮像された被検眼ＥＬ，ＥＲの画像を表示する画像表示部８と、瞳孔位置、瞳孔幅、輻輳量といった瞳孔情報やＡＣ／Ａなどの種々の測定データを表示するデータ表示部９とからなる。測定ユニット３は、検査項目に応じて、種々の測定ユニットの中から適宜選択されて、瞳孔測定部２に着脱可能に取り付けられても良い。本実施形態においては、瞳孔測定装置１は、輻輳量を測定するための構成を備えた測定ユニット３を備える。

図２は本発明に係る瞳孔測定装置の内部構成を示す概略平面図であり、図３は本発明に係る瞳孔測定装置の内部構造を示す概略正面図である。測定ユニット３は、被検眼ＥＬ，ＥＲに提示する視標１０と、被検眼ＥＬ，ＥＲと視標１０との光路Ｌ１，Ｌ２上に挿脱可能に配置される遮蔽板１３Ｒ，１３Ｌ及びレンズ１４Ｒ，１４Ｌと、遮蔽板１３Ｒ，１３Ｌを当該光路上に挿脱可能に駆動する遮蔽駆動部１５と、レンズ１４Ｒ，１４Ｌを当該光路上に挿脱可能に駆動するレンズ駆動部１６と、遮蔽駆動部１５及びレンズ駆動部１６を制御する駆動制御部１７とを備えている。視標１０は被検者に注視を促すように、可視光を照射する照明光源（図示せず）を有している。

被検眼ＥＬと視標１０との光路Ｌ１上には、レンズ１４Ｌと、被検眼ＥＬの視野を遮蔽する遮蔽板１３Ｌとが設けられている。同様に、被検眼ＥＲと視標１０との光路Ｌ２上には、レンズ１４Ｒと、被検眼ＥＲの視野を遮蔽する遮蔽板１３Ｒとが設けられている。遮蔽板１３Ｌ，１３Ｒは、被検眼ＥＬ，ＥＲに対してそれぞれ独立するように、光路Ｌ１，Ｌ２に挿脱自在に設けられている。レンズ１４Ｌ，１４Ｒは、例えば、＋３Ｄの凸レンズであり、光路Ｌ１，Ｌ２上に挿脱自在に配置され、被検眼ＥＬ，ＥＲに対してそれぞれ独立している。本実施形態では、被検眼ＥＬ，ＥＲの両方の瞳孔画像が取得されるため、遮蔽板１３Ｌ，１３Ｒは視標１０とハーフミラー１１との間に配置される。

また、測定ユニット３には、上述した遮蔽板１３Ｌ，１３Ｒのそれぞれを駆動する遮蔽駆動部１５と、レンズ１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれを駆動するレンズ駆動部１６とが設けられている。遮蔽駆動部１５及びレンズ駆動部１６は、駆動制御部１７により遮蔽板１３Ｌ，１３Ｒとレンズ１４Ｌ，１４Ｒとを光路Ｌ１，Ｌ２上にそれぞれ挿脱するように制御される。遮蔽駆動部１５とレンズ駆動部１６とは、周知のモータを有する伝動機構から構成されている。従って、遮蔽板１３Ｌ，１３Ｒは、遮蔽駆動部１５の駆動によって光路Ｌ１，Ｌ２にそれぞれ挿入し、又は光路Ｌ１，Ｌ２からそれぞれ外したりすることが可能である。同様にレンズ１４Ｌ，１４Ｒは、レンズ駆動部１６の駆動によって光路Ｌ１，Ｌ２にそれぞれ挿入したり、又は光路Ｌ１，Ｌ２からそれぞれ外したりすることが可能である。

次に、瞳孔測定部２について説明する。瞳孔測定部２は、被検眼ＥＬ，ＥＲと視標１０との間の光路Ｌ１，Ｌ２に設けられたハーフミラー１１と、被検眼ＥＬ，ＥＲの近傍に配置され、左右眼のそれぞれに対して赤外光を照射する角膜照明光源１２Ｌ，１２Ｒと、被検眼ＥＬ，ＥＲにより反射された角膜反射光を撮像するカメラ１８Ｌ，１８Ｒと、カメラ１８Ｌ，１８Ｒにより取得された画像に基づいて瞳孔状態の解析を行う瞳孔解析装置２１とを備える。

角膜照明光源１２Ｌ，１２Ｒは、赤外光を含むものであれば特に制限されないが、好適には赤外ＬＥＤからなり、その照射強度は、被検眼ＥＬ，ＥＲに悪影響を与えない程度になるように、図示されないＬＥＤ回路により制御される。なお、赤外線の波長は７００〜９００ｎｍの範囲にあることが好ましい。ハーフミラー１１は、視標１０から発する可視光を透過させると共に、被検眼ＥＬ，ＥＲから反射されてきた角膜反射光（すなわち、赤外線）をそれぞれカメラ１８Ｒ，１８Ｌに反射する。従って、視標１０から照射された可視光は、ハーフミラー１１を透過し、被検眼ＥＬ，ＥＲに入射されて、被検者の注視を誘導する。一方、赤外光源１２Ｌ，１２Ｒから出射し被検眼ＥＬ，ＥＲにより反射される赤外線は、ハーフミラー１１によりカメラ１８Ｒ，１８Ｌに向けて反射され、角膜反射光像として撮像される。

カメラ１８Ｒは、角膜反射光を受光して光電変換する固体撮像素子１９Ｒと、画像処理装置２０Ｒとを備える。本実施形態では、固体撮像素子１９ＲとしてＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）が使用される。画像処理装置２０Ｒは、ＣＣＤを駆動するためのＣＣＤ駆動回路（図示省略）と、ＣＣＤより入力される信号列を画像信号へ変換して画像表示部８及び瞳孔解析装置２１へ出力する画像ボード（図示省略）とを備える。画像表示部８は、左右眼の角膜反射像を個別表示するために２つの液晶表示パネルを備えており、カメラ１８Ｒより入力された被検眼の画像を、角膜反射像として表示する。なお、カメラ１８Ｌは、カメラ１８Ｌと同一構成のため、図示及び説明を省略する。

瞳孔測定部２は、上述したように、ハーフミラー１１によって反射されてきた被検眼ＥＬ，ＥＲからの角膜反射光を撮像するカメラ１８Ｌ，１８Ｒと、カメラ１８Ｌ，１８Ｒにより撮像された被検眼ＥＬ，ＥＲの画像に基づいて瞳孔位置、瞳孔直径、瞳孔面積や、輻輳量などの瞳孔情報を算出する瞳孔解析装置２１を備えている。

図４は、図３に示す瞳孔測定装置１における瞳孔解析装置２１の具体的な構成を示すブロック図である。本実施形態における瞳孔解析装置２１は、瞳孔解析を実行するための解析装置であり、瞳孔解析に必要な画像データをカメラ１８Ｌ，１８Ｒからそれぞれ取得する画像データ取得部２２と、瞳孔解析部２３と、解析画面表示制御部２４と、解析指示部２５と、検者の指示内容を記憶するとともに、瞳孔解析部２３で算出された各種データを記録するための記憶部３０とを有している。また、瞳孔解析装置２１には、瞳孔解析に関する情報を表示するためのデータ表示部９と、瞳孔解析に必要な指示や情報の入力に用いられるキーボードやマウスといった入力装置２５とが接続されている。解析指示部２５は、検者により入力装置３０から入力された指示に従い、上記した駆動制御部１７及びカメラ１８Ｌ，１８Ｒを作動させるとともに、瞳孔解析部２３に瞳孔解析を実行させる。

瞳孔解析部２３は、瞳孔情報算出部２６と、輻輳量算出部２７と、ＡＣ／Ａ算出部２８と、注視判定部２９とを有している。瞳孔情報算出部２６は、画像データ取得部２２より入力された被検眼ＥＬ，ＥＲの画像データに基づいて、被検眼ＥＬ，ＥＲの瞳孔位置、瞳孔直径、瞳孔面積などの瞳孔情報を算出するとともに、これらの瞳孔情報を輻輳量算出部２７及び注視判定部２９へ出力する。輻輳量算出部２７は、被検眼の瞳孔情報を瞳孔情報算出部２６より入力し、被検眼の輻輳量を当該瞳孔情報に基づいて算出する。この輻輳量算出部２７は、被検眼ＥＬ，ＥＲのうち、遮蔽板１３Ｌ又は遮蔽板１３Ｒにより遮蔽されている被検眼ＥＬ又は被検眼ＥＲの画像データを処理の対象とし、両眼開放時と片眼遮蔽時の瞳孔位置の変化により、測定対象となる被検眼の輻輳量を求める。ＡＣ／Ａ算出部２８は、被検眼のＡＣ／Ａの算出を行うために設けられており、輻輳量算出部２７で算出された輻輳量に基づいてＡＣ／Ａを算出する。また、注視判定部２９は、被検者が測定期間にわたり視標１０への視線を維持しているか否かを判定する。この注視判定部２０は、両眼開放時と片眼遮蔽時において、被検眼ＥＬ，ＥＲのうち、遮蔽板１３Ｌ又は遮蔽板１３Ｒにより遮蔽されていない被検眼ＥＬ又は被検眼ＥＲを対象とし、瞳孔直径の変化率や瞳孔位置の変化に基づいて注視の判定を行っている。

ここでの両眼開放時とは、被検眼ＥＬ，ＥＲの双方ともが遮蔽板１３Ｌ，１３Ｒにより遮蔽されていない時を意味し、片眼遮蔽時とは被検眼ＥＬ，ＥＲの片方が遮蔽板１３Ｌ，１３Ｒにより遮蔽されている時を意味している。

次に、図５〜８を参照して、瞳孔情報算出部２６での被検眼ＥＬ，ＥＲの瞳孔位置、瞳孔直径及び瞳孔面積の算出方法を説明する。以下、被検眼ＥＬの画像データに基づく画像処理を説明するが、被検眼ＥＲについても同様であるため、被検眼ＥＲの瞳孔位置、瞳孔直径及び瞳孔面積の算出方法の説明は省略する。

図５はカメラ１９Ｌにより取得された被検眼の画像を示す図である。被検眼ＥＬにおける強膜（sclera）ＳＡの欠けた円形領域内には虹彩（iris）ＩＳがあり、虹彩ＩＳの中央には丸い瞳孔（pupil）ＰＰがある。被検眼ＥＬはＣＣＤカメラ１９Ｌによって撮像されるが、その撮像面上には被検眼ＥＬからの角膜反射光が投影される。撮像面は垂直シフトレジスタが水平方向に複数並んで構成されるが、各々の垂直シフトレジスタにおける同一のアドレス（行）に蓄積された電荷列が１水平ラインの電荷列を構成する。撮像面に投影された被検眼ＥＬの像は、水平シフトレジスタにより、１水平ラインの電荷列毎に逐次読み出され、電荷列は画像信号となる。被検眼ＥＬの表面領域における反射光量が高ければ、画像信号のレベルは高く、反射光量が低ければ、画像信号のレベルは低くなる。すなわち、画像信号のレベルは輝度を示している。

図５のライン１〜７は、ＣＣＤカメラ１９Ｌで取得した１フレームうち、任意の７つの信号列について、１水平ライン毎の画像信号の輝度レベルを示している。白色の強膜ＳＡのみを通過する水平ライン上の輝度、すなわち反射光量は常にハイレベルであり（ライン１及び７）、水平ラインが虹彩ＩＳ上のみを通過すると反射光量は虹彩ＩＳ上に対応するライン上のみが中レベルとなり（ライン２及び６）、水平ラインが強膜ＳＡ、虹彩ＩＳ及び瞳孔ＰＰ上を通過すると、反射光量は、それぞれハイレベル、中レベル、低レベルとなる（ライン３〜５）。これらの反射光量レベルに比例して、画像信号の輝度レベルが決定される。

図６は、ＣＣＤカメラ１９Ｌより時系列に出力される画像信号の輝度を示す。図５に示す画像信号ライン１〜７は、水平シフトレジスタより順番に連続して出力され、各画像信号間には黒レベルの同期信号が介在する。虹彩ＩＳからの反射光に対応する画像信号の輝度レベルよりも低く、瞳孔ＰＰからの反射光に対応した画像信号よりの輝度レベルよりも高い所定レベルを基準レベルとする。基準レベルを元に、画像信号の二値化処理を行うと、瞳孔ＰＰに対応する輝度レベルのみが低レベルとして得られる。

図７は、図６の画像信号を二値化処理した後の二値化データを示す。本実施形態では、二値化処理は輝度レベルを反転させて行うため、瞳孔ＰＰに対応する輝度レベルが高レベルとして得られる。瞳孔ＰＰに対応する輝度レベルは水平ライン毎に１つの被測定パルスを構成し、この被測定パルスの幅が、当該水平ラインにおける瞳孔ＰＰの水平方向幅（特定垂直位置における幅）に比例する。この被測定パルスは、基準パルス幅を有する単位パルスと逐次比較され、これらの論理積がハイレベルとなる場合の、被測定パルスにおける単位パルスの１つの数が、被測定パルスの幅として演算される。１フレーム当たり、複数の被測定パルスの幅が測定される。

ここで、本実施形態では、４つの連続する水平ライン毎の被測定パルス幅の平均値を求め、この平均値を記憶部３０に記録する。次に、これよりも１段だけ下段に位置する水平ラインを含む４つの連続する水平ライン毎の被測定パルス幅の平均値を求め、この現在の平均値を、記憶された平均値と比較し、現在の平均値が記憶された平均値よりも大きい場合には、現在の平均値を最大値として記憶する。同様の工程を１フレーム内において繰り返し、最終的に１フレーム内における最大値が決定される。この最大値は、被検眼ＥＬの水平方向における瞳孔直径（瞳孔径）として扱われる。

この最大値を与える水平ライン組における最下段の水平ラインの被測定パルス幅の中心位置は、被検眼ＥＬの瞳孔ＰＰの水平方向瞳孔位置、すなわち瞳孔位置として記憶される。なお、水平ライン組を構成する水平ラインの数は、複数であればよく、４つでなくともよい。

瞳孔ＰＰの瞳孔位置は、測定期間にわたり記憶され、後述されるように、瞳孔位置と測定時間との関係を示すグラフとして表示部９上に表示される。また、被検眼ＥＬの水平方向瞳孔直径は上述のように求めることができ、瞳孔面積は１フレーム内に存在するパルス幅（パルス平均値でもよい）の総和で与えられる。なお、表示部９に表示される瞳孔データとして、瞳孔位置に替えて、瞳孔直径または瞳孔面積としてもよいし、複数の瞳孔データを同時に表示してもよい。

次に、図８を参照して、被検眼ＥＬ，ＥＲの瞳孔データの取得を測定手順に照らして説明する。図８は瞳孔解析装置２１に設けられた瞳孔情報算出部２６おける瞳孔データ取得のフロー図である。

まず、ステップＳ１では、被検眼ＥＬ，ＥＲの測定が行われる。具体的には、被検眼ＥＬ，ＥＲに赤外光源１２Ｌ，１２Ｒから赤外光を出射し、被検眼ＥＬ，ＥＲの角膜表面で反射された角膜反射光がハーフミラー１１を介してカメラ１８Ｌ，１８Ｒに入射される。これにより、被検眼ＥＬ，ＥＲの角膜反射光が図示されないレンズによりカメラ１８Ｌ，１８Ｒに結像されて、角膜反射像が取得される。

ステップＳ２では、１フレームのデータ取得が、上述したように行われる。すなわち、変換された画像信号が瞳孔解析装置１９により順次に読み込まれる。次に、取得されたデータの中から、各ラインの始点と終点のデータ取得（パルス幅の取得）が行われた後、１フレームのデータ取得が終了する（ステップＳ３、Ｓ４）。

ステップＳ５では、取得したパルス幅に基づいて、各ラインでの瞳孔直径がそれぞれ算出される。本実施形態では、上記した算出方法により瞳孔直径が算出され、次いで、算出された瞳孔直径データから、最大瞳孔直径とそのライン番号が抽出され、更にライン番号の中心点（水平方向瞳孔位置）の算出が行われる（ステップＳ６、Ｓ７）。

その後、測定を終了するか否かの判断を行い（ステップＳ８）、終了しない場合には、処理がステップＳ１に戻って、次の測定を行う。一方、処理を終了する場合には、そのまま終了する。

上述のように、瞳孔情報算出部２６は、カメラ１８Ｌ，１８Ｒにより取得された被検眼ＥＬ，ＥＲの角膜反射像に基づいて、瞳孔位置、瞳孔直径及び瞳孔面積のうちの少なくとも１つを算出し、瞳孔状態を示す瞳孔データとして、記憶部３０に記録されるとともに、表示部９上に出力する。また、瞳孔情報算出部２６により算出された瞳孔データは、次いで、輻輳量算出部２７及び注視判定部２９へ出力される。

図９は瞳孔測定装置１における瞳孔測定処理のフロー図である。このフロー図を参照して、輻輳量算出部２７における輻輳量の算出、ＡＣ／Ａ算出部２８におけるＡＣ／Ａの算出及び注視判定部２９における注視判定に係る処理を説明する。なお、測定処理における片眼遮蔽について、被検眼ＥＲ（右眼）を遮蔽する例を挙げて説明し、被検眼ＥＬ（左眼）を遮蔽する場合の測定は、被検眼ＥＲと同様であるため、重複説明を省略する。

初めに、ステップＳ１０では、被検眼ＥＬ，ＥＲの完全矯正が行われる。具体的には、被検者を測定位置に着かせ、被検者の顔を顎台１２及び額あて１４で固定した後に、視標１０を被検眼ＥＬ，ＥＲ前３３ｃｍで提示し、視標１０が見えるように矯正を行う。

続いて、光路Ｌ１，Ｌ２上に遮蔽板１３Ｌ，１３Ｒを挿入せず（両眼開放）、且つ、レンズ１４Ｌ，１４Ｒが両眼に負荷されない状態（レンズ負荷無）において、被検眼ＥＬ，ＥＲを５秒間測定する（ステップＳ１１）。この時、カメラ１８Ｌ，１８Ｒにより撮像された複数の被検眼ＥＬ，ＥＲの画像は、上述した瞳孔データ取得フローに従ってそれぞれ処理され、それぞれの瞳孔直径及び瞳孔位置が算出される。ここで得られた瞳孔の直径及び位置データは、レンズ負荷無・両眼開放時のデータとして記憶部３０に記録される。

ステップＳ１２では、片眼（右眼ＥＲ）の光路Ｌ２上に遮蔽板１３Ｒが挿入される（片眼遮蔽）とともに、レンズ１４Ｌ，１４Ｒが両眼に負荷されない状態（レンズ負荷無し）で、被検眼ＥＬ，ＥＲの測定が行われる。このとき具体的には、入力手段３０により入力された検者の指示内容に従って解析指示部２５は、駆動制御部１７を介して遮蔽駆動部１５を駆動させ、遮蔽板１３Ｒを光軸Ｌ２に挿入し、被検眼ＥＲの視野を遮蔽する。遮蔽した後に、遮蔽されている被検眼ＥＲと遮蔽されていない被検眼ＥＬとを５秒間測定する。次に、被検眼ＥＬ，ＥＲの画像は、上述した瞳孔データ取得フローに従ってそれぞれ処理され、被検眼毎の瞳孔直径及び瞳孔位置が算出される。ここで得られた瞳孔の直径及び位置のデータは、レンズ負荷無・片眼遮蔽時のデータとして記憶部３０に記録される。

ステップＳ１３では、ステップ１２で光路Ｌ２上に挿入された遮蔽板１３Ｒが光路Ｌ２から除かれる（両眼開放）とともに、光路Ｌ１，Ｌ２上に＋３Ｄのレンズが配置される（レンズ負荷有り）。具体的には、解析指示部２５は、駆動制御部１７を介して遮蔽駆動部１５を駆動させ、遮蔽板１３Ｒを光軸Ｌ２からはずすことにより、片眼遮蔽状態から両眼開放状態に戻る。次いで、解析指示部２５は駆動制御部１７を介して、レンズ１４Ｌ，１４Ｒを光路Ｌ１，Ｌ２に挿入するようレンズ駆動部１６へ指示する。その結果、被検眼は、レンズ負荷有・両眼開放の状態となる。

次に、ステップＳ１４は、ステップ１３の状態、すなわちレンズ負荷有・両眼開放状態において、被検眼ＥＬ，ＥＲを５秒間測定し、上述した瞳孔データ取得フローに従って両眼の瞳孔直径及び瞳孔位置が算出される。ここで得られた瞳孔の直径及び位置のデータは、レンズ負荷有・両眼開放時データとして記憶部３０に記録される。

ステップＳ１５では、被検眼ＥＬ，ＥＲに対してレンズ１４Ｌ，１４Ｒが負荷され（レンズ負荷有り）、且つ、片眼（右眼ＥＲ）が遮蔽された状態（片眼遮蔽）で測定が行われる。このとき具体的には、解析指示部２５は、駆動制御部１７を介して遮蔽駆動部１５を駆動させ、遮蔽板１３Ｒを光軸Ｌ２に挿入し、被検眼ＥＲの視野を遮蔽する。遮蔽した後に、遮蔽されている被検眼ＥＲ及び遮蔽されていない被検眼ＥＬを５秒間測定する。次に、被検眼ＥＬ，ＥＲの画像は、上述した瞳孔データ取得フローに従ってそれぞれ処理され、被検眼毎の瞳孔直径及び瞳孔位置が算出される。ここで得られた瞳孔の直径及び位置のデータは、レンズ負荷有・片眼遮蔽時データとして記憶部３０に記録される。

ステップＳ１６では、片眼遮蔽時に遮蔽されない被検眼ＥＬを対象として、遮蔽前後での瞳孔直径データに基づいて瞳孔直径変化率の算出が行われる。ここでは、レンズ１４Ｌ，１４Ｒが被検眼ＥＬ，ＥＲに負荷されない状態での瞳孔直径データを対象とする。瞳孔直径の変化率は、「ＣＲ_ＥＬ＝（Ｄ２_ＥＬ−Ｄ１_ＥＬ）／Ｄ２_ＥＬ」により算出される。ここでは、ＣＲ_ＥＬは瞳孔直径の変化率であり、Ｄ１_ＥＬは両眼開放時における被検眼ＥＬの瞳孔直径の平均値であり、Ｄ２_ＥＬは片眼遮蔽時における被検眼ＥＬの瞳孔直径の平均値である。従って、ステップＳ１１の両眼開放状態にて測定された被検眼ＥＬの複数の瞳孔直径データから瞳孔直径の平均値が算出されＤ１_ＥＬとし、ステップＳ１２の片眼遮蔽状態にて測定された被検眼ＥＬの複数の瞳孔直径データから瞳孔直径の平均値が算出されＤ２_ＥＬとする。これにより、レンズ負荷無し状態での、被検眼ＥＬの瞳孔直径の変化率が算出される。

ステップＳ１７では、ステップＳ１６にて算出された瞳孔直径の変化率（ＣＲ_ＥＬ）と、予め設定された基準値との比較が行われ、ステップＳ１１及びＳ１２の測定時に被検者が視標１０を注視していたか否かが判定される。瞳孔直径の変化率（ＣＲ_ＥＬ）が基準値を超えなかった場合、遮蔽されなかった被検眼ＥＬが視標１０へ指向されていなかったと判定され、測定データを無効とし、処理はＳ１１へ戻る。

一方、瞳孔直径の変化率が基準値を超え、ステップＳ１１及びＳ１２の測定時に遮蔽されていなかった被検眼ＥＬが視標１０へ指向されていたと判定された場合、処理がステップＳ１８に進む。ステップ１８では、レンズ１４Ｌ，１４Ｒが被検眼ＥＬ，ＥＲに負荷された状態での被検眼ＥＬの瞳孔直径変化率（ＣＲ’_ＥＬ）の算出が行われる。ここでは、ステップＳ１４の両眼開放状態にて測定された被検眼ＥＬの複数の瞳孔直径データから瞳孔直径の平均値が算出されＤ１’_ＥＬとし、ステップＳ１５の片眼遮蔽の状態にて測定された被検眼ＥＬの複数の瞳孔直径データから瞳孔直径の平均値が算出されＤ２’ _ＥＬとし、上記した瞳孔直径の変化率の算出式に従い、瞳孔直径の変化率（ＣＲ’_ＥＬ）が算出される。

ステップＳ１９では、ステップＳ１８にて算出された瞳孔直径の変化率（ＣＲ’_ＥＬ）と予め設定された基準値との比較が行われ、ステップＳ１４及びＳ１５の測定時に被検者が視標１０を注視していたか否かが判定される。そして、瞳孔直径の変化率（ＣＲ’_ＥＬ）が基準値を超えなかった場合、遮蔽されていなかった被検眼ＥＬが視標１０へ指向されていなかったと判定され、測定データを無効とし、処理はＳ１１へ戻る。

一方、瞳孔直径の変化率（ＣＲ’_ＥＬ）が基準値を超え、ステップＳ１４及びＳ１５の測定時に被検眼ＥＬが視標１０へ指向されていたと判定された場合、処理がステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、輻輳算出部２１により被検眼ＥＲの輻輳量及びＡＣ／Ａの算出が、上記ステップに従って記憶部３０に記録された瞳孔データに基づいて行われる。ここでは、片眼遮蔽時に遮蔽された被検眼ＥＲに対し、レンズ１４Ｌ，１４Ｒを負荷しない状態及び負荷する状態での輻輳量（瞳孔位置変化量）をそれぞれ算出し、その算出された結果に基づいて更にＡＣ／Ａを計算する。被検眼ＥＲに対して取得された輻輳量及びＡＣ／Ａは、輻輳量_ＥＬ、ＡＣ／Ａ_ＥＬとする。

輻輳量は、レンズ１４Ｌ，１４Ｒによる負荷の有り及び無しの状態において、両眼開放時と片眼遮蔽時における瞳孔位置（眼位）の変化より個別に算出される。また、ＡＣ／Ａは「ＡＣ／Ａ＝（ΔＤ_２−ΔＤ_１）／負荷量」により算出される。ここでは、ΔＤ_２は、レンズ１４Ｌ，１４Ｒを負荷する状態での輻輳量であり、ΔＤ_１はレンズ１４Ｌ，１４Ｒを負荷しない状態での輻輳量である。負荷量としては、レンズのディオプター値が採用され、本実施形態においては、レンズのディオプター値（負荷量）は３Ｄである。

そして、算出した被検眼ＥＲの輻輳量_ＥＲ及びＡＣ／Ａ_ＥＲの結果がデータ表示部９により表示される。これによって、被検眼ＥＲ（右眼）を遮蔽する場合の測定が終了する。次に、上述したステップに沿って、被検眼ＥＬ（左眼）を遮蔽する場合の測定を行う。

以上のように構成された瞳孔測定装置１では、注視判定部２０は、被検眼ＥＲの輻輳量_ＥＲが算出される場合、遮蔽板１３Ｌにより遮蔽されていない被検眼ＥＬの、遮蔽前後における瞳孔直径の変化に基づいて、被検眼ＥＬが視標１０へ指向されていたか否かを判定するので、被検者が視標１０を注視していたかどうかの確認を容易に行うことが可能となる。そして、輻輳算出部２１は、遮蔽板１３Ｒにより遮蔽されている被検眼ＥＲの、レンズ１４Ｌの挿入前後における瞳孔位置の変化に基づいて被検眼ＥＲの輻輳量_ＥＲを算出することができる。よって、被検眼ＥＬ，ＥＲが視標１０へ指向されているか否かを確認しながら瞳孔に関する各測定を行うことが可能となり、測定精度を高めることができる。その結果として、輻輳量やＡＣ／Ａなどの測定結果の信頼性を向上することができる。

また、瞳孔測定装置１には、レンズ１４Ｌ，１４Ｒが挿脱自在に設けられているため、ＡＣ／Ａ測定のようなレンズ１４Ｌ，１４Ｒが必要とされた測定では、レンズ１４Ｌ，１４Ｒを光路Ｌ１，Ｌ２に挿入して測定することができる。そして、レンズ１４Ｌ，１４Ｒが必要とされない測定では、光路Ｌ１，Ｌ２からレンズ１４Ｌ，１４Ｒを容易にはずすことができるので、装置としての応用性を高めることができる。

更に、遮蔽板１３Ｌ，１３Ｒを駆動する遮蔽駆動部１５と、レンズ１４Ｌ，１４Ｒを駆動するレンズ駆動部１６と、これらの駆動部を制御する駆動制御部１７とを備えるので、測定時間の短縮化を図ることができる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の説明において、被検者が視標１０を注視しているか否かの判定は、両眼開放時と片眼遮蔽時における、遮蔽されていない被検眼の瞳孔直径の変化率に基づき行われているものとしたが、これに限らず、遮蔽されていない被検眼ＥＬ，ＥＲの瞳孔位置の基準位置からの変化量に基づいて行われてもよい。この場合には、例えば、完全矯正下で取得された瞳孔位置（ステップＳ１１）を基準位置として設定すればよく、被検眼が視標を注視しているか否かを容易に確認することができる。また、被検眼ＥＬ，ＥＲを測定するために被検眼ＥＬ，ＥＲにそれぞれ対応するカメラ１８Ｌ，１８Ｒを設けているが、１台のカメラを用いて測定を行ってもよい。この場合、両眼ＥＬ，ＥＲの角膜反射光は、１台のカメラに集光される。

また、瞳孔測定装置１における測定処理は上記の実施形態に限らず、種々の変更を加えてもよい。例えば上記の実施形態では、被検眼ＥＬ，ＥＲの注視状態を確認してから輻輳量及びＡＣ／Ａの算出を行っているが、これに限らず、被検眼ＥＬ，ＥＲの注視状態の判定と輻輳量及びＡＣ／Ａの算出を同時に行い、注視状態の判定結果と輻輳量及びＡＣ／Ａの算出結果とを表示部４に表示してもよい。

また、測定処理について、例えば完全矯正した後に、光路Ｌ２に遮蔽板１３Ｒを挿入して被検眼ＥＲ（右眼）を遮蔽し、両眼にレンズ１４Ｌ，１４Ｒを挿脱しながら測定を行い、その後に光路Ｌ１に遮蔽板１３Ｌを挿入して被検眼ＥＬ（左眼）を遮蔽し、両眼にレンズ１４Ｌ，１４Ｒを挿脱しながら測定を行ってから、注視判定と輻輳量及びＡＣ／Ａの算出を行ってもよい。

次に、上記実施形態にて取得された実測データを用いて、被検眼ＥＬ，ＥＲが、測定期間にわたり、視標１０へ指向されていたか否かの判断を説明する。図１０及び図１１は、測定時間と、両眼の瞳孔位置及び瞳孔直径との関係を示すグラフである。本実施形態においては、このグラフは表示部９に表示される。

まず、図１０を用いて、被検眼ＥＬ，ＥＲが測定期間にわたり視標１０へ維持されていた例を説明する。図１０のグラフでは、右眼ＥＲの瞳孔位置及び瞳孔幅は実線で、左眼ＥＬの瞳孔位置及び瞳孔幅は破線で示されている。なお、このグラフは、レンズ負荷有・両眼開放状態（ステップ１４）からレンズ負荷有・片眼遮蔽状態（ステップ１５）までの測定期間における被検眼ＥＬ，ＥＲの瞳孔位置及び瞳孔直径（瞳孔幅）を示す。

輻輳量の測定対象となる被検眼を右眼ＥＲとし、他方、注視判定の対象となる被検眼を左眼ＥＬとした。また、注視判定では両眼開放時と片眼遮蔽時とにおける左眼ＥＬの瞳孔径の変化率に基づき行われた。具体的には、両眼開放時の瞳孔径が比較的安定していた測定期間（実線枠）及び片眼遮蔽時の瞳孔幅が安定している測定期間（破線枠）における瞳孔径データを使用した。各枠内について瞳孔径の平均値を算出し、次いで上述した算出式に従って瞳孔径変化率を算出した。上述したステップ２９に従い、当該瞳孔径変化率と、予め決めた基準値とを比較したところ、当該瞳孔径変化率が基準値を越えていたことから、被験者は視線を視標１０へ維持していたと判断した。なお、本実施形態では、注視判定に瞳孔径変化率を使用したが、瞳孔位置データを使用してもよい。図１０のグラフから明らかなように、左眼ＥＬの瞳孔位置は測定期間にわたり、一定に維持されていたことが見て取れる。被検者が測定期間に渡り視標を注視していたことが確認されると、次いで、輻輳算出部にて、右眼ＥＲの輻輳量が算出される。図１０の瞳孔位置データから明らかなように、右眼ＥＲは、片眼遮蔽と同時に、輻輳が生じていることが確認できる。

次に、図１１を用いて、被検眼ＥＬ，ＥＲが測定期間にわたり視標１０へ維持されていなかった例を説明する。図１１のグラフでは、右眼ＥＲの瞳孔位置及び瞳孔幅は実線で、左眼ＥＬの瞳孔位置及び瞳孔幅は破線で示されている。なお、このグラフは、レンズ負荷有・両眼開放状態（ステップ１４）からレンズ負荷有・片眼遮蔽状態（ステップ１５）までの測定期間における被検眼ＥＬ，ＥＲの瞳孔位置及び瞳孔直径（瞳孔幅）を示す。

輻輳量の測定対象となる被検眼を右眼ＥＲとし、他方、注視判定の対象となる被検眼を左眼ＥＬとした。また、注視判定では両眼開放時と片眼遮蔽時とにおける左眼ＥＬの瞳孔径の変化率に基づき行われた。具体的には、両眼開放時の瞳孔径が比較的安定していた測定期間（実線枠）及び片眼遮蔽時の瞳孔幅が安定している測定期間（破線枠）における瞳孔径データを使用した。各枠内について瞳孔径の平均値を算出し、次いで上述した算出式に従って瞳孔径変化率を算出した。上述したステップ２９に従い、当該瞳孔径変化率と、予め決めた基準値とを比較したところ、当該瞳孔径変化率が基準値を越えなかったことから、被験者は視線を視標１０へ維持していなかったと判断した。なお、本実施形態では、注視判定に瞳孔径変化率を使用したが、瞳孔位置データを使用してもよい。図１１のグラフから明らかなように、左眼ＥＬの瞳孔位置は測定期間にわたり、一定に維持されていなかったことが見て取れる。

本発明による瞳孔測定装置は、上記した実施形態及び構成例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記した解析画面（グラフ）は、瞳孔測定装置に適用可能な一例を示すものであるが、このような画面に限らず、具体的な瞳孔解析方法などに応じて様々な解析画面を用いても良い。また、瞳孔径の平均値の算出方法等についても、上記した具体例に限らず、様々な方法を用いても良い。

本発明に係る瞳孔測定装置の一実施形態を示す斜視図である。 本発明に係る瞳孔測定装置の内部構成を示す概略平面図である。 本発明に係る瞳孔測定装置の内部構成を示す概略正面図である。 本発明に係る瞳孔解析装置の内部構造を示すブロック図である。 撮像された被検眼の画像を示す図である。 時系列に出力される画像信号の輝度データである。 時系列に出力される二値化信号を示す二値化データである。 瞳孔測定装置における画像処理のフロー図である。 瞳孔測定装置における測定処理のフロー図である。 測定時間と、両眼の瞳孔位置及び瞳孔直径との関係を示すグラフである。 測定時間と、両眼の瞳孔位置及び瞳孔直径との関係を示すグラフである。

符号の説明

１…瞳孔測定装置、１０…視標、１２Ｌ，１２Ｒ…赤外光源、１３Ｌ，１３Ｒ…遮蔽板、１４Ｌ，１４Ｒ…レンズ、１５…遮蔽駆動部、１６…レンズ駆動部、１７…駆動制御部、１８Ｌ，１８Ｒ…カメラ、２１…瞳孔解析部、２６…瞳孔情報算出部、２７…輻輳量算出部、２８…ＡＣ／Ａ算出部、２９…注視判定部、Ｌ１，Ｌ２…光路、ＥＬ，ＥＲ…被検眼。

Claims (7)

1. 被検眼に照射する赤外線を発する光源と、
   被検眼に提示する視標と、
   被検眼と前記視標との間の光路に挿脱自在に設けられ、被検眼のいずれか一つを遮蔽する遮蔽部と、
   被検眼からの角膜反射光を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された画像に基づいて被検眼の瞳孔位置、瞳孔直径及び瞳孔面積のうち、少なくとも一つを算出する演算手段とを備え、
   前記演算手段は、
   前記遮蔽部により遮蔽されていない被検眼の瞳孔位置、瞳孔直径及び瞳孔面積のうち、少なくとも一つに基づいて当該被検眼が前記視標へ指向されているか否かを判定する注視判定手段と、
   前記遮蔽部により遮蔽されている被検眼の瞳孔位置の変化に基づいて被検眼の輻輳量を算出する輻輳算出手段を有することを特徴とする瞳孔測定装置。
2. 被検眼と前記視標との間の光路に挿脱自在に設けられたレンズを備えることを特徴とする請求項１に記載の瞳孔測定装置。
3. 前記遮蔽部を駆動する遮蔽駆動部と、
   前記レンズを駆動するレンズ駆動部と、
   前記遮蔽部と前記レンズとを被検眼と前記視標との間の光路に挿脱するように、前記遮蔽駆動部と前記レンズ駆動部とを制御する制御部とを更に備えることを特徴とする請求項２に記載の瞳孔測定装置。
4. 前記注視判定手段は、前記遮蔽部が前記光路に挿入されない両眼開放時と、前記遮蔽部が前記光路に挿入される片眼遮蔽時とにおける、遮蔽されない被検眼の瞳孔位置の変化率、瞳孔直径の変化率及び瞳孔面積の変化率のうち、少なくとも一つに基づいて当該被検眼が前記視標へ指向されているか否かを判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の瞳孔測定装置。
5. 前記注視判定手段は、前記遮蔽部により遮蔽されていない被検眼の瞳孔位置の基準位置からの変化量に基づいて、当該被検眼が前記視標へ指向されているか否かを判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の瞳孔測定装置。
6. 前記輻輳算出手段は、前記遮蔽部が前記光路に挿入されない両眼開放時と、前記遮蔽部が前記光路に挿入される片眼遮蔽時とにおける、遮蔽される被検眼の瞳孔位置の変化に基づいて輻輳量を算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の瞳孔測定装置。
7. 前記輻輳算出手段は、求めた輻輳量に基づいて更に調節性輻輳対調節比の算出を行うことを特徴とする請求項６に記載の瞳孔測定装置。
   

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