JP2019146915A - 評価装置、評価方法、及び評価プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】より精度の高い評価を行うことが可能な評価装置、評価方法、及び評価プログラムを提供する。【解決手段】評価装置は、画像を表示する表示画面と、表示画面を観察する被験者の注視点の位置を検出する注視点検出部と、表示画面に表示又は配置される第１指標に対応する領域に特定領域を設定する領域設定部と、注視点の位置の検出結果に基づいて注視点が特定領域に存在するか否かを判定する判定部と、判定部において注視点が特定領域に存在すると判定された場合に、表示画面において第１指標とは異なる位置に第２指標を表示させる表示制御部と、被験者が第２指標を認識したか否かを判断する演算部と、演算部の判断結果に基づいて、被験者の視機能を評価する評価部とを備える。【選択図】図１６

Description

本発明は、評価装置、評価方法、及び評価プログラムに関する。

網膜における周辺視野の欠損の有無を評価する評価方法として、例えば、被験者にある一点を注視させ、その周辺に提示した指標を認知可能であるか否かを調べる方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１６１１２２号公報

特許文献１に記載の方法では、被験者が指示された指標を注視しているときのみ指標を提示する構成ではない。従って、被験者が周辺視野で指標を認識できているか否かを判断することが困難であり、周辺視野の欠損の有無を精度よく評価することが困難である。そのため、より精度の高い評価を行うことが可能な技術が求められている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、より精度の高い評価を行うことが可能な評価装置、評価方法、及び評価プログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る評価装置は、画像を表示する表示画面と、前記表示画面を観察する被験者の注視点の位置を検出する注視点検出部と、前記表示画面に表示又は配置される第１指標に対応する領域に特定領域を設定する領域設定部と、前記注視点の位置の検出結果に基づいて前記注視点が前記特定領域に存在するか否かを判定する判定部と、前記判定部において前記注視点が前記特定領域に存在すると判定された場合に、前記表示画面において前記第１指標とは異なる位置に第２指標を表示させる表示制御部と、前記被験者が前記第２指標を認識したか否かを判断する演算部と、前記演算部の判断結果に基づいて、前記被験者の視機能を評価する評価部とを備える。

本発明に係る評価方法は、画像を表示する表示画面を観察する被験者の注視点の位置を検出することと、前記表示画面に表示又は配置される第１指標に対応する領域に特定領域を設定することと、前記注視点の位置の検出結果に基づいて前記注視点が前記特定領域に存在するか否かを判定することと、前記判定部において前記注視点が前記特定領域に存在すると判定された場合に、前記表示画面において前記第１指標とは異なる位置に第２指標を表示させることと、前記被験者が前記第２指標を認識したか否かを判断することと、前記検出部の検出結果に基づいて、前記被験者の視機能を評価することとを含む。

本発明に係る評価プログラムは、画像を表示する表示画面を観察する被験者の注視点の位置を検出する処理と、前記表示画面に表示又は配置される第１指標に対応する領域に特定領域を設定する処理と、前記注視点の位置の検出結果に基づいて前記注視点が前記特定領域に存在するか否かを判定する処理と、前記判定部において前記注視点が前記特定領域に存在すると判定された場合に、前記表示画面において前記第１指標とは異なる位置に第２指標を表示させる処理と、前記被験者が前記第２指標を認識したか否かを判断する処理と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記被験者の視機能を評価する処理とをコンピュータに実行させる。

本発明によれば、より精度の高い評価を行うことが可能な評価装置、評価方法、及び評価プログラムを提供することができる。

図１は、本実施形態に係る視線検出装置の一例を模式的に示す斜視図である。 図２は、本実施形態に係る視線検出装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 図３は、本実施形態に係る視線検出装置の一例を示す機能ブロック図である。 図４は、本実施形態に係る角膜曲率中心の位置データの算出方法を説明するための模式図である。 図５は、本実施形態に係る角膜曲率中心の位置データの算出方法を説明するための模式図である。 図６は、本実施形態に係るキャリブレーション処理の一例を説明するための模式図である。 図７は、本実施形態に係る注視点検出処理の一例を説明するための模式図である。 図８は、表示画面に表示させる指標の一例を示す図である。 図９は、表示画面に表示させる指標の一例を示す図である。 図１０は、本実施形態に係る評価方法の原理を模式的に示す図である。 図１１は、表示画面に第２指標の位置を変えて表示させる場合の例を示す図である。 図１２は、表示画面に第２指標の位置を変えて表示させる場合の例を示す図である。 図１３は、表示画面に第２指標の位置を変えて表示させる場合の例を示す図である。 図１４は、表示画面に第２指標の位置を変えて表示させる場合の例を示す図である。 図１５は、表示画面に指標を表示させる場合の他の例を示す図である。 図１６は、被験者が第２指標を認識できたか否かを判断する処理の一例を示すフローチャートである。 図１７は、本実施形態に係る評価方法の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る評価装置、評価方法、及び評価プログラムの実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

以下の説明においては、三次元グローバル座標系を設定して各部の位置関係について説明する。所定面の第１軸と平行な方向をＸ軸方向とし、第１軸と直交する所定面の第２軸と平行な方向をＹ軸方向とし、第１軸及び第２軸のそれぞれと直交する第３軸と平行な方向をＺ軸方向とする。所定面はＸＹ平面を含む。

（視線検出装置）
図１は、第１実施形態に係る視線検出装置１００の一例を模式的に示す斜視図である。視線検出装置１００は、被験者の視機能として、緑内障等による周辺視野の欠損の有無を評価する評価装置として用いられる。図１に示すように、視線検出装置１００は、表示装置１０１と、ステレオカメラ装置１０２と、照明装置１０３と、被験者入力部７０とを備える。

表示装置１０１は、液晶ディスプレイ（liquid crystal display：ＬＣＤ）又は有機ＥＬディスプレイ（organic electroluminescence display：ＯＬＥＤ）のようなフラットパネルディスプレイを含む。本実施形態において、表示装置１０１は、表示画面１０１Ｓを有する。表示画面１０１Ｓは、画像を表示する。本実施形態において、表示画面１０１Ｓは、例えば被験者の視機能を評価するための第１指標及び第２指標を表示する。表示画面１０１Ｓは、ＸＹ平面と実質的に平行である。Ｘ軸方向は表示画面１０１Ｓの左右方向であり、Ｙ軸方向は表示画面１０１Ｓの上下方向であり、Ｚ軸方向は表示画面１０１Ｓと直交する奥行方向である。

ステレオカメラ装置１０２は、第１カメラ１０２Ａ及び第２カメラ１０２Ｂを有する。ステレオカメラ装置１０２は、表示装置１０１の表示画面１０１Ｓよりも下方に配置される。第１カメラ１０２Ａと第２カメラ１０２ＢとはＸ軸方向に配置される。第１カメラ１０２Ａは、第２カメラ１０２Ｂよりも−Ｘ方向に配置される。第１カメラ１０２Ａ及び第２カメラ１０２Ｂはそれぞれ、赤外線カメラを含み、例えば波長８５０［ｎｍ］の近赤外光を透過可能な光学系と、その近赤外光を受光可能な撮像素子とを有する。

照明装置１０３は、第１光源１０３Ａ及び第２光源１０３Ｂを有する。照明装置１０３は、表示装置１０１の表示画面１０１Ｓよりも下方に配置される。第１光源１０３Ａと第２光源１０３ＢとはＸ軸方向に配置される。第１光源１０３Ａは、第１カメラ１０２Ａよりも−Ｘ方向に配置される。第２光源１０３Ｂは、第２カメラ１０２Ｂよりも＋Ｘ方向に配置される。第１光源１０３Ａ及び第２光源１０３Ｂはそれぞれ、ＬＥＤ（light emitting diode）光源を含み、例えば波長８５０［ｎｍ］の近赤外光を射出可能である。なお、第１光源１０３Ａ及び第２光源１０３Ｂは、第１カメラ１０２Ａと第２カメラ１０２Ｂとの間に配置されてもよい。

照明装置１０３は、検出光である近赤外光を射出して、被験者の眼球１１１を照明する。ステレオカメラ装置１０２は、第１光源１０３Ａから射出された検出光が眼球１１１に照射されたときに第２カメラ１０２Ｂで眼球１１１を撮影し、第２光源１０３Ｂから射出された検出光が眼球１１１に照射されたときに第１カメラ１０２Ａで眼球１１１を撮影する。

第１カメラ１０２Ａ及び第２カメラ１０２Ｂの少なくとも一方からフレーム同期信号が出力される。第１光源１０３Ａ及び第２光源１０３Ｂは、フレーム同期信号に基づいて検出光を射出する。第１カメラ１０２Ａは、第２光源１０３Ｂから射出された検出光が眼球１１１に照射されたときに、眼球１１１の画像データを取得する。第２カメラ１０２Ｂは、第１光源１０３Ａから射出された検出光が眼球１１１に照射されたときに、眼球１１１の画像データを取得する。

眼球１１１に検出光が照射されると、その検出光の一部は瞳孔１１２で反射し、その瞳孔１１２からの光がステレオカメラ装置１０２に入射する。また、眼球１１１に検出光が照射されると、角膜の虚像である角膜反射像１１３が眼球１１１に形成され、その角膜反射像１１３からの光がステレオカメラ装置１０２に入射する。

第１カメラ１０２Ａ及び第２カメラ１０２Ｂと第１光源１０３Ａ及び第２光源１０３Ｂとの相対位置が適切に設定されることにより、瞳孔１１２からステレオカメラ装置１０２に入射する光の強度は低くなり、角膜反射像１１３からステレオカメラ装置１０２に入射する光の強度は高くなる。すなわち、ステレオカメラ装置１０２で取得される瞳孔１１２の画像は低輝度となり、角膜反射像１１３の画像は高輝度となる。ステレオカメラ装置１０２は、取得される画像の輝度に基づいて、瞳孔１１２の位置及び角膜反射像１１３の位置を検出することができる。

図２は、本実施形態に係る視線検出装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。図２に示すように、視線検出装置１００は、表示装置１０１と、ステレオカメラ装置１０２と、照明装置１０３と、コンピュータシステム２０と、入出力インターフェース装置３０と、駆動回路４０と、出力装置５０と、入力装置６０と、被験者入力部７０とを備える。

コンピュータシステム２０と、駆動回路４０と、出力装置５０と、入力装置６０と、被験者入力部７０とは、入出力インターフェース装置３０を介してデータ通信する。コンピュータシステム２０は、演算処理装置２０Ａ及び記憶装置２０Ｂを含む。演算処理装置２０Ａは、ＣＰＵ（central processing unit）のようなマイクロプロセッサを含む。記憶装置２０Ｂは、ＲＯＭ（read only memory）及びＲＡＭ（random access memory）のようなメモリ又はストレージを含む。演算処理装置２０Ａは、記憶装置２０Ｂに記憶されているコンピュータプログラム２０Ｃに従って演算処理を実施する。

駆動回路４０は、駆動信号を生成して、表示装置１０１、ステレオカメラ装置１０２、及び照明装置１０３に出力する。また、駆動回路４０は、ステレオカメラ装置１０２で取得された眼球１１１の画像データを、入出力インターフェース装置３０を介してコンピュータシステム２０に供給する。

出力装置５０は、フラットパネルディスプレイのような表示装置を含む。なお、出力装置５０は、印刷装置を含んでもよい。入力装置６０は、操作されることにより入力データを生成する。入力装置６０は、コンピュータシステム用のキーボード又はマウスを含む。なお、入力装置６０が表示装置である出力装置５０の表示画面に設けられたタッチセンサを含んでもよい。被験者入力部７０は、被験者が後述する指標（第２指標Ｍ２）を認識できたか否かを入力する。被験者入力部７０としては、例えばボタン式スイッチ等が用いられる。この構成では、例えば第２指標Ｍ２を認識できたと被験者が判断する場合、被験者にボタンを押してもらうことで、入力信号がコンピュータシステム２０に送信される。

本実施形態においては、表示装置１０１とコンピュータシステム２０とは別々の装置である。なお、表示装置１０１とコンピュータシステム２０とが一体でもよい。例えば視線検出装置１００がタブレット型パーソナルコンピュータを含む場合、そのタブレット型パーソナルコンピュータに、コンピュータシステム２０、入出力インターフェース装置３０、駆動回路４０、及び表示装置１０１が搭載されてもよい。

図３は、本実施形態に係る視線検出装置１００の一例を示す機能ブロック図である。図３に示すように、入出力インターフェース装置３０は、入出力部３０２を有する。駆動回路４０は、表示装置１０１を駆動するための駆動信号を生成して表示装置１０１に出力する表示装置駆動部４０２と、第１カメラ１０２Ａを駆動するための駆動信号を生成して第１カメラ１０２Ａに出力する第１カメラ入出力部４０４Ａと、第２カメラ１０２Ｂを駆動するための駆動信号を生成して第２カメラ１０２Ｂに出力する第２カメラ入出力部４０４Ｂと、第１光源１０３Ａ及び第２光源１０３Ｂを駆動するための駆動信号を生成して第１光源１０３Ａ及び第２光源１０３Ｂに出力する光源駆動部４０６とを有する。また、第１カメラ入出力部４０４Ａは、第１カメラ１０２Ａで取得された眼球１１１の画像データを、入出力部３０２を介してコンピュータシステム２０に供給する。第２カメラ入出力部４０４Ｂは、第２カメラ１０２Ｂで取得された眼球１１１の画像データを、入出力部３０２を介してコンピュータシステム２０に供給する。

コンピュータシステム２０は、視線検出装置１００を制御する。コンピュータシステム２０は、表示制御部２０２と、光源制御部２０４と、画像データ取得部２０６と、入力データ取得部２０８と、位置検出部２１０と、曲率中心算出部２１２と、注視点検出部２１４と、領域設定部２１６と、判定部２１８と、演算部２２０と、記憶部２２２と、評価部２２４と、出力制御部２２６とを有する。コンピュータシステム２０の機能は、演算処理装置２０Ａ及び記憶装置２０Ｂによって発揮される。

表示制御部２０２は、被験者の視機能を評価するための第１指標及び第２指標を表示画面１０１Ｓに表示する。第１指標は、被験者に注視させる指標である。第２指標は、表示画面１０１Ｓの第１指標とは異なる位置に表示させる指標である。表示制御部２０２は、第２指標を複数の異なる位置に表示させることが可能である。なお、表示制御部２０２は、第１指標に相当する指標が表示画面１０１Ｓ上に別途配置される場合には、第１指標の表示を省略することができる。第２指標は、被験者が第１指標を注視した状態で網膜の周辺視野において認識できたか否かを判定するための指標である。表示制御部２０２は、後述する判定部２１８において注視点が特定領域に存在すると判定された場合に、表示画面において第１指標とは異なる位置に第２指標を表示させる。また、表示制御部２０２は、後述する判定部２１８において注視点が特定領域に存在しないと判定された場合に、表示画面において第２指標を非表示とする。

光源制御部２０４は、光源駆動部４０６を制御して、第１光源１０３Ａ及び第２光源１０３Ｂの作動状態を制御する。光源制御部２０４は、第１光源１０３Ａと第２光源１０３Ｂとが異なるタイミングで検出光を射出するように第１光源１０３Ａ及び第２光源１０３Ｂを制御する。

画像データ取得部２０６は、第１カメラ１０２Ａ及び第２カメラ１０２Ｂを含むステレオカメラ装置１０２によって取得された被験者の眼球１１１の画像データを、入出力部３０２を介してステレオカメラ装置１０２から取得する。

入力データ取得部２０８は、入力装置６０が操作されることにより生成された入力データを、入出力部３０２を介して入力装置６０から取得する。

位置検出部２１０は、画像データ取得部２０６で取得された眼球１１１の画像データに基づいて、瞳孔中心の位置データを検出する。また、位置検出部２１０は、画像データ取得部２０６で取得された眼球１１１の画像データに基づいて、角膜反射中心の位置データを検出する。瞳孔中心は、瞳孔１１２の中心である。角膜反射中心は、角膜反射像１１３の中心である。位置検出部２１０は、被験者の左右それぞれの眼球１１１について、瞳孔中心の位置データ及び角膜反射中心の位置データを検出する。

曲率中心算出部２１２は、画像データ取得部２０６で取得された眼球１１１の画像データに基づいて、眼球１１１の角膜曲率中心の位置データを算出する。

注視点検出部２１４は、画像データ取得部２０６で取得された眼球１１１の画像データに基づいて、被験者の注視点の位置データを検出する。本実施形態において、注視点の位置データとは、三次元グローバル座標系で規定される被験者の視線ベクトルと表示装置１０１の表示画面１０１Ｓとの交点の位置データをいう。注視点検出部２１４は、眼球１１１の画像データから取得された瞳孔中心の位置データ及び角膜曲率中心の位置データに基づいて、被験者の左右それぞれの眼球１１１の視線ベクトルを検出する。視線ベクトルが検出された後、注視点検出部２１４は、視線ベクトルと表示画面１０１Ｓとの交点を示す注視点の位置データを検出する。

領域設定部２１６は、表示装置１０１の表示画面１０１Ｓのうち第１指標が表示又は配置される部分に特定領域を設定する。

判定部２１８は、特定領域が表示画面１０１Ｓに設定される場合に、注視点の位置の検出結果である位置データに基づいて、注視点が特定領域に存在するか否かを判定し、判定データを出力する。判定部２１８は、例えば一定時間毎に注視点が特定領域に存在するか否かを判定する。一定時間としては、例えば第１カメラ１０２Ａ及び第２カメラ１０２Ｂから出力されるフレーム同期信号の周期（例えば５０［ｍｓｅｃ］毎）とすることができる。

演算部２２０は、表示画面１０１Ｓに第１指標が表示されてからの経過時間を検出するタイマを有する。演算部２２０は、被験者が第２指標を認識したか否かを判断する。演算部２２０は、被験者入力部７０からの入力結果に基づいて、被験者が第２指標を認識したか否かを判断する。本実施形態において、演算部２２０は、被験者入力部７０からの入力結果を検出した場合、被験者が第２指標を認識したと判断する。また、演算部２２０は、被験者入力部７０からの入力を検出しなかった場合、被験者が第２指標を認識しなかったと判断する。演算部２２０は、判断結果を出力する。

評価部２２４は、被験者の視機能を評価し、評価データを求める。評価データは、演算部２２０の判断結果に基づいて被験者の視機能を評価するデータである。

記憶部２２２は、表示画面１０１Ｓに表示させる画像の画像データ、判定部２１８により出力された判定データ、評価部２２４から出力された評価データを記憶する。表示画面１０１Ｓに表示させる画像は、静止画及び動画を含む。記憶部２２２は、複数の画像データを記憶する。記憶部２２２は、画像の表示開始及び表示終了のタイミングを示すデータを記憶する。また、記憶部２２２は、表示画面１０１Ｓに表示させる第２指標の位置に関するデータを記憶する。第２指標の位置に関するデータは、例えば網膜の視野に対応させて記憶されてもよい。また、記憶部２２２は、第２指標を認識できたか否かについての演算部２２０の判断結果を、第２指標の位置ごとに対応して記憶する。

記憶部２２２は、画像を表示する表示画面を観察する被験者の注視点の位置を検出する処理と、表示画面に表示又は配置される第１指標に対応する領域に特定領域を設定する処理と、注視点の位置の検出結果に基づいて注視点が特定領域に存在するか否かを判定する処理と、判定部において注視点が特定領域に存在すると判定された場合に、表示画面において第１指標とは異なる位置に第２指標を表示させる処理と、被験者が第２指標を認識したか否かを判断する処理と、検出部の検出結果に基づいて、被験者の視機能を評価する処理とをコンピュータに実行させる評価プログラムを記憶する。

出力制御部２２６は、表示装置１０１及び出力装置５０の少なくとも一方にデータを出力する。

次に、本実施形態に係る曲率中心算出部２１２の処理の概要について説明する。曲率中心算出部２１２は、眼球１１１の画像データに基づいて、眼球１１１の角膜曲率中心の位置データを算出する。図４及び図５は、本実施形態に係る角膜曲率中心１１０の位置データの算出方法を説明するための模式図である。図４は、１つの光源１０３Ｃで眼球１１１が照明される例を示す。図５は、第１光源１０３Ａ及び第２光源１０３Ｂで眼球１１１が照明される例を示す。

まず、図４に示す例について説明する。光源１０３Ｃは、第１カメラ１０２Ａと第２カメラ１０２Ｂとの間に配置される。瞳孔中心１１２Ｃは、瞳孔１１２の中心である。角膜反射中心１１３Ｃは、角膜反射像１１３の中心である。図４において、瞳孔中心１１２Ｃは、眼球１１１が１つの光源１０３Ｃで照明されたときの瞳孔中心を示す。角膜反射中心１１３Ｃは、眼球１１１が１つの光源１０３Ｃで照明されたときの角膜反射中心を示す。角膜反射中心１１３Ｃは、光源１０３Ｃと角膜曲率中心１１０とを結ぶ直線上に存在する。角膜反射中心１１３Ｃは、角膜表面と角膜曲率中心１１０との中間点に位置付けられる。角膜曲率半径１０９は、角膜表面と角膜曲率中心１１０との距離である。角膜反射中心１１３Ｃの位置データは、ステレオカメラ装置１０２によって検出される。角膜曲率中心１１０は、光源１０３Ｃと角膜反射中心１１３Ｃとを結ぶ直線上に存在する。曲率中心算出部２１２は、その直線上において角膜反射中心１１３Ｃからの距離が所定値となる位置データを、角膜曲率中心１１０の位置データとして算出する。所定値は、一般的な角膜の曲率半径値などから事前に定められた値であり、記憶部２２２に記憶されている。

次に、図５に示す例について説明する。本実施形態においては、第１カメラ１０２Ａ及び第２光源１０３Ｂと、第２カメラ１０２Ｂ及び第１光源１０３Ａとは、第１カメラ１０２Ａと第２カメラ１０２Ｂとの中間位置を通る直線に対して左右対称の位置に配置される。第１カメラ１０２Ａと第２カメラ１０２Ｂとの中間位置に仮想光源１０３Ｖが存在するとみなすことができる。角膜反射中心１２１は、第２カメラ１０２Ｂで眼球１１１を撮影した画像における角膜反射中心を示す。角膜反射中心１２２は、第１カメラ１０２Ａで眼球１１１を撮影した画像における角膜反射中心を示す。角膜反射中心１２４は、仮想光源１０３Ｖに対応する角膜反射中心を示す。角膜反射中心１２４の位置データは、ステレオカメラ装置１０２で取得された角膜反射中心１２１の位置データ及び角膜反射中心１２２の位置データに基づいて算出される。ステレオカメラ装置１０２は、ステレオカメラ装置１０２に規定される三次元ローカル座標系において角膜反射中心１２１の位置データ及び角膜反射中心１２２の位置データを検出する。ステレオカメラ装置１０２について、事前にステレオ較正法によるカメラ較正が実施され、ステレオカメラ装置１０２の三次元ローカル座標系を三次元グローバル座標系に変換する変換パラメータが算出される。その変換パラメータは、記憶部２２２に記憶されている。曲率中心算出部２１２は、ステレオカメラ装置１０２で取得された角膜反射中心１２１の位置データ及び角膜反射中心１２２の位置データを、変換パラメータを使って、三次元グローバル座標系における位置データに変換する。曲率中心算出部２１２は、三次元グローバル座標系で規定される角膜反射中心１２１の位置データ及び角膜反射中心１２２の位置データに基づいて、三次元グローバル座標系における角膜反射中心１２４の位置データを算出する。角膜曲率中心１１０は、仮想光源１０３Ｖと角膜反射中心１２４とを結ぶ直線１２３上に存在する。曲率中心算出部２１２は、直線１２３上において角膜反射中心１２４からの距離が所定値となる位置データを、角膜曲率中心１１０の位置データとして算出する。所定値は、一般的な角膜の曲率半径値などから事前に定められた値であり、記憶部２２２に記憶されている。

このように、光源が２つある場合でも、光源が１つである場合の方法と同様の方法で、角膜曲率中心１１０が算出される。

角膜曲率半径１０９は、角膜表面と角膜曲率中心１１０との距離である。したがって、角膜表面の位置データ及び角膜曲率中心１１０の位置データが算出されることにより、角膜曲率半径１０９が算出される。

次に、本実施形態に係る視線検出方法の一例について説明する。図６は、本実施形態に係るキャリブレーション処理の一例を説明するための模式図である。キャリブレーション処理では、被験者に注視させるため、目標位置１３０が設定される。目標位置１３０は、三次元グローバル座標系において規定される。本実施形態において、目標位置１３０は、例えば表示装置１０１の表示画面１０１Ｓの中央位置に設定される。なお、目標位置１３０は、表示画面１０１Ｓの端部位置に設定されてもよい。出力制御部２２６は、設定された目標位置１３０に目標画像を表示させる。直線１３１は、仮想光源１０３Ｖと角膜反射中心１１３Ｃとを結ぶ直線である。直線１３２は、目標位置１３０と瞳孔中心１１２Ｃとを結ぶ直線である。角膜曲率中心１１０は、直線１３１と直線１３２との交点である。曲率中心算出部２１２は、仮想光源１０３Ｖの位置データと、目標位置１３０の位置データと、瞳孔中心１１２Ｃの位置データと、角膜反射中心１１３Ｃの位置データとに基づいて、角膜曲率中心１１０の位置データを算出することができる。

次に、注視点検出処理について説明する。注視点検出処理は、キャリブレーション処理の後に実施される。注視点検出部２１４は、眼１１１の画像データに基づいて、被験者の視線ベクトル及び注視点の位置データを算出する。図７は、本実施形態に係る注視点検出処理の一例を説明するための模式図である。図７において、注視点１６５は、一般的な曲率半径値を用いて算出された角膜曲率中心から求めた注視点を示す。注視点１６６は、キャリブレーション処理で求められた距離１２６を用いて算出された角膜曲率中心から求めた注視点を示す。瞳孔中心１１２Ｃは、キャリブレーション処理において算出された瞳孔中心を示し、角膜反射中心１１３Ｃは、キャリブレーション処理において算出された角膜反射中心を示す。直線１７３は、仮想光源１０３Ｖと角膜反射中心１１３Ｃとを結ぶ直線である。角膜曲率中心１１０は、一般的な曲率半径値から算出した角膜曲率中心の位置である。距離１２６は、キャリブレーション処理により算出した瞳孔中心１１２Ｃと角膜曲率中心１１０との距離である。角膜曲率中心１１０Ｈは、距離１２６を用いて角膜曲率中心１１０を補正した補正後の角膜曲率中心の位置を示す。角膜曲率中心１１０Ｈは、角膜曲率中心１１０が直線１７３上に存在すること、及び瞳孔中心１１２Ｃと角膜曲率中心１１０との距離が距離１２６であることから求められる。これにより、一般的な曲率半径値を用いる場合に算出される視線１７７は、視線１７８に補正される。また、表示装置１０１の表示画面１０１Ｓ上の注視点は、注視点１６５から注視点１６６に補正される。

［評価方法］
次に、本実施形態に係る評価方法について説明する。本実施形態に係る評価方法では、上記の視線検出装置１００を用いることにより、被験者の視機能として、緑内障等による周辺視野の欠損の有無を評価する。

図８及び図９は、表示画面１０１Ｓに表示させる指標の一例を示す図である。図８に示すように、表示制御部２０２は、表示画面１０１Ｓの例えば中央部に、第１指標Ｍ１を表示させる。第１指標Ｍ１は、被験者に注視させるための指標である。図８に示す第１指標Ｍ１は、例えば円形であるが、これに限定されず、他の形状であってもよい。

また、図８では、表示画面１０１Ｓにおいて、例えば計測後に結果表示される注視点の一例を示しているが、当該注視点Ｐは、実際には表示画面１０１Ｓには表示されない。以降の各図において示される注視点Ｐについても同様である。注視点の位置データの検出は、例えば第１カメラ１０２Ａ及び第２カメラ１０２Ｂから出力されるフレーム同期信号の周期で（例えば５０［ｍｓｅｃ］毎に）実施される。第１カメラ１０２Ａ及び第２カメラ１０２Ｂは、同期して撮像する。

表示画面１０１Ｓに第１指標Ｍ１が表示される場合、領域設定部２１６は、第１指標Ｍ１に対応する特定領域Ａを設定する。例えば、図８に示す場合、領域設定部２１６は、第１指標Ｍ１を囲う矩形領域に特定領域Ａを設定する。なお、特定領域Ａの形状については、矩形に限定されず、円形、楕円形、多角形等、他の形状であってもよい。

表示画面１０１Ｓに第１指標Ｍ１が表示され、かつ特定領域Ａが設定される場合、判定部２１８は、被験者の注視点Ｐが特定領域Ａに存在するか否かをそれぞれ判定し、判定データを出力する。図８に示す場合、注視点Ｐが特定領域Ａの外側に存在するため、判定部２１８は、注視点Ｐが特定領域Ａに存在しない旨の判定データを出力する。

一方、例えば図９に示すように、注視点Ｐが移動して特定領域Ａの内側に入った場合等のように、注視点Ｐが特定領域Ａに存在する場合、判定部２１８は、注視点Ｐが特定領域Ａに存在する旨の判定データを出力する。

注視点Ｐが特定領域Ａに存在する旨の判定データが判定部２１８から出力された場合、表示制御部２０２は、図９に示すように、表示画面１０１Ｓのうち第１指標Ｍ１とは異なる位置に第２指標Ｍ２を表示させる。また、被験者の注視点Ｐが特定領域Ａに存在しない旨の判定データが判定部２１８から出力された場合、表示制御部２０２は、第２指標Ｍ２を非表示にする。このように、被験者が確実に第１指標Ｍ１を注視している場合にのみ第２指標Ｍ２を表示することにより、確実性が高い評価を行うことが可能となる。

本実施形態では、表示画面１０１Ｓに表示される第１指標Ｍ１を被験者に注視させ、その状態のまま第１指標Ｍ１とは異なる位置に第２指標Ｍ２を表示し、被験者が周辺視野により第２指標Ｍ２を認識できたか否かを判断することにより、被験者の視機能として、周辺視野の欠損の有無を評価する。

図１０は、本実施形態に係る評価方法の原理を模式的に示す図である。図１０に示すように、被験者の注視点Ｐが第１指標Ｍ１に存在する場合、第１指標Ｍ１の像が映るのは網膜１１４の視野中心１１５である。このとき、第２指標Ｍ２の像が映るのは、網膜１１４の周辺視野１１６である。つまり、被験者は、第２指標Ｍ２を周辺視野１１６で見ていることになる。したがって、第１指標Ｍ１を注視した状態で第２指標Ｍ２を認識できない被験者は、網膜１１４の周辺視野１１６に欠損があると評価することができる。

例えば、被験者が第１指標Ｍ１を注視した状態で第２指標Ｍ２を認識できた場合には、被験者に被験者入力部７０のボタンを押してもらうようにする。これにより、演算部２２０は、被験者入力部７０からの入力信号を検出した場合、被験者が第２指標Ｍ２を認識できたと判断する。また、演算部２２０は、被験者入力部７０からの入力信号を検出しない場合、被験者が第２指標Ｍ２を認識できなかったと判断する。

このような検査を、第２指標Ｍ２の表示位置を変えて複数回行う。図１１から図１４は、表示画面１０１Ｓに第２指標Ｍ２の位置を変えて表示させる場合の例を示す図である。上記の図９では第１指標Ｍ１の右下に第２指標Ｍ２を表示させたが、図１１では、第２指標Ｍ２を第１指標Ｍ１の右上に表示させている。また、図１２では、第２指標Ｍ２を第１指標Ｍ１の左上に表示させている。また、図１３では、第２指標Ｍ２を第１指標Ｍ１の左下に表示させている。なお、図１１から図１３に示す第２指標Ｍ２の位置は一例であり、他の位置に表示してもよい。

このように、第２指標Ｍ２の位置を変えて表示させ、被験者に第２指標Ｍ２を認識できるか否かを確認してもらうことで、網膜１１４の周辺視野１１６における欠損の有無を効率的に評価することができる。

このとき、例えば被験者が第２指標Ｍ２を視野中心で認識しようとして、注視点Ｐを第２指標Ｍ２の方向に移動させる場合が想定される。また、被験者が第２指標Ｍ２を認識できない場合に視野の位置を変えて認識しようとして注視点Ｐを移動させる場合も考えられる。このように被験者が注視点Ｐを移動させると、正確な評価を行うことが困難となる。

そこで、判定部２１８は、第２指標Ｍ２が表示された後も継続して被験者の注視点Ｐが特定領域Ａに存在するか否かを判定する。そして、図１４に示すように、例えば第２指標Ｍ２の表示が行われた後、被験者の注視点Ｐが特定領域Ａに存在しないと判定した場合、表示制御部２０２は、第２指標Ｍ２を非表示にする。このように、被験者が確実に第１指標Ｍ１を注視している場合にのみ第２指標Ｍ２を表示することにより、確実性が高い評価を行うことが可能となる。

なお、表示制御部２０２は、第１指標Ｍ１を表示画面１０１Ｓの中央部に表示させる場合に限定されず、他の位置に表示させてもよい。図１５は、表示画面１０１Ｓに指標を表示させる場合の他の例を示す図である。図１５に示すように、表示制御部２０２は、例えば第１指標Ｍ１を表示画面１０１Ｓの端部（図では左端）に寄せて表示させてもよい。このように第１指標Ｍ１を表示画面１０１Ｓの端部に寄せて表示させることにより、中央部に表示させる場合に比べて、表示画面１０１Ｓにおいて第１指標Ｍ１の右側の領域を広く確保することができる。このため、例えば第２指標Ｍ２を表示画面１０１Ｓの反対側の端（図では右端）に表示させることで、網膜１１４の周辺視野１１６に欠損があるか否かを広い範囲で評価することができる。表示制御部２０２は、表示画面１０１Ｓのどの位置に第１指標Ｍ１を表示させてもよい。

図１６は、被験者が第２指標Ｍ２を認識できたか否かを判断する処理の一例を示すフローチャートである。図１６に示すように、注視点検出部２１４は、被験者の注視点Ｐを検出する（ステップＳ１０１）。被験者の注視点Ｐが検出された後、表示制御部２０２は、表示画面１０１Ｓに第１指標Ｍ１を表示する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２において、表示制御部２０２は、表示画面１０１Ｓのどの位置に第１指標Ｍ１を表示させてもよい。また、領域設定部２１６は、表示画面１０１Ｓに第１指標Ｍ１が表示された場合、第１指標Ｍ１に応じた特定領域Ａを設定する。

表示画面１０１Ｓに第１指標Ｍ１が表示された場合、演算部２２０は、タイマの計測時間をリセットする（ステップＳ１０３）。その後、注視点検出部２１４は、被験者の注視点Ｐを取得する（ステップＳ１０４）。そして、判定部２１８は、取得した被験者の注視点Ｐが特定領域Ａに存在するか否かを判定する（ステップＳ１０５）。

判定部２１８により注視点Ｐが特定領域Ａに存在すると判定された場合（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、表示制御部２０２は、表示画面１０１Ｓのうち第１指標Ｍ１とは異なる位置に第２指標Ｍ２を表示させる（ステップＳ１０６）。また、判定部２１８により被験者の注視点Ｐが特定領域Ａに存在しないと判定された場合（ステップＳ１０５のＮｏ）、表示制御部２０２は、第２指標Ｍ２を非表示にする（ステップＳ１０７）。

演算部２２０は、被験者入力部７０からの入力信号の確認を開始する（ステップＳ１０８）。その後、演算部２２０は、タイマの計測時間が所定時間を経過しているか否かを判定する（ステップＳ１０９）。演算部２２０は、所定時間を経過していないと判定した場合（ステップＳ１０９のＮｏ）、ステップＳ１０４に戻って処理を行わせる。

また、演算部２２０は、所定時間を経過していると判定した場合（ステップＳ１０９のＹｅｓ）、被験者が第２指標Ｍ２を認識したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０の判断は、被験者入力部７０からの入力信号の有無に基づいて行う。例えば、被験者入力部７０からの入力信号が検出された場合、被験者が第２指標Ｍ２を認識したと判断する。また、被験者入力部７０からの入力信号が検出されなかった場合、被験者が第２指標Ｍ２を認識しなかったと判断する。

演算部２２０は、被験者が第２指標Ｍ２を認識したと判断した場合（ステップＳ１１０のＹｅｓ）、検査結果が正常である旨を出力する。一方、演算部２２０は、被験者が第２指標Ｍ２を認識しなかったと判断した場合（ステップＳ１１０のＮｏ）、検査結果が異常である旨を出力する。

図１７は、本実施形態に係る評価方法の一例を示すフローチャートである。図１７に示す例では、図９、図１１、図１２及び図１３に示す４つの位置に第２指標Ｍ２を表示させた場合について説明する。以下、図９に示す第２指標Ｍ２の位置を第１位置、図１１に示す第２指標Ｍ２の位置を第２位置、図１２に示す第２指標Ｍ２の位置を第３位置、図１３に示す第２指標Ｍ２の位置を第４位置として説明する。

図１７に示すように、まず、第２指標Ｍ２を第１位置に示す場合について、図１６に示す処理を行うことで、被験者が第２指標Ｍ２を認識できたか否かの検査を行う（ステップＳ２０１）。その後、評価部２２４は、演算部２２０から出力された検査結果が正常であるか否かの判定を行う（ステップＳ２０２）。

評価部２２４は、演算部２２０からの出力結果が正常である場合（ステップＳ２０２のＹｅｓ）、次のステップに移る。評価部２２４は、演算部２２０からの出力結果が異常である場合（ステップＳ２０２のＮｏ）、第１位置に視野欠損があると判断して、判断結果を記憶部２２２に記憶し（ステップＳ２０３）、次のステップに移る。

ステップＳ２０２又はステップＳ２０３の後、第２指標Ｍ２を第２位置に示す場合について、図１６に示す処理を行うことで、被験者が第２指標Ｍ２を認識できたか否かの検査を行う（ステップＳ２０４）。その後、評価部２２４は、演算部２２０から出力された検査結果が正常であるか否かの判定を行う（ステップＳ２０５）。

評価部２２４は、演算部２２０からの出力結果が正常である場合（ステップＳ２０５のＹｅｓ）、次のステップに移る。評価部２２４は、演算部２２０からの出力結果が異常である場合（ステップＳ２０５のＮｏ）、第２位置に視野欠損があると判断して、判断結果を記憶部２２２に記憶し（ステップＳ２０６）、次のステップに移る。

ステップＳ２０５又はステップＳ２０６の後、第２指標Ｍ２を第３位置に示す場合について、図１６に示す処理を行うことで、被験者が第２指標Ｍ２を認識できたか否かの検査を行う（ステップＳ２０７）。その後、評価部２２４は、演算部２２０から出力された検査結果が正常であるか否かの判定を行う（ステップＳ２０８）。

評価部２２４は、演算部２２０からの出力結果が正常である場合（ステップＳ２０８のＹｅｓ）、次のステップに移る。評価部２２４は、演算部２２０からの出力結果が異常である場合（ステップＳ２０８のＮｏ）、第３位置に視野欠損があると判断して、判断結果を記憶部２２２に記憶し（ステップＳ２０９）、次のステップに移る。

ステップＳ２０８又はステップＳ２０９の後、第２指標Ｍ２を第４位置に示す場合について、図１６に示す処理を行うことで、被験者が第２指標Ｍ２を認識できたか否かの検査を行う（ステップＳ２１０）。その後、評価部２２４は、演算部２２０から出力された検査結果が正常であるか否かの判定を行う（ステップＳ２１１）。

評価部２２４は、演算部２２０からの出力結果が正常である場合（ステップＳ２１１のＹｅｓ）、次のステップに移る。評価部２２４は、演算部２２０からの出力結果が異常である場合（ステップＳ２１１のＮｏ）、第４位置に視野欠損があると判断して、判断結果を記憶部２２２に記憶し（ステップＳ２１２）、次のステップに移る。

ステップＳ２１１又はステップＳ２１２の後、評価部２２４は、検査結果が全て正常か否かの判定を行う（ステップＳ２１３）。評価部２２４は、検査結果が全て正常であると判定した場合（ステップＳ２１３のＹｅｓ）、視野欠損が無かった旨の評価を行う（ステップＳ２１４）。また、検査結果の少なくとも１つが異常であると判定した場合（ステップＳ２１３のＮｏ）、被験者には視野欠損があった旨の評価を行う（ステップＳ２１５）。ステップＳ２１５において、評価部２２４は、記憶部２２２に記憶された内容に基づいて、どの位置に視野欠損があったかを併せて評価してもよい。

以上のように、本実施形態に係る視線検出装置１００は、画像を表示する表示画面１０１Ｓと、表示画面１０１Ｓを観察する被験者の注視点Ｐの位置を検出する注視点検出部２１４と、表示画面１０１Ｓに表示される第１指標Ｍ１に対応する領域に特定領域Ａを設定する領域設定部２１６と、注視点Ｐの位置の検出結果に基づいて注視点Ｐが特定領域Ａに存在するか否かを判定する判定部２１８と、判定部２１８において注視点Ｐが特定領域Ａに存在すると判定された場合に、表示画面１０１Ｓにおいて第１指標Ｍ１とは異なる位置に第２指標Ｍ２を表示させる表示制御部２０２と、被験者が第２指標Ｍ２を認識したか否かを判断する演算部２２０と、演算部２２０の判断結果に基づいて、被験者の視機能を評価する評価部２２４とを備える。

本実施形態に係る評価方法は、画像を表示する表示画面１０１Ｓを観察する被験者の注視点Ｐの位置を検出することと、表示画面１０１Ｓに表示される第１指標Ｍ１に対応する領域に特定領域Ａを設定することと、注視点Ｐの位置の検出結果に基づいて注視点Ｐが特定領域Ａに存在するか否かを判定することと、判定部２１８において注視点Ｐが特定領域Ａに存在すると判定された場合に、表示画面１０１Ｓにおいて第１指標Ｍ１とは異なる位置に第２指標Ｍ２を表示させることと、被験者が第２指標Ｍ２を認識したか否かを判断することと、演算部２２０の判断結果に基づいて、被験者の視機能を評価することとを含む。

本実施形態に係る評価プログラムは、画像を表示する表示画面１０１Ｓを観察する被験者の注視点Ｐの位置を検出する処理と、表示画面１０１Ｓに表示される第１指標Ｍ１に対応する領域に特定領域Ａを設定する処理と、注視点Ｐの位置の検出結果に基づいて注視点Ｐが特定領域Ａに存在するか否かを判定する処理と、判定部２１８において注視点Ｐが特定領域Ａに存在すると判定された場合に、表示画面１０１Ｓにおいて第１指標Ｍ１とは異なる位置に第２指標Ｍ２を表示させる処理と、被験者が第２指標Ｍ２を認識したか否かを判断することと、演算部２２０の判断結果に基づいて、被験者の視機能を評価する処理とをコンピュータに実行させる。

これらの構成によれば、判定部２１８において注視点Ｐが特定領域Ａに存在すると判定された場合に、表示画面１０１Ｓにおいて第１指標Ｍ１とは異なる位置に第２指標Ｍ２が表示されるため、被験者が確実に第１指標Ｍ１を注視している場合にのみ第２指標Ｍ２を表示することができる。これにより、精度が高い評価を行うことが可能となる。

また、本実施形態に係る視線検出装置１００において、表示制御部２０２は、第２指標Ｍ２が表示画面１０１Ｓに表示された後、判定部２１８において注視点Ｐが特定領域Ａに存在しないと判定された場合には、第２指標Ｍ２を非表示とする。これにより、被験者が確実に第１指標Ｍ１を注視している場合にのみ第２指標Ｍ２を表示することにより、確実性が高い評価を行うことが可能となる。

また、本実施形態に係る視線検出装置１００は、被験者の第２指標Ｍ２の認識状態が入力される被験者入力部７０を更に備え、演算部２２０は、被験者入力部７０における入力結果に基づいて被験者が第２指標Ｍ２を認識したか否かを判断する。これにより、精度が高い評価を容易に行うことが可能となる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、表示画面１０１Ｓに第１指標Ｍ１を表示させる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、第１指標Ｍ１は、表示画面１０１Ｓの所定位置に配置させておいてもよい。

また、上記実施形態において、表示制御部２０２は、第２指標Ｍ２が表示画面１０１Ｓに表示された後、判定部２１８において注視点Ｐが特定領域Ａに存在しないと判定された場合には、第２指標Ｍ２を非表示としたが、これに限定されない。例えば、評価部２２４は、表示画面１０１Ｓに第２指標Ｍ２が表示された後、判定部２１８において注視点Ｐが特定領域Ａに存在しないと判定された場合には、第２指標Ｍ２を表示させたままとし、視機能の評価を無効としてもよい。これにより、確実性が高い評価を行うことが可能となる。なお、表示画面１０１Ｓに第２指標Ｍ２が表示された後、判定部２１８において注視点Ｐが特定領域Ａに存在しないと判定された場合、例えば表示制御部２０２は、被験者に注意を喚起するための表示を行ってもよい。また、例えば音声、振動、光信号等を出力する出力装置が設けられる場合、出力制御部２２６は、被験者に注意を喚起するための上記の表示に加えて又は上記の表示に代えて、音声、振動、光信号等を出力装置から出力させてもよい。

Ａ…特定領域、Ｍ１…第１指標、Ｍ２…第２指標、Ｐ…注視点、２０…コンピュータシステム、３０…入出力インターフェース装置、７０…被験者入力部、１００…視線検出装置、１０１…表示装置、１０１Ｓ…表示画面、１１１…眼球、１１４…網膜、１１５…視野中心、１１６…周辺視野、２０２…表示制御部、２１４…注視点検出部、２１６…領域設定部、２１８…判定部、２２０…演算部、２２２…記憶部、２２４…評価部

Claims (5)

1. 画像を表示する表示画面と、
   前記表示画面を観察する被験者の注視点の位置を検出する注視点検出部と、
   前記表示画面に表示又は配置される第１指標に対応する領域に特定領域を設定する領域設定部と、
   前記注視点の位置の検出結果に基づいて前記注視点が前記特定領域に存在するか否かを判定する判定部と、
   前記判定部において前記注視点が前記特定領域に存在すると判定された場合に、前記表示画面において前記第１指標とは異なる位置に第２指標を表示させる表示制御部と、
   前記被験者が前記第２指標を認識したか否かを判断する演算部と、
   前記演算部の判断結果に基づいて、前記被験者の視機能を評価する評価部と
   を備える評価装置。
2. 前記表示制御部は、前記第２指標が前記表示画面に表示された後、前記判定部において前記注視点が前記特定領域に存在しないと判定された場合には、前記第２指標を非表示とする
   請求項１に記載の評価装置。
3. 前記被験者の前記第２指標の認識状態が入力される被験者入力部を更に備え、
   前記演算部は、前記被験者入力部における入力結果に基づいて前記被験者が前記第２指標を認識したか否かを判断する
   請求項１又は請求項２に記載の評価装置。
4. 画像を表示する表示画面を観察する被験者の注視点の位置を検出することと、
   前記表示画面に表示又は配置される第１指標に対応する領域に特定領域を設定することと、
   前記注視点の位置の検出結果に基づいて前記注視点が前記特定領域に存在するか否かを判定することと、
   前記判定部において前記注視点が前記特定領域に存在すると判定された場合に、前記表示画面において前記第１指標とは異なる位置に第２指標を表示させることと、
   前記被験者が前記第２指標を認識したか否かを判断することと、
   前記検出部の検出結果に基づいて、前記被験者の視機能を評価することと
   を含む評価方法。
5. 画像を表示する表示画面を観察する被験者の注視点の位置を検出する処理と、
   前記表示画面に表示又は配置される第１指標に対応する領域に特定領域を設定する処理と、
   前記注視点の位置の検出結果に基づいて前記注視点が前記特定領域に存在するか否かを判定する処理と、
   前記判定部において前記注視点が前記特定領域に存在すると判定された場合に、前記表示画面において前記第１指標とは異なる位置に第２指標を表示させる処理と、
   前記被験者が前記第２指標を認識したか否かを判断する処理と、
   前記検出部の検出結果に基づいて、前記被験者の視機能を評価する処理と
   をコンピュータに実行させる評価プログラム。

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