JP2019150250A - 視機能検出装置、視機能検出方法及びプログラム - Google Patents

視機能検出装置、視機能検出方法及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】被験者の視機能を適切に検査する。【解決手段】視機能検出装置は、表示部の表示画面１０１Ｓ上の表示領域１０１Ｔに判断用画像２３１を表示させ、判断用画像２３１を、表示領域１０１Ｔ内で移動させる表示制御部と、表示画面１０１Ｓ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１０１Ｓ上の判断用画像２３１の位置と、判断用画像２３１の移動方向と注視点の移動方向との関係情報を検出する関係検出部と、関係情報に基づき、被験者Ｈの視機能を検出する視機能検出部と、を有する。【選択図】図９

Description

本発明は、視機能検出装置、視機能検出方法及びプログラムに関する。
従来、視力検査には、ランドルト環を用いた方法がある。例えば特許文献１には、画面にランドルト環を表示させて、視力検査を用いる方法が開示されている。また、例えば特許文献２には、縞模様の画像を画面に表示させて、被験者がその画像を見ているかを検査者が判断することで、視力検査を行う方法も開示されている。
特開２００７−１４３６６５号公報 特許第４６８３２８０号公報
しかし、特許文献１のようにランドルト環を表示させる方法では、被験者が見え方を自己申告する必要があるため、例えば乳幼児など、被験者によっては、適切な検査ができないおそれがある。また、特許文献２のように被験者が画像を見ているかを判断する場合、実際に被験者が画像を見ているかについて、客観的な判定が困難である。従って、被験者の視機能を適切に検査することができる技術が求められている。
本発明は、上記課題を鑑み、被験者の視機能を適切に検査することができる視機能検出装置、視機能検出方法及びプログラムを提供することを目的とする。
本発明の一態様にかかる視機能検出装置は、表示部の表示画面上の表示領域に判断用画像を表示させ、前記判断用画像を、前記表示領域内で移動させる表示制御部と、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、前記判断用画像の移動方向と前記注視点の移動方向との関係情報を検出する関係検出部と、前記関係情報に基づき、前記被験者の視機能を検出する視機能検出部と、を有する。
本発明の一態様にかかる視機能検出装置は、表示部の表示画面上の表示領域に判断用画像を表示させ、前記判断用画像を、前記表示領域内で移動させる表示制御部と、前記表示画面を観察する被験者の眼球の動きを検出する検出部と、前記判断用画像の移動方向と前記眼球の動く方向との関係情報を検出する関係検出部と、前記関係情報に基づき、前記被験者の視機能を検出する視機能検出部と、を有する。
本発明の一態様にかかる視機能検出方法は、表示部の表示画面上の表示領域に判断用画像を表示させ、前記判断用画像を、前記表示領域内で移動させる表示制御ステップと、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ステップと、前記判断用画像の移動方向と前記注視点の移動方向との関係情報を検出する関係情報検出ステップと、前記関係情報に基づき、前記被験者の視機能を検出する視機能検出ステップと、を有する。
本発明の一態様にかかる視機能検出方法は、表示部の表示画面上の表示領域に判断用画像を表示させ、前記判断用画像を、前記表示領域内で移動させる表示制御ステップと、前記表示画面を観察する被験者の眼球の動きを検出する検出ステップと、前記判断用画像の移動方向と前記眼球の動く方向との関係情報を検出する関係情報検出ステップと、前記関係情報に基づき、前記被験者の視機能を検出する視機能検出ステップと、を有する。
本発明の一態様にかかるプログラムは、表示部の表示画面上の表示領域に判断用画像を表示させ、前記判断用画像を、前記表示領域内で移動させる表示制御ステップと、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ステップと、前記判断用画像の移動方向と前記注視点の移動方向との関係情報を検出する関係情報検出ステップと、前記関係情報に基づき、前記被験者の視機能を検出する視機能検出ステップと、をコンピュータに実行させる。
本発明の一態様にかかるプログラムは、表示部の表示画面上の表示領域に判断用画像を表示させ、前記判断用画像を、前記表示領域内で移動させる表示制御ステップと、前記表示画面を観察する被験者の眼球の動きを検出する検出ステップと、前記判断用画像の移動方向と前記眼球の動く方向との関係情報を検出する関係情報検出ステップと、前記関係情報に基づき、前記被験者の視機能を検出する視機能検出ステップと、をコンピュータに実行させる。
本発明によれば、被験者の視機能を適切に検査することができる。
図１は、本実施形態に係る視機能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機能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機能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、本実施形態に係る判断用画像を示す図である。 図９は、判断用画像が移動する様子を示す図である。 図１０は、異なるパターンの判断用画像を説明した図である。 図１１は、異なるパターンの判断用画像を説明した図である。 図１２は、異なるパターンの判断用画像を説明した図である。 図１３は、視機能を検出するフローを説明するフローチャートである。 図１４は、注視点の位置の例を説明する図である。 図１５は、注視点の位置の例を説明する図である。 図１６は、時間ごとの注視点の座標の変動の一例を示すグラフである。 図１７は、時間ごとの注視点の座標の変動の一例を示すグラフである。 図１８は、視機能を段階的に検出する方法を示すフローチャートである。 図１９は、コントラストが異なる判断用画像の例を示す図である。 図２０は、コントラストが異なる判断用画像の例を示す図である。 図２１は、判断用画像の他の例を示す図である。 図２２は、判断用画像の他の例を示す図である。 図２３は、判断用画像の他の例を示す図である。
以下、本発明に係る視機能検出装置、視機能検出方法及び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。
（視機能検出装置）
図１は、本実施形態に係る視機能検出装置の一例を模式的に示す斜視図である。視機能検出装置１００は、被験者Ｈを評価する評価装置としても用いられる。図１に示すように、視機能検出装置１００は、表示装置１０１と、ステレオカメラ装置１０２と、照明装置１０３とを備える。
表示部としての表示装置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。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Ｈ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機能検出装置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、視機能検出装置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。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を実行して視線検出処理を実行するため、本実施形態に係る視線検出装置であるともいえる。
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。
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。例えば視機能検出装置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機能検出装置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、視機能検出装置１００を制御する。コンピュータシステム２０は、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、表示制御部２１６と、関係検出部２１８と、視機能検出部２２０と、記憶部２２２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。
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。
表示制御部２１６は、表示装置１０１及び出力装置５０の少なくとも１つにデータを出力する。本実施形態において、表示制御部２１６は、表示装置１０１に判断用画像２３１を表示させるためのデータを表示装置１０１に出力して、表示装置１０１の表示画面１０１Ｓ上に、判断用画像２３１を表示させる。表示制御部２１６が表示させる判断用画像２３１については、後述する。また、表示制御部２１６は、被験者Ｈの左右それぞれの眼球１１１の注視点の位置を表示画面１０１Ｓ又は出力装置５０に表示させてもよい。
関係検出部２１８は、表示画面１０１Ｓ上の判断用画像２３１の動く方向と、注視点検出部２１４が検出した注視点の動く方向との関係を示す情報である関係情報を検出する。関係情報の検出方法については後述する。
視機能検出部２２０は、関係検出部２１８が検出した関係情報に基づき、被験者Ｈの視機能を検出する。視機能検出部２２０は、関係情報に基づき、判断用画像２３１が被験者Ｈに見えているかを判定するための基準となる情報を導出することで、視機能を検出する。すなわち、ここで視機能を検出するというのは、判断用画像２３１が視認可能であるかという判定の基準となる情報を導出することであるといえる。また、視機能検出部２２０は、判断用画像２３１が被験者Ｈに見えているかの判定に基づき、被験者の視力を判定するための基準となる情報を導出してもよいし、例えば白内障であるかを判定するための基準となる情報を導出してもよい。
記憶部２２２は、画像データ取得部２０６が取得した被験者Ｈの眼球１１１の画像データ、注視点検出部２１４が検出した注視点の位置データ、表示画面１０１Ｓに表示させる画像（例えば判断用画像２３１）の画像データ、関係検出部２１８が検出した関係情報、及び視機能検出部２２０による視機能の検出結果のデータなどを記憶する。
記憶部２２２は、表示画面１０１Ｓに画像を表示させる処理と、表示画面１０１Ｓを観察する被験者Ｈの注視点の位置を検出する処理と、判断用画像２３１の動く方向と注視点の動く方向との関係情報を検出する処理と、情報に基づき視機能を検出する処理とをコンピュータに実行させるプログラムを記憶する。
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。
（視機能検出方法）
次に、本実施形態に係る視機能検出方法について説明する。図８は、本実施形態に係る判断用画像を示す図である。表示制御部２１６は、視機能検出を行う際、表示装置１０１に画像２３０を表示させるためのデータを表示装置１０１に出力して、表示装置１０１の表示画面１０１Ｓ上に、画像２３０を表示させる。図８に示すように、画像２３０は、判断用画像２３１と、背景用画像２３２とを含む。すなわち、表示制御部２１６は、表示装置１０１に判断用画像２３１を表示させるためのデータと、背景用画像２３２を表示させるためのデータとを出力して、表示装置１０１の表示画面１０１Ｓ上に、判断用画像２３１と背景用画像２３２とを表示させるといえる。なお、画像２３０は、表示画面１０１Ｓの全域を占める画像であるが、表示画面１０１Ｓの一部を占める画像であってもよい。
図８に示すように、判断用画像２３１は、画像２３０が表示される領域（ここでは表示画面１０１Ｓ）内の表示領域１０１Ｔ内に表示される。すなわち、判断用画像２３１は、表示画面１０１Ｓの表示領域１０１Ｔの、全域を占めるように表示される。本実施形態では、表示領域１０１Ｔは、表示画面１０１Ｓの一部の領域である。ただし、表示領域１０１Ｔは、表示画面１０１Ｓの全域を占めるものであってもよい。この場合、画像２３０は、背景用画像２３２を有さず判断用画像２３１のみを有することとなる。
判断用画像２３１は、表示画面１０１Ｓの１倍以下の大きさであることが好ましい。このようにすることで、被検査者Ｈは、判断用画像２３１を適切に視認することができる。
判断用画像２３１は、模様を表示する画像である。具体的には、判断用画像２３１は、第１画像２４１と第２画像２４２とを有する。言い換えれば、表示領域１０１Ｔは、第１画像２４１が表示される第１領域と、第２画像２４２が表示される第１領域とに区分されている。従って、第１画像２４１とは、第１画像２４１が表示される第１領域と言い換えることができ、第２画像２４２とは、第２画像２４２が表示される第２領域であると言い換えることができる。第１画像２４１と第２画像２４２とは、互いに輝度が異なる画像である。本実施形態において、第１画像２４１は、第２画像２４２よりも輝度が低い画像である。また、本実施形態の例では、第１画像２４１と第２画像２４２とは、無彩色の画像である。従って、第１画像２４１は、第２画像２４２よりも黒成分が強く、第２画像２４２は、第１画像２４１よりも白成分が強い。ただし、第１画像２４１と第２画像２４２とは、互いに輝度が異なる画像であれば、彩色の画像であってもよい。
図８に示すように、本実施形態においては、判断用画像２３１は、第１画像２４１と第２画像２４２とを複数含み、第１画像２４１と第２画像２４２とが、交互にストライプ状に配列している。すなわち、第１画像２４１と第２画像２４２とは、Ｙ軸方向に沿った長さが、表示領域１０１ＴのＹ軸方向に沿った長さと同じであり、Ｙ軸方向に沿って、表示領域１０１Ｔの上端から下端まで延在する。そして、第１画像２４１と第２画像２４２とは、Ｘ軸方向に沿った長さ（幅）が、表示領域１０１ＴのＸ軸方向に沿った長さより短くなっている。第１画像２４１と第２画像２４２とは、表示領域１０１Ｔ内で、Ｘ軸方向に沿って交互に並んでいる。なお、本実施形態では、表示領域１０１ＴのＸ軸方向に沿った端面から離れている第１画像２４１同士は、面積が等しい。同様に、表示領域１０１ＴのＸ軸方向に沿った端面から離れている第２画像２４２同士も、面積が等しい。そして、表示領域１０１ＴのＸ軸方向に沿った端面から離れている第１画像２４１と第２画像２４２とも、面積が等しい。また、第１画像２４１の数と第２画像２４２の数も同じである。ただし、第１画像２４１同士の面積及び形状は互いに異なってもよいし、第２画像２４２同士の面積及び形状も、互いに異なってよい。そして、第１画像２４１の数と第２画像２４２の数とも、異なっていてよい。
図８に示すように、背景用画像２３２は、画像２３０が表示される領域（ここでは表示画面１０１Ｓ）内において、判断用画像２３１が表示される表示領域１０１Ｔ以外の領域に表示される画像である。すなわち、背景用画像２３２は、表示領域１０１Ｔ（判断用画像２３１）の周囲を囲うように表示される画像である。背景用画像２３２は、画像２３０が表示される領域のうち、表示領域１０１Ｔ以外の領域の全域を占めるように表示される。ただし、背景用画像２３２は、表示領域１０１Ｔの周囲を囲うものであれば、表示領域１０１Ｔ以外の領域の一部を占めるものであってもよい。
また、判断用画像２３１は、模様がない一様な画像である。本実施形態において、背景用画像２３２は、全域において輝度が一定の画像であり、さらに言えば、判断用画像２３１と同じ彩色、すなわち無彩色の画像である。従って、背景用画像２３２は、第１画像２４１よりも、輝度が大きく、白色成分が高い。そして、背景用画像２３２は、第２画像２４２よりも、輝度が小さく、黒色成分が高い。
図９は、判断用画像が移動する様子を示す図である。表示制御部２１６は、表示領域１０１Ｔ内で、判断用画像２３１を、Ｘ軸方向に移動させる。表示制御部２１６は、表示領域１０１Ｔの位置を固定させたまま、表示領域１０１Ｔ内で、判断用画像２３１をＸ軸方向に動かす。すなわち、判断用画像２３１は、表示領域１０１Ｔ内で表示される動画像であるといえる。判断用画像２３１を動かす方向は、Ｘ軸方向に限られず任意であり、予め定めた一方向である所定方向であればよい。この所定方向は、本実施形態のように、第１画像２４１と第２画像２４２とが並ぶ方向であることが好ましいが、それに限られない。また、表示制御部２３１は、また、判断用画像２３１を動かす方向を、所定方向に限られずに、任意の方向に動かしてよい。すなわち、表示制御部２３１は、判断用画像２３１を、表示領域１０１Ｔで動かすものであればよい。また、表示制御部２１６は、判断用画像２３１を動かす方向を、途中で切り替えないことが好ましい。また、表示制御部２１６は、表示領域１０１Ｔの位置を動かしてもよい。
より詳しくは、表示制御部２１６は、判断用画像２３１、すなわち第１画像２４１と第２画像２４２とを、Ｘ軸方向に沿ってスクロールさせる。言い換えれば、表示制御部２１６は、複数の判断用画像２３１を予め準備する。それらの判断用画像２３１は、第１画像２４１と第２画像２４２との表示位置が、Ｘ軸方向に沿って互いにずれた画像（例えば図９の状態Ｓ１からＳ４の画像）である。そして、表示制御部２１６は、フレーム毎に、これらの判断用画像２３１を順番に表示する。これにより、判断用画像２３１は、第１画像２４１と第２画像２４２とをＸ軸方向に沿ってスクロールされた動画像となるように視認される。この場合、第１画像２４１と第２画像２４２とは、時間経過に伴い、表示領域１０１Ｔ内をＸ軸方向に移動し、表示領域１０１ＴのＸ軸方向側の端部に到達したら徐々に面積が小さくなり、表示領域１０１Ｔから消える。そして、Ｘ軸方向と反対側の端部からは、第１画像２４１と第２画像２４２が順次現れ、所定面積に達したら、Ｘ軸方向に移動する。
さらに詳しく説明すると、図９に示すように、複数の第２画像２４２のうちの１つである第２画像２４２Ｓについて着目する。第２画像２４２Ｓは、時間経過と共に、表示領域１０１Ｔ内をＸ軸方向に移動し、第２画像２４２ＳのＸ軸方向の端部（図９の例では右側の端部）に到達する（図９の状態Ｓ１）。その後、第２画像２４２Ｓは、Ｘ軸方向の端部で面積が徐々に小さくなり(図９の状態Ｓ２)、さらに時間が経過すると、表示領域１０１Ｔから消える（図９の状態Ｓ３）。そして、その第２画像２４２の移動中、表示領域１０１ＴのＸ軸方向と反対側の端部（図９の例では左側の端部）では、別の第２画像２４２Ｔが、Ｘ軸方向側に徐々に面積を大きくしながら現れ（状態Ｓ２）、規定の面積に達したら（状態Ｓ３）、その面積のまま表示領域１０１Ｔ内をＸ軸方向に移動する（状態Ｓ４）。第１画像２４１も、第２画像２４２Ｓ、２４２Ｔと同様に移動する。判断用画像２３１は、この状態Ｓ４に達したら、状態Ｓ１に戻り、同じ動きを繰り返す。すなわち、表示制御部２１６が判断用画像２３１をＸ軸方向に移動させている間中、判断用画像２３１は、このような動きを繰り返す。
表示制御部２１６は、予め定めた速度で、フレーム毎に、判断用画像２３１を移動させる。移動速度は、１００ピクセル／秒以上４００ピクセル／秒以下程度であるが、それに限られず任意に設定可能である。
図１０から図１２は、異なるパターンの判断用画像を説明した図である。表示制御部２１６は、視機能検出検査のために、例えば図１０から図１２に示すように、異なるパターンの判断用画像２３１を表示する場合がある。表示制御部２１６は、いずれかのパターンの判断用画像２３１を選択して、選択したパターンの判断用画像２３１を、上記のように動かす。
図１０に示す判断用画像２３１Ａと、図１１に示す判断用画像２３１Ｂと、図１２に示す判断用画像２３１Ｃとは、第１画像２４１及び第２画像２４２の大きさ（面積）が、互いに異なり、第１画像２４１及び第２画像２４２の数も、互いに異なる。すなわち、判断用画像２３１Ａ、２３１Ｂ、２３１Ｃは、第１画像２４１及び第２画像２４２の粗密分布が互いに異なる。一方、判断用画像２３１Ａと判断用画像２３１Ｂと判断用画像２３１Ｃとは、全体の大きさ、すなわち表示領域１０１Ｔの大きさが、互いに等しいが、大きさが互いに異なってもよい。
図１０から図１２の例では、判断用画像２３１Ｂの第１画像２４１Ｂ及び第２画像２４２Ｂは、判断用画像２３１Ａの第１画像２４１Ａ及び第２画像２４２Ａよりも、面積が小さい。さらに言えば、第１画像２４１Ｂと第２画像２４２Ｂとの方向Ｘに沿った長さは、第１画像２４１Ａと第２画像２４２Ａとの方向Ｘに沿った長さよりも短い。また、判断用画像２３１Ｂは、第１画像２４１Ｂ及び第２画像２４２Ｂの数が、判断用画像２３１Ａの第１画像２４１Ａ及び第２画像２４２Ａよりも多い。そして、判断用画像２３１Ｃの第１画像２４１Ｃ及び第２画像２４２Ｃは、判断用画像２３１Ｂの第１画像２４１Ｂ及び第２画像２４２Ｂよりも、面積が小さい。さらに言えば、第１画像２４１Ｃと第２画像２４２Ｃとの方向Ｘに沿った長さは、第１画像２４１Ｂと第２画像２４２Ｂとの方向Ｘに沿った長さよりも短い。また、判断用画像２３１Ｃは、第１画像２４１Ｃ及び第２画像２４２Ｃの数が、判断用画像２３１Ｂの第１画像２４１Ｂ及び第２画像２４２Ｂよりも多い。
図１１に示す判断用画像２３１Ｂは、第１画像２４１と第２画像２４２とが、図１０に示す判断用画像２３１Ａより小さいため、判断用画像２３１Ａよりも、被験者に視認され難い。同様に、図１１に示す判断用画像２３１Ｃは、判断用画像２３１Ｂよりも、被験者に視認され難い。従って、表示制御部２１６は、このように異なるパターンの判断用画像２３１を表示させることで、被験者Ｈの視機能の度合い（例えば視力など）を、段階的に検出することができる。
表示制御部２１６は、視機能検出を行う際、このようにして、表示装置１０１の表示画面１０１Ｓに判断用画像２３１と背景用画像２３２とを表示させる。被験者Ｈは、視機能検出の際、表示画面１０１Ｓを観察しており、注視点検出部２１４は、その時の被験者Ｈの注視点１６６を検出する。関係検出部２１８は、表示画面１０１Ｓ上の判断用画像２３１の移動方向と、注視点検出部２１４が検出した注視点の移動方向との関係を示す関係情報を検出し、視機能検出部２２０は、その関係情報に基づき、被験者Ｈの視機能を検出する。以下、視機能を検出するフローについて、説明する。
図１３は、視機能を検出するフローを説明するフローチャートである。図１４は、注視点の位置の例を説明する図である。図１３に示すように、視機能検出を行う場合、注視点検出部２１４は、上述した注視点検出処理を実行して（ステップＳ１０）、表示画面１０１Ｓの前に位置する被験者Ｈの注視点１６６の位置を検出する。被験者の眼球１１１の画像データは、画像データ取得部２０６の撮像により、所定時間毎に取得される。従って、注視点検出部２１４は、所定時間毎に、注視点１６６の位置を検出する。この所定時間は、例えば１／６０秒程度であるため、注視点１６６は、１秒間に６０回程度検出される。ただし、この所定時間の長さは任意である。注視点検出部２１４は、後述する判断用画像２３１が表示される期間中、注視点１６６の位置検出を続ける。
そして、視機能検出装置１００は、表示制御部２１６により、表示領域１０１Ｔに判断用画像２３１を表示させ、判断用画像２３１を、表示領域１０１Ｔ内でスクロール（移動）させる（ステップＳ１２）。すなわち、表示制御部２１６は、表示領域１０１Ｔ内でスクロールさせつつ、判断用画像２３１を表示させ続ける。そして、視機能検出装置１００は、検出時間と算出結果とをリセットして（ステップＳ１４）、注視点１６６の位置検出結果を取得する（ステップＳ１６）。検出時間とは、予め定められた時間であり、判断用画像２３１を表示して注視点検出を行う期間である。検出時間は、例えば２０秒程度であるが、時間は任意である。視機能検出装置１００は、検出時間をリセットして判断用画像２３１の表示と注視点検出とを開始させ、開始させたタイミングからの時間のカウントを始める。算出結果とは、後述する合計移動距離などの算出結果である。すなわち、算出結果をリセットするとは、積算していた合計移動距離の値をゼロとすることであり、視機能検出装置１００は、このタイミングから合計移動距離の算出を開始する。また、視機能検出装置１００は、注視点検出部２１４により、表示領域１０１Ｔに判断用画像２３１が表示されている間、注視点１６６の位置検出を行っており、注視点１６６の検出毎に、注視点１６６の位置検出結果を取得する。
注視点１６６の位置検出結果を取得したら、視機能検出装置１００は、関係検出部２１８により、注視点１６６の移動距離を算出する（ステップＳ１８）。図１４は、注視点の移動を説明するための図である。以下では、注視点１６６Ｂの移動距離を算出することを例に説明する。図１４の注視点１６６Ａは、注視点１６６Ｂの直前に検出された注視点である。関係検出部２１８は、注視点１６６Ｂの位置検出結果、すなわち注視点１６６Ｂの座標を取得したら、注視点１６６Ｂと注視点１６６Ａとの間の距離を、移動距離として算出する。より詳しくは、関係検出部２１８は、Ｘ軸方向に沿った注視点１６６Ｂと注視点１６６Ａとの間の距離である距離Ｘと、Ｙ軸方向に沿った注視点１６６Ｂと注視点１６６Ａとの間の距離である距離Ｙとを算出する。このように、関係検出部２１８は、検出された注視点１６６と、その直前に検出された注視点１６６との間の長さを移動距離として、距離Ｘと距離Ｙとを算出する。なお、距離Ｘは、注視点１６６Ｂと注視点１６６Ａとの間の距離の、判断用画像２３１の移動方向に沿ったベクトル成分であり、距離Ｙは、注視点１６６Ｂと注視点１６６Ａとの間の距離の、判断用画像２３１の移動方向に直交する方向のベクトル成分であるといえる。ただし、ここで算出する距離Ｘは、必ずしもＸ軸方向に限られず、任意の方向であってよい。すなわち、距離Ｘは、注視点１６６Ｂと注視点１６６Ａとの間の距離（検出毎の注視点の移動距離）の、任意の方向（第１の方向）に沿ったベクトル成分であり、距離Ｙは、注視点１６６Ｂと注視点１６６Ａとの間の距離の、その任意の方向（第１の方向）に直交する方向に沿ったベクトル成分であればよい。
注視点１６６の移動距離を算出した後、視機能検出装置１００は、関係検出部２１８により、注視点１６６の合計移動距離を算出する（ステップＳ２０）。関係検出部２１８は、今までに算出した移動距離の全てを合計して、合計移動距離を算出する。従って、関係検出部２１８は、直前のタイミングで算出した合計移動距離に、今回のタイミングで検出した移動距離を加えて、合計移動距離を算出する。具関係検出部２１８は、この合計移動距離を、関係情報として検出する。具体的には、関係検出部２１８は、以下の式（１）、（２）により、Ｘ軸方向についての合計移動距離と、Ｙ軸方向についての合計移動距離とを算出する。
ＸＳＵＭ＝ＸＳＵＭ（−１）＋Ｘ ・・・（１）
ＹＳＵＭ＝ＹＳＵＭ（−１）＋Ｙ ・・・（２）
ここで、ＸＳＵＭは、Ｘ軸方向についての合計移動距離であり、ＸＳＵＭ（−１）は、前回のタイミングで算出された合計移動距離である。また、ＹＳＵＭは、Ｙ軸方向についての合計移動距離であり、ＹＳＵＭ（−１）は、前回のタイミングで算出された合計移動距離である。
合計移動距離を算出したら、視機能検出装置１００は、検出時間が経過したかを判断し（ステップＳ２２）、検出時間が経過していない場合（ステップＳ２２；Ｎｏ）、ステップＳ１６に戻り、その後の処理を繰り返す。すなわち、視機能検出装置１００は、次のタイミングで検出された注視点１６６の位置情報を取得して、合計移動距離を更新する。視機能検出装置１００は、検出時間が経過するまで、合計移動距離の更新を繰り返す。
視機能検出装置１００は、検出時間が経過した場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、視機能検出部２２０により、差分移動距離を算出し（ステップＳ２４）、差分移動距離が閾値より大きいかを判断する（ステップＳ２６）。視機能検出部２２０は、Ｘ軸方向についての合計移動距離ＸＳＵＭとＹ軸方向についての合計移動距離ＹＳＵＭとの差分を、差分移動距離として算出し、この差分移動距離に基づき、検査基準を満たすかの判断を行う。より詳しくは、視機能検出部２２０は、合計移動距離ＸＳＵＭから合計移動距離ＹＳＵＭを差し引いた値を、差分移動距離として算出する。視機能検出部２２０は、差分移動距離が、予め定めた閾値より大きいかを判断し、閾値より大きい場合（ステップＳ２６；Ｙｅｓ）、被験者Ｈの視機能が、検査基準を満たしていると判断する（ステップＳ２８）。一方、視機能検出部２２０は、差分移動距離が閾値より大きくない場合（ステップＳ２６；Ｎｏ）、すなわち閾値以下である場合、被験者Ｈの視機能が、検査基準を満たしていないと判断する（ステップＳ２９）。このステップＳ２８又はＳ２９により、本処理は終了する。視機能検出部２２０は、この検査基準を満たしているか否かという判断結果を、視機能を検出するための基準となる情報として導出し、例えば記憶部２２２に記憶させる。
図１５は、注視点の位置の例を説明する図である。図１４は、被験者Ｈが判断用画像２３１を視認できている場合の例であり、図１５は、被験者Ｈが判断用画像２３１を視認できていない場合の例である。判断用画像２３１は、表示領域１０１Ｔ内で、所定方向（ここではＸ軸方向）に移動する動画像である。従って、この判断用画像２３１は、ＯＫＮ（Optokinetic Nystagmus 視覚運動性眼振）ドラムのような機能を発揮して、被験者Ｈが視認できている場合には、被験者Ｈの注意を引きつつ、被験者Ｈの眼球１１１を、判断用画像２３１の移動方向（ここではＸ軸方向）に沿って往復運動させる。従って、被験者Ｈが判断用画像２３１を視認できている場合、注視点１６６は、図１４のように、判断用画像２３１の動きに対応して、Ｘ軸方向に沿って往復するような軌跡となる。一方、被験者Ｈが判断用画像２３１を視認できていない場合、注視点１６６は、図１５のように、判断用画像２３１の動きに対応せず、Ｘ軸方向に沿って往復するような軌跡とならない傾向にある。
図１６及び図１７は、時間ごとの注視点の座標の変動の一例を示すグラフである。図１６は、被験者Ｈが判断用画像２３１を視認できている場合の、注視点１６６のＸ軸方向の座標の変化の例を示しており、図１７は、被験者Ｈが判断用画像２３１を視認できている場合の、注視点１６６のＹ軸方向の座標の変化の例を示している。判断用画像２３１を視認できている場合、注視点１６６は、図１６及び図１７のように座標が変化する傾向にある。本実施形態に係る視機能検出部２２０は、合計移動距離ＸＳＵＭから合計移動距離ＹＳＵＭを差し引いて差分移動距離を算出して、その差分移動距離に基づき判断を行うことで、被験者Ｈの注視点１６６が図１６及び図１７のような傾向になっているかを、適切に検出する。従って、この視機能検出装置１００によると、被験者の視機能を適切に検査することができる。
本実施形態では、注視点１６６の位置情報の取得毎に、合計移動距離を更新して算出している。ただし、関係検出部２１８は、検出期間の経過後に、まとめて合計移動距離を算出してもよい。
また、視機能検出部２２０による判断は、差分移動距離に基づくものに限られない。例えば、以下の方法での判断も可能である。すなわち、関係検出部２１８は、ステップＳ１６で注視点１６６の位置検出結果を取得したら、その都度位置検出結果を配列に代入する。すなわち、関係検出部２１８は、注視点１６６の注視点１６６の位置情報をタイミング毎に記憶しておく。そして、関係検出部２１８は、検出時間が経過したら、注視点１６６のＸ軸方向における移動平均値と、Ｙ軸方向における移動平均値とを算出する。移動平均値とは、あるデータを、そのデータの直近のデータと平均した値である。本実施形態では、あるタイミングの注視点１６６の座標値を、そのタイミングの直近（例えば直前のタイミングと直後のタイミング）の注視点１６６の座標値と合計し、合計した注視点１６６数で除することで、移動平均を算出する。すなわち、関係検出部２１８は、注視点１６６のＸ軸方向の座標と、その注視点１６６の直近のタイミングで検出された注視点１６６のＸ軸方向の座標とを合計し、合計した注視点１６６の数で除することで、Ｘ軸方向の移動平均値を算出する。また、関係検出部２１８は、注視点１６６のＹ軸方向の座標と、その注視点１６６の直近のタイミングで検出された注視点１６６のＹ軸方向の座標とを合計し、合計した注視点１６６の数で除することで、Ｙ軸方向の移動平均値を算出する。関係検出部２１８は、全ての注視点１６６について、Ｘ軸方向の移動平均値とＹ軸方向の移動平均値とを算出する。
そして、関係検出部２１８は、注視点１６６毎のＸ軸方向の移動平均値と、Ｙ軸方向の移動平均値を時系列で並べ、移動方向が反転した回数を抽出する。移動方向が反転するとは、時間経過に伴い座標がプラス側に移動していたのに対し、その次のタイミングでマイナス側に移動する場合と、時間経過に伴い座標がマイナス側に移動していたのに対し、その次のタイミングでプラス側に移動する場合とがある。関係検出部２１８は、Ｘ軸方向において移動方向が反転した回数と、Ｙ軸方向に沿って移動方向が反転した回数とを、関係情報として検出する。
視機能検出部２２０は、Ｘ軸方向についての移動方向が反転した回数とＹ軸方向についての移動方向が反転した回数との差分を、差分回数として算出し、この差分回数に基づき、検査基準を満たすかの判断を行う。より詳しくは、視機能検出部２２０は、Ｘ軸方向についての移動方向が反転した回数からＹ軸方向についての移動方向が反転した回数を差し引いた値を、差分回数として算出する。視機能検出部２２０は、差分移動距離が、予め定めた閾値より大きいかを判断し、閾値より大きい場合、検査基準を満たしていると判断し、閾値以下である場合、検査基準を満たしていないと判断する。
このように、移動平均値に基づき判断を行うと、眼球１１１の微細な移動（固視微動）を、ローパスフィルタとしての移動平均値で除去することができ、適切な判断を行うことができる。ただし、視機能検出部２２０による判断は、差分移動距離や移動平均値に基づくものに限られない。視機能検出部２２０は、注視点１６６の移動方向のうちの、判断用画像２３１の移動方向に沿ったベクトル成分と、移動方向に直交する方向に沿ったベクトル成分とに基づき、被験者Ｈの視機能を検出すればよい。すなわち、視機能検出部２２０は、判断用画像２３１の移動方向に沿ったベクトル成分が、移動方向に直交する方向に沿ったベクトル成分より大きくなる度合いが高いと、被験者Ｈが判断用画像２３１を見えている可能性が高いとの判断結果を導出する。ただし、視機能検出部２２０は、注視点１６６の移動方向と、判断用画像２３１の移動方向とに基づき判断結果を導出するものであれば、他の方法で判断結果を導出してもよい。
また、視機能検出装置１００は、異なるパターンの判断用画像２３１を表示させることで、被験者Ｈの視機能の度合いを、段階的に検出する。以下、その方法について説明する。図１８は、視機能を段階的に検出する方法を示すフローチャートである。図１８は、被験者の視力を検出する場合の一例を示すフローチャートである。図１８に示すように、視機能検出装置１００は、最初に、第１判断用画像で検査を行う（ステップＳ３０）。第１判断用画像とは、複数のパターンの判断用画像２３１のうち、第１画像２４１及び第２画像２４２の面積が大きい画像であり、本実施形態の例では、図１０に示す判断用画像２３１Ａである。視機能検出装置１００は、ステップＳ３０において、この第１判断用画像（判断用画像２３１Ａ）を用いて、図１３に示す検査を実行する。すなわち、この場合、視機能検出装置１００は、第１判断用画像（判断用画像２３１Ａ）を表示させることで、検査基準を満たすかを判断する。
第１判断用画像での検査で検査基準を満たさないと判断された場合（ステップＳ３２；Ｎｏ）、視機能検出装置１００は、被験者Ｈの視力が、第１視力値より低いと判断して（ステップＳ３３）、本処理を終了する。第１視力値とは、第１判断用画像の検査基準を満たすと判断された場合の視力であり、例えば、０．３である。ただし、第１視力値の値は、第１判断用画像の形状、すなわち第１画像２４１と第２画像２４２との大きさによって定められるものである。
第１判断用画像での検査で検査基準を満たすと判断された場合（ステップＳ３２；Ｙｅｓ）、視機能検出装置１００は、第２判断用画像で検査を行う（ステップＳ３４）。第２判断用画像は、第１判断用画像よりも、第１画像２４１及び第２画像２４２の面積が小さい画像であり、本実施形態の例では、図１１に示す判断用画像２３１Ｂである。視機能検出装置１００は、ステップＳ３４において、この第２判断用画像（判断用画像２３１Ｂ）を用いて、図１３に示す検査を実行し、検査基準を満たすかを判断する。
第２判断用画像での検査で検査基準を満たさないと判断された場合（ステップＳ３６；Ｎｏ）、視機能検出装置１００は、被験者Ｈの視力が、第１視力値であると判断して（ステップＳ３７）、本処理を終了する。第２判断用画像での検査で検査基準を満たすと判断された場合（ステップＳ３６；Ｙｅｓ）、視機能検出装置１００は、第３判断用画像で検査を行う（ステップＳ３８）。第３判断用画像は、第２判断用画像よりも、第１画像２４１及び第２画像２４２の面積が小さい画像であり、本実施形態の例では、図１２に示す判断用画像２３１Ｃである。視機能検出装置１００は、ステップＳ３８において、この第３判断用画像（判断用画像２３１Ｃ）を用いて、図１３に示す検査を実行し、検査基準を満たすかを判断する。
第３判断用画像での検査で検査基準を満たさないと判断された場合（ステップＳ４０；Ｎｏ）、視機能検出装置１００は、被験者Ｈの視力が、第２視力値であると判断して（ステップＳ４１）、本処理を終了する。第２視力値とは、第２判断用画像の検査基準を満たすと判断された場合の視力であり、第１視力値より高い値である。第２視力値は、例えば、０．５である。ただし、第２視力値の値は、第２判断用画像の形状、すなわち第１画像２４１と第２画像２４２との大きさによって定められるものである。
第３判断用画像での検査で検査基準を満たすと判断された場合（ステップＳ４０；Ｙｅｓ）、視機能検出装置１００は、被験者Ｈの視力が、第３視力値であると判断して（ステップＳ４２）、本処理を終了する。第３視力値とは、第３判断用画像の検査基準を満たすと判断された場合の視力であり、第２視力値より高い値である。第３視力値は、例えば、１．０である。ただし、第３視力値の値は、第３判断用画像の形状、すなわち第１画像２４１と第２画像２４２との大きさによって定められるものである。視機能検出部２２０は、このように判断した視力値（第１視力値、第２視力値、第３視力値）と判断した情報を、視機能としての視力を検出するための基準となる情報として導出し、例えば記憶部２２２に記憶させる。
また、視機能検出装置１００は、図１８の例では、１つの判断用画像２３１での検査が終了したら、判断用画像２３１の表示を停止させて、次の判断用画像２３１での検査を開始している。ただし、視機能検出装置１００は、複数の判断用画像２３１での検査を、連続的に行ってもよい。この場合、視機能検出装置１００は、図１３のステップＳ２２での検出時間が経過したら、ステップＳ１２に戻り、次のフレームから別の判断用画像２３１を表示させて、同様に表示領域１０１Ｔ内でスクロールさせながらの検査を行ってもよい。例えば、視機能検出装置１００は、判断用画像２３１Ａを検出時間の間表示したら、次のフレームから、例えば判断用画像２３１Ｂに切り替えて同様の検査を続けてもよい。このように連続的に検査を行うことで、検査時間を短縮することができる。さらに、視機能検出装置１００は、判断用画像２３１Ｂを検出時間の間表示した後、次のフレームから、例えば判断用画像２３１Ａに切り替えることも可能であり、ある視力の画像が見えなかった場合に、それよりも低視力用の画像での検査に戻ることもできる。
また、図１８の例では、第３判断用画像の検査結果を満たした場合に、視力値を判断して処理を終了していたが、より高い検査基準となる判断用画像２３１がある場合、処理を続けてもよい。より高い検査基準となる判断用画像２３１としては、第３判断用画像より第１画像２４１と第２画像２４２との大きさが小さい画像が挙げられる。ただし、より高い検査基準となる判断用画像２３１としては、第３判断用画像よりコントラストが小さい判断用画像２３１であってもよい。
図１９と図２０とは、コントラストが異なる判断用画像の例を示す図である。ここでのコントラストとは、判断用画像２３１内の最大輝度と最小輝度との輝度の違いの度合いである。最大輝度と最小輝度との輝度の違いの度合いが大きいほど、コントラストが大きくなり、最大輝度と最小輝度との輝度の違いの度合いが小さいほど、コントラストが小さくなる。例えば、コントラストは、判断用画像２３１内の画素のうち輝度が最大となる画素の輝度、すなわち最大輝度を、判断用画像２３１内の画素のうち輝度が最小となる画素の輝度、すなわち最小輝度で除した値である。
図１９に示す判断用画像２３１Ｄと、図２０に示す判断用画像２３１Ｅとは、第１画像２４１と第２画像２４２との大きさが等しい。ただし、図２０に示す判断用画像２３１Ｅは、図１９に示す判断用画像２３１Ｄよりも、コントラストが小さい。すなわち、判断用画像２３１Ｅは、判断用画像２３１Ｄよりも、最大輝度と最小輝度との輝度の違いの度合いが小さい。従って、判断用画像２３１Ｅは、判断用画像２３１Ｄよりも、被験者Ｈに視認され難い。なお、本実施形態では、第２画像２４２が最大輝度となり、第１画像２４１が最小輝度となる。コントラストが小さくなれば、第１画像２４１と第２画像２４２との輝度差が小さくなるため、被験者は、視認し難くなる。
このように、判断用画像２３１のコントラストを異ならせることによっても、段階的な検査を行うことができる。視機能検出装置１００は、第１画像２４１と第２画像２４２との大きさが異なる判断用画像２３１のみを用いて検査を行ってもよいし、コントラストが異なる判断用画像２３１のみを用いて検査を行ってもよいし、それらの両方を用いたり、組み合わせたりしてもよい。
以上説明したように、本実施形態に係る視機能検出装置１００は、表示制御部２１６と、注視点検出部２１４と、関係検出部２１８と、視機能検出部２２０と、を有する。表示制御部２１６は、表示部（表示装置１０１）の表示画面１０１Ｓ上の表示領域１０１Ｔに判断用画像２３１を表示させ、判断用画像２３１を、表示領域１０１Ｔ内で移動させる。注視点検出部２１４は、表示画面１０１Ｓを観察する被験者Ｈの注視点の表示画面１０１Ｓ上の位置を検出する。関係検出部２１８は、判断用画像２３１の移動方向と注視点１６６の移動方向との関係情報を検出する。視機能検出部２２０は、関係情報に基づき、被験者Ｈの視機能を検出する。この視機能検出装置１００は、被験者Ｈの注意を引く判断用画像２３１を表示することで、その判断用画像２３１が視認できている場合は、被験者Ｈの視線を判断用画像２３１に誘導する。さらに、視機能検出装置１００は、判断用画像２３１が表示領域１０１Ｔ内で動くように、判断用画像２３１を表示している。従って、その判断用画像２３１が視認できている場合、被験者Ｈの視線は、判断用画像２３１の移動方向に沿う方向により大きく動く。この視機能検出装置１００は、その被験者の視線を注視点として検出し、その注視点の移動方向に基づき、被験者Ｈが判断用画像２３１を視認できているか判断して、被験者Ｈの視機能を検出している。従って、この視機能検出装置１００によると、視認できているかの自己申告が不要となり、注視点を適切に検出でき、注視点に基づき、被験者Ｈが判断用画像２３１を視認できているかを適切に判断できる。従って、この視機能検出装置１００によると、被験者Ｈの視機能を適切に検査することができる。
なお、本実施形態では、注視点１６６の移動方向に基づき、視機能の検出を行っていた。ただし、視機能検出装置１００は、注視点１６６を検出することなく、被験者Ｈの眼球１１１の動く方向に基づき、視機能を検出してもよい。すなわち、視機能検出装置１００は、表示制御部２１６と、表示画面１０１Ｓを観察する被験者Ｈの眼球１１１の動きを検出する検出部と、判断用画像２３１の移動方向と眼球１１１の動く方向との関係情報を検出する関係検出部２１８と、関係情報に基づき被験者Ｈの視機能を検出する視機能検出部２２０と、を有していてもよい。被験者Ｈは、判断用画像２３１が視認できている場合、眼球１１１を、判断用画像２３１の移動方向に沿う方向により大きく動く。従って、眼球１１１が、移動方向に直交する方向よりも、移動方向により大きく、又はより多数動いていれば、視機能検出部２２０は、注視点１６６の検出時と同様に、断用画像２３１が視認できているとの判断の基準となる情報を導出することができる。なお、検出部は、眼球１１１の動きを、画像データ取得部２０６が取得した眼球１１１の画像データに基づき検出する。検出部は、例えば、位置検出部２１０であってよい。この場合、関係検出部２１８は、位置検出部２１０が検出した瞳孔中心の位置データを用いて、注視点１６６と同様の方法で、関係情報を検出することができる。また、検出部は、眼球１１１の画像データに基づき眼球１１１の動きを検出可能な構成であれば、位置検出部２１０に限られない。
また、表示制御部２１６は、判断用画像２３１を表示領域１０１Ｔの全域に表示させ、判断用画像２３１は、互いに輝度の異なる第１画像２４１と第２画像２４２とを有する。この視機能検出装置１００は、判断用画像２３１を表示領域１０１Ｔの全域に表示させた上で、輝度の異なる第１画像２４１と第２画像２４２とを判断用画像２３１として表示することで、被験者Ｈが視認できている場合には適切に視線を誘導して、視機能を適切に検査することができる。
また、表示制御部２１６は、第１画像２４１と第２画像２４２とを、表示領域１０１Ｔ内で、所定方向にスクロールさせる。この視機能検出装置１００は、第１画像２４１と第２画像２４２とをスクロールさせることで、被験者Ｈが視認できている場合には適切に視線を誘導して、視機能を適切に検査することができる。
また、表示制御部２１６は、表示領域１０１Ｔ内に複数の第１画像２４１と複数の第２画像２４２とを表示させる。表示制御部２１６は、第１画像２４１及び第２画像２４１を、表示領域１０１Ｔの所定方向（本実施形態ではＸ軸方向）と反対側の端部において、徐々に面積が大きくなるように表示させ、第１画像２４１及び第２画像２４１が所定の面積に達したら、所定方向に移動させる。この視機能検出装置１００は、第１画像２４１と第２画像２４２とをこのようにスクロールさせることで、被験者Ｈが視認できている場合には適切に視線を誘導して、視機能を適切に検査することができる。
また、表示制御部２１６は、第１画像２４１及び第２画像２４２が表示領域１０１Ｔの所定方向（本実施形態ではＸ軸方向）の端部まで移動したら、第１画像２４１及び第２画像２４２の面積を徐々に小さくさせた後、所定方向の端部での第１画像２４１及び第２画像２４２の表示を終了させる。この視機能検出装置１００は、第１画像２４１と第２画像２４２とをこのようにスクロールさせることで、被験者Ｈが視認できている場合には適切に視線を誘導して、視機能を適切に検査することができる。
また、表示制御部２１６は、表示領域１０１Ｔ内に、複数の第１画像２４１と複数の第２画像２４２とを表示し、第１画像２４１及び第２画像２４２の大きさが互いに異なる複数種類の判断用画像２３１を異なるタイミングで表示させる。視機能検出部２２０は、複数種類の判断用画像２３１毎の関係情報に基づき、被験者Ｈの視機能を検出する。この視機能検出装置１００は、複数種類の判断用画像２３１毎に検査を行うことで、視機能を段階的に評価することができる。
表示制御部２１６は、互いにコントラストが異なる複数種類の判断用画像２３１を、異なるタイミングで表示させ、視機能検出部２２０は、複数種類の判断用画像２３１毎の関係情報に基づき、被験者Ｈの視機能を検出する。この視機能検出装置１００は、コントラストが異なる判断用画像２３１毎に検査を行うため、視機能を段階的に評価することができる。
視機能検出部２２０は、注視点１６６の移動方向のうちの、任意の第１の方向に沿ったベクトル成分と、第１の方向に直交する方向に沿ったベクトル成分とに基づき、被験者Ｈの視機能を検出する。この視機能検出部２２０は、注視点１６６の移動方向を、判断用画像２３１の移動方向に沿ったベクトル成分と、移動方向に直交する方向に沿ったベクトル成分とに分解して評価を行う。従って、視機能検出装置１００は、判断用画像２３１の移動方向に沿った注視点１６６の動きを適切に検出することにより、視機能を適切に評価することができる。
図２１から図２３は、判断用画像の他の例を示す図である。本実施形態の判断用画像２３１は、第１画像２４１と第２画像２４２とが、Ｘ軸方向に沿って交互に並ぶストライプ形状であったが、判断用画像２３１の表示はそれに限られない。例えば、図２１判断用画像２３１ａに示すように、第１画像２４１ａと第２画像２４２ａとが、Ｙ軸方向に沿って交互に並ぶストライプ形状であってもよい。この場合、判断用画像２３１の移動方向は、Ｙ軸方向であることが好ましい。視機能検出装置１００は、判断用画像２３１と判断用画像２３１ａとを切り替えて検査を行うことで、Ｘ軸方向の動きへの反応と、Ｙ軸方向の動きへの反応との、両方を検出することができる。また、判断用画像２３１の移動方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に限られず、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方に交差する方向、すなわち斜め方向であってもよい。
また、図２２の判断用画像２３１ｂに示すように、第１画像２４１ｂと第２画像２４２ｂとが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って交互に並ぶ市松模様であってもよい。また、図２３の判断用画像２３１ｃに示すように、第１画像２４１ｃと第２画像２４２ｃとが、互いに輝度や形状が異なる画像であってもよい。なお、図２３の例では、第１画像２４１ｃと第２画像２４２ｃとが果物であったが、それに限られない。
以上、本発明の実施形態を説明したが、これら実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
２０…コンピュータシステム，制御部、２０Ａ…演算処理装置、２０Ｂ…記憶装置、２０Ｃ…コンピュータプログラム、３０…入出力インターフェース装置、４０…駆動回路、５０…出力装置、６０…入力装置、１００…視機能検出装置、１０１…表示装置、１０１Ｓ…表示画面、１０１Ｔ…表示領域、１０２…ステレオカメラ装置、１０２Ａ…第１カメラ、１０２Ｂ…第２カメラ、１０３…照明装置、１０３Ａ…第１光源、１０３Ｂ…第２光源、１０３Ｃ…光源、１０３Ｖ…仮想光源、１０９…角膜曲率半径、１１０，１１０Ｈ…角膜曲率中心、１１１…眼球，眼、１１２…瞳孔、１１２Ｃ…瞳孔中心、１１３…角膜反射像、１１３Ｃ，１２１，１２２，１２４…角膜反射中心、１２３，１３１，１３２，１７３…直線、１２６…距離、１３０…目標位置、１６６…注視点、１７７，１７８…視線、２０４…光源制御部、２０６…画像データ取得部、２０８…入力データ取得部、２１０…位置検出部、２１２…曲率中心算出部、２１４…注視点検出部、２１６…表示制御部、２１８…関係検出部、２２０…視機能検出部、２２２…記憶部、２３１…判断用画像、２３２…背景用画像、２４１…第１画像、２４２…第２画像。

Claims (10)

  1. 表示部の表示画面上の表示領域に判断用画像を表示させ、前記判断用画像を、前記表示領域内で移動させる表示制御部と、
    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、
    前記判断用画像の移動方向と前記注視点の移動方向との関係情報を検出する関係検出部と、
    前記関係情報に基づき、前記被験者の視機能を検出する視機能検出部と、
    を有する、視機能検出装置。
  2. 表示部の表示画面上の表示領域に判断用画像を表示させ、前記判断用画像を、前記表示領域内で移動させる表示制御部と、
    前記表示画面を観察する被験者の眼球の動きを検出する検出部と、
    前記判断用画像の移動方向と前記眼球の動く方向との関係情報を検出する関係検出部と、
    前記関係情報に基づき、前記被験者の視機能を検出する視機能検出部と、
    を有する、視機能検出装置。
  3. 前記表示制御部は、前記判断用画像を前記表示領域の全域に表示させ、前記判断用画像は、互いに輝度の異なる第１画像と第２画像とを有する、請求項１又は請求項２に記載の視機能検出装置。
  4. 前記表示制御部は、前記第１画像と前記第２画像とを、前記表示領域内で所定方向にスクロールさせる、請求項３に記載の視機能検出装置。
  5. 前記表示制御部は、コントラストが異なる複数種類の前記判断用画像を表示させ、
    前記視機能検出部は、複数種類の前記判断用画像毎の前記関係情報に基づき、前記被験者の視機能を検出する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の視機能検出装置。
  6. 前記視機能検出部は、前記注視点の移動方向のうちの、第１の方向に沿ったベクトル成分と、前記第１の方向に直交する方向に沿ったベクトル成分とに基づき、前記被験者の視機能を検出する、請求項１に記載の視機能検出装置。
  7. 表示部の表示画面上の表示領域に判断用画像を表示させ、前記判断用画像を、前記表示領域内で移動させる表示制御ステップと、
    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ステップと、
    前記判断用画像の移動方向と前記注視点の移動方向との関係情報を検出する関係情報検出ステップと、
    前記関係情報に基づき、前記被験者の視機能を検出する視機能検出ステップと、
    を有する、視機能検出方法。
  8. 表示部の表示画面上の表示領域に判断用画像を表示させ、前記判断用画像を、前記表示領域内で移動させる表示制御ステップと、
    前記表示画面を観察する被験者の眼球の動きを検出する検出ステップと、
    前記判断用画像の移動方向と前記眼球の動く方向との関係情報を検出する関係情報検出ステップと、
    前記関係情報に基づき、前記被験者の視機能を検出する視機能検出ステップと、
    を有する、視機能検出方法。
  9. 表示部の表示画面上の表示領域に判断用画像を表示させ、前記判断用画像を、前記表示領域内で移動させる表示制御ステップと、
    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ステップと、
    前記判断用画像の移動方向と前記注視点の移動方向との関係情報を検出する関係情報検出ステップと、
    前記関係情報に基づき、前記被験者の視機能を検出する視機能検出ステップと、
    をコンピュータに実行させる、プログラム。
  10. 表示部の表示画面上の表示領域に判断用画像を表示させ、前記判断用画像を、前記表示領域内で移動させる表示制御ステップと、
    前記表示画面を観察する被験者の眼球の動きを検出する検出ステップと、
    前記判断用画像の移動方向と前記眼球の動く方向との関係情報を検出する関係情報検出ステップと、
    前記関係情報に基づき、前記被験者の視機能を検出する視機能検出ステップと、
    をコンピュータに実行させる、プログラム。
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