JP7043889B2 - 視機能検出装置、視機能検出方法及びプログラム - Google Patents

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に判断用画像を表示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、前記表示画面上の前記判断用画像の位置と、前記注視点の位置との位置関係を検出する位置関係検出部と、前記位置関係に基づき、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に判断用画像を表示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、前記表示画面上の前記判断用画像の表示領域の位置と、前記注視点の位置との位置関係を検出する位置関係検出ステップと、前記位置関係に基づき、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に判断用画像を表示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、前記表示画面上の前記判断用画像の表示領域の位置と、前記注視点の位置との位置関係を検出する位置関係検出ステップと、前記位置関係に基づき、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、本実施形態に係る判断用画像を示す図である。 図１０は、判断用画像の表示を変化させた場合を説明した図である。 図１１は、判断用画像の表示を変化させた場合を説明した図である。 図１２は、判断用画像の表示を変化させた場合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、判断用画像の表示位置を説明する図である。 図１５は、注視点と判断用画像との位置関係を説明する図である。 図１６は、注視点と判断用画像との位置関係を説明する図である。 図１７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、有効注視点の検出の他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、位置関係検出部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。

位置関係検出部２１８は、表示画面１０１Ｓ上の判断用画像２３１の位置と、注視点検出部２１４が検出した注視点の位置との関係を示す情報である位置関係を検出する。位置関係の検出方法については後述する。

視機能検出部２２０は、位置関係検出部２１８が検出した位置関係に基づき、被験者Ｈの視機能を検出する。視機能検出部２２０は、位置関係に基づき、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、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、位置関係検出部２１８が検出した位置関係のデータ、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の位置と注視点の位置との位置関係を検出する処理と、位置関係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及び図９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）内の一部の領域である表示領域１０１Ｔ内に表示される。すなわち、判断用画像２３１は、表示画面１０１Ｓの一部の領域である表示領域１０１Ｔの、全域を占めるように表示される。表示制御部２１６は、判断用画像２３１の表示位置、すなわち、表示画面１０１Ｓ内における表示領域１０１Ｔの位置を、変化させる。なお、判断用画像２３１は、表示画面１０１Ｓの０．５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、表示領域１０１Ｔの位置を切り替える場合に、表示領域１０１Ｔ同士が重ならせないことが可能となる。また、判断用画像２３１は、表示画面１０１Ｓの０．２５倍以下であることがより好ましい。このようにすることで、Ｘ軸方向とＹ軸方向との両方への位置変更の柔軟性を高くすることができる。ただし、表示領域１０１Ｔの大きさは、任意に設定できる。

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、第１画像２４１同士は、面積が等しく、第２画像２４２同士も、面積が等しい。そして、それぞれの第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。

図８の例では、説明の便宜のために、背景用画像２３２を白色としている。ただし、背景用画像２３２は、判断用画像２３１との輝度の関係上、実際には、図９に示すような色となっている。すなわち、図９に示すように、背景用画像２３２は、平均輝度が、判断用画像２３１の平均輝度と一致している。判断用画像２３１の平均輝度とは、判断用画像２３１の各位置の輝度（ピクセル毎の輝度）の平均値である。例えば、判断用画像２３１の平均輝度は、判断用画像２３１の各位置の輝度（ピクセル毎の輝度）を合計して、判断用画像２３１のピクセルの総数で除した値となる。また、背景用画像２３２の平均輝度も、同様に、背景用画像２３２の各位置の輝度（ピクセル毎の輝度）の平均値であり、例えば、背景用画像２３２の各位置の輝度（ピクセル毎の輝度）を合計して、背景用画像２３２のピクセルの総数で除した値となる。なお、背景用画像２３２の平均輝度と、判断用画像２３１の平均輝度とは、必ずしも一致していることに限られないが、背景用画像２３２の平均輝度と、判断用画像２３１の平均輝度との差分は、背景用画像２３２と判断用画像２３１の平均輝度とのいずれかに対し、２０％以下となることが好ましい。

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。なお、以降では、説明の便宜上、背景用画像２３２と、第１画像２４１及び第２画像２４２との輝度の関係が、図９とは異なる図もあるが、実際には、図９に示した関係となっていることが好ましい。

図１０から図１２は、判断用画像の表示を変化させた場合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。図１０から図１２は、説明の便宜上、表示領域１０１Ｔ、すなわち判断用画像２３１の大きさが、図８のものより大きくなっているが、表示領域１０１Ｔは、実際には、図８を用いて説明した大きさでとなる。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１２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１２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。位置関係検出部２１８は、表示画面１０１Ｓ上の判断用画像２３１の位置と、注視点検出部２１４が検出した注視点の位置との関係を示す位置関係を検出し、視機能検出部２２０は、その位置関係の検出結果に基づき、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、判断用画像の表示位置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、表示制御部２１６は、第１位置Ｐ１に、判断用画像２３１を表示させる（ステップＳ１２）。注視点検出部２１４は、第１位置Ｐ１に判断用画像２３１が表示されている間、注視点１６６の位置検出を行う。図１４の例では、第１位置Ｐ１は、左下側であるが、これは一例である。すなわち、第１位置Ｐ１は、表示画面１０１Ｓ上の任意の位置である。表示制御部２１６は、表示画面１０１Ｓ上から、ランダムに第１位置Ｐ１を選択して、その第１位置Ｐ１に表示領域１０１Ｔが位置するように、画像２３０を表示させる。これにより、画像２３０のうちの判断用画像２３１は、第１位置Ｐ１に位置した表示領域１０１Ｔ内に表示され、画像２３０のうちの背景用画像２３２は、表示領域１０１Ｔの外側に表示される。

表示制御部２１６は、所定の期間、第１位置Ｐ１に判断用画像２３１を表示させ続ける。すなわち、本実施形態では、判断用画像２３１は静止画となる。この所定の期間は、予め定められた任意の長さであるが、例えば１秒以上３秒以下程度である。ただし、判断用画像２３１を第１位置Ｐ１で表示させ続ける期間と、注視点１６６検出のフレームレートとは、判断用画像２３１を第１位置Ｐ１で表示させているうちに、注視点１６６が複数回検出できるように、設定される。すなわち、注視点１６６は、第１位置Ｐ１に判断用画像２３１を表示されている期間中に、複数回検出される。以下、第１位置Ｐ１で判断用画像２３１が表示されている期間を、第１期間とする。

第１位置Ｐ１での判断用画像２３１の表示が終わったら、位置関係検出部２１８は、第１位置Ｐ１での位置関係を検出する（ステップＳ１４）。位置関係検出部２１８は、注視点検出部２１４が検出した注視点１６６の位置データと、表示制御部２１６が表示させた判断用画像２３１の表示領域１０１Ｔの位置データとに基づき、位置関係を算出する。具体的には、位置関係検出部２１８は、第１期間内で検出された注視点１６６が、第１位置Ｐ１での判断用画像２３１の表示領域１０１Ｔ内にあるかを検出し、表示領域１０１Ｔ内にある注視点１６６を、有効注視点として検出する。そして、位置関係検出部２１８は、第１期間において検出された注視点１６６の全てについて、同様に表示領域１０１Ｔ内にあるかを検出することで、第１期間内の全ての注視点１６６から、有効注視点を検出する。位置関係検出部２１８は、第１期間における有効注視点の数を、第１位置Ｐ１での位置関係として設定する。言い換えれば、位置関係検出部２１８は、第１期間において検出された注視点１６６のうち、第１位置Ｐ１での判断用画像２３１の表示領域１０１Ｔ内にある注視点の数を検出し、その数を、第１位置Ｐ１での位置関係として設定する。

第１位置Ｐ１での位置関係の検出が終わったら、表示制御部２１６は、第２位置Ｐ２に、判断用画像２３１を表示させる（ステップＳ１６）。注視点検出部２１４は、第２位置Ｐ２に判断用画像２３１が表示されている間、注視点１６６の位置検出を行う。図１４の例では、第２位置Ｐ２は、右上側であるが、第２位置Ｐ２は、第１位置Ｐ１と異なる表示画面１０１Ｓ上の位置であれば、その位置は任意である。すなわち、表示制御部２１６は、表示画面１０１Ｓ上から、第１位置Ｐ１と異なる位置となるように、第２位置Ｐ２をランダムに選択して、その第２位置Ｐ２に表示領域１０１Ｔが位置するように、画像２３０を表示させる。これにより、画像２３０のうちの判断用画像２３１は、第２位置Ｐ２に位置した表示領域１０１Ｔ内に表示され、画像２３０のうちの背景用画像２３２は、表示領域１０１Ｔの外側に表示される。そのため、第２位置Ｐ２に表示された判断用画像２３１と、第１位置Ｐ１に表示された判断用画像２３１とは、表示される位置が異なるものとなる。なお、表示制御部２１６は、第１位置Ｐ１での判断用画像２３１の表示の後に、第２位置Ｐ２に、判断用画像２３１を表示させるものであればよく、例えば第１位置Ｐ１での位置関係の検出の前や最中に、判断用画像２３１を表示させてもよい。

表示制御部２１６は、第１期間（第１位置Ｐ１での表示時間）と同じ時間だけ、第２位置Ｐ２に判断用画像２３１を表示させ続ける。従って、注視点１６６は、第２位置Ｐ２に判断用画像２３１を表示されている期間中に、複数回検出される。なお、第２位置Ｐ２での判断用画像２３１の表示期間は、第１期間と異ならせてもよい。以下、第２位置Ｐ２での判断用画像２３１の表示期間を、第２期間と記載する。

本実施形態において、表示制御部２１６は、第１期間が終わったら、第１位置Ｐ１での判断用画像２３１を、第２位置Ｐ２での判断用画像２３１に、表示を切り替える。すなわち、表示制御部２１６は、第１期間が終わったら、第１位置Ｐ１での判断用画像２３１の表示を終了させた後、第２位置Ｐ２に判断用画像２３１を表示する。従って、第２位置Ｐ２での判断用画像２３１が表示されているタイミングにおいて、第１位置Ｐ１での判断用画像２３１は表示されない。このように、表示制御部２１６は、第１期間と、第２期間とを、重ならせないが、若干重なるようにしてもよい。

また、第２位置Ｐ２での判断用画像２３１の表示領域１０１Ｔと、第１位置Ｐ１での判断用画像２３１の表示領域１０１Ｔとは、互いに重畳した位置に表示されないことが好ましい。ただし、第２位置Ｐ２での判断用画像２３１の表示領域１０１Ｔと、第１位置Ｐ１での判断用画像２３１の表示領域１０１Ｔとは、一部の領域が互いに重畳するように設定されてもよい。

また、第２位置Ｐ２での判断用画像２３１は、第１位置Ｐ１での判断用画像２３１と同じ画像であることが好ましい。すなわち、第２位置Ｐ２での判断用画像２３１は、第１画像２４１及び第２画像２４２との大きさや数が、第１位置Ｐ１での判断用画像２３１の第１画像２４１及び第２画像２４２との大きさや数と同じである。例えば、第１位置Ｐ１での判断用画像２３１が図１０に示す判断用画像２３１Ａである場合、第２位置Ｐ２での判断用画像２３１も、判断用画像２３１Ａとなる。また、第２位置Ｐ２での判断用画像２３１の表示領域１０１Ｔと、第１位置Ｐ１での判断用画像２３１の表示領域１０１Ｔとも、等しいことが好ましい。ただし、第２位置Ｐ２での判断用画像２３１と、第１位置Ｐ１での判断用画像２３１とは、表示領域１０１Ｔの大きさが異なってよい。

なお、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２とは、例えば表示画面１０１Ｓ上の座標を指す情報であってもよいし、表示画面１０１Ｓを複数の領域に区分して、その領域のいずれかの領域を指す情報であってもよい。

第２位置Ｐ２での判断用画像２３１の表示が終わったら、位置関係検出部２１８は、第２位置Ｐ２での位置関係を検出する（ステップＳ１８）。位置関係検出部２１８は、注視点検出部２１４が検出した注視点１６６の位置データと、表示制御部２１６が表示させた判断用画像２３１の表示領域１０１Ｔの位置データとに基づき、位置関係を算出する。具体的には、位置関係検出部２１８は、第２期間内で検出された注視点１６６が、第２位置Ｐ２での判断用画像２３１の表示領域１０１Ｔ内にあるかを検出し、表示領域１０１Ｔ内にある注視点１６６を、有効注視点とする。そして、位置関係検出部２１８は、第２期間において検出された注視点１６６の全てについて、同様に表示領域１０１Ｔ内にあるかを検出することで、第２期間内の全ての注視点１６６から、有効注視点を検出する。位置関係検出部２１８は、第２期間における有効注視点の数を、第２位置Ｐ２での位置関係とする。言い換えれば、位置関係検出部２１８は、第２期間において検出された注視点１６６のうち、第２位置Ｐ２での判断用画像２３１の表示領域１０１Ｔ内にある注視点の数を検出し、その数を、第２位置Ｐ２での位置関係とする。

このように、本実施形態では、第１位置Ｐ１での判断用画像２３１の表示が終了したら、第２位置Ｐ２での判断用画像２３１の表示の前に、第１位置Ｐ１での位置関係を検出している。ただし、位置関係検出部２１８は、第１位置Ｐ１での判断用画像２３１の表示と第２位置Ｐ２での判断用画像２３１の表示とが終了した後に、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との位置関係を、まとめて検出してもよい。

ステップＳ１８で第２位置Ｐ２での位置関係の検出が終了したら、視機能検出部２２０は、位置関係に基づき被験者Ｈの視機能の判断を行う。具体的には、視機能検出部２２０は、第１位置Ｐ１での有効注視点と、第２位置Ｐ２での有効注視点との合計数が、予め定めた閾値より大きいかを判断する（ステップＳ２０）。視機能検出部２２０は、合計数が閾値より大きい場合（ステップＳ２０；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Ｓ２２）。一方、視機能検出部２２０は、合計数が閾値より大きくない場合（ステップＳ２０；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Ｓ２４）。このステップＳ２２又はＳ２４により、本処理は終了する。例えば、閾値が９０で、第１位置Ｐ１での有効注視点の数が５０個で、第２位置Ｐ２での有効注視点の数が６０個である場合、合計数は１１０となり、閾値を上回り、被験者Ｈの視機能が、検査基準を満たしていると判断される。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。

なお、本実施形態では、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との２つの位置での検査を行ったが、検査する位置の数は、２つに限られない。例えば、検査する位置の数、すなわち判断用画像２３１を表示する位置の数は、１つでもよい。また、判断用画像２３１を表示する位置の数は、３つ以上であってもよい。すなわち、第１位置Ｐ１と異なる位置である第２位置Ｐ２は、複数の位置を含む。また、同じタイミングで複数の位置に判断用画像２３１を表示してもよい。位置関係検出部２１８は、３つ目以降の位置における有効注視点の数も算出し、視機能検出部２２０は、その有効注視点の数も、上記の合計数に加えて、判断を行う。

図１５及び図１６は、注視点と判断用画像との位置関係を説明する図である。表示画面１０１Ｓ上に表示される判断用画像２３１は、被験者Ｈの注意を引く画像である。従って、被験者Ｈが判断用画像２３１を視認できている場合、被験者Ｈは、判断用画像２３１に視線を向ける。一方、被験者Ｈが判断用画像２３１を視認できていない場合、被験者Ｈは、判断用画像２３１に視線を向けず、視線がばらついたりする。本実施形態においては、被験者Ｈの注視点の位置と判断用画像２３１との位置関係に基づき、被験者Ｈが判断用画像２３１を視認できているかを判断することで、被験者Ｈの視機能を検出する。

図１５の注視点１６６Ａは、判断用画像２３１の表示領域１０１Ｔ内に位置する注視点１６６であり、注視点１６６Ｂは、断用画像２３１の表示領域１０１Ｔ外に位置する注視点１６６である。図１５の例では、注視点１６６Ａの数が多く、視線が表示領域１０１Ｔ近傍に集中しているため、視機能検出部２２０は、被験者Ｈが判断用画像２３１を視認できているとして、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。一方、図１６の例では、注視点１６６Ａの数が少なく注視点１６６Ｂの数が多いため、視機能検出部２２０は、被験者Ｈが判断用画像２３１を視認できていないとして、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。

ここで、被験者Ｈは、判断用画像２３１を視認できていない場合でも、一点を集中して見つめるおそれがあり、偶然、判断用画像２３１に注視点が集中する可能性がある。それに対し、本実施形態に係る視機能検出装置１００は、別のタイミングで第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２とに判断用画像２３１を表示させ、それぞれのタイミングで注視点１６６を検出する。視機能検出装置１００は、このように判断用画像２３１の位置を変化させることで、視認できていないのに判断用画像２３１に注視点が集中する偶然性を低減し、視機能の検出精度を向上させている。

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１７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１７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位置Ｐ１と第２位置Ｐ２とに、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。

なお、本実施形態では、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２とをランダムに決定しているので、位置の変化パターンが結果的に異なる可能性が高くなる。従って、この場合、被験者Ｈがパターンを覚えることを抑制して、偶然性をより好適に排除できる。このように段階的な評価をする場合、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２へ移動するパターン及び初期値を、段階ごとに異ならせることが好ましい。すなわち、第１判断用画像では、第１位置Ｐ１が左下で第２位置Ｐ２が右上となった場合、第２判断用画像では、第１位置Ｐ１が左上で第２位置Ｐ２が左下など、位置の変化パターンを異ならせることが好ましい。例えば、視機能検出装置１００は、初期位置と位置の変化パターンとを、複数設定しておき、段階ごとに、初期位置と変化パターンとを選択してもよい。そして、視機能検出装置１００は、次の段階の検査を行う場合に、前の段階での検査で選択した初期位置及び変化パターン以外から、初期位置と変化パターンとを選択する。

なお、図１７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１８と図１９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１８に示す判断用画像２３１Ｄと、図１９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１９に示す判断用画像２３１Ｅは、図１８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、表示部（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と、表示画面１０１Ｓを観察する被験者Ｈの表示画面１０１Ｓ上の注視点の位置を検出する注視点検出部２１４と、表示画面１０１Ｓ上の判断用画像２３１の位置と、注視点の位置との位置関係を検出する位置関係検出部２１８と、位置関係に基づき、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。そして、その被験者の視線を注視点として検出し、その注視点の位置と判断用画像２３１の位置とに基づき、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。

また、表示制御部２１６は、判断用画像２３１を、表示画面１０１Ｓ上の第１位置Ｐ１に表示させた後、表示画面１０１Ｓ上の第１位置Ｐ１とは異なる位置（第２位置Ｐ２）に表示させる。視機能検出部２２０は、第１位置Ｐ１での位置関係と、第１位置Ｐ１とは異なる位置での位置関係とに基づき、被験者Ｈの視機能を検出する。視機能検出装置１００は、位置毎に位置関係を検出して判断を行うことで、偶然性を抑制して、被験者Ｈの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、判断用画像２３１として、表示領域１０１Ｔ内に、互いに輝度の異なる第１画像２４１と第２画像２４２とを表示させる。この視機能検出装置１００は、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、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毎の位置関係に基づき、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、表示画面１０１Ｓ上における表示領域１０１Ｔ以外の領域に背景用画像２３２を表示させ、判断用画像２３１の平均輝度を、背景用画像２３２の平均輝度に一致させる。この視機能検出装置１００は、判断用画像２３１と背景用画像２３２との平均輝度を一致させることで、判断用画像２３１自体が視認できていないが輝度の違いで判断用画像２３１に視野を向けてしまう場合に、判断用画像２３１を視認できていると誤判断することを抑制する。従って、この視機能検出装置１００は、視機能を適切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毎の位置関係に基づき、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。

また、視機能検出部２２０は、表示領域１０１Ｔ内に注視点の位置があるかに基づき、被験者Ｈの視機能を検出する。この視機能検出装置１００は、このように視機能の検出を行うため、視機能を精度良く評価することができる。

また、注視点検出部２１４は、判断用画像２３１が表示されている間に、注視点を複数回検出する。視機能検出部２２０は、表示領域１０１Ｔ内に、注視点の位置がある回数が予め定めた閾値以上である場合に、被験者Ｈが判断用画像２３１を視認できていると判断する。この視機能検出装置１００は、このように視機能の検出を行うため、視機能を精度良く評価することができる。

図２０は、有効注視点の検出の他の例を示す図である。本実施形態においては、検査基準を満たしているかの判断は、有効注視点の数が閾値以上であるかに基づいて行っていた。有効注視点は、表示領域１０１Ｔ内にある注視点を、有効注視点として検出していた。ただし、有効注視点の検出方法は、これに限られない。例えば、図２０に示すように、位置関係検出部２１８は、有効領域１０１Ｕ内にある注視点も、有効注視点として検出してもよい。有効領域１０１Ｕは、表示領域１０１Ｔの全域と重畳する表示画面１０１Ｓ上の領域であり、表示領域１０１Ｔよりも面積が大きい領域である。図２０の例では、注視点１６６Ｅが、表示領域１０１Ｔ内にある注視点１６６であり、注視点１６６Ｆが、表示領域１０１Ｔ外であって、有効領域１０１Ｕ内にある注視点である。また、注視点１６６Ｇが、有効領域１０１Ｕ外にある注視点である。この場合、位置関係検出部２１８は、注視点１６６Ｅと注視点１６６Ｆとを、有効注視点とし、注視点１６６Ｇを有効注視点としない。このようにすることで、若干視点がずれているだけで、判断用画像２３１が視認している場合においても、視機能の検出を適切に行うことができる。

なお、この場合の有効領域１０１Ｕは、表示領域１０１Ｔに対して所定量だけ面積が大きくなるように決定される。この所定量は、任意で設定可能である。また、有効領域１０１Ｕは、表示領域１０１Ｔの中心点Ｏからの距離に基づき設定してもよい。

また、視機能検出部２２０は、有効注視点に重み付けを行ってもよい。すなわち、視機能検出部２２０は、検査基準を満たしていると判断する場合に、注視点１６６Ｆを、注視点１６６Ｅよりも重みが小さくなるように設定してもよい。このように重み付けを行うことで、視機能の検出をより適切に行うことができる。例えば、視機能検出部２２０は、注視点１６６Ｆの総数に対して１より小さい係数ｋ１を乗じた値を算出し、その値に、注視点１６６Ｅの総数を加えた値を、有効注視点の数としてもよい。また、逆に、視機能検出部２２０は、注視点１６６Ｅの総数に対して１より大きい係数ｋ２を乗じた値を算出し、その値に、注視点１６６Ｆの総数を加えた値を、有効注視点の数としてもよい。さらに、これらの係数ｋ１、ｋ２の両方を用いてもよい。

また、視機能検出部２２０は、注視点１６６として検出されたタイミングが早い有効注視点の重みが大きくなるように、重み付けを行ってもよい。例えば、視機能検出部２２０は、注視点１６６として検出されたタイミングが所定時刻より前の有効注視点の総数に、１より大きい係数ｋ２を乗じてもよいし、注視点１６６として検出されたタイミングが所定時刻より遅い有効注視点の総数に、１より小さい係数ｋ１を乗じてもよいし、これらを組み合わせてもよい。また、タイミングが遅くなる有効注視点ほど、乗じる係数の値を小さくしてもよい。被験者Ｈは、判断用画像２３１が表示されたタイミングでは注視しても、その後で視線をずらす可能性がある。このような場合に、タイミングが早い有効注視点の重みが大きくすることで、視認できているが後で視線をずらした場合であっても、視認できているという判断をより好適に行うことができる。

また、視機能検出部２２０は、注視点１６６として検出されたタイミングが早い有効注視点の重みが小さくなるように、重み付けを行ってもよい。すなわち、判断用画像２３１を表示して間もない期間は、被験者Ｈの反応が間に合わない可能性も考えらえるので、このようにすれば、視認できているという判断をより好適に行うことができる。このような時間的な重み付けの仕方は、状況に応じて適宜設定することができる。

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の判断用画像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。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。

Ｐ１…第１位置、Ｐ２…第２位置、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…位置関係検出部、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 (8)

1. 表示部の表示画面上に判断用画像を表示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、
   前記表示画面上の前記判断用画像の位置と、前記注視点の位置との位置関係を検出する位置関係検出部と、
   前記位置関係に基づき、前記被験者の視機能を検出する視機能検出部と、
   を有し、
   前記注視点検出部は、前記判断用画像が表示されている間に、前記注視点を複数回検出し、
   前記視機能検出部は、前記判断用画像の表示領域内に、前記注視点の位置がある回数が予め定めた閾値以上である場合に、前記被験者が前記判断用画像を視認できていると判断する、視機能検出装置。
2. 前記表示制御部は、前記判断用画像を、前記表示画面上の第１位置に表示させた後、前記表示画面上の前記第１位置とは異なる位置に表示させ、
   前記視機能検出部は、前記第１位置での前記位置関係と、前記第１位置とは異なる位置での前記位置関係とに基づき、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。
3. 前記表示制御部は、前記判断用画像として、前記判断用画像の表示領域内に、互いに輝度の異なる第１画像と第２画像とを表示させる、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、前記表示領域内に、複数の前記第１画像と複数の前記第２画像とを表示し、前記第１画像及び前記第２画像の大きさが異なる複数種類の前記判断用画像を、異なるタイミングで表示させ、
   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位置関係に基づき、前記被験者の視機能を検出する、請求項３に記載の視機能検出装置。
5. 前記表示制御部は、前記表示画面上における前記判断用画像の表示領域以外の領域に背景用画像を表示させ、前記判断用画像の平均輝度を、前記背景用画像の平均輝度に一致させる、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、異なるタイミングで表示させ、
   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位置関係に基づき、前記被験者の視機能を検出する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の視機能検出装置。
7. 表示部の表示画面上に判断用画像を表示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、
   前記表示画面上の前記判断用画像の表示領域の位置と、前記注視点の位置との位置関係を検出する位置関係検出ステップと、
   前記位置関係に基づき、前記被験者の視機能を検出する視機能検出ステップと、
   を有し、
   前記注視点検出ステップでは、前記判断用画像が表示されている間に、前記注視点を複数回検出し、
   前記視機能検出ステップでは、前記判断用画像の表示領域内に、前記注視点の位置がある回数が予め定めた閾値以上である場合に、前記被験者が前記判断用画像を視認できていると判断する、視機能検出方法。
8. 表示部の表示画面上に判断用画像を表示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、
   前記表示画面上の前記判断用画像の表示領域の位置と、前記注視点の位置との位置関係を検出する位置関係検出ステップと、
   前記位置関係に基づき、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、
   前記注視点検出ステップでは、前記判断用画像が表示されている間に、前記注視点を複数回検出し、
   前記視機能検出ステップでは、前記判断用画像の表示領域内に、前記注視点の位置がある回数が予め定めた閾値以上である場合に、前記被験者が前記判断用画像を視認できていると判断する、プログラム。

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