JPH06509486A - 視野分析器用凝視トラッキング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 視野分析器用凝視トラッキング 本発明は、人間の目の網膜の光学的知覚をテストする視野分析器に関するもので ある。凝視方向をトラッキング即ち追跡する本装置は、正確な視野テスト測定を 行なうのに必要な真直前の視線集中からの目の動きに対して信号を発生する。

テス　ト　。　の　・ 視野分析器は、患者の網膜の感度を検査する装置である。ポイントと呼ばれる光 スポットが短時間の間単球状の投影スクリーンへ投影される。球の中心からその 半球状の投影スクリーンを見る患者は、ボールの表面上に装着されている視線集 中光源への視線に沿って視線集中を行なう。半球状の投影スクリーン上の投影点 は、視線集中光源から離隔した位置へ制御されて変化することが可能である。好 適には、ポイントが半球状の投影スクリーン上のある位置から別の位置へ移動す る場合に、ポイントの強度が変化する。ポイントが見えた場合には、患者が応答 ボタンを押圧することによって主観的な決定が行なわれる。ポイントを半球状投 影スクリーン上の既知の位置へ位置決めさせ且つ輝度（全体で約４０の太きさ） を変化させることによって、患者の網膜の感度を測定し且つマツピングする。

この間車な概念は患者とインターフェースする上で基本的に二つの光学的な問題 を有している。第一に、患者は半球状投影スクリーンの中心上に視線集中せねば ならない。この視線集中は、ポイントが網膜の一貫した部分の上に該当する場合 には、ポイントが患者の視線集中した視線の側部へ通常提供された場合に維持さ れなければならない。第二に、患者の視力は、通常、半球状の投影スクリーンの 表面を網膜上へ焦点を合わせるために適切に補正されねばならない。

患者の視覚のスレッシュホールドにおいて網膜の感度が測定される場合には、焦 点が特に重要であることが理解され、患者の焦点が正しいものでない場合には、 見られるべきターゲットは検知されず誤った結果を与える。これは、フォーカス されていない光スポットはフォーカスされているものよりもより暗く表われると いうことに起因している。

患者のメガネは殆ど常に、少な（とも三つの理由によって半球状の投影スクリー ン上にポイントのフォーカスした画像を与えるために適したものではない。第一 に、患者のメガネのフレームは寸法及び形状が予測不可能に変化する。フレーム は、視覚のぼやけ及びレンズ傾斜角度の分野において不知である。

更に、テスト条件が何年もの期間にわたって再現性のあるものであることが重要 である。これは、患者の眼鏡用品における変化によって影響を受ける。

第二に、患者のメガネに関する光学的処方は、殆ど富に、テストに必要とされる 特定の焦点距離（通常、約３０ｃｍ）にとって欠陥性のものである。メガネは、 殆ど常に、患者の目からスクリーンの表面への距離に対しての患者の視力を補正 するものではない。

第三に、患者のメガネの視界角度は通常欠陥性がある。例えば、患者のメガネは 二焦点レンズ又は可変レンズを有する場合があり、それらのレンズはスクリーン 上のポイント位置の関数として患者の焦点距離を変化させる。患者の視界をテス トする場合に、このようなメガネは誤った結果を与える。

これらの限界のために、フィールドテスト即ち視野テスト期間中の視力は、典型 的に、いわゆる試行レンズによって補正され、試行レンズは３０ｃｍ焦点距離へ 補正された視力を与えるべ（選択されており且つ試行レンズホルダ内において目 の近（に配置される。更に、通常、二つのレンズが必要とされ、即ちその一つは 球面パワー（度）を補正をするものであり、且つ他の一つは円柱（非点）パワー （度）を補正するものである。

患者の視力の補正は、患者の目の直接前における光学経路に一つ又は二つの試行 レンズを追加することによって行なわれる。これらの通常は試行レンズは多種類 の球及び円柱パワー（度）のものが作られており且つ、半球状投影スクリーンの 半径である３０ｃｍに補正された患者の処方に基づいて、オペレータによって選 択される。

標準的な試行レンズは比較的直径の小さなものである（２．５ｃｍの程度）。試 行レンズの中心は、強いレンズに関連するプリズム効果を回避するために、目の ほぼ中心に配置されるべきである。更に、試行レンズは、試行レンズホルダ又は レンズフレームによって患者の視野のぼやけを防止するために目の近くに位置さ せるべきである。殆どの視野テストは、視線集中軸から３０度の角度範囲で行な われる。

強い正のレンズが使用される場合には、近接性がより重要である。何故ならば、 強いレンズの場合には、ボールを拡大することによって、該レンズを介しての視 界角度をより小さなものとさせるからである。

今日までの全ての公知の視野テスト装置においては、レンズの位置はスクリーン の中心と相対的に固定されており、患者の目の位置も固定することを必要として いる。この状態はビデオカメラによってモニタされ且つ監視ツールとしてオペレ ータへ提供される。患者の目の移動はオペレータによる患者の再命令を必要とす る場合がある。

視野分析器は、典型的に、ビデオフィールドの照明のために周囲スクリーン光を 使用する。殆どの視野分析器の周囲スクリーン光は、半球状投影スクリーン表面 の一様な照明から得られ、この照明は投影したポイントに対して一様なコントラ ストを与えるべく供給される。患者が光を検知することを防止するために、赤外 線波長を使用して試行レンズホルダ上に装着した光源から目を照明することも公 知である。

試行レンズを使用する場合に付随する実際的な機械的整合問題に加えて、視野テ スト手順期間中に患者の網膜の感度を測定する場合において凝視方向に関して付 加的な問題が存在している。

半球状の投影スクリーン上において認識された可変的に位置されたポイントを網 膜上の対応する位置に正確にマツピングすることは、テストが進行するにしたが い、百が半球状の投影スクリーンの中心に対してその角度関係を変化させないこ とを必要とする。然しなから、目は頭部に配設されており、凝視方向を変化させ ることは容易に行なわれ、且つ実際に、例えばぼんやりした光スポットなどの物 体が周辺視野へ入る場合にはもっとも自然に行なわれることである。従って、一 定の凝視方向を維持することは患者の側にとって著しい集中力を必要とする。要 するに、冬目に対して通常最大で２０分間かかるテスト手順は患者にとっては極 めてつらいものである場合がある。

通常の視野テストにおいては、患者は照明されたターゲット上に「視線集中」す ることによって視界を真直前へ向けるべく指示される。これによって、ターゲッ トを、目の最も高い分解能の区域である患者の網膜の黄斑部分上に結像させるべ く目を位置決めさせる。スクリーンの中心上に視線集中することによって、スク リーン上のポイントと網膜上の特定の位置との間に一定の関係が維持され、その ことは、患者の頭部位置が中心位置から変化した場合にあってもそうである。

壱者の網膜のいわゆる光学的カップ即ち「盲点」にポイントを与えて、これらの ポイントが見られないことを確かめることによって患者の凝視方向をチェックす ることは公知である。正常な目の網膜上の光学的カップは光を見ることが出来な い区域であることは公知の自然現象である。通常の視野テストの開始時近くにお いて盲点の予測される位置近（に多数のポイントを与えることによって盲点の位 置が決定される。この時に患者は適切に視線集中しているものと仮定される。患 者の盲点の位置が決定されると、半球状の投影スクリーン内のこの位置へ周期的 にポイントが提供される準備がなされ、その位置は患者の目にとっては「ブライ ンド」即ち見えない位置である。通常、且つ患者が正しい凝視方向を維持するも のと仮定すると、この周期的に与えられるポイントは見られるものではなく、且 つこのポイントの供給に対して患者によって負の応答が与えられる。

正の応答は、「ブラインド」スポットへポイントを供給した時に患者が正しい凝 視方向を維持していないことを表わす。

ブラインドスポットへ光ポイントを供給することはそれだけテストに時間が余計 にかかることになる。

更に、このように周期的なポイントの供給は凝視方向のスポットチェックを行な うに過ぎず、患者はこれらの相次ぐスポットチェックの間における時間間隔にお いである時間の間正しくない凝視方向を有する場合がある。現在のところ、実際 の凝視方向を測定することは市販の視野分析器乃至はテスターにおいて一般的に 使用されているものではない。

中央瞳孔位置が喪失することを測定する視野テスト装置があり、それは凝視方向 を測定するものと主張している。この測定は試行レンズ中心位置決め問題に関す るものであって、患者が試行レンズ上の中心に位置決めされているか否かを報告 するが、実際の凝視方向には何等関係するものではない。瞳孔が試行レンズにお いて完全に中心位置決めされている状態で目は事実上任意の角度方向に凝視した 状態とすることが可能であることを理解すべきである。

視野テスト期間中に、ビデオ表示においてテスト中の目を観察することは公知で ある。このことは、視野テストにおける明らかな欠陥を検知するために、試行レ ンズホルダに関しての患者の目の位置の連続的な観察をオペレータが行なうこと を可能としている。然しなから、オペレータは時折その場所にいないか又は他の 作業に従事する場合があり、そのことはオペレータの注意をビデオの表示から遠 ざける。

更に、オペレータはビデオ表示から凝視方向を決定することは出来ず、且つ、凝 視方向が重要な唯一の時間である実際のポイントが供給される時間を知ることは 出来ない。瞳孔の位置のみを信頼性を持って測定することが可能である。然しな から、目の運動と満足の行（凝視方向性能の蓋然性との間には自然的な関係が存 在している。このようなビデオ表示は、ビデオカメラを必要とすると共に正確に 記録をするためにビデオ表示用の充分なる光を必要とする。

視野分析器は、ある程度の赤外線エネルギを含有する白熱灯ランプによって発生 される均一な光で半球状の投影スクリーンを照明するものである。典型的には、 使用されるビデオカメラは赤外線スペクトルに感受性を有するものである。この ことは、暗い色の虹彩を有する患者に対して、虹彩から反射された光と暗い瞳孔 との間でのコントラストを増加させる。何故ならば、赤外線照明の場合には、全 ての虹彩の色はほぼ同じ量の光を反射するからである。

然しなから、この照明システムは、更に、試行レンズ表面からの光も反射する半 球状の投影スクリーンは該レンズを部分的に取囲んでいる。該レンズは、典型的 に、反射防止コーティングがされているものではない。従って、該レンズは、半 球状投影スクリーンから捕獲される赤外線の光でグローする。このレンズからの グローは、ビデオ画像において瞳孔と虹彩とのコントラストを減少させる。

１立二亙上 本発明によれば、視野テスト装置が提供され、それは半球状の投影スクリーンに 対して正しい焦点距離を与え且つ患者の自動化したビデオ監視を介して自動的な 凝視方向決定を与えるために試行レンズの自動化した位置決めにおいて対話型に 動作する。患者の顎当てが設けられ、それは二つの顎当て乃至は顎受けを有して おり、一つの顎受けは患者の片方のの目をテストするためのものである。患者は 、典型的には、左側の目をテストするために必要な顎受は又は右側の目をテスト するための顎受は内に顎を配置させる。顎受は乃至は顎当ては、典型的には、初 期的に高さが調整されて、球状の投影スクリーンの中心に関し患者の位置をほぼ 中心に位置決めさせる。

この調節は、オペレータが横から患者及び試行レンズホルダを観察することによ って、又はビデオ表示モニタ画像を使用することによってなされる。この調節は 患者の顎から患者の目への垂直間隔における広い範囲のために必要である。左側 の目と右側の目との間の水平方向の間隔における変化はより一様であり、且つ視 野テスト装置によってテストされる人口集団にわたりオペレータの調節を必要と するものではない。

移動可能な試行レンズホルダが設けられている。

テストは一度に一方の目について行なわれる。この試行レンズホルダは、遠隔操 作によって水平方向及び垂直方向に移動可能であり、且つテスト中の目を照明す るために、好適には赤外線スペクトル内において、小型の光源を担持している。

光源は、好適には、試行レンズ中心に関して２時、４時、８時、１０時の位置に 位置されている。角膜においてこれらの光源によって形成される反射は、目の位 置のインジケータとして使用することが可能であるが、目の位置は、好適には、 ビデオ画像における瞳孔自身を探し出すことによって決定される。

試行レンズホルダは、ビデオ画像に関する位置の表示が設けられている。この位 置の表示データは、試行レンズホルダを位置決めし且つ試行レンズ内側の区域内 へビデオデータの興味のある区域を制限するために位置決めをコンピュータによ って使用することが可能である。好適には、試行レンズホルダは、試行レンズの 位置を決定するためにビデオカメラ内へ指向された照明源（この場合にも赤外線 スペクトル内）が設けられている。この照明源は、ビデオ画像内に明るい光スポ ットを発生し、それは試行レンズホルダと共に移動し、且つ「マーカー」と呼ば れる。患者の頭は、最初は、視野テストを開始する前に、顎当てを垂直方向にオ ペレータが位置決めすることによって垂直方向に整合される。次いで、患者は必 要に応じて頭を移動することによって試行レンズを介して見ることが要求される 。位置決め用コンピュータは試行レンズの寸法と等しいビデオウィンドウ内に目 が存在しており且つ試行レンズマーカーから得られるデータによって試行レンズ の内側に位置決めされていることを決定する。次いで、位置決め用コンピュータ は試行レンズホルダを水平方向に移動させて目の瞳孔をレンズ内に心合わせさせ る。

テスト期間中に、本システムは瞳孔に追従即ちトラッキングを行なう。

その結果、試行レンズはそうでない場合には視野テストを中断することなしに、 試行レンズは不本意的な患者の頭の移動に追従する。移動可能な試行レンズホル ダは、本発明の凝視方向検知システムにとって有益的なものである。それは、瞳 孔がレンズに対して心合わせされていることを確保し、且つレンズの中心のみを 取囲む寸法を減少した付加的なビデオウィンドウを発生することが可能であり、 試行レンズ表面から発生することのある反射が凝視方向測定を混乱させることを 防止する。

本凝視方向検知システムにおいては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等の凝視 トラッキング即ち追跡用赤外線スペクトル源（好適にはスクリーンの中心近くの スクリーンの表面上に設けられている）、が目の角膜上において凝視トラッキン グ反射を発生し、この凝視トラッキング反射は正規の球状角膜の中心近くである 。この反射は直径が小さく、且つその位置は試行レンズホルダに対する目の近接 性とは独立的であり且つ投影スクリーンの中心に関する目の位置とは独立的であ る。

この光源は光源をターンオン及びターンオフする手段を具備しており、従って角 膜からの反射は、凝視方向決定のために必要な場合にのみ発生される。

このことは、単一ビデオフレームにおいて発生することが可能であり、且つ前の ビデオフレームから一つのビデオフレームを減算することによって分離を達成す ることが可能である。小さな中央ウィンドウにおける唯一の変化は、凝視トラッ キング光源から角膜反射の付加である。

凝視トラッキング光源はレンズトラッキング期間中オンとなるべきではない。何 故ならば、それは、試行レンズにおいて反射を発生させ、それが瞳孔中心の決定 を混乱させる場合があるからである。これらの反射は、ビデオカメラ及び光源に 関して所定の角度で試行レンズホルダにおける試行レンズを傾斜させることによ って、小さな中央のビデオウィンドウ内に入ることが防止されている。

凝視方向を測定するためには、レンズ中心位置決めのために必要とされる精度よ りも高い精度で瞳孔の中心を決定せねばならない。目の瞳孔の中心の自動化した ビデオ測定を行なうための構成が設けられており、それは、好適には、目の瞳孔 の水平方向の弦を測定し、この水平方向の弦を三等分し、三等分した次元に沿っ て目の瞳孔の底部を探し出し、且つその後に瞳孔中心を見つけ出すものである。

凝視方向は、瞳孔中心と凝視トラッキング角膜反射の間のベクトル変位によって 決定される。このベクトルに対する初期値は、患者が適切な凝視方向を有するも のと仮定される場合には、視野テストの開始時に決定される。この変位ベクトル における変化は、凝視方向における変化を表示するために使用される。本発明に よる凝視方向決定は、所要の試行レンズにおいて存在する場合のある反射を無視 するプロトコルにおいて正しい試行レンズ中心位置決めがなされることを仮定し ている。視野テスト期間中に得られるデータの品質を決定するために、試行レン ズ移動及び凝視方向変化を記録する構成が設けられている。

の　ｔｌ　日 図ＩＡ及びＩＢは半球状の投影スクリーンを有する視野テスター内に向かってい る患者の概略側面図及び概略正面図であり、図ＩＢにおける患者は本発明のモニ タ用ビデオ装置及び移動可能試行レンズホルダを使用して患者の左の目の網膜の 視野テストを行なうために位置決めされている状態である。

図２は目の視野テストの期間中に発生する頭及び目の不本位の運動期間中に患者 の目に追従して試行レンズを移動させる装置の構成を示した概略図である。

図３Ａ及び３Ｂは目を照明するために目に向かって指向された四つのＬＥＤとし て示された試行レンズ照明源を示した概略図であって、図３Ａは上から見た状態 の試行レンズホルダ及び目を示しており、且つ図３Ｂは患者に面した側から見た 状態の試行レンズホルダを示している。

図４はテスト中の目の虹彩及び瞳孔を示した概略図であって、目の虹彩中心及び 半径を決定するための次元解析を示している。

図５Ａは患者の頭及び目の不本意な移動が発生した直後に発生する状態を示して おり、従って患者の虹彩及び試行レンズの中心との間に変位が発生した状態を示 している。

図５Ｂは移動した患者の目に関して試行レンズの中心位置決めのために必要とさ れる補正のベクトルプロットを示している。

図５０は必要とされるステッパーモータ変位をベクトルの形態で示したベクトル プロットの拡大図である。

図６は患者の目のビデオ画像と相対的に移動可能な試行レンズを中心位置決めす るために必要とされるソフトウェア論理を示した概略ブロック図である。

図７Ａは凝視方向決定期間中に凝視トラッキング光源から及び四個の照明用ＬＥ Ｄからの角膜反射を示した試行レンズホルダの概略図である。

図７Ｂは患者の凝視方向における変化をベクトルで示した試行レンズホルダと相 対的なビデオウィンドウの概略図である。

図７０は凝視方向における変化を決定する状態を示した図７Ｂのベクトルの拡大 図である図８は二つの寸法のビデオウィンドウがフィールド上に重ねられている ビデオカメラフィールドの説明図であって、ビデオフィールドの第一部分が試行 レンズの現在の位置に重なっており且つ別のより小さな中心部分がテスト期間中 に患者の凝視方向を測定するために使用される。

図９は患者の視線集中即ち凝視方向を検知するために必要なプログラム論理を示 したソフトウェア論理概略図である。

図１ＯＡ乃至１０Ｄは患者を試行レンズに関して正しい距離に維持するために試 行レンズと相対的な目の距離を認識するための概略図である。

図１１Ａ−１１Ｃは虹彩及び瞳孔を介してとられる図４に示した目の直径を横断 して通過する一つのビデオライン上のビデオデータを表わしており、これらの図 は図１１Ａにおいて光強度を示しており、図１１Ｂにおいては光強度の一次微分 、図１１Ｃにおいては光強度の二次微分を示している。

のｔＩ！ 図ＩＡ及びＩＢを参照すると、本発明の移動可能な試行レンズホルダ４０の概略 図が示されている。

患者Ｐは半球状の投影スクリーンＳを観察している状態に示されている。患者Ｐ は、ここでは、左側の目Ｅをテストする状態が示されている。このテストにおい ては、患者Ｐは半球状の投影スクリーンの中心における視線集中光り上に視線集 中することの指示が与えられている。

図ＩＢを参照すると、図示した顎当て２５は二つの凹所を有しており、これらの 凹所は、患者の右目をテストするための凹所２６と患者の左目をテストするため の凹所２７とを有している。この顎当ては、螺設ラック機構２９上を矢印３１の 方向に垂直に調節可能である。二つの顎当て凹所以外に、顎の位置の水平方向の 補正は行なわれない。

当該技術分野において公知のコンピュータ（不図示）の制御下にあるプロジェク タ即ち投影器１４が、半球状の投影スクリーンの表面上に光スポット１６を投影 する。患者は、応答ボタン３０を押圧することによって、光スポット１６が見え たことを表示する。ボタンを押圧することによる患者の応答は、当該技術分野に おいて公知の装置によって記録される。

上述した視野テスト装置は視野分析器シリーズ６００という製品名称の下でアメ リカ合衆国カリフォルニア州すンリュアンドロのアラーガンノ１ンフリー社から 購入することが可能である。以下の説明において、試行レンズホルダを移動させ る機構及びビデオカメラ■を使用して凝視方向のトラッキングを行なう構成（図 ＩＡ）は本発明の主要な特徴部分を構成するものである。

試行レンズホルダ４０は半円形状のフレームとして図２に示しである。ホルダ４ ０は活性位置及び非活性位置を有している。活性位置において、試行レンズホル ダ４０は二個のモータの制御下において水平方向及び垂直方向（Ｘ及びＹ）の両 方に移動する可能性を有している。試行レンズホルダ４ｏが非活性位置にある場 合には、ホルダは中央位置から破線４０′で示した限界位置へ移動され、その限 界位置においては、試行レンズホルダはテスト期間中の患者Ｐの視野の外に位置 している。

視野テスターは二つのタイプの視野テストを行なうために使用される。最も頻繁 に行なわれる視野テストは、視線集中軸から中央３０度のテストを行なう。それ ほど頻繁に行なわれるものではないテストは、視線集中軸から３０度と９０度と の間の視野角度においての視力感度の測定を行なうもので、周辺視力の感度をテ ストするものである。この種類のテストの場合には、レンズホルダ４０は破線で 示したレンズホルダ４０’　の位置へ移動される。典型的には、この拡張した視 野テストにおいては、試行レンズは使用されない。そうでない場合には、スクリ ーン状の限界角度に供給されるポイントはレンズの視野角度を介して通過するこ とはない。ポイントのうちの幾つかはレンズによって補正されず且つ幾つかは試 行レンズフレームによってぼやかされる。

より一般的な視野テストは、視線集中軸から３０度の角度以内における中央視力 感度の測定である。

以下の説明においては、特に断りがない限りこの測定が興味のある測定であると 仮定する。

図２を参照すると、試行レンズホルダ４０の必要とされる運動に対する機構が概 略的に示されている。

この機構は、Ｘモータを示しており、該モータの本体は視野テスターのシャシへ 接続されている。Ｘモータから延在するシャフト４２は微細外部螺子を有してい る。該シャフトはＸモータを貫通しており、ＸモータはＸモータのロータによっ て回転されるナツトを有している。該シャフトは該機構によって回転することが 防止されているので該ナツトが回転すると、Ｘモータのロータの回転に応答して Ｙモータの並進運動を発生する。Ｘモータのロータが回転すると、シャフト４２ はＹモータを水平方向に移動させる。

Ｙモータは同様の構成を有しており、且つＸモータによって駆動される水平方向 に摺動するキャリッジ５０上に装着されている。Ｙモータは、垂直シャフト４４ を介して試行レンズホルダを垂直方向に移動させることが可能である。図示した 垂直方向への運動方法は、Ｘモータの同様の水平方向の運動に類似している。

図示した機構では、典型的に、従来のリニアなステッパーモータを使用する。こ れらのステッパーモータは、以下に説明する制御用のコンピュータシステムが患 者の目Ｅの運動の全ての通常の動きに対して目の前方の垂直面内における任意の 必要な位置にレンズを移動させることを可能としている。

図３Ａ及び３Ｂを参照すると、移動可能な試行レンズホルダ４０をより完全に理 解することが可能である。この場合には、試行レンズホルダ４０は、ビデオカメ ラＶへ直接的に指向する赤外線光源５８が設けられている。この光源５８は「マ ーカー」と呼ばれる。

試行レンズホルダ４０の位置のトラッキング即ち追跡を行なうためにマーカー５ ８を使用することが望ましい。然しなから、その他の構成及び方法を使用するこ とも可能である。例えば、レンズホルダ４０の機械的位置は他の手段、例えばス テッパーモータ回転のカウントによって入力することが可能である。

本発明を理解する目的のためには、目Ｅのビデオ画像に関するレンズホルダ４０ の位置を確定することが可能であるということが必要であるに過ぎない。

少なくとも一個で且つ好適には四個の赤外線光源５４−５７が、２時、４時、８ 時、１０時の夫々の位置において試行レンズホルダに配設されている。

これらの光源は、虹彩を均一に照明するために瞳孔中心に向かって斜めに指向さ れている。これらの光源によって角膜内に形成される反射は目の位置を画定する ために使用することが可能であるが、外来的な角膜反射が存在しており、そのよ うな反射が主要な反射と混乱を起こす場合がある。従って、瞳孔自身を使用して 目の位置を決定することが望ましく、瞳孔は虹彩の一般的に明るいフィールド内 の大きな暗い区域として表われ、従って容易に区別することが可能である。

２時、４時、８時、１０時の位置における光源の位置決めが望ましい。目の上方 における光源は、上側のマブタ及びマツテによって陰を発生することが判明した 。同様に、目の下側の光源は下側のマブタか又は目の肉部分のいずれかによって 同様に陰を発生させる。更に、多くの目は部分的に閉じており特に観察状態にお ける上側のマブタにおいてそのことが言える。そうであるから、横方向から目Ｅ に入射する光が周りの体部分によって干渉を発生させる可能性が一番少ないこと が判明した。マーカー５８が使用される場合には、ビデオプロセサがマーカーと 目の瞳孔６０との相対的な位置を決定する。該プロセサは試行レンズの自動化し た追従運動によって、目の瞳孔６０とマーカー５８との間の初期的に決定した空 間関係を維持する。その結果、視野テスト手順の期間中、試行レンズは目の瞳孔 に対して自動的に心合わせされる。

本発明の試行レンズの心合わせ即ち中心位置決めの利点は、レンズが患者の目Ｅ と相対的に中心がずれた場合には発生する可能性のある試行レンズホルダ４０に よって患者の視野の一部がぼやかされることを防止することである。同時に、試 行レンズの自動化した運動は、患者の気分の良さを向上させ、且つ最大で２０分 程度のテスト期間中の間、頭の位置を絶対的に且つ凍結した状態に維持すること の必要性がないことによって患者のストレスを減少させることに貢献する。その 結果、患者の気持ち良さ及びテストの精度の両方が改善される。

付加的な利点としては、視野テスターの半球状の投影スクリーンと相対的な目の わずかな運動は、適切な凝視方向が維持される場合には、テストの精度に顕著な 変化を発生するものではないということである。

本発明の自動化した試行レンズ中心位置決めプロトコルの更なる利点は、視野テ ストスクリーンの中心に対して患者の頭の位置は高さ方向においてのみ調節する ことが必要であるに過ぎないということである。更に、二つの顎当て凹所２６， ２７を有する顎当て２５によって、オペレータがテストの開始時において患者の 頭の水平方向の位置を調節することの必要性が取除かれている。その結果、従来 技術による水平方向に頭の位置を調節するための機構はもはや必要ではない。こ の水平方向の頭調節機構は堅牢なものであると共に調節可能であることが必要と されるので、このような機構を除去することによってかなりの費用が節約される 。

通常のテストプロトコルの場合には、視線集中軸から３０度の角度内においての み視力乃至は視覚がテストされる。然しなから、この角度範囲の外側のテスト角 度で、視線集中軸から９０度に到達するような角度へ延長するあるテストプロト コルがある。

このような周辺部のテストプロトコルの場合には、試行レンズホルダ４０は完全 に視野の外部とすることは出来ない。そのために、試行レンズ５１．５２及び試 行レンズホルダ４０は典型的に、使用されず且つ完全に患者の視野の外側に移動 される。このことは、目に対する照明光源を除去する。何故ならば、光源は試行 レンズホルダ上に装着されているからである。これらの照明光源は凝視方向決定 におけるデータの一部として使用される瞳孔中心の決定を行なうために虹彩と瞳 孔との境界を照明する上で必要なものである。

目の周りに試行レンズホルダが存在することなしに瞳孔中心の決定を維持するた めの二つの変形例について記載する。一方の変形例では、照明光源ＬＥＤをレン ズ保持部分とは別個に装着し且つ視野の下側に位置させるようにレンズホルダ４ ０を修正し、従ってレンズホルダ４０のレンズ保持部分を周辺部のテストを行な うために取除（ことを可能とするものである。このことは、目の下側の位置から ＬＥＤが上方向へ目の上に光を指向させることを必要とする。

この変形例は目の下側の肉の部分によって陰を発生させ、下端部において虹彩と 瞳孔との境界を画定することを困難とするという欠点を有している。

より有益的な変形例は、スクリーンＳ上に二個の付加的なＬＥＤ光源３０１，３ ０２　（図ＩＢ参照）を配置させることである。これらの光源はボール内におい て充分に中心からずれており、ポールの表面から目を照明させ且つ凝視トラッキ ング用光源と競合するような中心区域においての角膜からの反射を発生すること はない。ポール表面上にこれらの光源を配置することは周辺部のテストを行なう 場合に可能である。何故ならば、不所望の反射を発生させるような試行レンズが 存在しないからである。凝視方向を決定するための中央角膜反射は、尚且つ、同 一の態様で発生される。

図ＩＡ、ＩＢ、２に示した如く、Ｚ調節、即ち目に対するレンズの近接度は手動 的に調節される。これは、接続アームのベース近くの高摩擦接続部５５の形態を しており、接続アームの角度を変化させることによってホルダを目に対してより 近くに移動させることが可能である。

図３Ａ及び３Ｂを参照すると、レンズホルダにおける目Ｅの照明光源の概略が示 されている。この概略図は、患者の目Ｅの平面図と患者の視野方向からのレンズ ホルダ４０の正面図を示している。図３Ａは試行レンズホルダ４０に装着されて いる二つの試行レンズ５１．５２を示した平面図である。典型的に、第一試行レ ンズ５２は、患者によって必要とされる球面補正を与える。第二試行レンズ５１ は、患者の補正の所要の円柱成分を有しており、患者の補正に対する適切な角度 で整合されている。これらのレンズ５１．５２は目Ｅの角膜Ｃ及び網膜Ｒの前方 に配設して示されている。

図３Ｂを参照すると、患者の視野方向におけるレンズホルダ４０の状態が示され ている。このレンズホルダは、四個の赤外線発光ダイオードＬＥＤ５４−５７の 位置を示している。これらのＬＥＤはレンズホルダ４０と一体的に設けられてい る。

試行レンズからの反射を取除く目的のために、好適には患者に面した試行レンズ ホルダの側に位置されている四個の赤外線発光ダイオードＬＥＤを使用して試行 レンズホルダ側から目を照明する。これらのＬＥＤの好適な位置は試行レンズホ ルダの中心に関して２時、４時、８時、１０時の位置である。

これらの赤外線ＬＥＤは多数の標準的なパッケージのうちの一つで封止されてお り且つレンズホルダフレーム内に挿入されている。選択されたＬＥＤはレンズが 具備されているか、又は非常に低い度のレンズが具備されており、従って光は広 角パターンで拡大する。四つのパターンがオーバーラツプして均一な照明状態で 目を照明し、赤外線スペクトルにおいて高いコントラストのビデオ画像を発生す る。

図３Ａを参照すると、目Ｅの角膜Ｃは高反射性の球面であり、それは赤外線照明 光源からの光線のあるものをビデオカメラＶへ反射させる。これらの光線は等角 規則にしたがい、入射角度と等しいが反対方向の角度で角膜Ｃの表面から反射す る。目Ｅ及び周りの区域の通常の画像に加えて四個の明るい光ドツト６４−６７ がビデオカメラＶのビデオ画像内に形成される。このことは図４から理解するこ とが可能である。

注意すべきことであるが、角膜の中心近（において反射光線が発生されることは ない。更に、試行レンズの表面によって反射光線が発生されることはない。角膜 の中心近（において照明用ＬＥＤの反射がないということは、角膜に対しての照 明光源の角度に起因するものである。レンズからの反射が存在しないということ は、試行レンズホルダ４０上の照明光源がレンズの患者側にあるという事実によ るものである。

図３Ａを参照すると、照明光源の角度は更に、目Ｅの網膜Ｒから反射された光が ビデオカメラＶに到達することを排除している。このことは、ビデオ画像が反射 が存在しない状態で暗い瞳孔区域を有することを可能とし、それは、試行レンズ を瞳孔上に中心位置決めすべく構成された位置制御コンピュータシステムのパタ ーン認識動作にとって望ましい画像である。

図４を参照すると、瞳孔６０の中心の計算において使用される中心探索用弦を有 する虹彩及び瞳孔の概略図を示している。この概略図は、照明された虹彩６２に よって取囲まれている暗い瞳孔６０の理想化したビデオ画像を示している。虹彩 ６２の区域内に表われる四個の黒いドツト６４−６７は、レンズホルダ４０から の夫々の照明光源５４．５７の角膜Ｃの球状表面からの反射である。

紙の上での目Ｅを図示することは現実の状態とは異なっており、即ち、瞳孔６０ は暗（、虹彩６２は約１／４の明るさであり、電膜６４及び周りの皮膚は約半分 の明るさであり、且つ四個の角膜反射６４−６７は完全なる明るさである。

ビデオデータにおける干渉を減少させるために種々の光源からの光を分離するた めの波長及びビデオウィンドウを使用することが本発明の目的の一つである。試 行レンズの反射を減少させ且つ更に虹彩と瞳孔とのコントラストを増加させるた めに、ビデオカメラは赤外線の光のみに応答する。好適には、ビデオカメラはこ の結果を達成するために赤外線バンドパスフィルタ１１を有している。この点に ついては図ＩＡを参照するとよい。

図ＩＢを参照すると、可視光スペクトルにおいて比較的一定な輝度の照明したバ ックグラウンドを有する半球状の投影スクリーンＳを照明することが望ましい。

スクリーン区域を照明するスクリーンライト１０７は蛍光灯であり、半球状投影 スクリーンＳにおける赤外線の成分を減少させている。従って、スクリーンライ トによって照明される物体からの反射光はビデオデータ内に表われることはない 。その結果、ぼやかされることのない目Ｅの画像及び虹彩６２と瞳孔６０との境 界が試行レンズの後ろ側に与えられ、該レンズは実用上ビデオ表示においては透 明なものである。

試行レンズホルダ内に照明用光源を配置させることの利点は、カメラは、ボール の中心に関しての試行レンズホルダ位置とは独立的に、一定状態を維持する照明 を使用してテスト中の目を観察するということである（試行レンズを介して）。

従って、目の位置変化によって目の照明の変化が発生することはない。

上述した照明方法を使用すると、ビデオカメラＶは試行レンズホルダ４０を介し てテスト中の目Ｅの区域を観察する場合にデータを発生する。ビデオデータが試 行レンズとオーバーラツプする区域に制限される場合（図５Ａ及び５Ｂ参照）、 そのデータは少なくとも以下のものを包含している。

■、照明用光源が斜めの角度で指向されているという事実によって発生する瞳孔 ６０の位置における暗い区域は、カメラによって観察される網膜の部分にほとん ど又は全く光が到達することはない結果となる。その結果発生する暗い瞳孔６０ と明るい虹彩６２とのコントラストは瞳孔位置を決定するために最も有益的なも のであって、目の凝視方向をテストする場合に有効である。

２、明るく照明された虹彩区域６２があり、この虹彩区域は暗い瞳孔からシャー プな区画を形成する特性を有している。

３、ミラーとして作用する球面状の角膜によって形成される点６４．６７におけ るＬＥＤ５４−５７の反射は小さなＬＥＤ光源５４−５７の画像を反射させる。

ビデオ区域が試行レンズとオーバーラツプする区域に制限されない場合には、以 下の付加的なデータを得ることが可能である。

４、レンズホルダマーカーＬＥＤ５８によって発生される試行レンズ下側の小さ な明るい区域。

５、視野テスト期間中にオペレータのＣＲＴディスプレイ上での患者のオペレー タのモニタを可能とするために、目Ｅと周りの試行レンズホルダ４０との複合高 コントラスト画像。

本発明のビデオプロトコルの付加的な利点は、カメラフィールド内のデータは、 最も明るい区域と最も暗い区域とを見付けだすために容易にコンピュータで解析 することが可能であるということである。

上から下へスキャニングをする場合に最後の明るいビデオ区域はマーカーＬＥＤ ５８である。この位置は、一定のオフセットと関連して、ビデオデータを試行レ ンズ開口内側に入るものに制限するビデオウィンドウ１１５を画定するために使 用される。このことは、試行レンズホルダによって発生される暗い区域及び試行 レンズフレームからの反射がコンピュータ解析において考慮されることを防止す る。瞳孔は、ウィンドウ内の唯一の主要な暗い区域であり且つ該マーカーはビデ オフィールドにおける最後の主要な明るい区域である。この明るい区域は「マー カー」ＬＥＤ５８の画像であって、試行レンズホルダが移動される場合には移動 する。位置制御コンピュータは、自動的にビデオウィンドウ１１５を移動させて 前記マーカー位置から一定のオフセットを有する様にする。

試行レンズ中心位置決めプロトコルの利点は、照明光源からの反射は瞳孔区域内 側に入ることは必要ではな（且つ好適には入るものではないという点である。従 って、図ＩＡを再度参照すると、暗い瞳孔区域内の角膜からの付加的な反射を形 成するために、中心近くのスクリーンの表面上に別の赤外線光源１３０を配置さ ぜることが可能である。この光源１３０はｄ視方向決定用の反射１４０（図７Ａ 参照）におけろ如く、角膜に対し、て中心の反射を発生することが可能である。

この反射は四個の照明用Ｌ　Ｅ　Ｄ　５４−５７によって発生される反射とは別 個のものであり且つそれらとは干渉しないものである。

光源１３０は試行レンズの表面から及び試行レンズフレームから反射を形成する 。前者は所定の角度で好適には下方向にレンズを傾斜させることによって、中心 区域から偏向され、且つ後者は試行レンズフレーム内に中心位置決めされている 大きなビデオウィンドウ１１５によって排除される（図５Ｂ参照）。

レンズ中心位置決めプロトコルの利点は、瞳孔が常にレンズの中心にあり、光源 １３０によって発生されるどのような付加的な反射も、凝視決定用の試行レンズ の中心に配置させた図７ｂにおける小さなビデオウィンドウ１２５によって拒否 することが可能であるという点である。更に、目がレンズの中心にない場合には 、レンズの屈折効果に起因する反射１４０の位置に対して補正を行なわれねばな らない。

従って、レンズ中心位置決めプロトコルの更なる利点はこれらの補正を最小とす ることである。

本発明の付加的な目的は、目に関して移動可能な試行１ノンズの中心位置決めに 対する広範なプロトコルを提供する二とである。この最も簡単なプロトコルにお いては、ハードウェア／ソフトウニアシステムが、ビデオデータにおけるレンズ ホルダの位置と視野テスターフレームに関する試行レンズホルダ４０の位置との 間の絶対的な関係を知得していなければならない。このようなシステムを使用す る場合には、試行レンズホルダ４０を視野テスターフレームに関して既知の位置 へ移動させることによって初期化が行なわれ、且つ所定のオフセットを使用して ビデオウィンドウを試行レンズに対して中心に位置させる。

その後に、試行レンズホルダの個別的な移動を行なって試行レンズを瞳孔上に中 心位置決め状態に維持する。

このようなシステムは患者との機械的な干渉によって容易に位置ずれを発生する 場合がある。第二のプロトコルは、何等かの形態の位置エンコーダを使用して、 視野テスターフレームに対してのレンズホルダの絶対的な位置を実時間で測定す ることである。

第三の、且つ好適な試行レンズホルダ４０と目Ｅの両方の相対的な位置を測定す るためのプロトコルは、試行レンズホルダ４０上のマーカー５８を使用して行な われる。いずれのプロトコルの場合にも、目の瞳孔に対する試行レンズの中心位 置決めが行なわれる。

ビデオ画像は、ラインと呼ばれる個別的な区域内へ水平方向に場面の輝度をスキ ャニングすることによって形成される。上下に並んだ多数のこれらのラインを結 合して完全な画像のスキャンが形成される。

このデータは性質的には直列的なものであり、即ち、一つのラインの後に別のラ インが続いており、且つデジタル形式へ変換され且つ電子的メモリのブロック内 に格納される。これはコンピュータによる解析のために画像の並列形態を形成す る。

ここで使用されるビデオ画像の解析の場合には、市販されているビデオＲＡＭを 使用している。特に、カナダケベック州のドーバルのメイトロツクス（Ｍａｔｒ ｏｘ）社によって製造されＭ　ａ　ｒ　ｏ　ｘという名称の下で販売されている ビデオＲＡＭモデルＭＩＰ−５１２を使用している。

瞳孔中心を探出すプロセスはスキャニングプロセスの特性によって瞳孔内の任意 に位置された水平な弦を形成するビデオライン上のデータを選択することにより 開始する。最善の精度を得るために、位置制御コンピュータがビデオデータ内の 最も長い暗い区域であるとしてこのラインを選択し、それは通常瞳孔の主要な直 径である。

図４を参照すると、コンピュータは、暗い瞳孔区域６０から明るい虹彩区域６２ への遷移を見付けだすことによって前記弦６８の端部を見付けだす動作を行なう 。輝度とは独立的に且つ個別的な画素分解能を超えた分解能で遷移点を見付けだ すために、これらの光の値の二次導関数を使用することが望ましい。

図１ＩＡを参照すると、時間の関数としてカメラからの特定のビデオライン上の 光強度が示されている。選択されたラインは、図４に示した瞳孔の任意の弦近（ のちのである。理解される如く、データの強度は画像の輝度に直接的に対応して いる。この信号が瞳孔の位置決めのために使用される場合には、特定の強度３０ ４を選択することが可能である。然しなから、実際にはデータは図１１Ａに示し たように理想的なものではなく、典型的には、左側から右側へ虹彩の輝度におい て変化を示すものであり、且つ左側及び右側における瞳孔と虹彩との境界におい て輝度の変化割合における変動が存在している。これは全ての目及び全ての照明 条件に対して一様なものではない。従って、この形式は好適なものではない。

図１１Ｂを参照すると、図１１Ａに示した信号の一次微分すなわち一次導関数が 示されている。これは水平なベースライン３００に対して反対方向に延在するビ ーク３０５，３０６を示している。

図１１Ｃを参照すると、二次微分即ち第二導関数が示されている。この信号では 、虹彩から瞳孔へ（一方では（及び瞳孔から虹彩へ他方では）のより広範な交差 検知方法となっているので好適である。何故ならば、信号がベースライン３００ を交差する点３０７及び３０８は信号強度及び虹彩の輝度とは独立的だからであ り、これらの点は、絶対的な輝度の大きさよりも輝度の変化割合に基づくものだ からである。

更に、種々の色の目からの信号は点３０７及び３０８において水平軸の交差にお いて一様なものである。

弦６８の端部の長さ及び位置は選択した特定の水平なビデオライン上の点３０７ 及び３０８によって決定される。

図４を参照すると、本プロセスにおける次のステップは、弦６８を三等分するこ とであり、且つその三等分の開始にあたって、垂直ライン下方向にスキャニング して瞳孔６０の底部において暗い瞳孔から明るい虹彩区域への遷移を見付けだす 。これによって垂直距離ｙが得られる。水平距離Ｘは、三等分の点から弦６８の 一端部への弦の長さである。

この場合の計算はビタゴラスの定理に基づくものである。公知の如（、直角三角 形の二辺の平方の和は斜辺の平方に等しい。三角形が図４に示されており、それ は弦６８の半分と、垂直成分と未知の半径との間の差ｙ−ｒと斜辺としての未知 の半径ｒとによって形成されている。このことは、この測定の場合の仮定として 、瞳孔が真円である場合にのみ成立する。この数学的方法は、瞳孔６０の中心の 下側に位置される任意の弦６８に対しても同様に適用可能である。

この場合の公式は以下の如くである。即ち、ピタゴラムの定理によって、 尚、ｒ＝未知の半径 Ｘ＝弦の半分の長さ ｙ＝瞳孔の弦から底部への距離 Ｘｏ、Ｙｏ＝任意の弦二等分位置 本発明の更に別の目的とするところは、瞳孔の直径とは独立的に凝視方向の決定 を可能とすることである。テスト期間中に瞳孔の直径は変化するので、凝視方向 を見付けだす任意の方法は瞳孔の直径とは独立的なものでなければならない。更 に望ましいこととしては、瞳孔の直径はシステムによって決定され且つ瞳孔の光 応答の生理学的機能を記録するためにメインコンピュータへ報告される。瞳孔の 中心の決定は、前述した方法に加えて、多数の方法によって行なうことが可能で あり、例えば、Ｘ及びＹの主直径を三等分し、瞳孔境界上の多数の点を探出し且 つ中心を計算するか又は瞳孔を隠すための円形状のビデオマスクを位置決めさせ ることによって行なう。

本発明の更に別の目的とするところは、本発明で使用されるソフトウェアにおい て実行される瞳孔中心の位置を見付けだす好適な方法を提供することである。患 者の上側のマブタはテスト期間中に下側に移動し瞳孔を部分的に隠す場合がある 。この条件はテストに対して一時的な障害を構成する場合があるか、又はテスト 中の患者の永久的な条件を構成する場合がある。このことは、中央の反射がぼや かされない限り瞳孔直径の決定にとって許容可能なことである。

中央反射のぼやけが発生する場合には、システムはエラーを発生し、中央反射が 再度見付かるまで、凝視方向の決定を行なうことが出来ないことを表示する。こ の中央反射のぼやかしは患者がマブタを閉じる場合に通常発生する。

瞳孔中心の決定のための好適なプロセスは以下の如きものである。

１、一様な虹彩の照明を発生させるために好適には四個のＬＥＤ５４−５７を使 用して目を照明する。

２、下から上にかけてビデオデータを解析し、輝度に基づいてレンズホルダマー カー５８を有するライン及び水平方向のセル（画素）を見つけだす。最初の明る い区域がマーカーである。何故ならば、それは試行レンズの下側にあり、従って 照明用光源５４−５７の反射の下側であるからである。

３、レンズウィンドウ１１５を位置決めしてステップ２において見つけだされた マーカーの位置を使用して試行レンズ円の外側のビデオデータを排除する。

４、ウィンドウ内の最も長い暗い区域を有する特定のビデオラインを見付は出し 且つそのラインの三等分位置を決定する。

５、凝視方向決定がスケジュールされていない場合には該三等分位置を使用して 必要な場合にはレンズの再位置決めを行なう。これは、該三等分位置と試行レン ズマーカーの位置とを比較することによって決定する。オフセットが最大の許容 可能限界を超える場合には、レンズを移動させてエラーを補正するために該三等 分の位置上に心合わせさせる。

６、凝視方向決定がスケジュールされている場合には、より正確な瞳孔中心が見 出されねばならない。

その方法は、ステップ３において選択された最も長いビデオラインで開始する。

７、両方の水平方向において瞳孔から虹彩への変位へのこの弦上の画素数を決定 する。好適実施例においては、好適には暗い瞳孔と比較的明るい虹彩との間の遷 移は容易に検知可能なものである。

８、水平方向の画素の数を三等分して弦の水平方向における中心位置を見付は出 す。これは瞳孔の水平方向の中心であると仮定される。

三等分位置を介して下方向へ垂直ライン上のデータを解析して瞳孔の下側端部を 見付は出す。

１０、瞳孔の中心及び直径を計算する。

１１、ビデオフレームＡの終了時に凝視方向決定用ＬＥＤをターンオンし且つ次 のフレームであるビデオフレームＢの期間中にその照明を維持する。フレームＡ のデータをフレームＢのデータから減算して図７ｂにおける小さな中央ウィンド ウ１２５内における唯一の新たなイベント、即ち中央凝視方向決定反射のみを見 付は出す。

１２、瞳孔中心からの変位ベクトル及び凝視方向決定反射位置を初期決定から格 納されたものと比較する。凝視方向が予め定めた限界を超える場合にはエラーが 発生される。

上述した如く、瞳孔直径の決定はシステムスケジュールのレンズ中心位置決め部 分において行なうことが可能であり、且つ凝視方向決定反射位置は凝視方向決定 部分の期間中に決定することが可能である。

このことは、瞳孔中心決定に悪影響を与えることなしに、凝視方向決定反射を瞳 孔上又はその外側に落下させることを可能としている。凝視方向決定は、迅速に 行なわれねばならず、好適には、例えばデータが直前及び０．２秒のポイント表 示期間中に有効であるように二つのカメラフレーム（０，０６７秒）の間になさ れる。凝視方向決定がスケジュールされている場合には、システムは瞳孔の直径 及び中心の測定と凝視方向決定反射位置の測定とを交互に行なう。システムスケ ジュールのレンズ中心位置決め部分は、ポイントがスクリーン上に与えらえてい る場合には、患者の気が散ることを防止するために終了させることが可能である 。

図５Ａを参照すると、試行レンズホルダ４０に関して運動している目Ｅの概略図 が示されている。この概略図は、試行レンズホルダ４０を介して見られる目Ｅの ビデオカメラＶの画像及びビデオカメラ■に対して指向されて示される試行レン ズマーカーＬＥＤ５８の位置を示している。

目Ｅは半球状の投影スクリーンＳの中心に直接凝視した状態が示されているが、 患者Ｐの頭部の無意識の運動が発生して目Ｅの運動を発生した状態が示されてい る。従って図５Ａにおいては、目Ｅは水平方向及び垂直方向の両方においてわざ と中心からそれた状態に示されている。このことは、患者の頭が前に中心位置決 めされた位置から移動し且つ患者Ｐは視野テスターによって供給されるポイント を試行レンズフレームでぼやかす危険性に直面している。

目Ｅが中心位置から移動する場合には、角膜Ｃ上の反射も移動する。このことは 反射６４−６７　（ビデオ画像内の明るいドツト）も中心からずらさせる。

コンピュータは、これらの反射を無視し且つ瞳孔の直径及び中心を見付は出すた めにビデオデータにおいて暗い瞳孔区域６０を見付は出さねばならない。

従って、四個のＬＥＤ照明光源５４−５７　（図３Ｂ参照）は、それらの反射が 瞳孔の主直径と干渉する蓋然性が最も少なく且つ目Ｅの虹彩６２の上に表われる ように配置されている。

図５Ｂを参照すると、レンズホルダ４０によって発生される暗いデータがビデオ データ内に含まれることを防止し且つ瞳孔６０と間違わないように試行レンズ５ １．５２内部においてウィンドウ１１５によつてビデオデータが制限されている 状態が示されている。瞳孔６０はこの画像の唯一の主要な暗い部分である。この 区域がビデオデータ内に見付は出されると、最も長い暗い区域を含むビデオライ ンが見付は出され、この暗い区域の長さを三等分し、且つ瞳孔の直径と中心とが 計算される。

瞳孔６０の中心の位置と試行レンズホルダマーカーＬＥＤ５８の位置とが与えら れると、コンピュータはハードウェア及びソフトウェアのモータ制御部分に命令 を与えてレンズを瞳孔の中心に位置決めすべく移動させる。試行レンズマーカー からレンズの中心へのオフセットは特定の視野テスターに対するキャリプレート された即ち較正値である。

Ｌ１亙且ヱユ 図７Ａを参照すると、本発明の別の目的は、視野テスト下における目の実際の凝 視方向を決定することである。この方向は、中心近（の半球状投影スクリーンＳ の表面上の赤外線光源１３０（又は１３０′、図ＬＡ参照）によって発生される 角膜反射１４０と瞳孔開口６０の相対的位置を使用することによって最もよく測 定される。例えば、目Ｅが凝視方向を多少変化すると、光源１３０の角膜反射１ ４０は瞳孔６０とは異なった速度で移動する。これは、角膜は目の上に設けられ ている目よりも直径が小さな球の一部であるという事実に起因する。凝視が変更 される場合に、目は、球状の角膜の中心ではない中心周りに回転する。従って、 角膜反射１４０の位置と瞳孔６０の中心との間の差を決定することによって、凝 視方向を容易に導出することが可能である。

然しなから、全ての角膜は絶対的に球状をしている訳ではない。従って、視野テ ストの開始時において、初期的な読取りが行なわれ且つテスト期間中に基準とし て使用することが必要とされる。患者が適切に視線集中されていることが知られ ている制御された環境下においては、瞳孔の中心と角膜反射１４０との間の関係 が基準として格納される。この関係は、テスト期間中に、実際の実時間の凝視方 向を決定するために使用することが可能である。目が移動すると、患者の頭がポ ールの中心から移動するので、且つ患者はいまだに適切に視線集中状態にある場 合には、測定した視線集中が変化する場合がある。

目の視線集中を決定するための本発明方法の利点の一つは、ポールに関しての絶 対的な目の位置はレンズ位置決めプロトコルによって知られているので、目の位 置変化のみに起因する測定した視線集中変化の部分を計算し且つ測定値から減算 することが可能である。この独立性は、目が球状の投影スクリーンＳの中心から 離れて移動することを可能としている。

何故ならば、レンズは瞳孔上の中心へ追従するからである。

本発明の別の目的は、凝視測定を目から試行レンズホルダへの距離とは独立的な ものとすることを可能とすることである。凝視反射として知られる中央反射は、 患者Ｐに向かって指向しており中心近くのスクリーンＳの表面上に配置されてい るＬＥＤ　１３０によって発生される。このＬＥＤ光源１３０は、患者がスクリ ーンＳの中心に視線集中されている場合に、瞳孔開口の中心近くに角膜反射を発 生する。凝視反射１４０位置は目の試行レンズに対する近接性とは独立的である 。何故ならば、該光源は目から比較的離れているからである。

本発明の別の目的とするところは、凝視方向を決定するために光源の配置のため の別のプロトコルを提供することである。注意すべきことであるが、角膜からの 反射は非常に効率的なものである。簡単に図ＩＡを参照すると、目から３０ｃｍ の距離にある凝視方向光源１３０又は１３０′をターンオンすることは、角膜上 に光の明・るいドツトを発生する一方、レンズホルダ内の四つの照明用ＬＥＤと 比較して、虹彩の照明には殆ど貢献することはない。このことは、光源１３０又 は１３０′をオン状態でのビデオデータを光源をオフ状態でのデータから減算す ることを可能とする。その結果得られるデータは、唯一の主要な変化でありそれ は角膜反射である。位置制御コンピュータは画像の輝度と干渉することなしに、 最大輝度において角膜反射を行なうために光源１３０又は１３０′の輝度を調節 することが可能である。

第一実施例によれば、投影スクリーン表面上に配置しであるＬＥＤを使用して中 央の角膜反射を発生させる。この実施例においては、反射用の光源１３０′をカ メラの光学的中心と整合したスクリーンの正確な中心近くに配置させる。これは 網膜から反射された光で瞳孔を照明する。

第二の及び好適な実施例によれば、スクリーン表面上に配置したＬＥＤは網膜反 射を発生させないように位置１３０における如くオフセットされている。

このオフセットは、網膜によって反射された光をカメラではな（光源へ帰還させ ることによって暗い瞳孔を維持するために充分である。

両方のプロトコルの利点は、それらのプロトコルが明るいバックグラウンドを有 する一つ及び暗いバックグラウンドを有する一つの中央の角膜反射を発生するこ とである。

中央の光源１３０′からの中央の角膜反射の欠点は、網膜の輝度が瞳孔直径の平 方の関数であるということである。何故ならば、虹彩は目に入る光に対する制限 として作用するからである。別の欠点は、光源１３０′はビデオカメラへ帰還す る光のいくらかを阻止し且つ光源の反射が照明された瞳孔上でコントラストが低 下するということである。更に、光源１３０′をオフ状態でのデータから光源１ ３０′をオン状態でのデータを減算することは二つの変化、即ち照明した瞳孔及 び付加した中央角膜反射を検知する。

光源１３０はビデオカメラＶの光軸に関してオフセットしているので、瞳孔は暗 （表われる。この光源１３０の暗い瞳孔の照明は、その結果得られる暗い瞳孔が 瞳孔の直径とは独立的に等しく暗いまま残存するという利点を有している。この 暗い瞳孔を使用する方法は瞳孔と角膜反射との間に高いコントラストを発生する 。その結果、瞳孔内の角膜反射を探し出すことはより簡単である。

この方法は暗い瞳孔ビデオ画像を維持するので、凝視方向決定反射ＬＥＤ光源を ＯＮ状態で瞳孔中心を決定する場合には、光源１３０の暗い瞳孔照明が好適であ る。然しなから、レンズ中心位置決めスケジュール期間中に瞳孔中心を決定する 場合には、ＬＥＤがオフした場合に、いずれのタイプの照明を使用することも可 能である。何故ならば、両方の方法とも凝視方向決定に必要な中央の角膜反射を 形成するからである。

レンズ中心位置決めと凝視決定の相互関係に対するプロトコルを参照することに よって、交互のプロトコルが好適であることが理解される。特に、レンズ中心位 置決め期間中に、光源１３０又は１３０′を消灯する。凝視トラッキング期間中 に、光源１３０又は１３０′を照明する。この照明方法は「交互照明プロトコル 」と呼ばれる。

凝視方向決定から試行レンズ中心位置決めを分離するための交互照明プロトコル の利点は、それが、凝視方向中央反射と瞳孔中心の決定との間の相互作用を取除 くことである。理解される如く、ランダムに選択した角膜は完全に球状のもので はない。ある患者は凝視方向中央反射を瞳孔の端部に配置する角膜形状を有して いる。このことは、患者が適切に視線集中しない場合にも発生する。ビデオデー タにおける明るい凝視方向決定角膜反射は、交互照明プロトコルが使用されなか った場合には、左側及び右側の瞳孔端部の決定と干渉を発生する場合がある。

交互照明プロトコルの欠点は、それが中央反射位置用のデータの蓄積から１フレ ーム（０，０３秒）だけ、瞳孔中心の決定用のデータの蓄積を遅延させることで ある。この遅延は、患者が急激に移動する場合には凝視方向決定にエラーを発生 させる場合がある。

図６を参照すると、コンピュータシステム及び凝視照明制御の概略図が示されて いる。この概略図はソフトウェアで実現されていることに注意すべきでアル。コ ンピュータシステムは六つの主要な構成要素から構成されている。

１、ビデオカメラＶは、赤外線で照明された情景をアナログデータの直列ストリ ームへ変化させることの可能な従来の画像変換装置である。その情景はスキャン 又はフィールドと呼ばれる従来の一組の水平ラインへ上から下ヘスキャンされる 。そのカメラは二つの逐次的なスキャンから構成される完全な画像を形成するた めに各々が垂直ライン間隔の半分だけオフセットされている二つのスキャンを発 生するインターレース型のものとすることが可能である。

２、ビデオＲＡＭ　Ａは、ビデオカメラからのアナログビデオデータをデジタル 形態へ変化させ且つ電子メモリ又はＲＡＭ　（ランダムアクセスメモリ）におけ る位置制御コンピュータの制御下においてデジタルデータを格納するための電子 プロセサを有する電子メモリのブロックである。ビデオカメラからのデータは従 来の同期装置によってライン、スキャン及びフレームに同期される。これはカナ ダ、ケベック州、ドーバルのメイトロックス社によるＭａｔｒｏｘの名称の下に 製造販売されている標準的な商品である。使用したモデルはモデルＭＩＰ−５１ ２であつた。

３、奇数／偶数フレーム発生器Ｇは、ビデオカメラ同期からビデオフレームの完 了を決定するハードウェアブロックである。これは凝視方向決定モードが位置制 御コンピュータによって選択される場合に、凝視方向決定反射発生器（ＬＥＤ） をビデオデータの交互のフレーム上で照明させることを可能とする。

このハードウェア要素は簡単なバイナリ要素であり、フレームクロックを２で割 算して交互のフレームにおいて凝視トラッキング照明をスケジュールする。

４、位置制御コンピュータ１００はレンズ中心位置決めを制御し且つ凝視方向決 定を行なう。この位置制御コンピュータはメインコンピュータと呼ばれる視野テ スター自身の動作用の別のコンピュータからのコマンド即ち命令に応答する。該 メインコンピュータはシャッタを開放するためのコマンドを送給し、その際にポ イントを提供する。これは凝視方向を決定する信号である。何故ならば、そのポ イントは正に提供されとしているものだからである。位置制御コンピュータは凝 視方向データを解析を行なうためにメインコンピュータへ帰還させる。位置制御 コンピュータ１００はカリフォルニア州コンコードのＳＢＥインコーポレイテッ ドによってＳＢＥの名称の下で販売されている。

５、凝視方向決定用ＬＥＤドライバ１０２は、凝視方向決定光源用のＬＥＤドラ イバを有している。

これは光源１３０又は１３０′をターンオン及びターンオフするための簡単なト ランジスタスイッチを構成している。

６、モータコントローラ１０４はレンズを移動するモータを動作するのに必要な ハードウェアを有している。これらは従来のステッパーモータコントローラを構 成している。位置制御コンピュータは、試行レンズが適切に瞳孔上に中心位置決 めされていないことを決定する場合に移動をスケジュールし且つレンズを再度中 心位置決めするのに必要な運動をコントローラへ送信する。

ビデオカメラＶは従来のスキャン型のものであり、目Ｅの画像を上から下へスキ ャニングした水平方向にスキャニングした一連のラインへ変化させる。このスキ ャンデータはデジタル形態へ変換されビデオＲＡＭ　Ａ内の電子メモリ内に格納 される。このビデオデータは、目及び試行レンズホルダの画像を有している。試 行レンズホルダを探し出し且つビデオデータを試行レンズフレームによって取囲 まれている区域へ制限するビデオウィンドウを位置決めするために、試行レンズ ホルダ上に発生される明るい光のドツトと暗い瞳孔画像とが存在する。暗い瞳孔 画像が発生しない場合には、マブタが閉じられているものと仮定され且つ試行レ ンズの運動が発生されるべきではない。ビデオウィンドウが暗い場合には、患者 が存在しないものと仮定され、試行レンズ運動が発生されるべきではない。

例えば試行レンズホルダマーカー及び瞳孔−虹彩境界等の画像特徴部の座標はそ れらのライン及びドツトアドレスに基づいてソフトウェアシステムによって適宜 決定される。

図７Ａを参照すると、瞳孔６０を試行レンズフレーム４０内に中心位置決めさせ た凝視方向が変化された目Ｅの概略が示されている。この概略図は、試行レンズ ４０を介してみられる目ＥのビデオカメラＶの視野及びビデオカメラＶに指向し て示された試行レンズマーカーＬＥＤ５８の位置を示している。目Ｅは半球状の 投影スクリーンＳの中心を凝視していないが、瞳孔６０がレンズ５１．５２の中 心にある状態が示されている。これは瞳孔６０の仮定された位置である。何故な らば、試行レンズの中心位置決め動作は凝視トラッキング動作の開始前に発生し ているからである。

照明用光源６４−６７の反射はレンズ又は瞳孔に対して中心に位置していない。

何故ならば、目Ｅはレンズ内において中心に位置されていないからである。瞳孔 ６０のみがレンズ５１．５２内において中心に位置されている。

凝視方向決定のために使用されるビデオウィンドウ１２５は更に小さく、レンズ 中心位置決め用のウィンドウ１１５の面積の約１６分の１である（図５Ｂと比較 ）。このことは試行レンズ表面１４１及び１４２からの反射を排除するのに充分 に興味のある区域を制限する。これらの不所望の反射は主に高パワー試行レンズ によって発生され、その場合にはレンズの傾斜は完全には効果的なものではない 。然しなから、傾斜は反射が中心でないものとさせ、そのことは中央反射の位置 を混乱させる。試行レンズはカメラの軸に関して傾斜され、好適には下方向へ傾 斜されて、凝視方向決定光源１３０又は１３０′の反射を中央ウィンドウから離 れたレンズの上部及び底部に配置させる（例示的な反射として反射１４１，１４ ２参照）。

凝視方向決定は、試行レンズホルダ４０の位置決めよりも一層精密に行なわれね ばならない。凝視方向決定は、ビデオカメラＶの分解能に影響を与えるビデオデ ータの変化を検知せねばならない。このことは凝視方向における小さな変化を決 定するために必要である。試行レンズの位置決めは、患者の瞳孔の近似的な中心 にレンズを位置決めするより低い分解能の関数を有しており、従って大きな精度 が必要とされることはない。

凝視方向決定反射光源１３０又は１３０′がターンオンされ且つビデオデータが 、前のフレームからの中央データを維持することを可能とするＲＡＭの一部の中 に格納させる。このことはレンズ中心位置決めデータを保存することを可能とし 、従ってレンズトラッキング期間中に粗目の決定が行なわれた場合にはより正確 な瞳孔中心の決定を行なうことが可能である。

凝視方向は、瞳孔中心及び凝視トラッキング反射位置から計算することが可能で ある。実際上、これらのポイントの位置の初期的なキャリブレーション即ち較正 は、視野テストの開始時において患者が適切に視線集中している場合に行なわれ る。このキャリブレーション値は後に凝視方向決定用の基準として使用される。

図８を参照すると、レンズトラッキング及び凝視トラッキング用のＲＡＭアドレ スマツプのダイヤグラムが互いに重畳して示されている。より大きなレンズトラ ッキングビデオ画像は１１５に示しである。

より小さな凝視トラッキングビデオ画像は１２５に示しである。

ＲＡＭ　（ランダムアクセスメモリ）はビデオカメラ■によって出力されるビデ オデータの１６分の１を格納するのに充分なメモリを有している。該カメラの視 野は試行レンズ内に目を中心からずれて位置させることを可能とする大きな面積 をカバーせねばならないので、該カメラの全体的なビデオ視野はレンズ位置決め 用に必要とされる視野の何倍も超える大きさのものである。ビデオカメラフィー ルド即ち視野上の目の画像の寸法は視野と分解能との間の妥協である。レンズト ラッキング用ウィンドウ１１５はカメラの視野の中心に示されているが、試行レ ンズホルダマーカーの位置に基づいて他の位置へ移動する。それは常にレンズ内 に中心位置決めされる。

このウィンドウ１１５は位置制御コンピュータによって移動されて、最後の明る いビデオ画像部分、即ち試行レンズホルダ４０のマーカー５８の位置に基づいて 試行レンズ面積の内側にフィツトする。該ウィンドウの寸法及び中心位置決めは 重要である。

何故ならば、それは、瞳孔と混乱する可能性のある試行レンズホルダ４０によっ て発生される暗い区域及び中央角膜反射と混乱する場合のある試行レンズフレー ムからの反射を排除する方法だからである。

凝視方向決定ウィンド・り１２５はより大きなレンズ中心位置決めウィンドウ１ １５の小さな部分を有するに過ぎない。特に、凝視方向決定ウィンドウは、レン ズ中心位置決めウィンドウ１１５の角部から角部２１０−２１３をマツピングす ることによって形成される。この角部におけるマツピングはレンズ中心位置決め 機能と著しく干渉するものではなく、且つこれらの角部を小さな中央ウィンドウ を格納するために有益的に使用することを可能とする。これら四つの角部に格納 されるビデオデータは、ハードウェアによって自動的に結合されて小さな中央ウ ィンドウ内にデータ区域を形成する。この小さなウィンドウは、角膜反射１４０ を有する瞳孔の画像を格納するのに充分な大きさである。何故ならば、瞳孔は凝 視方向決定の前にレンズ中心位置決めシステムによって中心位置決めされている からである。

本発明のビデオマツプについて説明したので、レンズ中心位置決め及び凝視方向 決定は五つの密接に相互に関係した機能を有するものであることが理解される。

これらの機能とは以下の機能である。

１、試行レンズを患者の瞳孔上に中心位置決めするために試行レンズを移動させ る（トラッキング）。

２、患者のマブタが閉じられているか（レンズ中心位置決めウィンドウ内に暗い 区域が存在しない）、又は患者が存在しない（レンズ中心位置決めウィンドウ内 に明るい区域が存在しない）かを決定する。

３、患者の実時間凝視方向を測定する。

４、実時間瞳孔直径を測定する。

５、試行レンズに対する目の近接度をチェックする（オプション）。

図８及び９を同時に参照すると、レンズ中心位置決め及び凝視方向決定の両方に おいて使用される論理を理解することが可能である。最初に凝視方向を決定する ために使用される小さな中心メモリウィンドウ１２５について説明する。その後 に、図５の概略図を参照して、本発明において使用されるソフトウェアの全体的 な動作について説明する。

互いに干渉を発生することなしに種々のトラッキング機能が発生することが可能 であるように装置のプロトコルを相互に関係づけることが必要である。

従って、瞳孔中心及び直径は、凝視トラッキング光源１３０又は１３０′をター ンオンさせる前に、レンズ中心位置決め動作期間中又は凝視トラッキング期間中 に決定する。中心角膜反射は、凝視方向決定動作期間中に発生され、ポイント供 給前又はその期間中に短期的に発生する。この機能分離は、凝視トラッキング光 源１３０又は１３０’　によって発生される試行レンズの表面からの反射が暗い 瞳孔位置決定と干渉することを防止している。

凝視方向決定プロトコルの利点は。本システムが実時間瞳孔直径の二次的出力を 有している点である。

このことは、患者応答ブツシュボタンに対する代替物として使用することが可能 である。何故ならば、ポイントが供給され且つ認識される場合に瞳孔直径におけ る小さな変化が発生するからである。瞳孔直径６０の変化を測定することが可能 であるということは本発明の有用な結果である。

レンズ中心位置決め及び凝視方向プロトコルの別の利点は、本システムは、更に 、時間の関数として患者の頭位置及び凝視方向の安定性に関するデータを発生す ることである。このことは、テストの有効性のインジケータとして使用すること が可能である。

何故ならば、患者が気持ちよくテストを受ける場合にはレンズは殆ど調節を必要 とすることはなく、従って患者が注意を払っている状態にある場合には凝視方向 において殆ど変化が発生することはないからである。

凝視方向決定は簡単に以下の如くに要約することが可能である。図９を参照する と、シャッタが２００において開放すべく命令が与えられると、視野テスターは スクリーンＳの表面上にポイント１６を配置する準備を開始する。位置制御コン ピュータがシャッタの開放を遅延させ且つ凝視方向決定のスケ−ジューリングを 行なう。

凝視方向決定を開始する前に、レンズが移動していないこと及び最後に運動が停 止された後に回収された完全なフレームが存在することを検査するためのチェッ クが行なわれる。これらの検査に合格しない場合には、レンズが移動しておらず 且つ完全なフレームが回収されているこれらの条件が発生するまで凝視方向決定 は待機状態とされる。

凝視方向決定反射光源１３０又は１３０′がターンオンされ、且つＲＡＭのアド レッシングが図８において１２５に示したマツプへハードウェアにおいて変化さ れる。このマツプ変化の目的は、レンズ中心位置決め手順によって使用された最 後のフレーム（中央の角膜反射のない暗い瞳孔）を保存し且つ中央凝視トラッキ ングビデオウィンドウ１２５（中央の角膜反射を有する暗い瞳孔）を保存即ち格 納するために角部２１０−２１３におけるデータを上書きするためである。

凝視方向決定手順がコール即ち呼出される場合には、瞳孔が中心位置決めされて いるので、これらの角部２１０−２１３が使用される。ハードウェアは、ＲＡＭ のこれらの角部を連続的なものであって且つレンズの中心に表わせさせる。

角膜反射１４０は、より大きなレンズ中心位置決めウィンドウの中心におけるデ ータをより小さな凝視方向決定ウィンドウ内のデータからソフトウエア減算する ことによって見付けだすことが可能である。

これらの二つの画像の間の主要な差異は中央角膜反射１４０が加わっていること である。減算は凝視方向決定反射１４０が混乱を発生することなしに瞳孔区域６ ０又は虹彩区域６２内に表われることを可能とする。これは、小さな瞳孔、非球 状の角膜、及び／又は厳しい凝視角度エラーを有する患者の場合に発生する。

本発明の更に別の目的とするところは、試行レンズ中心位置決め位置及び凝視方 向決定の逐次的な方法を提供することである。本発明の視野分析器テストは、ス クリーン上の逐次的に供給するポイントを有している。これらのポイントは約０ ．２秒の期間の間約１秒当たり１回供給される。凝視方向は、該ポイントを供給 する直前及び該ポイントの供給期間中に重要性がある。その他の時間においては 、ポイントは供給されないので、凝視方向は重要性がない。

患者Ｐの気を散らさないようにレンズホルダ４０はゆっくりと移動されるので、 レンズ中心位置決めは、投影器１４を次の光ポイント１６へ位置決めさせるのに 必要な時間に対してスケジュールされる。

凝視方向決定は、光ポイント供給前及びその期間中の時間に対してスケジュール される。このことは、中央反射１４０を発生させるために使用される投影スクリ ーン上の赤外線光源が、レンズトラッキング動作期間中にターンオフし且つ凝視 角度決定期間中にターンオンすることを可能としている。

レンズ中心位置決め期間中に凝視方向決定用に使用される凝視方向決定光源１３ ０又は１３０′を消灯することに利点が存在している。この光源１３０又は１３ ０’　の消灯は、試行レンズ５１及び５２からの赤外線反射の発生を排除する効 果を有している。

これらの試行レンズ５１及び５２からの赤外線反射は、画像内に明るい区域を形 成する場合があり、それは瞳孔６０の位置決定と干渉する場合がある。

図７Ｂを参照すると、凝視方向決定光源１３０又は１３０′によって発生される その他の反射の干渉を防止することが本発明の別の目的である。上述した如く、 スクリーンＳ上の凝視方向決定用ＬＥＤ光源１３０は試行レンズ５１及び５２の 表面からカメラの視野内に他の反射データを発生させる場合がある。これらの不 所望の反射を回避するために、試行レンズが適切に中心位置決めされており且つ 小さなビデオウィンドウが該不所望の反射を排除するものとの仮定がなされる。

更に、試行レンズ５１．５２は、凝視方向決定光源１３０又は１３０’からの試 行レンズ反射がパワー即ち度の低いレンズに対してカメラからより遠くに指向さ れ且つ比較的強いレンズに対しては中央へ変位されることを確保する量だけ角度 α傾斜させる（図ＩＡ参照）。

特に図７Ａを参照し且つこの試行レンズにおける反射変位の位置を仮定すると、 試行レンズ５１及び５２の中心に関し中央のビデオウィンドウ１２５が発生され る。該ウィンドウ外側のデータは考慮に入れられない。ウィンドウ１２５は該レ ンズの中心上に心合わせされ、その位置は試行レンズホルダ上のマーカーからの 固定したオフセットによって決定されるか又はレンズホルダマーカーが使用され ない場合には試行レンズホルダの絶対的な位置によって決定される。該ウィンド ウは、試行レンズホルダ及び試行レンズ表面からの反射を廃棄する。

図９を参照すると、ソフトウェアによって実行される二つの主要な動作が存在し ている。一つの動作は、瞳孔６０の画像に関してレンズホルダ４０の中心位置決 めを行なうためにモータＸ及びＹの運動である。他の動作は、目の凝視方向及び 瞳孔の直径の計算である。

ビデオの各フレームの終了時に、試行レンズホルダマーカーが著しく移動したか 否かを判別するためにハードウェアがチェックされる。このチェックは論理２１ ０において発生する。このように著しい移動が発生していた場合には、ビデオウ ィンドウは再度整合されてレンズの内側にフィツトされる。（図５Ｂ参照）。こ の再整合は、モータがレンズを移動した後においてのみ発生するべきであるが、 レンズを移動する患者との相互作用を介して発生することも可能である。

レンズを再度中心位置決めすべきモータの運動量が計算され（２１２参照）且っ モータが移動せねばならない量がスケジュールされる（２１４参照）。

患者の処方（２１１参照）は、この計算にとって必要なパラメータであり、且つ 視野テストの開始時に入力される。何故ならば、レンズのパワー即ち度は目のみ かけの大きさを変化させ且つ目を再度中心位置決めさせるためのみかけの距離を 変化させるからである。モータ動作は、サーボハンティングを減少させるために 、移動が完了するまでレンズの中心位置決め及び凝視方向決定動作を終了させる （凝視トラッキング動作をディスエーブル即ち動作不能状態とする線２１６参照 ）。

従来技術の視野テスターから入力端２００において信号が与えられる如くシャッ タが開放すべ（スケジュールされると、ビデオシステムはモータ運動が完了する のを待機し且つ処理の前に少なくとも一つの完全なるフレームのビデオデータを 必要とする。

次いで、それは凝視方向決定発生器をターンオンし且つそのデータをＲＡＭ内に 格納する（２１８）。

凝視角度及び瞳孔直径がメインコンピュータへ供給されて検討が行なわれる（ラ イン２２２参照）。限界内である場合には、シャッタが開放され且つポイントが 供給される。

ポイント供給期間中に、凝視トラッカが凝視状態をチェックすることが要求され る場合がある。これは、凝視を測定するのに必要な二つのカメラフィールド（視 野）を得るためにレンズ及び凝視トラッキングの間の交代を必要とする。

本発明の更に別の目的は、試行レンズホルダに関しての患者の近接度をモニタす るために視野テストビデオプロトコルをイネーブルさせることである。

目Ｅが試行レンズホルダから遠ざかると、試行レンズホルダ４０を介しての視野 は減少される。目がレンズから逆に移動すると、レンズホルダ光源によって発生 される反射は目の中心へ向かって移動し、従って互いにより近接した状態となる 。これは、目に対しての四つの照明光源の角度に起因する。位置制御コンピュー タは図３Ｂ内の照明用光源５５及び５７の図７Ａ内の二つの下側の反射６５及び ６６を見付は出し且つこれらの反射が所定の限界の内側において共に近接した状 態で移動する場合には、近接度エラーを発生する。それほど効果的なものではな いが、より簡単な機能的方法は、マーカー５８と比較して反射６５の位置変化を 測定することである。瞳孔が中心位置決めされ且つ凝視が限界内のものである場 合には、前記比較は近接度の正当な表示である。

レンズ中心位置決め及び近接度検知プロトコルの両方の利点は、これらのプロト コルが患者の視野をぼやかすことによって発生されるテストエラーを減少させる ことである。レンズ中心位置決めは、患者の装置に対する固定した整合条件を取 除いている。

近接度テストは、試行レンズホルダを介しての患者の視界角度が不透明の試行レ ンズホルダによって人工的な視野暗点が発生される点へ減少されることを防止す る。

図１０Ａ−１０Ｄを参照すると、試行レンズへの種々の距離における目の概略図 が示されている。図１ＯＡ−１０Ｄは試行レンズへの種々の近接度状態において の目の四つの誇張した状態を示している。

それは、照明光源の反射間の間隔３５０における著しい変化を示している。

この間隔変化は、患者のレンズからの後退位置を検知するために使用することが 可能であり、それはレンズにおいて中心からずれるのとほぼ同じ程度に深刻な条 件である。明らかに、患者がレンズがら後退すると、フレームは、患者が試行レ ンズホルダ４゜から後退することによって発生するレンズを介しての視界角度が 減少することに起因し半球状の投影スクリーン上に供給される特定のポイントの 視野を隠す可能性を有している。

マブタが部分的に閉じられた場合には、上側二つの反射を隠す乃至はぼやかす可 能性があるので、下側二つの反射６５，６７が好適である。試行レンズの倍率に よって発生される間隔における差異は、レンズへの近接度が知られており且つそ のレンズが所定位置にある場合に、テストの開始時において特定の患者をキャリ プレート即ち較正することによって除去することが可能である。存在する場合の あるその他の反射との混乱を回避するために、下側の瞳孔／虹彩境界で開始し且 つ両方向に動作することによって二つの底部反射６５．６７を見付は出すことが 可能である。近接度検知手順は、極めてたまに行なうことが可能であり、又はレ ンズ中心位置決め又は凝視方向決定動作の一部として付加することが可能である 。試行レンズへの目の近接度はカメラによって見られる目の倍率を変更し、その 際に凝視方向決定の精度に影響を与える。この近接度データは補正係数として使 用することが可能である。

以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明したが、本発明は、これら 具体例にのみ限定されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱すること なしに種々の変更が可能であることは勿論である。

Ｒ６，３Ａ。

ＦＩＧ、３；８ ＲＧ、　４ ｂび７Ａ 虹彩　１孔　虹彩 ＦＩＧ、／ＩＡ。

ＦＩＧ　／／８゜ ＦＩＧ、／／Ｃ。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．患者の目の視線集中が発生する視線に対して周辺部に可変強度の光画像を投 影することによって患者の目の網膜視野をモニタする視野テスト装置において、 前記視線に沿って前記患者の目による視野に対する視線集中光源が設けられてお り、 前記画像を形成する投影光を受取るために前記視線集中光源周りにスクリーンが 装着されており、前記スクリーンは、前記患者の目を前記視線集中光源における 前記視線に沿って視線集中することを可能とし目の網膜の光学的感度のマッピン グを行なうために前記スクリーンに対し投影される可変強度の画像を周辺的に観 察することを可能とするために前記視線に関して中心位置決めされており、前記 患者からの入力に応答して前記光のポイントの前記画像の前記視界の患者の表示 を記録する手段が設けられており、 前記患者の前記目の網膜視野の測定のために前記視線と相対的に前記スクリーン に対して既知の異なった可変配置位置に異なった強度の前記画像を投影する手段 が設けられており、 テストを受けている前記患者の目において前記患者の前方に少なくとも一個の試 行レンズを保持する手段が設けられており、 前記患者の目を前記視線及び前記少なくとも一個の試行レンズを保持する手段と 交差部に近接させた状態で前記患者の頭部の一部を当接させる手段が設けられて おり、 前記患者の目のビデオ視界を与えるために前記スクリーンに装着された前記患者 のビデオモニタを行なう手段が設けられており、 前記目の角膜上に前記視線と相対的に前記目の網膜の位置の関数である反射を発 生させるために凝視方向決定光源が前記スクリーンに装着されており、前記目の 瞳孔中心を位置決めするために目の瞳孔における前記ビデオ画像を処理し且つ第 一信号を出力すると共に前記目における凝視方向決定光源の反射の位置に関する 第二信号を出力する手段が設けられており、 前記第一及び第二信号を比較し且つ前記目の凝視方向に関係した複合信号を出力 する手段が設けられており、その際に出力変化が目の視線集中の関数であること を特徴とする装置。
2. ２．請求項１において、前記目のビデオ視界をモニタする手段が、前記瞳孔の境 界間の前記目を横断しての水平方向の弦を探し出す手段と、前記水平方向の弦を 二等分する手段と、前記二等分した弦から前記瞳孔の境界への垂直寸法をとる手 段とを有することを特徴とする装置。
3. ３．請求項１において、前記凝視方向決定光源が前記ビデオモニタ手段と同一の 光軸上に設けられていることを特徴とする装置。
4. ４．請求項１において、前記凝視トラッキング光源が前記ビデオモニタ手段の光 軸に関してオフセットされていることを特徴とする装置。
5. ５．請求項１において、前記凝視方向決定光源が可視光に近い赤外線スペクトル における光源を有することを特徴とする装置。
6. ６．請求項１において、前記少なくとも一個の試行レンズを保持する手段が、前 記試行レンズの中心に対して前記試行レンズ上の反射を変位させるために前記少 なくとも一個の試行レンズを傾斜させる手段を有することを特徴とする装置。
7. ７．請求項１において、前記目の瞳孔中心を探し出すために目の瞳孔におけるビ デオ画像をビデオ処理する手段が、前記目の瞳孔を横断しての水平方向の弦を測 定する手段と、前記測定した弦に対して前記目の瞳孔中心を決定する手段とを有 することを特徴とする装置。
8. ８．請求項７において、前記測定した弦に対して前記目の瞳孔中心を決定する手 段が、前記水平な弦を二等分する手段と、前記水平な弦の二等分点から前記瞳孔 の底部への距離を測定する手段と、前記測定し且つ二等分した弦に対して仮定さ れる円形状の瞳孔の中心及び前記弦の二等分点からの前記瞳孔の底部への距離を 計算する手段とを有することを特徴とする装置。
9. ９．請求項１において、更に、前記少なくとも一個の試行レンズを保持する手段 と相対的に前記患者の瞳孔位置における変化に関連する第三信号を出力するため に前記少なくとも一個の試行レンズを保持する手段と前記患者の瞳孔の相対的変 位に比例する信号を発生するために前記患者の目のビデオ視界内の瞳孔の位置と 前記試行レンズの位置とを比較する手段が設けられており、前記患者の目と前記 少なくとも一個の試行レンズを保持する手段との間に一定の相対的変位を維持す るために前記少なくとも一個の試行レンズを保持する手段を移動させるために前 記少なくとも一個の試行レンズを保持する手段と相対的に前記患者の目の位置に おける変化に関連する前記第三信号に応答して前記少なくとも一個の試行レンズ を保持する手段を移動させる手段が設けられていることを特徴とする装置。
10. １０．請求項９において、前記第三信号の発生期間中に前記凝視方向決定光源を スイッチオフする手段が設けられていることを特徴とする装置。