JPWO2017077676A1 - カメラシステム、給餌システム、撮像方法および撮像装置 - Google Patents

Abstract

動物の眼球を撮像するカメラシステム（１００Ａ）は、動物の眼球を照明する第１の照明装置（１０３）と、第１の照明装置（１０３）で照明された眼球の眼底画像を撮像する眼底撮像カメラ（１０４）と、第１の照明装置（１０３）と同じタイミングで、動物の眼球を照明する第２の照明装置（１０５）と、第２の照明装置（１０５）で照明された眼球の瞳孔画像を撮像する瞳孔撮像カメラ（１０６）と、動物の識別情報として眼底画像を出力し、その識別情報に対応する動物の生体情報として瞳孔画像を出力する出力回路（１８１）とを備える。

Description

本開示は、動物の眼球を撮像するカメラシステムなどに関する。

従来、牛などの動物の眼球を撮影するカメラシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のカメラシステムでは、動物の瞳孔に光を照射し、その瞳孔によって反射された反射光の強度をカメラを用いて計測し、その反射光の強度を、動物の血中ビタミンＡ濃度に換算する。この血中ビタミンＡ濃度は、その動物の生体情報として用いられる。

特許５２０１６２８号公報 特許４２９１５１４号公報

Ｓｈｕｑｉｎｇ ＨＡＮ， Ｎａｏｓｈｉ ＫＯＮＤＯ， Ｙｕｉｃｈｉ ＯＧＡＷＡ， Ｓｈｏｉｃｈｉ ＭＡＮＯ， Ｙｏｓｈｉｅ ＴＡＫＡＯ， Ｓｈｉｎｙａ ＴＡＮＩＧＡＷＡ， Ｍｏｒｉｙｕｋｉ ＦＵＫＵＳＨＩＭＡ， Ｏｓａｍｕ ＷＡＴＡＮＡＢＥ， Ｎａｍｉｋｏ ＫＯＨＡＭＡ， Ｈｙｅｏｎ Ｔａｅ ＫＩＭ， Ｔａｔｅｓｈｉ ＦＵＪＩＵＲＡ，"Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｅｒｕｍ Ｖｉｔａｍｉｎ Ａ Ｌｅｖｅｌ ｂｙ Ｃｏｌｏｒ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｐｕｐｉｌ ｉｎ Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｂｌａｃｋ Ｃａｔｔｌｅ"， Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ， Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｆｏｏｄ １７８ Ｖｏｌ． ６， Ｎｏ． ４ （２０１３），ＰＰ１７７−１８３ 森迫龍也、藤浦建史、谷川慎弥、韓書慶、近藤直、小川雄一、福島護之、小浜菜美子、「肉牛の個体別自動瞳孔画像計測装置の開発」，農業機械学会 平成２５年６月 第１１４号、Ｐ６７ Ｓｈｕｑｉｎｇ Ｈａｎ， Ｎａｏｓｈｉ Ｋｏｎｄｏ， Ｔａｔｅｓｈｉ Ｆｕｊｉｕｒａ， Ｙｕｉｃｈｉ Ｏｇａｗａ， Ｙｏｓｈｉｅ Ｔａｋａｏ， Ｓｈｉｎｙａ Ｔａｎｉｇａｗａ，Ｍｏｒｉｙｕｋｉ Ｆｕｋｕｓｈｉｍａ， Ｏｓａｍｕ Ｗａｔａｎａｂｅ， Ｎａｍｉｋｏ Ｋｏｈａｍａ"，Ｍａｃｈｉｎｅ Ｖｉｓｉｏｎ Ｂａｓｅｄ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｅｒｕｍ Ｖｉｔａｍｉｎ Ａ Ｌｅｖｅｌ ｉｎ Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｂｌａｃｋ Ｃａｔｔｌｅ ｂｙ Ｐｕｐｉｌｌａｒｙ Ｌｉｇｈｔ Ｒｅｆｌｅｘ Ａｎａｌｙｓｉｓ"，ＩＥＥＥ／ＳＩＣＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ "Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ"，１７８−１８１，（２０１１）

しかしながら、上記特許文献１のカメラシステムでは、適切に個々の動物を識別しながらその動物の生体情報を取得することができないという問題がある。

本開示の非限定的で例示的な態様は、適切に個々の動物を識別しながらその動物の生体情報を取得することができる。

本開示の非限定的で例示的な一態様に係るカメラシステムは、動物の眼球を撮像するカメラシステムであって、前記動物の眼球を照明する第１の照明装置と、前記第１の照明装置で照明された前記眼球の眼底画像を撮像する眼底撮像カメラと、前記第１の照明装置と同じタイミングで、前記動物の眼球を照明する第２の照明装置と、前記第２の照明装置で照明された前記眼球の瞳孔画像を撮像する瞳孔撮像カメラと、前記動物の識別情報として前記眼底画像を出力し、前記識別情報に対応する前記動物の生体情報として前記瞳孔画像を出力する出力回路と、を備える。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能な記録媒体で実現されてもよく、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性の記録媒体を含む。

本開示によれば、適切に個々の動物を識別しながらその動物の生体情報を取得することができる。本開示の一態様の付加的な恩恵及び有利な点は本明細書及び図面から明らかとなる。この恩恵及び／又は有利な点は、本明細書及び図面に開示した様々な態様及び特徴により個別に提供され得るものであり、その１以上を得るために全てが必要ではない。

図１は、実施の形態１におけるカメラシステムを示す図 図２は、実施の形態１における眼底撮像カメラと瞳孔撮像カメラとの配置位置の例を示す図 図３は、実施の形態１における、動物の眼球を撮像する撮像方法を示すフローチャート 図４は、実施の形態２におけるカメラシステムを示す図 図５Ａは、実施の形態２におけるカメラシステムの利用例を示す図 図５Ｂは、実施の形態２におけるカメラシステムの利用例を示す図 図６は、実施の形態２における第１の照明装置および眼底撮像カメラの構成の一例を示す図 図７は、実施の形態２における光軸方向から見た第１の照明装置および眼底撮像カメラの一例を示す図 図８は、実施の形態２における第２の照明装置および瞳孔撮像カメラの構成の一例を示す図 図９は、実施の形態２における光軸方向から見た第２の照明装置および瞳孔撮像カメラの一例を示す図 図１０は、実施の形態２における眼底撮像カメラと瞳孔撮像カメラとの配置位置の例を示す図 図１１は、実施の形態２における第１の照明装置による照明と、眼底撮像カメラによる撮像とのタイミングを示す図 図１２は、実施の形態２における明瞭な赤外眼底画像のヒストグラムの一例を示す図 図１３Ａは、実施の形態２における眼球の視線と、第１の照明装置および眼底撮像カメラとの関係を示す図 図１３Ｂは、実施の形態２における眼球の視線と、第１の照明装置１０３および眼底撮像カメラとの関係を示す図 図１４は、実施の形態２における第２の照明装置による照明と、瞳孔撮像カメラによる撮像とのタイミングを示す図 図１５は、実施の形態２における分析部のブロック図 図１６は、実施の形態２における、光による縮瞳速度を測定する方法を説明するための図 図１７Ａは、実施の形態２における第２の照明装置の発光方法の説明図 図１７Ｂは、実施の形態２における第２の照明装置の発光方法の説明図 図１８は、実施の形態２における、光による縮瞳速度を測定する他の方法を説明するための図 図１９は、実施の形態２における第１の照明装置および第２の照明装置による発光のタイミングを示す図 図２０Ａは、実施の形態２における携帯端末に表示される画像情報を示す図 図２０Ｂは、実施の形態２における携帯端末に表示される推定情報を示す図 図２１は、実施の形態２における、動物の眼球を撮像する撮像方法を示すフローチャート 図２２は、実施の形態３における第２の照明装置による照明と、瞳孔撮像カメラによる撮像とのタイミングを示す図 図２３は、実施の形態４における分析部および制御部を示す図 図２４は、実施の形態４におけるカメラシステムの制御方法の一例を示すフローチャート 図２５は、実施の形態４におけるカメラシステムの制御方法の他の例を示すフローチャート 図２６Ａは、実施の形態４における制御部による第２の照明装置および瞳孔撮像カメラの制御の一例を示すフローチャート 図２６Ｂは、実施の形態４における制御部による第２の照明装置および瞳孔撮像カメラの制御の他の例を示すフローチャート 図２６Ｃは、実施の形態４における制御部による第２の照明装置および瞳孔撮像カメラの制御の他の例を示すフローチャート 図２７は、実施の形態５におけるカメラシステムを示す図 図２８は、実施の形態５におけるカメラシステムを上方から見た図 図２９は、実施の形態６における給餌システムの構成の一例を示す図 図３０は、実施の形態６における分析部のブロック図 図３１Ａは、実施の形態７に関わる動物眼撮像装置について側面から見た図 図３１Ｂは、実施の形態７に関わる動物眼撮像装置について側面から見た図 図３２は、実施の形態７に関わる動物眼撮像装置につき、前面から見た図である。 図３３は、実施の形態７に関わる動物眼撮像装置につき、上面から見た図 図３４は、実施の形態７における白色光源付きカラーカメラの構成を説明する図 図３５Ａは、実施の形態７における照明の詳細を示す図 図３５Ｂは、実施の形態７における照明の詳細を示す図 図３５Ｃは、実施の形態７における撮像素子の詳細を示す図 図３６Ａは、実施の形態７における偏光照明の別構成を示す図 図３６Ｂは、実施の形態７における偏光照明の別構成を示す図 図３７Ａは、実施の形態７における光源の分光分布を説明する図 図３７Ｂは、実施の形態７における撮像の分光分布を説明する図 図３８は、実施の形態７における、牛の眼球の視線がちょうど撮像光軸に正対したタイミングでカラー撮像する原理につき説明する図 図３９は、実施の形態７におけるアルゴリズムを説明するフローチャート 図４０Ａは、実施の形態７における牛の眼球の瞳孔画像を示す図 図４０Ｂは、実施の形態７における牛の眼球の瞳孔画像を示す図 図４１は、実施の形態７における２領域を分離するための原理を示す図 図４２は、実施の形態７における、模擬的な網膜モデルを用いたタペタム領域の分離実験を示す図 図４３Ａは、実施の形態８の偏光撮像装置を示す図 図４３Ｂは、実施の形態８におけるモノクロ偏光イメージセンサの平面構造を示す図 図４４Ａは、実施の形態８における、対物レンズ開口部およびカラーフィルタ領域の断面構造を示す図 図４４Ｂは、実施の形態８におけるカラーフィルタの配列を示す図 図４５は、実施の形態８における、マイクロレンズアレイ型カラーイメージセンサを用いた撮像結果からカラー偏光画像を生成する画素選択再集積の処理を説明する図 図４６Ａは、実施の形態９の偏光撮像装置を示す図 図４６Ｂは、実施の形態９におけるカラー撮像素子の平面構造を示す図 図４７Ａは、実施の形態９における開口部の偏光フィルタ領域の断面構造を示す図 図４７Ｂは、実施の形態９における偏光フィルタ領域の平面構造を示す図 図４８は、実施の形態９における、マイクロレンズアレイ型カラーイメージセンサを用いた撮像結果から、カラー偏光画像を生成する画素選択再集積処理を説明する図 図４９Ａは、実施の形態１０における偏光撮像装置を示す図 図４９Ｂは、実施の形態１０における、４個の多眼の対物レンズの開口に対応する偏光フィルタの偏光軸を示す図 図５０は、実施の形態１０における、多眼カラーカメラを用いた撮像結果から偏光画像を生成する画素選択処理を説明する図

（本開示の基礎となった知見）
従来、肉牛の肉質を脂肪交雑の高い（霜降り肉）状態とするため、牛の肥育期間にビタミンＡを欠乏状態に維持することが行われている。しかしビタミンＡが過度に欠乏すると失明などの重篤な疾病を引き起こすため、肉牛の血中ビタミンＡ濃度の測定は重要な検査である。従来、この測定は牛の血液を採集して行っていたが、アニマルウェルフェアの観点から牛へのストレスが問題視され、検査時間が長いなどの課題があった。そこで、牛の眼球の瞳孔を非接触で撮像し、画像処理によって瞳孔色から血中ビタミンＡ濃度を判定しようという技術が開発されている。牛の眼球には網膜下の約半分程度の領域にわたって輝板（以降、タペタムという）と呼ばれる層が存在している。このタペタムは、夜間において入射光が網膜を２回透過するように、その入射光を反射することによって、眼の感度を増加させる役割を有する。照明とカメラを用いて牛の瞳孔を撮像すると、タペタムの青緑色の強い反射光が観察される。

特許文献１では、ビタミンＡ欠乏症の牛では、網膜が萎縮するため、眼の瞳孔色が青いタペタムの色が反映してより青くなる、という経験的事実に基づいて分析を行っている。つまり、瞳孔によって反射された波長４００ｎｍ〜６００ｎｍの反射光を測定し、その強度と血中ビタミン濃度との回帰分析を行っている。

また、非特許文献１では、ビタミンＡ欠乏症の牛は眼球の瞳孔の色成分のうち、赤（ｒｅｄ）成分が高くなり彩度が低下するという知見を用いて分析を行っている。つまり、牛の眼球にほぼ密着して撮像可能な、遮光鏡筒と白色リング照明装置を有するカラーカメラを用いて瞳孔の色を観測し、その赤（Ｒｅｄ）成分と血中ビタミンＡ濃度との回帰分析を行っている。

また、非特許文献２では、実際の牛舎に設置された撮像システムとして非接触式の撮像装置が記載されている。牛の眼球にカメラを接触させると牛に無用なストレスをかけることになるため、これを避け、夜間に牛が水を飲むタイミングにて、当該牛の眼の瞳孔を非接触で自動撮像するための装置が記載されている。

また、非特許文献３では、瞳孔に光を照射した場合の瞳孔反射による縮瞳の速度と、開始タイミングとを、瞳孔の動画像処理で観測し、そこから血中ビタミン濃度を推定する方法が記載されている。

非接触で牛の両方の眼の瞳孔を撮像するため、非特許文献２で開示しているシステムでは、牛の水飲み場の左右に、白色リング照明装置を有するカラー撮像装置を設置している。距離センサからの情報に基づいて、牛が最適位置に接近したタイミングで、白色光が照射されてカラー撮像が行われる。ここで非特許文献２にあるように、自動撮像された画像が牛房内の複数頭のどの牛のものかを識別する必要がある。現在は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）、または牛の頭上位置に設置された個体認証カメラで牛の耳標の番号を撮影することによって、牛の個体識別（以下、個体認証ともいう）が行われている。しかしながらＲＦＩＤや耳標は簡単に失われやすく、変造も可能であるという欠点がある上、取り付け時には動物に苦痛を与える。

個体認証精度が高くしかも牛に苦痛を与えないように非接触で牛の個体識別をする方法としては、特許文献２のように眼底画像を取得して網膜上の血管パターンを利用する方法が知られている。しかし、瞳孔を撮像する装置と眼底を撮像する装置では、照明やフォーカスが異なるため、１台の装置で瞳孔と眼底を同時に撮像することは困難であった。

本開示発は、上記課題を解決し、適切に個々の動物を識別しながらその動物の生体情報を取得することができるカメラシステムを提供する。具体的には、非接触で瞳孔と眼底を同時に撮像してビタミンＡ欠乏症の病変検査と牛の個体識別を同時にできるカメラシステムを提供する。

本開示の一態様に係るカメラシステムは、動物の眼球を撮像するカメラシステムであって、前記動物の眼球を照明する第１の照明装置と、前記第１の照明装置で照明された前記眼球の眼底画像を撮像する眼底撮像カメラと、前記第１の照明装置と同じタイミングで、前記動物の眼球を照明する第２の照明装置と、前記第２の照明装置で照明された前記眼球の瞳孔画像を撮像する瞳孔撮像カメラと、前記動物の識別情報として前記眼底画像を出力し、前記識別情報に対応する前記動物の生体情報として前記瞳孔画像を出力する出力回路と、を備える。

これにより、２つのカメラを用いることによって、動物の識別情報である眼底画像と、その動物の生体情報である瞳孔画像とを同時に取得することができる。その結果、動物の識別と生体情報の取得とを迅速に行うことができる。また、本開示の一態様に係るカメラシステムでは、第１の照明装置と同じタイミングで第２の照明装置が動物の眼球を照明する。したがって、例えば、眼底画像の撮像のための第１の照明装置による眼球の照明によって、縮瞳が開始されようとても、または動物が逃げ出そうとしても、第２の照明装置によって照明された眼球の瞳孔画像を適切に撮像することができる。したがって、本開示の一態様に係るカメラシステムでは、適切に個々の動物を識別しながらその動物の生体情報を取得することができる。

また、前記第１の照明装置は、赤外照明装置または白色照明装置であり、前記第２の照明装置は、白色照明装置であってもよい。

これにより、動物を識別し得る程度に明瞭な血管パターンが映し出された赤外画像またはカラー画像を眼底画像として取得することができるとともに、瞳孔色を特定し得るカラー画像を瞳孔画像として取得することがでる。つまり、動物の個体識別および生体情報の取得を適切に行うことができる。

また、さらに、赤外照明装置と、前記動物の視線を検出する視線検出部とを備え、前記眼底撮像カメラは、前記赤外照明装置で照明された前記眼球の視線検出用の眼底画像を撮像し、前記視線検出部は、前記視線検出用の眼底画像を用いて、前記動物の視線を検出し、前記第１の照明装置及び前記第２の照明装置は、前記検出された動物の視線に基づいて、前記眼球を照明し、前記眼底撮像カメラは前記眼球の眼底画像を撮像し、前記瞳孔撮像カメラは前記眼球の瞳孔画像を撮像してもよい。例えば、前記検出された動物の視線が前記眼底撮像カメラの撮像光軸と同じときに、前記第１の照明装置及び前記第２の照明装置は、前記眼球を照明してもよい。

これにより、動物の視線に基づいて眼球が照明されるため、その動物の視線が眼底撮像カメラに向けられたときに、つまり眼球の瞳孔が眼底撮像カメラに正対したときに、その眼球を第１の照明装置で照明して、照明された眼球の眼底画像を撮像することができる。したがって、より明瞭な血管パターンが映し出された眼底画像を取得することができ、精度の高い識別情報を取得することができる。また、第２の照明装置は第１の照明装置と同じタイミングで動物の眼球を照明し、瞳孔撮像カメラはその照明された眼球の瞳孔画像を撮像する。したがって、瞳孔画像が撮像されるときに、動物の視線が瞳孔撮像カメラから大きく外れてしまうこと、つまり眼球の瞳孔が瞳孔撮像カメラに正対していないことを抑えることができる。その結果、明瞭な瞳孔画像を取得することができ、精度の高い生体情報を取得することができる。

また、前記第２の照明装置は、前記第１の照明装置が照明した時点から０．３ｓｅｃ以内に照明してもよい。

これにより、眼球への照明に起因する縮瞳または動物の逃げ出しに影響されることを抑えて、適切に個々の動物を識別しながらその動物の生体情報を取得することができる。

また、さらに、前記動物の縮瞳速度を計測する計測部を備え、前記第２の照明装置は、前記第１の照明装置と同じタイミングで照明した時点から０．３ｓｅｃ以内に、再度、前記動物の眼球を照明し、前記瞳孔撮像カメラは、前記第２の照明装置による照明に応じて、複数の瞳孔画像を撮像し、前記計測部は、前記複数の瞳孔画像を用いて、前記動物の縮瞳速度を計測してもよい。

これにより、眼球への照明に起因する縮瞳または動物の逃げ出しに影響されることを抑えて、精度の高い動物の縮瞳速度を計測することができる。

また、前記第１の照明装置の照明光軸と前記眼底撮像カメラの撮像光軸とのなす角度がθ１とし、前記第２の照明装置の照明光軸と前記瞳孔撮像カメラの撮像光軸とのなす角度がθ２とした時、θ１≦θ２の条件を満たしてもよい。

これにより、眼底撮像カメラは、第１の照明装置から出力される光が瞳孔の奥の網膜まで到達した状態で、その網膜を瞳孔から観察することができる。その結果、第１の照明装置によって照らされた網膜上の血管パターンを明瞭な眼底画像として適切に撮像することができる。

また、前記眼底撮像カメラは、第１の対物レンズを有し、前記瞳孔撮像カメラは、第２の対物レンズを有し、前記第１の対物レンズと、前記動物の眼球の表面の位置との間の距離をＬ１とし、前記第２の対物レンズと、前記動物の眼球の表面の位置との間の距離をＬ２としたとき、Ｌ１＜Ｌ２の条件を満たしてもよい。

動物の眼底位置が瞳孔面よりも奥に離れて位置するため、Ｌ１＜Ｌ２によって、眼底と瞳孔とをほぼ同じ視野角にて撮像することができる。

また、さらに、前記眼底画像を用いて、前記動物の個体を識別する識別部を備え、前記識別部が前記動物の個体を識別できない場合には、前記第２の照明装置により前記動物を照明しなくてもよい。

これにより、何れの動物か識別できないときにまで、瞳孔画像を生体情報として取得してしまうことを防ぐことができ、無駄な処理と情報の蓄積とを省くことができる。

また、さらに、前記眼底画像が病変を含むか否かを判定する判定部を備え、前記眼底画像が病変を含む場合には、前記第２の照明装置により前記動物を照明しなくてもよい。

これにより、眼底画像から動物に病変があると判定し得る場合にも、病変があるか否かを判定するために、わざわざ瞳孔画像を撮像してしまうことを防ぐことができる。これにより、無駄な処理と情報の蓄積とを省くことができる。

また、さらに、前記眼底撮像カメラと前記動物との間にあって、前記眼底撮像カメラをカバーするカバーガラスと、前記識別部が、前記動物の個体を識別できない回数が所定の回数以上の場合に、前記カバーガラスを洗浄するカバーガラス洗浄装置とを備えてもよい。

これにより、動物の個体の識別が所定の回数以上も失敗する場合には、カバーガラスが洗浄されるため、カバーガラスの洗浄後では、個体の識別の失敗を抑えることができる。

また、本開示の一態様に係る給餌システムは、カメラシステムで撮像された動物の眼底画像と瞳孔画像とを用いて、前記動物に給餌する給餌システムであって、前記カメラシステムは、前記動物の眼球を照明する第１の照明装置と、前記第１の照明装置で照明された前記眼球の眼底画像を撮像する眼底撮像カメラと、前記第１の照明装置と同じタイミングで、前記動物の眼球を照明する第２の照明装置と、前記第２の照明装置で照明された前記眼球の瞳孔画像を撮像する瞳孔撮像カメラと、前記動物の識別情報として前記眼底画像を出力し、前記識別情報に対応する前記動物の生体情報として前記瞳孔画像を出力する出力回路と、前記瞳孔画像を用いて、前記動物の血中のビタミンＡの濃度を推定する推定部と、前記推定部が推定したビタミンＡの濃度に応じた、餌の配合を替えるための信号を出力するインターフェースとを備える。

これにより、適切に個々の動物を識別しながらその動物の血中ビタミンＡ濃度を取得することができ、その動物に与えられる餌を、その動物の血中ビタミンＡ濃度に応じた最適な餌料配合割合にすることができる。例えば、牛に対して、失明などの重篤な疾病にならずに肉質をよくするための最適な餌料配合割合で、給餌を行うことができる。

本開示の一態様に係る撮像装置は、赤外線光放射器から放射された赤外線光が照らされた第１の目の第１画像を撮像する第１カメラと、動物は前記第１の目と前記第１の目と異なる第２の目を有し、第２カメラと、前記第１カメラの対物レンズと前記第１の目の距離は前記第２カメラの対物レンズと前記第２の目の距離より小さく、第１処理、第２処理を含む複数の処理のどの一つが実行されるかを決定する決定器と、前記複数の処理の各々は、実行される場合、前記第１画像の撮像後に実行され、前記第２処理において複数の画像を出力する出力器を含み、前記第１処理において、前記第１カメラは前記赤外線光放射器から放射された追加の赤外線光が照らされた前記第１の目の追加第１画像を撮像し、前記第２処理において、(i) 前記第１カメラは第１白色光放射器から放射された第１白色光が照らされた前記第１の目の第２画像を撮像し、(ii) 前記第２カメラは第２白色光放射器から放射された第２白色光が照らされた前記第２の目の第３画像を撮像し、(iii) 前記第２カメラは前記第２白色光が照らされた前記第２の目の第４画像を撮像し、前記複数の画像は前記第２画像、前記第３画像、前記第４画像を含み、前記第１画像の撮像と前記追加第１画像の撮像の時間間隔は、前記第３画像の撮像と前記第４画像の撮像の時間間隔より大きい。

前記第１画像のピクセルの輝度データに基づいて、前記一つの処理を決定する決定器を更に含んでもよい。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１におけるカメラシステム１００Ａを示す。カメラシステム１００Ａは、動物の眼球を撮像するカメラシステムであって、第１の照明装置１０３と、眼底撮像カメラ１０４と、第２の照明装置１０５と、瞳孔撮像カメラ１０６と、出力回路１８１とを備える。カメラシステム１００Ａは、動物の眼底画像及び瞳孔画像を撮像し、撮像した眼底画像及び瞳孔画像を携帯端末１０７に出力する。図１では、動物の一例として牛１０１を示す。動物のその他の例は、犬または猫などである。つまり、本開示におけるカメラシステムは、動物の一例として牛１０１の眼底画像および瞳孔画像を撮像するが、その動物は牛１０１に限らず犬または猫などの他の動物であってもよい。以下、動物の一例として牛１０１をあげて説明する。

カメラシステム１００Ａは、例えば、農家の牛舎に通常４〜５頭の牛が飼育されている牛房の水飲み場に隣接して設置される。また、カメラシステム１００Ａは、牛１０１が主に外光の無い夜間、ウォータカップ１０２内の水を飲水動作する途中、あるいは飲水動作が完了したタイミングで両方の眼球を撮像する。

（第１の照明装置１０３、第２の照明装置１０５）
第１の照明装置１０３は、動物の眼球を照明する。第２の照明装置１０５は、第１の照明装置１０３と同じタイミングで、動物の眼球を照明する。本明細書における同じタイミングとは、第１の照明装置１０３の照明タイミングと第２の照明装置１０５の照明タイミングとが０．３ｓｅｃ以内であることを意味する。つまり、第２の照明装置１０５は、第１の照明装置１０３が照明した時点から０．３ｓｅｃ以内に照明する。なお、第１の照明装置１０３が照明した時点は、第１の照明装置１０３が照明を開始した時点である。

第１の照明装置１０３および第２の照明装置１０５の例は、白色照明装置、及び赤外照明装置の少なくとも１つである。つまり、本実施の形態における第１の照明装置１０３は、赤外照明装置または白色照明装置であり、第２の照明装置１０５は、白色照明装置である。なお、白色照明装置は点灯すると白色光を発し、赤外照明装置は点灯すると赤外光を発する。第１の照明装置１０３は、眼底撮像カメラ１０４に一体として組み込まれても良い。また、第２の照明装置１０５は、瞳孔撮像カメラ１０６に一体として組み込まれても良い。

第１の照明装置１０３は、眼底撮像カメラ１０４と同様の光軸を有してもよい。また、第２の照明装置１０５は、瞳孔撮像カメラ１０６と同様の光軸を有してもよい。

（眼底撮像カメラ１０４）
眼底撮像カメラ１０４は、第１の照明装置１０３で照明された動物の眼球の眼底画像を撮像する。第１の照明装置１０３が白色照明装置の場合には、眼底撮像カメラ１０４の例は、カラーカメラである。第１の照明装置１０３が赤外照明装置の場合には、眼底撮像カメラ１０４の例は、赤外カメラである。また、眼底撮像カメラ１０４は、カラーカメラとしての機能と、赤外カメラとしての機能とを有し、これらの機能を切り替えてもよい。眼底撮像カメラ１０４は、例えばイメージセンサに入る光の波長を制限するフィルタを切り替えることによって、カラーカメラとして機能したり、赤外カメラとして機能したりする。眼底撮像カメラ１０４は、第１の照明装置１０３から白色光が照射される場合には、カラーカメラとして機能し、第１の照明装置１０３から赤外光が照射される場合には、赤外カメラとして機能する。

（瞳孔撮像カメラ１０６）
瞳孔撮像カメラ１０６は、第２の照明装置１０５で照明された動物の眼球の瞳孔画像を撮像する。第２の照明装置１０５が白色照明装置の場合、瞳孔撮像カメラ１０６の例は、カラーカメラである。なお、瞳孔撮像カメラ１０６は、眼底撮像カメラ１０４と同様に、カラーカメラとしての機能と、赤外カメラとしての機能とを有し、これらの機能を切り替えてもよい。瞳孔撮像カメラ１０６は、例えばイメージセンサ側の感度帯域を可視から赤外まで含むように設定しておき、夜間など暗室状態にて被写体を照明する際に、照明光の波長を制限するフィルタを切り替えることによって、カラーカメラとして機能したり、赤外カメラとして機能したりする。瞳孔撮像カメラ１０６は、第２の照明装置１０５から白色光が照射される場合には、カラーカメラとして機能し、第２の照明装置１０５から赤外光が照射される場合には、赤外カメラとして機能する。

図２は、実施の形態１における眼底撮像カメラ１０４と瞳孔撮像カメラ１０６との配置位置の例を示す。図２において、眼底撮像カメラ１０４は右の眼球に対向して配置され、瞳孔撮像カメラ１０６は左の眼球に対向して配置される。

眼底撮像カメラ１０４は、第１の照明装置１０３から出力される光が瞳孔の奥の網膜まで到達した状態で、その網膜を瞳孔から観察することが必要になる。したがって、第１の照明装置１０３の照明光軸と眼底撮像カメラ１０４の撮像光軸とのなす角θ１は、小さくてもよい。第１の照明装置１０３の照明光軸と眼底撮像カメラ１０４の撮像光軸は、おおよそ同じであってもよい。例えば、０°≦θ１≦１５°である。

瞳孔画像に含まれる眼球の角膜表面の色と、瞳孔（光）反射による瞳孔の収縮（縮瞳）とは、動物の生体情報に相当する。したがって、瞳孔撮像カメラ１０６は、眼球の表面の画像を撮像できればよい。そのため、第２の照明装置１０５は、眼球の奥まで照明できなくても良いため、第２の照明装置１０５の照明光軸と瞳孔撮像カメラ１０６の撮像光軸とのなす角θ２は、それほど小さくする必要は無い。したがって、本実施の形態では、θ１≦θ２の条件を満たすことが必要になる。

また、眼底撮像カメラ１０４は、第１の対物レンズ３０１ａを有し、瞳孔撮像カメラ１０６は、第２の対物レンズ３０１ｂを有する。ここで、眼底撮像カメラ１０４の第１の対物レンズ３０１ａと、瞳孔撮像カメラ１０６の第２の対物レンズ３０１ｂとを同一光学系とした場合、眼底撮像カメラ１０４と瞳孔撮像カメラ１０６の位置関係は、以下の条件を満たす。つまり、眼底撮像カメラ１０４の第１の対物レンズ３０１ａと眼球表面との間の距離をＬ１とし、瞳孔撮像カメラ１０６の第２の対物レンズ３０１ｂと眼球表面との間の距離をＬ２としたとき、Ｌ１＜Ｌ２の条件を満たす。

これは、動物の眼底位置が、瞳孔面よりも５ｃｍ〜１０ｃｍ程度離れて位置するためである。眼底と瞳孔とをほぼ同じ視野角にて撮像するためには、眼底撮像カメラ１０４は瞳孔撮像カメラ１０６より動物に接近して位置する必要がある。また、水晶体によるレンズ効果のため、眼底像がほぼ無限遠方位置に拡大されて存在する。よって、観察時には、眼底像は、瞳孔を窓としてみるために観察範囲が極めて狭くなってしまうことに原因がある。広い範囲の眼底像を見るためには、窓である瞳孔のみかけの直径が、可能な限り大きい方が良い。このため、眼底撮像カメラ１０４は瞳孔撮像カメラ１０６より動物に接近して位置する必要がある。

（出力回路１８１）
出力回路１８１は、動物の識別情報として眼底画像を出力し、識別情報に対応する動物の生体情報として瞳孔画像を出力する。本実施の形態における出力回路１８１は、眼底画像および瞳孔画像を携帯端末１０７に出力するが、例えばディスプレイまたは制御回路などに、その眼底画像および瞳孔画像を出力してもよい。なお、携帯端末１０７は、肥育農家などのユーザが有するタブレット端末、スマートフォン、またはパーソナルコンピュータなどである。

ユーザは、携帯端末１０７に出力された眼底画像および瞳孔画像を用いることによって、適切に個々の動物を識別しながらその動物の生体情報を取得することができる。

図３は、本実施の形態におけるカメラシステム１００Ａの処理動作、つまり動物の眼球を撮像する撮像方法を示すフローチャートである。

（ステップＳ１１）
まず、第１の照明装置１０３は、動物の眼球を照明する。

（ステップＳ１２）
眼底撮像カメラ１０４は、第１の照明装置１０３で照明された眼球の眼底画像を撮像する。

（ステップＳ１３）
第２の照明装置１０５は、第１の照明装置１０３と同じタイミングで、その動物の眼球を照明する。

（ステップＳ１４）
瞳孔撮像カメラ１０６は、第２の照明装置１０５で照明された眼球の瞳孔画像を撮像する。

（ステップＳ１５）
出力回路１８１は、動物の識別情報としてその眼底画像を出力し、その識別情報に対応する動物の生体情報としてその瞳孔画像を出力する。

（実施の形態１の効果）
本実施の形態におけるカメラシステム１００Ａは、動物の眼球を撮像するカメラシステムであって、第１の照明装置１０３と、眼底撮像カメラ１０４と、第２の照明装置１０５と、瞳孔撮像カメラ１０６と、出力回路１８１とを備える。第１の照明装置１０３は、動物の眼球を照明する。眼底撮像カメラ１０４は、第１の照明装置１０３で照明された眼球の眼底画像を撮像する。第２の照明装置１０５は、第１の照明装置１０３と同じタイミングで、動物の眼球を照明する。瞳孔撮像カメラ１０６は、第２の照明装置１０５で照明された眼球の瞳孔画像を撮像する。出力回路１８１は、動物の識別情報として眼底画像を出力し、その識別情報に対応する動物の生体情報として瞳孔画像を出力する。

これにより、２つのカメラを用いることによって、動物の識別情報である眼底画像と、その動物の生体情報である瞳孔画像とを同時に取得することができる。その結果、動物の識別と生体情報の取得とを迅速に行うことができる。また、カメラシステム１００Ａでは、第１の照明装置１０３と同じタイミングで第２の照明装置１０５が動物の眼球を照明する。したがって、例えば、眼底画像の撮像のための第１の照明装置１０３による眼球の照明によって、縮瞳が開始されようとても、または動物が逃げ出そうとしても、第２の照明装置１０５によって照明された眼球の瞳孔画像を適切に撮像することができる。したがって、本実施の形態におけるカメラシステム１００Ａでは、適切に個々の動物を識別しながらその動物の生体情報を取得することができる。

また、本実施の形態では、第１の照明装置１０３は、赤外照明装置または白色照明装置であり、第２の照明装置１０５は、白色照明装置である。

これにより、動物を識別し得る程度に明瞭な血管パターンが映し出された赤外画像またはカラー画像を眼底画像として取得することができるとともに、瞳孔色を特定し得るカラー画像を瞳孔画像として取得することができる。つまり、動物の個体識別および生体情報の取得を適切に行うことができる。

また、本実施の形態では、第２の照明装置１０５は、第１の照明装置１０３が照明した時点から０．３ｓｅｃ以内に照明する。

これにより、眼球への照明に起因する縮瞳または動物の逃げ出しに影響されることを抑えて、適切に個々の動物を識別しながらその動物の生体情報を取得することができる。

また、本実施の形態では、第１の照明装置１０３の照明光軸と眼底撮像カメラ１０４の撮像光軸とのなす角度がθ１とし、第２の照明装置１０５の照明光軸と瞳孔撮像カメラ１０６の撮像光軸とのなす角度がθ２とした時、θ１≦θ２の条件を満たす。

これにより、眼底撮像カメラ１０４は、第１の照明装置１０３から出力される光が瞳孔の奥の網膜まで到達した状態で、その網膜を瞳孔から観察することができる。その結果、第１の照明装置１０３によって照らされた網膜上の血管パターンを明瞭な眼底画像として適切に撮像することができる。

また、本実施の形態では、眼底撮像カメラ１０４は、第１の対物レンズ３０１ａを有し、瞳孔撮像カメラ１０６は、第２の対物レンズ３０１ｂを有する。そして、第１の対物レンズ３０１ａと、動物の眼球の表面の位置との間の距離をＬ１とし、第２の対物レンズ３０１ｂと、動物の眼球の表面の位置との間の距離をＬ２としたとき、Ｌ１＜Ｌ２の条件を満たす。

動物の眼底位置が瞳孔面よりも奥に離れて位置するため、Ｌ１＜Ｌ２によって、眼底と瞳孔とをほぼ同じ視野角にて撮像することができる。

なお、Ｌ１＜Ｌ２を満たすために、図１に示すように（ウォータカップ１０２と眼底撮像カメラ１０４の対物レンズの距離）＜（ウォータカップ１０２と眼底撮像カメラ１０４の対物レンズの距離）としてもよい。ウォータカップ１０２は食べ物を収容する容器であってもよい。

（実施の形態２）
図４は、実施の形態２におけるカメラシステム１００Ｂを示す。カメラシステム１００Ｂは、実施の形態１のカメラシステム１００Ａに含まれる各構成要素を備える。さらに、カメラシステム１００Ｂは、カバーガラス１０９と、カバーガラス洗浄装置１１０と、個体認証カメラ１１１と、ＲＦＩＤ（radio frequency identifier）のアンテナ１１２と、分析部１８２と、制御部１８３と、視線検出部１８４とを備える。なお、本実施の形態では、その分析部１８２、制御部１８３および視線検出部１８４と、実施の形態１の出力回路１８１とから、分析制御部１８０が構成される。また、本実施の形態におけるカメラシステム１００Ｂは、実施の形態１と同様、動物の一例として牛１０１の眼底画像および瞳孔画像を撮像するが、その動物は牛１０１に限らず犬または猫などの他の動物であってもよい。以下、動物の一例として牛１０１をあげて説明する。

（カバーガラス１０９）
カバーガラス１０９は、眼底撮像カメラ１０４用の第１のカバーガラス１０９ａと、瞳孔撮像カメラ１０６用の第２のカバーガラス１０９ｂとを含む。第１のカバーガラス１０９ａは、眼底撮像カメラ１０４と牛１０１との間にあって、眼底撮像カメラ１０４をカバーする。同様に、第２のカバーガラス１０９ｂは、瞳孔撮像カメラ１０６と牛１０１との間にあって、瞳孔撮像カメラ１０６をカバーする。第１のカバーガラス１０９ａおよび第２のカバーガラス１０９ｂは一体のカバーガラスであっても良い。

（カバーガラス洗浄装置１１０）
カバーガラス洗浄装置１１０は、第１のカバーガラス洗浄装置１１０ａと、第２のカバーガラス洗浄装置１１０ｂとを含む。第１のカバーガラス洗浄装置１１０ａは、例えばワイパーを有し、第１のカバーガラス１０９ａを洗浄する。同様に、第２のカバーガラス洗浄装置１１０ｂは、例えばワイパーを有し、第２のカバーガラス１０９ｂを洗浄する。第１のカバーガラス洗浄装置１１０ａおよび第２のカバーガラス洗浄装置１１０ｂは一体の洗浄装置であっても良い。

（個体認証カメラ１１１）
個体認証カメラ１１１は、牛１０１の個体認証をするための予備的な手段であって、牛の耳標の番号を撮影する。

（アンテナ１１２）
アンテナ１１２は、個体認証カメラ１１１と同様に、牛１０１の個体認証をするための予備的な手段であって、牛１０１に取り付けられたＲＦＩＤタグから信号を読み取るためのアンテナである。

（制御部１８３）
制御部１８３は、カメラシステム１００Ｂの全体的な動作を制御する。

図５Ａ及び図５Ｂに、カメラシステム１００Ｂの利用例を示す。図５Ａにおいて、牛１０１が夜間に牛舎内から水飲み場に接近している状態を示す。

図５Ｂに示すように、牛１０１は、ウォータカップ１０２の水を飲んでいる。この状態は圧力センサ２０１にて検出される。この状態が検出されたときに、牛の眼球撮像のためにカメラシステム１００Ｂの動作が開始する。つまり、制御部１８３は、圧力センサ２０１からの信号に応じて、第１の照明装置１０３、第２の照明装置１０５、眼底撮像カメラ１０４および瞳孔撮像カメラ１０６に対する制御を開始する。具体的には、この牛１０１の取水期間中に、第１の照明装置１０３および第２の照明装置１０５は、制御部１８３からの指示に従って点灯動作する。さらに、この取水期間中に、眼底撮像カメラ１０４および瞳孔撮像カメラ１０６は、制御部１８３からの指示に従って、牛１０１の左右の眼球のカラー画像を撮像する。

制御部１８３は、取得された画像に対する画像処理を伴う分析を分析部１８２にさせて記録させる。その分析の結果を示す情報は、適宜、スマートフォンまたはタブレット端末などの携帯端末１０７に通知され、その携帯端末１０７のディスプレイに表示される。

このようにカメラシステム１００Ｂは、従来、畜産業者または獣医が牛１０１の眼球に撮像装置を押し付けて実施していた瞳孔画像の取得を、夜間に全自動で牛１０１に一切触れることなく非接触で実現して牛１０１の健康状態を記録する。同時に牛１０１の個体識別も、画像センシングまたはＲＦＩＤタグなどの技術によって実施され、瞳孔画像とあわせて記録されてもよい。

（照明装置およびカメラの具体的な構成）
図６は、第１の照明装置１０３および眼底撮像カメラ１０４の構成の一例を示す。眼底撮像カメラ１０４は、第１の対物レンズ３０１ａと、第１のイメージセンサ３０６ａとを備える。第１のイメージセンサ３０６ａの例は単板カラーイメージセンサである。

第１の照明装置１０３の一例は、複数の白色ＬＥＤ３０２からなる白色照明装置と、複数の赤外ＬＥＤ３０３からなる赤外照明装置と、光源制御部３０５ａとを備える。

図７に、光軸方向から見た第１の照明装置１０３および眼底撮像カメラ１０４の一例を示す。光源制御部３０５ａは、制御部１８３からの指示に従って、複数の白色ＬＥＤ３０２および複数の赤外ＬＥＤ３０３の点灯及び消灯を制御する。

図７に示すように、複数の白色ＬＥＤ３０２および複数の赤外ＬＥＤ３０３は、第１の対物レンズ３０１ａの周囲を囲むように配置される。複数の白色ＬＥＤ３０２および複数の赤外ＬＥＤ３０３の照明光軸は、眼底撮像カメラ１０４の撮像光軸と略同軸である。ここで、略同軸とは、照明光軸と撮像光軸とのなす角が１５°程度以内であることを意味する。

各白色ＬＥＤ３０２および各赤外ＬＥＤ３０３は、第１の直線偏光板３０４ａを備えても良い。第１の直線偏光板３０４ａは、各白色ＬＥＤ３０２および各赤外ＬＥＤ３０３の前面に配置される。眼底撮像カメラ１０４は、第２の直線偏光板３０４ｂを備えても良い。第２の直線偏光板３０４ｂは、眼底撮像カメラ１０４（具体的には、第１の対物レンズ３０１ａ）の前面に配置される。

第１の直線偏光板３０４ａは、０°（水平）の偏光軸を有する。第２の直線偏光板３０４ｂは、９０°（垂直）の偏光軸を有する。これによって眼球の角膜などからの照明の鏡面反射を除去することができる。

図８は、第２の照明装置１０５および瞳孔撮像カメラ１０６の構成の一例を示す。瞳孔撮像カメラ１０６は、第２の対物レンズ３０１ｂと、第２のイメージセンサ３０６ｂとを備える。第２のイメージセンサ３０６ｂの例は単板カラーイメージセンサである。

第２の照明装置１０５の一例は、複数の白色ＬＥＤ３０２からなる白色照明装置と、複数の赤外ＬＥＤ３０３からなる赤外照明装置と、光源制御部３０５ｂとを備える。

図９は、光軸方向から見た第２の照明装置１０５および瞳孔撮像カメラ１０６の一例を示す。光源制御部３０５ｂは、制御部１８３からの指示に従って、複数の白色ＬＥＤ３０２および複数の赤外ＬＥＤ３０３の点灯及び消灯を制御する。

図９に示すように、複数の白色ＬＥＤ３０２および複数の赤外ＬＥＤ３０３は、第２の対物レンズ３０１ｂの周囲を囲むように配置される。

第２の照明装置１０５においても、第１の照明装置１０３と同様に、各白色ＬＥＤ３０２および各赤外ＬＥＤ３０３は、第１の直線偏光板３０４ａを備えても良い。第１の直線偏光板３０４ａは、各白色ＬＥＤ３０２および各赤外ＬＥＤ３０３の前面に配置される。瞳孔撮像カメラ１０６は、眼底撮像カメラ１０４と同様に、第２の直線偏光板３０４ｂを備えても良い。第２の直線偏光板３０４ｂは、瞳孔撮像カメラ１０６（具体的には、第２の対物レンズ３０１ｂ）の前面に配置される。

また、第２の照明装置１０５は、瞳孔撮像カメラ１０６の第２の対物レンズ３０１ｂを囲むように配置される同心円型の２種類のリング照明装置からなる。半径の小さいリング照明装置は、白色照明装置であって、この白色照明装置には、複数の白色ＬＥＤ３０２が配置されている。この複数の白色ＬＥＤ３０２のそれぞれは、チャンネルＷ１またはＷ２に属する。半径の大きいリング照明装置は、赤外照明装置であって、この赤外照明装置には、複数の赤外ＬＥＤ３０３が設置されている。光源制御部３０５は、制御部１８３からの信号によって、複数の白色ＬＥＤ３０２をチャンネルごとに点灯および消灯させることが可能であり、複数の赤外ＬＥＤ３０３も点灯および消灯させることが可能である。

図１０は、実施の形態２における眼底撮像カメラ１０４と瞳孔撮像カメラ１０６との配置位置の例を示す。図１０において、眼底撮像カメラ１０４は、第１のカバーガラス１０９ａを介して右の眼球に対向して配置され、瞳孔撮像カメラ１０６は、第２のカバーガラス１０９ｂを介して左の眼球に対向して配置される。

また、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、第１の照明装置１０３の週明光軸と眼底撮像カメラ１０４の撮像光軸とのなす角θ１は、小さくてもよい。第１の照明装置１０３の照明光軸と眼底撮像カメラ１０４の撮像光軸は、おおよそ同じであってもよい。また、第２の照明装置１０５の照明光軸と瞳孔撮像カメラ１０６の撮像光軸とのなす角θ２は、それほど小さくする必要は無い。したがって、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、θ１≦θ２の条件を満たすことが必要になる。

また、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、眼底撮像カメラ１０４と瞳孔撮像カメラ１０６の位置関係は、Ｌ１＜Ｌ２の条件を満たす。

本実施の形態では、第１の照明装置１０３は白色照明装置および赤外照明装置を備えるが、第１の照明装置１０３は白色照明装置を備えてもよい。この場合には、カメラシステム１００Ｂは、さらに、赤外照明装置を備える。

（視線検出部１８４）
視線検出部１８４は、牛１０１の視線を検出する。眼底撮像カメラ１０４は、赤外照明装置で照明された眼球の視線検出用の眼底画像を撮像する。視線検出部１８４は、その視線検出用の眼底画像を用いて、牛１０１の視線を検出する。第１の照明装置１０３及び第２の照明装置１０５は、検出された牛１０１の視線に基づいて、眼球を照明する。眼底撮像カメラ１０４はその眼球の眼底画像を撮像し、瞳孔撮像カメラ１０６はその眼球の瞳孔画像を撮像する。また、本実施の形態では、検出された牛１０１の視線が眼底撮像カメラ１０４の撮像光軸と同じときに、第１の照明装置１０３及び第２の照明装置１０５は、眼球を照明する。

図１１は、第１の照明装置１０３による照明と、眼底撮像カメラ１０４による撮像とのタイミングを示す。

第１の照明装置１０３における複数の赤外ＬＥＤ３０３（赤外照明装置）は、制御部１８３からの指示に従って発光し、赤外光により牛１０１の眼球を照明する。このとき、眼底撮像カメラ１０４は、赤外光によって照明される牛１０１の眼球の眼底画像を連続的に撮像する。このときに連続的に撮像される眼底画像のそれぞれは、上述の視線検出用の眼底画像であって、赤外画像である。以下、これらの眼底画像を赤外眼底画像といもいう。視線検出部１８４は、この連続的に撮像される眼底画像（赤外眼底画像）に基づいて、牛１０１の眼球の視線を、牛１０１に感知されることなく連続的に検出する。そして、視線検出部１８４は、眼底が眼底撮像カメラ１０４に対して正対するタイミング、言い換えれば、眼球の視線が眼底撮像カメラ１０４に向けられるタイミングを検出する。第１の照明装置１０３における複数の白色ＬＥＤ３０２（白色照明装置）は、この検出されたタイミングの直後に、制御部１８３からの指示に従って発光することによって、白色光により牛１０１の眼球を照明する。さらに、このときに、眼底撮像カメラ１０４は、白色光によって照明された眼球の眼底画像を取得する。このときの眼底画像はカラー画像であって、以下、このときの眼底画像をカラー眼底画像ともいう。

眼底撮像カメラ１０４は、瞳孔ではなく眼球の奥の網膜を撮像する。したがって、視線検出部１８４は、通常の意味では視線を赤外眼底画像から検出することができない。しかし、瞳孔が眼底撮像カメラ１０４に対して正対した状態を検出して撮像しないと良好な眼底画像は得られない。そこで、本実施の形態では、赤外光を連続的に照射しつつ眼球をトラッキングして、赤外眼底画像の取得と画像処理とを連続的に実施する。そして赤外眼底画像が均等に明るく暗い領域が無く、かつ網膜血管パターンが明瞭に見えるタイミングを待つ。このタイミングでは、瞳孔は眼底撮像カメラ１０４に対して正対した状態、すなわち、視線が眼底撮像カメラ１０４に向けられた状態である。つまり、視線検出部１８４は、赤外眼底画像の明瞭度によって、牛１０１の視線を検出する。

図１１に示すように、時間スロットＴ１、Ｔ２、Ｔ３およびＴ４では、赤外眼底画像が不明瞭である。しかし、時間スロットＴ５の時点で、明瞭な赤外眼底画像が得られる。この明瞭な赤外眼底画像とは、赤外眼底画像が均等に明るく暗い領域が無く、かつ網膜血管パターンが明瞭に見える画像である。視線検出部１８４は、この明瞭な赤外眼底画像が得られたときに、眼球の視線が眼底撮像カメラ１０４に向けられたことを検出する。制御部１８３は、この検出が行われたタイミングの直後の時間スロットＴ６に、第１の照明装置１０３に対して、発光される光を赤外光から白色光に切り替えさせる。さらに、制御部１８３は、その時間スロットＴ６において、白色光で照明されている眼球の眼底画像をカラー眼底画像として眼底撮像カメラ１０４に撮像させる。

図１２は、明瞭な赤外眼底画像のヒストグラムの一例を示す。

明瞭な赤外眼底画像における各画素の輝度のヒストグラムは、図１２に示すように、２つのピークを持つ。なお、図１２のヒストグラムは、横軸に輝度を示し、縦軸に画素数を示す。逆に、ヒストグラムが１つのピークしか持たない場合、または３つ以上のピークを持つ場合には、そのヒストグラムに対応する赤外眼底画像は不明瞭である。視線検出部１８４は、赤外眼底画像を画像処理することによって、その赤外眼底画像に対応するヒストグラムが２つのピークを持つか否かを判定する。２つのピークを持つ場合、つまり、赤外眼底画像が明瞭である場合には、視線検出部１８４は、その赤外眼底画像が撮像されたときに、牛１０１の眼球の視線が眼底撮像カメラ１０４に向けられたことを検出する。

図１３Ａおよび図１３Ｂは、眼球の視線と、第１の照明装置１０３および眼底撮像カメラ１０４との関係を示す。

図１３Ｂに示すように、視線が眼底撮像カメラ１０４に向けられていない場合には、第１の照明装置１０３からの光が瞳孔を介して眼底まで届き難い。さらに、その光が眼底に届いても、その眼底から反射される光が眼底撮像カメラ１０４に達することは難しい。

しかし、図１３Ａに示すように、視線が眼底撮像カメラ１０４に向けられているとき、つまり、瞳孔が眼底撮像カメラ１０４に正対しているときには、第１の照明装置１０３からの光は瞳孔を介して容易に眼底まで届く。さらに、その眼底から反射される光は眼底撮像カメラ１０４に容易に達することができる。その結果、視線が眼底撮像カメラ１０４に向けられているときには、明瞭な赤外眼底画像を得ることができる。なお、このときに、白色光が眼球に照射されると、明瞭なカラー眼底画像を得ることができる。

図１４は、第２の照明装置１０５による照明と、瞳孔撮像カメラ１０６による撮像とのタイミングを示す。具体的には、図１４は、図１１と同じ時間スロットＴ１からＴ６において、もう片方の眼球に対する第２の照明装置１０５による照明と瞳孔撮像カメラ１０６による撮像とのタイミングを示す。なお、第２の照明装置１０５は、赤外光で眼球を照明し、照明に用いられる光を赤外光から白色光に切り替える。瞳孔撮像カメラ１０６は、その白色光によって眼球が照明されているときに、その眼球の瞳孔画像を撮像する。このときに撮像される瞳孔画像はカラー画像である。

時間スロットＴ１からＴ６の各スロットにおいて眼球の視線は様々な方向を向いており、時間スロットＴ１からＴ４およびＴ６のタイミングでは、視線は瞳孔撮像カメラ１０６からずれている。眼球の瞳孔は、時間スロットＴ５のタイミグで瞳孔撮像カメラ１０６に正対している。

しかしながら、赤外光ＯＦＦと白色光ＯＮの状態における瞳孔撮像カメラ１０６による瞳孔画像の撮像は、時間スロットＴ５ではなくＴ６のタイミング、つまり、眼底撮像（具体的にはカラー眼底画像）の撮像と同じタイミングで実施される。これは以下の理由による。第１に、眼底画像を取得した方の眼球は、白色光の照射によって縮瞳するが、縮瞳をつかさどる神経系はもう片方の眼球の縮瞳にも作用することもあり、両方の眼球が同時に縮瞳を開始することがあること。第２に、牛１０１が片方の眼球への白色光の照射に驚いて水飲み場を逃げ出す前に、その牛１０１に対して撮像する必要があるためである。さらに、瞳孔画像は、眼底画像ほど精密な視線合致を要求せず、やや斜めの視線においても瞳孔色の判定と縮瞳の速度判定を行うことが可能であるためである。

このように、本実施の形態では、検出された牛１０１の視線が眼底撮像カメラ１０４の撮像光軸と同じときに、第１の照明装置１０３及び第２の照明装置１０５は、眼球を白色光で照明する。また、本実施の形態では、眼底画像と瞳孔画像とは同じタイミングで撮像されるが、眼底画像が優先的に撮像される。つまり、第１の眼球にて牛１０１の個体認証を行うための眼底画像がまず優先的に取得された後に、第２の眼球の瞳孔画像が取得される。また、同じタイミングは、眼底画像の撮像のタイミングと瞳孔画像の撮像のタイミングとの差が０ｓｅｃ以上０．３ｓｅｃ程度以下であってもよい。これは、白色光の照射から縮瞳開始までの時間遅れが、牛１０１の場合、この程度であるためである。

（分析部１８２）
分析部１８２は、出力回路１８１から出力された眼底画像および瞳孔画像を取得し、それらの画像を分析することにより、血中ビタミンＡ濃度などの特定の生体情報を推定する。

図１５は、分析部１８２のブロック図である。

分析部１８２は、出力回路１８１から眼底画像および瞳孔画像を取得するときには、撮像時刻とカメラ情報とが付与された眼底画像および瞳孔画像を出力回路１８１から取得してもよい。撮像時刻は、眼底撮像カメラ１０４によって撮像が行われた時刻、または瞳孔撮像カメラ１０６によって撮像が行われた時刻である。また、カメラ情報は、眼底撮像カメラ１０４または瞳孔撮像カメラ１０６を識別するための情報である。

このような分析部１８２は、牛個体ＤＢ９０１と、記録部９０２と、識別部９０３と、推定部９０４と、通知部９０５とを備える。

（牛個体ＤＢ９０１）
牛個体ＤＢ９０１は、各牛の眼球の網膜上の血管パターンと、各牛の個体番号（牛個体Ｎｏともいう）とを関連付けて示す識別データを保持している。

（識別部９０３）
識別部９０３は、眼底画像を取得し、その眼底画像を用いて、牛１０１の個体を識別する。なお、牛１０１などの動物の個体を識別することを、個体認証または個体識別という。具体的には、識別部９０３は、その眼底画像から牛１０１の眼球の網膜上の血管パターンを抽出する。識別部９０３は、牛個体ＤＢ９０１に保持されている識別データを参照することにより、その抽出された血管パターンに関連付けられた牛１０１の個体番号を検索する。識別部９０３は、検索によってその個体番号が見つかると、その個体番号を推定情報９０２ｂに含めて記録部９０２に格納する。

（記録部９０２）
記録部９０２は、画像情報９０２ａおよび推定情報９０２ｂを保持するための記録媒体である。画像情報９０２ａは、出力回路１８１から出力された眼底画像および瞳孔画像を対応付けて示す。なお、画像情報９０２ａにおいて互いに対応付けられる眼底画像および瞳孔画像は、それぞれ同一の牛１０１に基づいて得られた画像である。眼底画像および瞳孔画像が、それぞれ同一の牛１０１に基づいて得られた画像であることは、それらの画像に付加されている撮像時刻およびカメラ情報によって確認される。つまり、これらの画像に付加されている撮像時刻は、同じタイミングを示している。さらに、これらの画像に付加されているカメラ情報は、互いに対になっている眼底撮像カメラ１０４および瞳孔撮像カメラ１０６を示している。

（推定部９０４）
推定部９０４は、瞳孔画像を用いて、牛１０１の血中のビタミンＡの濃度を推定する。つまり、推定部９０４は、出力回路１８１から出力された瞳孔画像を取得し、その瞳孔画像に基づいて牛１０１の血中ビタミンＡ濃度を生体情報として推定する。このような推定部９０４は、抽出部９０４ａと、計測部９０４ｂと、推定処理部９０４ｃとを備える。

（抽出部９０４ａ）
抽出部９０４ａは、瞳孔画像に対してカラー画像処理を行う。例えば、抽出部９０４ａは、カラー画像である瞳孔画像のＲＧＢ成分の比率を解析する。これにより、抽出部９０４ａは、瞳孔画像から瞳孔色を示す色情報を抽出する。

（計測部９０４ｂ）
計測部９０４ｂは、牛１０１の縮瞳速度を計測する。具体的には、第２の照明装置１０５は、第１の照明装置１０３と同じタイミングで照明した時点から０．３ｓｅｃ以内に、再度、牛１０１の眼球を照明する。瞳孔撮像カメラ１０６は、第２の照明装置１０５による照明に応じて、複数の瞳孔画像を撮像する。例えば、瞳孔撮像カメラ１０６は、瞳孔が収縮する過程を１／３０ｓｅｃ程度のフレームレートで撮像することにより、複数の瞳孔画像を撮像する。計測部９０４ｂは、その複数の瞳孔画像を用いて、牛１０１の縮瞳速度を計測する。例えば、計測部９０４ｂは、縮瞳開始から終了までの瞳孔の面積の変化量を、その縮瞳開始から終了までの時間で除算することによって、その縮瞳速度を計測する。

図１１で眼底撮像カメラ１０４が赤外光によって照明される牛１０１の眼球の複数の眼底画像を連続的に撮像することを示した。この眼底撮像カメラ１０４が、眼底画像を撮像する間隔（例えば、図１１におけるＴ１とＴ２の時間間隔など）は、瞳孔撮像カメラ１０６が、瞳孔画像を撮像する間隔（上述の例では１／３０ｓｅｃ）より大きくてもよい。

図１６は、光による瞳孔収縮（縮瞳）速度を測定する方法を説明するための図である。従来の研究によると、血中ビタミンＡ濃度が不足すると眼球の光反射が鈍くなり縮瞳速度が遅くなる。そこで、第２の照明装置１０５と瞳孔撮像カメラ１０６を用いて瞳孔色を観測し、同時に縮瞳速度を観測することで、より精度よく血中ビタミンＡ濃度を推定できる。人間の場合、縮瞳は片側の眼球の刺激によって両方の眼球に現れるが、牛の場合は、かならずしもそうならないといわれている。ここでは、眼底画像を撮像するために第１の照明装置１０３で片側の眼球への光刺激が既に実施されているので、この光刺激が別の眼球の縮瞳を引き起こす場合について説明する。

図１６に示すように、牛１０１の一方の眼球に対して、第１の照明装置１０３の各赤外ＬＥＤ３０３が点灯後に消灯し、第１の照明装置１０３の各白色ＬＥＤ３０２が点灯した時刻は、Ｔ＝０（ｓｅｃ）である。この時刻Ｔ＝０から別の眼球の縮瞳が開始するので、第２の照明装置１０５の各白色ＬＥＤ３０２は、時刻＝０から一定時間Δ以内に点灯する。なお、時間Δは０．３ｓｅｃ以下である。瞳孔撮像カメラ１０６は、第２の照明装置１０５の各白色ＬＥＤ３０２が点灯しているときに、動画で瞳孔の収縮を連続的に１／３０（ｓｅｃ）ごとに撮像する。これにより、複数の瞳孔画像が動画として得られる。計測部９０４ｂは、この動画を画像処理することによって、瞳孔の収縮が開始してから完了するまでの時間を求めて縮瞳速度を算出する。また、第２の照明装置１０５の各白色ＬＥＤ３０２は、連続点灯せずに点滅を繰り返し、瞳孔撮像カメラ１０６は、その各白色ＬＥＤ３０２が点灯しているときに瞳孔画像を撮像してもよい。例えば、図９に示すように、第２の照明装置１０５の各白色ＬＥＤ３０２は、チャンネルＷ１とＷ２からなる２チャンネル構成になっている。したがって、第２の照明装置１０５におけるチャンネルＷ１に属する各白色ＬＥＤ３０２と、チャンネルＷ２に属する各白色ＬＥＤ３０２とは、交互に発光してもよい。この発光方法では、瞳孔色と縮瞳速度の測定の２種を同時に並列に行う場合に瞳孔色をより広い面積で取得できる利点がある。

図１７Ａおよび図１７Ｂは、第２の照明装置１０５の発光方法の説明図である。図１７Ａおよび図１７Ｂに示すように、時間スロットＴ１からＴ４までの各時間スロットにおいて瞳孔画像が撮像される。第２の照明装置１０５の全ての白色ＬＥＤ３０２が各時間スロットで点灯すると、図１７Ａに示すように、各時間スロットにおいて撮像される瞳孔画像の角膜表面には、白色光の鏡面反射の輝点であるアーティファクトが計８個も写り込んでしまう。これらのアーティファクトは、第１の直線偏光板３０４ａおよび第２の直線偏光板３０４ｂを使っても完全に除去することは通常はできない。そして、これら輝点であるアーティファクトは、瞳孔の色を平均化する場合にも、縮瞳を観察するために瞳孔の面積計算をする場合にも邪魔なノイズとなってしまう。一方、図１７Ｂに示すように、第２の照明装置１０５におけるチャンネルＷ１に属する各白色ＬＥＤ３０２と、チャンネルＷ２に属する各白色ＬＥＤ３０２とが交互に点灯すると、その輝点を除去することができる。つまり、時間スロットＴ１とＴ２などの隣接する時間スロットにおいて撮像された２枚の瞳孔画像では、輝点の位置が異なっている。そこで、例えば、画像上の各座標において、２枚の瞳孔画像のそれぞれに含まれるその座標の画素のうち、輝度の低い画素を、その座標の画素として用いる。このような手法によって２つの瞳孔画像を合成することにより、角膜上の白色光の鏡面反射の輝点を消して、全瞳孔画像において瞳孔色を観測することが可能になる。

図１８は、光による縮瞳速度を測定する他の方法を説明するための図である。

眼底画像を撮像するために第１の照明装置１０３で片側の眼球への光刺激が既に実施されていても、その片側の眼球への光刺激とは独立した光刺激によって、別の眼球における縮瞳を誘引する場合について、図１８を用いて説明する。

図１６と同じく、牛１０１の一方の眼球に対して、第１の照明装置１０３の各赤外ＬＥＤ３０３が点灯後に消灯し、第１の照明装置１０３の各白色ＬＥＤ３０２が点灯した時刻は、Ｔ＝０（ｓｅｃ）である。この時刻Ｔ＝０から時間Δ以内に、第２の照明装置１０５の各白色ＬＥＤ３０２は別の眼球を照明する。これにより、その別の眼球は光刺激を受けて縮瞳が開始する。そして、その各白色ＬＥＤ３０２が点滅または点灯しているときに、瞳孔撮像カメラ１０６は、瞳孔収縮を連続的に撮像する。つまり、瞳孔撮像カメラ１０６は複数の瞳孔画像を撮像する。そして、計測部９０４ｂは、この連続的な複数の瞳孔画像を画像処理することによって、瞳孔の収縮が開始してから完了するまでの時間を求めて縮瞳速度を算出する。

この場合、時間Δは、牛１０１の縮瞳の開始時間よりも、牛１０１が片側の眼球への白色光の発光により驚いて逃げ出すまでの時間に依存する。光刺激の反応時間はヒトの場合、０．１８から０．２ｓｅｃであること考慮すると、上述の時間Δも０．３ｓｅｃ以下であることが望ましく、Δ＝０であってもよい。Δ＝０の場合、第１の照明装置１０３の各白色ＬＥＤ３０２と、第２の照明装置１０５の各白色ＬＥＤ３０２とは、同時に発光する。

図１９は、第１の照明装置１０３および第２の照明装置１０５による発光のタイミングを示す。なお、図１９において、［１］は、第１の照明装置１０３の各白色ＬＥＤ３０２（白色照明装置）が発光するタイミングを示し、［２］は、第２の照明装置１０５の各白色ＬＥＤ３０２（白色照明装置）が発光するタイミングを示す。

図１９の（ａ）に示すように、第２の照明装置１０５の各白色ＬＥＤ３０２は、第１の照明装置１０３の各白色ＬＥＤ３０２が発光した時刻ｔ１より後の時刻ｔ２に発光し、さらに、その後の時刻ｔ３に発光してもよい。時刻ｔ２は、時刻ｔ１から０．３ｓｅｃ以内の時刻であり、時刻ｔ３は、時刻ｔ２から０．３ｓｅｃ以内の時刻である。

また、図１９の（ｂ）に示すように、第２の照明装置１０５の各白色ＬＥＤ３０２は、第１の照明装置１０３の各白色ＬＥＤ３０２と、時刻ｔ１に同時に発光し、その後の時刻ｔ２に発光してもよい。

（推定処理部９０４ｃ）
推定部９０４の推定処理部９０４ｃは、抽出部９０４ａによって抽出された色情報と、計測部９０４ｂによって計測された縮瞳速度とを生体情報として取得する。そして、推定処理部９０４ｃは、予め求めてある生体情報と牛の平均的な血中ビタミンＡ濃度との関係を示す関数に、上述の取得した生体情報を適用することにより、牛１０１の血中ビタミンＡ濃度を推定する。推定処理部９０４ｃは、このように推定した血中ビタミンＡ濃度と、その推定に利用された瞳孔画像の撮像時刻とを、記録部９０２の推定情報９０２ｂに書き込む。

（通知部９０５）
通知部９０５は、記録部９０２に格納されている画像情報９０２ａまたは推定情報９０２ｂを携帯端末１０７に無線または有線を介して送信する。なお、携帯端末１０７は、肥育農家などのユーザが有するタブレット端末、スマートフォン、またはパーソナルコンピュータなどである。

図２０Ａは、携帯端末１０７に表示される画像情報９０２ａを示す。

通知部９０５は、記録部９０２から読み出した画像情報９０２ａを、ワイヤレスまたはネットワーク経由で肥育農家の携帯端末１０７に送信する。これにより、その携帯端末１０７のディスプレイに、画像情報９０２ａが表示される。図２０Ａに示すように、ディスプレイには、牛個体Ｎｏと、撮像時刻（すなわち日時）と、眼底画像と、瞳孔画像とが表示される。また、携帯端末１０７は、ユーザによる入力操作によって牛個体Ｎｏと日時とを受け付けて通知部９０５に送信し、それらに対応する眼底画像と瞳孔画像を含む画像情報９０２ａを取得して表示してもよい。

図２０Ｂは、携帯端末１０７に表示される推定情報９０２ｂを示す。

通知部９０５は、記録部９０２から読み出した推定情報９０２ｂを、ワイヤレスまたはネットワーク経由で肥育農家の携帯端末１０７に送信する。同一の牛１０１に対する推定情報９０２ｂが複数あれば、通知部９０５はそれらの複数の推定情報９０２ｂを送信してもよい。

これにより、その携帯端末１０７のディスプレイに、推定情報９０２ｂが表示される。図２０Ｂに示すように、ディスプレイには、牛個体Ｎｏと、撮像時刻（すなわち年月日）と、その撮像時刻における血中ビタミンＡ濃度とが表示される。携帯端末１０７は、同一の牛個体Ｎｏを示し、且つ互いに異なる撮像時刻を示す複数の推定情報９０２ｂを取得した場合には、その牛個体Ｎｏの牛１０１の血中ビタミンＡ濃度の推移を時間とともにグラフで表示してもよい。また、携帯端末１０７は、ユーザによる入力操作によって牛個体Ｎｏを受け付けて通知部９０５に送信し、その牛個体Ｎｏに対応する少なくとも１つの推定情報９０２ｂを取得して表示してもよい。

図２１は、本実施の形態におけるカメラシステム１００Ｂの処理動作、つまり動物の眼球を撮像する撮像方法を示すフローチャートである。

本実施の形態におけるカメラシステム１００Ｂは、実施の形態１の図３に示すステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を実行するとともに、さらにステップＳ２１〜２４とステップＳ１５ａの処理を実行する。

（ステップＳ２１）
ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理が実行された後、第２の照明装置１０５（具体的には各白色ＬＥＤ３０２）は、ステップＳ１３で照明した時点から０．３ｓｅｃ以内に、再度、牛１０１の眼球を照明する。ステップＳ１３で照明した時点は、第２の照明装置１０５が第１の照明装置１０３（具体的には各白色ＬＥＤ３０２）と同じタイミングで照明した時点である。

（ステップＳ２２）
瞳孔撮像カメラ１０６は、第２の照明装置１０５による照明に応じて、眼球の瞳孔画像を撮像する。つまり、ステップＳ１４とステップＳ２２とで、瞳孔撮像カメラ１０６は少なくとも２枚の瞳孔画像を撮像する。

（ステップＳ１５ａ）
出力回路１８１は、動物の識別情報としてその眼底画像を分析部１８２に出力し、その識別情報に対応する動物の生体情報として複数の瞳孔画像を分析部１８２に出力する。

（ステップＳ２３）
分析部１８２の推定部９０４は、複数の瞳孔画像を用いて、牛１０１の縮瞳速度を計測し、瞳孔色を抽出する。

（ステップＳ２４）
推定部９０４は、さらに、縮瞳速度および瞳孔色から牛１０１の血中ビタミンＡ濃度を推定する。

（実施の形態２の効果）
本実施の形態におけるカメラシステム１００Ｂは、実施の形態１のカメラシステム１００Ａと同様の構成を有するため、実施の形態１と同様の効果を奏する。

また、本実施の形態のカメラシステム１００Ｂは、さらに、赤外照明装置と、動物の視線を検出する視線検出部１８４とを備える。第１の照明装置１０３が白色照明装置（複数の白色ＬＥＤ３０２）から構成される場合、上述の赤外照明装置は、眼底撮像カメラ１０４の周囲に配置された複数の赤外ＬＥＤ３０３である。眼底撮像カメラ１０４は、赤外照明装置で照明された眼球の視線検出用の眼底画像を撮像する。視線検出部１８４は、その視線検出用の眼底画像を用いて、動物の視線を検出する。第１の照明装置１０３及び第２の照明装置１０５は、その検出された動物の視線に基づいて、眼球を照明する。眼底撮像カメラ１０４はその眼球の眼底画像を撮像し、瞳孔撮像カメラ１０６はその眼球の瞳孔画像を撮像する。

具体的には、本実施の形態では、検出された動物の視線が眼底撮像カメラ１０４の撮像光軸と同じときに、第１の照明装置１０３及び第２の照明装置１０５は、眼球を照明する。

これにより、その動物の視線が眼底撮像カメラ１０４に向けられたときに、つまり眼球の瞳孔が眼底撮像カメラ１０４に正対したときに、その眼球を第１の照明装置１０３で照明して、照明された眼球の眼底画像を撮像することができる。したがって、より明瞭な血管パターンが映し出された眼底画像を取得することができ、精度の高い識別情報を取得することができる。また、第２の照明装置１０５は第１の照明装置１０３と同じタイミングで動物の眼球を照明し、瞳孔撮像カメラ１０６はその照明された眼球の瞳孔画像を撮像する。したがって、瞳孔画像が撮像されるときに、動物の視線が瞳孔撮像カメラ１０６から大きく外れてしまうこと、つまり眼球の瞳孔が瞳孔撮像カメラ１０６に正対していないことを抑えることができる。その結果、明瞭な瞳孔画像を取得することができ、精度の高い生体情報を取得することができる。

また、本実施の形態では、さらに、動物の縮瞳速度を計測する計測部９０４ｂを備える。第２の照明装置１０５は、第１の照明装置１０３と同じタイミングで照明した時点から０．３ｓｅｃ以内に、再度、動物の眼球を照明し、瞳孔撮像カメラ１０６は、第２の照明装置１０５による照明に応じて、複数の瞳孔画像を撮像する。計測部９０４ｂは、複数の瞳孔画像を用いて、動物の縮瞳速度を計測する。

これにより、眼球への照明に起因する縮瞳または動物の逃げ出しに影響されることを抑えて、精度の高い動物の縮瞳速度を計測することができる。

（実施の形態３）
本実施の形態においては、牛１０１の個体認証は、図４における補助的な個体認証カメラ１１１による耳標の撮影あるいはアンテナ１１２によるタグの非接触読み取りによって実施される。つまり、本実施の形態におけるカメラシステムでは、実施の形態２のカメラシステム１００Ｂと同様の構成を有するが、眼底画像からの個体認証を実施しないため、眼底画像の撮像よりも瞳孔画像の撮像を優先することができる。

図２２は、第２の照明装置１０５による照明と、瞳孔撮像カメラ１０６による撮像とのタイミングを示す。実施の形態３では、第２の照明装置１０５の各赤外ＬＥＤ３０３は、牛１０１に感知されることなく牛１０１の眼球を照明する。このときに、瞳孔撮像カメラ１０６は、赤外光によって照明された牛１０１の眼球の瞳孔画像を赤外画像として撮像する。このときの瞳孔画像を赤外瞳孔画像ともいう。分析制御部１８０の視線検出部１８４は、その赤外瞳孔画像に基づいて、眼球の視線を連続的に検出して瞳孔が瞳孔撮像カメラ１０６に対して正対する最適な撮像タイミングを検出する。

つまり、各赤外ＬＥＤ３０３は連続的に赤外光を眼球に照射しつつ、瞳孔撮像カメラ１０６は、その赤外光が照射された眼球を連続的に撮像することによって、複数の赤外瞳孔画像を取得する。視線検出部１８４は、それらの複数の赤外瞳孔画像に対して画像処理を連続的に実施することにより、視線をトラッキングする。そして、視線検出部１８４は、そのトラッキングされる視線に基づいて、瞳孔が瞳孔撮像カメラ１０６に対して正対する撮像タイミングを検出する。制御部１８３は、瞳孔が瞳孔撮像カメラ１０６に正対する撮像タイミングを待つ。図２２に示す例において、時間スロットＴ１、Ｔ２、Ｔ３およびＴ４では、瞳孔は瞳孔撮像カメラ１０６に対して正対していない。視線検出部１８４は、時間スロットＴ５の時点で、瞳孔が瞳孔撮像カメラ１０６に対して正対したことを検出する。その結果、制御部１８３は、次の時間スロットＴ６において、第２の照明装置１０５の各赤外ＬＥＤ３０３をＯＦＦにして、各白色ＬＥＤ３０２をＯＮにする。その結果、牛１０１の眼球を照らす光は、赤外光から白色光に切り替わる。瞳孔撮像カメラ１０６は、この時間スロットＴ６において、白色光で照明されている眼球の瞳孔画像をカラー画像として撮像する。

なお、このタイミング（すなわち時間スロットＴ６）と同時または０．３ｓｅｃ程度の時間差において、第１の照明装置１０３の各白色ＬＥＤ３０２が発光して、眼底撮像カメラ１０４が眼底画像を撮像してもよい。

（実施の形態４）
本実施の形態におけるカメラシステムは、リアルタイムに個体認証と病変の判定とを行う。このカメラシステムは、実施の形態２のカメラシステム１００Ｂに含まれる分析部１８２および制御部１８３以外の各構成要素を備える。

図２３は、本実施の形態における分析部および制御部を示す。

本実施の形態におけるカメラシステムは、実施の形態２における分析部１８２および制御部１８３の代わりに、分析部１８２ａおよび制御部１８３ａを備える。

（分析部１８２ａ）
分析部１８２ａは、リアルタイムに個体認証と病変の判定とを行い、牛個体ＤＢ９０１と、識別部９０３ａと、判定部９０６と、記録部９０７と、通知部９０８とを備える。

（識別部９０３ａ）
識別部９０３ａは、実施の形態２の識別部９０３と同様に、眼底画像を取得し、その眼底画像を用いて、牛１０１の個体を識別する。この個体識別には、牛個体ＤＢ９０１の識別データが参照される。識別部９０３ａは、その個体識別の結果を示す個体番号を制御部１８３ａに出力する。ここで、本実施の形態における識別部９０３ａは、眼底撮像カメラ１０４により眼底画像が撮像された直後に、リアルタイムに牛１０１の個体を識別する。その個体識別の結果によって、直後に実施される第２の照明装置１０５による照明と瞳孔画像の撮像との動作を適宜変更することができる。ここで、リアルタイムに識別するとは、眼底画像の撮像から識別までの時間が０．３ｓｅｃ程度の時間内であってもよい。

さらに、本実施の形態における識別部９０３ａは、個体識別を行うごとに、その個体識別が成功したか否かを判定し、個体識別がＮ（Ｎは２以上の整数）回失敗した場合には、識別不能を制御部１８３ａに通知する。

（判定部９０６）
判定部９０６は、撮像された眼底画像または瞳孔画像を取得して、眼底画像または瞳孔画像が病変を含むか否かをリアルタイムに判定する。つまり、判定部９０６は、牛１０１がビタミンＡ欠乏症などの病気にかかっているかを診断する。例えば、判定部９０６は、実施の形態２と同様に、瞳孔色または縮瞳速度によって、瞳孔画像が病変を含むか否かを判定する。また、一般に、ビタミンＡ欠乏症の牛の眼底には、視神経乳頭の隆起などの症状が発生する。そこで、判定部９０６は、個体識別のときに、すなわちリアルタイムに、眼底画像における網膜上に病変があるか否かを判定する。判定部９０６は、その判定結果を記録部９０７、通知部９０８および制御部１８３ａに出力する。なお、判定部９０６は、病変と判定された牛１０１の情報を出力してもよい。

（記録部９０７）
記録部９０７は、判定部９０６から出力される判定結果を記録する。なお、判定部９０６から、病変と判定された牛１０１の情報が出力される場合には、その情報が記録部９０７に記録されてもよい。

（通知部９０８）
通知部９０８は、判定部９０６から出力された判定結果を取得し、無線または有線を介してその判定結果を携帯端末１０７に送信する。つまり、通知部９０８は、病変の発見と同時に、肥育農家のスマートフォンまたはタブレット端末などの携帯端末１０７に、その病変の発見を通知する。

（制御部１８３ａ）
制御部１８３ａは、分析部１８２ａの識別部９０３ａから出力される個体番号または識別不能の通知と、判定部９０６から出力される判定結果とを取得し、それらの取得された情報に基づいて、カメラシステムの各構成要素を制御する。

図２４は、実施の形態４におけるカメラシステムの制御方法の一例を示すフローチャートである。

（ステップＳ４１）
制御部１８３ａは、第１の照明装置１０３を点灯させる。具体的には、制御部１８３ａは、第１の照明装置１０３の各白色ＬＥＤ３０２を点灯させる。つまり、第１の照明装置１０３は、牛１０１の眼球を白色光で照明する。

（ステップＳ４２）
眼底撮像カメラ１０４は、第１の照明装置１０３で照明された眼球の眼底画像を撮像する。

（ステップＳ４３）
識別部９０３ａは、撮像された眼底画像を用いて、牛１０１の個体識別を試行する。このとき、識別部９０３ａはリアルタイムに個体識別を試行する。

（ステップＳ４４）
識別部９０３ａは、その試行の結果、個体識別が成功したか否かを判定する。

（ステップＳ４５）
ステップＳ４４において成功しなかった、すなわち失敗したと判定すると（ステップＳ４４のＮＯ）、識別部９０３ａは、さらに、個体識別の試行回数がＮ回未満であるか否かを判定する。なお、牛個体ＤＢ９０１に登録してあるいずれの牛の網膜上の血管パターンにも、眼底画像の血管パターンが一致しないときに、個体識別が失敗したと判定される。また、試行回数の初期値は１である。

（ステップＳ４６）
ステップＳ４５において試行回数がＮ回未満であると判定すると（ステップＳ４５のＹＥＳ）、識別部９０３ａは、試行回数に１を加算する。

（ステップＳ４７）
ステップＳ４５において試行回数がＮ回以上であると判定すると（ステップＳ４５のＮＯ）、識別部９０３ａは、制御部１８３ａに識別不能を通知する。その結果、制御部１８３ａは、カバーガラス洗浄装置１１０に眼底撮像カメラ１０４用の第１のカバーガラス１０９ａを洗浄させる。つまり、このときには、個体が確認できないため、制御部１８３ａは、第２の照明装置１０５による照明と瞳孔撮像カメラ１０６による撮像とを止める。そして、制御部１８３ａは、眼底撮像カメラ１０４用の第１のカバーガラス１０９ａが汚れていると判断して、第１のカバーガラス１０９ａの洗浄をカバーガラス洗浄装置１１０に実施させる。

（ステップＳ４８）
ステップＳ４４において成功したと判定すると（ステップＳ４４のＹＥＳ）、識別部９０３ａは、制御部１８３ａに個体番号を出力する。その結果、制御部１８３ａは、第２の照明装置１０５を点灯させる。具体的には、制御部１８３ａは、第２の照明装置１０５の各白色ＬＥＤ３０２を点灯させる。つまり、第２の照明装置１０５は、牛１０１の眼球を白色光で照明する。

（ステップＳ４９）
瞳孔撮像カメラ１０６は、第２の照明装置１０５で照明された眼球の瞳孔画像を撮像する。

図２５は、実施の形態４におけるカメラシステムの制御方法の他の例を示すフローチャートである。

（ステップＳ５１）
制御部１８３ａは、第１の照明装置１０３を点灯させる。具体的には、制御部１８３ａは、第１の照明装置１０３の各白色ＬＥＤ３０２を点灯させる。つまり、第１の照明装置１０３は、牛１０１の眼球を白色光で照明する。

（ステップＳ５２）
眼底撮像カメラ１０４は、第１の照明装置１０３で照明された眼球の眼底画像を撮像する。

（ステップＳ５３）
判定部９０６は、撮像された眼底画像を取得して、眼底画像が病変を含むか否かを判定する。

（ステップＳ５５）
ステップＳ５３において病変を含むと判定すると（ステップＳ５３のＹＥＳ）、判定部９０６は、その判定結果として病変を記録部９０７に記録する。さらに、通知部９０８は、病変の発見を携帯端末１０７に通知する。

つまり、判定部９０６は、眼底画像を取得する際、リアルタイムに眼底画像からビタミンＡ欠乏症などの病変診断を実施する。眼底画像を用いる個体識別の時に、眼底画像における網膜上に病変が発見された場合、判定部９０６は、その眼底画像に対応する牛１０１を病変ありの牛と判断して、その病変を記録部９０７に記録する。通知部９０８はその病変を肥育農家に通知する。

（ステップＳ５６）
制御部１８３ａは、瞳孔撮像カメラ１０６の撮像回数に１を加算する。この撮像回数の初期値は０である。

（ステップＳ５７）
制御部１８３ａは、第２の照明装置１０５の各白色ＬＥＤ３０２を点灯させる。つまり、第２の照明装置１０５は、牛１０１の眼球を白色光で照明する。

（ステップＳ５８）
瞳孔撮像カメラ１０６は、第２の照明装置１０５で照明された眼球の瞳孔画像を撮像する。

（ステップＳ５９）
制御部１８３ａは、撮像回数がＭ（Ｍは２以上の整数）回未満か否かを判定する。ここで、ステップＳ５９で撮像回数がＭ回未満であると判定すると（ステップＳ５９のＹＥＳ）、制御部１８３ａは、ステップＳ５６の処理を繰り返し実行する。一方、ステップＳ５９で撮像回数がＭ回以上であると判定されると（ステップＳ５９のＮＯ）、カメラシステムは処理を終了する。

つまり、眼底画像に病変がある場合には、通常よりも観察回数を増加すべく、Ｍ回まで第２の照明装置１０５の点灯と瞳孔画像の撮像とが繰り返される。

（ステップＳ６０）
ステップ５３において眼底画像が病変を含まないと判定されると（ステップＳ５３のＮＯ）、制御部１８３ａは、第２の照明装置１０５の各白色ＬＥＤ３０２を点灯させる。つまり、第２の照明装置１０５は、牛１０１の眼球を白色光で照明する。

（ステップＳ６１）
瞳孔撮像カメラ１０６は、第２の照明装置１０５で照明された眼球の瞳孔画像を撮像する。

（ステップＳ６２）
判定部９０６は、撮像された瞳孔画像を取得して、瞳孔画像が病変を含むか否かを判定する。ここで、病変を含まないと判定されると（ステップＳ６２のＮＯ）、カメラシステムは処理を終了する。

（ステップＳ６３）
ステップＳ６２において病変を含むと判定すると（ステップＳ６２のＹＥＳ）、判定部９０６は、その判定結果として病変を記録部９０７に記録する。さらに、通知部９０８は、病変の発見を携帯端末１０７に通知する。

このように、眼底画像で病変が見つからない場合でも、続く瞳孔画像の観察からリアルタイムに病変ありと判定された場合には、記録部９０７に病変が記録されて肥育農家へ通知される。また、次回の撮像タイミングにおいて詳細な観察が可能なように、複数の白色ＬＥＤ３０２の発光パターンを変える、または撮像回数を増加してもよい。

また、図２５に示すフローチャートでは、ステップＳ５３において病変を含むと判定されると、第２の照明装置１０５により動物を照明するが、第２の照明装置１０５により動物を照明しなくてもよい。これにより、眼底画像から動物に病変があると判定し得る場合にも、病変があるか否かを判定するために、わざわざ瞳孔画像を撮像してしまうことを防ぐことができる。

（実施の形態４の効果）
本実施の形態におけるカメラシステムは、実施の形態１のカメラシステム１００Ａと同様の構成を有するため、実施の形態１と同様の効果を奏する。

また、本実施の形態では、上述のように、第２の照明装置１０５により照明を行うか否か、または、カバーガラス洗浄装置１１０により洗浄を行うか否かを制御している。このような制御の要旨とその効果を、以下、図２６Ａ〜図２６Ｃを用いて説明する。

図２６Ａは、本実施の形態における制御部１８３ａによる第２の照明装置１０５および瞳孔撮像カメラ１０６の制御の一例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートは、図２４のフローチャートのステップＳ４３、Ｓ４４、Ｓ４８およびＳ４９に対応する処理を含む。

（ステップＳ７１）
識別部９０３ａは、制御部１８３ａによる制御に応じて、眼底画像を用いて、牛１０１の個体を識別することを試みる。つまり、識別部９０３ａは、牛１０１の個体の識別を試行する。

（ステップＳ７２）
制御部１８３ａは、識別部９０３ａが牛１０１の個体を識別することができたか否かを判定する。ここで、識別部９０３ａが牛１０１の個体を識別できない場合には（ステップＳ７２のＮＯ）、制御部１８３ａは、第２の照明装置１０５により牛１０１を照明しない。

（ステップＳ７３）
一方、ステップＳ７２において、個体を識別することができたと判定すると（ステップＳ７２のＹＥＳ）、制御部１８３ａは、第２の照明装置１０５により牛１０１を照明する。つまり、制御部１８３ａは、第２の照明装置１０５の各白色ＬＥＤ３０２を点灯させる。

（ステップＳ７４）
瞳孔撮像カメラ１０６は、制御部１８３ａによる制御に応じて、第２の照明装置１０５で照明された眼球の瞳孔画像を撮像する。

これにより、本実施の形態では、何れの動物か識別できないときにまで、瞳孔画像を生体情報として取得してしまうことを防ぐことができ、無駄な処理と情報の蓄積とを省くことができる。

図２６Ｂは、本実施の形態における制御部１８３ａによる第２の照明装置１０５および瞳孔撮像カメラ１０６の制御の他の例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートは、図２５のフローチャートのステップＳ５３、Ｓ６０およびＳ６１に対応する処理を含む。

（ステップＳ８１）
判定部９０６は、眼底画像が病変を含むか否かを判定する。ここで、病変を含むと判定されると（ステップＳ８１のＹＥＳ）、制御部１８３ａは、第２の照明装置１０５により牛１０１を照明しない。

（ステップＳ８２）
一方、ステップＳ８１において病変を含まないと判定されると（ステップＳ８２のＮＯ）、制御部１８３ａは、第２の照明装置１０５により牛１０１を照明する。つまり、制御部１８３ａは、第２の照明装置１０５の各白色ＬＥＤ３０２を点灯させる。

（ステップＳ８３）
瞳孔撮像カメラ１０６は、制御部１８３ａによる制御に応じて、第２の照明装置１０５で照明された眼球の瞳孔画像を撮像する。

これにより、本実施の形態では、眼底画像から動物に病変があると判定し得る場合にも、病変があるか否かを判定するために、わざわざ瞳孔画像を撮像してしまうことを防ぐことができる。これにより、無駄な処理と情報の蓄積とを省くことができる。

図２６Ｃは、本実施の形態における制御部１８３ａによる第２の照明装置１０５および瞳孔撮像カメラ１０６の制御の他の例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートは、図２４のステップＳ４４、Ｓ４５、Ｓ４７〜Ｓ４９に対応する処理を含む。

（ステップＳ９１）
制御部１８３ａは、識別部９０３ａによって繰り返し試行される牛１０１の個体識別の結果に基づいて、牛１０１の個体を識別できない回数が所定の回数（例えばＮ回）以上であるか否かを判定する。

（ステップＳ９２）
牛１０１の個体を識別できない回数が所定の回数以上ではない場合には（ステップＳ９１のＮＯ）、制御部１８３ａは、第２の照明装置１０５により牛１０１を照明する。つまり、制御部１８３ａは、第２の照明装置１０５の各白色ＬＥＤ３０２を点灯させる。

（ステップＳ９３）
瞳孔撮像カメラ１０６は、制御部１８３ａによる制御に応じて、第２の照明装置１０５で照明された眼球の瞳孔画像を撮像する。

（ステップＳ９４）
牛１０１の個体を識別できない回数が所定の回数以上の場合には（ステップＳ９１のＹＥＳ）、制御部１８３ａは、カバーガラス洗浄装置１１０に、眼底撮像カメラ１０４用の第１のカバーガラス１０９ａを洗浄させる。この第１のカバーガラス１０９ａは、眼底撮像カメラ１０４と牛１０１との間にあって、眼底撮像カメラ１０４をカバーするガラスである。

これにより、本実施の形態では、動物の個体の識別が所定の回数以上も失敗する場合には、第１のカバーガラス１０９ａが洗浄されるため、第１のカバーガラス１０９ａの洗浄後では、個体の識別の失敗を抑えることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態におけるカメラシステムは、牛の２つの眼球のそれぞれに対して眼底撮像カメラと瞳孔撮像カメラとが設置される構成（いわゆる１眼マルチカメラ構成）を有する。

図２７は、本実施の形態におけるカメラシステムを示す。

本実施の形態におけるカメラシステム１００Ｃは、牛１０１の右眼の画像を撮像する眼底撮像カメラ１０４Ｒおよび瞳孔撮像カメラ１０６Ｒと、牛１０１の左眼の画像を撮像する眼底撮像カメラ１０４Ｌおよび瞳孔撮像カメラ１０６Ｌとを備えている。眼底撮像カメラ１０４Ｒおよび眼底撮像カメラ１０４Ｌは、それぞれ上記各実施の形態における眼底撮像カメラ１０４と同一の構成を有する。瞳孔撮像カメラ１０６Ｒおよび瞳孔撮像カメラ１０６Ｌは、それぞれ上記各実施の形態における瞳孔撮像カメラ１０６と同一の構成を有する。また、眼底撮像カメラ１０４Ｒおよび眼底撮像カメラ１０４Ｌには、上記各実施の形態と同様に、第１の照明装置１０３が配置されている。同様に、瞳孔撮像カメラ１０６Ｒおよび瞳孔撮像カメラ１０６Ｌには、上記各実施の形態と同様に、第２の照明装置１０５が配置されている。

なお、本実施の形態におけるカメラシステムは、実施の形態１〜４の何れかのカメラシステムと同様に、出力回路１８１、分析制御部１８０、個体認証カメラ１１１またはＲＦＩＤのアンテナ１１２などを備えていてもよい。

図２８は、カメラシステム１００Ｃを上方から見た図である。眼底撮像カメラ１０４Ｒ，１０４Ｌはそれぞれ、瞳孔撮像カメラ１０６Ｒ，１０６Ｌよりも距離的に近い位置に設置され、眼球の眼底画像を撮像する。この眼底画像の撮像では、眼底撮像カメラ１０４Ｒ，１０４Ｌはそれぞれ、第２の照明装置１０５による照明の照度よりも大きな照度で第１の照明装置１０３によって照明された眼球の眼底画像を撮像する。

この構成によって、例えば、右眼の眼底撮像カメラ１０４Ｒでなんらかの原因によって個体識別が失敗したことがリアルタイムに判明した場合でも、左眼を用いた個体識別を行うことができる。つまり、その失敗が判明した直後に、左眼の眼底撮像カメラ１０４Ｌによる撮像によって個体識別を実施することができ、その直後に、右眼の瞳孔撮像カメラ１０６Ｒによる瞳孔画像の撮像を実施することができる。同様に、右眼の眼底撮像カメラ１０４Ｒによって撮像された眼底画像に病変が発見されたときに、その眼底画像を用いた個体識別が失敗した場合でも、左眼の眼底撮像カメラ１０４Ｌによる撮像によって個体識別を実施することもできる。このように、短時間で各カメラの役割を交換することが可能になる。

（実施の形態６）
本実施の形態におけるシステムは、カメラシステムで撮像された動物の眼底画像と瞳孔画像とを用いて、その動物に給餌する給餌システムである。

図２９は、本実施の形態における給餌システムの構成の一例を示す。図２９に示す給餌システム２００Ａは、カメラシステム１００Ｄで撮像された動物の眼底画像と瞳孔画像とを用いて、その動物に給餌する。

この給餌システム２００Ａは、カメラシステム１００Ｄと、携帯端末１０７ａと、餌料配合装置２１１とを備えている。なお、本実施の形態における給餌システム２００Ａに含まれる各構成要素のうち、実施の形態１〜５の何れかと同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。

（携帯端末１０７ａ）
携帯端末１０７ａは、カメラシステム１００Ｄが推定したビタミンＡの濃度に応じた、餌の配合を替えるための信号を出力するインターフェースである。なお、カメラシステム１００Ｄが推定したビタミンＡの濃度は、カメラシステム１００Ｄに備えられる後述の推定部９０４（図３０参照）が推定したビタミンＡの濃度である。つまり、携帯端末１０７ａは、ユーザと給餌システム２００Ａとの間のインターフェースであって、カメラシステム１００Ｄから無線または有線を介して情報を取得して、その情報を表示する。その情報は、カメラシステム１００Ｄによって推定された牛１０１の血中のビタミンＡの濃度を用いて算出された、牛１０１の最適な餌料配合割合などである。また、携帯端末１０７ａは、ユーザからの操作を受け付け、餌の配合をその最適な餌料配合割合に替えるための信号を餌料配合装置２１１に無線または有線を介して出力する。なお、本実施の形態における給餌システム２００Ａは、インターフェースの一例として携帯端末１０７ａを備えるが、他の装置またはデバイスなどをインターフェースとして備えてもよい。例えば、インターフェースは、入力デバイス、ディスプレイ、タブレット端末、スマートフォン、またはパーソナルコンピュータなどであってもよい。入力デバイスは、例えば、キーボード、マウスまたはタッチパネルなどである。

（餌料配合装置２１１）
餌料配合装置２１１は、携帯端末１０７ａから上述の信号を受信すると、餌箱２１２に入れられる餌の配合を、その信号によって示される最適な餌料配合割合に替える。

（カメラシステム１００Ｄ）
カメラシステム１００Ｄは、実施の形態２と同様に、第１の照明装置１０３と、眼底撮像カメラ１０４と、第２の照明装置１０５と、瞳孔撮像カメラ１０６とを備え、さらに、分析制御部１８０ｂを備える。なお、図２９では、カメラシステム１００Ｄに含まれる構成要素のうち、瞳孔撮像カメラ１０６および分析制御部１８０ｂを示す。

第１の照明装置１０３は、牛１０１の眼球を照明する。眼底撮像カメラ１０４は、第１の照明装置１０３で照明された眼球の眼底画像を撮像する。第２の照明装置１０５は、第１の照明装置１０３と同じタイミングで、動物の眼球を照明する。瞳孔撮像カメラ１０６は、第２の照明装置１０５で照明された眼球の瞳孔画像を撮像する。

（分析制御部１８０ｂ）
分析制御部１８０ｂは、実施の形態２と同様に、出力回路１８１と、制御部１８３と、視線検出部１８４とを備え、さらに、分析部１８２ｂを備える。

出力回路１８１は、牛１０１の識別情報として眼底画像を出力し、その識別情報に対応する牛１０１の生体情報として瞳孔画像を出力する。具体的には、出力回路１８１は、識別情報および生体情報を分析部１８２ｂに出力する。

（分析部１８２ｂ）
分析部１８２ｂは、瞳孔画像を用いて、牛１０１の血中のビタミンＡの濃度を推定し、その推定したビタミンＡの濃度を用いて、牛１０１の最適な餌料配合割合を算出する。そして、分析部１８２ｂは、その最適な餌料配合割合を示す情報を携帯端末１０７ａに通知する。

図３０は、分析部１８２ｂのブロック図である。

分析部１８２ｂは、実施の形態２または４と同様に、牛個体ＤＢ９０１と、識別部９０３と、推定部９０４と、記録部９０７と、通知部９０８とを備え、さらに、餌料計算部９０９を備える。なお、分析部１８２ｂは、識別部９０３の代わりに識別部９０３ａを備えていてもよい。推定部９０４は、実施の形態２と同様に、瞳孔画像を用いて、牛１０１の血中のビタミンＡの濃度を推定する。

（餌料計算部９０９）
餌料計算部９０９は、推定部９０４によって推定されたビタミンＡの濃度を用いて、牛１０１の最適な餌料配合割合を算出する。また、餌料計算部９０９は、推定部９０４によって推定された、現在の血中のビタミンＡの濃度と、過去の血中のビタミンＡ濃度と、病歴記録とから、牛１０１の失明または病気を防ぎつつ血中ビタミンＡを維持するような餌料配合割合を算出する。さらに、餌料計算部９０９は、その餌料配合割合を示す情報を通知部９０８に出力する。例えば、餌料計算部９０９は、血中のビタミンＡの濃度と、全餌料に対する餌料Ａの割合との対応関係を示す関数または表を保持し、推定された現在の血中のビタミンＡの濃度に対応する餌料Ａの割合をその関数または表から導出する。これにより、最適な餌料配合割合が算出される。また、餌料計算部９０９は、推定された過去の血中のビタミンＡの濃度と、現在の血中のビタミンＡの濃度との差を算出し、その差に応じた係数を、その導出された餌料Ａの割合にかけてもよい。これにより、血中のビタミンＡの濃度の急変にも対応することができる。また、餌料計算部９０９は、病変記録を参照し、病変が現れたときに牛１０１に与えられた餌料Ａの割合を特定し、上述の関数または表から餌料Ａの割合を導出するときには、病変が現れたときの餌料Ａの割合を避けて導出してもよい。

本実施の形態における通知部９０８は、餌料計算部９０９によって算出された餌料配合割合を携帯端末１０７ａに通知する。

これにより、通知部９０８から通知される情報（具体的には餌料配合割合を示す情報）は、図２９に示すように、ユーザである肥育農家のスマートフォンまたはタブレット端末などの携帯端末１０７ａのディスプレイに表示される。ユーザは、その携帯端末１０７ａであるインターフェースを用いて、特定の牛１０１に対して最適な餌料配合割合の指示を、餌料配合装置２１１に送信する。そして、餌料配合装置２１１は、最適に配合された餌料を、各牛房の当該牛１０１専用の餌箱２１２にセットする。なお、牛１０１は、この餌箱２１２からは当該牛１０１の個体識別時しか餌を食べることはできない。この個体識別は、眼底撮像カメラ１０４の撮像に基づいて実施されてもよいし、実施の形態２の図４における補助的な個体認証カメラ１１１による耳標の撮影あるいはアンテナ１１２によるタグの非接触読み取りによって実施されてもよい。

また、携帯端末１０７ａは、ユーザによる入力操作によって牛個体Ｎｏを受け付けて通知部９０８に送信してもよい。この場合には、通知部９０８は、その牛個体Ｎｏによって識別される牛１０１に対して餌料計算部９０９によって算出された最新の餌料配合割合を携帯端末１０７ａに通知する。そして、携帯端末１０７ａは、図２９に示すように、その牛個体Ｎｏと餌料配合割合とを示す画像をディスプレイに表示する。

（実施の形態６の効果）
本実施の形態における給餌システム２００Ａは、カメラシステム１００Ｄで撮像された動物の眼底画像と瞳孔画像とを用いて、動物に給餌する。カメラシステム１００Ｄは、第１の照明装置１０３と、眼底撮像カメラ１０４と、第２の照明装置１０５と、瞳孔撮像カメラ１０６と、出力回路１８１と、推定部９０４と、携帯端末１０７ａとを備える。第１の照明装置１０３は、動物の眼球を照明する。眼底撮像カメラ１０４は、第１の照明装置１０３で照明された眼球の眼底画像を撮像する。第２の照明装置１０５は、第１の照明装置１０３と同じタイミングで、動物の眼球を照明する。瞳孔撮像カメラ１０６は、第２の照明装置１０５で照明された眼球の瞳孔画像を撮像する。出力回路１８１は、動物の識別情報として眼底画像を出力し、その識別情報に対応する動物の生体情報として瞳孔画像を出力する。推定部９０４は、その瞳孔画像を用いて、動物の血中のビタミンＡの濃度を推定する。携帯端末１０７ａは、推定部９０４が推定したビタミンＡの濃度に応じた、餌の配合を替えるための信号を出力するインターフェースである。

このような本実施の形態における給餌システム２００Ａまたはカメラシステム１００Ｄは、実施の形態１のカメラシステム１００Ａと同様の構成を有するため、実施の形態１と同様の効果を奏する。

また、本実施の形態では、適切に個々の動物を識別しながらその動物の血中ビタミンＡ濃度を取得することができ、その動物に与えられる餌を、その動物の血中ビタミンＡ濃度に応じた最適な餌料配合割合にすることができる。例えば、牛１０１に対して、失明などの重篤な疾病にならずに肉質をよくするための最適な餌料配合割合で、給餌を行うことができる。

（実施の形態７）
実施の形態７では、主に牛の瞳孔画像を高品質に撮像することを主目的にする。通常、非接触での瞳孔取得では牛の眼球がかならずしも画面中心に位置せず画面の左右にランダムにずれて撮像されることが多い。さらに眼球視線が撮像光軸正面に無く、斜め上または斜め下にずれているため瞳孔は真円ではなく楕円に近く撮像されている。これは撮像タイミングを決定するセンサの誤差ではなく撮像タイミングにおける眼球の視線向きが事実上固定できないためである。このような撮像方法では瞳孔への入射光が網膜に照射する位置や角度が固定されず、瞳孔から出射光もカメラの視線に対して角度が様々に変わるため、網膜のタペタム層からの反射光の色が瞳孔色として反映される場合、その瞳孔色は一般に様々に変化してしまう。このように牛眼の眼球視線を固定できないとためタペタム層の色が瞳孔色として外部から高精度で測定できないため、結果的にビタミＡ濃度の推定精度が低下する課題がある。

もし眼球視線が照明と撮像光軸に一致して撮像できた場合でも、瞳孔色は完全な１色ではなく、タペタム領域からの青緑色の反射光と非タペタム領域からの赤黒い反射光とが領域別に存在して色ムラが発生している。このためタペタム領域の色を観測することが困難である。

本実施の形態は、上記課題を解決し、非接触での瞳孔色観察においても十分精度の高いタペタムからの反射色を取得できる動物眼撮像装置を提供することを目的とする。

視線をカメラから見て正面に固定した状態とするためには、牛に不可視の赤外照明を発光して牛の眼を連続的に観察して、視線が一致したタイミングで白色照明をストロボ的に照射してカラー撮像を実施すればよい。しかし、従来技術のように各眼につき１台の撮像装置を使って実施すると撮像のチャンスが非常に少なくなる。そこで、白色光源をほぼ同軸状態で付属している複数（たとえば９）視点カメラと赤外光源を設置して、同じように赤外照明で眼球を複数視点から観察しつつ、視線がＯＫとなった視点カメラに対応する白色光源から白色光を照射してカラー撮像する。これによって牛の眼球視線を無理に誘導するなどの不要なストレスを与えることなく出来る限り視線の合致した瞳孔画像を取得することができる。

次に視線光軸は一致しても瞳孔内には色ムラ、即ちタペタム領域反射色（黄色〜緑〜青）と非タペタム領域（赤目）の領域がある課題については、タペタム色スペクトルは広い（４００−７００ｎｍ広範囲）ためカラーフィルタでの分離は不可能という課題がある。そこで、タペタム領域からの反射光は鏡面反射に類似していることを利用し、偏光照明を照射して（平行）と（直交）の偏光差分画像Ｓを生成し、非偏光（タペタム）領域を除去すなわち画像上で値＝０に（黒く）してタペタム領域を抽出する。

図３１Ａおよび図３１Ｂは、実施の形態７に関わる動物眼撮像装置１０００について側面から見た図を示す。動物眼撮像装置１０００は、撮像ドーム１０２０と制御部１０３０とから構成される。撮像ドーム１０２０はほぼ半球状になっておりフレームのような構造体でも透明体によって形成されるものであってもよい。図３１Ａにおいて動物眼撮像装置は牛舎に隣接して設置されている。牛１０１が牛舎から接近して頭部を挿入できる十分な大きさの穴が開口しており中心付近に図示していない水飲み場が設置されている。撮像ドームには牛の左右の眼球を複数視点から撮像できるように複数の白色光源付きカラーカメラ１０４０、および赤外光源１０５０が設置されている。図３１Ａにおいて、牛１０１は夜間に牛舎内から撮像ドーム中心の水飲み場を求めて接近中である。図３１Ｂでは牛１０１は撮像ドーム内に侵入して取水中であり、この状態は圧力センサ１０６０にて検出される。この牛の取水期間中に撮像ドーム１０２０に設置されている複数の白色光源付きカラーカメラ１０４０、および赤外光源１０５０が制御部１０３０からの指示に従って動作して牛の左右の眼球の瞳孔のカラー画像を撮像する。これらの画像は制御部１０３０において画像処理され記録される。このように動物眼撮像装置１０００は従来、畜産業者や獣医が牛の眼球に撮像装置を押し付けて実施していた瞳孔画像の取得を夜間に全自動で牛に一切触れることなく非接触で実現して牛の健康状態を記録する。同時に牛の個体識別も画像センシング、ＲＦＩＤタグなどの技術によって実施され瞳孔画像とあわせて記録されてよい。

図３２は、実施の形態７に関わる動物眼撮像装置１０００につき、前面から見た図を示す。撮像ドームの同じ経度に設置された複数の白色光源付きカラーカメラ１０４０、および赤外光源１０５０が図示されている。白色光源付きカラーカメラ１０４０の白色光源光軸と撮像光軸とは略同軸の関係となっている。「略同軸」とは、両光軸が形成する角度αが十分小さく、この角度では瞳孔は明るく撮像できる。この瞳孔画像は、カラーカメラを用いると人間の場合は網膜にタペタムが存在せず血管からの反射光が戻り光となり、いわゆる「赤目」となる。しかし牛のようにタペタムを有する動物では反射率の極めて高いタペタムの色光が反射するため瞳孔色の観察がそのままタペタム色の観察にほぼ一致するため、眼球を解剖しなくても外部から高精度に青緑色のタペタム色を計測することができる。

一方で、赤外光源１０５０は撮像ドーム内に複数が設置されるが、撮像装置とは略同軸の関係にはなく、瞳孔からの反射光は赤外照明ではモノクロで黒く撮像され、一方周囲の虹彩や牛の皮膚は白く高い輝度で撮像されるためコントラストがついて瞳孔の検出がきわめて容易となる特徴がある。これを利用し眼球の視線が撮像光軸に対して正対しているか、又はずれているかを画像処理にて判定することができる。

白色光源付きカラーカメラ１０４０は、牛の左眼用グループ２０１０と右眼用グループ２０２０に２分されており、それぞれのグループのカメラは該当する左または右の眼球を撮像する。

図３３は、実施の形態７に関わる動物眼撮像装置１０００につき、上面から見た図を示す。撮像ドームの同じ緯度に設置されている複数の白色光源付きカラーカメラ１０４０が図示されている。牛の場合、左右の眼球は頭部の両側に位置しているため白色光源付きカラーカメラ１０４０は撮像ドームの左と右の半球にそれぞれ集中して設置され、前述したとおり、牛の左眼用グループ２０１０と右眼用グループ２０２０のカメラは、それぞれのグループのカメラが該当する眼球を撮像する。カラーカメラの視野角γは牛の瞳孔を中心として周囲の眼全体を撮像できる最小限の角度になっており瞳孔画像を可能な限り大きく撮像できる。

図３４は、白色光源付きカラーカメラ１０４０の構成を説明する図であり白色リング照明４０１０、カラー偏光カメラ４０２０、レンズ部４０９０、ドーナツ型偏光板４０４０から構成されている。白色リング照明は白色光源ＬＥＤ４１００の集合で構成されており、偏光板の透過光軸はここでは水平に（Ｈ）にセットされているため水平軸の白色偏光照明を照射できる。カラー偏光カメラ４０２０は、この実施の形態では、ビームスプリッタ４０３０、偏光板４０５０、４０７０、単板カラー撮像素子４０６０，４０８０から構成されており、カメラに入射した戻り光はビームスプリッタ４０３０で光路が２分割されて水平（Ｈ）軸の偏光板４０７０を透過して単板カラー撮像素子４０８０で画像化されて平行偏光画像として出力され、垂直（Ｖ）軸の偏光板４０５０を透過して単板カラー撮像素子４０６０で画像化されて垂直偏光画像として出力される。このようにカラー偏光カメラ４０２０は偏光照明の偏光軸に対して平行と垂直の２枚の偏光軸のカラー画像を同時に撮像して出力できる。

図３５Ａから図３５Ｃは、照明と撮像素子の詳細を示す図である。図３５Ａは、白色ＬＥＤの複数列で構成される白色リング照明４０１０と水平（Ｈ）透過軸を有するドーナツ型偏光板４０４０の構成を示す。白色ＬＥＤは可視光範囲約４００−８００ｎｍで自然光スペクトルに近いものであってもよい。図３５Ｂは、赤外光源の構成を示し、８５０ｎｍ近傍の赤外ＬＥＤが面光源として構成される。図３５Ｃは、単板カラー撮像素子４０６０、４０８０の構成の一部分を示し、通常のベイヤーカラーモザイクフィルタを用いている。

図３６Ａおよび図３６Ｂは、偏光照明の別構成を示す図である。これらの図において、図２５Ａと異なる点は、白色ＬＥＤが「分割１」「分割２」で示されるように２チャンネルに分割されて独立発光可能なこと、および分割１のＬＥＤには水平（Ｈ）透過軸、分割２のＬＥＤには垂直（Ｖ）透過軸を各々有する偏光板が設置されていることである。この照明装置と図３４で示したカラー偏光カメラ４０２０の組み合わせによって後述する差分偏光画像を計算する場合に平行偏光画像と直交偏光画像の対を２種類観測することが可能となり高精度で低ノイズな差分偏光画像を得ることができる。

図３７Ａおよび図３７Ｂは、光源と撮像の分光分布を説明する図である。図３７Ａは、白色光源と赤外光源の分光エネルギー分布を示す図である。前述したように白色光源は分光分布が可視域でブロードな特性を有する自然光白色ＬＥＤを用いてもよい。自然光白色ＬＥＤの分光分布の特性例を６０１０に示す。赤外光源は６０２０のように８５０ｎｍ近傍を中心とする分光分布となる。

図３７Ｂは、単板カラー撮像素子４０６０，４０８０の分光感度を説明する図である。Ｂ（ブルー）、とＧ（グリーン）の分光感度は通常のものであるが、Ｒ（レッド）については赤外画像を取得するためにＩＲカットフィルタを用いていない。このため分光透過特性は通常の６０４０のような形状にはならず６０３０のように赤外光源の分光分布６０２０に対応している。この構成によって白色光源のみが点灯している期間は白色光源分布で被写体が照明されるため、６０３０の部分はカットされて通常のＲＧＢのカラー撮像が可能となり、赤外光源のみが点灯している期間はＲ（レッド）画像がモノクロ赤外画像の役割をすることになる。従って本実施の形態ではカラーカメラと赤外カメラの両方を用意する必要はない。

図３８は、牛の眼球の視線がちょうど撮影光軸に正対したタイミングでカラー撮像する原理につき説明する図である。撮像ドームにある複数の白色光源付きカラーカメラ１０４０をここでは、カメラＡ、カメラＢ、カメラＣとする。これらは図３２および図３３の左眼グループ、あるいは右眼グループのいずれかに属するカメラとする。

これらは異なる視点から牛の該当する眼球を観察している。牛が撮像ドーム内に居る期間は、通常は赤外光源が複数点灯して白色光源付きカラーカメラ１０４０は赤外モノクロカメラとして機能して牛の眼球の視線を連続的にトラッキングしている。たとえば時刻Ｔ１にて赤外光源ＯＮでカメラＡ、カメラＢ、カメラＣが眼球の視線を画像取得したとする。このとき、カメラＢでは視線がちょうど正対していることが判定されるので次に瞬間時刻Ｔ２にて、赤外光源がＯＦＦとなり同時にカメラＢの白色光源がＯＮとなってカメラＢで瞳孔のカラー画像が撮像される。次の瞬間から再度、赤外光源がＯＮとなって眼球の視線トラッキングが再開される。そして時刻Ｔ３では、カメラＡでは視線がちょうど正対していることが判定されるので次の瞬間である時刻Ｔ４にて、赤外光源がＯＦＦとなり同時にカメラＡの白色光源がＯＮとなってカメラＡで瞳孔のカラー画像が撮像される。

次に右眼グループと左眼グループの相互の制御につき記載する。本実施の形態では１個体の牛の両眼の瞳孔画像を同軸照明にて撮像する必要がある。このため牛の左眼用グループ２０１０または右眼用グループ２０２０に属するカメラは常に１台が発光する。しかしそれぞれの眼を撮像するため白色光源が瞬間的に明るく発光するため、最初に左右のいずれかの側から発光した光に牛が驚いて次の瞬間に撮像ドームから逃げ出すことも考えられ、この場合、もう片方の眼球を撮像するチャンスが失われる。これを回避するためには左右のグループは同時に白色光源を発光して撮像するのが望ましい。

図３９は、そのための最適タイミングを検出するには一定のアルゴリズムを説明するフローチャートであり、照明光源とカメラによる撮像はこのフローチャートに従って制御部１０３０が全て制御する。Ｓ８０１では、牛が撮像ドーム内に存在しているかどうかを判定し、もし存在しないなら終了する。この判定は図３１Ａおよび図３１Ｂにおいて圧力センサ１０６０などによって実施する。牛が撮像ドーム内に存在するときステップＳ８０２において赤外光源がＯＮとなり眼球のトラッキングが開始する。次のステップＳ８０３、Ｓ８０４にて左眼グループと右眼グループの複数視点カメラの各々が独立に赤外画像を取得して画像処理にて眼球の視線判定を実施する。視線がカメラ光軸に正対している度合いを計算して視線評価値とする。そしてステップＳ８０５において左眼グループに属するカメラ１台と右眼グループに属するカメラ１台の対ごとにそれぞれの視線評価値を加算して総合評価値を計算する。そしてステップＳ８０６において総合評価値がしきい値を超えた場合、ステップＳ８０７にて赤外光源をＯＦＦにしてからステップＳ８０８にて該当する左眼グループのカメラと右眼グループ対のカメラの白色光源を同時発光してそれぞれのカラー画像を撮像する。

以上で眼球の視線と照明、撮像の光軸が一致する。しかしそれでも撮像される瞳孔内には色ムラが存在している。これは網膜のタペタム領域からの反射色が、緑〜青色であるのに対して非タペタム領域では血管を撮像するためにいわゆる「赤目」となり、この２種類の反射光が混合するためである。網膜画像の場合はタペタム領域と非タペタム領域は領域として明確に区別されるが瞳孔画像の場合は、両者からの反射光がデフォーカスしている状態であいまいに領域が分離している画像となる。

図４０Ａおよび図４０Ｂは、牛の眼球の瞳孔画像であり、瞳孔の左側の広い領域が青緑色のタペタム領域で、右側が赤茶色の非タペタム領域となる。本実施の形態では、タペタム領域からの反射光を取得することが重要であり非タペタム領域からの反射光はノイズとなるため除去してもよい。しかしタペタム領域からの青緑色のスペクトルは実際には青色の短波長にとどまらず広い波長域に分布していることが判明している。たとえば、非特許文献１では、タペタム色から血中ビタミンＡ濃度の推定にカラーカメラのＲｅｄ（赤）成分を用いているが、これはタペタム色が典型的なＲｅｄ分光特性の波長域である中心波長６００ｎｍ−６５０ｎｍに特徴的な反射特性を有する証拠と考えられる。従ってタペタム色をカラーフィルタを用いて分離するのは困難である。たとえば６００ｎｍ以下の青からイエロー付近までをタペタム色と仮定して分離判別すると、血中ビタミンＡ濃度の推定に重要なスペクトル特徴を捨て去ることとなる。

そこで本実施の形態ではタペタム色の分離に偏光特性を用いる。

図４１は、上記の２領域を分離するための原理を示す図である。１００１ａは眼球断面を示し、瞳孔１００２ａが開口部である。１００３ａから１００５ａは網膜の断面図を模式的に示しており、網膜１００３ａは透明体である、高い反射率を有し青緑色のタペタム領域１００５ａは網膜下部の一部分に存在し、非タペタム領域は、黒い脈絡膜１００４ａで構成されて血管が豊富に存在する。このような構造に白色光源１００７ａを直線偏光板１００８ａを透過させて瞳孔に照射すると、直線偏光照明１００９ａが瞳孔１００２ａを透過して眼球内に進入し透明体である網膜１００３ａ以下に到達し、反射する。このときタペタム領域からの反射光１０１０ａはタペタムが鏡面の性質を有するため直線偏光を維持する。しかし非タペタムの領域からの反射光１０１１ａは光が脈絡膜深部まで到達してから強い前方散乱で散乱を受けて戻るためにその間に偏光が崩れてしまう。これらの反射光は瞳孔１００２ａにおいてフォーカス状態で外部カラーカメラ１０１２ａにて観察される。ここで図４１では、原理を示すためカラーカメラ１０１２ａのレンズ前にカメラ側直線偏光板１０１３ａを設置し、照明側の偏光板１００８ａを回転してその角度を調整して平行状態と直交状態の２枚の偏光画像を取得するように記載している。しかし実際には、カラー偏光カメラ４０２０は偏光照明の偏光軸に対して平行と垂直の２枚の偏光軸のカラー画像を同時に撮像して出力できるので、この処理は同時実施可能である。

図４２は、模擬的な網膜モデルを用いたタペタム領域の分離実験を示す図であり、完全拡散板上に血管パタンを有する透明シートを置いて脈絡膜を模擬し、その上に右半分領域に青色シートを置いてタペタムを模擬し、その上の透明アクリル板を置いて網膜を模擬している。この模擬網膜に直上から直線偏光の白色リング照明を照射して（ａ）平行偏光画像、および（ｂ）直交偏光画像を取得する。この２枚の画像は、図３４においては４０８０と４０６０の２つの異なる撮像素子で撮像される画像に相当する。

（ｂ）では左半分の擬似非タペタム領域から戻ってくる偏光が乱れた非偏光反射画像が明るく撮像され、右半分の擬似タペタム領域からの鏡面反射光はその偏光特性が維持されているため遮断されている。これらを加算平均（（ａ）＋（ｂ））したのが（ｃ）平均偏光画像である。この（ｃ）が通常のカラー画像の撮像に近い画像であり、右半分の擬似タペタムからの画像と左半分の擬似非タペタム領域からの画像とが両方とも明るく撮像されているため、瞳孔画像としてはペタム領域と非タペタム領域がムラになって撮像されることに相当する。

次に（ａ）平行偏光画像、および（ｂ）直交偏光画像の差分（（ａ）−（ｂ））をとったものが（ｄ）差分偏光画像となる。差分偏光画像ではタペタム領域からの反射光が抽出されている。そこでこの画像を使って、たとえば（ｄ）と（ｂ）直交偏光画像とを乗算すると（ｅ）直交偏光画像からのタペタム抽出画像、（ｄ）と（ｃ）平均偏光画像とを乗算すると（ｆ）平均偏光画像からのタペタム抽出画像、となり、これらは右半分の青緑色のタペタム領域固有の色が抽出され左半分は黒の背景とリング照明の反射の残留分となるので画像の平均化を行うとタペタム領域の反射色が主な成分として得られる。

（実施の形態８）
図４３Ａは、実施の形態８の偏光撮像装置を示す図であり実施の形態７と異なるのは、カラー偏光カメラ４０２０の構成である。

本実施の形態では、ＲＧＢ波長帯域への色分解を、対物レンズ１２０４の開口部上に配置された色フィルタ１２０２によって実行する。図示されているカメラ４０２０では、マイクロレンズアレイ１２０７とモノクロ偏光イメージセンサ１２０３とが一体成型されたマイクロレンズアレイ型カラーイメージセンサ１２０５を用いて色分解と偏光撮像とを行う。

被写体上の１点１２０６から発散した戻り光は、対物レンズ１２０４上の２つの領域（色フィルタ）１２０２の各々を透過し、マイクロレンズアレイ１２０７を介してモノクロ偏光イメージセンサ１２０３の撮像面に到達する。

図４３Ｂは、モノクロ偏光イメージセンサ１２０３の平面構造を示す図であり、偏光透過軸が０度（水平）と９０度（垂直）の２種類の画素領域がモザイク状に集積している。

このとき、対物レンズ１２０４上の２つの領域１２０２を通過する光線が異なる画素に到達する。このため、モノクロ偏光イメージセンサ１２０３上に形成される像は、全体としては被写体の像であるが、詳細には異なる２領域１２０２からのカラー画像が符号化されている。画素を選択して集積するデジタル画像処理を行うことにより、２領域１２０２を透過した画像を分離してカラー画像を生成することができる。

図４４Ａは、対物レンズ１２０４およびカラーフィルタ領域（色フィルタ）１２０２の断面構造を示す図である。開口部となる対物レンズ上には、図４４Ｂに示すように、種類が異なる３個のカラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂ、Ｇが２行２列に配列されている。なお、カラーフィルタ領域１２０２と対物レンズ１２０４の設置順序は、被写体からの光に対して図４４Ａと逆でもかまわない。

カラーフィルタ領域１２０２の配列方法は図４４Ｂ以外でもよい。カラーフィルタ領域１２０２は、有機物、フォトニック結晶、その他の任意のフィルタ材料から形成され得る。ＲＧＢカラーフィルタは、分光特性が図３７Ｂで示すものを使ってもよい。

図４５は、マイクロレンズアレイ型カラーイメージセンサ１２０５を用いた撮像結果からカラー偏光画像を生成する画素選択再集積の処理を説明する図である。マイクロレンズアレイ型カラーイメージセンサ１２０５上のイメージ上で４行４列に配列された画素ユニットが、対物レンズの開口部の４ｘ４領域のフィルタ領域を透過した光線に画素として対応する。左上、右上、左下、右下の２行２列の４画素を全画像にわたり選択して再度集積する。この処理により解像度は１／４×１／４に低下するが、それぞれＧの偏光モザイク像１４０１、Ｒの偏光モザイク画像１４０２、Ｂの偏光モザイク画像１４０３、Ｇの偏光モザイク画像１４０４を分離することができる。

本実施の形態でも、Ｒ、Ｇ、Ｂの各波長帯域で０°／９０°の偏光透過軸方向に偏光した光による偏光画像を同時に得ることができるので実施の形態７と同様の偏光画像処理が可能となる。

なお、本実施の形態では、図４３Ａおよび図４３Ｂで示すようにモノクロ偏光イメージセンサとして０°（水平）と９０°（垂直）の２種類のモザイク偏光子が整列しているものを例示しているが、これはたとえば０°／４５°／９０°／１３５°のような４種類のモザイク偏光子が整列していてもよい。３種類以上の偏光子を有すると、偏光照明を利用しなくても、一般のシーンにおける任意の入射光の偏光の主軸や偏光度を算出することが可能となる。そこで、照明光源を点灯した場合には、０°／４５°／９０°／１３５°のうち、０°と９０°の画素を用いて撮像ドーム１０２０上の水滴検出処理などを実現し、照明光源を消灯した場合には、４種類すべての偏光子を使うことによって、牛の眼球表面状態を検出したり、湾曲のある撮像ドーム１０２０から写りこみを除去する撮像できる偏光カメラとして動作することが可能となる。

（実施の形態９）
図４６Ａは、実施の形態９の偏光撮像装置を示す図であり、実施の形態７と異なるのは、カラー偏光カメラ４０２０の構成である。

本実施の形態では、０°と９０°の偏光透過軸方向への光の分解を、対物レンズ１５０４の開口部上に配置された偏光モザイクフィルタ１５０２ａによって実行する。

図示されているカメラ４０２０は、撮像面上にマイクロレンズアレイ１５０７とＲ、Ｇ、Ｂの波長帯域画素を有する単板カラー撮像素子１５０２とが一体成型されたマイクロレンズアレイ型カラーイメージセンサ１５０３を用いて色分解と偏光撮像を行う。被写体上の１点１５０６から発散した戻り光は、対物レンズ１５０４上の２つの領域１５０２ａ、各々を透過し、マイクロレンズアレイ１５０７を介してカラーモザイクを配置した単板カラー撮像素子１５０２（１５０３）に到達する。対物レンズ１５０４上の２つの領域（偏光モザイクフィルタ）１５０２ａを通過した構成が異なる画素に到達する。このため、単板カラー撮像素子１５０２（１５０３）上に形成される像は、全体としては被写体の像であるが詳細には異なる０°と９０°の偏光領域の像から成立する画像となる。各領域は、カラー撮像素子上のカラーモザイク２×２画素に対応している。

図４６Ｂは、単板カラー撮像素子１５０２の平面構造を示す図であり、ベイヤーモザイク型のＲＧＢ画素領域が集積している通常の単板カラー撮像素子でよい。ＲＧＢカラーフィルタは、分光特性が図３７Ｂで示すものを使ってもよい。

図４７Ａは、本実施の形態における開口部の偏光フィルタ領域（偏光モザイクフィルタ）１５０２ａの断面構造を示す図である。この例では、偏光フィルタとして金属ワイヤグリッド層を用いている。ワイヤグリッド層１６０１は、ピッチが１００ｎｍ程度の金属ワイヤが透明基板１６０２上に形成され、可視光から赤外範囲の広帯域で偏光動作を実現できる。

偏光フィルタ領域１５０２ａの後段には、対物レンズ１５０４が設置されている。ワイヤグリッド層１６０１および対物レンズ１５０４の配列の順序、ならびに、ワイヤグリッド層１６０１と対物レンズ１５０４との間隙の有無は、設計事項である。偏光板は、可視光範囲内の広帯域で偏光動作を実現するものであれば、ワイヤグリッド層に限定されず、ポリマー系偏光板なども利用可能である。ワイヤグリッド層は、Ａｌ（アルミニウム）などの多様な金材料から形成され得る。ワイヤグリッド層１６０１は、単層に構造を有するものに限定されず、多層構造を備えていても良い。その場合、最表面には、光の吸収層を配置して反射を抑制してもよい。積層されたワイヤグリッドの間隙を他の材料で充填して機械的強度を増強してもよい。ワイヤグリッドの表面を化学反応から守るためにコーティングを行っても良い。

図４７Ｂは、偏光フィルタ領域１５０２ａの平面構造を示す図である。この偏光フィルタ領域１５０２ａは、０°と９０°の偏光透過軸を有する２×２合計４個の偏光フィルタよって構成されている。

図４８は、マイクロレンズアレイ型カラーイメージセンサ１５０３を用いた撮像結果から、カラー偏光画像を生成する画素選択再集積処理を説明する図である。前記センサ１５０３上のイメージ上で４×４の画素ユニットが、対物レンズ開口部の４領域のフィルタからの光線に対応するため、それぞれ左上、右上、左下、右下の２×２画素を全画像にわたり選択し再度集積することにより、解像度は１／４×１／４に低下するが、０°の偏光透過軸に対応するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｇカラーモザイク画像１７０１、１７０４、および９０°の偏光透過軸に対応するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｇのカラーモザイク画像１７０２、１７０３を分離することができる。ここから、公知のカラーモザイク補間処理を行うことによりフルカラーと赤外の０°／９０°の偏光画像を得ることができる。

本実施の形態の利点は、レンズ開口部に偏光板を設置できるため、個々の偏光モザイク素子のサイズを撮像素子上へ配置した場合よりも大きくできることである。たとえば、上記他の実施の形態で用いた偏光モザイク型の撮像素子では、偏光モザイク単位を形成する金属ワイヤ長は撮像素子の画素サイズに等しく典型的には１〜３μｍである。このような微細サイズでは、たとえワイヤグリッド個々の金属線のピッチは微細であってもワイヤグリッド長さや繰り返し本数が制限される。その結果、偏光板としての消光比性能は１０：１程度に低下するとされている。本実施の形態では、レンズ開口部のサイズである０．５ｍｍ＝５００μｍ程度の比較的大判のワイヤグリッド偏光板を用いることができ、１００：１程度の高い消光比を実現することができ、性能上極めて有利となる。

（実施の形態１０）
図４９Ａは、実施の形態の偏光撮像装置を示す図であり、実施の形態７と異なるのは、カラー偏光カメラ４０２の構成である。

本実施の形態では、０°と９０°の偏光透過軸方向への光の分解を、複数の対物レンズ１８０２ａの各開口部上に配置された偏光モザイクフィルタ１８０３によって実行する。この多眼カラーカメラは、撮像面上にＲ、Ｇ、Ｂの３波長帯域画素を有するカラー撮像素子１８０２を有している。このカラー撮像素子の構成は通常の単板カラー画像センサであるので省略するが、ＲＧＢカラーフィルタは、分光特性が図３７Ｂで示したものを使ってもよい。

被写体上の１点１８０６から発散した戻り光は、２×２合計４個の複眼対物レンズ１８０２ａ上の偏光フィルタ領域（偏光モザイクフィルタ）１８０３を透過してカラーモザイクを配置したカラー撮像素子１８０２に到達する。対物レンズ上の各領域の像が撮像面上に併置された異なる画像となる。

図４９Ｂは、上記４個の多眼の対物レンズの開口（ＵＬ）、（ＵＲ）、（ＤＬ）、（ＤＲ）に対応する偏光フィルタの偏光軸を示す図であり、（ＵＬ）と（ＵＬ）が０°、（ＵＲ）と（ＤＲ）が９０°の偏光板が設置される。

図５０は、多眼カラーカメラを用いた撮像結果から偏光画像を生成する画素選択処理を説明する図である。カラー撮像素子１８０２上のイメージ上で４個の対物レンズ開口部の４領域を透過した画像は、それぞれ左上、右上、左下、右下に併置される。そこで取得画像を切り離して分離すると、解像度は１／４×１／４に低下するが、０°の偏光透過軸に対応するＲ、Ｇ、Ｂのカラーモザイク画像１９０１、１９０４、および９０°の偏光透過軸に対応するＲ、Ｇ、Ｂのカラーモザイク画像１９０２，１９０３とを分離することができる。ここから、公知のカラーモザイク補間処理を行うことによりフルカラーと赤外の０°／９０°の偏光画像を得ることができる。

本実施の形態によれば、レンズ開口部に偏光板を設置するため、個々の偏光モザイク素子のサイズを撮像素子上へ設置する場合に比べて大きくでき、消光比を向上できる。

以上、一つまたは複数の態様に係るカメラシステム、給餌システムおよび撮像方法について、上記各実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記各実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれてもよい。

なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態のカメラシステムまたは給餌システムを実現するソフトウェアは、図３、図２１、図２４〜図２６Ｃ、および図３９の何れかのフローチャートに示される各ステップをコンピュータに実行させるコンピュータプログラムである。

また、本開示において、ユニット、デバイスの全部又は一部、又は図１、図４、図１５、図２３、図２９、図３０、図３１Ａおよび図３１Ｂに示されるブロック図の機能ブロックの全部又は一部は、半導体装置、半導体集積回路（ＩＣ）、又はＬＳＩ（large scale integration）を含む一つ又は一つ以上の電子回路によって実行されてもよい。ＬＳＩ又はＩＣは、一つのチップに集積されてもよいし、複数のチップを組み合わせて構成されてもよい。例えば、記憶素子以外の機能ブロックは、一つのチップに集積されてもよい。ここでは、ＬＳＩまたはＩＣと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ(very large scale integration)、若しくはＵＬＳＩ(ultra large scale integration) と呼ばれるかもしれない。ＬＳＩの製造後にプログラムされる、Field Programmable Gate Array (FPGA)、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成又はＬＳＩ内部の回路区画のセットアップができるreconfigurable logic deviceも同じ目的で使うことができる。

さらに、ユニット、装置、又は装置の一部の、全部又は一部の機能又は操作は、ソフトウエア処理によって実行することが可能である。この場合、ソフトウエアは一つ又は一つ以上のＲＯＭ、光学ディスク、ハードディスクドライブ、などの非一時的記録媒体に記録され、ソフトウエアが、処理装置（processor）によって実行された場合に、ソフトウエアは、ソフトウエア内の特定の機能を、処理装置（processor）と周辺のデバイスに実行させる。システム又は装置は、ソフトウエアが記録されている一つ又は一つ以上の非一時的記録媒体、処理装置（processor）、及び必要とされるハードウエアデバイス、例えばインターフェース、を備えていても良い。

本開示は、例えば牛舎に設定されて牛などの眼球を撮像するカメラシステムに適用することができる。このカメラシステムでは、非接触で、すなわち牛などの動物に無用なストレスを与えることなく、個体認証と病変診断の両方を実施でき、病変診断または血中ビタミンＡ濃度を推定できる。また、網膜タペタム領域からの反射色を安定して精度良く取得可能であるという効果を有する。また、それによって肉牛の血中ビタミンＡ濃度についても精度良く推定可能となる。また、本開示は、牛以外のタペタム層を有するイヌまたはネコなどのペット動物に対しても有効であり、動物病院における眼科診断装置としても利用可能である。

１００Ａ〜１００Ｄ カメラシステム
１０３ 第１の照明装置
１０４，１０４Ｒ，１０４Ｌ 眼底撮像カメラ
１０５ 第２の照明装置
１０６，１０６Ｒ，１０６Ｌ 瞳孔撮像カメラ
１０７，１０７ａ 携帯端末
１０９ カバーガラス
１０９ａ 第１のカバーガラス
１０９ｂ 第２のカバーガラス
１１０ カバーガラス洗浄装置
１１０ａ 第１のカバーガラス洗浄装置
１１０ｂ 第２のカバーガラス洗浄装置
１８０，１８０ｂ 分析制御部
１８１ 出力回路
１８２，１８２ａ，１８２ｂ 分析部
１８３，１８３ａ 制御部
１８４ 視線検出部
２００Ａ 給餌システム
３０１ａ 第１の対物レンズ
３０１ｂ 第２の対物レンズ
３０２ 白色ＬＥＤ
３０３ 赤外ＬＥＤ
９０１ 牛個体ＤＢ
９０２，９０７ 記録部
９０３，９０３ａ 識別部
９０４ 推定部
９０４ａ 抽出部
９０４ｂ 計測部
９０４ｃ 推定処理部
９０５，９０８ 通知部

Claims (15)

1. 動物の眼球を撮像するカメラシステムであって、
   前記動物の眼球を照明する第１の照明装置と、
   前記第１の照明装置で照明された前記眼球の眼底画像を撮像する眼底撮像カメラと、
   前記第１の照明装置と同じタイミングで、前記動物の眼球を照明する第２の照明装置と、
   前記第２の照明装置で照明された前記眼球の瞳孔画像を撮像する瞳孔撮像カメラと、
   前記動物の識別情報として前記眼底画像を出力し、前記識別情報に対応する前記動物の生体情報として前記瞳孔画像を出力する出力回路と、
   を備えるカメラシステム。
2. 前記第１の照明装置は、赤外照明装置または白色照明装置であり、
   前記第２の照明装置は、白色照明装置である
   請求項１に記載のカメラシステム。
3. さらに、
   赤外照明装置と、
   前記動物の視線を検出する視線検出部とを備え、
   前記眼底撮像カメラは、前記赤外照明装置で照明された前記眼球の視線検出用の眼底画像を撮像し、
   前記視線検出部は、前記視線検出用の眼底画像を用いて、前記動物の視線を検出し、
   前記第１の照明装置及び前記第２の照明装置は、前記検出された動物の視線に基づいて、前記眼球を照明し、
   前記眼底撮像カメラは前記眼球の眼底画像を撮像し、前記瞳孔撮像カメラは前記眼球の瞳孔画像を撮像する、
   請求項１に記載のカメラシステム。
4. 前記検出された動物の視線が前記眼底撮像カメラの撮像光軸と同じときに、前記第１の照明装置及び前記第２の照明装置は、前記眼球を照明する、
   請求項３に記載のカメラシステム。
5. 前記第２の照明装置は、前記第１の照明装置が照明した時点から０．３ｓｅｃ以内に照明する、
   請求項１に記載のカメラシステム。
6. さらに、
   前記動物の縮瞳速度を計測する計測部を備え、
   前記第２の照明装置は、前記第１の照明装置と同じタイミングで照明した時点から０．３ｓｅｃ以内に、再度、前記動物の眼球を照明し、
   前記瞳孔撮像カメラは、前記第２の照明装置による照明に応じて、複数の瞳孔画像を撮像し、
   前記計測部は、前記複数の瞳孔画像を用いて、前記動物の縮瞳速度を計測する、
   請求項１に記載のカメラシステム。
7. 前記第１の照明装置の照明光軸と前記眼底撮像カメラの撮像光軸とのなす角度がθ１とし、
   前記第２の照明装置の照明光軸と前記瞳孔撮像カメラの撮像光軸とのなす角度がθ２とした時、θ１≦θ２の条件を満たす、
   請求項１に記載のカメラシステム。
8. 前記眼底撮像カメラは、第１の対物レンズを有し、
   前記瞳孔撮像カメラは、第２の対物レンズを有し、
   前記第１の対物レンズと、前記動物の眼球の表面の位置との間の距離をＬ１とし、
   前記第２の対物レンズと、前記動物の眼球の表面の位置との間の距離をＬ２としたとき、
   Ｌ１＜Ｌ２の条件を満たす、
   請求項１に記載のカメラシステム。
9. さらに、
   前記眼底画像を用いて、前記動物の個体を識別する識別部を備え、
   前記識別部が前記動物の個体を識別できない場合には、前記第２の照明装置により前記動物を照明しない、
   請求項１に記載のカメラシステム。
10. さらに、
    前記眼底画像が病変を含むか否かを判定する判定部を備え、
    前記眼底画像が病変を含む場合には、前記第２の照明装置により前記動物を照明しない、
    請求項１に記載のカメラシステム。
11. さらに、
    前記眼底撮像カメラと前記動物との間にあって、前記眼底撮像カメラをカバーするカバーガラスと、
    前記識別部が、前記動物の個体を識別できない回数が所定の回数以上の場合に、前記カバーガラスを洗浄するカバーガラス洗浄装置とを備える、
    請求項９に記載のカメラシステム。
12. カメラシステムで撮像された動物の眼底画像と瞳孔画像とを用いて、前記動物に給餌する給餌システムであって、
    前記カメラシステムは、
    前記動物の眼球を照明する第１の照明装置と、
    前記第１の照明装置で照明された前記眼球の眼底画像を撮像する眼底撮像カメラと、
    前記第１の照明装置と同じタイミングで、前記動物の眼球を照明する第２の照明装置と、
    前記第２の照明装置で照明された前記眼球の瞳孔画像を撮像する瞳孔撮像カメラと、
    前記動物の識別情報として前記眼底画像を出力し、前記識別情報に対応する前記動物の生体情報として前記瞳孔画像を出力する出力回路と、
    前記瞳孔画像を用いて、前記動物の血中のビタミンＡの濃度を推定する推定部と、
    前記推定部が推定したビタミンＡの濃度に応じた、餌の配合を替えるための信号を出力するインターフェースとを備える、
    給餌システム。
13. 動物の眼球を撮像する撮像方法であって、
    第１の照明装置により、前記動物の眼球を照明し、
    眼底撮像カメラにより、前記第１の照明装置で照明された前記眼球の眼底画像を撮像し、
    第２の照明装置により、前記第１の照明装置と同じタイミングで、前記動物の眼球を照明し、
    瞳孔撮像カメラにより、前記第２の照明装置で照明された前記眼球の瞳孔画像を撮像し、
    出力回路により、前記動物の識別情報として前記眼底画像を出力し、前記識別情報に対応する前記動物の生体情報として前記瞳孔画像を出力する、
    撮像方法。
14. 赤外線光放射器から放射された赤外線光が照らされた第１の目の第１画像を撮像する第１カメラと、
    動物は前記第１の目と前記第１の目と異なる第２の目を有し、
    第２カメラと、
    前記第１カメラの対物レンズと前記第１の目の距離は前記第２カメラの対物レンズと前記第２の目の距離より小さく、
    第１処理、第２処理を含む複数の処理のどの一つが実行されるかを決定する決定器と、 前記複数の処理の各々は、実行される場合、前記第１画像の撮像後に実行され、
    前記第２処理において複数の画像を出力する出力器を含み、
    前記第１処理において、前記第１カメラは前記赤外線光放射器から放射された追加の赤外線光が照らされた前記第１の目の追加第１画像を撮像し、
    前記第２処理において、(i) 前記第１カメラは第１白色光放射器から放射された第１白色光が照らされた前記第１の目の第２画像を撮像し、(ii) 前記第２カメラは第２白色光放射器から放射された第２白色光が照らされた前記第２の目の第３画像を撮像し、(iii) 前記第２カメラは前記第２白色光が照らされた前記第２の目の第４画像を撮像し、
    前記複数の画像は前記第２画像、前記第３画像、前記第４画像を含み、
    前記第１画像の撮像と前記追加第１画像の撮像の時間間隔は、前記第３画像の撮像と前記第４画像の撮像の時間間隔より大きい、
    撮像装置。
15. 前記第１画像のピクセルの輝度データに基づいて、前記一つの処理を決定する決定器を更に含む
    請求項１４記載の撮像装置。