瞳孔径計測装置
【課題】 撮像装置との距離等を調整することなく、高い精度で瞳孔径を計測することができる瞳孔径計測装置を提供する。
【解決手段】 被験者の瞳孔付近に指標を照射する指標照射部３と、指標及び瞳孔を含む撮像画像を取得するカメラ部１とを備え、撮像画像から指標画像を抽出し、撮像画像内における指標画像の実寸を算出し、撮像画像から瞳孔画像を抽出し、算出された指標画像の実寸を用いて、被験者の瞳孔の実寸を算出する。
【解決手段】 被験者の瞳孔付近に指標を照射する指標照射部３と、指標及び瞳孔を含む撮像画像を取得するカメラ部１とを備え、撮像画像から指標画像を抽出し、撮像画像内における指標画像の実寸を算出し、撮像画像から瞳孔画像を抽出し、算出された指標画像の実寸を用いて、被験者の瞳孔の実寸を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実際の瞳孔径を計測する瞳孔径計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、瞳孔を計測する技術としては、下記の特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
この特許文献１には、一般の健常者等の被験者が自分自身の生体指標としての瞳孔を測定するものである。この特許文献１には、自分の瞳孔の像を観察することを可能とする反射機能を有する反射面、被験者の瞳孔をアライメントするアライメントマーク、反射面を挟んで被験者の瞳孔と対向配置されている赤外線撮像素子、被験者の瞳孔を照明する赤外線照明手段、外線撮像素子の撮像面上に被験者の瞳孔の像を投影する投影光学系を備え、赤外線撮像素子から送られてくる瞳孔像情報に基づいて瞳孔の大きさの演算解析を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４４１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した瞳孔径測定装置では、瞳孔から赤外線撮像素子までの距離や赤外線撮像素子の撮像範囲内の実寸を正確に決定する必要がある。このため、この瞳孔径計測装置は、当該距離や撮像範囲のキャリブレーションを実施しなければ正確に瞳孔径を算出することができなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、撮像装置との距離等を調整することなく、高い精度で瞳孔径を計測することができる瞳孔径計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する第１の発明に係る瞳孔径計測装置は、被験者の瞳孔径を計測する瞳孔径計測装置であって、前記被験者の瞳孔付近に指標を照射する指標照射部と、前記指標及び瞳孔を含む撮像画像を取得する画像取得部と、前記撮像画像から指標画像を抽出し、前記撮像画像内における指標画像の実寸を算出する指標寸法算出部と、前記撮像画像から瞳孔画像を抽出し、前記指標寸法算出部により算出された指標画像の実寸を用いて、前記被験者の瞳孔の実寸を算出する瞳孔径算出部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
第１の発明に係る瞳孔径計測装置であって、第２の発明は、前記指標照射部は、予め決定された間隔で複数の指標を照射し、前記指標寸法算出部は、前記予め決定された間隔と、前記撮像画像内における指標画像の間隔とを比較して１ピクセル当たりの実寸を算出し、前記瞳孔径算出部は、前記１ピクセル当たりの実寸と前記瞳孔画像のピクセル数とを乗算して、前記被験者の瞳孔の実寸を算出することを特徴とする。
【０００９】
第１の発明に係る瞳孔径計測装置であって、第３の発明は、前記指標照射部は、予め決定された大きさの前記指標を照射し、前記指標寸法算出部は、前記予め決定された大きさと、前記撮像画像内における指標画像の大きさとを比較して１ピクセル当たりの実寸を算出し、前記瞳孔径算出部は、前記指標寸法算出部により算出された１ピクセル当たりの実寸と、前記瞳孔画像のピクセル数とを乗算して、前記被験者の瞳孔の実寸を算出することを特徴とする。
【００１０】
第２又は第３の発明に係る瞳孔径計測装置であって、第４の発明は、前記指標照射部は、２つ以上の指標を照射し、前記指標寸法算出部は、前記被験者に照射された実際の指標の大きさ又は指標間の間隔と、前記撮像画像内における複数の指標画像の大きさ又は指標画像間の間隔とを比較して、大きさごと又は間隔ごとに、１ピクセル当たりの実寸を算出することを特徴とする。
【００１１】
第４の発明に係る瞳孔径計測装置であって、第５の発明は、前記指標照射部は、縦方向又は横方向の少なくとも一方向に配置して複数の指標を照射することを特徴とする。
【００１２】
第５の発明に係る瞳孔径計測装置であって、第６の発明は、前記指標照射部は、グリッド状に配置して複数の指標を照射することを特徴とする。
【００１３】
第３乃至第５の何れかの発明に係る瞳孔径計測装置であって、第７の発明は、第１指標画像の大きさ又は第１指標画像間の間隔と実際の指標の大きさ又は指標間の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第１実寸と、第２指標画像の大きさ又は第２指標画像間の間隔と実際の第２指標の大きさ又は第２指標間の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第２実寸とを補間して、前記第１実寸と前記第２実寸との間における１ピクセル当たりの寸法を算出することを特徴とする。
【００１４】
第７の発明に係る瞳孔径計測装置であって、第８の発明は、前記指標寸法算出部は、第１指標画像の大きさ又は第１指標画像間の間隔と実際の第１指標の大きさ又は第１指標画像間の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第１の実寸と、第２指標画像の大きさ又は第２指標画像間の間隔と実際の第２指標の大きさ又は第２指標間の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第２の実寸とを、曲線により補間することを特徴とする。
【００１５】
第１乃至第８の何れかの発明に係る瞳孔径計測装置であって、第９の発明は、前記指標は、プルキニエ像であることを特徴とする。
【００１６】
第１乃至第９の発明に係る瞳孔径計測装置であって、第１０の発明は、前記被験者の瞳孔に対向して配置された反射部を備え、前記指標照射部は、前記反射部によって指標を反射させて、前記被験者の瞳孔付近に指標を照射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、瞳孔付近に指標を照射し、撮像画像から指標画像を抽出して指標画像の実寸を算出し、撮像画像から瞳孔画像を抽出して指標画像の実寸を用いて被験者の瞳孔の実寸を算出するので、瞳孔径計測条件のキャリブレーションを行うことなく、高い精度で瞳孔径を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置の側面図である。
【図３】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、単一の指標を照射する構成のブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、単一の指標を照射したときに取得した撮像画像を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、複数の指標を照射する構成のブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、複数の指標を照射したときに取得した撮像画像を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、実際の指標と、撮像画像上の指標と画像範囲の実寸との関係を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、指標が欠けて照射又は抽出されたときの、単一の指標照射時の影響及び複数の指標照射時の影響を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、プルキニエ像を照射したときの様子を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、単一の指標を照射して瞳孔径を計測する動作手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、複数の指標を照射して瞳孔径を計測する動作手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、単一の指標の照射タイミングを制御して瞳孔径を計測する動作手順を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、複数の指標の照射タイミングを制御して瞳孔径を計測する動作手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、（ａ）は指標を含む領域ごとに１ピクセル当たりの実寸を変更する説明図であり、（ｂ）は指標の間隔を含む領域ごとに１ピクセル当たりの実寸を変更する説明図である。
【図１５】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、（ａ）は指標を含む隣接する領域の１ピクセル当たりの実寸を補間する説明図であり、（ｂ）は指標の間隔を含む隣接する領域ごとに１ピクセル当たりの実寸を補間する説明図である。
【図１６】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、（ａ）は指標を含む隣接する領域の１ピクセル当たりの実寸を曲線補間する説明図であり、（ｂ）は指標の間隔を含む隣接する領域ごとに１ピクセル当たりの実寸を曲線補間する説明図である。
【図１７】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、眼球に複数の指標を照射した状態を示す上面図である。
【図１８】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、単一の指標をグリッド状に配置した状態を示す図である。
【図１９】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、２つの指標により形成される間隔をグリッド状に配置した状態を示す図である。
【図２０】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、単一の指標を照射するＬＥＤを円形に配置した状態を示す図である。
【図２１】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、２つの指標により形成される間隔を円形にするためのＬＥＤの配置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
本発明を適用した瞳孔径計測装置は、瞳孔径の計測を行うために、瞳孔とカメラ位置との距離等のキャリブレーションを必要とせず、計測精度の向上するものである。このために、瞳孔径計測装置は、瞳孔周辺や顔などに照射した指標を撮像し、撮像範囲の実寸を計算する。以下に説明する。
【００２１】
［瞳孔径計測装置の基本的な構成］
この瞳孔径計測装置は、例えば図１及び図２に示すように構成されている。瞳孔径計測装置は、カメラ部１Ａ，１Ｂ（以下、総称する場合には単に「カメラ部１」と呼ぶ。）、ハーフミラー２、指標照射部３Ａ，３Ｂ（以下、総称する場合には単に「指標照射部３」と呼ぶ。）、頭部ホルダ４、顎部ホルダ５を有する。
【００２２】
カメラ部１は、被験者の右眼の眼球を撮像範囲として含む右眼用のカメラ部１Ａと、被験者の左眼の眼球を撮像範囲として含む左眼用のカメラ１Ｂからなる。カメラ部１は、ハーフミラー２を介して受光した光によって瞳孔及び指標を含む撮像画像を生成する。
【００２３】
ハーフミラー２は、被験者の瞳孔と対向した位置に設けられる。ハーフミラー２は、被験者が頭部ホルダ４及び顎部ホルダ５によって眼球を固定している状態で、被験者が正視した状態で外界が見えるようにしている。これにより、瞳孔径計測装置は、被験者が視界を大きく遮られることなく、周囲が明るい状態の所謂日常視の状態における瞳孔径を計測可能としている。
【００２４】
ハーフミラー２は、指標照射部３がハーフミラー２に向けて配置されている場合には、当該指標照射部３から照射された指標光を瞳孔付近に反射する。なお、ハーフミラー２は、可視光透過し、赤外光全反射するミラーであることが望ましいが、実際には、１０％程度の可視光の反射、赤外光の透過がある。
【００２５】
本実施形態では、ハーフミラー２を備えた構成を示しているが、ハーフミラー２を備えていなくても、被験者の略正面にカメラ部１を設置して、被験者の瞳孔を撮像しても良い。
【００２６】
指標照射部３は、ＩＲ−ＬＥＤやレーザーで構成され、指向性が高く拡散性の少ない指標光を照射する。これにより、ＬＥＤ３ａは、被験者の瞳孔付近又は顔に、予め寸法が設定された指標、又は、予め間隔が設定された複数の指標を照射することができる。なお、指標照射部３は、瞳孔検出用のIR-LEDと併用しても良い。
【００２７】
この指標照射部３は、被験者の眼球に対して斜め上方の指標照射部３Ａ及び斜め下方の指標照射部３Ｂを有する。各指標照射部３Ａ，３Ｂは、棒状の筐体内に複数のＬＥＤ３ａが内蔵されている。各ＬＥＤ３ａは、その照射方向が、カメラ部１の撮像範囲となっている被験者の瞳孔又は顔付近と位置決めされている。指標照射部３は、被験者の視界に入らないことが望ましい。指標照射部３は、例えば、視野内の上下方向において１２０度以上の範囲に入らないよう配置することが望ましい。
【００２８】
なお、ＬＥＤ３ａは、JIS C 6802におけるクラス分けで、クラス１に位置づけられるレーザーであることが望ましい。すなわち、ＬＥＤ３ａは、被験者の瞳孔付近に照射するものであり、合理的に予見可能な運転状況下で安全であるレーザーであって、どのような光学系で集光しても、眼に対して本質的に安全なレベルのレーザーであることが必要である。
【００２９】
また、指標照射部３の各ＬＥＤ３ａは、指標寸法・瞳孔径算出部１２によって、オンとオフとの切り替え等の照射タイミングが制御される。これによって、単一の指標、又は、複数の指標を選択して被験者の瞳孔付近に照射できる。更に、指標照射部３は、後述するように複数の指標の配置のうち、何れかの配置で指標を照射できる。
【００３０】
このような瞳孔径計測装置は、被験者の目前にハーフミラー２等の反射部を設け、指標照射部３から照射された指標を反射部で反射させて、被験者の瞳孔付近に導く。これによって、瞳孔前面に指標照射部３が配置されることがなくなり、省スペース化が可能となる。また、反射部としてハーフミラー２を用いた場合は、眼前が開放された状態の日常に近い状態で瞳孔径を計測することができる。これによって、被験者の眼前が覆われていることによって、眼球付近が暗くなって瞳孔径が大きくなり、照明などで明るさを調節しないと日常の瞳孔径が計測できないという高コスト化を回避できる。
【００３１】
以下、上述した構成を有する瞳孔径計測装置が瞳孔径を計測する具体例を、図３乃至図９を参照して説明する。
【００３２】
［単一の指標を用いた瞳孔径計測装置］
上述の瞳孔径計測装置において、単一の指標を照射するものの構成を図３に示す。
【００３３】
この瞳孔径計測装置は、単一の光源としての指標照射部３を備える。指標照射部３は、指標寸法・瞳孔径算出部１２の制御信号に従って、単一の指標２０を照射する。なお、指標照射部３は、複数のＬＥＤ３ａのうち、単一又は複数のＬＥＤ３ａによって予め大きさが設定された単一の指標２０を照射できればよい。これによって、単一の指標２０は、瞳孔１０１及び虹彩１０２の周囲の顔に照射される。なお、指標２０の照射は、計測中に常に行っている必要はなく、瞳孔径を計測する直前のタイミングでのみ行っても良い。
【００３４】
カメラ部１は、指標照射部３によって単一の指標２０を撮像して、図４に示すような撮像画像１１１を生成する。この撮像画像１１１には、瞳孔画像１０１Ａ、虹彩画像１０２Ａ及び指標画像２０Ａが含まれる。
【００３５】
瞳孔径計測装置は、瞳孔・指標抽出部１１と、指標寸法・瞳孔径算出部１２とを備えている。瞳孔・指標抽出部１１及び指標寸法・瞳孔径算出部１２は、図示しないパーソナルコンピュータ等に処理によって実現される。
【００３６】
瞳孔・指標抽出部１１は、カメラ部１により撮像された撮像画像１１１から、瞳孔画像１０１Ａ及び指標画像２０Ａを抽出する。このとき、瞳孔・指標抽出部１１は、撮像画像１１１内の輝度に基づいて瞳孔画像１０１Ａ及び指標画像２０Ａを抽出する。瞳孔画像１０１Ａ及び指標画像２０Ａを抽出する２値化閾値は、予め設定されている。例えば、撮像画像１１１内で最も暗い輝度の円領域を瞳孔画像１０１Ａとして抽出し、撮像画像１１１内で最も明るい輝度の円領域を指標画像２０Ａとして抽出する。
【００３７】
指標寸法・瞳孔径算出部１２は、瞳孔・指標抽出部１１により抽出された瞳孔画像１０１Ａ及び指標画像２０Ａを用いて、瞳孔画像１０１Ａの実寸を算出する。このとき、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、撮像画像１１１内における指標画像２０Ａの大きさ（例えば、径）の実寸を算出し、当該算出された指標画像２０Ａの大きさの実寸を用いて、被験者の瞳孔１０１の径の実寸を算出する。
【００３８】
具体的には、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、被験者に照射された指標２０の実際の大きさと、撮像画像１１１内における指標画像２０Ａの大きさとを比較して１ピクセル当たりの実寸を算出する。この１ピクセル当たりの実寸は、瞳孔画像の大きさ［ピクセル］を、実際の瞳孔の大きさ［ｍｍ］に変換する係数となる。例えば、撮像画像１１１内において、指標照射部３が照射した単一の指標２０の寸法がａ［ｍｍ］であり、指標画像２０Ａがｓ［ピクセル］であった場合、撮像画像１１１における１ピクセル当たりの寸法は、ａ／ｓ［ｍｍ］となる。
【００３９】
そして、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、当該算出された１ピクセル当たりの実寸［ｍｍ］と、瞳孔画像１０１Ａの径に相当するピクセル数とを乗算して、被験者の瞳孔１０１の実寸［ｍｍ］を算出する。例えば、図７の上段に示すように、撮像画像１１１内における瞳孔画像１０１Ａの径がｘ［ピクセル］である場合、瞳孔径は、ａｘ／ｓ［ｍｍ］で求めることができる。
【００４０】
以上のように、この瞳孔径計測装置によれば、予め決めておいた大きさの指標２０を照射し、撮像画像１１１内における指標画像２０Ａの大きさ［ピクセル］から撮像画像１１１の１ピクセル当たりの実寸［ｍｍ］を求めることができる。これによって、この瞳孔径計測装置によれば、１ピクセル当たりの実寸を用いて、瞳孔画像１０１Ａのピクセル数を瞳孔径の実寸［ｍｍ］に変換できる。
【００４１】
したがって、この瞳孔径計測装置によれば、瞳孔径計測条件のキャリブレーションを行うことなく、高い精度で瞳孔径を計測することができる。
【００４２】
［複数の指標を用いた瞳孔径計測装置］
つぎに、上述の瞳孔径計測装置において、複数の指標を照射するものの構成を、図５に示す。
【００４３】
この瞳孔径計測装置は、図１及び図２に示した指標照射部３のように、複数のＬＥＤ３ａによって複数の指標２０を照射する。このとき、指標照射部３は、指標寸法・瞳孔径算出部１２の制御信号に従って、どのＬＥＤ３ａをオンとするかが制御される。これによって、複数の指標２０は、予め決定されている間隔で、瞳孔１０１及び虹彩１０２の周囲の顔に照射される。なお、指標２０の照射は、計測中に常に行っている必要はなく、瞳孔径を計測する直前のタイミングでのみ行っても良い。
【００４４】
また、複数の指標２０は、例えば図９に示すように、プルキニエ像として照射することが望ましい。プルキニエ像とは、点光源照明を角膜に照射した際に明るく現れる角膜反射像である。このプルキニエ像は、例えば眼球運動を計測する角膜反射法で用いられることが知られている。
【００４５】
指標照射部３の光源としてIR-LEDを使うと、瞳孔部分の黒が強調される。そして、眼付近の照明と兼用としているため、真ん中の輝度が極端に明るいためＬＥＤ３ａの位置に対応したプルキニエ像が明確に現れることとなる。なお、このようにプルキニエ像を照射することは、上述の単一の指標を照射する場合でも実現可能なことは勿論である。
【００４６】
カメラ部１は、指標照射部３によって複数の指標２０を撮像して、図６に示すような撮像画像１１１を生成する。この撮像画像１１１には、瞳孔画像１０１Ａ、虹彩画像１０２Ａ、指標画像２０Ａ及び指標画像２０Ｂが含まれる。
【００４７】
瞳孔・指標抽出部１１は、カメラ部１により撮像された撮像画像１１１から、瞳孔画像１０１Ａ、指標画像２０Ａ及び指標画像２０Ｂを抽出する。このとき、瞳孔・指標抽出部１１は、撮像画像１１１内の輝度に基づいて瞳孔画像１０１Ａ、指標画像２０Ａ及び指標画像２０Ｂを抽出する。瞳孔画像１０１Ａ、指標画像２０Ａ及び指標画像２０Ｂを抽出する２値化閾値は、予め設定されている。例えば、撮像画像１１１内で最も暗い輝度の円領域を瞳孔画像１０１Ａとして抽出し、撮像画像１１１内で最も明るい輝度の円領域を指標画像２０Ａ及び指標画像２０Ｂとして抽出する。
【００４８】
指標寸法・瞳孔径算出部１２は、瞳孔・指標抽出部１１により抽出された瞳孔画像１０１Ａ、指標画像２０Ａ及び指標画像２０Ｂを用いて、瞳孔画像１０１Ａの実寸を算出する。このとき、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、撮像画像１１１内における指標画像２０Ａと指標画像２０Ｂとの間隔の実寸を算出し、当該算出された指標画像２０Ａと指標画像２０Ｂとの間隔の実寸を用いて、被験者の瞳孔１０１の径の実寸を算出する。
【００４９】
具体的には、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、被験者に照射された指標２０の実際の間隔と、撮像画像１１１内における指標画像２０Ａの大きさとを比較して１ピクセル当たりの実寸を算出する。例えば、図７の下段に示すように、撮像画像１１１内において、指標照射部３が照射した２つの指標２０の間隔がｂ［ｍｍ］であり、指標画像２０Ａと指標画像２０Ｂとの間隔がｓ［ピクセル］であった場合、撮像画像１１１における１ピクセル当たりの寸法は、ｂ／ｓ［ｍｍ］となる。
【００５０】
そして、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、当該算出された１ピクセル当たりの実寸［ｍｍ］と、瞳孔画像１０１Ａの径に相当するピクセル数とを乗算して、被験者の瞳孔１０１の実寸［ｍｍ］を算出する。例えば、撮像画像１１１内における瞳孔画像１０１Ａの径がｘ［ピクセル］である場合、瞳孔径は、ｂｘ／ｓ［ｍｍ］で求めることができる。
【００５１】
したがって、この瞳孔径計測装置によれば、単一の指標を用いた瞳孔径計測装置と同様に、瞳孔径計測条件のキャリブレーションを行うことなく、高い精度で瞳孔径を計測することができる。
【００５２】
また、上述したように指標２０の大きさを用いた場合には、図８の左欄に示すように、指標２０の一部が欠けて照射又は抽出されると、本来の指標２０の大きさＤとは異なる大きさＤ’によって瞳孔径を計測してしまう。すると、指標画像に基づいて決定する１ピクセル当たりの実寸に誤差が生じ、瞳孔画像から正確な瞳孔の実寸に換算できない。
【００５３】
しかし、この瞳孔径計測装置によれば、指標２０間の間隔を用いているので、図８の右欄に示すように、指標２０が欠けた場合であっても本来の間隔Ｄと実際の間隔Ｄ’との差が小さく、実寸換算精度の影響を受けにくい。したがって、この瞳孔径計測装置によれば、単一の指標を用いた瞳孔径計測装置と比べて、瞳孔径の実寸換算精度を高めることができる。
【００５４】
また、この瞳孔径計測装置によれば、指標２０としてプルキニエ像を用いることにより、計測対象の瞳孔径位置に対して、瞳孔のより近傍で１ピクセル当たりの実寸を算出することができる。これにより、この瞳孔径計測装置によれば、より高い精度で瞳孔径を計測できる。また、この瞳孔径計測装置によれば、指標照射部３を、瞳孔径を計測するための光源と併用でき、システム構成を簡略化できる。
【００５５】
［瞳孔径計測装置の動作手順］
つぎに、上述した瞳孔径計測装置における動作手順について、図１０乃至図１３を参照して説明する。
【００５６】
図１０は、単一の指標を用いた瞳孔径計測装置による動作手順を示すものである。
【００５７】
この瞳孔径計測装置は、先ずステップＳ１において、指標照射部３から単一の指標２０を被験者の瞳孔付近に照射する。
【００５８】
次のステップＳ２において、カメラ部１は、ステップＳ１にて照射された指標２０及び瞳孔を含む撮像範囲で撮像画像を取得する。
【００５９】
次のステップＳ３において、瞳孔・指標抽出部１１は、ステップＳ２にてカメラ部１が取得した撮像画像から指標画像を抽出する。
【００６０】
次のステップＳ４において、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、ステップＳ３にて抽出した指標画像の大きさとして、撮像画像のピクセル数を計測する。
【００６１】
次のステップＳ５において、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、予め決定しておいた実際の指標の大きさ［ｍｍ］と、撮像画像上の指標画像の大きさ［ピクセル］の関係から、撮像画像上の１ピクセル当たりの実寸を算出する。
【００６２】
次のステップＳ６において、瞳孔・指標抽出部１１はステップＳ２にて取得した瞳孔画像を抽出し、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、当該瞳孔画像のピクセル数を計測する。
【００６３】
次のステップＳ７において、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、ステップＳ６にて計測した瞳孔画像のピクセル数にステップＳ５にて算出した１ピクセル当たりの実寸を乗算して、瞳孔径の実寸を算出する。
【００６４】
これにより、瞳孔径計測装置は、単一の指標を照射して、高い精度で瞳孔径を計測できる。
【００６５】
図１１は、複数の指標を用いた瞳孔径計測装置による動作手順を示すものである。
【００６６】
この瞳孔径計測装置は、先ずステップＳ１において、指標照射部３から単一の指標２０を被験者の瞳孔付近に照射し、ステップＳ２において、カメラ部１は、ステップＳ１にて照射された指標２０及び瞳孔を含む撮像範囲で撮像画像を取得する。
【００６７】
次のステップＳ３’において、瞳孔・指標抽出部１１は、ステップＳ２にてカメラ部１が取得した撮像画像から複数の指標画像を抽出する。
【００６８】
次のステップＳ４’において、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、ステップＳ３’にて抽出した指標画像間の間隔として、撮像画像のピクセル数を計測する。
【００６９】
次のステップＳ５’において、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、予め決定しておいた実際の指標の間隔［ｍｍ］と、撮像画像上の指標画像の間隔［ピクセル］の関係から、撮像画像上の１ピクセル当たりの実寸を算出する。
【００７０】
次のステップＳ６において、瞳孔・指標抽出部１１はステップＳ２にて取得した瞳孔画像を抽出し、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、当該瞳孔画像のピクセル数を計測する。
【００７１】
次のステップＳ７において、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、ステップＳ６にて計測した瞳孔画像のピクセル数にステップＳ５’にて算出した１ピクセル当たりの実寸を乗算して、瞳孔径の実寸を算出する。
【００７２】
これにより、瞳孔径計測装置は、複数の指標を照射して、高い精度で瞳孔径を計測できる。
【００７３】
また、上述した瞳孔径計測装置の動作において、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、指標照射部３の指標照射タイミングを制御することが望ましい。この瞳孔径計測装置は、単一の指標を用いるときの動作を図１２に示し、複数の指標を用いる動作を図１３に示す。
【００７４】
指標寸法・瞳孔径算出部１２は、先ずステップＳ１０において、瞳孔径の計測を実施するか否かを判定する。このとき、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、図示しない計測開始ボタンが押されたことなどの入力動作が有った場合には、瞳孔径の計測を実施すると判定して、ステップＳ１に処理を進める。
【００７５】
指標寸法・瞳孔径算出部１２は、指標照射部３を制御してステップＳ１の指標の照射を行わせ、その直後のタイミングで、カメラ部１を制御してステップＳ２の撮像画像の取得を行わせる。これにより、指標照射部３から指標を照射するタイミングを、カメラ部１によって撮像画像を取得する直前にできる。
【００７６】
以上より、この瞳孔径計測装置によれば、前回の瞳孔径の計測と今回の瞳孔径の計測との間で、カメラ部１と瞳孔との距離が変わり、１ピクセル当たりの実寸が変化した場合であっても、高い精度で瞳孔径を計測できる。また、この瞳孔径計測装置によれば、常に指標を照射する場合に比べて、瞳孔径の計測が被験者の日常視の邪魔にならないことや、照射に要する省電力といった利点もある。
【００７７】
［１ピクセル当たりの実寸を測定する具体例］
つぎに、上述した瞳孔径計測装置において、２つ以上の指標の大きさ、又は、２つ以上の指標の間隔を用いて、１ピクセル当たりの実寸を決定する具体例を説明する。
【００７８】
瞳孔径計測装置は、指標照射部３によって、２つ以上の指標を照射し、指標寸法・瞳孔径算出部１２によって、被験者に照射された指標間ごとの実際の大きさと、撮像画像内における指標画像間ごとの複数の大きさとを比較して、指標ごとに１ピクセル当たりの実寸を算出する。又は、瞳孔径計測装置は、指標照射部３によって、３つ以上の指標を照射し、指標寸法・瞳孔径算出部１２によって、被験者に照射された指標間ごとの実際の間隔と、撮像画像内における指標画像間ごとの複数の間隔とを比較して、指標間の間隔ごとに１ピクセル当たりの実寸を算出する。
【００７９】
このとき、指標照射部３は、縦方向又は横方向の少なくとも一方向に配置して複数の指標を照射する。
図１４（ａ）に示すように、指標２０ａ，２０ｂといったように２つの指標を照射し、それぞれの指標の大きさに基づいて１ピクセル当たりの実寸を求める場合を考える。
【００８０】
この場合において、予め決定しておいて指標照射部３から照射した実際の指標画像の大きさがａ［ｍｍ］であったが、撮像画像上では、指標２０ａはＳ１［ピクセル］、指標２０ｂはＳ２［ピクセル］となったとする。
【００８１】
指標寸法・瞳孔径算出部１２は、当該指標２０ａと指標２０ｂとのピクセル数の相違を検出すると、撮像画像のうち指標２０ａを含む画像領域２０１と、指標２０ｂを含む画像領域２０２とを設定する。この画像領域２０１と画像領域２０２とは、指標２０ａの中心点と指標２０ｂの中心点との中点を境界として設定される。
【００８２】
そして、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０１における１ピクセル当たりの実寸を、ａ／Ｓ１［ｍｍ］に設定する。一方、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０２における１ピクセル当たりの実寸を、ａ／Ｓ２［ｍｍ］に設定する。
【００８３】
これにより、瞳孔径計測装置は、瞳孔画像が画像領域２０１と画像領域２０２とに跨って撮像画像内に現れていても、瞳孔画像のうちの画像領域２０１に含まれる画素と、画像領域２０２に含まれる画素とで、１ピクセル当たりの実寸を変更して、当該１ピクセル当たりの実寸を瞳孔画像のピクセル数に乗算できる。
【００８４】
以上より、この瞳孔径計測装置によれば、少なくとも２つ以上の指標を照射し、隣接する指標毎に、１ピクセル当たりの実寸を最適化することで、瞳孔径の計測精度を高めることができる。
【００８５】
また、指標間の間隔を用いる瞳孔径計測装置の場合、図１４（ｂ）に示すように、２つの間隔を取得するために３つの指標２０ａ，２０ｂ，２０ｃを照射する。
【００８６】
この場合において、予め決定しておいて指標照射部３から照射した実際の指標画像の間隔がｂ［ｍｍ］であったが、撮像画像上では、指標２０ａ、２０ｂ間はｔ１［ピクセル］、指標２０ｂ、２０ｃ間はｔ２［ピクセル］となったとする。
【００８７】
指標寸法・瞳孔径算出部１２は、間隔ｔ１，ｔ２のピクセル数の相違を検出すると、撮像画像のうち指標２０ａ、２０ｂを含む画像領域２０１と、指標２０ｂ、２０ｃを含む画像領域２０２とを設定する。この画像領域２０１と画像領域２０２とは、指標２０ｂの中心点を境界として設定される。
【００８８】
そして、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０１における１ピクセル当たりの実寸を、ｂ／ｔ１［ｍｍ］に設定する。一方、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０２における１ピクセル当たりの実寸を、ｂ／ｔ２［ｍｍ］に設定する。
【００８９】
これにより、瞳孔径計測装置は、瞳孔画像が画像領域２０１と画像領域２０２とに跨って撮像画像内に現れていても、画像領域２０１と画像領域２０２とで１ピクセル当たりの実寸を変更して、当該１ピクセル当たりの実寸を瞳孔画像のピクセル数に乗算できる。
【００９０】
以上より、この瞳孔径計測装置によれば、少なくとも２つ以上の指標を照射し、隣接する指標毎に、１ピクセル当たりの実寸を最適化することで、瞳孔径の計測精度を高めることができる。
【００９１】
また、瞳孔径計測装置は、隣接する画像領域で決定した１ピクセル当たりの実寸を補間することが望ましい。このため、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、第１指標画像の大きさと実際の第１指標の大きさとから算出した１ピクセル当たりの第１実寸と、第２指標画像の大きさと実際の第２指標の大きさとから算出した１ピクセル当たりの第２実寸とを補間して、第１実寸と第２実寸との間における１ピクセル当たりの寸法を算出する。又は、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、第１指標画像の間隔と実際の第１指標の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第１実寸と、第２指標画像の間隔と実際の第２指標の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第２実寸とを補間して、第１実寸と第２実寸との間における１ピクセル当たりの寸法を算出する。
【００９２】
具体的には、図１５（ａ）に示すように、予め決定しておいて指標照射部３から照射した実際の指標画像の大きさがａ［ｍｍ］であったが、撮像画像上では、指標２０ａはＳ１［ピクセル］、指標２０ｂはＳ２［ピクセル］となったとする。
【００９３】
指標寸法・瞳孔径算出部１２は、当該指標２０ａと指標２０ｂとのピクセル数の相違を検出すると、撮像画像のうち指標２０ａの中心点から左側の領域を含む画像領域２０１と、指標２０ａの中心点から指標２０ｂの中心点までの領域を含む画像領域２０２と、指標２０ｂの中心点から右側の領域を含む画像領域２０３とを設定する。
【００９４】
そして、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０１における１ピクセル当たりの実寸を、ａ／Ｓ１［ｍｍ］に設定する。一方、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０３における１ピクセル当たりの実寸を、ａ／Ｓ２［ｍｍ］に設定する。更に、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０２における１ピクセル当たりの実寸を、画像領域２０１における１ピクセル当たりの実寸ａ／Ｓ１と、画像領域２０３における１ピクセル当たりの実寸ａ／Ｓ２との補間値にする。このとき、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、１ピクセル当たりの実寸ａ／Ｓ１と１ピクセル当たりの実寸ａ／Ｓ２とを線形補間する。
【００９５】
この線形補間は、例えば、画像領域２０２の実寸を、画像領域２０１での実寸ａ／Ｓ１と画像領域２０３の実寸ａ／Ｓ２とが直線的な傾きで次第に変化するようにすることが挙げられる。
【００９６】
また、図１５（ｂ）に示すように、予め決定しておいて指標照射部３から照射した実際の指標画像間の間隔がｂ［ｍｍ］であったが、撮像画像上では、指標２０ａ、２０ｂ間がｔ１［ピクセル］、指標２０ｂ、２０ｃ間がｔ２［ピクセル］となったとする。
【００９７】
指標寸法・瞳孔径算出部１２は、当該指標２０ａ、２０ｂ間の間隔と指標２０ｂ、２０ｃ間の間隔とのピクセル数の相違を検出すると、撮像画像のうち指標２０ａ、２０ｂの中点から左側の領域を含む画像領域２０１と、指標２０ａ、２０ｂ間の中点から指標２０ｂ、２０ｃ間の中点までの領域を含む画像領域２０２と、指標２０ｂ、２０ｃ間の中点から右側の領域を含む画像領域２０３とを設定する。
【００９８】
そして、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０１における１ピクセル当たりの実寸を、ｂ／ｔ１［ｍｍ］に設定する。一方、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０３における１ピクセル当たりの実寸を、ｂ／ｔ２［ｍｍ］に設定する。更に、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０２における１ピクセル当たりの実寸を、画像領域２０１における１ピクセル当たりの実寸ｂ／ｔ１と、画像領域２０３における１ピクセル当たりの実寸ｂ／ｔ２との補間値にする。このとき、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、１ピクセル当たりの実寸ｂ／ｔ１と１ピクセル当たりの実寸ｂ／ｔ２とを線形補間する。
【００９９】
これにより、瞳孔径計測装置は、隣接する画像領域間で１ピクセル当たりの実寸が段階的に変わってしまうことなく、撮像画像内に現れた瞳孔画像の位置ごとに１ピクセル当たりの実寸を変更できる。したがって、この瞳孔径計測装置によれば、１ピクセル当たりの実寸を最適化することで、瞳孔径の計測精度を高めることができる。
【０１００】
更に、この瞳孔径計測装置において、隣接する画像領域間で補間するときに、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、第１指標画像の大きさと実際の第１指標の大きさとから算出した１ピクセル当たりの第１実寸と、第２指標画像の大きさと実際の第２指標の大きさとから算出した１ピクセル当たりの第２実寸とを、曲線により補間することが望ましい。又は、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、第１指標画像の間隔と実際の第１指標の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第１実寸と、第２指標画像の間隔と実際の第２指標の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第２実寸とを、曲線により補間することが望ましい。
【０１０１】
例えば、図１５（ａ）のように画像領域２０１〜２０３を設定した場合、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、図１６（ａ）のように、画像領域２０２の１ピクセル当たりの実寸を、１ピクセル当たりの実寸ａ／Ｓ１と１ピクセル当たりの実寸ａ／Ｓ２とを曲線補間した値にする。また、図１５（ｂ）のように画像領域２０１〜２０３を設定した場合、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、図１６（ｂ）のように、画像領域２０２の１ピクセル当たりの実寸を、１ピクセル当たりの実寸ｂ／ｔ１と１ピクセル当たりの実寸ｂ／ｔ２とを曲線補間した値にする。
【０１０２】
曲線補間の方法は、隣接する画像領域間の間隔の相違に基づく１ピクセル当たりの実寸ｂ／ｔの相違に基づいて行う。具体的には、被験者の眼球は、指標光の入射側から見たときに凸面となっており、当該凸面となっている分だけカメラ部１の位置と眼球における各位置との距離が異なる。したがって、等間隔で指標を照射しても、実際には、図１７に示すように、指標間の間隔ａ〜ｉのうち、中央部分の間隔ｅが最も長く、端部の間隔となるほど短くなることが想定される。そこで、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、当該間隔の相違に応じた１ピクセル当たりの実寸の変化を吸収するよう、隣接する間隔間で曲線補間する。
【０１０３】
これにより、瞳孔径計測装置は、直線補間した場合よりも１ピクセル当たりの実寸をより最適化することで、瞳孔径の計測精度を更に高めることができる。
【０１０４】
［複数の指標の配置例］
つぎに、上述した瞳孔径計測装置において、複数の指標の配置例について説明する。
【０１０５】
瞳孔径計測装置は、指標照射部３によって、グリッド状に配置して複数の指標を照射しても良い。
【０１０６】
指標の大きさを用いる瞳孔径計測装置は、図１８に示すように、例えば、縦方向及び横方向の２方向に亘って２つづつ、指標を配置する。指標照射部３は、指標寸法・瞳孔径算出部１２によって指定された複数のＬＥＤ３ａがオンとされ、予め決定された大きさａ［ｍｍ］となるように各指標を照射して、グリッド状に各指標を配置できる。
【０１０７】
指標間の間隔を用いる瞳孔径計測装置は、図１９に示すように、縦方向で１つの間隔を取得でき、横方向で２つの間隔を取得できるよう、例えば、６個の指標を配置する。なお、図１９では、６個の指標を照射した一例を示したが、縦方向の間隔及び横方向の間隔、又は任意の複数の方向における間隔を取得するよう複数の指標を照射できればよい。指標照射部３は、指標寸法・瞳孔径算出部１２によって指定された複数のＬＥＤ３ａがオンとされ、縦方向及び横方向共に、予め決定された間隔ｂ［ｍｍ］となるように各指標を照射して、グリッド状に各指標を配置できる。
【０１０８】
このように瞳孔径計測装置は、指標をグリッド状に配置することで、隣接する指標間毎に１ピクセル当たりの実寸を求め、隣接する間隔ごとの１ピクセル当たりの実寸のうち、瞳孔画像に最も近い１ピクセル当たりの実寸を用いて瞳孔の実際の寸法を求めることができる。したがって、瞳孔径の計測精度を更に高めることができる。すなわち、上述した図１４乃至図１７では、一方向のみに指標を配置したが、グリッド状に配置することによって、縦方向又は横方向の２方向に亘って１ピクセル当たりの実寸を取得できる。
【０１０９】
更に、この瞳孔径計測装置は、上述したように１ピクセル当たりの実寸を線形補間又は曲線補間しても良いことは勿論である。また、グリッド状に配置することによって、実際の眼球形状に沿って曲線補間するときの補間精度も向上できる。
【０１１０】
なお、グリッド状に配置するためには少なくとも３つの指標があればよく、三角形状に配置しても良い。
【０１１１】
更に、他の指標の配置例としては、円状が考えられる。このため、瞳孔径計測装置は、カメラ部１の周囲を円状に囲うように指標照射部３のＬＥＤ３ａを配置する。これにより、瞳孔径計測装置は、指標照射部３がカメラ部１を回避しながら、一方向だけでなく二次元的に指標を配置することができ、瞳孔径計測の精度を高めることができる。
【０１１２】
具体的には、図２０に示すように、ａ［ｍｍ］の大きさの指標を照射できるようＬＥＤ３ａを配置したり、図２１に示すように、ｂ［ｍｍ］の間隔で指標を照射できるようＬＥＤ３ａを配置する。
【０１１３】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【０１１４】
１ カメラ部
２ ハーフミラー
３ 指標照射部
３ａ ＬＥＤ
４ 頭部ホルダ
５ 顎部ホルダ
１１ 瞳孔・指標抽出部
１２ 指標寸法・瞳孔径算出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実際の瞳孔径を計測する瞳孔径計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、瞳孔を計測する技術としては、下記の特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
この特許文献１には、一般の健常者等の被験者が自分自身の生体指標としての瞳孔を測定するものである。この特許文献１には、自分の瞳孔の像を観察することを可能とする反射機能を有する反射面、被験者の瞳孔をアライメントするアライメントマーク、反射面を挟んで被験者の瞳孔と対向配置されている赤外線撮像素子、被験者の瞳孔を照明する赤外線照明手段、外線撮像素子の撮像面上に被験者の瞳孔の像を投影する投影光学系を備え、赤外線撮像素子から送られてくる瞳孔像情報に基づいて瞳孔の大きさの演算解析を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４４１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した瞳孔径測定装置では、瞳孔から赤外線撮像素子までの距離や赤外線撮像素子の撮像範囲内の実寸を正確に決定する必要がある。このため、この瞳孔径計測装置は、当該距離や撮像範囲のキャリブレーションを実施しなければ正確に瞳孔径を算出することができなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、撮像装置との距離等を調整することなく、高い精度で瞳孔径を計測することができる瞳孔径計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する第１の発明に係る瞳孔径計測装置は、被験者の瞳孔径を計測する瞳孔径計測装置であって、前記被験者の瞳孔付近に指標を照射する指標照射部と、前記指標及び瞳孔を含む撮像画像を取得する画像取得部と、前記撮像画像から指標画像を抽出し、前記撮像画像内における指標画像の実寸を算出する指標寸法算出部と、前記撮像画像から瞳孔画像を抽出し、前記指標寸法算出部により算出された指標画像の実寸を用いて、前記被験者の瞳孔の実寸を算出する瞳孔径算出部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
第１の発明に係る瞳孔径計測装置であって、第２の発明は、前記指標照射部は、予め決定された間隔で複数の指標を照射し、前記指標寸法算出部は、前記予め決定された間隔と、前記撮像画像内における指標画像の間隔とを比較して１ピクセル当たりの実寸を算出し、前記瞳孔径算出部は、前記１ピクセル当たりの実寸と前記瞳孔画像のピクセル数とを乗算して、前記被験者の瞳孔の実寸を算出することを特徴とする。
【０００９】
第１の発明に係る瞳孔径計測装置であって、第３の発明は、前記指標照射部は、予め決定された大きさの前記指標を照射し、前記指標寸法算出部は、前記予め決定された大きさと、前記撮像画像内における指標画像の大きさとを比較して１ピクセル当たりの実寸を算出し、前記瞳孔径算出部は、前記指標寸法算出部により算出された１ピクセル当たりの実寸と、前記瞳孔画像のピクセル数とを乗算して、前記被験者の瞳孔の実寸を算出することを特徴とする。
【００１０】
第２又は第３の発明に係る瞳孔径計測装置であって、第４の発明は、前記指標照射部は、２つ以上の指標を照射し、前記指標寸法算出部は、前記被験者に照射された実際の指標の大きさ又は指標間の間隔と、前記撮像画像内における複数の指標画像の大きさ又は指標画像間の間隔とを比較して、大きさごと又は間隔ごとに、１ピクセル当たりの実寸を算出することを特徴とする。
【００１１】
第４の発明に係る瞳孔径計測装置であって、第５の発明は、前記指標照射部は、縦方向又は横方向の少なくとも一方向に配置して複数の指標を照射することを特徴とする。
【００１２】
第５の発明に係る瞳孔径計測装置であって、第６の発明は、前記指標照射部は、グリッド状に配置して複数の指標を照射することを特徴とする。
【００１３】
第３乃至第５の何れかの発明に係る瞳孔径計測装置であって、第７の発明は、第１指標画像の大きさ又は第１指標画像間の間隔と実際の指標の大きさ又は指標間の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第１実寸と、第２指標画像の大きさ又は第２指標画像間の間隔と実際の第２指標の大きさ又は第２指標間の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第２実寸とを補間して、前記第１実寸と前記第２実寸との間における１ピクセル当たりの寸法を算出することを特徴とする。
【００１４】
第７の発明に係る瞳孔径計測装置であって、第８の発明は、前記指標寸法算出部は、第１指標画像の大きさ又は第１指標画像間の間隔と実際の第１指標の大きさ又は第１指標画像間の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第１の実寸と、第２指標画像の大きさ又は第２指標画像間の間隔と実際の第２指標の大きさ又は第２指標間の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第２の実寸とを、曲線により補間することを特徴とする。
【００１５】
第１乃至第８の何れかの発明に係る瞳孔径計測装置であって、第９の発明は、前記指標は、プルキニエ像であることを特徴とする。
【００１６】
第１乃至第９の発明に係る瞳孔径計測装置であって、第１０の発明は、前記被験者の瞳孔に対向して配置された反射部を備え、前記指標照射部は、前記反射部によって指標を反射させて、前記被験者の瞳孔付近に指標を照射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、瞳孔付近に指標を照射し、撮像画像から指標画像を抽出して指標画像の実寸を算出し、撮像画像から瞳孔画像を抽出して指標画像の実寸を用いて被験者の瞳孔の実寸を算出するので、瞳孔径計測条件のキャリブレーションを行うことなく、高い精度で瞳孔径を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置の側面図である。
【図３】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、単一の指標を照射する構成のブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、単一の指標を照射したときに取得した撮像画像を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、複数の指標を照射する構成のブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、複数の指標を照射したときに取得した撮像画像を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、実際の指標と、撮像画像上の指標と画像範囲の実寸との関係を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、指標が欠けて照射又は抽出されたときの、単一の指標照射時の影響及び複数の指標照射時の影響を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、プルキニエ像を照射したときの様子を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、単一の指標を照射して瞳孔径を計測する動作手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、複数の指標を照射して瞳孔径を計測する動作手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、単一の指標の照射タイミングを制御して瞳孔径を計測する動作手順を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、複数の指標の照射タイミングを制御して瞳孔径を計測する動作手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、（ａ）は指標を含む領域ごとに１ピクセル当たりの実寸を変更する説明図であり、（ｂ）は指標の間隔を含む領域ごとに１ピクセル当たりの実寸を変更する説明図である。
【図１５】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、（ａ）は指標を含む隣接する領域の１ピクセル当たりの実寸を補間する説明図であり、（ｂ）は指標の間隔を含む隣接する領域ごとに１ピクセル当たりの実寸を補間する説明図である。
【図１６】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、（ａ）は指標を含む隣接する領域の１ピクセル当たりの実寸を曲線補間する説明図であり、（ｂ）は指標の間隔を含む隣接する領域ごとに１ピクセル当たりの実寸を曲線補間する説明図である。
【図１７】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、眼球に複数の指標を照射した状態を示す上面図である。
【図１８】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、単一の指標をグリッド状に配置した状態を示す図である。
【図１９】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、２つの指標により形成される間隔をグリッド状に配置した状態を示す図である。
【図２０】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、単一の指標を照射するＬＥＤを円形に配置した状態を示す図である。
【図２１】本発明の一実施形態として示す瞳孔径計測装置において、２つの指標により形成される間隔を円形にするためのＬＥＤの配置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
本発明を適用した瞳孔径計測装置は、瞳孔径の計測を行うために、瞳孔とカメラ位置との距離等のキャリブレーションを必要とせず、計測精度の向上するものである。このために、瞳孔径計測装置は、瞳孔周辺や顔などに照射した指標を撮像し、撮像範囲の実寸を計算する。以下に説明する。
【００２１】
［瞳孔径計測装置の基本的な構成］
この瞳孔径計測装置は、例えば図１及び図２に示すように構成されている。瞳孔径計測装置は、カメラ部１Ａ，１Ｂ（以下、総称する場合には単に「カメラ部１」と呼ぶ。）、ハーフミラー２、指標照射部３Ａ，３Ｂ（以下、総称する場合には単に「指標照射部３」と呼ぶ。）、頭部ホルダ４、顎部ホルダ５を有する。
【００２２】
カメラ部１は、被験者の右眼の眼球を撮像範囲として含む右眼用のカメラ部１Ａと、被験者の左眼の眼球を撮像範囲として含む左眼用のカメラ１Ｂからなる。カメラ部１は、ハーフミラー２を介して受光した光によって瞳孔及び指標を含む撮像画像を生成する。
【００２３】
ハーフミラー２は、被験者の瞳孔と対向した位置に設けられる。ハーフミラー２は、被験者が頭部ホルダ４及び顎部ホルダ５によって眼球を固定している状態で、被験者が正視した状態で外界が見えるようにしている。これにより、瞳孔径計測装置は、被験者が視界を大きく遮られることなく、周囲が明るい状態の所謂日常視の状態における瞳孔径を計測可能としている。
【００２４】
ハーフミラー２は、指標照射部３がハーフミラー２に向けて配置されている場合には、当該指標照射部３から照射された指標光を瞳孔付近に反射する。なお、ハーフミラー２は、可視光透過し、赤外光全反射するミラーであることが望ましいが、実際には、１０％程度の可視光の反射、赤外光の透過がある。
【００２５】
本実施形態では、ハーフミラー２を備えた構成を示しているが、ハーフミラー２を備えていなくても、被験者の略正面にカメラ部１を設置して、被験者の瞳孔を撮像しても良い。
【００２６】
指標照射部３は、ＩＲ−ＬＥＤやレーザーで構成され、指向性が高く拡散性の少ない指標光を照射する。これにより、ＬＥＤ３ａは、被験者の瞳孔付近又は顔に、予め寸法が設定された指標、又は、予め間隔が設定された複数の指標を照射することができる。なお、指標照射部３は、瞳孔検出用のIR-LEDと併用しても良い。
【００２７】
この指標照射部３は、被験者の眼球に対して斜め上方の指標照射部３Ａ及び斜め下方の指標照射部３Ｂを有する。各指標照射部３Ａ，３Ｂは、棒状の筐体内に複数のＬＥＤ３ａが内蔵されている。各ＬＥＤ３ａは、その照射方向が、カメラ部１の撮像範囲となっている被験者の瞳孔又は顔付近と位置決めされている。指標照射部３は、被験者の視界に入らないことが望ましい。指標照射部３は、例えば、視野内の上下方向において１２０度以上の範囲に入らないよう配置することが望ましい。
【００２８】
なお、ＬＥＤ３ａは、JIS C 6802におけるクラス分けで、クラス１に位置づけられるレーザーであることが望ましい。すなわち、ＬＥＤ３ａは、被験者の瞳孔付近に照射するものであり、合理的に予見可能な運転状況下で安全であるレーザーであって、どのような光学系で集光しても、眼に対して本質的に安全なレベルのレーザーであることが必要である。
【００２９】
また、指標照射部３の各ＬＥＤ３ａは、指標寸法・瞳孔径算出部１２によって、オンとオフとの切り替え等の照射タイミングが制御される。これによって、単一の指標、又は、複数の指標を選択して被験者の瞳孔付近に照射できる。更に、指標照射部３は、後述するように複数の指標の配置のうち、何れかの配置で指標を照射できる。
【００３０】
このような瞳孔径計測装置は、被験者の目前にハーフミラー２等の反射部を設け、指標照射部３から照射された指標を反射部で反射させて、被験者の瞳孔付近に導く。これによって、瞳孔前面に指標照射部３が配置されることがなくなり、省スペース化が可能となる。また、反射部としてハーフミラー２を用いた場合は、眼前が開放された状態の日常に近い状態で瞳孔径を計測することができる。これによって、被験者の眼前が覆われていることによって、眼球付近が暗くなって瞳孔径が大きくなり、照明などで明るさを調節しないと日常の瞳孔径が計測できないという高コスト化を回避できる。
【００３１】
以下、上述した構成を有する瞳孔径計測装置が瞳孔径を計測する具体例を、図３乃至図９を参照して説明する。
【００３２】
［単一の指標を用いた瞳孔径計測装置］
上述の瞳孔径計測装置において、単一の指標を照射するものの構成を図３に示す。
【００３３】
この瞳孔径計測装置は、単一の光源としての指標照射部３を備える。指標照射部３は、指標寸法・瞳孔径算出部１２の制御信号に従って、単一の指標２０を照射する。なお、指標照射部３は、複数のＬＥＤ３ａのうち、単一又は複数のＬＥＤ３ａによって予め大きさが設定された単一の指標２０を照射できればよい。これによって、単一の指標２０は、瞳孔１０１及び虹彩１０２の周囲の顔に照射される。なお、指標２０の照射は、計測中に常に行っている必要はなく、瞳孔径を計測する直前のタイミングでのみ行っても良い。
【００３４】
カメラ部１は、指標照射部３によって単一の指標２０を撮像して、図４に示すような撮像画像１１１を生成する。この撮像画像１１１には、瞳孔画像１０１Ａ、虹彩画像１０２Ａ及び指標画像２０Ａが含まれる。
【００３５】
瞳孔径計測装置は、瞳孔・指標抽出部１１と、指標寸法・瞳孔径算出部１２とを備えている。瞳孔・指標抽出部１１及び指標寸法・瞳孔径算出部１２は、図示しないパーソナルコンピュータ等に処理によって実現される。
【００３６】
瞳孔・指標抽出部１１は、カメラ部１により撮像された撮像画像１１１から、瞳孔画像１０１Ａ及び指標画像２０Ａを抽出する。このとき、瞳孔・指標抽出部１１は、撮像画像１１１内の輝度に基づいて瞳孔画像１０１Ａ及び指標画像２０Ａを抽出する。瞳孔画像１０１Ａ及び指標画像２０Ａを抽出する２値化閾値は、予め設定されている。例えば、撮像画像１１１内で最も暗い輝度の円領域を瞳孔画像１０１Ａとして抽出し、撮像画像１１１内で最も明るい輝度の円領域を指標画像２０Ａとして抽出する。
【００３７】
指標寸法・瞳孔径算出部１２は、瞳孔・指標抽出部１１により抽出された瞳孔画像１０１Ａ及び指標画像２０Ａを用いて、瞳孔画像１０１Ａの実寸を算出する。このとき、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、撮像画像１１１内における指標画像２０Ａの大きさ（例えば、径）の実寸を算出し、当該算出された指標画像２０Ａの大きさの実寸を用いて、被験者の瞳孔１０１の径の実寸を算出する。
【００３８】
具体的には、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、被験者に照射された指標２０の実際の大きさと、撮像画像１１１内における指標画像２０Ａの大きさとを比較して１ピクセル当たりの実寸を算出する。この１ピクセル当たりの実寸は、瞳孔画像の大きさ［ピクセル］を、実際の瞳孔の大きさ［ｍｍ］に変換する係数となる。例えば、撮像画像１１１内において、指標照射部３が照射した単一の指標２０の寸法がａ［ｍｍ］であり、指標画像２０Ａがｓ［ピクセル］であった場合、撮像画像１１１における１ピクセル当たりの寸法は、ａ／ｓ［ｍｍ］となる。
【００３９】
そして、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、当該算出された１ピクセル当たりの実寸［ｍｍ］と、瞳孔画像１０１Ａの径に相当するピクセル数とを乗算して、被験者の瞳孔１０１の実寸［ｍｍ］を算出する。例えば、図７の上段に示すように、撮像画像１１１内における瞳孔画像１０１Ａの径がｘ［ピクセル］である場合、瞳孔径は、ａｘ／ｓ［ｍｍ］で求めることができる。
【００４０】
以上のように、この瞳孔径計測装置によれば、予め決めておいた大きさの指標２０を照射し、撮像画像１１１内における指標画像２０Ａの大きさ［ピクセル］から撮像画像１１１の１ピクセル当たりの実寸［ｍｍ］を求めることができる。これによって、この瞳孔径計測装置によれば、１ピクセル当たりの実寸を用いて、瞳孔画像１０１Ａのピクセル数を瞳孔径の実寸［ｍｍ］に変換できる。
【００４１】
したがって、この瞳孔径計測装置によれば、瞳孔径計測条件のキャリブレーションを行うことなく、高い精度で瞳孔径を計測することができる。
【００４２】
［複数の指標を用いた瞳孔径計測装置］
つぎに、上述の瞳孔径計測装置において、複数の指標を照射するものの構成を、図５に示す。
【００４３】
この瞳孔径計測装置は、図１及び図２に示した指標照射部３のように、複数のＬＥＤ３ａによって複数の指標２０を照射する。このとき、指標照射部３は、指標寸法・瞳孔径算出部１２の制御信号に従って、どのＬＥＤ３ａをオンとするかが制御される。これによって、複数の指標２０は、予め決定されている間隔で、瞳孔１０１及び虹彩１０２の周囲の顔に照射される。なお、指標２０の照射は、計測中に常に行っている必要はなく、瞳孔径を計測する直前のタイミングでのみ行っても良い。
【００４４】
また、複数の指標２０は、例えば図９に示すように、プルキニエ像として照射することが望ましい。プルキニエ像とは、点光源照明を角膜に照射した際に明るく現れる角膜反射像である。このプルキニエ像は、例えば眼球運動を計測する角膜反射法で用いられることが知られている。
【００４５】
指標照射部３の光源としてIR-LEDを使うと、瞳孔部分の黒が強調される。そして、眼付近の照明と兼用としているため、真ん中の輝度が極端に明るいためＬＥＤ３ａの位置に対応したプルキニエ像が明確に現れることとなる。なお、このようにプルキニエ像を照射することは、上述の単一の指標を照射する場合でも実現可能なことは勿論である。
【００４６】
カメラ部１は、指標照射部３によって複数の指標２０を撮像して、図６に示すような撮像画像１１１を生成する。この撮像画像１１１には、瞳孔画像１０１Ａ、虹彩画像１０２Ａ、指標画像２０Ａ及び指標画像２０Ｂが含まれる。
【００４７】
瞳孔・指標抽出部１１は、カメラ部１により撮像された撮像画像１１１から、瞳孔画像１０１Ａ、指標画像２０Ａ及び指標画像２０Ｂを抽出する。このとき、瞳孔・指標抽出部１１は、撮像画像１１１内の輝度に基づいて瞳孔画像１０１Ａ、指標画像２０Ａ及び指標画像２０Ｂを抽出する。瞳孔画像１０１Ａ、指標画像２０Ａ及び指標画像２０Ｂを抽出する２値化閾値は、予め設定されている。例えば、撮像画像１１１内で最も暗い輝度の円領域を瞳孔画像１０１Ａとして抽出し、撮像画像１１１内で最も明るい輝度の円領域を指標画像２０Ａ及び指標画像２０Ｂとして抽出する。
【００４８】
指標寸法・瞳孔径算出部１２は、瞳孔・指標抽出部１１により抽出された瞳孔画像１０１Ａ、指標画像２０Ａ及び指標画像２０Ｂを用いて、瞳孔画像１０１Ａの実寸を算出する。このとき、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、撮像画像１１１内における指標画像２０Ａと指標画像２０Ｂとの間隔の実寸を算出し、当該算出された指標画像２０Ａと指標画像２０Ｂとの間隔の実寸を用いて、被験者の瞳孔１０１の径の実寸を算出する。
【００４９】
具体的には、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、被験者に照射された指標２０の実際の間隔と、撮像画像１１１内における指標画像２０Ａの大きさとを比較して１ピクセル当たりの実寸を算出する。例えば、図７の下段に示すように、撮像画像１１１内において、指標照射部３が照射した２つの指標２０の間隔がｂ［ｍｍ］であり、指標画像２０Ａと指標画像２０Ｂとの間隔がｓ［ピクセル］であった場合、撮像画像１１１における１ピクセル当たりの寸法は、ｂ／ｓ［ｍｍ］となる。
【００５０】
そして、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、当該算出された１ピクセル当たりの実寸［ｍｍ］と、瞳孔画像１０１Ａの径に相当するピクセル数とを乗算して、被験者の瞳孔１０１の実寸［ｍｍ］を算出する。例えば、撮像画像１１１内における瞳孔画像１０１Ａの径がｘ［ピクセル］である場合、瞳孔径は、ｂｘ／ｓ［ｍｍ］で求めることができる。
【００５１】
したがって、この瞳孔径計測装置によれば、単一の指標を用いた瞳孔径計測装置と同様に、瞳孔径計測条件のキャリブレーションを行うことなく、高い精度で瞳孔径を計測することができる。
【００５２】
また、上述したように指標２０の大きさを用いた場合には、図８の左欄に示すように、指標２０の一部が欠けて照射又は抽出されると、本来の指標２０の大きさＤとは異なる大きさＤ’によって瞳孔径を計測してしまう。すると、指標画像に基づいて決定する１ピクセル当たりの実寸に誤差が生じ、瞳孔画像から正確な瞳孔の実寸に換算できない。
【００５３】
しかし、この瞳孔径計測装置によれば、指標２０間の間隔を用いているので、図８の右欄に示すように、指標２０が欠けた場合であっても本来の間隔Ｄと実際の間隔Ｄ’との差が小さく、実寸換算精度の影響を受けにくい。したがって、この瞳孔径計測装置によれば、単一の指標を用いた瞳孔径計測装置と比べて、瞳孔径の実寸換算精度を高めることができる。
【００５４】
また、この瞳孔径計測装置によれば、指標２０としてプルキニエ像を用いることにより、計測対象の瞳孔径位置に対して、瞳孔のより近傍で１ピクセル当たりの実寸を算出することができる。これにより、この瞳孔径計測装置によれば、より高い精度で瞳孔径を計測できる。また、この瞳孔径計測装置によれば、指標照射部３を、瞳孔径を計測するための光源と併用でき、システム構成を簡略化できる。
【００５５】
［瞳孔径計測装置の動作手順］
つぎに、上述した瞳孔径計測装置における動作手順について、図１０乃至図１３を参照して説明する。
【００５６】
図１０は、単一の指標を用いた瞳孔径計測装置による動作手順を示すものである。
【００５７】
この瞳孔径計測装置は、先ずステップＳ１において、指標照射部３から単一の指標２０を被験者の瞳孔付近に照射する。
【００５８】
次のステップＳ２において、カメラ部１は、ステップＳ１にて照射された指標２０及び瞳孔を含む撮像範囲で撮像画像を取得する。
【００５９】
次のステップＳ３において、瞳孔・指標抽出部１１は、ステップＳ２にてカメラ部１が取得した撮像画像から指標画像を抽出する。
【００６０】
次のステップＳ４において、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、ステップＳ３にて抽出した指標画像の大きさとして、撮像画像のピクセル数を計測する。
【００６１】
次のステップＳ５において、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、予め決定しておいた実際の指標の大きさ［ｍｍ］と、撮像画像上の指標画像の大きさ［ピクセル］の関係から、撮像画像上の１ピクセル当たりの実寸を算出する。
【００６２】
次のステップＳ６において、瞳孔・指標抽出部１１はステップＳ２にて取得した瞳孔画像を抽出し、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、当該瞳孔画像のピクセル数を計測する。
【００６３】
次のステップＳ７において、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、ステップＳ６にて計測した瞳孔画像のピクセル数にステップＳ５にて算出した１ピクセル当たりの実寸を乗算して、瞳孔径の実寸を算出する。
【００６４】
これにより、瞳孔径計測装置は、単一の指標を照射して、高い精度で瞳孔径を計測できる。
【００６５】
図１１は、複数の指標を用いた瞳孔径計測装置による動作手順を示すものである。
【００６６】
この瞳孔径計測装置は、先ずステップＳ１において、指標照射部３から単一の指標２０を被験者の瞳孔付近に照射し、ステップＳ２において、カメラ部１は、ステップＳ１にて照射された指標２０及び瞳孔を含む撮像範囲で撮像画像を取得する。
【００６７】
次のステップＳ３’において、瞳孔・指標抽出部１１は、ステップＳ２にてカメラ部１が取得した撮像画像から複数の指標画像を抽出する。
【００６８】
次のステップＳ４’において、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、ステップＳ３’にて抽出した指標画像間の間隔として、撮像画像のピクセル数を計測する。
【００６９】
次のステップＳ５’において、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、予め決定しておいた実際の指標の間隔［ｍｍ］と、撮像画像上の指標画像の間隔［ピクセル］の関係から、撮像画像上の１ピクセル当たりの実寸を算出する。
【００７０】
次のステップＳ６において、瞳孔・指標抽出部１１はステップＳ２にて取得した瞳孔画像を抽出し、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、当該瞳孔画像のピクセル数を計測する。
【００７１】
次のステップＳ７において、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、ステップＳ６にて計測した瞳孔画像のピクセル数にステップＳ５’にて算出した１ピクセル当たりの実寸を乗算して、瞳孔径の実寸を算出する。
【００７２】
これにより、瞳孔径計測装置は、複数の指標を照射して、高い精度で瞳孔径を計測できる。
【００７３】
また、上述した瞳孔径計測装置の動作において、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、指標照射部３の指標照射タイミングを制御することが望ましい。この瞳孔径計測装置は、単一の指標を用いるときの動作を図１２に示し、複数の指標を用いる動作を図１３に示す。
【００７４】
指標寸法・瞳孔径算出部１２は、先ずステップＳ１０において、瞳孔径の計測を実施するか否かを判定する。このとき、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、図示しない計測開始ボタンが押されたことなどの入力動作が有った場合には、瞳孔径の計測を実施すると判定して、ステップＳ１に処理を進める。
【００７５】
指標寸法・瞳孔径算出部１２は、指標照射部３を制御してステップＳ１の指標の照射を行わせ、その直後のタイミングで、カメラ部１を制御してステップＳ２の撮像画像の取得を行わせる。これにより、指標照射部３から指標を照射するタイミングを、カメラ部１によって撮像画像を取得する直前にできる。
【００７６】
以上より、この瞳孔径計測装置によれば、前回の瞳孔径の計測と今回の瞳孔径の計測との間で、カメラ部１と瞳孔との距離が変わり、１ピクセル当たりの実寸が変化した場合であっても、高い精度で瞳孔径を計測できる。また、この瞳孔径計測装置によれば、常に指標を照射する場合に比べて、瞳孔径の計測が被験者の日常視の邪魔にならないことや、照射に要する省電力といった利点もある。
【００７７】
［１ピクセル当たりの実寸を測定する具体例］
つぎに、上述した瞳孔径計測装置において、２つ以上の指標の大きさ、又は、２つ以上の指標の間隔を用いて、１ピクセル当たりの実寸を決定する具体例を説明する。
【００７８】
瞳孔径計測装置は、指標照射部３によって、２つ以上の指標を照射し、指標寸法・瞳孔径算出部１２によって、被験者に照射された指標間ごとの実際の大きさと、撮像画像内における指標画像間ごとの複数の大きさとを比較して、指標ごとに１ピクセル当たりの実寸を算出する。又は、瞳孔径計測装置は、指標照射部３によって、３つ以上の指標を照射し、指標寸法・瞳孔径算出部１２によって、被験者に照射された指標間ごとの実際の間隔と、撮像画像内における指標画像間ごとの複数の間隔とを比較して、指標間の間隔ごとに１ピクセル当たりの実寸を算出する。
【００７９】
このとき、指標照射部３は、縦方向又は横方向の少なくとも一方向に配置して複数の指標を照射する。
図１４（ａ）に示すように、指標２０ａ，２０ｂといったように２つの指標を照射し、それぞれの指標の大きさに基づいて１ピクセル当たりの実寸を求める場合を考える。
【００８０】
この場合において、予め決定しておいて指標照射部３から照射した実際の指標画像の大きさがａ［ｍｍ］であったが、撮像画像上では、指標２０ａはＳ１［ピクセル］、指標２０ｂはＳ２［ピクセル］となったとする。
【００８１】
指標寸法・瞳孔径算出部１２は、当該指標２０ａと指標２０ｂとのピクセル数の相違を検出すると、撮像画像のうち指標２０ａを含む画像領域２０１と、指標２０ｂを含む画像領域２０２とを設定する。この画像領域２０１と画像領域２０２とは、指標２０ａの中心点と指標２０ｂの中心点との中点を境界として設定される。
【００８２】
そして、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０１における１ピクセル当たりの実寸を、ａ／Ｓ１［ｍｍ］に設定する。一方、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０２における１ピクセル当たりの実寸を、ａ／Ｓ２［ｍｍ］に設定する。
【００８３】
これにより、瞳孔径計測装置は、瞳孔画像が画像領域２０１と画像領域２０２とに跨って撮像画像内に現れていても、瞳孔画像のうちの画像領域２０１に含まれる画素と、画像領域２０２に含まれる画素とで、１ピクセル当たりの実寸を変更して、当該１ピクセル当たりの実寸を瞳孔画像のピクセル数に乗算できる。
【００８４】
以上より、この瞳孔径計測装置によれば、少なくとも２つ以上の指標を照射し、隣接する指標毎に、１ピクセル当たりの実寸を最適化することで、瞳孔径の計測精度を高めることができる。
【００８５】
また、指標間の間隔を用いる瞳孔径計測装置の場合、図１４（ｂ）に示すように、２つの間隔を取得するために３つの指標２０ａ，２０ｂ，２０ｃを照射する。
【００８６】
この場合において、予め決定しておいて指標照射部３から照射した実際の指標画像の間隔がｂ［ｍｍ］であったが、撮像画像上では、指標２０ａ、２０ｂ間はｔ１［ピクセル］、指標２０ｂ、２０ｃ間はｔ２［ピクセル］となったとする。
【００８７】
指標寸法・瞳孔径算出部１２は、間隔ｔ１，ｔ２のピクセル数の相違を検出すると、撮像画像のうち指標２０ａ、２０ｂを含む画像領域２０１と、指標２０ｂ、２０ｃを含む画像領域２０２とを設定する。この画像領域２０１と画像領域２０２とは、指標２０ｂの中心点を境界として設定される。
【００８８】
そして、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０１における１ピクセル当たりの実寸を、ｂ／ｔ１［ｍｍ］に設定する。一方、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０２における１ピクセル当たりの実寸を、ｂ／ｔ２［ｍｍ］に設定する。
【００８９】
これにより、瞳孔径計測装置は、瞳孔画像が画像領域２０１と画像領域２０２とに跨って撮像画像内に現れていても、画像領域２０１と画像領域２０２とで１ピクセル当たりの実寸を変更して、当該１ピクセル当たりの実寸を瞳孔画像のピクセル数に乗算できる。
【００９０】
以上より、この瞳孔径計測装置によれば、少なくとも２つ以上の指標を照射し、隣接する指標毎に、１ピクセル当たりの実寸を最適化することで、瞳孔径の計測精度を高めることができる。
【００９１】
また、瞳孔径計測装置は、隣接する画像領域で決定した１ピクセル当たりの実寸を補間することが望ましい。このため、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、第１指標画像の大きさと実際の第１指標の大きさとから算出した１ピクセル当たりの第１実寸と、第２指標画像の大きさと実際の第２指標の大きさとから算出した１ピクセル当たりの第２実寸とを補間して、第１実寸と第２実寸との間における１ピクセル当たりの寸法を算出する。又は、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、第１指標画像の間隔と実際の第１指標の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第１実寸と、第２指標画像の間隔と実際の第２指標の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第２実寸とを補間して、第１実寸と第２実寸との間における１ピクセル当たりの寸法を算出する。
【００９２】
具体的には、図１５（ａ）に示すように、予め決定しておいて指標照射部３から照射した実際の指標画像の大きさがａ［ｍｍ］であったが、撮像画像上では、指標２０ａはＳ１［ピクセル］、指標２０ｂはＳ２［ピクセル］となったとする。
【００９３】
指標寸法・瞳孔径算出部１２は、当該指標２０ａと指標２０ｂとのピクセル数の相違を検出すると、撮像画像のうち指標２０ａの中心点から左側の領域を含む画像領域２０１と、指標２０ａの中心点から指標２０ｂの中心点までの領域を含む画像領域２０２と、指標２０ｂの中心点から右側の領域を含む画像領域２０３とを設定する。
【００９４】
そして、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０１における１ピクセル当たりの実寸を、ａ／Ｓ１［ｍｍ］に設定する。一方、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０３における１ピクセル当たりの実寸を、ａ／Ｓ２［ｍｍ］に設定する。更に、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０２における１ピクセル当たりの実寸を、画像領域２０１における１ピクセル当たりの実寸ａ／Ｓ１と、画像領域２０３における１ピクセル当たりの実寸ａ／Ｓ２との補間値にする。このとき、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、１ピクセル当たりの実寸ａ／Ｓ１と１ピクセル当たりの実寸ａ／Ｓ２とを線形補間する。
【００９５】
この線形補間は、例えば、画像領域２０２の実寸を、画像領域２０１での実寸ａ／Ｓ１と画像領域２０３の実寸ａ／Ｓ２とが直線的な傾きで次第に変化するようにすることが挙げられる。
【００９６】
また、図１５（ｂ）に示すように、予め決定しておいて指標照射部３から照射した実際の指標画像間の間隔がｂ［ｍｍ］であったが、撮像画像上では、指標２０ａ、２０ｂ間がｔ１［ピクセル］、指標２０ｂ、２０ｃ間がｔ２［ピクセル］となったとする。
【００９７】
指標寸法・瞳孔径算出部１２は、当該指標２０ａ、２０ｂ間の間隔と指標２０ｂ、２０ｃ間の間隔とのピクセル数の相違を検出すると、撮像画像のうち指標２０ａ、２０ｂの中点から左側の領域を含む画像領域２０１と、指標２０ａ、２０ｂ間の中点から指標２０ｂ、２０ｃ間の中点までの領域を含む画像領域２０２と、指標２０ｂ、２０ｃ間の中点から右側の領域を含む画像領域２０３とを設定する。
【００９８】
そして、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０１における１ピクセル当たりの実寸を、ｂ／ｔ１［ｍｍ］に設定する。一方、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０３における１ピクセル当たりの実寸を、ｂ／ｔ２［ｍｍ］に設定する。更に、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、画像領域２０２における１ピクセル当たりの実寸を、画像領域２０１における１ピクセル当たりの実寸ｂ／ｔ１と、画像領域２０３における１ピクセル当たりの実寸ｂ／ｔ２との補間値にする。このとき、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、１ピクセル当たりの実寸ｂ／ｔ１と１ピクセル当たりの実寸ｂ／ｔ２とを線形補間する。
【００９９】
これにより、瞳孔径計測装置は、隣接する画像領域間で１ピクセル当たりの実寸が段階的に変わってしまうことなく、撮像画像内に現れた瞳孔画像の位置ごとに１ピクセル当たりの実寸を変更できる。したがって、この瞳孔径計測装置によれば、１ピクセル当たりの実寸を最適化することで、瞳孔径の計測精度を高めることができる。
【０１００】
更に、この瞳孔径計測装置において、隣接する画像領域間で補間するときに、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、第１指標画像の大きさと実際の第１指標の大きさとから算出した１ピクセル当たりの第１実寸と、第２指標画像の大きさと実際の第２指標の大きさとから算出した１ピクセル当たりの第２実寸とを、曲線により補間することが望ましい。又は、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、第１指標画像の間隔と実際の第１指標の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第１実寸と、第２指標画像の間隔と実際の第２指標の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第２実寸とを、曲線により補間することが望ましい。
【０１０１】
例えば、図１５（ａ）のように画像領域２０１〜２０３を設定した場合、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、図１６（ａ）のように、画像領域２０２の１ピクセル当たりの実寸を、１ピクセル当たりの実寸ａ／Ｓ１と１ピクセル当たりの実寸ａ／Ｓ２とを曲線補間した値にする。また、図１５（ｂ）のように画像領域２０１〜２０３を設定した場合、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、図１６（ｂ）のように、画像領域２０２の１ピクセル当たりの実寸を、１ピクセル当たりの実寸ｂ／ｔ１と１ピクセル当たりの実寸ｂ／ｔ２とを曲線補間した値にする。
【０１０２】
曲線補間の方法は、隣接する画像領域間の間隔の相違に基づく１ピクセル当たりの実寸ｂ／ｔの相違に基づいて行う。具体的には、被験者の眼球は、指標光の入射側から見たときに凸面となっており、当該凸面となっている分だけカメラ部１の位置と眼球における各位置との距離が異なる。したがって、等間隔で指標を照射しても、実際には、図１７に示すように、指標間の間隔ａ〜ｉのうち、中央部分の間隔ｅが最も長く、端部の間隔となるほど短くなることが想定される。そこで、指標寸法・瞳孔径算出部１２は、当該間隔の相違に応じた１ピクセル当たりの実寸の変化を吸収するよう、隣接する間隔間で曲線補間する。
【０１０３】
これにより、瞳孔径計測装置は、直線補間した場合よりも１ピクセル当たりの実寸をより最適化することで、瞳孔径の計測精度を更に高めることができる。
【０１０４】
［複数の指標の配置例］
つぎに、上述した瞳孔径計測装置において、複数の指標の配置例について説明する。
【０１０５】
瞳孔径計測装置は、指標照射部３によって、グリッド状に配置して複数の指標を照射しても良い。
【０１０６】
指標の大きさを用いる瞳孔径計測装置は、図１８に示すように、例えば、縦方向及び横方向の２方向に亘って２つづつ、指標を配置する。指標照射部３は、指標寸法・瞳孔径算出部１２によって指定された複数のＬＥＤ３ａがオンとされ、予め決定された大きさａ［ｍｍ］となるように各指標を照射して、グリッド状に各指標を配置できる。
【０１０７】
指標間の間隔を用いる瞳孔径計測装置は、図１９に示すように、縦方向で１つの間隔を取得でき、横方向で２つの間隔を取得できるよう、例えば、６個の指標を配置する。なお、図１９では、６個の指標を照射した一例を示したが、縦方向の間隔及び横方向の間隔、又は任意の複数の方向における間隔を取得するよう複数の指標を照射できればよい。指標照射部３は、指標寸法・瞳孔径算出部１２によって指定された複数のＬＥＤ３ａがオンとされ、縦方向及び横方向共に、予め決定された間隔ｂ［ｍｍ］となるように各指標を照射して、グリッド状に各指標を配置できる。
【０１０８】
このように瞳孔径計測装置は、指標をグリッド状に配置することで、隣接する指標間毎に１ピクセル当たりの実寸を求め、隣接する間隔ごとの１ピクセル当たりの実寸のうち、瞳孔画像に最も近い１ピクセル当たりの実寸を用いて瞳孔の実際の寸法を求めることができる。したがって、瞳孔径の計測精度を更に高めることができる。すなわち、上述した図１４乃至図１７では、一方向のみに指標を配置したが、グリッド状に配置することによって、縦方向又は横方向の２方向に亘って１ピクセル当たりの実寸を取得できる。
【０１０９】
更に、この瞳孔径計測装置は、上述したように１ピクセル当たりの実寸を線形補間又は曲線補間しても良いことは勿論である。また、グリッド状に配置することによって、実際の眼球形状に沿って曲線補間するときの補間精度も向上できる。
【０１１０】
なお、グリッド状に配置するためには少なくとも３つの指標があればよく、三角形状に配置しても良い。
【０１１１】
更に、他の指標の配置例としては、円状が考えられる。このため、瞳孔径計測装置は、カメラ部１の周囲を円状に囲うように指標照射部３のＬＥＤ３ａを配置する。これにより、瞳孔径計測装置は、指標照射部３がカメラ部１を回避しながら、一方向だけでなく二次元的に指標を配置することができ、瞳孔径計測の精度を高めることができる。
【０１１２】
具体的には、図２０に示すように、ａ［ｍｍ］の大きさの指標を照射できるようＬＥＤ３ａを配置したり、図２１に示すように、ｂ［ｍｍ］の間隔で指標を照射できるようＬＥＤ３ａを配置する。
【０１１３】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【０１１４】
１ カメラ部
２ ハーフミラー
３ 指標照射部
３ａ ＬＥＤ
４ 頭部ホルダ
５ 顎部ホルダ
１１ 瞳孔・指標抽出部
１２ 指標寸法・瞳孔径算出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の瞳孔径を計測する瞳孔径計測装置であって、
前記被験者の瞳孔付近に指標を照射する指標照射部と、
前記指標及び瞳孔を含む撮像画像を取得する画像取得部と、
前記撮像画像から指標画像を抽出し、前記撮像画像内における指標画像の実寸を算出する指標寸法算出部と、
前記撮像画像から瞳孔画像を抽出し、前記指標寸法算出部により算出された指標画像の実寸を用いて、前記被験者の瞳孔の実寸を算出する瞳孔径算出部と
を備えることを特徴とする瞳孔径計測装置。
【請求項２】
前記指標照射部は、予め決定された間隔で複数の指標を照射し、
前記指標寸法算出部は、前記予め決定された間隔と、前記撮像画像内における指標画像の間隔とを比較して１ピクセル当たりの実寸を算出し、
前記瞳孔径算出部は、前記１ピクセル当たりの実寸と前記瞳孔画像のピクセル数とを乗算して、前記被験者の瞳孔の実寸を算出すること
を特徴とする請求項１に記載の瞳孔径計測装置。
【請求項３】
前記指標照射部は、予め決定された大きさの前記指標を照射し、
前記指標寸法算出部は、前記予め決定された大きさと、前記撮像画像内における指標画像の大きさとを比較して１ピクセル当たりの実寸を算出し、
前記瞳孔径算出部は、前記指標寸法算出部により算出された１ピクセル当たりの実寸と、前記瞳孔画像のピクセル数とを乗算して、前記被験者の瞳孔の実寸を算出すること
を特徴とする請求項１に記載の瞳孔径計測装置。
【請求項４】
前記指標照射部は、２つ以上の指標を照射し、
前記指標寸法算出部は、前記被験者に照射された実際の指標の大きさ又は指標間の間隔と、前記撮像画像内における複数の指標画像の大きさ又は指標画像間の間隔とを比較して、大きさごと又は間隔ごとに、１ピクセル当たりの実寸を算出すること
を特徴とする請求項２又は請求項３に記載の瞳孔径計測装置。
【請求項５】
前記指標照射部は、縦方向又は横方向の少なくとも一方向に配置して複数の指標を照射することを特徴とする請求項４に記載の瞳孔径計測装置。
【請求項６】
前記指標照射部は、グリッド状に配置して複数の指標を照射することを特徴とする請求項５に記載の瞳孔径計測装置。
【請求項７】
第１指標画像の大きさ又は第１指標画像間の間隔と実際の指標の大きさ又は指標間の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第１実寸と、第２指標画像の大きさ又は第２指標画像間の間隔と実際の第２指標の大きさ又は第２指標間の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第２実寸とを補間して、前記第１実寸と前記第２実寸との間における１ピクセル当たりの寸法を算出することを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れか一項に記載の瞳孔径計測装置。
【請求項８】
前記指標寸法算出部は、第１指標画像の大きさ又は第１指標画像間の間隔と実際の第１指標の大きさ又は第１指標画像間の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第１の実寸と、第２指標画像の大きさ又は第２指標画像間の間隔と実際の第２指標の大きさ又は第２指標間の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第２の実寸とを、曲線により補間することを特徴とする請求項７に記載の瞳孔径計測装置。
【請求項９】
前記指標は、プルキニエ像であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の瞳孔径計測装置。
【請求項１０】
前記被験者の瞳孔に対向して配置された反射部を備え、
前記指標照射部は、前記反射部によって指標を反射させて、前記被験者の瞳孔付近に指標を照射することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の瞳孔径計測装置。
【請求項１】
被験者の瞳孔径を計測する瞳孔径計測装置であって、
前記被験者の瞳孔付近に指標を照射する指標照射部と、
前記指標及び瞳孔を含む撮像画像を取得する画像取得部と、
前記撮像画像から指標画像を抽出し、前記撮像画像内における指標画像の実寸を算出する指標寸法算出部と、
前記撮像画像から瞳孔画像を抽出し、前記指標寸法算出部により算出された指標画像の実寸を用いて、前記被験者の瞳孔の実寸を算出する瞳孔径算出部と
を備えることを特徴とする瞳孔径計測装置。
【請求項２】
前記指標照射部は、予め決定された間隔で複数の指標を照射し、
前記指標寸法算出部は、前記予め決定された間隔と、前記撮像画像内における指標画像の間隔とを比較して１ピクセル当たりの実寸を算出し、
前記瞳孔径算出部は、前記１ピクセル当たりの実寸と前記瞳孔画像のピクセル数とを乗算して、前記被験者の瞳孔の実寸を算出すること
を特徴とする請求項１に記載の瞳孔径計測装置。
【請求項３】
前記指標照射部は、予め決定された大きさの前記指標を照射し、
前記指標寸法算出部は、前記予め決定された大きさと、前記撮像画像内における指標画像の大きさとを比較して１ピクセル当たりの実寸を算出し、
前記瞳孔径算出部は、前記指標寸法算出部により算出された１ピクセル当たりの実寸と、前記瞳孔画像のピクセル数とを乗算して、前記被験者の瞳孔の実寸を算出すること
を特徴とする請求項１に記載の瞳孔径計測装置。
【請求項４】
前記指標照射部は、２つ以上の指標を照射し、
前記指標寸法算出部は、前記被験者に照射された実際の指標の大きさ又は指標間の間隔と、前記撮像画像内における複数の指標画像の大きさ又は指標画像間の間隔とを比較して、大きさごと又は間隔ごとに、１ピクセル当たりの実寸を算出すること
を特徴とする請求項２又は請求項３に記載の瞳孔径計測装置。
【請求項５】
前記指標照射部は、縦方向又は横方向の少なくとも一方向に配置して複数の指標を照射することを特徴とする請求項４に記載の瞳孔径計測装置。
【請求項６】
前記指標照射部は、グリッド状に配置して複数の指標を照射することを特徴とする請求項５に記載の瞳孔径計測装置。
【請求項７】
第１指標画像の大きさ又は第１指標画像間の間隔と実際の指標の大きさ又は指標間の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第１実寸と、第２指標画像の大きさ又は第２指標画像間の間隔と実際の第２指標の大きさ又は第２指標間の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第２実寸とを補間して、前記第１実寸と前記第２実寸との間における１ピクセル当たりの寸法を算出することを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れか一項に記載の瞳孔径計測装置。
【請求項８】
前記指標寸法算出部は、第１指標画像の大きさ又は第１指標画像間の間隔と実際の第１指標の大きさ又は第１指標画像間の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第１の実寸と、第２指標画像の大きさ又は第２指標画像間の間隔と実際の第２指標の大きさ又は第２指標間の間隔とから算出した１ピクセル当たりの第２の実寸とを、曲線により補間することを特徴とする請求項７に記載の瞳孔径計測装置。
【請求項９】
前記指標は、プルキニエ像であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の瞳孔径計測装置。
【請求項１０】
前記被験者の瞳孔に対向して配置された反射部を備え、
前記指標照射部は、前記反射部によって指標を反射させて、前記被験者の瞳孔付近に指標を照射することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の瞳孔径計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−１３０４３４（Ｐ２０１２−１３０４３４Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８３５４９（Ｐ２０１０−２８３５４９）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
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