瞳孔計測装置
【課題】 被験者の自然な状態における瞳孔径を計測することができる瞳孔計測装置を提供する。
【解決手段】 被験者の眼球位置が固定された状態で、左眼と右眼のうちの少なくとも一方の眼球の眼前に配置されたハーフミラー２１と、ハーフミラー２１を介した入射光から眼球を撮影する撮影部２と、撮影された眼球画像から瞳孔領域を抽出し、抽出された瞳孔領域から瞳孔径を算出する制御部１と、算出された瞳孔径の値を提示する提示部３とを有し、被験者の眼球位置が固定した状態で、被験者の上方から眼球に差し込む光Ｌを遮らないよう額当て及び顎置き、ハーフミラー２１及び撮影部２が配置されている。
【解決手段】 被験者の眼球位置が固定された状態で、左眼と右眼のうちの少なくとも一方の眼球の眼前に配置されたハーフミラー２１と、ハーフミラー２１を介した入射光から眼球を撮影する撮影部２と、撮影された眼球画像から瞳孔領域を抽出し、抽出された瞳孔領域から瞳孔径を算出する制御部１と、算出された瞳孔径の値を提示する提示部３とを有し、被験者の眼球位置が固定した状態で、被験者の上方から眼球に差し込む光Ｌを遮らないよう額当て及び顎置き、ハーフミラー２１及び撮影部２が配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者の瞳孔径を計測する瞳孔計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、瞳孔を検査する技術としては、下記の特許文献１−４などが知られている。
【０００３】
特許文献１，２には、光刺激による瞳孔反応を計測することを目的とした瞳孔径計測技術が記載されている。これらの特許文献１，２に記載された技術は、視界を遮断した暗状態にて、瞳孔対光反応に関する視標などを計測する。
【０００４】
特許文献３には、外部環境を目視しているときの瞳孔径を計測することを目的とした技術が記載されている。この特許文献３には、筐体内部を覗き込む構造となっており、当該筐体における視線方向を開放することによって外部環境の目視を可能としている。
【０００５】
特許文献４には、日常の瞳孔径を計測することを目的とした技術が知られている。この特許文献４には、日常状態を再現するため、広視野構造で構成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２３８８５３号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１３７３７５号
【特許文献３】特開２００２−３２５７３４号公報
【特許文献４】特開２０１０−２６８９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１，２に記載された技術では、視界を遮蔽して暗闇状態となっており、被験者の自然な状態での瞳孔を計測しているとは言えない。
【０００８】
特許文献３に記載された技術では、被験者の顔にゴーグルを押しつけて装着させたり、被験者が筐体を覗き込む構成となっているので、筐体の側面が眼球に差し込む光を遮断する。したがって、眼球の周辺が暗くなり、被験者の自然な状態での瞳孔を計測しているとは言えない。
【０００９】
また、上述した構成では、被験者が自然な状態で計測できないために、自然な状態での瞳孔径が計測できない可能性がある。具体的には、被験者の眼球の周囲が暗くなるために散瞳が誘発され、自然な状態よりも瞳孔が大きく計測されるという問題がある。さらに、片眼で計測する構成の特許文献１，３の構成では、片眼散瞳が誘発され、上記と同様に自然な状態よりも瞳孔が大きく計測されるという問題がある。また、他の問題として、撮影対象の眼球に撮影用の照明を照射すると、縮瞳が誘発され、自然な状態よりも瞳孔が小さく計測されるという問題がある。
【００１０】
更に、特許文献４に記載された装置は、日常状態における被験者の瞳孔径を計測するため、広視野構造で構成されているが、装置を被験者の顔に装着するゴーグルタイプの構成である。このため、被験者にとっては装着に手間がかかり、さらに、被験者の顔面形状によってはゴーグルがフィットせず苦痛を感じるという問題がある。
【００１１】
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、被験者の自然な状態における瞳孔径を計測することができる瞳孔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】
【００１２】
上記の課題を解決する第１の発明に係る瞳孔計測装置は、被験者の眼球位置を固定する眼球固定部と、
前記眼球固定部により被験者の眼球位置が固定された状態で、左眼と右眼のうちの少なくとも一方の眼球の眼前に配置されたハーフミラーと、
前記ハーフミラーを介した入射光から眼球を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により撮影された眼球画像から瞳孔径を算出する瞳孔径算出手段と、
前記瞳孔径算出手段で算出された瞳孔径の値を提示する提示手段とを有し、
前記眼球固定部により被験者の眼球位置が固定した状態で、被験者の上方から眼球に差し込む光を遮らないよう前記眼球固定部、前記ハーフミラー及び前記撮影手段が配置されていることを特徴とする。
【００１３】
第１の発明に係る瞳孔計測装置であって、第２の発明は、前記瞳孔径算出手段は、前記撮影手段により撮影された眼球画像を用いて瞳孔径の長さを推定することを特徴とする。
【００１４】
第１又は第２の発明に係る瞳孔計測装置であって、第３の発明は、前記撮影手段により撮影された眼球画像から瞳孔中心を通る水平方向の径の一部又は全部の欠けを検出する瞳孔欠け検出手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
第１乃至第３の何れかの発明に係る瞳孔計測装置であって、第４の発明は、前記撮影手段により撮影された眼球画像から瞳孔領域を抽出する瞳孔抽出手段を備え、前記瞳孔抽出手段は、前記抽出された瞳孔領域に重なった異物を除去し、当該瞳孔領域を補間することを特徴とする。
【００１６】
第１乃至第４の何れかの発明に係る瞳孔計測装置であって、第５の発明は、前記撮影手段により撮影された眼球画像から瞳孔領域を抽出する瞳孔抽出手段を備え、前記瞳孔抽出手段は、前記瞳孔領域が２以上抽出された場合に、予め設定された判断条件によって瞳孔領域を一箇所に確定することを特徴とする。
【００１７】
第１乃至第５の何れかの発明に係る瞳孔計測装置であって、第６の発明は、前記瞳孔径算出手段により算出された瞳孔径の値を保存する保存手段と、前記瞳孔径算出手段により算出された瞳孔径を前記保存手段に保存する任意の時間間隔を設定する時間間隔設定手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
第６の発明に係る瞳孔計測装置であって、第７の発明は、前記瞳孔径を計測する任意の計測時間を設定する計測時間設定手段と、前記計測時間設定手段により設定された計測時間に亘って前記瞳孔径算出手段により算出されて前記保存手段に保存された瞳孔径の値の平均値を求める平均瞳孔径算出手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
第１乃至第７の何れかの発明に係る瞳孔計測装置であって、第８の発明は、前記撮影手段は、赤外線カメラであり、被験者の眼球に赤外線光を照射する照明手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】
第６乃至第８の何れかの発明に係る瞳孔計測装置であって、第９の発明は、前記瞳孔径算出手段により算出された瞳孔径の値のうち、排除する値の条件を設定する排除条件設定手段と、前記排除条件設定手段により設定された条件に適合する値を排除するデータ排除手段とを備え、前記保存手段は、前記データ排除手段で排除されたデータを保存しないことを特徴とする。
【００２１】
第１乃至第９の何れかの発明に係る瞳孔計測装置であって、第１０の発明は、前記撮影手段により撮影された眼球画像に単位長さの目盛を重畳する目盛重畳手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
第１乃至第１０の何れかの発明に係る瞳孔計測装置であって、第１１の発明は、前記眼球固定部により被験者の眼球位置を固定した状態で、被験者の視線方向を中心として、水平方向において１００度以上、下方向に５０度以上の開放視野を有するよう前記眼球固定部、前記ハーフミラー及び前記撮影手段が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、被験者の眼球位置を固定した状態で、被験者の上方から被験者の眼球に差し込む光を遮らないよう構成されているので、被験者が日常生活と変わりない自然な状態で瞳孔径を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態として示す瞳孔計測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態として示す瞳孔計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態として示す瞳孔計測装置の外観構成を示す正面図である。
【図４】本発明の第１実施形態として示す瞳孔計測装置の外観構成を示す背面図である。
【図５】本発明の第１実施形態として示す瞳孔計測装置の外観構成を示す側面図である。
【図６】（ａ）は本発明の第１実施形態として示す瞳孔計測装置における被験者の眼球と撮影部との位置関係を示す図であり、（ｂ）は本発明の第１実施形態として示す瞳孔計測装置における被験者の眼球と撮影部との他の位置関係を示す図である。
【図７】（ａ）は被験者の瞳孔が散瞳している状態を示す図であり、（ｂ）は被験者の瞳孔が縮瞳している状態を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態として示す瞳孔計測装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２実施形態として示す瞳孔計測装置による横径を求める走査処理を説明する図である。
【図１０】本発明の第２実施形態として示す瞳孔計測装置による縦径を求める走査処理を説明する図である。
【図１１】本発明の第２実施形態として示す瞳孔計測装置による縦径を求める他の走査処理を説明する図である。
【図１２】本発明の第３実施形態として示す瞳孔計測装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】（ａ）は瞳孔に眼瞼が重なっていない時の撮影画像を示す図であり、（ｂ）は眼瞼が瞳孔に重なった時の撮影画像を示す図である。
【図１４】本発明の第３実施形態として示す瞳孔計測装置において、瞳孔径を推定する処理を説明する図である。
【図１５】本発明の第３実施形態として示す瞳孔計測装置の他の構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第３実施形態として示す瞳孔計測装置において、横径より上が欠けている様子を示す図である。
【図１７】本発明の第３実施形態として示す瞳孔計測装置において、横径より下が欠けている様子を示す図である。
【図１８】本発明の第３実施形態として示す瞳孔計測装置において、瞳孔に欠けがあるかを判断する処理を説明する図であり、（ａ）は横径が最大値となる走査線及び瞳孔中心を通る中央線が欠けている状態、（ｂ）は横径が最大値となる走査線における実際の瞳孔中心及び中央線が欠けている状態、（ｃ）は横径が最大値となる走査線のみが欠けている状態を示す。
【図１９】本発明の第４実施形態として示す瞳孔計測装置において、撮影画像に睫毛が混入した様子を示す図である。
【図２０】本発明の第４実施形態として示す瞳孔計測装置において、ノイズがある場合に走査線を補間する処理を示す図である。
【図２１】本発明の第５実施形態として示す瞳孔計測装置において、複数の瞳孔領域が検出された様子を示す図である。
【図２２】本発明の第６実施形態として示す瞳孔計測装置の構成を示すブロック図である。
【図２３】本発明の第７実施形態として示す瞳孔計測装置の構成を示すブロック図である。
【図２４】本発明の第８実施形態として示す瞳孔計測装置の構成を示すブロック図である。
【図２５】本発明の第８実施形態として示す瞳孔計測装置における照明ユニットの正面図である。
【図２６】本発明の第９実施形態として示す瞳孔計測装置の構成を示すブロック図である。
【図２７】本発明の第１０実施形態として示す瞳孔計測装置において、目盛フィルタを配置した様子を示す側面図である。
【図２８】本発明の第１０実施形態として示す瞳孔計測装置において、目盛フィルタを配置したときの撮影画像である。
【図２９】本発明の第１０実施形態として示す瞳孔計測装置において、画像処理によって瞳孔領域に目盛を重畳した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態として示す瞳孔計測装置は、例えば図１に示すように構成される。
【００２７】
この瞳孔計測装置は、制御部１、撮影部２、及び、提示部３を備える。制御部１は、例えばＣＰＵ、入出力Ｉ／Ｆ、メモリ及びハードディスク等からなるパーソナルコンピュータにより構成される。制御部１は、例えばＣＰＵが所定のプログラムに従って動作することによって、瞳孔抽出部１１及び瞳孔径算出部１２を実現する。なお、瞳孔計測装置において、瞳孔を抽出せずに瞳孔径算出部１２のみによって瞳孔径を算出できるものについては、後述する。
【００２８】
この瞳孔計測装置は、図２に概略構成を示すように、被験者の眼球Ｅの上方からの光Ｌを遮らないよう構成されている。瞳孔計測装置は、被験者の眼球Ｅの眼前にハーフミラー２１が配置される。ハーフミラー２１は、被験者の眼球Ｅからの光を下方向に反射するよう、被験者の眼球Ｅに対して傾けて配置されている。
【００２９】
撮影部２は、ハーフミラー２１により反射された光が供給されるよう配置されている。撮影部２は、ハーフミラー２１の光反射面の下方に配置されている。このようなハーフミラー２１及び撮影部２の配置は、筐体２０によって位置決めされている。
【００３０】
この撮影部２の撮影範囲は、予め被験者の眼球Ｅ付近に限定しておく。これにより、撮影画像に瞳孔と類似するまつげやホクロなどの物体が映り込むことを抑制し、瞳孔領域の抽出精度を向上させる。例えば、瞳孔以外の物体を瞳孔として抽出してしまう誤検出を抑制することができる。
【００３１】
具体的には、瞳孔計測装置は、図３の正面図、図４の背面図、図５の側面図に示すように構成されている。
【００３２】
図３、図４、図５に示すように、ハーフミラー２１は、被験者の眼球Ｅの眼前に配置されるよう筐体２０ａに取り付けられる。このハーフミラー２１は、図５に示すように、被験者の眼球Ｅに対して傾けて筐体２０ａに取り付けられている。また、図３、図５に示すように、ハーフミラー２１の下方向に撮影部２が設けられている。
【００３３】
なお、ハーフミラー２１は、左眼と右眼のうちの少なくとも一方の瞳孔径のみを計測する場合、左眼と右眼のうちの少なくとも一方の眼球の眼前に配置されていればよい。
【００３４】
図４に示すように、瞳孔計測装置の背面には、被験者の眼球位置を固定する眼球固定部としての額当て２２ａ、顎置き２２ｂが設けられている。これにより、図５に示すように被験者Ｐは、瞳孔計測時において、額当て２２ａに額を押しつけ、顎置き２２ｂに顎を載せる状態とすることによって頭部位置を固定して、眼球位置を固定できる。
【００３５】
この瞳孔計測装置は、被験者に自然な状態で瞳孔径計測を行うために、できるだけ広い有効視野となるよう額当て２２ａ及び顎置き２２ｂ、ハーフミラー２１及び撮影部２が配置されていることが望ましい。具体的には、額当て２２ａ及び顎置き２２ｂにより被験者の眼球位置を固定した状態で、被験者の開放視野は視線方向を中心として、誘導視野に相当する水平方向１００度以上２１０度以下、上方向３５度以上６０度以下、下方向５０度以上７５度以下有することが望ましい。なお、これら前記した上限値２１０度、６０度、７５度は、それぞれ水平方向、上方向、下方向の人間の視野の上限値である。水平方向において１００度以上、下方向に５０度以上の開放視野とすることにより、日常視に近い状態を再現し、自然な瞳孔径を計測する。なお、この瞳孔計測装置は、被験者の眼球Ｅの上方が開放されているため、上方の視野はすでに３５度以上を有する。
【００３６】
このように、瞳孔計測装置は、眼球固定部としての額当て２２ａ及び顎置き２２ｂにより眼球位置が固定された状態で、ハーフミラー２１によって、被験者の眼球Ｅからの光を撮影部２に反射する。これにより、撮影部２は、ハーフミラー２１を介した入射光から眼球を撮影する。
【００３７】
撮影部２により撮影が行われると、制御部１における瞳孔抽出部１１は、撮影部２から撮影画像が供給される。瞳孔抽出部１１は、撮影部２により撮像された撮影画像から、瞳孔領域を抽出する。このとき、瞳孔抽出部１１は、撮影画像内の輝度に基づいて瞳孔領域を抽出する。瞳孔領域を抽出する２値化閾値は、予め設定されている。例えば、撮影画像内で最も暗い輝度の円領域を瞳孔領域として抽出する。
【００３８】
なお、二値化の閾値を変更することで個人差を吸収することができる。また、瞳孔領域以外の領域を瞳孔領域として抽出する誤抽出を抑制するために、一般的な瞳孔の大きさから推測される領域幅を予め設定しておくことが望ましい。これにより、瞳孔領域以外の領域を除去したり、瞳孔がほぼ円形であることから抽出された領域を円形近似したりするなどの処理により、瞳孔領域の抽出精度を上げることができる。
【００３９】
瞳孔径算出部１２は、瞳孔抽出部１１により抽出された瞳孔領域を用いて、瞳孔径を求める。この瞳孔径を求める動作は、後述するように、瞳孔の横径又は縦径を算出することや、瞳孔径を推定することも含む。このとき、瞳孔径算出部１２は、瞳孔領域の横幅及び縦幅を算出し、最大値を瞳孔径として算出する。この瞳孔径は、瞳孔領域の横幅又は縦幅の画素数で特定することができる。
【００４０】
瞳孔径算出部１２は、瞳孔径を実測値で提示するために、実測値を算出しても良い。瞳孔径算出部１２は、図６（ａ）に示すように、撮影部２の撮影画角（水平画角：θＷ、垂直画角：θＨ）と、撮影部２から被験者の眼球Ｅまでの投影距離Ｄとから、下記の式１ａ、式１ｂを用いて撮影範囲（横幅の長さ：ＬＷ、縦幅の長さ：ＬＨ）を算出する。ここで、撮影部２の撮影画角は、水平画角のθＷ、垂直画角のθＨの双方を含む。また、撮影部２の撮影範囲は、横幅の長さＬＷ、縦幅の長さＬＨとなる。
【００４１】
ＬＷ＝２×Ｄ×ｔａｎ（θＷ／２） （式１ａ）
ＬＨ＝２×Ｄ×ｔａｎ（θＨ／２） （式１ｂ）
ここで、図２乃至図５のような構成では、撮影部２の投影距離Ｄ’は、図６（ｂ）のように、被験者の眼球Ｅからハーフミラー２１までの距離と、ハーフミラー２１から撮影部２までの距離の加算値となる。
【００４２】
上記の式１ａ、式１ｂで特定される撮影範囲に占める画素数は、撮影部２の解像度（横の解像度：ＰＷ、縦の解像度：ＰＨ）で特定される。このため、撮影部２の撮影範囲を特定する横幅ＬＷ又は縦幅ＬＨを、横方向解像度ＰＷ又は縦方向解像度ＰＨで割る。これにより、瞳孔径算出部１２は、下記の式２ａ、式２ｂによって、撮影画像における横方向の一画素単位長さＳＷ又は縦方向の一画素単位長さＳＨを算出できる。
【００４３】
ＳＷ＝ＬＷ／ＰＷ＝（２×Ｄ×ｔａｎ（θＷ／２））／ＰＷ （式２ａ）
ＳＨ＝ＬＨ／ＰＨ＝（２×Ｄ×ｔａｎ（θＷ／２））／ＰＨ （式２ａ）
このように、瞳孔計測装置は、瞳孔径算出部１２により算出された瞳孔径の画素数に、画素当たりの単位長さを乗数することによって、瞳孔径の実測値を算出できる。なお、この瞳孔径の算出方法は、あくまでも一例であり、後述の第２実施形態で示す方法を採用して瞳孔径を算出しても良い。
【００４４】
そして、制御部１は、計測された瞳孔径を提示部３に供給する。提示部３は、制御部１から供給された瞳孔径を表示又は音声出力する。このとき、提示部３は、実測値を提示しても良く、画素数を提示しても良い。これにより、瞳孔計測装置は、計測者に被験者の瞳孔径を通知する。
【００４５】
また、この瞳孔計測装置は、撮影部２による撮影画像の取得動作、瞳孔抽出部１１による瞳孔領域の抽出処理、瞳孔径算出部１２による瞳孔径の算出処理、及び、提示部３による瞳孔径の提示動作を任意の周期で行っても良い。これにより、瞳孔計測装置は、計測者に任意の瞳孔径の値を提示することができる。
【００４６】
なお、左眼と右眼の両方の眼球を撮影する場合は、１台の撮影部２で両眼を撮影してもよく、２台の撮影部２で左眼及び右眼の眼球をそれぞれ独立に撮影してもよい。１台の撮影部２で両眼を同時に撮影する場合には、撮影範囲のうちの眼球位置を予め設定することが望ましい。これにより、撮影部２により撮影した撮影画像における左右の眼球付近を特定でき、当該眼球付近となる領域をトリミングできる。また、撮影画像に瞳孔と類似する物体（まつげ、ホクロなど）が映り込むことを排除し、瞳孔領域の抽出精度を向上させることができ、瞳孔以外を抽出してしまう誤動作を避けることができる。
【００４７】
以上のように、この瞳孔計測装置は、被験者の眼球位置を固定した状態で、被験者の上方から被験者の眼球Ｅに差し込む光を遮らないよう額当て２２ａ及び顎置き２２ｂ、ハーフミラー２１及び撮影部２が配置されている。したがって、この瞳孔計測装置によれば、被験者が日常生活と変わりない自然な状態で瞳孔径を計測することができる。
【００４８】
すなわち、ゴーグルの装着や、筒状の筐体内を覗き込む構造を採用した場合は、被験者の眼球Ｅに差し込む周囲の光を装置が遮ってしまう。このため、被験者の眼球Ｅの周辺が暗くなり、図７（ａ）のように、撮影画像１００における瞳孔領域１０１ａが大きくなる散瞳が誘発される。また、片眼を遮蔽する構造の瞳孔計測装置では、片眼散瞳が誘発される。一方、明瞭な眼球撮影画像を取得するために、被験者の眼球Ｅに対して撮影照明を照射すると、図７（ｂ）のように、撮影画像１００における瞳孔領域１０１ａが小さくなる縮瞳が誘発される。したがって、自然な瞳孔径を計測することができない。
【００４９】
これに対し、第１実施形態として示す瞳孔計測装置によれば、(1)被験者の眼球Ｅの上方から差し込む光Ｌを遮らない構造となっており、且つ、(2)視線を遮らず両眼を開放して被験者の眼球Ｅを撮像できる。この(1)、(2)の構成を併用することにより、瞳孔計測装置は、日常生活と変わらない自然な状態で瞳孔径を計測できる。
【００５０】
また、この瞳孔計測装置によれば、被験者の眼球Ｅと撮影部２との位置関係を固定するために、ゴーグルタイプのように被験者の顔に装置を装着する必要なく、装置の装着によって被験者の精神状態が日常と変わることなく、自然な状態で瞳孔径を計測できる。
【００５１】
［第２実施形態］
つぎに、第２実施形態として示す瞳孔計測装置について説明する。なお、上述の第１実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００５２】
第２実施形態に係る瞳孔計測装置は、制御部１における瞳孔抽出部１１を使用せずに瞳孔径を算出するものである。この瞳孔計測装置は、例えば図８に示すように、制御部１に瞳孔抽出部１１を備えていない。
【００５３】
この瞳孔計測装置における瞳孔径算出部１２は、図９に示すように、瞳孔が含まれる撮影画像に対して水平方向に伸びる走査線を設定して、瞳孔径を上から下方向に走査する。図９に示す例では、上から走査線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５を示している。各走査線Ｌ１〜Ｌ５は、瞳孔を横切る左側端点ＰＬ及び右側端点ＰＲが検出される。瞳孔径算出部１２は、各走査線Ｌ１〜Ｌ５のうち瞳孔を示す画素であると認識される暗い画素の端点を検出することで、左側端点ＰＬ及び右側端点ＰＲを検出する。
【００５４】
次に瞳孔径算出部１２は、走査線Ｌ１〜Ｌ５の左側端点ＰＬと右側端点ＰＲとの距離のうち、最大値を特定する。この最大値Ｘｍａｘは、ピクセル数で表される。これにより、瞳孔径算出部１２は、撮影部２により撮影された撮影画像を用いて瞳孔の水平方向の径である横径を求めることができる。
【００５５】
瞳孔径算出部１２は、上述の走査処理により求めた瞳孔の横径Ｘｍａｘ［ピクセル］に実寸換算処理を施すことが望ましい。このため、瞳孔径算出部１２は、予め単位ピクセルの横幅Ａ［ｍｍ］を設定しておく。そして、瞳孔径算出部１２は、走査処理によって横径Ｘｍａｘ［ピクセル］を求めて、単位ピクセルの横幅Ａ［ｍｍ］を乗算して、横径の実測値Ｗ（Ｘｍａｘ×Ａ）［ｍｍ］を算出できる。
【００５６】
この瞳孔計測装置において、瞳孔径算出部１２は、瞳孔抽出部１１を使用せずに、瞳孔の垂直方向の径である縦径を算出することができる。
【００５７】
瞳孔径算出部１２は、上述した走査処理によって、図１０に示すように、撮影画像に対して複数の走査線を設定する。なお、図１０のＣは、瞳孔の理想的な中央線であり、Ｓｏは走査線上における瞳孔の幅の中央位置である。瞳孔径算出部１２は、走査線のうち、瞳孔であると認識できる暗い画素を含む走査線の数が特定できる。図１０の例では、瞳孔に、走査線がＬ１〜ＬＮだけ設定され、瞳孔を含む走査線の数は、Ｎとなる。したがって、瞳孔径算出部１２は、瞳孔上に設定された走査線の数としてのＹ［ピクセル］を特定でき、当該Ｙ［ピクセル］を瞳孔の縦径として算出できる。
【００５８】
瞳孔径算出部１２は、上述の走査処理により求めた瞳孔の縦径Ｙ［ピクセル］に実寸換算処理を施すことが望ましい。このため、瞳孔径算出部１２は、予め単位ピクセルの縦幅Ｂ［ｍｍ］を設定しておく。瞳孔径算出部１２は、走査処理によって横径Ｙ［ピクセル］を求めて、単位ピクセルの縦幅Ｂ［ｍｍ］を乗算して、縦径の実測値Ｈ（Ｙ×Ｂ）［ｍｍ］を算出できる。
【００５９】
瞳孔径算出部１２は、瞳孔の縦径を算出するために他の方法を使用しても良い。瞳孔径算出部１２は、図１１に示すように、走査処理によって特定した横径Ｘｍａｘが得られる走査線から、瞳孔の横径が最小となる走査線までの数［ピクセル］を特定する。瞳孔の横径が最小となる走査線は、瞳孔が点のように認識され、瞳孔の最下線に相当する。瞳孔径算出部１２は、横径Ｘｍａｘからの走査線の数［ピクセル］を２倍することによって、縦径Ｈを算出できる。
【００６０】
図１１に示すように、瞳孔径算出部１２は、横径Ｘｍａｘが得られる走査線より下方向における走査線の数を使用して縦径を算出することが望ましい。この縦径の算出方法によれば、瞼と瞳孔が重なって瞳孔の上部が欠けても精度の高い縦径を算出できる。
【００６１】
また、瞳孔径算出部１２は、走査処理によって算出した瞳孔の横径Ｘｍａｘ又は縦径から瞳孔の面積を算出して、瞳孔の大きさを面積として表しても良い。
【００６２】
以上のように、この瞳孔計測装置は、第１実施形態と同様に、被験者の眼球位置を固定した状態で、被験者の上方から被験者の眼球Ｅに差し込む光を遮らないよう額当て２２ａ及び顎置き２２ｂ、ハーフミラー２１及び撮影部２が配置されている。したがって、この瞳孔計測装置によれば、被験者が日常生活と変わりない自然な状態で瞳孔径を計測することができる。
【００６３】
また、この瞳孔計測装置によれば、瞳孔抽出部１１によって撮影画像から瞳孔領域を抽出することなく瞳孔径を算出できる。
【００６４】
［第３実施形態］
つぎに、第３実施形態として示す瞳孔計測装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００６５】
第３実施形態として示す瞳孔計測装置は、図１２に示すように、上述した瞳孔径算出部１２を使用せず、瞳孔径推定部１２’によって瞳孔径を推定するものである。
【００６６】
瞳孔径の計測において、被験者が日常生活と変わりない自然な状態で瞳孔径を計測するため、被験者の眼瞼が下垂している場合でも被験者の瞼を手などで引き上げるなどの行為をしない方が望ましい。
【００６７】
例えば図１３（ａ）に示すように、眼瞼が下垂していない時には瞳孔部分には眼瞼が重ならず、撮影画像の瞳孔部分には欠けがないものとなる。一方、被験者が高齢者等である場合などには、眼瞼が下垂して瞳孔の一部が隠れてしまう。この場合、図１３（ｂ）のように、撮影画像には瞳孔部分に欠けが現れる。図１３（ｂ）のように瞳孔に欠けが現れた場合、上述したような走査処理によって瞳孔径を計測しても正確な瞳孔径が計測できない可能性がある。
【００６８】
瞳孔径推定部１２’は、図１４に示すように、三平方の定理によって瞳孔径を推定する。図１４において、瞳孔の直径をｄ、半径をｒとする。瞳孔が欠けている時の瞳孔の直径ｄは、下記の式３のように、
ｄ＝（ｙ２＋（Ｘｍａｘ／２）２）／ｙ （式３）
によって推定できる。この式３において、Ｘｍａｘは、撮影画像に現れている瞳孔部分において水平方向の走査線ＡＣを設定したときの最大長さである。ｙはＸｍａｘの垂線であって瞳孔部分の最下部を通る線分ＤＢの長さである。
【００６９】
図１４において、（Ｘｍａｘ／２）＞ｙの時、
ＡＣ＝Ｘｍａｘ、ＡＤ＝ＤＣ＝Ｘｍａｘ／２、ＯＡ＝ＯＢ＝ｒ、ＤＢ＝ｙ
となる。また、三角形ＯＡＤにおいて三平方の定理を用いると、式４の関係式が成り立つ。
【００７０】
ＯＡ２＝ＯＤ２＋ＡＤ２＝（ＯＢ−ＤＢ）２＋ＡＤ２ （式４）
上記の式４より、
ｒ２＝（ｒ−ｙ）２＋（Ｘｍａｘ／２）２＝ｒ２−２ｒｙ＋ｙ２＋（Ｘｍａｘ／２）２ （式５）
となる。実際の瞳孔中心からの半径ｒは、式５より、
ｒ＝（ｙ２＋（Ｘｍａｘ／２）２）／２ｙ （式６）
となる。よって、瞳孔の直径ｄは、式６より、
ｄ＝２ｒ＝（ｙ２＋（Ｘｍａｘ／２）２）／ｙ （式７）
となる。
【００７１】
以上より、瞳孔計測装置は、撮影部２により撮影された瞳孔画像と、上記の式７から、瞳孔径を推定することができる。したがって、この瞳孔計測装置によれば、図１３（ｂ）のように眼瞼が下垂していても、瞳孔径を推定できる。
【００７２】
また、この瞳孔計測装置は、撮影部２から得られた瞳孔画像における瞳孔が欠けていると判定したときのみ、上述した瞳孔径の推定をしても良い。
【００７３】
この瞳孔計測装置は、図１５に示すように、制御部１に、瞳孔欠け検出部１３を備えている。瞳孔欠け検出部１３は、撮影画像を用いて瞳孔部分が欠けた状態となっているかを検出する。
【００７４】
瞳孔欠け検出部１３は、上述した第２実施形態のように、撮影画像に対して水平方向に走査処理を行う。瞳孔欠け検出部１３は、図１６に示すように、走査線における左側端点ＰＬと右側端点ＰＲを求め、水平方向における瞳孔の幅Ｓ［ピクセル］を検出する。瞳孔欠け検出部１３は、当該瞳孔の幅Ｓの中央位置Ｓｏを算出する。
【００７５】
撮影画像内における瞳孔に欠けが無い場合、この中央位置Ｓｏは、瞳孔の理想的な中央線Ｃと一致する。しかし、撮影画像内における瞳孔に欠けが現れた場合、この中央位置Ｓｏは、中央線Ｃからずれる。
【００７６】
瞳孔径推定部１２’は、中央位置Ｓｏが中央線Ｃ上に存在する場合に、当該走査線が欠けていないと判定できる。また、瞳孔径推定部１２’は、第２実施形態において算出された横径Ｘｍａｘの上方から瞳孔領域の最下部まで中央位置Ｓｏが水平方向に対して一定になった場合、瞳孔中心を通る水平方向の径に欠けが無いと判定できる。
【００７７】
瞳孔径推定部１２’は、図１７に示すように、横径Ｘｍａｘが算出できる位置又はその下方を始点として最下部まで中央位置Ｓｏが一定になった場合、瞳孔中心を通る水平方向の径に欠けがあると判定できる。
【００７８】
このように、瞳孔径推定部１２’は、走査処理を行って、複数の走査線における中央位置Ｓｏの変化から瞳孔の欠けを検出できる。なお、瞳孔径推定部１２’は、中央位置Ｓｏが一定となる領域が瞳孔の上部と下部で２つ以上存在した場合は、より下部の領域を採用する。
【００７９】
また、瞳孔欠け検出部１３は、図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、撮影画像において瞳孔が欠けている場合には、（Ｘｍａｘ／２）＞ｙが成り立つ。図１８（ａ）は横径が最大値Ｘｍａｘとなる走査線及び瞳孔中心Ｏを通る中央線Ｃが欠けている状態を示す。図１８（ｂ）は横径が最大値Ｘｍａｘとなる走査線における実際の瞳孔中心Ｏ及び中央線Ｃが欠けている状態を示す。図１８（ｃ）は横径が最大値Ｘｍａｘとなる走査線のみが欠けている状態を示す。これらの何れかの状態であっても、撮影画像における瞳孔が欠けている場合には、（Ｘｍａｘ／２）＞ｙの関係が成り立つ。
【００８０】
よって、瞳孔欠け検出部１３は、当該関係が成り立つ場合には瞳孔に欠けが現れていると判定できる。一方、瞳孔欠け検出部１３は、当該関係が成り立たない場合には瞳孔に欠けが現れていないと判定できる。
【００８１】
なお、瞳孔計測装置は、走査線における中央位置Ｓｏから瞳孔の欠けを検出するのみならず、瞳孔の上半分と下半分との面積差分、瞳孔の曲率変化によって瞳孔の欠けを検出することもできる。
【００８２】
瞳孔欠け検出部１３は、撮影画像における瞳孔に欠けが現れていると判定した場合、その旨を瞳孔径推定部１２’に供給する。これにより、瞳孔径推定部１２’は、撮影画像における瞳孔に欠けが現れていると判定した場合にのみ、瞳孔径を推定する。一方、この瞳孔計測装置においては、撮影画像における瞳孔に欠けが現れていないと判定した場合には、瞳孔径を推定することなく、瞳孔径を算出する。このとき、瞳孔径推定部１２’は、瞳孔径算出部１２と同様に動作する。すなわち、瞳孔径推定部１２’は、上述した式１ａ〜式２ｂによって瞳孔径を算出しても良く、図９乃至図１１に示した走査処理によって瞳孔径を算出しても良い。
【００８３】
以上のように、この瞳孔計測装置によれば、撮影部２により撮影された撮影画像を用いて瞳孔径の長さを推定できる。これにより、瞳孔計測装置によれば、図１３（ｂ）のように、喩え眼瞼が下垂したことによって撮影画像における瞳孔が欠けていても、瞳孔径を求めることができる。したがって、この瞳孔計測装置によれば、被験者が日常生活と変わりない自然な状態で瞳孔径を計測することができる。
【００８４】
また、この瞳孔計測装置によれば、撮影部２により撮影された撮影画像から瞳孔中心を通る水平方向の径の一部又は全部の欠けを検出できる。これにより、この瞳孔計測装置によれば、撮影画像における瞳孔に欠けがある場合には瞳孔径を推定し、欠けが無い場合には、撮影画像から瞳孔径を算出できる。
【００８５】
更に、この瞳孔計測装置によれば、撮影画像において瞳孔に欠けが発生した場合に、計測者に通知することができる。これにより、計測者に対して正しい瞳孔径が計測できない可能性や、瞳孔径を推定することや、撮影画像の取り直しを促すことを通知できる。
【００８６】
［第４実施形態］
つぎに、第４実施形態として示す瞳孔計測装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００８７】
第４実施形態として示す瞳孔計測装置は、撮影部２により撮影された撮影画像から瞳孔領域を抽出し、抽出された瞳孔領域に重なった異物を除去し、当該瞳孔領域を補間するものである。この瞳孔領域に重なる異物としては、主として、瞳孔以外の睫毛などが挙げられる。
【００８８】
例えば図１９に示すように、撮影部２により撮影した撮影画像に睫毛が混入した場合、瞳孔抽出部１１によって瞳孔領域の抽出のために、撮影画像に対して２値化を行うと、睫毛部分は、瞳孔領域としては認識されない。すなわち、２値化後の撮影画像において、瞳孔領域は黒となるが、睫毛部分は白となる。図１９は、睫毛部分がノイズＮ１〜Ｎ５として現れている様子を示している。睫毛が混入した状態で抽出された瞳孔領域は、当該睫毛のために、各走査線Ｌ１，・・・が分断されてしまう。
【００８９】
そこで、瞳孔抽出部１１は、抽出された瞳孔領域に重なった異物を除去し、当該瞳孔領域を補間する。例えば、図２０に示すように、走査線上における睫毛部分によるノイズＮの横幅Ｘｎ［ピクセル］が、所定の設定値［ピクセル］よりも小さいか否かを判定する。この所定の設定値は、例えば実際に睫毛が混入した様子に基づいて数個のピクセルと設定する。瞳孔抽出部１１は、ノイズＮの横径Ｘｎが所定の設定値よりも小さい場合には瞳孔領域が連続しているものとして走査線を補間する。このとき、瞳孔抽出部１１は、ノイズＮの横径Ｘｎが所定の設定値よりも小さい部分を瞳孔領域として塗りつぶしても良い。
【００９０】
このように、瞳孔抽出部１１は、瞳孔領域に重なった異物を除去し、瞳孔領域を補間するので、瞳孔に睫毛が重なった状態で撮影部２により撮影しても、当該睫毛によって瞳孔領域が算出できないことを回避することができる。したがって、瞳孔計測装置によれば、被験者が日常生活と変わりない自然な状態において睫毛が瞳孔に重なることが多くても、睫毛を強制的に持ち上げるなどの処置をする必要が無い。よって、上述した実施形態と同様に、日常生活と変わりない自然な状態で瞳孔径を計測することができる。
【００９１】
［第５実施形態］
つぎに、第５実施形態として示す瞳孔計測装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００９２】
第５実施形態として示す瞳孔計測装置は、瞳孔抽出部１１によって瞳孔領域が２以上抽出された場合に、予め設定された判断条件によって瞳孔領域を一箇所に確定するものである。
【００９３】
上述の第１実施形態で説明したように、本願の瞳孔計測装置は、被験者の眼球位置を固定した状態で、被験者の上方から被験者の眼球Ｅに差し込む光を遮らないよう額当て２２ａ及び顎置き２２ｂ、ハーフミラー２１及び撮影部２が配置されている。しかし、瞳孔計測装置が設置された光環境によっては、被験者の眼における目尻や目頭に影が発生してしまう。この場合、瞳孔抽出部１１によって瞳孔領域が２以上抽出されてしまう。
【００９４】
そこで、瞳孔計測装置は、撮影画像から瞳孔領域を抽出した後に、目尻や目頭付近において瞳孔領域と抽出された部分を除くように、予め設定された判断条件によって瞳孔領域を一箇所に確定する。この判断条件は、瞳孔領域の形状、撮影画像内における位置、上述の横径Ｘｍａｘの大きさが挙げられる。例えば、撮影画像内における略中心位置に現れ、略真円形状であり、他の瞳孔領域よりも大きいサイズのものを、正しい瞳孔領域として一箇所に確定する。
【００９５】
以上のように、瞳孔抽出部１１は、撮影画像に影等が発生して２以上の瞳孔領域が抽出されても、１つの瞳孔領域を確定できる。したがって、この瞳孔計測装置によれば、被験者の眼の周りの光環境に拘わらず、日常生活と変わりない自然な状態で瞳孔径を計測することができる。
【００９６】
［第６実施形態］
つぎに、第６実施形態として示す瞳孔計測装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００９７】
この瞳孔計測装置は、図２２に示すように、瞳孔径算出部１２により算出された瞳孔径の値を保存する保存部１４と、瞳孔径算出部１２により算出された瞳孔径を保存する任意の時間間隔を設定する時間間隔設定部１５とを備える。
【００９８】
この瞳孔計測装置は、時間間隔設定部１５によって瞳孔径算出部１２により算出された瞳孔径を算出する間隔を設定する。この時間間隔設定部１５は、例えば計測者によって任意の時間間隔が入力される。この時間間隔は、瞳孔が周囲の明るさや揺らぎによって常に変化しているため、当該変化が計測できるような短い時間間隔であることが望ましい。そして、時間間隔設定部１５は、保存部１４によって、設定された任意の時間間隔ごとに瞳孔径算出部１２により算出された瞳孔径を保存させる。
【００９９】
これにより、瞳孔計測装置によれば、制御部１によって、任意の時間間隔ごとに保存部１４に保存した瞳孔径を時系列に提示部３に出力する。これによって、計測者に時間経過に対する瞳孔径の変化を通知できる。ここで、瞳孔は、周囲の明るさや揺らぎによって常に変化している。これに対し、この瞳孔計測装置は、時間経過による瞳孔の変化を提示することができる。
【０１００】
また、提示部３は、数値の羅列によって瞳孔径の変化を提示しても良く、グラフに加工して瞳孔径の変化を提示してもよい。また、制御部１は、任意の時間間隔で保存された瞳孔径の値を用いて、時間的に前後する複数の瞳孔径の差分を演算し、瞳孔径の変化量を提示することもできる。
【０１０１】
［第７実施形態］
つぎに、第７実施形態として示す瞳孔計測装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【０１０２】
第７実施形態として示す瞳孔計測装置は、図２３に示すように、第６実施形態に対して、平均瞳孔径算出部１６及び計測時間設定部１７を更に備える。
【０１０３】
計測時間設定部１７は、瞳孔径を計測する任意の計測時間を設定する。この計測時間は、例えば、計測者によって任意の値が入力される。この計測時間は、瞳孔が周囲の明るさや揺らぎによって常に変化しているため、当該揺らぎ間隔や揺らぎ度合いを考慮して、被験者本来の瞳孔径が計測できる時間とすることが望ましい。
【０１０４】
平均瞳孔径算出部１６は、計測時間設定部１７により設定された計測時間に亘って瞳孔径算出部１２により算出され保存部１４に保存された複数の瞳孔径の値を用いて、瞳孔径の値の平均値を求める。このとき、平均瞳孔径算出部１６は、任意の計測時間において、任意の時間間隔ごとに算出された瞳孔径の保存回数と、保存された瞳孔径の値とから、瞳孔径の平均値を取得する。
【０１０５】
これにより、この瞳孔計測装置によれば、瞳孔が周囲の明るさや揺らぎによって常に変化していても、瞳孔径の平均値を求めることによって、被験者本来の瞳孔径に対して精度の高い瞳孔径を計測できる。すなわち、瞬間の計測値を用いて精度の高い瞳孔径を確定することが困難であっても、瞳孔径の平均値を提示できる。
【０１０６】
［第８実施形態］
つぎに、第８実施形態として示す瞳孔計測装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【０１０７】
第８実施形態として示す瞳孔計測装置は、撮影部２を赤外線カメラとし、被験者の眼球Ｅに赤外線光を照射する照明ユニット２３を備えている。
【０１０８】
この照明ユニット２３は、図３及び図４、図２４に示すように、頭部固定部としての額当て２２ａ及び顎置き２２ｂによって被験者の眼球Ｅが固定された状態で、被験者の視線を妨げないよう設置されている。図２４に示すように、照明ユニット２３は、被験者の眼球Ｅ上方の赤外線ＬＥＤ３１ａ、被験者の眼球Ｅ下方の赤外線ＬＥＤ３１ｂを含む。
【０１０９】
更に具体的には、照明ユニット２３は、図２５に示すように、中央が開口部２３ｂとされて被験者の眼球Ｅの視線を通過させるよう成形された本体部２３ａを有する。この本体部２３ａは、開口部２３ｂにおける縁部を被験者の眼球Ｅ側に傾斜した面に、複数の赤外線ＬＥＤ２３ｃが設けられている。この赤外線ＬＥＤ２３ｃは、右眼用の上方ＬＥＤが４個、右眼用の下方ＬＥＤが４個、左眼用の上方ＬＥＤが４個、左眼用の下方ＬＥＤが４個設けられている。このように小型の赤外線ＬＥＤ２３ｃを被験者の眼球Ｅの周囲に複数設けることによって、視界を遮ることなく効率的に被験者の眼球Ｅを照射する。
【０１１０】
この瞳孔計測装置は、撮影部２による撮影画像の取得時に、照明ユニット２３によって赤外線ＬＥＤを点灯させる。ここで、赤外線光は、被験者には見えないので、瞳孔を縮瞳させることはない。これにより、被験者の眼球Ｅが鮮明に撮像された撮影画像を得る。この撮影画像は、瞳孔以外の画像部分を白飛びさせて、周囲の状況に拘わらず瞳孔抽出をコンスタントに行うことができるようにする。
【０１１１】
このような瞳孔計測装置は、被験者の眼球Ｅに赤外線光を照射して、赤外線カメラで被験者の眼球Ｅを撮影することにより、瞳孔を縮瞳させることなく、撮影環境を明るくでき、瞳孔が明瞭な撮影画像を取得することができる。これにより、瞳孔計測装置は、自然な状態の瞳孔で、精度の高い瞳孔径を算出できる。
【０１１２】
［第９実施形態］
つぎに、第９実施形態として示す瞳孔計測装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【０１１３】
第９実施形態として示す瞳孔計測装置は、被験者による瞼の瞬きやノイズ等で誤計測が生ずる撮影画像を排除するものである。この瞳孔計測装置は、図２６に示すように、第７実施形態に対して、データ排除部１８及び排除条件設定部１９を備える。
【０１１４】
排除条件設定部１９は、瞳孔径算出部１２により算出された瞳孔径値データのうち、排除する瞳孔径値データの条件を設定する。
【０１１５】
データ排除部１８は、瞳孔径算出部１２により算出された瞳孔径値データのうち、排除条件設定部１９により設定された条件に適合する値を排除する。このとき、データ排除部１８は、排除条件設定部１９により設定された条件に適合する瞳孔径値データを保存部１４に保存させないようにする。これにより、保存部１４は、データ排除部１８で排除された瞳孔径値データを保存しない。
【０１１６】
具体的には、被験者の生理的な瞳孔の大きさは、一般的に直径２〜４ｍｍである。このため、排除条件設定部１９は、排除する瞳孔径値データの条件を１ｍｍ以下且つ６ｍｍ以上と設定する。なお、この具体的な値はあくまで一例である。この具体的な値は、計測者による入力操作等によって設定される。
【０１１７】
被験者の眼の瞬きによって瞳孔抽出部１１が瞳孔領域を抽出できずに、瞳孔径算出部１２によって瞳孔径が０ｍｍと出力される場合がある。また、ノイズなどの外乱によって瞳孔径算出部１２によって６ｍｍ以上の瞳孔径が出力された場合がある。これら場合の瞳孔径値データは、排除する瞳孔径値データの条件としての１ｍｍ以下且つ６ｍｍ以上の条件に該当する。したがって、データ排除部１８は、当該瞳孔径値データを保存部１４には保存させない。
【０１１８】
また、排除条件設定部１９は、瞳孔径値データの排除条件を、前回の算出値との差分として設定してもよい。例えば、排除条件設定部１９によって差分を２ｍｍと設定すると、データ排除部１８は、前回に保存部１４に保存した瞳孔径値データと今回に瞳孔径算出部１２で算出された瞳孔径値データとの差分を演算する。２ｍｍ以上の差分が発生した場合は、データ排除部１８は、今回の瞳孔径値データを排除する。この時、データ排除部１８は、差分が発生する前に算出された瞳孔径値データと現在に算出された瞳孔径値データとの差分が２ｍｍ以下になるまで、瞳孔径値データを排除し続ける。
【０１１９】
以上のように、この瞳孔計測装置によれば、被験者の瞬きや、撮影画像に発生したノイズによって瞳孔径が誤検出されても、排除条件設定部１９によって設定した条件によってデータ排除部１８が、誤検出された瞳孔径値データを排除する。これにより、この瞳孔計測装置によれば、瞳孔径値データの計測精度を向上させることができる。
【０１２０】
また、この瞳孔計測装置は、被験者ごとに瞳孔径値データを排除する条件を変更することが望ましい。これにより、被験者の個性に応じて精度の高い瞳孔径値データを保存することができる。
【０１２１】
具体的には、生理的な瞳孔の大きさは、年齢、性別、精神状態など、いろいろな影響を受ける。一般的な瞳孔径は、直径２〜４ｍｍであり、左右ほぼ同じ大きさである。しかし、正常者のおよそ２０％の者は、多少の左右差を認めるものもある。したがって、このような被験者では、左眼と右眼とで排除条件を変更しても良い。また、瞳孔径は、新生児期には小さく、５〜２５歳で最も大きくなり、老年になると再び小さくなる。したがって、被験者が新生児期や老年である場合には、排除条件としての大きさ［ｍｍ］の上限値を低くしても良い。
【０１２２】
［第１０実施形態］
つぎに、第１０実施形態として示す瞳孔計測装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【０１２３】
第１０実施形態として示す瞳孔計測装置は、撮影部２により撮影された撮影画像に単位長さの目盛を重畳するものである。瞳孔計測装置は、目盛重畳手段として、図２７に示すように、眼球Ｅとハーフミラー２１との間に、目盛フィルタ２４を配置している。この目盛フィルタ２４は、第１実施形態と同様に、被験者の眼球位置を固定した状態で、被験者の上方から被験者の眼球Ｅに差し込む光を遮らないよう配置されている。
【０１２４】
具体的には、図３乃至図５に示した構成において、眼球固定部としての額当て２２ａ、顎置き２２ｂの枠に目盛フィルタ２４を取り付けることができる。目盛フィルタ２４は、図２８に示すように、瞳孔領域の上部及び下部に目盛が含まれるようになっている。
【０１２５】
また、目盛フィルタ２４と同じように瞳孔領域に目盛を重畳するための構成としては、図２９に示すように、画像処理によって、瞳孔領域に目盛が重畳するようにしても良い。
【０１２６】
以上のように、この瞳孔計測装置によれば、上述したように、瞳孔径算出部１２又は瞳孔径推定部１２’によって瞳孔径を求めると共に、瞳孔に対する目盛を視認可能とできる。
【０１２７】
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】
【０１２８】
１ 制御部
２ 撮影部
３ 提示部
１１ 瞳孔抽出部
１２ 瞳孔径算出部
１２’ 瞳孔径推定部
１３ 瞳孔欠け検出部
１４ 保存部
１５ 時間間隔設定部
１６ 平均瞳孔径算出部
１７ 計測時間設定部
１８ データ排除部
１９ 排除条件設定部
２０ 筐体
２０ａ 筐体
２１ ハーフミラー
２３ 照明ユニット
２３ａ 本体部
２３ｂ 開口部
２３ｃ ＬＥＤ
２４ 目盛フィルタ
３１ａ ＬＥＤ
３１ｂ ＬＥＤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者の瞳孔径を計測する瞳孔計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、瞳孔を検査する技術としては、下記の特許文献１−４などが知られている。
【０００３】
特許文献１，２には、光刺激による瞳孔反応を計測することを目的とした瞳孔径計測技術が記載されている。これらの特許文献１，２に記載された技術は、視界を遮断した暗状態にて、瞳孔対光反応に関する視標などを計測する。
【０００４】
特許文献３には、外部環境を目視しているときの瞳孔径を計測することを目的とした技術が記載されている。この特許文献３には、筐体内部を覗き込む構造となっており、当該筐体における視線方向を開放することによって外部環境の目視を可能としている。
【０００５】
特許文献４には、日常の瞳孔径を計測することを目的とした技術が知られている。この特許文献４には、日常状態を再現するため、広視野構造で構成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２３８８５３号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１３７３７５号
【特許文献３】特開２００２−３２５７３４号公報
【特許文献４】特開２０１０−２６８９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１，２に記載された技術では、視界を遮蔽して暗闇状態となっており、被験者の自然な状態での瞳孔を計測しているとは言えない。
【０００８】
特許文献３に記載された技術では、被験者の顔にゴーグルを押しつけて装着させたり、被験者が筐体を覗き込む構成となっているので、筐体の側面が眼球に差し込む光を遮断する。したがって、眼球の周辺が暗くなり、被験者の自然な状態での瞳孔を計測しているとは言えない。
【０００９】
また、上述した構成では、被験者が自然な状態で計測できないために、自然な状態での瞳孔径が計測できない可能性がある。具体的には、被験者の眼球の周囲が暗くなるために散瞳が誘発され、自然な状態よりも瞳孔が大きく計測されるという問題がある。さらに、片眼で計測する構成の特許文献１，３の構成では、片眼散瞳が誘発され、上記と同様に自然な状態よりも瞳孔が大きく計測されるという問題がある。また、他の問題として、撮影対象の眼球に撮影用の照明を照射すると、縮瞳が誘発され、自然な状態よりも瞳孔が小さく計測されるという問題がある。
【００１０】
更に、特許文献４に記載された装置は、日常状態における被験者の瞳孔径を計測するため、広視野構造で構成されているが、装置を被験者の顔に装着するゴーグルタイプの構成である。このため、被験者にとっては装着に手間がかかり、さらに、被験者の顔面形状によってはゴーグルがフィットせず苦痛を感じるという問題がある。
【００１１】
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、被験者の自然な状態における瞳孔径を計測することができる瞳孔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】
【００１２】
上記の課題を解決する第１の発明に係る瞳孔計測装置は、被験者の眼球位置を固定する眼球固定部と、
前記眼球固定部により被験者の眼球位置が固定された状態で、左眼と右眼のうちの少なくとも一方の眼球の眼前に配置されたハーフミラーと、
前記ハーフミラーを介した入射光から眼球を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により撮影された眼球画像から瞳孔径を算出する瞳孔径算出手段と、
前記瞳孔径算出手段で算出された瞳孔径の値を提示する提示手段とを有し、
前記眼球固定部により被験者の眼球位置が固定した状態で、被験者の上方から眼球に差し込む光を遮らないよう前記眼球固定部、前記ハーフミラー及び前記撮影手段が配置されていることを特徴とする。
【００１３】
第１の発明に係る瞳孔計測装置であって、第２の発明は、前記瞳孔径算出手段は、前記撮影手段により撮影された眼球画像を用いて瞳孔径の長さを推定することを特徴とする。
【００１４】
第１又は第２の発明に係る瞳孔計測装置であって、第３の発明は、前記撮影手段により撮影された眼球画像から瞳孔中心を通る水平方向の径の一部又は全部の欠けを検出する瞳孔欠け検出手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
第１乃至第３の何れかの発明に係る瞳孔計測装置であって、第４の発明は、前記撮影手段により撮影された眼球画像から瞳孔領域を抽出する瞳孔抽出手段を備え、前記瞳孔抽出手段は、前記抽出された瞳孔領域に重なった異物を除去し、当該瞳孔領域を補間することを特徴とする。
【００１６】
第１乃至第４の何れかの発明に係る瞳孔計測装置であって、第５の発明は、前記撮影手段により撮影された眼球画像から瞳孔領域を抽出する瞳孔抽出手段を備え、前記瞳孔抽出手段は、前記瞳孔領域が２以上抽出された場合に、予め設定された判断条件によって瞳孔領域を一箇所に確定することを特徴とする。
【００１７】
第１乃至第５の何れかの発明に係る瞳孔計測装置であって、第６の発明は、前記瞳孔径算出手段により算出された瞳孔径の値を保存する保存手段と、前記瞳孔径算出手段により算出された瞳孔径を前記保存手段に保存する任意の時間間隔を設定する時間間隔設定手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
第６の発明に係る瞳孔計測装置であって、第７の発明は、前記瞳孔径を計測する任意の計測時間を設定する計測時間設定手段と、前記計測時間設定手段により設定された計測時間に亘って前記瞳孔径算出手段により算出されて前記保存手段に保存された瞳孔径の値の平均値を求める平均瞳孔径算出手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
第１乃至第７の何れかの発明に係る瞳孔計測装置であって、第８の発明は、前記撮影手段は、赤外線カメラであり、被験者の眼球に赤外線光を照射する照明手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】
第６乃至第８の何れかの発明に係る瞳孔計測装置であって、第９の発明は、前記瞳孔径算出手段により算出された瞳孔径の値のうち、排除する値の条件を設定する排除条件設定手段と、前記排除条件設定手段により設定された条件に適合する値を排除するデータ排除手段とを備え、前記保存手段は、前記データ排除手段で排除されたデータを保存しないことを特徴とする。
【００２１】
第１乃至第９の何れかの発明に係る瞳孔計測装置であって、第１０の発明は、前記撮影手段により撮影された眼球画像に単位長さの目盛を重畳する目盛重畳手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
第１乃至第１０の何れかの発明に係る瞳孔計測装置であって、第１１の発明は、前記眼球固定部により被験者の眼球位置を固定した状態で、被験者の視線方向を中心として、水平方向において１００度以上、下方向に５０度以上の開放視野を有するよう前記眼球固定部、前記ハーフミラー及び前記撮影手段が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、被験者の眼球位置を固定した状態で、被験者の上方から被験者の眼球に差し込む光を遮らないよう構成されているので、被験者が日常生活と変わりない自然な状態で瞳孔径を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態として示す瞳孔計測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態として示す瞳孔計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態として示す瞳孔計測装置の外観構成を示す正面図である。
【図４】本発明の第１実施形態として示す瞳孔計測装置の外観構成を示す背面図である。
【図５】本発明の第１実施形態として示す瞳孔計測装置の外観構成を示す側面図である。
【図６】（ａ）は本発明の第１実施形態として示す瞳孔計測装置における被験者の眼球と撮影部との位置関係を示す図であり、（ｂ）は本発明の第１実施形態として示す瞳孔計測装置における被験者の眼球と撮影部との他の位置関係を示す図である。
【図７】（ａ）は被験者の瞳孔が散瞳している状態を示す図であり、（ｂ）は被験者の瞳孔が縮瞳している状態を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態として示す瞳孔計測装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２実施形態として示す瞳孔計測装置による横径を求める走査処理を説明する図である。
【図１０】本発明の第２実施形態として示す瞳孔計測装置による縦径を求める走査処理を説明する図である。
【図１１】本発明の第２実施形態として示す瞳孔計測装置による縦径を求める他の走査処理を説明する図である。
【図１２】本発明の第３実施形態として示す瞳孔計測装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】（ａ）は瞳孔に眼瞼が重なっていない時の撮影画像を示す図であり、（ｂ）は眼瞼が瞳孔に重なった時の撮影画像を示す図である。
【図１４】本発明の第３実施形態として示す瞳孔計測装置において、瞳孔径を推定する処理を説明する図である。
【図１５】本発明の第３実施形態として示す瞳孔計測装置の他の構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第３実施形態として示す瞳孔計測装置において、横径より上が欠けている様子を示す図である。
【図１７】本発明の第３実施形態として示す瞳孔計測装置において、横径より下が欠けている様子を示す図である。
【図１８】本発明の第３実施形態として示す瞳孔計測装置において、瞳孔に欠けがあるかを判断する処理を説明する図であり、（ａ）は横径が最大値となる走査線及び瞳孔中心を通る中央線が欠けている状態、（ｂ）は横径が最大値となる走査線における実際の瞳孔中心及び中央線が欠けている状態、（ｃ）は横径が最大値となる走査線のみが欠けている状態を示す。
【図１９】本発明の第４実施形態として示す瞳孔計測装置において、撮影画像に睫毛が混入した様子を示す図である。
【図２０】本発明の第４実施形態として示す瞳孔計測装置において、ノイズがある場合に走査線を補間する処理を示す図である。
【図２１】本発明の第５実施形態として示す瞳孔計測装置において、複数の瞳孔領域が検出された様子を示す図である。
【図２２】本発明の第６実施形態として示す瞳孔計測装置の構成を示すブロック図である。
【図２３】本発明の第７実施形態として示す瞳孔計測装置の構成を示すブロック図である。
【図２４】本発明の第８実施形態として示す瞳孔計測装置の構成を示すブロック図である。
【図２５】本発明の第８実施形態として示す瞳孔計測装置における照明ユニットの正面図である。
【図２６】本発明の第９実施形態として示す瞳孔計測装置の構成を示すブロック図である。
【図２７】本発明の第１０実施形態として示す瞳孔計測装置において、目盛フィルタを配置した様子を示す側面図である。
【図２８】本発明の第１０実施形態として示す瞳孔計測装置において、目盛フィルタを配置したときの撮影画像である。
【図２９】本発明の第１０実施形態として示す瞳孔計測装置において、画像処理によって瞳孔領域に目盛を重畳した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態として示す瞳孔計測装置は、例えば図１に示すように構成される。
【００２７】
この瞳孔計測装置は、制御部１、撮影部２、及び、提示部３を備える。制御部１は、例えばＣＰＵ、入出力Ｉ／Ｆ、メモリ及びハードディスク等からなるパーソナルコンピュータにより構成される。制御部１は、例えばＣＰＵが所定のプログラムに従って動作することによって、瞳孔抽出部１１及び瞳孔径算出部１２を実現する。なお、瞳孔計測装置において、瞳孔を抽出せずに瞳孔径算出部１２のみによって瞳孔径を算出できるものについては、後述する。
【００２８】
この瞳孔計測装置は、図２に概略構成を示すように、被験者の眼球Ｅの上方からの光Ｌを遮らないよう構成されている。瞳孔計測装置は、被験者の眼球Ｅの眼前にハーフミラー２１が配置される。ハーフミラー２１は、被験者の眼球Ｅからの光を下方向に反射するよう、被験者の眼球Ｅに対して傾けて配置されている。
【００２９】
撮影部２は、ハーフミラー２１により反射された光が供給されるよう配置されている。撮影部２は、ハーフミラー２１の光反射面の下方に配置されている。このようなハーフミラー２１及び撮影部２の配置は、筐体２０によって位置決めされている。
【００３０】
この撮影部２の撮影範囲は、予め被験者の眼球Ｅ付近に限定しておく。これにより、撮影画像に瞳孔と類似するまつげやホクロなどの物体が映り込むことを抑制し、瞳孔領域の抽出精度を向上させる。例えば、瞳孔以外の物体を瞳孔として抽出してしまう誤検出を抑制することができる。
【００３１】
具体的には、瞳孔計測装置は、図３の正面図、図４の背面図、図５の側面図に示すように構成されている。
【００３２】
図３、図４、図５に示すように、ハーフミラー２１は、被験者の眼球Ｅの眼前に配置されるよう筐体２０ａに取り付けられる。このハーフミラー２１は、図５に示すように、被験者の眼球Ｅに対して傾けて筐体２０ａに取り付けられている。また、図３、図５に示すように、ハーフミラー２１の下方向に撮影部２が設けられている。
【００３３】
なお、ハーフミラー２１は、左眼と右眼のうちの少なくとも一方の瞳孔径のみを計測する場合、左眼と右眼のうちの少なくとも一方の眼球の眼前に配置されていればよい。
【００３４】
図４に示すように、瞳孔計測装置の背面には、被験者の眼球位置を固定する眼球固定部としての額当て２２ａ、顎置き２２ｂが設けられている。これにより、図５に示すように被験者Ｐは、瞳孔計測時において、額当て２２ａに額を押しつけ、顎置き２２ｂに顎を載せる状態とすることによって頭部位置を固定して、眼球位置を固定できる。
【００３５】
この瞳孔計測装置は、被験者に自然な状態で瞳孔径計測を行うために、できるだけ広い有効視野となるよう額当て２２ａ及び顎置き２２ｂ、ハーフミラー２１及び撮影部２が配置されていることが望ましい。具体的には、額当て２２ａ及び顎置き２２ｂにより被験者の眼球位置を固定した状態で、被験者の開放視野は視線方向を中心として、誘導視野に相当する水平方向１００度以上２１０度以下、上方向３５度以上６０度以下、下方向５０度以上７５度以下有することが望ましい。なお、これら前記した上限値２１０度、６０度、７５度は、それぞれ水平方向、上方向、下方向の人間の視野の上限値である。水平方向において１００度以上、下方向に５０度以上の開放視野とすることにより、日常視に近い状態を再現し、自然な瞳孔径を計測する。なお、この瞳孔計測装置は、被験者の眼球Ｅの上方が開放されているため、上方の視野はすでに３５度以上を有する。
【００３６】
このように、瞳孔計測装置は、眼球固定部としての額当て２２ａ及び顎置き２２ｂにより眼球位置が固定された状態で、ハーフミラー２１によって、被験者の眼球Ｅからの光を撮影部２に反射する。これにより、撮影部２は、ハーフミラー２１を介した入射光から眼球を撮影する。
【００３７】
撮影部２により撮影が行われると、制御部１における瞳孔抽出部１１は、撮影部２から撮影画像が供給される。瞳孔抽出部１１は、撮影部２により撮像された撮影画像から、瞳孔領域を抽出する。このとき、瞳孔抽出部１１は、撮影画像内の輝度に基づいて瞳孔領域を抽出する。瞳孔領域を抽出する２値化閾値は、予め設定されている。例えば、撮影画像内で最も暗い輝度の円領域を瞳孔領域として抽出する。
【００３８】
なお、二値化の閾値を変更することで個人差を吸収することができる。また、瞳孔領域以外の領域を瞳孔領域として抽出する誤抽出を抑制するために、一般的な瞳孔の大きさから推測される領域幅を予め設定しておくことが望ましい。これにより、瞳孔領域以外の領域を除去したり、瞳孔がほぼ円形であることから抽出された領域を円形近似したりするなどの処理により、瞳孔領域の抽出精度を上げることができる。
【００３９】
瞳孔径算出部１２は、瞳孔抽出部１１により抽出された瞳孔領域を用いて、瞳孔径を求める。この瞳孔径を求める動作は、後述するように、瞳孔の横径又は縦径を算出することや、瞳孔径を推定することも含む。このとき、瞳孔径算出部１２は、瞳孔領域の横幅及び縦幅を算出し、最大値を瞳孔径として算出する。この瞳孔径は、瞳孔領域の横幅又は縦幅の画素数で特定することができる。
【００４０】
瞳孔径算出部１２は、瞳孔径を実測値で提示するために、実測値を算出しても良い。瞳孔径算出部１２は、図６（ａ）に示すように、撮影部２の撮影画角（水平画角：θＷ、垂直画角：θＨ）と、撮影部２から被験者の眼球Ｅまでの投影距離Ｄとから、下記の式１ａ、式１ｂを用いて撮影範囲（横幅の長さ：ＬＷ、縦幅の長さ：ＬＨ）を算出する。ここで、撮影部２の撮影画角は、水平画角のθＷ、垂直画角のθＨの双方を含む。また、撮影部２の撮影範囲は、横幅の長さＬＷ、縦幅の長さＬＨとなる。
【００４１】
ＬＷ＝２×Ｄ×ｔａｎ（θＷ／２） （式１ａ）
ＬＨ＝２×Ｄ×ｔａｎ（θＨ／２） （式１ｂ）
ここで、図２乃至図５のような構成では、撮影部２の投影距離Ｄ’は、図６（ｂ）のように、被験者の眼球Ｅからハーフミラー２１までの距離と、ハーフミラー２１から撮影部２までの距離の加算値となる。
【００４２】
上記の式１ａ、式１ｂで特定される撮影範囲に占める画素数は、撮影部２の解像度（横の解像度：ＰＷ、縦の解像度：ＰＨ）で特定される。このため、撮影部２の撮影範囲を特定する横幅ＬＷ又は縦幅ＬＨを、横方向解像度ＰＷ又は縦方向解像度ＰＨで割る。これにより、瞳孔径算出部１２は、下記の式２ａ、式２ｂによって、撮影画像における横方向の一画素単位長さＳＷ又は縦方向の一画素単位長さＳＨを算出できる。
【００４３】
ＳＷ＝ＬＷ／ＰＷ＝（２×Ｄ×ｔａｎ（θＷ／２））／ＰＷ （式２ａ）
ＳＨ＝ＬＨ／ＰＨ＝（２×Ｄ×ｔａｎ（θＷ／２））／ＰＨ （式２ａ）
このように、瞳孔計測装置は、瞳孔径算出部１２により算出された瞳孔径の画素数に、画素当たりの単位長さを乗数することによって、瞳孔径の実測値を算出できる。なお、この瞳孔径の算出方法は、あくまでも一例であり、後述の第２実施形態で示す方法を採用して瞳孔径を算出しても良い。
【００４４】
そして、制御部１は、計測された瞳孔径を提示部３に供給する。提示部３は、制御部１から供給された瞳孔径を表示又は音声出力する。このとき、提示部３は、実測値を提示しても良く、画素数を提示しても良い。これにより、瞳孔計測装置は、計測者に被験者の瞳孔径を通知する。
【００４５】
また、この瞳孔計測装置は、撮影部２による撮影画像の取得動作、瞳孔抽出部１１による瞳孔領域の抽出処理、瞳孔径算出部１２による瞳孔径の算出処理、及び、提示部３による瞳孔径の提示動作を任意の周期で行っても良い。これにより、瞳孔計測装置は、計測者に任意の瞳孔径の値を提示することができる。
【００４６】
なお、左眼と右眼の両方の眼球を撮影する場合は、１台の撮影部２で両眼を撮影してもよく、２台の撮影部２で左眼及び右眼の眼球をそれぞれ独立に撮影してもよい。１台の撮影部２で両眼を同時に撮影する場合には、撮影範囲のうちの眼球位置を予め設定することが望ましい。これにより、撮影部２により撮影した撮影画像における左右の眼球付近を特定でき、当該眼球付近となる領域をトリミングできる。また、撮影画像に瞳孔と類似する物体（まつげ、ホクロなど）が映り込むことを排除し、瞳孔領域の抽出精度を向上させることができ、瞳孔以外を抽出してしまう誤動作を避けることができる。
【００４７】
以上のように、この瞳孔計測装置は、被験者の眼球位置を固定した状態で、被験者の上方から被験者の眼球Ｅに差し込む光を遮らないよう額当て２２ａ及び顎置き２２ｂ、ハーフミラー２１及び撮影部２が配置されている。したがって、この瞳孔計測装置によれば、被験者が日常生活と変わりない自然な状態で瞳孔径を計測することができる。
【００４８】
すなわち、ゴーグルの装着や、筒状の筐体内を覗き込む構造を採用した場合は、被験者の眼球Ｅに差し込む周囲の光を装置が遮ってしまう。このため、被験者の眼球Ｅの周辺が暗くなり、図７（ａ）のように、撮影画像１００における瞳孔領域１０１ａが大きくなる散瞳が誘発される。また、片眼を遮蔽する構造の瞳孔計測装置では、片眼散瞳が誘発される。一方、明瞭な眼球撮影画像を取得するために、被験者の眼球Ｅに対して撮影照明を照射すると、図７（ｂ）のように、撮影画像１００における瞳孔領域１０１ａが小さくなる縮瞳が誘発される。したがって、自然な瞳孔径を計測することができない。
【００４９】
これに対し、第１実施形態として示す瞳孔計測装置によれば、(1)被験者の眼球Ｅの上方から差し込む光Ｌを遮らない構造となっており、且つ、(2)視線を遮らず両眼を開放して被験者の眼球Ｅを撮像できる。この(1)、(2)の構成を併用することにより、瞳孔計測装置は、日常生活と変わらない自然な状態で瞳孔径を計測できる。
【００５０】
また、この瞳孔計測装置によれば、被験者の眼球Ｅと撮影部２との位置関係を固定するために、ゴーグルタイプのように被験者の顔に装置を装着する必要なく、装置の装着によって被験者の精神状態が日常と変わることなく、自然な状態で瞳孔径を計測できる。
【００５１】
［第２実施形態］
つぎに、第２実施形態として示す瞳孔計測装置について説明する。なお、上述の第１実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００５２】
第２実施形態に係る瞳孔計測装置は、制御部１における瞳孔抽出部１１を使用せずに瞳孔径を算出するものである。この瞳孔計測装置は、例えば図８に示すように、制御部１に瞳孔抽出部１１を備えていない。
【００５３】
この瞳孔計測装置における瞳孔径算出部１２は、図９に示すように、瞳孔が含まれる撮影画像に対して水平方向に伸びる走査線を設定して、瞳孔径を上から下方向に走査する。図９に示す例では、上から走査線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５を示している。各走査線Ｌ１〜Ｌ５は、瞳孔を横切る左側端点ＰＬ及び右側端点ＰＲが検出される。瞳孔径算出部１２は、各走査線Ｌ１〜Ｌ５のうち瞳孔を示す画素であると認識される暗い画素の端点を検出することで、左側端点ＰＬ及び右側端点ＰＲを検出する。
【００５４】
次に瞳孔径算出部１２は、走査線Ｌ１〜Ｌ５の左側端点ＰＬと右側端点ＰＲとの距離のうち、最大値を特定する。この最大値Ｘｍａｘは、ピクセル数で表される。これにより、瞳孔径算出部１２は、撮影部２により撮影された撮影画像を用いて瞳孔の水平方向の径である横径を求めることができる。
【００５５】
瞳孔径算出部１２は、上述の走査処理により求めた瞳孔の横径Ｘｍａｘ［ピクセル］に実寸換算処理を施すことが望ましい。このため、瞳孔径算出部１２は、予め単位ピクセルの横幅Ａ［ｍｍ］を設定しておく。そして、瞳孔径算出部１２は、走査処理によって横径Ｘｍａｘ［ピクセル］を求めて、単位ピクセルの横幅Ａ［ｍｍ］を乗算して、横径の実測値Ｗ（Ｘｍａｘ×Ａ）［ｍｍ］を算出できる。
【００５６】
この瞳孔計測装置において、瞳孔径算出部１２は、瞳孔抽出部１１を使用せずに、瞳孔の垂直方向の径である縦径を算出することができる。
【００５７】
瞳孔径算出部１２は、上述した走査処理によって、図１０に示すように、撮影画像に対して複数の走査線を設定する。なお、図１０のＣは、瞳孔の理想的な中央線であり、Ｓｏは走査線上における瞳孔の幅の中央位置である。瞳孔径算出部１２は、走査線のうち、瞳孔であると認識できる暗い画素を含む走査線の数が特定できる。図１０の例では、瞳孔に、走査線がＬ１〜ＬＮだけ設定され、瞳孔を含む走査線の数は、Ｎとなる。したがって、瞳孔径算出部１２は、瞳孔上に設定された走査線の数としてのＹ［ピクセル］を特定でき、当該Ｙ［ピクセル］を瞳孔の縦径として算出できる。
【００５８】
瞳孔径算出部１２は、上述の走査処理により求めた瞳孔の縦径Ｙ［ピクセル］に実寸換算処理を施すことが望ましい。このため、瞳孔径算出部１２は、予め単位ピクセルの縦幅Ｂ［ｍｍ］を設定しておく。瞳孔径算出部１２は、走査処理によって横径Ｙ［ピクセル］を求めて、単位ピクセルの縦幅Ｂ［ｍｍ］を乗算して、縦径の実測値Ｈ（Ｙ×Ｂ）［ｍｍ］を算出できる。
【００５９】
瞳孔径算出部１２は、瞳孔の縦径を算出するために他の方法を使用しても良い。瞳孔径算出部１２は、図１１に示すように、走査処理によって特定した横径Ｘｍａｘが得られる走査線から、瞳孔の横径が最小となる走査線までの数［ピクセル］を特定する。瞳孔の横径が最小となる走査線は、瞳孔が点のように認識され、瞳孔の最下線に相当する。瞳孔径算出部１２は、横径Ｘｍａｘからの走査線の数［ピクセル］を２倍することによって、縦径Ｈを算出できる。
【００６０】
図１１に示すように、瞳孔径算出部１２は、横径Ｘｍａｘが得られる走査線より下方向における走査線の数を使用して縦径を算出することが望ましい。この縦径の算出方法によれば、瞼と瞳孔が重なって瞳孔の上部が欠けても精度の高い縦径を算出できる。
【００６１】
また、瞳孔径算出部１２は、走査処理によって算出した瞳孔の横径Ｘｍａｘ又は縦径から瞳孔の面積を算出して、瞳孔の大きさを面積として表しても良い。
【００６２】
以上のように、この瞳孔計測装置は、第１実施形態と同様に、被験者の眼球位置を固定した状態で、被験者の上方から被験者の眼球Ｅに差し込む光を遮らないよう額当て２２ａ及び顎置き２２ｂ、ハーフミラー２１及び撮影部２が配置されている。したがって、この瞳孔計測装置によれば、被験者が日常生活と変わりない自然な状態で瞳孔径を計測することができる。
【００６３】
また、この瞳孔計測装置によれば、瞳孔抽出部１１によって撮影画像から瞳孔領域を抽出することなく瞳孔径を算出できる。
【００６４】
［第３実施形態］
つぎに、第３実施形態として示す瞳孔計測装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００６５】
第３実施形態として示す瞳孔計測装置は、図１２に示すように、上述した瞳孔径算出部１２を使用せず、瞳孔径推定部１２’によって瞳孔径を推定するものである。
【００６６】
瞳孔径の計測において、被験者が日常生活と変わりない自然な状態で瞳孔径を計測するため、被験者の眼瞼が下垂している場合でも被験者の瞼を手などで引き上げるなどの行為をしない方が望ましい。
【００６７】
例えば図１３（ａ）に示すように、眼瞼が下垂していない時には瞳孔部分には眼瞼が重ならず、撮影画像の瞳孔部分には欠けがないものとなる。一方、被験者が高齢者等である場合などには、眼瞼が下垂して瞳孔の一部が隠れてしまう。この場合、図１３（ｂ）のように、撮影画像には瞳孔部分に欠けが現れる。図１３（ｂ）のように瞳孔に欠けが現れた場合、上述したような走査処理によって瞳孔径を計測しても正確な瞳孔径が計測できない可能性がある。
【００６８】
瞳孔径推定部１２’は、図１４に示すように、三平方の定理によって瞳孔径を推定する。図１４において、瞳孔の直径をｄ、半径をｒとする。瞳孔が欠けている時の瞳孔の直径ｄは、下記の式３のように、
ｄ＝（ｙ２＋（Ｘｍａｘ／２）２）／ｙ （式３）
によって推定できる。この式３において、Ｘｍａｘは、撮影画像に現れている瞳孔部分において水平方向の走査線ＡＣを設定したときの最大長さである。ｙはＸｍａｘの垂線であって瞳孔部分の最下部を通る線分ＤＢの長さである。
【００６９】
図１４において、（Ｘｍａｘ／２）＞ｙの時、
ＡＣ＝Ｘｍａｘ、ＡＤ＝ＤＣ＝Ｘｍａｘ／２、ＯＡ＝ＯＢ＝ｒ、ＤＢ＝ｙ
となる。また、三角形ＯＡＤにおいて三平方の定理を用いると、式４の関係式が成り立つ。
【００７０】
ＯＡ２＝ＯＤ２＋ＡＤ２＝（ＯＢ−ＤＢ）２＋ＡＤ２ （式４）
上記の式４より、
ｒ２＝（ｒ−ｙ）２＋（Ｘｍａｘ／２）２＝ｒ２−２ｒｙ＋ｙ２＋（Ｘｍａｘ／２）２ （式５）
となる。実際の瞳孔中心からの半径ｒは、式５より、
ｒ＝（ｙ２＋（Ｘｍａｘ／２）２）／２ｙ （式６）
となる。よって、瞳孔の直径ｄは、式６より、
ｄ＝２ｒ＝（ｙ２＋（Ｘｍａｘ／２）２）／ｙ （式７）
となる。
【００７１】
以上より、瞳孔計測装置は、撮影部２により撮影された瞳孔画像と、上記の式７から、瞳孔径を推定することができる。したがって、この瞳孔計測装置によれば、図１３（ｂ）のように眼瞼が下垂していても、瞳孔径を推定できる。
【００７２】
また、この瞳孔計測装置は、撮影部２から得られた瞳孔画像における瞳孔が欠けていると判定したときのみ、上述した瞳孔径の推定をしても良い。
【００７３】
この瞳孔計測装置は、図１５に示すように、制御部１に、瞳孔欠け検出部１３を備えている。瞳孔欠け検出部１３は、撮影画像を用いて瞳孔部分が欠けた状態となっているかを検出する。
【００７４】
瞳孔欠け検出部１３は、上述した第２実施形態のように、撮影画像に対して水平方向に走査処理を行う。瞳孔欠け検出部１３は、図１６に示すように、走査線における左側端点ＰＬと右側端点ＰＲを求め、水平方向における瞳孔の幅Ｓ［ピクセル］を検出する。瞳孔欠け検出部１３は、当該瞳孔の幅Ｓの中央位置Ｓｏを算出する。
【００７５】
撮影画像内における瞳孔に欠けが無い場合、この中央位置Ｓｏは、瞳孔の理想的な中央線Ｃと一致する。しかし、撮影画像内における瞳孔に欠けが現れた場合、この中央位置Ｓｏは、中央線Ｃからずれる。
【００７６】
瞳孔径推定部１２’は、中央位置Ｓｏが中央線Ｃ上に存在する場合に、当該走査線が欠けていないと判定できる。また、瞳孔径推定部１２’は、第２実施形態において算出された横径Ｘｍａｘの上方から瞳孔領域の最下部まで中央位置Ｓｏが水平方向に対して一定になった場合、瞳孔中心を通る水平方向の径に欠けが無いと判定できる。
【００７７】
瞳孔径推定部１２’は、図１７に示すように、横径Ｘｍａｘが算出できる位置又はその下方を始点として最下部まで中央位置Ｓｏが一定になった場合、瞳孔中心を通る水平方向の径に欠けがあると判定できる。
【００７８】
このように、瞳孔径推定部１２’は、走査処理を行って、複数の走査線における中央位置Ｓｏの変化から瞳孔の欠けを検出できる。なお、瞳孔径推定部１２’は、中央位置Ｓｏが一定となる領域が瞳孔の上部と下部で２つ以上存在した場合は、より下部の領域を採用する。
【００７９】
また、瞳孔欠け検出部１３は、図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、撮影画像において瞳孔が欠けている場合には、（Ｘｍａｘ／２）＞ｙが成り立つ。図１８（ａ）は横径が最大値Ｘｍａｘとなる走査線及び瞳孔中心Ｏを通る中央線Ｃが欠けている状態を示す。図１８（ｂ）は横径が最大値Ｘｍａｘとなる走査線における実際の瞳孔中心Ｏ及び中央線Ｃが欠けている状態を示す。図１８（ｃ）は横径が最大値Ｘｍａｘとなる走査線のみが欠けている状態を示す。これらの何れかの状態であっても、撮影画像における瞳孔が欠けている場合には、（Ｘｍａｘ／２）＞ｙの関係が成り立つ。
【００８０】
よって、瞳孔欠け検出部１３は、当該関係が成り立つ場合には瞳孔に欠けが現れていると判定できる。一方、瞳孔欠け検出部１３は、当該関係が成り立たない場合には瞳孔に欠けが現れていないと判定できる。
【００８１】
なお、瞳孔計測装置は、走査線における中央位置Ｓｏから瞳孔の欠けを検出するのみならず、瞳孔の上半分と下半分との面積差分、瞳孔の曲率変化によって瞳孔の欠けを検出することもできる。
【００８２】
瞳孔欠け検出部１３は、撮影画像における瞳孔に欠けが現れていると判定した場合、その旨を瞳孔径推定部１２’に供給する。これにより、瞳孔径推定部１２’は、撮影画像における瞳孔に欠けが現れていると判定した場合にのみ、瞳孔径を推定する。一方、この瞳孔計測装置においては、撮影画像における瞳孔に欠けが現れていないと判定した場合には、瞳孔径を推定することなく、瞳孔径を算出する。このとき、瞳孔径推定部１２’は、瞳孔径算出部１２と同様に動作する。すなわち、瞳孔径推定部１２’は、上述した式１ａ〜式２ｂによって瞳孔径を算出しても良く、図９乃至図１１に示した走査処理によって瞳孔径を算出しても良い。
【００８３】
以上のように、この瞳孔計測装置によれば、撮影部２により撮影された撮影画像を用いて瞳孔径の長さを推定できる。これにより、瞳孔計測装置によれば、図１３（ｂ）のように、喩え眼瞼が下垂したことによって撮影画像における瞳孔が欠けていても、瞳孔径を求めることができる。したがって、この瞳孔計測装置によれば、被験者が日常生活と変わりない自然な状態で瞳孔径を計測することができる。
【００８４】
また、この瞳孔計測装置によれば、撮影部２により撮影された撮影画像から瞳孔中心を通る水平方向の径の一部又は全部の欠けを検出できる。これにより、この瞳孔計測装置によれば、撮影画像における瞳孔に欠けがある場合には瞳孔径を推定し、欠けが無い場合には、撮影画像から瞳孔径を算出できる。
【００８５】
更に、この瞳孔計測装置によれば、撮影画像において瞳孔に欠けが発生した場合に、計測者に通知することができる。これにより、計測者に対して正しい瞳孔径が計測できない可能性や、瞳孔径を推定することや、撮影画像の取り直しを促すことを通知できる。
【００８６】
［第４実施形態］
つぎに、第４実施形態として示す瞳孔計測装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００８７】
第４実施形態として示す瞳孔計測装置は、撮影部２により撮影された撮影画像から瞳孔領域を抽出し、抽出された瞳孔領域に重なった異物を除去し、当該瞳孔領域を補間するものである。この瞳孔領域に重なる異物としては、主として、瞳孔以外の睫毛などが挙げられる。
【００８８】
例えば図１９に示すように、撮影部２により撮影した撮影画像に睫毛が混入した場合、瞳孔抽出部１１によって瞳孔領域の抽出のために、撮影画像に対して２値化を行うと、睫毛部分は、瞳孔領域としては認識されない。すなわち、２値化後の撮影画像において、瞳孔領域は黒となるが、睫毛部分は白となる。図１９は、睫毛部分がノイズＮ１〜Ｎ５として現れている様子を示している。睫毛が混入した状態で抽出された瞳孔領域は、当該睫毛のために、各走査線Ｌ１，・・・が分断されてしまう。
【００８９】
そこで、瞳孔抽出部１１は、抽出された瞳孔領域に重なった異物を除去し、当該瞳孔領域を補間する。例えば、図２０に示すように、走査線上における睫毛部分によるノイズＮの横幅Ｘｎ［ピクセル］が、所定の設定値［ピクセル］よりも小さいか否かを判定する。この所定の設定値は、例えば実際に睫毛が混入した様子に基づいて数個のピクセルと設定する。瞳孔抽出部１１は、ノイズＮの横径Ｘｎが所定の設定値よりも小さい場合には瞳孔領域が連続しているものとして走査線を補間する。このとき、瞳孔抽出部１１は、ノイズＮの横径Ｘｎが所定の設定値よりも小さい部分を瞳孔領域として塗りつぶしても良い。
【００９０】
このように、瞳孔抽出部１１は、瞳孔領域に重なった異物を除去し、瞳孔領域を補間するので、瞳孔に睫毛が重なった状態で撮影部２により撮影しても、当該睫毛によって瞳孔領域が算出できないことを回避することができる。したがって、瞳孔計測装置によれば、被験者が日常生活と変わりない自然な状態において睫毛が瞳孔に重なることが多くても、睫毛を強制的に持ち上げるなどの処置をする必要が無い。よって、上述した実施形態と同様に、日常生活と変わりない自然な状態で瞳孔径を計測することができる。
【００９１】
［第５実施形態］
つぎに、第５実施形態として示す瞳孔計測装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００９２】
第５実施形態として示す瞳孔計測装置は、瞳孔抽出部１１によって瞳孔領域が２以上抽出された場合に、予め設定された判断条件によって瞳孔領域を一箇所に確定するものである。
【００９３】
上述の第１実施形態で説明したように、本願の瞳孔計測装置は、被験者の眼球位置を固定した状態で、被験者の上方から被験者の眼球Ｅに差し込む光を遮らないよう額当て２２ａ及び顎置き２２ｂ、ハーフミラー２１及び撮影部２が配置されている。しかし、瞳孔計測装置が設置された光環境によっては、被験者の眼における目尻や目頭に影が発生してしまう。この場合、瞳孔抽出部１１によって瞳孔領域が２以上抽出されてしまう。
【００９４】
そこで、瞳孔計測装置は、撮影画像から瞳孔領域を抽出した後に、目尻や目頭付近において瞳孔領域と抽出された部分を除くように、予め設定された判断条件によって瞳孔領域を一箇所に確定する。この判断条件は、瞳孔領域の形状、撮影画像内における位置、上述の横径Ｘｍａｘの大きさが挙げられる。例えば、撮影画像内における略中心位置に現れ、略真円形状であり、他の瞳孔領域よりも大きいサイズのものを、正しい瞳孔領域として一箇所に確定する。
【００９５】
以上のように、瞳孔抽出部１１は、撮影画像に影等が発生して２以上の瞳孔領域が抽出されても、１つの瞳孔領域を確定できる。したがって、この瞳孔計測装置によれば、被験者の眼の周りの光環境に拘わらず、日常生活と変わりない自然な状態で瞳孔径を計測することができる。
【００９６】
［第６実施形態］
つぎに、第６実施形態として示す瞳孔計測装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００９７】
この瞳孔計測装置は、図２２に示すように、瞳孔径算出部１２により算出された瞳孔径の値を保存する保存部１４と、瞳孔径算出部１２により算出された瞳孔径を保存する任意の時間間隔を設定する時間間隔設定部１５とを備える。
【００９８】
この瞳孔計測装置は、時間間隔設定部１５によって瞳孔径算出部１２により算出された瞳孔径を算出する間隔を設定する。この時間間隔設定部１５は、例えば計測者によって任意の時間間隔が入力される。この時間間隔は、瞳孔が周囲の明るさや揺らぎによって常に変化しているため、当該変化が計測できるような短い時間間隔であることが望ましい。そして、時間間隔設定部１５は、保存部１４によって、設定された任意の時間間隔ごとに瞳孔径算出部１２により算出された瞳孔径を保存させる。
【００９９】
これにより、瞳孔計測装置によれば、制御部１によって、任意の時間間隔ごとに保存部１４に保存した瞳孔径を時系列に提示部３に出力する。これによって、計測者に時間経過に対する瞳孔径の変化を通知できる。ここで、瞳孔は、周囲の明るさや揺らぎによって常に変化している。これに対し、この瞳孔計測装置は、時間経過による瞳孔の変化を提示することができる。
【０１００】
また、提示部３は、数値の羅列によって瞳孔径の変化を提示しても良く、グラフに加工して瞳孔径の変化を提示してもよい。また、制御部１は、任意の時間間隔で保存された瞳孔径の値を用いて、時間的に前後する複数の瞳孔径の差分を演算し、瞳孔径の変化量を提示することもできる。
【０１０１】
［第７実施形態］
つぎに、第７実施形態として示す瞳孔計測装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【０１０２】
第７実施形態として示す瞳孔計測装置は、図２３に示すように、第６実施形態に対して、平均瞳孔径算出部１６及び計測時間設定部１７を更に備える。
【０１０３】
計測時間設定部１７は、瞳孔径を計測する任意の計測時間を設定する。この計測時間は、例えば、計測者によって任意の値が入力される。この計測時間は、瞳孔が周囲の明るさや揺らぎによって常に変化しているため、当該揺らぎ間隔や揺らぎ度合いを考慮して、被験者本来の瞳孔径が計測できる時間とすることが望ましい。
【０１０４】
平均瞳孔径算出部１６は、計測時間設定部１７により設定された計測時間に亘って瞳孔径算出部１２により算出され保存部１４に保存された複数の瞳孔径の値を用いて、瞳孔径の値の平均値を求める。このとき、平均瞳孔径算出部１６は、任意の計測時間において、任意の時間間隔ごとに算出された瞳孔径の保存回数と、保存された瞳孔径の値とから、瞳孔径の平均値を取得する。
【０１０５】
これにより、この瞳孔計測装置によれば、瞳孔が周囲の明るさや揺らぎによって常に変化していても、瞳孔径の平均値を求めることによって、被験者本来の瞳孔径に対して精度の高い瞳孔径を計測できる。すなわち、瞬間の計測値を用いて精度の高い瞳孔径を確定することが困難であっても、瞳孔径の平均値を提示できる。
【０１０６】
［第８実施形態］
つぎに、第８実施形態として示す瞳孔計測装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【０１０７】
第８実施形態として示す瞳孔計測装置は、撮影部２を赤外線カメラとし、被験者の眼球Ｅに赤外線光を照射する照明ユニット２３を備えている。
【０１０８】
この照明ユニット２３は、図３及び図４、図２４に示すように、頭部固定部としての額当て２２ａ及び顎置き２２ｂによって被験者の眼球Ｅが固定された状態で、被験者の視線を妨げないよう設置されている。図２４に示すように、照明ユニット２３は、被験者の眼球Ｅ上方の赤外線ＬＥＤ３１ａ、被験者の眼球Ｅ下方の赤外線ＬＥＤ３１ｂを含む。
【０１０９】
更に具体的には、照明ユニット２３は、図２５に示すように、中央が開口部２３ｂとされて被験者の眼球Ｅの視線を通過させるよう成形された本体部２３ａを有する。この本体部２３ａは、開口部２３ｂにおける縁部を被験者の眼球Ｅ側に傾斜した面に、複数の赤外線ＬＥＤ２３ｃが設けられている。この赤外線ＬＥＤ２３ｃは、右眼用の上方ＬＥＤが４個、右眼用の下方ＬＥＤが４個、左眼用の上方ＬＥＤが４個、左眼用の下方ＬＥＤが４個設けられている。このように小型の赤外線ＬＥＤ２３ｃを被験者の眼球Ｅの周囲に複数設けることによって、視界を遮ることなく効率的に被験者の眼球Ｅを照射する。
【０１１０】
この瞳孔計測装置は、撮影部２による撮影画像の取得時に、照明ユニット２３によって赤外線ＬＥＤを点灯させる。ここで、赤外線光は、被験者には見えないので、瞳孔を縮瞳させることはない。これにより、被験者の眼球Ｅが鮮明に撮像された撮影画像を得る。この撮影画像は、瞳孔以外の画像部分を白飛びさせて、周囲の状況に拘わらず瞳孔抽出をコンスタントに行うことができるようにする。
【０１１１】
このような瞳孔計測装置は、被験者の眼球Ｅに赤外線光を照射して、赤外線カメラで被験者の眼球Ｅを撮影することにより、瞳孔を縮瞳させることなく、撮影環境を明るくでき、瞳孔が明瞭な撮影画像を取得することができる。これにより、瞳孔計測装置は、自然な状態の瞳孔で、精度の高い瞳孔径を算出できる。
【０１１２】
［第９実施形態］
つぎに、第９実施形態として示す瞳孔計測装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【０１１３】
第９実施形態として示す瞳孔計測装置は、被験者による瞼の瞬きやノイズ等で誤計測が生ずる撮影画像を排除するものである。この瞳孔計測装置は、図２６に示すように、第７実施形態に対して、データ排除部１８及び排除条件設定部１９を備える。
【０１１４】
排除条件設定部１９は、瞳孔径算出部１２により算出された瞳孔径値データのうち、排除する瞳孔径値データの条件を設定する。
【０１１５】
データ排除部１８は、瞳孔径算出部１２により算出された瞳孔径値データのうち、排除条件設定部１９により設定された条件に適合する値を排除する。このとき、データ排除部１８は、排除条件設定部１９により設定された条件に適合する瞳孔径値データを保存部１４に保存させないようにする。これにより、保存部１４は、データ排除部１８で排除された瞳孔径値データを保存しない。
【０１１６】
具体的には、被験者の生理的な瞳孔の大きさは、一般的に直径２〜４ｍｍである。このため、排除条件設定部１９は、排除する瞳孔径値データの条件を１ｍｍ以下且つ６ｍｍ以上と設定する。なお、この具体的な値はあくまで一例である。この具体的な値は、計測者による入力操作等によって設定される。
【０１１７】
被験者の眼の瞬きによって瞳孔抽出部１１が瞳孔領域を抽出できずに、瞳孔径算出部１２によって瞳孔径が０ｍｍと出力される場合がある。また、ノイズなどの外乱によって瞳孔径算出部１２によって６ｍｍ以上の瞳孔径が出力された場合がある。これら場合の瞳孔径値データは、排除する瞳孔径値データの条件としての１ｍｍ以下且つ６ｍｍ以上の条件に該当する。したがって、データ排除部１８は、当該瞳孔径値データを保存部１４には保存させない。
【０１１８】
また、排除条件設定部１９は、瞳孔径値データの排除条件を、前回の算出値との差分として設定してもよい。例えば、排除条件設定部１９によって差分を２ｍｍと設定すると、データ排除部１８は、前回に保存部１４に保存した瞳孔径値データと今回に瞳孔径算出部１２で算出された瞳孔径値データとの差分を演算する。２ｍｍ以上の差分が発生した場合は、データ排除部１８は、今回の瞳孔径値データを排除する。この時、データ排除部１８は、差分が発生する前に算出された瞳孔径値データと現在に算出された瞳孔径値データとの差分が２ｍｍ以下になるまで、瞳孔径値データを排除し続ける。
【０１１９】
以上のように、この瞳孔計測装置によれば、被験者の瞬きや、撮影画像に発生したノイズによって瞳孔径が誤検出されても、排除条件設定部１９によって設定した条件によってデータ排除部１８が、誤検出された瞳孔径値データを排除する。これにより、この瞳孔計測装置によれば、瞳孔径値データの計測精度を向上させることができる。
【０１２０】
また、この瞳孔計測装置は、被験者ごとに瞳孔径値データを排除する条件を変更することが望ましい。これにより、被験者の個性に応じて精度の高い瞳孔径値データを保存することができる。
【０１２１】
具体的には、生理的な瞳孔の大きさは、年齢、性別、精神状態など、いろいろな影響を受ける。一般的な瞳孔径は、直径２〜４ｍｍであり、左右ほぼ同じ大きさである。しかし、正常者のおよそ２０％の者は、多少の左右差を認めるものもある。したがって、このような被験者では、左眼と右眼とで排除条件を変更しても良い。また、瞳孔径は、新生児期には小さく、５〜２５歳で最も大きくなり、老年になると再び小さくなる。したがって、被験者が新生児期や老年である場合には、排除条件としての大きさ［ｍｍ］の上限値を低くしても良い。
【０１２２】
［第１０実施形態］
つぎに、第１０実施形態として示す瞳孔計測装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【０１２３】
第１０実施形態として示す瞳孔計測装置は、撮影部２により撮影された撮影画像に単位長さの目盛を重畳するものである。瞳孔計測装置は、目盛重畳手段として、図２７に示すように、眼球Ｅとハーフミラー２１との間に、目盛フィルタ２４を配置している。この目盛フィルタ２４は、第１実施形態と同様に、被験者の眼球位置を固定した状態で、被験者の上方から被験者の眼球Ｅに差し込む光を遮らないよう配置されている。
【０１２４】
具体的には、図３乃至図５に示した構成において、眼球固定部としての額当て２２ａ、顎置き２２ｂの枠に目盛フィルタ２４を取り付けることができる。目盛フィルタ２４は、図２８に示すように、瞳孔領域の上部及び下部に目盛が含まれるようになっている。
【０１２５】
また、目盛フィルタ２４と同じように瞳孔領域に目盛を重畳するための構成としては、図２９に示すように、画像処理によって、瞳孔領域に目盛が重畳するようにしても良い。
【０１２６】
以上のように、この瞳孔計測装置によれば、上述したように、瞳孔径算出部１２又は瞳孔径推定部１２’によって瞳孔径を求めると共に、瞳孔に対する目盛を視認可能とできる。
【０１２７】
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】
【０１２８】
１ 制御部
２ 撮影部
３ 提示部
１１ 瞳孔抽出部
１２ 瞳孔径算出部
１２’ 瞳孔径推定部
１３ 瞳孔欠け検出部
１４ 保存部
１５ 時間間隔設定部
１６ 平均瞳孔径算出部
１７ 計測時間設定部
１８ データ排除部
１９ 排除条件設定部
２０ 筐体
２０ａ 筐体
２１ ハーフミラー
２３ 照明ユニット
２３ａ 本体部
２３ｂ 開口部
２３ｃ ＬＥＤ
２４ 目盛フィルタ
３１ａ ＬＥＤ
３１ｂ ＬＥＤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の眼球位置を固定する眼球固定部と、
前記眼球固定部により被験者の眼球位置が固定された状態で、左眼と右眼のうちの少なくとも一方の眼球の眼前に配置されたハーフミラーと、
前記ハーフミラーを介した入射光から眼球を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により撮影された眼球画像から瞳孔径を算出する瞳孔径算出手段と、
前記瞳孔径算出手段で算出された瞳孔径の値を提示する提示手段とを有し、
前記眼球固定部により被験者の眼球位置が固定した状態で、被験者の上方から眼球に差し込む光を遮らないよう前記眼球固定部、前記ハーフミラー及び前記撮影手段が配置されていること
を特徴とする瞳孔計測装置。
【請求項２】
前記瞳孔径算出手段は、前記撮影手段により撮影された眼球画像を用いて瞳孔径の長さを推定することを特徴とする請求項１に記載の瞳孔計測装置。
【請求項３】
前記撮影手段により撮影された眼球画像から瞳孔中心を通る水平方向の径の一部又は全部の欠けを検出する瞳孔欠け検出手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の瞳孔計測装置。
【請求項４】
前記撮影手段により撮影された眼球画像から瞳孔領域を抽出する瞳孔抽出手段を備え、
前記瞳孔抽出手段は、前記抽出された瞳孔領域に重なった異物を除去し、当該瞳孔領域を補間することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の瞳孔計測装置。
【請求項５】
前記撮影手段により撮影された眼球画像から瞳孔領域を抽出する瞳孔抽出手段を備え、
前記瞳孔抽出手段は、前記瞳孔領域が２以上抽出された場合に、予め設定された判断条件によって瞳孔領域を一箇所に確定することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の瞳孔計測装置。
【請求項６】
前記瞳孔径算出手段により算出された瞳孔径の値を保存する保存手段と、
前記瞳孔径算出手段により算出された瞳孔径を前記保存手段に保存する任意の時間間隔を設定する時間間隔設定手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の瞳孔計測装置。
【請求項７】
前記瞳孔径を計測する任意の計測時間を設定する計測時間設定手段と、
前記計測時間設定手段により設定された計測時間に亘って前記瞳孔径算出手段により算出されて前記保存手段に保存された瞳孔径の値の平均値を求める平均瞳孔径算出手段と
を備えることを特徴とする請求項６に記載の瞳孔計測装置。
【請求項８】
前記撮影手段は、赤外線カメラであり、
被験者の眼球に赤外線光を照射する照明手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の瞳孔計測装置。
【請求項９】
前記瞳孔径算出手段により算出された瞳孔径の値のうち、排除する値の条件を設定する排除条件設定手段と、
前記排除条件設定手段により設定された条件に適合する値を排除するデータ排除手段とを備え、
前記保存手段は、前記データ排除手段で排除されたデータを保存しないことを特徴とする請求項６乃至請求項８の何れか一項に記載の瞳孔計測装置。
【請求項１０】
前記撮影手段により撮影された眼球画像に単位長さの目盛を重畳する目盛重畳手段を備え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計測装置。
【請求項１１】
前記眼球固定部により被験者の眼球位置を固定した状態で、被験者の視線方向を中心として、水平方向において１００度以上、下方向に５０度以上の開放視野を有するよう前記眼球固定部、前記ハーフミラー及び前記撮影手段が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の瞳孔計測装置。
【請求項１】
被験者の眼球位置を固定する眼球固定部と、
前記眼球固定部により被験者の眼球位置が固定された状態で、左眼と右眼のうちの少なくとも一方の眼球の眼前に配置されたハーフミラーと、
前記ハーフミラーを介した入射光から眼球を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により撮影された眼球画像から瞳孔径を算出する瞳孔径算出手段と、
前記瞳孔径算出手段で算出された瞳孔径の値を提示する提示手段とを有し、
前記眼球固定部により被験者の眼球位置が固定した状態で、被験者の上方から眼球に差し込む光を遮らないよう前記眼球固定部、前記ハーフミラー及び前記撮影手段が配置されていること
を特徴とする瞳孔計測装置。
【請求項２】
前記瞳孔径算出手段は、前記撮影手段により撮影された眼球画像を用いて瞳孔径の長さを推定することを特徴とする請求項１に記載の瞳孔計測装置。
【請求項３】
前記撮影手段により撮影された眼球画像から瞳孔中心を通る水平方向の径の一部又は全部の欠けを検出する瞳孔欠け検出手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の瞳孔計測装置。
【請求項４】
前記撮影手段により撮影された眼球画像から瞳孔領域を抽出する瞳孔抽出手段を備え、
前記瞳孔抽出手段は、前記抽出された瞳孔領域に重なった異物を除去し、当該瞳孔領域を補間することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の瞳孔計測装置。
【請求項５】
前記撮影手段により撮影された眼球画像から瞳孔領域を抽出する瞳孔抽出手段を備え、
前記瞳孔抽出手段は、前記瞳孔領域が２以上抽出された場合に、予め設定された判断条件によって瞳孔領域を一箇所に確定することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の瞳孔計測装置。
【請求項６】
前記瞳孔径算出手段により算出された瞳孔径の値を保存する保存手段と、
前記瞳孔径算出手段により算出された瞳孔径を前記保存手段に保存する任意の時間間隔を設定する時間間隔設定手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の瞳孔計測装置。
【請求項７】
前記瞳孔径を計測する任意の計測時間を設定する計測時間設定手段と、
前記計測時間設定手段により設定された計測時間に亘って前記瞳孔径算出手段により算出されて前記保存手段に保存された瞳孔径の値の平均値を求める平均瞳孔径算出手段と
を備えることを特徴とする請求項６に記載の瞳孔計測装置。
【請求項８】
前記撮影手段は、赤外線カメラであり、
被験者の眼球に赤外線光を照射する照明手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の瞳孔計測装置。
【請求項９】
前記瞳孔径算出手段により算出された瞳孔径の値のうち、排除する値の条件を設定する排除条件設定手段と、
前記排除条件設定手段により設定された条件に適合する値を排除するデータ排除手段とを備え、
前記保存手段は、前記データ排除手段で排除されたデータを保存しないことを特徴とする請求項６乃至請求項８の何れか一項に記載の瞳孔計測装置。
【請求項１０】
前記撮影手段により撮影された眼球画像に単位長さの目盛を重畳する目盛重畳手段を備え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計測装置。
【請求項１１】
前記眼球固定部により被験者の眼球位置を固定した状態で、被験者の視線方向を中心として、水平方向において１００度以上、下方向に５０度以上の開放視野を有するよう前記眼球固定部、前記ハーフミラー及び前記撮影手段が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の瞳孔計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１２】
【図１４】
【図１５】
【図１８】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１６】
【図１７】
【図１９】
【図２０】
【図２８】
【図２９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１２】
【図１４】
【図１５】
【図１８】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１６】
【図１７】
【図１９】
【図２０】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２０１２−２１０３９４（Ｐ２０１２−２１０３９４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５１２３１（Ｐ２０１１−１５１２３１）
【出願日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
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