JPH0314448B2

JPH0314448B2 -

Info

Publication number: JPH0314448B2
Application number: JP63220336A
Authority: JP
Inventors: Midori Suzuki
Original assignee: NAGASHIMA MEDICAL INSTR
Current assignee: NAGASHIMA MEDICAL INSTR
Priority date: 1988-09-05
Filing date: 1988-09-05
Publication date: 1991-02-26
Also published as: JPH0268030A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、視器、前庭、脳幹、大脳、あるいは
小脳などの障害を見つけるための眼振検査におけ
る眼球運動撮像装置に関するものである。

視器、前庭、脳幹、大脳、あるいは小脳などに
障害があると、目まいや平衡失調を起こす。近
年、これらの障害を見つけるための検査装置が開
発されるようになつてきた。

すなわち、被検者に眼前50cm〜100cmのスクリ
ーン上をゆつくりあるいは素早く動くスポツト
光、または光縞模様等を注視させ、その眼球の動
きを生体電気信号として取り出し、記録または解
析あるいは画像処理を行なつて分析、診断する眼
振検査における眼球運動撮像装置が開発されるよ
うになつた。

〔従来技術〕

従来、この種の眼振検査における眼球運動撮像
装置は、赤外線を斜め方向から眼球に照射し、
CCD撮像カメラにより撮影して、モニターで患
者の眼球運動を観察し、あるいは撮影した画素を
もとに画像処理をし、診断のための解析処理を行
なつていた。

また、眼球運動を追跡して網膜血管やその他周
囲を観察できる装置として、たとえば、特開昭63
−288133号公報、あるいは眼球運動をリアルタイ
ムで分析して、眼球の注視状態、移動情報を把握
できる、所謂アイカメラを使用した視覚情報分析
装置として、たとえば、特開昭60−126140号公報
等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記のような従来例では、いずれも眼
球運動をCCDにより撮像して、これを画像とし
て処理していた。すなわち、従来の眼球運動撮像
装置は、数十万画素からなるCCDを用いている
ため、画像を鮮明に写す場合には良いが、１フレ
ームの走査時間は33.3msecないし15.1msecであ
る。それに対して、眼球の動く速度は、視角１度
あたり４ないし5msecで、CCDの走査時間に比べ
て非常に早い。特に、眼振検査においては、遅い
動きから素早い動きのスポツト光等に対して、被
検者の目が追従できるか否かを検査するものであ
る。

したがつて、素早い動きに対して追従している
眼球像は、CCDの走査速度を特別の走査方法に
より早く走査しなければ、正確な眼球運動の経過
がわからないという問題を有する。

１フレームの走査速度を早くするために画素数
を少なくすると、画像が十分鮮明にならないとい
う問題を有する。すなわち、上記特開昭60−
126140号公報に記載されたアイカメラを使用して
眼振検査を行つても、眼球像の正確な位置情報と
ならない。また、上記特開昭63−288133号公報の
ように網膜血管の画像をサンプリングしても、画
像として処理する以上早い動きには限度がある。

しかし、眼振検査における眼球運動撮像装置
は、スポツト光の素早い動きに対する追従性を見
る必要がある。これに対して、従来の眼球運動撮
像装置は、被検者の目が素早い動きの場合、上記
眼球運動撮像装置におけるカメラの走査速度に限
度があるため、目まい、あるいは平衡失調の検査
を充分に行えない。

さらに、従来の眼球運動撮像装置では、赤外線
発生装置を患者の眼球と同軸上に置かず、斜め方
向から眼球に照射しているので、角膜反射像をカ
メラの中央にもつてくるためのカメラ位置の調節
と、赤外線を的確に角膜を照射するための調節と
が必要であつた。さらに、眼球が左右へ動いた場
合に、角膜反射像の移動高は対称にならない。そ
のため、これを補正するためには、複雑な補正計
算が必要になるという問題があつた。

本発明は、以上のような問題を解決するため
に、角膜反射像をスポツト状画像の代わりに、ス
ポツト状画像の重心点を計算した位置情報を取り
出すことによつて、固体撮像素子の走査速度を早
くしても、像の分解能が落ちない眼振検査におけ
る眼球運動撮像装置を提供することを目的とす
る。

本発明は、眼球角膜から反射される赤外線像を
きわめて簡単に得られ、また得られた画像位置の
計算、あるいは複雑な画像処理を行なわなくてす
む眼振検査における眼球運動撮像装置を提供する
ことを目的とする。

本発明は、眼球運動をスポツト状の角膜反射像
の動きとして見ることができる眼振検査における
眼球運動撮像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〕

本発明の原理は、眼球運動を固体撮像装置によ
りスポツト状の角膜反射像として見るのではな
く、固体撮像装置により得られたスポツト状画像
の中心点のみに注目して、これを位置情報として
取り出す。したがつて、目の素早い動きに対する
スポツト状画像の走査速度を上げることが可能に
なつた。

第１図における本発明の原理説明図を参照しつ
つ説明する。第１図においたて、１は眼球角膜反
射像形成器、２はたとえば固体撮像素子からなる
マトリツクス・カメラ、３はマトリツクス・コン
トローラ、４はＸ、Ｙ軸値加算装置、５はデータ
処理装置を示す。

眼球角膜反射像形成器１は、角膜にマトリツク
ス・カメラ２の光軸と同じ方向から赤外線を照射
して、眼球角膜の反射赤外線像を形成するための
装置。マトリツクス・カメラ２は、前記赤外線信
号をマトリツクス・カメラ２のレンズを通して固
体撮像素子の画素にスポツト像とし結像させる。
そして、固体撮像素子には、電気的にウインドウ
をかけて、走査する画素数を減少させる。マトリ
ツクス・コントローラ３は、マトリツクス・カメ
ラ２の固体撮像素子を制御するクロツク信号、
Ｘ、Ｙ走査信号、Ｘ、Ｙ軸値加算装置４のクロツ
ク信号、フレームイネーブル信号および前記走査
によつて得られた出力データ信号を送出する。

Ｘ、Ｙ軸値加算装置４は、走査によつて得られ
た角膜反射のスポツト状画像の重心位置を得るた
めの加算器、カウンタおよびレジスタから構成さ
れる。

データ処理装置５は、前記スポツト状画像の重
心位置であるＸ、Ｙ座標値を計算機によつて計算
する。

その後、上記値を基にして被検者の診断に役立
てる。

〔作用〕

第１図および第３図を参照しつつ本発明に基づ
く作用を説明する。

眼球角膜反射像形成器において、赤外線は、赤
外線反射ミラーとダイクロイツクミラーとを通し
て角膜に直角方向（光学的には同軸方向）から入
射し、角膜から反射した赤外線は、ダイクロイツ
クミラーによつてマトリツクス・カメラ２の固体
撮像素子に入り電気信号に変換される。この場
合、赤外線は、赤外線反射ミラーとダイクロイツ
クミラーとの使用により眼球に対して光学的に同
軸に照射しているので、データ処理において上
下、左右方向に関する補正計算をする必要がなく
なる。

固体撮像素子には、電気的にウインドウをかけ
ているため、固体撮像素子の一定範囲だけの有効
走査ですむので、固体撮像素子の走査時間は、眼
球運動の経過を正確に捕えることができる時間ま
で短縮できる。

マトリツクス・コントローラ３は、固体撮像素
子からのスポツト状画像の重心位置を得るための
各信号を形成して送出する。Ｘ、Ｙ軸値加算装置
４は、第３図イ，ロに図示の如く、角膜のスポツ
ト状画像３０に対応する各画素のＸ軸およびＹ軸
の値を加算する。このＸ軸およびＹ軸値からデー
タ処理装置５でその重心位置を求める。

したがつて、当該重心位置によつて、眼球の動
きがＸ、Ｙ座標値として点で得られるので、眼球
運動の画像補正を行なわずに、眼球の動きを正確
にとらえることができる。

〔実施例〕

第２図は本発明における一実施例ブロツク説明
図である。

以下、第２図を参照しつつ本発明の一実施例を
具体的に説明する。

第２図において、１は眼球角膜反射像形成器、
２はたとえば固体撮像素子からなるマトリツク
ス・カメラ、３はマトリツクス・コントローラ、
４はＸ、Ｙ軸値加算装置、１１は眼球、１２は角
膜、１３は視軸、１４は赤外線を発光するLED、
１５は小型の赤外線反射ミラー、１６は可視光を
通し、赤外線を反射するダイクロイツクミラー、
１７はレンズ、１８はスクリーン、１９はLED
１４の発光をスポツト照射するためのレンズ、２
０は赤外線の眼球への照射光軸、２１はマトリツ
クス・カメラのレンズの光軸、２２はＸカウン
タ、２３はＹカウンタ、２４はＸ加算器、２５は
Ｙ加算器、２６はＸレジスタ、２７はＹレジス
タ、２８はＮレジスタ、２９はデータ処理装置、
点線ａは眼球１１の赤外線反射像として投影され
る帯域、一点鎖線ｂは前記投影される帯域内で赤
外線反射ミラー１５によつて遮蔽される帯域を示
す。

眼球角膜反射像形成器１は、赤外線を発射する
LEDY１４と、赤外線反射ミラー１５と、ダイク
ロイツクミラー１６とから構成され、眼球１１の
角膜反射像を形成するためのものである。LED
１４から発射された赤外線は、第２図図示のごと
く、赤外線反射ミラー１５で直角に曲がり、さら
にダイクロイツクミラー１６で直角に曲り、角膜
１２に照射される。角膜１２からの反射された赤
外線は、再びダイクロイツクミラー１６で直角に
曲げられ、赤外線反射ミラー１５の横を通り、レ
ンズ１７により集束されてマトリツクス・カメラ
２に入る。

マトリツクス・カメラ２は、数十万個の画素の
うち、電気的にウインドウをかけて、たとえば、
100×100の１万個の画素だけを使用して、走査時
間を短くしている。そして、赤外線により角膜１
２の反射像をスポツト状画像３０としてとらえて
各画素に対応するアナログ信号に変換する。

マトリツクス・コントローラ３は、マトリツク
ス・カメラ２の固体撮像装置上に結像しているス
ポツト状画像３０を走査する際に、必要な走査信
号、Ｘ、Ｙ軸値加算装置４の処理に必要なクロツ
ク信号CLK、およびフレームごとに出すフレー
ムイネーブル信号FRAMENABLEを送出する。
また、マトリツクス・カメラ２の固体撮像装置を
走査することにより得られたデータをデータ信号
DATAから送出する。

Ｘ、Ｙ軸値加算装置４は、Ｘカウンタ２２、Ｙ
カウンタ２３、Ｘ加算器２４、Ｙ加算器２５、Ｘ
レジスタ２６、Ｙレジスタ２７、Ｎレジスタ２８
から構成される。

Ｘカウンタ２２は、マトリツクス・カメラ２に
おける固体撮像装置のＸ軸方向の走査線毎にクロ
ツクCLKをカウンし、これを各Ｘ軸の走査線に
ついて終了するまで行い、その後リセツトされ
る。一方、Ｘ軸方向の走査がスポツト状画像３０
（第３図イ，ロ参照）の画素に達した時点では、
Ｘレジスタ２６の内容とＸカウンタ２２の内容と
がＸ加算器２４によつて加算され、Ｘレジスタ２
６の内容となる。同時、Ｎレジスタ２８に「１」
が加算される。すなわち、Ｎレジスタ２８の内容
は、スポツト状画像３０の画素数になる。

たとえば、第３図イ図示の場合において、Ｘ軸
方向の走査で、第１ないし５番目（説明し易いよ
うに第３図イの下方から走査したとする）まで
は、スポツト状画像３０が無いので、Ｘ加算器２
４、およびＸレジスタ２６は動作しない。

第６番目の走査により、スポツト状画像３０に
達した最初の画素は、Ｘカウンタ２２が「５」を
カウントしている。一方、Ｘレジスタ２６には、
Ｘ加算器２４からの入力がなかつたから、Ｘ加算
器２４では、前記Ｘカウンタ２２の「５」とＸレ
ジスタ２６の「０」とが加算される。次の画素を
走査すると、Ｘカウンタ２２は、「６」をカウン
トしており、Ｘレジスタ２６には、前記「５」が
格納されているから、Ｘ加算器２４では「５＋
６」が実行されてＸレジスタ２６に、その結果を
格納する。同様にこのＸ軸の全画素を加算する
と、５＋６＋７＝18となる。

次のＸ軸の走査では、前記Ｘレジスタ２６に格
納された「18」とＸカウンタ２２のカウント
「４」、「５」、……「８」が次々に加算される。そ
して、全Ｘ軸についても同様に、４＋５＋６＋７＋８＝30 ４＋５＋６＋７＋８＝30 ５＋６＋７＝18 を得る。

スポツト状画像３０の走査が終了した際には、
これらの値を加算した全加算値「126」がＸレジ
スタ２６に格納されることになる。

Ｘカウンタ２２がリセツトするごとに同時にＹ
カウンタを「＋１」して、全Ｙ軸終了まで加算す
る。Ｘ軸の時と同様に、全Ｙ軸のスポツト状画像
３０について座標値を全部加算して、全加算値
「168」がＹレジスタ２７に入る。

同時に、スポツト状画像３０が存在していると
き、Ｎレジスタ２８に「＋１」を加えて全スポツ
ト状画像３０の画素数21がＮレジスタ２８に入
る。その後、フレームイネーブル信号のオフ・エ
ツジで前記各レジスタの各値がデータ処理装置２
９に入ると共に、各カウンタおよび各レジスタは
リセツトされる。

次に、データ処理装置２９において、Ｘ軸の全
加算値「126」を全スポツト状画素数「21」で割
り、スポツト状画像３０におけるＸ軸座標の平均
値として「６」を得る。

同様に、データ処理装置２９において、Ｙ軸の
全加算値「168」を全スポツト状画素数「21」で
割り、スポツト状画像３０におけるＹ座標の平均
値として「８」を得る。

このようにして１フレームのスポツト画像のＸ
座標およびＹ座標の重心位置が求まる。そして、
次のフレームにおけるスポツト画像においても、
Ｘ軸座標およびＹ軸座標の重心位置を同様にして
求める。

このようにして求められた各フレームにおける
スポツト状画像３０の重心位置は、被検者の眼球
位置と等価な位置を表すことになる。また、上記
スポツト状画像３０の重心位置は、絶対値である
ため、画像補正を行なうことなく、データ処理装
置５により診断結果を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、眼球のスポツト状画像をＸ、
Ｙ軸方向の平均値として、その重心を求めている
ので、眼球の動きの絶対値であるから画像補正を
行なう必要がなく、正確な診断ができる。

本発明によれば、マトリツクス・カメラの固体
撮像素子に電気的にウインドウをかけて画素数を
減らし、さらに走査時間を早くすることで、走査
時間4msecを達成した。したがつて、素早い眼球
運動を計測することができた。

本発明によれば、スポツト状画像の中心点のみ
を算出するので、解像度には関係なく、Ｓ／Ｎ比
を向上することができて、画像補正を行なわなく
ても診断の精度を上げることができるものであ
る。

本発明によれば、赤外線反射ミラーとダイクロ
イツクミラーとを使用して、赤外線を角膜に対し
て光学的に同軸に照射するようにしたので、スポ
ツト状画像の動きについて複雑な補正計算をする
必要がなくなつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明
における一実施例ブロツク説明図、第３図は本発
明におけるＸ、Ｙ座標算出手順説明図を示す。図において、１……眼球角膜反射像形成器、２
……マトリツクス・カメラ、３……マトリツク
ス・コントローラ、４……Ｘ、Ｙ軸値加算装置、
５……データ処理装置、１１……眼球、１２……
角膜、１３……視軸、１４……LED、１５……
赤外線反射ミラー、１６……ダイクロイツクミラ
ー、１７……レンズ、１８……スクリーン、１９
……レンズ、２０……眼球への照射光軸、２１…
…レンズの光軸、２２……Ｘカウンタ、２３……
Ｙカウンタ、２４……Ｘ加算器、２５……Ｙ加算
器、２６……Ｘレジスタ、２７……Ｙレジスタ、
２８……Ｎレジスタ、２９……データ処理装置、
３０……スポツト状画像。

Claims

【特許請求の範囲】１スクリーン上に投影された光源の素早い動き
に眼球を追従させた場合における眼球運動を撮像
する眼振検査における眼球運動撮像装置におい
て、眼球角膜の赤外線反射像を形成する眼球角膜反
射像形成器１と、当該眼球角膜反射像形成器１により形成された
角膜反射像を撮像し、画素ごとにアナログ信号と
して取り出す固体撮像素子を備えたマトリツク
ス・カメラ２と、当該マトリツクス・カメラ２の固体撮像装置を
走査するための走査クロツク信号、眼球角膜反射
像をＸ軸座標およびＹ軸座標の位置情報に処理す
るためのクロツク信号、フレームごとに出すフレ
ームイネーブル信号、マトリツクス・カメラ２の
固体撮像装置を走査することにより得られたデー
タ信号、および前記固体撮像素子の画素に対して
有効走査面積を小さくする電気的ウインドウをか
ける信号を送出するマトリツクス・コントローラ
３と、当該マトリツクス・コントローラ３の各送出信
号から得られたスポツト状画像の各画素をＸ軸
値、Ｙ軸値について加算するＸ、Ｙ軸値加算装置
４と、当該Ｘ、Ｙ軸値加算装置４より算出されたスポ
ツト状画像の位置情報を平均してその重心位置を
算出するデータ処理装置５と、を備えたことを特徴とする眼振検査における眼球
運動撮像装置。２前記眼球角膜反射像形成器１における赤外線
の眼球への照射光軸２０、マトリツクス・カメラ
２のレンズの光軸２１、および眼球１１が前方を
直視した時の眼球視軸１３が光学的に同軸となる
ように配置されていることを特徴とする請求項１
記載の眼振検査における眼球運動撮像装置。３前記赤外線の入反射光が角膜１２およびマト
リツクス・カメラ２に対して光学的に同軸となる
ための赤外線反射ミラー１５と、赤外線は反射し
可視光は透過するダイクロイツクミラー１６とを
配置したことを特徴とする請求項１記載の眼振検
査における眼球運動撮像装置。