JPH04193255A - 眼球制御系の解析装置 - Google Patents
眼球制御系の解析装置Info
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- JPH04193255A JPH04193255A JP2326283A JP32628390A JPH04193255A JP H04193255 A JPH04193255 A JP H04193255A JP 2326283 A JP2326283 A JP 2326283A JP 32628390 A JP32628390 A JP 32628390A JP H04193255 A JPH04193255 A JP H04193255A
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-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/113—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining or recording eye movement
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は眼球制御系の解析方法に関し、特に、医療工
学（ＭＥ）における眼科および精神神経科のより定量的
な診断方法や心理学における視覚心理実験の定量的評価
に活用できるような眼球制御系の解析方法に関する。
学（ＭＥ）における眼科および精神神経科のより定量的
な診断方法や心理学における視覚心理実験の定量的評価
に活用できるような眼球制御系の解析方法に関する。
［従来の技術および発明が解決しようとする課題］従来
の眼球制御系の評価方法は、両目の眼球運動の時間微分
の相互相関から眼精疲労を評価する方法（吉野誠司他、
電子情報通信学会 ＭＢＥ９０−１５、第４１頁〜第
４８頁、１９９０）が知られている。しかし、相互相関
の時間依存性は複雑に振舞うので、その解釈には専門的
な知識か要求される。また、この相互相関のフーリエ変
換から両眼の相互相関の周波数成分の時間依存性を計算
し、眼精疲労を評価することも可能であるが、これらの
計算には多くの時間を要し、結果の表示も三次元的な画
像表示が必要となるという欠点があった。
の眼球制御系の評価方法は、両目の眼球運動の時間微分
の相互相関から眼精疲労を評価する方法（吉野誠司他、
電子情報通信学会 ＭＢＥ９０−１５、第４１頁〜第
４８頁、１９９０）が知られている。しかし、相互相関
の時間依存性は複雑に振舞うので、その解釈には専門的
な知識か要求される。また、この相互相関のフーリエ変
換から両眼の相互相関の周波数成分の時間依存性を計算
し、眼精疲労を評価することも可能であるが、これらの
計算には多くの時間を要し、結果の表示も三次元的な画
像表示が必要となるという欠点があった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、フラクタル次元
を用いて眼球制御系の特性を数値化し、眼球制御系の評
価パラメータとして定量的な評価を可能とするような眼
球制御系の解析方法を提供することである。
を用いて眼球制御系の特性を数値化し、眼球制御系の評
価パラメータとして定量的な評価を可能とするような眼
球制御系の解析方法を提供することである。
［課題を解決するための手段］
この発明は眼球制御系の解析方法であって、両目または
単眼の眼球運動や調節作用や輻幀運動や瞳孔運動のよう
な眼球制御系のそれぞれに含まれる微小振動に注目して
微小振動を測定し、そのフラクタル次元を経時的または
ある一定の時間同時にまたは個々に測定し、フラクタル
次元の値またはフラクタル次元の時間依存性から眼球制
御系の特性を定量化する。
単眼の眼球運動や調節作用や輻幀運動や瞳孔運動のよう
な眼球制御系のそれぞれに含まれる微小振動に注目して
微小振動を測定し、そのフラクタル次元を経時的または
ある一定の時間同時にまたは個々に測定し、フラクタル
次元の値またはフラクタル次元の時間依存性から眼球制
御系の特性を定量化する。
［作用］
この発明に係る眼球制御系の解析方法は、眼球制御系の
それぞれの時系列の測定データからそれぞれの制御系の
フラクタル次元の値やフラクタル次元の時間依存性を求
め、眼球制御系の疾患などの定量的診断を行なう。
それぞれの時系列の測定データからそれぞれの制御系の
フラクタル次元の値やフラクタル次元の時間依存性を求
め、眼球制御系の疾患などの定量的診断を行なう。
［発明の実施例］
第２図はこの発明の一実施例の概略ブロック図であり、
第３図は強膜反射法により眼球の固視微動を測定する方
法を説明するための図である。
第３図は強膜反射法により眼球の固視微動を測定する方
法を説明するための図である。
第２図および第３図を参照して、この発明の一実施例の
構成について説明する。センサ１は強膜反射法により眼
球の固視微動を測定するものであり、第３図に示すよう
に、発光ダイオード１１によって赤外光を眼球５に照射
し、左右のフォトダイオード１２．１３によって白目と
黒目の境界における反射光量を検ａする。眼球の固視微
動はフォトダイオード１２．１３の出力に表われ、この
検出ａ力はＡ／Ｄコンバータ２に与えられてデジタル化
され、コンピュータ３に与えられる。コンピュータ３は
眼球５の固視微動データを演算処理し、フラクタル次元
の値やフラクタル次元の時間依存性を求め、表示装置４
に表示させる。
構成について説明する。センサ１は強膜反射法により眼
球の固視微動を測定するものであり、第３図に示すよう
に、発光ダイオード１１によって赤外光を眼球５に照射
し、左右のフォトダイオード１２．１３によって白目と
黒目の境界における反射光量を検ａする。眼球の固視微
動はフォトダイオード１２．１３の出力に表われ、この
検出ａ力はＡ／Ｄコンバータ２に与えられてデジタル化
され、コンピュータ３に与えられる。コンピュータ３は
眼球５の固視微動データを演算処理し、フラクタル次元
の値やフラクタル次元の時間依存性を求め、表示装置４
に表示させる。
第１図はこの発明の一実施例の動作を説明するためのフ
ロー図である。次に、第１図ないし第３図を参照して、
この発明の一実施例の具体的な動作について説明する。
ロー図である。次に、第１図ないし第３図を参照して、
この発明の一実施例の具体的な動作について説明する。
コンピュータ３はＡ／Ｄコンバータによってデジタル化
された固視微動データを時系列な２次元サンプリングデ
ータとして取込む。ここでいう２次元データは任意の座
標系すなわち、極座標系や直交座標系上の座標に相当す
る。これらの座標軸の１つをｘ （ｔ）として固視微動
のフラクタル次元を導出する。時系列なサンプリングデ
ータで簡単にフラクタル次元を計算する方法として、た
とえばＮ、Ｂ、Ａｂｒ’ａｈａｍｅｔ ａｌ、
：Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、、Ｖｏ１１１４Ａ（５）、第２
１７頁〜第２２１頁（１９８６）がある。コンピュータ
３はデータの前処理を行うために、時系列的な１次元デ
ータをｘ （ｔ）とし、このデータから適当なサンプリ
ング周期を選び、離散的なデータ（ｘｔ ＝ｘ （ｔ＋
）： ｉ＝１・・・Ｎ）を生成する。
された固視微動データを時系列な２次元サンプリングデ
ータとして取込む。ここでいう２次元データは任意の座
標系すなわち、極座標系や直交座標系上の座標に相当す
る。これらの座標軸の１つをｘ （ｔ）として固視微動
のフラクタル次元を導出する。時系列なサンプリングデ
ータで簡単にフラクタル次元を計算する方法として、た
とえばＮ、Ｂ、Ａｂｒ’ａｈａｍｅｔ ａｌ、
：Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、、Ｖｏ１１１４Ａ（５）、第２
１７頁〜第２２１頁（１９８６）がある。コンピュータ
３はデータの前処理を行うために、時系列的な１次元デ
ータをｘ （ｔ）とし、このデータから適当なサンプリ
ング周期を選び、離散的なデータ（ｘｔ ＝ｘ （ｔ＋
）： ｉ＝１・・・Ｎ）を生成する。
次に、コンピュータ３は位相空間の次元の設定を行なう
。すなわち、 □ ＸＨ（ｉ）＝ （ｘｔ 、Ｘｉ −１）ただしｉ＝１゜
３、−．２ｎ＋１．−、Ｎ−１ として、Ｘｉの対Ｘ、を作成する。疑似位相空間上の軌
道Ｘ１はトポロジカルには位相空間上の（ｘ （ｔ）
、 ｖ （ｔ））と同等となる。ただし、ｖ （ｔ）
はｘ （ｔ）の時間微分（速度）を表す。
。すなわち、 □ ＸＨ（ｉ）＝ （ｘｔ 、Ｘｉ −１）ただしｉ＝１゜
３、−．２ｎ＋１．−、Ｎ−１ として、Ｘｉの対Ｘ、を作成する。疑似位相空間上の軌
道Ｘ１はトポロジカルには位相空間上の（ｘ （ｔ）
、 ｖ （ｔ））と同等となる。ただし、ｖ （ｔ）
はｘ （ｔ）の時間微分（速度）を表す。
次に、コンピュータ３は相関関数の計算を行なう。すな
わち、上述のＮ、Ｂ、Ａｂｒａｈａｍｅｔ ａｌ、の
方法に従い、疑似位相空間上のデータ点の集合について
、フラクタル次元として以下で定義する相関次元を計算
する。
わち、上述のＮ、Ｂ、Ａｂｒａｈａｍｅｔ ａｌ、の
方法に従い、疑似位相空間上のデータ点の集合について
、フラクタル次元として以下で定義する相関次元を計算
する。
相関次元の定義：
１＋ａｃ、ｄｉｍ＝ｌ ｏｇ （Ｃ（ｒ） ） ／ ｌ
ｏｇ （ｒ）ただし、Ｃ（ｒ） ：相関関数、ｒ：各
データ点間の距離 Ｃ（ｒ）＝ｌｉｍｌ／Ｎ２ ・Ｎ＋ Ｎ＋ Ｈ（ｒ−Ｉ
Ｘ＋ ｘ」 １） ｘ、：時刻１＋における測定点の位置、Ｈ（ｒ）：Ｈｅ
ａｖｉｓｉｄｅ ５ｔｅｐ関数このようにして、固視
微動を測定し、フラクタル次元を計算し、そのフラクタ
ル次元の値を予め測定した標準的な健文者の値や患者の
値と比較し、表示装置に表示させる。
ｏｇ （ｒ）ただし、Ｃ（ｒ） ：相関関数、ｒ：各
データ点間の距離 Ｃ（ｒ）＝ｌｉｍｌ／Ｎ２ ・Ｎ＋ Ｎ＋ Ｈ（ｒ−Ｉ
Ｘ＋ ｘ」 １） ｘ、：時刻１＋における測定点の位置、Ｈ（ｒ）：Ｈｅ
ａｖｉｓｉｄｅ ５ｔｅｐ関数このようにして、固視
微動を測定し、フラクタル次元を計算し、そのフラクタ
ル次元の値を予め測定した標準的な健文者の値や患者の
値と比較し、表示装置に表示させる。
なお、前述の吉野誠司他が発表した両眼の眼球運動の時
間微分の相互相関から眼精疲労を評価する方法と同様に
して被験者の見る指標を振動させ、指標の動きに眼球運
動、特にサツケードがどのように追従するかを測定し、
そのフラクタル次元を計算するようにしてもよい。もし
、完全に指標の動きに追従すれば、そのフラクタル次元
は１となる。
間微分の相互相関から眼精疲労を評価する方法と同様に
して被験者の見る指標を振動させ、指標の動きに眼球運
動、特にサツケードがどのように追従するかを測定し、
そのフラクタル次元を計算するようにしてもよい。もし
、完全に指標の動きに追従すれば、そのフラクタル次元
は１となる。
また、Ｗ、Ｎ、Ｃｈａｒｍａｎ Ｆｌｕｃｔｕａｔ
ｉｏｎｓ ｉｎ ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ
：ａ ｒｅｖｉｅｗ″ 、０ｐｈｔｈａ１． Ｐ
ｈｙｓｉｏｌ、Ｏｐｔ、、１９８８．８．第１５３頁〜
第１６４頁によると、調節にも眼球運動の場合の固視微
動に相当する微震運動（調節微動）があり、ノイズと見
なされている。そこで、この発明を適用して、微震のフ
ラクタル次元を解析するようにしてもよい。
ｉｏｎｓ ｉｎ ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ
：ａ ｒｅｖｉｅｗ″ 、０ｐｈｔｈａ１． Ｐ
ｈｙｓｉｏｌ、Ｏｐｔ、、１９８８．８．第１５３頁〜
第１６４頁によると、調節にも眼球運動の場合の固視微
動に相当する微震運動（調節微動）があり、ノイズと見
なされている。そこで、この発明を適用して、微震のフ
ラクタル次元を解析するようにしてもよい。
さらに、Ｓ、Ｆ、５ｔａｎｔｅｎ ＆Ｌ、Ｓｔａ ｒ
ｋ ： Ｉ ＥＥＥ、 、 ＢＭＥ−１３，第１４０
頁〜第１５２頁、１．９６６によれば、通常の瞳孔運動
に２Ｈｚ程度の周波数で常に存在するノイズ成分が確か
められており、このノイズ成分のフラクタル次元を計算
するようにしてもよい。特に、瞳孔系は自立神経系によ
りコントロールされており、眼科領域に限らず、精神疾
患の診断や各種内科系疾患の治療効果の評価（定量化）
に有用である。
ｋ ： Ｉ ＥＥＥ、 、 ＢＭＥ−１３，第１４０
頁〜第１５２頁、１．９６６によれば、通常の瞳孔運動
に２Ｈｚ程度の周波数で常に存在するノイズ成分が確か
められており、このノイズ成分のフラクタル次元を計算
するようにしてもよい。特に、瞳孔系は自立神経系によ
りコントロールされており、眼科領域に限らず、精神疾
患の診断や各種内科系疾患の治療効果の評価（定量化）
に有用である。
第４図はこの発明のさらに他の実施例を示すフロー図で
ある。この第４図に示した実施例は、第１図に示した測
定データの入力からフラクタル次元ノ計算までのステッ
プを用い、個々の眼球制御系について同時にフラクタル
次元の時間依存性を解析し、その相互相関からシステム
として眼球の総合的な指標を得るようにしたものである
。すなわち、適当な時間間隔てデータを切出し、その時
間間隔のデータに基づいてフラクタル次元の計算を行な
い、各時間間隔の計算結果として、横軸に時間、縦軸に
フラクタル次元をプロットすればよい。
ある。この第４図に示した実施例は、第１図に示した測
定データの入力からフラクタル次元ノ計算までのステッ
プを用い、個々の眼球制御系について同時にフラクタル
次元の時間依存性を解析し、その相互相関からシステム
として眼球の総合的な指標を得るようにしたものである
。すなわち、適当な時間間隔てデータを切出し、その時
間間隔のデータに基づいてフラクタル次元の計算を行な
い、各時間間隔の計算結果として、横軸に時間、縦軸に
フラクタル次元をプロットすればよい。
第５図はこの発明のさらに他の実施例を示すフロー図で
ある。この第５図に示した実施例は、上述の実施例につ
いて述べてきたフラクタル次元の拡張概念としてマルチ
フラクタル構造を特徴付けるｆ （α）スペクトラム（
Ｔ、Ｃ０Ｈａｌｓｅｙｅｔ ａｌ、：Ｐｈｙｓ、Ｒｅ
ｖ、、Ａ３３（１９８６）、１１４１）を用いて位相空
間中のフラクタル次元の分布を調べるようにしたもので
ある。
ある。この第５図に示した実施例は、上述の実施例につ
いて述べてきたフラクタル次元の拡張概念としてマルチ
フラクタル構造を特徴付けるｆ （α）スペクトラム（
Ｔ、Ｃ０Ｈａｌｓｅｙｅｔ ａｌ、：Ｐｈｙｓ、Ｒｅ
ｖ、、Ａ３３（１９８６）、１１４１）を用いて位相空
間中のフラクタル次元の分布を調べるようにしたもので
ある。
上述の各実施例では、位相空間中のデータ点の集合全体
についてフラクタル次元を計算しているため、位相空間
中の各部分でのフラクタル次元の揺らぎを無視している
。マルチフラクタルでは、位相空間中でのフラクタル次
元の分布密度を考慮するので、精密な数値化か可能とな
る。すなわち、第５図に示すように、位相空間中のデー
タ点の測定を一度に行ない、位相空間を部分空間に分割
した後、各部分空間でフラクタル次元を計算する。
についてフラクタル次元を計算しているため、位相空間
中の各部分でのフラクタル次元の揺らぎを無視している
。マルチフラクタルでは、位相空間中でのフラクタル次
元の分布密度を考慮するので、精密な数値化か可能とな
る。すなわち、第５図に示すように、位相空間中のデー
タ点の測定を一度に行ない、位相空間を部分空間に分割
した後、各部分空間でフラクタル次元を計算する。
そして、表示装置４によってフラクタル次元のヒストグ
ラムを、横軸をフラクタル次元にとり、縦軸をその頻度
としてグラフをプロットする。
ラムを、横軸をフラクタル次元にとり、縦軸をその頻度
としてグラフをプロットする。
［発明の効果］
以上のように、この発明によれば、各種眼球制御系の微
小振幅を測定し、従来、ノイズとしてほとんど無視され
てきた微小運動の中に含まれている眼球の情報をフラク
タル次元解析やマルチフラクタルから効率よく定量化す
ることができる。その結果、非常に短時間の演算で眼科
、精神疾患における臨床診断や治療の効果などを調べる
ことができる。また、心理学の分野においては、視覚心
理実験の際に眼球制御系の測定を併用することにより、
視覚心理実験の結果をフラクタル次元を用いて定量的に
評価することができる。
小振幅を測定し、従来、ノイズとしてほとんど無視され
てきた微小運動の中に含まれている眼球の情報をフラク
タル次元解析やマルチフラクタルから効率よく定量化す
ることができる。その結果、非常に短時間の演算で眼科
、精神疾患における臨床診断や治療の効果などを調べる
ことができる。また、心理学の分野においては、視覚心
理実験の際に眼球制御系の測定を併用することにより、
視覚心理実験の結果をフラクタル次元を用いて定量的に
評価することができる。
第１図はこの発明の一実施例の動作を説明するためのフ
ロー図である。第２図はこの発明の一実施例の概略ブロ
ック図である。第３図は強膜反射法により眼球の固視微
動を測定する方法を説明するための図である。第４図お
よび第５図はこの発明の他の実施例を示すフロー図であ
る。 図において、１はセンサ、２はＡ／Ｄコンバータ、３は
コンピュータ、４は表示装置、５は眼球、１１は発光ダ
イオード、１２．１３はフォトダイオードを示す。 特許８願人 株式会社エイ・ティ・アール視聴（はか２
る） 始己 賞１図 賞４図
ロー図である。第２図はこの発明の一実施例の概略ブロ
ック図である。第３図は強膜反射法により眼球の固視微
動を測定する方法を説明するための図である。第４図お
よび第５図はこの発明の他の実施例を示すフロー図であ
る。 図において、１はセンサ、２はＡ／Ｄコンバータ、３は
コンピュータ、４は表示装置、５は眼球、１１は発光ダ
イオード、１２．１３はフォトダイオードを示す。 特許８願人 株式会社エイ・ティ・アール視聴（はか２
る） 始己 賞１図 賞４図
Claims (1)
- 両目または単眼の眼球制御系のそれぞれに含まれる微小
振幅に注目して微小振動を測定し、そのフラクタル次元
を経時的またはある一定の時間、同時にまたは個々に測
定し、前記フラクタル次元の値または前記フラクタル次
元の時間依存性から眼球制御系の特性を定量化すること
を特徴とする、眼球制御系の解析方法
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2326283A JPH04193255A (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 眼球制御系の解析装置 |
| US07/760,442 US5212506A (en) | 1990-11-27 | 1991-09-17 | Analysis method of eyeball control system |
| EP91116429A EP0487855B1 (en) | 1990-11-27 | 1991-09-26 | Analysis method of eyeball control system |
| DE69109824T DE69109824T2 (de) | 1990-11-27 | 1991-09-26 | Verfahren zur Untersuchung des Bewegungssystems des Auges. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2326283A JPH04193255A (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 眼球制御系の解析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04193255A true JPH04193255A (ja) | 1992-07-13 |
| JPH0553490B2 JPH0553490B2 (ja) | 1993-08-10 |
Family
ID=18186038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2326283A Granted JPH04193255A (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 眼球制御系の解析装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5212506A (ja) |
| EP (1) | EP0487855B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04193255A (ja) |
| DE (1) | DE69109824T2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0690903A (ja) * | 1992-09-17 | 1994-04-05 | A T R Shichokaku Kiko Kenkyusho:Kk | 奥行き視線移動検査装置 |
| JPH06154167A (ja) * | 1992-11-27 | 1994-06-03 | A T R Shichokaku Kiko Kenkyusho:Kk | 固視微動検査装置 |
| JPWO2007080743A1 (ja) * | 2006-01-16 | 2009-06-11 | 国立大学法人 北海道大学 | 検査システムおよび検査方法 |
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