JPS5822026A

JPS5822026A - 瞳孔計

Info

Publication number: JPS5822026A
Application number: JP56120657A
Authority: JP
Inventors: 佐藤十三五; 泉正; 大野新治; 中野剛; 二川清弘; 渡辺建
Original assignee: TAKEI KIKI KOGYO KK
Current assignee: TAKEI KIKI KOGYO KK
Priority date: 1981-08-03
Filing date: 1981-08-03
Publication date: 1983-02-09

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。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、瞳孔計に関する・もので、特に瞳孔の位置検
出機能を持たせた瞳孔計を提供することを目的とする。

テレビカメラで前眼部を撮影しながら、そのビデオ信号
から瞳孔の直径や面積を求めるようにした瞳孔計は９例
えば、特公昭５１−２９３６０号。

特公昭５２−２８３１６号および特公昭５２−２．８３
１７号等に示されていて公知である。

ところで、これら従来の瞳孔計では、瞳孔の位置の検出
や眼球の運動の測定は出来ない。

本発明の目的は、瞳孔の直径や面積ばかりでなく、瞳孔
中心の位置についてのデータを得るようにした瞳孔計を
提供することである。

本発明の他の目的は、ビデオ信号をディジタル的に処理
して上記目的を達成することである。

以下９本発明を図面を参照して詳細に説明する。

本発明の実施例の全体の系統図を示す第１図を参照して
、左右の撮像器ＩＬ、ＩＲで得られたビデオ信号は、そ
れぞれプロセスアンプ２Ｌ、２Ｒを通って、レベル検出
器３Ｌ　、　３Ｒに与えられる。

ここで、ビデオ信号の瞳孔部と虹彩部を示す信号のレベ
ル差に基づき、黒レベルである瞳孔部の信号を畳込。こ
うして得た瞳孔部の信号は。

検出装置４Ｌ　、　４Ｒへ与えられ、そこで瞳孔の直径
面積９位置が検出される。こうして得られたデータはバ
ッファ５を介してデータ処理部６へ与えられ、光刺激時
における瞳孔面積、光刺激にもとづく瞳孔面積の変化等
必要項目の処理を行ない、その結果をデジタルプリンタ
７やペン書き記録器８へ記録される。

なお、撮像部には、光刺激を与えるための左右の光刺激
発生装置９Ｌ、９Ｒ，撮像器ＩＬ、ＩＲへ同期信号を与
えるための同期発生装置イが備えられている。同期発生
装置１０の出力信号は。

プロセスアンプ２Ｌ、２Ｒ，レベル検出器３Ｌ、３Ｒ。

検出装置４Ｌ　、　４Ｒにも供給されている。また刺激
発生装置９Ｌ、９Ｒは、データ処理部６からの指令にも
とづき動作する刺激制御装置１１０制御のもとに点滅さ
れる。また左右の映像を観察するためのモニタテレビ１
２Ｌ、１２Ｒカｘイツチで接続できるようになっており
、レベル検出のモニタリングとして有効である。

以下に、検出装置４Ｌ　、　４Ｒにおける。瞳孔の面積
、直径９位置の検出について説明する。

第２図は、モニタテレビの画面１２′上に映し出された
瞳孔を示す。テレビ画面では、瞳孔部は黒レベル、他は
白レベルまたは白に近いレベルである。従って、このレ
ベル差を利用して。

レベル検出器３において瞳孔部即ち黒レベルの信号を取
り出すことができる。

瞳孔部の面積は、こうして得た黒レベル信号の積分によ
って求められる。

第３図を参照して、クロックパルス発生器１３からのク
ロックパルスを、ゲート１４を介してカウンタ１５へ入
力する。ゲート１４は、″レベル検出器６の黒レベル出
力と後述するエリア信号とで開かれる（なおテレビ画面
全体を基準とするならエリア信号は不要である）。従っ
て、ゲーートは瞳孔部の黒レベルで開いて、この間クロ
ックパルスをカウンタ１５が計数する。１フレームにつ
いて、この動作が行なわれると、瞳孔面積に比例した計
数値をカウンタが保持する。

１フレーム終了時の垂直同期パルスで、ラッチ回路１６
で、カウンタの計数値が保持されその後、遅延回路１７
からのパルスでカウンタ１５が第４図を参照して、第３
図のゲート１４からの出力は力ｅンタ１８へ入力され、
水平同期信号を遅延回路１９で遅延させた信号でクリア
される。従って、カウンタ１８は一水平走査期間中の黒
レベルの長さに比例した計数値を与える。

従って、この計数−は、−水平走査線上での瞳孔の弦の
長さを示す。カラ／り１白の計数値はコンパレータ２０
の一方の入力Ａとして、他方の入力Ｂを与えるラッチ回
路２１の内容と比較される。コンパレータ２０の出力は
ゲート２２の開閉を制御するもので、Ａ）Ｈのとき、水
平同期信号り通過を許し、この水平同期信号はラッチ回
路２１の内容をその時゛のカウンタ１８の計数値に書き
変える。かくして、各水平走査ごとのカウンタ１８の計
数が順次前のものと比較され。

大きな計数値がラッチ回路２１に保持される。

これを一フレームにわたって繰り返すと、瞳孔の水平方
向の最大弦すなわち直径（第２図でＤで示される。）に
対応する数値がラッチ回路２１に保持される。−フレー
ム終了吻ｌの垂直同期パルスによってラッチ回路２３に
、ラッチ回路２１の内容が保持され、遅延回路２４の出
力パルスでラッチ回路２１の内容がクリアされる。かく
して１次のフレームの検出の待機状態に入る一方、検出
された直径に対応する数値がラッチ回路２３に保持され
る。

第２図を参照して、瞳孔の位置は１画面の一角を原点と
したときの瞳孔中心の座標（ｘ、ｙ）として求めること
ができる。

このｙは、直径が求まる迄の走査線数を計数することに
よって与えられる。

第５図を参照して、カウンタ２５で、水平同期パルスを
計数するとともに、その計数値はラッチ回路２６へ与え
られている。カウンタ２５はまた垂直同期パルスでクリ
アされるようになっ′ている。ラッチ回路２６は、第４
図のゲート２２の出力パルスで、その時のカウンタ２５
の計数値を保持する。

第４図で、Ａ＜Ｂのとき、即ち直径が求められた後は、
ゲート２２からは、パルスは出力されないので、ラッチ
回路２６には、−フレームの最初から直径が求まる迄の
水平走査線数が保持される。−フレーム終了後、垂直同
期パルスでカウンタ２５がクリアされて９次のフレーム
の検出の待機状態に入る。

Ｘは、直径が検出されたときの水平走査線上での黒レベ
ル信号迄の白レベルの長さく第２図のＬ）に直径の１／
２を加えることによって求められる。即ちｘ＝Ｌ＋Ｄ／
２である。

第６図を参照して、水平同期信号でセットされ、黒レベ
ル信号（検出器３の出力信号）でリセットされるフリッ
プフロップ２７のセット出力でゲート２８を開き、第３
−図のクロックパルス発生器１３のクロックパルスをゲ
ート２８を通過させ、カウンタ２９で計数する。水平同
期パルスは遅延回路３０を通してカウンタ２９へ与えら
れて、カウンタ２９をクリアするようになっている。

従って、−水平走査線毎に、その開始から黒レベル信号
が現われる迄のクロックパルスがカウンタ２９で計数保
持されるεとになる。カウンタ２９の出力はラッチ回路
３１に入力されており。

ラッチ回路３１は、第６−図のゲート２２からのパルス
で、その時のカウンタ２９の計数値を保持するようにな
っている。

前述のように、ゲート２２は、Ａ）Ｂの間水平同期パル
スを通過させＡ＜Ｈのとき即ち直径検出後は、パルスを
出力しないので、直径検出迄の間は、水平同期パルスに
よって、−水平走査終了毎に、カウンタ２９の内容（即
ち当該水平走査の開始から黒レベルが現われる迄の長さ
に対応する数値）がラッチ回路に次々と保持される。

直径検出後は、ゲート２２からｂパルスはないので、ラ
ッチ回路３１は、最後に保持した数値をそのまま保持す
る。この数値は、前述したＬに相当する。

一方、直径りは前述のように、第４図のラッチ回路２３
に保持されているので、ラッチ回路２３０出力を１７２
にする割シ算回路３２を通して、加（Ｌ　十Ｄ／２　）
が得られる。

瞳孔計測では、瞳孔と虹彩の明るさの違いを元に瞳孔信
号を検出しているが、実際の計測では被検者のまつ毛や
まぶたによって画面一部が瞳孔の黒レベルと同じくらい
の明るさとなって計測の妨げとなる場合がある。同じく
照明のむらによる妨げも生じる。

この解決の一方法として画面１２′内に第７図のような
エリアＢを作り、白／黒の判断はそのエリア内のみ行な
い、エリア外は全て白レベルとして判断する。エリアは
その位置が画面内のいずれの場所でも自由に移動できる
。また、エリアの太きさも縦横自由に変えることが可能
である。このよりな′エリア決めをした場合、たとえば
直径のみのデータが必要な場合は、第８図ノのような横
長のエリアＢ′にすると極めて画質の悪い画面でも測定
が可能となる。ただし、この場合は面積の計測は不可能
となる。このエリアはビデオ信号に重ね合わせることに
よって白又は黒の枠としてモニタ上で観測が可能である
。

このエリア信号が第６図のエリア信号である。

具体的な実施例を以下に記す。

第９図において、加算器゛３４の出力は、エリア調整ボ
リュ、−ム、Ｒ２を回転することにより第１０図のａの
ような出力電圧を発生し、加算器５５は、第１０図すの
ような出力電圧を発生する。加算器３４．３５の出力電
圧は、水平同期又は垂直同期信号に同期して発生するき
よ歯状波ｄとコンパレータ３６，３７でそれぞれ比較さ
れる。加算器３４の出力電圧が加算器３５の出力電圧よ
シも常に低いため、最初にコンパレータ３７が作、動し
てフリップフロップ６８をセットする。次にコンノ（レ
ータ３６が作動してフリップフロップ３８をリセットす
る。この様子を第１０図ｅに示す。このｅの波形の、Ｈ
レベルに力っている部分がエリア信号となる。位置ボリ
ュームＲ４を回転すると３４．３５の加算器出力は第１
０図ａ、ｂからａ／。

ｂ′のように平行移動する。この場合、コンノくレータ
３６　、３７の出力は第１０図ｅになる。つま９エリア
ボリユームＲ２をそのままにして９位置ボリュームＲ４
を回転するとエリアが変化せず９位置だけが変化するこ
とになる。

位置ボリュームＲ４を変えずにエリアボリーーームＲ２
を回転すると、第１１図のように、コンノくレータ３４
　、３５のトリガ一点がＣからＣ′のように変るので、
フリップフロップ５Ｂの出力は第１１図のｅからｅ／に
変化する。この時は位置が変化せずにエリアの大きさが
変ることになる。この回路は水平及び垂直に対し、全く
同じ回路を使用できる。この場合、積分器３９の定数が
変るのみである。フリップフロップ３８の出力Ｅの水平
及び垂直の論理積をとることによって、測定エリアが決
定される。

ビデオ信号への重ね合わせは、水平、垂直のフリップフ
ロップ３Ｂの論理積信号を元に若干のロジック回路を入
れることにより可能となる。

以上のように２本発明によれば、ディジタル処理により
瞳孔の直径や面積ばかりでなく瞳孔の中心位置をも数値
として求めることができる＝瞳孔の中心位置を求められ
るということは、眼球の動きを数値的に知り得ることを
意味し、医学・心理学上での瞳孔計の応用範囲を拡げる
ことになる。

なお、撮像器１としては、固体撮像素子を用いたカメラ
を用いることが便利であシ、またクロック発生器１６と
しては、撮債素子へのクロックパルスを用いることがで
きる５

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の実施例による瞳孔計の全体を示す電
気系統図、第２図は、モニタテレビ画面上での瞳孔を示
す図、第３図は瞳孔面積を検出する回路例を示す図、第
４図は瞳孔直径を検出する回路例を示す図、第５図は、
瞳孔中心迄の垂直方向の距離ｙを検出する回路例を示す
図、第６図は、瞳孔中心迄の水平方向の距離Ｘを検出す
る回路例を示す図、第７図および第８図は、異なった検
出エリアを設けた場合のモニタテレビの画面を示す図、
第９図は、検出エリア信号を得る回路例を示す図、第１
０図および第１１図は、ともに第９図の回路の動作を説
明するための図である。３Ｌ　、　３Ｒ・・・レベル検出回路、１３・・・クロ
ック発生器、１４・・・ゲー）、　　１５．１Ｂ、２５
．２９・・・カウンタ、　　１６，２１，２３，２６．
３１・・・ラッチ回路。２０・・・コンパレータ、３２・・・割算回路。６６・・・加算回路。第１頁の続き０発　明　者　渡辺建取手市戸頭８−４−７０発　明　者　大野新油佐賀市神園３丁目５番２５号

Claims

【特許請求の範囲】１、走査型カメラで前眼部を撮影して得たビデオ信号を
処理して瞳孔に関する情報を得るようにした瞳孔計にお
いて、上記ビデオ信号から瞳孔部を示す黒レベル信号を
検出するレベル検出手段と、クロックパルス発生手段と
、上記検出された黒レベル信号で開き、該りらツクパル
スを通過させるゲート手段と、該ゲート手段を通過した
クロックパルスを計数するとともに該ビデオ信号の水平
同期信号でクリアされる第１のカラ、ンタ手段と、該カ
ラ／り手段の計数値を読み込み保持する第１のラッチ回
路手段と、該第１のラッチ回路の内容と該カウンタ手段
の計数値とを常に比較して、該第１のカウンタ手段の計
数値が太きいとき、その計数値を該第１のラッチ回路手
段に読み込み保持させるコンパレータ手段と、上記水平
同期信号から上記黒レベル信号迄の間に上記クロックパ
ルスを計数する第２のカウンタ手段と、該第２のカウン
タ手段の出力を上記コンパレータ手段からの上記読み込
み保持信号で読み込み保持する第２のラッチ回路手段と
、上記水平同期信号を計数する第３のカウンタ手段と、
上記コンパレータ手段からの上記読み込み保持信号で該
第３のカウンタ手段の計数値を読み込み保持する第３の
ラッチ回路手段と、上記第１のラッチ回路手段の内容を
１／２゜にして上記第２のラッチ回路手段の内容とを加
え合わせる加算回路手段とを有し、ビデオ信号の１フレ
ーム終了時に、上記第１のラッチ回路手段出力に瞳孔直
径に対応する数値が、上記第３のラッチ回路出力に瞳孔
中心迄の垂直方向距離０）に相当する数値が、上記加算
回路出力に瞳孔中心迄の水平方向距離（Ｘ）に相当する
数値が出力されていることを特徴とする瞳孔計。以下余白