JPS6232932B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は瞳孔径測定装置、特に被検眼瞳孔像に
混入する外乱光反射像の影響を除去する瞳孔径測
定装置に関する。

被検眼前部を走査によつて撮像し、これによつ
て得られた撮像電気信号を用いて被検眼瞳孔領域
の大きさを計測する瞳孔計は従来から知られてい
る。

従来のこの種装置は、第１図乃至第５図に示さ
れるように上記撮像電気信号から２値化処理によ
つて、被検眼瞳孔の大きさに対応する矩形波を抽
出し、この矩形波の幅に制御された積分回路を動
作させ、この出力電位によつて瞳孔の直径および
面積を計測するように構成されていたので、上記
矩形波の瞳孔認識領域の中に異極性の不安なノイ
ズが存在すると、瞳孔の直径および面積の計測値
に誤差を発生するという欠点があつた。さらに従
来装置では上記欠点を未然に防ぐ為に、被検眼前
部に入射する外乱光を充分遮断する必要があり、
被検眼から見る視野は極めて限定されることとな
つて、被検眼の固視条件を種々に渡つて試みたり
する臨床応用が不可能になる欠点があつた。

すなわち、従来第１図に示されるように被検眼
前部をテレビモニタ上に撮し出し、瞳孔部Ｐが光
学的暗部であることを利用して、カーソルマーカ
ーＳに該当する走査線で光量を検出し、光学的暗
部の幅より瞳孔径を更には、これを各走査線毎に
積分して瞳孔の面積を求めることが知られてい
る。第２図は、瞳孔径計測回路の従来例の構成図
を示す。

１はテレビカメラを示し、結像光学系Ｌによつ
て被検眼Epの前部を撮像してビデオ信号を出力
する。２は同期分離回路であり、２ｂはＨ―
SYNCパルス、２ｃはＶ―SYNCパルスをそれぞ
れ示す。４はビデオ信号の直流分再生回路であつ
てクランプパルス２ａが入力されるタイミング毎
にビデオ信号の直流固定を行なうことにより、被
写体輝度の変化に伴う出力（APL）変動に対し
てビデオ信号の直流動作点を固定する。５は２値
化回路を示し、直流固定されたビデオ信号を入力
して予め設定された直流スライスレベルによつて
２値の量子化を行なう。ここで生体眼の前部を撮
像したビデオ信号において、瞳孔領域のエリアは
その周辺部である虹彩部分や強膜部分と比較して
反射光量の差から、低い信号レベルが提供され
る。従つて直流スライスレベルを適当に設定する
ことにより、２値化回路５は瞳孔領域の水平の幅
に対応する矩形波５ａを出力する。１０は後述す
る構成の積分回路であり、５ａを積分ゲート信号
として入力し、矩形波５ａの時間幅に比例したア
ナログ電圧を含む信号１０ａを出力する。なお、
積分回路１０にはリセツト信号としてＨ―SYNC
パルス２ｂが入力されており、出力１０ａはビデ
オ信号の水平周期毎に積分動作とリセツト動作を
順次くり返した波形となる。３は瞳孔の直径計測
の位置を制御するカーソル制御回路であつて、Ｈ
―SYNCパルス２ｂ及びＶ―SYNCパルス２ｃを
入力し、ビデオ信号の１フイールドに１回ずつカ
ーソルパルス３ａを出力するよう構成されてい
る。VRはカーソルの上下位置を設定する可変抵
抗器である。４０はサンプルホールド回路を示
し、カーソルパルス３ａを入力するタイミング毎
に前記積分回路から出力されるアナログ信号１０
ａのサンプリングホールドを行う。従つてサンプ
ルホールド回路４０は、ビデオ信号のフイールド
周期毎に瞳孔の直径に対応するアナログ電圧を順
次更新保持した直径アナログ信号を出力する。５
０は直径アナログ信号の記録を行なうレコーダー
を示している。６０はテレビモニタである。

第３図は前記構成の中で述べた積分回路１０の
詳細図である。

１１は演算増幅器であり、反転入力端子に積分
回路が接続されている。１２は積分回路の充電、
非充電制御用のスイツチ回路であり、スイツチ制
御用の信号として２値化回路の出力５ａが入力さ
れる。−Vccは積分回路用の電流源の電源であ
る。１３は積分電圧リセツト制御用のスイツチ回
路であつて、この場合スイツチ制御用の信号入力
はＨ―SYNCパルス２ｂが接続され、Ｈ―SYNC
のタイミング毎に積分コンデンサー１４の放電動
作を実行する。

以上の構成において被検眼の前部をテレビカメ
ラ１で撮像し、出力されたビデオ信号に対して２
値化処理及び積分動作を実行した模様を第４図，
第５図を用いて説明する。

第４図においてＰは被検眼の瞳孔像を示し、３
ｂの位置を走査したビデオ信号を２値化処理する
と矩形波５ａとなる。積分回路の充電制御用のス
イツチ回路１２は正極性の信号入力に対してゲー
トをONする構成であつて、矩形波５ａがスイツ
チ回路１２に入力されると、積分回路１０は時間
Tpだけ積分動作を実行し、出力１０ａに電圧Vp
を発生する。電圧Vpの発生後、スイツチ回路１
２および１３が共にOFF状態であれば、積分出
力信号１０ａにはVpの電圧が保持される。更に
スイツチ回路１３は負極性の信号入力に対してゲ
ートをONする構成であり、Ｈ―SYNCパルス２
ｂが入力されて前記の保持電圧Vpは水平走査周
期毎にリセツトされる。

次に、被検眼の瞳孔像Ｐの瞳孔領域内に光学的
な外乱光が入射している場合を第５図に示す。第
５図においてＮは外乱光による反射像を示し、こ
の位置を走査するビデオ信号のレベルは、周辺瞳
孔領域の信号レベルに比べて当然高いレベルが提
供される。３ｂの位置を走査したビデオ信号を２
値化処理して得られる矩形波は５a′の如くなり、
Ｔ_Nに示される時間帯では、２値化出力の認識極
性が他の瞳孔領域に対して逆転して出力される。
矩形波５a′がスイツチ回路１２に入力されると、
Ｔ_Nの時間帯は１２のゲートがOFF状態で動作す
るため、積分回路１０はＴ_Nの時間帯において積
分動作を中断することとなり、積分出力波形は１
０a′に示す如くなる。この場合、第４図の状態で
認識された電圧Vpに対して、Ｅに示す電圧だけ
低い積分電圧が出力される。従つて、瞳孔像の中
にＮなる外乱光による反射像が存在した場合、電
圧Ｅが瞳孔直径の認識誤差として発生することに
なる。

第６図は上記従来例の欠点を改善した本発明実
施例の構成図である。

テレビカメラ１、同期分離回路２、カーソル制
御回路３、直流分再生回路４、２値化回路５、サ
ンプルホールド回路４０、レコーダー５０は前記
従来例と同様に構成されている。

１５は双安定マルチバイブレータ回路であつ
て、２値化回路の出力５ａをセツト信号として入
力し、Ｈ―SYNCパルス２ｂをリセツト信号とし
て入力してリフアレンスドライブパルス１５ａを
出力する。２０は後述する構成の鋸歯状波発生回
路であり、リフアレンスドライブパルス１５ａを
入力して負極性のリフアレンス信号２０ａを出力
する。２５は後述構成のサンプルホールド回路で
あつて、２値化回路の出力５ａをサンプリングゲ
ート信号として入力しリフアレンス信号２０ａに
対してサンプリングホールドを実行する。

第７図は上記鋸歯状波発生回路２０およびサン
プルホールド回路２５の詳細な構成図である。２
１は鋸歯状波発生回路用の演算増幅器であり、反
転入力端子に積分回路が接続されている。２２は
鋸歯状波ドライブ用のスイツチ回路で、スイツチ
制御用の信号として負極性の信号入力に対してゲ
ートをONする構成であつて、この場合スイツチ
制御用の信号はリフアレンスドライブパルス１５
ａが入力される。＋Vccは積分回路用電流源の電
源であり、２３は積分コンデンサーである。２６
はサンプルホールド回路用の演算増幅器であり、
反転入力端子に充電回路が接続されている。２７
はサンプリングゲート用のスイツチ回路で、スイ
ツチ制御用の信号として正極性の信号入力に対し
てゲートをONする構成であり、この場合スイツ
チ制御用の信号は２値化回路の出力５ａが入力さ
れる。２８はホールド用のコンデンサーである。

以上の構成において、被検眼の前部をテレビカ
メラ１で撮像し、出力されたビデオ信号に対して
瞳孔の直径計測を実行した模様を第８図を用いて
説明する。第８図において、Ｐは被検眼の瞳孔像
でありＮは外乱光による反射像を示し、５ａは３
ｂの位置を走査したビデオ信号を２値化処理した
出力である。リフアレンスドライブパルス１５ａ
は上述の双安定マルチバイブレータ回路１５の構
成により、Ｈ―SYNCパルス２ｂのタイミングで
リセツトされ、２値化回路出力５ａの最初の立上
りエツヂt₁のタイミングでセツトされて正の極性
となる。さらに１５ａは次のＨ―SYNCパルス２
ｂで再びリセツトされる。

ここで図中に示したＴ_REFの期間において、リ
フアレンスドライブパルス１５ａは一旦セツト状
態に入ると５ａの信号の状態の如何に拘わらず正
極性が保持される。２０ａは鋸歯状波発生回路２
０の出力波形であり、スイツチ回路２２がＴ_REF
の時間帯にOFFとなることによつて鋸歯状波が
発生される。このとき２０は反転積分回路を構成
しているので、出力２０ａは負極性の鋸歯状波と
なる。ここで出力２０ａは被検眼瞳孔領域の走査
の開始点t₁から積分動作が開始される鋸歯状波で
あつて、さらに２値化回路の出力５ａの信号の状
態の如何に拘わらず一様な積分動作を継続して実
行するので、瞳孔の直径認識に対してリフアレン
ス信号として利用することが出来る。２５ａはサ
ンプルホールド回路２５の出力波形である。サン
プルホールド回路２５においてサンプリングゲー
ト２７は、第７図に示されるt₁〜t₂，t₃〜t₄，t₅〜
t₆の各時間帯にON状態となる。

上記の各時間帯で２５はリフアレンス信号２０
ａのサンプリング動作を実行する。このとき２５
は反転増幅器を構成しているので負極性のリフア
レンス信号２０ａを入力して、出力２５ａは再び
正極性の波形となる。ここでサンプリングゲート
２７は第８図に示すt₂〜t₃，t₄〜t₅の各時間帯に
OFF状態となつて、２５は一時サンプリング動
作を中断しホールド状態となるが、それぞれ次の
時間帯に実行されるサンプリング動作において、
出力２５ａはリフアレンス信号２０ａを忠実にト
レースした信号を発生する。そして瞳孔領域の走
査の終了点t₆に到ると、サンプルホールド回路２
５はサンプリング動作を完全に終了し、出力２５
ａにはVpの電圧が保持される。ここでサンプル
ホールド回路２５はt₁〜t₆の期間内でのサンプリ
ングゲート２７がOFFとなるホールド状態が何
回くり返されてもt₆のタイミングでサンプリング
ホールドされる電圧はVpと一致する。

従つて、瞳孔像Ｐの中にＮなる外乱光による反
射像が存在した場合でも、瞳孔直径の認識誤差は
発生しない。

サンプルホールド回路４０による直径アナログ
信号の発生とレコーダー５０の動作は、前述実施
例と同様である。

尚、本実施例では瞳孔の直径計測について述べ
たが、瞳孔の面積計測を実施する場合は、前述し
たサンプルホールド回路２５の出力電位をビデオ
信号の垂直同期全域について加算することによつ
て計測出来る。

以上説明したように、瞳孔計の計測回路に２つ
の記憶回路を備えることによつて、被検眼瞳孔像
に外乱光の反射像が混入した場合であつても、瞳
孔の大きさを正確に計測することが可能となり、
種々の固視条件下でも正確な瞳孔の計測が実行可
能で、臨床上非常に有用な瞳孔計を提供する効果
がある。なお、撮像手段として上述した撮像管の
他、例えば２次元又は１次元イメージセンサ等の
各種撮像素子を用いることができることは明らか
である。ここで、１次元イメージセンサで瞳孔径
を測定し、光学的又は機械的に回転して瞳孔面積
を測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、テレビモニタ上での被検眼前部の
図、第２図は従来例の構成図、第３図は従来例の
積分回路の構成図、第４図，第５図は従来例の動
作波形図、第６図は本発明の実施例の構成図、第
７図は、鋸歯状波発生回路及びサンプルホールド
回路の構成図、第８図は動作波形図。 図中、Ｐは瞳孔像、Ｓはカーソルマーカー、
Epは被検眼、Ｌは結像光学系、１はテレビカメ
ラ、２は同期分離回路、２ｂはＨ―SYNCパル
ス、２ｃはＶ―SYNCパルス、３はカーソル制御
回路、４は直流分再生回路、５は２値化回路、１
５は双安定マルチバイブレータ回路、２０は鋸歯
状波発生回路、２５，４０はサンプルホールド回
路、５０はレコーダーである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検眼前部を電子走査によつて撮像する被検
   眼前部撮像手段と、該撮像手段の出力信号から被
   検眼瞳孔の大きさに対応する矩形波を抽出する２
   値化手段を有し、該２値化手段の出力から被検眼
   瞳孔の大きさを測定する瞳孔径測定装置におい
   て、被検眼瞳孔領域の走査開始点から鋸歯状波を
   発生する鋸歯状波発生回路と、 該鋸歯状波を入力信号とし、前記２値化手段の
   出力をゲート信号とするサンプリングホールド回
   路を有し、 該サンプリングホールド回路出力より瞳孔の大
   きさを検出することを特徴とする瞳孔径測定装
   置。