(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象者が装着可能なコンタクトレンズを備え、
前記コンタクトレンズは、所定の反射パターンを成すように形成された再帰性反射材を含み、
前記コンタクトレンズに対して光を照射するための光源と、
前記再帰性反射材からの反射光を含む画像を撮像するための撮像手段と、
世界座標系での軸ごとに前記対象者の頭部運動を推定する頭部運動推定手段と、
前記撮像手段により撮像された画像に基づき、前記頭部座標系における前記対象者の眼球運動を前記頭部座標系の軸ごとに推定する眼球運動推定手段と、
前記眼球運動および前記頭部運動とを関連づけて表示するための表示手段と、
前記頭部運動と前記眼球運動との軸ごとの運動の相関を算出する相関算出手段とを備え、
前記表示手段は、前記相関値を示す表示をする、眼球運動検査装置。
【請求項２】
前記表示手段は、前記相関算出手段により算出された、前記頭部運動と前記眼球運動との軸ごとの運動の相関値を、各軸ごとに異常域と正常域とに分割した表示画面上に一括して表示する、請求項１記載の眼球運動検査装置。
【請求項３】
前記反射パターンは、右目および左目のいずれであるかを識別するための符号を表現しており、
前記眼球運動推定手段は、前記符号を用いて、右目および左目ごとに、前記眼球運動を推定する、請求項１または２に記載の眼球運動検査装置。
【請求項４】
前記頭部運動推定手段は、前記撮像手段により撮像された画像に基づき、前記対象者の頭部運動を推定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の眼球運動検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、撮影された画像中の対象人物の眼球運動と頭部運動との関係を検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、「めまい」は身体の安定感が失われたという自覚的な症状を総称し、医療機関を訪れる主要な症状の中でもめまいは特に頻度の高いものの一つである。
【０００３】
めまいの原因の根本から大きく分けると、中枢性めまい、末梢性めまい、心因性めまいに分類されるとされる。
【０００４】
ここで、中枢性めまいは、前庭神経核を含む脳幹、小脳、そして大脳皮質の前庭機能に関係した部位である前庭皮質の異常に起因し、小脳・脳幹部の脳血管障害、腫瘍、変性疾患、脱髄疾患などの基礎疾患が原因となって起こることが多い。
【０００５】
一方、末梢性めまいの原因は、内耳にある三半規管や前庭、そしてこれらの知覚情報を中枢に伝える前庭神経などである。
【０００６】
ここで、前庭にある２つの耳石器は、重力と直線加速度の感知を司る感覚器官であり、三半規管は頭の回転運動を感知する。三半規管と２つの耳石器は、前庭感覚器と呼ばれる。三半規管の受容器をクプラという。クプラや耳石器の受容器が刺激されると前庭神経に活動電位が生じ、聴神経を経て前庭神経核と小脳室頂核に伝わる。
【０００７】
そして、耳鼻科、神経内科などで、めまいや平衡機能障害などの診療においては、目への刺激、頭部への刺激、あるいは耳への刺激に対して、眼球がどのような運動をするかを調べる平衡機能検査が広く行なわれる。特許文献１には、このような平衡機能検査において、前庭動眼反射を用いた解析手法を用いる平衡機能検査装置が開示されている。
【０００８】
この前庭動眼反射は、頭部を回転した場合に、その回転とは反対方向に眼球が動く反射のことであり、一定方向の加速度刺激が持続すると、眼球は逆方向に徐々に変位し、急速に元に戻るという規則的な運動を反復する。このような運動に対しては、たとえば、肉眼観察、ビデオ記録などの方法がとられていた。
【０００９】
特許文献１では、前庭動眼反射において、反復する眼球運動のうち、眼球位置が徐々に変位する部分が緩徐相、急速に元の位置に戻る変位の部分が急速相と呼ばれている。特許文献１では、撮像された画像から得られる眼振データから前庭動眼反射を解析し、めまいの診断に用いる場合には、小脳等の中枢の働きによって引き起こされる急速相の部分と、前庭動眼反射によって引き起こされる緩徐相の部分とに眼振データを分離している。
【００１０】
一方、従来より、視線方向を検出する装置としては、顔画像から視線方向を検出する視線方向の推定装置（例えば、特許文献２参照）や、頭部に装着したメガネ形状の装置から観察者の眼へ赤外光を平行光として照射し、撮像された目の画像から瞳孔中心の位置と角膜反射光の位置とに基づいて視線方向を演算する装置（例えば、特許文献３参照）などが、種々提案されている。
【００１１】
また、使用者の眼球を撮影した眼球像から、使用者の注視しているエリアを検出する注視エリア検出装置を備えた頭部装着型情報表示装置なども報告がある（たとえば、特許文献４）。
【００１２】
さらに、人間の視線方向を高精度に検出するために、コンタクトレンズに取り付けたコイルと頭部周囲に設置したコイル間の電磁誘導を利用してレンズの位置・姿勢を計測する方式についての報告もある（たとえば、非特許文献１）。
【００１３】
一方で、視線推定の対象となる人物が、再帰性反射材を使用した特定パターンが形成されているコンタクトレンズを装着し、視線方向推定装置の側からは、光源により、対象者に向けて、所定の波長の光が照射され、カメラにより、撮像が行われて、反射された光のパターンにより視線方向の推定と、人物の同定が行われる技術についても提案がある（たとえば、特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１４−１５５５３４号公報
【特許文献２】特許第４６９２５２６号公報
【特許文献３】特開２００５−２４５７９１号公報
【特許文献４】特開２０１１−１９８１４１号公報
【特許文献５】特開２０１３−１５８４７０号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Dale Roberts, Mark Shelhamer, and Aaron Wong, A new ”wireless” search-coil system. Proceedings of the 2008 symposium on Eye tracking research applications ETRA 08 (2008) pp.197-198.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ただし、特許文献１に記載の技術では、撮像に使用するカメラなどを低廉なものとすることができる一方、ビデオ入力ボードにおいて画像を取込む画像取込タイミング（第１タイミング）と、ガルバノコントローラにおいて視標の提示または位置の変更を開始させる開始タイミング（第２タイミング）とを同期させることが必要になる。また、このようにして計測されるデータを、中枢系のめまいと抹消系のめまいとの鑑別に用いる際に、必ずしも、判断の基準としやすい情報として提示されるわけではない、という問題があった。
【００１７】
さらに、従来の視線検出の技術は、まさに、被験者の視線を検出することを主眼としており、眼球の運動や、これをめまいの診断のための検査に用いるという観点で、データの計測や、データの解析が行われているわけではない。
【００１８】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、対象となる人物の眼球の運動と頭部の運動の推定を、撮影画像から効率よく実施することが可能な眼球運動検査装置を提供することである。
【００１９】
この発明の他の目的は、対象となる人物の撮影画像から推定される眼球の運動と頭部の運動の相関を、めまいの検査の基準として利用することを目的とした情報として提示することが可能な眼球運動検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この発明の１つの局面に従うと、眼球運動検査装置は、対象者が装着可能なコンタクトレンズを備え、コンタクトレンズは、所定の反射パターンを成すように形成された再帰性反射材を含み、コンタクトレンズに対して光を照射するための光源と、再帰性反射材からの反射光を含む画像を撮像するための撮像手段と、世界座標系での軸ごとに対象者の頭部運動を推定する頭部運動推定手段と、撮像手段により撮像された画像に基づき、頭部座標系における対象者の眼球運動を頭部座標系の軸ごとに推定する眼球運動推定手段と、眼球運動および頭部運動とを関連づけて表示するための表示手段と、頭部運動と眼球運動との軸ごとの運動の相関を算出する相関算出手段とを備え、表示手段は、相関値を示す表示をする。
【００２２】
好ましくは、表示手段は、相関算出手段により算出された、頭部運動と眼球運動との軸ごとの運動の相関値を、各軸ごとに異常域と正常域とに分割した表示画面上に一括して表示する。
【００２３】
好ましくは、反射パターンは、右目および左目のいずれであるかを識別するための符号を表現しており、眼球運動推定手段は、符号を用いて、右目および左目ごとに、眼球運動を推定する。
【００２４】
好ましくは、頭部運動推定手段は、撮像手段により撮像された画像に基づき、記対象者の頭部運動を推定する。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、対象となる人物の眼球の運動と頭部の運動の推定を、撮影画像から効率よく実施することが可能である。
【００２６】
また、この発明によれば、対象となる人物の撮影画像から推定される眼球の運動と頭部の運動の相関を、めまいの検査の基準として利用することを目的とした情報として提示することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】眼球運動検査装置１０００の構成の概念を示す図である。
【図２】検査時の被験者と撮像装置（カメラ）との位置関係を示す図である。
【図３】対象者が装着しているコンタクトレンズ１０に設けられる、再帰性反射材によるパターンの例を示す図である。
【図４】ＣＰＵ２０４０がソフトウェアを実行するにより実現する機能を示す機能ブロック図である。
【図５】頭部運動および眼球運動を表現する座標系を示す図である。
【図６】コンピュータシステム２０のハードウェアブロック図である。
【図７】頭部の回転と前庭動眼反射（水平方向）を説明するための概念図である。
【図８】めまいのメカニズムを説明するための概念図である。
【図９】眼球運動検査装置１０００の動作の一態様を説明するための概念図である。
【図１０】眼球運動検査装置１０００の動作の他の一態様を説明するための概念図である。
【図１１】眼球運動検査装置１０００の動作のさらに他の一態様を説明するための概念図である。
【図１２】眼球運動検査装置１０００が相関値を算出して提示する際の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】相関係数の表示例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態にかかる「眼球運動検査装置」について説明する。この眼球運動検査装置は、コンピュータまたはマイコン等、プログラムにより動作する演算装置により実行されるソフトウェアにより実現されるものであって、対象画像から人物の眼に装着されたコンタクトレンズからの反射光のパターンを検出し、さらにこの反射光の画像に基づいて、人間の顔、顔の姿勢・位置を検出するとともに、眼球の運動を推定するためのものである。
【００２９】
以下では、眼球運動検査装置が汎用のパーソナルコンピュータ１００により実現される構成を例にとって説明する。
【００３０】
図１は、眼球運動検査装置１０００の構成の概念を示す図である。
【００３１】
また、図２は、検査時の被験者と撮像装置（カメラ）との位置関係を示す図である。
【００３２】
図１を参照して、この眼球運動検査装置を構成するシステム１０００は、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read-Only Memory ）またはＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read-Only Memory）ドライブ（以下、「光学ディスクドライブ」と呼ぶ）２０３０のような記録媒体からデータを読み取るためのドライブ装置を備えたコンピュータ本体２０１０と、コンピュータ本体２０１０に接続された表示装置としてのディスプレイ２１２０と、同じくコンピュータ本体２０１０に接続された入力装置としてのキーボード２１００およびマウス２１１０と、光源２８と、コンピュータ本体２０１０に接続された、画像を取込むためのカメラ３０とを含む。
【００３３】
記録媒体としては、光学ディスクに限定されず、たとえば、メモリカードのような不揮発性半導体メモリを用いたものであってもよく、その場合は、メモリドライブ２０２０（図示せず）が設けられる。
【００３４】
また、この実施の形態の装置では、カメラ３０としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサのような固体撮像素子を含む単眼カメラを用いることができる。ただし、カメラの台数としては、１台でもよいし、複数台でもよい。以下では、１台の単眼カメラにより画像の撮像がされるものとして説明する。
【００３５】
また、図２に示すように、眼球運動および頭部運動の推定の対象となる人物２（以下、「対象者」と呼ぶ）は、コンタクトレンズ１０を装着している。このコンタクトレンズには、後に説明するように、再帰性反射材を使用した特定パターンが形成されているものとする。
【００３６】
眼球運動検査装置１０００においては、光源２８により、対象者に向けて、所定の波長の光が照射され、カメラ３０により、撮像が行われる。
【００３７】
再帰性反射層は照明された方向に強い反射光を返すため、照明装置と同じ方向に設置したカメラにより形成した光学パターンを安定して計測できる。例えば赤外照明と赤外カメラを組み合わせることでレンズ装着者に不快感を与えることなく、同原理を用いたパターン計測が可能である。レンズに既知のパターンを設置することで、眼球の回転などの運動を検知できる。
【００３８】
なお、光源２８からの光としては、可視光でよいが、たとえば、上述したような赤外線のような人間には可視でない光でもよい。また、カメラ３０としては、観測する光の波長に応じて、可視光に対する撮像素子を用いたものや、赤外光のような不可視光に対する撮像素子を用いたものであってもよいし、いずれの光も検知できるように、これらを組み合わせて撮像するものであってもよい。
【００３９】
図３は、図２において、対象者が装着しているコンタクトレンズ１０に設けられる、再帰性反射材によるパターンの例を示す図である。
【００４０】
図３（ａ）は、コンタクトレンズ１０に設けられるパターンの第１の例である。
【００４１】
たとえば、コンタクトレンズ１０上に予めパターンの配置可能位置が規定されている。図３（ａ）に示した例では、２重の同心円上に、このような配置可能位置が設定されている。内側の同心円には、８か所の位置が設定されており、外側の同心円にも、８か所の位置が設定されている。
【００４２】
このような配置可能位置に、再帰性反射材を選択的に配置することで、様々な反射パターンを実現できる。たとえば、内側の同心円上の８か所の配置可能位置のうち、１つおきに再帰性反射材を配置し、外側の同心円上の８か所の配置可能位置のうち、中心からの回転角が同等な位置に、やはり１つおきに再帰性反射材を配置すれば、１つの反射パターンができる。
【００４３】
同心円の個数は、上記の個数に限られず、同心円上に設けられる配置可能位置の個数も上記の例には限られない。
【００４４】
さらには、反射光パターンとして、識別可能であれば、各配置可能位置が同心円状に配置されいている構成に、限定されるものでもない。
【００４５】
図３（ｂ）は、コンタクトレンズ１０に設けられるパターンの第２の例である。
【００４６】
図３（ｂ）に示した例では、コンタクトレンズ１０の所定の配置可能位置に、均一な再帰性反射材を配置するのではなく、たとえば、所定の規則で並べられた２次元の反射パターンを有する領域を設けるものである。すなわち、光を照射した場合に、再帰性反射が生じる部分と生じない部分とを所定の領域内に２次元に配置したパターンを形成する。そして、このような２次元配置のパターンを、コンタクトレンズの上下左右の各位置で異なるものとすることができる。
【００４７】
たとえば、特に限定されないが、均一な再帰性反射材を矩形形状に設け、この矩形形状の再帰性反射材の反射面側に、上記２次元の反射パターンを構成するように部分的に拡散材をさらに配置してマスクすることにより、このような反射パターンを形成することが可能である。あるいは、たとえば、２次元の反射パターンのうち、再帰性反射を生じるべき部分にのみ、再帰性反射材を設ける構成としてもよい。
【００４８】
このようなパターンであれば、目の回転運動などを検出するためには、より望ましい。
【００４９】
このようにして、再帰性反射材により形成される反射パターンは、その個人の右目からの反射であるか左目からの反射であるかを特定する情報を表現していてもよい。また、このように右目と左目とを識別できると、頭部の位置や姿勢の推定において、このような右目および左目の位置の情報を用いることも可能である。
【００５０】
［システムの機能ブロック］
以下に説明するとおり、本実施の形態の眼球運動検査装置１０００では、図３で説明した反射パターンを顔特徴点として検出・追跡することにより、頭部位置・姿勢の推定と眼球の運動を推定するとともに、両運動の間の相関関係を算出する。
【００５１】
図４は、本実施の形態の眼球運動検査装置１０００において、後述する中央演算装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）２０４０がソフトウェアを実行するにより実現する機能を示す機能ブロック図である。なお、図４においては、コンタクトレンズ１０については図示省略している。
【００５２】
なお、図４に示した機能ブロックのうちのＣＰＵ２０４０が実現する機能ブロックとしては、ソフトウェアでの処理に限定されるものではなく、その一部または全部がハードウェアにより実現されてもよい。
【００５３】
図４を参照して、光源制御部５６００は、光源２８の点灯・消灯のタイミングを制御する。ここで、上述したように、光源２８は、可視光でもよいし、あるいは、対象者への眼の負担等を考慮して、赤外線を利用してもよい。
【００５４】
カメラ３０により撮像された動画に対応する映像信号は、フレームごとに画像キャプチャ処理部５６０２により制御されてデジタルデータとしてキャプチャされ、画像データ記録処理部５６０４により、たとえば、不揮発性記憶装置２０８０のような記憶装置に格納される。
【００５５】
再帰性反射パターン検出部５６０６は、キャプチャされたフレーム画像列に対して、図３で説明したような再帰性反射パターンの探索を行う。一般には、光源２８からの光照射に対して再帰性反射が起こるので、カメラ３０では、このような再帰性反射を受光する画像領域は、光の強度が強く検出される。あるいは、光源２８からの光が特定の波長（または波長領域）の成分からなるものであれば、カメラ３０をこのような波長に対する感度が高いものを使用することにより、あるいは、カメラ３０が撮影されうる光の波長（または波長領域）を切り替えて撮影することが可能な機能を有する場合は、このような撮影モードを切り替えることにより、再帰性反射パターンを、より選択的に検出することも可能である。再帰性反射パターン検出部５６０６が検出した再帰性反射パターンの位置や配置の情報は、記憶装置２０８０に時刻情報とともに記憶される。
【００５６】
そして、このようにして検出された再帰性反射パターンにより、不揮発性記憶装置２０８０に、当該パターンに対応するものとして予め登録されている情報により、右目または左目の別を区別可能な情報が再帰性反射パターンで表現されている場合は、その再帰性反射パターンがいずれの目からの反射であるのかも特定することが可能である。
【００５７】
続いて、このとき、特に限定されないが、再帰性反射パターン検出部５６０６が、目以外の鼻・口などの位置関係を検出して顔特徴点を抽出・追跡する。このとき、左目または右目であるかが判別されていれば、この情報も併せて、顔特徴点の抽出に利用することができる。
【００５８】
続いて、頭部位置・姿勢推定部５６１０が、たとえば、特許文献１（特許第４６９２５２６号公報明細書）に記載されたような単眼カメラによる視線方向の検出処理におけるのと同様の処理により、撮影できているカメラからの画像データにおいて、頭部の位置および頭部の姿勢の推定処理が実行される。
【００５９】
なお、頭部位置および姿勢の推定の方法は、このような方法に限定されず、撮像された画像から推定する方法であれば、他の方法であってもよい。
【００６０】
特定された特定人物の頭部位置・姿勢は、当該時刻における頭部位置・姿勢として、次の処理タイミングで使用するために不揮発性記憶装置２０８０に格納される。
【００６１】
眼球運動推定部５６１８は、現時刻において抽出された再帰性反射パターンの位置および配置の情報と、現時刻より前に抽出され記憶装置２０８０に格納されている頭部の位置・姿勢の情報、ならびに現時刻より前の再帰性反射パターンの位置および配置の情報とに基づいて、各時刻で推定された頭部位置・姿勢に応じて、頭部を基準とする座標系（頭部座標系）での眼球運動、たとえば、眼球運動の速度の大きさ・方向・角速度を推定する。推定された眼球運動の速度の大きさ・方向・角速度の情報は、記憶装置２０８０に格納される。
【００６２】
なお、対象者２に対して指示する頭部の運動の方向などの情報は、課題制御部５６１３により制御されて、出力制御部５６１６により課題呈示部２１３０に表示される構成であってもよい。課題呈示部２１３０は、対象者２の視野に入る位置に配置されたディスプレイを用いることができる。
【００６３】
また、出力制御部５６１６は、ディスプレイ等の表示部２１２０に、以上のようにして推定された頭部の運動の情報および眼球の運動の情報を、表示するための処理を行なう。このとき、対象者２に対して指示する頭部の運動の方向などの情報も一緒に表示される。
【００６４】
また、相関値算出部５６１５は、後に説明するように、眼球運動と頭部運動との相関値をｘ、ｙ、ｚ軸の各方向について算出し、各相関値を出力制御部５６１６により、表示部２１２０上に表示することができる。
【００６５】
医師は、ディスプレイ２１２０に表示される情報により、対象者２の眼球運動に関する情報を、めまいの鑑別のための検査データとして参照できる。
【００６６】
図５は、頭部運動および眼球運動を表現する座標系を示す図である。
【００６７】
図５では、このようにして推定される各時刻の頭部位置・姿勢から算出される世界座標系での頭部の垂直方向（ｚ方向）、水平方向（ｙ方向）および回旋方向（ｘ方向）のまわりでの角速度φx、φy、φzと、検知される各時刻の再帰性反射パターンから算出される頭部座標系での眼球の垂直方向（ｚ´方向）、水平方向（ｙ´方向）および回旋方向（ｘ´方向）のまわりでの角速度ωx、ωy、ωzとを示す。
【００６８】
再帰性反射パターンを用いることで、眼球の頭部座標系での回転運動を検知することが可能であり、これを用いて、眼球運動が、いずれの軸のまわりに運動しているかを推定できる。
【００６９】
（ハードウェアの構成）
図６は、コンピュータシステム２０のハードウェアブロック図である。
【００７０】
図６において、コンピュータ本体２０１０は、メモリドライブ２０２０、ディスクドライブ２０３０に加えて、ＣＰＵ２０４０と、ディスクドライブ２０３０及びメモリドライブ２０２０に接続されたバス２０５０と、ブートアッププログラム等のプログラムを記憶するためのＲＯＭ２０６０とに接続され、アプリケーションプログラムの命令を一時的に記憶するとともに一時記憶空間を提供するためのＲＡＭ２０７０と、アプリケーションプログラム、システムプログラム、及びデータを記憶するための不揮発性記憶装置（たとえば、ハードディスク（ＨＤＤ））２０８０と、ネットワーク等を介して外部機器、たとえば、サーバ等と通信するための通信インタフェース２０９０と、カメラ３０からの画像信号を受信するための画像入力インタフェース２０９２とを含む。
【００７１】
コンピュータシステム２０に、本実施の形態の眼球運動検査装置の機能を実行させるプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ２２００、またはメモリ媒体２２１０に記憶されて、ディスクドライブ２０３０またはメモリドライブ２０２０に挿入され、さらにハードディスク２０８０に転送されても良い。これに代えて、プログラムは、図示しないネットワークを介してコンピュータ本体２０１０に送信され、ハードディスク２０８０に記憶されても良い。プログラムは実行の際にＲＡＭ２０７０にロードされる。
【００７２】
コンピュータシステム２０は、さらに、入力装置としてのキーボード２１００およびマウス２１１０と、出力装置としてのディスプレイ２１２０とを備える。
【００７３】
上述したようなコンピュータシステム２０として機能するためのプログラムは、コンピュータ本体２０１０に、情報処理装置等の機能を実行させるオペレーティングシステム（ＯＳ）は、必ずしも含まなくても良い。プログラムは、制御された態様で適切な機能（モジュール）を呼び出し、所望の結果が得られるようにする命令の部分のみを含んでいれば良い。コンピュータシステム２０がどのように動作するかは周知であり、詳細な説明は省略する。
【００７４】
また、上記プログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。
【００７５】
さらに、ＣＰＵ２０４０も、１つのプロセッサであっても、あるいは複数のプロセッサであってもよい。すなわち、シングルコアのプロセッサであっても、マルチコアのプロセッサであってもよい。
【００７６】
図７は、頭部の回転と前庭動眼反射（水平方向）を説明するための概念図である。
【００７７】
頭部が左に回転する場合、回転の開始時には、三半規管内のリンパは慣性のために相対的に逆方向に流れる。左の外側半規管では感覚毛は動毛側へ倒れ、興奮性の応答が起きる。これによって左の前庭神経核ニューロンが興奮する。これが、抹消系による前庭動眼反射である。
【００７８】
図８は、めまいのメカニズムを説明するための概念図である。
【００７９】
上述したとおり、三半規管は人体の持つ角速度センサであり、３つの回転軸に対応した３個の半規管（前半規管、後半規管、水平半規管）がある。
【００８０】
各半規管に角加速度が加わると内リンパ流動がおこり、クプラを偏位させ、感覚細胞を刺激し、前庭神経核により、前庭動眼反射を起こすことで、半規管はその半規管と平行した平面で眼振（補償運動）を引き起こす。
【００８１】
このとき、正常な補償運動が生じなければめまいが発生する。
【００８２】
末梢系めまいのうち、三半規管を原因とするものでは、３つの半規管のいずれかの軸に異常が生じている。
【００８３】
一方で、中枢系めまいではすべての軸に障害が生じる。
【００８４】
従って、障害が起きている軸が一部なのか全部なのかが分かれば、中枢系めまいと末梢系めまいとの鑑別に利用することが可能である。
【００８５】
図９は、眼球運動検査装置１０００の動作の一態様を説明するための概念図である。
【００８６】
なお、図９では、説明の簡単のために、図４に示した機能ブロックのうち、主要なもののみを抜き出して示す。
【００８７】
図９の例では、医師により被計測者に直接、口頭などで、頭部の運動方向についての指示が出される。
【００８８】
コンタクトレンズ１０を装着した被験者が頭部を運動させたの撮像画像から、頭部位置姿勢推定部５６１０が頭部の運動を、眼球運動推定部５６１４が眼球の運動をそれぞれ推定する。
【００８９】
表示部２１２０に、頭部の運動と眼球の運動の時間変化を、たとえば、それぞれ３軸方向に示す表示が表示部２１２０に出力される。
【００９０】
これに応じて、医師は、めまいの状況を把握することが可能となる。
【００９１】
図１０は、眼球運動検査装置１０００の動作の他の一態様を説明するための概念図である。
【００９２】
図９と異なる点は、被計測者への頭部の運動方向の指示が、課題呈示部２１３０を介した表示により行われることと、被計測者へ提示された頭部の運動方向が、表示部２１２０に表示されることである。
【００９３】
図１１は、眼球運動検査装置１０００の動作のさらに他の一態様を説明するための概念図である。
【００９４】
図９と異なる点は、被計測者への頭部の運動方向の指示が、課題呈示部２１３０を介した表示により行われることと、相関値算出部５６１５により頭部運動と眼球運動との相関値が、それぞれ３軸の方向のまわりの回転について算出され、被計測者へ提示された頭部の運動方向とこのような相関値が、表示部２１２０に表示されることである。なお、被計測者への頭部の運動方向の指示は、医師などが口頭で直接指示してもよい。
【００９５】
後に説明するように、相関値を３軸について表示することで、より直観的に、中枢系めまいと末梢系めまいとの鑑別に利用することが可能な情報が表示されることになる。
【００９６】
図１２は、図４に示した眼球運動検査装置１０００が、図１１に示したように相関値を算出して提示する際の動作を説明するためのフローチャートである。
【００９７】
図１２を参照して、処理が開示されると、まず、課題制御部５６１３の制御により、課題呈示部２１３０に頭部の運動方向の指示が表示される（Ｓ１００）。
【００９８】
続いて、再帰反射パターン検出部５６０６により、再帰性反射パターンが計測され（Ｓ１０２）、頭部位置姿勢推定部５６１０により、頭部の位置および姿勢が推定される（Ｓ１０４）。
【００９９】
ここでは、図５において示したように、各時刻の頭部位置・姿勢から算出される世界座標系での頭部の垂直方向（ｚ方向）、水平方向（ｙ方向）および回旋方向（ｘ方向）のまわりでの角速度φx、φy、φzが推定され、推定結果が、記憶装置２０８０に記憶される（Ｓ１０６）。
【０１００】
さらに、眼球運動推定部５６１４により、検知される各時刻の再帰性反射パターンから算出される頭部座標系での眼球の垂直方向（ｚ´方向）、水平方向（ｙ´方向）および回旋方向（ｘ´方向）のまわりでの角速度ωx、ωy、ωzが推定され、記憶装置２０８０に記憶される（Ｓ１０８）。
【０１０１】
さらに、頭部位置姿勢推定部５６１０は、以下の式で示される、頭部運動積算値を算出する。
【０１０２】
【数１】
0006402425.tif 000002
ここで、ｉは、現在の時刻を表す変数である。たとえば、処理の時間ステップをΔｔとするなら、現在時刻ｔ＝ｉ×Δｔとなる。そして、ａx，ａy，ａzがそれぞれ一定値を超えたら、その軸の計測を完了とみなし（Ｓ１１０）、処理はステップＳ１１２に移行する。ａx，ａy，ａzがそれぞれ一定値を超えるまでは、対応する軸については、ステップＳ１０２〜Ｓ１０８の処理を繰り返す。
【０１０３】
ここで、一定時間以内に計測完了しなければ、計測失敗と判断することとしてもよい。
【０１０４】
ステップＳ１１２では、以下の計算式により、頭部運動−眼球運動相関係数（ｓx，ｓy，ｓz）を算出する。
【０１０５】
【数２】
0006402425.tif 000003
その後、表示部２１２０に相関係数の値が表示される。
【０１０６】
図１３は、図１２の処理の結果得られる相関係数の表示例を示す図である。
【０１０７】
図１３に示すように、垂直方向、水平方向、回旋方向のそれぞれについて、３軸それぞれの頭部運動と眼球運動の相関係数を、複数のランクに分けられた得点とみなす。
【０１０８】
たとえば、相関係数が−１に近いときを最も正常（最も薄いグレー）、相関係数が０のときを最も異常（もっとも濃いグレー）として、段階的に表示する。このとき、該当する段階のマークが点灯することとする。なお、表示については、カラーで表示を分けてもよい。
【０１０９】
そして、各軸についての異常域を円の内部で正常域を円の外部で表示し、この円の内部に測定結果があると異常値であるものとする。このような表示により軸毎の異常の有無が判断できる。
【０１１０】
したがって、たとえば、３軸とも異常域であれば、中枢系めまいの可能性が高く、一部の軸についてのみ異常域であれば、抹消系めまいの可能性が高いと判断できる。
【０１１１】
以上説明したように、眼球運動検査装置１００は、コンタクトレンズ上に設けた再帰性反射層によって外部から計測可能な光学パターンを複数形成し、パターンの位置を遠隔からカメラにより計測する。パターンの位置からレンズの位置・姿勢を特定し、カメラにより撮影された対象者の眼球運動を連続的に計測するとともに、頭部の位置姿勢も連続的に測定する。
【０１１２】
そして、このようにして測定された頭部の位置姿勢と眼球運動との相関を、各軸について計算して表示することで、抹消系めまいか中枢系めまいかを鑑別するためのデータを提示することが可能となる。
【０１１３】
また、直接レンズ姿勢を計測するため、毎回校正を行う必要がなく利便性が高い、という利点がある。
【０１１４】
なお、以上の説明では、頭部の運動については、撮影された画像に基づいて推定するものとして説明した。ただし、たとえば、頭部にジャイロセンサなどを取り付けることで、ジャイロセンサから受信する信号で、頭部の運動を検知する構成としてもよい。
【０１１５】
今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１６】
１０  コンタクトレンズ、２８  光源、３０  カメラ、２０１０  コンピュータ本体、２０２０  光学ディスクドライブ、２０３０  光学ディスクドライブ、２０４０  ＣＰＵ、２０５０  バス、２０６０  ＲＯＭ、２０７０  ＲＡＭ、２０８０  ハードディスク、２１００  キーボード、２１１０  マウス、２１２０  表示部、２１３０  課題呈示部、２２１０  メモリカード、５６００  光源制御部、５６０２  画像キャプチャ処理部、５６０４  画像データ記録処理部、５６０６  再帰反射パターン検出部、５６１０  頭部位置・姿勢推定部、５６１３  課題制御部、５６１４  眼球運動推定部、５６１５  相関値算出部、５６１６  出力制御部。
【図１】
0006402425.tif 000004
【図２】
0006402425.tif 000005
【図３】
0006402425.tif 000006
【図４】
0006402425.tif 000007
【図５】
0006402425.tif 000008
【図６】
0006402425.tif 000009
【図７】
0006402425.tif 000010
【図８】
0006402425.tif 000011
【図９】
0006402425.tif 000012
【図１０】
0006402425.tif 000013
【図１１】
0006402425.tif 000014
【図１２】
0006402425.tif 000015
【図１３】
0006402425.tif 000016