高速光学系制御による眼球微動計測システム

概要

人間の眼球の小さな振動運動であるマイクロサッカードは， 心理状態や健康状態など人間の様々な現象と相関が発見されている． マイクロサッカードはアイトラッカーを用いて計測することができるが， あご台に頭部を固定する必要があるなど，人間の頭部への拘束性が高いという課題があり， 人間が落ち着いた状態での計測が可能であるとは言い難い．

そこで本研究では，ガルバノミラーや液体可変焦点レンズなどの光学系の高速制御・高速トラッキングを用いた， 頭部非拘束の眼球微動計測システムを提案する（図1）． 遠隔虹彩認証技術 と同様に，広角な固定カメラでは取得困難な眼球付近の高解像度合焦画像を高速な光軸・焦点制御により実現し， 角膜反射法に基づく視線情報を適切に処理することで，マイクロサッカードのような眼球微動の検出を可能とする． 本システムの開発には， マイクロサッカード動作可能な人工眼球 も有効利用されている． 自由な頭部移動を許容する眼球微動計測は，医療・ライフサイエンス分野への応用展開が期待される．

なお，本内容は日本電気株式会社との共同研究の成果に基づくものである．

図1 眼球微動計測システム

参考文献

1. Keiko Yokoyama, Tomohiro Sueishi, Michiaki Inoue, Shoji Yachida, Toshinori Hosoi, and Masatoshi Ishikawa: Toward Micro Eye Movement Detection in Practice: Stand-alone Eye Tracker with High Resolution and Wide Measurement Range, 2024 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2024) (Abu Dhabi, 2024.10.17)/Proceedings, pp. 10633-10640
2. 横山恵子，井上満晶，末石智大，谷内田尚司，石川正俊： 非接触・非拘束型の眼球撮影装置を用いた眼球微細運動検知システム， ビジョン技術の実利用ワークショップ (ViEW2023)(横浜,2023.12.8)／講演論文集, pp.413-418, IS3-8
3. 末石智大，井上満晶，谷内田尚司，石川正俊： 照明制御に基づく動的眼球高速トラッキングによる明瞳孔微振動画像計測， 動的画像処理実利用化ワークショップ2023(DIA2023) (宇都宮，2023.3.2)／講演論文集, pp.133-136, IS1-20
4. 井上満晶，末石智大，松村蒼一郎，谷内田尚司，細井利憲，石川正俊: 非接触マイクロサッカード検出に向けた高速追跡を用いた眼球運動検出システム（研究速報），生体医工学，Vol. 60, No. 6, pp. 170-174, 2022
5. 井上満晶，末石智大，松村蒼一郎，谷内田尚司，細井利憲，石川正俊： 非接触マイクロサッカード検出に向けた高速追跡を用いた眼球運動検出システム， 生体医工学シンポジウム2022 (オンライン，2022.9.9)／予稿・抄録集, p.13, 1A-11
6. 松村蒼一郎，末石智大，井上満晶，谷内田尚司，石川正俊： 光学系制御撮影下の角膜反射法によるマイクロサッカード検出高精度化の検討， 第22回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 (SI2021) (オンライン，2021.12.16)／講演会論文集, pp.2025-2028
7. Soichiro Matsumura, Tomohiro Sueishi, Shoji Yachida, and Masatoshi Ishikawa: Eye Vibration Detection Using High-speed Optical Tracking and Pupil Center Corneal Reflection, The 43rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC2021) (Virtual, 2021.11.4)/Proceedings, ThDT3.5
8. 松村蒼一郎，末石智大，谷内田尚司，石川正俊： 高速光学系制御を用いた頭部非拘束状態における眼球微振動検出手法， 第21回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 (SI2020) (福岡，2020.12.17)／講演会論文集, pp.1894-1898