Medical Interface · Eye Tracking · 2021

目の動きから，
視野の見え方を調べる．

ヘッドマウントディスプレイと高速視線計測を組み合わせ，より負担の少ない視野検査を目指す研究．

Development of High-Performance Visual Field Tester Based on the Eye Movement — 画面の刺激を見つけた際の眼球運動を使って，視野の見え方を自動的に推定するシステムです．

VISUAL FIELD TESTINGEYE TRACKINGHEAD-MOUNTED DISPLAY

01 / CHALLENGE

従来の視野検査の負担を減らしたい

視野検査では，視界のどこまで見えているか，どの部分が見えにくいかを調べます．一般的な検査は，顔や頭を固定し，光が見えたかどうかを本人が申告するため，負担や回答のばらつきが課題です．

本研究では，目が刺激に向かって動く反応を検出することで，ボタン操作や厳密な頭部固定に依存しにくい新しい測定方法を検討しました．

着眼点は「光が見えたかを尋ねる代わりに，見つけたときの視線移動を測る」こと．視野の広いHMDと視線計測を組み合わせます．

02 / SYSTEM

視線を捉えるHMD型の視野計

専用のヘッドマウントディスプレイ（HMD-VT）内に眼球撮影用の赤外線カメラと光学系を備え，広い範囲に提示した視標に対する眼球運動を計測します．

赤外線照明とホットミラー，眼球カメラを搭載したHMD型視野計の構造図 — 論文 Fig. 3より：HMD型視野計（HMD-VT）の内部構造．眼球を赤外線で撮影しながら視標を提示．

装置・測定の主な設定

項目	仕様・方法
表示方式	HMD内の左右画面に視標を提示
視野範囲	約90°の広視野
視線計測	赤外線カメラによる眼球・瞳孔追跡
撮影速度	240 fpsで瞳孔抽出を実施
校正方式	1点視線キャリブレーション
判定情報	サッカード潜時（視線移動開始までの時間）と回数
視野測定	提示刺激に対する視線反応を分析

出典：論文 Section 3．HMD-VTは研究用の試作システムです．

03 / METHODS

短い校正と眼球運動による判定

従来の多点校正では数多くの視標を順に見てもらう必要があります．提案方式は，あらかじめ求めた変換情報を使い，最小限の校正点から視線位置を推定します．

25点を使う従来の視線校正と1点校正方式の比較模式図 — 論文 Fig. 4より：25点校正と提案する1点視線校正の比較．

視線を校正する

顔や瞳孔の個人差を補正し，HMD上の提示位置と視線位置を対応付けます．

視標を提示する

広視野に配置した刺激を短時間表示し，視線が向かうかを計測します．

動きを判定する

サッカードの潜時と回数をもとに，刺激が見えているかを推定します．

視線の軌跡と反応時間

視線軌跡，視標位置，サッカード潜時の説明と実験環境 — 論文 Fig. 5・6より：視線軌跡と反応時間，実験環境および視標配置．

瞳孔抽出の改善

従来のDeepVOGと提案法による瞳孔抽出の比較 — 論文 Fig. 7より：正面，まつ毛による遮蔽，斜め視線での瞳孔抽出比較．

04 / EXPERIMENTS

健常者10名で試作システムを評価

視野異常のない参加者を対象に，広い視野内に提示した視標に反応できるか，検査をどの程度の時間で完了できるかを調べました．

実験条件

参加者	健常者10名
平均年齢	23.2歳
視標	76点
測定視野	約90°
視標表示時間	800 ms
実施回数	連続3試行

視野判定の主な結果

平均検査時間	約14分／人
初回の確認率・左眼	94.5%
初回の確認率・右眼	95.3%
2回目までの確認	多くの視標で反応を確認
身体的負担	頭部固定を不要にする設計

論文 Section 4–5，Table 3．確認率は健常者の視標への反応割合で，視野障害の診断感度・特異度ではありません．

視線キャリブレーションの平均誤差

校正方式	左眼	右眼
25点校正	1.34°	1.37°
1点校正・全データ	3.30°	3.80°

出典：論文 Table 1・2．誤差は小さいほど良好．提案した1点校正は簡便ですが，25点校正と比べると平均誤差が大きくなりました．

約14分で広範囲の視野を評価

76点の視標に対する反応を調べ，視野の広い領域を一連の測定で確認できる可能性が示されました．校正の簡素化により，特に従来法で視線校正が難しい人への応用が期待されます．

一方，1点校正の精度には改善余地があり，本研究は健常者による試作装置の評価です．視野障害を持つ患者に対する診断性能は，この実験だけでは確立していません．

05 / VISUALIZATION

どの視野位置で反応が速いかを可視化

眼球が刺激へ動き始めるまでの時間（サッカード潜時）を，視野の各位置で測定しました．こうした位置ごとの計測から，中心と周辺での視線反応の違いを調べられます．

左右眼の視野位置ごとのサッカード潜時を濃淡で示す分布図 — 論文 Fig. 8より：健常参加者10名の，視野内各位置における平均サッカード潜時．

サッカード潜時の平均（ms）

視野の領域	左眼	右眼
領域 I	204.30	205.50
領域 II	198.60	198.20
領域 III	207.15	206.45

出典：論文 Table 4．各領域の平均値であり，個人の臨床判定値ではありません．

PUBLICATION · 2021

Development of High-Performance Visual Field Tester Based on the Eye Movement

Katsuyoshi Hotta, Oky Dicky Ardiansyah Prima, Takashi Imabuchi, Masashi Kameda
The Journal of the Institute of Image Electronics Engineers of Japan, Vol. 50, No. 3, pp. 392–401 (2021).

目の動きから，視野の見え方を調べる．