目の疾患に対する視覚補助機器の試作

目の疾患に対する視覚補助機器の試作
長野県工科短期大学校 制御技術科
13A206 柄澤一輝
1.はじめに
目の疾患は加齢とともに増加する傾向があり,高齢化
社会の日本においては今後ますます患者が増えると予想
される.緑内障では 40 歳以上の 20 人に 1 人の割合で患者
がおり,黄斑変性症は過去 9 年間で患者数が約 2 倍に増え
ている.これら 2 つの疾患は,視野の欠損や視界の歪みを
生じ,日常生活に支障を生じさせる.また,これらの疾患は
現在治療による完治が不可能となっている.
本研究ではこれらの疾患に対し,視覚の補助を目的と
した機器の試作とその有効性を確認する実験を行う.
2.研究内容
目に疾患を持った人の見え方は,症状や人によって異
なる.そこで本研究では,カメラ映像に処理を加え,モニタ
ーで見てもらう事で視覚を補助する事とした.その際,使
用者毎に映像が見易いようにパラメータで調整できる仕
様を検討した.また,今回の作業対象として,手元といった
比較的小スペースで行う日常作業(読書,文字を書く等)に
注目し,機器の試作と調節に必要なパラメータ探索を行
った.
3.製作
3-1 ハードウェア
処理した映像を映すモニターとしてはヘッドマウント
ディスプレイ(以後 HMD)を用いることとした.HMD の条件
として高画素,高視野角であり,また処理した映像のみを
使用者に見せることができ,外からの光が入らない没入
型であることとした.以上のことから市販されているも
のの中から上記の性能を満たし,比較的安価な SONY 製
HMZ−T3W を選定した.
カメラについては,PC と接続することでリアルタイム
の映像を表示でき, 頭部に装着し易くするため比較的小
さく軽い web カメラである ELECOM 製 UCAM-DLE300T を採
用した.
また,今回選定した HMD は,眼鏡装着者は眼鏡をかけた
状態で装着する仕様になっている.しかし,それでは着脱
やピント合わせが困難であったり,使用中に眼鏡がずれ
て画面が見えづらくなる場合がある.この問題に対し,眼
鏡の着用を不要にするため HMD に眼鏡と同様の働きをす
るものを組み込む仕様を考えた.そこで今回は複数の人
にもテストしてもらうため,自分で度数を変更でき,近
視・遠視に対応可能なアドレンズ製のスペアペアを採用
し,HMD と組み合わせた.
3-2 ソフトウェアによる映像処理
映像処理ソフトウェアを制作するにあたり,パラメー
タを使用者の状況に合わせて変更できる仕様とした.変
更できるパラメータは彩度・明度・コントラスト・シャ
ープネスを準備した.彩度は色の鮮やかさ,明度は色の明
るさ,コントラストは画像の明るい部分と暗い部分の輝
度の差,シャープネスはエッジの強弱を示すものである.
図1
パラメータ変更画面
図2
装着した様子
4.実験
用意した各パラメータを変更させて対象を見て,その
状態を比較する事で各パラメータの有用性を確認するの
実験を行った.
視認対象として,疾患者が文字を読む場面を想定し,健
常者でも視認しづらい以下の２つを用意した.
①白い背景に薄い文字を書いたもの
②濃い灰色の背景に黒い文字を書いたもの
実験に伴い疾患の症状を,疑似的に再現することとし
た.これまでに緑内障疾患者からの情報で,見るものにハ
レーションがかかって見づらくなり,それが目の前に常
に薄い布があるような状況だということが分かった.ま
た,中心視野に欠損がある場合,ピントが合わせられず常
に視界がぼやけてしまう状態である事も分かった.これ
らの事から,以下の症状の再現方法を用いて実験を行っ
た.
表１
症状
ハレーション
視野欠損
症状の再現
再現方法
目にガーゼをまく
見せる映像にぼかしを加える
これらの状態でパラメータを変更させる前と後で文字
を認識できる距離の範囲を測定し比較する実験を行った.
認識できる距離の範囲は,対象とカメラの前後させ視認
できる距離を測定した.実験結果の一部を以下グラフに
示す.この結果から,シャープネスの効果は小さいが,彩
度とコントラストでは大きな効果が得られることが確認
できた.
シャープネス
コントラスト
明度
彩度
組み合わせ
0
2
4
6
8
パラメータ変更によって増加した視認距離[cm]
図3
５
実験結果（ハレーション再現で薄文字を見た場合）
まとめ
今回,視覚補助機器の試作と視認性向上のためのパラ
メータ探索を行い,その有効性を確認することができた.