JP2014124308A - 眼電位生成装置、眼電位生成方法およびビューワー - Google Patents

眼電位生成装置、眼電位生成方法およびビューワー Download PDF

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Abstract

【課題】左右の眼電位の計測特性を揃えて正確な左右の眼球運動を計測する。
【解決手段】左右のそれぞれの眼について、当該眼の鼻側に配置された電極および当該眼の耳側に配置された電極を結ぶ直線と、両眼を結ぶ直線とが交差するように、ユーザの頭部に装着して使用されるビューワーに配置された各電極の電位を取得する電位取得部１２５と、ユーザが瞬目を行った時間区間である瞬目区間を検出する瞬目検出部１４０と、瞬目区間における、ユーザの左眼側に配置された電極間の電位差である左眼電位と、ユーザの右眼側に配置された電極間の電位差である右眼電位との比を用いて、電位の補正値を計算する補正値計算部１７０と、補正値計算部１７０が計算した補正値を用いて、電位取得部１２５が取得した電位から算出される左眼電位または右眼電位を補正する補正処理部１８０とを備える。
【選択図】図３２

Description

本発明は、ユーザの眼電位情報を生成する眼電位生成装置および眼電位生成方法、ならびに、眼電位生成装置と共に用いられるビューワーに関する。
特許文献１は、視聴者の注視点位置、調節位置及び３次元映像の注視座標値に基づいて、眼球の疲労状態を判定することと、瞬きを測定する瞬き測定部を開示している。
特許文献２は、眼電位を計測するウエアラブルカメラを開示している。
特許文献３は、電極の位置を眼球の電位モデルにより推定する方法を開示している。
特許文献４は、電位計測中に定期的に電位計測を中断して各電極のインピーダンスを計測し、インピーダンスが不適切な値である場合にはインピーダンス計測の頻度を増やすことを開示している。
特開２００６−３０５３２５号公報 特開２０１１−１２５６９３号公報 特開２００７−２５２８７９号公報 特開２００１−２３１７６８号公報
電極のインピーダンスが変化すると、眼電位も変化する。また、電極の接触状態などにより、左右で同じ眼球運動を行ったとしても眼電位が異なる。このため、左右の眼電位の計測特性を揃えるために、キャリブレーションが行われる。しかし、キャリブレーションを行うためには、ユーザにキャリブレーション用指標を注視させる等の特別な動作を要求しなければならない。このため、キャリブレーション中は、ユーザが実行中のタスクに対する眼電位を計測することができないという課題がある。例えば、３次元映像を視聴しているユーザの眼電位の計測途中に、電極のインピーダンスが変化した場合には、３次元映像の視聴を中断しなければならず、３次元映像の視聴というタスクに対する眼電位を計測することができない。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、電極と皮膚との間の接触インピーダンスに変動が生じた場合であっても、キャリブレーション用指標を注視する特別な動作をユーザに要求することなく、左右の眼電位の計測特性を揃えて正確な左右の眼球運動を計測することができる眼電位生成装置を提供する。
本発明の一態様に係る眼電位生成装置は、左右のそれぞれの眼について、当該眼の鼻側に配置された電極および当該眼の耳側に配置された電極を結ぶ直線と、両眼を結ぶ直線とが交差するように、ユーザの頭部に装着して使用されるビューワーに配置された各電極の電位を取得する電位取得部と、前記ユーザが瞬目を行った時間区間である瞬目区間を検出する瞬目検出部と、前記瞬目区間における、前記ユーザの左眼側に配置された電極間の電位差である左眼電位と、前記ユーザの右眼側に配置された電極間の電位差である右眼電位との比を用いて、電位の補正値を計算する補正値計算部と、前記補正値計算部が計算した前記補正値を用いて、前記電位取得部が取得した電位から算出される左眼電位または右眼電位を補正する補正処理部とを備える。
上記のように配置された電極の電位には、瞬目時に発生する電位が含まれる。また、瞬目時に発生する電位差は、理想的には左右の眼で同じである。このため、瞬目時に発生する電位差を用いて電位の補正値を計算し、電位を補正することができる。よって、電極と皮膚との間の接触インピーダンスに変動が生じた場合であっても、キャリブレーション用指標を注視する特別な動作をユーザに要求することなく、左右の眼電位の計測特性を揃えて正確な左右の眼球運動を計測することができる。
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読取可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
本発明によると、電極と皮膚との間の接触インピーダンスに変動が生じた場合であっても、キャリブレーション用指標を注視する特別な動作をユーザに要求することなく、左右の眼電位の計測特性を揃えて正確な左右の眼球運動を計測することができる。
図１は、理想状態に極めて近い、左右の瞬目時の眼電位の時間波形を示す図である。 図２は、右眼に対する電極装着位置と、各電極対で記録される眼電位の典型例を示す図である。 図３は、目頭と目じりとに装着された電極対によりそれぞれ観測される、水平眼球運動の電位差と瞬目の電位差との比を示す図である。 図４は、瞬目時の眼電位の一例を示す図である。 図５は、眼電位の補正結果の一例を示す図である。 図６は、実施の形態１における眼電位補正システムを含む３次元表示システムの構成の一例を示すブロック図である。 図７Ａは、実施の形態１における電極の接触位置の一例を示す模式図である。 図７Ｂは、実施の形態１における３次元用メガネにおける電極の設置位置の一例を示す模式図である。 図８は、実施の形態１におけるコンテンツ情報蓄積部に記憶されるコンテンツの構成の一例を示す図である。 図９は、実施の形態１における閾値記憶部に記憶されるデータの一例を示す図である。 図１０は、実施の形態１における計測値記憶部に記憶されるデータの一例を示す図である。 図１１は、実施の形態１における眼電位補正システムの動作の一例を示すフローチャートである。 図１２は、実施の形態１における眼電位補正システムの動作の一部を示すフローチャートである。 図１３は、実施の形態１における瞬目検出部の詳細な構成を示すブロック図である。 図１４は、実施の形態１における眼電位補正システムの動作の一部を示すフローチャートである。 図１５は、実施の形態１の変形例１における眼電位補正システムの構成を示すブロック図である。 図１６は、実施の形態１の変形例１における補正値計算スケジュール記憶部に記憶されるデータの構成の一例を示す図である。 図１７は、実施の形態１の変形例１における眼電位補正システムの動作の一例を示すフローチャートである。 図１８は、実施の形態１の変形例２における眼電位補正システムの構成を示すブロック図である。 図１９は、実施の形態１の変形例２における眼電位補正システムの動作の一例を示すフローチャートである。 図２０は、実施の形態２における眼電位補正システムを含む３次元表示システムの構成の一例を示すブロック図である。 図２１は、実施の形態２における眼電位補正システムの動作の一例を示すフローチャートである。 図２２は、実施の形態３における眼電位補正システムを含む３次元表示システムの構成の一例を示すブロック図である。 図２３は、実施の形態３におけるコンテンツ情報蓄積部に記憶されるデータの構成の一例を示す図である。 図２４は、実施の形態３における眼電位補正システムの動作の一部を示すフローチャートである。 図２５は、実施の形態３における瞬目推定部の詳細な構成を示すブロック図である。 図２６は、実施の形態３における適合区間記憶部に記憶されるデータの構成の一例を示す図である。 図２７は、実施の形態３における眼電位補正システムの動作の一部を示すフローチャートである。 図２８は、実施の形態３における眼電位補正システムを含む３次元表示システムの別の構成を示すブロック図である。 図２９Ａは、実施の形態３の変形例におけるコンテンツ情報蓄積部に記憶されるデータの構成の一例を示す図である。 図２９Ｂは、３次元座標位置の座標軸の一例を示す図である。 図３０は、実施の形態３の変形例における眼電位補正システムの瞬目推定部の詳細な構成を示すブロック図である。 図３１は、実施の形態３の変形例における眼電位補正システムの動作の一部を示したフローチャートである。 図３２は、本発明に必須の構成要素を備える眼電位生成装置の一例である眼電位補正システムの構成を示すブロック図である。
（本発明の基礎となった知見）
両眼の運動を計測して情報を取り出す技術として、さまざまなものが提案されている。立体映像の視聴中の眼球運動を計測して疲労を計測する技術、視線を検出する技術などである。眼球運動の計測には、カメラを用いた眼球の画像を利用するものと、眼球周辺に装着した電極より計測した眼電位を利用するものとがある。眼電位として計測される電位に影響を与える条件として、電極の位置と、電極および皮膚の接触インピーダンスとがある。特許文献３は電極位置を推定する方法を開示する。しかしながら、電極ごとのインピーダンスの差による電位の違いがあるため、電極位置の推定には、眼球運動が規定されたキャリブレーション用の指標をユーザが注視している際の電位が必要となる。立体映像視聴時の疲労計測を行う場合を考えると、映像視聴時にキャリブレーション用の指標を注視することをユーザに強要することは困難である。メガネ等の、頭部の特定の位置に装着される装具上の一定の位置に電極が固定されている場合は、電極は頭部の一定の範囲内の位置に装着される。そのため電極の位置が、計測される電位に与える影響はきわめて小さくなる。しかし、３次元用メガネに搭載された電極で眼電位を計測し、眼球の運動状態から疲労を判定する際には、左右の眼球の運動状態が比較可能である必要がある。すなわち、同一角度または同一距離の眼球の運動が、左右の電極で同一の電位として計測されることが望ましい。しかしながら、皮膚と電極との間の接触状態は電極ごとに異なり、それによりインピーダンスは電極ごとに異なる。そのため、左右の眼球が同一角度または同一距離の運動をしていても、計測される電位が異なる場合がある。したがって、電極位置が決定されている場合でもキャリブレーションが必要になり、映像視聴時の疲労計測に眼電位を用いることが困難になる。
眼電位計測用の電極を３次元用メガネに搭載する場合も、皮膚と電極との間のインピーダンスは電極ごとに異なり、かつ単一の電極のインピーダンスも時間経過とともに変動する。電極装着直後から３０分程度は皮膚と電極との間の電気的状態が不安定であり、インピーダンスが高い傾向が続く。電極装着後、時間経過と供にインピーダンスは低下し、安定するが、電極間でインピーダンスの差がなくなるとは限らない。電極が皮膚から一時的に外れたり、ずれたりすることでインピーダンスは電極ごとに大きく変動し、電極間のインピーダンスの差も変動する。同一の電位であっても電極のインピーダンスが大きいと計測される電位の絶対値は小さくなり、電極のインピーダンスが小さいと計測される電位の絶対値が大きくなる。電極ごとにインピーダンスが異なると、電極ごとに計測された電位を比較することができない。特許文献４は、定期的に電位計測を中断してインピーダンスを計測することを開示している。メガネに電極が装着されている場合は、メガネのかけなおしや、姿勢変動によりメガネがずれて、電極の接触状態が変化する。このことにより、インピーダンス変動が生じる。特許文献４の方法ではインピーダンスの変動が起こるたびに眼電位の計測を中断することになる。このように、従来の方法では、インピーダンス変動により眼球の疲労判定ができない状態が度々起こるという課題を有している。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、電極と皮膚との間の接触インピーダンスに変動が生じた場合であっても、キャリブレーション用指標を注視する特別な動作をユーザに要求することなく、左右の眼電位の計測特性を揃えて正確な左右の眼球運動を計測することができる眼電位生成装置を提供する。
詳細な実施の形態を説明する前に、瞬きに関する電気的特徴について説明する。
瞬目に伴って、眼球を上下にはさんで計測する垂直方向の眼電位は、まぶたが閉じることにより、角膜側のまぶたと眼球との接触面積が大きくなることに起因するとされている。眼球は表面の角膜が正に帯電し、奥の網膜が負に帯電している。瞬目時にまぶたが角膜に接触することにより、まぶたに角膜−網膜電位が発生する。眼球を垂直方向に上下に挟んで装着された電極で記録される電位が、眼電位に記録される瞬目時の電位である（例えば、非特許文献：北大路書房、宮田洋監修、「生理心理学の基礎１」、１６章瞬目活動、３ＥＯＧ法、ｐ２７１−ｐ２７２、図１６−６）。瞬目には、無自覚なもの、または自覚的なもの等いくつかの種類があり、眼電位の時間パタンまたは振幅が異なる。例えば、無自覚な瞬目は、まぶたの動きが小さく、電位の振幅は自覚的な瞬目に比してやや小さい。しかしながら、左右の眼球による瞬目時の電位の違いは小さい。図１（ａ）および図１（ｂ）は、電極のインピーダンスが低い値で且つ安定している際に記録した垂直眼電位に記録された瞬目時の電位を示すグラフである。横軸は時間で、１目盛りが０．１秒である。縦軸は電位であり単位はマイクロボルトである。左右の電極は、正面視時の瞳孔位置の眉上と眼窩下に設置した。グラフの電位は左右同時に記録された電位であり、図１（ａ）のグラフが右眼電位を、図１（ｂ）のグラフが左眼電位を示している。各グラフは瞬目を２回行った際の電位を示している。２回の瞬目時の電位を比較すると、左右の電位はほぼ一致している。左右で、電位の最小値と最大値の差分（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を比較すると、１回目の瞬目における左右の差は１．７％、２回目の瞬目における左右の差は３％である。ノイズの混入の多い生体信号においては、これらは小さい値であり、無視しうる。
眼球を水平方向に挟んだ位置に電極を装着した場合に記録される瞬目は、図２（ｄ）に示すように非常に小さい。なお、図２（ａ）は、眼の近くの電極の貼り付け位置を数字「１」〜「５」で示している。ここで、貼り付け位置ｉの電極を電極ｉと呼ぶ。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す電極１と電極２との間の電位差（以下では、電位差のことを電位とも言う）の時系列データを示す。図２（ｃ）は、図２（ａ）に示す電極３と電極４との間の電位差の時系列データを示す。図２（ｄ）は、図２（ａ）に示す電極５と電極４との間の電位差の時系列データを示す。つまり、電極を垂直方向に貼り付けた場合には、図２（ｂ）に示すように瞬目時に電位が大きく変化するのに対し、電極を水平方向に貼り付けた場合には、図２（ｄ）に示すように瞬目時の電位は小さい。また、電極を斜め方向に貼り付けた場合には、図２（ｃ）に示すように、電極を水平方向に貼り付けた場合に比べて瞬目時の電位は大きくなる。
図３は本願発明者らが行った第１の実験の概要を示す図である。図３（ａ）と図３（ｂ）は、眼電位計測用電極の貼り付け位置を示した模式図である。図中の数字は鼻側（目頭側）の電極と耳側（目尻側）の電極とからなる電極対が水平方向に対して成す角度である。角度の正負は、眼球を上下にも挟む方向を正としている。そのため、図３（ａ）では鼻側（目頭側）の電極の位置が高いため、眼の上側が負の角度、眼の下側が正の角度となる。図３（ｂ）では鼻側（目頭側）の電極の位置が低いため、眼の下側が負の角度、眼の上側が正の角度となる。図３（ｃ）は鼻側電極と耳側電極の各電極との対で計測された、衝動性眼球運動（ｓａｃｃａｄｅ）に伴う電極間の電位差に対する、瞬目に伴う電極間の電位差の比を示している。横軸が鼻側電極と耳側電極が水平方向（両眼を結ぶ直線）に対してなす角度を示し、縦軸が上述の電位差（電位）の比を示している。ここで想定する衝動性眼球運動（ｓａｃｃａｄｅ）は、水平方向の視角を１０度としたときの眼球の運動である。水平方向の視角を１０度としたのは、所定時間当たり生じる、眼球の輻輳運動および共同運動（ｃｏｎｊｕｇａｔｅ ｅｙｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）の角度は高々１０度だからである。
ＥＯＧのキャリブレーションに用いられることの多い視角１０度の水平方向の眼球運動に伴う電位と明確に区別が可能な電位で瞬目が記録できる電極対の配置を検討した。
その結果、鼻側（目頭側）の電極から水平方向および上下方向に眼を挟む方向に耳側（目尻側）の電極を配置する場合には、電極対が水平方向に対してなす角度を１０度以上とする。また、鼻側（目頭側）の電極から上下方向には眼を挟まない方向に耳側（目尻側）の電極を配置する場合には、電極対が水平方向に対してなす角度を４０度以上とする。このように電極対を配置することで、上述の電位の比が１．５以上となる。このため、瞬目に伴う電位を、水平方向の眼球運動に伴う電位から分離して利用できることが示された。
理論的には、眼球との相対位置および水平方向に対する角度が左右同じとなるように電極がユーザに装着され、各電極のインピーダンスが同じであれば、斜めに眼球を挟む位置に装着した電極対で記録される瞬目時の電位は左右同じになる。実際には、電極を個別に装着する場合には、眼球との相対位置と角度が左右で同じになるように電極を装着することは困難である。眼球との相対位置と角度が左右で同じになるように電極を装着するには、左右対称の位置に電極を把持した治具が必要である。メガネやゴーグル、あるいはヘッドマウントディスプレイはこのような治具になる。メガネ等に電極を固定することで、メガネ等の装着によって、眼球との相対位置と角度が左右対称な位置に眼電位計測用の電極が装着される。眼球との相対位置と角度が左右対称な位置に電極が装着されているにもかかわらず発生する左右の電位の差は、左右の電極の接触インピーダンスに起因する。左右の電極の装着位置の差があると、そのずれ方向によって眼球運動のうち特定の方向の運動に伴う電位を大きく記録したり、小さく記録したりする。このため、電位の補正には正確な電極位置の情報が必要になる。一方、インピーダンスの違いによる電位のずれは眼球運動方向に依存しない。
本願発明者は、瞬目が左右の眼電位に等しい電位として記録されることと、電極の接触インピーダンスの違いによる電位のずれは眼球運動の方向に依存しないこととをあわせ、以下のことを発見した。つまり、垂直方向に電極対を装着した際に大きな値を示す瞬目時の眼電位を用いて水平方向の眼球運動時に発生する電位を補正して、左右の眼電位から眼球の運動の左右バランスを高精度に観察できることを第２の実験により発見した。
図４（ａ）は第２の実験時に装着した電極の配置を模式的に示した図である。電極は正中線上の鼻梁と、左右の眼の目じり下、すなわち、鼻梁の電極に対して眼球を挟んで耳側で且つ鼻梁の電極位置よりあご側の位置に配置した。図４（ｂ）は図４（ａ）の電極の配置で記録された左右の眼電位の時間波形である。横軸が時間を示し、縦軸が鼻梁の電極と耳側の電極との電位差を示す。実線が右眼の眼電位（電位）を示し、破線が左眼の眼電位（電位）を示す。白抜きの矢印が瞬目時の電位を示す。図４（ｂ）では左眼の眼電位の振幅が大きい。本来同じであるはずの瞬目時の眼電位に見られる左右差の多くは、左右の電極の接触インピーダンスの差に起因する。図４（ｂ）の瞬目に伴う眼電位のうち異常値を除外した９回の瞬目に伴う眼電位を用いて、左眼の眼電位を補正するための補正値を求めた。ここで、異常値は、例えば、瞬目と眼球の運動とが同時に生じた場合などに発生する。左右の眼電位についてそれぞれに、瞬目時の眼電位ごとの負のピークと正のピークとの差分値（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を各瞬目時の振幅とし、左右の眼電位のそれぞれについて、９回の瞬目時の振幅の平均を求めた。振幅の平均の左右の比を補正値として使用した。
図５（ａ）は図４（ａ）と同様の電極の配置を示す模式図である。図５（ｂ）は、左右方向および水平方向に提示される点を交互に見る眼球運動を行った際の眼電位の時間波形である。横軸が時間を示し、縦軸が鼻梁の電極と耳側の電極との電位差を示す。細い実線が右眼の眼電位（電位）を示す。破線が補正前の左眼の眼電位（電位）を示す。太い実線が補正後の左眼の眼電位（電位）を示す。負の電位として示されているのが注視点から視角８度分右に提示された点に視線を移動させる衝動性眼球運動（ｓａｃｃａｄｅ）を行った際の電位であり、正の電位として示されているのは、視角８度分左に提示された点に視線を移動させる衝動性眼球運動（ｓａｃｃａｄｅ）を行った際の電位である。図５（ｂ）に示す眼電位は、図４（ｂ）に示す瞬目時の電位が記録された後、被験者（ユーザ）と電極をそのままに記録された眼電位である。左眼側の眼電位は右眼側の眼電位よりも振幅が大きい。左眼側の眼電位の補正により、左右で大きくずれていた右向き８度の眼球運動の眼電位が補正された。左向きの眼球運動については補正により差が大きくなっている部分もあるが、全体としては左右の差が小さくなっている。
本開示では、３次元映像を視聴中のユーザが自然に行う瞬目に伴う電位を用い、瞬目時に計測された左右の電極の電位の差に基づいて、左右の電極間のインピーダンスの差に由来する計測電位の差を補正する。このことで、ユーザにキャリブレーション用の指標を注視する負荷を強要することなく、左右の眼電位を計測および比較する。これにより、眼電位の時間変化から視覚性の疲労を検出できる。さらに、皮膚の電気抵抗は、電極装着直後は高く、徐々に下がり、３０分を超えると安定することが知られているが、本開示では、このような時間変動に対して、３次元映像を視聴中のユーザに対して映像の視聴を中断させ、頻繁にキャリブレーションの動作を強要することにより、補正値を修正する必要がない。３次元映像を視聴中のユーザが自然に行う瞬目に伴う電位を利用して、逐次補正値を修正することができ、インピーダンスの時間変動に伴う補正値の修正のために、ユーザの映像視聴行動を中断する必要がない。同様に、３次元用メガネをユーザが掛け直すあるいは掛け換える等を行った場合に生じるインピーダンスの不連続な変化についても、メガネの掛け直しや掛け換えが起った時点より後で行われた瞬目を利用することで補正値の修正が可能である。
本発明の一態様に係る眼電位生成装置は、左右のそれぞれの眼について、当該眼の鼻側に配置された電極および当該眼の耳側に配置された電極を結ぶ直線と、両眼を結ぶ直線とが交差するように、ユーザの頭部に装着して使用されるビューワーに配置された各電極の電位を取得する電位取得部と、前記ユーザが瞬目を行った時間区間である瞬目区間を検出する瞬目検出部と、前記瞬目区間における、前記ユーザの左眼側に配置された電極間の電位差である左眼電位と、前記ユーザの右眼側に配置された電極間の電位差である右眼電位との比を用いて、電位の補正値を計算する補正値計算部と、前記補正値計算部が計算した前記補正値を用いて、前記電位取得部が取得した電位から算出される左眼電位または右眼電位を補正する補正処理部とを備える。
上記のように配置された電極の電位には、瞬目時に発生する電位が含まれる。また、瞬目時に発生する電位差は、理想的には左右の眼で同じである。このため、瞬目時に発生する電位差を用いて電位の補正値を計算し、電位を補正することができる。よって、電極と皮膚との間の接触インピーダンスに変動が生じた場合であっても、キャリブレーション用指標を注視する特別な動作をユーザに要求することなく、左右の眼電位の計測特性を揃えて正確な左右の眼球運動を計測することができる。また、皮膚状態の変化や、ビューワーのかけ直し等による電極の接触状態の変化に伴う電極のインピーダンスの変化に対しても、ユーザが瞬きを行うたびに逐次補正値を計算することで常に正しい補正値により左右の電極の電位を補正することができる。つまり、インピーダンスの変化があっても常に左右の眼電位のバランスを保つことができる。なお、ビューワーは、メガネ、ゴーグル、ヘッドマウントディスプレイを含む。
例えば、前記瞬目検出部は、前記ビューワーに配置された少なくとも１つの電極の電位および当該電位の変化速度を閾値処理することにより、前記瞬目区間を検出しても良い。
これにより、電位および電位の変化速度の絶対値が大きい部分を瞬目区間として検出することができる。
また、前記補正値計算部は、複数の瞬目区間の各々について、前記左眼電位および前記右眼電位のピーク値の比を算出し、前記複数の瞬目区間の前記ピーク値の比の平均値を、前記補正値として計算しても良い。
ピーク値の比の平均値を補正値として計算することにより、ピーク値にばらつきがあった場合であっても正確な補正値を計算することができる。
また、上述の眼電位生成装置は、さらに、電極ごとの電位変化から、当該電極の移動を検出する電極移動検出部を備え、前記補正値計算部は、前記電極移動検出部が前記電極の移動を検出した場合に、前記電極の移動より後の瞬目区間における前記左眼電位および前記右眼電位の比を用いて、前記補正値を再計算し、前記補正処理部は、再計算された補正値を用いて、前記電位取得部が取得した前記左眼電位または前記右眼電位を補正しても良い。
ユーザのビューワーのかけ直しなどによる電極の移動が生じた場合には、電極と皮膚との間の接触インピーダンスが変動する。このため、このような場合に、補正値を再計算できる。
また、上述の眼電位生成装置は、さらに、電極ごとの電位変化から、前記ユーザの眼球が想定外の動きをしているか否かを判定する異常判定部を備え、前記補正値計算部は、前記異常判定部が前記ユーザの眼球が想定外の動きをしていると判定した場合に、前記電極の移動より後の瞬目区間における前記左眼電位および前記右眼電位の比を用いて、前記補正値を再計算し、前記補正処理部は、再計算された補正値を用いて、前記電位取得部が取得した前記左眼電位または前記右眼電位を補正しても良い。
これにより、眼球の水平方向の動きの異常が検出された場合には、何らかのエラーが生じたとして、異常検出までの瞬目区間における電位差を用いないようにすることができる。これにより、正確な補正値を再計算できる。
また、上述の眼電位生成装置は、さらに、前記ユーザが視聴する映像コンテンツに含まれるオブジェクトの表示位置情報に基づいて、瞬目時の眼球の水平方向の動きが所定量より少ない時間区間を推定する瞬目推定部を備え、前記補正値計算部は、前記瞬目推定部により瞬目時に眼球の水平方向の動きが所定量より少ないと推定された時間区間内の瞬目区間における前記左眼電位および前記右眼電位の比を用いて、前記補正値を計算しても良い。
これにより、眼球の水平方向の動きが少ない瞬目区間の電位差を用いて補正値を計算することができる。このため、補正値を高精度で計算することができる。
例えば、上述の眼電位生成装置は、さらに、前記映像コンテンツに含まれる前記オブジェクトの表示位置情報を蓄積しているコンテンツ情報蓄積部を備え、前記瞬目推定部は、前記コンテンツ情報蓄積部に蓄積されている前記表示位置情報に基づいて、瞬目時の眼球の水平方向の動きが所定量より少ない時間区間を推定しても良い。
また、上述の眼電位生成装置は、さらに、前記ユーザが視聴する映像コンテンツに含まれるオブジェクトの奥行き情報に基づいて、瞬目時の眼球の水平方向の動きが所定量より少ない時間区間を推定する瞬目推定部を備え、前記補正値計算部は、前記瞬目推定部により瞬目時に眼球の水平方向の動きが所定量より少ないと推定された時間区間内の瞬目区間における前記左眼電位および前記右眼電位の比を用いて、前記補正値を計算しても良い。
これにより、眼球の水平方向の動きが少ない瞬目区間の電位差を用いて補正値を計算することができる。特に、オブジェクトの奥行き情報に基づいて眼球の水平方向の動きを判断しているため、眼球の輻輳運動が少ない瞬目区間の電位差を用いて補正値を計算することができる。このため、補正値を高精度で計算することができる。
例えば、前記瞬目推定部は、前記映像コンテンツに含まれる前記オブジェクトの前記奥行き情報に基づいて、前記オブジェクトの奥行きが予め定められた閾値より大きい時間区間を、瞬目時の眼球の水平方向の動きが前記所定量より少ない時間区間として推定しても良い。
また、上述の眼電位生成装置は、さらに、前記ユーザが視聴する映像コンテンツの輝度の変化量が所定の閾値以上の時間区間を検出する瞬目推定部を備え、前記補正値計算部は、前記瞬目推定部が検出した時間区間内の瞬目区間における前記左眼電位および前記右眼電位の比を用いて、前記補正値を計算しても良い。
映像コンテンツの輝度の変化量が大きい場合には、映像コンテンツのシーンチェンジが発生したと考えられる。このような場合には、ユーザは瞬きをすると考えられる。このため、映像コンテンツの輝度が大きく変化した時間区間内の瞬目区間の電位差を用いて補正値を計算することにより、補正値を高精度で計算することができる。
また、前記ユーザの左眼側の電極と、前記ユーザの右眼側の電極とは、前記ユーザの頭部の正中線に対して線対称となるように配置されても良い。
これにより、電極を左右対称に配置することができる。よって、補正値を高精度で計算することができる。
また、左右のそれぞれの眼について、当該眼の鼻側に配置された電極および当該眼の耳側に配置された電極を結ぶ直線と、両眼を結ぶ直線とがなす角は、両電極が当該眼を挟んだ位置に配置される場合には１０度以上であり、両電極が当該眼を挟まない位置に配置される場合には４０度以上であっても良い。
このような電極の配置により、瞬目による電位差と、眼球の水平方向の運動による電位差とを区別することができる。よって、補正値を高精度で計算することができる。
本発明の他の態様に係るビューワーは、ユーザの眼の周囲に配置された電極の電位を、前記ユーザの瞬目時における前記電極の電位を用いて補正する眼電位生成装置と共に用いられるビューワーであって、前記ユーザの左右のそれぞれの眼について、当該眼の鼻側に配置された電極および当該眼の耳側に配置された電極を結ぶ直線と、両眼を結ぶ直線とが交差するように、前記ビューワーに設置された電極を備える。
上記のように配置された電極の電位には、瞬目時に発生する電位が含まれる。また、瞬目時に発生する電位差は、理想的には左右の眼で同じである。このため、瞬目時に発生する電位差を用いて電位の補正値を計算し、電位を補正することができる。よって、眼電位生成装置は、電極と皮膚との間の接触インピーダンスに変動が生じた場合であっても、キャリブレーション用指標を注視する特別な動作をユーザに要求することなく、左右の眼電位の計測特性を揃えて正確な左右の眼球運動を計測することができる。
また、前記ユーザの左眼側の電極と、前記ユーザの右眼側の電極とは、前記ユーザの頭部の正中線に対して線対称となるように配置されても良い。
これにより、電極を左右対称に配置することができる。よって、眼電位生成装置は、取得した電位を正確な電位に補正することができる。
また、左右のそれぞれの眼について、当該眼の鼻側に配置された電極および当該眼の耳側に配置された電極を結ぶ直線と、両眼を結ぶ直線とがなす角は、両電極が当該眼を挟んだ位置に配置される場合には１０度以上であり、両電極が当該眼を挟まない位置に配置される場合には４０度以上であっても良い。
このような電極の配置により、瞬目による電位差と、眼球の水平方向の運動による電位差とを区別することができる。よって、眼電位生成装置は、取得した電位を正確な電位に補正することができる。
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読取可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
（実施の形態１）
図６は、実施の形態１における眼電位補正システム１００を利用した３次元表示システム１の構成図である。眼電位補正システム１００は、眼電位生成装置の一例を示す。
３次元表示システム１は、３次元表示装置１０と、ビューワーの一例である３次元用メガネ２０とを備える。眼電位補正システム１００は、複数の電極１１０と、眼電位計測部１２０と、閾値記憶部１３０と、瞬目検出部１４０と、計測値記憶部１５０と、瞬目電位抽出部１６０と、補正値計算部１７０と、補正処理部１８０とを備える。本実施の形態では、眼電位補正システム１００の電極１１０と眼電位計測部１２０とは３次元用メガネ２０に搭載され、閾値記憶部１３０と、瞬目検出部１４０と、計測値記憶部１５０と、瞬目電位抽出部１６０と、補正値計算部１７０と、補正処理部１８０とは３次元表示装置１０に搭載される。
＜３次元用メガネ＞
３次元用メガネ２０は、制御信号受信部２２と、シャッタ制御部２３と、電極１１０と、眼電位計測部１２０と、送受信部２１とを備える。
制御信号受信部２２は、３次元表示装置１０から送信される、画面表示と３次元用メガネとの同期を取るための制御信号を受信する。
シャッタ制御部２３は、画面に表示される右眼用または左眼用の画像と同期して、右眼用または左眼用シャッタ（図示せず）を開閉するための制御を行う。
送受信部２１は、３次元表示装置１０と情報通信を行う。送受信部２１は眼電位計測部１２０で計測された眼電位のデータを３次元表示装置１０に送信する。送信は例えば０．１秒ごとに行われ、眼電位の計測時刻と、各計測時刻に各電極１１０で取得された電位とを示す情報が送信される。
各電極１１０は、ユーザの皮膚に接触して設置され、接触する皮膚の電位を取得する。
眼電位計測部１２０は、各電極１１０で取得された電位を増幅し、量子化する。量子化する際のサンプリング周波数は例えば２００Ｈｚである。
図７Ａは本実施の形態における電極１１０のユーザ顔面での接触位置の一例を示し、図７Ｂは本実施の形態の電極１１０を備えた３次元用メガネ２０の一例を示す。電極１１０は、ユーザの左右それぞれの眼について、片眼を挟んでユーザの頭部垂直軸および水平軸に対して斜めに配置されている。つまり、左右それぞれの眼について、眼の鼻側に配置された電極および当該眼の耳側に配置された電極を結ぶ直線と、両眼を結ぶ直線とが交差するように、電極１１０が配置されている。例えば、電極１１０ａが右眼１１２Ｒの目じり側の右上に接触し、電極１１０ｂが右眼１１２Ｒの目頭側の左下に接触するように配置されることで、電極１１０ａと電極１１０ｂとが右眼１１２Ｒを斜めに挟んでいる。また、電極１１０ｄが左眼１１２Ｌの目じり側の左上に接触し、電極１１０ｃが左眼１１２Ｌの目頭側の右下に接触するように配置されることで、電極１１０ｃと電極１１０ｄとが左眼１１２Ｌを斜めに挟んでいる。さらに電極１１０は、右眼１１２Ｒをはさんで装着された電極対と左眼１１２Ｌを挟んで装着された電極対の位置が、ユーザの頭部の正中線１１１に対して線対称となるよう配置されている。例えば、右眼１１２Ｒの目じり側右上に接触する電極１１０ａと左眼１１２Ｌの目じり側左上に接触する電極１１０ｄとは正中線１１１に対して線対称の位置にあり、右眼１１２Ｒの目頭側左下の電極１１０ｂと左眼１１２Ｌの目頭右下の電極１１０ｃとは正中線１１１に対して線対称の位置にある。電極１１０ａ〜１１０ｄは、例えば図７Ｂに示すように３次元用メガネ２０上に支持されている。例えば、電極１１０ｂと電極１１０ｃとは鼻あて２３１に設置されており、電極１１０ａと電極１１０ｄとはつる２３２の内側に設置されている。さらに３次元用メガネ２０には基準電極である電極１１０Ｒとボディアースとなる電極１１０Ｅとが耳掛け２３０の内側に設置されている。なお電極１１０の設置位置と数とはこれに限らない。眼電位計測部１２０は、これらの電極１１０を用いて、視聴者の眼電位を取得する。図７Ａの例では、眼電位計測部１２０は、電極１１０ａと電極１１０ｂとを用いて、ユーザの右眼１１２Ｒの眼球運動と瞬目に伴う眼電位を取得する。眼電位計測部１２０は、電極１１０ｃと電極１１０ｄとを用いて、ユーザの左眼１１２Ｌの眼球運動と瞬目に伴う眼電位を取得する。
なお、図７Ａおよび図７Ｂに示す電極１１０ｂと電極１１０ｃとをまとめて１つの電極により構成してもよい。つまり、図４（ａ）に模式図を示すように、正中線上の鼻梁に１つ電極を配置することにより、この電極に電極１１０ｂと電極１１０ｃとの役割を担わせる。
＜３次元表示装置＞
図６に示す３次元表示装置１０は、コンテンツ情報蓄積部１１と、画面制御部１２と、表示画面１３と、疲労判定部１４と、制御信号送信部１５と、送受信部１６と、閾値記憶部１３０と、瞬目検出部１４０と、計測値記憶部１５０と、瞬目電位抽出部１６０と、補正値計算部１７０と、補正処理部１８０とを備える。
コンテンツ情報蓄積部１１は、立体視用映像を含む動画コンテンツ（以下、「コンテンツ」と言う）を蓄積する。
図８はコンテンツ情報蓄積部１１が蓄積するコンテンツの一例を示す。コンテンツ情報蓄積部１１は、例えば、複数のコンテンツ（例えば、コンテンツＡ〜Ｃ）を蓄積しており、各コンテンツは、コンテンツ識別情報と、コンテンツ開始からの時間と、各時間における右眼用画像と左眼用画像とを含む。
画面制御部１２は、コンテンツ情報蓄積部１１に蓄積されている各コンテンツを表示画面１３に表示するための制御を行うと共に、表示画面１３と３次元用メガネ２０との同期を制御するための指令信号を生成する。
表示画面１３は、コンテンツを表示する。
制御信号送信部１５は、画面制御部１２による指令信号に基づき、画面表示と３次元用メガネ２０との同期を取るための制御信号を、３次元用メガネ２０に送信する。
閾値記憶部１３０は、眼電位から瞬目を検出するための閾値を記憶する。
瞬目検出部１４０は、送受信部１６から取得した電極１１０ごとの電位から、左眼電位および右眼電位を算出する。つまり、瞬目検出部１４０は、それぞれの眼について、当該眼を挟んで設置された２つの電極１１０の電位の各々について、基準電極である電極１１０Ｒの電位との電位差を算出する。また、瞬目検出部１４０は、求めた２つの電位差の差分を算出することにより、当該眼の電位を算出する。例えば、図７Ａおよび図７Ｂに示した右眼を挟んで設置された電極である電極１１０ａと電極１１０ｂについて、瞬目検出部１４０は、電極１１０ａと電極１１０Ｒとの電位差から、電極１１０ｂと電極１１０Ｒとの電位差を減算することにより得られる電位を右眼電位とするものである。左眼についても同様に、電極１１０ｄと電極１１０Ｒとの電位差から、電極１１０ｃと電極１１０Ｒとの電位差を減算することにより得られる電位を左眼電位とする。瞬目検出部１４０は、例えばこのようにして求めた右眼電位および左眼電位から、閾値記憶部１３０に記憶されている閾値に基づいて、瞬目区間を切り出す。
計測値記憶部１５０は、瞬目検出部１４０で切り出された瞬目区間の電位を時間情報と供に記憶する。
瞬目電位抽出部１６０は、計測値記憶部１５０に記憶された複数の瞬目区間から補正値計算に用いる瞬目区間を抽出する。
補正値計算部１７０は、瞬目電位抽出部１６０が抽出した瞬目区間より左右のうち少なくともいずれか一方の眼電位を補正するための補正値を計算する。
補正処理部１８０は、送受信部１６から取得した眼電位に対して、瞬目検出部１４０と同様に右眼電位および左眼電位を算出する。補正処理部１８０は、これらの右眼電位と左眼電位を、補正値計算部１７０が計算した補正値を用いて補正する。
図９は閾値記憶部１３０が記憶するデータの一例を示す。閾値記憶部１３０は、例えば、正の電位に対する瞬目判定閾値と、負の電位に対する瞬目判定閾値と、正の電位の変化速度の閾値と、負の電位の変化速度の閾値と、正の電位の閾値超過時点と負の電位の閾値超過時点との時間幅に対する閾値とを記憶している。
図１０は計測値記憶部１５０が記憶するデータの一例を示す。計測値記憶部１５０は例えば、瞬目検出部１４０が切り出した瞬目区間ごとに、切り出した順を示す切り出し番号と、切り出し開始時間と、切り出し終了時間と、左右どちらの眼のデータであるかを示す情報と、切り出し開始時点を０秒とする時間と、時間ごとに計測された電位の情報とを記憶する。電位は例えば０．００５秒ごとに計測される。つまり、眼電位計測部１２０が各電極の電位をデジタイズする際のサンプリング周波数は２００Ｈｚである。ただし、このサンプリング周波数は一例であり、それ以外のサンプリング周波数であってもよいのは言うまでもない。
送受信部１６は、３次元用メガネ２０との情報通信を行う。３次元用メガネ２０からは、眼電位の計測情報を受信する。なお、送受信部１６は、図６に示した眼電位計測部１２０として機能する。眼電位の計測情報は例えば、計測時刻ごとの電極１１０ａ〜１１０ｄそれぞれの電位と、基準の電極１１０Ｒの電位の差分の情報である。
＜眼電位補正システム１００の動作＞
図１１は、本実施の形態の眼電位補正システム１００の動作を示すフローチャートである。実施の形態１の眼電位補正システム１００の動作を図６と図１１に従って説明する。
まず図示しない入力手段あるいは入力部より開始信号が眼電位補正システム１００に入力され、眼電位補正システム１００は動作を開始する（ステップＳ１０００）。補正処理部１８０は補正値計算部１７０より出力された利用可能な補正値があるか否か判断する（ステップＳ２０００）。ステップＳ２０００において利用可能な補正値が無いと判断された場合、すなわちステップＳ２０００においてｎｏの場合は、ステップＳ３０００に進む。ステップＳ２０００において利用可能な補正値があると判断された場合、すなわちステップＳ２０００においてｙｅｓの場合は、ステップＳ４０００に進む。
ステップＳ３０００において、眼電位補正システム１００の補正値計算部１７０等は補正値を計算し、補正処理部１８０に出力する（ステップＳ３０００）。ステップＳ４０００では補正処理部１８０は眼電位計測部１２０で計測された眼電位のデータを補正値に従って補正して出力する（ステップＳ４０００）。補正処理部１８０は図示しない入力手段あるいは入力部より終了信号が入力されたか否かを判断する（ステップＳ５０００）。ステップＳ５０００において終了信号の入力がある場合、すなわちステップＳ５０００でｙｅｓの場合は、眼電位補正システム１００は動作を終了する（ステップＳ６０００）。ステップＳ５０００において終了信号の入力がない場合、すなわちステップＳ５０００でｎｏの場合は、ステップＳ２０００へ戻る。
図１２は、実施の形態１の眼電位補正システム１００の動作の一部を示すフローチャートである。
図６と図１２に従ってステップＳ３０００の動作の詳細を説明する。
眼電位計測部１２０は、電極１１０からユーザの眼電位を取得する（ステップＳ３０１０）。眼電位計測部１２０は、ステップＳ３０１０で取得された電位を増幅し、アナログデジタル変換によってデジタイズする（ステップＳ３０２０）。瞬目検出部１４０は、ステップＳ３０２０でデジタイズされた各電極の電位から、閾値記憶部１３０に記憶された閾値に従って、瞬目と判定される区間（以下、「瞬目区間」と言う）と当該瞬目区間の電位の時系列データを検出する（ステップＳ３０３０）。ステップＳ３０３０で瞬目区間が検出された場合、すなわち、ステップＳ３０３０においてｙｅｓの場合はステップＳ３０４０へ進む。ステップＳ３０３０で瞬目区間が検出されない場合、すなわち、ステップＳ３０３０においてｎｏの場合はステップＳ３０１０へ戻る。ステップＳ３０４０では、瞬目検出部１４０が、眼電位計測部１２０で計測された電位の時系列データから、ステップＳ３０３０で検出された瞬目区間の電位の時系列データを切り出す（ステップＳ３０４０）。瞬目検出部１４０は、ステップＳ３０４０で切り出された瞬目区間の電位データを時間情報と供に計測値記憶部１５０に記憶する（ステップＳ３０５０）。瞬目電位抽出部１６０は、計測値記憶部１５０に記憶された電位データが属する瞬目区間が補正値計算に必要な数以上あるか否かを判断する（ステップＳ３０６０）。瞬目区間の必要数は例えば１０個である。ステップＳ３０６０で計測値記憶部１５０に必要数以上の瞬目区間の電位データが記憶されていると判断された場合、すなわちステップＳ３０６０でｙｅｓの場合は、ステップＳ３０７０へ進む。ステップＳ３０６０で計測値記憶部１５０に必要数以上の瞬目区間の電位データが記憶されていないと判断された場合、すなわちステップＳ３０６０でｎｏの場合は、ステップＳ３０１０へ戻る。瞬目電位抽出部１６０は、最新１０個の瞬目区間のうち、異常値を含まない瞬目区間の電位データを補正値計算用に抽出する（ステップＳ３０７０）。例えば、瞬目区間中の最大電位と瞬目区間中の最小電位について１０個の瞬目区間の平均と標準偏差を求め、最大電位あるいは最小電位の一方または両方が、平均から標準偏差以上はなれた値を持つ瞬目区間を異常値を含む瞬目区間とする。例えば、図４の左から５番目の瞬目時の電位が異常値である。瞬目と同時に右眼電位に水平方向の眼球運動に伴う電位が加わったため、右眼電位のピーク値が他の電位のピーク値と大きく異なっている。補正値計算部１７０は、ステップＳ３０７０で抽出された複数個の瞬目区間の電位データより、左右の眼電位を補正する補正値を計算する（ステップＳ３０８０）。つまり、補正値計算部１７０は、例えば、各瞬目区間に含まれる電位データから、最大値すなわち正のピーク電位と最小値すなわち負のピーク電位とを抽出する。補正値計算部１７０は、各ピークについて左右の電位の比を求め、全ての瞬目区間の正のピーク電位に対する比および負のピーク電位に対する比を合わせた全ての比の平均を求める。補正値計算部１７０は、この平均値を補正値とする。なお、補正値は電位の符号で分けて求めてもよいし、ピーク間振幅の電位から求めてもよい。
図１３は実施の形態１における眼電位補正システム１００の瞬目検出部１４０の詳細な構成を示すブロック図である。
瞬目検出部１４０は、負電位検出部１４１と、負電位変化速度判定部１４２と、正電位検出部１４３と、正電位変化速度判定部１４４と、切り出し区間記憶部１４５と切り出し部１４６とを備える。
図１４は、実施の形態１における眼電位補正システム１００の動作の一部を示すフローチャートである。
図１３と図１４に基づいて、ステップＳ３０３０の瞬目区間の検出処理と、ステップＳ３０４０の瞬目区間の電位データの切り出し処理について、説明する。
ステップＳ３０３１において、負電位検出部１４１は眼電位計測部１２０で計測され、送受信部１６が受信した各電極の電位より、電極１１０ａと電極１１０Ｒとの電位差として計測された電位と、電極１１０ｂと電極１１０Ｒの電位差として計測された電位との差分を右眼電位として求める。また、負電位検出部１４１は、電極１１０ｃと電極１１０Ｒとの電位差として計測された電位と、電極１１０ｄと電極１１０Ｒの電位差として計測された電位との差分を左眼電位として求める。
ステップＳ３０３２において、負電位変化速度判定部１４２は、右眼電位について、閾値記憶部１３０に記憶された負の電位の閾値である負の電位に対する上限の値（図９の例では−６０μＶ）を下回る電位の部分を検出する。また、負電位変化速度判定部１４２は、左眼電位について、閾値記憶部１３０に記憶された負の電位の閾値である負の電位に対する上限の値を下回る電位の部分を検出する。右眼電位および左眼電位のそれぞれについて、上記部分が検出された場合には（ステップＳ３０３２でｙｅｓ）、ステップＳ３０３３に進み、上記部分が検出されなかった場合には（ステップＳ３０３２でｎｏ）、ステップＳ３０１０へ戻る。
本実施の形態では、電極間の電位の差分は左右とも目じり側の電極の電位から目頭側の電極の電位を減じて求めるものとする。すなわち、右眼電位は電極１１０ａの電位から電極１１０ｂの電位を減じて求め、左眼電位は電極１１０ｄの電位から電極１１０ｃの電位を減じて求めるものとする。なお、電極間の電位の差分を求める際の減算の方向はこれに限らない。しかし、減算の方向は垂直方向の位置で見た場合に、左右で減算の方向が一致している必要がある。実施の形態１では右眼については上の電極である電極１１０ａの電位から下の電極である電極１１０ｂの電位を減算し、左眼については上の電極である電極１１０ｄの電位から下の電極である電極１１０ｃの電位を減算した。例えば、右眼について下の電極である電極１１０ｂの電位から上の電極である電極１１０ａの電位を減じてもよいが、その際には左眼に付いても電極１１０ｃの電位から電極１１０ｄの電位を減じて左眼電位を求める必要がある。
ステップＳ３０３３において、負電位変化速度判定部１４２は、負電位検出部１４１で検出された左眼電位および右眼電位のそれぞれについて、検出部分の最初の部分の電位変化を１秒あたりの電位変化である、電位変化速度に換算する。負電位変化速度判定部１４２は、求めた電位変化速度と閾値記憶部１３０に記憶された負の変化速度の閾値（図９の例では−５００μＶ／ｓ）とを比較する。負電位変化速度判定部１４２は、左眼電位および右眼電位のそれぞれから求めた電位変化速度が、負の変化速度の閾値を下回る場合には、当該の検出部分を瞬目部分候補とし、ステップＳ３０３４に進む。左眼電位および右眼電位のそれぞれから求めた電位変化速度が、負の変化速度の閾値以上の場合には（ステップＳ３０３３でｎｏ）、ステップＳ３０１０へ戻る。
ステップＳ３０３４において、正電位検出部１４３は、負電位変化速度判定部１４２で瞬目候補部分とされた部分の開始時点から、閾値記憶部１３０に記憶された正の電位閾値超過時点と負の電位閾値超過時点の時間差の上限の時間（図９の例では０．３秒）までの間を走査範囲として設定する。
ステップＳ３０３５において、正電位検出部１４３は、走査範囲において、正の電位に対する下限（図９の例では２０μＶ）を超える電位の部分を検出する。下限を超える電位の部分が検出された場合には（ステップＳ３０３５でｙｅｓ）、ステップＳ３０３６に進み、下限を超える電位の部分が検出されなかった場合には（ステップＳ３０３５でｎｏ）、ステップＳ３０１０へ戻る。
ステップＳ３０３６において、正電位変化速度判定部１４４は、正電位検出部１４３で検出された部分の左右の電位データのそれぞれについて、その検出部分の最初の部分の電位変化速度を求める。正電位変化速度判定部１４４は、求めた電位変化速度と閾値記憶部１３０に記憶された正の変化速度の閾値（図９の例では２００μＶ／ｓ）とを比較する。左右の電位から求めた変化速度が、正の変化速度の閾値を超えた場合には、正電位変化速度判定部１４４は、負電位検出部１４１で検出した部分から正電位検出部１４３で検出した部分までを一連の瞬目部分候補とする。その後、ステップＳ３０４１に進む。なお、正の変化速度の閾値を超える電位変化速度が存在しなければ（ステップＳ３０３６でｎｏ）、ステップＳ３０１０へ戻る。
ステップＳ３０４１において、切り出し部１４６は切り出し区間記憶部１４５に記憶された切り出し時間幅の定数に従って、切り出し区間を決定する。切り出し区間記憶部１４５には、瞬目候補部分の負の電位の開始時点よりさかのぼる時間幅として例えば、０．０５秒、正の電位の終了時点より延長する時間幅として例えば、０．０７秒が、記憶されている。切り出し部１４６は一連の瞬目部分候補部分の開始時点より０．０５秒さかのぼった時点を切り出し区間の先頭とする。また、瞬目候補部分の終了時点より０．０７秒延長した時点を切り出し区間の終端とする。
ステップＳ３０４２において、切り出し部１４６は、決定された切り出し区間に含まれる電位データを切り出す。
このように動作する眼電位補正システム１００を含む３次元表示システム１は、以下の手順で３次元映像を表示し、３次元映像中のユーザの疲労度を判定する。
図６を参照して、画面制御部１２は、コンテンツ情報蓄積部１１に蓄積された、右眼用画像と左眼用画像とを含む３次元映像の情報を読み出す。画面制御部１２は、右眼用画像と左眼用画像を交互に表示するように表示タイミングを制御する。表示画面１３は、画面制御部１２の制御に従って、右眼用画像と左眼用画像を交互に表示する。一方、制御信号送信部１５は、画面制御部１２が出力する右眼用画像と左眼用画像の表示タイミングの制御信号を３次元用メガネ２０に送信する。３次元用メガネ２０に含まれる制御信号受信部２２は、３次元表示装置１０の制御信号送信部１５より送信された右眼用画像と左眼用画像の表示タイミングの制御信号を受信する。シャッタ制御部２３は、制御信号受信部２２で受信した表示タイミングの制御信号に基づき、３次元表示装置１０に含まれる表示画面１３が表示する画像に合わせて左右のシャッタ（図示せず）を開閉する。すなわち、表示画面１３が右眼用画像を表示するときには、右眼のシャッタを開き、左眼のシャッタを閉じる。表示画面１３が左眼用画像を表示するときには、左眼のシャッタを開き、右眼のシャッタを閉じる。これによりユーザは右眼では右眼用画像のみを見て、左眼では左眼用画像のみを見る。
なお、本実施の形態では３次元表示装置１０の画面の左右の画像の表示切換えに同期して３次元用メガネ２０のシャッタを開閉する方式の３次元表示の例を示したが、３次元表示の方法は、これ以外の方法でもよい。例えば、３次元表示装置１０の制御信号送信部１５と、３次元用メガネ２０の制御信号受信部２２およびシャッタ制御部２３とが無い構成でもよい。この場合は、画面制御部１２は、コンテンツ情報蓄積部１１から右眼用画像と左眼用画像とを含む映像を取得し、表示画面の水平ライン１ラインごとに右眼用画像と左眼用画像とが互い違いに表示されるように映像を処理する。表示画面１３は画面制御部１２が処理した映像を出力する。表示画面１３には、水平ライン１ラインごとに右眼用の偏光フィルタと左眼用の偏光フィルタが設置されている。したがって、右眼用画像は右眼用偏光フィルタを通して表示され、左眼用画像は左眼用偏光フィルタを通して表示される。３次元用メガネ２０には右眼に右眼用偏光フィルタ、左眼に左眼用変更フィルタが設置されている。これにより右眼には右眼用の水平ラインによる画像、すなわち右眼用画像のみが見え、左眼には左眼用の水平ラインによる画像、すなわち左眼用画像のみが見える。
３次元映像の視聴開始または３次元用メガネ２０の装着と同時に３次元用メガネ２０の眼電位計測部１２０は眼電位の計測を開始する。眼電位計測部１２０は計測した眼電位の時系列データを送受信部２１に出力し、送受信部２１は眼電位の時系列データを３次元表示装置１０に送信する。３次元表示装置１０の送受信部１６は眼電位の時系列データを受信し、補正処理部１８０に出力する。補正処理部１８０はステップＳ４０００の補正処理を行う。補正処理部１８０は、補正により左右の眼で比較可能な状態になった眼電位データを疲労判定部１４に出力する。疲労判定部１４は眼球の輻輳開散運動による左右逆向きの眼球運動に起因する、左右の眼の逆相の電位の振幅を一定時間記録する。記録時間は例えば１分間である。疲労判定部１４は、左右で逆相の電位振幅の左右の偏りが予め定められた値より大きくなった場合に疲労と判定する。例えば、視聴開始後１０分間の偏りの平均から３０％以上偏りが大きくなった場合に疲労と判定する。疲労判定部１４はユーザの疲労度合いを画面制御部１２に出力する。画面制御部１２は疲労判定部１４が出力するユーザの疲労状態の情報に基づき、表示映像の奥行の調整を行う。
以上のように、正中線に線対称に、斜めにユーザの眼を挟んで、左右の眼それぞれに設置した電極対において、左右の電極対で取得された瞬きの電位の左右の比を求め、左右の比を補正値として、左右の電極対で取得される眼電位を補正することにより、左右の電極のインピーダンスの違いにかかわらず、眼電位を比較することができる。これにより、ユーザにキャリブレーション用の指標を注視する動作を強要することなく、左右の眼電位のバランスを利用した眼精疲労の判定を行うことができる。さらに、皮膚状態の変化や、メガネのかけ直し等による電極の接触状態の変化に伴う電極のインピーダンスの変化に対しても、ユーザが瞬きを行うたびに逐次補正値を計算することで常に正しい補正値により左右の電極を補正することができる。これにより、インピーダンスの変化があっても常に左右の眼電位のバランスを利用した眼精疲労の判定を行うことができる。
なお、瞬目区間の検出は、これ以外の方法によってもよい。例えば、電位の変化率と、変化率の継続時間に閾値を設けて、一定範囲の変化率が一定以上続く区間を検出して切り出す方法や、閾値を越えた正負のピーク値を検出してその前後の一定の時間区間を切り出す方法等がある。
なお、実施の形態１では瞬目時の電位は、図１のようにまず負の大きな電位が起こり、続いて正の電位が起こるものとして説明したが、電位の符号は電極間の相対的なものであり、電極間の差を求める際の減算の方向によって変化する。符号が逆転した状態の電位データに対して、実施の形態１と符号を逆転させた動作によって補正値を求めるものとしてもよい。
（実施の形態１変形例１）
図１５は実施の形態１の変形例１に係る眼電位補正システム２００の構成を示すブロック図である。眼電位補正システム２００は、眼電位生成装置の一例を示す。
図１５では図６の送受信部１６と送受信部２１を省略し、眼電位計測部１２０および瞬目検出部１４０、ならびに眼電位計測部１２０および補正処理部１８０を直接接続しているが、図６と同様に送受信部を間に設けても良い。図１５の眼電位補正システム２００は、計時部２１０と補正値計算スケジュール記憶部２２０とが付け加わり、補正値計算部１７０の代わりに補正値計算部１７０Ａを備える以外は図６の眼電位補正システム１００と同様の構成である。図６と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
眼電位補正システム２００は、電極１１０と、眼電位計測部１２０と、瞬目検出部１４０と、閾値記憶部１３０と、計測値記憶部１５０と、瞬目電位抽出部１６０と、補正値計算部１７０Ａと、補正処理部１８０と、計時部２１０と、補正値計算スケジュール記憶部２２０とを備える。
計時部２１０は経過時間を計測する。
補正値計算スケジュール記憶部２２０は、電極装着すなわち図６の３次元用メガネ２０装着から、または、図６の３次元表示装置１０による３次元映像の表示開始からの経過時間に基づいた、補正値を計算するスケジュールを記憶する。図１６は補正値計算スケジュール記憶部２２０が記憶するデータの一例を示す。補正値計算スケジュール記憶部２２０は、補正値計算のタイミングを識別する補正値計算ＩＤと、補正値計算ＩＤに対応付けられた補正値計算を行うスケジュールとを記憶している。上記スケジュールは、視聴開始（３次元用メガネ２０装着から、または、３次元表示装置１０による３次元映像の表示開始）からの経過時間として示されている。図１６の例では、補正値の計算は視聴開始直後では短い時間間隔（例えば３分ごと）で行われる。視聴開始からの経過時間に伴って、補正値を計算する間隔は、５分ごと、１０分ごとと長くなる。例えば４５分経過後以降は１０分ごとに補正値の計算を行うものとしている。電極装着直後はインピーダンスが高く不安定であるので、補正値の計算を頻繁に行い、電極装着から時間が経過してから、約３０分以上の時間が経過してからは補正値の計算の頻度を少なくする。つまり、電極ごとの電位の違いの原因である電極ごとの接触インピーダンスのばらつきに対して、インピーダンスの変動が大きい電極装着直後では補正値計算を頻繁に行う。電極装着後３０分以上が過ぎ、インピーダンスの変動が小さいときには補正値の計算の頻度を少なくする。これにより眼電位の計測時のインピーダンスに則した補正値により眼電位を補正することができ、３次元表示システム１は精度の高い疲労判定を行うことができる。
図１７は実施の形態１の変形例１に係る眼電位補正システム２００の動作を示すフローチャートである。図１７のステップＳ１０００とステップＳ３０００からステップＳ６０００までは図１１と同様である。図１１と同様の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。実施の形態１の変形例１の眼電位補正システム２００の動作を図１５と図１７に従って説明する。
まず図示しない入力手段あるいは入力部より開始信号が眼電位補正システム２００に入力され、眼電位補正システム２００は動作を開始する（ステップＳ１０００）。補正値計算部１７０Ａは補正値計算スケジュール記憶部２２０を参照し、計時部２１０で計測された視聴開始から現在までの経過時間が、補正値計算のタイミングであるか否かを判断する（ステップＳ２１００）。ステップＳ２１００において計時部２１０で計測された視聴開始から現在までの経過時間が、補正値計算スケジュールに記憶された補正値計算のタイミングであると判断された場合、すなわちステップＳ２１００においてｙｅｓの場合はステップＳ３０００に進む。ステップＳ２１００において計時部２１０で計測された視聴開始から現在までの経過時間が補正値計算スケジュールに記憶された補正値計算のタイミングでないと判断された場合、すなわちステップＳ２１００においてｎｏの場合はステップＳ２２００に進む。ステップＳ２２００では、補正値計算部１７０Ａは現在の眼電位の補正に利用可能な補正値が計算済みであるか否かを判断する。ステップＳ２２００において利用可能な補正値が計算されていないと判断された場合、すなわちステップＳ２２００においてｎｏの場合は、ステップＳ２１００に戻る。ステップＳ２２００において利用可能な補正値が計算済みであると判断された場合、すなわちステップＳ２２００においてｙｅｓの場合は、ステップＳ４０００に進む。
ステップＳ３０００において、補正値計算部１７０Ａは補正値を計算し、補正処理部１８０に出力する（ステップＳ３０００）。ステップＳ４０００において、補正処理部１８０は眼電位計測部１２０で計測された眼電位のデータを補正値に従って補正して出力する（ステップＳ４０００）。補正処理部１８０は図示しない入力手段あるいは入力部より終了信号が入力されたか否かを判断する（ステップＳ５０００）。ステップＳ５０００において終了信号の入力がある場合、すなわちステップＳ５０００でｙｅｓの場合は、眼電位補正システム１００は動作を終了する（ステップＳ６０００）。ステップＳ５０００において終了信号の入力がない場合、すなわちステップＳ５０００でｎｏの場合は、ステップＳ２１００へ戻る。
以上のように、眼電位補正システム２００は、視聴開始後の経過時間を計測する計時部２１０と補正値計算スケジュール記憶部２２０とを備えている。これにより、各電極１１０のインピーダンスが時間とともに変化していくことに対して、予め定められたスケジュールに従って補正値を計算し直し、眼電位の計測時のインピーダンスに対応する補正値を計算する。これにより、インピーダンスの時間変化に関わらず、眼電位は正しく補正される。すなわち、実施の形態１の変形例１に係る眼電位補正システム２００を含む３次元表示システムは、常に左右の眼電位のバランスを利用した眼精疲労の判定を行うことができる。
（実施の形態１の変形例２）
図１８は実施の形態１の変形例２に係る眼電位補正システム３００の構成を示すブロック図である。眼電位補正システム３００は、眼電位生成装置の一例を示す。
図１８では図６の送受信部１６と送受信部２１を省略し、眼電位計測部１２０および瞬目検出部１４０、ならびに眼電位計測部１２０および補正処理部１８０を直接接続しているが、図６と同様に送受信部を間に設けても良い。図１８の眼電位補正システム３００は、電極移動検出部３１０が付け加わり、補正値計算部１７０の代わりに補正値計算部１７０Ｂを備える以外は図６の眼電位補正システム１００と同様の構成である。図６と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
眼電位補正システム２００は、電極１１０と、眼電位計測部１２０と、瞬目検出部１４０と、閾値記憶部１３０と、計測値記憶部１５０と、瞬目電位抽出部１６０と、補正値計算部１７０Ｂと、補正処理部１８０と、電極移動検出部３１０とを備える。
電極移動検出部３１０は、眼電位計測部１２０より出力される各電極の眼電位波形の急激な変動により、電極１１０のいずれか１つ以上が装着位置を移動したかあるいは皮膚との接触状態に変化があったことを検出する。
補正値計算部１７０Ｂは、電極移動検出部３１０で電極１１０の装着位置の移動または接触状態の変化が検出された場合に、補正値を計算しなおす。
図１９は、実施の形態１の変形例２に係る眼電位補正システム３００の動作を示すフローチャートである。図１９のステップＳ１０００とステップＳ３０００からステップＳ６０００までは図１１および図１７と同様である。図１１および図１７と同様の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。実施の形態１の変形例２に係る眼電位補正システム３００の動作を図１８と図１９に従って説明する。
まず図示しない入力手段あるいは入力部より開始信号が眼電位補正システム３００に入力され、眼電位補正システム３００は動作を開始する（ステップＳ１０００）。電極移動検出部３１０は眼電位計測部１２０で計測された電位データより、電極１１０のうち１つ以上の電極の接触状態が変化したか否かを判断する（ステップＳ２３００）。ステップＳ２３００において電極の接触状態の変化が検出された場合、すなわちステップＳ２３００でｙｅｓの場合、ステップＳ２４００に進む。ステップＳ２３００において電極の接触状態の変化が検出されない場合、すなわちステップＳ２３００でｎｏの場合は、ステップＳ２５００に進む。ステップＳ２４００では、電極移動検出部３１０は、計測値記憶部１５０に記憶されている、電極の接触状態の変化が検出される以前の瞬目区間の眼電位の計測値を消去する（ステップＳ２４００）。ステップＳ２４００の後、ステップＳ２５００に進む。ステップＳ２５００では、補正値計算部１７０Ｂは、直近の電極の接触状態の変化以降、すなわち、現在より以前で現在に最も近い時点で検出された電極の接触状態の変化以降に計算された補正値があるか否か判断する（ステップＳ２５００）。ステップＳ２５００において、直近の電極の接触状態の変化以降に計算された補正値が無いと判断された場合、すなわちステップＳ２５００においてｎｏの場合は、ステップＳ２６００に進む。ステップＳ２５００において直近の電極の接触状態の変化以降に計算された補正値があると判断された場合、すなわちステップＳ２５００においてｙｅｓの場合は、ステップＳ４０００に進む。ステップＳ２６００では、補正値計算部１７０Ｂは、計測値記憶部１５０に補正値計算に必要な数の瞬目区間の計測値が記憶されているか否か判断する（ステップＳ２６００）。ステップＳ２６００において、補正値計算に必要な数の瞬目区間の計測値が記憶されていると判断された場合、すなわちステップＳ２６００においてｙｅｓの場合は、ステップＳ３０００に進む。ステップＳ２６００において補正値計算に必要な数の瞬目区間の計測値が記憶されていないと判断された場合、すなわちステップＳ２６００においてｎｏの場合は、ステップＳ２３００に戻る。
ステップＳ３０００において補正値計算部１７０Ｂは補正値を計算し、補正処理部１８０に出力する（ステップＳ３０００）。ステップＳ４０００では補正処理部１８０は眼電位計測部１２０で計測された眼電位データを補正値に従って補正して出力する（ステップＳ４０００）。補正処理部１８０は図示しない入力手段あるいは入力部より終了信号が入力されたか否かを判断する（ステップＳ５０００）。ステップＳ５０００において終了信号の入力がある場合、すなわちステップＳ５０００でｙｅｓの場合は、眼電位補正システム１００は動作を終了する（ステップＳ６０００）。ステップＳ５０００において終了信号の入力がない場合、すなわちステップＳ５０００でｎｏの場合は、ステップＳ２１００へ戻る。
なお、電極の接触状態の変化を検出する方法については、例えば、特許第４９２１６２１号公報のように総周波数のエネルギーの増大と、電源周波数のエネルギーの増大とを利用して接触状態の変化を検出する方法を用いる。また、瞬目検出に用いられる、正の電位に対する下限の閾値よりもさらに大きな第１閾値と、負の電位に対する上限の閾値よりもさらに小さい第２閾値とを用いて、正の電位が第１閾値よりも大きくなるか、または負の電位が第２閾値よりも小さくなった場合に、電極の接触状態が変化したと判断してもよい。
以上のように視聴開始後の電極の移動等による電極の接触状態の変化が検出された場合は、接触状態が変化した以降の瞬目における眼電位を用いて補正値を計算し直す。例えば、３次元用メガネ２０のかけ直し等による接触状態の変化により起こる、各電極のインピーダンスの変化に対して、検出された接触状態の変化以降の瞬目、すなわちインピーダンスの変化以降の瞬目時の電位を用いて補正値を計算する。これにより、３次元用メガネ２０のかけ直し等のユーザの３次元用メガネ２０への操作によるインピーダンスの変化が起った場合であっても眼電位は正しく補正される。すなわち、実施の形態１の変形例２に係る眼電位補正システム３００を含む３次元表示システムは、ユーザが３次元用メガネ２０のかけ直し等を行っても常に左右の眼電位のバランスを利用した眼精疲労の判定を行うことができる。
なお、実施の形態１の変形例１の補正値計算スケジュール記憶部２２０の記憶内容を、視聴開始からの経過時間でなく、視聴開始または電極の接触状態の変化からの経過時間として、実施の形態１の変形例２と組み合わせることで、３次元用メガネ２０のかけ直し等により接触状態大きく変動した後、インピーダンスが安定するまでのインピーダンスの時間変化に対しても常に正しい補正値を計算して眼電位を補正することができる。
（実施の形態２）
実施の形態２では、眼球が想定外の動きをした場合に、何らかのエラーが生じたと判断し、補正値を算出し直す例について説明する。なお、以下では、眼球が想定外の動きをしたか否かを判定するために、疲労度を用いる。ただし、眼球の想定外の動きを判定することができる指標であれば、疲労度以外の指標を用いても良い。例えば、視力検査を行う装置において想定外の眼球の動きが検出された場合に、補正値を算出しなおしても良い。
図２０は、実施の形態２における眼電位補正システム４００を利用した３次元表示システム２の構成図である。眼電位補正システム４００は、眼電位生成装置の一例を示す。
図２０は、補正値計算部１７０の代わりに補正値計算部１７０Ｃを備え、疲労判定部１４と計測値記憶部１５０とが接続され、疲労判定部１４と補正値計算部１７０Ｃとが接続された以外は図６と同様である。図６と同様の部分については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
３次元表示システム２は、３次元表示装置１０Ａと、３次元用メガネ２０とを備える。眼電位補正システム４００は、複数の電極１１０と、眼電位計測部１２０と、閾値記憶部１３０と、瞬目検出部１４０と、計測値記憶部１５０と、瞬目電位抽出部１６０と、補正値計算部１７０Ｃと、補正処理部１８０とを備える。眼電位補正システム４００の眼電位計測部１２０と瞬目検出部１４０とは、送受信部２１および送受信部１６を経由して通信する。
＜３次元用メガネ＞
図２０に示す３次元用メガネ２０は、制御信号受信部２２と、シャッタ制御部２３と、電極１１０と、眼電位計測部１２０と、送受信部２１とを備える。
＜３次元表示装置＞
図２０に示す３次元表示装置１０Ａは、コンテンツ情報蓄積部１１と、画面制御部１２と、表示画面１３と、疲労判定部１４と、制御信号送信部１５と、送受信部１６と、閾値記憶部１３０と、瞬目検出部１４０と、計測値記憶部１５０と、瞬目電位抽出部１６０と、補正値計算部１７０Ｃと、補正処理部１８０とを備える。
疲労判定部１４は、ユーザの眼球が想定外の動きをしているか否かを判定する異常判定部として動作する。つまり、疲労判定部１４は、疲労度合いが急変したことが検出した場合に、ユーザの眼球が想定外の動きをしていると判定する。
補正値計算部１７０Ｃは、疲労判定部１４において疲労度合いが急変したことが検出された場合、つまり眼球の想定外の動きが検出された場合に、補正値を計算しなおす。
＜眼電位補正システム４００の動作＞
図２１は本実施の形態の眼電位補正システム４００の動作を示すフローチャートである。
図２１のステップＳ１０００とステップＳ３０００からステップＳ６０００までは図１１および図１９と同様である。図１１および図１９と同様の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。実施の形態２の眼電位補正システム４００の動作を図２０と図２１に従って説明する。
まず図示しない入力手段あるいは入力部より開始信号が眼電位補正システム４００に入力され、眼電位補正システム４００は動作を開始する（ステップＳ１０００）。３次元表示装置１０Ａの疲労判定部１４は疲労度合いが急変しているか否かを判定する（ステップＳ２８００）。つまり、疲労判定部１４は、眼球が想定外の動きをしているか否かを判定する。
疲労度合いが急変している場合とは、過去一定時間（例えば１０分）の疲労度合いの平均に対して５０％以上の疲労度合いの変化があった場合とする。ステップＳ２８００において疲労度合いの急変があったと判定された場合、すなわちステップＳ２８００においてｙｅｓの場合には、ステップＳ２４００に進む。ステップＳ２８００において疲労度合いの急変が無かったと判定された場合、すなわちステップＳ２８００においてｎｏの場合には、ステップＳ２５００に進む。ステップＳ２４００では、疲労判定部１４は、計測値記憶部１５０に記憶されている眼電位の計測値のうち、疲労度合いの急変が検出される以前の瞬目区間の眼電位の計測値を消去する（ステップＳ２４００）。ステップＳ２４００の後、ステップＳ２７００に進む。補正値計算部１７０Ｃは、直近の疲労度合いの急変以降、すなわち、現在より以前で現在に最も近い時点で検出された疲労度合いの急変以降に計算された補正値があるか否か判断する（ステップＳ２７００）。ステップＳ２７００において直近の疲労度合いの急変以降に計算された補正値が無いと判断された場合、すなわちステップＳ２７００においてｎｏの場合は、ステップＳ２６００に進む。ステップＳ２７００において直近の疲労度合いの急変以降に計算された補正値があると判断された場合、すなわちステップＳ２７００においてｙｅｓの場合は、ステップＳ４０００に進む。ステップＳ２６００では、補正値計算部１７０Ｃは、計測値記憶部１５０に補正値計算に必要な数の瞬目区間の計測値が記憶されているか否か判断する（ステップＳ２６００）。ステップＳ２６００において、補正値計算に必要な数の瞬目区間の計測値が記憶されていると判断された場合、すなわちステップＳ２６００においてｙｅｓの場合は、ステップＳ３０００に進む。ステップＳ２６００において補正値計算に必要な数の瞬目区間の計測値が記憶されていないと判断された場合、すなわちステップＳ２６００においてｎｏの場合は、ステップＳ２３００に戻る。
ステップＳ３０００において補正値計算部１７０Ｃは補正値を計算し、補正処理部１８０に出力する（ステップＳ３０００）。ステップＳ４０００では補正処理部１８０は眼電位計測部１２０で計測された眼電位データを補正値に従って補正して出力する（ステップＳ４０００）。補正処理部１８０は図示しない入力手段あるいは入力部より終了信号が入力されたか否かを判断する（ステップＳ５０００）。ステップＳ５０００において終了信号の入力がある場合、すなわちステップＳ５０００でｙｅｓの場合は、眼電位補正システム４００は動作を終了する（ステップＳ６０００）。ステップＳ５０００において終了信号の入力がない場合、すなわちステップＳ５０００でｎｏの場合は、ステップＳ２１００へ戻る。
以上の構成により、眼電位計測部１２０で計測され、補正処理部１８０で補正された眼電位に基づき疲労判定部１４がユーザの疲労を検出して表示を変更する３次元表示システム２において、疲労判定部１４が疲労度合いの急変を検出し、疲労度合いの急変以降で計測された瞬目時の眼電位を用いて補正値を計算する。急激な電極の接触インピーダンスの変化によって起こる、見かけの疲労度合いの急変では表示変更を行わず、補正値を計算する。これにより、急激な電極の接触インピーダンスの変化によって起こる見かけの疲労度合いの変化に対して表示変更を行うことなく、正しい補正値を計算して、使用することで常に正しい疲労度合いを計算することができ、正しい疲労判定を行うことができる。
なお、疲労度合いの急変は、眼球の想定外の動きを意味している。このため、眼電位補正システム４００によると、眼球の想定外の動きが生じた場合に、補正値を再計算することができる。これにより、眼球の想定外の動きが生じた場合であっても、正しい眼電位を計算することができる。
（実施の形態３）
瞬目時の眼電位は垂直方向に大きな値を示す。図７Ａのようにユーザの頭部の正中軸とそれに直行する水平の軸に対して斜めに電極を装着して、瞬目時の眼電位によって補正値を求める場合、図４の例で示したように、水平方向の眼球運動が混入した電位は補正値の計算には適さない。眼球が極端に右あるいは左に片寄った位置にあると、瞬目と同時に眼球が正面の位置に戻る、すなわち右あるいは左に片寄った位置から水平方向に移動する場合がある。眼球は、遠方を見る場合には比較的正面向きにあるが、近い位置を見る場合には輻輳、すなわち寄り目の状態にあり、各眼球は水平方向に目頭側に片寄った位置にある。そこで、実施の形態３では、３次元映像の奥行情報を利用して、ユーザの眼球が輻輳の状態になっている可能性がある画像を提示している時間に記録された瞬目時の眼電位は、補正値の計算に用いないようにすることで、補正値の精度を高める。逆に言えば、ユーザの眼球が輻輳の状態になっている可能性がある画像を提示している時間以外に記録された瞬目時の眼電位を用いて、補正値を計算することで、補正値の精度を高める。
図２２は、実施の形態３における眼電位補正システム５００を利用した３次元表示システム３の構成図である。眼電位補正システム５００は、眼電位生成装置の一例を示す。
図２２は、瞬目検出部１４０およびコンテンツ情報蓄積部１１の代わりに、瞬目検出部１４０Ａおよびコンテンツ情報蓄積部１９をそれぞれ備え、瞬目推定部５１０が付け加わった以外は図６と同様である。図６と同様の部分については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
３次元表示システム３は、３次元表示装置１０Ｂと、３次元用メガネ２０とを備える。眼電位補正システム５００は、複数の電極１１０と、眼電位計測部１２０と、閾値記憶部１３０と、瞬目検出部１４０Ａと、計測値記憶部１５０と、瞬目電位抽出部１６０と、補正値計算部１７０と、補正処理部１８０と、瞬目推定部５１０とを備える。眼電位補正システム５００の眼電位計測部１２０と瞬目検出部１４０Ａとは、送受信部２１および送受信部１６を経由して通信する。
瞬目推定部５１０は、コンテンツ情報蓄積部１９に記憶されたコンテンツ情報のうち、時間情報と奥行情報とから、左右の眼球の動きに偏りの無い補正値計算に適した瞬目が起こることが推定される時間区間を特定する。つまり、瞬目推定部５１０で特定される時間区間とは、眼球の水平方向の動きが所定量より少ない時間区間である。
瞬目検出部１４０Ａは、瞬目検出部１４０と同様にして瞬目区間の切り出しを行う。ただし、瞬目推定部５１０において特定された時間区間の中から瞬目区間を切り出す。
＜３次元用メガネ＞
図２２に示す３次元用メガネ２０は、制御信号受信部２２と、シャッタ制御部２３と、電極１１０と、眼電位計測部１２０と、送受信部２１とを備える。
＜３次元表示装置＞
図２２に示す３次元表示装置１０Ｂは、コンテンツ情報蓄積部１９と、画面制御部１２と、表示画面１３と、疲労判定部１４と、制御信号送信部１５と、送受信部１６と、閾値記憶部１３０と、瞬目検出部１４０Ａと、計測値記憶部１５０と、瞬目電位抽出部１６０と、補正値計算部１７０と、補正処理部１８０と、瞬目推定部５１０とを備える。
図２３はコンテンツ情報蓄積部１９に記憶されたコンテンツ情報の一例を示す。コンテンツ情報蓄積部１９は少なくとも、コンテンツの時間情報と、左右の画像情報と、奥行情報とを蓄積する。図２３の例では、コンテンツ情報蓄積部１９は、さらに、各画像の平均輝度と、シーンＩＤとを蓄積している。また、奥行情報は、画像中の主たるオブジェクトの奥行を蓄積するため、オブジェクトＩＤと、オブジェクトごとの奥行情報とを含む。なお、奥行情報の蓄積の仕方については図２３の例以外に、画面全体の奥行の平均、最大値もしくは最小値、画面を分割した領域毎の奥行の平均、最大値もしくは最小値などの方法がある。
＜眼電位補正システム５００の動作＞
眼電位補正システム５００の動作の概要は実施の形態１の図１１と同様である。
図２４は、実施の形態３の眼電位補正システム５００の動作の一部を示すフローチャートである。図２４はステップＳ３１１０が付け加わった以外は図１２と同様である。図１２と同一の動作については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図２２と図２４に従って図１１のステップＳ３０００の動作の詳細を説明する。
眼電位計測部１２０は、電極１１０からユーザの眼電位を取得する（ステップＳ３０１０）。眼電位計測部１２０は、ステップＳ３０１０で取得された電位を増幅し、アナログデジタル変換によってデジタイズする（ステップＳ３０２０）。瞬目検出部１４０Ａは、ステップＳ３０１０で眼電位が取得された時間が、瞬目推定部５１０が出力する補正値計算に適した瞬目が起こると推定される時間区間内であるか否かを判定する（ステップＳ３１１０）。瞬目推定部５１０はコンテンツ情報蓄積部１９に蓄積された奥行情報に基づいて補正値計算に適した瞬目が起こると推定される時間区間を決定する。瞬目推定部５１０は補正値計算に適した瞬目が起こると推定される時間区間の決定を、その時間区間の画像が表示される以前に行う。表示以前であればいつでも良い。瞬目推定部５１０が補正値計算に適した瞬目が起こると推定される時間区間を決定する方法については後述する。ステップＳ３１１０において、眼電位が取得された時間が、補正値計算に適した瞬目が起こると推定される時間区間内であると判定された場合、すなわちステップＳ３１１０においてｙｅｓの場合、ステップＳ３０３０に進む。ステップＳ３１１０において、眼電位が取得された時間が、補正値計算に適した瞬目が起こると推定される時間区間外であると判定された場合、すなわちステップＳ３１１０においてｎｏの場合、ステップＳ３０１０に戻る。ステップＳ３０３０では、瞬目検出部１４０Ａは、ステップＳ３０２０でデジタイズされた各電極の電位から、閾値記憶部１３０に記憶された閾値に従って、瞬目区間と当該瞬目区間の電位の時系列データを検出する（ステップＳ３０３０）。ステップＳ３０３０で瞬目区間が検出された場合、すなわち、ステップＳ３０３０においてｙｅｓの場合はステップＳ３０４０へ進む。ステップＳ３０３０で瞬目区間が検出されない場合、すなわち、ステップＳ３０３０においてｎｏの場合はステップＳ３０１０へ戻る。ステップＳ３０４０では、瞬目検出部１４０Ａが、眼電位計測部１２０で計測された電位の時系列データから、ステップＳ３０３０で検出された瞬目区間の電位の時系列データを切り出す（ステップＳ３０４０）。瞬目検出部１４０Ａは、ステップＳ３０４０で切り出された瞬目区間の眼電位データを時間情報と供に計測値記憶部１５０に記憶する（ステップＳ３０５０）。瞬目電位抽出部１６０は、計測値記憶部１５０に記憶された電位データが属する瞬目区間が補正値計算に必要な数以上あるか否かを判断する（ステップＳ３０６０）。瞬目区間の必要数は例えば１０個である。ステップＳ３０６０で計測値記憶部１５０に必要数以上の瞬目区間の電位データが記憶されていると判断された場合、すなわちステップＳ３０６０でｙｅｓの場合は、ステップＳ３０７０へ進む。ステップＳ３０６０で計測値記憶部１５０に必要数以上の瞬目区間の電位データが記憶されていないと判断された場合、すなわちステップＳ３０６０でｎｏの場合は、ステップＳ３０１０へ戻る。瞬目電位抽出部１６０は、最新１０個の瞬目区間のうち、異常値を含まない瞬目区間の電位データを補正値計算用に抽出する（ステップＳ３０７０）。補正値計算部１７０は、ステップＳ３０７０で抽出された複数個の瞬目区間の電位データより、左右の眼電位を補正する補正値を計算する（ステップＳ３０８０）。
＜瞬目推定部の構成と動作＞
図２５は実施の形態３における眼電位補正システム５００の瞬目推定部５１０の詳細な構成を示すブロック図である。瞬目推定部５１０は、奥行情報抽出部５１１と、最小奥行抽出部５１２と、適合奥行記憶部５１３と適合判定部５１４と、適合区間記憶部５１５とを備える。
奥行情報抽出部５１１は、コンテンツ情報蓄積部１９に蓄積されている情報のうち時間情報と、時間に対応するオブジェクトの奥行情報とを抽出する。
最小奥行抽出部５１２は、ある時間に対応する１つ以上のオブジェクトの奥行情報の中から奥行の最小値を求める。
適合奥行記憶部５１３は、補正値の計算に適合する瞬目が起こると推定される奥行の最小値、すなわち閾値を記憶している。
適合判定部５１４は、時間ごとに、最小奥行抽出部５１２で抽出された奥行の最小値を適合奥行記憶部５１３に記憶された閾値と比較し、当該時間の画像が補正値を計算するのに用いる瞬目時の電位データを取得するのに適した画像であるかどうかを判定する。
適合区間記憶部５１５は、適合判定部５１４の判定結果をコンテンツの時間情報と対応させて記憶する。図２６は適合区間記憶部５１５が記憶する情報の一例を示す。コンテンツ内の時間情報に対応して補正値の計算に適合するか不適合であるかの情報が記憶されている。
図２７は実施の形態３における眼電位補正システム５００の動作の一部を示したフローチャートである。
図２５と図２７に従って、瞬目推定部５１０の動作の一例を説明する。
奥行情報抽出部５１１は、コンテンツ情報蓄積部１９から、コンテンツの時間情報と、その時間に対応するオブジェクトごとに蓄積された奥行情報とを抽出して取得する（ステップＳ７０１０）。この時間情報は、例えば動画の１フレームに対応する。ここでは１フレームごとに処理をするものとして説明する。なお、処理は複数フレーム、一定時間幅等、他の単位で行われても良い。最小奥行抽出部５１２は、ステップＳ７０１０で抽出したフレームに含まれるオブジェクトの奥行のうち、最小の値を抽出する（ステップＳ７０２０）。図２３の例では時間００：２８：３１．０３２には、オブジェクトＩＤ１９、２０、２１のオブジェクトが対応している。オブジェクトＩＤ１９のオブジェクトとオブジェクトＩＤ２０のオブジェクトは、奥行が７００ｃｍを超えている。これに対してオブジェクトＩＤ２１のオブジェクトは奥行が５４０ｃｍである。このため、奥行の最小値は５４０ｃｍとなる。適合判定部５１４はステップＳ７０２０で抽出された最小値と適合奥行記憶部５１３が記憶する閾値とを比較する（ステップＳ７０３０）。適合奥行記憶部が記憶する閾値は例えば３００ｃｍである。ステップＳ７０３０において、ステップＳ７０２０で抽出した最小値が閾値未満である場合、ここでは３００ｃｍ未満である場合、すなわちステップＳ７０３０でｙｅｓの場合は、ステップＳ７０５０へ進む。ステップＳ７０３０において、ステップＳ７０２０で抽出した最小値が閾値（ここでは３００ｃｍ）以上である場合、すなわちステップＳ７０３０でｎｏの場合は、ステップＳ７０４０へ進む。ステップＳ７０４０では、適合判定部５１４は当該フレームを適合区間とする（ステップＳ７０４０）。ステップＳ７０５０では、適合判定部５１４は当該フレームを不適合区間とする（ステップＳ７０５０）。適合判定部５１４は、ステップＳ７０４０およびステップＳ７０５０で判定した結果を当該フレームの時間情報とともに適合区間記憶部５１５に書き込む（ステップＳ７０６０）。ステップＳ７０６０の終了後、ステップＳ７０１０へ戻る。瞬目推定部５１０は少なくとも１つのコンテンツの全フレームに対してステップＳ７０１０からステップＳ７０６０を実行して、図２６のような適合区間の情報を生成する。
上記のように、コンテンツ情報の奥行情報を利用して、補正値を求めるのに適した瞬目が起こることが推定される時間区間を決定し、適合した時間区間で記録された瞬目時の眼電位のみを用いて補正値を決定することで、より精度の高い補正値を設定することができる。
なお、実施の形態３では瞬目推定部５１０はコンテンツ情報蓄積部１９より情報を取得したが、図２８の眼電位補正システム６００の瞬目推定部６１０のように、画面制御部１２から情報を取得するものとしても良い。眼電位補正システム６００は、眼電位生成装置の一例を示す。
図２８の例では、画面制御部１２より画像の奥行情報を取得することで、コンテンツに付属する時間ではなく、コンテンツの表示時間ごとに適合区間を判断することができる。これにより、早送りや巻き戻し等の処理により視聴経過時間とコンテンツの時間とが一致しない場合であっても補正値計算に適した時間区間で取得された瞬目時の眼電位を用いて補正値を計算することができる。
なお、実施の形態３では瞬目推定部５１０はコンテンツ情報のうち時間情報と奥行情報のみを用い、コンテンツの時間を補正値計算に適合した時間区間とそれ以外の時間区間とに分割したが、さらにコンテンツ情報蓄積部１９が蓄積する他の情報を用いて、補正値計算に適合した時間区間と、補正値計算に不適合な時間区間と、再補正により適した時間区間とに分割しても良い。例えば、輝度情報を用いる場合には、瞬目推定部５１０は、輝度の変化量が予め定められた閾値以上である場合、輝度変化直後に瞬目が起こりやすいことを利用して、再補正により適した時間区間と判定する。シーンＩＤを用いる場合には、瞬目推定部５１０は、シーンの切り替わりにより、瞬目がおこりやすいことを利用して、シーンの変化直後を再補正により適した時間区間と判定する。また、奥行情報を利用する際にも、瞬目推定部５１０は、オブジェクトの奥行の急峻な変動の直後は瞬目が起こりやすいことを利用して、奥行きの急峻な変動の直後を、再補正により適した時間区間と判定する。
なお、図２３ではコンテンツ情報蓄積部１９は、時間情報、左右の画像、平均輝度、シーンＩＤ、オブジェクトＩＤ、奥行を蓄積しているが、これ以外の情報を蓄積しても良い。例えば、オブジェクトの３次元位置が蓄積されている場合、瞬目推定部５１０は、オブジェクトの奥行のみでなく、３次元的位置の分布に基づいて補正値計算に適合した時間区間と、補正値計算に不適合な時間区間を決定しても良い。例えば、オブジェクトの奥行の値が十分に大きい場合であってもオブジェクトが画面の右または左の端によっているような場合には、ユーザが右側または左側を注視している可能性があり、瞬目時に眼球の水平運動が起こる可能性がある。このような場合を回避するため、適合奥行記憶部５１３は、オブジェクトの３次元位置の分布に対して適合と不適合の判定閾値をもつものとしても良い。
なお、実施の形態３において瞬目推定部５１０（６１０）が補正値計算に適合するフレームと不適合のフレームとを判定したが、コンテンツ情報蓄積部１９が、予め補正値計算に対する適合フレームおよび不適合フレームの情報を蓄積していてもよい。この場合は、瞬目検出部１４０Ａは、コンテンツ情報蓄積部１９または画面制御部１２から各表示フレームが補正値計算に適合するか不適合であるかの情報を取得し、補正値計算に適合するフレームに対応する時間に取得された電位から瞬目を検出する。
（実施の形態３の変形例）
実施の形態３では、３次元映像の奥行情報を利用して、ユーザの眼球が輻輳の状態になっている可能性がある画像を提示している時間に記録された瞬目区間の電位は、補正値の計算に用いないようにすることで、補正値の精度を高めるものであった。これに対し、本変形例では３次元映像中のオブジェクトの移動速度を利用して、ユーザの眼球が大きく動き、眼球運動による電位が瞬目時の電位に重なる可能性がある画像を提示している時間に記録された瞬目区間の電位は、補正値の計算に用いないようにすることで、補正値の精度を高めるもの。
本変形例における眼電位補正システムの構成は、実施の形態３の眼電位補正システム５００と瞬目推定部５１０の詳細構成が異なるのみである。実施の形態３と同様の部分については説明を省略する。
図２９Ａは、コンテンツ情報蓄積部１９に記憶されたコンテンツ情報の一例を示す。コンテンツ情報蓄積部１９は、少なくとも、コンテンツの時間情報と、左右の画像情報と、オブジェクトＩＤと、オブジェクトごとの３次元座標位置とを蓄積する。３次元座標位置は、例えば、視聴者に知覚されるはずの空間位置座標としてｘ、ｙ、ｚの３軸の座標として記憶される。
図２９Ｂは、３次元座標位置の座標軸の一例を示す。図２９Ｂの例では、ディスプレイの水平方向をｘ軸、垂直方向をｙ軸、ディスプレイの平面に直行する奥行方向をｚ軸としている。ｘ軸は右側を正、左側を負とし、ｙ軸は上を正、下を負としている。ｚ軸は視聴者に近づく方向を負とし、視聴者から離れる方向を正とする。原点は画面平面上の中心に位置する。
＜眼電位補正システム５００の動作＞
眼電位補正システム５００の動作の概要は図２４に示す実施の形態３と同様である。
眼電位計測部１２０は、電極１１０からユーザの眼電位を取得する（ステップＳ３０１０）。眼電位計測部１２０は、ステップＳ３０１０で取得された電位を増幅し、アナログデジタル変換によってデジタイズする（ステップＳ３０２０）。瞬目検出部１４０Ａは、ステップＳ３０１０で眼電位が取得された時間が、瞬目推定部５１０が出力する補正値計算に適した瞬目が起こると推定される時間区間内であるか否かを判定する（ステップＳ３１１０）。瞬目推定部５１０はコンテンツ情報蓄積部１９に蓄積された時間情報とオブジェクトごとの３次元座標位置情報より計算された、オブジェクトの移動速度に基づいて、補正値計算に適した瞬目が起こると推定される時間区間を決定する。瞬目推定部５１０は補正値計算に適した瞬目が起こると推定される時間区間の決定を、その時間区間の画像が表示される以前に行う。表示以前であればいつでも良い。瞬目推定部５１０が補正値計算に適した瞬目が起こると推定される時間区間を決定する方法については後述する。ステップＳ３１１０において、眼電位が取得された時間が、補正値計算に適した瞬目が起こると推定される時間区間内であると判定された場合、すなわちステップＳ３１１０においてｙｅｓの場合、ステップＳ３０３０に進む。ステップＳ３１１０において、眼電位が取得された時間が、補正値計算に適した瞬目が起こると推定される時間区間外であると判定された場合、すなわちステップＳ３１１０においてｎｏの場合、ステップＳ３０１０に戻る。ステップＳ３０３０では、瞬目検出部１４０Ａは、ステップＳ３０２０でデジタイズされた各電極の電位から、閾値記憶部１３０に記憶された閾値に従って瞬目区間と当該瞬目区間の電位の時系列データを検出する（ステップＳ３０３０）。ステップＳ３０３０で瞬目区間が検出された場合、すなわち、ステップＳ３０３０においてｙｅｓの場合はステップＳ３０４０へ進む。ステップＳ３０３０で瞬目区間が検出されない場合、すなわち、ステップＳ３０３０においてｎｏの場合はステップＳ３０１０へ戻る。ステップＳ３０４０では、瞬目検出部１４０Ａが、眼電位計測部１２０で計測された電位の時系列データから、ステップＳ３０３０で検出された瞬目区間の電位の時系列データを切り出す（ステップＳ３０４０）。瞬目検出部１４０Ａは、ステップＳ３０４０で切り出された瞬目区間の眼電位データを時間情報と供に計測値記憶部１５０に記憶する（ステップＳ３０５０）。瞬目電位抽出部１６０は、計測値記憶部１５０に記憶された電位データが属する瞬目区間が補正値計算に必要な数以上あるか否かを判断する（ステップＳ３０６０）。瞬目区間の必要数は例えば１０個である。ステップＳ３０６０で計測値記憶部１５０に必要数以上の瞬目区間の電位データが記憶されていると判断された場合、すなわちステップＳ３０６０でｙｅｓの場合は、ステップＳ３０７０へ進む。ステップＳ３０６０で計測値記憶部１５０に必要数以上の瞬目区間の電位データが記憶されていないと判断された場合、すなわちステップＳ３０６０でｎｏの場合は、ステップＳ３０１０へ戻る。瞬目電位抽出部１６０は、最新１０個の瞬目区間のうち、異常値を含まない瞬目区間の電位データを補正値計算用に抽出する（ステップＳ３０７０）。補正値計算部１７０は、ステップＳ３０７０で抽出された複数個の瞬目区間の電位データより、左右の眼電位を補正する補正値を計算する（ステップＳ３０８０）。
＜瞬目推定部の構成と動作＞
図３０は実施の形態３の変形例における眼電位補正システム５００の瞬目推定部５１０の詳細な構成を示すブロック図である。瞬目推定部５１０は、オブジェクト移動抽出部８１１と、移動速度計算部８１２と、適合移動速度記憶部８１３と、適合判定部５１４と、適合区間記憶部５１５とを備える。
オブジェクト移動抽出部８１１は、コンテンツ情報蓄積部１９に蓄積されている情報のうち、時間情報と、時間に対応する各オブジェクトの座標位置情報とを抽出する。
移動速度計算部８１２は、あらかじめ定められた時間区間において、各オブジェクトの座標空間上の移動距離を求め、時間区間の時間長で割ることで、当該時間区間の平均移動速度を計算する。
適合移動速度記憶部８１３は、時間区間のオブジェクトの移動速度が、補正値の計算に適合する瞬目が起こると推定される範囲を記憶している。
適合判定部５１４は、時間ごとに、移動速度計算部８１２で計算された各オブジェクトの移動速度を適合移動速度記憶部８１３に記憶された範囲と比較し、当該時間の画像が補正値を計算するのに用いる瞬目時の電位データを取得するのに適した画像であるかどうかを判定する。
適合区間記憶部５１５は、適合判定部５１４の判定結果をコンテンツの時間情報と対応させて記憶する。
図３１は実施の形態３の変形例における眼電位補正システム５００の動作の一部を示したフローチャートである。
図３０と図３１に従って、瞬目推定部５１０の動作の一例を説明する。
オブジェクト移動抽出部８１１は、コンテンツ情報蓄積部１９から、コンテンツの時間情報と、その時間に対応するオブジェクトごとに蓄積された３次元座標位置情報と、シーンＩＤとを抽出して取得する（ステップＳ８０１０）。さらに、オブジェクト移動抽出部８１１は、あらかじめ定められた時間長あるいはフレーム数、例えば１秒間または６０フレーム等の時間区間とその時間区間に対応する各オブジェクトの座標位置情報を切り出す（ステップＳ８０２０）。移動速度計算部８１２はステップＳ８０２０で切り出された時間区間中でシーンＩＤの切り替わり、すなわちシーンチェンジを探す（ステップＳ８０３０）。ステップＳ８０３０においてシーンＩＤの切り替わりがある場合（ステップＳ８０３０においてｙｅｓ）はステップＳ８０２０へ戻る。ステップＳ８０３０においてシーンＩＤの切り替わりがない場合（ステップＳ８０３０においてｎｏ）は、移動速度計算部８１２は各オブジェクトの区間内の移動速度を計算する（ステップＳ８０４０）。計算方法は例えば、オブジェクトごとに、切り出し区間内のフレームについて隣り合うフレームの座標位置の間の距離を求め、この距離を切り出し区間の時間長で除することで、切り出し区間内の平均移動速度を計算する。すなわちオブジェクトの平均移動速度は以下の式１で求められる。
Figure 2014124308
ただし（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）は切り出し区間内のフレームｉにおけるオブジェクトの座標位置とし、ｉは切り出し区間先頭を０としてあらかじめ定められたｎ個のフレーム例えば６０フレームまでの時系列をあらわすものとする。Ｔはあらかじめ定められたｎ個のフレームからなる切り出し区間の時間長、例えば１秒を示す。
適合判定部５１４は、ステップＳ８０４０で計算された各オブジェクトの平均移動速度と、適合移動速度記憶部８１３が記憶する適合移動速度の範囲とを比較する（ステップＳ８０５０）。適合移動速度記憶部８１３が記憶する適合移動速度の範囲は、例えば、毎秒６０ｃｍ未満である。ステップＳ８０４０で計算された各オブジェクトの平均移動速度が、すべてのオブジェクトについて適合移動速度の範囲内である場合、ここではすべてのオブジェクトの移動速度が毎秒６０ｃｍ未満である場合、すなわちステップＳ８０５０においてｙｅｓの場合は、ステップＳ７０４０へ進む。ステップＳ８０５０において、ステップＳ８０４０で計算された各オブジェクトの平均移動速度のうち、１つでも適合移動速度の範囲外である場合、ここではオブジェクトのうち１つでも平均移動速度が毎秒６０ｃｍ以上であった場合、すなわちステップＳ８０５０においてｎｏの場合は、ステップＳ７０５０へ進む。ステップＳ７０４０では、適合判定部５１４は当該切り出し区間を適合区間とする（ステップＳ７０４０）。ステップＳ７０５０では適合判定部５１４は当該切り出し区間を不適合区間とする（ステップＳ７０５０）。適合判定部５１４は、ステップＳ７０４０およびステップＳ７０５０で判定した結果を当該切り出し区間に含まれるフレームの時間情報とともに適合区間記憶部５１５に書き込む（ステップＳ７０６０）。ステップＳ７０６０の終了後、ステップＳ８０１０へ戻る。瞬目推定部５１０は少なくとも１つのコンテンツの全フレームに対してステップＳ８０１０からステップＳ７０６０を実行して、図２６のような適合区間の情報を生成する。
なお、本変形例では適合移動速度記憶部８１３は、適合範囲を１種類、すなわち毎秒６０ｃｍ未満、を記憶していた。これに対して、オブジェクトの奥行きによって複数種類の適合範囲を記憶するものとしても良い。例えば、切り出し区間の平均奥行きが−１００ｃｍ未満のオブジェクトに対しては、毎秒３０ｃｍ未満、切り出し区間の平均奥行きが−１００ｃｍ以上１００ｃｍ未満のオブジェクトに対しては、毎秒６０ｃｍ未満、切り出し区間の平均奥行きが１００ｃｍ以上のオブジェクトに対しては、毎秒９０ｃｍ未満とする。このように、奥行きの小さいオブジェクトの適合移動速度の範囲はより小さい移動速度とし、奥行きの大きいオブジェクトの適合移動速度の範囲はより大きい移動速度とする。適合判定部５１４は、個々のオブジェクトについて、オブジェクトの奥行きに応じた適合移動速度の範囲と比較して、適合区間の判定を行うとしても良い。
また、本変形例ではコンテンツ情報蓄積部１９は３次元座標位置情報を記憶し、移動速度計算部８１２は３次元座標空間上でのオブジェクトの移動速度を計算した。これに対して、移動速度計算部８１２は移動速度として、標準位置で視聴する標準視聴者の眼球運動の角速度を求めるものとしても良い。標準位置は例えば、画面平面からの眼球の距離が、画面の垂直方向の長さの３倍であり、視聴者左右の眼球間の中央が図２９Ｂのｚ軸上にある状態である。また、標準視聴者は例えば、左右の瞳孔間距離が６．５ｃｍであり、眼球は直径２．３ｃｍの球であり、眼球の回転中心は球の中心である。このような場合、適合移動速度記憶部８１３は眼球の回転運動の角速度の範囲として適合範囲を記憶している。適合判定部５１４は、眼球の回転運動の角速度に基づいて、処理単位の切り出し区間が、補正値の計算に適合する瞬目が起こることが予測される区間であるか、補正値の計算に不適合な瞬目が起こることが予測される区間であるかを判定する。
また、本変形例では、瞬目推定部５１０は、コンテンツ情報のうち時間情報とオブジェクトの３次元座標位置情報を用いて各オブジェクトの移動速度に基づき、コンテンツの時間を、補正値計算に適合する時間区間とそれ以外の時間区間とに分割した。これに対して、瞬目推定部５１０は、３次元座標位置のうち、水平方向の移動速度のみを用いて補正値計算に適合する適合区間の情報を生成するとしても良い。この場合、ステップＳ８０４０において、移動速度計算部８１２は、３次元空間での移動距離を求めるのでなく、図２９Ｂのｘ軸上の移動距離を求める。適合移動速度記憶部８１３は水平方向の移動についての適合範囲を記憶する。多くのコンテンツにおいては、オブジェクトは水平方向に大きく動き、視聴者は水平方向に眼球を動かしてオブジェクトを追随する。また、垂直方向の動きに対しては左右の眼球運動の量は等価であり、眼球運動による電位も左右で等価であるが、水平方向の眼球運動量はオブジェクトの３次元座標位置によって左右で異なる。このため、眼球運動による電位も左右で異なる。したがって、垂直方向の眼球運動による電位は瞬目時の電位に重畳されても補正値に影響しないが、水平方向の眼球運動は補正値に影響する可能性が高い。オブジェクトの水平方向の移動速度に基づき補正値計算に適合する時間区間を決定することで、補正値の精度を上げることができる。
なお、本変形例では３次元コンテンツについて説明したが、２次元表示のコンテンツについても同様に適用することができる。
なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態の各装置などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
すなわち、このプログラムは、コンピュータに、左右のそれぞれの眼について、当該眼の鼻側に配置された電極および当該眼の耳側に配置された電極を結ぶ直線と、両眼を結ぶ直線とが交差するように、ユーザの頭部に装着して使用されるビューワーに配置された各電極の電位を取得させ、前記ユーザが瞬目を行った時間区間である瞬目区間を検出させ、前記瞬目区間における、前記ユーザの左眼側に配置された電極間の電位差である左眼電位と、前記ユーザの右眼側に配置された電極間の電位差である右眼電位との比を用いて、電位の補正値を計算させ、前記補正値を用いて、左眼電位または右眼電位を補正させる。
上述した瞬目検出部は、眼電位から瞬目区間を検出することとしたが、瞬目区間の検出方法はこれに限定されるものではない。例えば、カメラによりユーザの顔を撮影し、画像処理によりユーザが瞬きをしているタイミングを検出することにより、瞬目区間を検出するようにしてもよい。
図３２は、本発明に必須の構成要素を備える眼電位生成装置の一例である眼電位補正システムの構成を示す。眼電位補正システムは、電位取得部１２５と、瞬目検出部１４０と、補正値計算部１７０と、補正処理部１８０とを備える。瞬目検出部１４０、補正値計算部１７０および補正処理部１８０については上述したとおりである。電位取得部１２５は、複数の電極１１０の電位を取得する。つまり、電位取得部１２５は、左右のそれぞれの眼について、当該眼の鼻側に配置された電極および当該眼の耳側に配置された電極を結ぶ直線と、両眼を結ぶ直線とが交差するように、ユーザの頭部に装着して使用されるビューワーに配置された各電極の電位を取得する。上述の実施の形態によれば、電位取得部１２５は、例えば、眼電位計測部１２０と、送受信部２１と、送受信部１６により構成されてもよい。
以上、一つまたは複数の態様に係る眼電位補正システムについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一態様の範囲内に含まれてもよい。
本発明にかかる眼電位補正システムは、３次元表示メガネおよびヘッドマウントディスプレイを用いて立体映像を視聴する映像表示システムに広く利用可能であり、映画館のスクリーン、テレビ、コンピュータの表示画面等で立体視用映像を表示する際に有用である。また、コンテンツ視聴のみでなく、画像診断装置や内視鏡等の医療機器の画像表示装置や、手術や乗り物のシミュレーションゲームや、教育訓練用のシステム等の用途に応用できる。
１、２、３ ３次元表示システム
１０、１０Ａ、１０Ｂ ３次元表示装置
１１、１９ コンテンツ情報蓄積部
１２ 画面制御部
１３ 表示画面
１４ 疲労判定部
１５ 制御信号送信部
１６、２１ 送受信部
２０ ３次元用メガネ
２２ 制御信号受信部
２３ シャッタ制御部
１００、２００、３００、４００、５００、６００ 眼電位補正システム
１１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０Ｅ、１１０Ｒ 電極
１２０ 眼電位計測部
１２５ 眼電位取得部
１３０ 閾値記憶部
１４０、１４０Ａ 瞬目検出部
１４１ 負電位検出部
１４２ 負電位変化速度判定部
１４３ 正電位検出部
１４４ 正電位変化速度判定部
１４５ 切り出し区間記憶部
１４６ 切り出し部
１５０ 計測値記憶部
１６０ 瞬目電位抽出部
１７０、１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃ 補正値計算部
１８０ 補正処理部
２１０ 計時部
２２０ 補正値計算スケジュール記憶部
３１０ 電極移動検出部
５１０、６１０ 瞬目推定部
５１１ 奥行情報抽出部
５１２ 最小奥行抽出部
５１３ 適合奥行記憶部
５１４ 適合判定部
５１５ 適合区間記憶部
８１１ オブジェクト移動抽出部
８１２ 移動速度計算部
８１３ 適合移動速度記憶部

Claims (17)

  1. 左右のそれぞれの眼について、当該眼の鼻側に配置された電極および当該眼の耳側に配置された電極を結ぶ直線と、両眼を結ぶ直線とが交差するように、ユーザの頭部に装着して使用されるビューワーに配置された各電極の電位を取得する電位取得部と、
    前記ユーザが瞬目を行った時間区間である瞬目区間を検出する瞬目検出部と、
    前記瞬目区間における、前記ユーザの左眼側に配置された電極間の電位差である左眼電位と、前記ユーザの右眼側に配置された電極間の電位差である右眼電位との比を用いて、電位の補正値を計算する補正値計算部と、
    前記補正値計算部が計算した前記補正値を用いて、前記電位取得部が取得した電位から算出される左眼電位または右眼電位を補正する補正処理部と
    を備える眼電位生成装置。
  2. 前記瞬目検出部は、前記ビューワーに配置された少なくとも１つの電極の電位および当該電位の変化速度を閾値処理することにより、前記瞬目区間を検出する
    請求項１記載の眼電位生成装置。
  3. 前記補正値計算部は、複数の瞬目区間の各々について、前記左眼電位および前記右眼電位のピーク値の比を算出し、前記複数の瞬目区間の前記ピーク値の比の平均値を、前記補正値として計算する
    請求項１記載の眼電位生成装置。
  4. さらに、
    電極ごとの電位変化から、当該電極の移動を検出する電極移動検出部を備え、
    前記補正値計算部は、前記電極移動検出部が前記電極の移動を検出した場合に、前記電極の移動より後の瞬目区間における前記左眼電位および前記右眼電位の比を用いて、前記補正値を再計算し、
    前記補正処理部は、再計算された補正値を用いて、前記電位取得部が取得した前記左眼電位または前記右眼電位を補正する
    請求項１に記載の眼電位生成装置。
  5. さらに、
    電極ごとの電位変化から、前記ユーザの眼球が想定外の動きをしているか否かを判定する異常判定部を備え、
    前記補正値計算部は、前記異常判定部が前記ユーザの眼球が想定外の動きをしていると判定した場合に、前記電極の移動より後の瞬目区間における前記左眼電位および前記右眼電位の比を用いて、前記補正値を再計算し、
    前記補正処理部は、再計算された補正値を用いて、前記電位取得部が取得した前記左眼電位または前記右眼電位を補正する
    請求項１に記載の眼電位生成装置。
  6. さらに、
    前記ユーザが視聴する映像コンテンツに含まれるオブジェクトの表示位置情報に基づいて、瞬目時の眼球の水平方向の動きが所定量より少ない時間区間を推定する瞬目推定部を備え、
    前記補正値計算部は、前記瞬目推定部により瞬目時に眼球の水平方向の動きが所定量より少ないと推定された時間区間内の瞬目区間における前記左眼電位および前記右眼電位の比を用いて、前記補正値を計算する
    請求項１に記載の眼電位生成装置。
  7. さらに、
    前記映像コンテンツに含まれる前記オブジェクトの表示位置情報を蓄積しているコンテンツ情報蓄積部を備え、
    前記瞬目推定部は、前記コンテンツ情報蓄積部に蓄積されている前記表示位置情報に基づいて、瞬目時の眼球の水平方向の動きが所定量より少ない時間区間を推定する
    請求項６に記載の眼電位生成装置。
  8. さらに、
    前記ユーザが視聴する映像コンテンツに含まれるオブジェクトの奥行き情報に基づいて、瞬目時の眼球の水平方向の動きが所定量より少ない時間区間を推定する瞬目推定部を備え、
    前記補正値計算部は、前記瞬目推定部により瞬目時に眼球の水平方向の動きが所定量より少ないと推定された時間区間内の瞬目区間における前記左眼電位および前記右眼電位の比を用いて、前記補正値を計算する
    請求項１に記載の眼電位生成装置。
  9. 前記瞬目推定部は、前記映像コンテンツに含まれる前記オブジェクトの前記奥行き情報に基づいて、前記オブジェクトの奥行きが予め定められた閾値より大きい時間区間を、瞬目時の眼球の水平方向の動きが前記所定量より少ない時間区間として推定する
    請求項８記載の眼電位生成装置。
  10. さらに、
    前記ユーザが視聴する映像コンテンツの輝度の変化量が所定の閾値以上の時間区間を検出する瞬目推定部を備え、
    前記補正値計算部は、前記瞬目推定部が検出した時間区間内の瞬目区間における前記左眼電位および前記右眼電位の比を用いて、前記補正値を計算する
    請求項１に記載の眼電位生成装置。
  11. 前記ユーザの左眼側の電極と、前記ユーザの右眼側の電極とは、前記ユーザの頭部の正中線に対して線対称となるように配置される
    請求項１記載の眼電位生成装置。
  12. 左右のそれぞれの眼について、当該眼の鼻側に配置された電極および当該眼の耳側に配置された電極を結ぶ直線と、両眼を結ぶ直線とがなす角は、両電極が当該眼を挟んだ位置に配置される場合には１０度以上であり、両電極が当該眼を挟まない位置に配置される場合には４０度以上である
    請求項１記載の眼電位生成装置。
  13. ユーザの眼の周囲に配置された電極の電位を、前記ユーザの瞬目時における前記電極の電位を用いて補正する眼電位生成装置と共に用いられるビューワーであって、
    前記ユーザの左右のそれぞれの眼について、当該眼の鼻側に配置された電極および当該眼の耳側に配置された電極を結ぶ直線と、両眼を結ぶ直線とが交差するように、前記ビューワーに設置された電極を備える
    ビューワー。
  14. 前記ユーザの左眼側の電極と、前記ユーザの右眼側の電極とは、前記ユーザの頭部の正中線に対して線対称となるように配置される
    請求項１３記載のビューワー。
  15. 左右のそれぞれの眼について、当該眼の鼻側に配置された電極および当該眼の耳側に配置された電極を結ぶ直線と、両眼を結ぶ直線とがなす角は、両電極が当該眼を挟んだ位置に配置される場合には１０度以上であり、両電極が当該眼を挟まない位置に配置される場合には４０度以上である
    請求項１３または１４に記載のビューワー。
  16. 左右のそれぞれの眼について、当該眼の鼻側に配置された電極および当該眼の耳側に配置された電極を結ぶ直線と、両眼を結ぶ直線とが交差するように、ユーザの頭部に装着して使用されるビューワーに配置された各電極の電位を取得し、
    前記ユーザが瞬目を行った時間区間である瞬目区間を検出し、
    前記瞬目区間における、前記ユーザの左眼側に配置された電極間の電位差である左眼電位と、前記ユーザの右眼側に配置された電極間の電位差である右眼電位との比を用いて、電位の補正値を計算し、
    前記補正値を用いて、左眼電位または右眼電位を補正する
    眼電位生成方法。
  17. 請求項１６に記載の眼電位生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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