JP3443174B2 - アイポインター - Google Patents
アイポインターInfo
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- JP3443174B2 JP3443174B2 JP17723094A JP17723094A JP3443174B2 JP 3443174 B2 JP3443174 B2 JP 3443174B2 JP 17723094 A JP17723094 A JP 17723094A JP 17723094 A JP17723094 A JP 17723094A JP 3443174 B2 JP3443174 B2 JP 3443174B2
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- Japan
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- line
- light
- sight
- eyeball
- rotation
- Prior art date
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- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Eye Examination Apparatus (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、眼球からの視線方向を
検知するアイポインターに関する。
検知するアイポインターに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、人間の視線方向を検知し、こ
の視線方向を機械操作に利用する試みが行なわれてい
る。すなわち、視線方向を利用すれば、手によるキー入
力よりも、機械に対して短絡的な意思の伝達が行なえる
ためである。その例としては、カメラのオートフォーカ
ス機構に対する適用などがある。また、コンピュータの
ソフトウエアについても入力操作の簡略化が進み、より
視覚的な方法が採用されるようになってきている。
の視線方向を機械操作に利用する試みが行なわれてい
る。すなわち、視線方向を利用すれば、手によるキー入
力よりも、機械に対して短絡的な意思の伝達が行なえる
ためである。その例としては、カメラのオートフォーカ
ス機構に対する適用などがある。また、コンピュータの
ソフトウエアについても入力操作の簡略化が進み、より
視覚的な方法が採用されるようになってきている。
【0003】そして、従来、コンピュータに対する入力
は、キーボード、マウス、ペンなどにより行なわれてお
り、これらはいずれも作業者の手による入力であり、こ
の手による入力に代って視線検知により入力を行なうこ
とが試みられている。
は、キーボード、マウス、ペンなどにより行なわれてお
り、これらはいずれも作業者の手による入力であり、こ
の手による入力に代って視線検知により入力を行なうこ
とが試みられている。
【0004】たとえば図4で示すように、ディスプレイ
11を目視する作業者の眼球12に対して、CCDカメラ13
の先端に設けられた発光ダイオード14から光を照射し、
その反射光をCCDカメラ13で捕らえ、このCCDカメ
ラ13で捕られた画像をコンピュータ15に送り、このコン
ピュータ15により作業者の目視位置を検出している。す
なわち、コンピュータ15は入力画像における眼球12の黒
目の重心点と発光ダイオード14の反射虚像点を求め、作
業者のディスプレイ11上での注視点の位置を計算してい
る。この計算には、予め作業者の視線に対して校正を行
ない、非線形処理を行なっている。
11を目視する作業者の眼球12に対して、CCDカメラ13
の先端に設けられた発光ダイオード14から光を照射し、
その反射光をCCDカメラ13で捕らえ、このCCDカメ
ラ13で捕られた画像をコンピュータ15に送り、このコン
ピュータ15により作業者の目視位置を検出している。す
なわち、コンピュータ15は入力画像における眼球12の黒
目の重心点と発光ダイオード14の反射虚像点を求め、作
業者のディスプレイ11上での注視点の位置を計算してい
る。この計算には、予め作業者の視線に対して校正を行
ない、非線形処理を行なっている。
【0005】しかし、この図4に示す方法では、CCD
カメラ13に対する目の位置を基準にしているため、作業
者は顔面を自由に動かすことができず実用化を困難にし
ている。
カメラ13に対する目の位置を基準にしているため、作業
者は顔面を自由に動かすことができず実用化を困難にし
ている。
【0006】そして、このような問題点を解決するため
に、作業者が顔面を自由に動かしても動作可能な装置が
たとえば特開平4−281582号公報に記載されてい
る。この装置はアイポインターと呼ばれており、作業者
の顔面に取り付けられ、作業者の視線方向を検知し、顔
面側からこの視線と同じ方向の光ビームを照射するもの
で、この光ビームは結果的に視線の注視点を照射するこ
とになる。この場合、光ビームの照射点をセンサにより
直接捕らえるか、または、光ビームの反射光をCCDカ
メラで位置検出することなどにより、作業者の注視点を
検出し、その位置情報をコンピュータに伝達している。
このアイポインターは、上述のように作業者の顔の位置
に関係なくその注視先を検出するものであるから、作業
者は顔を自由に動かすことができる。
に、作業者が顔面を自由に動かしても動作可能な装置が
たとえば特開平4−281582号公報に記載されてい
る。この装置はアイポインターと呼ばれており、作業者
の顔面に取り付けられ、作業者の視線方向を検知し、顔
面側からこの視線と同じ方向の光ビームを照射するもの
で、この光ビームは結果的に視線の注視点を照射するこ
とになる。この場合、光ビームの照射点をセンサにより
直接捕らえるか、または、光ビームの反射光をCCDカ
メラで位置検出することなどにより、作業者の注視点を
検出し、その位置情報をコンピュータに伝達している。
このアイポインターは、上述のように作業者の顔の位置
に関係なくその注視先を検出するものであるから、作業
者は顔を自由に動かすことができる。
【0007】そして、特開平4−281582号公報に
示す装置を図5で説明する。この図5に示すように、作
業者の眼球12の回転中心をO、この眼球12の角膜22の曲
率中心をPとし、この眼球12の前方には、点O1 を回動
中心とする角度伝達アーム23と、点O2 を回動中心とす
る角度伝達アーム24とが設けられ、これら角度伝達アー
ム23および角度伝達アーム24の先端部Qにおいてジョイ
ントされている。また、このうち一方の角度伝達アーム
23はその長さ方向に伸縮可能に構成されており、点O1
を中心とした回動量を、ある一定比率で他方の角度伝達
アーム24の点O2 を中心とした回動動作として伝達す
る。
示す装置を図5で説明する。この図5に示すように、作
業者の眼球12の回転中心をO、この眼球12の角膜22の曲
率中心をPとし、この眼球12の前方には、点O1 を回動
中心とする角度伝達アーム23と、点O2 を回動中心とす
る角度伝達アーム24とが設けられ、これら角度伝達アー
ム23および角度伝達アーム24の先端部Qにおいてジョイ
ントされている。また、このうち一方の角度伝達アーム
23はその長さ方向に伸縮可能に構成されており、点O1
を中心とした回動量を、ある一定比率で他方の角度伝達
アーム24の点O2 を中心とした回動動作として伝達す
る。
【0008】また、一方の角度伝達アーム23の左側の回
動端には、視線25を検出するための光源26が一体に設け
られている。そして、この光源26は眼球12側に視線検出
光27を照射するもので、その照射面は角度伝達アーム23
の鉛直線上に位置する。また、他方の角度伝達アーム24
の右端の回動端には、視線表出用の光源28が一体に設け
られている。そして、この光源28は、視線25の注視点に
光ビームである視線表出光29を照射するもので、その照
射面は角度伝達アーム24の鉛直線上に位置する。
動端には、視線25を検出するための光源26が一体に設け
られている。そして、この光源26は眼球12側に視線検出
光27を照射するもので、その照射面は角度伝達アーム23
の鉛直線上に位置する。また、他方の角度伝達アーム24
の右端の回動端には、視線表出用の光源28が一体に設け
られている。そして、この光源28は、視線25の注視点に
光ビームである視線表出光29を照射するもので、その照
射面は角度伝達アーム24の鉛直線上に位置する。
【0009】ここで、視線検出光27が眼球の角膜22の曲
率中心Pを照射するときを考えると、眼球12の回転中心
O、角膜22の曲率中心Pおよび角度伝達アーム23の回動
中心の点O1 がつくる三角形ΔOO1 Pと、回動中心の
点O1 、両角度伝達アーム23,24の連結点の先端部Qお
よび他方の角度伝達アーム24の回動中心の点O2 が作る
三角形ΔO2 O1 Qとが互いに相似となるように連結点
の先端部Qの位置を決めておく。このように設定する
と、視線表出光29の回動角度O1 O2 Qは、眼球12の回
転角度O1 OPと等しくなり、この視線表出光29により
作業者の注視点を照射することができる。
率中心Pを照射するときを考えると、眼球12の回転中心
O、角膜22の曲率中心Pおよび角度伝達アーム23の回動
中心の点O1 がつくる三角形ΔOO1 Pと、回動中心の
点O1 、両角度伝達アーム23,24の連結点の先端部Qお
よび他方の角度伝達アーム24の回動中心の点O2 が作る
三角形ΔO2 O1 Qとが互いに相似となるように連結点
の先端部Qの位置を決めておく。このように設定する
と、視線表出光29の回動角度O1 O2 Qは、眼球12の回
転角度O1 OPと等しくなり、この視線表出光29により
作業者の注視点を照射することができる。
【0010】このような動作を行なうためには、眼球12
の回転を検出し、眼球12に伴って角度伝達アーム23,24
を駆動させ、視線表出光29の向きを視線25に追随させる
必要がある。また、眼球12の回転を検出するためには、
視線検出光27の角膜22からの反射光を図示しない光位置
センサで受光し、受光位置から視線検出光27が角膜22の
曲率中心Pに入射されているかを検出し、曲率中心Pに
入射されていない場合は、この光位置センサの出力によ
りサーボ系を駆動し、角膜22の曲率中心Pに入射される
ように制御する。
の回転を検出し、眼球12に伴って角度伝達アーム23,24
を駆動させ、視線表出光29の向きを視線25に追随させる
必要がある。また、眼球12の回転を検出するためには、
視線検出光27の角膜22からの反射光を図示しない光位置
センサで受光し、受光位置から視線検出光27が角膜22の
曲率中心Pに入射されているかを検出し、曲率中心Pに
入射されていない場合は、この光位置センサの出力によ
りサーボ系を駆動し、角膜22の曲率中心Pに入射される
ように制御する。
【0011】また、図6は上述の原理に基づく具体的構
成例を示しており、一方の角度伝達アーム23の左端に
は、視線検出モジュール31が一体に設けられている。そ
して、この視線検出モジュール31は、図5で示した回動
中心の点O1 を有する2軸方向に回転可能な回転ステー
ジ32に支持されており、この視線検出モジュール31は筐
体状をなし、回動中心の点O1 に一致する部分には視線
検出用の光源26が設けられている。
成例を示しており、一方の角度伝達アーム23の左端に
は、視線検出モジュール31が一体に設けられている。そ
して、この視線検出モジュール31は、図5で示した回動
中心の点O1 を有する2軸方向に回転可能な回転ステー
ジ32に支持されており、この視線検出モジュール31は筐
体状をなし、回動中心の点O1 に一致する部分には視線
検出用の光源26が設けられている。
【0012】さらに、光源26の出射側には結像レンズ34
およびハーフミラー35が設けられている。このハーフミ
ラー35は光軸に対して45°の角度をなしており、光源
26からの出射光を視線検出光27として透過させるととも
に、眼球12からの反射光を下方に分岐する。そして、こ
のハーフミラー35による分岐光側には結像レンズ36を介
して光位置センサ37が設けられている。また、光位置セ
ンサ37は、視線検出光27が眼球12の角膜22の曲率中心P
に入射された場合の反射光の入射点を基準位置とし、視
線検出光27が角膜22の曲率中心Pに入射されていない場
合は、基準位置との偏差に応じた信号を出力する。
およびハーフミラー35が設けられている。このハーフミ
ラー35は光軸に対して45°の角度をなしており、光源
26からの出射光を視線検出光27として透過させるととも
に、眼球12からの反射光を下方に分岐する。そして、こ
のハーフミラー35による分岐光側には結像レンズ36を介
して光位置センサ37が設けられている。また、光位置セ
ンサ37は、視線検出光27が眼球12の角膜22の曲率中心P
に入射された場合の反射光の入射点を基準位置とし、視
線検出光27が角膜22の曲率中心Pに入射されていない場
合は、基準位置との偏差に応じた信号を出力する。
【0013】そして、この偏差信号はサーボ回路39に出
力され、この偏差信号が零になるように、角度伝達アー
ム23を2軸方向にそれぞれ駆動するためのリニアモータ
40を制御する。
力され、この偏差信号が零になるように、角度伝達アー
ム23を2軸方向にそれぞれ駆動するためのリニアモータ
40を制御する。
【0014】他方の角度伝達アーム24の右端には、視線
表出モジュール42が一体に設けられている。この視線表
出モジュール42は、図5で示した回動中心の点O2 を有
する2軸方向に回転可能な回転ステージ43に支持されて
いる。そして、この視線表出モジュール42は筒状をな
し、回動中心の点O2 に一致する部分には、視線表出用
の光源28が設けられている。また、この光源28の出射側
にはレンズ44が設けられており、光源28からの光を視線
表出光29として出射させる。
表出モジュール42が一体に設けられている。この視線表
出モジュール42は、図5で示した回動中心の点O2 を有
する2軸方向に回転可能な回転ステージ43に支持されて
いる。そして、この視線表出モジュール42は筒状をな
し、回動中心の点O2 に一致する部分には、視線表出用
の光源28が設けられている。また、この光源28の出射側
にはレンズ44が設けられており、光源28からの光を視線
表出光29として出射させる。
【0015】そして、視線検出モジュール31と視線表出
モジュール42がそれぞれ回転ステージ32,43を有し、ま
た、伸縮可能な角度伝達アーム23と長さ固定の角度伝達
アーム24とが互いにジョイントされ、しかもこれら角度
伝達アーム23および角度伝達アーム24は、互いに逆方向
に回動するようになっている。このため、リニアモータ
40によるサーボ駆動によって、視線検出光27が常に角膜
22の曲率中心Pを照射するように制御することにより、
視線表出光29を視線25と同じ方向にスキャンさせること
ができる。
モジュール42がそれぞれ回転ステージ32,43を有し、ま
た、伸縮可能な角度伝達アーム23と長さ固定の角度伝達
アーム24とが互いにジョイントされ、しかもこれら角度
伝達アーム23および角度伝達アーム24は、互いに逆方向
に回動するようになっている。このため、リニアモータ
40によるサーボ駆動によって、視線検出光27が常に角膜
22の曲率中心Pを照射するように制御することにより、
視線表出光29を視線25と同じ方向にスキャンさせること
ができる。
【0016】しかし、上記図6に示す装置では、視線検
出モジュール31と視線表出モジュール42とを、それぞれ
独立した筐体として構成し、しかも伸縮可能かつ屈曲可
能な角度伝達アーム23,24により角度伝達を行なってい
るため、装置構造が複雑化するとともに、機械にがたつ
きが生じやすい。一方、視線表出の精度および視線検出
のサーボ系を考慮すると、機械のがたつきの精度に厳し
い制限が要求される。すなわち、僅かな機械のがたつき
により大きな精度低下が生じるため、機械にがたつきを
なくすことが望まれるが、上記図6に示す構成では機械
にがたつきが生じてしまい、高精度を維持することが困
難である。
出モジュール31と視線表出モジュール42とを、それぞれ
独立した筐体として構成し、しかも伸縮可能かつ屈曲可
能な角度伝達アーム23,24により角度伝達を行なってい
るため、装置構造が複雑化するとともに、機械にがたつ
きが生じやすい。一方、視線表出の精度および視線検出
のサーボ系を考慮すると、機械のがたつきの精度に厳し
い制限が要求される。すなわち、僅かな機械のがたつき
により大きな精度低下が生じるため、機械にがたつきを
なくすことが望まれるが、上記図6に示す構成では機械
にがたつきが生じてしまい、高精度を維持することが困
難である。
【0017】また、視線検出用の光源26に対する結像レ
ンズ34は、図6で説明したように、視線検出モジュール
31内に設けられているため、眼球12への結像倍率が大き
くなってしまい、光源26が発光ダイオードなどの有限面
積光源の場合、集光性が悪くなり、角膜22での反射検出
光が拡散してしまう。このため、光位置センサ37での集
光性も悪くなり、この光位置センサ37による視線検出出
力に応動するサーボ回路39の構成が困難になる。
ンズ34は、図6で説明したように、視線検出モジュール
31内に設けられているため、眼球12への結像倍率が大き
くなってしまい、光源26が発光ダイオードなどの有限面
積光源の場合、集光性が悪くなり、角膜22での反射検出
光が拡散してしまう。このため、光位置センサ37での集
光性も悪くなり、この光位置センサ37による視線検出出
力に応動するサーボ回路39の構成が困難になる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来装置
では、機械のがたつきにより精度上大きな影響を受けた
り、集光性が悪くなるため視線検出が不明確となり、サ
ーボ回路の構成が困難になるなどの問題を有している。
では、機械のがたつきにより精度上大きな影響を受けた
り、集光性が悪くなるため視線検出が不明確となり、サ
ーボ回路の構成が困難になるなどの問題を有している。
【0019】本発明は、機械のがたつきによる影響がほ
とんどなく、良好な集光性により明確な視線検出を可能
とした高精度のアイポインターを提供することを目的と
する。
とんどなく、良好な集光性により明確な視線検出を可能
とした高精度のアイポインターを提供することを目的と
する。
【0020】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載のアイポ
インターは、眼球に対し所定光路を介して検出光を投射
し、前記眼球からの反射光を前記所定光路を介して受光
して、前記眼球の回転方向および回転量を検出する視線
検出部を一端に有し、他端には光ビームを視線表出光と
して投射する視線表出部が設けられた単一筐体と、この
単一筐体を2軸回転可能に固定する回転ステージと、こ
の単一筐体を前記視線検出部の出力に応じて駆動する駆
動機構と、前記視線検出部と眼球との間の所定光路中
に、前記単一筐体とは独立に設置された結像レンズとを
具備したものである。
インターは、眼球に対し所定光路を介して検出光を投射
し、前記眼球からの反射光を前記所定光路を介して受光
して、前記眼球の回転方向および回転量を検出する視線
検出部を一端に有し、他端には光ビームを視線表出光と
して投射する視線表出部が設けられた単一筐体と、この
単一筐体を2軸回転可能に固定する回転ステージと、こ
の単一筐体を前記視線検出部の出力に応じて駆動する駆
動機構と、前記視線検出部と眼球との間の所定光路中
に、前記単一筐体とは独立に設置された結像レンズとを
具備したものである。
【0021】請求項2に記載のアイポインターは、請求
項1記載のアイポインターにおいて、視線検出部は、検
出光を投射する光源と、眼球からの反射光を分岐するハ
ーフミラーと、この分岐された光と基準点との偏差信号
を出力する光位置センサとを備え、所定光路中に設置さ
れた結像レンズは、前記光源の像を前記眼球の角膜の曲
率中心に結像させるとともに、前記角膜面での反射光を
前記ハーフミラーを介して光位置センサ上に結像させる
ものである。
項1記載のアイポインターにおいて、視線検出部は、検
出光を投射する光源と、眼球からの反射光を分岐するハ
ーフミラーと、この分岐された光と基準点との偏差信号
を出力する光位置センサとを備え、所定光路中に設置さ
れた結像レンズは、前記光源の像を前記眼球の角膜の曲
率中心に結像させるとともに、前記角膜面での反射光を
前記ハーフミラーを介して光位置センサ上に結像させる
ものである。
【0022】
【作用】請求項1記載のアイポインターは、単一筐体の
一端に設けられた視線検出部から眼球に対して所定光路
を介して視線検出光を投射し、かつ、この眼球からの反
射光を所定光路を介して視線検出部に受光することによ
り、眼球の回転方向および回転量を検出する。そして、
この検出された回転方向および回転量に基づき駆動機構
を制御し、2軸回転可能な回転ステージに固定された単
一筐体を眼球の回転動作に連動させる。そして、この単
一筐体の他端には視線表出部が設けられており、この視
線表出部から投射される光ビームが視線表出光として眼
球による注視点を照射する。また、所定光路の中には、
単一筐体とは独立して結像レンズが設置されているの
で、適正な結像倍率に設定することができ、良好な視線
検出機能を達成できる。
一端に設けられた視線検出部から眼球に対して所定光路
を介して視線検出光を投射し、かつ、この眼球からの反
射光を所定光路を介して視線検出部に受光することによ
り、眼球の回転方向および回転量を検出する。そして、
この検出された回転方向および回転量に基づき駆動機構
を制御し、2軸回転可能な回転ステージに固定された単
一筐体を眼球の回転動作に連動させる。そして、この単
一筐体の他端には視線表出部が設けられており、この視
線表出部から投射される光ビームが視線表出光として眼
球による注視点を照射する。また、所定光路の中には、
単一筐体とは独立して結像レンズが設置されているの
で、適正な結像倍率に設定することができ、良好な視線
検出機能を達成できる。
【0023】請求項2記載のアイポインターは、請求項
1記載のアイポインターにおいて、視線検出部において
光源からの光はハーフミラーを通して出射され、光路中
の結像レンズにより眼球の角膜曲率中心に結像される。
また、この角膜面での反射光は結像レンズによりハーフ
ミラーを介して光位置センサー上に結像され、眼球の回
転に応じた視線検出信号が得られる。
1記載のアイポインターにおいて、視線検出部において
光源からの光はハーフミラーを通して出射され、光路中
の結像レンズにより眼球の角膜曲率中心に結像される。
また、この角膜面での反射光は結像レンズによりハーフ
ミラーを介して光位置センサー上に結像され、眼球の回
転に応じた視線検出信号が得られる。
【0024】
【実施例】以下、本発明のアイポインターの一実施例を
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【0025】図1において、51は単一筐体で、この単一
筐体51の一端に視線検出部52が設けられ、他端には視線
表出部53が設けられている。また、視線検出部52は、眼
球12の角膜22に対し、ミラー55およびハーフミラー56に
より構成される所定光路57を介して視線検出光58を投射
する。また、眼球12の角膜表面からの反射光を所定光路
57を介して受光して、眼球12の回転方向および回転量を
検出する機能を有する。さらに、視線表出部53は、ミラ
ー59,60により構成される光路61を介して光ビームであ
る視線表出光62として視線方向に投射する。
筐体51の一端に視線検出部52が設けられ、他端には視線
表出部53が設けられている。また、視線検出部52は、眼
球12の角膜22に対し、ミラー55およびハーフミラー56に
より構成される所定光路57を介して視線検出光58を投射
する。また、眼球12の角膜表面からの反射光を所定光路
57を介して受光して、眼球12の回転方向および回転量を
検出する機能を有する。さらに、視線表出部53は、ミラ
ー59,60により構成される光路61を介して光ビームであ
る視線表出光62として視線方向に投射する。
【0026】そして、この単一筐体51は、2軸(X−Y
方向)に対してそれぞれ回転可能な回転ステージ63に固
定されており、リニアモータや駆動レバーなどからなる
駆動機構64によりX−Yの各方向に駆動される。なお、
一方向に対する駆動機構64のみが示されているが、X−
Yの各方向に対しても駆動機構64が設けられている。こ
れら駆動機構64は、視線検出部52の電流信号である検出
信号に応動するサーボ回路65によって制御される。
方向)に対してそれぞれ回転可能な回転ステージ63に固
定されており、リニアモータや駆動レバーなどからなる
駆動機構64によりX−Yの各方向に駆動される。なお、
一方向に対する駆動機構64のみが示されているが、X−
Yの各方向に対しても駆動機構64が設けられている。こ
れら駆動機構64は、視線検出部52の電流信号である検出
信号に応動するサーボ回路65によって制御される。
【0027】また、66は結像レンズで、この結像レンズ
66は視線検出部52と眼球12との間の構成された所定光路
57中に、単一筐体51とは独立して設置される。
66は視線検出部52と眼球12との間の構成された所定光路
57中に、単一筐体51とは独立して設置される。
【0028】そして、視線検出部52は、図2で示すよう
に、視線検出光58を投射する光源67を有し、その出射側
にはハーフミラー68が設けられている。なお、このハー
フミラー68は光軸に対して45°の角度をなし、光源67
からの光を透過させるとともに、眼球12からの反射光を
下方に分岐する。また、図1で示した所定光路57中の結
像レンズ66は、光源67の像を図3で示すように、眼球12
の角膜22の曲率中心Pに結像させるとともに、角膜22の
表面からの反射光を、ハーフミラー68を介して光位置セ
ンサ70上に結像させる。
に、視線検出光58を投射する光源67を有し、その出射側
にはハーフミラー68が設けられている。なお、このハー
フミラー68は光軸に対して45°の角度をなし、光源67
からの光を透過させるとともに、眼球12からの反射光を
下方に分岐する。また、図1で示した所定光路57中の結
像レンズ66は、光源67の像を図3で示すように、眼球12
の角膜22の曲率中心Pに結像させるとともに、角膜22の
表面からの反射光を、ハーフミラー68を介して光位置セ
ンサ70上に結像させる。
【0029】また、視線表出部53は、図2で示すよう
に、視線表出光62用の光源72、コリメータレンズ73を有
する。
に、視線表出光62用の光源72、コリメータレンズ73を有
する。
【0030】ここで、光位置センサ70には、ハーフミラ
ー68によって分岐された光が入射され、この入射光と基
準点との偏差信号を検出信号として出力する。この検出
信号は、サーボ回路65に与えられ、眼球12からの反射光
が光位置センサ70の基準点である中心位置に収束するよ
うに駆動機構64を制御する。この場合、光位置センサ70
と視線検出用の光源67との位置関係は、光位置センサ70
の中心のハーフミラー68を介した虚像位置が、光源67の
位置に一致するように設定する。
ー68によって分岐された光が入射され、この入射光と基
準点との偏差信号を検出信号として出力する。この検出
信号は、サーボ回路65に与えられ、眼球12からの反射光
が光位置センサ70の基準点である中心位置に収束するよ
うに駆動機構64を制御する。この場合、光位置センサ70
と視線検出用の光源67との位置関係は、光位置センサ70
の中心のハーフミラー68を介した虚像位置が、光源67の
位置に一致するように設定する。
【0031】また、図3は図1で示した装置の幾何学的
関係を説明している。結像レンズ66による結像倍率は、
眼球12の回転中心Oから角膜22の曲率中心Pまでの距離
と、回転ステージ63による単一筐体51の回転中心の点O
3 から視線検出用の光源67の回動中心の点Q1 までの距
離との比率に等しくする。図から明らかなように、視線
表出光62はスクリーン75上での作業者による実際の視線
25の注視点を照射する。
関係を説明している。結像レンズ66による結像倍率は、
眼球12の回転中心Oから角膜22の曲率中心Pまでの距離
と、回転ステージ63による単一筐体51の回転中心の点O
3 から視線検出用の光源67の回動中心の点Q1 までの距
離との比率に等しくする。図から明らかなように、視線
表出光62はスクリーン75上での作業者による実際の視線
25の注視点を照射する。
【0032】次に、上記実施例の動作について説明す
る。
る。
【0033】単一筐体51内に設けられた視線検出用の光
源67からの光は、ハーフミラー68を透過した後ミラー55
で反射し、結像レンズ66で結像され、ハーフミラー56で
反射した後、眼球12の角膜22の曲率中心Pに収束する。
そして、この視線検出光58の投射により、角膜22の表面
にて反射が生じ、その垂直反射光は再び所定光路57を戻
って単一筐体51内の視線検出部52に入射される。この場
合、戻り光は結像レンズ66により結像され、図2で示す
ハーフミラー68によって反射された後、光位置センサ70
上に収束する。この光位置センサ70は、戻り光の入射点
と、基準点である中央位置との偏差に基づく検出信号を
出力する。この検出信号は偏差方向と偏差量に関するも
のである。
源67からの光は、ハーフミラー68を透過した後ミラー55
で反射し、結像レンズ66で結像され、ハーフミラー56で
反射した後、眼球12の角膜22の曲率中心Pに収束する。
そして、この視線検出光58の投射により、角膜22の表面
にて反射が生じ、その垂直反射光は再び所定光路57を戻
って単一筐体51内の視線検出部52に入射される。この場
合、戻り光は結像レンズ66により結像され、図2で示す
ハーフミラー68によって反射された後、光位置センサ70
上に収束する。この光位置センサ70は、戻り光の入射点
と、基準点である中央位置との偏差に基づく検出信号を
出力する。この検出信号は偏差方向と偏差量に関するも
のである。
【0034】また、サーボ回路65はこの検出信号に基づ
いて駆動機構64を制御し、戻り光が光位置センサ70の中
央位置にくるように単一筐体51を回転駆動する。この動
作により、視線検出光58は角膜22の表面で常に垂直反射
するようになる。また、単一筐体51の回転中心O3 から
視線検出用の光源67の回動中心の点Q1 までの距離は、
眼球12の中心Oと角膜22の曲率中心Pとの距離に結像倍
率の逆数をかけたものに等しく設定してあるので、眼球
12の回転と同量の回転を単一筐体51に与えることができ
る。
いて駆動機構64を制御し、戻り光が光位置センサ70の中
央位置にくるように単一筐体51を回転駆動する。この動
作により、視線検出光58は角膜22の表面で常に垂直反射
するようになる。また、単一筐体51の回転中心O3 から
視線検出用の光源67の回動中心の点Q1 までの距離は、
眼球12の中心Oと角膜22の曲率中心Pとの距離に結像倍
率の逆数をかけたものに等しく設定してあるので、眼球
12の回転と同量の回転を単一筐体51に与えることができ
る。
【0035】ここで、単一筐体51の他端側、すなわち視
線検出部52の反対側には視線表出部53が設けられてお
り、その光源72からの視線表出光62は、ミラー59,60に
よって反射され、単一筐体51の回転により眼球12の注視
点を追随走査する。なお、図3は、スクリーン75を見て
いる視線25に対し、その注視点を視線表出光62が追随し
ていることを示している。
線検出部52の反対側には視線表出部53が設けられてお
り、その光源72からの視線表出光62は、ミラー59,60に
よって反射され、単一筐体51の回転により眼球12の注視
点を追随走査する。なお、図3は、スクリーン75を見て
いる視線25に対し、その注視点を視線表出光62が追随し
ていることを示している。
【0036】そして、この視線表出光62を、たとえばコ
ンピュータディスプレイに照射し、その注視点情報をコ
ンピュータに伝達する手段としては、ディスプレイ面を
CCDカメラで捕らえ、その光照射重心を位置データと
して入力すればよい。あるいは、専用の光位置センサを
ディスプレイ面に直接設置してもよい。
ンピュータディスプレイに照射し、その注視点情報をコ
ンピュータに伝達する手段としては、ディスプレイ面を
CCDカメラで捕らえ、その光照射重心を位置データと
して入力すればよい。あるいは、専用の光位置センサを
ディスプレイ面に直接設置してもよい。
【0037】ここで視線検出部52および視線表出部53は
単一筐体51に一括して設けられており、従来のように、
この間に角度伝達アームが介在することはないので、構
造が簡素化されるとともに、機械にがたつきをほとんど
生じず、高い精度を得ることができる。
単一筐体51に一括して設けられており、従来のように、
この間に角度伝達アームが介在することはないので、構
造が簡素化されるとともに、機械にがたつきをほとんど
生じず、高い精度を得ることができる。
【0038】また、結像レンズ66は単一筐体51とは独立
して設けられているので、従来の視線検出モジュール内
に結像レンズ66を設けたものに比べ、結像倍率を適正な
値に設定することができ、光位置センサ70上での集光性
が向上し、高い視線検出精度を得ることができる。
して設けられているので、従来の視線検出モジュール内
に結像レンズ66を設けたものに比べ、結像倍率を適正な
値に設定することができ、光位置センサ70上での集光性
が向上し、高い視線検出精度を得ることができる。
【0039】そして、上述した装置は、人間の頭部に取
付けて使用するヘッドマウンテドディスプレイ(Head m
ounted display)装置の視線検出モジュールとして用い
ることもできる。すなわち、単一筐体51の回転を検出す
ることにより、眼球12の視点を検出することができる。
この場合、視線検出は、頭部に対する相対位置が分かれ
ばよいのでヘッドマウンテドディスプレイの外側に対
し、視線表出光62を投射する必要はなく、そのための機
構を省略することができる。
付けて使用するヘッドマウンテドディスプレイ(Head m
ounted display)装置の視線検出モジュールとして用い
ることもできる。すなわち、単一筐体51の回転を検出す
ることにより、眼球12の視点を検出することができる。
この場合、視線検出は、頭部に対する相対位置が分かれ
ばよいのでヘッドマウンテドディスプレイの外側に対
し、視線表出光62を投射する必要はなく、そのための機
構を省略することができる。
【0040】このヘッドマウテドディスプレイ内で視線
の相対位置を検出する方法としては、上述した単一筐体
51をそのまま用いて、視線表出側に対向配置した2次元
光センサにより位置検出を行なえばよい。また、他の方
法として、単一筐体51の他端側に設けた視線表出部53を
省略し、この代りに単一筐体51の回転角を、変位センサ
を用いて検出するようにしてもよい。
の相対位置を検出する方法としては、上述した単一筐体
51をそのまま用いて、視線表出側に対向配置した2次元
光センサにより位置検出を行なえばよい。また、他の方
法として、単一筐体51の他端側に設けた視線表出部53を
省略し、この代りに単一筐体51の回転角を、変位センサ
を用いて検出するようにしてもよい。
【0041】
【発明の効果】請求項1記載のアイポインターによれ
ば、眼球の回転方向および回転量を検出し、この検出さ
れた回転方向および回転量に基づき駆動機構を制御し、
2軸回転可能な回転ステージに固定された単一筐体を眼
球の回転動作に連動させ、単一筐体の視線表出部から投
射される光ビームが視線表出光として眼球による注視点
を照射し、所定光路の中には、単一筐体とは独立して結
像レンズが設置されているため、適正な結像倍率に設定
することができ、良好な視線検出機能を達成できるの
で、構造が簡素化されて機械のがたつきがほとんどなく
なり、機械のがたつきに起因する精度の低下を防止で
き、また、視線検出光に対する結像倍率を適正に設定で
きるため、視線検出を高精度に行なうことができる。
ば、眼球の回転方向および回転量を検出し、この検出さ
れた回転方向および回転量に基づき駆動機構を制御し、
2軸回転可能な回転ステージに固定された単一筐体を眼
球の回転動作に連動させ、単一筐体の視線表出部から投
射される光ビームが視線表出光として眼球による注視点
を照射し、所定光路の中には、単一筐体とは独立して結
像レンズが設置されているため、適正な結像倍率に設定
することができ、良好な視線検出機能を達成できるの
で、構造が簡素化されて機械のがたつきがほとんどなく
なり、機械のがたつきに起因する精度の低下を防止で
き、また、視線検出光に対する結像倍率を適正に設定で
きるため、視線検出を高精度に行なうことができる。
【0042】請求項2記載のアイポインターによれば、
請求項1記載のアイポインターに加え、視線検出部にお
いて光源からの光はハーフミラーを通して出射され、所
定光路中の結像レンズにより眼球の角膜の曲率中心に結
像される。また、この角膜面での反射光は結像レンズに
よりハーフミラーを介して光位置センサ上に結像され、
眼球の回転に応じた視線検出信号を得ることができる。
請求項1記載のアイポインターに加え、視線検出部にお
いて光源からの光はハーフミラーを通して出射され、所
定光路中の結像レンズにより眼球の角膜の曲率中心に結
像される。また、この角膜面での反射光は結像レンズに
よりハーフミラーを介して光位置センサ上に結像され、
眼球の回転に応じた視線検出信号を得ることができる。
【図1】本発明のアイポインターの一実施例の全体構成
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図2】同上アイポインターの要部である単一筐体内の
構造を示す構成図である。
構造を示す構成図である。
【図3】同上アイポインターの幾何学的関係を示す図で
ある。
ある。
【図4】従来例を示す説明図である。
【図5】他の従来例を示す原理図である。
【図6】同上具体例を示す説明図である。
12 眼球
22 角膜
51 単一筐体
52 視線検出部
53 視線表出部
57 所定光路
58 検出光
62 光ビームである視線表出光
63 回転ステージ
64 駆動機構
66 結像レンズ
67 光源
68 ハーフミラー
70 光位置センサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平6−125875(JP,A)
特開 昭63−194634(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
A61B 3/00 - 3/16
G02B 7/28
Claims (2)
- 【請求項1】 眼球に対し所定光路を介して検出光を投
射し、前記眼球からの反射光を前記所定光路を介して受
光して、前記眼球の回転方向および回転量を検出する視
線検出部を一端に有し、他端には光ビームを視線表出光
として投射する視線表出部が設けられた単一筐体と、 この単一筐体を2軸回転可能に固定する回転ステージ
と、 この単一筐体を前記視線検出部の出力に応じて駆動する
駆動機構と、 前記視線検出部と眼球との間の所定光路中に、前記単一
筐体とは独立に設置された結像レンズとを具備したこと
を特徴とするアイポインター。 - 【請求項2】 視線検出部は、 検出光を投射する光源と、 眼球からの反射光を分岐するハーフミラーと、 この分岐された光と基準点との偏差信号を出力する光位
置センサとを備え、 所定光路中に設置された結像レンズは、 前記光源の像を前記眼球の角膜の曲率中心に結像させる
とともに、前記角膜面での反射光を前記ハーフミラーを
介して光位置センサ上に結像させることを特徴とする請
求項1記載のアイポインター。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17723094A JP3443174B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | アイポインター |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17723094A JP3443174B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | アイポインター |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0838427A JPH0838427A (ja) | 1996-02-13 |
JP3443174B2 true JP3443174B2 (ja) | 2003-09-02 |
Family
ID=16027433
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17723094A Expired - Fee Related JP3443174B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | アイポインター |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3443174B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2393435A1 (en) * | 1999-12-23 | 2001-07-05 | Fergal Patrick Shevlin | A display device |
-
1994
- 1994-07-28 JP JP17723094A patent/JP3443174B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0838427A (ja) | 1996-02-13 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
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R350 | Written notification of registration of transfer |
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