JPH10165371A - 視線計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視線計測装置を構成するレンズ系、光源、半
反射鏡及び受光部の各部品の配置構成を改良することに
より、例えば走行中の自動車の運転者の眼が前方向を目
視する時に視線方向を高精度に検出すると共に、全体の
大きさの小型化及び低価格化を計ることができる視線計
測装置を得る。 【解決手段】 レンズ系１と同一の軸上に、測定対象へ
特定の波長の光を照射するための光源４を配設し、この
光源４とレンズ系１との間に、光源４が発する特定の波
長の光の略半分の光を透過し、残り半分の光を反射する
ための半反射鏡３を傾斜して配設し、レンズ系１から入
射する光のうちで半反射鏡３により反射させた光の光軸
上に、測定対象の映像を取り込むための受光部２を配設
した構成としたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、測定対象となる
人間の眼に、ある特定の波長の光を照射した時に得られ
る角膜反射像と瞳孔像の位置関係から視線方向を検出す
るために用いる視線計測装置、例えば走行中の自動車の
運転者の眼が前方を目視するときの視線方向を検出する
のに好適な視線計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】視線計測装置として現在提案されている
ものには、図７に示されるものがある。図７は、提案さ
れている視線計測装置の作動原理を示す説明図、図８
は、図７の視線計測装置の構成を概略的に示す断面図で
ある。図７及び図８において、１は所定の画角を得るた
めのレンズ系、２はレンズ系１と同一の軸上に配設され
た受光部、３はレンズ系１と受光部２との間に傾斜して
配設された半反射鏡であり、通常は特定の波長の光のみ
を透過させるハーフミラーを用いている。

【０００３】４はある特定の波長の光を発する光源であ
り、この光源４は、レンズ系１から入射する光のうちで
半反射鏡３により反射させた光軸上に配設されている。
５はレンズ筒体であり、このレンズ筒体５内にはレンズ
系１、受光部２、半反射鏡３及び光源４が保持されてい
る。７は集積回路（ＩＣ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉ
ｒｃｕｉｔ）等の回路部品が搭載された回路基板であ
り、この回路基板７上にはレンズ筒体５が装着されてい
る。

【０００４】上記図７及び図８に示される構成の視線計
測装置では、光源４から発するある特定の波長の光は半
反射鏡３により半減され、反射された光がレンズ系１か
ら外部に出射される。レンズ系１から出射された光が測
定対象となる人間の眼（図示しない）に照射された時、
この眼（瞳孔）にて反射された反射光は、外部光などの
不必要光（ノイズ光）と共に再びレンズ系１に入射され
る。この入射された反射光は、半反射鏡３を透過して半
減され、不必要光と共に受光部２に直接入り込む。受光
部２に入射された光源４の反射光に基づいて、測定対象
である人間の眼の画像処理を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、図７
及び図８に示される構成の視線計測装置においては、レ
ンズ系１と同一の軸上に受光部２が配設されており、ま
た、光源４はレンズ筒体５の長手方向の側面に配設され
た構成を有する。それゆえ、回路基板７への取付けに際
しては、図８に示されるように、必然的に回路基板７上
にはレンズ筒体５の長手方向の側面を縦方向（直立方
向）に向けて装着させる構成であるため、図８に破線に
よって囲む部分で示されるように、回路基板７の上面部
に高さがほぼレンズ筒体５の長さに相当する無駄な実装
スペース（空間部分）６ができることになり、全体の大
きさを小型に構成することは不可能であるという問題点
があった。

【０００６】そこで、視線計測装置としての全体の構成
を小型化するために、回路基板７上にレンズ筒体５を横
方向（水平方向）に向けて装着させようとすると、回路
基板７の一部を直角方向へ屈曲させ得るフレキシブルな
回路基板を使用する必要があると共に、コネクタなどの
余分な回路部品が必要になって、構成が複雑となり、高
価格になるなどの不都合が生じるという問題点があっ
た。

【０００７】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、所定の画角を得るためのレン
ズ系と同一の軸上に、測定対象へ特定の波長の光を照射
するための光源を配設し、この光源とレンズ系との間
に、光源が発する特定の波長の光の略半分の光を透過
し、残り半分の光を反射するための半反射鏡を傾斜して
配設し、レンズ系から入射する光のうちで半反射鏡によ
り反射させた光の光軸上に、測定対象の映像を取り込む
ための受光部を配設したことにより、視線計測装置とし
ての各部品の配置構成から回路基板に装着させた場合、
無駄な実装スペースが無くなるために、全体の大きさの
小型化を容易に達成することができると共に、安価に構
成することが可能な視線計測装置を得ることを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１の視
線計測装置としては、所定の画角を得るためのレンズ系
と同一の軸上に、測定対象へ特定の波長の光を照射する
ための光源を配設し、この光源と上記レンズ系との間
に、光源が発する特定の波長の光の略半分の光を透過
し、残り半分の光を反射するための半反射鏡を傾斜して
配設し、レンズ系から入射する光のうちで半反射鏡によ
り反射させた光の光軸上に、測定対象の映像を取り込む
ための受光部を配設した構成としたことを特徴とする。

【０００９】この発明の請求項２の視線計測装置として
は、請求項１記載の視線計測装置において、上記光源に
は、赤外光を発する赤外光源である赤外発光ダイオード
（赤外ＬＥＤ）を用いたことを特徴とする。

【００１０】この発明の請求項３の視線計測装置として
は、請求項１又は２記載の視線計測装置において、上記
半反射鏡には、上記赤外ＬＥＤから発する赤外光の略半
分の赤外光を透過し、残り半分の赤外光を反射する赤外
光用半反射鏡（赤外光用ハーフミラー）を用いたことを
特徴とする。

【００１１】この発明の請求項４の視線計測装置として
は、請求項１記載の視線計測装置において、上記受光部
には、受光素子である電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いた
ことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明に係わる視線計測装置
は、この視線計測装置を構成するレンズ系、光源、半反
射鏡及び受光部の各部品の配置構成を、レンズ系と同一
の軸上に光源を配設し、この光源とレンズ系との間に半
反射鏡を傾斜して配設し、レンズ系から入射する光のう
ちで半反射鏡により反射させた光の光軸上に受光部を配
設した構成としたものであるから、例えば走行中の自動
車の運転者の眼が前方向を目視する時の視線方向を高精
度に検出する場合に利用し、実施するのに極めて最適な
ものである。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
図１は、この発明の実施例である視線計測装置の作動原
理を示す説明図、図２は、図１の視線計測装置の構成を
概略的に示す断面図、図３は、回路基板に実装した図２
の視線計測装置をケース内に収納した構成を概略的に示
す一部断面図、図４は、図２の視線計測装置を自動車の
車内へ取り付けた態様を示す説明図、図５は、図２の視
線計測装置により測定対象である自動車の運転者の眼の
視線方向を検出する態様を示す説明図、図６は、図２の
視線計測装置によって得られた測定対象である自動車の
運転者の眼の画像を示す図である。

【００１４】図１〜図３において、１は所定の画角を得
るためのレンズ系、４はレンズ系１と同一の軸上に配設
された特定の波長の光を発する光源であり、この光源４
として、赤外光を発する赤外光源である赤外発光ダイオ
ード（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄ
ｅ）を用いている。３はレンズ系１と光源４との間に傾
斜して配設された半反射鏡であり、この半反射鏡３とし
て、光源４（赤外ＬＥＤ）から発する赤外光の略半分の
赤外光を透過し、残り半分の赤外光を反射する赤外光用
半反射鏡（赤外光用ハーフミラー）を用いている。

【００１５】２はレンズ系１から入射する光（赤外光）
のうちで半反射鏡３（赤外光用半反射鏡）により反射さ
せた光の光軸上に配設され、測定対象（図示しない）の
映像を取り込むための受光部であり、この受光部２とし
て、受光素子である電荷結合素子（ＣＣＤ：ｃｈａｒｇ
ｅ ｃｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）を用いている。５は
レンズ筒体であり、このレンズ筒体５内にはレンズ系
１、受光部２、半反射鏡３及び光源４が保持されてい
る。７は、集積回路（ＩＣ）等の回路部品が搭載された
回路基板であり、この回路基板７上にはレンズ筒体５の
長手方向の側面を横方向（水平方向）に向けて装着され
ている。８は回路基板７に実装した視線計測装置を収納
したケース、９はケース８の支持台、１０はレンズ系１
か出射する光又はレンズ系１に入射する光のためにケー
ス８に設けられた開口部である。

【００１６】図４に示されるＡは、例えば自動車の車内
における運転席の前面の計器盤の一部に取り付けたこの
発明に係わる視線計測装置、図５に示されるＢは、図４
の視線計測装置Ａが有する視野角、図５に示されるＣ
は、測定対象である自動車の運転者の眼が目視する方向
の視線であり、この視線（矢印Ｃ）方向の先には、ナビ
ゲーションシステムのディスプレイ等（図示しない）が
配置されている。図６に示されるＤは、図４の視線計測
装置Ａによって得られる測定対象である自動車の運転者
の眼の画像である。

【００１７】この発明に係わる視線計測装置は、図１か
ら図３に示されるように構成されており、光源４（赤外
ＬＥＤ）から発する特定の波長の光、すなわち赤外光は
半反射鏡３（赤外光用半反射鏡）により半減され、この
半減された赤外光はレンズ系１を経てケース８の開口部
１０から出射され、レンズ系１の前方に約５０ｃｍ以上
離れた距離に位置する測定対象となる人間の眼（図示し
ない）に照射される。この場合、光源４から発する赤外
光の出射光は、半反射鏡３を経てレンズ系１のレンズ表
面で反射してそのまま受光部２に入射する可能性がある
ために、通常レンズ表面には、出射光である赤外光の波
長光の反射を防止するためのコーティングが施されてい
る。上記人間の眼（瞳孔）にて反射された反射赤外光
は、外部光などの不必要光（ノイズ光）と共にケース８
の開口部１０から再びレンズ系１に入射される。

【００１８】レンズ系１に入射された光のうちで不必要
光のみは、半反射鏡３を透過して光源４が位置する方向
へ抜けて行く。また、必要光である反射赤外光は半反射
鏡３により半減され、反射されて受光部２（受光素子で
あるＣＣＤ）に入り込む。受光部２に入射された反射赤
外光に基づいて、測定対象である人間の眼の画像処理を
行い、これにより、人間の眼の視線方向の計測が実行で
きる。

【００１９】図２に示されるこの発明の視線計測装置に
おいては、レンズ系１と同一の軸上に受光部２が配設さ
れておらず、レンズ筒体５の長手方向の側面に受光部２
が配設されている構成となっており、回路基板７上には
レンズ筒体５の長手方向の側面を横方向（水平方向）に
向けて装着させる構成を有する。そのため、視線計測装
置のレンズ系１のバックフォーカスの長さを、回路基板
７上での受光部２に対する実装面として有効に使用する
ことができることになり、上記図８に示される構成のも
のと比べて、無駄な実装スペースが無くなることになる
ので、全体の大きさの小型化を容易に達成することがで
きると共に、安価に構成することが可能となる利点があ
る。

【００２０】図４に示されるように、この発明に係わる
視線計測装置Ａを、例えば自動車の車内における運転席
の前面の計器盤の一部に取り付けた場合、図５に示され
るように、測定対象である自動車の運転者の眼に対する
視線計測装置Ａが有する視野角Ｂは、斜線で示す範囲部
分で示され、また、自動車の運転者の眼が目視する方向
の視線Ｃは、破線の矢印で示される。さらに、視線計測
装置Ａによって得られる測定対象である自動車の運転者
の眼の画像Ｄは、図６に示されるようになる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１の視
線計測装置によれば、所定の画角を得るためのレンズ系
と同一の軸上に、測定対象へ特定の波長の光を照射する
ための光源を配設し、この光源とレンズ系との間に、光
源が発する特定の波長の光の略半分の光を透過し、残り
半分の光を反射するための半反射鏡を傾斜して配設し、
レンズ系から入射する光のうちで半反射鏡により反射さ
せた光の光軸上に、測定対象の映像を取り込むための受
光部を配設したので、視線計測装置としての各部品の配
置構成から回路基板に装着させた場合、無駄な実装スペ
ースが無くなるために、全体の大きさの小型化を容易に
達成することができると共に、安価に構成することが可
能となるなどの優れた効果を奏する。

【００２２】この発明の請求項２によれば、請求項１記
載の視線計測装置において、上記光源には、赤外光を発
する赤外光源である赤外発光ダイオード（赤外ＬＥＤ）
を用いた構成としたので、光源から発する光として人間
の眼には目視することができない赤外光を使用している
ため、比較的に暗い環境下でも十分に測定対象の視線計
測の処理ができるという効果がある。

【００２３】この発明の請求項３によれば、請求項１又
は２記載の視線計測装置において、上記半反射鏡には、
上記赤外ＬＥＤから発する赤外光の略半分の赤外光を透
過し、残り半分の赤外光を反射する赤外光用半反射鏡
（赤外光用ハーフミラー）を用いた構成としたので、半
反射鏡として人間の眼には目視することができない赤外
光の略半分を透過し、残り半分を反射するものを使用し
ているため、この発明の請求項２と同様に、比較的に暗
い環境下でも十分に測定対象の視線計測の処理ができる
という効果がある。

【００２４】この発明の請求項４によれば、請求項１記
載の視線計測装置において、上記受光部には、受光素子
である電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いた構成としたの
で、受光部として小型軽量、低電力、長寿命及び耐振性
の素子を使用しているため、全体の大きさの小型化が可
能となり、また、低コスト化及び省力化が計られるなど
の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例である視線計測装置の作動原
理を示す説明図である。

【図２】図１の視線計測装置の構成を概略的に示す断面
図である。

【図３】回路素子に実装した図２の視線計測装置をケー
ス内に収納した構成を概略的に示す一部断面図である。

【図４】図２の視線計測装置を自動車の車内へ取り付け
た態様を示す説明図である。

【図５】図２の視線計測装置により測定対象である自動
車の運転者の眼の視線方向を検出する態様を示す説明図
である。

【図６】図２の視線計測装置によって得られる測定対象
である自動車の運転者の眼の画像を示す図である。

【図７】提案されている視線計測装置の作動原理を示す
説明図である。

【図８】図７の視線計測装置の構成を概略的に示す断面
図である。

【符号の説明】

１ レンズ系 ２ 受光部（ＣＣＤ） ３ 半反射鏡（赤外光用ハーフミラー） ４ 光源（赤外ＬＥＤ） ５ レンズ筒体 ６ 無駄な実装スペース（空間部分） ７ 回路基板 ８ ケース ９ 支持台 １０ 開口部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象となる眼に、ある特定の波長の
   光を照射した時に得られる角膜反射像と瞳孔像の位置関
   係から視線方向を検出する視線計測装置において、 所定の画角を得るためのレンズ系と、このレンズ系と同
   一の軸上に配設され、測定対象に特定の波長の光を照射
   するための光源と、この光源と上記レンズ系との間に傾
   斜して配設され、上記光源が発する特定の波長の光の略
   半分の光を透過し、残り半分の光を反射するための半反
   射鏡と、上記レンズ系から入射する光のうちで上記半反
   射鏡により反射させた光の光軸上に配設され、上記測定
   対象の映像を取り込むための受光部と、を備えたことを
   特徴とする視線計測装置。
2. 【請求項２】 上記請求項１記載の視線計測装置におい
   て、 上記光源として、赤外光を発する赤外光源である赤外発
   光ダイオード（赤外ＬＥＤ）を用いたことを特徴とする
   視線計測装置。
3. 【請求項３】 上記請求項１又は２記載の視線計測装置
   において、 上記半反射鏡として、上記赤外ＬＥＤから発する赤外光
   の略半分の赤外光を透過し、残り半分の赤外光を反射す
   る赤外光用半反射鏡（赤外光用ハーフミラー）を用いた
   ことを特徴とする視線計測装置。
4. 【請求項４】 上記請求項１記載の視線計測装置におい
   て、 上記受光部として、受光素子である電荷結合素子（ＣＣ
   Ｄ）を用いたことを特徴とする視線計測装置。