JPH11259225A - 視線入力装置 - Google Patents
視線入力装置Info
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- JPH11259225A JPH11259225A JP10057021A JP5702198A JPH11259225A JP H11259225 A JPH11259225 A JP H11259225A JP 10057021 A JP10057021 A JP 10057021A JP 5702198 A JP5702198 A JP 5702198A JP H11259225 A JPH11259225 A JP H11259225A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外来光からの背景ノイズに影響されることな
く、太陽光の下でも安定した視線入力を行うことが出来
る視線入力装置を提供する。 【解決手段】 ヘッドマウントディスプレイを操作者に
装着し、ＬＣＤ（液晶表示装置）１にコンピュータ５か
ら送られた入力指示用画像をミラー４、ハーフミラーＡ
３を介して眼球に入力するとともに、赤外光源６を変調
回路１０によって赤外光をオンーオフして眼球を照射
し、その時の眼球画像をハーフミラーＢ７を介してＣＣ
Ｄカメラ（赤外カメラ）８で捉え、視線検出回路９に入
力する。視線検出回路９の差分画像記憶手段１２によっ
て、赤外光源６によって照射されたときの眼球画像と、
照射されていないときの画像を差分し、背景ノイズを除
いて視線検出を行なう。したがって、太陽光の下でも安
定した視線入力をおこなうことができる。
く、太陽光の下でも安定した視線入力を行うことが出来
る視線入力装置を提供する。 【解決手段】 ヘッドマウントディスプレイを操作者に
装着し、ＬＣＤ（液晶表示装置）１にコンピュータ５か
ら送られた入力指示用画像をミラー４、ハーフミラーＡ
３を介して眼球に入力するとともに、赤外光源６を変調
回路１０によって赤外光をオンーオフして眼球を照射
し、その時の眼球画像をハーフミラーＢ７を介してＣＣ
Ｄカメラ（赤外カメラ）８で捉え、視線検出回路９に入
力する。視線検出回路９の差分画像記憶手段１２によっ
て、赤外光源６によって照射されたときの眼球画像と、
照射されていないときの画像を差分し、背景ノイズを除
いて視線検出を行なう。したがって、太陽光の下でも安
定した視線入力をおこなうことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＨＭＤ（ヘッドマ
ウントディスプレイ）を用いたコンピュータシステムに
おける視線入力装置に関する。
ウントディスプレイ）を用いたコンピュータシステムに
おける視線入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】眼に映る画像のどの部分に、その人が関
心を持っているか、また、その画像のどの部分に視線を
向けているかを調べるために、さらにその画像を見て、
視線で意思表示をしたりすることのできる装置として、
視線検出装置があり、表示画像との位置ずれを少なくす
るために、ヘッドマウントディスプレイに視線検出装置
が組み込まれたものがある。
心を持っているか、また、その画像のどの部分に視線を
向けているかを調べるために、さらにその画像を見て、
視線で意思表示をしたりすることのできる装置として、
視線検出装置があり、表示画像との位置ずれを少なくす
るために、ヘッドマウントディスプレイに視線検出装置
が組み込まれたものがある。
【０００３】図４にこのヘッドマウントディスプレイと
コンピュータを組み合わせた視線入力装置を示す。この
装置はヘッドマウントディスプレイと、視線検出回路１
８とコンピュータ５とで構成されている。ヘッドマウン
トディスプレイは装着者が画像を観察するために、ハー
フミラーＡ３とミラー４と光学系２と液晶表示器ＬＣＤ
１とを備え、一方眼球画像を撮像するために、赤外光源
６とハーフミラーＢ７と赤外カメラ（ＣＣＤカメラ８）
とを備えている。入力指示用画像はコンピュータ５から
液晶表示装置ＬＣＤ１に表示され、光学系２、ミラー
４、ハーフミラーＡ３を介して眼球に入る。そして、低
レベルの赤外光を赤外光源６から眼球に斜めから照射
し、ハーフミラーＢ７を介して赤外カメラ（ＣＣＤカメ
ラ８）によって、その眼球画像及び角膜反射像を撮像
し、眼球画像信号を視線検出回路１８に取り込む。
コンピュータを組み合わせた視線入力装置を示す。この
装置はヘッドマウントディスプレイと、視線検出回路１
８とコンピュータ５とで構成されている。ヘッドマウン
トディスプレイは装着者が画像を観察するために、ハー
フミラーＡ３とミラー４と光学系２と液晶表示器ＬＣＤ
１とを備え、一方眼球画像を撮像するために、赤外光源
６とハーフミラーＢ７と赤外カメラ（ＣＣＤカメラ８）
とを備えている。入力指示用画像はコンピュータ５から
液晶表示装置ＬＣＤ１に表示され、光学系２、ミラー
４、ハーフミラーＡ３を介して眼球に入る。そして、低
レベルの赤外光を赤外光源６から眼球に斜めから照射
し、ハーフミラーＢ７を介して赤外カメラ（ＣＣＤカメ
ラ８）によって、その眼球画像及び角膜反射像を撮像
し、眼球画像信号を視線検出回路１８に取り込む。
【０００４】視線検出回路１８は、画像撮像回路１１と
２値化回路１３と瞳孔・角膜反射像抽出回路１４と視線
検出演算回路１５と視線検出記憶回路１６と光源用電源
１７とで構成されている。ＣＣＤカメラ８によって画像
撮像回路１１に取り込まれた眼球画像は、グレイスケー
ルの中間階調を含んだものであるため、２値化回路１３
で予め設定された瞳孔抽出用および角膜反射像抽出用の
２通りの閾値を用いた２値化が行われる。そして瞳孔・
角膜反射像抽出回路１４によって、赤外光源６からの赤
外光の角膜の反射像の位置、瞳孔画像の中心位置が２値
化像の輪郭から抽出され、視線検出演算回路１５によっ
て、装着者の視線位置が計算される。
２値化回路１３と瞳孔・角膜反射像抽出回路１４と視線
検出演算回路１５と視線検出記憶回路１６と光源用電源
１７とで構成されている。ＣＣＤカメラ８によって画像
撮像回路１１に取り込まれた眼球画像は、グレイスケー
ルの中間階調を含んだものであるため、２値化回路１３
で予め設定された瞳孔抽出用および角膜反射像抽出用の
２通りの閾値を用いた２値化が行われる。そして瞳孔・
角膜反射像抽出回路１４によって、赤外光源６からの赤
外光の角膜の反射像の位置、瞳孔画像の中心位置が２値
化像の輪郭から抽出され、視線検出演算回路１５によっ
て、装着者の視線位置が計算される。
【０００５】コンピュータ５はその視線位置情報の検出
結果によって、液晶表示装置ＬＣＤ１の画像表示上のカ
ーソルを視線位置に移動させたり、入力文字を指示す
る。
結果によって、液晶表示装置ＬＣＤ１の画像表示上のカ
ーソルを視線位置に移動させたり、入力文字を指示す
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の視線入力装置は
以上のように構成され、低レベルの赤外光を眼球に照射
し、赤外カメラによって眼球画像を取り込んで、特徴点
である瞳孔と赤外光源の反射像を抽出している。ところ
が、強い外来光（太陽光）が装置の光学系に入ると、外
来光に含まれる赤外光がノイズとなって、誤った場所に
視線検出を行ってしまうという問題があった。
以上のように構成され、低レベルの赤外光を眼球に照射
し、赤外カメラによって眼球画像を取り込んで、特徴点
である瞳孔と赤外光源の反射像を抽出している。ところ
が、強い外来光（太陽光）が装置の光学系に入ると、外
来光に含まれる赤外光がノイズとなって、誤った場所に
視線検出を行ってしまうという問題があった。
【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、外来光に含まれている背景ノイズを除
去して安定した視線検出を行なうことができる視線入力
装置を提供することを目的とする。
たものであって、外来光に含まれている背景ノイズを除
去して安定した視線検出を行なうことができる視線入力
装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明の視線入力装置は、コンピュータからの指令に
従って少なくとも入力指示用画像を表示するヘッドマウ
ントディスプレイと、そのヘッドマウントディスプレイ
に装備された眼球照明用の光源と、撮像光学系を用いて
当該ディスプレイの装着者の視線を検出する視線検出手
段と、その検出結果からヘッドマウントディスプレイの
装着者による画像の注視点を演算する演算手段とを備え
た装置において、眼球照明用の光源を強度変調する変調
回路を設け、その変調信号に同期して、眼球画像を取り
込む機構を備えることを特徴とする。
め本発明の視線入力装置は、コンピュータからの指令に
従って少なくとも入力指示用画像を表示するヘッドマウ
ントディスプレイと、そのヘッドマウントディスプレイ
に装備された眼球照明用の光源と、撮像光学系を用いて
当該ディスプレイの装着者の視線を検出する視線検出手
段と、その検出結果からヘッドマウントディスプレイの
装着者による画像の注視点を演算する演算手段とを備え
た装置において、眼球照明用の光源を強度変調する変調
回路を設け、その変調信号に同期して、眼球画像を取り
込む機構を備えることを特徴とする。
【０００９】また、コンピュータからの指令に従って少
なくとも入力指示用画像を表示するヘッドマウントディ
スプレイと、そのヘッドマウントディスプレイに装備さ
れた眼球照明用の光源と撮像光学系を用いて当該ディス
プレイの装着者の視線を検出する視線検出手段と、その
検出結果からヘッドマウントディスプレイの装着者によ
る画像の注視点を演算する演算手段とを備えた装置にお
いて、眼球照明用の光源を強度変調する変調回路を設
け、強度変調で眼球を照明していないときの眼球画像
と、眼球を照明しているときの眼球画像との差分を演算
記憶する差分画像記憶手段を備えることを特徴とする。
なくとも入力指示用画像を表示するヘッドマウントディ
スプレイと、そのヘッドマウントディスプレイに装備さ
れた眼球照明用の光源と撮像光学系を用いて当該ディス
プレイの装着者の視線を検出する視線検出手段と、その
検出結果からヘッドマウントディスプレイの装着者によ
る画像の注視点を演算する演算手段とを備えた装置にお
いて、眼球照明用の光源を強度変調する変調回路を設
け、強度変調で眼球を照明していないときの眼球画像
と、眼球を照明しているときの眼球画像との差分を演算
記憶する差分画像記憶手段を備えることを特徴とする。
【００１０】本発明の視線入力装置は上記のように構成
されており、強度変調信号に同期して眼球画像を取り込
み、照射オンと照射オフの状態での眼球画像の差分を演
算記憶することにより、外来光による背景ノイズに影響
されることなく視線検出を行なうことができる。
されており、強度変調信号に同期して眼球画像を取り込
み、照射オンと照射オフの状態での眼球画像の差分を演
算記憶することにより、外来光による背景ノイズに影響
されることなく視線検出を行なうことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の視線入力装置の一実施例
を図１により説明する。
を図１により説明する。
【００１２】この視線入力装置は、ヘッドマウントディ
スプレイと、視線検出回路９とコンピュータ５とで構成
されている。ヘッドマウントディスプレイは観察のため
に、ハーフミラーＡ３とミラー４と光学系２と液晶表示
器ＬＣＤ１とを備え、撮像のために、赤外光源６とハー
フミラーＢ７と赤外カメラ（ＣＣＤカメラ８）とを備え
ている。そして、入力指示用画像はコンピュータ５か
ら、液晶表示装置ＬＣＤ１に表示され、光学系２、ミラ
ー４、ハーフミラーＡ３を介して、眼球に入る。そし
て、低レベルの赤外光を赤外光源６から眼球に斜めから
照射し、ハーフミラーＢ７を介して赤外カメラ（ＣＣＤ
カメラ８）によって、その眼球画像及び角膜反射像を撮
像し、眼球画像信号を視線検出回路９に取り込む。
スプレイと、視線検出回路９とコンピュータ５とで構成
されている。ヘッドマウントディスプレイは観察のため
に、ハーフミラーＡ３とミラー４と光学系２と液晶表示
器ＬＣＤ１とを備え、撮像のために、赤外光源６とハー
フミラーＢ７と赤外カメラ（ＣＣＤカメラ８）とを備え
ている。そして、入力指示用画像はコンピュータ５か
ら、液晶表示装置ＬＣＤ１に表示され、光学系２、ミラ
ー４、ハーフミラーＡ３を介して、眼球に入る。そし
て、低レベルの赤外光を赤外光源６から眼球に斜めから
照射し、ハーフミラーＢ７を介して赤外カメラ（ＣＣＤ
カメラ８）によって、その眼球画像及び角膜反射像を撮
像し、眼球画像信号を視線検出回路９に取り込む。
【００１３】視線検出回路９は、画像撮像回路１１と、
従来装置には備えられていない本発明の変調回路１０と
差分画像記憶手段１２と、そして２値化回路１３と瞳孔
・角膜反射像抽出回路１４と視線検出演算回路１５と視
線検出記憶回路１６とで構成されている。
従来装置には備えられていない本発明の変調回路１０と
差分画像記憶手段１２と、そして２値化回路１３と瞳孔
・角膜反射像抽出回路１４と視線検出演算回路１５と視
線検出記憶回路１６とで構成されている。
【００１４】赤外光源６は視線検出回路９の変調回路１
０によって、その赤外光源強度を図２に示すような矩形
波で変調され、眼球に照射される。変調回路１０によっ
て駆動された赤外光源６の１／２周期に同期して、変調
回路１０から画像撮像回路１１に同期信号を送り、赤外
光源６によって照射された状態の眼球画像と、照射され
ていない状態の眼球画像との２種類の画像が視線検出回
路９の画像撮像回路１１に入力される。
０によって、その赤外光源強度を図２に示すような矩形
波で変調され、眼球に照射される。変調回路１０によっ
て駆動された赤外光源６の１／２周期に同期して、変調
回路１０から画像撮像回路１１に同期信号を送り、赤外
光源６によって照射された状態の眼球画像と、照射され
ていない状態の眼球画像との２種類の画像が視線検出回
路９の画像撮像回路１１に入力される。
【００１５】照射オフの眼球画像には外来光に含まれて
いる背景ノイズが重畳されており、照射オンの眼球画像
にはこの背景ノイズと眼球からの反射像が重畳されてい
るため、この２枚の画像の後者画像から前者画像を差し
引くことで、外来光からの背景ノイズを除去した眼球の
鮮明な反射像を得ることができる。この処理を差分画像
記憶手段１２で行なう。
いる背景ノイズが重畳されており、照射オンの眼球画像
にはこの背景ノイズと眼球からの反射像が重畳されてい
るため、この２枚の画像の後者画像から前者画像を差し
引くことで、外来光からの背景ノイズを除去した眼球の
鮮明な反射像を得ることができる。この処理を差分画像
記憶手段１２で行なう。
【００１６】次に上記の処理をされた眼球画像は、グレ
イスケールの中間階調を含んだものであるため、画像の
輪郭の境界を明確にするために、２値化回路１３で予め
設定された瞳孔抽出用および角膜反射像抽出用の２通り
の閾値を用いた２値化が行われる。そして瞳孔・角膜反
射像抽出回路１４によって、赤外光源６からの赤外光の
角膜の反射像の位置、瞳孔画像の中心位置が、２値化画
像の輪郭から抽出される。次に視線検出演算回路１５に
よって、瞳孔中心と角膜反射像の中心位置とのＣＣＤカ
メラ８側から見た水平距離及び垂直距離を演算し、予め
決められた基準点からの水平、垂直距離から換算して、
装着者の視線位置が計算される。
イスケールの中間階調を含んだものであるため、画像の
輪郭の境界を明確にするために、２値化回路１３で予め
設定された瞳孔抽出用および角膜反射像抽出用の２通り
の閾値を用いた２値化が行われる。そして瞳孔・角膜反
射像抽出回路１４によって、赤外光源６からの赤外光の
角膜の反射像の位置、瞳孔画像の中心位置が、２値化画
像の輪郭から抽出される。次に視線検出演算回路１５に
よって、瞳孔中心と角膜反射像の中心位置とのＣＣＤカ
メラ８側から見た水平距離及び垂直距離を演算し、予め
決められた基準点からの水平、垂直距離から換算して、
装着者の視線位置が計算される。
【００１７】コンピュータ５はその視線位置情報の検出
結果によって、液晶表示装置ＬＣＤ１の画像表示上のカ
ーソルを視線位置に移動させたり、入力文字を指示す
る。
結果によって、液晶表示装置ＬＣＤ１の画像表示上のカ
ーソルを視線位置に移動させたり、入力文字を指示す
る。
【００１８】上述の赤外光源の変調には１／２周期の矩
形波を使用したが、変調回路１０の駆動波形は、図２の
ような方形波の他に、図３のような正弦波も使用するこ
とができる。この場合は、正弦波の上下のピークのタイ
ミングで画像取込みを行えばよい。
形波を使用したが、変調回路１０の駆動波形は、図２の
ような方形波の他に、図３のような正弦波も使用するこ
とができる。この場合は、正弦波の上下のピークのタイ
ミングで画像取込みを行えばよい。
【００１９】
【発明の効果】本発明の視線入力装置は上記のように構
成されており、赤外線照射オフの眼球画像と照射オンの
眼球画像との２枚の画像の差分をとることによって、外
来光からの背景ノイズを除去することができ、背景ノイ
ズに影響されることなく視線検出が行えるため、太陽光
の下でも安定した視線入力を行うことが出来る。
成されており、赤外線照射オフの眼球画像と照射オンの
眼球画像との２枚の画像の差分をとることによって、外
来光からの背景ノイズを除去することができ、背景ノイ
ズに影響されることなく視線検出が行えるため、太陽光
の下でも安定した視線入力を行うことが出来る。
【図１】 本発明の視線入力装置の一実施例を示す図で
ある。
ある。
【図２】 赤外光源強度と画像取込みのタイミングを示
す図である。
す図である。
【図３】 赤外光源強度と画像取込みの他のタイミング
を示す図である。
を示す図である。
【図４】 従来の視線入力装置を示す図である。
１…ＬＣＤ（液晶表示装置） ２…光学系 ３…ハーフミラーＡ ４…ミラー ５…コンピュータ ６…赤外光源 ７…ハーフミラーＢ ８…ＣＣＤカメラ（赤外線カメラ） ９…視線検出回路 １０…変調回路 １１…画像撮像回路 １２…差分画像記憶手段 １３…２値化回路 １４…瞳孔・角膜反射像抽出回路 １５…視線検出演算回路 １６…視線検出記憶回路 １７…光源用電源 １８…視線検出回路
Claims (2)
- 【請求項１】コンピュータからの指令に従って少なくと
も入力指示用画像を表示するヘッドマウントディスプレ
イと、そのヘッドマウントディスプレイに装備された眼
球照明用の光源と撮像光学系を用いて当該ディスプレイ
の装着者の視線を検出する視線検出手段と、その検出結
果からヘッドマウントディスプレイの装着者による画像
の注視点を演算する演算手段とを備えた装置において、
眼球照明用の光源を強度変調する変調回路を設け、その
変調信号に同期して眼球画像を取り込む機構を備えたこ
とを特徴とする視線入力装置。 - 【請求項２】コンピュータからの指令に従って少なくと
も入力指示用画像を表示するヘッドマウントディスプレ
イと、そのヘッドマウントディスプレイに装備された眼
球照明用の光源と、撮像光学系を用いて当該ディスプレ
イの装着者の視線を検出する視線検出手段と、その検出
結果からヘッドマウントディスプレイの装着者による画
像の注視点を演算する演算手段とを備えた装置におい
て、眼球照明用の光源を強度変調する変調回路を設け、
強度変調で眼球を照明していないときの眼球画像と、眼
球を照明しているときの眼球画像との差分を演算記憶す
る差分画像記憶手段を備えたことを特徴とする視線入力
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10057021A JPH11259225A (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | 視線入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10057021A JPH11259225A (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | 視線入力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11259225A true JPH11259225A (ja) | 1999-09-24 |
Family
ID=13043788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10057021A Pending JPH11259225A (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | 視線入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11259225A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001117046A (ja) * | 1999-10-22 | 2001-04-27 | Shimadzu Corp | 視線検出機能付ヘッドマウントディスプレイシステム |
| JP2002229728A (ja) * | 2001-02-02 | 2002-08-16 | Newcom:Kk | Ｃｍｏｓリニアイメージセンサを用いた位置検出装置 |
| US7548083B2 (en) * | 2004-05-31 | 2009-06-16 | Lg.Display Co., Ltd. | Test apparatus having auto probe that contacts a display device and test method using the same |
| JP2014064634A (ja) * | 2012-09-25 | 2014-04-17 | Kyocera Corp | 画像処理装置および視線特定装置ならびに瞳画像検出プログラムおよび方法 |
| WO2016158281A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | 国立大学法人東北大学 | 画像表示装置、処理方法、検出方法、及び、処理装置 |
-
1998
- 1998-03-09 JP JP10057021A patent/JPH11259225A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001117046A (ja) * | 1999-10-22 | 2001-04-27 | Shimadzu Corp | 視線検出機能付ヘッドマウントディスプレイシステム |
| JP2002229728A (ja) * | 2001-02-02 | 2002-08-16 | Newcom:Kk | Ｃｍｏｓリニアイメージセンサを用いた位置検出装置 |
| US7548083B2 (en) * | 2004-05-31 | 2009-06-16 | Lg.Display Co., Ltd. | Test apparatus having auto probe that contacts a display device and test method using the same |
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| WO2016158281A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | 国立大学法人東北大学 | 画像表示装置、処理方法、検出方法、及び、処理装置 |
| JP2016189858A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 国立大学法人東北大学 | 画像表示装置、処理方法、検出方法、及び、処理装置 |
| US10321817B2 (en) | 2015-03-31 | 2019-06-18 | Tohoku University | Image display apparatus, method of processing, and processing apparatus |
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