JP2003230539A - 視線検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視野を遮り難く、しかも小型化が容易な視線
検出装置を提供する。 【解決手段】 眼の像を撮影し、撮影した像から視線の
方向を検出する視線検出装置に眼鏡型の装着部を備え、
眼の像を撮影する撮像部を眼鏡のレンズに相当する透明
板の縁または眼鏡のつるに相当する支持部材に取り付け
るとともに、透明板に回折光学素子を設けて、回折光学
素子を介して眼の像を撮影する。視線を向けるべき選択
肢を含む映像を提供し、視線を向けられた選択肢に応じ
て、テレビ等の外部機器を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、眼の像を撮影して
視線の方向を検出する視線検出装置に関し、例えば、視
線の方向によって表明された使用者の意思を機器の制御
に反映させるために利用される。

【０００２】

【従来の技術】映像により高い臨場感を提供するバーチ
ャルリアリティの分野では、視線の方向を検出して、検
出した視線の方向に応じた映像を表示することが行われ
ている。また、近年では、障害により身体を自由に動か
すことが困難な人のために、視線の方向を検出し、検出
した視線の方向からその人の意思を判断して、機器の動
作を制御することが提案されている。例えば、視線の方
向に応じてテレビをオン／オフし、受信チャンネルを切
り替える。

【０００３】姿勢や頭部の向きにかかわらず確実に視線
の方向を検出し得るようにするためには、装置全体また
は装置のうち視線の検出に直接関与する部分を、使用者
の頭部に装着する形態とする必要がある。頭部への装着
のための形態としては、ヘルメット型、ゴーグル型、眼
鏡型等があり、日常生活で使用する場合は、通常、最も
自然な眼鏡型とされる。

【０００４】視線の方向の簡便な検出方法の１つに、眼
の像を撮影して、撮影した像における黒眼部分の位置に
基づいて視線の方向を判断するものがある。この方法
は、簡素な構成で実施することができ、日常生活で使用
する装置に適する。ただし、眼の像を撮影するための撮
像部によって視野が遮られて、使用者が不快感を覚えた
り、安全性が損なわれたりすることのないように配慮す
る必要がある。このため、視野の周辺部に撮像部を配置
して、眼に対して斜めの方向から眼の像を撮影すること
が行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、視野の周辺
部に撮像部を配置して眼の正面から大きく離れた方向か
ら撮影すると、撮影される眼の範囲が狭くなって、検出
精度が低下したり、検出が困難になったりすることがあ
る。例えば、使用者が視線を撮像部の反対方向に向けて
いるときには、黒眼が撮影されなくなり、視線の検出は
できない。

【０００６】この不都合を解消する方法として、撮像部
を視野の周辺部に配置するとともに、外部からの光を透
過させて眼に導き、眼からの光を反射して撮像部に導く
半透過性の反射光学素子を眼の前方に配置することが考
えられる。このようにすると、視野が遮られるのを避け
ることができるだけでなく、正面付近から見た眼の像を
撮影することが可能になって、確実にかつ精度よく視線
の方向を検出することができる。

【０００７】ただし、半透過性の反射光学素子として、
ごく一般的なハーフミラーを用いるのでは、外部からの
光の一部が素子によって反射されて眼に入射しなくなる
ため、観察される外界の像の一部が暗くなってしまい、
使用者に不自然な印象を与える。半透過性の反射光学素
子として、特定の波長範囲の光を選択的に反射するダイ
クロイックミラーを用い、これによって反射される波長
範囲の光を撮影に利用するようにすれば、外界の像の一
部が暗くなるのを軽減することができる。

【０００８】しかしながら、ハーフミラーやダイクロイ
ックミラーは光を正反射するため、それらの向きによっ
て撮像部の位置が決まってしまい、それらと撮像部の配
設位置に大きな制約が生じて、装置の小型化が難しくな
る。例えば、ミラーを眼の直前に配置し、ミラーの真上
または真下に撮像部を配置するときは、ミラーの前後方
向の長さを上下方向の長さに等しくすることになり、厚
くなってしまって、眼鏡型とするのに適さなくなる。

【０００９】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、視野を遮り難く、しかも小型化が容易な視線
検出装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、眼の像を撮影し、撮影した像から視線
の方向を検出する視線検出装置は、眼の像を撮影する撮
像手段と、眼からの光を、回折によって進路を変えて、
撮像手段に導く導光手段とを備える構成とする。

【００１１】この視線検出装置では、導光手段を備えた
ことで、撮像手段を視野の周辺部または視野外に配置し
ても眼の広い範囲を撮影することが可能であり、撮像手
段によって視野が遮られるのを避けつつ、確実にかつ精
度よく視線の方向を検出することができる。導光手段は
回折光学素子であり、回折波長、回折角、回折効率等の
回折条件の設定次第で、眼からの光を回折して撮像手段
の方向に向かわせ、外部からの光を回折することなく透
過させるようにすることが可能である。したがって、導
光手段によって視野が遮られたり外界の像の一部が暗く
なったりすることも避けられる。また、反射回折光を眼
に導く設定とすることも、透過回折光を眼に導く設定と
することもできる。

【００１２】さらに、回折角を広い角度範囲の中から選
択することが可能であり、これにより、導光手段と撮像
手段の配設位置の自由度が高まり、装置の小型化が容易
になる。例えば、導光手段を眼の直前に配置しその真上
または真下に撮像手段を配置するときでも、導光手段を
前後方向の長さが上下方向の長さの半分程度以下の薄型
とすることができる。導光手段は微細な物理的凹凸から
成る回折格子とすることが可能である。

【００１３】導光手段はホログラム光学素子とすること
もできる。ホログラム光学素子は作製が容易であり、透
明な材料の表面だけでなく、内部に設ける場合にも適す
る。

【００１４】上記の視線検出装置は、１対の透明板とこ
れらの透明板に取り付けられた１対の支持部材を有し、
支持部材が頭部の側方に位置して側頭部で支持され、透
明板が左右の眼の直前に位置するように、人の頭部に装
着される装着手段を備え、導光手段が装着手段の透明板
に設けられている構成とするとよい。装着部材は眼鏡型
であり、日常生活での使用に便利な装置となる。

【００１５】ここで、撮像手段が装着手段の透明板の縁
に取り付けられており、透明板が導光手段によって進路
を変えられた眼からの光を、自己の内部を進行させて、
撮像手段に導くようにするとよい。導光手段は、透明板
の端面を傾斜面としてこの傾斜面に設けることができる
し、透明板の内部に傾斜させて設けることもできる。こ
のようにすると、一般の眼鏡に撮像手段を取り付けただ
けのような形態となり、日常生活でごく自然に使用する
ことができる。また、導光手段が前後方向に短く、透明
板を薄くすることができるから、軽量になって、頭部へ
の装着に適する。

【００１６】さらに、映像を表示する表示手段を備え、
表示手段が装着手段の透明板の縁に取り付けられて撮像
手段の近傍に位置しており、透明板が表示手段からの光
を、眼からの光を進行させる部位を含む自己の内部を進
行させて、導光手段に導き、導光手段が透明板によって
導かれた光を、回折によって進路を変えて、眼に導くよ
うにするとよい。このようにすると、視線の方向を検出
するだけでなく、映像を提供する装置となる。表示手段
は、撮像手段と同様、視野の周辺部または視野外に位置
することになり、表示手段によって視野が遮られること
も避けられる。また、撮像手段と表示手段があまり離間
していないため、映像を提供することによる装置の大型
化も抑えられる。

【００１７】ここで提供する映像は、それ自体を鑑賞の
対象とすることができる。この場合、検出した視線の方
向に応じて映像を変化させることも可能である。映像
は、また、使用者が意思を表明するために視線を向ける
べき方向の案内にも利用することができる。例えば、い
くつかの選択肢を表す映像を提供して、使用者が所望の
選択肢に視線を向けるようにし、その視線の方向を検出
する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。第１の実施形態の視線検
出装置１の要部の外観を図１に示し、その回路構成の概
略を図２〜図４に模式的に示す。視線検出装置１は、装
着ユニット２０、撮像ユニット３０、コントロールユニ
ット４０、表示ユニット５０および照明ユニット６０よ
り成る。視線検出装置１は撮像ユニット３０によって眼
の像を撮影し、撮影した像における黒眼の位置から視線
の方向を検出するもので、撮像ユニット３０は使用者の
頭部に装着される装着ユニット２０に取り付けられてい
る。

【００１９】装着ユニット２０は、１対の透明板２１
Ｌ、２１Ｒ、これらの透明板２１Ｌ、２１Ｒを連結する
連結部材２２、透明板２１Ｌ、２１Ｒの側端部に取り付
けられ、透明板から遠い端部が湾曲した棒状の１対の支
持部材２３Ｌ、２３Ｒ、および連結部材２２に取り付け
られ、連結部材２２から遠い端部に面積の広い部分を有
する１対の支持部材２４Ｌ、２４Ｒより成る。装着ユニ
ット２０が頭部に装着されたとき、透明板２１Ｌ、２１
Ｒがそれぞれ左右の眼の直前に位置し、支持部材２３
Ｌ、２３Ｒが左右から頭部を挟んで耳の上縁を含む側頭
部で支持され、支持部材２４Ｌ、２４Ｒが鼻の上部両側
部で支持される。すなわち、装着ユニット２０は眼鏡型
であり、透明板２１Ｌ、２１Ｒが一般の眼鏡のレンズ
に、支持部材２３Ｌ、２３Ｒがつる（テンプル）に、支
持部材２４Ｌ、２４Ｒが鼻当てに相当する。

【００２０】撮像ユニット３０は、一方の支持部材２３
Ｌに取り付けられており、支持部材２３Ｌが取り付けら
れている透明板２１Ｌに向けて配置されている。照明ユ
ニット６０も、支持部材２３Ｌに取り付けられており、
撮像ユニット３０の近傍に位置して、透明板２１Ｌに向
けて配置されている。照明ユニット６０には、赤外光を
発する発光ダイオード、その駆動部、およびコントロー
ルユニット４０から無線で与えられる制御信号を受ける
受信部が内蔵されている。

【００２１】透明板２１Ｌの使用者の顔側の表面のうち
中央よりもやや下方の部位には、微細な凹凸形状の周期
的配列である回折格子２５が設けられている。回折格子
２５は、前方からの可視光を全て透過させるように設定
されている。したがって、回折格子２５の存在により使
用者が観察する外界の像の一部が暗くなることはない。
回折格子２５は、また、照明ユニット６０からの赤外光
を反射して眼に導き、眼によって反射された赤外光を撮
像ユニット３０と照明ユニット６０の方向に向けて反射
するように設定されている。

【００２２】視線検出装置１は、照明ユニット６０から
の赤外光によって眼を照明し、その反射光を用いて眼の
像を撮影する。使用者の眼から撮像ユニット３０に導か
れる光は、使用者の眼の像だけでなく、眼の表面に映っ
た外界の像も表すが、撮像ユニット３０が撮影に用いる
光を可視光ではなく赤外光としたことで、眼の像の認識
に際して外界の像がノイズとなることが避けられ、像認
識を誤りなく行うことができる。

【００２３】図２に示すように、撮像ユニット３０は、
光電変換を行うことによって光が表す像を撮影する撮像
素子３２、撮像素子３２上に光を結像させる撮影レンズ
３１、撮像素子３２を駆動する駆動部３３、およびコン
トロールユニット４０との間で無線によって通信を行う
送受信部３４を含む。撮像素子３２は照明ユニット６０
が発する赤外光に対して感度を有する。

【００２４】送受信部３４は、コントロールユニット４
０からの制御信号を受けて駆動部３３に与え、駆動部３
３は与えられる制御信号に応じて、撮像素子３２の光電
変換と信号出力を制御する。撮像素子３２の出力信号は
送受信部３４に与えられ、送受信部３４は撮像素子３２
の出力信号をコントロールユニット４０に送信する。な
お、図示しないが、撮像ユニット３０には各部に電力を
供給する小型の電池が備えられている。

【００２５】図３に示すように、コントロールユニット
４０は、送受信部４１、信号処理部４２、視線方向判定
部４３、制御部４４、出力部４５、映像生成部４６、お
よび映像出力部４７を含む。送受信部４１は、撮像ユニ
ット３０の送受信部３４と無線で通信し、制御信号を撮
像ユニット３０に与えるとともに、撮像素子３２の出力
信号を受けて信号処理部４２に与える。送受信部４１は
照明ユニット６０にも制御信号を与える。信号処理部４
２は、送受信部４１から与えられる撮像素子３２の出力
信号にデジタル化を含む所定の処理を施して、撮影され
た画像を表す画像データを生成する。

【００２６】視線方向判定部４３は、信号処理部４２が
生成した画像データのコントラストから黒眼の部分を検
出して、撮影された像全体における黒眼の部分の位置か
ら視線の方向を判定する。撮像素子３２から視線方向判
定部４３までの一連の動作によって視線の方向が検出さ
れ、検出された視線の方向は制御部４４に与えられる。
制御部４４は、コントロールユニット４０内の各部の動
作を制御するとともに、送受信部４１を介して撮像ユニ
ット３０および駆動ユニット６０の動作も制御する。

【００２７】視線検出装置１は、使用者が視線の方向に
よって表す意思に従ってテレビ等の外部機器を制御する
ためのインターフェースとして用いることを目的の１つ
として開発されており、外部機器に制御信号を出力する
ための出力部４５を有する。制御部４４は、検出された
視線の方向に応じて外部機器への制御信号を生成し、出
力部４５を介して出力する。

【００２８】視線の方向と外部機器の制御とを対応づ
け、また、所望の制御をするために使用者がどの方向に
視線を向けるべきかを案内するために、視線検出装置１
は、いくつかの選択肢を表す映像を表示して使用者に提
供する。このために、視線検出装置１は表示ユニット５
０を有しており、コントロールユニット４０には、映像
生成部４６と映像出力部４７が設けられている。映像生
成部４６は表示する映像を表す映像信号を生成し、映像
出力部４７はその映像信号と制御信号を表示ユニット５
０に出力する。制御部４４は映像生成部４６による映像
信号の生成も制御する。

【００２９】図４に示すように、表示ユニット５０は、
表示素子５１、コンデンサレンズ５２、光源部５３、駆
動部５４、および受信部５５を含む。表示素子５１は小
さな透過型の液晶表示器である。光源部５３は発光ダイ
オードより成り、表示素子５１を照明するためのバック
ライトを供給する。コンデンサレンズ５２は光源部５３
からの光を略平行光として表示素子５１に導く。駆動部
５４は、映像信号に応じて表示素子５１を駆動し、制御
信号に応じて光源部５３を制御する。受信部５５は、コ
ントロールユニット４０の映像出力部４７から映像信号
と制御信号を受けて、駆動部５４に与える。

【００３０】コントロールユニット４０と表示ユニット
５０はケーブル７０によって接続されており、映像信号
および制御信号はケーブル７０を介して送信される。表
示ユニット５０の各部への電力供給もケーブル７０を介
してコントロールユニット４０から行われる。なお、撮
像ユニット３０と同様に、表示ユニット５０も無線でコ
ントロールユニット４０と通信するようにしてもよい。

【００３１】図１に示すように、表示ユニット５０は、
装着ユニット２０の透明板２１Ｒの上縁に取り付けられ
ている。表示ユニット５０と透明板２１Ｒの断面を図５
に示す。表示素子５１からの映像光は透明板２１Ｒの上
端面から透明板２１Ｒの内部に入り、対向する２つの表
面で全反射されながら下方に向かう。透明板２１Ｒの中
央部には表面に対して傾斜したホログラム光学素子２６
が埋設されており、ホログラム光学素子２６は映像光を
反射して使用者の眼に入射させ、表示素子５１に表示さ
れた映像の拡大虚像を提供する。ホログラム光学素子２
６は外部からの光を全て透過させるように回折条件を設
定されており、視野の妨げとはならない。

【００３２】テレビを制御する場合を例にとって、視線
検出装置１が提供する映像の例を図６に示す。映像の右
上部には、テレビの電源のオンとオフを指示する２つの
選択肢が示されており、左部にはチャンネルの切り替え
および音量の調節を指示する４つの選択肢が示されてい
る。また、右下部には、制御の対象を他の機器に切り替
えることを指示する選択肢と、視線の基準方向を再設定
することを指示する選択肢が示されている。コントロー
ルユニット４０の制御部４４は、検出された視線の方向
にいずれかの選択肢が位置し、その視線の方向が所定時
間（例えば５〜１０秒）変化しないときに、使用者がそ
の選択肢を選択したと判断して、その選択肢に対応する
制御信号を生成する。

【００３３】視線の基準方向を再設定するのは、真正面
を注視するときでも黒眼の位置が使用者ごとに相違する
のを考慮して、視線検出装置１を個々の使用者に適合さ
せるためである。また、何らかの理由で、検出される視
線の方向が実際の使用者の視線の方向に合致しなくなっ
た場合に、適切に検出を行い得るようにするためでもあ
る。使用者が視線の基準方向を再設定することを指示し
た場合に表示する映像の例を図７に示す。所定の印を所
定時間注視すべき旨のメッセージが示され、注視すべき
印が映像の中央に表される。制御部４４は、この間に検
出された視線の方向を視線の基準方向として、その後の
視線の方向の取り扱いに利用する。

【００３４】なお、視線検出装置１は、右眼に映像を提
供し左眼の像を撮影して視線の方向を検出しているが、
人の左右の眼は連動するから、このように映像を提供す
る眼と視線を検出する眼を同じにしなくても、映像を観
察しようとする視線の方向を検出することが可能であ
る。

【００３５】視線検出装置１は、外部機器の制御のため
のインターフェースとして利用することができるほか、
映像の鑑賞のためにも利用することができる。この場
合、検出された視線の方向に応じた映像を提供すること
が可能であり、これにより、使用者は高い臨場感を味わ
うことができる。

【００３６】第２の実施形態の視線検出装置２の要部を
図８に示す。この視線検出装置２は、第１の実施形態の
視線検出装置１を修飾して、回折格子２５をホログラム
光学素子２７に替えたものである。ホログラム光学素子
２７は、前方からの可視光を全て透過させるように回折
条件を設定されている。したがって、ホログラム光学素
子２７の存在により使用者が観察する外界の像の一部が
暗くなることはない。ホログラム光学素子２７は、ま
た、照明ユニット６０からの赤外光を反射して眼に導
き、眼によって反射された赤外光を撮像ユニット３０と
照明ユニット６０の方向に向けて反射するように回折条
件を設定されている。

【００３７】ホログラム光学素子２７は、感光材料を透
明板２１Ｌの表面に塗布した状態でホログラム露光を行
うことによって作製することができる。また、フィルム
状のホログラム光学素子２７を別途作製しておき、これ
を透明板２１Ｌの表面に貼り付けるようにしてもよい。
装着ユニット２０、コントロールユニット４０、表示ユ
ニット５０および照明ユニット６０の構成は視線検出装
置１と同様であり、重複する説明は省略する。

【００３８】第３の実施形態の視線検出装置３の要部を
図９に示す。この視線検出装置３は第１、第２の実施形
態の視線検出装置１、２のものと同様の装着ユニット２
０、コントロールユニット４０、および表示ユニット５
０を有している。撮像ユニット３０は、視線検出装置
１、２のものと類似の構成であるが、透明板２１Ｌの上
縁に取り付けられている。また、照明ユニット６０は省
略されており、視線検出装置３は外部からの光を利用し
て眼の像を撮影する。したがって、撮像素子３２として
は可視光に対して感度を有するものを用いている。

【００３９】撮像ユニット３０と透明板２１Ｌの断面を
図１０に示す。透明板２１Ｌの中央部には表面に対して
傾斜したホログラム光学素子２８が埋設されている。ホ
ログラム光学素子２８は、前方からの光を全て透過させ
て眼に導き、眼からの光を反射して透明板２１Ｌ内を進
行させるように回折条件を設定されている。ホログラム
光学素子２８によって反射された眼からの光は、透明板
２１Ｌの２つの表面で全反射されながら端面に達し、端
面から出射して撮像素子３２入射する。

【００４０】ホログラム光学素子２８の回折条件は、素
子全体にわたって一様には設定されておらず、パワーを
有し、眼からの光を撮像素子３２上に結像させるように
設定されている。したがって、撮影レンズは不要であ
り、視線検出装置３では撮影レンズ３１は省略されてい
る。

【００４１】図９に示すように、コントロールユニット
４０と表示ユニット５０を接続するケーブル７０は撮像
ユニット３０にまで延設されており、コントロールユニ
ット４０の送受信部４１と撮像ユニット３０の送受信部
３４はケーブル７０を介して通信を行う。撮像ユニット
３０の電力もケーブル７０を介してコントロールユニッ
ト４０から供給される。

【００４２】外部からの光を利用して眼の像を撮影する
視線検出装置３では、眼の表面に映った外界の像が眼自
体の像のコントラストを低下させて、検出精度が低下す
るおそれがある。これを防止するためには、特定の波長
域の光のみを透過させるバンドパスフィルタ、特定の直
線偏光のみを透過させる偏光板等の選択透過素子を備え
て、外界の像を表す光を低減すればよい。撮像ユニット
３０にこのような選択透過素子を備えた構成を図１１に
示す。ここでは、選択透過素子３５を透明板２１Ｌの端
面に設けている。

【００４３】第４の実施形態の視線検出装置４の要部を
図１２に示す。この視線検出装置４は第３の実施形態の
視線検出装置３を修飾して、撮像ユニット３０と表示ユ
ニット５０とを一体にし、透明板２１Ｒの上縁に取り付
けたものである。これらの断面を図１３に示す。撮像素
子３２は表示素子５１を取り囲むように配置されてい
る。

【００４４】透明板２１Ｒの中央部には、前述の映像提
供のためのホログラム光学素子２６と撮像のためのホロ
グラム光学素子２８とを兼ねるホログラム光学素子２９
が埋設されている。表示素子５１からホログラム光学素
子２９に向かう映像光と、ホログラム光学素子２９から
撮像素子３２に向かう眼からの光は、透明板２１Ｒ内の
略同じ部位を逆方向に進行する。

【００４５】視線検出装置４の変形例の構成を図１４に
示す。これは、撮像素子３２を表示素子５１からの映像
光の光路の傍らに配置するとともに、透明板２１Ｒの端
面に上述の選択透過素子３５を設けたものである。

【００４６】第５の実施形態の視線検出装置５の要部を
図１５に示す。この視線検出装置５は、撮像ユニット３
０と表示ユニット５０を一体にした第４の実施形態の視
線検出装置４を修飾して、撮像素子３２と表示素子５１
を左右に並べて配置したものである。映像提供のための
ホログラム光学素子２６と撮像のためのホログラム光学
素子２８も、透明板２１Ｒの中央部に左右に並べて配置
されている。

【００４７】第６の実施形態の視線検出装置６の要部を
図１６に示す。この視線検出装置６は、第３の実施形態
の視線検出装置３を修飾して、表示ユニット５０が取り
付けられている透明板２１Ｒの下縁に撮像ユニット３０
を取り付けたものである。透明板２１Ｒの中央部には、
映像提供のためのホログラム光学素子２６と撮像のため
のホログラム光学素子２８が、傾斜方向を逆にして上下
に並べて埋設されている。

【００４８】第７の実施形態の視線検出装置７の要部を
図１７に示す。この視線検出装置７は、視線検出装置６
を修飾して、映像提供のためのホログラム光学素子２６
と撮像のためのホログラム光学素子２８とを兼ねるホロ
グラム光学素子２９ａを透明板２１Ｒの中央部に埋設し
たものである。ホログラム光学素子２９ａは表示素子５
１からの映像光を反射して眼に導くとともに、眼からの
光を透過させて撮像素子３２に導くように設定されてい
る。

【００４９】第８の実施形態の視線検出装置８の要部を
図１８に示す。この視線検出装置８は、視力矯正用の一
般の眼鏡に取り付け得るようにしたものであり、上縁に
撮像ユニット３０を取り付け、中央部にホログラム光学
素子２８を埋設した透明板２１Ｌと、上縁に表示ユニッ
ト５０を取り付け、中央部にホログラム光学素子２６を
埋設した透明板２１Ｒとを含む。図１８は、眼鏡に取り
付けた状態の視線検出装置８を表している。透明板２１
Ｌ、２１Ｒは、両端部に爪２１ａが設けられており、爪
２１ａで挟むようにして眼鏡のレンズに取り付けられ、
取り外しも可能である。

【００５０】なお、第１〜第７の実施形態の視線検出装
置１〜７では透明板２１Ｌ、２１Ｒを平行平板としてい
るが、透明板２１Ｌ、２１Ｒにパワーをもたせて、視線
検出装置１〜７が視力矯正の機能も有するようにしても
よい。また、ここでは日常の生活に適するように装着ユ
ニット２０を眼鏡型とする例を掲げたが、装着ユニット
はゴーグル型、ヘルメット型等、他の形状としてもかま
わない。

【００５１】

【発明の効果】眼の像を撮影し、撮影した像から視線の
方向を検出する視線検出装置において、本発明のよう
に、眼の像を撮影する撮像手段と、眼からの光を、回折
によって進路を変えて、撮像手段に導く導光手段とを備
える構成とすると、撮像手段を視野の周辺部または視野
外に配置しても眼の広い範囲を撮影することが可能であ
り、撮像手段によって視野が遮られるのを避けつつ、確
実にかつ精度よく視線の方向を検出することができる。
しかも、導光手段は回折光学素子であり、眼からの光を
回折して撮像手段の方向に向かわせながらも、外部から
の光を回折することなく透過させるようにすることが可
能であるから、導光手段によって視野が遮られたり外界
の像の一部が暗くなったりすることも避けられる。さら
に、回折角を広い角度範囲の中から選択することができ
るため、導光手段と撮像手段の配設位置の自由度が高ま
って、装置の小型化が容易になり、導光手段自体の前後
方向の長さを抑えることもできる。

【００５２】導光手段をホログラム光学素子とすると、
透明な材料の表面だけでなく、内部に設けることも容易
になる。

【００５３】１対の透明板とこれらの透明板に取り付け
られた１対の支持部材を有し、支持部材が頭部の側方に
位置して側頭部で支持され、透明板が左右の眼の直前に
位置するように、人の頭部に装着される装着手段を備
え、導光手段が装着手段の透明板に設けられている構成
とすると、眼鏡型の装置となって、日常生活での使用に
便利である。

【００５４】撮像手段が装着手段の透明板の縁に取り付
けられており、透明板が導光手段によって進路を変えら
れた眼からの光を、自己の内部を進行させて、撮像手段
に導くようにすると、一般の眼鏡に撮像手段を取り付け
ただけのような形態となり、日常生活でごく自然に使用
することができる。また、導光手段が前後方向に短いか
ら、透明板を薄くして軽量にすることが可能であり、装
置を頭部に装着することによる使用者の疲労を軽減する
ことができる。

【００５５】映像を表示する表示手段を備え、表示手段
が装着手段の透明板の縁に取り付けられて撮像手段の近
傍に位置しており、透明板が表示手段からの光を、眼か
らの光を進行させる部位を含む自己の内部を進行させ
て、導光手段に導き、導光手段が透明板によって導かれ
た光を、回折によって進路を変えて、眼に導くようにす
ると、大型化を避けつつ映像を提供することが可能にな
る。提供する映像は鑑賞の対象とすることができ、その
場合、検出した視線の方向に応じて映像を変化させるこ
とも可能である。また、視線の方向によって表される使
用者の意思に応じて外部の機器を制御する用途では、提
供する映像によって、使用者の視線を所望の制御に対応
する方向に案内することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施形態の視線検出装置の要部の外観
を示す斜視図。

【図２】 第１の実施形態の視線検出装置の撮像ユニッ
トの回路構成を模式的に示すブロック図。

【図３】 第１の実施形態の視線検出装置のコントロー
ルユニットの回路構成を模式的に示すブロック図。

【図４】 第１の実施形態の視線検出装置の表示ユニッ
トの回路構成を模式的に示すブロック図。

【図５】 第１の実施形態の視線検出装置の光学構成の
要部を示す断面図。

【図６】 第１の実施形態の視線検出装置が案内のため
に提供する映像の例を示す図。

【図７】 第１の実施形態の視線検出装置が視線の基準
方向の再設定のために提供する映像の例を示す図。

【図８】 第２の実施形態の視線検出装置の要部の外観
を示す斜視図。

【図９】 第３の実施形態の視線検出装置の要部の外観
を示す斜視図。

【図１０】 第３の実施形態の視線検出装置の光学構成
の要部を示す断面図。

【図１１】 第３の実施形態の視線検出装置の光学構成
の変形例を示す断面図。

【図１２】 第４の実施形態の視線検出装置の要部の外
観を示す斜視図。

【図１３】 第４の実施形態の視線検出装置の光学構成
の要部を示す断面図。

【図１４】 第４の実施形態の視線検出装置の光学構成
の変形例を示す断面図。

【図１５】 第５の実施形態の視線検出装置の要部の外
観を示す斜視図。

【図１６】 第６の実施形態の視線検出装置の光学構成
の要部を示す断面図。

【図１７】 第７の実施形態の視線検出装置の光学構成
の要部を示す断面図。

【図１８】 第８の実施形態の視線検出装置の要部の外
観を示す斜視図。

【符号の説明】

１〜８ 視線検出装置 ２０ 装着ユニット ２１Ｌ、２１Ｒ 透明板 ２２ 連結部材 ２３Ｌ、２３Ｒ 支持部材 ２４Ｌ、２４Ｒ 支持部材 ２５ 回折格子 ２６ ホログラム光学素子 ２７ ホログラム光学素子 ２８ ホログラム光学素子 ２９ ホログラム光学素子 ２９ａ ホログラム光学素子 ３０ 撮像ユニット ３１ 撮影レンズ ３２ 撮像素子 ３３ 駆動部 ３４ 送受信部 ３５ 選択透過素子 ４０ コントロールユニット ４１ 送受信部 ４２ 信号処理部 ４３ 視線方向判定部 ４４ 制御部 ４５ 出力部 ４６ 映像生成部 ４７ 映像出力部 ５０ 表示ユニット ５１ 表示素子 ５２ コンデンサレンズ ５３ 光源部 ５４ 駆動部 ５５ 受信部 ６０ 照明ユニット ７０ ケーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 恭 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 杭迫 真奈美 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H049 CA05 CA09 CA15 CA24 2H051 AA00 DA24

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 眼の像を撮影し、撮影した像から視線の
   方向を検出する視線検出装置において、 眼の像を撮影する撮像手段と、 眼からの光を、回折によって進路を変えて、撮像手段に
   導く導光手段とを備えることを特徴とする視線検出装
   置。
2. 【請求項２】 導光手段がホログラム光学素子であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の視線検出装置。
3. 【請求項３】 １対の透明板とこれらの透明板に取り付
   けられた１対の支持部材を有し、支持部材が頭部の側方
   に位置して側頭部で支持され、透明板が左右の眼の直前
   に位置するように、人の頭部に装着される装着手段を備
   え、 導光手段が装着手段の透明板に設けられていることを特
   徴とする請求項１に記載の視線検出装置。
4. 【請求項４】 撮像手段が装着手段の透明板の縁に取り
   付けられており、 透明板が導光手段によって進路を変えられた眼からの光
   を、自己の内部を進行させて、撮像手段に導くことを特
   徴とする請求項３に記載の視線検出装置。
5. 【請求項５】 映像を表示する表示手段を備え、 表示手段が装着手段の透明板の縁に取り付けられて撮像
   手段の近傍に位置しており、 透明板が表示手段からの光を、眼からの光を進行させる
   部位を含む自己の内部を進行させて、導光手段に導き、 導光手段が透明板によって導かれた光を、回折によって
   進路を変えて、眼に導くことを特徴とする請求項４に記
   載の視線検出装置。