JP2019139743A - 視線方向検知装置、視線方向検知方法 - Google Patents
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Abstract
Description
メガネとは、視力矯正の機能又は光線の低減の機能を有するレンズとそれを人が目の装着するための部品とを言う。本実施形態では、メガネ型の視線方向検知装置について説明するが、視力矯正や光線の低減の機能は必要とされず、レンズを人が目に装着するための機能を有していればよい。メガネ型はサングラス型と呼ばれてもよい。また水中メガネなどのようにレンズが1つであってもよい。
図2は、本実施例の視線方向検知装置100の概略斜視図の一例を示す。図1と同様に、左側のレンズのリム21にLED光源11が配置され、左側のレンズ22に同心円状に赤外線センサ12が形成されている。また、左側のテンプル23には制御ユニット13が埋め込まれている。制御ユニット13はテンプル23に外付けされていてもよいし、メガネのフレームとケーブルを介して接続されていてもよい。
図4は、本実施形態に係る制御ユニット13の一例のハードウェア構成図である。制御ユニット13は、出力電圧を解析して視線方向を決定する情報処理装置である。一般に、マイコン、SoC(System On Chip)、LSIなどと呼ばれていてもよい。
続いて、図5を用いて赤外線センサ12の形成方法を説明する。図5は赤外線センサ12の形成方法を説明する図の一例である。赤外線センサ12は透過度が高いことが好ましい。例えば、可視光を400〜700nmとすると、この範囲の光の平均的な透過率が30%以上あることが好ましい。更に好ましくは50%以上あるとなおよい。
・p型半導体;シグマアルドリッチ社製、Octabutoxy−2,3−naphthalocyanine
・n型半導体:フロンティアカーボン社製、PCBM
・HBL:シグマアルドリッチ社製;ポリエチレンイミン、80%エトキシ化
・EBL:MoOx
・アノード電極:ITO
また、本実施例における赤外線センサ12のp型半導体は、例えば図6に示すような材料により形成されてもよい。図6に示す材料は非特許文献1にも記載されている(SQ880)。
(1)赤外線センサ12の形成位置が開口したマスクパターン52を用いて、スプレー53がHBLを透明基板にスプレーする。
(2)次に、p型半導体とn型半導体を1:3の重量比で混合したトルエン溶液を調製し、これを同様のマスクパターンでHBL上にスプレー塗工し、乾燥させる。
(3)その後、真空蒸着により、EBL、アノード電極を順次メタルマスクでパターニング蒸着する。
図8は、LED光源11の点灯及び赤外線センサ12の出力電圧に関する周辺回路の構成を説明する図の一例である。図8(a)はLED光源11の点灯回路201を示す。LED光源11の点灯回路201は、それぞれ直列に接続された、電源P、スイッチSW、抵抗R、及び、LED光源11を有する。制御ユニット13がスイッチSWをONすると、電源Pから流れる電流が抵抗Rで制限されLED光源11に流れLED光源11が発光する。図8(a)ではLED光源11は1つだけ図示されているが、リム21に配置されたLED光源11は同様の点灯回路201により点灯制御される。制御ユニット13は、同時には1つのLED光源11のみが点灯するように制御しながら、ユーザから見て時計回り又は反時計回りにリム21の全周に配置されたLED光源11を点灯させる。
図9は、視線追跡に関して制御ユニット13が有する機能をブロック状に示す機能ブロック図の一例である。制御ユニット13は、制御部31、光源発光部32、点灯時刻記録部33、出力電圧取得部34、電圧時刻記録部35、及び、視線方向決定部36を有する。制御ユニット13が有するこれらの機能は、図4に示された各構成要素のいずれかが、フラッシュメモリ105からRAM102に展開されたプログラムに従ったCPU101からの命令により動作することで実現される機能又は手段である。
以下では、図10〜図12を用いてシミュレーションによる視線方向の決定方法を説明する。図10は、シミュレーションの条件を説明する図の一例である。シミュレーションでは、メガネのリム21の顔側に8つのLED光源11が配置され、レンズ22には8つの赤外線センサ12が形成されていることが設定された。
・赤外線に対する白目の反射率は30%、黒目の反射率は10%
・眼球の形状は球体をベースとして、白目の曲率をR12,黒目の曲率をR8
・眼軸長(黒目部表面と白目部表面の間の最大長)は25.6〔mm〕
シミュレータは、簡単のため8つのLED光源11を1つずつ順番に点灯させることは行わず、8つのLED光源11を同時に点灯させ、眼球表面で反射した赤外線が8つの赤外線センサ12でどのように検知されるかをシミュレートした。
図13は、メガネ型の視線方向検知装置100が視線方向を決定する手順を示すフローチャート図の一例である。図13の処理は、視線方向検知装置100の電源がONの間、繰り返し実行される。
赤外線センサ12は目を囲むように配置されていることが好ましいが、図1等に示した配置例には限られない。図14は赤外線センサ12の配置例を説明する図の一例である。図14(a)ではメガネのリム21の形状に関係なく長方形(又は正方形)の形状に赤外線センサ12が配置されている。眼球に反射した赤外線は目の外側に進行するので、長方形であっても支障なく赤外線を検知できる。
以上説明したように、本実施例の視線方向検知装置100は、透明又は半透明な赤外線センサ12をレンズ22に形成することで、デザインの制約が少ない視線方向検知装置100を提供することができる。
(1)光源ユニット18が赤外線を照射する。
(2)ミラー19がローパスフィルタ15に向けて赤外線を反射させる。
(3)ローパスフィルタ15は赤外線を眼球に向けて反射する。
(4)目に到達した赤外線は、目のどの部分に到達したかによって異なる湾曲の程度で湾曲する。目は角膜で大きく湾曲し、白目では緩やかに湾曲しているためである。赤外線センサアレイ17には目で反射した赤外線が入射する。図15(a)で説明した(1)〜(4)の照射方法を(i)とする。
図16は、メガネ型の視線方向検知装置100の構成図の一例を示す。図15にて説明したように、視線方向検知装置100は一例として、光源ユニット18、ミラー19、ローパスフィルタ15、及び、赤外線センサアレイ17を有する。以下では、これらについて詳細に説明する。
図19は、本実施例の制御ユニット13が有する機能をブロック状に示す機能ブロック図の一例である。本実施例の制御ユニット13は制御部31、電源ON部41、出力電圧検出部42、電圧記録部43、及び、視線方向決定部36を有する。制御ユニット13が有するこれらの機能は、図4に示された各構成要素のいずれかが、フラッシュメモリ105からRAM102に展開されたプログラムに従ったCPU101からの命令により動作することで実現される機能又は手段である。
以下では、図20〜図22を用いてシミュレーションによる視線方向の決定方法を説明する。
・メガネフレームのサイズ:63〔mm〕×38〔mm〕
・光源の出射角度(テンプル23に対し):約25度
・白目の曲率:R12,黒目の曲率:R8
・眼軸長(黒目部表面と白目部表面の間の最大長):25.6〔mm〕
・鼻かけ分のミラー19反射率:90%
シミュレータは、光源ユニット18に光を照射させ、行方向のスイッチ素子Trを1つずつ順番にONにして、各列の赤外線センサ12がどのくらいの出力電圧を検知するかをシミュレートした。
図23は、メガネ型の視線方向検知装置100が視線方向を決定する手順を示すフローチャート図の一例である。図23の処理は、視線方向検知装置100の電源がONの間、繰り返し実行される。
目から反射した赤外線の他、外光に含まれる赤外線が赤外線センサ12により検出されるおそれがある。そこで、図24に示すように、レンズ22に外光をカットするローパスフィルタ26が配置されることが好ましい。図24は、レンズ22の断面図の一例を示す。図24に示すように、レンズ22の目とは反対側の全面にローパスフィルタ26が配置される。ローパスフィルタ26は、赤外線よりも低い波長の光を通し、それよりも高い波長の光を反射する。これにより、外光による誤検知を軽減する。なお、ローパスフィルタに代えて、可視光だけを透過するバンドパスフィルタを適用してもよい。バンドパスフィルタにより、可視光よりも波長の短い紫外線もカットでき、目への影響を軽減可能である。
視線方向検知装置100をマウスなどのポインティングデバイスとしてユーザが使用することでディスプレイ操作(入力)が可能になる。まず、視線方向検知装置100はBluetooth(登録商標)などの近距離無線通信でPC(Personal Computer)などの情報処理装置と通信する。
以上説明したように、本実施例の視線方向検知装置100は、透明又は半透明な赤外線センサ12をレンズ22に形成することで、デザインの制約が少ない視線方向検知装置100を提供することができる。
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
12 赤外線センサ
13 制御ユニット
15 ローパスフィルタ
17 赤外線センサアレイ
18 光源ユニット
19 ミラー
21 リム
22 レンズ
23 テンプル
31 制御部
100 視線方向検知装置
Claims (12)
- 視線方向検知装置であって、
赤外線を眼球に照射する赤外線照射部と、
レンズに形成された、可視光に対し少なくとも半透明な1つ以上の赤外線センサと、
前記眼球から反射した赤外線の入射により前記赤外線センサが出力した信号を解析して視線方向を決定する制御部と、
を有することを特徴とする視線方向検知装置。 - 前記赤外線センサは少なくとも半透明な透明配線を介して前記制御部と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の視線方向検知装置。
- 前記赤外線センサは、前記レンズにマトリックス状に形成されており、
前記眼球で反射して前記赤外線センサに入射する赤外線であることを特徴とする請求項1又は2に記載の視線方向検知装置。 - 前記制御部は、
マトリックス状に形成されている前記赤外線センサのそれぞれから前記信号を取得し、
赤外線センサのそれぞれが出力する前記信号のパターンに基づいて視線方向を決定することを特徴とする請求項3に記載の視線方向検知装置。 - 前記レンズの少なくとも一部にローパスフィルタを有し、
前記赤外線照射部が照射したライン状又はドット状の赤外線は前記ローパスフィルタで反射し、前記眼球で反射してマトリックス状の前記赤外線センサに入射し、
前記制御部は、マトリックス状に形成されている前記赤外線センサを行単位でONにするスイッチ素子を有し、
前記スイッチ素子を行単位でONにした際に、各列の前記赤外線センサから前記信号を取得する処理をマトリックス状に形成された前記赤外線センサの行ごとに繰り返すことで、
各赤外線センサが出力する前記信号のパターンを取得することを特徴とする請求項4に記載の視線方向検知装置。 - 目を囲むように複数の前記赤外線照射部がメガネのリムに形成されており、
目を囲むように複数の前記赤外線センサが前記レンズに形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の視線方向検知装置。 - 前記制御部は、前記赤外線照射部に対し1つずつ順番に赤外線を照射させ、
複数の前記赤外線センサが検出する前記信号をそれぞれ取得し、
各赤外線センサが出力する前記信号のパターンに基づいて視線方向を決定することを特徴とする請求項6に記載の視線方向検知装置。 - 前記制御部は、
メガネをかけたユーザから見て、第一の方向の前記赤外線センサが他の前記赤外線センサよりも大きい前記信号を出力した場合、ユーザは前記第一の方向とは反対の第二の方向を向いていると判断することを特徴とする請求項7に記載の視線方向検知装置。 - 前記視線方向検知装置はメガネに搭載されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の視線方向検知装置。
- 前記レンズは、シースルーディスプレイであることを特徴とする請求項9に記載の視線方向検知装置。
- 前記レンズの目とは反対側の全面にローパスフィルタ又はバンドパスフィルタが配置されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の視線方向検知装置。
- 情報処理装置が視線方向を検知する視線方向検知方法であって、
赤外線照射部が、赤外線を眼球に照射するステップと、
レンズに形成され、可視光に対し少なくとも半透明な1つ以上の赤外線センサが、前記眼球から反射した赤外線の入射により信号を出力するステップと、
制御部が、前記信号を解析して視線方向を決定するステップと、
を有することを特徴とする視線方向検知方法。
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---|---|---|---|
US16/266,139 US10845872B2 (en) | 2018-02-09 | 2019-02-04 | Eye-gaze tracker, eye-gaze tracking method, and recording medium |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023052673A1 (en) * | 2021-09-29 | 2023-04-06 | Pixieray Oy | Eyeglass lens with eye-tracking components |
Citations (2)
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US20100220291A1 (en) * | 2009-03-02 | 2010-09-02 | Honeywell International Inc. | Wearable eye tracking system |
CN205594581U (zh) * | 2016-04-06 | 2016-09-21 | 北京七鑫易维信息技术有限公司 | 视频眼镜的眼球追踪模组 |
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2018
- 2018-11-09 JP JP2018211766A patent/JP2019139743A/ja active Pending
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