JP2021009719A - Electronic apparatus and display method - Google Patents

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広昭 古牧
Hiroaki Komaki
広昭 古牧
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Abstract

To provide an eyeball rotation detection device that can individually detect the left and right rotation of the right eyeball and the left and right rotation of the right eyeball.SOLUTION: According to an embodiment, an eyeball rotation detection device is provided with first to fifth electrodes and a detection circuit. The first electrode is provided on the right of the right eyeball, the second electrode on the left of the left eyeball, the third electrode on the left of the right eyeball, and the fourth electrode on the left of the left eyeball; a line connecting the first and third electrode passes through the right eyeball; a line connecting the second and fourth electrodes passes through the left eyeball; the distance between the fifth and first electrodes and the distance between the fifth and second electrodes are equal to each other; the distance between the fifth and third electrodes and the distance between the fifth and fourth electrodes are equal to each other. The detection circuit detects the levels of signals from the first to fourth electrodes with the level of a signal from the fifth electrode as a reference level, detects a first eye potential based on the difference between the signals from the first and second electrodes, detects a second eye potential based on the difference between the signals from the first and third electrodes, detects a third eye potential based on the difference between the signals from the second and fourth electrodes, and detects the left and right rotation of the right eyeball and the left and right rotation of the right eyeball based on the waveforms of the first to third eye potentials.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明の実施形態は電子機器及び表示方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to electronic devices and display methods.

眼球の回転を検出するための一つの方法として、眼球電位(以下、眼電位と称する)法(Electro−Oculography:EOG法とも称する)がある。左右の眼球の近傍の皮膚に電極を取り付けると、左右の眼球の眼電位を検出できる。左右の眼球の眼電位の変化パターンに基づいて眼球の回転を検出できる。 As one method for detecting the rotation of the eyeball, there is an eyeball potential (hereinafter, also referred to as an ocular potential) method (Electro-Oculografy: also referred to as an EOG method). By attaching electrodes to the skin near the left and right eyeballs, the electrooculograms of the left and right eyeballs can be detected. The rotation of the eyeball can be detected based on the change pattern of the electrooculogram of the left and right eyeballs.

特開2011−125693号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-125693 米国特許第8,449,116号明細書U.S. Pat. No. 8,449,116 特開2011−125692号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-125692 米国特許第8,434,868号明細書U.S. Pat. No. 8,434,868 特開2013−240469号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-240469 特開2000−259336号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-259336 米国特許出願公開第2011/0,178,784号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2011 / 0,178,784 特開2013−244370号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-244370 特開2013−215356号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-215356

従来の眼球回転検出装置は右眼球の左右回転と左眼球の左右回転を個別に検出できない。そのため、右眼球と左眼球が同じ向きに左右回転するのか又は反対向きに左右回転するのかが区別できない。 The conventional eyeball rotation detection device cannot detect the left-right rotation of the right eyeball and the left-right rotation of the left eyeball individually. Therefore, it is not possible to distinguish whether the right eyeball and the left eyeball rotate left and right in the same direction or in opposite directions.

本発明の目的は右眼球の左右回転と左眼球の左右回転の検出結果に基づいて表示を制御する電子機器及び表示方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide an electronic device and a display method for controlling display based on the detection results of left-right rotation of the right eyeball and left-right rotation of the left eyeball.

実施形態によれば、電子機器は、表示部と、検出器と、表示コントローラとを具備する。 According to the embodiment, the electronic device includes a display unit, a detector, and a display controller.

表示部は、現実世界の画像に対して右画像と左画像からなる両眼の拡張現実画像を重ねて表示する。検出器は、ユーザの右眼球の視線方向と左眼球の視線方向が交差する角度を検出する。表示コントローラは、検出器によって検出された角度に応じて、表示部で表示される拡張現実画像の右画像と左画像の間隔を調整する。 The display unit superimposes an augmented reality image of both eyes consisting of a right image and a left image on the image in the real world. The detector detects the angle at which the line-of-sight direction of the user's right eyeball and the line-of-sight direction of the left eyeball intersect. The display controller adjusts the distance between the right image and the left image of the augmented reality image displayed on the display unit according to the angle detected by the detector.

実施形態に係るメガネ型眼球回転検出装置の一例を正面から見た図である。It is a figure which looked at an example of the glasses-type eyeball rotation detection device which concerns on embodiment from the front. メガネ型眼球回転検出装置の一例を後ろ上方から見た図である。It is a figure which looked at an example of the eyeglass type eye rotation detection device from the back upper side. メガネ型眼球回転検出装置の一例をかけたユーザを右前方から見た図である。It is the figure which looked at the user who put on an example of the eyeglass type eye rotation detection device from the right front. 眼球回転検出装置の電気的な構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the electric structure of the eyeball rotation detection device. 中性電極46の配置の第1の変形例を示す図である。It is a figure which shows the 1st modification of the arrangement of a neutral electrode 46. 中性電極46の配置の第2の変形例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd modification of the arrangement of a neutral electrode 46. 中性電極46の配置の第3の変形例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd modification of the arrangement of a neutral electrode 46. 視線が正面を向いている状態のEOG信号を示す図である。It is a figure which shows the EOG signal in the state that the line of sight is facing the front. 視線が正面を向いている状態から両眼球を左に回転した場合のEOG信号の波形の変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the waveform of the EOG signal when both eyeballs are rotated to the left from the state where the line of sight is facing the front. 視線が正面を向いている状態から両眼球を右に回転した場合のEOG信号の波形の変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the waveform of the EOG signal when both eyeballs are rotated to the right from the state where the line of sight is facing the front. 視線が正面を向いている状態から両眼球を輻輳角が大きくなる方向に回転した場合のEOG信号の波形の変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the waveform of the EOG signal when both eyeballs are rotated in the direction of increasing the convergence angle from the state where the line of sight is facing the front. 視線が正面を向いている状態から両眼球を輻輳角が小さくなる方向に回転した場合のEOG信号の波形の変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the waveform of the EOG signal when the binocular eyeball is rotated in the direction which the convergence angle becomes small from the state where the line of sight is facing the front. 種々な眼動に対するEOG信号の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the EOG signal for various eye movements. 輻輳角の変化を検出する実験結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the experimental result which detects the change of the convergence angle. 第2実施形態に係るメガネ型眼球回転検出装置の一例を正面から見た図である。It is a figure which looked at an example of the glasses-type eyeball rotation detection apparatus which concerns on 2nd Embodiment from the front view. メガネ型眼球回転検出装置を含む手術支援システムの電気的な構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the electrical structure of the operation support system including the eyeglass type eye rotation detection device. メガネ型眼球回転検出装置の動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the operation of a glasses-type eyeball rotation detection device. メガネ型眼球回転検出装置の動作の他の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the operation of the eyeglass type eye rotation detection device. 第2実施形態の変形例に係るメガネ型眼球回転検出装置の動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the operation of the eyeglass type eyeball rotation detection apparatus which concerns on the modification of 2nd Embodiment. 第3実施形態に係るメガネ型眼球回転検出装置を含むシステムの電気的な構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the electric structure of the system including the eyeglass type eyeball rotation detection device which concerns on 3rd Embodiment.

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、以下の実施形態に記載した内容により発明が限定されるものではない。当業者が容易に想到し得る変形は、当然に開示の範囲に含まれる。説明をより明確にするため、図面において、各部分のサイズ、形状等を実際の実施態様に対して変更して模式的に表す場合もある。複数の図面において、対応する要素には同じ参照数字を付して、詳細な説明を省略する場合もある。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The disclosure is merely an example, and the invention is not limited by the contents described in the following embodiments. Modifications that can be easily conceived by those skilled in the art are naturally included in the scope of disclosure. In order to clarify the explanation, in the drawings, the size, shape, etc. of each part may be changed with respect to the actual embodiment and represented schematically. In a plurality of drawings, the corresponding elements may be given the same reference numbers and detailed description may be omitted.

眼球の基礎情報を説明する。成人の眼球の直径は約25mmである。生後は17mm程度で、成長に伴い大きくなる。成人男性の瞳孔間距離は約65mmである。そのため、一般市販のステレオカメラは65mmの間隔で作られている物が多い。成人女性の瞳孔間距離は男性に比べて数mm短い。眼電位は数十mVである。眼球は角膜側にプラス、網膜側にマイナスの電位を持つ。これを皮膚の表面で測定すると数百μVの電位差(眼電位と称する)として現れる。 The basic information of the eyeball will be explained. The diameter of an adult eyeball is about 25 mm. It is about 17 mm after birth and grows as it grows. The interpupillary distance of an adult male is about 65 mm. Therefore, many commercially available stereo cameras are made at intervals of 65 mm. The interpupillary distance of adult females is several millimeters shorter than that of males. The electrooculogram is several tens of mV. The eyeball has a positive potential on the corneal side and a negative potential on the retina side. When this is measured on the surface of the skin, it appears as a potential difference of several hundred μV (called an ocular potential).

眼球の回転範囲(一般的な成人の場合)は、左右方向(水平方向とも称する)では、左方向: 50°以下、右方向: 50°以下であり、上下方向(垂直方向とも称する)では、下方向: 50°以下、上方向: 30°以下である。自分の意思で動かせる上下方向の角度範囲は、上方向は狭い。これは、閉眼すると眼球が上転する「ベル現象」があるため、閉眼すると上下方向の眼球移動範囲は上方向にシフトするためである。なお、輻輳角(左右の眼球の視線方向が交差する角度)は20°以下である。 The range of rotation of the eyeball (in the case of a general adult) is left direction: 50 ° or less, right direction: 50 ° or less in the left-right direction (also called horizontal direction), and up-down direction (also called vertical direction). Downward direction: 50 ° or less, upward direction: 30 ° or less. The vertical angle range that you can move by yourself is narrow in the upward direction. This is because there is a "Bell's phenomenon" in which the eyeballs rotate upward when the eyes are closed, and the range of movement of the eyeballs in the vertical direction shifts upward when the eyes are closed. The convergence angle (the angle at which the line-of-sight directions of the left and right eyeballs intersect) is 20 ° or less.

[第1実施形態]
図1、図2、図3を参照して、実施形態に係る眼球回転検出装置の構成の一例を説明する。眼球回転検出装置の形態は種々あるが、ここでは、アイウェアの形態の眼球回転検出装置の例を示す。アイウェアとしては、ゴーグル、メガネ(サングラスはメガネと等価である)等があるが、ここではメガネ型眼球回転検出装置を説明する。図1はメガネ型眼球回転検出装置の一例を正面から見た図、図2はメガネ型眼球回転検出装置の一例を後ろ上方から見た図である。図3はメガネ型眼球回転検出装置の一例をかけたユーザを右前方から見た図である。
[First Embodiment]
An example of the configuration of the eyeball rotation detection device according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3. There are various forms of the eye rotation detection device, but here, an example of the eye rotation detection device in the form of eyewear is shown. Examples of eyewear include goggles and glasses (sunglasses are equivalent to glasses), but here, a glasses-type eyeball rotation detection device will be described. FIG. 1 is a front view of an example of a glasses-type eye rotation detection device, and FIG. 2 is a rear view of an example of a glasses-type eye rotation detection device. FIG. 3 is a view of a user wearing an example of a glasses-type eye rotation detection device as viewed from the front right.

眼球回転の種類は、上下回転と左右回転がある。上下回転は、瞬目、目瞑り、ウインク等を含む。左右回転は、左右の眼球が同じ向きに無意識に回転する緩徐運動(Slow Eye Movement)と、左右の眼球が同じ向きに意識的に回転する視線移動と、左右の眼球が反対向きに回転する動作に輻輳・開散に大別される。輻輳は左右眼球の視線方向が交差することであり、開散は左右眼球の視線方向が発散することである。眼球回転は眼電位の変化に基づいて検出される。眼電位は眼球を挟む一対の電極からの電圧の差分により検出できる。眼球を挟む方向は左右、上下、前後のいずれの方向でもよいし、斜めでもよい。眼球を上下から挟むように配置された電極対で検出される眼電位から瞬目、目瞑り、ウインク等が検出できる。眼球を上下及び左右から挟むように配置された電極対で検出される眼電位から、瞬目、目瞑り、ウインク、緩徐運動及び視線移動が検出できる。眼球を前後及び左右から挟むように配置された電極対で検出される眼電位から、緩徐運動、視線移動及び輻輳・開散が検出できる。 There are two types of eyeball rotation: vertical rotation and horizontal rotation. Vertical rotation includes blinking, eye closure, winking, etc. Left-right rotation includes slow motion (Slow Eye Movement) in which the left and right eyes rotate unconsciously in the same direction, eye movement in which the left and right eyes consciously rotate in the same direction, and movement in which the left and right eyes rotate in opposite directions. It is roughly divided into congestion and divergence. Convergence is the intersection of the line-of-sight directions of the left and right eyes, and divergence is the divergence of the line-of-sight directions of the left and right eyes. Eye rotation is detected based on changes in the electrooculogram. The electrooculogram can be detected by the difference in voltage from a pair of electrodes sandwiching the eyeball. The direction of sandwiching the eyeball may be left-right, up-down, front-back, or diagonally. Blinks, eye closures, winks, etc. can be detected from the electro-oculography detected by a pair of electrodes arranged so as to sandwich the eyeball from above and below. From the electro-oculography detected by the electrode pairs arranged so as to sandwich the eyeball from above and below and from the left and right, blinking, eye closure, wink, slow movement, and eye movement can be detected. Slow movement, eye movement, and congestion / divergence can be detected from the electro-oculography detected by the electrode pairs arranged so as to sandwich the eyeball from the front and back and from the left and right.

[電極配置]
メガネは右フレーム12と、左フレーム14と、両フレーム12、14を繋ぐブリッジ26とを含む。この明細書で右、左はメガネを装着するユーザから見た右、左である。正面から見た図1では逆になっており、図1の右側のフレームが左フレーム14である。眼電位検出だけの装置であれば、右フレーム12と左フレーム14にはレンズやガラスを嵌め込まなくてもよいが、ユーザがメガネを常用する場合は、常用するメガネの代わりにユーザに合った度数のレンズが右フレーム12、左フレーム14に嵌め込まれてもよい。ユーザがメガネを常用しない場合は、単なるガラスが右フレーム12、左フレーム14に嵌め込まれてもよい。眼電位検出だけの装置ではなく、眼電位から視線移動又は輻輳角変化を検出し、その検出結果を応用する製品、例えばAR表示が可能なメガネ型ウェアラブル装置を構成する場合は、右フレーム12、左フレーム14の少なくとも一部にAR表示用の液晶パネルあるいは有機ELパネルが嵌め込まれてもよい。
[Electrode arrangement]
The glasses include a right frame 12, a left frame 14, and a bridge 26 connecting both frames 12, 14. In this specification, the right and left are the right and left as seen by the user wearing the glasses. It is reversed in FIG. 1 when viewed from the front, and the frame on the right side of FIG. 1 is the left frame 14. If the device is only for electro-oculography detection, it is not necessary to fit a lens or glass in the right frame 12 and the left frame 14, but when the user regularly uses glasses, the power suitable for the user is replaced with the regularly used glasses. The lens may be fitted into the right frame 12 and the left frame 14. If the user does not use glasses regularly, simple glass may be fitted into the right frame 12 and the left frame 14. When configuring a product that detects eye movement or change in convergence angle from the electro-oculography and applies the detection result, for example, a glasses-type wearable device capable of AR display, the right frame 12; A liquid crystal panel for AR display or an organic EL panel may be fitted in at least a part of the left frame 14.

実施形態では、輻輳・開散を検出するために、同一の平面内において、左右それぞれの眼球に対して同相(同じベクトル)となる前後位置、かつ左右それぞれの眼球に対して逆相(逆のベクトル)となる左右位置から眼球を挟むように電極が配置される。 In the embodiment, in order to detect congestion / divergence, in the same plane, the front-back positions are in phase (same vector) with respect to the left and right eyeballs, and the opposite phase (reverse) with respect to the left and right eyeballs. Electrodes are arranged so as to sandwich the eyeball from the left and right positions that form a vector).

右眼球ERの眼電位を検出するために、図2に示すように、右眼球ERの右側、例えば右テンプル18の耳に掛かる部分に右テンプル電極32が設けられ、右眼球ERの左側、例えば右フレーム12とブリッジ16の接続箇所付近に取り付けられる右ノーズパッド22の鼻に接する表面に右ノーズパッド電極42が設けられる。平面図(図2は平面図とみなす)において、右テンプル電極32と右ノーズパッド電極42は、右テンプル電極32と右ノーズパッド電極42とを結ぶ線が右眼球ERを通過するように配置されている。 In order to detect the electrooculogram of the right eyeball ER, as shown in FIG. 2, a right temple electrode 32 is provided on the right side of the right eyeball ER, for example, a portion of the right temple 18 that hangs on the ear, and is provided on the left side of the right eyeball ER, for example. The right nose pad electrode 42 is provided on the surface of the right nose pad 22 attached to the vicinity of the connection point between the right frame 12 and the bridge 16 in contact with the nose. In the plan view (FIG. 2 is regarded as a plan view), the right temple electrode 32 and the right nose pad electrode 42 are arranged so that the line connecting the right temple electrode 32 and the right nose pad electrode 42 passes through the right eyeball ER. ing.

正面図(図1は正面図とみなす)において、右テンプル電極32は右眼球ERの左側に設けられ、右ノーズパッド電極42は右眼球ERの右側に設けられる。右テンプル電極32と右ノーズパッド電極42は、右テンプル電極32と右ノーズパッド電極42とを結ぶ線が右眼球ERを通過するように配置されている。また、正面図において、右ノーズパッド電極42は右テンプル電極32より若干上側に設けられている。 In the front view (FIG. 1 is regarded as the front view), the right temple electrode 32 is provided on the left side of the right eyeball ER, and the right nose pad electrode 42 is provided on the right side of the right eyeball ER. The right temple electrode 32 and the right nose pad electrode 42 are arranged so that the line connecting the right temple electrode 32 and the right nose pad electrode 42 passes through the right eyeball ER. Further, in the front view, the right nose pad electrode 42 is provided slightly above the right temple electrode 32.

側面図において、右テンプル電極32は右眼球ERの後側、すなわち右側面図では右眼球ERの左側、左側面図では右眼球ERの右側に設けられ、右ノーズパッド電極42は右眼球ERの前側、すなわち右側面図では右眼球ERの右側、左側面図では右眼球ERの左側に設けられる。右テンプル電極32と右ノーズパッド電極42は、右テンプル電極32と右ノーズパッド電極42とを結ぶ線が右眼球ERを通過するように配置される。 In the side view, the right temple electrode 32 is provided behind the right eyeball ER, that is, on the left side of the right eyeball ER in the right side view, on the right side of the right eyeball ER in the left side view, and the right nose pad electrode 42 is on the right eyeball ER. It is provided on the front side, that is, on the right side of the right eyeball ER in the right side view, and on the left side of the right eyeball ER in the left side view. The right temple electrode 32 and the right nose pad electrode 42 are arranged so that the line connecting the right temple electrode 32 and the right nose pad electrode 42 passes through the right eyeball ER.

図3は、右テンプル電極32と右ノーズパッド電極42とを結ぶ線が頭部の正面図、平面図、側面図において右眼球ERを通過する様子を示す。なお、2つの電極を結ぶ線は右眼球ERの中心に限らず眼球のいずれかの部分を通過すればよい。図3では顔に隠されているが、左眼球についても同様である。 FIG. 3 shows how the line connecting the right temple electrode 32 and the right nose pad electrode 42 passes through the right eyeball ER in the front view, the plan view, and the side view of the head. The line connecting the two electrodes is not limited to the center of the right eyeball ER, but may pass through any part of the eyeball. Although it is hidden in the face in FIG. 3, the same applies to the left eyeball.

なお、右眼球ERの眼電位を検出する右テンプル電極32と右ノーズパッド電極42は、平面図、正面図、側面図のいずれにおいて、右テンプル電極32と右ノーズパッド電極42とを結ぶ線が右眼球ERを通過するように配置されているが、平面図、正面図及び側面図の少なくともいずれかにおいて、右テンプル電極32と右ノーズパッド電極42とを結ぶ線が右眼球ERを通過するように配置されていればよい。 The right temple electrode 32 and the right nose pad electrode 42 that detect the electrooculogram of the right eyeball ER have a line connecting the right temple electrode 32 and the right nose pad electrode 42 in any of the plan view, the front view, and the side view. It is arranged so as to pass through the right eyeball ER, but in at least one of the plan view, the front view, and the side view, the line connecting the right temple electrode 32 and the right nose pad electrode 42 passes through the right eyeball ER. It suffices if it is arranged in.

同様に、左眼球ELの眼電位を検出するために、平面図において左眼球ELの右側、例えば左フレーム14とブリッジ16の接続箇所付近に取り付けられる左ノーズパッド24の鼻に接する表面に左ノーズパッド電極44が設けられ、左眼球ELの左側、例えば左テンプル20の耳に掛かる部分に左テンプル電極36が設けられる。左ノーズパッド電極44と左テンプル電極36は、左ノーズパッド電極44と左テンプル電極36とを結ぶ線が左眼球ELを通過するように配置されている。 Similarly, in order to detect the electrooculogram of the left eyeball EL, the left nose is on the right side of the left eyeball EL in the plan view, for example, on the surface of the left nose pad 24 attached near the connection point between the left frame 14 and the bridge 16 in contact with the nose. The pad electrode 44 is provided, and the left temple electrode 36 is provided on the left side of the left eyeball EL, for example, a portion of the left temple 20 that hangs on the ear. The left nose pad electrode 44 and the left temple electrode 36 are arranged so that the line connecting the left nose pad electrode 44 and the left temple electrode 36 passes through the left eyeball EL.

右テンプル電極32、左テンプル電極36は右フレーム12と左フレーム14を結ぶ直線の中点と直交する直線(例えば鼻の中心から後頭部に延びる直線)に関して線対称である。 The right temple electrode 32 and the left temple electrode 36 are axisymmetric with respect to a straight line orthogonal to the midpoint of the straight line connecting the right frame 12 and the left frame 14 (for example, a straight line extending from the center of the nose to the back of the head).

正面図において、左ノーズパッド電極44は左眼球ELの左側に設けられ、左テンプル電極36は左眼球ELの右側に設けられる。左ノーズパッド電極44と左テンプル電極36は、左ノーズパッド電極44と左テンプル電極36とを結ぶ線が左眼球ELを通過するように配置されている。また、正面図において、左ノーズパッド電極44は第2左電極42より若干上側に設けられている。 In the front view, the left nose pad electrode 44 is provided on the left side of the left eyeball EL, and the left temple electrode 36 is provided on the right side of the left eyeball EL. The left nose pad electrode 44 and the left temple electrode 36 are arranged so that the line connecting the left nose pad electrode 44 and the left temple electrode 36 passes through the left eyeball EL. Further, in the front view, the left nose pad electrode 44 is provided slightly above the second left electrode 42.

側面図において、左ノーズパッド電極44は左眼球ELの前側、すなわち右側面図では左眼球ELの右側、左側面図では左眼球ELの左側に設けられ、左テンプル電極36は左眼球ELの後側、すなわち右側面図では左眼球ELの左側、左側面図では左眼球ELの右側に設けられる。左ノーズパッド電極44と左テンプル電極36は、左ノーズパッド電極44と左テンプル電極36とを結ぶ線が左眼球ELを通過するように配置されている。 In the side view, the left nose pad electrode 44 is provided on the front side of the left eyeball EL, that is, on the right side of the left eyeball EL in the right side view, on the left side of the left eyeball EL in the left side view, and the left temple electrode 36 is behind the left eyeball EL. It is provided on the side, that is, on the left side of the left eyeball EL in the right side view, and on the right side of the left eyeball EL in the left side view. The left nose pad electrode 44 and the left temple electrode 36 are arranged so that the line connecting the left nose pad electrode 44 and the left temple electrode 36 passes through the left eyeball EL.

右テンプル電極32は右テンプル18の側面(側頭部に接する)と下面(耳の付け根に接する)に亘って設けられ、メガネが顔に装着される際、テンプル18の自重により、右テンプル電極32が耳の付け根の硬毛が生えていない領域に接触するようになっている。左テンプル電極36は左テンプル20の側面(側頭部に接する)と下面(耳の付け根に接する)に亘って設けられ、メガネが顔に装着される際、テンプル20の自重により、左テンプル電極36が耳の付け根の硬毛が生えていない領域に接触するようになっている。これにより、右テンプル電極32と左テンプル電極36はユーザの皮膚に密着し、眼電位を正確にセンスすることができる。 The right temple electrode 32 is provided over the side surface (contacting the temporal region) and the lower surface (contacting the base of the ear) of the right temple 18, and when the glasses are worn on the face, the weight of the temple 18 causes the right temple electrode 32. 32 comes into contact with the non-hairy area at the base of the ear. The left temple electrode 36 is provided over the side surface (contacting the temporal region) and the lower surface (contacting the base of the ear) of the left temple 20, and when the glasses are worn on the face, the weight of the temple 20 causes the left temple electrode 36. 36 comes into contact with the non-hairy area at the base of the ear. As a result, the right temple electrode 32 and the left temple electrode 36 are in close contact with the user's skin, and the electrooculogram can be accurately sensed.

なお、左眼球ELの眼電位を検出する左ノーズパッド電極44と左テンプル電極36も、平面図、正面図及び側面図の少なくともいずれかにおいて、左ノーズパッド電極44と左テンプル電極36とを結ぶ線が左眼球ELを通過するように配置されていればよい。 The left nose pad electrode 44 and the left temple electrode 36 that detect the electrooculogram of the left eyeball EL also connect the left nose pad electrode 44 and the left temple electrode 36 in at least one of the plan view, the front view, and the side view. The line may be arranged so as to pass through the left eyeball EL.

ブリッジ16の内側に額に接する額パッド26が設けられ、額パッド26の額に接する表面に中性電極46が設けられる。中性電極46は眼電位検出のための中性電位を確保するための電極であり、皮膚、例えば額に接触している。中性電極46は、中性電極46と右テンプル電極32との距離と中性電極46と左テンプル電極36との距離が等しく、中性電極46と右ノーズパッド電極42との距離と中性電極46と左ノーズパッド電極44との距離が等しくなるように配置される。中性電極46がこのような位置に配置される理由は、後述する輻輳角検出のためである。輻輳角は、左右それぞれの眼球に対して正面から見て左右対称の眼球回転を検出した結果を基に検出されるからである。例えば、心電計では、眼球回転の影響が無視できる体の部位、例えば、右足の末端で中性電位を取っている。眼球回転の影響を多少は受けるものの、左右の眼球から均等に影響を受ける場所、額の中央で中性電位を取ることにより、中性電極が左右それぞれの眼球から受ける眼電位の影響を均等化することができる。 A forehead pad 26 in contact with the forehead is provided inside the bridge 16, and a neutral electrode 46 is provided on the surface of the forehead pad 26 in contact with the forehead. The neutral electrode 46 is an electrode for securing a neutral potential for detecting the electrooculogram, and is in contact with the skin, for example, the forehead. In the neutral electrode 46, the distance between the neutral electrode 46 and the right temple electrode 32 is equal to the distance between the neutral electrode 46 and the left temple electrode 36, and the distance between the neutral electrode 46 and the right nose pad electrode 42 is neutral. The electrodes 46 and the left nose pad electrode 44 are arranged so that the distances are equal to each other. The reason why the neutral electrode 46 is arranged at such a position is for detecting the convergence angle described later. This is because the convergence angle is detected based on the result of detecting the symmetrical eye rotations when viewed from the front with respect to the left and right eyeballs. For example, in an electrocardiograph, a neutral potential is taken at a part of the body where the influence of eye rotation can be ignored, for example, at the end of the right foot. Although it is slightly affected by eye rotation, by taking a neutral potential at the center of the forehead, where it is evenly affected by the left and right eyes, the neutral electrodes are evenly affected by the left and right eye potentials. can do.

右テンプル電極32、右ノーズパッド電極42、左ノーズパッド電極44、左テンプル電極36、中性電極46は銅等の金属箔、金属小片、ステンレススチール等の金属球又は導電性のシリコンゴムシート等からなる。これらの電極32、42、44、36は後述するように眼電位を検出するための電極であるので、EOG電極とも称する。 The right temple electrode 32, the right nose pad electrode 42, the left nose pad electrode 44, the left temple electrode 36, and the neutral electrode 46 are metal foils such as copper, metal pieces, metal balls such as stainless steel, or conductive silicon rubber sheets. Consists of. Since these electrodes 32, 42, 44, and 36 are electrodes for detecting the ocular potential as described later, they are also referred to as EOG electrodes.

[EOG信号]
図2に示すように、一方のテンプル、例えば右テンプル18のフレーム12に近い部分に眼電位の検出のための処理部30が内蔵あるいは外付けされている。他方のテンプル、例えば左テンプル20のフレーム12に近い部分に処理部30のためのバッテリ34が内蔵あるいは外付けされている。処理部30は単に眼電位検出だけではなく、AR表示が可能なメガネ型ウェアラブル装置においては、表示制御も行ってもよい。処理部30はメガネに内蔵するのではなく、メガネの外部に設け、無線又はワイヤでメガネと処理部30とを接続してもよい。その場合、バッテリ34は処理部30に内蔵してメガネの外部に設けることができる。また、処理部30の機能を2つに分けて、電極からの信号をセンスする第1処理部のみメガネに設け、センス信号から眼電位を検出したり、検出結果に応じて制御する第2処理部をメガネの外部に設けてもよい。スマートフォン等の携帯端末を第2処理部として使用することができる。第2処理部はメガネに直接接続される携帯端末等に限らず、ネットワークを介して接続されるサーバ等も含む。
[EOG signal]
As shown in FIG. 2, a processing unit 30 for detecting an electro-oculography is built-in or externally attached to one of the temples, for example, a portion of the right temple 18 near the frame 12. A battery 34 for the processing unit 30 is built-in or externally attached to the other temple, for example, a portion of the left temple 20 near the frame 12. The processing unit 30 may perform not only the electro-oculography detection but also the display control in the glasses-type wearable device capable of AR display. The processing unit 30 may be provided outside the glasses instead of being built in the glasses, and the glasses and the processing unit 30 may be connected wirelessly or by wire. In that case, the battery 34 can be built in the processing unit 30 and provided outside the glasses. Further, the function of the processing unit 30 is divided into two, and only the first processing unit that senses the signal from the electrode is provided on the glasses, and the second processing that detects the electrooculogram from the sense signal and controls according to the detection result. The portion may be provided outside the glasses. A mobile terminal such as a smartphone can be used as the second processing unit. The second processing unit is not limited to a mobile terminal or the like directly connected to the glasses, but also includes a server or the like connected via a network.

右テンプル電極32からの信号が第1のアナログ/デジタル(A/D)コンバータ62の−端子に入力され、第2左電極36からの信号が第1のA/Dコンバータ62の+端子に入力され、差分信号である第1のEOG信号ADC Ch0が出力される。右テンプル電極32と左テンプル電極36は眼球を左右から挟むので、第1のEOG信号ADC Ch0は左右眼球の左右回転を示す。 The signal from the right temple electrode 32 is input to the-terminal of the first analog / digital (A / D) converter 62, and the signal from the second left electrode 36 is input to the + terminal of the first A / D converter 62. Then, the first EOG signal ADC Ch0, which is a difference signal, is output. Since the right temple electrode 32 and the left temple electrode 36 sandwich the eyeball from the left and right, the first EOG signal ADC Ch0 indicates the left and right rotation of the left and right eyeballs.

右テンプル電極32からの信号が第2のA/Dコンバータ64の−端子に入力され、右ノーズパッド電極42からの信号が第2のA/Dコンバータ64の+端子に入力され、差分信号である第2のEOG信号ADC Ch1が出力される。右テンプル電極32と右ノーズパッド電極42は右眼球を上下及び左右から挟むので、第2のEOG信号ADC Ch1は右眼球の左右回転と上下回転を示す。 The signal from the right temple electrode 32 is input to the-terminal of the second A / D converter 64, the signal from the right nose pad electrode 42 is input to the + terminal of the second A / D converter 64, and the difference signal is used. A second EOG signal ADC Ch1 is output. Since the right temple electrode 32 and the right nose pad electrode 42 sandwich the right eyeball from the top and bottom and left and right, the second EOG signal ADC Ch1 indicates the left and right rotation and the vertical rotation of the right eyeball.

左ノーズパッド電極44からの信号が第3のA/Dコンバータ66の+端子に入力され、左テンプル電極36からの信号が第2のA/Dコンバータ66の−端子に入力され、差分信号である第3のEOG信号ADC Ch2が出力される。左ノーズパッド電極44と左テンプル電極36は左眼球を上下及び左右から挟むので、第3のEOG信号ADC Ch2は左眼球の左右回転と上下回転を示す。 The signal from the left nose pad electrode 44 is input to the + terminal of the third A / D converter 66, the signal from the left temple electrode 36 is input to the-terminal of the second A / D converter 66, and the difference signal is used. A third EOG signal ADC Ch2 is output. Since the left nose pad electrode 44 and the left temple electrode 36 sandwich the left eyeball from the top and bottom and left and right, the third EOG signal ADC Ch2 indicates the left and right rotation and the vertical rotation of the left eyeball.

第2のEOG信号ADC Ch1に関する2つの電極の左右位置と第3のEOG信号ADC Ch2に関する2つの電極の左右位置は反対(A/Dコンバータの入力の+/−が反転)なので、第2のEOG信号ADC Ch1と第3のEOG信号ADC Ch2の波形から左右の眼球が同じ向き又は反対向きに左右回転しているかが検出できる。 Since the left and right positions of the two electrodes with respect to the second EOG signal ADC Ch1 and the left and right positions of the two electrodes with respect to the third EOG signal ADC Ch2 are opposite (the +/- of the input of the A / D converter is inverted), the second From the waveforms of the EOG signal ADC Ch1 and the third EOG signal ADC Ch2, it can be detected whether the left and right eyeballs are rotating left and right in the same direction or in opposite directions.

右テンプル電極32、右ノーズパッド電極42、左ノーズパッド電極44、左テンプル電極36からの電圧信号は微弱であるので、ノイズの影響が大きい。このノイズをキャンセルするために、A/Dコンバータ62、64、66の基準アナログ電圧Vcc(=3.3V又は5.5V)とグランド(GND)との間に抵抗R1とR2の直列回路が接続され、抵抗R1とR2の接続点に中性電極46が接続される。抵抗R1、R2は等しい値、例えば1MΩである。A/Dコンバータ62、64、66は0V(グランド)から基準アナログ電圧Vccまでのアナログ電圧を検出可能であり、検出可能範囲の中点、例えば3.3Vの1/2の電圧(中点電圧と称する)を中心に0Vから3.3Vの範囲で入力アナログ電圧をデジタル値に変換する。抵抗R1とR2の接続点が中点電圧端に接続され、中性電極46が抵抗R1とR2の接続点に接続されるので、A/Dコンバータ62、64、66の中点電圧は人体の電圧と同じになる。その結果、人体の電圧に連動してA/Dコンバータ62、64、66の中点電圧が変動し、EOG電極32、42、44、36からの電圧信号に混入されたノイズがA/Dコンバータ62、64、66の出力であるデジタル値に混入することがない。これにより、眼電位の検出のS/Nを向上できる。 Since the voltage signals from the right temple electrode 32, the right nose pad electrode 42, the left nose pad electrode 44, and the left temple electrode 36 are weak, the influence of noise is large. In order to cancel this noise, a series circuit of resistors R1 and R2 is connected between the reference analog voltage Vcc (= 3.3V or 5.5V) of the A / D converters 62, 64, 66 and the ground (GND). Then, the neutral electrode 46 is connected to the connection point between the resistors R1 and R2. The resistors R1 and R2 have equal values, for example 1 MΩ. The A / D converters 62, 64, and 66 can detect an analog voltage from 0 V (ground) to a reference analog voltage Vcc, and are at the midpoint of the detectable range, for example, a voltage halved from 3.3 V (midpoint voltage). The input analog voltage is converted into a digital value in the range of 0V to 3.3V centering on). Since the connection point of the resistors R1 and R2 is connected to the midpoint voltage end and the neutral electrode 46 is connected to the connection point of the resistors R1 and R2, the midpoint voltage of the A / D converters 62, 64, 66 is the human body. It becomes the same as the voltage. As a result, the midpoint voltage of the A / D converters 62, 64, 66 fluctuates in conjunction with the voltage of the human body, and the noise mixed in the voltage signals from the EOG electrodes 32, 42, 44, 36 is mixed in the A / D converter. It does not mix with the digital values that are the outputs of 62, 64, and 66. Thereby, the S / N of the detection of the electro-oculography can be improved.

図4は眼球回転検出装置の電気的な構成の一例を示すブロック図である。処理部30はA/Dコンバータ62、64、66を含んでもよいし、A/Dコンバータ62、64、66は処理部30に外付けされてもよい。 FIG. 4 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of the eyeball rotation detection device. The processing unit 30 may include A / D converters 62, 64, 66, and the A / D converters 62, 64, 66 may be externally attached to the processing unit 30.

右テンプル電極32からの信号が第1のA/Dコンバータ62の−端子に入力され、左テンプル電極36からの信号が第1のA/Dコンバータ62の+端子に入力され、第1チャネルのEOG信号ADC Ch0が得られる。右テンプル電極32からの信号が第2のA/Dコンバータ64の−端子に入力され、右ノーズパッド電極42からの信号が第2のA/Dコンバータ64の+端子に入力され、第2チャネルのEOG信号ADC Ch1が得られる。左ノーズパッド電極44からの信号が第3のA/Dコンバータ66の+端子に入力され、左テンプル電極36からの信号が第2のA/Dコンバータ66の−端子に入力され、第3チャネルのEOG信号ADC Ch2が得られる。 The signal from the right temple electrode 32 is input to the-terminal of the first A / D converter 62, the signal from the left temple electrode 36 is input to the + terminal of the first A / D converter 62, and the first channel The EOG signal ADC Ch0 is obtained. The signal from the right temple electrode 32 is input to the-terminal of the second A / D converter 64, the signal from the right nose pad electrode 42 is input to the + terminal of the second A / D converter 64, and the second channel EOG signal ADC Ch1 is obtained. The signal from the left nose pad electrode 44 is input to the + terminal of the third A / D converter 66, the signal from the left temple electrode 36 is input to the-terminal of the second A / D converter 66, and the third channel EOG signal ADC Ch2 is obtained.

中性電極46からの信号がA/Dコンバータ62、64、66の中点電圧端に供給され、A/Dコンバータ62、64、66の中点電圧が中性電極46により検出された人体の電圧とされる。 The signal from the neutral electrode 46 is supplied to the midpoint voltage end of the A / D converters 62, 64, 66, and the midpoint voltage of the A / D converters 62, 64, 66 is detected by the neutral electrode 46 of the human body. It is considered to be a voltage.

A/Dコンバータ62、64、66から出力されるEOG信号が眼球回転(以下、眼動と称することもある)を検出する眼動検出部75に入力される。眼動検出部75はハードウェアから構成してもよいが、ソフトウェアから構成してもよい。後者の場合、CPU74とROM76とRAM78がバスラインに接続され、眼動検出部75もバスラインに接続される。眼動検出部75はCPU74がROM76に格納されたプログラムを実行することにより実現する。バスラインには無線LANデバイス80も接続され、処理部30は無線LANデバイス80を介してスマートフォン等の携帯端末84に接続される。携帯端末84はインターネット等のネットワーク86を介してサーバ88に接続されてもよい。眼動検出部75はA/Dコンバータ62、64、から出力されるEOG信号に基づき眼電位を検出し、検出した眼電位から左右眼球それぞれの左右回転(輻輳・開散)及び眼球の左右回転(視線移動)、上下回転(瞬目、眼瞑り)を検出することができる。さらに、眼動検出部75は検出した眼動からユーザの種々の状態(例えば、集中力が欠け落ち着きが無い状態か集中している状態、緊張し精神的にストレスを受けた状態、疲労しており業務や作業に集中しがたい状態)を推定することができる。どの種類の眼球回転を検出し、どの種類の状態を推定するかはCPU74が実行するプログラムを変えることにより変更可能である。この変更指示は携帯端末84から行ってもよい。 The EOG signal output from the A / D converters 62, 64, 66 is input to the eye movement detection unit 75 that detects eyeball rotation (hereinafter, may be referred to as eye movement). The eye movement detection unit 75 may be composed of hardware or software. In the latter case, the CPU 74, ROM 76, and RAM 78 are connected to the bus line, and the eye movement detection unit 75 is also connected to the bus line. The eye movement detection unit 75 is realized by the CPU 74 executing a program stored in the ROM 76. A wireless LAN device 80 is also connected to the bus line, and the processing unit 30 is connected to a mobile terminal 84 such as a smartphone via the wireless LAN device 80. The mobile terminal 84 may be connected to the server 88 via a network 86 such as the Internet. The eye movement detection unit 75 detects the ocular potential based on the EOG signal output from the A / D converters 62 and 64, and from the detected ocular potential, the left and right eyeballs rotate left and right (convergence / divergence) and the eyeball left and right. (Gaze movement) and vertical rotation (blinking, eye closure) can be detected. Further, the eye movement detection unit 75 is subjected to various states of the user (for example, a state of lack of concentration and restlessness or concentration, a state of being tense and mentally stressed, and a state of being tired) from the detected eye movement. It is possible to estimate (a state in which it is difficult to concentrate on work or work). Which type of eye rotation is detected and which type of state is estimated can be changed by changing the program executed by the CPU 74. This change instruction may be given from the mobile terminal 84.

無線LANデバイス80の代わりにZigBee(登録商標)、Bluetooth Low Energy(登録商標)、Wi−Fi(登録商標)などの通信方式による通信機器を利用してもよい。眼動検出部75の検出結果(眼動検出結果、状態推定結果)は、RAM78に一時的に格納され、その後無線LANデバイス80等の通信機器を介して、携帯端末84に送られてもよい。あるいは、眼動検出部75の検出結果は携帯端末84にリアルタイムで送られてもよい。携帯端末84は眼動検出部75の検出結果を図示しない内蔵のメモリに格納してもよいし、検出結果をネットワーク86を介してサーバ88へ転送してもよい。携帯端末84は眼動検出部75の検出結果に応じて何かの処理を開始してもよく、処理結果を内蔵のメモリに格納してもよいし、処理結果をネットワーク86を介してサーバ88へ転送してもよい。サーバ88は多くの眼動検出部75からの検出結果や多くの携帯端末84の処理結果を集約して、いわゆるビッグデータ解析を行ってもよい。 Instead of the wireless LAN device 80, a communication device using a communication method such as ZigBee (registered trademark), Bluetooth Low Energy (registered trademark), Wi-Fi (registered trademark) may be used. The detection result (eye movement detection result, state estimation result) of the eye movement detection unit 75 may be temporarily stored in the RAM 78 and then sent to the mobile terminal 84 via a communication device such as a wireless LAN device 80. .. Alternatively, the detection result of the eye movement detection unit 75 may be sent to the mobile terminal 84 in real time. The mobile terminal 84 may store the detection result of the eye movement detection unit 75 in a built-in memory (not shown), or may transfer the detection result to the server 88 via the network 86. The mobile terminal 84 may start some processing according to the detection result of the eye movement detection unit 75, may store the processing result in the built-in memory, or store the processing result in the server 88 via the network 86. You may transfer to. The server 88 may perform so-called big data analysis by aggregating the detection results from many eye movement detection units 75 and the processing results of many mobile terminals 84.

[電極配置の変形例]
図5、図6、図7は中性電極46の配置の変形例を示す。上記の説明では、左右別個のノーズパッド22、24が設けられているが、図5の変形例では、左右一体型の逆V字若しくは逆U字型のノーズパッド52が設けられる。ノーズパッド52の開いた両脇の右内側に右ノーズパッド電極42が設けられ、左内側に左ノーズパッド電極44が設けられ、V字若しくはU字の頂点部分の内側に中性電極46が設けられる。これにより、額パッド26を設けることなく、額に接する中性電極46を設けることができる。
[Modification of electrode arrangement]
5, FIG. 6 and FIG. 7 show modified examples of the arrangement of the neutral electrode 46. In the above description, the left and right nose pads 22 and 24 are provided separately, but in the modified example of FIG. 5, the left and right integrated inverted V-shaped or inverted U-shaped nose pads 52 are provided. A right nose pad electrode 42 is provided on the right inner side of both sides of the nose pad 52, a left nose pad electrode 44 is provided on the left inner side, and a neutral electrode 46 is provided inside a V-shaped or U-shaped apex portion. Be done. As a result, the neutral electrode 46 in contact with the forehead can be provided without providing the forehead pad 26.

図6の変形例でも、左右一体型のV字若しくはU字型のノーズパッド54が設けられる。ノーズパッド52は下向きに広がっているが、ノーズパッド54は手前側に広がっている点が異なる。ノーズパッド54の右側に右ノーズパッド電極42が設けられ、左側に左ノーズパッド電極44が設けられ、中央に中性電極46が設けられる。 Also in the modified example of FIG. 6, the left and right integrated V-shaped or U-shaped nose pad 54 is provided. The nose pad 52 extends downward, except that the nose pad 54 extends toward the front side. A right nose pad electrode 42 is provided on the right side of the nose pad 54, a left nose pad electrode 44 is provided on the left side, and a neutral electrode 46 is provided in the center.

図5、図6の変形例では、通常のノーズパッドより広い面積のノーズパッドを用いているので、通常のメガネより重いメガネ型眼電位検出装置又はAR表示可能なメガネ型ウェアラブル端末グラスを長時間使用しても、重さで鼻が痛くなり難い。 In the modified examples of FIGS. 5 and 6, since a nose pad having a wider area than the normal nose pad is used, a glasses-type electro-oculography detector heavier than normal glasses or a glasses-type wearable terminal glass capable of AR display can be used for a long time. Even if you use it, the weight does not hurt your nose.

図7の変形例では、左右別個のノーズパッド22、24が用いられるが、額パッド26は不要である。ここでは、右ノーズパッド22の鼻に接する表面に右ノーズパッド電極42と右中性電極46aが設けられ、左ノーズパッド24の鼻に接する表面に左ノーズパッド電極44と左中性電極46bが設けられる。右中性電極46aと左中性電極46bは電気的に短絡され、1つの中性電極46と等価となる。 In the modified example of FIG. 7, the left and right nose pads 22 and 24 are used separately, but the forehead pad 26 is unnecessary. Here, the right nose pad electrode 42 and the right neutral electrode 46a are provided on the surface of the right nose pad 22 in contact with the nose, and the left nose pad electrode 44 and the left neutral electrode 46b are provided on the surface of the left nose pad 24 in contact with the nose. It is provided. The right neutral electrode 46a and the left neutral electrode 46b are electrically short-circuited to be equivalent to one neutral electrode 46.

[視線の移動とEOG信号の関係]
図8〜図12を参照して、視線方向が正面方向を向いている状態から右眼球及び左眼球を左右回転した場合のA/Dコンバータ62から出力されるEOG信号ADC Ch0、A/Dコンバータ64から出力されるEOG信号ADC Ch1、A/Dコンバータ66から出力されるEOG信号ADC Ch2の波形の変化の一例を示す。
[Relationship between line-of-sight movement and EOG signal]
With reference to FIGS. 8 to 12, the EOG signal ADC Ch0, A / D converter output from the A / D converter 62 when the right eyeball and the left eyeball are rotated left and right from the state where the line-of-sight direction is facing the front direction. An example of the change in the waveform of the EOG signal ADC Ch1 output from 64 and the EOG signal ADC Ch2 output from the A / D converter 66 is shown.

図8はユーザの視線方向が正面方向である状態を示す。無限遠を見ている場合は、右眼球の視線方向と左眼球の視線方向は平行であるが、有限の遠点を見ている場合は、右眼球の視線方向と左眼球の視線方向は遠点で交差する。この状態から図9に示すように右眼球ER、左眼球ELがともに左回転(右眼球の視線方向と左眼球の視線方向が左に移動)すると、右眼球ERのプラスに帯電している角膜が右ノーズパッド電極42に近づき、マイナスに帯電している網膜が右テンプル電極32に近づく。同様に、左眼球ELのプラスに帯電している角膜が左テンプル電極36に近づき、マイナスに帯電している網膜が左ノーズパッド電極44に近づく。この状態で左右の眼球ともに右回転すると、図8の状態に戻る。このため、右、左テンプル電極32、36が接続される第1のA/Dコンバータ62から出力される第1のEOG信号ADC Ch0は凸波形(上に凸な波形)の信号となる。右ノーズパッド電極42、右テンプル電極32が接続される第2のA/Dコンバータ64から出力される第2のEOG信号ADC Ch1は凸波形(上に凸な波形)の信号となる。左ノーズパッド電極44、左テンプル電極36が接続される第3のA/Dコンバータ66から出力される第3のEOG信号ADC Ch2は凹波形(下に凸な波形)の信号となる。 FIG. 8 shows a state in which the user's line-of-sight direction is the front direction. When looking at infinity, the line-of-sight direction of the right eyeball and the line-of-sight direction of the left eyeball are parallel, but when looking at a finite point, the line-of-sight direction of the right eyeball and the line-of-sight direction of the left eyeball are far Cross at a point. From this state, as shown in FIG. 9, when both the right eyeball ER and the left eyeball EL rotate counterclockwise (the line-of-sight direction of the right eyeball and the line-of-sight direction of the left eyeball move to the left), the positively charged cornea of the right eyeball ER Approaches the right nose pad electrode 42, and the negatively charged retina approaches the right temple electrode 32. Similarly, the positively charged cornea of the left eyeball EL approaches the left temple electrode 36, and the negatively charged retina approaches the left nose pad electrode 44. When both the left and right eyeballs are rotated clockwise in this state, the state returns to the state shown in FIG. Therefore, the first EOG signal ADC Ch0 output from the first A / D converter 62 to which the right and left temple electrodes 32 and 36 are connected becomes a signal having a convex waveform (upwardly convex waveform). The second EOG signal ADC Ch1 output from the second A / D converter 64 to which the right nose pad electrode 42 and the right temple electrode 32 are connected becomes a signal having a convex waveform (upwardly convex waveform). The third EOG signal ADC Ch2 output from the third A / D converter 66 to which the left nose pad electrode 44 and the left temple electrode 36 are connected becomes a concave waveform (downwardly convex waveform) signal.

このように左右の眼球が同方向に回転(左回転)するので、第2のEOG信号ADC
Ch1と第3のEOG信号ADC Ch2には逆相のEOG信号が現れる。第1のEOG信号ADC Ch0には+/−の関係が同じである第2のEOG信号ADC Ch1と同相のEOG信号が現れる。
Since the left and right eyeballs rotate in the same direction (counterclockwise rotation) in this way, the second EOG signal ADC
Opposite phase EOG signals appear in Ch1 and the third EOG signal ADC Ch2. An EOG signal having the same phase as that of the second EOG signal ADC Ch1 having the same +/- relationship appears in the first EOG signal ADC Ch0.

図8に示す視線方向が正面方向である状態から図10に示すように右眼球ER、左眼球ELがともに右に回転(右眼球の視線方向と左眼球の視線方向が右に移動)すると、右眼球ERのプラスに帯電している角膜が右テンプル電極32に近づき、マイナスに帯電している網膜が右ノーズパッド電極42に近づく。同様に、左眼球ELのプラスに帯電している角膜が左ノーズパッド電極44に近づき、マイナスに帯電している網膜が左テンプル電極36に近づく。この状態で左右の眼球ともに左回転すると、図8の状態に戻る。このため、右、左テンプル電極32、36が接続される第1のA/Dコンバータ62から出力される第1のEOG信号ADC Ch0は凹波形(下に凸な波形)の信号となる。右ノーズパッド電極42、右テンプル電極32が接続される第2のA/Dコンバータ64から出力される第2のEOG信号ADC Ch1は凹波形(下に凸な波形)の信号となる。左ノーズパッド電極44、左テンプル電極36が接続される第3のA/Dコンバータ66から出力される第3のEOG信号ADC Ch2は凸波形(上に凸な波形)の信号となる。 When both the right eyeball ER and the left eyeball EL rotate to the right (the line of sight direction of the right eyeball and the line of sight direction of the left eyeball move to the right) as shown in FIG. 10 from the state where the line-of-sight direction shown in FIG. 8 is the front direction. The positively charged cornea of the right eyeball ER approaches the right temple electrode 32, and the negatively charged retina approaches the right nose pad electrode 42. Similarly, the positively charged cornea of the left eyeball EL approaches the left nose pad electrode 44, and the negatively charged retina approaches the left temple electrode 36. When both the left and right eyeballs are rotated counterclockwise in this state, the state returns to the state shown in FIG. Therefore, the first EOG signal ADC Ch0 output from the first A / D converter 62 to which the right and left temple electrodes 32 and 36 are connected becomes a concave waveform (downwardly convex waveform) signal. The second EOG signal ADC Ch1 output from the second A / D converter 64 to which the right nose pad electrode 42 and the right temple electrode 32 are connected becomes a concave waveform (downwardly convex waveform) signal. The third EOG signal ADC Ch2 output from the third A / D converter 66 to which the left nose pad electrode 44 and the left temple electrode 36 are connected becomes a signal having a convex waveform (upwardly convex waveform).

このように左右の眼球が同方向に回転(右回転)するので、第2のEOG信号ADC
Ch1と第3のEOG信号ADC Ch2には逆相のEOG信号が現れる。ただし、右眼球ER、左眼球ELがともに左に回転する場合に対してそれぞれ逆相である。第1のEOG信号ADC Ch0には+/−の関係が同じである第2のEOG信号ADC Ch1と同相のEOG信号が現れる。ただし、右眼球ER、左眼球ELがともに右回転する場合の第1のEOG信号ADC Ch0は、右眼球ER、左眼球ELがともに左回転する場合の第1のEOG信号ADC Ch0に対して逆相である。
Since the left and right eyeballs rotate in the same direction (rotate to the right) in this way, the second EOG signal ADC
Opposite phase EOG signals appear in Ch1 and the third EOG signal ADC Ch2. However, both the right eyeball ER and the left eyeball EL are out of phase with respect to the case where they rotate to the left. An EOG signal having the same phase as that of the second EOG signal ADC Ch1 having the same +/- relationship appears in the first EOG signal ADC Ch0. However, the first EOG signal ADC Ch0 when both the right eyeball ER and the left eyeball EL rotate clockwise is opposite to the first EOG signal ADC Ch0 when both the right eyeball ER and the left eyeball EL rotate counterclockwise. It is a phase.

図8に示す視線方向が正面方向である状態から図11に示すように右眼球ERが左回転(右眼球の視線方向が左に移動)し、左眼球ELが右回転(左眼球の視線方向が右に移動)し、左右の眼球の視線方向が交差する輻輳が生じる、いわゆる寄り目になると、右眼球ERのプラスに帯電している角膜が右ノーズパッド電極42に近づき、マイナスに帯電している網膜が右テンプル電極32に近づく。同様に、左眼球ELのプラスに帯電している角膜が左ノーズパッド電極44に近づき、マイナスに帯電している網膜が左テンプル電極36に近づく。この状態で右眼球が右回転し、左眼球が右回転すると、図8の状態に戻る。このため、右、左テンプル電極32、36が接続される第1のA/Dコンバータ62から出力される第1のEOG信号ADC Ch0は変化がなく、凸波形も凹波形も現れない。右ノーズパッド電極42、右テンプル電極32が接続される第2のA/Dコンバータ64から出力される第2のEOG信号ADC Ch1は凸波形(上に凸な波形)の信号となる。左ノーズパッド電極44、左テンプル電極36が接続される第3のA/Dコンバータ66から出力される第3のEOG信号ADC Ch2は凸波形(上に凸な波形)の信号となる。 From the state where the line-of-sight direction shown in FIG. 8 is the front direction, the right eyeball ER rotates counterclockwise (the line-of-sight direction of the right eyeball moves to the left) and the left eyeball EL rotates to the right (the line-of-sight direction of the left eyeball) as shown in FIG. Moves to the right), causing congestion at which the line-of-sight directions of the left and right eyes intersect, so-called cross-eyed eyes, where the positively charged cornea of the right eyeball ER approaches the right nose pad electrode 42 and becomes negatively charged. The retina is approaching the right temple electrode 32. Similarly, the positively charged cornea of the left eyeball EL approaches the left nose pad electrode 44, and the negatively charged retina approaches the left temple electrode 36. When the right eyeball rotates to the right and the left eyeball rotates to the right in this state, the state returns to the state shown in FIG. Therefore, the first EOG signal ADC Ch0 output from the first A / D converter 62 to which the right and left temple electrodes 32 and 36 are connected does not change, and neither a convex waveform nor a concave waveform appears. The second EOG signal ADC Ch1 output from the second A / D converter 64 to which the right nose pad electrode 42 and the right temple electrode 32 are connected becomes a signal having a convex waveform (upwardly convex waveform). The third EOG signal ADC Ch2 output from the third A / D converter 66 to which the left nose pad electrode 44 and the left temple electrode 36 are connected becomes a signal having a convex waveform (upwardly convex waveform).

このように左右の眼球が逆向きに回転するので、第2のEOG信号ADC Ch1と第3のEOG信号ADC Ch2には同相の波形が現れる。 Since the left and right eyeballs rotate in opposite directions in this way, in-phase waveforms appear in the second EOG signal ADC Ch1 and the third EOG signal ADC Ch2.

左右の眼球の眼電位が同一で、かつ回転角の絶対値も同一である場合は、A/Dコンバータ62の+端子も−端子も同一方向(マイナス方向)に同一量変化するため、両者の相対値には変化が見られず、第1のEOG信号ADC Ch0には眼電位の変化が現れない。
しかし、現実的にはノーズパッド電極とテンプル電極を結ぶ平面が左右の眼球の中央部から僅かにずれるので、これらのずれ量に従って僅かな変化が現れる。
When the ocular potentials of the left and right eyeballs are the same and the absolute value of the rotation angle is also the same, both the + terminal and the-terminal of the A / D converter 62 change by the same amount in the same direction (minus direction). No change is seen in the relative value, and no change in the ocular potential appears in the first EOG signal ADC Ch0.
However, in reality, the plane connecting the nose pad electrode and the temple electrode is slightly displaced from the center of the left and right eyeballs, so that a slight change appears according to the amount of these displacements.

図8に示す視線方向が正面方向である状態から図12に示すように右眼球ERが右回転(右眼球の視線方向が右に移動)し、左眼球ELが左回転(左眼球の視線方向が左に移動)し、すなわち左右の眼球の視線方向が発散する開散が生じる、いわゆる離れ目になると、右眼球ERのプラスに帯電している角膜が右テンプル電極32に近づき、マイナスに帯電している網膜が右ノーズパッド電極42に近づく。同様に、左眼球ELのプラスに帯電している角膜が左テンプル電極36に近づき、マイナスに帯電している網膜が左ノーズパッド電極44に近づく。この状態で右眼球が左回転し、左眼球が左回転すると、図8の状態に戻る。このため、右、左テンプル電極32、36が接続される第1のA/Dコンバータ62から出力される第1のEOG信号ADC Ch0は変化がなく、凸波形も凹波形も現れない。右ノーズパッド電極42、右テンプル電極32が接続される第2のA/Dコンバータ64から出力される第2のEOG信号ADC Ch1は凹波形(下に凸な波形)の信号となる。左ノーズパッド電極44、左テンプル電極36が接続される第3のA/Dコンバータ66から出力される第3のEOG信号ADC Ch2は凹波形(下に凸な波形)の信号となる。このように左右の眼球が逆向きに回転するので、第2のEOG信号ADC
Ch1と第3のEOG信号ADC Ch2には同相のEOG信号が現れる。ただし、離れ目の場合の第2のEOG信号ADC Ch1と第3のEOG信号ADC Ch2は、寄り目の場合の第2のEOG信号ADC Ch1と第3のEOG信号ADC Ch2に対してそれぞれ逆相である。
From the state where the line-of-sight direction shown in FIG. 8 is the front direction, the right eyeball ER rotates to the right (the line-of-sight direction of the right eyeball moves to the right) and the left eyeball EL rotates to the left (the line-of-sight direction of the left eyeball) as shown in FIG. Moves to the left), that is, when the left and right eyeballs diverge in the line-of-sight direction, that is, at the so-called distant eye, the positively charged corneum of the right eyeball ER approaches the right temple electrode 32 and is negatively charged. The retinal is approaching the right nose pad electrode 42. Similarly, the positively charged cornea of the left eyeball EL approaches the left temple electrode 36, and the negatively charged retina approaches the left nose pad electrode 44. When the right eyeball rotates counterclockwise and the left eyeball rotates counterclockwise in this state, the state returns to the state shown in FIG. Therefore, the first EOG signal ADC Ch0 output from the first A / D converter 62 to which the right and left temple electrodes 32 and 36 are connected does not change, and neither a convex waveform nor a concave waveform appears. The second EOG signal ADC Ch1 output from the second A / D converter 64 to which the right nose pad electrode 42 and the right temple electrode 32 are connected becomes a concave waveform (downwardly convex waveform) signal. The third EOG signal ADC Ch2 output from the third A / D converter 66 to which the left nose pad electrode 44 and the left temple electrode 36 are connected becomes a concave waveform (downwardly convex waveform) signal. Since the left and right eyeballs rotate in opposite directions in this way, the second EOG signal ADC
In-phase EOG signals appear in Ch1 and the third EOG signal ADC Ch2. However, the second EOG signal ADC Ch1 and the third EOG signal ADC Ch2 in the case of cross-eyed eyes are in opposite phases with respect to the second EOG signal ADC Ch1 and the third EOG signal ADC Ch2 in the case of cross-eyed eyes, respectively. is there.

左右の眼球の眼電位が同一で、かつ回転角の絶対値も同一である場合は、A/Dコンバータ62の+端子も−端子も同一方向(プラス方向)に同一量変化するため、両者の相対値には変化が見られず、第1のEOG信号ADC Ch0には眼電位の変化が現れない。しかし、現実的にはノーズパッド電極とテンプル電極を結ぶ平面が左右の眼球の中央部から僅かにずれるので、これらのずれ量に従って僅かな変化が現れる。 When the ocular potentials of the left and right eyeballs are the same and the absolute value of the angle of rotation is also the same, the + terminal and the-terminal of the A / D converter 62 change by the same amount in the same direction (plus direction). No change is seen in the relative value, and no change in the ocular potential appears in the first EOG signal ADC Ch0. However, in reality, the plane connecting the nose pad electrode and the temple electrode is slightly displaced from the center of the left and right eyeballs, so that a slight change appears according to the amount of these displacements.

図13は、ユーザの種々な眼動と、A/Dコンバータ62、64、66から得られるEOG信号ADC Ch0、ADC Ch1、ADC Ch2の関係の一例を説明する眼電図(EOG)である。縦軸はA/Dコンバータ62、64、66(例えば、3.3V,24ビットのA/Dコンバータ)のサンプル値を示し、横軸は時間を示す。 FIG. 13 is an electrocardiogram (EOG) illustrating an example of the relationship between various eye movements of the user and the EOG signals ADC Ch0, ADC Ch1, and ADC Ch2 obtained from the A / D converters 62, 64, and 66. The vertical axis shows sample values of A / D converters 62, 64, 66 (for example, 3.3 V, 24-bit A / D converter), and the horizontal axis shows time.

図11に示すように、EOG信号ADC Ch0において凸波形も凹波形も現れず、EOG信号ADC Ch1とADC Ch2において凸波形が現れることにより、眼動検出部75は左右の眼球の視線方向の輻輳が生じる「寄り目」状態を検出する。図13には示していないが、図12に示すように、EOG信号ADC Ch0において凸波形も凹波形も現れず、EOG信号ADC Ch1とADC Ch2において凹波形が現れることにより、眼動検出部75は左右の眼球の視線方向の開散が生じる「離れ目」状態を検出する。このように輻輳と開散はEOG信号ADC Ch1とADC Ch2の波形の凹凸が異なり、他は同じであるので、以下の説明では、輻輳と開散を纏めて輻輳と称することもある。EOG信号ADC Ch1とADC Ch2の波形の振幅は輻輳の程度(輻輳角)、開散の程度に応じている。図14を参照して後述するが、振幅の変化の度合いは近距離程大きく、遠距離になるにつれて小さくなる。そのため、振幅変化の検出の感度は、近距離程高く、遠距離になるにつれて低くなる。 As shown in FIG. 11, neither a convex waveform nor a concave waveform appears in the EOG signal ADC Ch0, and a convex waveform appears in the EOG signals ADC Ch1 and ADC Ch2, so that the eye movement detection unit 75 is congested in the line-of-sight direction of the left and right eyeballs. Detects a "cross-eyed" condition that causes Although not shown in FIG. 13, as shown in FIG. 12, neither a convex waveform nor a concave waveform appears in the EOG signal ADC Ch0, and a concave waveform appears in the EOG signals ADC Ch1 and ADC Ch2, so that the eye movement detection unit 75 Detects a "distant eye" condition in which the left and right eyeballs diverge in the line-of-sight direction. As described above, congestion and divergence are the same except that the waveform irregularities of the EOG signals ADC Ch1 and ADC Ch2 are different. Therefore, in the following description, congestion and divergence may be collectively referred to as congestion. The amplitude of the waveforms of the EOG signals ADC Ch1 and ADC Ch2 depends on the degree of convergence (convergence angle) and the degree of divergence. As will be described later with reference to FIG. 14, the degree of change in amplitude is larger as the distance is shorter and becomes smaller as the distance is longer. Therefore, the sensitivity of detecting the amplitude change increases as the distance increases, and decreases as the distance increases.

図9に示すように、EOG信号ADC Ch0において凸波形が現れ、EOG信号ADC Ch1において凸波形が現れ、EOG信号ADC Ch2において凹波形が現れることにより、眼動検出部75は視線方向の左移動を検出する。 As shown in FIG. 9, a convex waveform appears in the EOG signal ADC Ch0, a convex waveform appears in the EOG signal ADC Ch1, and a concave waveform appears in the EOG signal ADC Ch2, so that the eye movement detection unit 75 moves to the left in the line-of-sight direction. Is detected.

図10に示すように、EOG信号ADC Ch0において凹波形が現れ、EOG信号ADC Ch1において凹波形が現れ、EOG信号ADC Ch2において凸波形が現れることにより、眼動検出部75は視線方向の右移動を検出する。 As shown in FIG. 10, a concave waveform appears in the EOG signal ADC Ch0, a concave waveform appears in the EOG signal ADC Ch1, and a convex waveform appears in the EOG signal ADC Ch2, so that the eye movement detection unit 75 moves to the right in the line-of-sight direction. Is detected.

EOG信号ADC Ch1とEOG信号ADC Ch2において、瞬間的にレベルが上昇して元に戻る同位相の1波〜3波の凸パルス波形により1回の瞬目1、2回の瞬目2、3回の瞬目3が検出される。EOG信号ADC Ch1とEOG信号ADC Ch2において、視線が上を向いたときの凸波形(上に凸な波形)と視線が下を向いたときの凹波形(下に凸な波形)の組合せ波形により、眼動検出部75は上下方向の眼球回転、すなわち目瞑りを検出する。このように、上下方向の瞬目および目瞑りによって発生する眼球の回転はEOG信号ADC Ch1またはADC Ch2のいずれか1つに基づいて検出可能であり、瞬目および目瞑りのみを検出する用途においては、左右眼球についてそれぞれ電極対を設ける必要はなく、いずれか一方の眼球についてのみ電極対を設けてもよい。 In the EOG signal ADC Ch1 and the EOG signal ADC Ch2, the level rises momentarily and returns to the original state. Due to the convex pulse waveforms of 1 to 3 waves of the same phase, the first blink 1, the second blink 2, 3 The second blink 3 is detected. In the EOG signal ADC Ch1 and the EOG signal ADC Ch2, a combination waveform of a convex waveform (upward convex waveform) when the line of sight is directed upward and a concave waveform (downward convex waveform) when the line of sight is directed downward is used. , The eye movement detection unit 75 detects vertical eye rotation, that is, eye closure. As described above, the rotation of the eyeball generated by the vertical blink and the eye closure can be detected based on either one of the EOG signals ADC Ch1 or ADC Ch2, and in the application of detecting only the blink and the eye closure. It is not necessary to provide electrode pairs for each of the left and right eyeballs, and electrode pairs may be provided for only one of the eyeballs.

実施形態による輻輳状態の変化を検出する実験結果の一例を示す。図1〜図4に示した眼電位検出装置の試作機を用いて、被験者が鼻の前方10cm先の指先を見ている状態からそれより遠くのマーカを見るように左右の眼球の視線方向の交点位置を変化する際の第2のEOG信号ADC Ch1の変化の一例を図14に示す。この場合、視線方向の交点が近から遠に変化するので、輻輳角は減少する。横軸は10cm先から奥行方向への視線方向の交点の移動距離であり、最初のプロットは視線方向の交点が10cm先から20cm先へ移動された場合のEOG振幅を示す。なお、10cmは安定して凝視できる最短距離である。EOG信号の最小検出電圧を50μVとしている。すなわち、眼動検出器部75はEOG信号が50μV以上変化すると、EOG信号の変化を検出でき、それに基づき視線方向の交点位置の変化、すなわち輻輳角の変化を検出でき、EOG信号が50μV以上変化しないと、EOG信号の変化を検出できない。なお、測定値を積分した平均値用いれば、EOG信号の最小検出電圧はより小さい電圧となるが、ここでは50μVとした。なお、EOG信号の振幅は電極の接触抵抗に依存し、接触抵抗が小さい電極材料を使用すれば、EOG信号の振幅は大きくなり、EOG信号の最小検出電圧は大きくなる。 An example of the experimental result for detecting the change in the congestion state according to the embodiment is shown. Using the prototype of the electro-oculography detector shown in FIGS. 1 to 4, in the line-of-sight direction of the left and right eyeballs so that the subject looks at the marker farther from the state where the subject is looking at the fingertip 10 cm ahead of the nose. FIG. 14 shows an example of the change of the second EOG signal ADC Ch1 when the intersection position is changed. In this case, since the intersection in the line-of-sight direction changes from near to far, the convergence angle decreases. The horizontal axis is the moving distance of the intersection in the line-of-sight direction from 10 cm ahead to the depth direction, and the first plot shows the EOG amplitude when the intersection in the line-of-sight direction is moved from 10 cm ahead to 20 cm ahead. Note that 10 cm is the shortest distance at which a person can stare stably. The minimum detection voltage of the EOG signal is 50 μV. That is, when the EOG signal changes by 50 μV or more, the eye motion detector 75 can detect the change in the EOG signal, and based on this, can detect the change in the intersection position in the line-of-sight direction, that is, the change in the convergence angle, and the EOG signal changes by 50 μV or more. Otherwise, the change in the EOG signal cannot be detected. If the average value obtained by integrating the measured values is used, the minimum detection voltage of the EOG signal becomes a smaller voltage, but here it is set to 50 μV. The amplitude of the EOG signal depends on the contact resistance of the electrode, and if an electrode material having a small contact resistance is used, the amplitude of the EOG signal becomes large and the minimum detection voltage of the EOG signal becomes large.

例えば、被験者が鼻の前方30cm先のマーカを見ている状態からより遠くのマーカを見る状態になるように輻輳角が減少した場合、EOG振幅が50μV増加すると、眼動検出部75はEOG振幅の変化を検出する。30cm先のマーカを見ている時のEOG振幅に50μVを加算した結果のEOG振幅は40cm先に対応する。すなわち、被験者が30cm先を見ている状態から被験者が40cm先を見る状態になるように輻輳角が減少すると、眼動検出部75はEOG振幅の変化を検出できる。10cmの変化に対応する輻輳角の減少に対応するEOG振幅の変化が検出できることは検出の分解能はかなり良いといえる。図14からは、被験者が50cm先を見ている状態から被験者が65cm先もしくはそれより遠方を見る状態になるように輻輳角が減少すると、EOG振幅の変化が検出でき、被験者が70cm先を見ている状態から1.4m先もしくはそれより遠方を見る状態になるように輻輳角が減少すると、EOG振幅の変化が検出できること等が分かる。 For example, when the convergence angle is reduced so that the subject looks at the marker 30 cm in front of the nose and looks at the marker farther away, when the EOG amplitude increases by 50 μV, the eye movement detection unit 75 moves the EOG amplitude. Detect changes in. The EOG amplitude as a result of adding 50 μV to the EOG amplitude when looking at the marker 30 cm ahead corresponds to 40 cm ahead. That is, when the convergence angle is reduced from the state where the subject is looking 30 cm ahead to the state where the subject is looking 40 cm ahead, the eye movement detection unit 75 can detect the change in the EOG amplitude. It can be said that the resolution of detection is quite good that the change in EOG amplitude corresponding to the decrease in the convergence angle corresponding to the change of 10 cm can be detected. From FIG. 14, when the convergence angle decreases from the state where the subject looks 50 cm ahead to the state where the subject looks 65 cm or farther away, the change in EOG amplitude can be detected, and the subject looks 70 cm ahead. It can be seen that a change in EOG amplitude can be detected when the convergence angle is reduced so as to look at 1.4 m ahead or farther from the state of being.

以上説明したように、第1実施形態によれば、右、左テンプル電極と、右、左ノーズパッド電極と、右、左の眼球の回転の影響を均等に受けるように配置された中性電極を備え、右、左眼球それぞれの左右回転を独立して検出することにより、輻輳を検出するメガネ型眼球回転位検出装置が提供される。中性電極からの中性電位が電極からのEOG信号をサンプリングするA/Dコンバータの中点電位とされるので、電極からのEOG信号がノイズの影響を受けず、正確に眼電位が検出されるので、正確な眼球回転が検出される。第1実施形態によれば、さらに、両眼球の左右回転(視線方向の左右移動)や眼球の上下回転も検出できる。 As described above, according to the first embodiment, the right and left temple electrodes, the right and left nose pad electrodes, and the neutral electrodes arranged so as to be evenly affected by the rotation of the right and left eyeballs. Provided is a spectacle-type eyeball rotation position detection device that detects congestion by independently detecting the left and right rotations of the right and left eyeballs. Since the neutral potential from the neutral electrode is the midpoint potential of the A / D converter that samples the EOG signal from the electrode, the EOG signal from the electrode is not affected by noise and the ocular potential is detected accurately. Therefore, accurate eye rotation is detected. According to the first embodiment, further, left-right rotation of both eyeballs (left-right movement in the line-of-sight direction) and up-down rotation of the eyeball can be detected.

第1実施形態の眼電位検出装置によれば、被検者の意識的な眼球回転である輻輳を検出することができるので、検出結果に応じた制御を行うことにより、被検者の意図に応じた制御を行う応用例を実現することができる。例えば、拡張現実(Augmented Reality、以下ARと称する)表示が可能なアイウェアにおいては、輻輳の検出に応じてAR表示のオン/オフや、AR画像の表示位置の調整をハンズフリーで制御することができる。 According to the electro-oculography detection device of the first embodiment, it is possible to detect congestion, which is the conscious eye rotation of the subject, and therefore, by performing control according to the detection result, the subject's intention is achieved. It is possible to realize an application example in which control is performed according to the situation. For example, in eyewear capable of displaying Augmented Reality (hereinafter referred to as AR), it is possible to control the ON / OFF of the AR display and the adjustment of the display position of the AR image hands-free according to the detection of congestion. Can be done.

また、ある作業には作業固有の輻輳変化が要求されることがあり、ユーザの輻輳変化のパターンを基準パターンと比較することにより、ユーザの作業に対する習熟度や、作業を正しく実施しているか否かの判断が可能である。 In addition, some tasks may require work-specific congestion changes, and by comparing the user's congestion change pattern with the reference pattern, the user's proficiency level in the work and whether or not the work is being performed correctly. It is possible to judge.

以下、輻輳の検出結果の応用例を説明する。応用例の1つはAR表示が可能なメガネ型ウェアラブル機器に眼電位検出装置を組み込み、輻輳の検出に基づき、AR表示を制御することである。例えば、輻輳の検出を機能切り替えスイッチとして応用できる。例えば、図8に示すようにユーザが正面の遠方を見ている時はAR表示をオフし、図11に示すように近距離を見る(輻輳状態)ように両眼の視線方向を変えると、AR表示が行われるように表示のオン、オフを制御することができる。AR画像の表示位置は近距離に設定されるので、ユーザがAR画像を見ている時は輻輳状態であるので、AR表示が続けられ、ユーザが遠方を見るように両眼の視線方向を変えると、AR表示がオフされる。これにより、ユーザの意図通りのAR表示制御が可能となる。以下、第2実施形態として、この応用例である手術支援のためのメガネ型ウェアラブル機器を説明する。 An application example of the congestion detection result will be described below. One of the application examples is to incorporate an electro-oculography detection device into a glasses-type wearable device capable of AR display, and control the AR display based on the detection of congestion. For example, congestion detection can be applied as a function changeover switch. For example, if the AR display is turned off when the user is looking at a distance in front of the user as shown in FIG. 8, and the line-of-sight direction of both eyes is changed so as to look at a short distance (congested state) as shown in FIG. It is possible to control the on / off of the display so that the AR display is performed. Since the display position of the AR image is set to a short distance, when the user is looking at the AR image, the AR image is in a congested state, so the AR display is continued and the line-of-sight direction of both eyes is changed so that the user looks at a distance. Then, the AR display is turned off. As a result, AR display control as intended by the user becomes possible. Hereinafter, as a second embodiment, a glasses-type wearable device for surgical support, which is an application example, will be described.

[第2実施形態]
図15は第2実施形態に係るメガネ型眼電位検出装置100の一例を正面から見た図である。第1実施形態の検出装置と異なるのは、右フレーム12、左フレーム14の少なくとも一部にAR表示用のディスプレイ(例えば、有機ELパネル又は液晶パネル)102、104が嵌め込まれている点である。AR画像を3D表示しない場合は、右フレーム12、左フレーム14の一方にはディスプレイ102又は104が嵌め込まれていなくてもよい。ここでは、AR画像は3D表示されるとする。EOG電極の配置は第1実施形態と同じである。AR表示可能なメガネ型眼電位検出装置100の応用例は種々あるが、第2実施形態としては、手術支援システムを例に説明する。手術を執刀する医師や手術に関係するスタッフがメガネ型眼電位検出装置100をかける。
[Second Embodiment]
FIG. 15 is a front view of an example of the glasses-type electro-oculography detection device 100 according to the second embodiment. The difference from the detection device of the first embodiment is that AR display displays (for example, an organic EL panel or a liquid crystal panel) 102 and 104 are fitted in at least a part of the right frame 12 and the left frame 14. .. When the AR image is not displayed in 3D, the display 102 or 104 may not be fitted in one of the right frame 12 and the left frame 14. Here, it is assumed that the AR image is displayed in 3D. The arrangement of the EOG electrodes is the same as that of the first embodiment. There are various application examples of the glasses-type electro-oculography detection device 100 capable of displaying AR, but as a second embodiment, a surgical support system will be described as an example. The doctor who operates the operation and the staff related to the operation wear the glasses-type electro-oculography detector 100.

図16はメガネ型眼電位検出装置100を含む手術支援システムの電気的な構成の一例を示すブロック図である。処理部30は図4に示した第1実施形態の構成に加えて表示コントローラ112が追加されている。表示コントローラ112はディスプレイ102、104のAR表示を制御する。AR表示の制御は、AR表示のオン/オフ制御、AR画像の表示位置制御(AR画像の輻輳角制御)等を含む。 FIG. 16 is a block diagram showing an example of an electrical configuration of a surgical support system including a glasses-type electro-oculography detection device 100. A display controller 112 is added to the processing unit 30 in addition to the configuration of the first embodiment shown in FIG. The display controller 112 controls the AR display of the displays 102 and 104. The AR display control includes ON / OFF control of the AR display, display position control of the AR image (convergence angle control of the AR image), and the like.

手術支援システムでは、複数の医師やスタッフが同じ手術に関わり、複数のメガネが使用されるので、メガネの処理部30に接続されるのは、スマートフォン等の携帯端末82より高性能のパーソナルコンピュータ等の制御装置120が好ましい。図示しないが、複数のメガネの処理部30が制御装置120に接続される。制御装置120はバイタルデータメモリ124、支援画像メモリ122、支援情報メモリ126を含む。なお、眼動検出部75も制御装置120内に設けてもよい。 In the surgery support system, since a plurality of doctors and staff are involved in the same surgery and a plurality of glasses are used, a personal computer or the like having higher performance than a mobile terminal 82 such as a smartphone is connected to the processing unit 30 of the glasses. The control device 120 of the above is preferable. Although not shown, a plurality of eyeglass processing units 30 are connected to the control device 120. The control device 120 includes a vital data memory 124, a support image memory 122, and a support information memory 126. The eye movement detection unit 75 may also be provided in the control device 120.

制御装置120にはバイタルデータ測定部127が接続され、患者の心電図、血圧、脈拍、輸血量累計等が測定され、制御装置120内のバイタルデータメモリ124に患者毎に格納される。支援画像メモリ122は手術の支援のための支援画像を格納する。必要に応じて、サーバ88内の手術支援データベース130内の支援画像が制御装置120にダウンロードされ、支援画像メモリ122に格納される。支援情報メモリ126は手術の支援のための支援テキストを格納する。必要に応じて、サーバ88内の手術支援データベース130内の支援テキストが制御装置120にダウンロードされ、支援情報メモリ126に格納される。 A vital data measuring unit 127 is connected to the control device 120, and the electrocardiogram, blood pressure, pulse, cumulative blood transfusion amount, etc. of the patient are measured and stored in the vital data memory 124 in the control device 120 for each patient. The support image memory 122 stores support images for supporting surgery. If necessary, the support image in the surgery support database 130 in the server 88 is downloaded to the control device 120 and stored in the support image memory 122. The support information memory 126 stores support texts for supporting surgery. If necessary, the support text in the surgery support database 130 in the server 88 is downloaded to the control device 120 and stored in the support information memory 126.

図17、図18を参照して、メガネ型眼電位検出装置100の動作の一例を説明する。ここでは、眼球から手術中の患部(現実世界)までの距離は約40cmと仮定する。医師が手術中の患部(現実世界)より手前、例えば眼球から約30cmの距離の点を見ている時は、眼動検出部75が輻輳を検出する。眼動検出部75は、図11に示すように、EOG信号ADC Ch0の波形が変化しないことと、EOG信号ADC Ch1とEOG信号ADC Ch2の波形が上に凸な波形となることに基づき、輻輳を検出する。眼動検出部75が輻輳を検出すると、制御装置120に対して手術の支援に関するAR画像を要求し、表示コントローラ112に対してAR表示を実施させる。AR表示の例は図17(a)に示すように手術中の患部(現実世界)に対してバイタルデータウィンドウ(AR画像)を半透明で重ねることである。ウィンドウは複数ページを含み、各ページは心電図、血圧、脈拍、輸血量累計等を表示する。患部が隠されないように、ウィンドウは画面の一部の領域に制限される。制御装置120は、処理部30からの要求に応答して、バイタルデータメモリ124から患者のバイタルデータを読み出し、処理部30へ転送する。 An example of the operation of the glasses-type electro-oculography detection device 100 will be described with reference to FIGS. 17 and 18. Here, it is assumed that the distance from the eyeball to the affected area (real world) during surgery is about 40 cm. When the doctor is looking at a point in front of the affected area (real world) during surgery, for example, at a distance of about 30 cm from the eyeball, the eye movement detection unit 75 detects congestion. As shown in FIG. 11, the eye movement detection unit 75 is congested based on the fact that the waveform of the EOG signal ADC Ch0 does not change and that the waveforms of the EOG signal ADC Ch1 and the EOG signal ADC Ch2 are convex upward. Is detected. When the eye movement detection unit 75 detects congestion, it requests the control device 120 for an AR image related to surgical support, and causes the display controller 112 to perform AR display. An example of AR display is to superimpose a vital data window (AR image) translucently on the affected area (real world) during surgery as shown in FIG. 17 (a). The window contains multiple pages, and each page displays an electrocardiogram, blood pressure, pulse rate, cumulative blood transfusion volume, etc. The window is confined to a portion of the screen so that the affected area is not hidden. In response to the request from the processing unit 30, the control device 120 reads the patient's vital data from the vital data memory 124 and transfers it to the processing unit 30.

AR画像が3D表示される際、左右の画像の輻輳角を調整することにより表示位置は任意に設定可能である。ここでは、バイタルデータウィンドウの表示位置は、眼動検出部75が輻輳を検出する距離と等しい約30cm前方の位置に設定される。そのため、バイタルデータウィンドウが表示される時、医師はその表示位置と同じ距離の点を見ているので、瞬時にウィンドウの内容を確認することができるとともに、ウィンドウを注視するために眼球を回転して輻輳角を調整する必要が無く、眼精疲労も生じない。 When the AR image is displayed in 3D, the display position can be arbitrarily set by adjusting the convergence angles of the left and right images. Here, the display position of the vital data window is set to a position about 30 cm forward, which is equal to the distance at which the eye movement detection unit 75 detects congestion. Therefore, when the vital data window is displayed, the doctor is looking at a point at the same distance as the display position, so that the contents of the window can be checked instantly and the eyeball is rotated to gaze at the window. There is no need to adjust the convergence angle, and eye strain does not occur.

バイタルデータウィンドウのページ切替は、一定時間、例えば1秒毎に自動的に行われてもよいし、眼動検出器75による眼球の他方向の回転に基づきユーザの意図により行われてもよい。例えば0.5秒以上の目瞑りが検出されると、ウィンドウのページが切り替えられてもよい。さらに、視線の移動方向に基づき、ウィンドウのページが切り替えられてもよい。例えば、視線が右に移動すると次ページに切り替えられ、視線が左に移動すると前ページに切り替えられてもよい。図17(b)はウィンドウのページが切り替えられた例を示す。 The page switching of the vital data window may be automatically performed for a certain period of time, for example, every second, or may be performed by the user's intention based on the rotation of the eyeball in the other direction by the eye movement detector 75. For example, if 0.5 seconds or more of eye closure is detected, the pages of the window may be switched. Further, the pages of the window may be switched based on the moving direction of the line of sight. For example, when the line of sight moves to the right, the page may be switched to the next page, and when the line of sight moves to the left, the page may be switched to the previous page. FIG. 17B shows an example in which the pages of the window are switched.

図17(a)又は図17(b)の状態で、医師等は手術中の患部(現実世界)(約40cmより遠方)を見るように視線方向を変更すると、眼動検出部75は、輻輳角が小さくなる(両眼の視線方向の交点までの距離が遠くなる)ことを検出し、表示コントローラ112に対してAR表示を停止させる。このため、医師等はメガネの右フレーム12、左フレーム14を通して図17(c)に示すような手術中の患部のみを観察する。 In the state of FIG. 17A or FIG. 17B, when a doctor or the like changes the line-of-sight direction so as to look at the affected area (real world) during surgery (farther than about 40 cm), the eye movement detection unit 75 is congested. It detects that the angle becomes smaller (the distance to the intersection in the line-of-sight direction of both eyes becomes longer), and stops the AR display on the display controller 112. Therefore, doctors and the like observe only the affected area during surgery as shown in FIG. 17C through the right frame 12 and the left frame 14 of the glasses.

図17(c)の状態で医師等がバイタルデータを参照したい場合、医師等は手元(約30cm)を見るように視線方向を変更する。眼動検出部75は、輻輳角が大きくなる(両眼の視線方向の交点までの距離が近くなる)ことを検出し、表示コントローラ112に対してAR表示を実施させ、図17(a)又は(b)に示すようなバイタルデータウィンドウが表示される。 When the doctor or the like wants to refer to the vital data in the state of FIG. 17 (c), the doctor or the like changes the line-of-sight direction so as to look at the hand (about 30 cm). The eye movement detection unit 75 detects that the convergence angle becomes large (the distance to the intersection in the line-of-sight direction of both eyes becomes short), causes the display controller 112 to perform AR display, and shows FIG. 17 (a) or The vital data window as shown in (b) is displayed.

輻輳角の増加/減少の判断は、図14に示すようなEOG振幅と視線の交点の移動距離との関係に基づいて、EOG電圧がある電圧以上低下/上昇したら、輻輳角が増加/減少したと判断できる。 The judgment of the increase / decrease of the convergence angle is based on the relationship between the EOG amplitude and the moving distance of the line-of-sight intersection as shown in FIG. 14, and when the EOG voltage decreases / increases by a certain voltage or more, the convergence angle increases / decreases. Can be judged.

このように、医師は、手術中に手術を支援するAR画像をハンズフリーで表示させたり、オフさせたりすることができる。手術中は手が塞がっているので、ハンズフリーでAR表示のオン/オフが切替られるのは効果が大きい。 In this way, the doctor can display or turn off the AR image that supports the surgery hands-free during the surgery. Since the hands are closed during the operation, it is very effective to switch the AR display on / off hands-free.

AR表示の他の例は、図18(a)に示すように支援画像でもよい。支援画像は同様な症状の他の患者に対する過去の手術例の画像でもよいし、当該患者に対する他の手術の際の画像でもよい。画像は静止画でも動画でもよい。このため、図示しないカメラにより、手術中の画像が撮影され、撮影画像がサーバ88にアップロードされ、手術支援データベース130に格納される。また、AR表示の他の例は、図18(b)に示すように支援情報でもよい。支援情報は実施中の手術に関する種々のテキストデータである。 Another example of the AR display may be a support image as shown in FIG. 18 (a). The support image may be an image of a past operation example for another patient with similar symptoms, or an image during another operation for the patient. The image may be a still image or a moving image. Therefore, an image during surgery is taken by a camera (not shown), the captured image is uploaded to the server 88, and is stored in the surgery support database 130. Further, another example of AR display may be support information as shown in FIG. 18 (b). Support information is various textual data regarding the surgery being performed.

支援情報の表示位置はバイタルデータウィンドウと同様に近くに設定される。しかし、支援画像の表示位置は手術中の患部(現実世界)と同じ約40cmの距離に設定してもよい。バイタルデータウィンドウや支援情報は手術中の患部と同時に見られることはないが、支援画像は患部と並べて比較されることが想定される。患部と支援画像を見比べる際に、表示位置が異なると、見比べる際に眼球の左右回転が必要になり、眼精疲労が生じる可能性がある。そのため、上述の説明とは異なり、支援画像は、図8のような眼球の状態の時に表示され、図11のような輻輳が検出されるとオフされる。なお、支援画像の位置と手術中の患部(現実世界)とが微妙にずれている場合、見比べる際、眼動検出部75が検出する輻輳角が微妙に変化する。表示コントローラ112がこの変化が小さくなるように支援画像の表示位置(左右画像の輻輳角)を調整すると、眼精疲労が生じる可能性をさらに低くすることができる。 The display position of the support information is set close to the vital data window. However, the display position of the support image may be set at a distance of about 40 cm, which is the same as the affected area (real world) during surgery. Vital data windows and support information are not seen at the same time as the affected area during surgery, but support images are expected to be compared side-by-side with the affected area. If the display position is different when comparing the affected area and the support image, it is necessary to rotate the eyeball left and right when comparing, which may cause eye strain. Therefore, unlike the above description, the support image is displayed when the eyeball is in the state shown in FIG. 8, and is turned off when congestion as shown in FIG. 11 is detected. When the position of the support image and the affected part (real world) during the operation are slightly deviated, the convergence angle detected by the eye movement detection unit 75 slightly changes when comparing. If the display controller 112 adjusts the display position of the support image (convergence angle of the left and right images) so that this change becomes small, the possibility of eye strain can be further reduced.

バイタルデータウィンドウから支援画像、支援情報への切り替えは、バイタルデータウィンドウのページ切替と同様に、眼動検出器75による眼球の他の方向の回転に基づきユーザの意図により行われてもよい。 The switching from the vital data window to the support image and the support information may be performed by the user's intention based on the rotation of the eyeball in the other direction by the eye movement detector 75, similarly to the page switching of the vital data window.

上記の例ではAR表示のオン/オフの切り替えに輻輳角の変化が用いられたが、検出した輻輳角が別の制御に使用され、AR表示のオン/オフの切り替えは別の眼動に基づいてもよい。例えば、複数回の目瞑りが検出されると、AR表示のオン/オフが切り替えられてもよい。そして、検出した輻輳角はAR画像の表示位置の制御に使われてもよい。すなわち、AR画像の左右画像の間隔(画像の輻輳角と称することもある)は、AR画像の表示開始時の左右の眼球の視線方向の交点までの距離に基づいて調節される。画像の輻輳角は表示コントローラ112により調整される。これにより、AR表示を注視するために眼球を左右回転する必要が無いので、AR表示を見る際に眼精疲労が生じない。 In the above example, the change of the convergence angle was used to switch the AR display on / off, but the detected convergence angle is used for another control, and the AR display on / off switching is based on another eye movement. You may. For example, when a plurality of eye closures are detected, the AR display may be switched on / off. Then, the detected convergence angle may be used to control the display position of the AR image. That is, the distance between the left and right images of the AR image (sometimes referred to as the convergence angle of the image) is adjusted based on the distance to the intersection of the left and right eyeballs in the line-of-sight direction at the start of displaying the AR image. The convergence angle of the image is adjusted by the display controller 112. As a result, it is not necessary to rotate the eyeball left and right in order to gaze at the AR display, so that eye strain does not occur when viewing the AR display.

輻輳角の変化とAR表示の制御の他の応用例を図19を参照して説明する。この例は、倉庫でのピッキングの例であり、ピッキング作業時に作業者はメガネ型眼電位検出装置100を着用する。 Another application example of the change of the convergence angle and the control of the AR display will be described with reference to FIG. This example is an example of picking in a warehouse, and an operator wears a glasses-type electro-oculography detection device 100 during picking work.

処理部30の構成は図16と同じでよいので、図示は省略する。制御装置120の構成は、バイタルデータ、支援画像、支援情報がピックアップリストに変更されるだけで、他は同様であるので、図示は省略する。制御装置120の代わりに、図4に示す第1実施形態と同様に、スマートフォン等の携帯端末84を用いてもよい。携帯端末84は位置情報を取得してもよい。サーバ88の構成も、手術支援データの代わりに倉庫内の棚の位置に関する地図情報や倉庫内の各棚の商品のリストや、ピックアップする商品のリストに変更されるだけで、他は同様であるので、図示は省略する。作業者毎のピックアップリストがサーバ88から制御装置120にダウンロードされる。 Since the configuration of the processing unit 30 may be the same as that in FIG. 16, the illustration is omitted. The configuration of the control device 120 is the same except that the vital data, the support image, and the support information are changed to the pickup list, and thus the illustration is omitted. Instead of the control device 120, a mobile terminal 84 such as a smartphone may be used as in the first embodiment shown in FIG. The mobile terminal 84 may acquire the position information. The configuration of the server 88 is the same except that the map information regarding the position of the shelves in the warehouse, the list of products on each shelf in the warehouse, and the list of products to be picked up are changed instead of the surgical support data. Therefore, the illustration is omitted. The pick-up list for each worker is downloaded from the server 88 to the control device 120.

この応用例でも、最初は、AR表示はオフであり、メガネの右フレーム12、左フレーム14のディスプレイは何も表示しておらず、透明である。このため、作業者はメガネの右フレーム12、左フレーム14を通して図19(a)に示すような倉庫内を注視する。制御装置120としての携帯端末84が位置情報を取得できる場合、サーバ88内の地図情報と、取得した位置情報に基づいて、各棚にある商品にエアタグがAR表示されてもよい。この時、作業者は数mあるいは数10m以上先を見ている。 Also in this application example, the AR display is initially turned off, and the displays of the right frame 12 and the left frame 14 of the glasses do not display anything and are transparent. Therefore, the operator watches the inside of the warehouse as shown in FIG. 19A through the right frame 12 and the left frame 14 of the glasses. When the mobile terminal 84 as the control device 120 can acquire the position information, the air tag may be AR-displayed on the products on each shelf based on the map information in the server 88 and the acquired position information. At this time, the worker is looking ahead by several meters or several tens of meters or more.

作業者が遠くの目標物を見ている状態から図11に示すように近くの目標物を見る状態になるように左右の眼球を、輻輳が生じる、いわゆる寄り目になるように、互いに反対の方向に左右回転し、眼動検出部75は輻輳を検出する。 The left and right eyeballs are moved from the state where the operator is looking at a distant target to the state where the worker is looking at a near target as shown in FIG. 11, in opposite directions so that congestion occurs, that is, so-called cross-eyed eyes. Rotates left and right, and the eye movement detection unit 75 detects congestion.

輻輳の検出に応じて、処理部30は、制御装置120に対して作業員がピックアップする商品を示すピックアップリストを要求し、表示コントローラ112に対してAR表示を開始させる。ピックアップリストの例を図19(b)に示す。ピックアップリストの表示位置も近くに設定される。ピックアップリストを見ている状態から図8に示す遠くの倉庫内を見る状態になるように左右の眼球を回転すると、眼動検出部75は輻輳を検出しなくなるので、表示コントローラ112に対してピックアップリストの表示を停止させる。 In response to the detection of congestion, the processing unit 30 requests the control device 120 for a pickup list indicating the products to be picked up by the worker, and causes the display controller 112 to start the AR display. An example of the pickup list is shown in FIG. 19 (b). The display position of the pickup list is also set nearby. When the left and right eyeballs are rotated from the state of looking at the pickup list to the state of looking at the distant warehouse shown in FIG. 8, the eye movement detection unit 75 does not detect congestion, so the pickup is picked up with respect to the display controller 112. Stop displaying the list.

ピックアップ作業も手術と同様手が離せない状況であるので、AR表示のオン/オフがハンズフリーで切り替えられることの効果は大きい。 As with surgery, the pickup work is a situation where you cannot take your hands off, so the effect of switching the AR display on / off hands-free is great.

図19ではエアタグは常時表示しているが、ユーザが遠くの目標物を見る時だけエアタグを表示し、近くの目標物を見る時はエアタグをオフしてもよい。例えば、作業者がビルのエレエータのメンテナンス作業に出かける際、訪問途中で目的のビルを探している時は、作業者は遠くの目標物を見ているので、ビルの名称、距離、作業目的等を含むエアタグが目的のビルに重ねて表示される。ここで、作業者が地図等を確認するために、手元を見ると、エアタグ表示はオフされてもよい。目的地に到着し、エレベータの前に来ると、作業者が点検する箇所を見ている時は点検個所にエアタグが表示される。作業者が手元を見ると、エアタグの代わりに作業マニュアル等がAR表示される。この例は観光案内にも応用できる。例えば、観光地において風景を見ている時は、そのスポットに関するエアタグを表示し、手元を見る時はエアタグをオフして、代わりに詳細な観光ガイドを表示してもよい。 Although the air tag is always displayed in FIG. 19, the air tag may be displayed only when the user looks at a distant target, and may be turned off when the user looks at a near target. For example, when a worker goes out for maintenance work on the elevator of a building, and is looking for the target building during the visit, the worker is looking at a distant target, so the name of the building, distance, work purpose, etc. The air tag containing is displayed overlaid on the target building. Here, when the worker looks at his / her hand to check the map or the like, the air tag display may be turned off. When you arrive at your destination and come in front of the elevator, an air tag will be displayed at the inspection point when the operator is looking at the inspection point. When the worker looks at his / her hand, the work manual or the like is displayed in AR instead of the air tag. This example can also be applied to tourist information. For example, when looking at a landscape at a tourist spot, an air tag related to the spot may be displayed, and when looking at a hand, the air tag may be turned off and a detailed tourist guide may be displayed instead.

輻輳の検出によるAR表示の他の例としては、スポーツ観戦に供するARグラスに眼電位検出装置を組み込むことが考えられる。試合の様子を様々なアングルで撮影しておき、リプレイ映像としてサーバに格納しておく。ARグラスがネットワークを介してサーバに接続される。観戦者は、常時は、試合を注視しており、遠方の目標物を見ている。この時、AR表示はオフしている。野球場の外野席に居る観戦者はホームベース上のクロスプレーの拡大画像を見たい時は、寄り目となるように眼球を回転し、AR表示を開始させることができる。AR表示においては、サーバから種々のリプレイ画像がダウンロードされ表示される。これにより、観戦者は眼球の回転により瞬時にリプレイ画像を楽しむことができる。 As another example of AR display by detecting congestion, it is conceivable to incorporate an electro-oculography detection device into AR glasses used for watching sports. The state of the game is shot from various angles and stored on the server as a replay video. The AR glass is connected to the server via the network. Spectators are always watching the game and looking at distant targets. At this time, the AR display is off. When a spectator in the outfield seat of a baseball stadium wants to see a magnified image of the close play on the home base, he or she can rotate the eyeball so as to be cross-eyed and start the AR display. In the AR display, various replay images are downloaded and displayed from the server. As a result, the spectator can instantly enjoy the replay image by rotating the eyeball.

上記説明では、輻輳が検出されると、AR表示を開始し、輻輳が検出されなくなると、AR表示を停止したが、この逆でもよい。すなわち、輻輳が検出されない状態で、AR表示を行い、輻輳が検出されると、AR表示を停止してもよい。 In the above description, the AR display is started when the congestion is detected, and the AR display is stopped when the congestion is no longer detected, but the reverse is also possible. That is, AR display may be performed in a state where congestion is not detected, and AR display may be stopped when congestion is detected.

[第3実施形態]
輻輳検出の他の応用例としては、作業手順の確認がある。図20はメガネ型眼電位検出装置を含む作業確認システムの電気的な構成の一例を示すブロック図である。作業確認にはAR表示は必須ではないが、確認結果を作業者に直ぐに伝えるためにAR表示を利用してもよい。処理部30は図16に示した第2実施形態と同じである。制御装置120の代わりに、図4に示す第1実施形態と同様に、スマートフォン等の携帯端末84を用いてもよい。制御装置120は視線移動判別部148、視線移動パターンメモリ142を含む。視線移動判別部148は眼動検出部75で検出された眼球回転の変化パターンから視線移動(視線方向右移動、視線方向左移動、視線方向交差(輻輳)を判別し、視線移動パターンを視線移動パターンメモリ142に格納する。視線移動パターンメモリ142のデータはネットワーク86を介してサーバ88にアップロードされる。
[Third Embodiment]
Another application of congestion detection is confirmation of work procedures. FIG. 20 is a block diagram showing an example of an electrical configuration of a work confirmation system including a glasses-type electro-oculography detection device. The AR display is not essential for work confirmation, but the AR display may be used to immediately convey the confirmation result to the worker. The processing unit 30 is the same as the second embodiment shown in FIG. Instead of the control device 120, a mobile terminal 84 such as a smartphone may be used as in the first embodiment shown in FIG. The control device 120 includes a line-of-sight movement determination unit 148 and a line-of-sight movement pattern memory 142. The eye movement determination unit 148 discriminates eye movement (eye movement right movement, eye direction left movement, eye direction crossing (congestion)) from the change pattern of eyeball rotation detected by the eye movement detection unit 75, and moves the eye movement pattern. Stored in the pattern memory 142. The data in the line-of-sight movement pattern memory 142 is uploaded to the server 88 via the network 86.

サーバ88は視線移動標準パターンメモリ144と作業手順判別部146を含む。作業の中には、作業固有の視線移動が要求される作業がある。例えば、鉄道業界においては、発車後の指差し確認においては、遠くの目標物と近くの目標物を所定の順序で確認することが求められている。また、橋、トンネル等の構造物の目視検査においても、目視すべき箇所が決まっているので、視線方向を所定のパターンで移動することが求められている。標準パターンメモリ144はこのように作業固有の視線方向移動の標準パターンを記憶している。作業手順判別部146は、制御装置120からアップロードされた作業者の視線移動パターンを標準パターンメモリ144内の視線移動標準パターンと比較し、作業者が正しく作業をしているか否かを判断できる。図示しないデータベースに作業者毎に記憶してもよい。判断結果の時間経過の変化により作業者の習熟度を推定できる。あるいは、作業手順判別部146が作業者が正しく作業をしていないと判断した場合、制御装置120を介して処理部30の表示コントローラ112にその旨を通知し、ディスプレイ102、104に注意メッセージを表示させてもよい。 The server 88 includes a line-of-sight movement standard pattern memory 144 and a work procedure determination unit 146. Some of the work requires movement of the line of sight peculiar to the work. For example, in the railway industry, in pointing confirmation after departure, it is required to confirm a distant target and a near target in a predetermined order. Further, even in the visual inspection of structures such as bridges and tunnels, since the points to be visually inspected are determined, it is required to move the line-of-sight direction in a predetermined pattern. In this way, the standard pattern memory 144 stores a standard pattern of movement in the line-of-sight direction peculiar to work. The work procedure determination unit 146 can compare the line-of-sight movement pattern of the worker uploaded from the control device 120 with the line-of-sight movement standard pattern in the standard pattern memory 144, and determine whether or not the worker is working correctly. Each worker may be stored in a database (not shown). The proficiency level of the worker can be estimated from the change in the judgment result over time. Alternatively, when the work procedure determination unit 146 determines that the operator is not working correctly, the display controller 112 of the processing unit 30 is notified via the control device 120, and a caution message is sent to the displays 102 and 104. It may be displayed.

視線移動の標準パターンの他の例として、自動車の運転に関するパターンがある。免許更新時の教習において、優良ドライバによる安全確認の様子がビデオで紹介されることがある。この際、単に見るだけではなく、実際に同じ安全確認を行った時の視線移動パターンを優良ドライバの視線移動パターンと比較して、安全確認の習熟度を判定してもよい。運送業においても、新人のドライバがベテランドライバの視線移動パターンと同じ視線移動パターンを覚えることにより、事故を減らすことができる。 Another example of a standard pattern of eye movement is a pattern related to driving a car. In the training when renewing the license, a video of the safety confirmation by a good driver may be introduced. At this time, the proficiency level of the safety confirmation may be determined by comparing the line-of-sight movement pattern when the same safety confirmation is actually performed with the line-of-sight movement pattern of a good driver, instead of simply looking at the driver. In the transportation industry as well, accidents can be reduced by having a new driver learn the same line-of-sight movement pattern as that of a veteran driver.

上記の説明はメガネに限らず、ゴーグルにも適用可能である。例えば、ノーズパッドの代わりにゴーグルの前面のフォームの一部に電極を設け、テンプルの代わりにベルトに電極を設けてもよい。 The above description is applicable not only to glasses but also to goggles. For example, instead of the nose pad, an electrode may be provided on a part of the foam on the front surface of the goggles, and instead of the temple, an electrode may be provided on the belt.

[キャリブレーション]
眼電図では、輻輳角の具体的な角度は得られず、輻輳状態となる眼球の回転方向だけが得られる。そのため、上記の実施形態では輻輳が検出され、応用例では、輻輳角自体には関わらず、輻輳の検出か否かの二値的な状態に基づいて制御が行われている。しかし、距離が既知の複数の目標物が存在する場合には、複数の目標物を見て、複数の距離に対する眼電図を定期的に測定することにより、既知の複数の距離に対する眼電位の値を求めることができ、3つ以上の輻輳状態を識別することがでる。例えば、遠方の目標物を見ている時はAR表示はオフで、中距離の目標物を見ている時は第1のAR画像を表示させ、近距離の目標物を見ている時は第2のAR画像を表示させてもよい。
[Calibration]
In the electrocardiogram, the specific angle of the convergence angle cannot be obtained, but only the rotation direction of the eyeball in the congestion state can be obtained. Therefore, in the above embodiment, congestion is detected, and in the application example, control is performed based on a binary state of whether or not congestion is detected, regardless of the congestion angle itself. However, when there are multiple targets with known distances, by looking at the multiple targets and periodically measuring the electrocardiogram for the multiple distances, the electrooculogram for the multiple known distances can be measured. Values can be determined and three or more congestion states can be identified. For example, the AR display is off when looking at a distant target, the first AR image is displayed when looking at a medium-distance target, and the first when looking at a short-distance target. The AR image of 2 may be displayed.

なお、電極の接触抵抗が変化(時間と共に低下)するため、距離に対する眼電位の絶対値は時間経過とともに変化し、長期的には距離の絶対値を保証できない。例えば、電極の使用開始直後は、接触抵抗が大きいので、眼電図の振幅が小さく、時間が経過すると抵抗が小さくなり、眼電図の振幅が大きくなる。しかし、定期的に距離に対する眼電位のキャリブレーションを行えば、眼電位の経時変化を推定でき、距離に対する眼電位の絶対値を保証することができる。例えば、手術やデスクワークなどの焦点距離が一定な作業や、作業工程的に、ある時点で既知の距離(レベル)の目標物を見ている事が保障される業務であれば、距離が既知の状態で定期的にキャリブレーションを行うことが可能である。 Since the contact resistance of the electrodes changes (decreases with time), the absolute value of the ocular potential with respect to the distance changes with the passage of time, and the absolute value of the distance cannot be guaranteed in the long term. For example, immediately after the start of use of the electrode, since the contact resistance is large, the amplitude of the electrocardiogram is small, and as time passes, the resistance becomes small and the amplitude of the electrocardiogram becomes large. However, if the electrooculogram with respect to the distance is calibrated regularly, the change with time of the electrooculogram can be estimated, and the absolute value of the electrooculogram with respect to the distance can be guaranteed. For example, if the work has a constant focal length such as surgery or desk work, or if it is a work process that guarantees that the target at a known distance (level) is being viewed at a certain point in time, the distance is known. It is possible to calibrate regularly in the state.

さらに、人体の電位自体が変動することがあるが、これも定期的なキャリブレーションにより補償することができる。 Furthermore, the potential of the human body itself may fluctuate, which can also be compensated for by regular calibration.

[実施形態の効果の纏め]
上述した実施形態によれば、右眼球の左右回転と左眼球の左右回転を独立して検出することができるので、左右眼球の視線方向の交差である輻輳を検出することができる。輻輳は無意識には発生ぜず、被検者の意識的な眼球回転により発生する。そのため、輻輳の検出に応じた制御を行うことにより、被検者の意図に応じたハンズフリー制御を行うことができる。例えば、AR表示を行うメガネ型ウェアラブル端末において、寄り目とすることによりAR画像を表示開始させ、遠方の目標物を見ることによりAR画像を表示終了させることができる。
[Summary of effects of embodiments]
According to the above-described embodiment, since the left-right rotation of the right eyeball and the left-right rotation of the left eyeball can be detected independently, it is possible to detect the convergence which is the intersection of the left and right eyeballs in the line-of-sight direction. Congestion does not occur unconsciously, but is caused by the subject's conscious eye rotation. Therefore, hands-free control can be performed according to the intention of the subject by performing control according to the detection of congestion. For example, in a glasses-type wearable terminal that performs AR display, it is possible to start displaying an AR image by making a cross-eyed eye and end displaying the AR image by looking at a distant target.

AR表示には単眼表示と両眼表示がある。本実施形態は単眼表示にも適用できるが、両眼表示の場合、左右眼球の輻輳の検出は効果がある。両眼によるAR画像の3D表示では、左右の画像の間隔(これも輻輳角と称する)が任意に設定されるが、現実世界を見ている時の左右眼球の輻輳角と、AR画像の輻輳角が異なると、現実世界とAR画像を見比べる際に、いちいち左右眼球の輻輳角を調整しなければならず、眼精疲労の原因となる。しかし、AR画像の左右の画像の輻輳角が左右眼球の輻輳角に一致するように設定されれば、このような輻輳角調整のための左右眼球の回転が不要となり、眼精疲労が生じない。 The AR display includes a monocular display and a binocular display. This embodiment can also be applied to monocular display, but in the case of binocular display, detection of congestion in the left and right eyes is effective. In the 3D display of AR images by both eyes, the distance between the left and right images (also called the convergence angle) is arbitrarily set, but the convergence angles of the left and right eyes when looking at the real world and the convergence of the AR image. If the angles are different, the convergence angles of the left and right eyeballs must be adjusted each time when comparing the AR image with the real world, which causes eye fatigue. However, if the convergence angles of the left and right images of the AR image are set to match the convergence angles of the left and right eyeballs, the rotation of the left and right eyeballs for adjusting the convergence angle becomes unnecessary, and eye strain does not occur. ..

作業中の眼球の回転の変化を検出し、その経時パターンを求め、これを標準パターンと比較することにより、作業内容を客観的に確認することできる。例えば、保守点検等の作業において、遠い目標物、近い目標物の確認が必要な場合、実際の作業中の輻輳を検出する事により、手順に従った作業をおこなっているかを確認できる。確認結果はアラームとして作業者に通知されてもよい。保守点検ではないが、鉄道の発車後の指差し確認にも実施形態は応用可能である。 The work content can be objectively confirmed by detecting the change in the rotation of the eyeball during the work, obtaining the time-dependent pattern, and comparing this with the standard pattern. For example, when it is necessary to confirm a distant target or a near target in work such as maintenance and inspection, it is possible to confirm whether the work is performed according to the procedure by detecting congestion during the actual work. The confirmation result may be notified to the operator as an alarm. Although it is not a maintenance inspection, the embodiment can also be applied to pointing confirmation after the train departs.

標準パターンとの比較は、作業内容の確認だけではなく、輻輳を伴う作業手順の習熟のためにも使用できる。例えば、免許更新時の教習において、優良ドライバによる安全確認の様子がビデオで紹介されることがある。この際、単に見るだけではなく、実際に同じ安全確認を行った時の視線移動パターンを優良ドライバの視線移動パターンと比較して、理想的な輻輳変化をより詳細に理解する事ができる。 The comparison with the standard pattern can be used not only for confirming the work contents but also for mastering the work procedure with congestion. For example, in the training at the time of license renewal, a video of a good driver confirming safety may be introduced. At this time, it is possible to understand the ideal congestion change in more detail by comparing the line-of-sight movement pattern when the same safety confirmation is actually performed with the line-of-sight movement pattern of a good driver, rather than simply looking at it.

なお、眼球の左右回転は、右眼球と左眼球が互いに逆向きに回転する(輻輳)ことに限らず、右眼球と左眼球が同じ向きに回転する視線右移動、視線左移動も含み、これらを輻輳検出と組み合わせてハンズフリー制御を実行してもよい。また、眠気が増した状態で、輻輳状態の発生とともに発生する左右方向の視線右移動、視線左移動に基づき、眼球振盪の検出も可能である。これにより、眠気のある被検者に警告を発することもできる。さらに、眼球の水平方向の回転に限らず、上下方向の回転も検出し、眼球の水平方向、上下方向の回転とを組み合わせてハンズフリー制御を実行してもよい。 The left-right rotation of the eyeball is not limited to the rotation of the right eyeball and the left eyeball in opposite directions (convergence), but also includes the right eye movement and the left eye movement in which the right eyeball and the left eyeball rotate in the same direction. May be combined with congestion detection to perform hands-free control. In addition, it is possible to detect nystagmus based on the left-right movement of the line of sight and the left-hand movement of the line of sight in the left-right direction that occur with the occurrence of a congestion state in a state of increased drowsiness. This can also alert a drowsy subject. Further, not only the horizontal rotation of the eyeball but also the vertical rotation may be detected, and the hands-free control may be executed by combining the horizontal rotation of the eyeball and the vertical rotation of the eyeball.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment as it is, and at the implementation stage, the components can be modified and embodied within a range that does not deviate from the gist thereof. In addition, various inventions can be formed by an appropriate combination of a plurality of components disclosed in the above-described embodiment. For example, some components may be removed from all the components shown in the embodiments. In addition, components from different embodiments may be combined as appropriate.

32…右テンプル電極、36…左テンプル電極、42…右ノーズパッド電極、44…左ノーズパッド電極、46…中性電極、62,64,66…A/Dコンバータ、75…眼動検出部。 32 ... right temple electrode, 36 ... left temple electrode, 42 ... right nose pad electrode, 44 ... left nose pad electrode, 46 ... neutral electrode, 62, 64, 66 ... A / D converter, 75 ... eye movement detection unit.

Claims (6)

現実世界の画像に対して右画像と左画像からなる両眼の拡張現実画像を重ねて表示する表示部と、
ユーザの右眼球の視線方向と左眼球の視線方向が交差する角度を検出する検出器と、
前記検出器によって検出された前記角度に応じて前記表示部で表示される前記拡張現実画像の右画像と左画像の間隔を調整する表示コントローラと、
を具備する電子機器。
A display unit that superimposes an augmented reality image of both eyes consisting of a right image and a left image on an image in the real world,
A detector that detects the angle at which the line-of-sight direction of the user's right eyeball and the line-of-sight direction of the left eyeball intersect,
A display controller that adjusts the distance between the right image and the left image of the augmented reality image displayed on the display unit according to the angle detected by the detector.
Electronic device equipped with.
前記表示コントローラは、前記表示部で表示される前記拡張現実画像を前記検出器によって検出された前記角度に応じて変える、請求項1記載の電子機器。 The electronic device according to claim 1, wherein the display controller changes the augmented reality image displayed on the display unit according to the angle detected by the detector. 前記表示コントローラは、前記表示部で表示される前記拡張現実画像の表示又は非表示を前記検出器によって検出された前記角度に応じて制御する、請求項1記載の電子機器。 The electronic device according to claim 1, wherein the display controller controls the display or non-display of the augmented reality image displayed on the display unit according to the angle detected by the detector. 表示部により、現実世界の画像に対して右画像と左画像からなる両眼の拡張現実画像を重ねて表示することと、
検出器により、ユーザの右眼球の視線方向と左眼球の視線方向が交差する角度を検出することと、
表示コントローラにより、前記検出器によって検出された前記角度に応じて前記表示部で表示される前記拡張現実画像の右画像と左画像の間隔を調整することと、
を具備する表示方法。
The display unit superimposes the augmented reality image of both eyes consisting of the right image and the left image on the image in the real world.
The detector detects the angle at which the line-of-sight direction of the user's right eyeball and the line-of-sight direction of the left eyeball intersect.
The display controller adjusts the distance between the right image and the left image of the augmented reality image displayed on the display unit according to the angle detected by the detector.
Display method including.
前記表示コントローラは、前記表示部で表示される前記拡張現実画像を前記検出器によって検出された前記角度に応じて変える、請求項4記載の表示方法。 The display method according to claim 4, wherein the display controller changes the augmented reality image displayed on the display unit according to the angle detected by the detector. 前記表示コントローラは、前記表示部で表示される前記拡張現実画像の表示又は非表示を前記検出器によって検出された前記角度に応じて制御する、請求項4記載の表示方法。 The display method according to claim 4, wherein the display controller controls the display or non-display of the augmented reality image displayed on the display unit according to the angle detected by the detector.
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