JP2023138124A - 傾き検出装置、視線検出装置、ヘッドマウントディスプレイ、網膜投影型表示装置、検眼装置、ユーザ状態推定装置、運転支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】小型化可能な傾き検出装置を提供すること。【解決手段】本発明の一態様に係る傾き検出装置は、第１面と第２面とを含む支持体と、前記第１面に設けられた光源と、前記光源からの光を導光する導光部材と、前記導光部材により導光された光を前記第２面側に出射させる光出射部と、前記第２面に設けられ、前記光出射部から出射された光の前記立体物による反射光の受光信号を出力する第１受光部と、前記第１受光部からの受光信号に基づき、前記立体物の傾き情報を出力する出力部と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、傾き検出装置、視線検出装置、ヘッドマウントディスプレイ、網膜投影型表示装置、検眼装置、ユーザ状態推定装置、運転支援システムに関する。

従来から、人間の眼球等の立体物の傾き検出装置が知られている。このような傾き検出装置は、視線検出装置や、ヘッドマウントディスプレイ、網膜投影型表示装置、検眼装置等において使用される。

また、光反射率が異なるパターンで構成される読取対象を光走査し、その反射光を受光して光電変換した信号から情報を読み取る光学情報読取装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この光学情報読取装置では、発光部と該発光部からの光を偏向する可動走査ミラーとを備えた基板部と、発光部からの光を走査ミラーへ誘導する反射面を有する反射部と、発光部から放射され、走査ミラーへ誘導される光を平行光にするコリメータ部と、をウエハ状に形成し、これらを積層して接合している。

しかしながら、特許文献１の構成では、装置を小型化する点において改善の余地がある。

本発明は、小型化可能な傾き検出装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る傾き検出装置は、第１面と第２面とを含む支持体と、前記第１面に設けられた光源と、前記光源からの光を導光する導光部材と、前記導光部材により導光された光を前記第２面側に出射させる光出射部と、前記第２面に設けられ、前記光出射部から出射された光の前記立体物による反射光の受光信号を出力する第１受光部と、前記第１受光部からの受光信号に基づき、前記立体物の傾き情報を出力する出力部と、を有する。

本発明によれば、小型化可能な傾き検出装置を提供できる。

実施形態に係る視線検出装置の全体構成例の図である。 実施形態に係る光学ユニットの下面図である。 図２のIII－III切断線における断面図である。 実施形態に係る光学ユニットの上面図である。 実施形態に係る光学ユニットにおける第１基板の上面図である。 実施形態に係る処理部のハードウェア構成例のブロック図である。 実施形態に係る処理部の機能構成例のブロック図である。 第１実施形態に係る光源の構成例の図である。 図８のIX－IX切断線における断面図である。 第２実施形態に係る光源の構成例の図である。 図１０のXI－XI切断線における断面図である。 第３実施形態に係る視線検出装置の構成例の図である。 第４実施形態に係る網膜投影型表示装置の構成例の図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一の構成部分には同一符号を付し、重複した説明を適宜省略する。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための傾き検出装置を例示するものであって、本発明を以下に示す実施形態に限定するものではない。以下に記載されている構成部品の形状、その相対的配置、パラメータの値等は特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。

近年、サイバー空間と実空間を融合したサービスへの注目が集まっている。網膜投影型表示装置等の眼鏡型映像表示装置は、その中核を担う装置として技術開発および製品化が進められている。

眼鏡型映像表示装置は、没入型とシースルー型に大別される。没入型の眼鏡型映像表示装置においては視線検出装置の組み込みが標準となってきている。一方、シースルー型の眼鏡型映像表示装置では、筐体の小型化や、軽量化、眼鏡と遜色のない外観を実現するために、各種センサやカメラの搭載は最小限に止められる。視線検出のみを行う装置には上市されているものはあるが、視線検出装置が搭載された表示装置は上市されていない。

眼鏡型映像表示装置における画像処理は、現状、外付けの端末により行われる場合が多い。シースルー型の眼鏡型映像表示装置は、拡張現実（AR：Augmented Reality）分野において今後市場拡大が期待されている。小型化および軽量化に加えて、人の認知行動を妨げず、自然に視覚情報へアクセスできることが、シースルー型の眼鏡型映像表示装置に求められている。また、視野角拡大や、画像鮮明度の向上、ヒューマンマシンインターフェースの高性能化および多様化が、シースルー型の眼鏡型映像表示装置に求められている。

眼鏡型映像表示装置において使用される非画像方式で小型の視線検出装置として、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを用いて眼球上でレーザ光を走査させ、眼球からの反射光の受光信号に基づき眼球の傾きを検出する技術が知られている。非画像方式とは、画像を用いない方式をいう。また、非画像方式で可動部をもたず、複数の光源からの光の眼球による反射光を受光し、眼球の回旋角度を推定する視線検出技術が知られている。

しかしながら、眼鏡型映像表示装置は、一般的な眼鏡と同等の大きさの収容部材に、複数のセンサや、その駆動回路、信号検出回路、フィードバック回路、演算回路、バッテリー等を収容することが求められる。視線検出装置においても、光源、可動ミラー、光検出部等の構成部、並びにこれら構成部を駆動および制御する電気回路、視線情報を取得する電気回路等を収容部材に収容することが求められる。これら各構成部を収容部材内に収容するためには、各構成部の小型化および高精度な実装技術が求められる。

本実施形態では、小型化可能な視線検出装置等の傾き検出装置を提供する。また、本実施形態では、高精度な実装が可能な傾き検出装置を提供する。さらに、本実施形態では、例えば、シースルー型の眼鏡型映像表示装置に搭載が期待され、非画像方式の視線検出装置を提供する。

以下、傾き検出装置の一例として、眼鏡型支持体に実装され、眼鏡型支持体を装着する人間の眼球の傾き角度を視線方向として検出する視線検出装置を説明する。人間の眼球は、立体物の一例である。視線検出装置は、人間が視線を向けた方向に傾く眼球の傾き情報を、人間の視線方向を示す情報（視線方向情報）として検出する。眼球の傾き情報は、直接傾き角度を示す情報の他、眼球の傾き角度以外の傾き角度に関する情報を含む。

以下の説明では、人間の右目の眼球を例示するが、左目の眼球であっても同様である。また２つの視線検出装置を両目の眼球にそれぞれ適用することもできる。なお、立体物は、眼球に限定はされず、曲率を有する三次元物体であれば、本実施形態を適用可能である。

［実施形態］
＜視線検出装置１０の構成例＞
図１は、視線検出装置１０の全体構成の一例を示す図である。視線検出装置１０は、光学ユニット５０と、反射集束部材６０と、眼鏡型支持体７０と、処理部１００と、を有する。眼鏡型支持体７０は、レンズ７１と、眼鏡フレーム７２と、蔓部７３と、継手７４と、を含む。眼鏡フレーム７２はレンズ７１を支持する。継手７４は、眼鏡フレーム７２と蔓部７３とを傾斜可能に接続する。蔓部７３は、光学ユニット５０を内部に収容することにより保持する。眼鏡型支持体７０は、光学ユニット５０に含まれる第１支持体を保持する保持部材の一例である。

眼鏡型支持体７０は、人間の頭部に装着可能である。眼鏡型支持体７０が装着されると、光学ユニット５０は、装着した人間の眼球３０に近接した位置（眼前）に配置される。光学ユニット５０は、光源、光出射部１３、第１受光部１４等を含むユニットである。光学ユニット５０は、処理部１００からの駆動信号Ｄｒに応じて光源が射出するレーザ光Ｌ０を、光出射部１３を通して反射集束部材６０に向けて照射する。

反射集束部材６０は、眼鏡型支持体７０に設けられる。反射集束部材６０は、光出射部１３からのレーザ光Ｌ０を眼球３０に向けて反射するとともに集束させる。反射集束部材６０は、一例として凹面ミラーである。反射集束部材６０は、眼鏡型支持体７０が人の顔に装着された場合に、装着した人の鼻近傍に配置されるように、眼鏡フレーム７２に設けられる。反射集束部材６０による集束光Ｌ１は、眼球３０の瞳孔３１近傍に入射する。

集束光Ｌ１の眼球３０への入射角度は、正視時における眼球３０の瞳孔３１の中心に所定角度で入射するように調整されている。眼球３０における瞳孔３１の表面（角膜３２の表面）は、水分を含む透明体であり、一般に約２～４［％］の反射率を有する。眼球３０の瞳孔３１近傍に入射した集束光Ｌ１は、眼球３０の瞳孔３１の表面において反射される。瞳孔３１による反射光Ｌ２は、光学ユニット５０の第１受光部１４に入射する。第２受光部１２は、反射光Ｌ２の受光信号Ｓを処理部１００に出力する。

処理部１００は、この受光信号Ｓに基づいて眼球３０の回旋角度を推定する。処理部１００は、この回旋角度に対応する眼球３０の視線情報Ｅを出力する。また処理部１００は、光学ユニット５０からの光量監視信号Ｍに基づいて駆動信号Ｄｒを出力することにより、光源が射出するレーザ光Ｌ０の光量を制御する。

図２から図４は、視線検出装置１０が有する光学ユニット５０の構成を例示する図である。図２は光学ユニット５０の下面図である。図２は、図１において、眼球３０がある方向から光学ユニット５０を視た図である。図３は図２のIII－III切断線における断面図である。図４は光学ユニット５０の上面図である。図５は光学ユニット５０において第２基板２を取り除いた状態での第１基板１の上面図である。

図３に示すように、光学ユニット５０は、第１基板１と、第２基板２と、スペーサ部材３と、光源１１と、導光部材２０と、光出射部１３と、第１受光部１４と、を有する。導光部材２０は、第１プリズム２１と、第２プリズム２２と、第１貫通孔２３と、を含む。

第１基板１は、第１面１ａと、第２面１ｂと、を含む支持体の一例である。第１基板１は、光源１１および第１受光部１４を実装可能な実装基板である。第２面１ｂは、第１基板１における第１面１ａとは反対の面である。第１基板１の第１面１ａには、光源１１と、第２受光部１２と、アンプ１５と、が実装されている。第１基板１の第２面１ｂには、第１受光部１４と、コネクタ１６と、が実装されている。コネクタ１６は、フレキシブル基板１７と接続している。光出射部１３は、第１基板１を貫通する貫通孔である。

第２基板２は、少なくとも導光部材２０を支持する第２支持体の一例である。第２基板２は、第１基板１に向き合い、第１基板１の法線方向から視て第１基板１と重なるように設けられている。なお、第１基板１の法線方向から視ることを以下では平面視という。スペーサ部材３は、第１基板１と第２基板２との間に設けられる。第２基板２は、スペーサ部材３を介して接着部材等により第１基板１に固定される。

第２基板２における第１基板１に向き合う面とは反対の面には、第１プリズム２１と、第２プリズム２２と、ビームスプリッタ２４と、が実装されている。また第２基板２には、第１貫通孔２３と、第２貫通孔２５と、第３貫通孔２６と、が形成されている。第１貫通孔２３は、平面視において光出射部１３の貫通孔と重なっている。第２貫通孔２５は、平面視において光源１１を内側に含んでいる。第３貫通孔２６は、平面視において第２受光部１２を内側に含んでいる。

光源１１はレーザ光Ｌ０を発する。第１プリズム２１は光源１１からのレーザ光Ｌ０をビームスプリッタ２４に向けて反射する。ビームスプリッタ２４は、第１プリズム２１からのレーザ光Ｌ０のうちの一部を第２受光部１２に向けて反射し、残りを透過する。第２プリズム２２は、ビームスプリッタ２４を透過したレーザ光Ｌ０を第１貫通孔２３に向けて反射する。第２プリズム２２により反射されたレーザ光Ｌ０は、第１貫通孔２３および光出射部１３を通過した後、反射集束部材６０に向けて照射される。

第１受光部１４は、眼球３０により反射された反射光Ｌ２の受光信号Ｓを出力する。アンプ１５は、受光信号Ｓを電気的に増幅する。コネクタ１６は、アンプ１５により増幅された受光信号Ｓを入力する。光学ユニット５０は、コネクタ１６を介して入力された受光信号Ｓを、フレキシブル基板１７を通して処理部１００に出力する。

光源１１は、ＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ；Vertical Cavity Surface Emitting LASER）素子が二次元配列されたＶＣＳＥＬアレイである。光源１１は、１個のＶＣＳＥＬアレイごとに個別に駆動できる。本明細書では、個別駆動されるＶＣＳＥＬアレイの最小単位を発光部と呼ぶ。各発光部は、指向性と有限の広がり角を有するレーザ光を発する。ＶＣＳＥＬアレイは発光部の一例である。

光源１１により発光されるレーザ光の波長は、視線を検出される「人」の視認が阻害されないように、非可視光である近赤外光の波長であることが好ましい。但し、これに限定されず、光源１１により発光されるレーザ光の波長は、可視光であってもよい。

光源１１は、ＶＣＳＥＬアレイに限定されず、ＬＤ（半導体レーザ；Laser Diode）やＬＥＤ（発光ダイオード；Light Emitting Diode）、ＬＤ以外のレーザ光源等であってもよい。ＶＣＳＥＬアレイは２次元面内での集積化が容易であるため、ウェアラブル装置への小型実装できるという点において好ましい。

導光部材２０は、光源１１からのレーザ光Ｌ０を導光する。導光部材２０は、光源１１からの光を導光できればいかなる構成であってもよい。例えば、導光部材２０は、レンズ、回折格子、光ファイバ等の少なくとも１つを含んでもよい。

光出射部１３は、導光部材２０により導光されたレーザ光Ｌ０を第１面１ａ側から第２面１ｂ側に出射させる。光出射部１３は、導光部材２０により導光された光を出射できればいかなる構成であってもよい。例えば、光出射部１３は、第１基板１を貫通する切り欠きやスリット等を含んでもよい。また導光部材２０に含まれるレンズ、回折格子、光ファイバ、光透過部材、減光フィルタ等において光が出射される部分を光出射部１３としてもよい。光出射部１３の形状は、円形状の他、楕円形状、矩形状、多角形状等であってもよい。

ビームスプリッタ２４は、光源１１からのレーザ光Ｌ０を２以上の光に分割する光分割部材の一例である。ビームスプリッタ２４は、キューブ型に限らず、プレート型等であってもよい。

第２受光部１２は、ビームスプリッタ２４により分割されたレーザ光Ｌ０の反射光および透過光のうち、第２受光部１２が受光した光の光量に対応する光量監視信号Ｍを出力する。第２受光部１２には、フォトダイオード等の受光素子や、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子等を使用できる。第２受光部１２は、第１基板１の第１面１ａに配置される。第２受光部１２は、光量監視信号Ｍを処理部１００に出力する。

第１受光部１４は、第２面１ｂに設けられる。第１受光部１４は、光出射部１３から出射されたレーザ光Ｌ０の眼球３０による反射光Ｌ２を受光し、受光信号Ｓを出力する。本実施形態では、第１受光部１４は、受光した光の光強度を示す信号と、第１受光部１４へ入射する反射光Ｌ２の位置を示す信号の両方を出力可能なＰＳＤ(光位置検出器;Position Sensitive Detector)である。但し、第１受光部１４は、受光した光の光強度を示す信号を出力する単画素のＰＤ（Photo Detector）であってもよいし、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子であってもよい。ＰＳＤは、眼球３０による反射光Ｌ２を高感度に検出し、反射光Ｌ２の入射位置と、光源１１における発光部の位置と、に基づき視線方向を精度よく検出できる点において好適である。

反射集束部材６０および第１受光部１４の配置は、図１および図３に示したものに限らない。反射集束部材６０および第１受光部１４の配置は、光源１１の複数の発光部により発光されるレーザ光Ｌ０のうち１つだけが眼球３０の傾きに応じて最終的に第１受光部１４に入射する配置であればよい。眼球３０と第１受光部１４との間に、偏向光学素子等が設けられていてもよい。

処理部１００は、第１受光部１４からの受光信号Ｓに基づき、眼球３０の視線情報を出力する出力部の一例である。処理部１００は、駆動信号Ｄｒを出力することにより、光源１１の各発光部を順次発光させることができる。処理部１００は、第１受光部１４から入力した受光信号Ｓに基づき、視線方向を推定する処理を実行する。処理部１００の配置位置は特に限定されないが、例えば蔓部７３等である。

第１受光部１４に入射する反射光Ｌ２が光源１１に含まれるどの発光部から発光されたレーザ光Ｌ０に由来するものであるかは、視線方向によって異なる。このため、処理部１００は、第１受光部１４の受光信号Ｓを光源１１における発光部の位置に基づき、視線方向を推定する。処理部１００は、光源１１における発光部の位置と、第１受光部１４に入射する反射光Ｌ２の位置と、所定の眼球モデルと、を用いて視線方向を推定できる。処理部１００は、推定した視線方向に基づく視線情報Ｅを出力する。

光源１１は、複数の発光部を有することに加え、高速時間変調が可能である。視線検出装置１０は、例えば、直交性を有する符号化パターンに従って、光源１１により発光されるレーザ光Ｌ０を時間変調する。視線検出装置１０は、第１受光部１４の受光信号Ｓから、第１受光部１４に入射する反射光Ｌ２に適合した符号化パターンを有する成分を抽出する。これにより、視線検出装置１０は、変調を伴わない外部環境からの光の影響を除去して出力信号のＳＮ比を向上させることができる。視線検出装置１０は、明るい環境下において視線方向を検出しやすくなるとともに、眼球３０に照射される集束光Ｌ１の光量を低減可能にする。集束光Ｌ１の光量を低減すると、眼球３０への安全性が向上する。

視線検出装置１０は、光源１１に含まれる各発光部を順次発光させる。順次発光は、各発光部を並行して発光させる場合と比較して、眼球３０に照射される集束光Ｌ１の光強度を低減できる点において有利である。複数の発光部の全てを並行して発光させる場合には、発光部の個数分の光源変調部等の光源駆動部を用意する必要がある。視線検出装置１０は、一つずつ発光させるために、発光部の個数分の光源変調部等の光源駆動部を用意する必要が無い。このため、視線検出装置１０は、光源駆動部を小型および軽量に実装できる。

なお、本実施形態では、光学ユニット５０および処理部１００を蔓部７３に収容する例を示すが、これに限定されるものではなく、ヘッドマウントディスプレイやヘッドギア型の保持構造体等を用いてもよい。

＜処理部１００のハードウェア構成例＞
図６は、処理部１００のハードウェア構成の一例を説明するブロック図である。処理部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、ＳＳＤ（Solid State Drive）１０４と、を有する。また処理部１００は、光源駆動回路１０５と、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換回路１０６と、入出力Ｉ／Ｆ（Interface）１０７とを有する。これらは、システムバス１０８を介して相互に通信可能に接続している。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２やＳＳＤ１０４等の記憶装置からプログラムやデータをＲＡＭ１０３上に読み出す。ＣＰＵ１０１は、読み出したプログラムを実行することにより、処理部１００全体の制御や後述する機能を実現する。なお、ＣＰＵ１０１の有する機能の少なくとも一部は、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の電子回路により実現されてもよい。

ＲＯＭ１０２は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することが可能な不揮発性の半導体メモリ（記憶装置）である。ＲＯＭ１０２は、処理部１００の起動時に実行されるＢＩＯＳ（Basic Input／Output System）、ＯＳ設定およびネットワーク設定等のプログラム、並びにデータを格納している。ＲＡＭ１０３は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の半導体メモリ（記憶装置）である。

ＳＳＤ１０４は、処理部１００による処理を実行するプログラムや各種データが記憶された不揮発性メモリである。なお、ＳＳＤはＨＤＤ（Hard Disk Drive）であってもよい。

光源駆動回路１０５は、光源１１に電気的に接続し、駆動信号Ｄｒに従って光源１１に駆動電圧を出力する電気回路である。光源駆動回路１０５は、光源１１の備える複数の発光部を順次発光させる。

駆動電圧には矩形波、正弦波、または所定の波形形状の電圧波形を使用でき、光源駆動回路１０５は、これらの電圧波形の周期（周波数）を変化させて、駆動電圧の周期を変調できる。

Ａ／Ｄ変換回路１０６は、第１受光部１４および第２受光部１２それぞれに電気的に接続する。Ａ／Ｄ変換回路１０６は、第１受光部１４が出力するアナログ電圧信号である受光信号ＳをＡ／Ｄ変換したデジタル電圧データを出力する。またＡ／Ｄ変換回路１０６は、第２受光部１２が出力するアナログ電圧信号である光量監視信号ＭをＡ／Ｄ変換したデジタル電圧データを出力する。

入出力Ｉ／Ｆ１０７は、ＰＣ（Personal Computer）や映像機器等の外部機器と接続するインターフェースである。

＜処理部１００の機能構成例＞
図７は、処理部１００の機能構成の一例を説明するブロック図である。図７に示すように、処理部１００は、発光駆動部１１０と、信号入力部１１１と、演算部１２０と、視線情報出力部１３０と、を有する。

発光駆動部１１０は、光源１１に駆動信号Ｄｒを出力することにより、光源１１が備える複数の発光部にレーザ光Ｌ０を射出させる。また発光駆動部１１０は、信号入力部１１１からの光量監視信号Ｍに基づき、光源１１が射出するレーザ光Ｌ０の光量を制御する。発光駆動部１１０の機能は、光源駆動回路１０５等により実現される。

信号入力部１１１は、第１受光部１４から入力した受光信号ＳをＡ／Ｄ変換したデジタル電圧信号を、演算部１２０の備える眼球回旋角度推定部１２１に出力する。また信号入力部１１１は、第２受光部１２から入力した光量監視信号ＭをＡ／Ｄ変換したデジタル電圧信号を発光駆動部１１０に出力する。信号入力部１１１の機能は、Ａ／Ｄ変換回路１０６等により実現される。

演算部１２０は、眼球回旋角度推定部１２１と、視線情報取得部１２２と、を有する。信号入力部１１１により入力した受光信号Ｓに基づき、眼球３０の瞳孔位置を取得する演算処理を実行する。演算部１２０の機能は、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２に記憶されたプログラムを実行すること等により実現される。

眼球回旋角度推定部１２１は、信号入力部１１１からの受光信号Ｓに基づき、眼球３０の回旋角度を推定する。眼球回旋角度推定部１２１は、推定した回旋角度データを視線情報取得部１２２に出力する。視線情報取得部１２２は、眼球回旋角度推定部１２１による眼球３０の回旋角度情報に基づき、瞳孔３１の位置情報を取得する処理を実行する。また視線情報取得部１２２は、瞳孔３１の位置から視線情報Ｅを取得する処理を実行する。視線情報取得部１２２は、視線情報出力部１３０を介して視線情報Ｅを外部装置等に向けて出力する。視線情報出力部１３０は、入出力Ｉ／Ｆ１０７等により実現される。

視線検出装置１０では、光源１１から眼球３０へ照射される集束光Ｌ１が眼球３０に入射する入射角度と、眼球３０の回旋角度の算出式と、が予め定められている。眼球３０の回旋角度の算出式は、１次関数または２次関数を含む。但し、集束光Ｌ１の入射角度と、第１受光部１４の受光面上での位置と、に基づき回旋角度を定めることができれば式の形式は特に限定されない。本実施形態では、簡単な近似式として２次関数による算出式が採用されている。

集束光Ｌ１が眼球３０に入射する角度の決定には、眼球３０の表面形状モデルを利用できる。例えば、一般的な眼球の表面形状モデルとして古くから知られている略式模型眼（例えば、「眼の光学的機構」、精密機械２７－１１、１９６１参照）等を利用できる。

一方、眼球３０への集束光Ｌ１の入射角度は、第１受光部１４への反射光Ｌ２の入射位置が受光面の中心になるように、光線追跡計算等により予め決定される。また、第１受光部１４の受光面への反射光Ｌ２の入射位置は、眼球３０への集束光Ｌ１の入射角度、眼球３０における集束光Ｌ１の反射位置、および眼球３０の接面の傾きに基づき、理論解析により決定される。理論解析の解から、多項式近似により眼球３０の回旋角度を推定する逆演算式（近似式）が決定される。

眼球３０への集束光Ｌ１の入射角度と、眼球３０の回旋角度と、を推定する逆演算式は、処理部１００のＲＯＭ１０２やＳＳＤ１０４等のメモリに記憶される。この逆演算式は、発光駆動部１１０による発光部の変更や、演算部１２０による視線情報Ｅの取得処理において参照される。

［第１実施形態］
＜光源１１の構成例＞
図８および図９を参照して光源１１の構成について説明する。図８は、第１実施形態に係る光源１１の構成を例示する図である。図９は、図８のIX－IX切断線における断面図である。

図８に示すように、光源１１は、それぞれが発光部４０を有する１１ｃｈ～１９ｃｈの９個のＶＣＳＥＬアレイ８０を有する。ＶＣＳＥＬアレイ８０が有する発光部４０は、個片化された発光部に対応する。個片化とは、完全に切断されている状態を意味する。複数の発光部４０同士の間には、空気層８１が設けられている。空気層８１は、発光部４０を含むＶＣＳＥＬアレイ８０同士の間において空気が存在する層である。

本実施形態では、光源１１は、複数の発光部４０を１チップ内に含むＶＣＳＥＬアレイではなく、発光部４０ごとの個別チップであるＶＣＳＥＬアレイ８０がウエハ面内に製作されたものである。ＶＣＳＥＬアレイ８０は、パターニングされた粘着部材を用いて選択的にピックアップされ、ドナー基板上に転写される。このような光源１１の製作工程は、マイクロトランスファー工程である。

光源１１に複数のＶＣＳＥＬアレイ８０を用いる場合には、ＶＣＳＥＬアレイ８０同士の間隔を適正化することにより、光学部材数を削減する効果が得られる。一方、非周期構造のＶＣＳＥＬアレイ８０を比較的疎な間隔により配置する構成を半導体製造工程により製造することは好ましくない。ウエハ当たりのＶＣＳＥＬアレイ８０の取出数が少なく、量産効果が得られないためである。

マイクロトランスファー工程によって複数のＶＣＳＥＬアレイ８０が製作されることにより、光源１１は、複数のＶＣＳＥＬアレイ８０を無駄なく配置可能になる。省スペースおよび小型化のためには、光源１１におけるＶＣＳＥＬアレイ８０は、フリップチップ実装に対応した電極構成を有することが好ましい。図８では、一方の電極を共通化してＧＮＤに接続した構成を例示している。

図９に示すように、ＶＣＳＥＬアレイ８０は、発光部４０と、電極４１と、導電性部材４２と、第１半導体基板４３と、第２半導体基板４４と、を有する。電極４１は、アノード端子４１ｐと、カソード端子４１ｎと、を含む。導電性部材４２は、導電性部材４２ｐと、導電性部材４２ｎと、を含む。導電性部材４２ｐは、発光部４０とアノード端子４１ｐとを接続する。導電性部材４２ｎは、発光部４０とカソード端子４１ｎとを接続する。

ＶＣＳＥＬアレイ８０は、多層膜をメサ加工した形状を有する。隣接する発光部４０におけるメサ構造が金属等の導電性部材４２によって被覆されることにより、ＶＣＳＥＬアレイ８０は、図９では例えばｎ型電極として利用できる。導電性部材４２がバンプとして溶融圧縮されることにより、電極４１と発光部４０とが導通し、ＶＣＳＥＬアレイ８０への電流注入が可能になる。

ＶＣＳＥＬアレイ８０の数が多い場合には、配線の交差が生じるため、スルーホールを有する多層基板を用いて共通電極を異なる層に設けることが好ましい。すなわち、カソード端子４１ｎおよびアノード端子４１ｐは、両面基板または多層基板の異なる層に電気的に接続していることが好ましい。

＜視線検出装置１０の作用効果＞
視線検出装置１０の作用効果について説明する。例えば、特許文献１は、平坦基板上に、複数の反射面や端面発光型のレーザダイオード、モニタ用フォトダイオード、コリメータレンズが積層配置された光走査モジュールを開示している。この光走査モジュールは、走査ミラーを周回するようにレーザ光線を配光する。この光走査モジュールは、走査ミラーへレーザ光線を照射し、透明ガラスカバーを透過させる。

しかしながら、特許文献１の構成では、所望の出射角が得られるように走査ミラーを３次元的に配置する必要がある。また、可動空間を確保するために空隙領域を設ける必要がある。さらに、端面発光型のレーザダイオードを用いるため、サブマウントによる高さ調整が必要である。コリメータレンズとのアライメントも容易ではない。端面発光型のレーザダイオードは光線の断面プロファイルが歪むため、ビーム成型のための光学部品が必要となる。これらのことから、特許文献１に記載の構成を用いると、視線検出装置１０が大型化する場合がある。

本実施形態に係る視線検出装置１０（傾き検出装置）は、第１基板１（第１支持体）と、光源１１と、導光部材２０と、光出射部１３と、第１受光部１４と、処理部１００（出力部）と、を有する。光源１１は、第１基板１の第１面１ａに設けられる。第１受光部１４は、第１基板１の第２面１ｂに設けられる。この構成により、第１基板１において、第１受光部１４が設けられた面とは反対の面に光源１１や、光源１１を駆動させる電子回路、第１受光部１４からの信号を処理する電子回路等を配置できる。この結果、小型化可能な視線検出装置１０を提供できる。

また、視線検出装置１０は、可動部を全く含まない構成が可能であるため、可動域となる空間を確保しなくてもよい。また、視線検出装置１０は、可動機構を駆動制御するための駆動回路や電源も不要である。これらによっても視線検出装置１０を小型化できる。

第１受光部１４は、大きな受光面積であることが好ましい。この理由について説明する。レーザ光Ｌ０は眼球３０に照射される。その反射光Ｌ２が第１受光部１４の受光面に入射する。反射光Ｌ２は、眼球３０の傾きに応じた第１受光部１４の受光面上の位置に入射する。また反射光Ｌ２は、眼球３０の表面形状に応じて広がりをもって第１受光部１４の受光面に入射する。これらのため、第１受光部１４の受光面は、受光面積を大きくすると、反射光Ｌ２の位置検出や反射光Ｌ２の光量確保のために有利となる。以上より、第１受光部１４の受光面が大きな受光面積であることが好ましい。

また、本実施形態では、第１基板１は、光源１１および第１受光部１４を実装可能な実装基板である。この構成により、電気接続が必要な光源１１および第１受光部１４を第１基板１に集約して実装できるため、光学ユニット５０の取り扱いが容易になる。

なお、本実施形態では、光学ユニット５０が第１基板１と第２基板２とを有する構成を示したが、光学ユニット５０は第２基板２を必ずしも有さなくてもよい。光学ユニット５０が第２基板２を有さない場合には、導光部材２０やビームスプリッタ２４は、第１基板１上に設置される。

また、本実施形態では、光源１１は、複数の発光部４０を有する。複数の発光部４０それぞれの発光を切り替え、レーザ光Ｌ０の眼球３０への入射角度を切り替えることにより、眼球３０の動きに追尾したトラッキングが可能になる。

また、本実施形態では、複数の発光部４０同士の間には、空気層８１が設けられている。この構成により、複数の発光部４０同士の配置を適正化できるため、第１受光部１４への反射光Ｌ２の入射位置を制御したり、反射光Ｌ２のレーザビーム形状を制御したりするための光学素子が不要となる。この結果、光学部品数を究極的に削減できる。また、電子部品の実装精度、または電子部品の実装装置を用いた実装精度、によって光学部品を実装できる。これらの結果、光学部品数が少なく、実装が容易である視線検出装置１０を提供できる。

適正な偏光方位角にそろった直線偏光を出射する複数の発光部４０を有する光源１１を用いるとさらに好ましい。眼球３０に入射するレーザ光の偏光を一意に決定できるため、特殊な偏光部材を備えることなしに、眼球３０内部に侵入する光の光量を低減できるためである。

また、本実施形態では、ビームスプリッタ２４（光分割部材）と、第２受光部１２と、を有する。第２受光部１２は、第１基板１の第１面１ａに配置される。この構成により、導光部材２０およびビームスプリッタ２４等の電気接続が不要な構成部を第２基板２に集約できるため、光学ユニット５０の取り扱いが容易になる。

また、本実施形態では、発光部４０は、カソード端子４１ｎと、アノード端子４１ｐと、を含む。カソード端子４１ｎおよびアノード端子４１ｐは、両面基板または多層基板の異なる層に電気的に接続してもよい。この構成により、光源１１の配線スペースを減らし、隙間領域を有効に活用でき、視線検出装置１０を小型化できる。

また、本実施形態では、少なくとも導光部材２０を支持する第２基板２と、第１基板１と第２基板２との間に設けられるスペーサ部材３と、を有する。導光部材２０およびビームスプリッタ２４は、光の入出射面が平坦な光学素子であるため、高い実装精度は要求されず、スペーサ部材３を用いた第１基板１と第２基板２の積層により、実装精度的には十分である。これより光学部品数が少なく、実装が容易である視線検出装置を提供できる。

［第２実施形態］
第２実施形態に係る視線検出装置の光源について説明する。なお、同一構成部には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。この点は、以降に示す実施形態においても同様である。

＜光源１１ａの構成例＞
図１０および図１１を参照して、第２実施形態に係る視線検出装置１０ａが有する光源１１ａの構成を説明する。図１０は、第２実施形態に係る光源１１ａの構成を例示する図である。図１１は、図１０のX－X切断線における断面図である。

図１０に示すように、光源１１ａは、複数のＶＣＳＥＬアレイ８０と、複数の第２受光部１２ａと、を有する。複数のＶＣＳＥＬアレイ８０は、それぞれ単一の発光部４０を有する。複数の第２受光部１２ａは、複数のＶＣＳＥＬアレイ８０のそれぞれと隣接する位置に設けられる。複数の第２受光部１２ａは、複数のＶＣＳＥＬアレイ８０と対をなす。第２受光部１２ａは、例えばフォトダイオードであるが、光強度に応じた電気信号を出力できるものであれば、これに限定されない。

第２受光部１２ａは、複数の発光部４０同士の間に配置されている。ＶＣＳＥＬアレイ８０の配列は疎であるため、ＶＣＳＥＬアレイ８０と同じ個数分の第２受光部１２ａをＶＣＳＥＬアレイ８０の隣に配置可能となる。視線検出装置１０は、各ＶＣＳＥＬアレイ８０から出力されるレーザ光Ｌ０の光量を、第２受光部１２ａにより個別に検出できる。

ＶＣＳＥＬアレイ８０から射出されたレーザ光Ｌ０を第２受光部１２ａにより検出するためには、レーザ光Ｌ０の一部を第２受光部１２ａが位置する方向に偏向させる必要がある。

本実施形態では、図１１に示すように、視線検出装置１０ａは、第１プリズム２１とＶＣＳＥＬアレイ８０との間に偏光異方性部材１１４を有する。偏光異方性部材１１４は、複数の発光部それぞれからの光を偏向させる偏向部材の一例である。偏光異方性部材１１４は、複数のＶＣＳＥＬアレイ８０それぞれからのレーザ光Ｌ０が、対をなす第２受光部１２ａに入射するように偏向させる。

偏光異方性部材１１４は、直交する２つの偏光成分、もしくは右回り偏光と左回り偏光成分のうち、一方を透過し、他方を第２受光部１２ａに入射させるように回折により偏向させる。ＶＣＳＥＬアレイ８０からのレーザ光Ｌ０の偏光異方性部材１１４による１次回折光Ｌ３は、第２受光部１２ａに入射する。

偏光異方性部材１１４は、例えば液晶分子を配向した後、ポリマー化することにより、液晶の配向パターンに依存した偏光異方性を発現させることができる。ここでは光量検出ができればよいため、必ずしも高効率に回折させなくてもよい。

光源１１ａを有する視線検出装置は、視線検出装置１０におけるレーザ光Ｌ０の光量検出を可能にするとともに、視線検出装置１０におけるビームスプリッタ２４、第２受光部１２および第３貫通孔２６が不要とする。これにより視線検出装置をさらに小型化できる。

上記以外の効果は、第１実施形態と同様である。

［第３実施形態］
図１２は、第３実施形態に係る視線検出装置１０ｂの構成を例示する図である。視線検出装置１０ｂは、眼鏡型支持体７０に保持される反射集束部材６０と、反射集束部材６０からの光を受光する第３受光部９１と、有する。

光源１１は、第１発光部としての発光部４０と、第２発光部としての発光部４５と、を含む。第１受光部１４は、発光部４０により発せられたレーザ光Ｌ０が反射集束部材６０により反射集束された集束光Ｌ１の眼球３０による反射光Ｌ２の受光信号Ｓを出力する。第３受光部９１は、発光部４５により発せられたレーザ光Ｌ４が反射集束部材６０により反射集束された集束光Ｌ５の受光信号Ｔを出力する。

第１受光部１４による受光信号Ｓの出力と、第３受光部９１による受光信号Ｔの出力は、１つの受光部で行われても良い。このとき、受光信号Ｔと受光信号Ｓは、時系列パターンが異なるため、それぞれのパターンを内積演算することにより区別できる。

処理部１００ａは、第１受光部１４からの受光信号Ｓおよび第３受光部９１からの受光信号Ｔに基づき、反射集束部材６０の位置および角度が補償された視線情報Ｅを出力する。例えば、処理部１００ａは、ＲＯＭ１０２やＳＳＤ１０４等のメモリに記憶された逆演算式を、受光信号Ｔに基づいて補正することにより、反射集束部材６０の位置および角度が補償された視線情報Ｅを出力する。逆演算式は、眼球３０への集束光Ｌ１の入射角度と眼球３０の回旋角度とを推定するものである。

例えば、反射集束部材６０は、装着者が眼鏡型支持体７０を装着した際等に、その位置や角度がずれる場合がある。反射集束部材６０の位置または角度のずれにより、視線検出装置は装着者の視線方向を正しく検出できない場合がある。本実施形態では、眼球３０を経由していない集束光Ｌ５の第３受光部９１による受光信号Ｔを用いる。このため、反射集束部材６０の位置または角度のずれを検出し、その視線情報Ｅへの影響を補償することが可能になる。この結果、本実施形態では、視線検出のロバスト性に優れた視線検出装置１０ｂを提供できる。

上記以外の効果は、第１実施形態と同様である。

［第４実施形態］
図１３は、第４実施形態に係る網膜投影型表示装置２００の構成の一例を説明する図である。網膜投影型表示装置２００は、ＲＧＢ（Red、Green、Blue）レーザ光源６１と、走査ミラー６２と、平面ミラー６３と、ハーフミラー６４と、画像生成部６５と、視線検出装置１０と、を有する。網膜投影型表示装置２００は、網膜投影型表示装置２００を装着した人間の網膜に画像を投影して表示する。網膜投影型表示装置２００は、ヘッドマウントディスプレイの一例である。

ＲＧＢレーザ光源６１は、ＲＧＢ３色のレーザ光を時間的に変調して出力する。走査ミラー６２は、ＲＧＢレーザ光源６１からの光を二次元的に走査する。走査ミラー６２は、ＭＥＭＳミラー等である。但し、これに限定されるものではなく、ポリゴンミラー、ガルバノミラー等、光を走査する反射部を有するものであればよい。小型化および軽量化の点ではＭＥＭＳミラーが有利となる。なお、ＭＥＭＳミラーの駆動方式は、静電式、圧電式、電磁式等の何れであってもよい。

平面ミラー６３は、ハーフミラー６４に向けて走査ミラー６２による走査光を反射する。ハーフミラー６４は、入射する光の一部を透過し、一部を眼球３０に向けて反射する。ハーフミラー６４は、凹型の曲面形状を有する。ハーフミラー６４は、反射した光を眼球３０の瞳孔３１の近傍に集束させ、網膜３３の位置で結像させる。これにより、走査光で形成される画像を網膜３３に投影する。図中破線で示されている光６１ａは、網膜３３上に画像を形成する光を表している。なお、ハーフミラー６４は、必ずしも反射光と透過光の光量が１対１にならなくてもよい。

視線検出装置１０は、眼球３０の傾き、つまり視線方向のフィードバック信号Ｆｄを画像生成部６５に送信する。

画像生成部６５は、走査ミラー６２の振れ角制御機能と、ＲＧＢレーザ光源６１の発光制御機能とを有している。また、画像生成部６５は、視線検出装置１０から視線方向のフィードバック信号Ｆｄを受信する。視線検出装置１０により取得された視線情報Ｅに応じて制御信号Ｃｔを出力することにより、走査ミラー６２の振れ角と、ＲＧＢレーザ光源６１の発光を制御し、画像の投影角度、または画像内容を書き換える。これにより、視線方向の変化に追従（アイトラッキング）した画像を網膜３３上に形成できる。

なお、本実施形態では、網膜投影型表示装置２００をウェアラブル端末であるヘッドマウントディスプレイとした一例を示したが、これに限定されない。例えば網膜投影型表示装置２００は、人間の頭部に直接装着させるだけでなく、固定部等の部材を介して間接的に人の頭部に装着させるもの（頭部装着型表示装置）であってもよい。また、左右眼用に一対の網膜投影型表示装置２００を設けた両眼式の網膜投影型表示装置としてもよい。

また、本実施形態では、網膜投影型表示装置２００が視線検出装置１０を備える構成を例示したが、網膜投影型表示装置２００は視線検出装置１０ａまたは視線検出装置１０ｃを備えてもよい。

［その他の好適な実施形態］
以上、本発明の実施形態の例について記述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば上述した実施形態では、眼球３０の傾きを検出する装置を光学装置の一例として示したが、これに限定されるものではない。例えばロボットハンド等に光学装置を実装し、対象物の一例としてのロボットハンドの傾きを検出してもよい。

また本実施形態は、眼球の傾きや瞳孔位置（角膜）の検出する機能を有する検眼装置にも適用できる。検眼装置とは、視力検査、眼屈折力検査、眼圧検査、眼軸長検査など種々の検査を行う事が出来る装置を指す。検眼装置は、眼球に非接触で検査可能な装置であって、被験者の顔を支持する支持部と、検眼窓と、検眼に際し被検者の眼球の向き（視線の向き）を一定にする表示を行う表示部と、制御部と、測定部とを有している。測定部の測定精度を上げるために眼球（視線）を動かさず一点を見つめることが求められ、被検者は支持部に顔を固定し、検眼窓から表示部に表示される表示物を凝視する。このとき、眼球の傾き位置を検出する際に、本実施形態の眼球の傾き位置検知装置が利用可能である。眼球の傾き位置検知装置は測定の妨げにならないよう、測定部の側方に配置される。眼球の傾き位置検知装置で得られた眼球の傾き位置（視線）情報は、制御部にフィードバック可能で、眼球の傾き位置情報に応じた測定を行える。

また、視線検出装置１０は、眼球３０の傾きや瞳孔位置（角膜）、または視線方向に関する情報に基づき、ユーザの状態を推定するユーザ状態推定装置に適用することもできる。ユーザはユーザ状態推定装置の使用者を意味する。

ユーザの状態には、ユーザの疲労度およびユーザの注意度の少なくとも１つが含まれる。ユーザの疲労度は、例えばユーザの精神的な疲労の大きさを表す指標である。ユーザの注意度は、ユーザの注意力の高さを表す指標である。

例えば、ユーザの疲労度を推定するユーザ状態推定装置は、視線検出装置１０と、該視線検出装置１０により検出されるユーザの視線方向情報に基づき疲労度を推定する疲労度推定部と、を有する。疲労度推定部は、状態推定部の一例である。

疲労度推定部におけるユーザの精神的疲労度の推定方法としては、例えば、非特許文献(Tseng, V.WS., Valliappan, N., Ramachandran, V. et al. Digital biomarker of mental fatigue. npj Digit. Med. 4, 47 (2021))に記載されている方法が挙げられる。この方法によると、モニタに表示されるオブジェクトの軌跡を目で追いかけるタスクを数分行い、その時の視線の動きを測定することにより、精神的疲労度を推定できる。視線検出装置１０によれば、対象物に照射される光の光量の増加を抑えながら、対象物による反射光を高感度に検出できる。このため、視線検出装置１０を有する疲労度推定装置は、安全かつ高精度にユーザの精神的疲労度を推定できる。また、疲労度推定装置は、推定された精神的疲労度に基づき、ユーザに例えば休憩を促す情報を通知する通知手段を有してもよい。

ユーザの注意度を推定するユーザ状態推定装置は、視線検出装置１０と、該視線検出装置１０により検出される視線方向情報に基づきユーザの注意度を推定する注意度推定部と、を有する。注意度推定部は、状態推定部の一例である。

注意度推定部におけるユーザの注意度の推定方法としては、例えば、マイクロサッカードと呼ばれる眼球３０の微振動を検出し、その発生頻度に基づいてユーザの注度を推定する方法が挙げられる。非特許文献（Pastukhov A, Braun J. Rare but precious: microsaccades are highly informative about attentional allocation. Vision Res. 2010 Jun 11;50(12):1173-84.）によれば、マイクロサッカードは、固視微動（人がある対象物を注視しているときに生じる、振幅±３．０［°］程度の眼球３０の微振動）の中でも比較的振幅が大きく、かつ高速な運動であり、人の注意力と相関があることが知られている。視線検出装置１０は、眼球３０の傾きを高速かつ高精度に測定できるため、従来の視線検出装置に比べ、マイクロサッカードを高精度に検出できる。

従って、ユーザの注意度を推定するユーザ状態推定装置は、対象物に照射される光の光量増加を抑えながら、対象物による反射光を高感度に検出できるため、安全かつ高精度にユーザの注意度を推定できる。

また、視線検出装置１０を有するユーザ状態推定装置は、運転支援システムにも適用できる。この運転システムは、視線検出装置１０を有するユーザ状態推定装置と、該ユーザ状態推定装置により推定された注意度に基づいて移動体の動作を制御する動作制御部と、を有する。例えば、ユーザ状態推定装置により推定されたユーザの注意度が所定の基準よりも下回る場合、動作制御部は、手動運転モードから自動運転モードに切り替えるように移動体、例えば車両の動作モードを制御する。視線検出装置１０によって、対象物に照射される光の光量増加を抑えながら、対象物による反射光を高感度に検出できるため、運転支援システムは安全かつ高精度に運転支援を行うことができる。

また、これらの実施形態は、視線検出装置１０により検出された眼球３０の傾きや瞳孔位置（角膜）、または視線方向に関する一つの情報を、２つ以上の画像生成部、およびユーザの状態を推定する状態推定部のそれぞれが利用する構成であってもよい。この構成により、ユーザの眼球３０に照射される光の光量増加を抑えながら、眼球３０による反射光を高感度で検出でき、かつ視線検出装置１０を小型化できる。

例えば、視線検出装置１０により検出された眼球３０の傾きや瞳孔位置（角膜）、または視線方向情報は、網膜投影型表示装置の画像生成部に対するフィードバック信号として利用されつつ、疲労度推定装置の疲労度推定部による疲労度推定のために利用されてもよい。このとき、機能構成部としての画像生成部および疲労度推定部は、同一の情報処理装置に設けられてもよいし、別々の情報処理装置に設けられてもよい。

本明細書において用いた序数、数量等の数字は、全て本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。また、構成要素間の接続関係は、本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明の機能を実現する接続関係はこれに限定されない。

また本明細書において説明した実施形態の各機能は、一または複数の処理回路によって実現することが可能である。ここで、本明細書における「処理回路」とは、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、上記で説明した各機能を実行するよう設計されたASIC(Application Specific Integrated Circuit)、DSP（digital signal processor）、FPGA（field programmable gate array）や従来の回路モジュール等のデバイスを含むものとする。

１ 第１基板（第１支持体）
１ａ 第１面
１ｂ 第２面
２ 第２基板（第２支持体）
３ スペーサ部材
１０、１０ａ、１０ｂ 視線検出装置（傾き検出装置の一例）
１１、１１ａ 光源
１２、１２ａ 第２受光部
１３ 光出射部
１４ 第１受光部
１５ アンプ
１６ コネクタ
１７ フレキシブル基板
２０ 導光部材
２１ 第１プリズム
２２ 第２プリズム
２３ 第１貫通孔
２４ ビームスプリッタ
２５ 第２貫通孔
２６ 第３貫通孔
３０ 眼球（立体物の一例）
３１ 瞳孔
３２ 角膜
３３ 網膜
４０、４５ 発光部
４１ 電極
４１ｐ アノード端子
４１ｎ カソード端子
４２、４２ｐ、４２ｎ 導電性部材
４３ 第１半導体基板
４４ 第２半導体基板
５０ 光学ユニット
６０ 反射集束部材
６１ ＲＧＢレーザ光源
６２ 走査ミラー
６３ 平面ミラー
６４ ハーフミラー
６５ 画像生成部
７０ 眼鏡型支持体
７１ レンズ
７２ 眼鏡フレーム
７３ 蔓部
７４ 継手
８０ ＶＣＳＥＬアレイ
８１ 空気層
９１ 第３受光部
１００、１００ａ 処理部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ ＳＳＤ
１０５ 光源駆動回路
１０６ Ａ／Ｄ変換回路
１０７ 入出力Ｉ／Ｆ
１０８ システムバス
１１０ 発光駆動部
１１１ 信号入力部
１１４ 偏光異方性部材
１２０ 演算部
１２１ 眼球回旋角度推定部
１２２ 視線情報取得部
１３０ 視線情報出力部
２００ 網膜投影型表示装置
Ｃｔ 制御信号
Ｄｒ 駆動信号
Ｅ 視線情報
Ｆｄ フィードバック信号
Ｓ 受光信号
Ｍ 光量監視信号
Ｌ０、Ｌ４ レーザ光
Ｌ１、Ｌ５ 集束光
Ｌ２ 反射光
Ｌ３ １次回折光

特許４９１４６１６号公報

Claims (17)

1. 立体物の傾きを検出する、傾き検出装置であって、
   第１面と第２面とを含む第１支持体と、
   前記第１面に設けられた光源と、
   前記光源からの光を導光する導光部材と、
   前記導光部材により導光された光を前記第１面側から前記第２面側に出射させる光出射部と、
   前記第２面に設けられ、前記光出射部から出射された光の前記立体物による反射光を受光し、受光信号を出力する第１受光部と、
   前記第１受光部からの受光信号に基づき、前記立体物の傾き情報を出力する出力部と、を有する、傾き検出装置。
2. 前記第１支持体は、前記光源および前記第１受光部を実装可能な実装基板である、請求項１に記載の傾き検出装置。
3. 前記光源は、複数の発光部を有する、請求項１または請求項２に記載の傾き検出装置。
4. 前記光源は、それぞれが個片化された複数の発光部を有し、
   前記複数の発光部同士の間には、空気層が設けられている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の傾き検出装置。
5. 前記光源からの光を２以上の光に分割する光分割部材と、
   前記光分割部材により分割された２以上の光のうち、少なくとも１つの光を受光し、前記受光した光の光量に対応する信号を出力する第２受光部と、を有し、
   前記第２受光部は、前記第１支持体の前記第１面に配置される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の傾き検出装置。
6. 前記光源は、それぞれが個片化された複数の発光部と、
   前記複数の発光部それぞれからの光を偏向させる偏向部材と、
   それぞれが個片化された複数の前記第２受光部と、有し、
   複数の前記第２受光部は、前記複数の発光部と対をなし、前記複数の発光部同士の間に配置され、
   前記偏向部材は、前記複数の発光部それぞれからの光が、対をなす前記第２受光部に入射するように偏向させる、請求項５に記載の傾き検出装置。
7. 前記発光部は、カソード端子と、アノード端子と、を含み、
   前記カソード端子および前記アノード端子は、両面基板または多層基板の異なる層に電気的に接続している、請求項６に記載の傾き検出装置。
8. 少なくとも前記導光部材を支持する第２支持体と、
   前記第１支持体と前記第２支持体との間に設けられるスペーサ部材と、を有する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の傾き検出装置。
9. 前記第１支持体を保持する保持部材と、
   前記保持部材に設けられ、前記光出射部からの光を前記立体物に向けて反射するとともに集束させる反射集束部材と、
   前記反射集束部材からの光を受光する第３受光部と、有し、
   前記光源は、第１発光部と、第２発光部と、を含み、
   前記第１受光部は、前記第１発光部により発せられた光が前記反射集束部材により反射集束された光の前記立体物による反射光の受光信号を出力し、
   前記第３受光部は、前記第２発光部により発せられた光が前記反射集束部材により反射集束された光の受光信号を出力し、
   前記出力部は、前記第１受光部および前記第３受光部からの各受光信号に基づき、前記反射集束部材の位置および角度が補償された前記立体物の傾き情報を出力する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の傾き検出装置。
10. 人の視線検出装置であって、
    請求項１から請求項９の何れか１項に記載の傾き検出装置を有し、
    前記立体物は、眼球であり、
    前記立体物の傾き情報は、前記人の視線方向に関する視線情報を含む、視線検出装置。
11. 請求項１０に記載の視線検出装置を有する、ヘッドマウントディスプレイ。
12. 請求項１０載の視線検出装置を有する、網膜投影型表示装置。
13. 請求項１０に記載の視線検出装置を有する、検眼装置。
14. 請求項１０に記載の視線検出装置を有し、
    前記視線検出装置により検出された前記視線情報に基づき、ユーザの状態を推定する推定部と、を有する、ユーザ状態推定装置。
15. 前記推定部は、前記ユーザの眼球の微振動の発生頻度に基づいて、前記ユーザの状態を推定する、請求項１４に記載のユーザ状態推定装置。
16. 前記ユーザの状態は、前記ユーザの疲労度および前記ユーザの注意度の少なくとも１つを含む、請求項１４または１５に記載のユーザ状態推定装置。
17. 請求項１４から請求項１６のいずれか１項に記載のユーザ状態推定装置と、
    前記ユーザ状態推定装置により推定された前記ユーザの状態に基づき、前記ユーザが運転する移動体の動作を制御する制御部と、を有する、運転支援システム。

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