JP6586523B2 - 構造化光を用いた視線追跡 - Google Patents
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Description
図1は、仮想現実(VR : virtual reality)システム環境100のブロック図であり、その中でVRコンソール110が動作する。図1に示されるシステム環境100は、HMD 105と、イメージングデバイス135と、VR入力インタフェース140と、を含み、これらは各々、VRコンソール110に連結されている。図1は、1つのHMD 105、1つのイメージングデバイス135、及び1つのVR入力インタフェース140を含む例示的なシステム環境100を示しているが、他の実施形態では、システム環境100の中にこれらのコンポーネントがいくつ含められていてもよい。例えば、各々がそれに関連付けられるVR入力インタフェース140を有し、1つ又は複数のイメージングデバイス135によりモニタされる複数のHMD 105があってもよく、各HMD 105、VR入力インタフェース140、及びイメージングデバイス135はVRコンソール110と通信する。代替的な構成において、異なる、及び/又は追加のコンポーネントがシステム環境100内に含められてもよい。同様に、コンポーネントの1つ又は複数の機能は、本明細書に記載されているものとは異なる方法にてコンポーネント間で分散させることができる。例えば、VRコンソール110の機能の一部又は全部はHMD 105の中に含められてもよい。
式中、
本開示の実施形態の上記の説明は、例示を目的として提示されており、これは網羅的である、又は実施形態を開示されている正確な形態に限定すると意図されたものではない。当業者であれば、上記の開示を参照して、数多くの改造や変更が可能であることがわかる。
Claims (26)
- 視線追跡ユニットであって、
使用者の眼球を構造化光パターンで照明するように構成された構造化光発光器であって、該構造化光発光器は、光源と、光源からの光を前記構造化光パターンに変換する構造化光素子と、を含み、前記構造化光パターンで照明された前記眼球の表面の一部分によって前記構造化光パターンが歪曲されて歪曲構造化光パターンを形成する、前記構造化光発光器と、
前記眼球の表面の一部分に関連する前記歪曲構造化光パターンの画像を撮像するように構成されたカメラと、
前記カメラにより撮像された画像と眼球のモデルに基づいて、前記眼球の方位を推定するように構成された眼球方位推定モジュールと、を含み、
前記眼球の方位を推定することは、
前記眼球の瞳孔軸の方向を推定すること、
前記瞳孔軸の推定された方向を予め設定された角度だけずらして、前記眼球の中心窩軸の方向を推定すること、を含む、視線追跡ユニット。 - 前記視線追跡ユニットは、頭部装着型ディスプレイ(HMD)のコンポーネントであり、
前記頭部装着型ディスプレイは、
前記頭部装着型ディスプレイを装用する使用者に対してコンテンツを表示するように構成された表示素子と、
前記表示素子からの光を前記頭部装着型ディスプレイの射出瞳へと方向付けるように構成された光学系ブロックと、を含む、請求項1に記載の視線追跡ユニット。 - 校正モジュールをさらに含み、
前記校正モジュールは、
表示素子を制御して、前記表示素子上のある位置に視覚インディケータを表示し、
前記カメラから、前記構造化光発光器により前記眼球に投射された第二の歪曲構造化光パターンの第二の画像を受け取り、
前記使用者の眼球のモデルを、撮影された第二の画像に基づいて、前記視覚インディケータの位置に基づいてトレーニングするように構成されている、請求項1に記載の視線追跡ユニット。 - 前記眼球方位推定モジュールは、
前記眼球の表面の一部分の形状を、前記画像において撮像された構造化光パターンの歪曲に基づいて判断し、
前記眼球のモデルを、前記眼球の表面の一部分の判断された形状と比較するように構成されている、請求項1に記載の視線追跡ユニット。 - 前記眼球方位推定モジュールは、
撮影された画像において複数の照明点の各々に関する位置を検出し、
前記歪曲構造化光パターンの撮影された画像における位置を前記構造化光パターンにおける前記照明点の発光器からの対応する角度と比較することに基づいて、各照明点の3次元位置を判断し、
前記眼球のモデルを前記照明点の判断された3次元位置と比較するように構成されている、請求項1に記載の視線追跡ユニット。 - 前記眼球方位推定モジュールは、
前記眼球の方位を、撮影された画像と前記眼球のモデルに基づく前記眼球のある特徴の位置を検出することに部分的に基づいて推定するように構成され、
前記特徴は、角膜の曲率、角膜−強膜界面、角膜の下の虹彩の特徴、及び角膜の頂点からなる群より選択される、請求項1に記載の視線追跡ユニット。 - 前記眼球方位推定モジュールは、前記眼球の方位を、前記眼球のヨー、ピッチ、ロール回転と、前記眼球の3次元並進ベクトルを判断することに部分的に基づいて推定するように構成されている、請求項1に記載の視線追跡ユニット。
- 前記構造化光パターンは、ドットマトリクス、正弦波状、1本又は複数の線分、及びマルチトーンパターンからなる群より選択される、請求項1に記載の視線追跡ユニット。
- 前記構造化光パターンは赤外光を含み、前記カメラは赤外線カメラである、請求項1に記載の視線追跡ユニット。
- 視線追跡ユニットであって、
使用者の第一の眼球を第一の構造化光パターンで照明するように構成された第一の構造化光発光器であって、該第一の構造化光発光器は、第一の光源と、光源からの光を前記第一の構造化光パターンに変換する第一の構造化光素子と、を含み、前記第一の構造化光パターンで照明された前記第一の眼球の表面の一部分によって前記第一の構造化光パターンが歪曲されて第一の歪曲構造化光パターンを形成する、前記第一の構造化光発光器と、
前記使用者の第二の眼球を第二の構造化光パターンで照明するように構成された第二の構造化光発光器であって、該第二の構造化光発光器は、第二の光源と、光源からの光を前記第二の構造化光パターンに変換する第二の構造化光素子と、を含み、前記第二の構造化光パターンで照明された前記第二の眼球の表面の一部分によって前記第二の構造化光パターンが歪曲されて第二の歪曲構造化光パターンを形成する、前記第二の構造化光発光器と、
前記第一の眼球の表面の一部分に関連する前記第一の歪曲構造化光パターンの第一の画像を撮像するように構成された第一のカメラと、
前記第二の眼球の表面の一部分に関連する前記第二の歪曲構造化光パターンの第二の画像を撮像するように構成された第二のカメラと、
眼球方位推定モジュールであって、
前記第一の眼球の第一の方位を、前記第一のカメラにより撮影された前記第一の画像とモデルに基づいて推定し、
前記第二の眼球の第二の方位を、前記第二のカメラにより撮影された前記第二の画像と前記モデルに基づいて推定し、
前記第一の眼球の瞳孔軸の方向を推定し、
前記第一の眼球の瞳孔軸の推定された方向を予め設定された角度だけずらして、前記第一の眼球の中心窩軸の方向を推定するように構成された前記眼球方位推定モジュールと、を含む視線追跡ユニット。 - 前記視線追跡ユニットは、頭部装着型ディスプレイ(HMD)のコンポーネントであり、
前記頭部装着型ディスプレイは、前記第一の方位と前記第二の方位を用いて前記使用者の瞳孔間距離を判断するように構成されている、請求項10に記載の視線追跡ユニット。 - 前記視線追跡ユニットは、頭部装着型ディスプレイ(HMD)のコンポーネントであり、
前記頭部装着型ディスプレイは、前記第一の方位と前記第二の方位を用いて前記使用者の注視方向を判断するように構成されている、請求項10に記載の視線追跡ユニット。 - 校正モジュールをさらに含み、
前記校正モジュールは、
表示素子を制御して、前記表示素子上のある位置に視覚インディケータを表示し、
前記第一のカメラから、前記第一の構造化光発光器により前記第一の眼球に投射された第三の歪曲構造化光パターンの第三の画像を受け取り、
前記モデルを、撮影された前記第三の画像に基づいて、前記視覚インディケータの前記位置に基づいてトレーニングするように構成されている、請求項10に記載の視線追跡ユニット。 - 前記眼球方位推定モジュールは、
前記第一の眼球の表面の一部分の形状を、前記第一の撮影された画像における捕捉された第一の歪曲構造化光パターンにおける歪曲に基づいて判断し、
前記モデルを前記第一の眼球の表面の一部分の判断された形状と比較するように構成されている、請求項10に記載の視線追跡ユニット。 - 前記眼球方位推定モジュールは、
前記第一の撮影された画像の中の複数の照明点の各々の位置を検出し、
前記照明点の第一の捕捉された画像における位置を、前記第一の構造化光パターンにおける前記照明点の発光器からの対応する角度と比較することに部分的に基づいて、各々の照明点の3次元位置を判断し、
前記モデルを前記照明点の判断された3次元位置と比較するように構成されている、請求項10に記載の視線追跡ユニット。 - 前記眼球方位推定モジュールは、
前記第一の眼球の方位を、前記第一の撮影された画像と前記モデルに基づく前記第一の眼球のある特徴の位置の検出に部分的に基づいて推定するように構成され、
前記特徴は、角膜の曲率、角膜−強膜界面、角膜の下の虹彩の特徴、及び角膜の頂点からなる群より選択される、請求項10に記載の視線追跡ユニット。 - 前記眼球方位推定モジュールは、前記第一の方位と前記第二の方位を、前記第一の眼球と前記第二の眼球の各々について、前記第一および第二の眼球のそれぞれのヨー、ピッチ、及びロール回転とそれぞれの並進ベクトルの判断に部分的に基づいて推定するように構成されている、請求項10に記載の視線追跡ユニット。
- 前記第一の構造化光パターンと前記第二の構造化光パターンは各々、ドットマトリクス、正弦波状、1本又は複数の線分、及びマルチトーンパターンからなる群より選択される、請求項10に記載の視線追跡ユニット。
- 方法であって、
構造化光素子を用いて光を構造化光パターンに変換すること、
使用者の眼球を前記構造化光パターンで照明することであって、前記構造化光パターンで照明された前記眼球の表面の一部分によって前記構造化光パターンが歪曲されて歪曲構造化光パターンを形成する、前記照明すること、
前記眼球の表面の一部分上で前記歪曲構造化光パターンの画像を撮像すること、
撮像された前記画像と眼球のモデルに基づいて、前記眼球の方位を推定すること、を含み、
前記眼球の方位を推定することは、
前記眼球の瞳孔軸の方向を推定すること、
前記瞳孔軸の推定された方向を予め設定された角度だけずらして、前記眼球の中心窩軸の方向を推定すること、を含む、方法。 - 表示素子を制御して、前記表示素子上のある位置に視覚インディケータを表示すること、
前記眼球の表面の一部分に関する第二の歪曲構造化光パターンの第二の画像を撮像すること、
前記使用者の眼球のモデルを、撮影された第二の画像に基づいて、前記視覚インディケータの位置に基づいてトレーニングすること、をさらに備える請求項19に記載の方法。 - 前記眼球の方位を推定することは、
前記眼球の表面の一部分の形状を、前記撮像された画像における構造化光パターンの歪曲に基づいて判断すること、
前記眼球のモデルを、前記眼球の表面の一部分の判断された形状と比較すること、をさらに含む、請求項19に記載の方法。 - 前記眼球の方位を推定することは、
撮影された画像において複数の照明点の各々に関する位置を検出すること、
前記歪曲構造化光パターンの撮影された画像における位置を前記構造化光パターンにおける前記照明点の発光器からの対応する角度と比較することに基づいて、各照明点の3次元位置を判断すること、
前記眼球のモデルを前記照明点の判断された3次元位置と比較すること、をさらに含む、請求項19に記載の方法。 - 前記眼球の方位は、撮影された画像と前記眼球のモデルに基づく前記眼球のある特徴の位置を検出することに部分的に基づいて推定され、
前記特徴は、角膜の曲率、角膜−強膜界面、角膜の下の虹彩の特徴、及び角膜の頂点からなる群より選択される、請求項19に記載の方法。 - 前記眼球の方位は、前記眼球のヨー、ピッチ、ロール回転と、前記眼球の3次元並進ベクトルを判断することに部分的に基づいて推定される、請求項19に記載の方法。
- 前記構造化光パターンは、ドットマトリクス、正弦波状、1本又は複数の線分、及びマルチトーンパターンからなる群より選択される、請求項19に記載の方法。
- 前記構造化光パターンは赤外光を含み、
前記画像は、赤外線カメラにより撮像される、請求項19に記載の方法。
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