JP7373032B2 - Wearable devices and display methods - Google Patents

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JP7373032B2 JP2022123349A JP2022123349A JP7373032B2 JP 7373032 B2 JP7373032 B2 JP 7373032B2 JP 2022123349 A JP2022123349 A JP 2022123349A JP 2022123349 A JP2022123349 A JP 2022123349A JP 7373032 B2 JP7373032 B2 JP 7373032B2
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Description

この発明の実施形態は、ウェアラブル機器及び表示方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to wearable devices and display methods.

通常、人が前方を見つつ歩行する際は、その人の頭は上下左右に揺れているが、その人には周りの景色がはっきり見えている。これは、歩行時における頭部の動揺が身体の他の部分よりも小さい範囲(視線の遠近によらず振幅2~3cm位)に抑えられ、その小さい範囲内で頭部と眼球が視線の安定を保つように協調的に動いているためである(非特許文献1参照)。この非特許文献1は、「歩行時には頭部が上下左右に動揺し、この動揺に対する視線安定化の動作として頭部の回転および眼球の補償回転が発生する」ことを教示している。 Normally, when a person walks while looking ahead, the person's head is shaking up and down and left and right, but the person can clearly see the surrounding scenery. This means that the movement of the head when walking is suppressed to a smaller range than other parts of the body (amplitude of about 2 to 3 cm, regardless of the distance of the line of sight), and within this small range, the head and eyeballs maintain a stable line of sight. This is because they work in a coordinated manner to maintain this (see Non-Patent Document 1). This non-patent document 1 teaches that ``when walking, the head oscillates vertically and horizontally, and rotation of the head and compensatory rotation of the eyeballs occur as actions to stabilize the line of sight in response to this oscillation.''

眼電位センシング技術に関しては、人の眼球運動による眼電に基づいてその人の視線位置を検出する公知例1がある(特許文献1参照)。この公知例1では、眼電検出(眼電位センシング)にEOG(Electro-Oculography)電極を用い、EOG電極から取得した眼電データよりユーザの視線位置を検出している(段落0025)。公知例1の実施形態ではEOG電極をゴーグルに設けているが(段落0061)、EOG用の電極をメガネに設けた公知例2もある(特許文献2参照)。ゴーグルやメガネは、人の眼球付近に装着されるアイウェアの一種である。アイウェアを装着したユーザが歩行すると、アイウェアも頭部と一緒に動揺する。 Regarding the electro-oculography sensing technology, there is a known example 1 that detects a person's line of sight position based on electro-oculography caused by eye movements of the person (see Patent Document 1). In this known example 1, an EOG (Electro-Oculography) electrode is used for electro-oculography detection (electro-oculography sensing), and the user's gaze position is detected from electro-oculography data acquired from the EOG electrode (paragraph 0025). In the embodiment of the known example 1, the EOG electrode is provided on the goggles (paragraph 0061), but there is also a known example 2 in which the EOG electrode is provided on the glasses (see Patent Document 2). Goggles and glasses are a type of eyewear worn near the human eyeballs. When a user wearing eyewear walks, the eyewear also moves along with the head.

特開2009-288529号公報JP2009-288529A 特開2013-244370号公報Japanese Patent Application Publication No. 2013-244370

歩行中の視線安定を維持する頭部運動と眼球運動論文 2000-03 矢崎、鋭矢 大阪大学大学院人間科学研究科記要.26 P.177-P.193http://ir.library.osaka-u.ac.jp/dspace/bitstream/11094/5672/1/hs26-177.pdfHead movement and eye movement that maintain gaze stability while walking Paper 2000-03 Yazaki, Eiya Osaka University Graduate School of Human Sciences Journal Summary.26 P.177-P.193http://ir.library.osaka-u .ac.jp/dspace/bitstream/11094/5672/1/hs26-177.pdf

静止した着座状態(EOG電極付アイウェアを装着したユーザの頭部に外乱となる動きが混入しない状態)では、眼電位センシングによって視線/眼球回転を安定して検出できる。しかし、歩行状態(EOG電極付アイウェアを装着したユーザの頭部に上下左右の揺れが発生する状態)において現実世界の固定物を注視した場合には、着座状態と比べて目的の視線/眼球回転を検出するのが困難となる。その理由は、人体の持つ視線安定化のための補完動作として眼球回転が無意識に行われており、眼電位センシング結果にもこの無意識な眼球回転の信号成分が(ノイズあるいは外乱として)重畳するためである。 In a stationary sitting state (a state in which no disturbance is caused to the head of the user wearing eyewear with EOG electrodes), the line of sight/eyeball rotation can be stably detected by electro-oculography sensing. However, when gazing at a fixed object in the real world while walking (a state in which the head of a user wearing eyewear with EOG electrodes shakes vertically and horizontally), the target line of sight/eyeball Rotation becomes difficult to detect. The reason for this is that eyeball rotation is performed unconsciously as a complementary movement for stabilizing the human body's line of sight, and the signal component of this unconscious eyeball rotation is superimposed on the electro-oculography sensing results (as noise or disturbance). It is.

すなわち、EOG電極付アイウェアを装着したユーザが歩行すると、ユーザが視線を前方の特定物に固定していても、歩行に伴う頭部の動揺によって、EOG電極から取得した眼電データも変動する。この眼電データの変動分は、実際の視線に対応した眼電データに対して、ノイズ(外乱)となる。 In other words, when a user wearing eyewear with EOG electrodes walks, even if the user's line of sight is fixed on a specific object in front of them, the electrooculographic data obtained from the EOG electrodes will also fluctuate due to the movement of the head as the user walks. . This variation in the electro-oculogram data becomes noise (disturbance) with respect to the electro-oculogram data corresponding to the actual line of sight.

この発明の実施形態により解決しようとする課題の1つは、視線の動きによって表示内容を変化させるウェアラブル機器及び表示方法を提供することである。 One of the problems to be solved by the embodiments of the present invention is to provide a wearable device and a display method that change display content depending on the movement of the user's line of sight.

実施形態によるウェアラブル機器は、拡張現実画像を表示する表示部と、ユーザの頭部の動きを検出する第1検出部と、前記ユーザの視線の動きを検出する第2検出部と、前記第1検出部により検出された前記頭部の動きと前記第2検出部により検出された前記視線の動きとを比較し、前記頭部の動きと前記視線の動きが同相で変化する状態から逆相で変化する状態への変化、又は前記頭部の動きと前記視線の動きが逆相で変化する状態から同相で変化する状態への変化を検出すると、前記拡張現実画像を前記表示部で表示させる制御部と、を具備する。 The wearable device according to the embodiment includes a display unit that displays an augmented reality image, a first detection unit that detects movement of the user's head, a second detection unit that detects movement of the user's line of sight, and the first detection unit that detects the movement of the user's head. The movement of the head detected by the detection unit and the movement of the line of sight detected by the second detection unit are compared, and the movement of the head and the movement of the line of sight change from a state in which they change in phase to a state in which they change in phase. control for displaying the augmented reality image on the display unit when detecting a change to a changing state, or a change from a state in which the head movement and the line of sight movement change in opposite phases to a state in which they change in the same phase; and a section.

前方を見ながら歩行中の人の頭部動揺(上下左右動による位置変化)を説明する図。A diagram illustrating head movement (change in position due to vertical and horizontal movements) of a person who is walking while looking ahead. 歩行中に前方の固定物を注視している人の頭部動揺(前屈/後屈による角度変化)を説明する図。A diagram illustrating head movement (angular change due to forward bending/backward bending) of a person who is gazing at a fixed object in front of him while walking. 頭部が縦方向に前後屈変化をした場合の、視標距離(眼から注視対象までの距離)と眼球運動との関係を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between optotype distance (distance from the eyes to the object of gaze) and eyeball movement when the head bends back and forth in the vertical direction. 頭部前後屈の角度変化/速度変化と眼動の角度変化/速度変化との間の位相関係を例示する図。FIG. 4 is a diagram illustrating the phase relationship between the angle change/speed change of head forward/backward bending and the angle change/speed change of eye movement. 一実施の形態に係る眼球運動検出装置が組み込まれたメガネ型アイウェアを説明する図(EOG電極がノーズパッドに配置された例)。FIG. 1 is a diagram illustrating glasses-type eyewear incorporating an eye movement detection device according to an embodiment (an example in which an EOG electrode is disposed on a nose pad). 一実施の形態に係るメガネ型アイウェアにおけるEOG電極の実装例を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of mounting EOG electrodes in glasses-type eyewear according to an embodiment. 種々な実施の形態に取り付け可能な情報処理部11と、その周辺デバイスとの関係を説明する図。FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between an information processing unit 11 that can be attached to various embodiments and its peripheral devices. 例えば25m先にある現実世界の固定物を注視しながら、右足から歩き始めて13歩目の右足で止まった場合の、EOG波形の一例を示す図。A diagram showing an example of an EOG waveform when, for example, one starts walking with the right foot and stops at the 13th step with the right foot while gazing at a fixed object in the real world located 25 meters ahead. 図8と同じ条件で、再び右足から歩き始めて13歩目の右足で止まった場合の、EOG波形の他例(反復再現性の確認)を示す図。9 is a diagram showing another example of the EOG waveform (confirmation of repeatability) when walking starts with the right foot again and stops at the 13th step with the right foot under the same conditions as FIG. 8. FIG. 頭部の動揺に起因するノイズが打ち消された場合において、正面から上方への眼動と、図6に示す3つのアナログ/デジタルコンバータ(ADC)から得られる検出信号レベル(Ch0、Ch1、Ch2、およびCh1とCh2の平均レベルCh1+2)との関係を例示する眼電図(EOG)。When the noise caused by head movement is canceled, the detection signal level (Ch0, Ch1, Ch2, and an electrooculogram (EOG) illustrating the relationship between the average level of Ch1 and Ch2 (Ch1+2). 頭部の動揺に起因するノイズが打ち消された場合において、正面から下方への眼動と、図6に示す3つのADCからから得られる検出信号レベル(Ch0、Ch1、Ch2、およびCh1+2)との関係を例示する眼電図。When the noise caused by head movement is canceled, the detection signal levels (Ch0, Ch1, Ch2, and Ch1+2) obtained from the three ADCs shown in FIG. An electrooculogram illustrating the relationship. 頭部の動揺に起因するノイズが打ち消された場合において、左から右への眼動と、図6に示す3つのADCからから得られる検出信号レベル(Ch0、Ch1、Ch2、およびCh1+2)との関係を例示する眼電図。When the noise caused by head movement is canceled, the relationship between eye movement from left to right and the detection signal levels (Ch0, Ch1, Ch2, and Ch1+2) obtained from the three ADCs shown in FIG. An electrooculogram illustrating the relationship. 頭部の動揺に起因するノイズが打ち消された場合において、視線が正面を向いているときに、瞬き(両目)を5秒間隔で5回反復した眼動と、図6に示す3つのADCからから得られる検出信号レベル(Ch0、Ch1、Ch2)との関係を例示する眼電図。When the noise caused by head movement is cancelled, the eye movement of blinking (both eyes) repeated 5 times at 5 second intervals when the line of sight is facing forward, and the three ADCs shown in Figure 6. The electrooculogram which illustrates the relationship with the detection signal level (Ch0, Ch1, Ch2) obtained from. 頭部の動揺に起因するノイズが打ち消された場合において、視線が正面を向いているときに、1秒の眼瞑り(両目)と4秒の眼開き(両目)を5回反復した眼動と、図6に示す3つのADCからから得られる検出信号レベル(Ch0、Ch1、Ch2)との関係を例示する眼電図。When the noise caused by head movement is canceled, the eye movements are repeated 5 times by closing the eyes for 1 second (both eyes) and opening the eyes for 4 seconds (both eyes) when the line of sight is facing forward. 7 is an electrooculogram illustrating the relationship between detection signal levels (Ch0, Ch1, Ch2) obtained from the three ADCs shown in FIG. 頭部の動揺に起因するノイズが打ち消された場合において、視線が正面を向いているときに、両目の瞬きを5回反復した直後に左目のウインク(左側片目の瞬き)を5回反復した眼動と、図6に示す3つのADCからから得られる検出信号レベル(Ch0、Ch1、Ch2)との関係を例示する眼電図。When the noise caused by head movement is cancelled, when the line of sight is facing forward, the eye that blinks the left eye 5 times (blinking of the left eye) immediately after repeating the blinking of both eyes 5 times. 7 is an electrooculogram illustrating the relationship between motion and detection signal levels (Ch0, Ch1, Ch2) obtained from the three ADCs shown in FIG. 6. FIG. 頭部の動揺に起因するノイズが打ち消された場合において、視線が正面を向いているときに、両目の瞬きを5回反復した直後に右目のウインク(右側片目の瞬き)を5回反復した眼動と、図6に示す3つのADCからから得られる検出信号レベル(Ch0、Ch1、Ch2)との関係を例示する眼電図。When the noise caused by head movement is cancelled, when the line of sight is facing forward, the right eye wink (blink of one right eye) is repeated 5 times immediately after the blink of both eyes is repeated 5 times. 7 is an electrooculogram illustrating the relationship between motion and detection signal levels (Ch0, Ch1, Ch2) obtained from the three ADCs shown in FIG. 6. FIG. 頭部の動揺に起因するノイズを最小化する処理(ノイズ打ち消し処理)の一例を説明するフローチャート。5 is a flowchart illustrating an example of a process for minimizing noise caused by head movement (noise cancellation process). 他の実施形態に係るメガネ型アイウェアにおけるEOG電極の実装例を説明する図(EOG電極が眼球周辺に配置された例)。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of mounting EOG electrodes in glasses-type eyewear according to another embodiment (an example in which EOG electrodes are arranged around the eyeballs). さらに他の実施形態に係るゴーグル型アイウェア(左右両眼のアイフレームが連続したタイプ)におけるEOG電極の実装例を説明する図(EOG電極が眼球周辺に配置された他の例)。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of mounting EOG electrodes in goggle-type eyewear (a type in which the eye frames of both the left and right eyes are continuous) according to yet another embodiment (another example in which EOG electrodes are arranged around the eyeballs). さらに他の実施形態に係るゴーグル型アイウェア(左右両眼のアイカップが分離したタイプ)におけるEOG電極の実装例を説明する図(EOG電極が眼球周辺に配置されたさらに他の例)。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of mounting EOG electrodes in goggle-type eyewear (a type in which the eyecups for the left and right eyes are separated) according to yet another embodiment (yet another example in which the EOG electrodes are arranged around the eyeballs);

以下、初めに基礎的な情報を提供し、続いて、図面を参照しながら種々な実施形態を説明する。
<基礎情報>
成人の眼球の直径は約25mm。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。(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。
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の電位差として現れる。
In the following, basic information will first be provided, and then various embodiments will be described with reference to the drawings.
<Basic information>
The diameter of an adult eyeball is approximately 25 mm. At birth, it is about 17 mm long and increases in size as it grows.
The interpupillary distance for an adult male is approximately 65 mm. (Many commercially available stereo cameras are made with 65mm spacing.)
The interpupillary distance of adult women is several mm shorter than that of men.
The ocular potential was several tens of mV.
The eyeball has a positive potential on the cornea 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.

なお、眼動検出に関係する眼球運動の種類および眼球の移動範囲としては、例えば以下のものがある:
<眼球運動(眼動)の種類>
(01)補償性眼球運動
頭や身体の動きにかかわらず、外界の像を網膜上で安定させるために発達した、非随意的な眼球運動。
(02)随意性眼球運動
視対像を網膜上の中心にくるようにするために発達した眼球運動であり、随意的なコントロールが可能な運動。
(03)衝撃性眼球運動(サッケード)
物を見ようとして注視点を変えるときに発生する眼球運動(検出し易い)。
(04)滑動性眼球運動
ゆっくりと移動する物体を追尾するときに発生する滑らかな眼球運動(検出し難い)。
<眼球の移動範囲(一般的な成人の場合)>
(11)水平方向
左方向: 50°以下
右方向: 50°以下
(12)垂直方向
下方向: 50°以下
上方向: 30°以下(自分の意思で動かせる垂直方向の角度範囲は、上方向だけ狭い。(閉眼すると眼球が上転する「ベル現象」があるため、閉眼すると垂直方向の眼球移動範囲は上方向にシフトする。)
(13)その他
輻輳角: 20°以下。
<歩行に伴う頭部の動きについて(図1、図2の出典は非特許文献1)>
図1は、前方を見ながら歩行中の人の頭部動揺(上下左右動による位置変化)を説明する図である。歩行時の下肢の動きによって、人の頭部は上下に位置変化する(図1(a))。一般的な大人の歩行周期(1歩行サイクル)は、例えば0.6秒位になる。同時に、この歩行において、人の頭部は左右にも位置変化する(図1(b))。この左右位置変化の周期は、歩行周期の2倍の1.2秒位になる。上下の位置変化幅および左右の位置変化幅は、それぞれ2~3cm位ある。この上下左右動は略リニアで規則性があり、歩行周期と密接に関連した周期を持つ。
The types of eye movements and ranges of eye movement related to eye movement detection include, for example, the following:
<Types of eye movements (eye movements)>
(01) Compensatory eye movements
Involuntary eye movements developed to stabilize images of the external world on the retina regardless of head and body movements.
(02) Voluntary eye movements
This is an eye movement that was developed to center the visual image on the retina, and is a movement that can be controlled voluntarily.
(03) Impulsive eye movements (saccades)
Eye movements that occur when changing the point of gaze to look at something (easy to detect).
(04) Gliding eye movements
Smooth eye movements that occur when tracking a slowly moving object (difficult to detect).
<Range of movement of the eyeballs (for a typical adult)>
(11) Horizontal direction
Left direction: 50° or less
Right direction: 50° or less
(12) Vertical direction
Downward: 50° or less
Upward: 30 degrees or less (The range of vertical angles that can be moved by one's will is narrow only in the upward direction. (Due to the "Bell phenomenon," in which the eyeballs roll upward when the eyes are closed, the vertical range of movement of the eyeballs is limited upwards when the eyes are closed.) direction).
(13) Others
Convergence angle: 20° or less.
<Regarding head movements during walking (Source of Figures 1 and 2 is Non-Patent Document 1)>
FIG. 1 is a diagram illustrating head movement (change in position due to vertical and horizontal movements) of a person who is walking while looking ahead. The position of a person's head changes up and down as the lower limbs move while walking (Figure 1(a)). A typical adult's walking cycle (one walking cycle) is, for example, about 0.6 seconds. At the same time, during this walking, the position of the person's head changes from side to side (FIG. 1(b)). The period of this left-right position change is approximately 1.2 seconds, which is twice the walking period. The vertical position change width and the left and right position change width are each about 2 to 3 cm. This vertical and horizontal movement is approximately linear and regular, and has a cycle closely related to the walking cycle.

図2は、歩行中に前方の固定物を注視している人の頭部動揺(前屈/後屈による角度変化)を説明する図である。前方の目視対象(視標)を注視している人が歩行を開始すると、歩行に伴い頭部が上下に位置変化する(図2(a))。視標を注視している間、頭部が上位置にきたときはその頭部は前屈(ピッチダウン)し、頭部が下位置にきたときはその頭部は後屈(ピッチアップ)する(図2(b))。このような前後屈(頭部の縦方向回転運動)が、1歩行サイクル中に、頭部の上下動に対応(同期)して起きる。同様に、頭部が左右に位置変化した場合(図1(b))は、頭部に左右方向の回転運動(頭部の上下動に同期)が起きる。 FIG. 2 is a diagram illustrating head movement (angular change due to forward bending/backward bending) of a person who is gazing at a fixed object in front of him while walking. When a person who is gazing at a visual target (optograph) ahead starts walking, the position of the head changes up and down as the person walks (FIG. 2(a)). While gazing at a visual target, when the head is in the up position, the head bends forward (pitch down), and when the head is in the down position, the head bends back (pitch up). (Figure 2(b)). Such forward and backward bending (vertical rotational movement of the head) occurs in response to (synchronized with) the vertical movement of the head during one gait cycle. Similarly, when the head position changes from side to side (FIG. 1(b)), a rotational movement in the left and right direction (synchronized with the vertical movement of the head) occurs in the head.

すなわち、歩行中、人の頭部は上下左右の動きを代償するような回転運動を行っており、視線が前方の目視対象(視標)を捉えるのを助けるように頭部は高低位置で前後屈する。左右に対しても同様で、歩行に伴い身体が左右に揺れて頭部が左右に動くと、頭部は左右に回旋(往復回転)する。こうした頭部の回転は「代償的回転: Compensatory Rotation」と呼ばれ、視線の安定を助けていると考えられている。 In other words, while walking, a person's head performs rotational movements to compensate for vertical and horizontal movements, and the head moves forward and backward in a high and low position to help the line of sight capture the visual target (optotype) in front of it. give in The same goes for left and right; when the body sways left and right and the head moves left and right while walking, the head rotates left and right (reciprocating rotation). This rotation of the head is called ``compensatory rotation,'' and is thought to help stabilize the gaze.

また、歩行中に人の体幹は前後左右に回転するため、頭部はこれらをも代償する必要がある。この体幹の変化に対して頭部を逆方向に回転させる事で、頭部の角度位置を水平に保っている。
<歩行に伴う眼球の動きについて(図3、図4の出典は非特許文献1)>
図3は、頭部が縦方向に前後屈変化をした場合の、視標距離(眼から注視対象までの距離)と眼球運動との関係を説明する図である。ここでは、頭部を固定した場合の視標位置をHFPとし、実際の視標がHFPよりも近い場合(Near Target)と遠い場合(Far Target)について、頭部の前後屈回転角(φh)と眼球の代償回転角(φen、φef)を例示している。
Furthermore, since a person's trunk rotates back and forth and left and right while walking, the head must also compensate for these rotations. By rotating the head in the opposite direction to this change in the trunk, the angular position of the head is maintained horizontally.
<About eyeball movements associated with walking (Source of Figures 3 and 4 is Non-Patent Document 1)>
FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between optotype distance (distance from the eyes to the object of gaze) and eyeball movement when the head bends back and forth in the vertical direction. Here, the optotype position when the head is fixed is defined as HFP, and when the actual optotype is closer than HFP (Near Target) or farther than HFP (Far Target), the forward/backward bending rotation angle (φh) of the head is calculated. and the compensatory rotation angles (φen, φef) of the eyeballs.

前述したように、頭部は代償的回転を行うが、それだけでは視線安定化を完全に達成できない。頭部は上下動を代償して回転する際に過不足を起こすことがままある。この代償回転の過不足によるズレを補うために、歩行中には周期的な眼球の補償回転が必要となる。例えば、30cm先の近い視標(Near Target)に対しては、眼球は頭部の回旋/回転(φh)と同方向の代償回転(φen)を行う。これにより頭部の回旋/回転が不十分でも眼球は頭部と動方向に協調回転して頭部の回旋不足を補う。一方、例えば100m先の遠い視標(Far Target)に対しては、眼球は頭部の回旋/回転(φh)と逆方向の代償回転(φef)を行う。これにより頭部の回旋/回転が過度となっても眼球は逆方向に回転して、頭部回旋の過度分を打ち消す。(なお、視標が近くても遠くても、歩行時の頭部の移動量に実質的な差はない。)
図4は、頭部前後屈の角度変化/速度変化と眼動の角度変化/速度変化との間の位相関係を例示する図である。図3に示す頭部の前後屈の角度(φh)は、アイウェアに取り付けられた3軸ジャイロ(図7の11e)によって検出できる。また図3に示す眼球の回転角度(φen、φef)は、眼球のEOGを利用した眼動検出部(図7の15)によって検出できる。
As mentioned above, the head performs compensatory rotation, but this alone cannot fully achieve gaze stabilization. When the head rotates to compensate for vertical movement, it often causes too much or too little. In order to compensate for this deviation due to excess or deficiency of compensatory rotation, periodic compensatory rotation of the eyeballs is required while walking. For example, for a near target located 30 cm ahead, the eyeball performs a compensatory rotation (φen) in the same direction as the rotation/rotation (φh) of the head. As a result, even if the rotation/rotation of the head is insufficient, the eyeballs rotate in coordination with the head in the direction of movement to compensate for the insufficient rotation of the head. On the other hand, for a far target that is 100 meters away, for example, the eyeball performs a compensatory rotation (φef) in the opposite direction to the rotation/rotation (φh) of the head. As a result, even if the head rotates excessively, the eyeballs rotate in the opposite direction to cancel out the excessive head rotation. (Note that there is no real difference in the amount of head movement during walking whether the visual target is close or far away.)
FIG. 4 is a diagram illustrating the phase relationship between the angle change/speed change of head forward/backward bending and the angle change/speed change of eye movement. The angle of forward and backward bending of the head (φh) shown in FIG. 3 can be detected by a three-axis gyro (11e in FIG. 7) attached to the eyewear. Further, the rotation angle (φen, φef) of the eyeball shown in FIG. 3 can be detected by an eye movement detection unit (15 in FIG. 7) that uses the EOG of the eyeball.

歩行にともなう頭部の上下動変化(縦方向の前後屈変化)は、視標が近い(Near Target)場合は眼球回転の変化と同相で変化する(図4(a))。一方、視標が遠い(Far Target)場合は、頭部の上下動変化(縦方向の前後屈変化)は眼球回転の変化と逆相で変化する(図4(b))。視標が図3の固定位置HFPにあるときは、眼球回転はなくなり、図4(a)(b)に示す破線の波形変化は極小(図示上では略水平)になる(この極小ポイントを境にして、頭部の縦方向の前後屈変化と眼球回転の変化との間の位相が反転する)。同様な位相反転は、頭部上下動の速度変化および眼球回転の速度変化の間でも見られる(図4(c)(d))。 Changes in vertical movement of the head (vertical forward and backward bending changes) associated with walking change in the same phase as changes in eyeball rotation when the visual target is close (Near Target) (Fig. 4(a)). On the other hand, when the optotype is far away (Far Target), the vertical movement change of the head (vertical forward/backward bending change) changes in the opposite phase to the change in eyeball rotation (FIG. 4(b)). When the optotype is at the fixed position HFP in Fig. 3, there is no eyeball rotation, and the waveform change of the broken line shown in Figs. 4(a) and (b) becomes minimal (approximately horizontal in the illustration) , the phase between the longitudinal head tilt change and the eye rotation change is reversed). A similar phase reversal is also seen between the speed changes of the head vertical movement and the speed change of the eyeball rotation (FIGS. 4(c) and 4(d)).

いま、上記「歩行にともなう頭部の上下動変化」に起因してEOGに生じる信号変化を「体動ノイズ」と呼ぶことにする。歩行行為は加速度センサやジャイロセンサで検出可能であり、眼動行為はEOGから検出可能である。すると、「歩行中」かつ「眼動行為無し」が検出されている際に、EOGに体動ノイズが現れない場合には、「アイウェアのユーザは視標の距離によって体動ノイズが位相反転するポイント(図3の位置HFPに対応)を注視している」ことが示される。 Now, signal changes occurring in the EOG due to the above-mentioned "changes in vertical movement of the head associated with walking" will be referred to as "body movement noise." Walking behavior can be detected by an acceleration sensor or gyro sensor, and eye movement behavior can be detected by EOG. Then, when ``walking'' and ``no eye movements'' are detected, if body movement noise does not appear in the EOG, ``the eyewear user will notice that the phase of the body movement noise is reversed depending on the distance of the optotype.'' This indicates that the user is gazing at a point (corresponding to position HFP in FIG. 3).

図5は、一実施の形態に係る眼球運動検出装置が組み込まれたメガネ型アイウェア100を説明する図(EOG電極がノーズパッドに配置された例)である。この実施形態では、右アイフレーム(右リム)101と左アイフレーム(左リム)102がブリッジ103連結されている。左右アイフレーム102、101およびブリッジ103は、例えばアルミ合金、チタンなどで構成できる。左アイフレーム102の左外側は左ヒンジ104を介して左テンプルバー106に繋がり、左テンプルバー106の先端に左モダン(左イヤーパッド)108が設けられている。同様に、右アイフレーム101の右外側は右ヒンジ105を介して右テンプルバー107に繋がり、右テンプルバー107の先端に右モダン(右イヤーパッド)109が設けられている。 FIG. 5 is a diagram illustrating a glasses-type eyewear 100 incorporating an eye movement detection device according to an embodiment (an example in which an EOG electrode is disposed on a nose pad). In this embodiment, a right eye frame (right rim) 101 and a left eye frame (left rim) 102 are connected by a bridge 103. The left and right eye frames 102, 101 and the bridge 103 can be made of, for example, aluminum alloy, titanium, or the like. The left outer side of the left eye frame 102 is connected to a left temple bar 106 via a left hinge 104, and a left end (left ear pad) 108 is provided at the tip of the left temple bar 106. Similarly, the right outer side of the right eye frame 101 is connected to a right temple bar 107 via a right hinge 105, and a right modern (right ear pad) 109 is provided at the tip of the right temple bar 107.

ブリッジ103には、眼球運動検出装置の主要部となる情報処理部11(数ミリ角の集積回路)が取り付けられている。この情報処理部11は、マイクロコンピュータ、メモリ、通信処理部などを集積したLSIにより構成できる(情報処理部11の詳細については、図7を参照して後述する)。 An information processing unit 11 (an integrated circuit several millimeters square), which is a main part of the eye movement detection device, is attached to the bridge 103. The information processing section 11 can be configured by an LSI that integrates a microcomputer, a memory, a communication processing section, etc. (details of the information processing section 11 will be described later with reference to FIG. 7).

リチウムイオン電池などの小型電池(BAT)が、例えば左テンプルバー106内(あるいは右テンプルバー107内、もしくはモダン108または109内)に埋め込まれ、メガネ型アイウェア100の動作に必要な電源となっている。左ヒンジ104寄りの左アイフレーム102端部には、左カメラ13Lが取り付けられ、右ヒンジ105寄りの右アイフレーム101端部には、右カメラ13Rが取り付けられている。これらのカメラは、超小型のCCDイメージセンサを用いて構成できる。 A small battery (BAT) such as a lithium ion battery is embedded, for example, in the left temple bar 106 (or in the right temple bar 107, or in the modern 108 or 109), and serves as a power source necessary for the operation of the glasses-type eyewear 100. ing. A left camera 13L is attached to the end of the left eye frame 102 near the left hinge 104, and a right camera 13R is attached to the end of the right eye frame 101 near the right hinge 105. These cameras can be constructed using ultra-small CCD image sensors.

これらのカメラ(13L、13R)は、ステレオカメラを構成するものでもよい。あるいはこれらのカメラの位置に赤外線カメラ(13R)とレーザー(13L)を配置し、赤外線カメラ+レーザーによる距離センサを構成してもよい。この距離センサは、超音波を集音する小型半導体マイク(13R)と超音波を放射する小型圧電スピーカー(13L)などで構成することもできる。 These cameras (13L, 13R) may constitute a stereo camera. Alternatively, an infrared camera (13R) and a laser (13L) may be arranged at the positions of these cameras to configure a distance sensor using an infrared camera and a laser. This distance sensor can also be configured with a small semiconductor microphone (13R) that collects ultrasonic waves, a small piezoelectric speaker (13L) that emits ultrasonic waves, and the like.

なお、左右カメラ13L/13Rの代わりに、あるいは左右カメラ13L/13Rに加えて、ブリッジ103部分に図示しない中央カメラを設ける実施形態も考えられる。逆に、カメラを全く装備しない実施形態もあり得る(これらのカメラは、図7ではカメラ13として示されている)。 Note that an embodiment may be considered in which a central camera (not shown) is provided in the bridge 103 portion instead of or in addition to the left and right cameras 13L/13R. Conversely, embodiments may be equipped with no cameras at all (these cameras are shown as cameras 13 in FIG. 7).

左アイフレーム102には左ディスプレイ12Lがはめ込まれ、右アイフレーム101には右ディスプレイ12Rがはめ込まれている。このディスプレイは、左右のアイフレームの少なくとも一方に設けられ、フィルム液晶などを用いて構成できる。具体的には、偏光板を用いないポリマー分散型液晶(PDLC)を採用したフィルム液晶表示デバイスを用いて、左右のディスプレイ12L、12Rの一方または両方を構成できる(このディスプレイは、図7ではディスプレイ12として示されている)。 A left display 12L is fitted into the left eye frame 102, and a right display 12R is fitted into the right eye frame 101. This display is provided in at least one of the left and right eye frames, and can be constructed using film liquid crystal or the like. Specifically, one or both of the left and right displays 12L and 12R can be constructed using a film liquid crystal display device that employs a polymer dispersed liquid crystal (PDLC) that does not use a polarizing plate. 12).

フィルム液晶を利用した透明な左右ディスプレイ12L/12Rは、メガネを通して見える現実の世界に数字や文字などの画像情報を付加させる拡張現実(AR:Augmented Reality)を提供する手段として、利用できる。
左右のアイフレーム102、101の間であって、ブリッジ103の下側には、ノーズパッド部が設けられる。このノーズパッド部は、左ノーズパッド150Lと右ノーズパッド150Rのペアで構成される。右ノーズパッド150Rには右ノーズパッド電極151a,151bが設けられ、左ノーズパッド150Lには左ノーズパッド電極152a,152bが設けられている。
The transparent left and right displays 12L/12R using film liquid crystal can be used as a means to provide augmented reality (AR) that adds image information such as numbers and characters to the real world seen through glasses.
A nose pad portion is provided between the left and right eye frames 102 and 101 and below the bridge 103. This nose pad section is composed of a pair of a left nose pad 150L and a right nose pad 150R. The right nose pad 150R is provided with right nose pad electrodes 151a, 151b, and the left nose pad 150L is provided with left nose pad electrodes 152a, 152b.

これらの電極151a,151b,152a,152bは互いに電気的に分離され、絶縁された配線材(図示せず)を介して、3つのADコンバータ(ADC1510、1520、1512)に接続される。これらのADCからの出力は、アイウェア100を装着したユーザの眼の動きに応じて異なる信号波形を持ち、ユーザの眼動に応じたデジタルデータとして、情報処理部11に供給される。電極151a,151b,152a,152bは、視線検出センサとして用いられ、3つのADコンバータとともに図7の眼動検出部15の構成要素となっている。 These electrodes 151a, 151b, 152a, 152b are electrically isolated from each other and connected to three AD converters (ADCs 1510, 1520, 1512) via insulated wiring materials (not shown). Outputs from these ADCs have different signal waveforms depending on the eye movements of the user wearing the eyewear 100, and are supplied to the information processing unit 11 as digital data corresponding to the user's eye movements. The electrodes 151a, 151b, 152a, and 152b are used as line-of-sight detection sensors, and together with the three AD converters, are constituent elements of the eye movement detection section 15 in FIG. 7.

アイウェア100は、左右のノーズパッド(150L、150R)と左右のテンプルバー(106、107)と左右のモダン(108、109)によって、図示しないユーザの頭部に固定される。この実施形態では、ユーザの頭部(または顔面)に直接触れるのは、左右のノーズパッド(150L、150R)と左右のテンプルバー(106、107)と左右のモダン(108、109)だけでよいが、ADC(1510、1520、1512)とユーザのボディとの間の電圧合わせなどのために、それら(ノーズパッド、テンプルバー、モダン)以外の部分がユーザに触れる実施形態があってもよい。 Eyewear 100 is fixed to the user's head (not shown) by left and right nose pads (150L, 150R), left and right temple bars (106, 107), and left and right temple bars (108, 109). In this embodiment, the only things that directly touch the user's head (or face) are the left and right nose pads (150L, 150R), the left and right temple bars (106, 107), and the left and right temple bars (108, 109). However, there may be embodiments in which parts other than these (nose pad, temple bar, and end) touch the user, such as for voltage adjustment between the ADC (1510, 1520, 1512) and the user's body.

図5の右ディスプレイ12Rのフィルム液晶には、例えばテンキー(数字、演算子、Enter、他)、アルファベット、所定形状のマーク、その他のアイコン群を含む右表示画像IM1を表示できる。また、左ディスプレイ12Lのフィルム液晶には、例えば任意の文字列、任意形状のマーク、種々なアイコンなどを含む左表示画像IM2を表示できる(ディスプレイ12L、12Rの表示内容は、何でも良い)。右ディスプレイ12R(または左ディスプレイ12L)に表示されるテンキーやアルファベットは、数字や文字を入力する際に利用できる。右ディスプレイ12R(または左ディスプレイ12L)に表示される文字列、マーク、アイコン等は、特定の情報項目を探したり、目的の項目の選択/決定したり、ユーザに注意喚起をする際に利用できる。 The film liquid crystal of the right display 12R in FIG. 5 can display a right display image IM1 including, for example, a numeric keypad (numbers, operators, Enter, etc.), alphabets, marks of predetermined shapes, and other icon groups. Further, the film liquid crystal of the left display 12L can display a left display image IM2 including, for example, arbitrary character strings, marks of arbitrary shapes, various icons, etc. (the display contents of the displays 12L and 12R may be anything). The numeric keypad and alphabets displayed on the right display 12R (or left display 12L) can be used to input numbers and characters. Character strings, marks, icons, etc. displayed on the right display 12R (or left display 12L) can be used to search for a specific information item, select/determine a desired item, or alert the user. .

表示画像IM1、IM2は、メガネを通して見える現実の世界に数字、文字、マークなどの情報を付加させる拡張現実(AR)の表示手段として利用でき、このAR表示は適宜オンオフできる。表示画像IM1の内容と表示画像IM2は、実施形態に応じて、同じ内容(IM1=IM2)としても、異なる内容(IM1≠IM2)としてもよい。また、表示画像IM1(またはIM2)の表示は、右ディスプレイ12Rおよび/または左ディスプレイ12で行うことができる。AR表示の内容を、メガネ越しに見える現実世界に重なる(奥行きを伴った)3D画像としたいときは、IM1とIM2を左右別々の3D用画像とすることができる。 The display images IM1 and IM2 can be used as an augmented reality (AR) display means that adds information such as numbers, letters, marks, etc. to the real world seen through the glasses, and this AR display can be turned on and off as appropriate. The content of display image IM1 and display image IM2 may be the same content (IM1=IM2) or different content (IM1≠IM2) depending on the embodiment. Further, the display image IM1 (or IM2) can be displayed on the right display 12R and/or the left display 12. When the content of the AR display is desired to be a 3D image (with depth) that overlaps with the real world seen through glasses, IM1 and IM2 can be made into separate left and right 3D images.

また、ディスプレイ(12R、12L)が左右に存在する場合、例えば輻輳角を調整して、左右の表示画像(IM1、IM2)の映像を左右で逆方向にずらすこともできる。これにより、現実世界で見える対象物とAR表示を交互に見る場合の目の負担を減らすことが考えられる。しかし、通常は、左右のディスプレイ(12R、12L)で同じ内容の画像を表示する。 Furthermore, when the displays (12R, 12L) are present on the left and right sides, the images of the left and right display images (IM1, IM2) can be shifted in opposite directions by adjusting the convergence angle, for example. This is thought to reduce the strain on the eyes when alternately viewing an object visible in the real world and the AR display. However, normally, the left and right displays (12R, 12L) display images with the same content.

ディスプレイ12L、12Rでの表示制御は、右テンプルバー107に埋め込まれた情報処理部11で行うことができる。(ディスプレイで文字、マーク、アイコンなどを表示する技術は周知。)情報制御部11その他の動作に必要な電源は、左テンプルバー106に埋め込まれた電池BATから得ることができる。 Display control on the displays 12L and 12R can be performed by the information processing section 11 embedded in the right temple bar 107. (Techniques for displaying characters, marks, icons, etc. on a display are well known.) Power necessary for the information control section 11 and other operations can be obtained from a battery BAT embedded in the left temple bar 106.

なお、実施形態に対応するアイウェア100の試作品をデザイナーや設計者が装着してみて重量バランスが悪いと感じる可能性がある。その主因が左テンプルバー106内のBATにあるならば、右テンプルバー107内に左テンプルバー106内のBATに見合った「おもり(または別の同重量バッテリ)」を入れておくことができる。 Note that when a designer or designer wears a prototype of the eyewear 100 corresponding to the embodiment, there is a possibility that the designer or designer may feel that the weight balance is poor. If the main cause is the BAT in the left temple bar 106, a "weight (or another battery of the same weight)" corresponding to the BAT in the left temple bar 106 can be placed in the right temple bar 107.

図6は、一実施の形態に係るメガネ型アイウェア100におけるEOG電極の実装例を説明する図である。右ノーズパッド150Rの上下には右ノーズパッド電極151a,151bが設けられ、左ノーズパッド150Lの上下には左ノーズパッド電極152a,152bが設けられている。右ノーズパッド電極151a,151bの出力はADC1510に与えられ、左ノーズパッド電極152a,152bの出力はADC1520に与えられ、左右ノーズパッドの下側電極151b,152b(または上側電極151a,152a)の出力はADC1512に与えられる。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of mounting EOG electrodes in the glasses-type eyewear 100 according to one embodiment. Right nose pad electrodes 151a and 151b are provided above and below the right nose pad 150R, and left nose pad electrodes 152a and 152b are provided above and below the left nose pad 150L. The outputs of the right nose pad electrodes 151a, 151b are given to the ADC 1510, the outputs of the left nose pad electrodes 152a, 152b are given to the ADC 1520, and the outputs of the lower electrodes 151b, 152b (or upper electrodes 151a, 152a) of the left and right nose pads. is given to ADC1512.

ADC1510からは、ユーザの右側上下眼動に対応して変化するCh1信号が得られる。ADC1520からは、ユーザの左側上下眼動に対応して変化するCh2信号が得られる。ADC1512からは、ユーザの左右眼動に対応して変化するCh0信号が得られる。左右両眼の上下動については、ADC1510およびADC1520の出力の平均に対応するCh1+2信号で評価できる。(Ch0,Ch1,Ch2,Ch1+2の信号波形と眼動との関係については、後述する。)
図7は、種々な実施の形態に取り付け可能な情報処理部11と、その周辺デバイスとの関係を説明する図である。図7の例では、情報処理部11は、プロセッサ11a、不揮発性メモリ11b、メインメモリ11c、通信処理部11d、センサ部11eなどで構成されている。プロセッサ11aは製品仕様に応じた処理能力を持つマイクロコンピュータで構成できる。このマイクロコンピュータが実行する種々なプログラムおよびプログラム実行時に使用する種々なパラメータは、不揮発性メモリ11bに格納しておくことができる。プログラムを実行する際のワークエリアはメインメモリ11cが提供する。
The ADC 1510 obtains a Ch1 signal that changes in response to the user's right up and down eye movements. The ADC 1520 obtains a Ch2 signal that changes in response to the user's left vertical and vertical eye movements. The ADC 1512 obtains a Ch0 signal that changes in response to the user's left and right eye movements. The vertical movement of both the left and right eyes can be evaluated using the Ch1+2 signal corresponding to the average of the outputs of the ADC 1510 and ADC 1520. (The relationship between the signal waveforms of Ch0, Ch1, Ch2, and Ch1+2 and eye movements will be described later.)
FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the information processing unit 11 that can be attached to various embodiments and its peripheral devices. In the example of FIG. 7, the information processing section 11 includes a processor 11a, a nonvolatile memory 11b, a main memory 11c, a communication processing section 11d, a sensor section 11e, and the like. The processor 11a can be composed of a microcomputer with processing capacity according to product specifications. Various programs executed by this microcomputer and various parameters used when executing the programs can be stored in the nonvolatile memory 11b. The main memory 11c provides a work area for executing the program.

センサ部11eは、アイウェア100(あるいはこのアイウェアを装着したユーザの頭部)の位置および/またはその向きを検出するためのセンサ群を含んでいる。これらのセンサ群の具体例としては、3軸方向(x-y-z方向)の移動を検出する加速度センサ、3軸方向の回転を検出するジャイロ、絶対方位を検出する地磁気センサ(羅針盤機能)、電波や赤外線などを受信して位置情報その他を得るビーコンセンサがある。この位置情報その他の獲得には、iBeacon(登録商標)あるいはBluetooth(登録商標)4.0を利用できる。 The sensor unit 11e includes a group of sensors for detecting the position and/or orientation of the eyewear 100 (or the head of the user wearing the eyewear). Specific examples of these sensor groups include an acceleration sensor that detects movement in 3-axis directions (x-y-z directions), a gyro that detects rotation in 3-axis directions, and a geomagnetic sensor that detects absolute direction (compass function). There are also beacon sensors that obtain location information and other information by receiving radio waves and infrared rays. To obtain this location information and other information, iBeacon (registered trademark) or Bluetooth (registered trademark) 4.0 can be used.

情報処理部11に利用可能なLSIは、製品化されている。その一例として、東芝セミコンダクター&ストレージ社の「ウエアラブル端末向けTZ1000シリーズ」がある。このシリーズのうち、製品名「TZ1011MBG」は、CPU(11a、11c)、フラッシュメモリ(11b)、Bluetooth Low Energy(登録商標)(11d)、センサ群(加速度センサ、ジャイロ、地磁気センサ)(11e)、24ビットデルタシグマADC、I/O(USB他)を持つ。 LSIs that can be used in the information processing section 11 have been commercialized. One example is Toshiba Semiconductor & Storage Company's "TZ1000 series for wearable terminals." Among this series, the product name "TZ1011MBG" includes CPU (11a, 11c), flash memory (11b), Bluetooth Low Energy (registered trademark) (11d), sensor group (acceleration sensor, gyro, geomagnetic sensor) (11e) , 24-bit delta-sigma ADC, and I/O (USB, etc.).

この情報処理部11は、加速度センサ、ジャイロセンサなどのセンサ部11eとEOG電極(151a,151b,152a,152b)との相対位置関係が崩れない場所の一例として、ブリッジ103に取り付けられている。
プロセッサ11aで何をするかは、通信処理部11dを介して、図示しない外部サーバ(またはパーソナルコンピュータ)から、指令することができる。通信処理部11dでは、ZigBee(登録商標)、Bluetooth、Wi-Fi(登録商標)などの既存通信方式を利用できる。プロセッサ11aでの処理結果は、通信処理部11dを介して、図示しないサーバなどへ送ることができる。
The information processing unit 11 is attached to the bridge 103 as an example of a location where the relative positional relationship between the sensor unit 11e such as an acceleration sensor or a gyro sensor and the EOG electrodes (151a, 151b, 152a, 152b) is maintained.
What to do with the processor 11a can be instructed from an external server (or personal computer, not shown) via the communication processing section 11d. The communication processing unit 11d can use existing communication methods such as ZigBee (registered trademark), Bluetooth, and Wi-Fi (registered trademark). The processing results in the processor 11a can be sent to a server (not shown) or the like via the communication processing section 11d.

情報処理部11のシステムバスには、ディスプレイ12(12Lと12R)、カメラ13(13Lと13R)、眼動検出部15等が接続されている。図7の各デバイス(11~15)は、バッテリBATにより給電される。
なお、通信処理部11dには、携帯電話やスマートフォンなどで周知のGPS(Global Positioning System)機能を組み込んでも良い(あるいはGPS付き携帯電話機能をアイウェア100の何処かに仕込んでもよい)。このGPS機能を利用したインターネットの地図サービスアプリをプロセッサ11aで実行すれば、アイウェア100を装着したユーザが今現在どの場所でどの方向を見ながら歩いているのかを、歩行時の眼球補償回転に起因するノイズを抑えて、検出できる。(従来の携帯電話GPSではユーザの現在位置を地図画面上に表示できても、そのユーザの視線が何処を向いているかまでは表示できていない。)
図7の眼動検出部15は、視線検出センサを構成する4つの眼動検出電極(151a,151b,152a,152b)と、これらの電極から眼動に対応したデジタル信号を取り出す3つのADC(1510、1520、1512)と、これらADCからの出力データをプロセッサ11a側に出力する回路を含んでいる。プロセッサ11aは、ユーザの種々な眼動(上下動、左右動、瞬目、眼瞑りなど)から、その眼動の種類に対応する指令を解釈し、その指令を実行することができる。
A display 12 (12L and 12R), a camera 13 (13L and 13R), an eye movement detection unit 15, and the like are connected to the system bus of the information processing unit 11. Each device (11-15) in FIG. 7 is powered by a battery BAT.
Note that the communication processing unit 11d may incorporate a GPS (Global Positioning System) function, which is well known in mobile phones, smartphones, etc. (or a mobile phone function with GPS may be installed somewhere in the eyewear 100). If the processor 11a executes an Internet map service application that uses this GPS function, it will be possible to determine where the user wearing the eyewear 100 is currently walking and in what direction he or she is looking in the eyeball compensation rotation while walking. It is possible to suppress the noise caused by the detection. (Even though conventional mobile phone GPS can display the user's current location on the map screen, it is not possible to display where the user's line of sight is pointing.)
The eye movement detection unit 15 in FIG. 7 includes four eye movement detection electrodes (151a, 151b, 152a, 152b) constituting a line of sight detection sensor, and three ADCs ( 1510, 1520, 1512) and a circuit that outputs output data from these ADCs to the processor 11a side. The processor 11a can interpret a command corresponding to the type of eye movement (up and down movement, left and right movement, blinking, eye closing, etc.) of the user, and can execute the command.

眼動の種類に対応する指令の具体例としては、眼動が例えば眼瞑りなら視線の先にある情報項目を選択し(コンピュータマウスのワンクリックに類似)、連続した複数回の瞬目あるいはウインクなら選択された情報項目に対する処理の実行を開始させる(コンピュータマウスのダブルクリックに類似)指令がある。この指令は、眼動検出部15を用いた情報入力Bの一例である。 Specific examples of commands that correspond to the type of eye movement include, for example, if the eye movement is closing the eyes, selecting an information item in front of the line of sight (similar to a single click on a computer mouse), blinking multiple times in a row, or winking. then there is a command (analogous to a double-click on a computer mouse) that starts the execution of an operation on the selected information item. This command is an example of information input B using the eye movement detection unit 15.

図8は、例えば25m先にある現実世界の固定物を注視しながら、右足から歩き始めて13歩目の右足で止まった場合の、EOG波形の一例を示す図である。歩行に伴う頭部の上下動に対応する眼球の補償回転は、Ch1およびCh2のADC検出信号レベル変化(EOG変化)に表れている。このEOG変化に同期した頭部の上下動変化は、情報処理部11のセンサ部11eが持つ3軸加速度センサで検出できる。また、歩行に伴う頭部の左右回転に対応する眼球の補償回転は、Ch0のADC検出信号レベル変化(EOG変化)に表れている。このEOG変化に同期した頭部の左右回転変化は、情報処理部11のセンサ部11eが持つ3軸ジャイロセンサで検出できる。 FIG. 8 is a diagram showing an example of an EOG waveform when, for example, a person starts walking with his right foot and stops at the 13th step with his right foot while gazing at a fixed object in the real world located 25 meters ahead. The compensatory rotation of the eyeballs corresponding to the vertical movement of the head accompanying walking is reflected in changes in the ADC detection signal levels (EOG changes) of Ch1 and Ch2. The vertical movement change of the head in synchronization with this EOG change can be detected by the three-axis acceleration sensor included in the sensor section 11e of the information processing section 11. Further, the compensatory rotation of the eyeball corresponding to the left-right rotation of the head accompanying walking is reflected in the change in the ADC detection signal level (EOG change) of Ch0. The left-right rotational change of the head in synchronization with this EOG change can be detected by the 3-axis gyro sensor included in the sensor section 11e of the information processing section 11.

図8の例では、Ch1およびCh2のEOG変動周期(約0.6秒)は歩行ピッチに同期しており、Ch0のEOG変動周期(約1.2秒)は歩行ピッチの2倍に同期している。歩行に伴う頭部の上下動および左右回転に対応したEOG変動周期ははっきりしているので、歩行ピッチに同期した周期(この例では約0.6秒とその2倍)で、歩行に起因するEOG変動を検出できる。 In the example in Figure 8, the EOG fluctuation period of Ch1 and Ch2 (approximately 0.6 seconds) is synchronized with the walking pitch, and the EOG fluctuation period of Ch0 (approximately 1.2 seconds) is synchronized with twice the walking pitch. ing. The period of EOG fluctuation corresponding to the vertical movement and left/right rotation of the head associated with walking is clear, so the period is synchronized with the walking pitch (in this example, approximately 0.6 seconds and twice that), and is caused by walking. EOG fluctuations can be detected.

図9は、図8と同じ条件で、再び右足から歩き始めて13歩目の右足で止まった場合の、EOG波形の他例(反復再現性の確認)を示す図である。図9の例でも、Ch1およびCh2のEOG変動周期(約0.6秒)は歩行ピッチに同期しており、Ch0のEOG変動周期(約1.2秒)は歩行ピッチの2倍に同期している。歩行に伴う頭部の上下動および左右回転に対応したEOG変動周期はやはり明確に認められ、歩行ピッチに同期した周期(この例でも約0.6秒とその2倍)でもって、歩行に起因するEOG変動を検出できることがわかる。 FIG. 9 is a diagram showing another example of the EOG waveform (confirmation of repeatability) when the user starts walking with the right foot again and stops at the 13th step under the same conditions as FIG. 8. In the example of Fig. 9, the EOG fluctuation period of Ch1 and Ch2 (approximately 0.6 seconds) is synchronized with the walking pitch, and the EOG fluctuation period of Ch0 (approximately 1.2 seconds) is synchronized with twice the walking pitch. ing. The EOG fluctuation period corresponding to the vertical movement and left/right rotation of the head accompanying walking is clearly recognized, and the period synchronized with the walking pitch (approximately 0.6 seconds in this example, twice that), indicating that it is caused by walking. It can be seen that EOG fluctuations can be detected.

図8および図9には以下の特徴が共通して認められ、事象の再現性があることが確認できる:
(1)歩行の周期(約0.6秒)に合わせて上下方向の眼球回転運動が確認できる(Ch1とCh2のEOG検出信号レベル参照)。
(2)歩行周期の2倍の周期(約1.2秒)に合わせて左右方向の眼球回転運動が確認できる(Ch0のEOG検出信号レベル参照)。
The following features are commonly observed in Figures 8 and 9, confirming that the phenomenon is reproducible:
(1) Eyeball rotation movement in the vertical direction can be confirmed in accordance with the walking cycle (approximately 0.6 seconds) (see EOG detection signal levels of Ch1 and Ch2).
(2) Eyeball rotation movement in the left-right direction can be confirmed at a cycle twice the walking cycle (approximately 1.2 seconds) (see EOG detection signal level of Ch0).

(3)歩行に伴う頭部の動揺に起因したEOG検出信号の振幅は、200μV~400μVに達している場所がある。頭部が静止した状態で測定されるEOG信号振幅は、通常は約1mV程度なので、任意の眼球回転を検出する場合には、200μV~400μVは無視できない大きさのノイズとなってしまう。このノイズは、以下に述べるように、打ち消す(低減または排除する)ことが可能である。 (3) The amplitude of the EOG detection signal caused by head movement associated with walking reaches 200 μV to 400 μV in some places. Since the EOG signal amplitude measured when the head is stationary is usually about 1 mV, 200 μV to 400 μV becomes noise that cannot be ignored when detecting arbitrary eyeball rotation. This noise can be canceled out (reduced or eliminated) as described below.

すなわち、歩行に伴う頭部の上下動を歩行ピッチに同期した周期(この例では約0.6秒)で加速度センサにより検出でき、歩行に伴う頭部の左右回転を歩行ピッチに同期した別の周期(この例では約1.2秒)でジャイロセンサにより検出できる。そうすると、歩行に伴う頭部の上下動(動揺)に起因するEOG変動(ノイズとみなす)は加速度センサの検出結果によって打ち消す(低減または排除する)ことが可能となり、歩行に伴う頭部の左右回転(動揺)に起因するEOG変動(ノイズとみなす)はジャイロセンサの検出結果によって打ち消す(低減または排除する)ことが可能となる(この打ち消しの具体例は図17を参照して後述する)。 In other words, the vertical movement of the head associated with walking can be detected by an acceleration sensor at a cycle synchronized with the walking pitch (approximately 0.6 seconds in this example), and the left-right rotation of the head associated with walking can be detected with another cycle synchronized with the walking pitch. It can be detected by a gyro sensor at a cycle (approximately 1.2 seconds in this example). This makes it possible to cancel (reduce or eliminate) EOG fluctuations (considered as noise) caused by the vertical movement (sway) of the head associated with walking, using the detection results of the acceleration sensor, and the left-right rotation of the head associated with walking. EOG fluctuations (regarded as noise) caused by (shaking) can be canceled out (reduced or eliminated) by the detection results of the gyro sensor (a specific example of this cancellation will be described later with reference to FIG. 17).

図10は、頭部の動揺に起因するノイズが打ち消された場合において、正面から上方への眼動と、図6に示す3つのアナログ/デジタルコンバータ(ADC)から得られる検出信号レベル(Ch0、Ch1、Ch2、およびCh1とCh2の平均レベルCh1+2)との関係を例示する眼電図(EOG)である。眼動検出は、図中の破線枠内の検出信号波形に基づいて行う。検出の基準は、アイウェア100を装着したユーザが真正面を見ており眼動がない場合とする(頭部の動揺に起因するノイズが打ち消されていれば、図6に示す3つのADCからの出力信号波形Ch0~Ch2は、瞬きなしで真正面を見ている区間では、略平坦で時間経過に伴う変化は殆どない)。ユーザの左右両眼の視線が正面を向いた状態で、両眼の視線を瞬時に上へ動かし、視線を上に向けた状態を1秒維持し、そのあと瞬時に視線を正面に戻す。これを5回繰り返したときの検出信号レベルの変化が、図10に例示されている。 FIG. 10 shows upward eye movement from the front and the detection signal levels (Ch0, Ch0, 2 is an electrooculogram (EOG) illustrating the relationship between Ch1, Ch2, and the average level of Ch1 and Ch2 (Ch1+2). Eye movement detection is performed based on the detection signal waveform within the broken line frame in the figure. The detection standard is when the user wearing the eyewear 100 is looking straight ahead and there is no eye movement (if the noise caused by head movement is canceled, the detection from the three ADCs shown in FIG. The output signal waveforms Ch0 to Ch2 are substantially flat in the section where the user is looking straight ahead without blinking, and there is almost no change over time). With the user's left and right eyes facing forward, the user's eyes instantly move upward, maintain the upward gaze for 1 second, and then instantly return the gaze to the front. FIG. 10 shows an example of changes in the detection signal level when this process is repeated five times.

図11は、図10と同様な眼動検出を、視線が正面から下向きに動く場合について、例示している。頭部の動揺に起因するノイズが打ち消されておれば、例え歩行中であっても、図10および図11の波形変化から、視線が正面を向いている場合を基準として、視線が上にあるのか下にあるのかを、検出できる。 FIG. 11 illustrates eye movement detection similar to that in FIG. 10 in a case where the line of sight moves downward from the front. As long as the noise caused by head movement is canceled out, even while walking, the line of sight is upward, based on the waveform changes in Figures 10 and 11, compared to when the line of sight is facing forward. It can detect whether it is above or below.

図12は、頭部の動揺に起因するノイズが打ち消された場合において、左から右への眼動と、図6に示す3つのADCからから得られる検出信号レベル(Ch0、Ch1、Ch2、およびCh1+2)との関係を例示する眼電図である。左から右への眼動があると、Ch0の検出信号波形の経時変化が、右肩上がりになる(図示しないが、右から左への眼動があると、Ch0の検出信号波形の経時変化は、右肩下がりになる)。このようなCh0の波形変化から、視線が正面を向いている場合を基準として、視線が右にあるのか左にあるのかを、検出できる。 FIG. 12 shows the detected signal levels (Ch0, Ch1, Ch2, and It is an electrooculogram illustrating the relationship with Ch1+2). When there is an eye movement from left to right, the Ch0 detection signal waveform changes over time to the right (although not shown, when there is an eye movement from right to left, the Ch0 detection signal waveform changes over time) , the right shoulder is downward). From such a waveform change of Ch0, it is possible to detect whether the line of sight is to the right or to the left, based on the case where the line of sight is facing forward.

図10~図12の検出結果を総合すれば、次のことが分かる。すなわち、頭部の動揺に起因するノイズが打ち消されておれば、例え歩行中であっても、視線が正面を向いている場合を基準として、視線が上下左右のどちらを向いているのかが分かる。
図13は、頭部の動揺に起因するノイズが打ち消された場合において、視線が正面を向いているときに、瞬き/瞬目(両目)を5秒間隔で5回反復した眼動と、図6に示す3つのADCからから得られる検出信号レベル(Ch0、Ch1、Ch2)との関係を例示する眼電図である。両目の瞬き/瞬目は、Ch1およびCh2に表れるパルスにより検出できる。ユーザが無意識に行う瞬きは周期性がないことが多い。そのため、図13に示すように一定間隔の複数パルスを検出することにより、ユーザの意図的な瞬き/瞬目を検知できる。
By integrating the detection results shown in FIGS. 10 to 12, the following can be found. In other words, if the noise caused by head movement is canceled out, even when walking, you can tell whether your line of sight is facing up, down, left, or right, based on when your line of sight is facing forward. .
Figure 13 shows the eye movements of blinking/blinking (both eyes) repeated 5 times at 5-second intervals when the line of sight is facing forward, and the figure when the noise caused by head movement is canceled. 6 is an electrooculogram illustrating the relationship with detection signal levels (Ch0, Ch1, Ch2) obtained from the three ADCs shown in FIG. Blinking/blinking of both eyes can be detected by the pulses appearing on Ch1 and Ch2. Blinks that users unconsciously perform often have no periodicity. Therefore, by detecting a plurality of pulses at regular intervals as shown in FIG. 13, intentional blinking/blinking of the user can be detected.

なお、人の「瞬き/瞬目」動作の時間あるいは「瞬き/瞬目」で視界が遮られる時間は、一説によれば300msec程度(他説によれば100msec~150msec程度)とされている。どちらの場合であっても、歩行ピッチ周期を下回るハイパスフィルタ(またはバンドパスフィルタ)によって、「瞬き/瞬目」による信号成分は取り除くことができる。瞬き/瞬目の間隔(例えば約300msec)は通常歩行のピッチ(約600msec)とは異なり、また意図的でない瞬き/瞬目の間隔は通常の歩行ピッチと同期しない。そのため、通常歩行に伴う頭部動揺に起因したEOGノイズを打ち消す際に、瞬き/瞬目によるEOG波形変化が全て打ち消されてしまうことはない。 According to one theory, the time required for a person's "blink/blink" action or the time that vision is obstructed by "blink/blink" to be about 300 msec (according to other theories, it is about 100 msec to 150 msec). In either case, signal components due to "blinks/blinks" can be removed by a high-pass filter (or band-pass filter) below the walking pitch period. The blink/blink interval (for example, about 300 msec) is different from the normal walking pitch (about 600 msec), and the unintentional blink/blink interval is not synchronized with the normal walking pitch. Therefore, when canceling EOG noise caused by head movement associated with normal walking, EOG waveform changes due to blinking/blinking are not completely canceled.

図14は、頭部の動揺に起因するノイズが打ち消された場合において、視線が正面を向いているときに、1秒の眼瞑り(両目)と4秒の眼開き(両目)を5回反復した眼動と、図6に示す3つのADCからから得られる検出信号レベル(Ch0、Ch1、Ch2)との関係を例示する眼電図である。両目の眼瞑りは、Ch1およびCh2に表れる幅広パルスにより検出できる(意図的に眼を瞑っている時間は瞬き/瞬目で眼を閉じる時間よりも長いため、検出されるパルス幅が広くなる)。図14に例示されるようなCh1およびCh2の幅広パルスを検出することにより、ユーザの意図的な眼瞑りを検知できる。 Figure 14 shows the repetition of 1 second of eyes closed (both eyes) and 4 seconds of eyes open (both eyes) when the line of sight is facing forward, when the noise caused by head movement is cancelled. 7 is an electrooculogram illustrating the relationship between the eye movements and detection signal levels (Ch0, Ch1, Ch2) obtained from the three ADCs shown in FIG. 6. FIG. Eye closure of both eyes can be detected by wide pulses appearing on Ch1 and Ch2 (the time of intentional eye closure is longer than the time of blinking/blinking, so the detected pulse width becomes wider) . By detecting wide pulses of Ch1 and Ch2 as illustrated in FIG. 14, intentional eye closure of the user can be detected.

なお、図示しないが、ユーザが右目だけ瞑ったときはCh1に振幅の大きな幅広パルスが表れ、ユーザが左目だけ瞑ったときはCh2に振幅の大きな幅広パルスが表れる。このことから、左右別々に眼瞑りを検出することもできる。
片目だけを瞑った場合には、Ch0に左右で逆相となる小さな波が現れる。Ch0で見ると、以下のような小さな凹凸波形が現れる。
Although not shown, when the user closes only his right eye, a wide pulse with large amplitude appears on Ch1, and when the user closes only his left eye, a wide pulse with large amplitude appears on Ch2. From this, it is also possible to detect eye closure separately for the left and right eyes.
When only one eye is closed, small waves appear on Ch0 with opposite phases on the left and right sides. When viewed on Ch0, a small uneven waveform as shown below appears.

・右眼を瞑ると、-電極のプラス電位が減少するため凸波形;
・左眼を瞑ると、+電極のプラス電位が減少するため凹波形。
図15は、頭部の動揺に起因するノイズが打ち消された場合において、視線が正面を向いているときに、両目の瞬きを5回反復した直後に左目のウインク(左側片目の瞬き)を5回反復した眼動と、図6に示す3つのADCからから得られる検出信号レベル(Ch0、Ch1、Ch2)との関係を例示する眼電図である。
・When you close your right eye, the positive potential of the - electrode decreases, resulting in a convex waveform;
・When you close your left eye, the positive potential of the + electrode decreases, resulting in a concave waveform.
Figure 15 shows that when the noise caused by head movement is canceled out, when the line of sight is facing forward, the left eye wink (blink of one left eye) is repeated 5 times immediately after repeating the blink of both eyes 5 times. 7 is an electrooculogram illustrating the relationship between repeated eye movements and detection signal levels (Ch0, Ch1, Ch2) obtained from the three ADCs shown in FIG. 6. FIG.

図6に例示されるように、Ch0のADC1512の位置は、左右両目の眼球中心線より下方にオフセットしている。このオフセットのため、両目同時の瞬きでは、図6のADC1512の+入力と-入力の双方に負方向の電位変化が現れる。その際、+入力と-入力の双方の電位変化(量と方向)が略同じとすれば、その変化は殆ど打ち消され、Ch0のADC1512から出力される信号レベルの値は、略一定となる(図15の左側破線内のCh0レベル参照)。一方、片目(左目)の瞬きでは、ADC1512の-入力側は電位変化が殆どなく、ADC1512の+入力側に比較的大きめの負方向電位変化が現れる。そうすると、ADC1512の+入力と-入力の間における電位変化の打ち消し量は小さくなり、Ch0のADC1512から出力される信号レベルには、負方向に小さなパルス(信号レベルの小波)が表れる(図15の右側破線内のCh0レベル参照)。この信号レベルの小波(負方向のパルス)の極性から、左目のウインクがなされたことを検出できる(頭部の動揺に起因するEOGのノイズが打ち消された場合において、Ch0を利用した左ウインク検出の一例)。 As illustrated in FIG. 6, the position of the Ch0 ADC 1512 is offset downward from the eyeball center line of both the left and right eyes. Due to this offset, when both eyes blink simultaneously, negative potential changes appear at both the + and - inputs of the ADC 1512 in FIG. At this time, if the potential changes (amount and direction) of both the + input and - input are approximately the same, the changes are almost canceled out, and the value of the signal level output from the ADC 1512 of Ch0 becomes approximately constant ( (See Ch0 level within the dashed line on the left side of FIG. 15). On the other hand, when one eye (left eye) blinks, there is almost no potential change on the - input side of the ADC 1512, and a relatively large negative potential change appears on the + input side of the ADC 1512. Then, the amount of cancellation of the potential change between the + and - inputs of the ADC 1512 becomes smaller, and a small pulse (small wave of signal level) appears in the negative direction in the signal level output from the ADC 1512 of Ch0 (see Fig. 15). (See Ch0 level within the dashed line on the right). From the polarity of this signal level small wave (pulse in the negative direction), it is possible to detect that the left eye has winked (left wink detection using Ch0 when EOG noise caused by head movement is canceled) example).

なお、ユーザの顔の歪みや皮膚の状態等でADC1512の+入力と-入力の電位変化が均等にならない場合は、アイウェア100をユーザが装着し両目同時に瞬きしたときのCh0ADCの出力が最小(+入力成分と-入力成分との間の打ち消し量が最大)となるようなキャリブレーションを、事前に行っておけばよい。 Note that if the potential changes at the + and - inputs of the ADC 1512 are not equal due to the distortion of the user's face or the condition of the skin, the output of the Ch0ADC will be the minimum ( Calibration may be performed in advance so that the amount of cancellation between the + input component and the - input component is maximized.

また、両目瞬き/瞬目が行われた時の検出信号Ch1/Ch2のピーク比SL1a/SL2aを基準とすると、左眼ウインクが行われたときのピーク比SL1b/SL2bは変化する(SL1b/SL2bはSL1a/SL2aとイコールでない)。このことからも、左ウインクを検出できる。 Furthermore, if the peak ratio SL1a/SL2a of detection signals Ch1/Ch2 when both eyes blink/blink is performed as a reference, the peak ratio SL1b/SL2b when a left eye wink is performed changes (SL1b/SL2b is not equal to SL1a/SL2a). From this reason as well, a left wink can be detected.

図16は、頭部の動揺に起因するノイズが打ち消された場合において、視線が正面を向いているときに、両目の瞬きを5回反復した直後に右目のウインク(右側片目の瞬き)を5回反復した眼動と、図6に示す3つのADCからから得られる検出信号レベル(Ch0、Ch1、Ch2)との関係を例示する眼電図である。 Figure 16 shows that when the noise caused by head movement is cancelled, when the line of sight is facing forward, the right eye wink (blink of one right eye) is repeated 5 times immediately after repeating the blink of both eyes 5 times. 7 is an electrooculogram illustrating the relationship between repeated eye movements and detection signal levels (Ch0, Ch1, Ch2) obtained from the three ADCs shown in FIG. 6. FIG.

前述したように、図6のADC1512の位置が左右両目の眼球中心線より下方にオフセットしているため、両目同時の瞬きではADC1512の+入力と-入力の双方に負方向の電位変化が現れる。しかし、+入力と-入力における同様な電位変化は殆ど打ち消され、Ch0のADC1512から出力される信号レベルの値は、略一定となる(図16の左側破線内のCh0レベル参照)。一方、片目(右目)の瞬きでは、ADC1512の+入力側は電位変化が殆どなく、ADC1512の-入力側に比較的大きめの負方向電位変化が現れる。そうすると、ADC1512の-入力と+入力の間における電位変化の打ち消し量は小さくなり、Ch0のADC1512から出力される信号レベルには、正方向に小さなパルス(信号レベルの小波)が表れる(図16の右側破線内のCh0レベル参照)。この信号レベルの小波(正方向のパルス)の極性から、右目のウインクがなされたことを検出できる(頭部の動揺に起因するEOGのノイズが打ち消された場合において、Ch0を利用した右ウインク検出の一例)。 As described above, since the position of the ADC 1512 in FIG. 6 is offset downward from the eyeball center line of both the left and right eyes, a negative potential change appears in both the + input and the - input of the ADC 1512 when both eyes blink at the same time. However, similar potential changes at the + input and - input are almost canceled out, and the value of the signal level output from the ADC 1512 of Ch0 becomes approximately constant (see the Ch0 level within the broken line on the left side of FIG. 16). On the other hand, when one eye (right eye) blinks, there is almost no potential change on the + input side of the ADC 1512, and a relatively large negative potential change appears on the - input side of the ADC 1512. Then, the amount of cancellation of the potential change between the - input and + input of the ADC 1512 becomes small, and a small pulse (small wave of signal level) appears in the positive direction in the signal level output from the ADC 1512 of Ch0 (see Fig. 16). (See Ch0 level within the dashed line on the right). From the polarity of this small signal level wave (pulse in the positive direction), it is possible to detect a wink of the right eye (right wink detection using Ch0 when EOG noise caused by head movement is canceled). example).

また、両目瞬きが行われた時の検出信号Ch1/Ch2のピーク比SR1a/SR2aを基準とすると、右眼ウインクが行われたときのピーク比SR1b/SR2bは変化する(SR1b/SR2bはSR1a/SR2aとイコールでない)。また、左ウインク時のピーク比SL1b/SL2bは右ウインク時のピーク比SR1b/SR2bと異なった値を持つ(どの程度異なるのかは実験で確認できる)。このことから、右ウインクとは別に、左ウインクを検出できる(Ch1とCh2を利用した左右ウインク検出の一例)。 Furthermore, if the peak ratio SR1a/SR2a of detection signals Ch1/Ch2 when both eyes are blinked is used as a reference, the peak ratio SR1b/SR2b when a right eye wink is performed changes (SR1b/SR2b is SR1a/SR2b). (not equal to SR2a). Furthermore, the peak ratio SL1b/SL2b during the left wink has a different value from the peak ratio SR1b/SR2b during the right wink (the degree of difference can be confirmed by experiment). From this, the left wink can be detected separately from the right wink (an example of left and right wink detection using Ch1 and Ch2).

左右のウインク検出にCh0を利用するのかCh1/Ch2を利用するのかは、機器設計者が適宜決めればよい。Ch0~Ch2を利用した左右のウインク検出結果は、操作コマンドとして利用できる。
図17は、頭部の動揺に起因するノイズを最小化する処理(ノイズ打ち消し処理)の一例を説明するフローチャートである。このフローチャートに対応するコンピュータプログラムは、例えば図7の不揮発性メモリ11bに格納され、プロセッサ11aにより実行される。
A device designer may appropriately decide whether to use Ch0 or Ch1/Ch2 for left and right wink detection. The left and right wink detection results using Ch0 to Ch2 can be used as operation commands.
FIG. 17 is a flowchart illustrating an example of processing for minimizing noise caused by head movement (noise cancellation processing). A computer program corresponding to this flowchart is stored, for example, in the nonvolatile memory 11b of FIG. 7, and executed by the processor 11a.

まず、図5に例示されるようなアイウェア100を装着したユーザが、前方の固定物を注視しつつ一定リズムで定速歩行する(ST10)。この歩行に伴い、ユーザの頭部は所定パターンで動揺(移動/回転)する(図1(a)、(b)参照)。
歩行に伴うユーザの頭部の移動/回転は、図5の情報処理部11の内部に設けられた加速度センサ/ジャイロセンサ(図7の11e)によって検出される(ST12)。歩行に伴うユーザの頭部の移動/回転は、ノイズとして、EOG検出信号波形に混入してくる(図8または図9参照)。このEOG検出信号波形に、加速度センサ/ジャイロセンサの検出信号を、所定の位相で加算する(ST14)。
First, a user wearing eyewear 100 as illustrated in FIG. 5 walks at a constant speed at a constant rhythm while gazing at a fixed object in front of him (ST10). As the user walks, the user's head oscillates (moves/rotates) in a predetermined pattern (see FIGS. 1(a) and 1(b)).
The movement/rotation of the user's head while walking is detected by an acceleration sensor/gyro sensor (11e in FIG. 7) provided inside the information processing unit 11 in FIG. 5 (ST12). The movement/rotation of the user's head accompanying walking is mixed into the EOG detection signal waveform as noise (see FIG. 8 or 9). The detection signal of the acceleration sensor/gyro sensor is added to this EOG detection signal waveform at a predetermined phase (ST14).

上記信号加算の結果、もし信号振幅が増えてしまったなら(ST16ノー)、加算する検出信号の位相を反転し(ST18)、再度、EOG検出信号波形に加速度センサ/ジャイロセンサの検出信号を加算する(ST14)。
上記信号加算の結果、信号振幅が減少したなら(ST16イエス)、加算結果の信号振幅が最小(極小)となるように、加算する信号のレベルを調整する(ST20)。加算結果の信号振幅を最小(極小)とすることで、EOG検出信号波形に混入してくるノイズを打ち消す(低減または排除する)。
As a result of the above signal addition, if the signal amplitude has increased (ST16 NO), the phase of the detection signal to be added is inverted (ST18), and the acceleration sensor/gyro sensor detection signal is added to the EOG detection signal waveform again. (ST14).
If the signal amplitude decreases as a result of the signal addition described above (ST16 YES), the level of the signals to be added is adjusted so that the signal amplitude of the addition result becomes the minimum (minimum) (ST20). By minimizing the signal amplitude of the addition result (minimum), noise mixed into the EOG detection signal waveform is canceled out (reduced or eliminated).

頭部の動揺(移動/回転)に起因するノイズが打ち消されたあとのEOG検出結果に基づいて、ユーザの眼動(図10~図16の視線移動、瞬目、目瞑り、ウインクなど)を判定し(ST22)、その判定に基づく処理を行う(ST24)。例えば、ユーザがウインクすると、視線の先にある建物の名称がアイウェア100の表示画面(図5のIM1/IM2)にAR表示される、といった処理を行うことができる。 Based on the EOG detection results after noise caused by head movement (movement/rotation) has been canceled, the user's eye movements (gaze movement, blinking, closing, winking, etc. in Figures 10 to 16) are detected. A determination is made (ST22), and processing based on the determination is performed (ST24). For example, when the user winks, a process can be performed in which the name of the building in front of the user's line of sight is displayed in AR on the display screen of the eyewear 100 (IM1/IM2 in FIG. 5).

ユーザ頭部の動揺パターンが変わると、ノイズ打ち消しの内容も変わる。そこで、ユーザ頭部の動揺パターンが変わったかどうかを、加速度センサ/ジャイロセンサの検出結果の変化から、検出する(ST26)。例えば、前方の固定物を注視しつつ定速歩行しているアイウェア100のユーザが地下鉄へ降りる降り階段の前で立ち止まり、階段の隣接ステップの段差を前後屈および視線移動で視線スイープしたとする。すると、この段差前後での視線スイープにより頭部の動揺パターンが歩行時とは異なるものとなり、またEOG検出信号波形も歩行時とは違うものとなる。 When the movement pattern of the user's head changes, the content of noise cancellation also changes. Therefore, whether the movement pattern of the user's head has changed is detected from the change in the detection results of the acceleration sensor/gyro sensor (ST26). For example, assume that a user wearing eyewear 100 who is walking at a constant speed while keeping his eyes fixed on a fixed object in front of him stops in front of the stairs leading down to the subway, and sweeps his gaze by bending forward and backward and moving his gaze over the difference between adjacent steps of the stairs. . Then, the movement pattern of the head becomes different from that when walking due to the line of sight sweep before and after this step, and the EOG detection signal waveform also becomes different from that when walking.

そこで、ユーザ頭部の動揺パターンが変化したときは(ST26イエス)、ステップST12に戻り、ST14~ST20の処理をやり直す。ST14~ST20の処理をやり直すことにより、新たな頭部の動揺パターンに起因するEOGノイズが打ち消され(低減または排除され)、純粋な視線移動に対応したEOGが検出される。この純粋な視線移動に対応したEOG検出結果と、変化したユーザ頭部の動揺パターンに対応した加速度センサ/ジャイロセンサの検出結果を比較する。この比較の結果、例えば階段の段差位置で図4(a)から図4(b)への位相反転が検出されたとすれば、その位相反転ポイント付近に階段の段差があるものと判定する(ST22)。そして、段差の存在を示すマークをアイウェア100でAR表示する(ST24)。このAR表示は、ユーザ頭部の動揺パターンに対応した加速度センサ/ジャイロセンサの検出結果が消滅してから一定時間後(例えば10秒後)に自動的に消すことができる。 Therefore, when the motion pattern of the user's head changes (ST26 YES), the process returns to step ST12 and the processes from ST14 to ST20 are redone. By redoing the processing from ST14 to ST20, EOG noise caused by a new head movement pattern is canceled out (reduced or eliminated), and EOG corresponding to pure line of sight movement is detected. The EOG detection result corresponding to this pure line of sight movement is compared with the detection result of the acceleration sensor/gyro sensor corresponding to the changed movement pattern of the user's head. As a result of this comparison, for example, if a phase reversal from FIG. 4(a) to FIG. 4(b) is detected at the step position of the stairs, it is determined that there is a step of the stairs near the phase reversal point (ST22 ). Then, a mark indicating the presence of a step is displayed in AR on the eyewear 100 (ST24). This AR display can be automatically turned off after a certain period of time (for example, 10 seconds) after the detection result of the acceleration sensor/gyro sensor corresponding to the movement pattern of the user's head disappears.

AR表示のオン/オフは、EOG波形(図8または図9のCh1/Ch2波形)と加速度センサの検出信号波形とが同期しているかどうかで、自動的に行うこともできる。ユーザがAR表示を見ているときは眼球は頭部の動揺を補償する回転をしていないので上記の同期関係はないが、ユーザがAR表示でなく現実世界を注視しているときは上記の同期関係が生じる。同様な考えで、EOG波形(図8または図9のCh0波形)とジャイロセンサの検出信号波形とが同期しているかどうかで、AR表示を自動的にオン/オフできる。 The AR display can also be turned on/off automatically depending on whether the EOG waveform (Ch1/Ch2 waveform in FIG. 8 or 9) and the detection signal waveform of the acceleration sensor are synchronized. When the user is looking at the AR display, the eyeballs do not rotate to compensate for the movement of the head, so the above synchronization relationship does not exist, but when the user is gazing at the real world rather than the AR display, the above synchronization relationship does not exist. A synchronous relationship occurs. In a similar way, the AR display can be automatically turned on/off depending on whether the EOG waveform (Ch0 waveform in FIG. 8 or 9) and the detection signal waveform of the gyro sensor are synchronized.

ユーザ頭部の動揺パターンが変化しない間ユーザがアイウェアを使用し続ければ(ST28ノー)、ST22~ST24の処理は続く。ユーザが数秒目瞑りするなどして図7のプロセッサ11aにアイウェア100の使用終了を指示すれば(ST28イエス)、図17の処理は終了する。 If the user continues to use the eyewear while the motion pattern of the user's head does not change (ST28 NO), the processing in ST22 to ST24 continues. If the user instructs the processor 11a in FIG. 7 to end the use of the eyewear 100 by, for example, closing his eyes for several seconds (ST28 YES), the process in FIG. 17 ends.

図18は、他の実施形態に係るメガネ型アイウェア100におけるEOG電極の実装例を説明する図(EOG電極が眼球周辺に配置された例)である。図18のアイウェア100は、以下の点で図5のアイウェア100と違っている。
第1の違いは、右ノーズパッド150RのEOG電極151aおよび151bが右アイフレーム101側に移動し、左ノーズパッド150LのEOG電極152aおよび152bが左アイフレーム102側に移動している点にある。EOG電極151aおよび151bはユーザの右眼中心位置(図示せず)に対して略点対称となる位置に配置され、EOG電極152aおよび152bはユーザの左眼中心位置(図示せず)に対して略点対称となる位置に配置される。また、EOG電極151aおよび151bそれぞれを結ぶ右斜線とEOG電極152aおよび152bそれぞれを結ぶ左斜線は、ユーザの鼻筋に沿った垂直線(図示せず)に対して略線対称となっている。電極151a,151b,152a,152bは、弾性体(スポンジ、シリコーン製クッションなど)の先端に設けた導電性部材(金属、導電性高分子など)で構成できる。各EOG電極は、アイウェア100を装着したユーザの顔の皮膚面に、弾性体の弾性反発力で軽く圧接される。
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of mounting EOG electrodes in glasses-type eyewear 100 according to another embodiment (an example in which EOG electrodes are arranged around the eyeballs). Eyewear 100 in FIG. 18 differs from eyewear 100 in FIG. 5 in the following points.
The first difference is that the EOG electrodes 151a and 151b of the right nose pad 150R have moved to the right eye frame 101 side, and the EOG electrodes 152a and 152b of the left nose pad 150L have moved to the left eye frame 102 side. . EOG electrodes 151a and 151b are arranged at positions that are approximately symmetrical with respect to the center position of the user's right eye (not shown), and EOG electrodes 152a and 152b are arranged at positions that are substantially symmetrical with respect to the center position of the user's left eye (not shown). They are placed in positions that are approximately point symmetrical. Further, the right diagonal line connecting each of the EOG electrodes 151a and 151b and the left diagonal line connecting each of the EOG electrodes 152a and 152b are approximately symmetrical with respect to a vertical line (not shown) along the bridge of the user's nose. The electrodes 151a, 151b, 152a, and 152b can be composed of a conductive member (metal, conductive polymer, etc.) provided at the tip of an elastic body (sponge, silicone cushion, etc.). Each EOG electrode is lightly pressed against the skin surface of the face of the user wearing the eyewear 100 by the elastic repulsive force of the elastic body.

図18のようなEOG電極配置構造を採ると、ノーズパッド部にEOG電極を配置する構造と比べて帯電した眼球の周囲にできる電界をより検知し易くなる。そのため、図5の実施形態よりも図18の実施形態の方が、より大きな振幅のEOG信号を検出できる。 If the EOG electrode arrangement structure as shown in FIG. 18 is adopted, it becomes easier to detect the electric field generated around the charged eyeball compared to a structure in which the EOG electrode is arranged in the nose pad portion. Therefore, an EOG signal with a larger amplitude can be detected in the embodiment of FIG. 18 than in the embodiment of FIG.

第2の違いは、加速度センサやジャイロセンサを含むセンサ部11eをブリッジ103に残し、それ以外の情報処理部11の機能をテンプルバー107側に移した点にある。例えば情報処理能力の強化やGPS機能の追加などで情報処理部11の物理的なサイズが大きくなる場合、大きくなった情報処理部11をブリッジ103に取り付けると、アイウェア100のデザイン性やその装着感に問題が生じる恐れがある。ブリッジ103に取り付ける構造体をセンサ部11eだけにすれば、ブリッジ103上の構造体は情報処理部11全体を設けるよりも小型軽量化されるため、デザイン性や装着感は改善される可能性がある。一方、テンプルバー107(および/または106)の内部なら、比較的大きな構造体を設けてもアイウェア100のデザイン性やその装着感に問題が生じる恐れは小さい。 The second difference is that the sensor section 11e including an acceleration sensor and a gyro sensor is left in the bridge 103, and the other functions of the information processing section 11 are moved to the temple bar 107 side. For example, if the physical size of the information processing unit 11 increases due to enhanced information processing capacity or the addition of a GPS function, attaching the enlarged information processing unit 11 to the bridge 103 will improve the design of the eyewear 100 and its attachment. There is a risk that problems may arise. If only the sensor section 11e is attached to the bridge 103, the structure on the bridge 103 will be smaller and lighter than when the entire information processing section 11 is provided, so the design and wearing comfort may be improved. be. On the other hand, if a relatively large structure is provided inside the temple bar 107 (and/or 106), there is little risk of problems with the design of the eyewear 100 or its wearing comfort.

図19は、さらに他の実施形態に係るゴーグル型アイウェア(左右両眼のアイフレームが連続したタイプ)100におけるEOG電極の実装例を説明する図(EOG電極が眼球周辺に配置された他の例)である。図19のような構造を採ると、図18の構造よりもEOG電極の皮膚接触安定性が高くなる。そのため、頭部の動揺に起因するノイズを打ち消しつつ、より高精度にEOG信号を検出することができる。また、図19の構造では、大型化した情報処理部11その他の装置を内蔵し易い。そのため、図19の構造では、デザイン性をさして気にすることなく、GPS付きスマートフォンの機能を仕込むことができる。その場合の画面表示は、フィルム液晶などを利用した左右のディスプレイ12L/12Rにおいて、AR表示により行うことができる。図示しないが、ゴーグルフレームの左右の耳付近に小型スピーカを取り付け、ノーズクッション付近に小型マイクを取り付けることもできる。また、スマートフォンに対するコマンド入力は、視線移動、瞬目、目瞑り、ウインクなどの眼動により行うことができる。 FIG. 19 is a diagram illustrating an implementation example of EOG electrodes in goggle-type eyewear (a type in which the eye frames of both the left and right eyes are continuous) according to yet another embodiment (an example of implementation of EOG electrodes in goggle-type eyewear 100 in which the EOG electrodes are arranged around the eyeballs). Example). When the structure shown in FIG. 19 is adopted, the EOG electrode has higher skin contact stability than the structure shown in FIG. 18. Therefore, the EOG signal can be detected with higher accuracy while canceling out noise caused by head movement. Furthermore, with the structure of FIG. 19, it is easy to incorporate the enlarged information processing section 11 and other devices. Therefore, with the structure shown in FIG. 19, the functions of a GPS smartphone can be incorporated without worrying too much about the design. In that case, the screen display can be performed by AR display on the left and right displays 12L/12R using film liquid crystal or the like. Although not shown, small speakers may be attached near the left and right ears of the goggle frame, and a small microphone may be attached near the nose cushion. In addition, commands to the smartphone can be input by eye movements such as line of sight movement, blinking, closing the eyes, and winking.

図20は、さらに他の実施形態に係るゴーグル型アイウェア(左右両眼のアイカップが分離したタイプ)100におけるEOG電極の実装例を説明する図(EOG電極が眼球周辺に配置されたさらに他の例)である。図20の実施形態では、図18の場合と同様な、EOG電極配置構造とセンサ部11eの配置構造を採用している。但し、図20のゴーグル構造は水中使用(あるいは宇宙遊泳訓練使用)にも耐える。水中で泳ぐダイバーの頭部は地上歩行よりも大きな動揺をするが、その大きな動揺(上下左右の位置移動や回転)は、センサ部11e内の3軸加速度センサや3軸ジャイロセンサで検出できる。検出した動揺成分はEOG信号に混入するノイズ成分の打ち消しに利用できる。頭部の動揺に起因したノイズが抑えられたEOG信号を利用して、両手が塞がったユーザ(ダイバー)の眼動(瞬目、目瞑り、その他)に基づき、種々なコマンド入力が可能となる。
<実施形態の纏め>
(a)従来の視線検出技術には赤外線カメラを用いて画像処理にて視線方向を推定する方式があるが、必要となる装置の量(高輝度な赤外線LEDに加え、外部に見える眼球全体を撮影可能なカメラ、画像処理用の比較的高性能な演算装置、これらを動作させる電力供給装置)が大規模となる。そのため、従来の視線検出技術は据置タイプの装置では応用されているが、ウェアラブル機器への適用は進んでいない。
FIG. 20 is a diagram illustrating an example of mounting EOG electrodes in goggle-type eyewear (a type in which the left and right eyecups are separated) 100 according to yet another embodiment (a further embodiment in which EOG electrodes are arranged around the eyeballs). example). The embodiment of FIG. 20 employs the same EOG electrode arrangement structure and sensor section 11e arrangement structure as in the case of FIG. 18. However, the goggle structure shown in FIG. 20 can withstand underwater use (or spacewalk training use). The head of a diver swimming underwater moves more than when walking on land, and this large movement (up, down, left and right position movement and rotation) can be detected by the 3-axis acceleration sensor and 3-axis gyro sensor in the sensor section 11e. The detected oscillation component can be used to cancel noise components mixed into the EOG signal. Using EOG signals with suppressed noise caused by head movements, it is possible to input various commands based on the eye movements (blinks, closing, etc.) of the user (diver) with both hands occupied. .
<Summary of embodiments>
(a) Conventional line-of-sight detection technology uses an infrared camera to estimate the line-of-sight direction through image processing, but the amount of equipment required (in addition to high-brightness infrared LEDs, Cameras that can take pictures, relatively high-performance computing devices for image processing, and power supply devices that operate these devices will be large-scale. For this reason, conventional line of sight detection technology has been applied to stationary devices, but its application to wearable devices has not progressed.

これに対し、眼電位センシングによる視線検出は、必要となる装置の量(電極および、ADC、比較的性能の低い演算装置、これらを動作させる電力供給装置)が赤外線カメラ方式と比較してかなり小規模であり、ARメガネのようなウェアラブル機器への応用も可能となる。EOGはARメガネとの親和性が高く赤外線方式と比べると低消費電力なためウェアラブル機器への適用が期待できる技術である。 On the other hand, line of sight detection using electro-oculography sensing requires a much smaller amount of equipment (electrodes, ADC, relatively low-performance arithmetic unit, and power supply to operate these) compared to the infrared camera method. Due to its large scale, it can also be applied to wearable devices such as AR glasses. EOG is a technology that can be expected to be applied to wearable devices because it is highly compatible with AR glasses and consumes less power than infrared systems.

(b)現実世界の固定物を注視する時の、アイウェアユーザの頭部の揺れ分を打ち消す。これにより、任意の眼球回転に対する検出精度が向上する。
(c)注視している現実世界の固定物が遠景か近景かを検出する(図4の位相反転ポイントの検出)。これにより、アイウェアユーザの頭部の揺れから、現実世界(固定物)の注視の有無を検出する。
(b) To cancel the shaking of the eyewear user's head when gazing at a fixed object in the real world. This improves detection accuracy for arbitrary eyeball rotations.
(c) Detect whether the fixed object in the real world that is being watched is a distant view or a near view (detection of phase inversion points in FIG. 4). Thereby, the presence or absence of gaze on the real world (fixed object) is detected from the shaking of the eyewear user's head.

(d)アイウェアユーザの頭部の揺れをAR表示の自動オン/オフ制御に利用する。
(e)眼球の補償回転を打ち消した、任意の眼球動作のみを抽出する。
(f)注視しているものが、現実世界か否かを検出する(歩行時に加速度センサおよび/またはジャイロセンサの検出波形と眼電位EOG波形が同期していれば現実世界にあるものを見ていると判定し、加速度センサおよび/またはジャイロセンサの検出波形と眼電位EOG波形は同期しないときは歩行時にAR表示などを見ていると判定する)。
(d) The eyewear user's head shaking is used for automatic on/off control of the AR display.
(e) Extract only arbitrary eyeball movements that cancel out the compensatory rotation of the eyeballs.
(f) Detect whether what you are looking at is in the real world (if the detected waveform of the acceleration sensor and/or gyro sensor and the electrooculography EOG waveform are synchronized when walking, you can see what is in the real world) If the detection waveform of the acceleration sensor and/or gyro sensor and the electro-oculogram EOG waveform are not synchronized, it is determined that the user is looking at an AR display or the like while walking).

(g)眼球動作をUI(ユーザインターフェース)として使用する場合のノイズ打ち消しとして有効。
(h)アイウェアを利用した作業履歴情報収集に使用すると、これまでに無い指標となる(例えば、頭部動揺によるノイズの影響を排除した状態で、倉庫のピッキング作業などにおいて、「正しい標的物に視線を向けた度数が一定値以上なら作業員として合格」といった合否判定に利用できる)。
<出願当初請求項の内容と実施形態との対応関係例>
[1]一実施の形態に係る眼電位検出装置(図7の11:図17の処理を実行するプロセッサ11aを含む)は、アイウェア(100)を装着したユーザの眼電位(EOG)に基づいて前記ユーザの眼球回転を含む眼動(視線移動、瞬目など)を検出する眼動検出部(15;151a,151b,152a,152b)と、前記アイウェアの移動を検出する加速度センサ(11eの一部)と、前記アイウェアの回転を検出するジャイロセンサ(11eの一部)を備えている。この眼球運動検出装置は、前記眼電位(EOG)に基づいて前記眼動が検出される際に、前記加速度センサおよび/または前記ジャイロセンサにより前記アイウェアの移動および/または回転を検出する検出手段(ST12を実行する11a)と、前記アイウェアの移動および/または回転に起因して前記眼電位に混入するノイズ(頭部の動きを打ち消す方向に働く代償的眼球回転によって付加された眼電位成分)を、前記加速度センサおよび/または前記ジャイロセンサによって検出した信号成分(混入ノイズに対して逆相となる成分)の合成によって低減(最小化または打ち消し)するノイズ低減手段(ST14~ST20を実行する11a)を具備している。
(g) Effective as noise cancellation when eye movement is used as a UI (user interface).
(h) If used to collect work history information using eyewear, it will become an unprecedented indicator (for example, when removing the influence of noise caused by head movement, it is possible to determine the correct target in warehouse picking work, etc.). It can be used for pass/fail judgments such as "If the number of times a person looks at the person is above a certain value, he/she passes the job as a worker."
<Example of correspondence between content of original claims and embodiments>
[1] The electro-oculography detection device according to one embodiment (11 in FIG. 7: includes a processor 11a that executes the process shown in FIG. an eye movement detection unit (15; 151a, 151b, 152a, 152b) that detects eye movement (gaze movement, blinking, etc.) including eyeball rotation of the user; and an acceleration sensor (11e) that detects movement of the eyewear. (part of 11e) and a gyro sensor (part of 11e) that detects rotation of the eyewear. This eye movement detection device includes a detection means for detecting movement and/or rotation of the eyewear using the acceleration sensor and/or the gyro sensor when the eye movement is detected based on the electrooculogram (EOG). (Executing ST12 11a) and noise mixed into the electro-oculography due to movement and/or rotation of the eyewear (electro-oculography component added by compensatory eyeball rotation that acts in a direction to cancel head movement) ) by combining signal components (components having a phase opposite to mixed noise) detected by the acceleration sensor and/or the gyro sensor (by performing ST14 to ST20). 11a).

[2]前記[1]の装置は、前記低減手段による信号合成結果が減少に向かうように、前記加速度センサおよび/または前記ジャイロセンサによって検出した信号成分の位相を選択する位相選択手段(ST16~ST18を実行する11a)をさらに具備している。 [2] The device of [1] above includes phase selection means (ST16 to The apparatus further includes 11a) that executes ST18.

[3]前記[1]の装置(11)は、アイウェア(図5、図18~図20の100)に組み込まれる。
[4]前記[3]のアイウェア(100)は、ディスプレイ部(12L、12R)を持ち、前記ノイズ低減手段によりノイズが低減されたあとの前記眼電位(EOG)に基づく表示(AR表示)を前記ディスプレイ部(12L、12R)で行う表示手段(ST22~ST24を実行する11a)を具備している。
[3] The device (11) of [1] above is incorporated into eyewear (100 in FIGS. 5 and 18 to 20).
[4] The eyewear (100) of [3] has a display section (12L, 12R), and displays a display (AR display) based on the electro-oculography (EOG) after noise has been reduced by the noise reduction means. The display section (12L, 12R) is provided with display means (11a for executing ST22 to ST24).

[5]前記[1]の装置は、前記ユーザの頭部の前後屈変化に対応した回転を前記ジャイロセンサ(11e)により検出し、そのユーザの視線方向の変化(図10、図11:Ch1/Ch2の±レベル変化から上下の視線方向変化を検出できる)を前記眼動検出部(15)により検出し、前記前後屈変化の信号位相と前記視線方向変化の信号位相が同相(図4(a))か逆相(図4(b))かによって前記ユーザが見ている場所の遠近を識別するように構成されている(注視している現実世界の固定物が、遠景か近景かを検出できる)。 [5] The device of [1] detects the rotation of the user's head corresponding to a change in forward/backward bending using the gyro sensor (11e), and detects the change in the user's line of sight (Figs. 10 and 11: Ch1 The eye movement detecting section (15) detects the change in the vertical direction of the line of sight from the ± level change of /Ch2, and the signal phase of the anteroposterior change and the signal phase of the change in the direction of the line of sight are in phase (see FIG. 4). a)) or reverse phase (Fig. 4(b)). (can be detected).

[6]前記[1]の装置は、前記眼電位(EOG)に基づいて前記眼動が検出される際に、前記加速度センサおよび/または前記ジャイロセンサにより検出された前記アイウェアの移動および/または回転(図1)が前記眼電位(EOG)の変化(図8または図9)に同期する場合(図17のST14において「所定の位相関係」を維持できる場合)は前記ユーザが現実世界を見ているものと判定するように構成されている(注視しているものが、現実世界か否かを検出できる)。 [6] The device of [1] above is configured to detect movement of the eyewear and/or detected by the acceleration sensor and/or the gyro sensor when the eye movement is detected based on the electro-oculogram (EOG). Alternatively, if the rotation (Fig. 1) is synchronized with the change in the electro-oculogram (EOG) (Fig. 8 or 9) (if the "predetermined phase relationship" can be maintained in ST14 of Fig. 17), the user can It is configured to determine that it is what it is looking at (it can detect whether what it is gazing at is in the real world or not).

[7]一実施の形態に係る眼電位検出方法は、アイウェア(100)を装着したユーザの眼電位(EOG)に基づいて前記ユーザの眼球回転を含む眼動(視線移動、瞬目など)を検出し、前記アイウェアを装着したユーザの頭部の移動を検出し、前記アイウェアを装着したユーザの頭部の回転を検出する処理を含む。この方法は、前記眼電位(EOG)に基づいて前記眼動が検出される際に、前記アイウェアを装着したユーザの頭部の移動および/または回転を検出する工程と(ST12)、前記アイウェアを装着したユーザの頭部の移動および/または回転に起因して前記眼電位に混入するノイズ(頭部の動きを打ち消す方向に働く代償的眼球回転によって付加された眼電位成分)を、前記アイウェアを装着したユーザの頭部の移動および/または回転に対応して検出した信号成分(混入ノイズに対して逆相となる成分)の合成によって低減(最小化または打ち消し)する工程(ST14~ST20)を具備している。 [7] The electro-oculography detection method according to one embodiment detects eye movements (gaze movement, blinking, etc.) including eyeball rotation of the user based on the electro-oculogram (EOG) of the user wearing the eyewear (100). , detecting movement of the head of the user wearing the eyewear, and detecting rotation of the head of the user wearing the eyewear. This method includes a step of detecting movement and/or rotation of the head of the user wearing the eyewear when the eye movement is detected based on the electrooculography (EOG) (ST12); The noise mixed into the electro-oculogram due to the movement and/or rotation of the head of the user wearing the wear (the electro-oculogram component added by compensatory eyeball rotation that acts in a direction to cancel the head movement) is Step of reducing (minimizing or canceling) by synthesizing signal components (components with opposite phase to mixed noise) detected in response to movement and/or rotation of the head of the user wearing the eyewear (ST14 ~ ST20).

[8]前記[7]の方法は、前記信号成分の合成結果が減少に向かうように、前記アイウェアを装着したユーザの頭部の移動および/または回転に対応して検出した信号成分の位相を選択する工程(ST16~ST18)をさらに具備している。
この発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
[8] The method of [7] above includes adjusting the phase of the signal components detected in response to the movement and/or rotation of the head of the user wearing the eyewear so that the result of combining the signal components tends to decrease. The method further includes a step of selecting (ST16 to ST18).
Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention.

例えば、実施形態の説明においてEOG電極を備えたアイウェアとしてメガネ型やゴーグル型のデバイスを紹介したが、それ以外に、アイマスク、眼帯、ヘルメット、帽子、頭巾のような形態の物品をEOG電極付アイウェアに利用することも考えられる。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。なお、開示された複数の実施形態のうちのある実施形態の一部あるいは全部と、開示された複数の実施形態のうちの別の実施形態の一部あるいは全部を、組み合わせることも、発明の範囲や要旨に含まれる。
For example, in the description of the embodiments, glasses-type and goggle-type devices were introduced as eyewear equipped with EOG electrodes, but other items such as eye masks, eye patches, helmets, hats, and hoods can also be used with EOG electrodes. It is also possible to use it for eyewear with accessories.
These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents. Note that it is within the scope of the invention to combine part or all of one embodiment of the plurality of disclosed embodiments with part or all of another embodiment of the plurality of disclosed embodiments. and abstracts.

100…アイウェア(ゴーグル型またはメガネ型);110…アイフレーム;11…眼球運動検出装置の主要部となる情報処理部(プロセッサ11a、不揮発性メモリ11b、メインメモリ11c、通信処理部(GPS処理部)11d、センサ部11eなどを含む集積回路);11e…加速度センサ、ジャイロセンサなどを含むセンサ部;BAT…電源(リチウムイオン電池など);12…ディスプレイ部(右ディスプレイ12Rと左ディスプレイ12L:フィルム液晶など);IM1…右表示画像(テンキー、アルファベット、文字列、マーク、アイコンなど);IM2…左表示画像(テンキー、アルファベット、文字列、マーク、アイコンなど);13…カメラ(右カメラ13Rと左カメラ13L、またはブリッジ103部分に取り付けられた図示しないセンターカメラ);15…眼動検出部(視線検出センサ);1510…右側(Ch1)ADコンバータ;1520…左側(Ch2)ADコンバータ;1512…左右間(Ch0)ADコンバータ;1514…左右間(Ch3)ADコンバータ。 100... Eyewear (goggle type or glasses type); 110... Eye frame; 11... Information processing unit (processor 11a, non-volatile memory 11b, main memory 11c, communication processing unit (GPS processing part) 11d, an integrated circuit including sensor part 11e, etc.; 11e... sensor part including an acceleration sensor, gyro sensor, etc.; BAT... power source (lithium ion battery, etc.); 12... display part (right display 12R and left display 12L: IM1...Right display image (numeric keypad, alphabet, character string, mark, icon, etc.); IM2...Left display image (numeric keypad, alphabet, character string, mark, icon, etc.);13...Camera (right camera 13R) and the left camera 13L or a center camera (not shown) attached to the bridge 103); 15...Eye movement detection unit (line of sight detection sensor); 1510...Right side (Ch1) AD converter; 1520...Left side (Ch2) AD converter; 1512 ... Left-right AD converter (Ch0); 1514... Left-right AD converter (Ch3).

Claims (4)

拡張現実画像を表示する表示部と、
ユーザの頭部の動きを検出する第1検出部と、
前記ユーザの視線の動きを検出する第2検出部と、
前記第1検出部により検出された前記頭部の動きと前記第2検出部により検出された前記視線の動きとを比較し、前記頭部の動きと前記視線の動きが同相で変化する状態から逆相で変化する状態への変化、又は前記頭部の動きと前記視線の動きが逆相で変化する状態から同相で変化する状態への変化を検出すると、前記拡張現実画像を前記表示部で表示させる制御部と、
を具備するウェアラブル機器。
a display unit that displays an augmented reality image;
a first detection unit that detects movement of the user's head;
a second detection unit that detects movement of the user's line of sight;
The movement of the head detected by the first detection unit and the movement of the line of sight detected by the second detection unit are compared, and from a state in which the movement of the head and the movement of the line of sight change in phase. When detecting a change to a state in which the movement of the head and the movement of the line of sight change in opposite phases to a state in which they change in opposite phases to a state in which they change in phase, the augmented reality image is displayed on the display unit. A control unit to display,
A wearable device equipped with
前記制御部は、前記第1検出部が前記頭部の動きを検出しなくなってから一定時間後に前記拡張現実画像の表示部を停止させる、請求項1記載のウェアラブル機器。 The wearable device according to claim 1, wherein the control section stops the display section of the augmented reality image after a certain period of time after the first detection section stops detecting the movement of the head. 拡張現実画像を表示する表示部と、
ユーザの頭部の動きを検出する第1検出部と、
前記ユーザの視線の動きを検出する第2検出部と、
を具備するウェアラブル機器の表示方法であって、
前記第1検出部により検出された前記頭部の動きと前記第2検出部により検出された前記視線の動きとを比較し、
前記頭部の動きと前記視線の動きが同相で変化する状態から逆相で変化する状態への変化、又は前記頭部の動きと前記視線の動きが逆相で変化する状態から同相で変化する状態への変化を検出すると、前記拡張現実画像を前記表示部で表示させる、表示方法。
a display unit that displays an augmented reality image;
a first detection unit that detects movement of the user's head;
a second detection unit that detects movement of the user's line of sight;
A display method for a wearable device comprising:
Comparing the movement of the head detected by the first detection unit and the movement of the line of sight detected by the second detection unit,
The head movement and the line of sight movement change from a state in which they change in phase to a state in which they change in antiphase, or the head movement and the line of sight movement change from a state in which they change in antiphase to a state in which they change in phase. A display method comprising: displaying the augmented reality image on the display unit when a change to a state is detected.
前記第1検出部が前記頭部の動きを検出しなくなってから一定時間後に前記拡張現実画像の表示部を停止させる、請求項3記載の表示方法。 4. The display method according to claim 3, wherein the display unit for the augmented reality image is stopped a certain period of time after the first detection unit stops detecting the movement of the head.
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