JPH06187091A - 座標入力装置 - Google Patents
座標入力装置Info
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- JPH06187091A JPH06187091A JP4340096A JP34009692A JPH06187091A JP H06187091 A JPH06187091 A JP H06187091A JP 4340096 A JP4340096 A JP 4340096A JP 34009692 A JP34009692 A JP 34009692A JP H06187091 A JPH06187091 A JP H06187091A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 座標入力を高速化する。
【構成】 画面近くに取り付けられた発光器４から発射
光４０を発射し、目１０３の輝点を含む映像をカメラ２
で撮像する。制御部６はこの映像を解析し、まず虹彩中
心と上記輝点との距離から視線方向を求め、さらにこの
方向から発射光の撮像手段出口と視線がみている画面上
の位置との距離を算出する。 【効果】 身体には何も装着しなくても視線の見ている
位置が自動検出でき、端末などへの入力操作を高速化で
きる。
光４０を発射し、目１０３の輝点を含む映像をカメラ２
で撮像する。制御部６はこの映像を解析し、まず虹彩中
心と上記輝点との距離から視線方向を求め、さらにこの
方向から発射光の撮像手段出口と視線がみている画面上
の位置との距離を算出する。 【効果】 身体には何も装着しなくても視線の見ている
位置が自動検出でき、端末などへの入力操作を高速化で
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、画像表示装置画面上の
カーソルなどの位置指定を行うための座標入力装置に関
するものである。
カーソルなどの位置指定を行うための座標入力装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＣＲＴ等の画像表示装置への入力を行う
ときは、一般にカーソル位置を目で確認しながらキーボ
ードやマウスなどの入力装置で位置決めを行い、所望の
位置を定めてから文字や図形の入力操作などを行ってい
る。
ときは、一般にカーソル位置を目で確認しながらキーボ
ードやマウスなどの入力装置で位置決めを行い、所望の
位置を定めてから文字や図形の入力操作などを行ってい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】キーボードによるカー
ソル移動操作は時間がかかり、入力速度を大幅に向上さ
せようとした場合の障害となる。マウスを使えば少し改
善されるが、いづれにしても手操作であって、大幅な入
力速度向上はできない。目の視線を検出する従来のアイ
トレーサを用いて位置決めを行えば、視線の移動がきわ
めて速いので、高速位置決めが可能であるが、カメラを
装着したヘルメットを頭にかぶらねばならず、その着脱
が煩雑、重い、きゅうくつ等の欠点があり、計算機や制
御装置の監視卓の前で作業をするオペレータが使うのに
は適していない。
ソル移動操作は時間がかかり、入力速度を大幅に向上さ
せようとした場合の障害となる。マウスを使えば少し改
善されるが、いづれにしても手操作であって、大幅な入
力速度向上はできない。目の視線を検出する従来のアイ
トレーサを用いて位置決めを行えば、視線の移動がきわ
めて速いので、高速位置決めが可能であるが、カメラを
装着したヘルメットを頭にかぶらねばならず、その着脱
が煩雑、重い、きゅうくつ等の欠点があり、計算機や制
御装置の監視卓の前で作業をするオペレータが使うのに
は適していない。
【０００４】本発明の目的は、身体に特別なものを装着
しなくても視線の認識が可能な手段を用いた、高速入力
が可能な座標入力装置を提供するにある。
しなくても視線の認識が可能な手段を用いた、高速入力
が可能な座標入力装置を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、座標入力画面
を見ているオペレータの目の映像を自動焦点機能を利用
して取り込む撮像手段と、上記取り込んだ映像を解析し
て該映像中の虹彩中心と上記発射光による眼球上の輝点
との距離を算出し、該距離から眼球中心と虹彩中心とを
結ぶ視線方向と上記発射光の方向とのなす角度を算出
し、さらに該算出した角度と、上記自動焦点機能により
求められた上記撮像手段の自動焦点用発射光出口と目の
距離とから、上記出口と上記画面上の視線位置との相対
距離を算出する手段と、この算出された相対距離にある
位置を視線位置を示すための座標入力位置とする手段
と、より成る（請求項１）。
を見ているオペレータの目の映像を自動焦点機能を利用
して取り込む撮像手段と、上記取り込んだ映像を解析し
て該映像中の虹彩中心と上記発射光による眼球上の輝点
との距離を算出し、該距離から眼球中心と虹彩中心とを
結ぶ視線方向と上記発射光の方向とのなす角度を算出
し、さらに該算出した角度と、上記自動焦点機能により
求められた上記撮像手段の自動焦点用発射光出口と目の
距離とから、上記出口と上記画面上の視線位置との相対
距離を算出する手段と、この算出された相対距離にある
位置を視線位置を示すための座標入力位置とする手段
と、より成る（請求項１）。
【０００６】更に本発明は、前記撮像手段を駆動して前
記発射光の方向を二次元的に変化させるための駆動手段
と、前記発射光がオペレータの目からずれたときには前
記カメラの撮像した映像信号を解析してオペレータの目
が確実に捕らえられるように上記駆動手段を制御する制
御手段と、を設けた（請求項２）。更に本発明は、発射
光は赤外光とした（請求項３）。
記発射光の方向を二次元的に変化させるための駆動手段
と、前記発射光がオペレータの目からずれたときには前
記カメラの撮像した映像信号を解析してオペレータの目
が確実に捕らえられるように上記駆動手段を制御する制
御手段と、を設けた（請求項２）。更に本発明は、発射
光は赤外光とした（請求項３）。
【０００７】
【作用】撮像手段は身体に装着しなくても、目を撮像し
て視線の画面上の位置が自動的に検出できるから、計算
機などの端末装置においても視線による入力が行え、高
速入力が可能となる（請求項１〜３）。
て視線の画面上の位置が自動的に検出できるから、計算
機などの端末装置においても視線による入力が行え、高
速入力が可能となる（請求項１〜３）。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は本
発明の特徴とする視線認識装置の構成を示す見取図で、
可動板１にカメラ２、ガラス板３、発光器４が固定され
て取り付けられている。発光器４からの光は可動板１と
垂直に進み、ガラス板へ４５度の角度で到達する。また
カメラ２のレンズ中心線とガラス板３との角度も４５度
になるように設定されている。この構成により、図４に
示したように、発光器４から出た光（の一部）はガラス
板３を透過して発射光４０となり、人などの対象で反射
して再びガラス板３へ入射する。この反射光（の一部）
はガラス板３で反射され、カメラ２へ入る。ここで用い
られる光は、目に入ったときにまぶしくないようにする
必要から、赤外光を用いるものとする。
発明の特徴とする視線認識装置の構成を示す見取図で、
可動板１にカメラ２、ガラス板３、発光器４が固定され
て取り付けられている。発光器４からの光は可動板１と
垂直に進み、ガラス板へ４５度の角度で到達する。また
カメラ２のレンズ中心線とガラス板３との角度も４５度
になるように設定されている。この構成により、図４に
示したように、発光器４から出た光（の一部）はガラス
板３を透過して発射光４０となり、人などの対象で反射
して再びガラス板３へ入射する。この反射光（の一部）
はガラス板３で反射され、カメラ２へ入る。ここで用い
られる光は、目に入ったときにまぶしくないようにする
必要から、赤外光を用いるものとする。
【０００９】２軸制御器５は、制御部６の制御により可
動板１に図のＸ回転（点線の軸Ａのまわりの回転）とＹ
回転（板１を前後方向に傾ける）とを与える。これによ
って発光器４からの発射光４０はＸ回転により横方向
に、Ｙ回転により縦方向に移動する。Ｘ軸モータ５１、
Ｙ軸モータ５２は上記の回転を与えるための駆動手段で
ある。
動板１に図のＸ回転（点線の軸Ａのまわりの回転）とＹ
回転（板１を前後方向に傾ける）とを与える。これによ
って発光器４からの発射光４０はＸ回転により横方向
に、Ｙ回転により縦方向に移動する。Ｘ軸モータ５１、
Ｙ軸モータ５２は上記の回転を与えるための駆動手段で
ある。
【００１０】以下、動作を説明する。図２は図１の装置
の電気信号の流れを示すブロック図であり、また図３は
オペレータ１００が端末などの表示部１０１に向かって
入力操作を行っている様子を示している。表示部１０１
の脇には本発明の特徴とする図１の視線認識装置１０２
がとりつけられ、発行器４から直進した発射光４０が、
図４に示すように、ガラス板３を透過してオペレータ１
００の目１０３の方に発射されるように取り付けられて
いる。
の電気信号の流れを示すブロック図であり、また図３は
オペレータ１００が端末などの表示部１０１に向かって
入力操作を行っている様子を示している。表示部１０１
の脇には本発明の特徴とする図１の視線認識装置１０２
がとりつけられ、発行器４から直進した発射光４０が、
図４に示すように、ガラス板３を透過してオペレータ１
００の目１０３の方に発射されるように取り付けられて
いる。
【００１１】入力操作の開始に当たっては、まず前準備
としてカメラ２が目の位置をとらえるための制御が行わ
れる。これは、発光器４から直進した発射光４０は、ほ
ぼオペレータの目の方向となるように設置されていて
も、オペレータの目の位置に常に当たるとは限らないか
らである。このためにカメラ２は、発射光４０が人体に
当たって反射し、その反射光がガラス板３で反射して入
ってくる光を電気信号に変換し、画像信号２１（図２）
として制御部６へ送る。またこのとき人体反射面までの
距離も自動焦点機能により測定し、距離信号２２として
制御部６へ送る。制御部６では、画像信号２１をいった
ん画像メモリ６１へ格納した後、内部の処理装置によっ
て特徴抽出などの画像解析を行い、まずオペレータの顔
を探し、ついでその顔の中から目の位置を検出する。こ
うして検出された位置は、発射光４０に対して垂直な面
内の位置であるから、これと距離信号２２とを合わせる
と立体的な位置が与えられる。こうして目の位置が検出
されると、その位置、すなわち目に発射光４０が当たる
ようにモータドライバ６２を制御して、Ｘ軸モータ５
１、Ｙ軸モータ５２を駆動し、それとともに目を拡大し
てカメラ２がとらえられるようにカメラ２に対してズー
ムアップ信号２３を送る。以上が前準備の動作で、人手
を全く必要としない。また顔と目の検出の具体的な処理
方法は従来から既知のものでよい。また以下の入力操作
中、オペレータが動いて目の位置が変わっても、上記と
同様の処理により常に目をフォローするように自動制御
が行われる。
としてカメラ２が目の位置をとらえるための制御が行わ
れる。これは、発光器４から直進した発射光４０は、ほ
ぼオペレータの目の方向となるように設置されていて
も、オペレータの目の位置に常に当たるとは限らないか
らである。このためにカメラ２は、発射光４０が人体に
当たって反射し、その反射光がガラス板３で反射して入
ってくる光を電気信号に変換し、画像信号２１（図２）
として制御部６へ送る。またこのとき人体反射面までの
距離も自動焦点機能により測定し、距離信号２２として
制御部６へ送る。制御部６では、画像信号２１をいった
ん画像メモリ６１へ格納した後、内部の処理装置によっ
て特徴抽出などの画像解析を行い、まずオペレータの顔
を探し、ついでその顔の中から目の位置を検出する。こ
うして検出された位置は、発射光４０に対して垂直な面
内の位置であるから、これと距離信号２２とを合わせる
と立体的な位置が与えられる。こうして目の位置が検出
されると、その位置、すなわち目に発射光４０が当たる
ようにモータドライバ６２を制御して、Ｘ軸モータ５
１、Ｙ軸モータ５２を駆動し、それとともに目を拡大し
てカメラ２がとらえられるようにカメラ２に対してズー
ムアップ信号２３を送る。以上が前準備の動作で、人手
を全く必要としない。また顔と目の検出の具体的な処理
方法は従来から既知のものでよい。また以下の入力操作
中、オペレータが動いて目の位置が変わっても、上記と
同様の処理により常に目をフォローするように自動制御
が行われる。
【００１２】カメラ２が目をズームアップしてとらえて
いる状態では、図５に示すように、目の虹彩１０５と発
射光４０により照射されている輝点１０４がカメラ２に
より撮像され、これが制御部６へ入力されて視線認識の
ための処理が以下のように行われる。まずこのときの眼
球の状態を図５のＹ−Ｙ’面で切った断面で示すと図６
のようになる。すなわち眼球は半径Ｒの完全な球であ
り、虹彩１０５はその球面に沿った球殻でその径の長さ
をＬ（これは視線４１の方向からみた虹彩の径に等し
い）、発射光４０と視線４１（虹彩中心と眼球中心を結
んだ線の方向）とは角度θの開きがあるものとする。ま
た視線方向４１からみた輝点１０４と虹彩中心との縦方
向の距離をｙ、発射光方向４０からみた虹彩の径を
Ｌ0、輝点１０４と虹彩中心との縦方向の距離をｙ0とす
ると
いる状態では、図５に示すように、目の虹彩１０５と発
射光４０により照射されている輝点１０４がカメラ２に
より撮像され、これが制御部６へ入力されて視線認識の
ための処理が以下のように行われる。まずこのときの眼
球の状態を図５のＹ−Ｙ’面で切った断面で示すと図６
のようになる。すなわち眼球は半径Ｒの完全な球であ
り、虹彩１０５はその球面に沿った球殻でその径の長さ
をＬ（これは視線４１の方向からみた虹彩の径に等し
い）、発射光４０と視線４１（虹彩中心と眼球中心を結
んだ線の方向）とは角度θの開きがあるものとする。ま
た視線方向４１からみた輝点１０４と虹彩中心との縦方
向の距離をｙ、発射光方向４０からみた虹彩の径を
Ｌ0、輝点１０４と虹彩中心との縦方向の距離をｙ0とす
ると
【数１】ｙ／Ｌ＝ｙ0／Ｌ0 である。ｙ0／Ｌ0は図５に示したようにカメラで撮像し
た映像の解析から容易に検出でき、またＬは人の虹彩を
図ることによって予め求められるから、カメラ２の出力
の解析を制御部６で行って、まず（数１）から輝点１０
４と虹彩中心の縦方向距離ｙを算出する。この距離ｙが
求まると、眼球半径Ｒも予め求めておけば以下の（数
２）〜（数６）から発射光４０と視線４１のなす角度θ
が計算できる。
た映像の解析から容易に検出でき、またＬは人の虹彩を
図ることによって予め求められるから、カメラ２の出力
の解析を制御部６で行って、まず（数１）から輝点１０
４と虹彩中心の縦方向距離ｙを算出する。この距離ｙが
求まると、眼球半径Ｒも予め求めておけば以下の（数
２）〜（数６）から発射光４０と視線４１のなす角度θ
が計算できる。
【数２】sin（θ／２）＝（ｙ／２）／（Ｒ） であるから、両辺を２乗すると、
【数３】sin2（θ／２）＝（ｙ／２Ｒ）2 となる。一方、sin2（θ／２）は、
【数４】sin2（θ／２）＝（１／２）・（１−cosθ） であるから、（数３）と（数４）とから、
【数５】cosθ＝１−（１／２）・（ｙ／Ｒ）2 となり、
【数６】θ＝cos-1｛１−（１／２）・（ｙ／Ｒ）2｝ となる。
【００１３】次に、視線認識装置１０２は水平面に対し
て角度αをなしているとする。図７はその様子を示した
もので、視線認識装置１０２が前述の前準備及び目の追
従制御により、発射光４０の垂直方向の角度αで距離ｄ
離れた位置の眼球を捕らえている。そして発射光４０と
視線４１はθの角度をなしており、発射光４０の出口か
ら画面上でｓだけ縦方向に離れた位置Ｐをオペレータが
みている状態である。この図７から容易にわかるように
て角度αをなしているとする。図７はその様子を示した
もので、視線認識装置１０２が前述の前準備及び目の追
従制御により、発射光４０の垂直方向の角度αで距離ｄ
離れた位置の眼球を捕らえている。そして発射光４０と
視線４１はθの角度をなしており、発射光４０の出口か
ら画面上でｓだけ縦方向に離れた位置Ｐをオペレータが
みている状態である。この図７から容易にわかるように
【数７】ｓ＝ｄsinα＋ｄcosα・tan（θ−α） ＝ｄ（sinα＋cosα・tan（θ−α）） である。ここでαは制御部６が目をフォローする制御を
しているから既知の値であり、ｄはカメラ２から前述の
ように与えられる値である。そしてθは前述のようにカ
メラ２の映像解析から求められるので、視線認識装置１
０２の発射光出口位置からみたときの、視線が向いてい
る画面上の位置の縦方向距離ｓを（数７）から求めるこ
とができる。
しているから既知の値であり、ｄはカメラ２から前述の
ように与えられる値である。そしてθは前述のようにカ
メラ２の映像解析から求められるので、視線認識装置１
０２の発射光出口位置からみたときの、視線が向いてい
る画面上の位置の縦方向距離ｓを（数７）から求めるこ
とができる。
【００１４】以上の処理はすべて縦方向についての説明
であったが、横方向（水平方向）の位置も全く同様にし
て求められるから、これらの処理を制御部６内の処理装
置で実行することにより、画面上の視線の位置を自動的
に検出できる。従ってこの位置に例えばカーソルを表示
して入力を行えば、入力操作を高速化することができ
る。
であったが、横方向（水平方向）の位置も全く同様にし
て求められるから、これらの処理を制御部６内の処理装
置で実行することにより、画面上の視線の位置を自動的
に検出できる。従ってこの位置に例えばカーソルを表示
して入力を行えば、入力操作を高速化することができ
る。
【００１５】なお、実際には虹彩の径Ｌ、眼球の半径Ｒ
は人により多少は異なり、また眼球の真の球からのずれ
もある。さらに眼球中心はその回転中心とは必ずしも一
致しない、などなどの諸点を考慮した正確な視線認識が
必要な場合は、それらのずれに対する補正を行って本実
施例を適用すればよい。
は人により多少は異なり、また眼球の真の球からのずれ
もある。さらに眼球中心はその回転中心とは必ずしも一
致しない、などなどの諸点を考慮した正確な視線認識が
必要な場合は、それらのずれに対する補正を行って本実
施例を適用すればよい。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、身体に何も装着する必
要がなく、かつ事前の複雑な調整作業を行わなくても、
視線により指された位置を自動的に検出できるから、計
算機などへの高速入力装置を実現することができる。
要がなく、かつ事前の複雑な調整作業を行わなくても、
視線により指された位置を自動的に検出できるから、計
算機などへの高速入力装置を実現することができる。
【図１】本発明の特徴とする視線認識装置の一実施例を
示す見取図である。
示す見取図である。
【図２】図１の実施例の電気信号系統を示すブロック図
である。
である。
【図３】オペレータが端末装置で入力操作をするときの
様子を示した図である。
様子を示した図である。
【図４】カメラによる撮像の説明図である。
【図５】ズームアップされた目の画像を示す図である。
【図６】眼球状の輝点と視線の関係を示す図である。
【図７】発射光と視線の方向と水平線の位置関係を示す
図である。
図である。
１ 可動板 ２ カメラ ３ ガラス板 ４ 発光器 ５ ２軸制御器 ６ 制御部
Claims (3)
- 【請求項１】 座標入力画面を見ているオペレータの目
の映像を自動焦点機能を利用して取り込む撮像手段と、
上記取り込んだ映像を解析して該映像中の虹彩中心と上
記発射光による眼球上の輝点との距離を算出し、該距離
から眼球中心と虹彩中心とを結ぶ視線方向と上記発射光
の方向とのなす角度を算出し、さらに該算出した角度
と、上記自動焦点機能により求められた上記撮像手段の
自動焦点用発射光出口と目の距離とから、上記出口と上
記画面上の視線位置との相対距離を算出する手段と、こ
の算出された相対距離にある位置を視線位置を示すため
の座標入力位置とする手段と、より成ることを特徴とす
る座標入力装置。 - 【請求項２】 前記撮像手段を駆動して前記発射光の方
向を二次元的に変化させるための駆動手段と、前記発射
光がオペレータの目からずれたときには前記カメラの撮
像した映像信号を解析してオペレータの目が確実に捕ら
えられるように上記駆動手段を制御する制御手段と、を
設けてなる請求項１記載の座標入力装置。 - 【請求項３】 前記発射光は赤外光であることを特徴と
する請求項１記載の座標入力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4340096A JPH06187091A (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | 座標入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4340096A JPH06187091A (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | 座標入力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06187091A true JPH06187091A (ja) | 1994-07-08 |
Family
ID=18333680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4340096A Pending JPH06187091A (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | 座標入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06187091A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0868630A (ja) * | 1994-08-29 | 1996-03-12 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用視線方向計測装置およびこれに用いる画像入力装置 |
| JP2003196017A (ja) * | 2001-12-25 | 2003-07-11 | Gen Tec:Kk | データ入力方法及び同装置等 |
| JP2006059147A (ja) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Kiyomi Nakamura | コンピュータ入力方法と装置 |
-
1992
- 1992-12-21 JP JP4340096A patent/JPH06187091A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0868630A (ja) * | 1994-08-29 | 1996-03-12 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用視線方向計測装置およびこれに用いる画像入力装置 |
| JP2003196017A (ja) * | 2001-12-25 | 2003-07-11 | Gen Tec:Kk | データ入力方法及び同装置等 |
| JP2006059147A (ja) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Kiyomi Nakamura | コンピュータ入力方法と装置 |
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