JPH07128579A - 視線検知方法、視線検知手段及び該視線検知手段を有する映像機器 - Google Patents

視線検知方法、視線検知手段及び該視線検知手段を有する映像機器

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JPH07128579A
JPH07128579A JP5272107A JP27210793A JPH07128579A JP H07128579 A JPH07128579 A JP H07128579A JP 5272107 A JP5272107 A JP 5272107A JP 27210793 A JP27210793 A JP 27210793A JP H07128579 A JPH07128579 A JP H07128579A
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JP5272107A
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Shunsuke Inoue
俊輔 井上
Mamoru Miyawaki
守 宮脇
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 高価なエリアセンサーを用いずとも高解度で
ノイズに強く、安価、軽量化、高信頼性をはかる。 【構成】 光源１０８からの光を眼球１０１に照射する
にあたって、光源１０８の複数の発光素子を順次電気的
に走査することにより、あるいは、光源１０８からの光
を可動ミラーにより機械的に走査することにより、眼球
１０１への照射位置を変え、眼球１０１からの反射光を
光電変換装置１１０で検出することによって視線を検知
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は観察者の視線を検知する
ための視線検知方法、視線検出手段及び該手段を有する
スチルカメラやビデオカメラを含むカメラやゴーグル状
のディスプレーを含む表示装置等の映像機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】人間の視線方向を検知することにより、
各種装置と人間との間のインターフェースを容易にする
技術は既に数多く提案されている。その中でも、映像機
器として表示画面を人間がのぞきこむ様な構成をとる装
置では、視線検知が比較的容易に行える。
【０００３】例えば、特開平１−２４１５１１号公報に
は視線検出装置を備えるカメラに関する発明が記載され
ており、実際に視線検出機能を有するカメラが最近実用
化されている。上記公報に記載されている視線検出装置
の構成図を図１３に示す。
【０００４】図１３で、１は対物レンズで、便宜上、１
枚レンズで示したが、実際は多数枚のレンズから構成さ
れていることは周知の通りである。２は主ミラーで、観
察状態と撮影状態に応じて撮影光路へ斜設されあるいは
退去される。３はサブミラーで、主ミラー２を透過した
光束を図示しないカメラ・ボディの下方へ向けて反射さ
せる。４ａはシャッター、４ｂは対物レンズ１内に配さ
れた絞り、４ｃはフォーカシングのために対物レンズ１
を光軸方向へ移動させる駆動機構である。
【０００５】５は感光部材で、銀塩フィルムあるいはＣ
ＣＤやＭＯＳ型等の固体撮像素子あるいはビティコン等
の撮像管である。
【０００６】６ａは焦点検出装置である。
【０００７】ファインダー光路変更用のペンタ・ダハプ
リズム８の射出面後方には接眼レンズ９が配され、観察
者眼１５によるピント板７の観察に使用される。１０は
光分割器で、例えば赤外光を反射するダイクロイックミ
ラーを使用し、ここでは接眼レンズ９中に設けられる。
１１は集光レンズ、１２はハーフミラーの様な光分割
器、１３はＬＥＤの様な照明光源で、好ましくは赤外光
（および近赤外光）を発光する。赤外照明光源１３を発
した光束は集光レンズ１１及び接眼レンズ９の後面（観
察者側面）のパワーで例えば平行光としてファインダー
光路に沿って射出する。１４は光電変換器である。
【０００８】対物レンズ１を通過した光は主ミラー２で
反射され、ピント板を通過し、ペンタプリズム８内で反
射をくりかえした後、接眼レンズ９をのぞきこむ観察者
の眼球１５に入射する。
【０００９】人眼の各界面における屈折率変化は、図１
４に示した通りであるので照明先は屈折率変化の大小に
応じ角膜前面、水晶体前面及び後面、角膜後面の順の強
さで反射される。また平行光束を入射したときの各界面
の反射像の位置は、眼球前方から見ると図１５の様にな
ることが近軸追跡の結果理解される。これらの像はプル
キンエ像と称され、角膜前面から順に番号を付してプル
キンエ第１像、第２像等という。図１５から明らかな様
に第３像を除き、３個のプルキンエ像は、第３面、即ち
水晶体前面の直後に集中しており、また先の屈折率変化
の考察から第１像、第４像、第２像の順に強い反射像で
ある。これらの像を形成する照明光は赤外波長域である
ため、目には感じることがなく、ファインダー像観察に
支障は生じない。このためには照明光波長は７００ｎｍ
より長いことが望ましく、更に７５０ｎｍ以上であれば
個人差の別なく人眼は感知しない。
【００１０】観察者眼による反射光は逆の経路をたど
り、ミラー１０、レンズ１１を経てハーフミラー１２に
より反射され光電変換器１４にて受光される。反射光が
ファインダー光路から分離され、光電変換器に受光され
るまでの光路中に可視カット、赤外透過フィルターが挿
入されていることが望ましい。ファインダー像可視光に
よる角膜反射光をカットし、光信号として意味のある赤
外照明光の反射のみを光電変換するためである。光電面
はレンズ１１と接眼レンズ９後面の全パワーで、観察者
眼の水晶体前面付近すなわち瞳孔付近が結像される様な
位置に置かれている。これにより、プルキンエの第１、
第２、第４像が結像された状態で受光され、反射光量と
しては必ずしも弱くない、第３像はデフォーカスして光
が拡散しているため、あまり光電変換信号に寄与しな
い。
【００１１】本実施例視線検出装置の部分の動作原理を
以下に説明する。図１３装置で、赤外照明光源１３を点
光源とし、ピント板７上、画面中央の位置から発光する
ように照明点光源１３の位置を調整しておく、この場合
観察眼球の光軸が、画面中央を通るならば眼球光軸の延
長線上に照明光源があるわけであるから、各プルキンエ
像は眼球光軸上に一直線に点像となって並ぶ。眼球瞳孔
付近を前方から見た様子は図１６（ａ）の様になる。図
で４１は虹彩、４２は瞳孔、４３は重なったプルキンエ
像である。明るく照明された虹彩は環状に観察され、暗
い円形の瞳孔４２の中央に各面のプルキンエ像が重なっ
た明るいスポットが一点観察される。一方、眼球が回転
しており左右どちらか片寄った方向に視軸が向いている
と、照明光は眼球光軸と斜めに入射するので、各プルキ
ンエ像は瞳孔中心から偏心した位置に移動し、かつ移動
の方向、量が反射面ごとに異なるので複数個のプルキン
エ像４３、４４等が前方から見て認められる。図１６
（ｂ）がこの状態に対応する。観察者眼の光軸が画面中
央から更に離れた位置を見れば、同図１６（ｃ）様に、
その傾向は一層強まり、また観察者眼が逆方向を見れば
プルキンエ像の移動方向も反転する。
【００１２】この動きを電気信号に変換して信号処理す
ると視線の方向が検出できる。
【００１３】図１７（ａ）は横方向の視線移動のみを検
出するときの第１プルキンエ像６２、第４プルキンエ像
６３及び瞳孔６１と光電変換素子列６４との位置関係の
例を示したものであり、図１７（ｂ）には、各光電変換
素子の出力を模式化してある。両側の高い出力は虹彩を
表し、暗い瞳孔部の中にはプルキンエ第１像、第４像に
各々対応した信号６５、６６が得られる。瞳孔中心はエ
ッジ部６７、６８の中点として求められ、瞳孔中心と第
１又は第４プルキンエ像との距離を演算することで、視
線方向を計算できる。
【００１４】上下左右方向の変化を知りたい時には、例
えば図１８の様に２次元に配した光電変換素子を用意
し、第１プルキンエ像６２の座標を、光電変換装置の列
７１番号、及び行７２番号より知ることができる。
【００１５】この様に２次元に素子を配置した光電変換
装置を用いることによってカメラに必ず映像機器の広い
範囲の応用が展開できる。
【００１６】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では、眼球の２次元反射像を受光するために光
電変換装置として２次元のエリアセンサーを用いる必要
があったため、視線検出装置の製造コストが高くなって
いた。また、エリアセンサーは一般に、 各ビットで暗時の出力がばらつく固定パターンノイズ
（Ｆｉｘｅｄ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｎｏｉｓｅ）が存在す
るため、微弱な反射信号を読み取る際、ＦＰＮにより誤
った検出をおこなうことがある。 １画素のサイズを小さくせねばならないため、充分な
光量がとれず、受光素子の感度が実質的に低下するため
微弱な信号を正確に検出するのが難しい場合がある。
【００１７】本発明の目的は、視線検知手段に用いる光
電変換装置として画素数の多い高価なエリアセンサーを
用いず安価な１ビットの光電変換素子あるいは複数ビッ
トのラインセンサーもしくはそれらの組合せが可能な視
線検知方法、視線検知手段及び該視線検知手段を有する
映像機器を提供することである。
【００１８】また、本発明の目的は視線検知のための解
像度を向上させることが可能な視線検知方法、視線検知
手段及び該視線検知手段を有する映像機器を提供するこ
とである。
【００１９】更に本発明の目的は視線検知のための解像
度を向上させ、より高解像のシステムにしても、高価な
高解像度の光電変換装置を使用せずに、安価に達成でき
る視線検知方法、視線検知手段及び該視線検知手段を有
する映像機器を提供することである。
【００２０】加えて本発明の目的は、光電変換装置から
大きな出力信号を取り出すことが可能で、ノイズに強い
視線検知方法、視線検知手段及び該視線検知手段を有す
る映像機器を提供することである。
【００２１】また、本発明の目的は複雑な光学系がなく
とも視線検知が可能で、外光や迷光の多い場合にも誤検
知がない視線検知方法、視線検知手段及び該視線検知手
段を有する映像機器を提供することである。
【００２２】加えて、本発明の目的はより一層の低コス
ト化、軽量化、信頼性の向上をはかることができる視線
検知方法、視線検知手段及び該視線検知手段を有する映
像機器を提供することである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明は、観察者の眼を
照明するための照明手段と、該観察者の眼からの反射光
を受光する光電変換手段と、該光電変換手段からの出力
に基づいて前記観察者の視線の方向を演算する演算手段
とを有する視線検知手段において、前記照明手段は前記
眼に対して照明光を走査する手段を有することを特徴と
する視線検知手段によって前記目的は達成される。
【００２４】また、本発明は観察者が観察するための表
示部、該観察者の眼を照明するための照明手段と、該観
察者の眼からの反射光を受光する光電変換手段と、該光
電変換手段からの出力に基づいて前記観察者の視線の方
向を演算する演算手段とを有する視線検知手段、そし
て、該視線検知手段からの視線情報に基づいて映像機器
または映像機器外部への信号出力を制御するための制御
手段とを有することを特徴とする映像機器によって前記
目的は達成される。
【００２５】加えて、本発明は観察者の眼に照明手段に
よって照明光を走査して照明し、該照明光に基づく該観
察者の眼からの反射光を前記走査に同期して光電変換手
段によって受光し、該光電変換からの出力と前記走査タ
イミングとによって前記観察者の視線を検知することを
特徴とする視線検知方法によって前記目的は達成され
る。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面を用いて
説明する。
【００２７】〈実施例１〉図１及び図２を参照して映像
機器としてビデオカメラのビューファインダーに適用し
た本発明の実施例１を説明する。
【００２８】図１は本実施例のビューファインダーの構
成を説明するための模式的構成図であり、図２は本実施
例において用いた光源を説明するための模式的平面図で
ある。
【００２９】図１において、１０１は観察者の眼球、１
０２は接眼レンズ、１０３はハーフミラー、１０４は表
示部としての液晶パネル、１０５は液晶パネル１０４の
後面から液晶パネル１０４を照射するためのバックライ
ト、１０６は集光レンズ、１０７はハーフミラー、１０
８は視線検知に使用される照明光を発するための光源
（赤外光源）、１０９は集光レンズ、１１０は光電変換
装置、１３１は可視光カットフィルターである。
【００３０】観察者は接眼レンズ１０２及びハーフミラ
ー１０３を通して液晶パネル１０４を透過したバックラ
イト１０６からの光が眼球１０１に入射することによっ
て液晶パネル１０４に表示されるファインダー画像を観
察することができる。
【００３１】また、観察者の視線検知のためには、光源
１０８から発せられた光はハーフミラー１０７を透過
し、集光レンズ１０６を通してハーフミラー１０３に到
達する。該光はハーフミラー１０３によって曲折され接
眼レンズ１０２を通して眼球１０１を照明する。
【００３２】眼球１０１を照明した結果生ずる反射光は
再び接眼レンズ１０２を通してハーフミラー１０３に到
達し、ここで再びハーフミラー１０３によって曲折され
てハーフミラー１０７に到達する。反射光はハーフミラ
ー１０７によって曲折され、可視光カットフィルターに
より可視光成分、即ち前記光源１０８から発せられた光
以外の成分をカットされたのちに集光レンズ１０９によ
って集光され光電変換装置１１０に入射される。
【００３３】なお、本実施例において、視線検知の基本
的な原理は前記した視線検知の方法を適用できる。即ち
本実施例においても反射光が有する虹彩像、瞳孔像及び
プルキンエ像の各情報を種々選択して演算処理すること
で視線を検知する。
【００３４】本実施例では、眼球１０１を照明するため
の光源１０８として図２に示されるような光源を使用し
ている。光源１０８の発する波長は、観察者に眩しさや
余計な光を感じさせないという点から、また、眼球１０
１に対して悪影響を与えず、充分な光量を与えることが
可能な波長とすることが望ましい。これらの点を考慮す
ると、光源１０８としては赤外光及び／又は近赤外光と
するのが望ましく、具体的な波長で示せば好ましくは７
００ｎｍ以上、より好ましくは７５０ｎｍ以上の波長の
光或いはその範囲内にピークもしくは主光量を有する光
を使用することが望ましい。
【００３５】本実施例の光源１０８は図２に示されるよ
うに単位ＬＥＤ素子が２次元のアレイ状に配置され、例
えば９×９＝８１個の点光源が縦横に配置されて光源１
０８を形成している。この単位ＬＥＤ素子の数は必要に
応じて総数や縦横に配される素子の数の変更が可能であ
るが、一般的に素子の数が多い方が検出の分解能は向上
する。各点光源は電気回路などの走査手段によって夫々
独立にＯＮ／ＯＦＦが可能となっている。
【００３６】一方、本実施例の光電変換装置１１０は、
１ビット乃至は数ビットの画素をもつ光電変換装置であ
り、例えばＣＣＤやフォトダイオードが用いられる。
【００３７】以下、本実施例の視線検知方法について説
明する。
【００３８】光源１０８の各点光源を例えば（１、１）
の座標の点から順に（１、２）（１、３）…（２、１）
（２、２）…（９、９）を順次ＯＮ／ＯＦＦしてゆく。
各点光源は空間的に異なる角度でレンズを通過してくる
ので、眼球１０１上の異なる点を走査してゆく。
【００３９】眼球１０１で反射された反射光は前述の経
路を経て光電変換装置１１０に入射される。このとき、
光源１０８では各ＬＥＤごとに順次点滅がくり返される
ので光電変換装置１１０には各ＬＥＤごとに対応した反
射光が時系列に入射される。これら時系列の反射光を統
合することによって、観測すべき眼球１０１の眼球像が
観測可能になる。そして、この眼球像よりプルキンエ
像、虹彩像、瞳孔像を必要に応じて検出し演算すること
によって視線の方向を知ることができる。
【００４０】具体的に一例を挙げると、虹彩像又は瞳孔
像から横方向の中点を得ることで眼球１０１の中心位置
を決めることができ、さらに、プルキンエ像の検出位置
情報を加えて、眼球中心からの視線のズレ方向、すなわ
ち、視線の方向を求めることができる。
【００４１】尚、ＬＥＤ素子の走査方向は上記順に限定
されないのはもちろんである。即ち、（１、１）、
（２、１）、（３、１）…（９、１）、（２、１）…
（９、９）のように横方向に主走査を行うことも可能で
あるし、走査するＬＥＤ素子の領域を全ＬＥＤ素子でな
く所望の領域のみ行うことも可能である。
【００４２】但し、一般的には視線の移動は上下方向よ
り左右方向の方が表示画像の視点をとらえやすく、又、
眼球１０１は実際には上下に睫や瞼があるため、これら
の情報によりノイズが増加すること、より短時間で眼球
の中心位置を検知することを考慮すれば眼球に対して横
方向となるようにＬＥＤ素子を走査することが好まし
い。
【００４３】以上の構成及び方法により、より低コスト
でかつ小型化が容易でしかも外光等の影響がほとんどな
い視線検知方法及び視線検知手段を提供できる。
【００４４】なお、本実施例による電子ビューファイン
ダーを搭載したビデオカメラ１２００全体の概略図及び
概略的ブロック図を図３に示す。図３において本体１２
０１は撮像部１２１１、記録部１２１２、ファインダー
部１２１６を有し、撮映者はファインダーより撮映像を
見ながら、撮像レンズより入射する像を記録部に記録す
る。１２１３はズーミング用のスイッチであり、撮像レ
ンズを駆動することで記録像の大きさを変化させる。１
２１４は撮映者の手を保持するための補助部品であり、
柔らかい皮又は布製のバンドである。また装置全体の電
源として、充電式のバッテリー１２１５が装着されてい
る。
【００４５】ファインダー１２１６内に、本実施例の図
１で説明した視線検知手段と表示部が収められている。
【００４６】また、撮像部１２１１、ファインダー部１
２１６及び記録部１２１２を制御するためのＣＰＵやメ
モリーを必要に応じて有する制御部１２１７を有してい
る。又、撮像部１２１１、ファインダー部１２１６、記
録部１２１２及び制御部１２１７には電源から電力が供
給されている。
【００４７】このように構成されたビデオカメラは本実
施例で示した視線検知手段によって検知された視線情報
に基づいて、制御部１２１７は視線がどの方向を見てい
るかを検知し、必要に応じて撮像部１２１１の合焦位置
や露出を変更することができる。また、視線情報をスイ
ッチとして記録部１２１２の記録開始の制御やファイン
ダー部１２１６の表示部のバックライトの光量変更、コ
ントラスト変更などを必要に応じて行わせることも可能
である。
【００４８】また、本実施例の視線検知手段をゴーグル
状のテレビとして知られるＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎ
ｔ Ｄｉｓｐｌｙ）に適用した場合について図４を用い
て説明する。
【００４９】図４に示されるＨＭＤの場合、図１の液晶
表示パネル１０４は所謂テレビなどと同じく画像情報を
表示する表示部として機能する。
【００５０】図４（ａ）はＨＭＤの概略図であり、
（ｂ）は概略的ブロック図である。
【００５１】本体１２０１は眼鏡（ゴーグル）型をして
おり、各１枚の液晶表示パネルを両眼に相当する位置に
配している。耳のあたる位置はフック状になっており、
本体上部には視度調整用ダイヤル１３０２を備えてい
る。１３０３は電源スイッチであり、電源コード１３０
５より供給される電力をＯＮ／ＯＦＦする。１３０４は
輝度調整用ツマミである。映像情報は不図示の再生手段
から電源同様コードにより入力される。本実施例による
視線検知手段は本体１３０１内部に収納されており、両
眼に装備してもよいが、左右のうち一方に、視線検知機
構を具備すれば充分目的を達する。
【００５２】また、図４（ｂ）に示されるようにＨＭＤ
はたとえば視線検知手段や液晶表示パネルを有する表示
部１３０６は視線情報を演算し、かつ、必要に応じて再
生部１３０８を制御するための制御部１３０７を有して
いる。
【００５３】これにより、視線情報に基づく各種スイッ
チのＯＮ／ＯＦＦや視線移動にともなう表示情報の移動
を行うことが可能になる。
【００５４】尚、再生部はビデオ再生器に必ず、コンピ
ューターなどの電子機器からの映像情報であっても良
い。
【００５５】また、本実施例は上記した以外のスチルカ
メラを含む他の映像機器に適用可能であることはいうま
でもないことである。
【００５６】〈実施例２〉本発明の好適な他の実施例に
ついて以下に説明する。
【００５７】図５は本実施例を説明するための模式的構
成図である。図１と同じ番号の部材は図１と同じものを
示しているので詳細説明は省略する。
【００５８】５０１は光源、５０２は集光レンズ、５０
３は可動ミラーである。
【００５９】本実施例では、単一もしくは一列に配され
た光源５０１からの光を可動ミラー５０３により機械的
に偏向走査することにより、眼球上に赤外光を走査させ
ている。
【００６０】赤外光は集光レンズ５０２で集光された
後、走査手段である可動ミラー５０３により反射され、
ハーフミラー１０７、集光レンズ１０６を通り、ハーフ
ミラー１０３で反射された後、眼球１０１に入射する。
反射光は逆の経路をたどり、ハーフミラー１０７で反射
され、集光レンズ１０９で光電変換装置１１０上に集光
される。
【００６１】光電変換装置で出力される信号は第１の実
施例の場合と同様であり、視線検知のための信号処理方
法も、同じものが使用できる。
【００６２】尚、可動ミラー５０３の走査はソレノイ
ド、モーター、ピエゾ圧電素子及びそれらと必要に応じ
て用いられる弾性部材との組合せによって行うことが可
能である。
【００６３】本実施例によれば、更に２次元アレイ状
（エリア状）の光源を用いる必要がなく、単一のＬＥＤ
素子でも達成できるためより一層の低コスト化をはかる
ことができる。
【００６４】加えて、走査光の光量を充分大きくするこ
とができるため、視線検知の精度を一層向上させること
が可能である。
【００６５】もちろん、本実施例で説明した視線検知手
段も実施例１で説明したような数々の映像機器に適用可
能であることはいうまでもない。
【００６６】〈実施例３〉本発明の他の実施例について
図６を用いて説明する。
【００６７】図６は本実施例の視線検知手段を説明する
ための模式的構成図である。図６において、６０１は走
査用液晶シャッターアレイ、６０２は光源である。
【００６８】本実施例では、単一の赤外光源６０２を液
晶シャッターアレイ６０１を用いて走査している。即
ち、赤外光を走査する代わりに、液晶シャッターアレイ
に走査信号を印加することにより、所望の位置の赤外光
のみを透過させ、眼球上を走査する。
【００６９】走査光は、実施例１と同様にハーフミラー
１０７、集光レンズ１０６を通して、ハーフミラー１０
３で反射された後眼球１０１に入射する。反射光は逆の
経路をたどりハーフミラー１０７で反射され、光電変換
装置１１０上に集光される。光電変換で出力される信号
は、実施例１、２の場合と同様であり、視線検知のため
の信号処理方法も同じものが使用できる。
【００７０】本実施例によれば光源走査のための機械的
可動機構を有さないため、より一層信頼性をあげること
ができる。もちろん、より一層の低コスト化、軽量化、
高精度化を達成することができる。
【００７１】また、本実施例も上述したごとくの種々の
映像機器に好適に使用し得る。
【００７２】〈実施例４〉本発明の別の実施例を図７〜
１１を用いて説明する。
【００７３】図７は本実施例の光学系の模式的構成を示
す。視線を検知するための赤外光はバックライトのスペ
クトルに成分として含まれ、表示を行う液晶パネルを透
過して観察者の眼球を照射する。従って、赤外光はハー
フミラー１０３、接眼レンズ１０２を通り、眼球１０１
で反射される。反射光は逆の経路をたどり、ハーフミラ
ー１０３で反射され、集光レンズ１０６で集光され光電
変換装置１１０上に入射する。
【００７４】図８は本実施例の液晶パネルの模式的断面
図である。スイッチング素子８０６が形成されたガラス
基板又は半導体基板８０７と対向基板であるガラス基板
８０３の間には液晶８０５及び上部電極８０４及びカラ
ーフィルター８０１が挟まれている。カラーフィルター
は画素毎にブラックマトリクス８０２により仕切られて
いる。カラーフィルターの配置を図９の模式的平面図に
より説明する。図９（ａ）の様に各画素（８０１ａ、８
０１ｂ、８０１ｂ）を一列に並べた場合と、図９（ｂ）
の様にデルタ配列にしたものが考えられる。図９（ａ）
では例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素の他に赤外成分を表示する
ＩＲ画素（赤外光透過用の画素）を第４の画素とし、こ
れらを正方形状に並べてある。また図９（ｂ）では、
Ｒ、Ｇ、Ｂをデルタ配列し、ＩＲ画素はほぼ１６画素に
１画素の割合で配置した。ＩＲ画素をどの様に配置する
かは設計事項であり、本実施例以外の配置も可能である
事はいうまでもない。
【００７５】図１０に図９（ａ）のカラーフィルターに
対応する液晶パネルの駆動回路図を示す。
【００７６】画素ＴＦＴのゲートは、垂直シフトレジス
タ８１０の走査線８０５に接続され、ソースは、Ｒ、
Ｇ、Ｂ、ＩＲの各信号線８０１〜８０４に、転送ゲート
８０６であるＭＯＳスイッチを介して接続されている。
ＭＯＳスイッチの開閉は水平シフトレジスタ８０７の出
力線により行われる。各ＴＦＴのドレインには、電荷を
保持するための保持容量８０８と液晶８０９を駆動する
ための画素電極が接続されている。
【００７７】画像表示は次の様にして行われる。即ち、
垂直シフトレジスタにより選択された第１列のＴＦＴ群
がＯＮし、各色の信号線上の信号が、水平シフトレジス
タにより順次選択された転送ゲートを介して画素に書き
込まれ、やがて第１列のＴＦＴはＯＦＦされる。同様の
動作が第２列、３列…の順に繰り返され、順次画素に信
号が書き込まれてゆく。
【００７８】次に視線検知のための赤外光の走査方法を
説明する。ＩＲ画素に対応する信号線は、画像表示用と
は別に設けられ、同期回路８１２により同期のとられた
ＩＲ画素シフトレジスタ８１３により、ＩＲ転送ゲート
８１３を介して接続されている。
【００７９】ＩＲ画素のある第３列のＴＦＴ列を書き込
む際の信号のタイミングチャートを示したのが図１１で
ある。ＩＲ画素に一旦画像信号が書き込まれた直後に、
ＩＲリセットゲート８１４をＯＮし（ΦIRRS Ｈｉｇｈ
ｌｅｖｅｌ）画素の電荷を放電した後、ＩＲ信号線８
０４上の白信号（又は液晶が透過率となる信号）を、Ｉ
Ｒ画素シフトレジスタによりＩＲ転送ゲート８１３を介
して書き込む。次のＩＲ画素がＯＮする直前に、再びＩ
ＲリセットゲートがＯＮするので、１つ前のＩＲ画素は
リセットされ、結局ＩＲ光が順次スキャンされる。
【００８０】走査された赤外光が、光電変換装置上に順
次検知される動作は他の実施例と同様である。
【００８１】本実施例では、赤外光源を設置するスペー
スが節約でき、装置をより一層小型、軽量化、低コスト
化できる。
【００８２】ＩＲ画素の配置方法は本実施例以外も可能
であることは前述したとおり明らかである。また、ＩＲ
光を走査する回路も上記実施例のみにとどまらない。つ
まり、順次ＯＮ／ＯＦＦする走査が実現できれば適用す
ることができる。
【００８３】また、回路のＭＯＳスイッチもＰＭＯＳ、
ＮＭＯＳ、或いはＣＭＯＳ等種々の形態が容易に実現で
きることはいうまでもない。
【００８４】〈実施例５〉本発明の更に別の実施例を図
１２を用いて説明する。
【００８５】本実施例では、赤外光源を表示パネルの近
傍、表示領域の周辺に設置した。
【００８６】本実施例では図１２に示されるように液晶
パネル１０４ａの外周部近傍に赤外光源アレイ１０４ｂ
を有し、２次元的に走査される。走査光はミラー８５０
及びハーフミラー８５１を通り、眼球に入射する。反射
光を集光し光電変換装置１１０にて信号列に変換し、そ
の信号から視線を検知する要領は他の実施例と同様であ
る。
【００８７】本実施も赤外光源のためのスペースを小さ
くできるので、装置の小型、軽量、低コスト化を可能に
する。
【００８８】また、赤外光源は必要に応じ、パネルの四
方に配列したり、二方に配列したりできる。
【００８９】加えて、赤外光源はＬＥＤ素子を配しても
及び／又はバックライト１０５の有する赤外光成分を利
用しても良い。
【００９０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明は視線検知
手段に用いる光電変換装置として画素数の多い高価なエ
リアセンサーを用いず安価な１ビットの光電変換素子あ
るいは複数ビットのラインセンサーもしくはそれらの組
合せが可能な視線検知方法、視線検知手段及び該視線検
知手段を有する映像機器を提供することができる。
【００９１】また、本発明によれば、視線検知のための
解像度を向上させることが可能な視線検知方法、視線検
知手段及び該視線検知手段を有する映像機器を提供する
ことができる。
【００９２】更に本発明によれば、視線検知のための解
像度を向上させ、より高解像のシステムにしても、高価
な高解像度の光電変換装置を使用せずに、安価に達成で
きる視線検知方法、視線検知手段及び該視線検知手段を
有する映像機器を提供することができる。
【００９３】加えて本発明によれば、光電変換装置から
大きな出力信号を取り出すことが可能で、ノイズに強い
視線検知方法、視線検知手段及び該視線検知手段を有す
る映像機器を提供することができる。
【００９４】また、本発明によれば、複雑な光学系がな
くとも視線検知が可能で、外光や迷光の多い場合にも誤
検知がない視線検知方法、視線検知手段及び該視線検知
手段を有する映像機器を提供することができる。
【００９５】また、本発明によればより一層低コスト
化、軽量化、信頼性の向上を達成することができる。
【００９６】尚、本発明は上記した実施例に限ることな
く、本発明の主旨の範囲で適宜変形、組合せを行い得る
ものである。
【００９７】たとえば、表示部の液晶パネルは透過型の
例を示したが、これは透過型に限られるわけでなく、
又、表示も液晶パネル以外に小型ＣＲＴ、ＥＬディスプ
レー、プラズマディスプレー等に変更可能である。しか
しながら、小型、軽量、低消費電力でカラー表示が可能
であるという点から液晶パネルを使用することは好まし
い。
【００９８】また、眼球の照明は接眼レンズを通さずに
接眼レンズ近傍から眼球に向けて必要な光を射出するよ
うにしても良いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１を説明するための模式的構成図であ
る。
【図２】実施例１の光源を説明するための模式的平面図
である。
【図３】（ａ）は本発明実施例が適用可能な映像機器の
概略図、（ｂ）は模式的ブロック図である。
【図４】（ａ）は本発明実施例が適用可能な映像機器の
概略図、（ｂ）は模式的ブロック図である。
【図５】実施例２を説明するための模式的構成図であ
る。
【図６】実施例３を説明するための模式的構成図であ
る。
【図７】実施例４を説明するための模式的構成図であ
る。
【図８】実施例４の液晶パネルを説明するための模式的
断面図である。
【図９】実施例４の液晶パネルのカラーフィルターの配
置を説明するための模式的平面図である。
【図１０】実施例４の液晶パネルの駆動回路の一例を説
明するための回路図である。
【図１１】実施例４の液晶パネルの駆動を説明するため
のタイミング図である。
【図１２】実施例５を説明するための模式的構成図であ
る。
【図１３】従来の視線検出手段を説明するための図であ
る。
【図１４】人眼の各界面における屈折率変化を説明する
図である。
【図１５】人眼の各界面の反射像の位置を示す図であ
る。
【図１６】眼球瞳孔付近を前方から見た図である。
【図１７】（ａ）は反射像の検出を説明するための図、
（ｂ）は出力信号を示す図である。
【図１８】反射像の２次元的な検出を説明するための図
である。
【符号の説明】
１０１ 眼球 １０２ 接眼レンズ １０３ ハーフミラー １０４ 液晶パネル １０５ バックライト １０６ 集光レンズ １０７ ハーフミラー １０８ 光源 １０９ 集光レンズ １１０ 光電変換装置 １３１ 可視光カットフィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｂ 5/64 ５１１ Ａ 7205−5Ｃ // Ｇ０３Ｂ 13/02 8106−2Ｋ

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 観察者の眼を照明するための照明手段
    と、 該観察者の眼からの反射光を受光する光電変換手段と、 該光電変換手段からの出力に基づいて前記観察者の視線
    の方向を演算する演算手段とを有する視線検知手段にお
    いて、前記照明手段は前記眼に対して照明光を走査する
    手段を有することを特徴とする視線検知手段。
  2. 【請求項２】 前記照明手段は２次元に配された発光素
    子を有する請求項１に記載の視線検知手段。
  3. 【請求項３】 前記照明手段は１つの発光素子又はアレ
    ー状に配された発光素子と該発光素子からの光を偏向す
    るための手段を有する請求項１に記載の視線検知手段。
  4. 【請求項４】 前記偏向するための手段は可動ミラーで
    ある請求項３に記載の視線検知手段。
  5. 【請求項５】 前記発光素子はＬＥＤ素子である請求項
    ２又は３に記載の視線検知手段。
  6. 【請求項６】 前記走査する手段は機械的手段又は電気
    的手段である請求項１に記載の視線検知手段。
  7. 【請求項７】 前記視線検知手段は更に表示部を有する
    請求項１乃至６に記載の視線検知手段。
  8. 【請求項８】 前記視線検知手段は更に表示部を有し、
    前記照明手段は前記表示部からの光である請求項１に記
    載の視線検知手段。
  9. 【請求項９】 前記光電変換装置はフォトトランジスタ
    又はＣＣＤである請求項１に記載の視線検知手段。
  10. 【請求項１０】 観察者が観察するための表示部、該観
    察者の眼を照明するための照明手段と、 該観察者の眼からの反射光を受光する光電変換手段と、 該光電変換手段からの出力に基づいて前記観察者の視線
    の方向を演算する演算手段とを有する視線検知手段、 そして、該視線検知手段からの視線情報に基づいて映像
    機器又は映像機器外部への信号出力を制御するための制
    御手段とを有することを特徴とする映像機器。
  11. 【請求項１１】 前記照明手段は２次元に配された発光
    素子を有する請求項１０に記載の映像機器。
  12. 【請求項１２】 前記照明手段は１つの発光素子又はア
    レー状に配された発光素子と該発光素子からの光を偏向
    するための手段を有する請求項１０に記載の映像機器。
  13. 【請求項１３】 前記偏向するための手段は可動ミラー
    である請求項１２に記載の映像機器。
  14. 【請求項１４】 前記発光素子はＬＥＤ素子である請求
    項１１又は１２に記載の映像機器。
  15. 【請求項１５】 前記走査する手段は機械的手段又は電
    気的手段である請求項１０に記載の映像機器。
  16. 【請求項１６】 前記照明手段は前記表示部からの光で
    ある請求項１０に記載の映像機器。
  17. 【請求項１７】 前記光電変換装置はフォトトランジス
    タ又はＣＣＤである請求項１０に記載の映像機器。
  18. 【請求項１８】 前記表示部は液晶パネル、ＣＲＴ、Ｅ
    Ｌディスプレー、プラズマディスプレーから選択された
    表示部である請求項１０乃至１７に記載の映像機器。
  19. 【請求項１９】 前記映像機器はスチルカメラ、ビデオ
    カメラ、ゴーグル状のディスプレーから選択される請求
    項１０乃至１８に記載の映像機器。
  20. 【請求項２０】 観察者の眼に照明手段によって照明光
    を走査して照明し、該照明光に基づく該観察者の眼から
    の反射光を前記走査に同期して光電変換手段によって受
    光し、該光電変換からの出力と前記走査タイミングとに
    よって前記観察者の視線を検知することを特徴とする視
    線検知方法。
  21. 【請求項２１】 前記走査は機械的又は電気的に行われ
    る請求項２０の視線検知方法。
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